(57)【要約】【課題】従来の撮像装置では、肉眼に近い色再現性の高い映像信号を得ることができるが、ＲＧＢのいずれかの同一色相内において光の波長分布が異なる被写体があった場合、その違いを検出することは困難である。【解決手段】本発明は、被写体からの光を撮像する複数の撮像手段と、被写体からの光を分光する分光手段と複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタを配置し、分光した光を複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタから一つを選択する選択手段と、複数の光学バンドパスフィルタで透過させた光を複数の撮像手段で撮像する撮像装置において、複数の撮像手段の映像信号出力の利得調整手段と利得調整手段で調整した映像信号を合成する映像信号合成手段とを具備し、利得調整手段は、所定の光源と光学バンドパスフィルタ毎に調整値を記憶する記憶手段と、映像信号合成手段の合成比率を記憶手段に格納する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体からの光を撮像する複数の撮像手段と、
前記被写体と前記複数の撮像手段の間に、前記被写体からの光を分光する分光手段と前記複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタを配置し、
前記分光手段で分光した光を前記複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタから一つを選択する選択手段と、前記複数の光学バンドパスフィルタで透過させた光を前記複数の撮像手段で撮像する撮像装置において、
前記複数の撮像手段の映像信号出力をレベル合わせする利得調整手段と該利得調整手段で調整した映像信号を合成する映像信号合成手段とを具備し、
前記利得調整手段は、所定の光源と前記光学バンドパスフィルタ毎に調整値を記憶する記憶手段と、前記光学バンドパスフィルタの組合せ毎に前記映像信号合成手段の合成比率を前記記憶手段に格納することを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
被写体からの光を分光し、該分光した光を複数の撮像手段で撮像する際に、前記分光した光を透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタの一つで透過させる撮像方法において、
前記複数の撮像手段の映像信号出力レベル合わせをするため、
所定の光源と前記光学バンドパスフィルタ毎の調整値と、前記光学バンドパスフィルタの組合せ毎に前記複数の撮像手段の映像信号出力の合成比率を記憶することを特徴とする撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精度の高い色検査に用いる撮像装置および撮像方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の撮像装置は、被写体から入射される光を色分解プリズムによって光の３原色の赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に分離した後、３個の撮像素子でそれぞれ光電変換し、その信号をガンマ処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理などを行い、色再現性の良い映像信号を出力する。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−１０２０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の撮像装置では、肉眼に近い色再現性の高い映像信号を得ることができるが、ＲＧＢのいずれかの同一色相内において光の波長分布が異なる被写体があった場合、その違いを検出することは困難である。
【０００４】
本発明はこれを解決するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、被写体からの光を撮像する複数の撮像手段と、前記被写体と前記複数の撮像手段の間に、前記被写体からの光を分光する分光手段と前記複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタを配置し、前記分光手段で分光した光を前記複数の撮像手段毎に透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタから一つを選択する選択手段と、前記複数の光学バンドパスフィルタで透過させた光を前記複数の撮像手段で撮像する撮像装置において、前記複数の撮像手段の映像信号出力をレベル合わせする利得調整手段と該利得調整手段で調整した映像信号を合成する映像信号合成手段とを具備し、前記利得調整手段は、所定の光源と前記光学バンドパスフィルタ毎に調整値を記憶する記憶手段と、前記光学バンドパスフィルタの組合せ毎に前記映像信号合成手段の合成比率を前記記憶手段に格納することを特徴とする撮像装置である。
【０００６】
また、被写体からの光を分光し、該分光した光を複数の撮像手段で撮像する際に、前記分光した光を透過帯域が異なる複数の光学バンドパスフィルタの一つで透過させる撮像方法において、前記複数の撮像手段の映像信号出力レベル合わせをするため、所定の光源と前記光学バンドパスフィルタ毎の調整値と、前記光学バンドパスフィルタの組合せ毎に前記複数の撮像手段の映像信号出力の合成比率を記憶することを特徴とする撮像方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、従来困難だった同一色相における波長分布の違いを容易に確認でき、今までより精度の高い色検査を行うための撮像装置を提供することができる。
例えば果物等の色を、今まで以上に微小な色の差まで撮像することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明による撮像装置の実施例について図１を用いて説明する。図１は、本発明の一実施例の撮像装置の構成を示すブロック図である。
図１において、１１４は本発明の撮像装置である。１０１は撮像装置１１４が撮像する被写体であり、１０２は被写体１０１からの光を集光する光学系である。１０３は光学系１０２が集光した光を分光する分光部である。１０４−１〜３は特定の波長帯域の光を透過させる光学バンドパスフィルタ（以下フィルタと称する）を複数枚で構成した回転するフィルタ円板であり、所望の透過波長帯域のフィルタをフィルタ円板から選択して前記分光部１０３で分光された光の中から所望の波長の光のみを透過させる。フィルタの選択方法は、例えばフィルタ円板１０４−１〜３の中心に図示していない電動モータ取り付け、電動モータを駆動することによりフィルタ円板１０４−１〜３が回転し、回転角度により所望の波長の光のみを透過させるフィルタを選択することができる。１０５−１〜３はフィルタ１０４−１〜３を透過した光を撮像する撮像部である。１０６−１〜３はフィルタ円板１０４−１〜３のフィルタの種類を検出するフィルタ種類検出部である。１０７は撮像部１０５−１〜３から出力される映像信号のレベルを調整する利得調整部である。１１１は利得調整部１０７の出力信号を所定の比率で合成する映像信号合成部であり、１１２は映像信号合成部１１１から出力される画像データである。１０８は、利得調整部１０７と映像信号合成部１１１を制御する制御部である。１１３は制御部１０８を制御する制御信号である。１０９は制御部１０８が制御する利得調整部１０７の調整値や映像信号合成部１１１の合成比率値等を格納するメモリ部である。
【０００９】
次に図２について説明する。図２は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの組合せを示す図である。
図２において、２０１〜２０４はフィルタ円板１０４−１を構成する透過波長帯域が異なる４枚のフィルタである。２０１は図７の透過波長帯域特性のＲフィルタであり、２０２は図３の透過波長帯域特性のＲ１フィルタであり、２０３は図４の透過波長帯域特性のＧ２フィルタであり、２０４は図５の透過波長帯域特性のＢ１フィルタである。２０５は図７の透過波長帯域特性のＧフィルタであり、２０６は図３の透過波長帯域特性のＲ２フィルタであり、２０７は図４の透過波長帯域特性のＧ１フィルタであり、２０８は図５の透過波長帯域特性のＢ３フィルタである。２０９は図７の透過波長帯域特性のＢフィルタであり、２１０は図３の透過波長帯域特性のＲ３フィルタであり、２１１は図４の透過波長帯域特性のＧ３フィルタであり、２１２は図５の透過波長帯域特性のＢ２フィルタである。２０５〜２０８はフィルタ円板１０４−２を構成する透過帯域が異なる４枚のフィルタである。２０９〜２１０はフィルタ円板１０４−３を構成する透過帯域が異なる４枚のフィルタである。この実施例ではフィルタ円板１０４−１〜３は透過帯域が異なる各４枚のフィルタ構成としたが枚数を限定するものではない。
【００１０】
次に図３〜図７について説明する。
図３は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で赤色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せである。
【００１１】
図４は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で緑色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せである。
図５は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で青色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せである。
【００１２】
図６は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で赤緑青色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せである。
図７は本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例でカラーカメラとして使用する場合の組合せである。
【００１３】
次に本発明の一実施例の動作について図１と図２および図３を用いて詳細に説明する。
先ず、赤色を精度良く撮像するため、フィルタ選択において、図２のフィルタ円板１０４−１からＲ１フィルタ２０２を選択し、フィルタ円板１０４−２からＲ２フィルタ２０６を選択し、フィルタ円板１０４−３からＲ３フィルタ２１０を選択する。ここで選択した３種のフィルタは、例えば赤色波長帯域を波長方向に３等分したフィルタ特性のフィルタである。
【００１４】
このときフィルタ種類検出部１０６−１〜３は、選択したフィルタを検出し、制御部１０８にフィルタ種類情報を出力する。
被写体１０１からの光は、光学系１０２で集光され、分光部１０３で三つに分光される。分光の比率は例えば光の波長領域全体に渡って３等分する。本実施例では分光比率を３等分で説明するが光の波長領域全体に渡って比率を変えても良いし、また光の波長領域毎に分光比率を変えても良い。
【００１５】
分光部１０３で分光された第一の光は、フィルタ円板１０４−１のＲ１フィルタ２０２で図３の波形２０２に示す波長領域のみが透過される。Ｒ１フィルタ２０２を透過した光は、撮像部１０５−１で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００１６】
分光部１０３で分光された第二の光は、フィルタ円板１０４−２のＲ２フィルタ２０６で図３の波形２０６に示す波長領域のみが透過される。Ｒ２フィルタ２０６を透過した光は、撮像部１０５−２で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００１７】
分光部１０３で分光された第三の光は、フィルタ円板１０４−３のＲ３フィルタ２１０で図３の波形２１０に示す波長領域のみが透過される。Ｒ３フィルタ２１０を透過した光は、撮像部１０５−３で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００１８】
利得調整部１０７は、撮像部１０５−１〜３から出力された信号を入力し、制御部１０８から出力された利得制御信号でレベル調整を行う。利得制御信号は、予めメモリ部１０９に格納されているフィルタ毎の利得調整値と、フィルタ種類検出部１０６−１〜３から出力された信号に基づき制御部１０８で生成される。
【００１９】
利得調整部１０７から出力された信号は、映像信号合成部１１１で映像処理され画像データ１１２として出力される。
映像信号合成部１１１での映像処理は、制御部１０８から出力される合成信号で利得調整部１０７から出力される信号を合成する。合成信号は、予めメモリ部１０９に格納されているフィルタの組合せ毎の合成値と、フィルタ種類検出部１０６−１〜３から出力された信号に基づき制御部１０８で生成される。
【００２０】
また、映像信号合成部１１１からは、伝送路に合わせたフォーマットのアナログおよびデジタル信号のＲＧＢ、ＶＢＳ、Ｙ／Ｃ、コンポーネント等の画像データ１１２が出力される。インターネットに接続できることは言うまでもない。
【００２１】
次に、本発明の他の一実施例の動作について図１と図２および図４を用いて説明する。
上述の赤色を精度良く撮像するための実施例と同様に緑色を精度良く撮像するための動作について説明する。フィルタ選択において、図２のフィルタ円板１０４−１からＧ２フィルタ２０３を選択し、フィルタ円板１０４−２からＧ１フィルタ２０７を選択し、フィルタ円板１０４−３からＧ３フィルタ２１１を選択する。ここで選択した３種のフィルタは、例えば緑色波長帯域を波長方向に３等分したフィルタ特性のフィルタである。
【００２２】
このときフィルタ種類検出部１０６−１〜３は、選択したフィルタを検出し、制御部１０８にフィルタ種類情報を出力する。
被写体１０１からの光は、光学系１０２で集光され、分光部１０３で三つに分光される。分光の比率は例えば光の波長領域全体に渡って３等分する。
【００２３】
分光部１０３で分光された第一の光は、フィルタ円板１０４−１のＧ２フィルタ２０３で図４の波形２０３に示す波長領域のみが透過される。Ｇ２フィルタ２０３を透過した光は、撮像部１０５−１で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００２４】
分光部１０３で分光された第二の光は、フィルタ円板１０４−２のＧ１フィルタ２０７で図４の波形２０７に示す波長領域のみが透過される。Ｇ１フィルタ２０７を透過した光は、撮像部１０５−２で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００２５】
分光部１０３で分光された第三の光は、フィルタ円板１０４−３のＧ３フィルタ２１１で図４の波形２１１に示す波長領域のみが透過される。Ｇ３フィルタ２１１を透過した光は、撮像部１０５−３で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００２６】
利得調整部１０７は、撮像部１０５−１〜３から出力された信号を入力し、制御部１０８から出力された利得制御信号でレベル調整を行う。利得制御信号は、予めメモリ部１０９に格納されているフィルタ毎の利得調整値と、フィルタ種類検出部１０６−１〜３から出力された信号に基づき制御部１０８で生成される。
【００２７】
利得調整部１０７から出力された信号は、映像信号合成部１１１で映像処理され画像データ１１２として出力される。
次に、本発明の更に他の一実施例の動作について図１と図２および図５を用いて説明する。
【００２８】
上述の赤色および緑色を精度良く撮像するための実施例と同様に青色を精度良く撮像するための動作について説明する。フィルタ選択において、図２のフィルタ円板１０４−１からＢ１フィルタ２０４を選択し、フィルタ円板１０４−２からＢ３フィルタ２０８を選択し、フィルタ円板１０４−３からＢ２フィルタ２１２を選択する。ここで選択した３種のフィルタは、例えば青色波長帯域を波長方向に３等分したフィルタ特性のフィルタである。
【００２９】
このときフィルタ種類検出部１０６−１〜３は、選択したフィルタを検出し、制御部１０８にフィルタ種類情報を出力する。
被写体１０１からの光は、光学系１０２で集光され、分光部１０３で三つに分光される。分光の比率は例えば光の波長領域全体に渡って３等分する。
【００３０】
分光部１０３で分光された第一の光は、フィルタ円板１０４−１のＢ１フィルタ２０４で図５の波形２０４に示す波長領域のみが透過される。Ｂ１フィルタ２０４を透過した光は、撮像部１０５−１で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３１】
分光部１０３で分光された第二の光は、フィルタ円板１０４−２のＢ３フィルタ２０８で図５の波形２０８に示す波長領域のみが透過される。Ｂ３フィルタ２０８を透過した光は、撮像部１０５−２で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３２】
分光部１０３で分光された第三の光は、フィルタ円板１０４−３のＢ２フィルタ２１２で図５の波形２１２に示す波長領域のみが透過される。Ｂ２フィルタ２１２を透過した光は、撮像部１０５−３で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３３】
利得調整部１０７は、撮像部１０５−１〜３から出力された信号を入力し、制御部１０８から出力された利得制御信号でレベル調整を行う。利得制御信号は、予めメモリ部１０９に格納されているフィルタ毎の利得調整値と、フィルタ種類検出部１０６−１〜３から出力された信号に基づき制御部１０８で生成される。
利得調整部１０７から出力された信号は、映像信号合成部１１１で映像処理され画像データ１１２として出力される。
【００３４】
次に、本発明のまた更に他の一実施例の動作について図１と図２および図６を用いて説明する。
純粋な赤色と緑色および青色のみを精度良く撮像するための動作について説明する。フィルタ選択において、図２のフィルタ円板１０４−１からＧ２フィルタ２０３を選択し、フィルタ円板１０４−２からＲ２フィルタ２０６を選択し、フィルタ円板１０４−３からＢ２フィルタ２１２を選択する。
【００３５】
このときフィルタ種類検出部１０６−１〜３は、選択したフィルタを検出し、制御部１０８にフィルタ種類情報を出力する。
被写体１０１からの光は、光学系１０２で集光され、分光部１０３で三つに分光される。分光の比率は例えば光の波長領域全体に渡って３等分する。
【００３６】
分光部１０３で分光された第一の光は、フィルタ円板１０４−１のＧ２フィルタ２０３で図６の波形２０３に示す波長領域のみが透過される。Ｇ２フィルタ２０３を透過した光は、撮像部１０５−１で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３７】
分光部１０３で分光された第二の光は、フィルタ円板１０４−２のＲ２フィルタ２０６で図６の波形２０６に示す波長領域のみが透過される。Ｒ２フィルタ２０６を透過した光は、撮像部１０５−２で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３８】
分光部１０３で分光された第三の光は、フィルタ円板１０４−３のＢ２フィルタ２１２で図６の波形２１２に示す波長領域のみが透過される。Ｂ２フィルタ２１２を透過した光は、撮像部１０５−３で光電変換され利得調整部１０７へ出力される。
【００３９】
利得調整部１０７は、撮像部１０５−１〜３から出力された信号を入力し、制御部１０８から出力された利得制御信号でレベル調整を行う。利得制御信号は、予めメモリ部１０９に格納されているフィルタ毎の利得調整値と、フィルタ種類検出部１０６−１〜３から出力された信号に基づき制御部１０８で生成される。
利得調整部１０７から出力された信号は、映像信号合成部１１１で映像処理され画像データ１１２として出力される。
【００４０】
フィルタの選択で、図２のフィルタ円板１０４−１からＲフィルタ２０１を選択し、フィルタ円板１０４−２からＧフィルタ２０５を選択し、フィルタ円板１０４−３からＢフィルタ２０９を選択した場合は、図７に示す波長特性となるため、通常のカラーカメラとしても使用できる。
【００４１】
撮像装置１１４から出力された画像データ１１２は、図示していない表示装置や画像処理装置に入力することにより表示又は色判別を行うことができる。
本実施例では、フィルタ円板１０４−１〜３と撮像部１０５−１〜３の３組で説明したが、２組や４組以上の複数組でも同様に利得調整や映像信号合成ができることは言うまでもない。
【００４２】
以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施例を示す撮像装置のブロック図。
【図２】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの組合せを示す図。
【図３】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で赤色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せ。
【図４】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で緑色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せ。
【図５】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で青色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せ。
【図６】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例で赤緑青色を精度良く撮像するための光学フィルタの組合せ。
【図７】本発明の一実施例の撮像装置で光学フィルタの波長特性の一例でカラーカメラとして使用する場合の組合せ。
【符号の説明】
【００４４】
１０１：被写体、１０２：光学系、１０３：分光部、１０４−１〜３：フィルタ円板、１０５−１〜３：撮像部、１０６−１〜３：フィルタ種類検出部、１０７：利得調整部、１０８：制御部、１０９：メモリ部、１１１：映像信号合成部、１１２：画像データ、１１３：制御信号、１１４：撮像装置、２０１：Ｒ透過光学バンドパスフィルタ、２０２：Ｒ１透過光学バンドパスフィルタ、２０３：Ｇ２透過光学バンドパスフィルタ、２０４：Ｂ１透過光学バンドパスフィルタ、２０５：Ｇ透過光学バンドパスフィルタ、２０６：Ｒ２透過光学バンドパスフィルタ、２０７：Ｇ１透過光学バンドパスフィルタ、２０８：Ｂ３透過光学バンドパスフィルタ、２０９：Ｂ透過光学バンドパスフィルタ、２１０：Ｒ３透過光学バンドパスフィルタ、２１１：Ｇ３透過光学バンドパスフィルタ、２１２：Ｂ２透過光学バンドパスフィルタ。
【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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