JP7424061B2 - 面分光装置および面分光装置の光学収差補正方法 - Google Patents
面分光装置および面分光装置の光学収差補正方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7424061B2 JP7424061B2 JP2020001361A JP2020001361A JP7424061B2 JP 7424061 B2 JP7424061 B2 JP 7424061B2 JP 2020001361 A JP2020001361 A JP 2020001361A JP 2020001361 A JP2020001361 A JP 2020001361A JP 7424061 B2 JP7424061 B2 JP 7424061B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- reference light
- optical
- optical fiber
- exit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000004075 alteration Effects 0.000 title claims description 52
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 38
- 238000012937 correction Methods 0.000 title description 18
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 claims description 143
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 34
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 26
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 claims description 25
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 12
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 10
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 9
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 4
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 32
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 11
- 230000008859 change Effects 0.000 description 8
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 4
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 2
- 238000010191 image analysis Methods 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Description
観測対象の発光を分光観測する面分光装置であって、
複数の光ファイバーを有し、第1の方向に複数の光ファイバーの入口側を直線状に配設した1つのグループを、該第1の方向と直交する第2の方向に順次nグループ(nは2以上の整数)配設することで入口側2次元配列とした入口部を形成し、前記各グループの複数の光ファイバーの出口側を、各グループの前記第2の方向の配設順に順次直線状に配設することで出口側1次元配列とした出口部を形成した光ファイバーアレイと、
観測対象から発生される発光像を前記光ファイバーアレイの入口部に結像させる結像レンズと、
入口側に、特定の発光線を発する標準光源からの光が入射され、出口側が、前記光ファイバーアレイの出口部に形成された出口側1次元配列の複数の光ファイバーの各グループ間に各々配設された参照光用ファイバーと、
前記光ファイバーアレイの出口部から出射される光を平行光とするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射される平行光を、前記光ファイバーアレイの複数の光ファイバーの出口側の一次元配列の方向と直角方向に分散させて分光画像を得る回折格子と、
前記回折格子により得られた分光画像から、特定波長に対応する1次元データを抽出し、該抽出したデータに基いて再構成した2次元画像を得る画像再構成部と、を備えており、
前記画像再構成部は、高速度ビデオカメラを有した画像記録装置と、画像記録装置に記録された画像の処理を行う画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
特定波長でピークがある光を前記参照光用ファイバーに入射して得られた参照光画像における、参照光用ファイバーの出口側配設位置に対応した複数の参照光画像特徴点を取得し、
前記取得した複数の参照光画像特徴点の座標と、該参照光画像特徴点の座標が格子状になるように補正した補正後座標とを対応させた座標データを設定し、
前記設定した座標データを用いてキャリブレーション処理を行って、前記高速度ビデオカメラの内部パラメータおよび歪み係数を取得し、
前記取得した内部パラメータおよび歪み係数を用いて参照光画像の光学収差を補正し、特定波長に対応する画像領域から、前記補正後の参照光画像における前記参照光用ファイバーの出口側配設位置に対応した領域の画素を切り取り、分光画像を同一の光ファイバーのグループ毎に並べて再合成することを特徴とする。
前記光ファイバーアレイの入口部は、前記第1の方向と第2の方向で形成される2次元平面の中央部における配設間隔を密とし、前記中央部以外の外周部における配設間隔を疎として配設した複数の観測用光ファイバーと、前記外周部における前記観測用光ファイバーの非配設部位に入口側が各々配設されたファインダー用光ファイバーとを備えて形成され、
前記光ファイバーアレイの出口部は、前記観測用光ファイバーの出口側を、各グループの前記第2の方向の配設順に順次直線状に配設することで出口側1次元配列に形成され、
前記ファインダー用光ファイバーの出口側は前記入口側の配設状態と同一に配設され、該ファインダー用光ファイバーの出口側から出射される光をファインダー部に導くように構成されていることを特徴とする。
前記コリメータレンズは、凸レンズを組み合わせた縮小倍率のケプラー式光学系で構成されていることを特徴とする。
前記画像再構成部は、高速度ビデオカメラを有した画像記録装置と、
角度調節機能を有し、前記回折格子からの分光画像を前記高速度ビデオカメラに入射させる中心波長調整用ミラーと、
を備えたことを特徴とする。
前記光ファイバーアレイの出口部の外表面には、前記出口側1次元配列に沿ったスリットが配設されていることを特徴とする。
前記参照光用ファイバーには、分光器を介して異なる波長の光が入射されることを特徴とする。
前記参照光用ファイバーの入口側又は回折格子の入力側に配設した干渉フィルタによって、異なる波長の参照光画像を得ることを特徴とする。
請求項1に記載の面分光装置を備え、
前記高速度ビデオカメラを動かして見え方の異なる複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする。
請求項1に記載の面分光装置と、角度調節機能を有し、前記回折格子からの分光画像を前記高速度ビデオカメラに入射させる中心波長調整用ミラーとを備え、
前記中心波長調整用ミラーを動かして見え方の異なる複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする。
請求項6に記載の面分光装置を備え、
異なる波長の複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする。
請求項7に記載の面分光装置を備え、
異なる波長の複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする。
(2)請求項2に記載の発明によれば、観測用光ファイバーの、光ファイバーアレイの入口部における配設間隔を、中央部で密に、外周部で疎に構成したので、中央部分と周辺部分の空間分解能が調整され、中央部分では詳細な画像、周辺部分では概略画像を得ることができ、光ファイバー本数の増加を抑え、且つ要求される画像情報を得ることができる。また、ファインダー用光ファイバーの出口側を入口側の配設状態と同一に配設したので、入口側に入射している画像を確認しながら位置調整を行うことができる。
(3)請求項3に記載の発明によれば、光ファイバーアレイの出口部における、複数の光ファイバーの出口側の1次元配列の長さが増加しても、光ファイバーアレイの出口部から出射される像を回折格子の大きさに収めることができる。
(5)請求項5に記載の発明によれば、光ファイバーアレイの出口部から出射される光の巾をスリットにより制限することで波長分解能を向上させることができる。
(6)請求項6~11に記載の発明によれば、見え方の異なる参照光画像を容易に多数集めることができ、光学収差の補正が正確になる。
実施例7のステップS5と同様に、前記内部パラメータおよび歪み係数を用いて参照光画像の光学収差を補正する。
(ステップS16-1) 図19(c)列の「波長1」に対応する「点線四角領域」のピクセル値を取得する。
2…窓部
3…真空チャンバー
4…結像レンズ
5…光ファイバーアレイ
5in…入口部
5out…出口部
6…コリメータレンズ
7…回折格子
8…高速度ビデオカメラ
9…中心波長調整用ミラー
21~26…グループ
30…スリット
40…標準光源
50…光ファイバー
51…参照光用ファイバー
52…観測用光ファイバー
53…ファインダー用光ファイバー
61,62…凸レンズ
100…画像処理装置
Claims (11)
- 観測対象の発光を分光観測する面分光装置であって、
複数の光ファイバーを有し、第1の方向に複数の光ファイバーの入口側を直線状に配設した1つのグループを、該第1の方向と直交する第2の方向に順次nグループ(nは2以上の整数)配設することで入口側2次元配列とした入口部を形成し、前記各グループの複数の光ファイバーの出口側を、各グループの前記第2の方向の配設順に順次直線状に配設することで出口側1次元配列とした出口部を形成した光ファイバーアレイと、
観測対象から発生される発光像を前記光ファイバーアレイの入口部に結像させる結像レンズと、
入口側に、特定の発光線を発する標準光源からの光が入射され、出口側が、前記光ファイバーアレイの出口部に形成された出口側1次元配列の複数の光ファイバーの各グループ間に各々配設された参照光用ファイバーと、
前記光ファイバーアレイの出口部から出射される光を平行光とするコリメータレンズと、
前記コリメータレンズから出射される平行光を、前記光ファイバーアレイの複数の光ファイバーの出口側の一次元配列の方向と直角方向に分散させて分光画像を得る回折格子と、
前記回折格子により得られた分光画像から、特定波長に対応する1次元データを抽出し、該抽出したデータに基いて再構成した2次元画像を得る画像再構成部と、を備えており、
前記画像再構成部は、高速度ビデオカメラを有した画像記録装置と、画像記録装置に記録された画像の処理を行う画像処理装置とを備え、
前記画像処理装置は、
特定波長でピークがある光を前記参照光用ファイバーに入射して得られた参照光画像における、参照光用ファイバーの出口側配設位置に対応した複数の参照光画像特徴点を取得し、
前記取得した複数の参照光画像特徴点の座標と、該参照光画像特徴点の座標が格子状になるように補正した補正後座標とを対応させた座標データを設定し、
前記設定した座標データを用いてキャリブレーション処理を行って、前記高速度ビデオカメラの内部パラメータおよび歪み係数を取得し、
前記取得した内部パラメータおよび歪み係数を用いて参照光画像の光学収差を補正し、特定波長に対応する画像領域から、前記補正後の参照光画像における前記参照光用ファイバーの出口側配設位置に対応した領域の画素を切り取り、分光画像を同一の光ファイバーのグループ毎に並べて再合成することを特徴とする面分光装置。 - 前記光ファイバーアレイの入口部は、前記第1の方向と第2の方向で形成される2次元平面の中央部における配設間隔を密とし、前記中央部以外の外周部における配設間隔を疎として配設した複数の観測用光ファイバーと、前記外周部における前記観測用光ファイバーの非配設部位に入口側が各々配設されたファインダー用光ファイバーとを備えて形成され、
前記光ファイバーアレイの出口部は、前記観測用光ファイバーの出口側を、各グループの前記第2の方向の配設順に順次直線状に配設することで出口側1次元配列に形成され、
前記ファインダー用光ファイバーの出口側は前記入口側の配設状態と同一に配設され、該ファインダー用光ファイバーの出口側から出射される光をファインダー部に導くように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の面分光装置。 - 前記コリメータレンズは、凸レンズを組み合わせた縮小倍率のケプラー式光学系で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の面分光装置。
- 前記画像再構成部は、高速度ビデオカメラを有した画像記録装置と、
角度調節機能を有し、前記回折格子からの分光画像を前記高速度ビデオカメラに入射させる中心波長調整用ミラーと、
を備えたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の面分光装置。 - 前記光ファイバーアレイの出口部の外表面には、前記出口側1次元配列に沿ったスリットが配設されていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の面分光装置。
- 前記参照光用ファイバーには、分光器を介して異なる波長の光が入射されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の面分光装置。
- 前記参照光用ファイバーの入口側又は回折格子の入力側に配設した干渉フィルタによって、異なる波長の参照光画像を得ることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の面分光装置。
- 請求項1に記載の面分光装置を備え、
前記高速度ビデオカメラを動かして見え方の異なる複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする面分光装置の光学収差補正方法。 - 請求項1に記載の面分光装置と、角度調節機能を有し、前記回折格子からの分光画像を前記高速度ビデオカメラに入射させる中心波長調整用ミラーとを備え、
前記中心波長調整用ミラーを動かして見え方の異なる複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする面分光装置の光学収差補正方法。 - 請求項6に記載の面分光装置を備え、
異なる波長の複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする面分光装置の光学収差補正方法。 - 請求項7に記載の面分光装置を備え、
異なる波長の複数の参照光画像を取得し、該複数の参照光画像の光学収差を補正することを特徴とする面分光装置の光学収差補正方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019015790 | 2019-01-31 | ||
JP2019015790 | 2019-01-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020126045A JP2020126045A (ja) | 2020-08-20 |
JP7424061B2 true JP7424061B2 (ja) | 2024-01-30 |
Family
ID=72084872
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020001361A Active JP7424061B2 (ja) | 2019-01-31 | 2020-01-08 | 面分光装置および面分光装置の光学収差補正方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7424061B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023145207A1 (ja) * | 2022-01-25 | 2023-08-03 | 国立大学法人大阪大学 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
WO2024128088A1 (ja) * | 2022-12-15 | 2024-06-20 | 浜松ホトニクス株式会社 | ハイパースペクトルカメラ用レンズユニット及びハイパースペクトルカメラ |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000082838A (ja) | 1998-03-12 | 2000-03-21 | Lucent Technol Inc | 電気通信信号をモニタするための分光器 |
JP2001091357A (ja) | 1999-08-11 | 2001-04-06 | Wavetek Wandel & Goltermann Eningen Gmbh & Co | 多重光スペクトルの同時分析方法 |
JP2005202009A (ja) | 2004-01-14 | 2005-07-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光画像情報変換装置 |
JP2007147507A (ja) | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Kurabo Ind Ltd | 分光測定方法及び分光測定装置 |
JP2010128473A (ja) | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Olympus Corp | 分散素子及び分散素子を備える光学機器 |
JP2012237647A (ja) | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Univ Of Tokyo | 多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡 |
JP2014134449A (ja) | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 凹面光学素子の測定装置及び凹面回折格子の測定装置並びに平面回折格子の測定装置 |
JP2017049043A (ja) | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 大塚電子株式会社 | 顕微分光装置 |
JP2017122698A (ja) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社島津製作所 | ポリクロメータ及びこれを備えた分析装置 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10300580A (ja) * | 1997-04-30 | 1998-11-13 | Shimadzu Corp | 色彩測定装置 |
-
2020
- 2020-01-08 JP JP2020001361A patent/JP7424061B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000082838A (ja) | 1998-03-12 | 2000-03-21 | Lucent Technol Inc | 電気通信信号をモニタするための分光器 |
JP2001091357A (ja) | 1999-08-11 | 2001-04-06 | Wavetek Wandel & Goltermann Eningen Gmbh & Co | 多重光スペクトルの同時分析方法 |
JP2005202009A (ja) | 2004-01-14 | 2005-07-28 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 光画像情報変換装置 |
JP2007147507A (ja) | 2005-11-29 | 2007-06-14 | Kurabo Ind Ltd | 分光測定方法及び分光測定装置 |
JP2010128473A (ja) | 2008-12-01 | 2010-06-10 | Olympus Corp | 分散素子及び分散素子を備える光学機器 |
JP2012237647A (ja) | 2011-05-11 | 2012-12-06 | Univ Of Tokyo | 多焦点共焦点ラマン分光顕微鏡 |
JP2014134449A (ja) | 2013-01-10 | 2014-07-24 | Hitachi High-Technologies Corp | 凹面光学素子の測定装置及び凹面回折格子の測定装置並びに平面回折格子の測定装置 |
JP2017049043A (ja) | 2015-08-31 | 2017-03-09 | 大塚電子株式会社 | 顕微分光装置 |
JP2017122698A (ja) | 2016-01-08 | 2017-07-13 | 株式会社島津製作所 | ポリクロメータ及びこれを備えた分析装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020126045A (ja) | 2020-08-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11971355B2 (en) | Fluorescence observation apparatus and fluorescence observation method | |
US20170035281A1 (en) | Endoscope probes and systems, and methods for use therewith | |
JP7424061B2 (ja) | 面分光装置および面分光装置の光学収差補正方法 | |
JP2008545974A (ja) | オーバーラップした画像を用いる光学分光法 | |
CN108692815B (zh) | 使用纵向色差的多光谱成像 | |
US20170010153A1 (en) | Spectroscopic mapping system and method | |
JP5170582B2 (ja) | 顕微鏡用分光分析装置 | |
JP5563405B2 (ja) | 分光画像取得装置及び方法 | |
Su et al. | A snapshot light field imaging spectrometer | |
JP5429698B2 (ja) | 顕微鏡用分光分析装置及び顕微鏡用分光分析装置の分光分析方法 | |
US11994469B2 (en) | Spectroscopic imaging apparatus and fluorescence observation apparatus | |
Nelson et al. | Single-frame chemical imaging: Dimension reduction fiber-optic array improvements and application to laser-induced breakdown spectroscopy | |
US11199448B2 (en) | Spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method | |
Ritt et al. | Use of complementary wavelength bands for laser dazzle protection | |
WO2018128146A1 (ja) | 分光測定方法および分光測定装置 | |
EP3978965A1 (en) | Diffraction element and imaging device | |
JP2007147507A (ja) | 分光測定方法及び分光測定装置 | |
US20200200606A1 (en) | Apparatus for Depth-Resolved Hyperspectral Imaging | |
Ritt et al. | Use of complementary wavelength bands for laser dazzle protection | |
Lyons et al. | DOE in DOIS: a diffractive optic image spectrometer | |
WO2015154875A1 (de) | Kamera mit integriertem spektrometer | |
Couce et al. | A windowing/pushbroom hyperspectral imager | |
Zamkotsian et al. | Convolution spectrometer demonstration using programmable diffraction grating | |
Riding | Optimal Spectroscopic Analysis for Current and Future Multi-fibre Systems | |
Gehren | Astronomical Information Obtained from Echelle Spectra |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220922 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230920 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230926 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231120 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20231219 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240101 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7424061 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |