(57)【要約】【課題】撮像対象の表面で光源からの光が正反射された場合でも、精度の高い分光画像が撮像可能な分光カメラ、及び分光画像処理方法を提供する。【解決手段】分光分析装置１０は、撮像対象に対して、照射方向が異なる第一光源１２２Ａ及び第二光源１２２Ｂを有する光源部１２２と、波長可変干渉フィルター５と、波長可変干渉フィルター５を透過した光を撮像し、撮像対象に第一光源１２２Ａの光を照射した際の第一分光画像、及び撮像対象に第二光源１２２Ｂの光を照射した際の第二分光画像を取得する撮像部１２３と、第一分光画像における反射率比が１以上となる画素を異常画素として検出する画素検出手段１７３と、第一分光画像における異常画素の光量を、第二分光画像における異常画素と同位置となる画素の光量に置き換える光量補正手段１７４と、を備えた。【選択図】図２
2014163721.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像対象に対して、照射方向が異なる第一光及び第二光を照射する光源部と、
前記撮像対象で反射された光を分光して所定の波長の光を選択する分光素子と、
前記分光素子により選択された波長の光を撮像して、前記撮像対象に前記第一光を照射した際の第一分光画像、及び前記撮像対象に前記第二光を照射した際の第二分光画像を取得する撮像部と、
基準物に前記第一光または第二光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出部と、
前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置となる画素の光量に置き換える光量補正部と、
を備えたことを特徴とする分光カメラ。
【請求項２】
請求項１に記載の分光カメラにおいて、
前記分光素子は、選択する前記波長を変更可能である
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の分光カメラにおいて、
前記光源部は、第一光を照射する第一光源と、第二光を照射する第二光源を備えた
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項４】
請求項１また請求項２に記載の分光カメラにおいて、
前記光源部は、発光体と、前記発光体から射出される光の進行方向を変更する方向変更部と、を備えた
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項５】
撮像対象に対して光を照射する光源部と、
前記撮像対象により第一方向に反射された光を分光して所定の波長の光を選択する第一の分光素子と、
前記撮像対象により前記第一方向とは異なる第二方向に反射された光を分光して前記所定の波長の光を選択する第二の分光素子と、
前記第一の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第一分光画像を取得する第一撮像部と、
前記第二の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第二分光画像を取得する第二撮像部と、
基準物に光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出部と、
前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置となる画素の光量に置き換える光量補正部と、
を備えたことを特徴とする分光カメラ。
【請求項６】
請求項５に記載の分光カメラにおいて、
前記第一の分光素子及び前記第二の分光素子は、選択する前記波長を変更可能である
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の分光カメラにおいて、
前記画素検出部は、前記基準光量に対する、前記第二分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出し、
前記光量補正部は、前記第一分光画像及び前記第二分光画像において同じ位置の画素が双方とも前記異常画素でない場合、前記第一分光画像及び前記第二分光画像の当該画素の光量の平均光量で、前記第一分光画像の当該画素の光量を置き換える
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の分光カメラにおいて、
前記分光素子は、波長可変型ファブリーペローエタロンである
ことを特徴とする分光カメラ。
【請求項９】
撮像対象に対して光を照射する光源部と、前記撮像対象からの入射光を分光して所定の波長の光を選択する分光素子と、前記分光素子により選択された波長の光を撮像し、分光画像を取得する撮像部と、を備えた分光カメラにおける分光画像処理方法であって、
前記光源部から前記撮像対象に対して第一光を照射して前記撮像部により第一分光画像を撮像する第一画像取得ステップと、
前記光源部から前記撮像対象に対して前記第一光とは異なる照射方向となる第二光を照射して前記撮像部により第二分光画像を撮像する第二画像取得ステップと、
基準物に前記第一光または第二光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出ステップと、
前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置の画素の光量に置き換える光量補正ステップと、
を実施することを特徴とする分光画像処理方法。
【請求項１０】
撮像対象に対して光を照射する光源部と、前記撮像対象により第一方向に反射された光を分光して所定の波長の光を選択する第一の分光素子と、前記撮像対象により前記第一方向とは異なる第二方向に反射された光を分光して前記所定の波長の光を選択する第二の分光素子と、前記第一の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第一分光画像を取得する第一撮像部と、前記第二の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第二分光画像を取得する第二撮像部と、を備えた分光カメラにおける分光画像処理方法であって、
前記光源部から前記撮像対象に対して光を照射し、前記第一分光画像及び前記第二分光画像を取得する画像取得ステップと、
基準物に光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出ステップと、
前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置の画素の光量に置き換える光量補正ステップと、
を実施することを特徴とする分光画像処理方法。
【請求項１１】
撮像対象に第一光を照射したときに得られる第一分光画像と、前記撮像対象に前記第一光とは照射方向が異なる第二光を照射したときに得られる第二分光画像と、を撮像する分光カメラであって、
前記第一分光画像の各画素の受光量が異常値であるか否かを判断し、
前記受光量が異常値であると判断した場合には、当該画素の受光量の値を前記第二分光画像における同じ位置の画素の受光量の値で置き換える
ことを特徴とする分光カメラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光カメラ、及び分光画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像対象に対して光を照射し、撮像対象で反射された光を撮像して撮像画像を得る装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の撮像装置（分光カメラ）は、対象物からの光をファブリーペロー干渉フィルターに入射させ、当該ファブリーペロー干渉フィルターを透過した光をイメージセンサーで受光して分光画像を取得している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−３３２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のように、ファブリーペロー干渉フィルターを用いた分光カメラでは、小型化軽量化が可能であるというメリットがある。一方、近赤外域の分光画像を十分な光量で取得するためには、撮像装置本体に近赤外線光源を設ける必要がある。しかしながら、上記のように小型の分光カメラに対してこのような光源を設けると、光源と撮像レンズとの距離が近くなり、撮像対象の表面で正反射された光が撮像レンズに入射して、分光画像の一部に輝度異常が発生するという課題がある。
【０００５】
本発明は、撮像対象の表面で光源からの光が正反射された場合でも、精度の高い分光画像が撮像可能な分光カメラ、及び分光画像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】
【０００６】
本発明の分光カメラは、撮像対象に対して、照射方向が異なる第一光及び第二光を照射する光源部と、前記撮像対象で反射された光を分光して所定の波長の光を選択する分光素子と、前記分光素子により選択された波長の光を撮像して、前記撮像対象に前記第一光を照射した際の第一分光画像、及び前記撮像対象に前記第二光を照射した際の第二分光画像を取得する撮像部と、基準物に前記第一光または第二光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出部と、前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置となる画素の光量に置き換える光量補正部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
ここで、本発明における基準物とは例えば基準白色板等であり、表面が完全拡散面、または完全拡散面に近い面となるものである。完全拡散面に対して光を照射した際、反射光の光量を基準光量とすると、各分光画像における各画素の光量の基準光量に対する比は、完全拡散面を基準とした反射率比となる。撮像対象の表面で正反射が起こっている部分は、完全拡散面での反射率を超えるため、反射率比は「１」を超える値となる。これにより、画素検出部は、正反射部位に対応した異常画素を検出することができる。
なお、基準光量としては、完全拡散面に対する反射光量に限定されるものではなく、例えば基準物の表面において一部吸収等があってもよい。この場合では、反射率は１００％以下の有限の値（例えば９９％）となる。このような基準物からの反射光量を基準光量とする場合では、画素検出部は、反射率比が１以下の所定の値（例えば０．９９）を超える場合に、正反射に対応する異常画素であるとして検出することができる。
【０００８】
本発明では、光源部から撮像対象に向かって照射される第一光及び第二光の照射方向がそれぞれ異なるため、撮像対象の表面のうち、第一光を正反射する部位と、第二光を正反射する部位とがそれぞれ異なる位置に現れる。したがって、上記のように、画素検出部により、各分光画像における異常画素を検出すると、これらの異常画素は、第一分光画像及び第二分光画像においてそれぞれ異なる位置に現れる。つまり、第一分光画像において、異常画素として検出された画素位置でも、第二分光画像では異常画素とならないことがある。
したがって、光量補正部は、第一分光画像の第一異常画素の光量を、第二分光画像の対応画素の光量で置き換えることで、第一分光画像の異常画素を正常画素にすることができ、精度の高い分光画像を取得することができる。
【０００９】
本発明の分光カメラにおいて、前記分光素子は、選択する前記波長を変更可能であることが好ましい。
本発明では、分光素子は、選択する波長を変更可能であるため、分光カメラにおいて、ユーザーが所望する目標波長に対する分光画像を取得することができる。
【００１０】
本発明の分光カメラにおいて、前記光源部は、第一光を照射する第一光源と、第二光を照射する第二光源を備えていることが好ましい。
本発明では、光源部が第一光に対応した第一光源、及び第二光に対応した第二光源を含んで構成されている。このような構成では、第一光源及び第二光源を切り替えることで、容易に照射方向が異なる光（第一光及び第二光）を光源部から撮像対象に照射することができる。
【００１１】
本発明の分光カメラにおいて、前記光源部は、発光体と、前記発光体から射出される光の進行方向を変更する方向変更部と、を備えていることが好ましい。
本発明では、１つの発光体から射出される光を、例えばレンズ等により構成された方向変更部により照射方向（光軸方向）を変更して撮像対象に向かって照射させる。このような構成でも、照射方向が異なる第一光及び第二光を射出することができ、また、光源の数を減らすことで、分光カメラの小型化、及び低コスト化を図ることができる。
【００１２】
本発明の分光カメラは、撮像対象に対して光を照射する光源部と、前記撮像対象により第一方向に反射された光を分光して所定の波長の光を選択する第一の分光素子と、前記撮像対象により前記第一方向とは異なる第二方向に反射された光を分光して前記所定の波長の光を選択する第二の分光素子と、前記第一の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第一分光画像を取得する第一撮像部と、前記第二の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第二分光画像を取得する第二撮像部と、基準物に光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出部と、前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置となる画素の光量に置き換える光量補正部と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
本発明では、撮像対象で反射された光のうち、所定の第一方向に反射された光が、第一の分光素子を通り第一撮像部で受光されて第一分光画像が取得される。また、第一方向とは異なる第二方向に反射された光が第二の分光素子を通り第二撮像部で受光されて第二分光画像が取得される。したがって、これらの第一分光画像及び第二分光画像は、撮像対象に対して異なる角度から撮像された画像となり、撮像対象の表面のうち正反射部位が映り込む画素位置もそれぞれ異なる位置となる。このため、上記発明と同様に、これらの第一分光画像及び第二分光画像における異常画素を検出し、第一分光画像の異常画素の光量を、第二分光画像における異常画素に対応した画素の光量で置き換えることで、異常画素を正反射が起こっていない正常画素の光量に置き換えることができ、精度の高い分光画像を取得することができる。
【００１４】
本発明の分光カメラにおいて、前記第一の分光素子及び前記第二の分光素子は、選択する前記波長を変更可能であることが好ましい。
本発明では、第一及び第二の分光素子は、選択する波長を変更可能であるため、分光カメラにおいて、ユーザーが所望する目標波長に対する分光画像を取得することができる。
【００１５】
本発明の分光カメラにおいて、前記画素検出部は、前記基準光量に対する、前記第二分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出し、前記光量補正部は、前記第一分光画像及び前記第二分光画像において同じ位置の画素が双方とも前記異常画素でない場合、前記第一分光画像及び前記第二分光画像の当該画素の光量の平均光量で、前記第一分光画像の当該画素の光量を置き換えることが好ましい。
【００１６】
本発明では、第一分光画像及び第二分光画像の双方の同一画素において、異常画素ではない（正常画素である）場合、第一分光画像の当該画素の光量を、双方の画素の光量平均値に置き換える。これにより、より精度の高い分光画像を取得することができる。
【００１７】
本発明の分光カメラにおいて、前記分光素子は、波長可変型ファブリーペローエタロンであることが好ましい。
本発明では、分光素子として波長可変型ファブリーペローエタロンを用いている。波長可変型ファブリーペローエタロンは、一対の反射膜を対向配置させるたけの簡単な構成で構成することができ、反射膜間のギャップ寸法を変更することで容易に分光波長を変化させることができる。したがって、このような波長可変型ファブリーペローエタロンを用いることで、例えばＡＯＴＦ（音響光学チューナブルフィルター）やＬＣＴＦ（液晶チューナブルフィルター）等のような大型の分光素子を用いる場合に比べて、分光カメラの小型化及び薄型化を図ることができる。
【００１８】
本発明の分光画像処理方法は、撮像対象に対して光を照射する光源部と、前記撮像対象からの入射光を分光して所定の波長の光を選択する分光素子と、前記分光素子により選択された波長の光を撮像し、分光画像を取得する撮像部と、を備えた分光カメラにおける分光画像処理方法であって、前記光源部から前記撮像対象に対して第一光を照射して前記撮像部により第一分光画像を撮像する第一画像取得ステップと、前記光源部から前記撮像対象に対して前記第一光とは異なる照射方向となる第二光を照射して前記撮像部により第二分光画像を撮像する第二画像取得ステップと、基準物に前記第一光または第二光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出ステップと、前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置の画素の光量に置き換える光量補正ステップと、を実施することを特徴とする。
【００１９】
本発明では、光源部から照射される第一光及び第二光の照射方向がそれぞれ異なるため、第一画像取得ステップで取得された第一分光画像における異常画素と、第二画像取得ステップで取得された第二分光画像における異常画素とが、それぞれ異なる画素位置に現れる。そして、画素検出ステップにおいて、第一分光画像の異常画素の画素位置を検出し、光量補正ステップにおいて、第一分光画像の異常画素の光量を、第二分光画像の当該異常画素に対応した画素の光量で置き換える。これにより、上記発明と同様に、第一分光画像を異常画素がない分光画像に補正することができ、精度の高い分光画像を取得することができる。
【００２０】
本発明の分光画像処理方法では、撮像対象に対して光を照射する光源部と、前記撮像対象により第一方向に反射された光を分光して所定の波長の光を選択する第一の分光素子と、前記撮像対象により前記第一方向とは異なる第二方向に反射された光を分光して前記所定の波長の光を選択する第二の分光素子と、前記第一の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第一分光画像を取得する第一撮像部と、前記第二の分光素子により選択された波長の光を撮像し、第二分光画像を取得する第二撮像部と、を備えた分光カメラにおける分光画像処理方法であって、前記光源部から前記撮像対象に対して光を照射し、前記第一分光画像及び前記第二分光画像を取得する画像取得ステップと、基準物に光を照射した際に得られる基準光量に対する、前記第一分光画像における光量の比が所定値以上となる画素を異常画素として検出する画素検出ステップと、前記第一分光画像における前記異常画素の光量を、前記第二分光画像における前記異常画素と同位置の画素の光量に置き換える光量補正ステップと、を実施することを特徴とする。
【００２１】
本発明では、撮像対象で第一方向に反射された光に基づいた第一分光画像における異常画素と、第二方向に反射された光に基づいた第二分光画像における異常画素とが、それぞれ異なる画素位置に現れる。したがって、上記発明と同様に、画素検出ステップ及び光量補正ステップを実施し、第一分光画像の異常画素の光量を、第二分光画像の異常画素に対応する画素の光量で置き換えることで、精度の高い分光画像を取得することができる。
【００２２】
本発明の分光カメラは、撮像対象に第一光を照射したときに得られる第一分光画像と、前記撮像対象に前記第一光とは照射方向が異なる第二光を照射したときに得られる第二分光画像と、を撮像する分光カメラであって、前記第一分光画像の各画素の受光量が異常値であるか否かを判断し、前記受光量が異常値であると判断した場合には、当該画素の受光量の値を前記第二分光画像における同じ位置の画素の受光量の値で置き換えることを特徴とする。
本発明では、第一分光画像における各画素の受光量が異常値である場合に、第二分光画像の同じ位置の画素の光量と置き換える。これにより、上記発明と同様に、第一分光画像を、異常値を示す画素がない画像に補正することができ、精度の高い分光画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る第一実施形態の分光分析装置の概略構成を示す図。
【図２】第一実施形態の分光分析装置の概略構成を示すブロック図。
【図３】第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。
【図４】図３のIV-IV線を断面した断面図。
【図５】第一実施形態の分光分析装置における分光画像取得処理を示すフローチャート。
【図６】第一実施形態の分光画像取得処理を説明するための説明図。
【図７】第一分光画像の一例を示す図。
【図８】第二分光画像の一例を示す図。
【図９】光量が補正された第一分光画像の一例を示す図。
【図１０】第二実施形態における分光画像取得処理を示すフローチャート。
【図１１】第三実施形態の分光分析装置の概略構成を示す図。
【図１２】第三実施形態における光源から照射される光を説明するための図。
【図１３】第四実施形態の分光分析装置の概略構成を示す図。
【図１４】第四実施形態の分光画像取得処理を示すフローチャート。
【図１５】第四実施形態の分光画像取得処理を説明するための説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態の分光分析装置（分光カメラ）について、図面に基づいて説明する。
[分光分析装置の概略構成]
図１は、第一実施形態の分光分析装置の概略構成を示す概略図である。図２は、分光分析装置の概略構成を示すブロック図である。
分光分析装置１０は、本発明の分光カメラであり、撮像対象の複数波長に対する分光画像を撮像し、これらの分光画像に基づいて、各画素における赤外波長域（分光画像の対象波長域）のスペクトルを分析し、分析したスペクトルから撮像対象の成分を分析する装置である。
本実施形態の分光分析装置１０は、図１に示すように、筐体１１と、撮像モジュール１２と、ディスプレイ１３と、操作部１４（図２参照）と、制御部１５と、を備えている。
【００２５】
［撮像モジュールの構成］
撮像モジュール１２は、光入射部１２１（入射光学系）と、光源部１２２と、波長可変干渉フィルター５（分光素子）と、入射光を受光する撮像部１２３と、制御基板１２４とを備えている。
【００２６】
（光入射部の構成）
光入射部１２１は、図１に示すように、複数のレンズにより構成されている。この光入射部１２１は、複数のレンズにより、視野角が所定角度以下に制限されており、視野角内の検査対象物の像を、撮像部１２３に結像する。また、これらの複数のレンズの内の一部は、例えばユーザーにより操作部１４が操作されることで、レンズ間隔を調整することが可能となり、これにより、取得する画像の拡大縮小が可能となる。本実施形態では、光入射部１２１を構成するこれらのレンズとして、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。このようなテレセントリックレンズでは、入射光の光軸を主光線に対して平行な方向に揃えることができ、後述する波長可変干渉フィルター５の固定反射膜５４や可動反射膜５５に対して垂直に入射させることが可能となる。また、光入射部１２１を構成するレンズとしてテレセントリックレンズを用いる場合、テレセントリックレンズの焦点位置に絞りが設けられる。この絞りは、制御部１５により絞り径が制御されることで、波長可変干渉フィルター５への入射角を制御することが可能となる。なお、レンズ群や絞り等によって制限する入射光の入射角度は、レンズ設計等により異なるが、光学軸から２０度以下に制限されることが好ましい。
【００２７】
（光源部の構成）
光源部１２２は、図１及び図２に示すように、第一光源１２２Ａ及び第二光源１２２Ｂを備えている。なお、本実施形態では、２つの光源１２２Ａ，１２２Ｂを備える構成を例示するが、３つ以上の光源が設けられる構成としてもよい。
これらの第一光源１２２Ａ及び第二光源１２２Ｂは、発光体１２２Ａ１，１２２Ｂ１と、発光体１２２Ａ１，１２２Ｂ１の光射出方向に設けられたレンズ１２２Ａ２，１２２Ｂ２とにより構成されている。発光体１２２Ａ１，１２２Ｂ１は、測定対象波長の光を射出する例えばＬＥＤ等の光源である。本実施形態では、赤外域に対する分光測定を実施するため、赤外線光源が用いられる。レンズ１２２Ａ２は、発光体１２２Ａ１から射出された光を集光し、撮像対象に向かう第一照射方向Ｄ１（図６参照）に沿って射出する。レンズ１２２Ｂ２は、発光体１２２Ｂ１から射出された光を集光し、撮像対象Ｘ（図６参照）に向かう第二照射方向Ｄ２（図６参照）に沿って射出する。
【００２８】
（波長可変干渉フィルターの構成）
図３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４は、図３のＩＶ−ＩＶ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、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。
【００２９】
固定基板５１には、固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２には、可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４および可動反射膜５５は、ギャップＧ１を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター５には、このギャップＧ１の寸法を調整（変更）するのに用いられる静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２とにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、ギャップＧ２を介して対向する。ここで、これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。ここで、ギャップＧ２は、ギャップＧ１より大きい。
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３に示すようなフィルター平面視において、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。
なお、以降の説明に当たり、固定基板５１または可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
【００３０】
（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１および反射膜設置部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および可動電極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。
【００３１】
電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１の平面中心点Ｏを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。
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。
【００３２】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、固定電極５６１が設けられている。より具体的には、固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
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、制御基板１２４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。
【００３３】
反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図４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。
【００３４】
また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜およ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、固定基板５１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。
【００３５】
そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び電極引出溝５１１Ｂが形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。
【００３６】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図３に示すような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３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。
【００３７】
可動部５２１は、保持部５２２よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板５２の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部５２１は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面５１２Ａの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部５２１には、可動電極５６２及び可動反射膜５５が設けられている。
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、低屈折率膜およ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。
【００３８】
可動電極５６２は、ギャップＧ２を介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁から可動基板５２の頂点Ｃ１に向かって延出する可動引出電極５６４を備えている。この可動引出電極５６４の延出先端部（可動基板５２の頂点Ｃ１に位置する部分）は、制御基板１２４に接続される可動電極パッド５６４Ｐを構成する。
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Ｇ１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Ｇ２がギャップＧ１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Ｇ１の寸法が、ギャップＧ２の寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
【００３９】
保持部５２２は、可動部５２１の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部５２１よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部５２２は、可動部５２１よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部５２１を固定基板５１側に変位させることが可能となる。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持することが可能となる。
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。
【００４０】
基板外周部５２５は、上述したように、フィルター平面視において保持部５２２の外側に設けられている。この基板外周部５２５の固定基板５１に対向する面は、第一接合部５１３に対向する第二接合部５２３を備えている。そして、この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合されている。
【００４１】
（撮像部の構成）
撮像部１２３は、例えばＣＣＤやＣＭＯＳ等のイメージセンサー等を用いることができる。撮像部１２３は、各画素に対応した光電素子を有し、各光電素子で受光された光量を各画素の光量とした分光画像（画像信号）を制御部１５に出力する。
【００４２】
（制御基板の構成）
制御基板１２４は、撮像モジュール１２の動作を制御する回路基板であり、光入射部１２１、光源部１２２、波長可変干渉フィルター５、及び撮像部１２３等に接続される。そして、制御基板１２４は、制御部１５から入力される制御信号に基づいて、各構成の動作を制御する。例えば、ユーザーによりズーム操作が行われると、制御基板１２４は、光入射部１２１の所定のレンズを移動させたり、絞りの絞り径を変化させたりする。また、成分分析のために撮像対象の分光画像の撮像を実施する旨の操作が行われると、制御部１５からの制御信号に基づいて、光源部１２２の各光源１２２Ａ，１２２Ｂの点灯及び消灯を制御する。さらに、制御基板１２４は、制御部１５からの制御信号に基づいた所定電圧を波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加し、撮像部１２３で撮像された分光画像を制御部１５に出力する。
【００４３】
（ディスプレイの構成）
ディスプレイ１３は、筐体１１の表示窓に面して設けられる。ディスプレイ１３としては、画像を表示可能な構成であればいかなるものであってもよく、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどを例示できる。
また、本実施形態のディスプレイ１３は、タッチパネルを兼ねており、操作部１４の一つとしても機能する。
【００４４】
（操作部の構成）
操作部１４は、上述のように、筐体１１に設けられるシャッターボタンや、ディスプレイ１３に設けられるタッチパネル等により構成される。ユーザーにより入力操作が行われると、操作部１４は、入力操作に応じた操作信号を制御部１５に出力する。なお、操作部１４としては、上記の構成に限られず、例えば、タッチパネルに代えて、複数の操作ボタン等が設けられる構成などとしてもよい。
【００４５】
（制御部の構成）
制御部１５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、分光分析装置１０の全体動作を制御する。この制御部１５は、図２に示すように、記憶部１６及び演算部１７を備える。
【００４６】
記憶部１６は、分光分析装置１０の全体動作を制御するためのＯＳや、各種機能を実現するためのプログラムや、各種データが記憶される。また、記憶部１６には、取得した分光画像、成分分析結果等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
そして、記憶部１６には、各種データとしては、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長の関係を示すＶ−λデータが記憶される。
また、記憶部１６には、分析対象の各成分に対する吸光スペクトルから抽出された特徴量（特定波長における吸光度）と、成分含有率との相関を示す相関データ（例えば検量線）が記憶される。
【００４７】
演算部１７は、記憶部１６に記憶されたプログラムを読み込むことで各種処理を実行され、光源制御手段１７１、モジュール制御手段１７２、画素検出手段１７３（画素検出部）、光量補正手段１７４（光量補正部）、成分分析手段１７５、及び表示制御手段１７６として機能する。
【００４８】
光源制御手段１７１は、光源部１２２の発光体１２２Ａ１，１２２Ｂ１の駆動を切り替える。
モジュール制御手段１７２は、Ｖ−λデータを参照して、静電アクチュエーター５６を制御し、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を切り替える。また、撮像部１２３を制御し、分光画像を撮像させる。
【００４９】
画素検出手段１７３は、取得した各分光画像の各画素の光量に基づいて、発光体１２２Ａ１，１２２Ｂ１からの光が撮像対象Ｘの表面で正反射された部分に対応した異常画素、及び異常画素以外の正常画素を検出する。
光量補正手段１７４は、各分光画像における異常画素の光量を補正する。
【００５０】
成分分析手段１７５は、異常画素の光量が補正された分光画像に基づいて、各画素の分光スペクトルを算出する。また、算出した各画素の分光スペクトルと、記憶部１６に記憶された相関データに基づいて、撮像対象Ｘの成分分析を実施する。
表示制御手段１７６は、モジュール制御手段１７２により撮像モジュール１２が制御され、撮像画像が取得されると、その取得された撮像画像をディスプレイ１３に表示させる。また、成分分析手段１７５により算出された成分分析結果をディスプレイ１３に表示させる。
なお、演算部１７による具体的な処理については、後述する。
【００５１】
［分光分析装置の動作］
次に、上述したような分光分析装置１０による動作について、図面に基づいて以下に説明する。
本実施形態の分光分析装置１０により成分分析を実施する場合、まず、吸光度を算出するための基準受光量を取得する初期処理を実施する。この初期処理では、例えば白色板等の完全拡散反射面を表面にする基準校正板（基準物）に対して撮像が行われることで実施され、各波長における受光量（基準光量）Ｉ０が測定される。具体的には、演算部１７は、モジュール制御手段１７２により静電アクチュエーター５６に印加する電圧を順次切り替え、所定の近赤外波長域（例えば７００ｎｍ〜１５００ｎｍ）に対して、例えば１０ｎｍ間隔で透過波長を切り替えさせる。そして、各波長に対する受光量を撮像部１２３で検出し、記憶部１６に記憶する。
ここで、演算部１７は、基準校正板の１点のみの受光量を基準光量としてもよく、各分光画像のうち、基準校正板の画素範囲を特定し、特定した画素範囲内の所定個数の画素又は全画素における受光量の平均値を算出してもよい。
【００５２】
次に、分光分析装置１０を用いた分光分析処理における分光画像取得処理について、説明する。本実施形態では、分光分析装置１０では、赤外域における例えば１０ｎｍ波長間隔となる分析用分光画像を取得した後、成分分析手段１７５により、各分析用分光画像における各画素の分光スペクトルを解析し、解析した分光スペクトルから成分に対応した吸光スペクトルを分析することで、撮像対象に含まれる成分含有率等を分析する。以下において、成分分析に先立って実施される分析用分光画像を取得する処理（分光画像処理方法）について説明する。
図５は、分光分析装置１０による分光画像取得処理のフローチャートである。
図６は、分光画像取得処理を説明するための説明図である。
図５に示すように、分光画像取得処理では、まず、モジュール制御手段１７２は、記憶部１６に記憶されたＶ−λデータを参照して、目標波長に対応した駆動電圧を読み出し、当該駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加する旨の制御信号を制御基板１２４に出力する（ステップＳ１）。これにより、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５間のギャップ寸法が変更され、波長可変干渉フィルター５から目標波長の光が透過可能な状態となる。
【００５３】
この後、光源制御手段１７１は、第一光源１２２Ａを点灯させ、第二光源１２２Ｂを消灯させる旨の制御信号を制御基板１２４に出力する（ステップＳ２）。これにより、図６に示すように、第一光源１２２Ａから撮像対象Ｘに対して第一照射方向Ｄ１から光が照射され、この第一照射方向Ｄ１から照射された光の反射光が、光入射部１２１、及び波長可変干渉フィルター５を通り、撮像部１２３で受光される。また、撮像部１２３において目標波長λに対応した第一分光画像Ｐ１λが撮像され、制御部１５に出力される（ステップＳ３）。ここで、以下の説明において、撮像された第一分光画像Ｐ１λの画像サイズをｘ＿ｍａｘ×ｙ＿ｍａｘとし、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｘ，ｙ）の光量をＰ１（ｘ，ｙ）として示す。取得した第一分光画像Ｐ１λは、記憶部１６に記憶される。
図７は、第一分光画像Ｐ１λの一例を示す図である。
第一光源１２２Ａからの光の一部は、撮像対象Ｘの表面の一部において正反射されて光入射部１２１に入射される。したがって、図７に示すように、第一分光画像Ｐ１λには、光量（輝度）が基準光量Ｉ０よりも大きい画素が存在する。
【００５４】
次に、光源制御手段１７１は、第一光源１２２Ａを消灯させ、第二光源１２２Ｂを点灯させる旨の制御信号を制御基板１２４に出力する（ステップＳ４）。これにより、図６に示すように、第二光源１２２Ｂから撮像対象Ｘに対して第二照射方向Ｄ２から光が照射され、この第二照射方向Ｄ２から照射された光の反射光が、光入射部１２１、及び波長可変干渉フィルター５を通り、撮像部１２３で受光される。また、撮像部１２３において第二分光画像Ｐ２λが撮像され、制御部１５に出力される（ステップＳ５）。
ここで、以下の説明において、撮像された第二分光画像Ｐ２λの画素（ｘ，ｙ）の光量をＰ２（ｘ，ｙ）として示す。取得した第二分光画像Ｐ２λは、記憶部１６に記憶される。
図８は、第二分光画像Ｐ２λの一例を示す図である。
第二光源１２２Ｂからの光の一部は、撮像対象Ｘの表面の一部において正反射されて光入射部１２１に入射される。この時、第二光源１２２Ｂは、第一光源１２２Ａとは異なる照射方向から撮像対象Ｘに対して光を照射するため、第一光源１２２Ａからの光を撮像対象Ｘに照射した際とは異なる部分で正反射される。したがって、図８に示すように、第一分光画像Ｐ１λとは異なる位置に、光量（輝度）が基準光量Ｉ０よりも大きい画素が存在することになる。
【００５５】
この後、モジュール制御手段１７２は、他に未取得の分光画像があるか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、未取得の分光画像がある場合、ステップＳ１に戻り、分光画像の取得処理を継続する。なお、取得する分光画像の目標波長（ステップＳ１において設定する駆動電圧に対する波長）としては、例えば、分光分析装置１０により分析処理を実施する成分により設定されてもよく、測定者により適宜設定されてもよい。例えば、分光分析装置により食品の脂質、糖質、タンパク質、及び水分の成分量及びカロリーを検出する場合、少なくとも脂質、糖質、タンパク質、及び水分に対する特徴量が得られる波長が目標波長として設定され、ステップＳ６において、これらの目標波長の分光画像が取得されたか否かを判定すればよい。
なお、所定波長間隔（例えば１０ｎｍ間隔）の分光画像を順次取得してもよい。
【００５６】
ステップＳ６において、全目標波長の分光画像（第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λ）が取得されたと判定されると、分光画像の異常画素補正処理が実施される。
これには、まず、画素検出手段１７３は、検出対象の画素位置を設定するための設定変数ｉ，ｊを初期化（ｉ＝１，ｊ＝１）する（ステップＳ７）。
この後、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）の光量Ｐ１（ｉ，ｊ）の、基準光量Ｉ０に対する比（反射率比）を算出し、当該反射率比が１以下となるか否かを判定する（ステップＳ８）。つまり、光量Ｐ１（ｉ，ｊ）が基準光量Ｉ０以下となるか否かを判定する。なお、波長Ａの第一分光画像の反射率比を算出する場合は、波長Ａに対する基準光量Ｉ０を用いる。
【００５７】
ステップＳ８において、Ｐ１（ｉ，ｊ）／Ｉ０≦１である場合、当該画素（ｉ，ｊ）は正反射部位に対応した画素でない「正常画素」と判定する。
一方、ステップＳ８において、Ｐ１（ｉ，ｊ）／Ｉ０＞１である場合、当該画素（ｉ，ｊ）は正反射部位に対応した画素である「異常画素」と判定する。
そして、ステップＳ８で、画素検出手段１７３により、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）が異常画素と判定された場合、光量補正手段１７４は、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）の光量Ｐ１（ｉ，ｊ）を、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）における光量Ｐ２（ｉ，ｊ）に置き換える（ステップＳ９）。
【００５８】
ステップＳ８において、画素（ｉ，ｊ）が正常画素と判定された場合（「Ｙｅｓ」と判定された場合）、及びステップＳ９による光量置き換えの後、画素検出手段１７３は、設定変数ｉに１を加算し（ステップＳ１０：ｉ＝ｉ＋１）、設定変数ｉにより示される画像のｘ座標が、画像サイズ内であるか否か（ｉ≦ｘ＿ｍａｘ）を判定する（ステップＳ１１）。
ステップＳ１１において、「Ｙｅｓ」と判定されると、ステップＳ８に戻る。
一方、ステップＳ１１において、「Ｎｏ」と判定されると、画素検出手段１７３は、設定変数ｊに１を加算し（ステップＳ１２：ｊ＝ｊ＋１）、設定変数ｊにより示される画像のｙ座標が、画像サイズ内であるか否か（ｊ≦ｙ＿ｍａｘ）を判定する（ステップＳ１３）。
ステップＳ１３において、「Ｙｅｓ」と判定されると、ステップＳ８に戻る。
一方、ステップＳ１３において、「Ｎｏ」と判定されると、演算部１７は、ステップＳ８からステップＳ１３の処理により異常画素の光量が補正された第一分光画像Ｐ１λを分析用分光画像として、記憶部１６に記憶する（ステップＳ１４）。
図９は、分析用分光画像として取得される第一分光画像Ｐ１λの一例を示す図である。図９に示すように、ステップＳ８からステップＳ１３の処理が実施されることで、各異常画素の光量が、第二分光画像の対応する画素（正常画素）の光量に置き換えられる。
【００５９】
この後、全目標波長λの第一分光画像Ｐ１λに対して異常画素の光量が修正されたか否かを判定する（ステップＳ１５）。このステップＳ１５で「Ｎｏ」と判定された場合、画素検出手段１７３は、異常画素の光量補正を行っていない目標波長の分光画像Ｐ１λ，Ｐ２λを選択してステップＳ７の処理に戻る。
一方、ステップＳ１５の処理により「Ｙｅｓ」と判定されると、各目標波長λに対して異常画素の光量が補正された分析用分光画像が取得されたことになるため、分光画像取得処理を終了させる。
【００６０】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態では、第一光源１２２Ａから照射される光の第一照射方向Ｄ１と、第二光源１２２Ｂから照射される光の第二照射方向Ｄ２とがそれぞれ異なる。したがって、撮像対象Ｘの表面のうち、第一照射方向Ｄ１からの光を光入射部１２１側に正反射させる部位と、第二照射方向Ｄ２からの光を光入射部１２１側に正反射する部位とがそれぞれ異なる。
また、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５を透過して撮像部１２３に受光される第一照射方向Ｄ１からの光を撮像した第一分光画像Ｐ１λと、第二照射方向Ｄ２からの光を撮像した第二分光画像Ｐ２λとを取得する。そして、画素検出手段１７３は、第一分光画像Ｐ１λの各画素の光量と、基準光量Ｉ０とにより反射率比を算出し、当該反射率比が１より大きくなる画素（ｉ，ｊ）を異常画素として検出し、光量補正手段１７４は、異常画素と検出された画素（ｉ，ｊ）の光量を、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）の光量に置き換える。
このため、本実施形態では、第一分光画像の異常画素（ｉ，ｊ）を、正常画素の光量に置き換えることができ、より精度の高い分光画像（分析用分光画像）を取得することができる。また、このような分析用分光画像では、光量値が基準光量よりも高い異常画素が含まれないため、各波長の分光画像から各画素における分光スペクトルを精度よく算出することができ、これにより、精度よく撮像対象Ｘの成分分析を実施することができる。
【００６１】
本実施形態では、光源部１２２は、それぞれ異なる照射方向Ｄ１，Ｄ２となる光を射出する第一光源１２２Ａと、第二光源１２２Ｂとを備えている。
このため、第一光源１２２Ａ及び第二光源１２２Ｂを切り替えて駆動させることで、容易に照射方向が異なる光を撮像対象に照射することができる。
【００６２】
［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上述した第一実施形態では、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）が正常画素であると判定された場合、その画素の光量をそのまま維持する例を示した。これに対して、第二実施形態では、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）が正常画素であると判定された場合、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）に基づいて、光量を補正する点で、上記実施形態と相違する。
【００６３】
図１０は、第二実施形態における分光画像取得処理（分光画像処理方法）を示すフローチャートである。なお、以降の説明に当たり、第一実施形態と同一の構成、及び既に説明した事項については同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態では、図１０に示すように、第一実施形態と同様、ステップＳ１からステップＳ６の処理を実施して、第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λを取得する。
また、ステップＳ７を実施して、設定変数ｉ，ｊを初期化した後、画素検出手段１７３は、ステップＳ８を実施して、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）が異常画素であるか否かを判定する。ここで、画素（ｉ，ｊ）が異常画素である場合は、第一実施形態と同様に、ステップＳ９を実施して、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）の光量で、異常画素の光量を置き換える。
【００６４】
一方、ステップＳ８で、画素（ｉ，ｊ）が正常画素（反射率比が１以下である）と判定された場合は、画素検出手段１７３は、さらに、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）が異常画素であるか否かを判定する。つまり、Ｐ２（ｉ，ｊ）／Ｉ０≦１となるか否かを判定する（ステップＳ２１）。
【００６５】
ここで、第二分光画像Ｐ２λにおける画素（ｉ，ｊ）が異常画素である場合（ステップＳ２１：「Ｎｏ」）、第一実施形態と同様、光量補正手段１７４は、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）の光量Ｐ１（ｉ，ｊ）をそのまま適用する。
一方、ステップＳ２１において、第二分光画像Ｐ２λにおける画素（ｉ，ｊ）が正常画素である場合（ステップＳ２１：「Ｙｅｓ」）、光量補正手段１７４は、第一分光画像Ｐ１λの光量Ｐ１（ｉ，ｊ）と、第二分光画像Ｐ２λの光量Ｐ２（ｉ，ｊ）との平均（光量平均値）を算出する。そして、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）の光量を、算出した光量平均値で置き換える（ステップＳ２２）。
以降は、第一実施形態と同様の処理を実施する。
【００６６】
［第二実施形態の作用効果］
本実施形態では、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）及び第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）の双方が正常画素である場合、光量補正手段は、これらの画素（ｉ，ｊ）の光量平均値を算出し、その光量平均値で第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）の光量を置き換える。
このため、２つの分光画像に基づいたより精度の高い光量を適用することができ、より精度の高い分光画像を取得することができる。
【００６７】
［第三実施形態］
次に、本発明に係る第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
上述した第一及び第二実施形態では、２つの光源１２２Ａ、１２２Ｂが設けられ、それぞれ異なる照射方向Ｄ１，Ｄ２で、撮像対象Ｘに光を照射する例を示した。これに対して、本実施形態では、１つの光源からの光を用い、この光の照射方向（光軸方向）を変化させることで、撮像対象Ｘにおける正反射の位置を変える点で上記実施形態と相違する。
【００６８】
図１１は、第三実施形態の分光分析装置１０Ａの概略構成を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態の分光分析装置１０Ａは、単一の光源部１２２Ｃを備え、この光源部１２２Ｃは、発光体１２２Ｃ１と、レンズ１２２Ｃ２と、レンズ１２２Ｃ２の姿勢を変更するレンズ角度変更部１２２Ｃ３（方向変更部）とを備えている。
【００６９】
図１２は、第三実施形態における光源部１２２Ｃから照射される光を説明するための図である。
本実施形態では、上記第一実施形態または第二実施形態におけるステップＳ２の処理において、光源制御手段１７１は、レンズ角度変更部１２２Ｃ３を制御し、発光体１２２Ｃ１から射出された光を、図１２（Ａ）に示すように、第一照射方向Ｄ１に向かって照射する。
【００７０】
一方、ステップＳ４の処理において、光源制御手段１７１は、レンズ角度変更部１２２Ｃ３を制御し、レンズ１２２Ｃ２の設置角度を所定角度だけ回動させる。これにより、発光体１２２Ｃ１から射出された光は、第一照射方向Ｄ１とは異なる第三照射方向Ｄ３に向かって照射される。
したがって、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すように、ステップＳ２における光軸と、ステップＳ４における光軸がそれぞれ異なり、撮像対象Ｘの表面においてそれぞれ異なる位置に正反射部位が発生する。
このため、上記第一実施形態や第二実施形態と同様に、第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λにおいて、正反射部位に対応した異常画素の位置も異なる位置となり、第一分光画像Ｐ１λにおける異常画素（ｉ，ｊ）の光量を、第二分光画像Ｐ２λの画素（ｉ，ｊ）の光量で置き換えることで、精度の高い分光画像を取得することができる。
【００７１】
［第三実施形態の作用効果］
本実施形態では、単一の光源部１２２Ｃを備え、この光源部１２２Ｃは、レンズ角度変更部１２２Ｃ３によりレンズ１２２Ｃ２の設置角度を変更することで、発光体１２２Ｃ１から射出された光の光照射方向を変更することが可能となる。
このような構成では、第一分光画像Ｐ１λを取得する際と、第二分光画像Ｐ２λを取得する際とで、撮像対象Ｘの表面における正反射部位をそれぞれ異ならせることができる。これにより、上記第一実施形態及び第二実施形態と同様に、正反射部位に対応した異常画素の画素位置がそれぞれ異なる第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λを取得することができ、第一分光画像Ｐ１λの異常画素を第二分光画像Ｐ２λの正常画素の光量で置き換えることで精度の高い分光画像を取得することができる。
また、本実施形態では、複数の光源を設ける必要がなく、単一の光源により、正反射部位が異なる複数の分光画像を取得することができ、構成の簡略化を図ることができる。
さらに、レンズ角度変更部１２２Ｃ３によりレンズ１２２Ｃ２の角度を変えることで、さらに異なる照射方向で光を照射することも可能となる。このため、正反射部位が異なる３つ以上の分光画像を取ることができる。したがって、例えば第一分光画像Ｐ１λの異常画素と、第二分光画像Ｐ２λの異常画素とが同じ画素位置である場合でも、その他の照射方向から光を照射させた際の第三分光画像を取得することができ、第一分光画像Ｐ１λの異常画素を第三分光画像の光量に基づいて補正することもできる。
【００７２】
［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態の分光測定装置について、図面に基づいて説明する。
上記第一から第三実施形態では、撮像対象Ｘに対してそれぞれ異なる照射方向から光を照射させて、正反射部位がそれぞれ異なる分光画像を取得する例を示した。これに対して、本実施形態では、撮像対象Ｘに対して単一の照射方向から光を照射させ、それぞれ異なる方向から撮像対象Ｘを撮像することで、正反射部位がそれぞれ異なる分光画像を取得する点で上記実施形態と相違する。
【００７３】
図１３は、第四実施形態における分光分析装置１０Ｂの概略構成を示す図である。
本実施形態の分光分析装置１０Ｂは、図１３に示すように、２つの光入射部１２１Ａ，１２１Ｂ、２つの波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ（本発明の第一の分光素子、及び第二の分光素子）、及び２つの撮像部１２３Ａ，１２３Ｂ（本発明の第一撮像部、第二撮像部）を備えている。また、本実施形態の分光分析装置１０Ｂは、光入射部１２１Ａ，１２１Ｂの間の光源部１２２Ｄが設けられている。
光源部１２２Ｄは、第一実施形態の第一光源１２２Ａや第二光源１２２Ｂと同様、発光体１２２Ｄ１及びレンズ１２２Ｄ２により構成される。
また、光入射部１２１Ａ，１２１Ｂ、波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ、及び撮像部１２３Ａ，１２３Ｂは、上記第一実施形態の光入射部１２１、波長可変干渉フィルター５、及び撮像部１２３と同様の構成であるため、ここでの説明は省略する。
【００７４】
本実施形態では、以下に示すような処理により分光画像取得処理が実施される。
図１４は、本実施形態の分光画像取得処理（分光画像処理方法）を示すフローチャートである。
本実施形態の分光画像取得処理では、まず、第一実施形態と同様、ステップＳ１の処理を実施する。ここで、このステップＳ１では、制御基板１２４は、波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂの双方において、同じ目標波長の光が透過されるように静電アクチュエーター５６を制御する。
【００７５】
この後、光源制御手段１７１は、光源部１２２Ｄを駆動させ、撮像対象Ｘに対して光を照射させる（ステップＳ３１）。
図１５は、本実施形態の分光画像取得処理を説明するための説明図である。
このステップＳ３１により、図１５に示すように、撮像対象Ｘの表面から第一方向Ｌ１に向かって反射された光が光入射部１２１Ａに入射し、波長可変干渉フィルター５Ａを通って撮像部１２３Ａで受光される。また、撮像対象Ｘの表面から第二方向Ｌ２に向かって反射された光が光入射部１２１Ｂに入射し、波長可変干渉フィルター５Ｂを通って撮像部１２３Ｂで受光される。
これにより、撮像部１２３Ａにおいて第一分光画像Ｐ１λが撮像され、撮像部１２３Ｂにおいて第二分光画像Ｐ２λが撮像され、これらの分光画像Ｐ１λ，Ｐ２λは、制御部１５に出力される（ステップＳ３２）。
以降の処理は、第一実施形態又は第二実施形態のステップＳ６〜ステップＳ１５の処理と同様である。
【００７６】
［第四実施形態の作用効果］
本実施形態では、撮像対象Ｘから第一方向Ｌ１に反射された光に対応する第一分光画像Ｐ１λと、撮像対象Ｘから第二方向Ｌ２に反射された光に対応する第二分光画像Ｐ２λと、に基づいて第一分光画像Ｐ１λの異常画素の光量を補正する。
撮像対象Ｘに対して異なる方向から見ると、正反射部位もそれぞれ異なる位置となるため、本実施形態においても、第一分光画像Ｐ１λにおける異常画素の画素位置と、第二分光画像Ｐ２λにおける異常画素の画素位置とはそれぞれ異なる位置となる。したがって、第一分光画像Ｐ１λにおける画素（ｉ，ｊ）が異常画素である場合、第二分光画像Ｐ２λにおける画素（ｉ，ｊ）は、正常画素であり、この正常画素の光量で第一分光画像の異常画素（ｉ，ｊ）の光量を補正することで、高精度な分光画像を取得することができる。
【００７７】
なお、本実施形態において、第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λの撮像方向が異なるため、これらの分光画像の画素位置がずれている場合がある。このような場合、第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λの画素位置を合わせる位置合わせ処理を実施してもよい。位置合わせとしては、例えば、各分光画像Ｐ１λ，Ｐ２λにおいて、隣接画素間の光量差を算出することで、エッジ部を検出し、当該エッジ部を一致させるように画素位置を合わせる処理が例示できる。このような位置合わせを実施することで、より精度の高い分光画像を取得することができる。
【００７８】
［その他の実施形態］
なお、本発明は前述の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、改良等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、分光分析装置１０，１０Ａ，１０Ｂの例を示したが、撮像対象の成分分析等を実施しない通常の分光カメラに対しても本発明を適用することができる。
【００７９】
また、上記各実施形態では、第一分光画像Ｐ１λ及び第二分光画像Ｐ２λの２つの分光画像に基づいて、第一分光画像Ｐ１λの異常画素を補正する例を示したがこれに限定されない。
例えば、３つ以上の分光画像を用いて第一分光画像Ｐ１λの異常画素の光量を補正してもよい。また、２つの分光画像において、画素（ｉ，ｊ）がともに異常画素となる場合でも、３つ以上の分光画像を用いれば、画素（ｉ，ｊ）が正常画素となる分光画像を用いて異常画素の光量を補正することができる。また、第二実施形態のように、正常画素に対して光量平均値を適用する場合でも、３つ以上の分光画像に基づいた光量平均値を用いることで、より正確な光量の分光画像を取得することができる。
【００８０】
さらに、２つの分光画像において、画素（ｉ，ｊ）がともに異常画素となる場合、当該画素（ｉ，ｊ）の周囲画素の光量に基づいて、異常画素の光量を補正してもよい。
この場合、例えば、第一分光画像Ｐ１λの画素（ｉ，ｊ）を中心とした所定範囲の画素領域（ｉ−ｍ１，ｊ−ｎ１）×（ｉ＋ｍ１，ｊ＋ｎ１）を選択し、この画素領域における正常画素の光量値の平均値を算出する。そして、異常画素の光量を当該平均値で置き換えることで、異常画素の光量を精度よく適正値に近付けることができる。
この際、第一分光画像Ｐ１λの画素領域内に存在する異常画素において、第二分光画像Ｐ２λでは正常画素となる画素がある場合、その異常画素の光量を対応する第二分光画像Ｐ２λの画素（正常画素）の光量で置き換えた上で、上述したような光量平均値を算出してもよい。これにより、異常画素の個数を減らすことができ、より精度の高い光量で異常画素の光量を補正する（置き換える）ことができる。
また、光量平均値によらず、例えば中央値や四分位範囲の平均値等を用いてもよい。
【００８１】
第三実施形態において、レンズ角度変更部１２２Ｃ３によりレンズ１２２Ｃ２の角度を変更することで、光源部１２２Ｃからの光の照射方向を変更する例を示したが、これに限定されない。例えば、光源部１２２Ｃ全体の角度を変更する構成や、発光体１２２Ｃ１の設置角度を変更する構成により、照射方向を変更してもよい。
【００８２】
上記各実施形態において、波長可変干渉フィルター５，５Ａ，５Ｂがパッケージ内に収納された状態で分光分析装置１０，１０Ａ，１０Ｂに組み込まれる構成などとしてもよい。
この場合、パッケージ内を真空密閉することで、波長可変干渉フィルター５，５Ａ，５Ｂの静電アクチュエーター５６に電圧を印加した際の駆動応答性を向上させることができる。
【００８３】
上記各実施形態において、完全拡散反射面を有する基準校正板に対して光を照射し、その受光量を基準光量Ｉ０とし、画素検出手段１７３は、この基準光量Ｉ０に基づいて反射率比を算出した。これに対して、例えば表面で一部光を吸収し、完全拡散反射とはならない基準校正板等を用いてもよい。この場合、画素検出手段１７３は、反射率比が１よりも小さい所定値以下であるか否かを判定することで、異常画素であるか否かを判断できる。
【００８４】
波長可変干渉フィルター５は、電圧印加により反射膜５４，５５間のギャップ寸法を変動させる静電アクチュエーター５６を備える構成としたが、これに限定されない。
例えば、固定電極５６１の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極５６２の代わりに第二誘電コイルまたは永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
更に、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。
【００８５】
また、上記各実施形態では、ファブリーペローエタロンとして、固定基板５１及び可動基板５２が互いに対向する状態で接合され、固定基板５１に固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２に可動反射膜５５が設けられる波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限らない。
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、分光素子として、例えばＡＯＴＦやＬＣＴＦが用いられてもよい。ただし、この場合、分光カメラ（分光分析装置１０，１０Ａ，１０Ｂ）の小型化が困難になる可能性もあるため、ファブリーペローエタロンを用いることが好ましい。
【００８６】
さらに、上記各実施形態では、反射膜５４，５５間のギャップＧ１を変更することで、透過波長を変更可能な波長可変干渉フィルター５を例示したがこれに限定されない。例えば、波長固定側の干渉フィルター（ファブリーペローエタロン）であってもよい。この場合、干渉フィルターの反射膜間のギャップに応じた特定波長の分光画像において、異常画素の光量を適切に補正することができる。
【００８７】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。
【符号の説明】
【００８８】
５，５Ａ，５Ｂ…波長可変干渉フィルター、１０，１０Ａ，１０Ｂ…分光分析装置、１０２…撮像モジュール、１３…ディスプレイ、１５…制御部、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、１２１，１２１Ａ，１２１Ｂ…光入射部、１２２，１２２Ｃ，１２２Ｄ…光源部、１２２Ａ…第一光源、１２２Ｂ…第二光源、１２２Ａ１，１２２Ｂ１，１２２Ｃ１，１２２Ｄ１…発光体、１２２Ａ２，１２２Ｂ２，１２２Ｃ２，１２２Ｄ２…レンズ、１２２Ｃ３…レンズ角度変更部、１２３，１２３Ａ，１２３Ｂ…撮像部、１２４…制御基板、１７１…光源制御手段、１７２…モジュール制御手段、１７３…画素検出手段、１７４…光量補正手段、Ｘ…撮像対象、Ｐ１λ…第一分光画像、Ｐ２λ…第二分光画像。
【図１】
2014163721.tif 000003
【図２】
2014163721.tif 000004
【図３】
2014163721.tif 000005
【図４】
2014163721.tif 000006
【図５】
2014163721.tif 000007
【図６】
2014163721.tif 000008
【図７】
2014163721.tif 000009
【図８】
2014163721.tif 000010
【図９】
2014163721.tif 000011
【図１０】
2014163721.tif 000012
【図１１】
2014163721.tif 000013
【図１２】
2014163721.tif 000014
【図１３】
2014163721.tif 000015
【図１４】
2014163721.tif 000016
【図１５】
2014163721.tif 000017