JPH08285688A - Spectrum image analyzing device - Google Patents

Spectrum image analyzing device

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JPH08285688A
JPH08285688A JP8843795A JP8843795A JPH08285688A JP H08285688 A JPH08285688 A JP H08285688A JP 8843795 A JP8843795 A JP 8843795A JP 8843795 A JP8843795 A JP 8843795A JP H08285688 A JPH08285688 A JP H08285688A
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interference filter
image
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transmission band
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Masanori Okuyama
雅則 奥山
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Okuyama Masanori
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Okuyama Masanori
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Abstract

PURPOSE: To facilitate the spectrum image analysis of an object by detachably fitting an attachment means in which a band transmitting interference filter and a convex lens have been combined, and by providing with a subtraction means or the like for obtaining the output difference of a plurality of light- receiving cells that have been set in a transmitting band region. CONSTITUTION: An image pickup means 21 arranged inside a casing 20 and a convex lens 22 for forming the image on a band transmitting interference filter 9 onto the means 21 are fitted to an image pickup device body 2. The rear part 5 of an attachment means 3 is detachably fitted to the front part 4 of the body 2, and a convex lens 7 and a filter 9 having its optical axis on the optical axis 8 thereof are fitted to the supporting tube 6 of the means 3. The electric signals from the respective light-receiving cells in the means 21 are successively given by a processing circuit. Different voltages are applied to a piezoelectric element, and the digital signals representing the level of the electric signal are stored in a memory for each color of the light-receiving cell, and the output of each memory is read out, and the spectrum differential action is carried out by a subtraction circuit for each color.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、色を正確に識別するこ
とができるようにするために用いることができるスペク
トル画像分析装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectral image analysis device that can be used to enable accurate color discrimination.

【0002】[0002]

【従来の技術】色を正確に識別してスペクトル画像分析
を行うことは、多くの技術分野で、必要となる。たとえ
ば人間の視覚では同一の色、たとえば黄緑色に見える樹
木であっても、そのスペクトル画像分析を正確に行うこ
とによって、その樹木の生育状況を正確に把握をし、そ
の樹木に適した環境を提供することができるように工夫
することができる。
BACKGROUND OF THE INVENTION Accurate color identification and spectral image analysis is required in many technical fields. For example, even for a tree that looks the same in human vision, for example, a yellow-green color, by accurately performing its spectral image analysis, it is possible to accurately grasp the growth status of that tree and create an environment suitable for that tree. It can be devised so that it can be provided.

【0003】従来では、物体の色を正確に識別するため
にスペクトル画像分析を簡便に行うための装置は、実現
されていない。
Conventionally, no apparatus has been realized for simply performing a spectral image analysis for accurately identifying the color of an object.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、簡便
な構成によって、物体のスペクトル画像分析を容易に行
うことができるようにしたスペクトル画像分析装置を提
供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a spectral image analysis device capable of easily performing spectral image analysis of an object with a simple structure.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、光の透過帯域
を変化することができる帯域透過干渉フィルタと、複数
の受光セルを有する撮像手段と、物体を前記干渉フィル
タに結像する第1光学手段と、干渉フィルタ上の像を、
撮像手段の各受光セル上に結像する第2光学手段と、干
渉フィルタを第1の透過帯域に設定したときにおける各
受光セルの第1出力と、第1透過帯域とは異なる第2透
過帯域に設定したときにおける各受光セルの第2出力と
の差を、対応する受光セル毎に演算して求める減算手段
と、減算手段の出力を目視表示する表示手段とを含むこ
とを特徴とするスペクトル画像分析装置である。また本
発明は、光の透過帯域を変化することができる帯域透過
干渉フィルタと、複数の画素を有し、各画素が、青、緑
および赤の各色フィルタと、各色フィルタ毎の受光セル
とによって構成される撮像手段と、物体を干渉フィルタ
に結像する第1光学手段と、干渉フィルタ上の像を、撮
像手段の各画素上に結像する第2光学手段と、干渉フィ
ルタを第1の透過帯域に設定したときにおける各受光セ
ルの第1出力と、第1透過帯域とは異なる第2透過帯域
に設定したときにおける各受光セルの第2出力との差
を、対応する受光セル毎に演算して求める減算手段と、
減算手段の出力をカラー表示する表示手段とを含むこと
を特徴とするスペクトル画像分析装置である。また本発
明は、干渉フィルタは、一対の基板が対向して配置さ
れ、これらの基板間の間隔を圧電素子によって変化可能
とし、各基板は、透光性材料から成る板状体と、その板
状体に形成される光が干渉するための透光性の薄い膜と
から成り、圧電素子に直流電源から電圧を印加して与え
ることを特徴とする。また本発明は、干渉フィルタは、
透光性であって、印加される電圧によって厚みを変化す
ることができる板状体と、この板状体の両表面に形成さ
れ、光が干渉するための透光性の薄い膜とを含み、板状
体に、直流電源から電圧印加して与えることを特徴とす
る。また本発明は、干渉フィルタと第1光学手段とを固
定してアタッチメント手段を構成し、撮像手段と第2光
学手段とを固定して撮像装置本体を構成し、撮像装置本
体の第2光学手段よりも前方に、アタッチメント手段を
着脱可能とすることを特徴とする。また本発明は、光の
透過帯域を変化することができる帯域透過干渉フィルタ
と、干渉フィルタからの透過スペクトル光を受光する受
光手段と、干渉フィルタの透過帯域を異ならせたときの
受光手段の各出力の差を演算する減算手段とを含むこと
を特徴とするスペクトル画像分析装置である。また本発
明は、一対の基板が対向して配置され、これらの基板間
の間隔を圧電素子によって変化可能とし、各基板は、透
光性材料から成る板状体と、その板状体に形成される光
が干渉するための透光性の薄い膜とから成り、圧電素子
に直流電源から電圧を印加して与えることを特徴とする
光の透過帯域を変化することができる帯域透過干渉フィ
ルタである。また本発明は、透光性であって、印加され
る電圧によって厚みを変化することができる板状体と、
この板状体の両表面に形成され、光が干渉するための透
光性の薄い膜とを含むことを特徴とする光の透過帯域を
変化することができる帯域透過干渉フィルタである。
According to the present invention, there is provided a band-pass interference filter capable of changing a light transmission band, an image pickup means having a plurality of light-receiving cells, and a first object for forming an image on the interference filter. Optical means and the image on the interference filter,
Second optical means for forming an image on each light receiving cell of the image pickup means, first output of each light receiving cell when the interference filter is set to the first transmission band, and second transmission band different from the first transmission band A spectrum including: a subtracting unit that calculates a difference between the second output of each light receiving cell when set to 1 and a corresponding light receiving cell, and a display unit that visually displays the output of the subtracting unit. It is an image analysis device. Further, the present invention has a band-pass interference filter capable of changing the transmission band of light, a plurality of pixels, each pixel by a blue, green and red color filter, and a light-receiving cell for each color filter. The configured image pickup means, the first optical means for forming an image of an object on the interference filter, the second optical means for forming an image on the interference filter on each pixel of the image pickup means, and the interference filter for the first. The difference between the first output of each light receiving cell when set to the transmission band and the second output of each light receiving cell when set to the second transmission band different from the first transmission band is set for each corresponding light receiving cell. Subtraction means for calculating and
And a display unit for displaying the output of the subtraction unit in color. According to the present invention, in an interference filter, a pair of substrates are arranged so as to face each other, and a gap between these substrates can be changed by a piezoelectric element. Each substrate is a plate-shaped body made of a translucent material and its plate. It is characterized in that it is composed of a thin film having a light-transmitting property for interference of light formed on the strip, and is applied by applying a voltage from a DC power source to the piezoelectric element. The present invention also provides an interference filter,
It includes a plate-like body that is translucent and whose thickness can be changed by an applied voltage, and a thin transparent film that is formed on both surfaces of the plate-like body and that interferes with light. It is characterized in that a voltage is applied to the plate-like body from a DC power source to give it. Further, according to the present invention, the interference filter and the first optical means are fixed to constitute an attachment means, the image pickup means and the second optical means are fixed to constitute an image pickup apparatus main body, and the second optical means of the image pickup apparatus main body is fixed. It is characterized in that the attachment means can be attached to and detached from the front side. Further, the present invention relates to a band-pass interference filter capable of changing the transmission band of light, a light receiving means for receiving the transmission spectrum light from the interference filter, and a light receiving means when the transmission band of the interference filter is different. And a subtraction unit that calculates a difference between outputs. Further, according to the present invention, a pair of substrates are arranged so as to face each other, and an interval between these substrates can be changed by a piezoelectric element, and each substrate is formed of a plate-shaped body made of a translucent material and the plate-shaped body A band-pass interference filter capable of changing the transmission band of light, which is characterized by comprising a thin film having a light-transmitting property for causing light to interfere, and applying a voltage from a DC power source to the piezoelectric element. is there. Further, the present invention is a translucent plate-like body whose thickness can be changed by an applied voltage,
A band-pass interference filter capable of changing a light transmission band, which is formed on both surfaces of the plate-like body and includes a light-transmissive thin film for light interference.

【0006】[0006]

【作用】本発明に従えば、第1光学手段、たとえば凸レ
ンズによって、物体、たとえば前述の樹木などの像を、
帯域透過干渉フィルタに結像し、この干渉フィルタは、
光の透過帯域を変化することができる構成を有し、この
干渉フィルタの光軸に垂直方向の各位置は第2光学手
段、たとえば凸レンズなどによって、撮像手段における
青B、緑Gおよび赤Rの色フィルタと各色フィルタ毎の
受光セルとの組合わせによって実現される複数の各画素
に個別的に対応して結像し、減算手段によって、第1の
透過帯域に設定したときにおける各セルの第1出力と、
第2透過帯域に設定したときにおける各セルの第2出力
との差を求めて、いわばスペクトル微分を行い、こうし
て得られたスペクトル微分の画像をカラー表示する。こ
れによって物体の色のスペクトル画像分析が行われ、そ
の分析結果を見ることによって、たとえば人間の目で見
た視覚では同一の色に見えるときであっても、正確な色
の違い、すなわちスペクトルの違いを検出することが容
易に可能になる。
According to the present invention, the first optical means, for example, the convex lens, forms an image of an object, for example, the above-mentioned tree,
An image is formed on the band-pass interference filter, and this interference filter
The interference filter has a configuration capable of changing the transmission band, and each position in the direction perpendicular to the optical axis of the interference filter is provided by the second optical means, for example, a convex lens, for blue B, green G and red R in the image pickup means. An image is individually formed corresponding to each of a plurality of pixels realized by a combination of a color filter and a light receiving cell for each color filter, and the subtraction means sets the first image of each cell when the first transmission band is set. 1 output,
The difference with the second output of each cell when set in the second transmission band is obtained, so to speak, spectral differentiation is performed, and the image of the spectral differentiation thus obtained is displayed in color. This performs a spectral image analysis of the color of the object, and by looking at the result of the analysis, for example, even if the human eyes see the same color, the exact color difference, that is, the spectral It is possible to easily detect the difference.

【0007】撮像手段は、色フィルタを備えていない受
光セルによって各画素が実現される構成であってもよ
く、このとき表示手段は、単一色、たとえば白黒の濃淡
表示を行う機能を有していてもよい。
The image pickup means may have a structure in which each pixel is realized by a light receiving cell which is not provided with a color filter. At this time, the display means has a function of displaying a gray scale of a single color, for example, black and white. May be.

【0008】干渉フィルタは、たとえば一対の基板の間
隔を圧電素子によって変化可能とする構成であり、ガラ
スなどの透光性材料から成る板状体の表面に、光の干渉
を生じさせるための透光性の薄い膜、たとえば200〜
300ÅのAu薄層を形成して各基板を構成し、圧電素
子に直流電圧を変化して与えるこ都によって、その間隔
に対応する可視光の透過帯域が変化する。
The interference filter has a structure in which the distance between a pair of substrates can be changed by a piezoelectric element, and is a transparent member for causing light interference on the surface of a plate made of a transparent material such as glass. Light thin film, for example 200-
Each substrate is formed by forming a 300 Å thin Au layer, and the visible light transmission band corresponding to the distance is changed by changing the DC voltage applied to the piezoelectric element.

【0009】前記基板の板状体は、上述のようにたとえ
ばガラス板であって、その表面は、たとえばミクロンオ
ーダーの微細な緩やかに変化する凹凸が存在するけれど
も、スペクトル画像分析には何ら差し支えなく、干渉フ
ィルタ上の像を撮像手段の各画素または受光セル上に結
像することによって、干渉フィルタの光軸に垂直方向の
各位置、すなわち前記基板の板状体の表面の各位置は、
撮像手段におけるB,G,Rの合計3つの色フィルタを
含む各画素上、またはその色フィルタが備えられていな
い各受光セル上に個別的に対応して第2光学手段によっ
て結像される構成となっているので、干渉フィルタによ
る相互に異なる2つの透過帯域毎のスペクトル強度を、
各受光セルによって、そのスペクトル強度に対応するレ
ベルを有する電気信号に変換することができ、これによ
って物体の色の正確なスペクトル画像分析が可能にな
る。
The plate-shaped body of the substrate is, for example, a glass plate as described above, and the surface thereof has fine irregularities that change in a minute manner, for example, of the order of microns, but there is no problem in spectral image analysis. By forming an image on the interference filter on each pixel of the image pickup means or on the light receiving cell, each position in the direction perpendicular to the optical axis of the interference filter, that is, each position on the surface of the plate-shaped body of the substrate,
A configuration in which an image is formed by the second optical means individually corresponding to each pixel including a total of three color filters of B, G, and R in the image pickup means or each light receiving cell not provided with the color filter. Therefore, the spectral intensity for each of the two different transmission bands due to the interference filter is
Each light-receiving cell can be converted into an electrical signal with a level corresponding to its spectral intensity, which allows an accurate spectral image analysis of the color of the object.

【0010】目視表示手段は、画像を表示する構成であ
ってもよいけれども、1水平走査線などの棒グラフな
ど、または音などによる表示であってもよい。
The visual display means may be configured to display an image, but may be a bar graph of one horizontal scanning line or the like, or a sound or the like.

【0011】[0011]

【実施例】図1は、本発明の一実施例のスペクトル画像
分析装置1の全体の構成を簡略化して示す断面図であ
る。このスペクトル画像分析装置1は、基本的には、既
存のカラーテレビカメラなどによって実現される撮像装
置本体2と、アタッチメント手段3とから成り、撮像装
置本体2の前部4に、アタッチメント手段3の後部5が
着脱可能に装着される。
1 is a sectional view showing a simplified overall structure of a spectral image analyzer 1 according to an embodiment of the present invention. This spectral image analysis device 1 basically comprises an image pickup device main body 2 realized by an existing color television camera and the like, and an attachment means 3, and a front portion 4 of the image pickup device main body 2 is provided with an attachment means 3. The rear part 5 is detachably attached.

【0012】アタッチメント手段3の支持筒6には、第
1光学手段としての凸レンズ7と、その光軸8上に光軸
を有する帯域透過干渉フィルタ9とが取付けられる。
A convex lens 7 as a first optical means and a band-pass interference filter 9 having an optical axis on its optical axis 8 are attached to the support cylinder 6 of the attachment means 3.

【0013】図2は、干渉フィルタ9の具体的な構成を
示す拡大した断面図である。この干渉フィルタ9は、一
対の基板10,11が対向して配置され、これらの基板
10,11間の大気の間隔d1を変化するために、基板
10,11の周辺部に圧電素子12が介在される。基板
10は、透光性材料、たとえばガラスから成る板状体1
3と、その板状体13のもう1つの板状体11側の表面
に形成される透光性の薄い金属膜14とから成る。もう
1つの基板11もまた同様にして、板状体15と、一方
の基板10側の表面に形成される薄い金属膜16とから
成る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a specific structure of the interference filter 9. In this interference filter 9, a pair of substrates 10 and 11 are arranged so as to face each other, and a piezoelectric element 12 is provided in the peripheral portion of the substrates 10 and 11 in order to change an air gap d1 between the substrates 10 and 11. To be done. The substrate 10 is a plate-shaped body 1 made of a translucent material such as glass.
3 and a light-transmissive thin metal film 14 formed on the surface of the plate-shaped body 13 on the side of the other plate-shaped body 11. Similarly, the other substrate 11 is also composed of a plate-shaped body 15 and a thin metal film 16 formed on the surface of one substrate 10 side.

【0014】金属膜14,16は、たとえば200〜3
00Å程度の厚みを有するAuが蒸着によって形成され
た構成を有する。基板10,11は同一の構成を有し、
板状体13,15の厚みは全面にわたって一様であり、
たとえば透明であり、あるいは部分的に透過性を有する
いわば半透明である。圧電素子12には、直流電源17
から、その電圧を変化して電力が供給される。基板1
0,11間の間隔d1は、圧電素子12に電圧が印加さ
れないときには、たとえば50μmであり、たとえば5
0Vの電圧が印加されることによって、50.05μm
までに変化することができる。
The metal films 14 and 16 are, for example, 200 to 3
It has a structure in which Au having a thickness of about 00Å is formed by vapor deposition. The substrates 10 and 11 have the same structure,
The thickness of the plate-like bodies 13 and 15 is uniform over the entire surface,
For example, it is transparent, or so-called translucent, which is partially transparent. The piezoelectric element 12 has a DC power supply 17
, The power is supplied by changing the voltage. Board 1
The interval d1 between 0 and 11 is, for example, 50 μm when no voltage is applied to the piezoelectric element 12, and is, for example, 5 μm.
By applying 0V voltage, 50.05μm
Can change up to.

【0015】図3は、干渉フィルタ9の帯域透過特性を
示すグラフである。干渉フィルタ9の一方側(図2の右
方)から、全スペクトルの範囲にわたって一様な強度を
有する可視光が入射された場合において、圧電素子12
に、零であってもよい第1の電圧を印加したときに、干
渉フィルタ9の下流側(図2の左方)に透過する光のス
ペクトル強度は、図3の実線で示されている。このよう
な実線で示される第1の透過帯域は、基板10,11、
したがって金属膜14,16を光が透過することによっ
て生じる多重干渉に起因して、複数種類のスペクトルを
有する光が間隔d1に対応して選択的に透過される。
FIG. 3 is a graph showing the band transmission characteristic of the interference filter 9. When visible light having a uniform intensity is made to enter from one side (the right side in FIG. 2) of the interference filter 9, the piezoelectric element 12
In addition, the spectral intensity of the light transmitted to the downstream side (left side in FIG. 2) of the interference filter 9 when the first voltage, which may be zero, is applied is shown by the solid line in FIG. The first transmission band indicated by such a solid line is the substrate 10, 11,
Therefore, light having a plurality of types of spectra is selectively transmitted corresponding to the interval d1 due to multiple interference caused by the light transmitting through the metal films 14 and 16.

【0016】圧電素子12にたとえば前述の50Vの第
2電圧を印加すると、基板10,11間のd1が変化
し、これによって干渉フィルタ9を透過した光のスペク
トル強度は、図3の破線で示されるように変化する。
When the aforementioned second voltage of, for example, 50 V is applied to the piezoelectric element 12, d1 between the substrates 10 and 11 changes, whereby the spectral intensity of the light transmitted through the interference filter 9 is shown by the broken line in FIG. It changes as shown.

【0017】物体19の画像は、凸レンズ7によって干
渉フィルタ9の光軸方向の中央に結像される。物体19
が凸レンズ7の焦点距離に比べて充分遠方に存在すると
きには、この凸レンズ7と干渉フィルタ9との間の距離
は、焦点距離に等しく設定される。
The image of the object 19 is formed by the convex lens 7 at the center of the interference filter 9 in the optical axis direction. Object 19
Is present at a distance far enough from the focal length of the convex lens 7, the distance between the convex lens 7 and the interference filter 9 is set equal to the focal length.

【0018】再び図1を参照して、撮像装置本体2に
は、ケーシング20内に配置されている撮像手段21
と、干渉フィルタ9上の画像を撮像手段21上に結像す
る第2光学手段としての凸レンズ22とが取付けられ
る。撮像手段21および凸レンズ22は、前記光軸8と
共通の光軸を有する。凸レンズ7,22は、それらの光
軸8に沿って、結像のために変位調整可能であってもよ
い。
Referring again to FIG. 1, the image pickup device main body 2 has an image pickup means 21 arranged inside a casing 20.
And a convex lens 22 as a second optical means for forming an image on the interference filter 9 on the imaging means 21. The image pickup means 21 and the convex lens 22 have an optical axis common to the optical axis 8. The convex lenses 7, 22 may be adjustable in displacement along their optical axis 8 for imaging.

【0019】図4は、撮像手段21の一部を拡大して示
す一例の簡略した正面図である。撮像手段21は、複数
の各画素23が隣接して配置されて構成される。各画素
23は、青B、緑Gおよび赤Rの合計3つの色フィルタ
と、各色フィルタ毎のCCD(電荷結合素子)から成る
受光セルとによって構成される。受光セルは色フィルタ
からの光を受光し、その受光した色の光の強度に対応し
たレベルを有する電気信号を導出する。
FIG. 4 is a simplified front view of an example showing a part of the image pickup means 21 in an enlarged manner. The imaging unit 21 is configured by arranging a plurality of pixels 23 adjacent to each other. Each pixel 23 is composed of a total of three color filters of blue B, green G and red R, and a light receiving cell formed of a CCD (charge coupled device) for each color filter. The light receiving cell receives the light from the color filter and derives an electric signal having a level corresponding to the intensity of the light of the received color.

【0020】再び図3を参照して、この図3にはまた、
各画素23に含まれる色フィルタの特性が示される。参
照符24は、青Bの色フィルタの特性を示し、参照符2
5は、緑Gの色フィルタの特性を示し、参照符26は、
赤Rの色フィルタの特性を示す。この撮像手段21およ
びそれに結像する凸レンズ22を備える撮像装置本体2
の構成は、従来から知られているテレビカメラと同様で
あり、各受光セルの出力は、各フィールド毎に水平走査
線に沿って走査されて読み出される。実務上、アタッチ
メント手段3が撮像装置本体2に装着される状態で、こ
の干渉フィルタ9上の撮像手段21に結像するために、
凸レンズ22は、いわゆる接写が可能なごく短い焦点距
離、たとえば零に近い値〜3cm程度の焦点距離を有す
ることが構成の小形化を図る観点から好ましい。
Referring again to FIG. 3, this FIG.
The characteristics of the color filter included in each pixel 23 are shown. Reference numeral 24 indicates the characteristic of the blue B color filter, and reference numeral 2
5 indicates the characteristics of the green G color filter, and reference numeral 26 indicates
The characteristic of the red R color filter is shown. Image pickup apparatus main body 2 including the image pickup means 21 and the convex lens 22 for forming an image
The configuration of is similar to that of a conventionally known television camera, and the output of each light receiving cell is scanned and read along the horizontal scanning line for each field. In practice, in order to form an image on the image pickup means 21 on the interference filter 9 while the attachment means 3 is attached to the image pickup apparatus main body 2,
It is preferable that the convex lens 22 has a very short focal length capable of so-called close-up photography, for example, a focal length of a value close to zero to about 3 cm from the viewpoint of miniaturization of the configuration.

【0021】この凸レンズ22の働きによって、各画素
23上には、干渉フィルタ9の光軸8に垂直方向の各位
置を個別的に対応して結像することができる。したがっ
て干渉フィルタ9の基板10,11の板状体13,15
の表面に微細な、たとえばミクロンオーダーの緩やかに
変化する凹凸が存在しても、スペクトル画像分析に悪影
響を及ぼすことなくスペクトル微分動作を行わせること
ができる。
Due to the function of the convex lens 22, it is possible to form an image on each pixel 23 corresponding to each position in the direction perpendicular to the optical axis 8 of the interference filter 9 individually. Therefore, the plate-like bodies 13, 15 of the substrates 10, 11 of the interference filter 9 are
Even if there are fine, for example, micron-order gently changing irregularities on the surface of the, the spectrum differentiating operation can be performed without adversely affecting the spectrum image analysis.

【0022】図5は、図1〜図4に示される実施例の電
気的構成を示すブロック図である。撮像手段21におけ
る各受光セルからの電気信号は、マイクロコンピュータ
などによって実現される処理回路28に走査によって順
次的に与えられる。直流電源17によって圧電素子12
に第1の電圧が与えられ、これによって干渉フィルタ9
が図3の実線で示される光の第1の帯域透過特性を有す
る状態で、その撮像手段21の各受光素子からの信号
は、各画素23の青B、緑Gおよび赤R毎の色フィルタ
に対応したメモリ29,30,31にそれぞれストアさ
れる。各光の受光セル毎の強度は、総括的に参照符B
1,G1,R1でそれぞれ示されている。
FIG. 5 is a block diagram showing the electrical construction of the embodiment shown in FIGS. The electric signal from each light receiving cell in the image pickup means 21 is sequentially given to the processing circuit 28 realized by a microcomputer or the like by scanning. The piezoelectric element 12 is controlled by the DC power supply 17.
Is applied with a first voltage, which causes the interference filter 9
3 has a first band transmission characteristic of light indicated by the solid line in FIG. 3, signals from the respective light receiving elements of the image pickup means 21 are color filters for each of blue B, green G and red R of each pixel 23. Are stored in the memories 29, 30, 31 respectively corresponding to. For the intensity of each light receiving cell, refer to the reference symbol B as a whole.
1, G1 and R1 respectively.

【0023】図6は、処理回路28の動作を説明するた
めのフローチャートである。ステップa1においてスペ
クトル画像分析を行うにあたり、スイッチ44を遮断し
た状態で、上述のように圧電素子12に第1電圧をステ
ップa2で印加する。処理回路28は、駆動回路43に
よって直流電源17の出力電圧を、予め定める第1電圧
に設定し、これによって第1電圧が圧電素子12に印加
される。ステップa3において物体面を上述のように撮
像を行ってメモリ29,30,31への受光セルの色毎
の電気信号のレベルを表すデジタル信号をストアしてお
く。
FIG. 6 is a flow chart for explaining the operation of the processing circuit 28. When performing the spectral image analysis in step a1, the first voltage is applied to the piezoelectric element 12 in step a2 as described above with the switch 44 turned off. The processing circuit 28 sets the output voltage of the DC power supply 17 to a predetermined first voltage by the drive circuit 43, and the first voltage is applied to the piezoelectric element 12 by this. In step a3, the object surface is imaged as described above, and a digital signal representing the level of the electric signal for each color of the light receiving cell is stored in the memories 29, 30, 31.

【0024】次のステップa4では、上述のステップa
2,a3における動作におけるのと同一の物体19に関
して、干渉フィルタ9の圧電素子12に、第1電圧とは
異なる第2電圧を印加し、これによって干渉フィルタ9
は図3の破線で示される第2の帯域透過特性を有するこ
とになり、ステップa5では、撮像手段21の各受光セ
ルの光の受光強度に対応したレベルを有する電気信号
は、青B、緑Gおよび赤R毎に、メモリ32,33,3
4にそれぞれストアされる。このメモリ32,33,3
4にストアされている各受光セルのデジタル化された信
号は、総括的にB2,G2,R2でそれぞれ示される。
In the next step a4, the above-mentioned step a
With respect to the same object 19 as in operation at 2, a3, a second voltage different from the first voltage is applied to the piezoelectric element 12 of the interference filter 9, whereby the interference filter 9
Has the second band transmission characteristic indicated by the broken line in FIG. 3, and in step a5, the electric signals having the levels corresponding to the light receiving intensities of the light receiving cells of the image pickup means 21 are blue B and green. Memory 32, 33, 3 for each G and red R
Stored in 4 respectively. This memory 32, 33, 3
The digitized signals of the respective light receiving cells stored in 4 are generally designated by B2, G2 and R2, respectively.

【0025】ステップa6では、メモリ29,30,3
1;32,33,34の出力を読み出して、スペクトル
微分動作を行う。このスペクトル微分動作は、各色B,
G,R毎の減算回路35,36,37によって達成さ
れ、その減算して求めた差ΔB,ΔG,ΔRは、各受光
セル毎にメモリ38,39,40にストアされる。
At step a6, the memories 29, 30, 3
The outputs of 1; 32, 33, and 34 are read out, and the spectrum differentiating operation is performed. This spectrum differentiation operation is performed for each color B,
The differences ΔB, ΔG, and ΔR, which are achieved by the subtraction circuits 35, 36, and 37 for each G and R and are obtained by the subtraction, are stored in the memories 38, 39, and 40 for each light receiving cell.

【0026】 ΔB = B1−B2 …(1) ΔG = G1−G2 …(2) ΔR = R1−R2 …(3) ステップa7では、駆動回路41は、メモリ38,3
9,40にストアされている前記撮像手段21の各画素
毎の差ΔB,ΔG,ΔR毎のレベルを表す電気信号を読
み出して、カラー陰極線管などのカラー表示手段42に
スペクトル微分画像を青B、緑Gおよび赤R毎の色信号
としてそれぞれ用いて目視表示する。ステップa8では
このような一連の動作を終了する。
ΔB = B1-B2 (1) ΔG = G1-G2 (2) ΔR = R1-R2 (3) At step a7, the drive circuit 41 causes the memory 38, 3 to be stored.
An electric signal representing the level of each pixel difference ΔB, ΔG, and ΔR of the image pickup means 21 stored in the image pickup means 9 and 40 is read out, and a spectral differential image is displayed on a color display means 42 such as a color cathode ray tube with a blue B , Green G and red R are used as color signals for visual display. At step a8, such a series of operations is completed.

【0027】処理回路28は、駆動回路43によって直
流電源17の出力電圧を、予め定める第1電圧に設定
し、これによって第1電圧が圧電素子12に印加され
る。
The processing circuit 28 sets the output voltage of the DC power supply 17 to a predetermined first voltage by the drive circuit 43, and the first voltage is applied to the piezoelectric element 12 by this.

【0028】表示手段42によって表示されたスペクト
ル微分された画像を目視することによって、物体1の色
を正確に識別してスペクトル画像分析を行うことができ
る。
By visually observing the spectrum-differentiated image displayed by the display means 42, the color of the object 1 can be accurately identified and the spectral image analysis can be performed.

【0029】本発明の他の実施例として、干渉フィルタ
9は他の構成を有していてもよく、また圧電素子12に
代えて他の構成を有する変位駆動素子が用いられてもよ
い。金属膜14,16として、前述のAuに代えて他の
金属が用いられてもよい。または薄い膜として、他の導電
性セラミックなどが用いられてもよく、さらにその他の
材料が用いられてもよい。金属膜14,16に代えて、
光の干渉を行う他の半透明の膜などが用いられてもよ
い。またこの金属膜14,16は、板状体13,15の
表面の全面にわたって上述のように形成されてもよいけ
れども、他の実施例として、たとえば短冊状の格子状
に、またはその他の形状で部分的に形成されていてもよ
い。
As another embodiment of the present invention, the interference filter 9 may have another structure, and instead of the piezoelectric element 12, a displacement drive element having another structure may be used. As the metal films 14 and 16, other metals may be used instead of Au described above. Alternatively, another conductive ceramic or the like may be used as the thin film, and another material may be used. Instead of the metal films 14 and 16,
Other translucent films that interfere with light may be used. Further, the metal films 14 and 16 may be formed as described above over the entire surfaces of the plate-like bodies 13 and 15, but as another embodiment, for example, in the form of a strip grid or in other shapes. It may be partially formed.

【0030】上述の実施例では、スイッチ44を導通し
かつ処理回路28を休止することによって、撮像手段2
1はカラー撮像が可能となる。また表示手段42はカラ
ー表示が可能となる構成を有しているけれども、本発明
の他の実施例として撮像手段21には色フィルタが設け
られておらず、また表示手段42はいわゆる白黒の濃淡
表示のみを行う構成であってもよく、このときメモリ2
9,30,31は1つだけ、またメモリ32,33,3
4は1つだけ、さらにメモリ38,39,40は1つだ
けそれぞれ設けられ、減算手段35,36,37は1つ
だけ設けられていればよい。その他の構成は前述の実施
例と同様である。
In the embodiment described above, the image pickup means 2 is activated by turning on the switch 44 and deactivating the processing circuit 28.
1 enables color imaging. Further, although the display means 42 has a structure capable of color display, as another embodiment of the present invention, the image pickup means 21 is not provided with a color filter, and the display means 42 is a so-called black and white shade. The configuration may be such that only display is performed, and at this time, the memory 2
There is only one 9, 30, 31 and the memories 32, 33, 3
4 is provided only one, and further, only one memory 38, 39, 40 is provided, and only one subtracting means 35, 36, 37 is provided. Other configurations are the same as those in the above-mentioned embodiment.

【0031】本発明の他の実施例として、金属膜14,
16の代りに、超伝導体膜であってもよい。さらに他の
実施例として、帯域透過干渉フィルタは、透光性の厚み
が電圧などの電気信号によって変化する圧電素子を用
い、その板状体である圧電素子の両表面に透光性を有す
る光が干渉するための薄い金属膜などの膜を蒸着などに
よって形成した構成を有していてもよい。
As another embodiment of the present invention, the metal film 14,
Instead of 16, a superconductor film may be used. As still another embodiment, the band-pass interference filter uses a piezoelectric element whose light-transmitting thickness changes according to an electric signal such as a voltage, and transmits light to both surfaces of the plate-shaped piezoelectric element. It may have a structure in which a film such as a thin metal film for interfering with is formed by vapor deposition or the like.

【0032】干渉フィルタ9は、光の透過帯域が異なる
ものを複数個、光軸8に沿って直列に配置してもよい。
A plurality of interference filters 9 having different light transmission bands may be arranged in series along the optical axis 8.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、簡単な構成によって、
帯域透過干渉フィルタを用いてスペクトル画像分析を行
い、物体の色を正確に識別することが初めて可能にな
る。
According to the present invention, with a simple structure,
For the first time, spectral image analysis can be performed using a bandpass interference filter to accurately identify the color of an object.

【0034】この干渉フィルタは、直流電源からの電圧
を変化して圧電素子に与えて一対の基板間の間隔を変化
させることによって、光の多重干渉を行わせ、これによ
って光の透過帯域を簡単な構成で容易に変化することが
できる。
In this interference filter, the voltage from the DC power source is changed and applied to the piezoelectric element to change the distance between the pair of substrates to cause multiple interference of light, thereby simplifying the transmission band of light. It can be easily changed with various configurations.

【0035】さらに本発明によれば、干渉フィルタと第
1光学手段とを固定してアタッチメント手段を、既存の
テレビカメラなどのような撮像手段と第2光学手段とを
含む撮像装置本体に着脱可能に装着することによって、
既存のテレビカメラである撮像装置本体を用いて人間の
視覚と同様な撮像を行うことができるとともに、スペク
トル画像分析を行う際には前記アタッチメント手段を装
着すればよく、使い勝手が向上するとともに、既存のテ
レビカメラをそのまま用いることができるので、操作性
が向上するという効果もある。
Further, according to the present invention, the interference filter and the first optical means are fixed, and the attachment means can be attached to and detached from the image pickup apparatus main body including the image pickup means and the second optical means such as an existing television camera. By attaching to
It is possible to perform imaging similar to human vision using an existing imaging device that is a television camera, and when performing spectrum image analysis, the attachment means may be attached, improving usability and existing. Since the TV camera can be used as it is, there is an effect that operability is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のスペクトル分析装置の全体
の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an overall configuration of a spectrum analyzer according to an embodiment of the present invention.

【図2】干渉フィルタ9の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an interference filter 9.

【図3】干渉フィルタ9の特性を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing characteristics of an interference filter 9.

【図4】撮像手段21の簡略化した正面図である。FIG. 4 is a simplified front view of the imaging means 21.

【図5】図1〜図4に示される電気的構成を示すブロッ
ク図である。
5 is a block diagram showing the electrical configuration shown in FIGS. 1 to 4. FIG.

【図6】図5に示される処理回路28の動作を説明する
ためのフローチャートである。
6 is a flowchart for explaining the operation of the processing circuit 28 shown in FIG.

【符号の説明】 1 スペクトル画像分析装置 2 撮像装置本体 3 アタッチメント手段 7,22 凸レンズ 8 光軸 9 帯域透過干渉フィルタ 10,11 基板 12 圧電素子 13,15 板状体 14,16 金属膜 17 直流電源 19 物体 20 ケーシング 21 撮像手段 28 処理回路 29,30,31;32,33,34;38,39,4
0 メモリ 35,36,37 減算手段
[Explanation of reference numerals] 1 spectrum image analyzer 2 image pickup device main body 3 attachment means 7, 22 convex lens 8 optical axis 9 band pass interference filter 10, 11 substrate 12 piezoelectric element 13, 15 plate-like body 14, 16 metal film 17 DC power supply 19 object 20 casing 21 imaging means 28 processing circuit 29, 30, 31; 32, 33, 34; 38, 39, 4
0 memory 35, 36, 37 subtraction means

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光の透過帯域を変化することができる帯
域透過干渉フィルタと、 複数の受光セルを有する撮像手段と、 物体を前記干渉フィルタに結像する第1光学手段と、 干渉フィルタ上の像を、撮像手段の各受光セル上に結像
する第2光学手段と、干渉フィルタを第1の透過帯域に
設定したときにおける各受光セルの第1出力と、第1透
過帯域とは異なる第2透過帯域に設定したときにおける
各受光セルの第2出力との差を、対応する受光セル毎に
演算して求める減算手段と、 減算手段の出力を目視表示する表示手段とを含むことを
特徴とするスペクトル画像分析装置。
1. A band-pass interference filter capable of changing a transmission band of light, an imaging means having a plurality of light-receiving cells, a first optical means for forming an image of an object on the interference filter, and an on-interference filter. The second optical means for forming an image on each light receiving cell of the image pickup means, the first output of each light receiving cell when the interference filter is set to the first transmission band, and the first output different from the first transmission band It is characterized by including subtraction means for calculating a difference from the second output of each light receiving cell when set to two transmission bands for each corresponding light receiving cell, and display means for visually displaying the output of the subtracting means. Spectral image analyzer.
【請求項2】 光の透過帯域を変化することができる帯
域透過干渉フィルタと、 複数の画素を有し、各画素が、青、緑および赤の各色フ
ィルタと、各色フィルタ毎の受光セルとによって構成さ
れる撮像手段と、 物体を干渉フィルタに結像する第1光学手段と、 干渉フィルタ上の像を、撮像手段の各画素上に結像する
第2光学手段と、 干渉フィルタを第1の透過帯域に設定したときにおける
各受光セルの第1出力と、第1透過帯域とは異なる第2
透過帯域に設定したときにおける各受光セルの第2出力
との差を、対応する受光セル毎に演算して求める減算手
段と、 減算手段の出力をカラー表示する表示手段とを含むこと
を特徴とするスペクトル画像分析装置。
2. A band-pass interference filter capable of changing the transmission band of light, a plurality of pixels, each pixel comprising a blue, green and red color filter and a light-receiving cell for each color filter. A first optical unit configured to form an image of an object on an interference filter; a second optical unit configured to form an image on the interference filter on each pixel of the image pickup unit; The first output of each light receiving cell when set to the transmission band and the second output different from the first transmission band
It is characterized by including subtraction means for calculating a difference from the second output of each light receiving cell when set in the transmission band for each corresponding light receiving cell, and display means for displaying the output of the subtracting means in color. Spectral image analyzer.
【請求項3】 干渉フィルタは、 一対の基板が対向して配置され、これらの基板間の間隔
を圧電素子によって変化可能とし、 各基板は、 透光性材料から成る板状体と、 その板状体に形成される光が干渉するための透光性の薄
い膜とから成り、 圧電素子に直流電源から電圧を印加して与えることを特
徴とする請求項1または2記載のスペクトル画像分析装
置。
3. The interference filter has a pair of substrates arranged to face each other, and a gap between the substrates can be changed by a piezoelectric element. Each substrate is a plate-shaped body made of a light-transmissive material, and the plate. 3. A spectrum image analyzer according to claim 1, wherein the piezoelectric element is provided with a light-transmitting thin film for interference of light formed on the sheet, and the voltage is applied to the piezoelectric element from a DC power source. .
【請求項4】 干渉フィルタは、 透光性であって、印加される電圧によって厚みを変化す
ることができる板状体と、 この板状体の両表面に形成され、光が干渉するための透
光性の薄い膜とを含み、 板状体に、直流電源から電圧印加して与えることを特徴
とする請求項1または2記載のスペクトル画像分析装
置。
4. The interference filter is a translucent plate-shaped member whose thickness can be changed by an applied voltage, and is formed on both surfaces of the plate-shaped member to prevent light from interfering with each other. 3. A spectral image analysis device according to claim 1, further comprising: a thin film having a light-transmitting property, which is applied to the plate-shaped body by applying a voltage from a DC power source.
【請求項5】 干渉フィルタと第1光学手段とを固定し
てアタッチメント手段を構成し、 撮像手段と第2光学手段とを固定して撮像装置本体を構
成し、 撮像装置本体の第2光学手段よりも前方に、アタッチメ
ント手段を着脱可能とすることを特徴とする請求項1〜
3のうちの1つのスペクトル画像分析装置。
5. An interference filter and a first optical means are fixed to constitute an attachment means, an image pickup means and a second optical means are fixed to constitute an image pickup apparatus main body, and a second optical means of the image pickup apparatus main body. The attachment means is attachable to and detachable from the front side.
Spectral image analyzer of one of three.
【請求項6】 光の透過帯域を変化することができる帯
域透過干渉フィルタと、 干渉フィルタからの透過スペクトル光を受光する受光手
段と、 干渉フィルタの透過帯域を異ならせたときの受光手段の
各出力の差を演算する減算手段とを含むことを特徴とす
るスペクトル画像分析装置。
6. A band-pass interference filter capable of changing a transmission band of light, a light receiving means for receiving transmission spectrum light from the interference filter, and a light receiving means when the transmission band of the interference filter is different. A spectral image analysis device comprising: a subtraction unit that calculates an output difference.
【請求項7】 一対の基板が対向して配置され、これら
の基板間の間隔を圧電素子によって変化可能とし、 各基板は、 透光性材料から成る板状体と、 その板状体に形成される光が干渉するための透光性の薄
い膜とから成り、 圧電素子に直流電源から電圧を印加して与えることを特
徴とする光の透過帯域を変化することができる帯域透過
干渉フィルタ。
7. A pair of substrates are arranged so as to face each other, and an interval between the substrates can be changed by a piezoelectric element, each substrate being a plate-shaped body made of a translucent material and formed on the plate-shaped body. A band-pass interference filter capable of changing the transmission band of light, which is characterized by comprising a thin film having a light-transmitting property for allowing the light to interfere, and applying a voltage from a DC power supply to the piezoelectric element.
【請求項8】 透光性であって、印加される電圧によっ
て厚みを変化することができる板状体と、 この板状体の両表面に形成され、光が干渉するための透
光性の薄い膜とを含むことを特徴とする光の透過帯域を
変化することができる帯域透過干渉フィルタ。
8. A translucent plate-like member whose thickness can be changed by an applied voltage, and a translucent plate formed on both surfaces of the plate-shaped member for allowing light to interfere with each other. A band-pass interference filter capable of changing a light transmission band, comprising a thin film.
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