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公開番号2025030963
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-07
出願番号2023136863
出願日2023-08-25
発明の名称偏光スペクトル画像撮像装置及び偏光スペクトル画像撮像システム
出願人国立大学法人長岡技術科学大学
代理人
主分類G01N 21/21 20060101AFI20250228BHJP(測定;試験)
要約【課題】ストークスパラメータS₁、S₂、S₃のいずれか一つとストークスパラメータS₀の2つのスペクトル画像を撮影することができ、被写体に特有な偏光スペクトル画像を取得することができる偏光スペクトル画像撮像装置の提供。
【解決手段】被測定光の直交した偏光成分を回折し分離する偏光回折格子と、直交した偏光成分毎に分離された被測定光のスペクトル画像を同時に撮像するスペクトルカメラと、前記スペクトル画像を情報処理する情報処理ユニットとを備えることを特徴とする。
【選択図】図6

特許請求の範囲【請求項１】
直交した偏光成分を空間分離する機能を持つ偏光回折格子と、
情報処理ユニットと、
スペクトルカメラを有し、
前記スペクトルカメラが被測定光の直交した偏光成分のそれぞれのスペクトル画像を同時に撮像する
ことを特徴とする偏光スペクトル画像撮像装置。
続きを表示（約 990 文字）【請求項２】
前記偏光回折格子は、０次光の回折効率η
０
が、３００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長のうち、３０％以下となる波長帯域が３００ｎｍ以上である
ことを特徴とする請求項１に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項３】
前記偏光回折格子は、－１次光の回折効率η
－１
と＋１次光の回折効率η
＋１
の差の絶対値が、３００ｎｍ以上１７００ｎｍ以下の波長において、２０％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項４】
前記情報処理ユニットが、ストークスパラメータＳ
１
、Ｓ
２
、Ｓ
３
のうち少なくとも一つの偏光スペクトル画像を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項５】
前記情報処理ユニットが、前記偏光スペクトル画像とスペクトル画像の両方を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項６】
前記情報処理ユニットが、前記偏光スペクトル画像の画像処理により被写体を構成する物質の識別を行う
ことを特徴とする請求項４に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項７】
偏光状態を撮像するための部品として複屈折性を有する光学素子を含む
ことを特徴とする請求項４に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項８】
分光光学系の分光軸と前記偏光回折格子の格子ベクトルが成す角度の絶対値が４５度以上１３５度以下である
ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載された偏光スペクトル画像撮像装置。
【請求項９】
請求項１～８に記載の偏光スペクトル画像撮像装置と、
偏光照射部と、
前記被写体を備える画像撮像システムであって、
前記偏光照射部からの照射光のスペクトル帯域幅が２００ｎｍ以上であり、前記照射光は完全偏光又は偏光度５０％以上１００％未満の部分偏光であり、楕円率が５０％以上である
ことを特徴とする偏光スペクトル画像撮像システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定光の偏光分布の波長依存性を測定する偏光スペクトル画像撮像装置及び偏光スペクトル画像撮像システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
偏光撮像技術は被写体の物質の光学異方性や旋光性などに応じた偏光画像を取得することができることから幅広い分野で用いられている。近年、カラーフィルタを用いることによって複数帯域毎の偏光画像を一度に測定する提案がなされている。光の持つ自由度には偏光の他に波長があることから、当該提案は偏光撮像技術を波長の自由度に対して拡張した技術であると考えることができる。
【０００３】
特許文献１には、偏光子アレイカメラと４色のカラーフィルタを組み合わせてカラー偏光画像を取得する偏光撮像装置が開示されている。当該偏光子アレイカメラは４画素に透過軸方位が異なる４つの偏光子を配列させ、４画素で直線偏光の強度情報を表すストークスパラメータＳ
１
、Ｓ
２
及び全強度を表すＳ
０
をそれぞれカラー画像としてイメージングすることができる。
【０００４】
ここで、ストークスパラメータＳ
０
、Ｓ
１
、Ｓ
２
、Ｓ
３
は一般的に、Ｓ
０
は全光強度、Ｓ
１
は０度直線偏光成分と９０度直線偏光成分の光強度の差を全光強度で除した値、Ｓ
２
は４５度直線偏光成分と１３５度直線偏光成分の光強度の差を全光強度で除した値、Ｓ
３
は右回り円偏光成分と左回り円偏光成分の光強度の差を全光強度で除した値と定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６９２３８９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した偏光子アレイカメラと４色のカラーフィルタを組み合わせた偏光撮像装置では、カラーフィルタはブロードな透過スペクトルを有しているために波長分解能が低く、分光用途で使用することが困難であるという問題がある。
【０００７】
分光用途で使用することが困難であるがゆえに、被写体を構成する物質が、複屈折をはじめとする偏光光学特性の波長依存性を持っていたとしても、当該偏光撮像装置では被写体Ｏｂを構成する物質を識別することが困難であった。
【０００８】
また、偏光子アレイカメラと複数色のカラーフィルタを組み合わせているために、色毎に取得される偏光分布画像は偏光子アレイカメラが有する本来の解像度よりも低下している。そこで、超解像技術を用いて補間処理を行い、偏光子アレイカメラが有する本来の解像度に偏光画像を復元している。このため、補間により得られた復元画像の正確さの担保が困難である点が問題としてある。
【０００９】
さらに、偏光子アレイカメラは原理上、円偏光の強度情報を表すストークスパラメータＳ
３
を復元することはできず、例えば、被写体の光学活性の空間分布の波長依存性を正確に測定することは困難である。
【００１０】
本発明の目的は、上述の課題を解消し、偏光回折格子により直交した偏光成分が回折し分離された被測定光をスペクトラルカメラにより撮像することにより、被測定光の正確さを担保しながら被測定光のストークスパラメータＳ
１
、Ｓ
２
、Ｓ
３
のいずれか一つとストークスパラメータＳ
０
の２つのスペクトル画像から被写体Ｏｂに特有な偏光スペクトル画像を測定することで被写体Ｏｂを構成する物質を識別する偏光スペクトル画像撮像装置及び偏光スペクトル画像撮像システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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