JP2023010706A - Spectroscopic camera, imaging method, program and recording medium - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: To provide a spectroscopic camera with which it is possible to obtain high-accuracy images.
CONSTITUTION: A spectroscopic camera comprises: an optical system composed of a pair of lenses; a wavelength selection unit composed of one filter that has a pair of reflection planes disposed facing the pupil positions of the optical system, causes the interval between the pair of reflection planes to change in accordance with an applied voltage, and selectively passes light with a wavelength that corresponds to the interval; a lens array which includes n lenses (n is a natural number), each of which condenses the light passing through the optical system and the wavelength selection unit; and an imaging element provided at a conjugate position with the wavelength selection unit and having n divided imaging regions that receive light condensed by the n lenses. All the light incident via the pair of lenses and received by the imaging element pass through said one filter.
SELECTED DRAWING: Figure 1
COPYRIGHT: (C)2023,JPO&INPIT

Description

本発明は、分光カメラ、撮像方法、プログラム及び記録媒体に関する。 The present invention relates to a spectroscopic camera, an imaging method, a program, and a recording medium.

複数の分光情報を同時に取得し、取得した分光情報に基づいて画像を生成することが可能な分光カメラとして、プレノプティックカメラが用いられている。プレノプティックカメラにおいて、分光スペクトルを測定するため、メインレンズの絞り位置付近に分光透過率が異なる複数のバンドパスフィルタを配置した測定装置が提案されている(例えば、特許文献1)。 A plenoptic camera is used as a spectroscopic camera capable of acquiring a plurality of pieces of spectral information simultaneously and generating an image based on the acquired spectral information. In a plenoptic camera, a measuring device has been proposed in which a plurality of bandpass filters with different spectral transmittances are arranged near the aperture position of the main lens in order to measure the spectral spectrum (for example, Patent Document 1).

特開2015-132594号公報JP 2015-132594 A

上記した従来技術では、有限個の固定されたバンドパスフィルタによりマルチスペクトル画像を取得するため、連続的なスペクトルを取得することができないという問題があった。 In the above-described prior art, since a multispectral image is obtained using a finite number of fixed bandpass filters, there is a problem that continuous spectra cannot be obtained.

また、一対の反射面の間隔を連続的に変化させることで、この反射面を透過する光の波長を連続的に変化させる技術は古くから知られている。この技術には反射面間の平行度や面精度が悪いと透過波長の半値幅が悪化するという問題がある。 Also, a technique for continuously changing the wavelength of light transmitted through a pair of reflecting surfaces by continuously changing the distance between the reflecting surfaces has been known for a long time. This technique has a problem that the half-value width of the transmitted wavelength is deteriorated if the parallelism between the reflecting surfaces and the surface precision are poor.

本発明が解決しようとする課題としては、一対の反射面の間隔を変化させることで透過波長の選択を行う分光カメラにおいて、製造上のばらつきなどに起因した波長選択性の悪化という問題が一例として挙げられる。 One of the problems to be solved by the present invention is the deterioration of wavelength selectivity due to manufacturing variations in a spectroscopic camera that selects a transmission wavelength by changing the distance between a pair of reflecting surfaces. mentioned.

請求項1に記載の発明は、一対のレンズからなる光学系と、前記光学系の瞳の位置に互いに対向して配された一対の反射面を有し、印加電圧に応じて前記一対の反射面の間隔を変化させ、前記間隔に応じた波長の光を選択的に透過する1のフィルタからなる波長選択部と、各々が前記光学系及び前記波長選択部を通過した光を集光するn個(nは自然数)のレンズを有するレンズアレイと、前記波長選択部と共役な位置に設けられ、前記n個のレンズにより集光された光を受光するn個の分割撮像領域を有する撮像素子と、を有し、前記一対のレンズを介して入射し且つ前記撮像素子によって受光された光は、全て前記1のフィルタを透過することを特徴とする。 The invention according to claim 1 has an optical system comprising a pair of lenses, and a pair of reflecting surfaces arranged opposite to each other at a position of a pupil of the optical system, and the pair of reflecting surfaces are arranged in response to an applied voltage. a wavelength selection section consisting of one filter that selectively transmits light of a wavelength corresponding to the spacing by changing the distance between the surfaces; An imaging device having a lens array having lenses (n is a natural number), and n divided imaging regions provided at positions conjugated to the wavelength selection section and receiving light condensed by the n lenses. and , wherein all of the light incident through the pair of lenses and received by the imaging device is transmitted through the first filter.

請求項10に記載の発明は、請求項1に記載の分光カメラによる撮像方法であって、所定波長の光を前記光学系に入射するステップと、前記印加電圧を変化させつつ前記所定波長の光を前記撮像素子に受光させるステップと、前記撮像素子の前記n個の分割撮像領域における画素毎の輝度分布の情報に基づいて、前記波長選択部の透過波長の不均一性の情報を得るステップと、被写体を撮像して撮像画像を得るステップと、前記透過波長の不均一性の情報に基づいて、前記撮像画像に画像補正を行うステップと、を有することを特徴とする。 The invention according to claim 10 is the imaging method by the spectroscopic camera according to claim 1, wherein the step of making light of a predetermined wavelength incident on the optical system; and obtaining information on nonuniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection unit based on information on luminance distribution of each pixel in the n divided imaging regions of the imaging device. a step of capturing an image of a subject to obtain a captured image; and a step of performing image correction on the captured image based on information on non-uniformity of the transmission wavelength.

請求項11に記載の発明は、請求項1に記載の分光カメラにおいて、コンピュータに、所定波長の光を前記光学系に入射するステップと、前記印加電圧を変化させつつ前記所定波長の光を前記撮像素子に受光させるステップと、前記撮像素子の前記n個の分割撮像領域における画素毎の輝度分布の情報に基づいて、前記波長選択部の透過波長の不均一性の情報を得るステップと、被写体を撮像して撮像画像を得るステップと、前記透過波長の不均一性の情報に基づいて、前記撮像画像に画像補正を行うステップと、を実行させることを特徴とする。 The invention according to claim 11 is the spectroscopic camera according to claim 1, wherein the computer comprises a step of causing light of a predetermined wavelength to enter the optical system; causing an imaging device to receive light; obtaining information on nonuniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection unit based on information on luminance distribution of each pixel in the n divided imaging regions of the imaging device; and obtaining a captured image, and performing image correction on the captured image based on information on non-uniformity of the transmission wavelength.

実施例1の分光カメラ10の構成を示す図である。1 is a diagram showing a configuration of a spectroscopic camera 10 of Example 1. FIG. 物体点からの光がイメージセンサ13で受光される様子を模式的に示す図である。4 is a diagram schematically showing how light from an object point is received by an image sensor 13; FIG. 光学系11の瞳EYE上の一点からの光がイメージセンサ13で受光される様子を模式的に示す図である。4 is a diagram schematically showing how light from one point on the pupil EYE of the optical system 11 is received by the image sensor 13. FIG. 瞳に物理的な開口部を配置した場合の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of arranging a physical aperture in the pupil; 画素領域の選択により瞳に物理的な開口部を配置したのと同様の画像が得られることを模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing that an image similar to that obtained by arranging a physical aperture in the pupil can be obtained by selecting a pixel region; 透過光の強度及び半値幅について、反射面間のギャップがほぼ均一である場合と端部付近においてギャップが不均一である場合とを比較して示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a comparison of the intensity and half-value width of transmitted light between a case where the gap between reflecting surfaces is substantially uniform and a case where the gap is non-uniform near the edge. フィルタの直前に開口絞りを配置する場合の例を示す図である。It is a figure which shows the example in the case of arranging an aperture stop just before a filter. 事前撮影の処理動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing operation of pre-photographing. 事前撮影において単一波長の光を照射する場合の例を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing an example of irradiating light of a single wavelength in pre-imaging. 事前撮影において光学系11の手前の位置にバンドパスフィルタを装着して照明光を照射する場合の例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the example in the case of mounting|wearing a band-pass filter in the front position of the optical system 11, and irradiating illumination light in preliminary imaging|photography. 事前撮影において波長選択フィルタFFの手前の位置にバンドパスフィルタを装着して照明光を照射する場合の例を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing an example in which a band-pass filter is attached to a position in front of the wavelength selection filter FF and illumination light is emitted in pre-imaging. 実撮影の処理動作を示すフローチャートである。4 is a flow chart showing the processing operation of actual photographing; 実施例2の分光カメラ20の構成を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing the configuration of a spectroscopic camera 20 of Example 2; 透過波長の同じバンドパスフィルタを複数設けた構成の例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which a plurality of bandpass filters having the same transmission wavelength are provided; 透過波長が異なるバンドパスフィルタを複数設けた構成の例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which a plurality of bandpass filters with different transmission wavelengths are provided; 半値幅が異なるバンドパスフィルタを複数設けた構成の例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a configuration in which a plurality of bandpass filters with different half-value widths are provided; 波長選択フィルタにごみが付着していた場合における撮影の様子を模式的に示す図である。FIG. 10 is a diagram schematically showing how an image is captured when dust is attached to the wavelength selection filter;

以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施例における説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of each embodiment and the attached drawings, substantially the same or equivalent parts are denoted by the same reference numerals.

図1は、実施例1に係る分光カメラ10の構成を示す断面図である。分光カメラ10は、例えば物体X(被写体)に光を照射し、物体Xから反射された光又は物体Xを透過した光を受光することによって撮像を行う。分光カメラ10は、光学系11と、マイクロレンズアレイ12及びイメージセンサ13からなるカメラ14と、画像処理部15と、を含む。マイクロレンズアレイ12は、物体Xと共役な位置に配置されている。また、イメージセンサ13は、光学系11の瞳と共役な位置に配置されている。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of a spectroscopic camera 10 according to the first embodiment. The spectroscopic camera 10 captures an image by, for example, irradiating an object X (object) with light and receiving light reflected from the object X or light transmitted through the object X. FIG. The spectroscopic camera 10 includes an optical system 11 , a camera 14 including a microlens array 12 and an image sensor 13 , and an image processing section 15 . The microlens array 12 is arranged at a position conjugate with the object X. Also, the image sensor 13 is arranged at a position conjugate with the pupil of the optical system 11 .

光学系11は、例えば凸レンズからなる第1のレンズL1及び第2のレンズL2を含む。第1のレンズL1及び第2のレンズL2の間にある光学系11の瞳の位置には、波長選択フィルタFFが配置されている。光学系11は、物体Xの位置に応じて距離の調整が可能な機構(ピント合わせの機構)を有し、物体Xとマイクロレンズアレイ12との共役関係とを維持するように調整される。 The optical system 11 includes a first lens L1 and a second lens L2, which are convex lenses, for example. A wavelength selection filter FF is arranged at the position of the pupil of the optical system 11 between the first lens L1 and the second lens L2. The optical system 11 has a mechanism (focusing mechanism) capable of adjusting the distance according to the position of the object X, and is adjusted so as to maintain the conjugate relationship between the object X and the microlens array 12 .

第1のレンズL1は物体Xからの光が入射する側(以下、入射側と称する)に配置され、第2のレンズL2はマイクロレンズアレイ12に光を出射する側(以下、出射側と称する)に配置されている。物体Xからの光は第1のレンズL1、波長選択フィルタFF及び第2のレンズL2を通ってマイクロレンズアレイ12に集光する。 The first lens L1 is arranged on the side where the light from the object X is incident (hereinafter referred to as the incident side), and the second lens L2 is arranged on the side where the light is emitted to the microlens array 12 (hereinafter referred to as the exit side). ). Light from the object X passes through the first lens L1, the wavelength selection filter FF, and the second lens L2 and converges on the microlens array 12. FIG.

波長選択フィルタFFは、例えばファブリペロー型干渉フィルタから構成されている。波長選択フィルタFFは、対向して配置された反射膜RF1及びRF2からなり、反射膜間の間隔に応じた波長の光を透過する。波長選択フィルタFFは、電圧Vの印加を受け、反射膜RF1及びRF2の対抗する面同士の間隔d(以下、反射面間のギャップdと称する)を変化させることにより、透過する光の波長を選択的に設定することが可能に構成されている。 The wavelength selection filter FF is composed of, for example, a Fabry-Perot interference filter. The wavelength selection filter FF is composed of reflective films RF1 and RF2 arranged opposite to each other, and transmits light having a wavelength corresponding to the distance between the reflective films. The wavelength selection filter FF receives a voltage V and changes the distance d between the opposing surfaces of the reflection films RF1 and RF2 (hereinafter referred to as the gap d between the reflection surfaces) to change the wavelength of the transmitted light. It is configured so that it can be set selectively.

なお、波長選択フィルタFFにおける反射面間のギャップdは、均一な間隔となるように形成されているのが理想的であるが、製造時や組み立て時におけるばらつきにより、実際には不均一な部分(以下、反射面間のギャップdの不均一性と称する)が存在する。本実施例の分光カメラ10は、かかる反射面間のギャップdの不均一性に応じて撮像画像を補正する機能を有する。 It is ideal that the gap d between the reflecting surfaces in the wavelength selection filter FF is formed to be a uniform interval. (hereinafter referred to as non-uniformity of the gap d between the reflecting surfaces) exists. The spectroscopic camera 10 of this embodiment has a function of correcting the captured image according to the non-uniformity of the gap d between the reflecting surfaces.

マイクロレンズアレイ12は、縦横に配列されたn個(nは自然数)のマイクロレンズから構成されている。物体X上の異なる点からの光は、夫々異なるマイクロレンズに入射する。マイクロレンズの各々は通常のカメラにおける「画素」に対応し、マイクロレンズの数は通常のカメラにおける「画素数」に対応している。マイクロレンズアレイ12の各マイクロレンズは、光学系11を通過した光を受光し、イメージセンサ13に集光する。 The microlens array 12 is composed of n (n is a natural number) microlenses arranged vertically and horizontally. Light from different points on object X impinges on different microlenses. Each microlens corresponds to a "pixel" in an ordinary camera, and the number of microlenses corresponds to the "number of pixels" in an ordinary camera. Each microlens of the microlens array 12 receives light that has passed through the optical system 11 and converges it on the image sensor 13 .

イメージセンサ13は、マイクロレンズアレイ12により集光された光を受光し、これを電子情報に変換して撮像画像を得る撮像素子である。イメージセンサ13は、マイクロレンズアレイ12の各々のマイクロレンズに対応するn個の分割撮像領域から構成されている。マイクロレンズアレイ12の各々のマイクロレンズに入射した光は、イメージセンサ13の対応する分割撮像領域で受光される。異なるマイクロレンズに入射した光は、夫々異なる分割撮像領域で受光され、受光される分割撮像領域が重複しないように構成され
ている。
The image sensor 13 is an imaging element that receives light condensed by the microlens array 12 and converts it into electronic information to obtain a captured image. The image sensor 13 is composed of n divided imaging regions corresponding to each microlens of the microlens array 12 . Light incident on each microlens of the microlens array 12 is received by the corresponding divided imaging area of the image sensor 13 . Light incident on different microlenses is received by different divided imaging areas, and the divided imaging areas where light is received do not overlap.

図2は、物体Xの一点(物体点Pと称する)からの光がイメージセンサ13で受光される様子を模式的に示す図である。物体点Pからの光は、第1のレンズL1、瞳EYE及び第2のレンズL2上の異なる領域を通って、マイクロレンズアレイ12のマイクロレンズML2に入射し、分割撮像領域R2で受光される。この物体点Pの像の輝度値は、分割撮像領域R2内における全画素の輝度値の総和で表される。従って、各分割撮像領域における全画素の輝度値の総和を取得することにより、マイクロレンズの位置にイメージセンサを配した通常のカメラで撮像した画像と同一の撮像結果(撮像画像)が得られる。 FIG. 2 is a diagram schematically showing how the image sensor 13 receives light from one point (referred to as an object point P) on the object X. As shown in FIG. Light from the object point P passes through different areas on the first lens L1, the pupil EYE, and the second lens L2, enters the microlens ML2 of the microlens array 12, and is received by the divided imaging area R2. . The brightness value of the image of the object point P is represented by the sum of the brightness values of all the pixels within the divided imaging region R2. Therefore, by acquiring the sum of luminance values of all pixels in each divided imaging region, the same imaging result (captured image) as an image captured by a normal camera having an image sensor arranged at the position of the microlens can be obtained.

図3は、光学系11の瞳EYE上の一点からの光がイメージセンサ13で受光される様子を模式的に示す図である。瞳EYE上の一点からの光(すなわち、瞳EYE上の一点に入射した光)は、第2のレンズL2の異なる領域及びマイクロレンズアレイ12の異なるマイクロレンズを通って、イメージセンサ13の各々の分割撮像領域における同じ箇所に集光する。 FIG. 3 is a diagram schematically showing how light from one point on the pupil EYE of the optical system 11 is received by the image sensor 13. As shown in FIG. Light from one point on the pupil EYE (that is, light incident on one point on the pupil EYE) passes through different regions of the second lens L2 and different microlenses of the microlens array 12 and reaches each of the image sensors 13. The light is condensed at the same point in the divided imaging area.

再び図1を参照すると、画像処理部15は、例えばCPU(Central Processing Unit)等から構成され、イメージセンサ13により取得された物体Xの画像に対して画像補正処理を行う。具体的には、画像処理部15は、事前撮影により得られたイメージセンサ13の各分割撮像領域における輝度分布に応じて画素領域を選択し、選択した画素領域の情報のみを用いて物体Xの撮像画像を構成する。事前撮影では、画像処理部15は、例えば波長選択フィルタFFへの印加電圧を掃引しながらイメージセンサ13により受光された信号をメモリ等の記憶部(図示せず)に記録し、記録された複数の信号情報に基づいて波長選択フィルタFFの透過波長の不均一性(すなわち、反射面のギャップdの不均一性)を示す輝度分布を得る。すなわち、画像処理部15は、波長選択フィルタFFの透過波長の不均一性を検出する検出部としての機能を有する。 Referring to FIG. 1 again, the image processing unit 15 is composed of, for example, a CPU (Central Processing Unit) or the like, and performs image correction processing on the image of the object X acquired by the image sensor 13 . Specifically, the image processing unit 15 selects a pixel region according to the luminance distribution in each divided imaging region of the image sensor 13 obtained by pre-shooting, and uses only the information of the selected pixel region to image the object X. Construct a captured image. In pre-shooting, the image processing unit 15 records the signal received by the image sensor 13 in a storage unit (not shown) such as a memory while sweeping the voltage applied to the wavelength selection filter FF, for example. Based on the signal information of , a luminance distribution indicating the non-uniformity of the transmission wavelength of the wavelength selection filter FF (that is, the non-uniformity of the gap d of the reflecting surface) is obtained. That is, the image processing unit 15 has a function as a detection unit that detects non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection filter FF.

イメージセンサ13の分割撮像領域内の輝度分布は、マイクロレンズアレイ12の対応するマイクロレンズに入射した光が瞳を通過する際にどのような輝度分布であったかを表すものである。従って、あるマイクロレンズに入射した光の輝度値を対応する分割撮像領域の特定の画素領域の和として算出すれば、瞳の特定の領域(分割撮像領域内の画素領域に対応する領域)を通過して受光した光の強度が得られる。さらに、全てのマイクロレンズの輝度値を対応する分割撮像領域の同じ画素領域の和として算出すれば、瞳の特定の領域を通過した光による画像が得られる。これにより、例えば光学系11の瞳に所定の形状を有する物理的な開口部を配置した場合と同様の画像が得られる。 The luminance distribution in the divided imaging regions of the image sensor 13 represents what kind of luminance distribution the light incident on the corresponding microlenses of the microlens array 12 has when passing through the pupil. Therefore, if the luminance value of light incident on a certain microlens is calculated as the sum of specific pixel regions in the corresponding divided imaging regions, the light passing through the specific region of the pupil (the region corresponding to the pixel region in the divided imaging regions) to obtain the intensity of the received light. Furthermore, if the brightness values of all microlenses are calculated as the sum of the same pixel areas of the corresponding divided imaging areas, an image of light that has passed through a specific area of the pupil can be obtained. As a result, an image similar to that obtained by arranging a physical aperture having a predetermined shape in the pupil of the optical system 11, for example, can be obtained.

図4は、ハート形の形状を有する物理的な開口部APを光学系の瞳位置に配置した場合の例を示す図である。イメージセンサ13の各分割撮像領域では、ハート形の形状(すなわち、開口部APの形状)の上下を反転させた画像が得られる。 FIG. 4 is a diagram showing an example in which a physical aperture AP having a heart-shaped shape is arranged at the pupil position of the optical system. In each divided imaging area of the image sensor 13, an image obtained by inverting the heart shape (ie, the shape of the opening AP) upside down is obtained.

これに対し、本実施例の分光カメラ10では、選択した画素領域のみを用いて輝度値を計算することにより、図5に示すように、光学系11の瞳に物理的な開口部(図では、ハート形の開口部)を配置した場合と同様の画像(図では、ハート形の上下を反転させた画像)を、物理的な開口部を配置することなく得ることができる。 On the other hand, in the spectroscopic camera 10 of this embodiment, by calculating the luminance value using only the selected pixel area, a physical aperture (in the figure, , a heart-shaped opening) can be obtained without arranging a physical opening.

ところで、波長選択フィルタFFを構成するファブリペロー型干渉フィルタは、一組の平行な反射膜で構成される干渉フィルタであり、その反射面間のギャップを変化させることにより、透過する光の波長が変化する。反射面の反射率をR、反射面間のギャップをh、入射光の波長をλとすると、ファブリペローフィルタの透過率T(λ)は、次の式(1)で表される。 By the way, the Fabry-Perot interference filter that constitutes the wavelength selective filter FF is an interference filter that is composed of a set of parallel reflecting films. Change. Let R be the reflectance of the reflecting surface, h 0 be the gap between the reflecting surfaces, and λ be the wavelength of the incident light.

Figure 2023010706000002
Figure 2023010706000002

R=1の反射面では、λ=2hのときにだけ値を持ち、他の波長は通過させない完全な単色フィルタとなる。しかし、実際にはR<1となるため、λ=2hを中心波長としたある範囲の波長を通過させることとなる。その半値幅FWHM(Full Width at Half Maximum)は、次の式(2)で表される。R→1の極限では、FWHM→0となる。 A reflective surface with R=1 has a value only when λ= 2h0 and becomes a perfect monochromatic filter that does not pass other wavelengths. However, since R<1 in practice, a certain range of wavelengths with λ= 2h0 as the central wavelength is allowed to pass. Its half width FWHM (Full Width at Half Maximum) is represented by the following equation (2). In the limit of R→1, FWHM→0.

Figure 2023010706000003
Figure 2023010706000003

R→1の極限では、FWHM→0となる。しかし、反射率Rが1であるとしても、実際に作成されるファブリペローフィルタでは反射面間のギャップが不均一であるため、透過光は完全な単色とはならない。 In the limit of R→1, FWHM→0. However, even if the reflectance R is 1, the transmitted light is not completely monochromatic because the gaps between the reflecting surfaces are non-uniform in the actually manufactured Fabry-Perot filter.

図6(a)及び(b)は、透過光の強度及び半値幅について、反射面間のギャップがほぼ均一である理想的な場合と端部付近においてギャップが不均一である場合とを比較して示す図である。 6A and 6B compare the intensity and half-value width of transmitted light between an ideal case where the gap between the reflecting surfaces is almost uniform and a case where the gap is non-uniform near the edges. It is a diagram showing.

図6(a)に示すように、フィルタの反射面内の全ての領域でギャップが均一な値(d=h)となっているときには、反射面内の全ての箇所における透過光の波長は2hであり、半値幅はほぼ0となる。 As shown in FIG. 6(a), when the gap has a uniform value (d=h 0 ) in all regions within the reflective surface of the filter, the wavelength of transmitted light at all locations within the reflective surface is 2h 0 , and the half width is almost zero.

これに対し、図6(b)に示すように、ギャップが不均一である場合には、d≠hである領域ではλ=2h以外の波長の光が透過することになり、半値幅は広くなる。 On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the gap is non-uniform, light with a wavelength other than λ = 2h0 is transmitted in the region where d≠h0, and the half-value width becomes wider.

このような半値幅の広がりを改善するためには、一般的にフィルタの直前又は直後に開口絞りを配置することが考えられる。例えば、図7(a)に示すように、フィルタの直前に開口絞りを配置することにより、光軸周辺のギャップが均一な領域のみに光を透過させ、半値幅を改善することができる。しかし、かかる方法では半値幅を改善することはできるものの、透過光の光量が小さくなってしまう。 In order to improve such spread of the half-value width, it is generally considered to dispose an aperture stop immediately before or after the filter. For example, as shown in FIG. 7A, by arranging an aperture stop immediately before the filter, light can be transmitted only in a region where the gap around the optical axis is uniform, and the half-value width can be improved. However, although this method can improve the half width, the amount of transmitted light is reduced.

また、反射面間のギャップが光軸に対して非対称な不均一性を有する場合、図7(b)のように光軸に対して対称な開口絞りを配置すると透過光の光量がさらに小さくなるため、図7(c)に示すように、ギャップの不均一性に応じた開口絞りを配置する必要がある。しかし、実際にはどの部分が不均一なのかがフィルタによって様々であるため、適切な開口絞りを配置することは困難である。 If the gap between the reflecting surfaces is asymmetrical with respect to the optical axis and the aperture stop is arranged symmetrically with respect to the optical axis as shown in FIG. Therefore, as shown in FIG. 7C, it is necessary to arrange an aperture stop according to the unevenness of the gap. However, it is difficult to arrange an appropriate aperture stop because the part of the filter that is actually non-uniform varies depending on the filter.

これに対し、本実施例の分光カメラ10では、イメージセンサ13の各分割撮像領域における特定の画素領域のみを選択的に用いることにより画像を構成することが可能である。従って、物理的な開口絞りを設けることなく、波長選択フィルタFFの反射膜RF1及びRF2の間隔が均一な領域を通過した光のみを用いた画像を得ることができる。 On the other hand, in the spectroscopic camera 10 of this embodiment, it is possible to compose an image by selectively using only specific pixel regions in each divided imaging region of the image sensor 13 . Therefore, it is possible to obtain an image using only the light that has passed through the region where the distance between the reflection films RF1 and RF2 of the wavelength selection filter FF is uniform without providing a physical aperture stop.

次に、本実施例の分光カメラ10による撮像及び画素領域の選択方法について説明する。まず、被写体の撮影(実撮影)を行う前の事前撮影について、図8のフローチャート及び図9を参照して説明する。 Next, a method for picking up an image and selecting a pixel region by the spectroscopic camera 10 of this embodiment will be described. First, preliminary photography before photography (actual photography) of a subject will be described with reference to the flowchart of FIG. 8 and FIG.

事前撮影では、図9に示すように、レーザLRから出射された単一の波長λの光を、レンズL3を介してスクリーンSCに照射する(ステップS101)。 In the pre-photographing, as shown in FIG. 9, the screen SC is irradiated with light of a single wavelength λ1 emitted from the laser LR through the lens L3 (step S101).

分光カメラ10は、波長選択フィルタFFに印加する電圧Vを掃引しながら、スクリーンSCの撮影を行う。画像処理部15は、撮像素子であるイメージセンサ13で受光された信号を記録する(ステップS102)。 The spectroscopic camera 10 photographs the screen SC while sweeping the voltage V applied to the wavelength selection filter FF. The image processing unit 15 records the signal received by the image sensor 13, which is an imaging device (step S102).

波長選択フィルタFFに印加する電圧Vを変化させることにより、反射膜RF1及びRF2の間隔が変化する。波長λの光を最も多く通過させる間隔となったときに、イメージセンサ13の各分割撮像領域の画像が最も明るくなる。このとき、分割撮像領域において得られた画像VDにおいて輝度が高い領域は、対応する瞳上の領域が波長λの光を通過している領域であり、反射面間のギャップd(すなわち、反射膜RF1及びRF2の間隔)が均一な領域を反映したものとなる。 By changing the voltage V applied to the wavelength selection filter FF, the interval between the reflecting films RF1 and RF2 is changed. The image of each divided imaging area of the image sensor 13 becomes the brightest when the interval is such that the light of wavelength λ1 passes through the most . At this time, a region with high brightness in the image VD obtained in the divided imaging region is a region in which the corresponding region on the pupil passes light of wavelength λ1, and the gap d between the reflecting surfaces (that is, the reflection (spacing between membranes RF1 and RF2) reflects a uniform area.

画像処理部15は、記録された複数の信号情報に基づいて、波長選択フィルタの反射面間のギャップdの不均一性(透過波長の不均一性)を反映した分割撮像領域の輝度分布を取得する(ステップS103)。 The image processing unit 15 acquires the luminance distribution of the divided imaging regions reflecting the non-uniformity of the gap d between the reflecting surfaces of the wavelength selection filter (non-uniformity of transmission wavelengths) based on the recorded multiple pieces of signal information. (step S103).

なお、画素領域選択のための事前撮影を行う際には、単一波長のレーザ光で照明されたスクリーンSCを用いる代わりに、太陽光やハロゲン光などで照明されたスクリーンSCを波長λの光を通過するバンドパスフィルタを通して撮影しても良い。 It should be noted that when pre-shooting for pixel region selection is performed, instead of using the screen SC illuminated with laser light of a single wavelength, the screen SC is illuminated with sunlight, halogen light, or the like, with wavelength λ 1 . The image may be captured through a bandpass filter that allows light to pass through.

例えば、図10に示すように、事前撮影時には入射側から見て光学系11の手前(すなわち、第1のレンズL1の手前)の光路上の位置に波長λの光を透過するバンドパスフィルタBPFを配置して照明光WLを照射して撮影を行い、実撮影時にはバンドパスフィルタBPFを外して撮影を行う。これにより、波長選択フィルタFFの反射面間のギャップに応じた輝度の分布を示す画素領域の情報を取得し、輝度が高い画素領域のみを用いて画像を構成することが出来る。また、図11に示すように、波長選択フィルタの手前の光路上の位置にバンドパスフィルタBPFを配置して事前撮影を行っても良い。すなわち、バンドパスフィルタBPFは光路上に配置されていれば良い。 For example, as shown in FIG. 10, at the time of pre-shooting, a bandpass filter that transmits light of wavelength λ1 is placed on the optical path in front of the optical system 11 (that is, in front of the first lens L1) as viewed from the incident side. A BPF is arranged to irradiate illumination light WL for photographing, and the band-pass filter BPF is removed for actual photographing. Accordingly, it is possible to acquire the information of the pixel regions showing the luminance distribution according to the gap between the reflection surfaces of the wavelength selection filter FF, and to compose an image using only the pixel regions with high luminance. Further, as shown in FIG. 11, a band-pass filter BPF may be placed on the optical path in front of the wavelength selection filter for pre-photographing. That is, the bandpass filter BPF should be placed on the optical path.

次に、被写体の撮影を行う実撮影について、図12のフローチャートを参照して説明する。 Next, actual photography for photographing a subject will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、被写体(物体X)に対して分光カメラ10をセットする(ステップS201)。分光カメラ10は、波長選択フィルタFFに印加する電圧Vを掃引しながら、物体Xの撮影を行う(ステップS202)。その際、事前撮影とは異なり、単一波長の光ではなく太陽光や白色光等の照明光を用いて被写体の撮影を行う。そして、画像処理部15は、撮像素子であるイメージセンサ13において受光された信号を記録する。 First, the spectroscopic camera 10 is set on the subject (object X) (step S201). The spectroscopic camera 10 takes an image of the object X while sweeping the voltage V applied to the wavelength selection filter FF (step S202). At that time, unlike the pre-photographing, the subject is photographed using illumination light such as sunlight or white light instead of light of a single wavelength. Then, the image processing unit 15 records the signal received by the image sensor 13, which is an imaging element.

画像処理部15は、事前撮影により得られた波長選択フィルタの反射面間のギャップdの不均一性を示す情報(すなわち、分割撮像領域内の輝度分布の情報)に基づいて、実撮影において反射面間のギャップdが均一な領域を通過した光を受光して得られた第1の画像情報と、不均一な領域を通過した光を受光して得られた第2の画像情報とを算出する(ステップS203)。画像処理部15は、第1の画像情報及び第2の画像情報に基づいて、最終的な撮像画像を得る(ステップS204)。 The image processing unit 15, based on the information indicating the non-uniformity of the gap d between the reflecting surfaces of the wavelength selection filter (that is, the information on the luminance distribution in the divided imaging area) obtained by pre-imaging, determines the reflected light during actual imaging. First image information obtained by receiving light passing through an area where the inter-surface gap d is uniform and second image information obtained by receiving light passing through an area with non-uniform gap d are calculated. (step S203). The image processing unit 15 obtains a final captured image based on the first image information and the second image information (step S204).

以上のように、本実施例の分光カメラ10によれば、事前撮影において波長選択フィルタFFの反射面間のギャップdに応じた輝度の分布を示す画像情報を取得し、事前撮影において輝度値が高かった画素領域のみを選択的に用いることにより、波長選択フィルタFFの反射面間のギャップdが均一な領域を通過した光のみを用いて構成された撮像画像を得ることができる。従って、フィルタにおいて透過波長が不均一な領域が存在するような場合においても、高精度の画像を取得することが可能となる。 As described above, according to the spectroscopic camera 10 of the present embodiment, the image information indicating the luminance distribution corresponding to the gap d between the reflecting surfaces of the wavelength selection filter FF is acquired in the preliminary photographing, and the luminance value is obtained in the preliminary photographing. By selectively using only the high pixel regions, it is possible to obtain a captured image formed using only the light that has passed through the region where the gap d between the reflection surfaces of the wavelength selection filter FF is uniform. Therefore, even if the filter has regions with non-uniform transmission wavelengths, it is possible to acquire a highly accurate image.

図13は、実施例2に係る分光カメラ20の構成を示す断面図である。本実施例の分光カメラ20は、マイクロレンズアレイ12を構成するマイクロレンズのうちの1つの出射側表面にバンドパスフィルタBPFが固定して設けられている点で、実施例1の分光カメラ10と異なる。 FIG. 13 is a cross-sectional view showing the configuration of the spectroscopic camera 20 according to the second embodiment. The spectroscopic camera 20 of the present embodiment differs from the spectroscopic camera 10 of the first embodiment in that a band-pass filter BPF is fixedly provided on the exit-side surface of one of the microlenses constituting the microlens array 12. different.

マイクロレンズアレイ12の端部に位置するマイクロレンズML1の出射側の表面(すなわち、イメージセンサ13側の表面)には、透過波長λ(通過帯域の中心波長がλ)のバンドパスフィルタBPFが設けられている。マイクロレンズML1は画素選択用のマイクロレンズとして機能し、その他のマイクロレンズは撮像用のマイクロレンズとして機能する。 A band-pass filter BPF having a transmission wavelength λ 1 (the center wavelength of the pass band is λ 1 ) is provided on the surface of the microlens ML 1 located at the end of the microlens array 12 on the output side (that is, the surface on the image sensor 13 side). is provided. The microlens ML1 functions as a pixel selection microlens, and the other microlenses function as imaging microlenses.

イメージセンサ13は、マイクロレンズアレイ12のマイクロレンズML1に対応する分割撮像領域R1を有する。分割撮像領域R1は、マイクロレンズML1に対応する位置(例えばイメージセンサの端部)に設けられている。分割撮像領域R1は画素選択用の分割撮像領域として機能し、その他の分割撮像領域は撮像用の分割撮像領域として機能する。 The image sensor 13 has a divided imaging area R1 corresponding to the microlens ML1 of the microlens array 12 . The divided imaging area R1 is provided at a position corresponding to the microlens ML1 (for example, the edge of the image sensor). The divided imaging region R1 functions as a divided imaging region for pixel selection, and the other divided imaging regions function as divided imaging regions for imaging.

物体Xの撮影時において、マイクロレンズML1に入射した光のうち波長λの光のみが、バンドパスフィルタBPFを通ってイメージセンサ13の分割撮像領域R1で受光される。従って、分割撮像領域R1では、波長選択フィルタFFの反射面間のギャップdを反映した輝度分布を有する画素選択用の画像VDが取得される。 When the object X is photographed, only the light of wavelength λ1 out of the light incident on the microlens ML1 passes through the bandpass filter BPF and is received by the divided imaging region R1 of the image sensor 13 . Therefore, in the divided imaging region R1, an image VD for pixel selection having a luminance distribution reflecting the gap d between the reflecting surfaces of the wavelength selection filter FF is obtained.

一方、マイクロレンズアレイ12のマイクロレンズML1以外の領域を通過した光は、バンドパスフィルタBPFを通らずに、イメージセンサ13のその他の分割撮像領域で受光される。従って、イメージセンサ13の分割撮像領域R1以外の分割撮像領域では、物体Xを撮影した通常の撮像画像が得られる。 On the other hand, light that has passed through areas other than the microlenses ML1 of the microlens array 12 is received by other divided imaging areas of the image sensor 13 without passing through the bandpass filter BPF. Therefore, in the divided imaging regions of the image sensor 13 other than the divided imaging region R1, a normal captured image of the object X can be obtained.

画像処理部15は、分割撮像領域R1において得られた画素選択用の画像VDの画像情報に基づいて、分割撮像領域R1以外で得られた撮像画像に対して画像補正処理を行う。具体的には、画像処理部15は、画素選択用の画像VDに示される輝度分布に応じて画素領域を選択し、選択した画素領域のみを用いて物体Xの撮像画像を構成する。 The image processing unit 15 performs image correction processing on the captured image obtained outside the divided imaging region R1 based on the image information of the image VD for pixel selection obtained in the divided imaging region R1. Specifically, the image processing unit 15 selects a pixel area according to the luminance distribution shown in the image VD for pixel selection, and constructs a captured image of the object X using only the selected pixel area.

従って、本実施例の分光カメラ20によれば、事前撮影及び実撮影という2つのステップで撮影を行う必要がある実施例1とは異なり、一度の撮影により、輝度が高い画素領域のみを用いた撮像画像を得ることが可能となる。 Therefore, according to the spectroscopic camera 20 of the present embodiment, unlike the first embodiment in which it is necessary to perform imaging in two steps of preliminary imaging and actual imaging, only a pixel region with high luminance is used in one imaging. A captured image can be obtained.

なお、上記構成とは異なり、バンドパスフィルタBPFを複数設けた構成としても良い。例えば、図14に示すように、いずれも透過波長(通過帯域の中心波長)がλである2つのバンドパスフィルタBPFをマイクロレンズアレイ12の両端部のマイクロレンズの出射側の表面に設け、対応する2つの分割撮像領域(分割撮像領域R1及びRx)を画素選択用の分割撮像領域とする。これにより、画素選択用の画像VDが複数得られるため、画素選択を精度よく行うことができる。 Note that, unlike the above configuration, a configuration in which a plurality of bandpass filters BPF are provided may be used. For example, as shown in FIG. 14, two bandpass filters BPF each having a transmission wavelength (the center wavelength of the passband) of λ 1 are provided on the surfaces of the microlenses at both ends of the microlens array 12 on the output side, Two corresponding divided imaging regions (divided imaging regions R1 and Rx) are set as divided imaging regions for pixel selection. Accordingly, since a plurality of images VD for pixel selection are obtained, pixel selection can be performed with high accuracy.

また、図15に示すように、透過波長が異なる複数のバンドパスフィルタBPF1(透過波長λ)及びBPF2(透過波長λ)を設けた構成としても良い。分割撮像領域R1における画素選択用の画像と、分割撮像領域Rxにおける画素選択用の画像は、夫々異なる電圧Vを波長選択フィルタFFに印加した際に取得される。例えば、電圧V=Vのときに分割撮像領域R1において画素選択用の画像VD1が得られ、電圧V=Vのときに分割撮像領域Rxにおいて画素選択用の画像VD2が得られる。この場合においても、複数の画素選択用の画像に基づいて画素の選択を行うことができるため、画素選択を精度よく行うことができる。 Further, as shown in FIG. 15, a configuration may be adopted in which a plurality of bandpass filters BPF1 (transmission wavelength λ 1 ) and BPF2 (transmission wavelength λ 2 ) having different transmission wavelengths are provided. The image for pixel selection in the divided imaging region R1 and the image for pixel selection in the divided imaging region Rx are obtained when different voltages V are applied to the wavelength selection filter FF. For example, when the voltage V=V1, an image VD1 for pixel selection is obtained in the divided imaging region R1 , and when the voltage V = V2, an image VD2 for pixel selection is obtained in the divided imaging region Rx. Even in this case, pixels can be selected based on a plurality of images for pixel selection, so pixel selection can be performed with high accuracy.

また、半値幅が異なる複数のバンドパスフィルタを設けた構成としても良い。例えば、図16(a)に示すように、透過波長の中心がλで且つ半値幅がWであるバンドパスフィルタBPFAと、透過波長の中心がλで且つ半値幅がWであるバンドパスフィルタBPFBとを、マイクロレンズアレイ12の両端部のマイクロレンズの出射側の表面に設ける。半値幅W>半値幅Wとすると、図16(b)に示すように、半値幅の小さいバンドパスフィルタBPFAでは透過光の光量が小さく、半値幅の大きいバンドパスフィルタBPFBでは透過光の光量が大きくなる。従って、分割撮像領域Aにおいて得られる画素選択用の画像VD1及び分割撮像領域Bにおいて得られる画素選択用の画像VD3に基づいて、半値幅優先の画素選択と透過光量優先の画素選択とを切り替えつつ行うことができる。 Also, a configuration may be employed in which a plurality of band-pass filters having different half-value widths are provided. For example, as shown in FIG. 16(a), a bandpass filter BPFA having a transmission wavelength center of λ 1 and a half width of W 1 and a transmission wavelength center of λ 1 and a half width of W 2 A band-pass filter BPFB is provided on the exit-side surface of the microlenses at both ends of the microlens array 12 . If half-value width W 2 >half-value width W 1 , as shown in FIG. the amount of light increases. Therefore, based on the image VD1 for pixel selection obtained in the divided imaging region A and the image VD3 for pixel selection obtained in the divided imaging region B, pixel selection with priority on half width and pixel selection with priority on amount of transmitted light are switched. be able to.

なお、本発明の実施形態は、上記実施例1及び2で示したものに限られない。例えば、上記実施例では、ある電圧Vが波長選択フィルタFFに印加された状態において、イメージセンサ13の分割撮像領域内で輝度値の高い画素領域を選択して画像処理を行う構成について説明した。例えば、ある単色光を入射させたときに図9のような画像が分割撮像領域で得られた場合、輝度の高い画素領域(図中、白で表される領域)の画素のみを有効画素とし、その他の領域(図中、グレー及び黒で表される領域)の画素の情報は捨てるという判断をしていた。しかし、波長選択フィルタFFに印加する電圧を変化させることにより輝度の高い画素領域は変化するため、複数の電圧における情報を加算して画像情報を得る構成としても良い。 The embodiments of the present invention are not limited to those shown in Examples 1 and 2 above. For example, in the above embodiment, a configuration has been described in which a pixel region with a high luminance value is selected from among the divided imaging regions of the image sensor 13 and image processing is performed while a certain voltage V is applied to the wavelength selection filter FF. For example, when an image such as that shown in FIG. 9 is obtained in a divided imaging area when a certain monochromatic light is incident, only the pixels in the pixel area with high brightness (area represented by white in the figure) are taken as effective pixels. , and other areas (areas represented by gray and black in the figure) are discarded. However, since the pixel region with high luminance changes by changing the voltage applied to the wavelength selection filter FF, it is also possible to obtain image information by adding information on a plurality of voltages.

例えば、波長選択フィルタFFに印加する電圧(以下、印加電圧と称する)をV=Vの前後で変化させ、印加電圧Vのときにグレーで表されていた画素領域の輝度値が印加電圧Vにおいて最大となり、印加電圧Vの時に黒で表されていた画素領域の輝度値が印加電圧Vにおいて最大となったとする。この場合、夫々の電圧値における画素領域の情報を加算して、対応するマイクロレンズの輝度値を算出することにより、波長選択フィルタFFの全面の情報から波長λの画像を得ることができ、光量のロスをさらに減らすことができる。このように1つの波長の画像情報を得るために、複数の印加電圧とその印加電圧に対応した分割撮像領域内のピクセル(画素領域)を使用することにより、光利用効率を最大限確保しつつ、半値幅を改善することが可能となる。 For example, the voltage applied to the wavelength selection filter FF (hereinafter referred to as the applied voltage) is changed around V= V1 , and the luminance value of the pixel region represented in gray when the applied voltage is V1 is changed to the applied voltage. It is assumed that the luminance value of the pixel region, which was maximized at V2 and displayed in black at the applied voltage V1 , became maximum at the applied voltage V3 . In this case, by adding the information of the pixel region at each voltage value and calculating the luminance value of the corresponding microlens, an image of wavelength λ 1 can be obtained from the information of the entire surface of the wavelength selection filter FF. Light loss can be further reduced. In order to obtain image information of one wavelength in this manner, a plurality of applied voltages and pixels (pixel regions) in divided imaging regions corresponding to the applied voltages are used, thereby maximizing light utilization efficiency. , the half width can be improved.

また、印加電圧Vのときのグレーの領域は別の波長λの情報であり、黒の領域はさらに別の波長λの情報であるとも言えるため、印加電圧ごとに複数波長の情報を取得することが可能である。従って、印加電圧Vを掃引しながらこれらの情報をメモリ(図示せず)等に保持しておき、最後に同じ波長の情報の加算を行うことで各マイクロレンズの輝度値を算出することにより、同様の結果を得ることが出来る。 Further, it can be said that the gray area at the applied voltage V1 is information of another wavelength λ2 , and the black area is information of another wavelength λ3 . It is possible to obtain Therefore, by storing this information in a memory (not shown) or the like while sweeping the applied voltage V, and finally adding the information of the same wavelength to calculate the luminance value of each microlens, Similar results can be obtained.

なお、本発明において波長選択フィルタFFは光学系11の瞳部分に配置されるため、瞳におけるある座標を通過した光はマイクロレンズアレイ12の全てのマイクロレンズに一様に入射する。従って、波長選択フィルタFFの反射面間のギャップdに不均一な部分(むら)がある場合には、フィルタのどこを通過した光がマイクロレンズアレイ12に入射するかは時刻により変化するが、各マイクロレンズに光が入射するタイミングは揃っているので、イメージセンサ13において得られる画像にむらは生じない。また、フィルタ上に汚れや欠陥部分があった場合には、汚れや欠陥の面積分だけ輝度が低下するものの、イメージセンサ13において得られる画像に画素の欠陥は生じない。 Since the wavelength selection filter FF is arranged in the pupil portion of the optical system 11 in the present invention, the light passing through a certain coordinate in the pupil uniformly enters all the microlenses of the microlens array 12 . Therefore, if the gap d between the reflecting surfaces of the wavelength selection filter FF has an uneven portion (unevenness), which part of the filter the light passes through and enters the microlens array 12 changes depending on the time. Since the timing at which the light enters each microlens is the same, the image obtained by the image sensor 13 is not uneven. In addition, if there is dirt or a defective portion on the filter, the luminance is reduced by the area of the dirt or defect, but no pixel defect occurs in the image obtained by the image sensor 13 .

また、本発明の分光カメラによれば、波長選択フィルタにごみ等が付着していた場合でも、これを避けて被写体を撮影することが可能である。例えば、図17に示すように、波長選択フィルタFFにごみGBが付着していた場合、白色光等の照明光WLで照明されたスクリーンSCを撮影すると、イメージセンサ13の全ての分割撮像領域にごみGBが映り込むことになる。そこで、ごみGBが映り込む領域を避けて画素領域を選択することにより、ごみGBを避けつつ撮影を行うことが可能となる。また、ごみ以外にも、汚れや傷など、その場所を予測できない異物に対しても対応することが可能である。 Further, according to the spectroscopic camera of the present invention, even if dust or the like adheres to the wavelength selection filter, it is possible to photograph the subject while avoiding this. For example, as shown in FIG. 17, when dust GB adheres to the wavelength selection filter FF, when the screen SC illuminated with the illumination light WL such as white light is photographed, all the divided imaging regions of the image sensor 13 are captured. Garbage GB will be reflected. Therefore, by selecting a pixel area while avoiding an area in which the dust GB is reflected, it is possible to perform shooting while avoiding the dust GB. In addition to dust, it is also possible to deal with foreign matter whose location is unpredictable, such as dirt and scratches.

また、上記実施例では、分光カメラ10及び20がn個のマイクロレンズが縦横に配列されたマイクロレンズアレイ12を有する例について説明した。しかし、レンズの種類及び配列はこれに限られず、分光カメラはn個のレンズを有するレンズアレイを有していれば良い。 Further, in the above embodiments, the spectroscopic cameras 10 and 20 have the microlens array 12 in which n microlenses are arranged vertically and horizontally. However, the type and arrangement of lenses are not limited to this, and the spectroscopic camera may have a lens array having n lenses.

また、上記実施例2ではバンドパスフィルタがマイクロレンズの出射面側の表面に設けられている例について説明したが、バンドパスフィルタが配置される位置はこれに限られず、マイクロレンズに集光する光の光路上に配置されていれば良い。また、両端部のマイクロレンズに限らずn個のマイクロレンズのいずれかに対応した位置に配置されていれば良い。 In addition, in the second embodiment, an example in which the bandpass filter is provided on the surface of the microlens on the exit surface side has been described, but the position where the bandpass filter is arranged is not limited to this. It suffices if it is arranged on the optical path of light. In addition, it is sufficient if they are arranged at positions corresponding to any one of the n microlenses, not limited to the microlenses at both ends.

また、上記各実施例で説明した一連の処理は、例えばROMなどの記録媒体に格納されたプログラムに従ったコンピュータ処理により行うことができる。 Moreover, the series of processes described in each of the above embodiments can be performed by computer processing according to a program stored in a recording medium such as a ROM.

10,20 分光カメラ
11 光学系
12 マイクロレンズアレイ
13 イメージセンサ
14 カメラ
15 画像処理部
10, 20 spectral camera 11 optical system 12 microlens array 13 image sensor 14 camera 15 image processing unit

Claims (12)

一対のレンズからなる光学系と、
前記光学系の瞳の位置に互いに対向して配された一対の反射面からなり、印加電圧に応じて前記一対の反射面の間隔を変化させ、前記間隔に応じた波長の光を選択的に透過する1のフィルタからなる波長選択部と、
各々が前記光学系及び前記波長選択部を通過した光を集光するn個(nは自然数)のレンズを有するレンズアレイと、
前記波長選択部と共役な位置に設けられ、前記n個のレンズにより集光された光を受光するn個の分割撮像領域を有する撮像素子と、
を有し、
前記一対のレンズを介して入射し且つ前記撮像素子によって受光された光は、全て前記1のフィルタを透過することを特徴とする分光カメラ。
an optical system consisting of a pair of lenses;
It consists of a pair of reflective surfaces arranged opposite to each other at the position of the pupil of the optical system, and the distance between the pair of reflective surfaces is changed according to the applied voltage to selectively emit light of a wavelength corresponding to the distance. a wavelength selection unit consisting of one filter that transmits;
a lens array each having n lenses (n is a natural number) for condensing light that has passed through the optical system and the wavelength selector;
an imaging device provided at a position conjugate with the wavelength selection unit and having n divided imaging regions for receiving light condensed by the n lenses;
has
A spectroscopic camera, wherein all of the light incident through the pair of lenses and received by the imaging element is transmitted through the first filter.
前記撮像素子が撮像した画像に基づいて前記波長選択部の透過波長の不均一性を検出する検出部を有することを特徴とする請求項1に記載の分光カメラ。 2. The spectroscopic camera according to claim 1, further comprising a detection section for detecting non-uniformity of transmission wavelengths of said wavelength selection section based on an image picked up by said imaging device. 前記検出部は、前記画像の画素毎の輝度値に基づいて前記波長選択部の透過波長の不均一性を検出することを特徴とする請求項2に記載の分光カメラ。 3. The spectroscopic camera according to claim 2, wherein the detector detects non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selector based on a luminance value of each pixel of the image. 前記検出部により検出された前記波長選択部の透過波長の不均一性に応じて前記画像に画像補正を行う画像処理部を有することを特徴とする請求項2又は3に記載の分光カメラ。 4. The spectroscopic camera according to claim 2, further comprising an image processing section that performs image correction on the image according to the non-uniformity of the transmission wavelength of the wavelength selection section detected by the detection section. 前記画像処理部は、前記撮像素子の前記n個の分割撮像領域のうちの少なくとも1つにおいて前記波長選択部の前記一対の反射面の間隔が均一な部分を通過した光を受光した画素の輝度値と前記一対の反射面の間隔が不均一な部分を通過した光を受光した画素の輝度値とに基づいて、前記画像補正を行うことを特徴とする請求項4に記載の分光カメラ。 The image processing unit controls the brightness of pixels that have received light that has passed through a portion of the pair of reflecting surfaces of the wavelength selection unit where the distance between the pair of reflecting surfaces of the wavelength selection unit is uniform in at least one of the n divided imaging regions of the imaging device. 5. The spectroscopic camera according to claim 4, wherein the image correction is performed based on the value and the luminance value of a pixel that received light that has passed through the portion where the distance between the pair of reflecting surfaces is uneven. 前記光学系の光路上に少なくとも1つのバンドパスフィルタを有し、
前記検出部は、前記n個の分割撮像領域のうち前記バンドパスフィルタを通過した光を受光した分割撮像領域により撮像された画像に基づいて、前記波長選択部の透過波長の不均一性を検出することを特徴とする請求項2乃至5のいずれか1に記載の分光カメラ。
Having at least one bandpass filter on the optical path of the optical system,
The detection unit detects non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection unit based on an image captured by a divided imaging region that receives light that has passed through the bandpass filter among the n divided imaging regions. 6. The spectroscopic camera according to any one of claims 2 to 5, characterized in that:
前記バンドパスフィルタは、前記レンズアレイの前記n個のレンズのいずれかが集光する光の光路上に設けられていることを特徴とする請求項6に記載の分光カメラ。 7. The spectroscopic camera according to claim 6, wherein the bandpass filter is provided on an optical path of light condensed by any of the n lenses of the lens array. 透過波長が異なる複数の前記バンドパスフィルタを有し、
前記複数の前記バンドパスフィルタの各々は、前記レンズアレイの前記n個のレンズのうち異なるレンズが集光する光路上に夫々設けられていることを特徴とする請求項6に記載の分光カメラ。
Having a plurality of bandpass filters with different transmission wavelengths,
7. The spectroscopic camera according to claim 6, wherein each of said plurality of band-pass filters is provided on an optical path where a different lens among said n lenses of said lens array converges light.
前記波長選択部の透過波長の不均一性に関する情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されている前記不均一性に関する情報に基づいて、前記撮像素子が撮像した画像に画像補正を行う画像処理部と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の分光カメラ。
a storage unit that stores information about non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection unit;
an image processing unit that performs image correction on the image captured by the imaging element based on the information about the non-uniformity stored in the storage unit;
2. The spectroscopic camera according to claim 1, comprising:
請求項1に記載の分光カメラによる撮像方法であって、
所定波長の光を前記光学系に入射するステップと、
前記印加電圧を変化させつつ前記所定波長の光を前記撮像素子に受光させるステップと、
前記撮像素子の前記n個の分割撮像領域における画素毎の輝度分布の情報に基づいて、
前記波長選択部の透過波長の不均一性の情報を得るステップと、
被写体を撮像して撮像画像を得るステップと、
前記透過波長の不均一性の情報に基づいて、前記撮像画像に画像補正を行うステップと、
を有することを特徴とする撮像方法。
An imaging method using the spectroscopic camera according to claim 1,
injecting light of a predetermined wavelength into the optical system;
a step of causing the imaging element to receive light of the predetermined wavelength while changing the applied voltage;
Based on the information of the luminance distribution for each pixel in the n divided imaging regions of the imaging device,
a step of obtaining information on non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selector;
a step of imaging a subject to obtain a captured image;
a step of performing image correction on the captured image based on the information on the non-uniformity of the transmission wavelength;
An imaging method comprising:
請求項1に記載の分光カメラにおいて、コンピュータに、
所定波長の光を前記光学系に入射するステップと、
前記印加電圧を変化させつつ前記所定波長の光を前記撮像素子に受光させるステップと、
前記撮像素子の前記n個の分割撮像領域における画素毎の輝度分布の情報に基づいて、前記波長選択部の透過波長の不均一性の情報を得るステップと、
被写体を撮像して撮像画像を得るステップと、
前記透過波長の不均一性の情報に基づいて、前記撮像画像に画像補正を行うステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
2. The spectroscopic camera of claim 1, wherein the computer comprises:
injecting light of a predetermined wavelength into the optical system;
a step of causing the imaging element to receive light of the predetermined wavelength while changing the applied voltage;
a step of obtaining information on non-uniformity of transmission wavelengths of the wavelength selection unit based on information on luminance distribution for each pixel in the n divided imaging regions of the imaging device;
a step of imaging a subject to obtain a captured image;
a step of performing image correction on the captured image based on the information on the non-uniformity of the transmission wavelength;
A program characterized by causing the execution of
請求項11に記載のプログラムを記録することを特徴とする記録媒体。 A recording medium on which the program according to claim 11 is recorded.
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