JP2021192002A - 画像生成装置、及び画像生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、反射膜間の距離を最大距離から最小距離まで変化させる間に、1つのグループに含まれる赤色波長域の1波長、緑色波長域の1波長、及び青色波長域の1波長のそれぞれ順に選択して分光画像を撮像し、撮像された各色の分光画像を合成してリアルタイム画像を生成する。次に、反射膜間の距離を最大距離に戻し、次のグループに対応する分光画像を撮像する。
以下、第一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、本発明の画像生成装置に相当し、測定対象物Xで反射した測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、表示部21と、操作部22と、光学モジュール10及び表示部21を制御し、かつ、当該光学モジュール10から出力された信号を処理する制御部30と、を備えている。
以下、このような分光測定装置1の各構成について詳細に説明する。
光学モジュール10は、分光フィルターである干渉フィルター11と、撮像素子12と、信号処理部13と、電圧制御部14と、を備える。
この光学モジュール10は、測定対象物Xで反射された画像光を、図示略の入射光学系を通して、干渉フィルター11に入射させる。入射光学系を透過して干渉フィルター11に入射される画像光が、本開示の入射画像光であり、干渉フィルター11を透過した画像光は、撮像素子12で受光される。撮像素子12で画像光が受光されると、受光した画像光に応じた分光画像の画像信号が、信号処理部13を介して制御部30に出力される。
図2は、干渉フィルター11の概略構成を示す断面図である。
干渉フィルター11は、本開示の分光フィルターに相当し、波長可変型のファブリーペローエタロン素子である。
この干渉フィルター11は、透光性の第一基板111及び第二基板112を備えている。これらの第一基板111及び第二基板112は、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等の接合膜により接合されて、一体的に構成されている。
第一基板111の第二基板112に対向する面には、一対の反射膜の一方を構成する第一反射膜113が設けられている。この第一反射膜113は、金属膜や金属合金膜により構成されていてもよく、誘電体多層膜により構成されていてもよい。また、第一反射膜113を誘電体多層膜により構成する場合、表面にITO等の透明電極により構成された第一容量電極を形成してもよい。第一反射膜113を金属膜や金属合金膜などの導電性膜により構成する場合、第一反射膜113自体を電極として機能させることが可能である。
可動部112Aの第一基板111に対向する面には、一対の反射膜の他方を構成する第二反射膜114が設けられている。この第二反射膜114は、第一基板111に設けられた第一反射膜113にギャップDを介して対向する。第二反射膜114は、第一反射膜113と同様の素材により構成され、例えば、金属膜や金属合金膜、誘電体多層膜により構成されている。また、第二反射膜114を誘電体多層膜により構成する場合、表面にITO等の透明電極により構成された第二容量電極を形成してもよい。第二反射膜114を金属膜や金属合金膜などの導電性膜により構成する場合、第二反射膜114自体を電極として機能させることが可能である。
なお、図2では、干渉フィルター11は、1つの静電アクチュエーター117を備える構成としたが、これに限定されない。例えば、干渉フィルター11は、第一反射膜113及び第二反射膜114の外側を囲って配置された内側静電アクチュエーターと、内側静電アクチュエーターの外側に設けられた外側静電アクチュエーターとを備える構成などとしてもよい。この場合、内側静電アクチュエーター及び外側静電アクチュエーターのいずれか一方に、バイアス電圧を印加して可動部112Aを粗動制御し、他方に制御電圧を印加して可動部を微動制御する構成とすることができる。
次に、図1に戻り、光学モジュール10の他の構成について説明する。
撮像素子12は、干渉フィルター11を透過した光を受光し、受光量に基づいた画像信号を信号処理部13に出力する。この撮像素子12は、例えば、互いに直交する2軸に沿ってマトリクス状に配列された複数の画素を備え、各画素から受光量に応じた信号を出力する。このような撮像素子12としては、例えばCCD(Charge-Coupled Device)やCMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)等の各種イメージセンサを用いることができる。
信号処理部13は、撮像素子12から入力されたアナログ信号である画像信号を増幅した後、デジタル信号に変換して制御部30に出力する。信号処理部13は、検出信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器等により構成される。
表示部21は、例えば、液晶パネルディスプレイ、有機ELディスプレイ等の各種表示ディスプレイにより構成されている。表示部21は、制御部30の制御に基づいて、リアルタイム画像等を表示する。
操作部22は、例えば、マウス、キーボード等のユーザー操作を検出可能な各種装置で構成されている。操作部22として、表示部21と一体型となるタッチパネルが用いられてもよい。
次に、分光測定装置1の制御部30について説明する。
制御部30は、例えばCPU(Central Processing Unit)やメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部30は、図1に示すように、プロセッサー31と、記憶部32と、を備える。
記憶部32は、分光測定装置1を制御するための各種プログラムや、各種データが記憶されている。当該データは、例えば、静電アクチュエーター117に印加する駆動電圧に対する透過光の波長を示すV−λデータや、測定対象物Xを測定する際の分光波長に関する情報であり、例えば、分光波長の切り替え順などである。
また、プロセッサー31は、記憶部32に記憶されるプログラムを読み込み実行することで、フィルター制御部311、光量取得部312、画像合成部313、表示制御部314、及び分光測定部315として機能する。
そして、フィルター制御部311は、往路走査中で、ギャップDの寸法を複数の波長に対応した寸法に順に設定し、同様に、復路走査中で、ギャップDの寸法を複数の波長に対応した寸法に順に設定する。また、本実施形態では、往路走査中で設定される波長は、少なくとも、赤色波長域における所定の赤色波長(例えば700nm:以降、特定R波長と称する)、緑色波長域における所定の緑色波長(例えば560nm:以降、特定G波長と称する)、及び青色波長域における所定の青色波長(例えば400nm:以降、特定B波長と称する)を含む。同様に、復路走査中で設定される波長は、少なくとも特定B波長、特定G波長、及び特定R波長を含む。これらの特定R波長、特定G波長、特定B波長以外の波長は、スペクトル測定用の分光波長である。
また、表示制御部314は、ユーザーの操作に基づいて、所定の分光波長の分光画像をカラー画像に重畳させて表示してもよく、分光測定部315による分光測定結果をカラー画像に重畳させて表示してもよい。
分光測定部315は、本開示の分光情報出力部に相当し、各分光波長の分光画像に基づいた測定処理や解析処理を実施して、分光情報を出力する。例えば、分光測定部315は、測定対象物Xのスペクトル特性を測定し、スペクトル特性に基づいて、測定対象物Xに含まれる成分やその含有量を分析する解析処理を実施し、解析処理結果を分光情報として出力する。
次に、上述したような分光測定装置1の動作の概要について、図面に基づいて以下に説明する。
分光測定装置1では、光学モジュール10によって撮像された特定R波長、特定G波長,特定B波長の各色の分光画像を合成したカラー画像を、リアルタイム画像として表示部21に表示させるリアルタイム表示処理を行う。
ここで、本実施形態の分光測定装置1では、リアルタイム表示処理及び分光測定処理を実施する際に、分光測定を実施する所定数の波長を測定する間に、特定R波長、特定G波長,特定B波長の分光画像を複数回取得して、リアルタイム画像を更新する。
また、本実施形態の分光測定装置1は、分光測定部315により、分光測定処理を実施される毎に、その分光測定結果を示す画像を表示部21に表示させる。例えば、分光測定部315により、測定対象物Xの成分解析処理が実施された場合、リアルタイム画像であるカラー画像の、分析対象の成分の検出箇所に、分析された当該成分の含有量に応じた濃淡の解析結果画像を重畳表示させる。
よって、本実施形態では、カラー画像と、解析結果画像とがリアルタイムに更新されることになる。
本実施形態では、分光測定部315により測定を実施するスペクトル測定用の測定用分光波長はn個であり、λ1からλnまでのn個の測定用分光波長の分光画像(以降、測定用分光画像と称する)を取得する。ここで、λiの添え字の「i」は、分光スペクトルを測定する時の波長を識別するための変数である。λ1からλnまでの各分光波長は、それぞれ異なる波長とする。
図3に示すように、本実施形態の分光測定装置1は、1回の往路走査と1回の復路走査とで、干渉フィルター11を透過させる光をn個のスペクトル測定用の測定用分光波長λiに順次切り替えて、分光画像を取得する。例えば、往路走査でn/2個の測定用分光画像を取得し、残りの往路走査でn/2個の測定用分光画像を取得する。
また、本実施形態の分光測定装置1は、往路走査において、上記n/2個の分光測定用の分光画像の他、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの3つのカラー画像合成用の分光画像(以降、合成用分光画像と称する)を取得する。同様に、分光測定装置1は、復路走査において、上記n/2個の測定用分光画像の他、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの3つの合成用分光画像を取得する。
分光測定装置1により、上記のようなカラー画像と測定結果とのリアルタイム画像を表示させる場合、記憶部32には、図3に示すような、往路走査において切り替える分光波長の切り替え順、復路において切り替える分光波長の切り替え順がそれぞれ記憶されている。
そして、分光測定装置1において、ユーザーにより分光測定処理の開始指示が入力されると、フィルター制御部311は、測定回を示す測定変数mを初期化してm=1に設定する(ステップS1)。
また、光量取得部312は、撮像素子12を制御して分光画像を撮像させ、撮像素子12から信号処理部13を介して入力される画像信号を取得、つまり、分光画像を取得する(ステップS3)。
この後、画像合成部313は、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各合成用分光画像が撮像されたか否かを判定する(ステップS4)。例えば、図3に示すように、往路走査では、特定B波長λBの合成用分光画像が撮像された時に、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各合成用分光画像が撮像されたと判定する。また、復路走査では、特定R波長λRの合成用分光画像が撮像された時に、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各合成用分光画像が撮像されたと判定する。
ステップS7でYESと判定される場合、分光測定部315は、取得したn個の測定用分光画像による解析処理を実施する(ステップS8)。例えば、本実施形態では、分光測定部315は、各分光画像から、各画素の分光スペクトルを算出し、分光スペクトルに基づいて、測定対象物Xに含まれる所定成分(例えば水分など)の含有量を算出する成分解析処理を実施する。そして、表示制御部314は、ステップS8の解析結果を、表示部21に表示されているリアルタイム画像に重畳させて表示させる(ステップS9)。
ステップS10でNOと判定される場合、制御部30は、測定変数mが最大値(図3に示す本実施形態では6+n)であるか否かを判定する(ステップS11)。ステップS11でNOと判定される場合、フィルター制御部311は、測定変数mに1を加算し(ステップS12)、ステップS2に戻る。
一方、ステップS11でYESと判定される場合、制御部30は、ステップS1に戻り、測定変数mを初期化して、2回目の分光測定処理を開始する。
分光測定装置1は、m=1の時に特定R波長λRの合成用分光画像を取得し、その後、ギャップDの距離を段階的に小さくして、測定用分光波長λ1から測定用分光波長λα1までのα1個の測定用分光画像を取得する。なお、本実施形態では、λR>λ1であり、λα1>λGである。
次に、分光測定装置1は、特定G波長λGの合成用分光画像を取得し、その後、ギャップDの距離を段階的に小さくして、測定用分光波長λα1+1から測定用分光波長λβ1までの(β1−α1)個の測定用分光画像を取得する。なお、本実施形態では、λG>λα1+1であり、λβ1>λBである。
その後、分光測定装置1は、特定B波長λBの合成用分光画像を取得する。
したがって、往路走査中では、m=3+β1の時の分光画像の撮像が終了すると、ステップS4でYesと判定される。すなわち、ギャップDの寸法を狭める方向に変化させる往路走査中において、3つの合成用分光画像が測定され、合成されたカラー画像により、リアルタイム画像が更新されることになる。
具体的には、図3に示すように、復路走査の開始回であるm=4+β1の時に特定B波長λBの合成用分光画像を取得し、その後、ギャップDの距離を段階的に大きくして、測定用分光波長λβ1+1から測定用分光波長λα2までの(α2−β1)個の測定用分光画像を取得する。なお、本実施形態では、λβ1+1>λBであり、λα2<λGである。
次に、分光測定装置1は、特定G波長λGの合成用分光画像を取得し、その後、ギャップDの距離を段階的に大きくして、測定用分光波長λα2+1から測定用分光波長λnまでの(n−α2)個の測定用分光画像を取得する。なお、本実施形態では、λα2+1>λGであり、λn<λBである。
その後、分光測定装置1は、特定B波長λBの合成用分光画像を取得する。
したがって、往路走査中では、m=3+β1の時の分光画像の撮像が終了すると、ステップS4でYesと判定される。すなわち、ギャップDの寸法を狭める方向に変化させる往路走査中において、3つの合成用分光画像が測定され、合成されたカラー画像により、リアルタイム画像が更新されることになる。
したがって、往路走査中では、m=6+nの時の分光画像の撮像が終了すると、ステップS34Yesと判定される。すなわち、ギャップDの寸法を狭める方向に変化させる往路走査中において、3つの合成用分光画像が測定され、合成されたカラー画像により、リアルタイム画像が更新されることになる。
例えば、比較例1として、16個の測定用分光画像を撮像した後に、RGBの合成用分光画像を撮像して、カラー画像を合成し、リアルタイム画像を更新する場合を説明する。このような比較例1のカラー画像の更新頻度であるフレームレートは、1回の分光画像の撮像に係る時間をtとすると、16個分の測定用分光画像の取得に係る時間、及び3個分の合成用分光画像の取得に係る時間の合計となるので、19tとなる。
これに対して、本実施形態では、往路走査中に8個の測定用分光画像を撮像し、復路走査中に8個の測定用分光画像を撮像するとして、フレームレートは、8個分の測定用分光画像に係る時間と、3個分の合成用分光画像に係る時間との合計であり、11tとなる。
本実施形態の分光測定装置1は、干渉フィルター11と、干渉フィルター11を透過した画像光を撮像する撮像素子12と、制御部30とを備える。干渉フィルター11は、一対の反射膜を構成する第一反射膜113及び第二反射膜114を有し、第一反射膜113及び第二反射膜114の間のギャップDの距離寸法を変化させることで、入射画像光である測定対象物Xからの画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターである。制御部30は、プロセッサー31と記憶部32とを備え、プロセッサー31が記憶部32に記憶されたプログラムを読み出し実行することで、フィルター制御部311、及び画像合成部313等として機能する。フィルター制御部311は、干渉フィルター11を制御して、干渉フィルター11を透過させる画像光の波長を選択する。具体的には、フィルター制御部311は、ギャップD反射膜の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び最小寸法から最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、干渉フィルター11を透過させる画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の測定用分光波長に切り替える。また、フィルター制御部311は、往路走査及び復路走査のそれぞれで、干渉フィルター11を透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の特定R波長λRと、緑色波長域に属する所定の特定G波長λGと、青色波長域に属する所定の特定B波長λBと、に切り替える。画像合成部313は、撮像素子12による画像光の撮像により得られる所定の分光波長の分光画像を合成して合成画像を生成する。具体的には、画像合成部313は、1回の往路走査で得られる特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を合成する。また、画像合成部313は、1回の復路走査で得られる特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を合成する。
これにより、往路走査毎及び復路走査毎に画像合成部で生成されるカラー画像を表示部に表示させることができ、カラー画像をリアルタイム画像として表示させる場合のカラー画像の更新頻度であるフレームレートを向上させることができる。
次に、第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、往路走査中において、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの分光画像を撮像し、復路走査中においても、特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの分光画像を撮像した。これに対して、第二実施形態では、往路走査中及び復路走査中において、特定G波長λGの分光画像と、特定R波長λR及び特定B波長λBのいずれか1つの分光画像と、を撮像する点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成に関しては同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
本実施形態では、図5に示すように、分光測定処理の往路走査で切り替える分光波長として、特定R波長λR、及び特定G波長λGが含まれ、復路走査で切り替える分光波長として、特定B波長λB、及び特定G波長λGが含まれる。つまり、往路走査では、特定B波長λBの合成用分光画像が取得されず、復路走査では、特定R波長λRの合成用分光画像が取得されない。
したがって、画像合成部313は、往路走査の後、復路走査の特定B波長λBの合成用分光画像が取得されたタイミングで、往路走査で取得された特定R波長λR及び特定G波長λGの合成用分光画像と、復路走査で取得された特定B波長λBの合成用分光画像を合成して、カラー画像を生成する。また、画像合成部313は、復路走査の後、往路走査の特定R波長λRの合成用分光画像が取得されたタイミングで、復路走査で取得された特定B波長λB及び特定G波長λGの合成用分光画像と、往路走査で取得された特定R波長λRの合成用分光画像を合成して、カラー画像を生成する。
本実施形態の分光測定装置1は、第一実施形態と同様、干渉フィルター11と、干渉フィルター11を透過した画像光を撮像する撮像素子12と、制御部30とを備える。そして、本実施形態では、フィルター制御部311は、往路走査及び復路走査のそれぞれで、分光フィルターを透過させる波長を特定G波長λGに切り替え、往路走査及び復路走査のいずれかで、分光フィルターを透過させる波長を特定R波長λRと、特定B波長λBと、に少なくとも1回切り替える。すなわち、往路走査では、特定R波長λR及び特定G波長λGの合成用分光画像を取得し、復路走査では、特定G波長λG及び特定B波長λBの合成用分光画像を取得する。
そして、画像合成部313は、往路走査で得られる特定R波長λR及び特定G波長λGの合成用分光画像と、当該往路走査に続く復路走査で得られる特定B波長λBの合成用分光画像とを合成してカラー画像を生成する。また、画像合成部313は、復路走査で得られる特定B波長λB及び特定G波長λGの合成用分光画像と、当該復路走査に続く往路走査で得られる特定R波長λRの合成用分光画像とを合成してカラー画像を生成する。
また、本実施形態では、往路走査及び復路走査での合成用分光画像の取得数が、第一実施形態に比べて1だけ少ない。したがって、第一実施形態よりも、さらに、カラー画像の合成タイミングを短くでき、リアルタイム画像として表示されるカラー画像の更新頻度であるフレームレートもより短くできる。
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
図6は、変形例1に係る測定用分光画像及び合成用分光画像の取得順の一例を示す図である。
上記第一実施形態及び第二実施形態では、フィルター制御部311は、1回の往路走査及び1回の復路走査を実施する間に、干渉フィルター11を透過させる光の波長を、n個のスペクトル測定用の測定用分光波長に切り替え、n個の測定用分光画像を取得した。これに対して、図6に示すように、2回以上の複数回の往路走査や復路走査で、n個のスペクトル測定用の各測定用分光波長の測定用分光画像を取得してもよい。なお、図6に示す例は、第一実施形態のように、往路走査毎及び復路走査毎に、カラー画像を合成するための特定R波長λR、特定G波長λG、及び特定B波長λBの各合成用分光画像を取得する例である。これに代えて、第二実施形態のように、直前の走査により得られる特定R波長λR又は特定B波長λBの一方の合成用分光画像を用いてカラー画像を合成してもよい。いずれの場合であっても、往路走査及び復路走査での測定用分光画像の取得する取得数が減少する分、リアルタイム画像として表示させるカラー画像のフレームレートをさらに向上させることができる。
図7は、変形例2に係る測定用分光画像及び合成用分光画像の取得順の一例を示す図である。
図7に示すように、測定用分光画像の測定用分光波長であって、赤色波長域に属する所定の波長を特定R波長とし、測定用分光画像の測定用分光波長であって、緑色波長域に属する所定の波長を、特定G波長とし、測定用分光画像の測定用分光波長であって、青色波長域に属する所定の波長を、特定B波長として用いてもよい。
この場合、第一実施形態に比べて、1回の分光測定処理での分光画像の取得数が3だけ少なくでき、その分、リアルタイム画像として表示させるカラー画像のフレームレート、及び測定用分光画像に基づく解析結果画像のフレームレートを向上させることができる。
上記実施形態では、リアルタイム画像としてカラー画像を表示させたうえで、測定用分光画像に基づいた、成分解析処理の解析結果画像をカラー画像に表示させる処理を実施したが、これに限定されない。例えば、所定の測定用分光波長の測定用分光画像をカラー画像とは異なる表示領域に表示させてもよい。或いは、測定用分光画像のうち、ユーザーにより選択された所定の測定用分光波長の分光画像を合成した合成画像をカラー画像に重畳させて表示させてもよく、別領域に表示させてもよい。
第二実施形態では、分光測定装置1は、復路走査で特定B波長λBの合成用分光画像を取得せず、特定G波長λG及び特定R波長λRの合成用分光画像を取得し、2回目以降の往路走査で、特定R波長λRの合成用分光画像を取得せず、特定G波長λG及び特定B波長λBの合成用分光画像を取得したがこれに限定されない。
例えば、分光測定装置1は、復路走査で、特定R波長λRの合成用分光画像を取得せず、特定B波長λB及び特定G波長λGの合成用分光画像を取得し、2回目以降の往路走査で、特定B波長λBの合成用分光画像を取得せず、特定R波長λR及び特定G波長λGの合成用分光画像を取得するようにしてもよい。この場合、画像合成部313は、復路走査の後、続く往路走査で得られる特定R波長の合成用分光画像が取得されたタイミングで、復路走査により得られる特定B波長λB及び特定G波長λGの合成用分光画像と、往路走査で早期に得られる特定R波長λRの合成用分光画像とを合成してカラー画像を生成すればよい。同様に、画像合成部313は、往路走査の後、続く復路走査で得られる特定B波長の合成用分光画像が取得されたタイミングで、往路走査により得られる特定R波長λR及び特定G波長λGの合成用分光画像と、復路走査で早期に得られる特定B波長λBの合成用光画像とを合成してカラー画像を生成すればよい。
すなわち、フィルター制御部311は、往路走査及び復路走査で、それぞれ、干渉フィルター11を透過させる分光波長を、スペクトル測定用の複数の分光波長に切り替え、かつ、往路走査及び復路走査のそれぞれで特定G波長λGに切り替え、往路走査から復路走査の間で特定R波長λRと特定B波長λBとに少なくとも1回切り替えるようにしてもよい。
これにより、画像合成部313は、1回の往路走査または当該往路走査に連続する復路走査で得られる特定R波長λR及び特定B波長λBの合成用分光画像と、当該往路走査で得られる特定G波長λGの合成用分光画像と、を合成したカラー画像を生成する。また、画像合成部313は、1回の往路走査または当該復路走査に連続する往路走査で得られる特定R波長λR及び特定B波長λBの合成用分光画像と、当該復路走査で得られる特定G波長λGの合成用分光画像と、を合成したカラー画像を生成する。
上記各実施形態において、干渉フィルター11は、電圧印加により反射膜113,114間のギャップ寸法を変動させる静電アクチュエーター117を備える構成としたが、これに限定されない。例えば、第一電極115の代わりに、第一誘導コイルを配置し、第二電極116の代わりに第二誘導コイル又は永久磁石を配置した誘導アクチュエーターを用いる構成としてもよい。また、静電アクチュエーター117の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
例えば、1つの基板上に犠牲層を介して2つの反射膜を積層し、犠牲層をエッチング等により除去してギャップを形成した干渉フィルターを用いてもよい。
本開示の第一態様に係る画像生成装置は、一対の反射膜を有し、一対の前記反射膜の間の距離を変化させることで、入射画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターと、前記分光フィルターを透過した前記画像光を撮像する撮像素子と、前記分光フィルターを制御して、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を選択するフィルター制御部と、前記撮像素子による前記画像光の撮像により得られる所定波長の分光画像を合成して合成画像を生成する画像合成部と、を備え、前記フィルター制御部は、一対の前記反射膜の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び前記最小寸法から前記最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の波長に切り替え、かつ、前記往路走査及び前記復路走査のそれぞれで、前記分光フィルターを透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の赤色波長と、緑色波長域に属する所定の緑色波長と、青色波長域に属する所定の青色波長と、に切り替え、前記画像合成部は、1回の前記往路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を合成し、1回の前記復路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成した前記カラー画像を生成する。
また、赤色波長域における赤色波長の分光画像についても同様である。つまり、赤色波長の分光画像は、復路走査から往路走査に切り替わる直前の期間、及び、往路走査に切り替わった直後の期間で取得することができる。よって、第一態様のように、復路走査において赤色波長の分光画像を取得し、当該復路走査に続く往路走査において赤色波長の分光画像を取得する場合、両者の取得間隔は非常に短く、略同一の画像であると見なすことができる。第二態様では、これらの略同一の画像のいずれか一方のみを取得する。
このような第二態様では、第一態様と同様に、往路走査及び復路走査が切り替わる周期と略同一周期で、画像合成部によるカラー画像の合成が可能となり、フレームレートの向上を図ることができる。また、第一態様と比較して、赤色波長の分光画像、及び、青色波長の分光画像の取得数を減らせるため、さらなるフレームレートの向上を図れる。
これにより、往路走査毎及び復路走査毎に画像合成部で生成されるカラー画像を表示部に表示させることができ、カラー画像をリアルタイム画像として表示させる場合のカラー画像の更新頻度であるフレームレートを向上させることができる。
Claims (5)
- 一対の反射膜を有し、一対の前記反射膜の間の距離を変化させることで、入射画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターと、
前記分光フィルターを透過した前記画像光を撮像する撮像素子と、
前記分光フィルターを制御して、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を選択するフィルター制御部と、
前記撮像素子による前記画像光の撮像により得られる所定波長の分光画像を合成して合成画像を生成する画像合成部と、を備え、
前記フィルター制御部は、一対の前記反射膜の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び前記最小寸法から前記最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の波長に切り替え、かつ、前記往路走査及び前記復路走査のそれぞれで、前記分光フィルターを透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の赤色波長と、緑色波長域に属する所定の緑色波長と、青色波長域に属する所定の青色波長と、に切り替え、
前記画像合成部は、1回の前記往路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を生成し、1回の前記復路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成した前記カラー画像を生成する
ことを特徴とする画像生成装置。 - 一対の反射膜を有し、一対の前記反射膜の間の距離を変化させることで、入射画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターと、
前記分光フィルターを透過した前記画像光を撮像する撮像素子と、
前記分光フィルターを制御して、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を選択するフィルター制御部と、
前記撮像素子による前記画像光の撮像により得られる所定波長の分光画像を合成してカラー画像を生成する画像合成部と、を備え、
前記フィルター制御部は、一対の前記反射膜の間の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び前記最小寸法から前記最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の波長に切り替え、かつ、前記往路走査及び前記復路走査のそれぞれで、前記分光フィルターを透過させる波長を緑色波長域に属する所定の緑色波長に切り替え、前記往路走査と前記復路走査とのいずれかで、前記分光フィルターを透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の赤色波長と、青色波長域に属する所定の青色波長と、に少なくとも1回切り替え、
前記画像合成部は、前記往路走査で得られる前記緑色波長の前記画像光を撮像した分光画像と、当該往路走査または当該往路走査に連続する前記復路走査で得られる前記赤色波長及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像と、を合成した前記カラー画像を生成し、前記復路走査で得られる前記緑色波長の前記画像光を撮像した分光画像と、当該復路走査または当該復路走査に連続する前記往路走査で得られる前記赤色波長及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像と、を合成した前記カラー画像を生成する
ことを特徴とする画像生成装置。 - 請求項1または請求項2に記載の画像生成装置において、
前記画像合成部により生成される前記カラー画像を表示部に出力する表示制御部を備え、
前記表示制御部は、前記カラー画像が生成される毎に前記表示部に出力する前記カラー画像を更新する
ことを特徴とする画像生成装置。 - 一対の反射膜を有し、一対の前記反射膜の間の距離を変化させることで、入射画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターと、前記分光フィルターを透過した前記画像光を撮像する撮像素子と、を備えた画像生成装置の画像生成方法であって、
一対の前記反射膜の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び前記最小寸法から前記最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の波長に切り替え、かつ、前記往路走査及び前記復路走査のそれぞれで、前記分光フィルターを透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の赤色波長と、緑色波長域に属する所定の緑色波長と、青色波長域に属する所定の青色波長と、に切り替えて、各々の波長の前記画像光を撮像した撮像画像を得る撮像工程と、
1回の前記往路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を生成し、1回の前記復路走査で得られる前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像を合成したカラー画像を生成する画像合成工程と、
を実施することを特徴とする画像生成方法。 - 一対の反射膜を有し、一対の前記反射膜の間の距離を変化させることで、入射画像光から所定波長の画像光を選択的に出射させる分光フィルターと、前記分光フィルターを透過した前記画像光を撮像する撮像素子と、を備えた画像生成装置の画像生成方法であって、
一対の前記反射膜の間の距離を所定の最大寸法から最小寸法まで変化させる往路走査、及び前記最小寸法から前記最大寸法まで変化させる復路走査で、それぞれ、前記分光フィルターを透過させる前記画像光の波長を、スペクトル測定用の複数の波長に切り替え、かつ、前記往路走査及び前記復路走査のそれぞれで、前記分光フィルターを透過させる波長を緑色波長域に属する所定の緑色波長に切り替え、前記往路走査と前記復路走査とのいずれかで、前記分光フィルターを透過させる波長を、赤色波長域に属する所定の赤色波長と、青色波長域に属する所定の青色波長と、に少なくとも1回切り替えて、各々の波長の前記画像光を撮像した撮像画像を得る撮像工程と、
前記往路走査で得られる前記緑色波長の前記画像光を撮像した分光画像と、当該往路走査または当該往路走査に連続する前記復路走査で得られる前記赤色波長及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像と、を合成したカラー画像を生成し、前記復路走査で得られる前記緑色波長の前記画像光を撮像した分光画像と、当該復路走査または当該復路走査に連続する前記往路走査で得られる前記赤色波長及び前記青色波長の各前記画像光を撮像した分光画像と、を合成したカラー画像を生成する画像合成工程と、
を実施することを特徴とする画像生成方法。
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