MOLECULARSCIENCENew Pr
oduct

Mol.Sci.6,NP0017(2012)

ハイパースペクトラルイメージセンサ：VERDE
Hyper
spectralI
mageSensor:VERDE
佐藤 世智a，石川 達夫aSeichiSatoandTatsuoIshikawa

1． はじめに
HyperspectralImaging（HSI）とは，二次元のスペクトル測定を行う技術のことである。イメージングと分光計測をまた，0次回折像は対象の像そのものであり，スペクトルSの特徴のひ測定と同時に通常の像も取得できることが CTI
とつである。

融合させたものであり，これまで AOTFや液晶可変フィルタなどを用いた製品が存在してきた。「VERDE」は既存製品に無い新しい手法を採用し開発が進められている HSIカ
メラであり，その特徴として，測定対象の映像取得と分光測定が完全に同時に行えるという点が挙げられる。これは波長可変フィルタを用いる既存製品のように，透過波長を時間的に変化させながら HSIを行う方式では実現できなかったことであり，プラズマやエンジンの燃焼解析といった測定の同時性が要求される分野で有効な計測手段になるものと期待している。また近年，細胞膜のダイナミクスをmagingCorrelation
対象とした研究が，HSI1のみならず ISpectroscopy2といった他の測定手法で報告されており，これらの分野での応用も考えられる。

2. VERDE
2.
1 原理
VERDEは ComputedTomographyI
magingSpectrosc
opyerview
Figur
e1. VERDEOv
Upper:Pictur
eofVERDE.Lower:Functi
onalopticalc
omponentspperf
igure.VERDEc
anbesetu
po
nmi
crowi
t
hi
ntheb
lu
ec
asei
ntheu
sc
ope
swi
t
hCmo
unta
ndi
t’
sfoc
usinglensc
anbec
hanged.

4S）と 呼 ば れ る 原 理 に 基 づ い て お り 3,，光 学 系 は（CTIFi
gure1に示すようにコリメーションレンズ，結像レンズ，2次元の透過型グレーティング，イメージセンサから構成される。
この光学系において，物点からの光は通常のグレーティ
gure2に示すように 2次元に回折し，イングと異なり，Fiメージセンサ上に像を結ぶ。このとき回折像には対象の異なる点からの回折光がオーバーラップしているため，画像から直接対象のスペクトルを確認することはできない。しかし，2次元に展開された各回折次数の画像には対象のスペSではこの情報を数値解析
クトル情報が含まれており，CTIによって復元し HSIデータを得る。この数値解析は事後的

pturedimagewithVERDEFigure2. Ca
Left:Twodi
mensi
onallydi
ffracte
dima
geoft
hesa
mple.Upperright:0thorderdiffractioni
mage.Lowerright:Th
esa
mple(colorchart).CTI
Scapturesimageofmulti
pledi
ffr
acti
onordersa
tonce,andt
henobt
ainst
heh
yper
spectralda
tacubebynumericalanalysis.

Sにおいて全てのスペクトル情報は一度に行えばよく，CTI
gur
e2に示す回折像に記録される。の撮像で一括して Fia

株式会社堀場製作所
851
0 京都市南区吉祥院宮の東町 2
連絡先 〒 601eichi.
sat
o@hor
iba.
com
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©Japa
nSoc
iet
yf
orMolecularScience2.
2 特徴
他の HSI製品と比較した本製品の特徴は下記のとおりである。
（1）ワンショットでの HSIデータ取得が可能
Page1of2(pagenumbernotforcit
ationpurpose)

New Pr
oduct

Mol.Sci.6,NP0017(2012)（2）機械的な駆動部が無い
上記，2つの特徴は原理の節で述べた通りである。

horderdi
ffract
i
oni
mage
← 0t
om t
heupperleft,spectralimageat↓ Fr
475,535,595,655,720,765nm（3）外部電源が不要（カメラと PCを除く）
CTI
Sは AOTFや BTF（BraggTunableFilter），液晶可変フィルタ方式のように電気的な制御を要する素子を用いていない。そのため，他の方式よりもコンパクトに光学系を構築することが可能である。
（4）最小限の偏光依存性HSIの中でも，液晶可変フィルタ（LyotFilter）は偏光依存性が強く，原理上特定の直線偏光しか測定するこSは，測定光の偏光状とができない。これに対して CTI態に対して制約を持たない。

rspectralimagesofflameFi
gure3. Hype2.
3 性能
現在製品化を予定しているモデルの基本性能は下表の通
ble1に示した性能の内，撮像スピード以外はりである。Ta
グレーティングによってチューニングが可能であるが，原理上の制約として，空間解像度と波長分解能とはトレードオフの関係にある。これは，イメージセンサの画素数を固定した状態で空間解像度を上げるということが，スペクトル情報の損失を招くからである。また逆に，波長分解能を

ctrum ofdiodelaserFi
gure4. Spe

上げるためには対象各点のスペクトルをより多くイメージセンサ上に展開する必要があり，空間解像度は低下する。

3. 今後の製品開発
VERDEの基本性能とトレードオフの関係については 2.
3cificati
onsofVERDETabl
e1. Spe
Spatialresolution

200× 300（～ 300× 500）

Spectralrange

440–700nm

Spectralresolution

5nm

Acqui
siti
onspeed3ms～（dependingonsensorused）

節で述べたとおりであるが，用途によっては波長分解能を低くしてでも，より高い空間分解能が必要になる場合も考えられる。このような要求に対しては将来的に対応できるよう，異なる性能を有するモデルの開発を検討している。

4. おわりにS方式を採用したハイパースペクトラルイ本稿では CTI2.
4 測定例
gure3に示す。画像は通常VERDEによる炎の測定例を Fiのカラー画像と，再構築した 6つのスペクトル画像を抜きメージセンサ「VERDE」について紹介させていただいた。
本製品が最先端の研究に多少なりとも貢献できれば幸甚である。

出したものであり，時間変化する対象の同一時刻の分光情
gure
報と画像が記録されていることが確認できる。また，Fi

引用文献

4は室内で記録したレーザーポインタの輝点（画像左側）

esse,A.etal.NanoLett.2009,9,3612–3618.
（1） Jをスペクトル解析した結果である。グラフより，スペクト,J.
;Nohe,A.I
nMet
hodsi
nMolecularBiology,Humana（2） Bonor0nm程度の半値幅で得られていること
ルのピークが 5～ 1が確認できる。

Press:New York,2010;Vol.591,pp353–364.
moto,T.
;Yama
guchi,I.Opt.Lett.1991,16,1277–1279.
（3） Okascour,M.
;Dereniak,E.Appl.Opt.1995,34,4817–4826.
（4） De（受理日2012年 1月 25日）

Pa
ge2of2