JP3278688B2 - 非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ - Google Patents
非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラInfo
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Description
置されて地球環境の遠隔探査などに用いられる分光カメ
ラのファインダに関するものである。
探査に用いる高機能光学センサとして音響光学フィルタ
を用いた分光カメラを開発し使用している。一般に分光
カメラは観測対象物から放出される特定波長域の光を検
出し画像として捉えるものであるが、この音響光学フィ
ルタを用いた分光カメラにおける分光動作の原理を図1
を用いて説明する。図1において、(e)が音響光学素
子であって、高周波発振器(b)から特定の周波数の印
加電圧を音響振動子(c)に供給すると、該圧電振動素
子は印加電圧の高周波の振動数で振動している音響振動
子(c)から吸音素子(d)に接している面に向かって
超音波が伝搬される。この波動が加えられた状態で白色
光を偏光子(a)を通すことで偏光面の揃った光として
音響光学素子(e)に入射させると、出射側からは超音
波により偏光面が変化した特定波長域の光(単色光)と
共に、超音波による影響を受けないため偏光面の変わら
ないそれ以外の波長域の光(ほぼ白色光とみてよい。)
が混合されて得られる。この光を偏光ビームスプリッタ
(f)に入射すると、偏光面が変化させられた単色光と
偏光面の変わっていないそれ以外の光とを分離して取り
だすことができる。この原理によって音響振動子(c)
に供給する周波数を適宜設定することで特定の波長領域
の光の偏光を変えて取り出すこと、すなわち音響光学フ
ィルタとしての機能を果たすことが出来るものである。
そしてこの音響光学素子の駆動部の音響振動子に印加す
る高周波の周波数を所望値に設定すれば分光したい光の
波長域を特定することが可能である。ところで、その特
定領域の波長の画像を撮影する際には、実画像(非分光
画像)をもとにその撮影位置を特定するためのファイン
ダを必要とするものであるが、特に航空機や衛星から送
られてくる遠隔探査画像に基づく分光データを得る場合
など、被検体が静止していない場合には時々刻々位置関
係が変化するためリアルタイムのモニターが求められ
る。
ララックス)が少なく、見たとおりの画像が得られると
いうことで、図2に示したような一眼レフ型のファイン
ダが最も優れている。これはレンズLから入射した光を
可動ミラーMで上方に反射させ,さらにペンタプリズム
Pで反射させた後アイピースEを介し観察(モニター)
するものである。しかし撮影時すなわちフィルム面Fに
感光させている間上記可動ミラーMは、図示した位置か
らはねあげ状態に回動させられて被写体光がファインダ
系にはいかないため、その間はモニターできないという
欠点がある。また、一眼レフのファインダ系に上記のよ
うな可動ミラーを使わずにハーフミラーを用いて常時モ
ニター可能とすることもできるが、この場合は撮像光が
ファインダー系にも分けられるため、観測光のエネルギ
ーが低くなってしまうという問題やスペクトルにも影響
を与えてしまうため正しい分光観測ができないという問
題がある。従って、観測光に影響を与えずかつ常時リア
ルタイムで対象のモニター画像が得られるファインダの
実現が課題となる。
解決すること、すなわち音響光学フィルタ機能を用いた
分光カメラによって分光画像を撮影する際の、観測対象
の位置を特定したり分光画像と実画像すなわち非分光画
像とを比較したいという要望に対し、リアルタイムで撮
影期間中も中断することなく、視差が少なく撮影画像と
おり観察像が得られ、しかも明るく観測光に影響を与え
ることのないファインダ光学系を提供することを目的課
題とする。
を介して偏光面が揃った光となし、音響光学素子中を伝
搬されている超音波によって偏光面が変化された特定波
長域の単色光と該超音波によって偏光面が変えられるこ
とのないそれ以外の波長の混合光をつくり、その混合光
を偏光プリズムによって単色光を透過光として他方のそ
れ以外の波長の光を反射光として分離し、一方の単色光
を用いて分光画像を撮影すると共に、それ以外の波長の
光をファインダ系に用い、その光を再度反射させて画像
反転させ撮影画像と対応のとれたリアルタイムのモニタ
ー画像を得るものである。
て説明する。対物レンズ1を介して入射された被写体か
らの光を平行光線にするコリメートレンズ2と、該コリ
メートレンズ2からの平行光線を偏光面の揃った光にす
る偏光子3と、該偏光子からの光を受光する位置に配置
された超音波駆動部41を有する音響光学素子4と、該音
響光学素子4からの出射光を受光する位置に配置され前
記音響光学素子4によって偏光面が変えられた特定波長
の光を透過光として、それ以外の光とを反射光として偏
光面の違いにより分離する偏光プリズム5と、分離した
単色光を用いて分光像を結像させる分光画像光学系I
と、前記偏光プリズム5によって分離されたそれ以外の
光をプリズム若しくは平面鏡6によって再度反転させ、
撮像画像に一致させたモニター像を提供するファインダ
ー光学系IIとからなる分光カメラである。
光)以外の光は分離されるだけで使用されることはなか
ったが、本発明ではこの光は着目画像域の光が一部欠落
しているものの、当初の被写体光がほぼ揃った光である
ことから、これをファインダー系に使用しリアルタイム
のモニタ画像を分光画像撮影時にも連続して観測できる
ようにした。そしてこの画像は偏光プリズムによって反
転されているためファインダー光学系でプリズムなり平
面鏡によって再度反射を行わせる手段を備えることでフ
ァインダ画像を分光画像と位置関係を一致させるように
している。
て、偏光プリズム5によって分離した単色光を用いて分
光像を結像させる分光画像光学系Iは結像レンズ8と結
像位置に配置されたCCD撮像素子10と撮像画像を表示
する液晶ディスプレイ11とからなる構成を採用し、撮像
画像に一致させたモニター像を提供するファインダー光
学系IIは偏光プリズム5によって分離されたそれ以外の
光をプリズム6によって再度反転させてから結像レンズ
9とアイピース12からなる構成を採用した分光カメラで
ある。アイピースを介し観察されるファインダー画像は
分光画像と位置的に対応がとれており、リアルタイムで
モニターできる。分光画像光学系IのCCD撮像素子10
の撮像信号はラスター状に出力され設置されたディスプ
レイ11上にこれもリアルタイムで表示されるようになっ
ている。撮影者はファインダーを覗きながら被写体の適
正な位置を決め、所望タイミングで撮像しビデオ記録す
ることができる上、撮影中もモニターが中断されること
がないため、連続しての撮影に極めて便利である。
像位置にCCD撮像素子13を配置しディスプレイ14上で
モニターするようにしてもよい。その場合は撮影者はこ
のモニター用のディスプレイ14を見ながら作業を行うの
であるが、このディスプレイ14は必ずしもカメラ本体に
設置する必要はないので、遠隔に配置して衛星にカメラ
を載置した場合などの地上からの遠隔操作形態で用いる
ことが可能である。第2の実施例ではアイピースに替え
て結像位置にCCD撮像素子13を配置して、分光画像光
学系Iの画像を映すディスプレイ11をこのファインダー
系IIのディスプレイ14と並べて遠隔地に設置する。ま
た、記録手段15が備えられておりCCD撮像素子10,13
夫々で撮られた画像は適宜記録手段15に記録することが
出来るが、その際両画像は対応関係を担保して記録する
必要がある。そのためこの実施例では、夫々の画像情報
を一旦メモリ20に記憶し、撮影時刻若しくは撮影対象で
ある被検体が同じときにそれらを記録担体の同じ記憶領
域に一連のデータとして記録させ、再生に際しては表示
編集機能を有しているコントローラ21を備えていて、一
つのディスプレイ22上に画面分割等で比較表示すること
ができる。この機能は分光画像とファインダー画像との
対応表示にだけでなく、同一被検体についての周波数領
域の異なる分光画像を複数の分割画面に表示比較するこ
とも可能である。これによってファインダー光学系IIと
分光画像光学系Iで撮像された両画像は、一眼レフでは
できなかった全く同時点の映像を対応が担保された形で
記録されることになるが、このような形で記録された画
像は再生に際しては前記のコントローラ21によって周知
の画像処理技術を駆使することでディスプレイ上に並べ
て表示したり、時系列的に交互に表示したり、色を変え
て重ねて表示したりするなど所望の表示が可能である。
なお、この実施例においてはディスプレイ22は分光画像
光学系Iのディスプレイ11,ファインダー光学系IIのデ
ィスプレイ14と別個に設けたが、分光画像光学系Iのデ
ィスプレイ11と兼用してもよいし、ディスプレイ22を分
割画面としてこれが分光画像光学系Iのディスプレイ11
とファインダー光学系IIのディスプレイ14を兼用するも
のであってもよい。
おいては、従来被写体からの分光成分以外の光は分離さ
れるだけで使用されることはなかったが、本発明ではこ
の光は着目画像域の光が一部欠落しているものの、当初
の被写体光がほぼ揃った光であることから、これをファ
インダー系に使用したもので、一眼レフのファインダー
同様撮像光と同一の光学系を経て得た画像光であるた
め、視差が少なくファインダーで見たとうりの撮像画像
が得られる上、一眼レフと異なり撮影期間中も断続する
ことなく、リアルタイムでスペクトルに影響を受けない
明るいモニター画像が得られるものである。そしてこの
ファインダー光学系は偏光プリズムでの反射光を用いて
いるため、画像はその際の反射によって反転されている
がファインダー光学系でプリズム又は平面鏡を用いて再
度反射を行わせる構成を採用したことによって、ファイ
ンダーの画像は撮像画像と位置関係が一致したものとな
り、モニター画像に対応した分光画像を得ることができ
る。
画像を撮像時期の対応を担保した形で記録する手段と共
に、記録画像編集手段を備えたことによって、ファイン
ダ画像と分光画像、また同一被検体に対する異なる帯域
の分光画像を一連の画像データとして記憶し、再生する
に当たっては同一ディスプレイ上に分割表示したり、順
次時系列的に表示したり、色を変えて重ねて表示した
り、所望に応じた様々な表示形態が可能である。
図。
した図。
素子 2 コリメートレンズ 11,14,22 ディスプ
レイ 3 偏光子 12 アイピース 4 音響光学素子 15 記録手段 5 偏光プリズム 20 画像メモリ 6 プリズム(平面鏡) 21 コントローラ 7 音響振動子 I 分光画像光学系 8,9 結像レンズ II ファインダ光学
系
Claims (3)
- 【請求項1】 対物レンズと、該対物レンズを介して入
射された被写体からの光を平行光線にするコリメートレ
ンズと、該コリメートレンズからの平行光線を揃った直
線偏光光とする偏光子と、該偏光子からの光を受光する
位置に配置された超音波駆動部を有する音響光学素子
と、該音響光学素子からの出射光を受光する位置に配置
され前記音響光学素子によって偏光面が変えられた特定
波長域の光を透過光として分離し、それ以外の光を偏光
面の違いにより反射光として分離する偏光プリズムと、
分離した単色光を用いて分光像を結像させる分光画像光
学系とからなる分光カメラであって、前記偏光プリズム
によって反射光として分離されたそれ以外の光を再度反
射させる手段を介してファインダー光学系に導きモニタ
ー像を提供することを特徴とする分光カメラ。 - 【請求項2】 分光画像光学系とファインダー光学系の
結像部にCCD撮像素子を夫々配置し、両光学系の画像
をディスプレイ画面上に位置関係の対応が取れた形で常
時リアルタイムで表示できるものであって、更にそれぞ
れの画像を撮影時刻を対応させて記録する手段を備えて
いる請求項1に記載の分光カメラ。 - 【請求項3】 超音波駆動部は可変周波数の高周波電圧
が印加されて駆動されるものであって、駆動周波数に対
応した周波数帯域の分光成分を撮像した複数画像を一連
の画像情報として記憶する手段と、再生画像処理手段と
を備え、ディスプレイ上に分割して並列表示したり、時
系列的に順次表示したり、色を変えて重ねて表示したり
できることを特徴とする請求項2に記載の分光カメラ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25020299A JP3278688B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP25020299A JP3278688B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001074555A JP2001074555A (ja) | 2001-03-23 |
JP3278688B2 true JP3278688B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=17204350
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP25020299A Expired - Lifetime JP3278688B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | 非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3278688B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5371702B2 (ja) | 2009-11-06 | 2013-12-18 | 富士フイルム株式会社 | 電子内視鏡システム、電子内視鏡用のプロセッサ装置、及び電子内視鏡システムの作動方法 |
CN116148811B (zh) * | 2023-04-18 | 2023-06-20 | 锋睿领创(珠海)科技有限公司 | 基于波长异位分布平行光源的多光谱分段成像视觉系统 |
-
1999
- 1999-09-03 JP JP25020299A patent/JP3278688B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JP2001074555A (ja) | 2001-03-23 |
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