JP2016138749A - 分光測定装置 - Google Patents
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Abstract
【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
Description
本発明は、分光測定装置に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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)。
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。
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)。
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)。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
[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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (5)
- 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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2015012132A JP2016138749A (ja) | 2015-01-26 | 2015-01-26 | 分光測定装置 |
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US10900831B2 (en) | 2018-08-02 | 2021-01-26 | Seiko Epson Corporation | Spectroscopic measurement apparatus, electronic apparatus, and spectroscopic measurement method |
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2015
- 2015-01-26 JP JP2015012132A patent/JP2016138749A/ja active Pending
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