JP3203684B2 - 分光結像光学装置 - Google Patents
分光結像光学装置Info
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- JP3203684B2 JP3203684B2 JP13946791A JP13946791A JP3203684B2 JP 3203684 B2 JP3203684 B2 JP 3203684B2 JP 13946791 A JP13946791 A JP 13946791A JP 13946791 A JP13946791 A JP 13946791A JP 3203684 B2 JP3203684 B2 JP 3203684B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はリモートセンシングによ
る地球観測光学系に関し、特に、対象物体の像を波長域
毎に分解して観測する場合に用いる分光結像光学装置に
関するものである。
る地球観測光学系に関し、特に、対象物体の像を波長域
毎に分解して観測する場合に用いる分光結像光学装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、リモートセンシングにおいて、地
球上の対象物体の像を多波長にて観察する場合に用いら
れる結像光学装置は、図３に示されるような構成であっ
た。この装置では、対物レンズ，対物反射光学系等から
なる結像素子５の像面に、複数の線状光検出素子又は点
状光検出素子５１〜５Ｎが並列に配置されている。そし
て、各光検出素子の前面には、透過波長域の異なるフィ
ルター６１〜６Ｎが配置されており、全体でＣＣＤカラ
ーラインセンサーのような波長選択性のある検知器６が
構成されている。
球上の対象物体の像を多波長にて観察する場合に用いら
れる結像光学装置は、図３に示されるような構成であっ
た。この装置では、対物レンズ，対物反射光学系等から
なる結像素子５の像面に、複数の線状光検出素子又は点
状光検出素子５１〜５Ｎが並列に配置されている。そし
て、各光検出素子の前面には、透過波長域の異なるフィ
ルター６１〜６Ｎが配置されており、全体でＣＣＤカラ
ーラインセンサーのような波長選択性のある検知器６が
構成されている。
【０００３】この装置では、例えば人工衛星の移動に伴
なって光学装置が地表面に対して相対移動することによ
り、地上の物体の像が各光検出素子の配列方向を横切る
ように移動する。このため、各フィルター６１〜６Ｎの
透過波長域毎に地上の物体の走査像が検出される。
なって光学装置が地表面に対して相対移動することによ
り、地上の物体の像が各光検出素子の配列方向を横切る
ように移動する。このため、各フィルター６１〜６Ｎの
透過波長域毎に地上の物体の走査像が検出される。
【０００４】この場合、ある検出素子の波長域での像検
出は、隣接する検出素子の波長域での像検出の後に微小
時間遅れで行われるが、この検出時間差は検出素子間の
相対間隙と光学装置の移動速度とで決まる。従って、異
なる波長域で検出された個々の像を比較すると、これら
の検出時間差に基く歪が生ずる場合がある。
出は、隣接する検出素子の波長域での像検出の後に微小
時間遅れで行われるが、この検出時間差は検出素子間の
相対間隙と光学装置の移動速度とで決まる。従って、異
なる波長域で検出された個々の像を比較すると、これら
の検出時間差に基く歪が生ずる場合がある。
【０００５】即ち、図４に示すように、光軸上に配され
た光検出素子と光軸から離れた位置の光検出素子とを考
えると、後者は時刻ｔ0 において地上での光軸から距離
ｘだけ離れた地点を見ているが、時刻ｔ1 においては距
離ｙだけ離れた地点を見ていることになる。ここで、観
測する地上に高低差がある場合には、前記距離ｘとｙと
が異なることになるが、前述の検出時間差は同一のた
め、高度の異なる場所の像を同様に合成すると、波長域
毎の像に歪みが生じてしまう。
た光検出素子と光軸から離れた位置の光検出素子とを考
えると、後者は時刻ｔ0 において地上での光軸から距離
ｘだけ離れた地点を見ているが、時刻ｔ1 においては距
離ｙだけ離れた地点を見ていることになる。ここで、観
測する地上に高低差がある場合には、前記距離ｘとｙと
が異なることになるが、前述の検出時間差は同一のた
め、高度の異なる場所の像を同様に合成すると、波長域
毎の像に歪みが生じてしまう。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従来は、このような歪
を取除くために、予め別途に調べておいた観測地点の高
度（対地高度）情報等のデータをもとに、異なる波長間
の検出時間差から生ずる歪等を補正して波長分解像を得
ていたが、地上の高低差が激しい場合には充分な対応が
できない等、精度の点で問題があった。本発明は、かか
る点に鑑みてなされたものであり、別途の地上データ等
を必要とせず、光検出素子による地上走査時に同時に対
地高度に依存する画像ズレ情報が得られるような分光結
像光学装置を得る事を目的とする。
を取除くために、予め別途に調べておいた観測地点の高
度（対地高度）情報等のデータをもとに、異なる波長間
の検出時間差から生ずる歪等を補正して波長分解像を得
ていたが、地上の高低差が激しい場合には充分な対応が
できない等、精度の点で問題があった。本発明は、かか
る点に鑑みてなされたものであり、別途の地上データ等
を必要とせず、光検出素子による地上走査時に同時に対
地高度に依存する画像ズレ情報が得られるような分光結
像光学装置を得る事を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、本
願請求項１記載の発明に係る分光結像光学装置では、結
像光学系と、その像面に配置され、複数の異る波長選択
性のある線状、又は点状の光検出素子を並列に配置して
構成された検出器とからなり、該検出器上における対象
物の像を各光検出素子の配列方向に走査することにより
対象物体の波長分解像を検出する分光結像光学装置にお
いて、前記光検出素子の少なくとも１組の波長特性が同
一であることを特徴とする。
願請求項１記載の発明に係る分光結像光学装置では、結
像光学系と、その像面に配置され、複数の異る波長選択
性のある線状、又は点状の光検出素子を並列に配置して
構成された検出器とからなり、該検出器上における対象
物の像を各光検出素子の配列方向に走査することにより
対象物体の波長分解像を検出する分光結像光学装置にお
いて、前記光検出素子の少なくとも１組の波長特性が同
一であることを特徴とする。
【０００８】また、本願請求項２記載の発明に係る分光
結像光学装置では、前記請求項１記載の分光結像光学装
置において、前記並列に配置された光検出素子のうち、
両外側列を構成する光検出素子の波長特性を同一として
いる。
結像光学装置では、前記請求項１記載の分光結像光学装
置において、前記並列に配置された光検出素子のうち、
両外側列を構成する光検出素子の波長特性を同一として
いる。
【０００９】
【作用】本発明は上記のように構成されているため以下
の作用を奏する。まず、本発明に係る分光結像光学装置
では、並列に配置された複数の異る波長選択性のある線
状又は点状の光検出素子のうち少なくとも１組の光検出
素子の波長特性を同一としているため、これらの同一波
長特性を持つ光検出素子からの出力の相関から、被検出
地点における検出像を合成する際の基準となる検出時間
差情報が得られる。
の作用を奏する。まず、本発明に係る分光結像光学装置
では、並列に配置された複数の異る波長選択性のある線
状又は点状の光検出素子のうち少なくとも１組の光検出
素子の波長特性を同一としているため、これらの同一波
長特性を持つ光検出素子からの出力の相関から、被検出
地点における検出像を合成する際の基準となる検出時間
差情報が得られる。
【００１０】即ち、同一波長特性を持つ光検出素子のう
ち、一つの光検出素子が地上のある点を走査した時から
他方の光検出素子が再び同一点を走査するまでの時間差
情報を基準とすれば、これらの同一波長特性を持つ光検
出素子と他の異なる波長特性を持つ光検出素子との相対
位置関係と移動速度とから、この同一点における特定の
波長域の像に対し、前述の検出時間差を補正する個別の
時間差情報が算出できることとなる。このため、これら
の個別の時間差情報から、被検出地点における対地高度
に依存する波長域毎の画像ズレ情報（必要な補正量）を
得ることが可能である。
ち、一つの光検出素子が地上のある点を走査した時から
他方の光検出素子が再び同一点を走査するまでの時間差
情報を基準とすれば、これらの同一波長特性を持つ光検
出素子と他の異なる波長特性を持つ光検出素子との相対
位置関係と移動速度とから、この同一点における特定の
波長域の像に対し、前述の検出時間差を補正する個別の
時間差情報が算出できることとなる。このため、これら
の個別の時間差情報から、被検出地点における対地高度
に依存する波長域毎の画像ズレ情報（必要な補正量）を
得ることが可能である。
【００１１】この対地高度に依存する画像ズレ情報は、
各光検出素子による地上走査と並行して獲得され、蓄積
される。そして、対象物体の波長分解像の検出（各波長
域における像の合成）時に、ここで蓄積された画像ズレ
情報に基いて補正処理が行われ、各波長域間で幾何学的
歪のない画像が得られる。従って、本発明によれば、予
め別途に調査した地上の高低差情報等のデータがなくて
も各光検出素子の走査に基く情報だけで正確な対象物体
の波長分解像を得ることが可能である。以下、実施例を
通じ本発明を更に詳しく説明する。
各光検出素子による地上走査と並行して獲得され、蓄積
される。そして、対象物体の波長分解像の検出（各波長
域における像の合成）時に、ここで蓄積された画像ズレ
情報に基いて補正処理が行われ、各波長域間で幾何学的
歪のない画像が得られる。従って、本発明によれば、予
め別途に調査した地上の高低差情報等のデータがなくて
も各光検出素子の走査に基く情報だけで正確な対象物体
の波長分解像を得ることが可能である。以下、実施例を
通じ本発明を更に詳しく説明する。
【００１２】
【実施例】本発明の一実施例に係る波長分解結像光学装
置を図１と図２を参照して説明する。この実施例は、例
えば人工衛星に搭載し、地球表面による太陽反射光及び
地球から発せられる赤外光による像を所定の波長域毎に
分解して検出し、温度分布や地形を調べる場合に用いら
れるものである。
置を図１と図２を参照して説明する。この実施例は、例
えば人工衛星に搭載し、地球表面による太陽反射光及び
地球から発せられる赤外光による像を所定の波長域毎に
分解して検出し、温度分布や地形を調べる場合に用いら
れるものである。
【００１３】図１に示す実施例では、対物レンズ、反射
対物光学系等からなる結像光学系１の像面に、４列の光
検出素子１１，１２，１３，１１ｎが並列に配置され、
各検出素子の前面には、夫々透過波長域の異るフィルタ
ー２１，２２，２３，２１ｎが配置されている。ただ
し、これらの光検出素子列の内、外側列を構成する１組
の光検出素子１１，１１ｎが同一波長特性（透過波長域
が同じフィルター２１，２１ｎを有する）となってい
る。
対物光学系等からなる結像光学系１の像面に、４列の光
検出素子１１，１２，１３，１１ｎが並列に配置され、
各検出素子の前面には、夫々透過波長域の異るフィルタ
ー２１，２２，２３，２１ｎが配置されている。ただ
し、これらの光検出素子列の内、外側列を構成する１組
の光検出素子１１，１１ｎが同一波長特性（透過波長域
が同じフィルター２１，２１ｎを有する）となってい
る。
【００１４】このような構成を有する分光結像光学装置
が、人工衛星の移動に伴なって図１の紙面に平行な方向
に移動すると、地上の対象物の像が４列の光検出素子１
１，１２，１３，１１ｎを横切る方向に走査される。こ
の時、検出素子１１と１１ｎとの出力時間差から、被検
出地点における対地高度に依存する画像ズレ情報が得ら
れ、その情報をもとに波長域毎に補正処理をすることで
各波長域間で歪みのない地上物体の波長分解像が得られ
る。
が、人工衛星の移動に伴なって図１の紙面に平行な方向
に移動すると、地上の対象物の像が４列の光検出素子１
１，１２，１３，１１ｎを横切る方向に走査される。こ
の時、検出素子１１と１１ｎとの出力時間差から、被検
出地点における対地高度に依存する画像ズレ情報が得ら
れ、その情報をもとに波長域毎に補正処理をすることで
各波長域間で歪みのない地上物体の波長分解像が得られ
る。
【００１５】即ち、検出素子１１と１１ｎとの出力時間
差並びに相対間隔と、分光結像光学装置（人工衛星）の
移動速度とから、被検出地点の対地高度（人工衛星と地
表面との距離）が検出できる。従って、被検出地点近傍
で高度変化が大きい場合であっても、当該地点を検出す
る各波長域の像を合成する際には、ここで検出された対
地高度情報に基いて走査像を合成して画像を作成するこ
ととなる。ただし、波長域間での歪を補正するだけであ
るなら、直接高度情報を求めることは必要でなく、時間
差情報だけで十分である。
差並びに相対間隔と、分光結像光学装置（人工衛星）の
移動速度とから、被検出地点の対地高度（人工衛星と地
表面との距離）が検出できる。従って、被検出地点近傍
で高度変化が大きい場合であっても、当該地点を検出す
る各波長域の像を合成する際には、ここで検出された対
地高度情報に基いて走査像を合成して画像を作成するこ
ととなる。ただし、波長域間での歪を補正するだけであ
るなら、直接高度情報を求めることは必要でなく、時間
差情報だけで十分である。
【００１６】この際に、例えば地上の物体Ｐから通常の
画像情報を取り込む際には検出素子１１で画像情報を取
入れた場合にその時刻情報も同時に取り込まれる。そし
て、その時刻ｔ0 には検出素子１２は異なる地点（Ｐよ
り手前位置、図の左側）の画像情報を取入れており、所
定の微少時間経過後に検出素子１２が物体Ｐからの画像
情報を取入れる。
画像情報を取り込む際には検出素子１１で画像情報を取
入れた場合にその時刻情報も同時に取り込まれる。そし
て、その時刻ｔ0 には検出素子１２は異なる地点（Ｐよ
り手前位置、図の左側）の画像情報を取入れており、所
定の微少時間経過後に検出素子１２が物体Ｐからの画像
情報を取入れる。
【００１７】このとき、物体Ｐおよびその近傍の画像を
作成する場合には、前述した各走査情報（画像情報と検
出時刻情報）を合成することで行うが、各波長域毎の画
像を作成する場合に前述した微少時間ずれ（対地高度に
より異なる）を考慮しないと他の波長域での画像との間
で歪が生ずる。
作成する場合には、前述した各走査情報（画像情報と検
出時刻情報）を合成することで行うが、各波長域毎の画
像を作成する場合に前述した微少時間ずれ（対地高度に
より異なる）を考慮しないと他の波長域での画像との間
で歪が生ずる。
【００１８】しかし、本実施例によれば物体Ｐを検出し
た各波長域での時刻情報を、検出素子１１と１１ｎとの
出力時間差（双方での検出時刻情報）と各検出素子との
相対位置関係とから算出される波長域毎の出力時間差に
より補正して、物体Ｐおよびその近傍位置での合成画像
が作成される。このため、各波長域毎に得られた画像が
夫々同一（縮尺）となり、各画像間で歪のない波長分解
像が得られるものとなっている。
た各波長域での時刻情報を、検出素子１１と１１ｎとの
出力時間差（双方での検出時刻情報）と各検出素子との
相対位置関係とから算出される波長域毎の出力時間差に
より補正して、物体Ｐおよびその近傍位置での合成画像
が作成される。このため、各波長域毎に得られた画像が
夫々同一（縮尺）となり、各画像間で歪のない波長分解
像が得られるものとなっている。
【００１９】ところで、同一波長特性の光検出素子の配
置は、他の光検出素子と同様に走査方向に並列配置され
ていればどのような配置でもよい。また、対地高度に依
存する画像ズレ情報の検出精度を考慮すれば、複数組設
置することが好ましいが、検出すべき波長域の種類（検
出したい波長域の数）や像の作成領域と検出素子列の大
きさとの関係等を考慮すると、検出素子列の片方の端と
もう片方の端、即ち両外側列に配置することが望まし
い。
置は、他の光検出素子と同様に走査方向に並列配置され
ていればどのような配置でもよい。また、対地高度に依
存する画像ズレ情報の検出精度を考慮すれば、複数組設
置することが好ましいが、検出すべき波長域の種類（検
出したい波長域の数）や像の作成領域と検出素子列の大
きさとの関係等を考慮すると、検出素子列の片方の端と
もう片方の端、即ち両外側列に配置することが望まし
い。
【００２０】ここで、同一波長特性の光検出素子を複数
組設けたものの一例を図２に示す。この実施例では、所
定の波長特性の光検出素子３１，３２，３３，３４の夫
々について、組となる同一波長特性の光検出素子３１
ｎ，３２ｎ，３３ｎ，３４ｎを光軸を挟んで対称に配置
している。
組設けたものの一例を図２に示す。この実施例では、所
定の波長特性の光検出素子３１，３２，３３，３４の夫
々について、組となる同一波長特性の光検出素子３１
ｎ，３２ｎ，３３ｎ，３４ｎを光軸を挟んで対称に配置
している。
【００２１】この実施例によれば、個々の波長域での像
を検出する際に、一組の光検出素子列で個々に取り込ん
だ画像情報から、前述した基準時間差等もその波長域独
自の値として取り込めるので、その波長域での独自の正
確な画像を取り込むことができる。
を検出する際に、一組の光検出素子列で個々に取り込ん
だ画像情報から、前述した基準時間差等もその波長域独
自の値として取り込めるので、その波長域での独自の正
確な画像を取り込むことができる。
【００２２】なお、以上の説明においては、分光結像光
学装置を人工衛星に搭載して地上を走査しながら波長分
解像を得ることを前提にしていたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば飛行機や自動車等に搭載
して対象物体の像を波長域毎に分解して観測する場合に
も適用できるものである。
学装置を人工衛星に搭載して地上を走査しながら波長分
解像を得ることを前提にしていたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、例えば飛行機や自動車等に搭載
して対象物体の像を波長域毎に分解して観測する場合に
も適用できるものである。
【００２３】
【発明の効果】以上に説明したように本発明において
は、並列に配置された光検出素子のうち少なくとも１組
の光検出素子が同一波長特性であるため、その出力の相
関から一つの光検出素子が地上のある点を走査した時か
ら他方の光検出素子が再び同一点を走査するまでの時間
差情報より対地高度に依存する画像ズレ情報を得ること
が可能である。
は、並列に配置された光検出素子のうち少なくとも１組
の光検出素子が同一波長特性であるため、その出力の相
関から一つの光検出素子が地上のある点を走査した時か
ら他方の光検出素子が再び同一点を走査するまでの時間
差情報より対地高度に依存する画像ズレ情報を得ること
が可能である。
【００２４】即ち、対地高度に依存する画像ズレ情報は
光検出素子による地上走査と平行して獲得、蓄積され、
対象物体の波長分解像の検出時にその情報に基いて補正
処理が行われ波長域間に幾何学的歪のない像が得られ
る。従って本発明においては、予め別途に調査した地上
の高低差情報等のデータがなくても光検出素子の走査に
よる情報だけで正確な対象物体の波長分解像を得ること
が可能である等の効果を有する。また、本発明は地表高
度変化を直接知ることができるという効果をもつことは
いうまでもない。
光検出素子による地上走査と平行して獲得、蓄積され、
対象物体の波長分解像の検出時にその情報に基いて補正
処理が行われ波長域間に幾何学的歪のない像が得られ
る。従って本発明においては、予め別途に調査した地上
の高低差情報等のデータがなくても光検出素子の走査に
よる情報だけで正確な対象物体の波長分解像を得ること
が可能である等の効果を有する。また、本発明は地表高
度変化を直接知ることができるという効果をもつことは
いうまでもない。
【図１】本発明の一実施例に係る分光結像光学装置の動
作を説明する説明図である。
作を説明する説明図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る分光結像光学装置の
概略構成図である。
概略構成図である。
【図３】従来の分光結像光学装置の概略構成図である。
【図４】従来の分光結像光学装置が高度差のある地点を
走査する場合の動作を説明する説明図である。
走査する場合の動作を説明する説明図である。
１，３，５：結像素子 ２，４，６：波長選択性のある検知器 １１，１２，１３，１１ｎ，３１，３２，３３，３４，
３４ｎ，３３ｎ，３２ｎ，３１ｎ：光検出素子 ２１〜２３，４１〜４４：フィルター
３４ｎ，３３ｎ，３２ｎ，３１ｎ：光検出素子 ２１〜２３，４１〜４４：フィルター
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−93915（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−209122（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−123742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−100720（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−199922（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 3/00 - 3/52
Claims (2)
- 【請求項１】 結像光学系と、その像面に配置され、複
数の異なる波長選択性のある線状、又は点状の光検出素
子を並列に配置して構成された検出器とからなり、該検
出器上における対象物の像を前記各光検出素子の配列方
向に走査することにより対象物体の波長分解像を検出す
る分光結像光学装置において、前記光検出素子の少なく
とも１組の波長特性が同一である事を特徴とする分光結
像光学装置。 - 【請求項２】 前記並列に配置された光検出素子のう
ち、両外側列を構成する光検出素子の波長特性を同一と
したことを特徴とする請求項１記載の分光結像光学装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13946791A JP3203684B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 分光結像光学装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13946791A JP3203684B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 分光結像光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04340428A JPH04340428A (ja) | 1992-11-26 |
| JP3203684B2 true JP3203684B2 (ja) | 2001-08-27 |
Family
ID=15245919
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13946791A Expired - Fee Related JP3203684B2 (ja) | 1991-05-16 | 1991-05-16 | 分光結像光学装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3203684B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2940832B1 (fr) * | 2009-01-05 | 2011-02-04 | Centre Nat Etd Spatiales | Engin aeronautique |
-
1991
- 1991-05-16 JP JP13946791A patent/JP3203684B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04340428A (ja) | 1992-11-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010529 |
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