JP2005257438A - ホログラム回折光の分光計測装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホログラムの任意の位置において、色特性の定量的な計測を効率的に行うこと。
【解決手段】ホログラム２から発せられる回折光を分光計測する装置であって、ホログラムが備えられたホログラム面に検査光ｋを照射した場合、ホログラム面から発せられる回折光ｈが、ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、ホログラム面に検査光ｋを照射する照光部１５と、回折光のうち、法線方向に沿って進む回折光ｈを抽出する抽出部２１と、抽出部によって抽出された回折光を各波長毎に分光する分光器２３と、分光された各波長の光を撮像する撮像デバイス２５と、撮像デバイスによって撮像された撮像データから把握される波長と光強度との関係に基づいて、抽出部によって抽出された回折光の分光特性を算出し、この算出された分光特性を色度空間に変換するデータ補正部３４とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ホログラムから発せられる回折光を分光計測する装置および方法に関する。

ホログラムのデザインは多種多様であり、回折方向は様々で任意の方向を取る。これによってホログラムは、視点によって画像の見え方が変化する。このため、直接反射光や、単一もしくは複数の光源を用いた照明条件下では、一度に全体を見ることはできない。また、光の照射条件の僅かな違いによっても見える画像が変化する。したがって、ホログラムの品質検査を、画像を見ることによって検査しようとしても、検査しようとする画像が安定せず、検査結果も信頼性が保てない。

したがって、ホログラムの品種に応じて角度が固定された光照射系と撮像系とからなる検査装置を用いて検査する方法が一番現実的、かつ、容易とされていた。

しかしながら、検査対象とするホログラムの品種を変更する毎に光照射系と撮像系とを調節してから検査すること自体容易な作業ではなく、手間と時間とを要していた。また、ホログラムのとる回折角度によっては、検査装置の構造上回折光を取れず、部分的な検査しかできない場合もあった。

このため、任意の品種のホログラムを自動的に検査することは、到底現実的ではなく、ホログラムの品質は一部、あるいは大部分を目視チェックに頼らざるを得ない状況が続いていた。

しかし、これでは、表面に正しい回折格子が形成されず、欠陥のあるホログラムが製造されても、その欠陥を検出することは困難であり、欠陥のあるホログラムが連続して多数製造され続ける可能性があるということが懸念されていた。

これを解決すべく、本願の出願人による特願２００２−３１４５４４号（特許文献１）では、ホログラムから発せられる全ての回折光を撮像する技術が開発された。ここで言う全ての回折光の撮像とは、言い換えると、ホログラムから任意の方向に発せられる回折光を、全回折方向に亘って周回積分して撮像することである。そして、この撮像結果から、ホログラムの回折格子の潰れや、回折格子の欠けといった、ピンホール状、あるいは塊状の欠陥を検出することが可能となった。また、任意の品種のホログラムの欠陥検査に汎用的に利用することができ、かつ欠陥を精度良く検出することも可能となった。

一方、ホログラムの品質評価には、前記欠陥検出の他に、回折効率や回折角のバラツキの程度の検出も含まれる。元来ホログラムは、官能的に良し悪しが判断されるのが通常である。これは、ホログラムが、回折格子が持つ光学特性である分光現象や回折現象を利用して視覚的に訴えるものであるからである。
特願２００２−３１４５４４号

確かに、特許文献１による装置では、ホログラムの欠陥を効率的に検出することができる。しかしながら、上述したような回折効率や回折角のバラツキの程度といった品質を確認することはできない。したがって、このような品質確認を行う場合には、やはりホログラムの一部、あるいは大部分を目視チェックに頼らざるを得ない状況が続いている。本発明はこのような事情に鑑みてなされたものである。

官能的な品質評価における評価指標の一つに色特性がある。ホログラムの色特性は、通常の印刷物と異なり、回折角や回折効率に依存している。このため、本発明は、回折効率や回折角のバラツキの程度を推定するために、ホログラムの色特性を効率的に測定しようというものである。

すなわち、本発明は、ホログラムの任意の位置において、色特性の定量的な計測を効率的に行うことが可能なホログラム回折光の分光計測装置および方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明では、以下のような手段を講じる。

すなわち、請求項１の発明は、ホログラムから発せられる回折光を分光計測する装置であって、ホログラムが備えられたホログラム面に検査光を照射した場合、ホログラム面から発せられる回折光が、ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、ホログラム面に検査光を照射する検査光用光源と、回折光のうち、法線方向に沿って進む回折光を抽出する抽出手段と、抽出手段によって抽出された回折光を各波長毎に分光する分光手段と、分光手段によって分光された各波長の光を撮像する撮像手段と、撮像手段によって撮像された撮像データから把握される波長と光強度との関係に基づいて、抽出手段によって抽出された回折光の分光特性を算出する算出手段と、算出手段によって算出された分光特性を色度空間に変換する変換手段とを備えた分光計側装置。

従って、請求項１の発明の分光計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、ホログラムの任意の位置において、色特性を定量的に、かつ効率的に計測することが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１の発明の分光計測装置において、検査光用光源は、円筒形状をしており、法線方向が円筒軸方向と一致するように筒内に配置されたホログラムに対して、検査光を照射する。

従って、請求項２の発明の分光計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、検査光用光源が円筒形状の構造をとることにより、回折格子の持つホログラム面に対する回折角に依存しない分光測定が可能となる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明の分光計測装置において、検査光用光源を、前記検査光として白色光を照射する白色光源としている。白色光は、全ての色成分を含むので、分光計測用の検査光に適している。

請求項４の発明は、請求項１乃至３のうち何れか１項の発明の分光計測装置において、撮像手段は、分光手段によって分光された各波長の光をそれぞれ受光する複数の受光素子を備えている。

従って、請求項４の発明の分光計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、波長毎に回折光を撮像することができ、その結果、精度の高い色特性を得ることが可能となる。

請求項５の発明は、請求項４の発明の分光計測装置において、検査光用光源は複数の光源を組み合わせてなり、各光源それぞれの特性に基づいて、同一特性の各検査光がホログラム面を照射するように、各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、各受光素子それぞれの特性に基づいて、各受光素子が同一特性を持つように調整する。

従って、請求項５の発明の分光計測装置においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光源からなる検査光用光源を用いた場合であっても、各光源から照射される検査光の強度のばらつきを補正することができる。更に、各受光素子の個別の特性を補正することによって、精度の高い計測結果を得ることが可能となる。

請求項６の発明は、請求項５の発明の分光計測装置において、経時的に変化する各光源それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、同一特性の各検査光がホログラム面を照射するように、各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、経時的に変化する各受光素子それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、各受光素子が同一特性を持つように調整する。

従って、請求項６の発明の分光計測装置においては、請求項５の発明の分光計測方法に加えて、更に各検査光の照射強度と各受光素子の特性の経時的変化をも考慮することができるので、計測がなされた時間帯に関わらず、同一の条件で計測を行うことが可能となる。

請求項７の発明は、ホログラムから発せられる回折光を分光計測する方法であって、検査光照射用光源を用いて、ホログラムが備えられたホログラム面に検査光を照射した場合、ホログラム面から発せられる回折光が、ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、前記ホログラム面に前記検査光を照射し、回折光のうち、法線方向に沿って進む回折光を抽出し、抽出された回折光を各波長毎に分光し、分光された各波長の光を撮像し、撮像された撮像データから把握される波長と光強度との関係に基づいて、抽出された回折光の分光特性を算出し、更にこの算出された分光特性を色度空間に変換する。

従って、請求項７の発明の分光計測方法においては、以上のような手段を講じることにより、ホログラムの任意の位置において、色特性を定量的に、かつ効率的に計測することが可能となる。

請求項８の発明は、請求項７の発明の分光計測方法において、円筒形状をしており、法線方向が円筒軸方向と一致するように筒内に配置されたホログラムに対して検査光を照射する検査光照射用光源から検査光を照射する。

従って、請求項８の発明の分光計測方法においては、以上のような手段を講じることにより、検査光照明用光源が円筒形状の構造をとることにより、回折格子の持つホログラム面に対する回折角に依存しない分光測定が可能となる。

請求項９の発明は、請求項７または請求項８の発明の分光計測方法において、検査光を白色光とする。白色光は、全ての色成分を含むので、分光計測用の検査光に適している。

請求項１０の発明は、請求項７乃至９のうち何れか１項の発明の分光計測方法において、分光された各波長の光を撮像する場合には、分光された各波長の光をそれぞれ複数の受光素子によって受光することによって行う。

従って、請求項１０の発明の分光計測方法においては、以上のような手段を講じることにより、波長毎に回折光を撮像することができ、その結果、精度の高い色特性を得ることが可能となる。

請求項１１の発明は、請求項１０の発明の分光計測方法において、検査光照射用光源は複数の光源を組み合わせてなり、各光源それぞれの特性に基づいて、同一特性の各検査光がホログラム面を照射するように、各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、各受光素子それぞれの特性に基づいて、各受光素子が同一特性を持つように調整する。

従って、請求項１１の発明の分光計測方法においては、以上のような手段を講じることにより、複数の光源からなる検査光照射用光源を用いた場合であっても、各光源から照射される検査光の強度のばらつきを補正することができる。更に、各受光素子の個別の特性を補正することによって、精度の高い計測結果を得ることが可能となる。

請求項１２の発明は、請求項１１の発明の分光計測方法において、経時的に変化する各光源それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、同一特性の各検査光がホログラム面を照射するように、各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、経時的に変化する各受光素子それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、各受光素子が同一特性を持つように調整する。

従って、請求項１２の発明の分光計測方法においては、請求項１１の発明の分光計測方法に加えて、更に各検査光の照射強度と各受光素子の特性の経時的変化をも考慮することができるので、計測がなされた時間帯に関わらず、同一の条件で計測を行うことが可能となる。

本発明のホログラム回折光の分光計測装置および方法によれば、ホログラムの任意の位置において、色特性を定量的に、かつ効率的に計測することが可能となる。更に、色特性は、ホログラムの回折角や回折効率に依存しているので、ホログラムの回折角や回折効率のバラツキの程度を推定するために資することが可能となる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置の一例を示す構成概念図である。

すなわち、同実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置は、被検体である薄板状のホログラム製品２の表面に備えられたホログラムから発せられる回折光を分光計測する装置であって、光照射部１０と、撮像部２０と、データ処理部３０とを備えている。

光照射部１０は、検査位置１１に背面板１４上に配置されたホログラム製品２に、周囲から検査光ｋを照射する照光部１５を備えている。検査位置１１には、図示していないが、ホログラム製品２を固定するための機構を設けている。

この照光部１５は、円筒形状をしており、ホログラム製品２の表面に対する法線方向が円筒軸方向と一致するように筒内に配置されたホログラム製品２に対して、検査光ｋを照射する。すなわち、図１に示す照光部１５は、円筒半分について断面図示したものである。また、光照射部１０は、その下部開口部に、遮蔽板１３を備えている。

遮蔽板１３は、外乱の影響を防止するために、すなわち、検査光ｋ以外の光が検査位置１１に入射させないためのものであり、図２にその斜視図を示すように、中心に設けられた測定用穴１３ａ以外は黒塗装の完全拡散面からなる円盤形状である。この測定用穴１３ａは、検査位置１１の直上に位置するようにしている。なお、測定用穴１３ａの形状は、図２に示すような長方形状に限るものではなく、撮像条件に合わせて任意の形状をとりうる。

背面板１４もまた、黒塗装の完全鏡面とすることが望ましい。照光部１５は円筒形状であるために、背面板１４には、その法線方向（真上方向）から検査光ｋが照射されることはない。したがって、検査光ｋが背面板１４で正反射してなる正反射光には、法線方向（真上方向）に進む成分はない。

ホログラム製品２の表面に対する検査光ｋの照射範囲は、最小角をとる光路ａから、最大角をとる光路ｂまでの間であり、照明の円周方向に一様としている。この照射範囲を決定する光路ａ，ｂの値は、ホログラムの回折角の範囲により決定される。光路ａ，ｂの決定方法については後述する。

前記の通り、ホログラムは視覚的に観るものであるから、一般的に可視光の範囲とされる380ｎｍ〜780ｎｍの色特性が必要となる。このような視覚特性を代表する色特性を定量化し、品質管理基準とする必要がある。

したがって、照光部１５の光源は、少なくとも可視範囲とされる380ｎｍ〜780ｎｍに強度を持つ白色光源を使用する。点灯や消灯の切り替えに対する応答の速さ、照明輝度が安定するまでの時間の短さ、寿命の長さといった面からもＬＥＤ光源が最も望ましい。ＬＥＤ光源を使用すれば、光量制御も容易にできる。なお、ＬＥＤ光源の代わりに蛍光管を用いても良いが、前記応答速度が長いこと、輝度調整ができないことに注意して校正（後述）をする必要がある。また、照光部１５の内側には、拡散板など、光源から発せられた光を散乱させるための光学的な機構を適宜備えるようにしても良い。

図３は、照光部１５の詳細構造の一例を示す概念図である。すなわち円筒形状をした照光部１５は、図３に示すように、円周方向にＮ等分されたＮ個の照明ブロック１６を組み合わせて構成してなる。例えば全円周３６０°に対して、１０°単位で照明ブロック１６を備える場合には、照明ブロック１６の数Ｎ＝３６となる。各照明ブロック１６はそれぞれ個別に点消灯が可能な光源を備え、この光源を点灯させることによって検査光ｋを照射するようにしている。

各照明ブロック１６の光源を全て点灯させることによって、検査位置１１に固定されたホログラム製品２に対して、その全周囲側から同時に検査光ｋを照射すると、この検査光ｋがホログラム製品２上に設けられたホログラムによって回折し、回折光を生じる。その中には、ホログラム面の法線方向に沿ってホログラム面から上方へと進む回折光ｈもある。このような回折光ｈを生ぜしめる検査光ｋの、ホログラム面に対する入射角度は、検査光ｋの波長によって異なる。この原理を図４を用いて説明する。

すなわち、図４に示すように半球上の一点Ａから、ホログラム製品２が固定されている検査位置１１に白色光源のような連続スペクトルからなる検査光ｋを照射した場合、回折光の回折角度は、検査光ｋの波長毎に異なることから、各波長に応じて様々な回折角度を持つ回折光が発生する。検査光ｋの波長範囲を、可視光領域である380ｎｍから780ｎｍとし、検査光ｋのうち380ｎｍの検査光成分の回折角度がαである場合、780ｎｍの検査光成分の回折角度は、それよりも大きいβ（α＜β）となる。更にこの場合、図４に示すように、Ａ点が、検査位置１１に固定されているホログラム製品２に対して角度（90−α）（＝γ）の方向にある場合には、Ａ点から検査位置１１に対して照射された検査光ｋのうち、380ｎｍの検査光成分からの回折光ｈ_１は、ホログラム面において回折角度αで回折し、法線方向に沿って上方へと、すなわち図４における半球の天頂方向に進む。一方、検査光ｋのうち、780ｎｍの検査光成分からの回折光ｈ_２は、ホログラム面においてより大きな回折角度βで回折し、天頂方向とは異なる方向に進む。380ｎｍと780ｎｍとの間の波長をとる検査光成分による回折光は、回折角度αと回折角度βとの間の回折角度をもって、回折範囲Ｒに含まれる方向に進む。

回折角度α，βは、ホログラムの回折格子のピッチをｄ（ｎｍ）とすると、以下の式により求められる。
α＝ａｒｃｓｉｎ（３８０／ｄ）
β＝ａｒｃｓｉｎ（７８０／ｄ）
以上を逆に考える。つまり、可視光領域（380〜780ｎｍ）にある検査光ｋの全ての波長における成分光の回折光を、天頂方向、すなわち法線方向に沿って上方に進行させるためには、図５に示すように、380ｎｍの検査光成分ｋ_１については、検査位置１１に固定されているホログラム製品２に対して角度αの方向にあるＡ点から、780ｎｍの検査光成分ｋ_２については、検査位置１１に固定されているホログラム製品２に対して角度βの方向にあるＢ点からそれぞれ検査位置１１に向けて照射すればよい。また、380ｎｍと780ｎｍとの間の波長をとる検査光成分については、Ａ点とＢ点との間の領域ｒにある何れかの点を含む方向から検査位置１１に向けて照射すれば、その回折光は、ホログラム面に対する法線方向に沿って天頂に向かって進む。よって、照光部１５の高さは、図５におけるＡ点を実現可能な高さを有していればよい。光路ａは、Ａ点から検査位置１１に向けて検査光ｋが、光路ｂは、Ｂ点から検査位置１１に向けて検査光ｋがそれぞれ照射される光路に対応する。このようにすることによって、照光部１５は、ホログラム製品２のホログラム面に検査光ｋを照射した場合、ホログラム面から発せられる回折光ｈが、ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、ホログラム面に検査光ｋを照射することになる。

なお、検査光ｋのホログラムにおける正反射光は、照光部１５の配置上、法線方向に沿って、天頂に向かって進むことはない。というのも、天頂方向に正反射光を入れるためには、天頂方向に光源を配しホログラムを照射しなければならない。円筒照明では、天頂方向からの光源は存在しないからである。したがって、検査光ｋが照射されたホログラムから発せられる光のうち、法線方向に沿って天頂に向かって進む光は、必ず回折光の成分となり、それ以外の方向に進む光は、回折光または正反射光となる。

撮像部２０は、抽出部２１と、ハーフミラー２２と、分光器２３と、結像レンズ２４と、撮像デバイス２５と、ミラー２６と、結像レンズ２７と、撮像デバイス２８とを備えている。

抽出部２１は、検査光ｋがホログラムにおいて回折してなる回折光のうち、法線方向に沿って進む回折光ｈを抽出し、ハーフミラー２２へと送る。このような抽出部２１には、斜め方向から入射する光成分をカットするテレセントリックレンズが好適である。ここで、可視光領域以外の光成分であり紫外域や赤外域の光を遮断するためのフィルタを適宜備えても良い。なお、検査光ｋが背面板１４に反射してなる正反射光は、背面板１４が鏡面であるが故に法線方向に向かって進むことはないので、ハーフミラー２２側へ送られることはない。

ハーフミラー２２は、抽出部２１によって抽出された回折光ｈを２分割して、２分割されたうちの一方の回折光ｇを分光器２３へ、他方の回折光ｆをミラー２６へとそれぞれ送る。

分光器２３は、例えばプリズムを用い、ハーフミラー２２から送られた回折光ｇを波長別に分光し、結像レンズ２４へと送る。

結像レンズ２４は、分光器２３によって分光された各波長別の光成分を、撮像デバイス２５面上に結像する。なお、この結像レンズ２４は、色収差補正のために、色消し凹レンズと組み合わせてもよい。

撮像デバイス２５は、図６に示すように、結像レンズ２４を介して送られる分光器２３によって分光された各波長の光成分をそれぞれ受光する複数の受光素子２９を備えている。各受光素子２９に各波長の光成分がそれぞれ受光される原理を以下に説明する。

すなわち、分光器２３に回折光ｇが入射すると、分光器２３は、この回折光ｇを、各波長の屈折率に応じて、図６中に示すｘ方向に分光する。低波長側は屈折率が大きいため、例えば380ｎｍの回折光成分はｐ_１に示す光路を取る。逆に高波長側は屈折率が小さいため、例えば780ｎｍの回折光成分はｐ_２に示す光路を取る。

一方、撮像デバイス２５は、波長方向の分解能に応じた数の受光素子２９を配列している。この配列方向は、図１における水平方向と一致している。分光された各回折光成分は図中に示すｙ方向に幅を持っているが、結像レンズ２４はこれを集光し、対応する受光素子２９上に結像させる。このようにして、各受光素子２９に、対応する波長の回折光成分がそれぞれ結像するようにすることによって、撮像デバイス２５が、各回折光成分を撮像するようにしている。

ミラー２６は、ハーフミラー２２から送られた回折光ｆを結像レンズ２７に送り、結像レンズ２７は、この回折光ｆを、撮像デバイス２８の図示しない受光素子上に結像する。これによって、撮像デバイス２８は、回折光ｆを撮像するようにしている。

撮像デバイス２５によって撮像された各回折光成分の撮像データは、データ処理部３０に送られ、ここで以下に示すようなデータ処理に供されるようにしている。なお、回折光ｇとの相関を取る必要がある場合には、撮像デバイス２８によって撮像された回折光ｆの撮像データもまた、データ処理部３０に送られ、同様なデータ処理が行われることによって、各分析光成分の撮像データとの比較に用いられるようにしている。

データ処理部３０は、制御部３１と、撮像制御部３２と、データ蓄積部３３と、データ補正部３４と、データ表示部３５と、照明制御部３６とを備えている。

制御部３１は、撮像制御部３２と、データ蓄積部３３と、データ補正部３４と、データ表示部３５とを制御する。

照明制御部３６は、照光部１５に備えられた光源に対して、点灯信号および消灯信号を出力することによって光源の点灯および消灯を制御する。なお、点灯信号および消灯信号は、撮像制御部３２に対しても出力されるようにしている。

撮像制御部３２は、照明制御部３６から出力される点灯信号や消灯信号に基づいて、撮像デバイス２５に対して、撮像タイミングを指示し、撮像デバイス２５に対して撮像データを取得させる。撮像デバイス２５による撮像データと、撮像デバイス２８による撮像データとを比較する場合には、更に撮像デバイス２８に対しても同じタイミングで撮像タイミングを指示し、対応する撮像データを取得させる。そして、このように取得させた撮像データを、撮像デバイス２５や撮像デバイス２８から取得し、データ蓄積部３３に送る。

データ蓄積部３３は、撮像制御部３２から撮像データが送られると、これを蓄積する。

データ補正部３４は、データ蓄積部３３に蓄積された撮像デバイス２５によって撮像された撮像データから、波長と光強度との関係を把握する。そして、この関係に基づいて回折光ｇの分光特性を算出し、更に、この分光特性を、例えば、人の視覚特性に最も近いとされるＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間のような色度空間に変換する。本発明における分光方式のように撮像デバイス２５の受光素子２９の数を多くして、波長分解能を高めるようにすれば、ＲＧＢの３値からＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間を生成する場合よりも、精度良く変換することを可能としている。

データ表示部３５は、データ補正部３４によってなされた結果を表示する。

以上のように構成した本発明の実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置を用いてホログラムの分光計測を行う場合には、以下に示すように、先ず、計測条件の校正を行う必要がある。

この校正は、各受光素子２９の感度のバラツキと、照明ブロック１６の光源から照射される各検査光ｋのバラツキに対する補正、及び両者に対する経時的な変動に対して行う。これは、検査位置１１にホログラム製品２を配置する代わりに、例えばＢａＳＯ_４などの校正用白色板を配置してそれに検査光ｋを照射し、この校正用白色板からの散乱光を用いて行う。図７に、この校正の具体的手順を示すフローチャートを示す。

まず、前述したように、検査位置１１にホログラム製品２を配置する代わりに、校正用白色板を配置し、Ｎ個の照明ブロック１６のうち、１つの照明ブロック１６（＃１）の光源のみを点灯させる（Ｓ１，Ｓ２）。

この状態で、撮像部２０によって、前述したような撮像処理を行い、撮像デバイス２５の各受光素子２９に、各波長毎の光成分を受光させる。そして、この撮像データに基づいて、データ処理部３０のデータ蓄積部３３に、各波長λ毎の光成分の強度Ｗ_１（λ）を蓄積する（Ｓ３）。

そして、照明ブロック１６（＃１）の光源を消灯し、次の照明ブロック１６（＃２）を対象として（Ｓ４）、ステップＳ２およびステップＳ３の処理を行うことによって、データ処理部３０のデータ蓄積部３３に、各波長λ毎の光成分の強度Ｗ_２（λ）を蓄積する。

同様の処理を繰り返し、最後に照明ブロック１６（＃Ｎ）の光源のみを点灯させ、データ処理部３０のデータ蓄積部３３に、各波長λ毎の光成分の強度Ｗ_Ｎ（λ）を蓄積する（Ｓ５）。

次に、データ補正部３４において、得られたＷ_１（λ）〜Ｗ_Ｎ（λ）に対して、各波長毎の分光特性Ｄ（λ）を用いて、以下の式に基づく補正を行い、補正強度Ｗ’_ｎ（λ）を得る。この分光特性Ｄ（λ）は、光源の特性、および各受光素子２９の特性を合わせてなる特性であって、事前にあらかじめ把握しておく（Ｓ６）。
Ｗ’_ｎ（λ）＝Ｗ_ｎ（λ）／Ｄ（λ）
ここで、１≦ｎ≦Ｎ（ｎ、Ｎともに整数）、３８０≦λ≦７８０（単位はｎｍ）である。

次に、同じくデータ補正部３４では、各補正強度Ｗ’_１（λ）〜Ｗ’_Ｎ（λ）に対する偏差が小さくなるように、各光源の駆動電流（または駆動電圧）を調整する（Ｓ７）。

以上が校正手順の一例であるが、分光計測値は温度変動等の影響を受けやすいため、適宜、適当なタイミングで上記校正を行い、経時的に変化する特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、同一条件での計測を行うことができるようにすることが望ましい。

次に、以上のように校正した本発明の実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置の動作について図８および図９に示すフローチャートを用いて説明する。

先ず、計測を行う前に、図７のフローチャートにその手順を示すような校正が行われる（Ｓ１１）。次に、検査位置１１から校正用白色板が取り除かれ、代わりに計測対象とするホログラム製品２が配置される（Ｓ１２）。

そして、照明制御部３６によって、各照明ブロック１６（＃１〜＃Ｎ）に駆動電流が供給され、光源が点灯される。なお、各光源に供給される駆動電流は、ステップＳ１１のステップＳ７で調整された値である。これによって、ホログラム面から発せられる回折光ｈが、ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、ホログラム面に検査光ｋが照射される（Ｓ１３）。

検査光ｋがホログラムにおいて回折してなる回折光のうち、法線方向に沿って進む回折光ｈのみが抽出部２１によって抽出され、ハーフミラー２２に送られる（Ｓ１４）。そして、この回折光ｈは、ハーフミラー２２によって２分割され、回折光ｇおよび回折光ｆとして分光器２３およびミラー２６へとそれぞれ送られる（Ｓ１５）。

例えばプリズムが用いられた分光器２３では、ステップＳ１５においてハーフミラー２２から送られた回折光ｇが波長別に分光され、結像レンズ２４へと送される（Ｓ１６）。

結像レンズ２４では、分光器２３によって分光された各波長別の光成分が、撮像デバイス２５面上に結像され、各受光素子２９に各波長の光成分がそれぞれ受光される（Ｓ１７）。

なお、ステップＳ１５においてミラー２６に送られた回折光ｆは、結像レンズ２７へと送られ、更に撮像デバイス２８の図示しない受光素子上へと結像されることによって撮像される（Ｓ１８）。

ステップＳ１７において撮像デバイス２５の各受光素子２９によって受光された各回折光成分の撮像データは、撮像制御部３２によってデータ蓄積部３３に蓄積される。なお、回折光ｇとの相関を取る必要がある場合には、ステップＳ１８において撮像デバイス２８によって撮像された回折光ｆの撮像データもまた、撮像制御部３２によってデータ蓄積部３３に蓄積される（Ｓ１９）。

データ補正部３４では、データ蓄積部３３に蓄積された撮像デバイス２５によって撮像された撮像データから、波長と光強度との関係が把握される（Ｓ２０）。そして、この関係に基づいて回折光ｇの分光特性が算出され、更に、この分光特性が、例えば、人の視覚特性に最も近いとされるＣＩＥＬ^＊ａ^＊ｂ^＊空間のような色度空間に変換される（Ｓ２１）。この変換された色度空間を、良品であるホログラム製品２の色度空間と比較することによって、計測対象とされたホログラム製品２の品質が評価される（Ｓ２２）。

上述したように、本発明の実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置においては、上記のような作用により、ホログラムの任意の位置において、色度空間のような色特性を定量的に、かつ効率的に計測することが可能となる。この計測精度は、撮像デバイス２５の受光素子２９の数を多くして、波長分解能を高めることによって、更に高めることができる。また、色特性は、ホログラムの回折角や回折効率に依存しているので、ホログラムの回折角や回折効率のバラツキの程度を推定することができ、もって、ホログラムの品質の定量的評価が可能となる。

以上、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかかる構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施の形態では、顕微分光を想定し記述しているが、測定点を微小な領域に固定する必要はない。検査光ｋよりも測定点が十分小さい（例えば１桁以上小さい）範囲では、測定点のサイズの大小は、技術上、もしくは原理上の制約を受けない。むしろ顕微分光よりも大きな測定点での計測データの方が管理上便利な場合もある。

本発明の実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置の一例を示す構成概念図。 遮蔽板の一例を示す斜視図。 照光部の詳細構造の一例を示す概念図。 検査光の波長によって回折光の回折角度が異なる原理を説明するための模式図。 異なる波長の検査光の回折光が法線方向に向かって進む原理を説明するための模式図。 分光器によって分光された各波長の光成分が撮像デバイスの各受光素子によって受光される原理を説明するための模式図。 校正の具体的手順を示すフローチャート。 同実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置の動作を示すフローチャート（その１）。 同実施の形態に係る分光計測方法を適用した分光計測装置の動作を示すフローチャート（その２）。

符号の説明

２…ホログラム製品、１０…光照射部、１１…検査位置、１３…遮蔽板、１３ａ…測定用穴、１４…背面板、１５…照光部、１６…照明ブロック、２０…撮像部、２１…抽出部、２２…ハーフミラー、２３…分光器、２４…結像レンズ、２５…撮像デバイス、２６…ミラー、２７…結像レンズ、２８…撮像デバイス、２９…受光素子、３０…データ処理部、３１…制御部、３２…撮像制御部、３３…データ蓄積部、３４…データ補正部、３５…データ表示部、３６…照明制御部

Claims (12)

1. ホログラムから発せられる回折光を分光計測する装置であって、
   前記ホログラムが備えられたホログラム面に検査光を照射した場合、前記ホログラム面から発せられる回折光が、前記ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、前記ホログラム面に前記検査光を照射する検査光用光源と、
   前記回折光のうち、前記法線方向に沿って進む回折光を抽出する抽出手段と、
   前記抽出手段によって抽出された回折光を各波長毎に分光する分光手段と、
   前記分光手段によって分光された各波長の光を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段によって撮像された撮像データから把握される波長と光強度との関係に基づいて、前記抽出手段によって抽出された回折光の分光特性を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された分光特性を色度空間に変換する変換手段と
   を備えた分光計側装置。
2. 請求項１に記載の分光計測装置において、
   前記検査光用光源は、円筒形状をしており、前記法線方向が円筒軸方向と一致するように筒内に配置された前記ホログラムに対して、前記検査光を照射するようにした分光計測装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の分光計測装置において、
   前記検査光用光源を、前記検査光として白色光を照射する白色光源とした分光計測装置。
4. 請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の分光計測装置において、
   前記撮像手段は、前記分光手段によって分光された各波長の光をそれぞれ受光する複数の受光素子を備えた分光計測装置。
5. 請求項４に記載の分光計測装置において、
   前記検査光用光源は複数の光源を組み合わせてなり、各光源それぞれの特性に基づいて、同一特性の各検査光が前記ホログラム面を照射するように、前記各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、
   前記各受光素子それぞれの特性に基づいて、前記各受光素子が同一特性を持つように調整する
   ようにした分光計測装置。
6. 請求項５に記載の分光計測装置において、
   経時的に変化する前記各光源それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、同一特性の各検査光が前記ホログラム面を照射するように、前記各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、
   経時的に変化する前記各受光素子それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、前記各受光素子が同一特性を持つように調整する
   ようにした分光計測装置。
7. ホログラムから発せられる回折光を分光計測する方法であって、
   検査光照射用光源を用いて、前記ホログラムが備えられたホログラム面に検査光を照射した場合、前記ホログラム面から発せられる回折光が、前記ホログラム面に対する法線方向に沿って得られるような全方向から、前記ホログラム面に前記検査光を照射し、
   前記回折光のうち、前記法線方向に沿って進む回折光を抽出し、
   前記抽出された回折光を各波長毎に分光し、
   前記分光された各波長の光を撮像し、
   前記撮像された撮像データから把握される波長と光強度との関係に基づいて、前記抽出された回折光の分光特性を算出し、更にこの算出された分光特性を色度空間に変換する
   ようにした分光計側方法。
8. 請求項７に記載の分光計測方法において、
   円筒形状をしており、前記法線方向が円筒軸方向と一致するように筒内に配置された前記ホログラムに対して前記検査光を照射する前記検査光照射用光源から前記検査光を照射するようにした分光計測方法。
9. 請求項７または請求項８に記載の分光計測方法において、
   前記検査光を白色光とした分光計測方法。
10. 請求項７乃至９のうち何れか１項に記載の分光計測方法において、
    前記分光された各波長の光を撮像する場合には、前記分光された各波長の光をそれぞれ複数の受光素子によって受光することによって行うようにした分光計測方法。
11. 請求項１０に記載の分光計測方法において、
    前記検査光照射用光源は複数の光源を組み合わせてなり、各光源それぞれの特性に基づいて、同一特性の各検査光が前記ホログラム面を照射するように、前記各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、
    前記各受光素子それぞれの特性に基づいて、前記各受光素子が同一特性を持つように調整する
    ようにした分光計測方法。
12. 請求項１１に記載の分光計測方法において、
    経時的に変化する前記各光源それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、同一特性の各検査光が前記ホログラム面を照射するように、前記各光源から照射される検査光の照射強度を調整し、
    経時的に変化する前記各受光素子それぞれの特性に基づいて、何れの時間に計測が行われた場合であっても、前記各受光素子が同一特性を持つように調整する
    ようにした分光計測方法。

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