JP2018084539A - 光による特性測定システム及び光による特性測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】受光側に複数のファイバを用いて分光イメージングユニットによる結像に基づき解析することでより正確な特性を測定できる特性測定システムを提供する。【解決手段】無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記出射用ファイバの他方の先端位置は、前記入射用ファイバの先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像する。【選択図】図１

Description

本発明は、光による特性測定システム及び光による特性測定方法に関し、特に、光を入射させて透過と反射の少なくとも一方の特性を利用して対象物の特性を測定する光による特性測定システム及び光による特性測定方法に関する。

国内では高齢化比率が高くなっており、例えば、化粧品メーカーでは、コラーゲン等をベースとした、皮膚の若返り感を出す為の化粧品開発を精力的に行っている。今後、高齢化へのシフトはより高まるため、この方向の研究開発はより進むと考えられる。

現在、化粧品評価の測定として、皮膚を直接観察できる顕微鏡等がある。しかし、これは、組織形態を観察するにとどまり、透明度を測定することができない。

また、従来から存在する、照明光をあて分光分布を測定する測色計の場合、皮膚の反射特性を測れるまでで、皮膚の透明性を調べることはできていなかった。

従来の皮膚の測定は上述したように、顕微鏡タイプのものでは、観察止まりであった。一方、測色器による手法があるが、こちらは、一般的な測色光学系による手法であって、反射測定までが可能であった。今後、より皮膚の状態を客観的に調べ、結果が出せるものが必要になってくると考えられる。

以前から、皮膚ならびに、食品、医薬品等、散乱性がある試料に対して、その内部情報を詳しく調べる分光学的手法として、ＴＲＳ、位相差法、ＳＲＳ等があった。これらは特に、光ＣＴ実現のために研究されてきたものである。

ＴＲＳは、Ｔｉｍｅ Ｒｅｓｏｄｖｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ の略で、試料に光を入射してから、出てくるまでの時間を計測する手法である。これには例えばＰｈｏｔｏｎ一個一個をカウントする手法があり、これは、非特許文献１、非特許文献２に記載されている。

位相差法は、短いパルス光７０ＭＨｚ〜２００Ｈｚ等、を与え、与えた波形と出力された波形の違いから、試料内部を調査する手法であり、これは、非特許文献３に記載されている。

ＳＲＳ（Ｓｐａｔｉａｌ Ｒｅｓｏｌｖｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）は、空間情報を利用して、入射と出射間の距離違いを構築することにより、試料内部の物質を精密に調査する手法がある。光源としてブロードな白色光を使うことが可能で、分光するための無収差分光器を用いて、複数点からの光を同時に取得し、各々分光できるものが考えられてきた。これは、例えば先行文献４に記載されている。

また、散乱性の試料を測定するための透過専用装置として特許文献１と非特許文献５に記載されている。

従来の、反射配光特性を測る装置としては、ゴニオフォトメータが存在する。

特開２００２−２４８０８０号公報

Michael S. Patterson, B. Chance, and B. C. Wilson、「Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties」、Optical Society of America、Applied Optics、１９８９年６月１５日、Vol. 28, No. 12, p. 2331-2336 M.Oda, Y.Yamashita, H.Kan, H.Miyajima, A.Sawaki, T.Nakano, S.Suzuki, A.Suzuki, K.Shimizu, S.Muramatsu, N.Sugiura, K.Ohta and Y.Tsuchiya「Advanced Devices for Near-infrared Time-Resolved Spectroscopy and Optical Computed Tomography: High Sensitive/Fast PMT, High Power PLP, Miniaturized CFD/TAC Module and High Speed Multi-Channel Signal Acquisition Unit」、The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers、１９９７年２月９−１２日、Vol. 2979, p.765-773 Matthias Kohl-Bareis, Russell W. Watson, Gabriel Chow, Idris Roberts, David T. Delpy, Mark Cope、「Monitoring of cerebral hemodynamics during open-heart surgery in children using near-infrared intensity-modulated spectroscopy」The International Society for Optical Engineering、１９９７年８月１８日、Vol. 2979、p.408-416 Michael G. Nichols, Edward L. Hull, and Thomas H. Foster、「Design and testing of a white-light, steady-state diffuse reflectance spectrometer for determination of optical properties of highly scattering systems」、Optical Society of America、１９９７年１月１日、Applied Optics Vol. 36, No.1, pp. 93-104 政野光広、村松宜江、湯浅正治、「皮膚表面の光学的特性測定法開発とその応用」、日本化粧品技術者会、粧技誌、１９８２年、第16巻、第1号、p.15-18

上記の様に、従来から皮膚の反射測定に関するものは存在するが、皮膚の重要指標となっている透明度合いを測定する装置が無い事が問題となっている。そのため、従来は例えばパープル色（青色等）を多くして、より透明感を出すなど、本来の透明度（透明感）をもたらす基礎研究からずれて暫定的な見えでの解決を図るなどの手法がとられている。今後は実際の透明度を測定するという、本質的な研究は重要になってくる。

一方、反射測定に関しても現行の測色器と違い照明光の角度の違いも考慮したデータ取得が可能な測定器が必要になってくると考えられる。従って、今後の化粧品業界、またそれを使う消費者にとっても、これらは、重要な測定器群となる。

従って、反射と透過、さらに精度の高い皮膚の見え方のパラメータが測定可能なものが出来れば、測定対象に対するブレが無い高度な測定による化粧品開発ができ、消費者へ品質の高い化粧品提供も可能になる。

非特許文献１、非特許文献２に記載されたＴＲＳの手法の場合には、入射から出射までの時間差を正確に測るための回路系の構築が難しく、光学的なセットアップに時間が掛かる等の問題があった。

非特許文献３に記載された位相差法は上記非特許文献１、非特許文献２の問題点を回避する手法として開発された。しかし、これら方法では、急峻な時間的ピークを有する光（１〜数ピコ秒以下）を発する光源を作る必要がある。また、位相差では、短いパルス連続光（例：７０〜２００ＭＨｚ等）を作らなければいけないことから、光源としてレーザーダイオード（ＬＤ）等の単色光源を用いる必要性があり、結果的に、ある任意の波長の光とか、複数でも数波長程度の違いを与えることしかできない等の問題があり、連続した長い波長域を同時に測定できない問題があった。

非特許文献４に記載されたＳＲＳは、上記位相差法の問題点を回避する手法として開発された。非特許文献４には、光源としてブロードな白色光により空間情報を利用して、入射と出射間の距離の違いにより試料内部の物質を調査する理論が記載されている。しかしながら、非特許文献４は、主に、理論的な説明であり、測定対象に対する具体的な装置の記載はなく、また、皮膚用面の透明度の測定に関する記載もない。

また、特許文献１と非特許文献５に記載された装置は、一定距離に伴う光の減衰のみしか測定することができないため、散乱係数算出が出来ず、このため透明感を表す指標にするには、不向きであった。

また、従来のゴニオフォトメータは、反射光を受光する装置であるが、受光する側は角度を変更させる機構により、異なる角度の光を受光する装置であり、大型なものであった。このため、試料をカットして、サンプル室に装着するなど、試料に大きな変化を与えざるを得ない問題があった。例えば、人間の皮膚などの測定は不向きである問題が残っていた。

本発明は、上記課題に鑑みて、受光側に複数のファイバを用いて分光イメージングユニットによる結像に基づき解析することで、より正確な特性を測定できる特性測定システム及び方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、代表的な本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記出射用ファイバの他方の先端位置は、前記入射用ファイバの先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出することを特徴とする。

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする。
さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記処理装置は、前記光センサによる結像結果と、等色関数のＹ関数を用いて、透明度を算出することを特徴とする。
さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、複数の前記入射用ファイバを備え、複数の前記入射用ファイバの他方の先端から、同じ距離ごとに複数の前記出射用ファイバの他方の先端をそれぞれ配置することを特徴とする。

また、本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出することを特徴とする。

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする。

また、本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する透過用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の透過用出射用ファイバと、一方が光源に接続され他方から光を発する反射用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の反射用出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記透過用入射用ファイバ及び透過用出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記透過用出射用ファイバの他方の先端位置は、前記透過用入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、前記反射用入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記反射用出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、前記測定中心は、前記透過用入射用ファイバと前記透過用出射用ファイバの間に配置され、前記分光イメージングユニットは、複数の前記透過用出射用ファイバ及び前記反射用出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過及び反射特性を算出することを特徴とする。

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記透過用入射用ファイバの他方の先端にプリズムを用いることを特徴とする。

また、本発明の光による特性測定方法の一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、前記入射用ファイバの他方の先端を測定対象物の表面に対して垂直に当てて発光するステップと、測定対象物の表面に対して垂直に当てた複数の前記出射用ファイバの他方の先端により、前記入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ受光するステップと、前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出するステップを有することを特徴とする。

また、本発明の光による特性測定方法の一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、前記入射用ファイバの他方の先端から測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するステップと、前記複数の出射用ファイバの他方の先端で前記測定中心からの反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光するステップと、前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出するステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、光による特性測定システム又は方法において、受光側に複数のファイバを用いて分光イメージングユニットによる結像に基づき解析することでより正確な特性を測定できる。

図１は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムの概略図を示す。 図２は、図１の透過特性測定システムに適用する分光イメージングユニットの一例を示す透視斜視図である。 図３は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す側面図である。 図４は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す底面図である。 図５は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。 図６は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す底面図である。 図７は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第１の例を示す側面図である。 図８は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第２の例を示す側面図である。 図９は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムの概略図を示す。 図１０は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムによる測定例を示す。 図１１は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。 図１２は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す測定中心で幅方向に切断した断面図である。 図１３は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。 図１４は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す平面図である。 図１５は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例の変形例を示す透過特性の測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。 図１６は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す反射特性の測定部方向の側面図である。 図１７は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す透過特性の測定方向の側面図である。 図１８は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す平面図である。

本発明を実施するための形態を説明する。

（透過特性測定システムの実施形態）
図１は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムの概略図を示す。

透過特性測定システム１は、照射用ファイバ用光源１０、入射用ファイバ１１、複数の出射用ファイバ１５、分光イメージングユニット２０、処理装置３０を備えている。

照射用ファイバ用光源１０は、入射用ファイバ１１へ光を供給するための光源である。この光に基づき透過特性が測定される。照射用ファイバ用光源１０としては、例えば、ＬＥＤを適用すれば、光源側で分光することもできる。すなわち、光源側で波長を限定して、その波長に対する透過特性を調べることができる。これにより、光源側の波長範囲毎に透過特性を調べることができる。

入射用ファイバ１１は、一本の光ファイバであり、一端が照射用ファイバ用光源１０と接続されており、他端が測定対象物２００に当てるように配置されている。入射用ファイバ１１の他端側には、補強部１２が形成されており、入射用ファイバ１１の周りを金属などのパイプ状の円筒部材で補強してある。これにより補強部１２では入射用ファイバ１１が直線状となり、測定対象物２００の表面に対して直角に当接させることができる。また、先端側側面では、補強部１２と同時に入射用ファイバ１１を研磨して、平らな先端面を形成することができる。

出射用ファイバ１５は、複数の光ファイバであり、それぞれ、一端が測定対象物２００に当てるように配置されている。ここで、複数の出射用ファイバ１５の一端の位置は、入射用ファイバ１１の測定対象物２００に対する当接位置から、距離をそれぞれ変えた当接位置になるように配置される。また、出射用ファイバ１５の他端は、分光イメージングユニット２０へ接続されている。また、出射用ファイバ１５の一端側には、補強部１６が形成されており、出射用ファイバ１５の周りを金属などの円筒部材で補強してある。これにより補強部１６では出射用ファイバ１５が直線状となり、測定対象物２００の表面に対して直角に当接させることができる。また、先端側側面では、補強部１６と出射用ファイバ１５を同時に研磨して、平らな先端面を形成することができる。

ここで、補強部１２、１６の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。

入射用ファイバ１１は、石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。また、出射用ファイバ１５は石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。このときの組合せとして、入射用ファイバ１１は多成分ファイバ、出射用ファイバ１５は石英ファイバも選択できる。さらに、入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５の太さは同じでもよく、違っていてもよい。

図１の例では、出射用ファイバ１５は、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆによる６本の例を示してある。これらは、入射用ファイバ１１の測定対象物２００に対する当接位置から、出射用ファイバ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの順に距離を離して一列に配列されている。即ち、入射用ファイバ１１の測定対象物２００に対する当接位置から、出射用ファイバ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの測定対象物２００に対する当接位置までのそれぞれの異なる距離ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４、ｒ_５、ｒ_６は、この順で大きくなっていく。このとき、透過特性の測定対象位置２０１は、入射用ファイバ１１の測定対象物２００に対する当接位置と、出射用ファイバ１５の測定対象物２００に対する当接位置との間になる。

処理装置３０は、分光イメージングユニット２０と接続線３１を介して接続され、透明度等の透過特性に関する算出を行うことができる装置である。例えば、パソコン等のデータ処理を行える機構であれば適用することができる。接続線３１はＵＳＢケーブル等、取り込んだ画像の転送ができるケーブルであればよい。なお、処理装置３０を分光イメージングユニット２０と一体化することも可能である。

図２は、図１の透過特性測定システムに適用する分光イメージングユニットの一例を示す斜視図である。図２は、内部が見えるように透視斜視図となっている。

分光イメージングユニット２０は、複数の出射用ファイバ１５と接続されており、組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４、組合せ凸レンズ２５、光センサ２６を長手方向にこの順で備えている無収差分光器である。

複数の出射用ファイバ１５は、横方向に並んで分光イメージングユニット２０と接続されている。プリズム２２は、垂直面２２ｂがグレーティング２３側で、斜面２２ａが組合せ凸レンズ２１側の向きで配置されている。プリズム２４は、垂直面２４ｂがグレーティング２３側で、斜面２４ａが組合せ凸レンズ２５側の向きで配置されている。プリズム２２、２４は、角度補正用のプリズムである。グレーティング２３は、波長分散のためのグレーティングである。光センサ２６は２次元の光センサである。例えば、ＣＣＤカメラやＣＭＯＳ等、シリコンやＩｎＧａＡｓを材料としたモノクロカメラを適用できる。

ここで、出射用ファイバ１５から入力された光は、組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４、組合せ凸レンズ２５を通して、光センサ２６に結像される。ここでの結像は、横方向が空間軸となり、縦方向が波長軸となる。

このため、分光イメージングユニット２０により、空間情報は保存され、一方、エネルギー情報は、波長毎に分解される。一方は空間軸、一方は波長軸の形で、光センサ２６である２次元センサに収斂する形をとる。分光イメージングユニット２０内で、入射用ファイバ１１によるファイバ入射ポイントに対する空間情報が保存されるため、波長分散された信号を、測定対象物２００への入射と出射間の距離の違いに沿って、直接検知できることとなる。

分光イメージングユニット２０の光センサ２６で取得した情報は、処理装置３０へ送信される。処理装置３０では、この情報を受け取り透明度等の透過特性の演算を行う。

透明度測定の演算について説明する。

複数の出射用ファイバ１５を用いて、測定間距離（ｒ）を変えた光強度（Ｒ）から、全波長の吸収係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）を解くことができる。具体的には、以下に示す拡散方程式により、連立方程式を立てそれを解くことにより、各々の光強度に合致するように、全波長の散乱係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）を未知数として解く。

…（式１）

ここで、式１で用いた定数の定義は次の通りである。

…（式２）

…（式３）

…（式４）

…（式５）

ここで、ｕａは吸収係数である。ｕｓｄは散乱係数である。ｚ０は平均散乱距離である。ρは平均散乱距離を加味した測定間距離である。μｅｆｆは効果的減衰係数である。Ｄは拡散係数である。

また、ｒは上述した、入射用ファイバ１１先端の測定対象物２００に対する当接位置から、複数の出射用ファイバ１５先端の測定対象物２００に対する当接位置までの距離である。また、Ｒは、光強度であり、図２で説明した分光イメージングユニット２０の結像結果から求めることができる。ここで、光強度Ｒは、距離（ｒ）ごとに算出される。これにより、複数の距離（ｒ）に対する光強度Ｒの値が求まれば、上記、連立方程式を解き、全波長に対する散乱係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）を解くことができる。なお、距離（ｒ）の数が多いほど、正確な値を算出できる。図１の例では、距離ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４、ｒ_５、ｒ_６の６箇所により光強度Ｒをそれぞれ測定している。なお、距離（ｒ）の数は２以上でもよく、３以上、５以上、６以上と数を増やす毎に正確な散乱係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）を得ることができる。

上記で得られた上記２つのパラメータである、吸収係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）の内、散乱係数（μｓｄ）からは、例えば、試料の透明度と比例した値を得ることが可能であり、この性質により透明度を算出する。

計算された散乱係数（μａ）ならびに散乱係数（μｓｄ）は波長毎の値を持つ。これらからひとつの透明度というパラマーを求めるためには、人間の眼と同等の、等色関数のＹ関数（ｙ（λ））を用いる。

例えば、測定範囲が、３８０〜７８０ｎｍの場合、以下の式となる。

…（式６）

ここで、ＳａｎｒａｎＹは、目視に合致した散乱度を示す。また、Ｋ１は微調整のための係数である。

透明度は散乱度の逆数をとれば良いため、下記で示す式となる。

…（式７）

ここで、ＴｏｕｍｅｉＹは透明度である。Ｋ２は微調整のための係数である。

また、波長の範囲は、適宜選択でき、例えば、中心部（503〜637nm）だけの場合は、散乱度を求める式は以下となる。

…（式８）

ここで、Ｋ３は微調整のための係数である。

なお、厳密に等色関数Ｙ値（全波長）に拘る必要はなく、目視で見て合えば良い。したがって、実験的に人間との目視との相関が取れればよく、任意バンドパス幅を有する、５３０ｎｍの値としても問題はない。また、得られた試料の散乱度の逆数は、そのまま試料の透明度と比例した値となる。なお、上述してきた実施例では、特定の範囲の波長で示したが、これに限らず、測定対象物の材質に応じて様々な波長の範囲を適用することができる。

上記では、散乱係数（μａ）から透明度（ＴｏｕｍｅｉＹ）を求めることを説明した。また、もう一方の吸収係数（μａ）が判れば、それぞれの物質の吸収係数＊濃度の総和（混合）と考えることが可能なため、次の加法定理が成立し、各成分量を解くことができる。

ここでは、上記で示した波長毎の吸収係数（μａ）の代わりに、スペクトルＳで説明を加える。混合物スペクトルは等波長間隔でＮ個にサンプルされているとした場合、この混合物のスペクトルは各波長の吸光度ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、・・ｘ_Ｎを要素とするＮ次元ベクトルｘで表現する。同様にＭ個の成分の単位当たりのスペクトルをそれぞれＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３、・・Ｓ_Ｍと表す。Ｍ個の標準スペクトルは一つにまとめてＮ＊Ｍ行列 Ｓ＝（Ｓ_１、Ｓ_２、・・Ｓ_Ｍ）で表すことができる。

混合物を構成する成分の各成分量をｃ_１、ｃ_２、・・ｃ_Ｍとして、これをまとめてＭ次元ベクトルｃ＝（ｃ_１、ｃ_２、・・ｃ_Ｍ）ｔで表す。ただしｔは転置を意味する。ここで混合物ベクトルｘは成分スペクトルＳiと成分量ｃiとを用いて次の関係を持つ。
ｘ＝ｃ_１ｓ_１＋ｃ_２ｓ_２＋・・・・＋ｃ_Ｍｓ_Ｍ
＝ Ｓｃ
…（式９）

この式において成分スペクトルＳを既知として、測定データｘから成分量ｃを求めれば良い。

この手法は推定成分量ｃによってつくられるスペクトルＳｃと、測定混合スペクトルｘとの残差ベクトルｘ―Ｓｃに対し、その２乗のノルム、即ち、次の式で表されるＱを最小にするという方向性実施により、成分量ｃを求めることである。
Ｑ＝ ｜ｘ − Ｓｃ｜^２
…（式１０）

従って結果的には、微小変化を与えた時の、Ｑの微小変化量、即ち下記で示す偏微分係数が、最小値、０に近づければ良いことと同義となる。即ち、
ｄＱ／ｄｃ_１＝０ ｄＱ／ｄｃ_２＝０ ｄＱ／ｄｃ_３＝０
…（式１１）
を解くことと同義となり、その結果は、結果的に
ｃ＝（Ｓ^ｔ・Ｓ）^−１ Ｓ^ｔ・ｘ
…（式１２）
を解けばよい。

この式より、スペクトルＳに対し、測定混合物スペクトルｘが与えられれば、推定成分量ｃが求まる。これは、一般的には、最小二乗法の解き方であり、基本的には、ターゲットの吸収係数スペクトルと、それぞれコンポーネント毎の、ある一定量における、吸収係数（μａ）が判っていれば、解ける。

この他にも、混合物から、各々のコンポーネントの定量手法については、既に、公知の技術があるが、その他の解法については、割愛する。

（透過特性測定システムの測定部分の第１の具体例）
図３は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す側面図である。図４は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す底面図である。

透過特性測定システムの測定部分の第１の具体例では、図３、４に示すように、入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５との間を結ぶ方向（縦方向）と直角の方向（横方向）に並ぶ複数の入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５を有する構成について説明する。

透過測定部４０は、入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５以外に、１つの入射側ブロック４１と、スペーサー４３、複数（６つ）の出射側ブロック４２を備えている。

入射側ブロック４１は横方向を長手方向とする直方体形状である。そして、入射側ブロック４１には、横方向に並ぶ６つの孔が上下に垂直に貫通して有しており、ここに６つの入射用ファイバ１１が挿入される。そして、入射用ファイバ１１の先端側は、入射側ブロック４１の下側端面とほぼ一致しており、光が出る場所となる。

出射側ブロック４２は横方向を長手方向とする直方体形状である。そして、出射側ブロック４２の縦方向の中央付近には、横方向に並ぶ６つの孔が上下に垂直に貫通して有しており、ここに６つの出射用ファイバ１５が挿入される。そして、出射用ファイバ１５の先端側は、出射側ブロック４２の下側端面とほぼ一致しており、光が入る場所となる。

出射側ブロック４２は、縦方向に側面が当接して並んで６つ配置されている。それぞれの出射側ブロック４２には、出射用ファイバ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆが横方向に６つずつ挿入される。このため、図３、４の例では計３６の出射用ファイバ１５を使用している。

図３、４の例では、入射側ブロック４１と出射側ブロック４２の横方向の孔は等間隔で、対応する横方向の位置はそれぞれ同じ位置に配置している。また出射側ブロック４２において、縦方向に隣り合う出射側ブロック４２における孔同士の距離はそれぞれ同じとなっている。

スペーサー４３は、直方体形状であり、入射側ブロック４１と入射側ブロック４１に一番近い出射側ブロック４２の間に配置される。すなわちスペーサー４３の一方の側面は入射側ブロック４１の一側面に当接し、他方の側面は出射側ブロック４２の一側面に当接する。これにより、入射側ブロック４１、スペーサー４３、出射側ブロック４２の順で構成され出射側ブロック４２は複数並んで構成される。スペーサー４３の縦方向の距離は測定したい範囲で決定される。

ここで、入射側ブロック４１、スペーサー４３、出射側ブロック４２の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。このとき、入射側ブロック４１と同時に入射用ファイバ１１、及び、出射側ブロック４２と同時に出射用ファイバ１５を研磨して、平らな下端面を形成することができる。

このように構成することで、横方向に並んだ６つの入射用ファイバ１１から光が発せられ、入射用ファイバ１１からの距離ｒ_１、ｒ_２、ｒ_３、ｒ_４、ｒ_５、ｒ_６ごとに６箇所ずつ出射用ファイバ１５から光を入れて測定することになり、ＳＮを減らしてより正確な透明度等の透過特性の測定をすることができる。

（透過特性測定システムの測定部分の第２の具体例）
図５は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。図６は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す底面図である。

透過測定部５０は、ファイバ固定部５１、ベース部５２、外枠５３、円筒固定部５４、円筒部５５、接続部５６を有しており、内部に入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５が配置されている。ここで、透過測定部５０の長手方向を図５における左右方向、長手方向に直交する方向を幅方向とする。

ファイバ固定部５１は、上下方向に垂直に貫通する複数の孔を有している。この孔は図３及び図４で説明した入射側ブロック４１及び出射側ブロック４２の孔の配置と同様に構成することができる。すなわち、幅方向に並ぶ入射用ファイバ１１の挿入用の複数（５つ）の孔を有している。さらに、そこから長手方向に離れた異なる距離の６箇所で、幅方向に並んだ複数（５つ）の孔を有している。これら３０個の孔は出射用ファイバ１５（１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆ）用の孔となる。

ここで、ファイバ固定部５１は、下面が平らな１つのブロックとして適用でき、材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。

また、ファイバ固定部５１は、１つのブロック以外に、図３及び図４で説明した入射側ブロック４１、出射側ブロック４２、スペーサー４３を組み合わせた構成を適用してもよい。

ファイバ固定部５１は、周囲の下側でベース部５２に固定されており、ベース部５２の端部付近の上側には円筒固定部５４が備えられ、ここに円筒部５５が固定される。また、ベース部５２の上部には外枠５３を備え、外枠５３の内部は、入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５が備えられる。

入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５は、上部からファイバ固定部５１の各孔に挿入され、先端部は、ファイバ固定部５１下端部と一致させる。このとき、ファイバ固定部５１と同時に入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５を研磨して、平らな下端面を形成することができる。下端部では、入射用ファイバ１１から、出射用ファイバ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ、１５ｆの順で距離が離れていく。

円筒部５５は長手方向に平行に配置され一端が外枠５３の内部、他端が外枠５３の外側に配置されて接続部５６と接続されている。ここで、入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５は、外枠５３の内側から、円筒部５５及び接続部５６を介して、入射用ファイバ１１は照射用ファイバ用光源１０へ、出射用ファイバ１５は分光イメージングユニット２０へ接続されている。

測定者は、ファイバ固定部５１の下端を測定対象物の表面に当てて測定を行う。このとき、入射用ファイバ１１の先端と出射用ファイバ１５の先端の間に測定対象位置となるように調整する。これにより透明度等の透過特性を調べることができる。また、横方向に入射用ファイバ１１及び出射用ファイバ１５を複数並べているため、より正確な測定を行うことができる。

（透過特性測定システムの標準値校正の第１の例）
図７は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第１の例を示す側面図である。

この例では、図３、４に示した、入射側ブロック４１の下端側と出射側ブロック４２の下端側を横にして、それぞれ向かい合わせて接触させることにより行う。このとき、横方向に並んだ入射側ブロック４１の孔の位置と出射側ブロック４２の孔の位置は、それぞれを合わせておく。これにより、入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５の先端位置が合うことになる。ここで、入射用ファイバ１１と出射用ファイバ１５の先端同士は接触（オプティカルコンタクト）している。

入射用ファイバ１１へ、光源６１から、ＮＤフィルタ６２を介して光を入射する。そして、その光は出射用ファイバ１５へと伝わり、出射用ファイバ１５からは、分光イメージングユニット２０に送られる。このときの結果に基づき標準値の校正を行うことができる。

このように照射のファイバと、受光側ファイバがオプティカルコンタクトしていることにより、より正確な基準用光量を取得することができ、１００％透過率校正を行うことができる。

（透過特性測定システムの標準値校正の第２の例）
図８は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第２の例を示す側面図である。

この例では、入射用ファイバ１１の先端及び出射用ファイバ１５の先端を基準用部材６５の表面に対して垂直に当てている。基準用部材６５としては、散乱係数が一定の材質を適用できる。散乱係数は例えば、０．５〜１．５程度であるとよい。具体的には、オパールガラスや白色の樹脂材等を適用できる。

入射用ファイバ１１からの光は、基準用部材６５を介して出射用ファイバ１５へと伝わり、出射用ファイバ１５からは、分光イメージングユニット２０に送られる。このときの結果に基づき標準値の校正を行うことができる。

このように基準用部材６５を用いて基準用光量を取得することができ、１００％透過率校正を行うことができる。また、この方式は、図３〜６に示した、透過測定部４０及び５０をそのまま基準用部材６５に当てればよいため、製品を分解することなく、標準値の校正を行うことができる。

また、図７、８で示した標準値校正の例は組み合わせて使用することができる。例えば、図７における標準値校正の第１の例では、工場においてその標準値校正を行い、さらに、図８における標準値校正の第２の例では、製品の販売後において、実際の計測時等に標準値校正を行うこととしてもよい。このように２回の校正より正確な標準値の校正をすることができる。

（透過特性測定システムによる測定応用例）
上述した透過特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。

上記透過特性測定システムを皮膚に用いた場合、透明度、透明感を測定することができる様になる。上述したように、距離を違えて捉えられた透過情報と、その距離間隔のパラメータから、拡散方程式を解いて、吸収、散乱係数に分けることができ、その散乱係数から直接、透明度を求めることが可能になる。透明度は、現在、皮膚評価の重要なパラメータとなっているものの、これをきちんと測るものが存在していなかった。本発明により、精度良く評価できる様になる。

また、皮膚の透過測定が可能になるため、皮膚の透過率を用いた色計算が可能になる。次に説明する反射光のパラメータとも合わせて、半透明体の情報を的確に捉えることが可能になり、皮膚の色彩に関する特性をより精密に調査することが可能になる。さらに、拡散方程式を用いて測定値から導き出されたターゲットの吸収係数より、その皮膚内に存在する物質の定量計算も可能になる。例えば、酸化ヘモグロビン、還元化ヘモグロビン、メラニン等の定量が可能になる。

また本発明は食品への応用も可能である。本発明は半透明性の試料であれば、殆どのものが測定可能になる。例えば食品評価も可能になる。本発明は、可視光だけでなく、近赤外光による透明度の測定にも適用できる。このときＹ関数は実験的に求めてもよく、相関のある波長から透明の関数を作ってもよい。可視光だけでなく、近赤外光の波長域（例えば、６００−１１００ｎｍ、あるいは、１０００−２５００ｎｍ等）の光を用いれば、可視域内で明らかになる色素成分に由来するスペクトル情報以外にも、赤外光による分子振動の２〜８倍音等に値する近赤外の吸収に由来するスペクトル情報を捉えられる。従って、食品中の物質、例えば試料が果実であれば、グルコース、フルクトース等の糖成分は勿論のこと、リンゴ酸等の酸成分等由来の物質定量が可能になる。

特に、果実、穀物等、それ以外も食パン等の加工成分の場合なども、非破壊にて内部成分が測定できる。今までの方式では、透過率から、Ｌｏｇをとり、吸光度に置き換えて、その２次微分に変換してから後、重回帰計算等の統計的計算手法を使って、定量するのが一般的であった。その場合、透過率から吸収度合いに変換して、調査するしかできなかったため、その取得スペクトルの意味が捉えきれていなかった。即ち、例えば、そのスペクトルの吸収度合いが、その基本となっている成分の吸収によるものか、あるいは物質組織の違いによる散乱係数が増えている事によるものかの違い、その合成度合いを調べることができていなかった。しかし、本発明では、入射、受光間隔距離を変えることにより、その距離間隔に合致した、透過光量の調査が可能になるため、結果的に吸収係数と散乱係数に別けられる。すなわち、スペクトルの違いが、組織の違いによるものか、組織内の物質の量の違いによるものかの判別ができる。

そのため、例えば、近赤外光を使った、非破壊検査にて、内部成分の定量精度をあげることができる様になった。また、同時に、散乱係数のみを抽出できることから、組織そのものの評価もできる様になった。例えば、それは果実（梨）の判定の場合、水梨と呼ばれる水芯果か正常果の判別、リンゴの場合、みつが入っているリンゴか、そうでないもの、また、柿の熟度の度合い等が判る。さらに、果実、穀物以外にも、ヨーグルトなどの乳製品、アイスクリーム等の、半透明性を有する食品の評価に有効である。

さらに、本発明は工業製品への応用も可能である。工業製品でも、半透明性の試料であれば、どんな試料でも対象になり得る。例えば、石鹸、プラスチック材料等の測定が応用範囲となり、石鹸の評価、プラスチック材（特に乳白）の評価等が可能となる。

（反射特性測定システムの実施形態）
図９は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムの概略図を示す。なお、図１、２で説明した透過特性測定システムの実施形態と同様の部分は同じ符号を付して説明を一部省略している。

反射特性測定システム２は、照射用ファイバ用光源１０、入射用ファイバ７１、ファイバ固定部７３、複数の出射用ファイバ７５、分光イメージングユニット２０、処理装置３０を備えている。

照射用ファイバ用光源１０は、図１で説明した透過特性測定システムのものと同じである。この光に基づき反射特性を調べることができる。

入射用ファイバ７１は、一本の光ファイバであり、一端が照射用ファイバ用光源１０と接続されており、他端が測定対象物２００に特定の角度から一定距離離した位置から光を当てられるようにファイバ固定部７３に固定されている。このとき入射用ファイバ７１の他端側には、補強部７２が形成されており、入射用ファイバ７１の周りを金属などのパイプ状の円筒部材で補強してある。これにより光が出る部分付近である補強部７２の部分では入射用ファイバ７１が直線状となる。また、先端側側面では、補強部７２と同時に入射用ファイバ７１を研磨して、平らな先端面を形成することができる。

出射用ファイバ７５は、複数の光ファイバであり、それぞれ、測定対象物２００に特定の角度から一定距離離した位置から光を受けられるようにファイバ固定部７３に固定されている。ここでの特定の角度は、出射用ファイバ７５ごとにすべて異なり、一定角度毎に光を受けられるように配置してもよい。また、出射用ファイバ７５の他端は、分光イメージングユニット２０へ接続されている。また、出射用ファイバ７５の一端側には、補強部７６が形成されており、出射用ファイバ７５の周りを金属などの円筒部材で補強してある。これにより光を受ける部分付近である補強部７６の部分では出射用ファイバ７５が直線状となる。また、先端側側面では、補強部７６と出射用ファイバ７５を同時に研磨して、平らな先端面を形成することができる。

ファイバ固定部７３は、円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部７３ａは、測定対象位置２０１を中心として半径ｄで形成される。円筒の厚みｔは必要に応じた厚みで形成される。ファイバ固定部７３には、測定対象位置２０１を中心として放射状に直線の孔が内側の円弧部７３ａから外側の円弧部７３ｂへ貫通している。ここに入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５が、補強部７２、７６とともに挿入される。そして、内側の円弧部７３ａの面で入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端が位置するように配置される。

図９の例では、入射用ファイバ７１は、入射角αで測定対象位置２０１に光を当てる。そして、出射用ファイバ７５は、入射角αと同じ垂直平面内において、測定対象位置２０１を中心として複数の角度から反射した光を受け取ることができる。なお、図９では、図９の右側の範囲で反射光を取得しているが、受光する角度の数を増やして左側まで入射用ファイバ７１を設けてもよい。

入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端部には、凸レンズを設けてもよい。通常ファイバの先端は、ある程度の範囲（例えば、マルチモードの石英ファイバであれば、約１５°の開き角から、約３０°の開き角の範囲）で光が広がるか、この範囲の光を受光する。ここで、ファイバの先端に凸レンズを設けることで平行光に対応することが可能となる。すなわち、入射用ファイバ７１先端からは広がりのない平行光を出すことが可能であり、出射用ファイバ７５では、先端から広がりのない平行光を受け取ることができる。

また、補強部７２、７６を用いずに、ファイバ固定部７３に入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５用の孔を設けて直接挿入してもよい。この孔も、測定対象位置２０１を中心として放射状に内側の円弧部７３ａから外側の円弧部７３ｂへ直線で貫通している。この場合も、内側の円弧部７３ａの面で入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端が位置するように配置される。

入射用ファイバ７１は、石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。また、出射用ファイバ７５は石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。このときの組合せとして、入射用ファイバ７１は多成分ファイバ、出射用ファイバ７５は石英ファイバも選択できる。さらに、入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の太さは同じでもよく、違っていてもよい。同じ場合は、補強部７２、７６、又は、ファイバ固定部７３の孔を共通化でき、入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の角度を広い範囲で選択できることになる。

また、ファイバ固定部７３や補強部７２、７６の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。

分光イメージングユニット２０は、図２で説明した構成となる。出射用ファイバ７５から入力された光は、組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４、組合せ凸レンズ２５を通して、光センサ２６に結像される。ここでの結像は、横方向が空間軸となり、縦方向が波長軸となる。そして、分光イメージングユニット２０の光センサ２６で取得した情報は、処理装置３０へ接続線３１を介して送信される。処理装置３０では、この情報を受け取り反射特性の演算を行う。

このように、本発明の反射特性測定システムは、照明用の入射用ファイバ７１を用いて、ある入射角αを有した角度から、光を照射して、試料にて反射されるそれぞれの角度毎の光量を取り込む様に、出射用ファイバ７５を配置させる。それぞれの光ファイバに入射された光は、出射用ファイバ７５の光ファイバに導光され、分光イメージングユニット２０（無収差分光器）に導かれ、そのユニット内部内で、組合せ凸レンズ２１、プリズム２２、グレーティング２３、プリズム２４、組合せ凸レンズ２５を通して、２次元の光センサ２６に結像される。

分光イメージングユニット２０により、空間情報は保存され、エネルギー情報は、波長毎に分解されて、２次元の光センサ２６に収斂される形をとる。分光イメージングユニット２０内で、ファイバ入射ポイントの空間情報が保存されるため、結果的に、角度毎に波長分散された信号量を捉えることが可能になる。本発明の反射特性測定システムでは、試料の角度依存性のある反射特性を調べるための光学系（ゴニオフォトメトリー）を有している特徴がある。

図１０は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムによる測定例を示す。本発明の反射特性測定システムを用いれば、図１０の様な、角度毎の反射強度を表示できるため、例えば、その鏡面反射成分の角度毎の立ち上がり度合いを見極めることが可能となる。これらから、試料の反射特性として、つやがあるものか、あるいは逆にマット系（鏡面光沢性が少ない）の試料なのか、判断が付く事になる。

図１０は、皮膚を測定した反射率で、つや（光沢）がある場合（図１２（ａ））と無い場合（図１２（ｂ））に分けて表示した。図の（ａ１）〜（ａ３）は、つやがある場合の波長を違えて表示した図で、（ｂ１）〜（ｂ３）は、つやが無い場合の波長を違えた時の反射エネルギーの分布特性である。

図１０では、（左側からの）４５度入射を示し、（ａ１）〜（ａ３）と（ｂ１）〜（ｂ３）を比較するとどの波長においても、４５度出射条件の時の反射率（すなわち鏡面反射率）は、つやがある場合（（ａ１）〜（ａ３））の方が高い為、その部分のみ、つやがない場合（（ｂ１）〜（ｂ３））に比べ出っ張りが大きくなることが表されている。

例えば、従来のベースメイクは、色ムラを隠すことを目的としていた。現在では、色で隠すだけではなく、質感の表現も大切だと一般女性が気付きはじめている。透明感・素肌感・抜け感・セクシー感・ヘルシー感といったイメージワードがよくメイク雑誌に出てくる。これらのイメージワードを演出するには、まるでファンデーションを塗っていないかのような肌質感が必要であり、既存のファンデーションを均一に塗るだけでは表現できない。ファンデーションは粉体が含まれるため、塗れば必ずマットな方向にシフト、素肌らしさや自然感から遠のくためである。

今後質感を操作できることを謳ったファンデーションが開発されるようになることが重要となる。実際、最近の研究で、６００〜７００ｎｍの反射率を１０％高くすると、くすみ感が消えて、透明感がでるという評価結果がある。その新規基材開発のために、従来は変角光度計（ゴニオフォトメータ）が多用されている。色々な形状をしたファイバー粉体（約２０＊１００ミクロン程度）を作り、それを既存のゴニオフォトメータで測定し、そのスペクトル形状と配光特性から、最適な断面形状を見つけ出し、世界初のファンデーション材料を開発している。

本発明の反射特性測定システムであると、直接ファンデーションを皮膚に塗ってから、皮膚の上から直接測れるシステムであり、今度は、人間の作った材料を顔に塗布して、試験することも可能とするものである。

（透過特性測定システムの測定部分の具体例）
図１１は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。図１２は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す測定中心で幅方向に切断した断面図である。

反射測定部８０は、ファイバ固定部８１、外枠８３、円筒固定部８４、円筒部８５、接続部８６、側面固定部８７を有しており、内部に入射用ファイバ７１と複数の出射用ファイバ７５が配置されている。ここで、図１１の左右方向を反射測定部８０の長手方向、それと直交する方向を幅方向とする。

ファイバ固定部８１は、厚みがある円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部８１ａは、測定中心８８を中心として半径ｄ’で形成される。厚みｔ’は必要に応じた厚みで形成される。ファイバ固定部８１には、測定中心８８を中心として放射状に直線の孔８１ｃが内側の円弧部８１ａから外側の円弧部８１ｂへ幅方向中心付近で貫通している。ここに入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５が挿入される。そして、内側の円弧部８１ａの面で入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端が位置するように配置される。また、入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端に凸レンズを設けてもよい。

図１０の例では、中心角度が３°ごとに５９個の孔８１ｃが長手方向にのびる同じ垂直平面内において設けられている。このため、孔８１ｃを入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５のどちらも入れられる孔にしておけば、これらのいずれか１つを入射用ファイバ７１用の孔として、その他を、出射用ファイバ７５用の孔とすることができる。なお、図１０では、出射用ファイバ７５の図示を一部のみに省略しているが、全ての孔に出射用ファイバ７５を挿入して３°毎、計５８箇所の反射特性を調べるようにすることができる。

ここで、ファイバ固定部８１は１つのブロックとして適用でき、材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。

ファイバ固定部８１は、両側を側面固定部８７により固定されており、側面固定部８７は外枠８３の内側側面に固定されている。外枠８３の内部は、入射用ファイバ７１及び出射用ファイバ７５が備えられる。

円筒部８５は長手方向に平行に配置され一端が外枠８３の内部、他端が外枠８３の外側に配置されて接続部８６と接続されている。円筒部８５は、両側の側面固定部８７を介して、外枠８３と固定されている。ここで、入射用ファイバ７１及び出射用ファイバ７５は、外枠８３の内部から、円筒部８５及び接続部８６を介して、入射用ファイバ７１は照射用ファイバ用光源１０へ、出射用ファイバ７５は分光イメージングユニット２０へ接続されている。

測定者は、ファイバ固定部８１の下端にある測定中心８８を測定対象位置になるようにして測定を行う。これにより入射用ファイバ７１からの光を複数の出射用ファイバ７５で受光して分光イメージングユニット２０で結像して解析することで、角度毎の反射特性を一度に調べることができる。

なお、図９〜図１２で上述した反射特性測定システムの測定部は、測定対象位置２０１を中心として同じ垂直平面内において角度を変更して、出射用ファイバ７５により受光するものであった。しかし、これらは、例えば半球状として、半球の内面形状により立体的に受光面を設けてもよい。すなわち、出射用ファイバ７５の先端は、半球の内面を３次元的に配列して反射光を取得できるようにする。このことで、より多角的な測定が可能となる。

（反射特性測定システムによる測定応用例）
上述した反射特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。

本発明の反射特性測定システムは、生体（特に皮膚）測定に用いることができる。入射角一定にて、受光角をいろいろ変えて測定することにより、例えば皮膚測定に必要な、色彩情報（ＸＹＺ、Ｌ＊ａ＊ｂ＊、Ｈ＊Ｃ＊）以外にも、つや感、てかり感等、鏡面反射に由来するパラメータの導出が可能になる。逆にフラットで、マット的な皮膚特有のボケ感を表す指標等の導出、またその鏡面反射から、そのフラット感に至る境界の反射の持ちあがり、持ち下がり度合いを精度良く測定可能となる。

この測定に用いる角度毎の反射率を測定する手法は、ゴニオフォトメトリーと呼び、今まで、入射、受光角度を少しずつ変化させる為の機構が必要であった。例えば、人工皮革をより本物ぽく見せるために、光学的な特性を精度良く調べる必要があり、本皮革とその人工皮革を測定し、評価すると、その違いが、その角度毎に反射する光の大小を細かく調べると判る。そのような極細かい見え、すなわちアピアランスを調べるために、開発されてきた手法である。しかしながらこの装置は大掛かりなもので、光源と受光の角度を少しずつ変えて測定するための機構が必要がり、また、その走査のために時間が掛かる手法であった。

本発明の反射特性測定システムによる手法は、移動機構部を全て省き、より簡単に早く、ゴニオフォトメトリーと同じパラメータを、測定できる様に、複数の出射用ファイバ７５及び分光イメージングユニット２０を用いて、一度で、リアルタイムの測定可能とした。このため、皮膚測定では、被験者にできるだけ負担を与えないで、測定可能となった。さらに、商品の測定でも、従来の手法では大がかりな装置のため商品の一部を切り取りして反射特性を調べる必要があった。しかし、本発明では、商品に測定部を直接当てて調べることが可能であるため、反射特性による偽物商品の判別や、製品の評価など幅広い適用が可能となる。

また、本発明の反射特性測定システムによる手法は、食品にも有効である。さらに、本発明の反射特性測定システムは、工業製品の品質管理用にも使用可能である。皮膚の説明で上述したように、簡易なつくりで、駆動部が無い光学系を構築しているため、測定部をあてるだけで、さまざまな工業製品の品質管理が可能となる。例えば、車の内装部品は、より厳しいコストでより本物感を出さなければいけないため、以前から、材料品質検査にはゴニオが用いられてきた。ダッシュボード用の合成皮革品検査、プラスチック材、シート用ファブリック等、幅広い工業製品群が、測定対象となる。

現在これらのデータは、ＣＧ上で表現できる様になってきた。入射、出射角を変えて、見えの状況をＣＧ上で表現することは、今後、益々増えていくため、本装置にて、簡易にその光学特性を測定でき有効となる。さらに、本発明の反射特性測定システムは、食品だけでなく、植物、動物等の自然対象物へも応用が効く様になる。

（透過及び反射特性を測定するシステムについて）
上述したように図１〜８では透過特性測定システムについて、図９〜１２では反射特性測定システムについて説明してきた。ただし、これらのシステムでは同時に同じ箇所を測定することができない。例えば、図５の透過測定部５０と図１１の反射測定部８０では、同時に同じ箇所に当てることは不可能である。

このため、透過と反射の各測定部を並べて配置すれば、透過特性と反射特性の同時測定が可能になるが、わずかに違った部位での反射特性と透過特性の測定となる。この場合、測定部位が違っているため、部位により特性に違いがある場合、その部位の違いがそのまま出力結果となってしまう。また、同じ箇所で測定部を設置し直す場合、即ち、例えば、図５の透過測定部５０で透過を測定したのち、図１１の反射測定部８０で反射を測定する方法では、同一部位に各測定部を当て直す必要がある。このとき、精度良く同じ箇所に当て直す事に困難が伴う。

それらを回避する方法として示されるのが、図１３〜図１８に示す透過及び反射特性を測定する測定部によるシステムである。これらを用いれば、同一部位の、透過ならびに反射情報の測定が可能になる。

（透過及び反射特性を測定する測定部の第１の具体例）
図１３は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。図１４は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例を示す平面図である。なお、ここでは上記、図１〜８で説明した透過特性測定システムと、図９〜１２で説明した反射特性測定システムと同一の箇所には同一の符号を付して、説明を一部省略してある。また、図１４ではファイバの図示は省略している。

透過・反射測定部１００は、反射用ファイバ固定部１０１、透過用ファイバ収納部１０５、１０６を備えている。さらに、反射用ファイバ固定部１０１には、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５が取り付けられる。また、透過用ファイバ収納部１０５には、測定部側の（透過用）入射用ファイバ１１及びプリズム１０７が収納され、透過用ファイバ収納部１０６には、測定部側の複数の（透過用）出射用ファイバ１５及びプリズム１０８が収納される。ここで、透過・反射測定部１００の長手方向は、図１３の左右方向であり、長手方向と直交する方向が幅方向である。

反射用ファイバ固定部１０１は、厚みのある円筒の一部の角度を切り取った扇形部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部１０１ａは、測定中心１０３を中心として一定半径で形成される。反射用ファイバ固定部１０１には、測定中心１０３（扇形形状の中心）を中心として放射状に複数の直線の孔１０１ｃが内側の円弧部１０１ａから外側の円弧部１０１ｂへ、幅方向中心付近で貫通している。ここに（反射用）入射用ファイバ７１と（反射用）出射用ファイバ７５が挿入される。そして、内側の円弧部８１ａの面で入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端が位置するように配置される。また、（反射用）入射用ファイバ７１と（反射用）出射用ファイバ７５の先端に凸レンズを設けてもよい。

反射用ファイバ固定部１０１の長手方向の両側の側面部１０１ｄと側面部１０１ｅは、水平面よりも角度をつけて形成されている。これは、透過用ファイバ収納部１０５、１０６との干渉を防ぐためである。この角度は例えば２０°以上や３０°以上等とすることができる。

反射用ファイバ固定部１０１の孔１０１ｃは、図１３、１４の例では、例えば全部で９個の孔が等角度間隔で形成されている。これらの孔１０１ｃは測定中心１０３から長手方向に向けて形成される同じ垂直平面内に放射状に形成されている。複数の孔１０１ｃに対して、どれか１つを（反射用）入射用ファイバ７１用の孔とすれば、残りを（反射用）出射用ファイバ７５の孔として適用することができる。

プリズム１０７は、４５°のプリズムであり、長手方向で切った断面は直角二等辺三角形である。プリズム１０７の一方の短辺側の面が測定中心１０３に対して外側を向いた面となり、（透過用）入射用ファイバ１１に接続されている。これにより（透過用）入射用ファイバ１１は長手方向に延びた状態で端部がプリズム１０７と接続することができる。さらに、もう他方の短辺側の面は下面側となり測定対象物２００の表面に当接するようになっている。

プリズム１０８も、４５°のプリズムであり、長手方向で切った断面は直角二等辺三角形である。プリズム１０８の一方の短辺側の面が測定中心１０３に対して外側を向いた面となり、（透過用）出射用ファイバ１５に接続されている。これにより（透過用）出射用ファイバ１５は長手方向に延びた状態で端部がプリズム１０８と接続することができる。さらに、もう他方の短辺側の面は下面側となり測定対象物２００の表面に当接するようになっている。

プリズム１０７に対して、異なる距離で複数のプリズム１０８が下面に沿って一直線に形成されている。ここでの、一直線の方向は、測定中心１０３を通る長手方向の方向と同じである。測定中心１０３は、プリズム１０７と、プリズム１０７に一番近いプリズム１０８の間に位置している。図１３の例では、６つの（透過用）出射用ファイバ１５を用いて等間隔でプリズム１０８が６箇所で配置されている。

透過用ファイバ収納部１０５は、測定中心１０３側の上部は傾斜部１０５ａとなっている。これは、反射用ファイバ固定部１０１（の側面部１０１ｄ）との干渉をできるだけ抑えるためである。傾斜部１０５ａは、直線状でも、曲線状でもよい。図１３では、測定中心１０３側に向けて急になっていく傾斜角が異なる２つの角度を有する直線状の傾斜が形成されている。

透過用ファイバ収納部１０６と透過用ファイバ収納部１０５は、測定中心１０３を挟んで対向するように長手方向に沿って形成されている。透過用ファイバ収納部１０６は、測定中心１０３側の上部は傾斜部１０６ａとなっている。これも、反射用ファイバ固定部１０１（の側面部１０１ｅ）との干渉をできるだけ抑えるためである。傾斜部１０６ａの形状は、傾斜部１０５ａと同様である。

（透過用）入射用ファイバ１１及び（反射用）入射用ファイバ７１は、照射用ファイバ用光源１０に接続される。また、分光イメージングユニット２０では、（透過用）出射用ファイバ１５及び（反射用）出射用ファイバ７５と接続され、それぞれの情報を入力して結像することが可能である。

このように構成することで、同じ測定中心１０３に対して、透過特性と、反射特性を調べることができる。

透過特性の場合は、照射用ファイバ用光源１０からの光は、（透過用）入射用ファイバ１１とプリズム１０７を介して下側の測定対象物２００へ出される。そして、その光は距離の異なる複数のプリズム１０８で受光して（透過用）出射用ファイバ１５へ送られ、分光イメージングユニット２０へ送られる。そして、処理装置３０で上述した演算が行われる。

反射特性の場合は、照射用ファイバ用光源１０からの光は、（反射用）入射用ファイバ７１から、測定中心１０３へ出され、反射した光を（反射用）出射用ファイバ７５から受光して、分光イメージングユニット２０へ送られる。そして、処理装置３０で上述した演算が行われる。

なお、光情報としては、透過特性測定のための光源とその受光、及び、反射特性測定のための光源と受光が、同時期に測定されると、光学的に干渉が発生する可能性がある。このため、透過特性測定と反射特性測定との間に時間差を設け、例えば、１秒間透過特性の測定をしたのちに、透過用光源を消し、ある時間（例えば１秒間）あとの１秒で、反射特性の測定をするようにすれば干渉は防げる。

上記の構成では、（透過用）入射用ファイバ１１及び（透過用）出射用ファイバ１５による配列方向と、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５の方向が同一方向であるので全体として幅を狭くコンパクトにすることが可能となる。また、プリズム１０７、１０８を利用することで、透過用ファイバ収納部１０５、１０６の大きさを小さくでき、反射用ファイバ固定部１０１との干渉を最小限にして、反射用ファイバ固定部１０１の角度をできる限り広げ、反射特性の観測角度範囲を広げることができる。

（透過及び反射特性を測定する測定部分の第１の具体例の変形例）
図１６は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第１の具体例の変形例を示す透過特性の測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。

ここでの変形例は、図１３、１４で説明した、「透過及び反射特性を測定する測定部の第１の具体例」のうち、プリズム１０７、１０８をなくした例について説明する。プリズム１０７、１０８をなくしたため、（透過用）入射用ファイバ１１と（透過用）出射用ファイバ１５を直角下方向に曲げる構成となっている。

図１３、１４の透過用ファイバ収納部１０５、１０６は、（透過用）入射用ファイバ１１を収納する透過用ファイバ収納部１１５と、（透過用）出射用ファイバ１５を収納する透過用ファイバ収納部１１６に置き換えられる。そして、透過用ファイバ収納部１１５、１１６の大きさは、透過用ファイバ収納部１０５、１０６よりも高さが高くなる。また、透過用ファイバ収納部１１５、１１６は、測定中心１０３側の上部は傾斜部１１５ａ、１１６ａとなっており、反射用ファイバ固定部１０１との干渉を避けている。

この変形例では、プリズム１０７、１０８を省略する分コストを抑えて、かつ、（透過用）入射用ファイバ１１及び（透過用）出射用ファイバ１５を直接、測定対象物２００の表面に当てて測定することができる。

（透過及び反射特性を測定する測定部分の第２の具体例）
図１６は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す反射特性の測定部方向の側面図である。図１７は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す透過特性の測定方向の側面図である。図１８は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第２の具体例を示す平面図である。ここでは上記、図１〜８で説明した透過特性測定システムと、図９〜１２で説明した反射特性測定システムと同一の箇所には同一の符号を付して、説明を一部省略してある。また、図１７では反射用ファイバの図示は省略しており、図１８ではファイバの図示は省略している。

透過・反射測定部１２０は、反射用ファイバ固定部１２１、透過用ファイバ収納部１２５、１２６を備えている。さらに、反射用ファイバ固定部１２１には、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５が取り付けられる。また、透過用ファイバ収納部１２５には、（透過用）入射用ファイバ１１が測定部側で収納され、透過用ファイバ収納部１２６には、複数の（透過用）出射用ファイバ１５が測定部側で収納される。反射用ファイバ固定部１２１の長手方向は図１６の左右方向でありそれと直交する方向が幅方向である。透過用ファイバ収納部１２５、１２６の長手方向は図１７の左右方向である。

反射用ファイバ固定部１２１は、円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部１２１ａは、測定中心１２３を中心として一定半径で形成される。反射用ファイバ固定部１２１には、測定中心１２３（半円の中心）を中心として放射状に直線の孔１２１ｃが内側の円弧部１２１ａら外側の円弧部１２１ｂへ幅方向中心付近で貫通している。ここに（反射用）入射用ファイバ７１と（反射用）出射用ファイバ７５が挿入される。そして、内側の円弧部１２１ａの面で入射用ファイバ７１と出射用ファイバ７５の先端が位置するように配置される。また、（反射用）入射用ファイバ７１と（反射用）出射用ファイバ７５の先端に凸レンズを設けてもよい。

反射用ファイバ固定部１２１の孔１２１ｃは、図１６〜１８の例では、全部で１１個の孔が等角度（１５°）間隔で形成されている。これらの孔１２１ｃは測定中心１２３から反射用ファイバ固定部１２１の長手方向に向けて形成される同じ垂直平面内に放射状に形成されている。複数の孔１２１ｃに対して、どれか１つを（反射用）入射用ファイバ７１用の孔とすれば、残りを（反射用）出射用ファイバ７５の孔として適用することができる。

（透過用）入射用ファイバ１１は、（透過用ファイバ収納部１２５の）長手方向に延びて形成されると共に、測定中心１２３に近づく位置では先端が測定対象物２００の表面と直角に当たるように下面を向いている。

複数の（透過用）出射用ファイバ１５は、測定中心１２３を挟んで、反対側の位置に配置されている。そして、（透過用）出射用ファイバ１５は、（透過用ファイバ収納部１２６の）長手方向に延びて形成されると共に、測定中心１２３に近づく位置では先端が測定対象物２００の表面と直角に当たるように下面を向いている。複数の（透過用）出射用ファイバ１５はそれぞれ、（透過用）入射用ファイバ１１から異なる距離に形成されている。また、複数の（透過用）出射用ファイバ１５の先端部間の距離は等間隔でもよい。図１７の例では、６つの（透過用）出射用ファイバ１５を用いて等間隔で先端部が６箇所配置されている。

（透過用）入射用ファイバ１１の先端位置と、複数の（透過用）出射用ファイバ１５の先端位置は、一直線になっており、この直線の方向は、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５が形成されている放射状の平面と直角となっている。

透過用ファイバ収納部１２５と透過用ファイバ収納部１２６は、測定中心１２３を挟んで対向するように長手方向に沿って形成されている。ここでの透過用ファイバ収納部１２５と透過用ファイバ収納部１２６の長手方向の向きは反射用ファイバ固定部１２１の長手方向（垂直平面方向）の向きと直交している。そして、透過用ファイバ収納部１２５の先端側と透過用ファイバ収納部１２６の先端側は、反射用ファイバ固定部１２１の内側の円弧部１２１ａ内に一部が入って、測定中心１２３の手前の位置まで配置されている。なお、透過用ファイバ収納部１２５の測定中心１２３側の上部は傾斜部１２５ａを形成しており、透過用ファイバ収納部１２６の測定中心１２３側の上部は傾斜部１２６ａを形成している。

このように構成することで、同じ測定中心１２３に対して、透過特性と、反射特性を調べることができる。透過特性と、反射特性の演算は、図１３、１４で説明した、「透過及び反射特性を測定する測定部の第１の具体例」と同様である。また、照射用ファイバ用光源１０及び分光イメージングユニット２０への接続も同様である。

上記の構成は、（透過用）入射用ファイバ１１と（透過用）出射用ファイバ１５による配列方向と、（反射用）入射用ファイバ７１と（反射用）出射用ファイバ７５の放射状の方向を直角に形成したものである。これにより、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５を、半円状の反射用ファイバ固定部１２１に配置することが可能となり、これらのファイバを０°から１８０°近くの範囲で形成することができる。

なお、上記の構成は、（透過用）入射用ファイバ１１及び（透過用）出射用ファイバ１５による配列方向と、（反射用）入射用ファイバ７１及び（反射用）出射用ファイバ７５の放射方向が直角方向について説明したが、直角でなくても、干渉がない範囲であれば、異なる角度で適用することができる。

（透過及び反射特性を測定するシステムによる測定応用例）
上述した透過及び反射特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。

本発明の透過及び反射特性を測定するシステムは、透過光学系と反射光学系を組み合わせるため、同一部位の、測定が可能になる。このため、それを例えば、２次元にスキャンすることによって、複数部位の、透過特性と配光特性の測定が可能になる。これにより、皮膚の測定結果を分光イメージング的な評価だけではなく、より透過情報を含めた、より詳細な評価ができる様になる。また、食品への応用として、食品の場合、内部成分の定量が行われているが、それプラス見た目も含めた評価が出来る用になる。また、工業製品への応用として、食品と同様、内部成分評価と見た目の評価ができる様になる。

以上の様に、本発明の実施形態についていくつかの実施例を示しながら説明してきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を削除したり、他の実施例の構成に置き換えたり、あるいはまた、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。

例えば、透過特性測定のための出射用ファイバ１５を配置する数は、上記実施形態に限らず、いずれの方向においても上記実施形態よりも多く構成して、詳細に調べられるようにしてもよい。

例えば、反射特性測定のためのファイバを放射状に配置する角度は、例えば、０．５°毎、１°毎等、上記実施形態よりも細かく構成して、詳細に調べられるようにしてもよい。また、発光側の入射用ファイバ７１は１つだけでなく、複数であってもよく、複数箇所から発光して反射特性を測定してもよい。

例えば、分光イメージングユニット２０は、透過型の無収差分光器の例を示したが、これ以外に、反射型の無収差分光器やＦＴ（Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）方式の分光器を用いることもできる。

１ 透過特性測定システム
２ 反射特性測定システム
１０ 照射用ファイバ用光源
１１ （透過用）入射用ファイバ
１５ （透過用）出射用ファイバ
２０ 分光イメージングユニット
２６ 光センサ
３０ 処理装置
４０ 透過測定部
４１ 入射側ブロック
４２ 出射側ブロック
５０ 透過測定部
５１ ファイバ固定部
６５ 基準用部材
７１ （反射用）入射用ファイバ
７５ （反射用）出射用ファイバ
７３ ファイバ固定部
８０ 反射測定部
８１ ファイバ固定部
１００ 透過・反射測定部
１０１ 反射用ファイバ固定部
１０５、１０６ 透過用ファイバ収納部
１０７、１０８ プリズム
１１５、１１６ 透過用ファイバ収納部
１２０ 透過・反射測定部
１２１ 反射用ファイバ固定部
１２５、１２６ 透過用ファイバ収納部

Claims (10)

1. 無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、
   前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記出射用ファイバの他方の先端位置は、前記入射用ファイバの先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、
   前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、
   前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
2. 請求項１に記載の光による特性測定システムにおいて、
   前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする光による特性測定システム。
3. 請求項１又は請求項２に記載の光による特性測定システムにおいて、
   前記処理装置は、前記光センサによる結像結果と、等色関数のＹ関数を用いて、透明度を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の光による特性測定システムにおいて、
   複数の前記入射用ファイバを備え、複数の前記入射用ファイバの他方の先端から、同じ距離ごとに複数の前記出射用ファイバの他方の先端をそれぞれ配置することを特徴とする光による特性測定システム。
5. 無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、
   前記入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、
   前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、
   前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
6. 請求項５に記載の光による特性測定システムにおいて、
   前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする光による特性測定システム。
7. 無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する透過用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の透過用出射用ファイバと、一方が光源に接続され他方から光を発する反射用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の反射用出射用ファイバと、処理装置とを備え、
   前記透過用入射用ファイバ及び透過用出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記透過用出射用ファイバの他方の先端位置は、前記透過用入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、
   前記反射用入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記反射用出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、
   前記測定中心は、前記透過用入射用ファイバと前記透過用出射用ファイバの間に配置され、
   前記分光イメージングユニットは、複数の前記透過用出射用ファイバ及び前記反射用出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、
   前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過及び反射特性を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
8. 請求項７に記載の光による特性測定システムにおいて、
   前記透過用入射用ファイバの他方の先端にプリズムを用いることを特徴とする光による特性測定システム。
9. 無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、
   前記入射用ファイバの他方の先端を測定対象物の表面に対して垂直に当てて発光するステップと、
   測定対象物の表面に対して垂直に当てた複数の前記出射用ファイバの他方の先端により、前記入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ受光するステップと、
   前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、
   前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出するステップを有することを特徴とする光による特性測定方法。
10. 無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、
    前記入射用ファイバの他方の先端から測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するステップと、
    前記複数の出射用ファイバの他方の先端で前記測定中心からの反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光するステップと、
    前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、
    前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出するステップを有することを特徴とする光による特性測定方法。

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