チューナブルフィルタカメラ及びスキャン装置
【課題】
高速、高分解能、高感度で、撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることのできるチューナブルフィルタカメラの提供。撮影対象をスキャンすることで撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることができるスキャン装置の提供。
【解決手段】
レンズ１１を通過して入射された光束を分光するビームスプリッタ１２と、ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタ１３と、チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部１４と、を備えたチューナブルフィルタカメラ１０。チューナブルフィルタカメラの１次元ラインセンサの配列方向に対し、スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段２２を備え、スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたスキャン装置２０。
高速、高分解能、高感度で、撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることのできるチューナブルフィルタカメラの提供。撮影対象をスキャンすることで撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることができるスキャン装置の提供。
【解決手段】
レンズ１１を通過して入射された光束を分光するビームスプリッタ１２と、ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタ１３と、チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部１４と、を備えたチューナブルフィルタカメラ１０。チューナブルフィルタカメラの１次元ラインセンサの配列方向に対し、スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段２２を備え、スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたスキャン装置２０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューナブルフィルタカメラ及びチューナブルフィルタカメラを用いたスキャン装置に関し、詳細には、チューナブルフィルタを受光部の前に設けたマルチスペクトル画像情報を取得するカメラ及びスキャン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチスペクトルカメラとしては、２次元モノクロイメージセンサを用い、可視光波長域４００〜９００ｎｍ程度の周波数帯域のうち必要とする特定バンドのみ通過させる回転式バンドパスフィルタを光路に設置し、複数の特定スペクトルイメージを取得する手法がある。
また、１次元ラインセンサ素子を用いて、カラーＲＧＢカメラを構成する場合もあり、例えば、３板式ＲＧＢラインセンサ方式（図８参照）と並行配列ラインセンサ方式（図９参照）などがある。
【０００３】
３板式ＲＧＢラインセンサ方式は、ダイクロックミラーで分光したイメージを、それぞれ光学的同位置に配置したＲＧＢ別の各センサに入力する方式であり、イメージのずれが生じることはなく同時刻同位置の１次元情報が得られる。
並行配列ラインセンサ方式は、並行に配置したＲＧＢ別の各ラインセンサに分光イメージとして順次入力する方式である。
【０００４】
しかしながら、上記、３板式ＲＧＢラインセンサ方式は、実際には、数千ビットに及ぶ１次元素子の機械的な同位置調整はかなり困難で、各素子ピクセル間には１ピクセルから２ピクセル程度以上の調整誤差が生じ、ダイクロックプリズム自身の持つ歪み誤差や３つの光路に分離するため顕著な感度低下も無視できず、タクトを上げるためには大光量の光源も必要となるなど問題がある。
【０００５】
また、上記、並行配列ラインセンサ方式は、配列ピッチ分視野位置がずれるため、同時刻に同一場所のＲＧＢ色情報が得られず、２次元方向のスキャン動作で時間軸を合わせるためクロック同期信号によって同一場所の色情報として再合成する必要が生じる（図１０参照）。
但し、３板式ＲＧＢラインセンサ方式と比べ、ダイクロックミラーなどを使用しないため減光は比較的に少ないが、それでもセンサ前面に貼り付けた広域のＲＧＢカラーフィルタによる減光は避けられず、特に、資料の劣化を恐れ高感度とするためスキャンレートを落とし蓄積時間を増やすか、あるいは照度を極端に高輝度にするなど工夫が必要である。
なお、本発明に関する従来技術としては以下の文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３００８９２号公報
【特許文献２】特開平９−１４４３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチスペクトルカメラは、計測対象物の分光反射率を、帯域内に設定された多バンド（波長域）複数の特徴点を精密に捉えることができることから、高レベルの計測を行う手法としては極めて有用であり、マルチスペクトル画像情報取得の重要性が改め認識され、高度なマルチスペクトルカメラの出現が待たれていたが、従来方式で高分解能のマルチスペクトルカメラを構成しようとすれば、図１１に示すように、モノクロの１次元ラインセンサカメラを用意し、目的のバンドパスフィルタを必要枚数貼り付けた回転機構を有するカメラとしていた。
【０００８】
このような回転機構バンドパスフィルタ方式のマルチスペクトルカメラは、チャンネル数だけ同位置のスキャンを繰り返す必要からタクト時間がチャンネル数分大幅に増すなどの問題があり、前記図９に示す並行配列ラインセンサの場合では、低感度を改善するため、良好なスペクトル画像を得ようとすれば、ハロゲン光源やメタルハライド光源を使用し、更に、スキャンレートを遅くするなどし、積算照明強度を相対的に得るか、あるいは高輝度ＬＥＤ照明装置を用いるなどして、撮影対象である資料を高輝度で照明する必要があった。
【０００９】
しかし、従来のマルチスペクトルカメラは、可視光波長域４００〜９００ｎｍの周波数帯域をモノクロイメージセンサで、必要とする特定バンドのみ通過させる、回転式バンドパスフィルタを光路に設置し、複数の特定スペクトルイメージを取得するなどの手法を取ってきた。
この方式で１次元ラインセンサを使用する場合、バンドパスフィルタ回転機構のみならず、１軸の移動機構が必要で、チャンネル数だけ同位置のスキャンを繰り返す必要もあった。その結果、タクト時間が大幅に増加し、更にバンドパスフィルタによる減光も無視できず低感度になるなど、問題が多かった。
本発明は、従来の問題点を解決するものであり、高速、高分解能、高感度で、撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることのできるチューナブルフィルタカメラを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、撮影対象を１回スキャンするだけで撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることができるスキャン装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のチューナブルフィルタカメラは、
レンズを通過して入射された光束を分光するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、
該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、
を備えたことを特徴とする。
（２）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）において、
前記受光部が、
ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサであることを特徴とする。
（３）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）において、
前記受光部が、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサをさらに並行に複数列配列したものであることを特徴とする。
（４）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
前記チューナブルフィルタが２台設置され、
一方のチューナブルフィルタが光束を透過している間に、
他方のチューナブルフィルタが透過する光束の波長帯域を切替えていることを特徴とする。
（５）本発明のスキャン装置は、前記（１）〜（４）のいずれかのチューナブルフィルタカメラを備えており、
スキャン対象物を該チューナブルフィルタカメラに対して移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする。
（６）本発明のスキャン装置は、前記（５）において、
前記チューナブルフィルタカメラの受光部が１次元ラインセンサであり、
該１次元ラインセンサの配列方向に対し、
スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチューナブルフィルタカメラは、レンズを通して入射された光束を分光するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分光された光束から任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、を備えているので、目的によって、ビームスプリッタで分光した光束をチューナブルフィルタを透過させる波長帯域の選定を任意に行え、画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として、高分解能、高速、しかも超高感度で取得できる。
また、前記チューナブルフィルタカメラを用いたスキャン装置は、１スキャンで、画像の反射光を、高分解能、高速、しかも自動化で、マルチスペクトル画像情報として取得できる。
本発明のチューナブルフィルタカメラやスキャン装置を用いることにより、資源探査を始め、成分分析等の、従来不可能だったマルチスペクトル分析が高速高感度で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態のチューナブルフィルタカメラの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】液晶チューナブルフィルタの動作原理を示す説明図である。
【図３】実施の形態のチューナブルフィルタカメラの動作原理を示す説明図である。
【図４】実施例１のチューナブルフィルタカメラのＴＤＩブロック配列とチューナブルフィルタ切替時間の関係を示す説明図である。
【図５】実施例２のスキャン装置を示す概略説明図である。
【図６】実施例２のスキャン装置におけるデータ切替／転送（再配置）タイミングの構成を示す説明図である。
【図７】実施例２のスキャン装置におけるフロー図である。
【図８】従来例の３板式ＲＧＢラインセンサ構造を示す説明図である。
【図９】従来例の平行配列ラインセンサ構造を示す説明図である。
【図１０】従来例の平行配列型ＣＣＤ視野位置ずれを示す説明図である。
【図１１】従来例の回転機構バンドパスフィルタ方式のマルチスペクトルカメラを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態のチューナブルフィルタカメラは、ビームスプリッタで分光された光束から任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部とを備えた、画像情報取得カメラである。
すなわち、入射する光をビームスプリッタで光路を分光し、各受光部の前面に設置したそれぞれのチューナブルフィルタを透過させる波長帯域を選択し、各チューナブルフィルタの後方に設置した各受光部に撮影対象の画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として蓄積するようにしたことを特徴とする。
また、２台の受光部と２台のチューナブルフィルタとを、同期させながら交互に切替使用することで、チューナブルフィルタの透過波長帯域切替時間中に発生するイメージデータのロスを無くし、連続的なマルチスペクトル画像情報を取得することができる。
【００１４】
本発明の実施形態のチューナブルフィルタカメラを、図面を用いて以下に詳細に説明する。図１は、実施形態のチューナブルフィルタカメラの構成を示す概略ブロック図である。
図示するように、実施形態のチューナブルフィルタカメラ１０は、レンズ１１、ビームスプリッタ１２、チューナブルフィルタ１３、受光部１４、制御部１５を備えており、マルチスペクトル画像情報を取得する対象を、レンズ１１、ビームスプリッタ１２、チューナブルフィルタ１３を通して受光部１４上に照射して結像させ、ビデオ信号に変換してチューナブルフィルタカメラ１０からＣＰＵ５１に出力するように構成されている。
すなわち、チューナブルフィルタカメラ１０の受光部１４に光が照射されると、電荷が時間とともに露光蓄積され、外部よりの並列転送パルスによって、リードアウトレジスターに順次加算した後、一括転送され、ビデオ信号として出力され、ビデオ信号は、時系列パルスと同期させて取り出されるようになっている。
本実施形態のチューナブルフィルタカメラ１０では、２台の受光部１４ａ、１４ｂのそれぞれの前面に、液晶複屈折偏光干渉方式のチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを２台設置するとともに、制御部１５によってチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂの波長帯域の切替と、受光部１４ａ、１４ｂでのマルチスペクトル画像情報取得とを、タイミング良くクロック同期させるようにした。
これにより、チューナブルフィルタ１３の波長帯域切替時間（例えば５０ｍｓ）中に発生するマルチスペクトル画像情報取得のロスを無くすことができる。
【００１５】
＜ビームスプリッタ＞
本実施形態のチューナブルフィルタカメラでは、撮影対象からの反射光をビームスプリッタを介して分光して、２台のチューナブルフィルタにそれぞれ入射するようにするようにしている。ビームスプリッタ１２は、光束を二つに分割する光学分野の装置をいい、ビームスプリッタに入射した光束の一部は透過してチューナブルフィルタ１３ａを透過して受光部１４ａに到達し、一部は反射してチューナブルフィルタ１３ｂを透過して受光部１４ｂに到達する。
これにより、１つの光束を分光させて複数のチューナブルフィルタカメラを使用することが可能となる。
【００１６】
＜チューナブルフィルタ＞
チューナブルフィルタ１３は、選択した波長帯域の光束を透過し、それ以外の波長帯域の光束を反射や吸収により透過させない帯域透過フィルタをいう。これにより、撮影対象の反射光をマルチスペクトル画像情報として受光部に取得することができ、撮影対象の反射光の特徴点を精密に捉えることができる。
本実施形態において用いるチューナブルフィルタの原理を図２を用いて説明する。
チューナブルフィルタは、偏光子とネマティック液晶セルを積層することにより構成されており、印加電圧を可変することにより、液晶複屈折偏光干渉を利用して、ピーク波長を任意に高速で可変することができ、任意の波長成分の光を１ｎｍごとに取り出すことができる。
【００１７】
液晶複屈折偏光干渉とは液晶材料の複屈折を利用した偏光干渉をいう。
すなわち、図２に示すように、チューナブルフィルタにおいて、液晶分子を平行に配向させた層を生成し、両面に透明電極を配置することにより、液晶分子の長軸方向と短軸方向とでは屈折率の差を利用して、長軸方向に偏光した光と、それに直交する偏光方向の光の間に光路長の差を生じさせる。
そして、透明電極に電圧を印加して、液晶分子を長軸の面に対し垂直方向に傾かせ、直交する両方の光成分の間で光路長の差を小さくし、これを利用し電圧を変化させることによりフーリエ分光を適用することができる。
このような原理を利用したチューナブルフィルタは、ＰＣ等からの操作で、可視域から近赤外域の任意の波長を瞬時に選び出すことが可能な光学フィルタであり、可動部品を使用せずに電気的に透過する光の波長をチューニングし制御することが可能である。
このようなチューナブルフィルタとしては、例えば、米国ＣＲＩ社（Ｃａｎｂｒｉｄｇｅ Ｒｅｓｅｒａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ社）のバリスペック（ＶａｒｉＳｐｅｃ）液晶チューナブルフィルタ（ＬＣＴＦ）があり、Ｌｙｏｔ Ｆｉｌｔｅｒチューニングステージとして、光学系を複数積層し、各層に印加する電圧を調整し透過する波長帯域を変化させるチューナブルフィルタ光学ユニットを提供している。
本実施形態では、この液晶チューナブルフィルタをビームスプリッタで分光した光路に２台組み込んでマルチスペクトル画像情報を取得できるチューナブルフィルタカメラとした。
【００１８】
＜チューナブルフィルタの波長帯域切替＞
２台の受光部の前にそれぞれ設置されたチューナブルフィルタの波長帯域切替時間は、チューナブルフィルタの波長帯域切替えに要する時間を勘案して定められる。現状では、チューナブルフィルタにおいて電圧を調整し波長帯域を変化させる動作は比較的時間を要するため、この切替時間はチューナブルフィルタの特性に左右される。
この動作について図３を用いて、実施形態の受光部において取得するマルチスペクトル画像情報の構造を説明する。
すなわち、チューナブルフィルタの波長帯域切替のタイミングは、一方の受光部側で画像取得中は、他方の受光部の画像取得を休止状態とし、この間、他方の受光部側のチューナブルフィルタは、次の画像情報取得への切替準備（波長帯域切替）を行ようにする。
このように、チューナブルフィルタ、受光部をそれぞれ２台用意することにより、チューナブルフィルタの波長帯域切替動作に要する時間が比較的遅い（例えば５０ｍｓ）のをカバーし、マルチスペクトル画像情報取得のロスを無くすことができる。
【００１９】
＜受光部＞
受光部１４としては、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイを１次元又は２次元に配設した集合体が挙げられる。
なお、実施形態のチューナブルフィルタカメラを、移動する撮影対象をスキャンするスキャン装置として用いる場合は、受光部１４としては、多数個を１列に並べた１次元ラインセンサや、それらを並行に複数列配列したものを基本バンドとしたものが好適に用いられる。
また、この基本バンドをさらに並行に複数バンド配設してマルチバンドとして構成したものも用いることができる。
これにより、画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として、高分解能、高速、しかも超高感度で取得できる。
【００２０】
なお、受光部に用いるＣＣＤイメージング素子は、可視光域を広げ、新たなたスペクトル応用解析を目的に、裏面入射型ＣＣＤ（Back-Thinned CCD)を採用することもできる。
裏面入射型ＣＣＤは、受光部（裏面）に、保護膜を含む酸化膜や、ポリシリコン電極など、多数の薄膜を形成する必要がなく、高感度広域な理想的な入射面を形成できる。
また、裏面入射型ＣＣＤは、従来の表面入射型ＣＣＤでは検出できなかった近赤外〜紫外域の広域な入射光を高い量子効率で検出することができるという利点を有するので好ましく採用される。
【００２１】
＜制御部＞
制御部１５は、受光部１４ａ、１４ｂを制御する受光制御部との間で、チューナブルフィルタのタイミング制御、ＬｉｎｅＣＣＤ制御、マルチバンド制御などの信号をやりとりする信号ドライバー・コントロール回路として用いられる。
【００２２】
＜スキャン装置＞
スキャン装置は、前記のチューナブルフィルタカメラの１次元ラインセンサの配列方向に対し、スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、該スキャン対象物からの反射光を１次元ラインセンサ上に多重の露光を行い、１次元ラインセンサに蓄積された情報をリードアウトするようにしている。
そして、１次元ラインセンサによって得られた１次元情報を、２次元的なカメラ画像に再現させるため、撮影対象物を移動させる機構（移動体）を備え、一定速度でラインセンサ列方向と直角に移動させ、１次元ラインセンサ１列分のビデオ信号を組み合わせて２次元イメージとして組み立てる構成としている。
【実施例】
【００２３】
＜実施例１＞
以下、実施例により、本発明のチューナブルフィルタカメラをさらに詳細に説明する。
実施例１のチューナブルフィルタカメラは、受光部１４として、ＣＣＤイメージング素子多数個を１列に並べた１次元ラインセンサを、並行に複数列配列したものを基本バンド１６とし、この基本バンド１６を、さらに並行に複数バンド配設してマルチバンド１７として構成し、レンズ１１を通して入射した光束をビームスプリッタ１２で分光して２光束とし、チューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを透過させ、受光部１４ａ、１４ｂのそれぞれにマルチスペクトル画像情報を蓄積するようになっている。
【００２４】
図４に示すように、実施例１において、画素サイズ：８．５μｍのＣＣＤイメージング素子を、画素数：４０９６ｂｉｔ、１列（１−Ｌｉｎｅ）に配列して、素子長：３４．８ｍｍのラインセンサとし、この１列のラインセンサを素子長方向（Ｙ方向）と直角に９６−ｓｔａｇｅ（９６−Ｌｉｎｅ）ＴＤＩ方式に並べたものを、４０Ｍｈｚ・４Ｔａｐ総合転送速度１６０Ｍｈｚの基本バンド１６とした（９６段ＴＤＩ−ｂｌｏｃｋ）。
そして、この基本バンド１６を、ダイ上に８バンド（８−ｂｌｏｃｋ）を並行に配設したものをマルチバンド１７の受光部１４とし、
このマルチバンド１７の受光部１４を組み込んでチューナブルフィルタカメラとした。
【００２５】
＜実施例２＞
次に、実施例２として、図４に示した実施例１のチューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置を説明する。
実施例２のスキャン装置２０は、図５に示すように、チューナブルフィルタカメラ１０の１次元ラインセンサの配列方向Ｙに対し、スキャン対象物（画像情報取得対象）２１を直交方向Ｘに移動させる移動手段（回転保持ローラー）２２を備えており、スキャン対象物２１を移動させてその反射光をマルチスペクトル画像情報としてマルチバンド１７からなる受光部１４上に取得するようにしている。
【００２６】
この実施例２のスキャン装置２０においては、受光部１４で取得するマルチスペクトル画像情報の取得と、チューナブルフィルタ１３の波長帯域切替とのタイミングの時間設定を予め計算しておく。
すなわち、図４に示すように、受光部１４は、９６段ＴＤＩ構造のラインセンサを用い、
加えてＴＤＩ−ｂｌｏｃｋの設置間隔を４Ｌｉｎｅに設定しているため、合計９６段＋４Ｌｉｎｅ＝１００ＬｉｎｅのＬｉｎｅ Ｒａｔｅ時間内に、一方の受光部の前に設置されたチューナブルフィルタの切替を実行してしまう必要がある。
言い換えれば、実施例のチューナブルフィルタカメラは、チューナブルフィルタを使用するために、この切替時間、アクセス時間より短い設定は動作できない。このため、この切替時間以下にならないカメラ動作時間・Ｌｉｎｅ Ｒａｔｅである必要がある。
【００２７】
１００Ｌｉｎｅの送信時間は、ｌｉｎｅ Ｒａｔｅ ３６Ｋｈｚ（４０Ｍｈｚ）の場合、約１０ｍｓ程度であり、１８Ｋｈｚ（２０Ｍｈｚ）の場合では、約２０ｍｓ程度と計算できる。
切替・アクセス時間は５０ｍｓの液晶チューナブルフィルタを用いた場合は、動作クロックを１０Ｍｈｚ以下に調整し、スキャンスピードを抑えて液晶切替時間以下とならないようにした。
最近では、液晶チューナブルフィルタの切替・アクセス時間が１０ｍｓ以下の物が現れ始め、更なるカメラ動作時間・Ｌｉｎｅ Ｒａｔｅの高速化が行えるようになってきた。
【００２８】
次に、実施例２のスキャン装置で取得した画像のデータフォーマットを図６に示す。
図６に、ＴＤＩ平行配列８バンドからなる受光部１４ａと受光部１４ｂとにおいて、交互にチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを切替えて取得したマルチスペクトル画像情報のデータ構造、及びその画像情報データの転送(再配置)タイミングを示す。
すなわち、ＴＤＩ平行配列８バンドからなる受光部１４ａと受光部１４ｂにおいては、スキャン対象物からの画像情報を交互に取得するので、データ構造からすると、１００Ｌｉｎｅ分の設置ずれを含んだ構造として記録されている。
この取得したデータ構造を理解しやすいように、図６ではずらして展開図のように表現している。
【００２９】
ＣＰＵでメモリに記録された画像データの再配置は、先ず、受光部１４ａ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（１−１）。次に、受光部１４ｂ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（２−１）。次に、受光部１４ａ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（１−２）。
以上のような繰り返しデータ構造のデータフォーマットで、各ＴＤＩ−ｂｌｏｃｋがマルチスペクトル画像情報の取得を行ってＣＰＵのメモリ配列とし、これをプログラムで各番号ごとに再配列する事で連続したマルチスペクトル画像情報とすることができる。
【００３０】
このような実施例２のスキャン装置におけるマルチスペクトル画像情報の取得の動作の流れを説明した一連の動作フローを図７に示す。
図７に示すように、スキャン装置２０は、制御部１５からの指示により、ＣＣＵ、各受光部を初期化し、画像取得開始パルスを受信したら、受光部１４ａ側で画像取得を開始するとともに受光部１４ｂ側のチューナブルフィルタの波長帯域切替を開始し、受光部１４ａ側のチャンネル１（バンド１）で１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を取得する。
次に、受光部１４ｂ側で画像取得を開始するとともに受光部１４ａ側のチューナブルフィルタの波長帯域切替を開始し、受光部１４ｂ側のチャンネル１（バンド１）で１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を取得する。
チューナブルフィルタカメラにおいてはこのような動作を繰り返すことによってスキャン対象物のマルチスペクトル画像情報を取得するが、スキャン装置２０において、上記の画像取得のタイミングに合わせて制御部１５からの指示により回転保持ローラー２２を回転駆動させることにより、スキャン対象物の全部のマルチスペクトル画像情報を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のチューナブルフィルタカメラは、従来不可能と思えた多数の革新的応用分野で、高速・高感度な高度アプリケーションに対応可能な、新発想のイメージングセンサとして中心的役割が大いに期待できる。
例えば、特に光や温度による劣化のおそれから、その扱いに当たって照明強度の制限が設けられた文化財のデジタルアーカイブなどに適用できる。
文化財デジタルアーカイブ応用では、顔料分析・文化財修復分析などに利用できる。
医用応用では病理診断・症例データベースなどに利用できる。
分光的色再現分析では、印刷照明メタメリズムの解消・照明下のカラーマネージメント、平面ディスプレイ照明メタメリズムの解消・忠実性・色再現性分析などに利用できる。
測色的分析では、忠実性・多原色表示分析などに利用できる。
高リアリティー映像表現分野では、臨場感重視の分析、その他資源探査・都市温度分布・人口分布解析などなどに利用できる。
また、前記チューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置は、上記の利用分野において、マルチスペクトル画像情報の取得を自動化できる。
このように本発明のチューナブルフィルタカメラ及びそれを備えたスキャン装置は、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００３２】
１０ チューナブルフィルタカメラ
１１ レンズ
１２ ビームスプリッタ
１３，１３ａ、１３ｂ チューナブルフィルタ
１４，１４ａ、１４ｂ 受光部
１５ 制御部
１６ 基本バンド
１７ マルチバンド
２０ スキャン装置
２１ スキャン対象物（画像情報取得対象）
２２ 移動手段（回転保持ローラー）
５１ ＣＰＵ
Ｘ 直交方向
Ｙ １次元ラインセンサの配列方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チューナブルフィルタカメラ及びチューナブルフィルタカメラを用いたスキャン装置に関し、詳細には、チューナブルフィルタを受光部の前に設けたマルチスペクトル画像情報を取得するカメラ及びスキャン装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マルチスペクトルカメラとしては、２次元モノクロイメージセンサを用い、可視光波長域４００〜９００ｎｍ程度の周波数帯域のうち必要とする特定バンドのみ通過させる回転式バンドパスフィルタを光路に設置し、複数の特定スペクトルイメージを取得する手法がある。
また、１次元ラインセンサ素子を用いて、カラーＲＧＢカメラを構成する場合もあり、例えば、３板式ＲＧＢラインセンサ方式（図８参照）と並行配列ラインセンサ方式（図９参照）などがある。
【０００３】
３板式ＲＧＢラインセンサ方式は、ダイクロックミラーで分光したイメージを、それぞれ光学的同位置に配置したＲＧＢ別の各センサに入力する方式であり、イメージのずれが生じることはなく同時刻同位置の１次元情報が得られる。
並行配列ラインセンサ方式は、並行に配置したＲＧＢ別の各ラインセンサに分光イメージとして順次入力する方式である。
【０００４】
しかしながら、上記、３板式ＲＧＢラインセンサ方式は、実際には、数千ビットに及ぶ１次元素子の機械的な同位置調整はかなり困難で、各素子ピクセル間には１ピクセルから２ピクセル程度以上の調整誤差が生じ、ダイクロックプリズム自身の持つ歪み誤差や３つの光路に分離するため顕著な感度低下も無視できず、タクトを上げるためには大光量の光源も必要となるなど問題がある。
【０００５】
また、上記、並行配列ラインセンサ方式は、配列ピッチ分視野位置がずれるため、同時刻に同一場所のＲＧＢ色情報が得られず、２次元方向のスキャン動作で時間軸を合わせるためクロック同期信号によって同一場所の色情報として再合成する必要が生じる（図１０参照）。
但し、３板式ＲＧＢラインセンサ方式と比べ、ダイクロックミラーなどを使用しないため減光は比較的に少ないが、それでもセンサ前面に貼り付けた広域のＲＧＢカラーフィルタによる減光は避けられず、特に、資料の劣化を恐れ高感度とするためスキャンレートを落とし蓄積時間を増やすか、あるいは照度を極端に高輝度にするなど工夫が必要である。
なお、本発明に関する従来技術としては以下の文献がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３００８９２号公報
【特許文献２】特開平９−１４４３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
マルチスペクトルカメラは、計測対象物の分光反射率を、帯域内に設定された多バンド（波長域）複数の特徴点を精密に捉えることができることから、高レベルの計測を行う手法としては極めて有用であり、マルチスペクトル画像情報取得の重要性が改め認識され、高度なマルチスペクトルカメラの出現が待たれていたが、従来方式で高分解能のマルチスペクトルカメラを構成しようとすれば、図１１に示すように、モノクロの１次元ラインセンサカメラを用意し、目的のバンドパスフィルタを必要枚数貼り付けた回転機構を有するカメラとしていた。
【０００８】
このような回転機構バンドパスフィルタ方式のマルチスペクトルカメラは、チャンネル数だけ同位置のスキャンを繰り返す必要からタクト時間がチャンネル数分大幅に増すなどの問題があり、前記図９に示す並行配列ラインセンサの場合では、低感度を改善するため、良好なスペクトル画像を得ようとすれば、ハロゲン光源やメタルハライド光源を使用し、更に、スキャンレートを遅くするなどし、積算照明強度を相対的に得るか、あるいは高輝度ＬＥＤ照明装置を用いるなどして、撮影対象である資料を高輝度で照明する必要があった。
【０００９】
しかし、従来のマルチスペクトルカメラは、可視光波長域４００〜９００ｎｍの周波数帯域をモノクロイメージセンサで、必要とする特定バンドのみ通過させる、回転式バンドパスフィルタを光路に設置し、複数の特定スペクトルイメージを取得するなどの手法を取ってきた。
この方式で１次元ラインセンサを使用する場合、バンドパスフィルタ回転機構のみならず、１軸の移動機構が必要で、チャンネル数だけ同位置のスキャンを繰り返す必要もあった。その結果、タクト時間が大幅に増加し、更にバンドパスフィルタによる減光も無視できず低感度になるなど、問題が多かった。
本発明は、従来の問題点を解決するものであり、高速、高分解能、高感度で、撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることのできるチューナブルフィルタカメラを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、撮影対象を１回スキャンするだけで撮影対象のマルチスペクトル画像情報を得ることができるスキャン装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明のチューナブルフィルタカメラは、
レンズを通過して入射された光束を分光するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、
該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、
を備えたことを特徴とする。
（２）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）において、
前記受光部が、
ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサであることを特徴とする。
（３）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）において、
前記受光部が、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサをさらに並行に複数列配列したものであることを特徴とする。
（４）本発明のチューナブルフィルタカメラは、前記（１）〜（３）のいずれかにおいて、
前記チューナブルフィルタが２台設置され、
一方のチューナブルフィルタが光束を透過している間に、
他方のチューナブルフィルタが透過する光束の波長帯域を切替えていることを特徴とする。
（５）本発明のスキャン装置は、前記（１）〜（４）のいずれかのチューナブルフィルタカメラを備えており、
スキャン対象物を該チューナブルフィルタカメラに対して移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする。
（６）本発明のスキャン装置は、前記（５）において、
前記チューナブルフィルタカメラの受光部が１次元ラインセンサであり、
該１次元ラインセンサの配列方向に対し、
スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のチューナブルフィルタカメラは、レンズを通して入射された光束を分光するビームスプリッタと、該ビームスプリッタで分光された光束から任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、を備えているので、目的によって、ビームスプリッタで分光した光束をチューナブルフィルタを透過させる波長帯域の選定を任意に行え、画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として、高分解能、高速、しかも超高感度で取得できる。
また、前記チューナブルフィルタカメラを用いたスキャン装置は、１スキャンで、画像の反射光を、高分解能、高速、しかも自動化で、マルチスペクトル画像情報として取得できる。
本発明のチューナブルフィルタカメラやスキャン装置を用いることにより、資源探査を始め、成分分析等の、従来不可能だったマルチスペクトル分析が高速高感度で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態のチューナブルフィルタカメラの構成を示す概略ブロック図である。
【図２】液晶チューナブルフィルタの動作原理を示す説明図である。
【図３】実施の形態のチューナブルフィルタカメラの動作原理を示す説明図である。
【図４】実施例１のチューナブルフィルタカメラのＴＤＩブロック配列とチューナブルフィルタ切替時間の関係を示す説明図である。
【図５】実施例２のスキャン装置を示す概略説明図である。
【図６】実施例２のスキャン装置におけるデータ切替／転送（再配置）タイミングの構成を示す説明図である。
【図７】実施例２のスキャン装置におけるフロー図である。
【図８】従来例の３板式ＲＧＢラインセンサ構造を示す説明図である。
【図９】従来例の平行配列ラインセンサ構造を示す説明図である。
【図１０】従来例の平行配列型ＣＣＤ視野位置ずれを示す説明図である。
【図１１】従来例の回転機構バンドパスフィルタ方式のマルチスペクトルカメラを示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施形態のチューナブルフィルタカメラは、ビームスプリッタで分光された光束から任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部とを備えた、画像情報取得カメラである。
すなわち、入射する光をビームスプリッタで光路を分光し、各受光部の前面に設置したそれぞれのチューナブルフィルタを透過させる波長帯域を選択し、各チューナブルフィルタの後方に設置した各受光部に撮影対象の画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として蓄積するようにしたことを特徴とする。
また、２台の受光部と２台のチューナブルフィルタとを、同期させながら交互に切替使用することで、チューナブルフィルタの透過波長帯域切替時間中に発生するイメージデータのロスを無くし、連続的なマルチスペクトル画像情報を取得することができる。
【００１４】
本発明の実施形態のチューナブルフィルタカメラを、図面を用いて以下に詳細に説明する。図１は、実施形態のチューナブルフィルタカメラの構成を示す概略ブロック図である。
図示するように、実施形態のチューナブルフィルタカメラ１０は、レンズ１１、ビームスプリッタ１２、チューナブルフィルタ１３、受光部１４、制御部１５を備えており、マルチスペクトル画像情報を取得する対象を、レンズ１１、ビームスプリッタ１２、チューナブルフィルタ１３を通して受光部１４上に照射して結像させ、ビデオ信号に変換してチューナブルフィルタカメラ１０からＣＰＵ５１に出力するように構成されている。
すなわち、チューナブルフィルタカメラ１０の受光部１４に光が照射されると、電荷が時間とともに露光蓄積され、外部よりの並列転送パルスによって、リードアウトレジスターに順次加算した後、一括転送され、ビデオ信号として出力され、ビデオ信号は、時系列パルスと同期させて取り出されるようになっている。
本実施形態のチューナブルフィルタカメラ１０では、２台の受光部１４ａ、１４ｂのそれぞれの前面に、液晶複屈折偏光干渉方式のチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを２台設置するとともに、制御部１５によってチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂの波長帯域の切替と、受光部１４ａ、１４ｂでのマルチスペクトル画像情報取得とを、タイミング良くクロック同期させるようにした。
これにより、チューナブルフィルタ１３の波長帯域切替時間（例えば５０ｍｓ）中に発生するマルチスペクトル画像情報取得のロスを無くすことができる。
【００１５】
＜ビームスプリッタ＞
本実施形態のチューナブルフィルタカメラでは、撮影対象からの反射光をビームスプリッタを介して分光して、２台のチューナブルフィルタにそれぞれ入射するようにするようにしている。ビームスプリッタ１２は、光束を二つに分割する光学分野の装置をいい、ビームスプリッタに入射した光束の一部は透過してチューナブルフィルタ１３ａを透過して受光部１４ａに到達し、一部は反射してチューナブルフィルタ１３ｂを透過して受光部１４ｂに到達する。
これにより、１つの光束を分光させて複数のチューナブルフィルタカメラを使用することが可能となる。
【００１６】
＜チューナブルフィルタ＞
チューナブルフィルタ１３は、選択した波長帯域の光束を透過し、それ以外の波長帯域の光束を反射や吸収により透過させない帯域透過フィルタをいう。これにより、撮影対象の反射光をマルチスペクトル画像情報として受光部に取得することができ、撮影対象の反射光の特徴点を精密に捉えることができる。
本実施形態において用いるチューナブルフィルタの原理を図２を用いて説明する。
チューナブルフィルタは、偏光子とネマティック液晶セルを積層することにより構成されており、印加電圧を可変することにより、液晶複屈折偏光干渉を利用して、ピーク波長を任意に高速で可変することができ、任意の波長成分の光を１ｎｍごとに取り出すことができる。
【００１７】
液晶複屈折偏光干渉とは液晶材料の複屈折を利用した偏光干渉をいう。
すなわち、図２に示すように、チューナブルフィルタにおいて、液晶分子を平行に配向させた層を生成し、両面に透明電極を配置することにより、液晶分子の長軸方向と短軸方向とでは屈折率の差を利用して、長軸方向に偏光した光と、それに直交する偏光方向の光の間に光路長の差を生じさせる。
そして、透明電極に電圧を印加して、液晶分子を長軸の面に対し垂直方向に傾かせ、直交する両方の光成分の間で光路長の差を小さくし、これを利用し電圧を変化させることによりフーリエ分光を適用することができる。
このような原理を利用したチューナブルフィルタは、ＰＣ等からの操作で、可視域から近赤外域の任意の波長を瞬時に選び出すことが可能な光学フィルタであり、可動部品を使用せずに電気的に透過する光の波長をチューニングし制御することが可能である。
このようなチューナブルフィルタとしては、例えば、米国ＣＲＩ社（Ｃａｎｂｒｉｄｇｅ Ｒｅｓｅｒａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ社）のバリスペック（ＶａｒｉＳｐｅｃ）液晶チューナブルフィルタ（ＬＣＴＦ）があり、Ｌｙｏｔ Ｆｉｌｔｅｒチューニングステージとして、光学系を複数積層し、各層に印加する電圧を調整し透過する波長帯域を変化させるチューナブルフィルタ光学ユニットを提供している。
本実施形態では、この液晶チューナブルフィルタをビームスプリッタで分光した光路に２台組み込んでマルチスペクトル画像情報を取得できるチューナブルフィルタカメラとした。
【００１８】
＜チューナブルフィルタの波長帯域切替＞
２台の受光部の前にそれぞれ設置されたチューナブルフィルタの波長帯域切替時間は、チューナブルフィルタの波長帯域切替えに要する時間を勘案して定められる。現状では、チューナブルフィルタにおいて電圧を調整し波長帯域を変化させる動作は比較的時間を要するため、この切替時間はチューナブルフィルタの特性に左右される。
この動作について図３を用いて、実施形態の受光部において取得するマルチスペクトル画像情報の構造を説明する。
すなわち、チューナブルフィルタの波長帯域切替のタイミングは、一方の受光部側で画像取得中は、他方の受光部の画像取得を休止状態とし、この間、他方の受光部側のチューナブルフィルタは、次の画像情報取得への切替準備（波長帯域切替）を行ようにする。
このように、チューナブルフィルタ、受光部をそれぞれ２台用意することにより、チューナブルフィルタの波長帯域切替動作に要する時間が比較的遅い（例えば５０ｍｓ）のをカバーし、マルチスペクトル画像情報取得のロスを無くすことができる。
【００１９】
＜受光部＞
受光部１４としては、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイを１次元又は２次元に配設した集合体が挙げられる。
なお、実施形態のチューナブルフィルタカメラを、移動する撮影対象をスキャンするスキャン装置として用いる場合は、受光部１４としては、多数個を１列に並べた１次元ラインセンサや、それらを並行に複数列配列したものを基本バンドとしたものが好適に用いられる。
また、この基本バンドをさらに並行に複数バンド配設してマルチバンドとして構成したものも用いることができる。
これにより、画像の反射光をマルチスペクトル画像情報として、高分解能、高速、しかも超高感度で取得できる。
【００２０】
なお、受光部に用いるＣＣＤイメージング素子は、可視光域を広げ、新たなたスペクトル応用解析を目的に、裏面入射型ＣＣＤ（Back-Thinned CCD)を採用することもできる。
裏面入射型ＣＣＤは、受光部（裏面）に、保護膜を含む酸化膜や、ポリシリコン電極など、多数の薄膜を形成する必要がなく、高感度広域な理想的な入射面を形成できる。
また、裏面入射型ＣＣＤは、従来の表面入射型ＣＣＤでは検出できなかった近赤外〜紫外域の広域な入射光を高い量子効率で検出することができるという利点を有するので好ましく採用される。
【００２１】
＜制御部＞
制御部１５は、受光部１４ａ、１４ｂを制御する受光制御部との間で、チューナブルフィルタのタイミング制御、ＬｉｎｅＣＣＤ制御、マルチバンド制御などの信号をやりとりする信号ドライバー・コントロール回路として用いられる。
【００２２】
＜スキャン装置＞
スキャン装置は、前記のチューナブルフィルタカメラの１次元ラインセンサの配列方向に対し、スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、該スキャン対象物からの反射光を１次元ラインセンサ上に多重の露光を行い、１次元ラインセンサに蓄積された情報をリードアウトするようにしている。
そして、１次元ラインセンサによって得られた１次元情報を、２次元的なカメラ画像に再現させるため、撮影対象物を移動させる機構（移動体）を備え、一定速度でラインセンサ列方向と直角に移動させ、１次元ラインセンサ１列分のビデオ信号を組み合わせて２次元イメージとして組み立てる構成としている。
【実施例】
【００２３】
＜実施例１＞
以下、実施例により、本発明のチューナブルフィルタカメラをさらに詳細に説明する。
実施例１のチューナブルフィルタカメラは、受光部１４として、ＣＣＤイメージング素子多数個を１列に並べた１次元ラインセンサを、並行に複数列配列したものを基本バンド１６とし、この基本バンド１６を、さらに並行に複数バンド配設してマルチバンド１７として構成し、レンズ１１を通して入射した光束をビームスプリッタ１２で分光して２光束とし、チューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを透過させ、受光部１４ａ、１４ｂのそれぞれにマルチスペクトル画像情報を蓄積するようになっている。
【００２４】
図４に示すように、実施例１において、画素サイズ：８．５μｍのＣＣＤイメージング素子を、画素数：４０９６ｂｉｔ、１列（１−Ｌｉｎｅ）に配列して、素子長：３４．８ｍｍのラインセンサとし、この１列のラインセンサを素子長方向（Ｙ方向）と直角に９６−ｓｔａｇｅ（９６−Ｌｉｎｅ）ＴＤＩ方式に並べたものを、４０Ｍｈｚ・４Ｔａｐ総合転送速度１６０Ｍｈｚの基本バンド１６とした（９６段ＴＤＩ−ｂｌｏｃｋ）。
そして、この基本バンド１６を、ダイ上に８バンド（８−ｂｌｏｃｋ）を並行に配設したものをマルチバンド１７の受光部１４とし、
このマルチバンド１７の受光部１４を組み込んでチューナブルフィルタカメラとした。
【００２５】
＜実施例２＞
次に、実施例２として、図４に示した実施例１のチューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置を説明する。
実施例２のスキャン装置２０は、図５に示すように、チューナブルフィルタカメラ１０の１次元ラインセンサの配列方向Ｙに対し、スキャン対象物（画像情報取得対象）２１を直交方向Ｘに移動させる移動手段（回転保持ローラー）２２を備えており、スキャン対象物２１を移動させてその反射光をマルチスペクトル画像情報としてマルチバンド１７からなる受光部１４上に取得するようにしている。
【００２６】
この実施例２のスキャン装置２０においては、受光部１４で取得するマルチスペクトル画像情報の取得と、チューナブルフィルタ１３の波長帯域切替とのタイミングの時間設定を予め計算しておく。
すなわち、図４に示すように、受光部１４は、９６段ＴＤＩ構造のラインセンサを用い、
加えてＴＤＩ−ｂｌｏｃｋの設置間隔を４Ｌｉｎｅに設定しているため、合計９６段＋４Ｌｉｎｅ＝１００ＬｉｎｅのＬｉｎｅ Ｒａｔｅ時間内に、一方の受光部の前に設置されたチューナブルフィルタの切替を実行してしまう必要がある。
言い換えれば、実施例のチューナブルフィルタカメラは、チューナブルフィルタを使用するために、この切替時間、アクセス時間より短い設定は動作できない。このため、この切替時間以下にならないカメラ動作時間・Ｌｉｎｅ Ｒａｔｅである必要がある。
【００２７】
１００Ｌｉｎｅの送信時間は、ｌｉｎｅ Ｒａｔｅ ３６Ｋｈｚ（４０Ｍｈｚ）の場合、約１０ｍｓ程度であり、１８Ｋｈｚ（２０Ｍｈｚ）の場合では、約２０ｍｓ程度と計算できる。
切替・アクセス時間は５０ｍｓの液晶チューナブルフィルタを用いた場合は、動作クロックを１０Ｍｈｚ以下に調整し、スキャンスピードを抑えて液晶切替時間以下とならないようにした。
最近では、液晶チューナブルフィルタの切替・アクセス時間が１０ｍｓ以下の物が現れ始め、更なるカメラ動作時間・Ｌｉｎｅ Ｒａｔｅの高速化が行えるようになってきた。
【００２８】
次に、実施例２のスキャン装置で取得した画像のデータフォーマットを図６に示す。
図６に、ＴＤＩ平行配列８バンドからなる受光部１４ａと受光部１４ｂとにおいて、交互にチューナブルフィルタ１３ａ、１３ｂを切替えて取得したマルチスペクトル画像情報のデータ構造、及びその画像情報データの転送(再配置)タイミングを示す。
すなわち、ＴＤＩ平行配列８バンドからなる受光部１４ａと受光部１４ｂにおいては、スキャン対象物からの画像情報を交互に取得するので、データ構造からすると、１００Ｌｉｎｅ分の設置ずれを含んだ構造として記録されている。
この取得したデータ構造を理解しやすいように、図６ではずらして展開図のように表現している。
【００２９】
ＣＰＵでメモリに記録された画像データの再配置は、先ず、受光部１４ａ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（１−１）。次に、受光部１４ｂ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（２−１）。次に、受光部１４ａ側の１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を読み込みする（１−２）。
以上のような繰り返しデータ構造のデータフォーマットで、各ＴＤＩ−ｂｌｏｃｋがマルチスペクトル画像情報の取得を行ってＣＰＵのメモリ配列とし、これをプログラムで各番号ごとに再配列する事で連続したマルチスペクトル画像情報とすることができる。
【００３０】
このような実施例２のスキャン装置におけるマルチスペクトル画像情報の取得の動作の流れを説明した一連の動作フローを図７に示す。
図７に示すように、スキャン装置２０は、制御部１５からの指示により、ＣＣＵ、各受光部を初期化し、画像取得開始パルスを受信したら、受光部１４ａ側で画像取得を開始するとともに受光部１４ｂ側のチューナブルフィルタの波長帯域切替を開始し、受光部１４ａ側のチャンネル１（バンド１）で１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を取得する。
次に、受光部１４ｂ側で画像取得を開始するとともに受光部１４ａ側のチューナブルフィルタの波長帯域切替を開始し、受光部１４ｂ側のチャンネル１（バンド１）で１００Ｌｉｎｅ分の画像情報を取得する。
チューナブルフィルタカメラにおいてはこのような動作を繰り返すことによってスキャン対象物のマルチスペクトル画像情報を取得するが、スキャン装置２０において、上記の画像取得のタイミングに合わせて制御部１５からの指示により回転保持ローラー２２を回転駆動させることにより、スキャン対象物の全部のマルチスペクトル画像情報を取得することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のチューナブルフィルタカメラは、従来不可能と思えた多数の革新的応用分野で、高速・高感度な高度アプリケーションに対応可能な、新発想のイメージングセンサとして中心的役割が大いに期待できる。
例えば、特に光や温度による劣化のおそれから、その扱いに当たって照明強度の制限が設けられた文化財のデジタルアーカイブなどに適用できる。
文化財デジタルアーカイブ応用では、顔料分析・文化財修復分析などに利用できる。
医用応用では病理診断・症例データベースなどに利用できる。
分光的色再現分析では、印刷照明メタメリズムの解消・照明下のカラーマネージメント、平面ディスプレイ照明メタメリズムの解消・忠実性・色再現性分析などに利用できる。
測色的分析では、忠実性・多原色表示分析などに利用できる。
高リアリティー映像表現分野では、臨場感重視の分析、その他資源探査・都市温度分布・人口分布解析などなどに利用できる。
また、前記チューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置は、上記の利用分野において、マルチスペクトル画像情報の取得を自動化できる。
このように本発明のチューナブルフィルタカメラ及びそれを備えたスキャン装置は、産業上の利用可能性が極めて高い。
【符号の説明】
【００３２】
１０ チューナブルフィルタカメラ
１１ レンズ
１２ ビームスプリッタ
１３，１３ａ、１３ｂ チューナブルフィルタ
１４，１４ａ、１４ｂ 受光部
１５ 制御部
１６ 基本バンド
１７ マルチバンド
２０ スキャン装置
２１ スキャン対象物（画像情報取得対象）
２２ 移動手段（回転保持ローラー）
５１ ＣＰＵ
Ｘ 直交方向
Ｙ １次元ラインセンサの配列方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを通過して入射された光束を分光するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、
該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、
を備えたことを特徴とするチューナブルフィルタカメラ。
【請求項２】
前記受光部が、
ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサであることを特徴とする請求項１に記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項３】
前記受光部が、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサをさらに並行に複数列配列したものであることを特徴とする請求項１に記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項４】
前記チューナブルフィルタが２台設置され、
一方のチューナブルフィルタが光束を透過している間に、
他方のチューナブルフィルタが透過する光束の波長帯域を切替えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項５】
前記（１）〜（４）のいずれかのチューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置であって、
スキャン対象物を該チューナブルフィルタカメラに対して移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とするスキャン装置。
【請求項６】
前記チューナブルフィルタカメラの受光部が１次元ラインセンサであり、
該１次元ラインセンサの配列方向に対し、
スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする請求項５のスキャン装置。
【請求項１】
レンズを通過して入射された光束を分光するビームスプリッタと、
該ビームスプリッタで分光された光束を任意の波長帯域を選択して透過させるチューナブルフィルタと、
該チューナブルフィルタを透過した光束を受光する受光部と、
を備えたことを特徴とするチューナブルフィルタカメラ。
【請求項２】
前記受光部が、
ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサであることを特徴とする請求項１に記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項３】
前記受光部が、ＣＣＤイメージング素子やＣＭＯＳイメージング素子などのフォトダイオードアレイの多数個を１列に並べた１次元ラインセンサをさらに並行に複数列配列したものであることを特徴とする請求項１に記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項４】
前記チューナブルフィルタが２台設置され、
一方のチューナブルフィルタが光束を透過している間に、
他方のチューナブルフィルタが透過する光束の波長帯域を切替えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のチューナブルフィルタカメラ。
【請求項５】
前記（１）〜（４）のいずれかのチューナブルフィルタカメラを備えたスキャン装置であって、
スキャン対象物を該チューナブルフィルタカメラに対して移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とするスキャン装置。
【請求項６】
前記チューナブルフィルタカメラの受光部が１次元ラインセンサであり、
該１次元ラインセンサの配列方向に対し、
スキャン対象物を直交方向に移動させる移動手段を備え、
スキャン中にチューナブルフィルタカメラの受光部に蓄積されたデータをリードアウトするようにしたことを特徴とする請求項５のスキャン装置。
【図７】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１３８６５２（Ｐ２０１２−１３８６５２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８７７９７（Ｐ２０１０−２８７７９７）
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０１２９８９２６）浜松メトリックス株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１９日（２０１２．７．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２４日（２０１０．１２．２４）
【出願人】（５０１２９８９２６）浜松メトリックス株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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