JP6123360B2 - 分光測定装置 - Google Patents
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Description
例えば、測定対象をマルチバンドカメラで撮像して複数のバンドのそれぞれに対応するバンド画像からなるマルチバンド画像を取得し、使用者によって選択された位置のスペクトルデータを、マルチバンド画像の各バンド画像を用いて算出して表示する画像表示装置が知られている(特許文献1)。
上記の本発明に係る分光測定装置は、選択する光の波長を変更可能であり、対象物からの光を分光する分光素子と、前記分光素子により複数の波長に分光された光をそれぞれ受光して複数の分光画像を取得する撮像部と、前記撮像部により取得された前記複数の分光画像の中から基準画像を選択し、前記基準画像と前記基準画像以外の少なくとも1つの前記分光画像との間において、前記対象物の所定位置からの光を受光した画素位置の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、前記位置ずれ量検出部により検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基準画像以外の前記分光画像の位置合わせを行う位置合わせ部と、を備えることを特徴とする。
本発明では、位置ずれ検出部により分光画像間における画素位置の位置ずれ量を検出し、位置合わせ部により分光画像間の位置合わせを行う。これにより、複数の分光画像を取得する際に、測定対象と分光測定装置との位置関係が変化して分光画像間で画素位置の位置ずれが生じたとしても、分光画像間での位置合わせを行うことで、当該位置ずれの影響を抑制することができ、例えば高精度の測色や、高精度のマルチバンド画像の取得を実現できる。
本発明では、位置合わせ点選択部は、分光画像の受光強度に基づいて位置合わせ点を選択する。そして、位置ずれ量測定部は、各分光画像間における前記位置合わせ点の位置ずれ量を検出する。これにより、各分光画像における位置合わせ点と、その位置ずれ量が検出されるので、例えば1つの分光画像の位置合わせ点にその他の分光画像の位置合わせ点を合わせることで、各分光画像の画素位置を合わせることができる。
また、取得した分光画像の受光強度に基づいて位置合わせ点や位置ずれ量を検出するため、例えば、位置ずれ量を検出するセンサー等の部材を設ける必要がなく、構成の簡略化を図れる。
本発明では、受光強度が最大の画素を位置合わせ点として選択する。ここで、受光強度が最大となる点は、輝点である可能性が高く、このような輝点は、複数波長において同様に光量が大きくなる。従って、受光強度が最大となる点を位置合わせ点とすることで、広い波長範囲において同一の位置合わせ点を選択することができ、位置合わせ精度を向上できる。
本発明では、受光強度が所定の第一閾値以上の画素を位置合わせ点として選択することにより、複数の位置合わせ点を設定できる。複数の輝点がある場合、波長によって光量が最大となる輝点が異なる場合がある。これに対して、閾値以上の複数の点を位置合わせ点とすることで、さらなる位置合わせ精度の向上を図れる。
本発明では、各分光画像において受光強度差が最大である二つの画素のうち少なくとも一方の画素を位置合わせ点として設定する。ここで、画素間として、隣接画素間であってもよく、例えば1〜2画素間隔となる画素間であってもよい。このような受光強度差が最大となる画素間は、受光強度の変化率が大きい画素間となり、すなわち、分光画像のエッジ部(輪郭部)となる。このようなエッジは、分光画像の波長によらず、同位置に現れる可能性が高く、エッジ部を位置合わせすることで、分光画像間の位置合わせを高精度に行うことができる。
本発明では、分光画像における一方向(例えば行方向や列方向)において、隣接強度差が最小となる複数画素のうち、受光強度が最大の画素を前記位置合わせ点とする。このような隣接強度差が最小となる画素は、光量値が大きいエッジ部(輪郭線)となる可能性が高く、そのエッジ部のうち最も受光強度が大きい画素は、さらにエッジ部上の画素である可能性が高い。したがって、このような画素は、波長によらず、光量が高い点となる可能性が高く、位置合わせ点として選択することで、より高精度な位置合わせを実施することができる。
本発明では、複数の位置合わせ点を用いて分光画像間の位置合わせを行う際に、位置合わせした後に、対応する各位置合わせ点間の距離の総和が最小となるように分光画像間の位置合わせを行う。
測定対象と分光測定装置との位置関係の変化が、傾きの変化や、距離の変化等の様々な変化が組み合わさっている場合、全ての位置合わせ点が二次元的な移動(平行移動や回転移動)のみで一致するとは限らない。従って、各位置合わせ点間の距離の総和が最小となるように分光画像間の位置合わせを行うことで、平行移動及び回転移動による位置合わせのみで最適な位置合わせを効率良く行うことができる。
本発明では、例えば、測色結果を算出する際の測定対象の領域といった所定領域に含まれる位置合わせ点について、すなわち、所定領域についてのみ位置合わせを行う。例えば、位置ずれが、測定対象に対する傾きの変化を伴う場合、画像全体での位置合わせが困難な場合がある。本発明では、所定領域に制限して位置合わせを行うことにより、所定領域において高精度の位置合わせを行うことができる。
波長が大きく異なる分光画像間では、共通して受光強度が高い部分を検出することが困難な場合がある。これに対して、本発明では、所定波長域内の分光画像間の画素位置の位置ずれ量を検出し、位置合わせを実施する。ここで、本発明で述べる所定波長域内とは、例えば、波長差が50nm以内の分光画像等を指すものであり、比較的近い波長の分光画像同士の位置合わせを実施することを意味する。
このように、波長が近い分光画像同士では、共通して受光強度が高い画素が検出される可能性が高くなり、位置合わせ精度を向上させることができる。
特に、測定波長のうち最も近い波長の分光画像間で位置合わせを行うことにより、位置合わせ精度のさらなる向上を図ることができる。
ここで、規定量とは、例えば測定精度、測定対象、分光測定装置の仕様等に応じて適宜設定される値である。
本発明では、位置ずれ量が規定量を超えた分光画像で位置合わせを行うことにより、位置合わせを行う必要がない画像については、位置合わせを行わないようにできる。これにより、位置合わせの処理量を低減できるので、分光測定装置の処理負荷を低減でき、処理時間を短縮できる。
これにより、参照画像生成用として取得した少なくとも3つの波長のそれぞれに対応する各分光画像を合成することで、測定対象と同等又は類似する参照画像を表示部に表示させることができる。そして、使用者は、表示部に表示された参照画像を参照しながら選択するので、測定対象における所望の位置を指定位置として適切かつ容易に選択できる。
また、通常、指定位置を指定する際、使用者が操作を行うので、分光測定装置の位置ずれが発生する可能性が高い。
本発明では、指定位置を選択する際に表示されていた参照画像に対して、指定位置を選択した後に取得された分光画像の位置ずれ量を検出し、当該位置ずれ量に基づいて位置合わせを行うので、高精度かつ高効率に位置合わせを行うことができる。
本発明では、参照画像を生成するために、3つの分光画像を合成した参照画像を表示部に表示させる。例えばR,G,Bの各色に対応した波長域からそれぞれ1つの波長を選択し、選択された3つの波長の分光画像を取得し、これら分光画像を合成して測定対象と同等又は類似する画像を生成することができる。
また、3波長の分光画像を参照画像とすることにより、参照画像の撮像時間を短くできる。例えば、1秒間に50枚の参照画像を撮像することができれば、使用者が分光測定装置を移動させながら参照画像をリアルタイムに表示させることができ、測定位置を容易に探すことができる。
本発明では、代表画像と基準画像との位置ずれ量を検出し、分光画像を検出した位置ずれ量に基づいて位置合わせを行う。これにより、位置合わせを行うために、例えば、全分光画像と基準画像との位置ずれ量を検出するよりも、位置ずれ量の検出に要する演算量を低減でき、効率良く位置合わせを実施できる。
本発明において、位置合わせを行う参照画像生成用の分光画像と、同一波長、又は参照画像生成用の分光画像に近い波長(例えば10nm違いの波長等)の分光画像に基づいて、位置ずれ量を検出して位置合わせを行う。このような分光画像は、参照画像生成用の分光画像と実質的に同一又は類似した画像であるため、高精度な位置合わせを行うことができる。
本発明では、上記発明と同様、位置合わせを行う参照画像生成用の分光画像と、同一波長、又は参照画像生成用の分光画像に近い波長の分光画像を用い、これらを合成した合成画像と参照画像との位置ずれ量を検出して位置合わせを行う。この場合、合成画像及び参照画像は、同一画像となるはずであり、これらを比較して位置合わせを実施することで、より高精度な位置合わせを行うことができる。
本発明では、順次取得された分光画像のうち最初に取得された分光画像(以下、第1分光画像とも称する)と、基準画像との位置ずれ量を検出して位置合わせを行う。
上述のように、指定位置を指定する際に分光測定装置の位置ずれが発生する可能性が高い。さらに、通常、参照画像生成用の分光画像が取得されてから、第1分光画像が取得されるまでの時間は、各分光画像間の取得間隔よりも長い。以上から、第1分光画像と参照画像との位置ずれ量の方が、各分光画像間の位置ずれ量よりも大きい可能性が高い。従って、基準画像と第1分光画像との間の位置ずれ量の影響を抑制でき、高精度の位置合わせを実施できる。
本発明では、指定位置を指定する前後で参照画像生成用の分光画像と、比較用の分光画像とそれぞれ取得し、これらを用いて位置合わせを行う。これにより、位置ずれが発生する可能性が高い指定位置の指定動作の前後における位置ずれ量に対応する位置合わせを行うことができ、高精度の位置合わせを実施できる。
本発明では、上記発明と同様、第1分光画像と基準画像との位置ずれ量を検出して位置合わせを行うので、基準画像と第1分光画像との間の位置ずれ量の影響を抑制でき、高精度の位置合わせを実施できる。
さらに、分光画像は、その次に取得された分光画像との間で位置合わせが行われる。これにより、位置合わせを行う各分光画像間の位置ずれ量を小さくすることができ、より高精度の位置合わせを実施できる。
特に、測定波長を増大又は減少させるように変化させた場合、位置合わせを行う各分光画像間は、近い波長の分光画像となる。従って、受光強度の最大位置や、エッジ部等が共通である可能性が高い。位置合わせの精度をより一層向上させることができる。
本発明では、位置合わせを行う際に、検出した位置ずれ量に基づいて、参照画像における指定位置の座標を補正して、分光画像における指定位置の座標を算出する。
これにより、例えば、分光画像の全画素位置の座標値を、位置ずれ量に基づいて位置合わせを行う場合と比べて、分光測定を実施する対象である指定位置の座標だけを補正すればよいので、位置合わせにおける演算量を低減させることができ、処理負荷の低減を図ることができる。
測定対象に対する位置変化を検出する位置変化検出手段により、位置変化を検出することにより、検出結果に基づいてより高精度の位置合わせを行うことができる。
ここで、角度変化量検出手段は、受光素子の受光面の測定対象に対する角度変化を検出可能であればよい。
測定対象に対して、分光測定装置の角度が変化すると、変化後の分光画像は、変化前の分光画像に比べて、縮小したような画像となることがある。しかし、分光画像を解析して分光画像間の位置ずれを検出する場合、上記角度変化を検出することは容易ではなかった。
これに対して本発明では、位置変化検出手段として角度変化量検出手段を用いることにより、測定対象に対する角度変化量を検出することができる。これにより、角度変化を考慮した位置合わせを行うことができ、より高精度な位置合わせを行うことができる。
特に、位置変化検出手段として、角度変化量を検出可能な角度変化量検出手段のみを備え、測定対象に対して平行な面方向の位置ずれに関しては、位置合わせ点を用いた位置合わせを行うように構成することにより、高精度の位置合わせを、簡易な構成で実現させることができ、高性能な分光測定装置を低コストで提供できる。
本発明では、高精度の位置合わせを行うことができるので、高精度のスペクトルデータを提供することができる。
本発明では、分光フィルターとして、第一基板に設けられた第一反射膜、及び第二基板に設けられた第二反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の光を取り出すことができる波長可変型のファブリーペローエタロンを用いる。
これにより、ギャップ寸法を変更することにより複数の波長の光を短時間で取り出すことができ、測定に要する時間の短縮を図ることができる。また、ファブリーペローエタロンは、例えばAOTF(Acousto-Optic Tunable Filter)やLCTF(Liquid Crystal Tunable Filter)等を用いる場合に比べて、小型化が可能であり、分光測定装置の小型化を図ることができる。
以下、本発明に係る分光測定装置の第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
[測色システムの構成]
図1は、本発明の分光測定装置の一実施形態に係る測色システム1の概略構成を示すブロック図である。
測色システム1は、測定装置2と端末装置7とを備え、これらが相互に通信可能に構成されており、本発明の分光測定装置に相当する。
この測色システム1は、測定対象Xからの測定対象光(入射光)を測定して測色結果を出力する。測定対象Xとしては、例えば印刷装置によって紙等の媒体に印刷された画像、液晶パネル等のディスプレイに表示された画像であってもよく、また、画像に限らず、物体の表面等でもよい。
図2は、測定装置2の概略構成を示す断面図である。
測定装置2は、図1及び図2に示すように、測定対象Xからの測定対象光を撮像する光センサー部3と、測定装置2を制御するための各種ハードウェア構成(例えばCPUやメモリ等の集積回路)が設けられた回路基板6と、光源21と、通信部22と、電池23とを備え、これら各部材が外装ケース24に収容されている。そして、この測定装置2は、測定対象Xの像を撮像して、分光画像を取得する。
電池23は、測定装置2に電力を供給する電源であり、図示しない充電回路により充電可能に構成された二次電池である。なお、測定装置2は、端末装置7等の外部装置に接続可能に構成され、当該外部装置から電力の供給を受けてもよい。
光センサー部3は、波長可変干渉フィルター5が筐体40内部に収納されて構成される光学フィルターデバイス4と、波長可変干渉フィルター5に測定対象光を導くテレセントリック光学系31と、波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光する撮像素子32と、波長可変干渉フィルター5で透過させる光の波長を可変する電圧制御部33とを備える。
これら光学フィルターデバイス4と、テレセントリック光学系31と、撮像素子32とが、両端が開口する光学部品用筐体34の所定の位置に配置されている。光学部品用筐体34の回路基板6側の端部に撮像素子32が配置され、反対側の端部にテレセントリック光学系31を構成する光学部品が配置されており、当該反対側の端部は、外装ケース24に形成された光入射口241に接続している。
図3は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、筐体40に収容されており、筐体40の内部は密閉空間となり、真空環境(又は大気圧よりも減圧された環境)に維持されている。この波長可変干渉フィルター5は、図3に示すように、本発明の第一基板である固定基板51、及び本発明の第二基板である可動基板52を備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、固定基板51の第一接合部513及び可動基板の第二接合部523が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜53(第一接合膜531及び第二接合膜532)により接合されることで、一体的に構成されている。
なお、以降の説明に当たり、固定基板51又は可動基板52の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板51、接合膜53、及び可動基板52の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
また、フィルター平面視において、可動基板52の辺のうち、第一電装面514に対向する一辺側は、固定基板51よりも外側に突出する。この突出部分のうち、波長可変干渉フィルター5を固定基板51側から見た際に露出する面は、第二電装面524を構成する。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、第一電装面514及び第二電装面524に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。
そして、固定基板51には、固定電極561の外周縁から、環状の電極引出溝511Bを通り、第一電装面514まで延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部は、第一電装面514において固定電極パッド563Pを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。
可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成されている。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面512Aの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部521には、可動電極562及び本発明の第二反射膜である可動反射膜55が設けられている。
可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54と反射膜間ギャップG1を介して対向して設けられる。
テレセントリック光学系31は、入射光を波長可変干渉フィルター5に導く光学系であり、複数のレンズ等の光学部品により構成されている。このテレセントリック光学系31は、入射光の主光線が、光軸に平行で、かつ波長可変干渉フィルター5の固定基板51に対して直交するように射出する。
電圧制御部33は、後述するフィルター制御部62の制御に応じて、波長可変干渉フィルター5で透過させる光の波長(測定波長)に対応する駆動電圧を波長可変干渉フィルター5に印加する。
回路基板6は、測定装置2を制御するための各種制御部を備えている。具体的には、図1に示すように、記憶部61、フィルター制御部62、光量取得部63、及び光源制御部64が設けられている。この回路基板6に設けられた各種制御部は、演算回路や、メモリーや、各種電気回路等を適宜組み合わせることによって構成される。
また、フィルター制御部62は、記憶部61に記憶されている各種データに基づいて、測定波長の変更タイミングの検出、測定波長の変更、測定波長の変更に応じた駆動電圧の変更、及び測定終了の判断等を行い、当該判断に基づいて電圧制御部33を制御する。
光源制御部64は、使用者の指示に応じて光源21の点灯、消灯を制御する。
端末装置7は、図1に示すように、表示部71と、入力部72と、通信部73と、端末装置7を制御する制御部74と、を備える。
表示部71は、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の各種表示装置である。
入力部72は、使用者による操作指示を制御部74に入力する。入力部72としては、表示部71の表面における使用者による操作を検出可能な、赤外線方式、静電容量方式、電磁誘導方式等の各種方式のタッチパネルや、マウス、キーボード等の各種入力装置等が例示できる。
通信部73は、測定装置2や他の外部装置との通信を行う。通信部73は、LAN等を介した有線通信や、Wi−FiやBluetoothや赤外線通信等の各種無線通信により通信可能に構成されている。
位置合わせ点選択部742は、測定装置2が取得した複数の分光画像間で位置合わせを行う際に基準となる位置合わせ点を、分光画像の各画素の受光強度に基づいて選択する。本実施形態では、隣接する画素の受光強度差が最も大きい画素の一方を位置合わせ点とする。位置合わせ点選択部742による位置合わせ点の選択方法については後に詳述する。
位置補正部744は、補正量検出部743によって検出された補正量に基づいて、各分光画像の画素位置を補正する。
なお、本実施形態において指定位置とは、指定された画素の座標値を含む所定範囲の領域であってもよい。この場合、当該座標値を中心として予め設定された画素範囲内の領域を指定位置としてもよく、画像内が予め複数の領域に分割されており、指定された画素の座標値が含まれる領域を指定位置としてもよい。
(分光画像の取得)
図4は、測色システム1の動作を示すフローチャートである。
図4に示すように、測色システム1により分光測定処理を実施するためには、まず、フィルター制御部62は、設定変数kを初期化(k=1)する(ステップS1)。
そして、フィルター制御部62は、記憶部61に記憶されているV−λデータを参照して、測定波長λk(1≦k≦n)に対応した駆動電圧Vkを読み出す。そして、フィルター制御部62は、電圧制御部33を制御して、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に読み出した駆動電圧Vkを印加させる(ステップS2)。なお、以降の説明において、測定波長λkは、λ1>λ2>…λi>λi+1>…λn−1>λnの関係となり、λi+1−λiが例えば10nmであるものとする。
なお、本実施形態では、一例として10nm間隔となる測定波長λkを順次取得する例を示すが、予め設定された、あるいは使用者により適宜設定された測定波長を用いてもよい。この場合でも、λ1>λ2>…λi>λi+1>…λn−1>λnの関係を満たすことが好ましい。
また、ステップS3により分光画像Pkが取得されると、フィルター制御部62は、変数kに1を加算(k=k+1)する(ステップS4)。
ステップS5で、k≦nであり、全測定波長での測定が終了していないと判定された場合(「No」と判定された場合)、ステップS2の処理に戻る。
一方、ステップ5で、k>nであり、全測定波長での測定が終了したと判定された場合(「Yes」と判定された場合)、端末装置7は、取得した各分光画像Pkの位置合わせ処理を実施する。
図5(A)は、測定装置2が撮像したある分光画像Pkの一部の領域における受光強度を模式的に示す図であり、図5(B)は、行番号が4の各画素の受光強度、受光強度差、受光強度差の絶対値を示す図である。図6(A)は、図5に示す受光強度を、図6(B)は、図5に示す隣接画素間の受光強度差の絶対値を示すグラフである。なお、図5(A)では、一例として、6×6の36個の画素の受光強度の値を0,2,4,6,8の5段階で表している。
位置合わせ処理では、位置合わせ点選択部742は、例えば各行方向において、隣接画素間での受光強度差が最も大きい画素を位置合わせ点として選択する(ステップS6)。
ここで、本実施形態において、例えば、図5(B)に示すように、各画素(x,y)の受光強度をS(x,y)とした場合、行番号y1の各画素(x,y1)(ただし、1≦x≦mmax)の受光強度差T(x,y1)は、S(x,y1)−S(x−1,y1)となる。
このようにして、各分光画像P1〜Pnについての位置合わせ点C1〜Cnを選択する。
なお、各行のうち受光強度差が最大の画素が複数ある場合、最も受光強度が大きい画素を位置合わせ点としてもよいし、最も受光強度が小さい画素を位置合わせ点としてもよい。
また、行方向に対する走査により位置合わせ点Ckを検出する例を示したが、列方向に走査することで位置合わせ点Ckを検出する処理を実施してもよい。更に、行方向と列方向の両方に関して走査することで位置合わせ点Ckを検出する処理を実施してもよい。例えば、行方向にて受光強度差が最大の複数の画素の中から、列方向でみて受光強度差が最大の画素を位置合わせ点Ckとして検出する事により、特徴的な点を選出できる。なお、この特徴的な点は、本発明の測定対象の所定位置に対応する点である。
次に、図4に戻り、補正量検出部743は、各分光画像Pk(k=2〜n)の位置補正量ΔCk(k=2〜n)を算出する(ステップS7)。
図7(A)は分光画像Pk−1の位置合わせ点Ck−1(Xk−1,Yk−1)を示し、図7(B)は分光画像Pkの位置合わせ点Ck(Xk,Yk)を示す図である。図7において、1つの格子は1つの画素を表す。また、図7(A),(B)に示す各位置合わせ点Ck,Ck−1は、基本的に、測定対象Xの同一の点(測定対象の所定位置)からの測定対象光を受光した画素である。
図7に示すように、分光画像Pk−1を取得した後に、分光画像Pkを取得するまでの間に、手振れ等により、測定装置2と測定対象Xとの相対的な位置がずれると、図7(B)に示すように、各位置合わせ点Ck,Ck−1との間で位置ずれが発生する。補正量検出部743は、各位置合わせ点Ck,Ck−1との間の位置ずれ量を分光画像Pkに対する位置補正量ΔCkとする。
具体的には、補正量検出部743は、分光画像Pkに対する位置補正量ΔCkを下記式(1)により算出する。
次に、表示制御部741は、分光画像P1及び補正画像P'kを用いて参照画像を生成し、表示部71に表示させる(ステップS9)。
具体的には、表示制御部741は、R(例えば610〜760nm)、G(例えば500〜560nm)、B(例えば435〜480nm)の各色のそれぞれの波長領域において予め設定された所定波長、すなわち、R、G、Bの各色に対応する3つの所定波長(3バンド)に対応する補正画像P'kを用いて、3バンドの参照画像を生成し、表示部71に表示させる。
なお、3つの補正画像を合成した参照画像を表示させることに限定されず、分光画像P1及び補正画像P'k(k=2〜n)の4以上の画像を合成してもよい。
測定時には、測定装置2は、図8に示すように、測定対象Xの表面に配置される。そして、光センサー部3の撮像素子32の撮像領域Ar1(図8の点線で示される領域)に含まれる画像を撮像し、分光画像P1〜Pnを取得する。上述のように、端末装置7は、取得された分光画像P1〜Pnに基づいて参照画像を生成し、表示部71に、撮像可能領域Ar1の画像を拡大表示する。
指定位置検出部745は、入力部72の操作により指定された操作位置を含む所定サイズの領域(測色領域Ar2)を指定位置として検出する(ステップS10)。
なお、使用者による指定位置(測色領域Ar2)の指定が行われた際、図8に示すように、表示部71には、指定位置を示すカーソル711が表示されてもよい。
そして、図4に戻り、スペクトル算出部746は、検出した指定位置に対応した位置のスペクトルデータを算出する(ステップS11)。
具体的には、スペクトル算出部746は、分光画像P1及び各補正画像P'k(k=2〜n)の指定位置(測色領域Ar2)に含まれる画素を検出し、検出した画素の光量値から、指定位置の平均光量値を算出する。そして、算出された平均光量値と対応する測定波長とを関連付けたスペクトルデータを測色結果として、制御部74内のメモリー等の記憶手段(図示略)に記憶する。
なお、端末装置7は、算出したスペクトルデータを、例えば、表示部71に表示させてもよく、必要に応じて印刷装置や画像表示装置等の外部装置に出力してもよい。
測色システム1では、分光画像間における画素位置の位置ずれを検出し、分光画像間で位置を補正することで位置合わせを行う。この際、位置合わせを行う際の比較点としての位置合わせ点C1〜Cnを、分光画像P1〜Pnの受光強度に基づいて選択する。そして、分光画像P1〜Pn間の対応する位置合わせ点の位置ずれ量を検出し、位置ずれ量に基づいて位置合わせを行う。これにより、測定中に、測定対象との間で位置ずれが発生したとしても、分光画像の位置合わせを行うことにより、位置ずれの影響を抑制できる。
また、分光画像の受光強度に基づいて位置合わせ点を選択するので、位置ずれ量を検出するセンサー等の部材を設けたり、位置ずれ量を別途測定する時間が必要なく、高速かつ簡易な構成で位置合わせ行うことができる。
波長間隔が近い分光画像間では、受光強度が高い箇所が共通となる可能性が高く、また、受光強度分布(光量分布)が略同一となる可能性が高い。従って、このような分光画像間では、共通の位置合わせ点を検出しやすく、位置合わせの精度を向上させることができる。
特に、波長間隔が最も近い分光画像同士では、上記のような位置合わせ点が一致する可能性がさらに高くなり、位置合わせ精度のさらなる向上を図ることができる。
また、測色システム1では、波長可変型のファブリーペローエタロンを用いて測定対象光の分光を行っている。これにより、ギャップ寸法を変更することにより複数の波長の光を短時間で取り出すことができ、測定に要する時間の短縮を図ることができる。また、ファブリーペローエタロンは、例えばAOTFやLCTF等を用いる場合に比べて、小型化が可能であり、分光測定装置の小型化を図ることができる。
これにより、測色領域Ar2における測定対象Xのドット(画素)間の色のばらつきや、撮像素子32の各画素間での受光感度のばらつきを平均化することができ、S/N比を向上させることができる。
例えば、分光画像P1を基準画像として、分光画像Pk(k=2〜n)の位置補正処理を行って補正画像P'k(k=2〜n)を取得してもよい。この場合、分光画像P'k(k=2〜n)の各画素の座標を下記式(2)により算出する。
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上述した第一実施形態では、各分光画像同士で共通の位置合わせ点を検出できた際に、適切な分光画像の位置合わせが可能な構成及び方法を例示した。しかしながら、各分光画像はそれぞれ受光強度分布(光量分布)が異なるため、共通の位置合わせ点を検出することが困難な場合がある。これに対して、第二実施形態では、分光画像において、共通の位置合わせ点が検出できなかった場合に、適切な位置合わせ点を設定しなおす点で上記第一実施形態と相違する。
すなわち、位置合わせ点選択部742は、分光画像Pkに対して検出された位置合わせ点Ckが、分光画像Pk−1において選択された位置合わせ点Ck−1の画素位置(xk−1、yk−1)を中心とした所定の画素領域内(例えば、(xk−1−50,yk−1−50)×(xk−1+50,yk−1+50)の矩形領域内)の画素であるか否かを判定する。
ここで、検出された位置合わせ点Ckが、検出分光画像Pk−1の位置合わせ点Ck−1を中心とした画素領域内にある場合、分光画像Pk−1及び分光画像Pkの位置合わせにおける位置合わせ点として、Ck−1,Ckを選択する(第一実施形態と同様)。
分光画像Pkにおいて、分光画像Pk−1に対して選択された位置合わせ点Ck−1の画素位置(xk−1、yk−1)を中心とした所定の画素領域(例えば、(xk−1−50,yk−1−50)×(xk−1+50,yk−1+50)の矩形領域内)を選択し、この領域内で、位置合わせ点Ckを抽出する。抽出できない場合は、分光画像Pkの任意の領域で位置合わせ点Ckを抽出し、分光画像Pk−1において、位置合わせ点Ckを中心とした所定の画素領域を選択し、この領域内で第二位置合わせ点C’k−1を抽出する。
第二実施形態の測色システムでは、分光画像において、取得された順番に、共通の位置合わせ点が検出できるかを判断する。共通の位置合わせ点を検出できなかった場合は、判断対象となった分光画像のうちの、後に取得された分光画像で検出された位置合わせ点を基準に、前に取得された分光画像の位置合わせ点を設定しなおす。
これにより、位置合わせ点が測定対象波長の全区間において同一の点を位置合わせ点とする必要がなく、効率良く確実に位置合わせを行うことができる。
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、1つの分光画像について1つの位置合わせ点を選択する例を示した。これに対して、第三実施形態では、1つの分光画像に対して複数の位置合わせ点を選択する点で上記第一実施形態と相違する。
また、各行に対して抽出された受光強度差が最大となる画素が複数ある場合、これらの複数の画素に該当する全画素を位置合わせ点Ckj(jは位置合わせ点の識別子であり、例えば分光画像Pkのj番目の位置合わせ点を示す)としてもよい。さらに、受光強度差が所定の閾値以上となる画素を位置合わせ点Ckjとして選択してもよい。
ここで、対応した位置合わせ点C(k−1)jがない場合、当該位置合わせ点Ckjに対する位置合わせを実施しない。なお、第二実施形態のように、位置合わせ点Ckjに対する位置合わせ点C(k−1)jを別途検索してもよい。
この後、補正量検出部743は、分光画像Pkを分光画像Pk−1に対して位置合わせした際に、位置合わせ後の各位置合わせ点Ckj,C(k−1)jの距離の総和が最小となるように、分光画像Pkに対する全体補正量ΔCkを算出する。
例えば、補正量検出部743は、例えば下記式(4)に示すように、部分位置補正量ΔCkjの平均を全体補正量ΔCkとする。
本実施形態では、1つの分光画像に対して複数の位置合わせ点を選択し、分光画像間の位置合わせを行う。これにより、測定装置2に、測定対象Xと平行な面内において回転を伴う位置ずれが生じたとしても、当該位置ずれに対応する位置合わせを行うことができ、さらなる位置合わせ精度の向上を図れる。
通常、測定対象Xと測定装置2との位置関係の変化が、傾きの変化や、距離の変化等の様々な変化が組み合わさっている場合、全ての位置合わせ点が二次元的な移動(平行移動や回転移動)のみで一致するとは限らない。
従って、位置合わせ後の、複数の各位置合わせ点間の距離の総和が最小となるように分光画像間の位置合わせを行うことで、平行移動及び回転移動による位置合わせのみで最適な位置ずれの補正を効率良く行うことができる。
次に、本発明の第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、測色システム1は、測定対象Xを撮像して各分光画像P1〜Pnを取得した後に、指示に基づいて測色位置を検出するように動作した。
これに対して、第四実施形態では、測色システムは、測定装置2によって3バンド(3つの波長)で撮像された分光画像を合成したリアルタイム画像(参照画像)を、端末装置7に設けられた表示部71に表示させる。そして、使用者が端末装置7の表示部71に表示されたリアルタイム画像を参照しながら指定位置を指定すると、端末装置7は、その指定位置を検出する。測色システムは、指定位置を検出すると測色を実施する。
図10は、測色システムの動作を示すフローチャートである。
図10に示すように、本実施形態の測色システムでは、まず、使用者の入力部72の操作によりリアルタイム画像取得の指示を受けると、R(赤色波長域)、G(緑色波長域)、B(青色波長域)の各色に対応する3つの所定波長λR,λG,λB(3バンド)の分光画像PR,PG,PB(参照画像生成用の分光画像)を取得する(ステップS21)。これには、フィルター制御部62は、電圧制御部33を制御して、3つの所定波長に対応する駆動電圧VR,VG,VBを順次静電アクチュエーター56に印加させる。これにより、3つの所定波長の光が、順次、波長可変干渉フィルター5を透過し、撮像素子32によって検出(撮像)されることで、これらの波長に対応した各分光画像PR,PG,PBが順次取得される。
使用者は、表示されたリアルタイム画像を参照しながら、所定の操作を行うことで、指定位置を指定する。指定位置検出部745は、前記操作の入力により、指定位置すなわち測色領域Ar2を検出する(ステップS23)。なお、指定位置検出部745による指定位置の検出は、第一の実施形態と同様である。
測色システムは、使用者によって測色位置の指定が行われ、指定位置検出部745によって指定位置が検出されるまでリアルタイム画像の取得及び表示を続ける(ステップS21〜S23)。
また、位置合わせ点選択部742は、全測定波長λ1〜λnから、波長λR,λG,λBのそれぞれと同一若しくは最も近い波長λr,λg,λbの分光画像Pr,Pg,Pbの位置合わせ点Cr(Xr,Yr),Cg(Xg,Yg),Cb(Xb,Yb)を選択する(ステップS25)。分光画像Pr,Pg,Pbは、本発明の代表画像の一例である。
また、位置合わせ点の選択(検出)は、上記第一から第三実施形態と同様の方法を用いることができ、例えば、検査領域を各行方向に沿って受光強度差が最大となる画素を選び、そのうち受光強度が最大となる画素を抽出し、各行において抽出された画素のうち受光強度が最大となる画素を位置合わせ点とする。
具体的には、まず、分光画像Pr,Pg,Pbと、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBとで、対応する各位置合わせ点間の位置ずれ量ΔDr=(Xr−XR,Yr−YR),ΔDg=(Xg−XG,Yg−YG),ΔDb=(Xb−XB,Yb−YB)を算出する(ステップS26)。
そして、これら位置ずれ量ΔDr,ΔDg,ΔDbの平均値を算出することで、ΔCを算出する(ステップS27)。すなわち、ΔCは下記式(5)として算出できる。
スペクトル算出部746は、指定位置に対応した位置のスペクトルデータを算出する(ステップS29)。
第四実施形態の測色システムでは、指定位置を選択する際に表示されていた参照画像に対して、指定位置を選択した後に取得された測定用の分光画像のうち3バンド画像に対応する波長の分光画像Pr,Pg,Pbを用いて位置ずれ量を検出し、当該位置ずれ量を用いて測定用分光画像P1〜Pnの位置合わせを行うので、高精度の位置合わせを効率良く行うことができる。
すなわち、指定位置を指定する際、使用者は、測定装置2を測定対象Xに固定した状態で、端末装置7の操作を行う。この際に、測定装置2を使用者が固定する必要がある等、測定装置2に使用者が触れる場合、測定装置2に位置ずれが発生する可能性が高い。一方で、測定中では、使用者は操作を行わないので、位置ずれが発生する可能性が低い。
これに対して、本実施形態では、指定位置を検出する直前の参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、指定位置を選択した後に取得された測定用の分光画像Pr,Pg,Pbとの位置ずれ量に基づいて、測定用の分光画像P1〜Pnの位置合わせを行うことで、上記のような操作者が測定装置2を操作した際の画素位置の位置ずれを効率よく合わせることができる。
また、位置合わせを行う参照画像用の分光画像PR,PG,PBに対応する波長の測定用の分光画像Pr,Pg,Pbは、参照画像用の分光画像PR,PG,PBと実質的に同一又は類似した画像である。従って、撮像対象における同一部分を位置合わせ点として検出する可能性が高く、これらの位置合わせ点を用いた位置合わせを実施することで高精度の位置合わせ行うことができる。
位置ずれが、測定対象に対する傾きの変化を伴う場合、画像全体での位置合わせが困難な場合がある。本実施形態では、所定領域に制限して位置合わせを行うことにより、所定領域において高精度の位置合わせを行うことができる。
これにより、参照画像生成用の分光画像を合成することで、測定対象と同等又は類似する参照画像を表示部に表示させることができる。そして、使用者は、表示部に表示された参照画像を参照しながら選択するので、測定対象における所望の位置を指定位置として適切かつ容易に選択できる。
特に、測定位置が定まっておらず、測定対象X上で測定装置2を移動させている場合でも、本実施形態では、測色を実施したい位置が定まった後に、測色処理を実施するため、測色に係る消費電力を抑制できる。
また、3バンド画像を参照画像とすることにより、参照画像の撮像時間を短くできる。例えば、1秒間に50枚の参照画像を撮像することができれば、使用者が分光測定装置を移動させながら参照画像をリアルタイムに表示させることができ、測定位置を容易に探すことができる。
次に、本発明の第五実施形態について説明する。
上記第四実施形態では、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、測定用の分光画像Pr,Pg,Pbとを比較して、位置補正量ΔCを算出し、測定用の各分光画像の位置合わせを行っていた。
これに対して、第五実施形態では、測定用の分光画像の取得後に、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと比較するための比較用の分光画像を代表画像として取得する。この比較用の分光画像は、分光画像PR,PG,PBのそれぞれと同一または近い波長(例えば、位置ずれが、10nm等、測定間隔程度)の画像である。そして、参照画像生成用の分光画像と、比較用の分光画像とを比較して、位置補正量ΔCを算出し、測定用の各分光画像の位置合わせを行う。
すなわち、図10に示すように、測定装置2が取得した3バンドの分光画像PR,PG,PBから合成され参照画像(リアルタイム画像)を参照しながら、使用者が指定位置を指定する(ステップS21〜23)。そして、測定装置2は、測定用の分光画像の取得処理を行う(ステップS1〜S5)。ステップS5で全測定波長に対する分光画像が取得されたと判定されると、次に、比較用の分光画像P’R,P’G,P’Bを取得する。
この後、位置合わせ点選択部742は、比較用の分光画像P’R,P’G,P’Bから位置合わせ点C’R(X’R,Y’R),C’G(X’G,Y’G),C’B(X’B,Y’B)を検出する。
なお、これらの位置合わせ点の選択方法は、第一から第四実施形態と同様の手法等を用いることができる。
スペクトル算出部746は、指定位置に対応した位置のスペクトルデータを算出する(ステップS29)。
第五実施形態の測色システムでは、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PB、測定用の分光画像P1〜Pn、比較用の分光画像P'R,P'G,P'Bを順次取得する。そして、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、比較用の分光画像P'R,P'G,P'Bとを比較して、全分光画像に共通の位置補正量ΔCを算出する。
上述のように、指定位置を指定する際、使用者が操作を行うので、分光測定装置の位置ずれが発生する可能性が高い。本実施形態においても、指定位置の選択の前後で、略同一の特徴を有する画像同士を比較して、位置補正量を取得し、位置合わせを行う。従って、高精度の位置合わせを効率良く行うことができる。
すなわち、赤色波長域の分光画像は位置ずれ量ΔDr、緑色波長域の分光画像は位置ずれ量ΔDg、青色波長域の分光画像は位置ずれ量ΔDbを用いてそれぞれ補正するようにしてもよい。
また、位置ずれ量ΔDr、ΔDg、ΔDbのいずれかに1つ又は2つにより位置補正量ΔCを算出し、位置合わせを行ってもよい。
また、参照画像と、分光画像Pr,Pg,Pb又は比較用の分光画像P'R,P'G,P'Bの合成画像とから位置合わせ点を選択し、位置合わせを行ってもよい。
次に、本発明の第六実施形態について説明する。
上記第四実施形態では、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、測定用の分光画像Pr,Pg,Pbとを比較して、位置補正量ΔCを算出し、測定用の各分光画像の位置合わせを行っていた。
これに対して、第六実施形態では、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PB及びこれらから生成された参照画像(リアルタイム画像)の少なくともいずれかと、測定用の分光画像のうち最初に撮像された第1分光画像P1とを比較して位置補正量ΔCを算出し、測定用の各分光画像の位置合わせを行う。すなわち、第1分光画像P1が本発明の代表画像に相当する。
以下、分光画像PRと、第1分光画像P1とを比較する場合について説明する。
すなわち、図10に示すように、測定装置2が取得した3バンドの分光画像PR,PG,PBから合成され参照画像(リアルタイム画像)を参照しながら、使用者が指定位置を指定する(ステップS21〜23)。そして、測定装置2は、測定用の分光画像の取得処理を行う(ステップS1〜S5)。
つまり、本実施形態では、反射膜54,55間のギャップG1を順次小さくして分光画像Pkを取得するため、第1分光画像P1の波長λ1と最も近い参照画像生成用の分光画像PRの位置合わせ点CR(XR,YR)を選択することが好ましい。なお、分光測定を実施する測定波長域や、第1分光画像の測定波長によっては、その他の参照画像生成用の分光画像を用いてもよい。また、各参照画像生成用の分光画像を合成した参照画像から位置合わせ点を検出してもよい。
なお、位置合わせ点は、上述した第一から第五実施形態と同様の手法等により選択される。
すなわち、第1分光画像P1と、分光画像PRとの位置ずれ量ΔD1(X1−XR,Y1−YR)を位置補正量ΔCとして算出する。
位置補正部744は、算出された位置補正量ΔCを用いて各分光画像P1〜Pnの位置を補正した補正画像P'1〜P'nを取得し(ステップS28)、スペクトル算出部746は、スペクトルデータを算出する(ステップS29)。
本実施形態では、測定用の各分光画像のうち最初に取得した第1分光画像P1と、参照画像生成用の分光画像とを比較して、全分光画像に共通の位置補正量ΔCを算出する。これにより、位置合わせにおける演算量を低減させることができるので、処理負荷の低減及び処理速度の向上を図ることができる。
すなわち、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBが取得されてから、測定用の第1分光画像P1が取得されるまでの間は、指定位置の検出、測定指示及び測定開始動作が行われるため、測定用の各分光画像間の取得間隔よりも長い。従って、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、第1分光画像P1との位置ずれ量が、測定用の各分光画像間の位置ずれ量よりも大きくなる可能性が高い。また、測定用の分光画像を取得する間は、使用者による操作がないので、第1分光画像P1取得までの間よりも、位置ずれが発生する可能性が低い。従って、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBと、第1分光画像P1とを比較して全分光画像に共通の位置補正量ΔCを算出することで、最も位置ずれ量が大きい区間の位置ずれの影響を抑制するとともに、位置合わせにおける演算量を低減させることができ、処理負荷の低減及び処理速度の向上を図ることができる。従って、高精度の位置合わせを効率良く行うことができる。
次に、本発明の第七実施形態について説明する。
上記第五、第六実施形態では、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PB及びこれらから生成された参照画像(リアルタイム画像)の少なくともいずれかと、測定用の分光画像のうち最初に撮像された第1分光画像P1とを比較して位置補正量ΔCを算出し、測定用の各分光画像の位置補正を行っていた。
これに対して、本実施形態では、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PB及びこれらから生成された参照画像(リアルタイム画像)の少なくともいずれかと、測定用の分光画像のうち最初に撮像された第1分光画像P1とを比較して、位置ずれ量を算出し、参照画像における指定位置座標と、位置ずれ量とから、測定用の分光画像の指定位置座標を算出する。
以下、本実施形態においても、第六実施形態と同様に、分光画像PRと、第1分光画像P1とを比較する場合について説明する。
すなわち、図10に示すように、測定装置2が取得した3バンドの分光画像PR,PG,PBから合成され参照画像(リアルタイム画像)を参照しながら、使用者が指定位置を指定する(ステップS21〜23)。そして、測定装置2は、測定用の分光画像の取得処理を行う(ステップS1〜S5)。
また、位置合わせ点選択部742は、第1分光画像P1の位置合わせ点C1を選択する。
補正量検出部743は、分光画像PRの位置合わせ点CRと、第1分光画像P1の位置合わせ点C1との位置ずれ量ΔD1を位置補正量ΔCとして算出する。
具体的には、位置補正量ΔCは、参照画像から第1分光画像P1までの移動量なので、参照画像における指定位置の画素pの座標に、位置補正量ΔCを加算することで、第1分光画像P1における指定位置座標が算出される。この各分光画像P1〜Pnの指定位置座標とする。
スペクトル算出部746は、算出された指定位置座標を用いて、各分光画像P1〜Pnの当該指定位置における受光強度の平均値を算出し、スペクトルデータを算出する(ステップS29)。
本実施形態では、第六実施形態と同様に、測定用の各分光画像のうち最初に取得した第1分光画像P1と、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBとを比較して位置補正量ΔCを算出する。従って、位置合わせにおける演算量をより一層低減させることができ、処理負荷の低減及び処理速度のさらなる向上を図ることができる。
さらに、本実施形態では、参照画像の指定位置座標に位置補正量ΔCを加算して、測定用の分光画像P1〜Pnの指定位置座標を算出することで位置合わせを行う。これにより、位置合わせにおける演算量をさらに低減させることができ、処理負荷の低減及び処理速度のさらなる向上を図ることができる。
すなわち、分光画像PR,PG,PBのいずれか二つ又は全てと比較するようにしてもよいし、1つの画像としての参照画像と比較するようにしてもよい。なお、上記実施形態のように、比較する画像の数を減らすことで、位置補正量ΔCの算出する際の処理負荷を低減できる。
次に、本発明の第八実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記各実施形態では、分光画像の受光強度に基づいて位置合わせ点を選択し、分光画像間での位置合わせ点の位置合わせを行っていた。
これに対して、本実施形態の測色システム1Bは、上記第二実施形態の測色システム1の構成に加え、角度変化量検出手段としてのジャイロセンサーで、測定装置の回転を物理的に検出し、検出結果に応じた位置合わせを行う。
角度変化量検出部65は、ジャイロセンサー26による検出結果に基づいて、測定装置2Bの角度変化量を検出する。
回転補正部747は、角度変化量を用いて、分光画像の回転補正処理を行い、回転補正画像を取得する。
図12は、測色システム1Bの動作を示すフローチャートである。
本実施形態における測色システムの動作は、ジャイロセンサー26による検出結果に基づいて分光画像の回転補正を行う点以外は、第四実施形態と同様である。
すなわち、図12に示すように、測定装置2が取得した3バンドの分光画像PR,PG,PBから合成され参照画像(リアルタイム画像)を参照しながら、使用者が指定位置を指定する(ステップS21〜23)。
測定装置2Bは、測色処理開始の指示を受けると、ジャイロセンサー26による回転角度の計測を開始させる(ステップS31)。
測定用の分光画像の取得処理を行う。すなわち、まず、フィルター制御部62は、設定変数kを初期化(k=1)し(ステップS1)、電圧制御部33を制御して、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に読み出した駆動電圧Vkを印加させる(ステップS2)。静電アクチュエーター56に駆動電圧Vkが印加されると、反射膜間ギャップG1が変更され、測定波長の光が波長可変干渉フィルター5を透過し、測定波長λ1の分光画像Pkが取得される(ステップS3)。
次に、分光画像Pk及び角度変化量Akが取得されると、フィルター制御部62は、変数kに1を加算(k=k+1)する(ステップS4)。そして、フィルター制御部62は、k>nであるか否かを判定し(ステップS5)、k≦nである場合はステップS2の処理に戻り、k>nである場合はジャイロセンサー26による回転量の計測を終了させる(ステップS33)。
まず、位置合わせ点選択部742は、第四実施形態と同様、分光画像PR,PG,PBの各位置合わせ点CR(XR,YR),CG(XG,YG),CB(XB,YB)を選択する(ステップS24)。
具体的には、まず、回転補正画像Pra,Pga,Pbaと、参照画像生成用の分光画像PR,PG,PBとで、対応する各位置合わせ点間の位置ずれ量ΔDra=(Xra−XR,Yra−YR),ΔDga=(Xga−XG,Yga−YG),ΔDba=(Xba−XB,Yba−YB)を算出する(ステップS36)。
そして、これら位置ずれ量ΔDra,ΔDga,ΔDbaの平均値を算出することで、ΔCを算出する(ステップS37)。すなわち、ΔCは下記式(6)として算出できる。
そして、スペクトル算出部746は、指定位置に対応した位置のスペクトルデータを算出する(ステップS29)。
本実施形態の測色システム1Bでは、位置ずれの検出を物理的に検出することができるので、高精度な位置合わせを行うことができる。
特に、位置ずれの検出手段として、角度変化量を検出するジャイロセンサーを使用することにより、角度変化に伴う分光画像の変化を考慮した位置合わせを行うことができる。
すなわち、測定対象Xに対して、測定装置2の角度が変化すると、変化後の分光画像は、変化前の分光画像に比べて、縮小したような画像となることがある。このような角度変化に伴う画像の変化は、分光画像を解析して検出することは容易ではない。
本実施形態では、ジャイロセンサー26を用いて検出した角度変化量Akを用いて位置合わせを行うことにより、より高精度な位置合わせを行うことができる。
特に、本実施形態では、物理的に位置ずれを検出する手段としては、角度変化量Akを検出するジャイロセンサー26のみを設けている。そして、検出された角度変化量Akを用いて角度変化に対する補正を行い、測定対象Xに対して平行な面方向の位置ずれに関しては、位置合わせ点を用いた位置合わせを行うように構成している。これにより、高精度の位置合わせを、簡易な構成で実現させることができ、高性能な測色システムを低コストで提供できる。
また、所定の分光画像Piに対する角度変化量Aiを取得し、回転補正を行うようにしてもよい。例えば、分光画像PR,PG,PBの角度変化量AR,AG,ABを取得し、これらを用いて、全分光画像Pkに対して共通の補正量で回転補正を行ってもよい。また、赤色波長域の分光画像は角度変化量AR、緑色波長域の分光画像は角度変化量AG、青色波長域の分光画像は角度変化量ABを用いてそれぞれ回転補正してもよい。
また、本実施形態では、ジャイロセンサー26を用いて検出した角度変化量Akを用いて回転補正を行った測定用分光画像を、受光強度に基づいて選択された位置合わせ点を用いて位置合わせを行ったが、上述の位置変化検出手段によって検出された、測定装置の姿勢や位置の変化を用いて、分光画像間の位置合わせを行うようにしてもよい。これにより、高精度の位置合わせを実施できる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記各実施形態では、本発明の分光測定装置の一例として、測定装置と端末装置とを備える測色システムを例示したが、本発明はこれに限定されず、上述の測定装置と端末装置とが一体に構成されていてもよい。
受光強度が最大となる点は、輝点である可能性が高く、このような輝点は、複数波長において同様に光量が大きくなる。したがって、受光強度が最大となる点を位置合わせ点とすることで、広い波長範囲において同一の位置合わせ点を選択することができ、位置合わせ精度を向上できる。
受光強度が所定の第一閾値以上の画素を位置合わせ点として選択することにより、複数の位置合わせ点を設定できる。複数の輝点がある場合、波長によって光量が最大となる輝点が異なる場合がある。これに対して、閾値以上の複数の点を位置合わせ点とすることで、さらなる位置合わせ精度の向上を図れる。
隣接画素間の受光強度差が第二閾値以上となる画素は、受光強度の変化率が大きい画素間となり、すなわち、分光画像のエッジ部(輪郭部)となる。このようなエッジは、分光画像の波長によらず、同位置に現れる。隣接画素間の強度差が第二閾値以上の画素を位置合わせ点とすることにより、複数のエッジ部で位置合わせでき、分光画像間の位置合わせを高精度に行うことができる。
これにより、隣接画素間の受光強度差の関係から複数の画素を位置合わせ点とすることができ、より高精度な位置合わせを行うことができる。
なお、変化量が最大又は閾値以上の区間からの位置合わせ点の選択方法は、特に制限されないが、例えば、区間の両端又は真ん中の画素や、受光強度が最大の画素を位置合わせ点としてもよい。
例えば、一方向に連続する画素を、第一画素、第二画素、及び第三画素とした際に、第一画素及び第二画素の受光強度差と、第二画素及び第三画素の受光強度差との差分値を、第二画素における隣接強度差として算出する。そして、一方向に沿って並ぶ画素のうち、隣接強度差が最小となる画素を抽出し、これらの画素のうち、受光強度が最大となる画素を位置合わせ点として選択する。
図14(A)は、図13に示す受光強度を、図14(B)は、図13に示す受光強度差の隣接差を示すグラフである。
ここで、規定量とは、例えば測定精度、測定対象、分光測定装置の仕様等に応じて適宜設定される値である。
位置ずれ量が規定量を超えた分光画像で位置合わせを行うことにより、位置合わせを行う必要がない画像については、位置合わせを行わないようにできる。これにより、位置合わせの処理量を低減できるので、分光測定装置の処理負荷を低減でき、処理時間を短縮できる。
上記各実施形態及び変形例では、波長可変干渉フィルター5として、第一基板である固定基板51上に第一反射膜である固定反射膜54が設けられ、第二基板である可動基板52上に第二反射膜である可動反射膜55が設けられる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、第一基板や第二基板が設けられない構成としてもよい。
この場合、例えば、基板の一面に第一電極、第一反射膜、ギャップスペーサ、第二反射膜、及び第二電極を積層形成し、第一反射膜と第二反射膜とが、及び第一電極と第二電極とがギャップを介して対向する構成とする。当該構成では、一枚の基板からなる構成となり、分光素子をより薄型化することができる。また、第一反射膜上に第一電極を設け、第二反射膜上に第二電極を設ける構成としてもよい。
上記各実施形態では、テレセントリック光学系31を備えるとしたが、本発明はこれに限定されず。分光フィルターに測定対象画像からの光を導くことができる導光光学系を設ける構成であればよく、例えば、LCF(Light Control Film)等を設ける構成としてもよい。
Claims (23)
- 選択する光の波長を変更可能であり、対象物からの光を分光する分光素子と、
前記分光素子により複数の波長に分光された光を受光して複数の分光画像を取得する撮像部と、
前記撮像部により取得された前記複数の分光画像の中から基準画像を選択し、前記基準画像と前記基準画像以外であって前記複数の分光画像のうちの少なくとも1つとの間において、前記対象物の所定位置の位置ずれ量を検出する位置ずれ量検出部と、
前記位置ずれ量検出部により検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記基準画像以外の前記分光画像の位置合わせを行う位置合わせ部と、
前記分光画像を合成した参照画像を表示する表示部と、
前記表示部に表示された前記参照画像における、使用者の入力操作により指定された指定位置を検出する指定位置検出部と、
を備え、
前記撮像部は、前記指定位置を含む領域における、前記複数の波長の各々に対応する指定位置分光画像を取得し、
前記位置ずれ量検出部は、前記参照画像生成用の分光画像及び前記参照画像の少なくともいずれかを前記基準画像として、前記基準画像と前記指定位置分光画像との前記位置ずれ量を検出することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1に記載の分光測定装置において、
前記位置ずれ量検出部は、前記分光画像の各画素の受光強度に基づいて、前記対象物の前記所定位置からの光を受光した画素位置を位置合わせ点として選択する位置合わせ点選択部と、前記基準画像における前記位置合わせ点と前記基準画像以外の前記分光画像における前記位置合わせ点との位置ずれ量を測定する位置ずれ量測定部と、を備えることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項2に記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ点選択部は、各分光画像において前記受光強度が最大の画素を前記位置合わせ点として選択することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項2又は請求項3に記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ点選択部は、各分光画像において前記受光強度が所定の第一閾値以上の画素を前記位置合わせ点として選択することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項2から請求項4のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ点選択部は、各分光画像において受光強度差が最大である二つの画素のうち少なくとも一方の画素を前記位置合わせ点として選択することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項2から請求項5のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ点選択部は、一方向に連続する画素を、第一画素、第二画素、及び第三画素とした際に、前記第一画素及び前記第二画素の受光強度差と、前記第二画素及び前記第三画素の受光強度差との差分値を、前記第二画素における隣接強度差として算出し、各分光画像において前記一方向に沿って並ぶ画素のうち、前記隣接強度差が最小となる画素を抽出し、これらの画素のうち、前記受光強度が最大となる画素を前記位置合わせ点として選択することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項2から請求項6のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ点選択部は、前記位置合わせ点を複数選択し、
前記位置合わせ部は、位置合わせ後の複数の対応する前記位置合わせ点間の距離の総和が最小となるように位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項7のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記分光画像内の指定位置を検出する指定位置検出部を備え、
前記位置合わせ部は、前記分光画像の前記指定位置を含む所定領域に含まれる前記位置合わせ点について位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置ずれ量検出部は、所定の波長範囲内の前記分光画像間において前記位置ずれ量を検出し、
前記位置合わせ部は、前記所定の波長範囲内の前記分光画像間において位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ部は、前記位置ずれ量が規定量を超えた前記分光画像の位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項10のいずれかに記載の分光測定装置において、さらに、
前記撮像部により取得された少なくとも3つの波長の分光画像を合成した参照画像を前記表示部に表示させる表示制御部と、
を備えることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項11に記載の分光測定装置において、
前記表示制御部は、3つの前記参照画像生成用の分光画像を合成した前記参照画像を前記表示部に表示させることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項11又は請求項12に記載の分光測定装置において、
前記位置ずれ量検出部は、複数の前記分光画像及び当該分光画像から合成された合成画像のうち、少なくともいずれか1つを代表画像として取得して、前記基準画像と前記代表画像との位置ずれ量を検出し、
前記位置合わせ部は、検出された前記位置ずれ量に基づいて、前記分光画像の位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項13に記載の分光測定装置において、
前記代表画像は、前記参照画像生成用の分光画像と略同一波長の前記分光画像であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項13又は請求項14に記載の分光測定装置において、
前記代表画像は、少なくとも3つの前記参照画像生成用の分光画像と略同一波長の3つの前記分光画像を合成した合成画像であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項13から請求項15のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記撮像部は、複数の前記分光画像を順次取得し、
前記代表画像は、順次取得される前記分光画像のうち、最初に取得された前記分光画像であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項13から請求項16のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記撮像部は、複数の前記分光画像を取得した後、前記参照画像生成用の分光画像と同じ波長の比較用の分光画像を取得し、
前記代表画像は、前記比較用の分光画像であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項11又は請求項12に記載の分光測定装置において、
前記撮像部は、複数の前記分光画像を順次取得し、
前記位置ずれ量検出部は、前記基準画像と、順次取得される前記分光画像のうち最初に取得された前記分光画像との前記位置ずれ量、及び、前記分光画像と当該分光画像の次に取得された前記分光画像との前記位置ずれ量を検出し、
前記位置合わせ部は、前記基準画像と前記最初に取得された分光画像との位置合わせを行い、以降に取得された前記分光画像に対して、前記分光画像と当該分光画像の次に取得された前記分光画像との位置合わせを行うことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項11から請求項18のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置合わせ部は、前記位置ずれ量に基づいて、各分光画像における前記指定位置に対応する位置を算出することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項19のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記位置ずれ量検出部は、測定対象に対する位置の変化を検出する位置変化検出手段を備え、前記位置の変化に基づいて、前記位置ずれ量を検出することを特徴とする分光測定装置。 - 請求項20に記載の分光測定装置において、
前記位置変化検出手段は、測定対象に対する角度変化量を検出する角度変化量検出手段であることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項21のいずれかに記載の分光測定装置において、
複数の波長のそれぞれに対応する前記分光画像からスペクトルデータを生成するスペクトル生成部を備えることを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項22のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記分光素子は、波長可変型のファブリーペローエタロンであることを特徴とする分光測定装置。
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