JP2017208761A - 光学装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分光計測の精度を向上させる。【解決手段】光学装置１はレンズアレイ１３とフィルタアレイ１４と撮像素子１５とを備える。フィルタ２２Ａ〜２２Ｄの透過波長はレンズ２１Ａ〜２１Ｄを透過した光のフィルタ２２Ａ〜２２Ｄへの入射角に応じて変化する。フィルタアレイ１４は第１の透過波長の光を選択的に透過させる第１のフィルタと、第１の透過波長より入射角に対する変化率が大きい第２の透過波長を選択的に透過させる第２のフィルタとを含む。第２のフィルタは第１のフィルタよりフィルタアレイ１４の中心側に位置する。【選択図】図１

Description

本発明は、光学装置に関する。

被写体からの射出光（反射光）を複数種の分光フィルタにより複数の波長の光に分光し、射出光の特徴を波長毎に解析したり、解析結果に基づいて画像形成処理を行ったりする光学装置（例えば、分光計測装置、撮像装置、画像形成装置、画像処理装置等）がある。

例えば、複数の分光画像を得る複眼撮像装置において、測距の精度を向上させることを目的として、複数種のフィルタのうち任意の２種のフィルタが共通に透過する波長又は波長帯域が存在するようにフィルタアレイを構成し、測距の精度に影響を与える視差情報を確実に取得できるようにする構成が開示されている（特許文献１）。

分光フィルタを透過する光の波長（透過波長）は分光フィルタへの入射光の入射角に応じて変化する。このような分光フィルタの透過波長の入射角依存性により、分光フィルタから射出する光の波長にばらつきが生じる場合がある。また、撮像素子の受光部に光を集光するレンズを用いる場合、レンズのシェーディングによりレンズの外周部から射出される光の光量が不足する場合がある。また、撮像素子の感度（光電変換効率）は光の波長に応じて変化する。このような撮像素子の感度の波長依存性により、特定の波長の光についての情報が十分に取得されない場合がある。このような分光フィルタの入射角依存性、レンズシェーディング、及び撮像素子の波長依存性は、光学装置における分光計測の精度を低下させる原因となる場合がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、分光計測の精度を向上させることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数のレンズを含むレンズアレイと、前記レンズを透過した光の光路上に配置され所定の透過波長の光を選択的に透過させる複数のフィルタを含むフィルタアレイと、前記レンズを透過した光の光路上に配置され前記フィルタを透過した光を受光する複数の個眼領域を含む撮像素子とを備え、前記透過波長は、前記レンズを透過した光の前記フィルタへの入射角に応じて変化し、前記フィルタアレイは、第１の透過波長の光を選択的に透過させる第１のフィルタと、前記第１の透過波長より前記入射角に対する変化率が大きい第２の透過波長を選択的に透過させる第２のフィルタとを含み、前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタより前記フィルタアレイの中心側に位置する光学装置である。

本発明によれば、分光計測の精度を向上させることが可能となる。

図１は、第１の実施の形態に係る光学装置の構成を例示する図である。 図２は、第１の実施の形態に係るレンズアレイ、フィルタアレイ、及び撮像素子の構成を例示する一部拡大図である。 図３は、第１の実施の形態に係るフィルタの透過特性を例示する図である。 図４は、第１の実施の形態に係るフィルタの透過特性の入射角に対する依存性を例示する図である。 図５は、第１の実施の形態に係るレンズアレイ及びフィルタアレイに光が入射する状態を例示する図である。 図６は、第１の実施の形態に係るフィルタアレイへの入射光の入射角を例示する一部拡大図である。 図７は、第１の実施の形態に係る複数種のフィルタを例示する図である。 図８は、第１の実施の形態におけるフィルタの配置を例示する図である。 図９は、第２の実施の形態に係る撮像素子の感度を例示する図である。 図１０は、第２の実施の形態に係るレンズのシェーディングによる影響を例示する図である。 図１１は、第２の実施の形態に係るフィルタの配置を例示する図である。 図１２は、第３の実施の形態に係るフィルタの配置を例示する図である。

（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態に係る光学装置１の構成を例示する図である。本実施の形態に係る光学装置１は、被写体１０からの射出光（反射光）を分光計測する分光計測装置である。光学装置１は、撮像レンズ１１、単レンズ１２、レンズアレイ１３、フィルタアレイ１４、及び撮像素子１５を含む。

図１において、被写体１０に含まれる３つの点光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃからそれぞれ光が広がっている状態が示されている。各点光源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃから射出された光は第１の光学系に含まれる撮像レンズ１１に入射する。第１の光学系はレンズアレイ１３と共役関係を有する。撮像レンズ１１から射出された光は単レンズ１２を含む第２の光学系に入射し、撮像レンズ１１の結像位置に配置された視野絞りにおいて集光される。第２の光学系は撮像素子１５と共役関係を有する。集光された光は単レンズ１２を通過し、レンズアレイ１３に入射する。レンズアレイ１３に入射した光はレンズアレイ１３を構成する複数のレンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄにより分割される。分割された光はフィルタアレイ１４に入射し、フィルタアレイ１４を構成する複数のフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄにより所定の波長の光が選択的に透過される。透過された光は撮像素子１５の受光面上の複数の個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに受光される。

図２は、第１の実施の形態に係るレンズアレイ１３、フィルタアレイ１４、及び撮像素子１５の構成を例示する一部拡大図である。レンズアレイ１３、フィルタアレイ１４、及び撮像素子１５は筐体２８内に設置されている。

レンズアレイ１３はアレイ状に配置された複数のレンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを含む。各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは単レンズ１２から射出された光束を複数の光に分割する。各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの結像位置は撮像素子１５の各個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに対応している。なお、本実施の形態においては４つのレンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄが直線状に配置された例が示されているが、レンズアレイ１３の構成はこれに限られるものではなく、複数のレンズが平面状に配置されてもよい。

フィルタアレイ１４はアレイ状に配置された複数のフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを含む。各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは固有の波長（透過波長）を有する光を選択的に透過させる性質を有する光学素子である。本実施の形態に係る各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは互いに異なる性質を有しており、各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過波長はそれぞれ異なっている。フィルタアレイ１４はレンズアレイ１３と撮像素子１５との間に配置され、各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄは各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄの光路上に配置されている。これにより、各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄから射出された光から各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過波長を有する光が抽出され、各透過波長を有する光がそれぞれ対応する各個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄに受光される。なお、本実施の形態においては、４つのフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄが直線状に配置された例が示されているが、フィルタアレイ１４の構成はこれに限られるものではなく、レンズアレイ１３と同様に複数のレンズが平面状に配置されてもよい。

撮像素子１５はフィルタアレイ１４を透過した光を光電変換する素子であり、例えばＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）センサ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ等である。撮像素子１５の受光面には複数の個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄがアレイ状に配列されている。各個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄは各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ及び各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄに対応している。すなわち、第１のレンズ２１Ａ及び第１のフィルタ２２Ａを透過した光は第１の個眼領域２３Ａで受光される。第２のレンズ２１Ｂ及び第２のフィルタ２２Ｂを透過した光は第２の個眼領域２３Ｂで受光される。第３のレンズ２１Ｃ及び第３のフィルタ２２Ｃを透過した光は第３の個眼領域２３Ｃで受光される。第４のレンズ２１Ｄ及び第４のフィルタ２２Ｄを透過した光は第４の個眼領域２３Ｄで受光される。撮像素子１５により光電変換されて得られた電気信号はコネクタ２９を介して外部機構（例えば、画像形成処理を行うプロセッサを含む制御ユニット等）に出力される。個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄの数及び配置はレンズアレイ１３及びフィルタアレイ１４のアレイ構成に対応するように設計される。

図３は、第１の実施の形態に係るフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過特性を例示する図である。同図において、入射光の波長と透過率との関係が示されており、波長が４００ｎｍ，４５０ｎｍ，５００ｎｍ，５５０ｎｍ，６００ｎｍ，６５０ｎｍ，７００ｎｍ，７５０ｎｍのときにそれぞれ透過率がピークに達する８種の透過特性が示されている。透過率がピークに達する波長が透過波長となる。本実施の形態においては、透過波長が４００ｎｍ，５００ｎｍ，６００ｎｍ，７００ｎｍである４種のフィルタによりフィルタアレイ１４を構成する例を示す。

図４は、第１の実施の形態に係るフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過特性の入射角に対する依存性を例示する図である。同図において、異なる透過特性を有する２種のフィルタについて、透過波長（透過率がピークとなるときの波長）が入射角の変化に応じて変化する例が示されている。Ｘ１は、第１の透過特性について光の入射角が０°である場合の透過波長を示している。Ｘ２は、第１の透過特性について光の入射角が２０°である場合の透過波長を示している。Ｘ３は、第１の透過特性について光の入射角が３０°である場合の透過波長を示している。Ｙ１は、第２の透過特性について光の入射角が０°である場合の透過波長を示している。Ｙ２は、第２の透過特性について光の入射角が２０°である場合の透過波長を示している。Ｙ３は、第２の透過特性について光の入射角が３０°である場合の透過波長を示している。

本例においては、Ｘ１＞Ｘ２＞Ｘ３及びＹ１＞Ｙ２＞Ｙ３の関係が成り立っていることから、透過波長は入射角の増加に応じて減少することがわかる。また、（Ｘ１−Ｘ３）＜（Ｙ１−Ｙ３）であることから、透過波長の変化率は入射角が０°のときに透過波長（基準透過波長）が大きい程大きくなることがわかる。また、入射角が０°から２０°に増加したときの透過波長の変化量（Ｘ２−Ｘ１）及び（Ｙ２−Ｙ１）と入射角が２０°から３０°に増加したときの透過波長の変化量（Ｘ３−Ｘ２）及び（Ｙ３−Ｙ２）とが略等しいことから、透過波長の変化率は入射角が大きい程大きくなることがわかる。

図５は、第１の実施の形態に係るレンズアレイ１３及びフィルタアレイ１４に光３１が入射する状態を例示する図である。図６は、第１の実施の形態に係るフィルタアレイ１４への入射光３１Ａ，３１Ｂの入射角を例示する一部拡大図である。

図５及び図６において、単レンズ１２から射出された光３１のうち第１のレンズ２１Ａ及び第１のフィルタ２２Ａに入射する第１の入射光３１Ａと第２のレンズ２１Ｂ及び第２のフィルタ２２Ｂに入射する第２の入射光３１Ｂとが示されている。第１のレンズ２１Ａは第２のレンズ２１Ｂよりレンズアレイ１３の外周側に配置されている。第１のフィルタ２２Ａは第２のフィルタ２２Ｂよりフィルタアレイ１４の外周側に配置されている。

図６に示すように、第１の入射光３１Ａの最小入射角をＡｍｉｎ、最大入射角をＡｍａｘとし、第２の入射光３１Ｂの最小入射角をＢｍｉｎ、最大入射角をＢｍａｘとする。本例では最小入射角Ｂｍｉｎが負の値となっているが、フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過特性の変化に対する影響を考える上では入射角の正負は関係ないため、本例に係る最小入射角Ｂｍｉｎを０°として扱うことができる。本例においては、Ａｍｉｎ＞Ｂｍｉｎ及びＡｍａｘ＞Ｂｍａｘの関係が成り立っている。すなわち、外周側に配置されている第１のフィルタ２２Ａの最小入射角Ａｍｉｎ及び最大入射角Ａｍａｘは、中心側に配置されている第２のフィルタ２２Ｂの最小入射角Ｂｍｉｎ及び最大入射角Ｂｍａｘより大きくなる。このような関係は第３のフィルタ２２Ｃ及び第４のフィルタ２２Ｄについても同様である。

図７は、第１の実施の形態に係るフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄとして用いられる複数種のフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを例示する図である。入射角が０°のとき、フィルタＡの透過波長は４００ｎｍであり、フィルタＢの透過波長は５００ｎｍであり、フィルタＣの透過波長は６００ｎｍであり、フィルタＤの透過波長は７００ｎｍである。これらの透過波長の値は、図４に示したように、入射光の増加に応じて減少する。入射角が５°のとき、フィルタＡの透過波長は３９９ｎｍとなり、フィルタＢの透過波長は４９８ｎｍとなり、フィルタＣの透過波長は５９６ｎｍとなり、フィルタＤの透過波長は６９５ｎｍとなる。入射角が１０°のとき、フィルタＡの透過波長は３９７ｎｍとなり、フィルタＢの透過波長は４９４ｎｍとなり、フィルタＣの透過波長は５８８ｎｍとなり、フィルタＤの透過波長は６８５ｎｍとなる。入射角が１５°のとき、フィルタＡの透過波長は３９３ｎｍとなり、フィルタＢの透過波長は４８６ｎｍとなり、フィルタＣの透過波長は５７８ｎｍとなり、フィルタＤの透過波長は６７２ｎｍとなる。

また、上述したように、透過波長の変化率は入射角が０°のときに透過波長（基準透過波長）が大きい程大きくなっている。具体的には、基準透過波長が比較的小さいフィルタＡにおいて入射角が０°から１５°に変化した場合の透過波長の変化量は７ｎｍであるのに対し、基準透過波長が比較的大きいフィルタＤにおいて入射角が０°から１５°に変化した場合の透過波長の変化量は２８ｎｍである。

また、上述したように、透過波長の変化率は入射角が大きい程大きくなっている。具体的には、フィルタＤにおいて、入射角が０°から５°に変化した場合の透過波長の変化量は５ｎｍであるのに対し、入射角が１０°から１５°に変化した場合の透過波長の変化量は１３ｎｍである。

本実施の形態においては、上記のようなフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの透過特性（透過波長）の入射角依存性による悪影響が最小限となるように各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを配置する。

図８は、第１の実施の形態におけるフィルタ２２Ａ，２２Ｂの配置を例示する図である。上述したように（図６等参照）、フィルタアレイ１４の中心側に配置される第２のフィルタ２２Ｂにおける最小入射角Ｂｍｉｎ及び最大入射角Ｂｍａｘは、フィルタアレイ１４の外周側に配置される第１のフィルタ２２Ａにおける最小入射角Ａｍｉｎ及び最大入射角Ａｍａｘより小さい。すなわち、透過特性（透過波長）に対する入射角による影響はフィルタアレイ１４の外周側より中心側の方が小さい。そこで、例えば、透過波長の変化率が比較的大きい、換言すれば、基準透過波長が比較的大きいフィルタＤを中心側の第２のフィルタ２２Ｂとして使用し、透過波長の変化率が比較的小さい（基準透過波長が比較的小さい）フィルタＡを外周側の第１のフィルタ２２Ａとして使用する。このとき、第２のレンズ２１Ｂ及び第２のフィルタ２２Ｂに対応する第２の個眼領域２３Ｂは、第１のレンズ２１Ａ及び第１のフィルタ２２Ａに対応する第１の個眼領域２３Ａよりも撮像素子１５の中心側に位置することとなる。このような構成は第３のフィルタ２２Ｃ及び第４のフィルタ２２Ｄについても同様である。これにより、撮像素子１５に入射する光の波長のばらつきを最小限に抑えることが可能となる。

例えば、Ａｍｉｎ＝５°、Ａｍａｘ＝１０°、Ｂｍｉｎ＝０°、Ｂｍａｘ＝５°であるとき、図８に示すように第１のフィルタ２２ＡとしてフィルタＡを用い、第２のフィルタ２２ＢとしてフィルタＤを用いた場合には、両フィルタＡ，Ｄの透過波長の変化量は図７に基づいて算出すると下記のようになる。
フィルタＡ：３９９ｎｍ−３９７ｎｍ＝２ｎｍ
フィルタＤ：７００ｎｍ−６９５ｎｍ＝５ｎｍ
両フィルタＡ，Ｄの合計：７ｎｍ

逆に、第１のフィルタ２２ＡとしてフィルタＤを用い、第２のフィルタ２２ＢとしてフィルタＡを用いた場合には、両フィルタＡ，Ｄの透過波長の変化量は図７に基づいて算出すると下記のようになる。
フィルタＡ：４００ｎｍ−３９９ｎｍ＝１ｎｍ
フィルタＤ：６９５ｎｍ−６８５ｎｍ＝１０ｎｍ
両フィルタＡ，Ｄの合計：１１ｎｍ

このように、中心側の第２のフィルタ２２Ｂに変化率が大きいフィルタＤを用いた場合における透過波長の合計の変化量７ｎｍは、外周側の第１のフィルタ２２ＡにフィルタＤを用いた場合における透過波長の合計の変化量１１ｎｍより小さくなる。

以上のように、本実施の形態によれば、撮像素子１５に入射する光の波長のばらつきを最小限に抑えることが可能となり、分光計測の精度を向上させることが可能となる。

（第２の実施の形態）
図９は、第２の実施の形態に係る撮像素子１５の感度を例示する図である。同図において、撮像素子１５に入射する光の波長（フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの透過波長）と撮像素子１５の感度（光電変換効率）との関係が示されている。本例に係る撮像素子１５は５００ｎｍ付近の波長の光に対して最も高い感度を有し、５００ｎｍからの乖離が大きくなる程感度が低下する性質を有する。５００ｎｍ付近における感度を１．０とするとき、４００ｎｍ付近及び６００ｎｍ付近における感度はおよそ０．６であり、７００ｎｍ付近における感度はおよそ０．４５となる。

上記例において図７に示す４種のフィルタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを用いる場合、フィルタＢ（基準透過波長５００ｎｍ）を透過した光に対する感度が最も高くなり、フィルタＤ（基準透過波長７００ｎｍ）を透過した光に対する感度が最も低くなる。フィルタＡ（基準透過波長４００ｎｍ）及びフィルタＣ（基準透過波長６００ｎｍ）を透過した光に対する感度はフィルタＢより低く、フィルタＤより高くなる。

図１０は、第２の実施の形態に係るレンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのシェーディングによる影響を例示する図である。同図において、撮像素子１５の受光部（個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ）の位置に応じて光量が変化する様子が示されている。同図に示すように、各レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄのシェーディングにより、撮像素子１５の外周部における光量（光量比０．６）は中心部における光量（光量比１．０）より少なくなる。レンズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄを透過した光の光量（照度）は一般的にコサイン４乗則に従って減少する。光量の減少は分光計測の精度を低下させる要因となる。

本実施の形態においては、上記のような撮像素子１５の感度（光電変換効率）の波長依存性及びレンズシェーディングによる悪影響が最小限となるように各フィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを配置する。

図１１は、第２の実施の形態に係るフィルタ２２Ａ，２２Ｂの配置を例示する図である。上述したように、レンズ２１Ａ，２１Ｂのシェーディングにより、撮像素子１５の外周側に位置する第１の個眼領域２３Ａにおける光量は中心側に位置する第２の個眼領域２３Ｂにおける光量より少なくなる。そこで、例えば、比較的低感度な波長の光を射出するフィルタＤを中心側の第２のフィルタ２２Ｂとして使用し、比較的高感度な波長の光を射出するフィルタＢを外周側の第１のフィルタ２２Ａとして使用する。このとき、第２のレンズ２１Ｂ及び第２のフィルタ２２Ｂに対応する第２の個眼領域２３Ｂは、第１のレンズ２１Ａ及び第１のフィルタ２２Ａに対応する第１の個眼領域２３Ａよりも撮像素子１５の中心側に位置することとなる。このような構成は第３のフィルタ２２Ｃ及び第４のフィルタ２２Ｄについても同様である。これにより、光量が少ない外周側の位置に比較的高感度な波長の光が入射され、光量が多い中心側の位置に低感度な波長の光が入射される。これにより、撮像素子１５の感度の波長依存性及びレンズシェーディングによる悪影響を最小限に抑えることが可能となる。

例えば、図１１に示すように、外周側の第１のフィルタ２２Ａとして高感度のフィルタＢを用い、中心側の第２のフィルタ２２Ｂとして低感度のフィルタＤを用いた場合には、第１の個眼領域２３Ａ及び第２の個眼領域２３Ｂにおける感度と光量比との積は、図７、図９、及び図１０の例に基づいて算出すると下記のようになる。
第１の個眼領域２３Ａ：（フィルタＢの感度）×（第１の個眼領域２３Ａの光量比）＝１．０×０．６＝０．６
第２の個眼領域２３Ｂ：（フィルタＤの感度）×（第２の個眼領域２３Ｂの光量比）＝０．４５×１．０＝０．４５
両個眼領域２３Ａ，２３Ｂ間の差：０．６−０．４５＝０．１５

逆に、外周側の第１のフィルタ２２Ａとして低感度のフィルタＤを用い、中心側の第２のフィルタ２２Ｂとして高感度のフィルタＢを用いた場合には、第１の個眼領域２３Ａ及び第２の個眼領域２３Ｂにおける感度と光量比との積は、図７、図９、及び図１０の例に基づいて算出すると下記のようになる。
第１の個眼領域２３Ａ：（フィルタＤの感度）×（第１の個眼領域２３Ａの光量比）＝０．４５×０．６＝０．２７
第２の個眼領域２３Ｂ：（フィルタＢの感度）×（第２の個眼領域２３Ｂの光量比）＝１．０×１．０＝１．０
両個眼領域２３Ａ，２３Ｂ間の差：｜０．２７−１．０｜＝０．７３

このように、中心側の第２のフィルタ２２Ｂに低感度なフィルタＤを用いた場合における両個眼領域２３Ａ，２３Ｂ間の｛（感度）×（光量比）｝の差０．１５は、外周側の第１のフィルタ２２ＡにフィルタＤを用いた場合における両個眼領域２３Ａ，２３Ｂ間の｛（感度）×（光量比）｝の差０．７３より小さくなる。当該差が小さい程、撮像素子１５の複数の個眼領域２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ間における感度（光電変換効率）のばらつきが小さくなる。

以上のように、本実施の形態によれば、撮像素子１５の感度の波長依存性及びレンズシェーディングによる悪影響を最小限に抑えることが可能となり、分光計測の精度を向上させることが可能となる。

（第３の実施の形態）
図１２は、第３の実施の形態に係るフィルタ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄの配置を例示する図である。本実施の形態においては、第１の実施の形態において記載した手法（透過特性（透過波長）の入射角依存性による悪影響を抑制するための手法）及び第２の実施の形態において記載した手法（感度（光電変換効率）の波長依存性及びレンズシェーディングによる悪影響を抑制するための手法）の両方が用いられる。

本実施の形態においては、中心側に配置される２つのフィルタ２２Ｂ，２２Ｃのうち、一方のフィルタ（第２のフィルタ２２Ｂ）として透過波長の変化率が比較的大きい（基準透過波長が比較的大きい）フィルタＤを使用し、他方のフィルタ（第３のフィルタ２２Ｃ）として比較的低感度な波長の光を射出するフィルタＡ又はフィルタＣを使用する。このような構成により、撮像素子１５に入射する光の波長のばらつきを最小限に抑えることが可能となると共に、撮像素子１５の感度の波長依存性及びレンズシェーディングによる悪影響を最小限に抑えることが可能となり、分光計測の精度を向上させることが可能となる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図するものではない。この新規な実施の形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施の形態及びその変形は発明の範囲及び要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 光学装置
１０ 被写体
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 点光源
１１ 撮像レンズ
１２ 単レンズ
１３ レンズアレイ
１４ フィルタアレイ
１５ 撮像素子
２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ レンズ
２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ フィルタ
２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ，２３Ｄ 個眼領域
２８ 筐体
２９ コネクタ
３１ 光
３１Ａ，３１Ｂ 入射光
Ａｍａｘ，Ｂｍａｘ 最大入射角
Ａｍｉｎ，Ｂｍｉｎ 最小入射角

特開２０１１−１８２２３７号公報

Claims (5)

1. 複数のレンズを含むレンズアレイと、
   前記レンズを透過した光の光路上に配置され所定の透過波長の光を選択的に透過させる複数のフィルタを含むフィルタアレイと、
   前記レンズを透過した光の光路上に配置され前記フィルタを透過した光を受光する複数の個眼領域を含む撮像素子と、
   を備え、
   前記透過波長は、前記レンズを透過した光の前記フィルタへの入射角に応じて変化し、
   前記フィルタアレイは、第１の透過波長の光を選択的に透過させる第１のフィルタと、前記第１の透過波長より前記入射角に対する変化率が大きい第２の透過波長を選択的に透過させる第２のフィルタとを含み、
   前記第２のフィルタは、前記第１のフィルタより前記フィルタアレイの中心側に位置する、
   光学装置。
2. 前記第２の透過波長は、前記第１の透過波長より長い、
   請求項１に記載の光学装置。
3. 前記第２のフィルタへ入射する光の前記入射角の最小値に対応する前記第２の透過波長と前記第２のフィルタへ入射する光の前記入射角の最大値に対応する前記第２の透過波長との差は、前記第１のフィルタへ入射する光の前記入射角の最小値に対応する前記第１の透過波長と前記第１のフィルタへ入射する光の前記入射角に最大値に対応する前記第１の透過波長との差より小さい、
   請求項１又は２に記載の光学装置。
4. 複数のレンズを含むレンズアレイと、
   前記レンズを透過した光の光路上に配置され所定の透過波長の光を選択的に透過させる複数のフィルタを含むフィルタアレイと、
   前記レンズを透過した光の光路上に配置され前記フィルタを透過した光を受光する複数の個眼領域を含み、受光した前記光を光電変換する撮像素子と、
   を備え、
   前記撮像素子の光電変換効率は、受光された前記光の波長に応じて変化し、
   前記フィルタアレイは、第３の透過波長の光を選択的に透過させる第３のフィルタと、前記第３の透過波長より前記光電変換効率が低い第４の透過波長の光を選択的に透過させる第４のフィルタとを含み、
   前記第４のフィルタは、前記第３のフィルタより前記フィルタアレイの中心側に位置する、
   光学装置。
5. 前記レンズアレイより被写体側に配置され前記撮像素子と共役関係にある光学系、
   を更に備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の光学装置。

Images