JP2010276552A - スペクトル測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象からの光のスペクトルを測定するスペクトル測定装置であって、スペクトル測定の測定結果であるスペクトルデータのデータ量を縮小可能にするスペクトル測定装置を提供する。
【解決手段】測定対象２０からの光を通過させるスリットが設けられる遮蔽板１２と、スリットを通過した光を分光する分光器１４と、分光された成分ごとの光の強度を測定する複数の受光素子から構成される測定器１６とを備えるスペクトル測定装置１０において、分光器１４と測定器１６との間の距離を変更可能にする距離変更部２４を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定対象からの光のスペクトルを測定するスペクトル測定装置、例えば、車両等の移動体に搭載されるスペクトル測定装置に関する。

近年、自動車等の車両に適用される運転支援技術には、自車両の周辺状況を可視画像として撮像するＣＣＤカメラ等の撮像装置が自車両に搭載される態様で用いられている。こうした運転支援技術ではまず、自車両周辺の歩行者や信号機等、運転支援に必要とされる対象物に関する情報が、この撮像装置が撮像した可視画像の画像処理を通して生成されて、自車両の周辺状況に応じた運転支援が、このようにして生成された情報に基づいて実行される。

一方、自車両周辺を歩行する歩行者の状況、例えば、人数、体型、姿勢、所持品、移動する方向等とは、通常、自車両周辺の可視画像が撮像されるごとに変化するものである。さらに自車両の走行状況、例えば、自車両の旋回方向や自車両が走行する道路の属性が変わることとなれば、上記歩行者は当然のこと、道路に設置された信号機でさえ、自車両周辺の可視画像における形状やサイズが変化することとなる。それゆえに、運転支援に必要とされる対象物をこれが含まれる撮像対象の可視画像から識別する態様では、対象物の識別精度も自ずと低いものとなってしまい、運転支援の精度自体を欠く結果となってしまう。そこで、上述する運転支援技術では、運転支援の精度を向上するために、対象物の識別精度を向上させる技術が望まれている。

ところで、対象物が有する光学的な特性から対象物を識別する技術の中には、特許文献１に示されるように、地球上の土壌調査等に使用される目的で人工衛星に搭載されるスペクトル測定装置として、ハイパースペクトルセンサを用いる技術が知られている。特許文献１に記載されるハイパースペクトルセンサでは、例えば、対象物からの光が波長ごとに分光されて、波長ごとの光の強度がその波長に対応付けられる態様でスペクトルが検出される。つまり、波長に対して連続的なスペクトルが対象物の光学的な特性として取り扱われる。図９は、こうしたスペクトル測定装置としてのハイパースペクトルセンサの光学的な構成の一例を示す構成図である。

図９に示されるように、人工衛星に搭載されるハイパースペクトルセンサ１００の内部には、入射口１１１、ミラー１１２、集光器１１３、遮蔽板１１４、視準器１１５、分光器１１６、結像器１１７、および測定器１１８が、光の進行方向に沿ってこの順に配置されている。ハイパースペクトルセンサ１００を構成するこれら構成要素の各々は、それを通過する光束の代表となる仮想的な光線、すなわち光軸に対して交差する一つの方向において、光学的な特性が連続するように構成されている。このような構成からなるハイパースペクトルセンサ１００では、測定対象としての地表面たる対象物１２０にて反射された太陽光の一部が、まず入射口１１１を通して装置内に入射して、ミラー１１２の反射作用によって集光器１１３へ導かれる。集光器１１３に入射した光は、集光器１１３の集光作用によって遮蔽板１１４に向けて集光されて、遮蔽板１１４の遮蔽作用によって、単スリット１１４ａに向かう光のみが視準器１１５に導かれる。このようにして単スリット１１４ａを通過した光は、視準器１１５の光学作用によって平行光として分光器１１６に導かれて、分光器１１６の分光作用によって各波長成分に分光される。分光器１１６により分光された各波長成分（波長成分λａ〜波長成分λｂ）は、結像器１１７の結像作用によって、波長ごとに区分された測定器１１８の各領域、例えばＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等が有する各受光素子１１８ａ，１１８ｂに結像される。

つまり、このようなハイパースペクトルセンサ１００では、集光器１１３が集めた光のうちで単スリット１１４ａを通過した光についてのみ、そのスペクトルが測定されることになる。言い換えれば、単スリット１１４ａにおいて光学的な特性が連続する方向、すなわち単スリット１１４ａの長さ方向Ｄｍに沿うライン状の測定部分１２０ａからの光のみが、地表面たる対象物１２０からの光のうちから上記単スリット１１４ａによって抽出されることになる。そしてライン状の測定部分１２０ａに関する光学的な情報のみが、その都度、ハイパースペクトルセンサ１００に入力されることになる。そして一次元的な測定部分１２０ａについてのスペクトル測定が人工衛星の飛行方向に沿って繰り返されることによって、二次元的な地表面たる対象物１２０の光学的な特性がハイパースペクトルセンサ１００によって測定されることになる。

特開２００６−１４５３６２号公報

ところで、上述するようなハイパースペクトルセンサ１００にあっては、対象物１２０に対してハイパースペクトルセンサ１００が移動する方向、それが測定部分１２０ａの並ぶ方向となる。そしてスペクトルの測定対象である２次元的な範囲が、こうした移動方向Ｄｒで常に制約されることになる。そのため、２以上の異なる測定部分１２０ａが移動方向Ｄｒと異なる方向に並んだ測定対象、例えば歩行者や信号機が含まれる自車両周辺の１つのシーン等、こうした測定対象に関わるスペクトルを測定する際には、長さ方向Ｄｍに対して交差する方向へ上記単スリット１１４ａを走査させるといった走査の態様が取られている。図１０（ａ）（ｂ）（ｃ）は、こうした単スリット１１４ａの走査の一例を光学的な作用とともに示す作用図である。

図１０（ａ）に示されるように、対象物１２０の上端の測定部分１２０ａを物点とし、遮蔽板１１４に設けられた単スリット１１４ａを像点とするかたちに単スリット１１４ａが配置されることによって、まず対象物１２０の上端の測定部分１２０ａに関するスペクトルが測定される。次いで、遮蔽板１１４が単スリット１１４ａの幅だけ移動する態様で走査が繰り返されることによって、図１０（ｂ）に示されるように、対象物１２０の上端から下端の各測定部分１２０ａに関するスペクトルが順に測定される。そして図１０（ｃ）に示されるように、対象物１２０の下端の測定部分１２０ａを物点とし、遮蔽板１１４に設けられた単スリット１１４ａを像点とするかたちに単スリット１１４ａが配置されることによって、対象物１２０の上下方向の全幅にわたり、スペクトルが測定される。このように、移動方向と異なる方向に測定部分が並んだシーンであっても、そのシーンに合わせて単スリット１１４ａが走査させる態様であれば、そのシーンについてのスペクトルを測定することが可能となる。

なお、図１０では、遮蔽板１１４のみが単スリット１１４ａの幅だけ移動する態様で走査が繰り返されるとしたが、これに限られず、遮蔽板１１４、視準器１１５、分光器１１６、結像器１１７、および測定器１１８が、固定された単スリット１１４ａに対して、一体となって移動する態様で走査が繰り返される場合もある。

しかしながら、このようにしてそのシーンについてのスペクトルを測定することが可能となるとしても、この測定によって取得するデータ量が膨大な量となる場合には、複数の受光素子が測定した強度についてのデータを、こうしたデータを解析する解析部に転送する時間、さらにはその後に行われる解析等に多大な時間がかかってしまうことになる。こ
のような状況では、スペクトルの測定タイミングとその解析結果の出力タイミングとのずれが大きくなってしまうために、スペクトルデータの解析を含めた測定に多大な測定時間を要することとなり、例えばドライバーは自車両の周囲状況に応じた支援を受けることが困難となっている。

本発明はこうした実情に鑑みてなされたものであり、測定対象からの光のスペクトルを測定するスペクトル測定装置であって、スペクトル測定の測定結果であるスペクトルデータのデータ量を縮小可能にするスペクトル測定装置を提供することを目的とする。

以下、上記課題を解決するための手段およびその作用効果について記載する。
請求項１に記載の発明は、測定対象からの光を通過させるスリットが設けられる遮蔽部と、前記スリットを通過した光を分光する分光器と、分光された成分ごとの光の強度を測定する複数の受光素子から構成される測定器と、を備えるスペクトル測定装置において、前記分光器と前記測定器との間の距離を変更可能にする距離変更部を備えることを要旨とする。

分光器によって分光された光束は、それの成分量に応じて分光器から拡散することになる。こうした光束を測定器が直接受光する場合に測定器が分光器に近づくこととなれば、測定器における受光面積が小さくなり、反対に、測定器が分光器から遠ざかることとなれば、測定器における受光面積が大きくなる。つまり分光器と測定器との間の距離が短くなれば、単一の受光素子が受ける光の成分量が多くなり、同じ測定帯域のスペクトルを測定するに際し、同測定帯域の全てにわたる強度が、より少ない受光素子によって測定可能になる。一方、分光器と測定器との間の距離が長くなることになれば、単一の受光素子が受ける光の成分量が少なくなり、同測定帯域の全てにわたる強度を測定する上で、より多くの受光素子が必要になる。

また分光器からの光束を測定器に向けて収束させる光学系が分光器の前段に配置される場合に測定器が分光器に近づくこととなれば、測定器における受光面積が大きくなることになり、反対に、測定器が分光器から遠ざかることとなれば、測定器における受光面積が小さくなる。つまり分光器と測定器との間の距離が長くなれば、単一の受光素子が受ける光の成分量が多くなり、同じ測定帯域のスペクトルを測定するに際し、同測定帯域の全てにわたる強度が、より少ない受光素子によって測定可能になる。一方、分光器と測定器との間の距離が短くなれば、単一の受光素子が受ける光の成分量が少なくなり、同測定帯域の全てにわたる強度を測定する上で、より多くの受光素子が必要になる。

請求項１のスペクトル測定装置によれば、分光器と測定器との間の距離が上記距離変更部によって変更可能であることから、測定対象からの光のスペクトルを測定するための受光素子の個数が変更可能となる。例えば、測定器の受ける光束が測定器に向けて拡散する光であれば、分光器と測定器との間の距離が短くなることによって、スペクトル測定に要する受光素子の個数を少なくすることができる。また測定器の受ける光束が測定器に向けて収束する光であれば、分光器と測定器との間の距離が長くなることによって、スペクトル測定に要する受光素子の個数を少なくすることができる。そして測定対象についてのスペクトルをより詳細に測定する際には、変更された分光器と測定器との間の距離を戻すことによって、それが実現可能になる。それゆえに、スペクトル測定の測定結果であるスペクトルデータのデータ量が縮小可能になる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスペクトル測定装置において、前記分光された成分ごとの光を前記受光素子上に収束させる結像器をさらに備え、前記距離変更部は、前記結像器と前記測定器との間の距離を保持しつつ、前記分光器と前記測定器との間の
距離を変更可能にすることを要旨とする。

このようなスペクトル測定装置によれば、前記結像器の焦点に前記測定器が備える受光素子が位置するようにしつつ、前記分光器と前記撮像器との間の距離を短くすることができるようになる。すなわち、分光された成分ごとの光を鮮明な状態に保ちつつ、測定器にて測定に用いていた受光素子の量を低減させ、測定すべきスペクトルデータの量を低減させることも可能になる。これにより、特に、請求項１に記載の構成にこの構成が適用されることで、各成分に対応する強度を外乱のない状態で成分ごとにより正確に測定しつつ、測定時間の短縮が可能となるスペクトル測定装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載のスペクトル測定装置において、前記距離変更部による変更の態様を、前記スペクトル測定装置の周辺環境に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

測定対象からスペクトル測定装置に到達する光は、測定対象の周辺環境に応じてその成分ごとの強度が異なる場合がある。このようなスペクトル測定装置によれば、こうした周辺環境に応じて前記分光器と前記測定器との間の距離を変更してスペクトルデータのデータ量、つまり測定精度を変更することができるようにもなる。また例えば、スペクトル測定装置が移動体に搭載されて、当該移動体の速度が比較的に速い場合は、スペクトルデータの処理を速くすべく、前記測定器にて測定に用いていた受光素子の量を低減させ、測定すべきスペクトルデータの量を低減させることができる。これにより、特に、請求項１または２に記載の構成にこの構成が適用されることで、スペクトル測定を略実時間で終了させつつ、周辺環境に応じた情報をドライバーに提供できるといったスペクトル測定装置が提供可能にもなる。

請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置において、前記距離変更部による変更の態様を、前記成分ごとの強度に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

このようなスペクトル測定装置によれば、成分ごとの強度に応じて前記分光器と前記測定器との間の距離を変更してスペクトルデータの量、つまり測定精度を変更することができるようになる。それゆえ成分ごとの強度が十分に高い、つまり測定精度が十分に得られる場合には、分光器と測定器との間の距離の変更によってスペクトルデータのデータ量をさらに低減させることの可能になる。また例えば、スペクトル測定装置が移動体に搭載されて、当該移動体が都市部を走行する場合は、アスファルト、人肌、金属、および各種光源等の数多くのスペクトルが農村部を走行する場合と比較して測定されることになる。そのような場合には測定対象の物性を見極めるために成分分解能を高くすることができる。これにより、特に、請求項１〜３のいずれか一項に記載の構成にこの構成が適用されることで、スペクトル測定を略実時間で終了させつつ、先行する測定結果に応じた最適なスペクトル測定を実現可能なスペクトル測定装置が提供可能となる。

請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置において、前記スペクトル測定装置が移動体に搭載されるものであり、前記距離変更部による変更の態様を、前記移動体の移動状況に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

このようなスペクトル測定装置によれば、同スペクトル測定装置が搭載されている移動体の移動状況に応じて分光器と測定器との間の距離を変更してスペクトルデータの量を制御することができるようになる。例えばスペクトル測定装置を搭載する移動体がカーブや悪路を走行する場合等は、測定対象となるシーンを次々と更新させていく必要がある。そ
のような場合にはスペクトル測定を速くすべく、測定器にて測定に用いていた受光素子の量を低減させ、測定すべきスペクトルデータの量を低減させることができる。これにより、特に、請求項１〜４のいずれか一項に記載の構成にこの構成が適用されることで、スペクトル測定を略実時間で終了させつつ、移動体の移動状況に適したスペクトル測定を実現可能なスペクトル測定装置が提供可能となる。

請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置において、前記スリットの幅を変更可能にするスリット幅変更部をさらに備えることを要旨とする。

測定対象の全域にわたりスペクトル測定を実施する場合には、スリットに対応する測定部分が測定対象の全域にわたり並ぶこととなる。そしてスリットに対応する測定部分のサイズが大きくなるとすると、測定対象に並ぶ測定部分の個数も少なくなり、測定対象ごとの測定時間も短縮されることとなる。このスペクトル測定装置によれば、遮蔽板に設けられたスリットの幅を広げることができるようになる。つまりスリットの幅を広げることにより、測定対象における測定部分の個数を少なくすることが可能となり、スペクトルデータのデータ量を縮小させることが可能となる。そして測定対象についてのスペクトルをより詳細に測定する際には、広げられたスリットの幅を戻すことによって、それが実現可能になる。それゆえに、スペクトル測定の測定結果であるスペクトルデータのデータ量が縮小可能になる。

請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のスペクトル測定装置において、前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記測定対象の周辺環境に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

測定対象からスペクトル測定装置に到達する光は、測定対象の周辺環境に応じてその成分ごとの強度が異なる場合がある。このようなスペクトル測定装置によれば、こうした周辺環境に応じてスリットの幅を変更してスペクトルデータのデータ量、つまり測定精度を変更することができるようにもなる。

請求項８に記載の発明では、請求項６又は７に記載のスペクトル測定装置において、前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記成分ごとの強度に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

このようなスペクトル測定装置によれば、成分ごとの強度に応じてスリットの幅を変更してスペクトルデータの量、つまり測定精度を変更することができるようになる。それゆえ成分ごとの強度が十分に高い、つまり測定精度が十分に得られる場合には、スリットの幅の変更によってスペクトルデータのデータ量をさらに低減させることの可能になる。

請求項９に記載の発明では、請求項６〜８のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置において、前記スペクトル測定装置が移動体に搭載されるものであり、前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記移動体の移動状況に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを要旨とする。

このようなスペクトル測定装置によれば、同スペクトル測定装置が搭載されている移動体の移動状況に応じてスリットの幅を調整し、測定すべきスペクトルデータの量を制御することができるようになる。例えばスペクトル測定装置を搭載する移動体がカーブや悪路を走行する場合等は、測定対象となるシーンを次々と更新させていく必要がある。そのような場合にはスペクトル測定を速くすべく、測定器にて測定に用いていた受光素子の量を低減させ、測定すべきスペクトルデータの量を低減させることができる。これにより、特
に、請求項６〜８のいずれか一項に記載の構成にこの構成が適用されることで、スペクトル測定を略実時間で終了させつつ、移動体の移動状況に適したスペクトル測定を実現可能なスペクトル測定装置が提供可能となる。

本発明にかかるスペクトル測定装置の第１の実施の形態について、その光学的な構成を示す構成図。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第１の実施の形態について、その全体構成を示すブロック図。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第１の実施の形態にて実行されるスペクトルの測定手順を示すフローチャート。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第２の実施の形態について、その光学的な構成を示す構成図。 （ａ）（ｂ）は、本発明にかかるスペクトル測定装置の第３の実施の形態について、その遮蔽板の断面構造を示す断面図。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第３の実施の形態について、その光学的な構成を示す構成図。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第３の実施の形態について、その全体構成を示すブロック図。 本発明にかかるスペクトル測定装置の第３の実施の形態にて実行されるスペクトルの測定手順を示すフローチャート。 従来のスペクトル測定装置たるハイパースペクトルセンサが人工衛星に搭載されている場合について、その光学的な構成の一例を示す構成図。 （ａ）（ｂ）（ｃ）は、従来のスペクトル測定装置たるハイパースペクトルセンサを車両等の移動体に搭載する場合について、遮蔽板に設けられた単スリットの走査の一例を光学的な作用とともに示す作用図。

（第１の実施の形態）
以下、本発明にかかるスペクトル測定装置の第１の実施の形態について、図１を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して、本実施の形態のスペクトル測定装置１０が、備える光学的な構成について説明する。

スペクトル測定装置１０は、集光器１１、遮蔽板１２、視準器１３、分光器１４、結像器１５、および測定器１６が、測定対象２０からの光の進行方向に沿ってこの順に配置されるかたちに構成されている。スペクトル測定装置１０を構成するこれらの構成要素の各々は、それを通過する光束の代表となる仮想的な光線、すなわち光軸に対して交差する一つの方向において、光学的な特性が連続するように構成されている。そして、このスペクトル測定装置１０は、距離変更部２４を備えている。

集光器１１は、測定対象２０が自ら発する光や測定対象２０が反射する光、すなわち測定対象２０からの光を、損失なく集める、あるいは収束させるレンズ等の光学素子から構成される光学系であって、それが集めた光を後段の光学素子である遮蔽板１２へと指向させる機能を有する。

遮蔽板１２は、遮蔽部として、集光器１１からの光のうちの一部を後段の視準器１３に対して遮蔽する部分と、集光器１１からの光のうちの他部を同視準器１３へ通過させる部分とを有している。またこの遮蔽板１２において光を通過させる部分は、単スリット１２ａによって構成されている。単スリット１２ａは、光が進行する方向に対して交差する一つの方向（単スリット１２ａの長さ方向Ｄｍ）、例えば図１の紙面に対して垂直となる方
向に延びる穿孔であって、光が進行する方向に対して交差する他の方向（単スリット１２ａの幅方向Ｄｗ）、例えば図１における上下方向に沿って幅をもっている。

視準器１３は、単スリット１２ａを通過した光を平行光に変換する視準レンズ、あるいは単スリット１２ａを通過した光を収束光に変換する収束レンズといった光学素子である。つまりこの視準器１３は、集光器１１からの光のうちの一部を、後段の光学素子である分光器１４へ、単スリット１２ａの平行光として指向させる機能を有する。

分光器１４は、測定帯域の光を連続的な成分である波長ごとの成分に分散させる分光光学系である。この分光器１４は、単スリット１２ａの幅方向Ｄｗにおいて、単スリット１２ａで抽出された光Ｌを波長ごとの成分（波長成分λａ〜波長成分λｂ）に分散させて、かつ、後段の光学素子である結像器１５へ単スリット１２ａの光Ｌとして指向させる機能を有する。

結像器１５は、分光器１４によって分光された光Ｌの波長ごとの成分を、異なる波長成分が測定器１６に設けられたそれぞれ異なる受光素子に収束するように指向させる機能を有する。すなわち、例えば図１において、分光器１４が分光する最も波長が短い光（波長λａ）は、測定器１６の光が進行する方向に対して交差する他の方向（単スリット１２ａの幅方向Ｄｗ）、例えば図１における上下方向に対し、最も上に収束させる機能を有する。同様に、例えば図１において、分光器１４が分光する最も波長が長い光（波長λｂ）は、測定器１６の光が進行する方向に対して交差する他の方向（単スリット１２ａの幅方向Ｄｗ）、例えば図１における上下方向に対し、最も下に収束させる機能を有する。

測定器１６は、結像器１５の光軸と直交する２つの方向、つまり単スリット１２ａの長さ方向Ｄｍと幅方向Ｄｗとに沿って受光素子が配列されたＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサである。この測定器１６は、単スリット１２ａの幅方向Ｄｗにおいて、異なる波長成分がそれぞれ異なる受光素子に入射するかたちに配置されている。またこの測定器１６は、単スリット１２ａの長さ方向Ｄｍにおいて、測定対象２０上の異なる位置からの光がそれぞれ異なる受光素子に入射するかたちに配置されている。

距離変更部２４は、結像器１５と測定器１６との間の距離を維持しつつ、分光器１４と結像器１５との間の距離を可変にする機能を有し、結像器１５および測定器１６に連結されている。

このような構成からなるスペクトル測定装置１０では、測定対象２０の各部からの光が、まず集光器１１に入射する。集光器１１に入射した光は、集光器１１の集光作用によって遮蔽板１２に向けて集光されて、単スリット１２ａに向かう光のみが遮蔽板１２の遮蔽作用によって通過する。このようにして単スリット１２ａで抽出された光は、視準器１３の光学作用によって平行光とされ、分光器１４に導かれる。分光器１４により分光された単スリット１２ａで抽出された光の波長成分は、異なる波長成分が測定器１６のそれぞれ異なる受光素子で受光される。

また、距離変更部２４は、結像器１５が分光器１４から最も離間する位置（図１において二点鎖線で示す位置）と、結像器１５が分光器１４に最も接近する位置（図１において実線で示す位置）との間を、結像器１５と測定器１６との距離を維持しつつ、光軸の方向に沿って結像器１５および測定器１６を移動可能にする。ちなみに、結像器１５と測定器１６との距離が結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１に維持されているため、測定器１６の受光素子に、分光器１４により分光された単スリット１２ａで抽出された光の波長成分が、常に鮮明な像として結像されることになる。なお、結像器１５が分光器１４から最も離間する位置は、単スリット１２ａによって抽出された光の波長成分λａ〜波長成分λｂの
各波長成分が、測定器１６のそれぞれ１つの受光素子に対応付けられて測定されることを条件として設定されている。

ここで、分光器１４によって分光された光は、それの断面が結像器１５に向けて幅方向Ｄｗに拡がる（拡散する）かたちに進行する。ゆえに結像器１５におけるその光の入射面積は、結像器１５が分光器１４から離れるにつれて大きくなり、反対に、結像器１５が分光器１４に近づくにつれて小さくなる。そして波長成分λａ〜波長成分λｂの各波長成分の光を受ける測定器１６の受光素子の数、すなわち測定結果のデータ量も、結像器１５が分光器１４から離れるにつれて多くなり、反対に、結像器１５が分光器１４に近づくにつれて少なくなる。なお測定器１６の受光面積が小さくなる場合には、より多くの波長成分が単一の受光素子に入射するために波長成分の分解能が低くなり、反対に、測定器１６の受光面積が大きくなれば、より少ない波長成分が単一の受光素子に入射するために波長成分の分解能が高くなる。

例えば、結像器１５と分光器１４との間の距離が距離ａ１まで伸長された場合において、単スリット１２ａによって抽出された光を受ける幅方向Ｄｗの受光素子の数を素子数ｋａとする。また結像器１５と分光器１４との間の距離が距離ａ２まで短縮された場合において、単スリット１２ａによって抽出された光を受ける幅方向Ｄｗの受光素子の数を素子数ｋｂとする。すると距離ａ２における受光素子の数、すなわち素子数ｋｂは、測定器１６における受光面積が小さくなる分だけ、距離ａ１における受光素子の数、すなわち素子数ｋａよりも小さくなる。なおこの際、素子数ｋｂを構成する各受光素子には、素子数ｋａを構成する各受光素子よりも多くの波長成分が入射するために波長成分の分解能が低くなる。

つまり、このスペクトル測定装置１０では、測定対象２０から集光器１１によって集光され得る光のうちから、長さ方向Ｄｍに延びるライン状の測定部分からの光が単スリット１２ａにより抽出されることになる。そして、このように、結像器１５および測定器１６を移動させて分光器１４と結像器１５との間の距離を短縮することにより、測定器１６の受光素子上に、単スリット１２ａで抽出された光の波長成分を常に鮮明な像に結像しつつ、スペクトルのデータ量を低減させることが可能になる。これに対して、結像器１５および測定器１６を移動させて分光器１４と結像器１５との間の距離を伸長することにより、単スリット１２ａで抽出された光の波長成分を常に鮮明な像に結像しつつ、波長成分の分解能を向上させることが可能になる。それゆえに、こうした構成からなるスペクトル測定装置１０によれば、長さ方向Ｄｍに延びるライン状の測定部分からの光について、そのスペクトルのデータ量が低減されることになる。

次に、図２を参照して、このスペクトル測定装置１０が車両に搭載されている場合の全体構成について説明する。このスペクトル測定装置１０は、距離変更部２４を駆動するためのアクチュエータ２４Ａと、アクチュエータ２４Ａにそれの駆動量を制御値として入力する制御部２６とを搭載している。以下では、こうした構成からなるスペクトル測定装置１０の測定結果に基づいて車両の運転支援が行われる例について説明する。

図２に示されるように、このスペクトル測定装置１０が搭載される車両Ｃには、イグニッションがオンであるかオフであるかを検出するイグニッションセンサや、車両Ｃの周辺における物体と車両Ｃとの間の距離を検出可能にする赤外線レーダ、ミリ波レーダ、車載カメラ等の対物センサから構成される車載センサ３１が搭載されている。こうした車載センサ３１を搭載する車両Ｃには、車載センサ３１からの各種検出結果を取得して、スペクトル測定処理に必要となる各種情報を生成するデータ処理部３２が搭載されている。

具体的には、このデータ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果に基づいて、ス
ペクトル測定装置１０を起動させるか否かを示す情報を生成する。さらにデータ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果、さらには先行するスペクトル測定の測定結果である識別データに基づいて、スペクトル測定装置１０における各種設定の条件、例えば分光器１４と結像器１５との間の距離の設定に必要となる条件を示す設定条件情報を生成する。ここで設定条件情報とは、例えば、測定対象の周辺環境を示す各種データ、車両Ｃの移動状況である走行状況を示す各種データ、さらには先行して実施されたスペクトル測定の測定結果である識別データのうちから抽出される情報のことをいう。ちなみに、周辺環境を示す各種データとは、スペクトルの測定処理に要求される時間を示唆するデータであって、例えば、昼と夜とを区別するための明度に関するデータ、晴れか雨かを区別する天候に関するデータ、都市部と農村部とで代表される地理的データ等のことをいう。また、車両Ｃの走行状況を示す各種データとは、スペクトルの測定処理に要求される時間を示唆するデータであって、例えば、曲線路を走行する場合に検出される横方向の加速度の値、急制動や急加速された場合に発生する加速度の大幅な変動の度合い等のデータのことをいう。そしてデータ処理部３２は、周辺環境を示す各種データ、走行状況を示す各種データ、および識別データの各々に予め設定された重み付けを行い、重みの大きいものを設定条件情報として抽出する。

車両Ｃに搭載されるスペクトル測定装置１０には、データ処理部３２からの情報に基づいて、スペクトル測定装置１０の起動判定を実行するとともに、データ処理部３２からの設定条件情報に基づいてアクチュエータ２４Ａの駆動量を制御する制御部２６が搭載されている。

またこの制御部２６は、上記設定条件に、分光器１４と結像器１５との間の距離が対応付けられたマップ等にて構成される距離制御データを格納している。具体的には、こうした距離制御データは、測定するデータ量を低減する必要がある場合には、波長成分の分解能を低く設定するべく、分光器１４と結像器１５との間の距離を短縮するようなかたちで構成されている。ちなみに測定するデータ量を低減する必要がある場合を示す設定条件とは、例えば、昼や農村部を走行する等して車両Ｃの走行速度が速い場合、あるいは、曲線路を走行する等して測定対象２０が短時間で変動するような場合である。そして設定条件情報をデータ処理部３２から制御部２６が取得すると、当該制御部２６は、上記距離制御データを参照して、分光器１４と結像器１５との間の距離を決定する。

またこの制御部２６は、分光器１４と結像器１５との間の距離がアクチュエータ２４Ａの駆動量に対応付けられたテーブル等にて構成される駆動量データＤＢ１を格納している。そして上記設定条件情報を取得すると、当該制御部２６は、上記駆動量データＤＢ１を参照し、分光器１４と結像器１５との間の距離に対応するアクチュエータ２４Ａの駆動量を演算する。そして制御部２６は、アクチュエータ２４Ａをそれに対応する駆動量で制御し、その結果、結像器１５と測定器１６との距離が維持されつつ、分光器１４と結像器１５との距離が変動することとなる。

こうしたスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃには、スペクトル測定装置１０が取得したスペクトルデータに基づいて各測定部分を識別するスペクトルデータ解析部３３が搭載されている。このスペクトルデータ解析部３３は、スペクトルの各種特異量を示すデータに、運転支援に必要とされる各種対象が紐付けられたテーブル等にて構成される辞書データＤＢ２を格納している。具体的には、こうした辞書データＤＢ２では、特異的な波長、当該波長に対する強度、当該波長におけるピーク形状等、これらスペクトルの各特異量に、信号機、標識、歩行者、自転車、動物等、運転支援に必要とされる各種対象が紐付けられるかたちに構成されている。

そしてスペクトル測定装置１０からのスペクトルデータを取得したスペクトルデータ解
析部３３は、上記辞書データＤＢ２を参照して、当該スペクトルデータの各特異量に紐付けられた対象、すなわち測定部分の識別結果を識別データとして生成する。次いでスペクトルデータ解析部３３は、それが生成した識別データに基づいて運転支援を実行する各部、例えば車両Ｃの運転者に注意喚起を促す警報部や表示部、さらには当該車両Ｃを構成する各種アクチュエータ等や、データ処理部３２へ識別データを出力し、こうした各部において、当該識別データに基づく運転支援を実行させる。

次に、本実施の形態のスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃにて行われる一連のスペクトル測定処理について図３を参照して説明する。なお、本実施の形態におけるスペクトル測定処理は、車両Ｃの電源状態がＡＣＣ（Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ）オンの状態である期間に所定の演算周期で繰り返して実行される。

図３に示されるように、当該スペクトル測定処理においてはまず、スペクトル測定装置１０の起動判定として、車載センサ３１の検出結果に基づいて、イグニッションがオンであるか、あるいはオフであるかを、制御部２６が判断する（ステップＳ１）。イグニッションがオフであると判断すると、制御部２６はスペクトル測定処理を終了する。一方、イグニッションがオンであると判断すると、例えば、車両Ｃが走行する周辺環境や、車両Ｃの走行状況を、車載センサ３１が検出する（ステップＳ２）。そして、データ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果に基づいて、設定条件情報を抽出する。制御部２６は、データ処理部３２を介して設定条件情報を取得し、上記距離制御データを参照して、当該設定条件情報に対応する分光器１４と結像器１５との間の距離を決定する。このようにして分光器１４と結像器１５との間の距離が決定されると、制御部２６は、駆動量データＤＢ１を参照して、アクチュエータ２４Ａを制御し、距離変更部２４を介して結像器１５および測定器１６を移動させる（ステップＳ３）。

そして、制御部２６は、各測定部分における波長成分ごとの強度を示すデータを測定器１６から取得し、波長成分ごとの光の強度がその波長に対応付けられる態様でスペクトルデータを生成する（ステップＳ４）。

その後、再度、車載センサ３１の検出結果に基づいて、イグニッションがオンであるか、あるいはオフであるかを、制御部２６が判断する（ステップＳ５）。車載センサ３１がイグニッションがＯＦＦであると判断すると、そのまま処理を終了する。一方、イグニッションがＯＮであると判断すると、スペクトル測定装置１０からのスペクトルデータを取得したスペクトルデータ解析部３３は、上記辞書データＤＢ２を参照して、当該スペクトルデータの各特異量に紐付けられた対象、すなわち測定部分の識別結果を上記識別データとして生成する（ステップＳ６）。次いでスペクトルデータ解析部３３は、データ処理部３２へその生成した識別データを出力し、このデータ処理部３２において、同識別データに基づく運転支援を実行させるべく、処理はステップＳ２に戻される。これにより、その後の処理においては、ステップＳ６にて生成された識別データも加味された上記設定条件情報が抽出されて、分光器１４と結像器１５との間の距離が決定されることとなる。

なお、ステップＳ６にて、スペクトルデータ解析部３３が、識別データを生成する際に、測定されたスペクトルのデータ量が多く、実時間でその処理を終了することができない場合には、そのデータ量を低減させる処理、すなわちデータを間引く処理を行うようにすることもできる。

以上説明したように、第１の実施の形態に係るスペクトル測定装置によれば、以下列記するような効果が得られるようになる。
（１）結像器１５と測定器１６との距離を結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１に維持しつつ、分光器１４と結像器１５との距離を変動させることとした。これにより、分光器１
４によって分光された測定対象２０からの光を構成する波長ごとの光の結像を鮮明な状態に保ちつつ、それら波長ごとの光の結像を測定するために用いられる測定器１６の受光素子の数を削減することができるようになる。すなわち、各受光素子により、波長が同程度の波長帯域の光を、各光の線像が鮮明な状態でまとめて測定することができるため、スペクトルデータの総量を低減させつつも、外乱のない正確なデータを得ることができるようになる。したがって、精度の高いスペクトルデータの処理を実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（２）結像器１５と測定器１６との距離を結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１に維持しつつ、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて、分光器１４と結像器１５との距離を決定することとした。これにより、このスペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、分光器１４と結像器１５との距離を決定することができるようになる。すなわち、昼か夜か、晴れか雨か、または、農村部か都市部か等の上記周辺環境により、このスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃの速度が変動するため、例えば、晴れの日等の環境下で車両Ｃの速度が速い場合は、スペクトルデータの量を低減し、処理速度を速くするべく、分光器１４と結像器１５との距離を決定することができるようになる。したがって、上記周辺環境に応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、分光器１４と結像器１５との距離を近づけ、測定に用いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じた精度の高い測定結果を得るためのスペクトルデータ処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（３）結像器１５と測定器１６との距離を結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１に維持しつつ、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じて、分光器１４と結像器１５との距離を決定することとした。これにより、この識別データに応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、分光器１４と結像器１５との距離を決定することができるようになる。すなわち、例えば、このスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃが農村部を走行する場合は、人肌、金属、および各種光源等の数多くの注意すべきスペクトルが都市部を走行する場合よりも少なく測定されるはずであり、この場合には波長成分の分解能を低くすることができる。したがって、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、分光器１４と結像器１５との距離を近づけ、測定に用いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じた精度の高い測定結果を得るためのスペクトルデータ処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（４）結像器１５と測定器１６との距離を結像器１５の焦点距離たるｂ１に維持しつつ、スペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの走行状況に応じて、分光器１４と結像器１５との距離を決定することとした。これにより、このスペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの走行状況に応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、分光器１４と結像器１５との距離を決定することができるようになる。すなわち、例えば、スペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃが曲線路や悪路を走行する場合等は、測定すべきシーンを次々と更新させていく必要があるため、測定したスペクトルデータの処理速度を速めるべく、波長成分の分解能を低くすることができる。したがって、車両Ｃの走行状況に応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、分光器１４と結像器１５との距離を近づけ、測定に用
いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃの走行状況に応じた精度の高い測定結果を得るためのスペクトルデータの処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（５）結像器１５と測定器１６との距離を、この結像器１５の焦点距離たるｂ１に保持しつつ、スペクトル測定装置１０が測定したすべてのデータを処理しないようにすることとした。これにより、例えば、都市部を走行する場合のように波長成分の分解能を高くし、測定すべきスペクトルデータの量を増加させるときであっても、実時間内でのデータ処理を達成することができる範囲内に処理すべきスペクトルのデータの量を制限することができるようになる。
（第２の実施の形態）
以下、本発明にかかるスペクトル測定装置の第２の実施の形態について、図４を参照して説明する。なお、第２の実施の形態は、第１の実施の形態と異なり、距離変更部２４が測定器１６の位置のみを結像器１５と測定器１６との距離を可変にすべく、測定器１６のみに連結されている。その他の基本的な構成は第１の実施の形態と同じであるため、以下ではその変更点について詳細に説明する。

図４に示されるように、スペクトル測定装置１０の測定器１６には、結像器１５と測定器１６との間の距離を変更可能にする距離変更部２４が連結されている。距離変更部２４は、測定器１６が結像器１５から最も接近する位置（図４において二点鎖線で示す位置）と、測定器１６が結像器１５に最も離間する位置（図４において実線で示す位置）との間を、光軸の方向に沿って測定器１６を移動可能にする。なお、測定器１６が結像器１５から最も接近する位置は、単スリット１２ａからの波長成分λａ〜波長成分λｂの光が受光素子上で鮮明となること、すなわち結像器１５と測定器１６との距離が結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１であることを条件として設定されている。

ここで、結像器１５によって収束させられる各波長成分は、結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１だけ離れた位置で、個別に結像するかたちに進行する。ゆえに単スリット１２ａからの光の波長成分λａが進むラインと、波長成分λｂが進むラインとで構成される光の入射面積は、測定器１６が結像器１５から離れるにつれて小さくなる。そして波長成分λａから波長成分λｂの各波長成分の光を受ける測定器１６の受光素子の数、すなわち測定結果のデータ量も、測定器１６が結像器１５から離れるにつれて少なくなる。なお測定器１６の受光面積が小さくなる場合には、より多くの波長成分が単一の受光素子に入射するために波長成分の分解能が低くなる。

例えば、分光器１４と結像器１５との間の距離が距離ａ１に維持されつつ、結像器１５と測定器１６との間の距離が距離ｂ２まで伸長された場合において、単スリット１２ａによって抽出された光を受ける幅方向Ｄｗの受光素子の数を素子数ｋｃとする。また結像器１５と測定器１６との間の距離が距離ｂ１まで短縮された場合において、単スリット１２ａによって抽出された光を受ける幅方向Ｄｗの受光素子の数を素子数ｋｄとする。すると距離ｂ２における受光素子の数、すなわち素子数ｋｃは、測定器１６における受光面積が小さくなる分だけ、距離ｂ１における受光素子の数、すなわち素子数ｋｄよりも少なくなる。なおこの際、素子数ｋｄを構成する各受光素子には、素子数ｋｃを構成する各受光素子よりも多くの波長成分が入射するために波長成分の分解能が低くなる。

つまり、このスペクトル測定装置１０では、測定対象２０から集光器１１によって集光され得る光のうちから、長さ方向Ｄｍに延びるライン状の測定部分からの光が単スリット１２ａにより抽出されることになる。そして、このように、測定器１６を移動させて結像器１５と測定器１６とを離間させることにより、測定に用いられる測定器１６の受光素子
の数を減らし、スペクトルのデータ量を低減させることが可能になる。それゆえに、こうした構成からなるスペクトル測定装置１０によれば、長さ方向Ｄｍに延びるライン状の測定部分からの光について、そのスペクトルのデータ量が低減されることになる。

なお、測定器１６上の単スリット１２ａからの波長成分の光は、上記のように結像器１５の焦点距離たる距離ｂ１が保たれないために不鮮明となってしまう。しかし、波長成分の分解能を低くするという観点に立てば、第１の実施の形態と同様に、この第２の実施の形態においても１つの受光素子で複数の波長の光が入射することに変わりはないため、測定されるデータに対する悪影響はほとんどない。

次に、図２を参照して、本実施の形態のスペクトル測定装置１０が、車両等の移動体に搭載されている場合の同移動体の全体構成について説明する。なお、同移動体の全体構成は第１の実施の形態と同じであるため、以下では異なる点について説明する。

図２に示されるように、制御部２６が上記設定条件情報を取得すると、当該制御部２６は、上記駆動量データＤＢ１を参照し、当該結像器１５と測定器１６との間の距離に対応するアクチュエータ２４Ａの駆動量を演算する。そして制御部２６は、アクチュエータ２４Ａをそれに対応する駆動量で制御して測定器１６の位置のみを変動させ、その結果、分光器１４と結像器１５との距離が維持されつつ、結像器１５と測定器１６との距離を変動させる。

次に、本実施の形態のスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃにて行われる一連のスペクトル測定処理について図３を参照して説明する。ここでも、同移動体の全体構成は第１の実施の形態と同じであるため、以下では異なる点について説明する。

図３に示されるように、ステップＳ１およびステップＳ２にて第１の実施の形態と同様の処理が実行されると、データ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果に基づいて設定条件情報を生成する。制御部２６は、データ処理部３２を介して、設定条件情報を取得し、上記距離制御データを参照して、当該運転支援に必要とされる情報に対応する結像器１５と測定器１６との間の距離を決定する。このようにして結像器１５と測定器１６との間の距離が決定されると、制御部２６は、駆動量データＤＢ１を参照して、アクチュエータ２４Ａを制御し、距離変更部２４を介して測定器１６を移動させる（ステップＳ３）。そして、制御部２６は、各測定部分における波長成分ごとの強度を示すデータを測定器１６から取得し、波長成分ごとの光の強度がその波長に対応付けられる態様でスペクトルデータを生成する（ステップＳ４）。

その後、再度、車載センサ３１の検出結果に基づいて、イグニッションがオンであるか、あるいはオフであるかを、制御部２６が判断する（ステップＳ５）。
その後の処理、およびステップ６における処理は、第１の実施の形態と同じである。これにより、その後の処理においては、ステップＳ６にて生成された識別データも加味しつつ、結像器１５と測定器１６との間の距離が決定されることとなる。なお、ステップＳ６にて、スペクトルデータ解析部３３が、識別データを生成する際に、測定されたスペクトルのデータ量が多く、実時間でその処理を終了することができない場合には、第１の実施の形態と同様に、そのデータ量を低減させる処理、すなわちデータを間引く処理を行うようにすることもできる。

以上説明したように、第２の実施の形態に係るスペクトル測定装置１０によれば、以下列記するような効果が得られるようになる。
（６）分光器１４と結像器１５との間の距離をａ１に維持しつつ、結像器１５と測定器１６との間の距離を、結像器１５の焦点距離たるｂ１から、より長い距離にすることとし
た。これにより、分光器１４によって分光された測定対象からの光を構成する各波長成分の光を測定するために用いられる受光素子の数を低減することができるようになる。すなわち、各受光素子により、波長が同程度の波長帯域の光をまとめて測定することができるため、スペクトルデータの量を低減させることができるようになる。したがって、スペクトルデータの処理を実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（７）分光器１４と結像器１５との間の距離をａ１に維持しつつ、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて、結像器１５の焦点距離たるｂ１から、より長い距離にすることとした。これにより、このスペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、結像器１５と測定器１６との距離を変動させることができるようになる。すなわち、昼か夜か、晴れか雨か、または、農村部か都市部か等の上記周辺環境により、このスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃの速度が変動するため、例えば、晴れの日等の環境下で車両Ｃの速度が速い場合は、スペクトルデータの量を低減し、処理速度を速くするべく、結像器１５と測定器１６との距離を決定することができるようになる。したがって、上記周辺環境に応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、結像器１５と測定器１６との距離を遠ざけ、測定に用いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じた測定結果を得るためのスペクトルデータ処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（８）分光器１４と結像器１５との間の距離をａ１に維持しつつ、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じて、結像器１５の焦点距離たるｂ１から、より長い距離にすることとした。これにより、この識別データに応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、結像器１５と測定器１６との距離を変動させることができるようになる。すなわち、例えば、このスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃが農村部を走行する場合は、人肌、金属、および各種光源等の数多くの注意すべきスペクトルが都市部を走行する場合よりも少なく測定されるはずであり、この場合には波長成分の分解能を低くすることができる。したがって、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、結像器１５と測定器１６との距離を遠ざけ、測定に用いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じた測定結果を得るためのスペクトルデータ処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（９）分光器１４と結像器１５との間の距離をａ１に維持しつつ、スペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの挙動に応じて、結像器１５の焦点距離たるｂ１から、より長い距離にすることとした。これにより、このスペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの走行状況に応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、結像器１５と測定器１６との距離を変動させることができるようになる。すなわち、例えば、スペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃが曲線路や悪路を走行する場合等は、測定すべきシーンを次々と更新させていく必要があるため、測定したスペクトルデータの処理速度を速めるべく、波長成分の分解能を低くすることができる。したがって、車両Ｃの走行状況に応じて、例えば波長成分の分解能を低くする場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、結像器１５と測定器１６との距離を遠ざけ、測定に用いられる測定器１６の受光素子の数を低減することができる。これに伴い、スペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃの挙動に応じた測定結果を得るためのスペクトルデータの処理を、実時
間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（１０）分光器１４と結像器１５との間の距離を距離ａ１に維持しつつ、スペクトル測定装置１０が測定したすべてのデータを処理しないようにすることとした。これにより、例えば、都市部を走行する場合のように波長成分の分解能を高くし、測定すべきスペクトルデータの量を増加させるときであっても、実時間内でのデータ処理を達成することができる範囲内に処理すべきスペクトルデータの量を制限することができるようになる。
（第３の実施の形態）
以下、本発明にかかるスペクトル測定装置の第３の実施の形態について、図５および図６を参照して説明する。なお、第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態において距離変更部２４が割愛された構成であって、第１の実施の形態と異なる遮蔽板１２、およびスリット幅変更部２８を備える構成である。そして、その他の基本的な構成は第１および第２の実施の形態と同じであるため、以下ではその変更点について詳細に説明する。

図５に示されるように、遮蔽板１２は、２枚の平板である第１の遮蔽板１２ｂおよび第２の遮蔽板１２ｃと、これらの第１の遮蔽板１２ｂおよび第２の遮蔽板１２ｃに接続されるスリット幅変更部２８とを備えている。これらの第１の遮蔽板１２ｂおよび第２の遮蔽板１２ｃは、共に幅ｓ２の単スリット１２ａを備えており、スリット幅変更部２８は、単スリット１２ａの幅方向Ｄｗに、第１の遮蔽板１２ｂおよび第２の遮蔽板１２ｃを互いに移動させる。

つまり遮蔽板１２が有するスリットの幅は、図５（ａ）に示されるように、これら第１の遮蔽板１２ｂが有する単スリット１２ａと第２の遮蔽板１２ｃが有する単スリット１２ａとの相対的な位置によって規定されることになる。なお、図５（ｂ）に示されるように、この遮蔽板１２のスリットの幅は、第１の遮蔽板１２ｂの単スリット１２ａと第２の遮蔽板１２ｃの単スリット１２ａとが完全に重なる状態にて最大値たる幅ｓ２になる。そして遮蔽板１２が有するスリットの幅は、スリット幅変更部２８によって、最小値たる０と最大値たる幅ｓ２との間の任意の幅に規定することができる。

ここで遮蔽板１２に設けられたスリットの幅が、幅ｓ２よりも狭い初期的な幅ｓ１から幅ｓ２に広げられると、測定対象２０の測定部分２０ａからの光の幅、すなわち測定対象における測定部分のサイズも拡張されることになる。その結果、測定対象２０に並ぶ測定部分２０ａの個数が少なくなり、ひいては遮蔽板１２を移動させるための回数が低減されることになり、測定対象２０ごとのスペクトルデータのデータ量が抑えられることになる。

次に、図７を参照して、本実施の形態のスペクトル測定装置１０が、車両等の移動体に搭載されている場合の同移動体の全体構成について説明する。なお、スペクトル測定装置１０は、スリット幅変更部２８と、スリット幅変更部２８を駆動するためのアクチュエータ２８Ａと、アクチュエータ２８Ａにそれの駆動量を制御値として入力する距離制御器を構成する制御部２６とを搭載している。以下では、こうした構成からなるスペクトル測定装置１０の測定結果に基づいて車両の運転支援が行われる例について説明する。

図７に示されるように、このスペクトル測定装置１０が搭載される車両Ｃには、イグニッションがオンであるかオフであるかを検出するイグニッションセンサや、車両Ｃの周辺における物体と車両Ｃとの間の距離を検出可能にする対物センサから構成される車載センサ３１が搭載されている。こうした車載センサ３１を搭載する車両Ｃには、車載センサ３１からの各種検出結果を取得して、スペクトル測定処理に必要となる各種情報を生成するデータ処理部３２が搭載されている。

具体的には、このデータ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果に基づいて、スペクトル測定装置１０を起動させるか否かを示す情報を生成する。さらに、さらにデータ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果、さらには先行するスペクトル測定の測定結果である識別データに基づいて、スペクトル測定装置１０における各種設定の条件、例えば単スリット１２ａの幅の設定に必要となる条件を示す設定条件情報を生成する。ここで設定条件情報とは、例えば、測定対象の周辺環境を示す各種データ、車両Ｃの移動状況である走行状況を示す各種データ、さらには先行して実施されたスペクトル測定の測定結果である識別データのうちから抽出される情報のことをいう。ちなみに、周辺環境を示す各種データとは、スペクトルの測定処理に要求される時間を示唆するデータであって、例えば、昼と夜とを区別するための明度に関するデータ、晴れか雨かを区別する天候に関するデータ、都市部と農村部とで代表される地理的データ等のことをいう。また、車両Ｃの走行状況を示す各種データとは、スペクトルの測定処理に要求される時間を示唆するデータであって、例えば、曲線路を走行する場合に検出される横方向の加速度の値、急制動や急加速された場合に発生する加速度の大幅な変動の度合い等のデータのことをいう。そしてデータ処理部３２は、周辺環境を示す各種データ、走行状況を示す各種データ、および識別データの各々に予め設定された重み付けを行い、重みの大きいものを設定条件情報として抽出する。

車両Ｃに搭載されるスペクトル測定装置１０には、データ処理部３２からの運転支援に必要とされる情報に基づいて、スペクトル測定装置１０の起動判定を実行するとともに、データ処理部３２からの設定条件情報に基づいてアクチュエータ２８Ａの駆動量を制御する制御部２６が搭載されている。

またこの制御部２６は、上記設定条件に、単スリット１２ａの幅が対応付けられたマップ等にて構成される幅制御データを格納している。具体的には、こうした幅制御データは、測定するデータ量を低減する必要がある場合には、空間的な解像度を低く設定するべく、単スリット１２ａの幅を広げるようなかたちで構成されている。ちなみに測定するデータ量を低減する必要がある場合を示す設定条件とは、例えば、昼や農村部を走行する等して車両Ｃの走行速度が速い場合、あるいは、曲線路を走行する等して測定対象２０が短時間で変動するような場合である。そして設定条件情報をデータ処理部３２から制御部２６が取得すると、当該制御部２６は、上記幅制御データを参照して、単スリット１２ａの幅を決定する。

またこの制御部２６は、単スリット１２ａの幅がアクチュエータ２８Ａの駆動量に対応付けられたテーブル等にて構成される駆動量データＤＢ１を格納している。そして上記設定条件情報を取得すると、当該制御部２６は、上記駆動量データＤＢ１を参照し、単スリット１２ａの幅に対応するアクチュエータ２８Ａの駆動量を演算する。そして制御部２６は、アクチュエータ２８Ａをそれに対応する駆動量で制御し、その結果、単スリット１２ａの幅が変動することとなる。

次に、本実施の形態のスペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃにて行われる一連のスペクトル測定処理について図８を参照して説明する。なお、本実施の形態におけるスペクトル測定処理も、第１の実施の形態と同様に、車両Ｃの電源状態がＡＣＣ（Ａｃｃｅｓｓｏｒｙ）オンの状態である期間に所定の演算周期で繰り返して実行される。

図８に示されるように、当該スペクトル測定処理においてはまず、スペクトル測定装置１０の起動判定として、車載センサ３１の検出結果に基づいて、イグニッションがオンであるか、あるいはオフであるかを、制御部２６が判断する（ステップＳ１０）。イグニッションがオフであると判断すると、制御部２６はスペクトル測定処理を終了する。一方、
イグニッションがオンであると判断すると、例えば、車両Ｃが走行する周辺環境や、車両Ｃの走行状況を、車載センサ３１が検出する（ステップＳ１１）。そして、データ処理部３２は、車載センサ３１からの検出結果に基づいて、設定条件情報を抽出する。制御部２６は、データ処理部３２を介して、設定条件情報を取得し、上記距離制御データを参照して、当該当該距離に対応する単スリット１２ａの幅を決定する。このようにして単スリット１２ａの幅が決定されると、制御部２６は、駆動量データＤＢ１を参照して、アクチュエータ２８Ａを制御し、スリット幅変更部２８を介して第１の遮蔽板１２ｂおよび第２の遮蔽板１２ｃを移動させる（ステップＳ１２）。

そして、制御部２６は、各測定部分における波長成分ごとの強度を示すデータを測定器１６から取得し、波長成分ごとの光の強度がその波長に対応付けられる態様でスペクトルデータを生成する（ステップＳ１３）。

その後、再度、車載センサ３１の検出結果に基づいて、イグニッションがオンであるか、あるいはオフであるかを、制御部２６が判断する（ステップＳ１４）。車載センサ３１がイグニッションがＯＦＦであると判断すると、そのまま処理を終了する。一方、イグニッションがＯＮであると判断すると、スペクトル測定装置１０からのスペクトルデータを取得したスペクトルデータ解析部３３は、上記辞書データＤＢ２を参照して、当該スペクトルデータの各特異量に紐付けられた対象、すなわち測定部分の識別結果を上記識別データとして生成する（ステップＳ１５）。次いでスペクトルデータ解析部３３は、データ処理部３２へその生成した識別データを出力し、このデータ処理部３２において、同識別データに基づく運転支援を実行させるべく、処理はステップＳ１１に戻される。これにより、その後の処理においては、ステップＳ１５にて生成された識別データも加味された上記設定条件情報が抽出されて、単スリット１２ａの幅が決定されることとなる。

なお、ステップＳ１５にて、スペクトルデータ解析部３３が、識別データを生成する際に、測定されたスペクトルのデータ量が多く、実時間でその処理を終了することができない場合には、そのデータ量を低減させる処理、すなわちデータを間引く処理を行うようにすることもできる。

以上説明したように、第３の実施の形態に係るスペクトル測定装置１０によれば、以下列記するような効果が得られるようになる。
（１１）分光器１４と結像器１５と測定器１６との間の距離を変動させることなく、スペクトル測定装置が備える遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を変動させ、広くすることができるようにした。これにより、測定対象２０の上端から下端の各測定部分２０ａに関するスペクトルを順にするために、遮蔽板１２を移動させるための回数を削減することによって、空間的な解像度を下げることができる。すなわち、空間的な解像度を下げることができることから、測定すべきデータの総量を低減させることができるようになる。したがって、スペクトルデータの処理を実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（１２）分光器１４と結像器１５と測定器１６との間の距離を変動させることなく、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて、スペクトル測定装置が備える遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を変動させ、広くすることができるようにした。これにより、このスペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じて測定すべきスペクトルのデータの量を調整すべく、前記遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を変動させることができるようになる。すなわち、例えば、晴れの日等に走行する場合のように、移動体たる車両Ｃの速度が速い場合は、前記データの処理速度を速くするべく、空間的な解像度を下げることができる。したがって、上記周辺環境に応じて、測定すべきスペクトルデータの処理速度を速くすべくデータ量を低減させるときには、空間的な解像
度を下げるために、遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を広げることができるようになる。これに伴い、スペクトル測定装置１０が使用される周辺環境に応じた測定結果を得るためのスペクトルデータの処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（１３）分光器１４と結像器１５と測定器１６との間の距離を変動させることなく、スペクトルデータに基づく上記識別データに応じて、スペクトル測定装置が備える遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を変動させ、広くすることができるようにした。これにより、この識別データに応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、単スリット１２ａの幅を変動させることができるようになる。すなわち、上記スペクトル測定結果に応じて、測定すべきスペクトルデータの処理速度を速くすべくデータ量を低減させるときには、空間的な解像度を下げるために、遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を広げることができるようになる。これに伴い、スペクトル測定装置１０のスペクトル測定結果に応じた測定結果を得るためのスペクトルデータの処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（１４）分光器１４と結像器１５と測定器１６との間の距離を変動させることなく、スペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの走行状況に応じて、スペクトル測定装置が備える遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を変動させ、広くすることができるようにした。これにより、このスペクトル測定装置１０が搭載されている車両Ｃの走行状況に応じて測定すべきスペクトルデータの量を調整すべく、単スリット１２ａの幅を変動させることができるようになる。すなわち、車両Ｃが曲線路や悪路を走行する場合等は、測定すべきシーンを次々と更新させていく必要があるため、測定したデータの処理速度を速めるべく、空間的な解像度を下げることができる。したがって、車両Ｃの走行状況に応じて、例えば空間的な解像度を下げる場合のように、測定すべきスペクトルデータの量を低減させるときには、遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅を初期的な幅から広げることができるようになる。これに伴い、スペクトル測定装置１０を搭載する車両Ｃの走行状況に応じた測定結果を得るためのデータの処理を、実時間で終了させることができるスペクトル測定装置の提供を通じ、ドライバーの運転支援をすることができるようになる。

（１５）分光器１４と結像器１５と測定器１６との間の距離を変動させることなく、スペクトル測定装置１０が測定したすべてのデータを処理しないようにすることとした。これにより、例えば、都市部を走行する場合のように波長成分の分解能を高くし、測定すべきスペクトルデータの量を増加させるときであっても、実時間内でのデータ処理を達成することができる範囲内に処理すべきスペクトルデータの量を制限することができるようになる。

なお、上記各実施の形態は、以下のような態様をもって実施することもできる。
・上記第１、および第２の実施の形態では、単スリット１２ａの幅が固定される構成としたが、これら第１、および第２の実施の形態が、第３の実施の形態、すなわちスリットの幅を変更可能にするスリット幅変更部を搭載する構成であってもよい。こうした構成であれば、スペクトルデータのデータ量がより広い範囲で縮小可能になる。

・上記の各実施の形態のデータ処理部３２では、周辺環境を示す各種データ、走行状況を示す各種データ、および識別データの各々に重みが付けられて設定条件情報が抽出される構成を説明したが、これに限られない。データ処理部３２は、周辺環境を示す各種データ、および走行状況を示す各種データのいずれか一方のみを取得してそれを設定条件情報として扱う構成であってもよい。つまり測定対象の周辺環境、成分ごとの強度、および移
動体の移動状況のいずれか一つに応じて距離変更部又はスリット幅変更部が駆動される構成であってもよい。

・上記の各実施の形態では、制御部２６が、測定対象２０を測定する周辺の環境や、車両Ｃの挙動等の走行状況に基づいて、波長成分の分解能や空間的な解像度を決定する。しかしこれに限らず、例えば、赤外線レーダ、ミリ波レーダ、車載カメラ等の対物センサによって測定することができる測定対象２０と単スリット１２ａとの間の距離に基づいて、波長成分の分解能や空間的な解像度を決定するとしてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・上記の各実施の形態では、結像器１５を用いることとしたが、これに限らず、このような結像器１５を用いなくてもよい。すなわち、遮蔽板１２が備える単スリット１２ａにマイクロレンズ等を設け、測定対象２０からの光が拡散する前に収束させてしまえば、結像器１５を用いずとも、測定器１６に分光器１４で波長ごとに分光された光が入射することになる。これにより、分光器１４と測定器１６との間の距離が短くなるにつれ、測定器１６に前記波長ごとに分光された光が入射する範囲が狭くなり、測定に用いられる受光素子の数が減るため、測定すべきデータ量を低減させることができる。さらに、結像器１５の焦点距離たるｂ１を考慮する必要がなくなるため、分光器１４と測定器１６との間の距離がいかなる距離であるとしても、上記光の結像が不鮮明となることはない。したがって、精度の高いデータ解析をすることができるようになる。また、この場合、単スリット１２ａが移動するにつれ、測定器１６に上記光が入射する範囲も移動していくことになる。すなわち、単スリット１２ａの位置により、測定器１６に前記光が入射する範囲が決定されるため、この範囲が干渉しないようにしつつ遮蔽板１２にスリットを複数本設けることにより、遮蔽板１２を移動させる回数を削減することができるようにもなる。

・上記の各実施の形態では、遮蔽板１２の１回あたりの移動量を同遮蔽板１２に設けられた単スリット１２ａの幅と同一としたが、これに限らず、その幅よりも大きい移動量としてもよい。これにより、測定対象２０の全域を測定するために要する走査回数が減り、空間的な解像度を下げて、測定すべきスペクトルデータの量を低減させることができる。

・上記の各実施の形態では、データ処理部３２とスペクトルデータ解析部３３とは、スペクトル測定装置１０ではなく移動体たる車両Ｃに設けられているが、これに限られない。すなわち、データ処理部３２とスペクトルデータ解析部３３とが、スペクトル測定装置１０に設けられているとしてもよい。また、制御部２６がスペクトル測定装置１０に設けられているとしたが、これに限らず、前記車両Ｃに設けられるとしてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・データ処理部３２およびスペクトルデータ解析部３３は移動体たる車両Ｃに設けられ、制御部２６はその車両Ｃが搭載するスペクトル測定装置１０に設けられているとしたが、これに限られない。例えば、車両Ｃが情報を外部とやり取りするための送受信部を備えており、データ処理部３２、スペクトルデータ解析部３３および制御部２６のいずれか、またはすべてが車両Ｃ外部に設けられている情報を一括して処理するための情報処理センター等に設けられていてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・上記の各実施の形態では、遮蔽板１２が、第１の遮蔽板１２ｂと第２の遮蔽板１２ｃとから構成され、単スリット１２ａの幅はこれら第１の遮蔽板１２ｂと第２の遮蔽板１２ｃとが平行移動することで拡大するとしたが、これに限られない。例えば、側面の長手方向に単スリットを有する円筒を各円筒の中心軸が一致するように２本組み合わせ、これらの円筒を互いに滑動または摺動等しつつ回転させることとしてもよい。このようにしても
、上記の第３の実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・上記の各実施の形態では、例えば凸レンズ等の光を透過せさる視準器１３を用いたが、これに限らず、光を反射させる凹面鏡等をコリメーションミラーとして用いてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・上記の各実施の形態では、例えばプリズムや回折格子等の光を透過させる分光器１４を用いたが、これに限らず、凸形状のグレーティング等、光を透過させない分光器を用いてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

・上記の実施の形態では、例えば凸レンズ等の光を透過せさる結像器１５を用いたが、これに限らず、光を反射させる凹面鏡等をフォーカシングミラーとして用いてもよい。このようにしても、上記の各実施例と同様の作用効果を得ることができる。

１０…スペクトル測定装置、１１…集光器、１２…遮蔽板、１２ａ…単スリット、１２ｂ…第１の遮蔽板、１２ｃ…第２の遮蔽板、１３…視準器、１４…分光器、１５…結像器、１６…測定器、２０…測定対象、２０ａ…測定部分、２４…距離変更部、２６…制御部、２８…スリット幅変更部、１００…ハイパースペクトルセンサ、１１１…入射口、１１２…ミラー、１１３…集光器、１１４…遮蔽板、１１４ａ…単スリット、１１５…視準器、１１６…分光器、１１７…結像器、１１８…測定器、１１８ａ…受光素子、１１８ｂ…受光素子、１２０…対象物、１２０ａ…測定部分。

Claims (9)

1. 測定対象からの光を通過させるスリットが設けられる遮蔽部と、
   前記スリットを通過した光を分光する分光器と、
   分光された成分ごとの光の強度を測定する複数の受光素子から構成される測定器と
   を備えるスペクトル測定装置において、
   前記分光器と前記測定器との間の距離を変更可能にする距離変更部を備えることを特徴とするスペクトル測定装置。
2. 前記分光された成分ごとの光を前記受光素子上に収束させる結像器をさらに備え、
   前記距離変更部は、前記結像器と前記測定器との間の距離を保持しつつ、前記分光器と前記測定器との間の距離を変更可能にすることを特徴とする請求項１に記載のスペクトル測定装置。
3. 前記距離変更部による変更の態様を、前記測定対象の周辺環境に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のスペクトル測定装置。
4. 前記距離変更部による変更の態様を、前記成分ごとの強度に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置。
5. 前記スペクトル測定装置が移動体に搭載されるものであり、
   前記距離変更部による変更の態様を、前記移動体の移動状況に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置。
6. 前記スリットの幅を変更可能にするスリット幅変更部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置。
7. 前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記測定対象の周辺環境に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項６に記載のスペクトル測定装置。
8. 前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記成分ごとの強度に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項６または７に記載のスペクトル測定装置。
9. 前記スペクトル測定装置が移動体に搭載されるものであり、
   前記スリット幅変更部の変更の態様を、前記移動体の移動状況に応じた制御値によって制御する制御部を備えることを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載のスペクトル測定装置。

Images