(57)【要約】【課題】光を投影した測定対象領域の撮影によって得られる撮影画像を用いた処理の、精度向上を図る。【解決手段】第１の偏光子２２は、第１の光路Ｌ１中に配置されている。第２の偏光子２４は、第２の光路Ｌ２中に配置されている。切替部３２は、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を切替える。第１の処理部１２Ａは、平行状態となるように切替部３２を制御した後に、投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行う。第２の処理部１２Ｂは、直交状態となるように切替部３２を制御した後に、投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影した第２の撮影画像に基づいて、第１の処理とは異なる第２の処理を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象領域に投影画像を投影する投影部と、
前記測定対象領域を撮影する撮影部と、
前記投影部から前記測定対象領域への第１の光路中に配置された第１の偏光子と、
前記測定対象領域から前記撮影部への第２の光路中に配置された第２の偏光子と、
前記第１の偏光子の第１透過軸方向と前記第２の偏光子の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一方を切替える切替部と、
前記平行状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行う第１の処理部と、
前記直交状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第２の撮影画像に基づいて、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行う第２の処理部と、
を備える、測定装置。
【請求項２】
前記第１の処理部は、
前記第１の撮影画像に基づいて前記投影部および前記撮影部の少なくとも一方のピントを調整する前記第１の処理を行い、
前記第２の処理部は、
前記第２の撮影画像に基づいて前記測定対象領域の光学特性を算出する前記第２の処理を行う、
請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記第２の処理部は、前記第１の処理部が前記第１の処理を行った後に、前記第２の処理を行う、請求項２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記光学特性は、散乱係数および吸収係数の少なくとも一方である、請求項２に記載の測定装置。
【請求項５】
前記第２の処理部は、前記光学特性に基づいて生体成分を推定する推定部を有する、請求項２に記載の測定装置。
【請求項６】
前記第２の処理部は、前記直交状態となるように前記切替部を制御した後に、
所定の空間周波数の周期構造を有する縞模様の第２の投影画像を前記投影画像として前記測定対象領域に投影するように前記投影部を制御すると共に、
前記第２の投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した、前記第２の撮影画像としての拡散反射画像に基づいて、前記光学特性を算出する、
請求項２に記載の測定装置。
【請求項７】
前記測定対象領域を交点とする、前記第１の光路と前記第２の光路との成す角度が、０°を超える角度であり、
前記第１の処理部は、
前記第１の撮影画像に含まれる画素ごとのピントずれ量を算出するずれ量算出部を有し、
前記第２の処理部は、前記ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値を用いて、前記第２の撮影画像を補正し、補正後の前記第２の撮影画像に基づいて、前記光学特性を算出する、
請求項２に記載の測定装置。
【請求項８】
測定対象領域に投影画像を投影する投影部と、前記測定対象領域を撮影する撮影部と、前記投影部から前記測定対象領域への第１の光路中に配置された第１の偏光子と、前記測定対象領域から前記撮影部への第２の光路中に配置された第２の偏光子と、前記第１の偏光子の第１透過軸方向と前記第２の偏光子の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一方を切替える切替部と、を備えた測定装置で実行する測定方法であって、
前記平行状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行うステップと、
前記直交状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第２の撮影画像に基づいて、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うステップと、
を含む、測定方法。
【請求項９】
測定対象領域に投影画像を投影する投影部と、前記測定対象領域を撮影する撮影部と、前記投影部から前記測定対象領域への第１の光路中に配置された第１の偏光子と、前記測定対象領域から前記撮影部への第２の光路中に配置された第２の偏光子と、前記第１の偏光子の第１透過軸方向と前記第２の偏光子の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一方を切替える切替部と、を備えたコンピュータに、
前記平行状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行うステップと、
前記直交状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第２の撮影画像に基づいて、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行うステップと、
を実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、測定装置、測定方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を投影した測定対象領域の撮影によって得られる撮影画像を用いて、各種処理を行う試みがなされている。例えば、皮膚表面から皮膚内部に向かって光を照射し、皮膚表面で拡散反射した光を用いて、各種処理を行なう試みがなされている。例えば、拡散反射した光を捉えて、生体組織中のグルコース濃度を測定する技術が開示されている。また、測定対象領域に照射する光として、構造化照明を用いる技術も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３００９６７号公報
【特許文献２】米国特許出願公開２００９／０１１８６２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、光を投影した測定対象領域の撮影によって得られる撮影画像を用いて各種処理を行う場合、得られる撮影画像によっては、高精度な処理を行う事が困難な場合があった。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、光を投影した測定対象領域の撮影によって得られる撮影画像を用いた各種処理の、精度向上を図ることができる、測定装置、測定方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の測定装置は、投影部と、撮影部と、第１の偏光子と、第２の偏光子と、切替部と、第１の処理部と、第２の処理部と、を備える。投影部は、測定対象領域に投影画像を投影する。撮影部は、前記測定対象領域を撮影する。第１の偏光子は、前記投影部から前記測定対象領域への第１の光路中に配置されている。第２の偏光子は、前記測定対象領域から前記撮影部への第２の光路中に配置されている。切替部は、前記第１の偏光子の第１透過軸方向と前記第２の偏光子の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、前記第１の偏光子および前記第２の偏光子の少なくとも一方を切替える。第１の処理部は、前記平行状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行う。第２の処理部は、前記直交状態となるように前記切替部を制御した後に、前記投影画像を前記測定対象領域へ投影するように前記投影部を制御すると共に、前記投影画像の投影された前記測定対象領域を撮影するように前記撮影部を制御することによって取得した第２の撮影画像に基づいて、前記第１の処理とは異なる第２の処理を行う。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】測定装置の概略構成図。
【図２】透過軸方向と透過する光との関係の説明図。
【図３】測定装置の機能的構成の一例を示すブロック図。
【図４】第１情報のデータ構造の一例を示す図。
【図５】生体の光に対する散乱の説明図。
【図６】投影画像の一例の説明図。
【図７】吸収係数分布画像および散乱係数分布画像の生成の説明図。
【図８】空間周波数と拡散振幅反射率との関係を示す線図。
【図９】測定処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１０】第１の処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１１】第２の処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１２】測定装置の概略構成図。
【図１３】測定装置の機能的構成の一例を示すブロック図。
【図１４】第３の投影画像の一例の説明図。
【図１５】第１の処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１６】第２の処理の手順の一例を示すフローチャート。
【図１７】ハードウェア構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に添付図面を参照して、測定装置、測定方法、およびプログラムの一の実施形態を詳細に説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態の測定装置１０の概略構成図の一例である。
【００１０】
測定装置１０は、光を投影した測定対象領域Ｅを撮影し、撮影によって得た撮影画像を用いて、各種処理を行う装置である。
【００１１】
本実施の形態では、一例として、測定装置１０が、測定対象領域Ｅの光学特性を測定する形態を説明する。測定対象領域Ｅは、測定対象の物体上の領域である。本実施の形態では、測定対象の物体が生体である場合を一例として説明する。生体とは、生きている物体を示す。生体は、例えば、人間や、人間以外の動物や、植物などである。また、本実施の形態では、測定対象領域Ｅは、生体の皮膚上の領域である場合を説明する。
【００１２】
なお、測定対象の物体は、生体に限定されない。すなわち、測定対象の物体は、非生物であってもよい。また、測定対象領域Ｅは、生体の皮膚上の領域に限定されない。例えば、測定対象領域Ｅは、生体の粘膜や眼底など、非侵襲または低侵襲に光を照射可能な部位であってもよい。
【００１３】
光学特性とは、物質の、光に対する特性を示す。本実施の形態では、光学特性は、測定対象領域Ｅの散乱係数および吸収係数の少なくとも一方を示す場合を、一例として説明する。
【００１４】
また、本実施の形態では、測定装置１０は、測定した光学特性を用いて、生体成分の変化量を推定する場合を説明する。生体成分は、生体に含まれる成分を示す。生体成分は、具体的には、血液に含まれる成分である。生体成分は、例えば、血糖（具体的には、グルコース）や、血液の酸素飽和度、水分、脂質などである。
【００１５】
以下では、一例として、測定装置１０が、光学特性に基づいて、血糖値の変化量を推定する形態を説明する。しかし、測定装置１０が推定する生体成分の変化量は血糖値の変化量に限定されない。また、測定装置１０は、生体成分そのもの（血糖値そのもの）を推定してよい。また、測定装置１０は、測定した光学特性を用いて、各種の値を推定すればよく、推定対象は生体成分に限定されない。
【００１６】
本実施の形態の測定装置１０について、具体的に説明する。
【００１７】
測定装置１０は、制御部１２と、投影部２６と、撮影部２８と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、切替部３２と、ハーフミラー５０と、吸収板３０と、を備える。投影部２６、撮影部２８、および切替部３２と、制御部１２と、は、互いにデータや信号を授受可能に接続されている。
【００１８】
投影部２６は、測定対象領域Ｅへ向かって投影画像（詳細後述）を投影する。すなわち、投影部２６は、測定対象領域Ｅへ向かって投影画像の光を照射することで、測定対象領域Ｅへ投影画像を投影する。投影部２６は、例えば、プロジェクタである。
【００１９】
投影部２６は、例えば、光源と、１または複数のレンズと、ＳＬＭ（空間光変調器：Ｓｐａｔｉａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ）と、投射レンズ２６Ａと、を含む。光源は、光を出射する。本実施の形態では、光源は、近赤外領域の波長領域を含む光を出射する場合を一例として説明する。近赤外領域は、例えば、０．７μｍ〜２．５μｍの波長領域である。０．８μｍ近傍であれば、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンのモル吸光係数がほぼ等しくなるため、血液の酸素飽和度に影響されずに血糖の変化を計測可能である。なお、光源から出射する光の波長領域は、近赤外領域を含む形態に限定されない。
【００２０】
光源から出射した光は、レンズによって平行光とされ、ＳＬＭへ到る。ＳＬＭは、空間的・時間的に振幅、位相、および偏光を変調する。ＳＬＭは、例えば、液晶、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）、ＬＣＯＳなどの反射型ミラーデバイス、などである。ＳＬＭで変調された光は、投射レンズ２６Ａを介して測定対象領域Ｅへ向けて出射される。
【００２１】
このため、投影部２６は、空間周波数の異なる複数種類の光を測定対象領域Ｅへ投影可能であり、且つ、各種類の空間周波数ごとに、位相の異なる複数種類の光を測定対象領域Ｅへ投影可能な構成である。
【００２２】
ハーフミラー５０は、投影部２６から投影された光を透過する。また、ハーフミラー５０は、投影部２６から投影された光の、測定対象領域Ｅによる反射光を撮影部２８へ向かって反射する。本実施の形態では、ハーフミラー５０は、透過光量と反射光量とが１：１に分離される構成であるものとして説明する。
【００２３】
投影部２６から投影された光は、ハーフミラー５０を透過して測定対象領域Ｅへ到る。測定対象領域Ｅへ到った光は、生体における測定対象領域Ｅの内部へ侵入し、吸収および散乱する。生体の内部で散乱した光の一部は、生体の外部へも散乱する。すなわち、投影部２６から投影され、測定対象領域Ｅへ到った光は、測定対象領域Ｅによって反射および拡散され、ハーフミラー５０を介して撮影部２８へ到る。
【００２４】
撮影部２８は、測定対象領域Ｅを撮影する。具体的には、撮影部２８は、投影部２６によって投影画像の投影された測定対象領域Ｅを撮影することで、測定対象領域Ｅの撮影画像を得る。撮影画像の詳細は、後述する。
【００２５】
撮影部２８は、例えば、イメージセンサと、撮影レンズ２８Ａと、を備える。測定対象領域Ｅで反射および散乱した光は、撮影レンズ２８Ａを介してイメージセンサへ到る。イメージセンサは、光を電気信号に変換するセンサである。イメージセンサは、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ−Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサや、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサである。イメージセンサによって撮影画像が取得され、制御部１２へ出力される。
【００２６】
なお、ハーフミラー５０の、撮影部２８とは反対側には、ハーフミラー５０による撮影画像への影響を抑制する観点から、吸収板３０が設けられていることが好ましい。吸収板３０は、光を吸収する部材である。吸収板３０は、例えば、黒色の部材である。なお、吸収板３０の形状は限定されない。すなわち、吸収板３０は、板状の形状に限定されない。
【００２７】
本実施の形態では、測定装置１０は、更に、第１の偏光子２２、第２の偏光子２４、および切替部３２を備える。
【００２８】
第１の偏光子２２は、投影部２６から測定対象領域Ｅへの第１の光路Ｌ１中に配置されている。第１の偏光子２２は、投影部２６から測定対象領域Ｅへ到る光の第１の光路Ｌ１中に配置されていればよく、測定対象領域Ｅとハーフミラー５０との間、および、投影部２６とハーフミラー５０との間、の何れに配置されていてもよい。
【００２９】
本実施の形態では、第１の偏光子２２は、第１の光路Ｌ１における、投影部２６の投射レンズ２６Ａと、ハーフミラー５０と、の間に配置されている場合を説明する。
【００３０】
第１の偏光子２２には、公知の偏光素子、公知の偏光レンズ、公知の偏光板などを用いればよい。本実施の形態では、第１の偏光子２２は、平板状の偏光レンズである場合を説明する。また、第１の偏光子２２における光入射面と光出射面は、第１の光路Ｌ１に対して垂直となるように配置されている。すなわち、投影部２６から出射した光は、第１の光路Ｌ１に沿って第１の偏光子２２の光入射面および光出射面に対して垂直に、該第１の偏光子２２を透過する。
【００３１】
第２の偏光子２４は、測定対象領域Ｅから撮影部２８への第２の光路Ｌ２中に配置されている。第２の偏光子２４は、測定対象領域Ｅから撮影部２８へ到る光の第２の光路Ｌ２中に配置されていればよく、測定対象領域Ｅとハーフミラー５０との間、および、ハーフミラー５０と撮影部２８との間、の何れに配置されていてもよい。
【００３２】
本実施の形態では、第２の偏光子２４は、第２の光路Ｌ２における、ハーフミラー５０と撮影部２８の撮影レンズ２８Ａとの間に配置されている場合を説明する。
【００３３】
第２の偏光子２４には、公知の偏光素子、公知の偏光レンズ、公知の偏光板などを用いればよい。本実施の形態では、第２の偏光子２４は、平板状の偏光レンズである場合を説明する。また、第２の偏光子２４における光入射面と光出射面は、第２の光路Ｌ２に対して垂直となるように配置されている。すなわち、測定対象領域Ｅから撮影部２８へ到る光は、第２の光路Ｌ２に沿って第２の偏光子２４の光入射面および光出射面に対して垂直に、第２の偏光子２４を透過する。
【００３４】
本実施の形態では、第１の偏光子２２の透過軸の方向を、第１透過軸方向と称して説明する。また、第２の偏光子２４の透過軸の方向を、第２透過軸方向と称して説明する。
【００３５】
切替部３２は、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに平行な平行状態、または、互いに直交する直交状態となるように、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を切替える。
【００３６】
第１透過軸方向と第２透過軸方向とが互いに平行な平行状態、とは、第１の偏光子２２に入射する光に対する第１透過軸方向と、第２の偏光子２４に入射する光に対する第２透過軸方向と、が互いに平行であることを意味する。すなわち、この平行状態においては、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、の透過軸方向が互いに一致する。このため、この平行状態にある場合、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４とは、入射した光における同じ偏光成分（例えば、ｓ偏向成分、または、ｐ偏光成分）の光を透過する。
【００３７】
以下では、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに平行な平行状態を、単に、“平行状態”と称して説明する場合がある。
【００３８】
第１透過軸方向と第２透過軸方向とが直交する直交状態、とは、第１の偏光子２２に入射する光に対する第１透過軸方向と、第２の偏光子２４に入射する光に対する第２透過軸方向と、が直交することを意味する。すなわち、直交状態にある場合、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４の各々は、入射した光における互いに直交する異なる偏光成分（例えば、ｓ偏向成分、および、ｐ偏光成分）の各々を透過する。
【００３９】
以下では、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに直交する直交状態を、単に、“直交状態”と称して説明する場合がある。
【００４０】
図２は、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４の各々の透過軸方向と、透過する光と、の関係の説明図である。
【００４１】
図２（Ａ）は、平行状態の説明図である。図２（Ａ）に示すように、第１の偏光子２２の第１透過軸方向（図２（Ａ）中、矢印Ａ方向参照）と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向（図２（Ａ）中、矢印Ｂ方向参照）と、が平行状態であるとする。
【００４２】
この場合、投影部２６から出射した光ＬＡにおける第１透過軸方向（図２（Ａ）中、矢印Ａ方向参照）の偏光成分の光ＬＡ１’が、第１の偏光子２２を透過して測定対象領域Ｅへ到る。そして、測定対象領域Ｅの表面や内部で散乱した光ＬＢ１における、第１透過軸方向（図２（Ａ）中、矢印Ａ方向参照）と平行な第２透過軸方向（図２（Ａ）中、矢印Ｂ方向参照）の偏光成分の光ＬＢ１’が、第２の偏光子２４を透過して撮影部２８へ到る。
【００４３】
例えば、平行状態であり、且つ、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４の透過軸方向がｓ偏光成分と一致すると仮定する。この場合、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４は、入射した光に含まれるｓ偏光成分の光を選択的に透過する。また、平行状態であり、且つ、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４の透過軸方向がｐ偏光成分と一致すると仮定する。この場合、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４は、入射した光に含まれるｐ偏光成分の光を選択的に透過する。
【００４４】
このため、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が平行状態である場合、測定対象領域Ｅからの反射光に含まれる、測定対象領域Ｅの内部（すなわち生体の内部）で散乱した散乱光と、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光と、の双方が、撮影部２８に到ることとなる。
【００４５】
図２（Ｂ）は、直交状態の説明図である。図２（Ｂ）に示すように、第１の偏光子２２の第１透過軸方向（図２中、矢印Ａ’方向参照）と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向（図２中、矢印Ｂ方向参照）と、が直交状態であるとする。
【００４６】
この場合、投影部２６から出射した光ＬＡにおける第１透過軸方向（図２（Ｂ）中、矢印Ａ’方向参照）の偏光成分の光ＬＡ２’が、第１の偏光子２２を透過して測定対象領域Ｅへ到る。そして、測定対象領域Ｅの表面や内部で散乱した光ＬＢ２における、第１透過軸方向（図２（Ｂ）中、矢印Ａ’方向参照）に直交する第２透過軸方向（図２（Ｂ）中、矢印Ｂ方向参照）の偏光成分の光ＬＢ２’が、第２の偏光子２４を透過して撮影部２８へ到る。
【００４７】
例えば、直交状態であり、第１透過軸方向がｓ偏光成分と一致する方向であり、第２透過軸方向がｐ偏光成分と一致する方向であると仮定する。この場合、第１の偏光子２２は、入射した光に含まれるｓ偏光成分の光を選択的に透過する。一方、第２の偏光子２４は、入射した光に含まれるｐ偏光成分の光を選択的に透過する。
【００４８】
また、直交状態であり、第１透過軸方向がｐ偏光成分と一致する方向であり、第２透過軸方向がｓ偏光成分と一致する方向であると仮定する。この場合、第１の偏光子２２は、入射した光に含まれるｐ偏光成分の光を選択的に透過する。一方、第２の偏光子２４は、入射した光に含まれるｓ偏光成分の光を選択的に透過する。
【００４９】
このため、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が直交状態である場合、測定対象領域Ｅからの反射光に含まれる、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光が撮影部２８に到ることが抑制される。そして、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光が、選択的に撮影部２８へ到ることとなる。
【００５０】
図１に戻り、これらの第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の各々の透過軸方向（第１の透過軸方向、第２の透過軸方向）は、切替部３２によって切替えられる。
【００５１】
切替部３２は、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を９０°回転させることで、これらの偏光子の透過軸方向が互いに平行状態または直交状態となるように、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を切替える。
【００５２】
例えば、測定装置１０は、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の各々を、光の透過方向を回転軸として回転可能に駆動するための駆動部を備える。そして、切替部３２は、回転方向および回転角度を示す信号を駆動部へ送信することで、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を９０°回転させる。これによって、切替部３２は、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４を、平行状態または直交状態に切り替える。
【００５３】
なお、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４を、電気的応答特性を有する偏光子で構成した場合、切替部３２は、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４へ電気信号を送信することで、平行状態または直交状態に切り替えればよい。電気的応答特性を有する偏光子としては、例えば、液晶を用いた偏光子などがある。
【００５４】
切替部３２による平行状態または直交状態への切替え制御は、制御部１２によって行われる（詳細後述）。
【００５５】
次に、測定装置１０の機能的構成を説明する。図３は、測定装置１０の機能的構成の一例を示すブロック図である。
【００５６】
測定装置１０は、制御部１２と、記憶部１４と、ＵＩ（ユーザ・インターフェース）部１６と、投影部２６と、撮影部２８と、切替部３２と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、を備える。記憶部１４、ＵＩ部１６、投影部２６、撮影部２８、および、切替部３２と、制御部１２と、は、データおよび信号を授受可能に接続されている。ＵＩ部１６は、入力部１８と、表示部２０と、を含む。
【００５７】
本実施の形態では、測定装置１０は、制御部１２と、記憶部１４と、入力部１８と、表示部２０と、投影部２６と、撮影部２８と、切替部３２と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、が一体的に設けられた構成である場合を説明する。しかし、測定装置１０は、制御部１２、記憶部１４、入力部１８、表示部２０、投影部２６、撮影部２８、切替部３２、第１の偏光子２２、および、第２の偏光子２４の少なくとも１つが、他の機能部と別体として構成されていてもよい。
【００５８】
入力部１８は、ユーザが各種の操作入力を行う機能部である。入力部１８は、例えば、マウス、ボタン、リモコン、キーボード、マイク等の音声認識装置、および画像認識装置などの１または複数を組み合せたものである。
【００５９】
表示部２０は、各種画像を表示する公知の表示装置である。表示部２０は、例えば、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）である。
【００６０】
なお、入力部１８および表示部２０は、一体的に構成されていてもよい。具体的には、入力部１８および表示部２０は、入力機能および表示機能の双方を備えたＵＩ（Ｕｓｅｒ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）部１６として構成されていてもよい。ＵＩ部１６には、例えば、タッチパネル付ＬＣＤなどがある。
【００６１】
記憶部１４は、各種データを記憶する。本実施の形態では、記憶部１４は、第１情報を記憶する。第１情報は、血糖値の変化量と、散乱係数の変化量と、を対応づけた情報である。
【００６２】
図４は、第１情報３４のデータ構造の一例を示す図である。第１情報３４は、血糖値の変化量と、散乱係数の変化量と、を対応づけた情報である。
【００６３】
ここで、生体の光に対する散乱係数は、グルコースの血中濃度（すなわち血糖値）と相関がある。
【００６４】
図５は、生体の光に対する散乱の説明図である。生体の散乱は、細胞外液（ＥＣＦ：Ｅｘｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ  Ｆｌｕｉｄ）Ｖと、細胞構成要素やタンパク質凝集体などの微小浮遊物体Ｗと、の屈折率差に起因する。
【００６５】
近赤外領域の光に対する細胞外液Ｖの屈折率ｎＥＣＦは、１．３５〜１．３６である。また、散乱体として機能する微小浮遊物体Ｗの屈折率ｎＳは、１．３５〜１．４１である。生体中のグルコース濃度が増加すると、細胞外液Ｖの屈折率も増加する。この屈折率の増加分をδｎｇｌｃｏｓｅとする。すると、細胞外液Ｖと微小浮遊物体Ｗとの屈折率差Δｎは、下記式（Ａ）で表せる。
【００６６】
Δｎ＝ｎＳ−ｎＥＣＦ＋δｎｇｌｃｏｓｅ    ・・・式（Ａ）
【００６７】
式（Ａ）に示すように、グルコース濃度が増加するほど、屈折率差Δｎは小さくなる。生体内の散乱係数は、Ｍｉｅ散乱理論モデルに適合する。このため、屈折率差Δｎが小さいほど、生体の散乱係数も小さくなる。
【００６８】
例えば、血中のグルコース濃度の変化量に対して、散乱係数は、０．６％ｍＭ−１（０．３３％／（１０ｍｇ／ｄＬ））の割合で変化する。
【００６９】
そこで、本実施の形態では、散乱係数の変化量に対する血糖値の変化量を予め測定または算出する。そして、測定または算出した、散乱係数の変化量と血糖値の変化量と、を対応づけて第１情報３４に予め登録する。
【００７０】
なお、第１情報３４は、散乱係数と、血糖値と、を対応づけた情報であってもよい。この場合、散乱係数に対応する血糖値を予め測定し、対応づけて第１情報３４に予め登録すればよい。
【００７１】
図３に戻り、制御部１２は、測定装置１０を制御する。制御部１２は、第１の処理部１２Ａと、第２の処理部１２Ｂと、受付部１２Ｅと、表示制御部１２Ｆと、を有する。第１の処理部１２Ａは、第１切替制御部１２Ｇと、第１投影制御部１２Ｈと、第１撮影制御部１２Ｉと、ピント調整部１２Ｊと、を含む。第２の処理部１２Ｂは、第２切替制御部１２Ｋと、第２投影制御部１２Ｌと、第２撮影制御部１２Ｍと、算出部１２Ｎと、推定部１２Ｐと、を含む。
【００７２】
第１の処理部１２Ａ、第２の処理部１２Ｂ、受付部１２Ｅ、表示制御部１２Ｆ、第１切替制御部１２Ｇ、第１投影制御部１２Ｈ、第１撮影制御部１２Ｉ、ピント調整部１２Ｊ、第２切替制御部１２Ｋ、第２投影制御部１２Ｌ、第２撮影制御部１２Ｍ、算出部１２Ｎ、および推定部１２Ｐの一部またはすべては、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）などの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）などのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
【００７３】
第１の処理部１２Ａは、平行状態となるように切替部３２を制御する。そして、第１の処理部１２Ａは、この制御の後に、投影画像を測定対象領域Ｅへ投影するように投影部２６を制御する。また、第１の処理部１２Ａは、投影画像の投影された測定対象領域Ｅを撮影するように、撮影部２８を制御する。これによって、測定対象領域Ｅの撮影画像である、第１の撮影画像を取得する。第１の撮影画像は、平行状態において投影画像の投影された測定対象領域Ｅの撮影画像である。さらに、第１の処理部１２Ａは、第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行う。
【００７４】
すなわち、第１の処理部１２Ａは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに平行な平行状態となるように切替部３２を制御したときに、投影部２６によって投影画像の投影された測定対象領域Ｅを撮影した第１の撮影画像を用いて、第１の処理を行う。
【００７５】
ここで、上述したように、平行状態である場合、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光と、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光と、の双方が、撮影部２８に到る。
【００７６】
このため、第１の撮影画像は、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光と、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光と、の双方を含む撮影画像である。第１の処理部１２Ａが行う第１の処理は、このような第１の撮影画像を用いて行う処理であればよい。
【００７７】
本実施の形態では、第１の処理部１２Ａは、第１の処理として、第１の撮影画像に基づいて、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピントを調整する。
【００７８】
具体的には、本実施の形態では、第１の処理部１２Ａは、第１切替制御部１２Ｇと、第１投影制御部１２Ｈと、第１撮影制御部１２Ｉと、ピント調整部１２Ｊと、を含む。
【００７９】
第１切替制御部１２Ｇは、平行状態となるように、切替部３２を制御する。第１切替制御部１２Ｇによる制御によって、切替部３２は、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに平行な平行状態となるように駆動部を駆動することで、第１の偏光子２２または第２の偏光子２４を９０°回転させる。これによって、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が平行な平行状態となる。
【００８０】
具体的には、第１切替制御部１２Ｇは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、がｓ偏光成分の光を透過する透過軸方向となるように、切替部３２を制御する。なお、第１切替制御部１２Ｇは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、がｐ偏光成分の光を透過する透過軸方向となるように、切替部３２を制御してもよい。
【００８１】
第１切替制御部１２Ｇによって平行状態に切り替えられた後に、第１投影制御部１２Ｈは、投影画像として、第１の投影画像を測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。
【００８２】
図６は、投影画像Ｐの一例の説明図である。図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、第１の投影画像Ｐ１の一例の説明図である。第１の投影画像Ｐ１は、第１の処理に用いる投影画像Ｐである。本実施の形態では、第１の投影画像Ｐ１は、ピント調整に用いる投影画像Ｐである。
【００８３】
第１の投影画像Ｐ１は、例えば、図６（Ａ）に示すように、予め定めた縞模様のパターンを示す第１の投影画像Ｐ１ａである。第１の投影画像Ｐ１ａは、濃度が互いに異なる複数の領域を含む。言い換えると、第１の投影画像Ｐ１ａは、互いに画素値が異なり、且つ、画素値の差が閾値以上の複数の領域から構成される、縞模様の画像である。画素値の差の閾値は、後述するピントの調整時に調整しやすい値であればよい。
【００８４】
縞模様の第１の投影画像Ｐ１ａを測定対象領域Ｅに投影すると、撮影部２８は、第１の投影画像Ｐ１ａの投影された測定対象領域Ｅを撮影する。このため、この第１の投影画像Ｐ１ａの投影された測定対象領域Ｅを撮影することで、第１の撮影画像が得られる。後述するピント調整部１２Ｊでは、この第１の撮影画像における、縞模様によって構成される濃度の高い領域と濃度の低い領域との画素値の差（コントラスト）を用いて、ピントの調整を行うことが可能となる。
【００８５】
また、第１の投影画像Ｐ１は、図６（Ｂ）に示すように、白色の第１の投影画像Ｐ１ｂであってもよい。
【００８６】
白色の第１の投影画像Ｐ１ｂを測定対象領域Ｅに投影することで、撮影部２８は、測定対象領域Ｅの表面の模様（テクスチャ）を撮影することが可能となる。このため、後述するピント調整部１２Ｊでは、測定対象領域Ｅの表面の模様を用いて、ピントの調整を行うことが可能となる。
【００８７】
本実施の形態では、第１投影制御部１２Ｈは、第１の投影画像Ｐ１ａと、第１の投影画像Ｐ１ｂと、の双方を、第１の投影画像Ｐ１として用いる場合を一例として説明する。
【００８８】
図３に戻り、第１撮影制御部１２Ｉは、測定対象領域Ｅを撮影するように、撮影部２８を制御する。第１撮影制御部１２Ｉの制御によって、撮影部２８は、第１の投影画像Ｐ１の投影された測定対象領域Ｅを撮影し、第１の撮影画像を得る。
【００８９】
第１の撮影画像は、平行状態であるときに、第１の投影画像Ｐ１の投影された測定対象領域Ｅの撮影によって得られる撮影画像である。
【００９０】
ピント調整部１２Ｊは、第１撮影制御部１２Ｉで得られた第１の撮影画像を用いて、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピントを調整する。
【００９１】
ここで、投影部２６および撮影部２８の各々のピントの調整には、測定対象領域Ｅを焦点としてピントを調整する必要がある。上述したように、第１の撮影画像には、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光が含まれる。このため、第１の処理部１２Ａは、第１の撮影画像を用いてピントの調整を行うことで、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピント調整を、高精度に行うことができる。
【００９２】
詳細には、ピント調整部１２Ｊは、第１の撮影画像に含まれる、画素値の高い領域と画素値の低い領域との画素値の差を用いて、公知の方法により、投影部２６および撮影部２８のフォーカスずれ量を算出する。そして、ピント調整部１２Ｊは、算出したフォーカスずれ量に基づいて、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピントを調整する。具体的には、ピント調整部１２Ｊは、第１の撮影画像における、濃度の異なる複数の領域間のコントラストが最大となるように、投影部２６のフォーカス機構と、撮影部２８のフォーカス機構と、の少なくとも一方を制御する。
【００９３】
なお、第１の処理部１２Ａは、上記コントラストが予め定めた値以上（例えば、予め定めた最大値）となるまで、第１投影制御部１２Ｈによる第１の投影画像Ｐ１の投影、第１撮影制御部１２Ｉによる第１の撮影画像の撮影、および、ピント調整部１２Ｊによるピントの調整、を繰り返し実行することが好ましい。
【００９４】
次に、第２の処理部１２Ｂについて説明する。
【００９５】
第２の処理部１２Ｂは、直交状態となるように切替部３２を制御する。そして、第２の処理部１２Ｂは、この制御の後に、投影画像Ｐを測定対象領域Ｅへ投影するように投影部２６を制御する。また、第２の処理部１２Ｂは、投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影するように、撮影部２８を制御する。これによって、第２の処理部１２Ｂは、測定対象領域Ｅの撮影画像である、第２の撮影画像を取得する。さらに、第２の処理部１２Ｂは、第２の撮影画像に基づいて、第２の処理を行う。第２の処理は、第１の処理とは異なる処理である。
【００９６】
すなわち、第２の処理部１２Ｂは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに直交する直交状態となるように切替部３２を制御したときに、投影部２６によって投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影した第２の撮影画像を用いて、第２の処理を行う。
【００９７】
ここで、上述したように、直交状態である場合、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光が撮影部２８へ到ることが抑制される。すなわち、直交状態である場合、撮影部２８には、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光が選択的に撮影部２８に到ることとなる。
【００９８】
このため、第２の撮影画像には、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光は含まれるが、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光はほとんど含まれない。第２の処理部１２Ｂが行う第２の処理は、第１の処理とは異なる処理であり、且つ、このような第２の撮影画像を用いて行う処理であればよい。
【００９９】
本実施の形態では、第２の処理部１２Ｂは、第２の処理として、第２の撮影画像に基づいて、測定対象領域Ｅの光学特性を算出する。すなわち、本実施の形態では、第２の処理部１２Ｂは、測定対象領域Ｅの内部の光学特性を算出する形態を説明する。
【０１００】
具体的には、本実施の形態では、第２の処理部１２Ｂは、第２切替制御部１２Ｋと、第２投影制御部１２Ｌと、第２撮影制御部１２Ｍと、算出部１２Ｎと、推定部１２Ｐと、を含む。
【０１０１】
第２切替制御部１２Ｋは、直交状態となるように、切替部３２を制御する。第２切替制御部１２Ｋによる制御によって、切替部３２は、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が直交する直交状態となるように駆動部を駆動する。これによって、切替部３２は、第１の偏光子２２または第２の偏光子２４を９０°回転させる。これによって、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに直交する直交状態となる。
【０１０２】
具体的には、第２切替制御部１２Ｋは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向がｐ偏光成分の光を透過する透過軸方向となり、第２の偏光子２４の第２透過軸方向がｓ偏光成分の光を透過する透過軸方向となるように、切替部３２を制御する。なお、第２切替制御部１２Ｋは、第１の偏光子２２の第１透過軸方向がｓ偏光成分の光を透過する透過軸方向となり、第２の偏光子２４の第２透過軸方向がｐ偏光成分の光を透過する透過軸方向となるように、切替部３２を制御してもよい。
【０１０３】
第２切替制御部１２Ｋによって直交状態に切り替えられた後に、第２投影制御部１２Ｌは、第２の投影画像を投影画像Ｐとして測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。
【０１０４】
図６（Ｃ）は、第２の投影画像Ｐ２の一例の説明図である。第２の投影画像Ｐ２は、第２の処理に用いる投影画像Ｐである。本実施の形態では、第２の投影画像Ｐ２は、光学特性の測定に用いる投影画像Ｐである。
【０１０５】
本実施の形態では、第２の投影画像Ｐ２は、所定の空間周波数の周期構造を有する縞模様の投影画像Ｐである。この縞模様は、モアレと称される場合や、干渉縞と称される場合もある。第２の投影画像Ｐ２の縞模様は、構造化照明によって実現される。
【０１０６】
本実施の形態では、第２投影制御部１２Ｌは、空間周波数の異なる複数種類の第２の投影画像Ｐ２を生成し、測定対象領域Ｅへ投影するように投影部２６を制御する。また、第２投影制御部１２Ｌは、各種類の空間周波数ごとに、位相の異なる複数種類の第２の投影画像Ｐ２を生成し、測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。
【０１０７】
詳細には、第２投影制御部１２Ｌは、空間周波数ｆｋ（ｋは、１以上の整数）の異なる複数種類の構造化照明の各々による第２の投影画像Ｐ２を、測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。
【０１０８】
このとき、第２投影制御部１２Ｌは、各種類の空間周波数ｆｋについて、位相（２πｎ／Ｎ（Ｎは３以上の整数，ｎは、０以上Ｎ−１以下の整数）の異なる構造化照明による第２の投影画像Ｐ２を測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。第１取得部１２Ａは、１種類の空間周波数ｆｋについて、位相を２π／Ｎずつ均等に変化させた構造化照明による第２の投影画像Ｐ２の各々を投影するように、投影部２６を制御する。
＃位相は３つ以上です。
【０１０９】
例えば、第２投影制御部１２Ｌは、空間周波数ｆｋと位相２πｎ／Ｎとを含む投影指示を投影部２６へ送信する。投影指示を受付けた投影部２６は、投影指示に含まれる空間周波数ｆｋおよび位相２πｎ／Ｎの構造化照明による第２の投影画像Ｐ２を、測定対象領域Ｅへ投影する。例えば、投影部２６は、正弦波を、投影指示に含まれる空間周波数ｆｋ、位相２πｎ／Ｎで変調した構造化照明による第２の投影画像Ｐ２を生成し、測定対象領域Ｅへ投影する。
【０１１０】
このため、測定対象領域Ｅには、空間周波数および位相の少なくとも一方の異なる複数種類の第２の投影画像Ｐ２（例えば、第２の投影画像Ｐ２１〜投影画像Ｐ２３）が投影される。
【０１１１】
なお、図６（Ｃ）には、説明を簡略化するために、３種類の第２の投影画像Ｐ２を一例として示した。しかし、第２の投影画像Ｐ２の種類は、空間周波数および位相の少なくとも一方の異なる複数種類であればよい。例えば、第２投影制御部１２Ｌは、９種類の空間周波数ｆｋ（例えば、０．０００ｍｍ，０．０７５ｍｍ，０．１５０ｍｍ，０．２２５ｍｍ，０．３００ｍｍ，０．３７５ｍｍ，０．４５０ｍｍ，０．５２５ｍｍ，０．６００ｍｍ）の各々について、４種類の位相（０°，９０°，１８０°，２７０°）の各々の、合計３６種類の第２の投影画像Ｐ２の各々を、測定対象領域Ｅへ投影してもよい。
【０１１２】
図３に戻り、第２撮影制御部１２Ｍは、第２投影制御部１２Ｌの制御によって投影部２６から第２の投影画像Ｐ２が投影されるたびに、測定対象領域Ｅを撮影し、第２の撮影画像を取得する。このため、撮影部２８は、投影指示に含まれる空間周波数ｆｋおよび位相２πｎ／Ｎの各々に対応する、第２の撮影画像を取得する。
【０１１３】
ここで、上述したように、第２の撮影画像には、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光は含まれるが、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光はほとんど含まれない。このため、撮影部２８は、第２撮影制御部１２Ｍは、第２の撮影画像として、測定対象領域Ｅの拡散反射画像を取得することができる。拡散反射画像とは、測定対象領域Ｅに構造化照明（第２の投影画像Ｐ２）を投影したときの、構造化照明に対する測定対象領域Ｅの内部の拡散反射を示す画像である。
【０１１４】
本実施の形態では、第２撮影制御部１２Ｍの制御によって、撮影部２８は、第２の投影画像Ｐ２の空間周波数の種類の数ｋと、位相の種類の数ｍと、の乗算値に相当する数（ｋ×ｍ）の拡散反射画像を、第２の撮影画像として得る。
【０１１５】
算出部１２Ｎは、第２の撮影画像に基づいて測定対象領域Ｅの光学特性を算出する。なお、本実施の形態では、算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの散乱係数および吸収係数の双方を、測定対象領域Ｅの光学特性として算出する場合を説明する。
【０１１６】
そして、更に、本実施の形態では、算出部１２Ｎは、散乱係数分布画像と、吸収係数分布画像と、を生成する場合を説明する。
【０１１７】
散乱係数分布画像は、生体の測定対象領域Ｅの散乱係数を画素毎に規定した画像である。吸収係数分布画像は、光に対する吸収係数を画素毎に規定した画像である。
【０１１８】
算出部１２Ｎは、同一位置の測定対象領域Ｅについて、空間周波数および位相の少なくとも一方の異なる複数の第２の撮影画像の各々から、一組の吸収係数分布画像と散乱係数分布画像とを生成する。すなわち、算出部１２Ｎは、１回の測定タイミングごとに、１組の吸収係数分布画像と散乱係数分布画像とを生成する。
【０１１９】
図７は、吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６の生成の説明図である。
【０１２０】
図７（Ａ）および図７（Ｂ）は、第２の撮影画像４０である拡散反射画像の一例を示す図である。図７（Ａ）は、空間周波数ｆ１の構造化照明による第１の投影画像Ｐ１を投影したときの、第２の撮影画像４０Ａの一例を示す図である。図７（Ｂ）は、空間周波数ｆ２の構造化照明による第２の投影画像Ｐ２を投影したときの、第２の撮影画像４０Ｂの一例を示す図である。
【０１２１】
図７に示す例では、第２の投影画像Ｐ２を構成する構造化照明の光として、６６０ｎｍ±５ｎｍの波長の光を用いた場合を示した。しかし、構造化照明の光は、近赤外領域の波長領域を含む光であればよく、この値に限定されない。なお、生体の光に対する吸収係数および散乱係数には、波長特性がある。このため、構造化照明の光として用いる波長の帯域は、±１０ｎｍ以下とすることが好ましい。
【０１２２】
撮影部２８は、各種類の空間周波数ｆｋの各々について、位相２πｎ／Ｎの異なる複数の第２の撮影画像４０を撮影する。すなわち、第２撮影制御部１２Ｍは、１つの空間周波数ｆｋについて、位相２πｎ／Ｎの異なる複数の第２の撮影画像４０を取得する。
【０１２３】
算出部１２Ｎは、各空間周波数ｆｋの各々における位相２πｎ／Ｎの異なる複数の第２の撮影画像４０（拡散反射画像）を用いて、空間周波数ｆｋごとに、画素毎の振幅反射率（Ｍａｃ（ｒ，ｆｋ））を算出する。Ｍａｃ（ｒ，ｆｋ）における、ｒは、画素の位置を示す。すなわち、算出部１２Ｎは、第２の撮影画像４０から、画素毎に振幅反射率を規定した振幅反射率画像を生成する。振幅反射率は、構造化照明による光が測定対象領域Ｅの内部で散乱することや、投影部２６の光学系によって生じる、投影した第２の投影画像Ｐ２の縞模様のコントラストの低下を示す。
【０１２４】
例えば、算出部１２Ｎは、下記式（Ｂ）を用いて、画素毎の振幅反射率を算出すればよい。
【０１２５】
【数１】
2017116498.tif 000003
【０１２６】
式（Ｂ）中、（ｘ，ｙ）は、画素位置を示す。Ａは、画素位置（ｘ，ｙ）の画素の振幅反射率を示す。Ｎは、位相の分割数を示す。すなわち、ある空間周波数ｆｘについて、４種類の位相の第２の投影画像Ｐ２を用意した場合、Ｎ＝４となる。言い換えると、Ｎは、上記位相２πｎ／Ｎにおける、Ｎに相当する。また、２πｎ／Ｎにおけるｎは、０以上Ｎ−１以下の整数である。Ｇｎ（ｘ，ｙ）は、第２の撮影画像４０における、画素位置（ｘ，ｙ）の画素の、画素値を示す。
【０１２７】
すなわち、算出部１２Ｎは、各空間周波数ｆｘの各々ごとに、位相の異なる複数の第２の撮影画像４０を用いて、振幅反射率画像を作成する。言い換えると、算出部１２Ｎは、各空間周波数の各々ごとに、振幅反射率画像を生成する。
【０１２８】
図７（Ｃ）および図７（Ｄ）は、振幅反射率画像４２の一例を示す図である。図７（Ｃ）は、図７（Ａ）に示す第２の撮影画像４０Ａを含む、該第２の撮影画像４０Ａに対応する空間周波数ｆｘにおける位相の異なる複数の第２の撮影画像４０を用いて算出した、振幅反射率画像４２Ａの一例を示す図である。図７（Ｄ）は、図７（Ｂ）に示す第２の撮影画像４０Ｂを含む、複数の位相の異なる第２の撮影画像４０を用いて算出した、振幅反射率画像４２Ｂの一例を示す図である。
【０１２９】
ここで、本実施の形態では、吸収係数および散乱係数が既知の校正用サンプルを用意する。校正用サンプルは、例えば、吸収係数および散乱係数が既知の、生体疑似ファントムである。この生体疑似ファントムは、吸収係数および散乱係数が一様なものが望ましい。校正用サンプルは、予め用意すればよい。そして、第２の処理部１２Ｂは、上記と同様にして、各空間周波数ｆｋの各々における位相の異なる複数の第２の撮影画像（以下、校正用の第２の撮影画像と称する）を得る。
【０１３０】
そして、算出部１２Ｎは、校正用の第２の撮影画像を用いて、空間周波数ｆｋごとに、画素毎の振幅反射率Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）を算出する。Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）における、ｒは、画素の位置を示す。言い換えると、算出部１２Ｎは、校正用の第２の撮影画像から、画素毎に振幅反射率を規定した、校正用の振幅反射率画像を生成する。
【０１３１】
ここで、生体の構造化照明の光に対する拡散振幅反射率は、下記式（１）に示すように解析的に表すことができる。下記式（１）は、放射輸送方程式（Ｒａｄｉａｔｉｖｅ  ｔｒaｎｓｆeｒ  eｑｕａｔｉｏｎ）を拡散近似することで得られる拡散方程式に、空間的な正弦波変調光源を適用したときの，拡散振幅反射率を表す式である。
【０１３２】
【数２】
2017116498.tif 000004
【０１３３】
式（１）中、Ｒｄ（ｆｋ）は、拡散振幅反射率を示す。ｆｋは、空間周波数を示す。Ａは、比例係数であり、下記式（２）で表される。式（２）中、Ｒｅｆｆは、式（２’）で表される。
【０１３４】
【数３】
2017116498.tif 000005
【０１３５】
式（２）および式（２’）中、ｎは、生体の測定波長における屈折率である。
【０１３６】
また、式（１）中、μｔｒは、輸送係数であり、下記式（３）で表される。式（１）中、μ’ｅｆｆは、下記式（５）で表され、式（５）中、μｅｆｆは、下記式（４）で表され、ａ’は、等価アルベドであり、下記式（６）で表される。
【０１３７】
【数４】
2017116498.tif 000006
【０１３８】
式（３）中、μａは、吸収係数を示す。μ’ｓは、等価散乱係数を示す。
【０１３９】
【数５】
2017116498.tif 000007
【０１４０】
【数６】
2017116498.tif 000008
【０１４１】
【数７】
2017116498.tif 000009
【０１４２】
算出部１２Ｎは、校正用サンプルの吸収係数と散乱係数を、上記式（１）にあてはめる。これにより、算出部１２Ｎは、空間周波数ｆｋの各々について、校正用サンプルにおける、拡散振幅反射率Ｒｄ（ｆｋ）を求める。以下、校正用サンプルの、各空間周波数ｆｋにおける拡散振幅反射率Ｒｄ（ｆｋ）を、Ｒｄ，ｒｅｆ（ｆｋ）とする。
【０１４３】
そして、算出部１２Ｎは、下記式（７）を用いて、空間周波数ｆｋごとに、画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を求める。
【０１４４】
【数８】
2017116498.tif 000010
【０１４５】
すなわち、式（７）に示すように、画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）は、細胞外液Ｖ（図５参照）に起因するコントラストの低下（Ｒｄ，ｒｅｆ（ｆｋ））と、投影部２６および投影部２５の光学系に起因するコントラストの低下（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ））と、の乗算値を、校正用サンプルから算出した投影部２６および投影部２５の光学系に起因するコントラストの低下（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ））で除算したものである。
【０１４６】
そして、算出部１２Ｎは、空間周波数ｆｋごとに求めた画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）から、画素毎の吸収係数μａと等価散乱係数μ’ｓを算出する。
【０１４７】
すなわち、算出部１２Ｎは、第２の撮影画像４０における、空間周波数ｆｋの各々に対応する画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）から、画素毎の吸収係数μａと等価散乱係数μ’ｓを算出する。
【０１４８】
これにより、算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの光学特性として、測定対象領域Ｅにおける、画素毎の吸収係数と等価散乱係数を算出する。
【０１４９】
本実施の形態では、算出部１２Ｎは、非線形回帰により、画素毎の吸収係数μａと等価散乱係数μ’ｓを算出する。
【０１５０】
図８は、ある画素における、空間周波数ｆｋと拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）との関係を示す線図である。算出部１２Ｎは、画素毎に、空間周波数ｆｋに対応する、算出した拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）をプロットする。
【０１５１】
これらの測定点（プロット）は、拡散方程式である式（１）に従う。このため、算出部１２Ｎは、式（１）によって示される関数を用いて、非線形回帰により、吸収係数μａと等価散乱係数μ’Ｓとを算出する。
【０１５２】
そして、算出部１２Ｎは、画素毎に算出した等価散乱係数μ’Ｓを、対応する画素位置に配置することで、生体の測定対象領域Ｅの散乱係数を画素毎に規定した、散乱係数分布画像を生成する。
【０１５３】
また、算出部１２Ｎは、画素毎に算出した吸収係数μａを、対応する画素位置に配置することで、生体の測定対象領域Ｅの吸収係数を画素毎に規定した、吸収係数分布画像を生成する。
【０１５４】
図７に戻り、説明を続ける。図７（Ｅ）は、吸収係数分布画像４４の一例を示す図である。図７（Ｆ）は、散乱係数分布画像４６の一例を示す図である。
【０１５５】
以上のようにして、算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの等価散乱係数および吸収係数を算出する。また、算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの画素毎の等価散乱係数および吸収係数の各々を規定した、吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６を生成する。
【０１５６】
図３に戻り、説明を続ける。推定部１２Ｐは、算出部１２Ｎで算出された、測定対象領域Ｅの光学特性に基づいて、生体成分を推定する。
【０１５７】
本実施の形態では、推定部１２Ｐは、算出部１２Ｎが取得した散乱係数分布画像４６に基づいて、生体成分の変化量を推定する。本実施の形態では、推定部１２Ｐは、血糖値の変化量を推定する。
【０１５８】
推定部１２Ｐは、測定タイミングの異なる複数の散乱係数分布画像４６の各々について、対応する散乱係数を算出する。推定部１２Ｐは、複数の散乱係数分布画像４６の各々について、各画素に規定された散乱係数の相加平均を算出することで、各散乱係数分布画像４６の各々に対応する散乱係数を算出する。
【０１５９】
そして、推定部１２Ｐは、複数の散乱係数分布画像４６の各々について、基準とする他の散乱係数分布画像４６に対応する散乱係数からの変化量を算出する。基準とする他の散乱係数分布画像４６は、例えば、前回の測定タイミングで取得した散乱係数分布画像４６である。そして、推定部１２Ｐは、算出した散乱係数の変化量に対応する血糖値の変化量を、第１情報３４（図４参照）から読取る。これにより、推定部１２Ｐは、血糖値の変化量を推定する。
【０１６０】
このように、推定部１２Ｐは、散乱係数分布画像４６に基づいて、生体成分の変化量を推定する。このため、穿刺による血液採取を繰り返し行う必要がなく、非侵襲で、且つ、散乱係数分布画像により精度良く生体成分の変化量を推定することができる。
【０１６１】
また、複数の測定タイミングの内、少なくとも１回、穿刺による血液採取を行い、試薬（例えば、酵素など）を用いた公知の方法により血糖値を測定してもよい。この場合、推定部１２Ｐでは、該測定タイミングに対応する血糖値を、記憶部１４へ記憶する。そして、推定部１２Ｐは、血糖値の判明した測定タイミングの散乱係数分布画像４６に対応する散乱係数と、他の散乱係数分布画像４６に対応する散乱係数と、の変化量を算出する。そして、推定部１２Ｐは、血糖値の判明した測定タイミングの血糖値と、算出した変化量と、の合計値を、該変化量に対応する取得タイミングの血糖値として更に算出してもよい。これにより、推定部１２Ｐは、血糖値を、低侵襲で、且つ精度良く推定することができる。
【０１６２】
ここで、吸収係数分布画像４４は、散乱係数分布画像４６に比べて、静脈などの血管のパターンを識別しやすい。具体的には、投影部２６から投影する光に波長６６０ｎｍの波長領域が含まれる場合、このような光は、生体に含まれるヘモグロビンによる吸収が多い。このため、吸収係数分布画像４４には、生体の測定対象領域Ｅにおける皮膚の表面近くの静脈の経路が確認できる（図７（Ｅ）参照）。一方、散乱係数分布画像４６は、吸収係数分布画像４４に比べて、筋や腱や靭帯のパターンを識別しやすい（図７（Ｆ）参照）。
【０１６３】
このため、測定対象領域Ｅによって、吸収係数分布画像４４が、散乱係数分布画像４６に比べて、生体構造のパターンを識別しやすい場合がある。
【０１６４】
この場合、推定部１２Ｐは、まず、吸収係数分布画像４４における生体構造の経路を示す領域を特定する。そして、該吸収係数分布画像４４と同じ測定タイミングの散乱係数分布画像４６上の同じ位置に、特定した領域をそのままあてはめる。そして、推定部１２Ｐは、該領域の画素値を用いて、生体成分を推定してもよい。
【０１６５】
次に、受付部１２Ｅについて説明する。受付部１２Ｅは、ユーザによる各種操作指示を入力部１８から受付ける。表示制御部１２Ｆは、表示部２０を制御する。例えば、表示制御部１２Ｆは、算出部１２Ｎによる光学特性の測定結果や、推定部１２Ｐによる生体成分の推定結果を、表示部２０へ表示する。
【０１６６】
次に、本実施の形態の測定装置１０で実行する測定処理を説明する。
【０１６７】
図９は、本実施の形態の測定装置１０で実行する測定処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０１６８】
まず、第１の処理部１２Ａが、第１の処理を実行する（ステップＳ１００）。ステップＳ１００の詳細は後述する。
【０１６９】
次に、第２の処理部１２Ｂが、第２の処理を実行する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２の詳細は後述する。そして、本ルーチンを終了する。
【０１７０】
次に、図９におけるステップＳ１００の第１の処理の手順を説明する。図１０は、第１の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０１７１】
まず、第１の処理部１２Ａの第１切替制御部１２Ｇが、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が平行な平行状態となるように切替部３２を制御する（ステップＳ２００）。ステップＳ２００の処理によって、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が互いに平行な平行状態となる。例えば、ステップＳ２００の処理によって、第１の偏光子２２と第２の偏光子２４との双方が、ｓ偏光成分の光を選択的に透過する状態となる。
【０１７２】
次に、第１投影制御部１２Ｈが、白色の第１の投影画像Ｐ１ｂを測定対象領域Ｅへ投影する投影指示を、投影部２６へ出力する（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０２の処理によって、投影部２６は、第１の投影画像Ｐ１ｂ（図６（Ｂ）参照）を測定対象領域Ｅへ向かって投影する。
【０１７３】
このため、測定対象領域Ｅには、投影部２６から出射され、第１の偏光子２２を透過した光の成分からなる第１の投影画像Ｐ１ｂが投影される。例えば、測定対象領域Ｅには、ｓ偏光成分の白色の光である第１の投影画像Ｐ１ｂが投影される。
【０１７４】
次に、第１撮影制御部１２Ｉは、撮影部２８へ撮影指示を出力する（ステップＳ２０４）。撮影指示を受付けた撮影部２８は、測定対象領域Ｅを撮影し、第１の撮影画像を得る。これによって、第１撮影制御部１２Ｉは、第１の撮影画像を取得する（ステップＳ２０６）。
【０１７５】
次に、ピント調整部１２Ｊが、ステップＳ２０６で取得した第１の撮影画像を用いて、撮影部２８のピントを調整する（ステップＳ２０８）。すなわち、ピント調整部１２Ｊは、ｓ偏光成分の光からなる第１の撮影画像から、測定対象領域Ｅの表面のテクスチャを用いて、ピント調整を行う。
【０１７６】
次に、第１投影制御部１２Ｈが、縞模様の第１の投影画像Ｐ１である第１の投影画像Ｐ１ａを測定対象領域Ｅへ投影する投影指示を、投影部２６へ出力する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０の処理によって、投影部２６は、第１の投影画像Ｐ１ａ（図６（Ａ）参照）を測定対象領域Ｅへ向かって投影する。
【０１７７】
このため、測定対象領域Ｅには、投影部２６から出射され、第１の偏光子２２を透過した光からなる第１の投影画像Ｐ１ａが投影される。例えば、測定対象領域Ｅには、ｓ偏光成分の縞模様の第１の投影画像Ｐ１ａが投影される。
【０１７８】
次に、第１撮影制御部１２Ｉは、撮影部２８へ撮影指示を出力する（ステップＳ２１２）。撮影指示を受付けた撮影部２８は、測定対象領域Ｅを撮影し、第１の撮影画像を得る。これによって、第１撮影制御部１２Ｉは、第１の撮影画像を取得する（ステップＳ２１４）。
【０１７９】
次に、ピント調整部１２Ｊが、ステップＳ２１４で取得した第１の撮影画像を用いて、投影部２６のピントを調整する（ステップＳ２１６）。
【０１８０】
次に、第１の処理部１２Ａは、投影部２６および撮影部２８のピント調整を終了するか否かを判断する（ステップＳ２１８）。例えば、第１の処理部１２Ａは、ステップＳ２０８およびステップＳ２１６の各々のピント調整によって、第１の撮影画像における、濃度の異なる複数の領域間のコントラストが予め定めた値以上（例えば、予め定めた最大値）となったか否かを判別する。この判別によって、ステップＳ２１８の判断を行う。
【０１８１】
ステップＳ２１８で否定判断すると（ステップＳ２１８：Ｎｏ）、ステップＳ２２０へ進む。ステップＳ２２０では、第１投影制御部１２Ｈが、第１の投影画像Ｐ１（第１の投影画像Ｐ１ａまたは第１の投影画像Ｐ１ｂ）の投影指示を、投影部２６へ出力する（ステップＳ２２０）。そして、上記ステップＳ２０４へ戻る。一方、ステップＳ２１８で肯定判断すると（ステップＳ２１８：Ｙｅｓ）、本ルーチンを終了する。
【０１８２】
次に、図９におけるステップＳ１０２の第２の処理の手順を説明する。図１１は、第２の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０１８３】
まず、第２切替制御部１２Ｋが、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が直交する直交状態となるように、切替部３２を制御する（ステップＳ３００）。ステップＳ３００の処理によって、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向と、が直交する直交状態となる。例えば、ステップＳ３００の処理によって、第１の偏光子２２がｐ偏光成分の光を選択的に透過する状態となり、第２の偏光子２４がｓ偏光成分の光を選択的に透過する状態となる。
【０１８４】
次に、第２の処理部１２Ｂでは、空間周波数毎に、ステップＳ３００〜ステップＳ３１２の処理を繰り返し実行する。また、第２の処理部１２Ｂでは、各空間周波数において、位相毎に、ステップＳ３０２〜ステップＳ３０８の処理を繰り返し実行する。
【０１８５】
まず、第１投影制御部１２Ｈが、空間周波数ｆｋおよび位相２πｎ／Ｎの第２の投影画像Ｐ２の投影指示を投影部２６へ出力する（ステップＳ３０２）。
【０１８６】
具体的には、第１投影制御部１２Ｈは、投影対象の空間周波数ｆｋと位相２πｎ／Ｎとを含む投影指示を、投影部２６へ送信する。この投影指示を受付けた投影部２６は、投影指示に含まれる空間周波数ｆｋおよび位相２πｎ／Ｎの構造化照明による縞模様の第２の投影画像Ｐ２を生成し、第２の投影画像Ｐ２を投影する。
【０１８７】
ステップ３００の処理によって、第１の偏光子２２を透過した光による第２の投影画像Ｐ２が、測定対象領域Ｅに投影される。
【０１８８】
次に、第１撮影制御部１２Ｉが、撮影指示を撮影部２８へ送信する（ステップＳ３０４）。撮影部２８は、第２の投影画像Ｐ２の投影された測定対象領域Ｅを撮影し、第２の撮影画像４０を取得する。第１撮影制御部１２Ｉは、撮影部２８から第２の撮影画像４０を取得する（ステップＳ３０６）。
【０１８９】
次に、第１撮影制御部１２Ｉは、ステップＳ３０６で取得した第２の撮影画像４０を記憶部１４へ記憶する（ステップＳ３０８）。このとき、第１撮影制御部１２Ｉは、該第２の撮影画像４０に対応する第２の投影画像Ｐ２の、空間周波数ｆｋおよび位相２πｎ／Ｎを示す情報を、第２の撮影画像４０に対応づけて記憶部１４に記憶する。
【０１９０】
第２の処理部１２Ｂは、照射対象の第２の投影画像Ｐ２の空間周波数ｆｋについて、位相２πｎ／ＮごとにステップＳ３０２〜ステップＳ３０８の処理を行う。このため、記憶部１４には、空間周波数ごとに、複数の位相の各々に対応する第２の撮影画像４０が記憶される。
【０１９１】
次に、算出部１２Ｎが、第２の撮影画像４０に基づいて、測定対象領域Ｅの光学特性を算出する。
【０１９２】
詳細には、算出部１２Ｎは、空間周波数ｆｋにおける位相の異なる複数の第２の撮影画像４０を用いて、画素毎の振幅反射率（Ｍａｃ（ｒ，ｆｋ））を算出する（ステップＳ３１０）。
【０１９３】
なお、算出部１２Ｎは、上述したように、校正用サンプルについてもステップＳ３００〜ステップＳ３１０の処理を行い、画素毎の振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ））を算出する。
【０１９４】
次に、算出部１２Ｎは、上記式（７）を用いて、測定対象の空間周波数ｆｋに対する、測定対象領域Ｅにおける画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を算出する（ステップＳ３１２）。
【０１９５】
第２の処理部１２Ｂでは、ステップＳ３０２〜ステップＳ３１２の処理を、空間周波数ｆｋごとに行う。これによって、第２の処理部１２Ｂでは、複数の空間周波数ｆｋごとに、画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を得る。
【０１９６】
次に、算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの光学特性（等価散乱係数、吸収係数）を算出する（ステップＳ３１４）。ステップＳ３１４では、算出部１２Ｎは、上記ステップＳ３００〜ステップＳ３１２の処理によって、空間周波数ｆｋごとに求めた、画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）から、画素毎の吸収係数μａと等価散乱係数μ’ｓを算出する。これによって、算出部１２Ｎは、光学特性を算出する。
【０１９７】
そして、算出部１２Ｎは、吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６を生成する（ステップＳ３１６）。ステップＳ３１６では、算出部１２Ｎは、ステップＳ３１４で算出した各画素の等価散乱係数μ’Ｓを、対応する画素位置に配置することで、測定対象領域Ｅの散乱係数を画素毎に規定した散乱係数分布画像４６を生成する。
【０１９８】
また、算出部１２Ｎは、ステップＳ３１４で算出した各画素の吸収係数μａを、対応する画素位置に配置することで、測定対象領域Ｅの吸収係数を画素毎に規定した吸収係数分布画像４４を生成する。
【０１９９】
ステップＳ３１６の処理によって、算出部１２Ｎは、吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６を生成する。
【０２００】
そして、算出部１２Ｎは、生成した吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６を、現在の測定タイミングを示す情報に対応づけて、記憶部１４に記憶する。
【０２０１】
次に、推定部１２Ｐが、ステップＳ３１６で生成された吸収係数分布画像４４および散乱係数分布画像４６を用いて、生体成分を推定する（ステップＳ３１８）。そして、推定部１２Ｐは、推定結果を、記憶部１４へ記憶する（ステップＳ３２０）。そして、本ルーチンを終了する。
【０２０２】
以上説明したように、本実施の形態の測定装置１０は、投影部２６と、撮影部２８と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、切替部３２と、第１の処理部１２Ａと、第２の処理部１２Ｂと、を備える。
【０２０３】
投影部２６は、測定対象領域Ｅに投影画像Ｐを投影する。撮影部２８は、測定対象領域Ｅを撮影する。第１の偏光子２２は、投影部２６から測定対象領域Ｅへの第１の光路Ｌ１中に配置されている。第２の偏光子２４は、測定対象領域Ｅから撮影部２８への第２の光路Ｌ２中に配置されている。切替部３２は、第１の偏光子２２の第１透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２透過軸方向とが、互いに平行な平行状態または互いに直交する直交状態となるように、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の少なくとも一方を切替える。
【０２０４】
第１の処理部１２Ａは、平行状態となるように切替部３２を制御した後に、投影画像Ｐを測定対象領域Ｅへ投影するように投影部２６を制御すると共に、投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影するように撮影部２８を制御することによって取得した第１の撮影画像に基づいて、第１の処理を行う。第２の処理部１２Ｂは、直交状態となるように切替部３２を制御した後に、投影画像Ｐを測定対象領域Ｅへ投影するように投影部２６を制御すると共に、投影画像Ｐの投影された測定対象領域Ｅを撮影するように撮影部２８を制御することによって取得した第２の撮影画像に基づいて、第１の処理とは異なる第２の処理を行う。
【０２０５】
上述したように、平行状態であるときに得られる第１の撮影画像は、測定対象領域Ｅからの反射光に含まれる、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光と、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光と、の双方を含む撮影画像である。第１の処理部１２Ａが行う第１の処理は、このような第１の撮影画像を用いて行う処理である。
【０２０６】
一方、直交状態であるときに得られる第２の撮影画像には、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光は含まれるが、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光はほとんど含まれない。第２の処理部１２Ｂが行う第２の処理は、第１の処理とは異なる処理であり、且つ、このような第２の撮影画像を用いて行う処理である。
【０２０７】
すなわち、本実施の形態の測定装置１０は、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光と、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光と、の双方を含む第１の撮影画像を用いて、第１の処理を行う。また、本実施の形態の測定装置１０は、該表面反射光をほとんど含まず、且つ、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光を含む第２の撮影画像を用いて、第１の処理とは異なる第２の処理を行う。
【０２０８】
このように、本実施の形態の測定装置１０では、切替部３２によって第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の透過軸方向を切替えることで、処理に必要な光の成分を選択的に含む撮影画像を用いて、各撮影画像に応じた処理を行うことができる。
【０２０９】
従って、本実施の形態の測定装置１０は、光を投影した測定対象領域Ｅの撮影によって得られる撮影画像を用いた処理の、精度向上を図ることができる。
【０２１０】
また、第１の処理部１２Ａは、第１の処理として、第１の撮影画像に基づいて、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピントを調整することができる。
【０２１１】
投影部２６および撮影部２８の各々のピントの調整には、測定対象領域Ｅを焦点としてピントを調整することが好ましい。上述したように、第１の撮影画像には、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光が含まれる。このため、第１の処理部１２Ａは、第１の撮影画像を用いてピントの調整を行うことで、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピント調整を、高精度に行うことができる。
【０２１２】
また、第２の処理部１２Ｂは、第２の撮影画像に基づいて、測定対象領域Ｅの光学特性を算出することができる。光学特性は、例えば、散乱係数および吸収係数の少なくとも一方である。
【０２１３】
第２の撮影画像には、測定対象領域Ｅの内部で散乱した散乱光が含まれるが、測定対象領域Ｅの表面で反射した表面反射光はほとんど含まれない。測定対象領域Ｅの光学特性として、測定対象領域Ｅの内部の光学特性を測定したい場合、測定対象領域Ｅの表面の状態を示す表面反射光が含まれると、光学特性の測定精度が低下する場合がある。一方、本実施の形態では、第２の処理部１２Ｂは、第２の撮影画像を用いて、測定対象領域Ｅの光学特性を測定する。
【０２１４】
このため、本実施の形態の測定装置１０では、測定対象領域Ｅの内部の光学特性を高精度に測定することができる。
【０２１５】
ここで、測定対象領域Ｅの表面で反射した光の偏光状態は、比較的保持される。一方、測定対象領域Ｅの内部で拡散反射した光は、測定対象領域Ｅの内部における細胞外液Ｖなどの媒質中でランダムな経路を得た後に、再び測定対象領域Ｅの表面から反射される。このため、測定対象領域Ｅの内部で散乱（拡散反射）した光は、測定対象領域Ｅへの入射時の偏光状態が崩れ、ほぼ無偏光状態となっていると推測される。
【０２１６】
このため、測定対象領域Ｅの内部の散乱係数などの光学特性を測定する場合、測定対象領域Ｅの表面反射光を除去し、測定対象領域Ｅの内部で拡散反射した散乱光を用いて、光学特性を測定することで、高精度に光学特性を測定することができる。一方、測定対象領域Ｅの表面を測定する場合、拡散反射した散乱光を除去し、測定対象領域Ｅの表面反射光を用いることが好ましい。第１の偏光子２２の第１の透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２の透過軸方向とが平行状態の場合、測定対象領域Ｅの表面反射光の略全てが透過し、拡散反射光の略半分は遮光される。一方、第１の偏光子２２の第１の透過軸方向と、第２の偏光子２４の第２の透過軸方向とが直交状態の場合、測定対象領域Ｅの表面反射光の略全てが遮光され、拡散反射光の略半分が撮影部２８へ到達する。
【０２１７】
このため、本実施の形態の測定装置１０では、撮影部２８および投影部２６の少なくとも一方のピントの調整を高精度に行うことができると共に、測定対象領域Ｅの内部の光学特性を高精度に測定することができる。
【０２１８】
また、第２の処理部１２Ｂは、第１の処理部１２Ａが第１の処理を行った後に、第２の処理を行うことが好ましい。このため、本実施の形態の測定装置１０では、投影部２６および撮影部２８の少なくとも一方のピントの調整が高精度に行われた後に、測定対象領域Ｅの光学特性を測定することができる。このため、本実施の形態では、更に高精度に、測定対象領域Ｅの内部の光学特性を測定することができる。
【０２１９】
また、第２の処理部１２Ｂは、推定部１２Ｐを有することができる。推定部１２Ｐは、算出部１２Ｎが算出した光学特性に基づいて、生体成分を推定する。
【０２２０】
算出部１２Ｎは、測定対象領域Ｅの光学特性を高精度に算出する。推定部１２Ｐは、この高精度に算出された光学特性を用いて、生体成分を推定する。このため、本実施の形態の測定装置１０では、測定対象領域Ｅの光学特性を、高精度に測定することができる。
【０２２１】
また、第２の処理部１２Ｂは、直交状態となるように切替部３２を制御した後に、第２の投影画像Ｐ２を投影画像Ｐとして測定対象領域Ｅに投影するように投影部２６を制御する。第２の投影画像Ｐ２は、所定の空間周波数の周期構造を有する縞模様の投影画像Ｐである。すなわち、第２の投影画像Ｐ２は、構造化照明による投影画像Ｐである。そして、算出部１２Ｎは、第２の投影画像Ｐ２の投影された測定対象領域Ｅを撮影するように撮影部２８を制御することによって取得した、第２の撮影画像としての拡散反射画像に基づいて、光学特性を算出することができる。
【０２２２】
構造化照明を用いる場合、構造化照明による光が測定対象領域Ｅの内部で散乱することによって生じる第２の投影画像Ｐ２の縞模様のコントラストの僅かな低下を、撮影部２８で撮影する必要がある。
【０２２３】
このため、投影部２６および撮影部２８のわずかなピントのずれが、第２の撮影画像におけるコントラストに影響を与え、結果的に、光学特性の測定精度の低下が発生する場合がある。よって、投影部２６および撮影部２８のピントの調整は、極めて正確に行う必要がある。
【０２２４】
一方、投影部２６および撮影部２８のピントの調整は、測定対象領域Ｅに焦点が合うように行う必要がある。このため、ピントの調整に用いる第１の撮影画像には、測定対象領域Ｅの表面の反射光が含まれている必要がある。
【０２２５】
本実施の形態では、第１の処理部１２Ａが第１の撮影画像を用いてピントの調整を行った後に、第２の処理部１２Ｂが第２の撮影画像を用いて光学特性を測定する。
【０２２６】
このため、本実施の形態の測定装置１０では、上記効果に加えて、測定対象領域Ｅへの高精度なピント合わせと、測定対象領域Ｅの光学特性の測定精度の向上と、の両立を図ることができる。また、本実施の形態の測定装置１０では、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４の透過軸方向を切替えることで、簡易な構成で、測定対象領域Ｅへの高精度なピント合わせと、測定対象領域Ｅの光学特性の測定精度の向上と、の両立を図ることができる。
【０２２７】
なお、本実施の形態では、第２の偏光子２４および第１の偏光子２２の少なくとも一方を回転させることで、第２の偏光子２４の第１透過軸方向と第１の偏光子２２の第２透過軸方向とを平行状態または直交状態に切り替える形態を説明した。しかし、第２の偏光子２４と第１の偏光子２２を固定とし、光源の偏光状態を変化させることで、平行状態または直交状態に切り替えてもよい。
【０２２８】
この場合、例えば、投影部２６の投射レンズ２６Ａの光出射側に、撮影部２８側の第２の偏光子２４の透過軸方向に対して直交する透過軸方向の偏光フィルタを配置する。また、投影部２６には、投射レンズ２６Ａおよび該偏光フィルタを介して光を出射する第１の光源を設ける。そして、投射レンズ２６Ａの周囲には、投射レンズ２６Ａを囲むように第２の光源を配置する。そして、第２の光源の光出射側に、第２の偏光子２４の透過軸方向に対して平行な透過軸方向の偏光フィルタを配置する。
【０２２９】
そして、切替部３２は、平行状態に切り替える場合には、投影部２６の第２の光源から光を出射するように制御する。また、切替部３２は、直交状態に切り替える場合には、投影部２６の第１の光源から光を出射するように制御すればよい。
【０２３０】
このように、第１の偏光子２２および第２の偏光子２４を回転させずに、平行状態または直交状態に切り替える構成とすることで、測定装置１０の小型化、および低コスト化を図りつつ、上記と同様の効果が得られる。
【０２３１】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では、測定装置１０がハーフミラー５０を備えた構成である場合を説明した。本実施の形態では、測定装置１０が、ハーフミラー５０を備えない構成である場合を説明する。また、本実施の形態では、第２の処理部１２Ｂが、ピントずれ量に応じて補正を行う形態を説明する。
【０２３２】
図１２は、本実施の形態の測定装置１０Ａの概略構成図の一例である。
【０２３３】
測定装置１０Ａは、投影部２５と、撮影部２７と、制御部１３と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、切替部３２と、を備える。投影部２５、撮影部２７、および切替部３２と、制御部１３と、は、互いにデータや信号を授受可能に接続されている。
【０２３４】
測定装置１０Ａは、投影部２６に代えて投影部２５、撮影部２８に代えて撮影部２７、制御部１２に代えて制御部１３を備え、ハーフミラー５０および吸収板３０を備えない以外は、第１の実施の形態の測定装置１０（図１参照）と同様である。
【０２３５】
投影部２５は、投影部２６と同様に、測定対象領域Ｅへ向かって投影画像Ｐを投影する。撮影部２７は、撮影部２８と同様に、測定対象領域Ｅを撮影する。
【０２３６】
本実施の形態では、投影部２５と撮影部２７とは、測定対象領域Ｅを工程とする、投影部２５の第１の光路Ｌ１と、撮影部２７の第２の光路Ｌ２と、の成す角度θが、０°を超える角度となるように配置されている。すなわち、本実施の形態では、投影部２５の第１の光路Ｌ１と、撮影部２７の第２の光路Ｌ２と、は一致する領域が無く、測定対象領域Ｅにおいて、ある角度θで交差する。
【０２３７】
なお、投影部２５および撮影部２７は、このような光路を構成するように配置されている以外は、第１の実施の形態の投影部２６および撮影部２８の各々と同様である。
【０２３８】
次に、測定装置１０Ａの機能的構成を説明する。図１３は、測定装置１０Ａの機能的構成の一例を示すブロック図である。
【０２３９】
測定装置１０Ａは、制御部１３と、記憶部１４と、ＵＩ部１６と、投影部２５と、撮影部２７と、切替部３２と、第１の偏光子２２と、第２の偏光子２４と、を備える。記憶部１４、ＵＩ部１６、投影部２５、撮影部２７、および、切替部３２と、制御部１３と、は、データおよび信号を授受可能に接続されている。
【０２４０】
記憶部１４、ＵＩ部１６、第１の偏光子２２、第２の偏光子２４、および切替部３２は、第１の実施の形態と同様である。
【０２４１】
制御部１３は、測定装置１０Ａを制御する。制御部１３は、第１の処理部１３Ａと、第２の処理部１３Ｂと、受付部１２Ｅと、表示制御部１２Ｆと、を有する。第１の処理部１３Ａは、第１切替制御部１２Ｇと、第１投影制御部１２Ｈと、第１撮影制御部１２Ｉと、ピント調整部１２Ｊと、ずれ量算出部１３Ｒと、を含む。第２の処理部１３Ｂは、第２切替制御部１２Ｋと、第２投影制御部１２Ｌと、第２撮影制御部１２Ｍと、算出部１３Ｎと、推定部１２Ｐと、を含む。
【０２４２】
第１の処理部１３Ａ、第２の処理部１３Ｂ、受付部１２Ｅ、表示制御部１２Ｆ、第１切替制御部１２Ｇ、第１投影制御部１２Ｈ、第１撮影制御部１２Ｉ、ピント調整部１２Ｊ、ずれ量算出部１３Ｒ、第２切替制御部１２Ｋ、第２投影制御部１２Ｌ、第２撮影制御部１２Ｍ、算出部１３Ｎ、および推定部１２Ｐの一部またはすべては、例えば、ＣＰＵなどの処理装置にプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣなどのハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアおよびハードウェアを併用して実現してもよい。
【０２４３】
第１の処理部１３Ａは、ずれ量算出部１３Ｒを更に備える以外は、第１の実施の形態の第１の処理部１２Ａと同様である。
【０２４４】
ずれ量算出部１３Ｒは、第１撮影制御部１２Ｉで取得した第１の撮影画像に含まれる、画素ごとのピントずれ量を算出する。
【０２４５】
詳細には、まず、ずれ量算出部１３Ｒは、第１切替制御部１２Ｇによって平行状態に切り替えられた状態で、第３の投影画像を測定対象領域Ｅへ投影するように、投影部２６を制御する。
【０２４６】
図１４は、第３の投影画像Ｐ３の一例の説明図である。図１４（Ａ）は、第３の投影画像Ｐ３の一例を示す模式図である。第３の投影画像Ｐ３は、ずれ量算出部１３Ｒが画素ごとのピントずれ量を算出する時に投影する、投影画像Ｐである。
【０２４７】
第３の投影画像Ｐ３は、濃度が互いに異なる複数の領域を含む、縞模様の画像である。第３の投影画像Ｐ３は、例えば、予め定めた空間周波数の構造化照明により構成される縞模様の画像である。詳細には、第３の投影画像Ｐ３は、第２の処理部１３Ｂが第２の投影画像Ｐ２として用いる構造化照明の内、最も空間周波数の高い第２の投影画像Ｐ２であってもよい。
【０２４８】
なお、測定対象領域Ｅに投影されたときの第３の投影画像Ｐ３の波数ベクトル方向（図１４（Ａ）中、矢印Ｃ方向参照）は、投影部２５による第１の光路Ｌ１と撮影部２７による第２の光路Ｌ２とを含む平面Ｆ（図１４（Ｂ）参照）の面方向（図１４中、矢印Ｄ方向参照）と直交していてはならず、一致することが好ましい。端数ベクトル方向とは、第３の投影画像Ｐ３に含まれる縞模様を構成する各縞の配列方向と一致する。
【０２４９】
すなわち、投影部２５は、測定対象領域Ｅに投影された第３の投影画像Ｐ３における各縞の長尺方向（波数ベクトル方向に直交する方向）に対して、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２を含む平面Ｆが垂直の関係となるように、第３の投影画像Ｐ３を測定対象領域Ｅへ投影することが好ましい。
【０２５０】
図１３へ戻り、次に、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の投影画像Ｐ３の投影された測定対象領域Ｅを撮影するように、撮影部２８を制御する。これによって、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の撮影画像を取得する。第３の撮影画像は、平行状態において、第３の投影画像Ｐ３の投影された測定対象領域Ｅの撮影画像である。さらに、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の撮影画像を用いて、画素毎のピントずれ量を算出する。
【０２５１】
ずれ量算出部１３Ｒは、第３の撮影画像を用いて、公知の方法により画素毎のピントずれ量を算出すればよい。例えば、ずれ量算出部１３Ｒは、ある空間周波数ｆｘにおける位相２πｎ／ＮのＮ個の画像を投影して撮影する。そして、この撮影画像の画素ごとに、下記式（８）を用いて、位相（あるいは偏角）を求める。
【０２５２】
【数９】
2017116498.tif 000011
【０２５３】
なお、式（８）中、φ（ｘ，ｙ）は、画素位置（ｘ，ｙ）における位相（位相値）を示す。また、Ｇｎ（ｘ，ｙ）は、撮影画像における、画素位置（ｘ，ｙ）の画素の、画素値を示す。また、Ｎおよびｎは、上記と同様である。
【０２５４】
そして、画素毎に算出した位相を、必要に応じて位相接続する。位相接続する、とは、位相０°と位相３６０°とが連続となるように処理することを示す。そして、ずれ量算出部１３Ｒは、画素位置ごとの位相値に、適切な比例係数を乗算した乗算結果を、ピントずれ量として算出すればよい。この比例係数は、基本的には、投影系と撮影系の光軸の成す角度θと、投影画像の空間周波数ｆｘと、によって定まる。
【０２５５】
これによって、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の撮影画像から算出した、画素ごとのピントずれ量を、第１の撮影画像の画素ごとのピントずれ量として算出する。
【０２５６】
そして、ずれ量算出部１３Ｒは、算出したピントずれ量と、画素位置を示す位置情報と、を対応づけて、記憶部１４へ記憶する。
【０２５７】
次に、第２の処理部１３Ｂについて説明する。第２の処理部１３Ｂは、ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値を用いて、第２の撮影画像の各画素の画素値を補正し、補正後の第２の撮影画像に基づいて、前記光学特性を算出する。本実施の形態では、第２の処理部１３Ｂは、ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値を用いて、第２の撮影画像から生成した振幅反射率画像の各画素の画素値を補正する。そして、第２の処理部１３Ｂは、補正後の振幅反射率画像に基づいて、光学特性を算出する。なお、この「ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値」については後述する。
【０２５８】
詳細には、本実施の形態の第２の処理部１３Ｂは、第１の実施の形態の第２の処理部１２Ｂにおける算出部１２Ｎに代えて、算出部１３Ｎを備える。第２の処理部１３Ｂは、算出部１２Ｎに代えて算出部１３Ｎを備える以外は、第１の実施の形態の第２の処理部１２Ｂと同様である。
【０２５９】
算出部１３Ｎは、第１の実施の形態の算出部１２Ｎと同様に、第２の撮影画像に基づいて測定対象領域Ｅの光学特性を算出する。なお、算出部１３Ｎは、更に、ピントずれ量に応じた画素毎の補正値を用いて、第２の撮影画像を補正する。そして、算出部１３Ｎは、補正した第２の撮影画像に基づいて、測定対象領域Ｅの光学特性を算出する。
【０２６０】
詳細には、算出部１３Ｎは、算出部１２Ｎと同様に、同一位置の測定対象領域Ｅについて、空間周波数および位相の少なくとも一方の異なる複数の第２の撮影画像の各々から、一組の吸収係数分布画像４４と散乱係数分布画像４６とを生成する。
【０２６１】
すなわち、算出部１３Ｎは、各空間周波数ｆｘの各々ごとに、位相の異なる複数の第２の撮影画像４０を用いて、振幅反射率画像を作成する。言い換えると、算出部１３Ｎは、各空間周波数の各々ごとに、振幅反射率画像を生成する。
【０２６２】
ここで、第１の実施の形態では、吸収係数および散乱係数が既知の校正用サンプルを用意した。そして、第１の実施の形態では、算出部１２Ｎは、校正用の第２の撮影画像を用いて、空間周波数ｆｋごとに、画素毎の振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）を算出した。
【０２６３】
一方、本実施の形態では、算出部１３Ｎは、予め、ピントずれ量と、校正用の振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）(すなわち「ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値」)とを、対応付けて記憶部１４に記憶する。また、算出部１３Ｎは、校正用の振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）を、補正値として用いる。この校正用の振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）は、投影系と撮影系のピント調整を終えた後に、散乱係数と吸収係数の値が既知である校正用のサンプルを用いて、このサンプルの位置を前後に移動してピントずれ量を付加しつつ、振幅反射率を測定したものである。
【０２６４】
すなわち、算出部１３Ｎは、各画素ごとに、ピントずれ量に対応する補正値である振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）を、記憶部１４から読取る。
【０２６５】
そして、算出部１３Ｎは、上記式（７）を用いて、空間周波数ｆｋごとに、画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を求める。すなわち、式（７）における振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）として、各画素のピントずれ量に対応する補正値を用いる。
【０２６６】
これによって、算出部１３Ｎは、第２の撮影画像から生成した振幅反射率画像の各画素の画素値を補正する。そして、算出部１３Ｎは、補正後の振幅反射率画像である、空間周波数ｆｋごとに求めた画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）から、画素毎の吸収係数μａと等価散乱係数μ’ｓを算出する。
【０２６７】
すなわち、本実施の形態では、算出部１３Ｎは、補正後の第２の撮影画像（詳細には、補正後の振幅反射率画像）を用いて、測定対象領域Ｅにおける、画素毎の吸収係数と等価散乱係数を算出する。
【０２６８】
なお、吸収係数および等価散乱係数の算出方法は、第１の実施の形態と同様である。
【０２６９】
そして、算出部１３Ｎは、第１の実施の形態の算出部１２Ｎと同様に、画素毎に算出した等価散乱係数μ’Ｓを、対応する画素位置に配置することで、生体の測定対象領域Ｅの散乱係数を画素毎に規定した、散乱係数分布画像を生成する。また、算出部１３Ｎは、第１の実施の形態の算出部１２Ｎと同様に、画素毎に算出した吸収係数μａを、対応する画素位置に配置することで、生体の測定対象領域Ｅの吸収係数を画素毎に規定した、吸収係数分布画像を生成する。
【０２７０】
次に、本実施の形態の測定装置１０Ａで実行する測定処理を説明する。なお、測定装置１０Ａは、第１の実施の形態の測定装置１０と同様に、第１の処理部１３Ａが第１の処理を実行した後に、第２の処理部１３Ｂが第２の処理を実行する（図９参照）。
【０２７１】
次に、本実施の形態の第１の処理部１３Ａが実行する第１の処理の手順を説明する。図１５は、本実施の形態の第１の処理部１３Ａが実行する第１の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０２７２】
第１の処理部１３Ａは、第１の処理部１２Ａと同様にしてピント調整処理を実行する（ステップＳ４００）。ステップＳ４００の処理は、図１０のステップＳ２００〜ステップＳ２２０の処理と同様である。
【０２７３】
次に、ずれ量算出部１３Ｒが、第３の投影画像Ｐ３の投影指示を投影部２６へ出力する（ステップＳ４０２）。ステップＳ４０２の処理によって、測定対象領域Ｅへ第３の投影画像Ｐ３が投影される。
【０２７４】
次に、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の投影画像Ｐ３の投影された測定対象領域Ｅの撮影指示を撮影部２７へ出力する（ステップＳ４０４）。ステップＳ４０４の処理によって、ずれ量算出部１３Ｒは、第３の投影画像Ｐ３の投影された測定対象領域Ｅを撮影した、第３の撮影画像を取得する（ステップＳ４０６）。
【０２７５】
次に、ずれ量算出部１３Ｒが、画素ごとのピントずれ量を算出する（ステップＳ４０８）。次に、ずれ量算出部１３Ｒは、ステップＳ４０８で算出した、画素ごとのピントずれ量と、画素位置を示す位置情報と、を対応づけて、記憶部１４へ記憶する（ステップＳ４１０）。そして、本ルーチンを終了する。
【０２７６】
次に、本実施の形態の第２の処理部１３Ｂが実行する第２の処理の手順を説明する。図１６は、本実施の形態の第２の処理部１３Ｂが実行する、第２の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【０２７７】
第２の処理部１３Ｂは、第１の実施の形態の第２の処理部１２Ｂが実行するステップＳ３００〜ステップＳ３１０と同様にして（図１１参照）、ステップＳ５００〜ステップＳ５１０の処理を実行する。
【０２７８】
次に、算出部１３Ｎが、上記式（７）を用いて、測定対象の空間周波数ｆｋに対する、測定対象領域Ｅにおける画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を算出する（ステップＳ５１２）。
【０２７９】
このとき、算出部１３Ｎは、算出対象の画素位置を示す位置情報に対応するピントずれ量を、記憶部１４から読取る。そして、算出部１３Ｎは、読取ったピントずれ量に対応する補正値を記憶部１４から読取ることで、算出対象の画素位置に対応する、上記式（７）における振幅反射率（Ｍａｃ，ｒｅｆ（ｒ，ｆｋ）を得る。そして、算出部１３Ｎは、式（７）を用いて、測定対象の空間周波数ｆｋに対する、測定対象領域Ｅにおける画素毎の拡散振幅反射率Ｒｄ（ｒ，ｆｋ）を算出する。
【０２８０】
そして、第２の処理部１３Ｂは、第１の処理部１２Ａと同様にしてステップＳ５１４〜ステップＳ５２０の処理を実行する。ステップＳ５１４〜ステップＳ５２０の処理は、図１０のステップＳ３１４〜ステップＳ３２０と同様である。そして、本ルーチンを終了する。
【０２８１】
以上説明したように、本実施の形態の測定装置１０Ａは、測定対象領域Ｅを交点とする、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２との成す角度θが、０°を超える角度である。また、第１の処理部１３Ａは、第１の処理部１２Ａの構成に加えて、ずれ量算出部１３Ｒを更に備える。ずれ量算出部１３Ｒは、第１の撮影画像に含まれる画素ごとのピントずれ量を算出する。第２の処理部１３Ｂは、ピントずれ量に応じた画素ごとの補正値を用いて、第２の撮影画像を補正し、補正後の第２の撮影画像に基づいて、光学特性を算出する。
【０２８２】
このように、本実施の形態の測定装置１０Ａでは、測定対象領域Ｅを交点とする、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２との成す角度θが、０°を超える角度である。このため、測定装置１０Ａは、ハーフミラー５０を備える必要が無く、測定装置１０Ａの小型化や簡略化を図ることができる。また、撮影部２７には、測定対象領域Ｅで反射または拡散した光が、ハーフミラー５０を介さずに到達する。このため、撮影部２７が取得する撮影画像のノイズ低下を図ることができる。
【０２８３】
なお、本実施の形態のように、ピントずれ量を補正しながら光学特性を算出する方法は、第１の実施形態のようにハーフミラー５０を備えた構成であっても適用することは可能である。このとき、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２との成す角度が完全には０°となっておらず、わずかであっても角度を持つ（０°を超える角度である）必要がある。わずかであっても０°ではなく角度を持つことで、ピントずれ量を算出することは可能であり、上述の位相接続を行なう必要性が低減される、という効果も得られる。
【０２８４】
また、本実施の形態の測定装置１０Ａでは、ずれ量算出部１３Ｒが、測定対象領域Ｅの表面の形状を、容易に把握することができる。このため、測定装置１０Ａでは、画素ごとのピントずれ量を容易に算出することができる。従って、測定装置１０Ａは、第１の実施の形態に加えて、更に高精度に、測定対象領域Ｅの光学特性を算出することができる。
【０２８５】
構造化照明法を用いた方法では、撮影画像のわずかなボケやコントラストの低下から、散乱係数や吸収係数などの光学特性を推定する。このため、測定装置１０Ａに搭載されている光学系に起因するコントラストの低下は、光学特性の推定精度を大きく低下させる場合がある。一方、本実施の形態の測定装置１０Ａでは、光学系に起因する、撮影画像（第２の撮影画像）におけるコントラストの変動を補正することができる。このため、本実施の形態の測定装置１０Ａでは、高精度に測定対象領域Ｅの光学特性を算出することができる。
【０２８６】
次に、上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａのハードウェア構成について説明する。図１７は、上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａのハードウェア構成例を示すブロック図である。
【０２８７】
上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａは、表示部６０、Ｉ／Ｆ（インターフェース）部６１、撮影部６２、入力部６３、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）６５、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）６６、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）６７、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）６８、および投影部６９、などがバス７１により相互に接続されており、通常のコンピュータを利用したハードウェア構成となっている。
【０２８８】
ＣＰＵ６５は、測定装置１０、１０Ａの全体の処理を制御する演算装置である。ＲＡＭ６７は、ＣＰＵ６５による各種処理に必要なデータを記憶する。ＲＯＭ６６は、ＣＰＵ６５による各種処理を実現するプログラム等を記憶する。ＨＤＤ６８は、上述した記憶部１４に相当する。Ｉ／Ｆ部６１は、外部装置や外部端末に通信回線等を介して接続し、接続した外部装置や外部端末との間でデータを送受信するためのインターフェースである。表示部６０、撮影部６２、入力部６３、および投影部６９は、表示部２０、撮影部２８、２７、入力部１８、投影部２６、２５の各々に相当する。
【０２８９】
上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａで実行される上記各種処理を実行するためのプログラムは、ＲＯＭ６６等に予め組み込んで提供される。
【０２９０】
なお、上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａで実行されるプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録されて提供するように構成してもよい。
【０２９１】
また、上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａで実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａにおける上記各処理を実行するためのプログラムを、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。
【０２９２】
上記実施の形態の測定装置１０、１０Ａで実行される上記各種処理を実行するためのプログラムは、上述した各部が主記憶装置上に生成されるようになっている。
【０２９３】
なお、上記ＨＤＤ６８に格納されている各種情報、すなわち記憶部１４に格納されている各種情報は、外部装置（例えばサーバ）に格納してもよい。この場合には、該外部装置とＣＰＵ６５と、を、ネットワーク等を介して接続した構成とすればよい。
【０２９４】
なお、上記には、いくつかの実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。上記実施の形態は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０２９５】
１０、１０Ａ  測定装置
１２Ａ、１３Ａ  第１の処理部
１２Ｂ、１３Ｂ  第２の処理部
１２Ｐ  推定部
１３Ｒ  ずれ量算出部
２５、２６  投影部
２７、２８  撮影部
【図１】
2017116498.tif 000012
【図２】
2017116498.tif 000013
【図３】
2017116498.tif 000014
【図４】
2017116498.tif 000015
【図５】
2017116498.tif 000016
【図６】
2017116498.tif 000017
【図７】
2017116498.tif 000018
【図８】
2017116498.tif 000019
【図９】
2017116498.tif 000020
【図１０】
2017116498.tif 000021
【図１１】
2017116498.tif 000022
【図１２】
2017116498.tif 000023
【図１３】
2017116498.tif 000024
【図１４】
2017116498.tif 000025
【図１５】
2017116498.tif 000026
【図１６】
2017116498.tif 000027
【図１７】
2017116498.tif 000028