(57)【要約】【目的】波長選択フィルタを透過した光の波長を監視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、光学系により集光された光を受光する撮像素子と、光学系の光路上に設けられ、印加電圧に応じて一対の反射面の間隔を変化させ、間隔に応じた波長の光を選択的に透過する第１波長選択部と、撮像素子の撮像画角内に設けられ、照射された光を反射又は透過する拡散板と、拡散板により反射された光又は拡散板を透過した光を受光し、受光位置に応じた波長の光を選択的に透過する第２波長選択部と、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、
前記光学系により集光された光を受光する撮像素子と、
前記光学系の光路上に設けられ、印加電圧に応じて一対の反射面の間隔を変化させ、前記間隔に応じた波長の光を選択的に透過する第１波長選択部と、
前記撮像素子の撮像画角内に設けられ、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を受光し、受光位置に応じた波長の光を選択的に透過する第２波長選択部と、
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記被写体を配置する領域であって前記撮像素子の前記撮像画角内に設けられた被写体配置領域を有し、
前記拡散板は、前記撮像画角の周縁部であって前記被写体配置領域と重ならない位置に設けられ、
前記第２波長選択部は、前記撮像素子の受光面の端部に設けられてい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】
前記第２波長選択部を透過して前記撮像素子に受光された光に基づいて、前記第１波長選択部を透過した光の波長を検出する検出部を有す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】
前記光学系は一対のレンズを含み、
前記第１波長選択部は、前記一対のレンズの間に配置されてい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５のいずれか１に記載の撮像装置。
【請求項７】
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６のいずれか１に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１に記載の撮像装置による撮像方法であって、
前記印加電圧を変化させるステップと、
前記拡散板に光を照射するステップと、
前記拡散板によって反射された光又は前記拡散板を透過した光のうち前記第１波長選択部を透過した光を前記第２波長選択部で受光するステップと、
前記第２波長選択部を透過した光を前記撮像素子で受光するステップと、
前記第２波長選択部を透過した光の波長に基づいて、前記第１波長選択部を透過した光の波長を検出するステップと、
を有することを特徴とする撮像方法。
【請求項９】
請求項１に記載の撮像装置において、コンピュータに、
前記印加電圧を変化させるステップと、
前記拡散板に光を照射するステップと、
前記拡散板によって反射された光又は前記拡散板を透過した光のうち前記第１波長選択部を透過した光を前記第２波長選択部で受光するステップと、
前記第２波長選択部を透過した光を前記撮像素子で受光するステップと、
前記第２波長選択部を透過した光の波長に基づいて、前記第１波長選択部を透過した光の波長を検出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１０】
請求項９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、複数の分光情報を取得し、取得した分光情報に基づいて画像を生成する分光カメラが用いられている。分光情報を取得するための手段として、印加する電圧に応じて透過波長を変化させる波長選択フィルタが用いられている。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】
波長選択フィルタを有する分光カメラを動作させる際には、所望の波長の光が実際に透過しているかどうかをモニタできることが望ましい。しかし、上記した従来技術の分光カメラでは、波長可変フィルタ（波長選択フィルタ）を透過している光の波長を監視することができないという問題があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題としては、波長選択フィルタを透過した光の波長を監視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】
【０００６】
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、前記光学系により集光された光を受光する撮像素子と、前記光学系の光路上に設けられ、印加電圧に応じて一対の反射面の間隔を変化させ、前記間隔に応じた波長の光を選択的に透過する第１波長選択部と、前記撮像素子の撮像画角内に設けられ、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を受光し、受光位置に応じた波長の光を選択的に透過する第２波長選択部と、を有することを特徴とする。
【０００７】
請求項８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、前記印加電圧を変化させるステップと、前記拡散板に光を照射するステップと、前記拡散板によって反射された光又は前記拡散板を透過した光のうち前記第１波長選択部を透過した光を前記第２波長選択部で受光するステップと、前記第２波長選択部を透過した光を前記撮像素子で受光するステップと、前記第２波長選択部を透過した光の波長に基づいて、前記第１波長選択部を透過した光の波長を検出するステップと、を有することを特徴とする。
【０００８】
請求項９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、前記印加電圧を変化させるステップと、前記拡散板に光を照射するステップと、前記拡散板によって反射された光又は前記拡散板を透過した光のうち前記第１波長選択部を透過した光を前記第２波長選択部で受光するステップと、前記第２波長選択部を透過した光を前記撮像素子で受光するステップと、前記第２波長選択部を透過した光の波長に基づいて、前記第１波長選択部を透過した光の波長を検出するステップと、を実行させることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【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】光学系１１を透過した光が撮像素子１６及びＬＶＦ１７で受光される様子を模式的に示す図である。
【図３】白色拡散板の配置例を示す図である。
【図４】ＬＶＦ１７の構成（ａ）及びその透過波長のスペクトル（ｂ）を模式的に示す図である。
【図５】撮像素子で得られる被写体及びＬＶＦの像の例を示す図である。
【図６】透過波長モニタリング処理の処理動作を示すフローチャートである。
【図７】被写体の背景が暗い場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。
【図８】被写体の背景に信号機がある場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。
【図９】被写体の背景に明暗のパターンがある場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。
【図１０】被写体の背景に明暗のパターンがある場合に撮像素子で得られる被写体及びＬＶＦの像の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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、光路上に設けられた波長選択フィルタを通過した光の波長をモニタリング（監視）する機能を有する。
【００１２】
分光カメラ１０は、光学系１１、鏡筒部１２、拡散板１３、照明部１４ａ及び１４ｂ、及び受光部１５を有する。
【００１３】
光学系１１は、凸レンズからなる第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２（結像レンズ）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）に配置されている。光学系１１の瞳位置には、波長選択フィルタＦＰが設けられている。
【００１４】
波長選択フィルタＦＰは、例えばファブリペロー型干渉フィルタから構成されている。波長選択フィルタＦＰは、図２に示すように、対向して配置された一対の反射面である反射膜ＲＦ１及びＲＦ２からなり、反射膜間の間隔に応じた波長の光を選択的に透過する。波長選択フィルタＦＰは、電圧Ｖの印加を受け、反射膜ＲＦ１及びＲＦ２の対抗する面同士の間隔（以下、反射面間のギャップＧＰと称する）を変化させることにより、透過する光の波長を設定することが可能に構成されている。波長選択フィルタＦＰは、例えば光学系１１の一対のレンズである第１のレンズＬ１及び第２のレンズＬ２の間に配置されている。
【００１５】
再び図１を参照すると、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。
【００１６】
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３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。
【００１７】
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、いずれも照明部１４ａ及び１４ｂから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。
【００１８】
照明部１４ａ及び１４ｂ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設けられている。照明部１４ａ及び１４ｂは、例えば白色光を照射する白色照明から構成されており、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。
【００１９】
受光部１５は、撮像素子１６、ＬＶＦ（Linear Variable Filter）１７及び検出部１８を有する。撮像素子１６は、光学系１１を通過した光を受光し、これを電子情報に変換して撮像画像を得る素子であり、光学系１１を通過した光の光路上に設けられている。
【００２０】
ＬＶＦ１７は、図４（ａ）に示すように、基板２０及び楔状に厚みが変化した形状を有する薄膜２１から構成されている。ＬＶＦ１７は、フィルタ上の位置に応じて透過する波長の光が線形に変化する性質を有するフィルタ素子である。例えば、波長λ１、λ２、λ３、λ４及びλ５の光を包含する白色光をＬＶＦ１７に入射すると、波長λ１〜λ５の光は、夫々ＬＶＦ１７上の異なる位置を透過する。従って、ＬＶＦ１７を透過した光のスペクトルは、図４（ｂ）に示すように、フィルタ上の位置に応じて中心波長が異なる波形となる。
【００２１】
すなわち、ＬＶＦ１７は、受光位置に応じた波長の光を選択的に透過するフィルタであり、波長選択フィルタＦＰを「第１波長選択フィルタ」とすると、ＬＶＦ１７は「第２波長選択フィルタ」としての性質を有する。
【００２２】
再び図１を参照すると、ＬＶＦ１７は、拡散板１３で反射した光又は拡散板１３を透過した光（以下、これらをまとめて拡散板１３からの光と称する）が波長選択フィルタＦＰを通過した後の光路上に設けられている。例えば、ＬＶＦ１７は、図に示すように、撮像素子１６の受光面の端部に設けられている。ＬＶＦ１７を透過した光は、撮像素子１６で受光される。
【００２３】
検出部１８は、波長選択フィルタＦＰを通過した光がＬＶＦ１７のどの位置を通過したかを確認することにより、当該光の波長を検出する。具体的には、検出部１８は、撮像素子１６により得られた画像のうち、ＬＶＦ１７に対応する位置の画像に形成された輝線に基づいて、波長選択フィルタＦＰを実際に透過した光の波長を検出する。
【００２４】
図５は、撮像素子１６で得られる被写体及びＬＶＦ１７の画像の例を示す図である。画像中央部には、被写体の像ＳＰ及び背景の像ＢＰが形成されている。画像の周縁部には、画角ＡＶ内に映り込んだ拡散板１３の像ＷＰが形成されている。また、画像の端部であって拡散板１３の像ＷＰ上の位置にはＬＶＦ１７の像ＬＰが形成されている。検出部１８は、ＬＰ上に形成された輝線ＢＬの位置に基づいて、波長選択フィルタＦＰを通過した光がＬＶＦ１７上のどの位置を透過したかを検出する。これにより、波長選択フィルタＦＰを通過した光の波長をモニタリングされる。
【００２５】
次に、モニタリング処理の処理動作について、図６のフローチャートを参照して説明する。
【００２６】
まず、波長選択フィルタに印加する印加電圧Ｖを変化させ、波長選択フィルタＦＰの反射面間のギャップＧＰを設定する（ステップＳ１０１）。
【００２７】
次に、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Ｓ１０２）。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。光学系１１に入射した光のうち、波長選択フィルタＦＰの反射面間のギャップＧＰに対応する波長を有する光が、波長選択フィルタＦＰを通過して受光部１５に入射する。
【００２８】
ＬＶＦ１７は、拡散板１３からの光を受光する（ステップＳ１０３）。撮像素子１６は、さらにＬＶＦ１７を透過した光を受光する（ステップＳ１０４）。なお、光学系１１を通過した光のうちＬＶＦ１７で受光された光以外の光は、ＬＶＦ１７を介さずに直接撮像素子１６で受光される。
【００２９】
検出部１８は、撮像素子１６により得られた画像に基づいて、ＬＶＦ１７を通過した光の波長を検出する。これにより、波長選択フィルタＦＰを実際に通過した光の波長が検出される（ステップＳ１０５）。
【００３０】
以上の処理により、波長選択フィルタＦＰを実際に通過した光の波長が得られる。従って、本実施例の分光カメラ１０によれば、波長選択フィルタＦＰを実際に通過した光の波長を監視することができる。
【００３１】
また、本実施例の分光カメラ１０は画角ＡＶ内の周縁部に拡散板１３を有するため、拡散板１３を有しない分光カメラと比べて、波長選択フィルタＦＰの透過波長を正確にモニタリングすることができる。図７〜１０は、拡散板１３を有しない場合の光の透過及び受光の様子を、本実施例との比較のために示す図である。
【００３２】
図７は、本実施例の分光カメラ１０とは異なり拡散板１３を有しない分光カメラにおいて、被写体の背景が暗い場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。暗い背景ＤＢからの光（図にＢ２、Ｂ３として示す）は光学系１１の中心軸ＣＡに沿った被写体からの光（図にＢ１として示す）と比べて光量が少ない。従って、ＬＶＦ１７を照明するための十分な光量の光がＬＶＦ１７には入射されないため、透過波長を正確にモニタリングすることができない。
【００３３】
図８は、同様に拡散板１３を有しない分光カメラにおいて、被写体の背景に信号機等の特定の波長成分の光を出射する物体がある場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。例えば信号機ＴＬから３種類の波長成分の光が出射された場合、ＬＶＦ１７に対応する位置から出射された光（図にＢ３として示す）の波長によっては、それが波長選択フィルタＦＰを透過できず、ＬＶＦ１７に入射する光がなくなってしまう可能性がある。従って、やはり透過波長を正確にモニタリングすることができない。
【００３４】
図９は、同様に拡散板１３を有しない分光カメラにおいて、被写体の背景に明暗のパターンがある場合の光の透過及び受光の様子を模式的に示す図である。明暗の背景パターンＰＢからの光（Ｂ２、Ｂ３）は、被写体からの光（Ｂ１）と比べて光量が少ない。従って、従って、ＬＶＦ１７を照明するための十分な光量の光がＬＶＦ１７には入射されないため、透過波長を正確にモニタリングすることができない。また、図１０に示すように、ＬＶＦ１７の像ＬＰ上に形成される輝線ＢＬが明暗のパターンを反映した画像となるため、透過波長を正確に検出してモニタリングすることができない。
【００３５】
これに対し、本実施例の分光カメラ１０では、画角ＡＶ内の周縁部（被写体配置領域ＳＡの外周部分）に拡散板１３が配置されており、拡散板からの光に基づいて、波長選択フィルタＦＰを通過した光の波長を検出する。従って、被写体の背景にかかわらず透過波長をモニタリングすることができる。
【００３６】
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。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。
【００３７】
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。
【００３８】
また、上記実施例では、照明部１４ａ及び１４ｂが拡散板１３及び被写体配置領域ＳＡに配置された被写体に照明光を照射する例について説明した。しかし、分光カメラ１０が照明部１４ａ及び１４ｂを有さず、太陽光等の外部の照明光により拡散板１３及び被写体を照明する構成であっても良い。
【００３９】
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】
【００４０】
１０  分光カメラ
１１  光学系
１２  鏡筒部
１３  拡散板
１４ａ，１４ｂ  照明部
１５  受光部
１６  撮像素子
１７  ＬＶＦ
１８  検出部
２０  基板
２１  薄膜
【図１】
2018125770.tif 000003
【図２】
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【図３】
2018125770.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018125770.tif 000009
【図８】
2018125770.tif 000010
【図９】
2018125770.tif 000011
【図１０】
2018125770.tif 000012