摄像装置以及分光系统制造方法及图纸

一种摄像装置以及分光系统，摄像装置具备：第1编码元件，具有在从对象物入射的光的光路上二维排列的多个区域；和摄像元件，配置在通过了第1编码元件的光的光路上，多个区域的各个包含第1及第2区域，第1(第2)区域的光透过率的波长分布在相互不同的第1及第2(第3及第4)波长区域中分别具有极大值，将第1区域的光透过率的波长分布标准化为第1区域的光透过率的最大值为1、最小值为0时，第1及第2波长区域中的极大值均为0.5以上，将第2区域的光透过率的波长分布标准化为第2区域的分光透过率的最大值为1、最小值为0时，第3及第4波长区域中的极大值均为0.5以上，第1及第2波长区域中的至少1个与第3及第4波长区域不同。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于取得分光图像的编码元件、摄像装置、分光系统以及使用了这些的分光方法。
技术介绍
通过有效利用各自为窄频带的许多波带(例如数十波带以上)的光谱信息，能够掌握现有的RGB图像中不可能掌握的观测物的详细的物性。取得该多波长的信息的照相机被称作“超光谱照相机”。超光谱照相机被利用于食品检查、生物体检查、医药品开发、矿物的成分分析等所有领域。作为将观测对象的波长限定为窄频带而取得的图像的有效利用例，专利文献1公开了一种进行被检体的肿瘤部位和非肿瘤部位的判别的装置。该装置通过激励光的照射，来检测积累在癌细胞内的原卟啉IX发出635nm的荧光、光电-原卟啉发出675nm的荧光的情况。由此，进行肿瘤部位和非肿瘤部位的识别。专利文献2公开了一种通过取得连续的多波长的光的反射率特性的信息来判定伴随时间经过而下降的生鲜食品的鲜度的方法。能够测定多波长的图像或反射率的超光谱照相机大致分为以下4种方式。(a)线传感器方式(b)电子滤波器方式(c)傅里叶变换方式(d)干涉滤波器方式(a)在线传感器方式中，使用具有线状的狭缝的构件来取得对象物的1维信息。通过了狭缝的光通过衍射光栅或棱镜等分光元件根据波长而被分离。通过具有二维排列的多个像素的摄像元件(图像传感器)来检测被分离后的每个波长的光。在该方式中，由于只能得到1次对象物的1维信息，因此通过与狭缝方向垂直地扫描照相机整体或者测定对象物来得到二维的光谱信息。在线传感器方式中，有能够得到高分辨率的多波长图像的优点。专利文献3公开了一种线传感器方式的超光谱照相机的例子。(b)在电子滤波器方式中，有使用液晶可调谐滤波器(LiquidCrystalTunableFilter：LCTF)的方法、和使用声光元件(Acousto-OpticTunableFilter：AOTF)的方法。液晶可调谐滤波器是将线性偏光镜、复折射滤波器、以及液晶单元排列为多级的元件。仅通过电压控制就能够排除无用的波长的光并仅提取任意的特定波长的光。声光元件由粘接了压电元件的声光晶体构成。若对声光晶体施加电信号，则产生超声波，在晶体内形成疏密的驻波。通过由此产生的衍射效应能够仅提取任意的特定波长的光。该方式虽然波长受到限定但具有能够取得高分辨率的动态图像的数据的优点。(c)傅里叶变换方式使用双光束干涉仪的原理。来自测定对象的光束被分束器分岔，各个光束被固定反光镜以及移动反光镜反射并再次结合之后，被检测器观测到。通过使移动反光镜的位置随时间而发生变动，能够取得表示依赖于光的波长的干涉的强度变化的数据。通过对所得到的数据进行傅里叶变换，能够得到光谱信息。傅里叶变换方式的优点是能够同时取得多波长的信息。(d)干涉滤波器方式是使用了法布里珀罗干涉仪的原理的方式。可以采用将具有离开规定间隔的反射率高的2个面的光学元件配置在传感器上的构成。光学元件的2个面间的间隔根据区域而不同，被决定为与希望的波长的光的干涉条件一致。干涉滤波器方式具有能够同时且以动态图像来取得多波长的信息的优点。除了这些方式以外，还有例如像专利文献4所公开的那样利用了压缩感知的方法。专利文献4所公开的装置利用棱镜等第1分光元件对来自测定对象的光进行了分光之后，用编码掩模进行标记，进而利用第2分光元件来还原光线的路径。由此，通过传感器来取得被编码并且相对于波长轴被复用了的图像。通过压缩感知的应用，能够根据被复用了的图像来重构多波长的多幅图像。压缩感知是根据较少的样本数的取得数据来复原比其更多的数据的技术。若将测定对象的二维坐标设为(x，y)，将波长设为λ，则想要求取的数据f是x，y，λ的三维的数据。相对于此，通过传感器而得到的图像数据g是在λ轴方向上被压缩以及复用了的二维的数据。根据数据量相对较少的取得图像g来求取数据量相对较多的数据f的问题在于所谓的不良设定问题，直接这样无法求解。但是，一般来说，自然图像的数据具有冗余性，通过巧妙利用这一点能够将该不良设定问题变换为良设定问题。有效利用图像的冗余性来削减数据量的技术的例子有jpeg压缩。jpeg压缩使用如下方法：将图像信息变换为频率分量，除去并非数据的本质的部分、例如视觉识别性低的分量。在压缩感知中，将这种技法加入运算处理中，将想要求取的数据空间变换为用冗余性来表达的空间，由此来削减未知数并得到解。在该变换中，例如使用离散余弦变换(DCT)、小波变换、傅里叶变换、总变差(TV)等。在先技术文献专利文献专利文献1：国际公开第13/002350号专利文献2：JP特开2007-108124号公报专利文献3：JP特开2011-89895号公报专利文献4：美国专利第7283231号说明书
技术实现思路
专利技术要解决的课题在现有的利用了压缩感知的超光谱照相机中，棱镜等分光元件被插入到光路上。因此，存在产生彗形像差、分辨率下降的课题。本公开提供一种能够抑制彗形像差的产生以及伴随于此的分辨率的下降的新的摄像技术。用于解决课题的手段本公开的一个方式所涉及的摄像装置具备：第1编码元件，其具有在从对象物入射的光的光路上二维排列的多个区域；和摄像元件，其配置在通过了所述第1编码元件的光的光路上，所述多个区域的每一个包含第1区域以及第2区域，所述第1区域的光透过率的波长分布在相互不同的第1波长区域以及第2波长区域中分别具有极大值，所述第2区域的光透过率的波长分布在相互不同的第3波长区域以及第4波长区域中分别具有极大值，在将所述第1区域的光透过率的波长分布标准化为所述第1区域的光透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第1波长区域以及所述第2波长区域中的所述极大值均为0.5以上，在将所述第2区域的光透过率的波长分布标准化为所述第2区域的分光透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第3波长区域以及所述第4波长区域中的所述极大值均为0.5以上，所述第1波长区域以及所述第2波长区域中的至少1个与所述第3波长区域以及所述第4波长区域不同，所述摄像元件取得将通过了所述第1编码元件的光的所述第1波长区域、所述第2波长区域、所述第3波长区域以及第4波长区域的分量重叠后的图像。专利技术效果根据本公开，能够抑制彗形像差的产生以及伴随于此的分辨率的下降。附图说明图1A是示意性地表示实施方式1中的编码元件C的构成的图。图1B是表示实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摄像装置，具备：第1编码元件，其具有在从对象物入射的光的光路上二维排列的多个区域；和摄像元件，其配置在通过了所述第1编码元件的光的光路上，所述多个区域的每一个包含第1区域以及第2区域，所述第1区域的光透过率的波长分布在相互不同的第1波长区域以及第2波长区域中分别具有极大值，所述第2区域的光透过率的波长分布在相互不同的第3波长区域以及第4波长区域中分别具有极大值，在将所述第1区域的光透过率的波长分布标准化为所述第1区域的光透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第1波长区域以及所述第2波长区域中的所述极大值均为0.5以上，在将所述第2区域的光透过率的波长分布标准化为所述第2区域的分光透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第3波长区域以及所述第4波长区域中的所述极大值均为0.5以上，所述第1波长区域以及所述第2波长区域中的至少1个与所述第3波长区域以及所述第4波长区域不同，所述摄像元件取得将通过了所述第1编码元件的光的所述第1波长区域、所述第2波长区域、所述第3波长区域以及第4波长区域的分量重叠后的图像。

【技术特征摘要】
2014.11.19 JP 2014-234184;2015.02.20 JP 2015-032071.一种摄像装置，具备：
第1编码元件，其具有在从对象物入射的光的光路上二维排列的多个
区域；和
摄像元件，其配置在通过了所述第1编码元件的光的光路上，
所述多个区域的每一个包含第1区域以及第2区域，
所述第1区域的光透过率的波长分布在相互不同的第1波长区域以及
第2波长区域中分别具有极大值，
所述第2区域的光透过率的波长分布在相互不同的第3波长区域以及
第4波长区域中分别具有极大值，
在将所述第1区域的光透过率的波长分布标准化为所述第1区域的光
透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第1波长区域以及所述第2波
长区域中的所述极大值均为0.5以上，
在将所述第2区域的光透过率的波长分布标准化为所述第2区域的分
光透过率的最大值为1、最小值为0时，所述第3波长区域以及所述第4
波长区域中的所述极大值均为0.5以上，
所述第1波长区域以及所述第2波长区域中的至少1个与所述第3波
长区域以及所述第4波长区域不同，
所述摄像元件取得将通过了所述第1编码元件的光的所述第1波长区
域、所述第2波长区域、所述第3波长区域以及第4波长区域的分量重叠
后的图像。
2.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述多个区域的一部分是透明区域。
3.根据权利要求2所述的摄像装置，
二维排列的所述多个区域，在所述多个区域的一个排列方向以及与所
述一个排列方向垂直的另一个排列方向上，交替地排列光透过率根据波长
而不同的区域、和所述透明区域。
4.根据权利要求1所述的摄像装置，
所述多个区域二维排列为矩阵状，
所述多个区域中包含的属于排列为1个行或列的区域的集合的各区域
中的以第5波长区域的光的透过率的值为要素的向量、和所述多个区域中
包含的属于排列为其他行或列的区域的集合的各区域中的以所述第5波长
区域的光的透过率的值为要素的向量相互独立，
所述多个区域中包含的属于...

【专利技术属性】
技术研发人员：安藤贵真，是永继博，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP