JP5655437B2 - 分光特性取得装置 - Google Patents

Description

本発明は、印刷物等の画像担持媒体（画像が形成される画像形成媒体）上に形成された画像における複数の位置での分光特性を取得する分光特性取得装置に関する。

市場には、プリンタおよび複写機、それらに通信機能等が付加された高付加価値製品である複合機、商業用印刷機など多くの画像形成装置が出回っており、これらに採用されている画像形成方法として、電子写真方式、インクジェット方式、感熱方式等、様々な方法が知られている。また、プロダクションプリンティング分野においても、枚葉機および連帳機の双方ともにデジタル化が進んでおり、電子写真方式、インクジェット方式などの製品が多く市場投入されている。

ここで、画像形成装置では、モノクロ印刷からカラー印刷への移行における画像の多次元化、高精細高密度化が進んでいることや、写真高画質プリント、カタログ印刷、請求書等への個人嗜好に対応した広告掲載等のように消費者の手元に届くサービス形態の多様化が進んでいることから、高画質、個人情報の保証、色再現への要求が高まっている。

高画質化に対応した技術としては、例えば、電子写真方式において、中間転写体や感光体上の定着前のトナー濃度を検知する濃度センサを搭載し、そこでの検出結果に基づいてトナー供給量を安定化するものが上市されている。また、個人情報の保証に対応した技術としては、例えば、画像形成方式に拘らず、出力画像をカメラ等で撮像し文字認識や画像間差分による差異検出で検査するものが上市されている。さらに、色再現に対応した技術としては、例えば、画像形成媒体上に検査用のカラーパッチを形成してその一点又は複数点を分光計で測定し、この色測定値と当該カラーパッチデータにおける色データ値との差異に基づいてキャリブレーションを行うものが上市されている。これらの技術は、ページ間あるいはページ内での画像変動に対応するものであることから、画像全域に対して分光特性の測定が実行されることが望ましい。

このような測定装置の一例として、相対的に移動する被測定物（画像形成媒体）の表面からの反射光をラインセンサに結像させて画素ごとの画像データを取得するユニットを、複数設けるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このものでは、複数のユニットが、波長特性が互いに異なる構成とされるとともに被測定物（画像形成媒体）に対して並列されて配置されており、被測定物の各点における異なる分光特性での反射率を取得することにより、各点での全域での測色を行うことができる。

また、上記した測定装置の他の例として、相対的に移動する被測定物（画像形成媒体）の表面を異なる色の複数の光源で順次照明し、それぞれの光源による反射光をラインセンサに結像させて画素ごとの画像データを取得することで、複数色の画像データを取得し分光分布を推定するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、特許文献１の測定装置では、単一の被測定物に対してユニット毎に異なる分光特性での反射率を取得するものであるが、被測定物と複数のユニットとを相対的に移動させる際、例えば、被測定物が斜行や蛇行等することにより、各ユニットに対する被測定物の位置関係を常に一定に維持することが難しいことから、各ユニットで測定した画像データ間での位置合わせが難しいので、高精度での被測定物の測色を行うのは困難である。

また、特許文献２の測定装置では、被測定物の相対的な移動と各光源による照明のタイミングとに応じた被測定物（その表面）での異なる位置からの反射光の画像データをラインセンサで取得するものであることから、被測定物における同一点での各色の画像データを取得することができないので、高精度での被測定物の測色を行うのは困難である。

本発明は、上記の問題に鑑みて為されたもので、簡易な構成であって、高精度での被測定物の測色を行うことのできる分光特性取得装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、光照射手段により照射された被測定物からの拡散反射光を、該被測定物における複数の取得領域毎に、回折手段により回折された回折光としつつ結像光学系により各次数の回折像としてラインセンサにより構成された受光部の受光面に結像させることで、前記取得領域毎の分光特性を測定する分光特性取得装置であって、前記受光部は、前記受光面において、正方形状の複数の画素が直線状に連続されて形成された受光領域を有し、該受光領域が前記各取得領域に対応すべく複数の前記画素からなる複数の区画に区分され、前記結像光学系による前記取得領域毎の等しい次数の前記各回折像が前記受光領域の延在方向に整列する位置関係とされ、前記回折手段は、前記受光面において、前記取得領域毎の所定の次数の前記回折像を対応する前記区画上に形成すべく、前記受光領域の延在方向とは所定の角度を為す回折方向に設定され、前記受光面上において、前記受光領域の延在方向と直交する方向で見た前記回折像の長さ寸法をｈとし、前記各区画における測定データの取得に利用する前記画素の個数をｍとし、前記受光面上における前記画素の一辺の長さ寸法をｐとし、前記受光面上における前記受光領域の延在方向と前記回折方向とが為す所定の角度をθとして、下記の条件式（１）を満足し、
ｈ＞ｍ×ｐ×ｔａｎθ＋ｐ ・・・・・（１）
前記結像光学系は、前記被測定物の表面上からの拡散反射光のうち、複数の開口部を有する遮光部材の前記各開口部を通過した光束のそれぞれを、前記受光部の前記受光面の前記受光領域において対応された前記区画上に結像し、前記各区画では、ｍ個の前記画素からなる受光領域部分に加えて、隣接する前記区画における前記受光領域部分と自らの前記受光領域部分との間のｎ個の前記画素からなり測定データの取得に利用しない無効領域部分を有し、下記の条件式（２）を満足するとともに、前記遮光部材における前記各開口部の設定位置が前記受光面上で見て（ｍ＋ｎ）×ｐとなるように、前記被測定物と前記遮光部材と前記結像光学系と前記受光部との配置関係が設定されていることを特徴とする。
ｎ≧１／ｔａｎθ ・・・・・（２）

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の分光特性取得装置であって、前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記受光部の前記受光面に結像される前記各回折像における波長範囲を４００ｎｍから７００ｎｍに制限する波長制限手段が設けられていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の分光特性取得装置であって、前記回折手段は、可視光範囲での所定の波長において、特定の次数に対する回折効率を高めることが可能な特性を有し、前記各区画上には、前記回折手段により回折効率が高められた次数の前記回折像が形成されていることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の分光特性取得装置であって、前記回折手段がブレーズ型回折格子であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分光特性取得装置であって、前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記結像光学系とは独立して、前記受光部の前記受光面上における前記各回折像の長さ寸法ｈを調整するための非点収差付加手段が設けられていることを特徴とする。
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の分光特性取得装置であって、前記非点収差付加手段がシリンドリカルレンズであることを特徴とする。
請求項７に係る発明は、請求項６に記載の分光特性取得装置であって、前記非点収差付加手段がアクロマティックレンズであることを特徴とする。

本発明に係る分光特性取得装置によれば、簡易な構成であって、高精度での被測定物の測色を行うことができる。
光照射手段により照射された被測定物からの拡散反射光を、該被測定物における複数の取得領域毎に、回折手段により回折された回折光としつつ結像光学系により各次数の回折像として受光部の受光面に結像させることで、前記取得領域毎の分光特性を測定する分光特性取得装置であって、前記受光部は、前記受光面において、正方形状の複数の画素が直線状に連続されて形成された受光領域を有し、該受光領域が前記各取得領域に対応すべく複数の前記画素からなる複数の区画に区分され、前記結像光学系による前記取得領域毎の等しい次数の前記各回折像が前記受光領域の延在方向に整列する位置関係とされ、前記回折手段は、前記受光面において、前記取得領域毎の所定の次数の前記回折像を対応する前記区画上に形成すべく、前記受光領域の延在方向とは所定の角度を為す回折方向に設定され、前記受光面上において、前記受光領域の延在方向と直交する方向で見た前記回折像の長さ寸法をｈ、前記各区画における測定データの取得に利用する前記画素の個数をｍ、前記受光面上における前記画素の一辺の長さ寸法をｐ、前記受光面上における前記受光領域の延在方向と前記回折方向とが為す所定の角度をθとするとき、条件式（ｈ＞ｍ×ｐ×ｔａｎθ＋ｐ）を満足することとすると、各取得領域からの光束のうち、回折手段による所定の次数の各回折像で、対応する各区画のうち測定データの取得に利用する全画素の全領域を照射することができることから、簡易な構成であって、高精度での被測定物の測色を行うことができる。

上記した構成に加えて、前記結像光学系は、前記被測定物の表面上からの拡散反射光のうち、複数の開口部を有する遮光部材の前記各開口部を通過した光束のそれぞれを、前記受光部の前記受光面の前記受光領域において対応された前記区画上に結像し、前記各区画では、ｍ個の前記画素からなる受光領域部分に加えて、測定データの取得に利用しないｎ個の前記画素からなる無効領域部分を有し、条件式（ｎ≧１／ｔａｎθ）を満足するとともに、前記遮光部材における前記各開口部の設定位置が前記受光面上で見て（ｍ＋ｎ）×ｐとなるように、前記被測定物と前記遮光部材と前記結像光学系と前記受光部との配置関係が設定されていることとすると、受光部の受光面において、各区画上に形成された回折像の所定の次数に１を加えた次数の回折像が、受光領域から外れた位置（受光領域の延在方向に直交する方向へと当該受光領域上からずれた位置）に形成することができるので、高精度での被測定物の測色を行うことができる。

上記した構成に加えて、前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記受光部の前記受光面に結像される前記各回折像における波長範囲を４００ｎｍから７００ｎｍに制限する波長制限手段が設けられていることとすると、各取得領域からの光束による互いに隣り合う次数の回折像の形成位置が重複することを防止することができるので、高精度での被測定物の測色を行うことができる。

上記した構成に加えて、前記回折手段は、可視光範囲での所定の波長において、特定の次数に対する回折効率を高めることが可能な特性を有し、前記各区画上には、前記回折手段により回折効率が高められた次数の前記回折像が形成されていることとすると、被測定物からの拡散反射光をより効率よく利用して分光特性を取得することができるので、高精度での被測定物の測色を行うことができる。

上記した構成に加えて、前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記結像光学系とは独立して、前記受光部の前記受光面上における前記各回折像の長さ寸法ｈを調整するための非点収差付加手段が設けられていることとすると、受光部の受光面上における各回折像の長さ寸法ｈを独立して調節することができるので、より高精度での被測定物の測色を行うことができる。

本発明の実施例１に係る分光特性取得装置１０の構成を模式的に示す説明図である。 図１のｙ方向正側から見た分光特性取得装置１０の構成を模式的に示す説明図である。 スリットアレイ１５の構成を模式的に示す説明図である。 受光部１８の受光面１８ａと同一平面となるｘ´−ｙ´平面上での各回折像の様子を説明するための説明図である。 分光特性取得装置１０における受光部１８の受光領域１８ｂに対する第１回折像Ｄの位置関係を説明するために図４を部分的に拡大して示す説明図である。 分光特性取得装置１０での作用を説明するために受光部１８の受光領域１８ｂと各回折像との他の例の位置関係を模式的に示す説明図である。 実施例２に係る分光特性取得装置１０２の構成を模式的に示す図１と同様の説明図である。 実施例３に係る分光特性取得装置１０３の回折手段１７３の構成を模式的に示す説明図である。 実施例４に係る分光特性取得装置１０４の構成を模式的に示す図１と同様の説明図である。 分光特性取得装置１０４において、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整した一例を示す図５と同様の説明図である。 スリットアレイ１５の各開口部の形状が楕円形であるときの受光部１８の受光領域１８ｂに対する第１回折像Ｄ´´等の位置関係を説明するための図５と同様の説明図である。

以下に、本発明に係る分光特性取得装置の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る分光特性取得装置１０の構成を模式的に示す説明図である。図２は、図１のｙ方向正側から見た分光特性取得装置１０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、スリットアレイ１５の構成を模式的に示す説明図である。図４は、受光部１８の受光面１８ａと同一平面となるｘ´−ｙ´平面上での各回折像の様子を説明するための説明図である。図５は、分光特性取得装置１０における受光部１８の受光領域１８ｂに対する第１回折像Ｄの位置関係を説明するために図４を部分的に拡大して示す説明図である。図６は、分光特性取得装置１０での作用を説明するために受光部１８の受光領域１８ｂと各回折像との他の例の位置関係を模式的に示す説明図である。

分光特性取得装置１０は、画像が形成される画像形成媒体としての印刷物等の被測定物１１における分光特性を測定するものである。この分光特性取得装置１０は、図１および図２に示すように、載置台１２と、光照射機構１３と、集光光学系１４と、スリットアレイ１５と、結像光学系１６と、回折手段１７と、受光部１８と、を有する。

載置台１２は、その載置面１２ａに載置された被測定物１１を所定の速度で搬送可能な（矢印Ａ１参照）構成とされている。以下の説明では、載置台１２における載置面１２ａ（そこに載置された被測定物１１）をｘ−ｙ平面とし、被測定物１１の移動方向をｙ方向とし、それに直交する方向をｘ方向とする。このため、この実施例１では、載置台１２（載置面１２ａ）による被測定物１１の搬送により、被測定物１１に対する受光部１８の相対的な移動が為される。

光照射機構１３は、載置台１２の載置面１２ａに載置された被測定物１１（その表面）を、ｘ方向に延在する線状の白色の光束で照射するものであり、実施例１では、被測定物１１の幅方向（ｘ方向）の全域に渡って照射可能な構成とされている。この光照射機構１３は、実施例１では、被測定物１１（その表面）の法線方向に対して４５度傾斜された光軸とされている。光照射機構１３は、例えば、図示は略すが、白色の光束を出射する光源と、その出射光束を所定の幅（ｘ方向）寸法の線状に被測定物１１（その表面）上を照射する線状の光束に変換するコリメートレンズと、で構成することができる。

集光光学系１４は、被測定物表面からの反射光のうち、法線方向に反射した拡散反射光をスリットアレイ１５上に結像させるものである。この集光光学系１４は、例えば、複数の屈折率分布レンズをｘ方向に並べて正立等倍光学系を形成することにより（図２参照）、構成することができる。後述するように、この集光光学系１４によりスリットアレイ１５上に結像された光束を、受光部１８で受光するものであることから、実施例１では、載置台１２の載置面１２ａに載置された被測定物１１の表面に対して斜め４５度から光束が入射され、その反射光のうち当該表面の直交方向に拡散反射された光束を受光する構成であるので、いわゆる４５／０光学系とされていることとなる。

スリットアレイ１５は、図３に示すように、遮光部材に複数の開口部１５ａが設けられて形成された空間フィルタであり、実施例１では、各開口部１５ａが互いに間隔を置いてｘ方向に並べられて設けられている（図２参照）。このため、分光特性取得装置１０では、図２に示すように、被測定物１１の表面上の所定の位置からの拡散反射光を、集光光学系１４がスリットアレイ１５において対応する各開口部１５ａへと導光することにより、非接触での測定を可能とされている。このスリットアレイ１５上に結像された被測定物１１（その表面）のうち、各開口部１５ａに相当する箇所が、それぞれ被測定物１１（その表面）上における取得領域となる。このため、スリットアレイ１５における各開口部１５ａの設定位置（ｘ方向で見た各開口部１５ａの中心位置間での間隔寸法（ピッチ））は、被測定物１１（その表面）上において測定したい間隔寸法（ピッチ）に応じて設定される。

結像光学系１６は、スリットアレイ１５の各開口部１５ａを通過した光束を、回折手段１７により回折された後に、受光部１８の受光面１８ａ上において結像させるように、光学的に設定されている（図４等参照）。この結像光学系１６は、一般的に用いられるレンズ系を用いて構成することができるが、色収差を十分に補正することのできるレンズ系であることが望ましい。結像光学系１６は、実施例１では、回折手段１７への光束の入射方向を垂直とするために、像側テレセントリック特性の高いものとされている。

回折手段１７は、結像光学系１６を通過して受光部１８の受光面１８ａ上に結像される光束を回折させるものであり、実施例１では透過型の回折格子が用いられて構成されている。この回折手段１７は、載置台１２の載置面１２ａ（そこに載置された被測定物１１）上でのｘ方向（線状の光束の延在方向であって被測定物１１の幅方向である）に対応されている受光部１８の受光面１８ａ上でのｘ´方向（後述する受光領域１８ｂの延在方向（各画素１９の並列方向））に対して、所定の角度θ（図４等参照）を為す方向へと回折させるように設けられている。すなわち、回折手段１７は、回折方向がｘ´方向に一致する状態から、ｘ´−ｙ´平面に沿って角度θ（図４等参照）だけ回転させた状態で設けられている（以下、回折方向Ｇという）。

このため、スリットアレイ１５の各開口部１５ａを通過した光束は、それぞれが回折されてｋ次回折光（ｋは整数）とされて、受光部１８の受光面１８ａ上に結像される（図４等参照）。このとき、０次回折光以外では、波長に応じた回折角度で分光された状態で、受光部１８の受光面１８ａ上に結像している。ここで、実施例１では、スリットアレイ１５の各開口部１５ａが長方形状を呈していることから（図３参照）、受光部１８の受光面１８ａ上において、各光束の０次回折光が結像された各０次回折像Ｄ（０）が長方形状を呈するとともに、各光束のｋ次回折光（ｋは０を除く整数）が結像された各ｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）が回折方向Ｇに応じた傾斜の平行四辺形状を呈している（図４等参照）。本発明に係る分光特性取得装置１０では、受光部１８の受光面１８ａ上において、各開口部１５ａからの光束の各回折光のうち、１次回折光において測定対象とする波長範囲に対応する領域のみが受光部１８の受光領域１８ｂ（その各画素１９）上に結像されるように回折手段１７が設けられている。この測定対象とする波長範囲とは、分光特性として取得したい波長範囲であり、例えば、一般的な可視光として定められた波長範囲とすることができる。

ここで、回折手段１７で回折される光束の波長をλとし、回折手段１７の法線方向に対する光束の入射角をθ_ｉｎとし、回折手段１７の法線方向に対する光束の出射角をθ_ｏｕｔとし、回折手段１７における開口部（格子）の間隔（回折格子周期）をｄ_Ｌとし、回折次数をｋとすると、（ｓｉｎθ_ｏｕｔ＝（ｋ×λ）／ｄ_Ｌ＋ｓｉｎθ_ｉｎ）の関係が成り立つ。このため、スリットアレイ１５の各開口部１５ａを通過した光束（被測定物１１（その表面）に照射された光束）における波長範囲が何らの制限がされていない場合、各光束における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）の形成位置が互いに重なり合って連続することとなるが、図４等の受光面１８ａ上を示す説明図では、理解容易のために、各光束の各ｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）として、測定対象とする波長範囲に対応する領域のみを記載している。また、上式から、例えば、スリットアレイ１５における各開口部１５ａの大きさ寸法と、結像光学系１６におけるｘ、ｙ方向へのパワー（屈折強度）と、それらの間隔と、を適宜設定することによりフォーカス調整を行うとともに、そのフォーカス調整が為された状態において受光面１８ａに対する回折手段１７の間隔および角度を考慮した位置関係等を調整することにより、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）の位置および大きさ寸法を調節することができ、上述したように、各１次回折像Ｄ（１）において測定対象とする波長範囲に対応する領域のみを受光部１８の受光領域１８ｂ（その各画素１９）上に形成することができる。この調整については、後に詳述する。

受光部１８は、受光面１８ａの受光領域１８ｂ上に結像された被写体像を電気信号（各画素データ）に変換して出力する固体撮像素子であって、図４に示すように、受光領域１８ｂが一列に連続して並べられた複数の受光素子の受光面により画素(ピクセル)１９と呼ばれる複数の矩形状の領域に分割されて構成されたいわゆるラインセンサである。この受光部１８は、各画素１９（それを規定する各受光素子）からの画素データの集合で構成される取得データ（画像データ）を、電気信号として出力する。受光部１８は、載置台１２における載置面１２ａ（そこに載置された被測定物１１）上のｘ方向が受光領域１８ｂにおける延在方向（以下、ｘ´方向という）に対応するように、位置関係が設定されている。この受光部１８では、受光領域１８ｂがｘ´方向へ所定の長さ寸法毎（所定の個数の画素１９毎）に複数の範囲に区画されており、当該各区画が各開口部１５ａからの光束に個別に対応されている。すなわち、受光部１８では、ｘ´方向の各区画が、各開口部１５ａからの光束に個別に対応した分光センサ部２０として機能するものとされている。この各分光センサ部２０は、ｘ´方向に連続する所定の個数の画素１９で構成されており、測定データを取得する受光領域部分２１と、データの取得に利用しない無効領域部分２２とを有する。この実施例１では、各分光センサ部２０は、８つの画素１９で構成されており、受光領域部分２１が６つの画素１９で構成され、かつ無効領域部分２２が２つの画素１９で構成されている。これらの画素数の設定方法については後述する。

実施例１では、受光部１８の受光面１８ａ上で見て、ｘ´方向に並べられた各画素１９が正方形状を呈している。以下では、この各画素１９の一辺の長さ寸法をｐ（図５参照）とする。本発明に係る分光特性取得装置１０では、受光部１８の受光面１８ａ上で見て、受光領域１８ｂ（各画素１９）に対して、各開口部１５ａからの光束（その各回折光）が以下で述べる結像位置となるように、集光光学系１４とスリットアレイ１５と結像光学系１６と回折手段１７と受光部１８との相対的な位置関係が設定されている。

上述したように、回折手段１７は、受光面１８ａ（それと同一平面であるｘ´−ｙ´平面）上で見て、回折方向Ｇがｘ´方向に対し角度θで傾斜した方向となるように設けられていることから、各開口部１５ａからの光束の０次回折光が結像されることにより形成された各０次回折像Ｄ（０）が、ｘ´方向に間隔を置いて整列され、各０次回折光と同一の各開口部１５ａからの光束のｋ次回折光（ｋは０を除く整数）が結像されたｋ次回折像Ｄ（図４では、−１次（ｋ＝−１）、０次（ｋ＝０）、１次（ｋ＝１）および２次（ｋ＝２）回折像（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）のみを記載している）が、対応する０次回折像Ｄ（０）から回折方向Ｇへと帯状に延在された領域上に形成されつつ、等しい次数の回折像がｘ´方向に間隔を置いて整列されている。

本発明に係る分光特性取得装置１０では、各開口部１５ａからの光束による各１次回折像Ｄ（１）において測定対象とする波長範囲に対応する領域が、受光部１８の受光面１８ａにおける受光領域１８ｂすなわちｘ´方向に整列された各画素１９上に形成されるとともに、他の次数の回折像（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）が受光領域１８ｂ（各画素１９）上に位置しない（形成位置が受光領域１８ｂ上ではない）ものとされている。このため、受光部１８の受光面１８ａ上では、測定対象とする波長範囲に対応する領域で見て、各開口部１５ａからの光束による各０次回折像Ｄ（０）が受光領域１８ｂの下側（ｙ´方向負側）でｘ´方向に整列し、当該光束による各１次回折像Ｄ（１）が受光領域１８ｂ上でｘ´方向に整列し、当該光束による各２次回折像Ｄ（２）が受光領域１８ｂの上側（ｙ´方向正側）でｘ´方向に整列している。

ここで、回折方向Ｇにおけるｘ´方向からの傾斜角度θは、受光部１８の受光面１８ａの受光領域１８ｂ上で見て各開口部１５ａからの光束による各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）が重ならないものとし、かつ何れかの１次回折像Ｄ（１）が位置された受光領域１８ｂ（各分光センサ部２０の受光領域部分２１）には他の何れの回折光の何れの次数の回折像（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）も位置しないものとし、さらに各１次回折像Ｄ（１）が対応する各分光センサ部２０の受光領域部分２１の全範囲を照射する（受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射する）ように、設定されている。実施例１では、上述したように、各受光領域部分２１が６つの画素１９で構成されて長方形状を呈しているとともに、各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）が平行四辺形状を呈していることから、各１次回折像Ｄ（１）において、図５を正面視した上側の辺の０次回折像Ｄ（０）側の頂点をａｐ１とし、その対角位置の頂点をａｐ２とすると、頂点ａｐ１が各受光領域部分２１における左端（対応する０次回折像Ｄ（０）に近接する画素１９）の上方の頂角に一致し、かつ頂点ａｐ２が各受光領域部分２１における右端（対応する２次回折像Ｄ（２）に近接する画素１９）の下方の頂角に一致するように、設定されている。

このとき、図５に示すように、各受光領域部分２１を構成する画素１９の数をｍ（実施例１では６）とし、画素１９のｘ´方向で見た長さ寸法をｐ_ｘとし、画素１９のｙ´方向で見た長さ寸法をｐ_ｙとすると、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）が、次式（１）の条件を満たすことで、各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）で、対応する受光領域部分２１を構成する全画素１９（ｍ個の画素１９）の全領域を照射することができる。但し、受光部１８の受光面１８ａ上において、各１次回折像Ｄ（１）において測定対象とする波長範囲に対応する領域のｘ´方向で見た長さ寸法が、各受光領域部分２１のｘ´方向で見た長さ寸法（寸法ｐ_ｘ×画素１９数ｍ）と等しくなるように、フォーカス調整および受光面１８ａに対する回折手段１７の位置調整が為されているものとする。また、高さ寸法ｈの上限として、受光面１８ａにおいて、各０次回折像Ｄ（０）が受光領域１８ｂ上に位置しない値とする必要がある。

ｈ＞ｍ×ｐ_ｘ×ｔａｎθ＋ｐ_ｙ ・・・・・（１）
なお、実施例１では、上述したように、各画素１９が一辺の長さ寸法がｐの正方形状とされていることから、ｐ_ｘ＝ｐ_ｙ＝ｐとなる。

また、上記した回折方向Ｇにおけるｘ´方向からの傾斜角度がθとされた各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）で、対応する受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射する状態において、各受光領域部分２１の間のｎ個の画素１９を画像データの取得に利用しない無効領域部分２２として設定するものとすると、次式（２）の条件を満たすことで、各開口部１５ａからの光束による各２次回折像Ｄ（２）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）を受光領域１８ｂの上側（ｙ´方向正側）に位置させることができる。すなわち、各開口部１５ａからの光束による各２次回折像Ｄ（２）を、受光領域１８ｂの上側（ｙ´方向正側）に位置させるためには、無効領域部分２２のｘ´方向の長さ寸法で見て、（寸法ｐ_ｘ×画素１９数ｎ）が（寸法ｐ_ｙ／ｔａｎθ）以上である必要があり、ｐ_ｘ＝ｐ_ｙ＝ｐであることから、次式（２）が成り立つ。

ｎ≧１／ｔａｎθ ・・・・・（２）
このため、各受光領域部分２１として利用する画素１９の数ｍを設定し、それに適合するように回折方向Ｇにおけるｘ´方向からの傾斜角度θを設定すると、各無効領域部分２２を構成する画素１９の数ｎが式（２）により決定されるので、分光センサ部２０（区画）がスリットアレイ１５における各開口部１５ａからの光束に個別に対応するために必要な画素１９の数（ｍ＋ｎ）が決定される。

このことに基づいて、結像光学系１６における倍率は、スリットアレイ１５における各開口部１５ａからの光束が、受光部１８の受光面１８ａ上において、フォーカス調整により受光部１８の受光面１８ａ上に結像させた際に、各１次回折像Ｄ（１）において測定対象とする波長範囲に対応する領域のｘ´方向で見た長さ寸法が、各受光領域部分２１のｘ´方向で見た長さ寸法（寸法ｐ_ｘ×画素１９数ｍ）と等しくなるように、被測定物１１、集光光学系１４、スリットアレイ１５、結像光学系１６および受光部１８の配置関係や、受光面１８ａに対する回折手段１７の位置関係を考慮しつつ設定されている。換言すると、スリットアレイ１５における各開口部１５ａの中心位置間での間隔寸法（ピッチ）を、受光面１８ａ上において、各開口部１５ａからの光束による等しい次数の各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）での測定対象とする波長範囲に対応する領域におけるｘ´方向での設定位置（ピッチ）を（ｍ＋ｎ）ｐ_ｘ（この例では、ｐ_ｘ＝ｐ）とするように、集光光学系１４の倍率が設定されている。

また、スリットアレイ１５における各開口部１５ａのｙ方向で見た高さ寸法は、各開口部１５ａからの光束が受光部１８の受光面１８ａ上に結像するようにフォーカス調整され、かつ各１次回折像Ｄ（１）において測定対象とする波長範囲に対応する領域のｘ´方向で見た長さ寸法が、各受光領域部分２１のｘ´方向で見た長さ寸法（寸法ｐ_ｘ×画素１９数ｍ）と等しくなるように、受光面１８ａに対する回折手段１７の位置関係の調整が為された状態で見て、受光面１８ａ上において、各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈが式（１）を満たすように設定されている。

これらにより、上述した、受光部１８の受光面１８ａの受光領域１８ｂ上で見て各開口部１５ａからの光束による各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）が重ならないものとし、かついずれかの１次回折像Ｄ（１）が位置された受光領域１８ｂ（各受光領域部分２１）には他の何れの光束のいずれの次数の回折像（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）も位置しないものとし、さらに各１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）におけるｘ´方向で見た全範囲が受光領域１８ｂ上に位置する、設定とすることができる。

実施例１では、各受光領域部分２１が６つの画素１９で構成されるとともに、回折方向Ｇがｘ´方向に対してｔａｎθ＝０．５となるように設定されている。このため、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈが４ｐ以上であり、無効領域部分２２が２個以上の画素１９で構成する必要があることから、受光部１８の受光領域１８ｂにおいて各分光センサ部２０として８つの画素１９を利用する設定とされ、この８つの画素１９からなる分光センサ部２０で被測定物の１点の分光特性を測定することができる。このため、例えば、受光部１８として２０４８画素のラインセンサを用いた場合、２５６個の分光センサ部２０を構成することができ、２５６点の分光特性を独立して同時に取得することが可能となる。

ここで、被測定物の１点に対して、回折手段１７により回折された１次回折像Ｄ（１）を、その分光方向と一致するｘ´方向に整列された６つの画素１９（分光センサ部２０における受光領域部分２１）で受光することにより、分光特性を取得することとなるが、このような比較的少ない数のチャンネル（４〜１６程度）の受光データ（本発明の各画素１９からの画素データ（画像データ）に相当する）から分光分布を推定することは、一般的な方法を用いて行うことができる。この一例として、（文献「津村徳道、羽石秀昭、三宅洋一“重回帰分析によるマルチバンド画像からの分光反射率の推定”光学２７(１９９８)Ｐ３８４〜Ｐ３９１」）に示されている、既知のサンプルの測定結果から最小二乗法を用いて分光分布を推定する方法を用いればよい。

このように、分光特性取得装置１０では、光照射機構１３により白色の線状の光束が照射される被測定物１１（その表面）からの反射光を、集光光学系１４、スリットアレイ１５、結像光学系１６および回折手段１７を経て、受光部１８で受光することにより、被測定物１１（その表面）上におけるスリットアレイ１５の各開口部１５ａに対応された各点（取得領域）での分光特性を測定する構成であることから、従来のように、異なる波長に対応した複数のチャンネルで測定データを取得する構成や照射する波長を変化させつつ照射位置をずらしながら測定データを取得する構成とは異なり、被測定物１１（その表面）における同一点での各色の画像データを確実に取得することができるので、高精度での被測定物１１（その表面）の測色を行うことができる。

このとき、受光部１８の受光面１８ａ上において、回折手段１７による回折方向Ｇを、受光領域１８ｂの延在方向（ｘ´方向）に対して角度θの傾斜を為すように設定することにより、ラインセンサにより構成された受光部１８の受光領域１８ｂ上に、スリットアレイ１５の各開口部１５ａからの光束のうち、回折手段１７による各１次回折像Ｄ（１）のみを結像させることができるので、各光束におけるｋ次回折像Ｄ（ｋは１を除く整数）による測定精度の低下を防止しつつスリットアレイ１５の各開口部１５ａからの光束に対応する被測定物１１（その表面）の各点（取得領域）の測色を行うことができ、各点（取得領域）における分光分布を取得することができる。

特に、実施例１の分光特性取得装置１０では、上記した式（１）の条件を満たすものとされていることから、スリットアレイ１５の各開口部１５ａからの光束のうち、回折手段１７による各１次回折像Ｄ（１）で対応する各受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射することができるため、被測定物１１（その表面）における同一点での各色の画像データを正確に取得することができるので、高精度での被測定物１１（その表面）の測色を行うことができる。このことについて以下で説明する。

例えば、図６に示すように、ラインセンサにより構成された受光部１８´の受光領域１８ｂ´上に、スリットアレイ（１５）の各開口部（１５ａ）からの光束のうち、回折手段（１７）による各１次回折像Ｄ（１）´のみを結像させようと、受光部１８´の受光面１８ａ´上において、回折手段（１７）による回折方向Ｇが、受光領域１８ｂ´の延在方向（ｘ´方向）に対して角度θの傾斜を為すように設定したとしても、各ｋ次回折像Ｄ´（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）が上記した式（１）を満たすものではない場合、各１次回折像Ｄ（１）´の一部分しか受光領域１８ｂ´上に位置していないすなわち各１次回折像Ｄ（１）´における一部分の波長範囲に対応する領域のみが受光領域１８ｂ´上に位置することとなるので、各１次回折像Ｄ（１）´の画像データに基づいて得られる各点における分光分布の精度は低いものとなってしまう。この場合、高精度での測色を行うためには、二点鎖線で示すように、受光部として各画素１９´がｙ´方向に長尺な形状を呈するラインセンサを用いることが考えられるが、このようなラインセンサは一般的に用いられるものではないことから、コストの増加を招いてしまう。

これに対し、実施例１の分光特性取得装置１０では、各開口部１５ａからの光束の各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の受光部１８の受光面１８ａ上における高さ寸法ｈが、結像光学系１６の倍率を考慮しつつ設定されたスリットアレイ１５における各開口部１５ａのｙ方向の長さ寸法により、上記した式（１）の条件を満たすものとしているので、ラインセンサの各画素の設定に拘らず、高精度での測色を行うことができる。特に、一般的に用いられるラインセンサは、実施例１のように各画素が正方形状を呈しているが、式（１）において（ｐ_ｘ＝ｐ_ｙ＝ｐ）とすればよいことから、式（１）の条件を満たすように受光面１８ａ上における高さ寸法ｈを設定することにより、特殊なラインセンサを用いることなく一般的なラインセンサを用いることができるので、コストの増加を抑制しつつ高精度での測色を行うことができる。

また、分光特性取得装置１０では、上記した式（２）の条件を満たすものとされていることから、スリットアレイ１５の各開口部１５ａからの光束による各２次回折像Ｄ（２）を受光領域１８ｂの上側（ｙ´方向正側）に位置させることができるので、各受光領域部分２１に各２次回折像Ｄ（２）（その一部分）が結像されることによる測定精度の低下を防止することができる。

さらに、分光特性取得装置１０では、各受光領域部分２１を構成する画素１９の数をｍとしかつ回折方向Ｇにおけるｘ´方向からの傾斜角度をθとして、式（２）により各無効領域部分２２を構成する画素１９の数ｎを決定し、受光面１８ａ上において、各開口部１５ａからの光束による等しい次数の各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）での測定対象とする波長範囲に対応する領域におけるｘ´方向での設定位置（ピッチ）を（ｍ＋ｎ）ｐ_ｘ（この例では、ｐ_ｘ＝ｐ）とするように、スリットアレイ１５における各開口部１５ａの中心位置間での間隔寸法（ピッチ）を勘案しつつ集光光学系１４の倍率が設定されていることから、受光部１８の受光面１８ａ上でのｘ´方向で見て、互いに隣接する開口部１５ａからの光束に対応すべくｎ個の画素１９からなる無効領域部分２２が介在されて隣接する２つの受光領域部分２１の位置が、それぞれの１次回折像Ｄ（１）（それらにおいて測定対象とする波長範囲に対応する領域）の位置に適合されているので、受光部１８の受光領域１８ｂ（各画素１９）を効率良く利用しつつ高精度での測色を行うことができる。

したがって、本発明に係る分光特性取得装置１０では、簡易な構成であって、高精度での被測定物の測色を行うことができる。

次に、本発明の実施例２に係る分光特性取得装置１０２について説明する。この実施例２は、受光部１８により取得されるｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）における波長範囲を所定のものとする例である。この実施例２の分光特性取得装置１０２は、基本的な構成は上記した実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図７は、実施例２に係る分光特性取得装置１０２の構成を模式的に示す図１と同様の説明図である。

分光特性取得装置１０２では、光照射機構１３から載置台１２の載置面１２ａ（そこに載置された被測定物１１）に至る光路上に、波長制限手段３１が設けられている。この波長制限手段３１は、所定の波長範囲の線状の光束で、載置面１２ａに載置された被測定物１１（その表面）を照射するために、すなわち受光部１８により取得されるｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）における波長範囲を所定のものとするために、設けられたものである。波長制限手段３１は、実施例２では、波長バンドパスフィルタを用いて構成されており、その透過させる波長範囲が４００ｎｍから７００ｎｍに設定されている。

これは、測色に影響を与える光の波長範囲は、ＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９に記載されている第１種分光測光器の波長範囲である３８０ｎｍ〜７８０ｎｍであるが、特に印刷に用いられるインキやトナーなどの色材が比較的滑らかな分光特性をもっていることから、ＪＩＳ Ｚ８７２２：２００９に記載されている第２種分光測光器の波長範囲である４００ｎｍ〜７００ｎｍに制限しても十分な精度の測色を行うことができることに加えて、以下の理由による。

分光特性取得装置１０２では、スリットアレイ１５の各開口部１５ａからの光束を回折手段１７で回折し、それぞれの１次回折像Ｄ（１）のみを受光部１８の受光領域１８ｂ上に形成する（図４等参照）ことにより、各開口部１５ａからの光束に対応する被測定物１１（その表面）の各点の測色を行うものであることから、十分な精度の測色を行うためには、受光部１８の受光面１８ａ上で見た各開口部１５ａからの光束において、１次回折像Ｄ（１）の形成位置（１次回折光の結像位置）が他の回折像（ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数））の形成位置と重複していないことが望ましい。ここで、回折を利用した分光を考えると、例えば、波長３８０ｎｍの２次回折像は、波長７６０ｎｍの１次回折像と同じ位置に結像してしまうことから、波長範囲を３８０ｎｍ〜７８０ｎｍとすると、各１次回折像Ｄ（１）を受光部１８の受光領域１８ｂで受光させると、そこには３８０ｎｍ〜３９０ｎｍの波長範囲の各２次回折像Ｄ（２）が重畳されてしまうので、測定精度が低下してしまう。この観点から、波長範囲を４００ｎｍ〜７００ｎｍとすることで、高精度での測色を可能とすることができる。

ここで、上述したことと同様に、波長４００ｎｍの２次回折像は、波長８００ｎｍの１次回折像と同じ位置に結像することから、受光部１８の受光面１８ａ上において各開口部１５ａからの光束による等しい次数の各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）におけるｘ´方向での設定位置（ピッチ）を、（ｍ＋ｎ）ｐ_ｘ（この例では、ｐ_ｘ＝ｐ）とすると、波長範囲を４００ｎｍ〜７００ｎｍとすることにより、受光部１８の受光面１８ａ上において、ｘ´方向で見た、１次回折像Ｄ（１）と、それに隣接する１次回折像Ｄ（１）までの間隔と、の比を３：１とすることができるので、分光センサ部２０における受光領域部分２１と無効領域部分２２との比を３：１とすることができ、実施例１のように、受光領域部分２１を６つの画素１９で構成するとともに無効領域部分２２を２つの画素１９で構成することができる。

この実施例２の分光特性取得装置１０２では、基本的な構成が実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、分光特性取得装置１０と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例２の分光特性取得装置１０２では、波長制限手段３１での透過させる波長範囲が４００ｎｍから７００ｎｍに設定されていることから、受光部１８の受光面１８ａ上で見た各開口部１５ａからの光束において、１次回折像Ｄ（１）の形成位置（１次回折光の結像位置）が他の回折像（ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数））の形成位置と重複することが防止されているので、高精度での測色を行うことができる。

なお、実施例２では、波長制限手段３１は、光照射機構１３から載置台１２の載置面１２ａ（そこに載置された被測定物１１）に至る光路上に設けられていたが、受光部１８により取得されるｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）における波長範囲を所定のものとすることができればよいことから、光照射機構１３から受光部１８（その受光面１８ａ）に至る光路に設けられていればよく、実施例２の構成に限定されるものではない。

次に、本発明の実施例３に係る分光特性取得装置１０３について説明する。この実施例３は、回折手段１７３における特定の次数および波長に対する回折効率を高めたものとする例である。この実施例３の分光特性取得装置１０３は、基本的な構成は上記した実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図８は、実施例３に係る分光特性取得装置１０３の回折手段１７３の構成を模式的に示す説明図である。

分光特性取得装置１０３では、図８に示すように、回折手段１７３として、特定の次数および波長に対する回折効率を高めることのできる特性を有するものを用いており、実施例３では、ブレーズ型回折格子を用いている。このブレーズ型回折格子である回折手段１７３は、出射側の面（受光部１８側に向けられる面（図示せず））が略のこぎり状の形状とされている。その略のこぎり状の段差ｄは、回折手段１７３へと入射される光束の中心波長をλ０とし、回折手段１７３の材質における屈折率をｎｉとすると、次式（３）の関係とされている。

ｄ＝λ０／ｎｉ ・・・・・（３）
上記した式（３）を満たすものとされていることから、回折手段１７３による回折光で見ると、透過光（０次光）の屈折方向と、１次回折光の回折方向と、が同一となり、中心波長λ０での回折効率を極めて高いもの（略１００％）とすることができ、その周辺の波長範囲でも高い回折効率とすることができる。実施例３では、回折手段１７３は、５００ｎｍを中心波長として、上記した式（３）を満たすものとして設計されたブレーズ型回折格子を用いており、波長範囲４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて高い回折効率を得ることが可能となっている。この回折手段１７３では、−１次回折光や２次回折光の光量が減少するので、これらの成分がノイズとなって測定精度を低下させることも抑制することができる。

この実施例３の分光特性取得装置１０３では、基本的な構成が実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、分光特性取得装置１０と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例３の分光特性取得装置１０３では、回折手段１７３により、５００ｎｍを中心波長とする１次回折光の光量を増加させることができるので、高精度での測色を行うことができる。

また、受光部１８の受光面１８ａ上で見た各開口部１５ａからの光束において、−１次回折光や２次回折光の光量が減少されるので、これらの成分がノイズとなることに起因する測定精度の低下を抑制することができ、高精度での測色を行うことができる。

なお、この実施例３の構成（回折手段１７３が特定の次数および波長に対する回折効率を高めることが可能な特性を有するものを用いること）は、実施例２の構成（波長制限手段３１を用いて受光部１８により取得されるｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）における波長範囲を所定のものとすること）に組み合わせて用いることができる。この場合、例えば、波長制限手段３１により制限された波長範囲を４００ｎｍ〜７００ｎｍとするとともに、回折手段１７３において中心波長が５００ｎｍの１次回折像Ｄ（１）の回折効率を高めるものとして、当該各１次回折像Ｄ（１）を分光センサ部２０の受光領域部分２１に形成することにより、極めて高精度での測色を行うことができることとなる。

次に、本発明の実施例４に係る分光特性取得装置１０４について説明する。この実施例４は、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整可能とする例である。この実施例４の分光特性取得装置１０４は、基本的な構成は上記した実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、等しい構成の個所には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。図９は、実施例４に係る分光特性取得装置１０４の構成を模式的に示す図１と同様の説明図である。図１０は、分光特性取得装置１０４において、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整した一例を示す図５と同様の説明図である。

分光特性取得装置１０４では、結像光学系１６と回折手段１７との間の光路上に、非点収差付加手段３２が設けられている。この非点収差付加手段３２は、受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整すべく設けられたものである。非点収差付加手段３２は、実施例４では、弱いパワーのシリンドリカルレンズを用いて構成されており、通過する光束における受光部１８の受光面１８ａ上で見たｙ´方向の大きさ寸法（高さ寸法ｈ）を調整可能とするように設けられている。加えて、実施例４では、非点収差付加手段３２は、シリンドリカルレンズとして、光学特性の異なる複数のレンズで色収差を除去するように設計された複合レンズであるアクロマティックレンズを用いている。これにより、各ｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）において、非点収差付加手段３２での色収差に基因する色のばらつきを抑制することができる。

実施例４の分光特性取得装置１０４では、他の実施例と同様に、受光部１８の受光面１８ａ上において、各１次回折像Ｄ（１）のｘ´方向で見た長さ寸法が、各受光領域部分２１のｘ´方向で見た長さ寸法（寸法ｐ_ｘ×画素１９数ｍ）と等しくなるように、フォーカス調整および受光面１８ａに対する回折手段１７の位置調整を行うが、このｘ´方向での調整が為されることにより調整方向に直交するｙ´方向にはデフォーカスの影響により像が長くなる虞がある。受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈは、所定の条件を満たしていないと、各１次回折像Ｄ（１）が対応する受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射することができなくなったり、各受光領域部分２１を他の回折像（ｋ次回折像Ｄ（ｋは１を除く整数））で照射したりすることにより、測定精度の低下の原因となってしまうので、デフォーカスの影響が大きい場合には問題となる。ここで、実施例４の分光特性取得装置１０４では、非点収差付加手段３２による高さ寸法ｈの調整、すなわち非点収差付加手段３２として設定されたパワーおよび光路上での非点収差付加手段３２の配置位置により、受光面１８ａ上における各１次回折像Ｄ（１）のｘ´方向で見た長さ寸法の調整とは別に、受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整することができるので、ｙ´方向でのデフォーカスの影響による測定精度の低下を防止することができる。

この実施例４の分光特性取得装置１０４では、基本的な構成が実施例１の分光特性取得装置１０と同様であることから、分光特性取得装置１０と同様の効果を得ることができる。

それに加えて、実施例４の分光特性取得装置１０４では、非点収差付加手段３２が設けられていることから、受光面１８ａ上における各１次回折像Ｄ（１）のｘ´方向で見た長さ寸法の調整とは別に、受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整することができるので、高精度での測色を行うことができる。

また、実施例４の分光特性取得装置１０４では、非点収差付加手段３２により、受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈ（ｙ´方向で見た長さ寸法）を独立して調整することができることから、各０次回折像Ｄ（０）が受光領域１８ｂ上に位置する値未満であることを条件に、図１０に示すように、各１次回折像Ｄ（１）の頂点ａｐ１が各受光領域部分２１における左端（対応する０次回折像Ｄ（０）に近接する画素１９）の上方の頂角に一致する状態から、各１次回折像Ｄ（１）（各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数））を上方（ｙ´方向）へと伸ばすように高さ寸法ｈを大きな値とすることで、スリットアレイ１５と受光部１８との相対的な位置決め精度に余裕を持たせることができる。ここで、上記したように、各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）を上方（ｙ´方向）へと伸ばすように高さ寸法ｈを大きな値としても、各０次回折像Ｄ（０）が受光領域１８ｂ上に位置する値未満であれば、各受光領域部分２１には、各１次回折像Ｄ（１）のみが位置することとなるため、このことに基因して測定精度が低下することはないので、このように設定することが問題となることはない。

さらに、実施例４の分光特性取得装置１０４では、非点収差付加手段３２として、複数の光学特性の異なる複数のレンズで色収差を除去するように設計された複合レンズであるアクロマティックレンズが用いられているので、各１次回折像Ｄ（１）において、非点収差付加手段３２での色収差に基因する色のばらつきを抑制することができ、より高精度での測色を行うことができる。

なお、この実施例４の構成（非点収差付加手段３２を用いて受光部１８の受光面１８ａ上における各ｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）の高さ寸法ｈを独立して調整可能とすること）は、実施例２の構成（波長制限手段３１を用いて受光部１８により取得されるｋ次回折像Ｄ（ｋは整数）における波長範囲を所定のものとすること）および／または実施例３の構成（回折手段１７３が特定の次数および波長に対する回折効率を高めることが可能な特性を有するものを用いること）に組み合わせて用いることができる。この場合、例えば、波長制限手段３１により制限された波長範囲を４００ｎｍ〜７００ｎｍとするとともに、回折手段１７３において中心波長が５００ｎｍの１次回折像Ｄ（１）の回折効率を高めるものとし、非点収差付加手段３２を設けて、当該各１次回折像Ｄ（１）を分光センサ部２０の受光領域部分２１に形成することにより、極めて高精度での測色を行うことができることとなる。

以上、本発明を各実施例に基づき詳述してきたが、これらの具体的な構成に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明の技術的範囲に含まれる。

なお、上記した各実施例では、スリットアレイ１５の各開口部１５ａが矩形状とされていたが、各開口部は、被測定物１１（その表面）の各点の測色を可能とすべく遮光部材からなるスリットアレイを開口するものであれば、例えば、楕円形や円形であってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。ここで、例えば、各開口部を楕円形とした場合、図１１に示すように、受光部１８の受光面１８ａ上において、各１次回折像Ｄ（１）´´（各ｋ次回折像（ｋは０を除く整数））のｘ´方向で見た両端が曲線状を呈することとなるが、受光部１８の受光面１８ａ上において、各受光領域部分２１に対する各１次回折像Ｄ（１）´´のｘ´方向でのフォーカス調整および受光面１８ａに対する回折手段１７の位置調整の際、各１次回折像Ｄ（１）´´のｘ´方向で見た長さ寸法の設定基準位置として、ｘ´方向の両端における曲線状に膨らんだ領域を除いたものである間隔ｌ_１を用いてもよく、ｘ´方向の両端における曲線状に膨らんだ頂点位置を基準とした間隔ｌ_２を用いてもよい。ここで、間隔ｌ_１を用いる場合、各１次回折像Ｄ（１）´´が対応する受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射することができ、間隔ｌ_２を用いる場合、回折により分光された総ての波長領域に基づいて分光分布を求めることができる。

また、上記した各実施例では、回折手段１７（１７３）として、透過型の回折格子が用いられていたが、スリットアレイ１５の各開口部１５ａを通過した光束を、その光束に対応する被測定物１１（その表面）の各点の測色を行うために分光すべく回折するものであれば、例えば反射型の回折格子であってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

さらに、上記した各実施例では、分光特性取得装置（１０等）が、基本的に、光照射機構１３により白色の線状の光束が照射される被測定物１１（その表面）からの反射光を、集光光学系１４、スリットアレイ１５、結像光学系１６および回折手段１７を経て、受光部１８で受光することにより、被測定物１１（その表面）上におけるスリットアレイ１５の各開口部１５ａに対応された各点での分光特性を測定する構成（図１等参照）とされていたが、被測定物１１（その表面）上における各点での分光特性を測定すべく各点からの光束を個別に回折手段１７へと導くとともに各光束を回折により分光させるものであれば、例えば、被測定物１１（その表面）の像を結像光学系によりスリットアレイ上に結像させ、当該スリットアレイ上の像をレンズアレイにより回折手段を経て受光部（ラインセンサ）の受光面上に結像する構成であってもよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

上記した各実施例では、各受光領域部分２１上に各１次回折像（１）を形成することにより、スリットアレイ１５の各開口部１５ａを通過した光束を受光部１８で受光する構成とされていたが、当該各光束における等しい次数のｋ次回折像Ｄ（ｋは０を除く整数）を受光領域１８ｂ（各受光領域部分２１）で受光するものであって、受光部１８の受光面１８ａの受光領域１８ｂ上で見て各開口部１５ａからの光束による受光対象となる各ｋ次回折像Ｄが重ならないものとし、かつ何れかの受光対象となるｋ次回折像Ｄが位置された受光領域１８ｂ（各分光センサ部２０の受光領域部分２１）には他の何れの回折光の何れの次数の回折像も位置しないものとし、さらに受光対象となる各ｋ次回折像Ｄが対応する各分光センサ部２０の受光領域部分２１の全範囲を照射する（受光領域部分２１を構成する全画素１９の全領域を照射する）ように、設定されていればよく、上記した各実施例に限定されるものではない。

１０、１０２、１０３、１０４ 分光特性取得装置
１１ 被測定物
１３ 光照射機構
１５ （遮光部材としての）スリットアレイ
１５ａ 開口部
１６ 結像光学系
１７、１７３ 回折手段
１８ 受光部
１８ａ 受光面
１８ｂ 受光領域
１９ 画素
２０ （複数に区分された区画としての）分光センサ部
２１ 受光領域部分
２２ 無効領域部分
３１ 波長制限手段
３２ 非点収差付加手段
Ｄ ｋ次回折像
Ｇ 回折方向
ｈ 高さ寸法
θ 角度（傾斜角度）

特表２００８−５１８２１８号公報 特開２００５−３１５８８３号公報

Claims (7)

1. 光照射手段により照射された被測定物からの拡散反射光を、該被測定物における複数の取得領域毎に、回折手段により回折された回折光としつつ結像光学系により各次数の回折像としてラインセンサにより構成された受光部の受光面に結像させることで、前記取得領域毎の分光特性を測定する分光特性取得装置であって、
   前記受光部は、前記受光面において、正方形状の複数の画素が直線状に連続されて形成された受光領域を有し、該受光領域が前記各取得領域に対応すべく複数の前記画素からなる複数の区画に区分され、前記結像光学系による前記取得領域毎の等しい次数の前記各回折像が前記受光領域の延在方向に整列する位置関係とされ、
   前記回折手段は、前記受光面において、前記取得領域毎の所定の次数の前記回折像を対応する前記区画上に形成すべく、前記受光領域の延在方向とは所定の角度を為す回折方向に設定され、
   前記受光面上において、前記受光領域の延在方向と直交する方向で見た前記回折像の長さ寸法をｈとし、
   前記各区画における測定データの取得に利用する前記画素の個数をｍとし、
   前記受光面上における前記画素の一辺の長さ寸法をｐとし、
   前記受光面上における前記受光領域の延在方向と前記回折方向とが為す所定の角度をθとして、下記の条件式（１）を満足し、
   ｈ＞ｍ×ｐ×ｔａｎθ＋ｐ ・・・・・（１）
   前記結像光学系は、前記被測定物の表面上からの拡散反射光のうち、複数の開口部を有する遮光部材の前記各開口部を通過した光束のそれぞれを、前記受光部の前記受光面の前記受光領域において対応された前記区画上に結像し、
   前記各区画では、ｍ個の前記画素からなる受光領域部分に加えて、隣接する前記区画における前記受光領域部分と自らの前記受光領域部分との間のｎ個の前記画素からなり測定データの取得に利用しない無効領域部分を有し、
   下記の条件式（２）を満足するとともに、前記遮光部材における前記各開口部の設定位置が前記受光面上で見て（ｍ＋ｎ）×ｐとなるように、前記被測定物と前記遮光部材と前記結像光学系と前記受光部との配置関係が設定されていることを特徴とする分光特性取得装置。
   ｎ≧１／ｔａｎθ ・・・・・（２）
2. 前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記受光部の前記受光面に結像される前記各回折像における波長範囲を４００ｎｍから７００ｎｍに制限する波長制限手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の分光特性取得装置。
3. 前記回折手段は、可視光範囲での所定の波長において、特定の次数に対する回折効率を高めることが可能な特性を有し、
   前記各区画上には、前記回折手段により回折効率が高められた次数の前記回折像が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の分光特性取得装置。
4. 前記回折手段がブレーズ型回折格子であることを特徴とする請求項３に記載の分光特性取得装置。
5. 前記光照射手段から前記受光部に至る光路には、前記結像光学系とは独立して、前記受光部の前記受光面上における前記各回折像の長さ寸法ｈを調整するための非点収差付加手段が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の分光特性取得装置。
6. 前記非点収差付加手段がシリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項５に記載の分光特性取得装置。
7. 前記非点収差付加手段がアクロマティックレンズであることを特徴とする請求項６に記載の分光特性取得装置。