(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、
光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能な液晶フィルタと、
この液晶フィルタによって選択された波長域の光像を光電変換して、映像信号を生成する１つの撮像素子と、
この撮像素子から出力される波長の異なる２つの画像の間の信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいた映像信号を生成する画像演算部と、
を備えたことを特徴とする波長選択型液晶カメラ装置。
【請求項２】
撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、
光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能に構成され、前記撮像動作によって得られた光像から短波長側に含まれる各波長域の光像と長波長側に含まれる各波長域の光像とを前記電圧に応じてサイクリックに抽出する液晶フィルタと、
この液晶フィルタによって選択された短波長側に含まれる各波長域の光像を光電変換して、短波長側映像信号を生成する短波長側撮像素子と、
この短波長側撮像素子から出力される各短波長側映像信号の各画素について、同じ空間座標を持つ各画素毎に現フレームの映像信号と１フレーム前の映像信号との信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいて短波長側映像信号を生成する短波長側画像演算部と、
前記液晶フィルタによって選択された長波長側に含まれる各波長域の光像を光電変換して、長波長側映像信号を生成する長波長側撮像素子と、
この長波長側撮像素子から出力される各長波長側映像信号の各画素について、同じ空間座標を持つ各画素毎に現フレームの映像信号と１フレーム前の映像信号との信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいて長波長側映像信号を生成する長波長側画像演算部と、
この長波長側画像演算部から出力される長波長側映像信号と前記短波長側画像演算部から出力される短波長側映像信号とを合成して合成映像信号を生成する映像信号合成部と、
を備えたことを特徴とする波長選択型液晶カメラ装置。
【請求項３】
撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、
光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能に構成され、前記撮像動作によって得られた光像から短波長側に含まれる各波長域の光像と長波長側に含まれる各波長域の光像とを前記電圧に応じてサイクリックに抽出する液晶フィルタと、
この液晶フィルタによって選択された短波長側および長波長側の各波長域の光像を赤色（Ｒ）領域、緑色（Ｇ）領域、青色（Ｂ）領域にそれぞれ分離する分離手段と、
この分離手段によって分離された短波長側および長波長側の各波長域のＲ色の光像、Ｇ色の光像、Ｂ色の光像をそれぞれ光電変換し、短波長側および長波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を生成するカラー撮像素子と、
このカラー撮像素子から出力される、短波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号と長波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号とを画素単位で比較し、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対して、同じ空間座標を持つ各画素毎に信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づき、Ｒ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を生成するカラー画像演算部と、
このカラー画像演算部から出力されるＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を合成して合成カラー映像信号を生成するカラー映像信号合成部と、
を備えたことを特徴とする波長選択型液晶カメラ装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長選択型液晶カメラ装置において、
該波長選択型液晶カメラ装置が有する前記撮像素子、短波長側撮像素子と長波長側撮像素子、またはカラー撮像素子の前に、光シャッタを配置し、この光シャッタを動作させることにより、間欠的に映像化を行う、
ことを特徴とする波長選択型液晶カメラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光学的バンドパスフィルタと、撮像素子とを組み合わせて、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置に係わり、特に入力される電圧に応じて、透過波長域の中心波長が変化する液晶フィルタを使用して、被写体からの光像を複数の波長領域に弁別して、海面上に浮いている油膜などの画像を映像化する波長選択型液晶カメラ装置に関する。
【０００２】
［発明の概要］
本発明は、光学的バンドパスフィルタと、撮像素子とを組み合わせて、特定の画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置に関するもので、光学的バンドパスフィルタ機能を持ち、かつ電圧によってその中心波長を可変可能な液晶フィルタと、この液晶フィルタの後に設けられた、光電変換機能を有する単数または複数の撮像素子と、この撮像素子に同じ光学画像を送るレンズを含む光学系と、波長の異なる複数の画像について、同じ空間座標をもつ画素毎に、信号レベル差を計算し、かつ、その絶対値に比例した値を出力する画像演算部とによって波長選択型液晶カメラ装置を構成することにより、従来、検出することが困難であった海面や水面などに浮かんだ油膜や有機膜など、液体表面上にある異質物の映像化、金属や誘電体などの固体表面上にある異質物の映像化および固体表面に塗布された透明あるいは半透明膜の塗りムラなどを映像化するものである。
【０００３】
【従来の技術】
波長選択型カメラ装置の１つとして、従来、図２８に示すフルカラーカメラ装置が知られている。
【０００４】
この図に示すフルカラーカメラ装置２００では、レンズ２０１と、各撮像素子２０２、２０３、２０４との間に、ダイクロイックプリズム２０５を設けて、被写体側からの白色光２０６を３原色光Ｒ、Ｇ、Ｂに分解している。この場合、各撮像素子２０２、２０３、２０４としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）、ＣＰＤ（Charge Priming Device）、ＳＩＴ（Static Induction Transistor）、ＣＭＤ（Charge Modulation Device）、ＡＭＩ（Amplified Mos Intelligent Imager）など、従来から良く知られている個体撮像素子が用いられる。その他、プランビコン、サチコン、ビジコン、カルニコン、ハーピコンなどの撮像管なども使われる。
【０００５】
各撮像素子２０２〜２０４によって生成された各映像信号は、各ヘッドアンプ回路２０７、２０８、２０９に供給されてそれぞれ増幅されるとともに、各映像処理回路２１０、２１１、２１２によって各種の補償処理が行われた後、エンコーダ回路２１３で合成されてカラーテレビ信号に変換され、次段装置に供給される。
【０００６】
なお、このフルカラーカメラ装置２００では、入射光量を減衰するアイリスやＮＤ（Neutral Density）フィルタ、赤外線を遮断するＩＲ（Infrared）フィルタ、駆動回路や画像処理回路にパルス信号を送るパルス発生器、映像の輪郭を強調する輪郭補償回路、電源なども使用されるが、これらの要素部品については、このフルカラーカメラ装置２００の本質に関わらないため省略している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、淡水や海水に浮かんだ油膜や有機膜などの液体表面上の透明な異質物、金属や誘電体などの固体表面上の透明な異質物、あるいは固体表面に塗布された透明膜もしくは半透明の塗りムラなどは、水に近い屈折率を持つため、光吸収率が小さい場合、光（特に可視光以上の長波長光）をほとんど吸収せず、目視では水やガラスなどの透明物質と区別することが難しいという特性を持っている。
【０００８】
また、吸収率が大きくても、膜厚が薄い場合、殆どの光が薄膜を通過してしまい、目視では水やガラスなどの透明物質と区別することが難しい。例えば、水に浮かんだ油膜の場合、水の吸収率（緑色光に対して約２．３×１０−４ｃｍ−１）の３万倍以上の大きな吸収率を持つ原油（緑色光に対しての吸収率は約８ｃｍ−１：文献［１］V.M.ZOLOTAREV,I.A.KITUSHINA,and S.M.SUTOVSKIY,Optical Characteristics of Oils in the 0.4-15μm Band,Oceanology Vol.17,No.6,pp.736-739(1977).）でも、厚さが１μｍの場合には、高々１％の光が吸収されるに過ぎない。
【０００９】
このため、従来から知られている一般的な波長選択型カメラ装置では、海面の映像と、油膜などの映像とを明確に区別することが難しく、淡水や海水に浮かんだ油膜や有機膜など検出することが困難である。
【００１０】
同様に、図２８に示すフルカラーカメラ装置２００でも、人間の視覚特性にできるだけ近い画像を撮影することを目的としているため、前述した水面に浮かんだ油膜や有機膜など、目視観察では容易に検出できない被写体を撮影しても、これらを高コントラストな画像として検出することができない。
【００１１】
また、このようなフルカラーカメラ装置２００以外の波長選択型カメラ装置として、フルカラーカメラ装置のレンズの前後に、特定の波長領域の光を透過させ、それ以外の領域の光を吸収させる色フィルタを設置した波長選択型カメラ装置もある。
【００１２】
しかしながら、この波長選択型カメラ装置は、フルカラーカメラ装置の波長選択領域を狭めただけであり、撮像の原理については、図２８に示すフルカラーカメラ装置２００と何ら変わらないことから、図２８に示すフルカラーカメラ装置２００と同様に、水面に浮かんだ油膜や有機膜などを高コントラストな画像にすることが困難である。
【００１３】
以下、海面に浮かんだ油膜を例として、図面を参照しつつ、その理由を詳述する。
【００１４】
湖面や海面に油膜が浮いている場合には、図２９に示すように、上層（一般に空気）２１５、中層（液体の油膜あるいは有機膜）２１６、下層（淡水や海水などの液体）２１７の３層構造と見なすことができる。上層２１５側から中層２１６に光２１８が入射したとき、中層２１６を構成する薄膜の内部で何度も反射を繰り返しながら、上層２１５側へ光２１９が放射されるとともに、下層２１７側へ光２２０が放射される。これらの多数の光２１９（または、光２２０）は互いに干渉するため、薄膜で反射された光２１９および薄膜を透過した光２２０の強度は弱い波長依存性を持つ。このことから、水面に浮かんだ油膜は、性能の悪い一種の反射増加膜あるいは反射防止膜と見なすことができる。
【００１５】
ここで、上層２１５、中層２１６、下層２１７の各屈折率をそれぞれｎ１、ｎ２、ｎ３とし、中層２１６の吸収率と厚さをそれぞれをａ、Ｌとすると、中層２１６からの反射光の強度Ｉは、
［数１］
Ｉ＝［（ｒ１−ｒ２ｅ−２ａｄ）２＋４ｒ１ｒ２ｅ−２ａｄｓｉｎ２（ψ／２）］／      ［（１−ｒ１ｒ２ｅ−２ａｄ）２＋４ｒ１ｒ２ｅ−２ａｄｓｉｎ２（ψ／２）］…（１）
で与えられる。ここで、ψは図２９に示すように、隣接する反射光線（光２１９）の間の位相差であり、入射する光２１８の真空中における波長をλとすると、
［数２］
ψ＝（４πｎ２ｄ）［１−（ｎ１／ｎ２）２ｓｉｎ２φ１］０．５／λ  …（２）
で表わすことができる。ただし、この（２）式では、上層２１５から中層２１６に入射する光２１８の入射角度をφ１とした。また、ｄは図２９に示すように、中層２１６を一度だけ横切るときの光路長であり、
［数３］
ｄ＝Ｌ／［１−（１−ｎ１／ｎ２）２ｓｉｎ２φ１］０．５          …（３）
で表わされる。さらに、ｒ１は上層２１５と中層２１６との界面における振幅反射率、ｒ２は中層２１６と下層２１７との界面における振幅反射率であり、入射する光２１８がＰ波光であるとき、
［数４］
ｒ１＝ｔａｎ（φ１−φ２）／ｔａｎ（φ１＋φ２）
ｒ２＝ｔａｎ（φ３−φ２）／ｔａｎ（φ３＋φ２）              …（４）
で与えられる。ここで、φ２、φ３は以下の式で表される。
【００１６】
［数５］
φ２＝ｓｉｎ−１［（ｎ１／ｎ２）ｓｉｎφ１］
φ３＝ｓｉｎ−１［（ｎ１／ｎ３）ｓｉｎφ１］              …（５）
【００１７】
また、入射する光２１８がＳ波光である場合、ｒ１、ｒ２は以下の式で与えられる。
【００１８】
［数６］
ｒ１＝−ｓｉｎ（φ１−φ２）／ｓｉｎ（φ１＋φ２）
ｒ２＝−ｓｉｎ（φ３−φ２）／ｓｉｎ（φ３＋φ２）        …（６）
【００１９】
そして、前記（１）〜（６）式より、中層２１６からの反射光（光２１９）と波長との関係を求めることができる。例えば、上層２１５を空気（ｎ１＝１）、下層２１７を海水（ｎ３＝１．３３）、中層２１６である膜の屈折率をｎ２＝１．５、その吸収率を“ａ＝０ｃｍ−１”とすると、Ｓ波光の規格化された反射強度（以後、中層２１６の反射率と呼ぶ）とスペクトルの関係は、図３０（ａ）〜（ｅ）、図３１（ａ）〜（ｅ）で表される。ただし、図３０（ａ）〜（ｅ）は中層２１６の厚さＬが“Ｌ＝１μｍ”、図３１（ａ）〜（ｅ）は中層２１６の厚さＬが“Ｌ＝１０μｍ”の場合であり、各層の屈折率分散を無視している。ここで、波長依存性のない直線（破線）は、膜のない海面の反射率を示す。
【００２０】
これらの図から明らかなように、海面が空間的、時間的に一定で、かつ膜に入射する光２１８の強度が一定の場合には、膜からの反射光強度および膜がない海面からの反射光強度の差を測定することにより、原理的には、両者を区別することが可能である。
【００２１】
しかしながら、実際には、時間的にも、空間的にも、海面の高さ形状などが大きく変化し、さらに天候状態や撮影方向により、膜に入射する光２１８の強度も大きく変動するため、膜の反射率と海面の反射率との差を検出するだけでは、膜の存在位置を定めることはきわめて困難である。このことは、入射角度φ１が小さく、膜からの反射光強度および膜がない海面からの反射光強度の差が非常に小さい場合のみならず、入射角度φ１が大きい場合でも同様である。
【００２２】
さらに、実際の測定では、反射率を直接、測定することができず、反射光強度を測定し、この測定結果に基づき、反射率を計算しなければならないことから、前述のようなさまざまな要因によって、反射光強度が変化しているとき、人間が判定に介在しない限り、海面上に油膜などが浮いていても、これを認識することができない。したがって、従来の油膜検出方法では、測定の自動化を図ることは事実上不可能であるのみならず、油膜と潮目を間違えるなど、信頼性にも問題があることが指摘されている。
【００２３】
また、上述した説明では、膜の吸収が無視できることを条件にして計算を行って、図３０（ａ）〜（ｅ）、図３１（ａ）〜（ｅ）に示すように、Ｓ波光の反射率を求めているが、吸収を考慮した場合、例えば膜の吸収率ａを“ａ＝８ｃｍ−１”とした場合にも、図３２（ａ）〜（ｅ）、図３３（ａ）〜（ｅ）に示すように、中層２１６の反射率が波長依存性を持つ。ただし、図３２は中層２１６の厚さＬが“Ｌ＝１μｍ”、図３３は中層２１６の厚さＬが“Ｌ＝１０μｍ”の場合であり、各層の屈折率分散を無視している。ここで、波長依存性のない直線（破線）は、膜のない海面の反射率を示す。
【００２４】
これらの図から明らかなように、膜の吸収率が大きい場合でも、膜の反射率の依存性がやや小さくなるだけで、図３０（ａ）〜（ｅ）、図３１（ａ）〜（ｅ）と本質的な違いはないことから、従来の波長選択型カメラ装置のように、光学的バンドパスフィルタを用いて波長領域を狭め、撮像素子で単純に光電変換して画像化するだけでは、海面上に浮いている油膜などのように、元来、目視観察が困難もしくは不可能な非常にコントラストの低い画像をコントラストの高い見やすい画像に変換することはできない。
【００２５】
このため、海面に浮かんだ油膜や有機膜を正確にかつ迅速に検出しなければならない場合、例えば遭難した航空機や船舶の探索あるいは、タンカーからの原油流出状況の的確な把握などを行うときなどでも、油膜などを映像化することがでず、このような映像を得ることができる波長選択型カメラ装置の開発が強く望まれていた。
【００２６】
また、同様な理由により、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜などの汚れなども映像化することができないことから、液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのフラットディスプレイを量産して、低廉化することが難しいため、このような液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜などの汚れなどを映像化することができる波長選択型カメラ装置の開発が強く望まれていた。
【００２７】
本発明は上記の事情に鑑み、反射光が強い場合でも、海面上などに浮いている油膜や有機膜、または液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜の汚れなどを高いコントラストで映像化することができ、これによって遭難現場やガラス基板の汚れなどを確実に見つけ出すことができる波長選択型液晶カメラ装置を提供することを目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、請求項１では、撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能な液晶フィルタと、この液晶フィルタによって選択された波長域の光像を光電変換して、映像信号を生成する１つの撮像素子と、この撮像素子から出力される波長の異なる２つの画像の間の信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいた映像信号を生成する画像演算部とを備えたことを特徴としている。
【００２９】
請求項２では、撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能に構成され、前記撮像動作によって得られた光像から短波長側に含まれる各波長域の光像と長波長側に含まれる各波長域の光像とを前記電圧に応じてサイクリックに抽出する液晶フィルタと、この液晶フィルタによって選択された短波長側に含まれる各波長域の光像を光電変換して、短波長側映像信号を生成する短波長側撮像素子と、この短波長側撮像素子から出力される各短波長側映像信号の各画素について、同じ空間座標を持つ各画素毎に現フレームの映像信号と１フレーム前の映像信号との信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいて短波長側映像信号を生成する短波長側画像演算部と、前記液晶フィルタによって選択された長波長側に含まれる各波長域の光像を光電変換して、長波長側映像信号を生成する長波長側撮像素子と、この長波長側撮像素子から出力される各長波長側映像信号の各画素について、同じ空間座標を持つ各画素毎に現フレームの映像信号と１フレーム前の映像信号との信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づいて長波長側映像信号を生成する長波長側画像演算部と、この長波長側画像演算部から出力される長波長側映像信号と前記短波長側画像演算部から出力される短波長側映像信号とを合成して合成映像信号を生成する映像信号合成部とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
請求項３では、撮影動作によって得られた光像を各波長域毎の光像にして、特定の被写体画像を抽出する波長選択型液晶カメラ装置において、光学的バンドパスフィルタ機能をもち、かつその中心波長を電圧により変更可能に構成され、前記撮像動作によって得られた光像から短波長側に含まれる各波長域の光像と長波長側に含まれる各波長域の光像とを前記電圧に応じてサイクリックに抽出する液晶フィルタと、この液晶フィルタによって選択された短波長側および長波長側の各波長域の光像を赤色（Ｒ）領域、緑色（Ｇ）領域、青色（Ｂ）領域にそれぞれ分離する分離手段と、この分離手段によって分離された短波長側および長波長側の各波長域のＲ色の光像、Ｇ色の光像、Ｂ色の光像をそれぞれ光電変換し、短波長側および長波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を生成するカラー撮像素子と、このカラー撮像素子から出力される、短波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号と長波長側の各波長域のＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号とを画素単位で比較し、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色のそれぞれに対して、同じ空間座標を持つ各画素毎に信号レベル差を計算し、この差の絶対値に基づき、Ｒ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を生成するカラー画像演算部と、このカラー画像演算部から出力されるＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を合成して合成カラー映像信号を生成するカラー映像信号合成部とを備えたことを特徴としている。
【００３１】
請求項４では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の波長選択型液晶カメラ装置において、該波長選択型液晶カメラ装置が有する前記撮像素子、短波長側撮像素子と長波長側撮像素子、またはカラー撮像素子の前に、光シャッタを配置し、この光シャッタを動作させることにより、間欠的に映像化を行うことを特徴としている。
【００３２】
【発明の実施の形態】
《発明の第１の実施の形態の説明》
＜第１の実施の形態の基本説明＞
図１は本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。なお、この図においては、説明を簡単にするために、本発明の説明に係わりのない部分、例えば入射光量を減衰させるアイリスやＮＤフィルタなど、カメラ装置を構成するのに必要な部品、駆動回路、映像処理回路などにパルス信号を送るパルス発生回路、映像の輪郭を強調する輪郭補償回路、電源回路などを省略してある。
【００３３】
この図に示す波長選択型液晶カメラ装置１は、波長選択光学系２と、画像処理部３と、差画像抽出部４とを備えている。波長選択光学系２は、油膜が浮かんだ海面などの被写体を撮影して得られた光像を取り込んで、指定された波長域の光を抽出して光電変換し、短波長域映像信号、長波長域映像信号を順次サイクリックに生成する。画像処理部３は、波長選択光学系２から出力される短波長域映像信号、長波長域映像信号を画像処理してデジタル化した短波長域映像信号、長波長域映像信号を順次生成する。差画像抽出部４は、画像処理部３から出力される短波長域映像信号、長波長域映像信号の少なくともいずれか一方をフレーム単位で記憶しながら、これら短波長域映像信号と長波長域映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした映像信号を生成してディスプレイ装置（図示は省略する）に供給する。
【００３４】
前記波長選択光学系２は、液晶フィルタ５と、レンズ６と、撮像素子７とを備えている。液晶フィルタ５は、光学的バンドパスフィルタ機能を持ち、被写体からの光像（白色の光像）を取り込むとともに、入力される交流電圧に応じて、前記光像を構成する短波長域の光像と、前記光像を構成する長波長域の光像とを順次サイクリックに抽出する。レンズ６は、液晶フィルタ５によって選択された波長域の光を所定距離だけ後方に結像させる。撮像素子７は、ＣＣＤ、ＭＯＳ、ＣＰＤ、ＳＩＴ、ＡＭＩなど、シリコンを用いた固体撮像素子またはＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなど赤外線領域で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、または非晶質セレンなど、紫外線や短波長可視光で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、あるいはプランビコン、サチコン、ビジコン、カルニコン、ハーピコンなどの撮像管のいずれかによって構成され、レンズ６から出射される各光像を光／電変換し、これによって得られた短波長域映像信号と、長波長域映像信号とを画像処理部３に順次供給する。
【００３５】
前記液晶フィルタ５は、図２に示すように、透明基板８と、透明電極膜９と、誘電体多層膜１０とを順次積層するとともに、透明基板１１と、透明電極膜１２と、誘電体多層膜１３とを順次積層し、この誘電体多層膜１３と前記誘電体多層膜１０との間に液晶層１４を介在させた構成となっている。透明電極膜９は、透明基板８の一面側に積層された金属膜などによって構成されるとともに接地点に接続されている。誘電体多層膜１０、１１は、反射率や有効波長領域に応じた屈折率の誘電体膜を必要な層数だけ透明電極膜９または１２上に積層し、一種のミラーとして機能させてファブリ・ペロー干渉計と同様な原理で透過波長域を決める。透明電極膜１２は、透明基板１１の一面側に積層された金属膜などによって構成されるとともに外部から交流電圧が印加される。液晶層１４は、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶、ねじれネマチック液晶、電界制御複屈折モード液晶（Electrically Controllable Birefringence）液晶、表面安定化（Surface Stabillized）強誘電性液晶などによって構成される。
【００３６】
この液晶フィルタ５においては、被写体からの光像（白色の光像）を取り込むとともに、図３の（ａ）、（ｂ）に示すように、一定振幅を持ち、１フレームおきに、映像信号の垂直同期信号に同期したバースト状の交流電圧が前記透明電極膜１２に印加されているとき、短波長域に属する複数の光像と、長波長域に属する複数の光像とを順次サイクリックに抽出してレンズ６に入射させる。
【００３７】
この際、液晶層１４を構成する液晶の配向方向としては、液晶分子の長軸が各透明基板８、１１の各面に並行となるホモジニアス配向あるいは液晶分子の長軸が各透明基板８、１１の各面とほぼ直角となるホメオトロピック配向のいずかにされる。ただし、前者の液晶配列では、誘電率異方性を“正”にし、後者の液晶配列では、誘電率異方性を“負”にすることが必要である。
【００３８】
表１は、一般的な淡水の屈折率分散と波長との関係を示している。また、表２は、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置の波長選択動作の一例を示している。
前記被写体の上層側が空気（屈折率ｎ１＝１）、下層が表１（理科年表から引用した表）に示すような屈折率分散を持つ淡水であれば、淡水からの反射率の差が１％以下になるように、表２に示すように、液晶フィルタ５の透過波長領域が短波長側にシフトするほど、バースト状の交流電圧が入力されているときにおける液晶フィルタ５の透過波長域の中心波長λ１と、バースト状の交流電圧が入力されていないときにおける液晶フィルタ５の透過波長域の中心波長λ２と差の絶対値｜λ１−λ２｜が小さくなるように、液晶フィルタ５の中心波長λ１の値と、中心波長λ２の値とが決められる。なお、表２に示す値はあくまでも目安であり、液晶フィルタ５の各中心波長λ１、λ２がこれらの数値から多少、外れていても良い。
【００３９】
【表１】
0003930164.tif 000002
【表２】
0003930164.tif 000003
【００４０】
前記画像処理部３は、図４に示すように、ヘッドアンプ回路１５と、映像処理回路１６と、Ａ／Ｄ変換回路１７を備えている。ヘッドアンプ回路１５は、波長選択光学系２から順次出力される短波長域映像信号、長波長域映像信号を一定の増幅率で増幅する。映像処理回路１６は、ヘッドアンプ回路１５から順次出力される短波長域映像信号、長波長域映像信号に対し、予め設定されている画像処理、例えば液晶フィルタ５の透過領域補償処理や、液晶フィルタ５の透過率補償処理などを行う。Ａ／Ｄ変換回路１７は、映像処理回路１６から順次出力される短波長域映像信号、長波長域映像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル化された短波長域映像信号、長波長域映像信号を生成して差画像抽出部４に供給する。
【００４１】
前記差画像抽出部４は、フレームメモリ回路１８と、差分回路１９と、絶対値回路２０と、Ｄ／Ａ変換回路２１と、増幅回路２２とを備えている。フレームメモリ回路１８は、入力されている垂直同期信号に基づき、画像処理部３から出力されるデジタル化された短波長域映像信号、長波長域映像信号のうち、予め設定されている波長領域の映像信号、例えば短波長域映像信号をフレーム単位で取り込んで記憶する一方、画像処理部３から長波長域映像信号が出力されたときにはこれに同期して、記憶している短波長域映像信号を出力する。差分回路１９は、入力される垂直同期信号に基づき、フレームメモリ回路１８から出力される短波長域映像信号と画像処理部３から出力されるデジタル化された長波長域映像信号とを画素単位で比較し、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算して前記短波長域映像信号と長波長域映像信号との差を示す映像信号、例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした映像信号を生成する。絶対値回路２０は、差分回路１９から出力される映像信号の絶対値を演算する。Ｄ／Ａ変換回路２１は、絶対値回路２０から出力されるデジタル信号形式の映像信号をアナログ信号形式の映像信号に変換する。増幅回路２２は、Ｄ／Ａ変換回路２１から出力される映像信号を増幅してディスプレイ装置に供給する。
【００４２】
次に、図１〜図５を参照しながら、この実施の形態の動作について説明する。
【００４３】
まず、波長選択型液晶カメラ装置１によって、油膜が浮かんだ海面などを撮影すると、波長選択型液晶カメラ装置１内に設けられている波長選択光学系２の液晶フィルタ５によって、被写体からの光像（白色の光像）が取り込まれるとともに、入力交流電圧に応じて、光像を構成する短波長域の光像と、光像を構成する長波長域の光像とが順次サイクリックに抽出される。
【００４４】
そして、レンズ６によって撮像素子７上に結像され、これによって得られた短波長域映像信号と、長波長域映像信号とが画像処理部３に順次供給されて、これら短波長域映像信号、長波長域映像信号に対し、前置増幅処理、液晶フィルタ５の透過領域補償処理、液晶フィルタ５の透過率補償処理などが行われ、これによって得られた短波長域映像信号、長波長域映像信号がデジタル化されて、差画像抽出部４に供給される。
【００４５】
この場合、図３の（ｂ）に示すように、映像信号のフレームＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇ、Ｉのときには、図３の（ａ）に示すように、液晶フィルタ５にバースト状の交流電圧が印加されている。このため、液晶層１４を構成している液晶の屈折率が変化し、一種のファブリ・ペロー干渉計となっている液晶フィルタ５の中心周波数が変化して、被写体からの光像を構成している各波長域の光像のうち、短波長域に属する複数の光像が抽出され、これが撮像素子７上に結像されて短波長域映像信号が生成され、これが画像処理部３に供給される。
【００４６】
また、図３の（ｂ）に示すように、映像信号のフレームＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈ、Ｊのときには、図３の（ａ）に示すように、液晶フィルタ５にバースト状の交流電圧は印加されていない。このため、液晶層１４を構成している液晶の屈折率は元に戻り、一種のファブリ・ペロー干渉計となっている液晶フィルタ５の中心周波数が変化して、被写体からの光像を構成している各波長域の光像のうち、長波長域に属する各光像が抽出され、これが撮像素子７上に結像されて長波長域映像信号が生成され、これが画像処理部３に供給される。
【００４７】
そして、画像処理部３からデジタル化された短波長域映像信号が出力されたとき、入力されている垂直同期信号に基づき、差画像抽出部４のフレームメモリ回路１８によって、短波長域映像信号が取り込まれて記憶された後、画像処理部３からデジタル化された長波長域映像信号が出力されたとき、差分回路１９、絶対値回路２０によって、この長波長域映像信号と、フレームメモリ回路１８に記憶されている短波長域映像信号とが画素単位で比較されて、同じ空間座標の各画素同士のレベル差が演算され、これによって得られた短波長域映像信号と、長波長域映像信号との絶対差｜Ａ−Ｂ｜、｜Ｂ−Ｃ｜、｜Ｃ−Ｄ｜、｜Ｄ−Ｅ｜、｜Ｅ−Ｆ｜、…を示す映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした映像信号）が生成されるとともに、Ｄ／Ａ変換回路２１、増幅回路２２によって映像信号がアナログ化されて、ディスプレイ装置に供給される。
【００４８】
この際、液晶フィルタ５として、“１．５”の常光屈折率と、“１．７”の異常光屈折率とを持つ厚さ２μｍのホメオトロピック配向のネマチック液晶を用い、さらに各誘電体多層膜１０、１３のパワー反射率を０．９にした液晶フィルタを使用し、この液晶フィルタ５によって異常光のみが偏光板で選択されると仮定すると、液晶フィルタ５にバースト状の交流電圧を印加する前、液晶分子が各透明基板８、１１にほぼ垂直に配向した状態になって、図５の（ｆ）に太い実線で示すように、短波長領域から長波長領域に渡り、約２ｎｍの半値全幅（図５では、簡単にするため、直線で近似している）を持つ複数の透過領域を得ることができ、また異常光が“１．５３”の実効屈折率を感じるように、液晶フィルタ５にバースト状の交流電圧を印加したとき、図５の（ｆ）に細い実線で示すように、短波長領域から長波長領域に渡り、約２ｎｍの半値全幅（図５では、簡単にするため、直線で近似している）を持つ複数の透過領域を得ることができる。
【００４９】
そして、厳密には、海水の屈折率分散により反射率が変化するもの、表１に示す水の屈折率分散例から分かるように、その変化量が非常に小さいことから、表２の上段に示す波長領域のとき、水の屈折率分散を無視しても良く、また図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、油面の無い海面の反射率が波長依存性を殆ど持たないことから、液晶フィルタ５の中心波長の移動範囲（図５の（ｆ）に示す太い実線と、細い実線のスペクトル差）が表２の下段範囲内であれば、波長が違っても、液晶フィルタ５によって選択される光像が同じレベルになる。
【００５０】
これにより、海面上に油膜が無いときには、画像処理部３から出力される短波長域映像信号と、長波長域映像信号とが画素単位で同じレベルになって、差画像抽出部４からゼロを示す映像信号が出力される。
【００５１】
一方、図５（ａ）〜（ｅ）に示すように、油膜がある海水では、入射角度がどのような角度でも、波長に応じて油膜の反射率が大きく変化するものの、交流電圧が印加されているとき、液晶フィルタ５を透過する光像の中心波長の透過率（最大透過率）に対し、１／ｅ以上の透過率を持つ波長領域の反射率と、交流電圧が印加されていないとき、液晶フィルタ５を透過する光像の中心波長の透過率（最大透過率）に対し、１／ｅ以上の透過率を持つ波長領域の反射率とが異なるレベルになっていることから、油面がある海水面を撮影したとき、画像処理部３から出力される短波長域映像信号と、長波長域映像信号とが画素単位で異なるレベルになり、差画像抽出部４から油膜を示す映像信号が出力される。
【００５２】
この際、液晶フィルタ５から出力される短波長域の光像と、長波長域の光像とのフレーム時間差が１／３０秒であり、この時間内では、通常、海面が殆ど静止していると見なすことができることから、短波長域映像信号を構成する各画素と、長波長域映像信号を構成する各画素とについて、同じ空間座標を持つ画素毎の演算を行うことができ、また強風のために海面が波立っている場合でも、数画素だけ離れた近傍画素毎に、２フレーム間のレベル差を演算していると考えられ、さらにこの範囲内では、入射角度が大きく変化しないことから、海面が穏やかな場合でも、また強風などにより波立っている場合でも、海面上の油膜を検出することができる。
【００５３】
このように、この実施の形態では、波長選択光学系２によって、油膜が浮かんだ海面などを撮影して、短波長域映像信号と、長波長域映像信号とを順次サイクリックに生成しながら、画像処理部３によって短波長域映像信号と、長波長域映像信号とを画像処理して、デジタル化した短波長域映像信号と、デジタル化した長波長域映像信号とを生成するとともに、差画像抽出部４によって短波長域映像信号と、長波長域映像信号との差を抽出し、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした映像信号を生成して、これをディスプレイ装置に供給するようにしているので、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストの画像として検出することができる。
【００５４】
これによって、従来、ヘリコプタや航空機などから目視観察で遭難現場などのを探索しても、油膜の発見が困難な場合、例えば海からの反射光が強い場合（逆光状態）、雨天の場合、波浪が高い場合などでも、海面の状態に関わらず、遭難した航空機や船舶などの油膜が海面上に浮いているとき、これを確実に検出して、遭難現場などを見つけ出すことができる。
【００５５】
また、この実施の形態では、撮影した海面などに油膜や有機膜などがあるときにのみ、差画像抽出部４から出力される映像信号がゼロ以外の値になるようにしているので、差画像抽出部４から出力される映像信号を次段装置などに設けられた判定回路に導き、予め設定されているしきい値を越えているかどうかを判定させるだけで、遭難現場の探索を容易に自動化することができる。これによって、ヘリコプタや航空機などに、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１を複数、搭載し、各波長選択型液晶カメラ装置１によって、全方位を同時に探索させて、油膜などの有無を自動判定させれば、従来の目視による場合に比べて、格段に探索効率を向上させて、迅速な災害救助を行うことができる。
【００５６】
また、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置とを組み合わせることにより、油膜の位置を瞬時に決定することができ、これによって遭難現場などの発見を一層、迅速化させることができるとともに、タンカーなどの原油流出状況をリアルタイムで、容易に地図化することができる。
【００５７】
＜第１の実施の形態の第１変形例＞
また、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１では、液晶フィルタ５によって被写体からの光像に含まれている短波長域の光像と、長波長域の光像とを交互に抽出し、レンズ６によって、これら短波長域の光像と、長波長域の光像とを撮像素子７上に結像させるようにしているが、図６に示すように、撮像素子７の前に、光学的バンドパスフィルタ２３を配置した波長選択光学系２ａを使用し、光学的バンドパスフィルタ２３によって、液晶フィルタ５で選択された短波長域の光像と、長波長域の光像とをバンドパスフィルタリングして、波長範囲を絞り込んで、撮像素子７上に結像させるようにしても良い。
【００５８】
但し、この光学的バンドパスフィルタ２３の半値全幅（Full width Half Maximum）を液晶フィルタ５の半値全幅より広くすることが必要である。
【００５９】
このようにしても、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１と同様に、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストで画像として検出することができる。
【００６０】
また、この第１変形例では、レンズ６と、撮像素子７との間に、光学的バンドパスフィルタ２３を配置するようにしているが、撮像素子７の前であれば、液晶フィルタ５の前に光学的バンドパスフィルタ２３を配置しても、また液晶フィルタ５の後ろに、光学的バンドパスフィルタ２３を配置しても、この第１変形例と同じ効果を得ることができる。
【００６１】
＜第１の実施の形態の第２変形例＞
また、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１では、交流電圧を印加していないとき、液晶の常光屈折率だけを感じる光線を選択し、また交流電圧を印加しているとき、常光屈折率と異常光屈折率との両方に感じる光線を選択して、各光線を撮像素子７に入射させるようにしているが、図７に示すように、液晶フィルタ５の後ろに、偏光フィルム（あるいは、偏光板）２４を配置した波長選択光学系２ｂを使用し、偏光フィルム２４によって、常光屈折率だけを感じる光線を取り除いて、撮像素子７に入射させるようにしても良い。
【００６２】
このようにしても、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１と同様に、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストで画像として検出することができる。
【００６３】
また、この第２変形例では、液晶フィルタ５と、レンズ６との間に、偏光フィルム２４を配置するようにしているが、撮像素子７の前であれば、液晶フィルタ５の前やレンズ６の後ろに偏光フィルム２４を配置しても、この第２変形例と同じ効果を得ることができる。
【００６４】
＜第１の実施の形態の第３変形例＞
また、図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１では、波長選択型光学系２と、画像処理部３と、差画像抽出部４とを１つの筐体内に入れてカメラ装置を構成するようにしているが、差画像抽出部４の全てと、画像処理部３の全てまたは一部とをカメラ装置から分離するようにしても良い。
【００６５】
このようにすることにより、カメラ装置部分を小型、軽量化して、カメラ装置の取扱いや操作などを容易にすることができる。
【００６６】
《発明の第２の実施の形態の説明》
＜第２の実施の形態の基本説明＞
図８は本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。なお、この図においては、説明を簡単にするために、本発明の説明に係わりのない部分、例えば入射光量を減衰させるアイリスやＮＤフィルタなど、カメラ装置を構成するのに必要な部品、駆動回路、映像処理回路などにパルス信号を送るパルス発生回路、映像の輪郭を強調する輪郭補償回路、電源回路などを省略してある。
【００６７】
この図に示す波長選択型液晶カメラ装置３０は、波長選択光学系３１と、短波長側画像処理部３２と、短波長側差画像抽出部３３と、長波長側画像処理部３４と、長波長側差画像抽出部３５と、映像合成部３６とを備えている。波長選択光学系３１は、被写体からの光像を取り込んで２等分するとともに、短波長域の光像、および長波長域の光像を抽出して光電変換し、短波長側映像信号、および長波長領域の光像に対する長波長側映像信号をそれぞれ生成する。短波長側画像処理部３２は、波長選択光学系３１から順次出力される短波長側映像信号を画像処理してデジタル化した短波長側映像信号を順次生成する。短波長側差画像抽出部３３は、短波長側画像処理部３２から出力される短波長側映像信号をフレーム単位で記憶しながら、現フレームの短波長側映像信号と１フレーム前の短波長側映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした短波長側映像信号を生成して映像合成部３６に供給する。長波長側画像処理部３４は、波長選択光学系３１から順次出力される長波長側映像信号を画像処理してデジタル化した長波長側映像信号を順次生成する。長波長側差画像抽出部３５は、この長波長側画像処理部３４から出力される長波長側映像信号をフレーム単位で記憶しながら、現フレームの長波長側映像信号と１フレーム前の長波長側映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした長波長側映像信号を生成する。映像合成部３６は、短波長側差画像抽出部３３から出力される短波長側映像信号と、長波長側差画像抽出部３５から出力される長波長側映像信号とを加算して合成テレビ信号を生成する。
【００６８】
前記波長選択光学系３１は、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、ビームスプリッタ４４とを備えている。液晶フィルタ３７は、図１に示す各液晶フィルタ５と同様に構成され、被写体からの光像（白色の光像）を取り込むとともに、入力される交流電圧に応じて、短波長域の光像、長波長域の光像を抽出する。レンズ３８は、液晶フィルタ３７によって選択された短波長域の光像、長波長域の光像を集光しながら、所定距離だけ後方に結像させる。ビームスプリッタ４４は、入射面３９に入射された短波長域の光像の半分、長波長域の光像の半分を透過させて、第２出射面４０から出射させるとともに、短波長域の光像の残り半分、長波長域の光像の残り半分を反射させる反射透過面４１、この反射透過面４１で反射された短波長域の光像、長波長域の光像を全反射させて、第１出射面４２から、第２出射面４０から出射される短波長域の光像、長波長域の光像と同じ左右方向となった短波長域の光像、長波長域の光像を出射させる全反射面４３を有し、レンズ３８によって集光された短波長域の光像、長波長域の光像を２等分して、第１出射面４２、第２出射面４０からそれぞれ出力する。
【００６９】
さらに、波長選択光学系３１は、光学的バンドパスフィルタ４５と、短波長側撮像素子４６と、光学的バンドパスフィルタ４７と、長波長側撮像素子４８とを備えている。光学的バンドパスフィルタ４５は、ビームスプリッタ４４の第１出射面４２から出射される短波長領域側の光像を透過させる。短波長側撮像素子４６は、ＣＣＤ、ＭＯＳ、ＣＰＤ、ＳＩＴ、ＡＭＩなど、シリコンを用いた固体撮像素子またはＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなど赤外線領域で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、または非晶質セレンなど、紫外線や短波長可視光で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、あるいはプランビコン、サチコン、ビジコン、カルニコン、ハーピコンなどの撮像管のいずれかによって構成され、光学的バンドパスフィルタ４５から出射される短波長領域側の光像を光／電変換し、短波長側映像信号を順次サイクリックに生成する。光学的バンドパスフィルタ４７は、ビームスプリッタ４４の第２出射面４０から出射される長波長領域側の光像を透過させる。長波長側撮像素子４８は、短波長側撮像素子４６と同様に構成され、光学的バンドパスフィルタ４７から出射される長波長領域側の光像を光／電変換し、長波長側映像信号を順次サイクリックに生成する。
【００７０】
この際、レンズ３８と短波長側撮像素子４６との間の光路長と、レンズ３８と長波長側撮像素子４８との間の光路長とが等しくなるように、ビームスプリッタ４４内の各光路長が設定される。
【００７１】
短波長側画像処理部３２は、図９に示すように、ヘッドアンプ回路４９と、映像処理回路５０と、Ａ／Ｄ変換回路５１とを備え、波長選択光学系３１から出力される短波長側映像信号に対し、前置増幅処理、液晶フィルタ３７の透過領域補償処理、液晶フィルタ３７の透過率補償処理などを行い、これによって得られた短波長側映像信号をデジタル化して、短波長側差画像抽出部３３に供給する。ヘッドアンプ回路４９は、波長選択光学系３１から順次出力される短波長側映像信号を一定の増幅率で増幅する。映像処理回路５０は、ヘッドアンプ回路４９から順次出力される短波長側映像信号に対し、予め設定されている画像処理、例えば液晶フィルタ３７の透過領域補償、液晶フィルタ３７の透過率補償などを行う。Ａ／Ｄ変換回路５１は、映像処理回路５０から順次出力される短波長側映像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル化された短波長側映像信号を生成する。
【００７２】
短波長側差画像抽出部３３は、フレームメモリ回路５２と、差分回路５３と、絶対値回路５４と、Ｄ／Ａ変換回路５５と、増幅回路５６とを備えており、入力されている垂直同期信号に基づき、短波長側画像処理部３２からデジタル化された短波長側映像信号が出力されたとき、これを取り込んで記憶するとともに、短波長側画像処理部３２からデジタル化された短波長側映像信号が出力されたとき、この短波長側映像信号と、記憶している１フレーム前の短波長側映像信号とを画素単位で比較して、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算して、これによって得られた両信号の差を示す短波長側差分映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした短波長側映像信号）をアナログ化して増幅した後、映像合成部３６に供給する。
【００７３】
また、長波長側画像処理部３４は、図１０に示すように、ヘッドアンプ回路５７と、映像処理回路５８と、Ａ／Ｄ変換回路５９とを備えている。ヘッドアンプ回路５７は、波長選択光学系３１から順次出力される長波長側映像信号を一定の増幅率で増幅する。映像処理回路５８は、ヘッドアンプ回路５７から順次出力される長波長側映像信号に対し、予め設定されている画像処理、例えば液晶フィルタ３７の透過領域補償、液晶フィルタ３７の透過率補償などを行う。Ａ／Ｄ変換回路５９は、映像処理回路５８から順次出力される長波長側映像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル化された長波長側映像信号を生成して長波長側差画像抽出部３５に供給する。
【００７４】
長波長側差画像抽出部３５は、フレームメモリ回路６０と、差分回路６１と、絶対値回路６２と、Ｄ／Ａ変換回路６３と、増幅回路６４とを備え、入力されている垂直同期信号に基づき、長波長側画像処理部３４からデジタル化された長波長側映像信号が出力されたとき、これを取り込んで記憶するとともに、長波長側画像処理部３４からデジタル化された長波長側映像信号が出力されたとき、この長波長側映像信号と、記憶している１フレーム前の長波長側映像信号とを画素単位で比較して、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算し、これによって得られた長波長側映像信号と長波長側映像信号との差を示す長波長側映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした長波長側映像信号）をアナログ化して増幅した後、映像合成部３６に供給する。
【００７５】
映像合成部３６は、図８に示すように、加算回路６５と、増幅回路６６とを備えている。加算回路６５は、短波長側差画像抽出部３３から出力される短波長側映像信号と、長波長側差画像抽出部３５から出力される長波長側映像信号とを加算して合成テレビ信号を生成する。増幅回路６６は、加算回路６５から出力される合成テレビ信号を増幅してディスプレイ装置などに供給し、これにより油膜像などを画像化する。
【００７６】
このように、この実施の形態では、波長選択光学系３１によって、油膜が浮かんだ海面などを撮影して、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを順次生成しながら、短波長側画像処理部３２、長波長側画像処理部３４によって、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを画像処理して、デジタル化した短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成した後、短波長側差画像抽出部３３によって短波長側映像信号と、短波長側映像信号との差を抽出して、水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした短波長側映像信号を生成するとともに、長波長側差画像抽出部３５によって長波長側映像信号と、長波長側映像信号との差を抽出して、水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くした長波長側映像信号を生成し、これらを合成した合成テレビ信号をディスプレイ装置に供給するようにしているので、水面の状態がどのような状態であっても、水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストで画像として検出することができる。
【００７７】
これによって、従来、ヘリコプタや航空機などから目視観察で遭難現場などを探索しても、油膜の発見が困難な場合、例えば海面からの反射光が強い場合（逆光状態）、雨天の場合、波浪が高い場合などでも、海面の状態に関わらず、遭難した航空機や船舶などの油膜が海面上に浮いているとき、これを確実に検出して、遭難現場などを見つけ出すことができる。
【００７８】
また、この実施の形態では、撮影した海面などに油膜や有機膜などがあるときにのみ、短波長側差画像抽出部３３、長波長側差画像抽出部３５から出力される短波長側映像信号、長波長側映像信号がゼロ以外の値になるようにしているので、映像合成部３６から出力される合成テレビ信号を判定回路（図示は省略する）に導き、予め設定されているしきい値を越えているかどうかを判定させるだけで、遭難現場の探索を容易に自動化することができる。これによって、ヘリコプタや航空機などに、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０を複数搭載し、各波長選択型液晶カメラ装置３０によって、全方位を同時に探索させ、油膜などの有無を自動判定させれば、従来の目視による場合に比べて、格段に探索効率を向上させて、迅速な災害救助を行うことができる。
【００７９】
また、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置とを組み合わせることにより、油膜の位置を瞬時に決定することができ、これによって遭難現場などの発見を一層、迅速化させることができるとともに、タンカーなどの原油流出状況をリアルタイムで、容易に地図化することができる。
【００８０】
＜第２の実施の形態の第１変形例＞
また、図８に示す波長選択型カメラ装置３０では、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、ビームスプリッタ４４と、２つの光学的バンドパスフィルタ４５、４７と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１を使用するようにしているが、図１１に示すように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型バンドパスフィルタ６７と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１ａを使用するようにしても良い。
【００８１】
この場合、プリズム型バンドパスフィルタ６７は、プリズム６９と、プリズム７４と、光学的ローパスフィルタ７５と、光学的ハイパスフィルタ７７と、光学的ローパスフィルタ７９とを備えている。プリズム６９は、前面６８側が４５度にカットされたプリズムである。プリズム７４は、前面７０（後面７１）と斜面７２、７３とのなす角度が４５度、１３５度になるようにカットされた並行四辺形型のプリズムである。光学的ローパスフィルタ７５は、プリズム７４の斜面７３とプリズム６９の前面６８との接合面に配置され、図１２、図１３に示すようなローパス特性で、入射した光像のうち、長波長領域に属する光像を透過させるとともに、短波長領域に属する光像を反射させる。光学的ハイパスフィルタ７７は、プリズム６９の出射面７６に接合され、図１２に示すように、光学的ローパスフィルタ７５の透過波長特性のカットオフ波長λ７５（但し、ここでは、光学的ローパスフィルタ７５の透過率が最大透過率の５０％になる波長をカットオフ波長と定義する）より長波長側にシフトしたカットオフ波長特性を持ち、光学的ローパスフィルタ７５を透過した長波長側の光像のうち、カットオフ波長λ７７より短い波長の光像（斜線部分の光像）を透過させる。光学的ローパスフィルタ７９は、プリズム７４の出射面７８（後面７１）に接合され、図１３に示すように、光学的ローパスフィルタ７５の反射波長特性のカットオフ波長λ７５より短波長側にシフトしたカットオフ波長λ７９を持ち、光学的ローパスフィルタ７５で反射された短波長側の光像のうち、カットオフ波長λ７９より長い波長の光像（斜線部分の光像）を透過させる。
【００８２】
勿論、このプリズム型バンドパスフィルタ６７でも、レンズ３８と短波長側撮像素子４６との間の光路長と、レンズ３８と長波長側撮像素子４８との間の光路長とが同じくなるように、プリズム型バンドパスフィルタ６７内の各光路長が設定される。
【００８３】
この波長選択光学系３１ａにおいては、液晶フィルタ３７によって選択された短波長域の光像、長波長域の光像が出力され、これがレンズ３８によって集光されながら、入射面（前面７０）８０に入射したとき、光学的ローパスフィルタ７５のフィルタリング動作、光学的ハイパスフィルタ７７のフィルタリング動作によって、図１２に示すように、波長λａを中心とする長波長領域に属する光像を選択して、これを長波長側撮像素子４８に入射させ、長波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成させるとともに、光学的ローパスフィルタ７５のフィルタリング動作、光学的ローパスフィルタ７９のフィルタリング動作によって、図１３に示すように、波長λｂを中心とする短波長領域に属する光像を選択して、これを短波長側撮像素子４６に入射させ、短波長側映像信号を生成させる。
【００８４】
このように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型バンドパスフィルタ６７と、短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１ａを使用しても、液晶フィルタ３７によって選択された短波長域の光像、長波長域の光像を左右が反転されていない２つの光像に２等分して、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成することができる。
【００８５】
＜第２の実施の形態の第２変形例＞
また、図１１に示す第１変形例では、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型バンドパスフィルタ６７と、短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８とによって波長選択光学系３１ａを構成するようにしているが、図１４に示すように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型ローパスフィルタ８１と、光学的ローパスフィルタ８２と、光学的ハイパスフィルタ８３と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって波長選択光学系３１ｂを構成し、この波長選択光学系３１ｂを使用して被写体からの光像を波長弁別し、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成するようにしても良い。
【００８６】
この場合、プリズム型ローパスフィルタ８１は、プリズム８５と、プリズム９０と、光学的ローパスフィルタ９１とを備えている。プリズム８５は、前面８４側が４５度にカットされたプリズムである。プリズム９０は、前面８６（後面８７）と斜面８８、８９とのなす角度が４５度、１３５度になるようにカットされた並行四辺形型のプリズムである。光学的ローパスフィルタ９１は、プリズム９０の斜面８９とプリズム８５の前面８４との接合面に配置され、図１１に示す光学的ローパスフィルタ７５と同じローパス特性で、入射した光像のうち、長波長領域に属する光像を透過させるとともに、短波長領域に属する光像を反射させる。
【００８７】
このプリズム型ローパスフィルタ８１では、レンズ３８から短波長域の光像、長波長域の光像が入射面（前面８６）９２に入射したとき、光学的ローパスフィルタ９１のフィルタリング動作によって、長波長側の光像を透過させ、これを出射面９３から出射させて、光学的ハイパスフィルタ８３に入射させるとともに、光学的ローパスフィルタ９１によって、短波長側の光像を反射させた後、これを全反射面９４で反射させて、出射面９５から出射させ、光学的ローパスフィルタ８２に入射させる。
【００８８】
光学的ローパスフィルタ８２は、図１１に示す光学的ローパスフィルタ７９と同様なローパス特性（図１３に示すローパス特性）を持つフィルタ板によって構成されており、プリズム型ローパスフィルタ８１の出射面９５から出射される短波長側の光像のち、図１３に示すように、波長λｂを中心とする短波長側の光像を選択し、これを短波長側撮像素子４６に入射させ、短波長側映像信号を生成させる。
【００８９】
また、光学的ハイパスフィルタ８３は、図１１に示す光学的ハイパスフィルタ７７と同様なハイパス特性（図１２に示すハイパス特性）を持つフィルタ板によって構成されており、プリズム型ローパスフィルタ８１の出射面９３から出射される長波長側の光像のうち、図１２に示すように、波長λａを中心とする長波長側の光像を選択して、これを長波長側撮像素子４８に入射させ、長波長側映像信号を生成させる。
【００９０】
このように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型ローパスフィルタ８１と、光学的ローパスフィルタ８２と、光学的ハイパスフィルタ８３と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１ｂを使用しても、被写体からの光像を波長弁別し、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成することができる。
【００９１】
＜第２の実施の形態の第３変形例＞
また、図１４に示す第２変形例では、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型ローパスフィルタ８１と、光学的ローパスフィルタ８２と、光学的ハイパスフィルタ８３と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって波長選択光学系３１ｂを構成するようにしているが、図１５に示すように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型ローパスフィルタ９６と、２つの光学的バンドパスフィルタ９７、９８と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって波長選択光学系３１ｃを構成し、この波長選択光学系３１ｃを使用して、被写体からの光像を波長弁別し、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成するようにしても良い。
【００９２】
この場合、プリズム型ローパスフィルタ９６は、プリズム１００と、プリズム１０５と、光学的ローパスフィルタ１０６とを備えている。プリズム１００は、前面９９側が４５度にカットされたプリズムである。プリズム１０５は、前面１０１（後面１０２）と斜面１０３、１０４とのなす角度が４５度、１３５度になるようにカットされた並行四辺形型のプリズムである。光学的ローパスフィルタ９６は、プリズム１０５の斜面１０４とプリズム１００の前面９９との接合面に配置され、図１４に示す光学的ローパスフィルタ９１と同じローパス特性で、入射した光像のうち、長波長領域に属する光像を透過させるとともに、短波長領域に属する光像を反射させる。そして、このプリズム型ローパスフィルタ９６では、レンズ３８から短波長域の光像、長波長域の光像が入射面１０７に入射したとき、光学的ローパスフィルタ１０６のフィルタリング動作によって、長波長領域に属する光像を透過させて、これを出射面１０８から出射させ、光学的バンドパスフィルタ９８に入射させるとともに、光学的ローパスフィルタ１０６によって、短波長側の光像を反射させた後、これを全反射面１０９で反射させて、出射面１１０から出射させ、光学的バンドパスフィルタ９７に入射させる。
【００９３】
光学的バンドパスフィルタ９７は、図１６に示すように、光学的ローパスフィルタ１０６のローパスフィルタリング特性によって選択された短波長側の光像中から波長λｄを中心として、所定領域に含まれる波長の光を抽出するバンドパス特性を持つフィルタ板によって構成されており、プリズム型ローパスフィルタ９６の出射面１１０から出射される短波長側の光像のうち、図１６に示すように、波長λｄを中心とする所定波長領域の光像を選択して、これを短波長側撮像素子４６に入射させ、短波長側映像信号を生成させる。
【００９４】
また、光学的バンドパスフィルタ９８は、図１７に示すように、光学的ローパスフィルタ１０６のローパスフィルタリング特性によって選択された長波長域の光像中から波長λｃを中心として、所定領域に含まれる波長の光を抽出するバンドパス特性を持つフィルタ板によって構成されており、プリズム型ローパスフィルタ９６の出射面１０８から出射される長波長側の光像、長波長側の光像のうち、図１７に示すように、波長λｃを中心とする所定波長領域の光像を選択して、これを長波長側撮像素子４８に入射させ、長波長側映像信号を生成させる。
【００９５】
このように、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、プリズム型ローパスフィルタ９６と、２つの光学的バンドパスフィルタ９７、９８と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって波長選択光学系３１ｃを構成し、この波長選択光学系３１ｃを使用しても、被写体からの光像を波長弁別し、短波長側映像信号と、長波長側映像信号とを生成することができる。
【００９６】
＜第２の実施の形態の第４変形例＞
また、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０では、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、ビームスプリッタ４４と、２つの光学的バンドパスフィルタ４５、４７と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１を使用するようにしているが、この波長選択光学系３１を構成している２つの光学的バンドパスフィルタ４５、４７を取り除いた波長選択光学系を使用しても良い。
【００９７】
また、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０では、液晶フィルタ３７と、レンズ３８と、ビームスプリッタ４４と、２つの光学的バンドパスフィルタ４５、４７と、短波長側撮像素子４６と、長波長側撮像素子４８とによって構成される波長選択光学系３１を使用するようにしているが、この波長選択光学系３１を構成しているビームスプリッタ４４に代えて、図１４に示すプリズム型ローパスフィルタ８１を設けるとともに、２つの光学的バンドパスフィルタ４５、４７を取り除いた波長選択光学系を使用しても良い。
【００９８】
＜第２の実施の形態の第５変形例＞
また、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０では、交流電圧を印加していないとき、液晶の常光屈折率だけを感じる光線を選択し、また交流電圧を印加しているとき、常光屈折率と異常光屈折率との両方に感じる光線を選択して、各光線を短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８に入射させるようにしているが、液晶フィルタ３７の前、後ろ、レンズ３８の後ろに、または短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８の前に、偏光フィルム（あるいは、偏光板）を配置し、この偏光フィルムによって、常光屈折率だけを感じる光線を取り除いて、短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８に入射させるようにしても良い。
【００９９】
このようにしても、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０と同様に、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストで画像として検出することができる。
【０１００】
＜第２の実施の形態の第６変形例＞
また、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０では、波長選択型光学系３１と、短波長側画像処理部３２と、短波長側差画像抽出部３３と、長波長側画像処理部３４と、長波長側差画像抽出部３５と、映像合成部３６とを１つの筐体内に入れてカメラ装置を構成するようにしているが、映像合成部３６の全てと、短波長側差画像抽出部３３の全てと、長波長側差画像抽出部３５の全てと、短波長側画像処理部３２の全てまたは一部と、長波長側画像処理部３４の全てまたは一部とをカメラ装置から分離するようにしても良い。
【０１０１】
このようにすることにより、カメラ装置部分を小型、軽量化して、カメラ装置の取扱いや操作などを容易にすることができる。
【０１０２】
《発明の第３の実施の形態の説明》
＜第３の実施の形態の基本説明＞
図１８は本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。なお、この図においては、説明を簡単にするために、本発明の説明に係わりのない部分、例えば入射光量を減衰させるアイリスやＮＤフィルタなど、カメラ装置を構成するのに必要な部品、駆動回路、映像処理回路などにパルス信号を送るパルス発生回路、映像の輪郭を強調する輪郭補償回路、電源回路などを省略してある。
【０１０３】
この図に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１は、フルカラー波長選択光学系１１２と、Ｒ色画像処理部１１３と、Ｒ色差画像抽出部１１４とを備えている。フルカラー波長選択光学系１１２は、被写体からの光像を取り込んで、Ｒ、Ｇ、Ｂの三原色に分離するとともに、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に、短波長域の光像、長波長域の光像を抽出して、光電変換し、Ｒ光像に対する短波長域の映像信号（Ｒ色短波長域映像信号）、長波長域の映像信号（Ｒ色長波長域映像信号）、Ｇ光像に対する短波長域の映像信号（Ｇ色短波長域映像信号）、長波長域の映像信号（Ｇ色長波長域映像信号）、Ｂ光像に対する短波長域の映像信号（Ｂ色短波長域映像信号）、長波長域の映像信号（Ｂ色長波長域映像信号）を順次生成する。Ｒ色画像処理部１１３は、このフルカラー波長選択光学系１１２から順次出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号を画像処理してデジタル化したＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号を順次生成する。Ｒ色差画像抽出部１１４は、Ｒ色画像処理部１１３から出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号の少なくともいずれか一方をフレーム単位で記憶しながら、これらＲ色短波長域映像信号とＲ色長波長域映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＲ色映像信号を生成する。
【０１０４】
さらに、波長選択型液晶カメラ装置１１１は、Ｇ色画像処理部１１５と、Ｇ色差画像抽出部１１６と、Ｂ色画像処理部１１７と、Ｂ色差画像抽出部１１８と、エンコーダ回路１１９とを備えている。Ｇ色画像処理部１１５は、フルカラー波長選択光学系１１２から順次出力されるＧ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号を画像処理してデジタル化したＧ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号を順次生成する。Ｇ色差画像抽出部１１６は、Ｇ色画像処理部１１５から出力されるＧ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号の少なくともいずれか一方をフレーム単位で記憶しながら、これらＧ色短波長域映像信号とＧ色長波長域映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＧ色映像信号を生成する。Ｂ色画像処理部１１７は、フルカラー波長選択光学系１１２から順次出力されるＢ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号を画像処理してデジタル化したＢ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号を順次生成する。Ｂ色差画像抽出部１１８は、Ｂ色画像処理部１１７から出力されるＢ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号の少なくともいずれか一方をフレーム単位で記憶しながら、これらＢ色短波長域映像信号とＢ色長波長域映像信号との差に基づき、海面や水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＢ色映像信号を生成する。エンコーダ回路１１９は、Ｒ色差画像抽出部１１４、Ｇ色差画像抽出部１１６、Ｂ色差画像抽出部１１８からそれぞれ出力されるＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号を合成して、合成カラーテレビ信号を生成する。
【０１０５】
フルカラー波長選択光学系１１２は、図１、図８に示す液晶フィルタ５、３７と同様に、液晶フィルタ１２０と、レンズ１２１と、ダイクロイックプリズム１２３と、Ｒ色撮像素子１２４と、Ｇ色撮像素子１２５と、Ｂ色撮像素子１２６とを備えており、被写体からの光像（白色の光像）を取り込むとともに、入力される交流電圧に応じて、光像を構成する短波長域の光像と、光像を構成する長波長域の光像とを順次サイクリックに抽出しながら、これら短波長域の光像と、長波長域の光像とをＲ色の光像、Ｇ色の光像、Ｂ色の光像とに分離した後、これらＲ色の光像、Ｇ色の光像、Ｂ色の光像をそれぞれ光電変換し、これによって得られたＲ色短波長域映像信号と、Ｒ色長波長域映像信号とをＲ色画像処理部１１３に順次供給し、またＧ色短波長域映像信号と、Ｇ色長波長域映像信号とをＧ色画像処理部１１５に順次供給し、さらにＢ色短波長域映像信号と、Ｂ色長波長域映像信号とをＢ色画像処理部１１７に順次供給する。液晶フィルタ１２０は、被写体からの光像（白色の光像）を取り込むとともに、入力される交流電圧に応じて、短波長域の光像、長波長域の光像を抽出する。レンズ１２１は、この液晶フィルタ１２０によって抽出された短波長域の光像、長波長域の光像を集光させて、所定距離だけ後方に結像させる。ダイクロイックプリズム１２３は、レンズ１２１によって集光されている短波長域の光像、長波長域の光像をＲ色の光像とＧ色の光像とＢ色の光像とに分離する。Ｒ色撮像素子１２４は、ＣＣＤ、ＭＯＳ、ＣＰＤ、ＳＩＴ、ＡＭＩなど、シリコンを用いた固体撮像素子またはＧａＡｓ、ＩｎＧａＡｓなど赤外線領域で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、または非晶質セレンなど、紫外線や短波長可視光で高い感度を示す材料を用いた固体撮像素子、あるいはプランビコン、サチコン、ビジコン、カルニコン、ハーピコンなどの撮像管のいずれかによって構成され、ダイクロイックプリズム１２３から出射されるＲ色の短波長域の光像、長波長域の光像を光／電変換し、Ｒ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号を順次サイクリックに生成する。Ｇ色撮像素子１２５は、Ｒ色撮像素子１２４と同様に構成され、ダイクロイックプリズム１２３から出射されるＧ色の短波長域の光像、長波長域の光像を光／電変換し、Ｇ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号を順次サイクリックに生成する。Ｂ色撮像素子１２６は、Ｒ色撮像素子１２４、Ｇ色撮像素子１２５と同様に構成され、ダイクロイックプリズム１２３から出射されるＢ色の短波長域の光像、長波長域の光像を光／電変換し、Ｂ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号を順次サイクリックに生成する。
【０１０６】
Ｒ色画像処理部１１３は、図１９に示すように、ヘッドアンプ回路１２７と、映像処理回路１２８と、Ａ／Ｄ変換回路１２９とを備えており、フルカラー波長選択光学系１１２から出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号に対し、前置増幅処理、液晶フィルタ１２０の透過領域補償処理、液晶フィルタ１２０の透過率補償処理などを行い、これによって得られたＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号をデジタル化して、Ｒ色差画像抽出部１１４に供給する。ヘッドアンプ回路１２７は、フルカラー波長選択光学系１１２から順次出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号を一定の増幅率で増幅する。映像処理回路１２８は、ヘッドアンプ回路１２７から順次出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号に対し、予め設定されている画像処理、例えば液晶フィルタ１２０の透過領域補償、液晶フィルタ１２０の透過率補償などを行う。Ａ／Ｄ変換回路１２９は、この映像処理回路１２８から順次出力されるＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号をＡ／Ｄ変換して、デジタル化されたＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号を生成する。
【０１０７】
Ｒ色差画像抽出部１１４は、フレームメモリ回路１３０と、差分回路１３１と、絶対値回路１３２と、Ｄ／Ａ変換回路１３３と、増幅回路１３４とを備え、入力されている垂直同期信号に基づき、Ｒ色画像処理部１１３からデジタル化されたＲ色短波長域映像信号が出力されたとき、これを取り込んで記憶するとともに、Ｒ色画像処理部１１３からデジタル化されたＲ色長波長域映像信号が出力されたとき、このＲ色長波長域映像信号と、記憶しているＲ色短波長域映像信号とを画素単位で比較して、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算し、これによって得られたＲ色短波長域映像信号とＲ色長波長域映像信号との差を示すＲ色映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＲ色映像信号）をアナログ化して、エンコーダ回路１１９に供給する。フレームメモリ回路１３０は、入力されている垂直同期信号に基づき、Ｒ色画像処理部１１３から出力されるデジタル化されたＲ色短波長域映像信号、Ｒ色長波長域映像信号のうち、予め設定されている波長領域の映像信号、例えばＲ色短波長域映像信号をフレーム単位で取り込んで、記憶した後、Ｒ色画像処理部１１３からＲ色長波長域映像信号が出力されたとき、これに同期して、記憶しているＲ色短波長域映像信号を出力する。差分回路１３１は、入力されている垂直同期信号に基づき、フレームメモリ回路１３０から出力されるＲ色短波長域映像信号とＲ色画像処理部１１３から出力されるＲ色長波長域映像信号とを画素単位で比較し、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算してＲ色短波長域映像信号とＲ色長波長域映像信号との差を示すＲ色映像信号を生成する。対値回路１３２は、差分回路１３１から出力されるＲ色映像信号の絶対値を演算する。Ｄ／Ａ変換回路１３３は、この絶対値回路１３２から出力されるデジタル信号形式のＲ色映像信号をアナログ信号形式のＲ色映像信号に変換する。増幅回路１３４は、Ｄ／Ａ変換回路１３３から出力されるＲ色映像信号を増幅する。
【０１０８】
また、Ｇ色画像処理部１１５は、Ｒ色画像処理部１１５と同様、図２０に示すように、ヘッドアンプ回路１２７と、映像処理回路１２８と、Ａ／Ｄ変換回路１２９とを備えており、フルカラー波長選択光学系１１２から出力されるＧ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号に対し、前置増幅処理、液晶フィルタ１２０の透過領域補償処理、液晶フィルタ１２０の透過率補償処理などを行い、これによって得られたＧ色短波長域映像信号、Ｇ色長波長域映像信号をデジタル化して、Ｇ色差画像抽出部１１６に供給する。
【０１０９】
Ｇ色差画像抽出部１１６は、Ｒ色差画像抽出部１１４と同様、フレームメモリ回路１３０と、差分回路１３１と、絶対値回路１３２と、Ｄ／Ａ変換回路１３３と、増幅回路１３４とを備えており、入力されている垂直同期信号に基づき、Ｇ色画像処理部１１５からデジタル化されたＧ色短波長域映像信号が出力されたとき、これを取り込んで記憶するとともに、Ｇ色画像処理部１１５からデジタル化されたＧ色長波長域映像信号が出力されたとき、このＧ色長波長域映像信号と、記憶しているＧ色短波長域映像信号とを画素単位で比較して、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算し、これによって得られたＧ色短波長域映像信号とＧ色長波長域映像信号との差を示すＧ色映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＧ色映像信号）をアナログ化して、エンコーダ回路１１９に供給する。
【０１１０】
また、Ｂ色画像処理部１１７も前記Ｒ色画像処理部１１３、Ｇ色画像処理部１１５と同様、図２１に示すように、ヘッドアンプ回路１４３と、映像処理回路１４４と、Ａ／Ｄ変換回路１４５とを備えており、フルカラー波長選択光学系１１２から出力されるＢ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号に対し、前置増幅処理、液晶フィルタ１２０の透過領域補償処理、液晶フィルタ１２０の透過率補償処理などを行い、これによって得られたＢ色短波長域映像信号、Ｂ色長波長域映像信号をデジタル化して、Ｂ色差画像抽出部１１８に供給する。
【０１１１】
Ｂ色差画像抽出部１１８は、前記Ｒ色差画像抽出部１１４、Ｇ色差画像抽出部１１６と同様、フレームメモリ回路１４６と、差分回路１４７と、絶対値回路１４８と、Ｄ／Ａ変換回路１４９と、増幅回路１５０とを備えており、入力されている垂直同期信号に基づき、Ｂ色画像処理部１１７からデジタル化されたＢ色短波長域映像信号が出力されたとき、これを取り込んで記憶するとともに、Ｂ色画像処理部１１７からデジタル化されたＢ色長波長域映像信号が出力されたとき、このＢ色長波長域映像信号と、記憶しているＢ色短波長域映像信号とを画素単位で比較して、同じ空間座標の各画素同士のレベル差を演算し、これによって得られたＢ色短波長域映像信号とＢ色長波長域映像信号との差を示すＢ色映像信号（例えば、水面に浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＢ色映像信号）をアナログ化して、エンコーダ回路１１９に供給する。
【０１１２】
エンコーダ回路１１９は、Ｒ色差画像抽出部１１４から出力されるＲ色映像信号と、Ｇ色差画像抽出部１１６から出力されるＧ色映像信号と、Ｂ色差画像抽出部１１８から出力されるＢ色映像信号を取り込んで、これを予め設定されている合成方法で、合成して、合成カラーテレビ信号を生成し、これをディスプレイ装置などに供給し、油膜像などを画像化する。
【０１１３】
このように、この実施の形態では、フルカラー波長選択光学系１１２によって、油膜が浮かんだ海面などを撮影して、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎に、短波長域の映像信号と、長波長域の映像信号とを順次生成しながら、Ｒ色画像処理部１１３、Ｇ色画像処理部１１５、Ｂ色画像処理部１１７によってＲ、Ｇ、Ｂ毎に、短波長域の映像信号と、長波長域の映像信号とを画像処理して、デジタル化した短波長域の映像信号と、長波長域の映像信号とを生成した後、Ｒ色差画像抽出部１１４、Ｇ色差画像抽出部１１６、Ｂ色差画像抽出部１１８によってＲ、Ｇ、Ｂ毎に、短波長域の映像信号と、長波長域の映像信号との差を抽出して、水面などに浮かんだ油膜の映像や有機膜の映像などのコントラストを高くしたＲ、Ｇ、Ｂ毎の映像信号を生成し、これを合成して得られた合成カラーテレビ信号をディスプレイ装置に供給するようにしているので、水面の状態がどのような状態であっても、水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストでフルカラー画像として検出することができる。
【０１１４】
これによって、従来、ヘリコプタや航空機などから目視観察で遭難現場などを探索しても、油膜の発見が困難な場合、例えば海面からの反射光が強い場合（逆光状態）、雨天の場合、波浪が高い場合などでも、海面の状態に関わらず、遭難した航空機や船舶などの油膜が海面上に浮いているとき、これを確実に検出して、遭難現場などを見つけ出すことができる。
【０１１５】
また、この実施の形態では、撮影した海面などに油膜や有機膜などがあるときにのみ、Ｒ色差画像抽出部１１４、Ｇ色差画像抽出部１１６、Ｂ色差画像抽出部１１８から出力されるＲ色映像信号、Ｇ色映像信号、Ｂ色映像信号がゼロ以外の値になるようにしているので、エンコーダ回路１１９から出力される合成カラーテレビ信号を判定回路（図示は省略する）に導き、予め設定されているしきい値を越えているかどうかを判定させるだけで、遭難現場の探索を容易に自動化することができる。これによって、ヘリコプタや航空機などに、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１を複数搭載し、各波長選択型液晶カメラ装置１１１によって、全方位を同時に探索させ、油膜などの有無を自動判定させれば、従来の目視による場合に比べて、格段に探索効率を向上させて、迅速な災害救助を行うことができる。
【０１１６】
また、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１と、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置とを組み合わせることにより、油膜の位置を瞬時に決定することができ、これによって遭難現場などの発見を一層、迅速化させることができるとともに、タンカーなどの原油流出状況をリアルタイムで、容易に地図化することができる。
【０１１７】
＜第３の実施の形態の第１変形例＞
また、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１では、液晶フィルタ１２０によって被写体からの光像に含まれている短波長域の光像と、長波長域の光像とを交互に抽出し、ダイクロイックプリズム１２３によって、短波長域の光像と、長波長域の光像とをＲ色、Ｇ色、Ｂ色に分離して、Ｒ撮像素子１２４上、Ｇ撮像素子上１２５、Ｂ撮像素子１２６上にそれぞれ結像させるようにしているが、図２２に示すフルカラー波長選択光学系１１２ａのように、ダイクロイックプリズム１２３の前に、光学的バンドパスフィルタ１５１を配置し、この光学的バンドパスフィルタ１５１によって、液晶フィルタ１２０で選択された短波長域の光像と、長波長域の光像とをバンドパスフィルタリングして、波長範囲を絞り込んだ後、ダイクロイックプリズム１２３によって、Ｒ色、Ｇ色、Ｂ色に分離し、Ｒ色撮像素子１２４上、Ｇ色撮像素子１２５上、Ｂ色撮像素子１２６上にそれぞれ結像するようにしても良い。
【０１１８】
但し、この光学的バンドパスフィルタ１５１の半値全幅（Full width Half Maximum）をＲ色撮像素子１２４、Ｇ色撮像素子１２５、Ｂ色撮像素子１２６に入射する光像の半値全幅より広くすることが必要である。
【０１１９】
このようにしても、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１と同様に、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストのフルカラー画像として検出することができる。
【０１２０】
また、この第１変形例では、ダイクロイックプリズム１２３の前に、光学的バンドパスフィルタ１５１を配置するようにしているが、Ｒ撮像素子１２４、Ｇ撮像素子１２５、Ｂ撮像素子１２６の前であれば、液晶フィルタ１２０の前に１つの光学的バンドパスフィルタを配置しても、またダイクロイックプリズム１２３の後に３つの光学的バンドパスフィルタを配置しても良い。
【０１２１】
このように、Ｒ撮像素子１２４、Ｇ撮像素子１２５、Ｂ撮像素子１２６の前であれば、どこに光学的バンドパスフィルタを配置しても、この第１変形例と同じ効果を得ることができる。
【０１２２】
＜第３の実施の形態の第２変形例＞
また、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１では、液晶の常光屈折率だけを感じる光線と、電圧が印加されて、常光屈折率と異常光屈折率との両方に感じる光線とをＲ撮像素子１２４、Ｇ撮像素子１２５、Ｂ撮像素子１２６に入射させるようにしているが、図２３に示すフルカラー波長選択光学系１１２ｂのように、液晶フィルタ１２０の後ろに、偏光フィルム（あるいは、偏光板）１５２を配置し、この偏光フィルム１５２によって、常光屈折率だけを感じる光線を取り除いて、Ｒ撮像素子１２４、Ｇ撮像素子１２５、Ｂ撮像素子１２６に入射させるようにしても良い。
【０１２３】
このようにしても、図１８示す波長選択型液晶カメラ装置１１１と同様に、従来、検出が困難であった水面上の油膜や有機膜などを高いコントラストのフルカラー画像として検出することができる。
【０１２４】
また、この第２変形例では、液晶フィルタ１２０と、レンズ１２１との間に、偏光フィルム１５２を配置するようにしているが、Ｒ撮像素子１２４、Ｇ撮像素子１２５、Ｂ撮像素子１２６の前であれば、液晶フィルタ１２０の前、またはレンズ１２１の後ろ、あるいはダイクロイックプリズム１２３の各出射面などに偏光フィルムを配置しても良い。
【０１２５】
＜第３の実施の形態の第３変形例＞
また、図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１では、フルカラー波長選択型光学系１１２と、Ｒ色画像処理部１１３と、Ｒ色差画像抽出部１１４と、Ｇ色画像処理部１１５と、Ｇ色差画像抽出部１１６と、Ｂ色画像処理部１１７と、Ｂ色差画像抽出部１１８と、エンコーダ回路１１９とを１つの筐体内に入れてカメラ装置を構成するようにしているが、エンコーダ回路１１９の全てと、Ｒ色差画像抽出部１１４の全てと、Ｇ色差画像抽出部１１６の全てと、Ｂ色差画像抽出部１１８の全てと、Ｒ色画像処理部１１３の全てまたは一部と、Ｇ色画像処理部１１５の全てまたは一部と、Ｂ色画像処理部１１７の全てまたは一部とをカメラ装置から分離するようにしても良い。
【０１２６】
このようにすることにより、カメラ装置部分を小型、軽量化して、カメラ装置の取扱いや操作などを容易にすることができる。
【０１２７】
《第１〜第３の実施の形態で使用される液晶の説明》
また、上述した第１〜第３の実施の形態では、液晶フィルタ５、３７、１２０として、強誘電性液晶や反強誘電性液晶など、交流電圧の有無に応じて、一方の透過特性から他方の透過特性に素早く切り替えることができる、応答速度が優れた液晶フィルタを用いる場合、何に問題が発生しない。
【０１２８】
さらに、液晶フィルタ５、３７、１２０として、ネマチック液晶やコレステリック液晶など、交流電圧の有無に応じて、一方の透過特性から他方の透過特性に素早く切り替えることができない、応答速度が遅い液晶フィルタを用いた場合には、トランジェントな動作を考慮しなければならないことから、このような特性を持つ液晶をディスプレイ装置などに使用するときには、大きな問題になるが、本発明よる波長選択型液晶カメラ装置１、３０、１１１では、殆ど問題にならない。以下、この理由について、詳細に説明する。
【０１２９】
まず、各液晶フィルタ５、３７、１２０、例えば液晶フィルタ５を構成している各誘電体多層膜１０、１３のパワー反射率を“Ｒ”とし、液晶層１４に垂直に入射した光が液晶層１４内を１回だけ通過するときの位相変化量を“δ”とし、さらに入射光が直線偏光しているものと仮定すると、液晶層１４、各誘電体多層膜１０、１３など、液晶フィルタ５を構成している各層の光吸収率を無視したとき、液晶フィルタ５の透過率Ｔは、次式で表わすことができる。
【０１３０】
［数７］
Ｔ＝［１＋４Ｒｓｉｎ２（δ／２）／（１−Ｒ）２］−１    …（７）
そして、真空中における光の波長を“λ”とし、液晶層１４を構成している液晶の屈折率を“ｎ”、厚さを“Ｄ”とすると、位相変化量δは、次式で表わすこととができる。
【０１３１】
δ＝４πｎＤ／λ        …（８）
【０１３２】
ここで、“Ｒ＝０．７”として、（７）式、（８）式から透過率Ｔと、波長λとの関係を計算すると、図２４に示すグラフが得られ、このグラフから明らかなように、液晶層１４を構成している液晶の屈折率ｎが変化しても、中心波長（液晶フィルタ５の透過率Ｔが最大となる波長）がずれるだけで、透過率のカーブが変化しない。
【０１３３】
これにより、液晶の応答が遅い場合、波長フィルタ５が様々な波長を選択しながら、ある波長に落ち着くように動作し、このとき表１に示すように、水の屈折率が波長依存性を持つものの、液晶によって生じる程度の波長変化では、淡水や海水の屈折率が殆ど変化しないことから、液晶フィルタ５がトランジェントな動作をしても、海面上に油膜が無ければ、水面の明るさが一定になって、２つのフレーム間に信号のレベル差が無くなり、ディスプレイ装置上にゼロを示す画像が表示される。
【０１３４】
これに対し、図５に示すように、海面上に油膜がある場合には、波長が僅かに変化しても、油膜の反射光強度が大きく変化することから、液晶フィルタ５がトランジェントな動作をしても、２つのフレーム間に信号のレベル差が現われて、
ディスプレイ装置上に油膜の画像が表示される。
【０１３５】
ただし、トランジェントな特性を考慮すると、液晶フィルタ５を透過した２つの光量（太い実線の合計値と、細い実線の合計値）が常に一致するとは限らないことから、予め白紙など反射率が一定の物を撮影して、２つの異なる波長に対する光電変信号が一致するように、画像処理部３を構成している映像処理回路１６の透過率特性、反射率特性などを調整（セットアップ調整）しておく必要がある。
【０１３６】
また、強誘電性液晶なども、厳密に言えば、僅かなトランジェント効果が現われることから、ネマチック液晶と同様に、白紙などを撮影して、セットアップ調整を行っておく方が良い。
【０１３７】
また、稀なケースではあるが、油膜がある海面を撮影したとき、特定の入射角度からの光が入射されて、液晶フィルタ５から出力される短波長域の光像の光量と、長波長域の光像の光量とが一致することも考えられるが、このような特殊な場合でも、波長選択型液晶カメラ装置１は、様々な入射角度φ１からの光像が入射して画像化するため、油膜の存在を見失うことは無い。
【０１３８】
同様に、図２５に示すように、波や風などによって海面１５３が常に変動し、海面１５３が鏡面状態のときの入射角度よりも、多様な入射角度からの光像がヘリコプタ１５４に搭載された波長選択型液晶カメラ装置１に取り込まれることから、特定の入射角度で反射率が同じレベルになっても、他の入射角度で反射率が異なるレベルになり、油膜を見失うことが殆ど無い。
【０１３９】
特に、図８に示す波長選択型液晶カメラ装置３０などのように、短波長側の光像と、長波長側の光像とに分けている場合、あるいは図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置１１１などのように、Ｒ色の光像、Ｇ色の光像、Ｂ色の映像信号に分けている場合などのように、波長が異なる複数の映像信号を作成している場合には、いずれかの波長領域で、油膜や有機膜を検出することができることから、油膜や有機膜などを確実に検出して、油膜などを見失わないようにすることができる。
【０１４０】
《第１〜第３の実施の形態における油膜検出感度の説明》
次に、上述した各波長選択型液晶カメラ装置１、３０、１１１を使用して、海面上に浮いている油膜を検出する際における撮像素子７、短波長側撮像素子４６、長波長側撮像素子４８、Ｒ色撮像素子１２４、Ｇ色撮像素子１２５、Ｂ色撮像素子１２６などの分解能と、油膜検出感度の関係について説明する。
【０１４１】
＜静止状態での探査能力＞
まず、上述した各波長選択型液晶カメラ装置１、３０、１１１、例えば図１に示す波長選択型液晶カメラ装置１で使用されている撮像素子７の最小検出単位である各画素（ピクセル）が大きい場合や撮影距離が短い場合には、１つのピクセルに対し、入射角度φ１が異なる複数の光線が入射し、各ピクセルの出力が各光線の輝度を加算した値になる。
【０１４２】
この際、各光線毎の入射角度φ１が異なり、その角度差が大きいと、反射率から求めた輝度の波長依存性が緩和されて、油膜検出感度が低下する恐れがあることから、この点について詳細に説明する。
【０１４３】
今、波長選択型液晶カメラ装置１で使用される撮像素子７として、垂直画素数が“４５０”、水平画素数が“６００”程度の画素数に設定され、かつピクセルの受光部が正方形に形成される撮像素子を使用するものと仮定し、図２６に示すように、ヘリコプタ１５５に波長選択型液晶カメラ装置１を取り付けて、波長選択型液晶カメラ装置１の画像取込み角度（波長選択型液晶カメラ装置１の光軸１５６と被写体からの光線１５７、１５８とがなす最大角度）を所定の値、例えば“±２５度”になるようにレンズ６を調整するとともに、波長選択型液晶カメラ装置１の光軸１５６が海面１５９と直交するように、波長選択型液晶カメラ装置１の撮影方向を調整した状態で、海面１５９からの高さが３００〜１０００ｍとなるようにヘリコプタ１５５を飛ばして、海面１５９上に浮かんでいる油膜を探査する場合を考える。
【０１４４】
この場合、ヘリコプタ１５５が、例えば海面１５９から３００〜１０００ｍ上空、例えば８００ｍ上空を飛びながら、波長選択型液晶カメラ装置１によって海面１５９を撮影すると、図２７に示すように波長選択型液晶カメラ装置１の撮像素子７の撮影動作によって、１フレーム間に、海面１５９上で、直径“７４６ｍ”の円に内接する長方形の領域ＡＢＣＤ（約５９７ｍ×約４４８ｍ）を探査することができることから、海面１５９上の“約１ｍ２”の部分からの光線が撮像素子７を構成する１つのピクセルに入射される。
【０１４５】
この面積は、波やうねりなどによる海面１５９の揺らぎと比較すると、十分に小さな値であることから、本発明による波長選択型液晶カメラ装置１を使用するだけで、従来から使用されている通常の探索方法でも、十分な検出感度で、海面１５９に浮いている油膜を検出することができる。また、ハイビジョンテレビカメラ装置などの高解像度テレビカメラ装置で使用されている撮像素子を用いれば、分解できる最小面積Ｓを“０．２ｍ２”にすることができることから、探査能力をさらに向上させることができる。
【０１４６】
＜移動状態での探査能力、探査範囲＞
また、探査範囲を広げるために、ヘリコプタ１５５を移動させながら、海面１５９上に浮いている油膜を探査する場合には、上述した分解可能な最小面積Ｓまで、検出するには、ヘリコプタ１５５の飛行速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を以下に示す値にすることが望ましい。
【０１４７】
［数８］
Ｓ０．５≦（Ｖ×１０３）／（３．６×１０３×３０）      …（９）
このように、ヘリコプタ１５５の飛行速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）を規制しても、ヘリコプタ１５５の飛行速度Ｖが約１０８ｋｍ／ｈのとき、撮像素子７を構成する１ピクセル当たりの探査面積ＳをＳ≒１ｍ２にすることができ、これによって油膜検出時における十分な分解能を確保しながら、１時間当たり、“６４．８ｋｍ２（１０８×０．６ｋｍ２）”の広い範囲を探索することができる。
【０１４８】
＜高速移動状態での探査能力、探査範囲＞
また、このように、移動しながら探査する方法では、撮影方法として、連続撮影方法を使用することから、隣接したテレビフレーム間では、上下２画素列しか画像が変化しないようにすることができ、目視で映像信号の画像を観察して油膜などを検出する際には、これで十分であるが、本発明による波長選択型液晶カメラ装置１では、次段装置内に判定回路を設けることにより、ＣＣＤなどの撮像素子７が持つ垂直画素数に匹敵する距離毎に撮影を行うようにすれば、探査を行うヘリコプタ１５５などの飛行速度をさらに速くすることができ、これによってさらに広い範囲を捜索することができる。
【０１４９】
但し、このような方法で、撮影を行う場合には、撮像素子７の前に光シャッタを設け、この光シャッタを動作させて、各ピクセルに空間分解能以下の海面面積からの光を入れることが必要であることから、光シャッタの開口時間ｔと、探査を行うヘリコプタ１５５などの飛行速度Ｖ（ｋｍ／ｈ）とが次式を満たすようにすることが望ましい。
【０１５０】
［数９］
Ｓ０．５≦（Ｖ×１０３×ｔ）／（３．６×１０３）        …（１０）
これにより、ヘリコプタ１５５に搭載した波長選択型液晶カメラ装置１に設けた光シャッタの開口時間ｔを“ｔ＝５（ミリ秒）”にしたとき、“Ｖ≦７２０（ｋｍ／ｈ）”にすることができ、先の例に比べて、およそ６．７倍（７２０×０．６＝４３２ｋｍ２）に拡大することができる。
【０１５１】
さらに、１台のヘリコプタ１５５や航空機などに、波長選択型液晶カメラ装置１を複数台、搭載し、各波長選択型液晶カメラ装置１の撮影方向を互いに異ならせて、異なる方向を探査すれば、さらに探査範囲を拡大することができる。例えば、３台の波長選択型液晶カメラ装置１を使用して、左右および真下を同時に監視すれば、１時間当たりの探査範囲を約１３００ｋｍ２にすることができ、これによって１時間以内で、東京湾全域を隈無く探索することができる。
【０１５２】
＜光シャッタの選択＞
また、上述した光シャッタとしては、ネマチック液晶、コレステリック液晶、スメクチック液晶などの材料を使用することができる。この場合、光シャッタとして、９０度ねじれネマチック液晶を使用すれば、白色光を変調することができ、これによって広い波長範囲で利用することができ、またスメクチック液晶の一種である強誘電性液晶や反強誘電性液晶を使用すれば、１ミリ秒以下の高速度で、光画像をピックアップすることができる。
【０１５３】
また、光シャッタとして、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３、ＫＤＰ、ＤＫＤＰ、ＰＺＴ、ＧａＡｓなどの電気材料を用いることもできる。但し、各電気材料の特性として、非常に高速で光像の透過／不透過を制御することができるものの、駆動する際、大きな印加電圧が必要である。
【０１５４】
これらのことから、光シャッタとして、強誘電性液晶や反強誘電性液晶を使用することが望ましい。
【０１５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、海面からの反射光が強い場合でも、海面上などに浮いている油膜や有機膜、または液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜の汚れなどを高いコントラストで映像化することができ、これによって遭難現場やガラス基板の汚れなどを確実に見つけ出すことができる。
【０１５６】
また、海面からの反射光が強い場合でも、また海面がどのような状態であっても、海面上などに浮いている油膜や有機膜、または液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜の汚れなどを高いコントラストで映像化することができ、これによって遭難現場やガラス基板の汚れなどを確実に見つけ出すことができる。
【０１５７】
また、海面からの反射光が強い場合でも、また海面がどのような状態であっても、海面上などに浮いている油膜や有機膜、または液晶ディスプレイやプラズマディスプレイなどのガラス基板の表面に付着した油膜や有機膜の汚れなどを高いコントラストでカラー映像化することができ、これによって遭難現場やガラス基板の汚れなどを確実に見つけ出すことができる。
【０１５８】
また、ヘリコプタや航空機などで、探索範囲の上空を高速で飛行しながら、海面からの反射光が強い場合でも、また海面がどのような状態であっても、海面上などに浮いている油膜や有機膜などを高いコントラストで映像化することができ、これによって遭難現場などを迅速に、かつ確実に見つけ出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【図２】  図１に示す液晶フィルタの詳細な構成を示す断面図である。
【図３】  図１に示す液晶フィルタに入力される交流電圧と、各フレームとの関係を示す波形図である。
【図４】  図１に示す画像処理部、差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図５】  図１に示す波長選択型液晶カメラ装置の波長選択動作例を示すグラフである。
【図６】  図１に示す波長選択型液晶カメラ装置の第１変形例を示すブロック図である。
【図７】  図１に示す波長選択型液晶カメラ装置の第２変形例を示すブロック図である。
【図８】  本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第２の実施の形態を示すブロック図である。
【図９】  図１０に示す短波長側画像処理部、短波長側差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図１０】  図８に示す長波長側画像処理部、長波長側差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図１１】  図８に示す波長選択型液晶カメラ装置の第１変形例で使用される波長選択光学系を示すブロック図である。
【図１２】  図１１に示す波長選択光学系を構成する光学的ローパスフィルタ、光学的ハイパスフィルタの波長選択特性例を示すグラフである。
【図１３】  図１１に示す波長選択光学系を構成する各光学的ローパスフィルタの波長選択特性例を示すグラフである。
【図１４】  図８に示す波長選択型液晶カメラ装置の第２変形例で使用される波長選択光学系を示すブロック図である。
【図１５】  図８に示す波長選択型液晶カメラ装置の第３変形例で使用される波長選択光学系を示すブロック図である。
【図１６】  図１５に示す波長選択光学系を構成する光学的ローパスフィルタ、一方の光学的バンドパスフィルタの波長選択特性例を示すグラフである。
【図１７】  図１５に示す波長選択光学系を構成する光学的ローパスフィルタ、他方の光学的バンドパスフィルタの波長選択特性例を示すグラフである。
【図１８】  本発明による波長選択型液晶カメラ装置の第３の実施の形態を示すブロック図である。
【図１９】  図１８に示すＲ色画像処理部、Ｒ色差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図２０】  図１８に示すＧ色画像処理部、Ｇ色差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図２１】  図１８に示すＢ色画像処理部、Ｂ色差画像抽出部の詳細な回路構成を示すブロック図である。
【図２２】  図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置の第１変形例で使用されるフルカラー波長選択光学系を示すブロック図である。
【図２３】  図１８に示す波長選択型液晶カメラ装置の第２変形例で使用されるフルカラー波長選択光学系を示すブロック図である。
【図２４】  本発明による各波長選択型液晶カメラ装置で使用される各液晶フィルタの液晶屈折率と透過特性との関係を示すグラフである。
【図２５】  本発明による各波長選択型液晶カメラ装置の油膜検出動作の一例を示す模式図である。
【図２６】  本発明による各波長選択型液晶カメラ装置を使用して、海面上に浮いている油膜を検出する際の検出範囲を説明する側面図である。
【図２７】  本発明による各波長選択型液晶カメラ装置を使用して、海面上に浮いている油膜を検出する際の検出範囲を説明する模式図である。
【図２８】  従来から知られている一般的なフルカラーカメラ装置の一例を示すブロック図である。
【図２９】  海面上に浮いている油膜をモデル化した断面図である。
【図３０】  図２９に示す中層が厚さ１μｍで、かつ光を吸収しないときにおける反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図３１】  図２９に示す中層が厚さ１０μｍで、かつ光を吸収しないときにおける反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図３２】  図２９に示す中層が厚さ１μｍで、かつ光を吸収するときにおける反射率と波長との関係を示すグラフである。
【図３３】  図２９に示す中層が厚さ１０μｍで、かつ光を吸収するときにおける反射率と波長との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：波長選択型液晶カメラ装置、２：波長選択光学系、２ａ：波長選択光学系、２ｂ：波長選択光学系、３：画像処理部、４：差画像抽出部、５：液晶フィルタ、６：レンズ、７：撮像素子、８：透明基板、９：透明電極膜、１０：誘電体多層膜、１１：透明基板、１２：透明電極膜、１３：誘電体多層膜、１４：液晶層、１５：ヘッドアンプ回路、１６：映像処理回路、１７：Ａ／Ｄ変換回路、１８：フレームメモリ回路、１９：差分回路、２０：絶対値回路、２１：Ｄ／Ａ変換回路、２２：増幅回路、２３：光学的バンドパスフィルタ、２４：偏光フィルム、３０：波長選択型液晶カメラ装置、３１：波長選択光学系、３１ａ：波長選択光学系、３１ｂ：波長選択光学系、３１ｃ：波長選択光学系、３２：短波長側画像処理部、３３：短波長側差画像抽出部、３４：長波長側画像処理部、３５：長波長側差画像抽出部、３６：映像合成部、３７：液晶フィルタ、３８：レンズ、３９：入射面、４０：第２出射面、４１：反射透過面、４２：第１出射面、４３：全反射面、４４：ビームスプリッタ、４５：光学的バンドパスフィルタ、４６：短波長側撮像素子、４７：光学的バンドパスフィルタ、４８：長波長側撮像素子、４９：ヘッドアンプ回路、５０：映像処理回路、５１：Ａ／Ｄ変換回路、５２：フレームメモリ回路、５３：差分回路、５４：絶対値回路、５５：Ｄ／Ａ変換回路、５６：増幅回路、５７：ヘッドアンプ回路、５８：映像処理回路、５９：Ａ／Ｄ変換回路、６０：フレームメモリ回路、６１：差分回路、６２：絶対値回路、６３：Ｄ／Ａ変換回路、６４：増幅回路、６５：加算回路、６６：増幅回路、６７：プリズム型バンドパスフィルタ、６８：前面、６９：プリズム、７０：前面、７１：後面、７２：斜面、７３：斜面、７４：プリズム、７５：光学的ローパスフィルタ、７６：出射面、７７：光学的ハイパスフィルタ、７８：出射面、７９：光学的ローパスフィルタ、８０：入射面、８１：プリズム型ローパスフィルタ、８２：光学的ローパスフィルタ、８３：光学的ハイパスフィルタ、８４：前面、８５：プリズム、８６：前面、８７：後面、８８：斜面、８９：斜面、９０：プリズム、９１：光学的ローパスフィルタ、９２：入射面、９３：出射面、９４：全反射面、９５：出射面、９６：プリズム型ローパスフィルタ、９７：光学的バンドパスフィルタ、９８：光学的バンドパスフィルタ、９９：前面、１００：プリズム、１０１：前面、１０２：後面、１０３：斜面、１０４：斜面、１０５：プリズム、１０６：光学的ローパスフィルタ、１０７：入射面、１０８：出射面、１０９：全反射面、１１０：出射面、１１１：波長選択型液晶カメラ装置、１１２：フルカラー波長選択光学系、１１２ａ：フルカラー波長選択光学系、１１２ｂ：フルカラー波長選択光学系、１１３：Ｒ色画像処理部、１１４：Ｒ色差画像抽出部、１１５：Ｇ色画像処理部、１１６：Ｇ色差画像抽出部、１１７：Ｂ色画像処理部、１１８：Ｂ色差画像抽出部、１１９：エンコーダ回路、１２０：液晶フィルタ、１２１：レンズ、１２３：ダイクロイックプリズム、１２４：Ｒ色撮像素子、１２５：Ｇ色撮像素子、１２６：Ｂ色撮像素子、１２７：ヘッドアンプ回路、１２８：映像処理回路、１２９：Ａ／Ｄ変換回路、１３０：フレームメモリ回路、１３１：差分回路、１３２：絶対値回路、１３３：Ｄ／Ａ変換回路、１３４：増幅回路、１３５：ヘッドアンプ回路、１３６：映像処理回路、１３７：Ａ／Ｄ変換回路、１３８：フレームメモリ回路、１３９：差分回路、１４０：絶対値回路、１４１：Ｄ／Ａ変換回路、１４２：増幅回路、１４３：ヘッドアンプ回路、１４４：映像処理回路、１４５：Ａ／Ｄ変換回路、１４６：フレームメモリ回路、１４７：差分回路、１４８：絶対値回路、１４９：Ｄ／Ａ変換回路、１５０：増幅回路、１５１：光学的バンドパスフィルタ、１５２：偏光フィルム、１５３：海面、１５４：ヘリコプタ、１５５：ヘリコプタ、１５６：光軸、１５７：光線、１５８：光線、１５９：海面
【図１】
0003930164.tif 000004
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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