JP6224275B2 - マルチスペクトル撮像装置 - Google Patents
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Description
まず本開示の第1の実施形態におけるマルチスペクトル撮像装置を説明する。図1は本実施形態におけるマルチスペクトル撮像装置の構成図である。この撮像装置は、広帯域光学フィルタ9と、結像レンズ(光学系)1と、波長選択フィルタ2と、撮像素子(イメージセンサ)3と、信号発生/受信回路4と、液晶コントローラ5と、画像処理回路6と、画像メモリー7と、信号出力部8と、を備えている。
PTN1: P1(X)=(1/2)(1+cos(2πX/W))
PTN2: P2(X)=(1/2)(1+cos(4πX/W))
PTN3: P3(X)=(1/2)(1+cos(6πX/W))
PTN4: P4(X)=(1/2)(1+cos(8πX/W))
PTN5: P5(X)=(1/2)(1+cos(10πX/W))
PTN6: P6(X)=(1/2)(1+cos(12πX/W))
PTN7: P7(X)=(1/2)(1+cos(14πX/W))
PTN8: P8(X)=(1/2)(1+cos(16πX/W))
PTN9: P9(X)=(1/2)(1+sin(2πX/W))
PTN10: P11(X)=(1/2)(1+sin(4πX/W))
PTN11: P12(X)=(1/2)(1+sin(6πX/W))
PTN12: P13(X)=(1/2)(1+sin(8πX/W))
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PTN15: P16(X)=(1/2)(1+sin(14πX/W))
PTN16: P17(X)=(1/2)(1+sin(16πX/W))
(式5)a(i)=(2E(i)−E(0))/π
(式6)b(i)=(2E(i+8)−E(0))/π
次に本発明の第2の実施形態のマルチスペクトル撮像装置を説明する。
次に、本開示の第3の実施形態を説明する。
イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体と前記イメージセンサとの間に配置され、光透過率の波長依存性を変化させることが可能な波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサに接続され、前記波長選択フィルタの前記光透過率の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備えるマルチスペクトル撮像装置。
前記波長選択フィルタは、各々が異なる特定の波長帯域の光を透過させる複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記光透過率の波長依存性を変化させる、
項目1に記載のマルチスペクトル撮像装置。
各回の撮像時における前記波長選択フィルタの前記光透過率は、所定の波長帯域において波長の周期関数で表される、項目1または2に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記波長選択フィルタは、各々が異なる遮断波長を有する複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
項目1に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記多層膜フィルタにおける前記複数の部分の前記遮断波長は、一方向に単調に増加または減少し、
前記制御回路は、少なくとも2回の撮像を行うように、前記液晶透光板および前記イメージセンサを制御し、
第1回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、第1の周期関数と、前記第1の周期関数よりも周期の長い第2の周期関数との積で表され、
第2回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、前記第1の周期関数を半周期ずらした第3の周期関数と、前記第2の周期関数を前記第1の周期関数の半周期分ずらした第4の周期関数との積で表され、
前記信号処理回路は、前記第1回目の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から出力された第1の画素信号と、前記第2回目の撮像によって前記イメージセンサの前記画素から出力された第2の画素信号との差分演算を含む演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める、
項目4に記載のマルチスペクトル撮像装置。
イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体に光を照射する照明装置であって、発光強度の波長依存性を変化させることが可能な照明装置と、
前記照明装置および前記イメージセンサに接続され、前記照明装置の前記発光強度の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記照明装置および前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備えるマルチスペクトル撮像装置。
前記照明装置は、光源と、各々が異なる特定の波長帯域の光を透過させる複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
項目6に記載のマルチスペクトル撮像装置。
各回の撮像時における前記発光強度は、所定の波長帯域において波長の周期関数で表される、項目6または7に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記所定の波長帯域の幅をWとするとき、前記周期関数の周期の逆数は、1/Wの整数倍である、項目3または8に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記周期関数は、独立変数を波長とする余弦関数または正弦関数を用いて表される、項目3、8、または9に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記波長選択フィルタは、各々が異なる遮断波長を有する複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
項目6に記載のマルチスペクトル撮像装置。
前記多層膜フィルタにおける前記複数の部分の前記遮断波長は、一方向に単調に増加または減少し、
前記制御回路は、少なくとも2回の撮像を行うように、前記液晶透光板および前記イメージセンサを制御し、
第1回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、第1の周期関数と、前記第1の周期関数よりも周期の長い第2の周期関数との積で表され、
第2回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、前記第1の周期関数を半周期ずらした第3の周期関数と、前記第2の周期関数を前記第1の周期関数の半周期分ずらした第4の周期関数との積で表され、
前記信号処理回路は、前記第1回目の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から出力された第1の画素信号と、前記第2回目の撮像によって前記イメージセンサの前記画素から出力された第2の画素信号との差分演算を含む演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める、
項目11に記載のマルチスペクトル撮像装置。
項目6に記載のマルチスペクトル撮像装置において用いられる照明装置であって、各回の撮像時における前記発光強度が、所定の波長帯域において波長の周期関数で表される、照明装置。
発光強度が最大である波長が互いに異なる複数の光源を有する項目13に記載の照明装置。
2 波長選択フィルタ
2a 多層膜フィルタ
2b 液晶パネル
3 撮像素子
3a 撮像部
4 信号発生/受信回路
5 液晶コントローラ
6 画像処理回路
7 画像メモリー
8 信号出力部
9 広帯域光学フィルタ
10 撮像用光源
Claims (14)
- イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体と前記イメージセンサとの間に配置され、光透過率の波長依存性を変化させることが可能な波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサに接続され、前記波長選択フィルタの前記光透過率の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備え、
前記波長選択フィルタは、各々が異なる特定の波長帯域の光を透過させる複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記光透過率の波長依存性を変化させる、
マルチスペクトル撮像装置。 - 各回の撮像時における前記波長選択フィルタの前記光透過率は、所定の波長帯域において波長の周期関数で表される、請求項1に記載のマルチスペクトル撮像装置。
- イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体と前記イメージセンサとの間に配置され、光透過率の波長依存性を変化させることが可能な波長選択フィルタと、
前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサに接続され、前記波長選択フィルタの前記光透過率の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記波長選択フィルタおよび前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備え、
前記波長選択フィルタは、各々が異なる遮断波長を有する複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
マルチスペクトル撮像装置。 - 前記多層膜フィルタにおける前記複数の部分の前記遮断波長は、一方向に単調に増加または減少し、
前記制御回路は、少なくとも2回の撮像を行うように、前記液晶透光板および前記イメージセンサを制御し、
第1回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、第1の周期関数と、前記第1の周期関数よりも周期の長い第2の周期関数との積で表され、
第2回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、前記第1の周期関数を半周期ずらした第3の周期関数と、前記第2の周期関数を前記第1の周期関数の半周期分ずらした第4の周期関数との積で表され、
前記信号処理回路は、前記第1回目の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から出力された第1の画素信号と、前記第2回目の撮像によって前記イメージセンサの前記画素から出力された第2の画素信号との差分演算を含む演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める、
請求項3に記載のマルチスペクトル撮像装置。 - イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体に光を照射する照明装置であって、発光強度の波長依存性を変化させることが可能な照明装置と、
前記照明装置および前記イメージセンサに接続され、前記照明装置の前記発光強度の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記照明装置および前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備え、
前記照明装置は、光源と、各々が異なる特定の波長帯域の光を透過させる複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
マルチスペクトル撮像装置。 - イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体に光を照射する照明装置であって、発光強度の波長依存性を変化させることが可能な照明装置と、
前記照明装置および前記イメージセンサに接続され、前記照明装置の前記発光強度の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記照明装置および前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備え、
前記照明装置は、発光強度が最大である波長が互いに異なる複数の光源を有し、
前記制御回路は、前記複数の光源の各々の発光強度を変化させることにより、前記照明装置の前記発光強度の波長依存性を変化させる、
マルチスペクトル撮像装置。 - 各回の撮像時における前記照明装置の前記発光強度は、所定の波長帯域において波長の周期関数で表される、請求項5または6に記載のマルチスペクトル撮像装置。
- 前記所定の波長帯域の幅をWとするとき、前記周期関数の周期の逆数は、1/Wの整数倍である、請求項2または7に記載のマルチスペクトル撮像装置。
- 前記周期関数は、独立変数を波長とする余弦関数または正弦関数を用いて表される、請求項2、7、または8に記載のマルチスペクトル撮像装置。
- イメージセンサと、
前記イメージセンサの撮像面に被写体の像を形成するように配置された光学系と、
前記被写体に光を照射する照明装置であって、発光強度の波長依存性を変化させることが可能な照明装置と、
前記照明装置および前記イメージセンサに接続され、前記照明装置の前記発光強度の波長依存性を変化させながら前記イメージセンサで複数回の撮像を行うように前記照明装置および前記イメージセンサを制御する制御回路と、
前記イメージセンサに接続された信号処理回路であって、前記複数回の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から順次出力された複数の画素信号を用いた演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める信号処理回路と、
を備え、
前記波長選択フィルタは、各々が異なる遮断波長を有する複数の部分が配列された多層膜フィルタと、前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板とを有し、
前記制御回路は、前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる、
マルチスペクトル撮像装置。 - 前記多層膜フィルタにおける前記複数の部分の前記遮断波長は、一方向に単調に増加または減少し、
前記制御回路は、少なくとも2回の撮像を行うように、前記液晶透光板および前記イメージセンサを制御し、
第1回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、第1の周期関数と、前記第1の周期関数よりも周期の長い第2の周期関数との積で表され、
第2回目の撮像時における前記液晶透光板の光透過率の、前記方向についての関数は、前記第1の周期関数を半周期ずらした第3の周期関数と、前記第2の周期関数を前記第1の周期関数の半周期分ずらした第4の周期関数との積で表され、
前記信号処理回路は、前記第1回目の撮像によって前記イメージセンサの1つの画素から出力された第1の画素信号と、前記第2回目の撮像によって前記イメージセンサの前記画素から出力された第2の画素信号との差分演算を含む演算により、前記被写体の一点における反射分光特性を示す関数を直交関数系で展開したときの展開係数を求める、
請求項10に記載のマルチスペクトル撮像装置。 - 光源と、
前記光源から出射される光の経路上に配置され、各々が異なる特定の波長帯域の光を透過させる複数の部分が配列された多層膜フィルタと、
前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板と、
前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる制御回路と、
を備える照明装置。 - 光源と、
前記光源から出射される光の経路上に配置され、各々が異なる遮断波長を有する複数の部分が配列された多層膜フィルタと、
前記多層膜フィルタに重ねて配置された液晶透光板と、
前記液晶透光板の光透過率の空間分布を変化させることにより、前記波長選択フィルタの前記透過率の波長依存性を変化させる制御回路と、
を備える照明装置。 - 発光強度が最大である波長が互いに異なる複数の光源と、
前記複数の光源の各々の発光強度を制御する制御回路と、
を備え、
前記制御回路は、前記複数の光源から出射される光の全体の発光強度が、所定の波長帯域において波長の周期関数で表されるように、前記複数の光源の各々の発光強度を制御する、
照明装置。
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