JP2011226876A - Spectrometer - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrometer capable of obtaining accurate and stable spectral characteristics.SOLUTION: A spectrometer (100) comprises: an objective optical system (11) capable of telecentrically imaging a target object without vignetting; a first transmission wavelength selective filter (12) formed to have a different transmission wavelength along a predetermined direction; a driving member for driving the first transmission wavelength selective filter; a projection optical system (15) for projecting a conjugate image of the target object image without vignetting; an aperture stop (153) provided in the objective optical system or the projection optical system (15), for allowing a telecentric transmission of a component used for image pickup without vignetting, out of the light flux that creates an object image onto the first transmission wavelength selective filter and transmits the filter; a two-dimensional image pickup device (16) for picking up the conjugate image; a storage for storing the conjugate image; and a measuring member for measuring the spectral characteristics of the target object.

Description

本発明は、波長選択フィルタを介して得られる分光画像を用いて対象物の反射分光特性や透過分光特性を測定する分光測定装置に関する。   The present invention relates to a spectroscopic measurement apparatus that measures reflection spectral characteristics and transmission spectral characteristics of an object using a spectral image obtained through a wavelength selection filter.

特許文献1に示された分光測定装置は、分光測定装置の撮影レンズの画像結像位置にフォーカシングスクリーンを設置し、フォーカシングスクリーンに投影された像を分光測定装置内の受光素子が撮像する。撮影レンズとフォーカシングスクリーンの間には、連続的に透過波長が変化する波長選択フィルタが配設されており、波長選択フィルタの透過波長が変化する方向に波長選択フィルタを移動できるように駆動装置を介して取り付けられている。波長選択フィルタを任意の波長間隔に対応した移動距離で波長選択フィルタを透過波長が変化する方向に移動させ、波長選択フィルタの各々の移動位置において、分光測定装置内の受光素子が複数の画像を得る。これら複数の画像ファイルをコンピュータによって処理して各画像の同一位置に対応した対象物体の部位の各測定波長に対応した画像信号を抽出、組み合わせて所定の波長間隔による分光反射率又は分光透過率を算出することによって対象物の分光特性を測定する。   In the spectroscopic measurement apparatus disclosed in Patent Document 1, a focusing screen is installed at an image image formation position of a photographing lens of the spectroscopic measurement apparatus, and a light receiving element in the spectroscopic measurement apparatus captures an image projected on the focusing screen. A wavelength selection filter whose transmission wavelength continuously changes is disposed between the photographing lens and the focusing screen, and the drive device can be moved so that the wavelength selection filter can be moved in the direction in which the transmission wavelength of the wavelength selection filter changes. Is attached through. The wavelength selection filter is moved in the direction in which the transmission wavelength changes at a movement distance corresponding to an arbitrary wavelength interval, and a light receiving element in the spectroscopic measurement apparatus captures a plurality of images at each movement position of the wavelength selection filter. obtain. These multiple image files are processed by a computer to extract image signals corresponding to each measurement wavelength of the part of the target object corresponding to the same position of each image and combine them to obtain spectral reflectance or spectral transmittance at a predetermined wavelength interval. The spectral characteristic of the object is measured by calculating.

特開2005−300509号公報JP 2005-300509 A

しかし、特許文献1に開示された分光測定装置では、波長選択フィルタを透過する光束にヴィネッティングが存在し、又はテレセントリックでないような透過の仕方をすることが有り得る。そのような場合、光線成分の波長選択フィルタ透過角度が像高によって変動してしまうことにより、波長選択フィルタ上同一箇所であっても分光透過特性が変化し、正確な分光特性が得られないこともある。
そこで、本発明は正確で安定した分光特性を得ることができる分光測定装置を提供することを目的とする。
However, in the spectroscopic measurement apparatus disclosed in Patent Document 1, there is a possibility that vignetting is present in the light flux that passes through the wavelength selection filter, or the light is not telecentric. In such a case, the wavelength selection filter transmission angle of the light component varies depending on the image height, so that the spectral transmission characteristics change even at the same location on the wavelength selection filter, and accurate spectral characteristics cannot be obtained. There is also.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a spectroscopic measurement apparatus capable of obtaining accurate and stable spectral characteristics.

本態様の分光測定装置は、対象物体像をヴィネッティング無しで且つテレセントリックに結像可能な対物光学系と、対物光学系による対象物体像の結像面に配置され第1波長から第1波長より長い波長の第2波長までの光を透過させるとともに所定方向に沿って透過波長が異なるように形成された第1透過波長選択フィルタと、結像面内で所定方向に第1透過波長選択フィルタを所定ピッチごとに移動させる駆動部と、第1透過波長選択フィルタをテレセントリックに透過した光束成分だけで対象物体の像の共役像をヴィネッティングなしで投影する投影光学系と、対物光学系または投影光学系内に設置され、第1透過波長選択フィルタ上に対象物体像を形成して透過する光束のうち撮像に使う成分をヴィネッティング無しで且つテレセントリックとする開口絞りと、所定方向におよび所定方向と直交する直交方向に配置された複数の画素からなり投影光学系により投影された共役像を二次元で撮像する二次元撮像素子と、二次元撮像素子で撮像された共役像を記憶する記憶部と、所定ピッチごと第1透過波長選択フィルタが移動した際に、移動毎に二次元撮像素子で共役像を撮像して記憶部に記憶し対象物体の分光特性を測定する測定部と、を備える。   The spectroscopic measurement apparatus according to this aspect includes an objective optical system capable of forming a target object image telecentricly without vignetting, and an imaging surface of the target object image formed by the objective optical system. A first transmission wavelength selection filter configured to transmit light up to a second wavelength of a long wavelength and have a transmission wavelength different along a predetermined direction; and a first transmission wavelength selection filter in a predetermined direction within an imaging plane. A drive unit that moves at predetermined pitches, a projection optical system that projects a conjugate image of an image of a target object without vignetting only with a light beam component telecentrically transmitted through a first transmission wavelength selection filter, and an objective optical system or projection optical system The component used for imaging out of the luminous flux that is installed in the system and forms the target object image on the first transmission wavelength selection filter and passes through is telecentric without vignetting. A two-dimensional imaging device that captures a conjugate image projected by a projection optical system in two dimensions, and a plurality of pixels arranged in a predetermined direction and in an orthogonal direction orthogonal to the predetermined direction; When the first transmission wavelength selection filter moves with a predetermined pitch, the storage unit that stores the conjugate image captured by the two-dimensional imaging device captures the conjugate image with the two-dimensional imaging device for each movement, and stores the conjugate image in the storage unit. A measurement unit that measures the spectral characteristics of the target object.

本発明の分光測定装置は、対物光学系が対象物体像をヴィネッティング無しで且つテレセントリックに波長選択フィルタ上に結像するので、正確で安定した分光特性を得ることができる。   In the spectroscopic measurement apparatus of the present invention, the objective optical system forms the target object image on the wavelength selection filter without vignetting and telecentrically, so that accurate and stable spectral characteristics can be obtained.

分光測定装置100の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a spectrometer 100. FIG. 分光測定装置100の概略光路図である。1 is a schematic optical path diagram of a spectrometer 100. FIG. ヴィネッティング現象を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the vignetting phenomenon. 透過波長が変化する第1透過波長選択フィルタ12Aの特性の説明図である。It is explanatory drawing of the characteristic of 12 A of 1st transmission wavelength selection filters from which a transmission wavelength changes. ピッチ毎における第1透過波長選択フィルタ12Aと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relative relationship between a first transmission wavelength selection filter 12A and a light receiving surface 161 of a two-dimensional image sensor 16 for each pitch. ピッチ毎における第1透過波長選択フィルタ12Aと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示した図である。FIG. 4 is a diagram illustrating a relative relationship between a first transmission wavelength selection filter 12A and a light receiving surface 161 of a two-dimensional image sensor 16 for each pitch. 制御部17及び画像処理部18を示した概略図である。3 is a schematic diagram illustrating a control unit 17 and an image processing unit 18. FIG. 透過波長と二次元撮像素子16の受光面161との対応関係を示した説明図である。3 is an explanatory diagram showing a correspondence relationship between a transmission wavelength and a light receiving surface 161 of the two-dimensional imaging device 16. FIG. 第1透過波長選択フィルタ12AをピッチSでずらしながらF1、F2、F3、F4、F5、F6の6回の撮影で得られた分光特性を示したグラフである。6 is a graph showing spectral characteristics obtained by photographing six times of F1, F2, F3, F4, F5, and F6 while shifting the first transmission wavelength selection filter 12A with a pitch S. 第1実施形態の第1透過波長選択フィルタ12Aの平面図である。It is a top view of 12 A of 1st transmission wavelength selection filters of 1st Embodiment. 画像処理部18によってモニターに表示された分光特性の一例を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an example of spectral characteristics displayed on a monitor by the image processing unit 18. 第2実施形態の第2フィルタ保持部13Bと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。It is a figure which shows the relative relationship between the 2nd filter holding | maintenance part 13B of 2nd Embodiment, and the light-receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16. FIG. 第3実施形態の第3フィルタ保持部13Cと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。It is a figure which shows the relative relationship between the 3rd filter holding | maintenance part 13C of 3rd Embodiment, and the light-receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16. FIG. 第4実施形態の第4フィルタ保持部13Dと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。It is a figure which shows the relative relationship between 4th filter holding | maintenance part 13D of 4th Embodiment, and the light-receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16. FIG.

(第1実施形態)
<分光測定装置100の概要>
図1は、分光測定装置100の概略構成図である。図2は、分光測定装置100の概略光路図である。図1に示されたように、分光測定装置100は光軸Axに沿って対物光学系11、第1透過波長選択フィルタ12A、投影光学系15及び二次元撮像素子16が順に配置されている。また、第1透過波長選択フィルタ12Aは第1フィルタ保持部13Aに保持されている。第1フィルタ保持部13Aは一次元の直線駆動機構を持つ駆動ステージ14に搭載され、矢印AR1(光軸Axに垂直)に沿って移動することができる。制御部17は、駆動ステージ14と二次元撮像素子16とを制御する。また制御部17は画像処理部18と接続されている。制御部17及び画像処理部18は、撮像された画像を記憶し、対象物体の分光特性を測定する。
(First embodiment)
<Outline of Spectrometer 100>
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a spectroscopic measurement apparatus 100. FIG. 2 is a schematic optical path diagram of the spectrometer 100. As shown in FIG. 1, in the spectroscopic measurement apparatus 100, the objective optical system 11, the first transmission wavelength selection filter 12A, the projection optical system 15, and the two-dimensional imaging device 16 are arranged in this order along the optical axis Ax. The first transmission wavelength selection filter 12A is held by the first filter holding unit 13A. The first filter holding unit 13A is mounted on a drive stage 14 having a one-dimensional linear drive mechanism, and can move along an arrow AR1 (perpendicular to the optical axis Ax). The control unit 17 controls the drive stage 14 and the two-dimensional image sensor 16. The control unit 17 is connected to the image processing unit 18. The control unit 17 and the image processing unit 18 store the captured image and measure the spectral characteristics of the target object.

対物光学系11は、図2に示されたように光軸Axに沿って配置された対物レンズ111、112を備えている。ここで、対物レンズ111、112は凸レンズに描かれているが、複数のレンズにより構成されたレンズ群である。この対物光学系11は、倍率を調整するために交換式であってもよい。また、対物光学系11はヴィネッティング無しで且つテレセントリックに物体像Im1を結像面Miに結像することができる。なお対象物体は図示していない。ここでヴィネッティングは、レンズ枠などによって画像周辺部を形成する光束の一部がけられる現象で、結像された画像中心部と画像周辺部とに明るさの差が発生することの一つの原因となる。   The objective optical system 11 includes objective lenses 111 and 112 arranged along the optical axis Ax as shown in FIG. Here, although the objective lenses 111 and 112 are depicted as convex lenses, they are a lens group composed of a plurality of lenses. The objective optical system 11 may be exchangeable in order to adjust the magnification. Further, the objective optical system 11 can image the object image Im1 on the imaging plane Mi without vignetting and telecentric. The target object is not shown. Here, vignetting is a phenomenon in which a part of the light beam forming the image periphery is removed by a lens frame or the like, and is one cause of the difference in brightness between the center of the image and the image periphery. It becomes.

ヴィネッティングが波長選択フィルタ透過分光特性に与える影響について、図2及び図3を参照しながら説明する。図3は、ヴィネッティング現象を説明するための図である。ヴィネッティングのない軸上光束FLとヴィネッティングが発生している軸外光束FL’を描いてある。なお、波長選択フィルタ12Aに対してテレセントリック結像しているとする。図3(a)では波長選択フィルタ12A上の点Hを軸外光束FL’が透過している。この状態から波長選択フィルタ12Aを移動させたのが図3(b)であり、点Hを軸上光束FLが通過している。軸外光束FL’ではヴィネッティングによって光束端の一部がなくなっているため、軸上光束FLに比べて波長選択フィルタ12Aを傾いた角度で通過する光線成分が相対的に少なくなる。波長選択フィルタ12A上の干渉フィルタ膜122の分光特性は、光線通過角度によって変動する。通常は光線が斜めになるほど透過帯域が短波長側に広がる。したがって、点Hが示す分光透過特性は図3(a)と図3(b)との場合で等しくするほうが望ましいが、実際には差異が生ずることとなる。その結果、分光測定装置100で得られる分光特性に影響を与える。   The effect of vignetting on the wavelength selective filter transmission spectral characteristics will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram for explaining the vignetting phenomenon. An on-axis light beam FL without vignetting and an off-axis light beam FL 'with vignetting generated are depicted. It is assumed that telecentric imaging is performed on the wavelength selection filter 12A. In FIG. 3A, the off-axis light beam FL 'passes through the point H on the wavelength selection filter 12A. The wavelength selective filter 12A is moved from this state in FIG. 3B, and the axial light beam FL passes through the point H. In the off-axis light beam FL ′, a part of the light beam end is lost due to vignetting, so that the light beam component that passes through the wavelength selection filter 12A at an inclined angle is relatively smaller than the on-axis light beam FL. The spectral characteristic of the interference filter film 122 on the wavelength selection filter 12A varies depending on the light beam passing angle. Usually, the transmission band is widened to the short wavelength side as the light beam becomes oblique. Therefore, it is desirable that the spectral transmission characteristics indicated by the point H be equal in the case of FIG. 3A and FIG. 3B, but in reality, a difference will occur. As a result, the spectral characteristics obtained by the spectroscopic measurement apparatus 100 are affected.

分光測定装置100の対物光学系11は物体像Im1を第1透過波長選択フィルタ12A上に形成し、投影光学系15は二次元撮像素子16上に物体像Im1の共役像Im2を形成するが、開口絞り153の働きにより第1透過波長選択フィルタ12Aを透過する物体像Im1結像光束のうち二次元撮像素子16まで到達する成分は、第1透過波長選択フィルタ12Aをヴィネッティング無し且つテレセントリックに透過する。このため、分光測定装置100で正確な分光特性が得られる。   The objective optical system 11 of the spectrometer 100 forms the object image Im1 on the first transmission wavelength selection filter 12A, and the projection optical system 15 forms the conjugate image Im2 of the object image Im1 on the two-dimensional image sensor 16. The component reaching the two-dimensional imaging element 16 in the object image Im1 imaged light beam transmitted through the first transmission wavelength selection filter 12A by the action of the aperture stop 153 is transmitted through the first transmission wavelength selection filter 12A without vignetting and telecentrically. To do. For this reason, the spectroscopic measurement apparatus 100 can obtain accurate spectral characteristics.

また、図1に示されたように第1透過波長選択フィルタ12Aは第1フィルタ保持部13Aによって保持され、一次元の直線駆動する駆動ステージ14に搭載されて矢印AR1(X軸方向)に沿って移動することができる。ここで、第1フィルタ保持部13Aは第1透過波長選択フィルタ12Aの光透過領域だけ窓が開いており、そのほかの部分は遮光するように構成されている。駆動ステージ14は、第1透過波長選択フィルタ12Aを所定のピッチS(図5を参照)ずつ矢印AR1(X軸方向)に移動させることができる。   Further, as shown in FIG. 1, the first transmission wavelength selection filter 12A is held by the first filter holding unit 13A, and is mounted on the drive stage 14 that drives one-dimensional linearly along the arrow AR1 (X-axis direction). Can move. Here, the first filter holding portion 13A is configured such that a window is opened only in the light transmission region of the first transmission wavelength selection filter 12A, and the other portions are shielded from light. The drive stage 14 can move the first transmission wavelength selection filter 12A in the arrow AR1 (X-axis direction) by a predetermined pitch S (see FIG. 5).

また、第1透過波長選択フィルタ12Aは平行平面板121の片面に多層膜の干渉フィルタ層122を有する多層膜の光学素子であり、所定の波長帯域の光に対して選択的に透過させることができる。第1透過波長選択フィルタ12AはY軸方向の所定の位置では、X軸方向に直線的に透過波長が変化している(図4を参照)。   The first transmission wavelength selection filter 12A is a multilayer optical element having a multilayer interference filter layer 122 on one side of the plane parallel plate 121, and can selectively transmit light in a predetermined wavelength band. it can. The transmission wavelength of the first transmission wavelength selection filter 12A changes linearly in the X-axis direction at a predetermined position in the Y-axis direction (see FIG. 4).

図4は、透過波長が変化する第1透過波長選択フィルタ12Aの特性の説明図である。詳しく説明すると、例えば第1透過波長選択フィルタ12Aがその移動方向で透過領域A〜Gを有する場合、透過領域Aの波長帯域がλ1〜λ2で、透過領域Bの波長帯域がλ2〜λ3で、…、透過領域Gの波長帯域がλ7〜λ8である。また、透過波長λ1〜λ8は図4に示されたようにリニアに変化する。例えば、透過波長λ1〜λ8が可視光の400nm〜750nmの波長帯域に対応すれば、透過領域Aがもっとも短い透過波長帯域400nm〜450nmに対応され、透過領域Gがもっとも長い透過波長帯域700nm〜750nmに対応される。   FIG. 4 is an explanatory diagram of the characteristics of the first transmission wavelength selection filter 12A in which the transmission wavelength changes. More specifically, for example, when the first transmission wavelength selection filter 12A has transmission regions A to G in its moving direction, the wavelength band of the transmission region A is λ1 to λ2, and the wavelength band of the transmission region B is λ2 to λ3. ..., the wavelength band of the transmission region G is λ7 to λ8. Further, the transmission wavelengths λ1 to λ8 change linearly as shown in FIG. For example, if the transmission wavelengths λ1 to λ8 correspond to the wavelength band of visible light 400 nm to 750 nm, the transmission region A corresponds to the shortest transmission wavelength band 400 nm to 450 nm, and the transmission region G has the longest transmission wavelength band 700 nm to 750 nm. It corresponds to.

つまり、干渉フィルタ層122の厚さが第1透過波長選択フィルタ12Aの移動方向(図1の矢印AR1の方向)に沿って変化することで、第1透過波長選択フィルタ12Aを透過する光の透過波長が第1透過波長選択フィルタ12Aの移動方向に沿って直線的に変化する。第1透過波長選択フィルタ12Aはその透過波長帯域内に含まれるすべての波長の光が、矢印AR1方向のいずれかの干渉フィルタ層122で必ず透過するように成膜されている。
なお、理解を容易にするため、第1透過波長選択フィルタ12Aの干渉フィルタ層122が図1、図5及び図6に示されたように、透過波長帯域をY軸方向に伸びX軸方向に複数に分割された領域として描かれている。
That is, the thickness of the interference filter layer 122 changes along the moving direction of the first transmission wavelength selection filter 12A (the direction of the arrow AR1 in FIG. 1), thereby transmitting light that passes through the first transmission wavelength selection filter 12A. The wavelength changes linearly along the moving direction of the first transmission wavelength selection filter 12A. The first transmission wavelength selection filter 12A is formed such that light of all wavelengths included in the transmission wavelength band is surely transmitted through any interference filter layer 122 in the direction of the arrow AR1.
For ease of understanding, the interference filter layer 122 of the first transmission wavelength selection filter 12A extends the transmission wavelength band in the Y-axis direction and extends in the X-axis direction as shown in FIGS. It is drawn as a divided area.

図2に戻り、第1透過波長選択フィルタ12Aは干渉フィルタ層122を対象物体の結像面Miに合わせるように配置される。これにより、第1透過波長選択フィルタ12Aの干渉フィルタ層122には対物レンズ11により物体像Im1が形成される。   Returning to FIG. 2, the first transmission wavelength selection filter 12 </ b> A is disposed so that the interference filter layer 122 matches the imaging plane Mi of the target object. Thereby, the object image Im1 is formed by the objective lens 11 on the interference filter layer 122 of the first transmission wavelength selection filter 12A.

投影光学系15は、図2に示されたように光軸Axに沿って配置された一対の投影レンズ151、152を備えている。ここで、投影レンズ151、152は凸レンズに描かれているが、複数のレンズにより構成されたレンズ群である。また、投影光学系15は投影レンズ151と投影レンズ152との間に開口絞り153を有している。また、投影光学系15は対物レンズ11により結像された物体像Im1の共役像Im2をヴィネッティング無しで二次元撮像素子16の受光面161に投影することができる。なお、開口絞り153は対物光学系11の対物レンズ111と対物112との間に設けてもよい。   The projection optical system 15 includes a pair of projection lenses 151 and 152 arranged along the optical axis Ax as shown in FIG. Here, although the projection lenses 151 and 152 are depicted as convex lenses, they are a lens group composed of a plurality of lenses. The projection optical system 15 has an aperture stop 153 between the projection lens 151 and the projection lens 152. The projection optical system 15 can project the conjugate image Im2 of the object image Im1 formed by the objective lens 11 onto the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 without vignetting. The aperture stop 153 may be provided between the objective lens 111 and the objective 112 of the objective optical system 11.

二次元撮像素子16は、モノクロの画像センサであり、例えば二次元CCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ、または二次元CMOSイメージセンサであればよい。   The two-dimensional image sensor 16 is a monochrome image sensor, and may be a two-dimensional CCD (Charge Coupled Device) image sensor or a two-dimensional CMOS image sensor, for example.

投影光学系15により結像される共役像Im2は対象物体の物体像であると同時に第1透過波長選択フィルタ12Aの共役像でもある。このため、二次元撮像素子16の受光面161上で共役像Im2を形成する光の波長はX軸方向の位置によって異なる。すなわち、共役像Im2のいずれかの部位に着目したとき、この部位に共役な第1透過波長選択フィルタ12A上の部位を透過する波長帯域の光によって、共役像Im2の該当部位が形成される。また、駆動ステージ14によって第1透過波長選択フィルタ12AをX軸方向に移動させると、受光面161上に結像された第1透過波長選択フィルタ12Aの像も動く。このため、二次元撮像素子16が受光する光の波長も変化する。   The conjugate image Im2 formed by the projection optical system 15 is not only the object image of the target object but also the conjugate image of the first transmission wavelength selection filter 12A. For this reason, the wavelength of the light that forms the conjugate image Im2 on the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 differs depending on the position in the X-axis direction. That is, when attention is paid to any part of the conjugate image Im2, the corresponding part of the conjugate image Im2 is formed by the light in the wavelength band that transmits the part on the first transmission wavelength selection filter 12A conjugate to this part. Further, when the first transmission wavelength selection filter 12A is moved in the X-axis direction by the drive stage 14, the image of the first transmission wavelength selection filter 12A imaged on the light receiving surface 161 also moves. For this reason, the wavelength of the light received by the two-dimensional image sensor 16 also changes.

上述した第1透過波長選択フィルタ12Aの分光透過特性は、透過光束の角度によって変化する。つまり、第1透過波長選択フィルタ12Aに斜めから光束が入射すると、透過波長が変わってしまう。一方、第1透過波長選択フィルタ12Aが駆動ステージ14によって矢印方向AR1(図1:X軸方向)に移動する際に、第1透過波長選択フィルタ12Aと物体像Im1との相対位置(Z軸方向)が変化することがある。上述のように、対物光学系11はテレセントリックに対象物体の物体像Im1を結像面Miに結像するため、干渉フィルタ層122がZ軸方向に変化した場合であっても、XY面の同一位置を透過する光束の透過波長帯域はほとんど変化しない。   The spectral transmission characteristics of the first transmission wavelength selection filter 12A described above vary depending on the angle of the transmitted light beam. That is, when a light beam is incident on the first transmission wavelength selection filter 12A from an oblique direction, the transmission wavelength is changed. On the other hand, when the first transmission wavelength selection filter 12A is moved in the arrow direction AR1 (FIG. 1: X-axis direction) by the drive stage 14, the relative position (Z-axis direction) between the first transmission wavelength selection filter 12A and the object image Im1. ) May change. As described above, since the objective optical system 11 telecentricly forms the object image Im1 of the target object on the imaging plane Mi, even when the interference filter layer 122 changes in the Z-axis direction, the same XY plane is used. The transmission wavelength band of the light beam passing through the position hardly changes.

対物光学系11はテレセントリックであるため、物体像Im1を形成する光束はいずれかの集光点でも集光角度がほとんど半角θを保ち、主光線LL1、すなわち開口絞り153の中心Oを通過する主光線LL1がいずれも第1透過波長選択フィルタ12Aに対して垂直透過する。このため、第1透過波長選択フィルタ12Aを透過する光束の角度特性がいずれも等価となる。したがって、主光線が第1透過波長選択フィルタ12Aに対して斜めに透過する場合に比べてより正確な分光特性が得られる。   Since the objective optical system 11 is telecentric, the light beam forming the object image Im1 has a converging angle almost at half angle θ at any condensing point, and passes through the principal ray LL1, that is, the main beam O passing through the center O of the aperture stop 153. All of the light beams LL1 are transmitted vertically to the first transmission wavelength selection filter 12A. For this reason, the angular characteristics of the light beams transmitted through the first transmission wavelength selection filter 12A are all equivalent. Therefore, more accurate spectral characteristics can be obtained as compared with the case where the chief ray is transmitted obliquely with respect to the first transmission wavelength selection filter 12A.

また、第1透過波長選択フィルタ12Aの透過波長帯域の分光特性の形は、第1透過波長選択フィルタ12Aの設計と開口絞り153の径Rとによって決まる。一般的には、開口絞り153の径Rを大きく取るほど集光角度が広がり、透過波長帯域が短波長側に広がってしまうので、要求仕様に応じた径に設定する。   The shape of the spectral characteristic of the transmission wavelength band of the first transmission wavelength selection filter 12A is determined by the design of the first transmission wavelength selection filter 12A and the diameter R of the aperture stop 153. In general, the larger the diameter R of the aperture stop 153, the wider the condensing angle and the transmission wavelength band spread to the short wavelength side, so the diameter is set according to the required specifications.

分光測定装置100に使用される対物光学系11および投影光学系15は、幅広い波長帯域の光束を集光したり投影したりするため、第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域、例えば400nm〜800nmに対して、色収差が補正されている光学系が用いられることが好ましい。   The objective optical system 11 and the projection optical system 15 used in the spectroscopic measurement apparatus 100 collect and project a light beam having a wide wavelength band, so that the wavelength band of the first transmission wavelength selection filter 12A, for example, 400 nm to 800 nm. On the other hand, it is preferable to use an optical system in which chromatic aberration is corrected.

<分光測定装置100の撮像経過>
図5および図6は、分光測定装置100による撮像経過の説明図で、光軸Ax方向(Z軸方向)から見た平面図である。図5(a)〜(g)および図6(h)〜(m)は、第1透過波長選択フィルタ12Aが駆動ステージ14により所定のピッチSで移動するときのピッチS毎における第1透過波長選択フィルタ12Aと二次元撮像素子16の受光面161との関係を示した図である。
<Imaging Process of Spectrometer 100>
5 and 6 are explanatory views of the imaging process by the spectroscopic measurement device 100, and are plan views viewed from the optical axis Ax direction (Z-axis direction). FIGS. 5A to 5G and FIGS. 6H to 6M show the first transmission wavelength for each pitch S when the first transmission wavelength selection filter 12A is moved at the predetermined pitch S by the drive stage 14. 3 is a diagram illustrating a relationship between a selection filter 12A and a light receiving surface 161 of a two-dimensional image sensor 16. FIG.

第1透過波長選択フィルタ12Aは図4で示されたように直線的に透過波長が変化するが、図5および図6では、第1透過波長選択フィルタ12Aを透過波長が異なる7つの透過領域A〜Gに分けて説明する。透過領域Aの透過波長帯域が例えば400nm〜450nm、透過領域Bの透過波長帯域が例えば450nm〜500nm、…、透過領域Gの透過波長帯域が例えば700nm〜750nmである。第1フィルタ保持部13Aは第1透過波長選択フィルタ12Aが配置された窓を除いて遮光部である。   The first transmission wavelength selection filter 12A linearly changes its transmission wavelength as shown in FIG. 4, but in FIGS. 5 and 6, the first transmission wavelength selection filter 12A has seven transmission regions A having different transmission wavelengths. The explanation will be divided into ~ G. The transmission wavelength band of the transmission region A is, for example, 400 nm to 450 nm, the transmission wavelength band of the transmission region B is, for example, 450 nm to 500 nm,..., And the transmission wavelength band of the transmission region G is, for example, 700 nm to 750 nm. The first filter holding unit 13A is a light shielding unit except for the window where the first transmission wavelength selection filter 12A is disposed.

以下の説明では、図5又は図6で描かれた受光面161上の四角形印を付けてある画素領域Pおよび画素領域Qに着目する。
図5(a)において、第1透過波長選択フィルタ12Aが+X軸方向に移動し始め、透過領域Aを透過した光束のみが二次元撮像素子16の受光面161に入り、共役像Im2が形成される。このため、受光面161の画素領域Pには、波長帯域400nm〜450nmの光が入射する。
In the following description, attention is focused on the pixel region P and the pixel region Q that are marked with a square mark on the light receiving surface 161 depicted in FIG.
In FIG. 5A, the first transmission wavelength selection filter 12A starts to move in the + X-axis direction, and only the light beam that has passed through the transmission region A enters the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16, and a conjugate image Im2 is formed. The Therefore, light having a wavelength band of 400 nm to 450 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161.

図5(b)において、第1透過波長選択フィルタ12Aが図5(a)の状態から+X軸方向にピッチSだけ移動する。すると、透過領域A、Bを透過した光のみが二次元撮像素子16の受光面161に入り、共役像Im2が形成される。また、受光面161の画素領域Pは透過領域Bに対応し、受光面161の画素領域Pには波長帯域450nm〜500nmの光が入射する。   In FIG. 5B, the first transmission wavelength selection filter 12A moves by a pitch S in the + X axis direction from the state of FIG. Then, only the light that has passed through the transmission regions A and B enters the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16, and a conjugate image Im2 is formed. The pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region B, and light having a wavelength band of 450 nm to 500 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161.

図5(c)において、第1透過波長選択フィルタ12Aが図5(b)の状態から+X軸方向にピッチSだけ移動する。すると、透過領域A〜Cを透過した光のみが二次元撮像素子16の受光面161に入り、共役像Im2が形成される。また、受光面161の画素領域Pは透過領域Cに対応し、受光面161の画素領域Pには波長帯域500nm〜550nmの光が入射する。   In FIG. 5C, the first transmission wavelength selection filter 12A moves from the state of FIG. 5B by the pitch S in the + X axis direction. Then, only the light that has passed through the transmission regions A to C enters the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16, and a conjugate image Im2 is formed. The pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region C, and light having a wavelength band of 500 nm to 550 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161.

第1透過波長選択フィルタ12Aが+X軸方向にピッチSずつ移動を続く。このため、図5(d)において受光面161の画素領域Pは透過領域Dに対応し、受光面161の画素領域Pでは波長帯域550nm〜600nmの光が入射する。図5(e)において受光面161の画素領域Pは透過領域Eに対応し、受光面161の画素領域Pには波長帯域600nm〜650nmの光が入射する。図5(f)において受光面161の画素領域Pは透過領域Fに対応し、受光面161の画素領域Pは波長帯域650nm〜700nmの光が入射する。   The first transmission wavelength selection filter 12A continues to move by a pitch S in the + X axis direction. Therefore, in FIG. 5D, the pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region D, and light having a wavelength band of 550 nm to 600 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161. 5E, the pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region E, and light having a wavelength band of 600 nm to 650 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161. In FIG. 5F, the pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region F, and light having a wavelength band of 650 nm to 700 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161.

図5(g)において、第1透過波長選択フィルタ12Aが図5(f)の状態から+X軸方向にピッチSだけ移動する。受光面161の画素領域Pは透過領域Gに対応し、受光面161の画素領域Pには波長帯域700nm〜750nmの光が入射する。また、受光面161の画素領域Qは透過領域Aに対応し、受光面161の画素領域Qには波長帯域400nm〜450nmの光が入射する。この図5(g)に描かれた第1透過波長選択フィルタ12Aと受光面161との関係では、第1透過波長選択フィルタ12Aの全ての透過領域A〜Gを透過した光が二次元撮像素子16の受光面161に共役像Im2として形成されている。   In FIG. 5G, the first transmission wavelength selection filter 12A moves from the state of FIG. 5F by the pitch S in the + X axis direction. The pixel region P of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region G, and light having a wavelength band of 700 nm to 750 nm is incident on the pixel region P of the light receiving surface 161. The pixel region Q of the light receiving surface 161 corresponds to the transmission region A, and light having a wavelength band of 400 nm to 450 nm is incident on the pixel region Q of the light receiving surface 161. In the relationship between the first transmission wavelength selection filter 12A and the light receiving surface 161 depicted in FIG. 5G, the light transmitted through all the transmission regions A to G of the first transmission wavelength selection filter 12A is a two-dimensional imaging device. It is formed as a conjugate image Im2 on 16 light receiving surfaces 161.

上述のように、図5(a)から図5(g)までに示されたように第1透過波長選択フィルタ12Aが+X軸方向に1ピッチずつ移動することで、受光面161の画素領域Pは、第1透過波長選択フィルタ12Aの全ての波長領域400nm〜750nmによる撮像が完了する。   As described above, the first transmission wavelength selection filter 12A moves by one pitch in the + X-axis direction as shown in FIGS. 5A to 5G, so that the pixel region P of the light receiving surface 161 is changed. The imaging with all the wavelength regions 400 nm to 750 nm of the first transmission wavelength selection filter 12A is completed.

その後、第1透過波長選択フィルタ12Aが図5(g)の状態から+X軸方向に沿ってピッチSずつさらに6ピッチ移動すると、図6(h)から図6(m)までで描かれた状態になる。つまり受光面161の画素領域Qには波長帯域450nm〜500nm……波長帯域700nm〜750nmの光が入射する。これにより、受光面161全面で第1透過波長選択フィルタ12Aの全ての波長領域400nm〜750nmによる撮像が完了する。   Thereafter, when the first transmission wavelength selection filter 12A is further moved by 6 pitches along the + X axis direction from the state of FIG. 5 (g), the state depicted in FIGS. 6 (h) to 6 (m). become. That is, light in the wavelength band 450 nm to 500 nm... Light in the wavelength band 700 nm to 750 nm is incident on the pixel region Q of the light receiving surface 161. Thereby, the imaging in all the wavelength regions 400 nm to 750 nm of the first transmission wavelength selection filter 12A is completed on the entire light receiving surface 161.

図5および図6では、第1透過波長選択フィルタ12AがピッチS(例えば10mm)毎移動すると、波長帯域が50nmずつ変化した。しかし分光特性をより正確に測定する場合には、第1透過波長選択フィルタ12Aが移動するピッチSを細かくすることが好ましい。つまり、例えば第1透過波長選択フィルタ12Aが小さなピッチS(例えば2mm)毎移動するとき波長帯域が10nmずつ変化する。したがって、より細かい分光特性を測定することができる。一方、図5および図6では二次元撮像素子16が13回の撮影を行ったが、ピッチSを5分の1にすれば60回以上の撮影が必要となる。このため、分光特性の測定時間が長くなる。   5 and 6, when the first transmission wavelength selection filter 12A moves every pitch S (for example, 10 mm), the wavelength band changes by 50 nm. However, when measuring the spectral characteristics more accurately, it is preferable to make the pitch S at which the first transmission wavelength selection filter 12A moves finer. That is, for example, when the first transmission wavelength selection filter 12A moves every small pitch S (for example, 2 mm), the wavelength band changes by 10 nm. Therefore, finer spectral characteristics can be measured. On the other hand, in FIG. 5 and FIG. 6, the two-dimensional image sensor 16 has taken 13 shots. However, if the pitch S is set to 1/5, 60 or more shots are required. For this reason, the measurement time of spectral characteristics becomes long.

<制御部17及び画像処理部18の概要>
図7は、制御部17及び画像処理部18を示した概略図である。
図7に示されたように制御部17は駆動部171及び記憶部172を備えている。駆動部171は、駆動ステージ14に接続されている。駆動部171は、第1透過波長選択フィルタ12Aを保持している第1フィルタ保持部13Aを所定のピッチSずつ矢印AR1(図1を参照)に沿って移動するように駆動ステージ14をコントロールする。記憶部172は二次元撮像素子16に接続されている。記憶部172は二次元撮像素子16により撮像された対象物体の共役像Im2を記憶する。
<Outline of Control Unit 17 and Image Processing Unit 18>
FIG. 7 is a schematic diagram showing the control unit 17 and the image processing unit 18.
As shown in FIG. 7, the control unit 17 includes a drive unit 171 and a storage unit 172. The drive unit 171 is connected to the drive stage 14. The drive unit 171 controls the drive stage 14 so that the first filter holding unit 13A holding the first transmission wavelength selection filter 12A moves along the arrow AR1 (see FIG. 1) by a predetermined pitch S. . The storage unit 172 is connected to the two-dimensional image sensor 16. The storage unit 172 stores a conjugate image Im2 of the target object imaged by the two-dimensional imaging device 16.

制御部17は、第1補正部173をさらに有する。第1補正部173は、所定のピッチSが矢印AR1(図1を参照)に沿って配置された二次元撮像素子16の1画素piを超える際、所定のピッチSに対応する矢印AR1方向の複数の画素piで撮像された共役像Im2に対して透過波長のずれを補正する。   The control unit 17 further includes a first correction unit 173. When the predetermined pitch S exceeds one pixel pi of the two-dimensional image sensor 16 arranged along the arrow AR1 (see FIG. 1), the first correction unit 173 moves in the direction of the arrow AR1 corresponding to the predetermined pitch S. The transmission wavelength shift is corrected for the conjugate image Im2 picked up by a plurality of pixels pi.

図8Aは上述の透過波長のずれを示した説明図で、第1透過波長選択フィルタ12Aの透過領域Dに対して説明する図である。第1透過波長選択フィルタ12Aの透過領域Dにおける波長帯域はλ4〜λ5である(図4を参照)。波長帯域λ4〜λ5は、例えば波長帯域550nm〜600nmである。   FIG. 8A is an explanatory diagram showing the above-described shift in transmission wavelength, and is a diagram illustrating the transmission region D of the first transmission wavelength selection filter 12A. The wavelength band in the transmission region D of the first transmission wavelength selection filter 12A is λ4 to λ5 (see FIG. 4). The wavelength bands λ4 to λ5 are, for example, wavelength bands 550 nm to 600 nm.

図8Aに示されたように、所定のピッチS(10mm)は二次元撮像素子16の5画素piの幅(一つの画素幅2mm)に対応する。すなわち透過領域Dに対応される二次元撮像素子16の受光面161には5つの画素列P1〜P5を有している。なお、実際の二次元撮像素子16の画素列の幅は数μm〜数十μmであるが、説明のため幅2mmとして説明する。   As shown in FIG. 8A, the predetermined pitch S (10 mm) corresponds to the width of 5 pixels pi (one pixel width 2 mm) of the two-dimensional image sensor 16. That is, the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 corresponding to the transmission region D has five pixel columns P1 to P5. Note that the actual width of the pixel column of the two-dimensional imaging device 16 is several μm to several tens of μm.

画素列P1が波長帯域λ4〜λ41(550nm〜560nm)に、画素列P2が波長帯域λ41〜λ42(560nm〜570nm)に、画素列P3が波長帯域λ42〜λ43(570nm〜580nm)に、画素列P4が波長帯域λ44〜λ44(580nm〜590nm)に、画素列P5が波長帯域λ44〜λ5(590nm〜600nm)に対応する。ここで、波長λ4〜λ41、λ41〜λ42……λ44〜λ5の間であっても直線状に透過波長は変化している(図4を参照)。   The pixel column P1 is in the wavelength band λ4 to λ41 (550 nm to 560 nm), the pixel column P2 is in the wavelength band λ41 to λ42 (560 nm to 570 nm), and the pixel column P3 is in the wavelength band λ42 to λ43 (570 nm to 580 nm). P4 corresponds to the wavelength band λ44 to λ44 (580 nm to 590 nm), and the pixel column P5 corresponds to the wavelength band λ44 to λ5 (590 nm to 600 nm). Here, the transmission wavelength varies linearly even between the wavelengths λ4 to λ41, λ41 to λ42... Λ44 to λ5 (see FIG. 4).

つまり、図8Aの状態で画素列P1における画素piでは波長帯域λ4〜λ41の光束が入射する。同様に、画素列P2では波長帯域λ41〜λ42の光束が入射し、画素列P3では波長帯域λ42〜λ43の光束が入射し、画素列P4では波長帯域λ43〜λ44の光束が入射し、画素列P5では波長帯域λ44〜λ5の光束が入射する。したがって、第1透過波長選択フィルタ12Aが図8Aの状態から所定のピッチSだけ移動すると、画素列P1には第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域λ41〜λ5(560nm〜600nm)を透過した光束が入射しない。同様に、画素列P2では第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域λ4〜λ41(550nm〜560nm)、λ42〜λ5(570nm〜600nm)を透過した光束が入射しない。画素列P3では第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域λ4〜λ42(550nm〜570nm)、λ43〜λ5(580nm〜600nm)を透過した光束が入射しない。画素列P4では第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域λ4〜λ43(550nm〜580nm)、λ44〜λ5(590nm〜600nm)を透過した光束が入射しない。画素列P5では第1透過波長選択フィルタ12Aの波長帯域λ4〜λ44(550nm〜590nm)を透過した光束が入射しない。   That is, in the state of FIG. 8A, light fluxes in the wavelength bands λ4 to λ41 are incident on the pixels pi in the pixel row P1. Similarly, light fluxes in the wavelength bands λ41 to λ42 are incident on the pixel row P2, light fluxes in the wavelength bands λ42 to λ43 are incident on the pixel row P3, and light fluxes in the wavelength bands λ43 to λ44 are incident on the pixel row P4. In P5, the light flux in the wavelength band λ44 to λ5 enters. Therefore, when the first transmission wavelength selection filter 12A moves from the state of FIG. 8A by a predetermined pitch S, the light flux that has passed through the wavelength band λ41 to λ5 (560 nm to 600 nm) of the first transmission wavelength selection filter 12A into the pixel row P1. Does not enter. Similarly, in the pixel column P2, the light flux that has passed through the wavelength bands λ4 to λ41 (550 nm to 560 nm) and λ42 to λ5 (570 nm to 600 nm) of the first transmission wavelength selection filter 12A does not enter. In the pixel row P3, the light beam that has passed through the wavelength bands λ4 to λ42 (550 nm to 570 nm) and λ43 to λ5 (580 nm to 600 nm) of the first transmission wavelength selection filter 12A does not enter. In the pixel row P4, the light beam that has passed through the wavelength bands λ4 to λ43 (550 nm to 580 nm) and λ44 to λ5 (590 nm to 600 nm) of the first transmission wavelength selection filter 12A does not enter. In the pixel column P5, the light beam that has passed through the wavelength band λ4 to λ44 (550 nm to 590 nm) of the first transmission wavelength selection filter 12A does not enter.

図8Aに示す画素列P1、P2、P3、P4、P5が第1透過波長選択フィルタ12AをピッチSでずらしながらF1、F2、F3、F4、F5、F6の6回の撮影で得られた分光特性例を図8Bに示す。図8Bでは実際に得られたデータは黒丸で示してある。横軸の波長値は第1透過波長選択フィルタ12Aの透過波長帯域中心波長である。図8Bに示すように、画素列に応じて1回の撮影にあたる第1透過波長選択フィルタ12Aの透過波長帯域の中心波長はずれている。複数回の撮影で得られたディスクリートなデータ列を補間することによって、画素ごとに連続的な分光特性測定結果が得られるが、補間計算の際には画素列に応じたグラフ横軸における第1透過波長選択フィルタ12A透過波長帯域中心波長のずれを加味する。この第1透過波長選択フィルタ12A透過波長帯域中心波長のずれを加味した分光特性補間計算は第1補正部173によって行われる。   The spectral lines obtained by the six imagings F1, F2, F3, F4, F5, and F6 with the pixel columns P1, P2, P3, P4, and P5 shown in FIG. 8A shifting the first transmission wavelength selection filter 12A with the pitch S. A characteristic example is shown in FIG. 8B. In FIG. 8B, actually obtained data is indicated by black circles. The wavelength value on the horizontal axis is the center wavelength of the transmission wavelength band of the first transmission wavelength selection filter 12A. As shown in FIG. 8B, the center wavelength of the transmission wavelength band of the first transmission wavelength selection filter 12A corresponding to one imaging is shifted according to the pixel column. By interpolating a discrete data sequence obtained by a plurality of times of imaging, a continuous spectral characteristic measurement result can be obtained for each pixel. In the interpolation calculation, the first graph on the horizontal axis of the graph corresponding to the pixel sequence is obtained. The shift of the center wavelength of the transmission wavelength selection filter 12A transmission wavelength band is taken into account. The first correction unit 173 performs the spectral characteristic interpolation calculation in consideration of the shift of the center wavelength of the transmission wavelength band of the first transmission wavelength selection filter 12A.

第1補正部173は、二次元撮像素子16の画素piの幅および図4に示された第1透過波長選択フィルタ12Aの波長分布に基づいて、画素piに対する第1透過波長選択フィルタ12A透過波長帯域中心波長ずれ量を演算する。また、波長較正用対象物体を撮影して画素piに対する補正量をルックアップテーブルで記憶していてもよい。   Based on the width of the pixel pi of the two-dimensional image sensor 16 and the wavelength distribution of the first transmission wavelength selection filter 12A shown in FIG. 4, the first correction unit 173 transmits the transmission wavelength of the first transmission wavelength selection filter 12A for the pixel pi. The band center wavelength shift amount is calculated. Alternatively, the wavelength calibration target object may be photographed and the correction amount for the pixel pi may be stored in a lookup table.

なお、所定のピッチSが二次元撮像素子16の1画素piの幅と一致しない場合は第1補正部173により上述の波長ずれを補正する必要があるが、所定のピッチSが二次元撮像素子16の1画素piと一致する場合は上述の補正が必要でない。   If the predetermined pitch S does not match the width of one pixel pi of the two-dimensional image sensor 16, it is necessary to correct the above-described wavelength shift by the first correction unit 173. The above-described correction is not necessary when it coincides with 16 one pixel pi.

再び図7に戻り、制御部17について説明する。制御部17は、第2補正部174をさらに有し、第2補正部174は、第1透過波長選択フィルタ12A自体による波長ずれを補正する。図8Bまでの説明では、第1透過波長選択フィルタ12AはX軸方向に直線的に透過波長が変化していると説明し、Y軸方向には変化しないことを前提として説明してきた。しかし、第1透過波長選択フィルタ12Aに干渉フィルタ層122を形成する際に、Y軸方向に透過波長が変化してしまうことがある。   Returning to FIG. 7 again, the controller 17 will be described. The control unit 17 further includes a second correction unit 174, and the second correction unit 174 corrects the wavelength shift caused by the first transmission wavelength selection filter 12A itself. In the description up to FIG. 8B, the first transmission wavelength selection filter 12A has been described on the assumption that the transmission wavelength linearly changes in the X-axis direction and does not change in the Y-axis direction. However, when the interference filter layer 122 is formed on the first transmission wavelength selection filter 12A, the transmission wavelength may change in the Y-axis direction.

図9は、第1透過波長選択フィルタ12Aの平面図である。第1透過波長選択フィルタ12Aは矩形の平行平面板121の片面に多層膜の干渉フィルタ層122を有する多層膜の光学素子である。一般に平行平面板121に干渉フィルタ層122を形成すると、透過波長の分布が図9に示されたように同じ透過波長を有する領域が、例えばX側に向かって膨らんだ点線で示される分布となっている場合がある。このため、例えば同じX軸方向の位置M1において、そのY軸方向に異なった点、例えば点T1及び点T2、においては、透過波長が異なっている。第2補正部174は、このような第1透過波長選択フィルタ12A自体に生じる波長ずれを補正する。   FIG. 9 is a plan view of the first transmission wavelength selection filter 12A. The first transmission wavelength selection filter 12 </ b> A is a multilayer optical element having a multilayer interference filter layer 122 on one surface of a rectangular parallel flat plate 121. In general, when the interference filter layer 122 is formed on the plane parallel plate 121, a region having the same transmission wavelength as shown in FIG. 9 is a distribution indicated by a dotted line that swells toward the X side, for example. There may be. For this reason, for example, at the same position M1 in the X-axis direction, the transmission wavelengths are different at different points in the Y-axis direction, for example, the points T1 and T2. The second correction unit 174 corrects such a wavelength shift that occurs in the first transmission wavelength selection filter 12A itself.

第1透過波長選択フィルタ12A自体が有している波長ずれ補正のため、波長較正用対象物体を撮影して第1透過波長選択フィルタ12Aの波長ずれを予め測定しておき、その波長ずれ量をルックアップテーブルに記憶しておく。第2補正部174は、Y0軸を基準として例えば点T1に対して3nmの波長補正を行い、点T2に対して9nmの波長補正を行う。   In order to correct the wavelength shift of the first transmission wavelength selection filter 12A itself, the wavelength calibration target object is photographed, the wavelength shift of the first transmission wavelength selection filter 12A is measured in advance, and the wavelength shift amount is calculated. Store in a lookup table. For example, the second correction unit 174 performs wavelength correction of 3 nm for the point T1 with reference to the Y0 axis, and performs wavelength correction of 9 nm for the point T2.

もちろん、第1透過波長選択フィルタ12Aを大きな平行平面板121で制作し、例えば図9の破線に示されたようなフィルタ12Zを切り出してもよい。そうすれば、フィルタ12Z自体の波長ずれはかなり小さくなる。このような場合には必ずしも第2補正部174がフィルタ自体の波長補正を行う必要はない。   Of course, the first transmission wavelength selection filter 12A may be produced with a large parallel flat plate 121, and for example, the filter 12Z as shown by the broken line in FIG. 9 may be cut out. Then, the wavelength shift of the filter 12Z itself is considerably reduced. In such a case, the second correction unit 174 does not necessarily need to perform wavelength correction of the filter itself.

また、図7では第1補正部173が波長の補正を行った後で第2補正部174が波長の補正を行っているが、最初に第2補正部174が波長補正を行い、次に第1補正部173が波長補正を行ってもよい。   In FIG. 7, the first correction unit 173 corrects the wavelength and then the second correction unit 174 corrects the wavelength. The second correction unit 174 first performs wavelength correction, and then the second correction. The one correction unit 173 may perform wavelength correction.

制御部17は測定部175を有する。測定部175は、所定のピッチS毎に第1透過波長選択フィルタ12Aが移動する際、ピッチS毎に二次元撮像素子16で撮像された共役像Im2の画像データを取得する。測定部175は、その画像データに基づいて対象物体の分光特性を測定する。   The control unit 17 has a measurement unit 175. When the first transmission wavelength selection filter 12A moves for each predetermined pitch S, the measurement unit 175 acquires image data of the conjugate image Im2 imaged by the two-dimensional imaging device 16 for each pitch S. The measurement unit 175 measures the spectral characteristics of the target object based on the image data.

また、分光測定装置100は、測定部175が取得した画像データに基づいて、画像要素毎の分光強度分布を処理できる画像処理部18をさらに有する。ここで画像要素とは、第1透過波長選択フィルタ12AがピッチS毎で移動した際に、そのピッチSに対応する二次元撮像素子16の画素領域からの画像データである。なお、制御部17と画像処理部18とは、パーソナルコンピュータなどであってもよい。画像処理部18は接続されたモニターCRTに画像データなどの測定結果を表示させる。   The spectroscopic measurement apparatus 100 further includes an image processing unit 18 that can process the spectral intensity distribution for each image element based on the image data acquired by the measurement unit 175. Here, the image element is image data from the pixel region of the two-dimensional imaging device 16 corresponding to the pitch S when the first transmission wavelength selection filter 12A moves for each pitch S. The control unit 17 and the image processing unit 18 may be a personal computer or the like. The image processing unit 18 displays measurement results such as image data on the connected monitor CRT.

また図10は、画像処理部18により処理されてモニターCRTに表示された分光特性の一例を示した図である。なお、例えば分光測定装置100が医学分野に使用され、図10がある臓器を観察した場合の分光特性を示している。観察者は分光特性を示したグラフでこの臓器に病気があるか否かを判断できる。例えばこの臓器が正常である際、各波長帯域A〜Gでの分光特性グラフは図10の実線で示されたとおりである。しかし、この臓器が病気であると、波長帯域A〜D、F、Gでの分光特性I1〜I4、I6、I7はほとんど変化しないが、波長帯域Eでの分光特性I5は大幅に減少して分光特性I5’となる。波長帯域Eが変化しているだけでは、観察者の眼では正常な臓器の色彩と病気の臓器の色彩とを明確に区別できないおそれがある。臓器の分光特性をモニターCRTに表示させることにより、観察者はこの臓器に病気があるか否かを判断することができる。   FIG. 10 is a diagram showing an example of spectral characteristics processed by the image processing unit 18 and displayed on the monitor CRT. For example, the spectroscopic measurement apparatus 100 is used in the medical field, and FIG. 10 shows spectral characteristics when an organ is observed. The observer can determine whether or not the organ is ill with a graph showing the spectral characteristics. For example, when this organ is normal, the spectral characteristic graph in each of the wavelength bands A to G is as shown by the solid line in FIG. However, when this organ is ill, the spectral characteristics I1 to I4, I6, and I7 in the wavelength bands A to D, F, and G hardly change, but the spectral characteristic I5 in the wavelength band E greatly decreases. The spectral characteristic is I5 ′. There is a possibility that the color of a normal organ and the color of a diseased organ cannot be clearly distinguished by the observer's eyes only by changing the wavelength band E. By displaying the spectral characteristics of the organ on the monitor CRT, the observer can determine whether or not the organ has a disease.

(第2実施形態)
第2実施形態の分光測定装置100は、第1透過波長選択フィルタ12Aに加えて、透明平行平板121aおよび遮光平行平板121bを有する第2フィルタ保持部13Bを使用する。以下は第2フィルタ保持部13Bについて図11を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
The spectroscopic measurement apparatus 100 of the second embodiment uses a second filter holding unit 13B having a transparent parallel plate 121a and a light-shielding parallel plate 121b in addition to the first transmission wavelength selection filter 12A. Hereinafter, the second filter holding unit 13B will be described with reference to FIG.

図11は、第2フィルタ保持部13Bと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。図11に示されたように、第2フィルタ保持部13Bはその中央部に第1実施形態で説明された第1透過波長選択フィルタ12Aが設けられている。また、第1透過波長選択フィルタ12Aの矢印AR1方向の両側には第1透過波長選択フィルタ12Aの平行平板121と同一素材、同一厚さからなる透明平行平板121a、遮光平行平板121bが第1透過波長選択フィルタ12Aと接着するようにそれぞれ設けられている。透明平行平板121aの面には何も形成されておらず透明である。遮光平行平板121bの面には例えばクロムメッキされ、対物レンズ11からの光束を遮光する。   FIG. 11 is a diagram illustrating a relative relationship between the second filter holding unit 13 </ b> B and the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16. As shown in FIG. 11, the second filter holding unit 13B is provided with the first transmission wavelength selection filter 12A described in the first embodiment at the center thereof. Further, on both sides of the first transmission wavelength selection filter 12A in the direction of the arrow AR1, a transparent parallel plate 121a and a light shielding parallel plate 121b having the same material and the same thickness as the parallel plate 121 of the first transmission wavelength selection filter 12A are transmitted through the first transmission wavelength selection filter 12A. Each is provided so as to adhere to the wavelength selection filter 12A. Nothing is formed on the surface of the transparent parallel plate 121a and it is transparent. The surface of the light shielding parallel plate 121b is, for example, chrome plated to shield the light beam from the objective lens 11.

図11(a)に示されたように、透明平行平板121aが受光面161全てを覆う位置で停止している。そのため二次元撮像素子16は第1透過波長選択フィルタ12Aを透過しない物体像を撮像することができる。この状態において、物体像はモノクロ像として撮像されるので、撮像構図決めや焦点合わせに利用される。透明平行平板121aは、第1透過波長選択フィルタ12Aと同一屈折率および同一厚さであるため、焦点合わせた後、第2フィルタ保持部13Bが移動しても焦点位置が変化することがない。   As shown in FIG. 11A, the transparent parallel plate 121a stops at a position covering the entire light receiving surface 161. Therefore, the two-dimensional image sensor 16 can capture an object image that does not pass through the first transmission wavelength selection filter 12A. In this state, since the object image is captured as a monochrome image, it is used for determining the imaging composition and focusing. Since the transparent parallel plate 121a has the same refractive index and the same thickness as the first transmission wavelength selection filter 12A, the focal position does not change even if the second filter holding portion 13B moves after focusing.

次に、第2フィルタ保持部13Bを矢印AR1の方向にピッチS毎に移動しながら二次元撮像素子16で撮像すると、図5及び図6で説明したように分光測定を行うことができる。ピッチS毎の移動が行われていくと、受光面161は遮光平行平板121bで覆われてくる。遮光平行平板121bは第1フィルタ保持部13A(図1)の遮光枠の役目を行う。   Next, when the second filter holding unit 13B is imaged by the two-dimensional image sensor 16 while moving in the direction of the arrow AR1 for each pitch S, the spectroscopic measurement can be performed as described with reference to FIGS. As the movement for each pitch S is performed, the light receiving surface 161 is covered with the light-shielding parallel plate 121b. The light shielding parallel plate 121b functions as a light shielding frame of the first filter holding portion 13A (FIG. 1).

(第3実施形態)
第3実施形態の分光測定装置100は、2枚の第1透過波長選択フィルタ12Aを有する第3フィルタ保持部13Cを用いている。以下は第3フィルタ保持部13Cについて図12を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
The spectroscopic measurement apparatus 100 of the third embodiment uses a third filter holding unit 13C having two first transmission wavelength selection filters 12A. Hereinafter, the third filter holding unit 13C will be described with reference to FIG.

図12は、第3フィルタ保持部13Cと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。図12に示されたように、第3フィルタ保持部13Cは第1実施形態で説明された第1透過波長選択フィルタ12Aを2枚有している。すなわち、2枚の第1透過波長選択フィルタ12Aが第3フィルタ保持部13Cの移動方向(矢印AR1の方向)に沿って接着するように形成されている。   FIG. 12 is a diagram illustrating a relative relationship between the third filter holding unit 13 </ b> C and the light receiving surface 161 of the two-dimensional imaging element 16. As shown in FIG. 12, the third filter holding unit 13C has the two first transmission wavelength selection filters 12A described in the first embodiment. That is, the two first transmission wavelength selection filters 12A are formed so as to adhere along the moving direction of the third filter holding portion 13C (the direction of the arrow AR1).

まず、第2実施形態で説明されたように透明平行平板121aを使って焦点合わせが行われる。次に、第3フィルタ保持部13Cが図12(a)に示される位置まで移動される。この移動量は7ピッチ分であり、1つ目の第1透過波長選択フィルタ12Aが受光面161全てを覆う位置まで移動する。この状態で二次元撮像素子16により1回目の撮像が行われる。二次元撮像素子16の受光面161全面で、波長帯域Aから波長帯域Gまで同時に撮像する。その後、第3フィルタ保持部13CがピッチS毎に移動する。   First, as described in the second embodiment, focusing is performed using the transparent parallel flat plate 121a. Next, the third filter holding portion 13C is moved to the position shown in FIG. The amount of movement is 7 pitches, and the first first transmission wavelength selection filter 12A moves to a position covering the entire light receiving surface 161. In this state, the first imaging is performed by the two-dimensional imaging device 16. Imaging is performed simultaneously from the wavelength band A to the wavelength band G on the entire light receiving surface 161 of the two-dimensional imaging device 16. Thereafter, the third filter holding unit 13C moves for each pitch S.

図12(b)は、図12(a)の状態から第3フィルタ保持部13Cが3ピッチ分に移動した状態を示した図である。二次元撮像素子16の受光面161は、1つの第1透過波長選択フィルタ12Aにおける波長帯域A、B、Cと別の第1透過波長選択フィルタ12Aにおける波長帯域D、E、F、Gとに同時に撮像している。   FIG. 12B is a diagram illustrating a state in which the third filter holding unit 13C has moved by three pitches from the state of FIG. The light receiving surface 161 of the two-dimensional imaging device 16 includes wavelength bands A, B, and C in one first transmission wavelength selection filter 12A and wavelength bands D, E, F, and G in another first transmission wavelength selection filter 12A. I'm shooting at the same time.

図12(c)は、図12(a)の状態から第3フィルタ保持部13Cが6ピッチ分に移動した状態を示した図である。1つの第1透過波長選択フィルタ12Aにおける波長帯域Gと別の第1透過波長選択フィルタ12Aにおける波長帯域A〜Fとが、が受光面161を覆っている。二次元撮像素子16の受光面161は、波長帯域Aから波長帯域Gまで同時に撮像する。つまり、図12(a)から(c)に至るまで1ピッチ毎、6回第3フィルタ保持部13Cが移動することで、二次元撮像素子16の受光面161全面で、波長帯域Aから波長帯域Gまでを撮像することができる。   FIG. 12C is a diagram illustrating a state in which the third filter holding unit 13C has moved from the state of FIG. The wavelength band G in one first transmission wavelength selection filter 12A and the wavelength bands A to F in another first transmission wavelength selection filter 12A cover the light receiving surface 161. The light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 captures images from the wavelength band A to the wavelength band G simultaneously. That is, by moving the third filter holding unit 13C six times for every pitch from FIG. 12A to FIG. 12C, the entire wavelength of the light receiving surface 161 of the two-dimensional imaging device 16 is changed from the wavelength band A to the wavelength band. Images up to G can be captured.

第1実施形態では、図5および図6で示されたように二次元撮像素子16が13回の撮影を行った。第3実施形態によれば、二次元撮像素子16が7回の撮影を行えばよい。このため撮像時間を短縮することもできる。   In the first embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, the two-dimensional image pickup device 16 has taken 13 times. According to the third embodiment, the two-dimensional image sensor 16 may perform shooting seven times. For this reason, the imaging time can also be shortened.

(第4実施形態)
第4実施形態の分光測定装置100は、第1透過波長選択フィルタ12Aと波長域が異なる第2透過波長選択フィルタ12Bとを有する第4フィルタ保持部13Dを用いている。以下は第4フィルタ保持部13Dについて図13を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
The spectroscopic measurement apparatus 100 according to the fourth embodiment uses a fourth filter holding unit 13D having a first transmission wavelength selection filter 12A and a second transmission wavelength selection filter 12B having a different wavelength range. Hereinafter, the fourth filter holding unit 13D will be described with reference to FIG.

図13は、第4フィルタ保持部13Dと二次元撮像素子16の受光面161との相対関係を示している図である。図13に示されたように、第4フィルタ保持部13Dは図の右側から順に透明平行平板121a、第1透過波長選択フィルタ12A、第2透過波長選択フィルタ12Bおよび遮光平行平板121bを有している。   FIG. 13 is a diagram illustrating a relative relationship between the fourth filter holding unit 13 </ b> D and the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16. As shown in FIG. 13, the fourth filter holding unit 13D includes a transparent parallel plate 121a, a first transmission wavelength selection filter 12A, a second transmission wavelength selection filter 12B, and a light shielding parallel plate 121b in order from the right side of the drawing. Yes.

ここで、第2透過波長選択フィルタ12Bは第1実施形態で説明された第1透過波長選択フィルタ12Aと同じ種類の光学素子であるが、その透過波長の波長帯域が異なる。例えば、第1透過波長選択フィルタ12Aは波長帯域400nm〜750nmまでの可視光を透過するが、第2透過波長選択フィルタ12Bは波長帯域750nm〜1100nmまでの赤外光を透過する。例えば第2透過波長選択フィルタ12Bがその移動方向に透過領域H〜Nを備える場合、透過領域Hの波長帯域は750nm〜800nm、透過領域Iの波長帯域は800nm〜850nm、透過領域Jの波長帯域は850nm〜900nm、透過領域Kの波長帯域は900nm〜950nm、透過領域Lの波長帯域は950nm〜1000nm、透過領域Mの波長帯域は1000nm〜1050nm、透過領域Nの波長帯域は1050nm〜1100nmである。   Here, the second transmission wavelength selection filter 12B is the same type of optical element as the first transmission wavelength selection filter 12A described in the first embodiment, but the wavelength band of the transmission wavelength is different. For example, the first transmission wavelength selection filter 12A transmits visible light in the wavelength band 400 nm to 750 nm, while the second transmission wavelength selection filter 12B transmits infrared light in the wavelength band 750 nm to 1100 nm. For example, when the second transmission wavelength selection filter 12B includes transmission regions H to N in its moving direction, the wavelength region of the transmission region H is 750 to 800 nm, the wavelength region of the transmission region I is 800 to 850 nm, and the wavelength region of the transmission region J. Is 850 nm to 900 nm, the wavelength band of the transmission region K is 900 nm to 950 nm, the wavelength band of the transmission region L is 950 nm to 1000 nm, the wavelength band of the transmission region M is 1000 nm to 1050 nm, and the wavelength band of the transmission region N is 1050 nm to 1100 nm. .

このような構成にすれば、例えば図13(b)の状態において、二次元撮像素子16の受光面161全面は第1透過波長選択フィルタ12Aにおける波長帯域D、E、F、Gと第2透過波長選択フィルタ12Bにおける波長帯域H、I、Jとに同時に対応することができる。   With such a configuration, for example, in the state shown in FIG. 13B, the entire light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 has the wavelength bands D, E, F, and G in the first transmission wavelength selection filter 12A and the second transmission. It is possible to simultaneously cope with the wavelength bands H, I, and J in the wavelength selection filter 12B.

また、例えば図13(c)の状態では、二次元撮像素子16の受光面161は、波長帯域Hから波長帯域Nまで同時に撮像する。このように、第4実施形態の分光測定装置100は第1〜第3実施形態より広い波長帯域に対して分光特性が得られる。第2透過波長選択フィルタ12Bは赤外光領域で説明したが、第2透過波長選択フィルタ12Bが紫外光領域であってもよい。   For example, in the state of FIG. 13C, the light receiving surface 161 of the two-dimensional image sensor 16 captures images from the wavelength band H to the wavelength band N simultaneously. As described above, the spectroscopic measurement apparatus 100 according to the fourth embodiment can obtain spectral characteristics over a wider wavelength band than those of the first to third embodiments. Although the second transmission wavelength selection filter 12B has been described in the infrared light region, the second transmission wavelength selection filter 12B may be in the ultraviolet light region.

以上、本発明の最適な実施形態について説明したが、当業者に明らかなように、本発明はその技術的範囲内において実施例に様々な変更を加えて実施することができる。例えば、第2実施形態における透明平行平板121a、遮光平行平板121bおよび第1透過波長選択フィルタ12Aは、一枚の透明平行平板を3つの部分に分けて構成してもよい。また第3実施形態における2つの第1透過波長選択フィルタ12Aを一枚の透明平行平板に形成してもよい。さらに第4実施形態では、第1透過波長選択フィルタ12Aと第2透過波長選択フィルタ12Bとを一枚の透明平行平板に構成してもよい。   The optimum embodiment of the present invention has been described above, but as will be apparent to those skilled in the art, the present invention can be implemented with various modifications within the technical scope thereof. For example, the transparent parallel flat plate 121a, the light shielding parallel flat plate 121b, and the first transmission wavelength selection filter 12A in the second embodiment may be configured by dividing one transparent parallel flat plate into three parts. Further, the two first transmission wavelength selection filters 12A in the third embodiment may be formed on one transparent parallel plate. Furthermore, in the fourth embodiment, the first transmission wavelength selection filter 12A and the second transmission wavelength selection filter 12B may be configured as a single transparent parallel plate.

また、例えば、第2〜第4実施形態において、第1透過波長選択フィルタ12A、第2透過波長選択フィルタ12B、透明平行平板121a及び遮光平行平板121bは互いに直接に接着してフィルタ保持部に保持されていた。しかし、1枚1枚別々の板で構成し、複数の窓を有するフィルタ保持部で保持された構成としてもよい。   Further, for example, in the second to fourth embodiments, the first transmission wavelength selection filter 12A, the second transmission wavelength selection filter 12B, the transparent parallel plate 121a, and the light-shielding parallel plate 121b are directly bonded to each other and held in the filter holding unit. It had been. However, it is good also as a structure comprised with the filter holding | maintenance part which consists of a sheet | seat one sheet | seat one by one, and has several windows.

11 … 対物光学系
12A、12B … 第1透過波長選択フィルタ
13A、13B、13C、13D … フィルタ保持部
14 … 駆動ステージ
15 … 投影光学系
16 … 二次元撮像素子
17 … 制御部
18 … 画像処理部
19a、19b … 平行平面板
100 … 分光測定装置
111、112、151、152 … レンズ
121、121a、121b … 平行平面板
122 … 干渉フィルタ層
153 … 開口絞り
161 … 受光面
171 … 駆動部
172 … 記憶部
173 … 第1補正部、 174 … 第2補正部
175 … 測定部
Ax … 光軸
Im1 … 物体像、 Im2 … 共役像
CRT … モニター
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Objective optical system 12A, 12B ... 1st transmission wavelength selection filter 13A, 13B, 13C, 13D ... Filter holding | maintenance part 14 ... Drive stage 15 ... Projection optical system 16 ... Two-dimensional image sensor 17 ... Control part 18 ... Image processing part 19a, 19b ... Parallel plane plate 100 ... Spectrometer 111, 112, 151, 152 ... Lens 121, 121a, 121b ... Parallel plane plate 122 ... Interference filter layer 153 ... Aperture stop 161 ... Light receiving surface 171 ... Drive unit 172 ... Memory Unit 173 ... first correction unit, 174 ... second correction unit 175 ... measurement unit Ax ... optical axis Im1 ... object image, Im2 ... conjugate image CRT ... monitor

Claims (11)

対象物体像をヴィネッティング無しで且つテレセントリックに結像可能な対物光学系と、
前記対物光学系による前記対象物体像の結像面に配置され、第1波長から第1波長より長い波長の第2波長までの光を透過させるとともに所定方向に沿って透過波長が異なるように形成された第1透過波長選択フィルタと、
前記結像面内で前記所定方向に前記第1透過波長選択フィルタを所定ピッチごとに移動させる駆動部と、
前記第1透過波長選択フィルタをテレセントリックに透過した光束成分だけで、前記対象物体の像の共役像をヴィネッティングなしで投影する投影光学系と、
前記対物光学系または前記投影光学系内に設置され、前記第1透過波長選択フィルタ上に対象物体像を形成して透過する光束のうち撮像に使う成分をヴィネッティング無しで且つテレセントリックとする開口絞りと、
前記所定方向におよび前記所定方向と直交する直交方向に配置された複数の画素からなり、前記投影光学系により投影された前記共役像を二次元で撮像する二次元撮像素子と、
前記二次元撮像素子で撮像された前記共役像を記憶する記憶部と、
前記所定ピッチごと前記第1透過波長選択フィルタが移動した際に、移動毎に前記二次元撮像素子で共役像を撮像して前記記憶部に記憶し、前記対象物体の分光特性を測定する測定部と、
を備える分光測定装置。
An objective optical system capable of forming a target object image telecentricly without vignetting;
It is arranged on the imaging surface of the target object image by the objective optical system, and transmits light from the first wavelength to the second wavelength longer than the first wavelength so that the transmission wavelength is different along a predetermined direction. A first transmitted wavelength selection filter,
A drive unit that moves the first transmission wavelength selection filter in the predetermined direction within the imaging plane by a predetermined pitch;
A projection optical system that projects a conjugate image of the image of the target object without vignetting only with a light beam component telecentrically transmitted through the first transmission wavelength selection filter;
An aperture stop that is installed in the objective optical system or the projection optical system and forms a target object image on the first transmission wavelength selection filter and transmits a component used for imaging without vignetting and telecentric. When,
A two-dimensional imaging element that includes a plurality of pixels arranged in the predetermined direction and in an orthogonal direction orthogonal to the predetermined direction, and that captures the conjugate image projected by the projection optical system in two dimensions;
A storage unit for storing the conjugate image captured by the two-dimensional image sensor;
When the first transmission wavelength selection filter moves by the predetermined pitch, a measurement unit that captures a conjugate image with the two-dimensional image sensor and stores the conjugate image in the storage unit for each movement, and measures the spectral characteristics of the target object When,
A spectroscopic measurement apparatus.
前記第1透過波長選択フィルタは、平行平面板の片面に多層膜の干渉フィルタ層を有し、前記多層膜の厚さが前記所定方向に沿って変化することによって、前記第1透過波長選択フィルタを透過する光の前記透過波長が前記所定方向に沿って前記第1波長から前記第2波長まで直線的に変化する請求項1に記載の分光測定装置。   The first transmission wavelength selection filter has a multilayer interference filter layer on one side of a plane parallel plate, and the thickness of the multilayer film changes along the predetermined direction, whereby the first transmission wavelength selection filter The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, wherein the transmission wavelength of the light passing through the laser beam linearly changes from the first wavelength to the second wavelength along the predetermined direction. 前記所定ピッチが前記所定方向に配置された前記二次元撮像素子の1画素を超えて移動する際、前記所定ピッチに対応する前記所定方向の複数の画素で撮像された共役像に対して、前記透過波長のずれを補正する第1補正部を備える請求項1又は請求項2に記載の分光測定装置。   When the predetermined pitch moves beyond one pixel of the two-dimensional image sensor arranged in the predetermined direction, the conjugate image captured by a plurality of pixels in the predetermined direction corresponding to the predetermined pitch is The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, further comprising a first correction unit configured to correct a transmission wavelength shift. 前記第1透過波長選択フィルタの前記直交方向に異なる位置では、前記透過波長が異なる請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の分光測定装置。   The spectroscopic measurement device according to any one of claims 1 to 3, wherein the transmission wavelengths are different at different positions in the orthogonal direction of the first transmission wavelength selection filter. 前記直交方向に異なる位置に対応する前記画素で撮像された前記共役像に対して、前記透過波長のずれを補正する第2補正部を備える請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の分光測定装置。   5. The apparatus according to claim 1, further comprising: a second correction unit configured to correct a shift in the transmission wavelength with respect to the conjugate image captured by the pixels corresponding to different positions in the orthogonal direction. Spectroscopic measurement device. さらに、多層膜の干渉フィルタ層が形成されておらず前記平行平面板と同じ材質及び厚さの基準平面板を備え、
前記駆動部は、前記基準平面板を前記結像面まで移動させる請求項2に記載の分光測定装置。
Furthermore, the interference filter layer of the multilayer film is not formed, and includes a reference plane plate of the same material and thickness as the parallel plane plate,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 2, wherein the driving unit moves the reference plane plate to the imaging plane.
前記第1透過波長選択フィルタが前記所定方向に沿って少なくとも2つ配置され、
前記測定部は、前記所定ピッチごと2つの前記第1透過波長選択フィルタを移動させ、移動毎に前記二次元撮像素子で前記共役像を撮像して前記記憶部に記憶する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の分光測定装置。
At least two of the first transmission wavelength selection filters are disposed along the predetermined direction;
The said measurement part moves two said 1st transmission wavelength selection filters for every said predetermined pitch, and captures the said conjugate image with the said two-dimensional image sensor for every movement, It memorize | stores in the said memory | storage part. The spectroscopic measurement device according to claim 5.
前記第1透過波長選択フィルタと前記所定方向に沿って配置され、前記第2波長から前記第2波長より長い波長の第3波長までの光を透過させるとともに前記所定方向に沿って透過波長が異なるように形成された第2透過波長選択フィルタを有し、
前記測定部は、前記所定ピッチごと前記第1透過波長選択フィルタ及び前記第2透過波長選択フィルタを移動させ、移動毎に前記二次元撮像素子で前記共役像を撮像して前記記憶部に記憶する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の分光測定装置。
The first transmission wavelength selection filter is disposed along the predetermined direction, transmits light from the second wavelength to a third wavelength longer than the second wavelength, and has a different transmission wavelength along the predetermined direction. A second transmission wavelength selection filter formed as follows:
The measurement unit moves the first transmission wavelength selection filter and the second transmission wavelength selection filter at the predetermined pitch, captures the conjugate image with the two-dimensional imaging element for each movement, and stores the conjugate image in the storage unit. The spectroscopic measurement device according to any one of claims 1 to 5.
前記第2透過波長選択フィルタは、平行平面板の片面に多層膜の干渉フィルタ層を有し、前記多層膜の厚さが前記所定方向に沿って変化することによって、前記第2透過波長選択フィルタを透過する光の前記透過波長が前記所定方向に沿って前記第2波長から前記第3波長まで直線的に変化する請求項8に記載の分光測定装置。   The second transmission wavelength selection filter has a multilayer interference filter layer on one side of a plane parallel plate, and the thickness of the multilayer film changes along the predetermined direction, whereby the second transmission wavelength selection filter The spectroscopic measurement apparatus according to claim 8, wherein the transmission wavelength of the light passing through the laser beam linearly changes from the second wavelength to the third wavelength along the predetermined direction. 前記第2透過波長選択フィルタの前記直交方向に異なる位置では、前記透過波長が異なる請求項8又は請求項9に記載の分光測定装置。   The spectroscopic measurement device according to claim 8 or 9, wherein the transmission wavelength is different at different positions in the orthogonal direction of the second transmission wavelength selection filter. 前記所定ピッチごと前記記憶部に記憶された前記共役像の画像データに基づいて、前記共役像を前記所定ピッチごとの画像要素に変換した上で前記画像要素毎の分光強度分布を表示させる画像処理部を有する請求項1から請求項10に記載の分光測定装置。   Image processing for displaying a spectral intensity distribution for each image element after converting the conjugate image to an image element for each predetermined pitch based on image data of the conjugate image stored in the storage unit for each predetermined pitch The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1, further comprising a portion.
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