JP2010237097A - Two-dimensional spectrometric apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二次元分光測定装置および二次元分光測定方法に関する。 The present invention relates to a two-dimensional spectrometer and a two-dimensional spectrometer method.
従来、二次元光源の輝度、色度等の測定は、フィルタ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、LED応用機器等や有機EL照明機器等単色に近い(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したいという要請から、分光型の二次元分光測定装置の必要性が高くなっている。この分光型の二次元分光測定装置における分光手段として、例えば、マルチフィルタ方式のフィルタを用いてきた。 Conventionally, a tristimulus type two-dimensional colorimeter using a filter has been used for measuring the luminance, chromaticity, etc. of a two-dimensional light source. Recently, various displays, LED application devices, organic EL lighting devices, etc. The number of surface light sources having an emission spectrum close to a single color (narrow spectral width) is increasing, and the need to measure these brightness and chromaticity with high accuracy has led to an increasing need for spectroscopic two-dimensional spectroscopic measurement devices. Yes. For example, a multi-filter type filter has been used as the spectroscopic means in this spectroscopic two-dimensional spectroscopic measurement apparatus.
マルチフィルタ方式のフィルタは、中心波長の異なる複数のバンドパスフィルタ(BPF;Band Pass Filter)が回転円板等に円環状に取り付けられて構成されている。マルチフィルタ方式のフィルタを分光手段として用いた二次元分光測定装置では、対象光学系の結像光束中にバンドパスフィルタを順次挿入し、これら各フィルタ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測定する。所望の中心波長が多い場合や中心波長の連続性を得たい場合には、結像光束をカバーするサイズのバンドパスフィルタ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という問題があった。 A multi-filter type filter is configured by attaching a plurality of band pass filters (BPFs) having different center wavelengths to a rotating disk or the like in an annular shape. In a two-dimensional spectroscopic measurement device using a multi-filter type filter as a spectroscopic means, bandpass filters are sequentially inserted into the image forming light beam of the target optical system, and images formed by light beams in the transmission wavelength band of these filters are formed. Two-dimensional spectral characteristic information is measured by imaging with a two-dimensional imaging device placed on the surface. When there are many desired center wavelengths or when it is desired to obtain continuity of the center wavelengths, a band-pass filter of a size that covers the imaging light beam is required for each wavelength, and the mechanism for sequentially inserting them into the optical path is large. There was a problem of becoming.
そこで、上記問題を解決するために、分光型の二次元分光測定装置における分光手段として、マルチフィルタ方式のフィルタに代えて、電気的に透過波長帯を制御可能な波長可変フィルタが用いられてきた。波長可変フィルタには、例えば、液晶チューナブルフィルタや音響光学フィルタ等がある。このような波長可変フィルタでは、製造時設定条件と測定時設定条件との差異(温度、経年変化および波長可変フィルタ面での位置の違い(中心部か縁部か等))があるため、透過率重心波長(以下、重心波長)を補正する必要がある。この温度依存性の一例としては、例えば、液晶チューナブルフィルタにおいて、その分光透過率分布が、液晶部の温度によって波長領域でシフトすることが挙げられる。図11は、校正用光源の分光スペクトルの基準データおよび測定データを示す図である。図11における基準および結果は、それぞれ、波長可変フィルタを分光手段として用いた装置で、工場出荷前にあらかじめ温度管理をされた状態で校正用光源を用いて測定されたスペクトルデータ(基準データ)および実際の試料測定時に校正用光源を用いて測定されたスペクトルデータ(結果データ)を示す。この基準データと結果データとはΔλだけずれており、このΔλを補正することが波長可変フィルタの透過率重心波長の補正となる。また、波長可変フィルタの位置の違いの一例としては、例えば、液晶チューナブルフィルタの液晶は液晶面では温度が一様ではないために、波長可変フィルタの中心部か縁部かで波長補正量Δλが異なることが挙げられる。 Therefore, in order to solve the above problem, a wavelength tunable filter capable of electrically controlling the transmission wavelength band has been used as a spectroscopic means in a spectroscopic two-dimensional spectroscopic measurement apparatus instead of a multi-filter type filter. . Examples of the wavelength tunable filter include a liquid crystal tunable filter and an acousto-optic filter. In such a tunable filter, there is a difference between the setting conditions at the time of manufacture and the setting conditions at the time of measurement (temperature, aging, and position difference on the wavelength tunable filter surface (whether it is the central part or the edge part)). It is necessary to correct the rate centroid wavelength (hereinafter, centroid wavelength). As an example of this temperature dependency, for example, in a liquid crystal tunable filter, the spectral transmittance distribution is shifted in the wavelength region depending on the temperature of the liquid crystal part. FIG. 11 is a diagram showing the reference data and measurement data of the spectrum of the calibration light source. The reference and result in FIG. 11 are spectral data (reference data) measured using a calibration light source in a state where temperature control is performed in advance in a state where the wavelength tunable filter is used as a spectroscopic means, respectively, before shipment from the factory. The spectrum data (result data) measured using the light source for calibration at the time of actual sample measurement is shown. The reference data and the result data are shifted by Δλ, and correcting Δλ is correction of the transmittance centroid wavelength of the wavelength tunable filter. As an example of the difference in position of the wavelength tunable filter, for example, the liquid crystal of the liquid crystal tunable filter is not uniform in temperature on the liquid crystal surface. Are different.
従来、波長可変フィルタの透過波長の温度依存性を補正するため、分光反射率分布が既知のカラーチャート(例えば、マクベスチャート)を撮影してカラーチャートの分光反射特性を測定し、分光反射特性に基づき算出される分光反射率のスペクトル分布と、既知の分光反射率分布とを比較して、波長のシフト量を求めて補正を行う方法がある。また、液晶チューナブルフィルタの液晶部に接するように温度計を設置し、マルチバンド画像撮影時に液晶部の温度を、分光反射率スペクトル推定装置のフィルタ温度取得手段を通じて記録し、この記録された温度を用いて温度に対応した波長シフト量を求め、分光反射率を補正する方法がある(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, in order to correct the temperature dependence of the transmission wavelength of the tunable filter, a color chart (for example, Macbeth chart) with a known spectral reflectance distribution is photographed to measure the spectral reflectance characteristics of the color chart, and the spectral reflectance characteristics are obtained. There is a method in which the spectral distribution calculated based on the spectral distribution is compared with a known spectral reflectance distribution to obtain a shift amount of the wavelength to perform correction. In addition, a thermometer is installed so as to be in contact with the liquid crystal part of the liquid crystal tunable filter, and the temperature of the liquid crystal part is recorded through the filter temperature acquisition means of the spectral reflectance spectrum estimation device at the time of shooting the multiband image. There is a method of obtaining the wavelength shift amount corresponding to the temperature by using and correcting the spectral reflectance (for example, see Patent Document 1).
また、ポリクロメータに内蔵される受光画素における分光部で分散される光の中心波長は、受光画素の熱的変化に依存性があることが知られている。この中心波長を校正する方法として、既知の輝線波長の輝線を出力する校正用光源の輝線出力を測定し、被校正分光輝度計が校正用光源の輝線出力を測定した場合に、輝線波長に隣接する複数の測定波長における受光部からの出力比に基づいて輝線出力の波長を出力波長推定部で推定し、この推定した輝線出力の波長と既知の輝線波長との差から波長変化量を波長変化量記憶部に記憶し、この波長変化量を測定時に波長校正に用いる方法がある(例えば、特許文献2参照)。 In addition, it is known that the center wavelength of the light dispersed by the spectroscopic portion in the light receiving pixel built in the polychromator is dependent on the thermal change of the light receiving pixel. As a method of calibrating this center wavelength, when the emission line output of a calibration light source that outputs an emission line of a known emission line wavelength is measured and the calibrated spectral luminance meter measures the emission line output of the calibration light source, it is adjacent to the emission line wavelength. The output wavelength estimation unit estimates the wavelength of the emission line output based on the output ratio from the light receiving unit at a plurality of measurement wavelengths, and changes the wavelength variation from the difference between the estimated emission line wavelength and the known emission line wavelength. There is a method of storing in a quantity storage unit and using this wavelength change amount for wavelength calibration at the time of measurement (for example, see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献1に開示の技術において、試料と被写体とを別々に測定する場合には、それらの全波長における分光スペクトルを測定するために、波長可変フィルタの重心波長を全波長において走査する時間が必要であり、その時間で温度が変化した場合には、正確な波長シフト量を求めることができないという問題がある。また、特許文献1に開示の技術において、試料と被写体とを同時に測定する場合には、測定領域の一部でカラーチャートを測定することになり、カラーチャートが測定されているフィルタ領域部の補正量をフィルタ全体に適用するためフィルタ面内での位置の違いの影響を正確に補正できないという問題や、温度計の温度と透過率の依存関係を測定した時点から、その依存関係が経年変化等で変化した場合には、正確に補正できないという問題がある。
However, in the technique disclosed in
また、特許文献2に開示の技術を、波長可変フィルタを用いた2次元分光スペクトル測定装置に適用する場合には、試料と校正用光源の全波長における分光スペクトルを測定するための、波長可変フィルタの重心波長を全波長において走査する時間が必要であり、その時間で温度が変化すれば、正確に補正できないという問題がある。
When the technique disclosed in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、試料からの光の分光強度を精度よく測定する二次元分光測定装置を提供することである。また、他の目的は、試料からの光の分光強度を精度よく測定することができる二次元分光測定方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a two-dimensional spectroscopic measurement apparatus that accurately measures the spectral intensity of light from a sample. Another object is to provide a two-dimensional spectroscopic measurement method capable of accurately measuring the spectral intensity of light from a sample.
上記目的を達成するために、本発明に係る二次元分光測定装置において、特定波長に強度のピークを持つ基準光源と、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタと、測定対象からの光を、前記波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する受光部と、前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、前記基準光源からの光を前記受光部で受光可能にする光学系と、前記受光部で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する演算部とを備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, in the two-dimensional spectrometer according to the present invention, a reference light source having an intensity peak at a specific wavelength, a wavelength tunable filter capable of changing a transmission wavelength band, and light from a measurement target, A light receiving unit that receives light through the wavelength tunable filter and outputs light intensity; and an optical system that allows the light from the reference light source to be received by the light receiving unit while changing the transmission wavelength band of the wavelength tunable filter; Then, based on the light intensity of the light from the reference light source received by the light receiving unit and the specific wavelength, a shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band is obtained, and the light intensity of the light from the measurement target is determined based on the wavelength. And an arithmetic unit that performs correction based on the shift amount.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、波長可変フィルタ透過率重心波長の製造時設定条件と測定時設定条件との差異や繰り返し誤差を軽減できる。 According to the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having such a configuration, it is possible to reduce the difference or repetition error between the manufacturing-time setting condition and the measurement-time setting condition of the wavelength tunable filter transmittance gravity center wavelength.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記演算部は、前記波長可変フィルタに測定すべき波長として設定された前記透過波長帯域を、前記波長のシフト量に基づいて補正することを特徴とする。 In the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus configured as described above, the calculation unit corrects the transmission wavelength band set as a wavelength to be measured by the wavelength tunable filter based on the shift amount of the wavelength. And
このような構成の二次元分光測定装置によれば、所望の透過波長帯域での測定対象からの光の強度をより短い測定時間で測定できる。 According to the two-dimensional spectrometer having such a configuration, it is possible to measure the intensity of light from a measurement target in a desired transmission wavelength band in a shorter measurement time.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記演算部は、前記測定対象からの光強度から前記分光スペクトルを求め、前記波長可変フィルタの前記透過波長帯域と前記波長のシフト量とを所定の関数で近似し、前記関数を用いて前記透過波長帯域での前記波長のシフト量を求めることで、前記測定対象の前記分光スペクトルの波長シフトを補正することを特徴とする。 In the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus configured as described above, the calculation unit obtains the spectral spectrum from the light intensity from the measurement target, and determines the transmission wavelength band of the wavelength tunable filter and the shift amount of the wavelength. The wavelength shift of the spectrum to be measured is corrected by obtaining the shift amount of the wavelength in the transmission wavelength band using the function.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、測定対象からの光の分光スペクトルを所望の精度に応じて補正することができる。 According to the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having such a configuration, it is possible to correct the spectral spectrum of light from the measurement target according to desired accuracy.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象からの光と前記基準光源からの光とを切り替えて前記受光部へ入射させる第1光路切替部をさらに備えることを特徴とする。 The two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having the above-described configuration further includes a first optical path switching unit that switches light from the measurement target and light from the reference light source to enter the light receiving unit.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、基準光源からの光の強度が効率よく受光部へ入射するので、波長のシフト量をより精度よく求めることができる。 According to the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having such a configuration, the intensity of light from the reference light source efficiently enters the light receiving unit, so that the shift amount of the wavelength can be obtained with higher accuracy.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象の画像を撮像しうる撮像部と、前記撮像部で撮像した前記測定対象の画像を表示する表示部とをさらに備えることを特徴とする。 The two-dimensional spectroscopic measurement apparatus configured as described above further includes an imaging unit that can capture an image of the measurement target, and a display unit that displays the image of the measurement target captured by the imaging unit. To do.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記測定対象からの光を前記撮像素子へ入射させる第2光路切替部をさらに備えることを特徴とする。 The two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having the above-described configuration further includes a second optical path switching unit that causes light from the measurement target to enter the imaging element.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、前記測定対象の測定領域を視覚的に確認できる。 According to the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus having such a configuration, the measurement region to be measured can be visually confirmed.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記波長可変フィルタは、液晶チューナブルフィルタであることを特徴とする。 In the two-dimensional spectrometer having the above-described configuration, the wavelength tunable filter is a liquid crystal tunable filter.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、機械的に走査するフィルタを用いた二次元分光測定装置より、簡単かつコンパクトに構成出来る。 According to the two-dimensional spectrometer having such a configuration, the two-dimensional spectrometer can be configured more easily and more compactly than the two-dimensional spectrometer using a mechanically scanning filter.
上述のような構成の二次元分光測定装置において、前記波長可変フィルタは、音響光学フィルタであることを特徴とする。 In the two-dimensional spectrometer having the above-described configuration, the wavelength tunable filter is an acousto-optic filter.
このような構成の二次元分光測定装置によれば、機械的に走査するフィルタを用いた二次元分光測定装置より、簡単かつコンパクトに構成出来る。 According to the two-dimensional spectrometer having such a configuration, the two-dimensional spectrometer can be configured more easily and more compactly than the two-dimensional spectrometer using a mechanically scanning filter.
本発明に係る二次元分光測定方法において、測定対象からの光を、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する第1工程と、前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、特定波長に強度のピークを持つ基準光源からの光を前記第1工程で受光可能にする第2工程と、前記第1工程で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する第3工程とを備えることを特徴とする。 In the two-dimensional spectroscopic measurement method according to the present invention, a first step of receiving light from a measurement object via a wavelength tunable filter capable of changing a transmission wavelength band and outputting light intensity, and transmission through the wavelength tunable filter A second step for allowing light from a reference light source having an intensity peak at a specific wavelength to be received in the first step while changing the wavelength band, and a light intensity of the light from the reference light source received in the first step. And a third step of obtaining a shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band based on the specific wavelength and correcting the light intensity of the light from the measurement object based on the shift amount of the wavelength. Features.
このような二次元分光測定方法によれば、波長可変フィルタ透過率重心波長の製造時設定条件と測定時設定条件との差異や繰り返し誤差を軽減できる。 According to such a two-dimensional spectroscopic measurement method, it is possible to reduce the difference or repetition error between the manufacturing-time setting condition and the measurement-time setting condition of the wavelength tunable filter transmittance centroid wavelength.
本発明によれば、試料からの光の分光強度を精度よく測定する二次元分光測定装置を提供することができる。また、本発明によれば試料からの光の分光強度を精度よく測定することができる二次元分光測定方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a two-dimensional spectroscopic measurement apparatus that accurately measures the spectral intensity of light from a sample. In addition, according to the present invention, it is possible to provide a two-dimensional spectroscopic measurement method capable of accurately measuring the spectral intensity of light from a sample.
以下、本発明に係る実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. In the present specification, when referring generically, it is indicated by a reference symbol without a suffix, and when referring to an individual configuration, it is indicated by a reference symbol with a suffix.
(実施形態1の構成)
図1は、実施形態1における二次元分光測定装置M1の構成を示す図である。図2は、実施形態1における光学系を示す図である。(a)は第1撮像素子5が試料からの光の光強度を取得する場合(状態1)について説明する構成図であり、(b)は、第1撮像素子5が校正用光源からの光の光強度を取得する場合(状態2)について説明する構成図である。図3は、実施形態1の変形形態における二次元分光測定装置M1の構成を示す図である。
(Configuration of Embodiment 1)
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a two-dimensional spectrometer M1 according to the first embodiment. FIG. 2 is a diagram illustrating an optical system according to the first embodiment. (a) is a block diagram explaining the case where the
二次元分光測定装置M1は、透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタを介して入射光の光強度を測定する受光部と、前記波長可変フィルタの前記透過波長帯域を変更しながら前記受光部によって測定対象からの光を受光している間に少なくとも基準光源からの光を前記受光部によって受光し、この受光した基準光源からの光の光強度に基づいて前記透過波長帯域の波長のシフト量を求め、前記受光部で受光した前記測定対象の光の光強度から求めた前記測定対象の分光スペクトルを前記透過波長帯域の波長のシフト量に基づいて補正する演算制御部とを備える。 The two-dimensional spectrometer M1 includes a light receiving unit that measures the light intensity of incident light through a wavelength tunable filter that can change a transmission wavelength band, and a light receiving unit that changes the transmission wavelength band of the wavelength tunable filter. While receiving light from the measurement object, at least light from the reference light source is received by the light receiving unit, and the shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band is determined based on the light intensity of the light from the received reference light source. And an arithmetic control unit that corrects the spectral spectrum of the measurement target obtained from the light intensity of the light of the measurement target received by the light receiving unit based on the shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band.
二次元分光測定装置M1は、より具体的には、図1および図3に示すように、光学系1、照明部2、第1光路変更素子3a、波長可変フィルタ4、第1撮像素子5、第1制御部6a、駆動部7、第2撮像素子8、入力部9および表示部10を備えて構成されている。
More specifically, as shown in FIGS. 1 and 3, the two-dimensional spectrometer M1 includes an
光学系1は、試料(測定対象)である二次元光源からの光束L1を、後述の波長可変フィルタ4に平行光束として入射させるための光学レンズ(レンズ群)である。光学系1は、例えば、対物光学系(図略)とコンデンサーレンズ(図略)とから構成される。対物光学系は、例えば、試料である二次元光源からの光束L1を入射させコンデンサーレンズへ射出する光学レンズ(レンズ群)である。コンデンサーレンズは光束L1が波長可変フィルタ4に対して発散するのを防ぐためのレンズである。コンデンサーレンズの焦点は、対物光学系の後方主点近傍にあり、コンデンサーレンズは、対物光学系から入射した光束L1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、透過波長変化型フィルタに入射させる。このように、光束L1が光軸と略平行(平行光束)になることで、波長可変フィルタ4がもつ中心波長の入射角依存性の影響を抑制することができる。
The
照明部2は、第1制御部6aに接続され、校正用の光源が発光する光を平行光束として射出する。照明部2は、例えば、校正用光源21(基準光源)と第1シャッター22とコリメートレンズ23とを備えて構成されている。
The illuminating
校正用光源21は、予め既知な特定の波長(輝線波長)の光である輝線を射出する。校正用光源21は、例えば原子レベルで波長が安定しているHg−Cd(水銀−カドミウム)ランプやキセノンランプ等である。キセノンランプの分光スペクトルは、輝線スペクトルと連続スペクトルとで構成されており、輝線スペクトルは、原子のエネルギー準位に由来するもので波長安定性が高い。なお、校正用光源21は、測定中に分光スペクトルが環境温度で変化しないように、例えば、ペルチェ素子などの電子冷却素子をさらに備えても良い。
The
第1シャッター22は、校正用光源21からの光束を遮光し、第1撮像素子5への入射を阻止する。第1シャッター22は、前記第1撮像素子5への入射を阻止することができるサイズを有しており、第1シャッター22が閉じることによって、第1光路変更素子3aが後述の試料撮像域の位置にきた場合には、当該第1シャッター22により第1撮像素子5に対する校正用光源の光束の遮光(遮蔽)が行われる構成となっている。このように、校正用光源21に第1シャッター22が設けられていることで、照明部2は、第1撮像素子5に対する遮光を行うためのシャッターとしての機能を備える。第1シャッター22は、校正用光源21とコリメートレンズ23との間に設置されるメカニカルシャッターであり、シャッターを開閉することで、校正用光源21からの光束の第1撮像素子5への入射を制御する。
The
コリメートレンズ23は、校正用光源21が発光する光束を平行光束に変換する。
The collimating
第1光路変更素子3a(光路切替部の一例)は、第1制御部6aの制御信号に基づいて、波長可変フィルタ4を介して第1撮像素子5へ入射される入射光を、光学系1を介して入射される測定対象からの光束L1と照明部2からの光束L2とを切り替える。なお、第1光路変更素子3aは、第1シャッター22と連動して第1制御部6aに制御される。第1光路変更素子3aは、例えば、図1に示されるように、ミラー31aとミラー回転駆動機構32aとを備えて構成されている。
The first optical
ミラー31aは、入射する平行光束を所定の反射角で反射することで、該平行光束の光軸を変更する。ミラー31aは、例えば、両面ミラー等である。
The
ミラー回転駆動機構32aは、第1制御部6aから出力される制御信号に基づいて、ミラー31aが所定の位置(角度)となるように、ミラー31aを回転駆動する。ミラー回転駆動機構32aは、例えば、ミラー支持体(図省略)、軸体(図省略)、モータ(図省略)および回転駆動回路(図省略)を備えて構成されている。回転駆動回路は、モータの駆動を制御するものであり、前記所定の位置(角度)に応じたパルス信号を出力して、モータの回転駆動する。なお、回転駆動回路によるモータの回転駆動制御は、第1制御部6aからの制御信号に基づいて行われる。モータは、軸体を回転駆動させるアクチュエータであり、パルス信号(デジタル信号)が入力されるごとに一定の角度ずつ軸体を回転させる。軸体は、試料の光軸と校正用光源の光軸とに直交する方向と平行に設けられ、ミラー支持体と連結した状態で該ミラー支持体を介してミラー31aを回転させる。ミラー支持体は、軸体とミラー31aとを連結するためのものであり、軸体およびミラー31aに対して固設されている。ミラー支持体は、例えば、ミラー31aの一端部においてミラー31aと一体的に設けられている。なお、ミラー支持体は、ミラー31aが軸体中心に回転可能となるのであれば、ミラー31aの一端において任意の位置及び任意の構成で設けられてもよい。
Based on the control signal output from the
実施形態1において、照明部2は、図1に示すように、校正用光源21の光軸が、試料の光軸と直交するように配置される。第1光路変更素子3aは、図1に示すように、そのミラー回転駆動機構32aの軸体の長手方向が、試料の光軸と校正用光源21の光軸とに直交する方向であり、そのミラー31aの反射面は、第1制御部6aからの制御信号に基づいて、軸体を回転中心として、試料の光束と平行になる角度を0度とすると、校正用光源21からの光束と反時計回りに45度で交差する45度と0度とを交互に回転移動する。
In the first embodiment, the
次に、図2を用いて、実施形態1における第1光路変更素子3aの作用について説明する。
Next, the operation of the first optical
図2(a)では、第1光路変更素子3aは、第1制御部6aの制御信号に基づき、回転角度0度であり、そのミラー31aは試料の光束L1と平行である。また、第1シャッター22は、第1光路変更素子3aと連動して第1制御部6aに制御され、閉じている。このように、第1光路変更素子3aへ、試料からの光と校正用光源21からの光は入射しないため、試料からの光が波長可変フィルタ4を介して、垂直に第1撮像素子5上へ入射する(状態1)。
In FIG. 2A, the first optical
図2(b)では、第1光路変更素子3aは、第1制御部6aの制御信号に基づき、回転角度45度であり、そのミラー31aは校正用光源21からの光および試料からの光に対して45度で交差する。また、第1シャッター22は、第1光路変更素子3aと連動して第1制御部6aに制御され、開いている。このように、第1光路変更素子3aへ、試料からの光と校正用光源21からの光は45度で入射するため、校正用光源21からの光が波長可変フィルタ4を介して垂直に第1撮像素子5上へ入射すると同時に、試料からの光は第2撮像素子8へ入射する(状態2)。
In FIG. 2B, the first optical
このように、第1光路変更素子3aは、第1制御部6aによって第1シャッター22と互いに連動して制御され、第1シャッター22が開きミラー31aが軸体を中心として45度回転する(角度変更)ことによって、試料からの光束L1および校正用光源21からの光束L2を切り替える。
In this way, the first optical
なお、軸体の回転角度は、上述の0度と45度の双方向の回転に限らず、例えば、図3の波線矢印に示されるような、360度回転するような一方向の回転である構成であってもよい。 Note that the rotation angle of the shaft body is not limited to the above-described bidirectional rotation of 0 degrees and 45 degrees, but is, for example, a one-way rotation that rotates 360 degrees as indicated by a wavy arrow in FIG. It may be a configuration.
波長可変フィルタ4は、駆動部7による電圧印加に応じて、透過波長が変更可能なフィルタである。このような波長可変フィルタ4を透過する光束(試料からの光束L1又は校正用光源からの光束L2)のうち、透過波長(狭帯域の中心波長)の異なる単色光(分光透過光)が取り出され、後述の第1撮像素子5により撮像される。波長可変フィルタ4は、例えば、液晶チューナブルフィルタや音響光学フィルタ等である。
The wavelength
液晶チューナブルフィルタは、例えば、液晶素子と複屈折結晶素子とを偏光板によって挟む層を複数持つ光透過素子を備えて構成されている。液晶チューナブルフィルタにおいては、印加電圧に応じて、結晶素子の複屈折率が変化するために、透過波長が可変である。液晶チューナブルフィルタは、例えば、所定の波長領域が可視光(400―700nm)で、狭波長帯(チャンネル)の帯域幅は5〜10nmである。このように、液晶チューナブルフィルタ によってチャンネル毎に設けられたバンドパスフィルタを透過し試料の光は特定波長の透過光として、第1撮像素子5で受光される。
The liquid crystal tunable filter includes, for example, a light transmission element having a plurality of layers in which a liquid crystal element and a birefringent crystal element are sandwiched between polarizing plates. In the liquid crystal tunable filter, the transmission wavelength is variable because the birefringence of the crystal element changes according to the applied voltage. In the liquid crystal tunable filter, for example, the predetermined wavelength region is visible light (400 to 700 nm), and the bandwidth of the narrow wavelength band (channel) is 5 to 10 nm. In this way, the light of the sample that passes through the band-pass filter provided for each channel by the liquid crystal tunable filter is received by the
音響光学フィルタは、例えば、二酸化テルル等の単結晶からなる光透過素子と光透過素子に接着された圧電素子とを備えて構成されている。駆動部7により制御信号を印加された圧電素子が光透過素子に疎密波を発生させる。この疎密波は、光透過素子(結晶)内部に、疎密波の進行方向と直交する方向に周期的な密度分布、すなわち、周期的な屈折率分布を形成する。音響光学フィルタにおいては、この周期的な屈折率分布によって、光透過素子を透過する光束を回析させる。このように、音響光学フィルタは、光透過素子の部位により異なる透過波長をもつ回折格子として用いられる。
The acousto-optic filter includes, for example, a light transmissive element made of a single crystal such as tellurium dioxide and a piezoelectric element bonded to the light transmissive element. The piezoelectric element to which the control signal is applied by the driving
第1撮像素子5(受光部の一例)は、光の進行方向からみて波長可変フィルタ4の後面に配置され、すなわち該撮像素子5の撮像面(受光面)が波長可変フィルタ4から射出される光を受光可能な位置となるよう配置され、波長可変フィルタ4から射出される画像を作る光束を一定の露光時間(例えば、1s)で受光(結像)して撮像する、言い換えれば、第1撮像素子5の各画素は、波長可変フィルタ4を透過する光を受光して該光の光強度を測定する。第1撮像素子5は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の固体撮像素子であり、複数の受光画素が二次元的に配列されている。第1撮像素子5は、撮像域に光束が結像されると、当該撮像域における画素毎に受光量に応じた信号に変換(光電変換)し、当該信号を第1制御部6aへ送信する。第1撮像素子5は、第1制御部6aからの制御信号に基づいて電子的に露光時間を制御する電子シャッタ(図省略)を備えて構成される。
The first image sensor 5 (an example of a light receiving unit) is disposed on the rear surface of the wavelength
第1制御部6aは、照明部2、第1光路変更素子3a、第1撮像素子5、駆動部7、第2撮像素子8、入力部9および表示部10の各制御プログラム等を格納する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、二次元分光測定装置M1全体の動作制御を司るものである。第1制御部6aは、第1演算部61aと第1記憶部62aとを備えて構成されている。なお、第1制御部6a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。
The
第1演算部61aは、各透過波長において、試料からの光束と校正用光源からの光束とを、第1撮像素子5が交互に撮像した画像(画素列毎に異なる透過波長情報を有する画像)を分光感度が異なる複数の画像として取り込み、第1記憶部に予め記憶しておいた校正用光源21の既知の分光スペクトルに関する情報に基づいて、当該画像に対する波長補正を行う。
The
第1記憶部62aは、校正用光源21の既知の分光スペクトルに関する情報、第1制御部6aが取得した各画像および波長補正後の画像を格納する。
The
駆動部7は、波長可変フィルタ4の透過波長を制御すべく、第1制御部6aからの制御信号に基づいて波長可変フィルタへ電圧を印加する回路である。
The
第2撮像素子8は、試料の光の光強度を測定する。第2撮像素子8は、例えば、CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の固体撮像素子であり、複数の受光画素が二次元的に配列されている。第2撮像素子8は、撮像域に光束が結像されると、当該撮像域における画素毎に制御信号に変換(光電変換)し、当該デジタル信号を第1制御部6aへ送信する。
The
入力部9は、測定開始指示、波長可変フィルタ4の透過波長の設定や、波長可変フィルタ4の透過波長の補正に関する演算に必要となる校正用光源の既知の分光スペクトルに関するデータを第1制御部6aへ入力するための装置である。入力部9は、例えばキーボードやタッチパネル等である。
The
表示部10は、第1制御部6aに接続され、第1制御部6aで演算された波長補正後の試料からの画像を表示するための装置である。表示部10は、例えば、液晶表示装置(LCD;Liquid Crystal Display)、7セグメントLED、有機フォトルミネセンス表示装置、CRT(Cathode Ray Tube)表示装置およびプラズマ表示装置等の表示装置である。
The
二次元の試料光源から放射された光束は、光学系1により平行光束として波長可変フィルタ4に入射される。試料から放射された光束は透過波長変化型フィルタを透過することで、特定の透過波長の光束のみが取り出され、第1撮像素子5によって受光される。この受光(信号)は、第1制御部6aを介して表示部10へ送信される。
The light beam emitted from the two-dimensional sample light source is incident on the wavelength
このような構成の二次元分光測定装置M1において、経時劣化や周囲温度変化等によって波長可変フィルタ4の透過部位ごとに重心波長が変化し、重心波長が波長方向にシフトしてしまう。そこで、本実施形態の二次元分光測定装置M1では、当該シフト量を求め、これを用いて試料の画像を補正するようにしている。
In the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus M1 having such a configuration, the centroid wavelength changes for each transmission part of the wavelength
(製造時に行われる校正)
まず説明で用いる記号を個々に纏める。
x:波長可変フィルタ4の面内の紙面に直交する方向の座標
y:波長可変フィルタ4の面内のxに直交する方向の座標
ij:第1撮像素子5のx、y座標に対応した画素
二次元分光測定装置M1の製造時に工場において、一般の二次元分光測定装置と同様の公知の手順で、第1撮像素子5の各画素の感度校正および中心波長の校正が行われ、画素番号ijの画素に対する分光感度Gij(λ)が得られる。ここで、λは波長である。
(Calibration performed during manufacturing)
First, the symbols used in the description are summarized individually.
x: coordinates in the direction orthogonal to the paper surface in the plane of the wavelength tunable filter 4 y: coordinates in the direction orthogonal to x in the plane of the wavelength
(基準データ)
ここで、後述する波長シフト補正に用いられる校正用光源の既知のスペクトルデータ(基準データ)を求める手順について説明する。この基準データは、二次元分光測定装置M1の製造時に工場において求められ、第1記憶部62aに予め格納されている。
(Reference data)
Here, a procedure for obtaining known spectrum data (reference data) of a calibration light source used for wavelength shift correction described later will be described. This reference data is obtained at the factory when the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus M1 is manufactured, and is stored in the
対象とする二次元分光測定装置M1に、校正用光源21を所定時間τだけ発光させ、波長分解能が1nm程度の分光輝度計(図省略)により分光強度Rij(λ)を、校正用光源の温度管理をした状態(例えば、電子冷却素子等により23℃一定に保つ)で測定する。次いで、上記感度の校正において求められ、第1記憶部62aに格納されている第1撮像素子5の各画素の分光感度Gij(λ)で、上記分光強度Rij(λ)を観察したときの分光スペクトル(Xij)を、Xij=Gij(λ)・Rij(λ)dλによって求め、これらを基準分光スペクトルXijとして第1記憶部62aに格納しておく。さらに、この基準分光スペクトル (Xij)が輝線を持つ波長である中心波長λijr(以下、λrと略記)を求めて、第1記憶部62aに格納しておく。
The target two-dimensional spectrometer M1 is caused to emit the
また、上記に代えて、以下の方法で基準データを求めてもよい。対象とする二次元分光測定装置M1において、波長可変フィルタ4の温度管理をした状態(例えば、電子冷却素子等により23℃一定に保つ)で、校正用光源21の分光スペクトル(基準データ)を測定する。二次元分光測定装置M1において、第1制御部6aは、校正用光源21を発光させ、第1光路変更素子3aを、図2(b)に示すように、反時計回りに45度回転させることで、校正用光源21からの光束L2を第1撮像素子5へ垂直に入射させる。第1制御部6aは、波長可変フィルタ4の透過波長を変更しながら、各透過波長での校正用光源21からの光束L2を一定の露光時間(測定時と同じ露光時間)で第1撮像素子5の各画素で受光し、校正用光源21の画像Zij(λ)を取得する。第1制御部6aは、画像Zij(λ)を補間して得られる分光スペクトルXijを第1記憶部62aに格納しておく。さらに、第1制御部6aは、この基準分光スペクトルXijが輝線を持つ波長である中心波長λrを求めて、第1記憶部62aに格納する。
Instead of the above, the reference data may be obtained by the following method. In the target two-dimensional spectrometer M1, the spectral spectrum (reference data) of the
(実施形態1の動作)
次に、実施形態1による動作について説明する。図4は、実施形態1における、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。図5は、校正用光源の分光スペクトルの基準データの中心波長と測定データの中心波長とのシフトを説明するための図である。図6は、実施形態1における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
(Operation of Embodiment 1)
Next, the operation according to the first embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an operation in the case of correcting the transmittance centroid wavelength of the wavelength
第1記憶部62aには、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正するフロー、又は、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローの何れかのフローを実行するプログラムが予め格納されている。実施形態1における測定時に、第1制御部6aが、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正するフローを実行する場合と、分光スペクトルの波長を補正するフローを実行する場合とについて、以下に説明する。
The
二次元分光測定装置M1は、測定波長における試料の画像と校正用光源の画像とを交互に取得し、測定波長の走査を波長間隔dλで行った後に、波長シフト量の補正後の試料からの光の二次元分光測定値を演算する。 The two-dimensional spectroscopic measurement apparatus M1 alternately obtains an image of the sample at the measurement wavelength and an image of the light source for calibration, scans the measurement wavelength at the wavelength interval dλ, and then extracts from the sample after correcting the wavelength shift amount. Calculate the two-dimensional spectral measurement of light.
測定に先立って、第1制御部6aは、入力部9から入力される、補正開始波長λs(例えば、500nm)、補正終了波長λe(例えば、600nm)、測定開始波長λS(例えば、400nm)および測定終了波長λE(例えば、720nm)を、第1記憶部62aに格納すると同時に、補正開始波長λsを測定波長λの初期値として設定し、第1記憶部62aに格納する(λ=λs)。
Prior to the measurement, the
<波長可変フィルタ4の重心波長を補正する動作>
ステップS1において、第1制御部6aは、駆動部7を介して、波長可変フィルタ4の透過率重心波長(以下、重心波長)を測定波長λに設定し、校正用光源21を発光させる。なお、波長可変フィルタ4の重心波長は光透過素子の各部位で異なり、波長可変フィルタ4の面内の位置(x、y)では、この重心波長はλ(x、y)である。
<Operation for correcting the gravity center wavelength of the wavelength
In step S <b> 1, the
ステップS2において、第1制御部6aは、ミラー回転駆動機構32aを介して、ミラー31aを試料の光束と平行になる角度まで回転(移動)させる。続いて、ステップS3において、第1制御部6aは、第1シャッター22を閉じる(図2(a)の状態1に相当)。このようにミラー31aと第1シャッター22を制御することで、校正用光源21からの光束L2が遮断され、第1撮像素子5のij番目の画素は、試料が射出する光束のうち重心波長がλ(x、y)である狭い波長帯の光の光強度を測定する。ステップS4において、第1制御部6aは、第1撮像素子5により測定された各画素(i,j)における試料の光強度Iij(λ)を第1記憶部62aに格納する。
In step S2, the
ステップS5において、第1制御部6aは、ミラー回転駆動機構32aを介して、ミラー31aを回転(移動)させる。続いて、ステップS6において、第1制御部6aは、第1シャッター22を開ける(図2(b)の状態2に相当)。このようにミラー31aと第1シャッター22を制御することで、第1撮像素子5の各画素ijは、校正用光源21かSらの光束L2のうち重心波長がλ(x,y)である狭い波長帯の光の光強度を測定する。ステップS7において、第1制御部6aは、第1撮像素子5により測定された画素番号ijにおける校正用光源21の光強度Cij(λ)を画素毎に第1記憶部62aに格納する。
In step S5, the
ステップS8においては、第1制御部6aは、第1記憶部62aに記憶された補正終了波長λeを参照し、測定波長λと補正終了波長λeとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正終了波長λeとが等しくないと判断した場合には(ステップS8でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS1に戻る。第1制御部6aが、測定波長λと補正終了波長λeとが等しいと判断するまで、ステップS1〜ステップS8が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M1は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、各測定波長λにおける試料の画像Iij(λ)と校正用光源21の画像Cij(λ)とを交互に取得する、すなわち、測定波長λにおける試料からの光と校正用光源21からの光とを交互に取得する。測定波長λは補正開始波長λsから補正終了波長λeまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S8, the
一方、ステップS8において、第1制御部6aが、測定波長λと補正終了波長λeとを等しいと判断した場合には(ステップS8でYes)、ステップS9に進む。
On the other hand, when the
ステップS9において、第1演算部61aは、第1記憶部62aに格納された、校正用光源が有する既知の分光強度Xij(λ)と校正用光源21の画像Cij(λ)とに基づき補正量Δλを求める。第1演算部61aは、ij番目の画素毎に、全ての測定波長領域(測定開始波長から測定終了波長まで)において、校正用光源21の画像Cij(λ)を補間して得られる分光スペクトルの中心波長λijcを求める。
In step S9, the
次に、二次元分光測定装置M2のユーザ側で行われる波長シフト補正について、図5を用いて、説明する。なお、測定に先立って、公知の技術であるダーク校正がユーザー側で行われる。このダーク校正は、光電変換素子の暗電流や試料からの測定したい光以外の迷光が存在することによる微少レベルのオフセットを除去するために行われる。図5は、Hd―Cdランプから放射される分光スペクトル(基準データ)と第1撮像素子5で測定されたHd―Cdランプの測定データを示しており、横軸は輝線スペクトルの波長を、縦軸は輝線スペクトルの相対強度を示している。
Next, wavelength shift correction performed on the user side of the two-dimensional spectrometer M2 will be described with reference to FIG. Prior to the measurement, dark calibration, which is a known technique, is performed on the user side. This dark calibration is performed to remove a slight level offset due to the dark current of the photoelectric conversion element and the presence of stray light other than the light to be measured from the sample. FIG. 5 shows the spectral spectrum (reference data) radiated from the Hd-Cd lamp and the measurement data of the Hd-Cd lamp measured by the
校正用光源21を発光させる。そして、第1撮像素子5からの出力信号により、画素番号ijにおいて、中心波長λr近傍の波長域の分光プロファイルが求められ、その中心波長λijcが求められる。続いて、この求めた中心波長λijcと第1記憶部62aに格納されている中心波長λrとの差であるΔλijをΔλij=λijc―λrから求め、第1記憶部62aに格納する。このΔλijが波長シフト補正に用いられる補正量である。
The
校正用光源21がS個の輝線を持つ場合には、S番目の輝線について基準データの中心波長λr(S)と測定した分光スペクトルの中心波長λijc(S)とを比較することで、Δλij(S)=λijc(S)―λr(S)で表される、S番目の輝線についての波長シフト量Δλij(S)が求められる。ここで、Sは2以上の正数である。測定波長λに対する、S個の波長シフト量Δλij(S)のデータ系列を補間することにより、測定波長λと波長シフト量Δλij(S)の近似式が得られる。例えば、S=2の場合には、測定波長領域において、ij番目の画素で測定された波長λijに対して、Δλij(1)とΔλij(2)とを線形補間して得られる直線が、ij番目の画素における測定波長λにたいする波長シフト量Δλijの関係式である。第1演算部61aは、この関係式を第1記憶部62aに格納する。
When the
また、校正用光源21がS個の輝線を持つ場合には、各輝線に関して求めた波長シフト量Δλijを第1記憶部62aに格納し、測定波長領域において、隣り合う輝線の2つの中心波長の平均値で分割する(結果として、測定波長領域がS分割される)ことで、測定波長の属する波長領域ごとに異なる波長シフト量Δλijを用いてもよい。例えば、S=3の場合には、第1演算部61aは、隣り合う輝線の中心波長の平均値を演算し、2個の平均値で測定波長領域を3分割する。このとき、3分割された測定波長領域には、それぞれ1つの輝線がある。第1演算部61aは、この3分割された波長領域の何れに測定波長λが属するかを判定して、属する波長領域の輝線に関して求めた波長シフト量Δλijを用いる。
When the
校正用光源21が1個の輝線をもつ場合には、測定領域全体で同じ波長シフト量Δλijを用いても良い。
When the
なお、第1制御部6aが、求めた波長シフト補正量が所定値(例えば、1nm)以上か否かを判定し、所定値以上のときは、その旨を表示部10に表示して測定者に報知する機能を備えてもよい。このような機能を備えて構成されていることで、校正用光源21が経年変化した場合や測定領域全体で同じ波長シフト量Δλijを用いたために誤差が残る場合においても、表示部10に警告メッセージ等を表示して、測定者にメーカの工場での再校正や再測定を促すことが可能となる。
The
ステップS10において、第1演算部61aは、第1記憶部62aに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλijとの関係式に基づき、測定開始波長から測定終了波長領域までの波長領域で、波長可変フィルタ4の重心波長を補正する。具体的には、第1演算部61aは、測定波長λにおける補正画像情報Iij(λ―Δλij)を求め、第1演算部61bに格納する。
In step S10, the
上記の補正画像情報Iij(λ―Δλij)における座標変換(λ―Δλij)は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλijだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλijを減算したもので表される(λ=λ―Δλij)。 The coordinate conversion (λ−Δλij) in the corrected image information Iij (λ−Δλij) is performed for the following reason. The measurement wavelength λ before correction is shifted to the long wavelength side by the wavelength shift correction amount Δλij. Therefore, the corrected measurement wavelength λ is expressed by subtracting the wavelength shift correction amount Δλij from the measurement wavelength λ before correction (λ = λ−Δλij).
ステップS11において、第1制御部6aは、第1記憶部62aに記憶された測定終了波長λEを参照し、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λEとが等しくないと判断した場合には(ステップS11でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS12に進み、ステップS2〜ステップS4と同様な方法で試料の画像Iij(λ)を取得する。ここで、第1制御部6aは、第1記憶部62aに格納されたij番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλijの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Iij(λ―Δλij)を求め、第1記憶部62aに格納し、ステップS11に進む。このように、第1制御部6aが、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいと判断するまで、ステップS11〜ステップS12が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M1は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Iij(λ―Δλij)が取得され、測定波長λは補正終了波長λeから測定終了波長λEまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S11, the
一方、ステップS11において、第1制御部6aが、測定波長λと測定終了波長λEとを等しいと判断した場合には(ステップS11でYes)、ステップS13に進む。ステップS13において、第1演算部61aは、新たな測定波長λとして第1記憶部62aに格納された測定開始波長λSを設定し(λ=λS)、第1記憶部62aに格納する。
On the other hand, if the
ステップS14において、第1制御部6aは、第1記憶部62aに格納された補正開始波長λsを参照し、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λsとが等しくないと判断した場合には(ステップS14でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS15に進み、ステップS2〜ステップS4と同様な方法で試料の画像Iij(λ)を取得する。ここで、第1制御部6aは、第1記憶部62aに格納されたij番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλijの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Iij(λ―Δλij)を求め、第1記憶部62aに格納し、ステップS14に進む。このように、第1制御部6aが、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいと判断するまで、ステップS14〜ステップS15が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M1は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Iij(λ―Δλij)が取得される。測定波長λは測定開始波長λSから補正開始波長λsまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S14, the
一方、ステップS14において、第1制御部6aが、測定波長λと補正開始波長λsとを等しいと判断した場合には(ステップS14でYes)、ステップS16に進む。
On the other hand, if the
ステップS16において、第1制御部6aは、第2撮像素子8で試料の測定領域像を撮像し、第1記憶部62aに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Iij(λ―Δλij)と試料の測定領域像とを、表示部10に表示する。
In step S16, the
<分光スペクトルを補正する動作>
ステップS21〜ステップS28は、それぞれステップS1〜ステップS8と同様であり、説明を省略する。ステップS29は、ステップS9と同様であるが、処理後にはステップS30に進む。
<Operation to correct spectral spectrum>
Steps S21 to S28 are the same as steps S1 to S8, respectively, and a description thereof is omitted. Step S29 is similar to step S9, but proceeds to step S30 after processing.
ステップS30において、第1制御部6aは、第1記憶部62aに記憶された測定終了波長λEを参照し、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λEとが等しくないと判断した場合には(ステップS30でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS31に進み、ステップS22〜ステップS24と同様な方法で試料の画像Iij(λ)を取得し、第1記憶部62aに格納した後、ステップS30に進む。このように、第1制御部6aが、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいと判断するまで、ステップS30〜ステップS31が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M1は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Iij(λ)が取得され、測定波長λは補正終了波長λeから測定終了波長λEまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S30, the
一方、ステップS30において、第1制御部6aが、測定波長λと測定終了波長λEとを等しいと判断した場合には(ステップS30でYes)、ステップS32に進む。ステップS32において、第1演算部61aは、新たな測定波長λとして第1記憶部62aに格納された測定開始波長λSを設定し(λ=λS)、第1記憶部62aに格納する。
On the other hand, when the
ステップS33において、第1制御部6aは、第1記憶部62aに格納された補正開始波長λsを参照し、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λsとが等しくないと判断した場合には(ステップS33でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS34に進み、ステップS22〜ステップS24と同様な方法で試料の画像Iij(λ)を取得し、第1記憶部62aに格納した後、ステップS33に進む。このように、第1制御部6aが、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいと判断するまで、ステップS33〜ステップS34が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M1は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Iij(λ)が取得され、その測定波長λは測定開始波長λSから補正開始波長λsまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S33, the
一方、ステップS33において、第1制御部6aが、測定波長λと補正開始波長λsとを等しいと判断した場合には(ステップS33でYes)、ステップS35に進む。
On the other hand, if the
ステップS35において、第1演算部61aは、第1記憶部62aに格納された、ij番目の画素における試料の画像Iij(λ)を波長領域で補間することで得られる、測定波長λにおけるij番目の画素での分光スペクトルIij(λ)を求める。続いて、第1演算部61aは、第1記憶部62aに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλijとの関係式に基づき、上記分光スペクトルの波長のシフトを補正する。具体的には、第1演算部61aは、測定波長λにおける補正後の分光スペクトルIij(λ―Δλij)を求め、第1記憶部62aに格納する。
In step S35, the
上記の補正後の分光スペクトルIij(λ―Δλij)における座標変換(λ―Δλij)は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλijだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλijを減算したもので表される(λ=λ―Δλij)。 The coordinate conversion (λ−Δλij) in the spectral spectrum Iij (λ−Δλij) after correction is performed for the following reason. The measurement wavelength λ before correction is shifted to the long wavelength side by the wavelength shift correction amount Δλij. Therefore, the corrected measurement wavelength λ is expressed by subtracting the wavelength shift correction amount Δλij from the measurement wavelength λ before correction (λ = λ−Δλij).
ステップS36において、第1制御部6aは、第2撮像素子8で試料の測定領域像を撮像し、第1記憶部62aに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Iij(λ―Δλij)と試料の測定領域像とを、表示部10に表示する。
In step S36, the
(実施形態2の構成)
図7は、実施形態2における二次元分光測定装置M2の構成を示す図である。二次元分光測定装置M2は、光学系1、照明部2、第2光路変更素子3b、波長可変フィルタ4、第1撮像素子5、第2制御部6b、駆動部7、第2撮像素子8、第2シャッター81、入力部9および表示部10を備えて構成されている。図8は、実施形態2における、測定時の動作を説明する図である。(a)は第1撮像素子5が試料からの光の光強度を測定する場合(状態1)について説明する図であり、(b)は、第1撮像素子5が試料からの光と校正用光源からの光の光強度を取得する場合(状態2)について説明する図である。
(Configuration of Embodiment 2)
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a two-dimensional spectrometer M2 according to the second embodiment. The two-dimensional spectrometer M2 includes an
第2光路変更素子3bは、入射する光束の一部を反射して第2撮像素子8へ、他は透過させて第1撮像素子5へ導く。第2光路変更素子3bは、例えば、半透鏡膜が両面に施された反射面(以下、半透鏡面)をもつビームスプリッター(半透鏡)である。
The second optical
実施形態2において、照明部2は、図8に示すように、校正用光源21の光軸が、試料の光軸と直交するように配置される。第2光路変更素子3bは、図8に示すように、その半透鏡面が、試料からの光軸と校正用光源21の光軸とに45度で交差する平面となるように配置される。
In the second embodiment, as shown in FIG. 8, the
図8(a)では、第1シャッター22は、第2制御部6bからの制御信号に基づき、開いている。このように、第2光路変更素子3bへ、試料からの光と校正用光源21からの光がそれぞれ45度の入射角で入射する。第2光路変更素子3bへ入射した校正用光源21からの光の一部は反射して、波長可変フィルタ4を介して第1撮像素子5上へ垂直に入射する。同時に、第2光路変更素子3bへ入射した試料からの光の一部は透過して、波長可変フィルタ4を介して第1撮像素子5上へ垂直に入射する(状態2)。
In FIG. 8A, the
このように、第2光路変更素子3bは、第2制御部6bによって第1シャッター22の開閉が制御されることによって、第1撮像素子5へ試料からの光を入射させ、あるいは試料からの光と校正用光源21からの光とを同時に入射させるという機能を持つ。
As described above, the second optical
第2制御部6bは、上記第1制御部6aと同様、各制御プログラム等を格納する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、二次元分光測定装置M2全体の動作制御を司るものである。第2制御部6bは、照明部2、第2光路変更素子3b、第1撮像素子5駆動部7、第2撮像素子8、入力部9および表示部10の各制御プログラム等を格納する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、二次元分光測定装置M2全体の動作制御を司るものである。第2制御部6bは、第2演算部61bと第2記憶部62bとを備えて構成されている。なお、第2制御部6b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。
Similar to the
第2演算部61bは、上記第1演算部61aと同様、各透過波長において、試料からの光束と校正用光源からの光束とを、第1撮像素子5が交互に撮像した画像(画素列毎に異なる透過波長情報を有する画像)を分光感度が異なる複数の画像として取り込み、第1記憶部に予め記憶しておいた校正用光源21の既知の分光スペクトルに関する情報に基づいて、当該画像に対する波長補正を行う。
Similar to the
第2記憶部62bは、上記第2演算部61bと同様、校正用光源21の既知の分光スペクトルに関する情報、第2制御部6bが取得した各画像および波長補正後の画像を格納する。
Similar to the second calculation unit 61b, the
第2シャッター81は、第2制御部6bからの制御信号に基づき、第2撮像素子8の露光時間を制御する。第2シャッター81は、電子シャッター等である。
The
二次元の試料光源から放射された光束L1は、光学系1により平行光束として波長可変フィルタ4に画像を形成(結像)する。光束L1は透過波長変化型フィルタを透過することで、特定の透過波長の光束L1のみが取り出され、第1撮像素子5によって撮像される。この画像(信号)は、第2制御部6bを介して表示部10へ送信される。
The light beam L1 emitted from the two-dimensional sample light source forms an image (image formation) on the wavelength
このような構成の二次元分光測定装置M2において、経時劣化や周囲温度変化等によって波長可変フィルタ4の透過部位ごとに重心波長が変化し、重心波長が波長方向にシフトしてしまう。そこで、本実施形態の二次元分光測定装置M2では、当該シフト量を求め、これを用いて試料の画像を補正するようにしている。
In the two-dimensional spectroscopic measurement apparatus M2 having such a configuration, the centroid wavelength changes for each transmission site of the wavelength
(実施形態2の動作)
次に、実施形態2による動作について説明する。図9は、実施形態2における、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。図10は、実施形態2における、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローチャートである。
(Operation of Embodiment 2)
Next, the operation according to the second embodiment will be described. FIG. 9 is a flowchart illustrating an operation in the case of correcting the transmittance centroid wavelength of the wavelength
第2記憶部62bには、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正するフロー、又は、分光スペクトルの波長を補正する場合の動作を示すフローの何れかのフローを実行するプログラムが予め格納されている。実施形態2における測定時に、第2制御部6bが、波長可変フィルタ4の透過率重心波長を補正するフローを実行する場合と、分光スペクトルの波長を補正するフローを実行する場合とについて、以下に説明する。
二次元分光測定装置M2は、測定波長における試料の画像と、試料の画像および校正用光源の画像とを交互に取得し、測定波長の走査を波長間隔dλで行った後に、波長シフト量の補正後の試料の画像の二次元分光測定値を演算する。
The
The two-dimensional spectrometer M2 alternately acquires a sample image at the measurement wavelength, a sample image, and a calibration light source image, scans the measurement wavelength at the wavelength interval dλ, and then corrects the wavelength shift amount. A two-dimensional spectroscopic measurement value of a later sample image is calculated.
測定に先立って、第2制御部6bは、入力部9から入力される、補正開始波長λs(例えば、500nm)、補正終了波長λe(例えば、600nm)、測定開始波長λS(例えば、400nm)および測定終了波長λE(例えば、720nm)を、第2記憶部62bに格納すると同時に、測定波長λの初期値として、補正開始波長λsを代入する。第2制御部6bは、補正開始波長λsを、測定波長λの初期値として設定し、第2記憶部62bに格納する(λ=λs)。
Prior to the measurement, the
<波長可変フィルタ4の重心波長を補正する動作>
ステップS41において、第2制御部6bは、駆動部7を介して、波長可変フィルタ4の透過率重心波長(以下、重心波長)を測定波長λに設定し、校正用光源21を発光させる。なお、実施形態1と同様に、波長可変フィルタ4の重心波長は光透過素子の各部位で異なり、波長可変フィルタ4の面内の位置(x、y)ではこの重心波長はλ(x、y)である。
<Operation for correcting the gravity center wavelength of the wavelength
In step S <b> 41, the
ステップS42において、第2制御部6bは、第1シャッター22を閉じて、校正用光源21が第2光路変更素子3bへ入射するのを防ぐ(状態1)。ステップS43において、第1撮像素子5は、校正用光源21からの光束が遮断され、第1撮像素子5の各画素(i,j)は、試料の一部の画像のうち重心波長がλ(x、y)である狭い波長帯の画像(試料の画像)Iij’(λ)を撮像し、第2記憶部62bに格納する。
In step S42, the
ステップS44において、第1シャッター22を開ける(状態2)。ステップS45において、第1撮像素子5の各画素(i,j)は、試料からの画像と校正用光源21の画像のうち重心波長がλ(x,y)である狭い波長帯の画像Dij’(λ)を撮像する。ステップS46において、第2制御部6bは、第1撮像素子5により入力される各画素(i,j)における校正用光源21の画像Cij’(λ)と試料の画像Iij’(λ)とを第2記憶部62bに格納する。ここで、画像Cij’(λ)はCij’(λ)=Dij’(λ)―Iij’(λ)で表される。
In step S44, the
ステップS47においては、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納された補正終了波長λeを参照し、測定波長λと補正終了波長λeとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正終了波長λeとが等しくないと判断した場合には(ステップS47でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS41に戻る。このように、第2制御部6bが、測定波長λと補正終了波長λeとが等しいと判断するまで、ステップS41〜ステップS46が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M2は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、各測定波長λにおける画像Iij’(λ)と、校正用光源21および試料の画像Dij’(λ)とを交互に取得し、測定波長λは補正開始波長λsから補正終了波長λeまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S47, the
一方、ステップS47において、第2制御部6bが、測定波長λと補正終了波長λeとを等しいと判断した場合には(ステップS47でYes)、ステップS48に進む。
On the other hand, when the
ステップS48において、第2演算部61bは、第2記憶部62bに格納された、校正用光源が有する既知の分光強度Xij(λ)と校正用光源21の画像Cij’(λ)とに基づき補正量Δλを求める。第2演算部61bは、ij番目の画素毎に、全ての測定波長領域(測定開始波長から測定終了波長まで)において、校正用光源21の画像Cij’(λ)を補間して得られる分光スペクトルの中心波長λijcを求める。なお、波長シフト量Δλの求め方は、ステップS9と同様である。
In step S48, the second calculation unit 61b corrects based on the known spectral intensity Xij (λ) of the calibration light source and the image Cij ′ (λ) of the
ステップS49において、第2演算部61bは、第2記憶部62bに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλijとの関係式に基づき、測定開始波長から測定終了波長領域までの波長領域で、波長可変フィルタ4の重心波長を補正する。具体的には、第1演算部61aは、測定波長λにおける補正画像情報Iij’(λ―Δλij)を求め、第1演算部61bに格納する。
In step S49, the second calculation unit 61b is based on the relational expression between the measurement wavelength λ and the wavelength shift correction amount Δλij stored in the
上記の補正画像情報Iij(λ―Δλij)における座標変換(λ―Δλij)は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλijだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλijを減算したもので表される(λ=λ―Δλij)。 The coordinate conversion (λ−Δλij) in the corrected image information Iij (λ−Δλij) is performed for the following reason. The measurement wavelength λ before correction is shifted to the long wavelength side by the wavelength shift correction amount Δλij. Therefore, the corrected measurement wavelength λ is expressed by subtracting the wavelength shift correction amount Δλij from the measurement wavelength λ before correction (λ = λ−Δλij).
ステップS50において、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納された測定終了波長λEを参照し、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λEとが等しくないと判断した場合には(ステップS50でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS51に進み、ステップS44〜ステップS46を省略してステップS41〜ステップS47と同様な方法で試料の画像Iij’(λ)を取得する。ここで、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納されたij番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλijの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Iij’(λ―Δλij)を求め、第2記憶部62bに格納し、ステップS50に進む。このように、第2制御部6bが、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいと判断するまで、ステップS50〜ステップS51が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M2は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Iij’(λ―Δλij)が取得され、その測定波長λは補正終了波長λeから測定終了波長λEまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S50, the
一方、ステップS50において、第2制御部6bが、測定波長λと測定終了波長λEとを等しいと判断した場合には(ステップS50でYes)、ステップS52に進む。ステップS52において、第2演算部61bは、新たな測定波長λとして第2記憶部62bに格納された測定開始波長λSを設定し(λ=λS)、第2記憶部62bに格納する。
On the other hand, when the
ステップS53において、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納された補正開始波長λsを参照し、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λsとが等しくないと判断した場合には(ステップS53でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第1記憶部に格納して、ステップS54に進み、ステップS44〜ステップS46を省略したステップS41〜ステップS47と同様な方法で試料の画像Iij’(λ)を取得する。ここで、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納されたij番目の画素における測定波長λに対する波長シフト補正量Δλijの関係式を参照し、波長シフト量補正後の試料の画像Iij’(λ―Δλij)を求め、第2記憶部62bに格納し、ステップS53に進む。このように、第2制御部6bが、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいと判断するまで、ステップS53〜ステップS54が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M2は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、波長シフト補正後の測定波長λにおける画像Iij’(λ―Δλij)が取得され、測定波長λは測定開始波長λSから補正開始波長λsまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S53, the
一方、ステップS53において、第2制御部6bが、測定波長λと補正開始波長λsとを等しいと判断した場合には(ステップS53でYes)、ステップS55に進む。
On the other hand, when the
ステップS55において、第2制御部6bは、第1シャッター22を閉じる。ステップS56において、第2制御部6bは、第2シャッター81を開ける。ステップS57において、第2制御部6bは、第2撮像素子8で試料の測定領域像を撮像し、第2記憶部62bに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Iij’(λ―Δλij)と試料の測定領域像とを、表示部10に表示する。
In step S55, the
<測定した分光スペクトルを補正する動作>
ステップS61〜ステップS67は、それぞれステップS41〜ステップS47と同様であり、説明を省略する。ステップS68は、ステップS48と同様であるが、ステップS69に進む。
<Operation to correct the measured spectrum>
Steps S61 to S67 are the same as steps S41 to S47, respectively, and description thereof is omitted. Step S68 is similar to step S48, but proceeds to step S69.
ステップS69において、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納された測定終了波長λEを参照し、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいか否かを判断する。測定波長λと測定終了波長λEとが等しくないと判断した場合には(ステップS69でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第2記憶部62bに格納して、ステップS70に進み、ステップS41〜ステップS43と同様な方法で試料の画像Iij’(λ)を取得し、第2記憶部62bに格納した後、ステップS69に進む。このように、第2制御部6bが、測定波長λと測定終了波長λEとが等しいと判断するまで、ステップS69〜ステップS70が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M2は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Iij’(λ)が取得され、測定波長λは補正終了波長λeから測定終了波長λEまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S69, the
一方、ステップS69において、第2制御部6bが、測定波長λと測定終了波長λEとを等しいと判断した場合には(ステップS69でYes)、ステップS71に進む。ステップS71において、第2演算部61bは、新たな測定波長λとして第2記憶部62bに格納された補正開始波長λsを設定し(λ=λs)、第2記憶部62bに格納する。
On the other hand, when the
ステップS72において、第2制御部6bは、第2記憶部62bに格納された補正開始波長λsを参照し、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいか否かを判断する。測定波長λと補正開始波長λsとが等しくないと判断した場合には(ステップS72でNo)、λに波長間隔dλを加算したもの(λ=λ+dλ)を新たな測定波長λとして第2記憶部62bに格納して、ステップS73に進み、ステップS41〜ステップS43と同様な方法で試料の画像Iij’(λ)を取得し、第2記憶部62bに格納した後、ステップS72に進む。このように、第2制御部6bが、測定波長λと補正開始波長λsとが等しいと判断するまで、ステップS72〜ステップS73が繰り返される。このように、二次元分光測定装置M2は、波長間隔dλだけ測定波長λを加算することで測定波長λを走査しつつ、測定波長λにおける画像Iij’(λ)が取得され、測定波長λは測定開始波長λSから補正開始波長λsまで波長間隔dλで連続的に変化したものとなる。
In step S72, the
一方、ステップS72において、第2制御部6bが、測定波長λと補正開始波長λsとを等しいと判断した場合には(ステップS72でYes)、ステップS74に進む。
On the other hand, when the
ステップS74において、第2演算部61bは、第2記憶部62bに格納された、ij番目の画素における試料の画像Iij’(λ)を補間することで、測定波長λにおけるij番目の画素で取得された分光スペクトルを求める。続いて、第1演算部61aは、第2記憶部62bに格納された測定波長λと波長シフト補正量Δλijとの関係式に基づき、上記分光スペクトルを補正する。具体的には、第2演算部61bは、測定波長λにおける補正後の分光スペクトルIij’(λ―Δλij)を求め、第2演算部61bに格納する。
In step S74, the second calculation unit 61b interpolates the sample image Iij ′ (λ) stored in the
上記の補正後の分光スペクトルIij’(λ―Δλij)における座標変換(λ―Δλij)は、以下の理由により行われる。補正前の測定波長λは、波長シフト補正量Δλijだけ長波長側にシフトしている。よって、補正後の測定波長λは補正前の測定波長λから波長シフト補正量Δλijを減算したもので表される(λ=λ―Δλij)。 The coordinate conversion (λ−Δλij) in the corrected spectral spectrum Iij ′ (λ−Δλij) is performed for the following reason. The measurement wavelength λ before correction is shifted to the long wavelength side by the wavelength shift correction amount Δλij. Therefore, the corrected measurement wavelength λ is expressed by subtracting the wavelength shift correction amount Δλij from the measurement wavelength λ before correction (λ = λ−Δλij).
ステップS75において、第2制御部6bは、第1シャッター22を閉じる。ステップS76において、第2制御部6bは、第2シャッター81を開ける。ステップS77において、第2制御部6bは、第2撮像素子8で試料の測定領域像を撮像し、第2記憶部62bに格納された波長シフト量補正後の試料の画像Iij’(λ―Δλij)と試料の測定領域像とを、表示部10に表示する。
In step S75, the
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および/または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。 In order to express the present invention, the present invention has been properly and fully described through the embodiments with reference to the drawings. However, those skilled in the art can easily change and / or improve the above-described embodiments. It should be recognized that this is possible. Therefore, unless the modifications or improvements implemented by those skilled in the art are at a level that departs from the scope of the claims recited in the claims, the modifications or improvements are not covered by the claims. To be construed as inclusive.
M1 二次元分光測定装置
1 光学系
2 照明部
21 校正用光源(基準光源)
22 第1シャッター
23 コリメートレンズ
3a 第1光路変更素子(光路切替部)
31a ミラー
32a ミラー回転駆動機構
4 波長可変フィルタ
5 第1撮像素子(受光部)
6a 第1制御部
7 駆動部
8 第2撮像素子
9 入力部
10 表示部
M2 二次元分光測定装置
81 第2シャッター
3b 第2光路変更素子(光路切替部)
6b 第2制御部
M1 Two-
22
6a
6b Second control unit
Claims (9)
透過波長帯域を変更可能な波長可変フィルタと、
測定対象からの光を、前記波長可変フィルタを介して受光し、光強度を出力する受光部と、
前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、前記基準光源からの光を前記受光部で受光可能にする光学系と、
前記受光部で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する演算部とを備えることを特徴とする二次元分光測定装置。 A reference light source having an intensity peak at a specific wavelength;
A tunable filter capable of changing the transmission wavelength band; and
A light receiving unit that receives light from the measurement target via the wavelength tunable filter and outputs light intensity;
An optical system that allows the light from the reference light source to be received by the light receiving unit while changing the transmission wavelength band of the wavelength tunable filter;
Based on the light intensity of the light from the reference light source received by the light receiving unit and the specific wavelength, a shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band is obtained, and the light intensity of the light from the measurement target is shifted by the wavelength. A two-dimensional spectroscopic measurement apparatus comprising: an arithmetic unit that performs correction based on the amount.
前記撮像部で撮像した前記測定対象の画像を表示する表示部とをさらに備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか1項に記載の二次元分光測定装置。 An imaging unit capable of capturing an image of the measurement object;
The two-dimensional spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, further comprising a display unit configured to display the measurement target image captured by the imaging unit.
前記波長可変フィルタの透過波長帯域を変更中に、特定波長に強度のピークを持つ基準光源からの光を前記第1工程で受光可能にする第2工程と、
前記第1工程で受光した基準光源からの光の光強度と前記特定波長とに基づいて、前記透過波長帯域の波長のシフト量を求めて、前記測定対象からの光の光強度を前記波長のシフト量に基づいて補正する第3工程とを備えることを特徴とする二次元分光測定方法。 A first step of receiving light from a measurement object via a wavelength tunable filter capable of changing a transmission wavelength band, and outputting light intensity;
A second step of allowing light from a reference light source having an intensity peak at a specific wavelength to be received in the first step while changing the transmission wavelength band of the wavelength tunable filter;
Based on the light intensity of the light from the reference light source received in the first step and the specific wavelength, a shift amount of the wavelength of the transmission wavelength band is obtained, and the light intensity of the light from the measurement object is determined based on the wavelength. And a third step of correcting based on the shift amount.
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