(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光の画角を制限する視野絞り、前記入射光の強度を当該入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰させるシェーディング光学素子、前記視野絞りを透過した前記入射光を波長分離する分散素子、および前記分散素子によって波長分離された前記入射光の強度を画素ごとの電圧値に変換する二次元検出器を有した分光部と、
前記二次元検出器の各画素の電圧値を読み出す検出器読み出し部と、
前記二次元検出器の画素ごとに読み出された電圧値をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、
前記ＡＤ変換部によって前記二次元検出器の画素ごとの電圧値のアナログ信号から変換された前記デジタル信号を信号処理する信号処理部と、
を備え、
前記二次元検出器は、空間方向と当該空間方向に直交する波長方向の二次元の検出面に集光された光の強度を電圧値に変換し、
前記シェーディング光学素子は、前記二次元検出器の前段に配置されて、空間方向の中央部分よりも周辺部分が減光された前記入射光が入射され、
前記シェーディング光学素子における光の透過率分布は、前記空間方向の中央部分において光の透過率が低く、前記空間方向の周辺部分において前記中央部分よりも光の透過率が高く、かつ、前記波長方向に沿って透過率が増減する二次元分布であること
を特徴とする分光イメージング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、人工衛星に搭載される分光イメージング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光イメージング装置は、例えば、特許文献１に記載されるように、プリズムまたは回折格子といった分散素子と、入射光の画角を制限する長手形状のスリットと、入射光を検出する二次元検出器を備える。分光イメージング装置に入射された光線は二次元検出器に集光される。このとき、二次元検出器の検出面上には、スリットの長手方向と直交する軸に沿って分光されたスリット像が転写される。【０００３】
二次元検出器の検出面の画素（集光位置）ごとの電圧値を順に読み出すことで、入射光の波長スペクトルがスリット像の各点に対して得られる。人工衛星に搭載された分光イメージング装置において、二次元検出器の各画素の電圧値がＡＤ変換され、ビニング処理を含む信号処理が実行されたデータは、地上側に送信（ダウンリンク）される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１４５３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
二次元検出器から画素ごとに読み出された電圧値のＡＤ変換の最小有効ビット（以下、ＬＳＢと記載する。）は、通常、ＡＤ変換に伴った量子化雑音が二次元検出器の全画素における最小出力電圧よりも十分に小さくなるように設定される。これにより、二次元検出器の全画素において十分な信号対雑音比が確保される。【０００６】
また、ＡＤ変換における信号電圧の飽和を避けるため、ＡＤ変換の測定レンジは、二次元検出器の全画素における最大出力電圧よりも十分に大きくなるように設定されている。ＡＤ変換のレベル数（ビット数）は、測定レンジをＬＳＢで除算した値となるため、二次元検出器の全画素における最小出力電圧と最大出力電圧との差が大きい場合、ＡＤ変換のレベル数が増大する。【０００７】
分光イメージング装置への入射光が、空間的に一様かつ平坦なスペクトルを有していても、二次元検出器への入射光は、光学系で入射光の光束の中心部分よりも周辺部分が減光され、または分散素子の波長依存性の影響を受けることで、画素ごとに光強度が異なる。これにより、二次元検出器の各画素の出力電圧は大きな差異を有するので、最小出力電圧と最大出力電圧の差が増大し得る。その結果、ＡＤ変換のレベル数が増大する。【０００８】
一方、人工衛星のダウンリンク速度には上限があるため、ＡＤ変換のレベル数が大きくなると、ダウンリンク対象のデータ量が増大してダウンリンクが困難になるという課題があった。【０００９】
本発明は上記課題を解決するものであり、ＡＤ変換のレベル数を削減することができる分光イメージング装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る分光イメージング装置は、入射光の画角を制限する視野絞り、入射光の強度を当該入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰させるシェーディング光学素子、視野絞りを通過した入射光を波長分離する分散素子、および分散素子によって波長分離された入射光の強度を画素ごとの電圧値に変換する二次元検出器を有した分光部と、二次元検出器の各画素の電圧値を読み出す検出器読み出し部と、二次元検出器の画素ごとに読み出された電圧値をデジタル信号に変換するＡＤ変換部と、ＡＤ変換部によって二次元検出器の画素ごとの電圧値のアナログ信号から変換されたデジタル信号を信号処理する信号処理部を備える。この構成において、二次元検出器は、空間方向と当該空間方向に直交する波長方向の二次元の検出面に集光された光の強度を電圧値に変換する構成である。シェーディング光学素子は、前記二次元検出器の前段に配置されて、空間方向の中心部分よりも周辺部分が減光された入射光が入射され、シェーディング光学素子における光の透過率分布は、空間方向の中央部分において光の透過率が低く、空間方向の周辺部分において中央部分よりも光の透過率が高く、かつ、前記波長方向に沿って透過率が増減する二次元分布である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、入射光の強度を当該入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰させるシェーディング光学素子が、分光部における、視野絞りの前段または視野絞りの後段と、二次元検出器の前段との少なくとも一方に配置される。シェーディング光学素子によって二次元検出器の光強度分布が補正され、ＡＤ変換のレベル数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る分光イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１における二次元検出器の光強度分布の補正処理の概要を示す図である。
【図３】図３Ａは、図１の分光部を空間方向から見た概要を示す図であり、図３Ｂは、図１の分光部を波長方向から見た概要を示す図であり、図３Ｃは、図１の二次元検出器の検出面と分光部の後段の構成を示す図である。
【図４】実施の形態１におけるシェーディング光学素子の入射光の透過パターンを示す図である。
【図５】実施の形態２に係る分光イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図６】実施の形態２における二次元検出器の光強度分布の補正処理の概要を示す図である。
【図７】図７Ａは、図５の分光部を空間方向から見た概要を示す図であり、図７Ｂは、図５の分光部を波長方向から見た概要を示す図であり、図７Ｃは、図５の二次元検出器の検出面と分光部の後段の構成を示す図である。
【図８】実施の形態２におけるシェーディング光学素子の入射光の透過パターンを示す図である。
【図９】実施の形態３に係る分光イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】図１０Ａは、図９の分光部を空間方向から見た概要を示す図であり、図１０Ｂは、図９の分光部を波長方向から見た概要を示す図であり、図１０Ｃは、図９の二次元検出器の検出面と分光部の後段の構成を示す図である。
【図１１】実施の形態４に係る分光イメージング装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】図１２Ａは、図１１の分光部を空間方向から見た概要を示す図であり、図１２Ｂは、図１１の分光部を波長方向から見た概要を示す図であり、図１２Ｃは、図１１の二次元検出器の検出面と分光部の後段の構成を示す図である。
【図１３】実施の形態４におけるシェーディング光学素子の入射光の透過パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る分光イメージング装置１の構成を示すブロック図である。分光イメージング装置１は、例えば、衛星軌道上を周回する人工衛星に搭載される。分光イメージング装置１は、例えば、地表面で反射された太陽光の反射光が観測光として入射され、受光した入射光に基づいて、空間方向と波長方向の２次元の分光画像データを生成する。空間方向は、人工衛星の飛翔方向に直交する方向である。また、波長方向は、人工衛星の飛翔方向に沿った方向である。すなわち、空間方向と波長方向は、直交している。分光イメージング装置１によって観測されたデータは、地上側のデータ受信装置１００に送信（ダウンリンク）される。なお、入射光は、空間的に一様かつ平坦な波長スペクトルを有するものと仮定する。
【００１４】
実施の形態１に係る分光イメージング装置１は、入射光の画角は広いが、観測する入射光の波長帯域が十分に狭い分光イメージング装置であり、図１に示すように、分光部２、検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７を備える。また、分光部２は、開口絞り２ａ、入射光学系２ｂ、シェーディング光学素子２ｃ、視野絞り２ｄ、コリメート光学系２ｅ、分散素子２ｆ、カメラ光学系２ｇおよび二次元検出器２ｈを備える。
【００１５】
開口絞り２ａは、分光部２の最前段に配置されている。分光イメージング装置１に入射された光線は、開口絞り２ａによって光量が制限される。開口絞り２ａは、例えば、円形または矩形の開口を有した光学部材である。開口絞り２ａによって光量が制限された入射光は、入射光学系２ｂに入射される。
【００１６】
入射光学系２ｂは、開口絞り２ａの後段に配置されている。開口絞り２ａを通過した光線は、入射光学系２ｂによって視野絞り２ｄに集光される。入射光学系２ｂは、例えば、屈折光学素子であるレンズと反射光学素子であるミラーを用いた光学系である。
なお、開口絞り２ａは、入射光学系２ｂの後段に配置されてもよく、入射光学系２ｂの内部に配置されてもよい。
【００１７】
シェーディング光学素子２ｃは、視野絞り２ｄの前段に配置されている。入射光学系２ｂを通過した入射光の強度は、シェーディング光学素子２ｃにおける入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰される。シェーディング光学素子２ｃには、例えば、特定の透過パターンを有したＮＤフィルタが用いられる。特定の透過パターンは、入射光の透過位置に応じて光の透過率が異なる透過パターンである。
【００１８】
視野絞り２ｄは、シェーディング光学素子２ｃの後段に配置されている。視野絞り２ｄは、例えば、空間方向に沿って広く、波長方向に狭い長方形のスリット（開口）を有した光学部材である。シェーディング光学素子２ｃを透過した入射光は、視野絞り２ｄにより画角が制限される。画角が制限された入射光は、コリメート光学系２ｅへ入射される。
【００１９】
コリメート光学系２ｅは、視野絞り２ｄの後段に配置されている。視野絞り２ｄを通過した入射光は、コリメート光学系２ｅによって平行光束に変換される。コリメート光学系２ｅは、例えば、屈折光学素子であるレンズと反射光学素子であるミラーを用いた光学系である。コリメート光学系２ｅによって平行光束に変換された入射光は、分散素子２ｆに入射される。
【００２０】
分散素子２ｆは、コリメート光学系２ｅの後段に配置されている。コリメート光学系２ｅによって平行光束に変換された入射光は、分散素子２ｆによって、当該入射光の波長に応じて異なる方向へ回折または屈折される、いわゆる波長分離が行われる。分散素子２ｆには、例えば、プリズム、グリズム、回折格子またはイマージョン回折格子のいずれかが用いられる。分散素子２ｆによって波長分離された波長ごとの入射光はカメラ光学系２ｇに入射される。
【００２１】
カメラ光学系２ｇは、分散素子２ｆの後段に配置されている。分散素子２ｆを通過した入射光の光線は、カメラ光学系２ｇによって二次元検出器２ｈの検出面上に集光される。カメラ光学系２ｇは、例えば、屈折光学素子であるレンズと反射光学素子であるミラーを用いた光学系である。なお、分散素子２ｆ自体に集光機能がある場合、分光部２は、コリメート光学系２ｅおよびカメラ光学系２ｇを備えていなくてもよい。
【００２２】
二次元検出器２ｈは、カメラ光学系２ｇの後段に配置され、検出器読み出し部３に接続されている。二次元検出器２ｈは、空間方向と波長方向の二次元の検出面を有しており、検出面に集光された入射光の強度を電圧値に変換することで、入射光を検出する。カメラ光学系２ｇによって入射光が集光される検出面上の位置が画素であり、二次元検出器２ｈは、入射光の強度を画素ごとに電圧値に変換する。二次元検出器２ｈには、例えば、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤイメージセンサが用いられる。
【００２３】
検出器読み出し部３は、二次元検出器２ｈ、ＡＤ変換部４および電気系制御部７に接続されて、二次元検出器２ｈの画素ごとの電圧値を読み出す。検出器読み出し部３によって画素ごとに読み出された電圧値のアナログ信号は、ＡＤ変換部４に出力される。
【００２４】
ＡＤ変換部４は、検出器読み出し部３および信号処理部５に接続され、検出器読み出し部３によって画素ごとに読み出された電圧値のアナログ信号をデジタル信号に変換する。ＡＤ変換部４は、分光部２によって低減されたレベル数でＡＤ変換が可能な、いわゆる、低ビットＡＤ変換器であり、例えば、安価で簡易なＡＤ変換器が用いられる。
【００２５】
信号処理部５は、ＡＤ変換部４、データ送信部６、および電気系制御部７に接続されており、ＡＤ変換部４によってアナログ信号から変換された入射光のデジタル信号に対してビニング処理および校正処理といった各種の信号処理を実行する。ビニング処理は、二次元検出器２ｈの各画素の電圧値から変換されたデジタル信号を足し合わせる処理である。信号処理部５は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を用いて構成されている。
【００２６】
データ送信部６は、信号処理部５によって信号処理されたデジタル信号を、データ受信装置１００に送信（ダウンリンク）する。例えば、データ送信部６は、人工衛星と地上側との間で光通信を行う。データ受信装置１００は、データ送信部６によって地上側に送信されたデジタル信号を受信する。データ受信装置１００によって受信されたデジタル信号は、分光イメージング装置１によって観測された二次元分光画像である。
なお、データ受信装置１００に観測データを送信せず、分光イメージング装置１で観測データを処理する場合、分光イメージング装置１は、データ送信部６を備えていなくてもよい。
【００２７】
電気系制御部７は、検出器読み出し部３による二次元検出器２ｈからの電圧値の読み出しを制御し、信号処理部５による信号処理を制御する。例えば、検出器読み出し部３は、二次元検出器２ｈの各画素の電圧値のうち、電気系制御部７によって指定された画素から順に電圧値を読み出す。また、信号処理部５は、ＡＤ変換部４によって画素の電圧値からＡＤ変換されたデジタル信号に電気系制御部７から指定された信号処理を実行する。
【００２８】
なお、分光イメージング装置１における検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７の機能は、処理回路により実現される。すなわち、分光イメージング装置１は、検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７による各処理を実行するための処理回路を備える。処理回路は、専用のハードウェアの処理回路であってもよいし、メモリに記憶されたプログラムを実行するプロセッサであってもよい。
【００２９】
次に、二次元検出器２ｈの光強度分布の補正処理の概要について説明する。
図２は、実施の形態１における二次元検出器２ｈの光強度分布の補正処理の概要を示す図である。図２において、符号Ａで示す分布は、二次元検出器２ｈの光強度分布であり、光強度のＸ方向の一次元分布である。Ｘ方向は、空間方向、すなわち人工衛星の飛翔方向に直交する方向である。
【００３０】
また、光強度分布Ａは、分光部２におけるシェーディング光学素子２ｃを省略した場合に得られる分布であり、分光イメージング装置自身に由来する空間依存性が補正されていない。観測する入射光の波長帯域が十分に狭い分光イメージング装置において、二次元検出器の検出面の波長方向、すなわち、Ｙ方向の光強度分布は十分に平坦（一様）になると考えられる。
【００３１】
一方、観測する入射光の画角が広い分光イメージング装置では、入射光学系で入射光の光束が中心部分よりも周辺部分で減光される。このため、光強度分布Ａは、二次元検出器の検出面のＸ方向の中央部分（Ｘ＝０）で光強度Ｐ１が高く、Ｘ方向の周辺部分（Ｘ≠０）で光強度Ｐ１が中央部分よりも低くなる傾向を有する。
【００３２】
符号Ｂを付した一次元分布は、シェーディング光学素子２ｃにおける光の透過率分布であり、図２に示すように、Ｘ方向の中央部分で透過率Ｔが低く、Ｘ方向の周辺部分で透過率Ｔが中央部分よりも高い。すなわち、透過率分布Ｂの分布形状は、二次元検出器の光強度分布Ａを反転させた分布形状を有している。
【００３３】
実施の形態１に係る分光イメージング装置１では、光強度分布Ａに示すような分光イメージング装置自身に由来する空間依存性を補正するために、シェーディング光学素子２ｃを透過させた入射光を、二次元検出器２ｈに入射させている。シェーディング光学素子２ｃは、透過率分布Ｂのフィルタに相当するので、分光イメージング装置自身に由来する空間依存性が補正される。すなわち、図２に示すように、二次元検出器２ｈの光強度分布Ａが、Ｘ方向に光強度Ｐ２が平坦な光強度分布Ｃに補正される。
【００３４】
図３Ａは、図１の分光部２を空間方向（Ｘ方向）から見た概要を示す図であり、図３Ｂは、図１の分光部２を波長方向（Ｙ方向）から見た概要を示す図であり、図３Ｃは、図１の二次元検出器２ｈの検出面と分光部２の後段の構成を示す図である。図３Ａおよび図３Ｂに示すように、図１に示した分光イメージング装置１では、分光部２における、視野絞り２ｄの前段にシェーディング光学素子２ｃが配置されている。視野絞り２ｄは、Ｘ方向に広くＹ方向に狭いスリットであり、視野絞り２ｄを通過した入射光線は、図３Ｂに示すようにＸ方向にのみ画角を有する。
【００３５】
図３Ａに示すように、視野絞り２ｄの開口はＹ方向（波長方向）に狭い。視野絞り２ｄを通過した入射光線は、コリメート光学系２ｅによって平行光束に変換されてから、分散素子２ｆへ入射される。分散素子２ｆは、コリメート光学系２ｅを透過した平行光束を、波長λ＝λ１、λ２およびλ３に波長分離し、波長分離した光束を波長λごとに異なる角度に回折または屈折させる。例えば、視野絞り２ｄによってＹ方向に画角θ＝０とされて、分散素子２ｆによって波長分離された波長λ＝λ１、λ２およびλ３の入射光のそれぞれが二次元検出器２ｈの検出面に集光される。
【００３６】
また、図３Ｂに示すように、視野絞り２ｄの開口はＸ方向（空間方向）に広い。視野絞り２ｄを通過した入射光線は、コリメート光学系２ｅによって平行光束に変換され、分散素子２ｆへ入射される。分散素子２ｆでは、コリメート光学系２ｅを透過した平行光束を透過または反射する。図３Ｂでは、画角がθ１、θ２およびθ３である波長λ２の光束のみが分散素子２ｆを透過している。分散素子２ｆから出射された光束は、カメラ光学系２ｇによって、図３Ｃに示すように、画角θおよび波長λに応じて二次元検出器２ｈの検出面の異なる位置（画素）に入射される。
【００３７】
図３Ｂに示すように、視野絞り２ｄのＸ方向に沿った入射光線の通過位置と、二次元検出器２ｈの検出面上のＸ方向に沿った入射光線の集光位置とが、一対一に対応している。
また、視野絞り２ｄの前段に配置されたシェーディング光学素子２ｃのＸ方向に沿った入射光線の通過位置は、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向に沿った入射光線の集光位置と一対一に対応する。このため、シェーディング光学素子２ｃが透過率分布Ｂを有することで、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向の光強度分布を補正することができる。
【００３８】
二次元検出器２ｈは、各画素に入射された光の強度を電圧値に変換する。入射光の強度から変換された電圧値は、図３Ｃに示すように、検出器読み出し部３によって読み出される。検出器読み出し部３によって読み出された画素ごとの電圧値は、ＡＤ変換部４に出力される。ＡＤ変換部４は、画素ごとの電圧値をデジタル信号にＡＤ変換する。信号処理部５は、画素ごとの電圧値のデジタル信号に、電気系制御部７から指定された信号処理（ビニング処理、校正処理など）を実行する。データ送信部６は、信号処理部５によって信号処理が施されたデジタル信号を、データ受信装置１００に送信する。
【００３９】
実施の形態１に係る分光イメージング装置１において、透過率分布Ｂを有したシェーディング光学素子２ｃを、視野絞り２ｄの前段の他に、図３Ｂに示す位置（Ａ）または位置（Ｂ）に配置しても、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向の光強度分布を補正することが可能である。ここで、位置（Ａ）は、視野絞り２ｄの後段であり、位置（Ｂ）は、二次元検出器２ｈの前段である。
【００４０】
図４は、シェーディング光学素子２ｃの入射光の透過パターン２ｃ１を示す図である。シェーディング光学素子２ｃは、例えば、図４に示す透過パターン２ｃ１を有している。透過パターン２ｃ１は、Ｘ方向の中央部分で透過率が低く、Ｘ方向の周辺部分で透過率が中央部分よりも高いパターンである。また、二次元検出器２ｈの検出面の光強度分布は、前述したように、Ｘ方向の中央部分（Ｘ＝０）で光強度が高く、Ｘ方向の周辺部分（Ｘ≠０）で光強度が中央部分よりも低くなっている。透過パターン２ｃ１を有したシェーディング光学素子２ｃを視野絞り２ｄの前段に配置することで、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向の光強度分布を平坦に補正することが可能である。
【００４１】
入射光線の光束の周辺部分が減光されることの影響を補正するためのシェーディング光学素子２ｃとして、図４の透過パターン２ｃ１を有したシェーディング光学素子を示したが、実施の形態１に係る分光イメージング装置１は、これに限定されるものではない。例えば、分光イメージング装置１は、補正対象の空間依存性が図２に示したものと異なっても、シェーディング光学素子における光の透過率分布が、二次元検出器２ｈの光強度分布を反転させた分布形状であればよく、これにより、二次元検出器２ｈの光強度分布を平坦化することができる。
【００４２】
次に、二次元検出器２ｈの光強度分布がＸ方向に平坦化されることによって、ＡＤ変換のレベル数（ビット数）が低減される理由について説明する。
二次元検出器２ｈの各画素の電圧値をＶとし、ＡＤ変換に伴う量子化雑音をＶｑとした場合、量子化雑音Ｖｑで決まる信号対雑音比ＳＮＲは、下記式（１）で表される。
0006873288.tif 000002
【００４３】
ＬＳＢに相当する電圧をＶＬＳＢとした場合、量子化雑音Ｖｑは、一般に下記式（２）で表すことができる。
0006873288.tif 000003
【００４４】
ＶＬＳＢは、ＡＤ変換の測定レンジの電圧をＶＲとし、ＡＤ変換のレベル数をＮＡＤＣとした場合、ＬＳＢに相当する電圧をＶＬＳＢは、下記式（３）で表される。
0006873288.tif 000004
【００４５】
二次元検出器２ｈの全画素において、要求信号対雑音比ＳＮＲｒｅｑよりも信号対雑音比ＳＮＲが大きくなるためには、量子化雑音Ｖｑが、最小出力画素の最小出力電圧Ｖｍｉｎに対して下記式（４）に示す関係を満たす必要がある。
0006873288.tif 000005
【００４６】
一方、ＡＤ変換における信号電圧の飽和を避けるため、測定レンジの電圧ＶＲは、最大出力画素の最大出力電圧Ｖｍａｘに対して下記式（５）に示す関係を満たす必要がある。
0006873288.tif 000006
【００４７】
上記式（１）から式（５）をまとめると、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣは、下記式（６）で表される。
0006873288.tif 000007
【００４８】
上記式（６）に示すように、二次元検出器２ｈの全画素における最大出力電圧Ｖｍａｘと最小出力電圧Ｖｍｉｎの差が小さいほど、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが小さくなる。これにより、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向の光強度分布を平坦化することで、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減されることが分かる。
【００４９】
なお、一般にＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減するためには、表現分解能の低減、すなわち、ＬＳＢの増加を伴う。しかしながら、実施の形態１に係る分光イメージング装置１では、前述したように、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することが可能である。
【００５０】
以上のように、実施の形態１に係る分光イメージング装置１において、入射光の強度を当該入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰させるシェーディング光学素子２ｃが、分光部２における視野絞り２ｄの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｃによって二次元検出器２ｈの空間方向の光強度分布が補正されるので、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減されることで、ダウンリンク対象のデータ量が削減されて、データ送信部６から地上側へのダウンリンクが容易になる。
【００５１】
また、実施の形態１に係る分光イメージング装置１は、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することができる。すなわち、分光イメージング装置１では、ＡＤ変換の表現分解能を損なうことなく、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣの低減が可能である。
【００５２】
実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａの構成を示すブロック図である。図５において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａは、入射光の画角は狭い一方、観測する入射光の波長帯域が広い分光イメージング装置であり、図５に示すように、分光部２Ａ、検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７を備える。
【００５３】
また、分光部２Ａは、開口絞り２ａ、入射光学系２ｂ、視野絞り２ｄ、コリメート光学系２ｅ、分散素子２ｆ、カメラ光学系２ｇ、シェーディング光学素子２ｉおよび二次元検出器２ｈを備える。なお、入射光は、空間的に一様かつ平坦な波長スペクトルを有するものと仮定する。
【００５４】
シェーディング光学素子２ｉは、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。カメラ光学系２ｇを通過した入射光の強度は、シェーディング光学素子２ｉにおける入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰される。シェーディング光学素子２ｉには、例えば、特定の透過パターンを有したＮＤフィルタが用いられる。
【００５５】
次に、二次元検出器２ｈの光強度分布の補正処理の概要について説明する。
図６は、実施の形態２における二次元検出器２ｈの光強度分布の補正処理の概要を示す図である。図６において、符号Ａで示す分布は、二次元検出器２ｈの光強度分布であり、光強度のＸ方向の一次元分布である。Ｘ方向は、空間方向、すなわち、人工衛星の飛翔方向に直交する方向である。
【００５６】
入射光の画角が狭い分光イメージング装置において、二次元検出器の検出面の空間方向、すなわちＸ方向の光強度分布Ａは、十分に平坦（一様）になる。一方、観測する入射光の波長帯域が広い分光イメージング装置は、分散素子の波長依存性の影響を受ける。光強度分布Ａは、分光部２Ａにおけるシェーディング光学素子２ｉを省略した場合に得られる分布であり、このような分光イメージング装置自身に由来する波長依存性が補正されていない。
【００５７】
光強度分布Ａでは、二次元検出器の波長方向における入射光の光強度Ｐ１は、入射光のピーク波長で高く、それ以外の波長では光強度Ｐ１が入射光のピーク波長よりも低くなる傾向を有している。図６において、符号Ｂを付した一次元分布は、シェーディング光学素子２ｉにおける光の透過率分布である。透過率分布Ｂの分布形状は、二次元検出器の検出面上の光強度分布Ａを反転させた分布形状を有する。
【００５８】
実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａにおいて、光強度分布Ａに示す分光イメージング装置自身に由来する波長依存性を補正するために、シェーディング光学素子２ｉを透過させた入射光を、二次元検出器２ｈに入射させている。シェーディング光学素子２ｉは、透過率分布Ｂのフィルタに相当するので、分光イメージング装置自身に由来する波長依存性が補正される。すなわち、図６に示すように、二次元検出器２ｈの検出面の光強度分布が、Ｙ方向に光強度Ｐ２が平坦な光強度分布Ｃに補正される。
【００５９】
図７Ａは、図５の分光部２Ａを空間方向（Ｘ方向）から見た概要を示す図であり、図７Ｂは、図５の分光部２Ａを波長方向（Ｙ方向）から見た概要を示す図であり、図７Ｃは、図５の二次元検出器２ｈの検出面と分光部２Ａの後段の構成を示す図である。図７Ａおよび図７Ｂに示すように、図５に示した分光イメージング装置１Ａでは、分光部２Ａにおける、二次元検出器２ｈの前段にシェーディング光学素子２ｉが配置されている。シェーディング光学素子２ｉにおける入射光の透過位置と、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向に沿った入射光線の集光位置とが一対一に対応している。シェーディング光学素子２ｉが透過率分布Ｂを有することで、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向の光強度分布Ａを補正することができる。
【００６０】
二次元検出器２ｈは、各画素に入射された光の強度を電圧値に変換する。入射光の強度から変換された電圧値は、図７Ｃに示すように、検出器読み出し部３によって読み出される。検出器読み出し部３によって読み出された画素ごとの電圧値は、ＡＤ変換部４に出力される。ＡＤ変換部４は、画素ごとの電圧値をデジタル信号にＡＤ変換する。信号処理部５は、画素ごとの電圧値のデジタル信号に対して電気系制御部７から指定された信号処理（ビニング処理、校正処理など）を実行する。データ送信部６は、信号処理部５によって信号処理が施されたデジタル信号を、データ受信装置１００に送信する。
【００６１】
実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａにおいて、シェーディング光学素子２ｉの入射光の透過位置と、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向に沿った入射光線の集光位置とが一対一に対応する位置は、二次元検出器２ｈの前段のみである。すなわち、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向の光強度分布Ａを補正するためには、シェーディング光学素子２ｉが二次元検出器２ｈの前段に配置されている必要があり、それ以外の位置には配置できない。
【００６２】
図８は、シェーディング光学素子２ｉの入射光の透過パターン２ｉ１を示す図である。シェーディング光学素子２ｉは、例えば、図８に示す透過パターン２ｉ１を有している。透過パターン２ｉ１では、Ｙ方向に沿った入射光のピーク波長に相当する部分で光の透過率が低く、ピーク波長以外の部分で光の透過率が入射光のピーク波長に相当する部分よりも高いパターンである。また、二次元検出器２ｈの検出面の光強度分布Ａでは、前述したように、波長方向における入射光のピーク波長に相当する部分で光強度が高く、ピーク波長以外の部分で光強度が入射光のピーク波長に相当する部分よりも低くなっている。従って、透過パターン２ｉ１を有したシェーディング光学素子２ｉを二次元検出器２ｈの前段に配置することで、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向の光強度分布を平坦に補正することが可能である。
【００６３】
なお、分散素子２ｆの波長依存性の影響を補正するためのシェーディング光学素子２ｉとして、図８の透過パターン２ｉ１を有したシェーディング光学素子を示したが、実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａは、これに限定されるものではない。例えば、分光イメージング装置１Ａは、補正対象の波長依存性が図６に示したものと異なっても、シェーディング光学素子における光の透過率分布が二次元検出器２ｈの光強度分布を反転させた分布形状であればよく、これにより、二次元検出器２ｈの光強度分布を平坦化することができる。
【００６４】
分光イメージング装置１Ａにおいて、実施の形態１の上記式（６）に示したように、二次元検出器２ｈの全画素における最大出力電圧Ｖｍａｘと最小出力電圧Ｖｍｉｎの差が小さいほど、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが小さくなる。これにより、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向の光強度分布を平坦化することで、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。
さらに、分光イメージング装置１Ａは、実施の形態１と同様に、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することが可能である。
【００６５】
なお、分光イメージング装置１Ａにおいて、実施の形態１と同様に、開口絞り２ａは、入射光学系２ｂの後段に配置されてもよく、入射光学系２ｂの内部に配置されてもよい。また、分散素子２ｆ自体に集光機能がある場合には、分光部２Ａは、コリメート光学系２ｅおよびカメラ光学系２ｇを備えていなくてもよい。
【００６６】
以上のように、実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａにおいて、入射光の強度を当該入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰させるシェーディング光学素子２ｉが、分光部２における二次元検出器２ｈの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｉによって二次元検出器２ｈの波長方向の光強度分布が補正されるので、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減されることで、ダウンリンク対象のデータ量が削減されて、データ送信部６から地上側へのダウンリンクが容易になる。
【００６７】
また、実施の形態２に係る分光イメージング装置１Ａは、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することができる。すなわち、分光イメージング装置１Ａでは、ＡＤ変換の表現分解能を損なうことなく、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣの低減が可能である。
【００６８】
実施の形態３．
図９は、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂの構成を示すブロック図である。図９において、図１および図５と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂは、入射光の画角が広く、観測する入射光の波長帯域も広い分光イメージング装置であり、図９に示すように、分光部２Ｂ、検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７を備える。分光部２Ｂは、開口絞り２ａ、入射光学系２ｂ、シェーディング光学素子２ｃ、視野絞り２ｄ、コリメート光学系２ｅ、分散素子２ｆ、カメラ光学系２ｇ、シェーディング光学素子２ｉおよび二次元検出器２ｈを備える。なお、入射光は、空間的に一様かつ平坦な波長スペクトルを有するものと仮定する。
【００６９】
シェーディング光学素子２ｃは、視野絞り２ｄの前段に配置された第１のシェーディング光学素子である。入射光学系２ｂを通過した入射光の強度は、シェーディング光学素子２ｃにおける入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰される。シェーディング光学素子２ｃには、例えば、特定の透過パターンを有したＮＤフィルタが用いられる。特定の透過パターンは、入射光の透過位置に応じて入射光の透過率が異なる透過パターンである。
【００７０】
シェーディング光学素子２ｉは、二次元検出器２ｈの前段に配置された第２のシェーディング光学素子である。カメラ光学系２ｇを通過した入射光の強度は、シェーディング光学素子２ｉにおける入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰される。シェーディング光学素子２ｉには、例えば、特定の透過パターンを有したＮＤフィルタが用いられる。
【００７１】
観測する入射光の画角が広い分光イメージング装置１Ｂでは、入射光学系において入射光線の光束が中心部分よりも周辺部分が減光される。このため、二次元検出器の光強度分布は、図２の光強度分布Ａと同様に、二次元検出器の検出面のＸ方向の中央部分で光強度が高く、Ｘ方向の周辺部分で光強度が中央部分よりも低くなる傾向を有している。また、観測する入射光の波長帯域が広い分光イメージング装置１Ｂは、分散素子の波長依存性の影響を受ける。このため、二次元検出器の光強度分布は、図６の光強度分布Ａと同様に、二次元検出器の検出面のＹ方向における、入射光のピーク波長に相当する部分で光強度が高く、それ以外の波長の部分では光強度が入射光のピーク波長に相当する部分よりも低くなる傾向を有している。
【００７２】
実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂにおいて、図２に示した光強度分布Ａのような分光イメージング装置自身に由来する空間依存性を補正するため、シェーディング光学素子２ｃが、視野絞り２ｄの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｃは、図２の透過率分布Ｂのフィルタに相当するので、分光イメージング装置自身に由来する空間依存性が補正される。また、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂにおいて、図６に示した光強度分布Ａのような分光イメージング装置自身に由来する波長依存性を補正するため、シェーディング光学素子２ｉが、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｉは、図６の透過率分布Ｂのフィルタに相当するので、分光イメージング装置自身に由来する波長依存性が補正される。このように、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂでは、二次元検出器２ｈの検出面の光強度分布がＸ方向とＹ方向で平坦化される。
【００７３】
図１０Ａは、図９の分光部２Ｂを空間方向（Ｘ方向）から見た概要を示す図であり、図１０Ｂは、図９の分光部２Ｂを波長方向（Ｙ方向）から見た概要を示す図であり、図１０Ｃは、図９の二次元検出器２ｈの検出面と分光部２Ｂの後段の構成を示す図である。図１０Ａおよび図１０Ｂに示すように、図９に示した分光イメージング装置１Ｂでは、分光部２Ｂにおける、視野絞り２ｄの前段にシェーディング光学素子２ｃが配置され、二次元検出器２ｈの前段にシェーディング光学素子２ｉが配置されている。
【００７４】
図１０Ｂに示すように、視野絞り２ｄのＸ方向に沿った入射光線の通過位置と、二次元検出器２ｈの検出面上のＸ方向に沿った入射光線の集光位置とが一対一に対応している。また、視野絞り２ｄの前段に配置されたシェーディング光学素子２ｃのＸ方向に沿った入射光線の通過位置は、二次元検出器２ｈの検出面上のＸ方向に沿った入射光線の集光位置と一対一で対応している。このため、シェーディング光学素子２ｃが、図２の透過率分布Ｂを有することで、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向の光強度分布を補正することが可能である。
【００７５】
また、図１０Ａに示すように、シェーディング光学素子２ｉにおける入射光の透過位置と、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向に沿った入射光線の集光位置とが一対一で対応している。このため、シェーディング光学素子２ｉが図６の透過率分布Ｂを有することで、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向の光強度分布を補正することができる。
【００７６】
二次元検出器２ｈは、各画素に入射された光の強度を電圧値に変換する。入射光の強度から変換された電圧値は、図１０Ｃに示すように、検出器読み出し部３によって読み出される。検出器読み出し部３によって読み出された画素ごとの電圧値は、ＡＤ変換部４に出力される。ＡＤ変換部４は、画素ごとの電圧値をデジタル信号にＡＤ変換する。信号処理部５は、画素ごとの電圧値のデジタル信号に対して、電気系制御部７から指定された信号処理（ビニング処理、校正処理など）を実行する。データ送信部６は、信号処理部５によって信号処理が施されたデジタル信号を、データ受信装置１００に送信する。
【００７７】
実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂにおいて、図２の透過率分布Ｂを有したシェーディング光学素子２ｃを、視野絞り２ｄの前段の他に、図１０Ｂに示す位置（Ａ）または位置（Ｂ）に配置しても、二次元検出器２ｈのＸ方向の光強度分布を補正することが可能である。ここで、位置（Ａ）は、視野絞り２ｄの後段であり、位置（Ｂ）は、二次元検出器２ｈの前段である。ただし、シェーディング光学素子２ｉの入射光の透過位置が、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向に沿った入射光線の集光位置と一対一に対応する位置は、二次元検出器２ｈの前段のみである。このため、シェーディング光学素子２ｉは、二次元検出器２ｈの前段のみに配置される。
【００７８】
なお、入射光線の光束の周辺部分が減光されることの影響を補正するためのシェーディング光学素子２ｃとして、図４の透過パターン２ｃ１を有したシェーディング光学素子を示したが、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂは、これに限定されるものではない。例えば、分光イメージング装置１Ｂは、補正対象の空間依存性が図２に示したものと異なっても、シェーディング光学素子における光の透過率分布が、二次元検出器２ｈの光強度分布を反転させた分布形状であればよく、これにより、二次元検出器２ｈの光強度分布を平坦化することができる。
【００７９】
また、分散素子２ｆの波長依存性の影響を補正するためのシェーディング光学素子２ｉとして、図８の透過パターン２ｉ１を有したシェーディング光学素子を示したが、分光イメージング装置１Ｂは、これに限定されるものではない。例えば、分光イメージング装置１Ｂは、補正対象の波長依存性が、図６に示したものと異なっても、シェーディング光学素子における光の透過率分布が、二次元検出器２ｈの光強度分布を反転させた分布形状であればよく、これにより、二次元検出器２ｈの光強度分布を平坦化することができる。
【００８０】
分光イメージング装置１Ｂにおいて、実施の形態１の上記式（６）に示したように、二次元検出器２ｈの全画素における最大出力電圧Ｖｍａｘと最小出力電圧Ｖｍｉｎとの差が小さいほど、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが小さくなる。これにより、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向およびＹ方向の光強度分布を平坦化することで、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。また、分光イメージング装置１Ｂは、実施の形態１と同様に、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することが可能である。
【００８１】
なお、分光イメージング装置１Ｂにおいて、実施の形態１と同様に、開口絞り２ａは、入射光学系２ｂの後段に配置されてもよく、入射光学系２ｂの内部に配置されてもよい。また、分散素子２ｆ自体に集光機能がある場合に、分光部２Ｂは、コリメート光学系２ｅおよびカメラ光学系２ｇを備えていなくてもよい。
【００８２】
以上のように、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂにおいて、図４の透過パターン２ｃ１を有したシェーディング光学素子２ｃが、視野絞り２ｄの前段に配置され、さらに図８の透過パターン２ｉ１を有したシェーディング光学素子２ｉが、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｃおよび２ｉによって二次元検出器２ｈの空間方向および波長方向の光強度分布が補正されるので、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減されることで、ダウンリンク対象のデータ量が削減されて、データ送信部６から地上側へのダウンリンクが容易になる。
【００８３】
また、実施の形態３に係る分光イメージング装置１Ｂは、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することができる。すなわち、分光イメージング装置１Ｂでは、ＡＤ変換の表現分解能を損なうことなく、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣの低減が可能である。
【００８４】
実施の形態４．
図１１は、実施の形態４に係る分光イメージング装置１Ｃの構成を示すブロック図である。図１１において、図１と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。実施の形態４に係る分光イメージング装置１Ｃは、入射光の画角が広く、観測する入射光の波長帯域も広い分光イメージング装置であり、図１１に示すように、分光部２Ｃ、検出器読み出し部３、ＡＤ変換部４、信号処理部５、データ送信部６および電気系制御部７を備える。分光部２Ｃは、開口絞り２ａ、入射光学系２ｂ、視野絞り２ｄ、コリメート光学系２ｅ、分散素子２ｆ、カメラ光学系２ｇ、シェーディング光学素子２ｊおよび二次元検出器２ｈを備える。なお、入射光は、空間的に一様かつ平坦な波長スペクトルを有するものと仮定する。
【００８５】
シェーディング光学素子２ｊは、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。カメラ光学系２ｇを通過した入射光の強度は、シェーディング光学素子２ｊにおける入射光の透過位置に応じて異なる割合で減衰される。シェーディング光学素子２ｊには、例えば、特定の透過パターンを有したＮＤフィルタが用いられる。
【００８６】
観測する入射光の画角が広い分光イメージング装置１Ｃでは、入射光学系において入射光線の光束が中心部分よりも周辺部分が減光される。このため、二次元検出器の光強度分布は、図２の光強度分布Ａと同様に、二次元検出器の検出面のＸ方向の中央部分で光強度が高く、Ｘ方向の周辺部分で光強度が中央部分よりも低くなる傾向を有している。また、観測する入射光の波長帯域が広い分光イメージング装置１Ｃは、分散素子の波長依存性の影響を受ける。このため、二次元検出器の光強度分布は、図６の光強度分布Ａと同様に、二次元検出器の検出面のＹ方向における、入射光のピーク波長に相当する部分で光強度が高く、それ以外の波長の部分では光強度が入射光のピーク波長に相当する部分よりも低くなる傾向を有している。
【００８７】
実施の形態４に係る分光イメージング装置１Ｃにおいて、図２の光強度分布Ａに示すような分光イメージング装置自身に由来する空間依存性と、図６の光強度分布Ａに示すような分光イメージング装置自身に由来する波長依存性とを同時に補正するために、シェーディング光学素子２ｊが、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｊによって、二次元検出器２ｈの検出面の光強度分布が、Ｘ方向とＹ方向で平坦化される。
【００８８】
図１２Ａは、図１１の分光部２Ｃを空間方向（Ｘ方向）から見た概要を示す図であり、図１２Ｂは、図１１の分光部２Ｃを波長方向（Ｙ方向）から見た概要を示す図であり、図１２Ｃは、図１１の二次元検出器２ｈの検出面と分光部２Ｃの後段の構成を示す図である。図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、図１１に示した分光イメージング装置１Ｃにおいて、シェーディング光学素子２ｊは、分光部２Ｃにおける二次元検出器２ｈの前段に配置されている。
【００８９】
分光部２Ｃにおいて、Ｘ方向とＹ方向とに入射光線が分離される位置は、二次元検出器２ｈの前段のみである。すなわち、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向とＹ方向の光強度分布を補正するためには、シェーディング光学素子２ｊを二次元検出器２ｈの前段に配置する必要があり、それ以外の位置には配置できない。
【００９０】
二次元検出器２ｈは、各画素に入射された光の強度を電圧値に変換する。入射光の強度から変換された電圧値は、図１２Ｃに示すように、検出器読み出し部３によって読み出される。検出器読み出し部３によって読み出された画素ごとの電圧値は、ＡＤ変換部４に出力される。ＡＤ変換部４は、画素ごとの電圧値をデジタル信号にＡＤ変換する。信号処理部５は、画素ごとの電圧値のデジタル信号に対して、電気系制御部７から指定された信号処理（ビニング処理、校正処理など）を実行する。データ送信部６は、信号処理部５によって信号処理が施されたデジタル信号を、データ受信装置１００に送信する。
【００９１】
図１３は、実施の形態４におけるシェーディング光学素子２ｊの入射光の透過パターン２ｊ１を示す図である。透過パターン２ｊ１は、Ｘ方向（空間方向）とＹ方向（波長方向）に沿って光の透過率が増減する二次元分布である。例えば、図１３に示すように、透過パターン２ｃ１の特性と透過パターン２ｉ１の特性が乗算（合成）された透過パターンである。すなわち、透過パターン２ｊ１は、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向における、中央部分で光の透過率が低く、周辺部分で光の透過率が中央部分よりも高い。さらに、透過パターン２ｊ１は、二次元検出器２ｈの検出面のＹ方向に沿った入射光のピーク波長に相当する部分で光の透過率が低く、ピーク波長以外の部分で光の透過率が入射光のピーク波長に相当する部分よりも高い。このような透過パターン２ｊ１を有したシェーディング光学素子２ｊが二次元検出器２ｈの前段に配置されているので、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向およびＹ方向の光強度分布を平坦に補正することが可能である。
【００９２】
分光イメージング装置１Ｃにおいて、実施の形態１の上記式（６）に示したように、二次元検出器２ｈの全画素における最大出力電圧Ｖｍａｘと最小出力電圧Ｖｍｉｎの差が小さいほど、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが小さくなる。これにより、二次元検出器２ｈの検出面のＸ方向およびＹ方向の光強度分布を平坦化することで、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。また、分光イメージング装置１Ｃは、実施の形態１と同様に、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することが可能である。
【００９３】
なお、分光イメージング装置１Ｃにおいて、実施の形態１と同様に、開口絞り２ａは、入射光学系２ｂの後段に配置されてもよく、入射光学系２ｂの内部に配置されてもよい。また、分散素子２ｆ自体に集光機能がある場合には、分光部２Ｃは、コリメート光学系２ｅおよびカメラ光学系２ｇを備えていなくてもよい。
【００９４】
以上のように、実施の形態４に係る分光イメージング装置１Ｃにおいて、透過パターン２ｊ１を有したシェーディング光学素子２ｊが、二次元検出器２ｈの前段に配置されている。シェーディング光学素子２ｊによって二次元検出器２ｈの空間方向と波長方向の光強度分布が補正されるので、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減される。ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣが低減された場合、ダウンリンク対象のデータ量が削減されて、データ送信部６から地上側へのダウンリンクが容易になる。
【００９５】
また、実施の形態４に係る分光イメージング装置１Ｃは、ＬＳＢを一定に保ったまま、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣを低減することができる。すなわち、分光イメージング装置１Ｃでは、ＡＤ変換の表現分解能を損なうことなく、ＡＤ変換のレベル数ＮＡＤＣの低減が可能である。
【００９６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において、実施の形態のそれぞれの自由な組み合わせまたは実施の形態のそれぞれの任意の構成要素の変形もしくは実施の形態のそれぞれにおいて任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明に係る分光イメージング装置は、例えば、人工衛星に搭載されて地表を測量する測量システムに利用可能である。
【符号の説明】
【００９８】
１，１Ａ〜１Ｃ  分光イメージング装置、２，２Ａ〜２Ｃ  分光部、２ａ  開口絞り、２ｂ  入射光学系、２ｃ，２ｉ，２ｊ  シェーディング光学素子、２ｃ１，２ｉ１，２ｊ１  透過パターン、２ｄ  視野絞り、２ｅ  コリメート光学系、２ｆ  分散素子、２ｇ  カメラ光学系、２ｈ  二次元検出器、３  検出器読み出し部、４  ＡＤ変換部、５  信号処理部、６  データ送信部、７  電気系制御部、１００  データ受信装置。
【要約】
分光イメージング装置（１）は、視野絞り（２ｄ）、シェーディング光学素子（２ｃ）、分散素子（２ｆ）および二次元検出器（２ｈ）を有した分光部（２）と、二次元検出器（２ｈ）の各画素の電圧値を読み出す検出器読み出し部（３）と、画素の電圧値をデジタル信号に変換するＡＤ変換部（４）と、デジタル信号を信号処理する信号処理部（５）とを備え、シェーディング光学素子（２ｃ）が、分光部（２）における、視野絞り（２ｄ）の前段または視野絞り（２ｄ）の後段と、二次元検出器（２ｈ）の前段との少なくとも一方に配置されている。【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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【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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