(57)【要約】【課題】汎用性を向上させることができる、分光測定システム、分光モジュール、及び、位置ズレ検出方法を提供する。【解決手段】分光測定システムは、画像を撮像する撮像素子３１２を備える撮像装置３と、波長可変干渉フィルター、及び波長可変干渉フィルターを保持し、撮像装置３に着脱自在に装着され、撮像装置３への装着時に、撮像素子３１２への入射光の光路上に当該波長可変干渉フィルターを配置可能な装着部８を備えている分光モジュール２と、を具備している。【選択図】図６
2015125085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置と、
入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部、及び前記分光部を保持し、前記撮像装置に着脱自在に設けられ、前記撮像装置への装着時に、前記撮像素子への入射光の光路上に前記分光部を配置させる装着部を備えた分光モジュールと、を具備している
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、
前記装着部は、
前記分光部を保持し、前記装着時に前記入射光の光軸に対して前記分光部を位置決めする位置決め部を備えている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項３】
請求項２に記載の分光測定システムにおいて、
前記位置決め部は、
前記分光部を保持する分光保持部と、
前記分光保持部に設けられ、前記分光保持部から前記撮像装置に向かって突出し、突出方向の先端面が前記撮像装置に当接する当接部と、
前記分光保持部を前記撮像装置側に付勢する付勢部と、を備えている
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のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記装着部は、
前記分光部が設けられ、前記撮像装置の光入射側の面に沿って配置される基部と、
前記基部に連続し、前記装着時に前記入射光の光軸に沿う前記撮像装置の側面を覆う側壁部と、を備え、
前記側壁部の内面には、前記光軸に交差する方向に突出し、前記装着時に前記側面に当接する凸部が複数設けられている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項５】
請求項４に記載の分光測定システムにおいて、
前記装着部は、
前記分光部の位置を、前記撮像素子の前記光路上に配置させる配置位置と、前記光路上から退避される退避位置とで変更する位置変更部を備えている
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３のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記装着部は、
前記分光部が設けられ、前記撮像装置の光入射側の面に沿って配置される基部と、
前記基部に設けられ、前記装着時に前記入射光の光軸に交差する方向から前記撮像装置を挟持する挟持部と、を備えている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項７】
請求項６に記載の分光測定システムにおいて、
前記挟持部は、
前記光軸に沿う前記撮像装置の側面のうち、互いに対向する各側面の一方に接触する第１接触部と、
前記各側面の他方に接触する第２接触部と、
前記光軸に交差する方向において、前記第１接触部及び前記第２接触部の各接触部の間の距離を変更自在に前記各接触部を連結し、前記各接触部間で前記基部が移動可能に設けられた連結部と、を備え、
前記装着時に、前記光軸に交差する方向から前記各接触部を前記撮像装置に接触させて挟持する
ことを特徴とする分光測定システム。
【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測定システムにおいて、
前記分光モジュールは、
リファレンス板と、
前記リファレンス板が前記撮像装置への入射光の光路上に配置された配置位置、及び前記配置位置から退避させた退避位置の間で移動させる移動機構と、を備えている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記分光モジュールは、
選択する前記所定の波長が異なる複数の分光部と、
前記撮像装置への入射光の光路上に配置された前記分光部を変更する変更部と、
前記分光部を保持し、前記装着時に前記入射光の光軸に対して前記分光部を位置決めする位置決め部と、を備え、
前記複数の分光部のそれぞれに対して前記位置決め部が設けられている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記分光部は、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測定システム。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記撮像装置に対する前記分光部の位置ズレを検出する位置ズレ検出部を備えている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の分光測定システムにおいて、
前記位置ズレ検出部は、前記撮像装置によって撮像された撮像画像に基づいて、前記撮像画像における前記分光モジュールの一部を検出することで、前記位置ズレを検出する
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２のいずれかに記載の分光測定システムにおいて、
前記撮像装置によって撮像された撮像画像のうち、前記分光部に対して所定の角度範囲で入射した光に対応する画像領域を特定する領域特定部と、
前記画像領域について分析処理を行う分析処理部と、を備えている
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載の分光測定システムにおいて、
画像を表示させる表示部と、
前記撮像装置によって取得されたリアルタイム画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、を備え、
前記表示制御部は、前記分析処理の対象となる領域であり、前記画像領域に少なくとも含まれる分析領域の範囲を、前記リアルタイム画像に重ねて表示させる
ことを特徴とする分光測定システム。
【請求項１５】
入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部と、
前記分光部を保持し、画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置に着脱自在に装着され、前記撮像装置への装着時に前記撮像装置への入射光の光路に前記分光部を配置可能な装着部と、を備えている
ことを特徴とする分光モジュール。
【請求項１６】
画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置と、
入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部、及び前記分光部を保持し、前記撮像装置に着脱自在に装着され、前記撮像装置への装着時に、前記撮像装置への入射光の光路に前記分光部を配置可能な装着部、を備えている分光モジュールと、を具備し、
前記撮像装置及び前記分光モジュールを制御する制御部が、前記撮像装置及び前記分光モジュールの少なくともいずれかに設けられている分光測定システムにおいて実行される位置ズレ検出方法であって、
前記撮像装置に画像を撮像させて、撮像画像を取得する手順と、
前記撮像画像における前記分光モジュールの一部を検出することで位置ズレを検出する手順と、を実行する
ことを特徴とする位置ズレ検出方法。
【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、分光モジュール、及び、位置ズレ検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分光素子によって分光された光を撮像素子で受光し、受光量を取得することで分光測定を行う分光測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の分光計（分光測定装置）は、一対の光学素子が対向配置され、上記光学素子間の間隔を変化させることによって光の透過特性を可変できる干渉計（波長可変干渉フィルター）と、検出器（撮像素子）とを一体的に備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８１３０３８０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたような従来の分光測定装置は、分光素子と撮像素子とが一体的に装置に組み込まれている。このため、分光測定に特化した分光測定装置として予め設計し、製造することができる。従って、このような分光測定装置では、一般に、測定精度の向上を図り易い。
しかしながら、高精度の測定を可能に製造された分光測定装置は、通常、高価である。また、このような分光測定装置は、分光測定に特化されているため、分光測定以外の用途（例えば、分光を行わない状態での撮像）には適しておらず、汎用性が低い場合がある。このように、従来の分光測定装置は、汎用性が低いものである場合があり、一般に普及させることが困難であった。
【０００５】
本発明は、汎用性を向上させることができる、分光測定システム、分光モジュール、及び、位置ズレ検出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】
本発明の分光測定システムは、画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置と、入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部、及び前記分光部を保持し、前記撮像装置に着脱自在に設けられ、前記撮像装置への装着時に、前記撮像素子への入射光の光路上に前記分光部を配置させる装着部を備えた分光モジュールと、を具備していることを特徴とする。
【０００７】
本発明の分光測定システムでは、分光モジュールは、撮像装置に対して着脱自在に構成されている。
このような構成では、分光モジュールと撮像装置とを別体とすることができる。撮像装置としては、デジタルカメラやスマートフォン等の一般的に普及している撮像機能を有する装置を用いることができる。従って、汎用性の高い分光測定システムを提供することができる。
【０００８】
本発明の分光測定システムにおいて、前記装着部は、前記分光部を保持し、前記装着時に前記入射光の光軸に対して前記分光部を位置決めする位置決め部を備えていることが好ましい。
【０００９】
本発明では、分光モジュールを撮像装置に装着した際に、位置決め部によって入射光の光軸に対し分光部を位置決めできる。ここで、位置決め部は、光軸に対する分光部の角度や、光軸と交差する方向における位置を決める。
入射光軸に対する分光部の位置や角度に、許容される範囲を超えてズレが生じると、分光測定の精度が低下するおそれがある。例えば、分光部としてファブリーペローエタロンを用いる場合では、入射光の角度が変化すると選択波長が変化する。また、光軸と交差する方向に位置ズレが生じると、ファブリーペローエタロンとして機能する有効領域外に光が入射するおそれがある。このように、分光部の位置や角度が変化して所望の精度で分光測定を実施できないおそれがある。これに対して、本発明では、位置決めを実施することにより、上記不具合の発生を抑制できる。
【００１０】
本発明の分光測定システムにおいて、前記位置決め部は、前記分光部を保持する分光保持部と、前記分光保持部に設けられ、前記分光保持部から前記撮像装置に向かって突出し、突出方向の先端面が前記撮像装置に当接する当接部と、前記分光保持部を前記撮像装置側に付勢する付勢部と、を備えていることが好ましい。
【００１１】
本発明では、付勢部によって分光保持部が付勢され、分光保持部に設けられた当接部が撮像装置に当接する。これにより、分光保持部に保持された分光部が位置決めされる。このような構成では、撮像装置に分光モジュールを装着するだけで、煩雑な設定操作を行わなくとも分光部を位置決めすることができる。また、当接部を設けた分光保持部を、付勢部によって撮像装置側に向かって付勢するという簡単な構成で、分光部を位置決めできる。
【００１２】
本発明の分光測定システムにおいて、前記装着部は、前記分光部が設けられ、前記撮像装置の光入射側の面に沿って配置される基部と、前記基部に連続し、前記装着時に前記入射光の光軸に沿う前記撮像装置の側面を覆う側壁部と、を備え、前記側壁部の内面には、前記光軸に交差する方向に突出し、前記装着時に前記側面に当接する凸部が複数設けられていることが好ましい。
【００１３】
本発明では、装着部は、内面に凸部が複数設けられた側壁部によって撮像装置の側面を覆った状態で撮像装置に装着される。このとき、装着部は、凸部を撮像装置の側面に当接させた状態で撮像装置に装着される。
このような構成では、凸部の先端と撮像装置の側面とが当接し、光軸に交差する方向における撮像装置と装着部との相対位置が固定される。この凸部の先端の位置を適切に設定することにより、撮像装置と、装着部との位置を設定することができる。この際、先端の位置を設定すればよいので、交差方向における位置をより適切に設定できる。
【００１４】
本発明の分光測定システムにおいて、前記装着部は、前記分光部の位置を、前記撮像素子の前記光路上に配置させる配置位置と、前記光路上から退避される退避位置とで変更する位置変更部を備えていることが好ましい。
【００１５】
本発明では、装着部は、配置位置と退避位置との間で位置決め部の位置を変更する。
このような構成では、分光測定を実施する際は、位置決め部を配置位置に移動させておき、一方、分光測定を実施せずに通常の画像を撮像する際は、退避位置に移動させることができる。このため、分光モジュールを取り外さなくても、通常の画像を撮像することができる。従って、分光画像を撮像する場合と、通常の画像を撮像する場合との両方の用途で使用する場合における、利便性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の分光測定システムにおいて、前記装着部は、前記分光部が設けられ、前記撮像装置の光入射側の面に沿って配置される基部と、前記基部に設けられ、前記装着時に前記入射光の光軸に交差する方向から前記撮像装置を挟持する挟持部と、を備えていることが好ましい。
【００１７】
本発明では、挟持部が撮像装置を挟持することで、分光モジュールが撮像装置に装着される。このような構成では、挟持部で撮像装置を挟持するという簡単な操作で、分光モジュールを撮像装置に取り付けることができる。このため、撮像装置に対する分光モジュールの着脱を容易とすることができ、利便性を向上できる。
【００１８】
本発明の分光測定システムにおいて、前記挟持部は、前記光軸に沿う前記撮像装置の側面のうち、互いに対向する各側面の一方に接触する第１接触部と、前記各側面の他方に接触する第２接触部と、前記光軸に交差する方向において、前記第１接触部及び前記第２接触部の各接触部の間の距離を変更自在に前記各接触部を連結し、前記各接触部間で前記基部が移動可能に設けられた連結部と、を備え、前記装着時に、前記光軸に交差する方向から前記各接触部を前記撮像装置に接触させて挟持することが好ましい。
【００１９】
本発明では、一対の接触部が、連結部によって、挟持方向の距離を変更可能に連結されている。さらに、基部が、連結部に沿って移動可能に構成されている。
このような構成では、複数の幅寸法の撮像装置に対して、分光モジュールを装着することができる。また、撮像装置の受光素子の位置に応じて基部を移動させることができ、撮像素子の光路上に分光素子の位置を設定することができる。従って、幅寸法や撮像素子の位置が異なる複数の撮像装置に対しても装着可能なように分光モジュールを構成でき、汎用性の高い分光測定システムを提供できる。
また、分光測定を実施する際は、入射光の光路上に基部を移動させておき、一方、分光測定を実施せずに通常の画像を撮像する際は、光路上から退避させることができる。このため、分光モジュールを取り外さなくても、通常の画像を撮像することができる。従って、分光画像を撮像する場合と、通常の画像を撮像する場合との両方の用途で使用する場合における利便性を向上させることができる。
【００２０】
本発明の分光測定システムにおいて、前記分光モジュールは、リファレンス板と、前記リファレンス板が前記撮像装置への入射光の光路上に配置された配置位置、及び前記配置位置から退避させた退避位置の間で移動させる移動機構と、を備えていることが好ましい。
【００２１】
本発明では、分光モジュールは、リファレンス板と、リファレンス板を配置位置と退避位置との間で移動させる移動機構とを備えている。
このような構成では、リファレンス板を撮像してリファレンスを取得する際に、撮像装置に対してリファレンス板を所定の位置（配置位置）に適切に配置することができる。これにより、リファレンスの取得を適切に行うことができ、分光測定の精度を向上させることができる。特に、分光モジュールを任意の撮像装置に対して装着して分光測定システムを構成する本発明では、撮像装置が有する色データや、撮像部の性能等の撮像装置の仕様に応じて、分光測定システムの校正をより適切に行うことができる。
【００２２】
本発明の分光測定システムにおいて、前記分光モジュールは、選択する前記所定の波長が異なる複数の分光部と、前記撮像装置への入射光の光路上に配置された前記分光部を変更する変更部と、前記分光部を保持し、前記装着時に前記入射光の光軸に対して前記分光部を位置決めする位置決め部と、を備え、前記複数の分光部のそれぞれに対して前記位置決め部が設けられていることが好ましい。
【００２３】
本発明では、光路上に配置された分光部を変更部によって変更する。また、複数の分光部のそれぞれに対して位置決め部が設けられている。
このような構成では、特性が異なる分光部を複数配置し、必要に応じて使用する分光部を選択することができる。例えば、各分光部の選択可能な波長域がそれぞれ、近赤外域、可視光域、紫外域等の場合、広い帯域で分光画像を取得できる。これにより、分光測定システムが測定可能な波長範囲を拡大させることができる。
また、分光部が変更された場合でも、その都度、上述の位置決めが行われるので、分光部の変更による測定精度の低下を抑制できる。
【００２４】
本発明の分光測定システムにおいて、前記分光部は、ファブリーペローエタロンであることが好ましい。
【００２５】
本発明では、分光部として、ファブリーペローエタロンを用いる。
これにより、一対の反射面間の寸法を順次変更することで、複数の波長の光を短時間で取り出すことができ、測定に要する時間の短縮を図ることができる。また、ファブリーペローエタロンは、例えばＡＯＴＦ（Acousto-Optic Tunable Filter)やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）等を用いる場合に比べて、小型化が可能であり、分光測定システムの小型化を図ることができる。
【００２６】
本発明の分光測定システムにおいて、前記撮像装置に対する前記分光部の位置ズレを検出する位置ズレ検出部を備えていることが好ましい。
【００２７】
本発明では、分光部の位置ズレを検出する位置ズレ検出部を備え、分光モジュールを撮像装置に装着した際の位置ズレを検出する。これにより、位置ズレが発生した状態で分光測定が実施されることを抑制できる。
【００２８】
本発明の分光測定システムにおいて、前記位置ズレ検出部は、前記撮像装置によって撮像された撮像画像に基づいて、前記撮像画像における前記分光モジュールの一部を検出することで、前記位置ズレを検出することが好ましい。
【００２９】
本発明では、位置ズレ検出部は、撮像された画像に分光モジュールの一部が映りこんでいる場合に、当該分光モジュールの一部を検出する。これにより、撮像装置の入射光の光軸に交差する方向における分光部の位置ズレを検出することができる。
【００３０】
本発明の分光測定システムにおいて、前記撮像装置によって撮像された撮像画像のうち、前記分光部に対して所定の角度範囲で入射した光に対応する画像領域を特定する領域特定部と、前記画像領域について分析処理を行う分析処理部と、を備えていることが好ましい。
【００３１】
ここで、所定角度範囲とは、分光部に入射した光に対応する撮像画像の画像領域を用いて分析処理を実施した場合、分析精度が許容範囲となるような角度範囲である。
本発明では、撮像画像のうち、分光部に対して所定の角度範囲で入射した光に対応する画像領域を特定し、当該画像領域について分析処理を行う。所定の角度範囲を超えた角度で分光部に光が入射すると、分光部の出射光が所望の波長とならない等の不具合が発生する場合がある。例えば、分光部として用いることができるファブリーペローエタロンでは、入射光の角度によって出射光の波長が変化することが知られている。このため、設定波長に対する出射光の波長の誤差が、許容値を超えるような角度範囲で入射した入射光の画像領域を含めて分析処理を実施すると、所望の分析精度を維持できないおそれがある。
本発明では、分析処理の対象を、分光部に対して所定の角度範囲で入射した光による画像領域とすることができる。このため、分析精度の低下を抑制できる。
【００３２】
本発明の分光測定システムにおいて、画像を表示させる表示部と、前記撮像画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、を備え、前記表示制御部は、前記分析処理の対象となる領域であり、前記画像領域に少なくとも含まれる分析領域の範囲を、前記撮像画像に重ねて表示させることが好ましい。
【００３３】
本発明では、分析処理の対象となる分析領域の範囲を、撮像画像に重ねて表示部に表示させる。このため、表示部に表示された画像を参照しながら、撮像装置の撮像方向を調整することができ、測定対象を分析領域に収めるように撮像方向を容易に調整することができる。
【００３４】
本発明の分光モジュールは、入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部と、前記分光部を保持し、画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置に着脱自在に装着され、前記撮像装置への装着時に前記撮像装置への入射光の光路に前記分光部を配置可能な装着部と、を備えていることを特徴とする。
【００３５】
本発明の分光モジュールは、撮像素子に着脱自在に構成されている。
このような構成では、分光モジュールと撮像装置とを別体とすることができる。撮像装置としては、デジタルカメラやスマートフォン等の一般的に普及している撮像機能を有する装置を用いることができる。従って、汎用性の高い分光測定システムを構成するための分光モジュールを提供できる。
【００３６】
本発明の位置ズレ検出方法は、画像を撮像する撮像素子を備える撮像装置と、入射光から所定の波長の光を選択して出射させ、かつ出射させる出射光の波長を変更可能な分光部、及び前記分光部を保持し、前記撮像装置に着脱自在に装着され、前記撮像装置への装着時に、前記撮像装置への入射光の光路に前記分光部を配置可能な装着部、を備えている分光モジュールと、を具備し、前記撮像装置及び前記分光モジュールを制御する制御部が、前記撮像装置及び前記分光モジュールの少なくともいずれかに設けられている分光測定システムにおいて実行される位置ズレ検出方法であって、前記撮像装置に画像を撮像させて、撮像画像を取得する手順と、前記撮像画像における前記分光モジュールの一部を検出することで位置ズレを検出する手順と、を実行することを特徴とする。
【００３７】
本発明では、分光測定システムは、撮像された画像に分光モジュールの一部が映りこんでいる場合に、当該分光モジュールの一部を検出する。これにより、撮像装置の入射光の光軸に交差する方向における分光部の位置ズレを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第一実施形態の分光測定システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】上記実施形態の分光測定システムを模式的に示す正面図。
【図３】上記実施形態の分光測定システムを模式的に示す背面図。
【図４】上記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５】上記実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。
【図６】上記実施形態の分光測定システムを模式的に示す断面図。
【図７】上記実施形態の分光測定システムを模式的に示す断面図。
【図８】上記実施形態の位置決め部の周辺を模式的に示す断面図。
【図９】上記実施形態における分光測定処理の一例を示すフローチャート。
【図１０】第二実施形態の分光測定システムを模式的に示す背面図。
【図１１】第三実施形態の分光測定システムを模式的に示す側面図。
【図１２】上記実施形態の分光測定システムを模式的に示す上面図。
【図１３】上記実施形態の一変形例を模式的に示す側面図。
【図１４】第四実施形態の分光測定システムを模式的に示す背面図。
【図１５】第五実施形態の分光測定システムの要部を模式的に示す図。
【図１６】上記実施形態の表示部における表示画面の一例を示す図。
【図１７】分光測定システムの一変形例を示す背面図。
【図１８】分光測定システムの一変形例を模式的に示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
［分光測定システムの構成］
図１は、本発明に係る分光測定システムの概略構成を模式的に示すブロック図である。
図２は、分光測定システムの概略構成を示す正面図である。また、図３は、分光測定システムの概略構成を示す背面図である。
分光測定システム１は、図１に示すように、分光モジュール２と、撮像装置３とを備えている。分光モジュール２は、撮像装置３に対して着脱自在に装着されるように構成されている。本実施形態において、撮像装置３は、撮像機能を備えた携帯端末装置の１つであるスマートフォンを例示している。なお、本発明の撮像装置としては、スマートフォンに限定されず、デジタルカメラやタブレットＰＣ（Personal Computer）等の撮像機能を有する各種装置を用いることができる。
【００４０】
分光測定システム１は、図２、図３に示すように、撮像装置３に対して分光モジュール２が装着された状態で使用される。すなわち、分光測定システム１は、撮像対象Ｘ（図２参照）で反射した光から分光モジュール２で選択された波長の光を撮像装置３で撮像して分光画像を取得する。そして、分光測定システム１は、分光画像に基づいて、例えば成分分析等の分析処理を実施するシステムである。なお、本実施形態では、撮像対象Ｘで反射した光を測定する例を示すが、撮像対象Ｘとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
【００４１】
［分光モジュールの構成］
図１、図２、及び図３の少なくともいずれかに示すように、分光モジュール２は、回路基板４と、波長可変干渉フィルター５と、光源部６と、通信部７と、装着部８と、を備えている。
波長可変干渉フィルター５は、波長可変型のファブリーペローエタロンである。
装着部８は、回路基板４、波長可変干渉フィルター５、光源部６、及び通信部７を保持し、分光モジュール２に装着される。
分光モジュール２は、撮像装置３に装着された際（以下、単に装着時とも称する）に、撮像装置３の後述する撮像部３１に入射する入射光の光路上に波長可変干渉フィルター５を配置する。そして、分光モジュール２は、波長可変干渉フィルター５を透過した所定波長の光を撮像部３１に入射させる。また、分光モジュール２では、撮像装置３と通信可能に構成され、撮像装置３からの制御信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５が制御される。以下、分光モジュール２の各部の構成について説明する。
【００４２】
［波長可変干渉フィルターの構成］
図４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５は、図４のV−V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、例えば矩形板状の光学部材であり、固定基板５１と可動基板５２とを備えている。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。
【００４３】
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及び可動反射膜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。
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４に示すような平面視（以降、フィルター平面視と称する）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ものとする。
【００４４】
（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及び反射膜設置部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及び可動電極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。
【００４５】
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。
【００４６】
電極配置溝５１１の電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極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、電圧制御部１５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。
【００４７】
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５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。
【００４８】
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、低屈折率膜及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。
【００４９】
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。
【００５０】
（可動基板の構成）
可動基板５２は、図４に示す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４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。
【００５１】
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、低屈折率膜及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。
【００５２】
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。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。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、電圧制御部１５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。
【００５３】
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。従って、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。
【００５４】
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。
【００５５】
［光源部及び通信部の構成］
光源部６は、撮像対象Ｘに向かって照明光を照射する。光源部６は、図３に示すように、装着部８の背面側（後述する背面部８１）の、波長可変干渉フィルター５を保持する後述する位置決め部９の周辺に設けられている。光源部６は、例えば、ハロゲンランプやＬＥＤ光源等の光源を備え構成されている。なお、光源部６は、白色光源や、例えば赤外光等の所定波長の光を照射可能な光源であり、ハロゲンランプやＬＥＤ光源等の光源を備え構成されている。なお、光源部６が赤外波長域の光を照射可能な場合、撮像装置３が赤外波長域の光を照射する光源を備えていなくても、赤外波長域の分光測定を実施できる。
【００５６】
通信部７は、撮像装置３との間での通信、例えば、制御部３７からの指令信号を受信したり、分光モジュールからの各種信号を制御部３７に送信する。通信部７は、図１に示すように、撮像装置３の後述する通信部３４との間で有線通信により通信を行うための通信手段である。
なお、通信部７としては、撮像装置３との間で有線通信を行う構成に限定されず、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）やＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）や赤外線通信等の各種無線通信により撮像装置３との間で通信を行う構成を採用してもよい。また、有線通信又は無線通信により、ＬＡＮやインターネットを介して、撮像装置３との間で通信を行う構成を採用してもよい。
【００５７】
［回路基板の構成］
回路基板４は、装着部８の内部に配置され、フィルター駆動部４１及び光源駆動部４２が設けられている。回路基板４は、各種回路や、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等で例示されるような具体的なハードウェアが設けられている。すなわち、回路基板４は、これらハードウェアによりフィルター駆動部４１及び光源駆動部４２としての機能を実現させる、本発明の制御部に相当する。
【００５８】
フィルター駆動部４１は、波長可変干渉フィルター５に駆動電圧を印加する駆動回路である。フィルター駆動部４１は、後述する撮像装置３の制御部３７からの制御信号に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対して駆動電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５６の固定電極５６１及び可動電極５６２間で静電引力が発生し、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。
光源駆動部４２は、後述する撮像装置３の制御部３７からの制御信号に基づいて、光源部６に駆動電圧を印加する。
【００５９】
［装着部の構成］
装着部８は、撮像装置３に着脱自在に装着される。装着部８は、撮像装置３に対して波長可変干渉フィルター５の位置決めを行う位置決め部９を備えている。
図６は、図３のVI−VI線における分光測定システム１の断面を模式的に示す断面図である。
装着部８は、図６に示すように、装着時に、撮像装置３の撮像部３１が設けられた光入射側の面である背面３０１に沿って配置される背面部８１と、背面部８１の周囲に連続し、装着時に、撮像部３１の入射光の光軸Ｌに沿う撮像装置３の側面３０２を覆う側壁部８２と、を備えている。
【００６０】
背面部８１は、本発明の基部に相当し、光軸Ｌ方向に見た際に略矩形状であり、同様に略矩形状の撮像装置３の背面３０１よりも大きい。背面部８１は、内部に回路基板４を保持している。また、背面部８１は、後に詳述するが、光軸Ｌに沿った位置に位置決め部９を収納している。背面部８１の撮像装置３側の面である内面８１１は、撮像装置３の背面３０１の形状に略一致する。本実施形態では、内面８１１は、平面であるが、例えば、撮像装置３の背面３０１が曲面等である場合、背面３０１に応じて曲面形状であってもよい。背面部８１の略矩形状の周囲には、撮像装置３の側面３０２に沿う側壁部８２が連続している。
【００６１】
側壁部８２は、撮像装置３の側面３０２に沿って撮像装置３の周囲を囲っている。側壁部８２の光軸Ｌ方向における背面部８１とは反対側の端部は、光軸Ｌ方向と交差する方向（以下、単に交差方向とも称する）に、内側に向かって屈曲した鉤部８２１が設けられている。鉤部８２１には、光軸Ｌ方向に見て、撮像装置３の背面３０１に対向する表面３０３の外周よりも小さい寸法を有する開口８２１Ａが形成されている。換言すると、鉤部８２１は、表面３０３の外周を覆っている。また、光軸Ｌ方向において、鉤部８２１と背面部８１とは対向している。すなわち、鉤部８２１の光軸Ｌに交差する内面８２１Ｂと、背面部８１の内面８１１とは対向している。背面部８１の内面８１１と、鉤部８２１の内面８２１Ｂとの間の距離ｄ１は、光軸Ｌ方向における撮像装置３の寸法と略一致している。
すなわち、撮像装置３は、厚み方向において、背面部８１と鉤部８２１との間で挟持され、固定されている。
【００６２】
図７は、図６のVII−VII線における分光測定システム１の断面を模式的に示す断面図である。
側壁部８２の内面８２２には、図７に示すように、複数の凸部８２３が設けられている。本実施形態では、内面８１１に直交する方向において、２つの凸部８２３が対向するように設けられている。また、撮像装置３の各側面３０２に対して２つの凸部８２３がそれぞれ設けられている。すなわち、内面８１１に直交する方向に対向する分光測定システム１組の凸部８２３が、撮像装置３の周囲を覆うように、４組設けられている。図７に示すように、対向する凸部８２３間の距離ｄ２，ｄ３は、それぞれ、対向する方向における撮像装置３の寸法と略一致している。
すなわち、撮像装置３は、光軸Ｌに交差する面方向において、４組の凸部８２３のそれぞれによって挟持され、固定されている。
側壁部８２には、通信部７が設けられ、後述する撮像装置３の通信部３４と接続される。
【００６３】
図８は、分光測定システム１における位置決め部９周辺の断面の概略構成を示す断面図である。
背面部８１は、図８に示すように、光軸Ｌの通過位置に、位置決め部９の後述する筐体９１を収納する収納部８３を有する。
収納部８３は、光軸Ｌの通過位置において、光軸Ｌ方向に沿って貫通する貫通口８３１と、交差方向に貫通口８３１に形成された溝部８３２と、溝部８３２から交差方向に突出する突出部８３３と、を備えている。貫通口８３１は、光軸Ｌ方向の両端部で開口し、内部に筐体９１を収納する。溝部８３２は、筐体９１から交差方向に突出する後述するフランジ部９１３が挿入される。突出部８３３とフランジ部９１３との間には、後述する位置決め部９の付勢部９３が配置される。
【００６４】
［位置決め部の構成］
位置決め部９は、図８に示すように、波長可変干渉フィルター５を保持した状態で、背面部８１の内部の光軸Ｌが通過する位置に収納されている。
位置決め部９は、波長可変干渉フィルター５を保持する筐体９１と、筐体９１に設けられ、装着時に撮像装置３の背面３０１に当接して光軸Ｌに対して波長可変干渉フィルター５を位置決めする当接部９２と、装着時における撮像装置３側に向かって筐体９１を付勢する付勢部９３と、を備えている。
【００６５】
筐体９１は、本発明の分光保持部に相当し、波長可変干渉フィルター５を内部に収納した状態で保持している。筐体９１の光軸Ｌ方向における光入射側の面には、開口９１１が、反対側の面には、開口９１２が形成されている。撮像装置３への入射光は、貫通口８３１内部に配置された筐体９１の開口９１１を通過した後、波長可変干渉フィルター５に入射する。波長可変干渉フィルター５から出射された光は、開口９１２を通過した後、背面３０１に設けられた窓部３０４を通過して撮像部３１に入射する。すなわち、開口９１１は、波長可変干渉フィルター５への入射光を制限するアパーチャーとして機能する。また、開口９１２は、波長可変干渉フィルター５の出射光を制限するアパーチャーとして機能する。なお、開口９１１，９１２を覆うように、透明な窓部材を筐体９１に接着し、筐体９１が気密封止される構成としてもよい。この場合、筐体９１内を減圧状態（例えば真空）にすることで、内部に収納される波長可変干渉フィルター５の応答性を向上させることができる。
【００６６】
筐体９１の光軸Ｌ方向に沿う側面９１Ａには、交差方向に突出するフランジ部９１３が設けられている。フランジ部９１３は、光軸Ｌ方向における突出部８３３よりも撮像装置３側の位置で、溝部８３２に挿入されている。本実施形態では、フランジ部９１３は、交差方向における対向する位置に、筐体９１に設けられた一対の板状部材である。
なお、フランジ部９１３は、光軸Ｌ方向に沿った各側面９１Ａのうち対向する各側面９１Ａにそれぞれ設けられてもよいし、全側面９１Ａにそれぞれ設けられてもよいし、側面９１Ａの全周に亘って一体的に設けられてもよい。
【００６７】
筐体９１の撮像装置３側の面は、開口９１２の周囲を覆い、光軸Ｌ方向において撮像装置３側に向かって突出する当接部９２が設けられている。当接部９２の突出方向（すなわち、光軸Ｌ方向）の先端面９２１は、交差方向に沿った面である。
光軸Ｌ方向に対向する、開口９１１と突出部８３３との間には付勢部９３が配置されている。付勢部９３は、突出部８３３に対してフランジ部９１３（すなわち筐体９１）を、光軸Ｌ方向に、撮像装置３に向かって付勢する。なお、本実施形態では、付勢部９３として、コイルばねを例示するが、これに限定されない。付勢部９３として、例えば、板ばね等を用いる構成としてもよい。
【００６８】
筐体９１の内部に収容された波長可変干渉フィルター５の各電極パッド５６３Ｐ，５６４Ｐは、図示しない引出配線により筐体９１の外部端子に接続されている。この外部端子は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）等の可撓性を有する配線により、回路基板４から引き出された配線に接続されている。なお、筐体９１の外部端子は、ＦＰＣ等により接続される以外にも、例えば、付勢部９３として例示したコイルばねや板ばね等が接触することで、上記回路基板４から引き出された配線に接続されてもよい。
【００６９】
上述のように構成された位置決め部９では、筐体９１は、付勢部９３によって撮像装置３側に付勢される。
分光モジュール２が分光測定システム１に装着されていない非装着時において、フランジ部９１３が、溝部８３２の撮像装置３側の内面８３２Ａに当接した状態で、付勢部９３に押圧される。ここで、貫通口８３１の撮像装置３側（光出射側）の開口８３１Ａは、交差方向において、筐体９１の寸法よりも大きい内径寸法を有する。フランジ部９１３が内面８３２Ａに当接した際に、開口８３１Ａの内側に筐体９１が位置している。また、先端面９２１は、開口８３１Ａの光軸Ｌ方向における光出射側に突出している。
一方、装着時には、図８に示すように、先端面９２１は、撮像装置３の背面３０１に当接し、光軸Ｌに対して波長可変干渉フィルター５の角度や、光軸Ｌ方向における位置を位置決めする。すなわち、装着時には、筐体９１は、先端面９２１を介して撮像装置３の背面３０１に、付勢部９３の付勢方向とは逆方向に押し返す。筐体９１は、非装着時に対して、撮像装置３とは反対方向に移動され、固定される。
このようにして、波長可変干渉フィルター５は、光軸Ｌに対して所定の角度、本実施形態では直交するように配置される。
【００７０】
なお、撮像装置３に分光モジュール２を装着するために、装着部８の一部は開閉自在に構成されている。例えば、４つの側壁部８２のうち、通信部７が設けられた側壁部８２に対向する側壁部８２を、着脱自在に構成する。そして、装着する際に、着脱自在に構成した側壁部８２を取り外し、撮像装置３を分光モジュール２に挿入するとともに、通信部７と後述する撮像装置３の通信部３４とを接続した後に、取り外した側壁部８２を装着する。このようにして、撮像装置３に分光モジュール２を装着する。
【００７１】
［撮像装置の構成］
撮像装置３は、装着時に、分光モジュール２によって分光された光を撮像する。また、撮像装置３は、装着時に、撮像装置３と通信可能に構成され、撮像装置３を制御する。
撮像装置３は、図１に示すように、撮像部３１と、光源部３２と、表示部３３と、通信部３４と、操作部３５と、記憶部３６と、制御部３７と、を備える。
【００７２】
撮像部３１は、光学系３１１及び撮像素子３１２を備え、撮像対象Ｘ（図２参照）を撮像する。光学系３１１は、制御部３７の制御に応じて、撮像対象Ｘからの光を撮像素子３１２に合焦させる。光学系３１１は、レンズや、当該レンズによる合焦位置を調整する調整装置等を備える。撮像素子３１２は、光学系３１１によって合焦された光を受光して受光量に応じた検出信号を出力する。
【００７３】
光源部３２は、撮像対象Ｘに向かって照明光を照射する。光源部３２は、例えば、白色光を照射するＬＥＤ光源である。なお、ＬＥＤ光源に限定されず、ハロンゲンランプ等の白色光を照射可能な各種光源でもよい。また、光源部３２は、白色光源以外にも、例えば、赤外光等の所定波長の光を照射可能な光源を備えていてもよい。
表示部３３は、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイ等の各種表示装置である。表示部３３は、図２に示すように、撮像装置３の表面３０３側に設けられ、各種の画像を表示する。
【００７４】
通信部３４は、分光モジュール２との間で通信を行う。通信部３４は、例えば、制御部３７からの制御信号を分光モジュール２に送信したり、分光モジュール２からの各種信号を受信する。通信部３４は、図１に示すように、分光モジュール２との間で有線通信により通信を行うための通信手段である。通信部３４は、ＬＡＮ等を介した有線通信や、Ｗｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈや赤外線通信等の各種無線通信により、分光モジュール２との間で通信を行う構成でもよい。また、有線通信又は無線通信により、ＬＡＮやインターネットを介して、分光モジュール２との間や、サーバー等の外部機器との間で通信を行う通信手段でもよい。この場合、サーバー等の外部機器から各種アプリケーションやデータ等を取得してもよい。
【００７５】
操作部３５は、例えば、表示部３３の表面に設けられたタッチパネルや、ボタン等であり、ユーザーによる入力操作を受け付ける。
記憶部３６は、ＲＯＭやＲＡＭ等の各種記憶装置により構成され、分光モジュール２及び撮像装置３の制御に必要な各種データやプログラム等を記憶する。当該データは、例えば、静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する透過光の波長を示す相関データＶ−λデータ等である。また、記憶部３６は、制御部３７の各機能を実現させるためのアプリケーションやプログラム等が記憶されている。
【００７６】
［制御部の構成］
制御部３７は、例えばＣＰＵやメモリー等の具体的なハードウェア、及び記憶部３６に記憶されたプログラム等のソフトウェアの協働によって実現される機能部として、光源制御部３７１と、表示制御部３７２と、撮像制御部３７３と、位置ズレ検出部３７４と、フィルター制御部３７５と、光量取得部３７６と、分光画像取得部３７７と、領域特定部３７８と、対象検出部３７９と、対象設定部３８０と、分析処理部３８１と、を備える。
制御部３７は、分光モジュール２及び撮像装置３の制御を行う。すなわち、制御部３７は、分光モジュール２が備える波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６を制御して、波長可変干渉フィルター５の測定対象波長を制御する。また、制御部３７は、波長可変干渉フィルター５を透過した光を撮像部３１に撮像させ、分光画像を取得させ、取得された分光画像に基づく分析処理を行う。
【００７７】
光源制御部３７１は、操作部３５により検出されたユーザーの操作指示に基づいて、光源制御部３７１の点灯、消灯を制御する。
表示制御部３７２は、表示部３３に画像を表示させる。表示部３３の表示画像としては、例えば、既に取得された分光画像や、分析処理の処理結果や、分光測定システム１を操作するための操作画面や、分光測定システム１の動作状況をユーザーに通知するための各種通知画像（エラー通知画像や測定終了通知画像等）等である。また、表示画像としては、例えば、分光画像を取得する際に、撮像対象を選択する際に、撮像部３１によって撮像されたリアルタイム画像である（図２参照）。
図２には、撮像対象Ｘを選択するために、撮像部３１によって撮像されたリアルタイム画像が表示部３３に表示されている状態を図示している。表示制御部３７２は、後に詳述するが、分析処理部３８１によって分析処理が実行される領域を示すフレームＦを、リアルタイム画像に重ねて表示部３３に表示させる。
【００７８】
撮像制御部３７３は、光学系３１１による合焦位置を調整するオートフォーカス処理を行う。また、撮像制御部３７３は、撮像素子３１２を駆動させて、受光量に応じた検出信号を出力させる。撮像制御部３７３は、例えば、上記フレームＦ内の領域に含まれる撮像対象Ｘ（図２参照）に対して合焦させるように、光学系３１１の合焦位置を調整するオートフォーカス処理を実施する。
【００７９】
位置ズレ検出部３７４は、位置決め部９の位置ズレ、すなわち、撮像装置３に分光モジュール２が装着された状態で、光軸Ｌと交差する交差方向における波長可変干渉フィルター５のズレを検出する。位置ズレ検出部３７４は、例えば、取得された分光画像や、リアルタイム画像において、分光モジュール２の一部（例えば装着部８や位置決め部９）が映りこんでいることを検出した場合に、波長可変干渉フィルター５の位置ズレを検出する。より具体的には、例えば、筐体９１の各開口９１１，開口９１２の輪郭（図８参照）が、分光画像や、リアルタイム画像に映りこんでいることを検出することで、交差方向における波長可変干渉フィルター５のズレを検出する。
【００８０】
フィルター制御部３７５は、記憶部３６に記憶されているＶ−λデータに基づいて、測定波長に対応する駆動電圧の電圧値（入力値）を取得し、取得した電圧値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に印加させるために指令信号を出力する。また、フィルター制御部３７５は、記憶部３６に記憶されている各種データに基づいて、測定波長の変更タイミングの検出、測定波長の変更、測定波長の変更に応じた駆動電圧の変更、及び測定終了の判断等を行い、当該判断に基づいて指令信号を出力する。
光量取得部３７６は、撮像素子３１２から出力された検出信号を取得し、当該検出信号において、波長可変干渉フィルター５を透過した測定波長の光の光量を各画素位置について取得する。
分光画像取得部３７７は、光量測定データに基づいて、分光画像を取得し、記憶部３６に記憶する。なお、分光画像取得部３７７は、分光画像を取得する際に、測定波長と、記憶部３６に記憶されている色データと測定波長とに基づいて、分光画像を生成する。
【００８１】
領域特定部３７８は、分光画像において、図２に示すフレームＦに対応する領域、すなわち画素位置を検出する。
対象検出部３７９は、分光画像や、リアルタイム画像に映りこんでいる対象を識別し、対象を検出する。また、対象検出部３７９は、予め設定された所定の撮像対象Ｘが映りこんでいる場合、これを検出する。
例えば、図２では、撮像対象Ｘの一例としてのリンゴが映りこんでいる。対象検出部３７９は、画像に映りこんだ対象をそれぞれ識別する。そして、図２に示すようにリンゴが撮像対象Ｘとして設定されている場合、リンゴが映りこんでいることを検出する。なお、本実施形態では、対象検出部３７９による対象の検出は、領域特定部３７８によって検出されたフレームＦに対応する領域において実施される。
対象の検出は、例えば、画像におけるエッジを検出し、対象の形状を特定することで対象を識別する（例えば、果物の種類や、食品の名称等、対象の種類を識別する）。なお、対象の検出は、その他、公知の各種方法を制限なく用いることができる。
【００８２】
対象設定部３８０は、分析処理部３８１による分析処理を実施する対象を設定する。対象設定部３８０は、例えば、対象検出部３７９によって検出された対象を、以後の分析対象として設定するか否かをユーザーに設定することで、分析対象を設定する。また、対象設定部３８０は、ユーザーによって予め設定させることで分析対象を設定する。
分析処理部３８１は、領域特定部３７８によって検出された領域について、対象設定部３８０で設定された分析対象について分析処理を行う。分析処理としては、例えば、分光スペクトルの算出処理や、算出した分光スペクトルに基づく撮像対象Ｘの成分分析処理等である。なお、対象設定部３８０により分析対象が設定されていないにも関わらず、対象の設定が必要な場合は、対象検出部３７９によって検出された対象の全てに対して分析処理を実施してもよい。
【００８３】
［分光測定システムの動作］
次に、上述したような分光測定システム１による動作について、図面に基づいて以下に説明する。
図９は、分光測定システムの動作の一例を示すフローチャートである。
まず、上述のように、撮像装置３に分光モジュール２を装着する。撮像装置３に分光モジュール２が装着されると、筐体９１によって撮像装置３の光軸Ｌに対して波長可変干渉フィルター５が位置決めされる。
そして、撮像装置３に予めインストールされている分光測定システム１を制御する専用のアプリケーションが起動されると、分光モジュール２と撮像装置３との間で通信可能な状態となり、分光測定が可能なスタンバイ状態となる。
【００８４】
スタンバイ状態において、リアルタイム画像表示の指示を受けると、分光測定システム１は、図９に示すように、リアルタイム画像を取得し表示する（ステップＳ１）。
具体的には、例えば、Ｒ（例えば６１０〜７６０ｎｍ）、Ｇ（例えば５００〜５６０ｎｍ）、Ｂ（例えば４３５〜４８０ｎｍ）の各色のそれぞれの波長領域において予め設定された所定波長、すなわち、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色に対応する３つの所定波長（３バンド）で分光画像を取得する。これには、フィルター駆動部４１は、フィルター制御部３７５からの指令信号に基づいて、３つの所定波長に対応する駆動電圧を順次静電アクチュエーター５６に印加する。これにより、３つの所定波長の光が、順次、波長可変干渉フィルター５を透過し、撮像部３１によって検出（撮像）されることで、これらの波長に対応した分光画像が順次取得される。表示制御部３７２は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色に対応する分光画像を合成してリアルタイム画像を生成する。そして、表示制御部３７２は、生成したリアルタイム画像に、分析処理を実施する領域を示すフレームＦを重ねたリアルタイム画像を表示部３３に表示させる（図２参照）。
【００８５】
次に、リアルタイム画像に基づいて、位置ズレ検出部３７４が、撮像装置３に対する波長可変干渉フィルター５の位置ズレを検出する（ステップＳ２）。具体的には、位置ズレ検出部３７４は、上述のように、取得された分光画像や、リアルタイム画像において、分光モジュール２の通信部７（例えば、各開口９１１，開口９１２の輪郭）が映りこんでいるか否かにより、位置決め部９の位置ズレを検出する。
位置ズレ検出部３７４によって位置決め部９の位置ズレが検出された場合（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、表示制御部３７２は位置ズレが検出されたことを通知するための、ズレ検出通知画像を表示部３３に表示させる（ステップＳ３）。なお、ステップＳ１では、取得したリアルタイム画像を表示させているが、取得したリアルタイム画像をステップＳ３での位置ズレを検出するのに用いるだけで、表示させなくてもよい。
【００８６】
一方、位置ズレ検出部３７４によって位置決め部９の位置ズレが検出されなければ（ステップＳ２；Ｎｏ）、図示しない白色基準板を測定して白色校正を実施する（ステップＳ４）。
白色校正が終了したら、ステップＳ１と同様に、リアルタイム画像を取得し表示する（ステップＳ５）。
その後、分光測定システム１は、分光測定開始の指示を受けるまで（ステップＳ６；Ｎｏ）、リアルタイム画像を表示させる（ステップＳ５）。
【００８７】
分光測定システム１は、分光測定開始の指示を受け付けると（ステップＳ６；Ｙｅｓ）、分光画像を取得する（ステップＳ７）。
なお、分光測定開始の指示は、例えば、ユーザー操作によって実施される。このユーザー操作は、例えば、リアルタイム画像に重ねて表示されたフレームＦ内に撮像対象Ｘが含まれるように（図２参照）、分光測定システム１の撮像方向が調整された状態で、操作部３５を用いてユーザーが分光測定開始の指示を入力する。
【００８８】
分光測定開始の指示を受けると、フィルター制御部３７５は、記憶部３６からＶ−λデータを読み込み、測定波長に対応する駆動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に印加させる指令信号を、分光モジュール２のフィルター駆動部４１に出力する。フィルター駆動部４１は、指令信号に基づく電圧を波長可変干渉フィルター５に印加して、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長（測定波長）を設定する。また、撮像制御部３７３は、撮像素子３１２を駆動させて、波長可変干渉フィルター５を透過した各波長の光を撮像する。分光測定システム１は、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、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を所定間隔（例えば１０ｎｍ）で切り替える度に、各波長の分光画像を取得する。なお、分光画像は、撮像装置３に予め記憶されている色データに基づいて生成される。このように撮像装置３に記憶された色データを用いることにより、分光モジュール２は、色データを保持している必要がなく、構成を簡略化できる。
【００８９】
次に、領域特定部３７８は、分光画像において、撮像対象Ｘが撮像されたフレームＦに対応する領域、すなわち分光画像における画素位置を検出する（ステップＳ８）。
次に、対象検出部３７９は、検出された領域において、分光画像に映りこんでいる対象を識別し、撮像対象Ｘを検出する（ステップＳ９）。具体的には、図２に示すように、撮像対象Ｘとしてリンゴを撮像した場合、対象検出部３７９は、撮像対象Ｘがリンゴであることを検出する。
次に、対象設定部３８０は、領域特定部３７８によって検出された領域について、各種分析処理を実施する。分析処理としては、例えば、撮像対象Ｘであるリンゴの成分分析処理を実施する。
【００９０】
次に、対象設定部３８０は、分析処理部３８１による分析処理を実施する対象を設定する（ステップＳ１０）。例えば、対象設定部３８０は、対象検出部３７９によって検出された対象を、分析対象とするか否かをユーザーに選択させる。また、例えば、対象検出部３７９によって検出された対象が複数存在する場合、対象設定部３８０は、いずれを分析対象とするかを選択させる。また、対象設定部３８０は、対象検出部３７９によって検出された対象を、以後の分析対象として設定するか否かをユーザーに設定させる。より、具体的には、対象設定部３８０の指示に応じて、表示制御部３７２が分析対象を選択させるための設定表示を表示部３３に表示させる。そして、対象設定部３８０は、ユーザーによって選択された対象を分析対象として設定する。
なお、対象設定部３８０によって、予め、分析対象が設定されている場合等で、新たに分析対象を設定する必要がない場合は、当該ステップＳ１０を省略してもよい。
【００９１】
分析処理部３８１は、領域特定部３７８によって検出された領域について、対象設定部３８０で設定された分析対象について分析処理を行う（ステップＳ１１）。
なお、対象設定部３８０により分析対象が設定されていないにも関わらず、対象の設定が必要な場合は、対象検出部３７９によって検出された対象の全てに対して分析処理を実施してもよい。
そして、制御部３７は、測定が終了かを判定する（ステップＳ１２）。測定終了ではない場合（ステップＳ１２；Ｎｏ）、ステップＳ５に戻り、以降の処理を実施する。測定終了の場合（ステップＳ１２；Ｙｅｓ）、制御部３７は、専用のアプリケーションを終了させる。
【００９２】
［第一実施形態の作用効果］
本実施形態の分光測定システム１では、分光モジュール２は、撮像装置３に対して着脱自在に構成されている。
このような構成では、分光モジュール２と撮像装置３とを別体とすることができる。撮像装置３としては、デジタルカメラやスマートフォン等の一般的に普及している撮像機能を有する装置に対しても着脱可能に構成できる。従って、分光測定システム１としての汎用性を向上できる。
【００９３】
分光モジュール２の装着部８では、装着時に、位置決め部９によって波長可変干渉フィルター５を光軸Ｌに対して位置決めできる。
ここで、入射光軸に対する分光部の位置、距離、及び角度に、許容される範囲を超えてズレが生じると、分光測定の精度が低下するおそれがある。例えば、波長可変干渉フィルター５では、入射光の角度が変化すると選択波長が変化する。また、光軸と交差する方向に位置ズレが生じると、波長可変干渉フィルター５はエタロン素子として機能する有効領域外に光が入射するおそれがある。このように、撮像装置３に対する波長可変干渉フィルター５の位置や、波長可変干渉フィルター５への入射光の角度が変化することにより、所望の精度で分光測定を実施できないという不具合の発生するおそれがある。
本実施形態では、位置決め部９は、光軸Ｌに対する波長可変干渉フィルター５の角度や、光軸Ｌと交差する方向における位置や、光軸Ｌ方向における撮像装置３に対する距離を決めることができる。より具体的には、付勢部９３によって筐体９１が付勢され、筐体９１に設けられた当接部９２が撮像装置３に当接する。これにより、筐体９１に保持された波長可変干渉フィルター５が位置決めされる。これにより、分光測定の精度を向上させることができる。
また、当接部９２を設けた筐体９１を、付勢部９３によって撮像装置３側に向かって付勢するという簡単な構成で、波長可変干渉フィルター５を位置決めできる。
また、撮像装置３に分光モジュール２を装着するだけで、煩雑な設定操作を行わなくとも波長可変干渉フィルター５を位置決めすることができる。
【００９４】
装着部８は、内面８２２に凸部８２３が複数設けられた側壁部８２によって撮像装置３の側面３０２を覆った状態で撮像装置３に装着される。このとき、装着部８は、凸部８２３を撮像装置３の側面３０２に当接させた状態で、撮像装置３に装着される。
このような構成では、凸部８２３の先端と撮像装置３の側面３０２とが当接し、交差方向における撮像装置３と装着部８との相対位置が固定される。この凸部８２３の先端の位置を適切に設定することにより、撮像装置３と、装着部８との位置を設定することができる。この際、先端の位置を設定すればよいので、交差方向における位置をより適切に設定できる。
【００９５】
また、本実施形態では、分光素子の一例として、ファブリーペローエタロンである波長可変干渉フィルター５を用いている。これにより、一対の反射面間の寸法を順次変更することで、複数の波長の光を短時間で取り出すことができ、測定に要する時間の短縮を図ることができる。また、ファブリーペローエタロンは、例えばＡＯＴＦ（Acousto-Optic Tunable Filter)やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）等を用いる場合に比べて、小型化が可能であり、分光測定システム１及び分光モジュール２の小型化を図ることができる。
【００９６】
制御部３７は、波長可変干渉フィルター５の位置ズレを検出する位置ズレ検出部３７４を備え、分光モジュール２を撮像装置３に装着した際の位置ズレを検出する。これにより、位置ズレが発生した状態で分光測定が実施されることを抑制できる。
特に本実施形態では、位置ズレ検出部３７４は、撮像装置３によって撮像された撮像画像に分光モジュール２の一部が映りこんでいる場合に、当該分光モジュール２の一部を検出する。これにより、交差方向における分光モジュール２、すなわち波長可変干渉フィルター５の位置ズレを検出することができる。
【００９７】
［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。
上記第一実施形態では、分光モジュール２は、撮像装置３の全体の背面３０１及び側面３０２の全面を覆う筐体状の装着部８を備えている構成を例示した。これに対して、第二実施形態では、分光モジュールは、撮像装置を両側から挟持し、波長可変干渉フィルター５を保持する位置決め部９の配置位置を挟持方向に変更可能に構成されている。
なお、以下の説明では、第一実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
【００９８】
図１０は、第二実施形態に係る分光測定システム１Ａの概略構成を示す図である。
分光測定システム１Ａは、図１０に示すように、分光モジュール２Ａと、撮像装置３と、を備えている。分光モジュール２Ａは、図示しない回路基板４、波長可変干渉フィルター５、及び光源部６と、通信部７と、装着部８Ａと、を備えている。
装着部８Ａは、装着時に、交差方向に撮像装置３の側面３０２を挟持する挟持部８４と、位置決め部９が設けられた基部８５と、を備えている。
【００９９】
挟持部８４は、交差方向に対向する一対の側面３０２の一方に接触する第１接触部８４１と、他方に接触する第２接触部８４２と、交差方向における各接触部８４１，８４２間の距離を変更自在に、各接触部８４１，８４２を連結する連結部８４３と、を備えている。
なお、本実施形態では、第１接触部８４１に、回路基板４が設けられている。また、第１接触部８４１と通信部７とがケーブル７１によって接続されている。
【０１００】
連結部８４３は、挟持部８４の挟持方向を長手方向とする矩形状の外形を有する。連結部８４３は、挟持方向に沿って、互いに平行な一対のレール部８４３Ａを有し、レール部８４３Ａの両端は、挟持方向と直交する方向に連結されている。
この連結部８４３の挟持方向の一端は、第１接触部８４１に固定されている。一対のレール部８４３Ａ間には第２接触部８４２が係合されており、第２接触部８４２は連結部８４３に沿って挟持方向に移動可能となっている。
基部８５は、一対のレール部８４３Ａ間に係合されており、連結部８４３に沿って挟持方向に移動可能となっている。なお、基部８５は、上述の収納部８３を備え、位置決め部９を収納している。
【０１０１】
このように構成された装着部８Ａでは、撮像装置３の背面３０１側に連結部８４３を接触させ、かつ、一方の側面３０２に第１接触部８４１を接触させた状態で、第２接触部８４２を連結部８４３に沿って移動させて、他方の側面３０２に第２接触部８４２を接触させる。これにより、挟持部８４が、交差方向に撮像装置３を挟持する。その後、撮像装置３の背面３０１に設けられた窓部３０４の位置に、位置決め部９の開口９１２が一致するように、連結部８４３に沿って基部８５を移動させる。すなわち、光軸Ｌ上に波長可変干渉フィルター５が配置される配置位置に基部８５を移動させる。このようにして、装着部８Ａが撮像装置３に装着される。なお、分光測定システム１Ａでは、基部８５を配置位置から退避させる（退避位置に移動させる）ことで、通常の画像を撮像可能な状態に変更可能である。
【０１０２】
［第二実施形態の作用効果］
挟持部８４が撮像装置３を挟持することで、分光モジュール２が撮像装置３に装着される。このような構成では、挟持部８４で撮像装置３を挟持するという簡単な操作で、分光モジュール２を撮像装置３に取り付けることができる。このため、撮像装置３に対する分光モジュール２の着脱を容易とすることができ、利便性を向上できる。
【０１０３】
また、各接触部８４１，８４２が、連結部８４３によって、挟持方向の距離を変更可能に連結されている。さらに、基部８５が、連結部８４３に沿って移動可能に構成されている。
このような構成では、複数の幅寸法の撮像装置３に対して、分光モジュール２を装着することができる。また、撮像装置３の撮像素子３１２の位置に応じて基部８５を移動させることができ、撮像素子３１２の光路上に波長可変干渉フィルター５の位置を設定することができる。従って、幅寸法や撮像素子３１２の位置が異なる複数の撮像装置３に対しても分光モジュール２を装着可能に構成でき、汎用性の高い分光モジュール２及び分光測定システム１を提供できる。
また、分光測定を実施する際は、入射光の光路上の配置位置に基部８５を移動させておき、一方、分光測定を実施せずに通常の画像を撮像する際は、光路上から退避させる退避位置に移動させることができる。このため、分光モジュール２Ａを取り外さなくても、通常の画像を撮像することができる。従って、分光画像を撮像する場合と、通常の画像を撮像する場合との両方の用途で使用する場合における利便性を向上させることができる。
【０１０４】
［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。
上記第一実施形態では、図示しない白色基準板を用いて白色校正を行う構成を例示した。これに対して、第三実施形態では、分光モジュールは、撮像位置に対して白色基準板を配置する配置位置と、退避させる退避位置との間で、当該白色基準板を移動させる白色基準配置部を備えている。
【０１０５】
図１１は、第三実施形態に係る分光測定システム１Ｂの側面の概略構成を示す側面図である。
図１２、第三実施形態に係る分光測定システム１Ｂの図１１に示す側面と直交する上面の概略構成を示す上面図である。
分光測定システム１Ｂは、図１１及び図１２に示すように、分光モジュール２Ｂが、白色基準配置部８６を備える点以外は、第一実施形態の分光測定システム１と略同様に構成される。
白色基準配置部８６は、背面部８１に対向する白色基準板８６１と、白色基準板８６１の交差方向における一対の側面にそれぞれ固定され、白色基準板８６１を保持する一対の保持部８６２と、を備えている。なお、白色基準板８６１は、本発明のリファレンス板に相当する。
保持部８６２は、撮像装置３の側面３０２に沿って配置されている。保持部８６２の側面３０２側の面には、側面３０２に向かって突出し、側面３０２に設けられた案内溝８２４に挿入される挿入部８６３が設けられている。案内溝８２４は、側面３０２の長手方向（図１１の上下方向）に沿って設けられている。
【０１０６】
このように構成された白色基準配置部８６は、光軸Ｌ上に白色基準板８６１を配置する配置位置と、退避させる退避位置（図１１の二点鎖線で示す位置）との間で、白色基準板８６１を移動させる。
本実施形態の分光測定システム１Ｂでは、配置位置に白色基準板８６１が配置された状態で、白色基準板８６１の分光測定を実施し、白色校正を実施する。
【０１０７】
［第三実施形態の作用効果］
分光モジュール２Ｂは、白色基準板８６１を配置位置と退避位置との間で移動させる白色基準配置部８６を備えている。
このような構成では、白色基準板８６１を撮像してリファレンスを取得する際に、撮像装置３に対して白色基準板８６１を所定の位置（配置位置）に適切に配置することができる。これにより、リファレンスの取得を適切に行うことができ、分光測定の精度を向上させることができる。特に、分光モジュール２Ｂを任意の撮像装置に対して装着して分光測定システム１Ｂを構成する場合でも、撮像装置３が有する色データや、撮像部３１の性能（特性）等の撮像装置３の仕様に応じて、分光測定システム１Ｂの校正をより適切に行うことができる。
【０１０８】
［第三実施形態の変形］
上記第三実施形態では、案内溝８２４に係合された保持部８６２を、案内溝８２４に沿って移動させる。これにより、保持部８６２に保持された白色基準板８６１が、配置位置と退避位置との間で、背面部８１に沿って移動されるように構成されていた。第三実施形態の構成に限定されず、配置位置と退避位置との間で、白色基準板を移動可能な構成であればよく、例えば、図１３に示し、後述するような構成が例示できる。
図１３は、第三実施形態の一変形例に係る分光測定システムの側面の概略構成を示す側面図である。
図１３に示す変形例では、白色基準配置部８６Ａは、白色基準板８６１と、白色基準板８６１の一対の側面のそれぞれに係合され、白色基準板８６１を保持する保持部８６４と、を備えている。
白色基準板８６１は、一対の側面のそれぞれに２つの保持部８６４、すなわち４つの保持部８６４によって、側面３０２に対して保持されている。
保持部８６４の白色基準板８６１側の端部は、白色基準板８６１の側面に交差方向に設けられた孔に摺動自在に挿入されている。また、保持部８６４の側面３０２側の端部も同様に、側面３０２に交差方向に設けられた孔に摺動自在に挿入されている。
このように構成された白色基準配置部８６Ａでは、保持部８６４の回転に応じて、白色基準板８６１が配置位置と退避位置（図１３の二点鎖線で示す位置）との間で移動する。
【０１０９】
［第四実施形態］
上記第一実施形態では、１つの波長可変干渉フィルター５を備える分光モジュール２について例示した。これに対して、本実施形態では、複数の波長可変干渉フィルターを備えている。
図１４は、第四実施形態に係る分光測定システム１Ｃの概略構成を示す背面図である。
図１４に示すように、分光モジュール２Ｃは、複数の波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、分光測定実施にこれら複数の５Ａ，５Ｂ，５Ｃのいずれかを光軸Ｌ上に配置するとともに、必要に応じて使用する波長可変干渉フィルターを変更する変更部１０と、を備える。
変更部１０は、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃを保持して光軸Ｌと直交する面内で回転する回転部１０１と、回転部１０１の回転軸１０２と、を備えている。
各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、回転軸１０２を中心とし、光軸Ｌの通過位置を通る円周上にそれぞれ位置するように、回転部１０１に保持される。また、回転部１０１には、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃが設けられた円周上に開口部１０１Ａが設けられている。なお、回転部１０１には、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃのそれぞれに対して、位置決め部９及び収納部８３が設けられている。
このように構成された分光測定システム１Ｃでは、例えば図１４の矢印で示すように、光軸Ｌと直交する面内において回転部１０１が回転し、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃと、開口部１０１Ａとのいずれかを光軸Ｌ上にセットする。
なお、本実施形態では、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃは、例えば、それぞれ選択可能な波長域が異なる（例えば、近赤外域、可視光域、紫外域等）。
【０１１０】
［第四実施形態の作用効果］
本発明では、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃが配置された１０１を回転させることで、光路上に配置する波長可変干渉フィルターを変更する。また、各波長可変干渉フィルター５Ａ，５Ｂ，５Ｃのそれぞれに対して位置決め部９が設けられている。
このような構成では、波長範囲が異なる複数の波長可変干渉フィルターから、使用する波長可変干渉フィルターを必要に応じて選択することができる。これにより、分光測定システム１Ｂにおいて測定可能な波長範囲を拡大させることができる。
また、波長可変干渉フィルターが変更された場合でも、その都度、上述の位置決めが行われるので、波長可変干渉フィルターの変更による測定精度の低下を抑制できる。
【０１１１】
［第五実施形態］
波長可変干渉フィルター５の入射光の入射角に応じて出射光の波長が変化することが知られている。従って、撮像素子３１２の全画角に対応する領域を分析対象とした場合、領域に応じて、受光した光の波長が異なるおそれがあり、分析結果に影響を及ぼすおそれがある。
本実施形態では、波長可変干渉フィルター５に対して所定角度範囲で入射する入射光による分光画像の画像領域を分析対象とする。これにより、分析対象とする領域内において、受光した光の波長が異なることによる分析精度の低下を抑制する。
【０１１２】
図１５は、波長可変干渉フィルター５及び撮像部３１と、測定対象との位置関係を模式的に示す図である。
分光モジュール２が撮像装置３に装着され、波長可変干渉フィルター５と撮像素子３１２との相対的な位置が決まると、撮像素子３１２によって分光画像を取得可能な角度範囲、すなわち画角θiも決まる。
【０１１３】
画角θiは、波長可変干渉フィルター５の干渉光を出射可能な有効領域の面積、撮像素子３１２の受光面の面積、及び、波長可変干渉フィルター５と撮像素子３１２との距離を用いて算出することができる。
なお、画角θiは、撮像装置３に対して、予め設定されてもよいし、算出されてもよい。例えば、分光モジュール２が撮像装置３に装着された際に、波長可変干渉フィルター５と撮像素子３１２との距離を取得し、当該距離を用いて画角θiを算出する。
【０１１４】
一方、波長可変干渉フィルター５への入射光の入射角の許容角度範囲である許容角ψは、波長可変干渉フィルター５の仕様や、測定精度等に応じて設定される。この許容角ψは、撮像部３１の光学系３１１の光軸Ｌを中心とする角度範囲である。許容角ψは、測定精度等に応じて変更してもよい。
この波長可変干渉フィルター５に対して許容角ψの範囲に含まれる対象Ｘ１からの光は、波長可変干渉フィルター５の設定波長に対して、所望の測定精度範囲に応じた所定範囲に含まれる波長を有する。
【０１１５】
図１６は、波長可変干渉フィルター５に対して、図１５に示す位置関係で配置された撮像部３１によって撮像された撮像画像に基づいて、表示部３３に表示された表示画像の一例を模式的に示す図である。
図１６に示す画像は、撮像装置３の光学軸を中心として画角θiの範囲が撮像された画像である。図１６には、許容角ψに対応する仮想領域Ｖを一点鎖線で示す。この仮想領域Ｖは、画角θiに対応する撮像画像のうち、許容角ψの範囲の入射光に対応する画像領域である。本実施形態では、この仮想領域Ｖについて分析処理を実施する。
【０１１６】
本実施形態では、領域特定部３７８は、上述の分析処理が実行される領域を示すフレームＦを、仮想領域Ｖに収まるように設定する。すなわち、領域特定部３７８は、画角θi及び許容角ψから仮想領域Ｖを取得する。そして、分光測定システムは、仮想領域Ｖに基づいてフレームＦを設定し、リアルタイム画像（撮像画像）に重ねてフレームＦを表示部３３に表示させる（図１６参照）。領域特定部３７８は、上述のように、分光画像において、図２に示すフレームＦに対応する領域、すなわち画素位置を検出する。なお、フレームＦは、円形の仮想領域Ｖに内接する矩形状のものを例示しているが、仮想領域Ｖに含まれる形状であれば任意の形状でよい。
【０１１７】
ユーザーは、表示部３３に表示されたリアルタイム画像を参照しながら、フレームＦに対象Ｘ１が収まるように、撮像装置３の撮像方向を調整する（図１６参照）。フレームＦに収められた対象Ｘ１は、分析対象に設定される。なお、フレームＦに収められなかった対象Ｘ２，Ｘ３は、分析対象に設定されない。
【０１１８】
［第五実施形態の作用効果］
分光測定システムでは、撮像画像のうち、波長可変干渉フィルター５に対して許容角ψの範囲で入射した光に対応する画像領域である仮想領域Ｖを特定し、この仮想領域Ｖに含まれる領域について分析処理を行う。
波長可変干渉フィルター５では、入射光の角度によって出射光の波長が変化することが知られている。このため、設定波長に対する出射光の波長の誤差が、許容値を超えるような角度で入射した入射光の画像領域を含めて分析処理を実施すると、所望の分析精度を維持できないおそれがある。
本実施形態では、分析処理の対象を、許容角ψの範囲で入射した光による画像領域とすることができる。このため、分析精度の低下を抑制できる。特に、波長可変干渉フィルター５を分光素子として使用する場合、許容の角度範囲で入射する入射光に制限できるため、出射光の波長の偏差を小さくすることができ、測定精度の低下をより効果的に抑制できる。
【０１１９】
また、本実施形態では、分析処理の対象となる分析領域を示すフレームＦを、リアルタイム画像（撮像画像）に重ねて表示部３３に表示させる。このため、表示部３３に表示された画像を参照しながら撮像装置３の撮像方向を調整でき、測定対象を分析領域に収めるように撮像方向の調整を容易に行うことができる。
【０１２０】
［実施形態の変形］
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、上記第一実施形態において、図１７に示すように、上記第二実施形態と同様に、位置決め部を移動可能に構成してもよい。図１７では、位置決め部９Ａが側面３０２に沿った長手方向と直交する方向に移動可能に構成されている。上記長手方向と直交する方向に沿う側面３０２には、位置決め部９Ａを移動させるためのつまみ９４が設けられている。位置決め部９Ａの筐体９１とつまみ９４とが連続している。
このような構成では、分光測定を実施する際は、光軸Ｌ上に位置決め部９Ａを配置し、分光測定を実施せずに通常の画像を撮像する際は、光軸Ｌから位置決め部９Ａを退避させることができる。このため、撮像装置３から分光モジュールを取り外さなくても、通常の画像を撮像することができる。分光画像を撮像する場合と、通常の画像を撮像する場合との両方の用途で使用する場合における利便性を向上させることができる。
なお、図１７では、波長可変干渉フィルター５の位置を、ユーザーが手動で変更可能な構成を例示したが、モーターやガイドレール等の駆動機構を備え、制御部の制御により位置変更可能に構成してもよい。
【０１２１】
上記各実施形態では、位置ズレ検出部３７４により、撮像画像における分光モジュールの映りこみを検出することで、位置ズレを検出する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。
図１８は、位置ズレを検出可能な分光測定システムの一変形例の概略構成を示す断面図である。なお、本変形例では、第一実施形態と基本的に同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する。
図１８に示すように、撮像素子３１２の傾きや位置を検出するための複数の距離センサー８７が設けられている。距離センサー８７は、装着時におけるフランジ部９１３の撮像装置３側の面に対向するように、収納部８３の溝部８３２に設けられている。図１８では、交差方向において一対設ける例を示すが、３以上でもよいし、１つでもよい。３以上設けることで、筐体９１の傾き、すなわち波長可変干渉フィルター５の傾きを検出できる。
【０１２２】
上記各実施形態では、光軸Ｌに対する波長可変干渉フィルター５の傾きが所定量以上の場合、ズレ検出通知画像を表示して、エラーを通知するとしたが、さらに傾きに対する補正を行ってもよい。例えば、波長可変干渉フィルター５の傾きに応じて、選択される波長が変化することが知られている。従って、傾きに応じてＶ−λデータを変更することで、駆動パラメータを変更してもよい。この場合、Ｖ−λデータは予め実験等により取得しておき、傾きに応じて選択すればよい。
また、光軸Ｌに対する撮像素子３１２の傾斜角θを検出し、Ｖ−λデータを更新してもよい。つまり、ｍλ＝２ｄｃｏｓθ（但し、ｍは整数）に当てはめて、目標波長λに対して最適なギャップ間隔ｄに対する駆動電圧を補正してもよい。
また、傾きや距離を調整する調整機構を設けておき、検出結果に基づいて、手動又は自動で傾きや距離を調整可能に構成してもよい。
【０１２３】
上記各実施形態では、撮像装置３が備える制御部３７が、分光測定システムの全体の動作を制御する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、分光モジュールが、分光測定システムの全体の動作を制御する制御部を備える構成でもよい。また、分光モジュールと撮像装置とがそれぞれ制御部を備え、上述の制御部３７に例示される本発明に係る各機能部の一部を分光モジュールが備える制御部が実現し、他の一部を撮像装置が備える制御部が実現する構成でもよい。
【０１２４】
上記各実施形態では、波長可変干渉フィルター５が、本発明の分光保持部としての筐体９１によって、その内部に収納された状態で保持されている構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、保持部としては、波長可変干渉フィルター５を収納する構成以外でも、保持部としての板状の部材に波長可変干渉フィルター５が固定され、保持されている構成でもよい。この場合、当接部等の他の部材が、板状の保持部に設けられている。
【０１２５】
上記各実施形態では、分光部として、波長可変干渉フィルター５を例示したが、本発明はこれに限定されず、例えばＡＯＴＦ（Acousto Optic Tunable Filter）やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）が用いられてもよい。ただし、装置の小型化の観点から上記各実施形態のようにファブリーペローフィルターを用いることが好ましい。
また、分光部として、選択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、本発明はこれに限定されず、所定波長の光のみを選択的に取り出せるファブリーペローフィルターや、各種カラーフィルターを用いてもよい。
【０１２６】
上記第五実施形態では、分光部として上記波長可変干渉フィルター５を採用した構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。すなわち、分光部として上記波長可変干渉フィルター５以外の構成を採用した場合でも、分光部の構成に応じて許容角ψの範囲は異なるものの、入射角が許容角ψの範囲外である場合に所望の精度の測定結果を取得できないおそれがある。上記第五実施形態では、上記波長可変干渉フィルター５以外の分光部の構成を採用した場合でも、分光部の構成に応じて許容角ψを設定することで、測定精度の低下を抑制できる。
【０１２７】
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上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…分光測定システム、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…分光モジュール、３…撮像装置、５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…波長可変干渉フィルター、７…通信部、８，８Ａ…装着部、９，９Ａ…位置決め部、１０…変更部、３７…制御部、８１…背面部、８２…側壁部、８３…収納部、８４…挟持部、８５…基部、８６，８６Ａ…白色基準配置部、９１…筐体、９２…当接部、９３…付勢部、９４…つまみ、３０１…背面、３０２…側面、３０３…表面、３１２…撮像素子、３７４…位置ズレ検出部、３７５…フィルター制御部、３７８…領域特定部、３８１…分析処理部、８２２…内面、８２３…凸部、８２４…案内溝、８４１…第１接触部、８４２…第２接触部、８４３…連結部、８６１…白色基準板、８６２…保持部、８６３…挿入部、８６４…保持部、９２１…先端面。
【図１】
2015125085.tif 000003
【図２】
2015125085.tif 000004
【図３】
2015125085.tif 000005
【図４】
2015125085.tif 000006
【図５】
2015125085.tif 000007
【図６】
2015125085.tif 000008
【図７】
2015125085.tif 000009
【図８】
2015125085.tif 000010
【図９】
2015125085.tif 000011
【図１０】
2015125085.tif 000012
【図１１】
2015125085.tif 000013
【図１２】
2015125085.tif 000014
【図１３】
2015125085.tif 000015
【図１４】
2015125085.tif 000016
【図１５】
2015125085.tif 000017
【図１６】
2015125085.tif 000018
【図１７】
2015125085.tif 000019
【図１８】
2015125085.tif 000020