JPH0850057A - Optical device for measuring two-dimensional spectral distribution - Google Patents

Optical device for measuring two-dimensional spectral distribution

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JPH0850057A
JPH0850057A JP18602594A JP18602594A JPH0850057A JP H0850057 A JPH0850057 A JP H0850057A JP 18602594 A JP18602594 A JP 18602594A JP 18602594 A JP18602594 A JP 18602594A JP H0850057 A JPH0850057 A JP H0850057A
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JP
Japan
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image
diffraction grating
subject
light
wavelength
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Application number
JP18602594A
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Japanese (ja)
Inventor
Akitoshi Okuma
昭利 大熊
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0850057A publication Critical patent/JPH0850057A/en
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Abstract

PURPOSE:To make it possible to pick up the image of an object for every wavelength two-dimensionally by transmitting the image of the object, which is formed by a taking lens in parallel, and dispersing the image of the object as the parallel light with a diffraction grating, which can be vibrated. CONSTITUTION:The image of an object 1 is formed on a primary imaging plane 5 with a taking lens 3. The image of the object on the primary imaging plane 5 is transmitted to a primary' imaging plane specified on the right-side surface of the a plate 7 through the bundle of many optical fibers of the fiber optic plate 7. When the image passes the plate 7, the directivity, which is added with the lens 3, is dissolved, and the image becomes as if the optical image emerging from a perfect diffusing plane. The image of the object is sent into a transmitting-type diffraction grating 11 for every pixel with a microlens array 9. The image of the object whose direction of the ray is changed for every wavelength, which is transmitted through the diffraction grating 11, is sent into rectangular prisms 13 and 15 and divided in two dimensions. The images are not mixed with an optical images emitted from other pixels. Only the light in the specified direction of the light emitted from a certain point is picked up and cast on a screen 17.

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、物体(被写体)から発
せられる光線(放射線)の波長の分布を2次元的に測定
する光学装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical device for two-dimensionally measuring the wavelength distribution of a light ray (radiation) emitted from an object (subject).

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、被写体から発する放射線の波長毎
の分光エネルギをセンサを用いて2次元的に測定する方
式、即ち波長毎の被写体輝度を測定する光学装置とし
て、各種の光学装置が知られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, various optical devices have been known as a system for two-dimensionally measuring spectral energy of radiation emitted from a subject for each wavelength by using a sensor, that is, as an optical device for measuring subject brightness for each wavelength. ing.

【0003】例えば、図5に示すように光学的バンドパ
スフィルタを使用した方式がある。図5において、41
は被写体、43は特定の帯域のみ透過させる光学的バン
ドパスフィルタ(帯域フィルタ)、45は撮影レンズ、
47は輝度を測定するイメージャである。
For example, there is a system using an optical bandpass filter as shown in FIG. In FIG. 5, 41
Is a subject, 43 is an optical band pass filter (band filter) that transmits only a specific band, 45 is a photographing lens,
An imager 47 measures the brightness.

【0004】図5において、或る被写体(ターゲット)
41から発せられる特定の波長の被写体像を測定するに
は、イメージャ(通常のカメラ、ポイントセンサまたは
エリアセンサ等)47の前段に、例えば、5ナノメータ
程度の幅をもった特定の狭帯域の光学的バンドパスフィ
ルタ(例えば、色フィルタ)43を配置して被写体41
の輝度を測定する。
In FIG. 5, a certain subject (target)
In order to measure a subject image of a specific wavelength emitted from 41, a specific narrow band optical having a width of, for example, about 5 nanometers is provided in front of an imager (normal camera, point sensor or area sensor, etc.) 47. A bandpass filter (for example, a color filter) 43 is arranged and the subject 41
Measure the brightness of.

【0005】順次、透過帯域の異なるバンドパスフィル
タ43に交換して各波長域における被写体41の輝度を
測定すれば、波長毎の被写体像の測定の目的は達せられ
る。
By successively replacing the band pass filters 43 having different transmission bands and measuring the luminance of the subject 41 in each wavelength range, the object of measuring the subject image for each wavelength can be achieved.

【0006】図6に示す別の従来技術は回折光の分光作
用を利用する方式であり、例えばパターンボックス等の
色温度を測定する測定器に使用されている。図6におい
て、41は被写体、51は撮影レンズ、53は余分な光
を遮蔽するピンホールマスク、55はレンズ、57は矢
印で示すようにその中心の周りに僅かに振動または回動
する回折格子、59はレンズ、47はポイントセンサで
ある。
Another conventional technique shown in FIG. 6 is a system utilizing the spectral action of diffracted light, and is used in a measuring instrument for measuring color temperature such as a pattern box. In FIG. 6, 41 is a subject, 51 is a photographing lens, 53 is a pinhole mask that blocks excess light, 55 is a lens, and 57 is a diffraction grating that slightly vibrates or rotates around its center as shown by the arrow. , 59 are lenses, and 47 is a point sensor.

【0007】この方式では、被写体41から発する光線
(放射線)は撮影レンズ51で集束または集光されピン
ホールマスク53を通過し、レンズ55によりほぼ平行
光にされて反射形回折格子57に入射する。回折格子5
7により反射され分光されて、レンズ59により集光さ
れてポイントセンサ47に入射する。
In this system, a light ray (radiation) emitted from the subject 41 is focused or condensed by the photographing lens 51, passes through the pinhole mask 53, is made into substantially parallel light by the lens 55, and is incident on the reflection type diffraction grating 57. . Diffraction grating 5
The light is reflected by 7 to be separated into a spectrum, collected by a lens 59, and incident on the point sensor 47.

【0008】回折格子57を通って生成される回折光
は、0次光、+1次光、−1次光等の干渉縞を生じる。
これら0次、+1次または−1次の各回折光の中は、そ
れぞれ波長に従ってスペクトルに分光している。この回
折格子57をその中心に回りに少し振動または回動する
時、ポイントセンサ47を走査して入射する特定の波長
の被写体像を選択的に感知している。
The diffracted light generated through the diffraction grating 57 produces interference fringes such as 0th-order light, + 1st-order light and -1st-order light.
Each of the 0th, + 1st or −1st order diffracted light is spectrally divided according to the wavelength. When the diffraction grating 57 is slightly vibrated or rotated around its center, the point sensor 47 is scanned to selectively sense an incident subject image of a specific wavelength.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】ところで、図5に示す
バンドパスフィルタ43を使用する従来技術は、フィル
タ43を多数用意して、その測定する波長毎にフィルタ
43を交換をしなければならない。このため非常に手間
と時間がかかり不都合があった。
By the way, in the conventional technique using the bandpass filter 43 shown in FIG. 5, a large number of filters 43 must be prepared and the filters 43 must be replaced for each wavelength to be measured. For this reason, it is very time-consuming, time-consuming, and inconvenient.

【0010】図6に示す回折格子57を使用する従来技
術は、ピンホールマスク53を用いポイントセンサ47
を用いているために、被写体41の或る特定のポイント
しか測定できず、これを2次元的に使用することは出来
ない。
The prior art using the diffraction grating 57 shown in FIG. 6 uses a pinhole mask 53 and a point sensor 47.
Therefore, only a certain point of the subject 41 can be measured, and this cannot be used two-dimensionally.

【0011】本発明はこのような点を考慮してなされた
もので、波長ごとの被写体像(または被写体輝度)を2
次元的に撮像(または測定)することのできる光学装置
を提案しようとするものである。
The present invention has been made in consideration of such a point, and an object image (or object brightness) for each wavelength is set to two.
It is intended to propose an optical device capable of three-dimensionally imaging (or measuring).

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明に係る2次元分光
分布測定光学装置は、例えば図1または図2に示すよう
に、被写体1から発せられる光線を集光し結像する撮影
レンズ3と、結像された被写体像を平行に伝達するファ
イバオプティクプレートFOP7と、伝達された被写体
像をそれぞれの画素毎に平行光にするマイクロレンズア
レイMLA9と、平行光にされた被写体像を分光する振
動可能な回折格子11と、分光された被写体像の水平及
び垂直方向成分を選択する少なくとも1つの臨界角プリ
ズム13,15とを備えている。
A two-dimensional spectral distribution measuring optical apparatus according to the present invention includes a photographing lens 3 for condensing and forming a light beam emitted from a subject 1 as shown in FIG. 1 or 2, for example. , A fiber optic plate FOP7 for transmitting the formed subject image in parallel, a microlens array MLA9 for converting the transmitted subject image into parallel light for each pixel, and for splitting the parallel subject light It includes a vibrating diffraction grating 11 and at least one critical angle prisms 13 and 15 for selecting the horizontal and vertical components of a spectrally separated subject image.

【0013】本発明に係る2次元分光分布測定光学装置
は更に、例えば図1または図2に示すように、回折格子
11を振動させて特定の波長の被写体像を得ることを特
徴とする。
The two-dimensional spectral distribution measuring optical device according to the present invention is further characterized by vibrating the diffraction grating 11 to obtain a subject image of a specific wavelength, as shown in FIG. 1 or 2, for example.

【0014】本発明に係る2次元分光分布測定光学装置
は更に、例えば図1または図2に示すように、臨界角プ
リズム13,15の後段に更にエリアセンサ17を備
え、回折格子11を振動させて時分割で各波長毎の被写
体像の輝度を計測することが出来る。
The two-dimensional spectral distribution measuring optical device according to the present invention is further provided with an area sensor 17 behind the critical angle prisms 13 and 15 to vibrate the diffraction grating 11, as shown in FIG. 1 or 2, for example. Thus, the brightness of the subject image for each wavelength can be measured by time division.

【0015】[0015]

【作用】本発明に係る2次元分光分布光学装置の構成に
よれば、撮影レンズ3で集光され、ファイバオプティク
プレート7により平行伝達され各ポイントの光線が同じ
指向性を持った被写体像にされ、マイクロレンズアレイ
9でほぼ平行光にされている。このような被写体像を回
折格子11で分光して、分光された被写体像のうち特定
の波長の被写体像のみを臨界角プリズム13,15を通
して、他のポイントの光線に影響を受けない特定の波長
の被写体像を得ることが出来る。
According to the structure of the two-dimensional spectral distribution optical device of the present invention, the light rays at each point are condensed by the photographing lens 3 and transmitted in parallel by the fiber optic plate 7 to form a subject image having the same directivity. Then, the microlens array 9 collimates the light. Such a subject image is spectrally separated by the diffraction grating 11, and only the subject image of a specific wavelength out of the spectrally separated subject image is passed through the critical angle prisms 13 and 15 and a specific wavelength that is not affected by light rays at other points. The subject image of can be obtained.

【0016】更に、回折格子11を振動させることによ
り、異なる波長域の被写体像を選択し得る。
Further, by vibrating the diffraction grating 11, object images in different wavelength ranges can be selected.

【0017】更に、臨界角プリズム13,15の後段に
エリアセンサ17を設けることにより、被写体像を時分
割で計測し得る。
Further, by providing the area sensor 17 after the critical angle prisms 13 and 15, the subject image can be measured in a time division manner.

【0018】[0018]

【実施例】以下に、図1及び図2を参照して本発明の一
実施例について詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to FIGS.

【0019】この図1は本発明に係る、波長毎の被写体
像を撮像する2次元分光分布測定光学装置を斜視的に表
した図であり、図2はこの光学装置の平面図である。図
1及び図2の光学装置は、2次元分光分布測定光学系、
2次元分光光度計または2次元分光輝度計とも呼ばれる
ものである。
FIG. 1 is a perspective view of a two-dimensional spectral distribution measuring optical device for picking up a subject image for each wavelength according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of this optical device. 1 and 2 is a two-dimensional spectral distribution measurement optical system,
It is also called a two-dimensional spectrophotometer or a two-dimensional spectrophotometer.

【0020】図1及び図2において、1は被写体、3は
被写体1の光像を結像する撮像レンズ、5は被写体像が
結像される1次結像面、7は1次結像面3上の被写体の
光学像を伝達するファイバオプティクプレート(FO
P)である。
In FIGS. 1 and 2, 1 is an object, 3 is an imaging lens for forming an optical image of the object 1, 5 is a primary image forming surface on which the object image is formed, and 7 is a primary image forming surface. Fiber Optic Plate (FO) that transmits the optical image of the subject on
P).

【0021】ここで使用されるファイバオプティクプレ
ート7は、数ミクロンの光ファイバを束にした光学デバ
イスであり、光学像を歪み無く伝達し、光量損出が少な
く明るい特徴を有している。更に詳細を述べれば、ファ
イバオプティクプレート7は数ミクロンのシングルファ
イバを束ねたマルチファイバ構造をしており、それぞれ
のシングルファイバは光を伝達するコアガラスとそれを
被覆するクラッドガラス、およびコアガラスから漏れた
光を吸収する吸収する吸収体(EMA)ガラスの3種類
から構成されている。
The fiber optic plate 7 used here is an optical device in which several micron optical fibers are bundled, transmits an optical image without distortion, and has a characteristic that light quantity loss is small and bright. More specifically, the fiber optic plate 7 has a multi-fiber structure in which single fibers of several microns are bundled, and each single fiber has a core glass that transmits light, a clad glass that covers the core glass, and a core glass. It is composed of three types of absorber (EMA) glass that absorbs light leaked from the glass.

【0022】シングルファイバはコアガラスとクラッド
ガラスの屈折率の差によりその境界で全反射が起こり、
光を伝達する。
In a single fiber, total reflection occurs at the boundary due to the difference in refractive index between the core glass and the clad glass,
Transmit light.

【0023】即ち、シングルファイバ内の光線の内、ク
ラッドガラスに対して最大受光角以上の角度で入射した
光は全反射を起こさず、ファイバ外に逃げるが、吸収体
ガラスで吸収され、隣のシングルファイバには達しな
い。そのため、解像度を損なうことなく光学像のファイ
バ方向への平行伝達が可能となる。ここで、ファイバオ
プティクプレート7に関し、1次結像面5と反対側の面
を1′次結像面8と定義する。このため図3(a)に示
すように、ファイバオプティクプレート7の1′次結像
面8に現れた被写体1の光像は同様の指向性を有してい
る。
That is, among the rays in the single fiber, the rays incident on the cladding glass at an angle larger than the maximum acceptance angle do not cause total reflection and escape to the outside of the fiber, but are absorbed by the absorber glass and Does not reach single fiber. Therefore, parallel transmission of the optical image in the fiber direction is possible without impairing the resolution. Here, with respect to the fiber optic plate 7, the surface opposite to the primary imaging surface 5 is defined as a 1 ′ primary imaging surface 8. Therefore, as shown in FIG. 3A, the optical image of the subject 1 appearing on the 1'-order image plane 8 of the fiber optic plate 7 has the same directivity.

【0024】図1及び2を参照すると、9はファイバオ
プティクプレート7の上に現れた被写体像をほぼ平行な
被写体像にするマイクロレンズアレイ(MLA)であ
る。
With reference to FIGS. 1 and 2, reference numeral 9 is a microlens array (MLA) for converting a subject image appearing on the fiber optic plate 7 into a substantially parallel subject image.

【0025】ここで使用されるマイクロレンズアレイ9
としては、ポイント(画素)毎に、具体的には約10ミ
クロンピッチで微小レンズを高精度に配列したマイクロ
レンズアレイを使用する。例えば日本板硝子株式会社か
ら商用的に入手できる平板マイクロレンズである「セル
フォックレンズ(SELFOC lens)」(登録商
標)を使用できる。セルフォックレンズは、イオン交換
技術とフォトリゾグラフィ技術により作られた一種の屈
折率分布型レンズであり、ガラス基板内部に微小な6角
形状または半球状の屈折率分布領域が二次元に形成され
たレンズである。
Microlens array 9 used here
For this, a microlens array in which minute lenses are arranged with high precision at a pitch of about 10 microns for each point (pixel) is used. For example, “SELFOC lens” (registered trademark), which is a flat plate microlens commercially available from Nippon Sheet Glass Co., Ltd., can be used. A SELFOC lens is a kind of gradient index lens made by ion exchange technology and photolithography technology, and a minute hexagonal or hemispherical refractive index distribution region is two-dimensionally formed inside a glass substrate. It is a lens.

【0026】図1及び2を参照すると、11は矢印に示
すように振動または回動する回折格子であり、ここで使
用される回折格子は、透過型でもよく、また反射型でも
よい。回折格子11は、平面あるいは凸面に多数の溝を
刻み、各溝から回折光相互の干渉により分光スペクトル
が得られるように作られた光学素子である。
Referring to FIGS. 1 and 2, reference numeral 11 denotes a diffraction grating that vibrates or rotates as shown by an arrow, and the diffraction grating used here may be a transmission type or a reflection type. The diffraction grating 11 is an optical element formed by engraving a large number of grooves on a flat surface or a convex surface and obtaining a spectrum from each groove by mutual interference of diffracted light.

【0027】13は第1の直角プリズム、15は第1の
直角プリズム13と直交する位置関係に配置された第2
の直角プリズム、17は被写体像を最終的に映し出すス
クリーンであり、例えばエリアセンサなどが配置されて
いる。
Reference numeral 13 is a first right-angle prism, and 15 is a second right-angle prism arranged in a positional relationship orthogonal to the first right-angle prism 13.
The right-angle prism 17 is a screen for finally displaying a subject image, for example, an area sensor or the like is arranged.

【0028】図1及び図2に示す光学装置において、被
写体1の像を撮影レンズ3により1次結像面5の上に結
像させる。この1次結像面5は図2で見て後述のファイ
バオプティクプレート7の左側側面上に規定される。1
次結像面5上の被写体像は、ファイバオプティクプレー
ト7の多数の光ファイバの束を介して、ファイバオプテ
ィクプレートの右側面上に規定される1′次結像面8に
伝達される。ファイバオプティクプレート7を通過する
際、撮影レンズ1で付加された方向性は解消され、あた
かも完全拡散面から出てきた光像のようになる(図3
a)。
In the optical device shown in FIGS. 1 and 2, the image of the subject 1 is formed on the primary image forming surface 5 by the taking lens 3. The primary image plane 5 is defined on the left side surface of the fiber optic plate 7 which will be described later with reference to FIG. 1
The subject image on the next image forming surface 5 is transmitted to the 1'primary image forming surface 8 defined on the right side surface of the fiber optic plate through the bundle of many optical fibers of the fiber optic plate 7. . When passing through the fiber optic plate 7, the directionality added by the taking lens 1 is canceled and it becomes as if it were an optical image emerging from the perfect diffusing surface (Fig. 3).
a).

【0029】次に、1′次結像面8の被写体像は、マイ
クロレンズアレイ9により、画素ごとに、即ちポイント
ごとに平行光にされ、透過型の回折格子11に送られ
る。しかし、回折格子11を透過して波長ごとに光線の
方向が変化した被写体像を、このままでスクリーン17
に入射させるといろんな方向の光線が混在しているので
他の画素の光線との間で混ざってしまう。
Next, the subject image on the 1'th order image plane 8 is collimated by the microlens array 9 pixel by pixel, that is, point by point and sent to the transmission type diffraction grating 11. However, the image of the subject, which has been transmitted through the diffraction grating 11 and in which the direction of the light ray has changed for each wavelength, is displayed on the screen 17 as it is.
When the light rays are incident on, the light rays in various directions are mixed, so that the light rays are mixed with the light rays of other pixels.

【0030】従って、臨界角プリズムである第1の直角
プリズム(例えば、光線の水平方向のみを選択する。)
13およびこれと直交して配置された同様に臨界角プリ
ズムである第2の直角プリズム(例えば、光線の垂直方
向のみを選択する。)15に送られて2次元的に振り分
けされ、こうして他の画素から出てきた光像と混じり合
うことなく、或る点から出た光の所定の方向の光だけを
拾いだしてスクリーン17に入射している。
Therefore, the first right angle prism which is the critical angle prism (for example, only the horizontal direction of the light ray is selected).
13 and a second right-angle prism (also selecting only the vertical direction of the rays), which is also a critical angle prism and arranged orthogonally thereto, are sent to the two-dimensional distribution, and thus other two Only the light emitted from a certain point in a predetermined direction is picked up and incident on the screen 17 without being mixed with the light image emitted from the pixel.

【0031】この光学装置において、回折格子11によ
り波長毎に光線の方向が変化しているので、回折格子1
1を固定し、直角プリズム13,15及びスクリーン1
7をスペクトルの分光方向に移動することにより波長毎
の被写体輝度を測定できる。
In this optical device, since the direction of the light beam is changed for each wavelength by the diffraction grating 11, the diffraction grating 1
1 is fixed, right-angle prisms 13 and 15 and screen 1
By moving 7 in the spectral direction of the spectrum, the subject brightness for each wavelength can be measured.

【0032】しかし、一般には直角プリズム13,15
及びスクリーン17を固定し、回折格子11をその中心
の周りに振動または僅かに回動することによって、同様
に特定波長の被写体輝度が測定でき、この方が構成は一
層簡単である。こうして、回折格子11を僅かに振動さ
せることにより、順次、時分割で異なった特定の波長の
被写体像が得られる。
However, in general, right angle prisms 13 and 15
Also, by fixing the screen 17 and oscillating or slightly rotating the diffraction grating 11 around its center, it is possible to similarly measure the subject brightness of a specific wavelength, which is a simpler configuration. By slightly vibrating the diffraction grating 11 in this manner, object images of different specific wavelengths are sequentially obtained in a time division manner.

【0033】なお、回折格子11は、図3(b)に示す
ような反射形回折格子11′とすることもできる。回折
格子11′で反射され回折光相互の干渉により分光分布
(スペクトル)A,Bが得られ、その後図1及び図2の
実施例と同様に、直交して配置された直角プリズム1
3,15を通して不要な光線が除去される。
The diffraction grating 11 may be a reflection type diffraction grating 11 'as shown in FIG. 3 (b). Spectral distributions (spectra) A and B are obtained by the mutual interference of the diffracted lights reflected by the diffraction grating 11 ', and thereafter, as in the embodiment of FIGS. 1 and 2, the orthogonal prisms 1 arranged orthogonally to each other.
Unwanted rays are removed through 3, 15.

【0034】次に説明する図4に示す他の実施例におい
ては、1は被写体、3は撮像レンズ、7はファイバオプ
ティクプレート(FOP)、9は例えばセルフォックの
ようなマイクロレンズアレイ(MLA)、18は第1の
直角プリズム、19は第2の直角プリズム、11は反射
形の回折格子、21は第3の直角プリズム、17はスク
リーン(またはエリアセンサ)である。
In another embodiment shown in FIG. 4 described next, 1 is a subject, 3 is an imaging lens, 7 is a fiber optic plate (FOP), and 9 is a microlens array (MLA) such as SELFOC. , 18 is a first right-angle prism, 19 is a second right-angle prism, 11 is a reflective diffraction grating, 21 is a third right-angle prism, and 17 is a screen (or area sensor).

【0035】マイクロレンズアレイ9からの出力光の平
行度の程度が相対的によくない場合に、この図4に示す
実施例が使用される。図1及び図2の実施例に比較し
て、直角プリズムが1つ多く設けられているのは、相互
に直交する位置関係に配置された第1の直角プリズム1
8及び第2の直角プリズム19を用いて、マイクロレン
ズアレイ9からの出力光の内、第1の直角プリズム18
では例えば出力光のうち水平方向の出力光のみを選択
し、次に第2の直角プリズム19では例えば出力光のう
ち垂直方向の出力光のみを選択することによって、マイ
クロレンズアレイ9からの出力光の平行度を改善し、後
段に設けられている回折格子11に入射する光線の不要
な光線を除去している。
The embodiment shown in FIG. 4 is used when the degree of parallelism of the output light from the microlens array 9 is relatively poor. Compared to the embodiment of FIGS. 1 and 2, one more right-angle prism is provided because the first right-angle prism 1 arranged in a positional relationship orthogonal to each other.
8 and the second right-angled prism 19, the first right-angled prism 18 of the output light from the microlens array 9 is used.
Then, for example, only the output light in the horizontal direction is selected from the output light, and then, in the second right-angle prism 19, for example, only the output light in the vertical direction is selected from the output light, so that the output light from the microlens array 9 is selected. The parallelism is improved and unnecessary rays of the rays incident on the diffraction grating 11 provided in the subsequent stage are removed.

【0036】被写体1の像を撮影レンズ3により1次結
像面5の上に結像させる。この1次結像面5は図4で見
て後述のファイバオプティクプレート7の左側側面上に
規定される。1次結像面5上の被写体像は、ファイバオ
プティクプレート7の多数の光ファイバの束を介して、
ファイバオプティクプレートの右側面上に規定される
1′次結像面8に伝達される。ファイバオプティクプレ
ート7を通過する際、撮影レンズ1で付加された方向性
は解消される(図3a)。
An image of the subject 1 is formed on the primary image forming surface 5 by the taking lens 3. The primary image plane 5 is defined on the left side surface of the fiber optic plate 7 which will be described later with reference to FIG. The subject image on the primary imaging plane 5 is passed through a bundle of many optical fibers of the fiber optic plate 7,
It is transmitted to the 1'-order imaging plane 8 defined on the right side surface of the fiber optic plate. When passing through the fiber optic plate 7, the directionality added by the taking lens 1 is eliminated (FIG. 3a).

【0037】次に、1′次結像面8の被写体像は、マイ
クロレンズアレイ9により、画素ごとに、即ちポイント
ごとに平行光にされる。上述のように、マイクロレンズ
アレイ9から出力された被写体像は、相互の直交する位
置関係に配置された第1の直角プリズム18及び第2の
直角プリズム19を介して、平行度が改善されて回折格
子11に入射する。
Next, the subject image on the 1'th order image plane 8 is made into parallel light by the microlens array 9 pixel by pixel, that is, point by point. As described above, the parallelism of the subject image output from the microlens array 9 is improved through the first right-angle prism 18 and the second right-angle prism 19 arranged in mutually orthogonal positional relations. It is incident on the diffraction grating 11.

【0038】回折格子11を透過して波長ごとに光線の
方向が変化した被写体像は、臨界角プリズムである第3
の直角プリズム21に入射し、ここから全反射して出て
きた出力光はスクリーン17に入射している。
The subject image in which the direction of the light ray is changed by the wavelength after passing through the diffraction grating 11 is the third prism which is a critical angle prism.
The output light which is incident on the right-angled prism 21 and is totally reflected from the right-angled prism 21 is incident on the screen 17.

【0039】この光学装置において、回折格子11によ
り波長毎に光線の方向が変化しているので、回折格子1
1を固定し、第3の直角プリズム21及びスクリーン1
7をスペクトルの分光方向に移動することにより波長毎
の被写体輝度を測定することもできる。
In this optical device, since the direction of the light beam is changed for each wavelength by the diffraction grating 11, the diffraction grating 1
1 is fixed, and the third rectangular prism 21 and the screen 1
It is also possible to measure the subject brightness for each wavelength by moving 7 in the spectral direction of the spectrum.

【0040】しかし、図1及び図2の実施例と同様に一
般には第3の直角プリズム21及びスクリーン17を固
定し、回折格子11をその中心の周りに振動または僅か
に回動することによって、同様に特定の波長の被写体像
が測定でき、この方が構成は簡単である。こうして、回
折格子11を僅かに振動させることにより、順次、時分
割で異なった特定の波長の被写体像が得られる。
However, like the embodiment of FIGS. 1 and 2, generally, the third right angle prism 21 and screen 17 are fixed, and the diffraction grating 11 is oscillated or slightly rotated about its center. Similarly, a subject image of a specific wavelength can be measured, and this configuration is simpler. By slightly vibrating the diffraction grating 11 in this manner, object images of different specific wavelengths are sequentially obtained in a time division manner.

【0041】本発明に係る光学装置によれば、回折格子
11の振動は極めて短時間で可能であることにより、短
時間に2次元的な分光分布を測定、即ち或る特定の波長
で見た被写体像を撮影できる。例えば、可視光の領域
(400〜700nm)を分光して、全スペクトルを約
10nm毎に区切って撮像した場合、NTSC方式(カ
ラーテレビジョンの標準方式)の場合では短時間に、具
体的には(700nm−400nm)/10nm=30
フレーム/秒あれば、全可視光域を取り込むことが可能
となる。
According to the optical device of the present invention, since the diffraction grating 11 can be vibrated in an extremely short time, the two-dimensional spectral distribution is measured in a short time, that is, it is observed at a certain wavelength. You can shoot a subject image. For example, when the visible light region (400 to 700 nm) is dispersed and the entire spectrum is divided into images at intervals of about 10 nm, the image is taken in a short time in the case of the NTSC system (standard system of color television), specifically, (700 nm-400 nm) / 10 nm = 30
With a frame / second, it is possible to capture the entire visible light range.

【0042】尚、上述の実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取
り得ることは勿論である。
The above-mentioned embodiment is an example of the present invention.
It goes without saying that various other configurations can be adopted without departing from the scope of the present invention.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明に係る光学装置によれば、簡易な
構成の光学装置により、短時間に2次元的な分光分布を
測定できる。
According to the optical device of the present invention, a two-dimensional spectral distribution can be measured in a short time with an optical device having a simple structure.

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

【図1】本発明に係る2次元分光分布光学装置の実施例
を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a two-dimensional spectral distribution optical device according to the present invention.

【図2】本発明の図1に示す実施例の平面図である。2 is a plan view of the embodiment shown in FIG. 1 of the present invention. FIG.

【図3】図中(a)は、ファイバオプティクプレート
(FOP)の作用を説明する図であり、図中(b)は、
図1または図2の実施例において反射形の回折格子を使
用した場合を説明する図である。
FIG. 3A is a diagram for explaining the action of a fiber optic plate (FOP), and FIG.
It is a figure explaining the case where a reflection type diffraction grating is used in the Example of FIG. 1 or FIG.

【図4】本発明に係る2次元分光分布光学装置の他の実
施例を示す構成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram showing another embodiment of the two-dimensional spectral distribution optical device according to the present invention.

【図5】バンドパスフィルタを利用した従来技術を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing a conventional technique using a bandpass filter.

【図6】回折格子及びポイントセンサを利用した従来技
術を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a conventional technique using a diffraction grating and a point sensor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被写体 3 撮影レンズ 5 1次結像面 7 ファイバオプティクプレート(FOP) 8 1′次結像面 9 マイクロレンズアレイ 11 透過形回折格子 11′,57 反射形回折格子 13,15,18,19,21 直角プリズム 17 スクリーン 43 光学的バンドパスフィルタ 47 イメージャ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subject 3 Photographic lens 5 Primary imaging plane 7 Fiber optic plate (FOP) 8 1'primary imaging plane 9 Microlens array 11 Transmission type diffraction grating 11 ', 57 Reflection type diffraction grating 13, 15, 18, 19 , 21 Right-angle prism 17 Screen 43 Optical bandpass filter 47 Imager

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被写体から発せられる光線を集光し結像
する撮影レンズと、 上記結像された被写体像を平行に伝達するファイバオプ
ティクプレートと、 上記伝達された被写体像をそれぞれの画素毎に平行光に
するマイクロレンズアレイと、 上記平行光にされた被写体像を分光する振動可能な回折
格子と、 上記分光された被写体像の水平及び垂直方向成分を選択
する少なくとも1つの臨界角プリズムとを備えた2次元
分光分布測定光学装置。
1. A photographing lens for collecting and forming an image of a light beam emitted from a subject, a fiber optic plate for transmitting the formed image of the subject in parallel, and the transmitted image of the subject for each pixel. A micro-lens array for collimating parallel light, an oscillating diffraction grating for splitting the parallelized subject image, and at least one critical angle prism for selecting horizontal and vertical components of the split subject image A two-dimensional spectral distribution measurement optical device including the.
【請求項2】 上記回折格子を振動させて特定の波長の
被写体像を得ることを特徴とする請求項1に記載の2次
元分光分布測定光学装置。
2. The two-dimensional spectral distribution measurement optical device according to claim 1, wherein the diffraction grating is vibrated to obtain a subject image of a specific wavelength.
【請求項3】 上記臨界角プリズムの後段に更にエリア
センサを備え、上記回折格子を振動させて時分割で各波
長毎の被写体像の輝度を計測する請求項1または2に記
載の2次元分光分布測定光学装置。
3. The two-dimensional spectroscopy according to claim 1, wherein an area sensor is further provided after the critical angle prism, and the diffraction grating is vibrated to measure the brightness of the subject image for each wavelength in a time division manner. Distribution measuring optics.
JP18602594A 1994-08-08 1994-08-08 Optical device for measuring two-dimensional spectral distribution Pending JPH0850057A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7365850B2 (en) 2004-12-22 2008-04-29 Konica Minolta Sensing, Inc. Two-dimensional spectroradiometer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7365850B2 (en) 2004-12-22 2008-04-29 Konica Minolta Sensing, Inc. Two-dimensional spectroradiometer

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