(57)【要約】【課題】低コストで小型化が可能な分光画像撮像装置、及び分光画像撮像方法を提供する。【解決手段】分光カメラは、一対の反射膜５４，５５、及び一対の反射膜５４，５５のギャップ寸法を変更可能な静電アクチュエーターを有する波長可変干渉フィルター５と、２次元アレイ構造に配置された複数の画素１２３を有し、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光する撮像部１２２と、撮像部１２２の各画素１２３に対して、当該画素に入射した光の中心波長を取得する受光波長取得部と、を備え、受光波長取得部は、各画素にて受光された光の一対の反射膜への入射位置における入射角に基づいた中心波長を取得する。【選択図】図６
2016011932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元アレイ構造に配置された複数の画素を有し、集光手段により導かれた光を受光する撮像部と、
一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のギャップ寸法を変更可能なギャップ変更部を有し、前記撮像部へ入射される光の光路上に配置された波長可変干渉フィルターと、
前記撮像部の各画素に対して、当該画素に入射した光の中心波長を取得する受光波長取得部と、を備え、
前記受光波長取得部は、前記各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における入射角に基づいた前記中心波長を取得する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光画像撮像装置において、
前記受光波長取得部は、前記撮像部及び前記集光手段の距離と、前記撮像部における中心に配置された画素から所定の画素までの距離とに基づいて、前記所定の画素において受光される光の中心波長を算出する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分光画像撮像装置において、
前記受光波長取得部は、前記集光手段により前記撮像部の最外周に配置される画素に入射された光に対する前記入射角と、前記撮像部における中心に配置された画素から前記最外周に配置される画素までの距離とに基づいて、前記撮像部及び前記集光手段の距離を算出する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光画像撮像装置において、
前記各画素に入射される光の中心波長を、複数の前記ギャップ寸法毎に記録するテーブルデータを記憶した記憶部を有し、
前記受光波長取得部は、前記テーブルデータに基づいて、各画素において受光される光の中心波長を取得する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の分光画像撮像装置において、
前記受光波長取得部は、前記各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における前記ギャップ寸法、及び前記入射角に基づいた前記中心波長を取得する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の分光画像撮像装置において、
前記ギャップ変更部により前記一対の反射膜のギャップ寸法を順次変化させる測定制御部と、
前記各画素で受光された同一波長の光の光量に基づいて、当該波長に対する分光画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載の分光画像撮像装置において、
前記各画素で受光される光の分光スペクトルを演算するスペクトル演算部を備えている
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の分光画像撮像装置において、
前記画像生成部は、前記各画素で受光される光の分光スペクトルに基づいて、前記各画素にて受光された同一波長の光に対する光量を取得し、当該波長に対する分光画像を生成する
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の分光画像撮像装置において、
前記波長可変干渉フィルターを有するフィルター部と、
前記撮像部、及び前記受光波長取得部を有する撮像本体と、を備え、
前記フィルター部が前記撮像本体に対して着脱自在に設けられている
ことを特徴とする分光画像撮像装置。
【請求項１０】
２次元アレイ構造に配置された複数の画素を有し、集光手段により導かれた光を受光する撮像部と、一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のギャップ寸法を変更可能なギャップ変更部を有し、前記撮像部への入射される光の光路上に配置された波長可変干渉フィルターと、を備えた分光画像撮像装置における分光画像撮像方法であって、
前記撮像部の各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における入射角に基づいた中心波長を取得し、
前記ギャップ変更部により前記一対の反射膜のギャップ寸法を順次変化させ、
前記各画素で受光された同一波長の光の光量に基づいて、当該波長に対する分光画像を生成する
ことを特徴とする分光画像撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光画像撮像装置、分光画像撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ファブリーペローエタロン（波長可変干渉フィルター）に入射光を入射させ、所定波長の光を透過させて撮像素子により撮像することで分光画像を撮像する分光画像撮像装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
波長可変干渉フィルターでは、互いに対向する一対の反射膜の反射膜間のギャップ寸法に応じた光が透過される。したがって、一対の反射膜に対して異なる角度で入射光を入射させた場合、反射膜間における光学的距離がそれぞれ異なり、それぞれ異なる波長の光が透過されることになる。このため、特許文献１に記載の装置では、波長可変干渉フィルターの前段及び後段に光ファイバープレートを配置し、波長可変干渉フィルターに入射する入射光の入射角を反射膜に対して直交するように揃えて平行光線としている。これにより、波長可変干渉フィルターへの入射光の入射角が揃い、所望波長の光が透過され、当該波長の分光画像が撮像される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の装置では、波長可変干渉フィルターの前後に光ファイバープレートを配置するため、その分、光学系が大型化するという課題がある。特に、近年では、例えば携帯電話やスマートフォン、デジタルカメラ等の小型かつ薄型の携帯型撮像装置があり、このような撮像装置に対して、波長可変干渉フィルターが組み込まれた光学モジュールを装着して分光画像を撮像することが望まれている。しかしながら、上記のように、波長可変干渉フィルターへの入射光の入射角を揃えるための入射光学系を光学モジュールに組み込むと、光学モジュールが大型化し、当該光学モジュールを装着した撮像装置も大型化してしまい、携帯性が悪化してしまう。
【０００５】
本発明は、小型で性能の良い分光画像撮像装置、及び分光画像撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本適用例の分光画像撮像装置は、２次元アレイ構造に配置された複数の画素を有し、集光手段により導かれた光を受光する撮像部と、一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のギャップ寸法を変更可能なギャップ変更部を有し、前記撮像部へ入射される光の光路上に配置された波長可変干渉フィルターと、前記撮像部の各画素に対して、当該画素に入射した光の中心波長を取得する受光波長取得部と、を備え、前記受光波長取得部は、前記各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における入射角に基づいた前記中心波長を取得することを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、波長可変干渉フィルターを透過した光を、撮像部の各画素で受光することで撮像画像を得る。この際、受光波長取得部は、各画素に対して、反射膜への入射位置での入射角に基づいた中心波長を取得する。
ここで、画素に受光される光は、その光路上で波長可変干渉フィルターの一対の反射膜に対してある決まった入射角で入射され、一対の反射膜間で当該入射角に応じた光学距離で多重干渉された後、選択された波長の光が透過されて画素に受光される。すなわち、画素に入射する光は、ギャップ寸法と入射角に応じた所定波長の光となる。このような本適用例では、波長可変干渉フィルターの前段に、入射光の入射角を揃えるための光学部材が不要となり、小型の分光画像撮像装置を提供できる。また、受光波長取得部により、各画素に入射した光の中心波長を取得できるので、精度の高い分光画像を取得できる。
【０００８】
本適用例の分光画像撮像装置において、分光画像撮像装置において、前記受光波長取得部は、前記撮像部及び前記集光手段の距離と、前記撮像部における中心に配置された画素から所定の画素までの距離とに基づいて、前記所定の画素において受光される光の中心波長を算出することが好ましい。
本適用例では、集光手段から撮像部までの距離Ｌと、撮像部の中心に配置された画素から所定の画素までの距離ｘとに基づいて、当該所定の画素で受光される光の中心波長を算出する。波長可変干渉フィルターを透過する光の波長λは、反射膜間の媒体の屈折率ｎ、反射膜間のギャップ寸法ｄ、次数ｍ、及び一対の反射膜への入射光の入射角φで求められる。
また、反射膜への入射光の入射角は、距離Ｌ，ｘを用いることで、簡単な三角関数により容易に算出することができる。また、これらの距離Ｌ，ｘは、機器固有の既知の値となる。従って、受光波長取得部は、各画素に対して入射する光の波長λを容易に算出することができる。
【０００９】
本適用例の分光画像撮像装置において、分光画像撮像装置において、前記受光波長取得部は、前記集光手段により前記撮像部の最外周に配置される画素に入射された光に対する前記入射角と、前記撮像部における中心に配置された画素から前記最外周に配置される画素までの距離とに基づいて、前記撮像部及び前記集光手段の距離を算出することが好ましい。
本適用例では、撮像部の最外周に配置される画素に入射された光に対する入射光の入射角θと、撮像部の中心に配置された画素から最外周に配置された画素までの距離Ｘとに基づいて、上記距離を算出する。ここで、入射角θはカメラにおける画角であり、一般的な撮像装置ではそれぞれ予め設定されている既知の値となる。
このような本適用例では、集光手段から撮像部までの距離Ｌが不明な場合である場合でも、上記のように画角θと距離Ｘとに基づいて、距離Ｌを容易に算出することが可能となる。従って、上記発明と同様、容易に各画素に入射する光の中心波長を算出できる。
【００１０】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記各画素に入射される光の中心波長を、複数の前記ギャップ寸法毎に記録するテーブルデータを記憶した記憶部を有し、前記受光波長取得部は、前記テーブルデータに基づいて、各画素において受光される光の中心波長を取得することが好ましい。
本適用例では、受光波長取得部は、記憶部に記憶されたテーブルデータに基づいて、各画素において受光される光の中心波長を取得する。すなわち、受光取得部は、ギャップ変更部により変更された一対の反射膜間のギャップ寸法を取得し、そのギャップ寸法に対応するテーブルデータから各画素にて受光される光の中心波長を取得する。この場合、上記発明のような中心波長の算出処理が不要であり、より容易に各画素に対して受光される光の中心波長を取得することが可能となる。また、テーブルデータに対応するギャップ寸法に対する中心波長がない場合でも、容易に補間処理することができる。
【００１１】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記受光波長取得部は、前記各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における前記ギャップ寸法、及び前記入射角に基づいた前記中心波長を取得することが好ましい。
本適用例では、上述した発明のような一対の反射膜への入射光の入射角に加えて、さらに当該入射位置におけるギャップ寸法に基づいた中心波長を取得する。つまり、波長可変干渉フィルターにおいて、一対の反射膜間のギャップ寸法にばらつきが生じる場合がある。この場合、光の入射位置により透過光の波長が変動する。これに対して、本適用例では、例えば、製造時においてギャップ寸法のバラつきを検査することで、各画素に対応した入射位置に対するギャップ寸法を正確に把握しておく。そして、このようなギャップ寸法のバラつきを考慮した画素で受光される光の中心波長を取得する。これにより、より精度の高い分光画像の撮像が可能となる。
【００１２】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記ギャップ変更部により前記一対の反射膜のギャップ寸法を順次変化させる測定制御部と、前記各画素で受光された同一波長の光の光量に基づいて、当該波長に対する分光画像を生成する画像生成部と、を備えていることが好ましい。
本適用例では、測定制御部によりギャップ寸法を順次変化させることで、各画素での光量を取得する。この際、目標波長の分光画像の各画素（画像画素）の光量が得られるように、順次ギャップ寸法を変化させる。そして、画像生成部は、各画素で受光された目標波長の光の光量に基づいて、分光画像を生成する。たとえば、ギャップ寸法Ｇａで画素Ａ（撮像画像における画像画素Ｐａに対応する）において目標波長λの光が受光され、ギャップ寸法Ｇｂで画素Ｂ（撮像画像における画像画素Ｐｂに対応する）において目標波長λの光が受光される場合、ギャップ寸法をＧａ，Ｇｂに順次変化させる。そして、ギャップ寸法Ｇａとした際の画素Ａでの受光量を画像画素Ｐａの値とし、ギャップ寸法Ｇｂとした際の画素Ｂでの受光量を画像画素Ｐｂの値として、分光画像を合成する。
これにより、所望の目標波長の光の光量を各画像画素の画素値（例えば輝度値）とした分光画像を合成することができる。また、本適用例では、各画素で目標波長の光を受光可能なギャップ寸法に順次変化させ、対応する画素での受光量のみ取得して当該目標波長の分光画像を生成することも可能となる。
【００１３】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記各画素で受光される光の分光スペクトルを測定するスペクトル演算部を備えていることが好ましい。
本適用例では、測定制御部によりギャップ寸法を所定の波長域に対して走査させ、スペクトル演算部により、各波長に対する各画素での受光量に基づき、各画素で受光された光の分光スペクトルを演算する。このような構成では、各画素に対応した各画像画素における正確な分光スペクトルを取得することができる。
【００１４】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記画像生成部は、前記各画素で受光される光の分光スペクトルに基づいて、前記各画素にて受光された同一波長の光に対する光量を取得し、当該波長に対する分光画像を生成することが好ましい。
本適用例では、上記発明のように測定された各画素に対応した各画像画素における分光スペクトルに基づいて、分光画像を生成する。すなわち、各画像画素の分光スペクトルから所望の目標波長の光量を検出し、これらの光量に基づいて目標波長の分光画像を生成する。この場合、取得した分光画像が複数ある場合（目標波長が複数ある場合）や、撮像操作の後に目標波長を設定する場合において、撮像操作を繰り返す必要がなく、容易に所望の目標波長の分光画像を取得できる。
【００１５】
本適用例の分光画像撮像装置において、前記波長可変干渉フィルターを有するフィルター部と、前記撮像部、及び前記受光波長取得部を有する撮像本体と、を備え、前記フィルター部が前記撮像本体に対して着脱自在に設けられていることが好ましい。
本適用例では、フィルター部が撮像本体に着脱自在となっている。このような構成では、撮像本体を、各種機能を持った他の撮像本体と交換することができる。従って、既存の撮像本体に対して、フィルター部を装着するだけで容易に分光画像を取得することができる。
【００１６】
本適用例の分光画像撮像方法は、２次元アレイ構造に配置された複数の画素を有し、集光手段により導かれた光を受光する撮像部と、一対の反射膜、及び前記一対の反射膜のギャップ寸法を変更可能なギャップ変更部を有し、前記撮像部への入射される光の光路上に配置された波長可変干渉フィルターと、を備えた分光画像撮像装置における分光画像撮像方法であって、前記撮像部の各画素にて受光された光の前記一対の反射膜への入射位置における入射角に基づいた中心波長を取得し、前記ギャップ変更部により前記一対の反射膜のギャップ寸法を順次変化させ、前記各画素で受光された同一波長の光の光量に基づいて、当該波長に対する分光画像を生成することを特徴とする。
【００１７】
本適用例では、上記発明と同様に、各画素に対して、一対の反射膜のギャップ寸法と反射膜への光の入射角に基づいた中心波長を取得する。そして、各画素で目標波長の光が受光できるように、ギャップ寸法を順次変化させ、各画素で受光した目標波長の光に基づいて分光画像を生成する。このような分光画像撮像方法では、上記発明と同様、波長可変干渉フィルターの前段に、入射光の入射角を揃えるための光学部材が不要となるので、装置の小型化を図れる。また、各画素で受光される光の中心波長を取得することで、精度の高い分光画像を取得できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第一実施形態に係る分光カメラの概略構成を示す概略図。
【図２】第一実施形態の分光カメラの概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図４】図３のＢ−Ｂ線で切断した波長可変干渉フィルターの断面図。
【図５】第一実施形態の分光カメラを用いた分光画像撮像方法を示すフローチャート。
【図６】第一実施形態において、波長可変干渉フィルター及び集光レンズを通り撮像部に受光される光の光路を示した図。
【図７】撮像部により撮像された撮像画像の一例を示す図。
【図８】第二実施形態において、波長可変干渉フィルター及び集光レンズを通り撮像部に受光される光の光路を示した図。
【図９】図８における反射膜近傍の拡大した拡大図。
【図１０】第三実施形態におけるテーブルデータの一例を示す図。
【図１１】第四実施形態における分光カメラの分光画像撮像方法のフローチャート。
【図１２】本発明の一変形例における撮像部に受光される光の光路を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光カメラの概略構成］
図１は、本発明の第一実施形態に係る分光カメラの概略構成を示す概略図である。図２は、分光カメラの概略構成を示すブロック図である。
分光カメラ１は、本発明の分光画像撮像装置に相当し、撮像対象の分光画像を撮像する装置である。
本実施形態の分光カメラ１は、図１に示すように、撮像本体１０と、撮像本体１０に対して着脱可能に構成されたフィルター部２０とを備えている。
【００２０】
［撮像本体の構成］
撮像本体１０は、図１に示すように、外装筐体１１と、撮像モジュール１２と、ディスプレイ１３と、操作部１４と、制御部１５と、を備えている。撮像本体１０としては、例えばカメラ機能を備えた既存の各種装置を例示でき、例えば、スマートフォンやタブレット端末、デジタルカメラ等を用いることができる。
【００２１】
外装筐体１１は、撮像本体１０を構成する各部材を収納する。また、外装筐体１１には、フィルター部２０が着脱自在に設けられている。外装筐体１１へのフィルター部２０の着脱構成としては、例えば、外装筐体１１に爪等の係合部を設け、フィルター部２０に設けられた係止部に係合部を係合させる構成等が例示できる。また、外装筐体１１に対してフィルター部２０が設けられたカバー部材をはめ込む構成などとしてもよい。
【００２２】
［撮像モジュールの構成］
撮像モジュール１２は、制御部１５の制御に応じて、入射光を受光し、画像を取得する。この撮像モジュール１２は、集光レンズ１２１（集光手段）と、入射光を受光する撮像部１２２とを備えている。
【００２３】
集光レンズ１２１は、撮像本体１０に設けられた入射窓から入射した光（対象物の像）を撮像部１２２に結像する。なお、図１において、単一の集光レンズ１２１を図示するが、複数のレンズを組み合わせて構成されていてもよい。集光レンズ１２１により、撮像部１２２により撮像される画像の画角θが決定される。
【００２４】
撮像部１２２は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサー等を用いることができる。撮像部１２２は、撮像画像の各画素（画像画素）の位置に対応した画素１２３がマトリクス状に配置された２次元アレイ構造を有する。そして、各画素１２３で受光された光量を各画像画素の光量とした画像（画像信号）を制御部１５に出力する。
ここで、本実施形態において、２次元アレイ構造の中心に位置する画素１２３を中心画素１２３Ａと称する。この中心画素１２３Ａは、撮像画像における中心画像画素の光量を検出する。また、２次元アレイ構造の最外周に位置する画素１２３を外周画素１２３Ｂと称する。この外周画素１２３Ｂは、撮像画像における最外周部の画像画素に光量を検出する。
【００２５】
［ディスプレイの構成］
ディスプレイ１３は、外装筐体１１の表示窓に面して設けられる。ディスプレイ１３としては、画像を表示可能な構成であればいかなるものであってもよく、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどを例示できる。
また、本実施形態のディスプレイ１３は、タッチパネルを備える構成とし、当該タッチパネルを操作部１４の一つとしてもよい。
【００２６】
［操作部の構成］
操作部１４は、上述のように、外装筐体１１に設けられるシャッターボタンや、ディスプレイ１３に設けられるタッチパネル等により構成される。ユーザーにより入力操作が行われると、操作部１４は、入力操作に応じた操作信号を制御部１５に出力する。なお、操作部１４としては、上記の構成に限られず、例えば、タッチパネルに代えて、複数の操作ボタン等が設けられる構成などとしてもよい。
【００２７】
［制御部の構成］
制御部１５は、例えばＣＰＵ等の演算回路やメモリー等の記憶回路が組み合わされることで構成され、分光カメラ１の全体動作を制御する。この制御部１５は、図２に示すように、記憶部１５１と、処理部１５２とを備えている。記憶部１５１には、分光カメラ１を制御するための各種データや各種プログラムが記録されている。
記憶部１５１に記憶される各種データとしては、例えば、後述する波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する電圧に対して、波長可変干渉フィルター５の中心点Ｏ（図３参照）を透過し、撮像部１２２においてアレイ中心に配置された画素１２３Ａにて受光される光の波長を記録したＶ−λデータが挙げられる。また、記憶部１５１には、撮像本体１０における集光レンズ１２１から撮像部１２２までの距離、撮像部１２２の各画素１２３におけるアレイ中心からの距離がそれぞれ記憶されている。
また、各種プログラムとしては、例えば、分光撮像プログラムや、分光スペクトル測定プログラム等が挙げられる。撮像本体１０として、スマートフォンやタブレット端末等のネットワークを介してサーバ装置と通信可能な構成を用いる場合では、これらのプログラムをサーバ装置からダウンロードすることで得ることができる。
処理部１５２は、記憶部１５１に記憶された各種プログラムを読み込み、実行することで、図２に示すように、受光波長取得部１５３、測定制御部１５４、スペクトル演算部１５５、及び画像生成部１５６等として機能する。
【００２８】
受光波長取得部１５３は、撮像部１２２における各画素１２３で受光される光の中心波長を取得する。
測定制御部１５４は、フィルター部２０及び撮像部１２２を制御して、各画素１２３にて受光される光の波長を調整し、その光の光量を取得する。
スペクトル演算部１５５は、取得した各画素１２３の光量に基づいて、撮像画像を構成する各画像画素における分光スペクトルを演算する。
画像生成部１５６は、所望の目標波長の分光画像を生成する。
なお、各機能構成の詳細な説明は後述する。
【００２９】
［フィルター部の構成］
フィルター部２０は、図１に示すように、フィルター筐体２１と、波長可変干渉フィルター５と、駆動制御部２２と、を備えている。波長可変干渉フィルター５及び駆動制御部２２は、フィルター筐体２１内に収納されている。また、フィルター筐体２１は、撮像本体１０の外装筐体１１に対して着脱可能に設けられている。
【００３０】
［波長可変干渉フィルターの構成］
図３は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図である。図４は、図３のＢ−Ｂ線で切断した波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター５は、図３及び図４に示すように、固定基板５１及び可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されており、本実施形態では、石英ガラスにより構成されるものとする。そして、これらの基板５１，５２は、図４に示すように、接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。具体的には、固定基板５１の第一接合部５１３、及び可動基板５２の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された接合膜５３により接合されている。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１又は可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３１】
固定基板５１には、図４に示すように、本発明の一対の反射膜の一方を構成する固定反射膜５４が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の一対の反射膜の他方を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。
そして、波長可変干渉フィルター５には、反射膜５４，５５間のギャップＧ１の距離（ギャップ寸法）を調整するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２と、を備え、各電極５６１，５６２が対向することにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極５６１，５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップよりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
また、フィルター平面視において、可動基板５２の一辺側（例えば、図３における辺Ｃ３−Ｃ４）は、固定基板５１の辺Ｃ３´−Ｃ４´よりも外側に突出する。この可動基板５２の突出部分は、固定基板５１と接合されない電装部５２６であり、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に露出する面は、後述する電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐが設けられる電装面５２４となる。
同様に、フィルター平面視において、固定基板５１の一辺側（電装部５２６とは反対側）は、可動基板５２よりも外側に突出する。この固定基板５１の突出部分は、例えば、波長可変干渉フィルター５をパッケージ筐体等に固定する際の位置決め部５１４とする。
【００３２】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、固定電極５６１及び可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。
【００３３】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
【００３４】
電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極５６１が設けられている。この固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁に接続された固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３は、電極配置溝５１１から辺Ｃ３´−Ｃ４´側（電装部５２６側）に向かって形成された接続電極溝（図示略）に沿って設けられている。この接続電極溝には、可動基板５２側に向かって突設されたバンプ部５６５Ａが設けられ、固定引出電極５６３は、バンプ部５６５Ａ上まで延出する。そして、バンプ部５６５Ａ上で可動基板５２側に設けられた固定接続電極５６５に当接し、電気的に接続される。この固定接続電極５６５は、接続電極溝に対向する領域から電装面５２４まで延出し、電装面５２４において固定電極パッド５６５Ｐを構成する。
【００３５】
なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点Ｏを中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。その他、固定反射膜５４上に透明電極を設ける構成や、導電性の固定反射膜５４を用い、当該固定反射膜５４から固定側電装部に接続電極を形成してもよく、この場合、固定電極５６１として、接続電極の位置に応じて、一部が切り欠かれた構成などとしてもよい。
【００３６】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図４に示すように、固定反射膜５４が設置されている。この固定反射膜５４としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をＴｉＯ２、低屈折層をＳｉＯ２とした誘電体多層膜を用いてもよい。更に、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ２やＳｉＯ２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００３７】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。
【００３８】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び接続電極溝が形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３９】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、フィルター中心点Ｏを中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部５２１を保持する保持部５２２と、を備えている。
【００４０】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成される。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
【００４１】
可動電極５６２は、所定の電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁に接続された可動接続電極５６４が設けられている。この可動接続電極５６４は、可動部５２１から、固定基板５１に設けられた接続電極溝（図示略）に対向する位置に沿って、電装面５２４に亘って設けられており、電装面５２４において、内側端子部に電気的に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
【００４２】
また、可動基板５２には、上述したように、固定接続電極５６５が設けられており、この固定接続電極５６５は、バンプ部５６５Ａ（図３参照）を介して固定引出電極５６３に接続されている。
【００４３】
可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４とギャップＧ１を介して対向して設けられる。この可動反射膜５５としては、上述した固定反射膜５４と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップが反射膜間ギャップＧ１の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップＧ１の寸法が、電極間ギャップの寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
【００４４】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部５２２を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点Ｏを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
【００４５】
可動基板５２において、第一接合部５１３に対向する領域は、第二接合部５２３となる。この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００４６】
［駆動制御部］
駆動制御部２２は、制御部１５からの指令信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対して駆動電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５６の固定電極５６１及び可動電極５６２間で静電引力が発生し、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。波長可変干渉フィルター５のギャップＧ１の寸法が、目標波長に対応する値に設定される。
【００４７】
［分光カメラによる分光画像撮像方法］
次に、上記のような分光カメラによる分光画像撮像方法について、図面に基づいて説明する。
図５は、本実施形態における分光画像撮像方法を示したフローチャートである。図６は、本実施形態において、波長可変干渉フィルター５及び集光レンズ１２１を通り撮像部１２２に受光される光の光路を示した図である。図７は、撮像部１２２により撮像された撮像画像を示す図である。
本実施形態の分光カメラ１では、ユーザーにより分光画像を撮像する旨の操作が実施されると、まず、測定制御部１５４は、フィルター部２０を制御して波長可変干渉フィルター５を透過させる光の波長を順次切り替える。
【００４８】
具体的には、測定制御部１５４は、記憶部１５１に記憶されたＶ−λデータに基づいて、波長に対する静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧を設定して、当該駆動電圧を指令する指令信号を駆動制御部２２に出力する（ステップＳ１）。
このステップＳ１において設定される電圧に対する波長は、撮像部１２２で２次元アレイ配置された画素１２３のうち、中心に配置された中心画素１２３Ａ（図６参照）にて受光される光の波長λＡである。つまり、波長可変干渉フィルター５における中心光軸ＬＡ（中心点Ｏを通る軸）に沿って入射角０度で反射膜５４，５５に入射されて画素１２３Ａで受光される光の中心波長である。
ステップＳ１により、駆動制御部２２は、指令された駆動電圧を波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加し、波長可変干渉フィルター５から反射膜５４，５５間のギャップ寸法に応じた光が透過される。
【００４９】
次に、測定制御部１５４は、各画素１２３（例えば、図６における画素１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ）において受光された光の光量を取得し、当該光量を各画像画素の画素値とした撮像画像を記憶部１５１に記憶する（ステップＳ２）。
この後、測定制御部１５４は、測定対象波長域の全波長の光量を取得したか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、本実施形態では、中心画素１２３Ａにて受光される光の波長λＡを、測定対象波長域において所定間隔毎（例えば１０ｎｍ間隔毎）で走査する。
ステップＳ３において、Ｎｏと判定された場合、つまり、未測定の波長がある場合は、測定制御部１５４は、Ｖ−λデータに基づいて、中心画素１２３Ａで受光される光の波長λＡを所定量（例えば１０ｎｍ）だけ小さくして、その波長λＡに対する駆動電圧を設定し（ステップＳ４）、ステップＳ１に戻る。
【００５０】
一方、ステップＳ３において、Ｙｅｓと判定されると、受光波長取得部１５３は、撮像部１２２の各画素１２３で受光された光の中心波長を取得する（ステップＳ５）。つまり、受光波長取得部１５３は、取得された各撮像画像の各画像画素に対して中心波長を対応付ける。
【００５１】
より詳細に説明すると、撮像本体１０に入射した光は、図６に示すように、集光レンズ１２１により集光されて撮像部１２２の所定の画素１２３に集光される。したがって、１つの画素１２３（例えば、図６における画素１２３Ａ，１２３Ｂ，１２３Ｃ）に集光される光は、波長可変干渉フィルター５における１つの光入射位置Ｉｉ（例えば、図６におけるＩＡ，ＩＢ，ＩＣ）近傍を透過した光となり、その入射角φｉも光入射位置Ｉｉに応じた所定値となる。
例えば、中心画素１２３Ａで受光される光は、中心光軸ＬＡに沿って光入射位置ＩＡにおいて入射角０度で波長可変干渉フィルター５に入射され、当該波長可変干渉フィルター５を透過した光となる。これにより、図７に示すような撮像画像の中心画像画素ＰＡの光量が検出される。
また、外周画素１２３Ｂで受光される光は、光入射位置ＩＢにおいて入射角θで入射し、当該波長可変干渉フィルター５を透過した光となる。これにより、図７に示すような撮像画像の最外周画像画素ＰＢの光量が検出される。なお、入射角θ（＝φＢ）は、撮像モジュール１２により撮影される範囲、すなわち画角（視野角）となり、記憶部１５１に記憶されている。
その他の画素１２３も同様であり、例えば画素１２３Ｃで入射した光は、光入射位置ＩＣにおいて入射角φＣで波長可変干渉フィルター５に入射され、当該波長可変干渉フィルター５を透過した光となる。
【００５２】
以上のように、画素１２３により受光される光の波長可変干渉フィルター５への光入射位置はそれぞれ異なり、それぞれ異なる入射角となる。したがって、この入射角の差に応じて各画素１２３において受光される光の中心波長もシフトする。波長可変干渉フィルター５における一対の反射膜５４，５５間の媒体（本実施形態では例えば空気）の屈折率ｎ、反射膜５４，５５間のギャップ寸法ｄ、次数ｍ（ｍは自然数）、入射位置Ｉｉにおける入射角φｉを用いると、画素１２３において受光される光の中心波長λｉは、下記式（１）により示される。
【００５３】
【数１】
2016011932.tif 000003
【００５４】
また、入射角φｉは、中心画素１２３Ａから、対象となる画素１２３までの距離ｘと、集光レンズ１２１から撮像部１２２までの焦点距離Ｌとに基づいて下記式（２）のように表される。
【００５５】
【数２】
2016011932.tif 000004
【００５６】
したがって、ステップＳ５では、受光波長取得部１５３は、まず、式（２）に基づいて、画素１２３に対して、当該画素１２３にて受光される光の波長可変干渉フィルター５への入射角φｉを算出する。そして、受光波長取得部１５３は、算出された入射角φｉを式（１）に代入し、画素１２３にて受光される光の中心波長λｉを算出する。また、受光波長取得部１５３は、算出された中心波長λｉを、画素１２３に対応する各画像画素Ｐｉに対応付けて、例えば記憶部１５１に記録する。
受光波長取得部１５３は、上記処理を、反射膜５４，５５間のギャップ寸法ｄを順次変化させた際にそれぞれ得られた各撮像画像の各画像画素（すなわち、各画素１２３）に対して実施する。
【００５７】
なお、撮像本体１０によっては、集光レンズ１２１から撮像部１２２までの距離Ｌが不明な場合がある。この場合でも、画角θが分かっていれば、下記式（３）により距離Ｌを算出することが可能である。
【００５８】
【数３】
2016011932.tif 000005
【００５９】
上記ステップＳ５の後、スペクトル演算部１５５は、各画像画素における分光スペクトルを演算する（ステップＳ６）。つまり、スペクトル演算部１５５は、反射膜５４，５５間のギャップ寸法ｄを順次変更した際の各画素１２３における受光量（各画像画素の画素値）と、その中心波長とに基づいて、各画像画素の分光スペクトルを演算する。例えば、撮像部１２２に、縦１００画素×横１００画素の１００００画素が含まれている場合、これらの１００００画素のそれぞれについて、分光スペクトルを演算する。
なお、本実施形態では、入射角φｉの差により波長シフト量が多くなる場合があり、各画像画素に対して、所望の測定波長域内の光量を取得できない場合がある。例えば、中心画素１２３Ａにおいて受光可能な最小波長に対して、外周画素１２３Ｂにおいて受光可能な最小波長は大きくなる。このような場合は、スペクトル演算部１５５は、分光スペクトルを推定することが好ましい。分光スペクトルを推定する方法としては、例えば、複数の測定対象波長に対する光量のそれぞれを行列要素とした計測スペクトル行列を生成し、この計測スペクトル行列に対して、所定の変換行列を作用させることで、測定対象となる光の分光スペクトルを推定する。この場合、分光スペクトルが既知である複数のサンプル光を、予め撮像モジュール１２により測定し、測定により得られた光量に基づいて生成される計測スペクトル行列に変換行列を作用させた行列と、既知の分光スペクトルとの偏差が最小となるように、変換行列を設定する。
【００６０】
次に、画像生成部１５６は、分光画像の生成対象となる目標波長を取得する（ステップＳ７）。この目標波長の取得としては、例えば、画像生成部１５６は、ユーザーによる操作部１４の操作により、目標波長を取得してもよく、目標波長が予め設定されていてもよい。目標波長の数としては特に限定されない。
そして、画像生成部１５６は、各画像画素の分光スペクトルから、設定された目標波長に対応する光量を取得し（ステップＳ８）、当該光量で各画像画素を表示した分光画像を生成する（ステップＳ９）。
以上により、目標波長の分光画像が生成される。
【００６１】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の分光カメラ１では、受光波長取得部１５３は、画素１２３に対して、波長可変干渉フィルター５（反射膜５４，５５）への入射位置Ｉｉでの入射角φｉに基づいて、受光される光の中心波長λｉを算出する。
このような構成では、分光画像を取得する場合は、静電アクチュエーター５６に印加する電圧を変化させて、各画素１２３で目標波長の光を受光させ、当該目標波長の光の光量に基づいて分光画像を生成することができる。すなわち、従来、波長可変干渉フィルター５の前段と後段に対して、例えば光ファイバープレート等の波長可変干渉フィルター５への入射光の入射角を制限するための光学部材を用いていたが、このような光学部材が不要となるので、分光カメラ１の小型化を図ることができる。
また、入射角φによる波長シフト量がある場合でも、受光波長取得部１５３により各画素１２３で受光される光の波長を取得できるので、当該波長シフト量を考慮した高精度な分光画像を取得できる。
【００６２】
本実施形態では、受光波長取得部１５３は、式（１）（２）に基づいて、画素１２３に入射する光の中心波長λｉを算出する。式（２）における距離Ｌ，ｘは、機器固有の既知の値となるので、簡単な三角関数により容易に入射角φｉを算出でき、これを式（１）に代入することで、容易に中心波長λｉを算出できる。
【００６３】
本実施形態では、式（３）に基づいて距離Ｌを算出する。したがって、距離Ｌが不明である場合でも、画角θと、撮像部１２２のサイズが既知であれば、簡単な三角関数を用いて容易に、距離Ｌを算出でき、これにより、上記と同様、容易に各画素１２３に入射する光の中心波長を算出できる。
【００６４】
本実施形態では、測定制御部１５４により、反射膜５４，５５間のギャップ寸法を走査して、スペクトル演算部１５５により、各画像画素の分光スペクトルを測定する。そして、画像生成部１５６は、各画像画素の分光スペクトルに基づいて、各画像画素の所望の目標波長に対する光量を検出して画像生成する。これにより、各画像画素において精度よく目標波長の光の光量を示した分光画像を生成できる。
また、分光スペクトルを測定することで、画像撮像後に取得したい分光画像の目標波長を設定することができ、かつ、複数波長に対する分光画像をそれぞれ生成することもできる。
【００６５】
本実施形態では、撮像本体１０に対してフィルター部２０が着脱自在に装着されている。撮像本体１０としては、撮像モジュール１２を有している既存の機器を用いることができる。すなわち、分光画像の撮像機能がない既存のカメラ機能付きのスマートフォンやタブレット端末等に対して、フィルター部２０を装着する。そして、撮像本体１０側の制御部１５（コンピューター）を、受光波長取得部１５３、測定制御部１５４、スペクトル演算部１５５、及び画像生成部１５６として機能させる分光画像撮像プログラムや、分光波長取得プログラムをインストールする。これにより、既存の撮像本体１０を、分光画像を撮像可能な分光カメラ１とすることができ、低コスト化を図ることができる。
【００６６】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、受光波長取得部１５３は、各画素１２３に対して、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５への入射角に基づいた波長を対応付けた。これに対して、第二実施形態では、さらに、波長可変干渉フィルター５における反射膜５４，５５間のギャップ寸法のバラつきを考慮した中心波長を、各画素１２３に対応付ける点で相違する。
【００６７】
図８は、第二実施形態において、波長可変干渉フィルター５及び集光レンズ１２１を通り撮像部１２２に受光される光の光路を示した図である。図９は、図８における反射膜５４，５５近傍の拡大図である。なお、以降の説明にあたり、既に説明した構成については、同符号を付し、その説明を省略、又は簡略化する。
【００６８】
波長可変干渉フィルター５は、保持部５２２を撓ませることで、可動部５２１を固定基板５１側に変位することで、反射膜５４，５５間のギャップ寸法を変化させる。この場合、保持部５２２の撓みにより、反射膜５４，５５間でギャップ寸法のバラつきが生じる。すなわち、中心画素１２３Ａに受光される中心光軸ＬＡを中心として、中心光軸ＬＡから離れるに従って（反射膜５４，５５の外周側に向かうに従って）、ギャップ寸法ｄが大きくなる。また、製造時におけるギャップ寸法のバラつきや、保持部５２２における厚みバラつき等による可動反射膜５５の傾斜等によるギャップ寸法のバラつき等も生じる場合がある。
【００６９】
これに対して、本実施形態の受光波長取得部１５３では、上記第一実施形態のような入射角の差に加え、上記のような反射膜５４，５５間のギャップ寸法のバラつきを考慮して各画素１２３に対して中心波長を対応付ける。
具体的には、受光波長取得部１５３は、まず、図８、９に示すように、反射膜５４，５５間のギャップ寸法を変動させた際の、中心光軸ＬＡに沿ったギャップ寸法ｄと、各光入射位置Ｉｃにおけるギャップ寸法ｄ＋Δｄｘとを取得する。
このギャップ寸法差Δｄｘは、例えば、波長可変干渉フィルター５の製造時において、当該波長可変干渉フィルター５に対して、例えば白色平行光を入射させ、透過光の中心波長のバラつきを測定することで、例えば上記式（１）により、容易に算出することができる。そして、上記のような、ギャップ寸法ｄを例えば一定間隔で変位させた際の、各光入射位置Ｉｉにおけるギャップ寸法差Δｄｘを、ギャップバラつき情報として記憶部１５１に記憶しておく。
そして、本実施形態では、図５におけるステップＳ５において、下記式（４）に基づいて、画素１２３にて受光される光の中心波長λｉを算出する。
【００７０】
【数４】
2016011932.tif 000006
【００７１】
本実施形態では、受光波長取得部１５３は、波長可変干渉フィルター５への光入射位置における入射角に加えて、当該光入射位置におけるギャップ寸法のバラつきを考慮して、式（４）に基づいて各画素１２３にて受光される光の中心波長を算出する。
このため、本実施形態では、各画素１２３において受光される光の中心波長をより精度よく求めることができ、画像生成部１５６により精度の高い分光画像を生成することができる。
【００７２】
［第三実施形態］
次に本発明に係る第三実施形態について説明する。
上記第一及び第二実施形態では、受光波長取得部１５３は、式（１）〜（４）を用いることで、各画素１２３にて受光される光の中心波長を算出する例を示した。
これに対して、第三実施形態では、受光波長取得部１５３は、記憶部１５１に記憶されるＬＵＴ（Look Up Table）データ（テーブルデータ）に基づいて、各画素１２３に対する中心波長を取得する点で、上記第一及び第二実施形態と相違する。
【００７３】
図１０は、本実施形態において、記憶部１５１に記憶されているＬＵＴデータの一例を示す図である。
本実施形態では、画素１２３は２次元アレイ構造に配置され、これらの画素１２３に対応して画像画素（ｘｍ，ｙｌ）が構築される（１≦ｍ≦Ｍ，１≦ｌ≦Ｌ）。すなわち、本実施形態では、撮像部１２２は、Ｍ×Ｌの画像サイズの画像を撮像可能となっている。また、波長可変干渉フィルター５において、反射膜５４，５５間の中心光軸ＬＡに沿ったギャップ寸法ｄＡの変更可能な範囲は、ｄ１〜ｄｍｉｎとなっている。
このような分光カメラ１では、図１０に示すように、各ギャップ寸法ｄｊに対して、各画素１２３で受光可能な光の中心波長λｍｌｊが記録されている。
従って、本実施形態では、図５におけるステップＳ５において、受光波長取得部１５３は、図１０に示すＬＵＴデータを読み込み、ギャップ寸法ｄＡに対応する各画素１２３にて受光される光の中心波長を取得する。
このような構成とすることで、上述したような式（１）〜（４）を用いて、各画素１２３で受光される光の中心波長を算出する処理が不要となり、処理負荷の軽減を図れ、より迅速な分光画像の生成処理を実現することができる。
【００７４】
また、ＬＵＴデータに、対応するギャップ寸法ｄＡが記録されていない場合であっても、補間処理を行うことにより、容易に各画素１２３で受光される光の中心波長を推算することができる。
【００７５】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態について説明する。
上記第一から第三実施形態では、図５においてステップＳ１からステップＳ５の処理を実施することで、反射膜５４，５５間のギャップ寸法を走査させ、ステップＳ６において、各画像画素の分光スペクトルを測定した。これに対して、本実施形態では、分光スペクトルを測定することなく、分光画像を取得する点で上記実施形態と相違する。
【００７６】
図１１は、本実施形態における分光カメラの分光画像撮像方法のフローチャートである。
図１１に示すように、本実施形態では、まず、測定制御部１５４は、分光画像の生成対象となる目標波長を取得する（ステップＳ１１）。
この後、受光波長取得部１５３は、式（１）において波長λｉに取得した目標波長、及び式（２）により算出される入射角φｉを代入して、画素１２３毎に目標波長を取得するために必要となるギャップ寸法ｄを算出する（ステップＳ１２）。
【００７７】
この後、測定制御部１５４は、ステップＳ１２で算出された各ギャップ寸法に対応した駆動電圧を静電アクチュエーター５６に順次印加し、目標波長の光を受光した画素１２３における検出された光量を取得する（ステップＳ１３）。
例えば、目標波長λＯを受光するためのギャップ寸法として、撮像画像の中心画像画素ＰＡ（撮像部１２２における画素１２３Ａに対応）ではギャップ寸法ｄＡ、撮像画像における中心画像画素ＰＡから距離ｘだけ離れた画像画素ＰＣ（撮像部１２２における画素１２３Ｃに対応）ではギャップ寸法ｄｃ、撮像画像における最外周画像画素ＰＢ（撮像部１２２における画素１２３Ｂに対応）ではギャップ寸法ｄＢが取得された場合では、反射膜５４，５５間のギャップ寸法をｄＢ，ｄＣ，ｄＡに順次変化させる。そして、ギャップ寸法がｄＢの場合に、外周画素１２３Ｂで受光された光を最外周画像画素ＰＢの光量として取得し、ギャップ寸法がｄＣの場合に、画素１２３Ｃで受光された光を中心画像画素ＰＡから距離ｘの画像画素ＰＣの光量として取得し、ギャップ寸法がｄＡの場合に、画素１２３Ａで受光された光を中心画像画素ＰＡの光量として取得する。
この後、画像生成部１５６は、目標波長の光を受光した各画素１２３で検出された受光量に基づいて、合成画像を生成する（ステップＳ１４）。
以上により、目標波長の分光画像が生成される。
【００７８】
本実施形態では、上記第一から第三実施形態と比較して、各画像画素における分光スペクトルを取得する処理が不要となる。したがって、取得したい分光画像の目標波長が予め分かっている場合等では、より迅速に当該分光画像を生成することができる。
【００７９】
［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００８０】
上記各実施形態の分光画像撮像装置１として、さらに光源を備える構成としてもよい。光源としては、例えばＬＥＤ（白色ＬＥＤ、近赤外ＬＥＤ等）、ハロゲンランプ、タングステンランプを用いることができる。
この場合、図５に示す分光画像撮像方法において、例えば、ステップＳ１により波長可変干渉フィルター５の駆動制御を実施した後、制御部１５は、光源を点灯させ、ステップＳ３において、「Ｙｅｓ」と判定された際に、光源を消灯させる。
また、上記例では、全波長に対する光量取得が終了されるまでの間、光源が点灯され続けることになるが、光源の点灯及び消灯を繰り返し実施してもよい。この場合では、制御部１５は、例えば、ステップＳ１において波長可変干渉フィルター５の駆動制御を実施する前に光源を点灯させ、ステップＳ２において、各画素１２３で受光した光の光量が記憶された後、光源を消灯させる。
【００８１】
上記各実施形態では、分光画像撮像装置１に入射した入射光は、波長可変干渉フィルター５から集光レンズ１２１を経て撮像部１２２にて入射される構成の例を示したが、これに限定されない。
例えば、図１２に示すように、集光レンズ１２１から波長可変干渉フィルター５を経て撮像部１２２に入射される構成などとしてもよい。
【００８２】
上記各実施形態では、図３、図４に示す波長可変干渉フィルター５を例示したが、さらに、反射膜５４，５５に電極膜を形成する等により、反射膜５４，５５を電極として機能させてもよい。この場合、反射膜５４，５５間のギャップ寸法を、容量を計測することで精度よく検出することができ、静電アクチュエーター５６によるギャップ制御の精度を向上させることができ、より精度の高い分光画像を取得できる。
【００８３】
上記各実施形態では、静電アクチュエーター５６により反射膜５４，５５間のギャップ寸法を変動させる構成としたが、これに限定されない。例えば、固定電極５６１の代わりに、第一誘導コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘導コイルまたは永久磁石を配置した誘導アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
【００８４】
上記各実施形態では、撮像本体１０に対してフィルター部２０が着脱自在となる構成を例示したが、例えば一体側の構成などとしてもよい。この場合でも、上記各実施形態と同様、波長可変干渉フィルターへの入射光の入射角を制限するための別部材を不要にできるため、構成の簡略化を図れ、装置の小型化を促進できる。
【００８５】
上記各実施形態において、集光レンズ１２１から撮像部１２２までの距離Ｌを用いて、各画素１２３において受光される光の中心波長を取得した。ここで、集光レンズ１２１が複数のレンズ群により構成される場合もある。このような構成では、例えばレンズ間の距離を変更する等により、撮像画像の拡大縮小を行うことができる。この場合、レンズ群における焦点距離をＬに置き換えることで、上記各実施形態と同様に、各画素１２３で受光される光の中心波長を求めることができる。
【００８６】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００８７】
１…分光カメラ（分光画像撮像装置）、５…波長可変干渉フィルター、１０…撮像本体、１１…外装筐体、１２…撮像モジュール、１５…制御部、２０…フィルター部、２１…フィルター筐体、２２…駆動制御部、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、１２１…集光レンズ、１２２…撮像部、１２３…画素、１２３Ａ…中心画素、１２３Ｂ…外周画素、１５１…記憶部、１５２…処理部、１５３…受光波長取得部、１５４…測定制御部、１５５…スペクトル演算部、１５６…画像生成部。
【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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【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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