(57)【要約】【課題】高精度な画像を得ることができる画像撮影装置の提供。【解決手段】画像撮影装置１は、分岐した第一照明光Ｌ１を測定対象物３０へ導く照明光学系と、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射されて生じた光を導いて結像する結像光学系と、複数の画素が２次元状に配列され、結像光学系により結像された光を撮像する撮像部５０と、撮像により得られた画像を補正する演算部６０と、を備える。演算部６０は（１）ダークデータＤｉｊλ、（２）ホワイトデータＷｉｊλ、（３）サンプルデータＳｉｊλ、（４）第一光強度データＢ０、および（５）第二光強度データＢ、を用いて画像を補正する。【選択図】図１
2012044349.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を一定の比率で第一照明光及び第二照明光に分岐し、分岐した前記第一照明光を測定対象物へ導く照明光学系と、
前記第一照明光が前記測定対象物に照射されて生じた透過光を導いて結像する結像光学系と、
複数の画素が２次元状に配列され、前記結像光学系により結像された光を撮像する撮像部と、
前記撮像部における撮像により得られた画像を補正する演算部と、を備え、
前記撮像部は、
前記第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した前記画素毎のダークデータを出力し、
前記第一照明光が前記測定対象物を介さずに照射された状態で撮像して取得した前記画素毎のホワイトデータを出力し、
前記第一照明光が前記測定対象物に照射された状態で撮像して取得した前記画素毎のサンプルデータを出力し、
前記演算部は、
（１）前記撮像部から出力された前記ダークデータ、
（２）前記撮像部から出力された前記ホワイトデータ、
（３）前記撮像部から出力された前記サンプルデータ、
（４）前記第一照明光が前記測定対象物を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、前記第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および
（５）前記第一照明光が前記測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、前記第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、
を用いて前記画像を補正する、画像撮影装置。
【請求項２】
照明光を一定の比率で第一照明光及び第二照明光に分岐し、分岐した前記第一照明光を測定対象物へ導く照明光学系と、
前記第一照明光が前記測定対象物または標準反射板に照射されて生じた反射光を導いて結像する結像光学系と、
複数の画素が２次元状に配列され、前記結像光学系により結像された光を撮像する撮像部と、
前記撮像部における撮像により得られた画像を補正する演算部と、を備え、
前記撮像部は、
前記第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した前記画素毎のダークデータを出力し、
前記第一照明光が前記標準反射板に照射された状態で撮像して取得した前記画素毎のホワイトデータを出力し、
前記第一照明光が前記測定対象物に照射された状態で撮像して取得した前記画素毎のサンプルデータを出力し、
前記演算部は、
（１）前記撮像部から出力された前記ダークデータ、
（２）前記撮像部から出力された前記ホワイトデータ、
（３）前記撮像部から出力された前記サンプルデータ、
（４）前記第一照明光が前記標準反射板に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、前記第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および
（５）前記第一照明光が前記測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、前記第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、
を用いて前記画像を補正する、画像撮影装置。
【請求項３】
前記測定対象物へ照射すべき前記照明光を出力する光源を更に備える、請求項１又は請求項２に記載の画像撮影装置。
【請求項４】
前記第一光強度と前記第二光強度とを検出する分岐光検出部を更に備える、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の画像撮影装置。
【請求項５】
前記撮像部は、前記ダークデータ、前記ホワイトデータ、および前記サンプルデータの取得に用いた前記画素とは異なる画素を用いて、前記第一光強度と前記第二光強度とを検出する、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の画像撮影装置。
【請求項６】
前記演算部は、複数回測定された前記サンプルデータのメジアン値と、複数回測定された前記第二光強度データのメジアン値と、を用いて前記画像を補正する、請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の画像撮影装置。
【請求項７】
前記演算部は、更に、
（６）前記第一照明光が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける前記第二照明光を検出する前記分岐光検出部により取得されたダークデータである第三光強度データ、を用いて前記画像を補正する、請求項４に記載の画像撮影装置。
【請求項８】
前記演算部は、更に、
（６）前記第一照明光が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける前記第二照明光を検出する前記異なる画素により取得されたダークデータである第三光強度データ、を用いて前記画像を補正する、請求項５に記載の画像撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電荷結合素子（ＣＣＤ）などの撮像部を備える画像撮影装置が知られている。例えば、特許文献１には、ＣＣＤを用いた画素非均質性補正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】特開昭６０−２４１３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
画像撮影装置では、光源から出力された照明光が測定対象物に照射される。照明光が測定対象物に照射されて生じる光は結像され、結像された光は撮像部で撮像される。この撮像部での撮像により得られた画像は表示部に表示される。ところで、撮像部には複数の画素が２次元状に配列されている。しかしながら、各画素における感度は均一ではない。また、光源から出力される照明光の光強度は空間的および時間的に変動する。このような各画素における感度の不均一性や、照明光の光強度の空間的および時間的変動により、画像の精度が悪くなるといった問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる画像撮影装置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】
本発明に係る画像撮影装置は、照明光を一定の比率で第一照明光及び第二照明光に分岐し、分岐した第一照明光を測定対象物へ導く照明光学系と、第一照明光が測定対象物に照射されて生じた透過光を導いて結像する結像光学系と、複数の画素が２次元状に配列され、結像光学系により結像された光を撮像する撮像部と、撮像部における撮像により得られた画像を補正する演算部と、を備える。撮像部は、第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した画素毎のダークデータを出力し、第一照明光が測定対象物を介さずに照射された状態で撮像して取得した画素毎のホワイトデータを出力し、第一照明光が測定対象物に照射された状態で撮像して取得した画素毎のサンプルデータを出力する。演算部は、（１）撮像部から出力されたダークデータ、（２）撮像部から出力されたホワイトデータ、（３）撮像部から出力されたサンプルデータ、（４）第一照明光が測定対象物を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および（５）第一照明光が測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、を用いて画像を補正することを特徴とする。
【０００７】
この画像撮影装置では、照明光が第一照明光及び第二照明光に分岐される。分岐された第一照明光が測定対象物に照射されて生じた透過光は、結像光学系により導かれて結像されて撮像部により撮像される。撮像部には複数の画素が２次元状に配列される。この撮像部は、第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した画素毎のダークデータ、第一照明光が測定対象物を介さずに照射された状態で撮像して取得した画素毎のホワイトデータ、および第一照明光が測定対象物に照射された状態で撮像して取得した画素毎のサンプルデータを出力する。そして、演算部により、当該ダークデータ、当該ホワイトデータ、当該サンプルデータ、第一照明光が測定対象物を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および第一照明光が測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、が用いられて、画像が補正される。このように、画素毎におけるダークデータ、ホワイトデータ、およびサンプルデータを用いて画像の補正を行うことにより、各画素における感度の不均一性や照明光の光強度の空間的変動を抑制できる。さらに、第一光強度データおよび第二光強度データを用いて画像の補正を行うことにより、照明光の時間的変動を抑制できる。従って、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる。
【０００８】
また、本発明に係る画像撮影装置は、照明光を一定の比率で第一照明光及び第二照明光に分岐し、分岐した第一照明光を測定対象物へ導く照明光学系と、第一照明光が測定対象物または標準反射板に照射されて生じた反射光を導いて結像する結像光学系と、複数の画素が２次元状に配列され、結像光学系により結像された光を撮像する撮像部と、撮像部における撮像により得られた画像を補正する演算部と、を備える。撮像部は、第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した画素毎のダークデータを出力し、第一照明光が標準反射板に照射された状態で撮像して取得した画素毎のホワイトデータを出力し、第一照明光が測定対象物に照射された状態で撮像して取得した画素毎のサンプルデータを出力する。演算部は、（１）撮像部から出力されたダークデータ、（２）撮像部から出力されたホワイトデータ、（３）撮像部から出力されたサンプルデータ、（４）第一照明光が標準反射板に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および（５）第一照明光が測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、を用いて画像を補正することを特徴とする。
【０００９】
この画像撮影装置では、照明光が第一照明光及び第二照明光に分岐される。分岐された第一照明光が測定対象物に照射されて生じた反射光は、結像光学系により導かれて結像されて撮像部により撮像される。撮像部には複数の画素が２次元状に配列される。この撮像部は、第一照明光が遮断された状態で撮像して取得した画素毎のダークデータ、第一照明光が標準反射板に照射された状態で撮像して取得した画素毎のホワイトデータ、および第一照明光が測定対象物に照射された状態で撮像して取得した画素毎のサンプルデータを出力する。そして、演算部により、当該ダークデータ、当該ホワイトデータ、当該サンプルデータ、第一照明光が標準反射板に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第一光強度の検出により取得された第一光強度データ、および第一照明光が測定対象物に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光の第二光強度の検出により取得された第二光強度データ、が用いられて、画像が補正される。このように、画素毎におけるダークデータ、ホワイトデータ、およびサンプルデータを用いて画像の補正を行うことにより、各画素における感度の不均一性や照明光の光強度の空間的変動を抑制できる。さらに、第一光強度データおよび第二光強度データを用いて画像の補正を行うことにより、照明光の時間的変動を抑制できる。従って、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる。
【００１０】
また、測定対象物へ照射すべき照明光を出力する光源を更に備えることが好適である。この場合、照明光として環境にある光を用いずに、所望の波長帯域の光源を用いることができる。
【００１１】
また、第一光強度と第二光強度とを検出する分岐光検出部を更に備えてもよい。この場合、例えば撮像部において第一光強度と第二光強度の検出を行うことなく、第一光強度と第二光強度を容易に検出することができる。
【００１２】
また、撮像部は、ダークデータ、ホワイトデータ、およびサンプルデータの取得に用いた画素とは異なる画素を用いて、第一光強度と第二光強度とを検出してもよい。この場合、撮像部側の状態変化（画素の感度の時間変化など）を加味した出力が得られるので分岐光検出部を別途設けるより取得したデータを好適に補正することができる。
【００１３】
また、演算部は、複数回測定されたサンプルデータのメジアン値と、複数回測定された第二光強度データのメジアン値と、を用いて画像を補正することが好適である。この場合、より高精度の画像を得ることができる。
【００１４】
また、演算部は、更に、（６）第一照明光が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光を検出する分岐光検出部により取得されたダークデータである第三光強度データ、を用いて画像を補正することが好適である。また、演算部は、更に、（６）第一照明光が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける第二照明光を検出する上述の異なる画素により取得されたダークデータである第三光強度データ、を用いて画像を補正することが好適である。これらの場合、さらに高精度な画像を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る画像撮影装置は、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、第一実施形態に係る画像撮影装置１の構成を示す図である。
【図２】図２は、撮像部における２次元状に配列された複数の画素を示す模式図である。
【図３】図３は、第一実施形態に係る画像撮影装置１の動作の一例を示すフローチャートである。
【図４】図４は、波長に対するＳＮを示すグラフである。
【図５】図５は、第二実施形態に係る画像撮影装置２の構成を示す図である。
【図６】図６は、撮像部における２次元状に配列された複数の画素を示す模式図である。
【図７】図７は、第二実施形態に係る画像撮影装置２の動作を示すフローチャートである。
【図８】図８は、波長に対する透過率を示すグラフである。
【図９】図９は、第三実施形態に係る画像撮影装置３の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を基準して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１８】
（第一実施形態）
図１は、第一実施形態に係る画像撮影装置１の構成を示す図である。図１に示される画像撮影装置１は、光源部１０、分岐部２１、照射部２２、分岐光検出部２３、試料台３０Ａ、結像部４０、撮像部５０、演算部６０、記憶部６１、および表示部７０を備える。
【００１９】
光源部１０は、測定対象物３０に照射すべき照明光を出力する。光源部１０は、光源１０ａと波長選択部１０ｂとから構成される。光源１０ａは、狭帯域光を出力するものでもよく、広帯域光を出力するものでもよい。光源１０ａは、例えば近赤外領域の光を出力するＳＣ（スーパーコンテニウム）光源、ハロゲンランプ、ＬＥＤ、ＬＤなどである。波長選択部１０ｂは、例えば波長可変フィルタや回折格子型分光器などである。光源部１０から出力された照明光Ｌ０は、光ファイバＦ０を介して分岐部２１へ送られる。
【００２０】
分岐部２１は、光源部１０から出力された照明光Ｌ０を一定の比率で第一照明光Ｌ１及び第二照明光Ｌ２に分岐する。分岐部２１では、照明光Ｌ０のうち例えば９２％を第一照明光Ｌ１として、残りの８％を第二照明光Ｌ２として分岐する。分岐部２１で分岐された第一照明光Ｌ１は、第一光ファイバＦ１を介して照射部２２へ送られる。また分岐部２１で分岐された第二照明光Ｌ２は、第二光ファイバＦ２を介し分岐光検出部２３へ送られる。
【００２１】
照射部２２は、分岐された第一照明光Ｌ１を測定対象物３０に照射する。図１に示す例では、測定対象物３０は試料台３０Ａ上に置かれている。照射部２２は、例えば試料台３０Ａの開口Ｈの鉛直下方に設置される。第一照明光Ｌ１は、この開口Ｈを通って測定対象物３０の裏面から照射される。
【００２２】
結像部４０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射されて生じた透過光を導いて、この光を撮像部５０の撮像面に結像する。結像部４０は例えばレンズを含む。
【００２３】
分岐部２１および照射部２２は、光源部１０から出力された照明光Ｌ０を一定の比率で第一照明光Ｌ１及び第二照明光Ｌ２に分岐し、分岐した第一照明光Ｌ１を測定対象物３０へ導く照明光学系を構成している。なお、本実施形態の画像撮影装置１は光源部１０を有しているが、光源部１０を設けずに環境にある光を照明光として用いる形態も可能である。また、結像部４０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射されて生じた透過光を導いて結像する結像光学系を構成している。
【００２４】
撮像部５０は、結像光学系により結像された光を撮像する。撮像部５０では、図２に示すような複数の画素Ｐｉｊが２次元状に配列される。ここで、添え字ｉ,ｊは画素位置（ｉ，ｊ）を表す。撮像部５０は、例えばＣＣＤカメラなどの所望の波長に感度を有する素子を用いたイメ−ジセンサである。撮像部５０は、第一照明光Ｌ１が遮断された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のダークデータＤｉｊλを出力する。ここで、添え字λは照明光の波長を示す。すなわち、Ｄｉｊλは、画素位置（ｉ，ｊ）における照明光の波長λでの値を示す。また撮像部５０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のホワイトデータＷｉｊλを出力する。また撮像部５０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のサンプルデータＳｉｊλを出力する。
【００２５】
分岐光検出部２３は、分岐部２１で分岐された第二照明光Ｌ２の光強度を検出する。具体的に分岐光検出部２３は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度を検出する。また分岐光検出部２３は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第二光強度を検出する。
【００２６】
演算部６０には、撮像部５０から出力されたダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、およびサンプルデータＳｉｊλ、並びに第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０および第二照明光Ｌ２の第二光強度の検出により取得された第二光強度データＢが入力される。記憶部６１は、演算部６０に入力されたダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、サンプルデータＳｉｊλ、第一光強度データＢ０、および第二光強度データＢを記憶する。演算部６０は、記憶部６１に記憶されたこれらの各種データを用いて、撮像部５０における撮像により得られた画像を補正する。具体的に演算部６０は、
（１）撮像部５０から出力されたダークデータＤｉｊλ、
（２）撮像部５０から出力されたホワイトデータＷｉｊλ、
（３）撮像部５０から出力されたサンプルデータＳｉｊλ、
（４）第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０、および
（５）第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第二光強度の検出により取得された第二光強度データＢ、
を用いて画像を補正する。演算部６０は例えばＰＣ（パーソナルコンピュータ）である。
【００２７】
表示部７０は、演算部６０により補正された画像を表示する。表示部７０は例えば液晶画面などである。
【００２８】
図３は、第一実施形態に係る画像撮影装置１の動作の一例を示すフローチャートである。図３に示される動作例では、まず、光源部１０から照明光Ｌ０を出力する。分岐部２１で照明光Ｌ０を一定の比率で第一照明光Ｌ１及び第二照明光Ｌ２に分岐する。撮像部５０は、第一照明光Ｌ１が遮断された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のダークデータＤｉｊλを出力する（ステップＳ１１）。ここで、出力されたダークデータＤｉｊλは記憶部６１に格納される。また、ダークデータＤｉｊλの取得の際に第一照明光Ｌ１が撮像部５０に入らないようにするために、例えば撮像部５０がＣＣＤカメラの場合には、レンズの先端に遮光キャップ等を被せる。
【００２９】
撮像部５０は、分岐された第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のホワイトデータＷｉｊλを出力する（ステップＳ２１）。ここで、出力されたホワイトデータＷｉｊλは記憶部６１に格納される。なお、ホワイトデータＷｉｊλの取得の際には、試料台３０Ａ上には何も置かれていない。また、分岐光検出部２３は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０を出力する（ステップＳ２２）。ここで、出力された第一光強度データＢ０は記憶部６１に格納される。
【００３０】
次いで、撮像部５０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のサンプルデータＳｉｊλを出力する（ステップＳ３１）。ここで、出力されたサンプルデータＳｉｊλは記憶部６１に格納される。また、分岐光検出部２３は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第二光強度の検出により取得された第二光強度データＢを出力する（ステップＳ３２）。ここで、出力された第二光強度データＢは記憶部６１に格納される。
【００３１】
次いで、演算部６０では、記憶部６１に格納されている（１）ダークデータＤｉｊλ、（２）ホワイトデータＷｉｊλ、（３）サンプルデータＳｉｊλ、（４）第一光強度データＢ０、および（５）第二光強度データＢを用いて画像を補正する（ステップＳ４１）。具体的には、下記式（１）の演算により画像の補正を行う。
【００３２】
【数１】
2012044349.tif 000003
【００３３】
ここで、Ｔｉｊλは、画素位置（ｉ，ｊ）における照明光の波長λでの透過率である。補正した画像を表示部７０に表示する（ステップＳ５０）。
【００３４】
本実施形態に係る画像撮影装置１では、照明光Ｌ０が第一照明光Ｌ１及び第二照明光Ｌ２に分岐される。分岐された第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射されて生じた透過光は、結像光学系により導かれて結像されて撮像部５０により撮像される。この撮像部５０は、画素毎のダークデータＤｉｊλ、画素毎のホワイトデータＷｉｊλ、画素毎のサンプルデータＳｉｊλを出力する。そして、演算部６０により、当該ダークデータＤｉｊλ、当該ホワイトデータＷｉｊλ、当該サンプルデータＳｉｊλ、第一光強度データＢ０、および第二光強度データＢ、が用いられて、画像が補正される。このように、画素毎におけるダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、およびサンプルデータＳｉｊλを用いて画像の補正を行うことにより、各画素における感度の不均一性や照明光の光強度の空間的変動を抑制できる。さらに、第一光強度データＢ０および第二光強度データＢを用いて画像の補正を行うことにより、照明光の時間的変動を抑制できる。従って、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる。
【００３５】
以下に、本実施形態に係る画像撮影装置１を用いた画像の補正を行う場合と、画像の補正を行わない場合とを具体例を用いて説明する。図４は、波長（ｎｍ）に対するＳＮ比を示すグラフである。図４は、照明光の波長を１２００ｎｍ〜２２００ｎｍの範囲の中から半値幅１０ｎｍで選択して選択波長を変えながら撮影し、画像撮影領域（５×６ｍｍ）の中心部（２×２ｍｍ、１００×１００画素）におけるＳＮ比を算出した結果を示す。図４におけるＧ１は画像の補正をしない場合のものである。図４におけるＧ２は、上記式（１）の演算を用いた補正において、複数回測定されたサンプルデータＳｉｊλの平均値、および複数回測定された第二光強度データＢの平均値を用いた場合のものである。図４におけるＧ３は、上記式（１）の演算を用いた補正において、複数回測定されたサンプルデータＳｉｊλのメジアン値、および複数回測定された第二光強度データＢのメジアン値を用いた場合のものである。
【００３６】
具体的には、サンプルデータＳｉｊλの測定を１０回行ってその平均値（またはメジアン値）を１回の測定値とし、それを５回実施して、５つの測定値を得た。同様に、第二光強度データＢの測定を１０回行ってその平均値（またはメジアン値）を１回の測定とし、それを５回実施して、５つの測定値を得た。そして、ダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、サンプルデータＳｉｊλ（ここでは５つの測定値）、第一光強度データＢ０、および第二光強度データＢ（ここでは５つの測定値）を用いて、上記式（１）の演算を５つの測定値に対してそれぞれ行って各波長での透過率Ｔｉｊλを５つ求めた。さらに、５つの透過率Ｔｉｊλの標準偏差および平均値を算出し、平均値を標準偏差で割ったものをＳＮ比として算出した。図４におけるＧ１と、Ｇ２およびＧ３との比較から、画像の補正を行わないよりも画像の補正を行ったほうが、ＳＮが高いことがわかる。また、図４におけるＧ２とＧ３との比較から、サンプルデータＳｉｊλの平均値および第二光強度データＢの平均値よりもサンプルデータＳｉｊλのメジアン値および第二光強度データＢのメジアン値を用いたほうが、ＳＮが高い。よって、平均値を用いて画像補正をする場合よりも、メジアン値を用いて画像補正をする場合のほうが、より高精度の画像を得ることができる。
【００３７】
（第二実施形態）
図５は、第二実施形態に係る画像撮影装置２の構成を示す図である。画像撮影装置２が画像撮影装置１と異なるのは、分岐光検出部２３を備えず、撮像部５０が第一光強度と第二光強度とを検出する点である。画像撮影装置２では、分岐部２１で分岐された第二照明光Ｌ２は、第二光ファイバＦ２を介して撮像部５０へ送られる。この第二照明光Ｌ２は、撮像部５０の撮像面に結像される。図６は、撮像部５０における２次元状に配列された複数の画素を示す模式図である。撮像部５０は、ダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、およびサンプルデータＳｉｊλの取得に用いた画素Ｐｉｊとは異なる画素Ｐｃを用いて、第一光強度と第二光強度とを検出する。この画素Ｐｃは、画素領域における例えば中央領域もしくは周辺領域の単一もしくは複数の画素とすることができ、この場合、撮影装置側の状態変化を加味した補正を行うことができる。
【００３８】
演算部６０には、撮像部５０から出力されたダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、およびサンプルデータＳｉｊλ、並びに第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０、第二照明光Ｌ２の第二光強度の検出により取得された第二光強度データＢ、および第一照明光Ｌ１が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２が遮断された状態で画素Ｐｃから出力された第三光強度データＢｄが入力される。記憶部６１は、演算部６０に入力されたダークデータＤｉｊλ、ホワイトデータＷｉｊλ、サンプルデータＳｉｊλ、第一光強度データＢ０、第二光強度データＢ、および第三光強度データＢｄを記憶する。演算部６０は、記憶部６１に記憶されたこれらの各種データを用いて、撮像部５０における撮像により得られた画像を補正する。具体的に演算部６０は、
（１）撮像部５０から出力されたダークデータＤｉｊλ、
（２）撮像部５０から出力されたホワイトデータＷｉｊλ、
（３）撮像部５０から出力されたサンプルデータＳｉｊλ、
（４）第一照明光Ｌ１が測定対象物３０を介さずに照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０、
（５）第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第二光強度の検出により取得された第二光強度データＢ、および
（６）第一照明光Ｌ１が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２が遮断された状態で画素Ｐｃから出力された第三光強度データＢｄ、
を用いて画像を補正する。
【００３９】
図７は、第二実施形態に係る画像撮影装置２の動作を示すフローチャートである。第二実施形態では、撮像部５０が、第一照明光Ｌ１が遮断された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２が遮断された状態で画素Ｐｃから出力された第三光強度データＢｄを出力する（ステップＳ１２）。次いで、第一実施形態と同様にステップＳ２１、ステップＳ２２、ステップＳ３１、およびステップＳ３２を行う。
【００４０】
次いで、演算部６０では、記憶部６１に格納されている（１）ダークデータＤｉｊλ、（２）ホワイトデータＷｉｊλ、（３）サンプルデータＳｉｊλ、（４）第一光強度データＢ０、（５）第二光強度データＢ、および（６）第三光強度データＢｄを用いて画像を補正する（ステップＳ４２）。具体的には、下記式（２）の演算により画像の補正を行う。
【００４１】
【数２】
2012044349.tif 000004
【００４２】
最後に、補正した画像を表示部７０に表示する（ステップＳ５０）。
【００４３】
第二実施形態に係る画像撮影装置２では、第一実施形態に係る画像撮影装置１よりも、さらに高精度な画像を得ることができる。以下に、画像の補正を行わない場合と、第一実施形態に係る画像撮影装置１を用いた画像の補正を行う場合と、第二実施形態に係る画像撮影装置２を用いた画像の補正を行う場合と、を比較して説明する。ここでは測定対象物として水を用いる例を示す。図８は、波長（ｎｍ）に対する透過率（％）を示すグラフである。図８におけるＧ１１は画像の補正を行わない場合のものである。図８におけるＧ１２は、第一実施形態に係る画像撮影装置１による上記式（１）を用いた画像の補正を行った場合のものである。図８におけるＧ１３は、第二実施形態に係る画像撮影装置２による上記式（２）を用いた画像の補正を行った場合のものである。ここで、水の吸収スペクトルは波長１４５０ｎｍ付近のピークおよび波長１９３０ｎｍ付近のピークの間は、滑らかな吸収スペクトルを示すことが知られている。しかし、画像の補正を行わない場合や上記式（１）を用いた画像の補正を行った場合、図８におけるＧ１１，Ｇ１２のように、波長１５５０ｎｍ〜１８００ｎｍに細かいピークが出てしまう。これに対し、上記式（２）を用いた画像の補正を行った場合、図８におけるＧ１３のように、波長１５５０ｎｍ〜１８００ｎｍでは滑らかなスペクトルを示す。よって、第二実施形態に係る画像撮影装置２では、第一実施形態に係る画像撮影装置１よりも、さらに高精度な画像を得ることができる。
【００４４】
（第三実施形態）
図９は、第三実施形態に係る画像撮影装置３の構成を示す図である。画像撮影装置３が画像撮影装置１と異なるのは、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０または標準反射板に照射されて生じた反射光を用いて撮像する点である。
【００４５】
画像撮影装置３では、分岐部２１で分岐された第一照明光Ｌ１は、第一光ファイバＦ１を介して照射部２２へ送られる。測定対象物３０は試料台３０Ｂ上に置かれており、照射部２２は試料台３０Ｂの上方に配置している。標準反射板を用いる際には、標準反射板は図９に示される測定対象物３０と同様に試料台３０Ｂ上に置かれる。標準反射板では波長に依存する吸収が少なく、標準反射板は所定の反射率を有する。標準反射板で生じる反射光は、拡散反射する。標準反射板の素材は例えばテフロン（登録商標）などである。標準反射板の厚みは、測定対象物３０の厚みｈ１と同じになっている。第一照明光Ｌ１は、照射部２２により測定対象物３０または標準反射板の斜め上方から照射される。結像部４０は、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０または標準反射板に照射されて生じた反射光を導いて、この光を撮像部５０の撮像面に結像する。
【００４６】
以下、第三実施形態に係る画像撮影装置３の動作の一例を説明する。画像撮影装置３では、図３に示したステップＳ１１を同様に行う。次いで、図３に示したステップＳ２１では、第一照明光Ｌ１が標準反射板に照射された状態で撮像して取得した画素Ｐｉｊ毎のホワイトデータＷｉｊλを出力する。すなわち、画素毎のホワイトデータＷｉｊλは、第一照明光Ｌ１が標準反射板に照射された状態で撮像して取得される。この際、標準反射板の厚みは、サンプルデータＳｉｊλの取得に用いる測定対象物３０の厚みｈ１と同じにする。これにより、第一照明光Ｌ１が測定対象物３０に照射されて生じた反射光の光路と、第一照明光Ｌ１が標準反射板に照射されて生じた反射光の光路と、を同じにすることができる。また、図３に示したステップＳ２２では、分岐光検出部２３は、第一照明光Ｌ１が標準反射板に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得された第一光強度データＢ０を出力する。すなわち、第一光強度データＢ０は、第一照明光Ｌ１が標準反射板に照射された状態の撮像のタイミングと同じタイミングにおける、第二照明光Ｌ２の第一光強度の検出により取得される。また、画像撮影装置３では、図３に示したステップＳ３１およびステップＳ３２を同様に行い、さらにステップＳ４１も同様に行う。すなわち、上記式（１）の演算による画像の補正を行う。ただし、上記式（１）におけるＴｉｊλをＲｉｊλとし、画素位置（ｉ，ｊ）における波長λでの反射率とする。最後に、図３に示したステップＳ５０を同様に行う。
【００４７】
以上のように、第三実施形態に係る画像撮影装置３では、分岐された第一照明光Ｌ１が測定対象物３０または標準反射板に照射されて生じた反射光は、結像光学系により導かれて結像されて撮像部５０により撮像される。この撮像部５０は、画素毎のダークデータＤｉｊλ、画素毎のホワイトデータＷｉｊλ、画素毎のサンプルデータＳｉｊλを出力する。そして、演算部６０により、当該ダークデータＤｉｊλ、当該ホワイトデータＷｉｊλ、当該サンプルデータＳｉｊλ、第一光強度データＢ０、および第二光強度データＢ、が用いられて、画像が補正される。これ故、各画素における感度が不均一である場合や、照明光の光強度が空間的および時間的に変動する場合であっても、高精度な画像を得ることができる。
【００４８】
以上、好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、第三実施形態に係る画像撮影装置３において、分岐光検出部２３を備えない構成として、撮像部５０が第一光強度と第二光強度とを検出し、演算部６０が上記式（１）の演算による画像の補正を行ってもよい。また、第一実施形態に係る画像撮影装置１あるいは第三実施形態に係る画像撮影装置３において、分岐光検出部２３が第三光強度を検出し、演算部６０が上記式（２）の演算により画像の補正を行ってもよい。
【００４９】
また、ダークデータＤｉｊλの取得（ステップ１１）および第三光強度データＢｄの取得（ステップＳ１２）と、ホワイトデータＷｉｊλの取得（ステップ２１）および第一光強度データＢ０の取得（ステップＳ２２）と、サンプルデータＳｉｊλの取得（ステップ３１）および第二光強度データＢの取得（ステップＳ３２）と、の順番は特に限定されず、図３や図７に示した順でなくてもよい。例えば、ホワイトデータＷｉｊλの取得（ステップ２１）および第一光強度データＢ０の取得（ステップＳ２２）をした後に、サンプルデータＳｉｊλの取得（ステップ３１）および第二光強度データＢの取得（ステップＳ３２）を行い、最後にダークデータＤｉｊλの取得（ステップ１１）および第三光強度データＢｄの取得（ステップ１２）を行っても良い。
【符号の説明】
【００５０】
１…画像撮影装置、１０…光源部、２１…分岐部、２２…照射部、２３…分岐光検出部、３０…測定対象物、３０Ａ，３０Ｂ…試料台、４０…結像部、５０…撮像部、６０…演算部、６１…記憶部、７０…表示部。
【図１】
2012044349.tif 000005
【図２】
2012044349.tif 000006
【図３】
2012044349.tif 000007
【図５】
2012044349.tif 000008
【図６】
2012044349.tif 000009
【図７】
2012044349.tif 000010
【図８】
2012044349.tif 000011
【図９】
2012044349.tif 000012
【図４】
2012044349.tif 000013