JP6123213B2 - Multiband camera - Google Patents
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Description
本発明は、マルチバンドカメラに関する。 The present invention relates to a multiband camera.
従来、互いに異なる複数の波長バンドにおいて被写体を撮像し、被写体の分光データを取得するマルチバンドカメラが知られている。例えば特許文献1には、色分解フィルタとして液晶チューナブルフィルタ等のフィルタを用いた、色むらや光量むら等が除去されたマルチバンド画像撮影装置が記載されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, multiband cameras that capture an image of a subject in a plurality of different wavelength bands and acquire spectral data of the subject are known. For example, Patent Document 1 describes a multiband image photographing apparatus using a filter such as a liquid crystal tunable filter as a color separation filter, in which color unevenness and light amount unevenness are removed.
従来技術には、各波長バンドでの受光素子の感度の違いにより、特に受光素子の感度の弱い所では、他のバンドと比較してダイナミックレンジが狭く、ノイズを含んだ画像データとなる問題があった。そのため、各波長バンドについて、カメラの露光量やゲインの調整、画像処理によるノイズ抑制パラメーターの調整をしなければ、正確な分光データが得られないという問題があった。 In the prior art, due to the difference in sensitivity of the light receiving element in each wavelength band, there is a problem that the dynamic range is narrower than other bands, especially in areas where the sensitivity of the light receiving element is weak, resulting in image data containing noise. there were. Therefore, there is a problem that accurate spectral data cannot be obtained unless the exposure amount and gain of the camera are adjusted and the noise suppression parameter is adjusted by image processing.
請求項1に記載のマルチバンドカメラは、互いに異なる波長を中心とする透過波長域を備えた4以上の透過領域を有するバンドパスフィルタと、各々の前記透過領域に対応して設けられ、前記透過領域を透過した光をそれぞれ結像させる4以上の結像レンズと、二次元状に配列され、前記4以上の結像レンズにより結像した光を受光し受光信号を出力する複数の光電変換素子と、を備え、前記バンドパスフィルタは、前記透過波長域内において一様な分光強度を有する光が、前記4以上の透過領域を透過して前記複数の光電変換素子に入射したとき、前記複数の光電変換素子から出力される前記4以上の透過領域を透過した前記光にそれぞれ対応する前記受光信号が略同一の信号レベルとなるように、前記複数の光電変換素子に入射する光の強度を波長ごとに調節することを特徴とする。 The multiband camera according to claim 1 is provided corresponding to each of the transmission regions , the bandpass filter having four or more transmission regions having transmission wavelength regions centered on different wavelengths, and the transmission Four or more imaging lenses that respectively image light transmitted through the region, and a plurality of photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged to receive the light imaged by the four or more imaging lenses and output a light reception signal when, wherein the band-pass filter when the light having a uniform spectral intensity in said transmission wavelength band, incident on the plurality of photoelectric conversion element passes through the four or more transmission regions, said plurality Of the light incident on the plurality of photoelectric conversion elements so that the received light signals respectively corresponding to the light transmitted through the four or more transmission regions output from the photoelectric conversion elements have substantially the same signal level. And adjusting the degree for each wavelength.
本発明によれば、各波長バンドについて、カメラの露光量やゲインの調整、画像処理によるノイズ抑制パラメーターの調整をする必要なしに正確な分光データを得ることができる。 According to the present invention, accurate spectral data can be obtained for each wavelength band without the need to adjust the exposure amount or gain of the camera or the noise suppression parameter by image processing.
(第1の実施の形態)
図1は、本発明を適用したマルチバンドカメラの構成を示すブロック図である。マルチバンドカメラ1は、第1レンズ21、第2レンズ22、光学フィルタ13、4つの第3レンズ23a〜23d、4つの受光素子アレイ17a〜17d、制御装置51、メモリ52、および表示装置53を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a multiband camera to which the present invention is applied. The multiband camera 1 includes a
なお、図1では第1レンズ21、第2レンズ22、第3レンズ23a〜23d等をそれぞれ1枚のレンズとして図示しているが、これらの各レンズを複数のレンズから成るレンズ群としてもよい。
In FIG. 1, the
光学フィルタ13には、互いに異なる波長を透過波長域の中心とする4つの透過領域14a〜14dが設けられている。光学フィルタ13の構成については後に詳述する。マルチバンドカメラ1内には、これら4つの透過領域14a〜14dにそれぞれ対応するように、4つの第3レンズ23a〜23dと、4つの受光素子アレイ17a〜17dが設けられている。この受光素子アレイは1つの受光素子アレイを4分割して使用してもよい。
The
受光素子アレイ17a〜17dはそれぞれ、CCDやCMOS等の撮像素子であり、第3レンズ23a〜23dに対向する撮像面に複数の受光素子(光電変換素子)16が二次元状に配列されている。各受光素子アレイ17a〜17dは、撮像面に配列されている複数の受光素子16の各々により受光した被写体光の光量に応じた受光信号を出力する。
Each of the light
制御装置51は、CPUやその周辺回路から構成され、不図示の記憶媒体から所定の制御プログラムを読み込んで実行することにより、マルチバンドカメラ1全体を制御する。制御装置51は更に、4つの受光素子アレイ17a〜17dからそれぞれ出力された4つの受光信号に基づいて、所定の撮像波長領域におけるマルチバンド画像データを生成する。マルチバンド画像データとは、撮像波長領域に含まれる複数の波長バンド(波長域)毎の被写体の分光強度を記録したデータである。
The
メモリ52は揮発性の記憶媒体である。制御装置51は生成したマルチバンド画像データやマルチバンド画像データの生成に伴う一時データをメモリ52に記憶させる。表示装置53は、例えば液晶ディスプレイ等の表示画面を備えており、制御装置51の制御に従って画像データなどを表示画面に表示する。
The
(光学系の説明)
図2は、マルチバンドカメラ1が備える光学系の模式図である。第1レンズ21、第2レンズ22、および光学フィルタ13は、それぞれ光軸Axに沿って配置されている。第1レンズ21は、被写体11の中間像11aを、第1レンズ21と第2レンズ22の間に結像させる。
(Description of optical system)
FIG. 2 is a schematic diagram of an optical system provided in the multiband camera 1. The
この中間像11aは更に、第2レンズ22と、光学フィルタ13が有する4つの透過領域14a〜14dの各々とを介して、4つの第3レンズ23a〜23dの各々により、4つの受光素子アレイ17a〜17dの各々の撮像面に被写体像11bとして結像される。例えば、被写体11の光軸Ax上の点Pからの光は、第1レンズ21を透過して光軸Ax上の点Paを通過し、第2レンズ22と4つの透過領域14a〜14dの各々とを通過した後に、4つの受光素子アレイ17a〜17dの各々の撮像面上の点Pbに入射する。
The
図3は、光学フィルタ13および第3レンズ23を被写体11側から見た模式図である。光学フィルタ13は、2行2列に配列された4つの透過領域14a〜14dを備えている。各透過領域は遮光部材18により隔てられている。遮光部材18は、例えばクロムメッキされ、被写体11からの光を遮光する。これにより、被写体11からの被写体光が透過領域14a〜14dを透過せずに受光素子アレイ17a〜17dに入射することはない。
FIG. 3 is a schematic view of the
4つの透過領域14a〜14dは、それぞれ異なる波長が透過波長域の中心となるように構成されている。本実施形態では、透過領域14aは390nm(ナノメートル)〜490nmの波長の光を透過させ、透過領域14bは490nm〜590nmの波長の光を透過させる。同様に、透過領域14cは590nm〜690nmの波長の光を、透過領域14dは690nm〜790nmの波長の光を、それぞれ透過させる。
The four
つまり、マルチバンドカメラ1の撮像波長領域は390nm〜790nmであり、光学フィルタ13は、撮像波長領域の光を、互いに異なる4つの波長バンドに分けて透過させることができる。
That is, the imaging wavelength region of the multiband camera 1 is 390 nm to 790 nm, and the
透過領域14aを透過した390nm〜490nmの波長を有する被写体光は、第3レンズ23aに入射し、受光素子アレイ17aの撮像面に像11bを結ぶ。受光素子アレイ17aは、像11bを撮像し、390nm〜490nmの波長バンドの被写体光に対応する受光信号を出力する。同様に、受光素子アレイ17b〜17dは、それぞれ透過領域14b〜14dを透過する波長バンドの被写体光に対応する受光信号を出力する。
The subject light having a wavelength of 390 nm to 490 nm transmitted through the
つまり、4つの受光素子アレイ17a〜17dは、被写体11について、4つの波長バンドの各々に対応する受光信号を出力する。制御装置51は、このようにして得られた4種類の受光信号に基づいて、周知の方法によりマルチバンド画像データを作成する。
That is, the four light
(光学フィルタ13の光学的特性の説明)
図4は、光学フィルタ13の分光透過特性を説明する図である。精緻なマルチバンド画像データを作成するためには、4つの透過領域14a〜14dの各々に対して同一の強度を有する光が入射したとき、4つの受光素子アレイ17a〜17dからは同一の信号レベルを有する受光信号が出力されることが望ましい。図4(a)は、この理想的な受光信号の出力を示したグラフであり、横軸が入射光の波長を、縦軸が当該入射光に応じて出力される受光信号の信号レベルをそれぞれ表している。
(Description of optical characteristics of optical filter 13)
FIG. 4 is a diagram for explaining the spectral transmission characteristics of the
図4(a)に示すように、撮像波長領域全体に渡って均一な強度の被写体光が入射したとき、受光素子アレイ17aが出力する受光信号30aと、受光素子アレイ17bが出力する受光信号30bと、受光素子アレイ17cが出力する受光信号30cと、受光素子アレイ17dが出力する受光信号30dとは、それぞれ略同一の特性を有することが望ましい。
As shown in FIG. 4A, when subject light having a uniform intensity is incident over the entire imaging wavelength region, a
ところが、実際には、4つの受光素子アレイ17a〜17dの分高感度特性は、撮像波長領域全体に対して一様ではないため、図4(a)のような理想的な出力は得られない。受光素子アレイ17a〜17dの分光感度特性の一例を図4(b)に示す。
However, in reality, the high sensitivity characteristics of the four light
そこで本実施形態のマルチバンドカメラ1は、光学フィルタ13が有する4つの透過領域14a〜14dにおいて、被写体光の透過光量を調整することにより、図4(a)のような均一な受光信号が得られるようにしている。以下の説明では、そのような受光信号が得られるように構成された光学フィルタ13を「最適化されている」と称する。
Therefore, the multiband camera 1 of the present embodiment obtains a uniform light reception signal as shown in FIG. 4A by adjusting the transmitted light amount of the subject light in the four
図4(c)は、最適化された光学フィルタ13の分光透過率を表すグラフであり、横軸が入射光の波長を、縦軸が当該入射光の透過率をそれぞれ表している。図4(c)に示すように、透過領域14aの分光透過率32aと、透過領域14bの分光透過率32bと、透過領域14cの分光透過率32cと、透過領域14dの分光透過率32dと、はそれぞれピークの大きさが異なっている。これは、4つの透過領域14a〜14dが、受光素子アレイ17a〜17dの感度が低い波長領域の光を相対的に多く透過させ、受光素子アレイ17a〜17dの感度が高い波長領域の光は相対的に少なく透過させるようにしたものである。光学フィルタ13をこのように構成することで、図4(a)に示した理想的なものに近い受光信号を得ることができる。
FIG. 4C is a graph showing the spectral transmittance of the optimized
なお、上述の説明では、受光素子アレイ17a〜17dの分光感度特性について説明したが、実際には更に第1レンズ21、第2レンズ22,および第3レンズ23の分光感度特性も考慮して光学フィルタ13を設計する必要がある。つまり、光学フィルタ13が有する4つの透過領域14a〜14dは、互いに異なる波長バンドを透過させるように構成されていると共に、同一の強度を有する各波長バンドの被写体光が光学系を透過して4つの受光素子アレイ17a〜17dに入射したとき、各受光素子アレイ17a〜17dから出力される受光信号が同一の信号レベルとなるように、透過光の強度を波長ごとに調節するように構成されている。
In the above description, the spectral sensitivity characteristics of the light
従来の干渉フィルタ(例えばバンドパスフィルタなど)により波長毎の透過率を上述の説明のように細かく制御することは困難であるが、薄膜を数十から数百層に成膜することが可能であれば、図4(c)のような透過率を有する光学フィルタ13を製造することが可能である。例えば本願出願人は、SiO2およびNb2O5の薄膜の高精度な多層積層構造を成膜できる自動誤差補正システムを、スパッタリング装置に適用し使用している。この自動誤差補正システムによれば、成膜後の誤差を計測してそれ以降の層の膜厚を修正していくことにより、数十〜数百層の成膜を高精度に行い、最終的な所望の分光透過特性(例えば図4(c)に示すもの)に極限まで近づけていくことができる。
Although it is difficult to finely control the transmittance for each wavelength as described above with a conventional interference filter (for example, a bandpass filter), it is possible to form a thin film in tens to hundreds of layers. If so, the
なお、干渉型の光学薄膜フィルタは入射角依存性があるので、光学フィルタ13の設計の際には、あらかじめ被写体光の入射角を考慮しておくことが望ましい。
Since the interference type optical thin film filter is dependent on the incident angle, it is desirable to consider the incident angle of the subject light in advance when designing the
上述した第1の実施の形態によるマルチバンドカメラによれば、次の作用効果が得られる。
(1)光学フィルタ13は、互いに異なる波長を中心とする透過波長域を備えた4つの透過領域14a〜14dを有する。4つの受光素子アレイ17a〜17dはそれぞれ、二次元状に配列され、4つの透過領域14a〜14dを透過した光を受光し受光信号を出力する複数の光電変換素子を備える。光学フィルタ13は、撮像波長領域内において一様な分光強度を有する光が、4つの透過領域14a〜14dを透過して複数の光電変換素子に入射したとき、複数の光電変換素子から出力される4以上の透過領域を透過した光にそれぞれ対応する受光信号が略同一の信号レベルとなるように、複数の光電変換素子に入射する光の強度を波長ごとに調節する。このようにしたので、フィルタの分光特性やレンズの分光特性、受光素子の感度等を正確に測定する必要なしに正確な分光データを得ることができる。
The multiband camera according to the first embodiment described above provides the following operational effects.
(1) The
(2)光学フィルタ13は、複数の光学薄膜を積層して構成される。このようにしたので、波長ごとの光の強度の調節を高精度に実現することが可能となる。
(2) The
(3)制御装置51は、受光出力に基づいて撮像波長領域に対応する画像データを生成する。このようにしたので、波長バンドごとの被写体の分光特性を高精度に得ることができる。
(3) The
(4)4つの受光素子アレイ17a〜14dは、それぞれ異なる波長バンドの被写体光を受光し、当該波長バンドに対応する受光信号を出力する。このようにしたので、1回の撮影で4つの波長バンドに対応する被写体光の受光信号が得られ、1つの被写体の分光データを1回の撮影で得ることができる。
(4) The four light
(第2の実施の形態)
図5は、本発明の第2の実施の形態に係るマルチバンドカメラの構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成要素については第1の実施の形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
(Second Embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a multiband camera according to the second embodiment of the present invention. In the following description, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
マルチバンドカメラ2は、第1レンズ21、第2レンズ22、および光学フィルタ13を備える交換レンズ48と、交換レンズ48が交換可能に取り付けられるマウント部49を備えるカメラボディ50とから構成される。マウント部49は、例えばバヨネットマウント等の周知のマウント機構を有している。
The
本実施形態のマルチバンドカメラ2では、第1の実施の形態とは異なり、光学フィルタ13は第1レンズ21と第2レンズ22との間における瞳の位置に設けられている。また、本実施形態において交換レンズ48は交換可能であり、これに対応するため光学フィルタ13は交換可能に設置されている。すなわち、光学フィルタ13は複数の種類が存在し、交換レンズ48には任意の光学フィルタ13を設置できるような挿抜機構が設けられている。マルチバンドカメラ2の利用者は、交換レンズ48を交換する際、カメラボディ50および交換レンズ48の組み合わせに応じた適切な光学フィルタ13を選択して交換レンズ48に設置する。
In the
図6は、受光素子アレイ17およびマイクロレンズアレイ15の模式図である。本実施形態では、カメラボディ50が、1つの受光素子アレイ17と、受光素子アレイ17の撮像面に面して設置されたマイクロレンズアレイ15とを備えている。
FIG. 6 is a schematic diagram of the light
マイクロレンズアレイ15は、二次元状に配列された多数のマイクロレンズMLにより構成されている。各々のマイクロレンズMLは、受光素子アレイ17が備える多数の受光素子16のうち、少なくとも複数の受光素子16を被覆する大きさを備えている。つまり、第1レンズ21、光学フィルタ13、第2レンズ22をそれぞれ通過し、いずれか1つのマイクロレンズMLに入射した被写体光は、当該マイクロレンズMLに被覆されている複数の受光素子16に入射する。
The
マイクロレンズアレイ15は、撮像光学系の+Z側、且つ被写体11の共役位置に配置されている。各々のマイクロレンズMLは円形で、その焦点距離は数十〜数百μm(マイクロメートル)程度である。なお、図6では正方配列した25個のマイクロレンズMLを図示しているが、実際にはマイクロレンズアレイ15はより多数のマイクロレンズMLを有している。また、マイクロレンズMLの形状および配列は一例であり、図6とは異なっていてもよい。例えば四角形や六角形のマイクロレンズMLを用いることもできるし、それらのマイクロレンズMLを千鳥配列にしてもよい。
The
(光学系の説明)
図7は、マルチバンドカメラ2が備える光学系の模式図である。以下、マルチバンドカメラ2の光学系について、図7に示した被写体11上のある一点Pからの光束L1、L2を一例として説明する。なお図7には、理解を容易にするために光束L1、L2の主光線のみを描いている。また図7では、マイクロレンズアレイ15と受光素子アレイ17との間の距離を、実際よりも大きく誇張して図示している。
(Description of optical system)
FIG. 7 is a schematic diagram of an optical system provided in the
図7に示すように、被写体11の一点Pからの光束L1、L2は、第1レンズ21を透過して光学フィルタ13に入射する。例えば、光束L1が光学フィルタ13の透過領域14aを透過し、光束L2が光学フィルタ13の透過領域14cを透過する。このとき、光束L1に含まれる、波長領域が390nm〜490nmの光のみが光学フィルタ13を透過する。同様に、光束L2に含まれる、波長領域が590nm〜690nmの光のみが光学フィルタ13を透過する。
As shown in FIG. 7, light beams L <b> 1 and L <b> 2 from one point P of the subject 11 pass through the
光学フィルタ13を透過した光束L1、L2は、第2レンズ22を透過してマイクロレンズアレイ15上のある一点Pcに入射する。ここで、マイクロレンズアレイ15は被写体11と共役位置に配置されているので、被写体11の実像がマイクロレンズアレイ15上に結像されることになる。なお、被写体11側の第1レンズ21のみを光軸Axに沿って動かすことで、光学系の焦点調整が可能である。このため、同じ一点Pからの光束L1と光束L2とは共に、マイクロレンズアレイ15が備える多数のマイクロレンズのうち、同一のマイクロレンズに入射する。
The light beams L 1 and
受光素子アレイ17の撮像面に配列された各受光素子16は、それぞれ光学フィルタ13と共役位置もしくは共役位置近傍に配置されている。ここで、マイクロレンズMLの焦点距離fは第2レンズ22の焦点距離よりも桁違いに短いので、透過領域14a、14cと共役な位置はマイクロレンズMLの焦点位置近傍である。さらに、マイクロレンズMLの焦点面もしくはその近傍に受光素子16が配置されているので、透過領域14a〜14dの実像が各マイクロレンズMLにより受光素子16の上に形成されることになる。
The respective
図8(a)は、マイクロレンズによって撮像面状に形成される実像をZ方向(光軸Axに沿った方向)から見た平面図である。図8(a)では、受光素子アレイ17の撮像面に配列された受光素子16と実像133に重ねて、実像133を結像させた特定のマイクロレンズML1の輪郭を模式的に図示している。また図8(b)は、図8(a)に示した実像133をX方向から見た断面図である。
FIG. 8A is a plan view of a real image formed in the shape of an imaging surface by a microlens as viewed from the Z direction (direction along the optical axis Ax). In FIG. 8A, the outline of a specific microlens ML1 on which the real image 133 is formed so as to overlap the
図8に示すように、マイクロレンズML1は、受光素子アレイ17の撮像面上に、光学フィルタ13が備える透過領域14a〜14dの実像(共役像)140a〜140dを結像させる。なお、図8では透過領域14a〜14dの実像140a〜140dはそれぞれ4つの受光素子16の上に結像しているが、透過領域14a〜14dの大きさ、マイクロレンズML1の倍率などによって、1つの受光素子16にのみ結像することもあれば、4つ以外の数の受光素子16の上に結像することもある。
As shown in FIG. 8, the microlens ML1 forms real images (conjugate images) 140a to 140d of the
透過領域14aの実像140aは、透過領域14aを透過した光束から成る。換言すれば、透過領域14aの実像140aが形成された4つの受光素子16には、透過領域14aを透過した390nm〜490nmの波長領域の光が入射する。同様に、実像140b〜140dは、それぞれ透過領域14b〜14dを透過した光束から成り、対応する受光素子16には各透過領域の分光透過特性に応じた波長領域の光が入射する。
The
制御装置51は、被写体11の波長特性を求めるために、まず透過領域14aを透過した光束L1のみが入射した受光素子16の受光出力から、当該光束L1の波長特性を求める。そして、同様に他の透過領域14b〜14dについても、当該透過領域を透過した光束が入射した受光素子16の受光出力から、当該光束の波長特性を求める。
In order to obtain the wavelength characteristic of the subject 11, the
(マルチバンドカメラ2の校正方法の説明)
本実施形態のマルチバンドカメラ2は、交換レンズ48や光学フィルタ13が交換可能である。従って、各部の個体差等による誤差の影響を抑止するために、各波長領域の波長特性を測定するときに、受光素子アレイ17から出力される受光信号の校正を行うことが好ましい。以下、制御装置51による校正方法について説明する。
(Description of the calibration method of the multi-band camera 2)
In the
カメラボディ50内の不図示の記憶媒体には、予め複数の校正データが記憶されている。各校正データは、それぞれ特定の撮影条件に対応するデータである。なお、本実施形態における撮影条件とは、照明条件と交換レンズ48との組み合わせを指す。照明条件とは、例えば晴天下、曇天下など、被写体の照明光の特性を特定するための条件である。つまり、カメラボディ50内の記憶媒体には、M種類の照明条件と、N種類の交換レンズ48とが存在するとき、M×N個の校正データが記憶される。
A plurality of calibration data is stored in advance in a storage medium (not shown) in the
制御装置51は、波長特性の測定時、現在の撮影条件(すなわち照明条件と交換レンズ48)を特定し、当該撮影条件に対応する校正データを記憶媒体から読み出す。そして、読み出した校正データと後述する補助校正データとに基づいて、受光素子アレイ17から出力される受光信号を補正する。
When measuring the wavelength characteristic, the
図9は、校正データの作成方法を示す図である。校正データの作成時には、基準被写体として、色サンプル5が用意される。色サンプル5としては、例えばマンセルカラーチャートなどを用いる。照明装置4から色サンプル5に照明光を照射し、色サンプル5をマルチバンドカメラ2で撮影する(受光素子アレイ17から受光信号を取得する)と共に、分光放射輝度計3により色サンプル5の反射スペクトルを測定する。
FIG. 9 is a diagram showing a method for creating calibration data. When the calibration data is created, a
このとき、カメラボディ50には、作成したい校正データに対応する交換レンズ48を装着させておき、光学フィルタ13は、当該交換レンズ48およびカメラボディ50に対応するものに交換しておく。また、照明装置4から照射される照明光は、作成したい校正データに対応する照明条件と合致する光とする。このようにして得られた受光信号と反射スペクトルとから、周知の方法によって、校正データを作成することができる。
At this time, an
次に、補助校正データについて説明する。 Next, auxiliary calibration data will be described.
上述の通り、予め複数の撮影条件に対応する複数の校正データが用意されるが、あらゆる撮影条件に対応する校正データを予め用意しておくことはできない。そこで制御装置51は、波長特性の測定時に、補助校正データと呼ぶ、現実の撮影条件(照明条件)に基づいて校正データの基となった撮影条件(照明条件)を補正するデータを用いて、波長特性の測定結果を更に補正する。
As described above, a plurality of calibration data corresponding to a plurality of imaging conditions is prepared in advance, but calibration data corresponding to all imaging conditions cannot be prepared in advance. Therefore, the
つまり、制御装置51は波長特性の測定の際、まず(1)受光素子アレイ17から受光信号を取得し、次に(2)その受光信号と校正データに基づいて、被写体の波長特性の測定結果を演算する。そして、(3)当該演算結果を補助校正データに基づき補正することで、最終的な測定結果を得る。
That is, when measuring the wavelength characteristic, the
補助校正データは、現実の撮影と同一の照明条件下で作成される。まず、マルチバンドカメラ2を用いて、反射率が既知の標準白色板の波長特性を測定する。次に、その測定結果から、現在の撮影環境の照明スペクトルを演算する。そして、校正データ作成時の照明条件に対応する照明スペクトルと、現在の撮影環境の照明スペクトルとを比較することにより、補助校正データを作成する。このようにして補助校正データを作成し、波長特性の測定結果を補助校正データにより補正することで、不図示の記憶媒体に記憶させておく校正データの個数を削減することが可能である。
Auxiliary calibration data is created under the same lighting conditions as actual shooting. First, the
上述した第2の実施の形態によるマルチバンドカメラによれば、次の作用効果が得られる。
(1)交換レンズ48は、光学フィルタ13が交換可能に取り付けられるように構成されている。このようにしたので、各光学系および受光素子アレイ17の組み合わせに最適な光学フィルタ13を常に利用することができる。
The multiband camera according to the second embodiment described above provides the following operational effects.
(1) The
(2)マウント部49は、交換レンズ48が交換可能に取り付けられる。このようにしたので、被写体に応じた最適な光学系を選択することができ、マルチバンドカメラ2の利便性が向上する。
(2) The
(3)不図示の記憶媒体には、所定の撮影条件ごとに受光素子アレイ17の受光出力を測定することにより作成された複数の校正データが記憶される。制御装置51は、複数の校正データから撮影条件に基づいていずれかを選択し、当該選択された校正データに基づいて受光素子アレイ17からの受光出力を補正する。このようにしたので、分光データの精度を高めることができる。
(3) A storage medium (not shown) stores a plurality of calibration data created by measuring the light reception output of the light
(第3の実施の形態)
図10は、本発明の第3の実施の形態に係るマルチバンドカメラの構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、第1の実施の形態と同一の構成要素については第1の実施の形態と同一の符号を付し、説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a multiband camera according to the third embodiment of the present invention. In the following description, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the first embodiment, and the description thereof is omitted.
マルチバンドカメラ6は、光学フィルタ13と、4つのレンズ24a〜24dと、4つの受光素子アレイ17a〜17dとを備えている。光学フィルタ13に設けられた4つの透過領域14a〜14dを通過した被写体光はそれぞれ、4つのレンズ24a〜24dの各々に入射する。4つのレンズ24a〜24dをそれぞれ通過した被写体光は、4つの受光素子アレイ17a〜17dの各々に入射する。
The
図11は、マルチバンドカメラ6の光学系の構成を示す模式図である。透過領域14aを透過した被写体光は、レンズ24aを介して受光素子アレイ17aに入射する。レンズ24aから受光素子アレイ17aまでの空間は、壁部部材25によって、他の3つのレンズ24b〜24dおよび3つの受光素子アレイ17b〜17dと隔絶されている。他の透過領域14b〜14dについても同様である。
FIG. 11 is a schematic diagram showing the configuration of the optical system of the
以上のように構成されたマルチバンドカメラ6では、第1の実施の形態のマルチバンドカメラ1と同様に、4つの受光素子アレイ17a〜17dの各々から、それぞれ透過領域14a〜14dを透過する波長バンドの被写体光に対応する受光信号を得ることができる。つまり、4つの受光素子アレイ17a〜17dは、被写体11について、4つの波長バンドの各々に対応する受光信号を出力する。制御装置51は、このようにして得られた4種類の受光信号に基づいて、周知の方法によりマルチバンド画像データを作成する。
In the
上述した第3の実施の形態によるマルチバンドカメラによれば、第1の実施の形態によるマルチバンドカメラと同様の作用効果が得られる。 According to the multiband camera of the third embodiment described above, the same operational effects as the multiband camera of the first embodiment can be obtained.
以上、本発明の各実施形態について説明したが、次のような変形も本発明の範囲内であり、変形例の一つ、もしくは複数を上述の実施形態と組み合わせることも可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the following modifications are also within the scope of the present invention, and one or more of the modifications can be combined with the above-described embodiments.
(変形例1)
上述した各実施形態では、390nm〜790nmの撮像波長領域を互いに異なる4つの波長バンドに分割し、それら各波長バンドのデータを含むマルチバンド画像データを作成していた。本発明はこのような実施形態に限定されない。例えば、これ以外の撮像波長領域についてマルチバンド画像データを作成するようにしてもよいし、波長バンドの分割数は4つより多くてもよい。
(Modification 1)
In each of the above-described embodiments, the imaging wavelength region of 390 nm to 790 nm is divided into four different wavelength bands, and multiband image data including data of each wavelength band is created. The present invention is not limited to such an embodiment. For example, multiband image data may be created for other imaging wavelength regions, and the number of wavelength band divisions may be greater than four.
(変形例2)
マルチバンド画像データの生成はマルチバンドカメラの内部で行われなくてもよい。例えば、マルチバンドカメラの外部に受光信号からマルチバンド画像データを生成する演算装置を設け、受光信号そのものを可搬性の記憶媒体や電気通信回線等によってマルチバンドカメラからその演算装置に入力するようにしてもよい。
(Modification 2)
The generation of multiband image data may not be performed inside the multiband camera. For example, an arithmetic device that generates multiband image data from a light reception signal is provided outside the multiband camera, and the light reception signal itself is input from the multiband camera to the arithmetic device via a portable storage medium or an electric communication line. May be.
本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の形態についても、本発明の範囲内に含まれる。 As long as the characteristics of the present invention are not impaired, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and other forms conceivable within the scope of the technical idea of the present invention are also included in the scope of the present invention. .
1、2、6…マルチバンドカメラ、13…光学フィルタ、14a、14b、14c、14d…透過領域、16…受光素子、17、17a、17b、17c、17d…受光素子アレイ、51…制御装置、52…メモリ、53…表示装置 1, 2, 6 ... multi-band camera, 13 ... optical filter, 14a, 14b, 14c, 14d ... transmission region, 16 ... light receiving element, 17, 17a, 17b, 17c, 17d ... light receiving element array, 51 ... control device, 52 ... Memory, 53 ... Display device
Claims (6)
各々の前記透過領域に対応して設けられ、前記透過領域を透過した光をそれぞれ結像させる4以上の結像レンズと、
二次元状に配列され、前記4以上の結像レンズにより結像した光を受光し受光信号を出力する複数の光電変換素子と、を備え、
前記バンドパスフィルタは、前記透過波長域内において一様な分光強度を有する光が、前記4以上の透過領域を透過して前記複数の光電変換素子に入射したとき、前記複数の光電変換素子から出力される前記4以上の透過領域を透過した前記光にそれぞれ対応する前記受光信号が略同一の信号レベルとなるように、前記複数の光電変換素子に入射する光の強度を波長ごとに調節することを特徴とするマルチバンドカメラ。 A bandpass filter having four or more transmission regions each having a transmission wavelength region centered on different wavelengths;
Four or more imaging lenses that are provided corresponding to each of the transmission regions and that respectively image the light transmitted through the transmission region;
It arranged two-dimensionally, and a plurality of photoelectric conversion elements for outputting a light reception signal receives the light focused by the four or more image forming lens,
The band-pass filter, the light having uniform spectral intensity in said transmission wavelength range is, when transmitted through the four or more transmission region is incident on the plurality of photoelectric conversion elements, from said plurality of photoelectric conversion elements The intensity of light incident on the plurality of photoelectric conversion elements is adjusted for each wavelength so that the received light signals respectively corresponding to the light transmitted through the four or more transmission regions to be output have substantially the same signal level. Multiband camera characterized by that.
前記バンドパスフィルタは、複数の光学薄膜を積層して構成されることを特徴とするマルチバンドカメラ。 The multi-band camera according to claim 1, wherein
The band-pass filter is configured by laminating a plurality of optical thin films.
前記バンドパスフィルタが交換可能に取り付けられるフィルタ取付部を備えることを特徴とするマルチバンドカメラ。 The multiband camera according to claim 1 or 2,
A multiband camera comprising a filter mounting portion to which the bandpass filter is replaceably mounted.
前記バンドパスフィルタを含む光学系が交換可能に取り付けられるレンズ取付部を備えることを特徴とするマルチバンドカメラ。 In the multiband camera as described in any one of Claims 1-3,
A multiband camera, comprising: a lens attachment portion to which an optical system including the bandpass filter is attached in a replaceable manner.
所定の撮影条件ごとに前記複数の光電変換素子の前記受光信号を測定することにより作成された複数の校正データを記憶する記憶部と、
前記複数の校正データから撮影条件に基づいていずれかを選択し、当該選択された校正データに基づいて前記受光信号を補正する補正部と、
を備えることを特徴とするマルチバンドカメラ。 In the multiband camera as described in any one of Claims 1-4,
A storage unit that stores a plurality of calibration data created by measuring the light reception signals of the plurality of photoelectric conversion elements for each predetermined imaging condition;
A correction unit that selects any one of the plurality of calibration data based on imaging conditions and corrects the light reception signal based on the selected calibration data;
A multiband camera characterized by comprising:
前記受光信号に基づいて前記透過波長域に対応する画像データを生成する画像データ生成部を備えることを特徴とするマルチバンドカメラ。 In the multiband camera as described in any one of Claims 1-5,
A multiband camera, comprising: an image data generation unit configured to generate image data corresponding to the transmission wavelength region based on the light reception signal .
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