JPH04328449A - 水分測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石鹸、紙、フィルム、
錠剤、粉体等の水分を含んだ物質の水分を、近赤外線を
用いて測定する方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水分を含んだ物質に近赤外線を照射する
ことにより、その水分を測定することが従来より行われ
ている（特開昭５８‐２０４３３６号公報、特開昭５９
‐１７４７３９号公報、特開昭５８‐７５４７号公報参
照）。

【０００３】これは、特定の波長の近赤外線は水による
エネルギー吸収率が大きいことを利用したものである。 すなわち、図７は近赤外線を水に照射した場合の波長と
反射率との関係を示し、波長が１．４３μｍ、１．９４
μｍ、３．０μｍ付近においては反射率が小さく、水に
よるエネルギー吸収率が高いことを示す。この水による
近赤外線のエネルギー吸収は物質の水分量が多いほど大
きくなることから、測定対象物に水の吸収波長の測定光
を照射し、その反射光または透過光のエネルギーを測定
することで測定対象物の水分を測定することができる。

【０００４】しかし、水の吸収波長帯の測定光のみによ
る測定では、測定対象物の表面状態、色、組成等の地合
いの変化が外乱となるために測定値に変動がある。この
ような外乱の影響を除去するため、水の非吸収波長帯の
比較光を測定対象物に照射し、その比較光の反射光また
は透過光のエネルギーを、測定光の反射光または透過光
のエネルギーと比較することで、外乱を除去することが
行われている。

【０００５】例えば、図８および図９に示す２色赤外線
方式が採用されている。これは、水の吸収波長λ２　の
測定光が測定対象物において反射または透過される前の
エネルギーをＥＳ　、反射または透過された後のエネル
ギーをＳ、水の非吸収波長λ１　の比較光が測定対象物
において反射または透過される前のエネルギーをＥＲ　
、反射後または透過された後のエネルギーをＲ、水によ
るエネルギー吸収率をｍとした場合、Ｓ／Ｒ＝（１−ｍ
）ＥＳ　／ＥＲ　となる。この式より、光電変換素子等
を用いて測定対象物において反射または透過された後の
測定光および比較光のエネルギーＳ、Ｒを測定すれば、
測定対象物の水分によるエネルギー吸収率を前記外乱の
影響を除去して求めることができる。よって、予め求め
たエネルギー吸収率と水分との関係から水分を算出する
ことができる。そのエネルギー吸収率と水分との関係は
、例えば図９に示すように横軸に測定エネルギーの比Ｒ
／Ｓの対数をとり、縦軸に水分Ｗ（％）を取った場合に
、Ｗ＝Ａ＋Ｂｌｎ（Ｒ／Ｓ）の一次近似式で表される検
量線で示すことができる。なお、Ａ、Ｂは予めキャリブ
レーションにより設定される係数である。

【０００６】また、水の非吸収波長帯の比較光を複数用
いることで、水分の測定精度を向上させることも行われ
ている。これは、測定対象物の表面状態、色、組成等の
地合いの変化により分光特性が変化し、測定対象物にお
いて反射または透過された後の比較光のエネルギーが変
動する場合があることから、その変動を除去することで
測定精度を向上させるものである。

【０００７】例えば、図１０及び図１１に示す３色赤外
線方式が採用されている。これは、測定対象物の地合い
の影響による分光特性の変化が一次線形であるとし、水
の非吸収波長λ１　の比較光が測定対象物において反射
または透過された後のエネルギーをＲ１　＋ｒ、異なっ
た水の非吸収波長λ３　の比較光が測定対象物において
反射または透過された後のエネルギーをＲ２　−ｒ、各
比較光が測定対象物において反射または透過される前の
エネルギーをＥＲ１、ＥＲ２とした場合、２Ｓ／（Ｒ１
　＋Ｒ２　）＝２Ｓ／（Ｒ１　＋ｒ＋Ｒ２　−ｒ）＝（
１−ｍ）２ＥＳ　／（ＥＲ１＋ＥＲ２）となる。これよ
り、測定対象物において反射または透過される比較光の
エネルギー変動分ｒが除去されるので、光電変換素子等
を用いて測定対象物において反射または透過された後の
測定光および各比較光のエネルギーＳ、Ｒ１　＋ｒ、Ｒ
２　−ｒを測定すれば、測定対象物の水分によるエネル
ギー吸収率を前記地合いの影響を除去して求めることが
できる。よって、予め求めたエネルギー吸収率と水分と
の関係から水分を算出することができる。そのエネルギ
ー吸収率と水分との関係は、例えば図１１に示すように
、横軸に測定エネルギーの比（Ｒ１　＋Ｒ２　）／２Ｓ
の対数をとり、縦軸に水分Ｗ（％）を取った場合に、Ｗ
＝Ｃ＋Ｄｌｎ〔（Ｒ１　＋Ｒ２　）／２Ｓ〕の一次近似
式で表される検量線で示すことができる。なお、Ｃ、Ｄ
は予めキャリブレーションにより設定される係数である
。

【０００８】また、比較光を多数用いることで、測定精
度を向上させることも行なわれている。

【０００９】図１２は、上記の２色赤外線方式を利用し
た水分測定装置を示す。この水分測定装置は、近赤外領
域の連続スペクトルを有する光を出射する光源１０１と
、凹面鏡１０２と、レンズ１０３と、反射鏡１０４と、
回転盤１０５と、この回転盤１０５を回転駆動するモー
ター１０６とを備えている。その回転盤１０５には、近
赤外領域にある水の吸収波長帯の測定光のみを透過させ
るフィルター１０５ａと、近赤外領域にある水の非吸収
波長帯の比較光のみを透過させるフィルター１０５ｂと
が取付けられている。また、反射鏡１０７と、凹面鏡１
０９と、光電変換素子を内蔵した検出器１１０と演算装
置１１１とを備えている。

【００１０】その光源１０１から出射した光は凹面鏡１
０２とレンズ１０３により集束され、反射鏡１０４によ
り反射されてフィルター１０５ａを通過する。これによ
り、水の吸収波長帯の測定光が反射鏡１０７により反射
されて測定対象物１０８に照射される。この測定光は、
測定対象物の水分含有率に応じ、その一部が吸収される
と共に残部が反射される。この反射された測定光は凹面
鏡１０９により集束されて検出器１１０に入光する。こ
れにより、測定対象物１０８により反射されたは測定光
のエネルギーに応じた信号を検出器１１０は演算装置１
１１に出力する。

【００１１】また、モーター１０６により回転円盤１０
５を回転させることにより、光源１０１からの光は凹面
鏡１０２、レンズ１０３、反射鏡１０４を介してフィル
ター１０５ｂを通過し、水の非吸収波長帯の比較光が測
定対象物１０８に照射される。この測定対象物に照射さ
れた比較光は、測定対象物１０８の水分に吸収されるこ
となく反射され、この反射された比較光は凹面鏡１０９
により集束されて検出器１１０に入光される。これによ
り、検出器１１０は測定対象物１０８により反射された
比較光のエネルギーに応じた信号を演算装置１１１に出
力する。そして演算装置１１１は、測定対象物１０８に
おいて反射された測定光と比較光のエネルギーから測定
対象物８の水分を算出する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来の近赤外線を用い
た水分測定は、測定対象物に測定光および比較光を照射
する測定領域全体における平均水分を求めるものであり
、測定領域の水分分布や局所的な水分を求めることはで
きなかった。例えば石鹸にあっては、水分分布に偏りが
あると均一に溶けないため、品質管理を行なう上で測定
領域における水分分布や局所的な水分の測定が望まれる
が、従来の近赤外線を用いた水分測定では対応すること
ができなかった。

【００１３】本発明は上記従来技術の課題を解決するこ
とを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による水分測定方
法の特徴とするところは、測定対象物において反射また
は透過された近赤外領域にある水の吸収波長帯の測定光
によって測定対象物を撮像し、その２次元画像を構成す
る複数の画素毎に、画像の明暗に応じた測定画像データ
を記憶すると共に、測定対象物において反射または透過
された近赤外領域にある水の非吸収波長帯の比較光によ
って測定対象物を撮像し、その２次元画像を構成する複
数の画素毎に、画像の明暗に応じた比較画像データを記
憶し、しかる後に、その記憶した測定画像データと比較
画像データとから画素毎に測定対象物の水分を求める点
にある。

【００１５】本発明による水分測定方法において、近赤
外領域の連続スペクトルを有する光を測定対象物に向け
て照射し、この照射光が測定対象物において反射または
透過される前または後に、水の吸収波長帯の測定光のみ
を透過させるフィルターを用いて照射光から測定光を選
別し、この選別された測定光により測定対象物を撮像す
ると共に、近赤外領域の連続スペクトルを有する光を測
定対象物に向けて照射し、この照射光が測定対象物にお
いて反射または透過される前または後に、水の非吸収波
長帯の比較光のみを透過させるフィルターを用いて照射
光から比較光を選別し、この選別された比較光により測
定対象物を撮像するのが好ましい。

【００１６】本発明による水分測定装置の特徴とすると
ころは、近赤外線の照射手段と、近赤外領域にある水の
吸収波長帯の測定光と水の非吸収波長帯の比較光とによ
り測定対象物を撮像可能な撮像手段と、その測定光によ
り撮像された２次元画像を構成する複数の画素毎に、画
像の明暗に応じた測定画像データを記憶する測定画像記
憶手段と、その比較光により撮像された２次元画像を構
成する複数の画素毎に、画像の明暗に応じた比較画像デ
ータを記憶する比較画像記憶手段と、その記憶した測定
画像データと比較画像データとから画素毎に水分を演算
する演算手段とを備える点にある。

【００１７】本発明による水分測定装置が、近赤外領域
の連続スペクトルを有する光を測定対象物に向けて照射
可能な光源と、近赤外領域にある水の吸収波長帯の測定
光のみを透過させるフィルターと、近赤外領域にある水
の非吸収波長帯の比較光のみを透過させるフィルターと
を備えるのが好ましい。

【００１８】

【作用】本発明は以下の原理に基づく。

【００１９】測定対象物において反射または透過された
水の吸収波長帯の測定光によって測定対象物を撮像する
と、その２次元画像は測定対象物の水分分布に対応した
明暗の分布を有する。これは、測定対象物の水分の多い
部分においては測定光のエネルギー吸収が大きいことか
ら、測定対象物において反射または透過された測定光に
よる２次元画像は暗くなり、また、水分の少ない部分に
おいては測定光のエネルギー吸収が小さいことから、測
定対象物において反射または透過された測定光による２
次元画像は明るくなることによる。よって、その２次元
画像を複数の画素に分割した場合、画像の明暗に応じた
各画素毎の測定画像データは、測定対象物の水分分布に
対応したデータとなる。

【００２０】一方、測定対象物において反射または透過
された水の非吸収波長帯の比較光によって測定対象物を
撮像すると、その２次元画像は測定対象物の水分の影響
は受けないが、測定対象物の表面状態、色、組成等の地
合いに応じた明暗を有する。この２次元画像を複数の画
素に分割した場合、画像の明暗に応じた各画素毎の比較
画像データは、対応する画素における測定画像データと
同様に、測定対象物の地合いの影響を受けたデータとな
る。よって、測定画像データと比較画像データを用いる
ことで、画素毎に測定対象物の水分を、測定対象物の地
合いの影響を除去して求めることができる。

【００２１】なお、測定画像データを求めてから比較画
像データを求めるようにしてもよく、あるいは比較画像
データを求めてから測定画像データを求めるようにして
もよい。

【００２２】単一の比較光を用いる場合は、各画素毎に
前述の２色赤外線方式により水分を求めることができる
。複数の比較光を用いる場合は、各画素毎に前述の３色
赤外線方式等により水分を求めることができる。

【００２３】測定対象物が非透光性の場合、測定対象物
において反射された測定光および比較光により測定対象
物を撮像するが、紙やフィルム等の透光性の測定対象物
の場合、測定対象物において透過された測定光および比
較光により測定対象物を撮像することができる。

【００２４】近赤外領域にある水の吸収波長帯の測定光
のみを透過させるフィルターを用いることで、近赤外領
域の連続スペクトルを有する光から測定光を選別するこ
とができ、近赤外領域にある水の非吸収波長帯の比較光
のみを透過させるフィルターを用いることで、近赤外領
域の連続スペクトルを有する光から比較光を選別するこ
とができる。このフィルターによる測定光および比較光
の選別は、連続スペクトルを有する光が測定対象物にお
いて反射または透過される前に行なってもよく、測定対
象物において反射または透過された後に行なってもよい
。連続スペクトルを有する光が測定対象物において反射
または透過される前に選別を行なう場合は、フィルター
を光源と測定対象物との間に配置し、連続スペクトルを
有する光が測定対象物において反射または透過された後
に選別を行なう場合は、フィルターを測定対象物と撮像
素子との間に配置する。

【００２５】測定対象物の撮像手段としては、測定光お
よび比較光の波長に対し分光感度のある撮像管や固体画
像素子といった撮像素子を有するテレビカメラを用いる
のが好ましい。また、画像を構成する複数の画素毎に画
像データを記憶する記憶手段としては、アナログ画像信
号をＡＤ変換器でデジタル信号に変換して得られる画素
毎のデジタル画像信号を記憶することができるコンピュ
ータに内蔵された画像用メモリが挙げられる。またアナ
ログ画像信号をデジタル信号に変換するとともに画素毎
のデジタル画像信号として記憶可能なフレームメモリが
挙げられる。また、画素毎に水分を演算する演算手段と
しては、画素数に対応したメモリ領域を有するコンピュ
ータが好ましい。これにより、近赤外線に分光感度を有
する撮像素子を用いて、水分による吸収を経た近赤外線
により測定対象物を２次元画像として採取し、この画像
信号をコンピュータによる演算処理が可能なデジタル信
号として画像を構成する各画素毎の画像データとして上
記記憶手段に記憶することにより、従来技術では困難で
あった測定対象物の局所的な水分や水分の分布状態の測
定ができる。

【００２６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００２７】図１は本発明の実施例に係る水分測定装置
の構成を示す。この水分測定装置は、測定対象物１に近
赤外領域の連続スペクトルを有する光を均一に照射する
光源２を備えている。その光源２としては例えばハロゲ
ンランプが用いられる。その光源２から照射される光の
測定対象物１からの反射光の光路途中に、回転円盤５が
配置されている。この回転円盤５には、近赤外領域にあ
る水の吸収波長帯の測定光のみを透過するフィルター３
と、近赤外領域にある水の非吸収波長帯の比較光のみを
透過するフィルター４とが取付けられている。この回転
円盤５がモーター（図示省略）により回転駆動されるこ
とで、フィルター３とフィルター４とは測定対象物１か
らの反射光を透過する透過位置（図１において左方位置
）と、その反射光の光路から外れる非透過位置とに位置
変更される。

【００２８】そのフィルター３およびフィルター４を透
過した光により測定対象物１を撮像するため、レンズ６
と、撮像素子８を有するテレビカメラ７とが設けられて
いる。そのレンズ６は測定対象物１の２次元像を撮像素
子８の撮像面上に結像させる。その結像倍率はレンズ６
の選定により所望の倍率とすることができる。

【００２９】その撮像素子８としては、例えば撮像管や
固体画像素子であって、近赤外領域にある水の吸収波長
帯の測定光と水の非吸収波長帯の比較光に対して感度を
有するものを用いる。テレビカメラ７は、撮像素子８に
より撮像した測定対象物１の画像信号を出力する。この
画像信号をデジタル化するためのＡＤ変換器９が設けら
れている。また、テレビカメラ７により撮像された２次
元画像をモニターするため、モニターテレビ１０が設け
られている。

【００３０】ＡＤ変換器９によりデジタル信号とされた
画像信号はマイクロコンピュータ１１に入力される。こ
のマイクロコンピュータ１１は、入出力インターフェイ
ス１２と、中央処理装置１３と、主記憶装置１４と、測
定画像用メモリ１５と、比較画像用メモリ１６とを備え
ている。

【００３１】中央処理装置１３は、入出力インターフェ
イス１２から入力されるデジタル化された画像信号を主
記憶装置１４に記憶されたプログラムに従って処理する
。まず、測定対象物１において反射された測定光によっ
て撮像された測定対象物１の画像信号を、その２次元画
像を構成する複数の画素毎に、画像の明暗に応じた測定
画像データとして測定画像用メモリ１５に記憶させる。 また、測定対象物１において反射された比較光によって
撮像された測定対象物１の画像信号を、その２次元画像
を構成する複数の画素毎に、明暗に応じた比較画像デー
タとして比較画像用メモリ１６に記憶させる。

【００３２】また、中央処理装置１３は主記憶装置１４
に記憶されたプログラムに従い、比較画像用メモリ１６
と測定画像用メモリ１５とに記憶された画像データによ
り、２次元画像を構成する画素毎に水分を演算する。こ
の演算された画素毎の水分は、インターフェイス１２に
接続された表示装置１７により表示される。また、測定
画像用メモリ１５や比較画像用メモリ１６に記憶された
データを記憶するためのフロッピーディスク等の外部記
憶装置１９がインターフェイス１２に接続されている。

【００３３】図２に示すフローチャートを参照して上記
水分測定装置による水分測定方法を説明する。

【００３４】まず、回転円盤５を回転させることにより
、水の吸収波長帯の測定光のみを透過させるフィルター
３を透過位置に位置させる。次に、照明スイッチをＯＮ
することで光源２からの光を測定対象物１に照射する。 この照射光は測定対象物１において反射されてフィルタ
ー３を透過するので、その照射光から測定光が選別され
、この選別された測定光による測定対象物１の像がレン
ズ６によりテレビカメラ７の撮像素子８の撮像面上に結
像される。その結像の際の焦点調節は、モニターテレビ
１０を目視しながらレンズ６の位置を変位させることで
行なう。この撮像された２次元画像の明暗は、測定対象
物１において反射された測定光のエネルギーの大きさに
対応することから、測定対象物１の水分分布に対応する
。この撮像された測定対象物１の画像信号はＡＤ変換器
９によりデジタル信号に変換され、マイクロコンピュー
タ１１に画像の明暗に応じた測定画像データとして入力
される。この測定画像データは測定画像用メモリ１５に
、画像を構成する複数の画素毎に記憶される。その画素
数は測定精度やメモリ１５の容量に応じて定める。 本実施例では画像を５１２×５１２の画素に分割して記
憶する。また、画像の明暗の程度は２５６階調で記憶さ
れる。

【００３５】次に、回転円盤５を回転させ、水の非吸収
波長帯の比較光のみを透過させるフィルター４を透過位
置に位置させる。これにより、光源２から照射された光
が測定対象物１において反射されてフィルター４を透過
するので、その照射光から比較光が選別され、この選別
された比較光による測定対象物１の像がレンズ６により
テレビカメラ７の撮像素子８の撮像面上に結像される。 この撮像された測定対象物１の画像信号はＡＤ変換器９
によりデジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ
１１に画像の明暗に応じた比較画像データとして入力さ
れる。この比較画像データは比較画像用メモリ１６に画
像を構成する複数の画素毎に記憶される。その画素数は
測定画像データを記憶する場合と同一とされる。

【００３６】次に、画像を構成する各画素毎に、従来技
術で説明した２色赤外線方式により、測定対象物１の表
面状態、色、組成等の地合いの影響を除去するための補
正演算がマイクロコンピュータにより行われる。具体的
には５１２×５１２の各画素毎に、測定画像用メモリ１
５には測定対象物１において反射された測定光のエネル
ギーに応じた測定画像データＳ１，１　、Ｓ１，２　・
・・Ｓ５１２，５１２　が記憶され、比較画像用メモリ
１６には、測定対象物１において反射された比較光のエ
ネルギーに応じた比較画像データＲ１，１　、Ｒ１，２
　・・・Ｒ５１２，５１２　が記憶されていることから
、測定対象物１の同一部分の画素毎にＲｉ，ｊ　／Ｓｉ
，ｊ　（ｉ＝１〜５１２、ｊ＝１〜５１２）が演算され
る。

【００３７】しかる後に、マイクロコンピュータ１１に
より画像を構成する各画素毎に水分が算出される。例え
ば、従来技術で説明した一次近似式で表される検量線を
用いて算出される。具体的には、Ｗｉ，ｊ　＝Ａ＋ＢＩ
ｎ（Ｒｉ，ｊ　／Ｓｉ，ｊ　）（ｉ＝１〜５１２、ｊ＝
１〜５１２）により各画素毎の水分Ｗｉ，ｊ　（％）が
算出される。

【００３８】このようにして求められた各画素毎の水分
は表示装置１７により表示される。この表示装置１７は
、例えば、図５、図６に示すような水分分布のヒストグ
ラム、水分分布の明暗画像、測定対象物１の局所的な数
値として表示するＣＲＴディスプレイやプリンターとす
ることができる。その図５、図６に示す水分分布のヒス
トグラムは、上記水分測定装置を用いて水分分布の異な
る紙の水分を測定した結果を示す。横軸は含水率（％）
を示し、縦軸は同一の含水率の画素が表れる頻度を全画
素数に対する百分率で示す。これより、図５により表さ
れる紙の方が図６により表される紙よりも水分分布が均
一であることがわかる。

【００３９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではない。

【００４０】例えば、マイクロコンピュータ１１に第２
比較画像用メモリ２０を設け、回転円盤５に近赤外領域
にある水の非吸収波長の第２比較光のみを透過するフィ
ルター２１を設けることにより、従来技術で説明した３
色赤外線方式採用して測定対象物１の水分を求めること
ができる。図３に示すフローチャートを参照し、３色赤
外線方式を採用する場合の測定方法を説明する。

【００４１】まず、回転円盤５を回転させることにより
、水の吸収波長帯の測定光のみを透過させるフィルター
３を透過位置に位置させる。次に、照明スイッチをＯＮ
することで光源２からの光を測定対象物１に照射する。 この照明光は測定対象物１において反射されてフィルタ
ー３を透過するので、その照射光から測定光が選別され
、この選別された測定光による測定対象物１の像がレン
ズ６によりテレビカメラ７の撮像素子８の撮像面上に結
像される。これにより撮像された測定対象物１の画像信
号はＡＤ変換器９によりデジタル信号に変換され、マイ
クロコンピュータ１１に画像の明暗に応じた測定画像デ
ータとして入力される。この測定画像データは測定画像
用メモリ１５に、画像を構成する複数の画素毎に記憶さ
れる。

【００４２】次に、回転円盤５を回転させ、水の非吸収
波長帯の第１比較光のみを透過させるフィルター４を透
過位置に位置させる。これにより、光源２から照射され
た光が測定対象物１において反射されてフィルター４を
透過するので、その照射光から第１比較光が選別され、
この選別された第１比較光による測定対象物１の像がレ
ンズ６によりテレビカメラ７の撮像素子８の撮像面上に
結像される。これにより撮像された測定対象物１の画像
信号はＡＤ変換器９によりデジタル信号に変換され、マ
イクロコンピュータ１１に画像の明暗に応じた第１比較
画像データとして入力される。この第１比較画像データ
は第１比較画像用メモリ１６に、画像を構成する複数の
画素毎に記憶される。その画素数は測定画像データを記
憶する場合と同一とされる。

【００４３】次に、回転円盤５を回転させ、水の非吸収
波長帯の第２比較光のみを透過させるフィルター２１を
透過位置に位置させる。これにより、光源２から照射さ
れた光が測定対象物１において反射されてフィルター２
１を透過するので、その照射光から第２比較光が選別さ
れ、この選別された第２比較光による測定対象物１の像
がレンズ６によりテレビカメラ７の撮像素子８の撮像面
上に結像される。これにより撮像された測定対象物１の
画像信号はＡＤ変換器９によりデジタル信号に変換され
、マイクロコンピュータ１１に画像の明暗に応じた第２
比較画像データとして入力される。この第２比較画像デ
ータは第２比較画像用メモリ２０に画像を構成する複数
の画素毎に記憶される。その画素数は測定画像データを
記憶する場合と同一とされる。

【００４４】次に、画像を構成する各画素毎に、従来技
術で説明した３色赤外線方式により、測定対象物１の表
面状態、色、組成等の地合いの影響を除去するための補
正演算がマイクロコンピュータ１１により行われる。具
体的には５１２×５１２の各画素毎に、測定画像用メモ
リ１５には測定対象物１において反射された測定光のエ
ネルギーに応じた測定画像データＳ１，１　、Ｓ１，２
　・・・Ｓ５１２，５１２　が記憶され、第１比較画像
用メモリ１６には、測定対象物１において反射された第
１比較光のエネルギーに応じた第１比較画像データＲ１
１，１　、Ｒ１１，２　・・・Ｒ１５１２，５１２　が
記憶され、第２比較画像用メモリ２０には、測定対象物
１において反射された第２比較光のエネルギーに応じた
第２比較画像データＲ２１，１　、Ｒ２１，２　・・・
Ｒ２５１２，５１２　が記憶されていることから、測定
対象物１の同一部分の画素毎に（Ｒ１ｉ，ｊ　＋Ｒ２ｉ
，ｊ　）／２Ｓｉ，ｊ　（ｉ＝１〜５１２、ｊ＝１〜５
１２）が演算される。

【００４５】しかる後に、マイクロコンピュータ１１に
より画像を構成する各画素毎に水分が算出される。例え
ば、従来技術で説明した一次近似式で表される検量線を
用いて算出される。具体的には、Ｗｉ，ｊ　＝Ａ＋ＢＩ
ｎ（（Ｒ１ｉ，ｊ　＋Ｒ２ｉ，ｊ　）／２Ｓｉ，ｊ　）
（ｉ＝１〜５１２、ｊ＝１〜５１２）により各画素毎の
水分Ｗｉ，ｊ　（％）が算出される。

【００４６】また、上記実施例では測定対象物１におい
て反射された光によって測定対象物を撮像するようにし
たが、透光性の測定対象物１にあっては、図１において
破線で示すように、光源２′を測定対象物１を挟んで撮
像素子８と対向する位置に設け、測定対象物１を透過す
る光によって測定対象物１を撮像するようにしてもよい
。

【００４７】また、連続して長時間の測定を行なうと画
像素子８の感度が熱により変化する場合がある。この変
化分が誤差とならないように、マイクロコンピュータ１
１にバックグラウンド画像用メモリ２２を設けると共に
、図４に示すように画像データの修正を行なうようにし
てもよい。

【００４８】まず、測定光あるいは比較光のみを透過さ
せるフィルターを透過位置に位置させる。次に、照明ス
イッチをＯＮすることで光源２からの光を測定対象物１
に照射する。この照射光は測定対象物１において反射さ
れてフィルターを透過するので、測定光あるいは比較光
による測定対象物１の像がレンズ６によりテレビカメラ
７の撮像素子８の撮像面上に結像される。これにより撮
像された測定対象物１の画像信号はＡＤ変換器９により
デジタル信号に変換され、マイクロコンピュータ１１に
画像の明暗に応じた画像データとして入力される。この
画像データは画像用メモリに画像を構成する複数の画素
毎に記憶される。

【００４９】次に、照明をＯＦＦして撮像素子８により
バックグラウンドの画像を撮像し、その画像信号をＡＤ
変換器９によりデジタル信号に変換し、マイクロコンピ
ュータ１１にバックグラウンド画像データとして入力す
る。このバックグラウンド画像データをバックグランド
画像用メモリ２２に、画像を構成する複数の画素毎に記
憶させる。

【００５０】次に、画像を構成する複数の画素毎に画像
用メモリに記憶した画像データを修正する。具体的には
、画像用メモリに記憶した画素毎の画像データと、バッ
クグラウンド画像用メモリ２２に記憶した画素毎のバッ
クグラウンド画像データとの差を修正後の測定画像デー
タあるいは比較画像データとし、新たに画像用メモリに
記憶させる。これにより、撮像素子８の熱による感度変
化の影響なく水分を求めることができる。

【００５１】また、画像を構成する画素の数、ひとつの
画素に対応する測定対象物の面積、画像信号をデジタル
信号とする際の符号化のレベル、光源の出力強度、撮像
する際のテレビカメラの開口絞りは測定精度に応じて変
更するのが好ましい。

【００５２】また、外部記憶装置１９に記憶させた画像
データを用いて水分を算出するようにしてもよい。

【００５３】

【発明の効果】本発明による水分測定方法および水分測
定装置によれば、測定対象物の２次元的な水分分布や局
所的な水分を求めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る水分測定装置の構成説明
図

【図２】本発明の実施例に係る水分測定方法を示すフロ
ーチャート

【図３】本発明の異なった実施例に係る水分測定方法を
示すフローチャート

【図４】本発明の実施例に係る画像データの修正方法を
示すフローチャート

【図５】本発明による水分測定方法により求めた測定対
象物の水分分布を示すヒストグラム

【図６】本発明による水分測定方法により求めた測定対
象物の水分分布を示すヒストグラム

【図７】赤外線の波長と反射率の関係を示す図

【図８】
２色赤外線方式の説明図

【図９】２色赤外線方式の検量線を示す図

【図１０】３
色赤外線方式の説明図

【図１１】３色赤外線方式の検量線を示す説明図

【図１
２】従来の水分測定装置の構成説明図

【符号の説明】

１　　測定対象物 ２　　光源 ８　　撮像素子 １５　　測定画像用メモリ １６　　比較画像用メモリ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　測定対象物において反射または透過さ
   れた近赤外領域にある水の吸収波長帯の測定光によって
   測定対象物を撮像し、その２次元画像を構成する複数の
   画素毎に、画像の明暗に応じた測定画像データを記憶す
   ると共に、測定対象物において反射または透過された近
   赤外領域にある水の非吸収波長帯の比較光によって測定
   対象物を撮像し、その２次元画像を構成する複数の画素
   毎に、画像の明暗に応じた比較画像データを記憶し、し
   かる後に、その記憶した測定画像データと比較画像デー
   タとから画素毎に測定対象物の水分を求めることを特徴
   とする水分測定方法。
2. 【請求項２】　　近赤外領域の連続スペクトルを有する
   光を測定対象物に向けて照射し、この照射光が測定対象
   物において反射または透過される前または後に、水の吸
   収波長帯の測定光のみを透過させるフィルターを用いて
   照射光から測定光を選別し、この選別された測定光によ
   り測定対象物を撮像すると共に、近赤外領域の連続スペ
   クトルを有する光を測定対象物に向けて照射し、この照
   射光が測定対象物において反射または透過される前また
   は後に、水の非吸収波長帯の比較光のみを透過させるフ
   ィルターを用いて照射光から比較光を選別し、この選別
   された比較光により測定対象物を撮像することを特徴と
   する請求項１に記載の水分測定方法。
3. 【請求項３】　　近赤外線の照射手段と、近赤外領域に
   ある水の吸収波長帯の測定光と水の非吸収波長帯の比較
   光とにより測定対象物を撮像可能な撮像手段と、その測
   定光により撮像された２次元画像を構成する複数の画素
   毎に、画像の明暗に応じた測定画像データを記憶する測
   定画像記憶手段と、その比較光により撮像された２次元
   画像を構成する複数の画素毎に、画像の明暗に応じた比
   較画像データを記憶する比較画像記憶手段と、その記憶
   した測定画像データと比較画像データとから画素毎に水
   分を演算する演算手段とを備えることを特徴とする水分
   測定装置。
4. 【請求項４】　　近赤外領域の連続スペクトルを有する
   光を測定対象物に向けて照射可能な光源と、近赤外領域
   にある水の吸収波長帯の測定光のみを透過させるフィル
   ターと、近赤外領域にある水の非吸収波長帯の比較光の
   みを透過させるフィルターとを備えることを特徴とする
   請求項３に記載の水分測定装置。