JP2006177812A - 二次元分光輝度計 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型化、低コスト化を図り、測定時間を短縮する。
【解決手段】 二次元光源Ｌの光束Ｌａを取り込み、光像（第１像２ａ及び第２像６ａ）を形成する光学系（対物光学系２やリレーレンズ６）と、光束Ｌａの透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有するＷＢＰＦ１２（透過波長変化型フィルタ）と、光像を形成する光路中にＷＢＰＦ１２を走査可能に保持する走査ＷＢＰＦ１０と、ＷＢＰＦ１２の各走査ステップ位置においてＷＢＰＦ１２を透過した光束Ｌａにより形成される第２像６ａを撮像し、各走査ステップ位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像を取得する撮像素子７とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、測定対象である二次元光源の各画素の分光強度を得るとともに、これを輝度、色度などのインデックスの二次元分布に変換して出力する二次元分光輝度計に関する。

従来、二次元光源の輝度、色度は、フィルターを用いた三刺激値型の二次元測色計が用いられてきたが、近年各種ディスプレーやＬＥＤ応用機器など単色に近い（スペクトル幅の狭い）発光スペクトルを有する面光源が増えつつあり、これらの輝度、色度を精度良く測定するという要請から、分光型の二次元輝度計の必要性が高くなっている。この分光型の二次元輝度計（二次元分光輝度計）は、以下のマルチフィルター方式、或いはスリット分散像方式をとるものが多い。

＜マルチフィルター方式＞
回転円板等に円環状に取り付けられた中心波長の異なる複数のバンドパスフィルター（ＢＰＦ；Band Pass Filter）を対象光学系の結像光束中に順次挿入し、これら各フィルターの透過波長帯の光束による像を、結像面に置かれた二次元撮像素子によって撮像することで二次元の分光特性情報を得る輝度計測方式（例えば、特許文献１参照）。

＜スリット分散像方式＞
測定対象である二次元光源の対物光学系による像を、結像面に置かれたスリットによって切り出す。切り出されたスリット状の像（スリット光源）の分散光学系による波長分散像を、結像面に置かれた二次元撮像素子によって撮像する。そして、測定対象又は測定系を、スリットと直交する方向に走査して二次元の分光特性情報を得る輝度計測方式（例えば、特許文献２参照）。
特開平６−２０１４７２号公報 特開平８−５００５７号公報

波長分解能より空間分解能が遙かに高い人間の眼との互換性という観点では、マルチフィルター方式に合理性があるものの、この場合、結像光束をカバーするサイズのバンドパスフィルターが波長毎に必要となり、また、それらを順次光路に挿入する機構も大きくなる。一方、スリット分散像方式では、測定対象又は測定系を所要の画像分解能で走査するための機構が必要となる。この場合、測定対象又は測定系のいずれを走査するにせよ、大きな負荷を必要な空間分解能により走査することになる。このように、いずれの方式も、装置の大型化、コストアップが避けられず、また、走査時間、即ち測定時間が長くなるといった問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、小型化、低コスト化を図ることができるとともに、測定時間が短縮され、ひいては使い易い二次元分光輝度計を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に係る二次元分光輝度計は、測定対象からの光を取り込み光像を形成する光学系と、前記光の透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有する透過波長変化型フィルタと、前記光像を形成する光路中に、透過波長変化型フィルタを走査可能に保持する走査手段と、前記透過波長変化型フィルタの各走査位置において該透過波長変化型フィルタを透過した光により形成される前記光像を撮像し、各走査位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像を取得する撮像手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、光学系によって測定対象からの光が取り込まれて光像が形成され、透過波長変化型フィルタは光の透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有しており、走査手段によって、光像を形成する光路中に当該透過波長変化型フィルタが走査可能に保持される。そして、撮像手段によって、透過波長変化型フィルタの各走査位置において該透過波長変化型フィルタを透過した光により形成される光像が撮像され、各走査位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像が取得される。

このように、各走査位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像が取得される、すなわち、各走査位置において撮像手段によって取得される各画像の各画素は、同じ透過波長つまり同じ分光特性の光ではなく、透過部位（各走査位置）に応じて異なる分光特性の光によってつくられることから、１個の透過波長変化型フィルタを走査することで各画素の必要な波長域の分光特性情報を得る、すなわち１個の透過波長変化型フィルタを用いて異なる分光感度を有する複数の画像を得ることが可能となる。これにより、必要なフィルタの個数が大幅に削減され、これに伴って走査手段の負荷、或いは移動距離（走査距離）が小さくなるため、二次元分光輝度計の小型化、低コスト化を図ることができるとともに、測定時間を短縮でき、ひいては使い易い二次元分光輝度計を実現することができる。

請求項２に係る二次元分光輝度計は、請求項１において、前記走査手段は、前記光路を形成する光に対し、透過波長変化型フィルタを光像の像面内の一方向に沿って移動させることで前記走査を行うことを特徴とする。この構成によれば、走査手段によって、光路を形成する光に対して透過波長変化型フィルタが光像の像面内の一方向に沿って移動されることで走査が行われるため、透過波長変化型フィルタを用いて異なる分光感度を有する複数の画像を得ることを、透過波長変化型フィルタを光像の像面内の一方向に沿って移動させるといった簡易な構成で実現することができ、且つ走査時間（測定時間）のさらなる短縮を図ることができる。

請求項３に係る二次元分光輝度計は、請求項１又は２において、前記光学系は、測定対象からの光を取り込み第１の光像を形成する対物光学系と、該第１の光像をリレーして第２の光像を形成するリレー光学系とを備えたものであって、前記透過波長変化型フィルタは第１の光像の像面近傍に配置され、前記撮像手段は第２の光像の像面に配置されることを特徴とする。この構成によれば、透過波長変化型フィルタが、対物光学系による第１の光像の像面近傍に配置され、撮像手段が、リレー光学系による第２の光像の像面に配置されるため、透過波長変化型フィルタを撮像手段から分離（離間）させることが可能となり、透過波長変化型フィルタと撮像手段との面間反射による迷光を抑えることができるとともに、透過波長変化型フィルタとの干渉を配慮することなく撮像手段を構成することができる。

請求項４に係る二次元分光輝度計は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記透過波長変化型フィルタは、該透過波長変化型フィルタの走査方向における左右側又はいずれか一方側に、前記撮像手段における光像の撮像域を遮光するための遮光部を備えることを特徴とする。この構成によれば、透過波長変化型フィルタの走査方向における左右側又はいずれか一方側に、撮像手段における光像の撮像域を遮光するための遮光部が備えられているため、走査手段によって透過波長変化型フィルタを走査するのと同時に、この透過波長変化型フィルタに備えた遮光部により遮光（遮蔽）された各画素情報を暗画像として取り込むことが可能となり、別途、暗画像補正を行なうための遮光手段及びこの遮光手段を走査するための走査手段を備えることなく、装置の簡素化を図ることができる。

請求項５に係る二次元分光輝度計は、請求項１〜４のいずれかにおいて、前記透過波長変化型フィルタは、該透過波長変化型フィルタの各部位の中心波長が走査方向に沿って連続的に変化するウェッジバンドパスフィルタであることを特徴とする。この構成によれば、透過波長変化型フィルタは、各部位の中心波長が走査方向に沿って連続的に変化するウェッジバンドパスフィルタであるため、走査方向にフィルタを移動させることで、異なる分光感度を有する複数の画像を得るという構成を当該ウェッジバンドパスフィルタを用いて容易に実現することができる。

請求項６に係る二次元分光輝度計は、請求項５において、前記各走査位置において撮像手段により取得される各画像は、前記ウェッジバンドパスフィルタの走査方向に沿って連続的に変化する中心波長に対応して該画像の各画素列毎に異なる透過波長の情報を有したものであることを特徴とする。この構成によれば、各走査位置毎に取得される各画像は、該画像の各画素列毎に異なる透過波長の情報を有したものであるため、（行及び列の両方ではなく）画素列においてのみ変化する透過波長の情報に基づいた、より簡易（効率的）な演算方法によって分光感度の異なる画像を求めることが可能となり、ひいては当該演算処理の高速化を図ることができる。

請求項１記載の発明によれば、各走査位置において撮像手段によって取得される各画像の各画素は、同じ透過波長つまり同じ分光特性の光ではなく、透過部位（各走査位置）に応じて異なる分光特性の光によってつくられることから、１個の透過波長変化型フィルタを走査することで各画素の必要な波長域の分光特性情報を得る、すなわち１個の透過波長変化型フィルタを用いて異なる分光感度を有する複数の画像を得ることが可能となる。これにより、必要なフィルタの個数が大幅に削減され、これに伴って走査手段の負荷、或いは移動距離（走査距離）が小さくなるため、二次元分光輝度計の小型化、低コスト化を図ることができるとともに、測定時間を短縮でき、ひいては使い易い二次元分光輝度計を実現することができる。

請求項２記載の発明によれば、透過波長変化型フィルタを用いて異なる分光感度を有する複数の画像を得ることを、透過波長変化型フィルタを光像の像面内の一方向に沿って移動させるといった簡易な構成で実現することができ、且つ走査時間（測定時間）のさらなる短縮を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、透過波長変化型フィルタを撮像手段から分離（離間）させることが可能となり、透過波長変化型フィルタと撮像手段との面間反射による迷光を抑えることができるとともに、透過波長変化型フィルタとの干渉を配慮することなく撮像手段を構成することができる。

請求項４記載の発明によれば、走査手段によって透過波長変化型フィルタを走査するのと同時に、この透過波長変化型フィルタに備えた遮光部により遮光（遮蔽）された各画素情報を暗画像として取り込むことが可能となり、別途、暗画像補正を行なうための遮光手段及びこの遮光手段を走査するための走査手段を備えることなく、装置の簡素化を図ることができる。

請求項５記載の発明によれば、走査方向にフィルタを移動させることで、異なる分光感度を有する複数の画像を得るという構成を当該ウェッジバンドパスフィルタを用いて容易に実現することができる。

請求項６記載の発明によれば、画素列においてのみ変化する透過波長の情報に基づいた、より簡易（効率的）な演算方法によって分光感度の異なる画像を求めることが可能となり、ひいては当該演算処理の高速化を図ることができる。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（二次元分光輝度計の全体的な説明）
図１は、本発明に係る二次元分光輝度計１の一例を示す概略構造図である。二次元分光輝度計１は、対物光学系２、副透過帯除去フィルタ３、第１コンデンサーレンズ４、第２コンデンサーレンズ５、リレーレンズ６、撮像素子７、画像信号処理部８、主制御部９、及び走査ウェッジバンドパスフィルタ１０を備えて構成されている。対物光学系２は、測定対象である二次元光源Ｌからの光束Ｌａを入射させ、第１像面２ｂに第１像２ａを作る光学レンズ（レンズ群）である。副透過帯除去フィルタ３は、後述のＷＢＰＦ１２の副透過帯透過光を除去するフィルターである。具体的には、このＷＢＰＦ１２は入射光の中心波長の１／２倍及び２倍の波長位置に副透過帯を有するものとされている（例えば、中心波長を約４００ｎｍとすると、約２００ｎｍ及び８００ｎｍの波長位置に副透過帯を有している）が、副透過帯除去フィルタ３は、このような副透過帯を有したＷＢＰＦ１２に対する、例えば約３８０ｎｍ以下及び７２０ｎｍ以上の波長の光を遮断することで当該副透過帯透過光の除去を行う。副透過帯除去フィルタ３は、第１コンデンサーレンズ４の前方に配置されている。

第１コンデンサーレンズ４及び第２コンデンサーレンズ５は、光束Ｌａを絞る、即ち集光（集束）するためのレンズである。第１コンデンサーレンズ４は、対物光学系２からの光束ＬａがＷＢＰＦ１２に対して発散するのを防ぎ、対物光学系２からの光束Ｌａを第１像面２ｂに集光させる。第２コンデンサーレンズ５も同様に、ＷＢＰＦ１２を透過した光束Ｌａをリレーレンズ６に集光させる。

リレーレンズ６は、第１像２ａを作った光束Ｌａ（光像）を撮像素子７へ向けて等倍でリレーするレンズであり、第２像面６ｂにおいて第２像６ａをつくる。ところで、第１コンデンサーレンズ４の焦点は、対物光学系２の後方主点近傍にあり、対物光学系２から射出して第１像２ａの各画素をつくって収束する光束Ｌａの主光線を、入射部位に拘わらず光軸と略平行（平行光束）にして、後述のＷＢＰＦ１２（干渉ＢＰＦ）がもつ中心波長の入射角依存性の影響を抑制している。また、第２コンデンサーレンズ５の焦点はリレーレンズ６の前方主点近傍にあり、ＷＢＰＦ１２を通過した光束Ｌａを有効にリレーレンズ６に入射させる。

撮像素子７は、第２像面６ｂに配置され、すなわち該撮像素子７の撮像面（受光面）が第２像面６ｂと重なる位置となるよう配置され、第２像６ａを作る光束Ｌａを受光（結像）して該第２像６ａを撮像するものである。撮像素子７は、例えば１０００×１０００画素で約７．４ｍｍ角（１辺が７．４ｍｍ）の２次元の撮像域（撮像面）を有しており、撮像域に光束Ｌａが結像されると、当該撮像域における約７．４μｍ角の画素毎に電気信号に変換（光電変換）し、画像信号処理部８へこの画像信号を出力する。

画像信号処理部８は、撮像素子７から送出される画像信号に対して所定の信号処理（アナログ信号処理及びデジタル信号処理）を施すものである。画像信号処理部８は、アナログ信号からデジタル信号へＡ／Ｄ変換を行う機能を備えており、当該デジタル信号を主制御部９へ送信する。

主制御部９は、各制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理用のデータを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、及び当該制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなり、二次元分光輝度計１全体の動作制御を司るものである。

主制御部９は、後述の走査ＷＢＰＦ１０による各走査ステップに応じて撮像素子７により撮像された画像（画素列毎に異なる透過波長情報を有する画像）を画像信号処理部８を介して分光感度が異なる複数の画像として取り込み、上記ＲＡＭ等に予め記憶しておいた後述のレスポンス画像情報や所定の係数（例えば校正係数や重価係数）等の情報に基づいて、当該画像に対する迷光補正や輝度補正を行なったり、後述の三刺激値を求めるといった各種演算処理を行う機能も備えている。なお、主制御部９は、取り込んだ各画像を記憶しておくための専用の記憶部（例えば画像メモリ）を別途備えていてもよい。

走査ウェッジバンドパスフィルタ（Wedge Band Pass Filter：ＷＢＰＦ）１０は、波長（ＷＢＰＦ１２の中心波長）の異なる単色光（分光透過光）を取り出すものである。走査ＷＢＰＦ１０は、該走査ＷＢＰＦ１０における後述のＷＢＰＦ１２（フィルター保持板１１）を、各レンズの光軸に対して垂直方向（ｘ方向）に所定距離ずつ複数の走査ステップで順に移動（スライド移動）させることで、相対的にＷＢＰＦ１２を光束Ｌａによって走査するようにして当該波長の異なる単色光を取り出す。なお、走査ＷＢＰＦ１０は、第１像面２ｂ近傍（走査ＷＢＰＦ１０の入射面が第１像面２ｂと重なる位置となる場合も含む）に配置される構成となっている。また、走査ＷＢＰＦ１０による「走査」とは、（位置固定された）光束Ｌａに対して、上記ＷＢＰＦ１２（フィルター保持板１１）を走査方向（ｘ方向）に沿って移動させる動作を示すものとする。走査ＷＢＰＦ１０の詳細については後述する。

二次元光源Ｌから放射された光束Ｌａは、対物光学系２に入射し、副透過帯除去フィルタ３を通って副透過帯透過光が除去された後、第１コンデンサーレンズ４によって走査ＷＢＰＦ１０（ＷＢＰＦ１２）に集光され第１像面２ｂに第１像２ａを形成（結像）する。第１像２ａを形成した光束Ｌａは、走査ＷＢＰＦ１０（ＷＢＰＦ１２）を通って分光され、この分光された光束Ｌａは 第２コンデンサーレンズ５を通ってリレーレンズ６に入り、リレーレンズ６によって（光束Ｌａによる第１像２ａが）等倍でリレーされ、第２像面６ｂに第２像６ａを形成する。そして、この第２像６ａが撮像素子７によって撮像され、この撮影画像（信号）は、画像信号処理部８に送信されてＡ／Ｄ変換等の信号処理が施された後、主制御部９へ送信される。そして、主制御部９において当該撮影画像から迷光画像を除去するといったことに関する各種演算処理が行われる。

ここで、図２を用いて走査ＷＢＰＦ１０について詳述する。図２に示すように、走査ＷＢＰＦ１０は、フィルター保持板１１、ＷＢＰＦ１２及び走査駆動部１３を備えて構成されている。フィルター保持板１１は、ＷＢＰＦ１２を保持するためものである。フィルター保持板１１は外形が略長方形状の板状体（ＷＢＰＦ１２の枠体）であり、その略中央部には開口部１１１が形成されている。この開口部１１１は、例えばｘ方向（走査方向）に約２０ｍｍ、これと直交するｙ方向に約９ｍｍの長さ（縁）を有したサイズに形成さており、この開口部１１１に、ＷＢＰＦ１２が嵌合されるなどして設けられている。ＷＢＰＦ１２内に図示された点線枠は、撮像素子７に結像させるための光束Ｌａが通過する箇所（この箇所は位置固定されている）、すなわち、上記ＷＢＰＦ１２上に結像される第１像２ａを示しており、この点線枠のサイズ及び形状は、撮像素子７の撮像面に対応した、例えば上記約７．４ｍｍ角の正方形状となっている。

フィルター保持板１１は、ｘ方向における開口部１１１を挟んだその両端部（左右端部）の領域に、第１遮光部１１２及び第２遮光部１１３を備えている。これら第１及び第２遮光部１１２、１１３は、少なくとも上記点線枠に示す第１像２ａのサイズを有しており、フィルター保持板１１のｘ方向における移動によって、第１遮光部１１２又は第２遮光部１１３が第１像２ａ（撮像域）の位置にきた場合には、当該遮光部により撮像素子７に対する光束Ｌａの遮光（遮蔽）が行われる構成となっている。このように、フィルター保持板１１に第１及び第２遮光部１１２、１１３が併設されていることで、フィルター保持板１１が撮像素子７に対する遮光を行うための所謂シャッターとしての機能を兼ね備えることになる（これによりシャッターを別途設けなくともよく、構成の簡易化が図れる）。

ＷＢＰＦ１２は、走査方向において異なった中心波長を有する透過光を得るためのフィルタである。具体的には、ＷＢＰＦ１２は、ＷＢＰＦ１２の各部位（座標（ｘ、ｙ）の位置）における透過光の中心波長λ（中心波長λｃ（ｘ、ｙ））が、ｙ方向に沿って一定で、且つｘ方向に沿って約１７ｎｍ／ｍｍで連続的に（滑らかに）変化する所謂干渉バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）である。ＷＢＰＦ１２の中心波長は、ｘ座標を後述の走査ステップ毎の移動幅ｄ（＝０．２９６ｍｍ）を用いて表現すると、ｘ＝０〜６４ｄ（０〜１８．９ｍｍ）の走査範囲において約３９０〜７１０ｎｍまで連続的に変化する。このように部位に応じて中心波長の異なるＷＢＰＦ１２は、例えば図３に示すＷＢＰＦ１２のように、走査方向（ｘ方向）に膜厚が（直線的に）変化する所謂楔型の干渉フィルターとされている。

走査駆動部１３は、フィルター保持板１１を走査方向（ｘ方向）に沿って移動させることで、光束Ｌａ（第１像２ａ）に対する、ＷＢＰＦ１２並びに第１及び第２遮光部１１２、１１３の走査（走査駆動）を行うものである。走査駆動部１３は、ステッピングモータ１４、回転軸１５、連結部材１６及び駆動回路１７を備えて構成されている。ステッピングモータ１４は、回転軸１５を回転駆動させるモータであり、パルス信号（デジタル信号）が入力されるごとに所定の回転速度で一定角度ずつ回転する。連結部材１６は、回転軸１５とフィルター保持板１１とを平行移動可能に連結するためのものであり、フィルター保持板１１に対して固設されている。ここでは、連結部材１６は、例えば第１遮光部１１２側の一端部においてフィルター保持板１１と一体的に設けられている。なお、連結部材１６は、フィルター保持板１１がｘ方向に移動（走査）可能となるのであれば、フィルター保持板１１に対する任意の位置（例えば第２遮光部１１３側でもよい）及び任意の構成で設けられてもよい。

回転軸１５は、連結部材１６と連結した状態で該連結部材１６を移動させるもの（軸体）であり、例えばその全長に亘って螺子部が形成されてなり、これによって連結部材１６と螺合されている。回転軸１５は、ステッピングモータ１４の回転軸をなすものであり、ステッピングモータ１４の回転駆動に応じて回転することで連結部材１６を走査方向（ｘ方向）に移動させる構成となっている。駆動回路１７は、ステッピングモータ１４の駆動を制御するものであり、ステッピングモータに応じたパルス信号を出力して、ステッピングモータ１４の回転駆動（回転角度、回転速度）を制御する。なお、駆動回路１７によるステッピングモータ１４の回転駆動制御は、主制御部９からの走査駆動制御指示信号に基づいて行われる。

このように走査駆動部１３は、主制御部９の走査駆動制御指示に応じて、駆動回路１７によりステッピングモータ１４を駆動させ、回転軸１５及び連結部材１６を介してフィルター保持板１１をｘ方向（正方向又は負方向）に移動させる。ただし、この移動による走査は、ＷＢＰＦ１２の中心波長５ｎｍピッチに相当する約０．２９６ｍｍ（上述したＷＢＰＦ１２の中心波長が約１７ｎｍ／ｍｍで変化することに基づき算出）の移動幅を有する走査ステップで行われるよう制御される。

なお、当該走査駆動部１３によるフィルター保持板１１の移動に関し、上述したように副透過帯除去フィルタ３はＷＢＰＦ１２と別に設けられているため、走査駆動部１３による当該移動は、ＷＢＰＦ１２及びフィルター保持板１１のみ行えばよいことから、走査駆動部１３による走査負荷及び移動距離を小さくすることができるので、走査駆動部１３の小型化やコスト低減、或いは走査時間（測定時間）の短縮が可能となる。

また、本実施形態では、各走査ステップにおいて、第２像６ａ（撮像素子７の撮像域）の各画素に順次設定される５ｎｍピッチのＢＰＦの分光透過特性を荷重積算して、国際照明委員会（ＣＩＥ）が推奨する２°視野の等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を合成するが、ＷＢＰＦ１２の中心波長の半値幅を、合成精度が高くなる１５ｎｍ程度とするため（１５ｎｍというように半値幅がある程度大きい方が合成精度が高められる）、ＷＢＰＦ１２には１次の干渉ＢＰＦが採用されている。なお、一般的に、１次の干渉ＢＰＦは、上述したように中心波長の１／２倍及び２倍の波長域に副透過帯を有している。

次に、走査ＷＢＰＦ１０（走査駆動部１３）による実際の走査動作について説明する。
先ず、以下の説明で用いる記号をここに纏める。
ｘ：第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの走査方向（ｘ方向）の座標（ｘ＝０〜７．４ｍｍ）
ｙ：第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの走査方向に直交する方向（ｙ方向）の座標（ｙ＝０ 〜７．４ｍｍ）
ｓ：走査ステップで表したＷＢＰＦ１２の走査位置（ｓ＝０〜６５）
ｉ,ｊ：第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの画素単位のｘ、ｙ座標（ｉ,ｊ＝１〜１０００）
ｊ’：ＷＢＰＦ１２面の画素単位のｘ座標（ｊ’＝１〜２５６０）
Ｉ_ij：画像情報
（Ｉ_ij）_S：走査ステップｓでの画像情報

上述のように、走査ＷＢＰＦ１０におけるフィルター保持板１１（ＷＢＰＦ１２）の走査は、５ｎｍに相当するｄ＝４０＊７．４μｍ＝０．２９６ｍｍ（４０画素列相当）のステップ幅で行われるので、ＷＢＰＦ１２における可視域３９０〜７１０ｎｍの波長幅３２０ｎｍ（＝７１０−３９０ｎｍ）は、６４（＝３２０／５）ステップの移動（６４＊０．２９６＝１８．９ｍｍ；６４＊４０＝２５６０画素列に相当）でカバーすることができる。しかしながら、撮像素子７の撮像域はｘ方向に１０００画素列、つまり２５ステップ相当の長さを有しているため、この撮像素子７の全画素（１０００画素列）を、上記波長幅３２０ｎｍ（ＷＢＰＦ１２）で走査するためには、すなわち、撮像域の全ての画素が全ての波長域（３９０〜７１０ｎｍ）をカバーするためには、少なくとも、この２５ステップ分を含めた８９（＝６４＋２５）ステップの移動（走査）が必要となる。なお、走査（移動）が開始される前の初期位置を走査ステップｓ＝０（ゼロ）とする。

これについて図４及び図５を用いて説明する。図４は、撮像素子７の撮像域における、各走査ステップｓに対応した撮影画像（露光状態）について説明する概念図である。図５は、各走査ステップｓにおいて走査方向（ｘ方向）に移動したフィルター保持板１１の各部（ＷＢＰＦ１２及び第１、第２遮光部１１２、１１３）と、撮像素子７における撮像域との位置関係について説明する概念図である。図４に示すように、走査開始前（二次元分光輝度計１による分光輝度計測開始前）には、フィルター保持板１１（ＷＢＰＦ１２）は初期位置（ｓ＝０）に位置し、この位置において、第１像面２ｂの撮像域（結像域）がフィルター保持板１１の第１遮光部１１２によって遮光された（覆われた）状態となっている。この状態は、図５では符号５０１に示すフィルター保持板１１（ｓ＝０）の位置に相当し、第１遮光部１１２に、撮像域Ｔ（上記ｊ＝１〜１０００の画素列の幅に相当）が位置している。

走査が開始されると、走査ステップｓ＝０の位置で、図４に示す最前面の画像４０１（＝画像（Ｉ_ij）₀）が撮像素子７により暗画像（ノイズ画像又はオフセット画像）として取り込まれる。続いて、走査駆動部１３がフィルター保持板１１をｘ方向における正方向に１走査ステップ（１ｓ）だけ平行移動し（図５における符号５０２に示すフィルター保持板１１の移動位置に相当）、当該ｓ＝１において最初の画像４０２（＝画像（Ｉ_ij）₁）が取り込まれる。この画像（Ｉ_ij）₁では、該画像内の符号４０３に示す第１画素列（ｊ＝１）（図５における符号５０３に示す位置の画素列に相当）に、中心波長３９０ｎｍの単色光が入射し、他の画素列（ｊ＝２〜１０００）は遮光された状態となっている。

以降、１走査ステップ毎に画像が取り込まれるが、この１走査ステップ毎に中心波長３９０ｎｍの単色光が入射する画素列ｊは、右方（ｘ方向の正方向側）へ移動し、第１画素列（ｊ＝１）に入射する光束の波長は約５ｎｍずつ増加する。それに伴い、第１遮光部１１２によって遮光された画素列は減少し、走査ステップがｓ＝２５となると、第１遮光部１１２は撮像域外に出る。ｓ＝２５において取り込まれる画像４０４に示す画像（Ｉ_ij）₂₅では（図５における符号５０４に示すフィルター保持板１１の移動位置に相当）、第１〜第１０００画素列（ｊ＝１〜１０００）に入射する単色光の中心波長は、３９０ｎｍから５１５ｎｍまで連像的に変化したものとなっている。

走査ステップｓが進み、ｓ＝６４において取り込まれる画像４０５に示す画像（Ｉ_ij）₆₄では（図５における符号５０５に示すフィルター保持板１１の移動位置に相当）、第１〜第１０００画素列に対応する中心波長は５８５ｎｍから７１０ｎｍまで変化したものとなる。次のｓ＝６５では、画像４０６の符号４０７に示す第１画素列（ｊ＝１）（前記符号４０３に示す第１画素列と同じ画素列；図５では符号５０６に示す位置の画素列に相当）が第２遮光部１１３によって遮光され、さらに走査ステップｓが進むと、第２遮光部１１３による遮光域（遮光される画素列）が増加し、最終の走査ステップｓ＝９０においては（図５では符号５０７に示すフィルター保持板１１の移動位置に相当）、画像４０８（画像４０１と同様の暗画像）に示すように全撮像域（全画素列ｊ＝１〜１０００）が第２遮光部１１３によって遮光された状態となる。このように、走査ＷＢＰＦ１０（走査駆動部１３）によってフィルター保持板１１及びＷＢＰＦ１２が走査方向にステップ移動され、走査ステップ毎に撮像素子７による撮影画像が取り込まれる（ただし、上記ステップｓ＝９０での撮影画像の取り込みは行われなくともよい）。

上述で説明したことからも、各走査ステップｓで撮像された画像は、該画像の各画素をつくる単色光の中心波長が走査ステップｓと画素のｘ座標とに依存しており、中心波長がｘ（列番号ｊ）方向に沿って連続的に変化するとともに、ｙ（行番号ｉ）方向に沿っては略一定となるものとなっている。

（分光画像情報の処理）
ところで、二次元分光輝度計１は、上記各走査ステップｓで取り込まれた画像（Ｉ_ij）_Sから三刺激値画像を求めて出力するようになっている。一般的に、マルチバンド測色計では、異なる分光感度を適切な重価係数を乗じて積算する処理を行うことで上記ＣＩＥが推奨する２°視野の等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）の合成が行われるが、二次元分光輝度計１のような二次元測定器においては当該処理が各画素に対して実行される。

この画像（Ｉ_ij）_Sからの三刺激値画像の算出について以下に説明する。
各走査ステップｓで得られた画像（Ｉ_ij）_Sを、後述の輝度軸校正で既知となっている各画素の輝度校正係数（Ｃ_ij）_Sを用いて輝度画像（Ｌ_ij）_Sに変換する。三刺激値を求めるために輝度画像（Ｌ_ij）_Sに与える重価係数をそれぞれＷｘ_S,j、Ｗｙ_S,j、Ｗｚ_S,jとすると、三刺激値Ｘ_ij、Ｙ_ij、Ｚ_ijは、以下の式（1-1）〜（1-3）により算出される。
Ｘ_ij＝Σ_SＷｘ_S,j＊（Ｌ_ij）_S …（1-1）
Ｙ_ij＝Σ_SＷｙ_S,j＊（Ｌ_ij）_S …（1-2）
Ｚ_ij＝Σ_SＷｚ_S,j＊（Ｌ_ij）_S …（1-3）

一般的に、マルチフィルター方式（背景技術参照）による分光輝度計測では、１つの画像における全画素に同じ波長帯の光束が入射するため、全画素に同じ重価係数が適用されるのに対し、本実施形態の方式では、走査ステップｓ毎、画素列毎に入射光の透過波長帯が異なるため、これに伴って各画素に対する重価係数も異なるものとなる。

なお、上記輝度校正係数（Ｃ_ij）_Sと重価係数Ｗｘ_S,j、Ｗｙ_S,j、Ｗｚ_S,jとから、各走査ステップにおける取得画像の画素毎の重価係数Ｗｘ_S,ij、Ｗｙ_S,ij、Ｗｚ_S,ijを予め求めておき、以下の式（2-1）〜（2-3）によって三刺激値Ｘ_ij、Ｙ_ij、Ｚ_ijを算出することも可能である。これによって、当該三刺激値の算出に対する演算時間のさらなる短縮を図ることができる。
Ｘ_ij＝Σ_SＷｘ_S,ij＊（Ｉ_ij）_S …（2-1）
Ｙ_ij＝Σ_SＷｙ_S,ij＊（Ｉ_ij）_S …（2-2）
Ｚ_ij＝Σ_SＷｚ_S,ij＊（Ｉ_ij）_S …（2-3）

前記積算は走査ステップ毎に行われ、走査終了時に三刺激値画像が得られる。この三刺激値画像は、主制御部９（ＲＡＭ等）に保存（記憶）される。なお、この方法は、上記５ｎｍピッチによる撮像により取得した８９個（図４に示す走査ステップｓ＝１〜８９での撮影画像）の単色光画像を全て保存しておき、走査終了後に纏めて三刺激値画像へ変換する方法に比べ、必要なデータ記憶容量を大幅に低減することができる。

図１１は、二次元分光輝度計１による三刺激値画像の測定に関する動作の一例を示すフローチャートである。先ず、主制御部９（走査駆動部１３）によって走査ＷＢＰＦ１０（フィルター保持板１１）が初期位置（ｓ＝０）にセット（移動）される（ステップＳ１）とともに、三刺激値Ｘ_ij、Ｙ_ij、Ｚ_ijの初期値が０に設定され（ステップＳ２）、当該ｓ＝０において撮像素子７の撮像域が遮光された状態で暗画像（Ｉ_i,j）₀が画像信号処理部８を介して主制御部９に取り込まれる（ステップＳ３）。次に、同様に走査ＷＢＰＦ１０（フィルター保持板１１）が１走査ステップ分だけ移動され（ステップＳ４）、このｓ＝１における画像（Ｉ_ij）_Sが取り込まれる（ステップＳ５）。そして、主制御部９によって、この取り込まれた画像（Ｉ_ij）_Sに対し、上記ステップＳ３において取り込まれた暗画像（Ｉ_ij）₀を用いた暗画像補正（（Ｉ_ij）_S＝（Ｉ_ij）_S−（Ｉ_ij）₀）が行われ（ステップＳ６）、さらに、この暗画像補正が行われた画像（Ｉ_ij）_Sに対し、（後述の輝度軸校正で算出され保存されている）輝度校正係数（Ｃ_ij）_Sを用いた輝度補正（（Ｌ_ij）_S＝（Ｃ_ij）_S＊（Ｉ_ij）_Sが行われて輝度画像（Ｌ_ij）_Sに変換される（ステップＳ７）。

そして、この輝度画像（Ｌ_ij）_Sに対し、走査ステップｓ毎に、撮影画像の画素列毎に異なる各刺激値の重価係数Ｗｘ_S,j、Ｗｙ_S,j、Ｗｚ_S,jが乗算されて積算される（Ｘ_ij＝Ｘ_ij＋Ｗｘ_S,j＊（Ｌ_ij）_S、Ｙ_ij＝Ｙ_ij＋Ｗｙ_S,j＊（Ｌ_ij）_S、Ｚ_ij＝Ｚ_ij＋Ｗｚ_S,j＊（Ｌ_ij）_S）（ステップＳ８）。主制御部９によって走査ステップｓが８９より大きくないと判別された場合には（ステップＳ９のＮＯ）、上記ステップＳ４に戻って、さらに１走査ステップ分だけ移動され次の走査ステップｓに対するステップＳ５〜Ｓ８の動作が繰り返される。ただし、この繰り返しにおけるステップＳ８では、前回の走査ステップにおいて得られた三刺激値Ｘ_ij、Ｙ_ij、Ｚ_ijに対する更なる積算（積算値の更新）が行われる。走査ステップｓが８９より大きいと判別された場合には（ステップＳ９のＹＥＳ）、当該全走査ステップｓに亘って積算されて得られた三刺激値画像（Ｘ_ij、Ｙ_ij、Ｚ_ij）が所定のデータ記憶部（主制御部９のＲＡＭ等）に記憶され（ステップＳ１０）、フロー終了となる。

なお、上記フローチャートに示す実施形態では、取り込んだ画像（Ｉ_ij）_Sに対して後述の迷光補正を行っていないが、この迷光補正を行わない場合においても、各走査ステップｓ毎の画像（Ｉ_ij）_Sを記憶しておき、各画素の輝度校正係数（Ｃ_ij）_Sを用いて輝度画像（Ｌ_ij）_Sに変換した後（後述の式（6-1））、後述の波長軸校正において既知となっている各画素列ｊの相対分光感度Ｓ_S,j（λ）を用い、公知の演算処理によって後述の分光輝度画像Ｌ_ij（λ）を求めてもよい。

ところで、二次元分光輝度計１では、予め（例えば出荷時に）ＷＢＰＦ１２に対する波長軸校正及び輝度軸校正を行い、この校正により求めた例えば上記の感度校正係数（Ｃ_ij）_Sといった演算用データを主制御部９（ＲＡＭ等）に設定（記憶）しておき、実際の分光輝度計測時には、当該演算用データを用いて、撮影画像（観察画像）を輝度画像に変換（輝度補正）するといったことが行われる。以下、この波長軸校正及び輝度軸校正について説明する。

＜波長軸校正＞
ＷＢＰＦ１２に対する波長軸の校正は、例えば図６に示す校正システム３０を用いて参照強度Ｍλを求め、この参照強度Ｍλに基づいて二次元分光輝度計１での各走査ステップｓにおける各画素列ｊの分光感度を求めることによって実施される。すなわち、校正システム３０において、基準単波長光源３１は、制御用ＰＣ（パーソナルコンピュータ）３２によって制御され、例えば２ｎｍピッチで３５０から７５０ｎｍまで、合計２０１個の十分狭い半値幅の単波長光束３１ａを、積分球３３の入射開口３３１に出力する。この単波長光束３１ａは、積分球３３内で多重拡散反射して、積分球３３の出力開口３３２に均一輝度面をつくる。校正が行われる二次元分光輝度計１としての被校正二次元分光輝度計３４は、この均一輝度面を測定することで、単波長光束３１ａ毎の画像情報（単波長画像）を取得し、これを制御用ＰＣ３２に送信（出力）する。各単波長光束３１ａに対する上記均一輝度面は、スポット型の基準分光輝度計３５によっても測定されており、この基準分光輝度計３５の測定によって得られた参照強度Ｍλの情報は、制御用ＰＣ３２に送信される。なお、校正システム３０の符号３６に示すものは、後述の輝度軸校正において、基準単波長光源３１の単波長光束３１ａの代わりに積分球３３へ入射させる白色光の光束３６ａを出力する白色光源（白色光源３６）であり、この波長軸校正においては使用されない（この場合、白色光源３６や積分球３３の入射開口３３３は備えてなくともよい）。

ところで上記図４、５で説明したように、ＷＢＰＦ１２の走査方向の有効域は２５６０画素列（ｊ’＝１〜２５６０）に相当し、１０００画素列（ｊ＝１〜１０００）をもつ撮像素子７の撮像域よりも大きいサイズであるため、１つの走査ステップ位置での撮像によってＷＢＰＦ１２の全有効域を測定することはできない。したがって、上記基準単波長光源３１からの単波長光束３１ａ（均一輝度面からの光束）による走査を、走査ステップｓ＝２５、４５及び６５の３つの走査ステップ位置で行うことで、当該ＷＢＰＦ１２の全有効域における分光感度を（画素毎に）求めるようにしている。

まず、被校正二次元分光輝度計３４において、ＷＢＰＦ１２（フィルター保持板１１）を走査ステップｓ＝２５の位置で固定して基準単波長光源３１を波長走査し、撮像した２０１個の単波長画像の各画素列の積算値を上記参照強度Ｍλで基準化して、ＷＢＰＦ１２における、上記撮像域の１０００の画素列（ｊ＝１〜１０００）に相当する画素列ｊ’＝１〜１０００の範囲の相対分光感度を求める。同様に、走査ステップｓ＝４５及び６５の位置で固定して波長走査した単波長画像群の画素列積算値から、それぞれＷＢＰＦ１２の画素列ｊ’＝８０１〜１８００及びｊ’＝１６０１〜２５６０に相当する範囲の相対分光感度を求める。そして、これらｓ＝２５、４５、６５の各走査ステップ位置での相対分光感度から、ＷＢＰＦ１２の全有効域の画素列（ｊ’＝１〜２５６０）に対する２ｎｍのピッチの相対分光感度Ｓ_j'（λ）を求める。ただし、ｓ＝２５、４５、６５それぞれの場合の画素列範囲、つまり上記画素列ｊ’＝１〜１０００、８０１〜１８００、１６０１〜２５６０から、１つの全有効域の画素列（ｊ’＝１〜２５６０）における相対分光感度を作成する場合、これら各範囲に互いに（約１／３ずつ）重なる領域が存在するが、当該重なり合っている領域の２つのデータ（相対分光感度情報）は、その何れのデータを採用してもよい。

測定時の走査ステップｓ位置における撮像素子７（撮像域）の各画素列ｊの相対分光感度Ｓ_S,j（λ）は、図７に示すように、上述のように求めたＷＢＰＦ１２の全有効域の２５６０画素列の相対分光感度Ｓ_j'（λ）を、各走査ステップｓ位置に応じて平行移動させたＳ_j'（λ）（ただし、ｊ’＝４０＊ｓ−ｊ＋１）として与えられる。なお、図７の符号７０１、７０２、７０３…に示す相対分光感度波形は、それぞれ上記平行移動させて得られた各走査ステップｓに対するものであり、各相対分光感度波形７０１、７０２、７０３…それぞれの間は、１走査ステップに相当する４０画素分の間隔となっている。また、符号７０４に示す横軸は同一のものであり、中心波長３５０ｎｍ〜７５０ｎｍにおける低波長域、中波長域及び高波長域の各相対分光感度波形を明示するべく、各グラフ７１０〜７３０を縦に並べて表している。ただし、画素列方向（ｙ方向）では同じ分光感度（分光透過率）であるので、この画素列方向において平均化したものをその画素列の（相対）分光感度としている。

なお、上記式（1-1）〜（1-3）で用いられる画素列ｊの走査ステップ位置ｓに対する重価係数Ｗｘ_S,j、Ｗｙ_S,j、Ｗｚ_S,jは、相対分光感度Ｓ_S,j（λ）を用いて、以下の式（3-1）〜（3-3）により算出される合成分光感度ｘ_j（λ）、ｙ_j（λ）、ｚ_j（λ）と、
ｘ_j（λ）＝Σ_SＷｘ_S,j＊Ｓ_S,j（λ） …（3-1）
ｙ_j（λ）＝Σ_SＷｙ_S,j＊Ｓ_S,j（λ） …（3-2）
ｚ_j（λ）＝Σ_SＷｚ_S,j＊Ｓ_S,j（λ） …（3-3）
等色関数理論値ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）とによる、以下の式（4-1）〜（4-3）に示す波長毎の誤差の自乗和Ｅｘ_j、Ｅｙ_j、Ｅｚ_jが最小となる重価係数Ｗｘ_S,j、Ｗｙ_S,j、Ｗｚ_S,jとして求められる。
Ｅｘ_j＝Σλ［ｘ_j（λ）−ｘ（λ）］² …（4-1）
Ｅｙ_j＝Σλ［ｙ_j（λ）−ｙ（λ）］² …（4-2）
Ｅｚ_j＝Σλ［ｚ_j（λ）−ｚ（λ）］² …（4-3）

図１２は、波長軸校正に関する動作の一例を示すフローチャートである。先ず、積分球３３がつくる均一輝度面に対向配置された被校正二次元分光輝度計３４の走査ＷＢＰＦ１０（フィルター保持板１１）が初期位置（ｓ＝０）にセット（移動）され（ステップＳ２１）、撮像素子７の撮像域が遮光された状態で暗画像（Ｉ_ij）₀が取り込まれる（ステップＳ２２）。次に、走査ＷＢＰＦ１０がｓ＝２５の位置まで移動され（ステップＳ２３、Ｓ２４）、基準単波長光源３１（又は制御用ＰＣ３４）によって基準単波長（中心波長λ）が所定の初期値（例えば３４８ｎｍ）にセットされる（ステップＳ２５）。そして、基準単波長光源３１から上記初期セットされた中心波長λよりも２ｎｍ大きな中心波長を有する単波長光が出力され（ステップＳ２６）、このステップＳ２６において出力された中心波長λに対応する積分球３３の均一輝度面の画像（Ｉ_ij）_S,λが取り込まれる（ステップＳ２７）。

一方、スポット型の基準分光輝度計３５により参照強度Ｍλが測定され（ステップＳ２８）。そして、上記ステップＳ２７において取り込まれた画像（Ｉ_ij）_S,λが、暗画像（Ｉ_ij）₀を用いて暗画像補正（（Ｉ_ij）_S,λ＝（Ｉ_ij）_S,λ−（Ｉ_ij）₀）され（ステップＳ２９）、さらに、上記ステップＳ２８において得られた参照強度Ｍλを用いて基準化（（Ｉ_ij）_S,λ＝（Ｉ_ij）_S,λ／Ｍλ）されて記憶される（ステップＳ３０）。基準単波長光源３１から出力される単色光の中心波長λが７５０ｎｍより大きくない場合には（ステップＳ３１のＮＯ）、上記ステップＳ２６に戻って、さらに２ｎｍ増加されて基準単波長光源３１から出力された次の中心波長λの単色光に対する上記画像を取り込み、参照強度Ｍλの測定（検出）、暗画像補正及び基準化処理が行われる。このようにして、中心波長３５０ｎｍから７５０ｎｍに亘って２ｎｍピッチで増加された単波長光が順次出力され、この単波長光に対する上記ステップＳ２７〜Ｓ３０の各動作が繰り返される。

基準単波長光源３１から出力される中心波長λが７５０ｎｍより大きい場合（ステップＳ３１のＹＥＳ）、次に、走査ステップｓが６５より大きくなければ（ステップＳ３２のＮＯ）、上記ステップＳ２４に戻って、走査ＷＢＰＦ１０（フィルター保持板１１）を現在の走査ステップｓ位置からさらに走査ステップを「２０」だけ走査方向（ｘ方向の正方向）に移動させ、つまり最初のステップＳ２４における走査ステップｓ＝２５の位置から走査ステップｓ＝４５の位置まで順に移動させ、２ｎｍピッチで出力される中心波長λが３５０ｎｍから７５０ｎｍに至るまで上記ステップＳ２６〜Ｓ３０の動作が繰り返される。同様にして、さらに２０走査ステップ分だけ移動された走査ステップｓ＝６５に対して上記ステップＳ２６〜Ｓ３０の動作が繰り返され、その結果、上記ステップＳ３０において基準化された各走査ステップ２５、４５及び６５に対する画像（Ｉ_ij）_25,λ、（Ｉ_ij）_45,λ及び（Ｉ_ij）_65,λが得られて記憶される。

上記ステップＳ３２において走査ステップｓが６５より大きくなった場合（ステップＳ３２のＹＥＳ）、すなわち測定終了後、上記記憶された画像（Ｉ_ij）_25,λ、（Ｉ_ij）_45,λ及び（Ｉ_ij）_65,λから、ＷＢＰＦ１２の全有効域の画素列（ｊ’＝１〜２５６０）に対する分光感度画像（Ｉ_ij'）λが算出される（ステップＳ３３）。そして、さらに分光感度画像（Ｉ_ij'）λが画素行ｉについて積算され（（Ｉ_j'）λ＝Σ_i（Ｉ_ij'）λ）、全画素列ｊ’の分光感度画像（Ｉ_j'）λが求められて保存される（ステップＳ３４）。

＜輝度軸校正＞
次に、輝度軸校正について説明する。上述の波長軸校正によって校正されるのは、各走査ステップ位置での各画素列ｊの相対的な分光感度（相対分光感度）であるため（絶対的な輝度としての校正はなされておらず、感度ムラが補正されていないので）、ここで輝度軸（感度軸）の校正を行う。この輝度軸校正は、例えば上記図６に示す校正システム３０を利用して行なわれる。ただし、波長軸校正の場合の基準単波長光源３１に代えて、Ａ光源などの白色光源３６の光束を積分球３３に入射させて出力開口３３２に均一輝度面をつくり、被校正二次元分光輝度計３４でこの均一輝度面を測定する。この均一輝度面は、同時に基準分光輝度計３５で測定され、参照分光輝度Ｌ₀（λ）が求められる。

そして、相対分光感度Ｓ_S,j（λ）を有する走査ステップｓにおける画素列ｊの画素Ｐ_ijが、参照分光輝度Ｌ₀（λ）の光源を測定したときに得られるべき出力ΣλＬ₀（λ）＊Ｓ_S,j（λ）と、上記輝度軸校正において実測により得られた出力（Ｉ_ij）_Sとを用いて、走査ステップｓでの画素Ｐ_ijの感度校正係数（Ｃ_ij）_Sが、以下の式（5-1）によって求められる。
（Ｃ_ij）_S＝［ΣλＬ₀（λ）＊Ｓ_S,j（λ）］／（Ｉ_ij）_S …（5-1）

二次元分光輝度計１による実際の測定（分光輝度計測）時には、この感度校正係数（Ｃ_ij）_Sを用い、被測定対象となる二次元光源Ｌに対する走査ステップｓでの画素Ｐ_ijの出力（Ｉ_ij）_Sを、以下の式（6-1）により輝度画像（Ｌ_ij）_Sに変換して出力する。
（Ｌ_ij）_S＝（Ｃ_ij）_S＊（Ｉ_ij）_S …（6-1）

（迷光補正）
ところで、ＷＢＰＦ１２は多層膜干渉フィルタであり、一般的に、透過波長帯以外の波長域における成分の光が反射されてしまう。このＷＢＰＦ１２で反射された成分は、さらに光学系のレンズ面やハウジング内面で反射され、所謂「迷光」となってＷＢＰＦ１２に再入射する。この入射位置の透過波長帯の成分はＷＢＰＦ１２を透過して撮像素子７に到達し、透過しない再入射光は再び入射され、上記過程を繰り返す。このようにして撮像素子７に到達した迷光による迷光画像は、本来の観察画像に重畳して観察画像の精度を劣化させてしまう。そこで、この観察画像（上述した各走査ステップｓで取り込んだ画像（Ｉ_ij）_S）に対する当該迷光画像の影響をなくすべく、以下に述べるように、迷光補正を行ってもよい。

以下の迷光補正に関する説明に用いる記号を以下に整理しておく。
ｍ,ｎ：被測定光の第１像面２ｂ及び第２像面６ｂ入射位置の画素単位の座標（ｍ,ｎ ＝１〜１０００）
Ｉ,Ｊ：第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの４０×４０画素のビニングをした画素セット座標（Ｉ,Ｊ＝１〜２５）
Ｍ,Ｎ：被測定光の第１像面２ｂ及び第２像面６ｂ入射位置の画素セット座標（Ｍ,Ｎ＝１〜２５）

Ｒ_ij（λ）或いはＲ_IJ（λ）：迷光画像が重畳されていない実画像（迷光が除去された画像）
Ｒ’_ij（λ）：実画像Ｒ_ij（λ）の近似画像
Ｂ_ij（λ）或いはＢ_IJ（λ）：迷光画像
Ｏ_ij（λ）或いはＯ_IJ（λ）：迷光画像が重畳された観察画像（実際に測定される画像）、つまりＯ_ij（λ）＝Ｒ_ij（λ）＋Ｂ_ij（λ）或いはＯ_IJ（λ）＝Ｒ_IJ（λ）＋Ｂ_IJ（λ）
（Ｆ_mn）_ij（λ）或いは（Ｆ_MN）_IJ（λ）：レスポンス画像、画素Ｐ_mn或いは画素セットＰ_MNに入射した単位強度の入射光によって得られる画像
Ｑ_IJ（λ）：実画像に近似するべく推定される補正画像
Ｏ’_IJ（λ）：補正画像とレスポンス画像とから算出される擬似観察画像

図８に、上記実画像Ｒ_ij（λ）、観察画像Ｏ_ij（λ）及び迷光画像Ｂ_ij（λ）の強度分布の一例を示す。ただし、この強度分布はｊ座標（ｘ方向）に沿ったものである。同図に示すように、観察画像Ｏ_ij（λ）は、実画像Ｒ_ij（λ）に迷光画像Ｂ_ij（λ）が重畳されたものとなっている。ただし、非結像であるこの迷光画像Ｂ_ij（λ）の分布はなだらかであり（略一様であり）、その空間周波数は、結像によって得られる実画像Ｒ_ij（λ）と比べて遙かに低いレベルとなっている。

（レスポンス画像）
ここで、上記レスポンス画像について説明する。
測定域、すなわち被測定光の第１像面２ｂ及び第２像面６ｂにおける特定画素Ｐ_mnに入射する単位強度の光束（結像光束）が、撮像素子７の撮像域における全画素Ｐ_ij上につくる画像のことを、レスポンス画像（Ｆ_mn）_ijとする。このレスポンス画像（Ｆ_mn）_ijは、入射位置の座標（ｍ、ｎ）に結像する点光源が、上記「迷光」の影響も含み、（ｉ、ｊ）という画像全体にどのような影響を与えるかということを示す関数であるとも言える。ところで、当該入射画素（或る１つの画素Ｐ_mn）以外の画素への入射光である迷光のレベルは、（１）結像光束が入射する部位（画素Ｐ_mn）、及び（２）迷光が入射する部位（画素Ｐ_ij）に依存するとともに、（３）結像光束の波長λに依存するため（迷光が関与する反射・透過は一般に波長依存性を有するため）、上記レスポンス画像（Ｆ_mn）_ijは、（Ｆ_mn）_ij（λ）というように波長λの関数で表されることになる。

レスポンス画像をこのように定義すると、二次元分光輝度計１によって実際に測定（観察）される観察画像Ｏ_ij（λ）は、入射画素Ｐ_mnに入射されるべき光束の強度をもつ実画像Ｒ_mn（λ）によって重み付けした当該レスポンス画像（Ｆ_mn）_ij（λ）を、全入射画素Ｐ_mnについて積算したものとなり、以下の式（7-1）で表される。
Ｏ_ij（λ）＝Σ_mn［Ｒ_mn（λ）＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］ …（7-1）

（実画像の推定）
迷光補正においては、観察画像Ｏ_ij（λ）から迷光の影響を除去することで実画像Ｒ_ij（λ）が得られるのであるが、ここでは、観察画像Ｏ_ij（λ）から、実画像Ｒ_ij（λ）を推定することにつき説明する。

当該推定される実画像Ｒ_ij（λ）として、上記式（7-1）に基づいて、観察画像Ｏ_ij（λ）とレスポンス画像（Ｆ_mn）_ij（λ）とから、迷光画像の影響を除去した実画像Ｒ_ij（λ）に近似する補正画像を求める。まず、実画像Ｒ_ij（λ）に近似する補正画像の初期値Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾をＯ_mn（λ）としする（Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾＝Ｏ_mn（λ））。この初期値Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾とレスポンス画像（Ｆ_mn）_ij（λ）とから算出される擬似観察画像Σ_mn［Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］と、実観察画像Ｏ_ij（λ）との差画像Σ_mn［Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］−Ｏ_ij（λ）によって初期値Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾を補正することで、１次（１次近似解）の補正画像Ｒ_ij（λ）⁽¹⁾を求める（以下の式（8-1））。

Ｒ_ij（λ）⁽¹⁾＝Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾−ａ＊［Σ_mn［Ｒ_ij（λ）⁽⁰⁾＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］−Ｏ_ij（λ）］ …（8-1）
さらに、この式の右辺のＲ_ij（λ）⁽⁰⁾をＲ_ij（λ）⁽¹⁾に置き換えて、以下の式（9-1）に示す２次の補正画像Ｒ_ij（λ）⁽²⁾が求められる。

Ｒ_ij（λ）⁽²⁾＝Ｒ_ij（λ）⁽¹⁾−ａ＊［Σ_mn［Ｒ_ij（λ）⁽¹⁾＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］−Ｏ_ij（λ）］ …（9-1）
そして、このような計算が繰り返され、ｋ次の補正画像Ｒ_ij（λ）^(k)が、Ｒ_mn（λ）^(k-1)を用いて、以下の式（10-1）で与えられる。
Ｒ_ij（λ）^(k)＝Ｒ_ij（λ）^(k-1)−ａ＊［Σ_mn［Ｒ_ij（λ）^(k-1)＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］−Ｏ_ij（λ）］ …（10-1）

上記式（8-1）〜（10-1）における右辺第２項の記号「ａ」は、漸近の特性を与える定数であり、その値は（当該漸近式が収束するよう）実験的に選択される。以上のプロセスにより、補正項である右辺第２項の画素毎の自乗和（以下の式（11-1））が許容値以下となる最初のｋ次補正画像Ｒ_ij（λ）^(k)を以て近似画像Ｒ’_ij（λ）とする。ただし、このｋ次補正画像Ｒ_ij（λ）^(k)（＝近似画像Ｒ’_ij（λ））は、上述した実画像Ｒ_ij（λ）に近似する補正画像、つまり推定された実画像Ｒ_ij（λ）を示している。
Ｅ^(k-1)＝Σ_ij［Σ_mn［Ｒ_ij（λ）^(k-1)＊（Ｆ_mn）_ij（λ）］−Ｏ_ij（λ）］² …（11-1）

なお、迷光画像は、上記ｋ次補正画像Ｒ_ij（λ）^(k)を用いて、以下の式（12-1）におけるＢ_ij（λ）で与えられる（観察画像Ｏ_ij（λ）から、推定された実画像Ｒ_ij（λ）^(k)を減じたものが迷光画像Ｂ_ij（λ）となっている）。
Ｂ_ij（λ）＝Ｏ_ij（λ）−Ｒ_ij（λ）^(k) …（12-1）

（実際の演算）
上述の演算を、撮像素子７のもつ１０⁶の画素について行うと、１次の演算に１０¹²のデータが関与することになり、データ量、演算時間ともに膨大となる。そこで、まず迷光画像を求め、上記の式（12-1）を変形した以下の（13-1）を用いて、観察画像Ｏ_ij（λ）から迷光画像Ｇ_ij（λ）（上記迷光画像Ｂ_ij（λ）に相当）を減じて近似画像Ｒ’_ij（λ）を得る手法をとる。
Ｒ’_ij（λ）^(k)＝Ｏ_ij（λ）−Ｇ_ij（λ） …（13-1）

この手法を用いる背景は、上記図８で説明したように、迷光画像は高い空間周波数成分を含まず、低画素数の画像情報でも十分な精度を有しており、画素数を下げる（低画素数とする）ことで画像情報量と演算時間とを大幅に低減できることにある。また、当該求めた低画素数の迷光画像を、スムージングなどの公知の処理を行い元の画素数（全画素数）の迷光画像に変換し、（全画素数を有した）観察画像からこれを減じて得られる近似画像（実画像に近似する補正画像）も十分な精度を有するものとなる。

このことから、本実施形態では、図９に示すように４０×４０画素をビニング（積算）して、２５×２５（＝Ｉ×Ｊ及びＭ×Ｎ）の画素セットによる画像情報を用いて迷光画像を求める。すなわち、上述の画素座標（ｉ、ｊ）及び（ｍ、ｎ）（ｉ、ｊ、ｍ、ｎ＝１〜１０００）を、画素セット座標（Ｉ、Ｊ）及び（Ｍ、Ｎ）（Ｉ、Ｊ、Ｍ、Ｎ＝１〜２５）に置き換え、これに伴って、観察画像Ｏ_ij（λ）、実画像Ｒ_ij（λ）、レスポンス画像（Ｆ_mn）_ij（λ）及び迷光画像Ｂ_ij（λ）を、４０×４０画素のビニング処理を行ったＯ_IJ（λ）、Ｒ_IJ（λ）、（Ｆ_MN）_IJ（λ）及びＢ_IJ（λ）に置き換えて扱う。なお、各演算において当該ビニングした情報を扱うことにより、画像情報量、演算時間を例えば１０^-4／２５６に縮小・短縮し、実用レベルにまで抑えることが可能となる。

（レスポンス画像の実測）
二次元分光輝度計１による分光輝度測定での演算においては、上述したように、観察画像Ｏ_ij（λ）とレスポンス画像（Ｆ_mn）_ij（λ）とから、迷光画像の影響を除去した実画像Ｒ_ij（λ）に近似する補正画像（推定された実画像Ｒ_ij（λ））を求めるのであるが、この演算で用いるレスポンス画像の情報は、予め（例えば出荷時に）実測によって求めておく。以下に、このレスポンス画像の実測について説明する。

レスポンス画像の実測は、例えば図１０に示す校正システム３０ａを用いて行う。ただし、この校正システム３０ａは、上記図６に示す校正システム３０に対してさらにピンホール板３７及び移動台３８を備えたものとなっている。図１０に示すように、当該レスポンス画像の実測に際しては、まず、積分球３３に白色光源３６の光束３６ａを入射させ、積分球３３の出力開口３３２の位置（近傍）にピンホール板３７を配置して点光源を形成する。この点光源からの光（白色光）を、ｘ方向及びｙ方向に（矢印Ａ方向で見た場合の図（Ａ視）における符号３９に示す各方向に）移動可能に構成された移動台３８上に設置した被校正二次元分光輝度計３４によって測定する。この移動台３８を制御用ＰＣ３２によって制御することで、点光源の像を、第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの任意の座標（画素セット座標（Ｍ、Ｎ）；Ｍ＝１〜２５、Ｎ＝１〜２５）における画素セット内につくるように（例えば図９に示す或る画素セット９０１内の点光源Ｐ参照）、被校正二次元分光輝度計３４の位置を設定（移動）することができる。ピンホール板３７のピンホールから放射される白色光の分光強度は、基準分光輝度計３５で測定され、当該測定によるモニター出力から相対分光強度Ｍ（λ）が得られる。

図１３は、このレスポンス画像の実測に関する動作の一例を示すフローチャートである。まず、制御用ＰＣ３２により移動台３８の位置が制御され、点光源が初期位置、すなわち第１像面２ｂ（又は第２像面６ｂ）の画素セット座標（Ｍ、Ｎ）が例えばＭ＝１、Ｎ＝１の位置にセット（移動）される（ステップＳ４１）。点光源がその画素セット座標位置にあるときに、走査ＷＢＰＦ１０における走査駆動部１３によりフィルター保持板１１（ＷＢＰＦ１２）が走査ステップｓ＝０の初期位置にセットされ（ステップＳ４２）、この走査ステップｓ＝０において撮像素子７により暗画像（Ｉ_ij）₀が撮像され、画像信号処理部８を介して主制御部９に取り込まれる（ステップＳ４３）。次に、走査ステップｓが１ステップ移動され（ステップＳ４４）、この走査ステップｓにおいて同様に画像（Ｉ_ij）_S,MNが撮像されて取り込まれ（ステップＳ４５）、画像（Ｉ_ij）_S,MNが暗画像補正されて保存される（（Ｉ_ij）_S,MN＝（Ｉ_ij）_S,MN−（Ｉ_ij）₀））（ステップＳ４６）。

走査ステップｓが８９より大きくない場合には（ステップＳ４７のＮＯ）、上記ステップＳ４４に戻って次の走査ステップｓに移動され、走査ステップｓ毎に画像（Ｉ_ij）_S,MNを取り込んで、暗画像補正を施して保存する動作が繰り返される。走査ステップｓが８９より大きい場合には（ステップＳ４７のＹＥＳ）、この暗画像補正されて保存された画像（Ｉ_ij）_S,MNが分光強度画像（Ｉ_ij）_MN（λ）に変換され（ステップＳ４８）、この分光強度画像（Ｉ_ij）_MN（λ）が、４０×４０画素のビニングによってデータ数が削減された画素セット座標（Ｉ、Ｊ）の分光強度画像（Ｉ_IJ）_MN（λ）に変換されて保存される（ステップＳ４９）。

次に、点光源のＭ座標が１つ進められ（Ｍ＝Ｍ＋１、Ｎ＝Ｎ）（ステップＳ５０）、このＭの座標値が２５より大きくない場合には（ステップＳ５１のＮＯ）、この画素セット座標位置において、上記ステップＳ４２に戻ってフィルター保持板１１（ＷＢＰＦ１２）が走査ステップｓ＝０の初期位置にセットされ、同様に画像の取り込みや暗画像補正、ビニングが行なわれる。Ｍの座標値が２５より大きな値となる場合には（ステップＳ５１のＹＥＳ）、点光源のＭ座標が１に戻されるとともにＮ座標が１つ進められる（Ｍ＝１、Ｎ＝Ｎ＋１）（ステップＳ５２）。このＮの座標値が２５より大きくない場合には（ステップＳ５３のＮＯ）、この画素セット座標位置において、上記ステップＳ４２に戻って同様の動作が行なわれる。このようにして、画素セット座標（Ｍ、Ｎ）が、初期位置（１、１）から（２５、２５）まで順に移動され、当該各座標位置において上記ステップＳ４２〜４９の動作が繰り返される。Ｎの座標値が２５より大きな値となり、全ての画素セット座標（Ｍ、Ｎ）への点光源の入射に対する分光強度画像（Ｉ_IJ）_MN（λ）が得られた場合には（ステップＳ５３のＹＥＳ）、スポット型の基準分光輝度計３５によって点光源の相対分光強度Ｍ（λ）が測定される（ステップＳ５４）。そして、分光強度画像（Ｉ_IJ）_MN（λ）がこの波長毎の相対分光強度Ｍ（λ）により基準化（（Ｆ_MN）_IJ（λ）＝（Ｉ_IJ）_MN（λ）／Ｍ（λ））されてレスポンス画像（Ｆ_MN）_IJ（λ）として保存され（ステップＳ５５）、フロー終了となる。

（測定時の迷光補正）
ここで、二次元分光輝度計１の測定時に迷光補正を行なう場合の演算の一例について説明する（上記図１１に示すフローチャートに示す場合の実施形態では、迷光補正を実施していないが、ここでの実施形態では、迷光補正を実施している）。当該測定時に迷光補正を行なう場合には、先ず走査ＷＢＰＦ１０（ＷＢＰＦ１２）の走査ステップｓ毎に二次元光源Ｌの光像を撮像して暗画像補正（（Ｉ_ij）_S＝（Ｉ_ij）_S−（Ｉ_ij）₀）を行なった画像（Ｉ_ij）_Sを観察画像（Ｏ_ij）_Sとして保存しておく。走査終了後、この観察画像（Ｏ_ij）_Sを分光画像である（波長λの関数としての）観察画像Ｏ_ij（λ）に変換し、さらに観察画像Ｏ_ij（λ）をビニングして４０×４０画素の画素セットによる観察画像Ｏ_IJ（λ）に変換する。そして、上述の式（7-1）に準じ、以下の式（14-1）に示すように、当該ビニングした観察画像Ｏ_IJ（λ）を補正画像Ｑ_IJ（λ）と仮定し、この補正画像Ｑ_IJ（λ）に対応するＱ_MN（λ）（つまりＭ、Ｎ座標における入射画素セットに入射するべき光束の強度であるＱ_MN（λ）） と、上記実測され保存されているレスポンス画像（Ｆ_MN）_IJ（λ）とから、擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）を算出する。
Ｏ’_IJ（λ）＝Σ_MN［Ｑ_MN（λ）＊（Ｆ_MN）_IJ（λ）］ …（14-1）

次に、以下の式（15-1）に示すように、擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）と観察画像Ｏ_IJ（λ）との差［Ｏ’_IJ（λ）−Ｏ_IJ（λ）］によって補正画像Ｑ_IJ（λ）を再補正し、これを新たに補正画像Ｑ_IJ（λ）とする。
Ｑ_IJ（λ）＝Ｑ_IJ（λ）−ａ＊［Ｏ’_IJ（λ）−Ｏ_IJ（λ）］ …（15-1）

そして、以下の式（16-1）に示す擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）と観察画像Ｏ_IJ（λ）との画素毎の差の二乗和Ｅ（λ）が、予め設定された限界値Ｅｔより小さくなった最初の補正画像Ｑ_IJ（λ）を最終補正画像として採用し、
Ｅ（λ）＝Σ_IJ［Ｏ’_IJ（λ）−Ｏ_IJ（λ）］² …（16-1）
Ｅ（λ）が限界値Ｅｔ以上の値をとる場合には、限界値Ｅｔより小さくなるまで上記式（14-1）、（15-1）及び（16-1）の演算を繰り返す。

最終補正画像Ｑ_IJ（λ）が得られると、観察画像Ｏ_IJ（λ）との差から迷光画像Ｂ_IJ（λ）が求められる（以下の式（17-1））。
Ｂ_IJ（λ）＝Ｏ_IJ（λ）−Ｑ_IJ（λ） …（17-1）

このＢ_IJ（λ）は、上記ビニングした画素セットによる迷光画像であるため、スムージング処理を行うことによって、元の（ビニング前の）全画素からなる迷光画像Ｂ_ij（λ）に変換する。上述したように迷光画像は空間周波数が低いので、迷光画像Ｂ_IJ（λ）をスムージングした迷光画像Ｂ_ij（λ）と全画素による式（12-1）の迷光画像との間に大きな誤差はなく、したがって、観察画像Ｏ_ij（λ）から迷光画像Ｂ_ij（λ）を差し引いて近似画像Ｒ’_ij（λ）を求める（以下の式（18-1））。
Ｒ’_ij（λ）＝Ｏ_ij（λ）−Ｂ_ij（λ） …（18-1）

このように、二次元光源Ｌを走査ステップｓ毎に撮像した画像（Ｉ_ij）_S（観察画像Ｏ_ij（λ））と、予め記憶されているレスポンス画像（Ｆ_MN）_IJ（λ）とから、演算によって迷光画像Ｂ_ij（λ）を算出し、さらに観察画像Ｏ_ij（λ）からこれを差し引く演算を行なうことで迷光補正がなされ、近似画像Ｒ’_ij（λ）が得られる。

ところで、前述の輝度補正を、さらにこの近似画像Ｒ’_ij（λ）に対して施すことで後述の分光輝度画像Ｌ_ij（λ）を得ることができる。当該輝度補正において用いる校正係数は、予め前記と同様の輝度軸校正によって求めておく必要がある。具体的には、上記（14-1）〜（18-1）での演算と同様にして、（図６において）白色光源３６による均一輝度面の測定画像を取得し、この測定画像を迷光補正することで上記と同様の近似画像Ｒ’_ij（λ）を算出する。一方で、スポット型の基準分光輝度計３５により同時に測定画像を測定して基準分光輝度Ｌ₀（λ）を求めておき、以下の式（19-1）に示すように、これら近似画像Ｒ’_ij（λ）と基準分光輝度Ｌ₀（λ）とから、波長λの関数としての校正係数Ｃ_ij（λ）を求め、これを主制御部９等に保存しておく。
Ｃ_ij（λ）＝Ｌ₀（λ）／Ｒ’_ij（λ） …（19-1）

二次元分光輝度計１による実際の測定時には、上記式（14-1）〜（18-1）によって二次元光源Ｌの測定画像を迷光補正して近似画像Ｒ’_ij（λ）を求め、上記保存しておいた校正係数Ｃ_ij（λ）を用いて分光輝度画像Ｌ_ij（λ）に変換して出力する（以下の式（20-1））。
Ｌ_ij（λ）＝Ｃ_ij（λ）＊Ｒ’_ij（λ） …（20-1）

図１４は、上述の二次元分光輝度計１による測定時に迷光補正を行なう場合の動作の一例を示すフローチャートである。まず、走査ＷＢＰＦ１０（ＷＢＰＦ１２）の走査ステップｓ毎に撮像されて暗画像補正（（Ｉ_ij）_S＝（Ｉ_ij）_S−（Ｉ_ij）₀）された画像（Ｉ_ij）_Sが観察画像（Ｏ_ij）_Sとして保存され（ステップＳ６１）、この観察画像（Ｏ_ij）_Sが観察画像Ｏ_ij（λ）に変換される（ステップＳ６２）。次に、観察画像Ｏ_ij（λ）がビニングされて４０×４０画素の画素セットによる観察画像Ｏ_IJ（λ）に変換される（ステップＳ６３）。そして、この観察画像Ｏ_IJ（λ）が補正画像Ｑ_IJ（λ）とされ（ステップＳ６４）、上記式（14-1）によって、当該補正画像Ｑ_IJ（λ）に対応するＱ_MN（λ）と実測され保存されているレスポンス画像（Ｆ_MN）_IJ（λ）とから擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）が算出される（ステップＳ６５）。

次に、上記式（16-1）に示す擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）と観察画像Ｏ_IJ（λ）との画素毎の差の二乗和Ｅ（λ）が求められ（ステップＳ６６）、Ｅ（λ）の値が、予め設定された限界値Ｅｔより小さくない場合には（ステップＳ６７のＮＯ）、上記式（15-1）において、擬似観察画像Ｏ’_IJ（λ）と観察画像Ｏ_IJ（λ）との差（Ｏ’_IJ（λ）−Ｏ_IJ（λ））によって補正画像Ｑ_IJ（λ）が再補正され、これが新たな補正画像Ｑ_IJ（λ）とされて（ステップＳ６８）、上記ステップＳ６５に戻り、このＥ（λ）が限界値Ｅｔより小さくなるまで上記ステップＳ６５〜Ｓ６８の演算が繰り返される。Ｅ（λ）の値が限界値Ｅｔより小さくなった場合には（ステップＳ６７のＹＥＳ）、当該限界値Ｅｔより小さくなった最初の補正画像Ｑ_IJ（λ）が最終補正画像として決定され、上記式（17-1）に示すように、観察画像Ｏ_IJ（λ）からこの補正画像Ｑ_IJ（λ）が差し引かれて迷光画像Ｂ_IJ（λ）が算出される（ステップＳ６９）。その後、迷光画像Ｂ_IJ（λ）に対するスムージング処理が施され、元の全画素からなる迷光画像Ｂ_ij（λ）に変換される（ステップＳ７０）。そして、上記式（18-1）に示すように、観察画像Ｏ_ij（λ）からこの迷光画像Ｂ_ij（λ）が差し引かれて近似画像Ｒ’_ij（λ）が求められる（ステップＳ７１）。

以上のように本実施形態の二次元分光輝度計１によれば、光学系（対物光学系２、第１及及び第２コンデンサーレンズ４、５、リレーレンズ６等）によって測定対象である二次元光源Ｌからの光束Ｌａ（光）が取り込まれて光像（第１像２ａ及び第２像６ａ）が形成される。ＷＢＰＦ１２（透過波長変化型フィルタ）は光束Ｌａの透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有しており、走査ＷＢＰＦ１０によって、第１像面２ｂの光路中（光束Ｌａ中）に当該ＷＢＰＦ１２が走査可能に保持される。そして、撮像素子７によって、ＷＢＰＦ１２の各走査ステップｓ位置において該ＷＢＰＦ１２を透過した光束Ｌａにより形成される光像（第２像６ａ）が撮像され、当該各走査ステップｓ位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像（（Ｉ_ij）_S或いは画像（Ｏ_ij）_S）が取得される。

このように、各走査ステップｓ位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像が取得される、すなわち、各走査ステップｓ位置において撮像素子７により取り込まれる各画像（Ｉ_ij）_Sの各画素は、同じ透過波長（中心波長λの単色光）つまり同じ分光特性の光ではなく、光束Ｌａの透過部位に応じて異なる分光特性の光によってつくられることから、１個のＷＢＰＦ１２を（各走査ステップで順に）走査することで各画素の必要な波長域の分光特性情報を得る、すなわち１個のＷＢＰＦ１２を用いて異なる分光感度（分光感度情報）を有する複数の画像を得ることが可能となる。これにより、必要なフィルタの個数が大幅に削減され、これに伴い、走査ＷＢＰＦ１０における走査駆動に関する負荷、或いは走査における移動距離（走査距離）が小さくなるため、二次元分光輝度計１の（装置全体の大幅な）小型化、低コスト化を図ることができるとともに、測定時間を短縮することができ、ひいては、使い易い（操作性の高い）二次元分光輝度計１を実現することができる。

また、走査ＷＢＰＦ１０によって、光路（光像）を形成する光束Ｌａに対し、ＷＢＰＦ１２が第１像面２ｂ（或いは第２像面６ｂ）内の一方向（ここではｘ方向）に沿って移動されることで走査が行われるため、ＷＢＰＦ１２を用いて異なる分光感度を有する複数の画像を得ることを、ＷＢＰＦ１２を第１像面２ｂ内の一方向に沿って移動させるといった簡易な構成で実現することができ、且つ走査時間（測定時間）のさらなる短縮を図ることができる。

また、ＷＢＰＦ１２が、対物光学系２によって形成される第１像２ａの第１像面２ｂ近傍に配置され、撮像素子７が、第２コンデンサーレンズ５やリレーレンズ６等のリレー光学系によって形成される第２像６ａの第２像面６ｂに配置されるため、ＷＢＰＦ１２を撮像素子７から分離（離間）させることが可能となり、ＷＢＰＦ１２と撮像素子７との面間反射による迷光を抑えることができるとともに、ＷＢＰＦ１２との干渉を配慮することなく（当該分離させない場合には、撮像素子７の直近（前方）において、該撮像素子７に対する高い位置精度を出しつつＷＢＰＦ１２を配置する必要がある）、撮像素子７を（より容易に）構成することができる。

また、ＷＢＰＦ１２の走査方向における左右（前後）側又はこれらの何れか一方側に、撮像素子７における第２像６ａの撮像域Ｔを遮光するための遮光部が備えられているため、走査手段によって透過波長変化型フィルタを走査するのと同時に、この透過波長変化型フィルタに備えた遮光部（ここではＷＢＰＦ１２の左右側に第１遮光部１１２及び第２遮光部１１３の２つの遮光部を備えている）により遮光（遮蔽）された各画素情報を暗画像（Ｉ_i,j）₀として取り込むことが可能となり、別途、暗画像補正を行なうための遮光手段及びこの遮光手段を走査するための走査手段を備えることなく、二次元分光輝度計の簡素化を図ることができる。

また、ＷＢＰＦ１２は、各部位の中心波長が走査方向（ｘ方向）に沿って連続的に変化するウェッジバンドパスフィルタであるため、走査方向にフィルタを移動させることで、異なる分光感度を有する複数の画像を得るという構成を当該ウェッジバンドパスフィルタを用いて容易に実現することができる。

さらに、各走査ステップｓ位置で取得される各画像（Ｉ_i,j）_Sは、該画像の各画素列毎に異なる透過波長の情報を有したものであるため、（行及び列の両方ではなく）画素列においてのみ変化する透過波長の情報に基づいた、より簡易（効率的）な演算方法によって分光感度の異なる画像を求めることが可能となり、ひいては当該演算処理の高速化を図ることができる。

なお、本発明は、以下の態様をとることができる。
（Ａ）上記実施形態は、光の透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有する１個のウェッジバンドパスフィルタ（ＷＢＰＦ１２）を走査（移動）させて撮像を行い、各画素の必要な波長域の分光特性情報を得るようにして、二次元分光輝度計１の小型化、低コスト化、及び測定時間の短縮化を実現しているが、この技術は、試料を照明する照明手段を備えることで、試料の二次元的な分光反射特性やそれに基づいて試料の二次元的な反射色特性を測定するシステム等に対しても応用できる。さらに、顕微分光システムや蛍光顕微分光システムに対しても応用でき、いずれの応用においても、装置の小型化、コストダウン、及び測定時間の短縮を図ることが可能となる。

（Ｂ）上記実施形態では、対物光学系２とリレー光学系（リレーレンズ６等）とを備えることで、第１像面２ｂ及び第２像面６ｂの２つの像面を設け、これら各像面にそれぞれＷＢＰＦ１２（走査ＷＢＰＦ１０）と撮像素子７とを配置して互いに分離（離間）させているが、当該リレー光学系を備えずに、単一の像面に対して撮像素子７とＷＢＰＦ１２とを配置する構成としてもよい。

（Ｃ）上記実施形態では、第１遮光部１１２（ｓ＝０）において暗画像を取り込んだ後、ｘ方向の正方向に向けてフィルター保持板１１（ＷＢＰＦ１２）を走査ステップｓ毎に移動させる構成としてるが、逆に、第２遮光部１１３を走査ステップｓ＝０の位置として暗画像を取り込み、ｘ方向の負方向に向けてフィルター保持板１１を当該走査移動させる構成としてもよい。

（Ｄ）上記実施形態では、レスポンス画像（（Ｆ_MN）_IJ（λ））は予め実測して求めたものを保存しているが、これに限らず、（実測して求める必要はなく）所定の推測演算等によって予め求めたものを保存してもよい。

（Ｅ）ＷＢＰＦ１２の形状は、必ずしも、厚みが（走査方向に）直線的に変化する（前後の透過面が平面となっている）楔型でなくともよく、例えば当該厚みが曲線的に変化する（当該透過面が湾曲している）ような形状であってもよい。

（Ｆ）上記実施形態では、楔型のＷＢＰＦ１２を一方向に沿って移動させることで走査を行う構成であるが、例えば周方向に沿って厚み（透過波長）が変化する円環状（又は環状でない例えば半円といった円弧状）のＢＰＦを用い、当該ＢＰＦを光束Ｌａ（光路）に対して（回転走査ステップで）回転移動させて走査を行う構成としてもよい。

本発明に係る二次元分光輝度計の一例を示す概略構造図である。 図１に示す二次元分光輝度計における走査ＷＢＰＦの一例を示す概略構成図である。 ＷＢＰＦの一例を示す斜視図である。 撮像素子の撮像域における、各走査ステップに対応した撮影画像について説明する概念図である。 各走査ステップにおいて走査方向（ｘ方向）に移動したフィルター保持板の各部と、撮像素子における撮像域との位置関係について説明する概念図である。 波長軸校正用の校正システムの一例を示す概略構成図である。 波長軸校正によるＷＢＰＦの相対分光感度の一例を示すグラフ図である。 実画像Ｒ_ij（λ）、観察画像Ｏ_ij（λ）及び迷光画像Ｂ_ij（λ）の強度分布の一例を示すグラフ図である。 ビニングによる画像の画素セット座標について説明する概念図である。 レスポンス画像実測用のシステムの一例を示す概略構成図である。 二次元分光輝度計による三刺激値画像の測定に関する動作の一例を示すフローチャートである。 波長軸校正に関する動作の一例を示すフローチャートである。 レスポンス画像の実測に関する動作の一例を示すフローチャートである。 二次元分光輝度計による測定時に迷光補正を行なう場合の動作の一例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 二次元分光輝度計
２ 対物光学系（光学系）
２ａ 第１像（請求項１記載の透過波長変化型フィルタに対する光像、第１の光像）
２ｂ 第１像面（請求項２記載の像面）
３ 副透過帯除去フィルタ
４ 第１コンデンサーレンズ（光学系）
５ 第２コンデンサーレンズ（光学系、リレー光学系）
６ リレーレンズ（光学系、リレー光学系）
６ａ 第２像（第２の光像）
６ｂ 第２像面
７ 撮像素子（撮像手段）
８ 画像信号処理部
９ 主制御部（画像処理手段）
１０ 走査ＷＢＰＦ（走査手段）
１１ フィルター保持板
１２ ＷＢＰＦ（透過波長変化型フィルタ）
１３ 走査駆動部
１４ ステッピングモータ
１５ 回転軸
１６ 連結部材
１７ 駆動回路
３０、３０ａ 校正システム
３１ 基準単波長光源
３２ 制御用ＰＣ
３３ 積分球
３４ 被校正二次元分光輝度計
３５ 基準分光輝度計
３６ 白色光源
３７ ピンホール板
３８ 移動台
１１１ 開口部
１１２ 第１遮光部（遮光部）
１１３ 第２遮光部（遮光部）
９０１ 画素セット
Ｌ 二次元光源（測定対象）
Ｌａ 光束（光）
Ｔ 撮像域

Claims (6)

1. 測定対象からの光を取り込み光像を形成する光学系と、
   前記光の透過部位に応じて透過波長が異なる分光透過特性を有する透過波長変化型フィルタと、
   前記光像を形成する光路中に、透過波長変化型フィルタを走査可能に保持する走査手段と、
   前記透過波長変化型フィルタの各走査位置において該透過波長変化型フィルタを透過した光により形成される前記光像を撮像し、各走査位置毎に各画素の分光感度が異なる複数の画像を取得する撮像手段とを備えることを特徴とする二次元分光輝度計。
2. 前記走査手段は、前記光路を形成する光に対し、透過波長変化型フィルタを光像の像面内の一方向に沿って移動させることで前記走査を行うことを特徴とする請求項１記載の二次元分光輝度計。
3. 前記光学系は、測定対象からの光を取り込み第１の光像を形成する対物光学系と、該第１の光像をリレーして第２の光像を形成するリレー光学系とを備えたものであって、
   前記透過波長変化型フィルタは第１の光像の像面近傍に配置され、前記撮像手段は第２の光像の像面に配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の二次元分光輝度計。
4. 前記透過波長変化型フィルタは、該透過波長変化型フィルタの走査方向における左右側又はいずれか一方側に、前記撮像手段における光像の撮像域を遮光するための遮光部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の二次元分光輝度計。
5. 前記透過波長変化型フィルタは、該透過波長変化型フィルタの各部位の中心波長が走査方向に沿って連続的に変化するウェッジバンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の二次元分光輝度計。
6. 前記各走査位置において撮像手段により取得される各画像は、前記ウェッジバンドパスフィルタの走査方向に沿って連続的に変化する中心波長に対応して該画像の各画素列毎に異なる透過波長の情報を有したものであることを特徴とする請求項５記載の二次元分光輝度計。

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