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(In Japanese)撮像装置及び画像処理装置

Patent code P200017136
File No. (S2017-0562-N0)
Posted date Aug 7, 2020
Application number P2019-509614
Date of filing Mar 20, 2018
International application number JP2018011153
International publication number WO2018180808
Date of international filing Mar 20, 2018
Date of international publication Oct 4, 2018
Priority data
  • P2017-067131 (Mar 30, 2017) JP
Inventor
  • (In Japanese)高谷 剛志
  • (In Japanese)青砥 隆仁
  • (In Japanese)向川 康博
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人奈良先端科学技術大学院大学
Title (In Japanese)撮像装置及び画像処理装置
Abstract (In Japanese)一度の撮像で3つ以上の対比可能な被写体像を撮像することができる撮像装置と、当該撮像装置が作成した原画像データに基づいて特定の波長帯域の光の強度を表した画像のデータである分光画像データを生成する画像処理装置とを提供する。撮像装置1は、被写体から到来する被写体光を結像する結像素子11と、結像素子11が結像した被写体像を撮像して原画像データを作成する撮像素子12と、を有する撮像部10と、被写体光を反射させて撮像部10に入射させる鏡21を複数有する反射部20と、を備える。反射部20が有する鏡21のそれぞれは、反射面211で反射する光の波長特性を変化させる光学フィルタFが当該反射面211上に設けられているとともに、結像素子11の光軸に対して反射面211が平行になるように配置されている。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

近年、青果に含まれる糖の含有量の分布を測定するなどの目的で、ハイパースペクトルカメラが用いられることがある。一般的なハイパースペクトルカメラは、分光器を用いてスリットを通過した被写体の一次元の位置の光を、当該光と垂直な方向に波長分解することで二次元の光学像に変換し、当該光学像を二次元イメージセンサで撮像するものである。このハイパースペクトルカメラは、分光器やスリットなどの光学系を駆動することで撮像する位置を切り替えながら(走査しながら)繰り返し撮像することで、複数の波長帯域毎の二次元画像を得る。また、分光器の代わりに、被写体に対して光を照射する光源と、当該光源に適用する切り替え可能な複数色のカラーフィルタと、を備え、当該カラーフィルタを切り替えながら二次元画像を繰り返し撮像することで、複数の波長帯域毎の二次元画像を得るハイパースペクトルカメラもある。

これらのような従来のハイパースペクトルカメラでは、画像が二次元であって波長が一次元である合計三次元の情報を、二次元イメージセンサで撮像して取得するという関係上、全ての情報を取得するためには複数回の撮像が必須になる。そのため、撮像時間が長くなってしまうという問題がある。また、このような従来のハイパースペクトルカメラでは、光学系の駆動やカラーフィルタを切り替える機構が必要であるため、装置の構成が複雑かつ大型になってしまうという問題もある。

そこで、特許文献1では、鏡と光学フィルタを用いて、光学フィルタを通過する被写体光と光学フィルタを通過しない被写体光のそれぞれを、撮像素子上の異なる位置に結像することで、1回の撮像によって波長特性が異なる2つの被写体像を撮像可能にした撮像装置が提案されている。具体的に、この撮像装置は、レンズの直前に、当該レンズに向かって左右の間隔が狭くなるように(テーパをつけて)配置された2枚の鏡を備える。これにより、光軸の左側からレンズに入射する被写体光と、光軸の右側からレンズに入射する被写体光とのそれぞれが、撮像素子上の異なる位置に結像される。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、一度に複数の被写体像を撮像する撮像装置と、当該撮像装置が作成した原画像データを処理する画像処理装置とに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
被写体から到来する被写体光を結像する結像素子と、前記結像素子が結像した被写体像を撮像して原画像データを作成する撮像素子と、を有する撮像部と、
前記被写体光を反射させて前記撮像部に入射させる鏡を複数有する反射部と、を備え、
前記反射部が有する前記鏡のそれぞれは、反射面で反射する光の波長特性を変化させる光学フィルタが当該反射面上に設けられているとともに、前記結像素子の光軸に対して前記反射面が平行になるように配置されていることを特徴とする撮像装置。

【請求項2】
 
前記反射部が、前記反射面を内側に向けるとともに隣接して配置されるX枚(Xは3以上の整数)の前記鏡を有し、
当該鏡の前記光軸に対して垂直な断面が、当該鏡のそれぞれの前記反射面を一辺とする正X角形であることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。

【請求項3】
 
前記反射部が有する前記鏡の枚数が6枚以下であることを特徴とする請求項2に記載の撮像装置。

【請求項4】
 
前記反射部が有する前記鏡の枚数が偶数であり、前記反射面が平行かつ対向するように配置されている2枚の前記鏡のそれぞれは、少なくとも当該鏡の前記反射面のそれぞれで1回ずつ反射した前記被写体光が結像されて成る少なくとも1つの前記被写体像が前記撮像部に撮像されるように配置されていることを特徴とする請求項2または3に記載の撮像装置。

【請求項5】
 
前記反射部が、前記反射面が平行かつ対向するように配置された2枚の前記鏡を有し、当該鏡のそれぞれは、少なくとも当該鏡の前記反射面のそれぞれで1回ずつ反射した前記被写体光が結像されて成る少なくとも1つの前記被写体像が前記撮像部に撮像されるように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。

【請求項6】
 
前記反射面が平行かつ対向するように配置された少なくとも1組の前記鏡の前記反射面上に設けられている前記光学フィルタのそれぞれは、フィルタ特性が同一であることを特徴とする請求項4または5に記載の撮像装置。

【請求項7】
 
前記反射面が平行かつ対向するように配置された少なくとも1組の前記鏡の前記反射面上に設けられている前記光学フィルタのそれぞれは、フィルタ特性が異なることを特徴とする請求項4~6のいずれか1項に記載の撮像装置。

【請求項8】
 
前記鏡のそれぞれは、前記反射面から前記光軸までの距離が等しくなるように配置されることを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の撮像装置。

【請求項9】
 
前記反射部が、前記鏡の前記撮像部から遠い方の端部に設けられて前記被写体に対して光を照射する光源を、さらに有することを特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載の撮像装置。

【請求項10】
 
請求項1~9のいずれか1項に記載の撮像装置によって作成された前記原画像データと、前記撮像部及び前記反射部のそれぞれの光学特性のデータを含む撮像装置特性データと、複数の前記被写体像のそれぞれが撮像されている画素の前記原画像データ中の位置のデータを含む被写体像位置データと、当該被写体像のそれぞれが結像されるまでに前記被写体光が前記鏡で反射された履歴のデータを含む反射履歴データと、を記録するデータベースと、
前記データベースに記録されているデータに基づいて、特定の波長帯域に分光した画像のデータである分光画像データを生成する演算部と、を備え、
前記演算部は、前記被写体像位置データに基づいて、前記被写体の特定部分に相当する前記原画像データ中の複数の画素のそれぞれの位置を特定し、当該画素のそれぞれの画素値と、前記反射履歴データ及び前記撮像装置特性データとに基づいて、前記分光画像データにおける前記被写体の前記特定部分に相当する画素の画素値を算出することを特徴とする画像処理装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2019509614thum.jpg
State of application right Published
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