JP7106673B2 - Spectrometer - Google Patents

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Description

本発明は、分光測定装置に係り、特に、測定対象物の分光特性を測定する等倍光学系の分光測定装置に関する。 The present invention relates to a spectroscopic measurement device, and more particularly to a spectroscopic measurement device of a unit magnification optical system for measuring spectral characteristics of an object to be measured.

測定対象物の表面（被照射面）の各領域に光を照射し、その反射光を検知して各領域の分光特性を測定する分光測定装置は、既に知られている。分光測定装置としては、例えば、フラットベッド型の測定装置が挙げられ、また、フラットベッド型の測定装置の中には、ＣＩＳ（Contact Image Sensor）タイプの読取方式を採用したスキャナのような等倍光学系の装置が存在する。 2. Description of the Related Art A spectroscopic measurement apparatus is already known that irradiates light onto each region of the surface (illuminated surface) of an object to be measured, detects the reflected light, and measures the spectral characteristics of each region. Spectroscopic measurement devices include, for example, flatbed type measurement devices, and some flatbed type measurement devices include a scanner that employs a CIS (Contact Image Sensor) type reading method. Optical systems exist.

また、近年では、被照射面の質感等を評価する目的から、様々な角度の反射光を受光して各角度での反射光の強度を取得する分光測定装置が開発されてきている。このような装置の一例としては、例えば特許文献１に記載の装置が挙げられる。 Further, in recent years, for the purpose of evaluating the texture and the like of an illuminated surface, a spectroscopic measurement apparatus has been developed that receives reflected light at various angles and obtains the intensity of the reflected light at each angle. An example of such a device is the device described in Patent Document 1, for example.

特許文献１に記載の装置（特許文献１では、「変角特性取得装置」と表記）は、対象物へ光を照射する光照射手段と、複数の画素を備えた受光素子と、反射面が互いに異なる方向を向くように配置された複数のミラーとを有する。複数のミラーの各々は、対象物に照射された光の複数位置から異なる角度で反射された反射光を、各々の反射面で受光素子の方向に反射させる。また、受光素子は、複数のミラーからの反射光を異なる画素で取得する。 The device described in Patent Document 1 (in Patent Document 1, it is referred to as a "deformation characteristic acquisition device") includes light irradiation means for irradiating light onto an object, a light receiving element having a plurality of pixels, and a reflecting surface. and a plurality of mirrors arranged to face in different directions. Each of the plurality of mirrors reflects the reflected light reflected at different angles from the plurality of positions of the light irradiated to the object toward the light receiving element on each reflecting surface. Also, the light receiving element acquires the reflected light from the plurality of mirrors with different pixels.

以上のように構成された特許文献１に記載の装置では、機構上の構成要素の移動等を伴わずに、様々な角度からの反射光を取得することができる。つまり、特許文献１に記載の装置では、それぞれの反射角度での分光特性（厳密には、変角分光特性）を同時に取得することができ、分光特性の測定時間を短縮することが可能である。 With the apparatus described in Patent Document 1 configured as described above, reflected light from various angles can be obtained without moving mechanical components. In other words, the device described in Patent Document 1 can simultaneously obtain spectral characteristics (strictly speaking, goniospectral characteristics) at each reflection angle, and can shorten the measurement time of the spectral characteristics. .

特開２０１４－１６７４０３号公報JP 2014-167403 A

ところで、測定対象物の分光特性（例えば、色及び反射率等）は、光の照射角度に応じて変化することがある。例えば、観察角度に応じて視認される画像が変化する加飾部材を測定対象物として分光特性を実施する場合には、加飾部材に照射する光の照射角度に応じて、取得される分光特性が異なる。そのため、上記の場合には光の照射角度を変えながら、反射角度別に分光特性を測定することが必要になる。 By the way, the spectral characteristics (for example, color, reflectance, etc.) of the object to be measured may change according to the irradiation angle of light. For example, in the case of measuring the spectral characteristics of a decorative member whose visually recognized image changes according to the observation angle, the obtained spectral characteristics is different. Therefore, in the above case, it is necessary to measure the spectral characteristics for each reflection angle while changing the irradiation angle of the light.

一方、上述した特許文献１に記載の装置では、光の照射角度が固定されているため、照射角度を変えながら分光特性を測定することが困難である。仮に、特許文献１に記載の装置を用いて、様々な照射角度の下で分光特性を測定する場合には、照射角度毎に照明装置の姿勢等を調整する手間が必要となるため、測定に時間を要する虞がある。 On the other hand, in the apparatus described in Patent Document 1 described above, since the irradiation angle of light is fixed, it is difficult to measure the spectral characteristics while changing the irradiation angle. If the device described in Patent Document 1 were to be used to measure the spectral characteristics under various irradiation angles, it would be necessary to adjust the posture of the illumination device for each irradiation angle. It may take time.

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、以下に示す目的を解決することを課題とする。
具体的には、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定することが可能な分光測定装置を提供することを目的とする。Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to solve the following objects.
Specifically, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a spectroscopic measurement capable of measuring more spectral characteristics that change according to the irradiation angle and reflection angle of light in a shorter time. The purpose is to provide an apparatus.

上記の目的を達成するために、本発明の分光測定装置は、測定対象物の分光特性を測定する等倍光学系の分光測定装置であって、測定対象物の被照射面における複数の領域の各々に対して、光を照射する照射部と、照射部及び測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる移動機構と、照射部を制御して、照射部が光を照射する際の照射角度を変更させる制御部と、複数の領域の各々にて反射した反射光を、反射光の被照射面に対する反射角度に関して複数設定された設定角度別に検知する検知部と、を有し、移動機構によって照射部及び測定対象物のうちの一方が移動範囲の一端から他端まで移動する間に、制御部が、複数の領域の各々に対する照射角度を複数の角度に変更させ、照射角度が変わる度に、検知部が、反射光を設定角度別に検知することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the spectroscopic measurement apparatus of the present invention is a spectroscopic measurement apparatus of an equal-magnification optical system for measuring the spectral characteristics of an object to be measured. For each, an irradiation unit that irradiates light, a moving mechanism that moves one of the irradiation unit and the measurement object with respect to the other, and a control unit that controls the irradiation unit so that the irradiation unit emits light. a control unit that changes the irradiation angle; and a detection unit that detects the reflected light reflected by each of the plurality of areas for each set angle that is set with respect to the reflection angle of the reflected light with respect to the surface to be irradiated; While one of the irradiation unit and the measurement object is moved from one end to the other end of the movement range by the mechanism, the control unit changes the irradiation angle for each of the plurality of regions to a plurality of angles, and the irradiation angle changes. The detection unit detects the reflected light for each set angle.

上記のように構成された分光測定装置では、移動機構によって照射部及び測定対象物のうちの一方が移動範囲の一端から他端まで移動する間に、光の照射角度が複数の角度に変化し、照射角度が変わる度に、反射光を設定された反射角度（設定角度）別に検知する。つまり、本発明の分光測定装置では、照射部又は測定対象物が移動範囲を一回移動する間に、測定対象物の被照射面における各領域について、照射角度の種類数及び設定角度の種類数に応じた数の分光特性を測定する。これにより、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定することが可能となる。 In the spectroscopic measurement device configured as described above, the irradiation angle of light changes to a plurality of angles while one of the irradiation unit and the measurement object is moved from one end to the other end of the movement range by the movement mechanism. , the reflected light is detected for each set reflection angle (set angle) each time the irradiation angle changes. In other words, in the spectroscopic measurement apparatus of the present invention, the number of types of irradiation angles and the number of types of set angles are obtained for each region on the irradiated surface of the measurement object while the irradiation unit or the measurement object moves once in the movement range. Measure the spectral characteristics of the number corresponding to This makes it possible to measure more spectral characteristics that change according to the irradiation angle and reflection angle of light in a shorter period of time.

また、上記の分光測定装置において、検知部は、照射部が照射する光に関して複数設定された設定波長のそれぞれについて、反射光を設定角度別に検知すると、好適である。
上記の構成であれば、照射部又は測定対象物が移動範囲を一回移動する間に、測定対象物の被照射面における各領域について、照射角度の種類数、設定角度の種類数、及び設定波長の種類数に応じた数の分光特性を測定する。これにより、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より一層多く測定することが可能となる。Further, in the spectroscopic measurement device described above, it is preferable that the detector detects the reflected light at each set angle for each of a plurality of set wavelengths set for the light emitted by the irradiator.
With the above configuration, the number of types of irradiation angles, the number of types of set angles, and the number of types of set angles and set A number of spectral characteristics are measured according to the number of types of wavelengths. This makes it possible to measure even more spectral characteristics that change according to the irradiation angle and reflection angle of light.

また、上記の分光測定装置において、照射部は、白色光を照射し、検知部は、設定波長毎に設けられた複数のチャンネルを有し、複数のチャンネルのそれぞれにて、対応する設定波長の反射光を設定角度別に検知すると、より好適である。
上記の構成であれば、照射部が照射する光の種類（厳密には、色）を変更する必要がない。また、検知部は、各チャンネルにて、対応する設定波長の反射光を検知することができる。これにより、検知部は、チャンネル数と同数の設定波長のそれぞれについて、反射光を同時に検知することが可能となる。Further, in the spectroscopic measurement device described above, the irradiation unit emits white light, and the detection unit has a plurality of channels provided for each set wavelength. It is more preferable to detect the reflected light for each set angle.
With the above configuration, there is no need to change the type (strictly speaking, the color) of the light emitted by the irradiation unit. Also, the detector can detect the reflected light of the corresponding set wavelength in each channel. As a result, the detector can simultaneously detect reflected light for each of the same number of set wavelengths as the number of channels.

また、上記の分光測定装置において、複数のチャンネルのそれぞれは、対応する設定波長に応じたフィルタを備えた受光素子によって構成されていると、さらに好適である。
上記の構成であれば、各チャンネルを、波長別のフィルタがオンチップされた受光素子によって構成するので、より汎用的な構成の検知部が実現されることになる。Further, in the above spectroscopic measurement apparatus, it is more preferable that each of the plurality of channels is composed of a light receiving element provided with a filter corresponding to the corresponding set wavelength.
With the above configuration, each channel is composed of a light-receiving element on-chip with a filter for each wavelength, so that a detection unit with a more versatile configuration is realized.

また、上記の分光測定装置において、照射部が照射する光の色は、設定波長毎に切り替わり、照射部が照射する光の色が切り替わる度に、検知部が反射光を設定角度別に検知してもよい。
上記の構成では、複数のチャンネルを設けなくても、検知部が、様々な設定波長の反射光を検知することができる。In the spectroscopic measurement device described above, the color of the light emitted by the irradiation unit is switched for each set wavelength, and each time the color of the light emitted by the irradiation unit is switched, the detection unit detects the reflected light for each set angle. good too.
In the above configuration, the detector can detect reflected light with various set wavelengths without providing a plurality of channels.

また、上記の分光測定装置において、検知部には、設定角度の種類数と同数のセンサ列が並んで設けられており、反射光の光路を反射角度に応じて変更する光路変更部を有し、光路変更部が光路を変更することにより、設定角度別に分かれた反射光の各々が、互いに異なるセンサ列に到達すると、より一層好適である。
上記の構成では、反射光の光路が光路変更部によって変更されることにより、設定角度別に分かれた反射光の各々が、検知部において、互いに異なるセンサ列に到達する。これにより、検知部は、設定角度別に分かれた反射光の各々を同時に検知することが可能となる。Further, in the above spectroscopic measurement device, the detection unit is provided with the same number of sensor arrays as the number of types of set angles, and has an optical path changing unit that changes the optical path of the reflected light according to the reflection angle. It is more preferable that the reflected light beams divided according to the set angles reach different sensor arrays by changing the optical path by the optical path changing unit.
In the above configuration, the optical path of the reflected light is changed by the optical path changing section, so that each of the reflected lights divided according to the set angles reaches different sensor arrays in the detection section. As a result, the detection unit can simultaneously detect each of the reflected lights divided according to the set angles.

また、上記の分光測定装置において、光路変更部は、設定角度別に分かれた反射光の各々を平行光とするためのコリメートレンズを有し、設定角度別に分かれた反射光の各々は、コリメートレンズを通過することにより、互いに異なるセンサ列に到達すると、益々好適である。
上記の構成では、各反射光が、コリメートレンズを通過することで平行光となり、検知部において互いに異なるセンサ列に到達するようになる。つまり、上記の構成であれば、設定角度別に分かれた反射光のそれぞれを、対応するセンサ列に良好に導くことが可能となる。Further, in the spectroscopic measurement device described above, the optical path changing unit has a collimating lens for collimating each of the reflected lights divided by the set angles, and each of the reflected lights divided by the set angles is collimated by the collimator lens. It is more and more advantageous to reach different sensor rows by passing through.
In the above configuration, each reflected light becomes parallel light by passing through the collimating lens, and reaches different sensor arrays in the detection unit. In other words, with the above configuration, it is possible to favorably guide each of the reflected lights divided according to the set angles to the corresponding sensor rows.

また、上記の分光測定装置において、移動機構は、照射部を測定対象物に対して移動させ、コリメートレンズは、移動機構によって照射部と共に移動するシリンドリカルレンズであるとよい。
上記の構成では、移動機構によって照射部と共に移動するシリンドリカルレンズによって、設定角度別に分かれた反射光の各々が平行光となるように、各反射光の光路を変更することができる。Further, in the spectroscopic measurement apparatus described above, the moving mechanism may move the irradiation section with respect to the measurement object, and the collimating lens may be a cylindrical lens which moves together with the irradiation section by the moving mechanism.
In the above configuration, the optical path of each reflected light beam can be changed by the cylindrical lens that moves together with the irradiation unit by the moving mechanism so that each of the reflected light beams divided according to the set angles becomes parallel light.

また、上記の分光測定装置において、照射部は、複数の光源ユニットを有し、複数の光源ユニットの各々は、移動機構が照射部及び測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる際の移動方向において、互いに異なる位置に配置されており、制御部は、複数の光源ユニットのうち、照射部が光を照射する際に用いる光源ユニットを切り替えることにより、照射角度を変更させると、より好適である。
上記の構成では、複数の光源ユニットのうち、光照射時に用いる光源ユニットを切り替えることにより、照射角度を確実に変更させることができる。Further, in the spectroscopic measurement device described above, the irradiation section has a plurality of light source units, and each of the plurality of light source units is configured such that when the movement mechanism moves one of the irradiation section and the measurement object relative to the other, are arranged at mutually different positions in the movement direction of , and the control unit changes the irradiation angle by switching the light source unit used when the irradiation unit irradiates light, among the plurality of light source units. preferred.
In the above configuration, by switching the light source unit used for light irradiation among the plurality of light source units, the irradiation angle can be reliably changed.

また、上記の分光測定装置において、画像が記録された画像記録部を有する測定対象物であって、被照射面側から画像記録部を視認した際に画像が視認角度に応じて変化する測定対象物の分光特性を測定すると、さらに好適である。
上記の構成では、本発明の効果がより有意義なものとなる。具体的に説明すると、視認角度に応じて画像が変化する測定対象物の分光特性は、光の照射角度及び反射光の反射角度に応じて変動する。このような測定対象物の分光特性の測定に本発明の分光測定装置を適用すれば、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定するという効果が有意義に発揮されることになる。Further, in the above spectroscopic measurement apparatus, the measurement object has an image recording portion on which an image is recorded, and the image changes according to the viewing angle when the image recording portion is viewed from the side of the irradiated surface. It is even more preferable to measure the spectral properties of the object.
With the above configuration, the effects of the present invention are more significant. Specifically, the spectral characteristics of the measurement object whose image changes according to the viewing angle change according to the irradiation angle of light and the reflection angle of reflected light. If the spectroscopic measurement apparatus of the present invention is applied to the measurement of the spectral characteristics of such an object to be measured, it has the effect of measuring more spectral characteristics that change according to the irradiation angle and the reflection angle of light in a shorter period of time. will be displayed in a meaningful way.

また、上記の分光測定装置において、制御部の制御によって変更可能な照射角度の種類数が、３以上であってもよい。
上記の構成では、照射角度の種類数が３以上であると、照射角度のバリエーションが増えるので、分光特性をより一層多く測定することが可能となる。Further, in the spectroscopic measurement device described above, the number of types of irradiation angles that can be changed under the control of the control unit may be three or more.
In the above configuration, if the number of types of irradiation angles is three or more, variations in irradiation angles increase, so it is possible to measure more spectral characteristics.

本発明によれば、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定することが可能な分光測定装置が実現される。 According to the present invention, a spectrometer capable of measuring a greater number of spectral characteristics that change according to the irradiation angle and reflection angle of light in a shorter period of time is realized.

本発明の一実施形態に係る分光測定装置の内部構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram showing the internal configuration of a spectrometer according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る測定対象物の模式的な側面図である。1 is a schematic side view of an object to be measured according to one embodiment of the present invention; FIG. 本発明の一実施形態に係る分光測定装置の制御系統を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a control system of a spectrometer according to an embodiment of the invention; FIG. 照射部の構成を示す模式的な平面図である。4 is a schematic plan view showing the configuration of an irradiation unit; FIG. 照射角度についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an irradiation angle; 反射角度についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of a reflection angle; 検知部における各センサ列の構成についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of the configuration of each sensor array in the detection unit; 変形例に係るセンサ列の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sensor row|line|column which concerns on a modification. 反射光の光路についての説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of an optical path of reflected light;

本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る分光測定装置について、添付の図面に示す好適な実施形態を参照しながら、以下に詳細に説明する。ただし、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。すなわち、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、以下に説明する実施形態から変更又は改良され得る。また、当然ながら、本発明には、その等価物が含まれる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A spectroscopic measurement apparatus according to one embodiment of the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described in detail below with reference to preferred embodiments shown in the accompanying drawings. However, although the constituent elements described below may be described based on representative embodiments of the present invention, the present invention is not limited to such embodiments. That is, the present invention can be changed or improved from the embodiments described below without departing from the spirit of the present invention. Of course, this invention also includes equivalents thereof.

なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「同じ」、「同様」及び「同一」は、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
また、本明細書において、「全部」、「いずれも」及び「全面」等というとき、１００％である場合のほか、本発明が属する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
また、本明細書において、「平行」は、基準となるライン、面若しくは方向に対して平行であることは勿論のこと、略平行である場合、及び数度程度傾いている場合を含むものとする。In this specification, a numerical range represented by "-" means a range including the numerical values before and after "-" as lower and upper limits.
Moreover, in this specification, the terms “same”, “similar” and “identical” shall include the margin of error generally accepted in the technical field to which the present invention belongs.
Further, in this specification, when "all", "both" and "whole surface" are used, in addition to the case of 100%, the error range generally accepted in the technical field to which the present invention belongs is included, for example 99% or more, 95% or more, or 90% or more.
In this specification, "parallel" includes not only parallel to a reference line, plane, or direction, but also substantially parallel and inclined by several degrees.

＜＜本実施形態に係る分光測定装置の概要＞＞
本実施形態に係る分光測定装置１０は、図１に示すように、測定対象物１２の被照射面１４に光を照射し、被照射面１４にて反射した反射光を検知することで、測定対象物１２の分光特性を測定する。図１は、分光測定装置１０の内部構成を示す概略図である。<<Overview of spectroscopic measurement apparatus according to the present embodiment>>
As shown in FIG. 1, the spectroscopic measurement apparatus 10 according to the present embodiment irradiates light onto the illuminated surface 14 of the measurement object 12 and detects the reflected light reflected by the illuminated surface 14 to perform measurement. Spectroscopic properties of the object 12 are measured. FIG. 1 is a schematic diagram showing the internal configuration of the spectrometer 10. As shown in FIG.

なお、測定する分光特性としては、測定対象物１２の被照射面１４の分光反射率及び分光スペクトル等が挙げられる。 The spectral characteristics to be measured include the spectral reflectance and the spectral spectrum of the illuminated surface 14 of the object 12 to be measured.

測定対象物１２について説明すると、図２に示すように、測定対象物１２は、不図示の画像が記録された画像記録部１６を有する。図２は、本実施形態に係る測定対象物１２の模式的な側面図である。 Describing the measurement object 12, as shown in FIG. 2, the measurement object 12 has an image recording section 16 in which an image (not shown) is recorded. FIG. 2 is a schematic side view of the measurement object 12 according to this embodiment.

また、画像記録部１６に記録された画像は、被照射面１４側から画像記録部１６を視認した際に視認角度に応じて変化する。つまり、本実施形態の測定対象物１２は、視認角度に応じて光の反射率が変化するものである。このような測定対象物１２としては、例えば、表面にホログラム画像が形成された媒体及び加飾品、並びに、画像記録部１６の上にレンチキュラーレンズが貼り付けられたシート（レンチキュラーシート）等が挙げられる。その他、磨いた金属等が挙げられ、この金属では、正反射する反射光の強度が非常に強くなる一方で、正反射の反射角度からずれる反射角度では光の強度が急減する。
なお、視認角度は、画像記録部１６において画像が形成された表面の法線に対する角度であり、視認者側に向かって反射される光の反射角度と捉えることができる。Further, the image recorded in the image recording section 16 changes according to the viewing angle when the image recording section 16 is viewed from the irradiated surface 14 side. In other words, the measurement object 12 of this embodiment has a light reflectance that changes according to the viewing angle. Examples of such a measurement object 12 include a medium and a decorative article having a hologram image formed on the surface, and a sheet (lenticular sheet) having a lenticular lens attached on the image recording section 16. . Other examples include polished metals. With this metal, the intensity of specularly reflected light is extremely strong, while the intensity of light sharply decreases at a reflection angle that deviates from the specular reflection angle.
The viewing angle is an angle with respect to the normal line of the surface on which the image is formed in the image recording unit 16, and can be regarded as the reflection angle of light reflected toward the viewer side.

また、本実施形態に係る分光測定装置１０は、等倍光学系の分光測定装置である。具体的に説明すると、分光測定装置１０では、所定の方向（以下、主走査方向）に延びるライン光源装置が、主走査方向と直交する方向（以下、副走査方向）に移動しながら、測定対象物１２の被照射面１４に光を照射する。このとき、ライン光源装置は、被照射面１４の直上位置から被照射面１４に向けて光を直接照射する。照射光は、被照射面１４の各領域にて反射し、その反射光は、コリメートレンズ及びミラー等の光学機器を経由した後に２次元センサに導かれる。２次元センサは、検知した反射光を光電変換し、反射光の強度に応じた電気信号を出力する。この出力された電気信号により、分光特性を示すデータ（測定データ）が得られる。 Further, the spectroscopic measurement device 10 according to the present embodiment is a spectroscopic measurement device of a unit-magnification optical system. Specifically, in the spectroscopic measurement apparatus 10, a line light source device extending in a predetermined direction (hereinafter referred to as main scanning direction) moves in a direction perpendicular to the main scanning direction (hereinafter referred to as sub scanning direction), while moving in a direction perpendicular to the main scanning direction (hereinafter referred to as sub scanning direction). Light is applied to the illuminated surface 14 of the object 12 . At this time, the line light source device directly irradiates light from a position directly above the irradiated surface 14 toward the irradiated surface 14 . The irradiated light is reflected by each region of the irradiated surface 14, and the reflected light is guided to the two-dimensional sensor after passing through optical devices such as a collimating lens and mirrors. The two-dimensional sensor photoelectrically converts the detected reflected light and outputs an electrical signal corresponding to the intensity of the reflected light. Data (measurement data) indicating spectral characteristics is obtained from the output electric signal.

ここで、測定データは、被照射面１４を複数の領域に区画したときに、それぞれの領域について得られる。つまり、被照射面１４における各領域は、例えば方形状の領域として設定されており、２次元センサの画素（具体的には、後述する検知部５０のセンサ５４）に対応している。なお、以下の説明では、被照射面１４が縦方向にＭ個、且つ横方向にＮ個の領域（Ｍ，Ｎは２以上の自然数）に区画されていることとする。 Here, measurement data is obtained for each area when the illuminated surface 14 is divided into a plurality of areas. That is, each area on the illuminated surface 14 is set as, for example, a square area, and corresponds to pixels of the two-dimensional sensor (specifically, sensor 54 of the detection unit 50 described later). In the following description, it is assumed that the illuminated surface 14 is partitioned into M vertical regions and N horizontal regions (M and N are natural numbers of 2 or more).

また、２次元センサの画素のサイズは、２次元センサの解像度に応じて決まるが、本実施形態では、分光測定装置１０が等倍光学系の装置であるので、被照射面１４における各領域のサイズと略等しい。 Also, the size of the pixels of the two-dimensional sensor is determined according to the resolution of the two-dimensional sensor. roughly equal in size.

＜＜分光測定装置の構成例＞＞
分光測定装置１０の構成について説明すると、分光測定装置１０は、図１に示すように、載置台２２に測定対象物１２を載せた状態で分光測定を実施するフラットベッド型の装置である。なお、図１に図示の構成において、測定対象物１２は、被照射面１４が上方（載置台２２とは反対側）を向いた状態で載置台２２に載置される。<<Configuration example of spectroscopic measurement device>>
As shown in FIG. 1, the spectroscopic measurement apparatus 10 is a flatbed type apparatus that performs spectroscopic measurement with an object 12 placed on a mounting table 22 . In the configuration shown in FIG. 1, the measurement object 12 is mounted on the mounting table 22 with the surface to be irradiated 14 facing upward (the side opposite to the mounting table 22).

また、分光測定装置１０には、図１に示すように照射部３０、移動機構４０、検知部５０及び光路変更部６０が設けられている。なお、照射部３０及び光路変更部６０は、後述するキャリッジ４２に収容されており、キャリッジ４２を含む移動機構４０及び検知部５０等については、不図示の支持器によって載置台２２の上方位置に支持されている。また、装置全体は、不図示の遮光機構によって覆われており、装置内への外光の進入が回避さている。さらに、分光測定装置１０は、図３に示すように、照射部３０及び移動機構４０等を制御する制御部７０を有する。図３は、分光測定装置１０の制御系統を示すブロック図である。 The spectrometer 10 is also provided with an irradiation section 30, a moving mechanism 40, a detection section 50, and an optical path changing section 60, as shown in FIG. The irradiation unit 30 and the optical path changing unit 60 are housed in a carriage 42, which will be described later. The moving mechanism 40 including the carriage 42, the detection unit 50, and the like are positioned above the mounting table 22 by a supporter (not shown). Supported. In addition, the entire device is covered with a light shielding mechanism (not shown) to prevent external light from entering the device. Furthermore, as shown in FIG. 3, the spectroscopic measurement apparatus 10 has a control section 70 that controls the irradiation section 30, the moving mechanism 40, and the like. FIG. 3 is a block diagram showing the control system of the spectrometer 10. As shown in FIG.

以下、分光測定装置１０の各構成要素について説明する。なお、以下では、測定対象物１２の横幅が主走査方向に沿った状態で測定対象物１２が載置台２２に載置されていることとする。また、以下の説明では、測定対象物１２の被照射面１４において主走査方向に沿って並ぶ一列分の領域の集合を「ライン」と呼ぶこととする。 Each component of the spectrometer 10 will be described below. In the following, it is assumed that the measuring object 12 is mounted on the mounting table 22 with the width of the measuring object 12 along the main scanning direction. Further, in the following description, a set of regions for one row arranged along the main scanning direction on the irradiated surface 14 of the measurement object 12 will be referred to as a "line".

＜照射部＞
照射部３０は、被照射面１４における各領域に対して光を照射する。照射部３０は、図１に示すように、載置台２２の直上位置に配置されている。照射部３０が照射した光は、照射部３０の直下にある被照射面１４の各領域に到達する。なお、各領域に到達した光は、各領域にて反射し、その反射光は、後述するコリメートレンズ６２に向かって進む（例えば、図９参照）。<Irradiation part>
The irradiating section 30 irradiates each region of the surface 14 to be irradiated with light. The irradiation unit 30 is arranged directly above the mounting table 22, as shown in FIG. The light emitted by the irradiation unit 30 reaches each region of the irradiated surface 14 directly below the irradiation unit 30 . The light that reaches each area is reflected at each area, and the reflected light travels toward a collimating lens 62, which will be described later (see FIG. 9, for example).

本実施形態において、照射部３０は、図１及び図４に示すように、複数の光源ユニット３２と、保持部材３８とを有する。図４は、照射部３０の構成を示す模式的な平面図である。なお、説明を分かり易くする都合上、図４では、光源ユニット３２及び載置台２２に載置された測定対象物１２のみを図示しており、それ以外の機器の図示を省略している。 In this embodiment, the irradiation section 30 has a plurality of light source units 32 and a holding member 38, as shown in FIGS. FIG. 4 is a schematic plan view showing the configuration of the irradiation section 30. As shown in FIG. For convenience of explanation, FIG. 4 shows only the light source unit 32 and the measurement object 12 mounted on the mounting table 22, and the other devices are omitted.

それぞれの光源ユニット３２の構成は、図１及び図４に示すように、光源ユニット３２の間で共通している。そのため、以下では、複数の光源ユニット３２の一つを例に挙げ、その構成について説明することとする。 The configuration of each light source unit 32 is common among the light source units 32 as shown in FIGS. Therefore, one of the plurality of light source units 32 will be taken as an example below to describe the configuration thereof.

光源ユニット３２は、例えばライン光源装置によって構成されており、図４に示すように、主走査方向に延びた長尺な導光体３４と、光源３６とを有する。光源３６からの光は、導光体３４の長手方向端面（光入射面）から入射され、導光体３４の内部で導光されて、導光体３４の側面（光出射面）から出射される。この時の出射光は、線状の光（光束）であり、１ライン中の各領域に同時に照射される。 The light source unit 32 is configured by, for example, a line light source device, and has an elongated light guide 34 extending in the main scanning direction and a light source 36, as shown in FIG. Light from the light source 36 is incident from the longitudinal end face (light incident surface) of the light guide 34, guided inside the light guide 34, and emitted from the side surface (light exit surface) of the light guide 34. be. The emitted light at this time is linear light (luminous flux), and each area in one line is irradiated at the same time.

ちなみに、本実施形態では、光源ユニット３２が照射する光が白色光である。ただし、光源ユニット３２が照射する光は白色光には限定されず、互いに波長が異なる複数色の光、例えば、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の３色の光、並びにＲＧＢ以外の色の光（正確には、白色光を除く光）であってもよい。また、光源ユニット３２の光源３６としては、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＥＬ（Electro Luminescent）、ＬＤ（Laser Diode）、蛍光管ランプ、及びキセノンランプ等が利用可能である。 Incidentally, in this embodiment, the light emitted by the light source unit 32 is white light. However, the light emitted by the light source unit 32 is not limited to white light, and a plurality of colors of light having different wavelengths, for example, three colors of R (red), G (green) and B (blue), and Light of colors other than RGB (exactly, light other than white light) may be used. As the light source 36 of the light source unit 32, an LED (Light Emitting Diode), an EL (Electro Luminescent), an LD (Laser Diode), a fluorescent tube lamp, a xenon lamp, or the like can be used.

また、導光体３４の材料としては、ガラス等の透光性の無機材料、ＰＭＭＡ（Polymethyl Methacrylate）等のアクリル樹脂、ポリエステル樹脂、及びポリカーボネイト樹脂等の透光性の有機材料を用いることができる。その中でも、プラスチック等の成型容易な合成樹脂材料を用いることが好ましい。また、導光体３４の断面形状（主走査方向を法線方向とする断面の形状）は、出射光を測定対象物１２の被照射面１４に導光することができる形状であれば、特に限定されるものではない。 As the material of the light guide 34, translucent inorganic materials such as glass, translucent organic materials such as acrylic resins such as PMMA (Polymethyl Methacrylate), polyester resins, and polycarbonate resins can be used. . Among these, it is preferable to use a synthetic resin material such as plastic which is easy to mold. In addition, the cross-sectional shape of the light guide 34 (the cross-sectional shape with the main scanning direction as the normal direction) is a shape that can guide the emitted light to the irradiated surface 14 of the measurement object 12, especially It is not limited.

また、本実施形態では、導光体３４と光源３６とによって構成されたライン光源装置を光源ユニット３２として用いているが、これに限定されるものではない。例えば、主走査方向に沿って１ライン中の領域の数と同数だけ並べた点光源（例えば、ＬＥＤ）からなるアレイ光源を光源ユニット３２として用いてもよい。 Further, in this embodiment, the line light source device configured by the light guide 34 and the light source 36 is used as the light source unit 32, but the present invention is not limited to this. For example, the light source unit 32 may be an array light source composed of point light sources (for example, LEDs) arranged in the same number as the number of regions in one line along the main scanning direction.

また、照射部３０が備える光源ユニット３２の数については、３個以上が好ましく、４個以上がより好ましく、６個以上が特に好ましい。以下では、図４に図示したように光源ユニット３２が４個配置された構成を例に挙げて説明することとする。 Further, the number of light source units 32 included in the irradiation section 30 is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and particularly preferably 6 or more. In the following, a configuration in which four light source units 32 are arranged as shown in FIG. 4 will be described as an example.

また、複数の光源ユニット３２の各々は、副走査方向において互いに異なる位置に配置されている。より詳しく説明すると、複数の光源ユニット３２は、図１に示すように、側面視で（厳密には、主走査方向から見て）略円弧状の保持部材３８に対して前後に対称的に取り付けられている。具体的に説明すると、副走査方向において、２つの光源ユニット３２が、互いにずれた位置にて、保持部材３８の一端側の部分（前側部分）に取り付けられている。また、残り２つの光源ユニット３２は、副走査方向において、互いにずれた位置にて保持部材３８の他端側の部分（後側部分）に取り付けられている。 Further, each of the plurality of light source units 32 is arranged at a position different from each other in the sub-scanning direction. More specifically, as shown in FIG. 1, the plurality of light source units 32 are attached symmetrically to the holding member 38 having a substantially arc shape when viewed from the side (strictly speaking, when viewed from the main scanning direction). It is More specifically, two light source units 32 are attached to one end portion (front portion) of a holding member 38 at mutually displaced positions in the sub-scanning direction. The remaining two light source units 32 are attached to the other end side portion (rear side portion) of the holding member 38 at positions shifted from each other in the sub-scanning direction.

そして、本実施形態では、上記の配置により、それぞれの光源ユニット３２が、互いに異なる照射角度にて光を照射することになる。具体的に説明すると、副走査方向において最も一端側（スキャン開始地点側）に位置する光源ユニット３２からの照射角度は、３０度である。残りの３つの光源ユニット３２からの照射角度は、他端（スキャン終了地点）に向かうにつれて、順に６０度、９０度及び１２０度となっている。 In this embodiment, the above arrangement causes the light source units 32 to irradiate light at irradiation angles different from each other. Specifically, the irradiation angle from the light source unit 32 positioned closest to one end (scanning start point side) in the sub-scanning direction is 30 degrees. The irradiation angles from the remaining three light source units 32 are 60 degrees, 90 degrees and 120 degrees in order toward the other end (scan end point).

ここで、照射角度は、各光源ユニット３２から照射される光の強度が最大となる方向の、被照射面１４の各領域に対する角度にて表され、厳密には、図５に示すように、載置台２２の上面（載置面）に対する傾き角度（例えば、図５中のα１～α４）にて表される。図５は、本実施形態における照射角度の説明図であり、各光源ユニット３２が被照射面１４中のある領域に対して照射する光の光路を図示している。
なお、照射角度０度は、副走査方向において一端（スキャン開始地点）から他端（スキャン終了地点）に向かう向きに光を照射した際の照射角度である。反対に、照射角度１８０度は、副走査方向において他端（スキャン終了地点）から一端（スキャン開始地点）に向かう向きに光を照射した際の照射角度である。Here, the irradiation angle is expressed by the angle of the direction in which the intensity of the light emitted from each light source unit 32 is maximized with respect to each region of the irradiated surface 14. Strictly speaking, as shown in FIG. It is represented by an inclination angle (for example, α1 to α4 in FIG. 5) with respect to the upper surface (mounting surface) of the mounting table 22 . FIG. 5 is an explanatory diagram of the irradiation angle in the present embodiment, and shows the optical path of the light that each light source unit 32 irradiates to a certain region in the irradiation target surface 14. As shown in FIG.
The irradiation angle of 0 degrees is the irradiation angle when light is irradiated from one end (scanning start point) to the other end (scanning end point) in the sub-scanning direction. Conversely, an irradiation angle of 180 degrees is an irradiation angle when light is irradiated from the other end (scanning end point) toward one end (scanning start point) in the sub-scanning direction.

＜移動機構＞
移動機構４０は、照射部３０及び測定対象物１２のうちの一方を他方に対して移動させるものである。特に、本実施形態に係る移動機構４０は、載置台２２上に静置させた測定対象物１２に対して照射部３０を副走査方向に移動させる。これにより、照射部３０は、所定の移動範囲をその一端から他端に向かって移動することができ、その後に、他端から一端に戻って再び移動範囲を移動する。ここで、照射部３０の移動範囲の一端とは、分光測定の開始時点での照射部３０の位置（つまり、スキャン開始地点）であり、他端は、分光測定の終了時点での照射部３０の位置（つまり、スキャン終了地点）である。<Movement Mechanism>
The moving mechanism 40 moves one of the irradiation unit 30 and the measurement object 12 with respect to the other. In particular, the moving mechanism 40 according to the present embodiment moves the irradiation section 30 in the sub-scanning direction with respect to the measuring object 12 that is placed still on the mounting table 22 . As a result, the irradiation unit 30 can move within a predetermined movement range from one end to the other end, and then return from the other end to the one end and move within the movement range again. Here, one end of the movement range of the irradiation unit 30 is the position of the irradiation unit 30 at the start of the spectroscopic measurement (that is, the scan start point), and the other end is the position of the irradiation unit 30 at the end of the spectroscopic measurement. is the position of (that is, the scan end point).

なお、載置台２２上に静置された測定対象物１２は、副走査方向において移動範囲内に収まっている。つまり、測定対象物１２の全長（縦方向の長さ）は、副走査方向における載置台２２の長さよりも短くなっている。 Note that the measuring object 12 placed still on the mounting table 22 is within the moving range in the sub-scanning direction. That is, the total length (longitudinal length) of the measuring object 12 is shorter than the length of the mounting table 22 in the sub-scanning direction.

移動機構４０の構成例について説明すると、図１に図示のキャリッジ４２と、不図示の駆動機器と、この駆動機構の動力源であるモータ４４（図３参照）と、が移動機構４０を構成している。 An example of the configuration of the moving mechanism 40 will be described. ing.

キャリッジ４２は、照射部３０、コリメートレンズ６２及び反射ミラー６４（コリメートレンズ６２及び反射ミラー６４については、後述する）を搭載している。また、キャリッジ４２には、副走査方向に沿って延出したガイドシャフト４６が挿通された軸孔（不図示）が形成されている。駆動機器は、例えばベルト・プーリ等によって構成されている。駆動機器の一部は、キャリッジ４２と係合している。モータ４４は、不図示のギアを介して駆動機器に駆動力を付与する。 The carriage 42 carries the irradiation unit 30, a collimating lens 62, and a reflecting mirror 64 (the collimating lens 62 and the reflecting mirror 64 will be described later). Further, the carriage 42 is formed with a shaft hole (not shown) through which a guide shaft 46 extending along the sub-scanning direction is inserted. The drive device is composed of, for example, a belt and pulleys. Part of the drive is engaged with carriage 42 . The motor 44 applies driving force to the drive device via gears (not shown).

以上のように構成された移動機構４０においてモータ４４が回転すると、駆動機器が作動してキャリッジ４２をガイドシャフト４６に沿って移動させる。これにより、照射部３０がコリメートレンズ６２及び反射ミラー６４と共に副走査方向に移動する。 When the motor 44 rotates in the moving mechanism 40 configured as described above, the drive device operates to move the carriage 42 along the guide shaft 46 . As a result, the irradiation section 30 moves in the sub-scanning direction together with the collimating lens 62 and the reflecting mirror 64 .

また、本実施形態では、モータ４４がステッピングモータからなり、分光測定中、所定の回転量毎に停止して断続的に回転する。これにより、照射部３０は、分光測定中、所定の移動量を移動する間欠移動動作を断続的に繰り返し実施することになる。ここで、一回の間欠移動動作における照射部３０の移動量は、１ラインの長さに相当する距離であり、測定対象物１２の縦方向が副走査方向に沿った状態では、被照射面１４において副走査方向に並ぶ領域のピッチ（間隔）に相当する。
ただし、キャリッジ４２及び照射部３０が所定の距離ずつ断続的に移動する構成に限定されるものではなく、キャリッジ４２及び照射部３０が一定速度にて連続的に移動する構成であってもよい。In addition, in this embodiment, the motor 44 is a stepping motor, which stops and intermittently rotates every predetermined amount of rotation during the spectroscopic measurement. As a result, the irradiation unit 30 intermittently and repeatedly performs an intermittent movement operation of moving a predetermined movement amount during spectroscopic measurement. Here, the amount of movement of the irradiation unit 30 in one intermittent movement operation is a distance corresponding to the length of one line. 14 corresponds to the pitch (interval) of the regions arranged in the sub-scanning direction.
However, the carriage 42 and the irradiation unit 30 are not limited to the configuration in which the carriage 42 and the irradiation unit 30 intermittently move by a predetermined distance, and the configuration may be such that the carriage 42 and the irradiation unit 30 continuously move at a constant speed.

ちなみに、本実施形態に係る移動機構４０は、照射部３０を測定対象物１２に対して副走査方向に移動させるものであるが、これに限定されるものではない。移動機構４０は、オートドキュメントフィーダのように、照射部３０が固定された状態で測定対象物１２を照射部３０に対して移動させる装置であってもよい。この場合、測定対象物１２の移動範囲の一端は、副走査方向における分光測定開始時での測定対象物１２の位置（厳密には、測定対象物１２の投入位置）であり、他端は、分光測定終了時での測定対象物１２の位置（厳密には、測定対象物１２の排出位置）である。また、移動機構４０は、照射部３０及び測定対象物１２の双方を移動させるものであってもよい。 Incidentally, the moving mechanism 40 according to the present embodiment moves the irradiation section 30 in the sub-scanning direction with respect to the measuring object 12, but is not limited to this. The moving mechanism 40 may be a device such as an automatic document feeder that moves the object 12 to be measured with respect to the irradiation unit 30 while the irradiation unit 30 is fixed. In this case, one end of the movement range of the measurement object 12 is the position of the measurement object 12 at the start of the spectroscopic measurement in the sub-scanning direction (strictly, the insertion position of the measurement object 12), and the other end is It is the position of the measurement object 12 (strictly speaking, the ejection position of the measurement object 12) at the end of spectroscopic measurement. Moreover, the moving mechanism 40 may move both the irradiation unit 30 and the measurement object 12 .

＜検知部＞
検知部５０は、被照射面１４における複数の領域の各々にて反射された反射光を検知する。より詳しく説明すると、照射部３０から出射された光束が１ライン中の各領域（すなわち、主走査方向に並ぶＮ個の領域）に当ると、各領域で光が反射し、検知部５０は、Ｎ個の領域の各々での反射光を同時に検知する。また、本実施形態に係る検知部５０は、被照射面１４の各領域にて反射した反射光を、反射角度に関して複数設定された設定角度別に検知する。<Detector>
The detection unit 50 detects reflected light reflected by each of the plurality of regions on the illuminated surface 14 . More specifically, when the luminous flux emitted from the irradiation unit 30 hits each region in one line (that is, N regions arranged in the main scanning direction), the light is reflected at each region, and the detection unit 50 Reflected light from each of the N regions is detected simultaneously. Further, the detection unit 50 according to the present embodiment detects the reflected light reflected by each region of the illuminated surface 14 for each set angle, which is a plurality of reflection angles.

ここで、反射角度とは、反射光が進む方向の、被照射面１４に対する角度のことであり、厳密には、図６に示すように、載置台２２の上面（載置面）に対する傾き角度（例えば、図６中のβ１～β７）にて表される。図６は、本実施形態における照射角度の説明図であり、被照射面１４中のある領域にて反射された光（反射光）の一部の光路を示す図である。
なお、０度以上且つ９０度未満の反射角度は、副走査方向において一端（スキャン開始地点）寄りの向きに反射した光の反射角度である。反射角度９０度は、被照射面１４に対して垂直な反射光の反射角度であり、９０度超且つ１８０度以下の反射角度は、副走査方向において他端（スキャン終了地点）寄りの向きに反射した光の反射角度である。Here, the reflection angle is the angle of the direction in which the reflected light travels with respect to the surface to be illuminated 14. Strictly speaking, as shown in FIG. (For example, β1 to β7 in FIG. 6). FIG. 6 is an explanatory diagram of the irradiation angle in this embodiment, and is a diagram showing a part of the optical path of the light (reflected light) reflected by a certain region in the irradiated surface 14. As shown in FIG.
A reflection angle of 0 degrees or more and less than 90 degrees is a reflection angle of light reflected toward one end (scanning start point) in the sub-scanning direction. The reflection angle of 90 degrees is the reflection angle of the reflected light perpendicular to the illuminated surface 14, and the reflection angle of more than 90 degrees and 180 degrees or less is toward the other end (scanning end point) in the sub-scanning direction. is the reflection angle of the reflected light.

また、設定角度とは、予め複数設定された反射角度である。設定角度の種類数及び各設定角度の大きさについては、任意に設定し得るが、以下では、図６に図示のβ１～β７を設定角度とする。ここで、設定角度（すなわち、β１～β７）は、後述するように検知部５０のセンサ５４（画素）が受光する反射光の角度と対応付けられており、画素の大きさに応じて若干の幅（広がり）を有する。すなわち、設定角度は、その中央値に画素に応じた範囲を加えた形で設定されている。なお、以下の説明において、設定角度が３０度±ｄ（ｄは、０度より大きく、且つ２度以下。以下、同様）、４５度±ｄ、６０度±ｄ、９０度±ｄ、１２０度±ｄ、１３５度±ｄ、及び１５０度±ｄの７種類に設定されていることとする。 Moreover, the set angle is a plurality of reflection angles set in advance. Although the number of types of set angles and the size of each set angle can be set arbitrarily, β1 to β7 shown in FIG. 6 are used below as set angles. Here, the set angles (that is, β1 to β7) are associated with the angles of the reflected light received by the sensors 54 (pixels) of the detection unit 50 as described later, and are slightly different depending on the size of the pixels. It has a width (spread). That is, the set angle is set by adding a range corresponding to the pixel to the median value. In the following description, the set angles are 30 degrees ±d (d is greater than 0 degrees and 2 degrees or less; hereinafter the same), 45 degrees ±d, 60 degrees ±d, 90 degrees ±d, and 120 degrees. It is assumed that seven types of ±d, 135 degrees ±d, and 150 degrees ±d are set.

本実施形態に係る検知部５０の構成について説明すると、２次元センサが検知部５０を構成している。検知部５０は、平面視で矩形形状をなしており、センサ表面（反射光の入射面）が副走査方向に対して垂直となった状態で載置台２２よりも上方位置に配置されている。 To explain the configuration of the detection unit 50 according to this embodiment, a two-dimensional sensor constitutes the detection unit 50 . The detection unit 50 has a rectangular shape in a plan view, and is arranged above the mounting table 22 with the sensor surface (incident surface of reflected light) perpendicular to the sub-scanning direction.

検知部５０は、鉛直方向において複数のセンサ列５２が並ぶことによって構成されている。それぞれのセンサ列５２は、リニアセンサによって構成されており、主走査方向に並ぶ複数のセンサ５４（画素）からなる。センサ列５２を構成するセンサ５４の数、すなわち、画素数は、１ラインにおける領域の数（具体的には、Ｎ個）と同数である。そして、各センサ５４は、１ライン中、対応する領域にて反射した反射光を検知する。 The detection unit 50 is configured by arranging a plurality of sensor rows 52 in the vertical direction. Each sensor array 52 is composed of a linear sensor and consists of a plurality of sensors 54 (pixels) arranged in the main scanning direction. The number of sensors 54 forming the sensor array 52, that is, the number of pixels, is the same as the number of regions (specifically, N) in one line. Each sensor 54 detects the reflected light reflected in the corresponding area in one line.

各センサ５４は、ＣＭＯＳセンサからなり、受光した反射光の強弱に応じて光電変換された電荷を、アナログシフトレジスタで転送した後に電荷－電圧変換増幅器により電圧信号に変換し、その電圧信号を出力する。また、各センサ５４（すなわち、各画素）には、図７に示すように、互いに受光する光の波長が異なるＬ個（Ｌは２以上の自然数）の受光素子５６が設けられている。図７は、検知部５０における各センサ列５２の構成についての説明図である。また、図７中には、一つのセンサ５４の構成を拡大して図示している。ちなみに、図７では、センサ５４内に設けられる受光素子５６の個数Ｌが６となっているが、当然ながら、これに限定されるものではない。 Each sensor 54 consists of a CMOS sensor, and after transferring the charge photoelectrically converted according to the strength of the received reflected light by an analog shift register, it is converted into a voltage signal by a charge-voltage conversion amplifier, and the voltage signal is output. do. As shown in FIG. 7, each sensor 54 (that is, each pixel) is provided with L light receiving elements 56 (L is a natural number of 2 or more) that receive light with different wavelengths. FIG. 7 is an explanatory diagram of the configuration of each sensor array 52 in the detection unit 50. As shown in FIG. Moreover, in FIG. 7, the structure of one sensor 54 is expanded and illustrated. Incidentally, although the number L of the light receiving elements 56 provided in the sensor 54 is 6 in FIG. 7, it is of course not limited to this.

Ｌ個の受光素子５６の各々は、光電変換素子からなり、具体的には、例えばフォトダイオード及びフォトダイオード等からなる。また、それぞれの受光素子５６には、他の受光素子と重複しない色のフィルタがオンチップで形成されている。ここで、１種類の受光素子５６は、１つのチャンネルとして機能する。各センサ５４は、マルチチャンネルのセンサであり、Ｌ個のチャンネルのそれぞれについて、色別の電気信号を出力する。 Each of the L light-receiving elements 56 is a photoelectric conversion element, specifically, a photodiode, a photodiode, or the like. In addition, each light receiving element 56 is formed on-chip with a color filter that does not overlap with other light receiving elements. Here, one type of light receiving element 56 functions as one channel. Each sensor 54 is a multi-channel sensor and outputs an electrical signal for each color for each of the L channels.

以上のように、本実施形態では、各センサ列５２が設定波長毎に設けられた複数のチャンネルを有している。また、複数のチャンネルのそれぞれは、対応する設定波長に応じたフィルタを備えた受光素子５６によって構成されている。そして、各センサ列５２は、複数のチャンネルのそれぞれにて、対応する設定波長の反射光を検知する。以上により、各センサ列５２は、１ラインにつき、画素数×チャンネル数（設定波長の種類数）の電気信号を出力する。より詳しく説明すると、各センサ５４（各画素）からは、チャンネル毎の電気信号が同時並行でシリアル出力される。 As described above, in this embodiment, each sensor array 52 has a plurality of channels provided for each set wavelength. Also, each of the plurality of channels is composed of a light-receiving element 56 having a filter corresponding to the corresponding set wavelength. Each sensor array 52 detects the reflected light of the corresponding set wavelength in each of the plurality of channels. As described above, each sensor array 52 outputs electrical signals of the number of pixels×the number of channels (the number of types of set wavelengths) per line. More specifically, from each sensor 54 (each pixel), electrical signals for each channel are serially output in parallel.

ここで、設定波長は、検知部５０がＬ個の受光素子５６にて検知する光（換言すると、照射部３０が照射する光）に関して複数設定されており、具体的には、Ｌ個の受光素子５６のそれぞれが備えるフィルタと対応する波長である。なお、設定波長の種類数Ｌ（チャンネル数）及び各設定波長の大きさについては、特に限定されないが、種類数Ｌ(チャンネル数)については、３以上であると好ましく、４以上であるとより好ましく、１６以上であると更に好ましい。また、設定波長については、ＲＧＢ３色の波長と、その波長とは異なる数色の波長を追加させるのが望ましい。例えば、設定波長の種類数が４波長である場合には、ＲＧＢ３色の各々について等色関数での感度（刺激値）が正となるときの波長、及び、Ｒ（赤）について等色関数での感度が負となるときの波長に設定すればよい。 Here, a plurality of set wavelengths are set for the light detected by the L light receiving elements 56 of the detection unit 50 (in other words, the light emitted by the irradiation unit 30). These are the wavelengths corresponding to the filters provided in each of the elements 56 . The number of types of set wavelengths L (number of channels) and the size of each set wavelength are not particularly limited, but the number of types L (number of channels) is preferably 3 or more, and more preferably 4 or more. It is preferably 16 or more, and more preferably 16 or more. Further, as for the set wavelengths, it is desirable to add the wavelengths of three colors of RGB and the wavelengths of several colors different from the wavelengths. For example, if the number of types of set wavelengths is four, the wavelength when the sensitivity (stimulus value) in the color matching function is positive for each of the three colors of RGB, and the color matching function for R (red) is should be set to the wavelength when the sensitivity of becomes negative.

なお、図７に図示した検知部５０の構成では、各画素においてＬ個のチャンネルが主走査方向に並んでいることとした。ただし、これに限定されるものではなく、図８に示すように、各センサ列５２が、設定波長別（色別）に設けられたＬ個の色別センサ列５２ｘが副走査方向において互いに平行に並ぶことによって構成されてもよい。色別センサ列５２ｘには、対応する色の受光素子を主走査方向において画素数と同じ数だけ並んでいる。以上のように構成された図８に図示の検知部５０であれば、図７に図示した構成の検知部５０と同様の機能を発揮する。
図８は、変形例に係るセンサ列５２の構成を示す図である。また、図８中には、一つのセンサ列５２の構成を拡大して図示している。ちなみに、図８では、色別センサ列５２ｘの個数Ｌが６となっているが、当然ながら、これに限定されるものではない。In the configuration of the detection unit 50 shown in FIG. 7, L channels are arranged in the main scanning direction in each pixel. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 8, each sensor array 52 has L color-specific sensor arrays 52x provided for each set wavelength (for each color) parallel to each other in the sub-scanning direction. may be configured by lining up In the color-specific sensor array 52x, light-receiving elements of corresponding colors are arranged in the same number as the number of pixels in the main scanning direction. The detection unit 50 shown in FIG. 8 configured as described above exhibits the same function as the detection unit 50 configured as shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of a sensor array 52 according to a modification. In addition, in FIG. 8, the configuration of one sensor array 52 is shown enlarged. Incidentally, in FIG. 8, the number L of the color-specific sensor arrays 52x is 6, but it is of course not limited to this.

また、本実施形態において、センサ列５２は、照射部３０から白色光が照射されたときに、Ｌ個のチャンネルにて設定波長別（色別）に反射光を受光するカラーセンサ方式を採用している。ただし、これに限定されるものではなく、照射部３０が設定波長毎に設けられた複数の光源を有し、１ラインに対して、照射部３０が光を照射する際に用いる光源を順次切り替える光源切替方式を採用してもよい。 In this embodiment, the sensor array 52 employs a color sensor method that receives reflected light for each set wavelength (for each color) in L channels when white light is emitted from the irradiation unit 30. ing. However, it is not limited to this, and the irradiation unit 30 has a plurality of light sources provided for each set wavelength, and the light source used when the irradiation unit 30 irradiates light is sequentially switched for one line. A light source switching method may be employed.

光源切替方式では、複数の光源の各々が、互いに異なる波長の光（換言すると、互いに異なる色の光）を発し、照射部３０が照射する光の色は、光源毎に（換言すると、設定波長毎に）切り替わる。そして、照射部３０が照射する光の色が切り替わる度に、検知部５０の各センサ列５２が反射光を検知する。より具体的に説明すると、各センサ列５２の各センサ５４は、１ライン中の対応する領域にて反射した反射光をモノクロの受光素子にて受光し、その強度に応じた電気信号を出力する。かかる動作が設定波長毎（換言すると、光源毎）に繰り返されることにより、各センサ列５２は、１ラインあたりに、画素数×設定波長の種類数の電気信号を、それぞれ時分割式に出力する。 In the light source switching method, each of the plurality of light sources emits light of a different wavelength (in other words, light of a different color), and the color of the light emitted by the irradiation unit 30 varies for each light source (in other words, the set wavelength every time). Every time the color of the light emitted by the irradiation unit 30 is switched, each sensor array 52 of the detection unit 50 detects the reflected light. More specifically, each sensor 54 of each sensor array 52 receives reflected light reflected by a corresponding area in one line with a monochrome light receiving element, and outputs an electric signal corresponding to the intensity thereof. . By repeating such an operation for each set wavelength (in other words, for each light source), each sensor array 52 outputs electric signals of the number of pixels×the number of types of set wavelengths in a time-division manner for each line. .

検知部５０の構成について改めて説明すると、検知部５０では、図７及び図８に示すように、複数のセンサ列５２が主走査方向と直交する方向に並んでおり、具体的には、分光測定装置１０の高さ方向に並んでいる。また、センサ列５２の個数は、反射角度に対して設定された設定角度の種類数と同数である。 7 and 8, in the detection unit 50, a plurality of sensor arrays 52 are arranged in a direction orthogonal to the main scanning direction. They are arranged in the height direction of the device 10 . The number of sensor arrays 52 is the same as the number of types of set angles set for the reflection angles.

さらに、本実施形態では、後述する光路変更部６０の機能により、それぞれの設定角度にて反射された反射光を、互いに異なるセンサ列５２に到達させることができる。これにより、照射部３０が被照射面１４の１ラインに対して光が照射した際、検知部５０は、複数の設定角度のそれぞれにて反射された反射光を、設定角度別に検知することができる。より詳しく説明すると、検知部５０は、設定角度別に分かれた反射光を、それぞれ対応するセンサ列５２にて同時に検知することができる。この結果、検知部５０は、１ラインにつき、画素数×設定波長の種類数（チャンネル数）×設定角度の種類数の電気信号を出力することができる。
なお、本実施形態において、各センサ５４（画素）は、対応する設定角度にて反射された反射光を受光する際に、画素の大きさに相当する角度範囲内（具体的には、設定角度の中央値±ｄ度の範囲内）にて光を受光する。Furthermore, in this embodiment, the function of the optical path changing unit 60, which will be described later, allows the reflected lights reflected at the respective set angles to reach the sensor arrays 52 different from each other. Accordingly, when the irradiation unit 30 irradiates light onto one line of the irradiation target surface 14, the detection unit 50 can detect the reflected light reflected at each of the plurality of set angles for each set angle. can. More specifically, the detection unit 50 can simultaneously detect reflected light divided by set angles with the corresponding sensor arrays 52 . As a result, the detection unit 50 can output electric signals of the number of pixels×the number of types of set wavelengths (the number of channels)×the number of types of set angles for each line.
In the present embodiment, each sensor 54 (pixel) receives light reflected at the corresponding set angle within an angle range corresponding to the size of the pixel (specifically, the set angle (within the median value of ±d degrees).

＜光路変更部＞
光路変更部６０は、複数の光学機器によって構成されており、反射光の光路を反射角度に応じて変更する。光路変更部６０は、図１に示すように、光路においてより上流側に位置するコリメートレンズ６２と、より下流側に位置する反射ミラー６４と、を有する。ここで、光路における「上流側」とは、光路において測定対象物１２に近い側を意味し、「下流側」とは、光路において検知部５０に近い側を意味する。<Optical path changing part>
The optical path changing unit 60 is composed of a plurality of optical devices, and changes the optical path of the reflected light according to the reflection angle. As shown in FIG. 1, the optical path changing section 60 has a collimating lens 62 positioned further upstream in the optical path and a reflecting mirror 64 positioned further downstream. Here, the “upstream side” in the optical path means the side closer to the measurement object 12 in the optical path, and the “downstream side” means the side closer to the detection unit 50 in the optical path.

コリメートレンズ６２は、半円柱形状のシリンドリカルレンズによって構成されており、円弧面状の入射面と平面状の出射面とを有する。反射光は、入射面からコリメートレンズ６２内に進入した後に屈折し、出射面に垂直な光として出射される。ここで、反射光の出射位置（出射面における通過位置）は、その反射光の反射角度に応じて変わる。 The collimator lens 62 is composed of a semi-cylindrical cylindrical lens and has an arcuate incident surface and a planar exit surface. The reflected light is refracted after entering the collimating lens 62 from the incident surface and emitted as light perpendicular to the emitting surface. Here, the output position of the reflected light (passing position on the output surface) changes according to the reflection angle of the reflected light.

したがって、１ライン中の各領域で生じた複数の反射光は、それぞれ図９に示すように平行光となり、且つ、互いにずれた位置にてコリメートレンズ６２の出射面から出射される。つまり、反射角度が設定角度に等しい複数の反射光（換言すると、設定角度別に分かれた反射光）の各々は、コリメートレンズ６２を通過することで平行光となる。
図９は、反射光の光路についての説明図であり、図中では光路を一点鎖線にて図示している。なお、図示を分かり易くする目的から、図９には、分光測定装置１０の構成要素のうち、載置台２２、光源ユニット３２、光路変更部６０及び検知部５０のみを図示している。Therefore, a plurality of reflected lights generated in each area in one line become parallel lights as shown in FIG. 9, and are emitted from the emission surface of the collimating lens 62 at mutually shifted positions. That is, each of a plurality of reflected lights whose reflection angle is equal to the set angle (in other words, reflected light divided by set angle) becomes parallel light by passing through the collimator lens 62 .
FIG. 9 is an explanatory diagram of the optical path of reflected light, in which the optical path is indicated by a dashed line. 9 shows only the mounting table 22, the light source unit 32, the optical path changing section 60, and the detecting section 50 among the constituent elements of the spectroscopic measurement apparatus 10, for the purpose of facilitating the illustration.

また、コリメートレンズ６２は、前述したようにキャリッジ４２に搭載されており、より具体的には、図１に示すように、副走査方向における保持部材３８の中央部分に取り付けられている。したがって、キャリッジ４２によって照射部３０が副走査方向に移動する際には、コリメートレンズ６２を構成するシリンドリカルレンズが照射部３０と共に移動する。 Also, the collimating lens 62 is mounted on the carriage 42 as described above, and more specifically, as shown in FIG. 1, is attached to the central portion of the holding member 38 in the sub-scanning direction. Therefore, when the carriage 42 moves the irradiation section 30 in the sub-scanning direction, the cylindrical lens that constitutes the collimator lens 62 moves together with the irradiation section 30 .

反射ミラー６４は、コリメートレンズ６２の出射面と対向する位置に配置されており、コリメートレンズ６２を通過して平行光となった反射光（設定角度別に分かれた反射光を含む）を全反射させて検知部５０の配置位置に向かわせる。 The reflecting mirror 64 is arranged at a position facing the exit surface of the collimating lens 62, and totally reflects the reflected light (including the reflected light divided by the set angle) that has passed through the collimating lens 62 and becomes parallel light. to the position where the detector 50 is arranged.

なお、本実施形態において、反射ミラー６４は、図１に示すようにキャリッジ４２に搭載されており、キャリッジ４２によって照射部３０が移動する際には照射部３０及びコリメートレンズ６２と共に移動する。つまり、照射部３０、コリメートレンズ６２及び反射ミラー６４との間の相対的な位置関係は、照射部３０の移動前後で変化せず固定されている。 In this embodiment, the reflecting mirror 64 is mounted on the carriage 42 as shown in FIG. That is, the relative positional relationship between the irradiation section 30, the collimating lens 62 and the reflecting mirror 64 is fixed without changing before and after the movement of the irradiation section 30. FIG.

コリメートレンズ６２を通過した光は、反射ミラー６４にて反射することにより、副走査方向と略平行な光路にて検知部５０に向かうようになる。なお、反射ミラー６４にて反射された時点で、平行光となった設定角度別の反射光の各々の光路は、図９に示すように、鉛直方向において互いにずれている。 The light that has passed through the collimating lens 62 is reflected by the reflecting mirror 64 and travels toward the detection unit 50 along an optical path substantially parallel to the sub-scanning direction. It should be noted that the optical paths of the parallel light beams reflected by the reflecting mirror 64 are shifted from each other in the vertical direction, as shown in FIG.

そして、設定角度別に分かれた反射光の各々は、最終的に検知部５０に到達する。このとき、設定角度別に分かれた反射光の各々は、検知部５０において並ぶ複数のセンサ列５２のうち、それぞれの設定角度と対応するセンサ列５２に到達する。つまり、設定角度別に分かれた反射光の各々は、光路変更部６０が光路を変更すること（厳密には、各反射光がコリメートレンズ６２を通過した後に反射ミラー６４にて反射すること）により、設定角度毎に分離した状態で、互いに異なるセンサ列５２に到達する。 Then, each of the reflected lights divided according to the set angles finally reaches the detection unit 50 . At this time, each of the reflected lights divided according to the set angles reaches the sensor arrays 52 corresponding to the respective set angles among the plurality of sensor arrays 52 arranged in the detection unit 50 . In other words, each of the reflected lights divided according to the set angles is changed by the optical path changing unit 60 (strictly speaking, each reflected light is reflected by the reflecting mirror 64 after passing through the collimating lens 62). The sensor arrays 52 different from each other are reached in a state of being separated for each set angle.

＜制御部＞
制御部７０は、分光測定装置１０に内蔵のマイクロコンピュータからなり、制御回路７１を介して照射部３０及び移動機構４０を制御する。本実施形態において、制御部７０は、被照射面１４中の１ラインに対して光を照射する際に、複数の光源ユニット３２の各々をオンオフ制御し、照射部３０が光を照射する際に用いる光源ユニット３２を順次切り替える。これにより、制御部７０は、１ラインに対する光の照射角度を変更させることができる。<Control part>
The control unit 70 is composed of a microcomputer built in the spectrometer 10 and controls the irradiation unit 30 and the moving mechanism 40 via the control circuit 71 . In the present embodiment, the control unit 70 performs on/off control of each of the plurality of light source units 32 when irradiating one line on the irradiated surface 14 with light, and when the irradiating unit 30 irradiates light, The light source unit 32 to be used is sequentially switched. Thereby, the control unit 70 can change the irradiation angle of light for one line.

そして、本実施形態では、移動機構４０によって照射部３０が移動範囲の一端（スキャン開始地点）から他端（スキャン終了地点）まで移動する間に、制御部７０が、１ライン毎に、ライン中の各領域に対する光の照射角度を複数の角度に変更させる。これにより、１回のスキャンにおいて、被照射面１４を構成する複数の領域の各々には、異なる照射角度にて光が複数回照射されることになる。ちなみに、図１に図示の構成、すなわち、光源ユニット３２が４個配置されている構成では、４種類の照射角度（具体的には、３０度、６０度、９０度及び１２０度）にて光が各領域に対して照射されることになる。 In this embodiment, while the irradiation unit 30 is moved from one end (scanning start point) to the other end (scanning end point) of the movement range by the moving mechanism 40, the control unit 70 controls each line during the line. The irradiation angle of light for each region of is changed to a plurality of angles. As a result, in one scan, each of the plurality of regions forming the surface to be illuminated 14 is irradiated with light a plurality of times at different irradiation angles. Incidentally, in the configuration shown in FIG. 1, that is, the configuration in which four light source units 32 are arranged, light is emitted at four types of irradiation angles (specifically, 30 degrees, 60 degrees, 90 degrees, and 120 degrees). will be irradiated to each region.

なお、制御部７０の制御によって変更可能な照射角度の種類数は、光源ユニット３２の設置数と等しく、前述したように、３以上が好ましく、４以上がより好ましく、６以上が更に好ましい。また、照射角度については、０度、４５度及び１３５度以外の角度であることが望ましく、具体的には、例えば、３０度、６０度、９０度及び１２０度等に設定してもよい。 The number of types of irradiation angles that can be changed by the control of the control unit 70 is equal to the number of light source units 32 installed, and is preferably 3 or more, more preferably 4 or more, and even more preferably 6 or more, as described above. Moreover, the irradiation angle is preferably an angle other than 0, 45, and 135 degrees. Specifically, it may be set to, for example, 30, 60, 90, and 120 degrees.

＜＜本実施形態に係る分光測定装置の動作例＞＞
次に、本実施形態に係る分光測定装置１０の動作例について説明する。
まず、照射部３０が、副走査方向において移動方向の一端（スキャン開始地点）に位置している間に光を照射する。<<Operation example of the spectroscopic measurement device according to the present embodiment>>
Next, an operation example of the spectroscopic measurement device 10 according to this embodiment will be described.
First, the irradiation unit 30 irradiates light while positioned at one end (scanning start point) in the sub-scanning direction in the moving direction.

具体的に説明すると、制御部７０が複数の光源ユニット３２中の一つをオンし、これにより、その光源ユニット３２の導光体３４から光（光束）が照射される。照射された光（光束）は、載置台２２に載置された測定対象物１２の被照射面１４中、副走査方向において最も一端側に位置するライン（以下、最初のライン）に照射される。そして、照射された光は、最初のライン中の各領域にて反射する。 Specifically, the controller 70 turns on one of the plurality of light source units 32 , and light (luminous flux) is emitted from the light guide 34 of that light source unit 32 . The irradiated light (luminous flux) irradiates the line (hereinafter referred to as the first line) located on the most one end side in the sub-scanning direction in the irradiated surface 14 of the measurement object 12 mounted on the mounting table 22. . The irradiated light is then reflected at each area in the first line.

それぞれの反射角度にて反射した光（反射光）は、光路変更部６０によって反射角度毎に分離される。より具体的に説明すると、反射角度別に分かれた反射光は、コリメートレンズ６２によって平行光となり、互いにずれた光路に沿って進行する。そして、反射角度別に分かれた反射光は、検知部５０に向かうように反射ミラー６４にて反射された後、最終的に検知部５０に到達する。このとき、反射光のうち、反射角度が設定角度に該当する反射光は、設定角度別に分かれた状態で、それぞれの設定角度と対応するセンサ列５２に到達する。 Light reflected at each reflection angle (reflected light) is separated by the reflection angle by the optical path changing unit 60 . More specifically, the reflected light divided according to the reflection angle becomes parallel light by the collimator lens 62 and travels along optical paths shifted from each other. The reflected light divided according to the reflection angle is reflected by the reflecting mirror 64 toward the detection unit 50 , and finally reaches the detection unit 50 . At this time, of the reflected light, the reflected light whose reflection angle corresponds to the set angle reaches the sensor array 52 corresponding to each set angle while being divided according to the set angle.

各センサ列５２では、複数のセンサ５４（画素）のそれぞれにおいて、チャンネル毎に設けられた受光素子５６が、対応する波長（色）の反射光を受光する。この結果、検知部５０は、最初のラインについて、画素数×設定角度の種類数×チャンネル数の電気信号を同時並行で出力する。 In each sensor array 52, a light receiving element 56 provided for each channel in each of a plurality of sensors 54 (pixels) receives reflected light of a corresponding wavelength (color). As a result, for the first line, the detection unit 50 simultaneously outputs electric signals of the number of pixels×the number of types of set angles×the number of channels.

その後、制御部７０は、それまで光を照射していた光源ユニット３２をオフし、残りの光源ユニット３２のうちの一つをオンし、その光源ユニット３２の導光体３４から最初のラインに向けて光を照射させる。つまり、制御部７０は、照射部３０を制御して、最初のラインに対する光の照射角度を変更する。そして、変更後の照射角度について上記の動作が繰り返される。つまり、照射角度の変更後、検知部５０が最初のラインについて再び反射光を設定角度別に検知し、画素数×設定角度の種類数×チャンネル数の電気信号を出力する。 After that, the control unit 70 turns off the light source unit 32 that has been emitting light until then, turns on one of the remaining light source units 32, and directs the light from the light guide 34 of that light source unit 32 to the first line. Aim the light at it. That is, the control unit 70 controls the irradiation unit 30 to change the irradiation angle of the light with respect to the first line. Then, the above operation is repeated for the changed irradiation angle. That is, after the irradiation angle is changed, the detection unit 50 again detects the reflected light for each set angle for the first line, and outputs an electrical signal of the number of pixels*the number of types of set angles*the number of channels.

以降、制御部７０は、照射部３０が光を照射する際に用いる光源ユニット３２を順次切り替えて照射角度の変更を繰り返す。そして、照射角度が変わる度に、検知５０部が反射光を設定角度別に検知し、画素数×設定角度の種類数×チャンネル数の電気信号を出力する。これにより、最初のラインについて、画素数×設定角度の種類数×チャンネル数×照射角度の種類数に相当する数の分光特性を取得することができる。 After that, the control unit 70 repeats changing the irradiation angle by sequentially switching the light source unit 32 used when the irradiation unit 30 irradiates light. Then, every time the irradiation angle changes, the detection unit 50 detects the reflected light for each set angle, and outputs an electrical signal of the number of pixels*the number of types of set angles*the number of channels. As a result, for the first line, the number of spectral characteristics corresponding to the number of pixels×the number of types of set angles×the number of channels×the number of types of irradiation angles can be obtained.

次に、移動機構４０が副走査方向において照射部３０を所定の距離（具体的には、１ラインに相当する距離）だけ移動させる。その後、制御部７０が上記と同様の手順により照射部３０を制御する。これにより、照射部３０が照射角度を変えながら、副走査方向において最初のラインと隣接するライン（以下、２番目のライン）に対して光を照射する。 Next, the moving mechanism 40 moves the irradiation unit 30 by a predetermined distance (specifically, a distance corresponding to one line) in the sub-scanning direction. After that, the control unit 70 controls the irradiation unit 30 in the same procedure as described above. As a result, the irradiation unit 30 irradiates a line adjacent to the first line in the sub-scanning direction (hereinafter referred to as the second line) while changing the irradiation angle.

そして、それぞれの照射角度について、検知部５０が、２番目のライン中の各領域にて反射した反射光を、チャンネル毎（色毎）に分けて設定角度別に検知する。これにより、２番目のラインについて、画素数×設定角度の種類数×チャンネル数×照射角度の種類数に相当する数の分光特性を取得することができる。 Then, for each irradiation angle, the detection unit 50 detects the reflected light reflected by each region in the second line for each channel (for each color) and for each set angle. As a result, the number of spectral characteristics corresponding to the number of pixels×the number of types of set angles×the number of channels×the number of types of irradiation angles can be obtained for the second line.

以降、照射部３０が移動範囲の他端（スキャン終了地点）に到達するまで、光の照射及び反射光の検知が繰り返し実施される。つまり、上記一連の動作は、副走査方向において最も他端側に位置するライン（すなわち、Ｍ番目のライン）についての分光特性が得られるまで繰り返される。そして、Ｍ番目のラインについての分光特性が得られた時点で、一つの測定対象物１２を対象とする分光測定が終了する。 Thereafter, light irradiation and reflected light detection are repeatedly performed until the irradiation unit 30 reaches the other end of the movement range (scanning end point). That is, the series of operations described above is repeated until the spectral characteristics of the line located on the farthest side in the sub-scanning direction (that is, the M-th line) are obtained. Then, when the spectral characteristics of the M-th line are obtained, the spectroscopic measurement for one measurement object 12 ends.

以上のように、本実施形態では、１回のスキャンにおいて、測定対象物１２の被照射面１４中の各領域に対する光の照射角度を複数の角度に切り替える。そして、照射角度が切り替わるごとに、各領域で反射した反射光を反射角度別(厳密には、設定角度別)に検知する。特に、本実施形態では、複数のチャンネルのそれぞれにおいて、反射光を波長毎（色毎）に検知する。これにより、被照射面１４中の各領域について、照射角度の種類数×設定角度の種類数×チャンネル数に相当する数の分光特性を取得することができる。 As described above, in this embodiment, in one scan, the irradiation angle of light for each region in the irradiated surface 14 of the measurement object 12 is switched to a plurality of angles. Then, each time the irradiation angle is switched, the reflected light reflected by each region is detected for each reflection angle (strictly, for each set angle). In particular, in this embodiment, reflected light is detected for each wavelength (for each color) in each of a plurality of channels. As a result, the number of spectral characteristics corresponding to the number of types of irradiation angles*the number of types of set angles*the number of channels can be obtained for each region in the irradiated surface 14. FIG.

したがって、本実施形態に係る分光測定装置１０によれば、光の照射角度を変えながら反射角度別に分光特性を測定することができるので、特許文献１に記載の装置を含む従来の分光測定装置に比して、1回の測定でより多くの分光特性を取得することができる。 Therefore, according to the spectrometer 10 according to the present embodiment, the spectroscopic characteristics can be measured for each reflection angle while changing the irradiation angle of light. In comparison, more spectral characteristics can be obtained in one measurement.

また、上記の効果は、観察角度に応じて色合い及び模様等が変化する画像が形成された測定対象物１２を対象として分光測定を実施する場合には、特に有意義である。つまり、観察角度に相当する光の照射角度を変更し、それぞれの照射角度で照射した光の反射光を反射角度別（厳密には、設定角度別）に検知することにより、画像が観察角度に応じて変化する測定対象物１２について、観察角度毎の分光特性を良好に取得することが可能となる。 Moreover, the above effects are particularly significant when spectroscopic measurement is performed on the measuring object 12 on which an image is formed in which the color tone, pattern, etc., change according to the viewing angle. In other words, by changing the irradiation angle of the light corresponding to the observation angle and detecting the reflected light of the light irradiated at each irradiation angle for each reflection angle (strictly speaking, for each set angle), the image changes according to the observation angle. It is possible to satisfactorily acquire spectral characteristics for each observation angle for the measurement object 12 that changes accordingly.

また、本実施形態に係る分光測定装置１０では、１スキャン（照射部３０の１往復動作）中に照射角度を複数の角度に切り替えることができるため、照射角度を変更する度にスキャンを繰り返す必要がなく、照射角度の切り替えがより短時間で行われる。つまり、本実施形態に係る分光測定装置１０であれば、被照射面１４の各領域について、より多くの分光特性を、より短時間（１スキャン）で取得することが可能となる。 Moreover, in the spectroscopic measurement apparatus 10 according to the present embodiment, the irradiation angle can be switched to a plurality of angles during one scan (one reciprocating motion of the irradiation unit 30), so scanning must be repeated each time the irradiation angle is changed. The switching of the irradiation angle is performed in a shorter time. In other words, with the spectroscopic measurement apparatus 10 according to the present embodiment, it is possible to acquire more spectral characteristics for each region of the illuminated surface 14 in a shorter time (one scan).

＜＜変形例＞＞
上記の実施形態では、照射部３０が、副走査方向において互いに異なる位置に配置された複数の光源ユニット３２を有することとした。そして、上記の実施形態では、照射部３０が光を照射する際に用いる光源ユニット３２が切り替わることで、光の照射角度が変わることとした。ただし、照射角度を変えるための機構については、上記の機構に限定されず、他の機構も考えられる。<<Modification>>
In the embodiment described above, the irradiation section 30 has a plurality of light source units 32 arranged at different positions in the sub-scanning direction. In the above embodiment, the light irradiation angle is changed by switching the light source unit 32 used when the irradiation unit 30 irradiates light. However, the mechanism for changing the irradiation angle is not limited to the above mechanism, and other mechanisms are also conceivable.

具体的に説明すると、例えば、照射部３０が光源ユニット３２を一つのみ備え、この光源ユニット３２が揺動自在に保持部材３８に保持されてもよい。そして、副走査方向において光源ユニット３２を保持部材３８に対して揺動させる揺動機構（不図示）が照射部３０に設けられていてもよい。このような構成であれば、制御部７０が照射部３０の揺動機構を制御して光源ユニット３２を揺動させることで、照射角度を任意の角度に変えることが可能となる。 Specifically, for example, the irradiation section 30 may include only one light source unit 32 and the light source unit 32 may be held by the holding member 38 so as to be swingable. A swinging mechanism (not shown) for swinging the light source unit 32 with respect to the holding member 38 in the sub-scanning direction may be provided in the irradiation section 30 . With such a configuration, the control section 70 controls the swing mechanism of the irradiation section 30 to swing the light source unit 32, thereby making it possible to change the irradiation angle to an arbitrary angle.

また、上記の実施形態では、照射部３０を断続的に移動させ、１ラインに対して照射角度を変えながら光を照射する間、すべての照射角度での光の照射が終わるまで照射部３０の移動を停止させることとした。ただし、これに限定されるものではなく、照射部３０を一定の速度にて連続的に移動させ、１ラインに対する照射角度を切り替える際にも照射部３０を移動させ続けてもよい。この場合、照射角度の切り替え前後で各領域における光の照射位置が多少ずれることになるが、それぞれの照射角度にて照射した光が同じ領域内に当ればよい。 Further, in the above-described embodiment, the irradiation unit 30 is intermittently moved to irradiate light while changing the irradiation angle for one line, and the irradiation unit 30 is moved until the irradiation of light at all irradiation angles is completed. Decided to stop moving. However, it is not limited to this, and the irradiation unit 30 may be continuously moved at a constant speed, and the irradiation unit 30 may continue to be moved even when switching the irradiation angle for one line. In this case, the irradiation position of the light in each region slightly shifts before and after the irradiation angle is switched, but it is sufficient that the light irradiated at each irradiation angle hits the same region.

また、上記の実施形態では、検知部５０が反射光を検知する際に、チャンネル別（換言すると、光の波長別）に反射光を検知することとしたが、これに限定されるものではない。例えば、検知部５０が反射光を検知する際に、一つの特定色の反射光のみを検知する構成であってもよい。すなわち、検知部５０の各センサ５４（画素）が単一のチャンネルを有し、検知部５０は、単一のチャンネルのみを用いて一種類の波長の反射光を設定角度別に検知してもよい。ただし、より多くの分光特性を取得する観点では、言うまでもなく、チャンネル別に反射光を検知する方が望ましい。 Further, in the above embodiment, when the detection unit 50 detects the reflected light, the reflected light is detected for each channel (in other words, for each wavelength of light), but the present invention is not limited to this. . For example, when detecting reflected light, the detector 50 may be configured to detect only one specific color of reflected light. That is, each sensor 54 (pixel) of the detection unit 50 has a single channel, and the detection unit 50 may detect reflected light of one wavelength for each set angle using only the single channel. . However, from the viewpoint of acquiring more spectral characteristics, it is of course desirable to detect the reflected light for each channel.

１０ 分光測定装置
１２ 測定対象物
１４ 被照射面
１６ 画像記録部
２２ 載置台
３０ 照射部
３２ 光源ユニット
３４ 導光体
３６ 光源
３８ 保持部材
４０ 移動機構
４２ キャリッジ
４４ モータ
４６ ガイドシャフト
５０ 検知部
５２ センサ列
５２ｘ 色別センサ列
５４ センサ
５６ 受光素子
６０ 光路変更部
６２ コリメートレンズ
６４ 反射ミラー
７０ 制御部
７１ 制御回路10 spectrometer 12 measurement object 14 irradiated surface 16 image recording unit 22 mounting table 30 irradiation unit 32 light source unit 34 light guide 36 light source 38 holding member 40 moving mechanism 42 carriage 44 motor 46 guide shaft 50 detection unit 52 sensor array 52x color sensor array 54 sensor 56 light receiving element 60 optical path changing unit 62 collimating lens 64 reflecting mirror 70 control unit 71 control circuit

Claims (10)

測定対象物の分光特性を測定する等倍光学系の分光測定装置であって、
前記測定対象物の被照射面における複数の領域の各々に対して、光を照射する照射部と、
前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる移動機構と、
前記照射部を制御して、前記照射部が光を照射する際の照射角度を変更させる制御部と、
前記複数の領域の各々にて反射した反射光を、前記反射光の前記被照射面に対する反射角度に関して複数設定された設定角度別に検知する検知部と、
前記反射光の光路を前記反射角度に応じて変更する光路変更部と、を有し、
前記検知部には、前記設定角度の種類数と同数のセンサ列が並んで設けられており、
前記移動機構によって前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方が移動範囲の一端から他端まで移動する間に、前記制御部が、前記複数の領域の各々に対する前記照射角度を複数の角度に変更させ、
前記照射角度が変わる度に、前記検知部が、前記反射光を前記設定角度別に検知し、
前記光路変更部が前記光路を変更することにより、前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々が、互いに異なる前記センサ列に到達することを特徴とする分光測定装置。 A spectroscopic measurement device with an equal-magnification optical system for measuring spectral characteristics of an object to be measured,
an irradiating unit that irradiates light to each of a plurality of regions on the irradiated surface of the measurement object;
a movement mechanism for moving one of the irradiation unit and the measurement object with respect to the other;
a control unit that controls the irradiating unit to change an irradiation angle when the irradiating unit irradiates light;
a detection unit that detects the reflected light reflected by each of the plurality of areas for each set angle that is set with respect to the reflection angle of the reflected light with respect to the surface to be illuminated;
an optical path changing unit that changes the optical path of the reflected light according to the reflection angle ;
In the detection unit, the same number of sensor rows as the number of types of the set angles are arranged side by side,
While one of the irradiation unit and the measurement object is moved from one end to the other end of the movement range by the moving mechanism, the control unit sets the irradiation angle to each of the plurality of areas to a plurality of angles. let me change
each time the irradiation angle changes, the detection unit detects the reflected light for each of the set angles ;
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the optical path changing unit changes the optical path so that each of the reflected lights divided according to the set angles reaches the sensor arrays different from each other . 前記検知部は、前記照射部が照射する光に関して複数設定された設定波長のそれぞれについて、前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項１に記載の分光測定装置。 2. The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the detector detects the reflected light for each of the set angles for each of a plurality of set wavelengths set for the light irradiated by the irradiator. 前記照射部は、白色光を照射し、
前記検知部は、前記設定波長毎に設けられた複数のチャンネルを有し、前記複数のチャンネルのそれぞれにて、対応する前記設定波長の前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項２に記載の分光測定装置。 The irradiation unit irradiates white light,
3. The detection unit according to claim 2, wherein the detection unit has a plurality of channels provided for each of the set wavelengths, and detects the reflected light of the corresponding set wavelength for each of the set angles in each of the plurality of channels. spectrometer. 前記複数のチャンネルのそれぞれは、対応する前記設定波長に応じたフィルタを備えた受光素子によって構成されている請求項３に記載の分光測定装置。 4. The spectroscopic measurement apparatus according to claim 3, wherein each of said plurality of channels is composed of a light-receiving element having a filter corresponding to said set wavelength. 前記照射部が照射する光の色は、前記設定波長毎に切り替わり、
前記照射部が照射する光の色が切り替わる度に、前記検知部が前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項２に記載の分光測定装置。 The color of the light emitted by the irradiation unit is switched for each of the set wavelengths,
3. The spectroscopic measurement device according to claim 2, wherein the detection unit detects the reflected light for each of the set angles each time the color of the light emitted by the irradiation unit is switched. 前記光路変更部は、前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々を平行光とするためのコリメートレンズを有し、
前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々は、前記コリメートレンズを通過することにより、互いに異なる前記センサ列に到達する請求項１乃至５のいずれか一項に記載の分光測定装置。 The optical path changing unit has a collimator lens for collimating each of the reflected lights divided according to the set angles,
6. The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1 , wherein each of the reflected lights divided according to the set angles reaches the sensor arrays different from each other by passing through the collimating lens. 前記移動機構は、前記照射部を前記測定対象物に対して移動させ、
前記コリメートレンズは、前記移動機構によって前記照射部と共に移動するシリンドリカルレンズである請求項６に記載の分光測定装置。 The moving mechanism moves the irradiation unit with respect to the measurement object,
7. The spectroscopic measurement apparatus according to claim 6 , wherein the collimator lens is a cylindrical lens that moves together with the irradiation unit by the moving mechanism. 前記照射部は、複数の光源ユニットを有し、
前記複数の光源ユニットの各々は、前記移動機構が前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる際の移動方向において、互いに異なる位置に配置されており、
前記制御部は、前記複数の光源ユニットのうち、前記照射部が光を照射する際に用いる光源ユニットを切り替えることにより、前記照射角度を変更させる請求項１乃至７のいずれか一項に記載の分光測定装置。 The irradiation unit has a plurality of light source units,
each of the plurality of light source units is arranged at a position different from each other in a moving direction when the moving mechanism moves one of the irradiation unit and the measurement object relative to the other;
8. The control unit according to any one of claims 1 to 7 , wherein the control unit changes the irradiation angle by switching a light source unit used when the irradiation unit irradiates light, among the plurality of light source units. Spectrometer. 画像が記録された画像記録部を有する前記測定対象物であって、前記被照射面側から前記画像記録部を視認した際に前記画像が視認角度に応じて変化する前記測定対象物の分光特性を測定する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の分光測定装置。 Spectroscopic characteristics of the measurement object having an image recording portion on which an image is recorded, wherein the image changes according to a viewing angle when the image recording portion is viewed from the irradiated surface side. 9. The spectrometer according to any one of claims 1 to 8 , which measures 前記制御部の制御によって変更可能な前記照射角度の種類数が、３以上である請求項１乃至９のいずれか一項に記載の分光測定装置。 The spectroscopic measurement apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein the number of types of irradiation angles that can be changed by the control of the control unit is three or more.
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