JP2022117068A - 撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】あらかじめ想定された距離範囲内に存在する１以上の被写体の撮像に関する動作遅延の発生を抑制し、それぞれの被写体に応じた高画質な撮像画像をフレキシブルに得る。【解決手段】撮像装置は、被写体からの光が入射するレンズと、第１波長を有する第１光を第１反射率で反射する第１面と、第１面を透過した光のうち第２波長を有する第２光を第２反射率で反射する第２面とを有する分光プリズムと、第１面で反射された第１光に基づいて、第１被写界深度を有して被写体の第１画像を撮像する第１撮像部と、第２面で反射された第２光に基づいて、第２被写界深度を有して被写体の第２画像を撮像する第２撮像部と、第１面あるいは第２面を透過した第３光に基づいて、第３被写界深度を有して被写体の第３画像を撮像する第３撮像部と、第１画像、第２画像および第３画像を合成して出力する信号処理部と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、撮像装置に関する。

特許文献１には、任意の焦点距離を有する撮像レンズを用いて任意の絞り値で撮像した場合でも、広範囲の被写体に合焦して撮像する撮像装置が開示されている。この撮像装置は、遠視野の被写体および近視野の被写体の各像を撮像する撮像レンズと、撮像レンズを通過した光の光路を複数の光路に分割する光路分割手段と、分割された各光路にそれぞれ配置され被写体の像を撮像して映像信号を発生する異なる撮像素子と、各撮像素子をその光軸方向に沿って移動させる撮像素子駆動装置と、入力されたレンズパラメータに応じて各撮像素子の光軸上の位置を決定する演算処理装置とを備える。演算処理装置は、レンズパラメータが変化した場合、第１の撮像素子および第２の撮像素子のそれぞれの撮像レンズの主点からの距離を算出して撮像素子駆動装置を駆動することで、撮像素子の配置を移動させる。これにより、最も広範囲の被写界深度を持つ映像が得られる。

特開２００３－７８８０２号公報

特許文献１の構成では、撮像レンズの主点から被写体までの距離である対物距離に合焦している場合に、対物距離より遠方の合焦範囲を後方被写界深度、対物距離より撮像レンズに近い側の合焦範囲を前方被写界深度と定義されている。そのため、例えば前方被写界深度内、後方被写界深度内のそれぞれに撮像対象となる被写体が１つも存在しない場合、第１の撮像素子および第２の撮像素子の撮像レンズの主点からの距離を都度算出して撮像素子駆動装置を駆動する必要があり、一定時間の動作遅延が生じる可能性があった。例えば工場等に撮像装置が配置される場合、撮像装置が観察するべき１以上の被写体（例えば貨物あるいは人物）までの距離は粗方定まっていることが少なくない。このように、撮像装置から見た１以上の被写体までの距離はそれぞれ不変であることに鑑みれば、動作遅延の発生を抑制して被写体に応じた高画質な撮像画像を得ることに関して改善の余地があったと言える。

本開示は、上述した従来の事情に鑑みて案出され、あらかじめ想定された距離範囲内に存在する１以上の被写体の撮像に関する動作遅延の発生を抑制し、それぞれの被写体に応じた高画質な撮像画像をフレキシブルに得る撮像装置を提供することを目的とする。

本開示は、少なくとも１つの被写体からの光が入射するレンズと、前記被写体からの光のうち第１波長を有する第１光を第１反射率で反射する第１面と、前記第１面を透過した光のうち第２波長を有する第２光を第２反射率で反射する第２面とを有する分光プリズムと、少なくとも前記第１面で反射された前記第１光に基づいて、第１被写界深度を有して前記被写体の第１画像を撮像する第１撮像部と、少なくとも前記第２面で反射された前記第２光に基づいて、第２被写界深度を有して前記被写体の第２画像を撮像する第２撮像部と、少なくとも前記第１面あるいは前記第２面を透過した第３光に基づいて、第３被写界深度を有して前記被写体の第３画像を撮像する第３撮像部と、前記第１画像、前記第２画像および前記第３画像を合成して出力する信号処理部と、を備える、撮像装置を提供する。

本開示によれば、あらかじめ想定された距離範囲内に存在する１以上の被写体の撮像に関する動作遅延の発生を抑制し、それぞれの被写体に応じた高画質な撮像画像をフレキシブルに得ることができる。

実施の形態１に係る分光プリズムカメラのユースケース例を示す図 実施の形態１に係る分光プリズムカメラの内部のハードウェア構成を例示する斜視図 図２に示す分光プリズムカメラの内部のハードウェア構成を例示する分解斜視図 図２に示す分光プリズムカメラの内部の機能的構成を示すブロック図 図２に示すクロスプリズムの分光に関する動作概要を示す模式図 図２に示す分光プリズムの種類のそれぞれの特性を例示する表 図２に示す光学フィルタの内部のハードウェア構成を例示する斜視図 図７に示す光学フィルタ全体の透過特性を説明するグラフ 図７に示す光学フィルタのそれぞれの透過特性の第１例を示すグラフ 図７に示す光学フィルタのそれぞれの透過特性の第２例を示すグラフ 実施の形態１に係る分光プリズムカメラの動作手順例を示すフローチャート 実施の形態１の第１変形例を示す模式図 実施の形態１の第２変形例を示す写真 実施の形態２に係る分光プリズムカメラのユースケース例を示す図 実施の形態２に係る分光プリズムカメラの動作手順例を示すフローチャート

以下、適宜図面を参照しながら、本開示に係る撮像装置を具体的に開示した実施の複数の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。また、添付図面のそれぞれは符号の向きにしたがって参照するものとする。なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

本開示に係る撮像装置として、例えば物流センターで用いられる貨物の仕分けシステム用の荷札ラベル認識装置（実施の形態１参照）、または病院の手術室で患者の患部を医師が視認容易なようにその患部を撮像するヘッドマウント型の撮像装置（実施の形態２参照）を例示して説明するが、これらの例に限定されない。所定の被写体を撮像するものであれば、本開示の内容を種々の用途に採用することが可能である。

また、実施の形態のそれぞれでいう「部」または「装置」とは単にハードウェアによって機械的に実現される物理的構成に限らず、その構成が有する機能をプログラムなどのソフトウェアにより実現されるものも含む。また、１つの構成が有する機能が２つ以上の物理的構成により実現されても、または２つ以上の構成の機能が例えば１つの物理的構成によって実現されていてもかまわない。

（実施の形態１）
図１～図１２に基づいて、本開示に係る実施の形態１について説明する。

図１を参照しながら、実施の形態１に係るユースケースの一例について説明する。図１は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００のユースケース例を示す図である。分光プリズムカメラ１００は、本開示に係る撮像装置の一例である。

図１に示すように、例えば物流センターで用いられる貨物仕分けシステムは、様々な種類の高さを有する貨物ＰＫの搬送装置ＢＣ（例えばコンベア装置）と、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００をその一部として有して設けられる荷札ラベル認識装置と、を含んで構成される。

搬送装置ＢＣは、互いに高さ（言い換えると、搬送装置ＢＣの搬送面に対し垂直方向（鉛直方向）の寸法）が異なる貨物ＰＫの複数種類をその搬送方向に沿って搬送する。貨物ＰＫは例えば段ボールなどの箱形状を有しており、その天面には荷札ラベルとして非可視インキのバーコードＢＤが刻印されている。非可視インキは、受けた光に対し近赤外（ＩＲ：Ｉｎｆｒａｒｅｄ Ｒａｙ）光を発光（反射）する特性を有し、人間の目で視認することは不可能である。

実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、後述するように、クロスプリズムＣＸＰ（分光プリズムの一例）と、第１カメラ部１１（第１撮像部の一例）と、第２カメラ部１２（第２撮像部の一例）と、第３カメラ部１３（第３撮像部の一例）と、を含む。分光プリズムカメラ１００の入射軸ＩＭＸは貨物ＰＫの高さ方向に沿って配置され、分光プリズムカメラ１００は、搬送される貨物ＰＫの天面を撮像する。本ユースケースでは、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のいずれも、近赤外（ＩＲ）光を撮像可能に構成される。

そして、本ユースケースでは、前述したように高さの異なる貨物ＰＫが搬送装置ＢＣによって搬送され、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれにより、複数の焦点位置、および複数の被写界深度を実現可能である。

つまり、この実現により、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００によれば、単一のカメラ（例えば第１カメラ部１１、第２カメラ部１２、第３カメラ部１３）によりも被写界深度を相対的に拡充可能となることで、分光プリズムカメラ１００から見て高さ方向もしくは奥行き方向に幅広いダイナミックレンジを有することが可能となる。例えば、実施の形態１では、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれで実現される第１被写界深度Ｄ１、第２被写界深度Ｄ２および第３被写界深度Ｄ３の範囲が、分光プリズムカメラ１００から見て高さ方向もしくは奥行き方向（例えば上述した垂直方向（鉛直方向））で空間的に連続して配置され、それにより、単一のカメラ部（例えば第１カメラ部１１）が有する被写界深度に比べて、高さ方向もしくは奥行き方向に幅広い被写界深度を得る機能が実現される（以下、この機能を「ＳＤＤＦ：Ｓｕｐｅｒ Ｄｙｎａｍｉｃ Ｄｅｐｔｈ ｏｆ Ｆｉｅｌｄ」と略して表記する場合もある）。そのため、広範囲の被写界深度を実現して高さがさまざまに異なる貨物ＰＫが搬送された場合でも、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、適切に焦点を合わせて精度よく非可視インキのバーコードＢＤを撮像することが可能となる。

なお、その他の構成として、分光プリズムカメラ１００が、近赤外（ＩＲ）光を撮像可能なカメラ部と、可視光を撮像可能なカメラ部と、を有して構成される場合、可視光と赤外線（ＩＲ）光の両方が合成された画像を取得することが可能である。すなわち、貨物ＰＫの天面全体によって反射される可視光と、非可視インキのバーコードＢＤによって反射される近赤外（ＩＲ）光とがクロスプリズムＣＸＰ（後述参照）で分光され、複数のカメラ部（つまり第１カメラ部１１，第２カメラ部１２，第３カメラ部１３）のそれぞれで個別に撮像される。そして、その可視光と赤外線光とのそれぞれによって個別に撮像される画像が１つに合成されてディスプレイなどの表示器ＤＰに表示される。そのため、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、貨物ＰＫの天面の外形が映った画像上にその非可視インキのバーコードＢＤが映った画像を重畳して表示することが可能となる。したがって、この場合、貨物ＰＫのバーコードＢＤの視認性を高め、仕分け効率を向上することが可能である。

［分光プリズムカメラの構成について］
図２～図４に参照しながら、分光プリズムカメラ１００の構成について説明する。図２は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の内部のハードウェア構成を例示する斜視図である。図３は、図２に示す分光プリズムカメラ１００の内部のハードウェア構成を例示する分解斜視図である。図４は、図２に示す分光プリズムカメラ１００の内部の機能的構成を示すブロック図である。

図２～図４に示すように、分光プリズムカメラ１００は、共用レンズＬＳ（レンズの一例）と、カメラヘッド部１０と、カメラ信号処理部２０と、ＣＣＵ（Ｃａｍｅｒａ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｕｎｉｔ）部３０（信号処理部の一例）と、カメラ制御部４０（制御部の一例）と、ＡＢＦ（Ａｕｔｏ Ｂａｃｋ Ｆｏｃｕｓ）制御部４１と、照明制御部４２と、偏光フィルタ制御部４３、レンズ制御部４４と、照明部ＩＬＭと、を含む構成である。また、分光プリズムカメラ１００は、表示器ＤＰと有線または無線を介して接続されており、表示器ＤＰは分光プリズムカメラ１００で撮像される画像または動画が表示される。

レンズの一例としての共用レンズＬＳは、カメラヘッド部１０のクロスプリズムＣＸＰ（後述）より対物側（換言すると、被写体の一例としての搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫ（図１参照）側）に取り付けられた光学レンズを含むレンズユニットとして構成される。共用レンズＬＳには被写体の一例としての貨物ＰＫからの光（例えば貨物ＰＫの天面での反射光）が入射し、共用レンズＬＳはその入射した光を集光する。共用レンズＬＳにより集光された被写体の一例としての貨物ＰＫからの光は、カメラヘッド部１０のクロスプリズムＣＸＰに入射する。

カメラヘッド部１０は、共用レンズＬＳの次に対物側（つまり搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫ側）に配置され、共用レンズＬＳを透過した光を分光したり撮像したりする。カメラヘッド部１０は、偏光フィルタＰＬＦと、２つの光学面（例えば後述するＡ面ＡＳおよびＢ面ＢＳ参照）を有するクロスプリズムＣＸＰと、第１カメラ部１１（第１撮像部の一例）と、第２カメラ部１２（第２撮像部の一例）と、第３カメラ部１３（第３撮像部の一例）と、を含んで構成される。

偏光フィルタＰＬＦは、共用レンズＬＳにより集光された光（つまり被写体からの光）のうち特定の偏光成分（例えば偏光フィルタ制御部４３により設定された光の進行方向に対するｐ偏光成分およびｓ偏光成分）のみ透過させる光学的性質を有している。

クロスプリズムＣＸＰ（分光プリズムの一例）は、光学面としての性質を有するＡ面ＡＳ（第１面の一例）およびＢ面ＢＳ（第２面の一例）を有し、プリズム固定部材ＦＸにより固定される。クロスプリズムＣＸＰは、共用レンズＬＳにより集光された光（つまり被写体としての貨物ＰＫからの光）をＡ面ＡＳまたはＢ面ＢＳにおいて反射および透過する。

すなわち、クロスプリズムＣＸＰは、搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫ（被写体の一例）からの光のうち第１波長（例えば可視光もしくは近赤外光の波長帯域）を有する第１光（例えば可視光もしくは近赤外光）を第１反射率で反射するＡ面ＡＳと、このＡ面ＡＳを透過した光のうち第２波長（例えば可視光もしくは近赤外光の波長帯域）を有する第２光（例えば可視光もしくは近赤外光）を第２反射率で反射するＢ面ＢＳとを有する（図５参照）。実施の形態１では、クロスプリズムＣＸＰは分光プリズムカメラ１００の本体に着脱自在に設けられており、それぞれの光学特性が異なる複数種類のクロスプリズムＣＸＰが用意されており用途に対応して選択されてその本体に装着される（図６参照）。

第１カメラ部１１は、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１と、第１イメージセンサＩＳＲ１と、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１（駆動部の一例）と、を有して構成される。第１カメラ部１１は、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳで反射された第１光（例えば可視光もしくは近赤外光）に基づいて、第１被写界深度Ｄ１を有して貨物ＰＫの天面（被写体の一例）の第１画像ＩＭＧ１を撮像する。

なお、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２（後述）および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３（後述）のそれぞれは、例えば、複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例、後述）を保持して所定の波長を有する光のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ：Ｂａｎｄ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を実現可能に構成される。

第１イメージセンサＩＳＲ１は、例えば８３０±３０［ｎｍ］の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に適する複数の画素が配列されたＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）またはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を含んで構成される。

第１イメージセンサＩＳＲ１は、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳにより反射あるいは全反射される光（実施の形態１では近赤外（ＩＲ）光）が受光しやすくなるように、入射軸ＩＭＸと直交する第１撮像軸ＣＡＸ１と撮像面が直交して配置される。第１イメージセンサＩＳＲ１は、搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫの天面を、受光された光（第１光）に基づいて撮像する。第１イメージセンサＩＳＲ１は、撮像により得られる貨物ＰＫの天面に関する第１画像ＩＭＧ１（例えば近赤外画像）の信号を第１信号処理部２１に送る。

なお、実施の形態１では、貨物ＰＫの天面に刻印される非可視インキのバーコードＢＤを読み取るために、第１イメージセンサＩＳＲ１は近赤外画像を取得可能に構成されるが、これに限定されない。それ以外の用途（ユースケース）に応じて、第１イメージセンサＩＳＲ１は可視光の撮像に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む構成としてもよい。後述する第２イメージセンサＩＳＲ２および第３イメージセンサＩＳＲ３も同様である。

第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１は、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成される。第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１は、ＡＢＦ制御部４１（後述参照）からの制御信号に基づいて、第１イメージセンサＩＳＲ１の撮像面が第１撮像軸ＣＡＸ１に直交する状態を維持しながら第１イメージセンサＩＳＲ１を第１撮像軸ＣＡＸ１の方向に移動させることで第１イメージセンサＩＳＲ１の焦点距離を適宜調整する。

つまり、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１によれば、例えば第１イメージセンサＩＳＲ１に受光される光の波長帯域がカメラ制御部４０（後述）によって異なる波長帯域に選択される場合でも、あるいは異なる波長帯域に伴う光路長の変化がある場合でも、第１イメージセンサＩＳＲ１を第１撮像軸ＣＡＸ１の方向（光軸方向の一例）に移動可能となることでピントの合う鮮明な近赤外画像もしくは可視画像を得ることが可能となる。

なお、第１イメージセンサＩＳＲ１は第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１の内部に配設されてもよいし、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１とは別体で設けられてもよい。第２イメージセンサＩＳＲ２（後述）および第３イメージセンサＩＳＲ３（後述）も同様である。

第２カメラ部１２も、第１カメラ部１１と同様に、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２と、第２イメージセンサＩＳＲ２と、第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２（駆動部の一例）と、を有して構成される。第２カメラ部１２は、クロスプリズムＣＸＰのＢ面ＢＳで反射された第２光に基づいて、第２被写界深度Ｄ２を有して貨物ＰＫの天面の第２画像ＩＭＧ２を撮像する。

第２イメージセンサＩＳＲ２も、第１イメージセンサＩＳＲ１と同様に、近赤外（ＩＲ）光に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含んで構成される。なお、上述したように、第２イメージセンサＩＳＲ２も、可視光の撮像に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む構成としてもよい。

第２イメージセンサＩＳＲ２は、クロスプリズムＣＸＰのＢ面ＢＳにより反射あるいは全反射される光（実施の形態１では近赤外（ＩＲ）光もしくは可視光）が受光しやすくなるように、入射軸ＩＭＸと直交する第２撮像軸ＣＡＸ２と撮像面が直交して配置される。第２イメージセンサＩＳＲ２も、同様に搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫの天面を、受光された光（第２光）に基づいて撮像する。第２イメージセンサＩＳＲ２は、撮像により得られる貨物ＰＫの天面に関する第２画像ＩＭＧ２（例えば近赤外画像もしくは可視画像）の信号を第２信号処理部２２に送る。

第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２も、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１と同様に、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成される。第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２は、ＡＢＦ制御部４１からの制御信号に基づいて、第２イメージセンサＩＳＲ２の撮像面が第２撮像軸ＣＡＸ２に直交する状態を維持しながら第２イメージセンサＩＳＲ２を第２撮像軸ＣＡＸ２の方向に移動させることで第２イメージセンサＩＳＲ２の焦点距離を適宜調整する。

つまり、第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２によれば、例えば第２イメージセンサＩＳＲ２に受光される光の波長帯域がカメラ制御部４０（後述参照）によって異なる波長帯域に選択される場合でも、あるいは異なる波長帯域に伴う光路長の変化がある場合でも、第２イメージセンサＩＳＲ２を第２撮像軸ＣＡＸ２（光軸方向の一例）の方向に移動可能となることでピントの合う鮮明な近赤外画像もしくは可視画像を得ることが可能となる。なお、実施の形態１では、第１カメラ部１１および第２カメラ部１２は入射軸ＩＭＸを基準にして線対称に配置されるため、第１撮像軸ＣＡＸ１および第２撮像軸ＣＡＸ２は一致する。

第３カメラ部１３も、第１カメラ部１１および第２カメラ部１２と同様に、第３光学フィルタ保持部ＦＨ３と、第３イメージセンサＩＳＲ３と、第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３（駆動部の一例）と、を有して構成される。第３カメラは、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳあるいはＢ面ＢＳを透過した第３光（例えば可視光もしくは近赤外光の波長帯域）に基づいて、第３被写界深度Ｄ３を有して貨物ＰＫの天面の第３画像ＩＭＧ３を撮像する。なお、実施の形態１は、第３カメラ部１３はその撮像軸（光軸）が入射軸ＩＭＸに一致して配置される。

第３イメージセンサＩＳＲ３も、第１イメージセンサＩＳＲ１および第２イメージセンサＩＳＲ２と同様に、近赤外（ＩＲ）光に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含んで構成される。なお、上述したように、第３イメージセンサＩＳＲ３も、可視光の撮像に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む構成としてもよい。

第３イメージセンサＩＳＲ３は、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳないしはＢ面ＢＳを透過した光（実施の形態１では近赤外（ＩＲ）光もしくは可視光）が受光しやすくなるように、入射軸ＩＭＸと撮像面が直交して配置される。第３イメージセンサＩＳＲ３も、同様に搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫの天面を、受光された光（第３光）に基づいて撮像する。第３イメージセンサＩＳＲ３は、撮像により得られる貨物ＰＫの天面に関する第３画像ＩＭＧ３（例えば近赤外画像もしくは可視画像）の信号を第３信号処理部２３に送る。

第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３も、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１および第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２と同様に、例えば特許第３７３８７７７号公報に開示されているような機構により構成される。第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３は、ＡＢＦ制御部４１からの制御信号に基づいて、第３イメージセンサＩＳＲ３の撮像面が入射軸ＩＭＸに直交する状態を維持しながら第３イメージセンサＩＳＲ３を入射軸ＩＭＸの方向に移動させることで第３イメージセンサＩＳＲ３の焦点距離を適宜調整する。

つまり、第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３によれば、例えば第３イメージセンサＩＳＲ３に受光される光の波長帯域がカメラ制御部４０によって異なる波長帯域に選択される場合でも、あるいは異なる波長帯域に伴う光路長の変化がある場合でも、第３イメージセンサＩＳＲ３を入射軸ＩＭＸの方向（光軸方向の一例）に移動可能となることでピントの合う鮮明な近赤外画像を得ることが可能となる。さらに、複数の被写体が分光プリズムカメラ１００からの距離が異なるために、それぞれの被写体までの焦点距離が複数種類となる場合でも、分光プリズムカメラ１００は、被写界深度が異なる複数のカメラ部（例えば第１カメラ部１１、第２カメラ部１２、第３カメラ部１３）を有しているので、それぞれの被写体を対象としてピントの合う画像を得ることができる。

カメラ信号処理部２０は、カメラヘッド部１０での撮像により得られる画像信号を用いて人間が認知可能な形式（例えばＲＧＢ形式、またはＹＵＶ形式）の撮像画像データを生成する。カメラ信号処理部２０は、第１信号処理部２１と、第２信号処理部２２と、第３信号処理部２３と、を含む。なお、ＣＣＵ部３０（後述参照）は、カメラ信号処理部２０の内部に含まれる構成としてもよい。

第１信号処理部２１、第２信号処理部２２および第３信号処理部２３のそれぞれは、例えばＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）あるいはＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのプロセッサにより構成される。第１信号処理部２１は、第１イメージセンサＩＳＲ１からの画像信号を用いて各種のカメラ信号処理を施して撮像画像データを生成してＣＣＵ部３０に送る。第２信号処理部２２も、同様に第２イメージセンサＩＳＲ２からの画像信号を用いて各種のカメラ信号処理を施して撮像画像データを生成してＣＣＵ部３０に送る。第３信号処理部２３も、同様に第３イメージセンサＩＳＲ３からの画像信号を用いて各種のカメラ信号処理を施して撮像画像データを生成してＣＣＵ部３０に送る。

第１信号処理部２１、第２信号処理部２２および第３信号処理部２３のそれぞれにより生成される撮像画像データは、クロスプリズムＣＸＰの種類、また対応する第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３の内部構成に基づいて貨物ＰＫの天面の可視画像データ、近赤外画像データ、または特定波長画像データとされ、分光プリズムカメラ１００の用途によって適宜選択あるいは設定される。なお、特定波長画像データは、第１信号処理部２１、第２信号処理部２２または第３信号処理部２３のそれぞれにおけるカメラ信号処理によって、あらかじめ設定された特定の波長帯域の成分のみ抽出された画像データである。

信号処理部の一例としてのＣＣＵ部３０は、例えばＤＳＰあるいはＦＰＧＡなどのプロセッサにより構成され、第１信号処理部２１、第２信号処理部２２および第３信号処理部２３のそれぞれからの撮像画像データを用いて各種の画像解析処理（例えば画像間演算または画像合成）を実行する。例えば、ＣＣＵ部３０は、画像解析処理の１つとして、ハイダイナミックレンジ合成（ＨＤＲ：Ｈｉｇｈ－ｄｙｎａｍｉｃ－ｒａｎｇｅ ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）が可能に構成される。また、ＣＣＵ部３０は、第１信号処理部２１からの画像データ（第１画像ＩＭＧ１）と、第２信号処理部２２からの画像データ（第２画像ＩＭＧ２）と、第３信号処理部２３からの画像データ（第３画像ＩＭＧ３）と、を重畳した画像合成を行って表示器ＤＰに表示出力する（換言すると、画像合成して出力する）。

なお、ＣＣＵ部３０は、前述した画像解析処理によって貨物ＰＫの天面などの被写体あるいは被写体に置かれている対象物（例えば分析対象の物体）の状態、性質などを分析してもよい（例えば、後述する実施の形態１の第２変形例、図１２参照）。

制御部の一例としてのカメラ制御部４０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＤＳＰあるいはＦＰＧＡなどのプロセッサにより構成され、分光プリズムカメラ１００の作動に関する各種の制御を統括する。例えば、カメラ制御部４０は、ＡＢＦ制御部４１にオートバックフォーカスに関する制御信号を送信したり、照明制御部４２に照射に関する制御信号を送信したりする。また、カメラ制御部４０は、偏光フィルタ制御部４３に偏光フィルタＰＬＦの偏光特性に関する制御信号を送信したり、レンズ制御部４４に共用レンズＬＳの特性調整に関する制御信号を送信したりする。また、カメラ制御部４０は、前述のオートバックフォーカスに関する制御信号として、被写体までの距離情報に基づく被写界深度の制御信号を生成して送信する。なお、カメラ制御部４０は、分光プリズムカメラ１００とは異なる外部入力に基づく外部制御信号を受けて、分光プリズムカメラ１００の作動に関する各種の制御を実行可能に構成されてもよい。

ＡＢＦ制御部４１は、カメラ制御部４０からの制御信号に基づいて、第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１、第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２および第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３のそれぞれに、前進および後退、原点検出、位置保持に関する制御信号を独立に生成して送信する。それにより、これら第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１、第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２および第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３のそれぞれは、ＡＢＦ制御部４１からの制御信号に基づいて、前進および後退、原点検出、位置保持を実行することが可能になる。

照明制御部４２は、カメラ制御部４０からの制御信号に基づいて、照明部ＩＬＭから照射する光の点灯または消灯、光量に関する制御信号を生成して照明部ＩＬＭに送信する。

偏光フィルタ制御部４３は、カメラ制御部４０からの制御信号に基づいて偏光フィルタＰＬＦを旋回させることで、偏光フィルタＰＬＦで透過させるべき被写体からの光の偏光角度（例えば被写体からの光の進行方向に対するｐ偏光成分およびｓ偏光成分の角度）を設定する。

レンズ制御部４４は、カメラ制御部４０からの制御信号に基づいて、共用レンズＬＳの絞り、倍率、焦点に関する制御信号を生成する。それにより、分光プリズムカメラ１００において、共用レンズＬＳの絞り、倍率、焦点が適切に調整することが可能となる。

照明部ＩＬＭは、照明制御部４２からの制御信号に基づいて、可視光、近赤外（ＩＲ）光、または特定波長帯域の励起光を貨物ＰＫの天面などの被写体に向けて照射する。照明部ＩＬＭから照射される光は、例えば可視光、近赤外（ＩＲ）光、特定波長帯域の励起光とされる。実施の形態１では、このような励起光の照射により、貨物ＰＫの天面に刻印される非可視インキのバーコードＢＤがより鮮明に撮像することが可能となる。

表示器ＤＰは、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）あるいは有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）デバイスなどのディスプレイを用いて構成され、ＣＣＵ部３０により画像合成された後の画像データを表示する。

図５および図６を参照しながら、クロスプリズムＣＸＰの分光に関する動作概要、および分光プリズムの種類のそれぞれの特性について説明する。図５は、図２に示すクロスプリズムＣＸＰの分光に関する動作概要を示す模式図である。図６は、図２に示す分光プリズムの種類のそれぞれの特性を例示する表である。

図５に示すように、貨物ＰＫの天面などの被写体からの光（例えば図５で例示される光ＬＴ１，光ＬＴ２のそれぞれ）は共用レンズＬＳ（図５では図示せず）を透過してクロスプリズムＣＸＰ（図２～図４参照）に入射する。

光ＬＴ１は、クロスプリズムＣＸＰのＢ面ＢＳ上の第１ポイントＰＴ１でその一部（つまり光ＬＴ１の一部）が反射され、その残部が透過する。なお、光ＬＴ１の反射と透過との割合はＢ面ＢＳが有する光学的特性（具体的には反射率）によって表現される。以下の説明においても同様である（図６参照）。Ｂ面ＢＳで反射された光ＬＴ１の一部は、Ｂ面ＢＳでの反射によって直角に向きを変えて第２撮像軸ＣＡＸ２（図４参照）に平行に進行する。クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳ上の第２ポイントＰＴ２でさらにその一部がＡ面ＡＳおよび第２光学フィルタ保持部ＦＨ２の光学フィルタＯＰＦを透過して第２イメージセンサＩＳＲ２に受光される。それと同時に、さらにその残部（つまり第１ポイントＰＴ１で反射された光ＬＴ１の一部のうち、Ａ面ＡＳを透過しなかった光）がＡ面ＡＳの第２ポイントＰＴ２で反射されて光の入射方向と逆方向に進行し戻る（図５で例示される「戻り光ＲＬ１」）。

その一方、第１ポイントＰＴ１で透過した残部の光ＬＴ１は、入射軸ＩＭＸに平行に進行し、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳ上の第３ポイントＰＴ３でさらにその一部がＡ面ＡＳおよび第３光学フィルタ保持部ＦＨ３の光学フィルタＯＰＦを透過して第３イメージセンサＩＳＲ３に受光される。それと同時に、さらにその残部（つまり第１ポイントＰＴ１を透過した光ＬＴ１のうち、Ａ面ＡＳを透過しなかった光）がＡ面ＡＳの第３ポイントＰＴ３で反射され第１撮像軸ＣＡＸ１に沿って進行し、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１の光学フィルタＯＰＦを透過して第１イメージセンサＩＳＲ１に受光される。

次に、光ＬＴ２は、クロスプリズムＣＸＰのＡ面ＡＳ上の第４ポイントＰＴ４でその一部（つまり光ＬＴ２の一部）が反射され、その残部が透過する。Ａ面ＡＳで反射された光ＬＴ２の一部は、Ａ面ＡＳでの反射によって第１撮像軸ＣＡＸ１に平行に進行する。クロスプリズムＣＸＰのＢ面ＢＳ上の第５ポイントＰＴ５でさらにその一部がＢ面ＢＳおよび第１光学フィルタ保持部ＦＨ１の光学フィルタＯＰＦを透過して第１イメージセンサＩＳＲ１に受光される。それと同時に、さらにその残部（つまり第４ポイントＰＴ４で反射された光ＬＴ２の一部のうち、Ｂ面ＢＳを透過しなかった光）がＢ面ＢＳの第５ポイントＰＴ５で反射されて光の入射方向と逆方向に進行し戻る（図５で例示される「戻り光ＲＬ２」）。

同様にその一方、第４ポイントＰＴ４で透過した残部の光ＬＴ２は、入射軸ＩＭＸに平行に進行し、クロスプリズムＣＸＰのＢ面ＢＳ上の第６ポイントＰＴ６でさらにその一部がＢ面ＢＳおよび第３光学フィルタ保持部ＦＨ３の光学フィルタＯＰＦを透過して第３イメージセンサＩＳＲ３に受光される。それと同時に、さらにその残部（つまり第４ポイントＰＴ４を透過した光ＬＴ２のうち、Ｂ面ＢＳを透過しなかった光）がＢ面ＢＳの第６ポイントＰＴ６で反射され第２撮像軸ＣＡＸ２に沿って進行し、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２の光学フィルタＯＰＦを透過して第２イメージセンサＩＳＲ２に受光される。

ここで、図６に示すように、分光プリズムカメラ１００に装着するクロスプリズムＣＸＰの種類（例えば図６で種類Ａ～Ｄ）を適宜選択あるいは変更することで、分光プリズムカメラ１００で実現される機能（例えば上述したＳＤＤＦおよび／またはＨＤＲ）を変更することが可能である。なお、いずれの種類でもクロスプリズムＣＸＰに関する動作概要は前述したとおりである（図５参照）。

クロスプリズムＣＸＰの種類として、Ａ面ＡＳでの透過率が６０％、Ｂ面ＢＳでの透過率６０％である種類Ａが選択された場合、入射される光のうち第１カメラ部１１（第１イメージセンサＩＳＲ１）では２４％の可視光、第２カメラ部１２（第２イメージセンサＩＳＲ２）では３６％の可視光、第３カメラ部１３（第３イメージセンサＩＳＲ３）では２４％の可視光が受光可能に分光される。その結果、種類Ａを選択することで、分光プリズムカメラ１００で前述したＳＤＤＦの機能を実現することが可能となる。なお、種類Ａの場合、戻り光は１０％となる。

また、クロスプリズムＣＸＰの種類として、Ａ面ＡＳでの透過率が８０％、Ｂ面ＢＳでの透過率が６０％である種類Ｂが選択された場合、入射される光のうち第１カメラ部１１では１２％の可視光、第２カメラ部１２では４８％の可視光、第３カメラ部１３では３２％の可視光が受光可能に分光される。その結果、種類Ｂを選択することで、分光プリズムカメラ１００で前述したＳＤＤＦおよびＨＤＲの両方の機能を実現することが可能となる。なお、種類Ｂの場合、戻り光は１６％となる。

また、クロスプリズムＣＸＰの種類として、Ａ面ＡＳでの透過率が９０％、Ｂ面ＢＳでの透過率が５０％である種類Ｃが選択された場合、入射される光のうち第１カメラ部１１では５％の可視光、第２カメラ部１２では４５％の可視光、第３カメラ部１３では４５％の可視光が受光可能に分光される。その結果、種類Ｃを選択することで、分光プリズムカメラ１００でＨＤＲの機能を実現することが可能となる。なお、種類Ｃの場合、戻り光は５％となる。

クロスプリズムＣＸＰの種類として、Ａ面ＡＳでの透過率が５０％、Ｂ面ＢＳでの近赤外（ＩＲ）の透過率が０％（つまり反射率が１００％）である種類Ｄが選択された場合、入射される光のうち第１カメラ部１１では５０％の可視光、第２カメラ部１２では５０％の可視光、第３カメラ部１３では近赤外（ＩＲ）光の可視光が受光可能に分光される。なお、種類Ｄの場合、戻り光は０％となる。

次に、図７～図９Ｂを参照して、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２、第３光学フィルタ保持部ＦＨ３の各構成、ならびにその光学フィルタＯＰＦの光学的特性（透過特性）について説明する。図７は、図２に示す光学フィルタＯＰＦの内部のハードウェア構成を例示する斜視図である。図８は、図７に示す光学フィルタＯＰＦ全体の透過特性を説明するグラフである。なお、図８に示す内容は説明の便宜上挙げた一例であり、これに限定されるものはない。

図７に示すように、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３のそれぞれは、枠状フレーム体を有して形成されており、分光プリズムカメラ１００の本体に対しカセット式でユーザの手動操作で簡易に着脱自在に設けられる。

第１光学フィルタ保持部ＦＨ１は、第１カメラ部１１の第１撮像軸ＣＡＸ１（光軸の一例）に沿って配置される。第２光学フィルタ保持部ＦＨ２は、第２カメラ部１２の第２撮像軸ＣＡＸ２（光軸の一例）に沿って配置される。第３光学フィルタ保持部ＦＨ３は、入射軸ＩＭＸ（第３カメラ部１３の光軸の一例）に沿って配置される。また、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３のそれぞれは、その枠状フレーム体の内部に３枚の光学フィルタＯＰＦが重なった状態で装着可能に設けられており、これら３枚の光学フィルタＯＰＦを一体に保持する。

光学フィルタＯＰＦのそれぞれは板状に形成される。そして、図７で奥側の光学フィルタＯＰＦはローカットフィルタ（ＬＣＦ：Ｌｏｗ Ｃｕｔ Ｆｉｌｔｅｒ）である。図７で真ん中の光学フィルタＯＰＦはハイカットフィルタ（ＨＣＦ：Ｈｉｇｈ Ｃｕｔ Ｆｉｌｔｅｒ）である。図７で手前側の光学フィルタＯＰＦは色彩に影響を与えることなく、光の量だけを低下させるＮＤフィルタ（ＮＤＦ：Ｎｅｕｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｆｉｌｔｅｒ）である。

図８に示すように、複数の光学フィルタＯＰＦのうちローカットフィルタは、例えばおおよそ５００［ｎｍ］未満の波長を有する光を遮断して、その波長以上の光のみを透過させる。ハイパスフィルタは、例えばその逆におおよそ７００［ｎｍ］以上の波長を有する光を遮断して、その波長未満の光のみを透過させる。そのため、ローカットフィルタおよびハイカットフィルタが重なった状態で光が透過すると、例えばおおよそ５００～７００［ｎｍ］の波長を有する光のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断するバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）の機能が実現される。なお、図８では一例としてハンドバスフィルタとして透過させる光の波長帯域はおおよそ５００～７００［ｎｍ］に設定されるが、これに限定されない。分光プリズムカメラ１００の用途に応じてその光の波長帯域は適宜選択され設定される。

このように構成されることで、第１カメラ部１１の複数の光学フィルタＯＰＦは、第１カメラ部１１に受光される光（第１光の一例）の透過帯域を調整する。第２カメラ部１２の複数の光学フィルタＯＰＦは、第２カメラ部１２に受光される光（第２光の一例）の透過帯域を調整する。第３カメラ部１３の複数の光学フィルタＯＰＦは、第３カメラ部１３に受光される光（第３光の一例）の透過帯域を調整する。

次に、図９Ａおよび図９Ｂを参照して、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３のそれぞれにおける光学フィルタＯＰＦの組み合わせと、変更前後におけるその組み合わせでの用途例について説明する。図９Ａは、図７に示す光学フィルタＯＰＦのそれぞれの透過特性の第１例を示すグラフである。図９Ｂは、図７に示す光学フィルタＯＰＦのそれぞれの透過特性の第２例を示すグラフである。

図９Ａに示すように、変更前（図９Ａで矢印の図形を基準として左側列）では、第１カメラ部１１の第１光学フィルタ保持部ＦＨ１に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、ローカットフィルタ（ＬＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ８００［ｎｍ］以上の波長を有する光、つまり近赤外（ＩＲ）光のみを透過させる。第１カメラ部１１の第１光学フィルタ保持部ＦＨ１の複数の光学フィルタＯＰＦは変更後（図９Ａで矢印の図形を基準として右側列）も同様に機能しその機能は変更されない。なお、この第１カメラ部１１の第１光学フィルタ保持部ＦＨ１の複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第１カメラ部１１は近赤外（ＩＲ）光を撮像可能に構成される。

変更前の第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、ハイカットフィルタ（ＨＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ７８０［ｎｍ］未満の波長を有する光のみを透過させる。変更後については、第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２の複数の光学フィルタＯＰＦは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）として全体的に機能し、４２０～７８０［ｎｍ］の波長を有する光（可視光）のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断する。なお、この第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２に保持される複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第２カメラ部１２は可視光を撮像可能に構成される。

変更前の第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、第２カメラ部１２と同様にハイカットフィルタ（ＨＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ７８０［ｎｍ］未満の波長を有する光のみを透過させる。変更後については、第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）として全体的に機能し、６８０［ｎｍ］付近、例えば６６０～７００［ｎｍ］の波長を有する光（蛍光）のみをピンポイント的に透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断する。なお、この第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第３カメラ部１３は可視光を撮像可能に構成される。

このような第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３のそれぞれにおける光学フィルタＯＰＦの組み合わせについては、例えば、病院の手術室での用途が想定される。

つまり、第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦについて、その変更後の光学的特性は、蛍光試薬（例えば５－ＡＬＡ：５－アミノレブリン酸）が照明部ＩＬＭによる励起光に基づいて発光する蛍光の波長帯域が６８０［ｎｍ］付近であることに基づいている。そのため、患者ＰＡＴの患部ＡＦＰに蛍光試薬が手術前にあらかじめ投与された場合（図１３参照）、手術中に照明部ＩＬＭの励起光によって蛍光試薬が発光し、その蛍光試薬の発光も合わせて分光プリズムカメラ１００は撮像して他の画像にその患部ＡＦＰの画像も重畳して表示することが可能である。それにより、患部ＡＦＰの視認性を高めて医療行為の進行を適切に支援することが可能となる。

図９Ｂに示すように、変更前（図９Ａで矢印の図形を基準として左側列）では、第１カメラ部１１の第１光学フィルタ保持部ＦＨ１に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、ローカットフィルタ（ＬＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ８００［ｎｍ］以上の波長を有する光、つまり近赤外（ＩＲ）光のみを透過させる。変更後（図９Ａで矢印の図形を基準として右側列）も同様に機能しその機能は変更されない。なお、この第１カメラ部１１の第１光学フィルタ保持部ＦＨ１に保持される複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第１カメラ部１１は近赤外（ＩＲ）光を撮像可能に構成される。

変更前の第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、ハイカットフィルタ（ＨＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ８００［ｎｍ］未満の波長を有する光、つまり可視光のみを透過させる。第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、変更後も同様に機能しその機能は変更されない。なお、この第２カメラ部１２の第２光学フィルタ保持部ＦＨ２に保持される複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第２カメラ部１２は可視光を撮像可能に構成される。

変更前の第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、第２カメラ部１２と同様にハイカットフィルタ（ＨＣＦ）として全体的に機能し、おおよそ８００［ｎｍ］未満の波長を有する光のみを透過させる。変更後については、第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦは、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）として全体的に機能し、おおよそ７００～８００［ｎｍ］の波長を有する光（所定帯域の可視光）のみを透過させて他の帯域の波長を有する光を遮断する。なお、この第３カメラ部１３の第３光学フィルタ保持部ＦＨ３に保持される複数の光学フィルタＯＰＦの機能と整合して、第３カメラ部１３は可視光を撮像可能に構成される。

このような第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３のそれぞれにおける光学フィルタＯＰＦの組み合わせについては、同様に、例えば、病院の手術室での用途が想定される。

手術中での患者ＰＡＴの患部ＡＦＰにおける血管識別に関し、８００［ｎｍ］以上の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像によって動脈が識別容易であり、７００～８００［ｎｍ］の波長を有する可視光に基づく可視光画像によって静脈が識別容易となる。そのため、前述したような第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３によって互いに異なる波長を有する光の画像を取得して合成することで、その血管識別（例えば動脈または静脈）が容易となる。

次に、図１０を参照して、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の動作手順例について説明する。図１０は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００の動作手順例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、例えば被写体の一例として高さの異なる貨物ＰＫが搬送装置ＢＣによって搬送されている場合（図１参照）、分光プリズムカメラ１００の第１カメラ部１１は第１被写界深度Ｄ１で被写体を撮像する（Ｓ１１）。この第１カメラ部１１の撮像と同時並行して、第２カメラ部１２は第１被写界深度Ｄ１で（Ｓ１２）、第３カメラ部１３は第２被写界深度Ｄ２で（Ｓ１３）、それぞれ同じ被写体を撮像する。

ＣＣＵ部３０は、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれに基づく撮像画像データを用いて各種の画像解析処理をして、それぞれの撮像画像データを重畳した画像の合成処理を行う（Ｓ１４）。その合成処理の結果を、ＣＣＵ部３０は、表示器ＤＰに表示出力する（Ｓ１５）。

表示器ＤＰに表示した後、分光プリズムカメラ１００の処理が終了とならない場合には（Ｓ１６のＮＯ）、分光プリズムカメラ１００の処理はステップＳ１１～Ｓ１３に戻る。つまり、分光プリズムカメラ１００の処理が終了となるまで、分光プリズムカメラ１００はステップＳ１１からステップＳ１６までの処理を繰り返す。その一方、分光プリズムカメラ１００の処理が終了となる場合（Ｓ１６のＹＥＳ）、分光プリズムカメラ１００の処理は終了する。

以上により、実施の形態１の分光プリズムカメラ１００は、搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫなどの被写体からの光が入射する共用レンズＬＳ（レンズの一例）と、被写体からの光のうち第１波長（例えば可視光もしくは近赤外光の波長帯域）を有する第１光（例えば可視光もしくは近赤外光）を第１反射率で反射するＡ面ＡＳ（第１面の一例）と、Ａ面ＡＳを透過した光のうち第２波長（例えば可視光もしくは近赤外光の波長帯域）を有する第２光（例えば可視光もしくは近赤外光）を第２反射率で反射するＢ面ＢＳ（第２面の一例）とを有するクロスプリズムＣＸＰ（分光プリズムの一例）と、Ａ面ＡＳで反射された第１光に基づいて、第１被写界深度Ｄ１を有して被写体の第１画像ＩＭＧ１を撮像する第１カメラ部１１（第１撮像部の一例）と、Ｂ面ＢＳ（第２面の一例）で反射された第２光に基づいて、第２被写界深度Ｄ２を有して被写体の第２画像ＩＭＧ２を撮像する第２カメラ部１２（２撮像部の一例）と、Ａ面ＡＳあるいはＢ面ＢＳを透過した第３光（例えば可視光もしくは近赤外光）に基づいて、第３被写界深度Ｄ３を有して被写体の第３画像ＩＭＧ３を撮像する第３カメラ部１３（第３撮像部の一例）と、第１画像ＩＭＧ１、第２画像ＩＭＧ２および第３画像ＩＭＧ３を合成して出力するＣＣＵ部３０（信号処理部の一例）と、を備える。

このため、複数のカメラ部（例えば第１カメラ部１１，第２カメラ部１２，第３カメラ部１３）によって複数の焦点位置、および複数の被写界深度（例えば第１被写界深度Ｄ１，第２被写界深度Ｄ２，第３被写界深度Ｄ３）が実現されており、この実現により、分光プリズムカメラ１００１つで被写界深度を幅広いダイナミックレンジとすることができる。これにより、分光プリズムカメラ１００は、分光プリズムカメラ１００から見て高さ方向もしくは奥行き方向において広範囲の被写界深度を実現して高さがさまざまに異なる被写体を撮像する場合でも適切に焦点を合わせて精度のよい画像を取得することができる。したがって、あらかじめ想定された距離範囲内に存在する１以上の被写体の撮像に関する動作遅延の発生を抑制し、それぞれの被写体に応じた高画質な撮像画像をフレキシブルに得ることができる。

また、実施の形態１の分光プリズムカメラ１００によれば、第１カメラ部１１（第１撮像部の一例）の第１撮像軸ＣＡＸ１（光軸の一例）に沿って配置され、第１カメラ部１１に受光される第１光の透過帯域を調整可能な複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を保持する第１光学フィルタ保持部ＦＨ１（第１フィルタ保持部の一例）と、第２カメラ部１２（第２撮像部の一例）の第２撮像軸ＣＡＸ２（光軸の一例）に沿って配置され、第２カメラ部１２に受光される第２光の透過帯域を調整可能な複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を保持する第２光学フィルタ保持部ＦＨ２（第２フィルタ保持部の一例）と、入射軸ＩＭＸ（第３撮像部の光軸の一例）に沿って配置され、第３カメラ部１３（第３撮像部の一例）に受光される第３光の透過帯域を調整可能な複数のフィルタ（フィルタの一例）を保持する第２光学フィルタ保持部ＦＨ２（第３フィルタ保持部の一例）と、をさらに備える。

これにより、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２および第３光学フィルタ保持部ＦＨ３との間でそれぞれの光学フィルタＯＰＦの透過帯域に関する光学的特性を異ならせた組み合わせに設定することで、種々の機能（例えばＤＤＦおよび／またはＨＤＲ）または種々の用途（例えば病院の手術室での用途など）に適した画像撮像を適宜実現することができる。

また、第１具体例としては、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１（第１フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、近赤外光であり、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２（第２フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、４２０～７８０［ｎｍ］の波長を有する光であり、第３光学フィルタ保持部ＦＨ３（第３フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、６６０～７００［ｎｍ］の波長を有する光である場合（図９Ａ参照）、この組み合わせは病院の手術室での用途に適する。患者ＰＡＴの患部ＡＦＰに対し、励起光に基づいて発光する蛍光の波長帯域が６８０［ｎｍ］付近である蛍光試薬が手術前にあらかじめ投与された際、手術中に照明部ＩＬＭの励起光によって蛍光試薬が発光し、その蛍光試薬の発光も合わせて分光プリズムカメラ１００は撮像して他の画像にその患部ＡＦＰの画像も重畳して表示する（図１３参照）。これにより、患部ＡＦＰの視認性を高めて医療行為の進行を適切に支援することができる。

また、第２具体例としては、第１光学フィルタ保持部ＦＨ１（第１フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、８００ｎｍ以上の波長を有する近赤外（ＩＲ）光であり、第２光学フィルタ保持部ＦＨ２（第２フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、可視光であり、第３光学フィルタ保持部ＦＨ３（第３フィルタ保持部の一例）の複数の光学フィルタＯＰＦ（フィルタの一例）を透過する光は、７００～８００［ｎｍ］の波長を有する光である場合（図９Ｂ参照）、この組み合わせも同様に病院の手術室での用途に適する。手術中での患者ＰＡＴの患部ＡＦＰにおける血管識別に関し、８００［ｎｍ］以上の波長を有する近赤外（ＩＲ）光に基づく近赤外画像によって動脈が識別容易であり、７００～８００［ｎｍ］の波長を有する可視光に基づく可視光画像によって静脈が識別容易となる。これにより、病院の手術室での用途について、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３によって互いに異なる波長を有する光の画像を取得して合成することで、その血管識別（例えば動脈または静脈）を容易にすることができる。

また、実施の形態１の分光プリズムカメラ１００（撮像装置の一例）は、搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫなどの被写体までの距離情報に基づく被写界深度の制御信号を発するカメラ制御部４０（制御部の一例）と、制御信号に基づいて、第１カメラ部１１（第１撮像部の一例）、第２カメラ部１２（第２撮像部の一例）および第３カメラ部１３（第３撮像部の一例）のうち少なくとも１つをその光軸方向に移動させる第１オートバックフォーカス機構ＡＢＦ１（駆動部の一例）、第２オートバックフォーカス機構ＡＢＦ２（駆動部の一例）とおよび第３オートバックフォーカス機構ＡＢＦ３（駆動部の一例）をさらに備える。

これにより、例えば第１イメージセンサＩＳＲ１、第２イメージセンサＩＳＲ２または第３イメージセンサＩＳＲ３に受光される光の波長帯域がカメラ制御部４０によって異なる波長帯域に選択される場合でも、異なる波長帯域に伴う光路長の変化がある場合でも、第１イメージセンサＩＳＲ１、第２イメージセンサＩＳＲ２または第３イメージセンサＩＳＲ３をその光軸方向に移動可能となることでピントの合う鮮明な近赤外画像を得ることができる。

また、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００は、第１被写界深度Ｄ１、第２被写界深度Ｄ２および第３被写界深度Ｄ３のそれぞれは空間的に連続である。これにより、被写界深度のダイナミックレンジに関する機能（ＳＤＤＦ）が実現され、広範囲の被写界深度を実現して、例えば高さがさまざまに異なる貨物ＰＫなどの被写体が搬送された場合でも適切に焦点を合わせて精度良く被写体を撮像することができる。

また、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００では、第１光（第１カメラ部１１で受ける光）、第２光（第２カメラ部１２で受ける光）および第３光（第３カメラ部１３で受ける光）は可視光である。このため、分光プリズムカメラ１００でＳＤＤＦおよび／またはＨＤＲなどの種々の機能を実現することができる（図６参照）。

（実施の形態１の第１変形例）
図１１に基づいて、実施の形態１の第１変形例について説明する。図１１は、実施の形態１の第１変形例を示す模式図である。

図１１に示すように、本変形例では、搬送装置ＢＣによって搬送される貨物ＰＫの高さについて、統計的にそのバラツキが、３箇所にある程度集中されていると判断される場合、第１被写界深度Ｄ１、第２被写界深度Ｄ２および第３被写界深度Ｄ３のそれぞれは空間的に非連続に設定される。この場合、前述の実施の形態１に比べて、コストをかけずに容易に被写界深度の範囲をより広く（ダイナミックに）設定することができる。

このように、実施の形態１の第１変形例では、第１被写界深度Ｄ１、第２被写界深度Ｄ２および第３被写界深度Ｄ３のそれぞれは空間的に非連続である。これにより、第１被写界深度Ｄ１、第２被写界深度Ｄ２および第３被写界深度Ｄ３のそれぞれは空間的に連続となる場合に比べて、被写界深度のダイナミックレンジに関する機能（ＳＤＤＦ）がより一層広範囲に実現可能となる。したがって、実施の形態１の第１変形例に係る分光プリズムカメラ１００は、実施の形態１に係る分光プリズムカメラ１００に比べて、広範囲の被写界深度を実現して、例えば高さがさまざまに異なる貨物ＰＫなどの被写体が搬送された場合でもより適切に焦点を合わせて精度良く被写体を撮像することができる。

（実施の形態１の第２変形例）
図１２に基づいて、実施の形態１の第２変形例について説明する。図１２は、実施の形態１の第２変形例を示す写真である。

図１２に示す例では、分光プリズムカメラ１００は、地球上を周回する衛星装置に取り付けられ、被写体として地球表面を撮像する。分光プリズムカメラ１００の第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれは、地球表面から発せられる異なる波長帯域の光を撮像する。その撮像によって取得される撮像画像データを用いて、ＣＣＵ部３０は正規化植生指標ＮＤＶＩに基づく画像解析処理を実行する。正規化植生指標ＮＤＶＩは次式によって算出される。

ＮＤＶＩ ＝ （ＩＲ－Ｒ）／（ＩＲ＋Ｒ）
ただし、
ＩＲ：赤外線の光（波長：７８０～２５００［ｎｍ］）バンドのピクセル値
Ｒ ：赤色の光（波長：６４０～７７０［ｎｍ］）バンドのピクセル値

ＮＤＶＩの値は、植生の有無・活性度を表す標準化された指数であり、ＮＤＶＩは－１．０～１．０の範囲を示す値である。ＮＤＶＩの値は、赤色の光バンドにおけるクロロフィル色素の吸収と、近赤外（ＩＲ）の光バンドにおける植物の細胞構造による高い反射特性と、を意味する。この値により、植生の活性化によりクロロフィルが赤色を吸収する様子が可視化される（観測可能となる）。

つまり、地球表面の画像においては、負の値は、主に雲、水または雪を意味する。ゼロに近い値は主に岩または地表を意味する。低い（０．１以下）の値の場合、当該値の示すピクセルは、岩、砂、または雪に覆われた不毛地帯を意味する。中程度の値（０．２～０．３）の場合、当該値の示すピクセルは、低木または草原を意味する。高い値（０．６～０．８）の場合、当該値の示すピクセルは温帯林および熱帯雨林を意味する。

（実施の形態２）
次に図１３および図１４に基づいて、本開示に係る実施の形態２について説明する。なお、前述の形態１と同一または同等部分については、その説明が重複するため、図面に同一符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する場合がある。

図１３を参照しながら、実施の形態２に係るユースケースの一例について説明する。図１３は、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００のユースケース例を示す図である。

図１３に示すように、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００は、例えば看護師などの補助者Ｕ２の協力の下で患者ＰＡＴへの手術を施している医師Ｕ１により装着されて使用される。また、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００には、プロジェクタ装置などの投影装置が搭載されており、実施の形態２の分光プリズムカメラ２００はその投影装置によって光（投射光）を患者ＰＡＴの患部ＡＦＰに投影する。

分光プリズムカメラ２００は、例えば医師Ｕ１の頭部の外周を覆うヘッドバンドＨＭＢの先端側に取り付けられて固定され、医師Ｕ１の頭部の動きに追従するように投影画像を投影するヘッドマウント型の投影装置である。実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００は、前述したように、例えば患者ＰＡＴの特定の患部ＡＦＰ、または動脈または静脈の血管を識別するのに適する（図９Ａおよび図９Ｂ参照）。なお、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００のユースケースは、手術中の医師Ｕ１に装着されるような医療用途に限定されなくてもよい。

図１４を参照して、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００の動作手順例について説明する。図１４は、実施の形態２に係る分光プリズムカメラ２００の動作手順例を示すフローチャートである。

図１４に示すように、例えば被写体の一例として患者ＰＡＴの患部ＡＦＰを分光プリズムカメラ２００で撮像する場合（図１３参照）、分光プリズムカメラ２００は互いに異なる波長の光を第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれで撮影する。つまり、分光プリズムカメラ２００の第１カメラ部１１は被写体を可視光で撮像する（Ｓ２１）。この第１カメラ部１１の撮像と同時並行して、第２カメラ部１２は赤外（ＩＲ）光で（Ｓ２２）、第３カメラ部１３は紫外光（Ｓ２３）で、それぞれ同じ被写体（患者ＰＡＴの患部ＡＦＰ）を撮像する。なお、実施の形態２では、第３カメラ部１３は、紫外光の撮像に適する複数の画素が配列されたＣＣＤまたはＣＭＯＳを含む構成でよい。

ＣＣＵ部３０は、第１カメラ部１１、第２カメラ部１２および第３カメラ部１３のそれぞれに基づく撮像画像データを用いて各種の画像解析処理をして、それぞれの撮像画像データを重畳した画像の合成処理を行う（Ｓ２４）。その合成処理の結果を、ＣＣＵ部３０は、表示器ＤＰに表示出力する（Ｓ２５）。

表示器ＤＰに表示した後、分光プリズムカメラ２００の処理が終了とならない場合には（Ｓ２６のＮＯ）、分光プリズムカメラ２００の処理はステップＳ２１～Ｓ２３に戻る。つまり、分光プリズムカメラ２００の処理が終了となるまで、分光プリズムカメラ２００はステップＳ２１からステップＳ２６までの処理を繰り返す。その一方、分光プリズムカメラ２００の処理が終了となる場合（Ｓ２６のＹＥＳ）、分光プリズムカメラ２００の処理は終了する。

以上、図面を参照しながら実施の複数の形態について説明したが、本開示はかかる例に限定されないことはいうまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例、修正例、置換例、付加例、削除例、均等例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、前述した実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

本開示は、あらかじめ想定された距離範囲内に存在する１以上の被写体の撮像に関する動作遅延の発生を抑制し、それぞれの被写体に応じた高画質な撮像画像をフレキシブルに得ることができる撮像装置として有用である。

１０ カメラヘッド部
１１ 第１カメラ部
１２ 第２カメラ部
１３ 第３カメラ部
２０ カメラ信号処理部
２１ 第１信号処理部
２２ 第２信号処理部
２３ 第３信号処理部
３０ ＣＣＵ部
４０ カメラ制御部
４１ ＡＢＦ制御部
４２ 照明制御部
４３ 偏光フィルタ制御部
４４ レンズ制御部
１００、２００ 分光プリズムカメラ
ＡＢＦ１ 第１オートバックフォーカス機構
ＡＢＦ２ 第２オートバックフォーカス機構
ＡＢＦ３ 第３オートバックフォーカス機構
ＡＳ Ａ面
ＢＳ Ｂ面
ＣＡＸ１ 第１撮像軸
ＣＡＸ２ 第２撮像軸
ＣＸＰ クロスプリズム
ＤＰ 表示器
ＦＨ１ 第１光学フィルタ保持部
ＦＨ２ 第２光学フィルタ保持部
ＦＨ３ 第３光学フィルタ保持部
ＦＸ プリズム固定部材
ＩＬＭ 照明部
ＩＳＲ１ ：第１イメージセンサ
ＩＳＲ２ ：第２イメージセンサ
ＩＳＲ３ ：第３イメージセンサ
ＬＳ ：共用レンズ
ＯＰＦ ：光学フィルタ
ＰＬＦ ：偏光フィルタ

Claims (8)

1. 少なくとも１つの被写体からの光が入射するレンズと、
   前記被写体からの光のうち第１波長を有する第１光を第１反射率で反射する第１面と、前記第１面を透過した光のうち第２波長を有する第２光を第２反射率で反射する第２面とを有する分光プリズムと、
   少なくとも前記第１面で反射された前記第１光に基づいて、第１被写界深度を有して前記被写体の第１画像を撮像する第１撮像部と、
   少なくとも前記第２面で反射された前記第２光に基づいて、第２被写界深度を有して前記被写体の第２画像を撮像する第２撮像部と、
   少なくとも前記第１面あるいは前記第２面を透過した第３光に基づいて、第３被写界深度を有して前記被写体の第３画像を撮像する第３撮像部と、
   前記第１画像、前記第２画像および前記第３画像を合成して出力する信号処理部と、を備える、
   撮像装置。
2. 前記第１撮像部の光軸に沿って配置され、前記第１撮像部に受光される前記第１光の透過帯域を調整可能な複数のフィルタを保持する第１フィルタ保持部と、
   前記第２撮像部の光軸に沿って配置され、前記第２撮像部に受光される前記第２光の透過帯域を調整可能な複数のフィルタを保持する第２フィルタ保持部と、
   前記第３撮像部の光軸に沿って配置され、前記第３撮像部に受光される前記第３光の透過帯域を調整可能な複数のフィルタを保持する第３フィルタ保持部と、をさらに備える、
   請求項１に記載の撮像装置。
3. 前記被写体までの距離情報に基づく被写界深度の制御信号を発する制御部と、
   前記制御信号に基づいて、前記第１撮像部、前記第２撮像部および前記第３撮像部のうち少なくとも１つをその光軸方向に移動させる駆動部と、をさらに備える、
   請求項１に記載の撮像装置。
4. 前記第１被写界深度、前記第２被写界深度および前記第３被写界深度のそれぞれは空間的に連続である、
   請求項１に記載の撮像装置。
5. 前記第１被写界深度、前記第２被写界深度および前記第３被写界深度のそれぞれは空間的に非連続である、
   請求項１に記載の撮像装置。
6. 前記第１光、前記第２光および前記第３光は可視光である、
   請求項１に記載の撮像装置。
7. 前記第１フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、近赤外光であり、
   前記第２フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、４２０～７８０ｎｍの波長を有する光であり、
   前記第３フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、６６０～７００ｎｍの波長を有する光である、
   請求項２に記載の撮像装置。
8. 前記第１フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、８００ｎｍ以上の波長を有する近赤外光であり、
   前記第２フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、可視光であり、
   前記第３フィルタ保持部の複数のフィルタを透過する光は、７００～８００ｎｍの波長を有する光である、
   請求項２に記載の撮像装置。

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