(57)【要約】      （修正有）【課題】２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する方法を提供する。【解決手段】光学系１０２によって像平面１０４上に結像される被写体からの入射光を検出する、センサ表面１１０上の感光領域１１２の行を用いてフレームを取得するステップであって、感光領域の行は異なる波長を受け取るように構成される、ステップと、前記行の長手方向に垂直な方向に、センサ表面を移動させるステップと、被写体上のそれぞれの一に対する異なるスペクトル情報を記録する複数のフレームを取得するために前記取得するステップおよび移動させるステップを繰り返すステップと、画像の複数のチャネルを形成するために、複数のフレームからの情報を結合するステップであって、各チャネルは、それぞれの行内で検出される光に基づいて形成され、固有の波長に対する被写体の２次元画像を表す、ステップと、を含む。【選択図】図１
2018072314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する方法であって、
前記方法は、
少なくとも一つのセンサ表面（１１０）上の感光領域（１１２）の行を用いて、フレームを取得するステップ（３０２）であって、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）は、少なくとも一つの光学系（１０２）によって画定される像平面（１０４）内の少なくとも一つの光学系（１０２）に関連して構成され、このとき、前記感光領域（１１２）は、前記少なくとも一つの光学系（１０２）によって像平面（１０４）上に結像される被写体からの入射光を検出するように構成され、感光領域（１１２）の行は、光の異なる波長を受け取るように構成される、ステップ（３０２）と、
前記感光領域（１１２）の行の長手方向に垂直な方向に、前記像平面（１０４）内で、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を移動させるステップ（３０４）と、
被写体上のそれぞれの位置に対する異なるスペクトル情報を記録する前記少なくとも一つの光学系（１０２）に関連する、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）の異なる位置を用いて、複数のフレームを取得する前記ステップ（３０２）を繰り返すステップと、
画像の複数のチャネルを形成するために、前記複数のフレームからの情報を結合するステップ（３０６）であって、各チャネルは、感光領域（１１２）のそれぞれの行内で検出される光に基づいて形成され、固有の波長に対する被写体の２次元画像を表す、ステップ（３０６）と、
を含む方法。
【請求項２】
感光領域（１１２）の行は波長帯域部に構成され、各波長帯域部は同じ波長の光を受け取るように構成される複数の行を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を移動させるステップは、前記波長帯域部の高さに対応する距離だけ、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を平行移動させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を移動させるステップは、感光領域（１１２）内の整数の高さに対応する距離だけ、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を平行移動させるステップを含み、このとき、前記整数は、前記波長帯域部内の行の数よりも小さい、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する装置であって、
前記装置（１００）は、
少なくとも一つの光学系（１０２）であって、前記少なくとも一つの光学系（１０２）の各光学系（１０２）は、像平面（１０４）を画定して被写体からの光を前記像平面（１０４）の方に向けるように構成される、光学系（１０２）と、
入射光を検出する感光領域（１１２）を含む少なくとも一つのセンサ表面（１１０）であって、感光領域（１１２）の行は光の異なる波長を受け取るように構成される、センサ表面（１１０）と、
前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を担持するように構成されるトランスレータ（１２０）であって、当該トランスレータ（１２０）は、前記感光領域（１１２）の行の長手方向に垂直な方向に、前記像平面（１０４）内で、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）を移動させる、トランスレータ（１２０）と、を含み、
前記トランスレータ（１２０）は、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）の移動を、複数のフレームの取得と同期させるために制御するように構成され、このとき、前記複数のフレーム内のフレームは、少なくとも一つの光学系（１０２）からの入射光を受け取るために像平面（１０４）に構成される感光領域（１１２）の行のサブセットを用いて取得される、
装置。
【請求項６】
取得したフレーム内の情報を外部ユニットに送信する通信ユニット（１４０）をさらに含む、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
画像の複数のチャネルを形成するために、複数のフレームからの情報を結合する結合ユニット（１３２）をさらに含み、各チャネルは、感光領域（１１２）のそれぞれの行内で検出される光に基づいて形成され、固有の波長に対する被写体の２次元画像を表す、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
波長帯域部を画定する前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）に関連して構成される少なくとも一つのフィルタ（１１４）をさらに含み、各波長帯域部は、同じ波長の光を受け取るように構成される複数の行の感光領域（１１２）を含む、請求項５〜７のうちのいずれか一に記載の装置。
【請求項９】
前記複数の行の数は波長帯域部によって異なる、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
一組の隣接する波長帯域部が画像のスペクトル範囲を画定し、前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）が前記少なくとも一つのセンサ表面（１１０）上で繰り返される複数組の波長帯域部を含む、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
前記装置は複数のセンサ表面（１１０）を含み、前記複数のセンサ表面（１１０）は共通のセンサ平面内に構成され、前記トランスレータ（１２０）は複数のセンサ表面（１１０）を含む共通のセンサ平面を担持するように構成される、請求項５〜１０のうちのいずれか一に記載の装置。
【請求項１２】
前記装置は複数の光学系（１０２）を含み、前記複数の光学系内の各光学系は、像平面上にイメージサークルを画定するように構成され、複数のイメージサークルは共通の像平面上に画定される、請求項５〜１１のうちのいずれか一に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも一つのセンサ表面（１０２）は、前記少なくとも一つのセンサ表面（１０２）を担持する前記トランスレータ（１２０）によって、前記少なくとも一つのセンサ表面（１０２）の移動方向に関連して傾けられる、請求項５〜１２のうちのいずれか一に記載の装置。
【請求項１４】
前記装置は、前記トランスレータ（１２０）を第１の方向に移動させながら、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する第１の画像を形成する第１の組のフレームを取得するように構成され、
前記トランスレータ（１２０）を第１の方向と反対の第２の方向に移動させながら、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する第２の画像を形成する第２の組のフレームを取得するように構成される、請求項５〜１３のうちのいずれか一に記載の装置。
【請求項１５】
照明源をさらに含み、前記照明源は、照明光のスペクトルプロファイルを制御するように制御自在である、請求項５〜１４のうちのいずれか一に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を取得する方法および装置に関連し、当該画像は２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する。
【背景技術】
【０００２】
ラインスキャン画像捕捉装置は、被写体の画像が、高いスペクトル分解能で取得されるときにしばしば使用される。ラインスキャン画像捕捉装置は、一般的に、コンベアベルト上の被写体の遠隔の感知または撮像に使用され得、このとき、当該被写体は撮像センサと関連して移動し得る。
【０００３】
ラインスキャン画像捕捉装置は、撮像センサの画素の行上に被写体の特定の部分を撮像し得る。被写体が移動すると、被写体の特定の部分は、撮像センサの画素の別の行上に撮像される。画素の異なる行は、被写体がセンサ領域を横切って移動するにつれて、高いスペクトルおよび空間分解能を有する画像を得ることができるように、光の異なる波長に対して敏感であることもある。
【０００４】
ラインスキャン画像捕捉装置を用いることは、特定の用途において、例えば、下側の地面を監視する飛行機に設置されるカメラなどの、光が枯渇する状況における遠隔の感知において、およびコンベヤベルト上の被写体の撮像において、特に役立つことがある。そのような用途において、画像の行における受け取った光の記録を、センサ表面における被写体の移動速度と同期させることがある。
【０００５】
フルスペクトル分解された画像を取得するためには、センサ表面を横切って被写体を移動させる必要があるので、ラインスキャン画像捕捉装置を用いた被写体の撮像は、それほど高速ではない。また、撮像は、画像捕捉装置と関連する被写体の移動に順応される。
【０００６】
ラインスキャン撮像の概念を他の用途にまで拡張することが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像の捕捉を容易にする方法および装置を提供することである。本発明の具体的な目的は、コンパクトかつ比較的簡素なカメラを用いて、高速な方法でハイパースペクトル画像を取得することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のこれらのおよび他の目的は、独立請求項にて定義される本発明によって少なくとも部分的に満たされる。好ましい実施形態は、従属請求項に記載する。
【０００９】
本発明の第１の態様によれば、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する方法が提供され、
前記方法は、
少なくとも一つのセンサ表面上の感光領域の行を用いて、フレームを取得するステップであって、少なくとも一つのセンサ表面は、少なくとも一つの光学系によって画定される像平面内の少なくとも一つの光学系に関連して構成され、このとき、感光領域は、少なくとも一つの光学系によって像平面上に結像される被写体からの入射光を検出するように構成され、感光領域の行は、光の異なる波長を受け取るように構成される、ステップと、
感光領域の行の長手方向に垂直な方向に、像平面内で、少なくとも一つのセンサ表面を移動させるステップと、
被写体上のそれぞれの位置に対する異なるスペクトル情報を記録する少なくとも一つの光学系に関連する、少なくとも一つのセンサ表面の異なる位置を用いて、複数のフレームを取得するための前記ステップを繰り返すステップと、
画像の複数のチャネルを形成するために、複数のフレームからの情報を結合するステップであって、各チャネルは、感光領域のそれぞれの行内で検出される光に基づいて形成され、固有の波長に対する被写体の２次元画像を表す、ステップと、を含む。
【００１０】
本発明の第２の態様によれば、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する装置が提供され、前記装置は、
少なくとも一つの光学系であって、少なくとも一つの光学系のうちの各光学系は、像平面を画定して被写体からの光を像平面の方に向けるように構成される、光学系と、
入射光を検出する感光領域を含む少なくとも一つのセンサ表面であって、感光領域の行は光の異なる波長を受け取るように構成される、センサ表面と、
少なくとも一つのセンサ表面を担持するように構成されるトランスレータであって、当該トランスレータは、感光領域の行の長手方向に垂直な方向に、像平面内で、少なくとも一つのセンサ表面を移動させる、トランスレータと、を含み、
前記トランスレータは、センサ表面の移動を、複数のフレームの取得と同期させるために制御するように構成され、このとき、複数のフレーム内のフレームは、少なくとも一つの光学系からの入射光を受け取るために像平面に構成される感光領域の行のサブセットを用いて取得される。
【００１１】
本発明によれば、少なくとも一つのセンサ表面を、少なくとも一つの光学系に関連して平行移動させてもよく、このとき、少なくとも一つの光学系の各光学系は像平面を画定する。簡潔かつ簡単のために、少なくとも一つのセンサ表面と少なくとも一つの光学系との間の関係は、主に、単一のセンサ表面および単一の光学系に関連して成されるが、以下にもさらに記載するように、複数のセンサ表面および複数の光学系が用いられてもよいことも理解すべきである。また、「センサ表面」および「少なくとも一つのセンサ表面」という用語、ならびに「光学系」および「少なくとも一つの光学系」という用語は、互換的に用いられ得る。
【００１２】
センサ表面は、光学系によって画定される像平面が当該センサ表面によって走査されるように、光学系の後方で内部的に移動してもよい。このことは、光の異なる波長を取得するセンサ表面の感光領域の異なる行によってスペクトル分解能で画像が取得され得、かつ、スペクトル分解された情報が被写体の空間位置に割り当てられ得るようにセンサ表面が移動し得るので、静的シーンが高精度で撮像され得ることを意味する。高精度で画像を取得するための光学系に関連して被写体を移動させる必要はない。
【００１３】
さらに、本発明は、コンパクトな撮像セットアップを用いて、画像の取得を可能にする。光学系に複雑な構成要素を必要とせず、画像の取得の間、光学系を変更する必要がない。例えば、特定の波長の光を感光領域の異なる行に向けるために、移動自在である必要があるかもしれない、受け取った光をスペクトル分解する回折格子を用いる必要がない。
【００１４】
また、光学系に関連して移動するセンサ表面により、被写体と像平面との間の一定の関係で、異なる波長の光が取得されてもよい。このことは、光学系への変更によって撮像アーチファクトが取り込まれ得ないことを意味する。さらに、光学系の端部における撮像アーチファクトも回避され得る。
【００１５】
フレームの取得と少なくとも一つのセンサ表面の移動は、交互に行われる必要があることを理解すべきである。逆に、少なくとも一つのセンサ表面の移動は、複数のフレームが取得される期間に連続的に行われてもよい。例えば、フレームの取得は、連続的に移動する少なくとも一つのセンサ表面が所望の位置にあるときにトリガされてもよい。フレームを取得するのに用いられる露光時間が少なくとも一つのセンサの移動速度と比べて相対的に短い場合、取得されるフレームは、モーションブラーによる影響を受けない。しかしながら、取得および移動は、繰り返す方法で交互に実行されてもよく、このとき、フレームの取得の間、少なくとも一つのセンサ表面の移動は、一時的に停止する。
【００１６】
センサ表面の感光領域の各行は、光の波長の予め選択された範囲の光を検出するように構成されてもよい。したがって、１行内の全ての感光領域は、光の波長の予め選択された同じ範囲を受け取るように構成されてもよい。
【００１７】
光の波長の予め選択された範囲は、感光領域の各行に対して固有であってもよい。したがって、画像のチャネルの数がセンサ表面の行の数に等しくなるように、感光領域の各行は、取得される画像内に特定のスペクトル情報を備えてもよい。
【００１８】
含まれるべき第１のフレームと最後のフレームとの間のセンサ表面の全移動は、センサ表面の感光領域の複数の行の結合されたサイズに少なくとも等しければよい。このことは、画像の各チャネルが被写体の同じ２次元の部分に関する情報を備え得るように、センサ表面が、光学系に関連して移動してもよいことを意味する。全移動の大きさは、波長帯域部毎の行の数および取得されるフレームのサイズに依存してもよい。
【００１９】
一実施形態によれば、感光領域の行は波長帯域部に構成され、各波長帯域部は同じ波長の光を受け取るように構成される複数の行を含む。取得される画像のチャネルの数がセンサ表面の波長帯域部の数に等しくなるように、波長帯域部の行は、固有の予め選択された波長を受け取るようにさらに構成されてもよい。
【００２０】
方法の一実施形態によれば、少なくとも一つのセンサ表面を移動させるステップは、波長帯域部の高さに対応する距離だけ、少なくとも一つのセンサ表面を平行移動させるステップを含む。このことは、波長帯域部が、二つの後続フレームにおいて被写体の隣接する位置を撮像することを意味する。したがって、可能な限り少ないフレームに基づいて各チャネルを形成することができる。
【００２１】
別の実施形態によれば、少なくとも一つのセンサ表面を移動させるステップは、感光領域の整数の高さに対応する距離だけ、少なくとも一つのセンサ表面を平行移動させるステップを含み、このとき、当該整数は、波長帯域部内の行の数よりも小さい。したがって、被写体の同じ位置は、後続フレームにおいて同じ波長帯域部上で撮像され得る。このことは、被写体の空間位置に対するスペクトル情報を拡充するために、いくつかのフレームからの情報を選択的に使用する可能性を提供する。
【００２２】
一実施形態によれば、チャネル内の空間位置は、一つ以上のフレームで取得される単一の波長帯域部に対する情報に基づく。例えば、複数のフレームにて検出される入射光の平均値を用いることができる。しかしながら、中央値、最小値、最大値、またはパーセンタイル値を用いることなど、他の組み合わせが可能である。
【００２３】
一実施形態によれば、複数のフレームからの情報の結合では、波長帯域部のエッジの行にて得られる情報を考慮しない。波長帯域部のエッジにある画素は、隣接する波長帯域部とのクロストークを被ることがある。したがって、エッジの行を考慮しないことによって、波長帯域部間のクロストークのリスクを回避してもよい。
【００２４】
一実施形態によれば、複数のフレームの取得の間、被写体は静止する。被写体が静止することにより、複数のフレームの取得の間、被写体は、像平面上の同じ場所で撮像され、当該フレームが同じ瞬間に取得されない場合でも、画像にはモーションブラーが存在しない。
【００２５】
別の実施形態によれば、方法は、複数のフレームの取得の間、被写体と少なくとも一つの光学系との間の関係が静的であるように、被写体の移動に合わせて、少なくとも一つの光学系および少なくとも一つのセンサ表面を含むカメラを移動するステップをさらに含む。このことは、被写体が動いているにもかかわらず、当該被写体が、前記複数のフレームの取得の間、像平面上の同じ場所でさらに撮像され得ることを意味する。
【００２６】
装置の一実施形態によれば、装置は、少なくとも一つのセンサ表面の移動を、複数のフレームの取得と同期させる制御ユニットを含んでもよい。制御ユニットは、少なくとも一つのセンサ表面の移動を、フレームの取得と、交互に行うように構成されてもよい。あるいは、制御ユニットは、少なくとも一つのセンサ表面を一定の速度で移動させて、画素の整数の高さに対応する距離だけ移動する少なくとも一つのセンサ表面と、フレームの取得とを同期させるように構成されてもよい。
【００２７】
制御ユニットは、装置内に組み込まれてもよく、例えば、装置の処理ユニット内に実装されてもよい。しかしながら、代替案によれば、制御ユニットは、装置の外部にあってもよい。そのような場合、装置は、センサ表面の移動を、複数のフレームの取得と同期させる制御信号を受信して転送するように構成される受信機を含んでもよい。
【００２８】
一実施形態によれば、装置は、取得されるフレーム内の情報を外部ユニットに送信する通信ユニットをさらに含む。したがって、取得されるフレームは、結合して２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像にし得る、外部ユニットに送信されてもよい。このことは、結合を可能にする処理ユニットを含む必要がないことを意味し、例えば、装置のサイズ条件が非常に厳しい場合に有利であるときがある。サイズ条件が非常に厳しい場合とは、例えば、装置が内視鏡撮像のために用いられる場合である。
【００２９】
別の実施形態によれば、装置は、画像の複数のチャネルを形成するために、複数のフレームからの情報を結合する結合ユニットをさらに含み、各チャネルは、感光領域のそれぞれの行内で検出される光に基づいて形成され、固有の波長に対する被写体の２次元画像を表す。このことは、装置がコンパクトであってもよく、画像が装置内部に形成されてもよく、その結果、画像を形成する装置を他の構成要素に接続する必要がないことを意味する。
【００３０】
一実施形態によれば、装置は、波長帯域部を画定する少なくとも一つのセンサ表面に関連して構成される少なくとも一つのフィルタをさらに含み、各波長帯域部は、同じ波長の光を受け取るように構成される複数の行の感光領域を含む。フィルタは、所望の波長が感光領域のそれぞれの行によって確実に受け取られるようにし得る。さらに、フィルタを使用することにより、感光領域の行が、各取得されるフレーム内の同じ波長を確実に受け取るようにし得る。
【００３１】
一実施形態によれば、複数の行の数は波長帯域部によって異なる。このことは、異なる波長帯域部を表すチャネルが、異なるセットアップを用いて取得され得ることを意味する。例えば、このことは、センサの量子効率およびフィルタの応答に依存する、信号対雑音比を調整するために使用されてもよい。また、このことは、例えば、異なる波長の入射光の予想される異なる量に基づいて、異なる重みを、異なる波長帯域部に与えるために使用されてもよい。
【００３２】
一実施形態によれば、一組の隣接する波長帯域部が画像のスペクトル範囲を画定し、このとき、少なくとも一つのセンサ表面は、当該少なくとも一つのセンサ表面上で繰り返される複数組の波長帯域部を含む。このことは、一組の波長帯域部内の各波長帯域部が、より少ない行を含むように構成されてもよいことを意味する。したがって、フルスペクトル分解能の情報を得るために、センサ表面は、より短い距離、平行移動させる必要があり得る。さらに、現在の画像が取得されているとき、フレームは、後続の画像の波長帯域部の情報を含んでもよく、その結果、後続の画像に関する情報は、現在の画像と同時に取得され得る。
【００３３】
一実施形態によれば、フレームを取得する感光領域の行のサブセットは、光学系によって画定されるイメージサークルと同心である像平面の位置に構成される。光学系は、イメージサークル上に被写体を結像させるのであり、イメージサークルの中心位置に最も近接して結像される位置は、光学系の任意のエッジアーチファクトから最も影響を受けない。イメージサークルと同心に定義された位置に構成されるフレームの取得に使用されるセンサ表面の行のサブセットによって、各フレーム内の取得された情報は、光学系からの撮像アーチファクトを有しないか、または制限されることが保証される。
【００３４】
一実施形態によれば、装置は複数のセンサ表面を含み、このとき、複数のセンサ表面は共通のセンサ平面に構成され、トランスレータは複数のセンサ表面を含む共通のセンサ平面を担持するように構成される。このことは、装置が、波長の特定範囲の検出のために各々順応され得る、複数のセンサ表面を含んでもよいことを意味する。したがって、装置は、例えば、紫外光に順応する第１のセンサ表面、可視光および近赤外光に順応する第２のセンサ表面、および短波長赤外光に順応する第３のセンサ表面を含んでもよい。光学系によって画定されるイメージサークルにわたるすべてのこれらのセンサ表面を走査することにより、被写体は、波長の広範囲にわたって広がるスペクトル分解能で撮像され得る。複数のセンサ表面の使用により、各センサ表面は、波長の特定の範囲内における光の検出に特に順応し得る。
【００３５】
一実施形態によれば、装置は複数の光学系を含み、複数の光学系内の各光学系は、像平面にイメージサークルを画定するように構成され、複数のイメージサークルは共通の像平面に画定される。異なるイメージサークルにわたって走査されたときにセンサ表面が異なる情報を得ることができるように、複数の光学系は、異なる光学構成（例えば、開口、焦点距離、光学フィルタ）を備えてもよい。イメージサークルが共通の像平面に画定されるように、複数の光学系は相互関係にて構成されてもよく、それにより、トランスレータは、複数のイメージサークルにわたって少なくとも一つのセンサ表面を走査する平面移動で、少なくとも一つのセンサ表面を移動させるように構成されてもよい。
【００３６】
一実施形態によれば、少なくとも一つのセンサ表面は、少なくとも一つのセンサ表面を担持するトランスレータによって、少なくとも一つのセンサ表面の移動方向に関連して傾けられる。このことは、センサ表面の感光領域の異なる行が、光学系によって画定されたイメージサークルに構成されるときに、光学系から異なる距離にて構成されることを意味する。このことは、感光領域のそれぞれの行が、光学系により確定するイメージサークルに構成されるときに、それぞれの波長に対して真の焦点平面に構成されるように、光学系のレンズの色収差を処理するために使用することができる。
【００３７】
一実施形態によれば、装置は、トランスレータを第１の方向に移動させながら、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する第１の画像を形成する第１の組のフレームを取得し、およびトランスレータを第１の方向とは反対の第２の方向に移動させながら、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する第２の画像を形成する第２の組のフレームを取得するように構成される。このことは、次の画像の取得を準備するために、トランスレータが、各走査後にセンサ表面を原点位置に移動する必要がないことを意味する。むしろ、センサ表面が光学系に関連して前後に移動しているときに、画像が取得され得る。当然のことながら、特定の波長に関する情報は、トランスレータが第１の方向に移動するときと比較して、トランスレータが第２の方向に移動するときには、逆の順序で取得される。
【００３８】
一実施形態によれば、装置は照明源をさらに含み、このとき、照明源は照明光のスペクトルプロファイルを制御するように制御自在である。したがって、制御ユニットは、フレームおよび／または画像が所望の照明で得ることができるように照明源を制御してもよい。
【００３９】
一実施形態によれば、照明源は、光学系から入射光を受け取るために、像平面に構成される波長帯域部を整合するように制御されてもよい。よって、像平面にわたる感光領域の行の走査の間に、照明源のスペクトルプロファイルは、変化し得る。したがって、照明源は、例えば、各感光領域の量子効率と各感光領域のスペクトル範囲とを整合させてもよい。
【００４０】
別の実施形態によれば、特定の照明の下で特定の画像が得られるように、照明源はそれぞれの画像に対して制御されてもよい。このことは、複数の画像は、異なる照明の下で取得されて、撮像される被写体の異なる情報を備え得ることを意味する。
【００４１】
一実施形態によれば、トランスレータは、センサ表面を正確に移動させる圧電変換ステージである。このことは、トランスレータが、センサ表面の移動を正確に制御し得る小さい構成要素として実装され得ることを意味する。
【００４２】
本発明のこれらのおよび他の態様を、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、さらに詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る装置の概略図である。
【図２】図２は、センサ表面の移動を示す概略図である。
【図３】図３は、第１の実施例に係る、異なるフレームで取得される情報を示す概略図である。
【図４】図４は、第１の実施例のフレームで取得される情報に基づいて形成される、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を示す概略図である。
【図５】図５は、第２の実施例に係る、異なるフレームで取得される情報を示す概略図である。
【図６】図６は、第２の実施例のフレームで取得される情報に基づいて形成される、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を示す概略図である。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る、方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
本発明の好ましい実施形態を、以下、添付の図面を参照して十分に説明し、本発明の目下好ましい実施形態を示す。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実施されてもよく、本明細書に記載する実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、完全性および網羅性のために提供され、本発明の範囲を当業者に十分に伝えるものである。
【００４５】
図１を参照して、２次元空間分解能およびスペクトル分解能を有する画像を取得する装置１００について説明する。装置１００は、像平面１０４の方向に被写体を結像して、当該像平面１０４にイメージサークルを形成するように構成される光学系１０２を含む。
【００４６】
光学系１０２は、開口部、止め具、およびレンズなど、被写体を適切に結像する多数の光学部品を含み得る。光学系１０２は、例えば、光学系１０２の焦点、または倍率を変化させるために順応自在であってもよい。
【００４７】
装置１００はセンサ表面１１０をさらに含み、当該センサ表面１１０は光学系の像平面１０４に構成され得る。したがって、光学系１０２は、被写体からの光を、像平面１０４のセンサ表面１１０の方に向けるように構成され得る。
【００４８】
装置１００は、複数の光学系１０２を含んでもよく、当該複数の光学系は、共通の像平面１０４にイメージサークルを各々形成するように並べて構成されてもよい。光学系１０２は、異なる光学セットアップによる被写体の結像を可能にする、異なる構成を各々有してもよい。
【００４９】
以下にさらに示すように、センサ表面１１０は像平面１０４で移動自在であってもよい。装置１００が複数の光学系１０２を含むときに、センサ表面１１０は、複数の光学系１０２の共通の像平面１０４で移動自在であってもよく、その結果、センサ表面１１０は、異なる光学系１０２および光学セットアップを通過した光を、異なるフレームで記録してもよい。
【００５０】
装置１００は、複数のセンサ表面１１０をさらに備えてもよく、当該複数のセンサ表面１１０は、共通のセンサ表面に構成されてもよい。各センサ表面１１０は、特定の範囲の波長、例えば、紫外線、可視光または赤外光の検出のために順応されてもよい。したがって、複数のセンサ表面１１０は、非常に広い範囲の波長にわたって光を取得することを可能にし、広い範囲の波長にわたるスペクトル分解能で被写体を撮像するのに有用であり得る。
【００５１】
複数のセンサ表面１１０は、非常に広範囲の波長にわたって光を取得しながら、被写体が異なる光学セットアップで撮像され得るように、複数の光学系１０２と組み合わせて使用されてもよい。
【００５２】
装置１００は、複数の光学系１０２および複数のセンサ表面１１０を含んでもよいが、簡潔かつ簡単のために、主に、単一の光学系１０２および単一のセンサ表面１１０を参照して以下説明する。以下特に記載しない限り、説明する特徴は、複数の光学系１０２および／または複数のセンサ表面１１０を含む装置１００にも適用される。
【００５３】
装置１００は、画像を取得するときに所望の照明条件を提供するために、被写体を照明する光源１５０を任意選択的に備えてもよい。光源１５０は、鏡面的にもしくは拡散的に反射されるように、または例えば蛍光発光を通して光の放出を誘発するように、光が被写体と相互作用するために、特定の波長の照明を提供するように構成されてもよい。したがって、センサ表面１１０は、被写体からの光を受け取って検出するように構成されてもよい。
【００５４】
センサ表面１１０は、感光領域１１２を含んでもよく、当該感光領域１１２は、列および行に構成されてもよい。センサ表面１１０は、表面１１０に感光領域１１２を構成する相補型金属酸化物半導体（ＣＭＯＳ）回路と、感光領域１１２の光の検出の読み出しを制御する回路とを含んでもよい。感光領域１１２は、画素と称されることもある。
【００５５】
センサ表面１１０上の感光領域１１２および回路は共に、画像情報のフレームを取得する撮像センサを形成してもよい。各フレームは、感光領域１１２の行の少なくとも一つのサブセットに、検出された入射光の情報を含んでもよい。撮像センサは、複数のフレームを取得するようにさらに構成されてもよく、このとき、複数のフレームは、後述するように、スペクトル分解能を有する、被写体の２次元画像を表すように結合されてもよい。
【００５６】
フィルタ１１４は、センサ表面１１０上に集積されてもよい。フィルタ１１４は、感光領域１１２の行まで、特定の波長を通すように構成されてもよい。したがって、１行内の感光領域１１２はすべて、同じ波長の光を検出するように構成されても良い。さらに、感光領域の行は、複数の行が同じ波長の光を受け取り、異なる波長帯域部が異なる波長を受け取るように、波長帯域部に構成されてもよい。
【００５７】
各波長帯域部は、波長帯域部の感光領域１１２によって検出される波長の狭い範囲を画定してもよい。波長帯域部は、波長の範囲内の複数の隣接波長帯域部であってもよい。しかしながら、代替案によると、波長帯域部は、波長の範囲から選択される複数の波長帯域部であってもよく、当該波長帯域部は、波長スペクトル内で互いに隣接している必要はない。
【００５８】
各波長帯域部は、波長帯域部内の感光領域１１２によって検出される固有の予め選択された波長間隔を画定してもよい。波長帯域部は、例えば、化合物の存在に関する被写体の分析を容易にする特定の条件に順応されてもよい。波長帯域部は、スペクトル情報の一般的な使用を容易にするスペクトル分解能で、被写体の２次元画像を取得することを可能にする広範囲の波長内の多数の隣接する波長間隔を含んでもよい。
【００５９】
センサ表面１１０は、トランスレータ１２０に取り付けられてもよい。トランスレータ１２０は、センサ表面１１０を担持してもよく、像平面１０４におけるセンサ表面１１０の配置を正確に制御してもよい。トランスレータ１２０は、圧電変換ステージとして構成されてもよく、当該圧電変換ステージは、像平面１０４においてセンサ表面１１０の正確な配置を提供するために正確に制御されてもよい。したがって、センサ表面１１０を像平面１０４で移動させてもよい。
【００６０】
上述したように、フィルタ１１４は、当該フィルタ１１４がセンサ表面１１０を伴って移動し、かつ、感光領域１１２の同じ行が、像平面１０４において、センサ表面１１０の配置に関係なく同じ波長の光を検出するように、センサ表面１１０に組み込まれてもよい。あるいは、フィルタ１１４は、当該フィルタ１１４がセンサ表面１１０を伴って移動するように、トランスレータ１２０上に取り付けられてもよく、または、センサ表面１１０に接続されてもよい。
【００６１】
装置１００は制御ユニット１３０をさらに含んでもよく、このとき、当該制御ユニット１３０はトランスレータ１２０を制御するように構成されてもよく、フレームを取得するために撮像センサを制御するようにさらに構成されてもよい。したがって、制御ユニット１３０は、以下さらに説明するように、センサ表面１１０の移動とフレームの取得とを同期させるように構成されてもよい。
【００６２】
制御ユニット１３０は、マイクロプロセッサとして組み込まれてもよく、当該マイクロプロセッサの動作を制御するためにプログラム可能であってもよい。例えば、処理ユニットは中央処理ユニット（ＣＰＵ）であってもよい。あるいは、処理ユニットは、特定の論理演算のみを提供する専用回路であってもよい。したがって、処理ユニットは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、特定用途向け命令セットプロセッサ（ＡＳＩＰ）またはフィールドプログラマブルゲートアレイの形態で備えられてもよい。
【００６３】
装置１００は、画像の複数のチャネルを形成するために、複数のフレームからの情報を結合する結合ユニット１３２を含んでもよい。結合ユニット１３２は、制御ユニット１３０と同じ処理ユニットに、またはフレームの結合に特別に順応する別の処理ユニットに実装されてもよい。
【００６４】
あるいは、制御ユニット１３０および結合ユニット１３２のうちの一つまたはそれ以上は、外部ユニットに構成され、装置１００の部分である必要がないことを理解すべきである。したがって、装置１００は、外部ユニットから制御信号を受信し、および／または、取得したフレームの情報を外部ユニットに送信するインタフェースを代わりに含んでもよい。
【００６５】
インタフェースは、外部ユニットに情報を送信する、および／または、外部ユニットから情報を受信する通信ユニット１４０を含んでもよい。通信ユニット１４０は、有線または無線通信のために構成されてもよい。
【００６６】
いくつかの実施形態において、当該装置１００のサイズは、例えば、装置１００が内視鏡撮像のために用いられるときに重要であるときがある。そのような場合には、制御ユニット１３０および／または結合ユニット１３２は、処理能力が装置１００の外部に用意されるように、当該装置１００に接続されるパーソナルコンピュータなどの外部ユニットに、代わりに構成されてもよい。
【００６７】
装置１００は、光学系１０２とトランスレータ１２０との間の関係が十分に制御されるように、単一のハウジング内に形成されてもよい。このことにより、装置１００のコンパクトなアセンブリが確実に提供されてもよい。
【００６８】
図２を参照して、センサ表面１１０の移動およびフレームの取得についてさらに説明する。図２は、光学系１０２によって像平面１０４上に投影されたイメージサークル２００を示す。イメージサークルは、センサ表面１１０によって走査される。
【００６９】
センサ表面１１０は、矢印Ａにより示すように、感光領域１１２の行の長手方向に垂直な方向に移動する。センサ表面１１０が像平面１０４内で移動する間に、複数のフレームは取得される。このようにして、感光領域１１２の行は、複数のフレームにて入射光を検出して、各フレームにて被写体の異なる部分からの光を検出してもよい。
【００７０】
複数のフレームは、画像の複数のチャネルを形成するために結合されてもよい。各チャネルは、一つの波長帯域部内で検出される光に基づいて形成されてもよく、当該波長帯域部内で検出される波長に対して被写体の２次元画像を表す。あわせて、複数のチャネルは、ハイパースペクトルキューブを形成、すなわち、二つの空間次元でおよび第３のスペクトル次元で、被写体を撮像してもよい。
【００７１】
センサ表面１１０は、当該センサ表面１１０の移動方向に関連して傾斜していてもよい。したがって、非ゼロの角度が、センサ表面１１０の列の長手方向と移動方向Ａとの間に形成されてもよい。このことは、センサ表面１１０の異なる行が、光学系１０２に対して異なる距離に構成されてもよいこと、および、当該センサ表面１１０の異なる行が、例えば、光学系の色収差による誤差を縮小することを許容してもよいことを意味し、このとき、前記誤差は、真の像平面１０４が、光の異なる波長に対して、光学系１０２から異なる位置にあるようにすることがある。
【００７２】
その上でまたは代わりに、光学系１０２は、動的に制御されてもよく、その結果、当該光学系１０２は、例えば、色収差による誤差を縮小するために、当該光学系１０２が特定のフレームに記録される波長の光に順応されてもよい。
【００７３】
図２に示すように、第１のフレーム、フレーム０は、センサ表面１１０がイメージサークルのほとんど外側にあるときに取得される。図２において、感光領域１１２の単一の列だけ、すなわち、走査方向Ａにてセンサ表面１１０の移動を先導する行１１６ａだけが、光を受け取る。次に、センサ表面１１０を走査方向Ａに移動させて、一連のフレーム内の行１１６ａが被写体の異なる部分からの光を受け取る。その後、当該センサ表面１１０はイメージサークルから段階的に出て、センサ表面１１０が再びイメージサークルのほとんど外側にあるときに、最後のフレーム、フレームＮが取得される。最後のフレームでは、走査方向Ａにて移動に後従する行１１６ｂだけが光を受け取る。
【００７４】
光学系１０２およびセンサ寸法に依存して、走査領域のサイズは変化し得る。しかしながら、センサ自体の大きさのハイパースペクトルキューブを得るためには、図２に示すように、波長帯域部の数を２倍して１を引いた数のフレームを取得する必要がある。
【００７５】
上述したように、装置１００は、複数のセンサ表面１１０を含んでもよい。複数のセンサ表面１１０はイメージサークルを順次走査してもよく、それにより、被写体は、異なる範囲の波長を記録するための、複数のセンサ表面１１０上の光学系１０２によって撮像されてもよい。複数のセンサ表面１１０からの記録されたフレームは、非常に広い範囲の波長にわたる大きいハイパースペクトルキューブ内へ結合されてもよい。
【００７６】
また、装置１１０は、複数の光学系１０２を含んでもよい。光学系１０２は、例えば、異なる光学セットアップによって、被写体の僅かに異なる部分を撮像してもよい。ハイパースペクトルキューブの構造内の別個の画像は、各光学系１０２に基づいて形成されてもよい。
【００７７】
被写体が光学系１０２に関連して移動する場合、被写体の同じ部分は、複数の光学系１０２によって順次の撮像シーケンスで撮像されてもよい。
【００７８】
複数の光学系１０２は、例えば、開口、焦点距離、および／または光学フィルタを変化させる、異なる構成により被写体を撮像するために用いられてもよい。
【００７９】
光学系間の開口の差異は、例えば、高ダイナミックレンジ画像再構成の実装を可能にする。光学系間の焦点距離の差異は、例えば、顕微鏡検査のセットアップのように、異なる倍率および視野での走査を可能にする。光学系間の異なる光学フィルタは、例えば、複数のピークを有する帯域部におけるスペクトル混合を回避することによってスペクトル品質を向上させることができる。異なるスペクトル範囲にて複数のセンサ表面で走査するときには、異なる光学フィルタも必要となる。異なる光軸を有する複数の光学系は、（マルチ）ステレオ３Ｄハイパースペクトル撮像を可能にする。
【００８０】
モーションブラーが画像内に取り込まれないように、被写体が静止している間に（単一の光学系１０２に関連して取得される）複数のフレームが取得されるべきである。
【００８１】
別の実施形態によれば、装置１００は、例えば、コンベアベルトに沿って、被写体と協働して移動するように構成され、その結果、被写体は、光学系１０２に関連して静止して見える。したがって、被写体の同じ位置が像平面１０４の同じ位置上に結像されている間に複数のフレームが取得されるべきであり、その結果、複数のフレームの取得において、モーションブラーは取り込まれない。
【００８２】
装置１００は、センサ表面１１０の平行移動がフレーム間で停止する、開始／停止モードで用いられてもよい。したがって、単一のフレームの取得中には、センサ表面１１０の動きは発生せず、任意のモーションブラーを回避することができる。
【００８３】
しかしながら、装置１００は、代わりに連続モードで使用されてもよい。センサ表面１１０の移動速度と同期するフレーム取得のトリガを備えることによって、センサ表面１１０が像平面１０４の特定の位置にあるときに、フレームを取得してもよい。トランスレータ１２０は、フレームのサブ画素の登録が可能となる精度でセンサ表面１１０を移動させてもよい。センサ表面１１０の移動速度は、センサ表面１１０が取得時間中の波長帯域部の高さよりも長い距離を移動しないように低くてもよい。画素ブラー（すなわち、画像取得中に発生するセンサ表面１１０の画素数のずれ）が制御されてもよく、得られた画像は、ノイズを除去するためにビニングすることができる。
【００８４】
上記のモードのいずれにおいても、像平面１０４におけるセンサ表面１１０の感光領域１１２の行の位置が正確に分かるように、トランスレータ１２０の移動は、正確に制御される必要がある。開始／停止モードでは、トランスレータ１２０は、例えば波長帯域部のサイズに対応する、整数個の感光領域１１２の高さに対応する距離だけ、センサ表面１１０を移動するように構成されてもよい。
【００８５】
光源１５０は、例えば制御ユニット１３０によってさらに制御されてもよく、その結果、放射された光のスペクトルプロファイル（例えば、光の特定の波長）は、イメージサークルに構成されるセンサ表面１１０の行１１６の感度と一致してもよい。
【００８６】
制御ユニット１３０によって制御される光源１５０によって、放射された光の、センサ表面１１０の移動との同期が容易になり得る。しかしながら、光源１５０は、例えば、光源１５０に組み込まれる別個のコントローラによって制御されてもよいことを理解すべきである。
【００８７】
一実施形態では、光源１５０は、取得される各フレームでスペクトルプロファイルを変更するように制御されてもよい。光源１５０は、イメージサークルを通過する各波長帯域部の量子効率およびスペクトル範囲に特に一致するように調整されてもよい。あるいは、光源１５０は、イメージサークル内の波長帯域部の感度の連続的な変化に順応するために、イメージサークルにわたるセンサ表面１１０の走査中に、スペクトルプロファイルを１回または数回変化させるように制御されてもよい。
【００８８】
一実施形態では、光源１５０は、イメージサークル内に構成される異なるセンサ表面１１０に関連して変化するように制御されてもよい。例えば、第１のセンサ表面１１０が紫外光を検出するように構成され、第２のセンサ表面１１０が可視光を検出するように構成される場合、光源１５０は、第１のセンサ表面１１０がイメージサークル内にあるときには紫外光を放射するように、第２のセンサ表面１１０がイメージサークル内にあるときには可視光を放射するように、構成される。
【００８９】
別の実施形態では、光源１５０は、イメージサークルにわたるセンサ表面１１０の異なるパスに対して、照明を変化させるように制御されてもよい。例えば、最初に、広帯域可視光照明は、イメージサークルにわたるセンサ表面１１０の第１の走査にて使用されてもよい。次に、蛍光を誘導する照明は、第２の走査にて使用されて、可視光での被写体の第１の画像および被写体の第２の蛍光画像を取得することを可能にする。このことは、蛍光局在化アルゴリズムが（励起波長における）固有の測定および蛍光測定を要求する、蛍光ガイド外科手術などのいくつかの用途において非常に有用であるときがある。
【００９０】
図３〜６を参照して、センサ表面１１０の移動およびスペクトル分解能を有する画像内へのフレームの結合の、二つの実施例が与えられる。後続のフレーム間の移動は、ステップサイズと称され、移動が対応する画素の数として定量化される。
【００９１】
図３〜４に示す第１の実施例では、センサ表面１１０は四つの波長帯域部を含み、各波長帯域部は４行の画素を含む。センサ表面１１０は、フレーム間を４画素ステップを用いて移動する。この場合、七つのフレームは四つのチャネルを形成するためのデータセットを完成させるために取得され、各チャネルは特定の波長帯域部に対する被写体の２次元画像を表す。
【００９２】
図３から明らかであるように、画素位置１３−２８だけがすべてのスペクトル帯域を含み、図４に示すように、結合された画像がこれらの画素位置に対して形成される。結合された画像は、画像内の空間位置毎に四つの異なる波長帯域部のスペクトル情報を含み、結合された画像は撮像センサのサイズと同じ大きさである。
【００９３】
図５〜６の実施例では、センサ表面１１０は三つの波長帯域部を含み、各波長帯域部は８行の画素を含む。センサ表面１１０は、フレーム間を３画素ステップで移動する。ここでは、図５に示すように、１４個のフレームが取得される。
【００９４】
各波長帯域部は８行の画素から構成され、３画素ステップが用いられるので、被写体の空間位置が複数のフレームで単一の波長帯域部にて撮像される。このことは、隣接する波長帯域部間のクロストークを回避するために、各帯域部の端にある画素を破棄することを可能にする。さらに、各空間位置に関する情報は、なお、各波長帯域部に対して２フレームで取得される。複数のフレームからの情報は、いくつかの異なる方法で結合されてもよい。例えば、複数のフレームにて検出された入射光の平均値が用いられてもよい。あるいは、中央値、最小値、最大値、またはパーセンタイル値が用いられてもよい。
【００９５】
図３〜６と関連して記載した上記実施例は、複数のフレームをどのように取得して相互に関連させるかについての説明を容易にするために与えられることを理解すべきである。実際の実施例では、センサ表面１１０のサイズはより大きく、より多くの波長帯域部が使用されてもよい。
【００９６】
一実施形態では、センサ表面１１０は、８画素（１０２４画素行）×２０４８列の１２８個の波長帯域部を含む。装置１００は、８画素ステップで２５５フレームを取得するように構成されてもよい。各画素は５．５μｍの高さを有してもよく、このことは、センサ表面が合計１１．２２ｍｍ移動することを意味する。センサは、毎秒３５０フレームを取得するときに操作することができ、その結果、フルハイパースペクトルキューブ（１０２４×２０４８画素×１２８波長帯域部）が０．７２秒で取得され得る。したがって、フルハイパースペクトルキューブは、迅速に取得され得るが、このことは、静止した被写体を光学系１０２に関連させる際の条件をさほど制限するものではない。
【００９７】
センサ表面１１０上の波長帯域部は、異なる幅（波長帯域部毎に異なる数の行）で設計されてもよい。このことは、感光領域１１２の量子効率およびフィルタ応答によって信号対雑音比を調整するために用いられてもよい。
【００９８】
一組の隣接する波長帯域部は、センサ表面１１０によって取得され得るスペクトル範囲を画定する。一実施形態によれば、センサ表面１１０は、センサ表面１１０上で繰り返される複数組の波長帯域部を含む。
【００９９】
例えば、センサ表面１１０は、１２８個の固有の波長帯域部を有してもよく、このとき、各波長帯域部は８行のセンサ表面１１０をカバーする。センサ表面１１０は、同じサイズのセンサ表面１１０上で複数組の波長帯域部を繰り返すことによって、同じ１２８個の帯域部の２倍を代わりに有してもよく、このとき、各帯域部はセンサ表面１１０の４行をカバーする。１２８個の帯域部にわたってスペクトル分解される画像を取得するために、センサ表面１１０を距離の半分だけ動かすことが要求される。したがって、特に、センサ表面１１０が連続モードで移動する場合、取得される画像の割合を増加させることができる。
【０１００】
さらに、波長帯域部はセンサ表面１１０上で繰り返されるので、現在の画像が取得される間に後続の画像の取得が開始されてもよい。例えば、図３を参照すると、現在の画像に対してフレーム５〜７が取得されているが、後続の画像に対してフレーム１〜３が取得されてもよい。このことは、現在の画像の取得の後、後続の画像が、迅速に取得されてもよいことを意味する。
【０１０１】
一実施形態によれば、センサ表面１１０がイメージサークルを横切って第１の方向に移動するときに、画像は取得されてもよい。センサ表面１１０全体が走査されると、センサ表面１１０がイメージサークルを横切って第１の方向とは反対の第２の方向に戻る間に、別の画像が取得されてもよい。したがって、イメージサークルを横切って、トランスレータ１２０がセンサ表面１１０を前後に移動するときに、画像が取得されてもよい。センサ表面１１０の第１の方向への移動を先導する波長帯域部は、センサ表面１１０の第２の方向への移動に後従する。このことは、異なる波長帯域部に関する情報を取得する順序が、第１の方向と第２の方向との間で変更されることを意味する。しかしながら、このことは、スペクトル分解能を有する画像内に、フレームを結合するときに容易に処理され得る。
【０１０２】
センサ表面１１０上で繰り返される複数組の波長帯域部を使用すること、ならびに第１の方向および反対の第２の方向の両方にトランスレータ１２０を移動するときに画像を取得することは、フルスペクトル分解能を有する画像を、非常に高い速度で取得するために使用されてもよい。このことは、高いスペクトル分解能を有する被写体または風景のビデオ式の画像を取得するために使用されてもよい。例えば、センサ表面１１０上で８回繰り返される６４個の波長帯域部であって、各帯域部が一つの行から成る帯域部を有するセンサ表面１１０を用いること、および前後に走査することは、毎秒約１０枚の画像の速度をもたらし得る。
【０１０３】
図７を参照して、画像を取得する方法３００を説明する。方法は、センサ表面１１０上の感光領域１１２の行を用いてフレームを取得するステップ３０２を含む。方法は、像平面１０４内のセンサ表面１１０を、感光領域１１２の行の長手方向に垂直な方向に移動させるステップ３０４をさらに含む。フレームを取得するステップ３０２は、複数のフレームを取得するために繰り返され、このとき、センサ表面１１０は、異なるフレームのために光学系１０２に対して異なって構成される。したがって、被写体上のそれぞれの位置に対する異なるスペクトル情報が、センサ表面１１０によって異なるフレームに記録される。
【０１０４】
次に、このように取得された複数のフレームからの情報は、画像の複数のチャネルを形成するために結合され（ステップ３０６）、このとき、各チャネルは、感光領域１１２のそれぞれの行にて検出された光に基づいて形成され、固有の波長間隔で被写体の２次元画像を表す。
【０１０５】
任意選択で、複数のフレームを結合するステップを開始する前に、被写体の各空間位置がセンサ表面１１０上の各波長帯域部上に撮像されるように、センサ表面１１０が走査されるべき表面全体を横切って（例えば、全ての波長帯域部を横切って）走査されたかどうかのチェックが行われてもよい。そうでない場合、光学系１０２に関連してセンサ表面１１０の異なる位置を用いて複数のフレームを取得するステップ３０２の繰り返しが継続して、複数のフレームを結合するステップを開始する前に、さらなるフレームを取得する。
【０１０６】
前記チェックにより所望のフレームが取得されたことが見いだされると、このように取得される複数のフレームからの情報を結合するステップ３０６を開始してもよい。
【０１０７】
しかしながら、画像の複数のチャネルを形成するために複数のフレームを結合するステップ３０６を、すべてのフレームが取得される前に開始してもよいことは理解されるべきである。また、何らかの理由で全フレームが取得されなくても、画像が形成されてもよい。したがって、前記チェックが走査されるべき表面全体が実際に走査されたことをまったく見いださない場合、ステップ３０６は、取得されたフレームに基づいて実行されて、複数のチャネルのうちのいくつかの情報を欠いている可能性のある画像を形成する。
【０１０８】
上記にて、本発明を、限られた数の実施形態を参照して主に説明した。しかしながら、当業者により容易に理解されるように、上述の実施形態以外の他の実施形態が、添付の特許請求の範囲によって規定されるような本発明の範囲内で同等に可能である。
【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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【図７】
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【外国語明細書】
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