分光图像拍摄装置、分光图像拍摄方法_4

文档序号:9563728阅读:来源:国知局
5中的一对反射膜54、55间的介质(在本实 施方式中例如是空气)的折射率η、反射膜54、55间的间隙尺寸d、次数m(m是自然数)、入 射位置I 1的入射角Φ i,则在像素123中接收的光的中心波长λ 下述式(1)表示。
[0125] 另外,入射角1基于从中心像素123A到成为对象的像素123的距离X和从聚光 透镜121到拍摄部122的焦距L而表示为下述式(2)。
[0128] 因此,在步骤S5中,接收光波长获取部153首先基于式(2),针对像素123计算由 该像素123接收的光的射向波长可变干涉滤波器5的入射角(J) 1。然后,接收光波长获取部 153将计算出的入射角t代入式(1),计算由像素123接收的光的中心波长λ i。另外,接 收光波长获取部153将计算出的中心波长λ JP与像素123对应的各图像像素 P 1建立对应 关系,并例如记录于存储部151。
[0129] 接收光波长获取部153对在使反射膜54、55间的间隙尺寸d依次变化时分别得到 的各拍摄图像的各图像像素(即,各像素123)实施上述处理。
[0130] 此外,根据拍摄主体10,存在从聚光透镜121到拍摄部122的距离L不清楚的情 况。即使在该情况下,只要知道视场角Θ,就能够根据下述式(3)计算距离L。
[0133] 在上述步骤S5之后,光谱运算部155运算各图像像素中的分光光谱(步骤S6)。 换句话说,光谱运算部155基于依次变更反射膜54、55间的间隙尺寸d时的各像素123的 接收光量(各图像像素的像素值)和其中心波长,来运算各图像像素的分光光谱。例如,在 拍摄部122包含有纵100个像素 X横100个像素的10000个像素的情况下,对这10000个 像素的各个运算分光光谱。
[0134] 此外,在本实施方式中,存在根据入射角<^的差而波长偏移量增多的情况,而存 在不能够对各图像像素获取所希望的测定波长范围内的光量的情况。例如,相对于在中心 像素123A中能够接收的最小波长,在外周像素123B中能够接收的最小波长较大。在这样的 情况下,优选光谱运算部155推定分光光谱。作为推定分光光谱的方法,例如,生成将相对 于多个测定对象波长的光量的每一个作为矩阵元素的测量光谱矩阵,对该测量光谱矩阵, 作用规定的变换矩阵,从而推定成为测定对象的光的分光光谱。在该情况下,预先通过拍摄 模块12对分光光谱已知的多个样本光进行测定,并按照使变换矩阵作用于基于通过测定 得到的光量而生成的测量光谱矩阵后得到的矩阵、与已知的分光光谱之间的偏差成为最小 的方式,设定变换矩阵。
[0135] 接下来,图像生成部156获取成为分光图像的生成对象的目标波长(步骤S7)。作 为该目标波长的获取,例如,图像生成部156可以根据由用户进行的操作部14的操作来获 取目标波长,也可以预先设定目标波长。作为目标波长的个数并不特别限定。
[0136] 然后,图像生成部156从各图像像素的分光光谱中获取与所设定的目标波长对应 的光量(步骤S8),并生成用该光量显示各图像像素的分光图像(步骤S9)。
[0137] 根据以上,生成目标波长的分光图像。
[0138] [本实施方式的作用效果]
[0139] 在本实施方式的分光相机1中,接收光波长获取部153针对像素123,基于射向波 长可变干涉滤波器5(反射膜54、55)的入射位置I 1处的入射角Φ i,计算所接收的光的中 心波长λ i。
[0140] 在这样的结构中,在获取分光图像的情况下,能够使对静电致动器56施加的电压 变化,使由各像素123接收目标波长的光,并且基于该目标波长的光的光量来生成分光图 像。即,以往,对波长可变干涉滤波器5的前段和后段,使用例如光纤板等用于对射向波长 可变干涉滤波器5的入射光的入射角进行限制的光学部件,但由于不需要这样的光学部 件,所以能够实现分光相机1的小型化。
[0141] 另外,由于即使在存在由入射角Φ引起的波长偏移量的情况下,也能够通过接收 光波长获取部153获取由各像素 123接收的光的波长,所以能够获取考虑了该波长偏移量 的高精度的分光图像。
[0142] 在本实施方式中,接收光波长获取部153基于式(1) (2)计算入射至像素123的光 的中心波长A1。由于式(2)中的距离L、x为设备固有的已知的值,所以能够通过简单的三 角函数容易地计算入射角,通过将其代入式(1),能够容易地计算中心波长λ ι<3
[0143] 在本实施方式中,基于式(3)来计算距离L。因此,即使在距离L不清楚的情况下, 只要视场角Θ和拍摄部122的尺寸已知,就能够使用简单的三角函数容易地计算距离L,由 此,与上述相同,能够容易地计算入射至各像素123的光的中心波长。
[0144] 在本实施方式中,通过测定控制部154对反射膜54、55间的间隙尺寸进行扫描,通 过光谱运算部155测定各图像像素的分光光谱。然后,图像生成部156基于各图像像素的 分光光谱,检测与各图像像素的所希望的目标波长对应的光量并进行图像生成。由此,能够 生成在各图像像素中高精度地示出了目标波长的光的光量的分光图像。
[0145] 另外,通过测定分光光谱,能够设定在图像拍摄后想要获取的分光图像的目标波 长,并且,也能够分别生成针对多个波长的分光图像。
[0146] 在本实施方式中,将滤波器部20以能够拆装的方式安装于拍摄主体10。作为拍摄 主体10,能够使用具有拍摄模块12的现有的设备。即,将滤波器部20安装于没有分光图像 的拍摄功能的现有的带有相机功能的智能手机、平板终端等。而且,安装使拍摄主体10侧 的控制部15 (计算机)作为接收光波长获取部153、测定控制部154、光谱运算部155以及 图像生成部156发挥作用的分光图像拍摄程序、分光波长获取程序。由此,能够使现有的拍 摄主体10成为能够拍摄分光图像的分光相机1,能够实现低成本化。
[0147] [第二实施方式]
[0148] 接下来,基于附图对本发明的第二实施方式进行说明。
[0149] 在上述第一实施方式中,接收光波长获取部153将基于射向波长可变干涉滤波器 5的反射膜54、55的入射角的波长与各像素123建立了对应关系。与此相对,在第二实施方 式中,在将进一步考虑了波长可变干涉滤波器5中的反射膜54、55间的间隙尺寸的偏差的 中心波长与各像素123建立对应关系的方面不同。
[0150] 图8是表示在第二实施方式中,通过波长可变干涉滤波器5以及聚光透镜121并 由拍摄部122接收的光的光路的图。图9是图8中的反射膜54、55附近的放大图。此外, 在以下的说明中,对于已经说明的结构,标注相同的附图标记,并省略或者简化其说明。
[0151] 波长可变干涉滤波器5通过使保持部522弯曲,来使可动部521向固定基板51侧 位移,从而使反射膜54、55间的间隙尺寸变化。在该情况下,由于保持部522的弯曲,在反 射膜54、55间产生间隙尺寸的偏差。即,以由中心像素123A接收的中心光轴LA为中心,随 着远离中心光轴LA(随着朝向反射膜54、55的外周侧),间隙尺寸d增大。另外,存在也产 生制造时的间隙尺寸的偏差、由保持部522的厚度偏差等引起的可动反射膜55的倾斜等而 造成的间隙尺寸的偏差等的情况。
[0152] 与此相对,在本实施方式的接收光波长获取部153中,除了上述第一实施方式那 样的入射角的差以外,还考虑上述那样的反射膜54、55间的间隙尺寸的偏差,来将中心波 长与各像素123建立对应关系。
[0153] 具体而言,首先,如图8、9所示,接收光波长获取部153获取使反射膜54、55间 的间隙尺寸变动时的、沿着中心光轴LA的间隙尺寸d和各光入射位置I。处的间隙尺寸 d+ Δ dx〇
[0154] 对于该间隙尺寸差Δ dx而言,例如在制造波长可变干涉滤波器5时,例如使白色 平行光入射至该波长可变干涉滤波器5,并测定透过光的中心波长的偏差,从而例如能够通 过上述式(1)容易地计算出。而且,将上述那样的使间隙尺寸d例如以一定间隔位移时的、 各光入射位置1处的间隙尺寸差Ad x作为间隙偏差信息存储至存储部151。
[0155] 而且,在本实施方式中,在图5中的步骤S5中,基于下述式(4),计算由像素123接 收的光的中心波长λP
[0158] 在本实施方式中,接收光波长获取部153除了射向波长可变干涉滤波器5的光入 射位置处的入射角以外,还考虑该光入射位置处的间隙尺寸的偏差,基于式(4)来计算由 各像素123接收的光的中心波长。
[0159] 因此,在本实施方式中,能够更高精度地求出在各像素123中接收的光的中心波 长,能够通过图像生成部156生成高精度的分光图像。
[0160] [第三实施方式]
[0161] 接下来对本发明的第三实施方式进行说明。
[0162] 在上述第一以及第二实施方式中,示出了接收光波长获取部153通过使用式 (1)~⑷来计算由各像素123接收的光的中心波长的例子。
[0163] 与此相对,在第三实施方式中,在接收光波长获取部153基于存储部151所存储的 LUT(L〇〇k Up Table :查找表)数据(表数据)来获取与各像素123对应的中心波长的方 面,与上述第一以及第二实施方式不同。
[0164] 图10是表示在本实施方式中,存储部151所存储的LUT数据的一个例子的图。
[0165] 在本实施方式中,像素123被配置成二维阵列结构,并且与这些像素123对应地构 建图像像素(xm,yl) (1彡m彡M,1彡1彡L)。即,在本实施方式中,拍摄部122能够拍摄 MXL的图像尺寸的图像。另外,在波长可变干涉滤波器5中,反射膜54、55间的沿着中心光 轴LA的间隙尺寸dA的能够变更的范围为dl~dmin。
[0166] 在这样的分光相机1中,如图10所示,针对各间隙尺寸dj,记录有能够由各像素 123接收的光的中心波长λ η1?。
[0167] 因此,在本实施方式中,在图5中的步骤S5中,接收光波长获取部153读入图10 所示的LUT数据,获取与间隙尺寸4对应的由各像素123接收的光的中心波长。
[0168] 通过形成这样的结构,不需要进行使用上述那样的式(1)~(4)计算由各像素123 接收的光的中心波长的处理,从而能够实现处理负荷的减少,实现更加迅速的分光图像的 生成处理。
[0169] 另外,即使在
当前第4页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1