JP4952329B2 - Imaging apparatus, chromatic aberration correction method, and program - Google Patents

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Description

本発明は、デジタルカメラ等の撮像装置に係り、特に画像処理によって色収差を補正する撮像装置、色収差補正方法およびプログラムに関する。   The present invention relates to an imaging apparatus such as a digital camera, and more particularly to an imaging apparatus that corrects chromatic aberration by image processing, a chromatic aberration correction method, and a program.

通常、デジタルカメラ等の撮像装置に用いられるレンズには色収差があり、それが撮影画像の品質に大きな影響を及ぼす。色収差とは、レンズを通したときに起きる色ずれのことである。   Usually, a lens used in an imaging apparatus such as a digital camera has chromatic aberration, which greatly affects the quality of a captured image. Chromatic aberration is a color shift that occurs when passing through a lens.

すなわち、レンズの屈折率が光の色によって異なるために、レンズに白色光を通すと、焦点は一点に結ばすに、屈折率の高い青はレンズ側に焦点を結び、屈折率の低い赤はレンズから遠くに焦点を結ぶ。これは、光の波長によって屈折率と分散率が異なるために起きる現象であり、この波長の違いに起因する収差のことを色収差という。   That is, since the refractive index of the lens differs depending on the color of light, when white light is passed through the lens, the focal point is tied to one point, blue with a high refractive index is focused on the lens side, and red with a low refractive index is Focus far from the lens. This is a phenomenon that occurs because the refractive index and the dispersion rate differ depending on the wavelength of light, and the aberration caused by the difference in wavelength is called chromatic aberration.

従来、このような色収差を画像処理によって補正する方法が知られている。例えば、特許文献1には、CCD(charge coupled device)等の撮像素子を通じて得られた画像をRGBの各色の画像に分解した後、G(緑)画像を基準にして、B(青)画像を拡大処理すると共に、R(赤)画像を縮小処理して、これらを合成して、色収差を補正することが開示されている。   Conventionally, a method for correcting such chromatic aberration by image processing is known. For example, Patent Document 1 discloses that an image obtained through an image sensor such as a CCD (charge coupled device) is decomposed into RGB color images, and then a B (blue) image is obtained with reference to a G (green) image. It is disclosed that the chromatic aberration is corrected by enlarging and reducing the R (red) image and combining them.

なお、B(青)画像を拡大処理するのは、Bの色はGに比べて屈折率が高く、画像が小さくなるためである。また、R(赤)画像を縮小処理するのは、Rの色は屈折率が低く、画像が大きくなるからである。   The reason for enlarging the B (blue) image is that the color of B has a higher refractive index than G and the image becomes smaller. The reason for reducing the R (red) image is that the color of R has a low refractive index and the image becomes large.

また、特許文献2には、ビームスプリッタ(分光部材)によって入射光をRGBの3色に分光し、これらの光を3つの撮像素子にてそれぞれ受光して各色の画像を作り出すことで色収差を補正することが開示されている。
特開2004−336106号公報 特開2006−166336号公報
In Patent Document 2, incident light is split into three colors of RGB by a beam splitter (spectral member), and these lights are received by three image sensors to generate images of each color, thereby correcting chromatic aberration. Is disclosed.
JP 2004-336106 A JP 2006-166336 A

しかしながら、前記特許文献1のように、撮像素子にカラーフィルタを設けて、R,G,Bの各色の画像を作り出す方法では、各色の画像の解像度が低下するため、それが色収差の補正に影響して画質を低下させるなどの問題がある。一方、前記特許文献2のように分光色に対応させて多数の撮像素子を用いる構成では、高価となり、また、実装面積も大きくなるなどの問題がある。   However, in the method of creating color R, G, and B images by providing a color filter on the image sensor as in Patent Document 1, the resolution of each color image decreases, which affects the correction of chromatic aberration. As a result, there is a problem such as deterioration of image quality. On the other hand, the configuration using a large number of image sensors corresponding to the spectral colors as in Patent Document 2 has problems such as high cost and a large mounting area.

本発明は前記のような点に鑑みなされたもので、高解像度を維持しつつ、撮影レンズに起因する色収差を適切に補正して高画質の撮影画像を得ることのできる撮像装置、色収差補正方法およびプログラムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an imaging apparatus and a chromatic aberration correction method capable of appropriately correcting chromatic aberration caused by a photographing lens and obtaining a high-quality photographed image while maintaining high resolution. And to provide a program.

本発明は、撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮影レンズの前に配置され、狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブル手段と、連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替えるフィルタ駆動手段と、このフィルタ駆動手段による前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する撮影制御手段と、前記テーブル手段から撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記撮影制御手段によって順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す補正処理手段と、この補正処理手段によって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する合成処理手段とを具備したことを特徴とする。 The present invention corresponds to an imaging device that converts light incident through a photographing lens into an electrical signal, a spectral filter that is disposed in front of the photographing lens and has a narrow-band transmission characteristic, and a focal length of the photographing lens. The table means for storing the chromatic aberration characteristic data for each wavelength region, the filter driving means for sequentially switching the transmission characteristics of the spectral filter by continuous photographing, and the switching operation of the spectral filter by the filter driving means An imaging control unit that acquires a spectral image for each of a plurality of wavelength regions from the imaging device in a time-sharing manner, reads out characteristic data of chromatic aberration in each wavelength region corresponding to the focal length at the time of imaging from the table unit, and Te, subjected to correction processing of chromatic aberration in accordance with the wavelength region in each of a plurality of spectral images sequentially obtained by the photographing control means A correction process unit, characterized by comprising a composition processing unit that generates one shot image by combining the respective spectral image corrected processed by the correcting means.

また、本発明は、撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮影レンズの前に配置され狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブルと、を備えた撮像装置の色収差補正方法において、連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替える第1のステップと、この第1のステップによる前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する第2のステップと、前記テーブルから撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記第2のステップにて順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す第3のステップと、この第3のステップによって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する第4のステップとを有することを特徴とする。 The present invention also provides an imaging device that converts light incident through the photographing lens into an electrical signal, a spectral filter that is disposed in front of the photographing lens and has a narrow- band transmission characteristic, and a focal length of the photographing lens. In the chromatic aberration correction method of the imaging apparatus , comprising: a table storing chromatic aberration characteristic data corresponding to each wavelength region; a first step of sequentially switching transmission characteristics of the spectral filter by continuous shooting; A second step of acquiring, in a time-division manner, spectral images for each of a plurality of wavelength regions from the imaging device in conjunction with the switching operation of the spectral filter in the step of step, and each wavelength corresponding to the focal length at the time of photographing from the table read characteristic data of the chromatic aberration of the region, based on the characteristic data, the wavelength in each of a plurality of spectral images obtained sequentially in the second step A third step of performing correction processing of chromatic aberration in accordance with the area, and a fourth step of generating one captured image by combining the spectral images corrected by the third step. And

また、本発明は、撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮影レンズの前に配置され狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブルと、を備えた撮像装置を制御するコンピュータに、連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替える第1の機能この第1の機能による前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する第2の機能、前記テーブルから撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記第2の機能にて順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す第3の機能この第3の機能によって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する第4の機能を実現させることを特徴とする。 The present invention also provides an imaging device that converts light incident through the photographing lens into an electrical signal, a spectral filter that is disposed in front of the photographing lens and has a narrow- band transmission characteristic, and a focal length of the photographing lens. to a table storing characteristic data of chromatic aberration corresponding to each wavelength region, the computer controlling the imaging apparatus having a first of the continuous shooting sequentially switching the transmission characteristics of the spectral filter function, the first A second function for acquiring spectral images for each of a plurality of wavelength regions from the image sensor in a time-division manner in conjunction with the switching operation of the spectral filter by the function , and for each wavelength region corresponding to the focal length at the time of photographing from the table It reads the chromatic aberration characteristic data, on the basis of the characteristic data, chromatic aberration in accordance with the wavelength region in each of the sequential plurality of spectral images obtained at the second function The third function of performing a correction process, characterized in that to realize the fourth function of generating a one shot image by combining the respective spectral image corrected processed by the third function.

本発明によれば、連続撮影による分光フィルタの切替えによって得られる各波長帯の分光画像を用いて、高解像度を維持しつつ、色収差を適切に補正して高画質の撮影画像を得ることができる。   According to the present invention, it is possible to obtain a high-quality captured image by appropriately correcting chromatic aberration while maintaining high resolution, using a spectral image of each wavelength band obtained by switching spectral filters by continuous imaging. .

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の一実施形態に係る撮像装置として高速撮影可能なデジタルカメラを例にした場合の構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration when a digital camera capable of high-speed photography is taken as an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention.

デジタルカメラ11は、撮像素子12と、DSP(digital signal processor)部13と、撮影レンズ14と、分光フィルタ15とを備える。撮像素子12は、例えば6百万画素以上の高解像度で、秒60枚以上の高速で連続撮影可能なCMOS(complementary metal oxide semiconductor)などのイメージセンサで構成される。なお、この撮像素子12の表面には、一般的なベイヤー配列のRGBカラーフィルタなどの物理的な色生成部材は設けられていない。   The digital camera 11 includes an image sensor 12, a DSP (digital signal processor) unit 13, a photographing lens 14, and a spectral filter 15. The image pickup device 12 is composed of an image sensor such as a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) capable of continuous shooting at a high resolution of 6 million pixels or more and at a high speed of 60 or more images per second. Note that a physical color generating member such as a general Bayer array RGB color filter is not provided on the surface of the imaging element 12.

DSP部13は、撮像素子12から連続的に出力される画像信号を高速受信して処理する。撮影レンズ14は、焦点レンズ、ズームレンズなどからなり、撮像素子12の前に光軸方向に移動自在に設けられている。なお、実際には、撮像素子12と撮影レンズ14との間に、例えばブレ補正機構や絞り機構、シャッター機構などが設けられているが、本発明とは直接関係しないため、図示を省略する。   The DSP unit 13 receives and processes image signals continuously output from the image sensor 12 at high speed. The photographing lens 14 includes a focus lens, a zoom lens, and the like, and is provided in front of the image sensor 12 so as to be movable in the optical axis direction. Actually, for example, a blur correction mechanism, a diaphragm mechanism, a shutter mechanism, and the like are provided between the imaging element 12 and the photographing lens 14, but the illustration is omitted because they are not directly related to the present invention.

分光フィルタ15は、撮影レンズ14の前に配置され、狭帯域の透過特性を有する。この分光フィルタ15としては、LCTF(Liquid Crystal Tunable Filter)と呼ばれる液晶同調フィルタや、LCFP(Liquid Crystal Fabry-Perot etalo)と呼ばれる液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタなどが用いられる。なお、これらのフィルタ構成については、後に詳しく説明する。   The spectral filter 15 is disposed in front of the photographing lens 14 and has a narrow band transmission characteristic. As the spectral filter 15, a liquid crystal tuning filter called LCTF (Liquid Crystal Tunable Filter) or a liquid crystal Fabry-Perot etalon filter called LCFP (Liquid Crystal Fabry-Perot etalo) is used. These filter configurations will be described in detail later.

また、このデジタルカメラ11には、制御部16が設けられている。制御部16は、カメラ全体の制御を行うものであり、主としてCPUから構成される。なお、本実施形態では、DSP部13と制御部16とを分け、DSP部13側にて画像処理を高速に行う構成としているが、当然のことながら、制御部16側ですべての処理を行う構成であっても良い。   The digital camera 11 is provided with a control unit 16. The control unit 16 controls the entire camera and is mainly composed of a CPU. In the present embodiment, the DSP unit 13 and the control unit 16 are separated and image processing is performed at high speed on the DSP unit 13 side. However, as a matter of course, all processing is performed on the control unit 16 side. It may be a configuration.

図1に示すように、この制御部16には、レンズ駆動部17とフィルタ駆動部18が接続されている。レンズ駆動部17は、制御部16から出力されるレンズ駆動信号に従って撮影レンズ14を光軸方向に移動させる。この撮影レンズ14には、ズームレンズを含み、ズーム操作が指示された場合には、そのズームレンズが光軸の前後に移動することになる。フィルタ駆動部18は、制御部16から出力されるフィルタ駆動信号に従って分光フィルタ15を駆動し、分光フィルタ15の透過特性を順次切替えて各波長帯の光を取り込む。   As shown in FIG. 1, a lens driving unit 17 and a filter driving unit 18 are connected to the control unit 16. The lens driving unit 17 moves the photographing lens 14 in the optical axis direction according to the lens driving signal output from the control unit 16. The photographing lens 14 includes a zoom lens, and when a zoom operation is instructed, the zoom lens moves back and forth along the optical axis. The filter driving unit 18 drives the spectral filter 15 in accordance with the filter driving signal output from the control unit 16, and sequentially switches the transmission characteristics of the spectral filter 15 to take in light of each wavelength band.

その他、このデジタルカメラ11には、ストロボ19とストロボ駆動回路20、LED21とLED駆動回路22、垂直/水平方向の振動を検出する角速度センサ22a,22bとこれらのセンサ信号によってブレ検出を行うブレ検出回路23a,23b、表示部24と表示駆動回路25、操作入力部26、プログラム・メモリ27、データ・メモリ28、メモリカード29、USB端子30などが設けられている。   In addition, the digital camera 11 includes a strobe 19 and a strobe drive circuit 20, an LED 21 and an LED drive circuit 22, angular velocity sensors 22a and 22b that detect vertical / horizontal vibrations, and a shake detection that performs shake detection using these sensor signals. Circuits 23a and 23b, a display unit 24 and a display drive circuit 25, an operation input unit 26, a program memory 27, a data memory 28, a memory card 29, a USB terminal 30, and the like are provided.

表示部24は、例えばバックライト付きのカラー液晶装置からなり、撮影モード時には電子ファインダとしてスルー画像のモニタ表示を行う一方で、再生モード時には選択した画像等を再生表示する。表示駆動回路25は、制御部16からの駆動信号を受けて表示部24を表示駆動する。   The display unit 24 includes, for example, a color liquid crystal device with a backlight, and displays a through image on the monitor as an electronic viewfinder in the shooting mode, while playing back and displaying the selected image and the like in the playback mode. The display drive circuit 25 receives the drive signal from the control unit 16 and drives the display unit 24 for display.

操作入力部26は、ユーザが撮影操作や再生操作を行うときに用いられる。この操作入力部26は、例えば「電源」キー、「シャッター」キー、「撮影」キー、「再生」キー、「ストロボ」キー、「ズーム」キー、「メニュー」キー、「カーソル」キーなど、各種操作キーを有する。   The operation input unit 26 is used when a user performs a shooting operation or a reproduction operation. The operation input unit 26 includes various keys such as a “power” key, a “shutter” key, a “photograph” key, a “playback” key, a “strobe” key, a “zoom” key, a “menu” key, and a “cursor” key. Has operation keys.

プログラム・メモリ27には、デジタルカメラ11を動作させるための各種プログラムが記憶されている。その中には本発明を実現するためのプログラムも含まれる。データ・メモリ28は、後述するフィルタ制御テーブル28aを含む各種データを記憶する。メモリカード29は、デジタルカメラ11の本体に着脱自在であり、外部記録媒体として使用される。   The program memory 27 stores various programs for operating the digital camera 11. Among them, a program for realizing the present invention is also included. The data memory 28 stores various data including a filter control table 28a described later. The memory card 29 is detachable from the main body of the digital camera 11 and is used as an external recording medium.

また、このデジタルカメラ11は、電池31と電源制御部32が設けられており、電池31を駆動源として、電源制御部32から各部に対して電力供給がなされる。   Further, the digital camera 11 is provided with a battery 31 and a power supply control unit 32, and power is supplied from the power supply control unit 32 to each unit using the battery 31 as a drive source.

次に、デジタルカメラ11の各部の構成について説明する。   Next, the configuration of each part of the digital camera 11 will be described.

(a)分光フィルタ
本実施形態におけるデジタルカメラ11では、撮影レンズ14の前に設けた分光フィルタ15の透過特性を切替え制御することにより、複数の波長領域毎の分光画像を取得し、これらの分光画像を合成することで、1枚のカラー画像を生成するように構成されている。なお、実際には、各分光画像を合成する際に、色収差を補正するための拡大・縮小処理を施すが、それについては後に詳しく説明する。
(A) Spectral filter In the digital camera 11 according to the present embodiment, the transmission characteristics of the spectral filter 15 provided in front of the photographic lens 14 are switched and controlled so that spectral images for each of a plurality of wavelength regions are acquired, and these spectral images are obtained. By synthesizing the images, one color image is generated. In practice, enlargement / reduction processing for correcting chromatic aberration is performed when combining the spectral images, which will be described in detail later.

ここで、分光フィルタ15として、液晶同調フィルタ(LCTF)や、液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ(LCFP)などが用いられる。これらのフィルタの構成を説明する前に、これらのフィルタの原理の元であるリオ(Lyot)フィルタとファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの構成について説明しておく。   Here, a liquid crystal tuning filter (LCTF), a liquid crystal Fabry-Perot etalon filter (LCFP), or the like is used as the spectral filter 15. Before describing the configurations of these filters, the configurations of the Rio filter and the Fabry-Perot etalon filter, which are the basis of these filter principles, will be described.

(リオ・フィルタ)
図2はリオ・フィルタの構成を示す図であり、A〜Cの3層構造の例が示されている。図中の41a,41b,41c,41dは偏光板、42a,42b,42cは結晶板を示す。図3はリオ・フィルタの透過特性を示す図である。波形(A)、(B)、(C)は、図2のA層、B層、C層における光の透過波長を示している。波形(A+B)、(A+B+C)は、図2のA層+B層、A層+B層+C層における光の透過波長を示している。
(Rio filter)
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the Rio filter, and an example of a three-layer structure of A to C is shown. In the figure, reference numerals 41a, 41b, 41c and 41d denote polarizing plates, and 42a, 42b and 42c denote crystal plates. FIG. 3 is a diagram showing the transmission characteristics of the Rio filter. Waveforms (A), (B), and (C) show the transmission wavelengths of light in the A, B, and C layers of FIG. Waveforms (A + B) and (A + B + C) indicate the transmission wavelengths of light in the A layer + B layer and the A layer + B layer + C layer of FIG.

図2に示すように、リオ・フィルタは、平行な偏光板41a,41b,41c,41dの間に、方解石や水晶などの複屈折性(birefringence)を有する結晶板42a,42b,42cを配した構造を有する。   As shown in FIG. 2, in the Rio filter, crystal plates 42a, 42b, and 42c having birefringence such as calcite and quartz are disposed between parallel polarizing plates 41a, 41b, 41c, and 41d. It has a structure.

今、1層だけで説明すると、偏光板41aから入射して結晶板42aを透過した光は、互いに垂直な振動方向の通常光と異常光の2光線に分離し、それぞれ異なる屈折率と位相速度を持つ。   If only one layer is described, the light incident from the polarizing plate 41a and transmitted through the crystal plate 42a is separated into two light beams of normal light and extraordinary light in vibration directions perpendicular to each other. have.

ここで、結晶板42aの厚さをdとすると、結晶板42aのX軸方向に直線偏光した光に対して屈折率Ne 、Y軸方向に直線偏光した光に対して屈折率No の場合、位相差δと透過率Tは以下のように表される。 Here, assuming that the thickness of the crystal plate 42a is d, the refractive index N e for the light linearly polarized in the X-axis direction and the refractive index N o for the light linearly polarized in the Y-axis direction. In this case, the phase difference δ and the transmittance T are expressed as follows.

δ=(2π/λ)(Ne −No )d …(1)
T=cos2(δ/2) …(2)
分離した通常光と異常光は、同じ偏光状態で光路長の整数倍に等しい波長の光だけが結晶板42aから出射される。平行な2枚の偏光板41aと41bの間に、結晶板42bを45度回転させて配すると、全体の波長特性は、図3の波形(A)のように、周期的に多数の透過ピークがある櫛歯状の透過特性となる。結晶板42aの角度をモータ等で回転させることにより、透過波長のピークを変えて、フィルタ特性をチューニングすることができる。
δ = (2π / λ) (N e −N o ) d (1)
T = cos 2 (δ / 2) (2)
In the separated normal light and extraordinary light, only light having a wavelength equal to an integral multiple of the optical path length in the same polarization state is emitted from the crystal plate 42a. When the crystal plate 42b is rotated 45 degrees between the two parallel polarizing plates 41a and 41b, the entire wavelength characteristic is periodically made up of a number of transmission peaks as shown by the waveform (A) in FIG. There is a comb-like transmission characteristic. By rotating the angle of the crystal plate 42a with a motor or the like, the peak of the transmission wavelength can be changed and the filter characteristics can be tuned.

また、図2の例のように、N枚(ここでは3枚)の結晶板42a,42b,42cを用い、順に前の結晶板の厚さdが2倍となるように、dk=2k-1 ×d(k:1,2,…,N−1)として積層すると、最終的に図3の波形(A+B+C)に示すような狭帯域の特性を得ることができる。これにより、透過波長の多数のピークから所望波長の光だけを選択できる。なお、多層フィルタによる全体の透過率Tは、x=δ/2とおくと、次式のようになる。 Further, as in the example of FIG. 2, Nk (here, three) crystal plates 42a, 42b, and 42c are used, and dk = 2 k so that the thickness d of the previous crystal plate is doubled in order. When stacked as −1 × d (k: 1, 2,..., N−1), it is possible to finally obtain a narrow band characteristic as shown by the waveform (A + B + C) in FIG. Thereby, only the light of a desired wavelength can be selected from many peaks of the transmission wavelength. The overall transmittance T by the multilayer filter is expressed by the following equation when x = δ / 2.

T=T1・T2・T3・…TN-1
=cos2(x)・cos2(2x)・cos2(4x)・…cos2(2N-1x) …(3)
(ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ)
図4はファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの原理を示す図であり、図中の43a,43bは半透鏡(高反射、低定吸収ミラー)、44はレンズ系、45は焦点面(撮像素子)を示す。図5はファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの透過特性パターンを示す図である。
T = T 1・ T 2・ T 3・ ・ ・ ・ T N-1
= Cos 2 (x), cos 2 (2x), cos 2 (4x), ... cos 2 (2 N-1 x) (3)
(Fabry-Perot Etalon Filter)
FIG. 4 is a diagram showing the principle of the Fabry-Perot etalon filter, in which 43a and 43b are semi-transparent mirrors (high reflection and low constant absorption mirrors), 44 is a lens system, and 45 is a focal plane (imaging device). Indicates. FIG. 5 is a diagram showing a transmission characteristic pattern of a Fabry-Perot etalon filter.

ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタは、多重反射光線の干渉効果を利用して、狭い波長域の光だけを透過する。水晶の平行平板の両面、もしくは、2枚のガラス板の内面に、金属薄膜や誘電体多層薄膜などの反射膜をコートした単純な構造で、各種光学機器に広く利用されている。   The Fabry-Perot etalon filter transmits only light in a narrow wavelength range by utilizing the interference effect of multiple reflected light rays. It has a simple structure in which a reflective film such as a metal thin film or a dielectric multilayer thin film is coated on both surfaces of a parallel plate of quartz or the inner surfaces of two glass plates, and is widely used in various optical devices.

図4に示すように、半透鏡42aを透過して内部に入射された光線は、半透鏡42aと半透鏡42bとの間を多重反射する。透過光の波面は、偶数回の反射を受けた後に透過する各成分波面の重畳となる。位相差をδとすると、次式で表される。   As shown in FIG. 4, the light beam that has passed through the semi-transparent mirror 42 a and entered the inside is subjected to multiple reflections between the semi-transparent mirror 42 a and the semi-transparent mirror 42 b. The wavefront of the transmitted light is a superposition of the component wavefronts that are transmitted after receiving an even number of reflections. When the phase difference is δ, it is expressed by the following equation.

δ=(2π/λ)2nd cosθ
=4πnd cosθ/λ …(4)
また、入射光Iinに対し、透過光It は、
It =Iin×(1−R)2 /{(1−R)2 +4Rsin2(δ)}であるので、透過率Tは、次式のようになる。
δ = (2π / λ) 2nd cos θ
= 4πnd cosθ / λ (4)
For the incident light Iin, the transmitted light It is
Since It = Iin × (1−R) 2 / {(1−R) 2 + 4Rsin 2 (δ)}, the transmittance T is expressed by the following equation.

T=(1−R)2 /{(1−R)2 +4Rsin2(δ)} …(5)
ここで、δ:位相差、λ:波長、θ:入射角、d:ミラー間の物理的間隔、n:媒質の屈折率(空気の場合n=1)、R:ミラーの反射率である。
T = (1-R) 2 / {(1-R) 2 + 4Rsin 2 (δ)} (5)
Here, δ: phase difference, λ: wavelength, θ: incident angle, d: physical distance between mirrors, n: refractive index of medium (n = 1 in the case of air), and R: reflectance of mirror.

各成分波面間に位相差がないときに透過光が最大になり、このとき光学距離の差は、以下のように波長λの整数倍になる。   The transmitted light is maximized when there is no phase difference between the component wavefronts. At this time, the difference in optical distance is an integral multiple of the wavelength λ as follows.

mλ=2nd cosθ (m=1,2,3,…) …(6)
このとき、他の波長では、各透過成分波面間で打消し合いの干渉が起こり、透過光がゼロ近くまで減少する。
mλ = 2nd cos θ (m = 1, 2, 3,...) (6)
At this time, at other wavelengths, canceling interference occurs between the transmitted component wavefronts, and the transmitted light is reduced to near zero.

半透鏡42a,42bは、可視光ではAg、Au、Al、Cr、Rhなどを蒸着した金属膜コーティングでも可能だが、吸収ロスが大きいために、主に、多層の誘電体薄膜等が用いられる。可視光域では、高屈折率のH膜(ZnS等)と低屈折率のL膜(MgF2 等)を、λ/4厚ずつ交互に13層重ねた誘電体多層膜で、99.5%程度の反射率が得られる。 Although the semi-transparent mirrors 42a and 42b can be coated with a metal film in which Ag, Au, Al, Cr, Rh, or the like is vapor-deposited with visible light, a multilayer dielectric thin film or the like is mainly used because of a large absorption loss. In the visible light region, a dielectric multilayer film in which a high refractive index H film (ZnS or the like) and a low refractive index L film (MgF 2 or the like) are alternately stacked by 13 layers each having a thickness of λ / 4 is 99.5%. A degree of reflectivity is obtained.

半透鏡42a,42bの間隔dは、数ミクロン(μm)〜数センチ(cm)まで様々に設計できる。この間隔d、もしくは、媒質の屈折率nを変えることで、透過する波長を選択できる。また、フィルタの傾きを調整することで、波長特性を微調整することができる。   The distance d between the semi-transparent mirrors 42a and 42b can be designed variously from several microns (μm) to several centimeters (cm). By changing the distance d or the refractive index n of the medium, the wavelength to be transmitted can be selected. Further, the wavelength characteristic can be finely adjusted by adjusting the inclination of the filter.

ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタは、プリズムや回折格子に比べ、分解能が非常に高く、偏光板を使用するリオ・フィルタ等に比べ、透過率が高く、吸収が少ない。隣のピーク波長との間隔FSR(Free Spectral Range)を、最小帯域幅となる透過ピークの半値全幅FWHM(Full Windth at Half Maximum)で割った値は、フィネス(Finesse)と呼ばれ、フィルタ性能を表わす。フィネスをFとすると、以下のように表せる。   The Fabry-Perot etalon filter has a very high resolution compared to a prism or a diffraction grating, and has a higher transmittance and less absorption than a Rio filter using a polarizing plate. The value obtained by dividing the interval FSR (Free Spectral Range) with the adjacent peak wavelength by the full width at half maximum (FWHM) of the transmission peak, which is the minimum bandwidth, is called Finesse. Represent. If the finesse is F, it can be expressed as follows.

F=FSR/FWHM
=Δλ/δλ
=π√R/(1−R) …(7)
ここで、間隔FSRは以下のように表させる。
F = FSR / FWHM
= Δλ / δλ
= Π√R / (1-R) (7)
Here, the interval FSR is expressed as follows.

FSR=Δλ
=λ0 2/(2nd) …(8)
また、ピーク波長の半値全幅FWHMは以下のように表させる。
FSR = Δλ
= Λ 0 2 / (2nd) (8)
Further, the full width at half maximum FWHM of the peak wavelength is expressed as follows.

FWHM=δλ
=FSR/F …(9)
図5の透過率特性に示すように、鏡面の反射率Rを上げるほど、フィネスFが高くなり、波長分解能であるFWHM=δλを狭くし、透過ピークを鋭くすることができる。また、入射角θで入射する波長λの透過光の強度It(θ,λ)は、次式で表される。
FWHM = δλ
= FSR / F (9)
As shown in the transmittance characteristics of FIG. 5, as the reflectance R of the mirror surface is increased, the finesse F is increased, and the wavelength resolution FWHM = δλ can be narrowed and the transmission peak can be sharpened. Further, the intensity It (θ, λ) of the transmitted light having the wavelength λ incident at the incident angle θ is expressed by the following equation.

It(θ,λ)=I0(λ)/[1+{4R/(1−R)2}sin2(2πnd・cosθ/λ)]
=I0(λ)/{1+(F/π)2 sin2(δ/2)} …(10)
ここで、I0(λ)は、同心円状の干渉パターン(Hadinger fringe)の中心での透過光強度を示す。
It (θ, λ) = I0 (λ) / [1+ {4R / (1-R) 2 } sin 2 (2πnd · cos θ / λ)]
= I0 (λ) / {1+ (F / π) 2 sin 2 (δ / 2)} (10)
Here, I0 (λ) represents the transmitted light intensity at the center of the concentric interference pattern (Hadinger fringe).

光源が単色性(単一波長)ならば、エタロンは特定の条件を満たす入射角でのみ、光を透過させる。このため単色球面波を入射させると、同心円状の円環(干渉パターン)を生成する。   If the light source is monochromatic (single wavelength), the etalon will only transmit light at incident angles that meet certain conditions. For this reason, when a monochromatic spherical wave is incident, a concentric ring (interference pattern) is generated.

なお、ファブリ・ペロー・エタロン(固定間隔のものはエタロン板と呼ばれる)を分光フィルタとして用いる際には、入射角θが最も内側の干渉リング(円環)に相当する入射角よりも小さくなるように、次式の視野角FOV(Field of View)を制限する必要がある。   When a Fabry-Perot etalon (the one with a fixed interval is called an etalon plate) is used as a spectral filter, the incident angle θ is made smaller than the incident angle corresponding to the innermost interference ring (ring). In addition, it is necessary to limit the viewing angle FOV (Field of View) of the following equation.

FOV=√{(8/λ)×δλ} …(11)
上述したリオ・フィルタやファブリ・ペロー・エタロン・フィルタに、液晶分子を平行に配向して密封した液晶素子や電気光学結晶などの複屈折性要素を挿入して組合わせると、透過特性を可変可能な狭帯域フィルタを構成でき、所望の波長で分光撮影を行うことができる。
FOV = √ {(8 / λ) × δλ} (11)
Transmission characteristics can be varied by combining the above-mentioned Rio filter and Fabry-Perot etalon filter with a birefringent element such as a liquid crystal element or an electro-optic crystal in which liquid crystal molecules are aligned in parallel and sealed. A narrow-band filter can be configured, and spectroscopic imaging can be performed at a desired wavelength.

以下に、電子制御可能な分光フィルタ15として用いられる液晶同調フィルタ(LCTF)と液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ(LCFP)について説明する。   Hereinafter, a liquid crystal tuning filter (LCTF) and a liquid crystal Fabry-Perot etalon filter (LCFP) used as the electronically controllable spectral filter 15 will be described.

(液晶同調フィルタ)
図6は液晶同調フィルタの原理を示す図である。図中の51,52は偏光子(偏光板)、53は液晶素子、54は透明電極、55は液晶分子、56は交流電圧を示している。図7は液晶同調フィルタの構成例を示す図である。図中の61,62は偏光板、63は固定の結晶板、64は液晶パネル、65は交流電圧を示している。
(LCD tuning filter)
FIG. 6 is a diagram showing the principle of the liquid crystal tuning filter. In the figure, 51 and 52 are polarizers (polarizing plates), 53 is a liquid crystal element, 54 is a transparent electrode, 55 is a liquid crystal molecule, and 56 is an alternating voltage. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the liquid crystal tuning filter. In the figure, 61 and 62 are polarizing plates, 63 is a fixed crystal plate, 64 is a liquid crystal panel, and 65 is an alternating voltage.

図7に示すように、液晶同調フィルタは、2枚の偏光板61と偏光板62との間に水晶などの複屈折性を有する結晶板64と液晶パネル64を挟んでサンドイッチ構造としたものである。図7の例では、これを複数段積層して多段型としものを示している。これは、図2に示したリオ・フィルタの各層に液晶素子を挿入した構造と同じである。ただし、リオ・フィルタでは、結晶板をモータ等で回転させることでフィルタ特性を調整していたのに対し、液晶同調フィルタでは、結晶板は固定であり、液晶素子を電圧で動かしてフィルタ特性を調整する点で異なる。   As shown in FIG. 7, the liquid crystal tuning filter has a sandwich structure in which a liquid crystal panel 64 and a crystal plate 64 having birefringence such as crystal are sandwiched between two polarizing plates 61 and 62. is there. In the example of FIG. 7, a multistage type is formed by stacking a plurality of stages. This is the same as the structure in which a liquid crystal element is inserted in each layer of the Rio filter shown in FIG. However, in the Rio filter, the filter characteristics were adjusted by rotating the crystal plate with a motor, etc., whereas in the liquid crystal tuned filter, the crystal plate was fixed, and the filter characteristics were adjusted by moving the liquid crystal element with voltage. It differs in the point to adjust.

すなわち、液晶同調フィルタの原理を簡単に説明すると、図6に示すように、入力側の偏光子51を介して入射された光は、偏光板51の偏光軸に対し結晶軸が45度に設置された図示せぬ複屈折の結晶板により、それぞれ位相速度の異なった常光、異常光の2成分に等量に分割される。   That is, the principle of the liquid crystal tuning filter will be briefly explained. As shown in FIG. 6, the light incident through the polarizer 51 on the input side is set at a crystal axis of 45 degrees with respect to the polarization axis of the polarizing plate 51. The birefringent crystal plate (not shown) is divided into two components of ordinary light and extraordinary light having different phase velocities.

ここで、液晶分子55の長軸方向と短軸方向での屈折率の違いにより、長軸方向に偏光している光と、直交する偏光方向の光との間には、光路長差(Δφ=2πΔz/λ)が生じる。一対の透明電極54間にかける電圧を変化させると、液晶分子55の長軸方向が傾くので光路長差が小さくなる。透明電極54間に印加する電圧(V)の値によって、液晶分子55の結晶軸の一方の屈折係数が変化するので、一方の光は他方の光に比べて遅延する。   Here, due to the difference in refractive index between the major axis direction and the minor axis direction of the liquid crystal molecules 55, an optical path length difference (Δφ) between the light polarized in the major axis direction and the light in the orthogonal polarization direction. = 2πΔz / λ). When the voltage applied between the pair of transparent electrodes 54 is changed, the major axis direction of the liquid crystal molecules 55 is inclined, so that the optical path length difference is reduced. Depending on the value of the voltage (V) applied between the transparent electrodes 54, the refractive index of one of the crystal axes of the liquid crystal molecules 55 changes, so that one light is delayed compared to the other light.

このように、液晶素子53は遅相器として働き、液晶素子53を出た2つの成分は出力側の偏光子板52で合成されるが、干渉により波長に関して周期的な透過特性となる。   Thus, the liquid crystal element 53 functions as a phase retarder, and the two components exiting the liquid crystal element 53 are combined by the polarizer plate 52 on the output side, but have periodic transmission characteristics with respect to wavelength due to interference.

図7の点線枠で示した部分を1段として、次々に、結晶板63の厚さtが前段の2倍になるようにして複数段重ねることで、入射光の最終的な透過特性を狭帯域にすることができる。この場合、1段だけであれば、図3の波形(A)のようなブロードな特性となるが、多段構造とすることで、図3の波形(A+B+C)のように狭帯域な特性を得ることができる。   The portion indicated by the dotted line frame in FIG. 7 is a single step, and the thickness t of the crystal plate 63 is successively doubled so that the final transmission characteristic of incident light is narrowed. It can be a band. In this case, if there is only one stage, a broad characteristic such as the waveform (A) in FIG. 3 is obtained. However, by using a multistage structure, a narrow band characteristic such as the waveform (A + B + C) in FIG. 3 is obtained. be able to.

このように、液晶同調フィルタでは、リオ・フィルタのように結晶板を回転させる代りに、各層に挿入した液晶素子の透明電極間に印加する電圧を制御するだけで、各層の波長を連続して高速で可変でき、その組合せにより、全ての層を透過する所望の狭帯域の波長の光だけを選択的に透過させることが可能となる。   As described above, in the liquid crystal tuned filter, instead of rotating the crystal plate like the Rio filter, the voltage applied between the transparent electrodes of the liquid crystal element inserted in each layer is controlled, and the wavelength of each layer is continuously adjusted. It can be varied at high speed, and the combination makes it possible to selectively transmit only light of a desired narrow band wavelength that transmits all layers.

なお、1段の液晶同調フィルタであっても、電圧を印加してから所定の電圧値に達するまでの間の信号変化をサンプリングすることにより、液晶による屈性率の変化を利用して波長の異なる信号を取り出すことが可能である。ただし、1段では、図3の波形(A)のようなブロードな特性となるため、多段型として狭帯域の特性を得るような構成の方が好ましい。   Even in the case of a single-stage liquid crystal tuned filter, by sampling the signal change between when a voltage is applied and when the voltage reaches a predetermined voltage value, the change in the refractive index due to the liquid crystal is used to change the wavelength. Different signals can be extracted. However, since the single stage has a broad characteristic as shown by the waveform (A) in FIG. 3, a multi-stage configuration that obtains a narrow band characteristic is preferable.

(液晶同調フィルタの波長特性と波長の選択制御)
図8は液晶同調フィルタの各層における分光透過率と、これらを組合せた総合的な分光透過率の特性例を示す図である。また、図9はその液晶同調フィルタによって得られる各狭帯域の透過特性の組合せの例を重ねて表わした図である。
(Wavelength characteristics and wavelength selection control of liquid crystal tuned filter)
FIG. 8 is a diagram showing an example of the characteristics of the spectral transmittance in each layer of the liquid crystal tuning filter and the total spectral transmittance combining them. FIG. 9 is a diagram showing an example of a combination of transmission characteristics of each narrow band obtained by the liquid crystal tuning filter.

図8の例のように、所望の波長において、全フィルタにおける透過率のピークを揃えるためには、液晶にかけるAC(交流)もしくは直流(DC)の矩形波の電圧を調整して、所望の狭帯域波長に透過率ピークを合わせる必要がある。   As in the example of FIG. 8, in order to align the transmittance peak in all filters at a desired wavelength, the voltage of the AC (alternating current) or direct current (DC) rectangular wave applied to the liquid crystal is adjusted to obtain the desired peak. It is necessary to adjust the transmittance peak to a narrow band wavelength.

図10は液晶同調フィルタの液晶の両端に加える電圧と液晶層の屈折率の変化特性の例を示す図である。また、図11は液晶同調フィルタの電圧変化による分光透過率特性の変化の一例を示す図であり、ある層の液晶の両端にかける電圧を変化させた場合に分光透過率が変化する様子が示されている。   FIG. 10 is a diagram showing an example of the change characteristics of the voltage applied to both ends of the liquid crystal of the liquid crystal tuning filter and the refractive index of the liquid crystal layer. FIG. 11 is a diagram showing an example of the change in spectral transmittance characteristics due to the voltage change of the liquid crystal tuning filter, and shows how the spectral transmittance changes when the voltage applied to both ends of the liquid crystal in a certain layer is changed. Has been.

図11の例では、電圧V=0のとき、λa で透過率のピークとなり、λb で透過率が0となる。液晶層の両端に、V=V1をかけたとき、λa では透過率が減少し、λb で透過率がピークとなる。このように、電圧を上げていくと、透過率がピークや0になる帯域を順次調整することができる。   In the example of FIG. 11, when the voltage V = 0, the transmittance peaked at λa, and the transmittance became 0 at λb. When V = V1 is applied to both ends of the liquid crystal layer, the transmittance decreases at λa, and the transmittance reaches a peak at λb. In this way, when the voltage is increased, the bandwidth where the transmittance reaches a peak or 0 can be sequentially adjusted.

そこで、分光フィルタ15として積層型の液晶同調フィルタを用いた場合に、上述した各層の各電圧における分光透過率の特性データ、または、各波長(λi )に調整するために各層の液晶素子にかける電圧値のデータをテーブル化し、これをフィルタ制御テーブル28aとして予めデータ・メモリ28(図1参照)に記憶しておく。制御部16では、このフィルタ制御テーブル28aを参照して、各波長帯毎に所定の電圧を分光フィルタ15に印加してフィルタ特性(光の透過特性)を調整制御する。   Therefore, when a laminated liquid crystal tuning filter is used as the spectral filter 15, the characteristic data of the spectral transmittance at each voltage of each layer described above or the liquid crystal element of each layer is adjusted in order to adjust each wavelength (λi). The voltage value data is tabulated and stored in advance in the data memory 28 (see FIG. 1) as a filter control table 28a. The control unit 16 refers to the filter control table 28a, applies a predetermined voltage to the spectral filter 15 for each wavelength band, and adjusts and controls the filter characteristics (light transmission characteristics).

なお、図7に示したような液晶同調フィルタでは、不要な方向の偏光を遮断するために、液晶と結晶板の両側に偏光板が必要である。また、選択波長の帯域を5〜10nm程度の狭帯域だけの光で撮像して分光画像を得るためには、フィルタ層の数、すなわち、結晶板と液晶層の数を増やして、同時に透過する波長を分離する必要があり、偏光板の数が増えるので透過率が落ちる。この場合、図9の透過特性図に見られるように、特に短波長側では透過率がかなり低下する(暗くなる)難点がある。中心部と周辺部とでも透過率が変わり、一様ではない。   In the liquid crystal tuning filter as shown in FIG. 7, polarizing plates are necessary on both sides of the liquid crystal and the crystal plate in order to block polarized light in unnecessary directions. In addition, in order to obtain a spectral image by capturing a selected wavelength band with light of only a narrow band of about 5 to 10 nm, the number of filter layers, that is, the number of crystal plates and liquid crystal layers is increased and transmitted simultaneously. It is necessary to separate wavelengths, and the number of polarizing plates increases, so the transmittance decreases. In this case, as seen in the transmission characteristic diagram of FIG. 9, there is a problem that the transmittance is considerably lowered (darkened) particularly on the short wavelength side. The transmittance varies between the central portion and the peripheral portion, and is not uniform.

また、液晶同調フィルタでは、液晶の立上り時間や、波長帯の切替え処理や調整処理に時間がかかると、高速撮影が制限される。例えば、可視光領域400〜700nmを10nmの波長間隔毎に撮影する場合、31枚撮影する必要があり、液晶の立上り時間や波長の切替えに約50ms以上かかるとすると、露出条件などが満たされたとしても、秒当り20枚(帯域)程度しか撮影できないので、全帯域の撮影に1秒以上かかってしまう等の制約がある。   Further, in the liquid crystal tuned filter, high-speed shooting is limited when it takes time for the rise time of the liquid crystal or the wavelength band switching processing and adjustment processing. For example, when photographing the visible light region of 400 to 700 nm at every 10 nm wavelength interval, it is necessary to shoot 31 images, and if it takes about 50 ms or more for the rise time of the liquid crystal and the switching of the wavelength, the exposure condition is satisfied. However, since only about 20 shots (band) can be taken per second, there is a limitation that it takes 1 second or more to shoot all bands.

(液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ)
図12は液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの構成例を示す図である。図中の71はガラス板、石英板などの基板、72はスペーサ・封止材、73は液晶、74は誘電体反射膜、75は透明ITO(indium tin oxyde)膜、76は交流電圧を示す。また、図13および図14は液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの特性を示す図であり、図13は各種ギャップ寸法におけるFSRを示し、図14は各層の透過率特性を示している。
(Liquid crystal Fabry-Perot Etalon filter)
FIG. 12 is a diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal Fabry-Perot etalon filter. In the figure, 71 is a substrate such as a glass plate or quartz plate, 72 is a spacer / sealing material, 73 is a liquid crystal, 74 is a dielectric reflecting film, 75 is a transparent ITO (indium tin oxyde) film, and 76 is an AC voltage. . FIGS. 13 and 14 are graphs showing the characteristics of the liquid crystal Fabry-Perot etalon filter. FIG. 13 shows the FSR in various gap dimensions, and FIG. 14 shows the transmittance characteristics of each layer.

液晶ファブリ・ペロー・エタロン。フィルタは、図4の多重反射を利用するファブリ・ペロー・エタロン・フィルタにおける薄膜ミラーが形成された2枚のガラス板等の間に、液晶層を封入し、両側に透明電極を形成したものである。図12の例では、多層構造とした構成が示されている。   Liquid crystal Fabry-Perot Etalon. The filter has a liquid crystal layer sealed between two glass plates on which a thin film mirror is formed in the Fabry-Perot etalon filter using the multiple reflection of FIG. 4 and transparent electrodes are formed on both sides. is there. In the example of FIG. 12, a configuration having a multilayer structure is shown.

所定の波長特性となるようにミラー間隔(ギャップ)を最適に設計するのに加え、エタロンのギャップ幅を埋める液晶層の両側電極に印加する電圧を変えることで、前述の図10と同様に、液晶層の屈折率nを変化させて、それまでピークではなかった波長に透過率ピークを与えるように変化させ、所望の透過波長にチューニングする。   In addition to optimally designing the mirror interval (gap) so as to have a predetermined wavelength characteristic, by changing the voltage applied to both side electrodes of the liquid crystal layer filling the gap width of the etalon, as in FIG. The refractive index n of the liquid crystal layer is changed to change the wavelength so as to give a transmittance peak to a wavelength that was not the peak until then, and is tuned to a desired transmission wavelength.

また、異なるミラー間隔のエタロンを多層に積層し、各層に設けた液晶層の両端に印加する電圧を変えることで、複数層のフィルタ全てを透過する所望の狭帯域の波長の光だけを撮像して、分光撮影に利用できる。   In addition, by stacking etalons with different mirror spacings in multiple layers and changing the voltage applied to both ends of the liquid crystal layer provided in each layer, only the light of the desired narrowband wavelength that passes through all the filters in multiple layers is imaged. Can be used for spectroscopic photography.

ただし、液晶の特性として、この屈折率変化は偏光の直交2成分のうち、1成分のみにしか機能しないため、他の成分はチューニングには寄与できず、この不要成分をブロックするためにLCFPと直列に偏光板を挿入する必要がある。   However, as a characteristic of the liquid crystal, this refractive index change functions only in one of the two orthogonal components of polarized light, so other components cannot contribute to tuning, and LCFP and It is necessary to insert a polarizing plate in series.

(液晶ファブリ・ペロー・エタロンの設計)
分光撮影で利用するフィルタの動作波長範囲を、例えば、波長400nm〜700nmの可視光全域とする場合、その全域において高反射率となるコーティングを、平面度の高いエタロン基板上に蒸着する必要がある。
(Design of liquid crystal Fabry-Perot etalon)
When the operating wavelength range of a filter used in spectroscopic imaging is, for example, the entire visible light with a wavelength of 400 nm to 700 nm, it is necessary to deposit a coating having high reflectivity over the entire area on an etalon substrate with high flatness. .

また、コーティングの反射率と透過率との相反や、エタロン面の平坦度や間隔の平行精度などから、実用的に無理なく実現できるフィネスFには、例えば、波長400nmでF≦8、波長600nmでF≦10、波長800nmでF≦12、波長1200nmでF≦15、波長1500nmでF≦20などと、ある程度の限界がある。   In addition, the finesse F that can be practically and easily realized from the reciprocity of the reflectance and transmittance of the coating, the flatness of the etalon surface and the parallel accuracy of the interval, and the like are, for example, F ≦ 8 at a wavelength of 400 nm and a wavelength of 600 nm. F ≦ 10 at a wavelength of 800 nm, F ≦ 12 at a wavelength of 800 nm, F ≦ 15 at a wavelength of 1200 nm, F ≦ 20 at a wavelength of 1500 nm, and so on.

所望の帯域における波長分解能(最小帯域幅)を、FWHM=δλ=50nm、あるいは、10nmに設定したい場合、例えば、400〜700nmの可視光域では、実現できるフィネスF=8〜10程度と考えると、前述の式(6)から、フィネスF=Δλ/δλである。   When it is desired to set the wavelength resolution (minimum bandwidth) in a desired band to FWHM = δλ = 50 nm or 10 nm, for example, in the visible light range of 400 to 700 nm, it is considered that finesse F is about 8 to 10 From the above equation (6), finesse F = Δλ / δλ.

したがって、δλ=50nmの場合には、ピーク波長の間隔FSR=Δλ=δλ×F=50nm×8=400nmとなり、単一のエタロンでも可視光全域で利用できるが、δλ=10nmの場合、FSR=δλ×F=10nm×8=80nmとなり、帯域内で3〜4個のピーク波長が同時に透過されてしまうことになり、3〜4個の次数分離フィルタを必要とする。   Therefore, when δλ = 50 nm, the peak wavelength interval FSR = Δλ = δλ × F = 50 nm × 8 = 400 nm, and even a single etalon can be used in the entire visible light range, but when δλ = 10 nm, FSR = δλ × F = 10 nm × 8 = 80 nm, and 3 to 4 peak wavelengths are simultaneously transmitted within the band, and 3 to 4 order separation filters are required.

また、図13に示すように、フィネスの点からは所望のFSRが可能であっても、種々のギャップ幅(ミラー間隔)に対するFSRと波長λの関係から、例えば、実現できるエタロンの最小ギャップ幅が3μmの場合、単一エタロンでは、可視光全域ではFSRは30〜80nm程度しか得られないので、次数分離フィルタが4〜10個程度必要になることがわかる。このような場合、複数のエタロンを組合せた多層のLCFPを利用する。   Further, as shown in FIG. 13, even if a desired FSR is possible in terms of finesse, for example, the minimum gap width of etalon that can be realized from the relationship between the FSR and the wavelength λ with respect to various gap widths (mirror intervals). Is 3 μm, a single etalon can obtain an FSR of only about 30 to 80 nm over the entire visible light range, and thus it is understood that about 4 to 10 order separation filters are required. In such a case, a multilayer LCFP in which a plurality of etalon is combined is used.

(多層のLCFPの組合せ)
複数のエタロンを直列に組合せて使う場合、ギャップ幅の大きな方の第1エタロン(波長分解エタロン)が、系全体の透過幅を規定し、ギャップ幅の小さな方の第2エタロン(次数抑制エタロン)がFSRを規定する。系全体のFSRは、両方のエタロンのFSRの比に依存する。
(Combination of multi-layer LCFP)
When multiple etalons are used in series, the first etalon with the larger gap width (wavelength-resolved etalon) defines the transmission width of the entire system, and the second etalon with the smaller gap width (order suppression etalon). Defines the FSR. The overall system FSR depends on the ratio of the FSRs of both etalons.

第1エタロンのFSR1 と、第2エタロンのFSR2 との整数比が、B/Aで表現できるとすると、以下のような式で表される。 And FSR 1 of the first etalon, an integer ratio of the FSR 2 of the second etalon, when can be represented by B / A, is expressed by the following formula.

FSR=A×FSR1 =B×FSR2 …(12)
B=1の場合は、第2エタロンのFSR2 そのものが全体系のFSRになる。それ以外なら、全体系のFSRは次数抑制エタロンのFSR2 よりもB倍だけ大きくなる。
FSR = A × FSR 1 = B × FSR 2 (12)
When B = 1, the FSR 2 of the second etalon itself becomes the FSR of the entire system. Otherwise, the overall FSR is B times larger than the FSR 2 of the order suppression etalon.

前記式(12)から、2台のエタロンを組合せた系では、波長分解エタロンのFSRはA倍に拡大し、全体系のFSRの中に存在できる透過帯の総数も、A倍(FSR拡大係数)に拡大することができる。次数分離フィルタの数を最少にするためには、液晶のチューナブルレンジ(屈折率の変化範囲)よりも大きくならない範囲で、エタロンのFSRを最大化することが必要である。   From the equation (12), in the system combining two etalons, the FSR of the wavelength-resolved etalon is expanded A times, and the total number of transmission bands that can exist in the FSR of the entire system is also A times (FSR expansion coefficient). ). In order to minimize the number of order separation filters, it is necessary to maximize the etalon FSR within a range that does not exceed the tunable range (refractive index change range) of the liquid crystal.

例えば、ギャップ幅3μmのエタロンでは、可視光域(400nm〜700nm)が10個の次数で満たされるが、図14に示すように、ギャップ幅6μmと、7.5μmのエタロンを組合せると、得られるFSRは、ギャップ幅3μmの単体エタロンの2倍、ギャップ幅1.5μmの単体エタロンに相当するものが実現できる。   For example, in an etalon with a gap width of 3 μm, the visible light region (400 nm to 700 nm) is filled with 10 orders. However, as shown in FIG. 14, when an etalon with a gap width of 6 μm and 7.5 μm is combined, it can be obtained. The FSR that can be realized is equivalent to a single etalon having a gap width of 3 μm and a single etalon having a gap width of 1.5 μm.

(b)撮像素子
本実施形態では、撮像素子12としてCMOSイメージセンサを用いる。撮像素子12をCCDイメージセンサで構成した場合には、入射光によってフォトダイオードに発生した信号電荷を増幅せずにそのまま、垂直と水平のCCD転送路によって順繰りに転送され、出力回路で初めてFD(Floating Diffusion)アンプにより信号電圧に増幅されて出力される。CCDから出力された撮像信号は、CDS(Correlated Double Sampling:相関二重サンプル)回路でノイズ除去およびサンプル&ホールド処理され、AGC(自動利得制御)アンプで増幅され、ADC(A/D変換器)でデジタル撮像信号に変換されて、DSP(信号処理回路)に出力される。
(B) Image Sensor In this embodiment, a CMOS image sensor is used as the image sensor 12. When the image pickup device 12 is constituted by a CCD image sensor, the signal charge generated in the photodiode by the incident light is not amplified and transferred as it is through the vertical and horizontal CCD transfer paths, and the first FD ( Floating Diffusion) The signal voltage is amplified and output by an amplifier. The imaging signal output from the CCD is subjected to noise removal and sample and hold processing by a CDS (Correlated Double Sampling) circuit, amplified by an AGC (automatic gain control) amplifier, and ADC (A / D converter). Is converted into a digital imaging signal and output to a DSP (signal processing circuit).

一方、撮像素子12をCMOSイメージセンサで構成した場合には、一般的なAPS(Active Pixel Sensor:増幅型画素センサ)型のCMOSイメージセンサでは、フォトダイオードを含む単位画素回路毎に増幅素子が内蔵されている。フォトダイオードで光電変換された信号電荷は、画素回路内のアンプで一旦増幅され、垂直走査回路からの行アドレス選択信号と水平走査回路からの列選択信号によりXYアドレス方式で選択された画素毎の撮像信号を順次取り出すことができる。   On the other hand, when the imaging device 12 is constituted by a CMOS image sensor, a general APS (Active Pixel Sensor) type CMOS image sensor includes an amplification device for each unit pixel circuit including a photodiode. Has been. The signal charge photoelectrically converted by the photodiode is once amplified by an amplifier in the pixel circuit, and is selected for each pixel selected by the XY address method by the row address selection signal from the vertical scanning circuit and the column selection signal from the horizontal scanning circuit. Imaging signals can be taken out sequentially.

ここで、CMOSでは、CCDのように順番に取り出さなくとも、任意の画素や領域の撮像信号だけを任意の順序で取り出しできるので、デジタルズーム処理で所定領域のみを切出して読出す場合などに高速で読み出せる。   Here, in the CMOS, it is possible to take out only the imaging signals of arbitrary pixels and regions in an arbitrary order without taking out them sequentially like a CCD. Therefore, when a predetermined region is cut out by digital zoom processing and read out at a high speed, etc. Can be read.

また、CCDでは、信号電荷をそのまま転送するのでスミアやノイズに弱いが、CMOSは、画素毎にランダムアクセスで読出せ、各画素回路は電気的に分離しているので伝送ノイズに強く、また同じCMOS製造プロセスにてイメージセンサの周辺に、加算演算回路など論理回路や信号処理回路を高集積化して一緒に作りこめる利点がある。   In CCD, signal charge is transferred as it is, so it is vulnerable to smear and noise. However, CMOS can be read by random access for each pixel, and each pixel circuit is electrically separated, so it is resistant to transmission noise and the same. There is an advantage that a logic circuit such as an addition operation circuit and a signal processing circuit can be highly integrated around the image sensor in the CMOS manufacturing process.

反面、CMOSでは、画素毎のアンプの閾値など、個々の素子バラツキによる固定パターンノイズ(FPN)や暗電流、kTC雑音が大きい難点があったが、最近では、埋め込みフォトダイオードとFDアンプを用いる構造にして、暗電流とKTC雑音を低減できるようになった。   On the other hand, in CMOS, there are problems such as fixed pattern noise (FPN), dark current, and kTC noise due to variations in individual elements such as the threshold value of the amplifier for each pixel, but recently, a structure using embedded photodiodes and FD amplifiers. As a result, dark current and KTC noise can be reduced.

また、列信号線毎に並列に並んだ列回路に設けたColumn型CDS/ADC回路等により、フォトダイオードをリセットする前と後の信号を減算して固定パターンノイズ(FPN)を除去できるようになり、列回路毎に積分型や巡回型、逐次型などのAD変換器を組み込んで、デジタル信号での撮像信号出力もできるようになった。   Also, fixed pattern noise (FPN) can be removed by subtracting the signal before and after resetting the photodiode by a column type CDS / ADC circuit or the like provided in a column circuit arranged in parallel for each column signal line. Therefore, an integration type, a cyclic type, a sequential type or the like AD converter is incorporated in each column circuit, and an image pickup signal can be output as a digital signal.

ここで、撮像素子12を高速分光カメラに用いる場合には、任意のサイズの画像領域を選択して、領域内の画素の撮像信号の読み出しができるように構成する。   Here, when the image sensor 12 is used in a high-speed spectroscopic camera, an image area of an arbitrary size is selected and an image signal of pixels in the area can be read out.

また、図示せぬCDS/ADC回路の後段や水平走査回路に、複数の画素の撮像信号同士をデジタル信号で加算する加算回路や演算回路を設けて、デジタルズーム時や高感度撮影時には、選択領域内の画素データを任意の行列毎に複数画素分加算された撮像信号を読み出しできるように構成する。これにより、画素あたりの撮影感度を実質的に加算数分だけ上げることができ、短い露出時間でも露出が良好な撮影ができ、高速レートの動画撮影や連続撮影でも、画像データ量の小さい撮像信号に変換して出力できるようにするのが望ましい。   In addition, an adder circuit and an arithmetic circuit for adding image signals of a plurality of pixels as digital signals are provided in a subsequent stage or a horizontal scanning circuit of a CDS / ADC circuit (not shown), so that the selected area can be used during digital zoom or high-sensitivity shooting. The image signal obtained by adding a plurality of pixels of the pixel data for each arbitrary matrix is read out. As a result, the shooting sensitivity per pixel can be increased substantially by the number of additions, shooting with good exposure can be achieved even with a short exposure time, and imaging signals with a small amount of image data even during high-speed movie shooting or continuous shooting. It is desirable to be able to output by converting to.

なお、撮像素子12の撮像信号は、CDS/ADC回路から水平走査回路の列選択信号により選択された列信号として順次出力される。このとき、高速クロックに同期させて並列デジタル信号として出力するか、もしくは、並列のデジタル信号を符号化し、図示せぬ並列/直列変換回路により変換して直列のデジタル撮像信号として出力する。これにより、高解像度の撮像信号を、高速レートでDSP部13に転送出力できる。   The image pickup signal of the image pickup device 12 is sequentially output as a column signal selected by the column selection signal of the horizontal scanning circuit from the CDS / ADC circuit. At this time, it is output as a parallel digital signal in synchronization with a high-speed clock, or the parallel digital signal is encoded, converted by a parallel / serial conversion circuit (not shown), and output as a serial digital imaging signal. Thereby, it is possible to transfer and output a high-resolution imaging signal to the DSP unit 13 at a high rate.

上述したように、撮像素子12から読み出された撮像信号のデジタル信号は、並列/直列変換回路で順次シリアル(直列)のデジタル信号に変換され、DSP部13に転送される。高解像度、高速フレームで撮像を行うためには、当然ながら、撮像信号を高速でDSP部13に転送する必要がある。   As described above, the digital signal of the imaging signal read from the imaging element 12 is sequentially converted into a serial (serial) digital signal by the parallel / serial conversion circuit and transferred to the DSP unit 13. In order to capture an image with a high resolution and a high-speed frame, naturally, it is necessary to transfer the imaging signal to the DSP unit 13 at a high speed.

ここで、一般のCMOS入出力回路では、入出力信号の振幅は、電源電圧範囲の一杯の範囲で振らせるので、消費電力が大きくなり、転送できる速度も遅くなってしまう。そこで、例えば、CML系(Current Mode Logic:電流モードロジック)またはLVDS系(Low-Voltage Differential Signaling:小振幅差動信号方式)の入出力回路を用いるものとする。   Here, in the general CMOS input / output circuit, the amplitude of the input / output signal is swung within the full range of the power supply voltage range, so that the power consumption is increased and the transfer speed is also reduced. Therefore, for example, an input / output circuit of CML (Current Mode Logic) or LVDS (Low-Voltage Differential Signaling) is used.

CML系の入出力回路では、トランジスタを不飽和領域で使用して、インピーダンスを低くし、電圧を振らせるというよりは電流をon/offさせる方法を用いる。したがって、浮遊容量を充・放電する量を減らして高速動作できる。   In a CML system input / output circuit, a method is used in which a transistor is used in an unsaturated region to reduce impedance and turn on / off current rather than swing voltage. Therefore, the amount of charge / discharge of the stray capacitance can be reduced and high speed operation can be performed.

また、LVDS系の入出力回路は、2本の信号線を使って情報を運ぶ差動信号方式で、単一チャネルあたり数百〜数千Mbps(メガビット/秒)の高速度でデータ伝送でき、かつ、mWレベルの低消費電力の差動データ伝送方式として、内部バスの信号線の本数も減らせる。LVDSでは、電流モード・ドライバの採用と、+1.2V電位を中心に0.3Vの上下振幅内で振らせる小振幅によって、コモンモードノイズを除去でき、広い周波数範囲に対して高いノイズ耐性が得られる。   In addition, the LVDS input / output circuit is a differential signal system that carries information using two signal lines, and can transmit data at a high speed of several hundred to several thousand Mbps (megabits / second) per single channel. In addition, the number of signal lines of the internal bus can be reduced as a differential data transmission system with low power consumption at the mW level. In LVDS, common mode noise can be removed by using a current mode driver and a small amplitude that swings within the upper and lower amplitudes of 0.3V around the + 1.2V potential, and high noise resistance is obtained over a wide frequency range. It is done.

(c)DSP
撮像素子12から読み出されたデジタルの撮像信号は、DSP部13に与えられる。DSP部13では、まず、シェーディング補正や黒レベル補正、欠陥画素補正などを行った後、デジタルAGCで増幅するとともに、ホワイトバランス調整やカラーバランス調整などを行う。
(C) DSP
The digital image signal read from the image sensor 12 is given to the DSP unit 13. The DSP unit 13 first performs shading correction, black level correction, defective pixel correction, and the like, and then amplifies the digital AGC and performs white balance adjustment, color balance adjustment, and the like.

ここで、通常のRGB3色カラーの撮像素子では、撮像素子の前面に設けられたモザイク状のRGBカラーフィルタの配列に従って、各画素毎にRGBの各色差成分毎の階調値を持つデジタル画像データに変換する処理(カラー補間処理)などを行う。これに対し、本実施形態では、撮像素子12にカラーフィルタを設けずに、高速で連続撮影により分光フィルタ15の透過特性を順次切替えながら、各波長帯域毎の分光画像を取得するように構成されている。   Here, in an ordinary RGB three-color image sensor, digital image data having gradation values for each RGB color difference component for each pixel according to the arrangement of a mosaic RGB color filter provided in front of the image sensor The process of converting to (color interpolation process) is performed. On the other hand, the present embodiment is configured to acquire a spectral image for each wavelength band while sequentially switching the transmission characteristics of the spectral filter 15 by continuous shooting at a high speed without providing the image sensor 12 with a color filter. ing.

図15は同実施形態におけるデジタルカメラ11のDSP部13の機能構成を示すブロック図であり、連続撮影によって得られた複数の分光画像を処理するための構成が示されている。   FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of the DSP unit 13 of the digital camera 11 in the embodiment, showing a configuration for processing a plurality of spectral images obtained by continuous shooting.

DSP部13には、バッファメモリ81、補正処理部82、合成処理部83、補正テーブル84が設けられている。バッファメモリ81には、図16に示すように、連続撮影によって得られた各波長帯域毎の分光画像が格納される。   The DSP unit 13 is provided with a buffer memory 81, a correction processing unit 82, a composition processing unit 83, and a correction table 84. As shown in FIG. 16, the buffer memory 81 stores a spectral image for each wavelength band obtained by continuous imaging.

補正処理部82は、バッファメモリ81に格納された各分光画像に対し、それぞれの波長帯域に応じて拡大/縮小処理を施すことにより、色収差を補正する。その際、撮影レンズ14がズームレンズの場合には、ズーム倍率によって変化する焦点距離を検出し、その焦点距離に対応した各波長帯の色収差の特性データを補正テーブル84から読み出し、その色収差の特性データに基づいて各波長帯域の色収差を補正することになる。合成処理部83は、補正処理部82による補正後の各分光画像を合成して1枚の撮影画像を生成する。   The correction processing unit 82 corrects chromatic aberration by performing enlargement / reduction processing on each spectral image stored in the buffer memory 81 in accordance with each wavelength band. At this time, when the photographing lens 14 is a zoom lens, a focal length that changes depending on the zoom magnification is detected, and chromatic aberration characteristic data in each wavelength band corresponding to the focal length is read from the correction table 84, and the chromatic aberration characteristic is read. The chromatic aberration in each wavelength band is corrected based on the data. The composition processing unit 83 synthesizes the spectral images corrected by the correction processing unit 82 to generate one photographed image.

補正テーブル84には、予め撮影レンズ14における波長帯域別の色収差特性データΔX(λi )、ΔY(λi )が焦点距離毎に記憶されている。   The correction table 84 stores chromatic aberration characteristic data ΔX (λi) and ΔY (λi) for each wavelength band in the photographing lens 14 in advance for each focal length.

図17に、デジタルカメラ11の撮影レンズ14における波長帯域別の色収差特性の一例を示す。横軸が波長λ、縦軸が焦点距離f=f1におけるY方向の色収差量ΔYを示している。   FIG. 17 shows an example of chromatic aberration characteristics for each wavelength band in the photographing lens 14 of the digital camera 11. The horizontal axis indicates the wavelength λ, and the vertical axis indicates the chromatic aberration amount ΔY in the Y direction at the focal length f = f1.

なお、実際には、DSP部13が各分光画像を取得した際に、これらの分光画像から1枚の広帯域の撮影影画像へ変換するために、以下のような処理を行う。   Actually, when the DSP unit 13 acquires each spectral image, the following processing is performed in order to convert these spectral images into one broadband captured shadow image.

(撮像系の分光特性の補正処理)
各波長帯域(λi )毎に分光フィルタ15の透過率Tや撮像素子12の分光感度S(λi )を予め図18に示すような分光特性テーブル85に記憶しておく。DSP部13は、各波長帯域λi における分光画像の輝度信号V(x,y;λi )を、これらの逆数等に応じた所定の比率で乗算して、波長帯域別の感度特性バラツキを補正した分光画像V’(x,y;λi )を得る。
(Correction processing of spectral characteristics of imaging system)
For each wavelength band (λi), the transmittance T of the spectral filter 15 and the spectral sensitivity S (λi) of the image sensor 12 are stored in advance in a spectral characteristic table 85 as shown in FIG. The DSP unit 13 multiplies the luminance signal V (x, y; λi) of the spectral image in each wavelength band λi by a predetermined ratio corresponding to the reciprocal of these to correct the sensitivity characteristic variation for each wavelength band. A spectral image V ′ (x, y; λi) is obtained.

V’(x,y;λi )=V(x,y;λi )/T(λi )・S(λi ) …(13)
(3刺激値算出処理)
また、DSP部13は、図19に示すような等色関数テーブル86を参照して、各分光画像の波長帯域(λi )におけるr ̄(λi )、g ̄(λi )、b ̄(λi )など等色関数を乗算して、各画素(x,y)毎の3刺激値Ri ,を求める。
V ′ (x, y; λi) = V (x, y; λi) / T (λi) · S (λi) (13)
(Tristimulus value calculation process)
Further, the DSP unit 13 refers to a color matching function table 86 as shown in FIG. 19, and r ̄ (λi), g ̄ (λi), b ̄ (λi) in the wavelength band (λi) of each spectral image. The tristimulus value Ri for each pixel (x, y) is obtained by multiplying the color matching functions.

Ri(x,y)=V’(x,y;λi )×r ̄(λi )
Gi(x,y)=V’(x,y;λi )×g ̄(λi )
Bi(x,y)=V’(x,y;λi )×b ̄(λi ) …(14)
(マルチプレーン加算処理)
また、DSP部13は、各波長帯域(λi )毎の各画素(x,y)のRGB値をそれぞれ加算合成して、広帯域の1枚の画像データに変換する。
Ri (x, y) = V '(x, y; λ i) × r ̄ (λ i)
Gi (x, y) = V '(x, y; λ i) × g ̄ (λ i)
Bi (x, y) = V '(x, y; λ i) × b ̄ (λ i) (14)
(Multiplane addition processing)
Further, the DSP unit 13 adds and synthesizes the RGB values of each pixel (x, y) for each wavelength band (λi) and converts it into a single piece of broadband image data.

R(x,y)=ΣiRi(x,y)
G(x,y)=ΣiGi(x,y)
B(x,y)=ΣiBi(x,y) …(15)
なお、標準モニタ等のガンマ特性に合わせて、階調補正やガンマ補正を行ったり、各画素(x,y)毎のrgb色度値やYUV(YCrCb)信号など、他の色空間座標に変換して出力してもよい。
R (x, y) = Σ i Ri (x, y)
G (x, y) = Σ i Gi (x, y)
B (x, y) = Σ i Bi (x, y) (15)
Note that tone correction and gamma correction are performed in accordance with the gamma characteristics of a standard monitor, etc., and conversion to other color space coordinates such as rgb chromaticity values and YUV (YCrCb) signals for each pixel (x, y) is performed. May be output.

このようにして、複数の波長帯域毎に略同じタイミングとなる微小時間内で高速連写された分光画像を高速に読み出し、これらを加算合成して、色再現性の高い高解像度の1枚の広帯域画像データを生成し、出力または記録できるようにする。   In this way, a spectral image that is continuously shot at a high speed within a minute time that is substantially the same timing for each of a plurality of wavelength bands is read at high speed, and these are added and synthesized to produce a single high-resolution image with high color reproducibility. Broadband image data is generated so that it can be output or recorded.

次に、同実施形態の動作について説明する。
図20および図21は同実施形態におけるデジタルカメラ11の撮影時の処理動作を示すフローチャートであり、図20は全体の処理の流れを示し、図21は分光撮影に関する処理を示している。
Next, the operation of the embodiment will be described.
20 and 21 are flowcharts showing the processing operation at the time of photographing by the digital camera 11 in the embodiment, FIG. 20 shows the flow of the entire processing, and FIG. 21 shows the processing related to the spectral photographing.

なお、このフローチャートで示される各処理は、プログラムコードの形態で図1に示すプログラム・メモリ27に予め記憶されている。コンピュータである制御部16は、このプログラムを読み込むことにより、デジタルカメラ11の各部を駆動制御して以下のような処理を実行する。   Each process shown in this flowchart is stored in advance in the program memory 27 shown in FIG. 1 in the form of a program code. The control unit 16, which is a computer, reads the program and controls the respective units of the digital camera 11 to execute the following processing.

すなわち、図20に示すように、操作入力部26を通じて撮影モードが設定されると(ステップS101のYes)、制御部16は、まず、初期設定として、シャッター速度などの撮影条件を設定すると共に、分光フィルタ15に所定の電圧を印加して、スルー画像用の透過波長帯域を設定する(ステップS102)。   That is, as shown in FIG. 20, when a shooting mode is set through the operation input unit 26 (Yes in step S101), the control unit 16 first sets shooting conditions such as a shutter speed as an initial setting. A predetermined voltage is applied to the spectral filter 15 to set a transmission wavelength band for a through image (step S102).

続いて、制御部16は、操作入力部26に設けられたズームキーの操作に伴い、撮影レンズ14を移動させてズーム処理およびAF(automatic focusing)処理を行う(ステップS103)。また、制御部16は、所定帯域の被写体のスルー画像をDSP部13から得て、これを表示部24に表示する(ステップS104)。   Subsequently, the control unit 16 performs zoom processing and AF (automatic focusing) processing by moving the photographing lens 14 in accordance with operation of a zoom key provided in the operation input unit 26 (step S103). In addition, the control unit 16 obtains a through image of a subject in a predetermined band from the DSP unit 13 and displays it on the display unit 24 (step S104).

ここで、操作入力部26に設けられたシャッターキー操作により撮影が指示されると(ステップS105のYes)、制御部16は、測光処理およびWB(white balance)処理などを行った後(ステップS106)、所定の時間間隔で分光撮影処理を実行する(ステップS107)。なお、この分光撮影処理については、後に図21を参照して詳しく説明する。   Here, when shooting is instructed by operating a shutter key provided in the operation input unit 26 (Yes in step S105), the control unit 16 performs photometry processing, WB (white balance) processing, and the like (step S106). ), Spectral imaging processing is executed at predetermined time intervals (step S107). The spectroscopic imaging process will be described later in detail with reference to FIG.

前記分光撮影処理によって1枚の撮影画像が得られると、制御部16は、この撮影画像をJPEG(Joint Photographic Experts Group)等の所定の方式で圧縮処理した後(ステップS108)、データ・メモリ28あるいはメモリカード29に記録保持する(ステップS109)。また、制御部16は、当該撮影画像を表示部24にレビュー表示して(ステップS110)、ここでの一連の処理を終える。   When a single captured image is obtained by the spectral imaging process, the control unit 16 compresses the captured image by a predetermined method such as JPEG (Joint Photographic Experts Group) (step S108), and then the data memory 28. Alternatively, it is recorded and held in the memory card 29 (step S109). Further, the control unit 16 displays the photographed image as a review on the display unit 24 (step S110), and ends the series of processes here.

次に、前記ステップS107で実行される分光撮影処理について説明する。
図21に示すように、制御部16は、まず、測光値と撮影条件に応じて、波長帯域の数(n)と露出時間(T/n)を設定する(ステップS201)。続いて、制御部16は、最初の波長帯λi(λ1 )を選択し(ステップS202)、分光フィルタ15に所定の電圧を印加して、透過波長帯域をλi に設定する(ステップS203)。
Next, the spectral imaging process executed in step S107 will be described.
As shown in FIG. 21, the control unit 16 first sets the number (n) of wavelength bands and the exposure time (T / n) according to the photometric value and the imaging conditions (step S201). Subsequently, the control unit 16 selects the first wavelength band λ i (λ 1) (step S202), applies a predetermined voltage to the spectral filter 15, and sets the transmission wavelength band to λ i (step S203).

制御部16は、前記設定された露出時間に従って図示せぬ絞り機構を駆動制御すると共に撮像素子12を駆動制御して被写体の撮影を行うことにより(ステップS204,S205)、撮像素子12から波長帯λiの分光画像を読み出してDSP部13に与える(ステップS206)。   The control unit 16 drives and controls a diaphragm mechanism (not shown) according to the set exposure time and drives and controls the imaging device 12 to capture a subject (steps S204 and S205), so that the wavelength band from the imaging device 12 is obtained. The spectral image of λi is read and given to the DSP unit 13 (step S206).

ここで、図15に示したように、DSP部13では、波長帯λiの分光画像をバッファメモリ81に一時格納した後、補正処理部82を通じて色収差の補正処理を行う。詳しくは、まず、ズームレンズを含む撮影レンズ14の焦点距離fを検出した後(ステップS207)、その焦点距離fと波長帯λi に基づいて、撮影レンズ14のX方向とY方向の色収差特性データΔX(λi )、ΔY(λi )を補正テーブル84から読み出す(ステップS208)。   Here, as shown in FIG. 15, the DSP unit 13 temporarily stores the spectral image of the wavelength band λi in the buffer memory 81, and then performs correction processing of chromatic aberration through the correction processing unit 82. Specifically, first, after detecting the focal length f of the photographing lens 14 including the zoom lens (step S207), chromatic aberration characteristic data in the X direction and the Y direction of the photographing lens 14 based on the focal length f and the wavelength band λi. ΔX (λi) and ΔY (λi) are read from the correction table 84 (step S208).

次に、波長帯λi の分光画像V(x,y;λi )を、当該波長帯λi での色収差(倍率色収差)と基準値X,Yとの比である{X+ΔXf(λi )}/X、{Y+ΔYf(λi )}/Yに応じて、その逆数分、すなわち、原画像に対して、X方向にX/{X+ΔXf(λi )}、Y方向にY/{Y+ΔYf(λi )}だけ拡大または縮小処理して、当該波長帯λiに応じた色収差を補正する(ステップS209)。 Next, the spectral image V (x, y; λ i) in the wavelength band λ i is obtained as {X + ΔX f (λ i)} / X, which is the ratio between the chromatic aberration (magnification chromatic aberration) in the wavelength band λ i and the reference values X and Y. , {Y + ΔY f (λ i)} / Y, that is, the reciprocal thereof, that is, X / {X + ΔX f (λ i)} in the X direction and Y / {Y + ΔY fi ) in the Y direction with respect to the original image. } Is enlarged or reduced, and the chromatic aberration corresponding to the wavelength band λi is corrected (step S209).

以後同様にして、連続撮影のタイミングに同期させて分光フィルタ15の透過特性を順次切り替えながら、帯域数n枚の分光画像を取得し、これらの分光画像に対して、それぞれの波長帯λiに応じた色収差の補正処理を施していく(ステップS210,S211)。   Thereafter, in the same manner, n spectral images are acquired while sequentially switching the transmission characteristics of the spectral filter 15 in synchronization with the timing of continuous imaging, and these spectral images are obtained in accordance with the respective wavelength bands λi. The correction process of the chromatic aberration is performed (steps S210 and S211).

なお、詳しくは、各波長帯域毎の色収差を補正した後に、各画素の3刺激値Ri ,Gi ,Bi を算出してから全波長帯域で加算集計し、通常のRGBなど色空間座標の画像信号に変換する処理が含まれる。   Specifically, after correcting the chromatic aberration for each wavelength band, the tristimulus values Ri, Gi, Bi of each pixel are calculated, and then added up and summed up in all wavelength bands, so that an image signal of normal color space coordinates such as RGB is obtained. The process to convert to is included.

n枚すべての分光画像の撮影が終了すると(ステップS210のYes)、DSP部13では、合成処理部83を通じて前記各分光画像を合成して1枚の撮影画像を生成し、これを色収差補正後の撮影画像として制御部16に渡す(ステップS212)。制御部16では、この撮影画像を所定の方式で圧縮した後、データ・メモリ28やメモリカード29に記録保存する。   When shooting of all n spectral images is completed (Yes in step S210), the DSP unit 13 combines the spectral images through the synthesis processing unit 83 to generate a single captured image, which is corrected for chromatic aberration. The captured image is transferred to the control unit 16 (step S212). The control unit 16 compresses the captured image by a predetermined method, and then records and saves it in the data memory 28 or the memory card 29.

以上のように、分光フィルタの透過特性を切替えながら、高速度で連続撮影することにより、波長帯域が異なる複数枚の分光画像を得て、これらを波長帯域に応じて拡大/縮小してから合成することで、各分光画像の解像度を維持しながら色収差を補正して、高画質の撮影画像を得ることができる。   As described above, multiple spectral images with different wavelength bands are obtained by continuously shooting at high speed while switching the transmission characteristics of the spectral filter, and these are combined after being enlarged / reduced according to the wavelength band. By doing so, it is possible to correct the chromatic aberration while maintaining the resolution of each spectral image and obtain a high-quality captured image.

また、一般的なカラーフィルタを用いたRGBの撮像信号は、それぞれ広帯域の波長帯における光エネルギー分布の累計なので、実際には多数の波長の(したがって屈折率の異なる)光が混合されている。このため、ピント点が合っている場合でも、結像点はある幅をもって分布することになり、特に高画素高精細な撮像素子になるほど、偽色やフリンジが目立ったり、RGBそれぞれの平均の波長に対して色収差補正するか、輪郭強調フィルタ処理などで鮮鋭化処理を施す必要がある。   In addition, since RGB image pickup signals using a general color filter are the total of light energy distributions in a wide wavelength band, light of many wavelengths (and thus different refractive indexes) is actually mixed. For this reason, even when the focus points are in focus, the image formation points are distributed with a certain width. In particular, the higher the image quality of the high-pixel, high-definition image sensor, the more prominent false colors and fringes become, and the average wavelength of each RGB Therefore, it is necessary to correct chromatic aberration or to perform sharpening processing such as edge enhancement filter processing.

これに対し、本方式では、R,G,Bの3波長分の画像だけでなく、狭帯域の透過特性を有する分光フィルタを用いて各波長帯の分光画像を作り出すことで、各波長帯での色収差を適切に補正することができるため、このような問題を解消して、より高品質な画像を得ることができる。   In contrast, in this method, not only images for three wavelengths of R, G, and B but also spectral images of each wavelength band are created using a spectral filter having a narrow band transmission characteristic. Therefore, such a problem can be solved and a higher quality image can be obtained.

さらに、ズームレンズのように焦点距離が変化する撮影レンズの場合には、色収差の特性も焦点距離に応じて変化する。そこで、予め焦点距離に応じた色収差の特性データを各波長帯毎にテーブル化してメモリに記憶しておくことで、焦点距離が変化した場合でも、各波長帯での色収差を正しく補正して高品質の撮影画像を得ることができる。   Further, in the case of a photographing lens whose focal length changes like a zoom lens, the characteristics of chromatic aberration also change according to the focal length. Therefore, by storing the chromatic aberration characteristic data according to the focal length in advance in a table for each wavelength band and storing it in the memory, even if the focal length changes, the chromatic aberration in each wavelength band can be corrected and corrected. Quality captured images can be obtained.

なお、前記実施形態では、電子制御可能な分光フィルタとして、液晶同調フィルタ(LCTF)と液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタ(LCFP)を例に挙げたが、その他のフィルタであっても良い。要は、各波長帯の分光画像を作り出すことのできる狭帯域の透過特性を有するフィルタであれば、その構造や精度に関係なく適用することができる。   In the above embodiment, the liquid crystal tuning filter (LCTF) and the liquid crystal Fabry-Perot etalon filter (LCFP) are exemplified as the electronically controllable spectral filter, but other filters may be used. In short, any filter having a narrow band transmission characteristic capable of producing a spectral image of each wavelength band can be applied regardless of its structure and accuracy.

また、前記実施形態では、分光フィルタを撮影レンズの前に配置した構成について説明したが、分光フィルタは、撮影レンズの後に配置する構成としても良い。何れにしても、分光された撮影光が、撮像素子に入射される構造となっていれば良い。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the structure which has arrange | positioned the spectral filter in front of the photographic lens, the spectral filter is good also as a structure arrange | positioned after a photographic lens. In any case, it suffices to have a structure in which the split imaging light is incident on the image sensor.

また、前記実施形態では、デジタルカメラを例にして説明したが、例えばムービカメラや、カメラ付きの電子機器なと、撮像機能を備えた装置であれば、すべてに適用可能である。   In the embodiment, the digital camera has been described as an example. However, the present invention can be applied to any apparatus having an imaging function such as a movie camera or an electronic device with a camera.

要するに、本発明は前記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、前記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。   In short, the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Moreover, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

また、上述した実施形態において記載した手法は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、例えば磁気ディスク(フレキシブルディスク、ハードディスク等)、光ディスク(CD−ROM、DVD−ROM等)、半導体メモリなどの記録媒体に書き込んで各種装置に適用したり、そのプログラム自体をネットワーク等の伝送媒体により伝送して各種装置に適用することも可能である。本装置を実現するコンピュータは、記録媒体に記録されたプログラムあるいは伝送媒体を介して提供されたプログラムを読み込み、このプログラムによって動作が制御されることにより、上述した処理を実行する。   In addition, the method described in the above-described embodiment is a program that can be executed by a computer, such as a magnetic disk (flexible disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD-ROM, etc.), a semiconductor memory, etc. The program can be written on a medium and applied to various apparatuses, or the program itself can be transmitted through a transmission medium such as a network and applied to various apparatuses. A computer that implements this apparatus reads a program recorded on a recording medium or a program provided via a transmission medium, and performs the above-described processing by controlling operations by this program.

図1は本発明の一実施形態に係る撮像装置として高速撮影可能なデジタルカメラを例にした場合の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration when a digital camera capable of high-speed photography is taken as an example of an imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. 図2はリオ・フィルタの構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of the Rio filter. 図3はリオ・フィルタの透過特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the transmission characteristics of the Rio filter. 図4はファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの原理を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the principle of the Fabry-Perot etalon filter. 図5はファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの透過特性パターンを示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a transmission characteristic pattern of a Fabry-Perot etalon filter. 図6は同実施形態の分光フィルタとして用いられる液晶同調フィルタの原理を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the principle of a liquid crystal tuning filter used as the spectral filter of the same embodiment. 図7は同実施形態の分光フィルタとして用いられる液晶同調フィルタの構成例を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of a liquid crystal tuning filter used as the spectral filter of the embodiment. 図8は液晶同調フィルタの各層における分光透過率と、これらを組合せた総合的な分光透過率の特性例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of the characteristics of the spectral transmittance in each layer of the liquid crystal tuning filter and the total spectral transmittance combining them. 図9は液晶同調フィルタによって得られる各狭帯域の透過特性の組合せの例を重ねて表わした図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of the combination of transmission characteristics of each narrow band obtained by the liquid crystal tuning filter. 図10は液晶同調フィルタの液晶の両端に加える電圧と液晶層の屈折率の変化特性の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of the change characteristics of the voltage applied to both ends of the liquid crystal of the liquid crystal tuning filter and the refractive index of the liquid crystal layer. 図11は液晶同調フィルタの電圧変化による分光透過率特性の変化の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a change in spectral transmittance characteristics due to a change in voltage of the liquid crystal tuning filter. 図12は同実施形態の分光フィルタとして用いられる液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの構成例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a configuration example of a liquid crystal Fabry-Perot etalon filter used as the spectral filter of the same embodiment. 図13は液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの各種ギャップ寸法におけるFSRを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing FSR in various gap dimensions of the liquid crystal Fabry-Perot etalon filter. 図14は液晶ファブリ・ペロー・エタロン・フィルタの各層の透過率特性を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing the transmittance characteristics of each layer of the liquid crystal Fabry-Perot etalon filter. 図15は同実施形態におけるデジタルカメラのDSP部の機能構成を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram showing a functional configuration of a DSP unit of the digital camera in the embodiment. 図16は同実施形態におけるデジタルカメラのDSP部に設けられたバッファメモリの内容を示す図である。FIG. 16 is a diagram showing the contents of a buffer memory provided in the DSP unit of the digital camera in the embodiment. 図17は同実施形態におけるデジタルカメラに設けられた撮影レンズの波長帯域別の色収差特性の一例を示す図である。FIG. 17 is a diagram illustrating an example of chromatic aberration characteristics for each wavelength band of the imaging lens provided in the digital camera according to the embodiment. 図18は同実施形態におけるデジタルカメラに設けられた分光特性テーブルの内容を示す図である。FIG. 18 is a view showing the contents of a spectral characteristic table provided in the digital camera in the embodiment. 図19は同実施形態におけるデジタルカメラに設けられた等色関数テーブルの内容を示す図である。FIG. 19 is a view showing the contents of a color matching function table provided in the digital camera in the embodiment. 図20は同実施形態におけるデジタルカメラの撮影時の全体の処理を示すフローチャートである。FIG. 20 is a flowchart showing the overall processing at the time of shooting by the digital camera in the embodiment. 図21は同実施形態におけるデジタルカメラの分光撮影に関する処理を示すフローチャートである。FIG. 21 is a flowchart showing processing relating to spectral photographing of the digital camera in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

11…デジタルカメラ、12…撮像素子、13…DSP部、14…撮影レンズ、15…分光フィルタ、16…制御部、17…レンズ駆動部、18…フィルタ駆動部、19…ストロボ、20…ストロボ駆動回路、21…LED、22…LED駆動回路、23a,23b…ブレ検出回路、24…表示部、25…表示駆動回路、26…操作入力部、27…プログラム・メモリ、28…データ・メモリ、28a…フィルタ制御テーブル、29…メモリカード、30…USB端子、31…電池、32…電源制御部、41a,41b,41c,41d…偏光板、42a,42b,42c…結晶板、43a,43b…半透鏡、51,52…偏光子(偏光板)、53…液晶素子、54…透明電極、55…液晶分子、56…交流電圧、61,62…偏光板、63…固定の結晶板、64…液晶パネル、65…交流電圧、71…基板、72…スペーサ・封止材、73…液晶、74…誘電体反射膜、75…透明ITO膜、76…交流電圧、81…バッファメモリ、82…補正処理部、83…合成処理部、84…補正テーブル、85…分光特性テーブル、86…等色関数テーブル。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Digital camera, 12 ... Image sensor, 13 ... DSP part, 14 ... Shooting lens, 15 ... Spectral filter, 16 ... Control part, 17 ... Lens drive part, 18 ... Filter drive part, 19 ... Strobe, 20 ... Strobe drive Circuit, 21 ... LED, 22 ... LED drive circuit, 23a, 23b ... blur detection circuit, 24 ... display unit, 25 ... display drive circuit, 26 ... operation input unit, 27 ... program memory, 28 ... data memory, 28a ... Filter control table, 29 ... Memory card, 30 ... USB terminal, 31 ... Battery, 32 ... Power supply control unit, 41a, 41b, 41c, 41d ... Polarizing plate, 42a, 42b, 42c ... Crystal plate, 43a, 43b ... Half Transmission mirror, 51, 52 ... Polarizer (polarizing plate), 53 ... Liquid crystal element, 54 ... Transparent electrode, 55 ... Liquid crystal molecule, 56 ... AC voltage, 61, 62 ... Polarizing plate, 63 Fixed crystal plate, 64 ... liquid crystal panel, 65 ... alternating voltage, 71 ... substrate, 72 ... spacer / sealing material, 73 ... liquid crystal, 74 ... dielectric reflection film, 75 ... transparent ITO film, 76 ... alternating voltage, 81 Reference numeral: Buffer memory, 82: Correction processing unit, 83: Composition processing unit, 84: Correction table, 85: Spectral characteristic table, 86: Color matching function table

Claims (3)

撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、
前記撮影レンズの前に配置され、狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、
前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブル手段と、
連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替えるフィルタ駆動手段と、
このフィルタ駆動手段による前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する撮影制御手段と、
前記テーブル手段から撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記撮影制御手段によって順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す補正処理手段と、
この補正処理手段によって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する合成処理手段と
を具備したことを特徴とする撮像装置。
An image sensor that converts light incident through the taking lens into an electrical signal;
A spectral filter disposed in front of the photographing lens and having a narrow-band transmission characteristic;
Table means storing chromatic aberration characteristic data corresponding to the focal length of the photographing lens for each wavelength region;
Filter driving means for sequentially switching transmission characteristics of the spectral filter by continuous photographing;
In conjunction with the switching operation of the spectral filter by the filter driving means, imaging control means for acquiring spectral images for each of a plurality of wavelength regions from the imaging device in a time-sharing manner,
Read characteristic data of chromatic aberration of each wavelength region corresponding to the focal length at the time of photographing from the table means, and based on the characteristic data, each of a plurality of spectral images sequentially obtained by the photographing control means corresponds to the wavelength region. Correction processing means for correcting the chromatic aberration,
An image pickup apparatus comprising: a combining processing unit configured to combine each spectral image corrected by the correction processing unit to generate one captured image.
撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮影レンズの前に配置され狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブルと、を備えた撮像装置の色収差補正方法において、An image sensor that converts light incident through the photographing lens into an electrical signal, a spectral filter that is disposed in front of the photographing lens and has a narrow-band transmission characteristic, and chromatic aberration characteristic data corresponding to the focal length of the photographing lens In a method for correcting chromatic aberration of an imaging apparatus comprising: a table storing each wavelength region;
連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替える第1のステップと、A first step of sequentially switching transmission characteristics of the spectral filter by continuous shooting;
この第1のステップによる前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する第2のステップと、A second step of acquiring, in a time division manner, spectral images for each of a plurality of wavelength regions from the image sensor in conjunction with the switching operation of the spectral filter in the first step;
前記テーブルから撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記第2のステップにて順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す第3のステップと、The characteristic data of the chromatic aberration of each wavelength region corresponding to the focal length at the time of photographing is read from the table, and based on the characteristic data, each of the plurality of spectral images sequentially obtained in the second step is stored in the wavelength region. A third step of performing a corresponding chromatic aberration correction process;
この第3のステップによって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する第4のステップとA fourth step of synthesizing the spectral images corrected by the third step to generate one captured image;
を有することを特徴とする色収差補正方法。A chromatic aberration correction method comprising:
撮影レンズを介して入射する光を電気信号に変換する撮像素子と、前記撮影レンズの前に配置され狭帯域の透過特性を有する分光フィルタと、前記撮影レンズの焦点距離に対応した色収差の特性データを各波長領域毎に記憶したテーブルと、を備えた撮像装置を制御するコンピュータに、An image sensor that converts light incident through the photographing lens into an electrical signal, a spectral filter that is disposed in front of the photographing lens and has a narrow-band transmission characteristic, and chromatic aberration characteristic data corresponding to the focal length of the photographing lens A computer that stores an image for each wavelength region, and a computer that controls the imaging device,
連続撮影によって前記分光フィルタの透過特性を順次切替える第1の機能、A first function for sequentially switching transmission characteristics of the spectral filter by continuous shooting;
この第1の機能による前記分光フィルタの切替え動作に連動して前記撮像素子から複数の波長領域毎の分光画像を時分割で取得する第2の機能、A second function for acquiring, in a time-division manner, spectral images for each of a plurality of wavelength regions from the imaging device in conjunction with the switching operation of the spectral filter by the first function;
前記テーブルから撮影時の焦点距離に対応した各波長領域の色収差の特性データを読み出し、その特性データに基づいて、前記第2の機能にて順次得られる複数の分光画像のそれぞれに当該波長領域に応じた色収差の補正処理を施す第3の機能、The characteristic data of the chromatic aberration of each wavelength region corresponding to the focal length at the time of shooting is read from the table, and based on the characteristic data, each of the plurality of spectral images sequentially obtained by the second function is stored in the wavelength region. A third function for performing a correction process of the corresponding chromatic aberration,
この第3の機能によって補正処理された各分光画像を合成して1つの撮影画像を生成する第4の機能A fourth function for synthesizing the spectral images corrected by the third function to generate one captured image
を実現させることを特徴とするプログラム。A program characterized by realizing.
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