分光图像拍摄装置、分光图像拍摄方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及分光图像拍摄装置、分光图像拍摄方法。
【背景技术】
[0002] 以往，已知有使入射光入射至法布里-泊罗标准具（Fabry-Perot etalon)(波长 可变干涉滤波器）且使规定波长的光透过并利用拍摄元件进行拍摄，从而拍摄分光图像的 分光图像拍摄装置（例如，参照专利文献1)。
[0003] 在波长可变干涉滤波器中，与相互对置的一对反射膜的反射膜间的间隙尺寸对应 的光透过。因此，在使入射光相对于一对反射膜以不同的角度入射的情况下，反射膜间的光 学距离各不相同，各不相同的波长的光透过。因此，在专利文献1所记载的装置中，在波长 可变干涉滤波器的前段以及后段配置光纤板，使入射至波长可变干涉滤波器的入射光的入 射角一致成与反射膜正交从而成为平行光线。由此，射向波长可变干涉滤波器的入射光的 入射角一致，所希望波长的光透过，该波长的分光图像被拍摄。
[0004] 专利文献1 :日本特开2000 - 162043号公报
[0005] 然而，在专利文献1所记载的装置中，由于在波长可变干涉滤波器的前后配置光 纤板，所以存在相应地光学系统大型化的课题。特别是，近年来，例如有移动电话、智能手 机、数码相机等小型且薄型的便携式拍摄装置，希望对这样的拍摄装置安装设置有波长可 变干涉滤波器的光学模块来拍摄分光图像。然而，如上述那样，若将用于使射向波长可变干 涉滤波器的入射光的入射角一致的入射光学系统设置于光学模块，则光学模块大型化，进 而安装了该光学模块的拍摄装置也大型化，便携性恶化。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供小型且性能良好的分光图像拍摄装置以及分光图像拍摄 方法。
[0007] 本应用例的分光图像拍摄装置具备：拍摄部，其具有多个像素，接收由聚光单元引 导的光；波长可变干涉滤波器，其具有一对反射膜以及能够变更上述一对反射膜的间隙尺 寸的间隙变更部，并且被配置在向上述拍摄部入射的光的光路上；以及接收光波长获取部， 其获取入射至上述多个像素的每一个的光的中心波长，上述接收光波长获取部获取由上述 多个像素的每一个接收的光的基于射向上述一对反射膜的一方的入射位置处的入射角的 上述中心波长。
[0008] 上述多个像素也可以配置为二维阵列结构。
[0009] 在本应用例中，由拍摄部的各像素接收透过波长可变干涉滤波器的光从而得到拍 摄图像。此时，接收光波长获取部针对各像素，获取基于射向反射膜的入射位置处的入射角 的中心波长。
[0010] 在这里，像素所接收的光在其光路上以某个已决定的入射角入射至波长可变干涉 滤波器的一对反射膜，在一对反射膜间以与该入射角对应的光学距离多重干涉后，所选择 的波长的光透过并被像素接收。即，入射至像素的光为与间隙尺寸和入射角对应的规定波 长的光。在这样的本应用例中，在波长可变干涉滤波器的前段，不需要用于使入射光的入射 角一致的光学部件，从而能够提供小型的分光图像拍摄装置。另外，能够通过接收光波长获 取部获取入射至各像素的光的中心波长，所以能够获取高精度的分光图像。
[0011] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选上述接收光波长获取部基于上述拍摄部 与上述聚光单元之间的距离、和从上述多个像素中的配置在上述拍摄部的中心的像素到上 述多个像素中的规定像素的距离，计算在上述规定像素所接收的光的中心波长。
[0012] 在本应用例中，基于从聚光单元到拍摄部的距离L、和从配置在拍摄部的中心的像 素到规定像素的距离X，来计算由该规定像素接收的光的中心波长。透过波长可变干涉滤波 器的光的波长λ利用反射膜间的介质的折射率 n、反射膜间的间隙尺寸d、次数m以及射向 一对反射膜的入射光的入射角Φ来求出。
[0013] 另外，射向反射膜的入射光的入射角能够通过使用距离L、x，利用简单的三角函数 容易地计算出。另外，这些距离Ux为设备固有的已知的值。因此，接收光波长获取部能够 容易地计算出入射至各像素的光的波长λ。
[0014] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选上述接收光波长获取部基于与通过上述 聚光单元入射至配置在上述拍摄部的最外周的像素的光对应的上述入射角、和从配置在上 述拍摄部的中心的像素到配置在上述拍摄部的最外周的像素的距离，计算上述拍摄部与上 述聚光单元之间的距离。
[0015] 在本应用例中，基于针对入射至配置在拍摄部的最外周的像素的光的入射光的入 射角Θ、和从配置在拍摄部的中心的像素到配置在最外周的像素的距离X，来计算上述距 离。这里，入射角Θ是相机的视场角，在一般的拍摄装置中为分别预先设定的已知的值。
[0016] 在这样的本应用例中，即使在从聚光单元到拍摄部的距离L不清楚的情况下，也 能够如上述那样基于视场角Θ和距离X，容易地计算距离L。因此，与上述发明相同，能够 容易地计算出入射至各像素的光的中心波长。
[0017] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选具有存储部，该存储部存储有以与多个 上述间隙尺寸的每一个对应的方式记录了入射至上述多个像素的每一个的光的中心波长 的表数据，上述接收光波长获取部基于上述表数据，获取在上述多个像素的每一个所接收 的光的中心波长。
[0018] 在本应用例中，接收光波长获取部基于存储部所存储的表数据，来获取在各像素 所接收的光的中心波长。即，接收光波长获取部获取通过间隙变更部变更后的一对反射膜 间的间隙尺寸，并从与该间隙尺寸对应的表数据中获取由各像素接收的光的中心波长。在 该情况下，不需要如上述发明那样的中心波长的计算处理，能够更加容易地针对各像素获 取所接收的光的中心波长。另外，即使在没有与表数据对应的相对于间隙尺寸的中心波长 的情况下，也能够容易地进行插值处理。
[0019] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选上述接收光波长获取部获取由上述多个 像素的每一个接收的光的基于射向上述一对反射膜的一方的入射位置处的上述间隙尺寸 以及上述入射角的上述中心波长。
[0020] 在本应用例中，获取除了基于如上述的发明那样的射向一对反射膜的入射光的入 射角以外，还基于该入射位置处的间隙尺寸的中心波长。换句话说，在波长可变干涉滤波器 中，存在一对反射膜间的间隙尺寸产生偏差的情况。在该情况下，根据光的入射位置而透过 光的波长发生变动。与此相对，在本应用例中，例如，通过在制造时检查间隙尺寸的偏差，从 而准确地把握与各像素对应的相对于入射位置的间隙尺寸。而且，获取考虑了这样的间隙 尺寸的偏差的由像素接收的光的中心波长。由此，能够进行更高精度的分光图像的拍摄。
[0021] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选具备：测定控制部，其使上述间隙变更部 依次变更上述一对反射膜的间隙尺寸；以及图像生成部，其基于由上述多个像素的每一个 接收到的目标波长的光的光量，生成相对于上述目标波长的分光图像。
[0022] 在本应用例中，通过测定控制部使间隙尺寸依次变化，从而获取在各像素的光量。 此时，以使得得到目标波长的分光图像的各像素（图像像素）的光量，依次使间隙尺寸变 化。然后，图像生成部基于由各像素接收到的目标波长的光的光量，生成分光图像。例如， 在以间隙尺寸Ga且在像素 A(与拍摄图像中的图像像素 Pa对应）接收目标波长λ的光， 以间隙尺寸Gb且在像素 B(与拍摄图像中的图像像素 Pb对应）接收目标波长λ的光的情 况下，使间隙尺寸依次变化为Ga、Gb。而且，将间隙尺寸Ga时的在像素 A的接收光量作为 图像像素 Pa的值，将间隙尺寸Gb时的在像素 B的接收光量作为像素 Pb的值，来合成分光 图像。
[0023] 由此，能够合成将所希望的目标波长的光的光量作为各图像像素的像素值（例如 亮度值）的分光图像。另外，在本应用例中，也能够依次变化为能够由各像素接收目标波长 的光的间隙尺寸，仅获取在对应的像素的接收光量来生成该目标波长的分光图像。
[0024] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选具备光谱运算部，该光谱运算部测定由 上述多个像素的每一个接收的光的分光光谱。
[0025] 在本应用例中，通过测定控制部对规定的波长范围扫描间隙尺寸，通过光谱运算 部，基于相对于各波长的在各像素的接收光量，来运算由各像素接收的光的分光光谱。在这 样的构成中，能够获取与各像素对应的各图像像素中的准确的分光光谱。
[0026] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选上述图像生成部基于由上述多个像素的 每一个接收的光的分光光谱，获取由上述多个像素接收的与上述目标波长的光对应的光 量，生成与上述目标波长对应的分光图像。
[0027] 在本应用例中，如上述发明那样基于所测定的与各像素对应的各图像像素中的分 光光谱，生成分光图像。即，从各图像像素的分光光谱中检测所希望的目标波长的光量，基 于这些光量生成目标波长的分光图像。在该情况下，在获取的分光图像是多个的情况（具 有多个目标波长的情况）、在拍摄操作之后设定目标波长的情况下，无需反复进行拍摄操 作，能够容易地获取所希望的目标波长的分光图像。
[0028] 在本应用例的分光图像拍摄装置中，优选具备：滤波器部，其具有上述波长可变干 涉滤波器；以及拍摄主体，其具有上述拍摄部以及上述接收光波长获取部，上述滤波器部被 设置成相对于上述拍摄主体能够自由拆装。
[0029] 在本应用例中，滤波器部相对于拍摄主体能够自由拆装。在这样的结构中，能够将 拍摄主体与具有各种功能的其他拍摄主体交换。因此，只要将滤波器部安装于现有的拍摄 主体，就能够容易地获取分光图像。
[0030] 本应用例的分光图像拍摄方法是具备以下部件的分光图像拍摄装置的分光图像 拍摄方法：拍摄部，其具有多个像素，接收由聚光单元引导的光；以及波长可变干涉滤波 器，其具有一对反射膜及能够变更上述一对反射膜的间隙尺寸的间隙变更部，被配置在向 上述拍摄部入射的光的光路上，该分光图像拍摄方法的特征在于，获取由上述多个像素的 每一个接收的光的基于射向上述一对反射膜的一方的入射位置处的入射角的中心波长，通 过上述间隙变更部使上述一对反射膜的间隙尺寸依次变化，基于由上述多个像素的每一个 接收的目标波长的光的光量，生成相对于上述目标波长的分光图像。
[0031] 在本应用例中，与上述发明相同，针对各像素，获取基于一对反射膜的间隙尺寸和 射向反射膜的光的入射角的中心波长。而且，以能够由各像素接收目标波长的光的方式，使 间隙尺寸依次变化，基于由各像素接收