JP2013205209A - 分析方法、撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の分析方法では、分析における精度を向上させることが困難である。
【解決手段】光源から被写体を経由した光を複数の波長域に分光し、波長域ごとに被写体を撮像することによって、複数の分光画像を取得する撮像ステップＳ１と、それぞれの分光画像において、被写像を複数の領域に分割し、複数の分光画像について、領域ごとに分光光のスペクトルを分析することによって、スペクトル特性を分析するスペクトル特性分析ステップＳ２と、複数の領域のうちの少なくとも１つの領域におけるスペクトル特性に基づいて、被写体の成分を分析する成分分析ステップＳ４と、を含み、成分分析ステップＳ４の前に、光源からの光についてのスペクトル特性と同じスペクトル特性を有する領域を、成分の分析の対象から除外する画素選定ステップＳ３を有する、ことを特徴とする分析方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、分析方法、撮像装置等に関する。

従来から、近赤外光源による照明下で、食品を近赤外カメラで撮像することによって得られる近赤外画像に基づいて、食品のカロリー量を分析する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−１０５６５５号公報

物質には、光に対して固有の特性を示す性質がある。光に対する固有の特性としては、例えば、光の吸収特性が挙げられる。物質には、特定の波長の光を、他の波長の光よりも吸収しやすいという性質がある。そして、吸収しやすい光の波長は、物質ごとに異なる。このような性質を利用して、光に対する物質の特性を調査することによって、物質を特定したり、物質の成分を分析したりすることができる。一般的に、光の波長に対する物質の特性を分析することは、分光分析と呼ばれる。
上記特許文献１に記載された方法を活用すれば、被写体である食品（上記の物質に相当する）からの光を複数の波長域に分光し、分光した波長域ごとに撮像して分光画像を取得することによって、光に対する食品の特性を把握することができる。つまり、複数の分光画像を解析することにより、食品や食品の成分に吸収されやすい光の波長が把握されるので、吸収されやすい光の波長に対応する物質として特定したり、食品の成分を分析したりすることができる。

ところで、被写体によっては、光源からの光を被写体の表面で正反射しやすい場合がある。被写体の撮像において、被写体からの光に、被写体で正反射した光（以下、正反射光と呼ぶ）が含まれた状態で撮像すると、被写体の光に対する特性を正確に把握することが困難となる。このような場合、被写体や被写体の成分の分析における精度が低下しやすくなる。
つまり、従来の分析方法では、分析における精度を向上させることが困難であるという課題がある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現され得る。

［適用例１］光源から被写体を経由した光を複数の波長域に分光し、分光された前記波長域ごとの光である分光光を受光して前記波長域ごとに前記被写体を撮像することによって、複数の分光画像を取得するステップと、それぞれの前記分光画像において、前記被写体の画像である被写像を複数の領域に分割し、前記複数の分光画像について、前記領域ごとに前記分光光のスペクトルを分析することによって、前記分光光の波長に対する前記スペクトルの特性を示すスペクトル特性を分析するステップと、前記複数の領域のうちの少なくとも１つの前記領域における前記スペクトル特性に基づいて、前記被写体の成分を分析するステップと、を含み、前記被写体の成分を分析するステップでは、前記光源からの光についての前記スペクトル特性と同じ前記スペクトル特性を有する前記領域を、前記成分の分析の対象から除外する、ことを特徴とする分析方法。

この適用例の分析方法では、複数の分光画像を取得するステップにおいて、波長域ごとの分光光で被写体を波長域ごとに撮像することによって複数の分光画像を取得する。
スペクトル特性を分析するステップでは、それぞれの分光画像の被写像を複数の領域に分割し、領域ごとにスペクトル特性を分析する。スペクトル特性は、分光光の波長に対するスペクトルの特性である。
被写体の成分を分析するステップでは、複数の領域のうちの少なくとも１つの領域におけるスペクトル特性に基づいて、被写体の成分を分析する。
ここで、被写体の撮像において、被写体からの光に正反射光が含まれると、被写体のスペクトル特性を正確に把握することが困難となる。このような場合、被写体の成分の分析における精度が低下しやすくなる。
そこで、この分析方法では、光源からの光についてのスペクトル特性と同じスペクトル特性を有する領域を、成分の分析の対象から除外する方法が採用されている。被写像のうち光源からの光が正反射した領域では、スペクトル特性が光源からの光についてのスペクトル特性と同じになる。このため、光源からの光についてのスペクトル特性と同じスペクトル特性を有する領域を、成分の分析の対象から除外することによって、複数の領域のうち正反射光を含む領域を成分の分析の対象から除外することができる。これにより、被写体のスペクトル特性を正確に把握しやすくすることができるので、被写体の成分の分析における精度を向上させやすくすることができる。

［適用例２］上記の分析方法であって、前記光源からの光を正反射させるリファレンス体で前記光源からの光を反射させたときの反射光を複数の波長域に分光し、前記波長域ごとの分光光を受光して前記波長域ごとに前記リファレンス体を撮像した結果に基づいて、前記光源からの光についての前記スペクトル特性を把握する、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、分光光の波長域ごとにリファレンス体を撮像した結果に基づいて、光源からの光についてのスペクトル特性を把握するので、リファレンス体からの正反射光についてのスペクトル特性を、光源からの光についてのスペクトル特性として把握することができる。

［適用例３］上記の分析方法であって、前記複数の分光画像を取得するステップにおいて、前記被写体と前記リファレンス体とを一緒に撮像する、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、複数の分光画像を取得するステップにおいて、被写体とリファレンス体とを一緒に撮像するので、被写像の領域におけるスペクトル特性と光源からの光についてのスペクトル特性とを対比しやすくすることができる。

［適用例４］上記の分析方法であって、前記複数の波長域に赤外光の波長域を含める、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、複数の波長域に赤外光の波長域を含めるので、被写体の赤外光に対する特性を分析した結果に基づいて、被写体の成分を分析することができる。

［適用例５］上記の分析方法であって、前記被写体の成分を分析するステップでは、前記領域ごとに前記成分を分析する、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、領域ごとに成分を分析するので、被写体の複数の部位についての成分を分析することができる。

［適用例６］上記の分析方法であって、複数の画素を有する撮像デバイスで前記分光光を受光することによって、前記複数の分光画像を取得し、前記スペクトル特性を分析するステップでは、前記被写像を前記複数の領域に分割するときに、前記画素を前記領域の構成要素とする、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、被写像を複数の領域に分割するときに、撮像デバイスの画素を領域の構成要素とするので、分光光の受光データを領域ごとに区分しやすくすることができる。

［適用例７］上記の分析方法であって、前記スペクトル特性を分析するステップにおいて、前記被写像を前記画素ごとに分割することによって、前記被写像を前記複数の領域に分割する、ことを特徴とする分析方法。

この適用例では、被写像を画素ごとに分割することによって、被写像を複数の領域に分割するので、画素ごとの受光データを領域ごとの受光データとすることができる。

［適用例８］光源から被写体を経由した光を複数の波長域に分光する分光素子と、分光された前記波長域ごとの光である分光光を受光して前記被写体を撮像する撮像デバイスと、前記波長域ごとに前記被写体を撮像することによって得られる複数の分光画像のそれぞれにおいて、前記被写体の画像である被写像を複数の領域に分割し、前記複数の分光画像について、前記領域ごとに前記分光光のスペクトルを分析することによって、前記分光光の波長に対する前記スペクトルの特性を示すスペクトル特性を分析するスペクトル特性分析部と、前記複数の領域のうちの少なくとも１つの前記領域における前記スペクトル特性に基づいて、前記被写体の成分を分析する成分分析部と、を含み、前記成分分析部は、前記光源からの光についての前記スペクトル特性と同じ前記スペクトル特性を有する前記領域を、前記成分の分析の対象から除外する、ことを特徴とする撮像装置。

この適用例の撮像装置では、波長域ごとの分光光で被写体を波長域ごとに撮像することによって複数の分光画像を取得することができる。分光画像のそれぞれにおいて被写像を複数の領域に分割し、複数の分光画像について、領域ごとに分光光のスペクトルを分析することによって、領域ごとにスペクトル特性が分析される。スペクトル特性は、分光光の波長に対するスペクトルの特性である。そして、複数の領域のうちの少なくとも１つの領域におけるスペクトル特性に基づいて、被写体の成分が分析される。
ここで、被写体の撮像において、被写体からの光に正反射光が含まれると、被写体のスペクトル特性を正確に把握することが困難となる。このような場合、被写体の成分の分析における精度が低下しやすくなる。
そこで、この撮像装置では、成分分析部によって、光源からの光についてのスペクトル特性と同じスペクトル特性を有する領域が、成分の分析の対象から除外される。被写像のうち光源からの光が正反射した領域では、スペクトル特性が光源からの光についてのスペクトル特性と同じになる。このため、光源からの光についてのスペクトル特性と同じスペクトル特性を有する領域を、成分の分析の対象から除外することによって、複数の領域のうち正反射光を含む領域を成分の分析の対象から除外することができる。これにより、被写体のスペクトル特性を正確に把握しやすくすることができるので、被写体の成分の分析における精度を向上させやすくすることができる。

本実施形態における撮像装置の概略の構成を示すブロック図。 本実施形態における撮像装置を示す斜視図。 本実施形態における分光素子を示す平面図。 図３中のＡ−Ａ線における断面図。 本実施形態における分析方法の流れを示すフローチャート。 本実施形態における分光画像の一例を模式的に示す図。 本実施形態における光源スペクトル特性の把握方法の流れを示すフローチャート。 本実施形態における分析方法の流れを示すフローチャート。

図面を参照しながら、実施形態について説明する。
本実施形態における撮像装置１は、ブロック図である図１に示すように、光源装置２と、撮像光学系３と、分光素子５と、撮像デバイス７と、信号処理部８と、表示装置９と、制御装置１１と、を有している。この撮像装置１は、食物などの被写体Ｗを撮像した結果に基づいて、被写体Ｗの成分を分析することができる。
光源装置２は、撮像装置１を示す斜視図である図２に示すように、複数の光源２ａを有している。本実施形態では、光源２ａとしてＬＥＤ（Light Emitting Diode）が採用されている。複数の光源２ａは、撮像光学系３の撮像レンズ３ａの外側において、環状に配列しており、撮像レンズ３ａを囲んでいる。

光源装置２は、図１に示すように、被写体Ｗに照射する光Ｌｋを発する。光Ｌｋには、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長域の光が含まれている。光源装置２から被写体Ｗに照射された光Ｌｋは、被写体Ｗを経由して反射光Ｌｒとして撮像光学系３に入射する。なお、反射光Ｌｒには、拡散反射光が含まれる。拡散反射光は、光Ｌｋが被写体Ｗの内部で散乱してから被写体Ｗの外に放射される光である。
撮像光学系３は、撮像レンズ３ａを有している。被写体Ｗからの反射光Ｌｒは、撮像レンズ３ａに入射してから撮像光学系３を介して分光素子５に入射する。

分光素子５は、分光素子５に入射する反射光Ｌｒを、複数の波長域に分光する。このような分光素子５としては、例えば、干渉フィルターなどの光学素子が採用され得る。
本実施形態では、分光素子５は、分光する波長域ごとに、その波長域に対応する分光光Ｌｄを射出する。つまり、分光素子５は、反射光Ｌｒを網羅する波長域よりも狭い範囲の波長域の分光光Ｌｄを、反射光Ｌｒの中から選択的に射出することができる。換言すれば、分光素子５は、反射光Ｌｒを網羅する波長域において、射出する分光光Ｌｄの波長を変化させることができる。干渉フィルターにおいて、射出する分光光Ｌｄの波長を変化させることができるものは、波長可変干渉フィルターと呼ばれる。本実施形態では、波長可変干渉フィルターとしてエタロンが採用されている。

分光素子５について詳細を説明する。
分光素子５は、平面図である図３に示すように、平面視で正方形状の板状の光学部材であり、一辺が例えば１０ｍｍに形成されている。分光素子５は、図３中のＡ−Ａ線における断面図である図４に示すように、第１基板１３、第２基板１５を備えている。
これらの第１基板１３、第２基板１５は、それぞれ例えば、石英ガラス、ソーダガラス、結晶性ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラス、水晶などの透光性の基材からなり、板状の基材をエッチングすることにより形成されている。

そして、分光素子５は、第１基板１３と第２基板１５とが接合されて一体に構成される。この接合には、第１基板１３と、第２基板１５との接合部分に設けられた接合膜１７が結合することにより固定される。接合膜１７としては、ポリオルガノシロキサンを主材料としたプラズマ重合膜が採用されている。
第１基板１３と第２基板１５との接合方法は、上記に限定されない。接合方法としては、接着剤などの粘着性材料による接合、金属膜と金属膜による接合など、種々の接合方法が採用され得る。
第１基板１３は、例えば、厚みが５００μｍの基材をエッチング加工することによって形成され得る。この第１基板１３には、エッチングにより円形状に窪んだ第１凹部１９が設けられている。

第１凹部１９の底部には、中央部に、円柱状に突出した反射膜形成部２１が設けられている。反射膜形成部２１の周りには、反射膜形成部２１よりも一段低い領域が、電極形成部２５として設定されている。
第１凹部１９の反射膜形成部２１には第１反射膜２３が設けられている。第１反射膜２３は、光の反射特性と透過特性とを有している。
第１反射膜２３としては、例えばＡｇ等の金属膜や、Ａｇ合金等の合金膜を用いることができる。また、第１反射膜２３を構成する膜としては、例えば、酸化チタンなどの高屈折層と、酸化シリコンなどの低屈折層とを積層した構成の誘電体多層膜も採用され得る。さらに、第１反射膜２３としては、誘電体多層膜上に金属膜（又は合金膜）を積層した膜や、金属膜（又は合金膜）上に誘電体多層膜を積層した膜、単層の屈折層（酸化チタンや酸化シリコン等）と金属膜（又は合金膜）とを積層した膜などの構成も採用され得る。

電極形成部２５には、平面視で第１反射膜２３を取り巻くようにリング状の第１駆動電極２７が形成されている。なお、第１駆動電極２７は、図３に示すように、引き出し電極２９に接続されている。
第１駆動電極２７及び引き出し電極２９は導電膜であり、例えばＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜などが用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
引き出し電極２９は、第１基板１３の四隅のうちの一つの隅部に形成された接続パッド３１ａに接続されている。つまり、第１駆動電極２７は、引き出し電極２９を介して接続パッド３１ａと電気的導通が図られている。

第２基板１５は、例えば、厚みが２００μｍの基材の一面をエッチング加工することによって形成され得る。第２基板１５には、図４に示すように、第２凹部３３が形成されている。分光素子５において、第２凹部３３は、第２基板１５の第１基板１３側とは反対側に設けられている。分光素子５において、第２凹部３３は、第２基板１５の第１基板１３側とは反対側から第１基板１３側に向かって凹となる向きに形成されている。第２凹部３３は、平面視で、環状に設けられている。第２凹部３３は、エッチング加工により形成され得る。
第２凹部３３によって、ダイアフラム３５が構成されている。ダイアフラム３５は、可動部３５ａと、薄肉部３５ｂと、を有している。可動部３５ａは、基板中央を中心として円柱状に形成されている。薄肉部３５ｂは、可動部３５ａの周囲に設けられており、可動部３５ａを保持している。薄肉部３５ｂの厚みは、可動部３５ａの厚みより薄く形成されている。
第２凹部３３によって、ダイアフラム３５の薄肉部３５ｂが構成され、可動部３５ａが第２基板１５の厚み方向に移動しやすいように構成されている。

第２基板１５には、第２反射膜３７と、第２駆動電極３９とが設けられている。第２基板１５において、第２反射膜３７と第２駆動電極３９とは、それぞれ、第１基板１３側に向けられた面に設けられている。
第２反射膜３７は、平面視で、円形状に設けられており、可動部３５ａに重なる領域に設けられている。つまり、平面視で、可動部３５ａと第２反射膜３７とは、重なっている。また、第２反射膜３７は、ギャップ（隙間）を介して第１反射膜２３に対面している。第２反射膜３７は、光の反射特性と透過特性とを有している。第２反射膜３７としては、第１反射膜２３と同様な材料及び構成が採用され得る。
第２駆動電極３９は、平面視で、環状に設けられており、第２反射膜３７を囲んでいる。第２駆動電極３９は、平面視で薄肉部３５ｂに重なる領域に設けられている。つまり、平面視で、薄肉部３５ｂと第２駆動電極３９は、重なっている。また、第２駆動電極３９は、隙間を介して第１駆動電極２７に対面している。
分光素子５において、隙間を介して互いに対面する第１駆動電極２７と第２駆動電極３９とが静電アクチュエーター４０を構成している。

なお、第２駆動電極３９は、図３に示すように、引き出し電極４３に接続されている。
第２駆動電極３９及び引き出し電極４３は、導電膜であり、例えばＩＴＯ膜などが用いられる。また、これらの導電膜はＣｒ膜を下地とし、その上にＡｕ膜を積層したＣｒ／Ａｕ膜などを用いても良い。
引き出し電極４３は、Ａｇペーストなどの導電性接着剤（図示せず）により第１基板１３の四隅のうちの一つの隅部に形成された接続パッド３１ｂに接続され、第１基板１３と第２基板１５との間の電気的導通が図られている。
上記の構成を有する分光素子５では、第１駆動電極２７と第２駆動電極３９との間に電圧を印加することによって静電アクチュエーター４０を駆動させると、静電力により第１駆動電極２７と第２駆動電極３９との間に吸引力が作用する。この吸引力により、第２基板１５の薄肉部３５ｂが撓んで、可動部３５ａが第１基板１３に近づく。これにより、第１反射膜２３と第２反射膜３７との間のギャップが変化する（小さくなる）。つまり、分光素子５では、静電アクチュエーター４０を駆動させることによって、第１反射膜２３と第２反射膜３７との間のギャップ寸法を変化させることができる。そして、このギャップ寸法に応じて、分光素子５から射出される光の波長を変化させることができる。

図１に示すように、分光素子５から射出された分光光Ｌｄは、撮像デバイス７によって受光される。撮像デバイス７は、図示しない複数の撮像素子を有している。撮像デバイス７において、複数の撮像素子は、マトリクス状に配列している。それぞれの撮像素子は、１つの画素として配列のアドレスが対応付けられている。つまり、１つの撮像素子が１つの画素に対応づけられている。このため、撮像デバイス７は、複数の画素がマトリクス状に配列した構成を有している。なお、撮像素子としては、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）などが採用され得る。
撮像デバイス７は、画素ごとに受光した分光光Ｌｄの光量に応じた検出信号Ｓｋを、画素ごとに出力する。撮像デバイス７から出力された検出信号Ｓｋは、信号処理部８に入力される。信号処理部８は、検出信号Ｓｋに種々の処理を施してから、検出信号Ｓｋを制御装置１１に出力する。信号処理部８が検出信号Ｓｋに対して実施する処理としては、例えば、検出信号Ｓｋに示される電流や電圧を電気的に相互に変換する変換処理や、検出信号Ｓｋを増幅する増幅処理、アナログ値とデジタル値とを相互に変換するＡ／Ｄ変換処理などが挙げられる。

前述したように、撮像デバイス７では、複数の画素がマトリクス状に配列しているので、複数の画素からの検出信号Ｓｋを１つの画像データとしてマトリクス状に束ねることによって、画像を表現することができる。つまり、撮像装置１では、撮像デバイス７によって、被写体Ｗを画像として撮像することができる。
撮像デバイス７によって撮像された画像は、表示装置９に表示され得る。表示装置９としては、例えば、液晶表示装置や、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示装置などが採用され得る。

制御装置１１は、制御部５１と、駆動制御部５３と、メモリー部５５と、データベース５７と、を有している。
制御部５１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などで構成され、撮像装置１の動作を統括的に制御する。
駆動制御部５３は、分光制御部６１と、光源制御部６３と、撮像制御部６７と、表示制御部６９と、を有している。分光制御部６１は、制御部５１からの指令に基づいて、分光素子５の駆動を制御する。光源制御部６３は、制御部５１からの指令に基づいて、光源装置２の駆動を制御する。撮像制御部６７は、制御部５１からの指令に基づいて、撮像デバイス７の駆動を制御する。表示制御部６９は、制御部５１からの指令に基づいて、表示装置９の駆動を制御する。

メモリー部５５は、ＲＡＭ（Random Access Memory）や、ＲＯＭ（Read Only Memory）などを含んでいる。メモリー部５５には、各種のデータを一時的に展開する領域であるデータ展開部が設定されている。データ展開部に展開されるデータとしては、例えば、被写体Ｗの分析にかかる分析処理等のプログラムデータや、前述した画像データなどが挙げられる。
データベース５７には、被写体Ｗの分析にかかる種々のデータが保存されている。データベース５７に保存されているデータには、分光素子５の静電アクチュエーター４０に印加する電圧Ｖと射出される分光光Ｌｄの波長λとの対比を表すＶ−λデータや、分光スペクトルと成分量との対比を表す検量線を示す検量線データなどが含まれる。

上記の構成を有する撮像装置１では、被写体Ｗからの反射光Ｌｒを分光分析することによって、被写体Ｗの成分を分析することができる。
分光分析では、まず、光源装置２からの光Ｌｋを被写体Ｗに照射した状態で、分光素子５に入射する反射光Ｌｒを複数の波長域に分光し、波長域ごとに被写体Ｗを撮像する。なお、反射光Ｌｒの分光は、Ｖ−λデータに基づいて、分光素子５の静電アクチュエーター４０を駆動することによって行われる。
次に、波長域ごとに撮像した結果（以下、波長域ごとの分光画像と呼ぶ）に基づいて、被写体Ｗにおける分光光Ｌｄの強度（分光スペクトル）を測定する。
そして、波長域ごとに分光スペクトルを測定した結果に基づいて、分光光Ｌｄの波長に対する分光スペクトルの特性（スペクトル特性）を分析する。
この分光分析により、被写体Ｗに吸収されやすい光の波長が把握され得る。これにより、被写体Ｗを構成する物質を、吸収されやすい光の波長に対応する物質として特定したり、被写体Ｗの成分を分析したりすることができる。

本実施形態では、被写体Ｗの成分を分析する方法として、図５に示す分析方法が採用されている。この分析方法では、以下に説明する種々の演算や、処理が制御部（図１）によって実施される。ここでは、被写体Ｗとして果実を例示し、分析の対象とする成分として果実の糖度を例示する。
本実施形態における分析方法では、まず、撮像ステップＳ１において、反射光Ｌｒの波長域ごとに被写体Ｗの分光画像を撮像する。
なお、本実施形態では、撮像ステップＳ１において、６００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長の範囲で反射光Ｌｒを複数の波長域に分光する方法が採用されている。本実施形態では、６００ｎｍから１２００ｎｍまでの６００ｎｍの波長域を、１０ｎｍの刻み幅で６０個の波長域に分割する。そして、６０個の波長域のそれぞれについて、反射光Ｌｒを各波長域内の所定の波長の分光光Ｌｄに分光する。複数の波長域ごとに分光された複数の分光光Ｌｄの波長間隔は、等間隔でも、等間隔でなくてもよい。

上記の撮像ステップＳ１により、複数の分光画像が取得される。取得された分光画像にかかる画像データは、メモリー部５５（図１）に保存される。このとき、分光画像には、図６に示すように、被写体Ｗの画像である被写像７１が表現される。図６において、マトリクス状の格子線７３は、画素７５の領域を示している。格子線７３のうちの行線７３ａと列線７３ｂとに囲まれた領域が画素７５の領域として例示されている。

次に、スペクトル特性分析ステップＳ２において、図６に示す分光画像におけるすべての画素７５のうち、被写像７１にかかる複数の画素７５のそれぞれについて、上記のスペクトル特性を分析する。これにより、被写像７１を複数の領域に分割し、その領域ごとにスペクトル特性が分析され得る。
次に、画素選定ステップＳ３において、被写像７１にかかる複数の画素７５の中から、成分分析（本例では、糖度分析）に適合する画素７５を選定する。画素選定ステップＳ３では、まず、被写像７１にかかる複数の画素７５のそれぞれについて、画素７５のスペクトル特性が光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性と同じであるか否かを判定する。そして、光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性と同じであると判定された画素７５を除外する（不適合とする）ことによって、糖度分析に適合する画素７５が適合画素７５ａとして選定される。

例えば、図６に示す分光画像において、Ｂ部の領域では、光源装置２からの光Ｌｋが被写体Ｗの表面で正反射（表面反射）している。従って、Ｂ部の領域におけるスペクトル特性は、光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性と同じになる。このような領域では、被写体Ｗの正確なスペクトル特性を把握することが困難となる。このような場合、被写体Ｗの成分分析における精度が低下しやすくなる。
そこで、本実施形態では、光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性と同じであると判定された画素７５を、成分分析の対象から除外する方法が採用されている。なお、光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性に関するデータ（以下、光源スペクトルデータと呼ぶ）は、データベース５７に保存されている。画素選定ステップＳ３では、データベース５７から読み出した光源スペクトルデータを参照することによって、画素７５のスペクトル特性が光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性と同じであるか否かが判定される。

次に、成分分析ステップＳ４において、適合画素７５ａのそれぞれについて、糖度を演算する。
被写体Ｗに含まれる糖質には、吸収しやすい光の波長（以下、吸光波長と呼ぶ）が存在する。糖質ついて、吸光波長における分光光Ｌｄの吸光度を、データベース５７に保存されている検量線データに照合することによって、成分量が演算され得る。
糖質の吸光波長λｓにおける適合画素７５ａの分光スペクトルをＩｇとし、光源装置２からの光Ｌｋについての吸光波長における分光スペクトルをＩｏとすると、適合画素７５ａについての分光光Ｌｄの吸光度Ａｓは、下記（１）式によって算出され得る。
吸光度Ａｓ＝−ｌｏｇ（Ｉｇ／Ｉｏ）・・・（１）
（１）式により算出された吸光度Ａｓは、被写体Ｗ中の糖質の濃度と比例する。このため、吸光度Ａｓを検量線データに照合することによって、被写体Ｗの糖度を演算することができる。

上記により、被写体Ｗの糖度を分析することができる。本実施形態では、被写像７１にかかる適合画素７５ａごとに糖度を分析することができるので、被写体Ｗの細かく細分化した部位ごとに糖度を分析することができる。
被写体Ｗの全体における糖度を分析する場合には、例えば、複数の適合画素７５ａにおける糖度の平均値を採用することができる。

光源装置２からの光Ｌｋのスペクトル特性（以下、光源スペクトル特性と呼ぶ）の把握方法について説明する。本実施形態では、図７に示す把握方法が採用されている。この把握方法では、以下に説明する種々の演算や、処理が制御部５１（図１）によって実施される。
光源スペクトル特性の把握方法では、まず、撮像ステップＳ２１において、撮像装置１でリファレンス体の分光画像を撮像する。リファレンス体は、少なくとも６００ｎｍ〜１２００ｎｍの波長域にわたる光を正反射させる性質を有するものである。このようなリファレンス体には、白色校正板とか、白色標準板などと呼ばれるものが含まれる。
撮像ステップＳ２１では、このようなリファレンス体に対して光Ｌｋを照射したときの反射光Ｌｒを複数の波長域に分光し、波長域ごとにリファレンス体を撮像することによってリファレンス体の分光画像を取得する。なお、分光方法については、前述した分析方法における分光方法と同様であるので、詳細な説明を省略する。

次に、光源スペクトル特性分析ステップＳ２２において、波長域ごとの分光画像に基づいて、波長域ごとにリファレンス体における分光スペクトルを測定することにより、波長に対する分光スペクトルの特性を分析する。これにより、光源スペクトル特性が把握され得る。
このとき、把握された光源スペクトル特性に関する光源スペクトルデータは、データベース５７に保存される。

本実施形態において、撮像ステップＳ１が複数の分光画像を取得するステップに対応し、スペクトル特性分析ステップＳ２がスペクトル特性を分析するステップに対応し、成分分析ステップＳ４が被写体の成分を分析するステップに対応している。また、スペクトル特性分析ステップＳ２の処理がスペクトル特性分析部に対応し、成分分析ステップＳ４及び画素選定ステップＳ３の処理が成分分析部に対応している。
本実施形態では、光源スペクトル特性と同じスペクトル特性を有する画素７５を、成分分析の対象から除外することによって、複数の画素７５のうち正反射光を含む画素７５を成分分析の対象から除外することができる。これにより、被写体Ｗのスペクトル特性を正確に把握しやすくすることができるので、被写体Ｗの成分分析における精度を向上させやすくすることができる。

なお、本実施形態では、分析方法において、光源スペクトル特性の把握にかかる処理が、被写体Ｗの成分分析にかかる処理とは異なる処理とされている。しかしながら、分析方法は、これに限定されない。分析方法としては、例えば、図８に示すように、これらの処理を統合した分析方法も採用され得る。
図８に示す分析方法では、撮像ステップＳ１において、被写体Ｗとリファレンス体とを一緒に撮像する。そして、スペクトル特性分析ステップＳ２において、被写像７１にかかるスペクトル特性を分析する。次に、光源スペクトル特性分析ステップＳ２２において、光源スペクトル特性を分析する。

この分析方法では、被写体Ｗとリファレンス体とを一緒に撮像するので、被写像７１におけるスペクトル特性と光源スペクトル特性とを対比しやすくすることができる。また、この分析方法では、被写体Ｗとリファレンス体とを一緒に撮像するので、撮像のときの環境や条件などを統一することができる。このため、適合画素７５ａの選定精度を向上させやすくすることができる。この結果、被写体の成分の分析における精度を向上させやすくすることができる。
この場合、被写体Ｗを載置する皿８１（図１）などをリファレンス体とすることができる。
なお、図８に示す分析方法では、スペクトル特性分析ステップＳ２の次に、光源スペクトル特性分析ステップＳ２２を実施する順序が採用されている。しかしながら、ステップＳ２とステップ２２との順序は、これに限定されず、ステップＳ２２の次にステップＳ２を実施する順序も採用され得る。

なお、本実施形態では、撮像装置１が携帯型のカメラとして構成されている。しかしながら、撮像装置１の態様は、これに限定されない。撮像装置１の態様としては、例えば、携帯電話機に内蔵させたり、デジタルスチルカメラに内蔵させたりすることができる。

１…撮像装置、２…光源装置、２ａ…光源、３…撮像光学系、３ａ…撮像レンズ、５…分光素子、７…撮像デバイス、８…信号処理部、９…表示装置、１１…制御装置、１３…第１基板、１５…第２基板、１７…接合膜、１９…第１凹部、２１…反射膜形成部、２３…第１反射膜、２５…電極形成部、２７…第１駆動電極、２９…引き出し電極、３１ａ，３１ｂ…接続パッド、３３…第２凹部、３５…ダイアフラム、３５ａ…可動部、３５ｂ…薄肉部、３７…第２反射膜、３９…第２駆動電極、４０…静電アクチュエーター、４３…引き出し電極、５１…制御部、５３…駆動制御部、５５…メモリー部、５７…データベース、６１…分光制御部、６３…光源制御部、６７…撮像制御部、６９…表示制御部、７１…被写像、７３…格子線、７３ａ…行線、７３ｂ…列線、７５…画素、７５ａ…適合画素、Ｗ…被写体。

Claims (8)

1. 光源から被写体を経由した光を複数の波長域に分光し、分光された前記波長域ごとの光である分光光を受光して前記波長域ごとに前記被写体を撮像することによって、複数の分光画像を取得するステップと、
   それぞれの前記分光画像において、前記被写体の画像である被写像を複数の領域に分割し、前記複数の分光画像について、前記領域ごとに前記分光光のスペクトルを分析することによって、前記分光光の波長に対する前記スペクトルの特性を示すスペクトル特性を分析するステップと、
   前記複数の領域のうちの少なくとも１つの前記領域における前記スペクトル特性に基づいて、前記被写体の成分を分析するステップと、を含み、
   前記被写体の成分を分析するステップでは、前記光源からの光についての前記スペクトル特性と同じ前記スペクトル特性を有する前記領域を、前記成分の分析の対象から除外する、
   ことを特徴とする分析方法。
2. 前記光源からの光を正反射させるリファレンス体で前記光源からの光を反射させたときの反射光を複数の波長域に分光し、前記波長域ごとの分光光を受光して前記波長域ごとに前記リファレンス体を撮像した結果に基づいて、前記光源からの光についての前記スペクトル特性を把握する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の分析方法。
3. 前記複数の分光画像を取得するステップにおいて、前記被写体と前記リファレンス体とを一緒に撮像する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の分析方法。
4. 前記複数の波長域に赤外光の波長域を含める、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の分析方法。
5. 前記被写体の成分を分析するステップでは、前記領域ごとに前記成分を分析する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の分析方法。
6. 複数の画素を有する撮像デバイスで前記分光光を受光することによって、前記複数の分光画像を取得し、
   前記スペクトル特性を分析するステップでは、前記被写像を前記複数の領域に分割するときに、前記画素を前記領域の構成要素とする、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の分析方法。
7. 前記スペクトル特性を分析するステップにおいて、前記被写像を前記画素ごとに分割することによって、前記被写像を前記複数の領域に分割する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の分析方法。
8. 光源から被写体を経由した光を複数の波長域に分光する分光素子と、
   分光された前記波長域ごとの光である分光光を受光して前記被写体を撮像する撮像デバイスと、
   前記波長域ごとに前記被写体を撮像することによって得られる複数の分光画像のそれぞれにおいて、前記被写体の画像である被写像を複数の領域に分割し、前記複数の分光画像について、前記領域ごとに前記分光光のスペクトルを分析することによって、前記分光光の波長に対する前記スペクトルの特性を示すスペクトル特性を分析するスペクトル特性分析部と、
   前記複数の領域のうちの少なくとも１つの前記領域における前記スペクトル特性に基づいて、前記被写体の成分を分析する成分分析部と、を含み、
   前記成分分析部は、前記光源からの光についての前記スペクトル特性と同じ前記スペクトル特性を有する前記領域を、前記成分の分析の対象から除外する、
   ことを特徴とする撮像装置。