JP6589478B2 - 測定装置、電子機器、及び測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、測定装置、電子機器、及び測定方法等に関する。

従来、対象を撮像して、複数の露光量（例えば複数の露光時間）の画像データを取得し、これら複数の画像データを合成することにより、ダイナミックレンジが拡大された合成画像を生成する撮像装置が知られている（例えば特許文献１）。

特許文献１に記載の撮像装置は、異なる露光時間に対応する複数の画素データを出力可能な、所謂、非破壊読出し可能な撮像素子を備えている。そして、各画素について、異なる露光時間で得られた複数の画素データのそれぞれに、露光量に応じた重み付けを行って合成し、合成画像を生成する。これにより、ダイナミックレンジが拡大された合成画像を生成することができる。

特開２０１１−１０１１８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のような非破壊読出し可能な撮像素子を採用した装置では、撮像素子そのものが高価であったり、各画素の画素データを複数の露光時間で読み出すための専用の駆動回路を設ける必要があったりする。このため、装置の製造コストが増大するという課題があった。

本発明は、製造コストを抑制しつつ、受光素子による光量検出を行う際のダイナミックレンジを拡大可能な測定装置、電子機器、及び測定方法を提供することを目的とする。

本発明の一適用例に係る測定装置は、測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含み、前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成することを特徴とする。

本適用例の測定装置は、同一の測定光を受光した際に、異なる出力値を出力する第一受光素子及び第二受光素子を含み構成され、第一受光素子の第一出力値、及び第二受光素子の第二出力値を取得して、重み付け合成する。このような構成では、第一出力値及び第二出力値を重み付け合成して合成値（例えば合成反射率）を得ることにより、当該合成値のダイナミックレンジを拡大できる。また、同一の受光素子で異なる露光時間（露光量）に対応する出力値を取得可能な、上述の非破壊読出し可能な撮像素子を用いる場合と比べて、製造コストの増大を抑制できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第一受光素子及び前記第二受光素子は、露光時間が異なることが好ましい。
本適用例では、第一受光素子及び第二受光素子で露光時間が異なる。すなわち、各受光素子で異なる露光時間に対応する出力値を出力させることにより、同一の測定光に対して複数の出力値を得ることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記第一受光素子及び前記第二受光素子は、受光感度が異なることが好ましい。
本適用例では、第一受光素子及び第二受光素子で受光感度が異なる。これにより、同一の測定光に対して、複数の出力値を得ることができる。また、第一受光素子及び第二受光素子から同一の露光時間で露光させた場合でも、異なる出力値を得ることができる。これにより、同一の受光感度の受光素子を用いて露光時間に応じた出力値を取得する場合と比べて、露光時間の短縮と、ダイナミックレンジの拡大との両立を図れる。例えば、測定対象における低輝度領域からの測定光を、高感度の受光素子によって短時間で露光することができ、露光時間の短縮を図ることができる。また、低輝度領域からの測定光を高感度の受光素子によって、高輝度領域からの測定光を低感度の受光素子で露光することにより、露光量を適切に検出でき、ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記重み付け合成における重み値は、前記第一出力値及び前記第二出力値のうち出力値が大きい一方に基づいていることが好ましい。
本適用例では、第一出力値及び第二出力のうち、出力値が大きい一方の出力値に基づいて重み値を設定し、重み付け合成を行う。
ところで、第二受光素子の第一出力値が、第二出力値よりも大きい場合、例えば、第一受光素子と比べて、例えば、露光時間が長く設定されているか、受光感度が大きく設定されており、同一の測定光に対する出力値が大きい。この場合、高輝度領域からの測定光に対しては、第一受光素子よりも第二受光素子の露光量が飽和し易く、光量を高精度に検出できない可能性がある。よって、飽和しやすい、上記一方の受光素子の出力値を基準にして、重み付け合成を行うことで、適切な重み付けを行うことができ、検出精度の低下を抑制し、かつ、ダイナミックレンジを拡大させることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記重み値は、前記第一出力値及び前記第二出力値のうち出力値が大きい一方の増減に基づいて変動することが好ましい。
本適用例では、第一出力値及び第二出力値のうち、出力値が大きい一方の増減に基づいて重み値を変動させる。これにより、上述のように、飽和しやすい、上記一方の受光素子の出力値の増大に基づいて、重み付け合成を行うことで、適切な重み付けを行うことができ、検出精度の低下を抑制し、かつ、ダイナミックレンジを拡大させることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値が前記第一出力値よりも大きいとき、前記第二出力値の増大にしたがって、前記第二出力値の重み値を小さくすることが好ましい。
本適用例では、第二出力値の増大にしたがって、第二出力値の重み値を小さくする。これにより、低輝度領域からの測定光を測定する場合は、低輝度領域における光量をより高精度に検出可能な第二受光素子の第二出力値の重み値を大きくすることができる。一方、高輝度領域からの測定光を測定する場合は、高輝度領域において飽和し易い第二受光素子の第二出力値の重み値を小さくすることができる。したがって、ダイナミックレンジを拡大させるとともに、光量の検出精度を向上させることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値の重み値は、前記第二出力値が最大値となる場合に、０であることが好ましい。
本適用例では、第二出力値が最大の場合、第二出力値の重み値が０である。これにより、飽和している可能性がある第二受光素子の第二出力値が重み付け合成に用いられることがなく、適切に重み付け合成を実施できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値の重み値を、前記第二出力値のｎ次関数とし、前記ｎ次関数は、前記第二出力値が０の場合に、極大となることが好ましい。
本適用例では、第二出力値が０の場合に、極大となる第二出力値のｎ次関数を、第二出力値の重み値とする。このような構成では、例えば、第二出力値の増大に比例するように第二出力値の重み値を減少させる場合と比べて、第二出力値が０の近傍における、第二出力値の増大に応じた重み値の減少量を低減させることができる。したがって、低輝度領域において、第二出力値の重み値をより大きくすることができ、光量の検出精度を向上させることができる。

本適用例に係る測定装置において、前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、及び、前記第二出力値の最大値をＤmaxとすると、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ_HDRは、下記式（１）を満たすことが好ましい。

ここで、第一出力値の参照値及び第二出力値の参照値は、例えば、白色基準物を測定した際の第一受光素子及び第二受光素子からの出力値である。
本適用例では、第一出力値及び第二出力値を用いて、下記式（１）を満たす合成値として合成反射率を算出できる。また、極大値を有する多項式関数（ｎ次関数）として最小の次数である二次関数を用いて合成反射率を算出することにより、合成処理の処理負荷の増大を抑制できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値の重み値は、前記第二出力値が第一閾値までの間、第一値であり、前記第二出力値が前記第一閾値から第二閾値までの間、前記第二出力値の増大にしたがって小さくなり、前記第二閾値を越えた場合、第二値であることが好ましい。
本適用例によれば、第二出力値の重み値は、第二出力値が第一閾値までの間、第二値よりも大きい第一値、すなわち固定値に設定し、第二出力値が第一閾値から第二閾値までの間、第二出力値の増大にしたがって小さくし、第二出力値が第二閾値を超えた場合、第一値よりも小さい第二値、すなわち固定に設定する。すなわち、第一受光素子よりも第二受光素子の方が高精度に光量を検出可能な低輝度領域を測定する場合では、重み値を最大値に固定する。また、第二受光素子が飽和している可能性がある高輝度領域を測定する場合では、重み値を最小値に固定する。したがって、ダイナミックレンジを拡大しつつ、合成処理による処理負荷を低減できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値が前記第一閾値から前記第二閾値までの間、前記第二出力値の重み値は、前記第二出力値のｎ次関数であり、前記ｎ次関数は、前記第一閾値で極大となることが好ましい。
本適用例では、第二出力値が第一閾値の場合に、極大となる第二出力値のｎ次関数を、第二出力値の重み値とする。このような構成では、例えば、第二出力値の増大に比例するように第二出力値の重み値を減少させる場合と比べて、第二出力値の重み値をより大きくすることができ、光量の検出精度を向上させることができる。
また、第二出力値が第一閾値に向かうにしたがって、第二出力値の重み値を第一値に漸近させることができる。したがって、第二出力値の重み値を、第一閾値の前後で滑らかに接続する第二出力値の関数とすることができる。これにより、重み付け合成を行う際に、第一閾値近傍にて重み値の変化量が大きいことによって、合成値が不連続になったり、急激に変化したりすることを抑制できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第二出力値が前記第一閾値から前記第二閾値までの間、前記第二出力値の重み値は、前記第二出力値のｎ次関数であり、前記ｎ次関数は、前記第二閾値で極小となることが好ましい。
本適用例では、第二出力値が第二閾値の場合に極小となる第二出力値のｎ次関数の値を、第二出力値の重み値とする。このような構成では、極小値である第二閾値近傍において、第二出力値の重み値を第二値に漸近させることができる。したがって、第二出力値の重み値を、第二閾値の前後で滑らかに接続する第二出力値の関数とすることができる。重み付け合成を行う際に、第二閾値近傍にて重み値の変化量が大きいことによって、合成値が不連続になったり、急激に変化したりすることを抑制できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、前記第一閾値をｄ１、及び、前記第二閾値をｄ２とすると、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ_HDRは、下記式（２）を満たすことが好ましい。

本適用例では、第一出力値及び第二出力値を用いて、上記式（２）を満たす合成値として合成反射率を算出できる。また、極大値及び極小値を有する多項式関数として最小の次数である三次関数を用いて合成反射率を算出することにより、合成処理の処理負荷の増大を抑制できる。

本適用例に係る測定装置において、前記第一受光素子及び前記第二受光素子を含み構成される画素を複数有する受光部を含むことが好ましい。
本適用例では、受光部の各画素が第一受光素子及び第二受光素子を含み構成される。このような構成では、画素毎に第一出力値及び第二出力値の重み付け合成を行って合成値を算出し、各画素の合成値に基づいてダイナミックレンジが拡大された合成画像を生成することができる。

本適用例に係る測定装置において、対象からの光を分光し、前記測定光を前記第一受光素子及び前記第二受光素子に出射する分光器を含むことを特徴とする。
本適用例では、分光器によって分光された光を測定する。これにより、分光器によって選択された波長の光の合成値を取得することができる。また、複数の波長を選択可能な分光器を採用した場合、複数の選択波長についての合成値を取得することができ、当該合成値を用いて分光スペクトルや測色値を分光測定結果として算出することができる。

本発明の一適用例に係る電子機器は、上記適用例に係る測定装置を含むことを特徴とする。
本適用例の電子機器は、上記適用例の測定装置を含む。この測定装置では、同一の測定光を受光した際に、異なる出力値を出力する第一受光素子及び第二受光素子を含み構成され、第一受光素子の第一出力値、及び第二受光素子の第二出力値を取得して、重み付け合成する。このような構成では、第一出力値及び第二出力値を重み付け合成して合成値（例えば合成反射率）を得ることにより、当該合成値のダイナミックレンジを拡大できる。したがって、電子機器は、より広いダイナミックレンジにおいて取得された測定結果を用いて処理（例えば分光スペクトルの推定や、測色値の算出や、分光画像を合成したカラー画像の生成等）を実施することができる。
また、同一の受光素子で異なる露光時間（露光量）に対応する出力値を取得可能な、上述の非破壊読出し可能な撮像素子を用いる場合と比べて、測定装置、ひいては電子機器の製造コストの増大を抑制できる。

本発明の一適用例に係る測定方法は、測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含む測定装置における測定方法であって、前記第一出力値と前記第二出力値とを取得するステップと、前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成するステップと、を含むことを特徴とする。
本適用例の測定方法では、同一の測定光を受光することで取得され、それぞれ値が異なる第一出力値及び第二出力値を重み付け合成する。これにより、上記適用例と同様に、重み付け合成により得られる合成値のダイナミックレンジを拡大できる。
また、本適用例の測定方法によれば、第一受光素子の第一出力値、及び、第二受光素子の第二出力値を重み付け合成することにより合成値を取得することができる。したがって、上述の非破壊読出し可能な撮像素子を採用して、露光時間に応じた出力値を出力可能に構成する必要がなく、測定装置の製造コストの増大の抑制を図ることができる。

本発明の第一実施形態の測色装置の概略構成を示すブロック図。 第一実施形態の波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。 図２のＡ−Ａ線で切断した波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。 図１に示す撮像素子を模式的に示す平面図。 第一実施形態の測色装置における測色方法を示すフローチャート。 第一実施形態における第一露光時間に対応する第一出力値、及び第二露光時間に対応する第二出力値の一例を示す図。 第一実施形態における第二出力値と第一重み値及び第二重み値との関係の一例を示すグラフ。 本発明の第二実施形態における第二出力値と第一重み値及び第二重み値との関係の一例を示すグラフ。 本発明の第三実施形態における露光時間に対応する第一出力値及び第二出力値の一例を示す図。 本発明の第四実施形態のプリンターの概略構成を示す外観図。 第四実施形態のプリンターの概略構成を示すブロック図。

［第一実施形態］
以下、本発明の測定装置、及び電子機器に係る第一実施形態としての測色装置について、図面に基づいて説明する。
［測色装置の構成］
図１は、第一実施形態に係る測色装置の概略構成を示すブロック図である。
測色装置１は、図１に示すように、光学モジュール１０と、表示部２１と、操作部２２と、光学モジュール１０及び表示部２１を制御し、かつ、当該光学モジュール１０から出力された信号を処理する制御部３０と、を備えている。
この測色装置１は、測定対象Ｘに対して光を照射し、測定対象Ｘで反射した測定対象光における各波長の分光画像として、各画素値が異なる第一分光画像及び第二分光画像を取得し、これら各分光画像を合成してダイナミックレンジが拡大された合成分光画像を各波長について取得する。そして、測色装置１は、各波長について取得した合成分光画像を用いて撮像範囲の測色結果を取得する。

［光学モジュールの構成］
光学モジュール１０は、光源部１１と、受光部１２と、信号処理回路１３と、電圧制御回路１４と、光源制御回路１５と、を備える。また、受光部１２は、波長可変干渉フィルター５と、撮像素子１６と、を備える。
この光学モジュール１０は、光源部１１から照明光を測定対象Ｘに照射し、測定対象Ｘで反射された測定対象光を、入射光学系（図示略）を通して、受光部１２の波長可変干渉フィルター５に導き、波長可変干渉フィルター５を透過した光を撮像素子１６で受光する。そして、撮像素子１６から出力された検出信号は、信号処理回路１３を介して制御部３０に出力される。

［光源部の構成］
光源部１１は、白色光を照射し、測定対象Ｘを照明する。この光源部１１は、例えば赤色、緑色、及び青色の３色のＬＥＤにより構成されている。なお、青色ＬＥＤと、青色ＬＥＤから青色光を励起光として黄色光を発光する蛍光体とを組み合わせた白色ＬＥＤや、紫ＬＥＤにより、赤色、緑色、及び青色の発光体を発光させて白色を得る白色ＬＥＤ等を用いてもよい。また、例えば、光源部１１として、ハロゲンランプ等の他の光源を用いてもよい。

［受光部の波長可変干渉フィルターの構成］
図２は、波長可変干渉フィルター５の概略構成を示す平面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線で切断した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。
波長可変干渉フィルター５は、本発明の分光器に相当し、図２及び図３に示すように、固定基板５１及び可動基板５２を備えている。これらの固定基板５１及び可動基板５２は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されており、本実施形態では、石英ガラスにより構成されるものとする。そして、これらの基板５１，５２は、図３に示すように、接合膜５３（第一接合膜５３１及び第二接合膜５３２）により接合されることで、一体的に構成されている。具体的には、固定基板５１の第一接合部５１３、及び可動基板５２の第二接合部５２３が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された接合膜５３により接合されている。
なお、以降の説明にあたり、固定基板５１又は可動基板５２の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板５１、接合膜５３、及び可動基板５２の積層方向から波長可変干渉フィルター５を見た平面視を、フィルター平面視と称する。

固定基板５１には、図３に示すように、本発明の一対の反射膜の一方を構成する固定反射膜５４が設けられている。また、可動基板５２には、本発明の一対の反射膜の他方を構成する可動反射膜５５が設けられている。これらの固定反射膜５４及び可動反射膜５５は、反射膜間ギャップＧ１を介して対向配置されている。
そして、波長可変干渉フィルター５には、反射膜５４，５５間のギャップＧ１の距離（ギャップ寸法）を調整するのに用いられる、本発明のギャップ変更部である静電アクチュエーター５６が設けられている。この静電アクチュエーター５６は、固定基板５１に設けられた固定電極５６１と、可動基板５２に設けられた可動電極５６２と、を備え、各電極５６１，５６２が対向することにより構成されている。これらの固定電極５６１，可動電極５６２は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極５６１，５６２は、それぞれ固定基板５１及び可動基板５２の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップＧ１が電極間ギャップよりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター５により透過させる波長域によっては、反射膜間ギャップＧ１を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
また、フィルター平面視において、可動基板５２の一辺側（例えば、図２における辺Ｃ３−Ｃ４）は、固定基板５１の辺Ｃ３´−Ｃ４´よりも外側に突出する。この可動基板５２の突出部分は、固定基板５１と接合されない電装部５２４であり、波長可変干渉フィルター５を固定基板５１側から見た際に露出する面は、後述する電極パッド５６４Ｐ，５６５Ｐが設けられる電装面５２５となる。
同様に、フィルター平面視において、固定基板５１の一辺側（電装部５２４とは反対側）は、可動基板５２よりも外側に突出する。

（固定基板の構成）
固定基板５１には、エッチングにより電極配置溝５１１及び反射膜設置部５１２が形成されている。この固定基板５１は、可動基板５２に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極５６１及び可動電極５６２間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極５６１の内部応力による固定基板５１の撓みはない。

電極配置溝５１１は、フィルター平面視で、固定基板５１のフィルター中心点を中心とした環状に形成されている。反射膜設置部５１２は、前記平面視において、電極配置溝５１１の中心部から可動基板５２側に突出して形成されている。この電極配置溝５１１の溝底面は、固定電極５６１が配置される電極設置面５１１Ａとなる。また、反射膜設置部５１２の突出先端面は、反射膜設置面５１２Ａとなる。

電極設置面５１１Ａには、静電アクチュエーター５６を構成する固定電極５６１が設けられている。この固定電極５６１は、電極設置面５１１Ａのうち、後述する可動部５２１の可動電極５６２に対向する領域に設けられている。また、固定電極５６１上に、固定電極５６１及び可動電極５６２の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板５１には、固定電極５６１の外周縁に接続された固定引出電極５６３が設けられている。この固定引出電極５６３は、電極配置溝５１１から辺Ｃ３´−Ｃ４´側（電装部５２４側）に向かって形成された接続電極溝（図示略）に沿って設けられている。この接続電極溝には、可動基板５２側に向かって突設されたバンプ部５６５Ａが設けられ、固定引出電極５６３は、バンプ部５６５Ａ上まで延出する。そして、バンプ部５６５Ａ上で可動基板５２側に設けられた固定接続電極５６５に当接し、電気的に接続される。この固定接続電極５６５は、接続電極溝に対向する領域から電装面５２５まで延出し、電装面５２５において固定電極パッド５６５Ｐを構成する。

なお、本実施形態では、電極設置面５１１Ａに１つの固定電極５６１が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点を中心とした同心円となる２つの電極が設けられる構成（二重電極構成）などとしてもよい。その他、固定反射膜５４上に透明電極を設ける構成や、導電性の固定反射膜５４を用い、当該固定反射膜５４から固定側電装部に接続電極を形成してもよく、この場合、固定電極５６１として、接続電極の位置に応じて、一部が切り欠かれた構成などとしてもよい。

反射膜設置部５１２は、上述したように、電極配置溝５１１と同軸上で、電極配置溝５１１よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部５１２の可動基板５２に対向する反射膜設置面５１２Ａを備えている。
この反射膜設置部５１２には、図３に示すように、固定反射膜５４が設置されている。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ＴｉＯ_２、低屈折層をＳｉＯ_２とした誘電体多層膜を用いてもよい。更に、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した反射膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層（ＴｉＯ_２やＳｉＯ_２等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した反射膜などを用いてもよい。

また、固定基板５１の光入射面（固定反射膜５４が設けられない面）には、固定反射膜５４に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板５１の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。

そして、固定基板５１の可動基板５２に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝５１１、反射膜設置部５１２、及び接続電極溝が形成されない面は、第一接合部５１３を構成する。この第一接合部５１３には、第一接合膜５３１が設けられ、この第一接合膜５３１が、可動基板５２に設けられた第二接合膜５３２に接合されることで、上述したように、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。

（可動基板の構成）
可動基板５２は、フィルター中心点を中心とした円形状の可動部５２１と、可動部５２１と同軸であり可動部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面５１２Ａ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。
なお、固定基板５１と同様に、可動部５２１の固定基板５１とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板５２の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。

可動電極５６２は、所定の電極間ギャップを介して固定電極５６１に対向し、固定電極５６１と同一形状となる環状に形成されている。この可動電極５６２は、固定電極５６１とともに静電アクチュエーター５６を構成する。また、可動基板５２には、可動電極５６２の外周縁に接続された可動接続電極５６４が設けられている。この可動接続電極５６４は、可動部５２１から、固定基板５１に設けられた接続電極溝（図示略）に対向する位置に沿って、電装面５２５に亘って設けられており、電装面５２５において可動電極パッド５６４Ｐを構成する。

また、可動基板５２には、上述したように、固定接続電極５６５が設けられており、この固定接続電極５６５は、バンプ部５６５Ａ（図２参照）を介して固定引出電極５６３に接続されている。

可動反射膜５５は、可動部５２１の可動面５２１Ａの中心部に、固定反射膜５４とギャップＧ１を介して対向して設けられる。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。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップが反射膜間ギャップＧ１の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、赤外線や遠赤外線を用いる場合等、分光画像の取得対象波長域によっては、ギャップＧ１の寸法が、電極間ギャップの寸法よりも大きくなる構成としてもよい。

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。この際、可動部５２１が保持部５２２よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部５２２が静電引力により固定基板５１側に引っ張られた場合でも、可動部５２１の形状変化が起こらない。したがって、可動部５２１に設けられた可動反射膜５５の撓みも生じず、固定反射膜５４及び可動反射膜５５を常に平行状態に維持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、フィルター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。

可動基板５２において、第一接合部５１３に対向する領域は、第二接合部５２３となる。この第二接合部５２３には、第二接合膜５３２が設けられ、上述したように、第二接合膜５３２が第一接合膜５３１に接合されることで、固定基板５１及び可動基板５２が接合される。

［受光部の撮像素子の構成］
図４は、撮像素子１６を模式的に示す平面図である。
撮像素子１６は、図１に示すように、波長可変干渉フィルター５を透過した光を受光（検出）し、受光量に基づいた検出信号を信号処理回路１３に出力する。この撮像素子１６は、図４に示すように、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２を含み構成される画素１６０を複数備え、複数の画素１６０が、二次元アレイ状に配置され構成される。なお、撮像素子１６が備える画素１６０の数、配置等は図示例に限定されない。

第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２は、露光時間に応じて電荷を蓄積し、蓄積電荷に応じた検出信号を信号処理回路１３に出力する。これら、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２は、略同様の光学特性（受光感度）を有し、後述するように、制御部３０の制御に基づいて、それぞれ異なる露光時間に対応する検出信号を出力可能に構成される。すなわち、第一受光素子１６１は、制御部３０の制御に基づいて、第一露光時間に対応する大きさの第一出力値の検出信号を出力する。一方、第二受光素子１６２は、制御部３０の制御に基づいて、第一露光時間よりも長い第二露光時間に対応する第二出力値、すなわち、第一出力値よりも大きい第二出力値の検出信号を出力する。このような撮像素子１６としては、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の各種イメージセンサを用いることができる。

［信号処理回路、電圧制御回路、及び光源制御回路の構成］
信号処理回路１３は、制御部３０の制御信号に基づいて、撮像素子１６に検出信号を出力させる。また、信号処理回路１３は、撮像素子１６から出力された検出信号（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３０に出力する。信号処理回路１３は、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。
信号処理回路１３は、撮像素子１６の各受光素子１６１，１６２から出力されたアナログ信号（例えば電圧値）を、各受光素子１６１，１６２のダイナミックレンジに基づいて設定された所定のｂｉｔ数（本実施形態では１０ｂｉｔの１０２４階調）のデジタル信号に変換し、各受光素子１６１，１６２の出力値として制御部３０に出力する。

電圧制御回路１４は、制御部３０の制御に基づいて、波長可変干渉フィルター５の静電アクチュエーター５６に対して駆動電圧を印加する。これにより、静電アクチュエーター５６の固定電極５６１及び可動電極５６２間で静電引力が発生し、可動部５２１が固定基板５１側に変位する。

光源制御回路１５は、光源部１１に印加する駆動電圧を制御し、光源部１１からの出射光の光量を調整する。光源制御回路１５は、制御部３０の制御の下、所定のタイミングで光源部１１の点灯制御や光量調整を実施する。

［表示部及び操作部の構成］
表示部２１は、例えば、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ；Plasma Display Panel）、有機ＥＬディスプレイパネル等の各種表示装置により構成されている。表示部２１は、制御部３０の制御に基づいて、撮像された画像や測色結果等を表示する。
操作部２２は、例えば、マウス、キーボード、タッチパネル等のユーザー操作を検出可能な各種装置で構成されている。

［制御部の構成］
次に、測色装置１の制御部３０について説明する。
制御部３０は、例えばＣＰＵやメモリー等が組み合わされることで構成され、測色装置１の全体動作を制御する。この制御部３０は、図１に示すように、記憶部３１と処理部３２とを備えている。
記憶部３１は、測色装置１を制御するための各種プログラムや、各種データが記憶されている。当該データは、例えば、静電アクチュエーター５６に印加する駆動電圧に対する透過光の波長を示すＶ−λデータや、測定対象Ｘを測定する際の測定波長に関する情報（測定開始波長、波長の変更間隔、及び測定終了波長等）である。

処理部３２は、記憶部３１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１に示すように、フィルター制御部３２１、光源制御部３２２、受光制御部３２３、重み付け合成部３２４、及び測色制御部３２５等として機能する。
なお、本実施形態では、処理部３２が、記憶部３１に記録されたプログラム（ソフトウェア）を読み込んで実行することで、ソフトウェアとハードウェアの協働により、上記各機能を実現する例を示すが、これに限定されない。例えば、各機能を有するハードウェアとしての回路が設けられる構成などとしてもよい。

フィルター制御部３２１は、波長可変干渉フィルター５により取り出す光の目的波長を設定し、Ｖ−λデータに基づいて、設定した目的波長に対応する駆動電圧を静電アクチュエーター５６に印加させる旨の指令信号を電圧制御回路１４に出力する。
光源制御部３２２は、光源制御回路１５を制御し、測色時等の所定のタイミングで光源部１１に駆動電圧を印加させ、光源部１１を点灯させる。

受光制御部３２３は、撮像素子１６を制御して、第一分光画像及び第二分光画像を取得する。本実施形態では、受光制御部３２３は、第一露光時間に対応する検出信号を、複数の画素１６０のそれぞれの第一受光素子１６１に出力させ、当該第一露光時間に対応する第一分光画像を取得する。また、受光制御部３２３は、第一露光時間よりも長い第二露光時間に対応する検出信号を、複数の画素１６０のそれぞれの第二受光素子１６２に出力させ、当該第二露光時間に対応する第二分光画像を取得する。なお、各画素１６０を構成する第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２のうち、第二露光時間に対応する第二受光素子１６２からの第二出力値の方が、第一露光時間に対応する第一受光素子１６１からの第二出力値よりも大きい。すなわち、第一分光画像及び第二分光画像における対応する画素１６０の出力値は、露光時間が長い第二分光画像における第二出力値の方が、第一分光画像における第一出力値よりも大きい。

重み付け合成部３２４は、測定対象波長の各波長について、画素１６０毎に第一出力値及び第二出力値を用いて重み付け合成を行い、合成分光画像を生成する。すなわち、重み付け合成部３２４は、各波長について、画素１６０毎に第一出力値及び第二出力値を合成し、得られた合成値として反射率（合成反射率）を算出することにより、合成分光画像を生成する。重み付け合成部３２４による処理については、後に詳述する。

測色制御部３２５は、重み付け合成部３２４によって生成された１６バンド分の合成分光画像を用いて、撮像範囲の測色結果を算出し、測色結果を記憶部に記憶する。ここで、測色結果は、例えば、撮像範囲の各画素の１６バンド分の反射率に基づいて推定される各画素の分光スペクトルや、各画素の分光スペクトルに基づいて取得される各画素の測色値等である。また、測色値は、例えば、Ｌ^＊ａ^＊ｂ^＊表色系や、ＸＹＺ表色系等の各種の表現手法に基づいて算出され色度値や、基準となる画素に対する他の画素の色差等の各画素の色を示す数値である。なお、測色値は、各画素の測色値以外にも、撮像範囲の全画素の測色値をで平均して得られた測色値であってもよい。

［測色装置における測色方法］
次に、上述したような測色装置１の動作の一例として、本発明の測定方法を利用する測色方法について、図面に基づいて以下に説明する。
図５は、本実施形態における測色方法を示すフローチャートである。
測色装置１は、図５に示すように所定の測定波長のそれぞれについて、第一受光素子１６１の第一出力値に対応する第一分光画像と、第二受光素子１６２の第二出力値に対応する第二分光画像と、を取得し、同一波長についての第一分光画像及び第二分光画像の重み付け合成処理を実施する。また、測色装置１は、合成結果に基づいて撮像範囲の測色値を算出する。

（分光画像取得処理）
本実施形態の測色装置１では、操作者の操作部２２の操作により測色処理の開始指示が入力されると、図５に示すように、光源制御部３２２は、光源部１１を点灯させ、この後、フィルター制御部３２１は、電圧制御回路１４を制御して、所定の測定対象波長域（例えば可視光域）における所定間隔（例えば２０ｎｍ間隔）毎の波長に対応する駆動電圧を順次静電アクチュエーター５６に印加させ、波長可変干渉フィルター５の透過光の波長を測定波長に設定する。そして、撮像素子１６により撮像された各波長の第一分光画像及び第二分光画像を取得する（ステップＳ１）。例えば、４００ｎｍ〜７００ｎｍの測定対象波長域に対して、２０ｎｍ間隔で分光画像を取得する場合は、１６個の波長に対する分光画像が取得される。

より具体的には、フィルター制御部３２１は、波長可変干渉フィルター５の透過光の波長を上述の１６個の測定波長のうちのいずれかに設定する。受光制御部３２３は、撮像素子１６の蓄積電荷をリセットした後、撮像素子１６に露光を開始させ、第一露光時間が経過したタイミングで、各画素１６０の第一受光素子１６１に露光量に対する第一出力値（例えば電圧値）を出力させ、信号処理回路１３を介して、当該露光量に対応する第一出力値を取得する。受光制御部３２３は、各画素１６０の第一出力値を、画素位置と、測定波長とを対応づけて記憶部３１に記憶することにより、設定された測定波長における第一分光画像を取得する。
また、受光制御部３２３は、露光開始から、第二露光時間が経過したタイミングで、各画素１６０の第二受光素子１６２に、露光量に対応する第二出力値（電圧値）を出力させ、信号処理回路１３を介して、第二出力値を取得する。受光制御部３２３は、各画素１６０の第二出力値を、画素位置と、測定波長とを対応づけて記憶部３１に記憶することにより、設定された測定波長における第二分光画像を取得する。
ステップＳ１では、上述の第一分光画像及び第二分光画像を、１６個の各測定波長で取得する。

なお、本実施形態において、受光制御部３２３が取得する第一出力値及び第二出力値は、上述のように露光量に対応する１０ｂｉｔのデジタル信号である。また、出力値は、０〜１０２３の間で変化する。そして、露光量が、各受光素子１６１，１６２のダイナミックレンジの上限に達した場合の最大出力値Ｄmaxが１０２３となる。

（受光素子の出力値と露光時間との関係）
図６は、第一露光時間Ｔ１に対応する第一出力値Ｄ１、及び、第二露光時間Ｔ２に対応する第二出力値Ｄ２の例を示す図であり、（Ａ）は、比較的、測定対象Ｘにおける高反射率の領域からの光を受光した場合について、（Ｂ）は、比較的、測定対象Ｘにおける低反射率の領域からの光を受光した場合について示す。
図６（Ａ）に示すように、高反射率、すなわち高輝度領域からの光を受光した場合、撮像素子１６のダイナミックレンジの上限値に到達し、第二受光素子１６２の受光量が許容値を超える場合がある。このような場合でも、図６（Ａ）に示すように、第一出力値Ｄ１を撮像素子１６のダイナミックレンジの上限値未満の値となるように、短時間である第一露光時間Ｔ１を閾値以下に設定することにより、各出力値Ｄ１，Ｄ２の両方が、上限値となることを抑制できる。

また、図６（Ｂ）に示すように、低反射率、すなわち低輝度領域からの光を受光した場合、各出力値Ｄ１，Ｄ２は、いずれも撮像素子１６のダイナミックレンジの上限値に到達していないものの、第一露光時間Ｔ１に対応する第一出力値Ｄ１の値が小さくなるため、撮像素子１６の感度に対して十分な露光量が得られておらず、ＳＮ比が低下する場合がある。このような場合でも、図６（Ｂ）に示すように、第二出力値Ｄ２のＳＮ比が許容値となるように、第二露光時間Ｔ２を閾値以上に設定することにより、各出力値Ｄ１，Ｄ２の両方で、ＳＮ比が許容値を下回ることを抑制できる。
さらに、第一出力値Ｄ１が上限値に到達し、かつ、第二出力値Ｄ２が許容値を下回ることがないように、第一露光時間Ｔ１及び第二露光時間Ｔ２を適宜設定すればよい。

（重み付け合成処理）
次に、重み付け合成部３２４は、取得した第一分光画像及び第二分光画像を用いて、重み付け合成処理を実施する（ステップＳ２）。
重み付け合成部３２４は、同一波長について取得された第一分光画像及び第二分光画像の同一画素における第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２のそれぞれに、第二出力値Ｄ２に応じた重み値（第一出力値Ｄ１に対する第一重み値Ｗ１は下記式（３）を、第二出力値Ｄ２に対する第二重み値Ｗ２は下記式（４）を参照）を用いた重み付け合成を行い（下記式（５）参照）、合成反射率Ｒ_HDRを算出する。重み付け合成部３２４、この合成反射率Ｒ_HDRを各画素１６０について算出することにより、第一分光画像及び第二分光画像の重み付け合成処理の結果としての合成分光画像を生成する。重み付け合成部３２４は、全測定波長（本実施形態では１６波長）について重み付け合成処理を実施し、合成分光画像を生成する。

ここで、本実施形態では、上記式（５）に示すように、第一出力値Ｄ１を対応する第一参照値Ｄref1で乗じ、第二出力値Ｄ２を対応する第二参照値Ｄref2で乗じて得られた各反射率値を重み付け加算して、合成反射率Ｒ_HDRを算出している。第一参照値Ｄref1は、例えば、白色基準物を測定して得られた第一受光素子１６１の出力値であり、第二参照値Ｄref2は、同様にして得られた第二受光素子１６２の出力値である。これら参照値Ｄref1，Ｄref2は、予め取得され記憶部３１に記憶されている。
なお、本実施形態において上記式（３），（４）における最大出力値Ｄmaxは１０２３である。また、上記式（５）の第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２にそれぞれ、上記式（３），（４）を代入することにより上記式（１）を得る。

図７は、横軸に第二出力値Ｄ２を、縦軸に各重み値Ｗ１，Ｗ２を示すグラフである。
図７及び式（３），（４）に示すように、第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２は、第二出力値Ｄ２の二次関数の値であり、第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２の和は所定値（本実施形態では１）である。また、長時間露光側の第二出力値Ｄ２の増大にしたがって、第一重み値Ｗ１は増大し、第二重み値Ｗ２は減少する。また、第二重み値Ｗ２は、第二出力値Ｄ２の下限値である０において極大値を取り、第二出力値Ｄ２の上限値である１０２３において０となる。これにより、長時間露光側の第二出力値Ｄ２の出力値が上限値に達するまで徐々に第二重み値Ｗ２を減少させることができる。また、第二出力値Ｄ２の出力値が上限値の場合は、第二重み値Ｗ２を０とし、第一出力値Ｄ１の第一重み値Ｗ１を１とすることにより、ダイナミックレンジの上限を拡大することができる。また、第二出力値Ｄ２が０の場合の第二重み値Ｗ２を極大値に設定することにより、第二出力値Ｄ２が０の場合に第二重み値Ｗ２を極大値としない場合と比べて、受光量がダイナミックレンジの低輝度側における第二重み値Ｗ２をより大きく設定することができる。このため、低輝度側において、長時間露光の第二出力値Ｄ２の比率を、第一出力値Ｄ１よりも大きくでき、ＳＮ比をより確実に向上させることができる。

（測色結果の算出）
次に、測色制御部３２５は、ステップＳ２において取得した１６波長分の合成分光画像を用いて、測色結果を算出する（ステップＳ３）。
すなわち、測色制御部３２５は、重み付け合成部３２４によって生成された１６バンド分の合成分光画像における各画素の反射率を用いて、画素毎に分光スペクトルを推定する。そして、推定された分光スペクトルから、撮像範囲の測色結果を算出し、測色結果を記憶部３１に記憶する。そして、制御部３０は、本フローチャートによる測色処理を終了させる。

［第一実施形態の作用効果］
測色装置１は、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２を含み一画素が構成される撮像素子１６を備え、同一の測定光を受光した際に、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２から異なる出力値を取得する。そして、測色装置１は、これら第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２を重み付け合成して合成反射率Ｒ_HDRを算出する。測色装置１は、各測定波長について各画素１６０の合成反射率Ｒ_HDRを算出することにより、全測定波長の分光画像を取得する。
このように、第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２を重み付け合成して合成反射率Ｒ_HDRを取得することにより、ダイナミックレンジが拡大された合成反射率Ｒ_HDRを取得できる。
また、測色装置１は、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２から異なる露光時間に対応する出力値を出力させる。すなわち、測色装置１では、同一の測定光を受光する二つの受光素子の露光時間を異ならせることで、異なる２つの出力値を得ることができる。したがって、同一の受光素子で異なる露光時間（露光量）に対応する出力値を取得可能な非破壊読出し可能な撮像素子を用いる場合と比べて、製造コストの増大を抑制できる。

測色装置１は、第一受光素子１６１よりも高出力である第二受光素子１６２の第二出力値Ｄ２に基づいて、第一出力値Ｄ１と第二出力値Ｄ２の重み付け合成を行う。ここで、本実施形態では、第二受光素子１６２は、第一受光素子１６１よりも露光時間が長く設定されており、測定対象Ｘの低輝度領域からの測定光の光量をより高精度に検出することができる。一方で、第二受光素子１６２は、測定対象Ｘからの高輝度領域からの測定光に対しては、第一受光素子１６１よりも露光量が飽和しやすく、光量を高精度に検出できない可能性がある。よって、飽和しやすい、第二受光素子１６２の出力値を基準にして、重み付け合成を行うことで、適切な重み付けを行うことができ、検出精度の低下を抑制し、かつ、ダイナミックレンジを拡大させることができる。

また、測色装置１は、第二出力値Ｄ２の増大にしたがって、第一重み値Ｗ１を大きくし、かつ、第二重み値Ｗ２を小さくする。これにより、低輝度領域からの測定光を測定する場合、低輝度領域における光量をより高精度に検出可能な第二受光素子１６２の第二出力値Ｄ２が比較的に小さい値となるため、第二出力値Ｄ２の重みを大きくすることができる。一方で、高輝度領域の測定時には、飽和しやすい第二受光素子１６２の第二重み値Ｗ２を小さくすることができ、第二受光素子１６２が飽和することによる検出精度の低下を抑制できる。したがって、ダイナミックレンジを拡大させるとともに、光量の検出精度を向上させることができる。

また、測色装置１は、第二出力値Ｄ２が最大出力値Ｄmaxの場合、第二重み値Ｗ２を０とする。これにより、第二受光素子１６２の露光量が飽和し、光量の検出精度が低下している可能性がある第二出力値Ｄ２が重み付け合成に用いられることがなく、適切な合成値を算出することができる。

測色装置１は、第二出力値Ｄ２の下限値０において極大となる第二出力値の２次関数の値を、第二重み値Ｗ２とする。なお、第一重み値Ｗ１は、第二出力値Ｄ２の下限値０において極小となる。これにより、第二出力値Ｄ２の下限値の近傍において、第二出力値Ｄ２の増大に比例するよう第二重み値Ｗ２を減少させる場合と比べて、第二出力値Ｄ２の増大に応じた第二重み値Ｗ２の減少量を低減させることができる。したがって、低輝度領域において、第二出力値Ｄ２の重みをより大きくすることができ、光量の検出精度を向上させることができる。
また、測色装置１は、第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２と、上記式（１）（又は、上記式（３）〜（５））とにより、合成反射率Ｒ_HDRを算出できる。

ここで、測色装置１は、各画素１６０が第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２を含み構成される。このような構成では、画素毎に第一出力値及び第二出力値の重み付け合成を行って合成値を算出し、各画素の合成値に基づいてダイナミックレンジが拡大された合成画像を生成することができる。さらに、測色装置１は、波長可変干渉フィルター５を備えており、合成画像として合成分光画像を取得できる。測色装置１は、当該合成分光画像を、複数波長について（例えば１６バンド分）取得することにより、撮像範囲についての高精度の測色結果を取得できる。

［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、重み付け合成部３２４は、第二出力値Ｄ２の全変動範囲に亘って、第二出力値Ｄ２の増大に応じて増大する第一重み値Ｗ１と、減少する第二重み値Ｗ２とを設定する構成を例示した。また、重み付け合成部３２４は、第二出力値Ｄ２の二次関数の値として各重み値Ｗ１，Ｗ２を設定する構成を例示した。
これに対して、第二実施形態では、重み付け合成部３２４による重み付け合成処理の内容が異なる点以外は、基本的に、第一実施形態と同様である。すなわち、重み付け合成部３２４は、第二出力値Ｄ２が所定の第一閾値ｄ１以上かつ第二閾値ｄ２以下の範囲において、第二出力値Ｄ２の増大に応じて増大する第一重み値Ｗ１と、減少する第二重み値Ｗ２とを設定する。また、重み付け合成部３２４は、第二出力値Ｄ２の三次関数の値として各重み値Ｗ１，Ｗ２を設定する。
以下に、重み付け合成部３２４による重み付け合成処理の詳細について説明する。なお、以降の説明にあたり、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。

（重み付け合成処理）
図８は、横軸に第二出力値Ｄ２を、縦軸に各重み値Ｗ１，Ｗ２を示すグラフである。
重み付け合成部３２４は、図８に示すように、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１未満の範囲では、第一重み値Ｗ１を０に設定し、第二重み値を所定値である１に設定する（下記式（６）参照）。
また、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１以上、かつ、第二閾値ｄ２以下の範囲では、第二出力値Ｄ２に応じた第一重み値Ｗ１（下記式（７）参照）、及び、第二重み値Ｗ２（下記式（８）参照）を設定する。具体的には、第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２は、第二出力値Ｄ２の三次関数の値であり、第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２の和は所定値（本実施形態では１）である。まだ、第二出力値Ｄ２は、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１の場合に極大値を、第二閾値ｄ２の場合に極小値を取る。第一出力値Ｄ１は、逆に、第一閾値ｄ１の場合に極小値を、第二閾値ｄ２の場合に極大値を取る。
また、本実施形態では、第二出力値Ｄ２が第二閾値ｄ２を超える範囲では、第一重み値Ｗ１を１（第一値）に設定し、第二重み値を所定値である０（第二値）に設定する（下記式（９）参照）。なお、第一値及び第二値は、所定値に設定されていればよく、上記設定値に限定されない。
なお、上記式（５）の第一重み値Ｗ１及び第二重み値Ｗ２にそれぞれ、下記式（７），（８）を代入することにより上記式（２）を得る。

ここで、第一閾値ｄ１は、例えば、露光時間が短い第一受光素子１６１の受光量の検出精度（例えばＳＮ比）が許容値以上となる値に、各受光素子１６１，１６２の受光感度や、各露光時間Ｔ１，Ｔ２等に応じて適宜設定される。これにより、合成反射率Ｒ_HDRを高精度に算出することができる。
また、第二閾値ｄ２は、例えば、露光時間が長い第二受光素子１６２の露光量が上限値に近づき、検出精度が許容値未満となることがないように、例えば、許容値となる範囲の最大値となるように、第二受光素子１６２の受光感度や、露光時間Ｔ２等に応じて適宜設定される。これにより、合成反射率Ｒ_HDRを高精度に算出することができる。
なお、本実施形態では、一例として、第一閾値ｄ１を５１２、第二閾値ｄ２を９２０に設定している。この場合における第一重み値Ｗ１を下記式（１０）に、第二重み値Ｗ２を下記式（１１）に示す。

［第二実施形態の作用効果］
本実施形態の測色装置は、第一実施形態と同様の作用効果を得ることができるほか、下記の作用効果を得ることができる。
測色装置は、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１未満の場合では、低輝度領域において、より高精度に光量を検出可能な第二受光素子１６２の第二重み値Ｗ２を１（最大値）として、第二出力値Ｄ２の重みを最大とし、第二出力値Ｄ２が第二閾値ｄ２を超える場合では、第二出力値を用いず、高輝度領域においてより高精度に光量を検出可能な第一受光素子の第一出力値を採用する。これにより、ダイナミックレンジを拡大するとともに、光量の検出精度を向上させることができる。

また、第一閾値ｄ１を設けることにより、第一閾値ｄ１未満の範囲では、第二受光素子１６２の第二出力値Ｄ２のみを用いて、反射率の算出等を実施することができる。したがって、第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２を合成することにより誤差が発生したとしても、第一閾値ｄ１未満の範囲において、当該誤差の影響がなく、光量の検出精度を向上させることができる。また、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１までの場合と、第二閾値ｄ２を超える場合とでは、各重み値Ｗ１，Ｗ２が固定値となるため、重み付け合成処理における処理負荷を低減できる。

本実施形態では、測色装置は、第一閾値ｄ１において極大となり、第二閾値ｄ２において極小となる、第二出力値Ｄ２の三次関数の値（上記式（８）参照）を第二重み値Ｗ２とする。
第一閾値ｄ１において第二重み値Ｗ２を極大とすることにより、第一実施形態と同様に、低輝度領域において、第二出力値Ｄ２の重みをより大きくすることができ、光量の検出精度を向上させることができる。

また、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１に向かうにしたがって、第二重み値Ｗ２を１（第一値）に漸近させることができる。したがって、第二重み値Ｗ２を、第一閾値ｄ１において滑らかに接続する第二出力値Ｄ２の関数とすることができる。これにより、重み付け合成を行う際に、第一閾値ｄ１近傍にて第二重み値Ｗ２の変化量が大きいことによって、合成値が不連続になったり、急激に変化したりすることを抑制できる。

また、第二閾値ｄ２の近傍においても、第一閾値ｄ１と同様に、第二出力値Ｄ２が第二閾値ｄ２に向かうにしたがって、第二重み値Ｗ２を０（第二値）に漸近させることができる。したがって、第二重み値Ｗ２を、第二閾値ｄ２において滑らかに接続する第二出力値Ｄ２の関数とすることができる。これにより、重み付け合成を行う際に、第二閾値ｄ２近傍にて第二重み値Ｗ２の変化量が大きいことによって、合成値が不連続になったり、急激に変化したりすることを抑制できる。

また、測色装置は、第二出力値Ｄ２が第一閾値ｄ１以上、かつ、第二閾値ｄ２以下の範囲において、第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２と、上記式（２）（又は、上記式（７），（８））とにより、合成反射率Ｒ_HDRを算出できる。また、極大値及び極小値を有する多項式関数として最小の次数である三次関数を用いて合成反射率を算出することにより、合成処理の処理負荷の増大を抑制できる。

［第三実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、撮像素子１６の各画素１６０は、同一の受光感度を有する第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２を含み構成され、各受光素子１６１，１６２の露光時間を異ならせることにより、同一の測定光に対して異なる大きさの出力値を取得可能に構成されていた。これに対して、第三実施形態では、撮像素子の各画素が、互いに受光感度が異なる第一受光素子及び第二受光素子を含み構成され、これにより同一の測定光に対して異なる大きさの出力値を取得する。

図９は、撮像素子の一画素を構成する第一受光素子及び第二受光素子の出力を示すグラフである。
本実施形態の測色装置は、上述のように、各画素が、互いに受光感度が異なる第一受光素子及び第二受光素子を含み構成される撮像素子を備える。本実施形態では、第一受光素子の受光感度は、第二受光素子の受光感度よりも低い。
そして、測色装置は、露光開始から所定の露光時間Ｔ３が経過したタイミングで、低感度の第一受光素子から第一出力値Ｄ１の出力信号を、高感度の第二受光素子から第二出力値Ｄ２の出力信号を、それぞれ出力させる。

本実施形態の測色装置でも上記実施形態と同様に、全測定波長のそれぞれについて第一分光画像及び第二分光画像を取得することができる。そして、各測定波長の各画素について第一出力値Ｄ１及び第二出力値Ｄ２の重み付け合成を実施して、各測定波長の合成分光画像を取得する。重み付け処理は、第一及び第二実施形態にて説明したいずれかの方法を用いて行われる。

［第三実施形態の作用効果］
第一受光素子及び第二受光素子で受光感度が異なる。これにより、同一の測定光に対して、複数の出力値を得ることができる。このように、一方の受光素子の受光感度を他方よりも大きくすることにより、同一の受光感度の受光素子を用いて露光時間に応じた出力値を取得する場合と比べて、測定対象における低輝度領域からの測定光を、高感度の受光素子によって短時間で露光することができるため、露光時間の短縮を図ることができる。また、低輝度領域からの測定光を高感度の受光素子によって、高輝度領域からの測定光を低感度の受光素子で露光することにより、露光量を適切に検出でき、ダイナミックレンジの拡大を図ることができる。

［第四実施形態］
次に、本発明に係る第四実施形態について説明する。
第四実施形態では、本発明の電子機器に相当するプリンター６０（インクジェットプリンター）について説明する。

［プリンターの概略構成］
図１０は、第四実施形態のプリンター６０の外観の構成例を示す図である。図１１は、本実施形態のプリンター６０の概略構成を示すブロック図である。
図１０に示すように、プリンター６０は、供給ユニット６１、搬送ユニット６２と、キャリッジ６３と、キャリッジ移動ユニット６４と、制御ユニット６５（図１１参照）と、を備えている。このプリンター６０は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器から入力された印刷データに基づいて、各ユニット６１，６２，６４及びキャリッジ６３を制御し、媒体Ａ上に画像を印刷する。

［供給ユニットの構成］
供給ユニット６１は、画像形成対象となる媒体Ａ（本実施形態では、白色紙面を例示）を、画像形成位置に供給するユニットである。この供給ユニット６１は、例えば媒体Ａが巻装されたロール体６１１、ロール駆動モーター（図示略）、及びロール駆動輪列（図示略）等を備える。そして、制御ユニット６５からの指令に基づいて、ロール駆動モーターが回転駆動され、ロール駆動モーターの回転力がロール駆動輪列を介してロール体６１１に伝達される。これにより、ロール体６１１が回転し、ロール体６１１に巻装された紙面がＹ方向（副走査方向）における下流側（＋Ｙ方向）に供給される。
なお、本実施形態では、ロール体６１１に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等の媒体Ａをローラー等によって例えば１枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によって媒体Ａが供給されてもよい。

搬送ユニット６２は、供給ユニット６１から供給された媒体Ａを、Ｙ方向に沿って搬送する。この搬送ユニット６２は、搬送ローラー６２１と、搬送ローラー６２１と媒体Ａを挟んで配置され、搬送ローラー６２１に従動する従動ローラー（図示略）と、プラテン６２２と、を含んで構成されている。
搬送ローラー６２１は、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット６５の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間に媒体Ａを挟み込んだ状態でＹ方向に沿って搬送する。また、搬送ローラー６２１のＹ方向の下流側（＋Ｙ側）には、キャリッジ６３に対向するプラテン６２２が設けられている。

［キャリッジの構成］
キャリッジ６３は、媒体Ａに印刷された測定対象の測色を行うための分光画像を取得する光学モジュール１０と、媒体Ａに対して画像を印刷する印刷部６６と、を備えている。
このキャリッジ６３は、キャリッジ移動ユニット６４によって、Ｙ方向と交差する主走査方向（Ｘ方向）に沿って移動可能に設けられている。
また、キャリッジ６３は、フレキシブル回路６３１により制御ユニット６５（図１０参照）に接続され、制御ユニット６５からの指令に基づいて、印刷部６６による印刷処理（媒体Ａに対する画像形成処理）及び、光学モジュール１０による測色処理（第一乃至第三実施形態参照）を実施する。

印刷部６６は、本発明の画像形成部であり、媒体Ａと対向する部分に、インクを個別に媒体Ａ上に吐出して、媒体Ａ上に画像を形成する。
この印刷部６６は、複数色のインクに対応したインクカートリッジ６６１が着脱自在に装着されており、各インクカートリッジ６６１からインクタンク（図示略）にチューブ（図示略）を介してインクが供給される。また、印刷部６６の下面（媒体Ａに対向する位置）には、インク滴を吐出するノズル（図示略）が、各色に対応して設けられている。これらのノズルには、例えばピエゾ素子が配置されており、ピエゾ素子を駆動させることで、インクタンクから供給されたインク滴が吐出されて媒体Ａに着弾し、ドットが形成される。

［キャリッジ移動ユニットの構成］
キャリッジ移動ユニット６４は、本発明における移動機構を構成し、制御ユニット６５からの指令に基づいて、キャリッジ６３をＸ方向に沿って往復移動させる。
このキャリッジ移動ユニット６４は、例えば、キャリッジガイド軸６４１と、キャリッジモーター６４２と、タイミングベルト６４３と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸６４１は、Ｘ方向に沿って配置され、両端部がプリンター６０の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター６４２は、タイミングベルト６４３を駆動させる。タイミングベルト６４３は、キャリッジガイド軸６４１と略平行に支持され、キャリッジ６３の一部が固定されている。そして、制御ユニット６５の指令に基づいてキャリッジモーター６４２が駆動されると、タイミングベルト６４３が正逆走行され、タイミングベルト６４３に固定されたキャリッジ６３がキャリッジガイド軸６４１にガイドされて往復移動する。

［制御ユニットの構成］
制御ユニット６５は、図１１に示すように、Ｉ／Ｆ６５１と、ユニット制御回路６５２と、メモリー６５３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６５４と、を含んで構成されている。この制御ユニット６５は、第一乃至第三実施形態における制御部３０と同様の機能を実現可能に構成される。
Ｉ／Ｆ６５１は、外部機器７０から入力される印刷データをＣＰＵ６５４に入力する。
ユニット制御回路６５２は、光学モジュール１０、供給ユニット６１、搬送ユニット６２、キャリッジ移動ユニット６４、及び印刷部６６をそれぞれ制御する制御回路を備えており、ＣＰＵ６５４からの指令信号に基づいて、光学モジュール１０、印刷部６６、及び各ユニット６１，６２，６４の動作を制御する。すなわち、光学モジュール１０と制御ユニット６５とを含み本発明の測定装置が構成される。なお、図１に示す、信号処理回路１３、電圧制御回路１４、及び光源制御回路１５は、ユニット制御回路６５２に設けられてもよい。この場合、キャリッジ６３には、光学モジュール１０のうちの光源部１１と受光部１２とが設けられる。

メモリー６５３は、プリンター６０の動作を制御する各種プログラムや各種データが記憶されている。
各種データとしては、例えば、波長可変干渉フィルター５を制御する際の、静電アクチュエーター５６への印加電圧に対する、波長可変干渉フィルター５を透過する光の波長を示したＶ−λデータ、印刷データとして含まれる色データに対する各インクの吐出量を記憶した印刷プロファイルデータ等が挙げられる。また、光源部１１（図１参照）の各波長に対する発光特性（発光スペクトル）や、撮像素子１６（図１参照）の各波長に対する受光特性（受光感度特性）等が記憶されていてもよい。

［第四実施形態の作用効果］
本実施形態のプリンター６０は、光学モジュール１０を備え、媒体Ａに印刷された画像の分光画像を取得し、当該分光画像を用いた測色処理を実施可能に構成される。この際、第一乃至第三実施形態のいずれかに記載の測定方法によりダイナミックレンジが拡大された分光画像を取得する。したがって、プリンター６０は、第一乃至第三実施形態に記載の測色方法と同様の効果を得ることができる。すなわち、プリンター６０によれば、画像の測色を高精度に実施することができ、印刷部によって媒体Ａに印刷された画像の測色結果を高精度に取得することができる。

［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。
上記各実施形態では、受光部１２は、波長可変干渉フィルター５及び撮像素子１６を備える構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、二つの撮像素子に同一の測定光を入射させ、対応する２つの受光素子の出力値を重み付け合成し、合成反射率を算出してもよい。例えば、受光部は、第一受光素子を有する第一撮像素子と、第二受光素子を有する第二撮像素子と、波長可変干渉フィルターと、波長可変干渉フィルターからの光を分離して第一撮像素子及び第二撮像素子に入射させる導光光学系と、を含み、第一撮像素子の第一受光素子と、第二撮像素子の第二受光素子とに、測定対象における同一位置からの測定光を受光させるように構成される。このような受光部を用いる場合でも、各撮像素子の露光時間や受光感度を異ならせることにより、対応する２つの受光素子から異なる値の出力値を取得することができる。そして、２つの出力値を重み付け合成することにより、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。また、一つの撮像素子の２つの受光素子で１つの画素を構成する場合と比べて、解像度を向上させることができる。また、２つの撮像素子を個別に駆動すればよく、制御回路の構成や処理を簡略化できる。

上記各実施形態では、２つの受光素子で１つの画素を構成する場合について例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、３つ以上の受光素子で１つの画素を構成してもよい。例えば、３つ以上の受光素子で１つの画素を構成する場合、同一の測定光を複数の受光素子で受光して出力された複数の出力値のうちの上限値に達していない出力値から、大きい順に２つの出力値を選択し、これら２つの出力値を重み付け合成することにより合成値を取得できる。

上記第一実施形態では、第一受光素子１６１を短時間露光の受光素子とし、第二受光素子１６２を長時間露光の受光素子としたが、これに限定されず、第一受光素子１６１を長時間露光の受光素子とし、第二受光素子１６２を短時間露光の受光素子としてもよい。また、第一受光素子１６１及び第二受光素子１６２のうち長時間露光の受光素子として駆動する受光素子を変更可能であってもよい。

上記各実施形態では、重み付け合成を行う際に、２つの受光素子からの出力値のうち、値が大きい出力値の増減に基づいて重み値を変動するように設定したが、本発明はこれに限定されず、小さい方の出力値に基づいて重み付け合成を行ってもよい。例えば、２つの受光素子の受光特性に基づいて、大小の出力値の比等の、大小の出力値の関係を示すパラメーターを予め取得しておき、当該パラメーターと、小さい方の出力値とに基づいて、大きい方の出力値を推定し、重み付け合成を行ってもよい。

上記各実施形態では、合成値として合成反射率を算出する際に、第一出力値及び第二出力値をそれぞれの参照値で除することにより、各受光素子の露光時間の差や、受光感度の差による影響を除去していたが、本発明はこれに限定されない。具体的には、第一受光素子と第二受光素子との受光特性に基づいて（例えば、測定波長における受光特性の比に基づいて）補正を実施して、上記影響を除去するようにしてもよい。この場合、合成値として合成反射率の代りに合成出力値を算出してもよい。また、例えば、複数波長についての測定結果を用いて各受光素子について測色値を算出し、これら測色値について重み付け合成を行って得られた合成測色値を合成値としてもよい。

上記各実施形態では、第二受光素子の出力値に応じて変動する重み値として、第一実施形態では二次関数の値に、第二実施形態では三次関数の値に設定したが、本発明はこれに限定されない。例えば、一次関数や四次以上の次数の関数の値を第二重み値としてもよい。なお、三次以上の関数を用いる場合、重み値が変動する第二出力値の範囲における下限値を極大点とし、上限値を極小点とする多項式関数を用いることにより、上記第二実施形態と同様の効果を得ることができる。
なお、第一実施形態では、重み値が変動する第二出力値の変動範囲の下限値を極大点とし、さらに第二実施形態では、変動範囲の上限値を極小点としていたが、本発明はこれに限定されず、変動範囲の下限値及び上限値が多項式関数の極大点や極小点以外の点であってもよい。

上記各実施形態において、分光器として、固定基板５１及び可動基板５２が互いに
対向する状態で接合され、固定基板５１に固定反射膜５４が設けられ、可動基板５２に可動反射膜５５が設けられる波長可変干渉フィルター５を例示したが、これに限らない。
例えば、固定基板５１及び可動基板５２が接合されておらず、これらの基板間に圧電素子等の反射膜間ギャップを変更するギャップ変更部が設けられる構成などとしてもよい。
また、２つ基板により構成される構成に限られない。例えば、１つの基板上に犠牲層を介して２つの反射膜を積層し、犠牲層をエッチング等により除去してギャップを形成した波長可変干渉フィルターを用いてもよい。
また、分光フィルターとして、例えばＡＯＴＦ（Acoustic Optic Tunable Filter）やＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter）が用いられてもよい。ただし、装置の小型化の観点から上記実施形態のようにファブリーペローフィルターを用いることが好ましい。

上記各実施形態では、本発明の電子機器として、測色装置や印刷装置を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、測定対象の分光画像を取得する分光カメラに本発明を適用してもよい。また、例えば工場等において製造された印刷物の品質検査を行う品質検査装置に、本発明を適用してもよく、その他、各種電子機器に本発明を適用することができる。

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。

１…測色装置、５…波長可変干渉フィルター、１２…受光部、１６…撮像素子、３０…制御部、３１…記憶部、３２…処理部、１２１…撮像素子、１６０…画素、１６１…第一受光素子、１６２…第二受光素子、３２１…フィルター制御部、３２３…受光制御部、３２４…重み付け合成部、３２５…測色制御部。

Claims (8)

1. 測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、
   前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含み、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成し、
   前記第二出力値が前記第一出力値よりも大きいとき、前記第二出力値の増大にしたがって、前記第二出力値の重み値を小さくし、
   前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、及び、前記第二出力値の最大値をＤmaxとすると、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ _HDR は、下記式（１）を満たす
   

   

   ことを特徴とする測定装置。
2. 測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、
   前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含み、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成し、
   前記第二出力値が前記第一出力値よりも大きいとき、前記第二出力値の増大にしたがって、前記第二出力値の重み値を小さくし、
   前記第二出力値の重み値は、前記第二出力値が第一閾値までの間、第一値であり、前記第二出力値が前記第一閾値から第二閾値までの間、前記第二出力値の増大にしたがって小さくなり、前記第二閾値を越えた場合、第二値であり、
   前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、前記第一閾値をｄ１、及び、前記第二閾値をｄ２とすると、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ _HDR は、下記式（２）を満たす
   

   

   ことを特徴とする測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の測定装置において、
   前記第一受光素子及び前記第二受光素子は、露光時間が異なる
   ことを特徴とする測定装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の測定装置において、
   前記第一受光素子及び前記第二受光素子は、受光感度が異なる
   ことを特徴とする測定装置。
5. 請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の測定装置において、
   対象からの光を分光し、前記測定光を前記第一受光素子及び前記第二受光素子に出射する分光器を含む
   ことを特徴とする測定装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の測定装置を含む
   ことを特徴とする電子機器。
7. 測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含む測定装置における測定方法であって、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを取得する第一ステップと、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成する第二ステップと、を実施し、
   前記第二ステップでは、前記第二出力値が前記第一出力値よりも大きいとき、前記第二出力値の増大にしたがって、前記第二出力値の重み値を小さくし、
   前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、及び、前記第二出力値の最大値をＤmaxとして、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ _HDR を、下記式（１）により算出する
   

   

   ことを特徴とする測定方法。
8. 測定光を受光し、第一出力値を出力する第一受光素子と、前記測定光を受光し、前記第一出力値とは異なる第二出力値を出力する第二受光素子と、を含む測定装置における測定方法であって、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを取得する第一ステップと、
   前記第一出力値と前記第二出力値とを重み付け合成する第二ステップと、を実施し、
   前記第二ステップでは、前記第二出力値が前記第一出力値よりも大きいとき、前記第二出力値の増大にしたがって、前記第二出力値の重み値を小さくし、当該第二出力値の重み値は、前記第二出力値が第一閾値までの間、第一値であり、前記第二出力値が前記第一閾値から第二閾値までの間、前記第二出力値の増大にしたがって小さくなり、前記第二閾値を越えた場合、第二値であり、
   前記第一出力値をＤ１、前記第一出力値の参照値をＤref1、前記第二出力値をＤ２、前記第二出力値の参照値をＤref2、前記第一閾値をｄ１、及び、前記第二閾値をｄ２とすると、前記第一出力値と前記第二出力値との重み付け合成の結果である合成反射率Ｒ _HDR を、下記式（２）により算出する
   

   

   ことを特徴とする測定方法。

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