JP6330363B2 - 電子機器及び電子機器の制御方法 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の装置では、複数の波長について撮像対象を撮像した分光画像を取得し、これを合成したカラー画像をプレビュー表示可能に構成されている。
すなわち、特許文献1に記載の装置では、分光測定を実施している間は、プレビュー表示を更新できず、取得した分光画像を用いてリアルタイムにカラー画像(リアルタイム画像)を表示するリアルタイム表示を実施できなかった。
を備え、前記フィルター駆動部は、前記撮像素子により前記赤色画像が取得される毎に前記赤色波長域における前記赤色波長を変更し、前記撮像素子により前記緑色画像が取得される毎に前記緑色波長域における前記緑色波長を変更し、前記撮像素子により前記青色画像が取得される毎に前記青色波長域における前記青色波長を変更することを特徴とする。
上記の本発明に係る電子機器は、入射光から所定の波長の光を選択的に出射させ、か
つ出射させる光の波長を変更可能な分光フィルターと、前記分光フィルターを制御して、赤色波長域に含まれる所定の赤色波長の光、緑色波長域に含まれる所定の緑色波長の光、及び青色波長域に含まれる所定の青色波長の光を、順次前記分光フィルターから出射させるフィルター駆動部と、前記分光フィルターから出射された光を受光し、前記赤色波長の光に対応した赤色画像、前記緑色波長の光に対応した緑色画像、及び前記青色波長の光に対応した青色画像を取得する撮像素子と、前記赤色画像、前記緑色画像、及び前記青色画像を合成した合成画像を生成する合成部と、を備え、前記フィルター駆動部は、前記撮像素子により前記赤色画像が取得される毎に前記赤色波長域における前記赤色波長を変更し、前記撮像素子により前記緑色画像が取得される毎に前記緑色波長域における前記緑色波長を変更し、前記撮像素子により前記青色画像が取得される毎に前記青色波長域における前記青色波長を変更することを特徴とする。
このような構成では、分光フィルターから赤色波長域の赤色光、緑色波長域の緑色光、及び、青色波長域の青色光が順次出射され、各色光にそれぞれ対応する分光画像である3つの色画像が順次取得される。したがって、最新の赤色画像、最新の緑色画像、最新の青色画像を合成することで、精度の高いリアルタイム画像を表示する、すなわちリアルタイム表示を行うことができる。
また、各色画像を取得する度に、各色波長域において分光フィルターから出射させる波長を変更している。例えば、赤色画像が取得される毎に、赤色波長を変更する。このように、各色波長域において分光フィルターから出射させる波長を変更し、これらの複数波長に対する光量を取得すれば、取得した光量に基づいて高精度な分光測定を実施できる。
以上のように、本発明では、分光測定に必要な複数波長に対応する色画像を取得しつつ、取得した3つの色画像を用いて合成画像を生成でき、リアルタイム表示及び分光測定の双方を同時に実施できる。
例えば、緑色波長域について、500nm、520nm、540nm、560nm、及び580nmの波長が設定されている場合、青色寄りの波長である500nmと、赤色寄りの波長である580nmとの間では、80nmの差異が存在する。したがって、500nmの青色画像を用いて生成した合成画像を表示した後に、580nmの青色画像を用いて生成した合成画像を表示した場合、リアルタイム画像の更新時に突然色合いが変動してしまうおそれがある。このように、同一の波長域について、前後して取得された各色画像間での波長の変更量が所定閾値を超えると、同一の撮像対象を撮像した場合であっても、前後して取得された各色画像のそれぞれを用いて生成された各合成画像間の階調値が、大きく変化する場合がある。この場合、リアルタイム表示が更新される度に、表示されたリアルタイム画像の色合いが変化する場合がある。
これに対して、本発明では、所定閾値以内の変更量で出射光の波長を変更するので、リアルタイム画像の色合いの変化を抑制できる。
例えば、上述のように、緑色波長域(500nm〜580nm)の最大波長(580nm)から最小波長(500nm)に波長を変更すると、緑色画像の波長が80nmも変動するため、リアルタイム画像の更新時に突然色合いが変動してしまうおそれがある。
これに対して、本発明では、最大波長(580nm)に達すると、再び最小波長(500nm)に向かって例えば20nm間隔で緑色波長を変更する。このような構成では、波長の変更量を抑制でき、かつ、その変更量も略一定となるので、リアルタイム画像の色合いの変化を抑制できる。
ここで、合成画像は、各波長域における出射光の波長を、色画像が取得される度に変更し、最新の各色画像を合成することで生成される。このように、各波長域における出射光の波長が変更されると、同一の対象を撮像している場合でも、複数の合成画像間で階調値の差が第2閾値を超え、複数の合成画像間で色合いが変動してしまうおそれがある。
これに対して、本発明では、補正部は、同一の撮像対象を撮像した複数の合成画像のうち少なくとも1つの合成画像の階調値を補正して、複数の合成画像間の階調値の差を所定の第2閾値の範囲とする。例えば、これら複数の合成画像が同一の対象を撮像している場合、複数の合成画像のうちの1つの基準画像の階調値と、他の合成画像の階調値との差が、第2閾値の範囲となるように他の合成画像の階調値を補正する。また、例えば、赤色波長域の赤色波長が600nm〜680nmの間で変更された場合でも、赤色画像の階調値を、代表波長(例えば、中央波長の640nm)の階調値を基準として補正する。緑色及び青色においても同様である。
このような構成では、複数の合成画像間で階調値の差が所定の第2閾値の範囲となる。これにより、複数の合成画像間において、各色波長域における波長の変動によって生じる階調値の変化を抑制でき、リアルタイム画像の色合いの変化を抑制できる。
このような構成では、リアルタイム表示のための色画像を取得する度に、当該色画像が波長と対応付けられて記憶される。
このため、ユーザーが、リアルタイム表示を参照しながら、分析処理の実施を決定した時点で、分析処理に必要な波長に対応する分光画像を予め記憶しておくことができる。したがって、分光測定の所要時間の短縮を図ることができる。
ここで、撮像対象が異なる色画像を同時に用いて分析処理を実施すると、正確な分析処理が実施されず、分析精度が低下してしまう。
本発明では、撮像対象の変更を検出することにより、例えば、分析処理を実施する前に色画像を取得し直すことができる。したがって、上記のような誤った色画像を用いた分光分析処理の実施を抑制でき、分析精度の低下を抑制できる。
したがって、上記発明と同様に、精度の高いリアルタイム表示及び分光測定を行うことができる。また、分光測定に必要な複数波長に対応する色画像を取得しつつ、取得した3つの色画像を用いて合成画像を生成でき、リアルタイム表示及び分光測定の双方を同時に実施できる。
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明の一実施形態に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、本発明の電子機器に相当し、測定対象Xで反射した測定対象光における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、表示部21と、操作部22と、光学モジュール10及び表示部21を制御し、かつ、当該光学モジュール10から出力された信号を処理する制御部30と、を備えている。
なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、撮像素子11と、検出信号処理部12と、電圧制御部13と、を備える。
この光学モジュール10は、測定対象Xで反射された測定対象光を、入射光学系(図示略)を通して、波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5を透過した光を撮像素子11で受光する。そして、撮像素子11から出力された検出信号は、検出信号処理部12を介して制御部30に出力される。
図2は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図3は、図2のIII−III線を断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、本発明の分光フィルターに相当し、波長可変型のファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター5は、例えば矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば500μm程度に形成される固定基板51と、厚み寸法が例えば200μm程度に形成される可動基板52を備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの固定基板51及び可動基板52は、固定基板51の第一接合部513及び可動基板の第二接合部523が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜53(第一接合膜531及び第二接合膜532)により接合されることで、一体的に構成されている。
また、波長可変干渉フィルター5を固定基板51(可動基板52)の基板厚み方向から見た図2に示すような平面視(以降、フィルター平面視と称する)において、固定基板51及び可動基板52の平面中心点Oは、固定反射膜54及び可動反射膜55の中心点と一致し、かつ後述する可動部521の中心点と一致するものとする。
固定基板51には、エッチングにより電極配置溝511及び反射膜設置部512が形成されている。この固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極561及び可動電極562間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極561の内部応力による固定基板51の撓みはない。
また、固定基板51の頂点C1には、切欠部514が形成されており、波長可変干渉フィルター5の固定基板51側に、後述する可動電極パッド564Pが露出する。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁の頂点C1,頂点C2に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。
そして、固定基板51には、固定電極561の外周縁から、頂点C2方向に延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部(固定基板51の頂点C2に位置する部分)は、電圧制御部13に接続される固定電極パッド563Pを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。
この反射膜設置部512には、図3に示すように、固定反射膜54が設置されている。この固定反射膜54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をTiO2、低屈折層をSiO2とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜(又は合金膜)を積層した反射膜や、金属膜(又は合金膜)上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層(TiO2やSiO2等)と金属膜(又は合金膜)とを積層した反射膜などを用いてもよい。
可動基板52は、図2に示すフィルター平面視において、平面中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、保持部522の外側に設けられた基板外周部525と、を備えている。
また、可動基板52には、図2に示すように、頂点C2に対応して、切欠部524が形成されており、波長可変干渉フィルター5を可動基板52側から見た際に、固定電極パッド563Pが露出する。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板52の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54とギャップGaを介して対向して設けられる。この可動反射膜55としては、上述した固定反射膜54と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、ギャップGbがギャップGaの寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、ギャップGaの寸法が、ギャップGbの寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Oを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
次に、図1に戻り、光学モジュール10について説明する。
撮像素子11は、波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号を検出信号処理部12に出力する。撮像素子11としては、CCDやCMOS等の各種イメージセンサを用いることができる。
検出信号処理部12は、入力された検出信号(アナログ信号)を増幅したのち、デジタル信号に変換して制御部30に出力する。検出信号処理部12は、検出信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器等により構成される。
表示部21は、例えば、液晶パネル、プラズマディスプレイパネル(PDP;Plasma Display Panel)、有機ELディスプレイパネル等の各種表示パネルにより構成されている。表示部21は、制御部30の制御に基づいて、リアルタイム画像等を表示する。
操作部22は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル等のユーザー操作を検出可能な各種装置で構成されている。
次に、分光測定装置1の制御部30について説明する。
制御部30は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光測定装置1の全体動作を制御する。この制御部30は、図1に示すように、フィルター駆動部31と、光量取得部32と、合成部33と、表示制御部34と、分光測定部35と、記憶部36と、を備えている。
なお、記憶部36は、分光測定装置1を制御するための各種プログラムや、各種データが記憶されている。当該データは、例えば、静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧に対する透過光の波長を示すV−λデータや、測定対象Xを測定する際の測定波長に関する情報(測定開始波長、波長の変更間隔、及び測定終了波長等)である。
より、具体的には、合成部33は、測定対象Xからの光のうちの赤色波長域の赤色光に対応する赤色画像と、緑色波長域の緑色光に対応する緑色画像と、青色波長域の青色光に対応する青色画像と、を合成して、合成画像を生成する。
分光測定部35は、光量取得部32により取得された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
次に、上述したような分光測定装置1の動作の概要について、図面に基づいて以下に説明する。
分光測定装置1では、光学モジュール10によって撮像されたR,G,Bの各色の色画像を合成した合成画像を、リアルタイム画像として表示部21に表示させるリアルタイム表示処理を行う。これにより、ユーザーは、リアルタイム表示を参考に、測定対象Xの分光測定処理を実施する測定位置を容易に設定できる。
ここで、本実施形態の分光測定装置1では、リアルタイム表示処理及び分光測定処理を実施する際に、赤色画像、緑色画像、及び青色画像を所定の順に順次取得する。
以下、本実施形態の分光測定装置1における色画像の取得対象とする波長、及び、色画像の取得順の一例について説明する。
図4に示すように、本実施形態では、測定波長域は、赤色波長域(例えば600〜700nmの範囲であり、以下、R域とも称する)、緑色波長域(例えば500〜580nmの範囲であり、以下、G域とも称する)、及び青色波長域(例えば400〜480nmの範囲であり、以下、B域とも称する)の3つの波長域に分割される。
つまり、フィルター駆動部31は、B画像が取得される度に、B域の目標波長(青色波長)を変更し、G画像が取得される度に、G域の目標波長(緑色波長)を変更し、R画像が取得される度に、R域の目標波長(赤色波長)を変更する。
上述の分光測定装置1の動作の具体例について、図面に基づいて以下に説明する。
図5は、分光測定装置1による動作の一例を示すフローチャートである。
図5に示すように、分光測定装置1では、フィルター駆動部31は、グループ変数g及び色変数Cを初期化、すなわち1に設定する(ステップS1)。
具体的には、フィルター駆動部31は、グループ変数g及び色変数Cの値(g,C)を参照し、目標波長を特定する。フィルター駆動部31では、例えば表1に示すように、(g,C)=(1,1)の場合はλ=400nmが、(g,C)=(3,2)の場合はλ=540nmが目標波長として特定される。
そして、波長可変干渉フィルター5では、フィルター駆動部31によって、反射膜間のギャップGaの寸法が目標波長に応じた値に設定される。そして、波長可変干渉フィルター5からギャップGaの寸法に応じた波長の光が出射され、撮像素子11で受光される。光量取得部32は、撮像素子11からの検出信号に基づいて、(g、C)の色画像を取得する。
このステップS3において、NOと判定された場合は、制御部30は、色変数Cに1を加算し(ステップS4)、ステップS2に戻る。
すなわち、合成部33は、取得された色画像のうち、最新の1グループ分の各色画像を用いて合成画像を生成する。例えば、グループ変数g=4、すなわち、グループ4の全色画像が取得された後では、このグループ4に含まれる波長λ=460nmのB画像、波長λ=560nmのG画像、及び波長λ=660nmのR画像を合成した合成画像を生成する。そして、表示制御部34は、生成された合成画像をリアルタイム画像として表示部21に表示させる。
ステップS6において測定指示を受けたと判定された場合(ステップS6;YES)、制御部30は、表1に示す15波長の色画像が既に取得され、記憶部36に記憶されているか否かを判定する(ステップS7)。
次に、分光測定部35は、16波長の全色画像を用いて、分光スペクトルを取得する(ステップS9)。分光測定部35は、各波長について算出した光量を用いて、測定対象の分光スペクトルを算出する。なお、ステップS9では、制御部30は、フラグFの値を初期化する(すなわち、F=0とする)。
次に、ユーザーからの終了指示を受けたか判定する(ステップS10)。制御部30は、操作部22を介して終了指示を検出したかを判定し、終了指示を検出した場合(ステップS10;YES)、処理を終了させる。
この際に、フラグFの値は、後述するステップS9のスペクトル特性を取得する処理が実施されるまでリセットされない。このため、一度、ユーザーからの測定指示を受けると、フラグFの値はステップS9においてリセットされるまで1に維持され、ステップS7において、測定指示を受けたとの判定が繰り返される。
そして、ステップS12において、グループ変数gの値がgmax以上ではないと判定された場合(ステップS12;NO)、制御部30は、グループ変数gに1を加算し、かつ、色変数Cの値を初期化し(ステップS13)、ステップS2に戻り、以下の処理を繰り返す。
一方、ステップS12において、グループ変数gの値がgmax以上と判定された場合(ステップS12;YES)、15波長分の色画像が取得されているので、制御部30は、ステップS1に戻り、グループ変数g及び色変数Cの値を初期化して、以後の処理を繰り返す。
分光測定装置1では、波長可変干渉フィルター5からR域、G域、及びB域のそれぞれに対応する色光が順次出射され、各色光にそれぞれ対応する分光画像である3つの色画像が順次取得される。したがって、最新のR画像、最新のG画像、最新のB画像を合成することで、精度の高いリアルタイム画像を表示することができる。
また、各色画像を取得する度に、各色波長域において波長可変干渉フィルター5から出射させる波長を変更している。例えば、R画像が取得される毎に、赤色波長を変更する。このように、各色波長域において波長可変干渉フィルター5から出射させる波長を変更し、これらの複数波長に対する光量を取得すれば、取得した光量に基づいて高精度な分光測定を実施できる。
以上のように、本実施形態の分光測定装置1では、分光測定に必要な複数波長に対応する色画像を取得しつつ、取得した3つの色画像を用いて合成画像を生成でき、リアルタイム表示及び分光測定の双方を同時に実施できる。
このため、ユーザーが、リアルタイム表示を参照しながら、測定指示を行った時点で、分析処理に必要な色画像の殆どを予め記憶しておくことができる。したがって、ユーザーからの指示を受けてから、上記分析処理に必要な全色画像を取得するのに要する測定時間の省略又は短縮を図ることができる。
また、15波長よりも少ない色画像を記憶しておき、測定指示を受けた後に、分析処理に必要な波長の色画像のうち、記憶されていない波長の色画像を取得する構成としてもよい。
以下、本発明に係る第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、各波長域において、設定された複数の波長のうちで順次大きくなるように目標波長を設定する構成について説明した。
これに対して、本実施形態では、各波長域において、目標波長の変更量が所定閾値内となるように順次変更される点で第一実施形態と相違している。
本実施形態では、R域の700nmを除く15個の波長について、各波長域から1つずつ選んだ3つの波長を1グループとした5つのグループが下記表2に示すように設定されている。
すなわち、本実施形態では、各波長域のそれぞれにおいて、所定値(本発明の所定の変更量に相当)の範囲内で順次変更される。表2に示すように、例えば、B域については、400nm、440nm、480nm、460nm、及び420nmと、目的波長が変更される。したがって、B域について40nm以下の波長変更量となるように、目的波長が変更される。G域及びR域においても同様である。
なお、本実施形態でも、波長λ=700nmに対応する赤色画像は、第一実施形態と同様に、測定指示を受けたと判定された後に取得されてもよいし、所定のタイミング、例えば、波長λ=680nmに対応する色画像が取得された後に取得されてもよい。
第二実施形態では、波長可変干渉フィルター5からの出射光の波長が、各波長域において所定閾値以内の波長変更量となるように変更される。より具体的には、例えば、各波長域において波長変更量が40nm以下となるように、出射光の波長が変更される。
ここで、同一の波長域について、前後して取得された色画像間での波長の変更量が所定範囲を超えると、同一の撮像対象を撮像した場合であっても、前後して取得された各色画像のそれぞれを用いて生成された各合成画像間の階調値が、大きく変化する場合がある。この場合、リアルタイム表示が更新される度に、表示されたリアルタイム画像の色合いが変化する場合がある。
これに対して、波長変更量が、所定閾値以内となるように出射光の波長を変更するので、リアルタイム画像の色合いの変化を抑制できる。
以下、本発明に係る第三実施形態について説明する。
第一実施形態では、各波長域について、設定された複数の波長のうちで順次大きくなるように目標波長を設定する構成について説明した。
これに対して、本実施形態では、各波長域について、設定された複数の波長のうち、最小値から最大値に向かって順次大きくした後、最大値から最小値に順次小さくするように目標波長を変更する点で第一実施形態と相違している。
本実施形態では、R域の700nmを除く15個の波長について、各波長域から1つずつ選んだ3つの波長を1グループとした8つのグループが下記表3に示すように設定されている。
すなわち、本実施形態では、フィルター駆動部31は、各波長域において、最小値から最大値に向かって順次波長を増大させるように波長を変更する。そして、最大値まで到達したら、フィルター駆動部31は、最大値から最小値に向かって順次波長を減少させるように波長を変更する。例えば、B域については、400nm、420nm、440nm、460nm、及び480nmと増大するように目的波長が変更された後、460nm、440nm、及び420nmと減少するように目的波長が変更される。G域及びR域においても同様である。
なお、本実施形態でも、波長λ=700nmに対応する赤色画像は、第一実施形態と同様に、測定指示を受けたと判定された後に取得されてもよいし、所定のタイミング、例えば、波長λ=680nmに対応する色画像が取得された後に取得されてもよい。
第三実施形態では、波長可変干渉フィルター5の出射光の波長を順次変更する際に、各波長域において、最小波長から最大波長まで順次変更した後、最大波長から最小波長まで順次変更する。
例えば、上述のように、緑色波長域(500nm〜580nm)の最大波長(580nm)から最小波長(500nm)に波長を変更すると、緑色画像の波長が80nmも変動するため、リアルタイム画像の更新時に突然色合いが変動してしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態では、最大波長(580nm)に達すると、再び最小波長(500nm)に向かって例えば20nm間隔で目的波長を変更する。このような構成では、波長の変更量を抑制でき、かつ、その変更量も略一定となるので、リアルタイム画像の色味の変化を抑制できる。
以下、本発明に係る第四実施形態について説明する。
第一実施形態では、各グループにおいて、各グループについて取得したR,G,Bの各色の色画像を合成した合成画像を生成し、リアルタイム表示を実施する構成について説明した。
これに対して、本実施形態では、各グループに対してそれぞれ生成された合成画像間で階調が大きく変化しないように、合成画像の階調を補正するように構成されている点で、第一実施形態と相違している。
図6に示すように、分光測定装置1Aは、光学モジュール10と、表示部21と、操作部22と、制御部30Aと、を備えている。
制御部30Aは、フィルター駆動部31と、光量取得部32と、合成部33と、表示制御部34と、分光測定部35と、記憶部36と、補正部37と、を備えている。
なお、本実施形態では、第一実施形態と同様に、表1に示す5つのグループの15波長と、波長λ=700nmとの16波長分の色画像を取得する場合について説明する。
例えば、グループ1とグループ5とでは、各波長域のそれぞれにおいて、目標波長間で80nmの差異が存在する。このため、グループ1の各色画像を合成した合成画像(以下、第1合成画像とも称する)と、グループ5の各色画像を合成した合成画像(第5合成画像とも称する)とでは、同一の撮像対象を撮像した場合でも階調値が異なることがある。したがって、第1合成画像を表示させた後、第5合成画像を表示させると、画面の色合いが変化するおそれがある。
ここで、次式(1)におけるλRg,λGg,λBgは、グループ変数g(g=1〜5)の合成画像の生成元となる各色画像に対応する目標波長である。また、n(λRg)、n(λGg)、n(λBg)は、グループ変数gに対応する各色画像に関する測定値(階調値)である。
また、kR(λRg,λGg,λBg)は、各目標波長λRg,λGg,λBgに対応する色画像を用いて生成された合成画像のR域に対する補正係数である。同様に、kG(λRg,λGg,λBg)は、G域に対する、kB(λRg,λGg,λBgR)は、B域に対する補正係数である。
また、1つの基準画像を設定せずに、全合成画像間で各階調値の差が許容範囲となるように、上記補正係数を設定してもよい。すなわち、複数の合成画像間において階調値の差が所定閾値以下となるように、合成画像の各階調値を補正してもよい。
本実施形態においても、R,G,Bの各色画像の波長(目標波長)は、各色画像が取得される度に変化され、最新の各色画像を合成することで合成画像が生成される。このように、各波長域における目標波長が変化すると、同一の対象を撮像している場合でも、複数の合成画像間で階調値の差が第2閾値を超えることがある。この場合、合成画像間で色合いが変動してしまうおそれがある。
これに対して、本実施形態では、同一の撮像対象に関する複数の合成画像の階調値を補正して、これら複数の合成画像間の階調値の差を所定の第2閾値の範囲とする。これにより、これら複数の合成画像間において、各色波長域における波長の変動によって生じる階調値の変化を抑制でき、リアルタイム画像の色合いの変化を抑制できる。
また、合成画像の階調値の変動を抑えるように補正するため、各波長域において、色画像の波長の変更量を小さくするような選択順を設定しなくても、合成画像の色合いの変化を抑えことができる。このために、色画像の波長を任意の順番で変更させることができる。
以下、本発明に係る第五実施形態について図面に基づいて説明する。
第一実施形態では、測定指示を受けた後に、所定の全波長に対応する全色画像を取得する構成について説明した。
これに対して、本実施形態では、リアルタイム表示を実施しながら、取得した色画像を少なくとも所定の全波長(上記16波長)分の全色画像を記憶しておき、測定指示を受けたタイミングにおける測定結果を取得するように構成されている点で、第一実施形態と相違している。
図7に示すように、分光測定装置1Bは、光学モジュール10と、表示部21と、操作部22と、制御部30Bと、を備えている。
制御部30Bは、フィルター駆動部31と、光量取得部32と、合成部33と、表示制御部34と、分光測定部35と、記憶部36と、本発明の検出部に相当するエラー検出部38と、を備えている。
具体的には、エラー検出部38は、図5に示すステップS9のスペクトル特性の取得処理を実施する前に、既に取得され記憶部36に記憶されていた16波長に対応する各色画像に基づいて、撮像対象が変更されたことを検出する。そして、エラー検出部38は、撮像対象の変更を検出した検出結果に基づいて、エラー画像を検出する。
また、エラー検出部38は、全波長域について同様に撮像対象の変更の有無を判定してもよく、1つの波長域、例えば、最後に取得された色画像が属する波長域についてのみ同用の判定を行ってもよい。
エラー検出部38におけるエラー画像の検出は、例えば、取得順において最新の色画像から、順次、撮像対象の変更の有無を判定し、撮像対象の変更を検出した色画像と、当該色画像よりも前に取得された色画像全てをエラー画像とすることで実施する。また、最後に取得された色画像と、他の色画像とを順次比較し、撮像対象の変更を検出した全ての色画像をエラー画像としてもよい。
第五実施形態では、記憶部36に記憶されている全色画像のうち、同色の色画像間において撮像対象の変更を検出する。
ここで、撮像対象が異なる色画像を用いて分析処理を実施すると、正確な分析処理が実施されず、分析精度が低下してしまう。これに対して、撮像対象の変更を検出することにより、上記のような誤った色画像を用いた分光分析処理が実施されることを抑制できる。したがって、上記分析精度の低下を抑制できる。
また、少なくともエラー画像とされた色画像を再度取得することにより、分析精度の低下をより確実に抑制できる。
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態では、1グループ分の色画像を取得する毎に、当該1グループ分の色画像を用いて合成画像を生成したが、本発明はこれに限定されない。例えば、本発明では、R,G,Bの各波長域の色画像を順次取得するので、新たな色画像を取得する度に、最新の3つの色画像を用いて合成画像を生成するように構成してもよい。
この場合、1グループ分の3つの色画像を取得する度に合成画像を生成する場合に比べて、リアルタイム表示の更新頻度を増大させることができ、リアルタイム画像のフレームレートを増大させることができる。
また、上記各実施形態では、分光測定装置1,1Aとして、測定結果に基づいて分光スペクトルを取得する構成を例示したが、本発明はこれに限定されず、分光画像を取得する分光カメラ等の各種電子機器にも本発明を適用することができる。
例えば、固定電極561の代わりに、第一誘導コイルを配置し、可動電極562の代わりに第二誘導コイル又は永久磁石を配置した誘導アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター56の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部522に下部電極層、圧電膜、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及び上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部522を撓ませることができる。
例えば、固定基板51及び可動基板52が接合されておらず、これらの基板間に圧電素子等の反射膜間ギャップを変更するギャップ変更部が設けられる構成などとしてもよい。
また、2つ基板により構成される構成に限られない。例えば、1つの基板上に犠牲層を介して2つの反射膜を積層し、犠牲層をエッチング等により除去してギャップを形成した波長可変干渉フィルターを用いてもよい。
また、分光フィルターとして、例えばAOTF(Acousto Optic Tunable Filter)やLCTF(Liquid Crystal Tunable Filter)が用いられてもよい。ただし、装置の小型化の観点から上記各実施形態のようにファブリーペローフィルターを用いることが好ましい。
Claims (7)
- 入射光から所定の波長の光を選択的に出射させ、かつ出射させる光の波長を変更可能な分光フィルターと、
前記分光フィルターを制御して、赤色波長域に含まれる所定の赤色波長の光、緑色波長域に含まれる所定の緑色波長の光、及び青色波長域に含まれる所定の青色波長の光を、順次前記分光フィルターから出射させるフィルター駆動部と、
前記分光フィルターから出射された光を受光し、前記赤色波長の光に対応した赤色画像、前記緑色波長の光に対応した緑色画像、及び前記青色波長の光に対応した青色画像を取得する撮像素子と、
前記赤色画像、前記緑色画像、及び前記青色画像を合成した合成画像を生成する合成部と、
前記合成画像を表示する表示部と、
を備え、
前記フィルター駆動部は、前記撮像素子により前記赤色画像が取得される毎に前記赤色波長域における前記赤色波長を変更し、前記撮像素子により前記緑色画像が取得される毎に前記緑色波長域における前記緑色波長を変更し、前記撮像素子により前記青色画像が取得される毎に前記青色波長域における前記青色波長を変更することを特徴とする電子機器。 - 請求項1に記載の電子機器において、
前記フィルター駆動部は、所定閾値以内の波長変更量で前記赤色波長、前記緑色波長、及び前記青色波長を変更することを特徴とする電子機器。 - 請求項1に記載の電子機器において、
前記フィルター駆動部は、前記分光フィルターから出射させる光の波長を、前記赤色波長域、前記緑色波長域、及び前記青色波長域の各波長域に対して、予め設定された最小波長から、予め設定された最大波長まで順次変更した後、前記最大波長から前記最小波長まで順次変更することを特徴とする電子機器。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の電子機器において、
同一の撮像対象を撮像した複数の前記合成画像のうちの少なくとも1つの前記合成画像の階調値を補正して、前記複数の合成画像間の階調値の差を所定の第2閾値の範囲とする補正部を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電子機器において、
前記フィルター駆動部により設定された各波長と、当該各波長に対して前記撮像素子により撮像された画像とを記憶する記憶部と、
前記各波長に対する画像を用いて撮像対象の分光分析を実施する分析処理部と、を備えたことを特徴とする電子機器。 - 請求項5に記載の電子機器において、
前記記憶部に記憶された前記赤色画像、前記緑色画像、及び前記青色画像の各色画像のうち、同一の波長域に対応する前記色画像間における撮像対象の変更を検出する検出部を備えたことを特徴とする電子機器。 - 入射光から所定の波長の光を選択的に出射させ、かつ出射させる光の波長を変更可能な分光フィルターと、前記分光フィルターを制御して所定波長の光を前記分光フィルターから出射させるフィルター駆動部と、前記分光フィルターから出射された色光を受光して色画像を取得する撮像素子と、前記撮像素子によって取得された色画像を用いて合成画像を生成する画像生成部と、を備えた電子機器の制御方法であって、
赤色波長域に含まれる所定の赤色波長の光、緑色波長域に含まれる所定の緑色波長の光、及び青色波長域に含まれる所定の青色波長の光を、順次前記分光フィルターから出射させて、前記赤色波長の光に対応した赤色画像、前記緑色波長の光に対応した緑色画像、及び前記青色波長の光に対応した青色画像を前記撮像素子により取得し、かつ、前記赤色画像が取得される毎に前記赤色波長域における前記赤色波長を変更し、前記緑色画像が取得される毎に前記緑色波長域における前記緑色波長を変更し、前記青色画像が取得される毎に前記青色波長域における前記青色波長を変更し、
取得された前記赤色画像、前記緑色画像、及び前記青色画像を合成した合成画像を生成し、
前記合成画像を表示部に表示することを特徴とする電子機器の制御方法。
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