(57)【要約】【課題】非直交性モニタリング技術を更なる領域に応用する。【解決手段】システム又はプロセスにおける可変的測定量の非直交性モニタリングのための装置であって、限られたスペクトル幅及び非直交性のスペクトル出力を有する少なくとも３つのソースを定義する手段と、可変的測定量に応じてソースの出力を変調するようにされた変調手段と、測定領域において非直交性の感度を有し且つソースの変調された出力を受ける少なくとも３つの検出器と、検出器の出力をアルゴリズム的に一次色彩パラメータに変換するプロセッサとを備えた装置。【選択図】図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
システム又はプロセスにおける可変的測定量の非直交性モニタリングのための装置であって、
限られたスペクトル幅及び非直交性スペクトル出力を有する少なくとも３つのソースを定義する手段と、
前記可変的測定量に応じて前記ソースの前記出力を変調するようにされた変調手段と、
測定領域において非直交性の感度を持ち、且つ前記ソースの前記変調された出力を受ける少なくとも３つの検出器と、
前記検出器の出力をアルゴリズム的に一次色彩パラメータに変換するプロセッサと、を備えた非直交性モニタリング装置。
【請求項２】
適当なソース出力を提供する為に前記ソースを定義する手段を制御する１つ以上の駆動ユニットを含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記ソースを定義する手段が、３つの個別ソースを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
３回の時間間隔のそれぞれにおいて前記３つのソースのそれぞれ１つだけが出力するように起動されるように、前記３つの個別ソースが繰り返し時間的に連続するように制御されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項５】
各ソースが、各測定量によって別個に起動されるように、個々に制御されることを特徴とする請求項３に記載の装置。
【請求項６】
前記ソースを定義する手段が単一の広いスペクトル幅のソースを備え、その色温度が、非直交性のスペクトル出力を有する３つの実効的に異なるソースを提供するように、３つの異なる電力供給レベルを時間的に順次切り換えることで制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項７】
各検出器がそれぞれ、別個に時間ステップ処理をすることができる利得を有することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記検出器が３つの信号検出器を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記検出器が３つの非直交性検出器群を備えていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記検出器からの前記出力が、特定用途に適切な色彩パラメータを得るために処理されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
色相、彩度、明度（ＨｐＳｐＬｐ）パラメータ又は他形式の色彩パラメータを得るように処理が構成されていることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
二次色彩処理情報を得るために一次色彩出力に対し第二期／第二段階処理を行う手段を更に備えていることを特徴とする請求項１ないし１０に記載の装置。
【請求項１３】
前記第二期／第二段階処理が、更なる色彩パラメータの組を得るため、時間等の異なる第二領域における前記一次色彩パラメータの色彩処理を含むことを特徴とする請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記変調手段が、スペクトル透過又はスペクトル反射が温度の関数として変化する熱変色性の要素液体又は固体であって、温度変化からスペクトル変化への変換を提供する為の熱変色性の要素、液体又は固体を備えたことを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
前記変調手段が、互いに所定の傾斜角度になるように配置された複数の光学偏光フィルタを有し光学活性する化学物質を含むセルを備え、異なる光学波長がその偏光面を異なる程度で回転させられ、それぞれの光学波長が、スペクトル特性ひいては化学配位が、存在する活性要素の濃度及び種類を示すように、化学物質の種類及び濃度に依存することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
前記変調手段が、異なる波長の光を、粒径及び濃度により優先的に異なる角度方向に散乱する微粒子、又は異なる波長を吸収して、定義された様式でスペクトル特性ひいては色座標に対し特徴的に影響を及ぼす複合物を備えていることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
システム又はプロセスにおける可変的測定量の非直交性モニタリングのための方法であって、
限られたスペクトル幅及び非直交性スペクトル出力を有する少なくとも３つのソースを定義することと、
前記可変的測定量に応じて前記ソースの前記出力を変調することと、
前記ソースの前記変調された出力を、測定領域において非直交性の感度を有する少なくとも３つの検出器に伝達することと、
前記検出器の出力をアルゴリズム的に一次色彩パラメータに変換することと、を有する非直交性モニタリング方法。
【請求項１８】
Ｎ>３であるＮ個のソース／検出器を有する非直交性処理システムであって、ｘ個の非直交性検出器及びＮ−ｘ個の非直交性ソースを備え、前記検出器及び／若しくはソース又はそれらの動作特性は、順次切り換えられるよう構成されている非直交性処理システム。
【請求項１９】
前記ソースが個別に設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の非直交性処理システム。
【請求項２０】
異なる状態下で、に対応して異なる波長特性を生じさせる為に駆動される単一の物理的要素によって、Ｎ−ｘ個のソースが得られることを特徴とする請求項１８に記載の非直交性処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動作及び／又は物理的／化学的状態を評価する対象である複合システムのモニタリングに関するものである。具体的には、本発明は、信号処理プロセッサにおける非直交性反応特性を用いた複合システムのモニタリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
「非直交性」システムとは、添付図面の図１に図示されるように、信号領域（例えば光学波長）において、例えば検出器のようなプロセッサの反応が部分的に重畳（オーバーラップ）するものである。図１から明白であるように、信号端部での重畳の結果、検出器の出力は相互相関しており、端部での信号に対しより高い感度をもたらしている。
基本的に、ここで説明される非直交性モニタリングシステムで用いられる信号プロセッサは、特定の信号領域において反応する。信号領域は、それぞれ周波数（波長）又は時間領域において指定される、光学、音響、赤外及び無線を含む複数の従来の信号領域のいずれであってもよい。更に、特定のパラメータ（例えば圧力、温度その他）間における空間的位置、質量（化学的）、及び非直交性等の他の領域と多数のセンサータイプの組合せとにも対応できる。しかし、ここで説明される例の大部分は、モニタする信号領域がＩＲを含め本質的に光学である状況に基づいており、モニタリングは色彩変化（色度処理）を検出することにより実現される。
【０００３】
色彩処理とは、非直交性の加重された総体の組の分布測定への適用、及び分布の特定の特徴の概要を示すパラメータを提供するために得られた総体量を適用した後の変換に与えられた名称である。この名称は、広帯域光学及び色彩科学に当該方法の基礎があることに由来しており、適用される分布は光スペクトル中の光の輝度分布である。しかし、他の変数中に分布するいかなる量の測定にも適用できる（例えば周波数による音響強度又は空間位置による温度）。Ｎ個の総体加重がガウス曲線の形をとる場合（図２）、プロセスの最初の部分で得られる数値は、当初の信号のガボール拡大における最初のＮ基底関数の値である。このプロセスは、一般信号の情報保存に最適であり、ノイズに対する高い耐性を有した有益な情報保持がわずか３つのガウス総体で得られることも明らかにされている。
【０００４】
光学領域では、これら３つのガウス基底関数の近似値が、例えばＣＣＤカメラにおける色光検出器のようなセンサー要素の波長反応により提供される。これは、三刺激センサーシステムとして知られている。測定値はその結果、色空間上のデータ点として表されてもよく、その最も端的なものとしては３つのセンサー要素につきそれぞれ軸を有するデカルト色立方体がある。点の３つの座標はその結果、可視光においてよく知られている赤色、緑色、及び青色成分に対しそれぞれ別個の測度を与える。このように、当初のデータが可視スペクトルである場合、これらの軸は色においてよく知られている赤色、緑色、及び青色成分に相当し、他の分布変数や測度が関与する際に解釈を補助するものとして類推からこのような色彩専門用語がしばしば適用される。
【０００５】
色彩処理の第２段階（ある状況下では省略され、又は分布変数として極めて少ない離散値だけがある場合には単独で用いられることがあり得る）は、デカルト色空間から新しいパラメータの組によって参照される空間への変換である。これらの新しいパラメータは、変換を説明する式にしたがって三刺激パラメータの組合せにより構成される。このような変換が色彩科学において幾つか確立されているが、作成される組合せに対し、識別可能な特性を有する要素に分離することによる、特に１つの変換が操作者の情報判読能力の向上にとりわけ有用であると考えられる。それは、ＨＬＳ（色相、明度、彩度）空間への変換である。一例としてのみであるが、変換は以下のようであってもよい： 
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【０００６】
2007530968.tif 000004
【０００７】
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【０００８】
ここでＲ、Ｇ及びＢはデカルト空間における赤色、緑色、及び青色パラメータであり、Ｈ、Ｌ及びＳは新空間の色相、明度、及び彩度要素である。
色相は角度（上記の式により度で示される）として特定され、明度及び彩度パラメータは０ないし１の範囲にあり、単位半径及び軸の長さを有する円筒状の極空間を与える（図３）。これらのパラメータは、明度が分布変数範囲内にわたって総計された当初の測定値の全振幅（強度）に相当し、彩度が分布範囲内での測定値の拡散程度に相当し、且つ色相が測定値が分散したところの分布変数の値に相当するように、得られた情報を分離する。パラメータ名は色知覚からよく知られているこれらの特徴を解釈したものを反映する。測定値が可視光以外の数値であり、物理的に類似し且つ情報的に同一な（ガウス応答からの我々の色受容体の少しの逸脱を除く）な場合、本処理により、表される情報の直観的な類似化が提供される。
【０００９】
色度モニタリングは従来、検出した信号を分類するために複数の光学式検出器の非直交性に依存していた。この点について、人体感覚である色は色度の特別なケースと考えてもよいが、色度はそれ自体非直交性信号識別のより一般的な領域における特別なケースと見なされ得る。
検出した信号は、それぞれＮ個の定義プロセッサによって類別され得る固有の識別特性を有する。一般にこのような識別特性は、信号空間における分類の為に少なくともＮ=３個の定義プロセッサ（三刺激処理）を必要とする極めて非線形に関連した組を形成する。（Ｎ=２のプロセッサ（二刺激）の使用では、二次元の信号空間における線形近似を構成する）。
【００１０】
圧縮したスペクトル特性は、例えば直交（例えばフーリエ変換）パラメータ又は非直交性（例えば色彩）パラメータ等の各種信号定義方法から得られたプロセッサの形をとり得る。一例として、全ての信号が信号領域（例えば波長、周波数、時間等）に対して可変的な信号強度のガウス分布であると仮定する場合、信号の種別は以下に対応するＮ=３のみのプロセッサによって明白に定義される（図４ａ参照）。
・信号振幅（又はエネルギー内容）（Ｌ）
・信号パラメータ空間におけるピーク値の位置（Ｈ）
・信号半値幅（Ｓ）
全信号が事実上ガウスである必要性が緩和される場合、各信号は母ガウスにより規定される分類の１つにのみ配分されることもあり得る。このことにより、３つの機能Ｈ、Ｌ、Ｓをもたらす為に３つの検出器（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を用いるだけで重要ではあるが絶対的ではない信号識別手段を提供する。これは、色彩識別の基礎となる。Ｒ、Ｇ、Ｂ検出器の形式が人間の目の感度に相当する場合、色度はＮだけ劣化し色の特別なケースに陥る。Ｈ、Ｌ、Ｓとは、前述したように色彩科学の色相、明度、及び彩度のＮ値を表す。
【００１１】
Ｎ>３のプロセッサを用いる機能拡張は、各母ガウス分類を更なる非ガウス分類に細区分することにつながる（図４ｂ参照）。一例として、Ｎ=４のプロセッサではガウス分布からの非対称偏差（非対称度）の程度を定義し得る（図４ｃ参照）。すなわち各ガウス分類Ｎｇが幾つかの非対称ガウス
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【００１２】
に細区分され、ｘは信号プロセッサ識別により決定される。更に、Ｎ=５のパラメータへの機能拡張は、ガウス分布の尖度の程度を測定可能にし（図４ｄ参照）、各非対称ガウス分類の更なる細区分
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【００１３】
につながる。
前述したように三刺激色彩処理（Ｎ=３）は、一般的な数であるＮ個の検出器が利用され得るガボール変換により表されるより一般的な状況の特別なケースである。特定状況に利用される検出器の数を最適化する実現性は既に考慮されており、種々の検出器数に対し、持続期間が有限である特定の経時変化する信号がガボール級数展開からいかによく更改されるか調査するため、コンピュータを用いたシミュレーションが実行されている。このようなシミュレーションにおいて用いられる典型的な信号波形、並びにプロセッサの数Ｎ=２（二刺激）である場合、Ｎ=３（三刺激）である場合、Ｎ=６及び１６である場合に再構成された波形が添付の図５に示されている。これらの結果から、二刺激システムを用いて、全体的な信号のプロファイルが大まかに示されることが明らかになる。三刺激システムではそれに加えて、信号の更なる細部のいくらかに対し妥当な推定を提供する。Ｎ=６の場合では非常に良くできた複製信号が作成されるが、一方Ｎ=１６の場合ではＮ=６の場合と比較してたいした改善は無い。従って、Ｎ=６の場合が信号識別には最適状態に相当し（９５％超の信号再現性）、一方三刺激システムでは数多くの適用（色覚の有用性と合致）において許容できる程度の性能を提供する、と結論付けられる。
【００１４】
このように信号認識の程度はＮが増加すれば向上し、Ｎは原則としてどんな数でもよいが、添付の図５に図示するように、実際には、Ｎ=６（２≦Ｎ≦６）という最大値において、実信号の極めて高い割合に対し十分な信号分類（階級）識別を提供することが明らかになっている。
このように、信号分類の数はプロセッサ数Ｎが３から６に増加するに従って非直線的に且つ著しく増加し、必要とするプロセッサ数及び処理数の増加に比した経済的負担だけで高度の信号識別能力を提供する。
【００１５】
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【００１６】
従ってこのことは、色度又は色の特別なケース由来の高次非直交性モニタリングの重大な識別性能を意味する。一般に、Ｎ>３の非直交性プロセッサの使用はＨ、Ｌ、Ｓ以外の更なる信号定義パラメータにつながる。例えば、信号の非対称度（図４ｃ参照）は以下の別のパラメータで説明され得る。
SK = (XMED1-XMED2)/(XMED1+XMED2)
ここで(XMED1,XMED2)は最大値にも最小値にもならないプロセッサ出力である。
【００１７】
このように、モニタリング要素Ｎの数がＮ>３に、且つ望ましくはＮ<６に増加することができれば有利である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
従来は、前述したように非直交性モニタリングを適用する場合、非直交性特徴を有する信号プロセッサは検出器であった。しかし、６つ以上の検出器を有する効率的なシステムを実現するには実施上困難がある。例えば、光ファイバーを６つの別個の測定経路に分岐させることは光学的に能率が悪く、適切な非直交性特性を有する６つの検出器を実現することは物理的に難しい。
【００１９】
非直交性モニタリング技術を、更なる領域に応用することは本発明の目的の１つである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の第一の局面によれば、システム又はプロセスにおける可変的測定量の非直交性モニタリングのための装置であって、
限られたスペクトル幅及び非直交性スペクトル出力を有する少なくとも３つのソースを定義する手段と、
可変的測定量に応じてソースの出力を調整するよう適合されたモジュレータ手段と、
測定領域において非直交性感度を持ち、且つソースの変調された出力を受ける少なくとも３つの検出器と、
検出器出力をアルゴリズム的に一次色彩パラメータに変換するプロセッサと、を備えた非直交性モニタリング装置を提供する。
【００２１】
本装置は、適切なソース出力を提供する為に、ソースを定義する手段を制御する一つ以上の駆動ユニットを含んでいると有利である。
幾つかの実施形態において、ソースを定義する手段は３つの個別のソースを備えることができる。
３回の時間間隔のそれぞれにおいて３つのソースのそれぞれ１つだけが出力するように起動されるように、３つの個別ソースが繰り返し時間的に連続するよう制御されることができる。
【００２２】
各ソースは、それぞれの測定量によって別個に起動されるように、個々に制御されることができる。
他の実施形態において、ソースを定義する手段は単一の広いスペクトル幅のソースを備えていてもよく、その色温度は、非直交性のスペクトル出力を有する３つの実効的に異なるソースを提供するように、３つの異なる電力供給レベルを時間的に順次切り換えることで制御される。
【００２３】
検出器からの出力は、特定用途に適切な色彩パラメータを得るために処理される。
場合によっては、二次色彩処理情報を得るために一次色彩出力に対し第二期／第二段階処理を行うことは有利になり得る。
好ましくは、第二期／第二段階処理は、更なる色彩パラメータの組を得るため、時間等の異なる第二領域における一次色彩パラメータの色彩処理を含む。
【００２４】
このような実施上の困難を克服するように、Ｎ>３個のシステムを実現することが、本発明のもう一つの目的である。
本発明の第二の局面によれば、上記目的はｘ個の非直交性検出器群及びＮ−ｘ個の非直交性ソース群を用いることで実現できる。検出器及び／若しくはソース又は動作特性は、順次切り換えられる。
【００２５】
これは（例えば光学信号用の）センサーの出力式における検出器及びソースに関する相反的（交換的）性質から可能となる。
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【００２６】
ここでλは波長であり、
Ｄｘ（λ）は、検出器ｘの波長依存の感度であり、
Ｓｙ（λ）は、ソースｙのスペクトル出力であり、
Ｎ=ｘ+ｙである。
幾つかの実施形態において、例えば異なる波長特性を有する別個の光ソースを備えるなど、ソースは個別に設けられていてもよい。この場合、別個の光ソースとは、例えば赤色、緑色及び青色のように異なる色のＬＥＤであってもよい。
他の実施形態において、Ｎ−ｘ個のソースは、単一の物理的要素を異なる状況下で駆動し、それに対応して異なる波長特性を生じさせることによって実現できる。例えば、異なる波長特性を生じさせるように、順次異なる供給電圧で駆動される単一のタングステン電球により、幾つかの光ソースが実現できる（例えば電球の色温度の変化によって）。このような場合の複合効果は複数の非直交性ソースに相当する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明は添付図面を用いて、一例としてのみ以下に更に説明される。
ソース及び／若しくは検出器又はこれらの動作特性の順次切り換えを用いてＮ>３個のシステムを実現する為の幾つかの異なる技術に関して以下に説明する。これらの各種技術実現の実用例が後に続く。
１．３つの検出器、３つのソース−順次切り換え
図６ａで示すように、応答度が重畳（オーバーラップ）する３つの非直交性検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）と、図６ａ、図６ｂ及び図６ｃで示すように重畳するスペクトル出力を有する３つの中帯域ソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）（ＬＥＤ等）とを用いたシステムの動作を示す図６ａ〜図６ｄ（図６）を参照とする。各ソースは、順次オン／オフが切り替わるように構成されている。例えば、
時間ｔ１にはＳＲはオン（ＳＧ、ＳＢはオフ）
時間ｔ２にはＳＧはオン（ＳＲ、ＳＢはオフ）
時間ｔ３にはＳＢはオン（ＳＲ、ＳＧはオフ）
このように、各測定間隔時間ｔに対し、各検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）から出力、すなわち（前述において定義した三刺激プロセスを構成する）３つの出力がある。
【００２８】
従って、３回の３×３=９の出力がある。従って本システムは、実効的にＮ=６つの非直交性処理システム（図６ｄ）であり、以下の式による出力Ｖｏｕｔを有する。
2007530968.tif 000010
【００２９】
ソース  Ｓｙ=ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ（すなわちｙ=１，２又は３）
検出器  Ｄｘ=ＤＲ，ＤＧ，ＤＢ（すなわちｘ=１，２又は３）
→  ×９  Ｖｏｕｔ出力
２．３つの検出器、３つのソース（連続化）及びモジュレータ
図７ｂで示すように応答度が重畳する３つの非直交性検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＢＢ）と、図７ｂ、図７ｃ及び図７ｄで示すように重畳するスペクトル出力を有する３つのソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）とを用い、更に光学的に変調された信号Ｍ（λ）を重ね合わせたシステムの動作を図示する図７ａ〜図７ｇ（図７）を参照とする。従って本システムは、変調機能がある点を除いて図６のシステムに類似する。
【００３０】
モジュレータのスペクトル透過率／反射率その他は、例えば図７ａで示すようなものである。変調された信号は、ｔ１、ｔ２、ｔ３の順に、３つのソース（ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ）のそれぞれから光学活性された後、検出器ＤＲ、ＤＧ、ＢＢと相互作用する（図７ｂ、図７ｃ、図７ｄ）。各検出器の出力Ｖｏｕｔ（ｘ）は、検出器応答度（Ｄｘ）、ソース（Ｓｙ）、及びモジュレータＭ（λ）の重ね合わせであり、３×３=９の検出器出力により定義される。
【００３１】
３．反転されたソース−検出器三刺激システム
単一の広帯域応答性を有する検出器Ｄ（図８ａ）と、重畳するスペクトル出力を有する３つの中帯域ソース（ＳＲ，ＳＧ，ＳＢ）と、を用いたシステムの動作を図示する図８ａ〜図８ｄ（図８）を参照とする。
各ソースは、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３で順次切り換えられる。各測定間隔時間ｔにおいて、単一の検出器Ｄから出力、すなわち切り換えられた各光ソースＳＲ，ＳＧ，ＳＢに対応して全部で３つの出力、がある。
【００３２】
上記により、ソースと検出器とが非直交に反転されたＮ=３の非直交性システムが構成される（図８ｄ）。
４．３つの検出器、１つの広帯域ソース、可変色温度
３つの非直交性検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）（図９ａ）と、例えば３つの色温度を提供できるよう可変であるタングステンハロゲンソース等の１つの広帯域ソース（Ｓｔ）（図９ａ）と、を用いたシステムの動作を図示する図９ａ〜図９ｄ（図９）を参照とする。
【００３３】
広帯域ソースのスペクトル出力は、以下を変えることにより変化させ得る。
（ａ）ソースの駆動電流（色温度変化）；
（ｂ）ソース全体の電圧（色温度変化）；又は
（ｃ）ソースの前の光学フィルタ（図９ａ、図９ｂ、図９ｃ）。
広帯域ソースの出力は、十分な持続時間ｔ１、ｔ２、ｔ３の間、順次上記手段のいずれかによって変えられる（図９ａ、図９ｂ、図９ｃ）。このように３つの検出器ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ全ては、順次同一ソースからではあるが、実効的に異なる３つのソースのスペクトル（図９ａ、図９ｂ、図９ｃ）により指定される。ｔ１、ｔ２、ｔ３に続く３つの各測定時間間隔の間に、各検出器ＤＲ、ＤＧ、ＤＢから１つずつ３つの検出出力があり、補助的な三刺激プロセスを構成している。
【００３４】
従ってｔ１、ｔ２、ｔ３で始まる３つの測定間隔時間全てに対し、合計３×３=９の出力があり、システムは実効的にＮ=６の非直交性処理システム（図９ｄ）である。
この時点では、全Ｎ個の色彩プロセッサ（検出器、ソース）が全て相互に非直交性である必要は無い点に留意すべきである。幾つかの要素だけが非直交であれば十分である。
図９の表示では、３つの検出器は全て相互に非直交であり且つ光ソースの３つの状態に対しても非直交である。光ソースの３つの状態の相互に対する非直交性はあまり明らかではないが、システム自体が非直交である必要性に影響を及ぼさない。
【００３５】
５．３つの検出器、各ソースがそれぞれモジュレータでもある３つのソース
３つの非直交性検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）（図１０ａ）と、重畳するスペクトルを有する３つの中帯域ソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）（図１０ａ）と、を用いたシステムの動作を図示する図１０ａ〜図１０ｄ（図１０）を参照とする。
各ソースはその出力を被測定物により変調される。例えば各ソースのバッテリー出力がバッテリー駆動回路に制御されるもの等の異なる駆動回路に各ソースを接続する。このように、（Ｎ=６、３つの検出器、３つのソースである例１の様に）ソースを適切な時間（ｔ１、ｔ２、ｔ３他）で順次切り換えるのではなく、ソースは並列にモニタされ、各ソースの出力はソースが接続されている特定の駆動回路（バッテリー）の状態に同期して変化する（図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ）。
【００３６】
従って、３つの駆動回路（バッテリー）のそれぞれの相対的状態は、検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）の出力から表され得る。情報の吸収を簡略化するため、検出器はＨ、Ｌ、Ｓを生じてもよく、Ｈ−Ｌ極図表及びＨ−Ｓ極図表を形成してもよい。
一例として図１０ｄは、図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃに対応する３点の近似位置を変調済みＳＲ、変調済みＳＢ、変調済みＳＧとして記したＨ：Ｌ／Ｓの極図表を示す。点の位置は、（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）の相対的強度に依存する。
【００３７】
各ソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）に接続している各回路（バッテリー）の状態は、Ｈ−Ｌ極図表及びＨ−Ｓ極図表上にて対応する点の位置により表される。
各ソースの電圧が並列的に別個に変調されているバッテリー状態のモニタリングに用いられる本技術の適用例は、以下に更に説明される。
６．１つのソース、３つの検出器、及び可変利得増幅器
３つの検出器と１つのソースとの混成体であり、各検出器が可変利得増幅器を有するシステムの動作を図示する図１１を参照とする。
【００３８】
各検出経路（チャンネル）の増幅器の利得を異なる相対量で変動させることにより、検出器の非直交性の実効的程度を変えることができる（図１１）。各増幅器の利得を段階的、周期的に経時変化させることにより（図１１におけるｔ１、ｔ２、ｔ３）、検出器の実効的な数を一定範囲内で増やすことができる。このように、任意の入力光学信号に対し結果として得られるＨ、Ｌ、Ｓの座標は異なる。異なる入力光学信号に対し、各信号のＨ、Ｌ、Ｓの座標は異なる程度で変化し、更なる色彩次元を構成する。
【００３９】
Ｎ≦６の検出器−ソース混成システムの適用例
色彩処理第二期／第二段階の可能性が加わったＮ=６の色彩システムの一般的な構成が図１２で要約されている。
（例えば発光ダイオード等の）有限スペクトル幅である３つのソースＳＲ、ＳＧ、ＳＢは適切な出力を提供する為駆動装置を介して制御される。ソースは非直交性の出力を有する。
【００４０】
（図６ａ〜図６ｄの様に）３回の測定間隔時間ｔ１、ｔ２、ｔ３毎に出力を出すように１つのソースだけを作動させる為、ソースは適切な時間で連続するよう優先的に制御されてもよい。シーケンスは継続的に反復可能である。
これに代えて、（図１０の様に）被測定物により別個に作動される制御装置を介して各ソースを個々に制御してもよい。
【００４１】
更に表示されているのは、それぞれ別個の有限スペクトル幅を有する３つのソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）が単一の広帯域スペクトル幅を有するソース（例えばタングステンハロゲン電球）で置き換えられていることである。このソースの色温度は、（図９の様に）時間ｔ１、ｔ２、ｔ３での順次切り換えを介したソース制御のための電圧／電流により制御される。
【００４２】
モニタリングシステムからの出力は、測定領域に非直交性応答度を有する３つの検出器／プロセッサ（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）（図１２）で受信される。
更に、各検出器経路ＲＧＢの利得は、（図１１の様に）別個に時間ステップ処理をされてもよい。
検出器は、単一の検出器が３つあるという形をとってもよいし、これに代えて、更に空間識別能力を提供し得る３つの非直交性検出器群から成ってもよい。
【００４３】
検出器からの出力は特定用途に適切な色彩パラメータを得るため処理される。処理は、Ｈｐ、Ｓｐ、Ｌｐパラメータ（色度、彩度、明度）、ｘ：ｙパラメータ又は他の色彩パラメータをもたらし得る。
以下に更に説明する二次色彩処理を得る為に、色彩処理第二期／第二段階を一次色彩出力（Ｈｐ、Ｓｐ、Ｌｐ）に実行してもよい。モニタリングの鍵となる被測定物は、色彩変調（例えば広帯域スペクトルシステムの場合、被測定物の規模等級に対応したスペクトル特性の変調）を提供する形態に被測定物を変換するモジュレータ（図１２）を介して指定される。変調はソース（ＳＲ、ＳＧ、ＳＢ）の出力に対し作用され、検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）によって検出される。種々の被測定物の情報を得るため、幾つかの異なるタイプの色彩モジュレータが組み立てられてもよい。
【００４４】
一例としてのみであるが、光変調領域を幾つかの領域（例えば音響、質量他）の内のたった１つとして言及する場合、以下が、利用できる典型的な色彩変調手段である。
１．モジュレータは、スペクトル透過又はスペクトル反射が温度による作用で変動し、温度からスペクトル変化への変換を提供する熱変色性要素という形をとってもよい。本技術はまた、温度により色が変化する液体（例えば塩化コバルト溶液）及び同様に変化する個体（例えば赤外線におけるガリウム砒素）に対しても適用できる。
２．モジュレータは、互いに所定の傾斜角度にある光学偏光フィルタを有し光学的に活性な化学物質を含むセルという形をとってもよい。その偏光面は、異なる光学波長により異なる程度で回転させられる。それぞれの光学波長は、スペクトル特性ひいては化学配位が、存在する能動素子の濃度及び種類を示すべく、化学物質の種類及び濃度によって異なる。
３．モジュレータは、異なる波長の光をその粒径及び濃度により優先的に異なる角度方向に拡散（ミー散乱）する粒子状物質の形をとってもよい。又はこれに代えて、スペクトル特性（ひいては色座標）を、定義された様式で特徴的に影響を及ぼす異なる波長を吸収する複合物から成ってもよい。一例として、粒子状物質はミクロン大の微粒子、又は異なる種類のヘモグロビン（オキシヘモグロビン等）、メラミン、ビリルビン等の生物組織の一部を形成する有機分子であってもよい。
４．光学以外の領域への適用可能性の例として、以下が利用できる典型的な色彩変調手段である。
【００４５】
（ａ）本願と同時に提出された同時係属出願で説明されている、所定の範囲内における音声／超音波ソースの位置を探知する為のスター（星）形及び／又はデルタ形幾何学的配置に展開されるＮ個の音響受信機の使用。
（ｂ）本願と同時に更に提出された同時係属出願で説明されている、質量スペクトル又は異なるパラメータ変換器のアレイからのデータを圧縮するためのＮ個のプロセッサの使用。
【００４６】
上述した色彩処理第二期／第二段階について以後説明する。
色彩処理第二期
従来の色彩モニタリングは、２<Ｎ<３個のセンサー又はプロセッサを用いての信号探知に関わる。センサー／プロセッサは通常、被測定物が波長に依存する輝度であった光学領域に適用した。信号を識別する色彩パラメータＨ、Ｌ、Ｓ又はｘ、ｙ等を得るため、波長領域において（非直交に）重畳するＮ=３個のプロセッサ（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を介して信号を指定するという処理手順であった。
【００４７】
現在、この取り組み方法は他の被測定物領域にも及び、以下を含む。
・音響周波数（ａｆ）
・無線周波数（ｒｆ）
・原子質量（ａｍ）
・空間的位置（ｓｌ）
・異なるパラメータの組合せ（例えば温度、圧力、体積；ガスの種類等）（ｓｎ）
更に配置される可能性も強調されており、本明細書において説明している。すなわち：
・３≦Ｎ≦６個のプロセッサ
・非ガウス型タプロセッサ
・検出器基盤よりはむしろソース基盤の色彩システム
これらの新たな適用で生じている差異に加えて、現状で提案されている事項の主要な発展が連続色彩処理においてある。これには被測定物基盤の色彩パラメータ値（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を得るため、被測定物（ａｒ、ｒｆ、ａｍ、ｓｌ、ｓｎ等）の一連のスナップショットに対する従来の色彩処理が関わる。これらの色彩パラメータは例えば色彩パラメータ（Ｈｔ（Ｈｐ），Ｌｔ（Ｈｐ），Ｓｔ（Ｈｐ）；Ｈｔ（Ｓｐ），Ｌｔ（Ｓｐ），Ｓｔ（Ｓｐ，）；Ｈｔ（Ｌｐ），Ｌｔ（Ｌｐ）Ｓｔ（Ｌｐ，））を得るために、その後それぞれ第二の異なる領域（例えば時間（ｔ））で色彩処理される。
【００４８】
これらの第二期色彩パラメータのそれぞれを、物理的意味に帰するようにすることができ、以てシステムの内容（例えば時間変動）を考慮に入れてシステムの性能、事象発生（例えば誤動作）等を数値化するのに用い得る。方法体系の理解を助けるため、以下に具体例を説明する。
システム縮退（劣化）の予測
例えば、ガス種の指標を得るための質量分光ガス分析。
一次色彩処理
各被測定物の要素（例えばガス種）は、必要とされる予測情報（例えばガスＡ、Ｂ、Ｃの順番におけるシステム障害の指標等）に基づき指示される。
【００４９】
・実効的「規模等級（大きさ）：要素スペクトル」を形成するために各要素につき座標で示した規模等級。
・規模等級：要素スペクトルは３つの（非直交の）重畳するフィルタにより指定される。
・フィルタ出力（Ｒｐ、Ｇｐ、Ｂｐ）は、適切なアルゴリズムによって、Ｈ−Ｌ色マップ及びＨ−Ｓ色マップ上に表示され得る色彩パラメータ（例えばＨｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）に変換される。
【００５０】
・Ｈｐ、Ｌｐ，Ｓｐの意味は以下の通りである。
Ｈｐ：主成分
Ｌｐ：全要素の実効的規模等級
Ｓｐ：存在する要素の基準的分布
・システム予測において、Ｈｐ→ガスＡ（例えば障害といったシステム事象においてガスを示唆するものとして最も重要）でＬｐは高く、Ｓｐ→１である場合、後にシステム障害発生の可能性が高い。もしＨｐ→ガスＡであれば、Ｌｐは中程度、Ｓｐ→０である場合、障害発生の可能性は低く限定的である。
【００５１】
・懸念する結果（例えば障害）の可能性は従って、Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐによって表され得る。すなわち
Ｐｐ=Ｐ（Ｈｐ，Ｌｐ，Ｓｐ）=Ｐ（Ｈｐ）Ｐ（Ｌｐ）Ｐ（Ｓｐ）
ここでＰ（Ｈｐ）Ｐ（Ｌｐ）Ｐ（Ｓｐ）は各色彩パラメータＨｐ、Ｌｐ、Ｓｐにより表された結果の可能性を表す。例えば
2007530968.tif 000011
【００５２】
第二期色彩処理
・一次色彩処理はＲｐ、Ｇｐ、Ｂｐの「スナップショット」に基づくものであり、システムの「内容」を無視する。例えばガス種の場合、時間に伴うシステム履歴／傾向を無視する。
・しかし、内容に関する情報は、一次色彩のスナップショットを異なる内容条件（例えば異なる時間）でＨｐ−Ｌｐマップ、Ｈｐ−Ｓｐマップ上でマッピングすることにより確認することのできる重要な予測情報を含むかもしれない。
【００５３】
・このようなマッピングの複雑な性質は、たいてい傾向の認知にも認定にも役立たない。
・従って、第二期色彩処理は、このような内容に関する情報（例えばシステム履歴）を数値化するために用いられてもよい。
・第二期色彩処理において、各一次色彩パラメータＨｐ、Ｌｐ、Ｓｐはそれぞれ異なる内容の値（例えば各時間）に対して決定される。
【００５４】
・そして、３つの二次スペクトルがＨｐ：ｔ；Ｌｐ；ｔ，Ｓｐ；ｔに対応して形成される。ここでｔは３つの二次色彩パラメータに入力される内容の値（例えば時間のある一瞬）を意味する。すなわちＨｔ（Ｈｐ），Ｌｔ（Ｈｐ），Ｓｔ（Ｈｐ）；Ｈｔ（Ｌｐ），Ｌｔ（Ｌｐ），Ｓｔ（Ｌｐ，）；Ｈｔ（Ｓｐ），Ｌｔ（Ｓｐ）Ｓｔ（Ｌｐ，）。
・３つの二次スペクトルは、それぞれ各一次色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を３つの二次パラメータに変換する３つの非直交性フィルタ（Ｒｔ、Ｇｔ、Ｂｔ）に指定される。すなわちＨｔ（Ｈｐ），Ｌｔ（Ｈｐ），Ｓｔ（Ｈｐ）；Ｈｔ（Ｌｐ），Ｌｔ（Ｌｐ），Ｓｔ（Ｌｐ）；Ｈｔ（Ｓｐ），Ｌｔ（Ｓｐ）Ｓｔ（Ｓｐ，）。
【００５５】
・このことにより、内容の傾向（例えば時間変動）の数値化を表す合計９つの二次パラメータが作り出される。
・事象発生の可能性は，それから以下により得られる
Ｐｐ，ｔ=Ｐ（Ｈｔ（Ｈｐ））Ｐ（Ｌｔ（Ｈｐ））Ｐ（Ｓｔ（Ｈｐ））Ｐ（Ｈｔ（Ｌｐ））Ｐ（Ｌｔ（Ｌｐ））Ｐ（Ｓｔ（Ｌｐ）Ｐ（Ｈｔ（Ｓｐ））Ｐ（Ｌｔ（Ｓｐ））ＳＰ（Ｓｔ（Ｓｐ））。
【００５６】
・一例として、経時変化するガス分析の場合、二次色彩パラメータは、以下の意味を持つ。
Ｌｔ（Ｌｐ）=時間ｔで生産されたガスの総量。
Ｌｔ（Ｈｐ）=大部分のガスが生産された主たる時間。
Ｌｔ（Ｓｐ）=ガスが生産された実効的時間広がり。
【００５７】
Ｈｔ（Ｌｐ）=主要なガスが存在する時間範囲。
Ｈｔ（Ｈｐ）=最も主要なガスが発生する主たる時間。
Ｈｔ（Ｓｐ）=主要なガスの時間広がり。
Ｓｔ（Ｌｐ）=ガス広がりの時間範囲の測定。
Ｓｔ（Ｈｐ）=最大広がりが生じた主たる時間。
【００５８】
Ｓｔ（Ｓｐ）=ガス広がりの時間広がり。
色によるバッテリーセルのモニタリング
３つのバッテリーのそれぞれは、供給可能な電流によるバッテリー状態で制御される異なる色のついたＬＥＤを作動させる。３つのＬＥＤ全てからの出力は単一のファイバー連結を通して与えられ、出力信号の色度から各バッテリーの状態が判定される。
【００５９】
一次色彩モニタリングは、各バッテリー状態が判定されるもととなる一次色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を得る為にＬＥＤの出力（Ｒｐ、Ｇｐ、Ｂｐ）を用いる。
二次色彩処理は、システム縮退（劣化）の予測Ｈｔ（Ｈｐ），Ｌｔ（Ｈｐ），Ｓｔ（Ｈｐ）；Ｈｔ（Ｌｐ），Ｌｔ（Ｌｐ），Ｓｔ（Ｓｐ，）；Ｈｔ（Ｓｐ），Ｌｔ（Ｓｐ），Ｓｔ（Ｓｐ，）の第二期色彩パラメータを得る為に一次色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）の時間変動を観測する。
多色光拡散の微粒子
・２μｍ〜１０μｍ大の微粒子による多色光拡散の色度において変化は生じる。多色光拡散は粒径及び濃度によって異なる。
【００６０】
・３つの色彩検出器（Ｒｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）からの出力の一次色彩処理は、色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を生じる。粒径及び濃度は、Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐからの較正を経て決定される。
・二次色彩処理は、このような微粒子の粒径及び濃度の変動が「システム縮退（劣化）の予測」の第２節の方法体系を用いて決定されることを可能にする。
光学活性物質の化学反応のモニタリング
・光学的に活性な化学混合物内の化学変化によりその偏光面が異なる波長において異なる程度で回転する、偏光した多色光の色度において変化は生じる。
【００６１】
・３つの色彩検出器（Ｒｐ、Ｇｐ、Ｂｐ）からの出力の一次色彩処理は、２つの光学的に活性な化学物質の構成成分及び濃度によって色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を生じる。
・二次色彩処理は、構成成分及び濃度の時間変動が「システム縮退の予測」の第２節の方法体系を用いて決定されることを可能にする。
組織染色モニタリング
・第二期処理の別の例としては、血液の酸素添加の変化及びバックグラウンドでのメラニン変化に起因する組織染色の変動の観測がある。
【００６２】
・血中濃度及び酸化作用の程度によって異なる変数として、一次色彩パラメータ（Ｈｐ、Ｌｐ、Ｓｐ）を個別に用いることは、非単調且つ範囲を限定化した関係につながる。
・しかし適切なアルゴリズムによって一次色彩パラメータを組み合わせることにより、血液の酸素添加等における独特な単調関数が得られる。
・一例として、種々の組織パラメータにおいて単調変動をもたらすよう第二期色彩パラメータは導かれ（演繹され）た。これらは以下の通りである。
【００６３】
組織の酸素添加には
2007530968.tif 000012
【００６４】
組織の血液含有率には
2007530968.tif 000013
【００６５】
・これらのパラメータは、「システム縮退の予測」の第２節で示されるように、時間変動を観測し数値化する為に更に処理されてもよい。
前述した原理の実用的モニタリング装置への適用を図示する更なる具体例を以下に説明する。
複数のバッテリーセルのモニタリングに適用された３≦Ｎ≦６個のシステムにおける色彩処理についての説明が以下に続く。
【００６６】
図１３ａを参照すると、Ｍ個のセルで構成されるバッテリー群（バンク）が３つ組の電池（Ｍ／３）に分割され、各セルは発光ダイオード（ＬＥＤ）（図１３ａ）を駆動し、そのＬＥＤは３つ組の他の２つのＬＥＤのスペクトルに対して非直交性のスペクトルを放射する（図１３ｂ）。すなわち波長領域において非直交性の放射を示す。各３つ組を形成するＬＥＤからの出力は単一の光ファイバー５０を経て３つの要素（ＲＤ、ＧＤ、ＧＢ）色彩検出器、すなわち波長領域において非直交性反応を示す３つの検出器へ伝送される（図１３ｂ）。３つ組（Ｍ／３）のセルからの出力は、電荷結合素子（ＣＣＤ）カメラの形をとり得る色彩検出器群により検出される（図１３ｃ）。
【００６７】
各色彩検出器（ＲＤ、ＧＤ、ＢＤ）からの出力は、Ｈ−Ｌ極図表及びＨ−Ｓ極図表に表示され得る値Ｈ、Ｓ、Ｌを得るために処理される（図１３ｄ）。このように、各３つ組のセルに対応する色彩座標は、３つのＬＥＤを駆動する３つのバッテリーが提供する電圧によって決定される。従って、３つ組のＬＥＤの色彩座標は、ＬＥＤに接続されている電池の状態を示す。
【００６８】
このようなシステムを較正するための装置の１つの実施形態として、３つのＬＥＤ及び３つの検出器で構成されるシステムの例が図１４ｃに示される。また、バッテリー負荷時のＲＧＢ出力（図１４ａ）及び対応するＨ−Ｓ極図表及びＨ−Ｌ極図表（図１４ｂ）も示されている。
欠陥セルは、負荷状態下でセルにかかる電圧の異常な低下により明らかにされる（図１４ａ）。電圧の異常な低下は結果的にＨ−Ｌ極図表及びＨ−Ｓ極図表上のモニタされている色彩信号の位置に影響を及ぼす（図１３ｄ、図１４ｂ）。
【００６９】
適切なセルと欠陥セルとの閾値の境界は、Ｈ−Ｌ極図表及びＨ−Ｓ極図表上で経験的に確立され得る（図１２ｄ、図１４ｂ）。Ｈ−Ｌ図表及びＨ−Ｓ図表上の３つ組のセルの動作点の位置はまた、３つのセルの内どれがどの程度の欠陥を有しているかをも示す。
このように、３バッテリー群内の欠陥セルの存在は、三刺激検出器の出力における色相及び／又は彩度の変化によって検出且つ識別され得る。３つの欠陥セルの存在は、色彩及び彩度より、明度の変化によって示される。識別能力は、負荷有り・負荷無しバッテリー信号を比較することにより改善できる。
【００７０】
システムは、バッテリーセルからの光ファイバー連結の数を１／３に減少することによって、固有の電気絶縁を設けることによって、ＣＣＤカメラを介した経済的な電子式光学走査手段を利用することによって、及びＨ−Ｌマップ及びＨ−Ｓマップの形に簡単に取り込むことのできる表示を提供することによって、経済的なモニタリング手段を提供する。
直線偏光された光の偏光面を回転させる光学活性物質のモニタリングに適用された色彩処理ついての説明が以下に続く。
【００７１】
図１５ａを参照すると、偏光された多色光は、入力偏光面に対してある角度で傾斜した偏光分析フィルタ、次いで色彩検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）を経て新たに現れる前に、光学活性物質を透過する。検出された多色光のスペクトル特性は、濃度（図１６）及び光学的に活性な種の化学成分の種類（図１７）の両方によって判定される。光学活性物質を透過する光の偏光面が回転する角度は以下の式から得られる。
∂α = [α]Tλc.l
ここで[α]Tλは（材料、温度、光学波長に依存する）特定の回転であり、ｃは濃度（溶質の単位体積あたりの光学活性物質の質量）、ｌは光路長である。簡略化されたドルーデの式によれば、特定の回転の波長依存性は以下の数式から得られる。
[α]λTc.l≒A/(λ2-λc2)
ここでＡは分子種の不変特徴であり、λｃは、光学活性を生じさせている優位プロセスにより決定される要素である。これら種々の多色光の波長要素は、それぞれ異なる影響を受けており、その結果光のスペクトルは変化する。
【００７２】
スペクトル特性は、Ｈ、Ｌ、Ｓを決定する基となる出力Ｒ、Ｇ、Ｂを出す適切な色彩検出器／プロセッサ（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）が、あるスペクトルに対して決定される色彩座標により特徴づけられてもよい（図１５ｂ）。２つの光学的に活性な種のそれぞれの濃度は色彩座標Ｈ、Ｓ、Ｌに関する較正により決定される（図１５ｃ）。
例えば２μｍ〜１０μｍの範囲にある小粒子により拡散される多色光モニタリングに適用される色彩処理の説明が以下に続く。
【００７３】
この点について、受容した光の色彩座標（Ｈ、Ｓ、Ｌ）を決定する（図１８ｂ）基となる多数の色彩検出器（ＤＲ、ＤＧ、ＤＢ）（図１８ａ）による検出の前に、多色光が光拡散／吸収媒体を透過する図１８を参照とする。
微粒子により拡散される多色光のスペクトル特性は、ミー原理により規定され、光路長（ι）及び散乱角（θ）（図１８ａ）だけでなく、拡散粒子の濃度（Ｎ）及び粒径（ａ）、光学波長（λ）（図１９）によっても異なる。すなわち
I = I0f(N,a,λ,α,θ,R)
（Ｉ，I0は拡散前後の輝度であり、aは拡散粒子の分極率であり、Ｒは拡散事象からの検出器の分離である）。レイリー散乱の特別なケースとしては（α<<λ１０）、
I = I08Π4Nα2(1+Cos2Θ)(λ4a2)-1
上記が意味するところは、異なる波長（λ）が優先的に異なる角度（Θ）で拡散できることから、異なる角度で拡散された多色光のスペクトルは粒子濃度（Ｎ）及び粒径（ａ）によって異なるということであり、これらは所定の角度で拡散された光の色彩座標によって数値化される。
【００７４】
光学吸収媒体を経ての多色光の透過はビール・ランバート法（例えばジョーンズ他（２０００））で規定される。
2007530968.tif 000014
【００７５】
Ｉ０(λ)，Ｉ(λ)=媒体を透過する前および後のそれぞれの波長（λ）の光の輝度
βｈ（λ）=種ｈの波長依存の吸光係数
Ｃｈ=吸収する種ｈのモル濃度
Ｉ=光路長
異なる波長は異なる吸光係数βｈ（λ）を有することから、新たに生起する多色光のスペクトルは入力多色光のスペクトルとは異なり、投射光及び新たに生起する光の色彩座標の変化によって数値化され得る。
【００７６】
実際には、拡散若しくは吸収が優位になったり、又は両方が重なり合うこともあり得る。一例として、２μｍ〜１０μｍ大の粒子が空中に漂う場合拡散が優位になりうる。生物組織を透過又は反射した光では拡散及び吸収は重なり合う。
拡散及び吸収の両方の場合において、決定された色彩座標（Ｈ、Ｌ、Ｓ）（図８ｂ）は、予め定められた較正曲線を経た変調媒体の物理的／化学的状態と相関している。
【００７７】
拡散の一例として、１０μｍの光拡散粒子状物質の濃度は、１０μｍの粒子の濃度に対するＨ、Ｌ、Ｓの較正曲線から決定され得る（図１８ｃ）。異なる粒径の粒子状物質（例えば２μｍ〜１０μｍ）はＨ、Ｌ、Ｓに対して異なる依存性を生じ、このようにして得られた異なる較正曲線に基づき、Ｈ、Ｓ、Ｌの各値の相互相関から区別され得る（図１８ｄ、図２０）。更に、Ｈ、Ｌ、Ｓの座標には、Ｈ、Ｌ、Ｓ：ｃ、ａ、較正曲線の間で補間法を用いることで、異なる粒径及び濃度の粒子状物質の混合物を区別するのに十分な情報が含まれている。異なるソースの色温度、ひいてはソースのスペクトル及び較正曲線をもたらすために多色性ソース（例えばタングステンハロゲン電球）の駆動電圧（ｖ）（図１８ｅ）を変動させることで更なる識別能力が提供される（図２１）。例えばこのような手段で、指定され得る粒子状物質の濃度範囲は拡大できる。
【００７８】
空中で１μｍ〜１０μｍの粒子によって拡散された光の色彩モニタリングの為の装置の一例が図２２に示されている。
拡散及び吸収が組み合わされた例として、血液の酸素添加及び組織（メラミン）状態が、多色光の変調から決定された色彩座標値（Ｈ、Ｌ、Ｓ）と事前に得た血液の酸素添加の較正曲線とから指定され得る。血液の酸素添加及びメラミンの変動はいずれも色彩特性に影響を及ぼす。従って、メラミン変動の影響を取り除くために処理が適用される。経験的に決定される第二期色彩パラメータは、以下の通りである。
2007530968.tif 000015
【００７９】
ここで添え字のゼロは組織の正常血液含有量であることを表している。ＣＨＳ、ＣＨＬ  はそれぞれ血中酸素含有量と組織内血液含有量との単調関数である（図２３）。識別能力はＮ>３且つ順次切り換えられる３つの非直交性ＬＥＤソースを用いることで改善できる。
図１９は、拡散された多色光の色度に対する粒径及び濃度の影響を図示する。
【００８０】
一般的にこの図１９を参照して、
I = I0F[N,a,λ,∝,θ,R]
ここで、Ｎ=粒子濃度、ａ=粒子の直径
λ= 光の波長、∝=粒子の分極率
θ= 散乱角、Ｒ=検出器までの距離
例えばレイリー散乱（α<<λ１１０） 
I = I08Π4Nα2(1+Cos2Θ)(λ4a2)-1
このように、多色光スペクトルは粒径、粒子直径及び散乱角に応じて変調され、それ故拡散された光の色彩座標は所定のθにおけるＮ及びａと相互関係にある。
【００８１】
変化するシステムの動作パラメータに応じて色を変える材料のモニタリングに適用される色彩処理の説明が以下に続く。すなわち、検出器よりむしろソースが非直交性を提供する。この例でモジュレータは、スペクトル透過又はスペクトル反射が温度による作用で変化し、温度からスペクトル変動への変換を提供する熱変色性要素という形をとって用いられる（図２４）。本技術は、温度により色が変化する液体（例えば塩化コバルト（ＣｏＣｌ３）溶液）及び同様に変化する個体（例えば赤外線領域下のガリウム砒素）に対しても適用できる。
【００８２】
図２４ａは、光ファイバーが向けられた熱変色性要素を備えた光ファイバーセンサー較正システムを示す。多色光は、ある波長領域の非直交性出力を有する３つのＬＥＤから、熱変色要素へと向けられて光ファイバーを透過し、波長が変調された光が、光ファイバーを介して、ブロードバンド（広帯域）検出器へと戻される。
図２４ｂは、異なる温度に対応する赤色、緑色、青色のＬＥＤ信号を示す。図２４ｃは、色相／温度較正曲線（実測）を示す。熱変色性変動により生じるＨ、Ｌ、Ｓの変化は、温度が較正を経て決定されることを可能にし、単一のブロードバンド検出器を介してＲ、Ｇ、Ｂ間の識別能力を提供する為、３つのＬＥＤは適切な時間で順次切り換えられる（図２４ｂ）。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】非直交性モニタリングシステムにおける３つの検出器出力の重畳を図す。
【図２】Ｎ=２、３、６及び１６であるＮ個のガウスプロセッサを用いた信号低減の例を示す。
【図３】円筒状の極座標空間図を示す。
【図４ａ】ガウス型信号がどのようにＨ、Ｌ及びＳにより明白に定義されるかを示す。
【図４ｂ】非ガウス信号がどのように、それらの属するガウス系統として定義されるかを示す。
【図４ｃ】Ｎ=４のプロセッサの使用によって、どのように非対称度の程度が考慮にいれられるかを示す。
【図４ｄ】Ｎ=５のプロセッサの使用によってどのように尖度の程度が考慮にいれられるかを示す。
【図５】Ｎ個のガウスプロセッサを用いた信号再生の例を示す。
【図６】Ｎ=６の検出器／ソース混成（３つの検出器、３つの順次切り換えられるソース）の基礎を示す。
【図７】変調手段を有するＮ=６の検出器／ソースシステムの基礎を示す。
【図８】ソースと検出器とを非直交に反転させたＮ=３の非直交性システムの基礎を示す。
【図９】切り換えられたブロードバンドソースを有するＮ=６の非直交性システムの基礎を示す。
【図１０】３つの検出器と３つのソースとを有し、各ソースの電圧が並列的に別個に変調されているＮ=６の非直交性システムを示す。
【図１１】可変利得増幅器を用いたＮ>３の検出器・ソース混成の基礎を示す。
【図１２】第二期処理を任意選択できるＮ=６の色彩システムの一般的な構成を示す。
【図１３】複数のバッテリーセルのモニタリングに対する色彩処理の適用を示す。
【図１４ａ】複数のバッテリーセルのモニタリングに対する色彩処理の適用を示す。
【図１４ｂ】複数のバッテリーセルのモニタリングに対する色彩処理の適用を示す。
【図１４ｃ】複数のバッテリーセルのモニタリングに対する色彩処理の適用を示す。
【図１５】多色光が光学活性物質を経て伝搬する色彩モニタリングを例示する。
【図１６】従来の回転測定と比較しての能動素子（∝-Ｄ-グルコース）の濃度における色彩変化を示す。
【図１７】蔗糖及び酒石酸（タングステンハロゲンソース）に関して、検光子の角度に対して較正された色彩パラメータ（Ｈ、Ｓ、Ｌ）を示す。
【図１８】サイズが、２μｍ〜１０μｍの粒子で散乱された多色光の色彩モニタリングを示す。
【図１９】散乱された多色光の色度に対する粒径及び濃度の影響を示す。
【図２０】微粒子（水に懸濁された微粒子）による光散乱の、色彩変調較正の例を示す。
【図２１】異なるソース駆動電圧（３，１０Ｖ）（エアフィルタ）での３μｍの微粒子の色彩較正を示す。
【図２２】色彩微粒子モニタリングシステムのための装置の１つの実施形態の断面図である。
【図２３】色彩処理を併用した、３つのＬＥＤソースと１つの分光計とを用いた、散乱・吸収の組み合わせの色彩モニタリングの例を示す。
【図２４ａ】温度感知用として色彩的に扱われる熱変色性液晶を示す。
【図２４ｂ】温度感知用として色彩的に扱われる熱変色性液晶を示す。
【図２４ｃ】温度感知用として色彩的に扱われる熱変色性液晶を示す。
【図１】
2007530968.tif 000016
【図２】
2007530968.tif 000017
【図３】
2007530968.tif 000018
【図４ａ】
2007530968.tif 000019
【図４ｂ】
2007530968.tif 000020
【図４ｃ】
2007530968.tif 000021
【図４ｄ】
2007530968.tif 000022
【図５】
2007530968.tif 000023
【図６】
2007530968.tif 000024
【図７】
2007530968.tif 000025
【図８】
2007530968.tif 000026
【図９】
2007530968.tif 000027
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１４ｃ】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４ａ】
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【図２４ｂ】
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【図２４ｃ】
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【国際調査報告】
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