JP5424108B2 - Raman imaging equipment - Google Patents

Raman imaging equipment Download PDF

Info

Publication number
JP5424108B2
JP5424108B2 JP2009257918A JP2009257918A JP5424108B2 JP 5424108 B2 JP5424108 B2 JP 5424108B2 JP 2009257918 A JP2009257918 A JP 2009257918A JP 2009257918 A JP2009257918 A JP 2009257918A JP 5424108 B2 JP5424108 B2 JP 5424108B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
raman
dimensional
row
column
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009257918A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010151801A (en
Inventor
孝郎 中川
周吉 落合
浩二 増谷
尚光 東山
章 坂本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saitama University NUC
Original Assignee
Saitama University NUC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saitama University NUC filed Critical Saitama University NUC
Priority to JP2009257918A priority Critical patent/JP5424108B2/en
Publication of JP2010151801A publication Critical patent/JP2010151801A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5424108B2 publication Critical patent/JP5424108B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Description

本発明は、ラマン励起レーザー光等の検査光を被検査部に照射し、その反射、または散乱する光を分光分析することで被検査部の検査を行うラマンイメージング装置に関する。   The present invention relates to a Raman imaging apparatus that inspects a part to be inspected by irradiating the part to be inspected with inspection light such as Raman excitation laser light, and spectroscopically analyzing the reflected or scattered light.

壁画や絵画、あるいは、寺社や古墳等のような文化財において、歴史的な文化財は経時的な汚損や破損等により、必要に応じて修復が行われている。修復を行う際には、修復対象の文化財の歴史的な経緯等から、文化財の作成当時と同一の材料や塗料を使用しての修復が望まれる。したがって、文化財の修復を行う場合、使用されている材料や塗料等の検査、分析、同定が必要とされている。また、文化財の保存方法の研究や、文化財が作成された時代、材料の由来(産地)、流通経路等の文化史の研究を行う場合にも、材料等の検査、分析は必要とされている。
このような文化財の分析を行う際に、分析用の試料を採取するために、貴重な文化財の一部を破損することは厳しく制限されていることが多く、非接触、非破壊で、しかも、文化財が設置されている場所で、すなわち、文化財を移動させずに検査を行うことが望ましい。
In murals and paintings, or in cultural assets such as temples and shrines, historical cultural assets have been repaired as necessary due to corruption and damage over time. When restoring, it is desirable to use the same materials and paints as at the time of creation of the cultural property because of the historical background of the cultural property to be restored. Therefore, when restoring cultural properties, it is necessary to inspect, analyze, and identify the materials and paints used. In addition, when conducting research on cultural property preservation methods, research on cultural history such as the origin of materials (production areas), distribution channels, etc. ing.
When performing analysis of such cultural properties, in order to collect samples for analysis, it is often strictly limited to damage some of the valuable cultural properties. Moreover, it is desirable to perform the inspection at a place where the cultural property is installed, that is, without moving the cultural property.

従来、文化財の非破壊検査は、文化財にX線を照射したときに発生する蛍光X線を利用して元素分析を行う蛍光X線分析法を使用して行われている。このような技術として、例えば、特許文献1(特開2004−340750号公報)記載の技術が知られている。
特許文献1(特開2004−340750号公報)には、文化財を構成する被測定物において、人工的に変質させた被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルと、変質させていない被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルとを比較して、変質に関して評価する技術が記載されている。なお、特許文献1記載の技術では、文化財自体の変質評価の対象物の材料を確認する際には、蛍光X線法やX線回折法により同定している。
Conventionally, non-destructive inspection of cultural properties has been performed using a fluorescent X-ray analysis method that performs elemental analysis using fluorescent X-rays generated when the cultural properties are irradiated with X-rays. As such a technique, for example, a technique described in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2004-340750) is known.
In Patent Document 1 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-340750), in a measurement object constituting a cultural property, a Raman spectrum obtained by performing a Raman spectroscopic analysis on the measurement object that has been artificially altered is altered. A technique is described in which a Raman spectrum obtained by performing a Raman spectroscopic analysis on a non-measured object is evaluated for alteration. In the technique described in Patent Document 1, when confirming the material of the object of the alteration evaluation of the cultural property itself, the material is identified by the fluorescent X-ray method or the X-ray diffraction method.

特開2004−340750号公報(「0023」〜「0025」、「0035」)JP 2004-340750 A (“0023” to “0025”, “0035”)

前記従来技術のような蛍光X線分析法では、文化財を構成する物質の元素分析を行うことができるが、何の元素(炭素や酸素、窒素等)が含まれているのかが分析できるだけで、その元素がどのような構造、組成、化合物となっているかに関する構造情報に乏しい問題がある。すなわち、文化財構成物質である顔料等については同定が困難であり、したがって、修復等する場合に必要となる材料の由来に関して充分な情報を収集することは非常に困難であるという問題がある。   In the X-ray fluorescence analysis method as in the prior art, it is possible to perform elemental analysis of substances constituting cultural assets, but only to analyze what elements (carbon, oxygen, nitrogen, etc.) are contained. There is a problem that the structural information regarding the structure, composition, and compound of the element is poor. That is, there is a problem that it is difficult to identify pigments and the like which are constituents of cultural properties, and it is therefore very difficult to collect sufficient information regarding the origin of materials required for restoration or the like.

ラマンイメージング測定には、大きく2つの方法が知られている。第1は、二次元の測定対象部位に対して、特定の波長のラマンイメージデータを測定した後、フィルタ等を制御して波長を変化させ、同じ部位について同様に測定する。したがって、測定する波長領域が広くなると、測定に長時間がかかる問題があった。
第2は、マッピング法と呼ばれる測定法で、検査対象部位を短冊状(スリット状、一次元状の線状)に区切り、その部位のラマンスペクトルを同時に測定し、次に測定部位を移動して同様に測定する。この方法では、測定部位を移動して順次測定するため、検査対象部位の全域を測定するには、やはり測定に長時間がかかる問題があった。
Two methods are known for Raman imaging measurement. First, after measuring Raman image data of a specific wavelength for a two-dimensional measurement target region, the wavelength is changed by controlling a filter or the like, and the same region is measured in the same manner. Therefore, when the wavelength region to be measured is widened, there is a problem that it takes a long time for the measurement.
The second is a measurement method called a mapping method, where the region to be inspected is divided into strips (slit, one-dimensional line), the Raman spectrum of the region is measured simultaneously, and then the measurement region is moved. Measure in the same way. In this method, since the measurement site is moved and sequentially measured, there is a problem that it takes a long time to measure the entire region of the examination target region.

本発明は、前述の事情に鑑み、測定速度を高速化することを第1の技術的課題とする。   In view of the circumstances described above, the present invention has a first technical problem of increasing the measurement speed.

前記技術的課題を解決するために、請求項1記載の発明のラマンイメージング装置は、
被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、
内部を光が透過可能な複数の光ファイバを有する次元変換部であって、前記被検査部から散乱されたラマン光が入射される入射部側において前記光ファイバの一端が二次元平面上に配置されると共に、前記光ファイバの内部を透過した光が射出される射出部において前記光ファイバの他端が、前記分光部に対して入射される光の仰角に基づいて、弧状の一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、
前記各光ファイバの他端側から射出された光を、前記一次元の線上に対して交差する方向に沿って、光に含まれる各波長のスペクトル成分に分光する分光部と、
前記一次元の線の方向を第1軸方向とし且つ前記一次元の線に交差する方向を第2軸方向とした場合に、前記第1軸方向及び第2軸方向に沿って平面状に配列された複数の受光素子を有し、各受光素子が前記分光部で分光された各波長の光を受光する受光部と、
前記受光素子の前記第1軸方向の位置として特定される前記次元変換部の一次元の線上の位置と、前記受光素子の前記第2軸方向の位置として特定されるラマン光の波長成分と、前記一次元の線上の位置およびラマン光の波長成分とで特定される二次元上の位置の前記受光素子で受光したスペクトル強度と、を対応づけて記憶するスペクトル記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the Raman imaging apparatus according to claim 1 comprises:
A laser light source that generates a laser beam to be irradiated on the inspected part;
A dimension conversion unit having a plurality of optical fibers capable of transmitting light therein, wherein one end of the optical fiber is arranged on a two-dimensional plane on an incident unit side on which Raman light scattered from the inspection target part is incident And the other end of the optical fiber at the emission part where the light transmitted through the optical fiber is emitted is on an arc-shaped one-dimensional line based on the elevation angle of the light incident on the spectroscopic part. The dimension conversion unit arranged along
A spectroscopic unit that divides the light emitted from the other end of each optical fiber into spectral components of each wavelength included in the light along a direction intersecting the one-dimensional line;
When the direction of the one-dimensional line is the first axis direction and the direction intersecting the one-dimensional line is the second axis direction, the two-dimensional array is arranged in a plane along the first axis direction and the second axis direction. A plurality of light receiving elements, each light receiving element receiving light of each wavelength split by the light splitting unit,
A position on the one-dimensional line of the dimension conversion unit specified as the position of the light receiving element in the first axis direction, a wavelength component of Raman light specified as the position of the light receiving element in the second axis direction, Spectrum storage means for storing the spectrum intensity received by the light receiving element at the two-dimensional position specified by the position on the one-dimensional line and the wavelength component of Raman light in association with each other;
It is provided with.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のラマンイメージング装置において、
前記二次元平面内において前記光ファイバの一端どうしが隣り合った状態で配置され、且つ、前記一次元の線上において前記光ファイバの他端どうしが隣り合った状態で配置された前記次元変換部、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 2 is the Raman imaging apparatus according to claim 1,
In the two-dimensional plane, the dimension conversion unit is arranged in a state where the one ends of the optical fibers are adjacent to each other, and arranged in a state where the other ends of the optical fibers are adjacent to each other on the one-dimensional line,
It is provided with.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のラマンイメージング装置において、
m、nを3より大きい正数とした場合に、m行n列の格子状の二次元平面上に前記光ファイバの一端が配置されると共に、1行1列、2行1列、…、m行1列、m行2列、(m−1)行2列、…、1行2列、1行3列、2行3列、…の順に、前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部、
を備えたことを特徴とする。
The invention according to claim 3 is the Raman imaging apparatus according to claim 2,
When m and n are positive numbers larger than 3, one end of the optical fiber is arranged on a grid-like two-dimensional plane of m rows and n columns, and 1 row 1 column, 2 rows 1 column,. The other end of the optical fiber is one-dimensional in the order of m row 1 column, m row 2 column, (m-1) row 2 column, ... 1 row 2 column, 1 row 3 column, 2 row 3 column, ... The dimension converter arranged along the line;
It is provided with.

前記技術的課題を解決するために、請求項4に記載の発明ラマンイメージング装置
被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、
内部を光が透過可能な複数の光ファイバを有する次元変換部であって、前記被検査部から散乱されたラマン光が入射される入射部側において前記光ファイバの一端が二次元平面上に配置されると共に、前記光ファイバの内部を透過した光が射出される射出部において前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、
前記各光ファイバの他端側から射出された光を、前記一次元の線上に対して交差する方向に沿って、光に含まれる各波長のスペクトル成分に分光する分光部と、
前記一次元の線の方向を第1軸方向とし且つ前記一次元の線に交差する方向を第2軸方向とした場合に、前記第1軸方向及び第2軸方向に沿って平面状に配列された複数の受光素子を有し、各受光素子が前記分光部で分光された各波長の光を受光する受光部と、
前記受光素子の前記第1軸方向の位置として特定される前記次元変換部の一次元の線上の位置と、前記受光素子の前記第2軸方向の位置として特定されるラマン光の波長成分と、前記一次元の線上の位置およびラマン光の波長成分とで特定される二次元上の位置の前記受光素子で受光したスペクトル強度と、を対応づけて記憶するスペクトル記憶手段と、
前記二次元平面内において前記光ファイバの一端どうしが隣り合った状態で配置され、且つ、前記一次元の線上において前記光ファイバの他端どうしが隣り合った状態で配置されると共に、m、nを3より大きい正数とした場合に、m行n列の格子状の二次元平面上に前記光ファイバの一端が配置されると共に、1行1列、2行1列、…、m行1列、m行2列、(m−1)行2列、…、1行2列、1行3列、2行3列、…の順に、前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、
を備えたことを特徴とする。
In order to solve the technical problem, the Raman imaging apparatus according to claim 4 comprises :
A laser light source that generates a laser beam to be irradiated on the inspected part;
A dimension conversion unit having a plurality of optical fibers capable of transmitting light therein, wherein one end of the optical fiber is arranged on a two-dimensional plane on an incident unit side on which Raman light scattered from the inspection target part is incident And the dimension conversion unit in which the other end of the optical fiber is arranged along a one-dimensional line in the emitting unit from which the light transmitted through the optical fiber is emitted, and
A spectroscopic unit that divides the light emitted from the other end of each optical fiber into spectral components of each wavelength included in the light along a direction intersecting the one-dimensional line;
When the direction of the one-dimensional line is the first axis direction and the direction intersecting the one-dimensional line is the second axis direction, the two-dimensional array is arranged in a plane along the first axis direction and the second axis direction. A plurality of light receiving elements, each light receiving element receiving light of each wavelength split by the light splitting unit,
A position on the one-dimensional line of the dimension conversion unit specified as the position of the light receiving element in the first axis direction, a wavelength component of Raman light specified as the position of the light receiving element in the second axis direction, Spectrum storage means for storing the spectrum intensity received by the light receiving element at the two-dimensional position specified by the position on the one-dimensional line and the wavelength component of Raman light in association with each other;
In the two-dimensional plane, one ends of the optical fibers are arranged adjacent to each other, and the other ends of the optical fibers are arranged adjacent to each other on the one-dimensional line, and m, n Is a positive number greater than 3, one end of the optical fiber is arranged on a grid-like two-dimensional plane of m rows and n columns, and 1 row 1 column, 2 rows 1 column, ..., m row 1 Column, m rows and 2 columns, (m−1) rows and 2 columns,..., 1 row, 2 columns, 1 row, 3 columns, 2 rows, 3 columns,. The dimension conversion unit arranged in a row,
It is provided with.

請求項1、4記載の発明によれば、次元変換部で二次元から一次元に次元変換された光が複数の波長のスペクトル成分に分光され、被検査部の位置を第1軸方向とし且つスペクトル成分を第2軸方向として受光部で一度に測定を行うことができるため、波長を走査する必要がある従来の構成や測定部位を移動させる必要がある従来の構成に比べて、測定速度を高速化することができる。また、被検査部に照射されたレーザー光に基づいて、ラマンイメージ画像が得られるため、被検査部に非接触、非破壊で、かつ検査対象物を移動させることなく、被検査部の材料の化学的性質や構造情報を検査、分析することができる。
請求項1記載の発明によれば、仰角に基づかずに光ファイバの他端を配置する場合に比べて、前記分光部に用いられている回折格子による像の曲がりの影響を低減することができる。
According to the first and fourth aspects of the present invention, the light that has been dimension-converted from two-dimensional to one-dimensional by the dimension converter is split into spectral components of a plurality of wavelengths, the position of the part to be inspected is the first axis direction, and Since the spectral component can be measured at the same time with the light receiving unit as the second axis direction, the measurement speed can be increased compared to the conventional configuration in which the wavelength needs to be scanned and the conventional configuration in which the measurement site needs to be moved. The speed can be increased. In addition, since a Raman image is obtained based on the laser light applied to the inspected part, the material of the inspected part is not contacted with the inspected part, nondestructive, and without moving the inspection object. Inspect and analyze chemical properties and structural information.
According to the first aspect of the present invention, compared to the case where the other end of the optical fiber is arranged without being based on the elevation angle, it is possible to reduce the influence of the bending of the image due to the diffraction grating used in the spectroscopic unit. .

請求項2,4記載の発明によれば、光ファイバの他端どうしが隣り合わない状態で配置された場合に比べて、前記分光部に用いられている光学系による歪曲収差の悪影響を低減することができ、検査、分析の精度を高めることができる。
請求項3,4記載の発明によれば、二次元平面内においてジグザグ状に一筆書きの軌跡に沿った配列がされない場合に比べて、歪曲収差の悪影響を低減することができる
According to the second and fourth aspects of the invention, the adverse effect of distortion due to the optical system used in the spectroscopic unit is reduced as compared with the case where the other ends of the optical fibers are not adjacent to each other. Can improve the accuracy of inspection and analysis.
According to the third and fourth aspects of the present invention, it is possible to reduce the adverse effect of distortion as compared with the case where the arrangement along the locus of one stroke is not performed in a zigzag pattern in the two-dimensional plane .

図1は本発明の実施例1の文化財検査装置の全体説明図である。FIG. 1 is an overall explanatory view of a cultural property inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. 図2は本発明の実施例1の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図2Aは上方から見た概略説明図、図2Bは側方から見た概略説明図である。2A and 2B are schematic explanatory views of the spectroscopic analysis apparatus of the cultural property inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic explanatory view seen from above, and FIG. 2B is a schematic explanatory view seen from the side. 図3は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a mural and an inspected part as an example of a cultural property. 図4は実施例1の次元変換部、分光部および受光部の要部説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram of main parts of the dimension converting unit, the spectroscopic unit, and the light receiving unit of the first embodiment. 図5は本発明の実施例1の文化財検査装置1の制御部のブロック線図である。FIG. 5 is a block diagram of the control unit of the cultural property inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. 図6は実施例1のメイン画像の説明図であり、図6Aは位置調節作業およびラマンイメージ撮影前のメイン画像の説明図、図6Bはラマンイメージ撮影後の結果画像の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of a main image according to the first embodiment, FIG. 6A is an explanatory diagram of a main image before position adjustment work and Raman image capturing, and FIG. 6B is an explanatory diagram of a result image after Raman image capturing. 図7は実施例1のラマンイメージ画像の一例の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of a Raman image image according to the first embodiment. 図8は実施例2の次元変換部の要部説明図であり、図8Aは全体図、図8Bは図8Aの矢印VIIIB方向から見た図、図8Cは図8Bの入射部の説明図、図8Dは図8Aの矢印VIIID方向から見た図、図8Eは図8Dの射出部の説明図である。FIG. 8 is an explanatory diagram of a main part of the dimension conversion unit of the second embodiment, FIG. 8A is an overall view, FIG. 8B is a diagram viewed from the direction of arrow VIIIB in FIG. 8A, FIG. 8D is a view seen from the direction of the arrow VIIID in FIG. 8A, and FIG. 8E is an explanatory view of the injection section in FIG. 8D. 図9は実施例2の作用を対比して説明するための説明図であり、図9Aは実施例1の次元変換部の入射部の説明図、図9Bは実施例1の次元変換部の射出部の説明図、図9Cは実施例1の次元変換部から射出された光が分光された像の説明図、図9Dは図9Cの像に歪曲収差がある場合の説明図、図9Eは図9Dの要部拡大図、図9Fは図9Eにおけるズレの文化財の被検査部に対応する位置を説明する説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram for comparing and explaining the operation of the second embodiment, FIG. 9A is an explanatory diagram of an incident portion of the dimension conversion section of the first embodiment, and FIG. 9B is an emission of the dimension conversion section of the first embodiment. 9C is an explanatory diagram of an image obtained by separating light emitted from the dimension conversion unit of Example 1, FIG. 9D is an explanatory diagram when the image of FIG. 9C has distortion aberration, and FIG. 9E is a diagram. 9D is an enlarged view of a main part, and FIG. 9F is an explanatory diagram for explaining a position corresponding to the inspected part of the shift cultural property in FIG. 9E. 図10は実施例2の作用を対比して説明するための説明図であり、図10Aは実施例2の次元変換部の入射部の説明図、図10Bは実施例2の次元変換部の射出部の説明図、図10Cは実施例2の次元変換部から射出された光が分光された像の説明図、図10Dは図10Cの像に歪曲収差がある場合の説明図、図10Eは図10Dの要部拡大図、図10Fは図10Eにおけるズレの文化財の被検査部に対応する位置を説明する説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram for comparing and explaining the operation of the second embodiment. FIG. 10A is an explanatory diagram of an incident portion of the dimension conversion unit of the second embodiment. FIG. 10B is an emission of the dimension conversion unit of the second embodiment. FIG. 10C is an explanatory diagram of an image obtained by splitting light emitted from the dimension conversion unit of Example 2, FIG. 10D is an explanatory diagram when the image of FIG. 10C has distortion aberration, and FIG. 10E is a diagram. 10D is an enlarged view of the main part, and FIG. 10F is an explanatory view for explaining the position corresponding to the inspected part of the shift cultural property in FIG. 10E. 図11は実施例2の変更例の説明図であり、図11Aは図10Aに対応する図、図11Bは図10Bに対応する図である。11 is an explanatory diagram of a modification of the second embodiment, FIG. 11A is a diagram corresponding to FIG. 10A, and FIG. 11B is a diagram corresponding to FIG. 10B. 図12は実施例3の次元変換部の要部説明図であり、図12Aは全体図、図12Bは図12Aの矢印XIIB方向から見た図、図12Cは図12Bの入射部の説明図、図12Dは図12Aの矢印XIID方向から見た図、図12Eは図12Dの射出部の説明図である。12A and 12B are explanatory diagrams of a main part of the dimension conversion unit of the third embodiment, in which FIG. 12A is an overall view, FIG. 12B is a diagram viewed from the direction of arrow XIIB in FIG. 12A, and FIG. 12D is a diagram viewed from the direction of the arrow XIID in FIG. 12A, and FIG. 12E is an explanatory diagram of the injection unit in FIG. 12D.

次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
In the following description using the drawings, illustrations other than members necessary for the description are omitted as appropriate for easy understanding.

図1は本発明の実施例1の文化財検査装置の全体説明図である。
なお、以下の説明において、理解を容易とするため、検査対象物の一例としての文化財の表面に沿った水平方向をX方向(左右方向)、文化財の表面に沿った鉛直方向をY方向(上下方向)、文化財に接近、離隔する方向をZ方向(前後方向)として説明する。
図1において、本発明のラマンイメージング装置の一例としての実施例1の文化財検査装置1は、移動式架台2を有する。前記移動式架台2は、複数の脚部2aを有し、脚部2aの下端には、ストッパ付の移動用のキャスター2bが支持されている。前記脚部2aの上端部には、ハンドル部2cが上下移動可能に支持されており、移動式架台2は、図示しない油圧式の昇降装置により、ハンドル部2cを上下方向(高さ方向)に位置調整可能に構成されている。ハンドル部2cの上部には図示しない回転機構と傾き機構が支持されている。なお、前記移動式架台2として、従来公知の移動式架台を使用可能であり、例えば、テレビ撮影用のカメラを移動させるための移動式架台を使用可能である。
したがって、前記移動式架台2は、キャスター2bで移動させることにより、文化財検査装置1を、固定の文化財に対して水平方向に移動させて、位置を粗調整することができる。また、上下方向の高さ調節により文化財に対する高さの粗調整や、回転機構と傾き機構により回転位置と傾きの調節もできる。
FIG. 1 is an overall explanatory view of a cultural property inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention.
In the following description, in order to facilitate understanding, the horizontal direction along the surface of the cultural property as an example of the inspection object is the X direction (left and right direction), and the vertical direction along the surface of the cultural property is the Y direction. (Up and down direction), the direction of approaching and separating from the cultural property will be described as the Z direction (front and back direction).
In FIG. 1, a cultural property inspection apparatus 1 of Example 1 as an example of the Raman imaging apparatus of the present invention has a movable gantry 2. The movable gantry 2 has a plurality of leg portions 2a, and a moving caster 2b with a stopper is supported at the lower end of the leg portion 2a. A handle portion 2c is supported at the upper end of the leg portion 2a so as to be movable up and down. The movable gantry 2 moves the handle portion 2c in the vertical direction (height direction) by a hydraulic lifting device (not shown). The position is adjustable. A rotation mechanism and a tilt mechanism (not shown) are supported on the upper portion of the handle portion 2c. Note that a conventionally known mobile gantry can be used as the mobile gantry 2. For example, a mobile gantry for moving a camera for television photography can be used.
Therefore, the movable gantry 2 can be roughly adjusted by moving the cultural property inspection apparatus 1 in the horizontal direction with respect to the fixed cultural property by moving it with the caster 2b. In addition, the height of the cultural property can be roughly adjusted by adjusting the height in the vertical direction, and the rotation position and tilt can be adjusted by the rotation mechanism and the tilt mechanism.

図2は本発明の実施例1の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図2Aは上方から見た概略説明図、図2Bは側方から見た概略説明図である。
図1において、前記移動式架台2の回転機構と傾き機構の上部には、位置調節装置3が支持されている。前記位置調節装置3は、図示しないモータにより、それぞれX軸方向およびZ軸方向に位置調節可能なXZステージ3aと、前記XZステージ3a上に支持され、Y軸方向(高さ方向)に位置調節可能なYステージ3bとを有する。なお、実施例1の前記位置調節装置3は、X方向に200mm、Y方向に100mm、Z方向に100mmの可動範囲が設定されているが、可動範囲はこの範囲に限定されず、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。
前記Yステージ3bには、分光分析装置4が支持されている。図1、図2において、前記分光分析装置4は、ケース4aを有する。前記ケース4aの上端部には、励起レーザー入力ポート4bが形成されており、ケース4aの文化財B側には、レンズ用開口4cが形成されている。前記励起レーザー入力ポート4bには、図示しない光ファイバが接続されて光ファイバを介して外部の図示しないレーザー光源から、ラマン分光用の励起レーザーが入力される。なお、実施例1では、励起レーザー光として、波長785nmのレーザー光を使用しているが、波長が可視〜近赤外の励起レーザー光を使用可能であり、設計や仕様等に応じて、任意に変更可能である。
2A and 2B are schematic explanatory views of the spectroscopic analysis apparatus of the cultural property inspection apparatus according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2A is a schematic explanatory view seen from above, and FIG. 2B is a schematic explanatory view seen from the side.
In FIG. 1, a position adjusting device 3 is supported on the rotating mechanism and the tilting mechanism of the movable gantry 2. The position adjusting device 3 is supported on the XZ stage 3a, which can be adjusted in the X-axis direction and the Z-axis direction by a motor (not shown), and the XZ stage 3a, and is adjusted in the Y-axis direction (height direction). Possible Y stage 3b. The position adjusting device 3 according to the first embodiment has a movable range of 200 mm in the X direction, 100 mm in the Y direction, and 100 mm in the Z direction. However, the movable range is not limited to this range, and the design and specifications are not limited. It can be arbitrarily changed according to the above.
A spectroscopic analyzer 4 is supported on the Y stage 3b. 1 and 2, the spectroscopic analyzer 4 has a case 4a. An excitation laser input port 4b is formed at the upper end of the case 4a, and a lens opening 4c is formed on the cultural property B side of the case 4a. An optical fiber (not shown) is connected to the excitation laser input port 4b, and an excitation laser for Raman spectroscopy is input from an external laser light source (not shown) via the optical fiber. In Example 1, a laser beam having a wavelength of 785 nm is used as the excitation laser beam, but an excitation laser beam having a wavelength of visible to near infrared can be used, and may be arbitrarily selected depending on the design, specifications, and the like. Can be changed.

図2において、前記励起レーザー入力ポート4bの下方には、励起レーザー光を平行光にする励起レーザー用コリメータ6が配置されている。前記励起レーザー用コリメータ6の下方には、コリメートされた励起レーザーを反射する反射光学系7が配置されている。前記反射光学系7の後斜め上方には、エッジフィルタ8が配置されている。前記エッジフィルタ8は、反射光学系7で反射された励起レーザー光の波長の光は反射すると共に、ラマン効果等により励起レーザー光の波長から長波長側に波長がずれた光は透過する性質を有する従来公知のフィルタである。エッジフィルタの代わりに、励起レーザー光の波長から長波長側と短波長側のいずれかの方向に波長がずれた光は透過する性質を有するノッチフィルタを使用することも可能である。   In FIG. 2, an excitation laser collimator 6 for making the excitation laser beam parallel light is disposed below the excitation laser input port 4b. A reflection optical system 7 that reflects the collimated excitation laser is disposed below the excitation laser collimator 6. An edge filter 8 is disposed behind and obliquely above the reflection optical system 7. The edge filter 8 reflects light having the wavelength of the excitation laser light reflected by the reflection optical system 7 and transmits light having a wavelength shifted from the wavelength of the excitation laser light to the longer wavelength side due to the Raman effect or the like. It is a conventionally well-known filter. Instead of the edge filter, it is also possible to use a notch filter having a property of transmitting light having a wavelength shifted from the wavelength of the excitation laser light in either the long wavelength side or the short wavelength side.

図3は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。
図2、図3において、前記エッジフィルタ8の前方には、エッジフィルタ8で反射された励起レーザー光を文化財Bの被検査部B1に集光、照射すると共に、被検査部B1からのラマン光が通過するマクロ測定用対物レンズ9が配置されている。図2Aにおいて、前記対物レンズ9の側方には、マクロ測定用対物レンズ9よりも検査可能な領域が狭いミクロ測定用対物レンズ11が配置されており、手動または自動によりマクロ測定用対物レンズ9の位置にミクロ測定用対物レンズ11を移動させる(左右方向にスライドさせる)ことで、検査対象領域を変化させることができる。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a mural and an inspected part as an example of a cultural property.
2 and 3, in front of the edge filter 8, the excitation laser beam reflected by the edge filter 8 is condensed and irradiated on the inspected part B1 of the cultural property B, and the Raman from the inspected part B1. A macro measurement objective lens 9 through which light passes is arranged. In FIG. 2A, a micro measurement objective lens 11 having a narrower inspection area than the macro measurement objective lens 9 is disposed on the side of the objective lens 9, and the macro measurement objective lens 9 is manually or automatically. By moving the micro measurement objective lens 11 to the position (sliding in the left-right direction), the inspection target region can be changed.

前記反射光学系7やエッジフィルタ8の側方には、可視像撮像装置の一例としての測定領域モニター用カラーCCDカメラ12が配置されている。前記測定領域モニター用CCDカメラ12と、エッジフィルタ8等との間には、ハーフミラー13aとハーフミラー13bを有する測定領域モニター用光学系13が配置されており、測定領域モニター用光学系13には、白色LEDにより構成された照明14からの照明光が照射される。前記測定領域モニター用光学系13を、手動または自動で移動させて、エッジフィルタ8とマクロ測定用対物レンズ9との間に割り込ませることで、照明14の光をハーフミラー13aおよびハーフミラー13bで反射して被検査部B1を照射し、反射光をハーフミラー13bで反射し、ハーフミラー13aを透過させ、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12で撮像することで、被検査部B1の可視像およびレーザー光のラマン励起領域をカラーで撮像することができる。なお、実施例1では、被検査部B1として3.33mm四方の領域が設定されており、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12は、前記被検査部B1を中心として7.11mm×5.35mmの領域の可視像を撮像可能に設定されている。   On the side of the reflective optical system 7 and the edge filter 8, a color CCD camera 12 for measuring area monitoring, which is an example of a visible image capturing device, is disposed. A measurement area monitoring optical system 13 having a half mirror 13a and a half mirror 13b is disposed between the measurement area monitoring CCD camera 12 and the edge filter 8 and the like. Is irradiated with illumination light from the illumination 14 composed of white LEDs. The measurement area monitoring optical system 13 is moved manually or automatically so as to be interrupted between the edge filter 8 and the macro measurement objective lens 9, whereby the light of the illumination 14 is transmitted by the half mirror 13a and the half mirror 13b. The reflected image is irradiated onto the inspected part B1, reflected light is reflected by the half mirror 13b, transmitted through the half mirror 13a, and imaged by the color CCD camera 12 for measurement area monitoring, so that a visible image of the inspected part B1 is obtained. In addition, the Raman excitation area of the laser beam can be imaged in color. In Example 1, a 3.33 mm square area is set as the inspected part B1, and the color CCD camera 12 for measuring area monitoring has a size of 7.11 mm × 5.35 mm with the inspected part B1 as the center. It is set so that a visible image of the area can be captured.

図4は実施例1の次元変換部、分光部および受光部の要部説明図である。
図2において、前記エッジフィルタ8の後方には、内部を光が透過可能な複数の光ファイバを有する次元変換部15が配置されている。図2、図4において、実施例1の次元変換部15は、光ファイバを束ねた構成となっており、エッジフィルタ8を通過したラマン光が入射される入射部15a側では、光ファイバの一端が格子状、すなわち、二次元平面上に配置されている。また、光ファイバを通過した光が射出される次元変換部15の射出部15b側では、光ファイバの他端が上下方向に延びる直線状、すなわち、一次元直線上に沿って配置されている。実施例1の次元変換部15では、図4に示すように、入射部15aでは、仮想的にP1〜P16の位置特定用の番号が割り振られた4×4の平面状に配置され、射出部15bではP1〜P16の番号に対応する各光ファイバが上下方向に延びる直線上に並んで配置された構成となっている。
したがって、次元変換部15に入力されたラマン光は、位置番号P1〜P16に対応する各光ファイバの入射部15aに入射され、各光ファイバの射出部15bからラマン光L1〜L16として出力される。
なお、本発明の理解の容易のために、次元変換部15として、P1〜P16の番号を割り振った光ファイバを例示したが、光ファイバの数は例示した数に限定されず、任意の個数、すなわち15以下や16以上の数とすることが可能である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of main parts of the dimension converting unit, the spectroscopic unit, and the light receiving unit of the first embodiment.
In FIG. 2, a dimension conversion unit 15 having a plurality of optical fibers capable of transmitting light is disposed behind the edge filter 8. 2 and 4, the dimension conversion unit 15 of the first embodiment has a configuration in which optical fibers are bundled, and one end of the optical fiber is incident on the incident unit 15a side on which the Raman light that has passed through the edge filter 8 is incident. Are arranged in a lattice shape, that is, on a two-dimensional plane. In addition, on the side of the emitting portion 15b of the dimension converting portion 15 where the light passing through the optical fiber is emitted, the other end of the optical fiber is arranged along a straight line extending in the vertical direction, that is, along a one-dimensional straight line. In the dimension conversion unit 15 of the first embodiment, as illustrated in FIG. 4, the incident unit 15 a is virtually arranged in a 4 × 4 plane in which the numbers for specifying the positions P <b> 1 to P <b> 16 are allocated. In 15b, the optical fibers corresponding to the numbers P1 to P16 are arranged side by side on a straight line extending in the vertical direction.
Therefore, the Raman light input to the dimension converting unit 15 is incident on the incident part 15a of each optical fiber corresponding to the position numbers P1 to P16, and is output as Raman light L1 to L16 from the emitting part 15b of each optical fiber. .
In addition, in order to facilitate understanding of the present invention, the dimension conversion unit 15 is exemplified as an optical fiber assigned with the numbers P1 to P16, but the number of optical fibers is not limited to the exemplified number, any number, That is, the number can be 15 or less or 16 or more.

前記次元変換部15の後方には、次元変換部15を通過した光が入射される分光器16が配置されている。前記分光器16は、次元変換部15の射出部15bに対応して、上下方向に沿って形成されたスリット16aを有する。図2において、分光器16の内部には、光学系17が収容されている。前記光学系17は、スリット16aを通過した光L1〜L16を反射する第1反射鏡17aと、反射鏡17aで反射された光を平行光(コリメート光)にするコリメータ17bと、コリメータ17bからのコリメート光を分光するグレーティング(または回折格子)17cと、グレーティング17cで分光された光を反射する集光鏡17dおよび第2反射鏡17eを有する。したがって、前記分光器16の光学系17に入力された位置番号P1〜P16の光ファイバからの各ラマン光L1〜L16は、それぞれグレーディング17cで波長λ、λ、…、λ(nは1より大きな整数:例えばn=100)の光L1(λ)、L1(λ)、…、L1(λ)、L2(λ)、…、L2(λ)、…、L16(λ)、…、L16(λ)に分光され、出力される。
なお、図2、図4において、実際の光学系では、コリメータ17bおよび集光鏡17dは球面鏡または放物面鏡で構成されており、入射スリット16aからの各ラマン光L1〜L16は、途中で交差して受光部(22)で上下が反転するが、説明および理解を容易にするため、球面鏡等ではなく円筒面鏡またはシリンドリカル鏡で図示し、ラマン光も上下で反転せずに図示をした。
Behind the dimension converter 15 is a spectroscope 16 on which light that has passed through the dimension converter 15 is incident. The spectroscope 16 has a slit 16 a formed along the vertical direction corresponding to the emission part 15 b of the dimension conversion part 15. In FIG. 2, an optical system 17 is accommodated in the spectroscope 16. The optical system 17 includes a first reflecting mirror 17a that reflects the lights L1 to L16 that have passed through the slit 16a, a collimator 17b that converts the light reflected by the reflecting mirror 17a into parallel light (collimated light), and a collimator 17b It has a grating (or diffraction grating) 17c that splits the collimated light, and a condensing mirror 17d and a second reflecting mirror 17e that reflect the light split by the grating 17c. Therefore, the Raman light L1~L16 from the optical fiber of the position number P1~P16 inputted to the optical system 17 of the spectroscope 16, a wavelength lambda 1 in grading 17c respectively, λ 2, ..., λ n (n is Integer L greater than 1, for example, n = 100), light L1 (λ 1 ), L1 (λ 2 ),..., L1 (λ n ), L2 (λ 1 ), ..., L2 (λ n ),. λ 1 ),..., L16 (λ n ) is dispersed and output.
2 and 4, in the actual optical system, the collimator 17b and the condensing mirror 17d are constituted by spherical mirrors or parabolic mirrors, and the Raman lights L1 to L16 from the entrance slit 16a are halfway. Crossed and turned upside down at the light receiving unit (22), but for ease of explanation and understanding, it was shown with a cylindrical mirror or cylindrical mirror instead of a spherical mirror or the like, and the Raman light was also shown without being turned upside down. .

前記分光器16の後方には、ケース4aの後面に、受光部の一例であってラマンイメージ撮像装置の一例としてのラマン測定用高感度CCDカメラ22が支持されており、分光器16から出力された光L1(λ)〜L16(λ)が受光され、撮像される。実施例1のラマン測定用高感度CCDカメラ22は、上下方向に沿った第1軸方向には位置番号P1〜P16に対応して16画素の受光素子を有し、左右方向に沿った第2軸方向には分光された波長λ〜λの数nに応じてn画素の受光素子を有する。したがって、実施例1のラマン測定用高感度CCDカメラ22は、縦16画素×横n画素の平面状に配列された受光素子を有するCCDカメラにより構成されており、分光器16から出力された光L1(λ)〜L16(λ)が各受光素子で受光される。
なお、実施例1では、ラマン測定用高感度CCDカメラ22には、マクロ測定用対物レンズ9やその他の光学系17の焦点距離の関係で、ラマンイメージ画像が撮影可能な被検査部B1の領域として3.33mm四方の領域が設定されている。なお、前記被検査部B1の領域の広さは、例示した広さに限定されず、設計や仕様等に応じて、適宜変更可能である。
Behind the spectroscope 16, a high-sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement, which is an example of a light receiving unit and an example of a Raman image pickup device, is supported on the rear surface of the case 4 a and is output from the spectroscope 16. The received lights L1 (λ 1 ) to L16 (λ n ) are received and imaged. The high-sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement according to the first embodiment has a light receiving element of 16 pixels corresponding to the position numbers P1 to P16 in the first axis direction along the vertical direction, and the second along the left-right direction. In the axial direction, there are n pixels of light receiving elements according to the number n of the wavelengths λ 1 to λ n that are dispersed. Therefore, the high-sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement according to the first embodiment is configured by a CCD camera having light receiving elements arranged in a plane of 16 pixels × n pixels, and the light output from the spectroscope 16. L1 (λ 1 ) to L16 (λ n ) are received by each light receiving element.
In the first embodiment, the high-sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement includes a region of the inspected part B1 in which a Raman image can be taken because of the focal length of the macro measurement objective lens 9 and other optical system 17. An area of 3.33 mm square is set. The area of the inspected part B1 is not limited to the illustrated area, and can be changed as appropriate according to design, specifications, and the like.

図1、図2Aにおいて、前記ケース4aの側面には、可視像撮像装置の一例としての高解像度カラーCCDカメラ26が固定支持されている。前記高解像度カラーCCDカメラ26には、可視像を拡大する高解像度ズームレンズ27と、前記ズームレンズ27の先端部に設けられた白色LEDにより構成された照明28とを有する。前記高解像度カラーCCDカメラ26により、照明28の光で照射された被検査部B1を含む領域の可視像を撮像することができる。なお、図3において、実施例1の高解像度カラーCCDカメラ26では、10.5mm×7.9mmの可視像撮影領域B2の可視像を撮像可能に設定されている。なお、前記可視像撮影領域B2の広さは、例示した広さに限定されず、設計や仕様等に応じて、適宜変更可能である。   1 and 2A, a high resolution color CCD camera 26 as an example of a visible image pickup device is fixedly supported on the side surface of the case 4a. The high resolution color CCD camera 26 includes a high resolution zoom lens 27 for enlarging a visible image, and an illumination 28 composed of a white LED provided at the tip of the zoom lens 27. The high-resolution color CCD camera 26 can capture a visible image of an area including the inspected part B1 irradiated with light from the illumination 28. In FIG. 3, the high-resolution color CCD camera 26 according to the first embodiment is set to be capable of capturing a visible image in the visible image capturing area B2 of 10.5 mm × 7.9 mm. Note that the width of the visible image capturing region B2 is not limited to the illustrated width, and can be changed as appropriate according to design, specifications, and the like.

図2Aにおいて、前記高解像度カラーCCDカメラ26の可視像撮影領域B1bの中心と、マクロ測定用対物レンズ9の撮影可能な領域B1aの中心との間は、水平方向(X方向)に中心間距離L1だけ離れている。したがって、高解像度カラーCCDカメラ26で可視像を撮影した後、中心間距離L1だけ移動させることで、高解像度カラーCCDカメラ26で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ9で撮影される領域とを合わせることができる。また、ラマンイメージ画像の3.33mm四方の撮影領域分だけX、−XまたはY、−Y方向にさらにXYステージを移動することで、さらに広い領域に対して高解像度カラーCCDカメラ26で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ9で撮影される領域を対応させることが可能である。   In FIG. 2A, the center between the center of the visible image photographing area B1b of the high-resolution color CCD camera 26 and the center of the photographable area B1a of the macro measurement objective lens 9 is centered in the horizontal direction (X direction). It is separated by a distance L1. Therefore, after the visible image is captured by the high resolution color CCD camera 26, the region captured by the high resolution color CCD camera 26 and the region captured by the macro measurement objective lens 9 are moved by the distance L1 between the centers. Can be combined. In addition, by moving the XY stage further in the X, -X or Y, -Y directions by the 3.33 mm square shooting area of the Raman image, a wider area was shot with the high resolution color CCD camera 26. It is possible to make the area correspond to the area photographed by the macro measurement objective lens 9.

図1において、分光分析装置4や位置調節装置3は、コントローラにより制御され、前記コントローラおよび前記高解像度カラーCCDカメラ26から延びるケーブル29は、情報処理装置の一例としてのノートパソコンPCに接続されている。ノートパソコンPCは、本体H1と、ディスプレイ(情報表示部)H2と、入力装置の一例としてのキーボードH3およびマウスH4を有する。
前記移動式架台2や位置調節装置3、分光分析装置4、高解像度カラーCCDカメラ26、ノートパソコンPC等により、実施例1の文化財検査装置1が構成されている。
In FIG. 1, the spectroscopic analysis device 4 and the position adjustment device 3 are controlled by a controller, and a cable 29 extending from the controller and the high-resolution color CCD camera 26 is connected to a notebook personal computer PC as an example of an information processing device. Yes. The notebook personal computer PC includes a main body H1, a display (information display unit) H2, and a keyboard H3 and a mouse H4 as examples of an input device.
The movable gantry 2, the position adjustment device 3, the spectroscopic analysis device 4, the high-resolution color CCD camera 26, the notebook personal computer PC, and the like constitute the cultural property inspection device 1 according to the first embodiment.

(制御部の説明)
図5は本発明の実施例1の文化財検査装置1の制御部のブロック線図である。
図5において、前記コントローラやノートパソコンPC、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行う入出力インタフェース、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、前記ROMに記憶されたプログラムに応じた処理を行う中央演算処理装置(CPU)、ならびにクロック発振器等を有するコンピュータにより構成されており、前記ROMに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(Description of control unit)
FIG. 5 is a block diagram of the control unit of the cultural property inspection apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 5, the controller and notebook PC, an input / output interface for input / output of signals to / from the outside and adjustment of input / output signal levels, a ROM (read) for storing programs and data for performing necessary processing, and the like. Only memory), a RAM (random access memory) for temporarily storing necessary data, a central processing unit (CPU) that performs processing in accordance with a program stored in the ROM, and a computer having a clock oscillator, etc. Various functions can be realized by executing a program stored in the ROM.

(前記ノートパソコンPCに接続された制御要素)
前記ノートパソコンPCの本体H1は、キーボードH3やマウスH4等の入力装置、その他の信号入力要素からの信号が入力されている。
キーボードH3やマウスH4等の入力装置は、ユーザの入力に応じた信号を本体H1に出力している。
(Control elements connected to the notebook PC)
The main body H1 of the notebook personal computer PC receives signals from input devices such as a keyboard H3 and a mouse H4 and other signal input elements.
Input devices such as a keyboard H3 and a mouse H4 output a signal corresponding to a user input to the main body H1.

(コントローラCに接続された制御要素)
前記コントローラCは、位置調節装置3のXZステージ3aやYステージ3b、ラマン測定用高感度CCDカメラ22、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
前記XZステージ3aは、分光分析装置4や高解像度カラーCCDカメラ26の水平方向の位置(X方向およびZ方向の位置)を微調整する。
Yステージ3bは、分光分析装置4や高解像度カラーCCDカメラ26の高さ方向(Y方向)の位置を微調整する。
ラマン測定用高感度CCDカメラ22は、分光器16から出力された光を測定する。
測定領域モニター用カラーCCDカメラ12は、入力に応じて被検査部B1の可視像を撮像する。
(Control element connected to controller C)
The controller C is connected to the XZ stage 3a and Y stage 3b of the position adjusting device 3, the high-sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement, the color CCD camera 12 for measurement area monitoring, and other control elements. A signal is being output.
The XZ stage 3a finely adjusts the horizontal positions (X and Z positions) of the spectroscopic analyzer 4 and the high resolution color CCD camera 26.
The Y stage 3 b finely adjusts the position in the height direction (Y direction) of the spectroscopic analyzer 4 and the high resolution color CCD camera 26.
The high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement measures the light output from the spectroscope 16.
The measurement area monitor color CCD camera 12 captures a visible image of the inspected part B1 in accordance with the input.

(ノートパソコンPCの本体H1に接続された制御要素)
前記本体H1には、前記コントローラCや高解像度カラーCCDカメラ26、ディスプレイH2、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
コントローラCは、ノートパソコンPCからの制御信号に応じて、位置調節装置3のXZステージ3aやYステージ3b、ラマン測定用高感度CCDカメラ22、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12を制御する。
高解像度カラーCCDカメラ26は、被検査部B1の可視像を撮像する。
ディスプレイH2は、ノートパソコンPCからの画像情報を表示する。
(Control elements connected to the main body H1 of the notebook personal computer PC)
The main body H1 is connected to the controller C, the high-resolution color CCD camera 26, the display H2, and other control elements, and outputs their operation control signals.
The controller C controls the XZ stage 3a and Y stage 3b of the position adjusting device 3, the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement, and the color CCD camera 12 for measurement area monitoring in accordance with a control signal from the notebook personal computer PC.
The high resolution color CCD camera 26 captures a visible image of the part B1 to be inspected.
The display H2 displays image information from the notebook personal computer PC.

(コントローラCの機能)
前記コントローラCは、ノートパソコンPCからの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
すなわち、コントローラCは次の機能を有している。
C1:位置調節装置制御手段
位置調節装置制御手段C1は、XZステージ3aの位置を制御するXZステージ制御手段C1aと、Yステージ3bの位置を制御するYステージ制御手段C1bとを有し、位置調節装置3を制御して、分光分析装置4や高解像度カラーCCDカメラ26のXYZ方向の位置を調節する。
(Function of controller C)
The controller C has a function of executing processing according to an input signal from the notebook personal computer PC and outputting a control signal to each control element.
That is, the controller C has the following functions.
C1: Position adjusting device control means The position adjusting device control means C1 includes an XZ stage control means C1a for controlling the position of the XZ stage 3a and a Y stage control means C1b for controlling the position of the Y stage 3b. The apparatus 3 is controlled to adjust the positions of the spectroscopic analyzer 4 and the high resolution color CCD camera 26 in the XYZ directions.

C2:ラマン測定用カメラ制御手段
ラマン測定用カメラ制御手段C2は、ラマン測定用高感度CCDカメラ22を制御して、ラマンイメージの撮像を行う。
C3:測定領域モニター用カメラ制御手段
測定領域モニター用カメラ制御手段C3は、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12を使用して被検査部B1の測定領域を測定する入力がされた場合に、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12を制御して、測定領域の可視像を撮像する。
C2: Raman measurement camera control means The Raman measurement camera control means C2 controls the Raman measurement high-sensitivity CCD camera 22 to capture a Raman image.
C3: Measurement area monitor camera control means The measurement area monitor camera control means C3 measures the measurement area when the measurement area monitor color CCD camera 12 is used to measure the measurement area of the inspected part B1. The monitor color CCD camera 12 is controlled to capture a visible image of the measurement region.

(ノートパソコンPCの機能)
前記ノートパソコンPCの本体H1に組み込まれた文化財検査プログラムAP1は、入力装置H3,H4からの入力信号に応じた処理を実行して、各制御要素C、26に制御信号を出力する機能を有している。
前記文化財検査プログラムAP1は次の機能手段(プログラムモジュール)を有している。
(Notebook PC function)
The cultural property inspection program AP1 incorporated in the main body H1 of the notebook personal computer PC has a function of executing processing according to input signals from the input devices H3 and H4 and outputting control signals to the control elements C and 26. Have.
The cultural property inspection program AP1 has the following functional means (program modules).

図6は実施例1のメイン画像の説明図であり、図6Aは位置調節作業およびラマンイメージ撮影前のメイン画像の説明図、図6Bはラマンイメージ撮影開始後の結果画像の説明図である。
C11:メイン画像表示手段
メイン画像表示手段C11は、表示部としてのディスプレイH2にメイン画像G1(図6参照)を表示する。図6Aにおいて、メイン画像G1は、高解像度カラーCCDカメラ26で撮影した画像を表示する可視像表示部G1aと、位置調節装置3のXZステージ3aをX方向(横方向)に移動させるためのX方向位置調節ボタンG1bと、Yステージ3bをY方向(高さ方向)に移動させるためのY方向位置調節ボタンG1cと、XZステージ3aをZ方向(前後方向、被検査部B1に接近、離隔する方向)に移動させるためのZ方向位置調節ボタンG1dと、ラマンイメージの撮影を開始するための撮影開始ボタンG1eと、文化財検査プログラムAP1を終了するための終了ボタンG1fが表示される。
図6Aにおいて、前記可視像表示部G1aには、高解像度カラーCCDカメラ26により撮影された可視像撮影領域B2の画像が表示されており、中央部にラマンイメージが撮影される被検査部B1の領域を示すラマンイメージ撮影領域表示画像G1gが表示されている。前記可視像表示部G1aの表示画像は、位置の移動に伴って随時画像(静止画像)が更新される。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a main image according to the first embodiment, FIG. 6A is an explanatory diagram of a main image before position adjustment work and Raman image capturing, and FIG. 6B is an explanatory diagram of a result image after the start of Raman image capturing.
C11: Main Image Display Unit The main image display unit C11 displays the main image G1 (see FIG. 6) on the display H2 serving as a display unit. In FIG. 6A, a main image G1 is a visual image display unit G1a that displays an image taken by the high-resolution color CCD camera 26 and an XZ stage 3a of the position adjusting device 3 for moving in the X direction (lateral direction). X-direction position adjustment button G1b, Y-direction position adjustment button G1c for moving the Y stage 3b in the Y direction (height direction), and XZ stage 3a in the Z direction (front and rear direction, approaching and separating from the inspected part B1) A Z direction position adjustment button G1d for moving the image in the direction to move), a shooting start button G1e for starting shooting of a Raman image, and an end button G1f for ending the cultural property inspection program AP1.
In FIG. 6A, the visible image display section G1a displays an image of the visible image capturing area B2 captured by the high-resolution color CCD camera 26, and a section to be inspected in which a Raman image is captured in the center. A Raman image photographing region display image G1g indicating the region B1 is displayed. As the display image of the visible image display unit G1a, the image (still image) is updated as the position moves.

C12:撮影位置調整手段
撮影位置調整手段C12は、メイン画像G1の各位置調節ボタンG1b〜G1dへの入力に応じて、コントローラCを介して位置調節装置3を駆動させて、分光分析装置4や高解像度カラーCCDカメラ26のXYZ方向の位置を調節する。
C13:カメラ画像撮影手段
カメラ画像撮影手段C13は、前記位置決定ボタンG1eの入力に応じて、コントローラCを介して高解像度カラーCCDカメラ26の高解像度CCDカメラ制御手段C21を介して、被検査部B1を含む可視像撮影領域B2の制止画像を撮影する。
C12: Imaging position adjusting means The imaging position adjusting means C12 drives the position adjusting device 3 via the controller C in response to an input to the position adjustment buttons G1b to G1d of the main image G1, and thereby the spectral analysis device 4 or The position of the high resolution color CCD camera 26 in the XYZ directions is adjusted.
C13: Camera image photographing means The camera image photographing means C13 receives the position determination button G1e in response to an input from the controller C via the high resolution CCD camera control means C21 of the high resolution color CCD camera 26. A stop image in the visible image capturing area B2 including B1 is captured.

図7は実施例1のラマンイメージの一例の説明図である。
C14:ラマンイメージ撮影手段
ラマンイメージ撮影手段C14は、コントローラCを介して、ラマン測定用高感度CCDカメラ22を制御して、被検査部B1のラマン分光法による画像であるラマンイメージ画像R1(図7参照)を撮影する。したがって、実施例1では、縦方向(第1軸方向)を位置P1〜P16、横方向(第2軸方向)を波長λ〜λとする平面上で、各画素で受光したラマン光L1(λ)〜L16(λ)の強度(スペクトル強度)の値からなるラマンイメージ画像R1を撮像する。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an example of a Raman image according to the first embodiment.
C14: Raman image photographing means The Raman image photographing means C14 controls the Raman measurement high-sensitivity CCD camera 22 via the controller C, and the Raman image R1 (FIG. 7). Therefore, in Example 1, Raman light L1 received by each pixel on a plane in which the vertical direction (first axis direction) is positions P1 to P16 and the horizontal direction (second axis direction) is wavelengths λ 1 to λ n. A Raman image R <b> 1 including values of intensities (spectral intensities) from (λ 1 ) to L <b> 16 (λ n ) is captured.

C15:撮影画像記憶手段
撮影画像記憶手段C15は、カメラ画像撮影手段C13で撮影された可視静止画像(G1)を記憶する可視静止画像記憶手段C15aと、ラマンイメージ撮影手段C14で撮影されたラマンイメージ画像R1を記憶するラマンイメージ画像記憶手段(スペクトル記憶手段)C15bとを有する。
前記ラマンイメージ画像記憶手段C15bは、ラマン測定用高感度CCDカメラ22の各受光素子の前記第1軸方向の位置として特定される次元変換部15の一次元直線上の位置P1〜P16と、各受光素子の前記第2軸方向の位置として特定されるラマン光の波長成分λ〜λと、一次元直線上の位置P1〜P16およびラマン光の波長成分λ〜λとで特定される二次元上の位置の受光素子で受光したスペクトル強度と、を対応づけて記憶している。すなわち、縦方向(第1軸方向)を位置P1〜P16、横方向(第2軸方向)を波長λ〜λ、高さ方向(第3軸方向)を各画素(受光素子)で受光したラマン光L1(λ)〜L16(λ)のスペクトル強度、とする3次元のラマンイメージ画像R1を記憶する。
そして、実施例1の撮影画像記憶手段C15は、ラマンイメージ撮影領域表示画像G1gの情報を含む可視像撮影領域B2の可視静止画像G1と、ラマンイメージ撮影領域表示画像G1gのラマンイメージ画像R1とを対応させて(関連づけて)記憶する。
C15: Photographed image storage means The photographed image storage means C15 is a visible still image storage means C15a for storing a visible still image (G1) photographed by the camera image photographing means C13, and a Raman image photographed by the Raman image photographing means C14. And a Raman image storage means (spectrum storage means) C15b for storing the image R1.
The Raman image image storage means C15b includes positions P1 to P16 on the one-dimensional straight line of the dimension conversion unit 15 specified as the position in the first axis direction of each light receiving element of the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement, It is specified by wavelength components λ 1 to λ n of Raman light specified as the position of the light receiving element in the second axis direction, positions P 1 to P 16 on a one-dimensional straight line, and wavelength components λ 1 to λ n of Raman light. And the spectral intensity received by the light receiving element at a two-dimensional position are stored in association with each other. That is, the vertical direction (first axis direction) is received by the positions P1 to P16, the horizontal direction (second axis direction) is the wavelength λ 1 to λ n , and the height direction (third axis direction) is received by each pixel (light receiving element). A three-dimensional Raman image R1 having the spectral intensities of the Raman lights L1 (λ 1 ) to L16 (λ n ) is stored.
The photographed image storage means C15 of Example 1 includes a visible still image G1 in the visible image photographing region B2 including information on the Raman image photographing region display image G1g, and a Raman image R1 in the Raman image photographing region display image G1g. Are stored in association with each other.

C16:結果画像表示手段
結果画像表示手段C16は、画素再配列手段C16aを有し、ラマンイメージ撮影手段C14で撮影され、撮影画像記憶手段C15に記憶されたラマンイメージ画像R1および可視静止画像G1とに基づいて、撮影結果(検査結果)の結果画像G2をディスプレイH2に表示する。図6Bにおいて、実施例1の結果画像G2は、可視静止画像R2が表示される可視像表示部G2aと、撮影画像記憶手段C15に記憶されたラマンイメージ画像R1から特定の波長λ(1≦i≦n)における被検査部B1の領域のラマン光の強度分布を抽出・演算した強度分布画像が表示される強度分布表示部G2bと、強度分布の波長λを変更する入力を行うための波長変更入力ボタンG2cと、撮影画像記憶手段C15に記憶されたラマンイメージ画像R1から特定の位置Pj(1≦j≦16)における波長λ〜λのスペクトル波形R2(図7参照)を抽出・演算した波形画像が表示される波形表示部G2dと、スペクトル波形R2を表示する位置Pjを変更する入力を行うための位置変更入力ボタンG2eと、撮影位置を再設定するためにメイン画像G1を表示するための撮影位置再設定ボタンG2fと、を有する。また、実施例1の可視像表示部G2aには、中央部に、可視静止画像G1に対応する被検査部B1の領域を示すラマンイメージ撮影領域表示画像G2gが表示される。さらに、ラマンイメージ撮影領域表示画像G2gにおける特定の位置Pjに対応する画像の枠線が強調表示(太線表示)で表示されており、位置変更入力ボタンG2eへの入力に応じて強調表示の枠線の位置が更新される。また、実施例1では、前記強度分布表示部G2bに表示される強度分布画像は、ラマン光の強度が強い領域を赤で、強度が弱い領域を青色で表示し、その間の強度は強度に応じて中間調で表示するような色の分布で表示する画像が採用されている。なお、強度表示は、例示した色分けに限定されず、その他の色を使用したり、モノクロの濃淡で表示したり等、任意の表示方法が可能である。
C16: Result Image Display Unit The result image display unit C16 includes a pixel rearrangement unit C16a, is captured by the Raman image capturing unit C14, and is stored in the captured image storage unit C15 and the Raman image R1 and the visible still image G1. Based on, the result image G2 of the imaging result (inspection result) is displayed on the display H2. In FIG. 6B, the result image G2 of the first embodiment includes a specific wavelength λ i (1 from the visible image display unit G2a on which the visible still image R2 is displayed and the Raman image R1 stored in the captured image storage unit C15. ≦ i ≦ n) for performing an input for changing the wavelength λ i of the intensity distribution, and an intensity distribution display unit G2b for displaying an intensity distribution image obtained by extracting and calculating the intensity distribution of the Raman light in the region of the inspected part B1 Wavelength change input button G2c and a spectral waveform R2 of wavelengths λ 1 to λ n at a specific position Pj (1 ≦ j ≦ 16) from the Raman image R1 stored in the captured image storage means C15 (see FIG. 7). A waveform display part G2d for displaying the extracted and calculated waveform image, a position change input button G2e for performing an input for changing the position Pj for displaying the spectrum waveform R2, and a photographing position again. Having a photographing position resetting button G2f for displaying the main image G1 to constant. In the visible image display unit G2a of the first embodiment, a Raman image photographing region display image G2g indicating the region of the inspected part B1 corresponding to the visible still image G1 is displayed in the center. Further, the frame line of the image corresponding to the specific position Pj in the Raman image photographing region display image G2g is displayed in a highlighted manner (thick line display), and the highlighted frame line is displayed according to the input to the position change input button G2e. The position of is updated. In the first embodiment, the intensity distribution image displayed on the intensity distribution display unit G2b displays a region where the intensity of Raman light is strong in red and a region where the intensity is weak in blue, and the intensity therebetween depends on the intensity. Thus, an image displayed with a color distribution that is displayed in halftone is adopted. The intensity display is not limited to the illustrated color coding, and any display method such as using other colors or displaying in monochrome shades is possible.

C16a:画素再配列手段
画素再配列手段C16aは、強度分布画像G2bを表示するために、前記ラマンイメージ画像R1に基づいて、一次元状に配列された状態で記憶されているラマンイメージ画像R1の位置P1〜P16のデータを、二次元平面の被検査部B1の位置、すなわち、入射部15aの位置に対応させて、二次元的に再配列する。すなわち、次元変換部15で二次元から一次元に変換したものを、逆変換して、再び二次元の配列に戻す。
C16a: Pixel rearrangement means The pixel rearrangement means C16a displays the Raman image R1 stored in a one-dimensional arrangement based on the Raman image R1 in order to display the intensity distribution image G2b. The data of the positions P1 to P16 are rearranged two-dimensionally in correspondence with the position of the inspected part B1 on the two-dimensional plane, that is, the position of the incident part 15a. That is, the one converted from the two-dimensional to the one-dimensional by the dimension converting unit 15 is inversely converted and returned to the two-dimensional array again.

(実施例1の作用)
前記構成を備えた実施例1の文化財検査装置1では、移動式架台2により文化財検査装置1を文化財Bの設置されている場所に移動させることができる。そして、移動式架台2で、文化財Bの検査したい被検査部B1に対して分光分析装置4の位置を粗調整することができる。
分光分析装置4の位置が粗調整された状態で、文化財検査プログラムAP1を起動し、可視像表示部G1aを見ながら位置調節装置3を制御して、被検査部B1に対する分光分析装置4の位置を微調節できる。このとき、メイン画像G1の可視像表示部G1aには、ラマンイメージ撮影領域表示画像G1gが四角の枠で表示されており、微調整された位置と、ユーザがラマンイメージを撮影したい位置とが一致するか否かを、ユーザが容易に判断することができる。
(Operation of Example 1)
In the cultural property inspection apparatus 1 according to the first embodiment having the above-described configuration, the cultural property inspection apparatus 1 can be moved to the place where the cultural property B is installed by the movable mount 2. And the position of the spectroscopic analyzer 4 can be roughly adjusted with respect to the to-be-inspected part B1 which wants to test | inspect the cultural property B with the movable mount frame 2. FIG.
In a state where the position of the spectroscopic analyzer 4 is roughly adjusted, the cultural property inspection program AP1 is started, and the position adjusting device 3 is controlled while viewing the visible image display portion G1a, and the spectroscopic analyzer 4 for the inspected portion B1. Can be fine-tuned. At this time, the Raman image shooting area display image G1g is displayed in a square frame on the visible image display portion G1a of the main image G1, and the position where the user wants to take a Raman image is adjusted. The user can easily determine whether or not they match.

また、ラマンイメージ画像R1の撮影が開始されて、被検査部B1に励起レーザー光が照射されると、被検査部B1の材料や塗料、付着物等の分子の振動に基づくラマン散乱光が発生する。被検査部B1からの光は、エッジフィルタ8を通過する際に、励起レーザー光の反射光は遮断され、ラマン光だけが通過し、次元変換部15に入射される。次元変換部15の入力部15a側では、平面状の被検査部B1を仮想的に分割した画素に対応して光ファイバの一端が平面状に配列されており、次元変換部15の出力部15b側では光ファイバの他端側は一次元直線上に配列されている。したがって、次元変換部15で、入力部15a側の二次元から出力部15b側の一次元に変換される。   In addition, when the imaging of the Raman image R1 is started and the excitation laser beam is irradiated to the inspected part B1, Raman scattered light is generated based on the vibration of molecules such as the material, paint, and attached matter of the inspected part B1. To do. When the light from the part B1 to be inspected passes through the edge filter 8, the reflected light of the excitation laser light is blocked, and only the Raman light passes through and enters the dimension converting unit 15. On the input unit 15 a side of the dimension conversion unit 15, one end of the optical fiber is arranged in a planar shape corresponding to the pixels obtained by virtually dividing the planar inspection target part B 1, and the output unit 15 b of the dimension conversion unit 15. On the side, the other end of the optical fiber is arranged on a one-dimensional straight line. Therefore, the dimension conversion unit 15 converts the two-dimensional data on the input unit 15a side into the one-dimensional data on the output unit 15b side.

一次元直線上に配列された光ファイバからの位置番号P1〜P16の各光L1〜L16は、分光器17に入射され、それぞれ、グレーティング17cで波長λ〜λの光L1(λ)〜L16(λ)に分光される。そして、分光された光L1(λ)〜L16(λ)は、ラマン測定用高感度CCDカメラ22で受光され、ラマンイメージ画像R1が撮像される。そして、撮影されたラマンイメージ画像R1が可視静止画像G1に対応して保存される。
したがって、位置番号P1〜P16の各位置におけるλ〜λの波長のラマンスペクトルをラマン測定用高感度CCDカメラ22で一度に測定することができる。この結果、フィルタ等を使用して、波長λについて位置番号P1〜P16の位置のスペクトル強度を測定した後、フィルタを換えて別の波長λについて位置番号P1〜P16の位置のスペクトル強度を測定する工程を繰り返して、波長λ〜λの全てのスペクトル強度を測定していく従来の構成に比べて、波長λ〜λについて位置番号P1〜P16の位置のスペクトル強度を一度に測定できる実施例1の構成により、短時間で測定することができ、測定速度を高速化することができる。
Lights L1 to L16 at position numbers P1 to P16 from the optical fibers arranged on a one-dimensional straight line are incident on the spectroscope 17, and light L1 (λ 1 ) having wavelengths λ 1 to λ n by the grating 17c, respectively. To L16 (λ n ). The split light beams L1 (λ 1 ) to L16 (λ n ) are received by the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement, and a Raman image image R1 is captured. The photographed Raman image R1 is stored in correspondence with the visible still image G1.
Therefore, the Raman spectra of the wavelengths λ 1 to λ n at the positions of the position numbers P 1 to P 16 can be measured at once by the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement. As a result, by using a filter or the like, after measuring the spectral intensity of the position of the position number P1~P16 for the wavelength lambda 1, the spectral intensity of the position of the position number P1~P16 for another wavelength lambda 2 by changing the filter Compared to the conventional configuration in which all the spectral intensities of the wavelengths λ 1 to λ n are measured by repeating the measurement process, the spectral intensities at the positions of the position numbers P 1 to P 16 for the wavelengths λ 1 to λ n are measured at a time. With the configuration of Example 1 that can be measured, measurement can be performed in a short time, and the measurement speed can be increased.

また、撮影されたラマンイメージ画像R1をデータ処理して、表示したい特定の波長λ(iは1〜nのいずれか)における被検査部B1のスペクトル強度の分布画像G2bや、位置番号P1〜P16の中で文化財Bの特定の位置Pj(jは1〜16のいずれか)のラマンスペクトル波形R2の画像G2dを得て、ディスプレイH2に表示したりすることもでき、このとき、対応づけられている可視静止画像G1を参照することで、文化財Bのどの位置であるのかも容易に判断、認識することができる。この結果、X線を使用して元素分析を行う場合に比べて、ラマンスペクトルR2を使用することで文化財Bの化学的性質を判別でき、例えば、文化財Bの被検査部B1の表面の材料に含まれる水分量や不純物等も特定できる。
これにより、例えば、材料の種類や産地毎に予めラマンスペクトルのデータを採取し、データベース化して保存しておき、得られたラマンスペクトルR2と比較することで、文化財Bの一例としての壁画が描かれた材料の種類や産地等を特定することができ、文化財Bの由来等の文化史の研究や、修復、保存を行う際に、同じ色の塗料であってもどの材料の塗料を使用することが望ましいのかを判断することができる。同様に、壁画以外の文化財Bについても、例えば、神社、仏閣等の柱のラマンスペクトルR2を得て、比較することで、材料や時代を特定することができる。
Further, the captured Raman image R1 is subjected to data processing, and the spectral intensity distribution image G2b of the part B1 to be inspected at a specific wavelength λ i (i is any one of 1 to n) to be displayed, or position numbers P1 to P1. An image G2d of the Raman spectrum waveform R2 at a specific position Pj (j is one of 1 to 16) of the cultural property B in P16 can be obtained and displayed on the display H2, and at this time, the correspondence is made. By referring to the visible still image G1, the position of the cultural property B can be easily determined and recognized. As a result, the chemical property of the cultural property B can be determined by using the Raman spectrum R2 as compared with the case of performing elemental analysis using X-rays. For example, the surface of the inspected part B1 of the cultural property B can be identified. The amount of moisture and impurities contained in the material can also be specified.
Thereby, for example, by collecting Raman spectrum data in advance for each material type and production area, storing it in a database, and comparing it with the obtained Raman spectrum R2, a mural as an example of the cultural property B can be obtained. It is possible to specify the type and place of production of the drawn material. When conducting research, restoration, or preservation of cultural history such as the origin of cultural property B, it is possible to use any material paint, even if it is the same color paint. It can be judged whether it is desirable to use it. Similarly, regarding the cultural property B other than the mural, for example, the Raman spectrum R2 of a pillar such as a shrine or a Buddhist temple is obtained and compared, whereby the material and the period can be specified.

図8は実施例2の次元変換部の要部説明図であり、図8Aは全体図、図8Bは図8Aの矢印VIIIB方向から見た図、図8Cは図8Bの入射部の説明図、図8Dは図8Aの矢印VIIID方向から見た図、図8Eは図8Dの射出部の説明図である。
なお、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a main part of the dimension conversion unit of the second embodiment, FIG. 8A is an overall view, FIG. 8B is a diagram viewed from the direction of arrow VIIIB in FIG. 8A, FIG. 8D is a view seen from the direction of the arrow VIIID in FIG. 8A, and FIG. 8E is an explanatory view of the injection section in FIG. 8D.
In the description of the second embodiment, components corresponding to those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The second embodiment is different from the first embodiment in the following points, but is configured in the same manner as the first embodiment in other points.

図8において、実施例2の次元変換部31の入射部31aは、図8Cに示すように、光ファイバの一端32が16行16列の二次元平面の格子上に配列されている。すなわち、実施例2の次元変換部31は、16×16の256本の光ファイバを有する。そして、図8Cに示すように、次元変換部31の射出部31bでは、各光ファイバの他端33は、1行×256列の1次元の直線上に沿って配置されている。図8C、図8Eにおいて、二次元平面における各光ファイバの一端32の配置位置をm行n列とした場合に、他端33では、図8Eに示すように、1行1列、2行1列、3行1列、…、16行1列、16行2列、15行2列、…、1行2列、1行3列、…、1行16列の順に配列されている。
したがって、他端33側の配列に対応する一端32側では、二次元平面において、1列目が、1行1列から16行1列まで順に配列された後、2列目が1行2列からではなく16行2列から1行2列まで順に配列される。そして、3列目以降は、奇数列目が1列目と同様に配列され、偶数列目が2列目と同様に配列される。すなわち、実施例2では、実施例1と異なり、二次元平面において、ジグザグに一筆書きされた軌跡に沿って配列される。このため、実施例1のように、例えば、1行1列、…、16行1列、1行2列、…のように2次元平面において、光ファイバの一端32側が隣り合わない配列ではなく、…、16行1列、16行2列、…のように2次元平面でも隣り合い、且つ、光ファイバの他端33側でも隣り合うように配列されている。
In FIG. 8, as shown in FIG. 8C, the incident part 31a of the dimension converting part 31 of Example 2 has one end 32 of an optical fiber arranged on a 16-by-16 grid on a two-dimensional plane. That is, the dimension conversion unit 31 of the second embodiment includes 256 optical fibers of 16 × 16. As shown in FIG. 8C, in the emission unit 31 b of the dimension conversion unit 31, the other end 33 of each optical fiber is arranged along a one-dimensional line of 1 row × 256 columns. 8C and 8E, when the arrangement position of one end 32 of each optical fiber in the two-dimensional plane is set to m rows and n columns, the other end 33 has one row and one column, two rows and one as shown in FIG. 8E. .., 16 rows and 1 column, 16 rows and 2 columns, 15 rows and 2 columns,..., 1 row and 2 columns, 1 row and 3 columns,.
Therefore, on the one end 32 side corresponding to the arrangement on the other end 33 side, the first column is arranged in order from the first row and the first column to the 16th row and the first column on the two-dimensional plane, and then the second column is the first row and the second column. It is arranged in order from 16 rows and 2 columns to 1 row and 2 columns, not from. In the third and subsequent columns, the odd columns are arranged in the same manner as the first column, and the even columns are arranged in the same manner as the second column. That is, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the two-dimensional plane is arranged along a trajectory written in a zigzag manner. Therefore, as in the first embodiment, for example, the one end 32 side of the optical fiber is not adjacent to each other in a two-dimensional plane such as 1 row 1 column,..., 16 rows 1 column, 1 row 2 columns,. ,..., 16 rows and 1 column, 16 rows and 2 columns,..., Are arranged adjacent to each other on the two-dimensional plane and also adjacent to the other end 33 side of the optical fiber.

(実施例2の作用)
図9は実施例2の作用を対比して説明するための説明図であり、図9Aは実施例1の次元変換部の入射部の説明図、図9Bは実施例1の次元変換部の射出部の説明図、図9Cは実施例1の次元変換部から射出された光が分光された像の説明図、図9Dは図9Cの像に歪曲収差がある場合の説明図、図9Eは図9Dの要部拡大図、図9Fは図9Eにおけるズレの文化財の被検査部に対応する位置を説明する説明図である。
図10は実施例2の作用を対比して説明するための説明図であり、図10Aは実施例2の次元変換部の入射部の説明図、図10Bは実施例2の次元変換部の射出部の説明図、図10Cは実施例2の次元変換部から射出された光が分光された像の説明図、図10Dは図10Cの像に歪曲収差がある場合の説明図、図10Eは図10Dの要部拡大図、図10Fは図10Eにおけるズレの文化財の被検査部に対応する位置を説明する説明図である。
なお、図9、図10において、図面の記載を簡略化するために、光ファイバの端を円形ではなく格子状に記載している。
(Operation of Example 2)
FIG. 9 is an explanatory diagram for comparing and explaining the operation of the second embodiment, FIG. 9A is an explanatory diagram of an incident portion of the dimension conversion section of the first embodiment, and FIG. 9B is an emission of the dimension conversion section of the first embodiment. 9C is an explanatory diagram of an image obtained by separating light emitted from the dimension conversion unit of Example 1, FIG. 9D is an explanatory diagram when the image of FIG. 9C has distortion aberration, and FIG. 9E is a diagram. 9D is an enlarged view of a main part, and FIG. 9F is an explanatory diagram for explaining a position corresponding to the inspected part of the shift cultural property in FIG. 9E.
FIG. 10 is an explanatory diagram for comparing and explaining the operation of the second embodiment. FIG. 10A is an explanatory diagram of an incident portion of the dimension conversion unit of the second embodiment. FIG. 10B is an emission of the dimension conversion unit of the second embodiment. FIG. 10C is an explanatory diagram of an image obtained by splitting light emitted from the dimension conversion unit of Example 2, FIG. 10D is an explanatory diagram when the image of FIG. 10C has distortion aberration, and FIG. 10E is a diagram. 10D is an enlarged view of the main part, and FIG. 10F is an explanatory view for explaining the position corresponding to the inspected part of the shift cultural property in FIG. 10E.
In FIGS. 9 and 10, the ends of the optical fibers are described not in a circular form but in a lattice form in order to simplify the description of the drawings.

前記構成を備えた実施例2の文化財検査装置1では、文化財Bの被検査部B1からの光が次元変換部31に入射され、次元変換部31の射出部31bから射出された光は、光学系17を通過する。
図9において、実施例1のように、射出部15bが図9Bに示すように、1行1列、2行1列、3行1列、…、16行1列、1行2列、2行2列、…、16行2列、1行3列、…の順に配列された構成では、分光後の像が図9Cに示すような格子状の配列のラマンイメージ画像R1となる。このとき、光学系17を通過する際に、光学系17の性能、特性により、像に図9Dに示すような糸巻き型または図示しない樽型の歪曲収差が発生することがある。歪曲収差が発生した場合、図9D、図9Eの実線で示す一例の歪曲収差が発生したラマンイメージ画像R1′が、図9D、図9Eの破線で示すようにラマン測定用高感度CCDカメラ22の各受光素子の位置に対してずれることがある。そして、図9Eに示すように、例えば、本来16行1列の波長λ1の光が受光されるべき受光素子において、1行2列の波長λ2の光が観測されることがある。この場合、図9Fに示すように、本来の文化財Bの被検査部B1において、1行2列の位置の測定データが、大きく位置がずれた16行1列の測定データとして測定されてしまう。
In the cultural property inspection apparatus 1 according to the second embodiment having the above-described configuration, the light from the inspected part B1 of the cultural property B is incident on the dimension converting unit 31, and the light emitted from the emitting unit 31b of the dimension converting unit 31 is , Passing through the optical system 17.
In FIG. 9, as in the first embodiment, the injection unit 15 b has 1 row, 1 column, 2 rows, 1 column, 3 rows, 1 column,..., 16 rows, 1 column, 1 row, 2 columns, 2 as shown in FIG. In a configuration in which rows 2 columns,..., 16 rows 2 columns, 1 rows 3 columns,... Are arranged in this order, the image after spectroscopy becomes a Raman image image R1 having a lattice arrangement as shown in FIG. At this time, when passing through the optical system 17, depending on the performance and characteristics of the optical system 17, a pincushion type or barrel-shaped distortion (not shown) as shown in FIG. 9D may occur in the image. When distortion occurs, a Raman image R1 ′ in which an example of the distortion indicated by the solid lines in FIGS. 9D and 9E is generated is shown in the Raman measurement high-sensitivity CCD camera 22 as indicated by the broken lines in FIGS. 9D and 9E. There may be a shift with respect to the position of each light receiving element. As shown in FIG. 9E, for example, light having a wavelength λ2 of 1 row and 2 columns may be observed in a light receiving element that should originally receive light of wavelength λ1 of 16 rows and 1 column. In this case, as shown in FIG. 9F, in the inspected part B1 of the original cultural property B, the measurement data at the position of the first row and the second column are measured as the measurement data of the first row and the second column that are greatly displaced. .

これに対して、実施例2では、図10に示すように、光ファイバの一端側32および他端側33の両方で隣り合うように配列された構成では、図10Eに示すように、歪曲収差が発生した場合には、例えば、本来16行1列の波長λ1の光が観測されるべき受光素子において、16行2列の波長λ2の光が観測される。従って、図10Fに示すように、本来の文化財Bの被検査部B1において、16行2列の測定データが、隣接する16行1列の測定データとして測定される。
したがって、歪曲収差が発生しても、ラマン測定用高感度CCDカメラ22の各受光素子で観測される測定データは、文化財Bの被検査部B1において、近傍の位置の測定データが観測される。よって、実施例1の構成において歪曲収差が発生して、大きく異なる位置のデータが測定される場合に比べて、実施例2の構成では、歪曲収差が発生しても、近傍の位置の測定データが観測されるため、あまりにもかけ離れたデータが観測されることが低減される。
On the other hand, in Example 2, as shown in FIG. 10, in the configuration in which the optical fibers are arranged adjacent to each other on both the one end side 32 and the other end side 33, as shown in FIG. For example, in the light receiving element in which light having a wavelength λ1 of 16 rows and 1 column is supposed to be observed, light having a wavelength λ2 of 16 rows and 2 columns is observed. Therefore, as shown in FIG. 10F, in the inspected part B1 of the original cultural property B, measurement data of 16 rows and 2 columns is measured as measurement data of adjacent 16 rows and 1 column.
Therefore, even if distortion occurs, the measurement data observed by each light receiving element of the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement is observed at the position B1 of the cultural property B in the vicinity. . Therefore, compared to the case where distortion is generated in the configuration of the first embodiment and data at significantly different positions are measured, in the configuration of the second embodiment, even if distortion occurs, measurement data at nearby positions is measured. Therefore, it is possible to reduce the observation of data that are too far apart.

例えば、文化財Bの1行2列に対応する位置が青色で、16行1列や16行2列に対応する位置が連続する赤色の場合、実施例1の構成では、青色の観測データが、赤色の位置のデータとして測定されるが、実施例2の構成では、近傍の赤色のデータが測定され、各受光素子の観測データが、実際の被検査部B1の観測データからかけ離れてしまうことを低減できる。
よって、実施例2の次元変換部31では、特に、射出部31bの直線方向に沿った方向、すなわち、図10D、図10Eにおける像の縦方向のズレについて、観測データと実際の被検査部B1の位置とのズレを低減することができる。
For example, when the position corresponding to 1 row and 2 columns of the cultural property B is blue and the positions corresponding to 16 rows and 1 columns and 16 rows and 2 columns are continuous red, in the configuration of Example 1, the blue observation data is However, in the configuration of Example 2, the red data in the vicinity is measured, and the observation data of each light receiving element is far from the actual observation data of the inspected part B1. Can be reduced.
Therefore, in the dimension conversion unit 31 of the second embodiment, the observation data and the actual inspected part B1 in particular about the direction along the linear direction of the emitting part 31b, that is, the vertical deviation of the image in FIGS. 10D and 10E. Deviation from the position can be reduced.

特に、ラマン分光用の励起レーザーの波長が、可視光領域(およそ400nm〜800nm)では、歪曲収差がほとんど見られない高精度の光学系17が比較的低価格で販売されており、可視光領域の励起レーザー光を使用する場合には、実施例1の構成でも歪曲収差の悪影響をあまり受けることなく観測が可能となっている。一方で、励起レーザー光の波長が近赤外領域(およそ800nm〜)になると、市販されている近赤外光に対応する光学系は、可視光領域に対応する光学系に比べて歪曲収差が目立つ。したがって、歪曲収差が小さな光学系を使用しようとすると、特注品となり、高価になるという問題がある。これに対して、実施例2では、市販で低価格の光学系を使用しても、次元変換部31の構成により、歪曲収差の悪影響を低減することが可能となっている。   In particular, when the wavelength of an excitation laser for Raman spectroscopy is in the visible light region (approximately 400 nm to 800 nm), a high-precision optical system 17 that hardly shows distortion is sold at a relatively low price, and the visible light region. In the case of using the excitation laser beam, the observation of the configuration of Example 1 is possible without much adverse effects of distortion. On the other hand, when the wavelength of the excitation laser light is in the near-infrared region (approximately 800 nm or more), the optical system corresponding to the commercially available near-infrared light has distortion aberration compared to the optical system corresponding to the visible light region. stand out. Therefore, if an optical system with small distortion is used, there is a problem that it becomes a custom-made product and becomes expensive. On the other hand, in Example 2, even when a commercially available low-cost optical system is used, the adverse effect of distortion can be reduced by the configuration of the dimension conversion unit 31.

(実施例2の変更例)
図11は実施例2の変更例の説明図であり、図11Aは図10Aに対応する図、図11Bは図10Bに対応する図である。
図11において、実施例2の変更例では、次元変換部31′は、他端33′では、1行1列、2行1列、3行1列、…、16行1列、16行2列、16行3列、…、16行16列、15行16列、…、1行16列、…の順に配列されており、二次元平面において、一端32′は外周から中央に向かう渦巻き状に一筆書きされた軌跡に沿って配列される。
このため、実施例2の変更例でも、実施例2においても、一端32′側および他端33′側の両方で光ファイバの端が隣り合うように配列されている。
したがって、実施例2の変更例でも、実施例2と同様の作用、効果を有する。
(Modification of Example 2)
11 is an explanatory diagram of a modification of the second embodiment, FIG. 11A is a diagram corresponding to FIG. 10A, and FIG. 11B is a diagram corresponding to FIG. 10B.
In FIG. 11, in the modified example of the second embodiment, the dimension converting unit 31 ′ is configured so that the other end 33 ′ has 1 row and 1 column, 2 rows and 1 column, 3 rows and 1 column,. ..., 16 rows and 3 columns, ..., 16 rows and 16 columns, 15 rows and 16 columns, ..., 1 row and 16 columns, ... in a two-dimensional plane, one end 32 'spirals from the outer periphery toward the center. Are arranged along the trajectory written in a stroke.
Therefore, in both the modified example of the second embodiment and the second embodiment, the ends of the optical fibers are arranged adjacent to each other on both the one end 32 'side and the other end 33' side.
Therefore, the modified example of the second embodiment has the same operations and effects as the second embodiment.

図12は実施例3の次元変換部の要部説明図であり、図12Aは全体図、図12Bは図12Aの矢印XIIB方向から見た図、図12Cは図12Bの入射部の説明図、図12Dは図12Aの矢印XIID方向から見た図、図12Eは図12Dの射出部の説明図である。
なお、この実施例3の説明において、前記実施例1、2の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例3は、下記の点で前記実施例1、2と相違しているが、他の点では前記実施例1、2と同様に構成されている。
12A and 12B are explanatory diagrams of a main part of the dimension conversion unit of the third embodiment, in which FIG. 12A is an overall view, FIG. 12B is a diagram viewed from the direction of arrow XIIB in FIG. 12A, and FIG. 12D is a diagram viewed from the direction of the arrow XIID in FIG. 12A, and FIG. 12E is an explanatory diagram of the injection unit in FIG. 12D.
In the description of the third embodiment, components corresponding to those of the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The third embodiment is different from the first and second embodiments in the following points, but is configured in the same manner as the first and second embodiments in other points.

図12において、実施例3の次元変換部41の入射部41aは、図12Bおよび図12Cに示すように、実施例2と同様に、光ファイバの一端42が16行16列の二次元平面の格子上に配列されている。そして、図12Dおよび図12Eに示すように、次元変換部41の射出部41bでは、各光ファイバの他端43は、1行×255列の1次元の直線S1上に沿って配置された実施例2と異なり、1×255行の1次元の弧状の曲線S2上に沿って配置されている。なお、各光ファイバの一端42と他端43との対応は、実施例2と同様に、図12Cに示すように、1行1列、2行1列、3行1列、…、16行1列、16行2列、15行2列、…、1行2列、1行3列、…、1行16列の順に配列されている。   In FIG. 12, as shown in FIG. 12B and FIG. 12C, the incident portion 41a of the dimension converting unit 41 of the third embodiment has an end 42 of an optical fiber in a two-dimensional plane of 16 rows and 16 columns, as in the second embodiment. Arranged on a grid. Then, as shown in FIGS. 12D and 12E, in the emitting unit 41 b of the dimension converting unit 41, the other end 43 of each optical fiber is arranged along a one-dimensional line of 255 × 1-dimensional straight line S <b> 1. Unlike Example 2, it is arranged along a one-dimensional arcuate curve S2 of 1 × 255 rows. As shown in FIG. 12C, the correspondence between the one end 42 and the other end 43 of each optical fiber is as shown in FIG. 12C: 1 row, 1 column, 2 rows, 1 column, 3 rows, 1 column,. 1 column, 16 rows and 2 columns, 15 rows and 2 columns,..., 1 row and 2 columns, 1 row and 3 columns,.

図12Bにおいて、他端43が配列される弧状の曲線S2の曲率半径Rは、光学系17のグレーティング17cへ入射される光の仰角(俯角)に基づいて設定されている。すなわち、一般のグレーティング(回折格子)において、グレーティングへの光の入射角をα、回折角をβ、格子定数をσ、波長をλ、次数をmとした場合に、以下のグレーティングの式(1)が成立する。
sinα+sinβ=m×λ/σ …式(1)
ここで、入射される光が、グレーティングの面に対して仰角(または俯角)を持って入射される構成では、仰角(俯角)をγとした場合、以下の式(2)となる。
cosγ×(sinα+sinβ)=m×λ/σ …式(2)
In FIG. 12B, the radius of curvature R of the arcuate curve S2 on which the other end 43 is arranged is set based on the elevation angle (the depression angle) of the light incident on the grating 17c of the optical system 17. That is, in a general grating (diffraction grating), when the incident angle of light to the grating is α, the diffraction angle is β, the grating constant is σ, the wavelength is λ, and the order is m, the following grating equation (1) ) Holds.
sin α + sin β = m × λ / σ (1)
Here, in the configuration in which the incident light is incident with an elevation angle (or depression angle) with respect to the surface of the grating, when the elevation angle (depression angle) is γ, the following equation (2) is obtained.
cos γ × (sin α + sin β) = m × λ / σ Equation (2)

したがって、式(1)、(2)から、仰角γの値が0[°]よりも大きくなるに連れて、同じ回折角βに回折する光の波長λの値が小さくなることがわかる。よって、図10D、図10Eにおける波長λの値のズレ、すなわち、図10D、図10Eにおける横方向のズレが発生しやすくなる。これに応じて、実施例3では、波長方向のズレを抑制するために、グレーティング17cを含む光学系17の特性に基づく仰角γに応じて曲率半径Rを有する弧状の曲線に沿って配置されている。なお、曲率半径Rは、実験等により観測、導出され、予め設定される。   Therefore, it can be seen from the equations (1) and (2) that the value of the wavelength λ of the light diffracted at the same diffraction angle β decreases as the value of the elevation angle γ increases from 0 [°]. Therefore, the shift of the value of the wavelength λ in FIGS. 10D and 10E, that is, the shift in the horizontal direction in FIGS. 10D and 10E is likely to occur. Accordingly, in the third embodiment, in order to suppress the shift in the wavelength direction, it is arranged along an arcuate curve having a radius of curvature R according to the elevation angle γ based on the characteristics of the optical system 17 including the grating 17c. Yes. The curvature radius R is observed and derived through experiments or the like and is set in advance.

(実施例3の作用)
前記構成を備えた実施例3の文化財検査装置1では、次元変換部41の射出部41bにおいて、光ファイバの他端43が、仰角γに対応する弧状の曲線S2に沿って配置されている。したがって、光ファイバの他端43を直線S1上に沿って配置する場合に比べて、歪曲収差におけるグレーティング17cによる波長方向のズレが低減され、ラマン測定用高感度CCDカメラ22で観測されるデータの波長方向のズレが低減される。
よって、低価格な光学系を使用してもグレーティングによるスリット像の曲がりの悪影響が少ない観測を行うことができる。
(Operation of Example 3)
In the cultural property inspection apparatus 1 of Example 3 having the above-described configuration, the other end 43 of the optical fiber is arranged along the arcuate curve S2 corresponding to the elevation angle γ in the emission unit 41b of the dimension conversion unit 41. . Therefore, as compared with the case where the other end 43 of the optical fiber is arranged along the straight line S1, the shift in the wavelength direction due to the grating 17c in distortion is reduced, and the data observed by the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement is reduced. The shift in the wavelength direction is reduced.
Therefore, even if a low-cost optical system is used, it is possible to perform observation with little adverse effect of the bending of the slit image due to the grating.

(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H015)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、測定領域モニター用カラーCCDカメラ12と高解像度カラーCCDカメラ26とを共通化して、いずれか一方を省略することも可能である。
(H02)前記実施例において、分光器の一例として2つの反射鏡17a,17eやコリメータ17b、グレーティング17c、集光鏡17dを有する構成としたが、これの構成に限定されず、設計や仕様に応じて、反射鏡の数を増減したり、絞りやフィルタを追加する等、従来公知の任意の構成を採用可能である。他にも、コリメータ17bや集光鏡17dとして、反射鏡ではなく、光を透過させるレンズを使用することも可能である。
(Example of change)
As mentioned above, although the Example of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is performed within the range of the summary of this invention described in the claim. It is possible. Modification examples (H01) to (H015) of the present invention are exemplified below.
(H01) In the above embodiment, the color CCD camera 12 for measurement area monitoring and the high-resolution color CCD camera 26 can be shared, and either one can be omitted.
(H02) In the above-described embodiment, the configuration includes the two reflecting mirrors 17a and 17e, the collimator 17b, the grating 17c, and the collecting mirror 17d as an example of the spectroscope. Accordingly, any conventionally known configuration such as increasing or decreasing the number of reflecting mirrors or adding an aperture or a filter can be adopted. In addition, as the collimator 17b and the condensing mirror 17d, it is possible to use a lens that transmits light instead of the reflecting mirror.

(H03)前記実施例において、グレーティング17cを固定とする構成を例示したが、グレーティング17cを上下方向に延びる回転軸を中心に回転可能な構成として、回転角度を制御することで測定する波長を変化させることも可能である。したがって、例えば、まず、波長λ〜λの領域のラマンイメージ画像を撮像した後に、グレーティング17cを回転させて波長λn+1〜λ2nの領域のラマンイメージ画像を撮像し、さらにグレーティング17cを回転させて波長λ2n+1〜λ3nの領域のラマンイメージ画像を撮像することが可能となり、3回の撮像でλ〜λ3nの領域のラマンイメージ画像を撮像することができ、3n回の撮像が必要となる従来の構成に比べて、大幅に高速化することが可能となる。 (H03) In the above-described embodiment, the configuration in which the grating 17c is fixed has been illustrated. However, the wavelength to be measured is changed by controlling the rotation angle, with the grating 17c being configured to be rotatable about a rotation axis extending in the vertical direction. It is also possible to make it. Thus, for example, first, the rotation after the imaging Raman image of the region of the wavelength lambda 1 to [lambda] n, to rotate the grating 17c captures a Raman image of the region of the wavelength λ n + 12n, a further grating 17c As a result, it is possible to capture a Raman image image in the region of wavelengths λ 2n + 1 to λ 3n , and a Raman image image in the region of λ 1 to λ 3n can be captured in three times. Compared to the required conventional configuration, the speed can be greatly increased.

(H04)前記実施例において、移動式架台2や位置調節装置3は実施例に例示した構成に限定されず、従来公知の任意の構成を採用可能である。
(H05)前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する領域の広さは、設計や仕様等に応じて変更可能であり、点に近い領域とすることも可能である。
(H06)前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する際に、入力されるレーザー光の波長は、特定の波長のものを使用したが、これに限定されず、例えば、励起波長が異なる光源ユニットを並べて使用することも可能である。
(H04) In the above embodiment, the movable gantry 2 and the position adjusting device 3 are not limited to the configurations exemplified in the embodiment, and any conventionally known configuration can be adopted.
(H05) In the above-described embodiment, the size of the region where the Raman image is captured can be changed according to the design, specifications, etc., and can be a region close to a point.
(H06) In the above embodiment, when capturing a Raman image, the wavelength of the input laser beam is a specific wavelength, but is not limited to this, for example, a light source unit having a different excitation wavelength. Can be used side by side.

(H07)前記実施例において、可視画像を撮影するために高解像度カラーCCDカメラを使用したが、これに限定されず、例えば、ラマン測定用高感度CCDと共通化し且つ、光軸上に、次元変換部15および分光器17と、RGBのカラーフィルタとを進入・退避可能としておき、ラマンイメージ画像を撮像する際には次元変換部15等を光軸上に進入させ、可視画像を撮像する際にはカラーフィルタを進入させるように構成することも可能である。
(H08)前記実施例において、可視画像を撮像する高感度カラーCCDカメラを使用することが望ましいが、ラマンスペクトル、ラマンイメージ画像のみで十分な場合、省略することも可能である。
(H07) In the above-described embodiment, a high-resolution color CCD camera is used to capture a visible image. However, the present invention is not limited to this. For example, it is shared with a high-sensitivity CCD for Raman measurement and has a dimension on the optical axis. When the conversion unit 15 and the spectroscope 17 and the RGB color filter can be moved in and out, and when capturing a Raman image, the dimension conversion unit 15 or the like is moved on the optical axis to capture a visible image. It is also possible to configure so that a color filter enters.
(H08) In the above-described embodiment, it is desirable to use a high-sensitivity color CCD camera that captures a visible image. However, if only a Raman spectrum or a Raman image is sufficient, it can be omitted.

(H09)前記実施例において、分光分析装置4を箱形のケース4aで構成し、レンズ用開口4cを形成して、光を照射および反射光の入射をする構成としたが、この構成に限定されず、例えば、光ファイバの束で構成された次元変換部15の一端側を延長して、フレキシブルなワイヤ状のプローブとし、プローブの先端を被検査部に対向させることで測定を行うように構成することも可能である。
(H010)前記実施例において、ラマン測定用高感度CCDカメラ22の受光素子は、位置番号と波長の数と同数に設定したが、この構成に限定されず、位置番号や波長の数と画素数とを一致させない構成とすることも可能であり、例えば、16本の光ファイバに対して、縦方向に倍の32画素分の受光素子を配置し、2つの受光素子で1本の光ファイバからの光を測定するように構成することも可能である。
(H09) In the above-described embodiment, the spectroscopic analyzer 4 is configured by the box-shaped case 4a, and the lens opening 4c is formed to irradiate light and enter reflected light. However, the present invention is limited to this configuration. Instead, for example, one end side of the dimension converting unit 15 configured by a bundle of optical fibers is extended to form a flexible wire-like probe, and measurement is performed by making the tip of the probe face the part to be inspected. It is also possible to configure.
(H010) In the above-described embodiment, the number of light receiving elements of the high sensitivity CCD camera 22 for Raman measurement is set to the same number as the position number and the number of wavelengths. However, the present invention is not limited to this configuration. It is also possible to adopt a configuration in which, for example, light receiving elements for 32 pixels double in the vertical direction are arranged with respect to 16 optical fibers, and one optical fiber is formed by two light receiving elements. It is also possible to configure to measure the light.

(H011)前記実施例において、検査対象物として、文化財を例示したが、文化財に限定されず、任意の物質について検査することが可能である。例えば、高分子材料(高分子の結晶性の違いや結晶の分布状態を検査)、薬剤(構成されている成分や不純物の検査)、鉱物(組成や含有する不純物の検査)、生体(正常な細胞と、ガン細胞のような異常な細胞の検査)等に使用することも可能である。
(H012)前記実施例において、分光部として、回折格子(グレーティング)を例示したが、グレーティングに限定されず、プリズム等、従来公知の任意の分光部材を使用可能である。
(H011) In the above embodiment, the cultural property is exemplified as the inspection object, but the material is not limited to the cultural property, and any substance can be inspected. For example, polymer materials (examination of polymer crystallinity and crystal distribution), chemicals (examination of constituents and impurities), minerals (examination of composition and impurities), living organisms (normal It can also be used for examination of cells and abnormal cells such as cancer cells).
(H012) In the above embodiment, the diffraction grating (grating) is exemplified as the spectroscopic unit. However, the spectroscopic unit is not limited to the grating, and any conventionally known spectroscopic member such as a prism can be used.

(H013)前記実施例において、実施例3の構成を実施例1に適用することも可能である。
(H014)前記実施例において、反射型のグレーティングやコリメータ、反射鏡を使用する光学系を例示したが、この構成に限定されず、透過型のグレーティングや透過型のレンズ等を使用する光学系を採用することも可能である。なお、透過型のグレーティングを使用した場合でも、回折格子の式(2)は満たされ、同一の条件で次元変換部41を構成することが可能である。
(H015)前記実施例において、実施例2,3の光ファイバの一端32,42と他端33,43の配列は、実施例に例示した配列に限定されず、任意の配列とすることが可能であるが、実施例2や実施例2の変更例に例示したように、一筆書きの軌跡に沿った配列とすることで、両端32,33,42,43で互いに隣接するように配置することが望ましい。
(H013) In the embodiment, the configuration of the embodiment 3 can be applied to the embodiment 1.
(H014) In the above-described embodiment, an optical system using a reflective grating, a collimator, and a reflecting mirror has been exemplified. However, the present invention is not limited to this configuration, and an optical system using a transmissive grating, a transmissive lens, or the like is used. It is also possible to adopt. Even when a transmission type grating is used, the diffraction grating equation (2) is satisfied, and the dimension conversion unit 41 can be configured under the same conditions.
(H015) In the above embodiment, the arrangement of the one end 32, 42 and the other end 33, 43 of the optical fiber of the second and third embodiments is not limited to the arrangement illustrated in the embodiment, and can be any arrangement. However, as illustrated in the second embodiment and the modified example of the second embodiment, the two ends 32, 33, 42, and 43 are arranged so as to be adjacent to each other by being arranged along a single stroke trajectory. Is desirable.

1…文化財検査装置、
15,31,41…次元変換部、
15a,31a,41a…入射部、
15b,31b,41b…射出部、
17…分光部、
22…受光部、
B…文化財、
B1…被検査部、
C15b…スペクトル記憶手段。
1 ... Cultural property inspection equipment,
15, 31, 41 ... dimension conversion unit,
15a, 31a, 41a ... incidence part,
15b, 31b, 41b ... injection part,
17: Spectroscopic part,
22. Light receiving part,
B ... Cultural property,
B1 ... inspected part,
C15b: Spectrum storage means.

Claims (4)

被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、
内部を光が透過可能な複数の光ファイバを有する次元変換部であって、前記被検査部から散乱されたラマン光が入射される入射部側において前記光ファイバの一端が二次元平面上に配置されると共に、前記光ファイバの内部を透過した光が射出される射出部において前記光ファイバの他端が、前記分光部に対して入射される光の仰角に基づいて、弧状の一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、
前記各光ファイバの他端側から射出された光を、前記一次元の線上に対して交差する方向に沿って、光に含まれる各波長のスペクトル成分に分光する分光部と、
前記一次元の線の方向を第1軸方向とし且つ前記一次元の線に交差する方向を第2軸方向とした場合に、前記第1軸方向及び第2軸方向に沿って平面状に配列された複数の受光素子を有し、各受光素子が前記分光部で分光された各波長の光を受光する受光部と、
前記受光素子の前記第1軸方向の位置として特定される前記次元変換部の一次元の線上の位置と、前記受光素子の前記第2軸方向の位置として特定されるラマン光の波長成分と、前記一次元の線上の位置およびラマン光の波長成分とで特定される二次元上の位置の前記受光素子で受光したスペクトル強度と、を対応づけて記憶するスペクトル記憶手段と、
を備えたことを特徴とするラマンイメージング装置。
A laser light source that generates a laser beam to be irradiated on the inspected part;
A dimension conversion unit having a plurality of optical fibers capable of transmitting light therein, wherein one end of the optical fiber is arranged on a two-dimensional plane on an incident unit side on which Raman light scattered from the inspection target part is incident And the other end of the optical fiber at the emission part where the light transmitted through the optical fiber is emitted is on an arc-shaped one-dimensional line based on the elevation angle of the light incident on the spectroscopic part. The dimension conversion unit arranged along
A spectroscopic unit that divides the light emitted from the other end of each optical fiber into spectral components of each wavelength included in the light along a direction intersecting the one-dimensional line;
When the direction of the one-dimensional line is the first axis direction and the direction intersecting the one-dimensional line is the second axis direction, the two-dimensional array is arranged in a plane along the first axis direction and the second axis direction. A plurality of light receiving elements, each light receiving element receiving light of each wavelength split by the light splitting unit,
A position on the one-dimensional line of the dimension conversion unit specified as the position of the light receiving element in the first axis direction, a wavelength component of Raman light specified as the position of the light receiving element in the second axis direction, Spectrum storage means for storing the spectrum intensity received by the light receiving element at the two-dimensional position specified by the position on the one-dimensional line and the wavelength component of Raman light in association with each other;
A Raman imaging apparatus comprising:
前記二次元平面内において前記光ファイバの一端どうしが隣り合った状態で配置され、且つ、前記一次元の線上において前記光ファイバの他端どうしが隣り合った状態で配置された前記次元変換部、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のラマンイメージング装置。
In the two-dimensional plane, the dimension conversion unit is arranged in a state where the one ends of the optical fibers are adjacent to each other, and arranged in a state where the other ends of the optical fibers are adjacent to each other on the one-dimensional line,
The Raman imaging apparatus according to claim 1, further comprising:
m、nを3より大きい正数とした場合に、m行n列の格子状の二次元平面上に前記光ファイバの一端が配置されると共に、1行1列、2行1列、…、m行1列、m行2列、(m−1)行2列、…、1行2列、1行3列、2行3列、…の順に、前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部、
を備えたことを特徴とする請求項2に記載のラマンイメージング装置。
When m and n are positive numbers larger than 3, one end of the optical fiber is arranged on a grid-like two-dimensional plane of m rows and n columns, and 1 row 1 column, 2 rows 1 column,. The other end of the optical fiber is one-dimensional in the order of m row 1 column, m row 2 column, (m-1) row 2 column, ... 1 row 2 column, 1 row 3 column, 2 row 3 column, ... The dimension converter arranged along the line;
The Raman imaging apparatus according to claim 2, further comprising:
被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、  A laser light source that generates a laser beam to be irradiated on the inspected part;
内部を光が透過可能な複数の光ファイバを有する次元変換部であって、前記被検査部から散乱されたラマン光が入射される入射部側において前記光ファイバの一端が二次元平面上に配置されると共に、前記光ファイバの内部を透過した光が射出される射出部において前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、  A dimension conversion unit having a plurality of optical fibers capable of transmitting light therein, wherein one end of the optical fiber is arranged on a two-dimensional plane on an incident unit side on which Raman light scattered from the inspection target part is incident And the dimension conversion unit in which the other end of the optical fiber is arranged along a one-dimensional line in the emitting unit from which the light transmitted through the optical fiber is emitted, and
前記各光ファイバの他端側から射出された光を、前記一次元の線上に対して交差する方向に沿って、光に含まれる各波長のスペクトル成分に分光する分光部と、  A spectroscopic unit that divides the light emitted from the other end of each optical fiber into spectral components of each wavelength included in the light along a direction intersecting the one-dimensional line;
前記一次元の線の方向を第1軸方向とし且つ前記一次元の線に交差する方向を第2軸方向とした場合に、前記第1軸方向及び第2軸方向に沿って平面状に配列された複数の受光素子を有し、各受光素子が前記分光部で分光された各波長の光を受光する受光部と、  When the direction of the one-dimensional line is the first axis direction and the direction intersecting the one-dimensional line is the second axis direction, the two-dimensional array is arranged in a plane along the first axis direction and the second axis direction. A plurality of light receiving elements, each light receiving element receiving light of each wavelength split by the light splitting unit,
前記受光素子の前記第1軸方向の位置として特定される前記次元変換部の一次元の線上の位置と、前記受光素子の前記第2軸方向の位置として特定されるラマン光の波長成分と、前記一次元の線上の位置およびラマン光の波長成分とで特定される二次元上の位置の前記受光素子で受光したスペクトル強度と、を対応づけて記憶するスペクトル記憶手段と、  A position on the one-dimensional line of the dimension conversion unit specified as the position of the light receiving element in the first axis direction, a wavelength component of Raman light specified as the position of the light receiving element in the second axis direction, Spectrum storage means for storing the spectrum intensity received by the light receiving element at the two-dimensional position specified by the position on the one-dimensional line and the wavelength component of Raman light in association with each other;
前記二次元平面内において前記光ファイバの一端どうしが隣り合った状態で配置され、且つ、前記一次元の線上において前記光ファイバの他端どうしが隣り合った状態で配置されると共に、m、nを3より大きい正数とした場合に、m行n列の格子状の二次元平面上に前記光ファイバの一端が配置されると共に、1行1列、2行1列、…、m行1列、m行2列、(m−1)行2列、…、1行2列、1行3列、2行3列、…の順に、前記光ファイバの他端が一次元の線上に沿って配置された前記次元変換部と、  In the two-dimensional plane, one ends of the optical fibers are arranged adjacent to each other, and the other ends of the optical fibers are arranged adjacent to each other on the one-dimensional line, and m, n Is a positive number greater than 3, one end of the optical fiber is arranged on a grid-like two-dimensional plane of m rows and n columns, and 1 row 1 column, 2 rows 1 column, ..., m row 1 Column, m rows and 2 columns, (m−1) rows and 2 columns,..., 1 row, 2 columns, 1 row, 3 columns, 2 rows, 3 columns,. The dimension conversion unit arranged in a row,
を備えたことを特徴とするラマンイメージング装置。  A Raman imaging apparatus comprising:
JP2009257918A 2008-11-18 2009-11-11 Raman imaging equipment Expired - Fee Related JP5424108B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009257918A JP5424108B2 (en) 2008-11-18 2009-11-11 Raman imaging equipment

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008294584 2008-11-18
JP2008294584 2008-11-18
JP2009257918A JP5424108B2 (en) 2008-11-18 2009-11-11 Raman imaging equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010151801A JP2010151801A (en) 2010-07-08
JP5424108B2 true JP5424108B2 (en) 2014-02-26

Family

ID=42571033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009257918A Expired - Fee Related JP5424108B2 (en) 2008-11-18 2009-11-11 Raman imaging equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5424108B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627290B2 (en) 2018-06-20 2020-04-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Spectral image correcting apparatus and spectral image correcting method, and object component analyzing apparatus

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5265632B2 (en) * 2010-08-16 2013-08-14 株式会社サイム Plastic identification device and plastic identification method
JP2012122851A (en) * 2010-12-08 2012-06-28 St Japan Inc Raman spectroscopy device
JP4932053B1 (en) * 2011-07-11 2012-05-16 和義 有方 Raman scattering signal acquisition device, Raman scattering identification device, Raman scattering signal acquisition method, and Raman scattering identification method
US20150022810A1 (en) * 2012-01-30 2015-01-22 Shimadzu Corporation Spectrophotometer and image partial extraction device
JP6230957B2 (en) * 2014-05-29 2017-11-15 株式会社日立国際電気 Inspection apparatus and inspection method
US10823612B2 (en) 2015-01-30 2020-11-03 Japan Science And Technology Agency Multifocal spectrometric measurement device, and optical system for multifocal spectrometric measurement device
KR101843541B1 (en) * 2017-11-22 2018-03-30 대한민국 Multifunctional Raman inspection system for research of cultural property

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5615673A (en) * 1995-03-27 1997-04-01 Massachusetts Institute Of Technology Apparatus and methods of raman spectroscopy for analysis of blood gases and analytes
JP4110250B2 (en) * 2004-01-14 2008-07-02 独立行政法人産業技術総合研究所 Optical image information converter
EP1880189A2 (en) * 2005-02-09 2008-01-23 Chemimage Corporation System and method for the deposition, detection and identification of threat agents
CA2664133C (en) * 2006-08-22 2012-10-23 Bayer Healthcare Llc A method for correcting a spectral image for optical aberrations using software

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10627290B2 (en) 2018-06-20 2020-04-21 Samsung Electronics Co., Ltd. Spectral image correcting apparatus and spectral image correcting method, and object component analyzing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010151801A (en) 2010-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5424108B2 (en) Raman imaging equipment
USRE39977E1 (en) Near infrared chemical imaging microscope
JP2008281513A (en) Cultural property inspection apparatus
US7564541B2 (en) System for obtaining images in bright field and crossed polarization modes and chemical images in raman, luminescence and absorption modes
US20100134792A1 (en) Spectroscopic imaging method and system for exploring the surface of a sample
US8189191B2 (en) Spectroscopic imaging microscopy
CN107436285A (en) Fast high-flux bloom spectrum detection device and detection method based on linear light source excitation
JP2558864B2 (en) Spectroscopic analyzer
JP5563405B2 (en) Spectral image acquisition apparatus and method
US11199448B2 (en) Spectroscopic measurement device and spectroscopic measurement method
JP2007085850A (en) Deterioration factor detecting method and device of concrete
Cai et al. A compact line-detection spectrometer with a Powell lens
Lindner et al. Rapid microscopy measurement of very large spectral images
CN108982378A (en) Plasma components spatial distribution method for real-time measurement and its device based on light spectrum image-forming
Luo et al. High-precision four-dimensional hyperspectral imager integrating fluorescence spectral detection and 3D surface shape measurement
Chan et al. Attenuated Total Reflection—Fourier Transform Infrared Imaging of Large Areas Using Inverted Prism Crystals and Combining Imaging and Mapping
Zhang et al. Optical design and laboratory test of an internal pushbroom hyperspectral microscopy
Torkildsen et al. Measurement of point spread function for characterization of coregistration and resolution: comparison of two commercial hyperspectral cameras
JPH08128899A (en) Spectro-image collecting device
CN207036660U (en) Fast high-flux bloom spectrum detection device based on linear light source excitation
JP2007192552A (en) Spectral measuring instrument
Kung et al. Development of an ultraspectral imaging system by using a concave monochromator
JP2019095280A (en) Spectroscopic measurement system and spectroscopic measurement method
Quintana et al. Instrumentation Evaluation for Hyperspectral Microscopy Targeting Enhanced Medical Histology
JPH0820309B2 (en) Spectroscopic operation device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120926

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20120926

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130816

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130827

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131016

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131112

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131114

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 5424108

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees