(57)【要約】  計測装置は、計測物に対して気体層又は真空層を介して配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光する光源部と、前記計測物に対して前記気体層又は前記真空層を介して配置されており、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する受光部と、前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測するＴＯＦ計測部と、を備える。これにより、光源部及び受光部を計測物に接触させずに、ＴＯＦ測定を用いて計測物を計測することができる計測装置を提供する。
2017169732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測物に対して気体層又は真空層を介して配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光する光源部と、
前記計測物に対して前記気体層又は前記真空層を介して配置されており、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する受光部と、
前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測するＴＯＦ計測部と、
を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記計測物の表面から前記光源部及び前記受光部までの距離を取得する距離取得部と、
前記ＴＯＦ計測部が計測した前記ＴＯＦ情報と、前記距離取得部が取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出部と、
前記光強度算出部が算出した前記光強度と、前記内部伝播距離算出部が算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算部を含むことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記演算部が演算する前記光学特性は、散乱係数、吸収係数、又は非等方パラメータの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記演算部が演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成部を備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項７】
前記距離取得部は、前記距離を固定する距離固定機構と、前記距離を取得する基準距離取得部を含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項８】
前記距離取得部は、前記計測物と前記気体層又は前記真空層の間に配置される基準部材を含み、前記基準部材から前記光源部及び前記受光部までの距離をそれぞれ取得することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項９】
前記受光部が光を受光する領域の一部に前記基準部材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記基準部材は、透明部材上に配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記距離取得部は、複数の前記基準部材を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１２】
前記計測物に当て付ける当て付け部材と、前記当て付け部材の位置決めを行う位置決め機構と、前記当て付け部材の長さと前記当て付け部材の前記計測物の表面に対する位置とから前記距離を算出する基準距離算出部と、を含むことを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１３】
前記当て付け部材の先端に接触センサが配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の計測装置。
【請求項１４】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から前記計測物に投光された光が空間的に明部と暗部とを周期的に繰り返す照度分布を形成するように光を透過する光学素子と、を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１５】
前記照度分布を変化させる照度分布変化手段を備え、
前記受光部は、前記照度分布変化手段により前記照度分布を変化させた前記照度分布が異なる複数の前記後方散乱光を受光し、
前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする請求項１４に記載の計測装置。
【請求項１６】
前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出することを特徴とする請求項１５に記載の計測装置。
【請求項１７】
前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出し、
前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする請求項１５に記載の計測装置。
【請求項１８】
前記照度分布変化手段は、前記光学素子の位置を移動させることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１９】
前記照度分布変化手段は、前記光源の位置を移動させることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２０】
前記光学素子は、選択的に光を透過するパターンフィルタであることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２１】
前記光学素子は、所定の偏光の光を選択的に透過する偏光素子であることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２２】
前記受光部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光のみをそれぞれ透過させる複数の波長フィルタを有し、前記各所定の波長帯域で受光を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２３】
前記光源部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光をそれぞれ投光する複数の光源を有し、前記各所定の波長帯域で投光を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２４】
前記光源部は、互いに異なる複数の変調周波数の光を投光する光源を有し、前記各変調周波数で投光を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２５】
前記光源部又は前記受光部を移動させる移動手段を備え、前記移動の前後において投光及び受光を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２６】
前記受光部は、所定の波長帯域の光のみを透過させる波長フィルタを有することを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２７】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を拡散させる拡散レンズと、を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２８】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を集光する集光レンズと、を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２９】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光が前記計測物に投光される範囲を限定するようにガイドする光ガイドと、を有することを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項３０】
計測物に対して気体層又は真空層を介して光源部及び受光部が配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光するとともに、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する計測装置を用いた計測方法であって、
前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測する計測ステップを含むことを特徴とする計測方法。
【請求項３１】
前記計測物の表面及び前記計測物の内部から前記光源部及び前記受光部までの前記ＴＯＦ情報に基づく距離をそれぞれ取得する距離取得ステップと、
計測した前記ＴＯＦ情報と、取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出ステップと、
を含むことを特徴とする請求項３０に記載の計測方法。
【請求項３２】
前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出ステップと、
算出した前記光強度と、算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項３１に記載の計測方法。
【請求項３３】
逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算ステップを含むことを特徴とする請求項３２に記載の計測方法。
【請求項３４】
演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成ステップを含むことを特徴とする請求項３２又は３３に記載の計測方法。
【請求項３５】
前記光源部による投光及び前記受光部による受光を複数回行うことを特徴とする請求項３１〜３４のいずれか１つに記載の計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測装置及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、顕微鏡や内視鏡等の光源から光を投光して被検体を計測する計測装置が知られている。特許文献１、２には、光源部及び受光部を計測物に接触させて、被検体の内部を計測する計測装置が開示されている。これらの計測装置では、ＴＯＦ（Ｔｉｍｅ  Ｏｆ  Ｆｌｉｇｈｔ）測定が用いられており、光源から投光する光の強度を周期的に変調させて、投光する光と被検体からの戻り光との強度変調の位相差から計測物内部で光が伝播する距離の計測を行う手法や、光源から短パルスを投光し被検体からの戻り光を受光するまでの時間遅れから光伝播距離を計測する手法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２５４４９７号公報
【特許文献２】特開平１１−２８７７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特に医療分野では、コンタミネーションを防止する観点から、光源部及び受光部を計測物に接触させずに、計測物を計測する計測装置の開発が求められていた。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、光源部及び受光部を計測物に接触させずに、ＴＯＦ測定を用いて計測物を計測することができる計測装置及び計測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】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る計測装置は、計測物に対して気体層又は真空層を介して配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光する光源部と、前記計測物に対して前記気体層又は前記真空層を介して配置されており、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する受光部と、前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測するＴＯＦ計測部と、を備えることを特徴とする。【０００７】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記計測物の表面から前記光源部及び前記受光部までの距離を取得する距離取得部と、前記ＴＯＦ計測部が計測した前記ＴＯＦ情報と、前記距離取得部が取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出部と、を備えることを特徴とする。【０００８】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出部と、前記光強度算出部が算出した前記光強度と、前記内部伝播距離算出部が算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算部と、を備えることを特徴とする。【０００９】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記演算部は、逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算部を含むことを特徴とする。【００１０】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記演算部が演算する前記光学特性は、散乱係数、吸収係数、又は非等方パラメータの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする。【００１１】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記演算部が演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成部を備えることを特徴とする。【００１２】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記距離取得部は、前記距離を固定する距離固定機構と、前記距離を取得する基準距離取得部を含むことを特徴とする。【００１３】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記距離取得部は、前記計測物と前記気体層又は前記真空層の間に配置される基準部材を含み、前記基準部材から前記光源部及び前記受光部までの距離をそれぞれ取得することを特徴とする。【００１４】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記受光部が光を受光する領域の一部に前記基準部材が配置されていることを特徴とする。【００１５】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記基準部材は、透明部材上に配置されていることを特徴とする。【００１６】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記距離取得部は、複数の前記基準部材を有することを特徴とする。【００１７】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記計測物に当て付ける当て付け部材と、前記当て付け部材の位置決めを行う位置決め機構と、前記当て付け部材の長さと前記当て付け部材の前記計測物の表面に対する位置とから前記距離を算出する基準距離算出部と、を含むことを特徴とする。【００１８】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記当て付け部材の先端に接触センサが配置されていることを特徴とする。【００１９】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から前記計測物に投光された光が空間的に明部と暗部とを周期的に繰り返す照度分布を形成するように光を透過する光学素子と、を有することを特徴とする。【００２０】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記照度分布を変化させる照度分布変化手段を備え、前記受光部は、前記照度分布変化手段により前記照度分布を変化させた前記照度分布が異なる複数の前記後方散乱光を受光し、前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする。【００２１】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出することを特徴とする。【００２２】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出し、前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする。【００２３】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記照度分布変化手段は、前記光学素子の位置を移動させることを特徴とする。【００２４】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記照度分布変化手段は、前記光源の位置を移動させることを特徴とする。【００２５】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光学素子は、選択的に光を透過するパターンフィルタであることを特徴とする。【００２６】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光学素子は、所定の偏光の光を選択的に透過する偏光素子であることを特徴とする。【００２７】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記受光部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光のみをそれぞれ透過させる複数の波長フィルタを有し、前記各所定の波長帯域で受光を行うことを特徴とする。【００２８】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光をそれぞれ投光する複数の光源を有し、前記各所定の波長帯域で投光を行うことを特徴とする。【００２９】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、互いに異なる複数の変調周波数の光を投光する光源を有し、前記各変調周波数で投光を行うことを特徴とする。【００３０】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部又は前記受光部を移動させる移動手段を備え、前記移動の前後において投光及び受光を行うことを特徴とする。【００３１】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記受光部は、所定の波長帯域の光のみを透過させる波長フィルタを有することを特徴とする。【００３２】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を拡散させる拡散レンズと、を有することを特徴とする。【００３３】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を集光する集光レンズと、を有することを特徴とする。【００３４】
また、本発明の一態様に係る計測装置は、前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光が前記計測物に投光される範囲を限定するようにガイドする光ガイドと、を有することを特徴とする。【００３５】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、計測物に対して気体層又は真空層を介して光源部及び受光部が配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光するとともに、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する計測装置を用いた計測方法であって、前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測する計測ステップを含むことを特徴とする。【００３６】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、前記計測物の表面及び前記計測物の内部から前記光源部及び前記受光部までの前記ＴＯＦ情報に基づく距離をそれぞれ取得する距離取得ステップと、計測した前記ＴＯＦ情報と、取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出ステップと、を含むことを特徴とする。【００３７】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出ステップと、算出した前記光強度と、算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算ステップと、を含むことを特徴とする。【００３８】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算ステップを含むことを特徴とする。【００３９】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成ステップを含むことを特徴とする。【００４０】
また、本発明の一態様に係る計測方法は、前記光源部による投光及び前記受光部による受光を複数回行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、光源部及び受光部を計測物に接触させずに、ＴＯＦ測定を用いて計測物を計測することができる計測装置及び計測方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】図１は、実施の形態１に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２】図２は、図１に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図３】図３は、図１に示す計測装置で計測物を計測する動作を示すフローチャートである。
【図４】図４は、実施の形態１の変形例１−１に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図５】図５は、図４に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図６】図６は、図４に示す計測装置の計測方法を説明するための図である。
【図７】図７は、実施の形態１の変形例１−２に係る計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図８】図８は、実施の形態１の変形例１−３に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図９】図９は、図８に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の変形例１−４に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図１１】図１１は、図１０に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１の変形例１−５に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図１４】図１４は、図１２に示す位置変更手段がパターンフィルタを移動させる様子を表す図である。
【図１５】図１５は、図１２に示す計測装置の計測方法を説明するための図である。
【図１６】図１６は、パターンフィルタの変形例を表す図である。
【図１７】図１７は、パターンフィルタの変形例を表す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態１の変形例１−６に係る計測装置のパターンフィルタ及び偏光素子を表す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態１の変形例１−６に係る計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態１の変形例１−６に係る計測装置の計測方法を説明するための図である。
【図２１】図２１は、実施の形態１の変形例１−７に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２２】図２２は、実施の形態２に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図２４】図２４は、図２２に示す計測装置で計測物を計測する動作を示すフローチャートである。
【図２５】図２５は、実施の形態２の変形例２−１に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２６】図２６は、実施の形態２の変形例２−２の計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図２７】図２７は、実施の形態３に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２８】図２８は、実施の形態４に係る計測装置の構成を示す模式図である。
【図２９】図２９は、図２８に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図３０】図３０は、図２８に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図３１】図３１は、実施の形態４の変形例４−１に係る計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。
【図３２】図３２は、照明レンズが集光レンズである場合の計測装置の概略構成図である。
【図３３】図３３は、照明レンズの代わりに光ガイドを備える計測装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下に、図面を参照して本発明に係る計測装置及び計測方法の実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、計測装置及び計測方法一般に適用することができる。
【００４４】
また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００４５】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る計測装置の構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態１に係る計測装置１は、計測物に対して投光するとともに計測物における後方散乱光を受光する深度カメラ１０と、深度カメラ１０が取得した信号を処理する処理装置２０と、ユーザによる各種入力を受け付ける入力部３０と、処理装置２０が生成した画像を表示する表示部４０と、深度カメラ１０と計測物との間の距離を固定する距離固定機構５０と、を備える。
【００４６】
図２は、図１に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図２に示すように、深度カメラ１０は、計測物２に対して空気層を介して配置される。計測物２の表面と深度カメラ１０との離間距離である基準距離Ｚｏは、距離固定機構５０によって固定されている。飛行距離Ｚｓは、深度カメラ１０から投光された光が計測物２の内部において後方散乱され、深度カメラ１０に入射するまでに飛行する距離の半分である。なお、図２において、光源１１から投光される光と光検出器１６に入射する光とに、角度をつけて記載しているが、この経路は光の飛行する経路を説明するために複数の照明光の経路のうちの一つを抜粋したものである。また、光源１１から投光される光の光軸と、光検出器１６に入射する光の光軸とが、実際に計測物２に対して角度をつけた配置となるように、光源１１及び光検出器１６を配置してもよいが、計測物２に対して同軸となるように、光源１１及び光検出器１６を配置してもよい。以下、本明細書中の各実施例においても同様である。
【００４７】
深度カメラ１０は、計測物２に対して周期的に光強度を変調させた光を投光する光源部１０Ａと、投光した光の計測物２における後方散乱光を受光する受光部１０Ｂと、を有する。
【００４８】
光源部１０Ａは、計測物２に投光する光源１１と、光源１１を駆動制御する光源駆動装置１２と、光源１１が投光した光を計測物２の所定の範囲に照射するための照明レンズ１３と、を有する。
【００４９】
光源１１は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であり、波長８５０ｎｍの光を投光する。光源１１は、光源駆動装置１２による制御に応じて、３０ＭＨｚの正弦波となるように光強度が変調された光を投光する。ただし、光源１１から投光する光の強度変調は、パルスや矩形波としてもよい。また、光源１１から投光する光の波長は、特に限定されず、可変であってもよいし、波長帯域の広い光であってもよい。
【００５０】
照明レンズ１３は、例えば、光源１１から投光された光を拡散させる高ＮＡ（例えば、両側開き角度９０°）の拡散レンズである。
【００５１】
受光部１０Ｂは、計測物２における後方散乱光を集光する受光レンズ１４と、所定の波長の光のみを透過させる波長フィルタ１５と、波長フィルタ１５を透過した光を検出する光検出器１６と、光検出器１６が出力した信号を増幅する増幅器１７と、増幅器１７が増幅した信号をＡＤ変換するＡＤ変換部１８と、を有する。
【００５２】
受光レンズ１４は、例えば、計測物２における後方散乱光を集光する高ＮＡ（例えば、両側開き角度９０°）の集光レンズである。
【００５３】
波長フィルタ１５は、例えば、波長８５０ｎｍ近傍の光のみを選択的に透過させるバンドパスフィルタである。波長フィルタ１５は、計測物２における後方散乱光のみを透過させ、それ以外の波長の迷光が光検出器１６に入射するのを防止する。
【００５４】
光検出器１６は、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のＴＯＦセンサチップである。光検出器１６は、受光した光を光電変換により電気信号に変換する。ただし、光検出器１６は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ）型のＴＯＦセンサチップであってもよい。
【００５５】
増幅器１７は、光検出器１６が出力した電気信号を増幅して出力する。ＡＤ変換部１８は、増幅器１７が増幅したアナログ信号である電気信号をデジタル信号に変換（ＡＤ変換）して出力する。
【００５６】
処理装置２０は、制御部２１と、ＴＯＦ計測部２２と、距離算出部２３と、Ｚｏ取得部２４と、光強度算出部２５と、内部伝播距離算出部２６と、演算部としての逆解析演算部２７と、画像生成部２８と、を有する。
【００５７】
制御部２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等を用いて実現される。制御部２１は、処理装置２０の各部の処理動作を制御する。制御部２１は、処理装置２０の各構成に対する指示情報やデータの転送等を行うことによって、処理装置２０の動作を制御する。また、制御部２１は、光源１１と光検出器１６との動作が同期するように制御を行う。
【００５８】
ＴＯＦ計測部２２は、ＴＯＦ情報として、光源１１から投光する光と光検出器１６が受光した光との強度変調の位相ずれを測定する。具体的には、制御部２１から光源部１０Ａが投光する光の位相を取得し、ＡＤ変換部１８から受光部１０Ｂが受光した光の位相を取得し、取得した位相を比較して位相ずれφを算出する。
【００５９】
距離算出部２３は、制御部２１の制御のもと、ＴＯＦ計測部２２が算出した位相ずれφから光源部１０Ａから投光された光が受光部１０Ｂに到達するまでに伝播した距離（図２の飛行距離Ｚｓ）を算出する。飛行距離Ｚｓは、強度変調の周波数をｆｍ、光の速度をｃとすると、位相ずれφを用いて下記の式（１）のように算出することができる。
【数１】
2017169732.tif 000003
【００６０】
Ｚｏ取得部２４は、計測物２の表面から光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂまでの距離（図２の基準距離Ｚｏ）をそれぞれ取得する。具体的には、計測物２の表面から光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂまでの距離は、距離固定機構５０によって基準距離Ｚｏに固定されているため、この基準距離Ｚｏを制御部２１から取得する。なお、Ｚｏ取得部２４は、デジタルカメラのＡＦ機能（コントラストＡＦ、像面位相差ＡＦ）など、非接触で距離を測ることが可能な種々の方法により基準距離Ｚｏを取得してもよい。
【００６１】
光強度算出部２５は、ＡＤ変換部１８から取得した電気信号から光強度を算出する。光検出器１６が受光する光強度Ａは、Ａ０、Ａ１、Ａ２、Ａ３をそれぞれ位相０°、９０°、１８０°、２７０°におけるＴＯＦセンサチップの各画素の輝度値として、下記の式（２）のように算出することができる。
【数２】
2017169732.tif 000004
【００６２】
内部伝播距離算出部２６は、Ｚｏ取得部２４が取得した基準距離Ｚｏと、距離算出部２３が算出した飛行距離Ｚｓとに応じて、計測物２内における内部伝播距離ΔＺを算出する。具体的には、内部伝播距離ΔＺは、下記の式（３）のように算出することができる。
【数３】
2017169732.tif 000005
【００６３】
逆解析演算部２７は、内部伝播距離算出部２６が算出した内部伝播距離ΔＺと、光強度算出部２５が算出した光強度Ａとに応じて、逆解析により計測物２の散乱係数、吸収係数、又は非等方パラメータ等の光学特性を演算する。
【００６４】
画像生成部２８は、逆解析演算部２７が演算により求めた光学特性に基づいて画像信号を生成し、出力する。具体的には、画像生成部２８は、逆解析演算部２７が演算により求めた画素ごとの光学特性の値に応じて、濃淡や色、コントラスト等を変化させた画像信号を生成する。画像生成部２８は、各種カメラで撮像した２Ｄや３Ｄの画像、超音波画像等に、光学特性の値に応じて色等を変化させた画像を重畳した画像信号を生成してもよい。
【００６５】
入力部３０は、マウス、キーボード及びタッチパネル等の操作デバイスを用いて実現され、計測装置１の各種指示情報の入力を受け付ける。
【００６６】
表示部４０は、液晶又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を用いた表示ディスプレイ等を用いて構成される。表示部４０は、画像生成部２８が出力した画像信号に基づいた画像を表示する。
【００６７】
距離固定機構５０は、計測物２に当接する当接部５１と、計測物２と深度カメラ１０との間の距離を所定の値に固定するアーム部５２と、を有する。深度カメラ１０と当接部５１との間は、例えば空気層であるが、その他の気体が充填された気体層であってもよく、真空層であってもよい。
【００６８】
図３は、図１に示す計測装置で計測物を計測する動作を示すフローチャートである。図３に示すように、はじめに、光源駆動装置１２は、制御部２１による制御に従って、光源１１から照明レンズ１３を介して計測物２への投光を行う（ステップＳ１）。
【００６９】
同時に、光検出器１６は、制御部２１に同期制御され、計測物２において後方散乱され、受光レンズ１４及び波長フィルタ１５を通過した光の受光を行う（ステップＳ２）。光検出器１６は、受光した光信号を電気信号に変換する。さらに、この電気信号は、増幅器１７により増幅され、ＡＤ変換部１８によりＡＤ変換されて処理装置２０に出力される。
【００７０】
続いて、内部伝播距離算出部２６は、深度カメラ１０の出力に応じて内部伝播距離ΔＺを算出する（ステップＳ３）。具体的には、ＴＯＦ計測部２２が光源１１から投光した光と光検出器１６が受光した光との強度変調の位相ずれφを算出し、距離算出部２３が位相ずれφに応じて飛行距離Ｚｓを算出する。さらに、Ｚｏ取得部２４が制御部２１から基準距離Ｚｏを取得する。そして、内部伝播距離算出部２６は、飛行距離Ｚｓと基準距離Ｚｏとの差を算出し、内部伝播距離ΔＺを算出する。
【００７１】
その後、逆解析演算部２７が計測物２の光学特性を演算し、画像生成部２８が光学特性に応じた画像を生成する（ステップＳ４）。具体的には、逆解析演算部２７が、内部伝播距離算出部２６が算出した内部伝播距離ΔＺと光強度算出部２５が算出した光強度Ａに応じて、逆解析により計測物２の光学特性を演算する。画像生成部２８が、逆解析演算部２７により算出された光学特性に応じた画像信号を生成し、出力する。
【００７２】
そして、表示部４０は、画像生成部２８から出力された画像信号に応じた画像を表示する（ステップＳ５）。
【００７３】
以上説明したように、実施の形態１によれば、光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、距離取得部として、距離固定機構５０が光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂと計測物２との間の距離を基準距離Ｚｏに固定し、基準距離取得部としてのＺｏ取得部２４がこの基準距離Ｚｏを取得するため、内部伝播距離ΔＺを算出して計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【００７４】
（変形例１−１）
図４は、実施の形態１の変形例１−１に係る計測装置の構成を示す模式図である。変形例１−１に係る計測装置１００の処理装置１２０は、光強度算出部２５が算出した光強度が所定の閾値以上であるかを判定する判定器１２１と、判定器１２１の判定結果に応じてデータを分配する分配器１２２と、データを記憶するデータ記憶部１２３と、を有する。
【００７５】
図５は、図４に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図５に示すように、計測装置１００では、光源１１から投光される光の波長帯域に対する反射率が高い部材からなる厚さｄ１の基準部材１０１の表面までの距離Ｚｂと、飛行距離Ｚｓとを測定により求める。
【００７６】
図６は、図４に示す計測装置の計測方法を説明するための図である。図６に示すように、計測物２を上方（深度カメラ１０側）から見ると、基準部材１０１は、計測物２の表面に、深度カメラ１０を用いて計測する範囲の周囲を取り囲むように配置されている。なお、図６の横軸（Ｘ軸）は、図５の左右方向の座標に対応し、図６の縦軸（Ｚ軸）は、図５の縦方向の座標に対応する。ただし、基準部材１０１の配置は特に限定されない。例えば、基準部材１０１が四隅に配置されていてもよく、点状のマーカとして配置されていてもよい。
【００７７】
判定器１２１は、距離算出部２３が算出した距離が所定の閾値以上であるか否かを判定する。図６に示すように、破線Ｂ上において算出される距離は、距離Ｚｂと飛行距離Ｚｓとである。そこで、判定器１２１は、距離算出部２３が算出した距離が閾値Ｔより小さい場合に、その画素は基準部材１０１が配置されている、光が距離Ｚｂだけ飛行した画素であると判定する。一方、判定器１２１は、距離算出部２３が算出した距離が閾値Ｔ以上である場合に、その画素は基準部材１０１が配置されていない、光が飛行距離Ｚｓだけ飛行した画素であると判定する。
【００７８】
分配器１２２は、判定器１２１の判定結果に応じて、距離算出部２３が算出した距離と、光強度算出部２５が算出した光強度とを分配する。具体的には、判定器１２１により光が距離Ｚｂだけ飛行したと判定された画素の距離及び光強度と、判定器１２１により光が飛行距離Ｚｓだけ飛行したと判定された画素の距離及び光強度と、を分配してデータ記憶部１２３に記憶させる。
【００７９】
データ記憶部１２３は、第１記憶部１２３ａと、第２記憶部１２３ｂと、を有する。第１記憶部１２３ａには、分配器１２２により、光が距離Ｚｂだけ飛行した画素の距離及び光強度が記憶される。第２記憶部１２３ｂには、分配器１２２により、光が飛行距離Ｚｓだけ飛行した画素の距離及び光強度が記憶される。
【００８０】
内部伝播距離算出部２６は、距離Ｚｂと飛行距離Ｚｓとに応じて、計測物２内における内部伝播距離ΔＺを算出する。具体的には、内部伝播距離ΔＺは、下記の式（４）のように算出することができる。
【数４】
2017169732.tif 000006
なお、基準部材１０１の厚さｄ１が内部伝播距離ΔＺに対して無視できるほど小さい値である場合には、ΔＺ＝Ｚｓ−Ｚｂに近似してもよい。
【００８１】
以上説明したように、変形例１−１によれば、光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、変形例１−１では、距離取得部として、基準部材１０１を配置し、基準部材１０１までの距離を測定することにより、計測物２の表面から光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂまでの距離をそれぞれ取得する。その結果、内部伝播距離ΔＺを算出することができ、計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【００８２】
なお、変形例１−１では、深度カメラ１０を用いて計測する領域の一部に基準部材１０１を配置して１回の測定で距離Ｚｂと飛行距離Ｚｓとを測定したがこれに限られない。例えば、計測物２の表面を覆うように基準部材１０１を配置して距離Ｚｂを測定し、その後、基準部材１０１を取り除いて飛行距離Ｚｓを測定してもよい。この場合には、深度カメラ１０で計測する範囲全体において、計測物２の内部を計測することができる。
【００８３】
（変形例１−２）
図７は、実施の形態１の変形例１−２に係る計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図７に示すように、この計測装置では、ガラスやプラスチック等の透明な部材からなる厚さｄ２の透明部材１０２を介して、光源１１から投光される光の波長帯域に対する反射率が高い部材からなる厚さｄ１の基準部材１０１の表面までの距離Ｚｂと、飛行距離Ｚｓとを測定により求める。基準部材１０１は、透明部材１０２の表面に配置されている。基準部材１０１は、変形例１−１と同様に深度カメラ１０が計測する領域の一部に配置されている。なお、基準部材１０１と透明部材１０２との界面、及び透明部材１０２と計測物２との界面には、これらの界面での反射を低減させるため、透過率が高い液体等のマッチング剤が挿入されていることが好ましい。
【００８４】
内部伝播距離算出部２６は、距離Ｚｂと飛行距離Ｚｓとに応じて、計測物２内における内部伝播距離ΔＺを算出する。ここで、距離Ｚｂと飛行距離Ｚｓとの両方に、透明部材１０２の厚さｄ２の往復の距離が内包されているため、内部伝播距離ΔＺの算出において厚さｄ２を考慮する必要はない。従って、具体的には、内部伝播距離ΔＺは、上述した式（４）を用いて算出することができる。なお、基準部材１０１の厚さｄ１が内部伝播距離ΔＺに対して無視できるほど小さい値である場合には、ΔＺ＝Ｚｓ−Ｚｂに近似してもよい。
【００８５】
このように、基準部材１０１は、透明部材１０２上に配置されていてもよい。この場合にも、変形例１−１と同様に、計測物２の表面を覆うように基準部材１０１を配置して距離Ｚｂを測定し、その後、基準部材１０１を取り除いて飛行距離Ｚｓを測定してもよい。
【００８６】
（変形例１−３）
図８は、実施の形態１の変形例１−３に係る計測装置の構成を示す模式図である。変形例１−３に係る計測装置２００の処理装置２２０は、位置決め機構２５０を制御する位置指令部２２１と、計測物２と深度カメラ１０との離間距離である基準距離Ｚｏを算出する基準距離算出部としてのＺｏ算出部２２２と、を有する。
【００８７】
図９は、図８に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図９に示すように、計測装置２００の位置決め機構２５０は、計測物２の表面に当て付けられる長さＬａの当て付け部材２５１と、当て付け部材２５１及び深度カメラ１０を上下に可動させる可動部２５２と、を有する。位置決め機構２５０は、位置指令部２２１の制御のもと、当て付け部材２５１の先端を計測物２の表面に当て付ける。そして、そこから可動部２５２を距離Ｚｍだけ戻し、この状態で計測を行う。
【００８８】
Ｚｏ算出部２２２は、制御部２１から当て付け部材２５１の長さＬａと、所定の距離Ｚｍとを取得し、基準距離ＺｏをＺｏ＝Ｌａ＋Ｚｍとして算出する。
【００８９】
以上説明したように、変形例１−３によれば、光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、変形例１−３では、距離取得部として、位置決め機構２５０、位置指令部２２１、及び基準距離算出部としてのＺｏ算出部２２２により基準距離Ｚｏを算出することができるため、内部伝播距離ΔＺを算出することができ、計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【００９０】
なお、位置決め機構２５０は、当て付け部材２５１を伸縮させて当て付け部材２５１の長さのみを変更する構成であってもよい。
【００９１】
（変形例１−４）
図１０は、実施の形態１の変形例１−４に係る計測装置の構成を示す模式図である。図１１は、図１０に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。変形例１−４に係る計測装置３００は、変形例１−３の当て付け部材２５１の先端に接触センサ３６０を配置した構成である。計測装置３００の処理装置３２０は、接触センサ３６０が接触を検知したか否かを判定する判定部３２１を有する。
【００９２】
この構成では、接触センサ３６０により、当て付け部材２５１の先端が計測物２の表面に接触したかを精度よく検出することができる。そのため、弾性のある計測物２が当て付け部材２５１により凹み、Ｚｏ算出部２２２が算出する基準距離Ｚｏに誤差が生じることが防止されている。
【００９３】
（変形例１−５）
図１２は、実施の形態１の変形例１−５に係る計測装置の構成を示す模式図である。図１２に示すように、変形例１−５に係る計測装置８００の深度カメラ８１０において、光源部８１０Ａは、計測物に投光する光源１１と、光源１１から計測物に投光された光が空間的に明部と暗部とを周期的に繰り返す照度分布を形成するように光を透過する光学素子としてのパターンフィルタ８１１と、パターンフィルタ８１１の位置を移動させて照度分布を変化させる照度分布変化手段としての位置変更手段８１２と、を有する。受光部８１０Ｂは、所定の偏光の光を選択的に透過させる偏光素子８１３を有する。計測装置８００の処理装置８２０は、ｎ個の記憶部（第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎ）を有するデータ記憶部８２３を有する。なお、受光部８１０Ｂは、偏光素子８１３を有しない構成であってもよい。
【００９４】
図１３は、図１２に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図１３に示すように、光源部８１０Ａの光源１１から投光された光は、パターンフィルタ８１１によって選択的に透過され、明部ＢＳ及び暗部ＤＳが周期的に繰り返す微細なストライプ状のパターンとして腫瘍等の観察対象Ｏがある計測物２に投光される。パターンフィルタ８１１は、いわゆる構造化照明（Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ）を実現するために用いられる。そして、受光部８１０Ｂの光検出器１６は、偏光素子８１３を介して、投光した光の計測物２における後方散乱光を受光する。また、位置変更手段８１２は、パターンフィルタ８１１を光源１１から投光された光に直交する方向に移動させる。
【００９５】
図１４は、図１２に示す位置変更手段がパターンフィルタを移動させる様子を表す図である。図１４（ａ）〜（ｃ）に示すように、位置変更手段８１２がパターンフィルタ８１１を移動させると、明部ＢＳ及び暗部ＤＳが移動する。なお、図１４には、図１３に示す複数の暗部ＤＳのうち３つの暗部ＤＳのみを記載した。位置変更手段８１２は、パターンフィルタ８１１をｎ回等間隔に移動させる。このとき、明部ＢＳ及び暗部ＤＳは、合計で１ピッチ分（明部ＢＳ及び暗部ＤＳが隣接する明部ＢＳ及び暗部ＤＳの位置に移動するまで）移動する。そして、受光部８１０Ｂは、位置変更手段８１２によりパターンフィルタ８１１が移動する度に後方散乱光を受光し、ｎ個の計測結果を取得する。ｎ個の計測結果は、それぞれ第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎに記憶される。
【００９６】
Ｚｏ取得部２４は、第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎに記憶されたｎ個の後方散乱光の明部ＢＳ及び暗部ＤＳの計測結果を用いて、基準距離Ｚｏを算出する。図１５は、図１２に示す計測装置の計測方法を説明するための図である。図１５に示すように、暗部ＤＳから受光した光は、計測物２の表面で反射された直接反射、及び計測物２の表層で１回だけ散乱された単散乱の成分を含まない計測物２の内部で多重散乱した光である。一方、明部ＢＳから受光した光は、直接反射、単散乱、及び多重散乱の成分を含む光である。なお、図１５には、図１３に示す複数の暗部ＤＳのうち２つの暗部ＤＳのみを記載した。
【００９７】
ここで、構造化照明でない場合の計測結果の位相をφｏ（中央値）、振幅をαｏ（中央値）、直接成分（直接反射及び単散乱）の位相をφｄ、振幅をαｄ、間接成分（多重散乱）の位相をφｇ、振幅をαｇとすると、光源１１から投光した強度変調光の戻り光は、戻り光の位相遅れτを用いた相関関数ｃ（τ）により、下記の式（５）で表される。なお、ｆｍは強度変調の周波数、βは強度（中間値）である。
【数５】
2017169732.tif 000007
【００９８】
式（５）から下記の式（６）、（７）が導かれる。
【数６】
2017169732.tif 000008
【００９９】
ここで、明部ＢＳの計測結果は、式（６）、（７）に相当し、暗部ＤＳの計測結果は、式（６）、（７）においてαｄ＝０とした２つの式に相当するから、計測結果から４つの式が得られる。この４式を用いて連立方程式を解き、式（６）、（７）から導かれる下記の式（８）に代入すると、直接成分の位相φｄｈ（推定値）が得られる。
【数７】
2017169732.tif 000009
この位相φｄｈを用いて式（１）と同様に距離を算出すると、基準距離Ｚｏを算出することができる。
【０１００】
内部伝播距離算出部２６は、第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎに記憶されたｎ個の計測結果を用いて、内部伝播距離ΔＺを算出する。具体的には、内部伝播距離算出部２６は、受光部８１０Ｂが受光したｎ個の後方散乱光の暗部ＤＳの計測結果を用いて、内部伝播距離ΔＺを算出する。上述したように、暗部ＤＳから受光した光は、計測物２の内部で多重散乱した光であるから、この計測結果から飛行距離Ｚｓを算出し、Ｚｏ取得部２４が算出した基準距離Ｚｏを用いて、式（３）により内部伝播距離ΔＺを算出する。
【０１０１】
変形例１−５によれば、構造化照明を用いて基準距離Ｚｏを算出するため、計測物２の表面に凹凸があっても正確に基準距離Ｚｏを算出することができる。
【０１０２】
なお、上述したパターンフィルタ８１１は、ストライプ状のパターンを有するものとして説明したがこれに限られない。パターンフィルタ８１１は、構造化照明を実現可能な微細なパターンを有する構成であればよい。図１６、図１７は、パターンフィルタの変形例を表す図である。図１６に示すように、パターンフィルタ８１１は、明部ＢＳ及び暗部ＤＳが微細な格子状に配列された市松模様状のパターンを有していてもよい。この場合、位置変更手段８１２は、パターンフィルタ８１１を左右方向、又は上下方向に移動させる。また、図１７に示すように、パターンフィルタ８１１は、明部ＢＳ及び暗部ＤＳが微細な同心円状に配列されているパターンを有する構成であってもよい。この場合、位置変更手段８１２は、パターンフィルタ８１１を光源１１から遠ざける又は近づけるように移動させる。すると、同心円状の縞模様が放射状に外側又は内側へ移動する。
【０１０３】
また、上述した例では、受光部８１０Ｂが複数の計測結果を取得する例を説明したがこれに限られない。例えば、受光部８１０Ｂは、計測物２の一部に構造化照明を投光するとともに、計測物２の観察したい領域に強度変調光を投光して、後方散乱光を１回取得する。この場合、構造化照明の後方散乱光により基準距離Ｚｏを算出し、この算出した基準距離Ｚｏを用いて、観察したい領域の内部伝播距離ΔＺを算出することができる。
【０１０４】
また、上述した例では、照度分布変化手段として位置変更手段８１２がパターンフィルタ８１１の位置を移動させる例を説明したがこれに限られない。照度分布変化手段としての位置変更手段が光源１１の位置を移動させてもよい。
【０１０５】
（変形例１−６）
変形例１−６に係る計測装置は、変形例１−５と同様の構成を備えるが、パターンフィルタ８１１、位置変更手段８１２、偏光素子８１３の形状及び動作が異なる。図１８は、実施の形態１の変形例１−６に係る計測装置のパターンフィルタ及び偏光素子を表す図である。図１８に示すように、変形例１−６に係る計測装置８００の深度カメラ８１０は、照明側（光源部８１０Ａ）に配置された円盤状のパターンフィルタ８１１と、パターンフィルタ８１１を回転させる位置変更手段８１２と、受光側（受光部８１０Ｂ）に配置された円盤状の偏光素子８１３と、を有する。
【０１０６】
図１９、図２０は、実施の形態１の変形例１−６に係る計測装置の計測方法を説明するための図である。図１９に示すように、深度カメラ８１０の光源１１から投光された光は、パターンフィルタ８１１によって選択的に透過され、明部ＢＳ及び暗部ＤＳが周期的に繰り返す微細なストライプ状のパターンとして腫瘍等の観察対象Ｏがある計測物２に投光される。そして、深度カメラ８１０の受光部８１０Ｂの光検出器１６は、偏光素子８１３を介して、投光した光の計測物２における後方散乱光を受光する。また、位置変更手段８１２は、図２０（ａ）〜（ｃ）に示すように、パターンフィルタ８１１をｎ回同じ角度で回転させる。このとき、位置変更手段８１２は、パターンフィルタ８１１を明部ＢＳ及び暗部ＤＳが隣接する明部ＢＳ及び暗部ＤＳの位置に移動するまで回転移動させる。そして、受光部８１０Ｂは、位置変更手段８１２によりパターンフィルタ８１１が回転移動する度に後方散乱光を受光し、ｎ個の計測結果を取得する。ｎ個の計測結果は、それぞれ第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎに記憶される。
【０１０７】
内部伝播距離算出部２６は、変形例１−５と同様に、第１記憶部８２３ａ〜第ｎ記憶部８２３ｎに記憶された計測結果を用いて、内部伝播距離ΔＺを算出する。
【０１０８】
（変形例１−７）
図２１は、実施の形態１の変形例１−７に係る計測装置の構成を示す模式図である。図２１に示すように、変形例１−７に係る計測装置９００の深度カメラ９１０において、光源部９１０Ａには、図１２に示す変形例１−５のパターンフィルタ８１１に替えて、光学素子として偏光素子９１１が配置されている。この場合、偏光素子９１１と偏光素子８１３とを平行ニコルに配置することにより、直接成分（直接反射及び単散乱）及び間接成分（多重散乱）を計測することができ、この計測結果から基準距離Ｚｏを算出することができる。さらに、偏光素子９１１と偏光素子８１３とを直交ニコルに配置することにより、間接成分（多重散乱）のみを計測することができ、この計測結果から内部伝播距離ΔＺを算出することができる。
【０１０９】
平行ニコル及び直交ニコルに加えて、さらに偏光素子９１１と偏光素子８１３とを部分ニコルに配置することにより、単散乱と多重散乱との方向依存性も計測できるため、内部が不均質な計測物２に対しても内部伝播距離ΔＺをより高精度に算出することができる。
【０１１０】
（実施の形態２）
図２２は、実施の形態２に係る計測装置の構成を示す模式図である。実施の形態１の計測装置１と同様の構成については適宜説明を省略する。
【０１１１】
計測装置４００の深度カメラ４１０の受光部４１０Ｂは、フィルタを切り替えるフィルタ切替部４１１と、第１の波長帯域の光のみを透過させる第１波長フィルタ４１２と、第２の波長帯域の光のみを透過させる第２波長フィルタ４１３と、を有する。
【０１１２】
光源１１は、例えば波長１８０ｎｍ〜２０００ｎｍの広帯域なスペクトルの光を投光するキセノンランプである。なお、計測物２が生体である場合には、生体に有害な紫外域の光が計測物２に投光されないように、光源１１と照明レンズ１３との間に波長フィルタを配置する、又は照明レンズ１３に所定の波長帯域を透過させないコーティングを施すことが好ましい。
【０１１３】
フィルタ切替部４１１は、第１波長フィルタ４１２と第２波長フィルタ４１３とを、例えばユーザの入力に応じて切り替える。計測装置４００では、少なくとも２回測定が行われるが、フィルタ切替部４１１は、１回目の測定では、計測物２における後方散乱光の光路上に第１波長フィルタ４１２を配置させ、２回目の測定では、計測物２における後方散乱光の光路上に第２波長フィルタ４１３を配置させる。
【０１１４】
第１波長フィルタ４１２は、例えば近紫外域の波長帯域のみを透過するバンドパスフィルタである。第２波長フィルタ４１３は、例えば波長５４０ｎｍ近傍の光のみを透過するバンドパスフィルタである。
【０１１５】
図２３は、図２２に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図２３に示すように、第１波長フィルタ４１２が透過する近紫外域の光は、計測物２のごく表層において後方散乱された光であり、この光の飛行距離は基準距離Ｚｏに近似することができる。一方、第２波長フィルタ４１３が透過する波長５４０ｎｍの光は、計測物２の内部伝播後に後方散乱された飛行距離Ｚｓの光である。
【０１１６】
計測装置４００の処理装置４２０は、測定の回数をカウントする測定カウンタ４２１と、を有する。分配器１２２は、測定カウンタ４２１のカウントに応じて、１回目に測定したデータを第１記憶部１２３ａに記憶させ、２回目に測定したデータを第２記憶部１２３ｂに記憶させる。
【０１１７】
図２４は、図２２に示す計測装置で計測物を計測する動作を示すフローチャートである。図２４に示すように、はじめに、光源駆動装置１２は、制御部２１による制御に従って、光源１１から照明レンズ１３を介して計測物２への１回目の投光を行う（ステップＳ１１）。
【０１１８】
同時に、光検出器１６は、１回目の受光を行う（ステップＳ１２）。１回目の受光では、フィルタ切替部４１１により、計測物２において後方散乱された光の光路上には第１波長フィルタ４１２が配置されている。従って、光検出器１６は、計測物２において後方散乱され、受光レンズ１４及び第１波長フィルタ４１２を通過した光の受光を行う。光検出器１６は、受光した光信号を電気信号に変換する。さらに、この電気信号は、増幅器１７により増幅され、ＡＤ変換部１８によりＡＤ変換されて処理装置４２０に出力される。この信号は、処理装置４２０において分配器１２２に分配され、第１記憶部１２３ａに記憶される。
【０１１９】
続いて、フィルタ切替部４１１は、計測物２において後方散乱された光の光路上に配置されたフィルタを第１波長フィルタ４１２から第２波長フィルタ４１３に切り替える（ステップＳ１３）。
【０１２０】
その後、光源駆動装置１２は、制御部２１による制御に従って、光源１１から照明レンズ１３を介して計測物２への２回目の投光を行う（ステップＳ１４）。
【０１２１】
同時に、光検出器１６は、２回目の受光を行う（ステップＳ１５）。２回目の受光では、フィルタ切替部４１１により、計測物２において後方散乱された光の光路上には第２波長フィルタ４１３が配置されている。従って、光検出器１６は、計測物２において後方散乱され、受光レンズ１４及び第２波長フィルタ４１３を通過した光の受光を行う。光検出器１６は、受光した光信号を電気信号に変換する。さらに、この電気信号は、増幅器１７により増幅され、ＡＤ変換部１８によりＡＤ変換されて処理装置２０に出力される。この信号は、処理装置２０において分配器１２２に分配され、第２記憶部１２３ｂに記憶される。
【０１２２】
続いて、内部伝播距離算出部２６は、深度カメラ４１０の出力に応じて内部伝播距離ΔＺを算出する（ステップＳ３）。具体的には、内部伝播距離算出部２６は、１回目の測定で得た信号から基準距離Ｚｏを算出し、２回目の測定で得た信号の飛行距離Ｚｓとの差を算出することにより、内部伝播距離ΔＺを算出する。
【０１２３】
その後、実施の形態１と同様の制御が行われ、計測物２の光学特性に応じた画像が表示部４０に表示される。
【０１２４】
以上説明したように、実施の形態２によれば、光源部１０Ａ及び受光部４１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、距離取得部として、フィルタ切替部４１１と、第１波長フィルタ４１２と、第２波長フィルタ４１３と、を有し、受光部４１０Ｂで受光する光の波長を変えて測定を行うことにより基準距離Ｚｏを求めることができるため、内部伝播距離ΔＺを算出して計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【０１２５】
なお、この計測装置４００では、第２波長フィルタ４１３を透過する光の波長をより長波長にすることで、計測物２のより深部を計測することができる。従って、第２波長フィルタ４１３を透過する光の波長を調整することにより、ユーザが所望の深度を計測することが可能である。
【０１２６】
（変形例２−１）
図２５は、実施の形態２の変形例２−１に係る計測装置の構成を示す模式図である。図２５に示すように、計測装置５００の深度カメラ５１０の光源部５１０Ａは、駆動させる光源を切り替えるスイッチ５１１と、第１の波長の光を投光する第１光源５１２と、第２の波長の光を投光する第２光源５１３と、を有する。
【０１２７】
この計測装置５００では、光源部５１０Ａから投光する光の波長を変えることによって、実施の形態２と同様の測定を行うことができる。なお、受光部４１０Ｂは、フィルタ切替部４１１、第１波長フィルタ４１２、及び第２波長フィルタ４１３を有しない構成であってもよい。
【０１２８】
（変形例２−２）
図２６は、実施の形態２の変形例２−２の計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図２６に示すように、この計測装置では、計測物２の表面に紫外域の光は反射し、波長５４０ｎｍの光は透過する基準部材１０１ａが配置されている。基準部材１０１ａを配置する位置は、実施の形態１の変形例１−１と同様であってもよい。
【０１２９】
この構成では、紫外域の光から基準距離Ｚｏを算出し、波長５４０ｎｍの光によって計測物２の内部の光学特性を算出する。従って、実施の形態１の変形例１−１と同様に、１回の測定で計測物２の内部の光学特性を測定することができる。ただし、計測物２の表面を覆うように基準部材１０１ａを配置して基準距離Ｚｏを測定し、その後、基準部材１０１ａを取り除いて飛行距離Ｚｓを測定してもよい。
【０１３０】
（実施の形態３）
図２７は、実施の形態３に係る計測装置の構成を示す模式図である。図２７に示すように、計測装置６００の処理装置６２０は、光源１１が投光する光の強度変調の周波数を切り替える周波数切替部６２１を有する。
【０１３１】
周波数切替部６２１は、強度変調の周波数を例えば３０ＭＨｚと３ＧＨｚとに切り替える。ここで、変調周波数が３０ＭＨｚで測定を行った場合の位相ずれをφ１、変調周波数が３ＧＨｚで測定を行った場合の位相ずれをφ２とすると、計測物２が同一であればφ２＝１００×φ１の関係が成り立つ。すなわち、位相ずれφ２に対して位相ずれφ１は十分小さいため、位相ずれφ１から算出した距離を近似的に基準距離Ｚｏとみなすことができる。そして、位相ずれφ２から算出した距離を飛行距離Ｚｓとして、これらの差から内部伝播距離ΔＺを算出することができる。
【０１３２】
以上説明したように、実施の形態３によれば、光源部１０Ａ及び受光部１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、距離取得部として、周波数切替部６２１により光源部１０Ａが投光する光の強度変調の周波数を変えて測定を行うことにより基準距離Ｚｏを求めることができるため、内部伝播距離ΔＺを算出して計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【０１３３】
（実施の形態４）
図２８は、実施の形態４に係る計測装置の構成を示す模式図である。図２８に示すように、計測装置７００は、光源部７１０Ａと受光部７１０Ｂとが分割して構成されており、受光部７１０Ｂは、移動手段としての位置決め機構７５０によって可動するように構成されている。
【０１３４】
計測装置７００の処理装置７２０において、内部伝播距離算出部７２１は、所定の異常値を示す画素を判別する判別部７２１ａと、測定データを補正する補正部７２１ｂと、基準距離Ｚｏを算出するＺｏ算出部７２１ｃと、内部伝播距離ΔＺを算出する伝播算出部７２１ｄと、を有する。
【０１３５】
図２９、図３０は、図２８に示す計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。計測装置７００では、図２９に示すように、受光部７１０Ｂを位置Ｘ１に配置して１回目の測定を行い、位置決め機構７５０により受光部７１０Ｂを移動量ΔＸだけ移動させ、位置Ｘ２に配置して２回目の測定を行う。受光部７１０Ｂの計測範囲Ｗは、両側開き角度９０°の受光レンズ１４を用いた場合、Ｗ＝２Ｚｏとなる。
【０１３６】
データ記憶部１２３の第１記憶部１２３ａには、１回目の測定データが、第２記憶部１２３ｂには、２回目の測定データがそれぞれ記憶されている。
【０１３７】
判別部７２１ａは、データ記憶部１２３に記憶された１回目の測定データ及び２回目の測定データから、それぞれ所定の異常値を示す画素を判別する。図３０に示すように、計測装置７００を用いて測定を行う際に、受光部７１０Ｂの特定の位置に対応する画素Ｓが周辺の画素と大きく異なる飛行距離Ｚｓ及び光強度Ａを示す場合がある。判別部７２１ａは、この異常値を示す画素Ｓを判別する。
【０１３８】
補正部７２１ｂは、異常値を示す画素Ｓの飛行距離Ｚｓ及び光強度Ａを、周辺画素の飛行距離Ｚｓ及び光強度Ａを用いて補正する。
【０１３９】
Ｚｏ算出部７２１ｃは、異常値を示す画素Ｓの動きから、基準距離Ｚｏを算出する。まず、画素Ｓは、受光部７１０Ｂを移動させても計測物２上での位置が変化しない。このとき、受光部７１０Ｂが移動量ΔＸだけ移動すると、異常値を示す画素Ｓは、受光部７１０Ｂ内で画素数ΔＧＮだけ移動する。また、移動方向に配列された全画素数をｍとする。移動した距離の比率であるΔＸ／Ｗと、移動した画素の比率であるΔＧＮ／ｍとは、近似することができるため、以下の式（９）が成り立つ。
【数８】
2017169732.tif 000010
【０１４０】
ここに、上述したＷ＝２Ｚｏを代入して整理すると、以下の式（１０）が算出される。
【数９】
2017169732.tif 000011
【０１４１】
Ｚｏ算出部７２１ｃは、位置指令部２２１から移動量ΔＸを取得するとともに、測定データから画素数ΔＧＮを取得して、式（１０）に代入することにより基準距離Ｚｏを算出する。
【０１４２】
伝播算出部７２１ｄは、補正部７２１ｂが出力する補正された測定データと、Ｚｏ算出部７２１ｃが算出した基準距離Ｚｏとを用いて内部伝播距離ΔＺを算出する。なお、伝播算出部７２１ｄは、１回目の測定データと２回目の測定データとのどちらのデータから内部伝播距離ΔＺを算出してもよいし、１回目の測定データと２回目の測定データとの平均値から内部伝播距離ΔＺを算出してもよい。
【０１４３】
以上説明したように、実施の形態４によれば、光源部７１０Ａ及び受光部７１０Ｂが計測物２に対して空気層を介して配置されており、直接接触していない。また、距離取得部として、受光部７１０Ｂを移動させる前後の位置で測定を行うことにより基準距離Ｚｏを求めることができるため、内部伝播距離ΔＺを算出して計測物２の内部の光学特性を算出することができる。
【０１４４】
（変形例４−１）
図３１は、実施の形態４の変形例４−１に係る計測装置で計測物を計測する様子を表す図である。図３１に示すように、この計測装置では、光源部７１０Ａを移動させて測定を行うことにより、実施の形態４と同様に基準距離Ｚｏを算出する。
【０１４５】
なお、実施の形態４及び変形例４−１において、光源部７１０Ａ又は受光部７１０Ｂを水平方向に移動させることにより基準距離Ｚｏを算出したが、これに限られない。例えば、光源部７１０Ａ又は受光部７１０Ｂを鉛直方向に移動させることにより基準距離Ｚｏを算出してもよい。
【０１４６】
また、実施の形態４及び変形例４−１において、光源部７１０Ａ又は受光部７１０Ｂを移動させる構成を説明したが、これに限られない。異なる位置に複数の光源部７１０Ａ又は受光部７１０Ｂが配置されており、順次動作させる光源部７１０Ａ又は受光部７１０Ｂを切り替えることにより、基準距離Ｚｏを算出してもよい。
【０１４７】
また、上述した実施の形態では、照明レンズ１３は、拡散レンズとして説明したがこれに限らない。図３２は、照明レンズが集光レンズである場合の計測装置の概略構成図である。図３２のように、照明レンズとして集光レンズ１３ａを用いてもよい。図３３は、照明レンズの代わりに光ガイドを備える計測装置の概略構成図である。図３３のように、照明レンズの代わりに、光源１１から投光された光をガイドする光ガイド１３ｂを用いてもよい。光ガイド１３ｂは、内部が鏡面の筒であってもよく、光ファイバであってもよい。
【０１４８】
また、上述した実施の形態において、ＴＯＦ計測部２２が、ＴＯＦ情報として、光源１１から投光する光と光検出器１６が受光した光との強度変調の位相ずれを算出する構成を説明したがこれに限らない。例えば、光源１１から投光する光がパルス光である場合、ＴＯＦ計測部２２は、ＴＯＦ情報として、光源１１からパルス光を投光し、計測物２からの戻り光を受光するまでの時間遅れを計測する。そして、距離算出部２３は、ＴＯＦ計測部２２が計測した時間遅れから飛行距離Ｚｓを算出する。
【０１４９】
さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、以上のように表わしかつ記述した特定の詳細及び代表的な実施形態に限定されるものではない。従って、添付のクレーム及びその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神又は範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【０１５０】
１、１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００、８００、９００  計測装置
２  計測物
１０、４１０、５１０、８１０、９１０  深度カメラ
１０Ａ、５１０Ａ、７１０Ａ、８１０Ａ、９１０Ａ  光源部
１０Ｂ、４１０Ｂ、７１０Ｂ、８１０Ｂ  受光部
１１  光源
１２  光源駆動装置
１３  照明レンズ
１３ａ  集光レンズ
１３ｂ  光ガイド
１４  受光レンズ
１５  波長フィルタ
１６  光検出器
１７  増幅器
１８  ＡＤ変換部
２０、１２０、２２０、３２０、４２０、６２０、７２０、８２０  処理装置
２１  制御部
２２  ＴＯＦ計測部
２３  距離算出部
２４  Ｚｏ取得部
２５  光強度算出部
２６、７２１  内部伝播距離算出部
２７  逆解析演算部
２８  画像生成部
３０  入力部
４０  表示部
５０  距離固定機構
５１  当接部
５２  アーム部
１０１、１０１ａ  基準部材
１０２  透明部材
１２１  判定器
１２２  分配器
１２３、８２３  データ記憶部
１２３ａ、８２３ａ  第１記憶部
１２３ｂ  第２記憶部
２２１  位置指令部
２２２、７２１ｃ  Ｚｏ算出部
２５０、７５０  位置決め機構
２５１  当て付け部材
２５２  可動部
３２１  判定部
３６０  接触センサ
４１１  フィルタ切替部
４１２  第１波長フィルタ
４１３  第２波長フィルタ
４２１  測定カウンタ
５１１  スイッチ
５１２  第１光源
５１３  第２光源
６２１  周波数切替部
７２１ａ  判別部
７２１ｂ  補正部
７２１ｄ  伝播算出部
８１１  パターンフィルタ
８１２  位置変更手段
８１３、９１１  偏光素子
８２３ｎ  第ｎ記憶部
ｄ１、ｄ２  厚さ
Ｂ  破線
Ｌａ  長さ
Ｓ、Ｓ１  画素
Ｔ  閾値
Ｚｂ、Ｚｍ  距離
Ｚｏ  基準距離
Ｚｓ  飛行距離
ΔＺ  内部伝播距離
【図１】
2017169732.tif 000012
【図２】
2017169732.tif 000013
【図３】
2017169732.tif 000014
【図４】
2017169732.tif 000015
【図５】
2017169732.tif 000016
【図６】
2017169732.tif 000017
【図７】
2017169732.tif 000018
【図８】
2017169732.tif 000019
【図９】
2017169732.tif 000020
【図１０】
2017169732.tif 000021
【図１１】
2017169732.tif 000022
【図１２】
2017169732.tif 000023
【図１３】
2017169732.tif 000024
【図１４】
2017169732.tif 000025
【図１５】
2017169732.tif 000026
【図１６】
2017169732.tif 000027
【図１７】
2017169732.tif 000028
【図１８】
2017169732.tif 000029
【図１９】
2017169732.tif 000030
【図２０】
2017169732.tif 000031
【図２１】
2017169732.tif 000032
【図２２】
2017169732.tif 000033
【図２３】
2017169732.tif 000034
【図２４】
2017169732.tif 000035
【図２５】
2017169732.tif 000036
【図２６】
2017169732.tif 000037
【図２７】
2017169732.tif 000038
【図２８】
2017169732.tif 000039
【図２９】
2017169732.tif 000040
【図３０】
2017169732.tif 000041
【図３１】
2017169732.tif 000042
【図３２】
2017169732.tif 000043
【図３３】
2017169732.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月14日(2017.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測物に対して気体層又は真空層を介して配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光する光源部と、
前記計測物に対して前記気体層又は前記真空層を介して配置されており、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する受光部と、
前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測するＴＯＦ計測部と、
前記計測物の表面から前記光源部及び前記受光部までの距離を取得する距離取得部と、
前記ＴＯＦ計測部が計測した前記ＴＯＦ情報と、前記距離取得部が取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出部と、
を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出部と、
前記光強度算出部が算出した前記光強度と、前記内部伝播距離算出部が算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算部を含むことを特徴とする請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記演算部が演算する前記光学特性は、散乱係数、吸収係数、又は非等方パラメータの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項３又は４に記載の計測装置。
【請求項６】
前記演算部が演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成部を備えることを特徴とする請求項３〜５のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項７】
前記距離取得部は、前記距離を固定する距離固定機構と、前記距離を取得する基準距離取得部を含むことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項８】
前記距離取得部は、前記計測物と前記気体層又は前記真空層の間に配置される基準部材を含み、前記基準部材から前記光源部及び前記受光部までの距離をそれぞれ取得することを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項９】
前記受光部が光を受光する領域の一部に前記基準部材が配置されていることを特徴とする請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記基準部材は、透明部材上に配置されていることを特徴とする請求項８又は９に記載の計測装置。
【請求項１１】
前記距離取得部は、複数の前記基準部材を有することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１２】
前記計測物に当て付ける当て付け部材と、前記当て付け部材の位置決めを行う位置決め機構と、前記当て付け部材の長さと前記当て付け部材の前記計測物の表面に対する位置とから前記距離を算出する基準距離算出部と、を含むことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１３】
前記当て付け部材の先端に接触センサが配置されていることを特徴とする請求項１２に記載の計測装置。
【請求項１４】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から前記計測物に投光された光が空間的に明部と暗部とを周期的に繰り返す照度分布を形成するように光を透過する光学素子と、を有することを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１５】
前記照度分布を変化させる照度分布変化手段を備え、
前記受光部は、前記照度分布変化手段により前記照度分布を変化させた前記照度分布が異なる複数の前記後方散乱光を受光し、
前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする請求項１４に記載の計測装置。
【請求項１６】
前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出することを特徴とする請求項１５に記載の計測装置。
【請求項１７】
前記距離取得部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記明部及び前記暗部の計測結果を用いて、前記距離を算出し、
前記内部伝播距離算出部は、前記受光部が受光した複数の前記後方散乱光のうち、２つ以上の前記後方散乱光の前記暗部の計測結果を用いて、前記内部伝播距離を算出することを特徴とする請求項１５に記載の計測装置。
【請求項１８】
前記照度分布変化手段は、前記光学素子の位置を移動させることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項１９】
前記照度分布変化手段は、前記光源の位置を移動させることを特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２０】
前記光学素子は、選択的に光を透過するパターンフィルタであることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２１】
前記光学素子は、所定の偏光の光を選択的に透過する偏光素子であることを特徴とする請求項１４〜１９のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２２】
前記受光部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光のみをそれぞれ透過させる複数の波長フィルタを有し、前記各所定の波長帯域で受光を行うことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２３】
前記光源部は、互いに異なる複数の所定の波長帯域の光をそれぞれ投光する複数の光源を有し、前記各所定の波長帯域で投光を行うことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２４】
前記光源部は、互いに異なる複数の変調周波数の光を投光する光源を有し、前記各変調周波数で投光を行うことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２５】
前記光源部又は前記受光部を移動させる移動手段を備え、前記移動の前後において投光及び受光を行うことを特徴とする請求項１、３〜６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２６】
前記受光部は、所定の波長帯域の光のみを透過させる波長フィルタを有することを特徴とする請求項１、３〜２５のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２７】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を拡散させる拡散レンズと、を有することを特徴とする請求項１、３〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２８】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光を集光する集光レンズと、を有することを特徴とする請求項１、３〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項２９】
前記光源部は、前記計測物に投光する光源と、前記光源から投光された光が前記計測物に投光される範囲を限定するようにガイドする光ガイドと、を有することを特徴とする請求項１、３〜２６のいずれか１つに記載の計測装置。
【請求項３０】
計測物に対して気体層又は真空層を介して光源部及び受光部が配置されており、前記計測物に対してパルス光又は周期的に強度を変調させた光を投光するとともに、前記光源部が投光した光の前記計測物における後方散乱光を受光する計測装置を用いた計測方法であって、
前記光源部が投光した光と、前記受光部が受光した前記後方散乱光とのＴＯＦ情報を計測する計測ステップと、
前記計測物の表面及び前記計測物の内部から前記光源部及び前記受光部までの前記ＴＯＦ情報に基づく距離をそれぞれ取得する距離取得ステップと、
計測した前記ＴＯＦ情報と、取得した前記距離とに応じて、前記計測物内における内部伝播距離を算出する内部伝播距離算出ステップと、
を含むことを特徴とする計測方法。
【請求項３１】
（削除）
【請求項３２】
前記受光部が受光した光の光強度を算出する光強度算出ステップと、
算出した前記光強度と、算出した前記内部伝播距離とに応じて、前記計測物の光学特性を演算する演算ステップと、
を含むことを特徴とする請求項３０に記載の計測方法。
【請求項３３】
逆解析により前記計測物の前記光学特性を演算する逆解析演算ステップを含むことを特徴とする請求項３２に記載の計測方法。
【請求項３４】
演算した前記光学特性に基づいて、画像を生成する画像生成ステップを含むことを特徴とする請求項３２又は３３に記載の計測方法。
【請求項３５】
前記光源部による投光及び前記受光部による受光を複数回行うことを特徴とする請求項３０、３２〜３４のいずれか１つに記載の計測方法。
【国際調査報告】
2017169732.tif 000045
2017169732.tif 000046
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