(57)【要約】【課題】遮光空間においても自然光を用いた測色と同等の測定結果を高精度に取得し、かつ、測定対象全体における蛍光検査をも実施可能な分光測定装置を提供する。【解決手段】分光測定装置１００は、可視光域を含む第一光を出射する第一光源１６１と、４００ｎｍ未満の第二光を出射する第二光源１６２と、入射光を拡散させて測定対象に照射する光拡散部１５０と、測定対象Ｘにより反射された光から所定波長の光を分光する波長可変干渉フィルター５、及び分光された光を受光する撮像素子１２を有する光学モジュール１０と、を備え、第一光源１６１は、測定対象Ｘにより反射された第一光の正反射成分が光学モジュール１０に入射しない所定角度で第一光を出射し、第二光源１６２は、光拡散部１５０により拡散された第二光が測定対象Ｘに均一照射されるように、第二光を光拡散部１５０に向かって出射する。【選択図】図２
2016138749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光域を含む第一光を出射する第一光源と、
４００ｎｍ未満の第二光を出射する第二光源と、
入射光を拡散させて測定対象に照射する光拡散部と、
測定対象により反射された光から所定波長の光を分光する分光素子、及び前記分光素子により分光された光を受光する受光部を有する光学モジュールと、を備え、
前記第一光源は、前記測定対象により反射された前記第一光の正反射成分が前記光学モジュールに入射しない所定角度で、前記第一光を前記測定対象に向かって出射し、
前記第二光源は、前記光拡散部により拡散された前記第二光が前記測定対象に照射されるように前記第二光を前記光拡散部に向かって出射する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記第一光及び前記第二光を合成した光における波長４００ｎｍ未満の光と、波長４００ｎｍ以上の光との光量比率は、規格化された規格光源における波長４００ｎｍ未満の光と、波長４００ｎｍ以上の光との光量比率と同一である
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の分光測定装置において、
前記測定対象の外観観察を実施するための観察光を出射する観察用光源を備え、
前記観察用光源は、前記光拡散部により拡散された前記観察光が前記測定対象に照射されるように前記観察光を出射する
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の分光測定装置において、
前記測定対象が載置される載置部と、
前記載置部に対して対向して設けられ、前記第一光源を前記所定角度で保持し、かつ前記第二光源を前記第二光が前記載置部から離れる方向に照射される位置に保持する光源保持部と、を備え、
前記光拡散部は、前記光源保持部を挟んで前記載置部に対向する位置に設けられ、前記第二光源からの前記第二光を拡散反射する凹面鏡である
ことを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載の分光測定装置において、
前記載置部に載置された前記測定対象を囲う筒状遮光部を有し、
前記光源保持部及び前記光拡散部は、前記筒状遮光部の筒内周面に沿って配置されている
ことを特徴とする分光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象の分光スペクトルを測定する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に記載の装置は、光源部からの光や外光を測定対象に照射し、その反射光を分光素子により分光し、分光された光をディテクターにて受光することで、各波長の光の光量を取得して、測定対象の測色処理を実施する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−９６８８３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、測定対象の測色を実施する際、特許文献１では、光源部からの光に加えて外光を利用している。しかし、外光は測定位置や時間等の測定環境によって大きく変化する。このため、外光を遮光した上で、測定対象の分光測定を実施することが望まれている。
一方、測色処理では、測定対象の自然な状態での色の見え方を測定することが望まれている。このため、遮光空間で測色を実施する場合においても、測色において規格化された特性の光源（Ｄ５０光源）を用いることが好ましい。また、測色においては、測定対象により正反射された光が受光部に受光されると正確な測定結果が得られないため、例えば測定対象に対して４５°の光を入射させ、測定対象から９０°で反射される光を受光部にて受光し、正反射成分が受光部に受光されるようにする必要がある。
さらに、例えば紙面等を測定対象とした場合では、測定対象に含まれる蛍光成分を検査するために、紫外光を照射して蛍光検出を実施することがある。上記のようなＤ５０光源では、自然光と同等の成分での測色を実施可能であるため、紫外光が含まれているため、蛍光検出を同時に実施可能となる。しかしながら、測定対象に対する蛍光検査では、一部にスポット光として紫外光を当てるのではなく、測定対象全体に紫外光を照射し、測定対象全体における蛍光成分の分布を検出することが望まれている。したがって、正反射を避けるようにＤ５０光源を照射すると、スポット光となるため、上記のような測定対象全体の蛍光検出を実施できないとの課題がある。
【０００５】
本発明は、遮光空間においても自然光を用いた測色と同等の測定結果を高精度に取得し、かつ、測定対象全体における蛍光検査をも実施可能な分光測定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】
本発明に係る一適用例の分光測定装置は、可視光域を含む第一光を出射する第一光源と、４００ｎｍ未満の第二光を出射する第二光源と、入射光を拡散させて測定対象に照射する光拡散部と、測定対象により反射された光から所定波長の光を分光する分光素子、及び前記分光素子により分光された光を受光する受光部を有する光学モジュールと、を備え、前記第一光源は、前記測定対象により反射された前記第一光の正反射成分が前記光学モジュールに入射しない所定角度で、前記第一光を前記測定対象に向かって出射し、前記第二光源は、前記光拡散部により拡散された前記第二光が前記測定対象に照射されるように前記第二光を前記光拡散部に向かって出射することを特徴とする。
【０００７】
本適用例では、第一光源から可視光を含む第一光を出射させ、第二光源から波長４００ｎｍ未満の光を出射させる。そして、第一光は、測定対象に直接照射され、その反射光が光学モジュールに入射され、分光素子で所定波長の光が分光された後、分光された光が受光部にて受光される。一方、第二光は、光拡散部により拡散光にされた後に測定対象に照射され、その反射光が光学モジュールに入射される。
このような構成では、第一光源及び第二光源の光が測定対象に照射されることで、自然光を用いた際の測色処理と同等の測定結果を得ることができる。また、第一光は、正反射成分が光学モジュールに入射しない角度で測定対象にスポット照射されることになり、測定位置に対する正確な測色結果を得ることができる。さらに、第二光源からの第二光が光拡散部により拡散され、測定対象に対して均一に照射されることになるので、測定対象の蛍光分析を実施する場合においても、測定対象の全体の蛍光成分分布を検出することができる。
【０００８】
本適用例の分光測定装置において、前記第一光及び前記第二光を合成した光における波長４００ｎｍ未満の光と、波長４００ｎｍ以上の光との光量比率は、規格化された規格光源における波長４００ｎｍ未満の光と、波長４００ｎｍ以上の光との光量比率と同一であることが好ましい。
本適用例では、波長４００ｎｍ未満の光の光量と波長４００ｎｍ以上の光の光量との光量比率が、例えばＤ５０光源等の測色において規格化された規格化光源と同じ比率となる。したがって、測色の規格に準じた測色結果を得ることができる。
【０００９】
本適用例の分光測定装置において、前記測定対象の外観観察を実施するための観察光を出射する観察用光源を備え、前記観察用光源は、前記光拡散部により拡散された前記観察光が前記測定対象に照射されるように前記観察光を出射することが好ましい。
本適用例では、観察用光源からの観察光を光拡散部にて拡散して、測定対象に対して均一に照射する。これにより、測定対象が遮光空間にある場合でも、測色処理に先立って、測定対象における測定箇所を容易に選択することができる。
【００１０】
本適用例の分光測定装置において、前記測定対象が載置される載置部と、前記載置部に対して対向して設けられ、前記第一光源を前記所定角度で保持し、かつ前記第二光源を前記第二光が前記載置部から離れる方向に照射される位置に保持する光源保持部と、を備え、前記光拡散部は、前記光源保持部を挟んで前記載置部に対向する位置に設けられ、前記第二光源からの前記第二光を拡散反射する凹面鏡であることが好ましい。
本適用例では、測定対象を載置する載置部に対向して凹面鏡が設けられ、載置部に対向し、凹面鏡と載置部との間に光源保持部が設けられている。そして、光源保持部は、第一光源を第一光の正反射成分が光学モジュールに入射しない所定角度で保持し、第二光源を凹面鏡に向かって第二光が出射される角度で保持している。
光拡散部として、拡散板を用い、拡散板を透過した第二光（拡散光）を測定対象に照射する構成も考えられるが、この場合、第一光源と離れた位置に第二光源を配置する必要がある等により装置が大型化する。これに対して、上記構成では、１つの光源保持部に第一光源と第二光源との双方を配置でき、構成の簡略化及び分光測定装置の小型化を図ることができる。
【００１１】
本適用例の分光測定装置において、前記載置部に載置された前記測定対象を囲う筒状遮光部を有し、前記光源保持部及び前記光拡散部は、前記筒状遮光部の筒内周面に沿って配置されていることが好ましい。
本適用例では、光源保持部が筒状遮光部の筒内周面に沿って配置されている。このため、光源保持部を分光測定装置の所定位置に容易に位置決めすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る一実施形態の分光測定装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】本実施形態の分光測定装置の内部構成の概略を示す図。
【図３】本実施形態の光源保持部を載置部側から見た平面図。
【図４】本実施形態の光源保持部を光拡散部側から見た平面図。
【図５】本実施形態の第一光源からの第一光及び第二光源からの第二光のスペクトル特性を示す図。
【図６】一般的なＤ５０光源から出射されるＤ５０光（規格光）のスペクトル特性を示す図。
【図７】本実施形態の観察光のスペクトル特性を示す図。
【図８】本実施形態の光学モジュール及び制御部の概略を示すブロック図。
【図９】本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１０】本実施形態における分光測定方法を示すフローチャート。
【図１１】本実施形態における測定対象の一例である紙面を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の分光測定装置１００の概略構成を示す斜視図である。図２は、分光測定装置１００の内部構成の概略を示す図である。
図１及び図２に示すように、分光測定装置１００は、筐体１１０と、筐体１１０の内部に設けられた光学モジュール１０及び制御部２０と、測定対象Ｘが載置される載置部１２０と、筐体１１０から載置部１２０に向かって延出する遮光壁１３０と、遮光壁１３０内に設けられる光源保持部１４０と、遮光壁１３０内に設けられる光拡散部１５０と、を備えている。
本実施形態の分光測定装置１００では、載置部１２０に測定対象Ｘを載置し、遮光壁１３０及び載置部１２０により囲われる遮光空間Ａに外光が入射しない状態とする。この後、測定対象Ｘに対して、観察用光源から出射される観察光を用いて測定対象Ｘを照射し、測定対象Ｘにおける測定範囲Ｂが設定されると、測定光を用いて測定対象Ｘを照射し、測定範囲Ｂに対する測色処理を実施する。また、本実施形態では、測定光として紫外光が含まれ、紫外光を測定対象Ｘにおける、測定範囲Ｂを含む広域（例えば測定対象Ｘの光学モジュール１０に対向する面の全面）に含まれる蛍光成分の検出を実施する。
以下、各部の詳細な構成について説明する。
【００１４】
（筐体１１０の構成）
筐体１１０は、図１及び図２に示すように、例えば箱状に設けられ、遮光壁１３０により囲われた第一面１１１に開口窓１１２（図２参照）が設けられている。また、筐体１１０の遮光壁１３０により囲われていない第二面１１３には、ディスプレイ１１４や操作部１１５等が設けられている。なお、図１では、ディスプレイ１１４や操作部１１５が設けられる第二面１１３として、筐体１１０の上面（第一面１１１とは反対側の面）を例示するが、例えば、筐体１１０の側面であってもよい。
また、筐体１１０の第一面１１１には、開口窓１１２に臨んで透光部材１１６が設けられており、筐体１１０の内部には、開口窓１１２から入射した光を処理する光学モジュール１０が配置されている。
【００１５】
（載置部１２０の構成）
載置部１２０は、測定対象Ｘが載置されるステージであり、例えば板状に形成されている。載置部１２０の遮光空間Ａに臨む面は、例えば黒色等の紫外光及び可視光に対する光反射率が所定値以下とすることが好ましい。
【００１６】
（遮光壁１３０及び光拡散部１５０の構成）
遮光壁１３０は、本発明における筒状遮光部であり、筐体１１０の第一面１１１から載置部１２０に向かう方向が軸方向となる筒状に形成される。この遮光壁１３０の筒一端部は第一面１１１に接し、他端部は載置部１２０に接しており、外光を遮光する不透明素材により形成されている。従って、上記のように、遮光壁１３０、載置部１２０、及び第一面１１１により囲われる空間は外光の侵入がない遮光空間Ａとなる。
【００１７】
遮光空間Ａ内には、光源保持部１４０と、光拡散部１５０とが設けられている。
光拡散部１５０は、載置部１２０に対向する面が凹状となる凹面鏡であり、図２に示すように、遮光壁１３０の筐体１１０側の一端側に固定されている。また、光拡散部１５０の開口窓１１２に対向する位置には、光通過孔１５１が設けられている。
【００１８】
（光源保持部１４０の構成）
光源保持部１４０は、遮光壁１３０を軸方向に直交する方向で切断した際の筒内周形状と同一形状の外周面を有し、遮光壁１３０の内周面の周方向に沿って固定されている。例えば遮光壁１３０が円筒状を有する場合、光源保持部１４０は、外周径が遮光壁１３０の内径と略同一径となるリング状に形成されており、遮光壁１３０の内周面に沿って固定されている。
【００１９】
図３は、光源保持部１４０を載置部１２０側から見た平面図であり、図４は、光源保持部１４０を光拡散部１５０側から見た平面図である。
図２及び図３に示すように、光源保持部１４０の載置部１２０に対向する面における内周側には、載置部１２０に対して所定角度（４５°）となる円環状のテーパ面１４１が設けられている。このテーパ面１４１には、周方向に沿って、第一光を出射させる複数の第一光源１６１が所定間隔（中心軸に対して等角度間隔）で配置されている。
一方、光源保持部１４０の筐体１１０側（光拡散部１５０側）の面１４２は、遮光壁１３０の軸方向に対して直交する平面となり、図４に示すように、第二光を出射させる複数（本実施形態では２つ）の第二光源１６２が所定間隔で配置されている。さらに、面１４２には、２つの第二光源１６２の中間位置に、観察光を出射させる１つの観察用光源１６３が配置されている。
【００２０】
上記のような構成では、テーパ面１４１に保持された第一光源１６１は、載置部１２０に載置された測定対象Ｘに対して４５°で第一光を出射する。これにより、第一光は、測定範囲Ｂ（本発明の測定箇所）にスポット光として照射されることになる。
一方、面１４２に保持された第二光源１６２、及び観察用光源１６３は、光拡散部１５０に向かって第二光及び観察光を出射する。第二光及び観察光は、光拡散部１５０により均一に拡散されるため、載置部１２０には、位置によらず均一な光量で照射されることになる。
また、光源保持部１４０には、光源駆動回路１６４（図８参照）が設けられている。この光源駆動回路１６４は、例えばスイッチング回路により構成され、第一光源１６１、第二光源１６２、及び観察用光源１６３の点灯駆動を制御する。また、光源駆動回路１６４は、各光源１６１，１６２，１６３の駆動電流を制御することで、発光量の制御を実施可能な構成としてもよい。なお、光源駆動回路１６４として、光源保持部１４０に設けられる例を示すが、これに限定されず、例えば、筐体１１０内等に設けられていてもよい。
【００２１】
（第一光、第二光、及び観察光の特性）
ここで、上記第一光源１６１、第二光源１６２、及び観察用光源１６３から出射される光のスペクトル特性について説明する。
図５は、第一光源１６１から出射される第一光（実線）及び第二光源１６２から出射される第二光（破線）のスペクトル特性を示す図である。図６は、Ｄ５０光源（規格光源）のスペクトル特性を示す図である。
第一光源１６１及び第二光源１６２は、例えばＬＥＤであり、図５に示すようなスペクトル特性の第一光及び第二光を出射させる。すなわち、第一光源１６１は、白色ＬＥＤにより構成され、図５の破線にて示されるように、可視光域にピーク波長（図５の例では、４２０ｎｍ近傍及び６００ｎｍ近傍）を有し、可視光域から赤外域を含む広い波長域に亘って光強度を示すスペクトル特性を有する第一光を出射させる。
一方、第二光源１６２は、紫外ＬＥＤにより構成され、波長４００ｎｍ未満の紫外域にピーク波長を有し、４００ｎｍ以上の波長域における光がほぼ含まれない第二光を出射させる。
【００２２】
そして、本実施形態では、第一光及び第二光の合成光における、波長４００ｎｍ未満の光成分の光強度と、波長４００ｎｍ以上の光成分の光強度との比率は、Ｄ５０光源の波長４００ｎｍ未満の光成分の光強度と、波長４００ｎｍ以上の光成分の光強度との比率と同一（又は略同一）となっている。
すなわち、図５における第一光の波長４００ｎｍ未満の領域及び第二光の領域を足し合わせた面積をａ、第一光の波長４００ｎｍ以上の領域の面積をｂ、図６におけるＤ５０光源からのＤ５０規格光の波長４００ｎｍ未満の領域の面積をｃ、波長４００ｎｍ以上の領域の面積をｄとすると、ａ／ｂ＝ｃ／ｄ（又はａ／ｂ≒ｃ／ｄ）が成立する。
これにより、第一光源１６１及び第二光源１６２を同時に点灯させると、Ｄ５０規格光相当の光が測定範囲Ｂに照射されることになる。
【００２３】
図７は、観察光のスペクトル特性を示す図である。
観察用光源１６３は、例えばタングステンランプ等のハロゲンランプにより構成されている。この観察用光源１６３は、図７に示すように、例えば可視光域を含み、波長が長くなるに従って光強度が大きくなるスペクトル特性の観察光を出射させる。
【００２４】
（光学モジュール１０の構成）
図８は、光源（第一光源１６１，第二光源１６２，観察用光源１６３）、光学モジュール１０、及び制御部２０の概略を示すブロック図である。
光学モジュール１０は、図２及び図８に示すように、入射光学系１１と、波長可変干渉フィルター５と、撮像素子１２（受光素子）と、フィルター制御回路１３と、信号処理回路１４と、を含んで構成されている。
【００２５】
（入射光学系１１の構成）
入射光学系１１は、開口窓１１２から入射した入射光（測定対象Ｘの像）を撮像素子１２に結像させる。この入射光学系１１としては、例えば、波長可変干渉フィルター５に対して、光の主光線が平行（又は略平行）となるように入射光を導くテレセントリック光学系等を例示できる。なお、図２，８では、１つのレンズのみを図示しているが、実際には、複数のレンズにより構成されていてもよい。また、本実施形態では、テレセントリック光学系を例示するが、これに限定されず、例えば、ＬＣＦ（Light Control Film：登録商標）や、セルフォック（登録商標）レンズ等を波長可変干渉フィルター５の前段に挿入してもよい。
また、入射光学系１１は、載置部１２０の遮光空間Ａ内（遮光壁１３０の内側）の領域が撮像素子１２の撮像対象となるように画角が設定されている。なお、測色時において測定範囲Ｂや測定範囲Ｂを中心とした所定範囲の像のみが撮像素子１２にて受光されるように、拡大縮小機構等が設けられていてもよい。
【００２６】
（波長可変干渉フィルター５の構成）
波長可変干渉フィルター５は、分光素子であり、開口窓１１２から入射した入射光から所定波長の光を透過させる。
図９は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す断面図である。
この波長可変干渉フィルター５は、透光性の固定基板５１及び可動基板５２を備え、これらの固定基板５１及び可動基板５２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により接合されることで、一体的に構成されている。このような波長可変干渉フィルター５は、例えば分光素子としてＡＯＴＦ（Acousto-Optic Tunable Filter）やＬＣＴＦ（Liquid crystal tunable filter）を用いる場合等に比べて素子サイズが小さくでき、光学モジュール１０の小型化を図ることができる。
【００２７】
固定基板５１は、エッチングにより形成された電極配置溝５１１および反射膜設置部５１２を備えている。そして、電極配置溝５１１には、固定電極５６１が設けられ、反射膜設置部５１２には、固定反射膜５４が設けられている。
固定電極５６１は、電極配置溝５１１において、例えば反射膜設置部５１２を囲う環状に形成されている。
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（または合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（または合金膜）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（または合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。
【００２８】
可動基板５２は、図９に示すように、可動部５２１と、可動部５２１の外に設けられ、可動部５２１を保持する保持部５２２とを備えている。
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部５１２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。
【００２９】
可動電極５６２は、固定電極５６１に対向する位置に設けられている。また、可動反射膜５５は、固定反射膜５４に対向する位置に、ギャップＧ１を介して配置されている。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。
【００３０】
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。これにより、固定反射膜５４及び可動反射膜５５の平行度を維持した状態で、ギャップＧ１のギャップ寸法を変更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。
【００３１】
以上のような波長可変干渉フィルター５では、固定電極５６１及び可動電極５６２により静電アクチュエーター５６が構成されており、これらの電極５６１，５６２がフィルター制御回路１３を介して制御部２０に接続されている。そして、制御部２０の制御の下、フィルター制御回路１３から静電アクチュエーター５６に電圧が印加されることで、電圧に応じた静電引力が電極５６１，５６２間に作用し、反射膜間ギャップＧ１のギャップ寸法が変更される。これにより、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を変化させることが可能となる。
【００３２】
（撮像素子１２の構成）
図２及び図８に戻り、撮像素子１２は、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光し、その受光量に応じた検出信号を、信号処理回路１４を介して制御部２０に出力する。撮像素子１２としては、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のイメージセンサーを用いることができ、検出信号として画像信号を制御部２０に出力する。
【００３３】
（フィルター制御回路１３及び信号処理回路１４の構成）
フィルター制御回路１３は、上述したように、制御部２０から制御の下、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に駆動電圧を印加する。
信号処理回路１４は、例えば入力された検出信号（アナログ信号）を増幅したのち、デジタル信号に変換して制御部２０に出力する。信号処理回路１４は、例えば検出信号が電流値である場合、検出した電流値を電圧値に変換するＩ−Ｖ変換器や、検出信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器等により構成される。
【００３４】
（制御部２０の構成）
制御部２０は、図８に示すように、記憶部２１及び処理部２２を備えている。
記憶部２１は、例えばメモリーやハードディスクドライブ等により構成されている。この記憶部２１は、分光測定装置１００の全体動作を制御するためのＯＳ（Operating System）や、各種プログラム、各種データを記憶する。
そして、記憶部２１は、前記データとして、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６を駆動させるためのＶ−λデータ等が記憶される。
【００３５】
処理部２２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算回路や記憶回路により構成されている。この処理部２２は、記憶部２１に記憶された各種プログラムを読み込み、実行することで、図８に示すように、モード設定部２２１、光源駆動部２２２、フィルター駆動部２２３、蛍光解析部２２４、測色部２２５、及び表示制御部２２６として機能する。
【００３６】
モード設定部２２１は、分光測定装置１００の動作モードを設定する。すなわち、操作者の操作部１１５の操作に基づいて、測定対象Ｘにおける測定範囲Ｂを設定する観察モード、及び測定範囲Ｂに対する測色処理を実施する測色モードを切り替える。
光源駆動部２２２は、分光測定装置１００の動作モードに対応した光源（第一光源１６１、第二光源１６２、及び観察用光源１６３）を駆動させる。
フィルター駆動部２２３は、記憶部２１に記憶されたＶ-λデータに基づいて、フィルター制御回路に制御信号を出力し、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧を切り替える。すなわち、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を切り替える。
【００３７】
蛍光解析部２２４は、撮像素子１２により撮像された撮像画像（紫外域に対する各分光画像）に基づいて、測定対象Ｘに含まれる蛍光成分を分析する。
測色部２２５は、撮像素子１２により撮像された撮像画像（可視光域に対する各分光画像）に基づいて、測定対象Ｘの測定範囲Ｂにおける分光スペクトルを測定、すなわち測色処理を実施する。
表示制御部２２６は、ディスプレイ１１４を制御し、例えば、測色結果や蛍光解析結果、測定対象の観察用画像等を表示させる。
【００３８】
（分光測定装置１００による分光測定方法）
次に、上述のような分光測定装置１００を用いた分光測定方法について説明する。
なお、以下の説明において、分光測定装置１００を用いて紙面に印刷されたカラーパターンを測色する方法を説明する。紙面に印刷されたカラーパターンの色は、紙面に含まれる蛍光成分等により変化することがある。したがって、例えばカラー印刷を実施する印刷機等において、測定対象Ｘである紙面の蛍光解析処理を実施した上で、カラーパターンの各カラーに対する測色処理を実施し、カラーパターンの色の再現性を判断する必要がある。本実施形態の分光測定装置１００は、上記のようなカラーパターンが印刷された紙面に対して好適に測色処理を実施することが可能となる。
【００３９】
図１０は、本実施形態の分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態の分光測定装置１００を用いた分光測定方法では、まず、測定対象Ｘである紙面を載置部１２０に載置し、遮光壁１３０で測定対象Ｘを囲い、遮光空間Ａ内に測定対象Ｘを配置する。
図１１は、本実施形態において測定対象Ｘとして配置された紙面の一例を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態では、測定対象Ｘとして、複数種のカラーパッチ１７１（カラーパターン）が、例えば行方向、列方向に印刷された紙面１７０を配置する。
この後、モード設定部２２１は、分光測定装置１００の動作モードを観察モードに設定する（ステップＳ１）。
ステップＳ１により観察モードが設定されると、光源駆動部２２２は、第一光源１６１及び第二光源１６２を消灯させ、観察用光源１６３を点灯駆動させる（ステップＳ２）。これにより、観察用光源１６３（タングステンランプ）から観察光が出射され、当該観察光は、光拡散部１５０（凹面鏡）で拡散反射されて、紙面１７０の全体に対して均一に照射される。すなわち、紙面１７０に対して、位置によらず均一な光量の観察光が照射される。
【００４０】
次に、分光測定装置１００は、リアルタイム画像を表示するために、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色の色画像（分光画像）を取得する（ステップＳ３）。本実施形態では、リアルタイム画像を合成するための各色画像の波長（例えば赤色波長６８０ｎｍ、緑色波長５５０ｎｍ、青色波長４５０ｎｍ）が予め設定されている。そして、フィルター駆動部２２３は、記憶部２１に記憶されたＶ-λデータから上記各波長に対応する駆動電圧を読み出し、静電アクチュエーター５６に順次印加する。これにより、ＲＧＢの各色に対応した分光画像が撮像素子１２により取得される。そして、表示制御部２２６は、これらのＲＧＢの各分光画像を合成し、リアルタイム画像としてディスプレイ１１４に表示させる（ステップＳ４）。
なお、本実施形態では、波長可変干渉フィルター５を透過した各色の分光画像を合成することでリアルタイム画像を表示させる例を示すが、これに限定されない。例えば、リアルタイム画像の表示時において、波長可変干渉フィルター５を撮像素子１２の光軸から退避させ、代わりにＲＧＢ各色フィルターを順次挿入することで、ＲＧＢの各分光画像を取得してもよい。また、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１２を退避させ、各画素にＲ，Ｇ，Ｂの色フィルターのいずれかを配置したカラー画像撮像用のイメージセンサーを挿入する等により、カラー画像を取得してもよい。
【００４１】
この後、紙面１７０における測定範囲Ｂが決定されたか否かを判定する（ステップＳ５）。すなわち、制御部２０は、操作者により例えば操作部１１５が操作され、測定範囲Ｂを決定する旨の入力操作が行われたか否かを判定する。ステップＳ５において「Ｎｏ」と判定された場合は、分光測定処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、例えば操作者により測定を終了する旨の入力操作が行われると、制御部２０は、「Ｙｅｓ」と判定し、分光測定処理を終了させる。一方、ステップＳ６において、「Ｎｏ」と判定された場合は、観察モードによる動作を継続させ、ディスプレイ１１４にリアルタイム画像を表示し続け、ステップＳ５に戻る。
【００４２】
また、ステップＳ５において、「Ｙｅｓ」と判定された場合、制御部２０のモード設定部２２１は、分光測定装置１００の動作モードを測色モードに設定する（ステップＳ７）。図１１の例では、３行３列に配置された９つのカラーパッチ１７１のうち、中央のカラーパッチ１７１が測定範囲Ｂとして決定されている。
測色モードでは、光源駆動部２２２は、観察用光源１６３を消灯させ、第一光源１６１及び第二光源１６２を点灯させる（ステップＳ８）。これにより、第一光源１６１からの可視光を含む第一光が測定範囲Ｂに対して４５°の角度で照射される。一方、第二光源１６２からの紫外光（第二光）は、光拡散部１５０により拡散され、測定範囲Ｂを含む紙面１７０の全体に対して均一に照射される。すなわち、測定範囲Ｂには、第一光及び第二光の双方が照射されることになる。ここで、上述したように、第一光及び第二光の合成光における波長４００ｎｍ未満の光成分の光量及び波長４００ｎｍ以上の測定範囲Ｂ光成分の光量の比が、Ｄ５０規格光と同一比となる。また、測色に用いる可視光は、紙面１７０に対して４５°で測定範囲Ｂ内に入射され、このうち、紙面１７０に対して９０°で反射された光が開口窓１１２から光学モジュール１０に入射される。したがって、第一光源１６１からの第一光のうち、紙面１７０により正反射される光成分は光学モジュール１０に入射されない。一方、紫外光である第二光は、光拡散部１５０により、紙面１７０の全体に均一に照射される。
【００４３】
次に、分光測定装置１００は、紫外域から可視光域を含む所定の測定対象波長域における分光画像を順次取得する。すなわち、フィルター駆動部２２３は、記憶部２１に記憶されたＶ-λデータから、前記測定対象波長域における所定間隔（例えば、５ｎｍ間隔）の各波長に対応する駆動電圧を読み出し、静電アクチュエーター５６に順次印加する。これにより、測定対象波長域における所定間隔毎の分光画像が取得される（ステップＳ９）。
【００４４】
ステップＳ９の後、蛍光解析部２２４は、ステップＳ９により取得された分光画像のうち、紫外域に対する各分光画像に基づいて、紙面１７０に含まれる蛍光成分を解析する（ステップＳ１０）。ここで、上記のように、第二光は光拡散部１５０により紙面１７０の全体に拡散され、光学モジュール１０の入射光学系１１は、紙面１７０全体の像が、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５を通過して撮像素子１２により撮像可能となるよう、各レンズ群が構成されている。したがって、紙面１７０の全体に対する紫外域の各波長の分光画像を取得することができ、蛍光解析部２２４は、取得した紫外域の各分光画像に基づいて、紫外光により励起された蛍光波長、蛍光波長に対応する蛍光成分、及び当該蛍光成分の紙面１７０における分布を解析することが可能となる。
【００４５】
また、測色部２２５は、ステップＳ９により取得された分光画像のうち、可視光域に対する各分光画像に基づいて、測定範囲Ｂに対する測色処理を実施する（ステップＳ１１）。
例えば、測色部２２５は、エッジ検出等により、各分光画像から測定範囲Ｂに含まれるカラーパッチ１７１の対象画素領域を検出する。そして、分光画像における対象画素領域に含まれる各画素の光量をそれぞれ検出し、その平均値を当該分光画像に対応する波長の光量値として取得する。同様の処理を、各分光画像に対してそれぞれ実施し、各波長の光量値を算出し、これらの各波長の光量値からカラーパッチ１７１の分光スペクトルを算出する。なお、上記例では、１つの分光画像に対して、検出された対象画素領域の各画素の光量を平均する例を示したが、例えば、各画素に対する光量に基づいて、各画素に対応した分光スペクトルを取得してもよい。
ここで、上述の測定範囲Ｂには、スポット光として照射される第一光と、光拡散部１５０により拡散照射された第二光とが、Ｄ５０規格光と同様の光量比率で照射される。したがって、測色部２２５により測定される測色結果は、Ｄ５０規格光を用いて測色処理を実施した測色結果と同様に、自然光を用いた測色結果と同等の測色結果を得ることができる。
この後、表示制御部２２６は、ステップＳ１０及びステップＳ１１により得られた蛍光解析結果や測色結果をディスプレイ１１４に表示させる（ステップＳ１２）。
【００４６】
（本実施形態の作用効果）
本実施形態の分光測定装置１００では、可視光域を含む第一光を出射する第一光源１６１が、当該第一光が測定対象Ｘに対して４５°で入射されるように光源保持部１４０に設けられている。また、４００ｎｍ未満の第二光を出射する第二光源１６２を光拡散部１５０に向かって出射させるように光源保持部１４０に保持され、当該第二光が光拡散部１５０により拡散された上で測定対象Ｘに照射される。また、測定対象Ｘに対して対向する位置に設けられた光学モジュール１０には、測定対象Ｘから９０°で反射された光が入射され、波長可変干渉フィルター５により入射光を所定波長の光を分光し、分光された光を撮像素子１２で撮像する。
このような構成では、可視光を含む第一光と、紫外光である第二光との合成光が測定対象Ｘにおける測定範囲Ｂに照射されるので、遮光空間Ａ内であっても、自然光を用いた際の測色処理と同等の測定結果を得ることができる。また、第一光は、測定対象Ｘの測定範囲Ｂに対して４５°で照射され、そのうち、測定対象Ｘから９０°で反射された光が光学モジュールに入射されるので、第一光の正反射成分が光学モジュールに入射されず、精度の高い測色処理を実施することができる。さらに、第二光が光拡散部１５０により拡散され、測定対象Ｘに対して一様に照射されるため、当該第二光を励起光として蛍光を発する蛍光成分の測定対象Ｘ全体における分布を検出することができる。特に、印刷装置等において用いられる紙面では、蛍光成分によって色の見え方が変化する場合があるため、紙面の一部（例えば測定範囲Ｂのみ）だけではなく、紙面全体の蛍光分布を解析することが有効である。これに対して、本実施形態では、入射光学系１１により、載置部１２０における遮光壁１３０内（遮光空間Ａ内）の領域の像が、波長可変干渉フィルター５の反射膜５４，５５を介して、撮像素子１２により撮像可能となるように構成されている。したがって、紙面全体の蛍光解析を容易に実施可能となる。
以上に示すように、本実施形態では、測定対象Ｘの測定範囲Ｂに対して自然光で測色した場合と同等の測色結果を高精度に取得することができ、かつ、測定対象Ｘ全体の蛍光成分を適切に検出できる。
【００４７】
本実施形態では、第一光と第二光の合成光における波長４００ｎｍ未満の光成分と、波長４００ｎｍ以上の光成分との光量比率が、Ｄ５０規格光における波長４００ｎｍ未満の光成分と、波長４００ｎｍ以上の光成分との光量比率と同一となる第一光源１６１及び第二光源１６２が用いられている。
これにより、測色の規格に準じた測色結果を得ることができる。これにより、例えば測色結果に基づいて、印刷装置等の装置におけるカラーバランス等を制御する場合等において、正確な色情報に基づいた高精度な制御を実施できる。
【００４８】
本実施形態の分光測定装置１００では、さらに、観察用光源１６３が設けられ、当該観察用光源１６３から出射された観察光は、光拡散部１５０に向かって出射され、光拡散部１５０にて拡散された上で測定対象Ｘに対して均一に照射される。
これにより、遮光壁１３０により測定空間が遮光されている場合でも、測定対象Ｘに対して均一に照射される観察光の反射光を観察することで、測定対象Ｘにおける測定範囲Ｂを容易に設定することができる。
【００４９】
本実施形態では、光拡散部１５０として凹面鏡が用いられ、載置部１２０と光拡散部１５０との間に光源保持部１４０が設けられている。このため、載置部１２０上の測定対象Ｘに第一光を直接照射するための第一光源１６１と、光拡散部１５０により拡散された第二光を間接的に照射するための第二光源１６２とを、１つの光源保持部１４０に設けることができ、構成に簡略化を図れる。
また、光源保持部１４０は、筒状に形成された遮光壁１３０の筒内周面に沿って設けられている。このため、光源保持部１４０の位置決めが容易であり、構成の簡略化を図れる。
【００５０】
［実施形態の変形］
なお、本発明は上述の各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、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
【００５１】
例えば、上記実施形態において、光拡散部１５０として、凹面鏡を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、入射光を拡散させて透過させる拡散板等を用いてもよい。この場合、光拡散部１５０の載置部１２０とは反対側の面に第二光源１６２や観察用光源１６３を設ければよい。
【００５２】
上記実施形態では、第一光源１６１として、白色ＬＥＤを用いる例を示したが、例えば、複数色の光源を組み合わせて構成されていてもよい。例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色ＬＥＤがテーパ面１４１に沿って周方向に配置される構成などとしてもよい。また、ＬＥＤに限定されず、例えばハロゲンランプや、レーザー光源等を用いてもよい。
【００５３】
上記実施形態において、観察用光源１６３が設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、測定範囲Ｂが予め設定されている場合等、操作者による観察が不要な場合では、観察用光源１６３が設けられていなくてもよい。
【００５４】
上記実施形態では、光学モジュール１０と制御部２０とが筐体１１０内に設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば光学モジュール１０を有するプローブと、制御部２０とが別体であり、ケーブル線や無線等により通信可能に接続されている構成としてもよい。
また、上記実施形態では、筐体１１０の遮光壁１３０が設けられる例を示したが、これに限定されない。例えば、測定環境が遮光空間であれば、遮光壁１３０が設けられていなくてもよい。
さらに、光源保持部１４０に第一光源１６１、第二光源１６２、及び観察用光源１６３が設けられる例を示したが、各光源がそれぞれ別部材により保持される構成などとしてもよい。
【００５５】
上記実施形態では、第一光源１６１は、第一光が４５°で測定対象Ｘに入射されるように保持される例を示したが、これに限定されない。第一光の正反射成分が光学モジュール１０に入射しない角度で第一光源１６１が保持されていればよく、例えば第一光が３０°で測定対象Ｘに入射され、このうち、測定対象Ｘの法線方向（９０°）に反射された光が光学モジュール１０に入射される構成などとしてもよい。
【００５６】
上記実施形態では、第一光源１６１は、図５に示すように、波長４００ｎｍ未満の一部の紫外光を含む例を示したが、これに限定されず、波長４００ｎｍ以上の光のみにより構成されていてもよい。
【００５７】
上記実施形態において、分光素子として波長可変干渉フィルター５を例示したが、例えばＡＯＴＦやＬＣＴＦが用いられてもよく、入射光を面分光して所定波長の分光画像を得ることができるいかなる分光素子を用いてもよい。
【００５８】
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】
【００５９】
５…波長可変干渉フィルター（分光素子）、１０…光学モジュール、１１…入射光学系、１２…撮像素子（受光部）、２０…制御部、５４…固定反射膜、５５…可動反射膜、５６…静電アクチュエーター、１００…分光測定装置、１２０…載置部、１３０…遮光壁（筒状遮光部）、１４０…光源保持部、１４１…テーパ面、１４２…面、１５０…光拡散部、１６１…第一光源、１６２…第二光源、１６３…観察用光源、１７０…紙面（測定対象）、２２１…モード設定部、２２２…光源駆動部、２２３…フィルター駆動部、２２４…蛍光解析部、２２５…測色部、Ａ…遮光空間、Ｂ…測定範囲、Ｘ…測定対象。
【図１】
2016138749.tif 000003
【図２】
2016138749.tif 000004
【図３】
2016138749.tif 000005
【図４】
2016138749.tif 000006
【図５】
2016138749.tif 000007
【図６】
2016138749.tif 000008
【図７】
2016138749.tif 000009
【図８】
2016138749.tif 000010
【図９】
2016138749.tif 000011
【図１０】
2016138749.tif 000012
【図１１】
2016138749.tif 000013