(57)【要約】      （修正有）【課題】比較的コストを抑えながらも高精度な分光特性を行うことができる分光測定システム及び分光測定方法を提供する。【解決手段】分光測定システム1は、試料SMPを窓部12aに配置した積分球12と、積分球の内部に向けて光を出射する光源13と、試料からの反射光を通過させるスリット21a、スリットを通過した反射光を透過する結像光学系22、及び結像光学系により結像された反射光を受光して画像データを出力するセンサ26を備えた分光イメージングユニット20と、分光イメージングユニットを、積分球に対しスリットの長手方向に交差する方向に相対的に移動させる移動ステージ41と、分光イメージングユニットからの画像データをもとに、試料の分光特性を算出する処理装置30と、を有する。【選択図】図１
2020193928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力した画像データをもとに試料の分光特性を算出する処理装置に接続可能な２次元分光測定システムであって、
試料を窓部に配置した積分球と、
前記積分球の内部に向けて光を出射する光源と、
前記試料からの反射光を通過させるスリット、前記スリットを通過した反射光を透過する結像光学系、及び前記結像光学系により結像された反射光を受光して画像データを出力するセンサを備えた分光イメージングユニットと、
前記分光イメージングユニットを、前記積分球に対し前記スリットの長手方向に交差する方向に相対的に移動させる移動ステージと、を有する、
ことを特徴とする２次元分光測定システム。
【請求項２】
前記２次元分光測定システムは、前記処理装置を有し、
前記処理装置は、前記試料の分光特性に関数系を与えて、特徴表現を試みる表現系を持ち、
前記分光特性は、反射率画像、吸光度画像、及びＫ／Ｓ画像の少なくとも１つを含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の２次元分光測定システム。
【請求項３】
前記処理装置は、前記試料の分光特性を用いて、色彩系、ならびに擬似色彩系の表現系ならびに前記表現系における色値・擬似色値の算出機能を持つ、
ことを特徴とする請求項２に記載の２次元分光測定システム。
【請求項４】
前記処理装置は、前記試料の分光特性を用い、定量計算手法を付加して２次元定量を行う算出機能と、前記試料の分光特性を用い、主成分判別分析を付加して、試料内の特徴パラメータを２次元表現化する機能を持つ、
ことを特徴とする請求項３に記載の２次元分光測定システム。
【請求項５】
前記処理装置は、前記試料の分光特性を用い、その凝縮した特徴パラメータとＡＩ手法を組みいれて、２次元的に表現化する機能を持つ、
ことを特徴とする請求項４に記載の２次元分光測定システム。
【請求項６】
前記積分球内に、前記試料からの反射光を入射して前記スリットへと出射するリレーレンズ系を配置した、
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の２次元分光測定システム。
【請求項７】
前記光源は、ハロゲンランプとフィルタとを具備する、
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の２次元分光測定システム。
【請求項８】
前記光源は、マトリクス状に配置された複数のＬＥＤを有する、
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の２次元分光測定システム。
【請求項９】
試料を窓部に配置した積分球と、
前記積分球の内部に向けて光を出射する光源と、
前記試料からの反射光を通過させるスリット、前記スリットを通過した反射光を透過する結像光学系、及び前記結像光学系により結像された反射光を受光して画像データを出力するセンサを備えた分光イメージングユニットと、を有する２次元分光測定システムにおけるデータの処理方法であって、
前記分光イメージングユニットを、前記積分球に対し前記スリットの長手方向に交差する方向に相対的に移動させる第１のステップと、
前記分光イメージングユニットからの画像データを記憶する第２のステップと、
前記第１のステップと前記第２のステップとを複数回繰り返し、得られた複数の画像データをもとに試料の分光特性を算出する第３のステップと、を有する、
ことを特徴とするデータの処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２次元分光測定システム及びデータの処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分光測定システムにおいて、試料からの光を光学系を介して光検出器に受光させ、この光検出器からの信号を分析することにより、試料の分光特性を得ている。特許文献１には、光源から出射された測定光をステージに載置された試料に照射し、照射された測定光のうち、試料上の１次元的測定領域で反射された測定光のみをスリットを通して分光光学系に導入し、光検出器の受光面により検出する分光光度計が開示されている。
【０００３】
この従来技術の分光光度計によれば、１回の測定ごとにステージを移動させることで、２次元測定領域内における反射光の波長強度分布を測定することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−１９６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、精度良い測定を行うためには、光源から出射される測定光を測定領域に均一に照射する必要がある。そこで、特許文献１の分光光度計では、いわゆるランダムミックス・バンドル型光ファイバを用いて、測定光を試料に照射するようにしている。しかしながら、例えランダムミックス・バンドル型光ファイバを用いても、均一な測定光を試料に照射するのは困難である。
【０００６】
さらに、特許文献１の分光光度計は、０次元の分光器を使い、ＸＹスキャナーにて２次元に機械的に走査を行い、２次元データを採取するタイプである為、全データを採取するための測定時間がかかり過ぎるという問題がある。例えば1000×1000の２次元分光データを取得する場合、Ｘ軸方向１スキャンが１５秒かかると想定して、Ｙ軸方向でその1000倍の時間がかかるため、１測定に15000秒、すなわち約４時間程かかると推認される。
【０００７】
また、特許文献１の分光光度計は、測定光を試料に対して４５度傾けて照射し、０度方向で受光するタイプの照明光学系を用いている。この場合、例えば試料が繊維質等、凹凸がある様な試料の場合、影の部分が多くなり、精度の高い測定ができない虞がある。また、近赤外域の試料で多くみられる、粉体試料（のプレス品等）、あるいは米、麦等の穀物類などの測定の場合も同様に、影ならびに角度依存による障害を招くという問題もある。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みて、比較的コストを抑えながらも高精度な分光特性を行うことができる２次元分光測定システム及びデータの処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、代表的な本発明の２次元分光測定システムの一つは、入力した画像データをもとに試料の分光特性を算出する処理装置に接続可能な２次元分光測定システムであって、
試料を窓部に配置した積分球と、
前記積分球の内部に向けて光を出射する光源と、
前記試料からの反射光を通過させるスリット、前記スリットを通過した反射光を透過する結像光学系、及び前記結像光学系により結像された反射光を受光して画像データを出力するセンサを備えた分光イメージングユニットと、
前記分光イメージングユニットを、前記積分球に対し前記スリットの長手方向に交差する方向に相対的に移動させる移動ステージと、を有し、
前記処理装置は、前記分光イメージングユニットからの画像データをもとに、試料の分光特性を算出する、ことを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明のデータの処理方法の一つは、
試料を窓部に配置した積分球と、
前記積分球の内部に向けて光を出射する光源と、
前記試料からの反射光を通過させるスリット、前記スリットを通過した反射光を透過する結像光学系、及び前記結像光学系により結像された反射光を受光して画像データを出力するセンサを備えた分光イメージングユニットと、を有する２次元分光測定システムにおけるデータの処理方法であって、
前記分光イメージングユニットを、前記積分球に対し前記スリットの長手方向に交差する方向に相対的に移動させる第１のステップと、
前記分光イメージングユニットからの画像データを記憶する第２のステップと、
前記第１のステップと前記第２のステップとを複数回繰り返し、得られた複数の画像データをもとに試料の分光特性を算出する第３のステップと、を有する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、比較的コストを抑えながらも高精度な分光特性を行うことができる２次元分光測定システム及びデータの処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、２次元分光測定システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】図２は、ハロゲンランプ又はタングステンランプ使用時の波長特性を示すグラフである。
【図３】図３は、色温度変換フィルタを変えた場合の波長特性を示すグラフである。
【図４】図４は、白色ＬＥＤとして一般的に用いられているＹＡＧ蛍光体使用のＷ−ＬＥＤをベースとして、単色ＬＥＤを集合体として用いた場合の波長特性を示すグラフである。
【図５】図５は、ミキシング型光源において、波長が異なる１６個のＬＥＤを同時に点灯させた場合におけるブロードな波長特性を示すグラフである。
【図６】図６は、１６バンドのＬＥＤを用いてミキシングを行う際に、そのバンドパスに合致するように波長間隔を与えることで、分光特性で凸凹が減少し、フラットな波長特性を得られることを示すグラフである。
【図７】図７は、本２次元分光測定分光測定システムの処理内容を概略的に示す図である。
【図８】図８は、全体の計算フローチャートを示す図である。
【図９】図９は、変形例にかかる光源部と積分球の斜視図である。
【図１０】図１０は、積分球を中心を通る面で切断した断面図である。
【図１１】図１１は、光源部の側面図である。
【図１２】図１２は、別な光源部を示す斜視図である。
【図１３】図１３は、小型携帯型の２次元分光測定分光測定システムの水平断面図である。
【図１４】図１４は、小型携帯型の２次元分光測定分光測定システムの垂直断面図である。
【図１５】図１５は、小型携帯型の２次元分光測定分光測定システムの端部（Ａ矢視）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明を実施するための形態を説明する。
【００１４】
（２次元分光測定システムの全体構成）
図１は、２次元分光測定システムの一実施形態を示す構成図である。なお、本明細書において、水平方向であり且つ２次元分光測定システムの結像光学系の光軸方向をＹ方向とし、鉛直方向をＺ方向とし、Ｙ方向及びＺ方向に直交する方向をＸ方向とする。
【００１５】
２次元分光測定システム１は、光源ユニット１０と、分光イメージングユニット２０と、処理装置３０と、ステージ機構４０とを備えている。
【００１６】
光源ユニット１０は、第１筐体１１と、第１筐体１１内に配置された積分球１２と、光源１３と、リレーレンズ系１４とを有する。第１筐体１１は積分球１２を保持する。
【００１７】
積分球１２は、中空球体の内面に、流酸バリウム（BaSO4）ならびにバインダー（ポリビニールアルコール等）で練られたものを塗布されている。その他に、スペクトラロン材をくりぬいた形状のものを積分球１２として用いてもよい。特に、測定光が赤外域を中心とする場合は、積分球１２の内面にアルミコート、ゴールドコーティング等を施しても良い。
【００１８】
また、光源１３は、その発光部が積分球１２の内部に向くようにして、積分球１２に設置されている。光源１３は、可視用としては、熱線をカットするためのダイクロイックミラー部を備えたダイクロイックミラー付きハロゲンランプと、色温度変換フィルタ（ＨＯＹＡ株式会社製ＬＢフィルタ）を組み合わせたものが好適に用いられる。一方、近赤外域用（６００ｎｍ〜１１００ｎｍ）としては、光源１３は、アルミミラー付きハロゲンランプと、可視域〜１１００ｎｍまで透過する蒸着タイプの熱線カットフィルタとを組み合わせたものが好適に用いられる。ただし、光源として、紫外域（300〜400nm）、あるいは近赤外域（1100〜2500nm）の波長範囲が含まれるものを用いても良い。また、赤外域用としては、光源１３は、タングステン球を用いることができ、さらにＬＥＤを用いても良い。
【００１９】
例えば試料そのものが偏光反射特性を持つものなど、試料の反射特性に、入射角度依存性を、持つ場合の試料等の場合は、全方位から光を照射して測定することが好ましい。本実施形態によれば、積分球１２を設けているので、試料ＳＭＰに対して均一な強度の照明光を、全方位から照射することができるため、均一な強度の鏡胴の精度の高いデータ取得が可能となっている。
【００２０】
光源１３として、フラットな分光特性を有するタングステンランプ、あるいはハロゲンランプを用いることができる。これらのランプはプランクの放射理論に則った放射特性を有する（図２参照）。すなわち、フィラメント温度に１：１で対応した分光特性を持つものとなる。例えば、フィラメント温度が3250度Ｋの場合、発光ピークは、890nmとなり、3000度Ｋの場合、発光ピークは965nmとなり、2750度Ｋの場合、1055nmとなる。従って、例えば可視域の場合、より温度の高めの例えば、3000度Ｋの物を用いることになるが、そのもの単体では、赤っぽい色となり、可視域の標準光として使うことができないから、フィルタと組み合わせて用いると好ましい。
【００２１】
可視域の標準的な使用目的は、２次元の色彩検査を行うものが一般的となる為、色彩規格に従うことが必要となる。可視域の標準光源としては、D65（相対色温度6500度Ｋ）が一般的であり、ＪＩＳ規格では、D65分布の近似度を推奨している。ただし、D55,D60などの規定も用いられることがある。
【００２２】
色計算では、試料分布に対して、等色関数と光源色分布をかけ合わせて計算を行うため、シミュレーションでは、どのような光源下のスペクトルでも問題無く計算が可能となる。しかしながら、実際の試料の反射特性は光源のスペクトルによって変化が起きる。特に蛍光を有する試料の場合、照射光源の分光分布によって、反射特性が変わる。従って、ＪＩＳでは、光源分布の厳密な定義づけを行っている。
【００２３】
ＪＩＳでは、測定用光源の分布が、どの位D65分布（ほぼ太陽光に近い分布）に近似しているか、それの評価方法が決められている（JISZ8720参照）。評価方法の詳細な説明は省略するが、簡略的に説明すると、基準のD65光と、測定器で用いる分光分布の違いを見る手法として、D65光源下では完全の同色になる５種の条件等色対を、作製済みの光源が有する分光分布にて照射し測定した場合の色差(計算上で取得可能)にて評価する。条件等色対とは、反射スペクトルが違っていても、ある条件下(光源スペクトル下)で、同色に見える試料サンプル（分光反射スペクトルのみ規定）である。
【００２４】
本実施形態では、光源１３を、3000度Ｋの放射特性を持つハロゲンランプと、色温度変換フィルタ（HOYA株式会社製の製品名LB145）との組み合わせとした。色温度変換フィルタを変えた場合の波長特性を、図３に示す。この場合、マッチング係数が平均ＤＥ＝0.7756となり、クラス規定をＡ〜Ｅとした場合において、クラスＣであるから合格圏内となる。
【００２５】
また、近赤外領域(600-1100nm)を対象とする場合、アルミミラー付きハロゲンランプ(色温度3000度Ｋ程度)を光源として用いることが多いが、その場合、光源から熱線が直接放射され、試料温度を上昇させるという課題がある。それゆえに、光源前に、蒸着式の熱線カットフィルタ(例えば朝日分光株式会社製)を設けることが有効となる。
【００２６】
また、より長い近赤外域の場合、ハロゲンランプではハロゲンサイクルを保つ必要があるため、必要以上に定格電圧を下げて使うことができない。その場合は、例えば株式会社ルミナスジャパン製のタングステンランプを、光源として用いることができる。その定格は入力電圧１０Ｖ、出力８Ｗであるが、１０Ｖ以下に電圧を下げて使っても特に問題はない。そうすることにより、プランクの放射側に則った分光特性を選択する事が可能になり、より赤外の波長帯域の分光イメージングシステムにも対応ができる。
【００２７】
光源１３として、ＬＥＤを用いることもできる。プランクの放射束に則ったタングステンランプ、ハロゲンランプ等は、フラットな分光特性を有するが、比較的大型化するという課題がある。これに対し、光源１３を小型化するため、ＬＥＤを用いることができる。また、可視域に限らず、紫外域、又は近赤外域以上を対象とする場合、ＬＥＤを使うことが望ましい。また、特に赤外の光源として、熱線放射に依存すると、温度に比例した輝度分布までしか得られないため、それ以上の輝度を求める場合はＬＥＤが必要となる。
【００２８】
しかしながら、現状、１種の形態で分光イメージングに使える様な、ブロードな分光波長特性を有しているＬＥＤが少ないのが現状である。従って、異なる波長のＬＥＤを複数個組み合わせて使うことが望ましい。本実施形態では、可視域と近赤外域にまたがったものを用いることができる。
【００２９】
例えば、白色ＬＥＤとして一般的に用いられているＹＡＧ蛍光体使用のＷ−ＬＥＤをベースとして、単色ＬＥＤを集合体として用いる。これにより、例えば図４に示すような波長特性を得られる。この分光特性を用いた場合、前記で示した、ＪＩＳ規格に則った計算手法で、ΔE＝0.4858となり、ランプを用いた場合よりひとつ上のクラスＢに入る。
【００３０】
また、単波長ＬＥＤを複数化することで、ブロードな波長特性が得られる。例えば、図５に示すように、400〜700nmの間で、中心波長が400nm、420nm、440nm、・・・ のように400nmから間隔を20nmとしたＬＥＤを、各々１６個を並べ、同時点灯を行うと、ブロードな波長特性を有したミキシング型光源が出来る。
【００３１】
本実施形態では、基準の白板ならびに、黒基準板を用いて、それぞれ部位毎の分光反射率計算を行うものである。この場合、反射率にした場合、光源側の分光分布に凸凹があっても、理論的には、反射率計算を行う段階で、凸凹が除去されるため、問題が起きにくい。しかし、データを取得する、モノクロ２次元センサ(カメラ)の感度特性が、入射光に対しての出力特性がリニアで無い場合がある。
【００３２】
現行の２次元ＣＣＤならびにＣＭＯＳセンサは、カメラ内部において、γ特性を変更出来る形が一般的であるが、それを使用して入射と出力の関係をリニアの関係としても、若干のガンマ特性が残る。従って、結果的に光源の分光特性に凸凹が多い場合、反射率に変換後も、凸凹が残る事がある。特に、この僅かな凸凹は、波長２次微分処理をした時により顕著となる為、近赤外領域でミキシング型のＬＥＤを用いる時、定量計算時に測定精度を低下させる虞がある。
【００３３】
従って、波長を異ならせた単色ＬＥＤを用いてミキシングを行う場合、これら凸凹がなるべく小さく成るように設計、作成を行う必要がある。本実施形態では、その回避を行うために、バンドパスと波長間隔の関係を吟味して、その凸凹を最小限に抑えている。同様に１６バンドのＬＥＤを用いてミキシングを行う場合でも、そのバンドパスに合致するように波長間隔を与えれば、分光特性で凸凹が減少し、フラットな特性になることが判る（図６参照）。
【００３４】
さらに、複数の主波長を持つＬＥＤは、半導体固有の課題として出力特性が一定となっておらず、ＬＥＤの印加電圧、発光時の電流値を同一としても、光量に違いが発生する。そのため、それによる凸凹も課題となる。そこで本実施形態では、それら光量が一定になり、なるべくフラットな分光特性になる様に、それぞれＬＥＤの電流量を変えられる様に、ＤＡコンバーターを用いた回路設計がなされている。
【００３５】
本実施形態においてＬＥＤを使う目的としては、複数単色光を点滅して用いるのではなく、あくまでも、それら単色ＬＥＤをミキシングして、ブロードな分光特性を作るため、より厳密にいえば、所望の分光特性を自在に作成するために単色ＬＥＤを用いるのであり、これらを白色光として用いて、試料に光を当てて、その反射光を後で２次元的に分光するもので、いわゆる後分光方式の分光器に属するものである。
【００３６】
特に、ＬＥＤミキシングに関しては、よりＣＩＥ標準イルミナントD65、あるいは標準イルミナントＡに合わせる目的であり、色彩計測用の場合、厳密には、それとの乖離値の計算方法も、JISZ8781-2に規定されている。
【００３７】
本実施形態では、作成された分光スペクトルがよりスムーズになる様に設計されている。すなわち、受光側として２次元分光器で測定し、その後、反射率計算を各々の測定ピクセル上にて行なっている。理論上、反射率計算を行った場合、光源の分光分布上で、存在する凸凹は、白黒をベースにした反射率計算の実行により、無くなる筈ではある。しかし、実際は、２次元センサの僅かなリニアリティ不足（若干ガンマが存在する）等で、僅かながらその凸凹が、反射率計算後のデータにまで影響を及ぼし、凸凹が残ってしまう事がある。この場合特に、近赤外域での処理で一般的な２次微分処理で、顕著な問題として残る。しかしながら、本実施形態においてＬＥＤを用いる場合、その合成を行う色光のバンドパスと、隣り合う波長間の波長距離を上手く合わせることにより、凸凹を極力無くす工夫がなされている。
【００３８】
本実施形態は、２次元の分光方式（複数バンド、例えば、生データでは960バンド、波長軸を合わせたものは、８１バンド（380-780nm,5nm毎等、可視の場合）であり、一般的な測色用の分光光度計（０次元方式のもの）とデータの互換性も考慮している。すなわち、本実施形態では、２次元の分光値を測定できるものの、それを平均化すると、０次元の従来型のものの値に近くなる様なものを想定する。
【００３９】
図１において、リレーレンズ系１４は、鏡筒１４ａと、鏡筒１４ａに保持される対物レンズ群１４ｂとからなる。鏡筒１４ａは、積分球１２に形成された第１窓部（鏡筒取付ポート）１２ｃを介して積分球１２に挿入されている。対物レンズ群１４ｂは、試料ＳＭＰからの反射光をとらえるための光学系であり、単一レンズでもよいが複数のレンズを組み合わせて構成することもできる。対物レンズ群１４ｂの光学素子を光軸方向に変位させることで、試料ＳＭＰに対して合焦する合焦動作、及び倍率調整動作が可能になる。この倍率調整により、分光測定による測定範囲を決めることができる。対物レンズ群１４ｂはテレセントリック系であってもよい。
【００４０】
リレーレンズ系１４に対向する位置で、積分球１２に第２窓部（試料ポート）１２ａが形成されている。この第２窓部１２ａの周囲に設けられた試料台１２ｂに試料ＳＭＰが配置され、その被測定面を積分球１２内に向けている。
【００４１】
本実施形態では、光源１３の中心軸線と、対物レンズ群１４ｂの光軸とが直交するように配置されているが、それに限られない。
【００４２】
分光イメージングユニット２０は、リレーレンズ系１４の像側に配置されており、第２筐体２１と、第２筐体２１内に配置された結像光学系２２と、センサ２６と、画像処理部２７とを備えている。結像光学系２２の光軸は、Ｙ方向に延在するものとする。
【００４３】
分光イメージングユニット２０を用いて、試料ＳＭＰの分光特性が測定される。分光イメージングユニット２０でとらえる光は、可視光線だけでなく、赤外線・紫外線も含めることができる。
【００４４】
第２筐体２１のリレーレンズ系１４側には、ここではＺ方向に延在するスリット２１ａが形成されている。
【００４５】
結像光学系２２は、物体側凸レンズ群２２ａ、角度補正用の物体側プリズム２２ｂ、波長分散のためのグレーティング２２ｃ、角度補正用の像側プリズム２２ｄ、像側凸レンズ群２２ｅを、リレーレンズ系１４側からこの順序で備えている。スリット２１ａを通過した光線は、結像光学系２２により結像されて、センサ２６の受光面に結像する。
【００４６】
センサ２６は、受光面で受光した光に応じて電気信号を出力し、画像処理部２７は、かかる電気信号を処理して、画像データとして出力する。
【００４７】
物体側プリズム２２ｂは、その垂直面をグレーティング２２ｃ側に向け、その斜面を物体側凸レンズ群２２ａ側に向けて配置されている。一方、像側プリズム２２ｄは、その垂直面をグレーティング２２ｃ側に向け、その斜面を像側凸レンズ群２２ｅに向けて配置されている。物体側プリズム２２ｂ、像側プリズム２２ｄは、角度補正の機能を有する。グレーティング２２ｃは、波長分散の機能を有する。
【００４８】
センサ２６は２次元の光センサであって、例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳ等、シリコンやＩｎＧａＡｓ、ＭＣＴ等を材料としたモノクロカメラを適用できる。ここでのモノクロカメラの本体は、画像処理部２７に相当する。
【００４９】
リレーレンズ系１４からの光線は、物体側凸レンズ群２２ａ、物体側プリズム２２ｂ、グレーティング２２ｃ、像側プリズム２２ｄを通過する際に分散され、最後に像側凸レンズ群２２ｅを通過して、＋１次光あるいは−１次光が、Ｙ方向に沿ってセンサ２６の受光面に集光される様に設計されている。
【００５０】
分光イメージングユニット２０は、Ｚ方向に延在するスリット２１ａを通過した光をセンサ２６の受光面に結像させる。したがって、センサ２６の受光面に配置された光電素子は、Ｘ方向よりもＺ方向に長い、細長い領域にわたって配置されている。このため、試料ＳＭＰからの反射光を受光する際に、Ｘ方向の分解能が低くなる。そこで、本実施の形態では、ステージ機構４０を設けている。
【００５１】
ステージ機構４０は、第２筐体２１を支持しつつＸ方向に移動する移動ステージ４１と、移動ステージ４１を駆動するアクチュエータなどの駆動部４２と、ドライバ４３とを有する。ドライバ４３は、後述する処理装置３０に接続されている。積分球１２を移動させる場合に比べ、装置が小型化され、ステージ移動量を小さく抑えることができ、短時間測定を可能にし、また消費電力低減を図ることができる。
【００５２】
処理装置３０は、分光イメージングユニット２０とは接続線３１で接続され、ドライバ４３とは接続線３２で接続されている。ここで、接続線３１、３２は、標準的なインターフェースを使用でき、例えば、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、カメラリンク、ＧｉｇＥ、光通信形態等を適用できる。
【００５３】
処理装置３０としては、例えば、パソコンやサーバ等のデータ処理を行えるコンピュータを適用でき、このコンピュータにプログラムを導入して、そのための処理を行わせることができる。上記の処理は、処理装置３０内部の処理部で処理される。ここで、処理部は、ＣＰＵ等のマクロプロセッサやメモリ等で構成される。処理装置３０のＯＳは、Ｗｉｎｄｏｗｓ、ＭＡＣＯＳ、ＵＮＩＸ（登録商標）等を適用でき、適用するプログラムに使用するプログラミング言語もＶｉｓｕａｌ  Ｂａｓｉｃ、Ｃ＋＋等でよい。
【００５４】
処理装置３０は、ディスプレイ３０ａを備えていてもよい。ディスプレイ３０ａは、例えば、液晶や有機ＥＬ等によるディスプレイが適用できる。また、ディスプレイ３０ａは、別体で構成してもよい。また、処理装置３０は、記憶部を内部に備えていてもよく、ここに、映像や測定結果を記憶させる。記憶部としては、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等、必要に応じて様々な方式の記憶装置が適用される。
【００５５】
また、処理装置３０は、タブレット、スマートフォン等でも適用できる。この場合のＯＳはそのハードの準じた一般的なもの（AndroidやｉＯＳ等）を使用でき、適用するプログラムに使用するプログラミング言語も上述した言語を含む標準的なものを適用できる。また、接続線３１、接続線３２を用いずに、無線による通信で情報をやりとりする構成としてもよい。
【００５６】
（２次元分光測定システムの動作）
ここでは、試料ＳＭＰをＸ方向に沿って複数領域（Ｚ方向に長い１次元の領域）に分解してデータを取得する。光源１３から光を出射すると、積分球１２内で光が反射を繰り返すことで、略均一な照度で試料ＳＭＰに光を入射させることができる。
【００５７】
これにより試料ＳＭＰ全体から反射光が生じ、かかる反射光はリレーレンズ系１４で集光される。しかし、集光された反射光のうち、試料ＳＭＰのｎ番目の領域の反射光のみが、光源ユニット１０から出射し、スリット２１ａを介して分光イメージングユニット２０内へと進入する。
【００５８】
分光イメージングユニット２０内に進入した光は、結像光学系２２を介してセンサ２６の受光面に結像され、ｎ番目の画像データとして処理装置３０へと転送され、ｎ番目の領域に対応付けて記憶される（第２のステップ）。処理装置３０は、ｎ番目の画像データの転送が完了したと判断したときは、ドライバ４３へトリガ信号を送信する。
【００５９】
このトリガ信号を受信したドライバ４３は、駆動部４２により移動ステージ４１をＸ方向に所定距離だけ移動させる（第１のステップ）。すると、ｎ番目の領域に隣接する（ｎ＋１）番目の領域からの反射光が、スリット２１ａを介して分光イメージングユニット２０内へと進入するので、上述と同様な処理により（ｎ＋１）番目の画像データが処理装置３０へと転送され、（ｎ＋１）番目の領域に対応付けて記憶される。
【００６０】
以下、同様の処理を繰り返す（第３のステップ）ことにより、移動ステージ４１を複数ステップでＸ方向に移動させることで、試料ＳＭＰの全領域の画像データを、処理装置３０内に記憶できる。この複数の画像データの組み合わせにより２次元のスペクトル情報を取得でき、それにより試料ＳＭＰの分光計測を行うことができるため、小型の分光分析システムでありながら大面積を持つ試料にも対応できる。
【００６１】
本実施形態では、１スキャンで全データを取得できるため、例えば特許文献１に記載の装置に対し、同画素数で比較して1000倍の測定速度が得られる。さらに、別の２次元型タイプのセンサを用いれば、ほぼ瞬時に測定が可能となる。
【００６２】
処理装置３０は、分光イメージングユニット２０からの（空間・波長軸からなる）画像データをもとに、一旦、白基準と、黒基準（トラップ）のデータを使って、試料の反射率画像データを作成し、その画像を用いて、カラーあるいは擬似カラー画像データ、ならびに色彩値ならびに疑似色彩値データを算出・表示する。
【００６３】
処理装置３０は、更に試料の反射率画像を用いて、感度関数等を変えて、試料が持つ特長を引き出すための、可視化シミュレーションを可能とする。
【００６４】
処理装置３０は、更に試料の反射率画像から、吸収画像算出、Ｋ／Ｓ画像算出、２次微分画像算出を経て、定量計算手法を用いて、試料内物質の２次元濃度マップを表示する。
【００６５】
処理装置３０は、更に試料の反射率画像から、吸収画像算出、Ｋ／Ｓ画像算出、２次微分画像算出を経て、主成分分析・判別分析等を用いて、試料内物質の判別化を行う。
【００６６】
従って、処理装置３０は以下の特徴を持つ。
（１）処理装置３０は、試料の分光特性に関数系を与えて、特徴表現を試みる表現系を持つ。
（２）処理装置３０は、試料の分光特性を用いて、色彩系、ならびに擬似色彩系の表現系ならびに前記表現系における色値・擬似色値の算出機能を持つ。
（３）処理装置３０は、試料の分光特性を用い、定量計算手法を付加して２次元定量を行う算出機能と、前記試料の分光特性を用い、主成分・判別分析等を付加して、試料内の特徴パラメータを２次元表現化する機能を持つ。
（４）処理装置３０は、試料の分光特性を用い、その凝縮した特徴パラメータとＡＩ手法を組みいれて、２次元的に表現化する機能を持つ。
以下、処理装置３０の具体的処理及び上記機能について説明する。
【００６７】
（標準前処理）
本実施形態のセンサ２６は、１ライン分の試料部位の分光情報が一度に取得ができるものである。従って、１軸（ここではＸ軸）のスキャニング機構を設ける事により、試料面の２次元分光情報が取得できる。
【００６８】
図７を参照して、１ライン上の測定画像は、空間軸と波長軸からなる画像であり、それが、横サイズの空間軸分の画像数となる。たとえば試料面のピクセル数が横1280ラインであるとすると、1280枚分の画像データを取得する事になる。
【００６９】
次にその画像を波長毎に並び変えを行い、試料面上における波長毎の２次元画像作成を行う。次に間引きを行い、例えば、1nm,2nm,5nm,10nm,20nm毎の画像データを作成する。
【００７０】
次に、波長毎画像に対して、等色関数、任意の感度関数、特徴感度関数を掛け合わせて、カラー（色彩系）画像あるいは擬似カラー（疑似色彩系）画像を得る。波長毎画像作成ならびにカラー画像、あるいは擬似カラー画像を作成できれば、それらを処理装置３０のディスプレイ３０ａ上で表示、表現することができる。
【００７１】
この画像表示は、例えば生データ表示あるいは、任意の光強度表示であり、また、輝度基準の光源等を用いて、校正を前もって行えば、２次元の分光輝度分布画像表示が可能となる。これに２πステラジアンを掛け合わせることにより、２次元の分光照度分布画像表示が可能となる。
【００７２】
（白黒校正［反射率計算］）
本実施形態では、白基準、黒基準を用いることにより正確な反射率画像の作成が可能となる。白基準を測定してそのときの各々の波長毎の値をWhtij、黒基準を測定してその時の波長毎の値をBkij、試料を測定してその時の値をSamとすると、各々の波長域の反射率画像Reflijは次の様に表される。
Refl_ij=(Sam_ij-Bk_ij)/(Wht_ij-Bk_ij)    （１）
【００７３】
（色彩計算）
それぞれの波長域の反射率画像が作成されれば、例えば可視領域の分光画像を用いると次の様な色彩計算が可能となり、各々の数値はそのまま２次元上の値となる。以下の数式からは、それぞれ部位の添字ijを省いて説明を加える。
【００７４】
【数１】
2020193928.tif 000003
【００７５】
ここで、係数Ｋは以下の式で表せる。
【数２】
2020193928.tif 000004
【００７６】
また、CieLabは以下の式で計算される。
【数３】
2020193928.tif 000005
【００７７】
なお、Ｘｎ、Ｙｎ、Ｚｎは、３刺激値ＸＹＺを有する物体色と同一照明下の完全拡散面の３刺激値で、Ｙｎ＝100となる。ここで、積分範囲は、可視範囲の380〜780nm としているが、純粋な色彩値の場合このままで良いが、同一式を用いて、波長域を変えて、等色関数とは別の任意の感度関数を与えて、擬似カラー上のいわゆる色彩値を求めることも可能である。
【００７８】
（ディスプレイ表示）
またディスプレイ３０ａでの表現系では、表現系用の関数を用いることが有効である。例えばｓＲＧＢ系はそのまま、ｓＲＧＢ系の感度関数を用いればよい。ＸＹＺ計算等数字上の測定結果ももちろん可能だが、本実施形態では、そのまま、色（表示色）とその形として表現ができる。また、錐体レベルの発色、色の計算も直接、錐体の感度関数を用いることにより表現が可能となる。
【００７９】
（２次元ＣＣＭ）
さらに、分光反射率が揃っていれば、クベルカムンク関数を利用して、色材の定量も可能になるため、本実施形態を使用すると正確な２次元ＣＣＭが可能になる。分光イメージング技術は、複数枚の観測波長帯が異なる画像から、通常目視では見えていない特徴量の情報を抽出、あるいは画像内に存在する特定の物質の分布・定量情報の抽出が可能である。
【００８０】
本実施形態の分光イメージングシステムを可視用とした場合、定量手法としてKubelka-Munk理論を用いることが好ましい。ならびに、帯域が近赤外領域の場合、あるいは食品系試料あるいは生体系試料の場合は、以下に示すK/S関数の代わりに、光学吸光度Abs(−logR)を用いても良い。
【数４】
2020193928.tif 000006
【００８１】
加法定理が成り立つK/Sと、反射率Ｒの変換が一対一で可能となり、次に示す定量計算を行う。
【００８２】
（定量計算手法）
反射率Ｒを実測し、(１１)式と(１２)式を用いて、加法定理（量・数等の重ね合わせ）が成り立つ条件下で構成成分量の定量を行う。実測した反射率Ｒから、K/Sを求める。一方、予測される構成成分から定数K’/S’を導出し、実測K/Sと比較する。
【００８３】
定量計算は、簡単には、加法定理が成り立つK/S上で、ミックス計算を行う形となる。ターゲット試料のある一部位の測定領域内全波長K/S値とシミュレート計算上での全波長のK/S’グラフ値の違いを減らしていく計算ステップを用いて、それらのスペクトルが最も近似した所で、計算を終える。
【００８４】
本手法の特徴的なところは、その合致度合いを確認する際に、一般的な最小二乗法の様に、各々波長毎の違いの平均値を最小にする様に導くものとは違い、一旦反射率に置き換え、等色関数（あるいは任意感度関数）を掛け合わせ、積分した３刺激値ＸＹＺ（あるいは擬似カラーＲＧＢ値）で判断する事にある。
【００８５】
そうした場合、可視域では、色が合致する所で計算終了し、色を合わせる為に、最も良い処方となる。近赤外域でも同様に感度関数を重ね合わせこんだ処方計算となる為、その重み付けにて、仮想の見えでの処方(定量計算結果)となる。この手法では、最小二乗法とは違い、ミックス側のスペクトルが変な凸凹になることもなく、精度高い定量計算が可能となる。
【００８６】
ＸＹＺ値あるいは、擬似カラーＲＧＢ値で判断し、実測値の値と、計算上の両者の一致までこの繰り返し計算を行い、予測の合成K/Sが導出できる。合成する際に用いた濃度が最終結果となり、構成成分の定量計算が可能となる。
【００８７】
全体の計算フローチャートを図８に示し、以下に計算の詳細を列挙する。解りやすいように、１部位の測定部位を考える様にして、ステップ毎に説明を加える。以下のステップ番号は、図８のフローチャートの各工程の番号に対応する。
【００８８】
（ステップ１：基礎データの用意：基準濃度の基礎試料を測定し、K/S値の形で記録）
理解しやすいように、ここでは繊維染色を例に挙げて、色味がある染色布内に存在する、各々の染料濃度を計算することを例として述べる。そこで、基礎試料として、染料で染めた繊維等の反射率（基準濃度下染料液で染めた試料の反射率を指す）を求め、(１３)式を用い、反射率ＲからK/S値に変更を行う。
【００８９】
【数５】
2020193928.tif 000007
【００９０】
計算後、それぞれ基礎データとして、任意のファイルに格納しておく。ここで、K/Sは吸収係数／散乱係数、Ｒは反射率、ｎは基礎データの番号、ちなみに３種の染料を用いる場合、ｎは、被染物を含めて、４となる。λは波長の添字、400-700nmまで、20nm毎に測定の場合、λ=1〜16となる。
【００９１】
（ステップ２：ターゲットデータの用意、試料の測定）
ターゲット試料のデータは、反射率に加え、混合計算を行うためにK/Sの形も用意しておく。ちなみにターゲット試料の反射率をRtgtλとし、K/Sの形をK/Stgtλとする。
【００９２】
（ステップ３：初期値の計算）
濃度計算は、ラフマッチ計算を行い、最初に、近い処方（濃度値）を算出し、その値（初期値）を基本に計算を進める。初期値を求めるラフマッチ計算は、K/S上のXYZ値（QX、QY、QZと呼ぶ）を用いる。
【００９３】
【数６】
2020193928.tif 000008
【００９４】
ここで、
【数７】
2020193928.tif 000009
とおくと、
【数８】
2020193928.tif 000010
となるため、濃度ｃを計算する式は、次の通りとなる。
【数９】
2020193928.tif 000011
【００９５】
（ステップ４：初期値濃度から、それぞれ波長のK/S値算出と合成）
上記のように、初期濃度値c1〜c3を求めた後、一度、全波長分のK/S値を求める。
K/S上で加法定理が成立し計算上で合成が可能である。
【数１０】
2020193928.tif 000012
ここで、subsは被染物(Substrate)を意味する。
【００９６】
（ステップ５：K/S値から反射率Ｒへの変換）
次に実際の見えによる評価と合わせるため、一度、K/S値から反射率に変換する。前述した、KubelkaMunk・Amy理論で説明した変換式を合成したK/S値を用いる。
【数１１】
2020193928.tif 000013
【００９７】
（ステップ６：合成した反射率Ｒから色値（Xmix,Ymix,Zmix）の算出）
反射率に変換後、合成した反射率の３刺激値ＸＹＺを求める。
【数１２】
2020193928.tif 000014
【００９８】
（ステップ７：ターゲット試料の反射率を用いた色値（Xtgt,Ytgt,Ztgt）の算出）
同様にターゲット試料の反射率のＸＹＺを求める。
【数１３】
2020193928.tif 000015
【００９９】
（ステップ8：ΔX,ΔY,ΔZの計算）
ステップ７の結果であるXtgt,Ytgt,Ztgtと、ステップ６の結果であるXmix,Ymix,Zmixのそれぞれの差を、以下のように算出する。
【数１４】
2020193928.tif 000016
【０１００】
（ステップ９：比較）
求めた差が基準値（ここでは０．１）以下の時、計算終了［下記の様に２乗ルート値を使用］する。
【数１５】
2020193928.tif 000017
【０１０１】
（ステップ１０：コレクションファクターの計算）
一方、求めた差が基準値を超えた時、補正計算が必要なため、以下のように補正用コレクションファクターを作成する。コレクションファクター（Ｃｆ）とは、計算途中の濃度における、各々の基礎データの濃度を僅かに変えた時の、色値の変化分を求めた値である。
【数１６】
2020193928.tif 000018
【０１０２】
（ステップ１１：コレクションファクターと実際の色の違い量から補正濃度値算出）
上記Ｃｆと、色の違い量ΔX,ΔY,ΔZと、濃度値Δｃ1,Δｃ2,Δｃ3の関係は以下となる。
【数１７】
2020193928.tif 000019
【０１０３】
したがって、Δｃ1、Δｃ2、Δｃ3を求める式は以下となる。
【数１８】
2020193928.tif 000020
【０１０４】
（ステップ１２：差が一定以下になるまでループ計算の実行）
以上のステップ４〜１２の計算を、ステップ９で示した判定すべき処理で、ある一定以下の色の差（色差）になるまで繰り返し計算を行い、それ以下になったところで、計算を終了する。以上の計算を分光イメージ画像Ｉ（ｘ，ｙ，λ）全体について行うことが可能な２次元定量ソフトウェアも、本発明に含まれる。
【０１０５】
（２次元定量計算：重回帰計算）
データの流れは、ほぼ可視領域で示した内容と同じであるが、最終的な数値形態の形としては、分光反射率、あるいは、クベルカムンク関数ではなく、０次元での測定器で使われている、吸光度(−logR)を標準的な出力形式とする。
【０１０６】
これは、近赤外市場では、一般的に使われている関数形であるためでもあるが、実際に近赤外領域で使われる試料（食品類、生体等）測定の場合、例えば可視で一般的に使われているKubelkaMunk関数では、定量計算のとき、精度を確保できない虞がある。
【０１０７】
２次微分処理値、吸光度値では、試料の組織に主に依存する変動要因（例えば散乱係数の違い等）がそのままスペクトルに残ってしまう事があることから、波長２次微分処理を用いることが多い、そのため、本実施形態でも２次元の波長２次微分処理値を用いることとする。
【０１０８】
これら、２次元吸光度値、あるいは２次元２次微分値を用いて、例えば重回帰計算などを用いて、試料内に内在する物質の定量計算を行うことができるから、それの延長上で、２次元の定量計算を行い、定量マップを描くことができる。
【０１０９】
（光源の変形例）
光源の変形例として、複数のタングステンランプ又はハロゲンランプを積分球の赤道に沿って等間隔に配置したり、或いは赤道以外の場所に配置することもできる。また、ランプの軸線又はリレー光学系の軸線を、試料面の法線に対して例えば８度で傾けてもよい。多数のＬＥＤを用いる場合、リングにＬＥＤを埋設して試料に向けて配置してもよい。
【０１１０】
図９は、変形例にかかる光源部と積分球の斜視図であり、図１０は、積分球を中心を通る面で切断した断面図である。図１１は、光源部１３Ｕの側面図である。図に示すように、積分球１２を全周で覆うようにして、外側が正三十二面体形状の中空の第１筐体１１Ａが配置されている。又、第１筐体１１Ａには、試料取付ポートＰＴ１，鏡筒取り付けポートＰＴ２が形成されている。
【０１１１】
第１筐体１１Ａにおける五角形の内側面に、光源部１３Ｕが配置されており、六角形の面には配置されていない。光源部１３Ｕは、基板ＢＤ上に波長が異なる１６個のＬＥＤをマトリクス状に配置したものであり、積分球１２の開口を介してＬＥＤが内部に向けて配置される。
【０１１２】
本変形例によれば、各ＬＥＤの光量が小さい場合でも、多くの光源部１３Ｕを用いることで、試料ＳＭＰからの反射光の強度を高く確保でき、ノイズの低減を図ることができる。光源ユニットとしては、ベアチップを用いてもよい。
【０１１３】
光源部１３Ｕとしては、ＬＥＤの代わりに図１２に示すような舟形タングステンランプ（またはハロゲンランプ）ＬＰと、反射鏡ＭＲと、フィルタＦＬとの組み合わせを用いることもできる。
【０１１４】
（小型携帯型の２次元分光測定システム）
図１３〜１５は、小型携帯型の２次元分光測定システムを示す図である。図１の２次元分光測定システムに対し、共通する構成要素は同じ符号を付して説明を省略又は簡略化する。
【０１１５】
小型携帯型の２次元分光測定システム１Ａは、光源ユニット１０と、分光イメージングユニット２０と、処理装置３０と、ステージ機構４０と、を備えている。
【０１１６】
光源ユニット１０は、第１筐体１１と、第１筐体１１内に配置された積分球１２と、光源１３と、リレーレンズ系１４とを有する。第１筐体１１は積分球１２を保持する。
【０１１７】
分光イメージングユニット２０は、リレーレンズ系１４の像側に配置されており、第１筐体１１に連結された第２筐体２１と、スリット２１ａを備えた結像光学系２２と、センサ２６と、画像処理部２７とを有する。結像光学系２２と、センサ２６と、画像処理部２７とは、一体的に移動可能にユニット化されて第２筐体２１内に配置され、カメラユニットＣＵを形成している。
【０１１８】
ここでは処理装置３０が、第２筐体２１内に組み込まれている。処理装置３０は、制御基板３５と、内蔵電池３６と、記憶装置（メモリカード）３３と、ディスプレイ３４とを備えている。内蔵電池３６は、光源１３、移動ステージ４１、処理装置３０に電力を供給する。また、第２筐体２１には、図１５に示すように、外部電源ケーブルＰＣＬ（図１３）に接続可能な電源端子２８と、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、カメラリンク、ＧｉｇＥ、光通信形態等の外部通信ケーブルＣＣＬ（図１３）に接続可能な通信端子２９とを有する。
【０１１９】
ステージ機構４０は、第２筐体２１に対してカメラユニットＣＵを支持しつつＸ方向に移動する移動ステージ４１と、移動ステージ４１を駆動するアクチュエータなどの駆動部４２とを有する。駆動部４２を制御するドライバは、制御基板３５に設けられている。
【０１２０】
試料ＳＭＰから反射して、リレーレンズ系１４を通過し、分光イメージングユニット２０内に進入した光は、スリット２１ａ及び結像光学系２２を介してセンサ２６の受光面に結像され、ｎ番目の画像データとして記憶装置３３へと転送され、ｎ番目の領域に対応付けて記憶される。
【０１２１】
制御基板３５は、ｎ番目の画像データの転送が完了したと判断したときは、内蔵電池３６から駆動部４２に給電し、移動ステージ４１をＸ方向に所定距離だけ移動させる。すると、（ｎ＋１）番目の領域からの反射光が、スリット２１ａを介して結像光学系２２内へと進入するので、上述と同様な処理により（ｎ＋１）番目の画像データが記憶装置３３へと転送され、（ｎ＋１）番目の領域に対応付けて記憶される。
【０１２２】
以下、同様の処理を繰り返すことにより、移動ステージ４１を複数ステップでＸ方向に移動させることで、試料ＳＭＰの全領域の画像データを、記憶装置３３に記憶できる。記憶された画像データは、外部通信ケーブルＣＣＬから外部のＰＣ等に出力することができる。
【０１２３】
このように、小型携帯型の２次元分光測定システム１Ａを用いれば、例えば皮膚の分光測定が極めて簡単にできる様になる。そのため、２次元の組織構造を観察するだけではなく、それぞれ部位毎の分光情報を取得できるため、例えば、皮膚下の微小血管内の情報取得も可能になる。具体的にはヘモグロビンだけでなく、ビリルビン、チトクロム等、生体で有用な物質の状態を観察することが可能となる。
【０１２４】
それ以外の手法としては、２次元分光反射率画像あるいは、２次元分光Ｋ／Ｓ画像を用いて、主成分分析ならび判別分析を行い、皮膚疾患等の種別等の判別が、皮膚科医の診断ベースデータを用いて可能になる。
【０１２５】
重大疾患である、皮膚がんの判別に関しては、分光学的研究が既に行われてきたこともあるため、これら今までの情報解析手法が、そのまま２次元展開され、本実施形態の２次元分光測定システムによって、より本格的な研究ならびに臨床レベルまで入っていくと考える。
【０１２６】
本実施形態では、２次元画像より、任意の箇所における分光反射率を測定することができる。また、光源が内蔵されているため、光源条件が変わらず一定の値が測定されるため、他者間での比較が可能である点が利点である。さらには、従来の色彩値のようなLab値やマンセル値といった色彩値に変換することに加えて、目的となる化学物質の基礎データの取得が必要になるが、基礎データを取得することができれば化学物質の特定および定量をも可能になる。これらの利点を生かして以下のような活用方法が考えられる。また、ハンディ型にすることによって、簡易に測定ができ、普及が見込める。
【０１２７】
（１）皮膚色測定
（ａ）皮膚科診断
老人性色素斑・太田母斑・紅斑・血管腫あるいは色素脱失症など皮膚内のヘモグロビン・メラニンを主とした色素の分布異常による皮膚疾患において、本実施形態では、２次元にてメラニン・ヘモグロビンなどの色素の分布状況を数値化できるため、これら皮膚疾患の診断および治療経過測定に活用できる。
【０１２８】
（ｂ）美容皮膚外科施術補助
美容皮膚外科では、美白・シミやほくろの除去、赤ら顔などのレーザー治療が実施されており、上記の皮膚科治療同様に、本実施形態が施術前の診断や施術後の経過観測に活用できる。また、脱毛治療では、メラニンに特異的に吸収されるレーザーによる施術が普及しているが、この際には皮膚内のメラニンの値が必要となる。美容皮膚外科においても様々な施術の補助として利用が見込まれる。
【０１２９】
（ｃ）肌の評価
化粧品業界では、様々な新しい技術が開発されているが、これらの肌に対する効果を数値として示すのは困難な場合が多い。特に、メラニンを対象とした美白は市場ニーズが高いが、化粧品としての効果を示すのが困難と言われており、２次元での皮膚色測定および色素の数値化はニーズが見込まれる。化粧品は薬事法にて効果が緩和であることと決められており、肉眼では見え難いメラニンのムラを対象にする場合が多い。本実施形態では、２次元でヘモグロビン指標とメラニン指標を分離して測定できるため、より化粧品の肌への効果の評価に貢献できると考えている。
【０１３０】
（２）毛髪業界への利用
（ａ）毛髪色の測定
毛髪色の測定のニーズは高い。髪の色は主にメラニンによるものであるが、髪色および毛髪中のメラニン量の測定を簡易に行う機器はあまり普及していない。本実施形態では、毛束の状態での、髪色測定および毛髪中のメラニンや染髪色素の量の測定が可能となる。染髪料開発だけでなく染髪施術時の染毛剤調整にも活用の可能性がある。
【０１３１】
（ｂ）頭皮の測定
毛髪だけではなく頭皮の測定も可能である。育毛において重要となる血流についても、ヘモグロビンの量として評価が可能である。
【０１３２】
（３）印刷物測定
本実施形態では、印刷物のインクや絵画の画材の特定が可能であるため、下記のような活用法が考えられる。
（ａ）紙幣の判定
（ｂ）絵画の鑑別
（ｃ）布地捺染の管理
【０１３３】
（４）近赤外域での応用
肉眼では同じ色に見える物質であっても、近赤外域のデータで判別することができる。従って下記のような活用法が考えられる。
（ａ）薬品など、粉体における不純物の識別
（ｂ）食品の分析・品質管理
（ｃ）コンタミネーションが発生しやすい製造現場などでの検査
【符号の説明】
【０１３４】
１        ２次元分光測定システム
１０      光源ユニット
１１      第１筐体
１２      積分球
１３      光源
１３Ｕ    光源部
１４      リレーレンズ系
２０      分光イメージングユニット
２１      第２筐体
２２      結像光学系
２６      センサ
２７      画像処理部
３０      処理装置
４０      ステージ機構
ＳＭＰ    試料
【図１】
2020193928.tif 000021
【図２】
2020193928.tif 000022
【図３】
2020193928.tif 000023
【図４】
2020193928.tif 000024
【図５】
2020193928.tif 000025
【図６】
2020193928.tif 000026
【図７】
2020193928.tif 000027
【図８】
2020193928.tif 000028
【図９】
2020193928.tif 000029
【図１０】
2020193928.tif 000030
【図１１】
2020193928.tif 000031
【図１２】
2020193928.tif 000032
【図１３】
2020193928.tif 000033
【図１４】
2020193928.tif 000034
【図１５】
2020193928.tif 000035