(57)【要約】  【課題】光学的手法を用いて、被検査体の反射分光特性あるいは透過分光特性を広範囲に亘る測定装置を提供すること  【解決手段】被検査体に光を照射する投光手段と、被検査体表面を１次元で撮像する撮像手段と、撮像手段の撮像軸上に配設され、撮像手段の視野幅方向と垂直な方向に、撮像手段に入射する光の波長を変化させる波長特性変化手段と、撮像手段からの１次元信号を逐次入力して横方向が撮像手段の１次元撮像データ数、縦方向が撮像手段の１次元データの撮像回数となる２次元画像を生成し、該２次元画像に基づいて被検査体の分光特性を測定する信号処理手段を備えることを特徴とする、分光測定装置【選択図】  図１
2008139062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査体に連続的な範囲の波長の光を照射する投光手段と、該投光手段が発した前記光が前記被検査体において透過または反射した光を撮像する１次元的視野を有する撮像手段と、前記投光手段から前記撮像手段までの間の光路上に配設され前記撮像手段の前記１次元的視野に対応する部位における光波長伝達特性を時間的に変化させる波長特性変化手段と、該波長特性変化手段の伝達特性を時間的に変化させながら順次前記撮像手段によって撮像して得た前記１次元的視野の信号を配列して２次元画像データを生成する画像処理手段とを備えることを特徴とする、分光測定装置。
【請求項２】
前記波長特性変化手段は、前記撮像手段の視野幅方向と垂直な方向に波長伝達特性が連続的に変化するフィルタと、該フィルタを前記波長伝達特性が変化する方向に移動させるフィルタ移動手段とを有することを特徴とする、請求項１に記載の分光測定装置。
【請求項３】
被検査体に連続的な範囲の波長の光を照射し、前記被検査体表面を１次元的視野を有する撮像手段で撮像する際に、前記光が前記撮像手段に達するまでの光路中の前記撮像手段の１次元的視野に対応する部位における光波長の伝達特性を時間的に変化させ、順次前記撮像手段によって撮像して得た前記１次元的視野の信号を配列して２次元画像データを生成することを特徴とする、分光測定方法。
【請求項４】
前記光波長の伝達特性を時間的に変化させる方法として、前記撮像手段の撮像視野方向と垂直な方向に波長伝達特性が連続的に変化するフィルタを、前記波長伝達特性が変化する方向に移動させる方法を用いることを特徴とする、請求項３に記載の分光測定方法。
【請求項５】
被検査体として連続走行するプラスチックフィルムを用いることを特徴とする、請求項３または４に記載の分光測定方法。
【請求項６】
請求項３〜５のいずれかに記載の分光測定方法を用いてプラスチックフィルムロール体を製造することを特徴とするフィルム製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置よび分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の反射分光特性や透過分光特性を測定する方法としてプリズムや回折格子を用いた分光光度計が知られている。プリズムを用いた分光光度計は波長による光の屈折率の違い、回折格子は波長による反射角度の違いから生じる干渉を利用して物体の分光特性を測定しているが、これらは一般的に一度に微小な領域しか測定することができない。
【０００３】
上記のような分光光度計を用いてプラスチックフィルムなどシートの幅方向の反射分光特性、透過分光特性を測定するには、シートと分光光度計を相対的にシート幅方向に移動させる必要がある。この場合、シート幅方向の分光特性を測定するためには多くの時間を要し、また、分光光度計をシート幅方向に移動させる機構が必要でコストが高くなるという問題がある。さらに、図１６のように走行シート６０が幅方向と垂直な方向に移動している場合、分光光度計６１が測定する個所は６２のように走行シート上では部分的な位置しか測定できず、走行シート６０の全領域について分光特性を測定することができない。
【０００４】
一度に微小領域しか測定できないという問題に対し、広い範囲を測定する方法として数種類の方式のマルチスペクトルカメラが提案されている。現在最も多く使用されているマルチスペクトルカメラは、図１２に示すように、エリアカメラ３０の撮影レンズの直前または直後に切替え可能な複数のバンドパスフィルタ３２を取り付けたターレット３１を配設し、被検査体１上の撮像領域３３からの入射光を順次分光して複数のスペクトル画像を撮影するものである。例えば、複数枚のバンドパスフィルタを回転ターレットに取り付けたマルチスペクトルカメラが知られている。これはコンピュータの制御で分光フィルタ・ターレットを回転させ、自動的に波長が順次選定される方式である。この種の装置は取り付けられているバンドパスフィルタの枚数によって波長間隔が固定されるので測定の目的に対してフィルタ数を増減することが困難な欠点がある。また、分光フィルタの移動、カメラの撮像という動作を繰り返して行う必要があるため、複数の画像を得るためには多くの時間を要するという問題がある。
【０００５】
この他に、エリアセンサカメラとプリズムを組み合わせた装置が知られている。これは図１３に示すように、透過分光器４４とエリアカメラ３０とを組み合わせた構成である。被検査体１上の撮像部４５からの光は、レンズ４１によって集光され、スリット４１、レンズ４３を通して透過分光器４４へと導かれる。ライン状の入射光は透過分光器４４によってライン状入射光の幅方向に対して垂直な方向に分光する。これによりエリアカメラ３０には、ライン状の入射光の幅方向と平行な方向には撮像視野幅に対応し、ライン状入射光の幅方向と垂直な方向に各波長の強度となる２次元画像が得られる。この方法では上記マルチスペクトルカメラのように移動機構を必要としないで、視野幅方向のある範囲の分光特性が同時に得られる。
【０００６】
しかし、この装置はプリズムや透過分光器など高価な光学部品を多数用いているため非常に高価である。さらに、エリアカメラは縦横の画素サイズが限られているので、空間分解能、波長分解能を上げることが困難である。
【０００７】
また、上記マルチスペクトルカメラの持つ欠点を改善したシンプルな構造で、しかも一般的な市販の部品を使用した安価なものとして特許文献１に記載の装置がある。
【０００８】
この装置は、図１４に示すように、エリアカメラ３０の撮影レンズ５１の画像結像位置にフォーカシングスクリーン５２を設置し、フォーカシングスクリーン５２に投影された像をエリアカメラ３０によって撮像する。撮影レンズ５１とフォーカシングスクリーン５２の間には、連続的に透過波長が変化する分光干渉フィルタ５３が配設されており、分光干渉フィルタ５３の透過波長が変化する方向に分光干渉フィルタ５３を移動できるように駆動装置を介して取り付けられている。分光干渉フィルタ５３を任意の波長間隔に対応した移動距離で分光干渉フィルタ５３を透過波長が変化する方向に移動させ、分光フィルタの各々の移動位置において画像センサーによってフォーカシングスクリーンに結像された像を撮像することによって、図１５に示すように複数の画像５４を得る。得られた各画像の同一位置は、分光干渉フィルタのそれぞれ異なる透過波長を透過した画像である。
【０００９】
次に、これら複数の画像ファイルをコンピュータによって処理して各画像の同一位置に対応した部位の各測定波長に対応した画像信号を抽出、組み合わせて所定の波長間隔による分光反射率又は分光透過率を算出することによって物体の分光特性を測定することができる。
【特許文献１】特開２００５−３００５０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上記特許文献１に記載の発明には、以下に示す問題がある。
【００１１】
まず、反射特性、透過特性を高分解能に測定しようとする場合、干渉フィルタの移動距離を小さくして多くの画像を採取する必要がある。例えば、分光特性を１ｎｍの精度で測定したい場合、干渉フィルタの透過波長が１ｎｍずつ変化するのに対応した距離だけ干渉フィルタ位置を変化させて画像を撮像する必要がある。透過波長を４００ｎｍから７００ｎｍまで変化させようとすると少なくとも３００枚の画像が必要となる。撮像手段として１画素が８ビット（２５６階調）の５００万画素のデジタルカメラを用いた場合、１ＧＢ以上の多くのメモリを必要とする。
【００１２】
さらに、エリアカメラを用いているので、複数の画像を撮像するには多くの時間を必要とする。通常、エリアカメラの撮像時間は３０ｍｓｅｃ／枚である。３００枚の画像を撮像すると９秒かかり、走行しているフィルムなどには数ｍ〜数十ｍ移動している場合があり、同一場所の分光測定には適用できない。
【００１３】
さらに、エリアカメラだと、同一撮像画像であっても画像内の各位置で透過波長が異なる。例えば、図１５ｃに示すように、ある撮像画像の位置Ａは５００ｎｍの光を受光するが、位置Ｂでは６００ｎｍの光を受光したとする。この場合、予め各画像の各位置ごとに干渉フィルタを透過する波長を記憶しておく必要があり、非常に複雑な処理を要する。
【００１４】
さらに、２次元的な画像を一度に撮像するため、被検査体だけでなく、干渉フィルタ上にピントが合っていないと、エリアセンサの各ピクセルに入射する光の波長範囲が広がってしまうため、本質的に波長分解能を高めることができない。干渉フィルタにピントを合わせるようにすると光学的に複雑になるほか、干渉フィルタ上の疵や埃の影響を大きく受け取るという決定的な問題もある。
【００１５】
本発明は、上記の従来の課題を解決するためになされたものであり、プラスチックフィルムなどシートの分光特性を一度に広い領域にて測定することができる技術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】
【００１６】
上記目的を達成するために本発明によれば、被検査体に連続的な範囲の波長の光を照射する投光手段と、該投光手段が発した前記光が前記被検査体において透過または反射した光を撮像する１次元的視野を有する撮像手段と、前記投光手段から前記撮像手段までの間の光路上に配設され前記撮像手段の前記１次元的視野に対応する部位における光波長伝達特性を時間的に変化させる波長特性変化手段と、該波長特性変化手段の伝達特性を時間的に変化させながら順次前記撮像手段によって撮像して得た前記１次元的視野の信号を配列して２次元画像データを生成する画像処理手段とを備えることを特徴とする分光測定装置が提供される。
【００１７】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記波長特性変化手段は、前記撮像手段の視野幅方向と垂直な方向に波長伝達特性が連続的に変化するフィルタと、該フィルタを前記波長伝達特性が変化する方向に移動させるフィルタ移動手段とを有することを特徴とする分光測定装置が提供される。
【００１８】
また、本発明の別の形態によれば、被検査体に連続的な範囲の波長の光を照射し、前記被検査体表面を１次元的視野を有する撮像手段で撮像する際に、前記光が前記撮像手段に達するまでの光路中の前記撮像手段の１次元的視野に対応する部位における光波長の伝達特性を時間的に変化させ、順次前記撮像手段によって撮像して得た前記１次元的視野の信号を配列して２次元画像データを生成することを特徴とする分光測定方法が提供される。
【００１９】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記光波長の伝達特性を時間的に変化させる方法として、前記撮像手段の撮像視野方向と垂直な方向に波長伝達特性が連続的に変化するフィルタを、前記波長伝達特性が変化する方向に移動させる方法を用いることを特徴とする分光測定方法が提供される。
【００２０】
また、本発明の好ましい形態によれば、被検査体として連続走行するプラスチックフィルムを用いることを特徴とする分光測定方法が提供される。
【００２１】
また、本発明の別の形態によれば、前記分光測定方法を用いてプラスチックフィルムロール体を製造することを特徴とするフィルム製造方法が提供される。
【００２２】
本発明において、「伝達特性」とは、波長変化手段上の前記１次元的視野に対応する部位における、前記撮像手段に向かう光の反射率特性または透過率特性をいう。
【００２３】
また、本発明において、「フィルタ」は、例えば、透過率や反射率が場所によって変化する干渉フィルタや透過または反射の中心波長が均一の干渉フィルタを光路方向に直交する方向を軸に回転させるようなものでもよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、以下に説明する通り、プラスチックフィルムなどシートの分光特性を一度に広い領域にて測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を、光透過性で、厚みによって透過分光特性が変化するプラスチックフィルムである被検査体１に対し、微小厚みムラによって生じる透過分光特性の異常を検出する場合を例にとって、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシートの検査装置の構成図である。
【００２７】
図１において、１は被検査体であるプラスチックフィルム、２は１次元的視野を有する撮像手段であるラインセンサカメラ、３はラインセンサカメラ２の受光部、４はカメラレンズである。５は波長特性変化手段であり、干渉フィルタ６とフィルタ移動手段７で構成されている。また、８は画像処理手段、９は投光手段、１０は撮像手段２の撮像範囲である。投光手段９は被検査体１の一面側より被検査体１に光を照射するように配置されている。撮像手段２は被検査体１に対して、投光手段９の他面側に配置されている。カメラレンズ４は撮像手段２の前面に配設されており、被検査体１表面にピントが合っている。一方、干渉フィルタ６上ではピントが合っていない。カメラレンズ４により被検査体１上の撮像範囲１０の画像を集光して撮像手段２の受光部３へ集光する。受光部３は複数の受光素子が１次元に配列されており、各受光素子が受光した光を受光量に応じた電気信号に変換され、１次元の信号波形として出力される。受光素子数は１０００、２０００、５０００、７５００などを使用することができる。また、撮像手段２の１秒あたりの処理速度は２０ＭＨｚ、４０ＭＨｚ、１６０ＭＨｚなどを使用することができる。受光素子数５０００、処理速度４０ＭＨｚのカメラを用いた場合、１秒あたり約８０００回の１次元画像を撮像することができる。
【００２８】
撮像手段２はデジタルカメラでもアナログカメラでもよい。デジタルカメラの場合は各受光素子の電気信号を２５６階調や１０２４階調などのデジタル値に変換する。アナログカメラの場合は電気信号をそのまま出力する。
【００２９】
撮像手段２の出力は画像処理手段８に接続されている。画像処理手段８は、撮像手段２がアナログカメラの場合、撮像手段２から入力された電気信号をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器を備えていることが好ましい。
【００３０】
画像処理手段８は撮像手段２から出力された１次元信号を複数走査分メモリに蓄積記憶し、前記複数走査分の１次元的な電気信号を逐次配列して得られた２次元的電気信号から２次元画像を生成することができる。
【００３１】
カメラレンズ４は被検査体１の測定領域や、被検査体１と撮像手段２との距離によって適切なものを選定すればよい。
【００３２】
投光手段９は線状光源が好ましく、投光手段９の長手方向と受光部３の受光素子配列方向は平行であることが好ましい。投光手段９の種類としては蛍光灯、ライン状ＬＥＤ、光ファイバを線状に配列したライトガイド、ロッド照明なども使用できる。
【００３３】
投光手段９の光源の種類としては、ハロゲンランプやメタルハライドランプなどを用いてもよく、被検査体１の分光特性を考慮して選定すればよい。
【００３４】
例として、図３に撮像手段２の相対感度を、図４、図５にハロゲンランプ、メタルハライドランプの相対強度をそれぞれ示す。ハロゲンランプを撮像手段２で撮像した場合、撮像手段２の相対感度は図６のように、メタルハライドランプを用いたときの相対感度は図７のようになる。主に５００ｎｍ〜７００ｎｍ程度の分光特性を測定する場合はハロゲンランプを、５５０ｎｍあたりの分光特性を測定する場合はメタルハライドランプを選定するなどの方法がある。
【００３５】
次に波長特性変化手段５について説明する。波長特性変化手段５は、干渉フィルタ６とフィルタ移動手段７で構成されている。
【００３６】
被検査体１とカメラレンズ４の間に、干渉フィルタ６を、透過中心波長が変化する方向と受光部３の受光素子配列方向とが互いに垂直となるように配設する。干渉フィルタ６はカメラレンズ４と撮像手段２との間に配設してもよいが、市販のカメラレンズ４と撮像手段２は容易に接続可能なようになっているので、干渉フィルタ６はカメラレンズ４の前面に配設することが好ましい形態である。また、干渉フィルタを被検査体１よりも投光手段９の側に設けてもよい。
【００３７】
干渉フィルタ６は透明ガラス基板の上に誘電体多層膜の厚さを一方向に連続的に変化させたフィルタであり、多層膜厚の変化方向に透過中心波長が連続的に変化するという特徴を持っている。干渉フィルタ６の１つにＳＣＨＯＴＴ社のＶＥＲＩＬ  ＶＩＳ  ６０（商品名）がある。これは６０ｍｍ×２５ｍｍ、厚さ約５ｍｍの透明ガラス板に対し、長手方向に透過中心波長が連続的に変化するように、ガラス板に誘電体多層膜を付与したものである。干渉フィルタＶＥＲＩＬ  ＶＩＳ  ６０（商品名）の、フィルタエッジからの距離と透過中心波長との関係を図２に示す。
【００３８】
干渉フィルタ６はフィルタ移動手段７に取り付けられており、フィルタ移動手段７によって、透過中心波長が変化する方向へ往復移動することができる。これにより、投光手段９からラインセンサカメラ２に至る前の光路の途中にあってラインセンサカメラ２の１次元的視野で撮像されるときの光が通過する部位６ａにおける光の透過率（伝達特性）を順次変化させることができる。フィルタ移動手段７は１軸ステージが好ましく、ステッピングモータなどによって速度、加速度、移動距離を設定できるものが好ましい。
【００３９】
フィルタ移動手段７は、前記画像処理手段８に接続されており、画像処理手段８からフィルタ移動手段７に信号を送ることにより、干渉フィルタ６を移動、停止させることができる。
【００４０】
また、干渉フィルタ６の近傍に１次元的視野の方向に長手方向を有するスリット１１を配設することも好ましい形態である。こうすることにより、図１８に示すように、干渉フィルタ６を透過し、ラインセンサカメラ２へ入射する迷光の波長を制限することができるので、干渉フィルタ６上でピントが合っていなくても、波長分解能を向上することが可能となる。１次元的視野を用いるので本質的に波長が変化する方向の光の広がりが制限されるからである。
【００４１】
次に上記構成において、２次元画像データを得る方法について説明する。
【００４２】
まず、画像処理手段８からフィルタ移動手段７に信号を出して、干渉フィルタ６を初期位置に移動させる。初期位置とは、干渉フィルタ６の透過中心波長が変化する方向において、撮像手段２の撮像軸と干渉フィルタ６が交わる点と干渉フィルタ４の端部からの距離が所定の初期値となる位置であり、被検査体１の測定する波長に合わせて設定することができる。初期値は、フィルタ移動手段７の加速度を考慮して測定開始波長が中心となる位置よりやや外側に設定することが好ましい。
【００４３】
次に、画像処理手段８からフィルタ移動手段７に、所定距離だけ干渉フィルタ６を移動させる信号を送る。所定の距離は被検査体１の測定波長範囲に合わせて設定することができ、例えば、図２において４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの範囲を測定する場合、上記初期値は約２０ｍｍ、干渉フィルタ６の移動距離は４３−２０＝２３ｍｍとなる。
【００４４】
次に、干渉フィルタ６の移動速度が一定となってから、画像処理手段８は撮像手段２の１次元出力信号を画像処理手段８の内部にあるメモリに蓄積開始する。
【００４５】
画像処理手段８は撮像手段２からの１次元信号を所定ライン数メモリに蓄積する。所定ライン数は上記干渉フィルタ６の移動距離、すなわち被検査体１の測定波長範囲に合わせて設定することが好ましい。例えば、干渉フィルタ４を移動させて、透過中心波長が１ｎｍ変化するごとに撮像手段２で撮像すると、測定波長範囲は６５０ｎｍ−４８０ｎｍ＝１７０ｎｍなので、１７０ライン撮像することになる。ただし、本撮像方法は１つの例であり、透過中心波長が１ｎｍ変化するごとに複数のライン数撮像してもよいし、干渉フィルタ６の透過中心波長が２ｎｍ変化するごとに撮像するようにしてもよい。また、とびとびの波長について離散的に撮像してもよい。
【００４６】
また、干渉フィルタ６の移動速度は、干渉フィルタ６の移動距離や撮像手段２の処理速度、所定の撮像ライン数によって決定することが好ましい。例えば、上記のように干渉フィルタ６の移動距離が２３ｍｍで、撮像手段２の撮像ライン数が１７０ラインとし、撮像手段２の処理速度が３４００ライン／ｓｅｃであるとすると、１７０ライン撮像するのに要する時間は、５０ｍｓｅｃである。５０ｍｓｅｃで干渉フィルタ４を２３ｍｍ移動させるには、干渉フィルタ４の移動速度を４６０ｍｍ／ｓｅｃに設定すればよい。
【００４７】
次に、撮像手段２によって所定ライン数撮像すると、画像処理手段８は、フィルタ移動手段７に、フィルタ移動停止命令を出す。この後、画像処理手段８は干渉フィルタ６を初期値へ戻す信号を送ることが好ましい。こうして、２次元的な画像データを得ることができる。なお、この画像は、ディスプレイに表示してもよいが、画像として表示する必要がない場合には、単にメモリ上にデータを蓄積するだけでもよい。
【００４８】
次に、画像処理手段８のメモリに蓄積された２次元画像データに基づいて、被検査体１の分光特性を測定する方法について説明する。
【００４９】
図８に画像処理手段８のメモリに蓄積された２次元画像データ２０の例を模式的に示す。２次元画像データ２０は横方向が被検査体１の撮像位置に、縦方向が透過波長に対応する。例えば、上記のように、干渉フィルタ６の透過中心波長が４８０ｎｍ〜６５０ｎｍまで変化する間に１ｎｍ毎に撮像した場合、縦方向が１７０ラインの画像データが得られる。
【００５０】
この撮像画像データ２０に対し、例えば図９に示すように、２次元画像の縦方向の信号レベルプロファイルＡ−Ａ’、Ｂ−Ｂ’を求めることによって、撮像位置による分光特性の違いを測定することができる。
【００５１】
また、分光特性が正常な被検査体１の撮像画像を予め撮像しておき、順次撮像によって得られる撮像画像２０と前記正常部の撮像画像とを比較することによって被検査体１の波長特性を測定することができ、被検査体１の微小厚みムラによって生じる透過波長特性の異常を検出することができる。
【００５２】
２次元画像２０は２５６階調や１０２４階調などのデジタル画像なので、この画像のコントラストを強調する画像処理などを行うことにより、わずかな分光特性の変化を測定、検出、あるいは表示することができる。
【００５３】
上記では、撮像手段に入射する光の波長を変化させる別の波長特性変化手段５としては、図１０に示すように円盤形の基板７１上に、円周方向に透過波長が連続的に変化する干渉フィルタを付与した波長特性変化手段５を用い、撮像手段２の視野幅方向と波長特性変化手段５の半径方向が平行になるように波長特性変化手段５を配置し、波長特性変化手段５の中心を軸として回転させながら撮像手段２で１次元画像を撮像してもよい。
【００５４】
また、図１１に示すように、円柱７２の表面に、円柱長手方向に垂直な方向に透過波長が連続的に変化する干渉フィルタを付与した波長特性変化手段５を用いて、波長特性変化手段５の円柱軸と撮像手段２の撮像視野幅方向が平行になるように波長特性変化手段５を配置し、波長特性変化手段５の円柱軸を中心として回転させながら撮像手段２で１次元画像を撮像してもよい。この場合、透過波長が連続的に変化する領域は、波長特性変化手段５の円周方向において半周未満であることが好ましい。
【００５５】
上記のように、本発明によると、干渉フィルタとラインセンサカメラを組み合わせることによって、被検査体の広い範囲の分光特性を、短時間に測定することができる。
【００５６】
また、本発明は走行しているプラスチックフィルムなどのシートの分光測定にも適用できる。上記２次元画像２０の採取を連続的に行い、得られた２次元画像を順次画像処理することによって、走行しているシートの分光測定にも適用することができる。
【００５７】
このとき、撮像手段２の視野幅方向がシート走行方向に対して垂直になるように、例えば、図１７に示すように、干渉フィルタの移動方向がシート走行方向と平行になるように、撮像手段２を配設することが好ましい。図１７は、本発明の一実施形態の分光測定装置を用いて走行シートの分光特性を測定する方法を示した図である。これによりシート幅方向の所定範囲の分光特性を一度に測定することができる。シートが１００ｍ／ｍｉｎの速度で走行している場合、上記の例のように測定する場合、５０ｍｓｅｃの間にシートが移動する距離は約８３ｍｍであるが、シートの波長特性はこの距離ではほとんど変化しないので、移動するシートに対しても適用することが可能である。
【００５８】
なお、本実施形態では、波長特性変化手段を被検査体と撮像手段の間に配置し、撮像手段に入射する光の波長を変化させたが、波長特性手段を被検査体と投光手段の間に配置し、投光手段から被検査体に照射する光の波長を変化させてもよい。
【００５９】
また、本実施形態では、撮像手段を被検査体に対して投光手段の反対面側に設置して、被検査体の透過波長特性を測定したが、撮像手段を被検査体に対して投光手段と同じ面側に設置することにより、被検査体の反射波長特性を測定することができる。
【実施例】
【００６０】
［実施例１］
被検査体として、厚みによって透過分光特性が変化するプラスチックフィルムを用いた。厚みは１００μｍのものを用いた。このフィルムは製造工程でスジ状の厚みムラ欠点が生じる場合があり、欠点部分では透過分光特性が正常部と異なる。
【００６１】
このフィルムの波長特性を測定する装置として、図１に記載の装置を用い、光源はハロゲンランプを用い、ランプからの出射光を光ファイバライトガイドによって石英ロッド端面に入射させ、ロッド表面から発する光をフィルムに照射させた。被検査体に対して投光手段と反対側にラインセンサカメラを設置した。ラインセンサカメラは画素数７４５０である。カメラレンズは焦点距離５５ｍｍのものを用いた。干渉フィルタはＳＨＯＴＴ社のＶＥＲＩＬ  ＶＩＳ  ６０（商品名）を用い、フィルタ移動手段は、自動１軸ステージを用いた。
【００６２】
干渉フィルタの長手方向の寸法は６０ｍｍであり、図２に示すように干渉フィルタの長手方向に透過中心波長が変化する。干渉フィルタの透過中心波長に対する半値幅は１０〜１８ｎｍである。図２に示すようにラインセンサカメラで撮像を開始する際、ラインセンサカメラ撮像軸と干渉フィルタが交わる位置は、干渉フィルタの透過中心波長が低い側の端部から１５ｍｍとした。この場合の透過中心波長は４５０ｎｍである。また、測定波長範囲は２００ｎｍとした。この場合、透過中心波長６５０ｎｍに相当する干渉フィルタ位置は４２ｍｍなので、干渉フィルタ移動距離は２７ｍｍとなる。
【００６３】
画像処理手段はラインセンサカメラで撮像した１次元信号を、横方向がラインセンサカメラ画素数、縦方向がラインセンサカメラ撮像ライン数となる２次元画像を生成することができる装置を用いた。
【００６４】
ラインセンサカメラの処理速度は３０００ライン／ｓｅｃに設定した。干渉フィルタの透過中心波長が１ｎｍ変化するごとにラインセンサカメラで１ライン撮像する場合、ラインセンサカメラの撮像ライン数は２００となり、画像取り込みに要する時間は約６７ｍｓｅｃとなる。したがって、干渉フィルタの移動速度は、３０ｍｍ移動するのに６７ｍｓｅｃ必要なので、約４４７ｍｍ／ｓｅｃとなる。
【００６５】
上記構成にてフィルムを撮像した結果、わずかな厚みムラによる透過波長特性の変化を撮像することができた。
［比較例１］
上記フィルムの測定を、図１のラインセンサカメラ２の代わりに図１４に示すエリアカメラ３０と同様の構造を有するエリアカメラを用いて実施した。使用したカメラは縦横の画素数がそれぞれ６４０、４８０のＶＧＡタイプであり、画像１枚を撮像するのに要する時間は３３ｍｓｅｃである。
【００６６】
エリアカメラを用いた以外、干渉フィルタ、移動ステージ、透過中心波長の初期値、測定波長範囲などは上記実施例と同じとした。このときの撮像画像数は２００枚となる。エリアカメラが画像を１枚撮像し、メモリに蓄積するのに要する時間は３３ｍｓｅｃなので、全画像を撮像するのに要した時間は、２００×３３ｍｓｅｃ＝６．６ｓｅｃとなり、上記実施例の約１００倍の時間を要した。また、視野幅方向７４５０画素のラインセンサカメラから、６４０画素のエリアセンサカメラに代えたので空間分解能が約１／１２に低下した。
【００６７】
さらに、得られた２００枚の各画像について、各画素に対応する中心透過波長を求める必要があり、非常に複雑な処理を要した。
【００６８】
さらに、エリアカメラを用いた場合、図１８のようにスリットを用いることができないので、図１９に示すようにエリアカメラの１つの受光素子に入射する光の波長の範囲が広くなり、波長分解能が低下するという問題が生じた。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明の活用例として、プラスチックフィルムなどの反射分光特性や透過分光特性の測定装置に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の一実施形態の斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態における干渉フィルタの端部からの位置と透過中心波長の関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるラインセンサカメラの相対感度を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるハロゲンランプの相対強度を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態におけるメタルハライドランプの相対強度を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるハロゲンランプをラインセンサカメラで撮像した場合の相対感度を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるメタルハライドランプをラインセンサカメラで撮像した場合の相対感度を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態における画像処理手段のメモリに蓄積された２次元画像を示す図である。
【図９】本発明の一実施形態における２次元画像の信号レベルプロファイルを示す図である。
【図１０】本発明の別の波長特性変化手段を用いた実施形態の斜視図である。
【図１１】本発明のさらに別の波長特性変化手段を用いた実施形態の斜視図である。
【図１２】従来のマルチスペクトルカメラを示す図である。
【図１３】別の従来のマルチスペクトルカメラを示す図である。
【図１４】特許文献１の分光測定装置の斜視図である。
【図１５】特許文献１の分光測定装置によって分光測定する方法を示す図である。
【図１６】分光光度計を用いて走行シートの分光特性を測定する方法を示す図である。
【図１７】本発明の一実施形態の分光測定装置を用いて走行シートの分光特性を測定する方法を示す図である。
【図１８】本発明の一実施形態の側面図である。
【図１９】本発明の比較例としてエリアカメラを用いた場合の形態の側面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      被検査体
２      撮像手段
３      受光部
４      カメラレンズ
４ａ    レンズ
５      波長特性変化手段
６      干渉フィルタ
７      フィルタ移動手段
８      画像処理手段
９      投光手段
１０      撮像手段撮像位置
１１      スリット
２０      ２次元画像
３０      エリアカメラ
３１      ターレット
３２      バンドパスフィルタ
３３      エリアカメラ撮像部
４０      イメージング分光器
４１      レンズ
４２      スリット
４３      レンズ
４４      透過型分光器
４５      撮像部
５１      撮影用レンズ
５２      フォーカシングスクリーン
５３      干渉フィルタ
５４      エリアカメラ撮像画像
６０      走行シート
６１      分光光度計
６２      分光光度計測定位置
７１      円盤形の基板
７２      円柱
【図１】
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【図２】
2008139062.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008139062.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【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１４】
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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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