【手続補正書】
【提出日】平成29年7月21日(2017.7.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を分光する分光フィルターと、
複数の受光素子を有し、前記分光フィルターにより分光された光を受光する撮像部と、
前記光を前記撮像部で受光した際に、前記複数の受光素子の各々から出力される信号値に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射した光の中心波長を取得する波長取得部と、を備え、
リファレンス光に含まれる所定波長域における複数の波長成分の各々の光量が前記リファレンス光の光軸に対して交差する面内において略均一であり、
前記リファレンス光の前記所定波長域における複数の波長成分の各々の光を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長成分毎に異なる
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記撮像部に入射される光の光路上に配置される固定フィルターを備え、
前記固定フィルターは、前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々に対して、異なる透過率を有する
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項３】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記リファレンス光を出射する光源を有し、
前記光源は、前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々に対して、異なる光量の光を出射する
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記撮像部における前記複数の受光素子の各々は、前記波長成分毎に異なる感度を有する
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項５】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記リファレンス光の前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長に対して単調変化する
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項６】
請求項５に記載の分光画像取得装置において、
前記撮像部に入射される光の光路上に配置される固定フィルターを備え、
前記固定フィルターは、ガラス基板にＡｇ及びＡｌ２Ｏ３を積層させたフィルターである
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記分光フィルターは、出射させる光の波長を変更可能であり、
前記分光画像取得装置は、さらに、
前記分光フィルターが分光する光の波長を変化させる測定制御部と、
前記複数の受光素子の各々で受光された略同一波長の光の光量に基づいて、当該略同一波長に対する分光画像を生成する画像生成部と、
を備えていることを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項８】
請求項７に記載の分光画像取得装置において、
前記複数の受光素子の各々で受光される光の分光スペクトルを測定するスペクトル測定部を備えている
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項９】
請求項８に記載の分光画像取得装置において、
前記画像生成部は、前記複数の受光素子の各々で受光される光の分光スペクトルに基づいて、前記複数の受光素子の各々にて受光された前記略同一波長の光に対する光量を取得し、当該略同一波長に対する分光画像を生成する
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記波長取得部により取得された前記複数の受光素子の各々で受光された光の中心波長に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射する光の入射角を取得する入射角取得部を備えている
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の分光画像取得装置において、
前記分光フィルターは、互いに対向する一対の反射膜、及び前記一対の反射膜間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部を有する波長可変干渉フィルターである
ことを特徴とする分光画像取得装置。
【請求項１２】
入射光を分光する分光フィルター、及び、複数の受光素子を有し、前記分光フィルターにより分光された光を受光する撮像部を備えた分光画像取得装置における受光波長取得方法であって、
リファレンス光を、前記分光フィルターを介して前記撮像部に受光させる第一ステップと、
前記撮像部で受光した際に前記複数の受光素子の各々から出力される信号値に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射した光の中心波長を取得する第二ステップと、を含み、
前記リファレンス光に含まれる所定波長域における複数の波長成分の各々の光量が前記リファレンス光の光軸に対して交差する面内において略均一であり、
前記分光フィルターを介して前記リファレンス光の前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々の光を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長成分毎で異なる
ことを特徴とする受光波長取得方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明に係る一適用例の分光画像取得装置は、入射光を分光する分光フィルターと、複数の受光素子を有し、前記分光フィルターにより分光された光を受光する撮像部と、前記光を前記撮像部で受光した際に、前記複数の受光素子の各々から出力される信号値に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射した光の中心波長を取得する波長取得部と、を備え、リファレンス光に含まれる所定波長域における複数の波長成分の各々の光量が前記リファレンス光の光軸に対して交差する面内において略均一であり、前記リファレンス光の前記所定波長域における複数の波長成分の各々の光を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長成分毎に異なることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本適用例では、波長取得部は、撮像部により、分光フィルターを透過又は反射したリファレンス光を受光し、当該撮像部の各受光素子から出力される信号値に基づいて、各受光素子で受光された光の中心波長を取得する。
ここで、本適用例のリファレンス光は、各波長成分の光量が面内において略均一であり、分光フィルターにリファレンス光を入射させた際に入射位置によって光量値が変化することがない。例えば、リファレンス光に含まれる波長λ１の光は、分光フィルターの入射する位置によらず同じ光量Ａとなる。この場合、分光フィルターにおける入射光の入射領域内で、分光される光の波長にムラがない（面内ムラがない）場合、分光フィルターから波長λ１の光を透過させると、撮像部の各受光素子において光量Ａに対応した信号値が出力される。
また、本適用例において、リファレンス光を受光素子で受光させた際に、波長成分毎に受光素子から出力される信号値が異なる。すなわち、波長λ１の光を受光素子で受光させた際の信号値と、波長λ２の光を受光素子で受光させた際の信号値はそれぞれ異なる値となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本適用例の分光画像取得装置において、前記撮像部に入射される光の光路上に配置される固定フィルターを備え、前記固定フィルターは、前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々に対して、異なる透過率を有することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本適用例では、各波長成分に対する透過率がそれぞれ異なる固定フィルターと、分光フィルターとを介した光が撮像部で受光される。
例えば、リファレンス光の波長特性が略一定（各波長の光量が均一）である場合や受光素子の波長に対する感度が略一定である場合、固定フィルターが設けられていない場合、各受光素子から出力される信号値が波長成分毎に近い値となり、受光された光の中心波長の判定が困難となる場合がある。これに対して、本適用例では、上記のような固定フィルターを用いることで、各受光素子からの信号値が波長成分毎に異なる値となる。従って、より精度よく受光素子で受光された光の中心波長を取得することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本適用例の分光画像取得装置において、前記リファレンス光を出射する光源を有し、前記光源は、前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々に対して、異なる光量の光を出射することが好ましい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本適用例では、光源から出射されるリファレンス光の各波長における光量がそれぞれ異なっている。
例えば、リファレンス光の波長特性が略一定（各波長の光量が均一）である場合や受光素子の波長に対する感度が略一定である場合、各受光素子から出力される信号値が波長成分毎に近い値となり、受光された光の中心波長の判定が困難となる場合がある。これに対して、本適用例では、上記のように光源から射出される各波長の光量がそれぞれ異なるため、各受光素子からの信号値が波長成分毎に異なる値となる。この場合、上記適用例のように固定フィルターを用いることなく、リファレンス光を受光した際の各受光素子から出力される信号値が異なる値となり、精度よく受光素子で受光された光の中心波長を取得することができる。
また、上記適用例のように固定フィルターを用いる場合であっても、光源から出射されるリファレンス光の波長特性と、固定フィルターの透過率とを掛けあわせた際に、各波長成分でそれぞれ異なる光量となるように、光源及び固定フィルターの特性を設定すればよい。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本適用例の分光画像取得装置において、前記撮像部における前記複数の受光素子の各々は、前記波長成分毎に異なる感度を有することが好ましい。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本適用例では、撮像部の受光素子における受光感度が各波長でそれぞれ異なっている。
例えば、リファレンス光の波長特性が略一定（各波長の光量が均一）である場合や受光素子の波長に対する感度が略一定である場合、信号値が波長成分毎に近い値となり、受光された光の中心波長の判定が困難となる場合がある。これに対して、本適用例では、上記のように各受光素子の感度が波長毎に異なるため、リファレンス光における各波長成分の光量が略一定でも、各受光素子からの信号値が波長成分毎に異なる値となる。この場合でも、上記適用例のように固定フィルターを用いることなく、リファレンス光を受光した際の各受光素子から出力される信号値が異なる値となり、精度よく受光素子で受光された光の中心波長を取得することができる。
また、上記適用例のように固定フィルターを用いてもよく、リファレンス光の光量を波長成分毎に異ならせてもよい。この場合、例えば、固定フィルターの透過率と、光源から出射されるリファレンス光の波長特性と、受光素子の感度とを掛けあわせた際に、受光素子から各波長成分でそれぞれ異なる信号値が出力されるように、光源、固定フィルター、及び受光素子の特性を設定すればよい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
本適用例の分光画像取得装置において、前記リファレンス光の前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長に対して単調変化することが好ましい。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本適用例では、リファレンス光を撮像部で受光した際に、各波長成分に対する受光素子から出力される信号値が、波長に対して単調変化する。
つまり、リファレンス光における所定波長域に含まれる波長を順次切り替えて、それぞれ個別に受光素子で受光させた際に、受光素子から出力される信号値が単調増加又は単調減少するように、リファレンス光の波長特性や、受光素子の感度、又は固定フィルターの透過率が設定されている。
この場合、分光フィルターを介してリファレンス光を受光素子で受光した際に、信号値に対して対応する波長が１つに決まることになり、より精度よく受光素子で受光された光の中心波長を特定することができる。また、波長変化に対する信号値変化が単調変化するため、例えば補完処理等により出力された信号値から受光素子で受光された光の中心波長を容易に算出することもできる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本適用例では、別途固定フィルターを用いて波長に対して信号値を単調変化させる際に、固定フィルターとして、ガラス基板にＡｇ及びＡｌ２Ｏ３を積層させたフィルターを用いる。
このような固定フィルターでは、波長を単調増加させた際に、透過率が単調減少する。従って、リファレンス光を出力する光源における波長特性や、受光素子の感度の設定が困難である場合でも、リファレンス光を受光した際の受光素子からの信号値を波長に対して単調増加させることができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
本適用例の分光画像取得装置において、前記分光フィルターは、出射させる光の波長を変更可能であり、前記分光画像取得装置は、さらに、前記分光フィルターが分光する光の波長を変化させる測定制御部と、前記複数の受光素子の各々で受光された略同一波長の光の光量に基づいて、当該略同一波長に対する分光画像を生成する画像生成部と、を備えていることが好ましい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本適用例では、測定制御部により分光フィルターから出射させる（分光させる）光の波長を順次変化させて、各受光素子での光量を取得する。この際、目標波長の分光画像の各画素の光量が得られるように、順次ギャップ寸法を変化させる。そして、画像生成部は、各受光素子で受光された目標波長の光の光量に基づいて、分光画像を生成する。これにより、所望の目標波長の光の光量を各画素の画素値（例えば輝度値）とした分光画像を合成することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
本適用例の分光画像取得装置において、前記複数の受光素子の各々で受光される光の分光スペクトルを測定するスペクトル測定部を備えていることが好ましい。
本発明では、分光フィルターから出射させる光の波長を順次切り替え、各波長に対する各受光素子での受光量に基づき、各受光素子で受光された光の分光スペクトルを測定する。このような構成では、各受光素子に対応した各画素における正確な分光スペクトルを取得することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本適用例の分光画像取得装置において、前記画像生成部は、前記複数の受光素子の各々で受光される光の分光スペクトルに基づいて、前記複数の受光素子の各々にて受光された前記略同一波長の光に対する光量を取得し、当該略同一波長に対する分光画像を生成することが好ましい。
本適用例では、上記発明のように測定された各分光素子に対応した各画素における分光スペクトルに基づいて、分光画像を生成する。すなわち、各画素の分光スペクトルから所望の目標波長の光量を検出し、これらの光量に基づいて目標波長の分光画像を生成する。この場合、取得した分光画像が複数ある場合（目標波長が複数ある場合）や、撮像操作の後に目標波長を設定する場合において、撮像操作を繰り返す必要がなく、容易に所望の目標波長の分光画像を取得できる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本適用例の分光画像取得装置において、前記波長取得部により取得された前記複数の受光素子の各々で受光された光の中心波長に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射する光の入射角を取得する入射角取得部を備えていることが好ましい。
本適用例では、波長取得部により取得された各受光素子で受光された光の中心波長に基づいて、受光素子に入射する光の入射角を取得する。つまり、上述した本発明における適用例では、受光素子で受光された光は、分光フィルターにおける面内ばらつきや入射角のばらつきを含んだ光となり、これらを考慮して最終的にどの波長の光が受光されたかを判定することが可能となる。従って、例えば、平行光となるリファレンス光を各受光素子で受光した際の信号値から面内ばらつきを考慮した中心波長を特定した後、入射光学系等を介在させた測定を実施し、波長シフト量を判定することで、入射光学系による入射角のバラつきを測定することができる。
このような分光測定装置では、例えば、入射光学系の各レンズの入射角のバラつき検査等に適用することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
本発明の一適用例の受光波長取得方法は、入射光を分光する分光フィルター、及び、複数の受光素子を有し、前記分光フィルターにより分光された光を受光する撮像部を備えた分光画像取得装置における受光波長取得方法であって、リファレンス光を、前記分光フィルターを介して前記撮像部に受光させる第一ステップと、前記撮像部で受光した際に前記複数の受光素子の各々から出力される信号値に基づいて、前記複数の受光素子の各々に入射した光の中心波長を取得する第二ステップと、を含み、前記リファレンス光に含まれる所定波長域における複数の波長成分の各々の光量が前記リファレンス光の光軸に対して交差する面内において略均一であり、前記分光フィルターを介して前記リファレンス光の前記所定波長域における前記複数の波長成分の各々の光を前記撮像部で受光させた際に前記受光素子から出力される信号値は、波長成分毎で異なることを特徴とする。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本適用例では、撮像部により分光フィルターを透過又は反射したリファレンス光を受光し、当該撮像部の各受光素子から出力される信号値に基づいて、各受光素子で受光された光の中心波長を取得する。ここで、上記適用例と同様、リファレンス光は、各波長成分の光量が面内において略均一であり、分光フィルターにリファレンス光を入射させた際に入射位置によって光量値が変化することがない。また、リファレンス光を受光素子で受光させた際に、波長成分毎に受光素子から出力される信号値が異なる。
従って、分光フィルターから出射（透過又は反射）されたリファレンス光を各受光素子で受光すると、受光された光の中心波長に応じた信号値が出力されることになり、例えば受光素子から出力される信号値を予め測定しておくことで、容易かつ精度よく各受光素子において受光された光の中心波長を取得することができる。