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JP6930869B2 - Imaging device, imaging method and program - Google Patents
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Description

本発明は、光学フィルタを含む撮像装置に関する。また、本発明は、光学フィルタを用いた撮像方法及びこれを実行するプログラムに関する。 The present invention relates to an imaging device including an optical filter. The present invention also relates to an imaging method using an optical filter and a program for executing the imaging method.

従来から、光学フィルタとして、入射された光の中から所定の波長帯域の光成分を透過させる特性を有する波長選択フィルタが知られている。このような光学フィルタは、撮像装置に搭載されることで、当該撮像装置は分光カメラ又は分光測定装置として機能する。例えば、特許文献1には、波長可変干渉フィルターを備える光学モジュール及びその駆動方法が開示されている。 Conventionally, as an optical filter, a wavelength selection filter having a characteristic of transmitting an optical component in a predetermined wavelength band from the incident light has been known. When such an optical filter is mounted on an imaging device, the imaging device functions as a spectroscopic camera or a spectroscopic measuring device. For example, Patent Document 1 discloses an optical module including a tunable interference filter and a method for driving the same.

特開2014-056073号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-056073

例えば、光学フィルタは、所定の間隔をおいて互いに対向する一対の反射膜(反射ミラー)を有する。このような光学フィルタの場合、当該一対の反射膜間の距離(光学距離)に対応する波長域の光が当該フィルタを透過する。また、例えば、透過する波長域(透過特性)を変化させる機能を有する波長可変型の光学フィルタは、当該一対の反射膜を互いに対して相対的に変位させるように構成されている。 For example, an optical filter has a pair of reflective films (reflection mirrors) facing each other at predetermined intervals. In the case of such an optical filter, light in a wavelength range corresponding to the distance (optical distance) between the pair of reflective films passes through the filter. Further, for example, a wavelength-variable optical filter having a function of changing the transmitted wavelength range (transmission characteristic) is configured to displace the pair of reflective films relative to each other.

一方、当該光学フィルタを透過する光は、当該反射膜間の距離に対応する複数の波長領域に強度のピークを有する。ここで、当該光学フィルタを透過する光を当該強度のピーク毎に複数の次数成分に分けると、これら複数の次数成分は、それぞれ異なる半値幅を有する。従って、当該複数の次数成分は、互いに異なる光量を有する。 On the other hand, the light transmitted through the optical filter has intensity peaks in a plurality of wavelength regions corresponding to the distances between the reflective films. Here, when the light transmitted through the optical filter is divided into a plurality of order components for each peak of the intensity, the plurality of order components each have a different full width at half maximum. Therefore, the plurality of order components have different amounts of light from each other.

従って、当該複数の次数成分の中から特定の成分のみを選択的に受光して撮像を行う場合、選択する成分によって、撮像された画像の明るさに差が生ずる。これによって、分光カメラ又は分光測定装置において、波長に応じて選択する成分を変えると、撮像された画像のうち、一部の波長域の画像が他の画像に比べて過度に明るい又は暗くなり、正確に分光情報を得ることができない場合がある。 Therefore, when only a specific component is selectively received from the plurality of order components for imaging, the brightness of the captured image differs depending on the selected component. As a result, when the component selected in the spectroscopic camera or the spectroscopic measuring device is changed according to the wavelength, the image in a part of the captured images in a wavelength range becomes excessively bright or dark as compared with the other images. It may not be possible to obtain accurate spectral information.

本発明は上記した点に鑑みてなされたものであり、波長毎の撮像画像の明るさの差が抑制され、正確に分光情報を得ることが可能な撮像装置を提供することを目的としている。また、本発明は、波長毎での撮像画像の明るさの差が抑制され、正確に分光情報を得ることが可能な撮像方法及びプログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of accurately obtaining spectral information by suppressing a difference in brightness of captured images for each wavelength. Another object of the present invention is to provide an imaging method and a program capable of accurately obtaining spectral information by suppressing the difference in brightness of the captured image for each wavelength.

請求項1に記載の発明は、対向する一対の反射面を有し、一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光として撮像を行い、複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光とする場合は第1の感度で撮像し、第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光とする場合は第1の感度よりも高い第2の感度で撮像する撮像部と、を有することを特徴としている。 The invention according to claim 1 is a filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to an optical distance between the pair of reflecting surfaces, and a plurality of order components. When an image is taken with one order component as the target light and the first component of the plurality of order components is the target light, the image is taken with the first sensitivity and the second component is higher than the first component. When the component is the target light, it is characterized by having an imaging unit that images with a second sensitivity higher than the first sensitivity.

また、請求項9に記載の発明は、対向する一対の反射面を有し、一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光として撮像を行う撮像部と、絞り径を調節してフィルタへの入射光の光量を調節し、撮像部が複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光とする場合は絞り径を第1の径に設定し、撮像部が第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光とする場合は絞り径を第1の径よりも大きな第2の径に設定する光学絞りと、を有することを特徴としている。 The invention according to claim 9 is a filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light including a plurality of order components according to an optical distance between the pair of reflecting surfaces, and a plurality of order components. An imaging unit that takes an image with one of the order components as the target light, and an imaging unit that adjusts the amount of light incident on the filter by adjusting the aperture diameter, and the imaging unit targets the first component of the plurality of order components. When using light, the aperture diameter is set to the first diameter, and when the imaging unit targets a second component higher than the first component as the target light, the aperture diameter is set to be larger than the first diameter. It is characterized by having an optical diaphragm set to a diameter of 2.

また、請求項10に記載の発明は、対向する一対の反射面を有し、一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光として撮像を行う撮像部と、対象光の撮像部への露光時間を調節し、撮像部が複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光とする場合は露光時間を第1の時間に設定し、撮像部が第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光とする場合は露光時間を第1の時間よりも長い第2の時間に設定するシャッタと、を有することを特徴としている。 The invention according to claim 10 is a filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to an optical distance between the pair of reflecting surfaces, and a plurality of order components. When the imaging unit that performs imaging with one of the order components as the target light and the exposure time of the target light to the imaging unit are adjusted so that the imaging unit uses the first component of the plurality of order components as the target light. Sets the exposure time to the first time, and when the imaging unit targets the second component higher than the first component as the target light, the exposure time is set to the second time longer than the first time. It is characterized by having a shutter to be set.

また、請求項11に記載の発明は、対向する一対の反射面を有し、一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタを用いた撮像方法であって、複数の次数成分のうちの第1の成分に対して、第1の感度で撮像を行うステップと、複数の次数成分のうちの第1の成分よりも高次の第2の成分に対して、第1の感度よりも高い第2の感度で撮像を行うステップと、を含むことを特徴としている。 The invention according to claim 11 is an imaging method using a filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to an optical distance between the pair of reflecting surfaces. Therefore, for the first component of the plurality of order components, the step of imaging with the first sensitivity, and for the second component having a higher order than the first component of the plurality of order components. Therefore, it is characterized by including a step of performing imaging with a second sensitivity higher than that of the first sensitivity.

また、請求項12に記載の発明は、対向する一対の反射面を有し、一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタを含む撮像装置に、複数の次数成分のうちの第1の成分に対して、第1の感度で撮像を行うステップと、複数の次数成分のうちの第1の成分よりも高次の第2の成分に対して、第1の感度よりも高い第2の感度で撮像を行うステップと、を実行させることを特徴としている。 The invention according to claim 12 is a plurality of imaging devices including a filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to an optical distance between the pair of reflecting surfaces. The step of imaging the first component of the order components with the first sensitivity, and the second component having a higher order than the first component of the plurality of order components. It is characterized in that the step of performing imaging with a second sensitivity higher than the sensitivity of 1 is executed.

実施例1に係る撮像装置の構成図である。It is a block diagram of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置の光学フィルタの断面図である。It is sectional drawing of the optical filter of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置の制御部のブロック図である。It is a block diagram of the control part of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置における光学フィルタの透過光のスペクトルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the spectrum of the transmitted light of the optical filter in the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置における光学フィルタの特性と透過光の次数成分毎のピーク波長との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the characteristic of the optical filter in the image pickup apparatus which concerns on Example 1, and the peak wavelength for each order component of transmitted light. 実施例1に係る撮像装置における制御部の制御テーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control table of the control part in the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置における撮像波長域と光学フィルタの特性との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the image pickup wavelength region and the characteristic of an optical filter in the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the operation flow of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置における波長域毎の輝度値と撮像感度との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the luminance value and the image pickup sensitivity for each wavelength region in the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置の動作状態のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the operation state of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例1に係る撮像装置の他の動作フローを示す図である。It is a figure which shows the other operation flow of the image pickup apparatus which concerns on Example 1. FIG. 実施例2に係る撮像装置のブロック図である。It is a block diagram of the image pickup apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像装置における制御部の制御テーブルの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the control table of the control part in the image pickup apparatus which concerns on Example 2. FIG. 実施例2に係る撮像装置の動作状態のタイミングチャートを示す図である。It is a figure which shows the timing chart of the operation state of the image pickup apparatus which concerns on Example 2. FIG.

以下に本発明の実施例について詳細に説明する。 Examples of the present invention will be described in detail below.

図1Aは、実施例1に係る撮像装置10の構成を模式的に示す図である。図1Aを用いて、撮像装置10の全体構成について説明する。本実施例においては、撮像装置10は、撮像対象物(撮像対象被写体、以下単に対象物と称する)OBからの入射光L1を分光しつつ撮像する分光カメラである。撮像装置10は、光学フィルタ(以下、単にフィルタと称する)11及び撮像部12を有する。 FIG. 1A is a diagram schematically showing the configuration of the image pickup apparatus 10 according to the first embodiment. The overall configuration of the image pickup apparatus 10 will be described with reference to FIG. 1A. In this embodiment, the image pickup apparatus 10 is a spectroscopic camera that captures an image while dispersing the incident light L1 from the object to be imaged (subject to be imaged, hereinafter simply referred to as an object) OB. The image pickup apparatus 10 includes an optical filter (hereinafter, simply referred to as a filter) 11 and an image pickup unit 12.

フィルタ11は、対象物OBからの入射光L1を波長選択的に透過させ、透過光L2を出力する。撮像部12は、フィルタ11の透過光L2を受光して撮像する。例えば、撮像部12は、マトリクス状に配置された複数の光電変換素子(図示せず)を含むイメージセンサ(撮像素子)を含む。当該複数の光電変換素子の各々は、透過光L2を受光して透過光L2に応じた電気信号を生成する。当該複数の光電変換素子の各々が生成した電気信号は、画像の画素情報(輝度値)となる。 The filter 11 selectively transmits the incident light L1 from the object OB and outputs the transmitted light L2. The image pickup unit 12 receives the transmitted light L2 of the filter 11 and takes an image. For example, the image pickup unit 12 includes an image sensor (imaging element) including a plurality of photoelectric conversion elements (not shown) arranged in a matrix. Each of the plurality of photoelectric conversion elements receives the transmitted light L2 and generates an electric signal corresponding to the transmitted light L2. The electric signal generated by each of the plurality of photoelectric conversion elements becomes pixel information (luminance value) of the image.

また、本実施例においては、撮像装置10は、対象物OBからの入射光L1の光量を調節する光学絞り(以下、単に絞りと称する)13と、フィルタ11の透過光L2の撮像部12への露光時間を調節する光学シャッタ14とを有する。なお、光学シャッタ14は、撮像部12と一体化した電子式のシャッタであってもよい。 Further, in the present embodiment, the image pickup apparatus 10 is connected to an optical diaphragm (hereinafter, simply referred to as a diaphragm) 13 for adjusting the amount of incident light L1 from the object OB and an image pickup unit 12 of the transmitted light L2 of the filter 11. It has an optical shutter 14 for adjusting the exposure time of the light. The optical shutter 14 may be an electronic shutter integrated with the imaging unit 12.

また、本実施例においては、撮像装置10は、対象物OBからの入射光L1を受光する受光光学系15を有する。例えば、受光光学系15は、対物レンズを含む複数のレンズからなるレンズ群(図示せず)を含む。例えば、受光光学系15が受光する対象物OBからの入射光L1は、自然光や照明光が対象物OBに反射されて受光光学系15に入射する光である。 Further, in this embodiment, the image pickup apparatus 10 has a light receiving optical system 15 that receives the incident light L1 from the object OB. For example, the light receiving optical system 15 includes a lens group (not shown) including a plurality of lenses including an objective lens. For example, the incident light L1 from the object OB received by the light receiving optical system 15 is light that is reflected by the object OB and incident on the light receiving optical system 15.

また、本実施例においては、撮像装置10は、受光光学系15によって受光された入射光L1をリレーするリレー光学系16を有する。本実施例においては、リレー光学系16は、受光光学系11の光軸上に設けられた一対のレンズ16A及び16Bを有する。本実施例においては、レンズ16Aはレンズ16Bよりも受光光学系15側(対象物OB側)に設けられている。 Further, in this embodiment, the image pickup apparatus 10 has a relay optical system 16 that relays the incident light L1 received by the light receiving optical system 15. In this embodiment, the relay optical system 16 has a pair of lenses 16A and 16B provided on the optical axis of the light receiving optical system 11. In this embodiment, the lens 16A is provided on the light receiving optical system 15 side (object OB side) of the lens 16B.

本実施例においては、絞り13は受光光学系15とリレー光学系16との間に設けられている。また、フィルタ11はリレー光学系16におけるレンズ16Aとレンズ16Bとの間に設けられている。また、シャッタ14は、リレー光学系16と撮像部12との間に設けられている。 In this embodiment, the diaphragm 13 is provided between the light receiving optical system 15 and the relay optical system 16. Further, the filter 11 is provided between the lens 16A and the lens 16B in the relay optical system 16. Further, the shutter 14 is provided between the relay optical system 16 and the image pickup unit 12.

なお、例えば、フィルタ11、撮像部12、絞り13、シャッタ14、受光光学系15及びリレー光学系16の全体は、カメラユニットCUとして、1つの筐体内に収容されることができる。 For example, the entire filter 11, the imaging unit 12, the aperture 13, the shutter 14, the light receiving optical system 15, and the relay optical system 16 can be housed in one housing as a camera unit CU.

また、撮像装置10は、カメラユニットCUを制御する制御部17を有する。本実施例においては、制御部17は、フィルタ11、撮像部12、絞り13及びシャッタ14の各々の動作を制御する。本実施例においては、制御部17は、フィルタ11、撮像部12、絞り13及びシャッタ14の各々を制御する制御信号を生成し、これらの各々に供給する。また、本実施例においては、制御部17は、撮像部12が撮像した画像を示す信号を受信する。 Further, the image pickup apparatus 10 has a control unit 17 that controls the camera unit CU. In this embodiment, the control unit 17 controls the operations of the filter 11, the imaging unit 12, the aperture 13 and the shutter 14. In this embodiment, the control unit 17 generates a control signal for controlling each of the filter 11, the imaging unit 12, the aperture 13 and the shutter 14, and supplies them to each of them. Further, in this embodiment, the control unit 17 receives a signal indicating an image captured by the image pickup unit 12.

また、本実施例においては、撮像装置10は、撮像部12が撮像した画像を表示するモニタ18を有する。モニタ18は、制御部17から、撮像部12の光電変換素子の各々が生成した電気信号の集合を画像信号IMとして受信し、画像信号IMの画像化及び表示を行う。 Further, in this embodiment, the image pickup apparatus 10 has a monitor 18 that displays an image captured by the image pickup unit 12. The monitor 18 receives from the control unit 17 a set of electric signals generated by each of the photoelectric conversion elements of the imaging unit 12 as an image signal IM, and images and displays the image signal IM.

図1Bは、フィルタ11の断面図である。図1Bを用いて、フィルタ11及び制御部17の構成について説明する。フィルタ11は、光学距離GPをおいて互いに対向する一対の反射膜(第1及び第2の反射膜)23及び24を有する。具体的には、第1及び第2の反射膜23及び24は、互いに対向する反射面M1及びM2を有する。光学距離GPは、この一対の反射面M1及びM2間の光学距離である。 FIG. 1B is a cross-sectional view of the filter 11. The configuration of the filter 11 and the control unit 17 will be described with reference to FIG. 1B. The filter 11 has a pair of reflective films (first and second reflective films) 23 and 24 that face each other at an optical distance GP. Specifically, the first and second reflective films 23 and 24 have reflective surfaces M1 and M2 facing each other. The optical distance GP is the optical distance between the pair of reflecting surfaces M1 and M2.

また、本実施例においては、フィルタ11は、第1及び第2の反射膜23及び24間の光学距離GPが可変なように構成されている。制御部17は、この光学距離GPを変化させる。 Further, in this embodiment, the filter 11 is configured such that the optical distance GP between the first and second reflective films 23 and 24 is variable. The control unit 17 changes the optical distance GP.

より具体的には、本実施例においては、フィルタ11は、互いに対向する透光性の一対の基板(第1及び第2の基板)21及び22を有する。第1及び第2の基板21及び22は、例えば、石英、ホウケイ酸ガラス、シリコンなどからなる。また、第1及び第2の基板21及び22は、平板形状を有する。なお、本明細書において、透光性とは、光(可視光)を含む電磁波のうち、少なくとも一部の電磁波を透過する特性をいう。 More specifically, in this embodiment, the filter 11 has a pair of translucent substrates (first and second substrates) 21 and 22 facing each other. The first and second substrates 21 and 22 are made of, for example, quartz, borosilicate glass, silicon and the like. Further, the first and second substrates 21 and 22 have a flat plate shape. In addition, in this specification, translucency means a characteristic which transmits at least a part of electromagnetic waves including light (visible light).

また、第1及び第2の基板21及び22は、間隙をおいて互いに対向する一対の表面を有している。第1及び第2の反射膜23及び24は、それぞれ第1及び第2の基板21及び22の表面上に形成されている。第1及び第2の反射膜23及び24は、その互いに対向する反射面M1及びM2が光学距離GPをおいて互いに対向している。 Further, the first and second substrates 21 and 22 have a pair of surfaces facing each other with a gap. The first and second reflective films 23 and 24 are formed on the surfaces of the first and second substrates 21 and 22, respectively. In the first and second reflective films 23 and 24, the reflective surfaces M1 and M2 facing each other face each other with an optical distance GP.

フィルタ11の第1及び第2の反射膜23及び24は、その互いに対向する反射面M1及びM2によって光共振器を有する。本実施例においては、この第1及び第2の反射面M1及びM2は、ファブリペローエタロンを構成する。また、第1及び第2の反射膜23及び24は、フィルタ11におけるフィルタ部(波長選択部)FFを構成する。なお、第1及び第2の反射膜23及び24は、例えばAg及びAgを含む合金からなる薄膜であり、透過性を有する反射膜(反射性の膜)である。 The first and second reflective films 23 and 24 of the filter 11 have an optical resonator due to their opposing reflective surfaces M1 and M2. In this embodiment, the first and second reflecting surfaces M1 and M2 constitute Fabry-Perot Etalon. Further, the first and second reflective films 23 and 24 form a filter unit (wavelength selection unit) FF in the filter 11. The first and second reflective films 23 and 24 are thin films made of, for example, Ag and an alloy containing Ag, and are transparent reflective films (reflective films).

本実施例においては、第1及び第2の反射膜23及び24の各々は、円形状を有する。また、第1及び第2の反射膜23及び24の各々は、その中心が入射光L1の光軸上に配置されている。また、第1及び第2の反射膜23及び24の各々は、入射光L1の光軸に垂直に配置されている。また、第1及び第2の反射膜23及び24は、その互いに対向する表面が平行となるように形成及び配置されている。 In this embodiment, each of the first and second reflective films 23 and 24 has a circular shape. Further, the centers of the first and second reflective films 23 and 24 are arranged on the optical axis of the incident light L1. Further, each of the first and second reflective films 23 and 24 is arranged perpendicular to the optical axis of the incident light L1. Further, the first and second reflective films 23 and 24 are formed and arranged so that their surfaces facing each other are parallel to each other.

本実施例においては、入射光L1は、第1の基板21を介してフィルタ11に入射する。入射光L1は、第1の基板21を透過した後、第1の反射膜23を透過する。また、入射光L1は、第1及び第2の反射膜23及び24間において多重反射を繰り返す。 In this embodiment, the incident light L1 is incident on the filter 11 via the first substrate 21. The incident light L1 passes through the first substrate 21 and then passes through the first reflective film 23. Further, the incident light L1 repeats multiple reflections between the first and second reflective films 23 and 24.

この際、入射光L1のうち、第1及び第2の反射膜23及び24間の光学距離GP(光学ギャップ)に対応する波長の光は残存し、他の波長の光は減衰する。この残存した波長の光は、透過光L2として第2の反射膜24を透過する。そして、透過光L2は、第2の基板22を透過して第2の基板22から出射する。このようにして、フィルタ11は、入射光L1(入射された電磁波)を波長選択的に透過(出力)させる。 At this time, of the incident light L1, light having a wavelength corresponding to the optical distance GP (optical gap) between the first and second reflective films 23 and 24 remains, and light having other wavelengths is attenuated. The light having the remaining wavelength passes through the second reflective film 24 as transmitted light L2. Then, the transmitted light L2 passes through the second substrate 22 and is emitted from the second substrate 22. In this way, the filter 11 transmits (outputs) the incident light L1 (incident electromagnetic wave) wavelength-selectively.

また、本実施例においては、フィルタ11の第1の基板21は、入射光L1の光軸に沿って移動し、第1の反射膜23を第2の反射膜24に対して相対的に変位させる可動部21Aを有する。本実施例においては、第1の基板21は他の部分に比べて板厚が小さい(膜状の)薄膜部を有する。本実施例においては、当該薄膜部の内側部分が可動部21Aとして機能する。第1の反射膜23は、第1の基板21の可動部21A上に形成されている。 Further, in this embodiment, the first substrate 21 of the filter 11 moves along the optical axis of the incident light L1 and displaces the first reflective film 23 relative to the second reflective film 24. It has a movable portion 21A to be made to move. In this embodiment, the first substrate 21 has a thin film portion (film-like) having a smaller plate thickness than the other portions. In this embodiment, the inner portion of the thin film portion functions as the movable portion 21A. The first reflective film 23 is formed on the movable portion 21A of the first substrate 21.

また、フィルタ11は、それぞれ第1及び第2の反射膜23及び24を取り囲むように第1及び第2の基板21及び22の表面上に形成された一対の電極(第1及び第2の電極)25及び26を有する。第1及び第2の電極25及び26は、可動部21Aを移動させ、第1の反射膜23を入射光L1の光軸に沿って変位させる静電気力を生成する。本実施例においては、制御部17は、第1及び第2の電極25及び26間に印加する駆動電圧(フィルタ駆動電圧)VFを生成する。 Further, the filter 11 is a pair of electrodes (first and second electrodes) formed on the surfaces of the first and second substrates 21 and 22 so as to surround the first and second reflective films 23 and 24, respectively. ) 25 and 26. The first and second electrodes 25 and 26 generate an electrostatic force that moves the movable portion 21A and displaces the first reflective film 23 along the optical axis of the incident light L1. In this embodiment, the control unit 17 generates a drive voltage (filter drive voltage) VF applied between the first and second electrodes 25 and 26.

第1及び第2の電極25及び26間に電圧が印加されると、第1及び第2の電極25及び26間に静電気力(例えば静電引力)が生ずる。本実施例においては、可動部21Aの周囲の薄膜部は、当該静電気力によって弾性変形を起こす。これによって、可動部21Aは、第1の反射膜23及び第1の電極25と共に、第2の反射膜24に垂直な方向に沿って(例えば第2の基板22に向かって)移動する。 When a voltage is applied between the first and second electrodes 25 and 26, an electrostatic force (for example, electrostatic attraction) is generated between the first and second electrodes 25 and 26. In this embodiment, the thin film portion around the movable portion 21A is elastically deformed by the electrostatic force. As a result, the movable portion 21A moves together with the first reflective film 23 and the first electrode 25 along the direction perpendicular to the second reflective film 24 (for example, toward the second substrate 22).

換言すれば、フィルタ11は、光学距離GPをおいて互いに対向しかつ光学距離GPが可変の一対の反射膜23及び24(反射面M1及びM2)を有する。従って、フィルタ11は、透過させる電磁波(透過光L2)の波長を変化させる機能を有する。すなわち、フィルタ11は、波長可変型の波長選択フィルタである。また、制御部17は、フィルタ11における第1及び第2の反射膜23及び24間の光学距離GPを制御し、フィルタ11の波長選択特性を制御する。 In other words, the filter 11 has a pair of reflective films 23 and 24 (reflecting surfaces M1 and M2) facing each other at an optical distance GP and having a variable optical distance GP. Therefore, the filter 11 has a function of changing the wavelength of the transmitted electromagnetic wave (transmitted light L2). That is, the filter 11 is a tunable wavelength selection filter. Further, the control unit 17 controls the optical distance GP between the first and second reflective films 23 and 24 in the filter 11 and controls the wavelength selection characteristic of the filter 11.

図2Aは、制御部17のブロック図である。制御部17は、フィルタ11を制御するフィルタ制御部31を有する。フィルタ制御部31は、フィルタ11を駆動する駆動電圧VFを生成し、駆動電圧VFをフィルタ11に供給する。 FIG. 2A is a block diagram of the control unit 17. The control unit 17 has a filter control unit 31 that controls the filter 11. The filter control unit 31 generates a drive voltage VF that drives the filter 11, and supplies the drive voltage VF to the filter 11.

制御部17は、フィルタ11を透過する透過光L2のピーク波長を、次数毎にフィルタ11の駆動状態(駆動電圧VF)に関連付けて記憶するフィルタ特性記憶部(以下、単に記憶部と称する)32を有する。 The control unit 17 stores the peak wavelength of the transmitted light L2 transmitted through the filter 11 in association with the drive state (drive voltage VF) of the filter 11 for each order (hereinafter, simply referred to as a storage unit) 32. Has.

ここで、図2B及び図2Cを用いて、透過光L2及びその次数成分について説明する。まず、図2Bは、フィルタ11の分光透過率特性、すなわち波長毎の強度が一定の白色光を入射した場合の透過光L2のスペクトル例を示す図である。まず、透過光L2は、図2Bに示すように、第1及び第2の反射膜23及び24間の光学距離GPに応じた波長領域に強度のピークを有する複数の次数成分に分けることができる。 Here, the transmitted light L2 and its order component will be described with reference to FIGS. 2B and 2C. First, FIG. 2B is a diagram showing a spectral transmittance characteristic of the filter 11, that is, a spectrum example of transmitted light L2 when white light having a constant intensity for each wavelength is incident. First, as shown in FIG. 2B, the transmitted light L2 can be divided into a plurality of order components having an intensity peak in a wavelength region corresponding to the optical distance GP between the first and second reflective films 23 and 24. ..

なお、透過光L2の次数成分とは、例えば、透過光L2に現れる強度のピークをその成分の中心波長(ピーク波長)とし、その中心波長から強度が所定値(例えば半値)となる位置までの領域を含む波長域成分と定義することができる。例えば、図2Bに示す場合、透過光L2は、3つの成分LC1〜LC3に分解することができる。 The order component of the transmitted light L2 is, for example, the peak of the intensity appearing in the transmitted light L2 as the center wavelength (peak wavelength) of the component, and from the center wavelength to the position where the intensity becomes a predetermined value (for example, half value). It can be defined as a wavelength region component including a region. For example, in the case shown in FIG. 2B, the transmitted light L2 can be decomposed into three components LC1 to LC3.

第1の成分LC1は、透過光L2における最も長波長側の成分であり、以下においては1次成分と称する。1次成分LC1は、第1の波長λ1をピーク波長として有する。第2の成分LC2は、透過光L2における第1の成分LC1の次に長波長側の成分であり、以下においては2次成分と称する。2次成分は、第1の波長λ1よりも短い(小さい)第2の波長λ2をピーク波長として有する。 The first component LC1 is a component on the longest wavelength side of the transmitted light L2, and is hereinafter referred to as a primary component. The primary component LC1 has a first wavelength λ1 as a peak wavelength. The second component LC2 is a component on the long wavelength side next to the first component LC1 in the transmitted light L2, and is hereinafter referred to as a secondary component. The secondary component has a second wavelength λ2 shorter (smaller) than the first wavelength λ1 as a peak wavelength.

なお、各成分のピーク波長(例えば第1及び第2の波長λ1及びλ2)は、第1及び第2の反射膜23及び24間の光学距離GPに基づいて算出することができる。例えば、1次成分LC1のピーク波長は、光学距離GPの2倍の値(2GP)及び所定の係数を考慮することで定められる。また、1次成分LC1よりも高次の成分である2次成分LC2のピーク波長及び3次成分LC3のピーク波長は、それぞれ1次成分LC1のピーク波長の2倍及び3倍に対応する。 The peak wavelength of each component (for example, the first and second wavelengths λ1 and λ2) can be calculated based on the optical distance GP between the first and second reflective films 23 and 24. For example, the peak wavelength of the primary component LC1 is determined by considering a value (2GP) twice the optical distance GP and a predetermined coefficient. Further, the peak wavelength of the secondary component LC2 and the peak wavelength of the tertiary component LC3, which are higher-order components than the primary component LC1, correspond to twice and three times the peak wavelength of the primary component LC1, respectively.

なお、実際には、フィルタ11に対して斜めに入射する入射光L1の成分が存在する。また、反射面M1及びM2は、完全な平行平面になっていない。これらの要因によって、2次及び3次成分LC2及びLC3のピーク波長は、それぞれ、正確に1次成分L1のピーク波長の2倍及び3倍にはならない。しかし、本明細書では、説明の明確さのため、理想的な状態を仮定して説明する。 In reality, there is a component of incident light L1 that is obliquely incident on the filter 11. Further, the reflecting surfaces M1 and M2 are not completely parallel planes. Due to these factors, the peak wavelengths of the secondary and tertiary components LC2 and LC3 are not exactly twice and three times the peak wavelength of the primary component L1, respectively. However, in the present specification, for the sake of clarity of explanation, an ideal state is assumed for explanation.

このように、フィルタ11は、光学距離GPに応じた互いにピーク波長が異なる複数の次数成分(例えば成分LC1〜LC3)を有する光を透過光L2として透過させる特性を有する。 As described above, the filter 11 has a property of transmitting light having a plurality of order components (for example, components LC1 to LC3) having different peak wavelengths according to the optical distance GP as transmitted light L2.

次に、図2Cは、フィルタ11の駆動電圧VFと透過光L2のピーク波長との関係を示す図である。図2Cは、フィルタの駆動電圧VFを変化させた際の1次成分LC1及び2次成分LC2のそれぞれのピーク波長λ1及びλ2の変化を示す図である。 Next, FIG. 2C is a diagram showing the relationship between the drive voltage VF of the filter 11 and the peak wavelength of the transmitted light L2. FIG. 2C is a diagram showing changes in the peak wavelengths λ1 and λ2 of the primary component LC1 and the secondary component LC2 when the drive voltage VF of the filter is changed.

なお、図2Cは、印加される駆動電圧VFが大きいほどフィルタ11における反射膜23及び24間の光学距離GPが小さくなるように構成されている場合のピーク波長λ1及びλ2の変化例を示す図である。また、実際には2次成分LC2よりも高次の次数成分が透過光L2に含まれるが、図2Cには1次成分LC1及び2次成分LC2の変化のみを示している。 FIG. 2C is a diagram showing an example of changes in the peak wavelengths λ1 and λ2 when the optical distance GP between the reflective films 23 and 24 in the filter 11 is configured to be smaller as the applied drive voltage VF is larger. Is. Further, although the transmitted light L2 actually contains a higher-order component than the secondary component LC2, FIG. 2C shows only the changes of the primary component LC1 and the secondary component LC2.

本実施例においては、フィルタ11は、駆動電圧VFによって透過光L2のピーク波長が変化(移動)する波長可変型の光学フィルタである。従って、フィルタ11の可変域内であれば、撮像対象の波長の光が1次成分LC1として透過する場合もあるし、2次成分LC2として透過する場合もある。 In this embodiment, the filter 11 is a tunable wavelength optical filter in which the peak wavelength of the transmitted light L2 changes (moves) depending on the drive voltage VF. Therefore, within the variable region of the filter 11, light having a wavelength to be imaged may be transmitted as the primary component LC1 or may be transmitted as the secondary component LC2.

具体的には、まず、図2Cに示すように、電圧値Vaの駆動電圧VFをフィルタ11に印加した場合、波長λa1のピーク波長を有する1次成分LC1と、波長λa2のピーク波長を有する2次成分LC2とが透過光L2としてフィルタ11を透過する。 Specifically, first, as shown in FIG. 2C, when the drive voltage VF of the voltage value Va is applied to the filter 11, the primary component LC1 having the peak wavelength of the wavelength λa1 and the peak wavelength of the wavelength λa2 2 The next component LC2 passes through the filter 11 as transmitted light L2.

従って、波長λbのピーク波長を有する透過光L2を透過させる場合、調節可能な範囲内で、透過光L2のいずれかの次数成分が波長λbにピーク波長を有するようにフィルタ11の特性を調節すればよい。具体的には、例えば、フィルタ11に電圧値Vb1の駆動電圧VFを印加することで、1次成分LC1が波長λbにピーク波長を有する透過光L2を得ることができる。一方、フィルタ11に電圧値Vb2を印加することで、2次成分LC2が波長λbにピーク波長を有する透過光L2を得ることができる。 Therefore, when transmitting transmitted light L2 having a peak wavelength of wavelength λb, the characteristics of the filter 11 should be adjusted so that any order component of transmitted light L2 has a peak wavelength at wavelength λb within an adjustable range. Just do it. Specifically, for example, by applying the drive voltage VF of the voltage value Vb1 to the filter 11, it is possible to obtain the transmitted light L2 in which the primary component LC1 has a peak wavelength at the wavelength λb. On the other hand, by applying the voltage value Vb2 to the filter 11, it is possible to obtain transmitted light L2 in which the secondary component LC2 has a peak wavelength at the wavelength λb.

記憶部32は、例えば図2B及び図2Cに示すような、フィルタ11の駆動電圧VF及びこれに対応する透過光L2の各次数成分(例えば成分LC1及びLC2)の中心波長(例えば波長λ1及びλ2)を記憶する。 The storage unit 32 has a central wavelength (for example, wavelengths λ1 and λ2) of each order component (for example, components LC1 and LC2) of the drive voltage VF of the filter 11 and the corresponding transmitted light L2 as shown in FIGS. 2B and 2C. ) Is memorized.

再度図2Aを参照すると、制御部17は、撮像部12を制御する撮像制御部33を有する。撮像制御部33は、撮像部12(例えば光電変換素子の各々)を駆動する駆動電圧(撮像駆動電圧)を生成し、これを撮像部12に供給する。また、撮像制御部33は、撮像部12が対象物OBを撮像することによって得られた電気信号(画像信号)を受信する。 Referring to FIG. 2A again, the control unit 17 has an image pickup control unit 33 that controls the image pickup unit 12. The image pickup control unit 33 generates a drive voltage (imaging drive voltage) for driving the image pickup unit 12 (for example, each of the photoelectric conversion elements), and supplies this to the image pickup unit 12. Further, the image pickup control unit 33 receives an electric signal (image signal) obtained by the image pickup unit 12 taking an image of the object OB.

制御部17は、撮像部12が撮像対象(検出対象)とする透過光L2の次数成分である対象光を設定する対象光設定部34を有する。対象光設定部34は、透過光L2の次数成分(例えば第1〜第3の成分LC1〜LC3)のうち、いずれか1つの成分を対象光として選択する。対象光設定部34は、撮像部12(撮像制御部33)に対し、当該対象光の撮像を行う設定を行う。 The control unit 17 has a target light setting unit 34 that sets a target light that is a degree component of the transmitted light L2 that the image pickup unit 12 targets (detection target). The target light setting unit 34 selects any one of the order components of the transmitted light L2 (for example, the first to third components LC1 to LC3) as the target light. The target light setting unit 34 sets the image pickup unit 12 (imaging control unit 33) to take an image of the target light.

なお、一般的な撮像素子は、所定の波長範囲に亘って感度を有し、当該波長範囲の光を全て取り込んで電気信号を生成する。換言すれば、一般的な撮像素子を用いて撮像部12を構成する場合、当該所定の波長範囲内の特定の波長範囲の光のみを取り込むことはできない。従って、撮像装置10は、撮像波長域によっては、対象光以外の透過光L2の次数成分を除去するフィルタ(図示せず)を有することを要する場合がある。 A general image sensor has sensitivity over a predetermined wavelength range, and captures all the light in the wavelength range to generate an electric signal. In other words, when the image pickup unit 12 is configured by using a general image pickup device, it is not possible to capture only light in a specific wavelength range within the predetermined wavelength range. Therefore, the imaging device 10 may need to have a filter (not shown) for removing the order component of the transmitted light L2 other than the target light, depending on the imaging wavelength range.

例えば、撮像部12が対象光のみを撮像するためには、対象外の次数成分をカットするローパスフィルタ等の固定波長フィルタを用いる必要がある場合がある。例えば、1次成分LC1を対象光として撮像素子に取り込ませる場合、2次成分LC2及びこれより高次の次数成分をカットするように当該ローパスフィルタを構成すればよい。 For example, in order for the imaging unit 12 to image only the target light, it may be necessary to use a fixed wavelength filter such as a low-pass filter that cuts non-target order components. For example, when the primary component LC1 is taken into the image sensor as the target light, the low-pass filter may be configured so as to cut the secondary component LC2 and higher-order components.

しかし、後述するように、撮像波長域及びこれを分割した波長域、当該分割した波長域で選択する次数成分(対象光)、また、撮像素子が有する感度域などを適切に設定することで、上記したような対象外の成分を除去する部材を不要とすることができる。 However, as will be described later, by appropriately setting the imaging wavelength range, the divided wavelength range, the order component (target light) selected in the divided wavelength range, the sensitivity range of the image sensor, and the like. It is possible to eliminate the need for a member for removing a non-target component as described above.

撮像部12は、透過光L2の複数の次数成分のうち、対象光設定部34が設定した1つの成分を対象光として撮像を行う。 The imaging unit 12 performs imaging using one component set by the target light setting unit 34 as the target light among the plurality of order components of the transmitted light L2.

制御部17は、対象光設定部34が設定した透過光L2の対象光に基づいて、撮像部12の撮像感度を設定する感度設定部35を有する。感度設定部35は、透過光L2の対象光(次数成分)に基づいて、撮像部12が透過光L2を電気信号に変換する際の信号増幅率(ゲイン)を設定する。感度設定部35は、撮像部12(撮像制御部33)に対し、当該設定した感度で撮像を行う指令を行う。 The control unit 17 has a sensitivity setting unit 35 that sets the imaging sensitivity of the imaging unit 12 based on the target light of the transmitted light L2 set by the target light setting unit 34. The sensitivity setting unit 35 sets the signal amplification factor (gain) when the imaging unit 12 converts the transmitted light L2 into an electric signal based on the target light (order component) of the transmitted light L2. The sensitivity setting unit 35 issues a command to the imaging unit 12 (imaging control unit 33) to perform imaging with the set sensitivity.

ここで、再度図2Bを用いて感度設定部35が設定する透過光L2の次数成分毎の撮像部12の撮像感度について説明する。図2Bに示すように、透過光L2の1次成分LC1は、第1の幅W1の帯域幅(本実施例においては半値幅)を有する。また、2次成分LC2は、1次成分LC1の帯域幅である第1の幅W1よりも狭い(小さな)第2の幅W2の帯域幅を有する。 Here, the imaging sensitivity of the imaging unit 12 for each order component of the transmitted light L2 set by the sensitivity setting unit 35 will be described again with reference to FIG. 2B. As shown in FIG. 2B, the primary component LC1 of the transmitted light L2 has a bandwidth of a first width W1 (half width in this embodiment). Further, the secondary component LC2 has a bandwidth of a second width W2 that is narrower (smaller) than the first width W1 which is the bandwidth of the primary component LC1.

これに起因して、透過光L2における最も長波長側(低次)の次数成分である1次成分LC1は、透過光L2の成分の中で最も大きな光量を有することとなる。また、成分の次数が大きくなるほど、その成分の光量は小さい。従って、高次の成分の光を撮像する場合、これよりも低次の成分の光を撮像する場合に比べて画像が暗くなる。 Due to this, the primary component LC1 which is the order component on the longest wavelength side (low order) of the transmitted light L2 has the largest amount of light among the components of the transmitted light L2. Further, the larger the order of the component, the smaller the amount of light of the component. Therefore, when the light of the higher-order component is imaged, the image becomes darker than when the light of the lower-order component is imaged.

感度設定部35は、このフィルタ11の特性に基づく透過光L2の次数成分毎の光量の差を考慮して、撮像部12の撮像感度(ゲイン)を設定する。具体的には、感度設定部35は、例えば、白色光のような平坦なスペクトルを有する基準被写体を事前に撮影し、次数成分間で基準被写体の撮像時の輝度値が連続する(一致する)ように、次数成分毎の撮像感度を設定する。これによって、撮像時における透過光L2の次数成分の切替前後でスペクトル情報が不連続となることが抑制される。 The sensitivity setting unit 35 sets the imaging sensitivity (gain) of the imaging unit 12 in consideration of the difference in the amount of light for each order component of the transmitted light L2 based on the characteristics of the filter 11. Specifically, the sensitivity setting unit 35 photographs a reference subject having a flat spectrum such as white light in advance, and the luminance values of the reference subject at the time of imaging are continuous (match) between the order components. As described above, the imaging sensitivity for each order component is set. As a result, it is possible to prevent the spectral information from becoming discontinuous before and after switching the order component of the transmitted light L2 at the time of imaging.

また、本実施例においては、制御部17の対象光設定部34は、撮像波長域を複数の波長域(分割波長域)に分割し、当該分割された波長域において撮像部12がいずれの次数成分を対象光として取り込むかを設定する。なお、以下においては、当該分割された複数の波長域における隣接する波長域の境界を次数切替波長と称する場合がある。 Further, in the present embodiment, the target light setting unit 34 of the control unit 17 divides the imaging wavelength region into a plurality of wavelength regions (divided wavelength regions), and the imaging unit 12 has any order in the divided wavelength regions. Set whether to capture the component as the target light. In the following, the boundary between adjacent wavelength regions in the divided plurality of wavelength regions may be referred to as a degree switching wavelength.

図2Dは、制御部17が有するフィルタ11及び撮像部12の制御テーブルの例を示す図である。図2Eは、撮像波長域TWを分割した波長域R1及びR2、並びにその境界である次数切替波長λSと、これらに対応するフィルタ11の駆動電圧VFとの関係を模式的に示す図である。制御部17は、例えば図2Dに示すようなテーブルに基づいてフィルタ11及び撮像部12を制御する。 FIG. 2D is a diagram showing an example of a control table of the filter 11 and the imaging unit 12 included in the control unit 17. FIG. 2E is a diagram schematically showing the relationship between the wavelength ranges R1 and R2 obtained by dividing the imaging wavelength range TW, the order switching wavelength λS which is the boundary thereof, and the drive voltage VF of the filter 11 corresponding thereto. The control unit 17 controls the filter 11 and the imaging unit 12 based on, for example, a table as shown in FIG. 2D.

図2Dには、撮像装置10(撮像部12)の撮像波長域TWが400nm〜750nmの範囲に設定され、1次成分LC1を対象光TCとして撮像する波長域である波長域R1が600nm〜750nmの範囲に設定され、2次成分LC2を対象光TCとして撮像する波長域である波長域R2が400nm〜600nmの範囲に設定されている場合の例を示している。つまり、図2Dに示す例では、次数切替波長λSが600nmに設定されている。 In FIG. 2D, the imaging wavelength range TW of the imaging device 10 (imaging unit 12) is set in the range of 400 nm to 750 nm, and the wavelength range R1 which is the wavelength range in which the primary component LC1 is imaged as the target light TC is 600 nm to 750 nm. An example is shown in the case where the wavelength range R2, which is the wavelength range in which the secondary component LC2 is imaged as the target light TC, is set in the range of 400 nm to 600 nm. That is, in the example shown in FIG. 2D, the order switching wavelength λS is set to 600 nm.

なお、撮像波長域TWは、例えば、撮像装置10の初期設定によって設定されることができ、また、オペレータからの指定によって設定されることができる。 The imaging wavelength range TW can be set by, for example, the initial setting of the imaging device 10, or can be set by the designation from the operator.

まず、設定された撮像波長域TWは、撮像する際に用いられる透過光L2の次数成分に応じて分類(分割)される。例えば、フィルタ11の透過特性の可変範囲、及び撮像部12の感度範囲などを考慮して、撮像波長域TWが複数の分割波長域(例えば第1及び第2の波長域R1及びR2)に分割される。 First, the set imaging wavelength range TW is classified (divided) according to the order component of the transmitted light L2 used for imaging. For example, the imaging wavelength region TW is divided into a plurality of divided wavelength regions (for example, the first and second wavelength regions R1 and R2) in consideration of the variable range of the transmission characteristic of the filter 11 and the sensitivity range of the imaging unit 12. Will be done.

例えば、第1の波長域R1は、第1の波長域R1内の光を透過光L2の1次成分LC1として透過させる特性にフィルタ11を調節することが好ましい波長域である。第1の波長域R1の範囲内の画像を得る際には、対象光設定部34は、透過光L2の1次成分LC1を撮像部12の対象光TCとして設定する。また、フィルタ制御部31は、フィルタ11に対し、透過光L2の1次成分LC1として第1の波長域R1の範囲内の光が透過するように、記憶部32に記憶された情報に基づいてフィルタ11を制御する。 For example, the first wavelength region R1 is a wavelength region in which it is preferable to adjust the filter 11 so that the light in the first wavelength region R1 is transmitted as the primary component LC1 of the transmitted light L2. When obtaining an image within the range of the first wavelength region R1, the target light setting unit 34 sets the primary component LC1 of the transmitted light L2 as the target light TC of the imaging unit 12. Further, the filter control unit 31 is based on the information stored in the storage unit 32 so that the light within the range of the first wavelength region R1 is transmitted to the filter 11 as the primary component LC1 of the transmitted light L2. Control the filter 11.

第1の波長域R1内では、例えば、フィルタ制御部31は、フィルタ11の駆動電圧VFを電圧値VF1からVF2まで徐々に変化させ、光学距離GPを距離GP1からGP2まで変化させる。また、感度設定部35は、撮像部12の撮像感度SEとして、第1の感度(増幅率又はゲイン)SE1に設定する。撮像制御部33は、第1の感度SE1で撮像部12を制御する。 Within the first wavelength region R1, for example, the filter control unit 31 gradually changes the drive voltage VF of the filter 11 from the voltage value VF1 to the VF2, and changes the optical distance GP from the distance GP1 to GP2. Further, the sensitivity setting unit 35 sets the first sensitivity (amplification rate or gain) SE1 as the image sensitivity SE of the image pickup unit 12. The image pickup control unit 33 controls the image pickup unit 12 with the first sensitivity SE1.

一方、第2の波長域R2は、第1の波長域R1よりも短波長側の波長域である。また、第2の波長域R2は、第2の波長域R2内の光を透過光L2の2次成分LC2として透過させる特性にフィルタ11を調節することが好ましい領域である。 On the other hand, the second wavelength region R2 is a wavelength region on the shorter wavelength side than the first wavelength region R1. Further, the second wavelength region R2 is a region in which the filter 11 is preferably adjusted to have a characteristic of transmitting light in the second wavelength region R2 as a secondary component LC2 of the transmitted light L2.

第2の波長域R2の範囲内の画像を得る際には、対象光設定部34は、透過光L2の2次成分LC2を撮像部12の対象光TCとして設定する。また、フィルタ制御部31は、フィルタ11に対し、透過光L2の2次成分LC2として第2の領域R2の範囲内の光が透過するように、記憶部32に記憶された情報に基づいてフィルタ11を制御する。 When obtaining an image within the range of the second wavelength region R2, the target light setting unit 34 sets the secondary component LC2 of the transmitted light L2 as the target light TC of the imaging unit 12. Further, the filter control unit 31 filters based on the information stored in the storage unit 32 so that the light within the range of the second region R2 is transmitted to the filter 11 as the secondary component LC2 of the transmitted light L2. 11 is controlled.

第2の波長域R2内では、例えば、フィルタ制御部31は、フィルタ11の駆動電圧VFを電圧値VF3からVF4まで徐々に変化させ、光学距離GPを距離GP3からGP4まで変化させる。また、感度設定部35は、撮像部12の撮像感度SEとして、第1の感度SE1よりも高い第2の感度(増幅率又はゲイン)SE2に設定する。撮像制御部33は、第2の感度SE2で撮像部12を制御する。撮像装置10の制御部17は、このようにフィルタ11及び撮像部12の制御設定を行う。 Within the second wavelength region R2, for example, the filter control unit 31 gradually changes the drive voltage VF of the filter 11 from the voltage value VF3 to VF4, and changes the optical distance GP from the distance GP3 to GP4. Further, the sensitivity setting unit 35 sets the image sensitivity SE of the image pickup unit 12 to a second sensitivity (amplification rate or gain) SE2 higher than the first sensitivity SE1. The image pickup control unit 33 controls the image pickup unit 12 with the second sensitivity SE2. The control unit 17 of the image pickup apparatus 10 sets the control of the filter 11 and the image pickup unit 12 in this way.

なお、撮像波長域TWの分割基準は、フィルタ11の特性(すなわち光学距離GP)の可変域に基づいて予め設定されることができる。例えば、1次成分LC1として比較的短波長の透過光L2を透過させようとする場合、光学距離GPを比較的小さくする必要があるが、この場合、反射膜23及び24間に混入し得る異物の影響を無視できない場合や、フィルタ11に高い駆動電圧VFを印加できない場合がある。 The division reference of the imaging wavelength region TW can be set in advance based on the variable region of the characteristics of the filter 11 (that is, the optical distance GP). For example, when trying to transmit a transmitted light L2 having a relatively short wavelength as the primary component LC1, it is necessary to make the optical distance GP relatively small. In this case, a foreign substance that can be mixed between the reflective films 23 and 24 In some cases, the influence of the above cannot be ignored, or in some cases, a high drive voltage VF cannot be applied to the filter 11.

また、高次成分、例えば2次成分として比較的長波長の透過光L2を透過させようとする場合、光学距離GPを大きく変化させる必要があり、反射面M1及びM2の平行度を保つことが困難となる。このように、例えばこれらの制約条件を満たすためにフィルタ11に高い性能が求められることは好ましくない。撮像波長域TWは、例えばこのようなフィルタ11の特性に応じて定められることができる。なお、撮像波長域TWは、3つ以上の波長域に分割されてもよい。 Further, when trying to transmit a transmitted light L2 having a relatively long wavelength as a high-order component, for example, a secondary component, it is necessary to greatly change the optical distance GP, and the parallelism of the reflecting surfaces M1 and M2 can be maintained. It will be difficult. As described above, for example, it is not preferable that the filter 11 is required to have high performance in order to satisfy these constraint conditions. The imaging wavelength range TW can be determined, for example, according to the characteristics of such a filter 11. The imaging wavelength range TW may be divided into three or more wavelength ranges.

図3は、撮像装置10の動作フローを示す図である。図3を用いて、撮像装置10の動作フローについて説明する。まず、制御部17は、撮像波長域TWを決定する(ステップS11)。制御部17は、撮像波長域TW、すなわち分光情報を得る波長範囲(例えば上限及び下限)を決定する。例えば、撮像波長域TWは、撮像装置10が持つ最大撮像域であってもよいし、その中でオペレータに指定された撮像域であってもよい。 FIG. 3 is a diagram showing an operation flow of the image pickup apparatus 10. The operation flow of the image pickup apparatus 10 will be described with reference to FIG. First, the control unit 17 determines the imaging wavelength range TW (step S11). The control unit 17 determines the imaging wavelength range TW, that is, the wavelength range (for example, upper limit and lower limit) for obtaining spectral information. For example, the imaging wavelength region TW may be the maximum imaging region included in the imaging apparatus 10, or may be the imaging region designated by the operator.

続いて、制御部17は、撮像波長域TWを第1及び第2の波長域(分割波長域)R1及びR2に分割する。また、制御部17の対象光設定部34は、第1及び第2の波長域R1及びR2毎に、撮像対象となる透過光L2の次数成分を設定する(ステップS12)。 Subsequently, the control unit 17 divides the imaging wavelength region TW into the first and second wavelength regions (divided wavelength regions) R1 and R2. Further, the target light setting unit 34 of the control unit 17 sets the order component of the transmitted light L2 to be imaged for each of the first and second wavelength regions R1 and R2 (step S12).

次に、制御部17は、撮像部12を制御し、所定の感度SE0を基準感度として設定する(ステップS13)。また、制御部17は、フィルタ11を制御し、撮像波長域TWの全域に亘って特性が変化するように、フィルタ11を駆動する。そして、制御部17は、撮像部12を制御し、基準感度SE0で、撮像波長域TWの基準被写体の撮像を行う。また、制御部17は、撮像部12から、撮像した基準被写体のスペクトルを基準スペクトルとして取得する(ステップS14)。 Next, the control unit 17 controls the imaging unit 12 and sets a predetermined sensitivity SE0 as the reference sensitivity (step S13). Further, the control unit 17 controls the filter 11 and drives the filter 11 so that the characteristics change over the entire region of the imaging wavelength region TW. Then, the control unit 17 controls the image pickup unit 12 and takes an image of a reference subject in the imaging wavelength range TW with the reference sensitivity SE0. Further, the control unit 17 acquires the spectrum of the imaged reference subject as the reference spectrum from the image pickup unit 12 (step S14).

具体的には、撮像装置10は、例えば白色照明光、又は白色照明光によって照明された白紙などを基準被写体とし、当該基準被写体を所定の感度SE0で撮像する。この際、フィルタ11は、制御部17によって、分割された波長域R1及びR2を含む撮像波長域TWの全体に亘って、当該分割波長域に対応する次数成分によって透過させるように駆動される。 Specifically, the image pickup apparatus 10 uses, for example, white illumination light or a blank sheet of paper illuminated by the white illumination light as a reference subject, and images the reference subject with a predetermined sensitivity SE0. At this time, the filter 11 is driven by the control unit 17 so as to be transmitted by the order component corresponding to the divided wavelength region over the entire imaging wavelength region TW including the divided wavelength regions R1 and R2.

これによって、制御部17は、次数成分毎、すなわち波長域R1及びR2毎の基準感度SE0でのスペクトル(輝度値)を基準スペクトルとして取得及び記憶する。なお、本実施例においては、基準感度SE0は、撮像波長域TWの全域で共通(一定値)に設定される。また、基準感度SE0は、最も低次の成分である1次成分LC1を用いる場合に得られる輝度値が飽和しない範囲で比較的大きく設定されることが好ましい。 As a result, the control unit 17 acquires and stores as a reference spectrum a spectrum (luminance value) at the reference sensitivity SE0 for each order component, that is, for each of the wavelength regions R1 and R2. In this embodiment, the reference sensitivity SE0 is set to be common (constant value) over the entire imaging wavelength range TW. Further, the reference sensitivity SE0 is preferably set relatively large within a range in which the brightness value obtained when the primary component LC1 which is the lowest order component is used is not saturated.

続いて、感度設定部35は、第1及び第2の分割波長域R1及びR2毎に、撮像部12の撮像感度SEを設定する(ステップS15)。撮像感度SEは、例えばステップS14で取得した基準スペクトルに基づいて設定されることができる。 Subsequently, the sensitivity setting unit 35 sets the image sensitivity SE of the image pickup unit 12 for each of the first and second divided wavelength regions R1 and R2 (step S15). The imaging sensitivity SE can be set based on, for example, the reference spectrum acquired in step S14.

ここで、図4Aを用いて、感度設定部35によって設定される撮像感度SEについて説明する。図4Aは、分割波長域R1及びR2毎に得られた基準被写体の基準スペクトル(輝度値)を模式的に示す図である。 Here, the imaging sensitivity SE set by the sensitivity setting unit 35 will be described with reference to FIG. 4A. FIG. 4A is a diagram schematically showing a reference spectrum (luminance value) of a reference subject obtained for each of the divided wavelength regions R1 and R2.

分割波長域R1及びR2毎の基準被写体の輝度は、対象の次数成分による半値幅の影響を受ける。換言すれば、基準被写体として本来一定のスペクトルを有する被写体に対し、互いに異なる次数成分を対象光TCとして撮像した場合、得られる画像(画素)の輝度は互いに異なる。 The brightness of the reference subject for each of the divided wavelength regions R1 and R2 is affected by the full width at half maximum due to the order component of the target. In other words, when a subject originally having a constant spectrum as a reference subject is imaged with different order components as the target light TC, the brightness of the obtained images (pixels) is different from each other.

従って、例えば、図4Aに示すように、分割波長域R1、すなわち1次成分LC1を用いて撮像を行う範囲では、基準被写体の輝度は概ね一定の輝度値BR1を示す。一方、1次成分LC1よりも高次の2次成分LC2を用いて撮像を行う分割波長域R2では、概ね一定でありかつ輝度値BR1よりも低い輝度値BR2を示す。また、基準スペクトルは、分割波長域R1及びR2間の境界で段差を持つこととなる。感度設定部35は、この輝度値BR1及びBR2に基づいて、撮像部12の分割波長域R1及びR2毎の撮像感度SEを設定する。 Therefore, for example, as shown in FIG. 4A, the luminance of the reference subject shows a substantially constant luminance value BR1 in the divided wavelength region R1, that is, in the range in which imaging is performed using the primary component LC1. On the other hand, in the divided wavelength region R2 in which imaging is performed using the secondary component LC2 higher than the primary component LC1, the luminance value BR2 is substantially constant and lower than the luminance value BR1. Further, the reference spectrum has a step at the boundary between the divided wavelength regions R1 and R2. The sensitivity setting unit 35 sets the imaging sensitivity SE for each of the divided wavelength regions R1 and R2 of the imaging unit 12 based on the brightness values BR1 and BR2.

例えば、感度設定部35は、分割波長域R1及びR2での輝度値BR1及びBR2が一致するように、第1及び第2の感度SE1及びSE2を設定する。具体的には、感度設定部35は、第2の感度SE2を、SE2=SE1×(BR1/BR2)の式に従って、第1の感度SE1よりも高く設定する。これによって、図4Aに示すように、分割波長域R2における輝度値が分割波長域R1における輝度値BR1と同一となるように撮像感度SEが設定されることができる。 For example, the sensitivity setting unit 35 sets the first and second sensitivities SE1 and SE2 so that the brightness values BR1 and BR2 in the divided wavelength regions R1 and R2 match. Specifically, the sensitivity setting unit 35 sets the second sensitivity SE2 higher than the first sensitivity SE1 according to the equation SE2 = SE1 × (BR1 / BR2). As a result, as shown in FIG. 4A, the imaging sensitivity SE can be set so that the luminance value in the divided wavelength region R2 is the same as the luminance value BR1 in the divided wavelength region R1.

なお、撮像波長域TWの全域で正確な分光情報を得ることを考慮すると、第1の感度SE1は、基準被写体を撮像した際の輝度値が飽和しないように設定されていることが好ましい。すなわち、図4Aに示すように、分割波長域R1での基準被写体の輝度値BR1は、飽和輝度値BR0未満となるように設定されることが好ましい。このようにして、感度設定部35は、分割波長域R1及びR2の撮像部12の撮像感度SEを設定する。 Considering that accurate spectral information can be obtained over the entire imaging wavelength range TW, it is preferable that the first sensitivity SE1 is set so that the brightness value when the reference subject is imaged is not saturated. That is, as shown in FIG. 4A, it is preferable that the luminance value BR1 of the reference subject in the divided wavelength region R1 is set to be less than the saturation luminance value BR0. In this way, the sensitivity setting unit 35 sets the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 of the divided wavelength regions R1 and R2.

また、感度設定を行う際に用いる基準被写体としては、例えば上記した白色光又は白紙のように、撮像波長域TWの全域で平坦な反射スペクトルを有するものであることが好ましい。 Further, as the reference subject used when setting the sensitivity, it is preferable that the reference subject has a flat reflection spectrum over the entire imaging wavelength range TW, such as the above-mentioned white light or blank paper.

再度図3を参照すると、制御部17のフィルタ制御部31及び撮像制御部33は、分割波長域毎に設定された特性で、フィルタ11及び撮像部12を制御する。フィルタ11及び撮像部12(並びに絞り13及びシャッタ14)は、制御部17によって駆動及び制御され、撮像動作が行われる。 Referring to FIG. 3 again, the filter control unit 31 and the image pickup control unit 33 of the control unit 17 control the filter 11 and the image pickup unit 12 with the characteristics set for each divided wavelength range. The filter 11 and the imaging unit 12 (and the aperture 13 and the shutter 14) are driven and controlled by the control unit 17, and the imaging operation is performed.

具体的には、まず、1次成分LC1を対象光TCとする第1の分割波長域R1に対しては、撮像部12の撮像感度SEを第1の感度SE1に設定し、対象物OBの撮像を行う(ステップS16)。次に、2次成分LC2を対象光TCとする第2の分割波長域R2に対しては、撮像部12の撮像感度SEを第2の感度SE2に設定して対象物OBの撮像を行う(ステップS17)。 Specifically, first, for the first divided wavelength region R1 in which the primary component LC1 is the target light TC, the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 is set to the first sensitivity SE1 of the object OB. Imaging is performed (step S16). Next, for the second divided wavelength region R2 in which the secondary component LC2 is the target light TC, the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 is set to the second sensitivity SE2, and the object OB is imaged ( Step S17).

続いて、制御部17は、撮像部12から画像信号IMを受信し、記憶する(ステップS18)。例えば、制御部17は、オペレータからの要求に応じて画像信号IMに適切な処理を行い、特定の波長の2次元画像や、特定の画素のスペクトル情報等をモニタ18に供給する。モニタ18は、これらの情報の表示処理を行う(ステップS19)。このようにして、撮像装置10は撮像動作を行う。 Subsequently, the control unit 17 receives the image signal IM from the image pickup unit 12 and stores it (step S18). For example, the control unit 17 performs appropriate processing on the image signal IM in response to a request from the operator, and supplies a two-dimensional image of a specific wavelength, spectrum information of a specific pixel, and the like to the monitor 18. The monitor 18 performs a display process of these information (step S19). In this way, the image pickup apparatus 10 performs the image pickup operation.

図4Bは、撮像部12の撮像時におけるフィルタ11に供給される駆動電圧VF、フィルタ11の光学距離GP及び撮像部12の撮像感度SEのタイミングチャートの例である。図4のタイミングt1は、撮像開始(図3におけるステップS15の開始)のタイミングに対応する。 FIG. 4B is an example of a timing chart of the drive voltage VF supplied to the filter 11 at the time of imaging by the imaging unit 12, the optical distance GP of the filter 11, and the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12. The timing t1 in FIG. 4 corresponds to the timing of the start of imaging (start of step S15 in FIG. 3).

図4Bに示すように、タイミングt1において、駆動電圧VFは電圧値VF1に設定され、光学距離GPは電圧値VF1に対応する距離GP1となる。例えば、タイミングt1においては、駆動電圧VFは最も高く、これによって光学距離GPは最も小さくなる。従って、タイミングt1においては、第1及び第2の反射膜23及び24が最も近づいた状態となる。 As shown in FIG. 4B, at the timing t1, the drive voltage VF is set to the voltage value VF1, and the optical distance GP becomes the distance GP1 corresponding to the voltage value VF1. For example, at timing t1, the drive voltage VF is the highest, which results in the smallest optical distance GP. Therefore, at the timing t1, the first and second reflective films 23 and 24 are in the closest state.

タイミングt1からタイミングt2の間では、駆動電圧VFが電圧値VF1から電圧値VF2まで徐々に低下するように、フィルタ11に駆動電圧VFが供給される。これによって、光学距離GPは、距離GP1から距離GP2まで徐々に大きくなる。 Between the timing t1 and the timing t2, the drive voltage VF is supplied to the filter 11 so that the drive voltage VF gradually decreases from the voltage value VF1 to the voltage value VF2. As a result, the optical distance GP gradually increases from the distance GP1 to the distance GP2.

このタイミングt1からタイミングt2の間は、透過光L2の1次成分LC1を対象光TCとして設定し、第1の波長域R1の撮像を行う。従って、撮像部12の撮像感度SEは第1の感度SE1(低感度)に設定されている。 Between the timing t1 and the timing t2, the primary component LC1 of the transmitted light L2 is set as the target light TC, and the first wavelength region R1 is imaged. Therefore, the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 is set to the first sensitivity SE1 (low sensitivity).

例えば、図2Dに示す設定の場合、タイミングt1では、透過光L2の1次成分LC1の中心波長(第1の波長λ1)が600nmとなるようにフィルタ11が駆動されている。そして、タイミングt2では、1次成分LC1の中心波長が750nmとなるようフィルタ11が駆動されている。 For example, in the case of the setting shown in FIG. 2D, at the timing t1, the filter 11 is driven so that the center wavelength (first wavelength λ1) of the primary component LC1 of the transmitted light L2 is 600 nm. Then, at the timing t2, the filter 11 is driven so that the center wavelength of the primary component LC1 is 750 nm.

次に、タイミングt3では、第2の波長域R2の撮像が開始される。このタイミングt3では、フィルタ11の駆動電圧VFは電圧値VF3に設定され、光学距離GPは距離GP3まで大きくなる。そして、駆動電圧VFはタイミングt4で電圧値VF4に至るまで徐々に低下し、光学距離GPはタイミングt4で距離GP4に至るまで徐々に大きくなる。また、タイミングt3からタイミングt4の間は、撮像部12の撮像感度SEは第2の感度SE2(高感度)に設定される。 Next, at the timing t3, imaging of the second wavelength region R2 is started. At this timing t3, the drive voltage VF of the filter 11 is set to the voltage value VF3, and the optical distance GP increases up to the distance GP3. Then, the drive voltage VF gradually decreases until the voltage value VF4 is reached at the timing t4, and the optical distance GP gradually increases until the distance GP4 is reached at the timing t4. Further, between the timing t3 and the timing t4, the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 is set to the second sensitivity SE2 (high sensitivity).

なお、本実施例においてはフィルタ11が波長可変型のフィルタである場合について説明したが、フィルタ11は波長可変型のフィルタである場合に限定されない。例えば、フィルタ11は波長固定型のフィルタであってもよい。フィルタ11は、第1及び第2の反射膜23及び24の光学距離GPに応じた複数の次数成分(例えば成分LC1〜LC2)を有する光を透過光L2として透過させる特性を有していればよい。 In this embodiment, the case where the filter 11 is a tunable filter has been described, but the filter 11 is not limited to the case where the filter 11 is a tunable filter. For example, the filter 11 may be a fixed wavelength filter. The filter 11 has a property of transmitting light having a plurality of order components (for example, components LC1 to LC2) according to the optical distance GP of the first and second reflective films 23 and 24 as transmitted light L2. good.

また、本実施例においてはフィルタ11が第1及び第2の反射膜23及び24を有する場合について説明したが、フィルタ11は第1及び第2の反射膜23及び24を有する場合に限定されない。フィルタ11は、互いに対向する一対の反射面M1及びM2を有していればよい。そして、フィルタ11は、この一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分の光を透過光L2として透過する特性を有していればよい。 Further, in this embodiment, the case where the filter 11 has the first and second reflective films 23 and 24 has been described, but the filter 11 is not limited to the case where the filter 11 has the first and second reflective films 23 and 24. The filter 11 may have a pair of reflecting surfaces M1 and M2 facing each other. The filter 11 may have a characteristic of transmitting light of a plurality of order components according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2 as transmitted light L2.

また、本実施例においては、撮像装置10は、制御部17を有する場合について説明したが、撮像装置10は、制御部17を有していなくてもよい。撮像装置10の撮像部12が、撮像する透過光L2の次数成分(対象光TC)に応じた撮像感度SEで撮像するように構成されていればよい。 Further, in this embodiment, the case where the image pickup device 10 has the control unit 17 has been described, but the image pickup device 10 does not have to have the control unit 17. The image pickup unit 12 of the image pickup apparatus 10 may be configured to take an image with an image pickup sensitivity SE corresponding to the order component (target light TC) of the transmitted light L2 to be imaged.

このように、撮像装置10は、一対の反射面M1及びM2を有し、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分(例えば1次成分LC1及び2次成分LC2)を含む光L2を透過させるフィルタ11と、当該複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光TCとして撮像を行う撮像部12と、を有する。 As described above, the image pickup apparatus 10 has a pair of reflecting surfaces M1 and M2, and has a plurality of order components (for example, a primary component LC1 and a secondary component LC2) according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. A filter 11 that transmits light L2 including), and an imaging unit 12 that captures an image using one of the plurality of order components as the target light TC.

また、撮像部12は、当該複数の次数成分のうちの第1の成分(例えば1次成分LC1)を対象光TCとする場合は第1の感度SE1で撮像し、第1の成分よりも高次の第2の成分(例えば2次成分LC2)を対象光TCとする場合は第1の感度SE1よりも高い第2の感度SE2で撮像する。 Further, when the first component (for example, the primary component LC1) of the plurality of order components is the target light TC, the imaging unit 12 takes an image with the first sensitivity SE1 and is higher than the first component. When the next second component (for example, the secondary component LC2) is the target light TC, the image is taken with the second sensitivity SE2 higher than the first sensitivity SE1.

従って、波長(波長域)毎に設定(選択)したフィルタ11の透過光L2の次数成分の半値幅(すなわち光量)の差に起因する撮像画像の明るさの差が抑制され、正確に分光情報を得ることが可能な撮像装置10を提供することができる。 Therefore, the difference in the brightness of the captured image due to the difference in the half-value width (that is, the amount of light) of the order component of the transmitted light L2 of the filter 11 set (selected) for each wavelength (wavelength range) is suppressed, and the spectral information is accurate. It is possible to provide an image pickup apparatus 10 capable of obtaining the above.

また、フィルタ11は、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPが調節されることで複数の次数成分の各々のピーク波長が変化する構成を有する。また、撮像部12は、対象光TCが第1の成分(例えば1次成分LC1)となるように光学距離GPが調節された場合は第1の感度SE1で撮像し、対象光TCが第2の成分(例えば2次成分LC2)となるように光学距離GPが調節された場合は第2の感度SE2で撮像する。従って、フィルタ11が波長可変型のフィルタであっても、対象光TCが透過光L2のいずれの次数成分であるかに応じて撮像感度SEを調節することで、画像毎(成分毎又は波長毎)の明るさの差が抑制される。 Further, the filter 11 has a configuration in which the peak wavelength of each of the plurality of order components is changed by adjusting the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. Further, when the optical distance GP is adjusted so that the target light TC becomes the first component (for example, the primary component LC1), the imaging unit 12 takes an image with the first sensitivity SE1 and the target light TC becomes the second component. When the optical distance GP is adjusted so as to have the component (for example, the secondary component LC2), the image is taken with the second sensitivity SE2. Therefore, even if the filter 11 is a tunable filter, by adjusting the imaging sensitivity SE according to which order component of the transmitted light L2 the target light TC is, each image (each component or each wavelength). ) Difference in brightness is suppressed.

また、撮像部12の撮像波長域TWは、第1の分割波長域R1及び第1の分割波長域R1よりも短波長側の第2の波長域R2に分割される。また、フィルタ11における一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPは、撮像部12が第1の分割波長域R1の撮像を行う場合には第1の成分(例えば1次成分LC1)のピーク波長が第1の分割波長域R1に含まれるように調節され、撮像部12が第2の分割波長域R2の撮像を行う場合には第2の成分(例えば2次成分LC2)のピーク波長が第2の分割波長域R2に含まれるように調節される。 Further, the imaging wavelength region TW of the imaging unit 12 is divided into a first divided wavelength region R1 and a second wavelength region R2 on the shorter wavelength side than the first divided wavelength region R1. Further, the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2 in the filter 11 is the peak of the first component (for example, the primary component LC1) when the imaging unit 12 takes an image of the first divided wavelength region R1. When the wavelength is adjusted to be included in the first divided wavelength region R1 and the imaging unit 12 takes an image of the second divided wavelength region R2, the peak wavelength of the second component (for example, the secondary component LC2) becomes It is adjusted so as to be included in the second divided wavelength region R2.

換言すれば、フィルタ11を駆動させて連続的な分光情報(画像)を得る場合でも、制御部17は、撮像波長域TWを使用する次数成分に応じて複数の分割波長域(波長域R1及びR2)に分割し、分割波長域毎に異なる撮像感度SEで撮像部12を制御する。従って、明るさの差が少ない連続した分光情報を得ることができる。 In other words, even when the filter 11 is driven to obtain continuous spectral information (image), the control unit 17 has a plurality of divided wavelength regions (wavelength region R1 and) according to the order component using the imaging wavelength region TW. It is divided into R2), and the imaging unit 12 is controlled by an imaging sensitivity SE that is different for each divided wavelength range. Therefore, continuous spectral information with a small difference in brightness can be obtained.

また、第1及び第2の感度SE1及びSE2は、対象物OBとは異なる基準被写体(例えば白色光)を撮像した際に得られる輝度値が第1及び第2の波長域R1及びR2間(例えば両者の境界)で一致するように設定される。従って、波長域R1及びR2間、すなわち撮像に用いる次数成分間での画像の明るさがほぼ一定となる。 Further, in the first and second sensitivities SE1 and SE2, the brightness value obtained when an image of a reference subject (for example, white light) different from the object OB is obtained is between the first and second wavelength ranges R1 and R2 ( For example, it is set to match at the boundary between the two. Therefore, the brightness of the image is substantially constant between the wavelength ranges R1 and R2, that is, between the order components used for imaging.

また、容易にかつ正確な感度設定を行うことを考慮すると、当該基準被写体は、撮像波長域TWにおいて平坦な反射スペクトルを有する被写体であることが好ましい。換言すれば、制御部17は、撮像部12の撮像動作を制御し、対象物OBの撮像するに先立って当該基準被写体として撮像波長域TWにおいて平坦な反射スペクトルを有する被写体を撮像し、これによって第1及び第2の感度SE1及びSE2を設定することが好ましい。これによって、適切な感度設定を行うことができる。 Further, considering that the sensitivity can be easily and accurately set, the reference subject is preferably a subject having a flat reflection spectrum in the imaging wavelength range TW. In other words, the control unit 17 controls the imaging operation of the imaging unit 12 to image a subject having a flat reflection spectrum in the imaging wavelength range TW as the reference subject prior to imaging the object OB, thereby. It is preferable to set the first and second sensitivities SE1 and SE2. This makes it possible to set an appropriate sensitivity.

また、例えば図4Bに示すように、フィルタ11における一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPは、徐々に大きくなる方向のみに調節される。従って、フィルタ11の動作(反射膜の変位)が安定する。 Further, for example, as shown in FIG. 4B, the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2 in the filter 11 is adjusted only in the direction of gradually increasing. Therefore, the operation of the filter 11 (displacement of the reflective film) is stable.

なお、上記した撮像装置10の構成、動作フロー及びタイミングチャートは一例に過ぎない。例えば、撮像装置10は、受光光学系15、リレー光学系16及びモニタ18を有していなくてもよい。 The configuration, operation flow, and timing chart of the image pickup apparatus 10 described above are merely examples. For example, the image pickup apparatus 10 does not have to have the light receiving optical system 15, the relay optical system 16, and the monitor 18.

また、撮像波長域TWは3つ以上の波長域に分類されてもよい。また、撮像部12による撮像動作は、最も長波長側の第1の波長域R1から先に行う場合に限定されず、対象光TC毎に異なる撮像感度SEで行われればよい。 Further, the imaging wavelength range TW may be classified into three or more wavelength ranges. Further, the imaging operation by the imaging unit 12 is not limited to the case where the first wavelength region R1 on the longest wavelength side is performed first, and may be performed with an imaging sensitivity SE different for each target light TC.

また、例えば、図3に示すステップS16及びS17を経ることで、例えばフィルタ11及び撮像部12を用いた撮像方法を提供することができる。 Further, for example, by going through steps S16 and S17 shown in FIG. 3, it is possible to provide an imaging method using, for example, a filter 11 and an imaging unit 12.

すなわち、本発明に係る撮像方法は、対向する一対の反射面M1及びM2を有し、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分(例えば1次成分LC1及び2次成分LC2)を含む光を透過させるフィルタ11を用いた撮像方法であって、複数の次数成分のうちの第1の成分(例えば1次成分LC1)に対して、第1の感度SE1で撮像を行うステップと、複数の次数成分のうちの第1の成分よりも高次の第2の成分(例えば2次成分LC2)に対して、第1の感度SE1よりも高い第2の感度SE2で撮像を行うステップと、を含む。 That is, the imaging method according to the present invention has a pair of reflecting surfaces M1 and M2 facing each other, and a plurality of order components (for example, primary components LC1 and 2) according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. An imaging method using a filter 11 that transmits light containing the secondary component LC2), in which the first component (for example, the primary component LC1) of the plurality of order components is imaged with the first sensitivity SE1. And the second sensitivity SE2, which is higher than the first sensitivity SE1, with respect to the second component (for example, the secondary component LC2) having a higher order than the first component among the plurality of order components. Includes steps to perform imaging.

また、例えば、本発明は、一般的な撮像装置に上記した方法を行わせるプログラムとしても実現することができる。すなわち、本発明に係るプログラムは、対向する一対の反射面M1及びM2を有し、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分(例えば1次成分LC1及び2次成分LC2)を含む光を透過させるフィルタ11を含む撮像装置に、複数の次数成分のうちの第1の成分(例えば1次成分LC1)に対して、第1の感度SE1で撮像を行うステップと、複数の次数成分のうちの第1の成分よりも高次の第2の成分(例えば2次成分LC2)に対して、第1の感度SE1よりも高い第2の感度SE2で撮像を行うステップと、を実行させる。 Further, for example, the present invention can be realized as a program for causing a general image pickup apparatus to perform the above-mentioned method. That is, the program according to the present invention has a pair of reflecting surfaces M1 and M2 facing each other, and a plurality of order components (for example, primary components LC1 and secondary components) according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. A step of imaging a first component (for example, the primary component LC1) of a plurality of order components with a first sensitivity SE1 on an imaging device including a filter 11 that transmits light containing the component LC2). , A step of imaging a second component (for example, a secondary component LC2) having a higher order than the first component among a plurality of order components with a second sensitivity SE2 higher than the first sensitivity SE1. And to execute.

従って、波長毎での撮像画像の明るさの差が抑制され、正確に分光情報を得ることが可能な撮像方法及びプログラムを提供することができる。
[変形例]
図5は、本実施例の変形例として、撮像装置10による他の動作例を示すフロー図である。撮像装置10は、図5に示すようなフローに従って動作してもよい。すなわち、制御部17は、図5に示すようにフィルタ11及び撮像部12等を制御するように構成されていてもよい。なお、図5に示すフローは、対象物OBのより正確な分光情報を得ることを考慮した場合に好ましい撮像動作フローである。
Therefore, it is possible to provide an imaging method and a program capable of accurately obtaining spectral information by suppressing the difference in brightness of the captured image for each wavelength.
[Modification example]
FIG. 5 is a flow chart showing another operation example by the image pickup apparatus 10 as a modification of this embodiment. The image pickup apparatus 10 may operate according to the flow as shown in FIG. That is, the control unit 17 may be configured to control the filter 11, the imaging unit 12, and the like as shown in FIG. The flow shown in FIG. 5 is a preferable imaging operation flow in consideration of obtaining more accurate spectral information of the object OB.

本変形例においては、図3に示すステップS15(感度設定)までは、同様の動作を行う。制御部17は、感度設定部35によって感度設定を行った後、フィルタ11及び撮像部12を制御し、分割波長域R1において、第1の感度SE1で、基準被写体(照明光又は当該照明光に照明された白紙)を撮像し、これを記憶する(ステップS21)。次に、制御部17は、フィルタ11及び撮像部12を制御し、分割波長域R2において、第2の感度SE2で当該基準被写体を撮像する(ステップS22)。 In this modification, the same operation is performed up to step S15 (sensitivity setting) shown in FIG. After setting the sensitivity by the sensitivity setting unit 35, the control unit 17 controls the filter 11 and the imaging unit 12, and in the divided wavelength region R1, the first sensitivity SE1 in the divided wavelength region R1 sets the reference subject (illumination light or the illumination light). An illuminated blank sheet) is imaged and stored (step S21). Next, the control unit 17 controls the filter 11 and the imaging unit 12 to image the reference subject with the second sensitivity SE2 in the divided wavelength region R2 (step S22).

換言すれば、撮像部12は、対象物OBを撮像する条件と同一の条件で、基準被写体の撮像を行う。なお、ステップS21及び22は同一ステップとして連続的に行われてもよい。 In other words, the imaging unit 12 captures the reference subject under the same conditions as those for imaging the object OB. In addition, steps S21 and 22 may be performed continuously as the same step.

続いて、制御部17は、フィルタ11及び撮像部12を制御し、図3に示すステップS16及びステップS17と同一の動作を行う。すなわち、設定された種々の条件で実際に対象物OBを撮像する。 Subsequently, the control unit 17 controls the filter 11 and the imaging unit 12, and performs the same operations as in steps S16 and S17 shown in FIG. That is, the object OB is actually imaged under various set conditions.

次に、制御部17は、同一波長で撮像された基準被写体及び対象物OBの画像に基づいて、対象物OBのスペクトルを算出する(ステップS23)。具体的には、本実施例においては、対象物OBを撮像して得られたスペクトルは、対象物OBの反射スペクトルに対し、照明光すなわち対象物OBに入射する入射光のスペクトルが掛け合わされたものである。 Next, the control unit 17 calculates the spectrum of the object OB based on the images of the reference subject and the object OB captured at the same wavelength (step S23). Specifically, in this embodiment, the spectrum obtained by imaging the object OB is obtained by multiplying the reflection spectrum of the object OB by the spectrum of the illumination light, that is, the spectrum of the incident light incident on the object OB. It is a thing.

従って、対象物OBの正確なスペクトルである分光情報を得ることを考慮すると、基準被写体、例えば上記した白色光(又は白色光に照明された白紙)のスペクトル(波長毎の輝度値)を、対象物OBの撮像スペクトルから除算する演算を行うことが好ましい。 Therefore, in consideration of obtaining spectral information which is an accurate spectrum of the object OB, the spectrum (brightness value for each wavelength) of the reference subject, for example, the white light (or the white paper illuminated by the white light) described above is used as the target. It is preferable to perform an operation of dividing from the imaging spectrum of the object OB.

本変形例においては、対象物OBを波長毎で分光及び撮像した画像の各々について、当該画像の撮像時における分光波長(選択波長)で撮像した基準被写体の輝度値を除算する。これによって、基準被写体のスペクトルに基づいた対象物OBのスペクトル(分光情報)を算出する。 In this modification, the brightness value of the reference subject imaged at the spectral wavelength (selected wavelength) at the time of imaging the image is divided for each of the images obtained by spectroscopically and imaging the object OB for each wavelength. As a result, the spectrum (spectral information) of the object OB based on the spectrum of the reference subject is calculated.

制御部17は、ステップS23で算出した対象物OBのスペクトル情報を記憶する(ステップS24)。このステップS24は、例えば、図3のステップS18に替えて実行されることができる。その後、例えばオペレータからの要求に応じて、当該スペクトル情報を表示する(ステップS19)。撮像装置10は、このように撮像動作を行ってもよい。 The control unit 17 stores the spectrum information of the object OB calculated in step S23 (step S24). This step S24 can be executed, for example, in place of step S18 in FIG. Then, for example, in response to a request from the operator, the spectrum information is displayed (step S19). The image pickup apparatus 10 may perform the image pickup operation in this way.

上記したように、撮像部12は、第1及び第2の分割波長域R1及びR2の各々について、それぞれ第1及び第2の感度SE1及びSE2で、基準被写体を撮像する(ステップS21及びS22)。そして、制御部17は、波長毎に得られた基準被写体スペクトルに基づいて、対象物OBのスペクトルを算出する(ステップS23)。 As described above, the imaging unit 12 images the reference subject with the first and second sensitivities SE1 and SE2 for each of the first and second divided wavelength regions R1 and R2, respectively (steps S21 and S22). .. Then, the control unit 17 calculates the spectrum of the object OB based on the reference subject spectrum obtained for each wavelength (step S23).

換言すれば、制御部17は、撮像部12の撮像動作を制御し、対象物OBの撮像に先立って対象物OBとは異なる基準被写体の撮像波長域TWの撮像を行い、対象物OB及び当該基準被写体の撮像スペクトルに基づいて、対象物OBの反射スペクトルを算出する。従って、対象物OBのスペクトル情報のみを正確に得ることが可能となる。例えば、撮像部12の個体特性による影響や、高次の成分を用いた対象物OBの撮像画像への量子化誤差及び暗電流の影響を最小化することができる。 In other words, the control unit 17 controls the imaging operation of the imaging unit 12 to image the imaging wavelength range TW of the reference subject different from the object OB prior to imaging the object OB, and the object OB and the subject OB. The reflection spectrum of the object OB is calculated based on the imaging spectrum of the reference subject. Therefore, it is possible to accurately obtain only the spectral information of the object OB. For example, it is possible to minimize the influence of the individual characteristics of the imaging unit 12 and the influence of the quantization error and the dark current on the captured image of the object OB using higher-order components.

また、本変形例においても、正確な対象物OBの分光情報を得ることを考慮すると、第1及び第2の感度SE1及びSE2は、基準被写体を撮像した際に得られる輝度値が飽和しない範囲内で設定されることが好ましい。すなわち、撮像部12は、第1及び第2の感度SE1及びSE2の各々として、基準被写体の撮像時に得られる輝度値が飽和しない範囲内の感度で、対象物OBの撮像を行うことが好ましい。これによって、撮像されたほぼ全ての画像における画素毎の輝度値が飽和せず、より正確に対象物OBの分光情報を得ることができる。 Further, also in this modification, in consideration of obtaining accurate spectral information of the object OB, the first and second sensitivities SE1 and SE2 are in a range in which the brightness value obtained when the reference subject is imaged is not saturated. It is preferable to set within. That is, it is preferable that the imaging unit 12 images the object OB with a sensitivity within a range in which the brightness value obtained at the time of imaging the reference subject is not saturated as each of the first and second sensitivities SE1 and SE2. As a result, the brightness value for each pixel in almost all the captured images is not saturated, and the spectral information of the object OB can be obtained more accurately.

図6Aは、実施例2に係る撮像装置40のブロック図である。図6Bは、制御部41によるカメラユニットCUの制御テーブルの例を示す図である。撮像装置40は、撮像装置10と同様のフィルタ41、撮像部42、絞り43及びシャッタ44を有する。また、撮像装置40は、これらを制御する制御部45を有する。制御部45は、制御部17と同様のフィルタ制御部31、記憶部32、撮像制御部33及び対象光設定部34を有する。 FIG. 6A is a block diagram of the image pickup apparatus 40 according to the second embodiment. FIG. 6B is a diagram showing an example of a control table of the camera unit CU by the control unit 41. The image pickup device 40 has the same filter 41, image pickup unit 42, aperture 43, and shutter 44 as the image pickup device 10. Further, the image pickup apparatus 40 has a control unit 45 for controlling them. The control unit 45 has a filter control unit 31, a storage unit 32, an image pickup control unit 33, and a target light setting unit 34 similar to the control unit 17.

また、本実施例においては、制御部45は、絞り43を制御し、絞り43の絞り径DMを調節する絞り制御部51と、透過光L2の対象光TCに応じて絞り43の絞り径DMを設定する絞り径設定部52とを有する。また、制御部45は、シャッタ43を制御し、透過光L2の撮像部12への露光時間EXを調節するシャッタ制御部53と、透過光L2の対象光TCに応じて露光時間EXを設定する露光時間設定部54とを有する。 Further, in the present embodiment, the control unit 45 controls the diaphragm 43 and adjusts the diaphragm diameter DM of the diaphragm 43, and the diaphragm diameter DM of the diaphragm 43 according to the target light TC of the transmitted light L2. It has a diaphragm diameter setting unit 52 for setting. Further, the control unit 45 sets the shutter control unit 53 that controls the shutter 43 and adjusts the exposure time EX of the transmitted light L2 to the imaging unit 12, and the exposure time EX according to the target light TC of the transmitted light L2. It has an exposure time setting unit 54.

換言すれば、制御部45は、撮像する透過光L2の次数成分に応じて絞り43及びシャッタ44を制御し、撮像部42が撮像する透過光L2の光量を調節する。 In other words, the control unit 45 controls the aperture 43 and the shutter 44 according to the order component of the transmitted light L2 to be imaged, and adjusts the amount of the transmitted light L2 imaged by the imaging unit 42.

本実施例においては、制御部45は、1次成分LC1を対象光TCとする場合、絞り径DMを第1の径DM1に設定して撮像部42を動作させる。一方、制御部45は、2次成分LC2(1次成分LC1よりも高次の成分)を対象光TCとする場合は絞り径DMを第1の径DM1よりも大きな第2の径DM2に設定して撮像部42を動作させる。 In this embodiment, when the primary component LC1 is the target light TC, the control unit 45 sets the aperture diameter DM to the first diameter DM1 and operates the image pickup unit 42. On the other hand, when the secondary component LC2 (a component higher than the primary component LC1) is the target light TC, the control unit 45 sets the aperture diameter DM to a second diameter DM2 larger than the first diameter DM1. The imaging unit 42 is operated.

すなわち、制御部45は、透過光L2の成分の次数が大きくなるほど絞り径DMを大きくする(例えば絞り値(F値)を小さくする)。これによって、制御部45は、撮像部42が受光する透過光L2の光量を大きくする。 That is, the control unit 45 increases the aperture diameter DM (for example, decreases the aperture value (F value)) as the order of the components of the transmitted light L2 increases. As a result, the control unit 45 increases the amount of transmitted light L2 received by the image pickup unit 42.

また、本実施例においては、制御部45は、1次成分LC1を対象光TCとする場合、露光時間EXを第1の時間EX1に設定して撮像部12を動作させる。一方、制御部45は、2次成分LC2(1次成分LC1よりも高次の成分)を対象光TCとする場合は露光時間EXを第1の時間EX1よりも長い第2の時間EX2に設定して撮像部42を動作させる。 Further, in this embodiment, when the primary component LC1 is the target light TC, the control unit 45 sets the exposure time EX to the first time EX1 and operates the imaging unit 12. On the other hand, when the secondary component LC2 (a component higher than the primary component LC1) is the target light TC, the control unit 45 sets the exposure time EX to the second time EX2, which is longer than the first time EX1. The imaging unit 42 is operated.

すなわち、制御部45は、透過光L2の成分の次数が大きくなるほど露光時間EXを長くする(例えばシャッタスピードを遅くする)。これによって、制御部45は、撮像部42が受光する透過光L2の光量を大きくする。 That is, the control unit 45 lengthens the exposure time EX (for example, slows down the shutter speed) as the order of the components of the transmitted light L2 increases. As a result, the control unit 45 increases the amount of transmitted light L2 received by the image pickup unit 42.

また、図6Bに示すように、制御部45は、撮像装置40の撮像波長域TWを第1及び第2の波長域R1及びR2に分類する。そして、制御部45は、第1の波長域R1の撮像時には、絞り径設定部52によって、絞り径DMを第1の絞り径DM1に設定する。また、制御部45は、第1の波長域R1の撮像時には、露光時間設定部54によって、露光時間EXを第1の時間EX1に設定する。 Further, as shown in FIG. 6B, the control unit 45 classifies the imaging wavelength region TW of the imaging apparatus 40 into the first and second wavelength regions R1 and R2. Then, the control unit 45 sets the aperture diameter DM to the first aperture diameter DM1 by the aperture diameter setting unit 52 at the time of imaging of the first wavelength region R1. Further, the control unit 45 sets the exposure time EX to the first time EX1 by the exposure time setting unit 54 at the time of imaging in the first wavelength region R1.

また、制御部45は、第2の波長域R2の撮像時には、絞り径設定部52によって、絞り径DMを第2の絞り径DM2に設定する。また、制御部45は、第2の波長域R2の撮像時には、露光時間設定部54によって、露光時間EXを第2の時間EX2に設定する。 Further, the control unit 45 sets the aperture diameter DM to the second aperture diameter DM2 by the aperture diameter setting unit 52 at the time of imaging of the second wavelength region R2. Further, the control unit 45 sets the exposure time EX to the second time EX2 by the exposure time setting unit 54 at the time of imaging in the second wavelength region R2.

図7は、撮像部42の撮像時におけるフィルタ41に供給される駆動電圧VF、フィルタ41の光学距離GP、絞り43の絞り径DM及び透過光L2の露光時間EXのタイミングチャートの例である。なお、図7のタイミングt1〜t4において、フィルタ41の駆動電圧VF及び光学距離GPの状態は、図4と同様に変化する。 FIG. 7 is an example of a timing chart of the drive voltage VF supplied to the filter 41 at the time of imaging by the imaging unit 42, the optical distance GP of the filter 41, the aperture diameter DM of the aperture 43, and the exposure time EX of the transmitted light L2. At the timings t1 to t4 of FIG. 7, the states of the drive voltage VF and the optical distance GP of the filter 41 change in the same manner as in FIG.

一方、本実施例においては、図7に示すように、タイミングt1からタイミングt2までの間においては、絞り径DMが第1の径DM1(小径)に設定される。また、タイミングt3からタイミングt4までの間においては、絞り径DMは第2の径DM2(大径)に設定される。 On the other hand, in this embodiment, as shown in FIG. 7, the aperture diameter DM is set to the first diameter DM1 (small diameter) between the timing t1 and the timing t2. Further, between the timing t3 and the timing t4, the aperture diameter DM is set to the second diameter DM2 (large diameter).

また、タイミングt1からタイミングt2までの間においては、露光時間EXは第1の時間EX1(短時間)に設定される。また、タイミングt3からタイミングt4までの間においては、露光時間EXは第2の時間EX2(長時間)に設定される。 Further, between the timing t1 and the timing t2, the exposure time EX is set to the first time EX1 (short time). Further, between the timing t3 and the timing t4, the exposure time EX is set to the second time EX2 (long time).

なお、撮像部42に受光される透過光L2の光量を調節することを考慮すると、絞り径DM及び露光時間EXの一方のみが調節されてもよい。 Considering that the amount of transmitted light L2 received by the imaging unit 42 is adjusted, only one of the aperture diameter DM and the exposure time EX may be adjusted.

このように、本実施例においては、撮像装置40は、絞り43及びシャッタ44を有する。また、撮像装置40は、フィルタ41を透過する透過光L2の複数の次数成分のうち、1つの次数成分を対象光TCとして設定し、当該対象光TCに応じた絞り径DM又は露光時間EXで撮像部42を動作させる制御部45を有する。 As described above, in this embodiment, the image pickup apparatus 40 has an aperture 43 and a shutter 44. Further, the image pickup apparatus 40 sets one order component among the plurality of order components of the transmitted light L2 transmitted through the filter 41 as the target light TC, and sets the aperture diameter DM or the exposure time EX according to the target light TC. It has a control unit 45 that operates the image pickup unit 42.

すなわち、撮像装置40は、対向する一対の反射面M1及びM2を有し、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタ41と、複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光TCとして撮像を行う撮像部42と、絞り径DMを調節してフィルタ41への入射光L1の光量を調節し、撮像部42が複数の次数成分のうちの第1の成分(例えば1次成分LC1)を対象光TCとする場合は絞り径DMを第1の径DM1に設定し、撮像部41が第1の成分よりも高次の第2の成分(例えば2次成分LC2)を対象光TCとする場合は絞り径DMを第1の径DM1よりも大きな第2の径DM2に設定する光学絞り43と、を有する。 That is, the image pickup apparatus 40 includes a plurality of filters 41 having a pair of reflecting surfaces M1 and M2 facing each other and transmitting light including a plurality of order components according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. The image pickup unit 42 that takes an image with one of the order components of the order light TC as the target light TC, and the aperture diameter DM is adjusted to adjust the amount of light of the incident light L1 to the filter 41, and the image pickup unit 42 has a plurality of orders. When the first component (for example, the primary component LC1) of the components is the target optical TC, the aperture diameter DM is set to the first diameter DM1, and the imaging unit 41 has a higher order than the first component. When the component 2 (for example, the secondary component LC2) is the target light TC, it has an optical diaphragm 43 that sets the diaphragm diameter DM to a second diameter DM2 larger than the first diameter DM1.

従って、光量が互いに異なる透過光L2の複数の次数成分の各々の撮像に際し、入射光L1の光量を調節することで、撮像された画像の明るさの差を抑制することができる。 Therefore, when imaging each of the plurality of order components of the transmitted light L2 having different light amounts, the difference in brightness of the captured images can be suppressed by adjusting the light amount of the incident light L1.

また、撮像装置40は、対向する一対の反射面M1及びM2を有し、一対の反射面M1及びM2間の光学距離GPに応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタ41と、複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光TCとして撮像を行う撮像部42と、対象光TCの撮像部42への露光時間EXを調節し、撮像部42が複数の次数成分のうちの第1の成分(例えば1次成分LC1)を対象光TCとする場合は露光時間EXを第1の時間EX1に設定し、撮像部42が第1の成分よりも高次の第2の成分(例えば2次成分LC2)を対象光TCとする場合は露光時間EXを第1の時間EX1よりも長い第2の時間EX2に設定するシャッタ44と、を有する。 Further, the image pickup apparatus 40 includes a plurality of filters 41 having a pair of reflecting surfaces M1 and M2 facing each other and transmitting light including a plurality of order components according to the optical distance GP between the pair of reflecting surfaces M1 and M2. The imaging unit 42 that performs imaging with one of the order components of the target light TC as the target light TC, and the exposure time EX of the target light TC to the imaging unit 42 are adjusted, and the imaging unit 42 is among the plurality of order components. When the first component (for example, the primary component LC1) is the target light TC, the exposure time EX is set to the first time EX1, and the imaging unit 42 sets the exposure time EX to the second component (secondary component higher than the first component). For example, when the secondary component LC2) is the target light TC, it has a shutter 44 that sets the exposure time EX to the second time EX2, which is longer than the first time EX1.

従って、光量が互いに異なる透過光L2の複数の成分に対し、当該複数の成分の撮像部12への露光時間を調節することで、撮像部12に受光される透過光L2の光量を調節することができる。従って、撮像された画像の明るさの差を抑制することができる。 Therefore, the amount of light of the transmitted light L2 received by the imaging unit 12 is adjusted by adjusting the exposure time of the plurality of components of the transmitted light L2 having different amounts of light to the imaging unit 12. Can be done. Therefore, it is possible to suppress the difference in brightness of the captured image.

このように絞り径DM又は露光時間EXを透過光L2の次数成分毎に調節することで、波長毎の撮像画像の明るさの差が抑制され、正確に分光情報を得ることが可能な撮像装置40を提供することができる。 By adjusting the aperture diameter DM or the exposure time EX for each order component of the transmitted light L2 in this way, the difference in brightness of the captured image for each wavelength is suppressed, and an imaging device capable of accurately obtaining spectral information. 40 can be provided.

また、フィルタ41を駆動させて連続的な分光情報(画像)を得る場合でも、撮像装置40においては、撮像波長域TWが透過光L2の次数成分に応じて複数の波長域(波長域R1及びR2)に分割される。また、絞り43又はシャッタ44は、波長域毎に異なる絞り径DM又は露光時間EXで動作する。従って、明るさの差が少ない連続した分光情報を得ることができる。 Further, even when the filter 41 is driven to obtain continuous spectral information (image), in the imaging device 40, the imaging wavelength region TW has a plurality of wavelength regions (wavelength region R1 and It is divided into R2). Further, the aperture 43 or the shutter 44 operates with a different aperture diameter DM or exposure time EX for each wavelength range. Therefore, continuous spectral information with a small difference in brightness can be obtained.

なお、本実施例は、実施例1の撮像装置10と組み合わせて動作されてもよい。例えば、透過光L2の対象光TCに応じ、撮像部12の撮像感度SEが調節され、かつ絞り径DMが調節されてもよい。 In addition, this Example may be operated in combination with the image pickup apparatus 10 of Example 1. For example, the imaging sensitivity SE of the imaging unit 12 may be adjusted and the aperture diameter DM may be adjusted according to the target light TC of the transmitted light L2.

10、40 撮像装置
11、41 光学フィルタ
12、42 撮像部
13、43 光学絞り
14、44 シャッタ
10, 40 Imaging device 11, 41 Optical filter 12, 42 Imaging unit 13, 43 Optical aperture 14, 44 Shutter

Claims (12)

対向する一対の反射面を有し、前記一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、
各々が第1の波長域及び前記第1の波長域よりも短波長側の第2の波長域を撮像波長域とする複数の撮像素子を含む撮像部と、を有し、
前記撮像部は、前記第1の波長域の撮像を行う際には、前記複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を第1の感度に設定して撮像し、前記第2の波長域の撮像を行う際には、前記第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を前記第1の感度よりも高い第2の感度に設定して撮像することを特徴とする撮像装置。
A filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to the optical distance between the pair of reflecting surfaces.
Each have a, an imaging unit including a plurality of image pickup element according to the first wavelength region and the second imaging wavelength range the wavelength range of the first short wavelength side than the wavelength range,
When imaging in the first wavelength region, the image pickup unit sets the sensitivity of the plurality of image pickup devices to the first sensitivity with the first component of the plurality of order components as the target light. When taking an image in the second wavelength region, the sensitivity of the plurality of image pickup devices is set to be higher than that of the first sensitivity by using a second component higher than the first component as the target light. An image pickup device characterized in that an image is taken by setting a high second sensitivity.
前記フィルタは、前記光学距離が調節されることで前記複数の次数成分の各々のピーク波長が変化する構成を有し、
前記撮像部は、前記対象光が前記第1の成分となるように前記光学距離が調節された場合は前記第1の感度で撮像し、前記対象光が前記第2の成分となるように前記光学距離が調節された場合は前記第2の感度で撮像することを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The filter, each peak wavelength of the plurality of order components by previous SL optical science distance is adjusted has a configuration that varies,
When the optical distance is adjusted so that the target light becomes the first component, the imaging unit takes an image with the first sensitivity, and the target light becomes the second component. The imaging device according to claim 1, wherein when the optical distance is adjusted, imaging is performed with the second sensitivity.
前記フィルタにおける前記光学距離は、前記撮像部が前記第1の波長域の撮像を行う場合には前記第1の成分のピーク波長が前記第1の波長域に含まれるように調節され、前記撮像部が前記第2の波長域の撮像を行う場合には前記第2の成分のピーク波長が前記第2の波長域に含まれるように調節されることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。 Before Symbol Light Science distance in the filter, when the imaging unit captures an image of the first wavelength region is adjusted such that the peak wavelength of said first component is included in the first wavelength region, The second aspect of claim 2, wherein when the imaging unit performs imaging in the second wavelength region, the peak wavelength of the second component is adjusted so as to be included in the second wavelength region. Imaging device. 前記第1及び第2の感度は、撮像対象物とは異なる基準被写体を撮像した際に得られる輝度値が前記第1及び第2の波長域間で一致するように設定されることを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 The first and second sensitivities are characterized in that the brightness values obtained when an image of a reference subject different from the imaged object is imaged are set so as to match between the first and second wavelength ranges. The imaging apparatus according to claim 3. 前記撮像部の撮像動作を制御し、前記撮像対象物の撮像に先立って前記基準被写体として前記撮像波長域において平坦な反射スペクトルを有する被写体を撮像し、これによって前記第1及び第2の感度を設定する制御部を有することを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。 The imaging operation of the imaging unit is controlled, and a subject having a flat reflection spectrum in the imaging wavelength range is imaged as the reference subject prior to imaging the imaged object, thereby reducing the first and second sensitivities. The imaging apparatus according to claim 4, further comprising a control unit to be set. 前記撮像部の撮像動作を制御し、撮像対象物の撮像に先立って前記撮像対象物とは異なる基準被写体の前記撮像波長域の撮像を行い、前記撮像対象物及び前記基準被写体の撮像スペクトルに基づいて、前記撮像対象物の反射スペクトルを算出する制御を有することを特徴とする請求項3に記載の撮像装置。 By controlling the imaging operation of the imaging unit, imaging of the imaging wavelength range of a reference subject different from the imaging object is performed prior to imaging the imaging object, and based on the imaging spectrum of the imaging object and the reference subject. The imaging apparatus according to claim 3, further comprising a control unit for calculating a reflection spectrum of the imaged object. 前記第1及び第2の感度は、前記基準被写体を撮像した際に得られる輝度値が飽和しない範囲内で設定されることを特徴とする請求項6に記載の撮像装置。 The imaging device according to claim 6, wherein the first and second sensitivities are set within a range in which the luminance value obtained when the reference subject is imaged is not saturated. 前記フィルタにおける前記光学距離は、徐々に大きくなるように調節されることを特徴とする請求項3乃至7のいずれか1つに記載の撮像装置。 The image pickup apparatus according to prior Symbol optical science distance, any one of claims 3 to 7, characterized in that it is adjusted so as to gradually increase in the filter. 対向する一対の反射面を有し、前記一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、
前記複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光として撮像を行う撮像部と、
絞り径を調節して前記フィルタへの入射光の光量を調節し、前記撮像部が前記複数の次数成分のうちの第1の成分を前記対象光とする場合は前記絞り径を第1の径に設定し、前記撮像部が前記第1の成分よりも高次の第2の成分を前記対象光とする場合は前記絞り径
を前記第1の径よりも大きな第2の径に設定する光学絞りと、を有することを特徴とする撮像装置。
A filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to the optical distance between the pair of reflecting surfaces.
An imaging unit that performs imaging using one of the plurality of order components as the target light, and an imaging unit.
When the aperture diameter is adjusted to adjust the amount of light incident on the filter and the imaging unit uses the first component of the plurality of order components as the target light, the aperture diameter is set to the first diameter. When the imaging unit uses a second component higher than the first component as the target light, the aperture diameter is set to a second diameter larger than the first diameter. An imaging device characterized by having an aperture.
対向する一対の反射面を有し、前記一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、
前記複数の次数成分のうちの1つの次数成分を対象光として撮像を行う撮像部と、
前記対象光の前記撮像部への露光時間を調節し、前記撮像部が前記複数の次数成分のうちの第1の成分を前記対象光とする場合は前記露光時間を第1の時間に設定し、前記撮像部が前記第1の成分よりも高次の第2の成分を前記対象光とする場合は前記露光時間を前記第1の時間よりも長い第2の時間に設定するシャッタと、を有することを特徴とする撮像装置。
A filter having a pair of opposing reflecting surfaces and transmitting light containing a plurality of order components according to the optical distance between the pair of reflecting surfaces.
An imaging unit that performs imaging using one of the plurality of order components as the target light, and an imaging unit.
The exposure time of the target light to the imaging unit is adjusted, and when the imaging unit uses the first component of the plurality of order components as the target light, the exposure time is set to the first time. When the imaging unit uses a second component higher than the first component as the target light, a shutter that sets the exposure time to a second time longer than the first time. An imaging device characterized by having.
対向する一対の反射面を有し、前記一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、各々が第1の波長域及び前記第1の波長域よりも短波長側の第2の波長域を撮像波長域とする複数の撮像素子を含む撮像部と、を用いた撮像方法であって、
前記第1の波長域の撮像を行う際には、前記複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を第1の感度に設定して撮像を行うステップと、
前記第2の波長域の撮像を行う際には、前記第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を前記第1の感度よりも高い第2の感度に設定して撮像を行うステップと、を含むことを特徴とする撮像方法。
A filter having a pair of reflecting surfaces facing each other and transmitting light containing a plurality of order components according to the optical distance between the pair of reflecting surfaces, and a filter having a first wavelength region and the first wavelength region, respectively. Is an imaging method using an imaging unit including a plurality of imaging elements having a second wavelength region on the short wavelength side as an imaging wavelength region.
When imaging in the first wavelength region, the step of setting the sensitivity of the plurality of image pickup devices to the first sensitivity with the first component of the plurality of order components as the target light and performing imaging. When,
When imaging in the second wavelength region, the sensitivity of the plurality of image pickup devices is higher than that of the first sensitivity by using a second component higher than the first component as the target light. An imaging method including a step of setting the sensitivity of the image to perform imaging.
対向する一対の反射面を有し、前記一対の反射面間の光学距離に応じた複数の次数成分を含む光を透過させるフィルタと、各々が第1の波長域及び前記第1の波長域よりも短波長側の第2の波長域を撮像波長域とする複数の撮像素子を含む撮像部と、を含む撮像装置に、
前記第1の波長域の撮像を行う際には、前記複数の次数成分のうちの第1の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を第1の感度に設定して撮像を行うステップと、
前記第2の波長域の撮像を行う際には、前記第1の成分よりも高次の第2の成分を対象光として前記複数の撮像素子の感度を前記第1の感度よりも高い第2の感度に設定して撮像を行うステップと、を実行させることを特徴とするプログラム。
A filter having a pair of reflecting surfaces facing each other and transmitting light containing a plurality of order components according to the optical distance between the pair of reflecting surfaces, and a filter having a first wavelength region and the first wavelength region, respectively. In an imaging device including an imaging unit including a plurality of imaging elements having a second wavelength region on the short wavelength side as an imaging wavelength region .
When imaging in the first wavelength region, the step of setting the sensitivity of the plurality of image pickup devices to the first sensitivity with the first component of the plurality of order components as the target light and performing imaging. When,
When imaging in the second wavelength region, the sensitivity of the plurality of image pickup devices is higher than that of the first sensitivity by using a second component higher than the first component as the target light. A program characterized by executing the steps of setting the sensitivity of the image sensor and performing imaging.
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