(57)【要約】【課題】平面鏡の配置の自由度を高めることができ、装置の小型化や空間分解能の向上を図ることができる光学特性測定装置を提供すること。【解決手段】本発明の光学特性測定装置は、同一の焦点Ｐを有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面Ｒ１，Ｒ２に、接平面として接して配置された複数の平面鏡２１，２２からなる平面鏡群２と、平面鏡群２に光を照射する照射手段３と、平面鏡群２の画像を取得する撮像手段４を備え、焦点Ｐに測定対象物Ｓを配置して照射手段３による光の照射及び撮像手段４による撮像を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、
前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、
前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、
前記焦点に測定対象物を配置して前記照射手段による光の照射及び前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置。
【請求項２】
前記二次曲面は、放物面又は楕円面である請求項１記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記照射手段は、照射する平面鏡群の部分を異ならせて照射することにより、測定対象物の測定領域を相異なる方向から照明可能になされており、
前記撮像手段は、前記測定領域を相異なる方向から観察した複数の画像を同時に取得可能になされている、請求項１又は２記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記照射手段又は撮像手段において、照射光又は画像を拡大、縮小するための手段を備えた、請求項１〜３の何れか１項記載の光学特性測定装置
【請求項５】
測定対象物の光反射特性の空間分布を取得する装置である、請求項１〜４の何れか１項記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
測定対象物の光吸収特性、発光特性又は光散乱特性の空間分布を取得する装置である、請求項１〜４の何れか１項記載の光学特性測定装置。
【請求項７】
同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる第１の平面鏡群と、
前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、
前記平面鏡群で反射されて測定対象物に照射され、該測定対象物を透過した光を反射させる第２の平面鏡群と、
前記第２の平面鏡群の画像を取得する撮像手段とを備え、
前記第２の平面鏡群も、同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に接平面として接して配置された複数の平面鏡からなり、
測定対象物の光透過特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置。
【請求項８】
前記二次曲面は、放物面又は楕円面である請求項７記載の光学特性測定装置。
【請求項９】
同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、
前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、
前記焦点に測定対象物を配置して前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置であって、
測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置。
【請求項１０】
前記二次曲面は、放物面又は楕円面である請求項９記載の光学特性測定装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れか１項記載の光学特性測定装置を用いた、測定対象物の光反射特性、光吸収特性、光散乱特性、光透過特性、又は発光特性の空間分布を測定する方法。
【請求項１２】
測定対象物が皮膚である、請求項１１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物品の光学特性は物品の見え方に影響する。物品の光学特性を表現する方法として、物品の反射特性を計測し、その結果を、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ；Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）や双方向テクスチャ関数（ＢＴＦ；Ｂｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｘｔｕｒｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）等の光学特性を示す関数で表現することが行われている。求めた関数は、例えば、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）の画像に、現物と同様の光沢や質感を再現するために使用される。
ＢＲＤＦを求める手法として、特許文献１には、放物面状の鏡を利用したＢＲＤＦの高速測定方法、非特許文献１には、楕円面状の鏡を利用したＢＲＤＦの高速測定方法が記載されている。
また、非特許文献２には、楕円面上に平面鏡群を配置し、仮想的に楕円面の一方の焦点から出射した光を平面鏡で反射させて他方の焦点に配置した測定対象物に照射するとともに、平面鏡群に写り込んだ測定対象物の複数の像をカメラで一度に撮像する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２００７−５０８５３２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】”Ｒａｐｉｄ  ＢＲＤＦ  Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ  ｕｓｉｎｇ  ａｎ  Ｅｌｌｉｐｓｏｉｄａｌ  Ｍｉｒｒｏｒ  ａｎｄ  ａ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ”，  Ｙ．Ｍｕｋａｉｇａｗａ，  Ｋ．Ｓｕｍｉｎｏ，  Ｙ．Ｙａｇｉ，  ＩＰＳＪ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ｖｉｓｉｏｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  Ｖｏｌ．１，  ｐｐ．２１−３２，  Ｊａｎ．２００９．
【非特許文献２】「多面体鏡を用いた８次元リフレクタンスフィールドの計測とコンピュテーショナルフォトグラフィへの応用」  田川聖一，向川康博，松下康之，八木康史，情処研報  ＣＶＩＭ  １７４−１１，  Ｎｏｖ．  ２０１０．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１及び非特許文献１に記載の技術は、測定対象物の表面の１点に光を照射したときの反射光からＢＲＤＦを求めるため、物品の表面が均質な場合の反射特性の把握に適している。しかし、例えば、人の皮膚などの、表面の構造に異方性や不均一性を有する測定対象物の反射特性を把握するには、反射特性の空間分布（ｓｐａｔｉａｌｌｙ  ｖａｒｙｉｎｇ  ＢＲＤＦ  （ｓｖＢＲＤＦ）等）を計測することが望まれる。特許文献１又は非特許文献１の技術で、反射特性の空間分布を計測するためには、測定対象物上の光を照射する点の位置を変更して測定を繰り返す必要があり、時間がかかる。
他方、非特許文献２の技術によれば、短時間に反射特性の空間分布を測定し得るが、複数の平面鏡を一つの楕円面上に配置しているため、同程度の角度間隔で測定領域を観察できるよう複数の平面鏡を配置した場合に、平面鏡の組み合わせによっては、測定領域が映る場所が空間的に離れてしまう。その結果として、カメラの画像中での測定対象物部分が小さくなり、画素数が無駄に使われたり、高い空間分解能が得られないといった改善点がある。また、平面鏡群が大型化してしまうという課題もある。
【０００６】
本発明の課題は、上記した従来技術の有する一又は複数の課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、同一の焦点を有し形状の異なる、複数の同一種の二次曲面に接平面として接して配置された平面鏡群と、前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、前記焦点に測定対象物を配置して前記照射手段による光の照射及び前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置を提供するものである。
この光学特性測定装置は、例えば、測定対象物の光反射特性の空間分布を取得する装置として好ましく用いられ、また、測定対象物の光吸収又は光散乱特性の空間分布を取得する装置としても好ましく用いられる。
【０００８】
また、本発明は、同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、前記平面鏡群で反射されて測定対象物に照射され、該測定対象物を透過した光を反射させる第２の平面鏡群と、前記第２の平面鏡群の画像を取得する撮像手段とを備え、前記第２の平面鏡群も、同一の焦点を有し形状の異なる、複数の同一種の二次曲面に接平面として接して配置された複数の平面鏡からなり、測定対象物の光透過特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、前記焦点に測定対象物を配置して前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置であって、測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の光学特性測定装置によれば、平面鏡の配置の自由度を高めることができ、装置の小型化や空間分解能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本発明の光学特性測定装置の一実施形態を示す模式図であり、（ａ）には測定対象物を照明する光の光路、（ｂ）には照明された測定対象物からの反射光が撮像手段に受光される迄の光路が示されている。
【図２】図２は、本発明の光学特性測定装置の他の実施形態の説明図である。
【図３】図３は、本発明の光学特性測定装置が、測定対象物の光透過特性の空間分布を取得する装置である場合の装置構成や光路等を示す模式図である。
【図４】図４は、本発明の光学特性測定装置が、測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置である場合の装置構成や光路等を示す模式図である。
【図５】図５は、比較例における平面鏡の配置を示す図である。
【図６】図６は、実施例における平面鏡の配置を示す図である。
【図７】図７は、実施例において、測定対象物として用いた試料を示す写真である。
【図８】図８は、実施例における実験の概要を示す説明図である。
【図９】図９は、実施例における実験で得た、照明された試料を複数の方向から観察した画像を含む画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の光学特性測定装置を、その好ましい実施形態に基づいて説明する。
本実施形態の光学特性測定装置（以下、単に測定装置ともいう）１は、図１に示すように、測定対象物Ｓの光反射特性を測定する装置であり、測定する反射特性は、例えば、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）等の公知の関数で表される。ＢＲＤＦは、ある方向から光を照射したときにどの向きにどの程度光が反射するかを表す関数であり、一般には光の入射方向、出射方向に依存する関数である。
【００１３】
本実施形態の測定装置１は、図１に示すように、同一の焦点Ｐを有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面Ｒ１，Ｒ２に接平面として接して配置された複数の平面鏡２１，２２からなる平面鏡群２と、平面鏡群２に光３１を照射する照射手段３と、平面鏡群２の画像を取得する撮像手段４とを備えており、焦点Ｐに測定対象物Ｓを配置して照射手段３による光の照射及び撮像手段４による撮像を行う。二次曲面について「同一種」とは、二次曲面が放物面である場合には、放物面どうしを組み合わせ、二次曲面が楕円面である場合には、楕円面どうしを組み合わせることを意味する。
【００１４】
本実施形態の測定装置１について、より具体的に説明すると、平面鏡群２は、それぞれ放物面である複数の曲面Ｒ１，Ｒ２上に接平面として接する形で配置されている。曲面Ｒ１，Ｒ２は、何れも仮想の曲面であり、各曲面Ｒ１，Ｒ２上に配置された個々の平面鏡２１，２２は、アクリル製の支柱等の図示しない支持体に支持された状態で３次元の空間に配置されている。個々の平面鏡２１，２２は、それぞれの中心点が、放物面である曲面Ｒ１又はＲ２上に位置するように配置されており、また、それぞれの垂直線は、その平面鏡２１（２２）が配置された曲面Ｒ１（Ｒ２）の法線方向と一致している。複数の曲面Ｒ１，Ｒ２のうちの一つを実在させる一方、他の曲面を仮想の曲面とし、一端を実在する曲面に固定した支持具に支持させた平面鏡を他の仮想の曲面上に配することもできる。
【００１５】
放物面である複数の曲面Ｒ１，Ｒ２は、共通する同一の焦点Ｐを有している。焦点Ｐを有する放物面は、放物線をその対称軸を中心に回転させて得られ、その焦点Ｐとは、回転軸（放物線の対称軸）である中心軸に平行な複数本の光線を放物面に照射したときに、該放物面で反射した複数本の光線が集まる点である。例えば、図１に示すように、放物面は、放物面の水平方向に延びる中心軸をＺ軸、それに直交する軸をＸ軸及びＹ軸（鉛直方向をＸ軸）としたＸＹＺカーテシアン座標系を想定したときに、ｚ＝｛（ｘ2＋ｙ2）／4ｐ｝で表わされ、その放物面の焦点Ｐの位置は、(x, y, z)=(0, 0, p)で示される。但し、本発明の複数の曲面は、ＸＹＺ座標で示したときの焦点Ｐが完全に一致するものに限られず、一方の曲面の焦点と他方の曲面の焦点とが、測定に求められる位置決定精度の範囲で一致していれば、両曲面の焦点が同一と判断する。具体的には、両焦点間の距離が５ｍｍ以内であることが望ましく、１ｍｍ以内であることがより望ましい。
【００１６】
照射手段３は、図１（ａ）に示すように、平面鏡群２に含まれる少なくとも一つの平面鏡２１又は２２に光３１を照射可能である。より具体的には、照射手段３は、光源３２と、光源３２から出射された光３１ａを透過させて直進させるビームスプリッタ３３と、拡大・縮小装置３４とを有しており、拡大・縮小装置３４を経た光である光３１を、少なくとも一つの平面鏡２１又は２２に対して照射する。照射光は好ましくは平行光であり、照射は好ましくは面に対して行う。
光源３２としては、例えば、発光ダイオード(ＬＥＤ)光源にファイバーコリメーターを接続して光を照射可能としたもの等を用いることができる。ＬＥＤ光源としては、光ファイバー、ＬＥＤ素子、駆動回路及び電源が一体化された市販のもの等を用いることができる。光源３２から照射させる光は、単色光であっても連続光であっても良いし、紫外光、可視光又は赤外光等であっても良い。
拡大・縮小装置３４は、光線の幅や直径、鏡に映った像等を拡大又は縮小するもので、例えば市販のズームレンズのような、各種公知のものを用いることができる。
【００１７】
また、照明手段３は、光３１を照射する平面鏡群２の部分、あるいは光３１を照射する平面鏡２１又は２２を適宜に変更し得るものが好ましい。本実施形態の測定装置における照明手段３は、光源３２が、アクチュエータ等により駆動される可動ステージ３５に固定されており、制御装置５により可動ステージ３５を駆動させることで、光３１を照射する平面鏡２１又は２２を適宜に変更可能である。可動ステージ３５としては、平面内の互いに直交する２軸方向に移動可能な市販のＸＹ軸ステージ等を用いることができる。
また可動ステージ３５に固定した光源３２を移動させて光を照射する平面鏡や平面鏡群の部位を変更するのに代えて、他の照射部位の切換方法を用いることもできる。例えば、光を照射し得る複数の光源３２を複数設け、使用する光源３２を切り替えることによって、光を照射する平面鏡２１又は２２を順次変更するようにすることもできる。また、照射領域内の位置によって照射光強度が異なるパターン照明を用いて、平面鏡ごとに照射する光の強度を異ならせ、パターンを順次変更することで、照射する平面鏡を切り替えることもできる。
【００１８】
本実施形態の測定装置１は、制御装置５及び画像処理装置６を備えている。制御装置５は、キーボードやタッチパネル等の入力装置（図示略）やモニターやプリンタ等の出力装置（図示略）を備えた公知のパーソナルコンピュータ７に、ＯＳ及び測定プログラムをインストールしてあり、入力装置から指令を入力することで、光３１を照射させる範囲や平面鏡２１又は２２を選択することができる。測定プログラムは、パーソナルコンピュータ７を制御装置５として機能させるものである。測定プログラムには、例えば、平面鏡群２の全範囲を所定の順序で複数回に分けて照射するプログラムを含ませ、そのプログラムに従って、平面鏡群２の相異なる部分を順次照射させるようにすることができる。
【００１９】
光学特性を測定する測定対象物は、前述した複数の曲面Ｒ１，Ｒ２に共通する同一の焦点Ｐに配置する。焦点Ｐ付近には、測定対象物Ｓの位置を、焦点Ｐに精度良く合わせることができるように、測定対象物Ｓの昇降機構付きの支持台８が配置されていることが好ましい。支持台８としては、市販の手動又は自動の移動ステージ等を用いることもできる。
但し、測定装置１における、測定対象物を配置する部位（以下、測定対象物配置部ともいう）は、支持台８や他の物等が配置されていない空間や領域であっても良い。即ち、測定対象物の光学特性を測定すべき領域（測定領域）を、焦点Ｐに配置することができれば良い。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、照明手段３によって光３１が平面鏡群２に照射されると、光３１が照射された平面鏡２１又は２２で反射し、特定の角度から入射さされる光によって、測定対象物Ｓが照明される。測定対象物Ｓは、上面の全範囲が照明されても良いし、ある程度の面積を有する所定の範囲が照明されても良い。このようにして測定対象物Ｓが照明されると、図１（ｂ）に示すように、測定対象物Ｓの照明された部位から様々な方向に反射光４１が出射され、その反射光４１は、焦点Ｐを中心とする様々な方向に配置された平面鏡２１又は２２に更に反射した後、拡大・縮小装置３４を通り、更にビームスプリッタ３３に反射されて、撮像手段４の撮像素子に受光される。但し、本装置においては、照明手段３と撮像手段４の位置を入れ替えても良い。
【００２１】
撮像手段４は、平面鏡群２の全部又は一部の画像を取得するものであり、例えば、上述のようにして、平面鏡群２を構成する複数の平面鏡の画像、好ましくは総ての平面鏡の画像を撮像できるものである。複数の平面鏡の画像を同時に取得することにより、測定対象物Ｓの所定の大きさの領域を相異なる方向から観察した複数の画像を同時に取得することができる。照射を面に対して行なう好ましい形態では、面の画像を取得することができる。
また、撮像手段４は、複数の画像をそれぞれ充分な空間分解能を持って撮像できるものが好ましい。また、撮像手段４は、露出を変えて撮像できることが好ましい。また、撮像手段４は、静止画を撮像できるものでも動画を撮像できるものでも良く、更に静止画及び動画のいずれも撮像できるものが好ましい。また、撮像手段４は、撮像した画像を画像データ（電子データ）として画像処理装置６へ取り込むことの容易な、電荷結合素子（ＣＣＤ）や相補型金属酸化物膜半導体（ＣＭＯＳ）素子を備えたカメラやビデオカメラが好ましい。
【００２２】
上述した測定装置１を用いて測定対象物Ｓの光反射特性を測定するには、例えば、図１（ａ）に示すように、照射手段３により、平行光３１を、平面鏡群２の一部の平面鏡２１又は２２に照射して、測定対象物Ｓの表面の所定の広さを有する領域を特定方向から照明し、その照明された領域の画像がそれぞれ写り込んだ複数の平面鏡２１，２２の画像を、撮像手段４により撮像し、その画像を画像データ（電子データ）として画像処理装置６へと取り込む。
画像処理装置６としては、前述したパーソナルコンピュータ７に、前述した測定プログラムとともに画像処理プログラムをインストールしたもの等を用いることができる。測定プログラムは、前述したように、パーソナルコンピュータ７を制御装置５として機能させるものである。画像処理プログラムは、パーソナルコンピュータ７を画像処理装置６として機能させるものである。
測定プログラムにより制御されて実行される測定手順の一例においては、照射手段３により、平面鏡群に対して、光３１が、照射する平面鏡群の部分を異ならせて複数回照射され、そのそれぞれの照明条件において、撮像手段４により、測定対象物Ｓの照明された領域（測定領域）が写り込んだ複数の平面鏡を含む平面鏡群の画像が撮像される。この平面鏡群の画像には、測定対象物Ｓの照明された領域（測定領域）を相異なる方向から観察した複数の画像が含まれる。
【００２３】
画像処理装置６は、撮像手段４により取得された画像に所定の処理を行う。例えば、測定対象物Ｓの光反射特性として、ＢＲＤＦやＢＲＤＦの空間分布を測定する。ＢＲＤＦやＢＲＤＦの空間分布を求めるには、例えば、測定対象物を相異なる方向から観察した複数の画像について、相互に対応する位置を検出し、その検知した対応位置の光の強度を比較し、公知の手法によりＢＲＤＦやＢＲＤＦの空間分布を求める。
【００２４】
なお、本発明の光学特性測定装置は、ＢＲＤＦやＢＲＤＦの空間分布の算出を行わずに、単に、測定対象物を相異なる方向から観察した複数の画像を、パーソナルコンピュータ７が備える、ハードディスクやソリッドステートドライブ（ＳＳＤ）等の記憶装置に蓄積するだけのものや、そのような画像を単に出力装置に出力するだけのものであっても良い。
【００２５】
本実施形態の測定装置１によれば、異なる放物面Ｒ１，Ｒ２上に配置した平面鏡２１，２２によって、測定対象物の表面を相異なる方向から観察した複数の画像を取得するため、単一の放物面のみに平面鏡を配置した場合に比して、平面鏡の配置の自由度が高く、平面鏡を３次元空間に密に配置することができる。そのため、装置の小型化が可能である。
また、相異なる方向から観察した複数の画像を、相互間の距離を短くして効率よく一枚の画像に取り込むことができる。そのため、カメラの画素数の無駄を減らして効率よく活用することができ、高い空間分解能を得ること等が可能である。
また、撮像手段４により取得される画像は、例えば、一枚の静止画内に複数の平面鏡が写り込んでいるものであり、その複数の平面鏡には、照明された測定対象物のある程度の広さを有する測定領域を相異なる方向から観察した画像が含まれている。
従って、測定領域の複数の点における光学特性を示す関数（ＢＲＤＦ等）を求めることも容易となり、更にＢＲＤＦの空間分布を求めることも容易となる。
【００２６】
本発明の光学特性測定装置は、測定対象物の光学特性を測定可能な測定領域の大きさが１ｍｍ2以上であることが好ましい。例えば、上述した実施形態の測定装置１においては、光３１を照射できるとともに複数の平面鏡に写り込んだ画像、即ち測定対象物を異なる方向から観察した複数の画像を同時に取り込める測定対象物の測定可能な領域（測定領域）の面積が、１ｍｍ2以上であることが好ましく、２５ｍｍ2以上であることがより好ましく、１ｍｍ2〜３００ｃｍ2であることが更に好ましい。
【００２７】
本発明の光学特性測定装置において、平面鏡群の複数の平面鏡を配置する曲面（放物面や楕円面等）の数は、２面以上であれば良く、より好ましくは取得する図８中のθの数以上である。上限は、平面鏡の枚数の半数である。
また、平面鏡群は、複数枚の平面鏡が配置された曲面の数が２面以上あることが好ましい。
本発明の光学特性測定装置における平面鏡群は、図８中の角度φが相異なる平面鏡を３以上含むことが好ましく、７以上含むことがより好ましく、１７以上含むことがより好ましく、３５以上含むことがより好ましい。また、本発明の光学特性測定装置における平面鏡群は、図８中の角度φ及び角度θの一方または両方が相異なる平面鏡を３以上含むことが好ましく、２１以上含むことがより好ましく、１３６以上含むことがより好ましく、５９５以上含むことが更に好ましい。
【００２８】
本発明は、上述した実施形態に制限されない。
例えば、平面鏡群を複数の放物面上に配置するのに代えて、平面鏡群を、測定対象物を配置可能な同一の焦点を有する他の曲面上に配置しても良い。例えば、図２に示すように、平面鏡群２を同一の焦点Ｐ１，Ｐ２を有する楕円面Ｒ１’，Ｒ２’上に配置しても良い。楕円面の場合、一方の焦点Ｐ１に測定対象物Ｓを配置し、他方の焦点Ｐ２から光３１を照射する。そして、照射された測定対象物Ｓの画像が写り込んだ複数の平面鏡の画像を、他方の焦点Ｐ２に配置した撮像手段（図示せず）で撮像する。光３１を照射する光源及び撮像手段（共に図示せず）は、焦点Ｐ２に配置した反射鏡を介して照射及び撮像を行うものであっても良い。
複数の楕円面上に複数の平面鏡を配置することで、単一の楕円面上に平面鏡を配置した場合に比して平面鏡の配置の自由度が高まり、装置の小型化が可能である。
光の照射手段は複数の放物面上に配置された平面鏡群の任意の平面鏡に光を照射できれば良く、一つの光源の光照射角度を平面鏡の位置に合わせて移動できるものでも良く、又は各平面鏡の位置に合わせて複数の光源を備えていても良い。
また、光透過性の空間分布を測定する場合は、後述する第２平面鏡群を設ければよい。
平面鏡の画像は平面鏡と他方の焦点Ｐ２の間にビームスプリッタを設けることにより、他方の焦点Ｐ２とは異なる位置にて撮像することができる。撮像した画像は前述の方法と同様に、処理、解析等を行うことが可能である。
【００２９】
また、本発明の光学特性測定装置は、測定対象物の光反射特性を取得するのに代えて、（１）測定対象物の光吸収又は光散乱特性の空間分布を取得する装置、（２）測定対象物の光透過性の空間分布を取得する装置として使用する装置、又は（３）測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置として使用することもできる。
【００３０】
例えば、上述した実施形態の測定装置１は、測定対象物の光吸収特性,
光散乱特性又は光照射による励起に伴う発光特性の空間分布を測定する装置として用いることもできる。
上述した測定装置１を用いて測定対象物Ｓの光吸収性又は光散乱特性の空間分布を取得する場合は、上記の光反射特性を測定する場合と同様にして、照射、撮像、画像処理を行い、測定対象物を相異なる方向から観察した複数の画像を取得し、それらの画像の相互に対応する位置を検出し、その検知した対応位置の光の強度、スペクトル等の光学特性を比較する。この結果を、標準拡散板のような標準試料を測定した場合の結果又は照射した光と比較し、公知の手法により光吸収性又は光散乱特性の空間分布を求める。
【００３１】
図３は、測定対象物の光透過性の空間分布を取得する装置として用いられる光学特性測定装置の一例を示す模式図である。
図３に示す測定装置１Ａは、同一の焦点Ｐを有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面Ｒ１，Ｒ２に、接平面として接して配置された複数の平面鏡２３からなる平面鏡群２Ａと、平面鏡群２Ａに光３１を照射する照射手段と、平面鏡群２Ａで反射されて測定対象物Ｓに照射され、該測定対象物Ｓを透過した光を反射させる第２の平面鏡群２Ｂと、第２の平面鏡群２Ｂの画像を取得する撮像手段４とを備えている。第２の平面鏡群２Ｂも、同一の焦点Ｐ’を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面Ｒ４，Ｒ５に接平面として接して配置された複数の平面鏡２４からなる。平面鏡群２Ａ、照射手段及び撮像手段４としては、上述した測定装置１におけるのと同様のものを用いることができる。第２の平面鏡群２Ｂは、測定対象物Ｓを透過した光が入射され易い位置に配し、平面鏡２４で反射した光が、撮像手段４に向かうように配置する。
図３に示す測定装置１Ａを用いて、光透過性の空間分布を測定するには、上述した光反射特性の測定（評価）と同様にして、照射、撮像、画像処理を行い、測定対象物を光照射面とは反対の裏面側から観察した複数の画像を取得し、それらの画像の相互に対応する位置を検出し、その検知した対応位置の光の強度を比較する。この結果を用いて、公知の手法により光透過性の空間分布を求める。なお、測定対象物の測定部位には支持台が存在しないか、または存在する場合は,
測定対象物を透過した光が吸収されない物性であることが好ましい。
【００３２】
図４は、測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置として用いられる光学特性測定装置の一例を示す模式図である。
図４に示す測定装置１Ｂは、光照射による励起が不要な場合は照射手段を持たない以外は、上述した測定装置１と同様の構成を有する。
図４に示す測定装置１Ｂを用いて測定対象物Ｓの発光特性の空間分布を取得するには、発光性能を有する測定対象物Ｓを、複数の二次曲面Ｒ１，Ｒ２の焦点Ｐの位置に配し、光励起が不要な場合は照射手段による光の照射を行わない以外は、測定装置１を用いた上記の光反射特性の測定（評価）と同様にして、撮像、画像処理を行う。そして、測定対象物を相異なる方向から観察した複数の画像を取得し、それらの画像の相互に対応する位置を検出し、その検知した対応位置の光の強度又はスペクトル等の光学特性を比較する。そして、この結果を用いて、公知の手法により発光特性の空間分布を求める。発光性能を有する測定対象物Ｓとしては、指向性を有する光源等が挙げられる。なお、発光性能は、化学的刺激（試薬や酵素の基質の反応や燃焼等）、物理的刺激（光、機械力、熱、電場、磁場等）等の発光させる何らかの摂動を与えたときのみ発光するものであっても良い。
上述した測定装置１，１Ａ，１Ｂにおける拡大・縮小装置３４は省略可能である。
【００３３】
前述した本発明の実施形態に関し、更に以下の付記（光学特性測定装置）を開示する。
＜１＞同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、
前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、
前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、
前記焦点に測定対象物を配置して前記照射手段による光の照射及び前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置。
＜２＞前記二次曲面は、放物面又は楕円面である＜１＞記載の光学特性測定装置。
＜３＞前記照射手段は、照射する平面鏡群の部分を異ならせて照射することにより、測定対象物の測定領域を相異なる方向から照明可能になされており、
前記撮像手段は、前記測定領域を相異なる方向から観察した複数の画像を同時に取得可能になされている、＜１＞又は＜２＞に記載の光学特性測定装置。
＜４＞前記照射手段又は撮像手段において、照射光又は画像を拡大、縮小するための手段を備えた、＜１＞〜＜３＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜５＞光が平行光である＜１＞〜＜４＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜６＞光の照射が測定対象物の面に対して行われる、＜１＞〜＜５＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜７＞面の面積が、１ｍｍ2以上３００ｃｍ2以下である、＜６＞に記載の光学特性測定装置。
＜８＞平面鏡数が３以上、好ましくは２１以上、好ましくは１３６以上、好ましくは５９５以上であり、好ましくは１０００以下である＜１＞〜＜７＞の何れか１に記載の光学測定装置。
＜９＞測定対象物の光反射特性の空間分布を取得する装置である、＜１＞〜＜８＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜１０＞測定対象物の光吸収特性又は光散乱特性の空間分布を取得する装置である、＜１＞〜＜８＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
【００３４】
＜１１＞測定対象物に光を照射、励起し、測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置である、＜１＞〜＜８＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜１２＞同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる第１の平面鏡群と、
前記平面鏡群に光を照射する照射手段と、
前記平面鏡群で反射されて測定対象物に照射され、該測定対象物を透過した光を反射させる第２の平面鏡群と、
前記第２の平面鏡群の画像を取得する撮像手段とを備え、
前記第２の平面鏡群も、同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に接平面として接して配置された複数の平面鏡からなり、
測定対象物の光透過特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置。
＜１３＞前記二次曲面は、放物面又は楕円面である＜１２＞記載の光学特性測定装置。
＜１４＞前記照射手段は、照射する平面鏡群の部分を異ならせて照射することにより、測定対象物の測定領域を相異なる方向から照明可能になされており、
前記撮像手段は、前記測定領域を相異なる方向から観察した複数の画像を同時に取得可能になされている、＜１２＞又は＜１３＞に記載の光学特性測定装置。
＜１５＞前記照射手段又は撮像手段において、照射光又は画像を拡大、縮小するための手段を備えた、＜１２＞〜＜１４＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜１６＞光が平行光である＜１２＞〜＜１５＞の何れか１に記載の光学特性測定装置。
＜１７＞光の照射が測定対象物の面に対して行われる、＜１２＞〜＜１６＞の何れか１に記載の光学特性装置。
＜１８＞面の面積が、１ｍｍ2以上３００ｃｍ2以下である、＜１７＞に記載の光学特性装置。
＜１９＞第１平面鏡群又は第２平面鏡群のそれぞれの平面鏡の数が３以上、好ましくは２１以上、好ましくは１３６以上、好ましくは５９５以上であり、好ましくは１０００以下である＜１２＞〜＜１８＞の何れか１に記載の光学測定装置。
＜２０＞同一の焦点を有し形状の異なる複数の同一種の二次曲面に、接平面として接して配置された複数の平面鏡からなる平面鏡群と、
前記平面鏡群の画像を取得する撮像手段を備え、
前記焦点に測定対象物を配置して前記撮像手段による撮像を行う光学特性測定装置であって、
測定対象物の発光特性の空間分布を取得する装置である光学特性測定装置。
【００３５】
＜２１＞前記二次曲面は、放物面又は楕円面である＜２０＞記載の光学特性測定装置。
＜２２＞測定対象物の面の発光特性の空間分布を取得する、＜２０＞又は＜２１＞に記載の光学特性測定装置。
＜２３＞面の面積が、１ｍｍ2以上３００ｃｍ2以下である、＜２２＞に記載の光学特性装置。
＜２４＞平面鏡の数が３以上、好ましくは２１以上、好ましくは１３６以上、好ましくは５９５以上である、好ましくは１０００以下である＜２０＞〜＜２３＞の何れか１に記載の光学測定装置。
＜２５＞＜１＞〜＜２４＞いずれか１に記載の光学特性測定装置を用いた、測定対象物の光反射特性、光吸収、光散乱特性、光透過特性、又は発光特性の空間分布を測定する方法。
＜２６＞測定対象物が皮膚である、＜２５＞記載の方法。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明を実施例を用いて更に説明するが、本発明は以下の実施例によって何ら制限されるものではない。
実施例については、複数の平面鏡を複数の放物面上に配置し、比較例については、複数の平面鏡を単一の放物面上に配置して、光反射特性の測定を行った。
平面鏡のサイズ及び形状は、一辺１２ｍｍの正方形領域に光照射・観察を行えるよう設計した。
図５は、実施例における平面鏡の配置、図６は、比較例における平面鏡の配置を示した。
図６は、下記式（１）で表される単一の放物面に３枚の平面鏡の総てを配置した例である。図５は、図６に示す３枚の平面鏡のうちの観察側平面鏡Ｂ及び照射側平面鏡を、下記式（１）で表される単一の放物面上に配置する一方、観察側平面鏡Ａを下記式（２）で表される放物面上に配置した例である。
【数１】
2014211322.tif 000003
【数２】
2014211322.tif 000004
式（１）及び（２）中、ｘ，ｙ，ｚは、放物面の中心軸をZ軸、Z軸に直交し且つ鉛直方向に延びる軸をＸ軸、Ｚ軸に直交し且つ水平方向に延びる軸をＹ軸とするＸＹＺカーテシアン座標上の点（単位ｍｍ）を表したものである。
図５及び図６に記載した「φ」及び「θ」の値は、２つの放物面に共通する焦点に配置した試料への、各平面鏡からの光の入射角度又は各平面鏡への光の出射角度を示す（図８参照）。
また、図５及び図６のそれぞれにおいて、横軸および縦軸は、試料中心を０とし、単位をｍｍとしたときの位置である。
【００３７】
図６に示す比較例の配置の場合には、観察に用いた２枚の平面鏡の画像取得には４８ｍｍ×５５ｍｍの領域を撮影する必要がある一方、図５に示す実施例の配置の場合には、観察側平面鏡Ｂに観察側平面鏡を近づけることができる。そのため、実施例の場合は、単一の放物面を用いた比較例の場合に比べて装置の小型化が可能である。また、実施例の場合、２枚の平面鏡の画像取得には２０ｍｍ×３２ｍｍの領域を撮影すればよい。このため、同一の画素数のカメラを用いて撮影した場合には、単一の放物面を用いた場合に比べて複数の放物面を用いた場合の方が、平面鏡に映った試料の像に割り当てられるピクセル数が多く、より高分解能で観察可能となる。画像取得に際して拡大・縮小光学系を用いる場合も、拡大・縮小倍率が小さくて済む。
【００３８】
また、実施例の平面鏡群の配置においては、多数の平面鏡を配置することで多くの角度から照射・観察が可能である。以下に、実施例の装置を用いて、測定対象物の試料（サンプル）に、１つの角度から照射を行い、２つの角度から観察を行なった結果を示す。
具体的には、アクリルで作製した支柱に、市販のアルミ平面鏡を貼り付けることにより、３次元的に配置した。試料としては、１辺１０ｍｍ（１０ｍｍ角）の正方形状に切り出したアルミ箔及び紙やすり（図７参照）を用い、試料の中心が放物面の焦点位置と一致するよう配置した。
図８は、実験の概要を示す説明図である。試料の照明は、ＬＥＤファイバー光源にファイバーコリメーターを接続し、平行光を図中の照射側平面鏡に入射することで、特定の角度から光を試料に照射した。また、その照射条件において、２枚の平面鏡に映った画像を、カメラを用いて同一方向から撮影することにより、２つの角度から試料を見込んだ画像を同時に取得した。
【００３９】
図９に、実際に取得した画像を示した。図９（ａ）に示すように、アルミ箔を観察した場合には、試料表面全体にわたって、正反射方向（φ＝０°）方向への反射が、それ以外の角度（φ＝３０°）に比べて著しく強かった。本結果は、試料上の位置によらず、正反射方向に向かう反射光が、それ以外の角度に向かう反射光に比べて強いことを示している。一方、図９（ｂ）に示すように、紙やすりを観察した場合には、特定の角度に強く光を反射する領域が、試料表面に点在していた。この明るい領域の場所は、二つの観察角度（φ＝０°，３０°）で異なった。本結果は、試料上の位置によって、光を強く反射する方向が異なることを示している。
以上の結果より、本装置を用いて試料の光反射特性の空間分布を取得できることが示された。
【符号の説明】
【００４０】
１  光学特性測定装置
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３  放物面（焦点を有する曲面）
Ｒ１’，Ｒ２’  楕円面（焦点を有する曲面）
２  平面鏡群
２１，２２，２３  平面鏡
２Ｂ  第２の平面鏡群
２４  第２の平面鏡群を構成する平面鏡
３  照射手段
３１  平行光（光）
３２  光源
３３  ビームスプリッタ
４  撮像手段
４１  反射光
５  制御装置
６  画像処理装置
７  パーソナルコンピュータ
８  支持台
Ｐ  放物面の焦点
Ｐ１，Ｐ２  楕円面の焦点
【図１】
2014211322.tif 000005
【図２】
2014211322.tif 000006
【図３】
2014211322.tif 000007
【図４】
2014211322.tif 000008
【図５】
2014211322.tif 000009
【図６】
2014211322.tif 000010
【図７】
2014211322.tif 000011
【図８】
2014211322.tif 000012
【図９】
2014211322.tif 000013