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非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ

国内特許コード P04A006894
整理番号 KN000461
掲載日 2005年3月18日
出願番号 特願平11-250202
公開番号 特開2001-074555
登録番号 特許第3278688号
出願日 平成11年9月3日(1999.9.3)
公開日 平成13年3月23日(2001.3.23)
登録日 平成14年2月22日(2002.2.22)
発明者
  • 鈴木 孝雄
出願人
  • 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構
発明の名称 非分光光をファインダ系に用いた音響光学フィルタ型分光カメラ
発明の概要 【課題】 本発明は、音響光学フィルタ機能を用いた分光カメラによって分光画像を撮影する際の、観測対象の位置を特定したり分光画像と実画像すなわち非分光画像とを比較したいという要望に対し、リアルタイムで撮影期間中も中断することなく、視差が少なく撮影画像とおり観察像が得られ、しかも明るく観測光に影響を与えることのないファインダ光学系を提供することを目的課題とする。
【解決手段】 被写体からの光を偏光子を介して偏光面が揃った光となし、音響光学素子中を伝搬されている超音波によって偏光面が変化された特定波長域の単色光と該超音波によって偏光面が変えられることのないそれ以外の波長の混合光をつくり、その混合光を偏光プリズムによって単色光を透過光として他方のそれ以外の波長の光を反射光として分離し、一方の単色光を用いて分光画像を撮影すると共に、それ以外の波長の光をファインダ系に用い、その光を再度反射させて画像反転させ撮影画像と対応のとれたリアルタイムのモニター画像を得るものである。
従来技術、競合技術の概要


航空機や衛星からの地球環境などの遠隔探査に用いる高機能光学センサとして音響光学フィルタを用いた分光カメラを開発し使用している。一般に分光カメラは観測対象物から放出される特定波長域の光を検出し画像として捉えるものであるが、この音響光学フィルタを用いた分光カメラにおける分光動作の原理を図1を用いて説明する。図1において、(e)が音響光学素子であって、高周波発振器(b)から特定の周波数の印加電圧を音響振動子(c)に供給すると、該圧電振動素子は印加電圧の高周波の振動数で振動している音響振動子(c)から吸音素子(d)に接している面に向かって超音波が伝搬される。この波動が加えられた状態で白色光を偏光子(a)を通すことで偏光面の揃った光として音響光学素子(e)に入射させると、出射側からは超音波により偏光面が変化した特定波長域の光(単色光)と共に、超音波による影響を受けないため偏光面の変わらないそれ以外の波長域の光(ほぼ白色光とみてよい。)が混合されて得られる。この光を偏光ビームスプリッタ(f)に入射すると、偏光面が変化させられた単色光と偏光面の変わっていないそれ以外の光とを分離して取りだすことができる。この原理によって音響振動子(c)に供給する周波数を適宜設定することで特定の波長領域の光の偏光を変えて取り出すこと、すなわち音響光学フィルタとしての機能を果たすことが出来るものである。そしてこの音響光学素子の駆動部の音響振動子に印加する高周波の周波数を所望値に設定すれば分光したい光の波長域を特定することが可能である。ところで、その特定領域の波長の画像を撮影する際には、実画像(非分光画像)をもとにその撮影位置を特定するためのファインダを必要とするものであるが、特に航空機や衛星から送られてくる遠隔探査画像に基づく分光データを得る場合など、被検体が静止していない場合には時々刻々位置関係が変化するためリアルタイムのモニターが求められる。

産業上の利用分野


本発明は、航空機や衛星に載置されて地球環境の遠隔探査などに用いられる分光カメラのファインダに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
対物レンズと、該対物レンズを介して入射された被写体からの光を平行光線にするコリメートレンズと、該コリメートレンズからの平行光線を揃った直線偏光光とする偏光子と、該偏光子からの光を受光する位置に配置された超音波駆動部を有する音響光学素子と、該音響光学素子からの出射光を受光する位置に配置され前記音響光学素子によって偏光面が変えられた特定波長域の光を透過光として分離し、それ以外の光を偏光面の違いにより反射光として分離する偏光プリズムと、分離した単色光を用いて分光像を結像させる分光画像光学系とからなる分光カメラであって、前記偏光プリズムによって反射光として分離されたそれ以外の光を再度反射させる手段を介してファインダー光学系に導きモニター像を提供することを特徴とする分光カメラ。

【請求項2】
分光画像光学系とファインダー光学系の結像部にCCD撮像素子を夫々配置し、両光学系の画像をディスプレイ画面上に位置関係の対応が取れた形で常時リアルタイムで表示できるものであって、更にそれぞれの画像を撮影時刻を対応させて記録する手段を備えている請求項1に記載の分光カメラ。

【請求項3】
超音波駆動部は可変周波数の高周波電圧が印加されて駆動されるものであって、駆動周波数に対応した周波数帯域の分光成分を撮像した複数画像を一連の画像情報として記憶する手段と、再生画像処理手段とを備え、ディスプレイ上に分割して並列表示したり、時系列的に順次表示したり、色を変えて重ねて表示したりできることを特徴とする請求項2に記載の分光カメラ。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP1999250202thum.jpg
出願権利状態 登録
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