JP2020020702A - 分光測定器、電子機器及び分光測定方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態では、分光測定器の特徴的な例について、図に従って説明する。第1の実施形態に係わる分光測定器について図1〜図8に従って説明する。図1は、分光測定器の構造を示す概略斜視図である。図1に示すように、分光測定器1は筒状の筐体2を備えている。筐体2には第1開口部2aが設置され、第1開口部2aにおいて第2光源としての第2発光素子3、第1光源としての第1発光素子4及び第4光源としての第4発光素子5が露出する。第2発光素子3、第1発光素子4及び第4発光素子5はそれぞれ外形形状の異なる発光素子6である。発光素子6は図示しない測定対象に向けて光を照射する。第2発光素子3、第1発光素子4及び第4発光素子5により発光部7が構成されている。換言すれば、発光部7は第2発光素子3、第1発光素子4及び第4発光素子5を備えている。
図10〜図15はステップS1の変換行列設定工程に対応する図である。図10に示すように、ステップS1において、基準分光測定器65を用意する。基準分光測定器65は分光測定の基準となる測定器である。精度良く反射スペクトルが測定できる装置を選定して基準分光測定器65とする。本実施形態では基準分光測定器65にマルチ分光測色計を用いた。
St=M・Dt (3)
尚、St、Dtの「t」は転置を示す。
F(M)=|St―M・Dt|2 (4)
評価関数F(M)が最少になるときのMが式(3)におけるMになる。評価関数F(M)が最少になるための必要十分条件は式(5)に示すように評価関数F(M)をMで偏微分した値が0になることである。
Et=M・Dt (10)
つまり、変換行列Mに転置した測定反射率スペクトルDを乗算することにより推定反射率スペクトルEが算出される。その結果、図22に示すように、推定反射率スペクトルEが得られる。図中縦軸に反射率が示され、横軸には波長が示されている。推定反射率スペクトルEは基準分光測定器65を用いて測定対象31の反射率のスペクトルを測定したときのスペクトルを推定したものである。このように、スペクトル演算部63は変換行列を用いて基準分光測定器65で測定したときの基準反射率スペクトルを推定する演算を行う。以上の工程により分光測定工程を終了する。
(1)本実施形態によれば、発光部7が測定対象31に光28を射出する。このとき、発光部7は複数のLEDで構成され波長の範囲が400nm以上700nm以下の全ての波長の光28を含む光28を同時に測定対象31に向けて射出する。そして、測定対象31により光28が反射される。フィルターユニット21が反射光28aから所定の波長の光28を分光する。フィルターユニット21が分光した光を受光ユニット25が受光する。受光ユニット25は受光した光28の光量を示す第2受光量を出力する。出力された第2受光量をスペクトル演算部63が入力して測定対象31の反射スペクトルである測定対象反射スペクトルを演算している。
次に、分光測定器の一実施形態について図23及び図24を用いて説明する。図23は光源ユニットの構成を示す模式平面図である。図24は光源ユニットが照射する光のスペクトルを示す図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、発光部7を構成するLEDが異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、分光測定器の一実施形態について図25を用いて説明する。図25は分光部及び受光部の構成を示す模式側断面図である。本実施形態が第1の実施形態と異なるところは、分光部及び受光部の構成が異なる点にある。尚、第1の実施形態と同じ点については説明を省略する。
次に、上記の分光測定器1を備えた食物分析装置の一実施形態について図26を用いて説明する。食物分析装置は分光による糖類の非侵襲的測定装置や食物、生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の物質成分分析装置に用いることができる。食物分析装置は物質成分分析装置の1種である。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、波長可変フィルター16が光28を分光した。前記第3の実施形態では、LVF82が光28を分光した。他にも、光28を分光する方法には回折格子を用いても良い。回折格子を用いることにより光28を分光することができる。
前記第1の実施形態では、ステップS1の変換行列設定工程で第1標準板68の反射光28aを測定した後で第2標準板69の反射光28aを測定した。標準板の測定順番は逆でもよい。第2標準板69の反射光28aを測定した後で第1標準板68の反射光28aを測定してもよい。また、基準分光測定器65を用いて第1標準板68及び第2標準板69の反射光28aを測定した後で分光測定器1を用いて第1標準板68及び第2標準板69の反射光28aを測定した。測定する測定器の順番は逆でもよい。分光測定器1を用いて第1標準板68及び第2標準板69の反射光28aを測定した後で、基準分光測定器65を用いて第1標準板68及び第2標準板69の反射光28aを測定しても良い。
前記第1の実施形態では、発光部7の第2発光素子3、第1発光素子4及び第4発光素子5にはチップ型LEDを用いた。他にも第2発光素子3、第1発光素子4及び第4発光素子5には砲弾型LEDや多セグメント型LEDを用いても良い。
前記第1の実施形態では、発光素子6の構成に紫色LED、白色LED及び紫外線LEDを用いた。前記第2の実施形態では、紫白色LED及び紫外線LEDを用いた。LEDの色の組み合わせはこの2種類に限らない。赤色LED、緑色LED、黄色LED等を含んだ組み合わせにしても良い。LEDの組み合わせを調整して白熱電球に近い発光スペクトルにしても良い。
Claims (11)
- 波長の範囲が400nm以上700nm以下の全ての波長の光を含む光を測定対象に同時に射出する発光部と、
前記測定対象により反射された反射光を所定の波長に分光する分光部と、
前記分光部が分光した光を受光して受光した光の光量を示す第2受光量を出力する受光部と、
各波長の前記第2受光量を入力して前記測定対象に光を照射したときの反射スペクトルを演算する演算部と、を備え、
前記演算部は複数の波長における前記第2受光量を用いて所定の波長における反射率を演算することを特徴とする分光測定器。 - 請求項1に記載の分光測定器であって、
前記発光部が標準基板に光を射出して反射した反射光を前記分光部が分光し前記受光部が受光した光の光量を第1受光量とし、
前記分光測定器で測定した測定反射率スペクトルから基準分光測定器で測定した基準反射率スペクトルを推定するための行列を変換行列とするとき、
前記演算部は前記受光部から前記第1受光量を入力して、各波長における前記第2受光量を前記第1受光量で除算して前記反射率を演算し、複数の波長における前記反射率から前記測定反射率スペクトルを演算し、前記変換行列を用いて前記基準反射率スペクトルを推定する演算を行うことを特徴とする分光測定器。 - 請求項1または2に記載の分光測定器であって、
前記発光部は複数のLEDで構成され、
波長の範囲が400nm以上430nm以下の全ての波長の光を含む光を射出する第1光源と、
波長の範囲が430nm以上700nm以下の全ての波長の光を含む光を射出する第2光源と、を備えることを特徴とする分光測定器。 - 請求項3に記載の分光測定器であって、
前記第1光源は、紫色LEDであり、
前記第2光源は、白色LEDであることを特徴とする分光測定器。 - 請求項1または2に記載の分光測定器であって、
前記発光部は、波長の範囲が400nm以上700nm以下の全ての波長の光を含む光を射出する第3光源を備えることを特徴とする分光測定器。 - 請求項5に記載の分光測定器であって、
前記第3光源は、紫白色LEDであることを特徴とする分光測定器。 - 請求項1〜5のいずれか一項に記載の分光測定器であって、
前記発光部は、波長の範囲が360nm以上400nm以下の全ての波長の光を含む光を射出する第4光源を備えることを特徴とする分光測定器。 - 請求項7に記載の分光測定器であって、
前記第4光源は、紫外線LEDであることを特徴とする分光測定器。 - 請求項3〜7のいずれか一項に記載の分光測定器であって、
前記発光部が備える前記LEDはチップ型LEDであることを特徴とする分光測定器。 - 請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載の分光測定器を備えたことを特徴とする電子機器。
- 基準分光測定器で測定した基準反射率スペクトルと分光測定器で測定した測定反射率スペクトルとを用いて変換行列を設定し、
前記分光測定器を用いて波長の範囲が400nm以上700nm以下の全ての波長の光を含む光を標準基板に同時に射出し、
前記標準基板により反射された反射光から波長の範囲が400nm以上700nm以下の波長の光を分光し、
分光した光を受光して受光した光の光量を示す受光量である第1受光量を出力し、
波長の範囲が400nm以上700nm以下の全ての波長の光を含む光を測定対象に同時に射出し、
前記測定対象により反射された反射光から波長の範囲が400nm以上700nm以下の波長の光を分光し、
分光した光を受光して受光した光の光量を示す受光量である第2受光量を出力し、
各波長における前記第2受光量を前記第1受光量で除算して反射率を演算し、前記変換行列を用いて前記基準反射率スペクトルを推定する演算を行うことを特徴とする分光測定方法。
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