[發明專利]攝像裝置以及攝像系統

有效

• 申請號: 201310379230.9
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103686102A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 增田憲介;山中佑治;丸山剛
• 申請（專利權）人: 株式會社理光
• 主分類號: H04N9/04
• 分類號: H04N9/04;G03B17/14
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 許靜;郭鳳麟

技術領域

本發明涉及用于取得物體分光信息的攝像裝置以及具備該攝像裝置的攝像系統。

背景技術

評估物體的光譜可以用來了解物體固有的分光反射率特性以及狀態。對此，通常用棱鏡、光柵、或者利用液晶可調諧濾光器等分光器來作為測定光譜的裝置。

現有的分光器雖然能夠瞬時測定點或線的光譜，但是無法一次性測定面的光譜。為此，目前在測定面的光譜時，通常用線測定分光器來掃描測定面的光譜。但是，該測定方法在在測定細胞等的光譜時，由于被射體本身移動，因而無法獲得與被射體對應的正確光譜。

對此，專利文獻1(JP特開2001-99710號公報)公開了一種以測定二維分光反射率特性為目的的方法，該方法利用波長可變濾光片，轉換波長區域不同的多個頻域，根據拍攝的多帶域圖像來推算被攝體的光譜。

具體為一邊用波長可變濾光片轉換頻域，一邊取得用攝影裝置拍攝同一個被攝體得到的多張原圖像構成的多帶域圖像，根據該多帶域圖像推算該被攝體的光譜。此時，波長可變濾光器的頻域數量為10個頻域以上。

但是，專利文獻1公開的方法由于需要用波長可變濾光片來轉換頻域，逐個獲得帶域圖像，為此無法同時地瞬間測定多個頻域的分光圖像。換言之，該方式需要進行十次以上轉換波長可變濾光片的頻域才能獲得各帶域的分光圖像的動作，因而無法回避需要花費一定的測定時間的問題。

由于測定需要時間，為此，專利文獻1的方式未能解消無法正確地測定非靜止被攝體所對應的光譜的問題。

專利文獻2(US7433042B1)中的圖11公開了一種結構，其中，入射物鏡(以下稱為主透鏡)的光通過位于該主鏡的光圈附近且以分光特性不同的帶通濾光片構成的濾光器，并用微鏡陣列(以下也稱為MLA)將通過濾光器的光束分割成多束，而后入射傳感器。

如果用彩色傳感器，則傳感器一方也存在多個濾光片，因而會發生信息重疊，無法得到需要的特性。為此，專利文獻2需要使用黑白傳感器。

按照專利文獻2公開的方式，能夠同時獲得多種分光信息，拍攝后按照每個光譜重新排列，便能夠得到圖像。

一般認為，若要以良好的精度測定自然界的光譜，至少需要六個帶域以上的帶通濾光片。而以專利文獻2的方式來獲得六種以上分光信息，需要在主透鏡的光圈附近設置六片以上分光特性不同的帶通濾光片。

然而，在直徑十分小的光圈區域中同時設置六片以上分光特性不同的濾光片，對濾光片設置精度要求相當高。而提高精度必然會帶來成本上升。而且，濾光片間隙部分即濾光片與濾光片之間的交界部分會擋住來自物體的光，因而增加濾光片數量還會引起光量減少的問題。

專利文獻2還描述了在MLA和傳感器之間設置濾光器(參見圖6.3)。此時，因在布置上不受主透鏡的光圈直徑的影響，因而，雖然對濾光片的設置精度沒有要求，但是濾光片數量增加引起的光量減少問的題依然得不到解決。

進而，濾光片分割數量增多會帶來分辨率下降的問題。

圖9顯示用這類攝像裝置拍攝的圖像。該圖像為對應于主透鏡的光圈形狀，呈現多個小圓點排列的狀態。在此稱各個小圓點為微型像素。

匯集所有的微型像素便形成一幅圖像。而如果濾光片的分割數量增多，則對應于分割數量的一個微型像素中所能容納的光信息、且對位于傳感器一方的一片濾光片來說像素所能夠取得的光信息量將減小。若要解決該問題，需要使得微型像素趨向于增大，而這樣做又必然會引起分辨率下降。

發明內容

本發明是考慮到上述問題提出的技術方案，其目的在于提供一種能夠用來解決設置精度提高引起成本上升以及光量和分辨率下降問題的攝像裝置，該攝像裝置可同時取得多種分光信息，而不需要增加濾光片的分割數量。

為了達到上述目的，本發明提出以下技術方案，即使用彩色傳感器作為傳感器，位于彩色傳感器一方的濾光器的多個分光特性與位于光學系統(主透鏡)一方的濾光器的多個分光特性不同，通過組合雙方的濾光器獲得多種組合形態，使得帶通濾波器數量在形式上有所增加，從而抑制主透鏡一方的濾光器數量。

本發明具體構成如下。一種攝像裝置，用于取得物體分光信息，其中具備光學系統、以及將經過該光學系統會聚后的光信息轉換為電子信息的傳感器，該攝像裝置的特征在于，在所述光學系統的光圈附近設置第一濾光器，該第一濾光器包括多片濾光片或多個區域，具有多種分光特性，所述傳感器具備第二濾光器和受光元件，該第二濾光器具有多種分光特性，在所述光學系統與所述傳感器之間設置透鏡陣列，該透鏡陣列的多個透鏡被排列成與所述傳感器的二維平面平行，所述第一濾光器與所述第二濾光器分別具有不同的分光特性。