WO2012176616A1 - 分光画像撮影装置 - Google Patents

分光画像撮影装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2012176616A1
WO2012176616A1 PCT/JP2012/064461 JP2012064461W WO2012176616A1 WO 2012176616 A1 WO2012176616 A1 WO 2012176616A1 JP 2012064461 W JP2012064461 W JP 2012064461W WO 2012176616 A1 WO2012176616 A1 WO 2012176616A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
wavelength
spectral
imaging
band
Prior art date
Application number
PCT/JP2012/064461
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
弘靖 森下
Original Assignee
オリンパス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by オリンパス株式会社 filed Critical オリンパス株式会社
Priority to JP2013521521A priority Critical patent/JP5959513B2/ja
Priority to EP12801979.1A priority patent/EP2728323A4/en
Priority to CN201280030169.0A priority patent/CN103608654A/zh
Publication of WO2012176616A1 publication Critical patent/WO2012176616A1/ja
Priority to US14/084,713 priority patent/US20140092282A1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/32—Investigating bands of a spectrum in sequence by a single detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
    • 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
    • H04N23/13—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof for generating image signals from different wavelengths with multiple sensors
    • H04N23/16—Optical arrangements associated therewith, e.g. for beam-splitting or for colour correction

Definitions

  • the present invention relates to a spectroscopic imaging apparatus including a wavelength tunable spectroscopic element that changes a peak wavelength of transmitted light by changing a distance between opposing surfaces of a pair of optical substrates.
  • a tunable spectroscopic element in which transmitted light becomes light having a plurality of peak wavelengths in a predetermined wavelength band, and the peak wavelengths can be arbitrarily changed.
  • a spectral imaging device including such a wavelength tunable spectral element is also known (see Patent Document 1).
  • the blue light Photographing is performed by controlling the distance between the opposing faces of the etalon so that the peak wavelength is located in the wavelength band.
  • the spectral image is acquired by the procedure of performing the same operation for green light and red light. Therefore, in such a spectral image acquisition method, there is a problem that the time required for acquisition becomes long when acquiring a plurality of spectral images with light of different wavelengths.
  • a spectroscopic element other than an etalon for example, an acoustooptic element or a spectroscopic element using liquid crystal is known.
  • an acousto-optic device or a spectroscopic device using liquid crystal performs spectroscopy using polarized light, and its transmittance is 50% or less, compared to the transmittance of etalon (about 90%). Very low value.
  • the exposure time required to acquire an image when using an acousto-optic element or a spectroscopic element using liquid crystal is about twice as long as the exposure time when using an etalon.
  • the state of the object to be observed changes during the acquisition of a plurality of spectral images.
  • the state of the subject is different and it is difficult to analyze the spectral information of the subject.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a spectral imaging apparatus capable of acquiring a plurality of spectral images with light of different wavelengths in a short time. Is to provide.
  • the spectral imaging apparatus of the present invention is configured such that the transmitted light has a plurality of peak wavelengths in a predetermined wavelength band, and the peak distance is changed by changing the spacing between the opposing surfaces of the pair of optical substrates.
  • a spectral imaging apparatus including a wavelength tunable spectroscopic element that changes a wavelength, a light dividing unit that divides the transmitted light of the wavelength tunable spectroscopic element for each predetermined wavelength band, and the peak wavelength divided by the light dividing unit
  • An image acquisition unit that acquires only a spectral image using light in each wavelength band including the image acquisition unit, wherein each of the image acquisition units acquires an image at the same time.
  • the light dividing means is arranged for each of the optical path divided by the optical path dividing means arranged on the optical path of the transmitted light of the wavelength variable spectral element and the optical path dividing means. And a band-pass filter having a different transmission wavelength band.
  • the spectral image photographing apparatus of the present invention is characterized in that the light dividing means can switch the division width of the wavelength band.
  • wavelength tunable spectroscopy in which transmitted light has a plurality of peak wavelengths in a predetermined wavelength band, and the peak wavelength is changed by changing the spacing between the opposing surfaces of the pair of optical substrates.
  • a spectral imaging apparatus including an element includes a color CCD having a plurality of pixel groups having different wavelength bands of light from which image information is acquired, and each pixel group receives image information from light having a peak wavelength included in the wavelength band. Is obtained simultaneously.
  • a spectral image capturing apparatus capable of acquiring a plurality of spectral images with light of different wavelengths in a short time.
  • FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a spectral image capturing apparatus according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram illustrating the transmittance characteristics of the etalon of the spectral imaging apparatus of FIG. 1, where (a) illustrates the transmittance characteristics in the first imaging state, and (b) illustrates the transmittance characteristics in the second imaging state. It is a characteristic view which shows the transmittance
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the wavelength of light acquired by the spectral imaging apparatus of FIG. 1 in the first imaging state, where (a) is the wavelength of light incident on the first image sensor, and (b) is incident on the second image sensor. The wavelength of the light to be shown is shown.
  • FIG. 2 is a characteristic diagram showing the wavelength of light acquired by the spectral imaging apparatus of FIG. 1 in the second imaging state, where (a) is the wavelength of light incident on the first image sensor, and (b) is incident on the second image sensor. The wavelength of the light to be shown is shown.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a spectral image capturing apparatus according to a second embodiment.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing transmittance characteristics in normal observation of the etalon of the spectral imaging apparatus of FIG. 8, wherein (a) shows the transmittance characteristics in the first imaging state, and (b) shows the transmittance characteristics in the second imaging state. ing.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing transmittance characteristics in the detailed observation of the etalon of the spectral imaging apparatus of FIG. 8, wherein (a) shows the transmittance characteristics in the first imaging state, and (b) shows the transmittance characteristics in the second imaging state. ing.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing transmittance characteristics in the detailed observation of the etalon of the spectral imaging apparatus of FIG. 8, wherein (a) shows the transmittance characteristics in the first imaging state, and (b) shows the transmittance characteristics in the second imaging state. ing.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing transmittance characteristics of a dichroic mirror of the spectral imaging apparatus of FIG. 8, (a) is a transmittance characteristic of a normal observation dichroic mirror, and (b) is a transmittance characteristic of a detailed observation dichroic mirror. Is shown.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing the transmittance characteristics of the first bandpass filter of the spectral imaging apparatus of FIG. 8, wherein (a) shows the transmittance characteristics of the first bandpass filter for normal observation, and (b) shows the first characteristic for detailed observation. The transmittance characteristics of one band pass filter are shown.
  • FIG. 9 is a characteristic diagram showing the transmittance characteristics of the second bandpass filter of the spectral imaging apparatus of FIG.
  • FIG. 8 acquires in the 2nd imaging
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a spectral image capturing apparatus according to a third embodiment.
  • FIG. 19 is a characteristic diagram illustrating the transmittance characteristics of the etalon of the spectral imaging apparatus of FIG. 18, where (a) illustrates the transmittance characteristics in the first imaging state, and (b) illustrates the transmittance characteristics in the second imaging state. It is a characteristic view which shows the transmittance
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a spectral image capturing apparatus according to a fourth embodiment.
  • the spectral imaging apparatus includes an etalon 1 that is a wavelength tunable spectroscopic element, a light splitting means 2 that splits the transmitted light of the etalon 1 into two predetermined wavelength bands, and a light splitting means 2.
  • the image acquisition part 3 which acquires the image information of the image formed with the light radiate
  • the etalon 1 is configured such that, for example, its transmittance characteristic can be changed as shown in FIG. 2 by moving at least one of the pair of optical substrates and changing the spacing between the opposing surfaces. ing.
  • the light splitting means 2 includes a dichroic mirror 2a for splitting incident light into two lights having different wavelength ranges, a first bandpass filter 2b arranged on the optical path of one split light, And the second band pass filter 2c disposed on the optical path of the other light.
  • the dichroic mirror has transmittance characteristics as shown in FIG. 3, and out of the divided light, the light on the low wavelength band side is emitted to the first bandpass filter 2b side, and the light on the high wavelength band side is emitted. Light is emitted to the second band pass filter 2c side.
  • the first band pass filter 2b has a transmittance characteristic as shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 5, the second bandpass filter 2c has a longer transmission wavelength band than the first bandpass filter 2b in a longer wavelength band than the first bandpass filter 2b. Yes. This is because, due to the characteristics of the etalon 1, the interval between the peak wavelengths (free spectral region (FSR)) is wider in the long wavelength band than in the short wavelength band.
  • FSR free spectral region
  • the image acquisition means 3 includes a first imaging element 3a that is a first image acquisition unit disposed on the image side of the first bandpass filter 2b on one optical path divided by the dichroic mirror 2a, and a dichroic mirror 2a.
  • the second imaging element 3b which is a second image acquisition unit, disposed on the image side of the second bandpass filter 2c on the other optical path divided by.
  • a CCD, a CMOS, or the like is used as the imaging element.
  • the spacing between the opposing surfaces of the etalon 1 is expressed by the transmittance characteristic shown in FIG.
  • the state is changed to the holding state (first shooting state).
  • this spectral image capturing device two spectral images can be captured simultaneously. Therefore, it is possible to capture a plurality of spectral images in about half the time compared to a conventional spectral image capturing apparatus that has to acquire the images by matching the peak wavelengths one by one for each light forming the spectral image to be acquired. it can.
  • the spectral imaging apparatus includes an etalon 1 that is a wavelength variable spectroscopic element, a light splitting means 2 ′ that splits the transmitted light of the etalon 1 into two predetermined wavelength bands, and a light splitting means.
  • the image acquisition part 3 which acquires the image information of the image formed with the light radiate
  • the etalon 1 can change its transmittance characteristics as shown in FIGS. 9 and 10 by moving at least one of the pair of optical substrates and changing the distance between the opposing surfaces. It is configured.
  • the light splitting means 2 ′ is arranged on the optical path of one light split by the switchable dichroic mirror 2′a for splitting the incident light into two lights of different wavelength ranges and the switchable dichroic mirror 2′a.
  • the first rotary filter 2d is arranged, and the second rotary filter 2e is arranged on the optical path of the other divided light.
  • the switchable dichroic mirror 2′a includes a normal observation dichroic mirror having transmittance characteristics as shown in FIG. 11A and a detailed observation dichroic mirror having transmittance characteristics as shown in FIG. 11B.
  • the dichroic mirror is selectively inserted into the optical path of the light emitted from the etalon 1.
  • the switchable dichroic mirror 2'a the light on the low wavelength band side is emitted to the first bandpass filter 2b side, and the light on the high wavelength band side is emitted to the second bandpass filter 2c side.
  • the first rotary filter 2d is usually first band-pass filter 2d 1 for observation with a transmission characteristic as shown in FIG. 12 (a), detailed having transmittance characteristics as shown in FIG. 12 (b)
  • the first band-pass filter for observation 2d 2 is provided, and either one of the band-pass filters can be selectively inserted on the optical path from the switchable dichroic mirror 2′a.
  • the second rotating filter 2e is usually the second band-pass filter 2e 1 observation having transmittance characteristics as shown in FIG. 13 (a), the details having transmittance characteristics as shown in FIG. 13 (b)
  • An observation second bandpass filter 2e 2 is provided, and either one of the bandpass filters can be selectively inserted into the optical path from the switchable dichroic mirror 2′a.
  • the second band-pass filter 2e 1 for normal observation the long wavelength band than the normal first band-pass filter 2d 1 for observation, a wide transmission wavelength than the transmission wavelength band of the ordinary first band-pass filter 2d 1 for observation It has a band.
  • the second bandpass filter 2e 2 for detailed observation is detailed observation long wavelength band than the first band-pass filter 2d 2 for, wider than the first band-pass transmission wavelength band of the filter 2d 2 for detailed observation transmission It has a wavelength band.
  • the image acquisition means 3 includes a first imaging element 3a that is a first image acquisition unit disposed on the image side of the first rotary filter 2d on one optical path divided by the dichroic mirror 2a, and a dichroic mirror 2a.
  • the second imaging element 3b which is a second image acquisition unit, is arranged on the other divided optical path and on the image side of the second rotary filter 2e.
  • the distance between the opposing surfaces of the etalon 1 is changed to a state having the transmittance characteristic shown in FIG. 9A (first photographing state in normal observation).
  • the switchable dichroic mirror 2′a switches so that the normal observation dichroic mirror having the transmittance characteristics shown in FIG. 11A is inserted into the optical path.
  • the first rotary filter 2d rotates the ordinary first band-pass filter 2d 1 for observation to be inserted into the optical path.
  • the second rotary filter 2e rotates the second band-pass filter 2e 1 for ordinary observation to be inserted into the optical path.
  • the light incident on the first imaging element 3a is a transmittance characteristic of the transmittance characteristic and the first band-pass filter 2d 1 for normal observation of the etalon 1 in FIG. 14 (a)
  • the light shown by hatching is incident on the second imaging element 3b
  • the transmittance characteristic of the transmittance characteristic and the second band-pass filter 2e 1 for normal observation of the etalon 1 is indicated by hatching in FIG. 14 (b) .
  • the distance between the opposing surfaces of the etalon 1 is changed to a state having the transmittance characteristic shown in FIG. 9B (second imaging state in normal observation).
  • switchable dichroic mirror 2'a, the first rotation filter 2d, and the second rotation filter 2e do not rotate because they may be in the same state as the first imaging state in normal observation.
  • the light incident on the first imaging element 3a is a transmittance characteristic and transmittance characteristic of the ordinary first band-pass filter 2d 1 for observation of the etalon 1 in FIG. 15 (a)
  • the light shown by hatching is the transmittance characteristic of the transmittance characteristic and the second band-pass filter 2e 1 for normal observation of the etalon 1, and the light indicated by hatching in FIG. 15 (b) .
  • the spacing between the opposing surfaces of the etalon 1 is represented by the transmittance shown in FIG.
  • the state is changed to a state having characteristics (first photographing state in detailed observation).
  • the switchable dichroic mirror 2′a switches so that the detailed observation dichroic mirror having the transmittance characteristics shown in FIG. 11B is inserted into the optical path.
  • the first rotary filter 2d rotates the first band-pass filter 2d 2 for detailed observation to be inserted into the optical path.
  • the second rotary filter 2e rotates the second band-pass filter 2e 2 for detailed observation to be inserted into the optical path.
  • the light incident on the first image sensor 3a is shown in FIG. 16A due to the transmittance characteristic of the etalon 1 and the transmittance characteristic of the first bandpass filter 2d 2 for detailed observation.
  • the light shown by hatching On the other hand, the light incident on the second image sensor 3b becomes light indicated by hatching in FIG. 16B due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the second bandpass filter 2e 2 for detailed observation. .
  • first rotary filter 2d and the second rotary filter 2e do not rotate because they may be in the same state as the first imaging state in the detailed observation.
  • the light incident on the first imaging device 3a is shown in FIG. 17A due to the transmittance characteristic of the etalon 1 and the transmittance characteristic of the first bandpass filter 2d 2 for detailed observation.
  • the light shown by hatching On the other hand, the light incident on the second image sensor 3b becomes light indicated by hatching in FIG. 17B due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the second bandpass filter 2e 2 for detailed observation. .
  • the spectral image capturing apparatus is configured to be able to capture two spectral images at the same time and to switch the division width of the wavelength band for acquiring the spectral images. Therefore, a detailed spectral image can be acquired in a short time.
  • the spectral imaging apparatus acquires only a detailed spectral image in a wavelength band around 430 nm, but each rotating filter has a wavelength band around a predetermined wavelength. It is possible to obtain detailed spectral images in other wavelength bands by providing band-pass filters with different transmission wavelength bands and providing the switchable dichroic mirror with a dichroic mirror that separates light in the vicinity of the predetermined wavelength. it can.
  • the spectral imaging apparatus includes an etalon 1 that is a wavelength variable spectroscopic element, a light splitting means 2 ′′ that splits the transmitted light of the etalon 1 into predetermined three wavelength bands, and a light splitting means.
  • An image acquisition unit 3 ′ that acquires image information of an image formed by light emitted from 2 ′′, and an imaging optical system 4 that guides light from the subject to the etalon 1 are provided.
  • the etalon 1 can change, for example, its transmittance characteristics as shown in FIG. 19 by moving at least one of the pair of optical substrates and changing the distance between the opposing surfaces.
  • the light splitting means 2 ′′ includes a color separation prism 2 ′′ a for splitting incident light into three lights (B light, G light, and R light) in different wavelength ranges, and the split light of the first light A first band-pass filter 2f disposed on the path, a second band-pass filter 2g disposed on the optical path of the divided second light, and an optical path of the split third light. And a third band pass filter 2h.
  • the color separation prism 2 emits the separated B light toward the bandpass filter 2f, the G light toward the bandpass filter 2g, and the R light toward the bandpass filter 3c.
  • the first band pass filter 2f has a transmittance characteristic as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 21, the second bandpass filter 2g has a transmission wavelength band wider than the transmission wavelength band of the first bandpass filter 2f in a longer wavelength band than the first bandpass filter 2f. Yes. Furthermore, as shown in FIG. 22, the third bandpass filter 2h has a transmission wavelength band wider than the transmission wavelength band of the first bandpass filter 2g in a longer wavelength band than the first bandpass filter 2g. Yes.
  • the image acquisition means 3 ′ is a first image pickup element 3a that is a first image acquisition unit disposed on the image side of the first bandpass filter 2f on the first optical path divided by the color separation prism 2 ′′ a.
  • a second imaging device 3b which is a second image acquisition unit disposed on the image side of the second bandpass filter 2g on the second optical path divided by the dichroic mirror 2 ′′ a, and the dichroic mirror 2 ′′.
  • the third imaging device 3c is a third image acquisition unit disposed on the image side of the third bandpass filter 2h on the third optical path divided by a.
  • the surface spacing of the opposing surfaces of the etalon 1 is set as shown in FIG. To the state having the transmittance characteristics shown in FIG.
  • the light incident on the first image sensor 3a is shown in FIG. 23A due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the first bandpass filter 2f.
  • the light incident on the second image sensor 3b is shown in FIG. 23 (FIG. 23 (b) due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the second bandpass filter 2g.
  • the light incident on the third image pickup device 3c is light indicated by hatching in FIG. 23C due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the second bandpass filter 2h. It becomes.
  • the light incident on the first imaging device 3a is shown in FIG. 24A due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the first bandpass filter 2f.
  • the light incident on the second image pickup device 3b is shown in FIG. 24 by the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the second bandpass filter 2g.
  • the light incident on the third image pickup device 3c is light shown by hatching in FIG. 24C due to the transmittance characteristics of the etalon 1 and the transmittance characteristics of the color separation prism 2 ′′ a and the second bandpass filter 2h. It becomes.
  • the second imaging state as in the first imaging state, three spectral images are simultaneously captured by the first imaging element 3a, the second imaging element 3b, and the third imaging element 3c.
  • this spectral image capturing apparatus can simultaneously capture three spectral images, a plurality of spectral images can be captured in a short time.
  • the spectral imaging apparatus includes an etalon 1 that is a wavelength tunable spectroscopic element, and an image acquisition unit 3 ′′ that acquires image information of an image formed by light emitted from the etalon 1. And an imaging optical system 4 for guiding light from the subject to the etalon 1.
  • the etalon 1 is configured to be able to move a pair of optical substrates. Then, by moving at least one of the pair of optical substrates and changing the surface interval between the opposing surfaces, the transmittance characteristics are shown in the same manner as the etalon 1 of the spectral imaging apparatus of Example 3, for example. As shown in FIG.
  • the image acquisition means 3 ′′ is composed of a color CCD. Specifically, the image acquisition means 3 ′′ is a CCD provided with a color filter, and the color filter has the same transmittance characteristics as the three filters of the third embodiment (see FIG. 20, FIG. 21 and FIG. 22).
  • this spectral image capturing device as in the case of the spectral image capturing device of the third embodiment, three spectral images can be captured simultaneously, and the device itself can be configured as a small object.
  • the light dividing means of the spectral imaging apparatus is not limited to those shown in the above embodiments.
  • a combination of a light splitting unit and a bandpass filter such as a half mirror that has little difference in the spectral components of reflected light and transmitted light may be used.
  • the spectral imaging apparatus of the present invention is limited to such a configuration. Instead, only two images may be acquired, or five or seven or more images may be acquired.
  • the light dividing means divides the incident light into two or three.
  • the incident light may be divided into four or more.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

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。

Description

分光画像撮影装置
　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

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。
PCT/JP2012/064461 2011-06-21 2012-06-05 分光画像撮影装置 WO2012176616A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013521521A JP5959513B2 (ja) 2011-06-21 2012-06-05 分光画像撮影装置
EP12801979.1A EP2728323A4 (en) 2011-06-21 2012-06-05 SPECTRUM IMAGE CAPTURE DEVICE
CN201280030169.0A CN103608654A (zh) 2011-06-21 2012-06-05 分光图像拍摄装置
US14/084,713 US20140092282A1 (en) 2011-06-21 2013-11-20 Spectral imaging apparatus

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011137689 2011-06-21
JP2011-137689 2011-06-21

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/084,713 Continuation US20140092282A1 (en) 2011-06-21 2013-11-20 Spectral imaging apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012176616A1 true WO2012176616A1 (ja) 2012-12-27

Family

ID=47422456

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2012/064461 WO2012176616A1 (ja) 2011-06-21 2012-06-05 分光画像撮影装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20140092282A1 (ja)
EP (1) EP2728323A4 (ja)
JP (1) JP5959513B2 (ja)
CN (1) CN103608654A (ja)
WO (1) WO2012176616A1 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013109055A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Seiko Epson Corp 分光測定装置
JP2014190913A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 光検出装置、印刷装置及び画像表示装置
CN104121990A (zh) * 2014-07-22 2014-10-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统
JP2015025773A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 セイコーエプソン株式会社 光学モジュール及び電子機器
JP2016166797A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 日置電機株式会社 光量測定装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160023838A (ko) * 2013-06-24 2016-03-03 테크놀로지 이노베이션 모멘텀 펀드 (이스라엘) 리미티드 파트너쉽 컬러 이미지 취득을 위한 시스템 및 방법
US9641733B1 (en) * 2013-10-28 2017-05-02 Apple Inc. Miniature camera plural image sensor arrangements
JP7046792B2 (ja) 2015-07-15 2022-04-04 テクノロジー イノベーション モメンタム ファンド（イスラエル）リミテッド パートナーシップ 調整可能なｍｅｍｓエタロン
US11218644B2 (en) * 2016-11-30 2022-01-04 Sherpa Space Inc. Image-based component measurement system using light emitting device that outputs variable wavelength and method thereof, and method of plant cultivation method using the same
CN107121783A (zh) * 2017-06-23 2017-09-01 中山联合光电科技股份有限公司 一种成像系统
DE102019210244A1 (de) * 2019-07-11 2021-01-14 Robert Bosch Gmbh Interferometereinrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Interferometereinrichtung

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457134A (en) * 1987-08-27 1989-03-03 Minolta Camera Kk Spectrum measuring sensor
JPH07140005A (ja) * 1993-11-16 1995-06-02 Fujitsu Ltd マルチカラーセンサ
JPH08285688A (ja) * 1995-04-13 1996-11-01 Masanori Okuyama スペクトル画像分析装置
JP2000171301A (ja) * 1998-12-07 2000-06-23 Hochiki Corp 微分スペクトル画像処理装置
JP2005308688A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Olympus Corp エアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整方法、エアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造、及びエアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造を備えた光学装置
JP2010249808A (ja) * 2009-03-24 2010-11-04 Olympus Corp 分光透過率可変素子を備えた分光イメージング装置及び分光イメージング装置における分光透過率可変素子の調整方法
JP2011082886A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Hoya Corp 狭帯域画像システム

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4403272B2 (ja) * 2004-08-09 2010-01-27 国立大学法人 岡山大学 分光計測方法及び分光計測装置
US7528958B2 (en) * 2005-12-30 2009-05-05 Honeywell International Inc. Optical scanner for measuring sheet properties
FI119830B (fi) * 2006-05-24 2009-03-31 Valtion Teknillinen Spektrometri ja inferferometrinen menetelmä
GB2445956B (en) * 2007-01-26 2009-12-02 Valtion Teknillinen A spectrometer and a method for controlling the spectrometer
ATE506604T1 (de) * 2007-05-23 2011-05-15 Infratec Gmbh Anordnung für die detektion von stoffen und/oder stoffkonzentrationen mit durchstimmbarem fabry- perot-interferometer
CN101363755A (zh) * 2008-05-30 2009-02-11 天津大学 一体化光栅傅立叶光谱仪
CN101382456B (zh) * 2008-10-24 2010-06-02 云南师范大学 光纤傅立叶变换成像光谱仪装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6457134A (en) * 1987-08-27 1989-03-03 Minolta Camera Kk Spectrum measuring sensor
JPH07140005A (ja) * 1993-11-16 1995-06-02 Fujitsu Ltd マルチカラーセンサ
JPH08285688A (ja) * 1995-04-13 1996-11-01 Masanori Okuyama スペクトル画像分析装置
JP2000171301A (ja) * 1998-12-07 2000-06-23 Hochiki Corp 微分スペクトル画像処理装置
JP2005308688A (ja) 2004-04-26 2005-11-04 Olympus Corp エアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整方法、エアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造、及びエアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造を備えた光学装置
JP2010249808A (ja) * 2009-03-24 2010-11-04 Olympus Corp 分光透過率可変素子を備えた分光イメージング装置及び分光イメージング装置における分光透過率可変素子の調整方法
JP2011082886A (ja) * 2009-10-09 2011-04-21 Hoya Corp 狭帯域画像システム

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2728323A4

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013109055A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Seiko Epson Corp 分光測定装置
JP2014190913A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 光検出装置、印刷装置及び画像表示装置
JP2015025773A (ja) * 2013-07-29 2015-02-05 セイコーエプソン株式会社 光学モジュール及び電子機器
CN104121990A (zh) * 2014-07-22 2014-10-29 中国科学院上海光学精密机械研究所 基于随机光栅的压缩感知宽波段高光谱成像系统
JP2017528695A (ja) * 2014-07-22 2017-09-28 中国科学院上海光学精密机械研究所 ランダム格子に基づいた圧縮センシング広帯域ハイパースペクトルイメージングシステム
JP2016166797A (ja) * 2015-03-10 2016-09-15 日置電機株式会社 光量測定装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP5959513B2 (ja) 2016-08-02
JPWO2012176616A1 (ja) 2015-02-23
CN103608654A (zh) 2014-02-26
US20140092282A1 (en) 2014-04-03
EP2728323A4 (en) 2015-03-18
EP2728323A1 (en) 2014-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5959513B2 (ja) 分光画像撮影装置
AU2011307151B2 (en) Digital multi-spectral camera system having at least two independent digital cameras
US9494768B2 (en) Image capturing module and image capturing apparatus
WO2017061432A1 (ja) 撮像装置および撮像プログラム
JP2021192534A (ja) 撮像装置及び撮像方法
CN111565621B (zh) 用于内窥镜的时间相关的源调制
JP5612894B2 (ja) 撮像装置
JP2014163722A5 (ja)
JP2011510333A5 (ja)
JP6017276B2 (ja) 撮像装置
US20140285702A1 (en) Three-chip camera apparatus
JP6525603B2 (ja) 撮像装置
EP3133805A1 (en) Image sensor and monitoring system
JP2004289545A (ja) 色分解光学系及びこれを用いた撮像装置
JP5414369B2 (ja) 眼底カメラ及び制御方法
US10715771B1 (en) Wide-gamut-color image formation and projection
RU2736780C1 (ru) Устройство для формирования цветного изображения (варианты)
US11470287B2 (en) Color imaging apparatus using monochrome sensors for mobile devices
JP6432138B2 (ja) 測定装置、色情報取得装置及び製造方法
JP2003309747A (ja) マルチスペクトル画像撮影方法
JP6576084B2 (ja) 多機能画像取得装置およびそのプリズム
WO2019055026A1 (en) TRAINING AND PROJECTING A WIDE RANGE OF COLORS

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 12801979

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2013521521

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2012801979

Country of ref document: EP