JPWO2012176616A1 - 分光画像撮影装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 異なる波長の光による複数の分光画像を短時間で取得することができる分光画像取得装置を提供すること。
【解決手段】 透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有し一対の光学基板の対向面の間隔を変化させることによって該ピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像取得装置において、前記波長可変分光素子の透過光を所定の波長帯域ごとに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された該ピーク波長を含む波長帯域ごとの光による分光画像のみを取得する画像取得部と、を備え、各々の前記画像取得部が同時に画像を取得する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、一対の光学基板の対向面の面間隔を変化させることによって、透過光のピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像撮影装置に関する。
従来、透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有する光となり、また、そのピーク波長を任意に変化させることのできる波長可変分光素子が知られている。例えば、エアギャップ式のファブリペロー・エタロンなどである。そして、そのような波長可変分光素子を備えた分光画像撮影装置も知られている（特許文献１参照。）。
特開２００５−３０８６８８号公報
しかし、特許文献１に記載されているような従来の分光画像撮影装置では、例えば、青、緑、赤の３色の光による分光画像を取得しようとする場合には、まず、青色の光の波長帯域にピーク波長が位置するようにエタロンの対向面の面間隔を制御し、撮影を行う。そして、その後、緑色の光や赤色の光に対しても同様の動作を行うという手順で分光画像を取得していた。そのため、このような分光画像の取得方法では、異なる波長の光による複数の分光画像を取得しようとする場合には、取得に必要な時間が長くなってしまうという問題があった。
また、エタロン以外の分光素子としては、例えば、音響光学素子や液晶を利用した分光光学素子が知られている。
しかし、音響光学素子や液晶を利用した分光光学素子は、偏光を利用して分光を行うものであるため、その透過率は５０％以下であり、エタロンの透過率（９０％程度）に比べると非常に低い値である。
その結果として、音響光学素子や液晶を利用した分光光学素子を使用した場合の画像の取得に必要な露光時間は、エタロンを使用した場合の露光時間の約２倍となる。
そのため、被観察物が生体などその状態が短時間で変化するものである場合には、複数の分光画像を取得している最中に、被観察物の状態が変化してしまい、分光画像間で被写体の状態が異なり、被写体の分光情報の解析を困難にしてしまうという問題があった。
本発明は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、異なる波長の光による複数の分光画像を短時間で取得することができる分光画像撮影装置を提供することである。
上記の目的を達成するために、本発明の分光画像撮影装置は、透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有し一対の光学基板の対向面の面間隔を変化させることによって該ピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像撮影装置において、前記波長可変分光素子の透過光を所定の波長帯域ごとに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された該ピーク波長を含む波長帯域ごとの光による分光画像のみを取得する画像取得部と、を備え、各々の前記画像取得部が同時に画像を取得することを特徴とする。
また、本発明の分光画像撮影装置は、前記光分割手段が、前記波長可変分光素子の透過光の光路上に配置された光路分割手段と、前記光路分割手段によって分割された光路ごとに配置されていて各々の透過波長帯域の異なるバンドパスフィルタと、を備えることを特徴とする。
また、本発明の分光画像撮影装置は、前記光分割手段が、波長帯域の分割幅を切り替え可能であることを特徴とする。
また、上記の目的を達成するために、透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有し一対の光学基板の対向面の面間隔を変化させることによって該ピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像撮影装置において、画像情報を取得する光の波長帯域の異なる複数の画素群を有するカラーＣＣＤを備え、各々の画素群が前記波長帯域に含まれるピーク波長の光から画像情報を同時に取得することを特徴とする。
本発明によれば、異なる波長の光による複数の分光画像を短時間で取得することができる分光画像撮影装置を提供することができる。
実施例１に係る分光画像撮影装置の構成を示す模式図である。 図１の分光画像撮影装置のエタロンの透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像状態における透過率特性、（ｂ）は第二撮像状態における透過率特性を示している。 図１の分光画像撮影装置のダイクロイックミラーの透過率特性を示す特性図である。 図１の分光画像撮影装置の第一バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図である。 図１の分光画像撮影装置の第二バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図である。 図１の分光画像撮影装置が第一撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 図１の分光画像撮影装置が第二撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 実施例２に係る分光画像撮影装置の構成を示す模式図である。 図８の分光画像撮影装置のエタロンの通常観察における透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像状態における透過率特性、（ｂ）は第二撮像状態における透過率特性を示している。 図８の分光画像撮影装置のエタロンの詳細観察における透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像状態における透過率特性、（ｂ）は第二撮像状態における透過率特性を示している。 図８の分光画像撮影装置のダイクロイックミラーの透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は通常観察用ダイクロイックミラーの有する透過率特性、（ｂ）は詳細観察用ダイクロイックミラーの有する透過率特性を示している。 図８の分光画像撮影装置の第一バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は通常観察用第一バンドパスフィルタの有する透過率特性、（ｂ）は詳細観察用第一バンドパスフィルタの有する透過率特性をしめしている。 図８の分光画像撮影装置の第二バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は通常観察用第二バンドパスフィルタの有する透過率特性、（ｂ）は詳細観察用第二バンドパスフィルタの有する透過率特性をしめしている。 図８の分光画像撮影装置が通常観察状態の第一撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 図８の分光画像撮影装置が通常観察における第二撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 図８の分光画像撮影装置が詳細観察における第一撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 図８の分光画像撮影装置が詳細観察における第二撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長を示している。 実施例３に係る分光画像撮影装置の構成を示す模式図である。 図１８の分光画像撮影装置のエタロンの透過率特性を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像状態における透過率特性、（ｂ）は第二撮像状態における透過率特性を示している。 図１８の分光画像撮影装置の第一バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図である。 図１８の分光画像撮影装置の第二バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図である。 図１８の分光画像撮影装置の第三バンドパスフィルタの透過率特性を示す特性図である。 図１８の分光画像撮影装置が第一撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長、（ｃ）は第三撮像素子に入射する光の波長を示している。 図１８の分光画像撮影装置が第二撮影状態において取得する光の波長を示す特性図であり、（ａ）は第一撮像素子に入射する光の波長、（ｂ）は第二撮像素子に入射する光の波長、（ｃ）は第三撮像素子に入射する光の波長を示している。 実施例４に係る分光画像撮影装置の構成を示す模式図である。
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
図１〜図７を用いて、実施例１に係る分光画像撮影装置について詳細に説明する。
まず、図１〜図５を用いて、この分光画像撮影装置の構成について説明する。
この分光画像撮影装置は、図１に示すように、波長可変分光素子であるエタロン１と、そのエタロン１の透過光を所定の２つの波長帯域に分割する光分割手段２と、光分割手段２から出射された光により形成される像の画像情報を取得する画像取得部３と、エタロン１に被写体からの光を導く結像光学系４とを備えている。
エタロン１は、一対の光学基板の少なくとも一方を移動させて、その対向面の面間隔を変化させることにより、例えば、その透過率特性を図２に示すように変化させることができるように構成されている。
光分割手段２は、入射した光を異なる波長域の２つの光に分割するためのダイクロイックミラー２ａと、分割された一方の光の光路上に配置されている第一バンドパスフィルタ２ｂと、分割された他方の光の光路上に配置されている第二バンドパスフィルタ２ｃとにより構成されている。
なお、ダイクロイックミラーは、図３に示すような透過率特性を有しており、分割した光のうち、低波長帯域側の光を第一バンドパスフィルタ２ｂ側に出射し、高波長帯域側の光を第二バンドパスフィルタ２ｃ側に出射する。
また、第一バンドパスフィルタ２ｂは、図４に示すような透過率特性を有している。さらに、第二バンドパスフィルタ２ｃは、図５に示すように、第一バンドパスフィルタ２ｂよりも長波長帯域に、第一バンドパスフィルタ２ｂの透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。これは、エタロン１がその特性上、ピーク波長同士の間隔（自由スペクトル領域（ＦＳＲ））が、短波長帯域よりも長波長帯域において広くなるためである。
画像取得手段３は、ダイクロイックミラー２ａにより分割された一方の光路上であって第一バンドパスフィルタ２ｂの像側に配置された第一画像取得部である第一撮像素子３ａと、ダイクロイックミラー２ａにより分割された他方の光路上であって第二バンドパスフィルタ２ｃの像側に配置された第二画像取得部である第二撮像素子３ｂとにより構成されている。なお、撮像素子としてはＣＣＤやＣＭＯＳ等が用いられる。
次に、図１〜図７を用いて、この分光画像撮影装置による分光画像の撮影方法について説明する。
例えば、約３６０ｎｍ、約４３０ｎｍ、約５５０ｎｍ、約６５０ｎｍの波長の光による４枚の画像を取得したい場合、まず、エタロン１の対向面の面間隔を、図２（ａ）に示す透過率特性を有する状態（第一撮影状態）に変化させる。
この第一撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と第一バンドパスフィルタ２ｂの透過率特性により、図６（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と第二バンドパスフィルタ２ｃの透過率特性により、図６（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、この第一撮影状態で、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。ここで同時とはそれぞれのカメラの露光のタイミングが一定期間重なっていることを意味し、完全に同時でなくてもかまわない。
次に、エタロン１の対向面の面間隔を、図２（ｂ）に示す透過率特性を有する状態（第二撮影状態）に変化させる。
この第二撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と第一バンドパスフィルタの透過率特性により、図７（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と第二バンドパスフィルタの透過率特性により、図８（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、第一撮影状態の時と同様に、この第二撮影状態においても、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。
このように、この分光画像撮影装置では、２枚の分光画像を同時に撮影することができる。そのため、取得したい分光画像を形成する光ごと１つずつピーク波長を一致させて画像を取得しなければならない従来の分光画像撮影装置に比べ、約半分の時間で複数の分光画像を撮影することができる。
図８〜図１９を用いて、実施例２に係る分光画像撮影装置について詳細に説明する。
まず、図８〜図１３を用いて、この分光画像撮影装置の構成について説明する。
この分光画像撮影装置は、図８に示すように、波長可変分光素子であるエタロン１と、そのエタロン１の透過光を所定の２つの波長帯域に分割する光分割手段２’と、光分割手段２’から出射された光により形成される像の画像情報を取得する画像取得部３と、エタロン１に被写体からの光を導く結像光学系４とを備えている。
エタロン１は、一対の光学基板の少なくとも一方を移動させて、その対向面の面間隔を変化させることにより、例えば、その透過率特性を図９、図１０に示すように変化させることができるように構成されている。
光分割手段２’は、入射した光を異なる波長域の２つの光に分割するための切り替え式ダイクロイックミラー２’ａと、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａにより分割された一方の光の光路上に配置されている第一回転フィルタ２ｄと、分割された他方の光の光路上に配置されている第二回転フィルタ２ｅとにより構成されている。
なお、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａは、図１１（ａ）に示すような透過率特性を有する通常観察用ダイクロイックミラーと図１１（ｂ）に示すような透過率特性を有する詳細観察用ダイクロイックミラーを備えており、いずれか一方のダイクロイックミラーを選択的にエタロン１から出射された光の光路上に挿入できるように構成されている。この切り替え式ダイクロイックミラー２’ａが分割した光のうち、低波長帯域側の光は第一バンドパスフィルタ２ｂ側に出射され、高波長帯域側の光は第二バンドパスフィルタ２ｃ側に出射される。
また、第一回転フィルタ２ｄは、図１２（ａ）に示すような透過率特性を有する通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1と、図１２（ｂ）に示すような透過率特性を有する詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2とを備えており、いずれか一方のバンドパスフィルタを選択的に切り替え式ダイクロイックミラー２’ａからの光路上に挿入できるように構成されている。
また、第二回転フィルタ２ｅは、図１３（ａ）に示すような透過率特性を有する通常観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ1と、図１３（ｂ）に示すような透過率特性を有する詳細観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ2とを備えており、いずれか一方のバンドパスフィルタを選択的に切り替え式ダイクロイックミラー２’ａからの光路上に挿入できるように構成されている。
なお、通常観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ1は、通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1よりも長波長帯域に、通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1の透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。同様に、詳細観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ2は、詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2よりも長波長帯域に、詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2の透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。
画像取得手段３は、ダイクロイックミラー２ａにより分割された一方の光路上であって第一回転フィルタ２ｄの像側に配置された第一画像取得部である第一撮像素子３ａと、ダイクロイックミラー２ａにより分割された他方の光路上であって第二回転フィルタ２ｅの像側に配置された第二画像取得部である第二撮像素子３ｂとにより構成されている。
次に、図８〜図１７を用いて、この分光画像撮影装置による分光画像の撮影方法について説明する。
例えば、約３６０ｎｍ、約４３０ｎｍ、約５５０ｎｍ、約６５０ｎｍの波長の光による４枚の画像を取得した際に、約４３０ｎｍの波長の光による画像に、観察者の興味を引く情報が存在することを確認されたため、約４３０ｎｍ近傍の波長帯域における詳細な分光画像を取得するとする。
このような場合、まず、エタロン１の対向面の面間隔を、図９（ａ）に示す透過率特性を有する状態（通常観察における第一撮影状態）に変化させる。
同時に、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａは、図１１（ａ）に示す透過率特性を有する通常観察用ダイクロイックミラーを光路に挿入するように切り替わる。また、第一回転フィルタ２ｄは、通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1を光路に挿入するように回転する。一方で、第二回転フィルタ２ｅは、通常観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ1を光路に挿入するように回転する。
この通常観察における第一撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1の透過率特性により、図１４（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と通常観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ1の透過率特性により、図１４（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、この通常観察における第一撮影状態で、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。
次に、エタロン１の対向面の面間隔を、図９（ｂ）に示す透過率特性を有する状態（通常観察における第二撮影状態）に変化させる。
なお、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａと、第一回転フィルタ２ｄと第二回転フィルタ２ｅは、通常観察における第一撮影状態と同様の状態であれば良いため、回転動作を行わない。
この通常観察における第二撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と通常観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ1の透過率特性により、図１５（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と通常観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ1の透過率特性により、図１５（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、第一撮影状態の時と同様に、この第二撮影状態においても、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。
そして、４３０ｎｍ付近の波長帯域の光による分光画像に、観察者の興味を引く情報が存在していた場合、次に、エタロン１の対向面の面間隔を、図１０（ａ）に示す透過率特性を有する状態（詳細観察における第一撮影状態）に変化させる。
同時に、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａは、図１１（ｂ）に示す透過率特性を有する詳細観察用ダイクロイックミラーを光路に挿入するように切り替わる。また、第一回転フィルタ２ｄは、詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2を光路に挿入するように回転する。一方で、第二回転フィルタ２ｅは、詳細観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ2を光路に挿入するように回転する。
この詳細観察における第一撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2の透過率特性により、図１６（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と詳細観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ2の透過率特性により、図１６（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、この詳細観察における第一撮影状態で、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。
次に、エタロン１の対向面の面間隔を、図１０（ｂ）に示す透過率特性を有する状態（詳細観察における第二撮影状態）に変化させる。
なお、第一回転フィルタ２ｄと第二回転フィルタ２ｅは、詳細観察における第一撮影状態と同様の状態であれば良いため、回転動作を行わない。
この詳細観察における第二撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と詳細観察用第一バンドパスフィルタ２ｄ2の透過率特性により、図１７（ａ）においてハッチングにより示した光となる。一方で、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と詳細観察用第二バンドパスフィルタ２ｅ2の透過率特性により、図１７（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、第一撮影状態の時と同様に、この第二撮影状態においても、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂとにより、同時に２枚の分光画像を撮影する。
このように、この分光画像撮影装置では、２枚の分光画像を同時に撮影することができ、かつ、分光画像を取得する波長帯域の分割幅を切り替えることができるように構成している。そのため、短時間で、詳細な分光画像を取得することができる。
なお、上記の説明においては、この分光画像撮影装置は、約４３０ｎｍ近傍の波長帯域における詳細な分光画像についてのみ取得しているが、各々の回転フィルタに、所定の波長近傍の波長帯域であって、互いに透過波長帯域の異なるバンドパスフィルタを備えさせ、その所定波長近傍で光を分離するダイクロイックミラーを切り替え式ダイクロイックミラーに備えさせることにより、他の波長帯域における詳細な分光画像を取得することができる。
図１８〜図２４を用いて、実施例３に係る分光画像撮影装置について詳細に説明する。
まず、図１８〜図２２を用いて、この分光画像撮影装置の構成について説明する。
この分光画像撮影装置は、図１８に示すように、波長可変分光素子であるエタロン１と、そのエタロン１の透過光を所定の３つの波長帯域に分割する光分割手段２”と、光分割手段２”から出射された光により形成される像の画像情報を取得する画像取得部３’と、エタロン１に被写体からの光を導く結像光学系４とを備えている。
エタロン１は、一対の光学基板間の少なくとも一方を移動させて、その対向面の面間隔を変化させることにより、例えば、その透過率特性を図１９に示すように変化させることができる。
光分割手段２”は、入射した光を異なる波長域の３つの光（Ｂ光、Ｇ光、Ｒ光）に分割するための色分解プリズム２”ａと、分割された第一の光の光路上に配置されている第一バンドパスフィルタ２ｆと、分割された第二の光の光路上に配置されている第二バンドパスフィルタ２ｇと、分割された第三の光の光路上に配置されている第三バンドパスフィルタ２ｈとにより構成されている。
なお、色分解プリズム２は、分離したＢ光をバンドパスフィルタ２ｆ側に、Ｇ光をバンドパスフィルタ２ｇ側に、Ｒ光をバンドパスフィルタ３ｃ側に向けて出射する。
なお、第一バンドパスフィルタ２ｆは、図２０に示すような透過率特性を有している。また、第二バンドパスフィルタ２ｇは、図２１に示すように、第一バンドパスフィルタ２ｆよりも長波長帯域に、第一バンドパスフィルタ２ｆの透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。さらに、第三バンドパスフィルタ２ｈは、図２２に示すように、第一バンドパスフィルタ２ｇよりも長波長帯域に、第一バンドパスフィルタ２ｇの透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。
画像取得手段３’は、色分解プリズム２”ａにより分割された第一の光路上であって第一バンドパスフィルタ２ｆの像側に配置された第一画像取得部である第一撮像素子３ａと、ダイクロイックミラー２”ａにより分割された第二の光路上であって第二バンドパスフィルタ２ｇの像側に配置された第二画像取得部である第二撮像素子３ｂと、ダイクロイックミラー２”ａにより分割された第三の光路上であって第三バンドパスフィルタ２ｈの像側に配置された第三画像取得部である第三撮像素子３ｃとにより構成されている。
次に、図１８〜図２４を用いて、この分光画像撮影装置による分光画像の撮影方法について説明する。
例えば、約４００ｎｍ、約４５０ｎｍ、約４８０ｎｍ、約５４０ｎｍ、約６００ｎｍ、約６５０ｎｍの波長の光による６枚の画像を取得したい場合、まず、エタロン１の対向面の面間隔を、図１９（ａ）に示す透過率特性を有する状態（第一撮影状態）に変化させる。
この第一撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第一バンドパスフィルタ２ｆの透過率特性により、図２３（ａ）においてハッチングにより示した光となる。また、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｇの透過率特性により、図２３（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。さらに、第三撮像素子３ｃに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｈの透過率特性により、図２３（ｃ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、この第一撮影状態で、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂと第三撮像素子３ｃにより、同時に３枚の分光画像を撮影する。
次に、エタロン１の対向面の面間隔を、図１９（ｂ）に示す透過率特性を有する状態（第二撮影状態）に変化させる。
この第二撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第一バンドパスフィルタ２ｆの透過率特性により、図２４（ａ）においてハッチングにより示した光となる。また、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｇの透過率特性により、図２４（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。さらに、第三撮像素子３ｃに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｈの透過率特性により、図２４（ｃ）においてハッチングにより示した光となる。
そして、第一撮影状態の時と同様に、この第二撮影状態においても、第一撮像素子３ａと第二撮像素子３ｂと第三撮像素子３ｃにより、同時に３枚の分光画像を撮影する。
このように、この分光画像撮影装置では、３枚の分光画像を同時に撮影することができるため、短い時間で複数の分光画像を撮影することができる。
図２５を用いて、本実施例に係る分光画像撮影装置について詳細に説明する。
この分光画像撮影装置は、図２５に示すように、波長可変分光素子であるエタロン１と、そのエタロン１のから出射された光により形成される像の画像情報を取得する画像取得部３”と、エタロン１に被写体からの光を導く結像光学系４とを備えている。
エタロン１は、一対の光学基板を移動させることができるように構成されている。そして、その一対の光学基板の少なくとも一方を移動させて、その対向面の面間隔を変化させることにより、例えば、実施例３の分光画像撮影装置のエタロン１と同様に、その透過率特性を図１９に示すように変化させることができる。
画像取得手段３”は、カラーＣＣＤにより構成されておいる。具体的には、カラーフィルタを備えたＣＣＤであり、そのカラーフィルタは、実施例３の３つのフィルタと同様の透過率特性（図２０、図２１及び図２２参照。）を有している。
そのため、この分光画像撮影装置では、実施例３の分光画像撮影装置と同様に、３枚の分光画像を同時に撮影することができ、また、装置自体も小型な物として構成することができる。
なお、本発明に係る分光画像撮影装置の光分割手段は、上記の各実施例に示されたものに限定されるものではない。例えば、ダイクロイックミラーとバンドパスフィルタに代わり、ハーフミラー等の反射光と透過光のスペクトル成分に違いが少ない光分割手段とバンドパスフィルタの組み合わせを用いてもかまわない。
また、上記の各実施例においては、分光画像を取得するために４枚または６枚の画像を取得しているが、当然のことながら、本発明の分光画像撮影装置はそのような構成に限定されるものではなく、２枚だけ取得しても良いし、５枚または７枚以上取得するようにしてもかまわない。
また、上記の各実施例においては、光分割手段が、入射した光を２つ又は３つに分割しているが、当然のことながら、本発明の分光画像撮影装置はそのような構成に限定されるものではなく、入射した光を４つ以上に分割してもかまわない。
１ エタロン
２、２’、２” 光分割手段
２ａ ダイクロイックミラー
２’ａ 切り替え式ダイクロイックミラー
２”ａ 色分解プリズム
２ｂ、２ｆ 第一バンドパスフィルタ
２ｃ、２ｇ 第二バンドパスフィルタ
２ｄ 第一回転フィルタ
２ｄ1 通常観察用第一バンドパスフィルタ
２ｄ2 詳細観察用第一バンドパスフィルタ
２ｅ 第二回転フィルタ
２ｅ1 通常観察用第二バンドパスフィルタ
２ｅ2 詳細観察用第二バンドパスフィルタ
２ｈ 第三バンドパスフィルタ
３、３’、３” 画像取得手段
３ａ 第一撮像素子
３ｂ 第二撮像素子
３ｃ 第三撮像素子
４ 結像光学系
なお、切り替え式ダイクロイックミラー２’ａは、図１１（ａ）に示すような透過率特性を有する通常観察用ダイクロイックミラーと図１１（ｂ）に示すような透過率特性を有する詳細観察用ダイクロイックミラーを備えており、いずれか一方のダイクロイックミラーを選択的にエタロン１から出射された光の光路上に挿入できるように構成されている。この切り替え式ダイクロイックミラー２’ａが分割した光のうち、低波長帯域側の光は第一回転フィルタ２ｄ側に出射され、高波長帯域側の光は第二回転フィルタ２ｅ側に出射される。
なお、上記の説明においては、この分光画像撮影装置は、約４３０ｎｍ近傍の波長帯域における詳細な分光画像についてのみ取得しているが、各々の回転フィルタに、所定の波長近傍の透過波長帯域であって、互いに透過波長帯域の異なるバンドパスフィルタを備えさせ、その所定波長近傍で光を分離するダイクロイックミラーを切り替え式ダイクロイックミラーに備えさせることにより、他の波長帯域における詳細な分光画像を取得することができる。
なお、色分解プリズム２”ａは、分離したＢ光をバンドパスフィルタ２ｆ側に、Ｇ光をバンドパスフィルタ２ｇ側に、Ｒ光をバンドパスフィルタ２ｈ側に向けて出射する。
なお、第一バンドパスフィルタ２ｆは、図２０に示すような透過率特性を有している。また、第二バンドパスフィルタ２ｇは、図２１に示すように、第一バンドパスフィルタ２ｆよりも長波長帯域に、第一バンドパスフィルタ２ｆの透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。さらに、第三バンドパスフィルタ２ｈは、図２２に示すように、第二バンドパスフィルタ２ｇよりも長波長帯域に、第二バンドパスフィルタ２ｇの透過波長帯域よりも広い透過波長帯域を有している。
画像取得手段３’は、色分解プリズム２”ａにより分割された第一の光路上であって第一バンドパスフィルタ２ｆの像側に配置された第一画像取得部である第一撮像素子３ａと、色分解プリズム２”ａにより分割された第二の光路上であって第二バンドパスフィルタ２ｇの像側に配置された第二画像取得部である第二撮像素子３ｂと、色分解プリズム２”ａにより分割された第三の光路上であって第三バンドパスフィルタ２ｈの像側に配置された第三画像取得部である第三撮像素子３ｃとにより構成されている。
この第一撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第一バンドパスフィルタ２ｆの透過率特性により、図２３（ａ）においてハッチングにより示した光となる。また、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｇの透過率特性により、図２３（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。さらに、第三撮像素子３ｃに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第三バンドパスフィルタ２ｈの透過率特性により、図２３（ｃ）においてハッチングにより示した光となる。
この第二撮影状態において、第一撮像素子３ａに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第一バンドパスフィルタ２ｆの透過率特性により、図２４（ａ）においてハッチングにより示した光となる。また、第二撮像素子３ｂに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第二バンドパスフィルタ２ｇの透過率特性により、図２４（ｂ）においてハッチングにより示した光となる。さらに、第三撮像素子３ｃに入射する光は、エタロン１の透過率特性と色分解プリズム２”ａと第三バンドパスフィルタ２ｈの透過率特性により、図２４（ｃ）においてハッチングにより示した光となる。

Claims (4)

  1. 透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有し一対の光学基板の対向面の間隔を変化させることによって該ピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像取得装置において、
    前記波長可変分光素子の透過光を所定の波長帯域ごとに分割する光分割手段と、前記光分割手段により分割された該ピーク波長を含む波長帯域ごとの光による分光画像のみを取得する画像取得部と、を備え、
    各々の前記画像取得部が同時に画像を取得することを特徴とする分光画像取得装置。
  2. 前記光分割手段が、前記波長可変分光素子の透過光の光路上に配置された光路分割手段と、前記光路分割手段によって分割された光路ごとに配置されていて各々の透過波長帯域の異なるバンドパスフィルタと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の分光画像取得装置。
  3. 前記光分割手段が、波長帯域の分割幅を切り替え可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光画像取得装置。
  4. 透過光が所定の波長帯域に複数のピーク波長を有し一対の光学基板の対向面の間隔を変化させることによって該ピーク波長を変化させる波長可変分光素子を備えた分光画像取得装置において、
    画像情報を取得する光の波長帯域の異なる複数の画素群を有するカラーＣＣＤを備え、
    各々の画素群が前記波長帯域に含まれるピーク波長の光から画像情報を同時に取得することを特徴とする分光画像取得装置。
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