WO2006075581A1 - 撮影装置 - Google Patents

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WO2006075581A1
WO2006075581A1 PCT/JP2006/300163 JP2006300163W WO2006075581A1 WO 2006075581 A1 WO2006075581 A1 WO 2006075581A1 JP 2006300163 W JP2006300163 W JP 2006300163W WO 2006075581 A1 WO2006075581 A1 WO 2006075581A1
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filter
image data
filters
band
spectral transmission
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PCT/JP2006/300163
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English (en)
French (fr)
Inventor
Naoya Ohta
Original Assignee
National University Corporation Gunma University
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/20—Filters
    • G02B5/28—Interference filters
    • G02B5/285—Interference filters comprising deposited thin solid films
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/10—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths
    • H04N23/125—Colour sequential image capture, e.g. using a colour wheel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/10—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof for transforming different wavelengths into image signals
    • H04N25/11—Arrangement of colour filter arrays [CFA]; Filter mosaics

Definitions

  • the present invention relates to an imaging apparatus, and more particularly, to a multispectral camera that captures an object using a plurality of filters having different spectral transmission characteristics.
  • a multispectral camera has been known as a camera that decomposes a light spectrum into a plurality of bands with high accuracy and displays an image (Patent Document 1).
  • a general camera decomposes visible light into three bands (wavelength bands) of red (R), green (G), and blue (B).
  • An image that is decomposed into bands exceeding three bands is obtained.
  • n band-pass filters that transmit light of each band are used.
  • Figure 1 shows an example of the transmission characteristics of each band filter.
  • An interference filter is generally used as an optical bandpass filter used in a multispectral camera.
  • the interference filter has a structure in which a plurality of dielectric thin films are laminated on a base material such as glass as shown in FIG.
  • the general principle for obtaining bandpass characteristics with this structure is as follows. When the thickness of the dielectric layer is d and its refractive index is n, the wavelength of light that maximizes the transmission characteristics is expressed by the following equation, where m is an integer.
  • one layer of the thin film has the characteristic that the wavelength at which the passing light is maximized appears periodically.
  • the maximum wavelength and period vary depending on the refractive index n and the layer thickness d. Therefore, as shown in Fig. 2, for example, the thickness and refractive index of the three layers d, d, and d are set appropriately and shown in Fig. 3.
  • the overall transmission characteristics are the product of the transmission characteristics of each layer, and the bandpass characteristics shown in Fig. 4 are obtained. .
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2002-185974 Disclosure of the invention
  • the present invention has been made to solve the above problems, and has as its object to provide a photographing device capable of photographing a bright screen image without deteriorating the yield. Means to solve
  • the present invention includes a plurality of filters having different spectral transmission characteristics and a large number of photoelectric conversion elements, and receives light from a subject through each of the filters by the photoelectric conversion elements.
  • the image capturing means for outputting image data corresponding to the amount of received light, and a plurality of coefficients for converting the spectral transmission characteristics of the filter into the spectral transmission characteristics of a target band are obtained for a plurality of bands.
  • An image output from the imaging means using a storage means stored for each, a plurality of coefficients corresponding to at least one band stored in the storage means, and image data output from the imaging means.
  • Conversion means for converting the data into image data corresponding to the at least one band.
  • the basic principle of the present invention is to calculate image data taken through a plurality of filters having a plurality of different spectral transmission characteristics, thereby obtaining image data having a desired spectral transmission characteristics. To get.
  • the plurality of filters of the present invention can be configured by depositing a single layer or a small number of optical films having different film thicknesses.
  • a vapor deposition filter By using a vapor deposition filter, a single layer or a small number of films The problem that the yield at the time of manufacturing the filter is reduced can be solved.
  • the present invention since a filter having a single layer or a small number of optical films deposited thereon is used, the yield at the time of manufacturing the filter can be improved, and the amount of light transmitted through each filter can be improved. Therefore, it is possible to provide an imaging device that can capture images.
  • FIG. 1 is a diagram showing spectral transmission characteristics of conventional filters.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional bandpass filter.
  • FIG. 3 is a diagram showing transmission characteristics of each layer of a conventional filter.
  • FIG. 4 is a diagram showing a result of combining transmission characteristics in each conventional layer.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of each filter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a diagram showing transmission characteristics of each filter in FIG.
  • FIG. 6B is a diagram showing the transmission characteristics of each band to be realized.
  • FIG. 6C is a diagram showing a transmission characteristic realized by the embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing the above embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing a processing routine of the above embodiment.
  • the multispectral camera of the present embodiment includes a plurality of filters 14, 14,... Provided along the circumference of a disk 12 rotated by a drive motor 10.
  • each filter has different spectral transmission characteristics.
  • these filters are constructed by depositing dielectric films with different thicknesses on a substrate such as glass. State.
  • the transmission characteristic f ( ⁇ ) of the filter configured as shown in Fig. 5 is that the refractive index of air is ⁇ and the deposition film is bent.
  • n 1.5.
  • the number of filters 14 is 12 and each filter
  • This spectral transmission characteristic force As can be seen, the filter transmits light in many regions of the spectrum, so it can solve the problem of darkening like a narrow bandpass filter, The subject can be photographed in a short time.
  • an optical system 16 force filter composed of a photographing lens such as a zoom lens is disposed so that the optical axis passes through the center.
  • a photographing lens such as a zoom lens
  • it is composed of a CCD in which a number of photoelectric conversion elements are arranged two-dimensionally so that the light receiving part is located at the imaging position of the optical system 16.
  • An image sensor 18 is arranged. Note that CMOS may be used as the image sensor 18.
  • the image sensor 18 is connected to an analog Z digital transformation (AZD transformation) 20 that converts an analog signal into a digital signal.
  • the AZD transformation 20 filters image data captured by the imaging device 18.
  • a data storage unit 22 is temporarily connected for temporary storage.
  • the data storage unit 22 is connected to a calculation unit 24 to which a storage unit 26 is connected.
  • the storage unit 26 stores a set of coefficients including a plurality of coefficients described below for each target band.
  • the computing unit 24 is connected to a display device 30 constituted by an LCD or the like via a memory 28.
  • the multispectral camera is provided with a control circuit 32 configured by a microcomputer that controls the drive motor 10 and the like.
  • the control circuit 32 includes the drive motor 10, the image sensor 18, and the AZD converter 20.
  • the data storage unit 22, the calculation unit 24, the memory 28, and the display device 30 are connected to each other.
  • the spectral distribution of light is s ( ⁇ )
  • a value I obtained by linearly combining these pixel values with a coefficient a can be expressed as follows.
  • I is equivalent to the pixel value of an image photographed using a filter having the following spectral transmission characteristic g ′ ( ⁇ ).
  • the target spectral transmission characteristic g ( ⁇ ) exists in the space, the target spectral transmission characteristic can be calculated as g ′ ( ⁇ ) in the above equation (5).
  • the optimum coefficient a is determined using the method of least squares. The following describes how to determine the coefficient a using the least squares method. The optimum coefficient a is determined by finding a, which is the maximum value of the integral D of the following error, D / J.
  • (f, g) in equation (10) represents the inner product of the function f and the function g.
  • the derivative for each a is 0 and
  • the coefficient storage unit 26 of the present embodiment the coefficient storage unit 26 of the present embodiment, the coefficient a ; calculated as described above, that is, the combination of N coefficients, is stored in advance as shown below according to each of the target bands. It has been.
  • a processing routine by the control circuit of the present embodiment will be described with reference to FIG.
  • a main switch not shown
  • the multispectral camera is activated, and a subject is photographed by the image sensor 18 through the first filter 14 in step 100.
  • Image data having a large pixel value obtained by photographing is converted into a digital signal by AZD conversion, and then stored in the data storage unit 22.
  • Step 102 the drive motor 10 is rotated by a predetermined angle to position the next filter 14 on the optical axis, and the subject is photographed by the image sensor 18 through the filter 14 as described above.
  • Step 104 shooting is performed using all of Filter 14 to Filter 14.
  • step 102 It is determined whether or not the force is applied, and if the photographing using all of the filters is completed, the process returns to step 102 and the drive motor 10 is rotated by a predetermined angle to move the next filter to the optical axis. Continue to shoot at the top.
  • Each of the image data photographed as described above is converted into digital data by the AZD converter 20 and stored in the data storage unit 22 as image data for each filter.
  • step 108 it is determined whether or not a band has been specified by the user operating an operation unit (not shown). If it is determined that a band has been specified, in step 110, a determination is made.
  • the N coefficients a corresponding to the specified band are read from the coefficient storage unit 26, and the coefficient a read in step 112 is input to the calculation unit 24 to input calculation instructions to the calculation unit 24.
  • the image corresponding to the band specified by multiplying the image data for each filter stored in the data storage unit by the read coefficient a according to equation (2). Data is generated and stored in the memory 28.
  • the method of designating the band is arbitrary, and all the bands may be designated, or only the measured band may be designated. It can also be specified in advance before shooting.
  • next step 114 it is determined whether or not the user has given an instruction to display an image by operating the operation unit, and if an instruction to display the image is given, it is designated. An image is displayed using image data corresponding to the selected band.
  • a filter is formed by depositing a single-layer film.
  • a filter may be formed by depositing a plurality of films, but in order to improve the yield. For this, it is preferable to reduce the number of laminated layers as much as possible.
  • the matrix corresponds to each band, and the row corresponds to the pass characteristic of each filter.
  • the filter characteristics are set so that light of the band is transmitted when the element is 1, and is blocked when the element is 0.
  • the first line is (1, 1, 1, 0, 1, 0, 0)
  • the characteristics of the first filter transmit bands 1, 2, 3, 5 and bands 4, 6, Make 7 cut off.
  • the second row of S row ⁇ IJ (1, 1, 0, 1, 0, 0, 1) the second finalore penetrates nodes 1, 2, 4, and 7, and band 2, 4 , 5 is cut off.
  • the transmission characteristics are set up to the seventh filter.
  • the coefficient a in equation (2) when calculating the image of each band corresponds to each row of the inverse matrix of the S matrix. Table 3 shows the coefficients for the above S rows.
  • the filter on which a single layer or a small number of optical films are deposited is used, the yield at the time of manufacturing the filter can be improved, and furthermore, the amount of transmitted light of each filter is large, so that it is bright! / Can be provided.

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Abstract

　歩留まりを悪化させることなく、明るい画面の画像を撮影することができるようにする。スペクトル透過特性が各フィルタ間で周期的に変化するように光学膜が蒸着された複数のフィルタ１４1～１４Nの各々を通してＣＣＤ１８で被写体を撮影し、撮影により得られた画像データをフィルタのスペクトル透過特性を目的とするバンドのスペクトル透過特性に変換するための複数の係数を用いて、バンドに対応する画像データに変換する。                                                                                 

Description

撮影装置
技術分野
[0001] 本発明は、撮影装置に係り、特に、スペクトル透過特性が異なる複数のフィルタを 用 ヽて被写体を撮影するマルチスぺクトルカメラに関する。
背景技術
[0002] 従来より、光のスペクトルを高精度に複数のバンドに分解して画像ィ匕するカメラとし て、マルチスペクトルカメラが知られている（特許文献 1)。このマルチスペクトルカメラ は、一般のカメラが可視光を赤 (R)、緑 (G)、青 (B)の 3つのバンド (波長域)の光に 分解して画像ィ匕するのに対して、 3つのバンドを超えるバンドに分解した画像を得るも のである。このマルチスペクトルカメラにおいて、例えば nチャンネルのバンドの画像 を得ようとする場合には、各々のバンドの光を透過するバンドパスフィルタを n個使用 する。各バンドフィルタの透過特性の例を示すと図 1のようになる。
[0003] マルチスペクトルカメラに用いられる光学的バンドパスフィルタとして、一般には干 渉フィルタが用いられる。干渉フィルタは、原理的には図 2に示すようにガラス等の基 材の上に複数の誘電体薄膜を積層した構造をして 、る。この構造でバンドパス特性 が得られるおおよその原理は以下のようなものである。誘電体の層の厚さを dとし、そ の屈折率を nとすると、透過特性が極大となる光の波長えは、 mを整数として次式で 表される。
2nd=m
したがって、薄膜の一つの層は通過光が極大となる波長が周期的に現れる特性を持 つことになる。極大となる波長と周期は屈折率 nと層の厚さ dによって変化する。そこ で図 2のように、たとえば 3つの層 d、 d、 dの厚さと屈折率を適切に設定し、図 3に示
1 2 3
すように、ある特定の波長で透過特性の極大が一致するようにした場合、全体の透過 特性はそれぞれの層の透過特性の積となるので、図 4に示すようなバンドパス特性が 得られる。
特許文献 1 :特開 2002— 185974号公報 発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] しかしながら、マルチスペクトルカメラのスペクトル分解能を高めるためには、バンド 幅の狭 、フィルタを多数個使用して多くのバンドの画像を得なければならなので、フ ィルタのバンド幅を狭くすると透過する光量が減少し、画像が必然的に暗くなる、とい う問題が発生する。また、バンド幅の狭いフィルタを多数個使用すると、上記のように 透過する光量が減少することから露光時間の増加を招き、短時間に被写体を撮影し たり計測すことが困難になる、という問題が発生する。また、バンド幅の狭いフィルタを 作成するには、何層もの薄膜を正確に生成する必要があり、製造時の歩留まりが悪く なるという問題がある。
[0005] 本発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、歩留まりを悪ィ匕させること なぐ明るい画面の画像を撮影することができる撮影装置を提供することを目的とする 課題を解決するための手段
[0006] 上記目的を達成するために本発明は、スペクトル透過特性が異なる複数のフィルタ と、多数個の光電変換素子を備えると共に、前記フィルタの各々を通して被写体から の光を前記光電変換素子で受光し、受光した光量に応じた画像データを出力するす る撮影手段と、前記フィルタのスペクトル透過特性を目的とするバンドのスペクトル透 過特性に変換するための複数の係数を、複数のバンドについてバンド毎に記憶した 記憶手段と、前記撮影手段から出力された画像データと前記記憶手段に記憶されて いる少なくとも 1つのバンドに対応する複数の係数とを用いて、前記撮影手段から出 力された画像データを前記少なくとも 1つのバンドに対応する画像データに変換する 変換手段と、を含んで構成されている。
[0007] 本発明の基本的な原理は、複数の異なったスペクトル透過特性を持った複数のフ ィルタを介して撮影した画像データを演算することによって、目的とするスペクトル透 過特性の画像データを得るものである。
[0008] 本発明の複数のフィルタは、膜厚が異なる単層又は少数の光学膜を蒸着して各々 構成することが可能である。単層又は少数の膜を蒸着フィルタを用いることにより、フ ィルタ製造時の歩留まりが低下するという問題を解決することができる。 発明の効果
[0009] 以上説明したように本発明によれば、単層あるいは少数の光学膜が蒸着されたフィ ルタを用 V、て 、るためフィルタ製造時の歩留まりを改善でき、さらに各フィルタの透過 光量が多!、ため明る!/、画像を撮影できる撮像装置を提供することができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]従来の各フィルタのスペクトル透過特性を示す線図である。
[図 2]従来のバンドパスフィルタの構造を示す断面図である。
[図 3]従来のフィルタの各層の透過特性を示す線図である。
[図 4]従来の各層での透過特性の合成結果を示す線図である。
[図 5]本発明の実施の形態の各フィルタの例を示す断面図である。
[図 6A]図 5の各フィルタの透過特性を示す線図である。
[図 6B]実現しょうとする各バンドの透過特性を示す線図である。
[図 6C]本発明の実施の形態によって実現される透過特性を示す線図である。
[図 7]上記実施の形態を示すブロック図である。
[図 8]上記実施の形態の処理ルーチンを示す流れ図である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[0012] 図 7に示すように、本実施の形態のマルチスペクトルカメラは、駆動モータ 10によつ て回転される円盤 12の円周に沿って設けられた複数のフィルタ 14、 14、 · ··、 14を
1 2 N 備えている。このフィルタは、たとえば 12枚設けることが可能である。各フィルタは異 なったスペクトル透過特性を持っている力 ここではこれらフィルタを、図 5に示すよう に、ガラス等の基板の上に厚さが異なる誘電体の膜を蒸着して構成した例を述べる。
[0013] 図 5のような構成のフィルタの透過特性 f ( λ )は、空気の屈折率を η、蒸着膜の屈
1
折率を η、基板の屈折率を ηとし、蒸着膜の厚さを dとしたとき、次式で表される。
2 3
[0014] [数 1] f ( λ ) : I2
1 + - 2JR,R3 cos( 2 k n2d )
ただし
n2— nt n3— n2 _2 , 2 nつ 2 π R R t =
n. + n1 n.,+ nリ n,+ n.，
[0015] である。ここで空気の屈折率 n = 1とし、蒸着膜および基板の屈折率をそれぞれ n =
1 2
3. 5、 n = 1. 5に設定する。フィルタ 14の枚数は 12枚用いることとし、各フィルタの
3
膜の厚さ d (i= l、 ···、 12)を表 1のように設定すると、各フィルタの特性は図 6Aに示 すものとなる。
[0016] [表 1]
Figure imgf000005_0001
[0017] このスペクトル透過特性力 理解されるように、フィルタはスペクトルの多くの領域で 光を透過するので、帯域幅の狭いバンドパスフィルタのように暗くなるという問題を解 消することができ、短時間で被写体を撮影することができる。
[0018] 円盤 12を挟んで被写体側には、ズームレンズ等の撮影レンズで構成された光学系 16力 フィルタの中心を光軸が通るように配置されている。また、円盤 12を挟んでフ ィルタの光透過側には、光学系 16の結像位置に受光部が位置するように多数の光 電変換素子が 2次元状に配列された CCDで構成された撮像素子 18が配置されてい る。なお、撮像素子 18として CMOSを使用してもよい。
[0019] 撮像素子 18には、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ Zデジタル変 翻 (AZD変騰) 20が接続され、 AZD変翻 20には、撮像素子 18で撮影され た画像データをフィルタ毎に一時的に格納するデータ格納部 22が接続されている。
[0020] データ格納部 22には、記憶部 26が接続された演算部 24に接続されている。記憶 部 26には、以下で説明する複数の係数からなる係数の組を目標とするバンド毎に記 憶されている。演算部 24は、メモリ 28を介して LCD等で構成された表示装置 30に接 続されている。 [0021] また、マルチスペクトルカメラには、駆動モータ 10等を制御するマイクロコンピュータ で構成された制御回路 32が設けられており、制御回路 32は、駆動モータ 10、撮像 素子 18、 AZD変換器 20、データ格納部 22、演算部 24、メモリ 28、及び表示装置 3 0の各々に接続されている。
[0022] 次に、係数記憶部 26に記憶された係数の組にっ 、て説明する。 N個の光学フィル タ 14、 14、 . · · 14の各々のスペクトル透過特性を f ( λ ) (i= 1, 2, 3, . · ·Ν)ゝ入射
1 2 N i
光のスペクトル分布を s ( λ )とると、各光学フィルタを透過した光を CCDで受光したと きの各撮像素子から出力される受光量に応じたデータ、すなわち画像の画素値 1;は 次式で表される。ただし、画素値は入射光の強度に比例すると仮定する。一般に、 C CDのセルの電荷量はこの仮定を満たす。
[0023] [数 2]
Figure imgf000006_0001
[0024] これらの画素値を係数 a;で線形結合することによって得られる値 Iは以下のように表 すことができる。
[0025] [数 3]
'、'
1 =∑^ … ( 2 )
i二 1
=∑ ( ） s (λ ) d A … （3 )
ΐ = 1
=「(∑3Α( λ ) ) s (λ ) ά λ · · · ( 4 )
J i = l
[0026] したがって、 Iは、以下のスペクトル透過特性 g' ( λ )を持つフィルタを用いて撮影し た画像の画素値と等価になる。
[0027] [数 4]
Figure imgf000006_0002
[0028] 各フィルタの透過特性 f ( λ )を関数空間の基底と考えたときに、これらが張る線形 空間の中に目標とするスペクトル透過特性 g ( λ )が存在すれば、目標とするスぺタト ル透過特性は、上記（5)式の g' ( λ )として演算することが可能である。し力しながら、 一般的には、目標とするスペクトル透過特性 g( λ )はこの空間には存在しないので、 最小自乗法を用いて最適な係数 aを決定する。以下、最小自乗法を用いた係数 aの 決定の仕方について説明する。最適な係数 aは、以下の誤差の自乗の積分値 Dを最 /J、〖こする aを求めることにより決定される。
[0029] [数 5]
D-f(g (え） ~∑^(λ) )¾ λ (6)
[0030] 上記（6)式を aで微分すると次の式が得られる。
k
[0031] [数 6] dD
J fe (λ) )¾ λ
d a,. • (7)
α ¾ 1 =1
= 2j"— fk(A) (g U) + aif5(A) Η λ ' (8)
i = 1
= 2j"(— fk(Afe (λ) +2 Α(λ) )ά λ (9) =- 2 ( fk, g) + 2£ai( fk, f. (1 0)
[0032] ただし、（10)式の (f , g)は関数 f と関数 gとの内積を表す。各 aに対する微分を 0と
k k k
おき、それらをまとめて行列で表すと以下の式が得られる。
[0033] [数 7]
Figure imgf000007_0001
[0034] ただし、 F , G (i=l, 2, 3, ·'·Ν, j = l, 2, 3, · · ·Ν)は以下の通りである
[0035] [数 8] Fi产 Fj (f., f」） ,λ) f.(A) d A . . . (12)
G= ( g) =]¾(λ) g (λ) dA . . . (13)
[0036] 上記（11)式より係数 a;を解くためには、各スペクトル特性の内積の値が必要である 。実際のコンピュータによる計算では以下の（14)式及び（15)式に示すようにスぺク トル透過特性を離散化し、総和として計算する。離散化の間隔を Δ λとすれば（11) 式の係数 aは、次式で計算される。ただし、 λ は、総和計算を始める基準の波長で i 0
ある。
[0037] [数 9] )
Figure imgf000008_0001
[0038] 本実施の形態の係数記憶部 26には、上記のようにして演算した係数 a;、すなわち N個の係数の組力 目的とするバンドの各々に応じて以下に示すように予め記憶され ている。
[0039] [数 10] ノ^ノ 丄 ： ， a , a.,
ノ、、ン卜 2 ： a a2， aゥ
ノ、、ノ 卜 ύ ： a" ， a3 ノヾノド N ： aい a2， a3
[0040] ここで図 6Aに示した特性 f ( λ )を持つ 12枚のフィルタ 14を使用し、図 6Βに示すス ベクトル特性 g.(i=l、 ···、 12)を持つ 12個のバンドを実現しょうとした場合、各係数 a; の値は表 2に示すようになり、これにより実際に実現される通過特性は図 6Cのように なる。
[0041] [表 2] パンド
番号
1 1.75 2.97 -4.65 2.16 -2.80 5.05 -8.46 1 1.91 -13.87 1 1.65 -5.99 1.04
2 -1.33 2.28 4.68 -6.36 1.43 1.12 -2.66 4.12 -5.1 4.30 - 2.03 0.15
3 0.66 -3.49 3.55 6.94 -10.77 5.90 -4.20 4.97 -5.54 4.34 -1.98 0.16
4 0.47 -0.22 -3.55 2.92 10.79 -15.10 6.27 -0.01 - 2.1 1 2.01 -0.88 -0.06
5 0.77 -1.21 1.75 -5.69 1.88 18.92 -27.32 17.21 -8.74 4.67 -1.88 0.14
6 0.40 -0.16 -0.70 2.75 -8.26 1.47 26.57 -36.58 20.09 -5.79 1.08 -0.37
7 1.68 -3.26 3.94 -5.17 8.60 -14.69 0.57 41.88 -58.95 36.35 -12.26 1.81
8 -3.11 8.23 -12.59 17.65 -25.89 40.02 -56.52 40.97 16.60 -46.23 27.10 -5.94
9 394 -7.77 13.04 -23.85 42.88 -75.92 128.21 -188 10 193.82 -115.61 36.31 -6.25
10 16.55 -30.58 33.98 -35.97 35.47 -27.82 0.28 60.90 -143.12 164.73 -88.71 15 84
1 t 0.32 5.46 -21.40 47.83 -90.75 157.54 -248.53 337.69 -359.09 257.24 -101.84 16.24
12 -18.11 31.82 -37.44 45.26 -54.51 63.16 -62.20 40.82 3.79 -41.35 32.89 -4.87
[0042] 以下本実施の形態の制御回路による処理ルーチンについて図 8を参照して説明す る。図示しないメインスィッチがオンされると、マルチスペクトルカメラが起動され、ステ ップ 100において、最初のフィルタ 14を通して撮像素子 18によって被写体が撮影さ れる。撮影によって得られた多数の画素値力もなる画像データは、 AZD変 でデジタル信号に変換された後、データ格納部 22に格納される。
[0043] 次のステップ 102では、駆動モータ 10を所定角度回転させて次のフィルタ 14を光 軸上に位置させ、上記と同様にフィルタ 14を通して撮像素子 18によって被写体が 撮影される。ステップ 104では、フィルタ 14〜フィルタ 14の全てを使用して撮影が
1 N
行なわれた力否かを判断し、フィルタの全てを使用した撮影が終了して 、な ヽ場合 には、ステップ 102に戻って駆動モータ 10を所定角度回転させることにより次のフィ ルタを光軸上に位置させて撮影を継続する。
[0044] 上記のようにして撮影された画像データの各々は、 AZD変換器 20によりデジタル データに変換されてデータ格納部 22にフィルタ毎の画像データとして格納される。
[0045] 次のステップ 108では、図示しない操作部をユーザが操作することによりバンドが指 定されたか否かを判断し、バンドが指定されたと判断された場合には、ステップ 110 にお 、て係数記憶部 26から指定されたバンドに対応する N個の係数 aを読み込み、 ステップ 112にお!/、て読み込んだ係数 aを演算部 24に入力して演算の指示を行なう 演算部 24では、データ格納部に格納されているフィルタ毎の画像データと読み込 んだ係数 aとを (2)式に従って乗算することにより指定されたバンドに対応する画像 データを生成しメモリ 28に記憶する。
[0047] バンドの指定の仕方は任意であり、全てのバンドを指定しても良 、し、計測した 、バ ンドのみを指定しても良い。また撮影前に予め指定しておくこともできる。
[0048] 次のステップ 114では、操作部を操作することによりユーザ力も画像を表示する指 示が行なわれたカゝ否かを判断し、画像を表示する指示なわれた場合には、指定され たバンドに対応する画像データを用いて画像を表示する。
[0049] なお、上記では、単層膜を蒸着してフィルタを構成する例について説明したが、複 数の膜を蒸着してフィルタを構成するようにしてもよいが、歩留まりを良好にするため には膜の積層数は極力少なくするのが好ましい。
[0050] ただしフィルタ製造時の歩留まりには重きを置かな!/、が、得られる各バンド画像の S
/N比を極力良くしたい場合には、アダマールの S行列の各行に対応するようにフィル タの透過特性を設定することができる。アダマールの S行列については M. Harwit, N
. J. A. Sloane著、 Hadamara fransform Optics, Academic Press出 liRA丄 979)【こ し いが、ここでは計測すべきスペクトル領域を 7バンドに分けた例を示す。大きさ 7の S 行列は以下で与えられる。
[0051] [数 11]
Figure imgf000010_0001
[0052] この行列の各バンドに対応し、行が各フィルタの通過特性に対応する。要素が 1の部 分ではそのバンドの光を透過させるように、 0の部分では遮断するようにフィルタの特 性を設定する。たとえば第 1行目は（1, 1, 1， 0, 1， 0, 0)であるので、 1番目のフィ ルタの特性はバンド 1， 2, 3, 5を透過させ、バンド 4, 6, 7を遮断させるようにする。 2 番目のフイノレタは S行歹 IJの第 2行目（1, 1, 0, 1, 0, 0, 1)より、ノくンド 1, 2, 4, 7を透 過させ、バンド 2, 4, 5を遮断するような特性とする。同様にして 7番目のフィルタまで 、その透過特性を設定する。このようにフィルタの特性を設定した場合、各バンドの画 像を演算するときの（2)式の係数 aは S行列の逆行列の各行に対応する。上記の S行 列の場合の係数を表 3に示す。
[0053] [表 3]
Figure imgf000011_0001
産業上の利用可能性
[0054] 単層あるいは少数の光学膜が蒸着されたフィルタを用いているため、フィルタ製造 時の歩留まりを改善でき、さらに各フィルタの透過光量が多 、ため明る!/、画像を撮影 できる撮像装置を提供することができる。
符号の説明
[0055] 10 駆動モータ
18 CCD
24 演算部

Claims

請求の範囲
[1] スペクトル透過特性が異なる複数のフィルタと、
多数個の光電変換素子を備えると共に、前記フィルタの各々を通して被写体からの 光を前記光電変換素子で受光し、受光した光量に応じた画像データを出力するする 撮影手段と、
前記フィルタのスペクトル透過特性を目的とするバンドのスペクトル透過特性に変換 するための複数の係数を、複数のバンドについてバンド毎に記憶した記憶手段と、 前記撮影手段から出力された画像データと前記記憶手段に記憶されている少なく とも 1つのバンドに対応する複数の係数とを用いて、前記撮影手段から出力された画 像データを前記少なくとも 1つのバンドに対応する画像データに変換する変換手段と を含む撮影装置。
[2] 前記複数のフィルタの各々を、膜厚が異なる単層又は少数の光学膜を蒸着して各 々構成した請求項 1記載の撮影装置。
[3] 前記変換手段は、複数のバンドの各々に対応する複数の係数を用いて、複数のバ ンドの各々に対応する画像データに変換する請求項 1または請求項 2記載の撮影装 置。
[4] 前記変換手段で変換された画像データに基づ！ヽて画像を表示する表示手段を更 に含む請求項 1〜請求項 3のいずれか 1項記載の撮影装置。
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