(57)【要約】【目的】被写体から反射した光のスペクトルと照明光のスペクトルとを同じ条件で取得することが可能な撮像装置を提供する。【構成】被写体からの光を集光する光学系と、光学系によって集光された光を受光する撮像素子と、被写体を配置する領域であって撮像素子の撮像画角内に設けられた被写体配置領域と、撮像画角内の被写体配置領域とは重ならない位置に設けられ、照射された光を反射又は透過する拡散板と、被写体からの光と、拡散板により反射された光又は拡散板を透過した光と、に基づいて画像情報を取得する画像取得部と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を集光する光学系と、
前記光学系によって集光された光を受光する撮像素子と、
前記被写体を配置する領域であって前記撮像素子の撮像画角内に設けられた被写体配置領域と、
前記撮像画角内の前記被写体配置領域とは重ならない位置に設けられ、照射された光を反射又は透過する拡散板と、
前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、に基づいて画像情報を取得する画像取得部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記画像取得部は、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光のスペクトル情報に基づいて照射光のスペクトル情報を取得し、前記被写体からの光のスペクトル情報と前記照射光のスペクトル情報とに基づいて、前記被写体の反射スペクトルの情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記拡散板は、前記撮像画角の周縁部に設けられ、
前記被写体配置領域は、前記拡散板よりも前記撮像画角の中心部側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記被写体配置領域及び前記拡散板は、前記光学系からの距離が略一致する位置に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記被写体配置領域及び前記拡散板を照射する照明部を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記拡散板は、白色拡散板であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載の撮像装置による撮像方法であって、
前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、を受光するステップと、
前記被写体からの光のスペクトル情報と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光のスペクトル情報と、に基づいて前記被写体の反射スペクトルの情報を取得するステップと、
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像装置において、コンピュータに、
前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、を受光するステップと、
前記被写体からの光のスペクトル情報と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光のスペクトル情報と、に基づいて前記被写体の反射スペクトルの情報を取得するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項９】
請求項８に記載のプログラムを記録することを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像方法、プログラム及び記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体を撮影する撮像装置として、被写体の反射スペクトルを測定して画像を生成する分光カメラが用いられている。このような分光カメラとして、例えば波長可変フィルタを構成する２枚の光学基板に容量電極を形成し、基板間隔に依存した容量を検出して目標間隔を維持するように制御する波長可変フィルタ制御装置を備えたカメラが提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２７７７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被写体の反射スペクトルは、被写体から反射した光のスペクトルを被写体に入射する光のスペクトル（照明光のスペクトル）で割ることにより得られる。被写体の位置に入射する光のスペクトルは直接測定することが出来ないため、例えば被写体の配置位置に白色の拡散板を配置して撮影を行い、拡散板からの反射光のスペクトルを照明光のスペクトルとして取得する（キャリブレーション）。
【０００５】
上記した従来技術のような分光カメラでは、被写体の撮影を実際に行う本撮影とは別に、キャリブレーションのための撮影（すなわち、被写体の代わりに拡散板を配置した撮影）を行う。従って、両者の撮影間で照明光の条件が変化したり、カメラ自体のコンディションが変化したりする場合があり、正しい反射スペクトルを得ることができないという問題があった。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、被写体から反射した光のスペクトルと照明光のスペクトルとを同じ条件で取得することができないという問題が一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、被写体からの光を集光する光学系と、前記光学系によって集光された光を受光する撮像素子と、前記被写体を配置する領域であって前記撮像素子の撮像画角内に設けられた被写体配置領域と、前記撮像画角内の前記被写体配置領域とは重ならない位置に設けられ、照射された光を反射又は透過する拡散板と、前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、に基づいて画像情報を取得する画像取得部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項７に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置による撮像方法であって、前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、を受光するステップと、前記被写体からの光のスペクトル情報と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光のスペクトル情報と、に基づいて前記被写体の反射スペクトルの情報を取得するステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
請求項８に記載の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、コンピュータに、前記被写体からの光と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光と、を受光するステップと、前記被写体からの光のスペクトル情報と、前記拡散板により反射された光又は前記拡散板を透過した光のスペクトル情報と、に基づいて前記被写体の反射スペクトルの情報を取得するステップと、を実行させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の分光カメラ１０の構成を示す断面図である。
【図２】白色拡散板の配置例を示す図である。
【図３】反射スペクトルの取得処理を模式的に示す図である。
【図４】反射スペクトルの取得処理の処理動作を示すフローチャートである。
【図５】分光カメラが照明部を有する場合の構成の例を示す断面図である。
【図６】白色拡散板の他の配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明及び添付図面においては、実質的に同一又は等価な部分には同一の参照符号を付している。
【００１２】
図１は、分光カメラ１０の構成を示す断面図である。分光カメラ１０は、例えば被写体としての物体Ｘに太陽光等の照明光を照射し、物体Ｘから反射された光又は物体Ｘを透過した光を受光することによって撮像を行う撮像装置である。分光カメラ１０は、光学系１１、鏡筒部１２、拡散板１３及び受光部１４を有する。
【００１３】
光学系１１は、被写体からの光を集光する集光レンズであり、例えば凸レンズからなる第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２を含む。第１のレンズＬ１は、例えば被写体からの光が入射する位置（すなわち、光学系１１の入射側）に配置された対物レンズである。第２のレンズＬ２は、例えば被写体からの光が出射する位置（すなわち、光学系１１の出射側）に配置された結像レンズである。
【００１４】
鏡筒部１２は、透明で且つ筒状の形状（例えば、台形筒状の形状）を有する。鏡筒部１２の一方の底面は光学系１１と隣接しており、他方の底面（先端部）には被写体を配置する領域である被写体配置領域ＳＡと拡散板１３とが配置されている。
【００１５】
なお、図１は断面図であるため、拡散板１３が一対の板片から構成されているかのように図示されている。しかし、実際には図２に斜視図で示すように、拡散板１３は被写体配置領域ＳＡを囲むように配置されている。
【００１６】
再び図１を参照すると、被写体配置領域ＳＡ及び拡散板１３は、いずれも太陽光等の照明光の照射を受ける位置であって且つ分光カメラ１０の撮像範囲である画角ＡＶ（すなわち、撮像素子１６の撮像画角）内で互いに重なり合わないような位置に配置されている。例えば、拡散板１３は鏡筒部１２の底面で且つ画角ＡＶの周縁部となる位置に設けられ、被写体配置領域ＳＡはそれよりも画角ＡＶの中心部側の位置に設けられている。すなわち、画角ＡＶ内の光学系１１の中心軸ＣＡからみた角度が大きい位置に拡散板１３が配置され、角度が小さい位置に被写体配置領域ＳＡが設けられている。また、被写体配置領域ＳＡ及び拡散板１３は、いずれも鏡筒部１２の同じ底面に設けられており、光学系１１からの距離が略一致している。拡散板１３は、例えば分光反射率が対象波長域全般に亘って一定である白色拡散板から構成されている。
【００１７】
受光部１４は、光学系１１を通過した光を受光して電子情報に変換する撮像素子１５と、変換された電子情報に基づいて被写体の撮像画像を取得する画像取得部１６とを有する。
【００１８】
画像取得部１６は、光学系１１を通って撮像素子１５により受光された光のうち、被写体配置領域ＳＡに配置された被写体（物体Ｘ）で反射した光と拡散板１３で反射又は透過した光とに基づいて、被写体の反射スペクトル（反射率のスペクトル）の情報を取得し、これに基づいて被写体の撮像画像を構成する。
【００１９】
図３は、被写体の反射スペクトルの取得処理を模式的に示す図である。なお、本実施例の分光カメラ１０では、被写体の撮像（本撮影）と照明光のスペクトルを得るための拡散板１３の撮像（キャリブレーション）とを同時に行うが、ここでは説明の便宜上これらを分けて図示している。また、鏡筒部１２及び被写体配置領域ＳＡについては図示を省略している。
【００２０】
被写体から反射した光のスペクトル（以下、被写体からのスペクトルと称する）は、純粋な反射スペクトルに照明光のスペクトルが重畳されたスペクトルとなっている。従って、反射スペクトルの情報を得るためには、被写体からのスペクトルの情報の他に照明光のスペクトルの情報を取得する必要がある。画像取得部１６は、拡散板１３を反射又は透過した光のスペクトル（以下、拡散板からのスペクトルと称する）の情報を、被写体に入射する照明光のスペクトルの情報として取得する。そして、画像取得部１６は、被写体からのスペクトルと照明光のスペクトルとの比に基づいて、反射スペクトルの情報を取得する。すなわち、画像取得部１６は、被写体からのスペクトルを照明光のスペクトルで割ることにより、反射スペクトルを算出する。
【００２１】
次に、反射スペクトルの情報を取得する処理の処理動作について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００２２】
まず、拡散板１３及び被写体配置領域ＳＡに配置された被写体（物体Ｘ）に、照明光を照射する（ステップＳ１０１）。照明光は、例えば太陽光等、波長が可視域全体を満たすような光であることが望ましい。照明光は、被写体及び拡散板１３で反射（又は透過）して、光学系１１に入射する。
【００２３】
撮像素子１５は、光学系１１を通過した被写体からの光及び拡散板からの光を受光すし（ステップＳ１０２）、電子情報に変換する。
【００２４】
画像取得部１６は、撮像素子１５が取得した電子情報に基づいて、被写体からのスペクトル及び拡散板からのスペクトル（すなわち、照明光のスペクトル）のスペクトル情報を取得する（ステップＳ１０３）。
【００２５】
画像取得部１６は、取得した各々のスペクトル情報に基づいて、反射スペクトル（反射率のスペクトル）を算出する（ステップＳ１０４）。
【００２６】
以上の処理により、被写体の反射スペクトルが得られる。本実施例の分光カメラ１０では、画角内の周縁部（被写体配置領域ＳＡの外周部分）に拡散板１３が配置されているため、１回の撮影で被写体からの光のスペクトルと拡散板からの光のスペクトルとを得ることができる。従って、被写体からの光のスペクトルと照明光のスペクトルとを同じ条件で取得して、反射スペクトルを正確に算出することが可能となる。
【００２７】
なお、上記説明では、太陽光等の外部の照明光により拡散１３及び被写体Ｘ（すなわち被写体配置領域ＳＡ）を照射するのではなく、照明手段を分光カメラの内部に有していても良い。
【００２８】
図５は、鏡筒部１２の拡散板１３が配置されている底面とは反対側の底面に照明部１７ａ及び１７ｂを有する分光カメラ１０の構成を示す図である。照明部１７ａ及び１７ｂは、例えば白色光を照射する白色照明から構成されている。照明部１７ａ及び１７ｂは、被写体配置領域ＳＡだけではなく、拡散板１３の存在する領域を均一に照射する照射角を有する。
【００２９】
この構成によれば、太陽光等の外部の照明光が十分に照射しない状況下においても、一度の撮影で被写体からのスペクトル及び拡散板からのスペクトルの情報を取得し、反射光のスペクトルを算出することが可能である。
【００３０】
なお、本発明の実施形態は、上記実施例で示したものに限られない。例えば、上記実施例では、鏡筒部１２の底面（先端部）に拡散板１３が設けられている例について説明したが、これに限られず、拡散板１３は画角ＡＶ内に映り込むように保持されていれば良い。
【００３１】
例えば、図６（ａ）に断面図、図６（ｂ）に斜視図を夫々示すように、ワイヤ等の保持手段からなる保持部１８により拡散板１３を画角ＡＶ内に保持する構成であっても良い。その際、拡散板１３は、光学系１１からの距離が被写体配置領域ＳＡと光学系１１との間の距離に略一致する位置に保持されることが望ましい。
【００３２】
また、上記実施例では拡散板１３が白色拡散板から構成される例について示したが、これに限られず、広範囲の波長域の光を反射又は透過可能な拡散反射板を拡散板１３として用いることができる。
【００３３】
また、上記実施例で説明した一連の処理は、例えばＲＯＭなどの記録媒体に格納されたプログラムに従ったコンピュータ処理により行うことができる。
【符号の説明】
【００３４】
１０  分光カメラ
１１  光学系
１２  鏡筒部
１３  拡散板
１４  受光部
１５  撮像素子
１６  画像取得部
１７ａ，１７ｂ  照明部
１８  保持部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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