(57)【要約】【課題】より簡単な構成により分光測定を行う。【解決手段】カメラ１１は、軸上色収差を発生させるレンズ２２と、レンズ２２を介して測定対象物２を撮像する二次元のイメージセンサ２１とを備える。記憶部３３は、測定対象物までの距離と所定の複数波長におけるイメージセンサ２１の出力信号との関係を記憶する。移動部３２は、レンズ２２の光軸に沿ってステージ１２を移動させることにより、レンズ２２と測定対象物２とを相対移動させる。測定部３１は、移動部３２により測定対象物２を移動しつつ撮像し、イメージセンサ２１の出力信号と記憶部３３に記憶されている前記関係とから測定対象物２の分光特性を測定する。本発明は、例えば、分光分布測定装置に適用できる。【選択図】図１
2009293969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸上色収差を発生させる対物レンズと、
前記対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子と、
測定対象物までの距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶する記憶手段と、
前記対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズと測定対象物とを相対移動させる移動手段と、
前記移動手段により測定対象物を移動しつつ撮像し、前記撮像素子の出力信号と前記記憶手段に記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する測定手段と
を含むことを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
前記関係は、前記所定の複数波長に含まれる各波長における、測定対象物までの距離に対する前記撮像素子の出力信号の分布を示し、
前記測定手段は、前記各波長における前記分布を重み付けて合成することにより、前記移動手段により測定対象物を移動しつつ撮像することにより得られた、測定対象物までの距離に対する前記撮像素子の出力信号の分布にフィッティングさせることによって測定対象物の分光特性を測定する
ことを特徴とする請求項１に記載の分光測定装置。
【請求項３】
軸上色収差を発生させる対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子の出力信号に基づいて測定対象物の分光測定を行う分光測定装置の分光測定方法において、
測定対象物までの距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶し、
前記対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズと測定対象物とを相対移動させ、
測定対象物を移動しつつ撮像し、前記撮像素子の出力信号と記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する
ことを特徴とする分光測定方法。
【請求項４】
軸上色収差を発生させる対物レンズと、
前記対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子と、
前記対物レンズの焦点距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶する記憶手段と、
前記対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物を撮像し、前記撮像素子の出力信号と前記記憶手段に記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する測定手段と
を含むことを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
前記関係は、前記所定の複数波長に含まれる各波長における、前記対物レンズの焦点距離に対する前記撮像素子の出力信号の分布を示し、
前記測定手段は、前記各波長における前記分布を重み付けて合成することにより、前記対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物を撮像することにより得られた、前記対物レンズの焦点距離に対する前記撮像素子の出力信号の分布にフィッティングさせることによって測定対象物の分光特性を測定する
ことを特徴とする請求項４に記載の分光測定装置。
【請求項６】
軸上色収差を発生させる対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子の出力信号に基づいて測定対象物の分光測定を行う分光測定装置の分光測定方法において、
前記対物レンズの焦点距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶し、
前記対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物を撮像し、前記撮像素子の出力信号と記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する
ことを特徴とする分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置および方法に関し、特に、簡単な構成により分光測定を行うことができるようにした分光測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置、プロジェクタ、プリンタなどのデジタル画像を扱う装置において、被写体の色を忠実に再現できるようにすることは重要な課題である。被写体の色を忠実に再現するためには、被写体の色情報を忠実に取得すること、換言すれば、被写体からの光の波長の分布を表す分光分布を正確に測定することが重要になる。
【０００３】
従来の分光測定の方法として、例えば、回折格子を用いて入射光を分光し、入射光の各波長成分の強さを測定する方法が知られている。
【０００４】
また、例えば、透過する波長が異なる複数の多層膜フィルタをターレットに配置したフィルタをモノクロのCCD（Charge Coupled Device）カメラに装着し、使用する多層膜フィルタを物理的に切り替えながら、入射光の各波長成分の強さを測定する方法が知られている。この場合、ターレット状のフィルタの代わりに、透過波長を可変できる液晶可変フィルタを用いることも可能である。
【０００５】
さらに、例えば、アッベ数の小さい高分散ガラスを用いたレンズ系によって、色収差が大きく、かつ、球面収差が小さい光学系を構成し、その光学系の光軸上に光軸方向に移動可能なピンホールを設ける。そして、測定波長に固有の光軸上の集光位置にピンホールを移動し、測定波長成分のみをピンホールを介して選択的に光検出系側に通過させることにより、入射光の各波長成分の強さを測定することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２７１５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述したいずれの方法も、分光分布を測定する対象となる測定対象物と入射光を検出する装置との間に回折格子、フィルタまたはピンホールなどを設ける必要があり、構成が複雑になってしまう。
【０００８】
本発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、より簡単な構成により分光測定を行うことができるようにするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の側面の分光測定装置は、軸上色収差を発生させる対物レンズと、前記対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子と、測定対象物までの距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶する記憶手段と、前記対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズと測定対象物とを相対移動させる移動手段と、前記移動手段により測定対象物を移動しつつ撮像し、前記撮像素子の出力信号と前記記憶手段に記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する測定手段とを含む。
【００１０】
本発明の第１の側面の分光測定方法は、軸上色収差を発生させる対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子の出力信号に基づいて測定対象物の分光測定を行う分光測定装置の分光測定方法であって、測定対象物までの距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶し、前記対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズと測定対象物とを相対移動させ、測定対象物を移動しつつ撮像し、前記撮像素子の出力信号と記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する。
【００１１】
本発明の第１の側面においては、軸上色収差を発生させる対物レンズの光軸に沿って前記対物レンズと測定対象物とを相対移動しつつ、測定対象物が撮像され、撮像素子の出力信号と、測定対象物までの距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係とから測定対象物の分光特性が測定される。
【００１２】
本発明の第２の側面の分光測定装置は、軸上色収差を発生させる対物レンズと、前記対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子と、前記対物レンズの焦点距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶する記憶手段と、前記対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物を撮像し、前記撮像素子の出力信号と前記記憶手段に記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する測定手段とを含む。
【００１３】
本発明の第２の側面の分光測定方法は、軸上色収差を発生させる対物レンズによる測定対象物を撮像する二次元の撮像素子の出力信号に基づいて測定対象物の分光測定を行う分光測定装置の分光測定方法であって、測定対象レンズの焦点距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係を前記撮像素子の画素毎に記憶し、前記対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物を撮像し、前記撮像素子の出力信号と記憶されている前記関係とから測定対象物の分光特性を測定する。
【００１４】
本発明の第２の側面においては、軸上色収差を発生させる対物レンズの焦点距離を変更しつつ測定対象物が撮像され、撮像素子の出力信号と、前記対物レンズの焦点距離と所定の複数波長における前記撮像素子の出力信号との関係とから測定対象物の分光特性が測定される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、より簡単な構成により正確に分光測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明を適用した実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明を適用した分光測定システムの一実施の形態を示すブロック図である。この分光測定システム１のカメラ１１は、撮像素子にCCD（Charge Coupled Device）を用いた２次元のモノクロのイメージセンサ２１を備えている。そして、図９などを参照して後述するように、ステージ１２に置かれた測定対象物２をカメラ１１により撮影した画像に基づいて、分光測定装置１３が、測定対象物２の指定された位置の分光分布を測定する。
【００１８】
カメラ１１に装着されているレンズ２２は、入射光の波長λにより屈折率n(λ)が異なる分散と呼ばれる特性を有し、軸上色収差を発生させるレンズにより構成される。具体的には、レンズ２２のd線（λ≒589nm）に対する焦点距離fdと波長λの入射光に対する焦点距離f(λ)との間の変化量Δf(λ)は、以下の式（１）により表される。
【００１９】
Δf(λ)＝fd−f(λ)＝fd×Δn(λ)／(n−1)  ・・・（１）
【００２０】
ここで、Δn(λ)は、レンズ２２のd線に対する屈折率ndと、波長λの入射光に対する屈折率n(λ)との間の変化量を示し、以下の式（２）により求められる。
【００２１】
Δn(λ)＝n(λ)−nd  ・・・（２）
【００２２】
この入射光の波長に対する焦点距離のズレにより、例えば、図２に示されるように、同じ位置Ｌ１から発せられた光であっても、レンズ２２を透過した後、赤色の光は、面Ｐｒ上で焦点を結び、緑色の光は、面Ｐｒよりレンズ２２に近い面Ｐｇ上で焦点を結び、青色の光は、面Ｐｇよりさらにレンズ２２に近い面Ｐｂ上で焦点を結ぶ。すなわち、軸上色収差が発生する。
【００２３】
図４は、図３に模式的に示される装置構成により、光源１０１のカメラ１１からの距離および色（波長）を変化させながら、ピンホール１０２を通過したスポット光によるイメージセンサ２１の所定の画素（以下、測定画素と称する）の受光量を測定した結果を示している。より具体的には、図４は、光源１０１とピンホール１０２の間を等間隔に保ちつつ、光源１０１およびピンホール１０２をカメラ１１の光軸方向に移動させながら、赤（波長＝650nm）、緑（波長＝550nm）、青（波長＝450nm）の３色のLED（Light Emitting Diode）について、測定画素の受光量を示す出力信号の強度（以下、単に信号強度とも称する）を測定した結果を示している。なお、このとき、例えば、ピンホール１０２には、Cr蒸着により成膜した穴径40μmのピンホールが用いられ、レンズ２２の前面には径が3.6mmのアパーチャが取り付けられる。
【００２４】
図４の横軸は、カメラ１１と光源１０１との間の距離を示しており、縦軸は、ピーク値が１００％になるように測定画素の信号強度を規格化した値（以下、規格化信号強度と称する）を示している。また、曲線１２１Ｒは、赤色のLEDを光源１０１として用いた場合の規格化信号強度の分布を示し、曲線１２１Ｇは、緑色のLEDを光源１０１として用いた場合の規格化信号強度の分布を示し、曲線１２１Ｂは、青色のLEDを光源１０１として用いた場合の規格化信号強度の分布を示している。
【００２５】
この図４に示されるように、レンズ２２により発生する軸上色収差により、レンズ２２の焦点位置は入射光の波長に応じて変化するため、カメラ１１と光源１０１との間の距離に対する規格化信号強度の分布は、光源１０１の色（波長）により異なることが分かる。
【００２６】
図１に戻り、分光測定装置１３は、例えば、コンピュータにより構成され、測定部３１、移動部３２、および、記憶部３３により構成される。
【００２７】
測定部３１は、信号強度測定部４１、重み算出部４２、および、分光分布算出部４３を含むように構成される。測定部３１は、図９などを参照して後述するように、記憶部３３に記憶されている、測定対象物までの距離と所定の複数波長におけるイメージセンサ２１の出力信号との関係、および、イメージセンサ２１の出力信号から、測定対象物２の分光特性を測定する。
【００２８】
移動部３２は、信号強度測定部４１の制御の基に、レンズ２２の光軸に沿って、ステージ１２を移動させることにより、レンズ２２と測定対象物２とを相対移動させる。
【００２９】
次に、図５乃至図１１を参照して、分光測定システム１により分光測定を行う場合の処理について説明する。
【００３０】
まず、図５乃至図７を参照して、分光測定システム１により分光測定を行うために必要なデータについて、実際にユーザが準備する手順の例に従って説明する。
【００３１】
まず、ユーザは、例えば、450nm〜650nmの波長域においてフィルタの中心波長がほぼ等間隔となるように、半値幅が同じ値（例えば、10nm）の12種類のバンドパスフィルタを準備する。そして、分光器などを用いて、準備したバンドパスフィルタの透過特性を測定する。
【００３２】
図５は、バンドパスフィルタの透過特性の例を示す図である。図５の横軸は、バンドパスフィルタの中心波長を基準とする入射光の波長、すなわち、中心波長からの入射光の波長の変化量を示している。縦軸は、透過率を示している。各バンドパスフィルタの透過特性は、半値幅が同じであるため、ほぼ同様となり、図５に示されるような、中心波長を中心にしてほぼ左右対称な釣り鐘状の分布を示す。
【００３３】
なお、以下、光の強さがピークとなるピーク波長を基準（中心）にして表した分光分布を正規化分光分布と称し、図５に示される透過特性と同様の正規化分光分布を有する光を基本光と称する。また、以下、基本光の正規化分光分布を、特に基本正規化分光分布と称する。
【００３４】
次に、ユーザは、図６に模式的に示されるように、白色LEDの平板光源からなる光源１５１、図３のピンホール１０２と同様のピンホール１５２、および、12種類のバンドパスフィルタのうちの１つ（バンドパスフィルタ１５３）をステージ１２に設置する。これにより、光源１５１から発せられた光は、ピンホール１５２を通過することにより、スポット光となる。そして、スポット光は、バンドパスフィルタ１５３により所定の波長成分のみ抽出され、図示せぬアパーチャが前面に取り付けられたカメラ１１のレンズ２２を透過し、イメージセンサ２１の測定画素に入射する。すなわち、基本正規化分光分布を有し、ピーク波長がバンドパスフィルタ１５３の中心波長と一致するスポット光（基本光）が、イメージセンサ２１の測定画素に入射する。
【００３５】
ユーザは、ステージ１２をカメラ１１の光軸方向に移動させながら、スポット光により測定画素から出力される信号強度を測定する。これにより、基本光を発する光源とカメラ１１との間の距離を変化させながら測定画素の信号強度を測定する場合と等価な測定を行うことができる。ユーザは、12種類の全てのバンドパスフィルタについて同様の測定を行う。
【００３６】
図７は、信号強度の測定結果の例を示すグラフである。図７の横軸は、縦軸の規格化信号強度がピークとなる位置（以下、最大強度ステージ位置と称する）を基準とするステージ１２の位置を示している。なお、図７の横軸において、最大強度ステージ位置を境にしてステージ１２がカメラ１１から遠ざかる方向が正の方向であり、カメラ１１に近づく方向が負の方向である。
【００３７】
なお、実験結果により、図５に示される透過特性を有するバンドパスフィルタを用いた場合、中心波長の違いに関わらず、換言すれば、測定画素に入射する基本光の波長成分の違いに関わらず、規格化信号強度は、ほぼ同様に、図７に示されるような、最大強度ステージ位置を中心にしてほぼ左右対称な釣り鐘状の分布を示すことが分かっている。そこで、実際に測定した以外のピーク波長（＝バンドパスフィルタの中心波長）を持つ基本光についても、最大強度ステージ位置を基準とする規格化信号強度の分布が、図７と同様の分布になると仮定することができる。
【００３８】
なお、以下、カメラ１１のレンズ２２とステージ１２との間の距離に対する信号強度の分布を信号強度分布と称する。すなわち、信号強度分布は、カメラ１１のレンズ２２と測定対象物との間の距離に対するイメージセンサ２１の測定画素の受光量の分布を示す。また、以下、最大強度ステージ位置を基準にして表した信号強度分布を正規化信号強度分布と称する。さらに、以下、基本光の正規化信号強度分布を、特に基本正規化信号強度分布と称する。
【００３９】
ところで、規格化信号強度がピークとなる最大強度ステージ位置は、測定画素に入射する光の波長によって異なる。そこで、12種類のバンドパスフィルタを用いて測定した最大強度ステージ位置の測定結果に基づいて、基本光のピーク波長と最大強度ステージ位置との間の関係を求める。
【００４０】
例えば、12種類のバンドパスフィルタを用いて実際に測定された最大強度ステージ位置のデータに対して、他のピーク波長を有する基本光に対する最大強度ステージ位置のデータを補間する補間関数を求める。図８は、１次直線によりデータ補間した場合の基本光のピーク波長に対する最大強度ステージ位置の特性（以下、最大強度ステージ位置特性と称する）を示すグラフである。図８の横軸は、基本光のピーク波長を示し、縦軸は、最大強度ステージ位置を示している。なお、最大強度ステージ位置は、例えば、カメラ１１のレンズ２２とステージ１２との間の距離により表される。
【００４１】
ユーザは、図５の基本正規化分光分布を表す関数Fa(λs)（以下、基本正規化分光分布関数Fa(λs)と称する）、図７の基本正規化信号強度分布を表す関数Fb(xs)（以下、基本正規化信号強度分布関数Fb(xs)と称する）、および、図８の最大強度ステージ位置特性を表す関数Fc(λc)（以下、最大強度ステージ位置特性関数Fc(λc)と称する）を算出する。ここで、λsは、基本光のピーク波長からの波長の変化量を表し、xsは、最大強度ステージ位置を基準とするステージ１２の位置を表し、λcは基本光のピーク波長を表す。なお、基本正規化信号強度分布関数Fb(xs)と最大強度ステージ位置特性関数Fc(λc)により、カメラ１１のレンズ２２とステージ１２との間の距離（すなわち、測定対象物までの距離）に対するイメージセンサ２１の出力信号の分布を波長毎に求めることができる。ユーザは、算出した３種類の関数を示すデータ（例えば、各関数の入力値と出力値の変換テーブル）を記憶部３３に記憶させる。
【００４２】
以上により、分光測定に必要なデータの準備は終了する。
【００４３】
次に、図９のフローチャートを参照して、分光測定システム１により実行される分光測定処理について説明する。
【００４４】
まず、ユーザは、ステージ１２に測定対象物２を設置する。なお、このとき、測定対象物２とカメラ１１の間には、図６のように、ピンホール１５２やバンドパスフィルタ１５３は設置されず、カメラ１１のレンズ２２にアパーチャは装着されない。次に、ユーザは、図示せぬモニタを用いてカメラ１１により撮影されている測定対象物２の画像を見ながら、図示せぬ入力装置により分光分布を測定したい位置を指定する。これにより、分光分布を測定するイメージセンサ２１の画素（測定画素）が指定される。そして、ユーザは、図示せぬ入力装置により、分光測定装置１３に分光測定の開始の指令を入力する。
【００４５】
ステップＳ１において、移動部３２は、信号強度測定部４１の制御の基に、ステージ１２を次の測定位置に移動させる。いまの場合、移動部３２は、ステージ１２を最初の測定位置に移動させる。
【００４６】
ステップＳ２において、信号強度測定部４１は、信号強度を測定する。すなわち、信号強度測定部４１は、現在のステージ位置において、カメラ１１が測定対象物２を撮影することによりイメージセンサ２１から出力される画像信号から、測定画素の信号強度を取得する。
【００４７】
ステップＳ３において、信号強度測定部４１は、全ての測定位置において信号強度を測定したか否かを判定する。信号強度測定部４１が、予め設定されている測定位置のうち、まだ信号強度を測定していない測定位置が残っていると判定した場合、処理はステップＳ１に戻る。
【００４８】
そして、ステップＳ１において、移動部３２は、信号強度測定部４１の制御の基に、ステージ１２を次の測定位置までカメラ１１の光軸方向に移動させる。その後、ステップＳ３において、全ての測定位置において信号強度を測定したと判定されるまで、ステップＳ１乃至Ｓ３の処理が繰り返し実行され、全ての測定位置において測定画素の信号強度が測定される。
【００４９】
なお、測定位置は、例えば、カメラ１１の光軸方向についてステージ１２が移動する範囲内で、所定の間隔（例えば、0.1mm）ごとに設定される。以下、n箇所の測定位置が設定されているものとし、i番目の測定位置xiにおいて測定された規格化信号強度をyiとする。この場合、ステップＳ１乃至Ｓ３の処理を繰り返すことにより、(x1，y1)，(x2，y2)、・・・、(xn，yn)のn組の測定データが得られる。なお、測定位置xiは、例えば、カメラ１１のレンズ２２とステージ１２との間の距離により表される。
【００５０】
図１０は、測定対象物２が白色のLEDを用いた光源である場合に、ステップＳ１乃至Ｓ３の処理により測定した信号強度分布の例を示している。図１０の横軸は、ステージ１２の位置（測定位置）を示し、縦軸は規格化信号強度を示している。測定対象物２について測定した規格化信号強度は、レンズ２２との間の距離に応じてレンズ２２による測定対象物２の結像位置が変化するとともに、レンズ２２の焦点位置が入射光の波長に応じて変化するため、ステージ１２の位置および測定対象物２からの光に含まれる波長成分に応じて変化する。
【００５１】
図９に戻り、一方、ステップＳ３において、全ての測定位置において信号強度を測定したと判定された場合、処理はステップＳ４に進む。
【００５２】
ステップＳ４において、重み算出部４２は、重みを算出する。具体的には、まず、信号強度測定部４１は、取得した測定データを重み算出部４２に供給する。重み算出部４２は、ピーク波長がλck(k＝1,2，・・・，m)であるm種類の基本光にそれぞれ対応する複数の信号強度分布（以下、基本信号強度分布と称する）、および、測定対象物２について測定された信号強度分布（以下、測定信号強度分布と称する）に基づいて、測定対象物２から測定画素に入射する光に、m種類の基本光と同じ波長成分がそれぞれ含まれる度合いを示す重みwk(k＝1,2，・・・，m)を算出する。なお、ピーク波長λckは、例えば、可視光の波長帯域において1nm間隔で設定される。
【００５３】
例えば、重み算出部４２は、m種類の基本信号強度分布を重み付けて合成することにより、測定信号強度分布にフィッティングさせる場合の重みwkを算出する。具体的には、測定データにより求められる測定信号強度分布を表す関数をf(x)とした場合、関数f(x)を、基本正規化信号強度分布関数Fb(xs)と重みwkを用いて、以下の式（３）によりフィッティングする場合を考える。
【００５４】
【数１】
2009293969.tif 000003
【００５５】
重み算出部４２は、最小自乗法を用いて、以下の式（４）に示される、測定データと関数f(x)による計算値との間の誤差の２乗和dが最小となる重みwkを算出し、算出した重みwkを示すデータを分光分布算出部４３に供給する。
【００５６】
【数２】
2009293969.tif 000004
【００５７】
なお、関数f(x)を基本正規化信号強度分布関数Fb(xs)を用いてフィッティングする手法は、上述した最小自乗法に限定されるものではなく、他のフィッティング手法を用いるようにしてもよい。
【００５８】
ステップＳ５において、分光分布算出部４３は、分光分布を算出する。具体的には、測定対象物２の分光分布を表す関数をg(λ)とした場合、関数g(λ)は、以下の式（５）により求められる。
【００５９】
【数３】
2009293969.tif 000005
【００６０】
すなわち、m種類の基本光にそれぞれ対応するm種類の分光分布を、重みwkを用いて合成することにより、図１１に示されるような測定対象物２の分光分布が算出される。なお、図１１に示される分光分布は、図１０に示される信号強度分布を有する測定対象物２の分光分布の例を示している。
【００６１】
なお、測定対象物２の分光分布を算出する方法は、上述した方法に限定されるものではなく、例えば、m種類の基本光のピーク波長に対する重みwkの分布に対して、データの補間を行うことにより求めることが考えられる。
【００６２】
以上のようにして、回折格子、ピンホール、フィルタなどの光学部品を用いずに、カメラ１１により測定対象物２を撮影した画像信号のみを用いて、測定対象物２の分光分布を正確に測定することができる。
【００６３】
なお、分光測定システム１では、複数の画素を測定画素として指定することにより、測定対象物２の複数の位置の分光分布を一度に測定することが可能である。すなわち、分光測定システム１は、２次元の分解能を有し、測定対象物２の２次元方向の分光分布を測定することができる。一方、例えば、回折格子を用いて分光分布を測定する場合には、回折格子に光を入射させるために測定対象物２からの光をいったん集光させる必要があるため、分光測定システム１のような２次元の分解能を実現することは困難である。
【００６４】
なお、分光測定システム１では、基本正規化信号強度分布関数Fb(xs)および最大強度ステージ位置特性関数Fc(λc)を、イメージセンサ２１の各画素について求め、記憶するようにしてもよいし、イメージセンサ２１の１つ以上のいくつかの画素についてのみ（例えば、イメージセンサ２１の中央の画素についてのみ）求め、他の画素に同じ関数を適用するようにしてもよい。なお、前者の方が、より正確に分光分布を測定することが可能である。
【００６５】
また、以上の説明では、レンズ２２と測定対象物２の間の距離に対する測定画素の信号強度を測定することにより分光分布を測定する例を示したが、レンズ２２の結像位置を変化させる他のパラメータ（例えば、レンズ２２の焦点距離）に対するイメージセンサ２１の信号強度を測定することにより分光分布を測定することも可能である。なお、レンズ２２の焦点距離を変更した場合、レンズ２２による測定対象物２の像の倍率が変化し、イメージセンサ２１に入射する像の位置が変化する。すなわち、レンズ２２の焦点距離に応じて、測定対象物２の像が投影される画素の位置が移動する。従って、レンズ２２の焦点距離に対するイメージセンサ２１の信号強度を測定することにより分光分布を測定する場合、例えば、レンズ２２の焦点距離と像が投影される画素の位置の対応関係を予め求めておく。そして、その対応関係に基づいて、各焦点距離において、測定対象物２の指定した部分が写っている画素の信号強度を測定するにより、分光分布を測定することが可能である。
【００６６】
さらに、CCD以外の撮像素子を用いたイメージセンサ、例えば、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いたイメージセンサを用いるようにしてもよい。また、モノクロのイメージセンサの代わりに、カラーのイメージセンサを用いて、赤、緑、青の各透過光に対する信号強度分布を用いて、分光分布を測定することも可能である。さらに、イメージセンサの代わりに、フォトセンサなどの他の光センサを用いるようにしてもよい。
【００６７】
また、測定対象物２からの受光量を測定する光センサは、必ずしも２次元に配列する必要はなく、必要な分解能に応じて、例えば、光センサを１つだけ用いたり、１次元に配列したりするようにしてもよい。
【００６８】
さらに、以上の説明では、波長のピークが１点となる単色光に近い分光分布を有する光を基本光として用いるようにしたが、例えば、ピーク波長に幅を持たせた光を基本光として用いるようにしてもよい。
【００６９】
上述した分光測定装置１３の一連の処理は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な、例えば汎用のコンピュータなどに、プログラム記録媒体からインストールされる。
【００７０】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【００７１】
また、本明細書において、システムの用語は、複数の装置、手段などより構成される全体的な装置を意味するものとする。
【００７２】
さらに、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明を適用した分光測定システムの一実施の形態を示すブロック図である。
【図２】軸上色収差を説明するための図である。
【図３】図４の信号強度分布を測定するための装置の構成の例を示す図である。
【図４】赤、緑、青の光源の信号強度分布の例を示す図である。
【図５】バンドパスフィルタの透過特性の例を示す図である。
【図６】基本正規化信号強度分布を測定するための装置の構成の例を示す図である。
【図７】基本正規化信号強度分布の例を示す図である。
【図８】最大強度ステージ位置特性の例を示す図である。
【図９】分光測定処理について説明するためのフローチャートである。
【図１０】測定信号強度分布の例を示す図である。
【図１１】図１０の測定信号強度分布に基づいて算出した分光分布を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  分光測定システム，  ２  測定対象物，  １１  カメラ，  １２  ステージ，  １３  分光測定装置，  ２１  イメージセンサ，  ２２  レンズ，  ３１  測定部，  ３２  移動部，  ３３  記憶部，  ４１  信号強度測定部，  ４２  重み算出部，  ４３  分光分布算出部
【図１】
2009293969.tif 000006
【図２】
2009293969.tif 000007
【図３】
2009293969.tif 000008
【図４】
2009293969.tif 000009
【図５】
2009293969.tif 000010
【図６】
2009293969.tif 000011
【図７】
2009293969.tif 000012
【図８】
2009293969.tif 000013
【図９】
2009293969.tif 000014
【図１０】
2009293969.tif 000015
【図１１】
2009293969.tif 000016