マルチスペクトル画像撮影装置及びアダプタレンズ
【課題】従来のＲＧＢによるカラー画像システムを用いて容易にマルチバンド撮影装置を構成すること。
【解決手段】４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置を、結像光学系１０と、上記結像光学系１０による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面４０２ａ，４０２ｂに再び結像させる分岐光学系２０と、上記分割結像面４０２ａ，４０２ｂに結像位置を持つ単板カラー撮像素子３０１を含むカメラ部３０とにより構成する。
【解決手段】４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置を、結像光学系１０と、上記結像光学系１０による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面４０２ａ，４０２ｂに再び結像させる分岐光学系２０と、上記分割結像面４０２ａ，４０２ｂに結像位置を持つ単板カラー撮像素子３０１を含むカメラ部３０とにより構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置に、及び、そのようなマルチスペクトル画像撮影装置を構成するために結像光学系とカラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いられるアダプタレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被写体の忠実な色再現を行なうために、４バンド以上の画像撮影が可能なマルチスペクトル画像撮影装置を用いて被写体のより詳細な分光情報を画像として取得・記録する方法が提案されている。
【０００３】
４バンド以上の画像撮影装置は、例えば特許文献１乃至４などに開示されている。
【０００４】
特許文献１には、複数の光学バンドパスフィルタを円周上に並べた回転フィルタを用いて時分割でマルチバンド撮影する装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、分光波長帯域を多分割するフィルタを用いて簡易にマルチバンド撮影する装置が開示されている。
【０００６】
そして、特許文献３や特許文献４には、同時に多バンドの撮影が可能なマルチスペクトルカメラの構成が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１７２６４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６１１４号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６４３号公報
【特許文献４】特開２００３−８７８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示されている方式では、フィルタの回転に同期して面順次で各バンドの撮影を行うため、１枚のマルチバンド画像を撮影するためには、一定時間を要し、動きのある被写体の撮影には不向きである。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示されている方式においては、フィルタを交換するという作業が必要であり、これを自動化するためには、マルチスペクトル撮影専用のシステムが必要である。
【０００９】
そして、上記特許文献３や上記特許文献４においては、マルチバンド撮影専用のカメラであり、従来のＲＧＢの３バンドカメラと比較すると感度や解像度を犠牲にした撮影しか行うことができないという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、従来のＲＧＢによるカラー画像システムを用いて容易に構成することができるマルチバンド撮影装置及びそのためのアダプタレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマルチスペクトル画像撮影装置の一態様は、４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置において、
結像光学系と、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系と、
上記分割結像面に結像位置を持つカラー画像撮像手段を含むカメラ部と、
を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のアダプタレンズの一態様は、結像光学系と、カラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いるアダプタレンズにおいて、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を持ち、
分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
該光学フィルタのうち少なくとも１つの特性は上記カメラ部に備えられたカラー画像を撮影できる撮像系の各原色の分光感度特性を波長領域において分割するような櫛形特性であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常のＲＧＢカメラの撮影光学系の光路中に着脱可能な光路分岐部を挿入しマルチバンド撮影を可能としたマルチスペクトル画像撮影装置及びそのためのアダプタレンズを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置は、結像光学系１０と、この結像光学系１０による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系２０と、上記分割結像面に結像位置を持つ単板カラー撮像素子３０１を含むカメラ部３０と、から構成されている。即ち、図示しない被写体からの光が結像光学系１０及び分岐光学系２０を通してカメラ部３０の単板カラー撮像素子３０１に結像される。
【００１７】
ここで、上記分岐光学系２０の一例を図１（Ｂ）に示し、その働きを説明する。即ち、上記分岐光学系２０は、コリメートレンズ２０１、ミラー２０２ａ，２０２ｂ、折り返しミラー２０３ａ，２０３ｂ、結像レンズ２０４から構成される。同図に図示しない結像光学系１０によって一次結像面４０１に被写体像が結像していると、その像はコリメートレンズ２０１により平行光となり、ミラー２０２ａ，ミラー２０２ｂによって２つの平行光束に分割される。この分割された光束はそれぞれ折り返しミラー２０３ａ、折り返しミラー２０３ｂによって折り返され、フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂを通り結像レンズ２０４によって分割結像面４０２ａ、分割結像面４０２ｂに結像する。フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂに何もなければ、分割結像面４０２ａ、分割結像面４０２ｂには同じ像が結像することになる。マスク２０６ａ，２０６ｂは、分岐した光路のそれぞれの像が結像面において重なり合うことを防ぐために用いられる。
【００１８】
本実施の形態においては、図１（Ａ）に示した単板カラー撮像素子３０１が、図１（Ｂ）の分割結像面４０２ａ，４０２ｂに位置するよう構成されている。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示すように、フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂにはそれぞれフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂが装着されている。従って、単板カラー撮像素子３０１の上半分には、フィルタ２０７ａを通過した像が結像し、下半分にはフィルタ２０７ｂを通過した像が結像する。
【００２０】
このとき用いるフィルタ２０７ａ，２０７ｂは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような櫛型形状の分光透過率を有するバンドパスフィルタである。ここで、カラー撮像素子として、各画素にＲＧＢのカラーフィルタがベイヤ配列状に配置された単板カラー撮像素子３０１を使用しており、各々のＲＧＢフィルタにおける分光透過率は、図３に示すような分光形状を持つ。これに対して、フィルタ２０７ａ，２０７ｂとしてのバンドパスフィルタは、前述のような櫛型形状の分光透過率を有しており、図３に示すＲＧＢの波長帯域のそれぞれ約半分の帯域の光を通すようなものとなっている。従って、図４に示すように、単板カラー撮像素子３０１から読み出された画像信号を上下半分に分け、合成することで、６バンドのカラー画像撮影が実現できる。図１（Ｃ）に、上記６バンドの分光感度特性を示す。６バンドの合成は、カメラ部３０の内部の図示しないプロセッサで行っても良いし、撮影された画像データをパーソナルコンピュータ等に転送してソフトウェア処理で行うようにしても良い。
【００２１】
これにより、図５に示すようなレンズマウント３０２により結像光学系１０とカメラ部３０とが分離できるタイプの一般的なカラーカメラシステム、例えば一眼レフレックスカメラや、レンズ交換式のＴＶカメラ、デジタルカメラ等において、フィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂを搭載した分岐光学系２０を、アダプタレンズとして、結像光学系１０とカメラ部３０との間に結合することで、容易に６バンド化することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、赤外カットフィルタを用いていないが、これにより赤のより長波長の画像データを取得することができる。この波長は、種々の観察において有効な波長領域である。しかしながら、可視光のみで十分な用途に応じて、赤外カットフィルタを用いる等の処置を講ずることはことは、本発明の意図を逸脱するものではない。
【００２３】
また、本実施形態においては、単板カラー撮像素子３０１として、ＲＧＢの３色のカラーフィルタアレイを持つ単板カラー撮像素子を例に取ったが、３色に限定されるものではなく、４色あるいはそれ以上の色のカラーフィルタアレイを持つ撮像素子でも良い。ここで、４色のカラーフィルタアレイの場合のマルチバンド撮影の原理について、図６（Ａ）乃至（Ｆ）を用いて説明する。図６（Ａ）は４色カラーフィルタアレイの各色に対応した画素の分光感度を示した図である。このようなカラー撮像素子を用いる場合のフィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂの波長透過特性を図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。これらの特性を図６（Ａ）の分光感度特性と掛け合わせたものを図６（Ｄ）及び（Ｅ）に示す。各４バンドずつの画像データを取得することができ、合わせて図６（Ｆ）に示すような８バンドの画像データを取得することが可能なマルチスペクトル撮像装置を構成することができる。
【００２４】
また、カラー化のための撮像素子の構造はカラーフィルタアレイに限定されるものではなく、３板式あるいは４板式のカラー撮像ユニットを用いても良いことは勿論である。
【００２５】
［第１実施形態の変形例１］
図７及び図８を参照して、第１実施形態の変形例を説明する。
【００２６】
レンズマウント３０２を持つカメラシステムにおいては、図７に示すように、結像光学系１０’内部に絞りやフォーカス等を制御するためのレンズ制御部１０１を持ち、カメラ部３０’側と該レンズ制御部１０１との通信を行うための端子（レンズ側端子１０２、カメラ側端子３０３）を備えるものがある。これらは、結像光学系１０’とカメラ部３０’との間に分岐光学系２０を装着すると、カメラ部３０’側でレンズ未装着と判定されてしまい、正常動作しなかったり、場合によっては全く動作しないことがある。
【００２７】
そこで、図８に示すように、そのようなカメラシステムに対応できるように、分岐光学系も、同様の端子（レンズ側中継端子２０８、カメラ側中継端子２０９）を設けた分岐光学系２０’とする。このような構成の分岐光学系２０’であれば、結像光学系１０’とカメラ部３０’との間に装着することによりカメラ側端子３０３とレンズ側端子１０２とを電気的に接続することができ、カメラ部３０’を正常に動作させることができる。
【００２８】
また、分岐光学系２０’内部に、カメラ側中継端子２０９に電気的に接続可能な情報記憶部２１０を更に設けても良い。これにより、カメラ部３０’側のプロセッサ３０４に、分岐光学系２０’が装着されていることを認識させ、単板カラー撮像素子３０１からの信号処理を、通常撮影のための処理からマルチバンド撮影のための処理に切り替えることができる。ここで、情報記憶部２１０に記録される情報としては、分岐光学系２０’の型番、装着されているフィルタ２０７ａ，２０７ｂの種類や特性、接続されるカメラ部３０’の単板カラー撮像素子３０１の分光感度特性、絞り及びフォーカス位置に関する情報が含まれる。なお、この情報記憶部２１０は、電気的なスイッチや半導体メモリによって構成される。
【００２９】
また、カメラ部３０’は、プロセッサ３０４で処理された画像出力、情報記憶部２１０に記憶されている諸情報等を外部に出力する外部出力端子を有していても良い。
【００３０】
［第１実施形態の変形例２］
次に、図９を参照して、第１実施形態の別の変形例を説明する。
【００３１】
図９に示すように、分岐光学系２０’内部にて分岐された一方のフィルタ装着部（例えばフィルタ装着部２０５ｂ）にはフィルタを入れずに、もう一方のフィルタ装着部（例えばフィルタ装着部２０５ａ）にのみフィルタ（この場合はフィルタ２０７ａ）を装着する。ここで用いるフィルタ２０７ａは、図２（Ａ）に示す特性を持つフィルタとする。これにより、同じ６バンドであっても、狭帯域のＲ１，Ｇ１，Ｂ１と広帯域のＲ２，Ｇ２，Ｂ２という構成になり、光の利用効率が良くなるので合成される再現画像のＳＮＲが向上する。
【００３２】
また、カメラ部３０”は、液晶画面３０５を備え、単板カラー撮像素子３０１からの信号をプロセッサ３０４を通して表示可能な信号に変換し、リアルタイムで表示することができる。これにより、単板カラー撮像素子３０１が現在捉えている被写体の画像を確認できるので、フォーカスや画角、露出等の調整を行うことができる。
【００３３】
即ち、カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、分岐光学系２０’が接続されていない場合には、通常のカメラモードで動作して、単板カラー撮像素子３０１から得られる画像データ全体をそのままカラー画像として出力画像を形成し、液晶画面３０５に表示できるデータ形式に変換して、液晶画面３０５に出力する。
【００３４】
これに対して、分岐光学系２０’が接続されている場合には、プロセッサ３０４は、その情報記憶部２１０に記録されている情報を読み出して、フィルタ装着部２０５ｂにフィルタが装着されていないことを認識し、単板カラー撮像素子３０１の対応する分割された結像位置（この場合は分割結像面４０２ｂ）のみから画像データを読み出して出力画像を形成し、液晶画面３０５に表示できるデータ形式に変換して、液晶画面３０５に出力する。これにより、通常のカメラモードと同じように位置決め等を行うことができる。
【００３５】
また、液晶画面３０５には、現在、分岐光学系２０’が接続されていることを表示する。これは、文字として表示しても良いし、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に、これらの情報表示の様子を図示する。即ち、図１０（Ａ）は文字表示とした場合であり、接続されている分岐光学系種類の表示部３０５Ａに「２分岐」を表示している。図１０（Ｂ）は、これらを図形表示した場合である。これらの情報は、単板カラー撮像素子３０１で捉えた被写体の画像に相当する出力画像データにスーパーインポーズ表示することで実現する。
【００３６】
さらに、分岐光学系２０’に装着されているフィルタ種類についても、液晶画面３０５上に表示を行うようにしても良い。即ち、図１０（Ａ）は、フィルタ１に装着されているフィルタ種類の表示部３０５Ｂに「１無」を表示し、フィルタ２に装着されているフィルタ種類の表示部３０５Ｃに「２ＢＰＦ」を表示している。図１０（Ｂ）は、これらを図形表示した場合である。
【００３７】
なお、ここでは、フィルタ装着部２０５ｂにはフィルタを入れない例を示したが、分岐された他方の光路と光路長を合わせるためのガラス板等を装着しても良い。
【００３８】
［第２実施形態］
上記第１実施形態は２分岐であるが、同様の構成で４分岐光学系２０’を構成することが可能である。本発明の第２実施形態として、４分岐光学系２０’を使用する例を説明する。
【００３９】
図１１（Ａ）は、４分岐光学系２０”を用いた本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。また、図１１（Ｂ）は、フィルタ装着部２０５をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ｂ）に示すように、４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが装着できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。
【００４０】
フィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂは、図１（Ａ）で用いた物と同じ物を用いる。フィルタ２０７ｃは素通しのガラス板、フィルタ２０７ｄは透過率５％のＮＤフィルタを用いる。結像光学系１０’を通った光束は、分岐光学系２０”で４つに分岐され、フィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄをそれぞれ通って、結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄにそれぞれ結像する。
【００４１】
カメラ部３０”は、液晶画面３０５を備え、単板カラー撮像素子３０１からの信号をプロセッサ３０４を通して表示可能な信号に変換し、リアルタイムで表示することができる。これにより、単板カラー撮像素子３０１が現在捉えている被写体の画像を確認できるので、フォーカスや画角、露出等の調整を行うことができる。即ち、カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、分岐光学系２０”が接続されている場合、その情報記憶部２１０に記録されている情報を読み出して、フィルタ２０７ｃが素通しのフィルタであることを認識し、単板カラー撮像素子３０１のフィルタ２０７ｃに対応する分割された結像位置である結像面ｃの画像データを読み出して、液晶画面３０５に表示する。これにより、通常のカメラモードと同じように位置決め等を行うことができる。
【００４２】
図１２は、単板カラー撮像素子３０１から得られる各結像面の画像の様子を表す図である。上記第１実施形態と同様に、結像面ａの画像と結像面ｂの画像とを合成することにより、図１（Ｃ）に示した６バンドのマルチスペクトル画像を得ることができる。
【００４３】
また、結像面ｃには、フィルタ２０７ｃ（素通しのガラス板）を通過した画像が得られるため、先の６バンドと図３に示した３バンドの特性とを合わせた９バンドの画像データとして扱うことができる。
【００４４】
さらに、結像面ｄでは、透過率５％のＮＤフィルタを通過した光が結像するため、結像面ｃでハレーションを起こしてしまうような非常に明るい部分が画面中に含まれる場合でも、白飛びしない画像データが得られる。これを、先の９バンドを合成処理して得られた再現画像における白飛びした部分を補うように合成することで、画面中に明るい部分が有っても白飛びしないカラー画像を得ることができる。
【００４５】
なお、ここではＮＤフィルタのみを使用したが、先のフィルタ２０７ａ，２０７ｂに用いた櫛形バンドパスフィルタとＮＤフィルタとを組み合わせて用いても良い。例えば、フィルタ２０７ａ，２０７ｂは同じ構成として、フィルタ２０７ｃとして、フィルタ２０７ａに用いた櫛形フィルタとＮＤフィルタを併用、フィルタ２０７ｄとしてフィルタ２０７ｂに用いた櫛形バンドパスフィルタとＮＤフィルタを併用するという構成にして、フィルタ２０７ａとフィルタ２０７ｃの画像を合成、フィルタ２０７ｂとフィルタ２０７ｄの画像を合成することで、白飛びの無い６バンドのマルチスペクトル画像を得ることができる。
【００４６】
なお、ＮＤフィルタの入った画像とＮＤフィルタの入っていない画像の合成手法については、ＮＤフィルタの入っていない画像のハレーション部分にＮＤフィルタの入った画像を合成したり、ＮＤフィルタの透過率に対応して信号値に係数を掛けて足し合わせることによって合成するといったような、一般的な合成手法を用いることができる。ＮＤフィルタの透過率については５％に限定されるものではなく、用途に最適な透過率のものを用いて構成しても良い。
【００４７】
また、本実施形態では、フィルタ２０７ｃとして素通しのガラス板を用いているが、これは波長のフィルタリング特性を持たないということを意味しており、ここに何も挿入しない構成としても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
［第２実施形態の変形例］
本第２実施形態の変形例を、引き続き図１１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
【００４９】
本変形例では、フィルタ装着部２０５に装着する各フィルタ２０７ａ〜２０７ｄを、撮影対象や用途に応じてユーザが交換可能であることを特徴とする。交換したフィルタの情報は、情報記憶部２１０にユーザがフィルタのモードとして記録することができる。カメラのプロセッサ３０４では、このモード情報を基に、色再現処理を行う。これにより、用途毎に、より正確な色再現処理を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、図１１（Ａ）では、情報記憶部２１０は分岐光学系２０”内部に構成しているが、カメラ部３０”あるいは結像光学系１０’内部に持つように構成しても良い。
【００５１】
［第３実施形態］
図１３（Ａ）は、４分岐光学系２０'''を用いた本発明の第３実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００５２】
破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、図１３（Ｂ）のように４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが装着できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。なお、本実施形態では、フィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂには何も装着しないものとし、フィルタ２０７ｃには図２（Ａ）に示すような特性を持つ櫛形バンドパスフィルタを用い、フィルタ２０７ｄには透過率５％のＮＤフィルタを用いる。
【００５３】
また、本実施形態に用いる４分岐光学系２０'''は、図１３（Ａ）に示すように、ミラーの角度を微調整して固定することができるミラー調整部２１１を持つ。本実施形態では、このミラー調整部２１１として、フィルタ２０７ｂを通過する光束の角度を微調整可能なミラー調整部２１１を持つものとする。これにより、結像面ｂ上におけるフィルタ２０７ｂを通過した画像の位置を微調整することができる。このミラー調整部２１１を用いて、被写体の像の位置と単板カラー撮像素子３０１の画素の相対的な位置が、フィルタ２０７ｂを通過したものに対して１／２画素ピッチ分だけ上下左右にずれた位置となるようミラーの角度を微調整しておく。
【００５４】
図１４に、各結像面の画素位置と被写体像の位置の相対関係を示す。結像面ｂの被写体像は、結像面ａの被写体像に対して、上に１／２画素ピッチ、左に１／２画素ピッチずれた位置にある。
【００５５】
カメラ部３０”のプロセッサ３０４に構成した画像処理部３０６は、図１５に示すように、幾何変換部３０６Ａ、信号値補正部３０６Ｂ、広Ｄレンジ信号処理部３０６Ｃ、色変換処理部３０６Ｄ、解像度変換処理部３０６Ｅ、出力画像合成部３０６Ｆとから成り、必要に応じてこれらの処理を組み合わせて所望の出力画像データを得るように予め設定しておくことができるものである。
【００５６】
即ち、単板カラー撮像素子３０１からの画像データは、結像光学系１０’及び分岐光学系２０'''によって発生した被写体の歪みとシェーディングを、画像処理部３０６の幾何変換部３０６Ａ及び信号値補正部３０６Ｂにおいて各結像面毎に補正処理される。これにより、歪みとシェーディングの無い被写体像のデータが得られる。フィルタ２０７ｂ及びフィルタ２０７ｃを通過した画像データからは、６バンドのマルチスペクトル画像データを得ることができる。これを、画像処理部３０６の色変換処理部３０６Ｄにて所定アルゴリズムによる色変換処理を行うことで、被写体の正確な色情報を得ることができる。さらに、フィルタ２０７ｄを通過した画像データと先の６バンド画像データとを組み合わせて処理することで、白飛びの無い画像データが得られる。フィルタ２０７ａを通過した画像データとフィルタ２０７ｂを通過した画像データとは、図１４に示すように、互いに１／２画素ピッチずれているので、これを画像処理部３０６の解像度変換処理部３０６Ｅにて合成することで、高解像度の画像データに変換処理する。このようにすることにより、高解像度で白飛びのない正確な色再現がなされた画像データを得ることができる。
【００５７】
なお、色変換を行う際の情報、例えば分岐光学系２０'''の分光特性データや再現照明光データ、等色関数データ、被写体の特性データ等は、情報記憶部２１０に記憶させておき、必要に応じて情報記憶部２１０から読み出して演算に用いるようにしても良い。
【００５８】
また、本実施形態では、画像処理部３０６をカメラ部３０”内部に搭載したが、カメラ部３０”の図示しない外部出力端子から出力された画像信号をパーソナルコンピュータ等の電子計算機に取り込み、電子計算機上のプログラムによってこれらの処理を行わせるシステムとして構成しても良い。
【００５９】
［第４実施形態］
図１６（Ａ）は、４分岐光学系２０''''を用いた本発明の第４実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００６０】
破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、図１６（Ｂ）のように４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが挿入できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。
【００６１】
なお、本実施形態では、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄとして、それぞれ電気信号により異なる複数の透過波長特性を切り替ることが可能な波長チューナブルフィルタａ〜ｄを装着する。これらの波長チューナブルフィルタは、電気信号により、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような特性や、透過率５％のＮＤフィルタの特性に切り替えることができる。これら４つのチューナブルフィルタは、フィルタ制御部２１２に接続され、該フィルタ制御部２１２は、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６２】
さらに、本実施形態では、フィルタ特性の設定とプロセッサ３０４での処理モードとを、ユーザが選択して設定できるモード選択部２１３が設けられている。このモード選択部２１３も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６３】
そしてさらに、分岐光学系２０''''の折り返しミラーには、電気信号により当該折り返しミラーの角度を微調整できるミラー駆動制御部２１４が設けられている。このミラー駆動制御部２１４も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。なお、図１６（Ａ）では、紙面の都合上、ミラー駆動制御部２１４が１つしか示されていないが、ミラー駆動制御部２１４はフィルタ２０７ａ〜２０７ｄに対応して４つ設けられている。これらをミラー駆動制御部ａ、ミラー駆動制御部ｂ、ミラー駆動制御部ｃ、ミラー駆動制御部ｄと記す。
【００６４】
またさらに、分岐光学系２０''''には、外部センサを接続可能な外部センサ端子２１５が設けられている。この外部センサ端子２１５も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６５】
また、液晶画面３０５は、４色のＬＥＤを光源とする面順次方式のＬＣＤパネルを使用した高色域液晶画面としている。この高色域液晶画面は、３原色のものよりも色の再現範囲が広いもので、３原色ディスプレイで正確に表示できない鮮やかな色を表示することができる。
【００６６】
このような構成の本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置は、ユーザの設定する動作モードによって異なる動作をする。動作モードとしては、解像度優先モード、ダイナミックレンジ優先モード、色再現性優先モードの３つがあり、ユーザはこれらのモードをモード選択部２１３を操作することで選択することができる。以下、各モード毎に動作を説明する。
【００６７】
まず、解像度優先モードについて説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３で解像度優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「解像度優先モード」であることを表示する。これは、文字として表示しても、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１７（Ａ）は、撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「解像度優先」という文字を表示している。図１７（Ｂ）は図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００６８】
この解像度優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、波長チューナブルフィルタａ，波長チューナブルフィルタｂ，波長チューナブルフィルタｃ，及び波長チューナブルフィルタｄをそれぞれＮＤフィルタの透過率最大に設定する。
【００６９】
次に、ミラー駆動制御部２１４（ミラー駆動制御部ａ，ミラー駆動制御部ｂ，及びミラー駆動制御部ｃ）に制御信号を送り、折り返しミラーの角度を調整させる。即ち、ミラー駆動制御部ａには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して右に１／２画素ピッチ、上に１／２画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラー２０３ａの角度を調整させる。ミラー駆動制御部ｂには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して左に１／２画素ピッチ、上に１／２画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラー２０３ｂの角度を調整させる。ミラー駆動制御部ｃには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して上に１画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラーｃ（図示せず）の角度を調整させる。
【００７０】
この様子を、図１８（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。ＲＧＢのカラーフィルタアレイの配列を図１８（Ａ）に示す。このうち、解像度に大きく寄与するのがＧ画素であるので、ここではＧ画素について注目する。図１８（Ｂ）にＧ画素のみ取り出した配置を示す。被写体の画像と各画素の相対的な位置関係を先に述べたように折り返しミラーを調整したため、被写体像位置を合わせるためには先に述べたずれの方向と逆向きに画素位置を動かして合成すれば良い。フィルタ２０７ａとフィルタ２０７ｄの画素の位置関係は、被写体が右上に１／２画素ピッチずらしてあるので、図１８（Ｃ）に示すように、フィルタ２０７ａの画素をフィルタ２０７ｄの画素に対して１／２画素ピッチ左下に移動する。同様に、フィルタ２０７ｂの画素はフィルタ２０７ｄの画素に対して１／２画素ピッチ右下に、フィルタ２０７ｃの画素はフィルタ２０７ｄの画素に対して１画素ピッチ下に移動する。このようにして画素をそれぞれ移動して合成することにより、図１８（Ｄ）に示すような画素ピッチでの解像度を得ることができる。
【００７１】
なお、この解像度優先モードから他のモードに切り替えられた時には、プロセッサ３０４は、ミラー駆動制御部２１４に各折り返しミラーを元の位置に戻すよう制御信号を送る。
【００７２】
このようにして、解像度優先モードの場合は、解像度を大幅に改善することができる。
【００７３】
次に、ダイナミックレンジ優先モードでの動作を説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３でダイナミックレンジ優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「ダイナミックレンジ優先モード」であることを表示する。これは文字として表示しても良いし、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。図１７（Ｃ）は撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「ＤＲ優先」という文字を表示している。図１７（Ｄ）は、図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００７４】
このダイナミックレンジ優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、フィルタ２０７ａ（波長チューナブルフィルタａ）を透過率１００％（最大透過率）のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｂ（波長チューナブルフィルタｂ）を透過率１０％のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｃ（波長チューナブルフィルタｃ）を透過率１％のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｄ（波長チューナブルフィルタｄ）を透過率０．１％のＮＤフィルタにそれぞれ設定する。そして、該プロセッサ３０４内の画像処理部３０６により、フィルタ２０７ｂを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１０倍に、フィルタ２０７ｃを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１００倍に、フィルタ２０７ｄを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１０００倍にして、それぞれを合成するというような処理を行うことで、ダイナミックレンジを大幅に改善することができる。
【００７５】
次に、色再現性優先モードについて説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３で色再現性優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「色再現性優先モード」であることを表示する。これは文字として表示しても、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ｅ）及び（Ｆ）に示す。図１７（Ｅ）は、撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「色再現優先」という文字を表示している。図１７（Ｆ）は図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００７６】
この色再現性優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、フィルタ２０７ａ（波長チューナブルフィルタａ）を図１９（Ａ）に示すような櫛形の波長特性に、フィルタ２０７ｂ（波長チューナブルフィルタｂ）は図１９（Ｂ）、フィルタ２０７ｃ（波長チューナブルフィルタｃ）は図１９（Ｃ）、フィルタ２０７ｄ（波長チューナブルフィルタｄ）は図１９（Ｄ）にそれぞれ示した波長透過特性に設定する。
【００７７】
また、外部センサ端子２１５には照明検出センサ５０が電気的に接続される。用いる照明検出センサ５０は、照明光の照度、色温度、スペクトルなどの検出を行うことができる物である。
【００７８】
プロセッサ３０４内の画像処理部３０６は、図１５に示すように色変換処理部３０６Ｄを含み、該色変換処理部３０６Ｄは特に図示はしていないが、上記照明検出センサ５０からのデータを記憶する照明データ記憶部を持っている。また、該色変換処理部３０６Ｄは、表示系のデバイスプロファイルを複数記憶する表示デバイス特性記憶部（図示せず）を持ち、色再現画像を表示する外部モニタのプロファイルやカメラ部３０”に装着されている液晶画面３０５としての高色域液晶画面のプロファイルが記憶されている。
【００７９】
この色再現性優先モードでは、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄの各フィルタは、前述のような波長透過特性に設定されているので、図１９（Ｅ）に示す単板カラー撮像素子３０１の元の感度特性に各フィルタの特性がかかり、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄの各フィルタを通過した画像データの各バンドに対応する分光感度は、図１９（Ｆ）乃至（Ｉ）に示す分光感度を持つ。そして、これらの特性で同時に撮影が行われるので、図１９（Ｊ）に示す分光感度を持つ１２バンドのマルチスペクトル画像撮影装置を構成できる。
【００８０】
これら１２バンドのデータと、色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない照明データ記憶部に記憶されている撮影時の照明光のデータと、同じく色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない表示デバイス特性記憶部に記憶されている広色域液晶画面のプロファイルとを基に、色変換処理部３０６Ｄ内では色変換処理を行い、高色域液晶画面である液晶画面３０５に表示することで、実物の色を正確に液晶画面３０５上に表示することができる。
【００８１】
なお、色変換処理としては、上記特許文献１に開示されているような方法を用いることにより正確な色再現画像を得ることができる。また、４原色の高色域液晶画面へ出力する信号への変換処理は、特開２０００−２５３２６３号公報に記載されている手法を用いることができる。
【００８２】
なお、図１６（Ａ）では、外部センサ端子２１５は分岐光学系２０''''に備えられているが、カメラ部３０”あるいは結像光学系１０’に設けるように構成しても良い。また、照明検出センサ５０が接続されていない場合は、色変換処理部３０６Ｄに予め設定されている照明条件を照明検出センサ５０からの情報と同様に扱うことで色再現処理を行うことができる。また、外部モニタに表示するための色変換処理の際には、色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない表示デバイス特性記憶部に記憶されている外部モニタのプロファイルのうちから該当するモニタのプロファイルを選択して色変換処理を行うことで、より正確な色再現画像の表示が可能である。ここでは、色域のうちのより広い範囲の色を表示できるように４原色のＬＥＤを用いた高色域液晶画面を用いたが、撮影対象となる被写体の色が色域の中の比較的狭い範囲に分布しているような場合は３原色の液晶画面を用いても正確な色を再現することができる。
【００８３】
以上、３つのモードについて動作を説明したが、動作モードについては上記３つに限定されるものではなく、解像度とダイナミックレンジを優先するとか、解像度とダイナミックレンジと色再現性のそれぞれに重み係数を設定して処理を複合的に行うようにしても良い。
【００８４】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００８５】
例えば、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''を、結像光学系１０，１０’とカメラ部３０，３０’，３０”との間に装脱可能なものとして説明したが、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''と結像光学系１０，１０’とを一体的に構成し、カメラ部３０，３０’，３０”に対して装脱可能な形態としても良いし、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''とカメラ部３０，３０’，３０”とを一体的に構成し、結像光学系１０，１０’に対して装脱可能な形態としても良い。また、結像光学系１０，１０’、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''、及びカメラ部３０，３０’，３０”を一体的な構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図、（Ｂ）は第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用する分岐光学系の一例を示す図であり、（Ｃ）は第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置において得られる各バンドの分光感度特性を示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用するバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用する単板カラー撮像素子の分光感度特性を示す図である。
【図４】第１実施形態における画像合成の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を実施することができるカメラシステムを示す図である。
【図６】第１実施形態において４色撮像素子を用いた場合の撮影原理を説明するための図である。
【図７】第１実施形態の変形例１を実施することができるカメラシステムの一例を示す図である。
【図８】第１実施形態の変形例１に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【図９】第１実施形態の変形例２に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１実施形態の変形例２における液晶画面の表示例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１２】第２実施形態における画像合成の原理を説明するための図である。
【図１３】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１４】第３実施形態における解像度処理の原理を説明するための図である。
【図１５】第３実施形態における画像処理部の構成例を示す図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の第４実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１７】（Ａ）乃至（Ｆ）はそれぞれ第４実施形態における液晶画面の表示例を示す図である。
【図１８】第４実施形態の解像度優先モードにおける処理の原理を説明するための図である。
【図１９】第４実施形態の色再現優先モードにおける撮影の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１０’…結像光学系、 ２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''…分岐光学系、 ３０，３０’，３０”…カメラ部、 ５０…照明検出センサ、 １０１…レンズ制御部、 １０２…レンズ側端子、 ２０１…コリメートレンズ、 ２０２ａ，２０２ｂ…ミラー、 ２０３ａ，２０３ｂ…折り返しミラー、 ２０４…結像レンズ、 ２０５，２０５ａ，２０５ｂ…フィルタ装着部、 ２０６ａ，２０６ｂ…マスク、 ２０７ａ〜２０７ｄ…各フィルタ、 ２０８…レンズ側中継端子、 ２０９…カメラ側中継端子、 ２１０…情報記憶部、 ２１１…ミラー調整部、 ２１２…フィルタ制御部、 ２１３…モード選択部、 ２１４…ミラー駆動制御部、 ２１５…外部センサ端子、 ３０１…単板カラー撮像素子、 ３０２…レンズマウント、 ３０３…カメラ側端子、 ３０４…プロセッサ、 ３０５…液晶画面、 ３０５Ａ…接続されている分岐光学系種類の表示部、 ３０５Ｂ…フィルタ１に装着されているフィルタ種類の表示部、 ３０５Ｃ…フィルタ２に装着されているフィルタ種類の表示部、 ３０５Ｄ…撮影モードの表示部、 ３０６…画像処理部、 ３０６Ａ…幾何変換部、 ３０６Ｂ…信号値補正部、 ３０６Ｃ…広Ｄレンジ信号処理部、 ３０６Ｄ…色変換処理部、 ３０６Ｅ…解像度変換処理部、 ４０１…一次結像面、 ４０２ａ，４０２ｂ…分割結像面。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置に、及び、そのようなマルチスペクトル画像撮影装置を構成するために結像光学系とカラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いられるアダプタレンズに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被写体の忠実な色再現を行なうために、４バンド以上の画像撮影が可能なマルチスペクトル画像撮影装置を用いて被写体のより詳細な分光情報を画像として取得・記録する方法が提案されている。
【０００３】
４バンド以上の画像撮影装置は、例えば特許文献１乃至４などに開示されている。
【０００４】
特許文献１には、複数の光学バンドパスフィルタを円周上に並べた回転フィルタを用いて時分割でマルチバンド撮影する装置が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、分光波長帯域を多分割するフィルタを用いて簡易にマルチバンド撮影する装置が開示されている。
【０００６】
そして、特許文献３や特許文献４には、同時に多バンドの撮影が可能なマルチスペクトルカメラの構成が開示されている。
【特許文献１】特開平９−１７２６４９号公報
【特許文献２】特開２００２−２９６１１４号公報
【特許文献３】特開２００３−２３６４３号公報
【特許文献４】特開２００３−８７８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に開示されている方式では、フィルタの回転に同期して面順次で各バンドの撮影を行うため、１枚のマルチバンド画像を撮影するためには、一定時間を要し、動きのある被写体の撮影には不向きである。
【０００８】
また、上記特許文献２に開示されている方式においては、フィルタを交換するという作業が必要であり、これを自動化するためには、マルチスペクトル撮影専用のシステムが必要である。
【０００９】
そして、上記特許文献３や上記特許文献４においては、マルチバンド撮影専用のカメラであり、従来のＲＧＢの３バンドカメラと比較すると感度や解像度を犠牲にした撮影しか行うことができないという課題がある。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、従来のＲＧＢによるカラー画像システムを用いて容易に構成することができるマルチバンド撮影装置及びそのためのアダプタレンズを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のマルチスペクトル画像撮影装置の一態様は、４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置において、
結像光学系と、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系と、
上記分割結像面に結像位置を持つカラー画像撮像手段を含むカメラ部と、
を具備することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のアダプタレンズの一態様は、結像光学系と、カラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いるアダプタレンズにおいて、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を持ち、
分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
該光学フィルタのうち少なくとも１つの特性は上記カメラ部に備えられたカラー画像を撮影できる撮像系の各原色の分光感度特性を波長領域において分割するような櫛形特性であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、通常のＲＧＢカメラの撮影光学系の光路中に着脱可能な光路分岐部を挿入しマルチバンド撮影を可能としたマルチスペクトル画像撮影装置及びそのためのアダプタレンズを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態］
図１（Ａ）は、本発明の第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００１６】
本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置は、結像光学系１０と、この結像光学系１０による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系２０と、上記分割結像面に結像位置を持つ単板カラー撮像素子３０１を含むカメラ部３０と、から構成されている。即ち、図示しない被写体からの光が結像光学系１０及び分岐光学系２０を通してカメラ部３０の単板カラー撮像素子３０１に結像される。
【００１７】
ここで、上記分岐光学系２０の一例を図１（Ｂ）に示し、その働きを説明する。即ち、上記分岐光学系２０は、コリメートレンズ２０１、ミラー２０２ａ，２０２ｂ、折り返しミラー２０３ａ，２０３ｂ、結像レンズ２０４から構成される。同図に図示しない結像光学系１０によって一次結像面４０１に被写体像が結像していると、その像はコリメートレンズ２０１により平行光となり、ミラー２０２ａ，ミラー２０２ｂによって２つの平行光束に分割される。この分割された光束はそれぞれ折り返しミラー２０３ａ、折り返しミラー２０３ｂによって折り返され、フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂを通り結像レンズ２０４によって分割結像面４０２ａ、分割結像面４０２ｂに結像する。フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂに何もなければ、分割結像面４０２ａ、分割結像面４０２ｂには同じ像が結像することになる。マスク２０６ａ，２０６ｂは、分岐した光路のそれぞれの像が結像面において重なり合うことを防ぐために用いられる。
【００１８】
本実施の形態においては、図１（Ａ）に示した単板カラー撮像素子３０１が、図１（Ｂ）の分割結像面４０２ａ，４０２ｂに位置するよう構成されている。
【００１９】
また、図１（Ａ）に示すように、フィルタ装着部２０５ａ，２０５ｂにはそれぞれフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂが装着されている。従って、単板カラー撮像素子３０１の上半分には、フィルタ２０７ａを通過した像が結像し、下半分にはフィルタ２０７ｂを通過した像が結像する。
【００２０】
このとき用いるフィルタ２０７ａ，２０７ｂは、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような櫛型形状の分光透過率を有するバンドパスフィルタである。ここで、カラー撮像素子として、各画素にＲＧＢのカラーフィルタがベイヤ配列状に配置された単板カラー撮像素子３０１を使用しており、各々のＲＧＢフィルタにおける分光透過率は、図３に示すような分光形状を持つ。これに対して、フィルタ２０７ａ，２０７ｂとしてのバンドパスフィルタは、前述のような櫛型形状の分光透過率を有しており、図３に示すＲＧＢの波長帯域のそれぞれ約半分の帯域の光を通すようなものとなっている。従って、図４に示すように、単板カラー撮像素子３０１から読み出された画像信号を上下半分に分け、合成することで、６バンドのカラー画像撮影が実現できる。図１（Ｃ）に、上記６バンドの分光感度特性を示す。６バンドの合成は、カメラ部３０の内部の図示しないプロセッサで行っても良いし、撮影された画像データをパーソナルコンピュータ等に転送してソフトウェア処理で行うようにしても良い。
【００２１】
これにより、図５に示すようなレンズマウント３０２により結像光学系１０とカメラ部３０とが分離できるタイプの一般的なカラーカメラシステム、例えば一眼レフレックスカメラや、レンズ交換式のＴＶカメラ、デジタルカメラ等において、フィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂを搭載した分岐光学系２０を、アダプタレンズとして、結像光学系１０とカメラ部３０との間に結合することで、容易に６バンド化することができる。
【００２２】
なお、本実施形態では、赤外カットフィルタを用いていないが、これにより赤のより長波長の画像データを取得することができる。この波長は、種々の観察において有効な波長領域である。しかしながら、可視光のみで十分な用途に応じて、赤外カットフィルタを用いる等の処置を講ずることはことは、本発明の意図を逸脱するものではない。
【００２３】
また、本実施形態においては、単板カラー撮像素子３０１として、ＲＧＢの３色のカラーフィルタアレイを持つ単板カラー撮像素子を例に取ったが、３色に限定されるものではなく、４色あるいはそれ以上の色のカラーフィルタアレイを持つ撮像素子でも良い。ここで、４色のカラーフィルタアレイの場合のマルチバンド撮影の原理について、図６（Ａ）乃至（Ｆ）を用いて説明する。図６（Ａ）は４色カラーフィルタアレイの各色に対応した画素の分光感度を示した図である。このようなカラー撮像素子を用いる場合のフィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂの波長透過特性を図６（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。これらの特性を図６（Ａ）の分光感度特性と掛け合わせたものを図６（Ｄ）及び（Ｅ）に示す。各４バンドずつの画像データを取得することができ、合わせて図６（Ｆ）に示すような８バンドの画像データを取得することが可能なマルチスペクトル撮像装置を構成することができる。
【００２４】
また、カラー化のための撮像素子の構造はカラーフィルタアレイに限定されるものではなく、３板式あるいは４板式のカラー撮像ユニットを用いても良いことは勿論である。
【００２５】
［第１実施形態の変形例１］
図７及び図８を参照して、第１実施形態の変形例を説明する。
【００２６】
レンズマウント３０２を持つカメラシステムにおいては、図７に示すように、結像光学系１０’内部に絞りやフォーカス等を制御するためのレンズ制御部１０１を持ち、カメラ部３０’側と該レンズ制御部１０１との通信を行うための端子（レンズ側端子１０２、カメラ側端子３０３）を備えるものがある。これらは、結像光学系１０’とカメラ部３０’との間に分岐光学系２０を装着すると、カメラ部３０’側でレンズ未装着と判定されてしまい、正常動作しなかったり、場合によっては全く動作しないことがある。
【００２７】
そこで、図８に示すように、そのようなカメラシステムに対応できるように、分岐光学系も、同様の端子（レンズ側中継端子２０８、カメラ側中継端子２０９）を設けた分岐光学系２０’とする。このような構成の分岐光学系２０’であれば、結像光学系１０’とカメラ部３０’との間に装着することによりカメラ側端子３０３とレンズ側端子１０２とを電気的に接続することができ、カメラ部３０’を正常に動作させることができる。
【００２８】
また、分岐光学系２０’内部に、カメラ側中継端子２０９に電気的に接続可能な情報記憶部２１０を更に設けても良い。これにより、カメラ部３０’側のプロセッサ３０４に、分岐光学系２０’が装着されていることを認識させ、単板カラー撮像素子３０１からの信号処理を、通常撮影のための処理からマルチバンド撮影のための処理に切り替えることができる。ここで、情報記憶部２１０に記録される情報としては、分岐光学系２０’の型番、装着されているフィルタ２０７ａ，２０７ｂの種類や特性、接続されるカメラ部３０’の単板カラー撮像素子３０１の分光感度特性、絞り及びフォーカス位置に関する情報が含まれる。なお、この情報記憶部２１０は、電気的なスイッチや半導体メモリによって構成される。
【００２９】
また、カメラ部３０’は、プロセッサ３０４で処理された画像出力、情報記憶部２１０に記憶されている諸情報等を外部に出力する外部出力端子を有していても良い。
【００３０】
［第１実施形態の変形例２］
次に、図９を参照して、第１実施形態の別の変形例を説明する。
【００３１】
図９に示すように、分岐光学系２０’内部にて分岐された一方のフィルタ装着部（例えばフィルタ装着部２０５ｂ）にはフィルタを入れずに、もう一方のフィルタ装着部（例えばフィルタ装着部２０５ａ）にのみフィルタ（この場合はフィルタ２０７ａ）を装着する。ここで用いるフィルタ２０７ａは、図２（Ａ）に示す特性を持つフィルタとする。これにより、同じ６バンドであっても、狭帯域のＲ１，Ｇ１，Ｂ１と広帯域のＲ２，Ｇ２，Ｂ２という構成になり、光の利用効率が良くなるので合成される再現画像のＳＮＲが向上する。
【００３２】
また、カメラ部３０”は、液晶画面３０５を備え、単板カラー撮像素子３０１からの信号をプロセッサ３０４を通して表示可能な信号に変換し、リアルタイムで表示することができる。これにより、単板カラー撮像素子３０１が現在捉えている被写体の画像を確認できるので、フォーカスや画角、露出等の調整を行うことができる。
【００３３】
即ち、カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、分岐光学系２０’が接続されていない場合には、通常のカメラモードで動作して、単板カラー撮像素子３０１から得られる画像データ全体をそのままカラー画像として出力画像を形成し、液晶画面３０５に表示できるデータ形式に変換して、液晶画面３０５に出力する。
【００３４】
これに対して、分岐光学系２０’が接続されている場合には、プロセッサ３０４は、その情報記憶部２１０に記録されている情報を読み出して、フィルタ装着部２０５ｂにフィルタが装着されていないことを認識し、単板カラー撮像素子３０１の対応する分割された結像位置（この場合は分割結像面４０２ｂ）のみから画像データを読み出して出力画像を形成し、液晶画面３０５に表示できるデータ形式に変換して、液晶画面３０５に出力する。これにより、通常のカメラモードと同じように位置決め等を行うことができる。
【００３５】
また、液晶画面３０５には、現在、分岐光学系２０’が接続されていることを表示する。これは、文字として表示しても良いし、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に、これらの情報表示の様子を図示する。即ち、図１０（Ａ）は文字表示とした場合であり、接続されている分岐光学系種類の表示部３０５Ａに「２分岐」を表示している。図１０（Ｂ）は、これらを図形表示した場合である。これらの情報は、単板カラー撮像素子３０１で捉えた被写体の画像に相当する出力画像データにスーパーインポーズ表示することで実現する。
【００３６】
さらに、分岐光学系２０’に装着されているフィルタ種類についても、液晶画面３０５上に表示を行うようにしても良い。即ち、図１０（Ａ）は、フィルタ１に装着されているフィルタ種類の表示部３０５Ｂに「１無」を表示し、フィルタ２に装着されているフィルタ種類の表示部３０５Ｃに「２ＢＰＦ」を表示している。図１０（Ｂ）は、これらを図形表示した場合である。
【００３７】
なお、ここでは、フィルタ装着部２０５ｂにはフィルタを入れない例を示したが、分岐された他方の光路と光路長を合わせるためのガラス板等を装着しても良い。
【００３８】
［第２実施形態］
上記第１実施形態は２分岐であるが、同様の構成で４分岐光学系２０’を構成することが可能である。本発明の第２実施形態として、４分岐光学系２０’を使用する例を説明する。
【００３９】
図１１（Ａ）は、４分岐光学系２０”を用いた本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。また、図１１（Ｂ）は、フィルタ装着部２０５をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ｂ）に示すように、４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが装着できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。
【００４０】
フィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂは、図１（Ａ）で用いた物と同じ物を用いる。フィルタ２０７ｃは素通しのガラス板、フィルタ２０７ｄは透過率５％のＮＤフィルタを用いる。結像光学系１０’を通った光束は、分岐光学系２０”で４つに分岐され、フィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄをそれぞれ通って、結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄにそれぞれ結像する。
【００４１】
カメラ部３０”は、液晶画面３０５を備え、単板カラー撮像素子３０１からの信号をプロセッサ３０４を通して表示可能な信号に変換し、リアルタイムで表示することができる。これにより、単板カラー撮像素子３０１が現在捉えている被写体の画像を確認できるので、フォーカスや画角、露出等の調整を行うことができる。即ち、カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、分岐光学系２０”が接続されている場合、その情報記憶部２１０に記録されている情報を読み出して、フィルタ２０７ｃが素通しのフィルタであることを認識し、単板カラー撮像素子３０１のフィルタ２０７ｃに対応する分割された結像位置である結像面ｃの画像データを読み出して、液晶画面３０５に表示する。これにより、通常のカメラモードと同じように位置決め等を行うことができる。
【００４２】
図１２は、単板カラー撮像素子３０１から得られる各結像面の画像の様子を表す図である。上記第１実施形態と同様に、結像面ａの画像と結像面ｂの画像とを合成することにより、図１（Ｃ）に示した６バンドのマルチスペクトル画像を得ることができる。
【００４３】
また、結像面ｃには、フィルタ２０７ｃ（素通しのガラス板）を通過した画像が得られるため、先の６バンドと図３に示した３バンドの特性とを合わせた９バンドの画像データとして扱うことができる。
【００４４】
さらに、結像面ｄでは、透過率５％のＮＤフィルタを通過した光が結像するため、結像面ｃでハレーションを起こしてしまうような非常に明るい部分が画面中に含まれる場合でも、白飛びしない画像データが得られる。これを、先の９バンドを合成処理して得られた再現画像における白飛びした部分を補うように合成することで、画面中に明るい部分が有っても白飛びしないカラー画像を得ることができる。
【００４５】
なお、ここではＮＤフィルタのみを使用したが、先のフィルタ２０７ａ，２０７ｂに用いた櫛形バンドパスフィルタとＮＤフィルタとを組み合わせて用いても良い。例えば、フィルタ２０７ａ，２０７ｂは同じ構成として、フィルタ２０７ｃとして、フィルタ２０７ａに用いた櫛形フィルタとＮＤフィルタを併用、フィルタ２０７ｄとしてフィルタ２０７ｂに用いた櫛形バンドパスフィルタとＮＤフィルタを併用するという構成にして、フィルタ２０７ａとフィルタ２０７ｃの画像を合成、フィルタ２０７ｂとフィルタ２０７ｄの画像を合成することで、白飛びの無い６バンドのマルチスペクトル画像を得ることができる。
【００４６】
なお、ＮＤフィルタの入った画像とＮＤフィルタの入っていない画像の合成手法については、ＮＤフィルタの入っていない画像のハレーション部分にＮＤフィルタの入った画像を合成したり、ＮＤフィルタの透過率に対応して信号値に係数を掛けて足し合わせることによって合成するといったような、一般的な合成手法を用いることができる。ＮＤフィルタの透過率については５％に限定されるものではなく、用途に最適な透過率のものを用いて構成しても良い。
【００４７】
また、本実施形態では、フィルタ２０７ｃとして素通しのガラス板を用いているが、これは波長のフィルタリング特性を持たないということを意味しており、ここに何も挿入しない構成としても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
［第２実施形態の変形例］
本第２実施形態の変形例を、引き続き図１１（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明する。
【００４９】
本変形例では、フィルタ装着部２０５に装着する各フィルタ２０７ａ〜２０７ｄを、撮影対象や用途に応じてユーザが交換可能であることを特徴とする。交換したフィルタの情報は、情報記憶部２１０にユーザがフィルタのモードとして記録することができる。カメラのプロセッサ３０４では、このモード情報を基に、色再現処理を行う。これにより、用途毎に、より正確な色再現処理を行うことが可能となる。
【００５０】
なお、図１１（Ａ）では、情報記憶部２１０は分岐光学系２０”内部に構成しているが、カメラ部３０”あるいは結像光学系１０’内部に持つように構成しても良い。
【００５１】
［第３実施形態］
図１３（Ａ）は、４分岐光学系２０'''を用いた本発明の第３実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００５２】
破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、図１３（Ｂ）のように４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが装着できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。なお、本実施形態では、フィルタ２０７ａ及びフィルタ２０７ｂには何も装着しないものとし、フィルタ２０７ｃには図２（Ａ）に示すような特性を持つ櫛形バンドパスフィルタを用い、フィルタ２０７ｄには透過率５％のＮＤフィルタを用いる。
【００５３】
また、本実施形態に用いる４分岐光学系２０'''は、図１３（Ａ）に示すように、ミラーの角度を微調整して固定することができるミラー調整部２１１を持つ。本実施形態では、このミラー調整部２１１として、フィルタ２０７ｂを通過する光束の角度を微調整可能なミラー調整部２１１を持つものとする。これにより、結像面ｂ上におけるフィルタ２０７ｂを通過した画像の位置を微調整することができる。このミラー調整部２１１を用いて、被写体の像の位置と単板カラー撮像素子３０１の画素の相対的な位置が、フィルタ２０７ｂを通過したものに対して１／２画素ピッチ分だけ上下左右にずれた位置となるようミラーの角度を微調整しておく。
【００５４】
図１４に、各結像面の画素位置と被写体像の位置の相対関係を示す。結像面ｂの被写体像は、結像面ａの被写体像に対して、上に１／２画素ピッチ、左に１／２画素ピッチずれた位置にある。
【００５５】
カメラ部３０”のプロセッサ３０４に構成した画像処理部３０６は、図１５に示すように、幾何変換部３０６Ａ、信号値補正部３０６Ｂ、広Ｄレンジ信号処理部３０６Ｃ、色変換処理部３０６Ｄ、解像度変換処理部３０６Ｅ、出力画像合成部３０６Ｆとから成り、必要に応じてこれらの処理を組み合わせて所望の出力画像データを得るように予め設定しておくことができるものである。
【００５６】
即ち、単板カラー撮像素子３０１からの画像データは、結像光学系１０’及び分岐光学系２０'''によって発生した被写体の歪みとシェーディングを、画像処理部３０６の幾何変換部３０６Ａ及び信号値補正部３０６Ｂにおいて各結像面毎に補正処理される。これにより、歪みとシェーディングの無い被写体像のデータが得られる。フィルタ２０７ｂ及びフィルタ２０７ｃを通過した画像データからは、６バンドのマルチスペクトル画像データを得ることができる。これを、画像処理部３０６の色変換処理部３０６Ｄにて所定アルゴリズムによる色変換処理を行うことで、被写体の正確な色情報を得ることができる。さらに、フィルタ２０７ｄを通過した画像データと先の６バンド画像データとを組み合わせて処理することで、白飛びの無い画像データが得られる。フィルタ２０７ａを通過した画像データとフィルタ２０７ｂを通過した画像データとは、図１４に示すように、互いに１／２画素ピッチずれているので、これを画像処理部３０６の解像度変換処理部３０６Ｅにて合成することで、高解像度の画像データに変換処理する。このようにすることにより、高解像度で白飛びのない正確な色再現がなされた画像データを得ることができる。
【００５７】
なお、色変換を行う際の情報、例えば分岐光学系２０'''の分光特性データや再現照明光データ、等色関数データ、被写体の特性データ等は、情報記憶部２１０に記憶させておき、必要に応じて情報記憶部２１０から読み出して演算に用いるようにしても良い。
【００５８】
また、本実施形態では、画像処理部３０６をカメラ部３０”内部に搭載したが、カメラ部３０”の図示しない外部出力端子から出力された画像信号をパーソナルコンピュータ等の電子計算機に取り込み、電子計算機上のプログラムによってこれらの処理を行わせるシステムとして構成しても良い。
【００５９】
［第４実施形態］
図１６（Ａ）は、４分岐光学系２０''''を用いた本発明の第４実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【００６０】
破線の楕円で示したフィルタ装着部２０５の部分は、図１１（Ａ）及び（Ｂ）と同様に、図１６（Ｂ）のように４分岐した光路のそれぞれに対応する位置にフィルタが挿入できるような構成である。分岐された光路をそれぞれａ，ｂ，ｃ，ｄとし、対応するフィルタをフィルタ２０７ａ，フィルタ２０７ｂ，フィルタ２０７ｃ，フィルタ２０７ｄと、また、対応する単板カラー撮像素子３０１上の結像位置をそれぞれ結像面ａ，結像面ｂ，結像面ｃ，結像面ｄとする。
【００６１】
なお、本実施形態では、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄとして、それぞれ電気信号により異なる複数の透過波長特性を切り替ることが可能な波長チューナブルフィルタａ〜ｄを装着する。これらの波長チューナブルフィルタは、電気信号により、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すような特性や、透過率５％のＮＤフィルタの特性に切り替えることができる。これら４つのチューナブルフィルタは、フィルタ制御部２１２に接続され、該フィルタ制御部２１２は、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６２】
さらに、本実施形態では、フィルタ特性の設定とプロセッサ３０４での処理モードとを、ユーザが選択して設定できるモード選択部２１３が設けられている。このモード選択部２１３も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６３】
そしてさらに、分岐光学系２０''''の折り返しミラーには、電気信号により当該折り返しミラーの角度を微調整できるミラー駆動制御部２１４が設けられている。このミラー駆動制御部２１４も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。なお、図１６（Ａ）では、紙面の都合上、ミラー駆動制御部２１４が１つしか示されていないが、ミラー駆動制御部２１４はフィルタ２０７ａ〜２０７ｄに対応して４つ設けられている。これらをミラー駆動制御部ａ、ミラー駆動制御部ｂ、ミラー駆動制御部ｃ、ミラー駆動制御部ｄと記す。
【００６４】
またさらに、分岐光学系２０''''には、外部センサを接続可能な外部センサ端子２１５が設けられている。この外部センサ端子２１５も、分岐光学系２０''''のカメラ側中継端子２０９とカメラ部３０”のカメラ側端子３０３とを介して、カメラ部３０”のプロセッサ３０４に接続されている。
【００６５】
また、液晶画面３０５は、４色のＬＥＤを光源とする面順次方式のＬＣＤパネルを使用した高色域液晶画面としている。この高色域液晶画面は、３原色のものよりも色の再現範囲が広いもので、３原色ディスプレイで正確に表示できない鮮やかな色を表示することができる。
【００６６】
このような構成の本実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置は、ユーザの設定する動作モードによって異なる動作をする。動作モードとしては、解像度優先モード、ダイナミックレンジ優先モード、色再現性優先モードの３つがあり、ユーザはこれらのモードをモード選択部２１３を操作することで選択することができる。以下、各モード毎に動作を説明する。
【００６７】
まず、解像度優先モードについて説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３で解像度優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「解像度優先モード」であることを表示する。これは、文字として表示しても、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ａ）及び（Ｂ）に示す。図１７（Ａ）は、撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「解像度優先」という文字を表示している。図１７（Ｂ）は図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００６８】
この解像度優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、波長チューナブルフィルタａ，波長チューナブルフィルタｂ，波長チューナブルフィルタｃ，及び波長チューナブルフィルタｄをそれぞれＮＤフィルタの透過率最大に設定する。
【００６９】
次に、ミラー駆動制御部２１４（ミラー駆動制御部ａ，ミラー駆動制御部ｂ，及びミラー駆動制御部ｃ）に制御信号を送り、折り返しミラーの角度を調整させる。即ち、ミラー駆動制御部ａには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して右に１／２画素ピッチ、上に１／２画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラー２０３ａの角度を調整させる。ミラー駆動制御部ｂには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して左に１／２画素ピッチ、上に１／２画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラー２０３ｂの角度を調整させる。ミラー駆動制御部ｃには、フィルタ２０７ｄを通過した被写体像と画素の位置関係に対して上に１画素ピッチずれた位置に結像するよう、折り返しミラーｃ（図示せず）の角度を調整させる。
【００７０】
この様子を、図１８（Ａ）乃至（Ｄ）を用いて説明する。ＲＧＢのカラーフィルタアレイの配列を図１８（Ａ）に示す。このうち、解像度に大きく寄与するのがＧ画素であるので、ここではＧ画素について注目する。図１８（Ｂ）にＧ画素のみ取り出した配置を示す。被写体の画像と各画素の相対的な位置関係を先に述べたように折り返しミラーを調整したため、被写体像位置を合わせるためには先に述べたずれの方向と逆向きに画素位置を動かして合成すれば良い。フィルタ２０７ａとフィルタ２０７ｄの画素の位置関係は、被写体が右上に１／２画素ピッチずらしてあるので、図１８（Ｃ）に示すように、フィルタ２０７ａの画素をフィルタ２０７ｄの画素に対して１／２画素ピッチ左下に移動する。同様に、フィルタ２０７ｂの画素はフィルタ２０７ｄの画素に対して１／２画素ピッチ右下に、フィルタ２０７ｃの画素はフィルタ２０７ｄの画素に対して１画素ピッチ下に移動する。このようにして画素をそれぞれ移動して合成することにより、図１８（Ｄ）に示すような画素ピッチでの解像度を得ることができる。
【００７１】
なお、この解像度優先モードから他のモードに切り替えられた時には、プロセッサ３０４は、ミラー駆動制御部２１４に各折り返しミラーを元の位置に戻すよう制御信号を送る。
【００７２】
このようにして、解像度優先モードの場合は、解像度を大幅に改善することができる。
【００７３】
次に、ダイナミックレンジ優先モードでの動作を説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３でダイナミックレンジ優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「ダイナミックレンジ優先モード」であることを表示する。これは文字として表示しても良いし、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ｃ）及び（Ｄ）に示す。図１７（Ｃ）は撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「ＤＲ優先」という文字を表示している。図１７（Ｄ）は、図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００７４】
このダイナミックレンジ優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、フィルタ２０７ａ（波長チューナブルフィルタａ）を透過率１００％（最大透過率）のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｂ（波長チューナブルフィルタｂ）を透過率１０％のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｃ（波長チューナブルフィルタｃ）を透過率１％のＮＤフィルタに、フィルタ２０７ｄ（波長チューナブルフィルタｄ）を透過率０．１％のＮＤフィルタにそれぞれ設定する。そして、該プロセッサ３０４内の画像処理部３０６により、フィルタ２０７ｂを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１０倍に、フィルタ２０７ｃを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１００倍に、フィルタ２０７ｄを通過した画像データに対しては係数を掛けて信号値を１０００倍にして、それぞれを合成するというような処理を行うことで、ダイナミックレンジを大幅に改善することができる。
【００７５】
次に、色再現性優先モードについて説明する。カメラ部３０”のプロセッサ３０４は、モード選択部２１３で色再現性優先モードが選択されたことを認識すると、液晶画面３０５上に「色再現性優先モード」であることを表示する。これは文字として表示しても、分かり易い図形を用いて表示を行っても良い。この様子を図１７（Ｅ）及び（Ｆ）に示す。図１７（Ｅ）は、撮影モードを文字として表示した場合であり、撮影モードの表示部３０５Ｄに「色再現優先」という文字を表示している。図１７（Ｆ）は図形あるいは簡略化した記号で表示した場合の例を示してある。
【００７６】
この色再現性優先モードでは、プロセッサ３０４は、まず、フィルタ制御部２１２に制御信号を送り、フィルタ２０７ａ（波長チューナブルフィルタａ）を図１９（Ａ）に示すような櫛形の波長特性に、フィルタ２０７ｂ（波長チューナブルフィルタｂ）は図１９（Ｂ）、フィルタ２０７ｃ（波長チューナブルフィルタｃ）は図１９（Ｃ）、フィルタ２０７ｄ（波長チューナブルフィルタｄ）は図１９（Ｄ）にそれぞれ示した波長透過特性に設定する。
【００７７】
また、外部センサ端子２１５には照明検出センサ５０が電気的に接続される。用いる照明検出センサ５０は、照明光の照度、色温度、スペクトルなどの検出を行うことができる物である。
【００７８】
プロセッサ３０４内の画像処理部３０６は、図１５に示すように色変換処理部３０６Ｄを含み、該色変換処理部３０６Ｄは特に図示はしていないが、上記照明検出センサ５０からのデータを記憶する照明データ記憶部を持っている。また、該色変換処理部３０６Ｄは、表示系のデバイスプロファイルを複数記憶する表示デバイス特性記憶部（図示せず）を持ち、色再現画像を表示する外部モニタのプロファイルやカメラ部３０”に装着されている液晶画面３０５としての高色域液晶画面のプロファイルが記憶されている。
【００７９】
この色再現性優先モードでは、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄの各フィルタは、前述のような波長透過特性に設定されているので、図１９（Ｅ）に示す単板カラー撮像素子３０１の元の感度特性に各フィルタの特性がかかり、フィルタ２０７ａ〜２０７ｄの各フィルタを通過した画像データの各バンドに対応する分光感度は、図１９（Ｆ）乃至（Ｉ）に示す分光感度を持つ。そして、これらの特性で同時に撮影が行われるので、図１９（Ｊ）に示す分光感度を持つ１２バンドのマルチスペクトル画像撮影装置を構成できる。
【００８０】
これら１２バンドのデータと、色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない照明データ記憶部に記憶されている撮影時の照明光のデータと、同じく色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない表示デバイス特性記憶部に記憶されている広色域液晶画面のプロファイルとを基に、色変換処理部３０６Ｄ内では色変換処理を行い、高色域液晶画面である液晶画面３０５に表示することで、実物の色を正確に液晶画面３０５上に表示することができる。
【００８１】
なお、色変換処理としては、上記特許文献１に開示されているような方法を用いることにより正確な色再現画像を得ることができる。また、４原色の高色域液晶画面へ出力する信号への変換処理は、特開２０００−２５３２６３号公報に記載されている手法を用いることができる。
【００８２】
なお、図１６（Ａ）では、外部センサ端子２１５は分岐光学系２０''''に備えられているが、カメラ部３０”あるいは結像光学系１０’に設けるように構成しても良い。また、照明検出センサ５０が接続されていない場合は、色変換処理部３０６Ｄに予め設定されている照明条件を照明検出センサ５０からの情報と同様に扱うことで色再現処理を行うことができる。また、外部モニタに表示するための色変換処理の際には、色変換処理部３０６Ｄ内の図示しない表示デバイス特性記憶部に記憶されている外部モニタのプロファイルのうちから該当するモニタのプロファイルを選択して色変換処理を行うことで、より正確な色再現画像の表示が可能である。ここでは、色域のうちのより広い範囲の色を表示できるように４原色のＬＥＤを用いた高色域液晶画面を用いたが、撮影対象となる被写体の色が色域の中の比較的狭い範囲に分布しているような場合は３原色の液晶画面を用いても正確な色を再現することができる。
【００８３】
以上、３つのモードについて動作を説明したが、動作モードについては上記３つに限定されるものではなく、解像度とダイナミックレンジを優先するとか、解像度とダイナミックレンジと色再現性のそれぞれに重み係数を設定して処理を複合的に行うようにしても良い。
【００８４】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００８５】
例えば、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''を、結像光学系１０，１０’とカメラ部３０，３０’，３０”との間に装脱可能なものとして説明したが、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''と結像光学系１０，１０’とを一体的に構成し、カメラ部３０，３０’，３０”に対して装脱可能な形態としても良いし、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''とカメラ部３０，３０’，３０”とを一体的に構成し、結像光学系１０，１０’に対して装脱可能な形態としても良い。また、結像光学系１０，１０’、分岐光学系２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''、及びカメラ部３０，３０’，３０”を一体的な構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】（Ａ）は本発明の第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図、（Ｂ）は第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用する分岐光学系の一例を示す図であり、（Ｃ）は第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置において得られる各バンドの分光感度特性を示す図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用するバンドパスフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【図３】第１実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置に使用する単板カラー撮像素子の分光感度特性を示す図である。
【図４】第１実施形態における画像合成の原理を示す図である。
【図５】本発明の実施形態を実施することができるカメラシステムを示す図である。
【図６】第１実施形態において４色撮像素子を用いた場合の撮影原理を説明するための図である。
【図７】第１実施形態の変形例１を実施することができるカメラシステムの一例を示す図である。
【図８】第１実施形態の変形例１に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【図９】第１実施形態の変形例２に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ第１実施形態の変形例２における液晶画面の表示例を示す図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１２】第２実施形態における画像合成の原理を説明するための図である。
【図１３】（Ａ）は本発明の第３実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１４】第３実施形態における解像度処理の原理を説明するための図である。
【図１５】第３実施形態における画像処理部の構成例を示す図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の第４実施形態に係るマルチスペクトル画像撮影装置の構成を示す図であり、（Ｂ）はフィルタ装着部をやや光軸寄りから見た場合の概略図である。
【図１７】（Ａ）乃至（Ｆ）はそれぞれ第４実施形態における液晶画面の表示例を示す図である。
【図１８】第４実施形態の解像度優先モードにおける処理の原理を説明するための図である。
【図１９】第４実施形態の色再現優先モードにおける撮影の原理を説明するための図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０，１０’…結像光学系、 ２０，２０’，２０”，２０'''，２０''''…分岐光学系、 ３０，３０’，３０”…カメラ部、 ５０…照明検出センサ、 １０１…レンズ制御部、 １０２…レンズ側端子、 ２０１…コリメートレンズ、 ２０２ａ，２０２ｂ…ミラー、 ２０３ａ，２０３ｂ…折り返しミラー、 ２０４…結像レンズ、 ２０５，２０５ａ，２０５ｂ…フィルタ装着部、 ２０６ａ，２０６ｂ…マスク、 ２０７ａ〜２０７ｄ…各フィルタ、 ２０８…レンズ側中継端子、 ２０９…カメラ側中継端子、 ２１０…情報記憶部、 ２１１…ミラー調整部、 ２１２…フィルタ制御部、 ２１３…モード選択部、 ２１４…ミラー駆動制御部、 ２１５…外部センサ端子、 ３０１…単板カラー撮像素子、 ３０２…レンズマウント、 ３０３…カメラ側端子、 ３０４…プロセッサ、 ３０５…液晶画面、 ３０５Ａ…接続されている分岐光学系種類の表示部、 ３０５Ｂ…フィルタ１に装着されているフィルタ種類の表示部、 ３０５Ｃ…フィルタ２に装着されているフィルタ種類の表示部、 ３０５Ｄ…撮影モードの表示部、 ３０６…画像処理部、 ３０６Ａ…幾何変換部、 ３０６Ｂ…信号値補正部、 ３０６Ｃ…広Ｄレンジ信号処理部、 ３０６Ｄ…色変換処理部、 ３０６Ｅ…解像度変換処理部、 ４０１…一次結像面、 ４０２ａ，４０２ｂ…分割結像面。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置において、
結像光学系と、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系と、
上記分割結像面に結像位置を持つカラー画像撮像手段を含むカメラ部と、
を具備することを特徴とするマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２】
上記分岐光学系は、分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項３】
上記カラー画像撮像手段は、単板カラー撮像素子を持つことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項４】
上記カラー画像撮像手段は、複数のモノクロ撮像素子と光学フィルタとを組み合わせた撮像部を持つことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項５】
上記結像光学系は、上記カメラ部に取り付けるためのレンズマウント部を備え、
上記カメラ部は、上記結像光学系を直接装着することができる第１のマウント固定部を備え、
上記分岐光学系は、上記レンズマウント部と同形状の分岐光学系マウント部と、上記第１のマウント固定部と同形状の第２のマウント固定部とを備え、
上記結像光学系のレンズマウント部を上記分岐光学系の第２のマウント固定部に、上記分岐光学系の分岐光学系マウント部を上記カメラ部の第１のマウント固定部にそれぞれ装着して用いることができることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項６】
上記結像光学系のレンズマウント部は、上記結像光学系に関する情報を上記カメラ部へ通信するための第１の通信端子を持ち、
上記カメラ部の第１のマウント固定部は、通信端子に電気的に結像する第２の通信端子を持ち、
上記分岐光学系の上記第２のマウント固定部及び分岐光学系マウント部はそれぞれ上記第１の通信端子及び上記第２の通信端子に対応した第１の通信中継端子及び第２の通信中継端子を備え、
上記結像光学系のレンズマウント部を上記分岐光学系の第２のマウント固定部に、上記分岐光学系の分岐光学系マウント部を上記カメラ部の第１のマウント固定部にそれぞれ装着したときに、上記結像光学系と上記カメラ部との間で上記結像光学系に関する情報及び制御信号の通信ができることを特徴とする請求項５に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項７】
上記光学フィルタとして、櫛形の波長透過特性を持つ光学バンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項８】
上記光学フィルタとして、ＮＤフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項９】
上記光学フィルタとして、透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１０】
上記光学フィルタとして、櫛形の波長透過特性を持つ光学バンドパスフィルタ、ＮＤフィルタ、透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタのうちの１つ以上を用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１１】
上記光学フィルタは、ユーザが交換可能であることを特徴とする請求項１０に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１２】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を更に具備することを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１３】
上記情報記憶部は、上記カラー画像撮像手段の分光感度特性、上記結像光学系及び分岐光学系の絞り及びフォーカス位置に関する情報をも記憶することを特徴とする請求項１２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１４】
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、
上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能なことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１５】
上記反射角度調整部は、電気的信号によって制御可能であることを特徴とする請求項１４に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１６】
上記分岐光学系は、分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
上記複数の光学フィルタの情報を記憶すると共に、上記反射角度調整部の状態を記憶する情報記憶部を更に具備することを特徴とする請求項１５に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１７】
上記分岐光学系は、撮影時の照明条件を検出するセンサを接続することのできる端子を備えることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１８】
上記カラー画像撮像手段は、上記撮像素子からの信号値を演算処理する画像処理部を持つことを特徴とする請求項３または４に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１９】
上記画像処理部は、入力された画像データに対して、幾何変換、シェーディング補正、広ダイナミックレンジ信号処理、色変換処理、解像度変換処理、のうちの１つあるいは複数の処理を組み合わせて施し、出力画像データとして出力することを特徴とする請求項１８に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２０】
上記分岐光学系は、ユーザが操作できる撮影モード設定部を持ち、
上記画像処理部は、上記撮影モード設定部に設定された撮影モードに基づき、広ダイナミックレンジ信号処理、色変換処理、解像度変換処理、のうちの１つあるいは複数の処理を組み合わせて施し、出力画像データとして出力することを特徴とする請求項１９に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２１】
上記カメラ部は、ファインダとしてカラー液晶モニタを搭載していることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２２】
上記カラー液晶モニタは、３原色のＬＥＤを光源とする面順次式液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２３】
上記カラー液晶モニタは、４原色以上の複数の色のＬＥＤを光源とする面順次式液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２４】
上記カラー液晶モニタは、４原色以上の複数の色のＬＥＤを光源とする液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２５】
上記分岐光学系は、上記複数の光学フィルタの特性と上記反射角度調整部とを個別に制御することができるプロセッサを搭載していることを特徴とする請求項１６に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２６】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を更に具備し、
上記カメラ部は、上記情報記憶部の情報を基に上記ファインダとしてのカラー液晶モニタへ表示する画像として、所定の上記光学フィルタを通過した画像データを基に出力画像を形成し、上記カラー液晶モニタに表示することを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２７】
上記カラー液晶モニタには、上記分岐光学系の接続有無及び接続されている分岐光学系種類が表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２８】
上記カラー液晶モニタに、撮影時に用いられるフィルタの情報が表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２９】
上記分岐光学系は、ユーザが操作できる撮影モード設定部を持ち、
上記カラー液晶モニタに、上記撮影モード設定部によって設定されたモードが表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項３０】
結像光学系と、カラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いるアダプタレンズにおいて、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を持ち、
分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
該光学フィルタのうち少なくとも１つの特性は上記カメラ部に備えられたカラー画像を撮影できる撮像系の各原色の分光感度特性を波長領域において分割するような櫛形特性であることを特徴とするアダプタレンズ。
【請求項３１】
上記カメラ部に取り付けるためのレンズマウント部と、
上記結像光学系を直接装着することができるマウント固定部と、
上記カメラ部と上記結像光学系の電気的結合を可能とする中継端子と、
を備え、
上記カメラ部と上記結像光学系との間に装着したときに、上記結像光学系と上記カメラ部との間で上記結像光学系に関する情報及び制御信号の通信ができることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３２】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つのＮＤフィルタを用いることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３３】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つの透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用いることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３４】
上記光学フィルタは、ユーザが交換可能であることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３５】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を持つことを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３６】
上記情報記憶部は、上記撮像系の分光感度特性、上記結像光学系及び分岐光学系の絞り及びフォーカス位置に関する情報をも記憶することを特徴とする請求項３５に記載のアダプタレンズ。
【請求項３７】
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、
上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能なことを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３８】
上記反射角度調整部は、電気的信号によって制御可能であることを特徴とする請求項３７に記載のアダプタレンズ。
【請求項３９】
上記光学フィルタの情報と、上記反射角度調整部の状態とを記憶する情報記憶部を持つことを特徴とする請求項３８に記載のアダプタレンズ。
【請求項４０】
撮影時の照明条件を検出するセンサを接続することのできる端子を備えることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項４１】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つの透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用い、
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能であり、
ユーザが操作できる撮影モード設定部を更に持ち、
上記撮影モード設定部によりユーザが設定した撮影モードに基づき、上記反射角度調整部及び上記チューナブルフィルタを所定の設定に制御することを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項１】
４バンド以上の異なる分光感度特性を有するマルチスペクトル画像撮影装置において、
結像光学系と、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系と、
上記分割結像面に結像位置を持つカラー画像撮像手段を含むカメラ部と、
を具備することを特徴とするマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２】
上記分岐光学系は、分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されていることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項３】
上記カラー画像撮像手段は、単板カラー撮像素子を持つことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項４】
上記カラー画像撮像手段は、複数のモノクロ撮像素子と光学フィルタとを組み合わせた撮像部を持つことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項５】
上記結像光学系は、上記カメラ部に取り付けるためのレンズマウント部を備え、
上記カメラ部は、上記結像光学系を直接装着することができる第１のマウント固定部を備え、
上記分岐光学系は、上記レンズマウント部と同形状の分岐光学系マウント部と、上記第１のマウント固定部と同形状の第２のマウント固定部とを備え、
上記結像光学系のレンズマウント部を上記分岐光学系の第２のマウント固定部に、上記分岐光学系の分岐光学系マウント部を上記カメラ部の第１のマウント固定部にそれぞれ装着して用いることができることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項６】
上記結像光学系のレンズマウント部は、上記結像光学系に関する情報を上記カメラ部へ通信するための第１の通信端子を持ち、
上記カメラ部の第１のマウント固定部は、通信端子に電気的に結像する第２の通信端子を持ち、
上記分岐光学系の上記第２のマウント固定部及び分岐光学系マウント部はそれぞれ上記第１の通信端子及び上記第２の通信端子に対応した第１の通信中継端子及び第２の通信中継端子を備え、
上記結像光学系のレンズマウント部を上記分岐光学系の第２のマウント固定部に、上記分岐光学系の分岐光学系マウント部を上記カメラ部の第１のマウント固定部にそれぞれ装着したときに、上記結像光学系と上記カメラ部との間で上記結像光学系に関する情報及び制御信号の通信ができることを特徴とする請求項５に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項７】
上記光学フィルタとして、櫛形の波長透過特性を持つ光学バンドパスフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項８】
上記光学フィルタとして、ＮＤフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項９】
上記光学フィルタとして、透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１０】
上記光学フィルタとして、櫛形の波長透過特性を持つ光学バンドパスフィルタ、ＮＤフィルタ、透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタのうちの１つ以上を用いることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１１】
上記光学フィルタは、ユーザが交換可能であることを特徴とする請求項１０に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１２】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を更に具備することを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１３】
上記情報記憶部は、上記カラー画像撮像手段の分光感度特性、上記結像光学系及び分岐光学系の絞り及びフォーカス位置に関する情報をも記憶することを特徴とする請求項１２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１４】
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、
上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能なことを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１５】
上記反射角度調整部は、電気的信号によって制御可能であることを特徴とする請求項１４に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１６】
上記分岐光学系は、分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
上記複数の光学フィルタの情報を記憶すると共に、上記反射角度調整部の状態を記憶する情報記憶部を更に具備することを特徴とする請求項１５に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１７】
上記分岐光学系は、撮影時の照明条件を検出するセンサを接続することのできる端子を備えることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１８】
上記カラー画像撮像手段は、上記撮像素子からの信号値を演算処理する画像処理部を持つことを特徴とする請求項３または４に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項１９】
上記画像処理部は、入力された画像データに対して、幾何変換、シェーディング補正、広ダイナミックレンジ信号処理、色変換処理、解像度変換処理、のうちの１つあるいは複数の処理を組み合わせて施し、出力画像データとして出力することを特徴とする請求項１８に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２０】
上記分岐光学系は、ユーザが操作できる撮影モード設定部を持ち、
上記画像処理部は、上記撮影モード設定部に設定された撮影モードに基づき、広ダイナミックレンジ信号処理、色変換処理、解像度変換処理、のうちの１つあるいは複数の処理を組み合わせて施し、出力画像データとして出力することを特徴とする請求項１９に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２１】
上記カメラ部は、ファインダとしてカラー液晶モニタを搭載していることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２２】
上記カラー液晶モニタは、３原色のＬＥＤを光源とする面順次式液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２３】
上記カラー液晶モニタは、４原色以上の複数の色のＬＥＤを光源とする面順次式液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２４】
上記カラー液晶モニタは、４原色以上の複数の色のＬＥＤを光源とする液晶モニタであることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２５】
上記分岐光学系は、上記複数の光学フィルタの特性と上記反射角度調整部とを個別に制御することができるプロセッサを搭載していることを特徴とする請求項１６に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２６】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を更に具備し、
上記カメラ部は、上記情報記憶部の情報を基に上記ファインダとしてのカラー液晶モニタへ表示する画像として、所定の上記光学フィルタを通過した画像データを基に出力画像を形成し、上記カラー液晶モニタに表示することを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２７】
上記カラー液晶モニタには、上記分岐光学系の接続有無及び接続されている分岐光学系種類が表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２８】
上記カラー液晶モニタに、撮影時に用いられるフィルタの情報が表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項２９】
上記分岐光学系は、ユーザが操作できる撮影モード設定部を持ち、
上記カラー液晶モニタに、上記撮影モード設定部によって設定されたモードが表示されることを特徴とする請求項２１に記載のマルチスペクトル画像撮影装置。
【請求項３０】
結像光学系と、カラー画像を撮影できる撮像系を備えるカメラ部との中間に挿入して用いるアダプタレンズにおいて、
上記結像光学系による像の光束を複数に分岐し、分岐したそれぞれの光束をそれぞれの分割結像面に再び結像させる分岐光学系を持ち、
分岐した複数の光束に対して光学フィルタが装着されており、
該光学フィルタのうち少なくとも１つの特性は上記カメラ部に備えられたカラー画像を撮影できる撮像系の各原色の分光感度特性を波長領域において分割するような櫛形特性であることを特徴とするアダプタレンズ。
【請求項３１】
上記カメラ部に取り付けるためのレンズマウント部と、
上記結像光学系を直接装着することができるマウント固定部と、
上記カメラ部と上記結像光学系の電気的結合を可能とする中継端子と、
を備え、
上記カメラ部と上記結像光学系との間に装着したときに、上記結像光学系と上記カメラ部との間で上記結像光学系に関する情報及び制御信号の通信ができることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３２】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つのＮＤフィルタを用いることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３３】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つの透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用いることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３４】
上記光学フィルタは、ユーザが交換可能であることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３５】
上記光学フィルタの情報を記憶する情報記憶部を持つことを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３６】
上記情報記憶部は、上記撮像系の分光感度特性、上記結像光学系及び分岐光学系の絞り及びフォーカス位置に関する情報をも記憶することを特徴とする請求項３５に記載のアダプタレンズ。
【請求項３７】
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、
上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能なことを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項３８】
上記反射角度調整部は、電気的信号によって制御可能であることを特徴とする請求項３７に記載のアダプタレンズ。
【請求項３９】
上記光学フィルタの情報と、上記反射角度調整部の状態とを記憶する情報記憶部を持つことを特徴とする請求項３８に記載のアダプタレンズ。
【請求項４０】
撮影時の照明条件を検出するセンサを接続することのできる端子を備えることを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【請求項４１】
上記光学フィルタとして、少なくとも１つの透過波長特性を電気的に制御可能な波長チューナブルフィルタを用い、
上記分岐光学系は、分岐した光束を反射するミラーと、上記ミラーの角度を調整可能な反射角度調整部とを持ち、上記反射角度調整部によって上記ミラーの角度を調整することにより、上記分割結像面上での像の位置を調整可能であり、
ユーザが操作できる撮影モード設定部を更に持ち、
上記撮影モード設定部によりユーザが設定した撮影モードに基づき、上記反射角度調整部及び上記チューナブルフィルタを所定の設定に制御することを特徴とする請求項３０に記載のアダプタレンズ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００５−２６０４８０（Ｐ２００５−２６０４８０Ａ）
【公開日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−６７５７７（Ｐ２００４−６７５７７）
【出願日】平成１６年３月１０日（２００４．３．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１７年９月２２日（２００５．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年３月１０日（２００４．３．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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