JP2012058037A - Spectrum imaging device, spectrum imaging method, and line light scanning mechanism - Google Patents

Spectrum imaging device, spectrum imaging method, and line light scanning mechanism Download PDF

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健史 佐々木
Ryuji Funayama
竜士 船山
Jun Sato
潤 佐藤
Arata Satori
新 佐鳥
Naoki Noro
直樹 野呂
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrum imaging device and a spectrum imaging method capable of rapid spectrum imaging of any imaging object by eliminating redundancy in imaging time resulting from slit scanning, and to provide a line light scanning mechanism used for the spectrum imaging deice and the spectrum imaging method.SOLUTION: The spectrum imaging device includes, as a mechanism successively transforming observation light L observed from the imaging object into linear light and scanning the linear light, a line light scanning mechanism 120 on which light selection members 121a-121n having the shape corresponding to the linear light to be transformed and independently rotatable around an axis provided in the longitudinal direction are arrayed in the number corresponding to the resolution for scanning the observation light L. Based on the selective rotation of the light selection members 121a-121n constituting the line light scanning mechanism 120, the observation light L is successively transformed into linear light and scanned, and taken in a spectrograph 130.

Description

本発明は、撮像対象のスペクトルデータを撮像するスペクトル撮像装置、及びスペクトル撮像方法、及びそれらスペクトル撮像装置、スペクトル撮像方法に用いられるライン光走査機構に関する。   The present invention relates to a spectral imaging device and a spectral imaging method for imaging spectral data to be imaged, and a line light scanning mechanism used in the spectral imaging device and the spectral imaging method.

撮像対象を撮像する装置として、一般にスペクトルカメラと称されるスペクトル撮像装置が知られている。このスペクトル撮像装置は通常、スリットの走査により順次取り込まれる光像を波長毎に分光しつつ撮像素子に受光させることによって撮像対象を撮像するようにしている。こうしたスペクトル撮像装置としては、例えば特許文献1に記載の装置が知られている。そして従来、この特許文献1に記載のスペクトル撮像装置を図10に示す。   As an apparatus for imaging an imaging target, a spectrum imaging apparatus generally called a spectrum camera is known. This spectral imaging apparatus normally captures an imaging target by causing an imaging device to receive light while spectrally separating light images sequentially taken by scanning of a slit for each wavelength. As such a spectral imaging apparatus, for example, an apparatus described in Patent Document 1 is known. Conventionally, a spectrum imaging apparatus described in Patent Document 1 is shown in FIG.

図10に示すように、このスペクトル撮像装置は、撮像対象から観測される観測光を受光して分光する分光部10を備えている。この分光部10では、例えば回折格子による分光方式が採用されており、400nm〜800nmの可視光から近赤外までの領域の観測光が複数の波長領域に分光される。また分光部10は、撮像対象の観測光が取り込まれるレンズ11を備えている。こうした分光部10ではまず、撮像対象の観測光がレンズ11を介して取り込まれると、この観測光は微細な幅のスリットが形成されたスリット板12に照射される。そして、スリット板12に照射された観測光は、同スリット板12のスリットを通過する際に、同スリットのスリット方向である水平方向(X軸方向)に平行な光へと変換されて回折格子13に照射される。回折格子13は、例えば直線状の複数の凹凸が並設された格子パターンを有する基板として構成されており、スリット板12のスリットを通過したX軸方向に平行なライン状の光であるスリット光(ライン光)を複数の波長領域に分光する。こうして、回折格子13によって分光された光はレンズ14へと入射される。そして、レンズ14により回折格子13にて分光された光が撮像素子15の撮像面に結像される。この撮像素子15は、例えばCCDイメージセンサによって構成されており、同撮像素子15の撮像面に結像された光を光電変換により電気信号へと変換する。そして、撮像素子15にて変換された電気信号が解析部20に入力される。   As shown in FIG. 10, the spectrum imaging apparatus includes a spectroscopic unit 10 that receives observation light observed from an imaging target and separates the observation light. In the spectroscopic unit 10, for example, a spectroscopic method using a diffraction grating is employed, and observation light in a region from visible light to near infrared of 400 nm to 800 nm is split into a plurality of wavelength regions. The spectroscopic unit 10 includes a lens 11 into which observation light to be imaged is taken. In such a spectroscopic unit 10, first, when observation light to be imaged is taken in via the lens 11, the observation light is irradiated to a slit plate 12 in which a slit having a fine width is formed. Then, the observation light irradiated on the slit plate 12 is converted into light parallel to the horizontal direction (X-axis direction) which is the slit direction of the slit plate when passing through the slit of the slit plate 12 to be a diffraction grating. 13 is irradiated. The diffraction grating 13 is configured as, for example, a substrate having a grating pattern in which a plurality of linear irregularities are arranged side by side, and slit light that is linear light parallel to the X-axis direction that has passed through the slits of the slit plate 12. (Line light) is split into a plurality of wavelength regions. In this way, the light dispersed by the diffraction grating 13 is incident on the lens 14. Then, the light split by the diffraction grating 13 by the lens 14 is imaged on the imaging surface of the imaging element 15. The image sensor 15 is constituted by, for example, a CCD image sensor, and converts the light imaged on the imaging surface of the image sensor 15 into an electric signal by photoelectric conversion. The electrical signal converted by the image sensor 15 is input to the analysis unit 20.

また、こうした分光部10を構成するスリット板12、回折格子13、レンズ14及び撮像素子15は、光学ステージ16上に設けられている。光学ステージ16は、ドライブ回路17による制御のもとに、分光部10に対する光の入射方向に対して垂直方向、かつ、上記X軸方向に対して垂直なY軸方向に上下動作する。そして、こうした光学ステージ16を上下動させることによって、X軸に平行なスリット光がY軸方向へと移動されるようになり、撮像対象が2次元的に走査されるようになる。また、分光部10は、レンズ11を駆動させるアクチュエータとしてのフォーカス駆動部18を備えている。フォーカス駆動部18は、回折格子13を透過して分光された光のうちの0次回折光が上記撮像素子15面上に合焦しているか否かを判断し、撮像素子15面上で合焦するようにレンズ11を駆動させる。   Further, the slit plate 12, the diffraction grating 13, the lens 14, and the imaging device 15 that constitute such a spectroscopic unit 10 are provided on the optical stage 16. Under the control of the drive circuit 17, the optical stage 16 moves up and down in the direction perpendicular to the direction of light incident on the spectroscopic unit 10 and in the Y-axis direction perpendicular to the X-axis direction. Then, by moving the optical stage 16 up and down, slit light parallel to the X axis is moved in the Y axis direction, and the imaging target is scanned two-dimensionally. The spectroscopic unit 10 includes a focus driving unit 18 as an actuator that drives the lens 11. The focus driving unit 18 determines whether or not the 0th-order diffracted light transmitted through the diffraction grating 13 and dispersed is focused on the surface of the image sensor 15, and is focused on the surface of the image sensor 15. Then, the lens 11 is driven.

一方、こうしたスペクトル撮像装置は、上記撮像素子15が出力した電気信号に基づいて撮像対象の観測光の成分分析、光の強度などの物理量の2次元平面における分布の算出などを行う解析部20を備えている。解析部20は、CPU21、HSD記録部22、スペクトル空間演算部23、画像分類演算部24によって構成されている。   On the other hand, such a spectral imaging apparatus includes an analysis unit 20 that performs component analysis of observation light to be imaged based on the electrical signal output from the imaging element 15 and calculation of a distribution of a physical quantity such as light intensity in a two-dimensional plane. I have. The analysis unit 20 includes a CPU 21, an HSD recording unit 22, a spectrum space calculation unit 23, and an image classification calculation unit 24.

このうちCPU21は、撮像素子15で生成された電気信号(デジタル信号)を入力す
ると、この電気信号をハイパースペクトルデータ(HSD)としてHSD記録部22に記録させる。
Among these, when the electric signal (digital signal) generated by the image sensor 15 is input, the CPU 21 causes the HSD recording unit 22 to record this electric signal as hyperspectral data (HSD).

HSD記録部22は、撮像対象のスペクトルデータをハイパースペクトルデータとして記録する。ハイパースペクトルデータは、例えば、640×800ピクセルの画像領域を有しており、それぞれのピクセル毎に複数の波長領域のスペクトル情報が含まれている。すなわち、各ピクセルは、個々に読み出しが可能な、「画像平面の位置(x、y)及び波長(λ)を示す3次元のデータとして構成されている。   The HSD recording unit 22 records the spectral data to be imaged as hyperspectral data. The hyperspectral data has, for example, an image area of 640 × 800 pixels, and spectral information of a plurality of wavelength areas is included for each pixel. That is, each pixel is configured as “three-dimensional data indicating the position (x, y) and wavelength (λ) of the image plane” that can be individually read.

スペクトル空間演算部23は、撮像素子15から出力された電気信号に基づいて各ピクセルの画像平面の位置(x,y)を算出する。また、スペクトル空間演算部23は、ピクセルの画像平面の位置(x,y)と、波長λとの対応付けを行う。画像分類演算部24は、各ピクセルの(x,y,λ)の3次元のデータセットに基づいて、複数の波長領域毎に画像平面上の物理量の分布を算出する。   The spectrum space calculation unit 23 calculates the position (x, y) of the image plane of each pixel based on the electrical signal output from the image sensor 15. The spectral space calculation unit 23 associates the position (x, y) of the pixel image plane with the wavelength λ. The image classification calculation unit 24 calculates the physical quantity distribution on the image plane for each of a plurality of wavelength regions based on the (x, y, λ) three-dimensional data set of each pixel.

そして、このように構成される解析部20による撮像対象の解析結果として、複数の波長領域毎の画像平面上の物理量(光の強度)の分布等に関する情報が表示部30に視覚的に表示される。   Then, as an analysis result of the imaging target by the analysis unit 20 configured in this way, information regarding the distribution of physical quantities (light intensity) on the image plane for each of a plurality of wavelength regions is visually displayed on the display unit 30. The

こうしたスペクトル撮像装置による対象物の撮像に際しては、図11に示すように、まず撮影対象の映像がレンズ11に取り込まれる(ステップS11)。このとき、レンズ11を透過した光は、所定の位置(Y=y)にあるスリット板12に照射される。そして、スリット板12のスリットを通過したX軸方向に平行なスリット光が、上記回折格子13によって波長毎に分光される(ステップS12)。次いで、この分光された光が上記撮像素子15に受光され、この受光された光が電気信号(デジタル信号)に変換されて上記解析部20を構成するCPU21に取り込まれる。 When an object is imaged by such a spectrum imaging apparatus, as shown in FIG. 11, first, an image to be imaged is captured by the lens 11 (step S11). At this time, the light transmitted through the lens 11 is applied to the slit plate 12 at a predetermined position (Y = y i ). Then, the slit light parallel to the X-axis direction that has passed through the slit of the slit plate 12 is spectrally divided for each wavelength by the diffraction grating 13 (step S12). Next, the dispersed light is received by the imaging device 15, and the received light is converted into an electric signal (digital signal) and is taken into the CPU 21 that constitutes the analysis unit 20.

そして、上記HSD記録部22によってスリット板12の所定位置(Y=y)でのX軸方向位置xと波長領域の値λとが関連付けられて記録されると(ステップS13)、上記光学ステージ16がy軸方向に移動される(ステップS14)。 When the HSD recording unit 22 records the X-axis direction position x at the predetermined position (Y = y i ) of the slit plate 12 and the value λ of the wavelength region in association with each other (step S13), the optical stage is recorded. 16 is moved in the y-axis direction (step S14).

こうして、上記ステップS11からステップS14が適宜繰り返されることにより、スリット板12が規定位置の上端から下端(Y=y〜y)まで移動したときのX軸方向の各位置情報x及び各波長領域λに関する情報が撮像対象の一画像に相当するスペクトルデータとして蓄積されるようになる(ステップS15)。そして、この蓄積されたスペクトルデータ(x,y,λ)をもとに、各波長領域の値(λ)に各々対応する(x,y)画像が再構成されるようになる(ステップS16)。これにより、各波長領域λに対応したX軸方向及びY軸方向に配列された画像の取得を通じて撮像対象が撮像されるようになる。 Thus, by repeating the above steps S11 to S14 as appropriate, each position information x and each wavelength in the X-axis direction when the slit plate 12 moves from the upper end to the lower end (Y = y 1 to y n ) of the specified position. Information regarding the region λ is accumulated as spectral data corresponding to one image to be imaged (step S15). Then, based on the accumulated spectrum data (x, y, λ), (x, y) images respectively corresponding to the values (λ) of the respective wavelength regions are reconstructed (step S16). . As a result, the imaging target is imaged through acquisition of images arranged in the X-axis direction and the Y-axis direction corresponding to each wavelength region λ.

特開2009−39280号公報JP 2009-39280 A

ところで、上記スリット板12の走査を通じた撮像対象のスペクトルデータの取得は、上記回折格子13の手前に配置されたスリット板12をその規定位置の上端から下端まで上下動させる往復移動を通じて行われる。そして通常、撮像対象のスペクトルデータは、スリット板12が往復移動する際の往路にのみ取得される。このため、例えば規定位置の
上端から下端に移動したスリット板12が規定位置の下端から上端に戻る復路動作が行われる際には、スペクトルデータの取得は行われず、この復路動作が行われる期間がスペクトルデータを取得する上での空白期間となってしまう。そのため、撮像対象を取得する際には、この空白期間を含んだ時間を要することとなり撮像時間の長期化を招いていた。もっとも、上記スペクトル撮像装置自体がそもそも、人工衛星や航空機等に搭載されて、地表等の静止画像を撮像することを目的に開発された装置であることから、このような用途に用いられる限り、こうした撮像時間の長期化等があえて問題視されることはなかった。
By the way, the acquisition of the spectral data of the imaging target through the scanning of the slit plate 12 is performed through a reciprocating movement in which the slit plate 12 arranged in front of the diffraction grating 13 is moved up and down from the upper end to the lower end of the specified position. Usually, the spectral data to be imaged is acquired only on the forward path when the slit plate 12 reciprocates. For this reason, for example, when a return path operation is performed in which the slit plate 12 moved from the upper end to the lower end of the specified position returns from the lower end of the specified position to the upper end, the spectrum data is not acquired, and the period during which the return path operation is performed is This is a blank period for acquiring the spectrum data. For this reason, when acquiring the imaging target, it takes a time including this blank period, leading to an increase in the imaging time. However, since the spectral imaging apparatus itself is an apparatus that is mounted on an artificial satellite, an aircraft, or the like and developed for the purpose of capturing a still image such as the ground surface, as long as it is used for such applications, Such a prolonged imaging time was not regarded as a problem.

一方、最近は、上記スペクトル撮像装置を自動車等の車両に搭載し、車両周辺の各種対象をこのスペクトル撮像装置によって撮像することが検討されている。すなわちこの場合には、撮像対象が移動体であったり、あるいはたえず変化していることが多く、ある撮像対象に対して許容される撮像時間も限られるようになることから、そうした撮像対象を適切に撮像する上で、上述した空白期間が無視できないものとなる。   On the other hand, recently, it has been studied to mount the spectral imaging device on a vehicle such as an automobile and to image various objects around the vehicle with the spectral imaging device. That is, in this case, the imaging target is often a moving object or constantly changing, and the imaging time allowed for a certain imaging target is limited. Therefore, the above-described blank period cannot be ignored.

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性を解消して、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像を可能とするスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法、及びそれらスペクトル撮像装置、スペクトル撮像方法に用いられるライン光走査機構を提供することにある。   The present invention has been made in view of such circumstances, and its purpose is to eliminate the redundancy of imaging time due to slit scanning and enable rapid spectral imaging for any imaging target. Another object of the present invention is to provide a spectral imaging device and a spectral imaging method, and a line light scanning mechanism used in the spectral imaging device and the spectral imaging method.

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
請求項1に記載の発明は、撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材が前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を備え、該ライン光走査機構を構成する前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査して前記分光器に取り込むようにしたことを要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
According to the first aspect of the present invention, the observation light observed from the object to be imaged is taken into the spectroscope while being sequentially scanned into a line-shaped light, and light having different wavelengths separated by the spectroscope is input to the image sensor. A spectral imaging apparatus for imaging the imaging target by receiving light, and having a shape corresponding to the line-shaped light to be converted as a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into line-shaped light A line light scanning mechanism in which light selection members that are individually rotatable around an axis provided in the longitudinal direction are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and constitute the line light scanning mechanism The gist is that the observation light is sequentially converted into a line-shaped light based on the selective rotation of the light selection member, and is taken into the spectroscope.

上記構成によれば、上記光選択部材の各々の回動を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換される。すなわち、各々の光選択部材が順次回動することによって、撮像対象から観測された観測光が走査されるようになる。このため、各光選択部材の周期的な回動を通じて撮像対象の観測光を走査することができるようになり、撮像対象のスペクトルデータを連続的に取得することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。   According to the said structure, the observation light observed from the imaging object is sequentially converted into a line-shaped light through each rotation of the said light selection member. That is, the observation light observed from the imaging target is scanned by sequentially rotating each light selection member. For this reason, the observation light of the imaging target can be scanned through the periodic rotation of each light selection member, and the spectral data of the imaging target can be continuously acquired. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスペクトル撮像装置において、前記光選択部材が光の反射体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものであることを要旨とする。   According to a second aspect of the present invention, in the spectral imaging apparatus according to the first aspect, the light selection member is formed of a light reflector, and the line light scanning mechanism is configured to sequentially rotate the light selection member. The gist of the present invention is to allow the spectroscope to take in the observation light that has been reflected and converted into line-shaped light.

上記構成によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づき、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が分光器へと案内される。これにより、上記光選択部材による光の反射作用を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light observed from the imaging target is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, and the converted light is spectrally separated. Guided to the vessel. As a result, the observation light can be scanned with a simpler structure by utilizing the light reflecting action of the light selection member.

請求項3に記載の発明は、請求項1に記載のスペクトル撮像装置において、前記光選択
部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものであることを要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the spectral imaging apparatus according to the first aspect, the light selection member is formed of a light shield arranged without a gap, and the line light scanning mechanism is configured by sequentially arranging the light selection members. The gist of the invention is to allow the spectroscope to take in observation light that is transmitted based on selective rotation and converted into line-shaped light.

上記構成によれば、光の遮蔽体による光選択部材の順次選択的な回動に基づき、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換されたライン状の光が分光器へと案内される。これにより、上記光選択部材による光の遮蔽及び透過を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light shield, and the converted line shape Are guided to the spectroscope. This makes it possible to scan the observation light with a simpler configuration by using the shielding and transmission of light by the light selection member.

請求項4に記載の発明は、請求項1に記載のスペクトル撮像装置において、前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものであることを要旨とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the spectral imaging apparatus according to the first aspect, the light selection members are made of light reflectors arranged without gaps, and the line light scanning mechanism is arranged in order of the light selection members. The gist of the invention is to allow the spectroscope to take in observation light that is transmitted based on selective rotation and converted into line-shaped light.

上記構成によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づき、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が分光器へと案内される。一方、回動されていない光選択部材に投射された光は同光選択部材によって分光器が存在しない方向へと反射される。このように上記構成によっても、上記光選択部材による光の反射及び透過を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, and the converted light is Guided to the spectrometer. On the other hand, the light projected on the light selection member that is not rotated is reflected by the same light selection member in the direction in which the spectroscope does not exist. Thus, also with the above configuration, the observation light can be scanned with a simpler configuration by utilizing the reflection and transmission of light by the light selection member.

請求項5に記載の発明は、請求項2または4に記載のスペクトル撮像装置において、前記反射体が、静電共振されるMEMSミラーからなることを要旨とする。
上記構成によるように、静電共振されるMEMSミラーによって上記反射体を構成することとすれば、各反射体の静電作用に基づいて各反射体の回動を実現することができるようになる。これにより、上記ライン光走査機構の小型化が図られるようになるとともに、ライン光走査機構としての実用性が高められるようになる。
The gist of a fifth aspect of the present invention is the spectrum imaging apparatus according to the second or fourth aspect, wherein the reflector is a MEMS mirror that is electrostatically resonated.
If the reflector is constituted by a MEMS mirror that is electrostatically resonated as in the above configuration, the rotation of each reflector can be realized based on the electrostatic action of each reflector. . As a result, the line light scanning mechanism can be miniaturized and the practicality of the line light scanning mechanism can be enhanced.

請求項6に記載の発明は、請求項5に記載のスペクトル撮像装置において、前記MEMSミラーは正方形状のミラーからなり、前記光選択部材の各々は、この正方形状のMEMSミラーが前記変換すべき光のライン方向に配列されて、光選択部材の別にそれぞれ同時駆動されることを要旨とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the spectral imaging apparatus according to the fifth aspect, the MEMS mirror includes a square mirror, and each of the light selection members is to be converted by the square MEMS mirror. The gist is that they are arranged in the light line direction and are simultaneously driven separately for each light selection member.

上記構成によれば、正方形状のMEMSミラーが変換すべき光のライン方向に配列されることによって上記光選択部材が構成される。そして、この配列されたMEMSミラーの列毎の同時駆動を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換されるようになる。これにより、MEMSミラーとして既存の正方形状のMEMSミラーを採用する場合であれ、上記光選択部材を構成することが可能となり、ライン光走査機構としての汎用性が向上されるようになる。   According to the said structure, the said light selection member is comprised by arranging the square-shaped MEMS mirror in the line direction of the light which should be converted. The observation light observed from the imaging target is sequentially converted into line light through the simultaneous driving of the arranged MEMS mirrors for each column. Accordingly, even when an existing square MEMS mirror is employed as the MEMS mirror, the light selection member can be configured, and versatility as a line light scanning mechanism is improved.

請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のスペクトル撮像装置において、ライン光走査機構は、前記配列された光選択部材の各々を一方向に連続的に回動させることで前記観測光を一方向に順次変換走査するものであることを要旨とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the spectral imaging apparatus according to any one of the first to sixth aspects, the line light scanning mechanism continuously rotates each of the arranged light selection members in one direction. The gist is that the observation light is sequentially converted and scanned in one direction by being moved.

上記構成によれば、上記配列された光選択部材の各々が一方向に連続的に回動されることによって上記観測光が一方向に順次変換走査される。このため、撮像対象の観測光に対する走査を一定の方向に対して行うことができるようになり、この変換走査に応じたスペクトルデータを取得することができるようになる。これにより、スペクトルデータに基づいた撮像対象の撮像を既存の画像処理に準じた方法で実現することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light is sequentially converted and scanned in one direction as each of the arranged light selection members is continuously rotated in one direction. For this reason, scanning with respect to the observation light to be imaged can be performed in a certain direction, and spectrum data corresponding to the conversion scanning can be acquired. Thereby, the imaging of the imaging target based on the spectrum data can be realized by a method according to the existing image processing.

請求項8に記載の発明は、撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光するとともに、この分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像方法であって、前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材が前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を用い、該ライン光走査機構を構成する前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査する工程と、該変換走査されたライン状の光を前記波長の異なる光に分光する工程と、該分光された光に基づいて前記撮像対象を撮像する工程とを備えることを要旨とする。   In the invention according to claim 8, the observation light observed from the object to be imaged is spectrally converted while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the separated light having different wavelengths is received by the image sensor. A spectral imaging method for imaging an imaging target, wherein the observation light is sequentially converted into a line-shaped light and has a shape corresponding to the line-shaped light to be converted and provided in the longitudinal direction. A line light scanning mechanism in which light selection members that are individually rotatable around the axis are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and the light selection members of the line light scanning mechanism are arranged. A step of sequentially scanning the observation light into a line-shaped light based on selective rotation, a step of splitting the converted and scanned line-shaped light into light of different wavelengths, and the separated light; Based on And summarized in that comprising the step of imaging the imaging object.

上記方法によれば、上記光選択部材の各々の回動を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換される。すなわち、各々の光選択部材が順次回動することによって、撮像対象から観測された観測光が順次走査されるようになる。このため、各光選択部材の周期的な回動を通じて撮像対象の観測光を走査することができるようになり、撮像対象のスペクトルデータを連続的に取得することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。   According to the above method, the observation light observed from the imaging target is sequentially converted into line light through the rotation of each of the light selection members. That is, the observation light observed from the imaging target is sequentially scanned by sequentially rotating each light selection member. For this reason, the observation light of the imaging target can be scanned through the periodic rotation of each light selection member, and the spectral data of the imaging target can be continuously acquired. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

請求項9に記載の発明は、請求項8に記載のスペクトル撮像方法において、前記光選択部材として光の反射体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光することを要旨とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the spectral imaging method according to the eighth aspect of the present invention, the light selection member is made of a light reflector, and the light selection members are sequentially selected by the line light scanning mechanism. The gist of the present invention is to split the observation light, which is reflected and converted into line-shaped light on the basis of such rotation, into light having different wavelengths.

上記方法によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が波長の異なる光に分光される。これにより、上記光選択部材による光の反射作用を利用して、撮像対象の観測光を容易に走査することができるようになる。   According to the above method, the observation light observed from the imaging target is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, and the converted light is It is split into light with different wavelengths. Accordingly, the observation light to be imaged can be easily scanned using the light reflecting action of the light selection member.

請求項10に記載の発明は、請求項8に記載のスペクトル撮像方法において、前記光選択部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光することを要旨とする。   A tenth aspect of the present invention is the spectral imaging method according to the eighth aspect, wherein the light selection member is composed of a light shield arranged without a gap, and the light selection is performed by the line light scanning mechanism. The gist is to split the observation light that is transmitted and converted into line-shaped light based on the sequential rotation of the members into light having different wavelengths.

上記方法によれば、光の遮蔽体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が波長の異なる光に分光される。これにより、上記光選択部材による光の遮蔽及び透過を利用して、撮像対象の観測光を容易に走査することができるようになる。   According to the above method, based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light shield, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light, and the converted light Is split into light having different wavelengths. Accordingly, it becomes possible to easily scan the observation light to be imaged using the shielding and transmission of light by the light selection member.

請求項11に記載の発明は、請求項8に記載のスペクトル撮像方法において、前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光することを要旨とする。   The invention according to claim 11 is the spectral imaging method according to claim 8, wherein the light selection members are made of light reflectors arranged without gaps, and the line light scanning mechanism is used to select the light. The gist is to split the observation light that is transmitted and converted into line-shaped light based on the sequential rotation of the members into light having different wavelengths.

上記方法によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が波長の異なる光に分光される。一方、回動されていない光選択部材に投射された光は同光選択部材によって反射されることとなる。このように上記方法によっても、上記光選択部材による光の反射及び透過を利用して、撮像対象の観測光を容易に走査することができる
ようになる。
According to the above method, based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light, and the converted light Is split into light having different wavelengths. On the other hand, the light projected on the light selection member that is not rotated is reflected by the light selection member. As described above, also by the above method, the observation light to be imaged can be easily scanned by utilizing the reflection and transmission of light by the light selection member.

請求項12に記載の発明は、撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査するライン光走査機構であって、変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材を、前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列し、前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査するようにしたことを要旨とする。   According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a line light scanning mechanism that sequentially converts and scans observation light observed from an imaging target into line-shaped light, and has a shape corresponding to the line-shaped light to be converted. A number of light selection members that can be individually rotated around an axis provided in the longitudinal direction are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and based on the selective rotation of the light selection member The gist of the invention is that the observation light is sequentially converted into line-shaped light.

上記構成によれば、上記光選択部材の各々の回動を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換される。すなわち、各々の光選択部材が順次回動することによって、撮像対象から観測された観測光が走査されるようになる。このため、各光選択部材の周期的な回動を通じて、撮像対象の観測光を連続的に走査することができるようになる。これにより、撮像対象から観測される観測光を迅速にライン状の光に変換することができるようになり、ライン光走査機構としての実用性が高められるようになる。   According to the said structure, the observation light observed from the imaging object is sequentially converted into a line-shaped light through each rotation of the said light selection member. That is, the observation light observed from the imaging target is scanned by sequentially rotating each light selection member. For this reason, the observation light to be imaged can be continuously scanned through the periodic rotation of each light selection member. As a result, the observation light observed from the imaging target can be quickly converted into line-shaped light, and the practicality as a line light scanning mechanism is enhanced.

請求項13に記載の発明は、請求項12に記載のライン光走査機構において、前記光選択部材が光の反射体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射される光を前記観測光のライン状の変換走査光とすることを要旨とする。   According to a thirteenth aspect of the present invention, in the line light scanning mechanism according to the twelfth aspect, the light selecting member is formed of a light reflector, and the light is reflected based on the sequential selective rotation of the light selecting member. Is the line-shaped converted scanning light of the observation light.

上記構成によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が分光器へと案内される。これにより、上記光選択部材による光の反射作用を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light observed from the imaging target is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, and the converted light is Guided to the spectrometer. As a result, the observation light can be scanned with a simpler structure by utilizing the light reflecting action of the light selection member.

請求項14に記載の発明は、請求項12に記載のライン光走査機構において、前記光選択部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過される光を前記観測光のライン状の変換走査光とすることを要旨とする。   According to a fourteenth aspect of the present invention, in the line light scanning mechanism according to the twelfth aspect, the light selection members include light shields arranged without gaps, and the light selection members can be sequentially rotated. The gist of the invention is that the transmitted light is converted into the line-shaped converted scanning light of the observation light.

上記構成によれば、光の遮蔽体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が分光器へと案内される。これにより、上記光選択部材による光の遮蔽及び透過を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light shield, and the converted light Is guided to the spectrometer. This makes it possible to scan the observation light with a simpler configuration by using the shielding and transmission of light by the light selection member.

請求項15に記載の発明は、請求項12に記載のライン光走査機構において、前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過される光を前記観測光のライン状の変換走査光とすることを要旨とする。   According to a fifteenth aspect of the present invention, in the line light scanning mechanism according to the twelfth aspect, the light selection members are formed of light reflectors arranged without gaps, and the light selection members can be sequentially rotated. The gist of the invention is that the transmitted light is converted into the line-shaped converted scanning light of the observation light.

上記構成によれば、光の反射体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が分光器へと案内される。一方、回動されていない光選択部材に投射された光は同光選択部材によって反射されることとなる。このように上記構成によっても、上記光選択部材による光の反射及び透過を利用して、より簡易な構成のもとに観測光を走査することができるようになる。   According to the above configuration, based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light reflector, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light, and the converted light Is guided to the spectrometer. On the other hand, the light projected on the light selection member that is not rotated is reflected by the light selection member. Thus, also with the above configuration, the observation light can be scanned with a simpler configuration by utilizing the reflection and transmission of light by the light selection member.

請求項16に記載の発明は、請求項13または15に記載のライン光走査機構において、前記反射体が、静電共振されるMEMSミラーからなることを要旨とする。
上記構成によるように、静電共振されるMEMSミラーによって上記反射体を構成することとすれば、各反射体の静電作用に基づいて各反射体の回動を実現することができるようになる。これにより、上記ライン光走査機構の小型化が図られるようになるとともに、ライン光走査機構としての汎用性が高められるようになる。
The invention according to claim 16 is the line light scanning mechanism according to claim 13 or 15, wherein the reflector is a MEMS mirror that is electrostatically resonated.
If the reflector is constituted by a MEMS mirror that is electrostatically resonated as in the above configuration, the rotation of each reflector can be realized based on the electrostatic action of each reflector. . As a result, the line light scanning mechanism can be miniaturized and the versatility of the line light scanning mechanism can be enhanced.

請求項17に記載の発明は、請求項16に記載のライン光走査機構において、前記MEMSミラーは正方形状のミラーからなり、前記光選択部材の各々は、この正方形状のMEMSミラーが前記変換すべき光のライン方向に配列されて、光選択部材の別にそれぞれ同時駆動されることを要旨とする。   According to a seventeenth aspect of the present invention, in the line light scanning mechanism according to the sixteenth aspect, the MEMS mirror is a square mirror, and each of the light selection members is converted by the square MEMS mirror. The gist is that they are arranged in the line direction of the light to be driven and are simultaneously driven separately for each light selection member.

上記構成によれば、上記光選択部材が、正方形状のMEMSミラーが変換すべき光のライン方向に配列されることによって構成される。そして、この配列されたMEMSミラーの列毎の同時駆動を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換されるようになる。これにより、MEMSミラーによって上記光選択部材を構成する上で、既存のMEMSミラーを用いることができるようになり、ライン光走査機構としての汎用性が拡大されるようになる。   According to the said structure, the said light selection member is comprised by arranging in a line direction of the light which a square-shaped MEMS mirror should convert. The observation light observed from the imaging target is sequentially converted into line light through the simultaneous driving of the arranged MEMS mirrors for each column. As a result, the existing MEMS mirror can be used in configuring the light selection member with the MEMS mirror, and versatility as a line light scanning mechanism is expanded.

請求項18に記載の発明は、撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、周回回転可能な無端帯状体に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリットが所定の間隔をもって配列されたライン光走査機構を備え、該ライン光走査機構を構成する前記無端帯状体の連続的な周回回転に基づく前記スリットの連続的な出現により前記観測光を順次ライン状の光に変換走査して前記分光器に取り込むようにしたことを要旨とする。   In the invention described in claim 18, the observation light observed from the imaging target is taken into the spectroscope while sequentially converting and scanning the light into a line-shaped light, and the light having different wavelengths separated by the spectroscope is input to the imaging device. A spectral imaging apparatus for imaging the imaging object by receiving light, and as a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into a line-shaped light, a line-shaped light to be converted into an endless belt that can be rotated around A line light scanning mechanism in which slits having a shape corresponding to the line light scanning mechanism are arranged at a predetermined interval, and by the continuous appearance of the slits based on the continuous circular rotation of the endless belt-shaped body constituting the line light scanning mechanism The gist of the invention is that the observation light is sequentially converted into a line-shaped light and scanned into the spectroscope.

上記構成によれば、上記無端帯状体の連続的な周回回転に基づくスリットの連続的な出現を通じて、撮像対象から観測された観測光がライン状の光に順次変換走査される。このため、観測光からライン状の光への変換走査を、一定の方向に連続的に行うことができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。   According to the above configuration, the observation light observed from the imaging target is sequentially converted and scanned into line-shaped light through the continuous appearance of slits based on the continuous circular rotation of the endless belt. For this reason, the conversion scanning from the observation light to the line-shaped light can be continuously performed in a certain direction. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

請求項19に記載の発明は、撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、回転盤の所定間隔を隔てた2つの同心円間の内から外もしくは外から内に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリットが渦巻き状に、かつ前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を備えるとともに、該ライン光走査機構を構成する前記回転盤の前記2つの同心円間の一領域に対向して前記分光器を配置し、前記回転盤の連続的な回転に基づく前記分光器に対向する領域での前記スリットの連続的な出現により前記観測光を順次ライン状の光に変換走査して前記分光器に取り込むようにしたことを要旨とする。   According to the nineteenth aspect of the present invention, the observation light observed from the imaging target is taken into the spectroscope while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the light having different wavelengths separated by the spectroscope is input to the imaging device. A spectral imaging device for imaging the imaging target by receiving light, wherein the observation light is converted into a line-shaped light in order as a mechanism for sequentially scanning between two concentric circles separated by a predetermined interval of a rotating disk. Or, from outside to inside, provided with a line light scanning mechanism in which slits having a shape corresponding to the line-shaped light to be converted are spirally arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and The spectroscope is disposed so as to oppose a region between the two concentric circles of the rotating disk constituting the line light scanning mechanism, and is opposed to the spectroscope based on continuous rotation of the rotating disk. That the continuous occurrence of the slit in the region by converting scanned the observation light sequentially in a line-shaped light and summarized in that you capture the spectrometer.

上記構成によれば、上記分光器に対向する領域では、上記回転盤の連続的な回転に基づいて上記スリットが連続的に出現するようになる。そして上記構成では、上記スリットが2つの同心円間の内から外もしくは外から内に配列されたことによって、換言すれば、上記スリットの位相が漸次ずれる態様で同スリットが配列されたことによって、2つの同心円間の一領域ではスリットが一定の方向に向かって順次出現するようになる。このため、上記分光器に対向する領域では、上記観測光が一定の方向に連続的にライン状の光に順次変換走査されるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。   According to the above configuration, in the region facing the spectroscope, the slit appears continuously based on the continuous rotation of the rotating disk. In the above configuration, the slits are arranged from the inside to the outside or between the outside from the two concentric circles. In other words, the slits are arranged in such a manner that the phases of the slits are gradually shifted. In one region between two concentric circles, slits appear sequentially in a certain direction. For this reason, in the region facing the spectroscope, the observation light is successively converted and scanned into a linear light in a certain direction. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

本発明にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構の第1の実施の形態について、その概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of a spectral imaging apparatus, a spectral imaging method, and a line light scanning mechanism according to the present invention. (a)及び(b)は、同実施の形態のライン光走査機構の正面構造を模式的に示す正面図。(A) And (b) is a front view which shows typically the front structure of the line light scanning mechanism of the embodiment. (a)及び(b)は、同実施の形態のライン光走査機構を構成する光選択部材による観測光の走査原理を模式的に示す側面図。(A) And (b) is a side view which shows typically the scanning principle of the observation light by the light selection member which comprises the line light scanning mechanism of the embodiment. 本発明にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構の第2の実施の形態について、その概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure about 2nd Embodiment of the spectrum imaging device, spectrum imaging method, and line light scanning mechanism concerning this invention. (a)及び(b)は、同実施の形態のライン光走査機構を構成する光選択部材による観測光の走査原理を模式的に示す側面図。(A) And (b) is a side view which shows typically the scanning principle of the observation light by the light selection member which comprises the line light scanning mechanism of the embodiment. (a)は、本発明にかかるスペクトル撮像装置の第3の実施の形態について、その概略構成を示す側面図。(b)は、同実施の形態のライン光走査機構の概略構成を示す斜視図。(A) is a side view which shows the schematic structure about 3rd Embodiment of the spectrum imaging device concerning this invention. FIG. 4B is a perspective view illustrating a schematic configuration of the line light scanning mechanism according to the embodiment. 同実施の形態のライン光走査機構を正面から見た拡大構造を示す正面図。The front view which shows the enlarged structure which looked at the line light scanning mechanism of the embodiment from the front. (a)は、本発明にかかるスペクトル撮像装置の第4の実施の形態について、その概略構成を示す側面図。(b)は、同実施の形態のライン光走査機構の概略構成を示す正面図。(A) is a side view which shows the schematic structure about 4th Embodiment of the spectrum imaging device concerning this invention. FIG. 2B is a front view illustrating a schematic configuration of the line light scanning mechanism according to the embodiment. (a)及び(b)は、本発明にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構の他の実施の形態について、ライン光走査機構の正面構造を模式的に示す正面図。(A) And (b) is a front view showing typically a front structure of a line light scanning mechanism about other embodiments of a spectrum imaging device, a spectrum imaging method, and a line light scanning mechanism concerning the present invention. 従来のスペクトル撮像装置について、その概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows the schematic structure about the conventional spectrum imaging device. 同装置による撮像対象の撮像手順を示すフローチャート。The flowchart which shows the imaging procedure of the imaging target by the same apparatus.

(第1の実施の形態)
以下、本発明にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構を具体化した第1の実施の形態について図1〜図3を参照して説明する。図1は、本実施の形態のスペクトル撮像装置の概略構成を示したものである。なお、本実施の形態のスペクトル撮像装置は、例えば車両に搭載されて道路環境や自車両の周辺に存在する人物等の撮像に用いられる。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which a spectral imaging device, a spectral imaging method, and a line light scanning mechanism according to the present invention are embodied will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of the spectral imaging apparatus of the present embodiment. Note that the spectral imaging apparatus of the present embodiment is mounted on a vehicle, for example, and is used for imaging a road environment or a person existing around the host vehicle.

図1に示すように、このスペクトル撮像装置100は、撮像対象が自ら発する光や撮像対象が反射する光、すなわち撮像対象からの観測光Lを取り込む受光レンズ110を備えている。またスペクトル撮像装置100は、受光レンズ110を介して取り込まれた撮像対象の観測光Lをライン状の光に順次変換する機構として、ライン光走査機構120を備えている。さらにスペクトル撮像装置100は、分光器130、撮像素子140、画像処理部150を備えている。   As shown in FIG. 1, the spectrum imaging apparatus 100 includes a light receiving lens 110 that takes in light emitted by the imaging target itself or light reflected by the imaging target, that is, observation light L from the imaging target. The spectral imaging apparatus 100 also includes a line light scanning mechanism 120 as a mechanism for sequentially converting the observation light L to be imaged captured via the light receiving lens 110 into line-shaped light. Further, the spectral imaging apparatus 100 includes a spectroscope 130, an imaging element 140, and an image processing unit 150.

このうちライン光走査機構120は、撮像対象の撮像に際して変換すべきライン状の光に対応する形状を有する複数の光選択部材121a〜121nを備えて構成されており、観測光Lが取り込まれる方向に対して所定の傾斜角をもって配置されている。光選択部材121a〜121nは、その長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能に構成されており、観測光Lを走査する分解能に対応する数だけ配列されている。なお、本実施の形態では、光選択部材121a〜121nの各々は、例えばミラー等の光の反射体によって構成されている。これにより、各光選択部材121a〜121nに投射された観測光Lは、各光選択部材121a〜121nの回転角に応じて反射されることとなる。   Among these, the line light scanning mechanism 120 includes a plurality of light selection members 121a to 121n having a shape corresponding to the line-shaped light to be converted when imaging the imaging target, and the direction in which the observation light L is captured. Are arranged with a predetermined inclination angle. The light selection members 121a to 121n are configured to be individually rotatable around an axis provided in the longitudinal direction, and are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light L. In the present embodiment, each of the light selection members 121a to 121n is formed of a light reflector such as a mirror. Thereby, the observation light L projected on each light selection member 121a-121n will be reflected according to the rotation angle of each light selection member 121a-121n.

また、ライン光走査機構120は、各光選択部材121a〜121nを各別に回動させ
る駆動源としての駆動部122を備えている。なお、駆動部122は光選択部材121a〜121nの各々に設けられるが、ここでの例では図示を省略する。駆動部122は、その駆動を制御する回転角制御部123から入力される制御指令値に基づいて制御される。なお、この制御指令値としては、光選択部材121a〜121nが回動したときに、それら光選択部材121a〜121nに投射された観測光Lを上記分光器130に案内するために必要な回転角に関する値が設定されている。そして、こうした駆動部122と回転角制御部123との協働によって、各光選択部材121a〜121nの回転角が調整される。なお、光選択部材121a〜121nは、その初期状態として、各光選択部材121a〜121nの配列方向に対する回転角が「0°」となるように回転角が調整されている。また、この光選択部材121a〜121nを初期状態にすべき回転角に関する値も、回転角制御部123による制御指令値として予め設定されている。
Further, the line light scanning mechanism 120 includes a drive unit 122 as a drive source that rotates the light selection members 121a to 121n separately. In addition, although the drive part 122 is provided in each of the light selection members 121a-121n, illustration is abbreviate | omitted in the example here. The drive part 122 is controlled based on the control command value input from the rotation angle control part 123 which controls the drive. In addition, as this control command value, when the light selection members 121a to 121n are rotated, the rotation angle necessary for guiding the observation light L projected onto the light selection members 121a to 121n to the spectrometer 130 is used. A value for is set. And the rotation angle of each light selection member 121a-121n is adjusted by cooperation with such a drive part 122 and the rotation angle control part 123. FIG. In addition, as for the light selection members 121a-121n, the rotation angle is adjusted so that the rotation angle with respect to the arrangement direction of each light selection member 121a-121n may be "0 degree" as the initial state. In addition, a value related to the rotation angle at which the light selection members 121a to 121n should be in the initial state is also set in advance as a control command value by the rotation angle control unit 123.

そして本実施の形態では、光選択部材121a〜121nの各々が、例えば上端の光選択部材121aから下端の光選択部材121nにかけて一方向に連続的かつ周期的に回動されることによって、上記観測光Lが一方向に順次変換走査されることとなる。   In the present embodiment, each of the light selection members 121a to 121n is rotated continuously and periodically in one direction from, for example, the upper light selection member 121a to the lower light selection member 121n. The light L is sequentially converted and scanned in one direction.

そして、図1に示すように、例えば上記駆動部122及び回転角制御部123によって光選択部材121bの回転角が調整されると、この光選択部材121bに投射された観測光Lは、ライン状の光(スリット光)に変換されて分光器130へと案内される。   As shown in FIG. 1, for example, when the rotation angle of the light selection member 121b is adjusted by the drive unit 122 and the rotation angle control unit 123, the observation light L projected on the light selection member 121b is linear. Is converted into light (slit light) and guided to the spectroscope 130.

分光器130は、測定帯域の光を連続的な成分である波長毎の成分に分散させる分光光学系であり、その長手方向においてライン状の光に変換された光Laを波長毎の成分に分散させる機能を有している。なお、本実施の形態では、例えば回折格子による分光方式が採用されており、400nm〜800nmの可視光から近赤外までの領域の観測光が複数の波長領域に分光される。分光器130は、例えば直線状の複数の凹凸が並設された格子パターンを有する基板として構成されている。具体的には、分光器130の格子パターンは、同図1に破線Lb及びλb1〜λbn、並びに一点鎖線Ln及びλn1〜λnnとして示すように、同分光器130のいずれの位置に上記変換されたライン状の光が投射されたとしても、波長毎に分光された光が撮像素子140の撮像面に拡散されるように形成されている。   The spectroscope 130 is a spectroscopic optical system that disperses light in the measurement band into components for each wavelength, which is a continuous component, and disperses the light La converted into line-shaped light in the longitudinal direction into components for each wavelength. It has a function to make it. In the present embodiment, for example, a spectroscopic method using a diffraction grating is employed, and observation light in a region from visible light to near infrared of 400 nm to 800 nm is split into a plurality of wavelength regions. For example, the spectroscope 130 is configured as a substrate having a lattice pattern in which a plurality of linear irregularities are arranged in parallel. Specifically, the lattice pattern of the spectroscope 130 is converted into any position of the spectroscope 130 as shown by broken lines Lb and λb1 to λbn, and alternate long and short dash lines Ln and λn1 to λnn in FIG. Even when line-shaped light is projected, the light dispersed for each wavelength is diffused to the imaging surface of the imaging device 140.

そして、例えば上記光選択部材121bが予め規定された所定の回転角まで回動すると、同光選択部材121bによってライン状の光に変換された光Lbは、分光器130へと案内されて同分光器130を介して波長毎の成分λb1〜λbnに分散される。そして、こうして分光器130によって分光された光は、撮像素子140の撮像面に結像される。   Then, for example, when the light selection member 121b rotates to a predetermined rotation angle defined in advance, the light Lb converted into the line-shaped light by the light selection member 121b is guided to the spectroscope 130 and the same spectrum. Dispersed into the components λb1 to λbn for each wavelength via the device 130 The light thus split by the spectroscope 130 is imaged on the imaging surface of the imaging device 140.

なお、光選択部材121a〜121nが初期状態とされているときには、その反射光のいずれもが分光器130に投射されないように上記ライン光走査機構120の位置及び傾斜角が調整されている。   When the light selection members 121a to 121n are in the initial state, the position and inclination angle of the line light scanning mechanism 120 are adjusted so that none of the reflected light is projected onto the spectroscope 130.

撮像素子140は、例えばCCDイメージセンサやCMOSイメージセンサによって構成されており、同撮像素子140の撮像面に結像された光を光電変換により電気信号へと変換する。そして、撮像素子140にて変換された電気信号(デジタル信号)が画像処理部150に入力される。また画像処理部150には、上記回転角制御部123による制御指令値として、回転角の制御対象とされている光選択部材121a〜121nに関する情報が入力される。これにより、画像処理部150では、撮像素子140から入力された電気信号が、いずれの光選択部材121a〜121nにより案内されたライン状の光が光電変換された信号に基づくものであるかが識別可能とされている。   The image sensor 140 is constituted by, for example, a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and converts the light imaged on the imaging surface of the image sensor 140 into an electric signal by photoelectric conversion. Then, an electrical signal (digital signal) converted by the image sensor 140 is input to the image processing unit 150. In addition, information relating to the light selection members 121 a to 121 n that are subject to rotation angle control is input to the image processing unit 150 as control command values from the rotation angle control unit 123. As a result, the image processing unit 150 identifies whether the electrical signal input from the image sensor 140 is based on a signal obtained by photoelectrically converting the line-shaped light guided by any of the light selection members 121a to 121n. It is possible.

画像処理部150は、例えば先の図10に示したように、上記CPU21、上記HSD
記録部22、上記スペクトル空間演算部23、上記画像分類演算部24によって構成されている。こうした画像処理部150では、まず、撮像素子140から入力された電気信号と回転角制御部123から入力された制御指令値とに基づいて、撮像素子140から入力された電気信号がいずれの光選択部材121a〜121nにより案内されたライン状の光が光電変換された信号であるかが識別される。次いで、この識別された光の成分分析、光の強度などの物理量の2次元平面における分布の算出などが行われる。そして、画像処理部150の処理結果として、複数の波長領域毎の画像平面上の物理量(光の強度)の分布等に関する情報が記録されることにより、撮像対象の撮像が行われる。
For example, as shown in FIG. 10, the image processing unit 150 is configured to store the CPU 21 and the HSD.
The recording unit 22, the spectrum space calculation unit 23, and the image classification calculation unit 24 are configured. In such an image processing unit 150, first, based on the electric signal input from the image sensor 140 and the control command value input from the rotation angle control unit 123, the light signal input from the image sensor 140 is selected as any light. It is identified whether the line-shaped light guided by the members 121a to 121n is a photoelectrically converted signal. Next, component analysis of the identified light, calculation of a distribution of a physical quantity such as light intensity on a two-dimensional plane, and the like are performed. Then, as a processing result of the image processing unit 150, information related to the distribution of physical quantities (light intensity) on the image plane for each of a plurality of wavelength regions is recorded, so that an imaging target is imaged.

このように構成されるスペクトル撮像装置100では、撮像対象による観測光Lが受光レンズ110を介して取り込まれると、上記回転角制御部123による制御のもとに上記光選択部材121a〜121nが連続的かつ周期的に回動する。これにより、撮像対象から観測された観測光Lが光選択部材121a〜121nによって走査されるようになる。そして、こうした光選択部材121a〜121nによる走査が連続的かつ周期的に行われることにより、順次変換走査されたライン状の光が分光器130に順次投射されるようになる。次いで、分光器130に順次投射されたライン状の光は、分光器130によって波長毎に分光される。そして、この分光された光が上記撮像素子140に受光され、この受光された光が電気信号(デジタル信号)に変換されて上記画像処理部150に取り込まれる。   In the spectral imaging apparatus 100 configured as described above, when the observation light L from the imaging target is taken in via the light receiving lens 110, the light selection members 121a to 121n are continuously operated under the control of the rotation angle control unit 123. Rotate periodically and periodically. Thereby, the observation light L observed from the imaging target is scanned by the light selection members 121a to 121n. The scanning by the light selection members 121a to 121n is performed continuously and periodically, so that the line-shaped light that is sequentially converted and scanned is sequentially projected onto the spectroscope 130. Next, the line-shaped light sequentially projected onto the spectroscope 130 is split by the spectroscope 130 for each wavelength. The spectrally separated light is received by the image sensor 140, and the received light is converted into an electric signal (digital signal) and taken into the image processing unit 150.

こうして、上記観測光Lの取り込みから上記分光器130にて分光された光の結像までが適宜繰り返されることにより、上記光選択部材121a〜121nが光選択部材121aから光選択部材121nにかけて順次回転動作したときの各波長領域に関する情報が、撮像対象の一画像に相当するスペクトルデータとして蓄積されるようになる。そして、この蓄積されたスペクトルデータをもとに、各波長領域の値に各々対応する画像が再構成されるようになる。これにより、各波長領域λに対応した画像の取得を通じて撮像対象が撮像されるようになる。   Thus, the light selection members 121a to 121n are sequentially rotated from the light selection member 121a to the light selection member 121n by appropriately repeating the capturing of the observation light L to the image formation of the light separated by the spectroscope 130. Information regarding each wavelength region when operating is accumulated as spectral data corresponding to one image to be imaged. Then, based on the accumulated spectrum data, images corresponding to the values in the respective wavelength regions are reconstructed. As a result, the imaging target is imaged through acquisition of an image corresponding to each wavelength region λ.

次に、図2を参照して上記ライン光走査機構120の構造を詳述する。なお、この図2(a)及び(b)は、それぞれ上記ライン光走査機構120の正面構造を示している。
図2(a)に示すように、ライン光走査機構120は、ライン状の光選択部材121a〜121nが隙間なく配列されて構成されている。また、光選択部材121a〜121nの各々は、それらの厚み方向における上端寄りに回転軸125a〜125nが連通されている。この回転軸125a〜125nの一端には、上記駆動部122を構成するアクチュエータMa〜Mnがそれぞれ設けられている。これにより、光選択部材121a〜121nの各々は、回転軸125a〜125nを中心に回動可能とされている。
Next, the structure of the line light scanning mechanism 120 will be described in detail with reference to FIG. 2A and 2B show the front structure of the line light scanning mechanism 120, respectively.
As shown in FIG. 2A, the line light scanning mechanism 120 is configured by arranging line-shaped light selection members 121a to 121n without any gaps. Further, each of the light selection members 121a to 121n is connected to the rotation shafts 125a to 125n near the upper end in the thickness direction thereof. Actuators Ma to Mn constituting the driving unit 122 are provided at one ends of the rotating shafts 125a to 125n, respectively. Thereby, each of the light selection members 121a to 121n can be rotated about the rotation shafts 125a to 125n.

そして例えば、図2(b)に示すように、回転角制御部123による制御指令値に基づいてアクチュエータMaが駆動されると、上端に位置する光選択部材121aが予め規定された所定の回転角まで回転する。これにより、光選択部材121aによって反射される光の方向が変化することとなる。この結果、光選択部材121aに投射された観測光Lは、上記分光器130へと案内されることとなる。次いで、アクチュエータMaが再び駆動することによって光選択部材121aの回転角が初期状態へと戻されるとともに、アクチュエータMaの下方に隣接配置されたアクチュエータMbが駆動される。これにより、光選択部材121bの下方に隣接して配列された光選択部材121bが予め規定された所定の回転角まで回転する。こうして、光選択部材121bによって反射される光のみが上記分光器130へと案内されることとなる。   Then, for example, as shown in FIG. 2B, when the actuator Ma is driven based on the control command value from the rotation angle control unit 123, the light selection member 121a located at the upper end has a predetermined rotation angle defined in advance. Rotate until. Thereby, the direction of the light reflected by the light selection member 121a changes. As a result, the observation light L projected on the light selection member 121a is guided to the spectrometer 130. Next, when the actuator Ma is driven again, the rotation angle of the light selection member 121a is returned to the initial state, and the actuator Mb disposed adjacently below the actuator Ma is driven. As a result, the light selection members 121b arranged adjacently below the light selection member 121b rotate to a predetermined rotation angle. Thus, only the light reflected by the light selection member 121b is guided to the spectrometer 130.

このように本実施の形態では、上記回転角制御部123による制御指令値に基づいて、アクチュエータMa〜Mnの各々が上端に配置されたアクチュエータMaから下端に配置
されたアクチュエータMnにかけて順次駆動することにより、光選択部材121a〜121nの回転角が順次調整される。これにより、光選択部材121a〜121nの各々に投射された観測光Lがライン状の光に変換走査されて上記分光器130へと順次案内されるようになる。
As described above, in the present embodiment, each of the actuators Ma to Mn is sequentially driven from the actuator Ma arranged at the upper end to the actuator Mn arranged at the lower end based on the control command value by the rotation angle control unit 123. Thus, the rotation angles of the light selection members 121a to 121n are sequentially adjusted. As a result, the observation light L projected onto each of the light selection members 121a to 121n is converted into a line-shaped light and is sequentially guided to the spectroscope 130.

ライン光走査機構120としてこのような構成によれば、観測光Lに対する1周期目の走査が終了して次の走査が開始されるまでに要する時間は、下端の光選択部材121nの回転動作が終了して上端の光選択部材121nの回転動作が開始するまでの時間でしかない。このため、観測光Lに対する周期的な走査を通じて撮像対象を撮像する上で、上述したスリットの往復動作に伴う空白期間が存在しないこととなり、観測光Lに対する走査時間が大幅に短縮されるようになる。これにより、変換走査されたライン状の光に基づく撮像対象の撮像時間を大幅に短縮することができるようになる。   According to such a configuration as the line light scanning mechanism 120, the time required for the observation light L to be scanned after the first period of scanning is completed and the next scanning is started is determined by the rotation operation of the light selection member 121n at the lower end. It is only the time until the rotation operation of the light selection member 121n at the upper end starts. For this reason, when imaging an imaging target through periodic scanning with respect to the observation light L, there is no blank period associated with the above-described reciprocation of the slit so that the scanning time with respect to the observation light L is greatly shortened. Become. As a result, the imaging time of the imaging target based on the line-shaped light that has been converted and scanned can be significantly reduced.

次に、図3を参照して上記ライン光走査機構120による観測光Lの走査原理を説明する。なお、図3(a)及び(b)は、光選択部材121a〜121nを側面から見たときの光選択部材121a〜121nの回転角と上記観測光Lとの関係を示したものである。   Next, the scanning principle of the observation light L by the line light scanning mechanism 120 will be described with reference to FIG. 3A and 3B show the relationship between the rotation angle of the light selection members 121a to 121n and the observation light L when the light selection members 121a to 121n are viewed from the side.

すなわち、図3(a)に示すように、例えば光選択部材121a〜121hのうちの光選択部材121eのみが回転動作したとすると、上記受光レンズ110を介して取り込まれた撮像対象の観測光Lのうち、回転動作している光選択部材121eに投射された観測光Leのみが上記分光器130及び撮像素子140へと案内される。一方、初期状態とされている光選択部材121a〜121d及び121f〜121hに投射された観測光Lは、上記分光器130及び撮像素子140が存在しない方向へと反射される。この結果、分光器130及び撮像素子140には、光選択部材121eの形状に対応するライン状の光のみが投射されることとなる。   That is, as shown in FIG. 3A, for example, if only the light selection member 121e among the light selection members 121a to 121h rotates, the observation light L of the imaging target captured via the light receiving lens 110 is obtained. Among them, only the observation light Le projected on the rotating light selection member 121e is guided to the spectroscope 130 and the image sensor 140. On the other hand, the observation light L projected on the light selection members 121a to 121d and 121f to 121h in the initial state is reflected in a direction in which the spectroscope 130 and the image sensor 140 do not exist. As a result, only the line-shaped light corresponding to the shape of the light selection member 121e is projected onto the spectroscope 130 and the image sensor 140.

一方、図3(b)に示すように、上記光選択部材121eが再び回転動作することにより初期状態へと戻されると、この光選択部材121eに投射された観測光Leは、他の光選択部材121a〜121d及び121f〜121hに投射された観測光Lと同様に、上記分光器130及び撮像素子140が存在しない方向へと反射されることとなる。   On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the light selection member 121e is returned to the initial state by rotating again, the observation light Le projected on the light selection member 121e is changed to another light selection. Similar to the observation light L projected on the members 121a to 121d and 121f to 121h, the light is reflected in a direction in which the spectroscope 130 and the image sensor 140 do not exist.

このように本実施の形態では、光選択部材121a〜121nの各別の回転動作と光の反射作用とを通じて、光選択部材121a〜121nの各々に投射された観測光Lを順次ライン状の光に変換して分光器130及び撮像素子140へと案内することができるようになる。   As described above, in the present embodiment, the observation light L projected on each of the light selection members 121a to 121n is sequentially converted into a line-shaped light through the separate rotation operation of each of the light selection members 121a to 121n and the light reflecting action. Can be guided to the spectroscope 130 and the image sensor 140.

以上説明したように、本実施の形態にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)上記ライン光走査機構120を構成する光選択部材121a〜121nの各々の選択的な回動を通じて、撮像対象から観測された観測光Lをライン状の光に順次変換走査することとした。このため、各光選択部材121a〜121nの周期的な回動を通じて撮像対象の観測光Lを走査することができるようになり、撮像対象のスペクトルデータを連続的に取得することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。
As described above, according to the spectral imaging apparatus, the spectral imaging method, and the line light scanning mechanism according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) Through the selective rotation of each of the light selection members 121a to 121n constituting the line light scanning mechanism 120, the observation light L observed from the imaging target is sequentially converted and scanned into line light. . For this reason, the observation light L to be imaged can be scanned through the periodic rotation of each of the light selection members 121a to 121n, and the spectrum data of the image to be imaged can be continuously acquired. . This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

(2)上記光選択部材121a〜121nを光の反射体によって構成するとともに、各光選択部材121a〜121nの回動に基づき反射されるライン状の光を上記分光器130に取り込むこととした。このため、光の反射作用を利用して、撮像対象から観測された
観測光Lをライン状の光に変換走査することができるようになる。これにより、より簡易な構成のもとに上記ライン光走査機構120を構成することができるようになる。また、ライン状に変換された光は、光選択部材121a〜121nによる光の反射作用を通じて任意の方向に案内可能であることから、上記分光器130や撮像素子140の配置位置の自由度が高められるようにもなる。
(2) The light selection members 121a to 121n are configured by light reflectors, and line light reflected based on the rotation of the light selection members 121a to 121n is taken into the spectrometer 130. For this reason, it becomes possible to convert and scan the observation light L observed from the object to be imaged into line-shaped light by utilizing the light reflection action. As a result, the line light scanning mechanism 120 can be configured with a simpler configuration. In addition, since the light converted into the line shape can be guided in an arbitrary direction through the light reflecting action of the light selection members 121a to 121n, the degree of freedom of the arrangement position of the spectroscope 130 and the image sensor 140 is increased. You will be able to.

(3)上記配列された光選択部材121a〜121nの各々を一方向に連続的に回動させることによって上記観測光Lを順次変換走査することとした。このため、撮像対象の観測光Lに対する走査を一定の方向に対して行うことができるようになり、この変換走査に応じたスペクトルデータを取得することができるようになる。すなわち、既存のスリット走査に近似する態様で撮像対象の観測光Lを走査することができるようになる。これにより、順次変換走査されたライン状の光に基づく撮像対象の撮像を、既存の画像処理装置や画像処理方法を用いて行うことができるようになり、ひいては、撮像対象の撮像をより容易に行うことができるようになる。   (3) The observation light L is sequentially converted and scanned by continuously rotating each of the arranged light selection members 121a to 121n in one direction. Therefore, scanning with respect to the observation light L to be imaged can be performed in a certain direction, and spectrum data corresponding to this conversion scanning can be acquired. That is, the observation light L to be imaged can be scanned in a manner that approximates the existing slit scanning. As a result, it becomes possible to perform imaging of the imaging target based on the line-shaped light that has been sequentially converted and scanned by using an existing image processing apparatus or image processing method, and thus imaging of the imaging target can be performed more easily. Will be able to do.

(4)上記スペクトル撮像装置100を車両に搭載することとした。このため、たとえ撮像対象として人物等の移動体や適宜変化する周辺環境を撮像する場合であれ、それら撮像対象を適切に撮像することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて撮像対象を撮像する上で、その実用性が高められるようになる。
(第2の実施の形態)
以下、本発明にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構を具体化した第2の実施の形態について図4及び図5を参照して説明する。なお、本実施の形態は、上記光選択部材121a〜121nによる光の反射及び透過を通じて観測光Lの変換走査を行うものであり、その基本的な構成は先の第1の実施の形態と共通になっている。また、本実施の形態のスペクトル撮像装置も、例えば車両に搭載されて道路環境や自車両の周辺に存在する人物等の撮像に用いられる。
(4) The spectral imaging apparatus 100 is mounted on a vehicle. For this reason, even when a moving object such as a person or an appropriately changing surrounding environment is imaged as an imaging target, the imaging target can be appropriately imaged. Thereby, when imaging an imaging target based on spectrum data acquired from the imaging target, its practicality is improved.
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment that embodies a spectral imaging apparatus, a spectral imaging method, and a line light scanning mechanism according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 and 5. In this embodiment, the observation light L is converted and scanned through the reflection and transmission of light by the light selection members 121a to 121n, and the basic configuration is the same as that of the first embodiment. It has become. The spectrum imaging apparatus of the present embodiment is also used for imaging a person or the like that is mounted on a vehicle and exists in the vicinity of the road environment or the host vehicle.

図4は、先の図1に対応する図として、この第2の実施の形態にかかるスペクトル撮像装置の概略構成を示したものである。なお、この図4において、先の図1に示した各要素と同一の要素についてはそれぞれ同一の符号を付して示しており、それら要素についての重複する説明は割愛する。   FIG. 4 shows a schematic configuration of the spectral imaging apparatus according to the second embodiment as a diagram corresponding to FIG. In FIG. 4, elements that are the same as those shown in FIG. 1 are given the same reference numerals, and redundant descriptions of these elements are omitted.

図4に示すように、本実施の形態のスペクトル撮像装置100は、上記受光レンズ110及びライン光走査機構120が、上記分光器130及び撮像素子140と同軸線上に配置されている。また、本実施の形態のライン光走査機構120は、観測光Lの進行方向に対して所定の傾斜角をもって配置されている。これにより、本実施の形態のライン光走査機構120では、各光選択部材121a〜121nがその配列方向に対する回転角が「0°」となる初期状態とされているときには、各光選択部材121a〜121nによって受光レンズ110を介して取り込まれた観測光Lが同観測光Lが取り込まれた側へと反射される。このため、光選択部材121a〜121nが初期状態とされているときには、撮像対象から観測された観測光Lは、ライン光走査機構120に対して観測光Lの進行方向に配置された分光器130及び撮像素子140には投射されないこととなる。   As shown in FIG. 4, in the spectral imaging apparatus 100 of the present embodiment, the light receiving lens 110 and the line light scanning mechanism 120 are arranged on the same axis as the spectroscope 130 and the imaging element 140. Further, the line light scanning mechanism 120 of the present embodiment is arranged with a predetermined inclination angle with respect to the traveling direction of the observation light L. Thus, in the line light scanning mechanism 120 of the present embodiment, when each of the light selection members 121a to 121n is in an initial state where the rotation angle with respect to the arrangement direction is “0 °”, each of the light selection members 121a to 121a. The observation light L taken in via the light receiving lens 110 by 121n is reflected to the side where the observation light L is taken. For this reason, when the light selection members 121a to 121n are in the initial state, the observation light L observed from the imaging target is the spectrometer 130 arranged in the traveling direction of the observation light L with respect to the line light scanning mechanism 120. And it is not projected on the image sensor 140.

一方、同図4に示すように、光選択部材121a〜121nのうち上端の光選択部材121aが回動されると、この回動された光選択部材121aと同光選択部材121aに隣接配置された光選択部材121bとの間に隙間が形成される。そして、受光レンズ110を介して取り込まれた観測光Lの一部は、この隙間を介してライン光走査機構120を透過することとなる。このとき、光選択部材121a〜121nの各々がライン状に形成されているために、ライン光走査機構120を透過した観測光Lはライン状の光Laへと変
換される。このように本実施の形態では、各光選択部材121a〜121nによる光の反射と透過との切り替えが、各光選択部材121a〜121nの回転動作を通じて実行される。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the upper light selection member 121a of the light selection members 121a to 121n is rotated, the rotated light selection member 121a is disposed adjacent to the light selection member 121a. A gap is formed between the light selecting member 121b. A part of the observation light L taken in through the light receiving lens 110 is transmitted through the line light scanning mechanism 120 through this gap. At this time, since each of the light selection members 121a to 121n is formed in a line shape, the observation light L transmitted through the line light scanning mechanism 120 is converted into a line-shaped light La. As described above, in the present embodiment, switching between reflection and transmission of light by each of the light selection members 121a to 121n is executed through a rotation operation of each of the light selection members 121a to 121n.

そして、観測光Lの走査に際しては、まず光選択部材121aのみが予め規定された回転角まで回動されるとともに、その他の光選択部材121b〜121nが初期状態とされる。次いで、光選択部材121aが再び回動することで初期状態に戻されるとともに、同光選択部材121aの下方に隣接配置された光選択部材121bのみが予め規定された回転角まで回動される。この結果、光選択部材121bと同光選択部材121bの下方に隣接して配列された光選択部材121cとの間にのみ隙間が形成されるようになる。そして、上端の光選択部材121aから下端の光選択部材121nにかけて光選択部材121a〜121nが連続的かつ周期的に回動されることにより、それら光選択部材121a〜121n間での隙間がライン光走査機構120の上端から下端にかけて連続的かつ周期的に形成されるようになる。これにより、受光レンズ110を介してライン光走査機構120に投射された光は、ライン状の光に順次変換走査されるようになる。   When scanning the observation light L, first, only the light selection member 121a is rotated to a predetermined rotation angle, and the other light selection members 121b to 121n are set to an initial state. Next, the light selection member 121a is rotated again to return to the initial state, and only the light selection member 121b disposed adjacently below the light selection member 121a is rotated to a predetermined rotation angle. As a result, a gap is formed only between the light selection member 121b and the light selection member 121c arranged adjacently below the light selection member 121b. Then, the light selection members 121a to 121n are continuously and periodically rotated from the light selection member 121a at the upper end to the light selection member 121n at the lower end, so that the gap between the light selection members 121a to 121n is line light. The scanning mechanism 120 is formed continuously and periodically from the upper end to the lower end. Thereby, the light projected on the line light scanning mechanism 120 via the light receiving lens 110 is sequentially converted and scanned into line-shaped light.

そして例えば、光選択部材121aの回動を通じてライン光走査機構120を透過したライン状の光Laは、分光器130に投射される。こうして分光器130に投射された光Laは、先の第1の実施の形態と同様に、分光器130を透過する際に複数の波長領域に分光される。そして、この分光された光Laは、撮像素子140の撮像面に結像され、撮像素子140にて電気信号へと変換される。こうして変換された電気信号は、撮像素子140から上記画像処理部150へと入力され、撮像対象の撮像に供されることとなる。   For example, the line-shaped light La transmitted through the line light scanning mechanism 120 through the rotation of the light selection member 121 a is projected onto the spectroscope 130. The light La thus projected onto the spectroscope 130 is split into a plurality of wavelength regions when passing through the spectroscope 130, as in the first embodiment. The split light La is imaged on the imaging surface of the imaging device 140 and converted into an electrical signal by the imaging device 140. The electrical signal thus converted is input from the image sensor 140 to the image processing unit 150 and is used for imaging the imaging target.

このように構成されるスペクトル撮像装置100では、撮像対象による観測光Lが受光レンズ110を介して取り込まれると、上記回転角制御部123による制御のもとに上記光選択部材121a〜121nが連続的かつ周期的に回動する。すなわち、各光選択部材121a〜121nの回動を通じて形成される隙間が、ライン光走査機構120の上端から下端にかけて連続的かつ周期的に推移する。これにより、撮像対象から観測された観測光Lがライン光走査機構120の上端から下端にかけて順次透過されるようになり、観測光Lがライン状の光へと順次変換走査されるようになる。こうして、分光器130には、順次変換走査されたライン状の光が順次投射されるようになる。   In the spectral imaging apparatus 100 configured as described above, when the observation light L from the imaging target is taken in via the light receiving lens 110, the light selection members 121a to 121n are continuously operated under the control of the rotation angle control unit 123. Rotate periodically and periodically. That is, the gap formed through the rotation of each of the light selection members 121a to 121n changes continuously and periodically from the upper end to the lower end of the line light scanning mechanism 120. As a result, the observation light L observed from the imaging target is sequentially transmitted from the upper end to the lower end of the line light scanning mechanism 120, and the observation light L is sequentially converted and scanned into line-shaped light. In this way, the line-shaped light that is sequentially converted and scanned is sequentially projected onto the spectroscope 130.

そして、先の第1の実施の形態と同様に、上記観測光Lの取り込みから上記分光された光の結像までが適宜繰り返されることにより、上記光選択部材121a〜121nが上端の光選択部材121aから下端の光選択部材121nにかけて順次回転動作したときの各波長領域に関する情報が撮像対象の一画像に相当するスペクトルデータとして蓄積される。そして、この蓄積されたスペクトルデータをもとに、各波長領域の値に各々対応する画像が再構成されるようになる。これにより、各波長領域に対応した画像の取得を通じて撮像対象が撮像されるようになる。   Then, similarly to the first embodiment, the light selection members 121a to 121n are arranged at the upper end by appropriately repeating from the capturing of the observation light L to the image formation of the dispersed light. Information regarding each wavelength region when rotating sequentially from 121a to the light selection member 121n at the lower end is accumulated as spectrum data corresponding to one image to be imaged. Then, based on the accumulated spectrum data, images corresponding to the values in the respective wavelength regions are reconstructed. As a result, the imaging target is imaged through acquisition of an image corresponding to each wavelength region.

次に、図5を参照して上記ライン光走査機構120による観測光Lの走査原理を説明する。なお、図5(a)及び(b)は、先の図3(a)及び(b)に対応する図として本実施の形態の光選択部材121a〜121nの回転角と上記観測光Lとの関係を模式的に示したものである。   Next, the scanning principle of the observation light L by the line light scanning mechanism 120 will be described with reference to FIG. FIGS. 5A and 5B are diagrams corresponding to FIGS. 3A and 3B, and the rotation angle of the light selection members 121a to 121n of the present embodiment and the observation light L described above. The relationship is schematically shown.

すなわち、図5(a)に示すように、例えば光選択部材121a〜121nのうちの光選択部材121eのみが回転動作したとすると、この光選択部材121eと同光選択部材121eに隣接する光選択部材121dとの間に隙間が形成されることとなる。このため、上記受光レンズ110を介して取り込まれた撮像対象の観測光Lの一部は、各光選択部材121e及び121dの間に形成された隙間を介してライン光走査機構120を透過し
、上記分光器130及び撮像素子140へと案内される。
That is, as shown in FIG. 5A, if only the light selection member 121e among the light selection members 121a to 121n is rotated, for example, the light selection member 121e and the light selection member adjacent to the light selection member 121e are selected. A gap is formed between the member 121d and the member 121d. For this reason, a part of the observation light L to be imaged captured through the light receiving lens 110 passes through the line light scanning mechanism 120 through a gap formed between the light selection members 121e and 121d. Guided to the spectroscope 130 and the image sensor 140.

一方、初期状態とされている光選択部材121a〜121d及び121f〜121hに投射された観測光Lは、上記分光器130及び撮像素子140が存在しない方向へと反射される。この結果、分光器130及び撮像素子140には、光選択部材121eを透過したライン状の光のみが投射されることとなる。   On the other hand, the observation light L projected on the light selection members 121a to 121d and 121f to 121h in the initial state is reflected in a direction in which the spectroscope 130 and the image sensor 140 do not exist. As a result, only the line-shaped light that has passed through the light selection member 121e is projected onto the spectroscope 130 and the image sensor 140.

また、図5(b)に示すように、上記光選択部材121eが再び回転動作することにより初期状態へと戻されると、この光選択部材121eに投射された観測光Leは、他の光選択部材121a〜121d及び121f〜121hに投射された観測光Lと同様に上記分光器130及び撮像素子140が存在しない方向へと反射されることとなる。   Further, as shown in FIG. 5B, when the light selection member 121e is returned to the initial state by rotating again, the observation light Le projected on the light selection member 121e is changed to another light selection. Similar to the observation light L projected on the members 121a to 121d and 121f to 121h, the light is reflected in the direction in which the spectroscope 130 and the image sensor 140 do not exist.

このように、本実施の形態では、光選択部材121a〜121nの各別の回転動作と光の反射及び透過とを通じて、光選択部材121a〜121nの各々に投射された観測光Lをライン状の光に変換して分光器130及び撮像素子140へと案内することができるようになる。   As described above, in the present embodiment, the observation light L projected on each of the light selection members 121a to 121n through the separate rotation operations of the light selection members 121a to 121n and the reflection and transmission of the light is linear. It can be converted into light and guided to the spectroscope 130 and the image sensor 140.

以上説明したように、本実施の形態にかかるスペクトル撮像装置及びスペクトル撮像方法及びライン光走査機構によれば、上記(1)、(3)、(4)の効果が得られるとともに、上記(2)に代えて以下の効果が得られるようになる。   As described above, according to the spectral imaging apparatus, the spectral imaging method, and the line light scanning mechanism according to the present embodiment, the effects (1), (3), and (4) can be obtained, and the above (2) The following effects can be obtained instead.

(2A)上記光選択部材121a〜121nを光の反射体によって構成するとともに、各光選択部材121a〜121nの回動に基づき透過されるライン状の光を上記分光器130に取り込むこととした。このため、光の反射及び透過の切り替えを通じて、撮像対象から観測された観測光Lをライン状の光に変換走査することができるようになる。これにより、より簡易な構成のもとに上記ライン光走査機構120を構成することができるようになる。   (2A) The light selection members 121a to 121n are configured by light reflectors, and line light transmitted based on the rotation of the light selection members 121a to 121n is taken into the spectrometer 130. Therefore, the observation light L observed from the imaging target can be converted and scanned into line-shaped light through switching between light reflection and transmission. As a result, the line light scanning mechanism 120 can be configured with a simpler configuration.

(第3の実施の形態)
以下、本発明にかかるスペクトル撮像装置を具体化した第3の実施の形態について図6及び図7を参照して説明する。なお、図6(a)は本実施の形態のスペクトル撮像装置の概略構成を示しており、図6(b)は本実施の形態のライン光走査機構の概略構成を示している。そして図7は、本実施の形態のライン光走査機構の正面構造を示している。また、本実施の形態のスペクトル撮像装置も、例えば車両に搭載されて道路環境や自車両の周辺に存在する人物等の撮像に用いられる。
(Third embodiment)
Hereinafter, a third embodiment of the spectral imaging device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 6A shows a schematic configuration of the spectral imaging apparatus of the present embodiment, and FIG. 6B shows a schematic configuration of the line light scanning mechanism of the present embodiment. FIG. 7 shows a front structure of the line light scanning mechanism of the present embodiment. The spectrum imaging apparatus of the present embodiment is also used for imaging a person or the like that is mounted on a vehicle and exists in the vicinity of the road environment or the host vehicle.

図6(a)に示すように、本実施の形態のスペクトル撮像装置200は、撮像対象が自ら発する光や撮像対象が反射する光、すなわち撮像対象からの観測光Lを取り込む受光レンズ210を備えている。また、スペクトル撮像装置200は、受光レンズ210を介して取り込まれた撮像対象の観測光Lをライン状の光に順次変換する機構として、矩形状の筐体201に収容されたライン光走査機構220を備えている。さらに、スペクトル撮像装置200は、上記筐体201に収容された分光器230、撮像素子240、画像処理部250を備えている。   As shown in FIG. 6A, the spectral imaging apparatus 200 according to the present embodiment includes a light receiving lens 210 that takes in light emitted by the imaging target itself or light reflected by the imaging target, that is, observation light L from the imaging target. ing. Further, the spectral imaging apparatus 200 is a line light scanning mechanism 220 housed in a rectangular casing 201 as a mechanism for sequentially converting the observation light L to be imaged captured via the light receiving lens 210 into line light. It has. Further, the spectral imaging apparatus 200 includes a spectroscope 230, an imaging element 240, and an image processing unit 250 housed in the casing 201.

このうちライン光走査機構220は、図6(b)に示すように、周回回転可能な無端帯状体221と同無端帯状体221を周回回転させるためのローラ状の4つの駆動部222とを備えている。駆動部222には、そのローラ面における両端に、無端帯状体221と嵌合される突起222aがローラ面を一周する態様で形成されている。このように構成される駆動部222は、上記筐体201の四隅に配置されており、その駆動を制御する制御部223に電気的に接続されている(図6(a))。そして、この制御部223による上
記無端帯状体221を周回回転させるための制御指令値は、各駆動部222及び上記画像処理部250に入力される。
Among these, as shown in FIG. 6B, the line light scanning mechanism 220 includes an endless belt-like body 221 that can rotate around and four roller-shaped drive units 222 that rotate the endless belt-like body 221 around. ing. The drive part 222 is formed with protrusions 222a fitted to the endless belt 221 at both ends of the roller surface so as to go around the roller surface. The drive unit 222 configured as described above is disposed at the four corners of the casing 201 and is electrically connected to the control unit 223 that controls the drive (FIG. 6A). A control command value for rotating the endless belt 221 by the control unit 223 is input to each driving unit 222 and the image processing unit 250.

無端帯状体221は、その概略構成を図6(b)に示すように、撮像対象の撮像に際して変換すべきライン状の光に対応する形状を有する複数のスリット221a〜221nが、上記受光レンズ210及び撮像素子240の長手方向の幅D1と同じ間隔D2のもとに配列されている(D1=D2)。また、無端帯状体221の正面構造を図7に示すように、同無端帯状体221の短手方向の両端には、上記駆動部222に形成された突起222aが嵌合される複数の同期孔Spがスリット221a〜221nの各々に対応して設けられている。そして、この同期孔Spに上記突起222aが嵌合された状態で上記無端帯状体221が周回回転することにより、スリット221a〜221nと上記制御部223による制御指令値(駆動部222の駆動状態)とが機械的に同期されることとなる。これにより、上記制御部223による制御指令値が入力される画像処理部250では、受光レンズ210と分光器230との間に出現しているスリット221a〜221nの位置が特定可能とされている。   As shown in FIG. 6B, the endless belt 221 has a plurality of slits 221 a to 221 n having a shape corresponding to line-shaped light to be converted when imaging an imaging target. The image sensor 240 is arranged at the same interval D2 as the width D1 in the longitudinal direction (D1 = D2). Further, as shown in FIG. 7, the front structure of the endless strip 221 is provided with a plurality of synchronization holes into which projections 222 a formed on the drive unit 222 are fitted at both ends in the short direction of the endless strip 221. Sp is provided corresponding to each of the slits 221a to 221n. Then, when the endless belt-like body 221 rotates in a state where the projection 222a is fitted in the synchronization hole Sp, the control command value (drive state of the drive unit 222) by the slits 221a to 221n and the control unit 223 is obtained. Are mechanically synchronized. Thereby, in the image processing unit 250 to which the control command value from the control unit 223 is input, the positions of the slits 221a to 221n appearing between the light receiving lens 210 and the spectroscope 230 can be specified.

そして、先の図6(a)及び(b)に示したように、こうした無端帯状体221が上記四隅に配置された駆動部222に張架されることによって、上記ライン光走査機構220が構成されている。これにより、上記受光レンズ210と分光器230及び撮像素子240との間には、無端帯状体221が介在されることとなる。   Then, as shown in FIGS. 6A and 6B, the line light scanning mechanism 220 is configured by stretching the endless belt-like body 221 on the drive unit 222 disposed at the four corners. Has been. As a result, the endless belt 221 is interposed between the light receiving lens 210, the spectroscope 230, and the image sensor 240.

このように構成されるライン光走査機構220では、上記制御部223による制御指令値に基づいて各駆動部222が例えば反時計回りに回転駆動すると、それら駆動部222に張架された無端帯状体221が反時計回りに周回回転する。これにより、上記分光器230と受光レンズ210との間には、それらの間で周回回転する無端帯状体221に形成されたスリット221a〜221nが連続的に出現することとなる。   In the line light scanning mechanism 220 configured as described above, when each drive unit 222 is driven to rotate counterclockwise, for example, based on the control command value from the control unit 223, the endless belt stretched around the drive unit 222 221 rotates counterclockwise. Thereby, between the spectroscope 230 and the light receiving lens 210, the slits 221a to 221n formed in the endless belt 221 rotating around between them appear continuously.

そして、撮像対象から観測された観測光Lが受光レンズ210に取り込まれると、この取り込まれた観測光Lは、そのときに上記分光器230と受光レンズ210との間に出現している例えばスリット221aを透過してライン状の光Laに変換される。こうして、無端帯状体221が周回回転することにより、スリット221aが受光レンズ210及び分光器230の上端から下端にかけて移動すると、観測光Lがその上端から下端にかけてライン状の光に順次変換走査されるようになる。そして、上記スリット221aにより変換されたライン状の光Laは、分光器230に取り込まれて波長毎の成分λa1〜λanに分散され、撮像素子240にて受光される。こうして、撮像素子240にて受光された光は、電気信号に変換されて画像処理部250へと入力される。そして、この画像処理部250では、先の第1及び第2の実施の形態と同様に、撮像素子240にて変換された電気信号と上記制御部223による制御指令値とに基づいて撮像対象の撮像が行われるようになる。   When the observation light L observed from the imaging target is taken into the light receiving lens 210, the taken observation light L appears at that time between the spectroscope 230 and the light receiving lens 210, for example, a slit. The light passes through 221a and is converted into linear light La. Thus, when the slit 221a moves from the upper end to the lower end of the light receiving lens 210 and the spectroscope 230 by rotating the endless belt 221 around, the observation light L is sequentially converted and scanned into linear light from the upper end to the lower end. It becomes like this. Then, the line-shaped light La converted by the slit 221a is taken into the spectroscope 230, dispersed into the components λa1 to λan for each wavelength, and received by the image sensor 240. Thus, the light received by the image sensor 240 is converted into an electrical signal and input to the image processing unit 250. Then, in this image processing unit 250, as in the first and second embodiments, the imaging target is detected based on the electrical signal converted by the imaging element 240 and the control command value by the control unit 223. Imaging is performed.

このように本実施の形態では、無端帯状体221が連続的に周回回転することにより、分光器230と受光レンズ210との間には、スリット221a〜221nがスリット221a→スリット221b→スリット221c..といった態様で連続的に出現するようになる。これにより、受光レンズ210を介して取り込まれた観測光Lは、スリット221a〜221nの連続的な周回回転を通じて、一定の方向にかつ連続的にライン状の光に変換走査されるようになる。そのため、スリット走査にかかる冗長性が解消されるようになり、ライン状の光に変換走査された光に基づく撮像対象の撮像時間が大幅に短縮されるようになる。こうして、順次走査されるライン状の光に基づいて、上記画像処理部250による撮像対象の撮像が行われるようになる。   As described above, in the present embodiment, the endless strip 221 continuously rotates so that the slits 221a to 221n are provided between the spectroscope 230 and the light receiving lens 210 as slits 221a → slit 221b → slit 221c. . In such a manner, it appears continuously. As a result, the observation light L captured via the light receiving lens 210 is converted and scanned into a linear light continuously in a certain direction through the continuous rotation of the slits 221a to 221n. For this reason, the redundancy related to the slit scanning is eliminated, and the imaging time of the imaging target based on the light converted and scanned into the line-shaped light is greatly shortened. In this way, based on the line-shaped light that is sequentially scanned, the image processing unit 250 performs imaging of the imaging target.

以上説明したように、本実施の形態にかかるスペクトル撮像装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)上記観測光Lをライン状の光に順次変換走査する機構として、周回回転可能な無端帯状体221に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリット221a〜221nが所定の間隔をもって配列されたライン光走査機構220を用いることとした。そして、このライン光走査機構220を構成する無端帯状体221の連続的な周回回転を通じて、上記観測光Lを順次ライン状の光に変換走査して分光器230に取り込むこととした。このため、撮像対象から観測された観測光Lを、一定の方向にかつ連続的にライン状の光へと変換することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。
As described above, according to the spectral imaging apparatus according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light L into a line-shaped light, slits 221a to 221n having a shape corresponding to the line-shaped light to be converted are provided on the endless belt 221 that can rotate around The line light scanning mechanisms 220 arranged at intervals are used. Then, through continuous rotation of the endless belt 221 constituting the line light scanning mechanism 220, the observation light L is sequentially converted into a line-shaped light and scanned into the spectroscope 230. For this reason, the observation light L observed from the object to be imaged can be converted into linear light continuously in a certain direction. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

(2)また、ライン光走査機構220としてこのような構成によれば、スリット221a〜221nが形成された無端帯状体221を周回回転させるといった、より簡易な構成及び容易な制御のもとに撮像対象を撮像することができるようになる。   (2) Further, according to such a configuration as the line light scanning mechanism 220, imaging is performed with a simpler configuration and easier control such as rotating the endless belt 221 formed with the slits 221a to 221n. The target can be imaged.

(3)上記スペクトル撮像装置200を車両に搭載することとした。このため、たとえ人物等の移動体や適宜変化する周辺環境を撮像する場合であれ、それら撮像対象を限られた撮像時間内で適切に撮像することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて撮像対象を撮像する上で、その実用性が高められるようになる。   (3) The spectrum imaging apparatus 200 is mounted on a vehicle. For this reason, even when a moving body such as a person or a surrounding environment that changes as appropriate is imaged, it is possible to appropriately capture the imaging target within a limited imaging time. Thereby, when imaging an imaging target based on spectrum data acquired from the imaging target, its practicality is improved.

(第4の実施の形態)
以下、本発明にかかるスペクトル撮像装置を具体化した第4の実施の形態について図8を参照して説明する。なお、図8(a)は本実施の形態のスペクトル撮像装置の概略構成を示しており、図8(b)は本実施の形態のライン光走査機構の概略構成を示している。また、本実施の形態のスペクトル撮像装置も、例えば車両に搭載されて道路環境や自車両の周辺に存在する人物等の撮像に用いられる。
(Fourth embodiment)
Hereinafter, a fourth embodiment of the spectral imaging device according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8A shows a schematic configuration of the spectral imaging apparatus of the present embodiment, and FIG. 8B shows a schematic configuration of the line light scanning mechanism of the present embodiment. The spectrum imaging apparatus of the present embodiment is also used for imaging a person or the like that is mounted on a vehicle and exists in the vicinity of the road environment or the host vehicle.

図8(a)に示すように、本実施の形態のスペクトル撮像装置300は、撮像対象が自ら発する光や撮像対象が反射する光、すなわち撮像対象からの観測光Lを取り込む受光レンズ310を備えている。またスペクトル撮像装置300は、受光レンズ310を介して取り込まれた撮像対象の観測光Lをライン状の光に順次変換する機構として、回転軸Oを中心に回転可能に構成された円盤状のライン光走査機構320を備えている。さらにスペクトル撮像装置200は、観測光Lの進行方向後方に分光器230、撮像素子240、画像処理部250を備えている。   As shown in FIG. 8A, the spectral imaging apparatus 300 of the present embodiment includes a light receiving lens 310 that takes in light emitted by the imaging target itself or light reflected by the imaging target, that is, observation light L from the imaging target. ing. Further, the spectral imaging apparatus 300 is a disc-shaped line configured to be rotatable around a rotation axis O as a mechanism for sequentially converting the observation light L to be imaged captured via the light receiving lens 310 into line-shaped light. An optical scanning mechanism 320 is provided. Further, the spectral imaging apparatus 200 includes a spectroscope 230, an imaging element 240, and an image processing unit 250 behind the observation light L in the traveling direction.

このうちライン光走査機構320は、その正面構造を図8(b)に示すように、円盤状の回転盤321を備えて構成されている。この回転盤321には、上記回転軸Oを中心として所定の間隔を隔てた2つの同心円OA及びOBの内から外にかけて、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリット321a〜321nが渦巻き状に配列されている。なお、本実施の形態では、上記分光器330及び撮像素子340の一辺の長さD3と、2つの同心円OA及びOBの間隔D4とが等しくなるように形成されている(D3=D4)。また、スリット321a〜321nは、上記観測光Lを走査する分解能に対応する数だけ配列されている。そして、回転盤321の2つの同心円OA及びOB間の一領域である走査領域Rに対向して上記分光器330及び撮像素子340が配置されている。   Among these, the line light scanning mechanism 320 includes a disk-shaped rotating disk 321 as shown in FIG. The rotary disk 321 has slits 321a to 321n having shapes corresponding to the line-shaped light to be converted from the inside to the outside of two concentric circles OA and OB that are spaced apart from each other with the rotation axis O as the center. They are arranged in a spiral. In this embodiment, the length D3 of one side of the spectroscope 330 and the image sensor 340 is formed to be equal to the distance D4 between the two concentric circles OA and OB (D3 = D4). Further, the slits 321a to 321n are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light L. The spectroscope 330 and the image sensor 340 are arranged so as to face the scanning region R that is one region between the two concentric circles OA and OB of the rotating disk 321.

また、ライン光走査機構320は、上記回転盤321を回転させる駆動源として駆動部322を備えている(図8(a))。この駆動部322は、その駆動状態を制御する制御
部323に電気的に接続されている。そしてこの制御部323による制御指令値は、制御対象とする駆動部322と上記画像処理部350とに入力される。
Further, the line light scanning mechanism 320 includes a drive unit 322 as a drive source for rotating the rotating disk 321 (FIG. 8A). The drive unit 322 is electrically connected to a control unit 323 that controls the drive state. The control command value by the control unit 323 is input to the drive unit 322 to be controlled and the image processing unit 350.

このように構成されるライン光走査機構320では、上記制御部323による制御指令値に基づいて駆動部322が駆動すると、回転盤321が例えば受光レンズ310側から見て反時計回りに回転する。そして、図8(b)に示すように、例えば上記スリット321a〜321nのうちのスリット321aが上記走査領域Rに位置しているときには、図8(a)に例示するように、このスリット321aを介して、上記受光レンズ310から取り込まれた観測光Lがライン状の光Laに変換されて分光器330に投射される。こうして回転盤321が回転すると、次に、スリット321aに隣接するスリット321bが上記走査領域Rに位置することとなる。そして、このスリット321bを介して上記受光レンズ310から取り込まれた観測光Lがライン状の光に変換され、この変換されたライン状の光が分光器330に投射されることとなる。   In the line light scanning mechanism 320 configured as described above, when the driving unit 322 is driven based on the control command value from the control unit 323, the rotating plate 321 rotates counterclockwise as viewed from the light receiving lens 310 side, for example. As shown in FIG. 8B, for example, when the slit 321a among the slits 321a to 321n is positioned in the scanning region R, the slit 321a is formed as illustrated in FIG. Thus, the observation light L taken in from the light receiving lens 310 is converted into a line-shaped light La and projected onto the spectroscope 330. When the turntable 321 rotates in this way, next, the slit 321b adjacent to the slit 321a is positioned in the scanning region R. Then, the observation light L taken from the light receiving lens 310 through the slit 321b is converted into line-shaped light, and the converted line-shaped light is projected onto the spectroscope 330.

このように本実施の形態では、分光器330が対向配置された上記走査領域Rには、回転盤321が連続的に回転することによりスリット321a→スリット321b→スリット321cといった態様でスリット321a〜321nが順次出現するようになる。そしてこのとき、スリット321a〜321nが2つの同心円OA及びOB間の内から外にかけて漸次ずれる態様で配列されたことによって、受光レンズ310を介して取り込まれた観測光Lがその上端から下端にかけて走査されるようになる。これにより、受光レンズ310を介して取り込まれた観測光Lは、スリット321a〜321nの連続的な出現を通じて、一定の方向にかつ連続的にライン状の光に変換走査されるようになる。そのため、スリット走査にかかる冗長性が解消されるようになり、ライン状の光に変換走査された光に基づく撮像対象の撮像時間が大幅に短縮されるようになる。   As described above, in the present embodiment, in the scanning region R in which the spectroscope 330 is disposed so as to face the slits 321a to 321n in the form of slits 321a → slits 321b → slits 321c due to continuous rotation of the rotating plate 321. Will appear sequentially. At this time, the slits 321a to 321n are arranged in such a manner that the slits 321a to 321n are gradually shifted from the inside to the outside between the two concentric circles OA and OB. Will come to be. As a result, the observation light L taken in via the light receiving lens 310 is converted and scanned into linear light in a constant direction through the continuous appearance of the slits 321a to 321n. For this reason, the redundancy related to the slit scanning is eliminated, and the imaging time of the imaging target based on the light converted and scanned into the line-shaped light is greatly shortened.

こうして、分光器330には、回転盤321の連続的な回転動作を通じて、観測光Lが順次変換走査されたライン状の光が投射されることとなる。そして、この分光器330に投射された光が同分光器330にて複数の波長領域に分光され、この分光された光が撮像素子340の撮像面に結像される。こうして、画像処理部350では、先の第1〜第3の実施の形態と同様、撮像素子340にて変換された電気信号と上記制御部323による制御指令値とに基づいて撮像対象の撮像が行われるようになる。   In this way, the spectroscope 330 is projected with line-shaped light obtained by sequentially converting and scanning the observation light L through the continuous rotation operation of the turntable 321. The light projected on the spectroscope 330 is split into a plurality of wavelength regions by the spectroscope 330, and the split light is imaged on the imaging surface of the image sensor 340. Thus, in the image processing unit 350, as in the first to third embodiments, imaging of an imaging target is performed based on the electrical signal converted by the imaging device 340 and the control command value by the control unit 323. To be done.

以上説明したように、本実施の形態にかかるスペクトル撮像装置によれば、以下の効果が得られるようになる。
(1)上記観測光Lをライン状の光に順次変換走査する機構として、回転盤321上の2つの同心円OA及びOBの内から外に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリット321a〜321nが渦巻き状に、かつ観測光Lを走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構320を用いることとした。そして、このライン光走査機構320を構成する回転盤321のうちの走査領域Rに対向して分光器330を配置し、回転盤321の連続的な回転を通じて、上記観測光Lを順次ライン状の光に変換走査して分光器330に取り込むこととした。このため、撮像対象から観測された観測光Lを、一定の方向にかつ連続的にライン状の光へと変換することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて同撮像対象を撮像する上で、スリット走査に起因する撮像時間の冗長性が解消されるようになり、いかなる撮像対象に対しても迅速なスペクトル撮像が可能となる。
As described above, according to the spectral imaging apparatus according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light L into line-shaped light, it has a shape corresponding to the line-shaped light to be converted outside the two concentric circles OA and OB on the rotating disk 321. The line light scanning mechanism 320 in which the slits 321a to 321n are spirally arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light L is used. A spectroscope 330 is arranged opposite to the scanning region R of the rotating disk 321 constituting the line light scanning mechanism 320, and the observation light L is sequentially transmitted in a line shape through the continuous rotation of the rotating disk 321. The light is converted into light and scanned into the spectroscope 330. For this reason, the observation light L observed from the object to be imaged can be converted into linear light continuously in a certain direction. This eliminates the redundancy of the imaging time due to slit scanning when imaging the imaging object based on the spectrum data acquired from the imaging object, so that any imaging object can be quickly processed. Spectral imaging is possible.

(2)また、ライン光走査機構320としてこのような構成によれば、スリット321a〜321nが形成された回転盤321を回転させるといった、より簡易な構成及び容易な制御のもとに撮像対象を撮像することができるようになる。   (2) Further, according to such a configuration as the line light scanning mechanism 320, an imaging target can be selected under a simpler configuration and easier control, such as rotating the turntable 321 in which the slits 321a to 321n are formed. An image can be taken.

(3)上記スペクトル撮像装置300を車両に搭載することとした。このため、たとえ人物等の移動体や適宜変化する周辺環境を撮像する場合であれ、それら撮像対象を限られた撮像時間内で適切に撮像することができるようになる。これにより、撮像対象から取得されるスペクトルデータに基づいて撮像対象を撮像する上で、その実用性が高められるようになる。   (3) The spectral imaging apparatus 300 is mounted on a vehicle. For this reason, even when a moving body such as a person or a surrounding environment that changes as appropriate is imaged, it is possible to appropriately capture the imaging target within a limited imaging time. Thereby, when imaging an imaging target based on spectrum data acquired from the imaging target, its practicality is improved.

なお、上記各実施の形態は、以下のような形態をもって実施することもできる。
・上記第4の実施の形態では、回転盤321を反時計回りに回転させることとしたが、回転盤321を時計回り回転させて上記観測光Lをライン状の光に変換走査することもできる。この場合には、回転盤321が時計回りに回転すると、上記走査領域Rには同走査領域Rの下端から上端に向かってスリット321n〜321aが連続して出現するようになる。これにより、上記観測光Lを、走査領域Rの下端から上端にかけて一定の方向にかつ連続的にライン状の光に順次変換走査することができるようになる。
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following forms.
In the fourth embodiment, the rotating plate 321 is rotated counterclockwise, but the rotating plate 321 can be rotated clockwise to convert and scan the observation light L into line light. . In this case, when the turntable 321 rotates clockwise, slits 321n to 321a appear continuously in the scanning region R from the lower end to the upper end of the scanning region R. Thus, the observation light L can be sequentially converted and scanned into a linear light in a constant direction from the lower end to the upper end of the scanning region R.

・上記第4の実施の形態では、上記スリット321a〜321nを、回転盤321における2つの同心円OA及びOBの内から外にかけて渦巻き状に配列することとした。これに限らず、上記スリット321a〜321nを、回転盤321における2つの同心円OA及びOBの外から内にかけて渦巻き状に配列するようにしてもよい。この場合には、回転盤321が回転すると、上記走査領域Rには同走査領域Rの下端から上端に向かってスリット321a〜321nが連続して出現するようになる。これにより、上記観測光Lを、走査領域Rの下端から上端にかけて一定の方向にかつ連続的にライン状の光に順次変換走査することができるようになる。   In the fourth embodiment, the slits 321a to 321n are arranged in a spiral shape from the inside to the outside of the two concentric circles OA and OB on the rotating disk 321. Not limited to this, the slits 321a to 321n may be arranged in a spiral shape from the outside to the inside of the two concentric circles OA and OB in the rotating disk 321. In this case, when the turntable 321 rotates, slits 321a to 321n appear in the scanning region R continuously from the lower end to the upper end of the scanning region R. Thus, the observation light L can be sequentially converted and scanned into a linear light in a constant direction from the lower end to the upper end of the scanning region R.

・上記第3の実施の形態では、上記無端帯状体221を反時計回りに周回回転させることとしたが、無端帯状体221を時計回りに周回回転させるようにしてもよい。この場合には、上記分光器230と受光レンズ210との間には、それらの間で周回回転する無端帯状体221に形成されたスリット221n〜221aが上方向に向けて連続的に出現することとなる。これにより、上記観測光Lを下端から上端にかけて連続的にライン状の光に順次変換走査することができるようになる。   In the third embodiment, the endless strip 221 is rotated counterclockwise, but the endless strip 221 may be rotated clockwise. In this case, between the spectroscope 230 and the light receiving lens 210, slits 221n to 221a formed in an endless belt 221 rotating around between them continuously appear upward. It becomes. As a result, the observation light L can be successively converted and scanned into linear light from the lower end to the upper end.

・上記第3の実施の形態では、駆動部222に突起222aを設けるとともに、無端帯状体221に同期孔Spを設けることとしたが、受光レンズ210と分光器230との間に順次出現するスリット221a〜221nの位置さえ特定できれば、上記突起222a及び同期孔Spを割愛する構成としてもよい。   In the third embodiment, the protrusion 222a is provided in the driving unit 222 and the synchronization hole Sp is provided in the endless belt 221. However, the slits appearing sequentially between the light receiving lens 210 and the spectroscope 230. As long as the positions of 221a to 221n can be specified, the protrusion 222a and the synchronization hole Sp may be omitted.

・上記第1及び第2の各実施の形態のライン光走査機構120では、光選択部材121a〜121nの各々を一方向に連続的に回動させることによって、観測光Lを一方向に順次変換走査することとした。これに限らず、光選択部材121a〜121nの選択的な回動に基づいて観測光Lをライン状の光に変換するものであればよく、各光選択部材121a〜121nを回動させる順序は任意である。   In the line light scanning mechanism 120 of each of the first and second embodiments, the observation light L is sequentially converted in one direction by continuously rotating each of the light selection members 121a to 121n in one direction. It was decided to scan. However, the present invention is not limited to this, as long as the observation light L is converted into line-shaped light based on the selective rotation of the light selection members 121a to 121n, and the order of rotating the light selection members 121a to 121n is as follows. Is optional.

・上記第1及び第2の実施の形態では、光選択部材121a〜121nの駆動源として、上記アクチュエータMa〜Mnを用いることとした。これに限らず、アクチュエータMa〜Mnを割愛するとともに、光選択部材121a〜121nを静電共振(静電力)あるいは電磁力により駆動されるMEMSミラーによって構成するようにしてもよい。この場合には、ライン光走査機構120としてのさらなる小型化が図られるようになり、上記スペクトル撮像装置100としての小型化が図られるようになる。またこの他、光選択部材121a〜121nとは、選択的に回動されるものであればよく、その駆動源も任意である。   In the first and second embodiments, the actuators Ma to Mn are used as the drive sources for the light selection members 121a to 121n. Not limited to this, the actuators Ma to Mn may be omitted, and the light selection members 121a to 121n may be configured by MEMS mirrors driven by electrostatic resonance (electrostatic force) or electromagnetic force. In this case, the line light scanning mechanism 120 can be further downsized, and the spectrum imaging apparatus 100 can be downsized. In addition, the light selection members 121a to 121n only need to be selectively rotated, and the drive source thereof is also arbitrary.

・また、上記MEMSミラーを正方形状のミラーによって構成するようにしてもよい。すなわち、先の図2(a)及び(b)に対応する図として図9(a)及び(b)に示すように、静電力や電磁力によって駆動される正方形状のMEMSミラー126を、上記変換すべき光のライン方向に配列することによって光選択部材121Aa〜121Anの各々を構成するようにしてもよい。そして、図9(b)に例示するように、上記MEMSミラー126を光選択部材121Aa〜121Anの別にそれぞれ同時駆動することによって、光選択部材121Aa〜121Anの回転角を変更するようにしてもよい。この場合には、各々配列されたMEMSミラー126の列毎の同時駆動を通じて、撮像対象から観測された観測光Lがライン状の光に順次変換されるようになる。これにより、MEMSミラー126によって光選択部材121Aa〜121Anを構成する上で、既存のMEMSミラーを用いることができるようになり、ライン光走査機構としての汎用性が拡大されるようになる。   -Moreover, you may make it comprise the said MEMS mirror by a square-shaped mirror. That is, as shown in FIGS. 9A and 9B corresponding to FIGS. 2A and 2B, the square MEMS mirror 126 driven by electrostatic force or electromagnetic force is You may make it comprise each of light selection member 121Aa-121An by arranging in the line direction of the light which should be converted. 9B, the rotation angle of the light selection members 121Aa to 121An may be changed by simultaneously driving the MEMS mirror 126 separately for each of the light selection members 121Aa to 121An. . In this case, the observation light L observed from the imaging target is sequentially converted into line-shaped light through simultaneous driving for each column of the arranged MEMS mirrors 126. As a result, when the light selection members 121Aa to 121An are configured by the MEMS mirror 126, an existing MEMS mirror can be used, and versatility as a line light scanning mechanism is expanded.

・上記第2の実施の形態では、上記光選択部材121a〜121nを反射体によって構成したが、上記光選択部材121a〜121nを隙間なく配列された光の遮蔽体によって構成するようにしてもよい。そして、この光の遮蔽体によって構成される光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過される光を観測光Lのライン状の変換走査光とするようにしてもよい。この場合には、光の遮蔽体による光選択部材の順次選択的な回動に基づいて、この光選択部材を透過した観測光がライン状の光に変換されるとともに、この変換された光が上記分光器130へと案内される。これにより、光選択部材による光の遮蔽及び透過を利用した観測光Lの変換走査が実現されるようになる。   In the second embodiment, the light selection members 121a to 121n are configured by reflectors, but the light selection members 121a to 121n may be configured by light shields arranged without gaps. . Then, the light that is transmitted based on the sequential selective rotation of the light selection member constituted by the light shield may be used as the line-shaped converted scanning light of the observation light L. In this case, based on the sequential selective rotation of the light selection member by the light shield, the observation light transmitted through the light selection member is converted into line-shaped light, and the converted light is Guided to the spectroscope 130. Thereby, the conversion scanning of the observation light L using light shielding and transmission by the light selection member is realized.

・上記第1の実施の形態では、各光選択部材121a〜121nを隙間なく隣接配列することとしたが、反射体から構成される光選択部材121a〜121nによる光の反射を利用してライン状の光を分光器130に案内する上では、各光選択部材121a〜121n間に隙間を有する構成であってもよい。また、第2の実施の形態では、各光選択部材121a〜121nを隙間なく配列することとしたが、各光選択部材121a〜121nの間に光を遮蔽もしくは反射する部材を設ける場合には、光選択部材121a〜121nの各々を隔離して配列してもよい。要は、回転動作している光選択部材のみによって上記観測光Lがライン状の光に変換されて、同変換された光が分光器130に案内される構成であればよい。   In the first embodiment, the light selection members 121a to 121n are arranged adjacent to each other without gaps, but the light selection by the light selection members 121a to 121n formed of a reflector is used to form a line shape. In order to guide the light to the spectroscope 130, a configuration having a gap between the light selection members 121a to 121n may be used. In the second embodiment, the light selection members 121a to 121n are arranged without gaps. However, when a member that shields or reflects light is provided between the light selection members 121a to 121n, Each of the light selection members 121a to 121n may be arranged separately. The point is that the observation light L is converted into line-shaped light only by the rotating light selection member, and the converted light may be guided to the spectrometer 130.

・上記各実施の形態では、上記スペクトル撮像装置を車両に搭載するとともに、道路環境や自車両の周辺に存在する人物等を撮像することとした。これに限らず、スペクトル撮像装置を単体の撮像装置として利用してもよく、その撮像対象も任意である。   In each of the above embodiments, the spectral imaging device is mounted on a vehicle, and a person or the like existing around the road environment or the host vehicle is captured. However, the present invention is not limited to this, and the spectrum imaging device may be used as a single imaging device, and its imaging target is also arbitrary.

100…スペクトル撮像装置、110…受光レンズ、120…ライン光走査機構、121a〜121n、121Aa〜121An…光選択部材、122…駆動部、123…回転角制御部、125a〜125n…回転軸、126…MEMSミラー、130…分光器、140…撮像素子、150…画像処理部、200…スペクトル撮像装置、201…筐体、210…受光レンズ、220…ライン光走査機構、221…無端帯状体、221a〜221n…スリット、222…駆動部、222a…突起、223…制御部、230…分光器、240…撮像素子、250…画像処理部、300…スペクトル撮像装置、310…受光レンズ、320…ライン光走査機構、321…回転盤、321a〜321n…スリット、322…駆動部、323…制御部、330…分光器、340…撮像素子、350…画像処理部、R…走査領域、Sp…同期孔、Ma〜Mn…アクチュエータ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Spectrum imaging device, 110 ... Light receiving lens, 120 ... Line light scanning mechanism, 121a-121n, 121Aa-121An ... Light selection member, 122 ... Drive part, 123 ... Rotation angle control part, 125a-125n ... Rotating shaft, 126 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... MEMS mirror, 130 ... Spectroscope, 140 ... Image sensor, 150 ... Image processing part, 200 ... Spectral imaging device, 201 ... Case, 210 ... Light receiving lens, 220 ... Line light scanning mechanism, 221 ... Endless belt, 221a 221n: slit, 222: drive unit, 222a ... projection, 223 ... control unit, 230 ... spectroscope, 240 ... imaging device, 250 ... image processing unit, 300 ... spectral imaging device, 310 ... light receiving lens, 320 ... line light Scanning mechanism, 321... Rotating plate, 321a to 321n... Slit, 322... Drive unit, 323. 30 ... spectrometer, 340 ... imaging element, 350 ... image processing unit, R ... scanning area, Sp ... synchronization hole, Ma~Mn ... actuator.

Claims (19)

撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、
前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材が前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を備え、該ライン光走査機構を構成する前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査して前記分光器に取り込むようにした
ことを特徴とするスペクトル撮像装置。
The observation light observed from the imaging target is taken into the spectroscope while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the imaging device receives the light having different wavelengths separated by the spectroscope. A spectral imaging device for performing
As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into line-shaped light, the light selection has a shape corresponding to the line-shaped light to be converted and can be rotated individually about an axis provided in the longitudinal direction. The member includes a line light scanning mechanism arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and the observation light is sequentially transmitted based on selective rotation of the light selection member constituting the line light scanning mechanism. A spectral imaging apparatus characterized in that it is converted into line-shaped light and scanned into the spectroscope.
前記光選択部材が光の反射体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものである
請求項1に記載のスペクトル撮像装置。
The light selection member is made of a light reflector, and the line light scanning mechanism applies observation light reflected and converted into line-shaped light to the spectroscope based on sequential rotation of the light selection member. The spectrum imaging apparatus according to claim 1, wherein the spectrum imaging apparatus is incorporated.
前記光選択部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものである
請求項1に記載のスペクトル撮像装置。
The light selection member is formed of a light shield arranged with no gap, and the line light scanning mechanism transmits observation light that is transmitted and converted into line-shaped light based on sequential selective rotation of the light selection member. The spectral imaging apparatus according to claim 1, wherein
前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなり、前記ライン光走査機構は、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記分光器に取り込ませるものである
請求項1に記載のスペクトル撮像装置。
The light selection member is composed of a light reflector arranged with no gap, and the line light scanning mechanism transmits observation light that is transmitted and converted into line light based on the sequential selective rotation of the light selection member. The spectral imaging apparatus according to claim 1, wherein
前記反射体が、静電共振されるMEMSミラーからなる
請求項2または4に記載のスペクトル撮像装置。
The spectrum imaging device according to claim 2, wherein the reflector is a MEMS mirror that is electrostatically resonated.
前記MEMSミラーは正方形状のミラーからなり、前記光選択部材の各々は、この正方形状のMEMSミラーが前記変換すべき光のライン方向に配列されて、光選択部材の別にそれぞれ同時駆動される
請求項5に記載のスペクトル撮像装置。
The MEMS mirror is formed of a square mirror, and each of the light selection members is arranged in the line direction of the light to be converted and is simultaneously driven separately from the light selection member. Item 6. The spectral imaging apparatus according to Item 5.
ライン光走査機構は、前記配列された光選択部材の各々を一方向に連続的に回動させることで前記観測光を一方向に順次変換走査するものである
請求項1〜6のいずれか一項に記載のスペクトル撮像装置。
The line light scanning mechanism sequentially converts and scans the observation light in one direction by continuously rotating each of the arranged light selection members in one direction. The spectral imaging device according to item.
撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光するとともに、この分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像方法であって、
前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材が前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を用い、該ライン光走査機構を構成する前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査する工程と、該変換走査されたライン状の光を前記波長の異なる光に分光する工程と、該分光された光に基づいて前記撮像対象を撮像する工程とを備える
ことを特徴とするスペクトル撮像方法。
Spectral imaging method in which observation light observed from an imaging object is spectrally converted while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the imaged object is imaged by causing the imaging device to receive the separated light having different wavelengths. Because
As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into line-shaped light, the light selection has a shape corresponding to the line-shaped light to be converted and can be rotated individually about an axis provided in the longitudinal direction. A line light scanning mechanism in which members are arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light is used, and the observation light is sequentially transmitted based on selective rotation of the light selection member constituting the line light scanning mechanism. A step of converting and scanning into line-shaped light, a step of splitting the converted and scanned line-shaped light into light having different wavelengths, and a step of imaging the imaging target based on the split light. A spectral imaging method characterized by the above.
前記光選択部材として光の反射体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光する
請求項8に記載のスペクトル撮像方法。
The light selection member is formed of a light reflector, and the line light scanning mechanism reflects the observation light that is reflected and converted into line-shaped light by the selective rotation of the light selection member. The spectral imaging method according to claim 8, wherein the spectrum imaging is performed on light having different wavelengths.
前記光選択部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光する
請求項8に記載のスペクトル撮像方法。
The light selection member is composed of a light shield arranged with no gap, and is transmitted and converted into line-shaped light by the line light scanning mechanism based on the sequential selective rotation of the light selection member. The spectral imaging method according to claim 8, wherein the observed light is split into light having different wavelengths.
前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなるものを用い、前記ライン光走査機構により、前記光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過されてライン状の光に変換された観測光を前記波長の異なる光に分光する
請求項8に記載のスペクトル撮像方法。
The light selection member is composed of a light reflector arranged with no gap, and is transmitted by the line light scanning mechanism based on the sequential selective rotation of the light selection member and converted into line light. The spectral imaging method according to claim 8, wherein the observed light is split into light having different wavelengths.
撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査するライン光走査機構であって、
変換すべきライン状の光に対応する形状を有してその長手方向に設けられた軸を中心に各別に回動可能な光選択部材を、前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列し、前記光選択部材の選択的な回動に基づいて前記観測光を順次ライン状の光に変換走査するようにした
ことを特徴とするライン光走査機構。
A line light scanning mechanism for sequentially converting and scanning observation light observed from an imaging target into line-shaped light,
A number of light selection members each having a shape corresponding to the line-shaped light to be converted and rotatable individually about an axis provided in the longitudinal direction thereof are arranged corresponding to the resolution for scanning the observation light. The line light scanning mechanism is characterized in that the observation light is sequentially converted into line-shaped light based on the selective rotation of the light selection member.
前記光選択部材が光の反射体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき反射される光を前記観測光のライン状の変換走査光とする
請求項12に記載のライン光走査機構。
The line light according to claim 12, wherein the light selection member is made of a light reflector, and the light reflected on the basis of the sequential selective rotation of the light selection members is a line-shaped converted scanning light of the observation light. Scanning mechanism.
前記光選択部材が隙間なく配列された光の遮蔽体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過される光を前記観測光のライン状の変換走査光とする
請求項12に記載のライン光走査機構。
13. The light selection member is composed of a light shield arranged with no gap, and the light transmitted based on the sequential selective rotation of the light selection member is used as the line-shaped converted scanning light of the observation light. The line light scanning mechanism described in 1.
前記光選択部材が隙間なく配列された光の反射体からなり、それら光選択部材の順次選択的な回動に基づき透過される光を前記観測光のライン状の変換走査光とする
請求項12に記載のライン光走査機構。
13. The light selection member is made of a light reflector arrayed without a gap, and the light transmitted based on the sequential selective rotation of the light selection member is used as the line-shaped converted scanning light of the observation light. The line light scanning mechanism described in 1.
前記反射体が、静電共振されるMEMSミラーからなる
請求項13または15に記載のライン光走査機構。
The line light scanning mechanism according to claim 13, wherein the reflector includes a MEMS mirror that is electrostatically resonated.
前記MEMSミラーは正方形状のミラーからなり、前記光選択部材の各々は、この正方形状のMEMSミラーが前記変換すべき光のライン方向に配列されて、光選択部材の別にそれぞれ同時駆動される
請求項16に記載のライン光走査機構。
The MEMS mirror is formed of a square mirror, and each of the light selection members is arranged in the line direction of the light to be converted and is simultaneously driven separately from the light selection member. Item 17. A line light scanning mechanism according to Item 16.
撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、
前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、周回回転可能な無端帯状体に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリットが所定の間隔をもって配列されたライン光走査機構を備え、該ライン光走査機構を構成する前記無端帯状体の連続的な周回回転に基づく前記スリットの連続的な出現により前記観測光を順次ライン状の光に
変換走査して前記分光器に取り込むようにした
ことを特徴とするスペクトル撮像装置。
The observation light observed from the imaging target is taken into the spectroscope while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the imaging device receives the light having different wavelengths separated by the spectroscope. A spectral imaging device for performing
As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into a line-shaped light, a line light scanning in which slits having shapes corresponding to the line-shaped light to be converted are arranged at predetermined intervals on an endless belt that can rotate around The observation light is sequentially converted into line-shaped light by the continuous appearance of the slit based on the continuous circular rotation of the endless belt-shaped body constituting the line light scanning mechanism. A spectral imaging device characterized by being captured.
撮像対象から観測される観測光をライン状の光に順次変換走査しつつ分光器に取り込むとともに、この分光器で分光されたそれぞれ波長の異なる光を撮像素子に受光させることによって前記撮像対象の撮像を行うスペクトル撮像装置であって、
前記観測光をライン状の光に順次変換走査する機構として、回転盤の所定間隔を隔てた2つの同心円間の内から外もしくは外から内に、変換すべきライン状の光に対応する形状を有するスリットが渦巻き状に、かつ前記観測光を走査する分解能に対応する数だけ配列されたライン光走査機構を備えるとともに、該ライン光走査機構を構成する前記回転盤の前記2つの同心円間の一領域に対向して前記分光器を配置し、前記回転盤の連続的な回転に基づく前記分光器に対向する領域での前記スリットの連続的な出現により前記観測光を順次ライン状の光に変換走査して前記分光器に取り込むようにした
ことを特徴とするスペクトル撮像装置。
The observation light observed from the imaging target is taken into the spectroscope while being sequentially scanned into a line-shaped light, and the imaging device receives the light having different wavelengths separated by the spectroscope. A spectral imaging device for performing
As a mechanism for sequentially converting and scanning the observation light into a line-shaped light, a shape corresponding to the line-shaped light to be converted is formed from the inside to the outside or the outside to the inside between two concentric circles separated by a predetermined interval of the rotating disk. A slit having a line and a line light scanning mechanism arranged in a number corresponding to the resolution for scanning the observation light, and a slit between the two concentric circles of the rotating disk constituting the line light scanning mechanism. The spectroscope is arranged opposite to the area, and the observation light is sequentially converted into line light by the continuous appearance of the slit in the area facing the spectroscope based on the continuous rotation of the rotating disk. A spectral imaging apparatus characterized by being scanned and loaded into the spectroscope.
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