(57)【要約】【課題】測定対象からの光の分光強度を精度よく測定する。【解決手段】二次元分光測定装置に、特定波長に強度のピークを持つ基準光源と、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタと、測定対象からの光を、前記波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する受光部と、前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、前記基準光源からの光を前記受光部で受光可能にする光学系と、前記受光部で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する演算部とを備える。【選択図】図１
2010237097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定波長に強度のピークを持つ基準光源と、
透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタと、
測定対象からの光を、前記波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する受光部と、
前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、前記基準光源からの光を前記受光部で受光可能にする光学系と、
前記受光部で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する演算部とを備えることを特徴とする二次元分光測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記波長可変フィルタに測定すべき波長として設定された前記透過波長帯域を、前記波長のシフト量に基づいて補正することを特徴とする請求項１記載の二次元分光測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記測定対象からの光強度から前記分光スペクトルを求め、前記波長可変フィルタの前記透過波長帯域と前記波長のシフト量とを所定の関数で近似し、前記関数を用いて前記透過波長帯域での前記波長のシフト量を求めることで、前記測定対象の前記分光スペクトルの波長シフトを補正することを特徴とする請求項１記載の二次元分光測定装置。
【請求項４】
前記測定対象からの光と前記基準光源からの光とを切り替えて前記受光部へ入射させる第１光路切替部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の二次元分光測定装置。
【請求項５】
前記測定対象の画像を撮像しうる撮像部と、
前記撮像部で撮像した前記測定対象の画像を表示する表示部とをさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の二次元分光測定装置。
【請求項６】
前記測定対象からの光を前記撮像素子へ入射させる第２光路切替部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の二次元分光測定装置。
【請求項７】
前記波長可変フィルタは、液晶チューナブルフィルタであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の二次元分光測定装置。
【請求項８】
前記波長可変フィルタは、音響光学フィルタであることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の二次元分光測定装置。
【請求項９】
測定対象からの光を、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する第１工程と、
前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、特定波長に強度のピークを持つ基準光源からの光を前記第１工程で受光可能にする第２工程と、
前記第１工程で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する第３工程とを備えることを特徴とする二次元分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次元分光測定装置および二次元分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二次元光源の輝度、色度等の測定は、フィルタを用いた三刺激値型の二次元測色計が用いられてきたが、近年各種ディスプレー、ＬＥＤ応用機器等や有機ＥＬ照明機器等単色に近い（スペクトル幅の狭い）発光スペクトルを有する面光源が増えつつあり、これらの輝度、色度を精度良く測定したいという要請から、分光型の二次元分光測定装置の必要性が高くなっている。この分光型の二次元分光測定装置における分光手段として、例えば、マルチフィルタ方式のフィルタを用いてきた。
【０００３】
マルチフィルタ方式のフィルタは、中心波長の異なる複数のバンドパスフィルタ（ＢＰＦ；Band Pass Filter）が回転円板等に円環状に取り付けられて構成されている。マルチフィルタ方式のフィルタを分光手段として用いた二次元分光測定装置では、対象光学系の結像光束中にバンドパスフィルタを順次挿入し、これら各フィルタの透過波長帯の光束による像を、結像面に置かれた二次元撮像素子によって撮像することで二次元の分光特性情報を測定する。所望の中心波長が多い場合や中心波長の連続性を得たい場合には、結像光束をカバーするサイズのバンドパスフィルタが波長毎に必要となり、また、それらを順次光路に挿入する機構も大きくなるという問題があった。
【０００４】
そこで、上記問題を解決するために、分光型の二次元分光測定装置における分光手段として、マルチフィルタ方式のフィルタに代えて、電気的に透過波長帯を制御可能な波長可変フィルタが用いられてきた。波長可変フィルタには、例えば、液晶チューナブルフィルタや音響光学フィルタ等がある。このような波長可変フィルタでは、製造時設定条件と測定時設定条件との差異（温度、経年変化および波長可変フィルタ面での位置の違い（中心部か縁部か等））があるため、透過率重心波長（以下、重心波長）を補正する必要がある。この温度依存性の一例としては、例えば、液晶チューナブルフィルタにおいて、その分光透過率分布が、液晶部の温度によって波長領域でシフトすることが挙げられる。図１１は、校正用光源の分光スペクトルの基準データおよび測定データを示す図である。図１１における基準および結果は、それぞれ、波長可変フィルタを分光手段として用いた装置で、工場出荷前にあらかじめ温度管理をされた状態で校正用光源を用いて測定されたスペクトルデータ（基準データ）および実際の試料測定時に校正用光源を用いて測定されたスペクトルデータ（結果データ）を示す。この基準データと結果データとはΔλだけずれており、このΔλを補正することが波長可変フィルタの透過率重心波長の補正となる。また、波長可変フィルタの位置の違いの一例としては、例えば、液晶チューナブルフィルタの液晶は液晶面では温度が一様ではないために、波長可変フィルタの中心部か縁部かで波長補正量Δλが異なることが挙げられる。
【０００５】
従来、波長可変フィルタの透過波長の温度依存性を補正するため、分光反射率分布が既知のカラーチャート（例えば、マクベスチャート）を撮影してカラーチャートの分光反射特性を測定し、分光反射特性に基づき算出される分光反射率のスペクトル分布と、既知の分光反射率分布とを比較して、波長のシフト量を求めて補正を行う方法がある。また、液晶チューナブルフィルタの液晶部に接するように温度計を設置し、マルチバンド画像撮影時に液晶部の温度を、分光反射率スペクトル推定装置のフィルタ温度取得手段を通じて記録し、この記録された温度を用いて温度に対応した波長シフト量を求め、分光反射率を補正する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ポリクロメータに内蔵される受光画素における分光部で分散される光の中心波長は、受光画素の熱的変化に依存性があることが知られている。この中心波長を校正する方法として、既知の輝線波長の輝線を出力する校正用光源の輝線出力を測定し、被校正分光輝度計が校正用光源の輝線出力を測定した場合に、輝線波長に隣接する複数の測定波長における受光部からの出力比に基づいて輝線出力の波長を出力波長推定部で推定し、この推定した輝線出力の波長と既知の輝線波長との差から波長変化量を波長変化量記憶部に記憶し、この波長変化量を測定時に波長校正に用いる方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３８１９１８７号公報
【特許文献２】特開２００５−４３１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に開示の技術において、試料と被写体とを別々に測定する場合には、それらの全波長における分光スペクトルを測定するために、波長可変フィルタの重心波長を全波長において走査する時間が必要であり、その時間で温度が変化した場合には、正確な波長シフト量を求めることができないという問題がある。また、特許文献１に開示の技術において、試料と被写体とを同時に測定する場合には、測定領域の一部でカラーチャートを測定することになり、カラーチャートが測定されているフィルタ領域部の補正量をフィルタ全体に適用するためフィルタ面内での位置の違いの影響を正確に補正できないという問題や、温度計の温度と透過率の依存関係を測定した時点から、その依存関係が経年変化等で変化した場合には、正確に補正できないという問題がある。
【０００９】
また、特許文献２に開示の技術を、波長可変フィルタを用いた２次元分光スペクトル測定装置に適用する場合には、試料と校正用光源の全波長における分光スペクトルを測定するための、波長可変フィルタの重心波長を全波長において走査する時間が必要であり、その時間で温度が変化すれば、正確に補正できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料からの光の分光強度を精度よく測定する二次元分光測定装置を提供することである。また、他の目的は、試料からの光の分光強度を精度よく測定することができる二次元分光測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明に係る二次元分光測定装置において、特定波長に強度のピークを持つ基準光源と、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタと、測定対象からの光を、前記波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する受光部と、前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、前記基準光源からの光を前記受光部で受光可能にする光学系と、前記受光部で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する演算部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、波長可変フィルタ透過率重心波長の製造時設定条件と測定時設定条件との差異や繰り返し誤差を軽減できる。
【００１３】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記演算部は、前記波長可変フィルタに測定すべき波長として設定された前記透過波長帯域を、前記波長のシフト量に基づいて補正することを特徴とする。
【００１４】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、所望の透過波長帯域での測定対象からの光の強度をより短い測定時間で測定できる。
【００１５】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記演算部は、前記測定対象からの光強度から前記分光スペクトルを求め、前記波長可変フィルタの前記透過波長帯域と前記波長のシフト量とを所定の関数で近似し、前記関数を用いて前記透過波長帯域での前記波長のシフト量を求めることで、前記測定対象の前記分光スペクトルの波長シフトを補正することを特徴とする。
【００１６】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、測定対象からの光の分光スペクトルを所望の精度に応じて補正することができる。
【００１７】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象からの光と前記基準光源からの光とを切り替えて前記受光部へ入射させる第１光路切替部をさらに備えることを特徴とする。
【００１８】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、基準光源からの光の強度が効率よく受光部へ入射するので、波長のシフト量をより精度よく求めることができる。
【００１９】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象の画像を撮像しうる撮像部と、前記撮像部で撮像した前記測定対象の画像を表示する表示部とをさらに備えることを特徴とする。
【００２０】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象からの光を前記撮像素子へ入射させる第２光路切替部をさらに備えることを特徴とする。
【００２１】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、前記測定対象の測定領域を視覚的に確認できる。
【００２２】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記波長可変フィルタは、液晶チューナブルフィルタであることを特徴とする。
【００２３】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、機械的に走査するフィルタを用いた二次元分光測定装置より、簡単かつコンパクトに構成出来る。
【００２４】
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記波長可変フィルタは、音響光学フィルタであることを特徴とする。
【００２５】
このような構成の二次元分光測定装置によれば、機械的に走査するフィルタを用いた二次元分光測定装置より、簡単かつコンパクトに構成出来る。
【００２６】
本発明に係る二次元分光測定方法において、測定対象からの光を、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する第１工程と、前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、特定波長に強度のピークを持つ基準光源からの光を前記第１工程で受光可能にする第２工程と、前記第１工程で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する第３工程とを備えることを特徴とする。
【００２７】
このような二次元分光測定方法によれば、波長可変フィルタ透過率重心波長の製造時設定条件と測定時設定条件との差異や繰り返し誤差を軽減できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、試料からの光の分光強度を精度よく測定する二次元分光測定装置を提供することができる。また、本発明によれば試料からの光の分光強度を精度よく測定することができる二次元分光測定方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１における二次元分光測定装置Ｍ１の構成を示す図である。
【図２】実施形態１における、測定時の動作を説明する図である。(ａ)は第１撮像素子５が試料からの光の光強度を取得する場合（状態１）について説明する図であり、(ｂ)は、第１撮像素子５が校正用光源からの光の光強度を取得する場合（状態２）について説明する図である。
【図３】実施形態１の変形形態における二次元分光測定装置Ｍ１の構成を示す図である。
【図４】実施形態１における、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【図５】校正用光源の分光スペクトルの基準データの中心波長と測定データの中心波長とのシフトを説明するための図である。
【図６】実施形態１における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】実施形態２における二次元分光測定装置Ｍ２の構成を示す図である。
【図８】実施形態２における、測定時の動作を説明する図である。(ａ)は第１撮像素子５が試料からの光の光強度を取得する場合（状態１）について説明する図であり、(ｂ)は、第１撮像素子５が試料からの光と校正用光源からの光の光強度を取得する場合（状態２）について説明する図である。
【図９】実施形態２における、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【図１０】実施形態２における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【図１１】校正用光源の分光スペクトルの基準データと測定データとの波長のシフトを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
【００３１】
（実施形態１の構成）
図１は、実施形態１における二次元分光測定装置Ｍ１の構成を示す図である。図２は、実施形態１における光学系を示す図である。(ａ)は第１撮像素子５が試料からの光の光強度を取得する場合（状態１）について説明する構成図であり、(ｂ)は、第１撮像素子５が校正用光源からの光の光強度を取得する場合（状態２）について説明する構成図である。図３は、実施形態１の変形形態における二次元分光測定装置Ｍ１の構成を示す図である。
【００３２】
二次元分光測定装置Ｍ１は、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタを介して入射光の光強度を測定する受光部と、前記波長可変フィルタの前記透過波長帯域を変更しながら前記受光部によって測定対象からの光を受光している間に少なくとも基準光源からの光を前記受光部によって受光し、この受光した基準光源からの光の光強度に基づいて前記透過波長帯域の波長のシフト量を求め、前記受光部で受光した前記測定対象の光の光強度から求めた前記測定対象の分光スペクトルを前記透過波長帯域の波長のシフト量に基づいて補正する演算制御部とを備える。
【００３３】
二次元分光測定装置Ｍ１は、より具体的には、図１および図３に示すように、光学系１、照明部２、第１光路変更素子３ａ、波長可変フィルタ４、第１撮像素子５、第１制御部６ａ、駆動部７、第２撮像素子８、入力部９および表示部１０を備えて構成されている。
【００３４】
光学系１は、試料（測定対象）である二次元光源からの光束Ｌ１を、後述の波長可変フィルタ４に平行光束として入射させるための光学レンズ（レンズ群）である。光学系１は、例えば、対物光学系（図略）とコンデンサーレンズ（図略）とから構成される。対物光学系は、例えば、試料である二次元光源からの光束Ｌ１を入射させコンデンサーレンズへ射出する光学レンズ（レンズ群）である。コンデンサーレンズは光束Ｌ１が波長可変フィルタ４に対して発散するのを防ぐためのレンズである。コンデンサーレンズの焦点は、対物光学系の後方主点近傍にあり、コンデンサーレンズは、対物光学系から入射した光束Ｌ１の主光線を、入射部位に拘わらず光軸と略平行（平行光束）にして、透過波長変化型フィルタに入射させる。このように、光束Ｌ１が光軸と略平行（平行光束）になることで、波長可変フィルタ４がもつ中心波長の入射角依存性の影響を抑制することができる。
【００３５】
照明部２は、第１制御部６ａに接続され、校正用の光源が発光する光を平行光束として射出する。照明部２は、例えば、校正用光源２１（基準光源）と第１シャッター２２とコリメートレンズ２３とを備えて構成されている。
【００３６】
校正用光源２１は、予め既知な特定の波長（輝線波長）の光である輝線を射出する。校正用光源２１は、例えば原子レベルで波長が安定しているＨｇ−Ｃｄ（水銀−カドミウム）ランプやキセノンランプ等である。キセノンランプの分光スペクトルは、輝線スペクトルと連続スペクトルとで構成されており、輝線スペクトルは、原子のエネルギー準位に由来するもので波長安定性が高い。なお、校正用光源２１は、測定中に分光スペクトルが環境温度で変化しないように、例えば、ペルチェ素子などの電子冷却素子をさらに備えても良い。
【００３７】
第１シャッター２２は、校正用光源２１からの光束を遮光し、第１撮像素子５への入射を阻止する。第１シャッター２２は、前記第１撮像素子５への入射を阻止することができるサイズを有しており、第１シャッター２２が閉じることによって、第１光路変更素子３ａが後述の試料撮像域の位置にきた場合には、当該第１シャッター２２により第１撮像素子５に対する校正用光源の光束の遮光（遮蔽）が行われる構成となっている。このように、校正用光源２１に第１シャッター２２が設けられていることで、照明部２は、第１撮像素子５に対する遮光を行うためのシャッターとしての機能を備える。第１シャッター２２は、校正用光源２１とコリメートレンズ２３との間に設置されるメカニカルシャッターであり、シャッターを開閉することで、校正用光源２１からの光束の第１撮像素子５への入射を制御する。
【００３８】
コリメートレンズ２３は、校正用光源２１が発光する光束を平行光束に変換する。
【００３９】
第１光路変更素子３ａ（光路切替部の一例）は、第１制御部６ａの制御信号に基づいて、波長可変フィルタ４を介して第１撮像素子５へ入射される入射光を、光学系１を介して入射される測定対象からの光束Ｌ１と照明部２からの光束Ｌ２とを切り替える。なお、第１光路変更素子３ａは、第１シャッター２２と連動して第１制御部６ａに制御される。第１光路変更素子３ａは、例えば、図１に示されるように、ミラー３１ａとミラー回転駆動機構３２ａとを備えて構成されている。
【００４０】
ミラー３１ａは、入射する平行光束を所定の反射角で反射することで、該平行光束の光軸を変更する。ミラー３１ａは、例えば、両面ミラー等である。
【００４１】
ミラー回転駆動機構３２ａは、第１制御部６ａから出力される制御信号に基づいて、ミラー３１ａが所定の位置（角度）となるように、ミラー３１ａを回転駆動する。ミラー回転駆動機構３２ａは、例えば、ミラー支持体（図省略）、軸体（図省略）、モータ（図省略）および回転駆動回路（図省略）を備えて構成されている。回転駆動回路は、モータの駆動を制御するものであり、前記所定の位置（角度）に応じたパルス信号を出力して、モータの回転駆動する。なお、回転駆動回路によるモータの回転駆動制御は、第１制御部６ａからの制御信号に基づいて行われる。モータは、軸体を回転駆動させるアクチュエータであり、パルス信号（デジタル信号）が入力されるごとに一定の角度ずつ軸体を回転させる。軸体は、試料の光軸と校正用光源の光軸とに直交する方向と平行に設けられ、ミラー支持体と連結した状態で該ミラー支持体を介してミラー３１ａを回転させる。ミラー支持体は、軸体とミラー３１ａとを連結するためのものであり、軸体およびミラー３１ａに対して固設されている。ミラー支持体は、例えば、ミラー３１ａの一端部においてミラー３１ａと一体的に設けられている。なお、ミラー支持体は、ミラー３１ａが軸体中心に回転可能となるのであれば、ミラー３１ａの一端において任意の位置及び任意の構成で設けられてもよい。
【００４２】
実施形態１において、照明部２は、図１に示すように、校正用光源２１の光軸が、試料の光軸と直交するように配置される。第１光路変更素子３ａは、図１に示すように、そのミラー回転駆動機構３２ａの軸体の長手方向が、試料の光軸と校正用光源２１の光軸とに直交する方向であり、そのミラー３１ａの反射面は、第１制御部６ａからの制御信号に基づいて、軸体を回転中心として、試料の光束と平行になる角度を０度とすると、校正用光源２１からの光束と反時計回りに４５度で交差する４５度と０度とを交互に回転移動する。
【００４３】
次に、図２を用いて、実施形態１における第１光路変更素子３ａの作用について説明する。
【００４４】
図２（ａ）では、第１光路変更素子３ａは、第１制御部６ａの制御信号に基づき、回転角度０度であり、そのミラー３１ａは試料の光束Ｌ１と平行である。また、第１シャッター２２は、第１光路変更素子３ａと連動して第１制御部６ａに制御され、閉じている。このように、第１光路変更素子３ａへ、試料からの光と校正用光源２１からの光は入射しないため、試料からの光が波長可変フィルタ４を介して、垂直に第１撮像素子５上へ入射する（状態１）。
【００４５】
図２（ｂ）では、第１光路変更素子３ａは、第１制御部６ａの制御信号に基づき、回転角度４５度であり、そのミラー３１ａは校正用光源２１からの光および試料からの光に対して４５度で交差する。また、第１シャッター２２は、第１光路変更素子３ａと連動して第１制御部６ａに制御され、開いている。このように、第１光路変更素子３ａへ、試料からの光と校正用光源２１からの光は４５度で入射するため、校正用光源２１からの光が波長可変フィルタ４を介して垂直に第１撮像素子５上へ入射すると同時に、試料からの光は第２撮像素子８へ入射する（状態２）。
【００４６】
このように、第１光路変更素子３ａは、第１制御部６ａによって第１シャッター２２と互いに連動して制御され、第１シャッター２２が開きミラー３１ａが軸体を中心として４５度回転する（角度変更）ことによって、試料からの光束Ｌ１および校正用光源２１からの光束Ｌ２を切り替える。
【００４７】
なお、軸体の回転角度は、上述の０度と４５度の双方向の回転に限らず、例えば、図３の波線矢印に示されるような、３６０度回転するような一方向の回転である構成であってもよい。
【００４８】
波長可変フィルタ４は、駆動部７による電圧印加に応じて、透過波長が変更可能なフィルタである。このような波長可変フィルタ４を透過する光束（試料からの光束Ｌ１又は校正用光源からの光束Ｌ２）のうち、透過波長（狭帯域の中心波長）の異なる単色光（分光透過光）が取り出され、後述の第１撮像素子５により撮像される。波長可変フィルタ４は、例えば、液晶チューナブルフィルタや音響光学フィルタ等である。
【００４９】
液晶チューナブルフィルタは、例えば、液晶素子と複屈折結晶素子とを偏光板によって挟む層を複数持つ光透過素子を備えて構成されている。液晶チューナブルフィルタにおいては、印加電圧に応じて、結晶素子の複屈折率が変化するために、透過波長が可変である。液晶チューナブルフィルタは、例えば、所定の波長領域が可視光（４００―７００ｎｍ）で、狭波長帯（チャンネル）の帯域幅は５〜１０ｎｍである。このように、液晶チューナブルフィルタ によってチャンネル毎に設けられたバンドパスフィルタを透過し試料の光は特定波長の透過光として、第１撮像素子５で受光される。
【００５０】
音響光学フィルタは、例えば、二酸化テルル等の単結晶からなる光透過素子と光透過素子に接着された圧電素子とを備えて構成されている。駆動部７により制御信号を印加された圧電素子が光透過素子に疎密波を発生させる。この疎密波は、光透過素子（結晶）内部に、疎密波の進行方向と直交する方向に周期的な密度分布、すなわち、周期的な屈折率分布を形成する。音響光学フィルタにおいては、この周期的な屈折率分布によって、光透過素子を透過する光束を回析させる。このように、音響光学フィルタは、光透過素子の部位により異なる透過波長をもつ回折格子として用いられる。
【００５１】
第１撮像素子５（受光部の一例）は、光の進行方向からみて波長可変フィルタ４の後面に配置され、すなわち該撮像素子５の撮像面（受光面）が波長可変フィルタ４から射出される光を受光可能な位置となるよう配置され、波長可変フィルタ４から射出される画像を作る光束を一定の露光時間（例えば、１ｓ）で受光（結像）して撮像する、言い換えれば、第１撮像素子５の各画素は、波長可変フィルタ４を透過する光を受光して該光の光強度を測定する。第１撮像素子５は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の固体撮像素子であり、複数の受光画素が二次元的に配列されている。第１撮像素子５は、撮像域に光束が結像されると、当該撮像域における画素毎に受光量に応じた信号に変換（光電変換）し、当該信号を第１制御部６ａへ送信する。第１撮像素子５は、第１制御部６ａからの制御信号に基づいて電子的に露光時間を制御する電子シャッタ（図省略）を備えて構成される。
【００５２】
第１制御部６ａは、照明部２、第１光路変更素子３ａ、第１撮像素子５、駆動部７、第２撮像素子８、入力部９および表示部１０の各制御プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理用のデータを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び当該制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、二次元分光測定装置Ｍ１全体の動作制御を司るものである。第１制御部６ａは、第１演算部６１ａと第１記憶部６２ａとを備えて構成されている。なお、第１制御部６ａは、取り込んだ各画像を記憶しておくための専用の記憶部（例えば画像メモリ）を別途備えていてもよい。
【００５３】
第１演算部６１ａは、各透過波長において、試料からの光束と校正用光源からの光束とを、第１撮像素子５が交互に撮像した画像（画素列毎に異なる透過波長情報を有する画像）を分光感度が異なる複数の画像として取り込み、第１記憶部に予め記憶しておいた校正用光源２１の既知の分光スペクトルに関する情報に基づいて、当該画像に対する波長補正を行う。
【００５４】
第１記憶部６２ａは、校正用光源２１の既知の分光スペクトルに関する情報、第１制御部６ａが取得した各画像および波長補正後の画像を格納する。
【００５５】
駆動部７は、波長可変フィルタ４の透過波長を制御すべく、第１制御部６ａからの制御信号に基づいて波長可変フィルタへ電圧を印加する回路である。
【００５６】
第２撮像素子８は、試料の光の光強度を測定する。第２撮像素子８は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサ等の固体撮像素子であり、複数の受光画素が二次元的に配列されている。第２撮像素子８は、撮像域に光束が結像されると、当該撮像域における画素毎に制御信号に変換（光電変換）し、当該デジタル信号を第１制御部６ａへ送信する。
【００５７】
入力部９は、測定開始指示、波長可変フィルタ４の透過波長の設定や、波長可変フィルタ４の透過波長の補正に関する演算に必要となる校正用光源の既知の分光スペクトルに関するデータを第１制御部６ａへ入力するための装置である。入力部９は、例えばキーボードやタッチパネル等である。
【００５８】
表示部１０は、第１制御部６ａに接続され、第１制御部６ａで演算された波長補正後の試料からの画像を表示するための装置である。表示部１０は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ；Liquid Crystal Display）、７セグメントＬＥＤ、有機フォトルミネセンス表示装置、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）表示装置およびプラズマ表示装置等の表示装置である。
【００５９】
二次元の試料光源から放射された光束は、光学系１により平行光束として波長可変フィルタ４に入射される。試料から放射された光束は透過波長変化型フィルタを透過することで、特定の透過波長の光束のみが取り出され、第１撮像素子５によって受光される。この受光（信号）は、第１制御部６ａを介して表示部１０へ送信される。
【００６０】
このような構成の二次元分光測定装置Ｍ１において、経時劣化や周囲温度変化等によって波長可変フィルタ４の透過部位ごとに重心波長が変化し、重心波長が波長方向にシフトしてしまう。そこで、本実施形態の二次元分光測定装置Ｍ１では、当該シフト量を求め、これを用いて試料の画像を補正するようにしている。
【００６１】
（製造時に行われる校正）
まず説明で用いる記号を個々に纏める。
ｘ：波長可変フィルタ４の面内の紙面に直交する方向の座標
ｙ：波長可変フィルタ４の面内のｘに直交する方向の座標
ｉｊ：第１撮像素子５のｘ、ｙ座標に対応した画素
二次元分光測定装置Ｍ１の製造時に工場において、一般の二次元分光測定装置と同様の公知の手順で、第１撮像素子５の各画素の感度校正および中心波長の校正が行われ、画素番号ｉｊの画素に対する分光感度Ｇｉｊ(λ)が得られる。ここで、λは波長である。
【００６２】
（基準データ）
ここで、後述する波長シフト補正に用いられる校正用光源の既知のスペクトルデータ（基準データ）を求める手順について説明する。この基準データは、二次元分光測定装置Ｍ１の製造時に工場において求められ、第１記憶部６２ａに予め格納されている。
【００６３】
対象とする二次元分光測定装置Ｍ１に、校正用光源２１を所定時間τだけ発光させ、波長分解能が１ｎｍ程度の分光輝度計（図省略）により分光強度Ｒｉｊ（λ）を、校正用光源の温度管理をした状態（例えば、電子冷却素子等により２３℃一定に保つ）で測定する。次いで、上記感度の校正において求められ、第１記憶部６２ａに格納されている第１撮像素子５の各画素の分光感度Ｇｉｊ(λ)で、上記分光強度Ｒｉｊ（λ）を観察したときの分光スペクトル(Ｘｉｊ)を、Ｘｉｊ＝Ｇｉｊ(λ)・Ｒｉｊ（λ）dλによって求め、これらを基準分光スペクトルＸｉｊとして第１記憶部６２ａに格納しておく。さらに、この基準分光スペクトル (Ｘｉｊ)が輝線を持つ波長である中心波長λｉｊｒ（以下、λｒと略記）を求めて、第１記憶部６２ａに格納しておく。
【００６４】
また、上記に代えて、以下の方法で基準データを求めてもよい。対象とする二次元分光測定装置Ｍ１において、波長可変フィルタ４の温度管理をした状態（例えば、電子冷却素子等により２３℃一定に保つ）で、校正用光源２１の分光スペクトル（基準データ）を測定する。二次元分光測定装置Ｍ１において、第１制御部６ａは、校正用光源２１を発光させ、第１光路変更素子３ａを、図２（ｂ）に示すように、反時計回りに４５度回転させることで、校正用光源２１からの光束Ｌ２を第１撮像素子５へ垂直に入射させる。第１制御部６ａは、波長可変フィルタ４の透過波長を変更しながら、各透過波長での校正用光源２１からの光束Ｌ２を一定の露光時間（測定時と同じ露光時間）で第１撮像素子５の各画素で受光し、校正用光源２１の画像Ｚｉｊ（λ）を取得する。第１制御部６ａは、画像Ｚｉｊ（λ）を補間して得られる分光スペクトルＸｉｊを第１記憶部６２ａに格納しておく。さらに、第１制御部６ａは、この基準分光スペクトルＸｉｊが輝線を持つ波長である中心波長λｒを求めて、第１記憶部６２ａに格納する。
【００６５】
（実施形態１の動作）
次に、実施形態１による動作について説明する。図４は、実施形態１における、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。図５は、校正用光源の分光スペクトルの基準データの中心波長と測定データの中心波長とのシフトを説明するための図である。図６は、実施形態１における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【００６６】
第１記憶部６２ａには、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正するフロー、又は、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローの何れかのフローを実行するプログラムが予め格納されている。実施形態１における測定時に、第１制御部６ａが、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正するフローを実行する場合と、分光スペクトルの波長を補正するフローを実行する場合とについて、以下に説明する。
【００６７】
二次元分光測定装置Ｍ１は、測定波長における試料の画像と校正用光源の画像とを交互に取得し、測定波長の走査を波長間隔ｄλで行った後に、波長シフト量の補正後の試料からの光の二次元分光測定値を演算する。
【００６８】
測定に先立って、第１制御部６ａは、入力部９から入力される、補正開始波長λｓ（例えば、５００ｎｍ）、補正終了波長λｅ（例えば、６００ｎｍ）、測定開始波長λＳ（例えば、４００ｎｍ）および測定終了波長λＥ（例えば、７２０ｎｍ）を、第１記憶部６２ａに格納すると同時に、補正開始波長λｓを測定波長λの初期値として設定し、第１記憶部６２ａに格納する（λ＝λｓ）。
【００６９】
＜波長可変フィルタ４の重心波長を補正する動作＞
ステップＳ１において、第１制御部６ａは、駆動部７を介して、波長可変フィルタ４の透過率重心波長（以下、重心波長）を測定波長λに設定し、校正用光源２１を発光させる。なお、波長可変フィルタ４の重心波長は光透過素子の各部位で異なり、波長可変フィルタ４の面内の位置（ｘ、ｙ）では、この重心波長はλ（ｘ、ｙ）である。
【００７０】
ステップＳ２において、第１制御部６ａは、ミラー回転駆動機構３２ａを介して、ミラー３１ａを試料の光束と平行になる角度まで回転（移動）させる。続いて、ステップＳ３において、第１制御部６ａは、第１シャッター２２を閉じる（図２（ａ）の状態１に相当）。このようにミラー３１ａと第１シャッター２２を制御することで、校正用光源２１からの光束Ｌ２が遮断され、第１撮像素子５のｉｊ番目の画素は、試料が射出する光束のうち重心波長がλ（ｘ、ｙ）である狭い波長帯の光の光強度を測定する。ステップＳ４において、第１制御部６ａは、第１撮像素子５により測定された各画素（ｉ，ｊ）における試料の光強度Ｉｉｊ（λ）を第１記憶部６２ａに格納する。
【００７１】
ステップＳ５において、第１制御部６ａは、ミラー回転駆動機構３２ａを介して、ミラー３１ａを回転（移動）させる。続いて、ステップＳ６において、第１制御部６ａは、第１シャッター２２を開ける（図２（ｂ）の状態２に相当）。このようにミラー３１ａと第１シャッター２２を制御することで、第１撮像素子５の各画素ｉｊは、校正用光源２１かＳらの光束Ｌ２のうち重心波長がλ（ｘ，ｙ）である狭い波長帯の光の光強度を測定する。ステップＳ７において、第１制御部６ａは、第１撮像素子５により測定された画素番号ｉｊにおける校正用光源２１の光強度Ｃｉｊ（λ）を画素毎に第１記憶部６２ａに格納する。
【００７２】
ステップＳ８においては、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに記憶された補正終了波長λｅを参照し、測定波長λと補正終了波長λｅとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正終了波長λｅとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ８でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ１に戻る。第１制御部６ａが、測定波長λと補正終了波長λｅとが等しいと判断するまで、ステップＳ１〜ステップＳ８が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ１は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、各測定波長λにおける試料の画像Ｉｉｊ（λ）と校正用光源２１の画像Ｃｉｊ（λ）とを交互に取得する、すなわち、測定波長λにおける試料からの光と校正用光源２１からの光とを交互に取得する。測定波長λは補正開始波長λｓから補正終了波長λｅまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【００７３】
一方、ステップＳ８において、第１制御部６ａが、測定波長λと補正終了波長λｅとを等しいと判断した場合には（ステップＳ８でＹｅｓ）、ステップＳ９に進む。
【００７４】
ステップＳ９において、第１演算部６１ａは、第１記憶部６２ａに格納された、校正用光源が有する既知の分光強度Ｘｉｊ（λ）と校正用光源２１の画像Ｃｉｊ（λ）とに基づき補正量Δλを求める。第１演算部６１ａは、ｉｊ番目の画素毎に、全ての測定波長領域（測定開始波長から測定終了波長まで）において、校正用光源２１の画像Ｃｉｊ（λ）を補間して得られる分光スペクトルの中心波長λｉｊｃを求める。
【００７５】
次に、二次元分光測定装置Ｍ２のユーザ側で行われる波長シフト補正について、図５を用いて、説明する。なお、測定に先立って、公知の技術であるダーク校正がユーザー側で行われる。このダーク校正は、光電変換素子の暗電流や試料からの測定したい光以外の迷光が存在することによる微少レベルのオフセットを除去するために行われる。図５は、Ｈｄ―Ｃｄランプから放射される分光スペクトル（基準データ）と第１撮像素子５で測定されたＨｄ―Ｃｄランプの測定データを示しており、横軸は輝線スペクトルの波長を、縦軸は輝線スペクトルの相対強度を示している。
【００７６】
校正用光源２１を発光させる。そして、第１撮像素子５からの出力信号により、画素番号ｉｊにおいて、中心波長λｒ近傍の波長域の分光プロファイルが求められ、その中心波長λｉｊｃが求められる。続いて、この求めた中心波長λｉｊｃと第１記憶部６２ａに格納されている中心波長λｒとの差であるΔλｉｊをΔλｉｊ＝λｉｊｃ―λｒから求め、第１記憶部６２ａに格納する。このΔλｉｊが波長シフト補正に用いられる補正量である。
【００７７】
校正用光源２１がＳ個の輝線を持つ場合には、Ｓ番目の輝線について基準データの中心波長λｒ（Ｓ）と測定した分光スペクトルの中心波長λｉｊｃ（Ｓ）とを比較することで、Δλｉｊ（Ｓ）＝λｉｊｃ（Ｓ）―λｒ（Ｓ）で表される、Ｓ番目の輝線についての波長シフト量Δλｉｊ（Ｓ）が求められる。ここで、Ｓは２以上の正数である。測定波長λに対する、Ｓ個の波長シフト量Δλｉｊ（Ｓ）のデータ系列を補間することにより、測定波長λと波長シフト量Δλｉｊ（Ｓ）の近似式が得られる。例えば、Ｓ＝２の場合には、測定波長領域において、ｉｊ番目の画素で測定された波長λｉｊに対して、Δλｉｊ（１）とΔλｉｊ（２）とを線形補間して得られる直線が、ｉｊ番目の画素における測定波長λにたいする波長シフト量Δλｉｊの関係式である。第１演算部６１ａは、この関係式を第１記憶部６２ａに格納する。
【００７８】
また、校正用光源２１がＳ個の輝線を持つ場合には、各輝線に関して求めた波長シフト量Δλｉｊを第１記憶部６２ａに格納し、測定波長領域において、隣り合う輝線の２つの中心波長の平均値で分割する（結果として、測定波長領域がＳ分割される）ことで、測定波長の属する波長領域ごとに異なる波長シフト量Δλｉｊを用いてもよい。例えば、Ｓ＝３の場合には、第１演算部６１ａは、隣り合う輝線の中心波長の平均値を演算し、２個の平均値で測定波長領域を３分割する。このとき、３分割された測定波長領域には、それぞれ１つの輝線がある。第１演算部６１ａは、この３分割された波長領域の何れに測定波長λが属するかを判定して、属する波長領域の輝線に関して求めた波長シフト量Δλｉｊを用いる。
【００７９】
校正用光源２１が１個の輝線をもつ場合には、測定領域全体で同じ波長シフト量Δλｉｊを用いても良い。
【００８０】
なお、第１制御部６ａが、求めた波長シフト補正量が所定値（例えば、１ｎｍ）以上か否かを判定し、所定値以上のときは、その旨を表示部１０に表示して測定者に報知する機能を備えてもよい。このような機能を備えて構成されていることで、校正用光源２１が経年変化した場合や測定領域全体で同じ波長シフト量Δλｉｊを用いたために誤差が残る場合においても、表示部１０に警告メッセージ等を表示して、測定者にメーカの工場での再校正や再測定を促すことが可能となる。
【００８１】
ステップＳ１０において、第１演算部６１ａは、第１記憶部６２ａに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλｉｊとの関係式に基づき、測定開始波長から測定終了波長領域までの波長領域で、波長可変フィルタ４の重心波長を補正する。具体的には、第１演算部６１ａは、測定波長λにおける補正画像情報Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）を求め、第１演算部６１ｂに格納する。
【００８２】
上記の補正画像情報Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）における座標変換（λ―Δλｉｊ）は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλｉｊだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλｉｊを減算したもので表される（λ＝λ―Δλｉｊ）。
【００８３】
ステップＳ１１において、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに記憶された測定終了波長λＥを参照し、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λＥとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ１１でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ１２に進み、ステップＳ２〜ステップＳ４と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ（λ）を取得する。ここで、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに格納されたｉｊ番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλｉｊの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）を求め、第１記憶部６２ａに格納し、ステップＳ１１に進む。このように、第１制御部６ａが、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいと判断するまで、ステップＳ１１〜ステップＳ１２が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ１は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）が取得され、測定波長λは補正終了波長λｅから測定終了波長λＥまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【００８４】
一方、ステップＳ１１において、第１制御部６ａが、測定波長λと測定終了波長λＥとを等しいと判断した場合には（ステップＳ１１でＹｅｓ）、ステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、第１演算部６１ａは、新たな測定波長λとして第１記憶部６２ａに格納された測定開始波長λＳを設定し（λ＝λＳ）、第１記憶部６２ａに格納する。
【００８５】
ステップＳ１４において、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに格納された補正開始波長λｓを参照し、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λｓとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ１４でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ１５に進み、ステップＳ２〜ステップＳ４と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ（λ）を取得する。ここで、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに格納されたｉｊ番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλｉｊの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）を求め、第１記憶部６２ａに格納し、ステップＳ１４に進む。このように、第１制御部６ａが、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいと判断するまで、ステップＳ１４〜ステップＳ１５が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ１は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）が取得される。測定波長λは測定開始波長λＳから補正開始波長λｓまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【００８６】
一方、ステップＳ１４において、第１制御部６ａが、測定波長λと補正開始波長λｓとを等しいと判断した場合には（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ステップＳ１６に進む。
【００８７】
ステップＳ１６において、第１制御部６ａは、第２撮像素子８で試料の測定領域像を撮像し、第１記憶部６２ａに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）と試料の測定領域像とを、表示部１０に表示する。
【００８８】
＜分光スペクトルを補正する動作＞
ステップＳ２１〜ステップＳ２８は、それぞれステップＳ１〜ステップＳ８と同様であり、説明を省略する。ステップＳ２９は、ステップＳ９と同様であるが、処理後にはステップＳ３０に進む。
【００８９】
ステップＳ３０において、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに記憶された測定終了波長λＥを参照し、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λＥとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ３０でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ３１に進み、ステップＳ２２〜ステップＳ２４と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ（λ）を取得し、第１記憶部６２ａに格納した後、ステップＳ３０に進む。このように、第１制御部６ａが、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいと判断するまで、ステップＳ３０〜ステップＳ３１が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ１は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Ｉｉｊ（λ）が取得され、測定波長λは補正終了波長λｅから測定終了波長λＥまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【００９０】
一方、ステップＳ３０において、第１制御部６ａが、測定波長λと測定終了波長λＥとを等しいと判断した場合には（ステップＳ３０でＹｅｓ）、ステップＳ３２に進む。ステップＳ３２において、第１演算部６１ａは、新たな測定波長λとして第１記憶部６２ａに格納された測定開始波長λＳを設定し（λ＝λＳ）、第１記憶部６２ａに格納する。
【００９１】
ステップＳ３３において、第１制御部６ａは、第１記憶部６２ａに格納された補正開始波長λｓを参照し、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λｓとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ３３でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ３４に進み、ステップＳ２２〜ステップＳ２４と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ（λ）を取得し、第１記憶部６２ａに格納した後、ステップＳ３３に進む。このように、第１制御部６ａが、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいと判断するまで、ステップＳ３３〜ステップＳ３４が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ１は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Ｉｉｊ（λ）が取得され、その測定波長λは測定開始波長λＳから補正開始波長λｓまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【００９２】
一方、ステップＳ３３において、第１制御部６ａが、測定波長λと補正開始波長λｓとを等しいと判断した場合には（ステップＳ３３でＹｅｓ）、ステップＳ３５に進む。
【００９３】
ステップＳ３５において、第１演算部６１ａは、第１記憶部６２ａに格納された、ｉｊ番目の画素における試料の画像Ｉｉｊ（λ）を波長領域で補間することで得られる、測定波長λにおけるｉｊ番目の画素での分光スペクトルＩｉｊ（λ）を求める。続いて、第１演算部６１ａは、第１記憶部６２ａに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλｉｊとの関係式に基づき、上記分光スペクトルの波長のシフトを補正する。具体的には、第１演算部６１ａは、測定波長λにおける補正後の分光スペクトルＩｉｊ（λ―Δλｉｊ）を求め、第１記憶部６２ａに格納する。
【００９４】
上記の補正後の分光スペクトルＩｉｊ（λ―Δλｉｊ）における座標変換（λ―Δλｉｊ）は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλｉｊだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλｉｊを減算したもので表される（λ＝λ―Δλｉｊ）。
【００９５】
ステップＳ３６において、第１制御部６ａは、第２撮像素子８で試料の測定領域像を撮像し、第１記憶部６２ａに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）と試料の測定領域像とを、表示部１０に表示する。
【００９６】
（実施形態２の構成）
図７は、実施形態２における二次元分光測定装置Ｍ２の構成を示す図である。二次元分光測定装置Ｍ２は、光学系１、照明部２、第２光路変更素子３ｂ、波長可変フィルタ４、第１撮像素子５、第２制御部６ｂ、駆動部７、第２撮像素子８、第２シャッター８１、入力部９および表示部１０を備えて構成されている。図８は、実施形態２における、測定時の動作を説明する図である。(ａ)は第１撮像素子５が試料からの光の光強度を測定する場合（状態１）について説明する図であり、(ｂ)は、第１撮像素子５が試料からの光と校正用光源からの光の光強度を取得する場合（状態２）について説明する図である。
【００９７】
第２光路変更素子３ｂは、入射する光束の一部を反射して第２撮像素子８へ、他は透過させて第１撮像素子５へ導く。第２光路変更素子３ｂは、例えば、半透鏡膜が両面に施された反射面（以下、半透鏡面）をもつビームスプリッター（半透鏡）である。
【００９８】
実施形態２において、照明部２は、図８に示すように、校正用光源２１の光軸が、試料の光軸と直交するように配置される。第２光路変更素子３ｂは、図８に示すように、その半透鏡面が、試料からの光軸と校正用光源２１の光軸とに４５度で交差する平面となるように配置される。
【００９９】
図８（ａ）では、第１シャッター２２は、第２制御部６ｂからの制御信号に基づき、開いている。このように、第２光路変更素子３ｂへ、試料からの光と校正用光源２１からの光がそれぞれ４５度の入射角で入射する。第２光路変更素子３ｂへ入射した校正用光源２１からの光の一部は反射して、波長可変フィルタ４を介して第１撮像素子５上へ垂直に入射する。同時に、第２光路変更素子３ｂへ入射した試料からの光の一部は透過して、波長可変フィルタ４を介して第１撮像素子５上へ垂直に入射する（状態２）。
【０１００】
このように、第２光路変更素子３ｂは、第２制御部６ｂによって第１シャッター２２の開閉が制御されることによって、第１撮像素子５へ試料からの光を入射させ、あるいは試料からの光と校正用光源２１からの光とを同時に入射させるという機能を持つ。
【０１０１】
第２制御部６ｂは、上記第１制御部６ａと同様、各制御プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理用のデータを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び当該制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、二次元分光測定装置Ｍ２全体の動作制御を司るものである。第２制御部６ｂは、照明部２、第２光路変更素子３ｂ、第１撮像素子５駆動部７、第２撮像素子８、入力部９および表示部１０の各制御プログラム等を格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理用のデータを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び当該制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、二次元分光測定装置Ｍ２全体の動作制御を司るものである。第２制御部６ｂは、第２演算部６１ｂと第２記憶部６２ｂとを備えて構成されている。なお、第２制御部６ｂは、取り込んだ各画像を記憶しておくための専用の記憶部（例えば画像メモリ）を別途備えていてもよい。
【０１０２】
第２演算部６１ｂは、上記第１演算部６１ａと同様、各透過波長において、試料からの光束と校正用光源からの光束とを、第１撮像素子５が交互に撮像した画像（画素列毎に異なる透過波長情報を有する画像）を分光感度が異なる複数の画像として取り込み、第１記憶部に予め記憶しておいた校正用光源２１の既知の分光スペクトルに関する情報に基づいて、当該画像に対する波長補正を行う。
【０１０３】
第２記憶部６２ｂは、上記第２演算部６１ｂと同様、校正用光源２１の既知の分光スペクトルに関する情報、第２制御部６ｂが取得した各画像および波長補正後の画像を格納する。
【０１０４】
第２シャッター８１は、第２制御部６ｂからの制御信号に基づき、第２撮像素子８の露光時間を制御する。第２シャッター８１は、電子シャッター等である。
【０１０５】
二次元の試料光源から放射された光束Ｌ１は、光学系１により平行光束として波長可変フィルタ４に画像を形成（結像）する。光束Ｌ１は透過波長変化型フィルタを透過することで、特定の透過波長の光束Ｌ１のみが取り出され、第１撮像素子５によって撮像される。この画像（信号）は、第２制御部６ｂを介して表示部１０へ送信される。
【０１０６】
このような構成の二次元分光測定装置Ｍ２において、経時劣化や周囲温度変化等によって波長可変フィルタ４の透過部位ごとに重心波長が変化し、重心波長が波長方向にシフトしてしまう。そこで、本実施形態の二次元分光測定装置Ｍ２では、当該シフト量を求め、これを用いて試料の画像を補正するようにしている。
【０１０７】
（実施形態２の動作）
次に、実施形態２による動作について説明する。図９は、実施形態２における、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。図１０は、実施形態２における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
【０１０８】
第２記憶部６２ｂには、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正するフロー、又は、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローの何れかのフローを実行するプログラムが予め格納されている。実施形態２における測定時に、第２制御部６ｂが、波長可変フィルタ４の透過率重心波長を補正するフローを実行する場合と、分光スペクトルの波長を補正するフローを実行する場合とについて、以下に説明する。
二次元分光測定装置Ｍ２は、測定波長における試料の画像と、試料の画像および校正用光源の画像とを交互に取得し、測定波長の走査を波長間隔ｄλで行った後に、波長シフト量の補正後の試料の画像の二次元分光測定値を演算する。
【０１０９】
測定に先立って、第２制御部６ｂは、入力部９から入力される、補正開始波長λｓ（例えば、５００ｎｍ）、補正終了波長λｅ（例えば、６００ｎｍ）、測定開始波長λＳ（例えば、４００ｎｍ）および測定終了波長λＥ（例えば、７２０ｎｍ）を、第２記憶部６２ｂに格納すると同時に、測定波長λの初期値として、補正開始波長λｓを代入する。第２制御部６ｂは、補正開始波長λｓを、測定波長λの初期値として設定し、第２記憶部６２ｂに格納する（λ＝λｓ）。
【０１１０】
＜波長可変フィルタ４の重心波長を補正する動作＞
ステップＳ４１において、第２制御部６ｂは、駆動部７を介して、波長可変フィルタ４の透過率重心波長（以下、重心波長）を測定波長λに設定し、校正用光源２１を発光させる。なお、実施形態１と同様に、波長可変フィルタ４の重心波長は光透過素子の各部位で異なり、波長可変フィルタ４の面内の位置（ｘ、ｙ）ではこの重心波長はλ（ｘ、ｙ）である。
【０１１１】
ステップＳ４２において、第２制御部６ｂは、第１シャッター２２を閉じて、校正用光源２１が第２光路変更素子３ｂへ入射するのを防ぐ（状態１）。ステップＳ４３において、第１撮像素子５は、校正用光源２１からの光束が遮断され、第１撮像素子５の各画素（ｉ，ｊ）は、試料の一部の画像のうち重心波長がλ（ｘ、ｙ）である狭い波長帯の画像（試料の画像）Ｉｉｊ’（λ）を撮像し、第２記憶部６２ｂに格納する。
【０１１２】
ステップＳ４４において、第１シャッター２２を開ける（状態２）。ステップＳ４５において、第１撮像素子５の各画素（ｉ，ｊ）は、試料からの画像と校正用光源２１の画像のうち重心波長がλ（ｘ，ｙ）である狭い波長帯の画像Ｄｉｊ’（λ）を撮像する。ステップＳ４６において、第２制御部６ｂは、第１撮像素子５により入力される各画素（ｉ，ｊ）における校正用光源２１の画像Ｃｉｊ’（λ）と試料の画像Ｉｉｊ’（λ）とを第２記憶部６２ｂに格納する。ここで、画像Ｃｉｊ’（λ）はＣｉｊ’（λ）＝Ｄｉｊ’（λ）―Ｉｉｊ’（λ）で表される。
【０１１３】
ステップＳ４７においては、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された補正終了波長λｅを参照し、測定波長λと補正終了波長λｅとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正終了波長λｅとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ４７でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ４１に戻る。このように、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正終了波長λｅとが等しいと判断するまで、ステップＳ４１〜ステップＳ４６が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ２は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、各測定波長λにおける画像Ｉｉｊ’（λ）と、校正用光源２１および試料の画像Ｄｉｊ’（λ）とを交互に取得し、測定波長λは補正開始波長λｓから補正終了波長λｅまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【０１１４】
一方、ステップＳ４７において、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正終了波長λｅとを等しいと判断した場合には（ステップＳ４７でＹｅｓ）、ステップＳ４８に進む。
【０１１５】
ステップＳ４８において、第２演算部６１ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された、校正用光源が有する既知の分光強度Ｘｉｊ（λ）と校正用光源２１の画像Ｃｉｊ’（λ）とに基づき補正量Δλを求める。第２演算部６１ｂは、ｉｊ番目の画素毎に、全ての測定波長領域（測定開始波長から測定終了波長まで）において、校正用光源２１の画像Ｃｉｊ’（λ）を補間して得られる分光スペクトルの中心波長λｉｊｃを求める。なお、波長シフト量Δλの求め方は、ステップＳ９と同様である。
【０１１６】
ステップＳ４９において、第２演算部６１ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλｉｊとの関係式に基づき、測定開始波長から測定終了波長領域までの波長領域で、波長可変フィルタ４の重心波長を補正する。具体的には、第１演算部６１ａは、測定波長λにおける補正画像情報Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）を求め、第１演算部６１ｂに格納する。
【０１１７】
上記の補正画像情報Ｉｉｊ（λ―Δλｉｊ）における座標変換（λ―Δλｉｊ）は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλｉｊだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλｉｊを減算したもので表される（λ＝λ―Δλｉｊ）。
【０１１８】
ステップＳ５０において、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された測定終了波長λＥを参照し、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λＥとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ５０でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ５１に進み、ステップＳ４４〜ステップＳ４６を省略してステップＳ４１〜ステップＳ４７と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ’（λ）を取得する。ここで、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納されたｉｊ番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλｉｊの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）を求め、第２記憶部６２ｂに格納し、ステップＳ５０に進む。このように、第２制御部６ｂが、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいと判断するまで、ステップＳ５０〜ステップＳ５１が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ２は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）が取得され、その測定波長λは補正終了波長λｅから測定終了波長λＥまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【０１１９】
一方、ステップＳ５０において、第２制御部６ｂが、測定波長λと測定終了波長λＥとを等しいと判断した場合には（ステップＳ５０でＹｅｓ）、ステップＳ５２に進む。ステップＳ５２において、第２演算部６１ｂは、新たな測定波長λとして第２記憶部６２ｂに格納された測定開始波長λＳを設定し（λ＝λＳ）、第２記憶部６２ｂに格納する。
【０１２０】
ステップＳ５３において、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された補正開始波長λｓを参照し、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λｓとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ５３でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第１記憶部に格納して、ステップＳ５４に進み、ステップＳ４４〜ステップＳ４６を省略したステップＳ４１〜ステップＳ４７と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ’（λ）を取得する。ここで、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納されたｉｊ番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλｉｊの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）を求め、第２記憶部６２ｂに格納し、ステップＳ５３に進む。このように、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいと判断するまで、ステップＳ５３〜ステップＳ５４が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ２は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）が取得され、測定波長λは測定開始波長λＳから補正開始波長λｓまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【０１２１】
一方、ステップＳ５３において、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正開始波長λｓとを等しいと判断した場合には（ステップＳ５３でＹｅｓ）、ステップＳ５５に進む。
【０１２２】
ステップＳ５５において、第２制御部６ｂは、第１シャッター２２を閉じる。ステップＳ５６において、第２制御部６ｂは、第２シャッター８１を開ける。ステップＳ５７において、第２制御部６ｂは、第２撮像素子８で試料の測定領域像を撮像し、第２記憶部６２ｂに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）と試料の測定領域像とを、表示部１０に表示する。
【０１２３】
＜測定した分光スペクトルを補正する動作＞
ステップＳ６１〜ステップＳ６７は、それぞれステップＳ４１〜ステップＳ４７と同様であり、説明を省略する。ステップＳ６８は、ステップＳ４８と同様であるが、ステップＳ６９に進む。
【０１２４】
ステップＳ６９において、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された測定終了波長λＥを参照し、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λＥとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ６９でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第２記憶部６２ｂに格納して、ステップＳ７０に進み、ステップＳ４１〜ステップＳ４３と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ’（λ）を取得し、第２記憶部６２ｂに格納した後、ステップＳ６９に進む。このように、第２制御部６ｂが、測定波長λと測定終了波長λＥとが等しいと判断するまで、ステップＳ６９〜ステップＳ７０が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ２は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Ｉｉｊ’（λ）が取得され、測定波長λは補正終了波長λｅから測定終了波長λＥまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【０１２５】
一方、ステップＳ６９において、第２制御部６ｂが、測定波長λと測定終了波長λＥとを等しいと判断した場合には（ステップＳ６９でＹｅｓ）、ステップＳ７１に進む。ステップＳ７１において、第２演算部６１ｂは、新たな測定波長λとして第２記憶部６２ｂに格納された補正開始波長λｓを設定し（λ＝λｓ）、第２記憶部６２ｂに格納する。
【０１２６】
ステップＳ７２において、第２制御部６ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された補正開始波長λｓを参照し、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λｓとが等しくないと判断した場合には（ステップＳ７２でＮｏ）、λに波長間隔ｄλを加算したもの（λ＝λ＋ｄλ）を新たな測定波長λとして第２記憶部６２ｂに格納して、ステップＳ７３に進み、ステップＳ４１〜ステップＳ４３と同様な方法で試料の画像Ｉｉｊ’（λ）を取得し、第２記憶部６２ｂに格納した後、ステップＳ７２に進む。このように、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正開始波長λｓとが等しいと判断するまで、ステップＳ７２〜ステップＳ７３が繰り返される。このように、二次元分光測定装置Ｍ２は、波長間隔ｄλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Ｉｉｊ’（λ）が取得され、測定波長λは測定開始波長λＳから補正開始波長λｓまで波長間隔ｄλで連続的に変化したものとなる。
【０１２７】
一方、ステップＳ７２において、第２制御部６ｂが、測定波長λと補正開始波長λｓとを等しいと判断した場合には（ステップＳ７２でＹｅｓ）、ステップＳ７４に進む。
【０１２８】
ステップＳ７４において、第２演算部６１ｂは、第２記憶部６２ｂに格納された、ｉｊ番目の画素における試料の画像Ｉｉｊ’（λ）を補間することで、測定波長λにおけるｉｊ番目の画素で取得された分光スペクトルを求める。続いて、第１演算部６１ａは、第２記憶部６２ｂに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλｉｊとの関係式に基づき、上記分光スペクトルを補正する。具体的には、第２演算部６１ｂは、測定波長λにおける補正後の分光スペクトルＩｉｊ’（λ―Δλｉｊ）を求め、第２演算部６１ｂに格納する。
【０１２９】
上記の補正後の分光スペクトルＩｉｊ’（λ―Δλｉｊ）における座標変換（λ―Δλｉｊ）は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλｉｊだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλｉｊを減算したもので表される（λ＝λ―Δλｉｊ）。
【０１３０】
ステップＳ７５において、第２制御部６ｂは、第１シャッター２２を閉じる。ステップＳ７６において、第２制御部６ｂは、第２シャッター８１を開ける。ステップＳ７７において、第２制御部６ｂは、第２撮像素子８で試料の測定領域像を撮像し、第２記憶部６２ｂに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Ｉｉｊ’（λ―Δλｉｊ）と試料の測定領域像とを、表示部１０に表示する。
【０１３１】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【符号の説明】
【０１３２】
Ｍ１  二次元分光測定装置
１  光学系
２  照明部
２１  校正用光源（基準光源）
２２  第１シャッター
２３  コリメートレンズ
３ａ  第１光路変更素子（光路切替部）
３１ａ  ミラー
３２ａ  ミラー回転駆動機構
４  波長可変フィルタ
５  第１撮像素子（受光部）
６ａ  第１制御部
７  駆動部
８  第２撮像素子
９  入力部
１０  表示部
Ｍ２  二次元分光測定装置
８１  第２シャッター
３ｂ  第２光路変更素子（光路切替部）
６ｂ  第２制御部
【図１】
2010237097.tif 000003
【図２】
2010237097.tif 000004
【図３】
2010237097.tif 000005
【図４】
2010237097.tif 000006
【図５】
2010237097.tif 000007
【図６】
2010237097.tif 000008
【図７】
2010237097.tif 000009
【図８】
2010237097.tif 000010
【図９】
2010237097.tif 000011
【図１０】
2010237097.tif 000012
【図１１】
2010237097.tif 000013