JP2908136B2 - 固体撮像素子用光学分光装置 - Google Patents
固体撮像素子用光学分光装置Info
- Publication number
- JP2908136B2 JP2908136B2 JP4233205A JP23320592A JP2908136B2 JP 2908136 B2 JP2908136 B2 JP 2908136B2 JP 4233205 A JP4233205 A JP 4233205A JP 23320592 A JP23320592 A JP 23320592A JP 2908136 B2 JP2908136 B2 JP 2908136B2
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- light
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- imaging device
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子用分光装置
に関し、特に光学フィルタを使用しない光学分光装置に
関する。
に関し、特に光学フィルタを使用しない光学分光装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の光学分光装置は、図６（ｂ）に示
す様に、図７の曲線Ａ，Ｂ，Ｃで示す分光特性Ｂ
（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）を持った各光学分光フィル
タ６を配列した構成になっている。なお、図６（ｂ）は
最小セル単位のみを書いてあり、実際はこれが縦横に多
数配列されている。図６（ａ）に示すように、固体撮像
素子１の直前に光学分光フィルタ６を配置し、図３に示
す様な成分を含んだ光（以後物体光と称す）を入射する
と、光学分光フィルタの各セルで分光された光が固体撮
像素子の各セルに入射する。例として、図３に示す成分
を含んだ物体光が図７の曲線Ａで示す分光特性を有する
光学分光フィルタ６を通過する場合を考えると、図８に
示す成分だけが光学分光フィルタを通り抜けて固体撮像
素子入力面まで達し、固体．撮像素子により電気的信号
に変換されて特定波長成分の映像信号として固体撮像素
子に取り込まれる。これと同様の事が図７の分光特性
Ｂ，Ｃの光学分光フィルタでも行われる事により１個の
固体撮像素子で３種類の光学分光フィルタを通った画面
を同時に取り込んでいる。その後固体撮像素子の各セル
毎に分光特性Ａ，Ｂ，Ｃのどの光学分光フィルタで分光
された信号かを識別して、３種種類の映像信号（光学カ
ラーの三原色）に分割する。これをエンコーダでビデオ
信号に変換している。
す様に、図７の曲線Ａ，Ｂ，Ｃで示す分光特性Ｂ
（青）、Ｇ（緑）、Ｒ（赤）を持った各光学分光フィル
タ６を配列した構成になっている。なお、図６（ｂ）は
最小セル単位のみを書いてあり、実際はこれが縦横に多
数配列されている。図６（ａ）に示すように、固体撮像
素子１の直前に光学分光フィルタ６を配置し、図３に示
す様な成分を含んだ光（以後物体光と称す）を入射する
と、光学分光フィルタの各セルで分光された光が固体撮
像素子の各セルに入射する。例として、図３に示す成分
を含んだ物体光が図７の曲線Ａで示す分光特性を有する
光学分光フィルタ６を通過する場合を考えると、図８に
示す成分だけが光学分光フィルタを通り抜けて固体撮像
素子入力面まで達し、固体．撮像素子により電気的信号
に変換されて特定波長成分の映像信号として固体撮像素
子に取り込まれる。これと同様の事が図７の分光特性
Ｂ，Ｃの光学分光フィルタでも行われる事により１個の
固体撮像素子で３種類の光学分光フィルタを通った画面
を同時に取り込んでいる。その後固体撮像素子の各セル
毎に分光特性Ａ，Ｂ，Ｃのどの光学分光フィルタで分光
された信号かを識別して、３種種類の映像信号（光学カ
ラーの三原色）に分割する。これをエンコーダでビデオ
信号に変換している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】この従来の分光装置で
は下記の様な問題がある。
は下記の様な問題がある。
【０００４】（１）光学系の分光フィルタは、フィルタ
母材の樹脂を特定の波長に吸収を持つ染料１種類または
数種類を混合して必要となる分光特性を作り、その光学
分光フィルタを通過させる事により目的の波長以外の波
長を除去していた。この光学分光フィルタを通過する光
はフィルタ母材及び染料により吸収や反射など物理的な
影響をかならず受ける事になり信号量が劣化する。
母材の樹脂を特定の波長に吸収を持つ染料１種類または
数種類を混合して必要となる分光特性を作り、その光学
分光フィルタを通過させる事により目的の波長以外の波
長を除去していた。この光学分光フィルタを通過する光
はフィルタ母材及び染料により吸収や反射など物理的な
影響をかならず受ける事になり信号量が劣化する。
【０００５】（２）フィルタ母材や染料は分光する為に
光学エネルギーを受ける事になり、この光エネルギーに
より化学変化が発生し染料の分解・フィルタ母材の変質
等が発生し、フィルタ特性が経時的に劣化する。
光学エネルギーを受ける事になり、この光エネルギーに
より化学変化が発生し染料の分解・フィルタ母材の変質
等が発生し、フィルタ特性が経時的に劣化する。
【０００６】（３）１個の固体撮像素子の映像信号を光
学分光フィルタの分光特性に合わせて数種の映像信号に
分けるため、映像１画面当りの画素数が少なくなり、固
体撮像素子のセル数に比べて解像度が悪くなる。
学分光フィルタの分光特性に合わせて数種の映像信号に
分けるため、映像１画面当りの画素数が少なくなり、固
体撮像素子のセル数に比べて解像度が悪くなる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子用
分光装置は、固体撮像素子映像受像面に結像したカラー
映像信号（入力光信号）と増幅光とを固体撮像素子と増
幅光の混合光信号から分光映像信号を分離する機構を備
えた事を特徴とする構成になっている。
分光装置は、固体撮像素子映像受像面に結像したカラー
映像信号（入力光信号）と増幅光とを固体撮像素子と増
幅光の混合光信号から分光映像信号を分離する機構を備
えた事を特徴とする構成になっている。
【０００８】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の実施例１である。物体光が、固体撮
像素子１の前方に配置されたハーフミラー２を通過して
固体撮像素子入光面上に結像している。ハーフミラー２
の全反射面側を、図２に示す出力特性を持った増幅光光
源３がインテグレータ４を介して光の３原色光を特定の
順序で時分割に照射する。話を分り易くする為に図２の
ＢＬＵＥの光のみが照射された場合を考えると、ハーフ
ミラー２に照射されたＢＬＵＥの増幅光は、ハーフミラ
ー２で反射されハーフミラー２を通過して来た物体光と
重ね合わされて固体撮像素子１の受光面上に達する。こ
の時点での固体撮像素子受光面上での光強度分布を図４
に示した。この光強度分布を有する入力光信号に対して
ある一定のレベル（以後スライスレベルと称す）以上の
信号のみ取り込む事により図５の成分のみを抽出できる
ことになる。この様に入力光信号から必要な成分のみを
抽出する方法としては、図１に示すように、固体撮像素
子直前に、金属を薄く蒸着したもので一定光量以下を通
過させないフィルター５を配置する方法や、固体撮像素
子の読み出し感度を調整する方法、及び読み込み後の信
号処理により分離する方法がある。
る。図１は本発明の実施例１である。物体光が、固体撮
像素子１の前方に配置されたハーフミラー２を通過して
固体撮像素子入光面上に結像している。ハーフミラー２
の全反射面側を、図２に示す出力特性を持った増幅光光
源３がインテグレータ４を介して光の３原色光を特定の
順序で時分割に照射する。話を分り易くする為に図２の
ＢＬＵＥの光のみが照射された場合を考えると、ハーフ
ミラー２に照射されたＢＬＵＥの増幅光は、ハーフミラ
ー２で反射されハーフミラー２を通過して来た物体光と
重ね合わされて固体撮像素子１の受光面上に達する。こ
の時点での固体撮像素子受光面上での光強度分布を図４
に示した。この光強度分布を有する入力光信号に対して
ある一定のレベル（以後スライスレベルと称す）以上の
信号のみ取り込む事により図５の成分のみを抽出できる
ことになる。この様に入力光信号から必要な成分のみを
抽出する方法としては、図１に示すように、固体撮像素
子直前に、金属を薄く蒸着したもので一定光量以下を通
過させないフィルター５を配置する方法や、固体撮像素
子の読み出し感度を調整する方法、及び読み込み後の信
号処理により分離する方法がある。
【０００９】信号処理による方法の例を図９に示す。図
９の例で、図１と異なる個所は、ハーフミラー２の全反
射面が５０％反射面となっている点と、固体撮像素子を
２枚使用する点と、固体撮像素子直前のフィルターを用
いない点であり、ハーフミラー２が物体光＋増幅光を物
体光＋増幅光５０％と増幅光５０％に分割し、分割され
たそれぞれの光を固体撮像素子１Ａ，１Ｂそれぞれで受
光する構成である。図１０は図９を実施する際の回路ブ
ロックの一例を示している。この様に構成する事により 〔増幅光５０％＋物体光（４００〜５００ｎｍ）〕−増
幅光＝物体光（４００〜５００ｎｍ） となり、分光された物体光を固体撮像素子から取り出す
ことが可能となる。
９の例で、図１と異なる個所は、ハーフミラー２の全反
射面が５０％反射面となっている点と、固体撮像素子を
２枚使用する点と、固体撮像素子直前のフィルターを用
いない点であり、ハーフミラー２が物体光＋増幅光を物
体光＋増幅光５０％と増幅光５０％に分割し、分割され
たそれぞれの光を固体撮像素子１Ａ，１Ｂそれぞれで受
光する構成である。図１０は図９を実施する際の回路ブ
ロックの一例を示している。この様に構成する事により 〔増幅光５０％＋物体光（４００〜５００ｎｍ）〕−増
幅光＝物体光（４００〜５００ｎｍ） となり、分光された物体光を固体撮像素子から取り出す
ことが可能となる。
【００１０】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、従来の透
過型の光学分光フィルターを使用せずに固体撮像素子に
入射する光を分光できる様にしたため下記の効果を有す
る。
過型の光学分光フィルターを使用せずに固体撮像素子に
入射する光を分光できる様にしたため下記の効果を有す
る。
【００１１】（１）本発明は、透過型の分光フィルター
と違いフィルター自体の入射光による経時的な劣化が理
論上ない。
と違いフィルター自体の入射光による経時的な劣化が理
論上ない。
【００１２】（２）本発明は、透過型の分光フィルター
に比べてフィルター材質による光信号の反射・吸収がな
い為、表現できる色の範囲が広がる（Ｓ／Ｎ比・色特性
の向上）。
に比べてフィルター材質による光信号の反射・吸収がな
い為、表現できる色の範囲が広がる（Ｓ／Ｎ比・色特性
の向上）。
【００１３】（３）本発明は１個のフィルターでも時分
割で３種の光源で分光するため、従来の３倍の画素信号
が取り込め、大幅に解像度が向上する。
割で３種の光源で分光するため、従来の３倍の画素信号
が取り込め、大幅に解像度が向上する。
【図１】本発明の実施例１のブロック図。
【図２】図１に示した実施例１の増幅光光源特性を示す
図。
図。
【図３】入力光信号（物体光）の光強度分布を示す図。
【図４】実施例１の増幅光光源の内のＢＬＵＥを用いた
場合の原理解説図。
場合の原理解説図。
【図５】実施例における固体撮像素子に入力する分光さ
れた光の強度分布を示す図。
れた光の強度分布を示す図。
【図６】従来の分光装置を示す図。
【図７】従来装置のフィルター分光特性を示す図。
【図８】従来の分光装置で分光された入力光信号の強度
分布を示す図。
分布を示す図。
【図９】本発明の実施例２のブロック図。
【図１０】本発明の実施例２の回路ブロック図。
１ 固体撮像素子 ２ ハーフミラー ３ 増幅光光源 ４ インテグレータ ５ フィルタ ６ 透過型光学分光フィルタ
Claims (1)
- 【請求項１】 固体撮像素子の受光面上に結像する入力
光信号と特定の波長幅及び照度を持った光源からの光
（以後、増幅光と称す）とを固体撮像素子受像面上で重
ね合せる機構と、数種の増幅光光源からの照度均一性を
向上させる機構（以後インテグレータと称す）を備え、
さらに入力光信号と増幅光との混合光から分光された入
力光信号を分離する機構を備えた事を特徴とする固体撮
像素子用光学分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233205A JP2908136B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 固体撮像素子用光学分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4233205A JP2908136B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 固体撮像素子用光学分光装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0686299A JPH0686299A (ja) | 1994-03-25 |
| JP2908136B2 true JP2908136B2 (ja) | 1999-06-21 |
Family
ID=16951403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4233205A Expired - Lifetime JP2908136B2 (ja) | 1992-09-01 | 1992-09-01 | 固体撮像素子用光学分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2908136B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-01 JP JP4233205A patent/JP2908136B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0686299A (ja) | 1994-03-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19990223 |