(57)【要約】【課題】測定時の画像により測定部分を特定しながら分光特性を調べることができる分光測定システム及び分光測定方法を提供する。【解決手段】スプリッタ素子は、スプリッタ面を備え、前記スプリッタ面により、入射した像を透過する像と反射する像の２つの像に分け出射し、ファイバは、入射側で前記スプリッタ素子が出射する一方の像を配列された複数の光ファイバで測定範囲の光をとらえて出射側から分光イメージングユニットに出射し、前記分光イメージングユニットは、前記ファイバから入射した光を分光してセンサに結像させて、画像情報として処理装置に出力し、カメラは、前記スプリッタ素子が出射する他方の像を画像としてとらえて前記処理装置に出力し、前記処理装置は、前記分光イメージングユニットからの情報をもとに分光特性を算出する処理を行うと共に、前記カメラでとらえた画像に対して前記ファイバでとらえた測定範囲を表示させるための処理を行う。【選択図】図１
2019095280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを介して測定対象の像を入射するスプリッタ素子と、複数の光ファイバにより構成されるファイバと、２次元のセンサを備えた無収差分光器である分光イメージングユニットと、カメラと、処理装置を備え、
前記スプリッタ素子は、スプリッタ面を備え、前記スプリッタ面により、入射した像を透過する像と反射する像の２つの像に分け出射し、
前記ファイバは、入射側で前記スプリッタ素子が出射する一方の像を配列された複数の光ファイバで測定範囲の光をとらえて出射側から前記分光イメージングユニットに出射し、
前記分光イメージングユニットは、前記ファイバから入射した光を分光して前記センサに結像させて、画像情報として前記処理装置に出力し、
前記カメラは、前記スプリッタ素子が出射する他方の像を画像としてとらえて前記処理装置に出力し、
前記処理装置は、前記分光イメージングユニットからの情報をもとに分光特性を算出する処理を行うと共に、前記カメラでとらえた画像に対して前記ファイバでとらえた測定範囲を表示させるための処理を行うことを特徴とする分光測定システム。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定システムにおいて、
前記スプリッタ面は、入射方向に対して４５°で形成されていることを特徴とする分光測定システム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の分光測定システムにおいて、
前記スプリッタ素子と前記ファイバの間に、前記測定範囲の倍率を変更する倍率調節レンズを備えることを特徴とする分光測定システム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の分光測定システムにおいて、
前記スプリッタ素子が出射する前記一方の像は前記スプリッタ面を透過する像であり、前記スプリッタ素子が出射する前記他方の像は前記スプリッタ面を反射する像であることを特徴とする分光測定システム。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の分光測定システムにおいて、
表示部を備え、前記表示部に前記処理装置で算出された分光特性、及び、前記カメラでとらえた画像に対する前記ファイバでとらえた測定範囲を表示することを特徴とする分光測定システム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の分光測定システムにおいて、
前記処理装置による分光特性の算出として、スペクトルの算出、及び、特定成分の成分量の算出の少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする分光測定システム。
【請求項７】
スプリッタ面を備えレンズを介して測定対象の像を入射するスプリッタ素子と、複数の光ファイバにより構成されるファイバと、２次元のセンサを備えた無収差分光器である分光イメージングユニットと、カメラと、処理装置とを用い、
前記スプリッタ素子の前記スプリッタ面により、入射した像を透過する像と反射する像の２つの像に分け出射するステップと、
前記ファイバにより、入射側で前記スプリッタ素子が出射する一方の像を配列された複数の光ファイバで測定範囲の光をとらえて出射側から前記分光イメージングユニットに出射するステップと、
前記分光イメージングユニットにより、前記ファイバから入射した光を分光して前記センサに結像させて画像情報として前記処理装置に出力するステップと、
前記カメラにより、前記スプリッタ素子が出射する他方の像を画像としてとらえて前記処理装置に出力するステップと、
前記処理装置により、前記分光イメージングユニットからの情報をもとに分光特性を算出する処理を行うと共に、前記カメラでとらえた画像に対して前記ファイバでとらえた測定範囲を表示させるための処理を行うステップとを有することを特徴とする分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定システム及び分光測定方法に関し、特に、撮影した画像と合わせて分光特性を測定可能な分光測定システム及び分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象の分光特性を調べる場合、調べる測定対象からの光をファイバから受光して分光特性を調べることができる。例えば、特許文献１には、投光ファイバを通して光を照射し、受光ファイバで受光することで、拡散光の強度スペクトルを多成分解析してＨｂＮＯの濃度を算出する装置が記載されている。また、特許文献２には、励起光の照射位置に対して相対的に移動可能な試料台を備え、複数の試料が測定できる蛍光測定装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０３８８８号公報
【特許文献２】特開２００３−２９４６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の手法では、予め測定対象の調査部分を特定してから分光特性を調べる必要がある。さらに、その結果がどの部分の測定結果であったかは、個別のデータごとに記録しておく必要がある。特に、従来の手法であると、動的な対象に対しては、分光特性による測定結果が、どの部分のどの様な状態における測定結果であるかを、正確な記録が容易でなく、後で特定することは難しくなる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みて、測定時の画像により測定部分を特定しながら分光特性を調べることができる分光測定システム及び分光測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、代表的な本発明の分光測定システムの一つは、レンズを介して測定対象の像を入射するスプリッタ素子と、複数の光ファイバにより構成されるファイバと、２次元のセンサを備えた無収差分光器である分光イメージングユニットと、カメラと、処理装置を備え、前記スプリッタ素子は、スプリッタ面を備え、前記スプリッタ面により、入射した像を透過する像と反射する像の２つの像に分け出射し、前記ファイバは、入射側で前記スプリッタ素子が出射する一方の像を配列された複数の光ファイバで測定範囲の光をとらえて出射側から前記分光イメージングユニットに出射し、前記分光イメージングユニットは、前記ファイバから入射した光を分光して前記センサに結像させて、画像情報として前記処理装置に出力し、前記カメラは、前記スプリッタ素子が出射する他方の像を画像としてとらえて前記処理装置に出力し、前記処理装置は、前記分光イメージングユニットからの情報をもとに分光特性を算出する処理を行うと共に、前記カメラでとらえた画像に対して前記ファイバでとらえた測定範囲を表示させるための処理を行うことを特徴とする。
【０００７】
さらに、本発明の分光測定方法の一つは、スプリッタ面を備えレンズを介して測定対象の像を入射するスプリッタ素子と、複数の光ファイバにより構成されるファイバと、２次元のセンサを備えた無収差分光器である分光イメージングユニットと、カメラと、処理装置とを用い、前記スプリッタ素子の前記スプリッタ面により、入射した像を透過する像と反射する像の２つの像に分け出射するステップと、前記ファイバにより、入射側で前記スプリッタ素子が出射する一方の像を配列された複数の光ファイバで測定範囲の光をとらえて出射側から前記分光イメージングユニットに出射するステップと、前記分光イメージングユニットにより、前記ファイバから入射した光を分光して前記センサに結像させて画像情報として前記処理装置に出力するステップと、前記カメラにより、前記スプリッタ素子が出射する他方の像を画像としてとらえて前記処理装置に出力するステップと、前記処理装置により、前記分光イメージングユニットからの情報をもとに分光特性を算出する処理を行うと共に、前記カメラでとらえた画像に対して前記ファイバでとらえた測定範囲を表示させるための処理を行うステップとを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、分光測定システム及び分光測定方法において、測定時の画像により測定部分を特定しながら分光特性を調べることができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の分光測定システムの一実施形態を示す構成図である。
【図２】本発明の分光測定システムにおける光ファイバ形状の一例を示す図である。
【図３】本発明の分光測定システムにおける分光イメージングユニットの一例を示す透視斜視図である。
【図４】本発明の分光測定システムにおける測定範囲の倍率を変更する場合のレンズ配置の例を示す平面図であり（ａ）は０．８倍、（ｂ）は１倍、（ｃ）は３倍の例を示す。
【図５】本発明の分光測定システムにおける測定範囲の例を示す図である。
【図６】本発明の分光測定システムにおける画像と測定範囲の例を示す図であり、（ａ）は０．８倍、（ｂ）は１倍、（ｃ）は３倍の例を示す。
【図７】本発明の分光測定システムにおける測定結果の表示例を示す図である。
【図８】本発明の分光測定システムの別実施形態を示し、（ａ）は第１の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｂ）は第２の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示す。
【図９】本発明の分光測定システムの別実施形態を示し、（ａ）は第３の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｂ）は第４の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｃ）は第５の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示す。
【図１０】本発明の分光測定システムにおけるファイバの入射側の様々な配列例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態を説明する。
【００１１】
（全体構成）
図１は、本発明の分光測定システムの一実施形態を示す構成図である。
【００１２】
分光測定システム１は、測定側レンズ１１、スプリッタ素子１２、倍率調節レンズ１３、１４、ファイバ１５、分光イメージングユニット２０、カメラ３０、処理装置４０を備えている。
【００１３】
測定側レンズ１１は測定対象１００からの光をとらえるためのレンズであり、スプリッタ素子１２の入射面１２ａよりも測定対象１００側に構成されている。測定側レンズ１１は、１つでもよいが複数を組み合わせて構成することもできる。
【００１４】
スプリッタ素子１２は、入射した測定対象１００の光による像を２つに分ける素子である。具体的にはスプリッタ面１２ｂにより透過する像と反射する像に分ける。スプリッタ素子１２は、入射面１２ａ、スプリッタ面１２ｂ、第１出射面１２ｃ、第２出射面１２ｄを備えている。
【００１５】
入射面１２ａは、測定側レンズ１１からの像を入射する面であり、測定側レンズ１１側（測定対象１００側）に構成される。
【００１６】
スプリッタ面１２ｂは、入射面１２ａに入射される像の入射方向に対して角度を付けて構成されている。このことにより、入射した像を反射する像と透過する像に分けることができる。例えば、図１の例では４５°の角度を付けており、入射方向に対して直角方向に像が反射する。また、透過する像は、入射方向のまままっすぐに透過する。
【００１７】
第１出射面１２ｃは、透過方向の先に形成される面であり、透過方向に対して直角の面で形成される。第１出射面１２ｃは、入射面１２ａの反対側に入射面１２ａと平行に形成することができる。これにより、第１出射面１２ｃには、スプリッタ面１２ｂで透過した像が結像される。
【００１８】
第２出射面１２ｄは、反射方向の先に形成される面であり、反射方向に対して直角の面で形成される。例えば、スプリッタ面１２ｂが入射方向に対して４５°の角度を形成すれば、第２出射面１２ｄは入射面１２ａと直角に形成される。これにより、第２出射面１２ｄには、スプリッタ面１２ｂで反射した像が結像される。
【００１９】
本実施形態では、スプリッタ素子１２は立方体状の例を示しており、上から見て正方形の対角線で切断した面を合わせるような形状とすることで、上から見て正方形の対角線で形成される垂直な面をスプリッタ面１２ｂとして形成している。スプリッタ素子１２の材質、例えば、透明のガラスや樹脂で形成することができる。そして、入射面１２ａに対して反対側の面が第１出射面１２ｃとなり、入射面１２ａに対してスプリッタ面１２ｂを介在しない側の直角側の面が第２出射面１２ｄとなる。
【００２０】
スプリッタ素子１２として、ビームスプリッタやハーフミラーを適用できる。このとき、ハーフミラーであれば、スプリッタ面１２ｂでの透過光量と反射光量を１：１に分けて形成することができる。
【００２１】
倍率調節レンズ１３、１４は、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃと、ファイバ１５の入射側１５ａの間に配置されるレンズであり倍率調整機構を構成する。この倍率調整機構は、後述するように、分光測定による測定範囲を決めることができる。ここで、倍率調節レンズ１３がスプリッタ素子１２側に、倍率調節レンズ１４がファイバ１５側に配置されている。
【００２２】
ファイバ１５は、光を伝搬させるための複数の光ファイバにより構成される。ファイバ１５の一端である入射側１５ａが倍率調節レンズ１４側に形成される。また、ファイバ１５の他端である出射側１５ｂが分光イメージングユニット２０側に形成される。スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃから出射される像による光は、倍率調節レンズ１３、１４を介して、入射側１５ａからファイバ１５に入射され、出射側１５ｂから分光イメージングユニット２０へ出射する。ファイバ１５の入射側１５ａは分光特性の測定範囲に合わせて配列されている。ファイバ１５の出射側１５ｂは分光イメージングユニット２０に入射するために横方向に一直線に並んで配列されている。ここでこれらの光ファイバは、例えば、石英ファイバ又は多成分ファイバを採用することができる。ファイバ１５における複数の光ファイバは、９以上、６４以上、２５６以上と数を増やすことで、測定点を増やすことができる。
【００２３】
分光イメージングユニット２０は、後述する無収差分光器であり、センサ２６及び画像処理部２７を備えている。分光イメージングユニット２０を用いて分光特性が測定される。分光イメージングユニット２０でとらえる光は、可視光線だけでなく、赤外線・紫外線も含めることができる。
【００２４】
カメラ３０は、第２出射面１２ｄに出射した像をとらえるカメラであり、動画として動的にとらえることができる。カメラ３０は、例えば、ボードカメラ等を適用でき、カラーもしくはモノクロで像をとらえることができる。カメラ３０内の構成としては、レンズや撮像素子等で構成される。カメラ３０は、例えば、１秒に３０フレームや８００フレーム等、また、それ以上のスピードで画像をとらえることができる。
【００２５】
処理装置４０は、分光イメージングユニット２０とは接続線４１で接続され、カメラ３０とは接続線４２で接続されている。ここで、接続線４１、４２は、標準的なインターフェースを使用でき、例えば、ＵＳＢ２．０、ＵＳＢ３．０、カメラリンク、ＧｉｇＥ、光通信形態等を適用できる。処理装置４０は、カメラ３０でとらえる映像のフレームごとに、対応するファイバ１５でとらえる光の測定範囲を重ね合わせる処理を行うことができる。このとき、第１出射面１２ｃと第２出射面１２ｄでは像が左右逆になるので、これらのことも含めて適切な位置関係になるように調整する処理を行う。さらに、処理装置４０は、分光イメージングユニット２０のセンサ２６が取得した情報に基づき、測定範囲における、測定対象１００の分光特性を解析することができる。このため、処理装置４０は、カメラ３０でとらえた画像に対する、ファイバ１５でとらえる測定範囲を重ね合わせて、その測定結果を解析することができる。また、カメラ３０と同様に、センサ２６も１秒間に３０フレームや８００フレームのスピードで、また、それ以上のスピードで各々部位ごとのスペクトル情報をとらえることができる。
【００２６】
処理装置４０としては、例えば、パソコンやサーバ等のデータ処理を行えるコンピュータを適用でき、このコンピュータにプログラムを導入して、そのための処理を行わせる。上記の処理は、処理装置４０内部の処理部で処理される。ここで、処理部は、ＣＰＵ等のマクロプロセッサやメモリ等で構成される。処理装置４０のＯＳは、Ｗｉｎｄｏｗｓ、ＭＡＣＯＳ、ＵＮＩＸ（登録商標）等を適用でき、適用するプログラムに使用するプログラミング言語もＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、Ｃ＋＋等でよい。
【００２７】
処理装置４０は、表示部４０ａを備えていてもよい。処理部の処理により表示部４０ａでカメラ３０の画像やその画像に対するそのときの測定範囲や分光特性の測定結果を表示させることができる。表示部４０ａは、例えば、液晶や有機ＥＬ等によるディスプレイが適用できる。また、表示部４０ａは、別体で構成してもよい。また、処理装置４０は、記憶部を内部に備えていてもよく、ここに、映像や測定結果を記憶させる。記憶部としては、例えば、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）やＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）等、必要に応じて様々な方式の記憶装置が適用される。
【００２８】
また、処理装置４０は、タブレット、スマートフォン等でも適用できる。この場合のＯＳはそのハードの準じた一般的なもの（アンドロイドやｉＯＳ等）を使用でき、適用するプログラムに使用するプログラミング言語も上述した言語を含む標準的なものを適用できる。また、接続線４１、接続線４２を用いずに、カメラ３０と処理装置４０、画像処理部２７と処理装置４０の間は、無線による通信で情報をやりとりする構成としてもよい。
【００２９】
（ファイバの形状）
図２は、本発明の分光測定システムにおけるファイバ形状の一例を示す図である。
【００３０】
図２に示すように、ファイバ１５の入射側１５ａは、端部を揃えて分光特性の測定範囲に合わせた形状に配列することができる。図２では光ファイバの一端部を縦８個×横８個、合計６４個を正方形に配列した構成例を示している。また、ファイバ１５の出射側１５ｂは光ファイバの他端部を揃えて６４個一列に並べる構成としている。一列に配列することは、分光イメージングユニット２０に入射させるための配列構成である。このように、複数の光ファイバで形成されるファイバ１５は、入射側１５ａと出射側１５ｂの配列構成を目的に応じて変更して形成することができる。
【００３１】
（分光イメージングユニット）
図３は、本発明の分光測定システムにおける分光イメージングユニットの一例を示す透視斜視図である。
【００３２】
図３に示すように、分光イメージングユニット２０は、ファイバ１５の出射側１５ｂと接続されており、組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４、組合せ凸レンズ２５、センサ２６を長手方向にこの順で備えている無収差分光器である。また、分光イメージングユニット２０は、画像処理部２７を備えており、センサ２６で受光した情報を画像情報とする等の処理を行う。ファイバ１５は、分光イメージングユニット２０と接続されるが、ファイバ１５の出射側１５ｂでは、各々の光ファイバが２次元のセンサ２６の上下の中心の位置で横方向に並ぶように設定される。
【００３３】
プリズム２２は、垂直面２２ｂがグレーティング２３側で、斜面２２ａが組合せ凸レンズ２１側の向きで配置されている。プリズム２４は、垂直面２４ｂがグレーティング２３側で、斜面２４ａが組合せ凸レンズ２５側の向きで配置されている。プリズム２２、２４は、角度補正用のプリズムである。グレーティング２３は、波長分散のためのグレーティングである。センサ２６は２次元の光センサである。例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳ等、シリコンやＩｎＧａＡｓ、ＭＣＴ等を材料としたモノクロカメラによるセンサを適用できる。ここでのモノクロカメラの本体は、画像処理部２７に相当する。
【００３４】
ファイバ１５からの光線は組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４を通して、分散され、最後に組合せ凸レンズ２５を通して、＋１次光あるいは、−１次光の光が水平にセンサ２６に集光される様に設計されている。
【００３５】
このように分光イメージングユニット２０によって、センサ２６に空間情報が保存される。波長毎のエネルギー情報は、波長毎に分解されて、２次元のセンサ２６に収斂される形をとる。分光イメージングユニット２０内で、ファイバ１５の入射ポイント（測定点毎）ごとの空間情報が保存されるため、結果的に、入射ポイントの測定点ごとに波長分散された信号量を捉えることが可能になる。ここでは、センサ２６に結像される二次元画像は、横方向は対応する各々の測定点ごとの情報となり、縦方向は各光ファイバに対する波長ごとの光の光量を調べることができる。このように、測定点ごとに波長分散された信号量を捉えることが可能になる。この情報は図１で示した処理装置４０に出力される。
【００３６】
（測定範囲の変更）
図４は、本発明の分光測定システムにおける測定範囲の倍率を変更する場合のレンズ配置の例を示す平面図であり（ａ）は０．８倍、（ｂ）は１倍、（ｃ）は３倍の例を示す。
【００３７】
図４に示すようにスプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃと、ファイバ１５の入射側１５ａの間における、倍率調整機構である倍率調節レンズ１３と倍率調節レンズ１４の位置を変えることで、測定範囲を変更することができる。なお、第１出射面１２ｃと入射側１５ａの距離はいずれも等しい。
【００３８】
図４（ａ）は、倍率を０．８倍にした測定範囲で、測定範囲は広く設定される。すなわち、第１出射面１２ｃの広い範囲をとらえて、ファイバ１５の入射側１５ａへ入射させる。この場合、倍率調節レンズ１３及び倍率調節レンズ１４は、図４（ｂ）（ｃ）よりもファイバ１５の入射側１５ａ側に配置される。
【００３９】
図４（ｂ）は、倍率を１倍にした測定範囲で、測定範囲はファイバ１５の入射側１５ａの配置の範囲と同じ範囲に設定される。この場合、倍率調節レンズ１３と倍率調節レンズ１４は、それぞれ、図４（ａ）と図４（ｃ）における倍率調節レンズ１３と倍率調節レンズ１４に比べて中間の位置に配置される。
【００４０】
図４（ｃ）は、倍率を３倍にした測定範囲で、測定範囲は狭く設定される。すなわち、第１出射面１２ｃの狭い範囲をとらえて、ファイバ１５の入射側１５ａへ入射させる。この場合、倍率調節レンズ１３及び倍率調節レンズ１４は、図４（ａ）（ｂ）よりもスプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃ側に配置される。
【００４１】
図５は、本発明の分光測定システムにおける測定範囲の例を示す図である。
【００４２】
図５では、スプリッタ素子１２の一面に、第２出射面１２ｄでとらえるカメラ３０における撮影範囲５１と、第１出射面１２ｃでとらえる０．８倍測定範囲５２、１倍測定範囲５３、３倍測定範囲５４を並べて示した図である。各測定範囲は図４（ａ）（ｂ）（ｃ）で説明した倍率における測定範囲と対応している。図５に示すように、撮影範囲５１に対して、０．８倍測定範囲５２、１倍測定範囲５３、３倍測定範囲５４とその範囲が狭くなっていることが分かる。ここで、各範囲の中心は合わせてあるため、撮影範囲５１の中心からどの範囲を測定するかを決めることができる。
【００４３】
（測定範囲の変更の具体例）
図６は、本発明の分光測定システムにおける画像と測定範囲の例を示す図であり、（ａ）は０．８倍、（ｂ）は１倍、（ｃ）は３倍の例を示す。
【００４４】
図６に示すように、魚の目の付近を測定する場合について図５で説明した測定範囲に対応して説明する。ここでは、ファイバ１５の入射側１５ａの配列が縦５個×横７個の合計３５個の光ファイバを用いた場合の例について示している。
【００４５】
図６（ａ）の０．８倍の測定範囲５２、図６（ｂ）の１倍の測定範囲５３、図６（ｃ）の３倍の測定範囲５４と行くに従い、撮影範囲５１に対する測定範囲は狭くなる。ここで、測定点の数は３５（縦５×横７）で共通であるので、図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）に行くに従い、それだけ細かい範囲（編み目の小さい範囲）ごとで分光特性を調べることが可能となる。例えば、図６（ａ）であれば、魚の目の周りを含めた広めの範囲について調べることができ、図６（ｃ）であれば、魚の目に特化した細かい情報を調べることができる。
【００４６】
また、図６で示されるように撮影範囲５１と合わせて各測定範囲５２、５３、５４を示すことで、どの範囲の分光特性を調べているかが即座に分かることになる。
【００４７】
（測定結果の表示例）
図７は、本発明の分光測定システムにおける測定結果の表示例を示す図である。
【００４８】
図７では、処理装置４０の処理部での処理により分光特性の測定結果や測定範囲を表示部４０ａで表示させる例を示している。画面表示８０には、左側にａ＊ｂ＊表示８１、Δａ＊Δｂ＊表示８２を上下に表示し、右側の上に全スペクトル表示８３とその下に、画像と測定範囲の表示８４、時間と特定成分量の表示８５を横に並べて表示させている。
【００４９】
ａ＊ｂ＊表示８１は、色空間におけるａ＊ｂ＊表色素の表示例であり、測定点の光がどの色に属しているかを示すことができる。Δａ＊Δｂ＊表示８２は、ａ＊、ｂ＊の差であるΔａ＊、Δｂ＊を表として表している。これらは、分光イメージングユニット２０で測定される各測定点の波長より調べることができる。
【００５０】
全スペクトル表示８３は、測定点ごとのスペクトル表示を表すものである。これらは、入射側１５ａの配列と同じ配列で対応して分かり易く表示させることができる。図７では、縦８個×横８個の合計６４個の測定点の例を示している。各測定点のスペクトルは、分光イメージングユニット２０で測定される各測定点の波長から算出することができる。
【００５１】
画像と測定範囲の表示８４は、図６と同様に、撮影範囲（画像）に対するファイバ１５等を介して測定する分光特性の測定範囲の表示を行っている。
【００５２】
時間と特定成分量の表示８５は、測定される時間ごとの特定の成分の変化を表したグラフである。例えば、特定の主成分ＡとＢを、分光イメージングユニット２０から測定される測定点ごとの波長から導き出すことができる。これは、特定の主成分ＡとＢが示す光の波長の特徴をとらえることで、その成分が時間ごとにどの程度含まれているかを調べることで算出することができる。
【００５３】
（作用）
分光測定システム１の作用について説明する。図１に示すように測定対象１００からの像をとらえた光は測定側レンズ１１を介してスプリッタ素子１２に入射する。そして、スプリッタ素子１２のスプリッタ面１２ｂにより反射する光と透過する光に分けられる。ここで、透過した光は第１出射面１２ｃに出射し、反射した光は第２出射面１２ｄに出射する。
【００５４】
そして、第１出射面１２ｃに出射した光は、倍率調節レンズ１３、１４を介してファイバ１５の入射側１５ａに入射する。このとき、入射する範囲を倍率調節レンズ１３、１４により調整することができる。そして、入射した光はファイバ１５を介して分光イメージングユニット２０に入射する。分光イメージングユニット２０では、図３に示す構成により、二次元画像としてセンサ２６に結像される。ここでは、各々の測定点に対する波長ごとの光の光量の情報を得ることができる。そして、これらの情報は、接続線４１を介して処理装置４０に送られる。
【００５５】
また、第２出射面１２ｄに出射した光は、全体の画像を映像としてカメラ３０でとらえる。そしてこの情報は、接続線４２を介して処理装置４０に送られる。
【００５６】
処理装置４０では、カメラ３０でとらえる映像のフレームごとに、分光イメージングユニット２０を介して送られるファイバ１５でとらえる測定範囲の情報を重ね合わせる処理を行う。さらに、測定範囲における、測定対象１００の分光特性を解析することができ、カメラ３０の映像や分光特性の測定範囲や測定結果を表示部４０ａに表示させることができる。
【００５７】
これらの構成により観測者は、映像におけるどの位置のどの状態における分光特性の測定結果の情報であるかを知ることができる。さらに、図４に示した、倍率調節レンズ１３、１４による倍率調整機構により、ふさわしい倍率に変更することができる。
【００５８】
（第１、第２の別実施形態）
図８は、本発明の分光測定システムの別実施形態を示し、（ａ）は第１の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｂ）は第２の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示す。第１、第２の別実施形態では、図１〜７で説明した実施形態と異なる点について主に説明し、同一の箇所には同一の符号を付してあり、特に説明がない部分は同じ説明を省略している。
【００５９】
図８（ａ）の第１の別実施形態では、図１、４で示した、倍率調節レンズ１３、１４は用いず、ファイバ１５の入射側１５ａを直接、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃに当てる構成である。これにより、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃで出射した像の光を直接、入射側１５ａからファイバ１５に入射する構成である。ここでは、倍率の調節は行えないものの、倍率調節レンズ１３、１４を用いないため、簡易でコストを抑えた構成とすることができる。なお、入射側１５ａでとらえる光の測定範囲は、入射側１５ａの光ファイバの配列範囲そのものとなり、図４（ｂ）の１倍と同様となる。
【００６０】
図８（ｂ）の第２の別実施形態では、図１、４で示した、倍率調節レンズ１３、１４の代わりに個別調節レンズ６１を用いる構成である。個別調節レンズ６１は、ファイバ１５における複数の光ファイバごとに、ファイバ１５の入射側１５ａと、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃの間に配置される。この個別調節レンズ６１は、光ファイバの数だけ用意される。これにより、用いるレンズの数は多くなるものの光ファイバ毎の細やかな調整も可能となる。
【００６１】
（第３〜第５の別実施形態）
図９は、本発明の分光測定システムの別実施形態を示し、（ａ）は第３の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｂ）は第４の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示し、（ｃ）は第５の別実施形態におけるスプリッタ素子とファイバの接続を示す。第３〜第５の別実施形態では、図１〜７で説明した実施形態と異なる点について主に説明し、同一の箇所には同一の符号を付してあり、特に説明がない部分は同じ説明を省略している。
【００６２】
図９（ａ）（ｂ）（ｃ）の第３〜第５の別実施形態では、倍率調節レンズ１３、１４は用いず、ファイバ１５の入射側１５ａと、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃの間に介在部材７１、７２、７３を介在させる構成である。これらは、内部がファイバ状となっているファイバオプティクスプレートを適用できる。これらの介在部材７１、７２、７３を変更することで分光特性の測定範囲を変更することができる。
【００６３】
図９（ａ）の第３の別実施形態では、介在部材７１では、スプリッタ素子側７１ａでファイバ側７１ｂよりも細く形成されており、スプリッタ素子側７１ａ端部をスプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃに当てている。また、介在部材７１のファイバ側７１ｂでは、ファイバ１５の入射側１５ａと接続されており、ファイバ１５の入射側１５ａに対応した大きさに形成されている。この介在部材７１により、スプリッタ素子側７１ａに出射した像の狭い範囲をファイバ１５へ入射させることができる。これにより、図４（ｃ）で示した倍率が１より高い場合の測定範囲に準じた測定を行うことができる。
【００６４】
図９（ｂ）の第４の別実施形態では、介在部材７２では、スプリッタ素子側７２ａはファイバ側７２ｂよりも太く形成されており、スプリッタ素子側７２ａ端部をスプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃに当てている。また、介在部材７２のファイバ側７２ｂでは、ファイバ１５の入射側１５ａと接続されており、ファイバ１５の入射側１５ａに対応した大きさに形成されている。この介在部材７２により、スプリッタ素子側７２ａに出射した像の広い範囲をファイバ１５へ入射させることができる。これにより、図４（ａ）で示した倍率が１より低い場合の測定範囲に準じた測定を行うことができる。
【００６５】
図９（ｃ）の第５の別実施形態では、介在部材７３では、スプリッタ素子側７３ａはファイバ側７３ｂと同じ太さに形成されており、スプリッタ素子側７３ａ端部をスプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃに当てている。この介在部材７３により、スプリッタ素子側７２ａに出射した像をファイバ１５の入射側１５ａと同じ範囲をファイバ１５へ入射させることができる。これにより、図４（ｂ）で示した倍率が１と同じ場合の測定範囲と同様の測定を行うことができる。
【００６６】
（ファイバの入射側の配列例）
図１０は、本発明の分光測定システムにおけるファイバの入射側の様々な配列例を示す。
【００６７】
図１０の（ａ）〜（ｇ）に示すようにファイバ１５の入射側１５ａは、測定範囲や測定密度などを考慮して様々な配列例を構成することができる。
【００６８】
図１０（ａ）は、横一例に１５個の光ファイバを並べた例を示す。この場合出射側１５ｂの並び方も同様となる。
【００６９】
図１０（ｂ）は、縦７個×横７個の合計４９個の光ファイバを正方形に並べた例を示す。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ１つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計４つの光ファイバが接するように構成されている。
【００７０】
図１０（ｃ）は、上から横方向に６個、７個、６個、７個、６個、７個、６個、７個の光ファイバを並べて、これらを縦方向に並べた例を示す。合計５２個の光ファイバを使用しており全体としては正方形に近い形状である。縦方向に隣接する光ファイバは、各光ファイバ外径の半分ずつ横にずれて隙間を少なくして配置されている。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ２つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計６つの光ファイバが接するようにして構成されている。
【００７１】
図１０（ｄ）は、縦３個×横７個の合計２１個の光ファイバを長方形に並べた例を示す。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ１つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計４つの光ファイバが接するように構成されている。
【００７２】
図１０（ｅ）は、上から横方向に７個、６個、７個の光ファイバを並べて、これらを縦方向に並べた例を示す。合計２０個の光ファイバを使用しており全体としては長方形に近い形状である。縦方向に隣接する光ファイバは、各光ファイバ外径の半分ずつ横にずれて隙間を少なくして配置されている。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ２つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計６つの光ファイバが接するように構成されている。
【００７３】
図１０（ｆ）は、上から横方向に３個、５個、７個、７個、７個、５個、３個の光ファイバを並べて、これらを縦方向に並べた例を示す。合計３７個の光ファイバを使用しており全体としては六角形に近い形状である。縦横方向に隣接する光ファイバは、同じ中心位置となるように配置されている。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ２つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計６つの光ファイバが接するように構成されている。
【００７４】
図１０（ｇ）は、上から横方向に２個、５個、８個、９個、８個、９個、８個、９個、８個、５個、２個の光ファイバを並べて、これらを縦方向に並べた例を示す。合計７３個の光ファイバを使用しており全体としては六角形に近い形状である。縦方向に隣接する光ファイバは、各光ファイバ外径の半分ずつ横にずれて隙間を少なくして配置されている。端以外では、１つの光ファイバに対して上下でそれぞれ２つずつ、左右でそれぞれ１つずつ、合計６つの光ファイバが接するように構成されている。
【００７５】
（適用例）
以上説明した分光測定システム１の適用例として、例えば、図６で示したような魚であれば、その表面からの波長毎の光量の情報から、色の状態や主成分を特定して遊泳中の分光的知見を得ることができる。この場合、魚を試料台の上に載せる等する必要はなく、例えば、水槽の前から分光測定システム１によりカメラ３０で撮影することで、水槽の中で生きている魚を動的に録画して調べることができる。録画した画像の中で調べたい測定対象のある画像を取り出して、そのときの測定範囲の分光特性の測定結果を確認することで、魚の状態を調べることができる。
【００７６】
さらに、火山の状態であれば、噴火口の近くの映像をとらえて、その一部を分光特性の測定範囲とする。この場合、分光特性での解析により、例えば、硫化水素の成分量などを調べることにより、火山の状態を測定することが可能である。このとき、火山の画像はカメラ３０でとらえているため、実際の噴火の状態と合わせて主成分の成分量を調べることができる。
【００７７】
また、測定対象を空に向ければ、空の状態から、気象について調べることができる。
【００７８】
以上の様に、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、上述した以外の様々な変形例も含まれる。例えば、上記した実施形態に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を削除したり、他の構成に置き換えたりすることも可能である。
【００７９】
例えば、倍率調整機構は倍率調節レンズ１３、１４により構成することを説明したがこれに限らず、３以上、５以上など必要に応じて複数レンズを使用してもよい。また、本発明の実施形態に関しては、０．８、１倍、３倍等、代表的な倍率に関して記載したが、その間の倍率、例えば２倍等としてもよい。また、最終応用目的に耐えうるデータを得るための光学収差特性に収まる様に用いられた光学パラメータを有するレンズ系を用いて、必要に応じて、０．８倍以下、３倍以上の倍率にしてもよい。
【００８０】
また、ファイバ１５の入射側１５ａ側の配列は、上記の実施形態に限らず縦２個以上×横２個以上、縦２個以上×横３個以上、縦３個以上×横３個以上等、一定の測定範囲を形成すればよい。
【００８１】
また、スプリッタ素子１２の第１出射面１２ｃの透過側の像をカメラ３０により画像をとらえ、スプリッタ素子１２の第２出射面１２ｄの反射側の像からファイバ１５や分光イメージングユニット２０による分光特性を測定してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１        分光測定システム
１１      測定側レンズ
１２      スプリッタ素子
１２ａ    入射面
１２ｂ    スプリッタ面
１２ｃ    第１出射面
１２ｄ    第２出射面
１３、１４    倍率調節レンズ
１５      ファイバ
１５ａ    入射側
１５ｂ    出射側
２０      分光イメージングユニット
２６      センサ
２７      画像処理部
３０      カメラ
４０      処理装置
４０ａ    表示部
４１、４２    接続線
６１      個別調節レンズ
７１、７２、７３    介在部材
８０      画面表示
１００    測定対象
【図１】
2019095280.tif 000003
【図２】
2019095280.tif 000004
【図３】
2019095280.tif 000005
【図４】
2019095280.tif 000006
【図５】
2019095280.tif 000007
【図６】
2019095280.tif 000008
【図７】
2019095280.tif 000009
【図８】
2019095280.tif 000010
【図９】
2019095280.tif 000011
【図１０】
2019095280.tif 000012