JP6762011B2 - An imaging device and imaging method that quantitatively displays the magnetic field distribution in color using a magneto-optical imaging plate. - Google Patents

An imaging device and imaging method that quantitatively displays the magnetic field distribution in color using a magneto-optical imaging plate. Download PDF

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本発明は、磁性転写膜を含む磁気光学イメージング技術を用いて磁場分布を定量的に色表示するイメージング装置及びイメージング方法に関し、特に、磁場分布をその強度に対応した色で表示(可視化)する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an imaging apparatus and an imaging method for quantitatively displaying the magnetic field distribution in color by using a magneto-optical imaging technique including a magnetic transfer film, and in particular, an apparatus for displaying (visualizing) the magnetic field distribution in a color corresponding to the intensity thereof. And methods.

(目では見えない磁場)
磁場は、磁気記録媒体(例えば、ハードディスクやビデオテープ)や電磁ヒーターなど、様々な工業分野で利用されている。磁場そのものは目で直接見ることができないが、磁石のまわりに砂鉄を撒いたとき、砂鉄の粒子が磁力線に沿って並んだ模様を見ることができる。
(Magnetic field invisible to the eye)
Magnetic fields are used in various industrial fields such as magnetic recording media (eg, hard disks and videotapes) and electromagnetic heaters. The magnetic field itself cannot be seen directly with the eyes, but when iron sand is sprinkled around the magnet, you can see the pattern of iron sand particles lined up along the lines of magnetic force.

(磁気転写膜を利用した磁場分布の可視化)
このように磁場分布を観察するためには、磁場を何か目に見えるもの(前述の例では、砂鉄)に置き換えればよい。既に開発された磁気光学顕微鏡を利用した方法も、磁場分布を磁気転写膜とよばれる磁気光学効果の大きな膜(例えば、ビスマス置換ガーネット膜(特許文献1))に磁気的に転写し、偏光像として可視化する方法である(例えば、非特許文献1〜3を参照)。この方法は、簡便に、高い空間分解能でかつリアルタイムで計測が可能な優れた方法として期待されている。
(Visualization of magnetic field distribution using magnetic transfer film)
In order to observe the magnetic field distribution in this way, the magnetic field may be replaced with something visible (iron sand in the above example). The method using a magneto-optical microscope that has already been developed also magnetically transfers the magnetic field distribution to a film having a large magneto-optical effect called a magneto-transfer film (for example, a bismuth-substituted garnet film (Patent Document 1)) to obtain a polarized image. It is a method of visualizing as (see, for example, Non-Patent Documents 1 to 3). This method is expected to be an excellent method capable of measuring easily, with high spatial resolution, and in real time.

(磁場分布の定量的計測)
また、磁気光学効果を定量的に計測することによって磁場分布を定量的に測定することも可能である(非特許文献1)。これらの方法では、偏光子と検光子とをほぼ90度ずらして磁性膜を観察する「直交検光子法」と呼ばれる方法が代表的である。光強度Iを持っていた入射光が磁性膜と検光子を通り過ぎると、その光の強度Iは、ファラデー回転角θと偏光子の角度θおよび検光子の角度θによって、以下の数式で表される。
(Quantitative measurement of magnetic field distribution)
It is also possible to quantitatively measure the magnetic field distribution by quantitatively measuring the magneto-optical effect (Non-Patent Document 1). A typical method among these methods is a method called "orthogonal detector method" in which the polarizer and the detector are shifted by approximately 90 degrees to observe the magnetic film. When the incident light having a light intensity I 0 passes through the magnetic film and the analyzer, the light intensity I is as follows, depending on the Faraday rotation angle θ F , the angler θ P, and the angler θ A of the analyzer. It is expressed by a mathematical formula.

このように.磁気転写膜は磁場分布に応じて磁化されるため、ファラデー効果によって磁場分布が光強度に変換される。ただし、直交検光子法では光強度Iが、上記数式(数1)で示されるようにファラデー回転角θに対してcosineの二乗に比例する(つまり、非線形となる)ため、この方法で取得した画像のコントラスト(例えば、画像上の白黒のグレースケールで示された明るさ)がそのまま磁場の強さを表している訳ではない。 in this way. Since the magnetic transfer film is magnetized according to the magnetic field distribution, the magnetic field distribution is converted into light intensity by the Faraday effect. However, in the orthogonal analyzer method, the light intensity I is proportional to the square of the contrast with respect to the Faraday rotation angle θ F as shown by the above mathematical formula (Equation 1), so that it is obtained by this method. The contrast of the image (for example, the brightness shown in black and white grayscale on the image) does not directly represent the strength of the magnetic field.

(磁場分布の定量的計測に関する先行技術)
このため、定量的な磁場分布の画像を得るには、光強度Iと磁場Hの関係を使って白黒画像を校正するか(非特許文献2,3)、本発明者らが既に提案した「円偏光変調法」などの公知の磁気光学イメージング法を用いる必要がある(非特許文献1)。
(Prior art for quantitative measurement of magnetic field distribution)
Therefore, in order to obtain an image of a quantitative magnetic field distribution, a black-and-white image is calibrated using the relationship between the light intensity I and the magnetic field H (Non-Patent Documents 2 and 3), or the present inventors have already proposed " It is necessary to use a known magneto-optical imaging method such as "circular polarization modulation method" (Non-Patent Document 1).

先ず、前者の対処法(光強度Iと磁場Hの関係を用いた白黒画像の校正)では、Jooseらの校正曲線(以下の数式2)が知られている(非特許文献3)。なお、数式2中のcはフィッティングパラメーター、Mは飽和磁化である。 First, in the former coping method (calibration of a black-and-white image using the relationship between the light intensity I and the magnetic field H), the calibration curve of Joose et al. (Formula 2 below) is known (Non-Patent Document 3). In Equation 2, c is the fitting parameter and Ms is the saturation magnetization.

しかしながら、この数式2を利用して校正する場合、入射光強度I、バックグラウンド画像I、およびフィッティングパラメーターcなどの情報も必要となる。なお、画像上の全ての点(x,y)においてこの校正曲線を適用して磁場を算出するのは、膨大な計算量と時間が必要となり、非現実的である。そのため、実際にはある一点(例えば、(x,y))のみについて得られたパラメータ(前述のフィッティングパラメータc)を使って測定した画像上の全ての磁場を求めるしかない。そのため、照射光にむら(斑)があったり、測定中に光強度Iが変わってしまったりすると、正しい値が得られない。また、数式2から明らかなように、光強度Iをバックグラウンド画像Iで引算したり、入射光強度Iで除算したりする演算が必要となるため、演算後の磁場強度には無視できない程のノイズがのってしまう(つまり、演算後の磁場強度(信号)のSN比が悪くなる)。 However, when calibrating using this formula 2, information such as incident light intensity I 0 , background image I 1 , and fitting parameter c is also required. It is unrealistic to calculate the magnetic field by applying this calibration curve at all points (x, y) on the image because a huge amount of calculation and time are required. Therefore, in reality, there is no choice but to obtain all the magnetic fields on the image measured using the parameters (fitting parameter c described above) obtained for only one point (for example, (x 1 , y 1 )). Therefore, if the irradiation light has unevenness (spots) or the light intensity I changes during the measurement, a correct value cannot be obtained. Further, as is clear from Equation 2, since it is necessary to perform a calculation such as subtracting the light intensity I by the background image I 1 or dividing by the incident light intensity I 0 , the magnetic field strength after the calculation is ignored. There is too much noise to be added (that is, the SN ratio of the magnetic field strength (signal) after calculation becomes worse).

また、後者の対処法(本発明者らが提案した円偏光変調法)では、通常の磁気光学顕微鏡に偏光変調用の液晶素子を組み込んだ装置を利用する。電圧印加により、この液晶素子への電圧を変化させ、右円偏光(RCP)、直線偏光(LP)、左円偏光(LCP)の3枚の光学像を測定する。次に、画像上の全ての点において、同じ位置のピクセルの光強度IRCP、ILP、ILCPから得られた回転角θと楕円率ηで「再構成」した1枚の画像を得る。なお、この再構成の際の回転角θと楕円率ηとの演算は、以下の数式3,4により実行される。 Further, in the latter coping method (circular polarization modulation method proposed by the present inventors), an apparatus in which a liquid crystal element for polarization modulation is incorporated in a normal magnetic optical microscope is used. By applying a voltage, the voltage to the liquid crystal element is changed, and three optical images of right circularly polarized light (RCP), linearly polarized light (LP), and left circularly polarized light (LCP) are measured. Next, one image is obtained that is "reconstructed" by the rotation angle θ and the ellipticity η obtained from the light intensities I RCP , I LP , and I LCP of the pixels at the same position at all points on the image. The calculation of the rotation angle θ and the ellipticity η at the time of this reconstruction is executed by the following formulas 3 and 4.

しかしながら、再構成した画像情報には、回転角θと楕円率ηとの上記演算によって、通常の光学像に比べて不要なノイズが多くなってしまう。このノイズを低減するためには、3枚からなる偏光画像を何度(数十回〜100回程度)も撮影する必要がある。 However, the reconstructed image information contains more unnecessary noise than a normal optical image due to the above calculation of the rotation angle θ and the ellipticity η. In order to reduce this noise, it is necessary to take a polarized image consisting of three images many times (several tens to 100 times).

特許第3743440号公報Japanese Patent No. 3743440

石橋隆幸、「磁気光学顕微鏡における磁場分布の定量観察とその高感度化」、光学、一般社団法人日本光学会、42巻1号 (2013)、p.13−19Takayuki Ishibashi, "Quantitative Observation of Magnetic Field Distribution with a Magnetic Optical Microscope and Its Sensitivity", Optical Society of Japan, Optical Society of Japan, Vol. 42, No. 1 (2013), p. 13-19 町 敬人、「磁気光学顕微鏡による超電導線材の磁束観察」、応用物理、公益社団法人応用物理学会、第82巻第2号 (2013)、p.117−122Takato Machi, "Magnetic Flux Observation of Superconducting Wires with a Magnetic Optical Microscope", Applied Physics, Japan Society of Applied Physics, Vol. 82, No. 2 (2013), p. 117-122 Ch. Joose、他、“Thickness and roughness dependence of magnetic flux penetration and critical current densities in YBa2Cu307−d thin films,“ Physica C, 266(1996) p.235―252Ch. Joose et al., "Thickness and roughness of density of magnetic flux penetration and critic current densities in YBa2Cu307-d thin films," P. 235-252

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、校正段階で膨大な演算・時間やノイズ低減処理を要せず、簡素かつ簡便に磁場分布の定量的な計測・表示を行うイメージング装置及びイメージング方法を提供することを目的とする。別言すれば、磁性転写膜を備えたMOイメージングプレートを用いて磁場分布を定量的に色表示する装置及び方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and imaging that simply and easily quantitatively measures and displays the magnetic field distribution without requiring a huge amount of calculation / time and noise reduction processing at the calibration stage. It is an object of the present invention to provide an apparatus and an imaging method. In other words, it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for quantitatively color-displaying a magnetic field distribution using an MO imaging plate provided with a magnetic transfer film.

本発明者らは、鋭意検討の末、これまでの先行技術で最終的に処理された磁場分布を示す偏光像が光の明るさ(光の強弱、言い換えれば、白黒のグレースケールの画像)のみで表現されていたに留まっていたことに着目し、この偏光像を色(カラー)で何とか表示できないかと考えた。そうすれば、カラー表示は偏光像の僅かな状態変化を表現でき、これと磁場強度とを適宜対応させることができると考えた。そして、具体的には、磁場依存性の異なる複数のスペクトルを持つ光を、選択的に光源から磁気転写膜を含んだ磁場イメージングプレートへ入射させる手段及び工程を見出し、本発明を完成するに至った。 After diligent studies, the present inventors have conducted diligent studies, and the only polarized image showing the magnetic field distribution finally processed by the prior art is the brightness of light (light intensity, in other words, a black-and-white grayscale image). Focusing on the fact that it was only expressed in, I wondered if this polarized image could be displayed in color. By doing so, it was thought that the color display could express a slight change of state of the polarized image, and that this could be appropriately matched with the magnetic field strength. Then, specifically, they have found a means and a process for selectively incident light having a plurality of spectra having different magnetic field dependence from a light source onto a magnetic field imaging plate including a magnetic transfer film, and have completed the present invention. It was.

すなわち本発明は、例えば、以下の構成・特徴を備えるものである。
(態様1)
異なる複数の波長スペクトルを持つ可視光を照射可能な光源と、
前記光源から照射された前記可視光を透過する偏光子と、
前記偏光子から透過した前記可視光が入射し、これを反射するMOイメージングプレートと、
前記プレートから反射した光を透過する検光子と、
を備えた被測定物の磁場分布を定量的に色表示するイメージング装置であって、
前記プレートの光入射面とは反対の面に前記被測定物が配置され、
前記プレートには、前記可視光のスペクトルの少なくとも一つに対して、高い磁場依存性を示す磁気転写膜が設けられており、かつ、
前記イメージング装置は、
前記プレート周囲の磁場強度と当該磁場強度に対応したRGB値との校正曲線を取得する校正装置と、
前記校正装置で得られた前記校正曲線から色−磁場強度対応表示を作成・表示する装置と、をさらに備え、かつ、
前記検光子を介した前記反射光によって前記被測定物の色画像が観測可能であるとともに、該色画像と前記色−磁場強度対応表示とを用いて前記被測定物の磁場強度を定量的に表示又は測定できることを特徴とするイメージング装置。
(態様2)
前記検光子を透過した前記色画像を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部から得られた前記色画像を表示する表示部と、
をさらに含むことを特徴とする態様1に記載のイメージング装置。
(態様3)
前記色−磁場強度対応表示が、前記磁場強度の複数の代表値と該代表値に対応する色とで表現されるカラーバーであり、該カラーバーは前記表示部又は別の表示手段にて表示されることを特徴とする態様2に記載のイメージング装置。
(態様4)
前記色−磁場強度対応表示が磁場強度表示ポインタであり、かつ、
磁場強度表示ポインタは、
操作者の求めに応じて、前記表示部に表示された前記色画像上を自由に移動できるポインタ部と、
前記ポインタ部を前記色画像上の所望の位置に配置すると、当該位置での局所的なRGB値を読み取り、該RGB値を上記校正曲線に基づく関係式に代入して、該RGB値に対応した磁場強度を算出する対応磁場強度算出部と、を備え、かつ、
前記対応磁場強度算出部で得られた前記磁場強度又は前記磁場強度及び前記RGB値を前記表示部又は別の表示手段にて表示することを特徴とする態様2又は3に記載のイメージング装置。
(態様5)
前記光源が複数の単色光源を備えることを特徴とする態様1〜4のいずれかに記載のイメージング装置。
(態様6)
前記光源が少なくとも単一の白色光源を備えることを特徴とする態様1〜4のいずれかに記載のイメージング装置。
(態様7)
被測定物の磁場分布を定量的に色表示するイメージング方法であって、
光源から照射される可視光の異なる複数のスペクトルを選択するステップと、
前記スペクトルの少なくとも一つに対して、残りのスペクトルに対するよりも、高い磁場依存性を示す磁気転写膜が設けられたMOイメージングプレートを用意するステップと、
前記可視光を前記光源から偏光子を通して前記プレートへ入反射させて、前記プレートからの反射光を検光子に透過させるステップと、
前記プレートにおける磁場強度と、前記反射光から得られるRGB値との間の校正曲線を取得するステップと、
前記プレートの光入射面とは反対の面に前記被測定物を配置するステップと、
前記校正曲線から色−磁場強度対応表示を作成・表示するステップと、
を含み、かつ、
前記検光子を介した前記反射光によって前記被測定物の色画像が観測可能であるとともに、該色画像と前記色−磁場強度対応表示とを用いて前記被測定物の磁場強度を定量的に表示又は測定できることを特徴とするイメージング方法。
(態様8)
前記検光子に通して前記プレート側からの前記被測定物を撮像するステップと、
撮像された前記被測定物の前記色画像を表示部に表示させるステップと、
を特徴とする態様7に記載のイメージング方法。
(態様9)
前記色−磁場強度対応表示が、前記磁場強度の複数の代表値と該代表値に対応する色とで表現されるカラーバーであり、かつ、該カラーバーを前記表示部又は別の表示手段にて表示するステップをさらに含むことを特徴とする態様8に記載のイメージング方法。
(態様10)
前記色−磁場強度対応表示が磁場強度表示ポインタであり、かつ、
該磁場強度表示ポインタは、操作者の求めに応じて、前記表示部に表示された前記色画像上を自由に移動できるポインタ部を備え、かつ、
前記ポインタ部を前記色画像上の所望の位置に配置すると、当該位置での局所的なRGB値を読み取り、該RGB値を上記校正曲線に基づく関係式に代入して、かつ、該RGB値に対応した磁場強度を算出する磁場強度算出ステップと、
前記磁場強度算出ステップで得られた前記磁場強度又は前記磁場強度及び前記RGB値を前記表示部又は別の表示手段にて表示するステップを含むことを特徴とする態様8又は9に記載のイメージング方法。
(態様11)
態様1〜6に記載のイメージング装置又は態様7〜10のイメージング方法のいずれかに使用可能なMOイメージングプレートであって、
前記プレートは、磁性ガーネット製の磁気転写膜を備えることを特徴とするMOイメージングプレート。
That is, the present invention has, for example, the following configurations and features.
(Aspect 1)
A light source capable of irradiating visible light with multiple different wavelength spectra,
A polarizer that transmits the visible light emitted from the light source and
An MO imaging plate that reflects the visible light transmitted from the polarizer and reflects it.
An detector that transmits the light reflected from the plate and
It is an imaging device that quantitatively displays the magnetic field distribution of the object to be measured in color.
The object to be measured is arranged on a surface opposite to the light incident surface of the plate.
The plate is provided with a magnetic transfer film that exhibits high magnetic field dependence on at least one of the visible light spectra.
The imaging device is
A calibration device that acquires a calibration curve of the magnetic field strength around the plate and the RGB value corresponding to the magnetic field strength, and
A device for creating and displaying a color-magnetic field strength correspondence display from the calibration curve obtained by the calibration device is further provided, and
The color image of the object to be measured can be observed by the reflected light through the analyzer, and the magnetic field intensity of the object to be measured is quantitatively measured by using the color image and the color-magnetic field strength correspondence display. An imaging device characterized in that it can be displayed or measured.
(Aspect 2)
An imaging unit capable of capturing the color image transmitted through the analyzer and
A display unit that displays the color image obtained from the imaging unit, and
The imaging apparatus according to aspect 1, further comprising.
(Aspect 3)
The color-magnetic field strength correspondence display is a color bar represented by a plurality of representative values of the magnetic field strength and colors corresponding to the representative values, and the color bar is displayed by the display unit or another display means. imaging apparatus according to state-like 2, characterized in that the.
(Aspect 4)
The color-magnetic field strength correspondence display is a magnetic field strength display pointer, and
The magnetic field strength display pointer is
A pointer unit that can be freely moved on the color image displayed on the display unit at the request of the operator.
When the pointer unit is placed at a desired position on the color image, the local RGB value at that position is read, and the RGB value is substituted into the relational expression based on the calibration curve to correspond to the RGB value. It is equipped with a corresponding magnetic field strength calculation unit that calculates the magnetic field strength, and
The imaging apparatus according to aspect 2 or 3, wherein the magnetic field strength or the magnetic field strength and the RGB value obtained by the corresponding magnetic field strength calculation unit are displayed by the display unit or another display means.
(Aspect 5)
The imaging apparatus according to any one of aspects 1 to 4, wherein the light source includes a plurality of monochromatic light sources.
(Aspect 6)
The imaging apparatus according to any one of aspects 1 to 4, wherein the light source includes at least a single white light source.
(Aspect 7)
It is an imaging method that quantitatively displays the magnetic field distribution of the object to be measured in color.
The step of selecting multiple spectra of different visible light emitted from a light source,
A step of preparing an MO imaging plate provided with a magnetic transfer film that exhibits a higher magnetic field dependence for at least one of the spectra than for the remaining spectra.
A step of inputting and reflecting the visible light from the light source to the plate through a polarizing element and transmitting the reflected light from the plate to the analyzer.
A step of obtaining a calibration curve between the magnetic field strength in the plate and the RGB value obtained from the reflected light.
A step of arranging the object to be measured on a surface opposite to the light incident surface of the plate,
Steps to create and display a color-magnetic field strength correspondence display from the calibration curve,
Including and
The color image of the object to be measured can be observed by the reflected light through the analyzer, and the magnetic field intensity of the object to be measured is quantitatively measured by using the color image and the color-magnetic field strength correspondence display. An imaging method characterized in that it can be displayed or measured.
(Aspect 8)
A step of photographing the object to be measured from the plate side through the analyzer, and
A step of displaying the imaged color image of the object to be measured on the display unit, and
The imaging method according to aspect 7, wherein
(Aspect 9)
The color-magnetic field strength correspondence display is a color bar represented by a plurality of representative values of the magnetic field strength and colors corresponding to the representative values, and the color bar is used as the display unit or another display means. imaging method according to state-like 8, further comprising the step of displaying Te.
(Aspect 10)
The color-magnetic field strength correspondence display is a magnetic field strength display pointer, and
The magnetic field strength display pointer includes a pointer unit that can freely move on the color image displayed on the display unit at the request of the operator, and
When the pointer portion is arranged at a desired position on the color image, the local RGB value at the position is read, the RGB value is substituted into the relational expression based on the calibration curve, and the RGB value is used. The magnetic field strength calculation step to calculate the corresponding magnetic field strength and
The imaging method according to aspect 8 or 9, further comprising a step of displaying the magnetic field strength or the magnetic field strength and the RGB value obtained in the magnetic field strength calculation step by the display unit or another display means. ..
(Aspect 11)
An MO imaging plate that can be used in any of the imaging apparatus according to aspects 1 to 6 or the imaging method according to aspects 7 to 10.
The plate is an MO imaging plate including a magnetic transfer film made of magnetic garnet.

本発明によれば、最終的に得られる磁場分布の画像が、2つ以上の色(色グラデーション)によって表示されるとともに、色と磁場強度との対応関係(カラーバー)も併せて示すことができるので、肉眼で簡単かつ直感的に磁場の符号及び大きさを判断することができる。また、本発明の方法では、磁場の強度と色(RGB値)との関係を校正するだけで良い(つまり、先行技術の校正処理での上述したような引算や除算が必要無い)ので処理は簡単である。言い換えれば、本発明の方法では、先行技術で必要とされていた磁場の強度と光の強度(光の強弱、白黒の明るさ)との関係を校正する必要が無いので、校正段階での膨大な処理やノイズ等の問題も生じない。 According to the present invention, the image of the magnetic field distribution finally obtained is displayed by two or more colors (color gradation), and the correspondence between the colors and the magnetic field strength (color bar) is also shown. Therefore, the sign and magnitude of the magnetic field can be easily and intuitively determined with the naked eye. Further, in the method of the present invention, it is only necessary to calibrate the relationship between the strength of the magnetic field and the color (RGB value) (that is, the subtraction and division as described above in the calibration process of the prior art are not required). Is easy. In other words, in the method of the present invention, it is not necessary to calibrate the relationship between the intensity of the magnetic field and the intensity of light (intensity of light, brightness of black and white) required in the prior art. There are no problems such as processing and noise.

なお、例えば、最も解像度の低い撮像装置(8ビットのカメラ)を用いて、先行技術の方法により被測定物の磁場状態(磁場強度)を表そうとすると、最大で白黒256階調でしか表現できないが、本発明の方法で同一解像度の撮像装置を使用しても最大で約1700万(つまり、256の三乗)階調のカラーグラデーションで被測定物の状態を表現することができる。言い換えれば、本発明では、最も低い分解能を持つカメラを使用しても、被測定物を示す磁性膜からの反射光のスペクトルの微小な変化・差異を確実に捉えて表現することができる。 For example, when an image pickup device (8-bit camera) having the lowest resolution is used to express the magnetic field state (magnetic field strength) of the object to be measured by the method of the prior art, it is expressed only in black and white 256 gradations at the maximum. Although it is not possible, even if an image pickup device having the same resolution is used by the method of the present invention, the state of the object to be measured can be expressed by a color gradation of up to about 17 million (that is, 256 cubes) gradation. In other words, in the present invention, even if a camera having the lowest resolution is used, minute changes / differences in the spectrum of the reflected light from the magnetic film indicating the object to be measured can be reliably captured and expressed.

本発明に係るイメージング装置を示した概略図である(実施例1)。It is the schematic which showed the imaging apparatus which concerns on this invention (Example 1). MOイメージングプレートの断面構造の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the cross-sectional structure of the MO imaging plate. 校正データのプロット点とその校正曲線を示した色度分布図である。It is a chromaticity distribution map which showed the plot point of the calibration data and the calibration curve. 本発明によって作成・表示されたカラーバーの一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the color bar created and displayed by this invention. 本発明のイメージング方法の各ステップを説明したフローチャートである(実施例3)。It is a flowchart explaining each step of the imaging method of this invention (Example 3). 実施例3のイメージング方法の校正ステップの詳細を説明したフローチャートである。It is a flowchart explaining the detail of the calibration step of the imaging method of Example 3. 実施例5のイメージング装置(白色光源)を用いて表示した被測定物の磁場分布の様子を示した図である。It is a figure which showed the state of the magnetic field distribution of the object to be measured, which was displayed using the imaging apparatus (white light source) of Example 5. MOイメージングプレートの変形例とその磁気光学特性を示した図である。It is a figure which showed the modification of the MO imaging plate and its magneto-optical property.

以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づき説明するが、本発明は、下記の具体的な実施態様に何等限定されるものではない。なお、各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。 Hereinafter, the present invention will be described based on the embodiments shown in the drawings, but the present invention is not limited to the following specific embodiments. The same reference numerals are used for the same or corresponding members in each figure.

(本発明の装置の概要)
図1は、本発明のイメージング装置(以下、単に「装置」とも呼ぶ。)10の一例を示した概略図である。本実施例では、光源として、第1・第2光源1,2の2つの光源が設けられている。第1光源1は、ある第1色(例えば、青色)の波長スペクトルを有した第1光を放つ単色光源(例えば、青色LED)である。一方、第2光源2は、第1色とは異なる第2色(例えば、黄色)の波長スペクトルを有した第2光を放つ単色光源(例えば、黄色LED)である。
(Overview of the device of the present invention)
FIG. 1 is a schematic view showing an example of an imaging device (hereinafter, also simply referred to as “device”) 10 of the present invention. In this embodiment, two light sources, the first and second light sources 1 and 2, are provided as the light sources. The first light source 1 is a monochromatic light source (for example, a blue LED) that emits first light having a wavelength spectrum of a certain first color (for example, blue). On the other hand, the second light source 2 is a monochromatic light source (for example, a yellow LED) that emits a second light having a wavelength spectrum of a second color (for example, yellow) different from that of the first color.

(互いに異なる色成分を持つ複数の光の同時入射)
図1に示す例では、第2光源2は、この光源2から照射される光が、第1光源1の光照射方向と直交方向に進むように配置されており、両光源1,2から放たれた光はビームスプリッタ3に入射する。より具体的には、一方の光源(例えば、第1光源1)からの光は、ビームスプリッタ3の第1面(外面)3aに入射して透過光と反射光との成分に分かれるが、このうち第1光(青色光)の透過光成分は、第2面(内面)3bから出射してディフューザ4、レンズ5、及び偏光子6の順に通過していく。
(Simultaneous incident of multiple lights with different color components)
In the example shown in FIG. 1, the second light source 2 is arranged so that the light emitted from the light source 2 travels in a direction orthogonal to the light irradiation direction of the first light source 1, and is emitted from both light sources 1 and 2. The dripping light enters the beam splitter 3. More specifically, the light from one light source (for example, the first light source 1) is incident on the first surface (outer surface) 3a of the beam splitter 3 and is separated into a component of transmitted light and reflected light. Among them, the transmitted light component of the first light (blue light) is emitted from the second surface (inner surface) 3b and passes through the diffuser 4, the lens 5, and the polarizer 6 in this order.

これに対して、他方の光源(例えば、第2光源2)は、当該光源2から放出された第2光が、先ずビームスプリッタ3の第2面(内面)3bへ入射するように配向されているため、第2面3bで反射された第2光(黄色光)の反射光成分も、第1光の透過光成分と同様に、ディフューザ4、レンズ5、及び偏光子6の順に通過していき、後述するMOイメージングプレート7に入射することになる。 On the other hand, the other light source (for example, the second light source 2) is oriented so that the second light emitted from the light source 2 first enters the second surface (inner surface) 3b of the beam splitter 3. Therefore, the reflected light component of the second light (yellow light) reflected by the second surface 3b also passes through the diffuser 4, the lens 5, and the polarizer 6 in this order in the same manner as the transmitted light component of the first light. Suddenly, it will be incident on the MO imaging plate 7 described later.

(磁気光学(MO)イメージングプレート)
第1光の透過光成分及び第2光の反射光成分は、偏光子6を通過した際に直線偏光されたうえで、MO(magneto−optcal、「磁気光学」の意味)イメージングプレート7(以下、単に「MOプレート」とも呼ぶ。)の一方の側面7aに入射する。なお、本発明の装置10を使用する際には、MOプレート7の一方の側面7b(光源1,2からの複合光が入射する面7aとは反対の面)には、磁場分布を有した被測定物8(磁性体)が接続(接触又は近接)され、MOプレート7及びこのMOプレート7へ入射・反射した光も、後述するように、局所的な磁場の影響を受ける。その反射光は検光子9を通過した光及び当該光の周辺の物体(被測定物8を含む。)を示す色画像が、カメラなどの撮像部11によって取得される。
(Magnetic Optical (MO) Imaging Plate)
The transmitted light component of the first light and the reflected light component of the second light are linearly polarized when they pass through the polarizer 6, and then the MO (magneto-optcal, meaning "magneto-optics") imaging plate 7 (hereinafter referred to as "magnetic optics"). , Simply referred to as "MO plate") incident on one side surface 7a. When the device 10 of the present invention is used, a magnetic field distribution is provided on one side surface 7b of the MO plate 7 (the surface opposite to the surface 7a on which the composite light from the light sources 1 and 2 is incident). The light to be measured 8 (magnetic material) is connected (contacted or close to), and the light incident on and reflected on the MO plate 7 and the MO plate 7 is also affected by a local magnetic field, as will be described later. As the reflected light, a color image showing the light that has passed through the analyzer 9 and an object (including the object to be measured 8) around the light is acquired by an imaging unit 11 such as a camera.

(検光子)
なお、検光子9は、上述の撮像部11にて反射光(のファラデー回転による)の信号を高いコントラストで取得できるよう、偏光子6に対してほぼ直交した状態で配置されており、このような測定法は直交検光子法と呼ばれている。
(Inspector)
The detector 9 is arranged in a state of being substantially orthogonal to the polarizer 6 so that the signal of the reflected light (due to the rotation of the Faraday) can be acquired by the above-mentioned imaging unit 11 with high contrast. This measurement method is called the orthogonal photon method.

(MOイメージングプレートの断面構造)
ここで、図2に、MOプレート7の断面構造の一例を示す。MOプレート7は、基板71の上に、ビスマス置換ガーネットからなる磁気転写膜73と、この基板71に膜73の形成を助ける下地層72と、反射膜74が配置されている。この反射膜74の側が被測定物8に向き合い、基板71側が光源1,2からの入射光に向くようにMOプレート7を被測定物8に接触又は近接させる。
(Cross-sectional structure of MO imaging plate)
Here, FIG. 2 shows an example of the cross-sectional structure of the MO plate 7. In the MO plate 7, a magnetic transfer film 73 made of a bismuth-substituted garnet, a base layer 72 that assists in forming the film 73, and a reflective film 74 are arranged on the substrate 71. The MO plate 7 is brought into contact with or close to the object 8 to be measured so that the side of the reflective film 74 faces the object 8 to be measured and the side of the substrate 71 faces the incident light from the light sources 1 and 2.

(MOイメージングプレートの組成の一例)
実施例1で採用した基板71、下地層72、磁気転写膜73及び反射膜74の各組成は、図2に示すように、それぞれ、ガラス板、NdBie4Ga12、NdBiFe12、及びAgであるが、必ずしもこれらの組成に限定されない。本発明者らの経験から、基板71の厚みは50μm〜3mmが好ましい。さらに、下地層72は、30〜300nmが好ましく、100〜150nmがさらに好ましい。磁気転写膜73の厚みは、100nm〜10μmが好ましく、600〜800nmがさらに好ましい。磁気転写膜73は、後述するように、特定の色に対して磁場依存性や波長依存性が高くなる素材を選択することが好ましい。この観点からは上述のNdBiFe12(Bi2NIG)の他、RE3−xBiFe12(但し、xは0<x<3(より好ましくは、1<x<3))を選択することが好ましい。ここで、REは、Nd、Y、Luのいずれか又はこれらの希土類元素の組み合わせを意味する。
(Example of composition of MO imaging plate)
As shown in FIG. 2, the compositions of the substrate 71, the base layer 72, the magnetic transfer film 73, and the reflective film 74 adopted in Example 1 are a glass plate, Nd 2 Bi 1 Fe4 Ga 1 O 12 , and Nd, respectively. 1 Bi 2 Fe 5 O 12 , and Ag, but are not necessarily limited to these compositions. From the experience of the present inventors, the thickness of the substrate 71 is preferably 50 μm to 3 mm. Further, the base layer 72 is preferably 30 to 300 nm, more preferably 100 to 150 nm. The thickness of the magnetic transfer film 73 is preferably 100 nm to 10 μm, more preferably 600 to 800 nm. As will be described later, for the magnetic transfer film 73, it is preferable to select a material having high magnetic field dependence and wavelength dependence for a specific color. From this point of view, in addition to the above-mentioned Nd 1 Bi 2 Fe 5 O 12 (Bi2NIG), RE 3-x Bi x Fe 5 O 12 (where x is 0 <x <3 (more preferably 1 <x <3). )) Is preferred. Here, RE means any one of Nd, Y, Lu or a combination of these rare earth elements.

(MOイメージングプレートの組成の変形例)
なお、基板71を、上述のガラス基板に代えて、例えば、GGG(Gadolinium Gallium Garnet)製の基板やその他の材料からなる基板を使用しても良い。また、反射膜74の金属は、比較的傷つき易いので、TiNなどの保護膜(図示せず)を追加形成しても良い。
(Modified example of composition of MO imaging plate)
Instead of the above-mentioned glass substrate, the substrate 71 may be, for example, a substrate made of GGG (Gadolinium Gallium Garnet) or a substrate made of other materials. Further, since the metal of the reflective film 74 is relatively easily damaged, a protective film (not shown) such as TiN may be additionally formed.

撮像部11にて取得された被測定物8の色画像の情報は、撮像部11からこれに接続されたパーソナルコンピュータ12内のCPU13によってメモリ14に格納されるとともに、ディスプレイ15aなどを備えた表示部15によって、被測定物8(磁性体)の一部又は全部を覆うMOプレート7(に反射した色彩)の様子を(例えば、図1中の枠18内に)表示することが可能となる。なお、表示部15は、USB等のインターフェイス12bを介してパーソナルコンピュータ12に接続されている。 The color image information of the object 8 to be measured acquired by the image pickup unit 11 is stored in the memory 14 by the CPU 13 in the personal computer 12 connected to the image pickup unit 11 and is displayed by the display 15a and the like. The unit 15 makes it possible to display the state of the MO plate 7 (color reflected on) covering a part or all of the object 8 (magnetic material) (for example, in the frame 18 in FIG. 1). .. The display unit 15 is connected to the personal computer 12 via an interface 12b such as USB.

なお、以上の説明した構成要素だけでは、MOプレート7を通した被測定物8の磁場強度(分布)に対応した様子(色画像19)を観察できるに過ぎず、磁場分布の定量的な観察や定量測定を行うことはできない。 It should be noted that, with only the components described above, it is only possible to observe the state (color image 19) corresponding to the magnetic field strength (distribution) of the object 8 to be measured through the MO plate 7, and quantitative observation of the magnetic field distribution. And quantitative measurements cannot be made.

そこで、本発明の一例では、上述の本発明の目的を達成するため、被測定物8の磁場分布に対応した(色画像19に加えて、この色画像19に対応した磁場強度と表示色との対応関係を視覚的に表示する)色−磁場強度対応表示16,17(以下、「カラーバー16」や「ポインタ17」とも呼ぶ。)も併せて表示部15(例えば、そのディスプレイ15a上)に表示できるようにしてある。 Therefore, in one example of the present invention, in order to achieve the above-mentioned object of the present invention, the magnetic field strength and the display color corresponding to the color image 19 correspond to the magnetic field distribution of the object 8 to be measured (in addition to the color image 19). Color-magnetic field strength correspondence displays 16 and 17 (hereinafter, also referred to as "color bar 16" and "pointer 17") are also displayed on the display unit 15 (for example, on the display 15a). It can be displayed on.

(カラーバー)
先ず一例として、カラーバー16を表示させるための手段や処理について詳しく述べる。
(Color bar)
First, as an example, the means and processing for displaying the color bar 16 will be described in detail.

(校正用機器の構成)
図1に示すように、本発明の装置10には、校正用電磁石21とこの電磁石21に電圧Vを付与する電圧印加部22と磁場強度測定部23と光強度測定部24とが更に設けられている。電圧印加部22には、電圧調節部25が内蔵又は接続されており、この電圧調節部25によって、電磁石21に印加される電圧値Vを変更することが可能になる。
(Configuration of calibration equipment)
As shown in FIG. 1, the apparatus 10 of the present invention is further provided with a calibration electromagnet 21, a voltage applying unit 22 for applying a voltage V to the electromagnet 21, a magnetic field strength measuring unit 23, and a light intensity measuring unit 24. ing. A voltage adjusting unit 25 is built in or connected to the voltage applying unit 22, and the voltage adjusting unit 25 makes it possible to change the voltage value V applied to the electromagnet 21.

より具体的な構成例として、電磁石21は、その中央に、鉄心21aが設けられ、その周囲にコイル21bが螺旋状に巻きつけられ、コイル21bの両端が電圧印加部22に接続されるようにしても良い。電圧印加部22及び電圧調節部25として、市販の直流安定化電源を使用しても良い。電圧調節部25によってコイル21bに流れる電流を変更することで、電磁石21に付与する電圧値Vを任意に変更することができる。なお、電圧印加部22とパーソナルコンピュータ12とを接続し、上述のように設定・印加された電圧値VのデータをCPU13の命令によってメモリ14へ格納するようにしても良い。なお、電圧印加部22とパーソナルコンピュータ12との接続は、USB等のインターフェイス12aを介して行うことが可能であり、後述する磁場強度測定部23又は光強度測定部24とパーソナルコンピュータ12との接続も同様の手段・方法であってもよい。 As a more specific configuration example, the electromagnet 21 is provided with an iron core 21a in the center thereof, and a coil 21b is spirally wound around the core 21a so that both ends of the coil 21b are connected to the voltage applying portion 22. You may. A commercially available regulated DC power supply may be used as the voltage applying unit 22 and the voltage adjusting unit 25. By changing the current flowing through the coil 21b by the voltage adjusting unit 25, the voltage value V applied to the electromagnet 21 can be arbitrarily changed. The voltage application unit 22 and the personal computer 12 may be connected to store the data of the voltage value V set and applied as described above in the memory 14 by the command of the CPU 13. The voltage applying unit 22 and the personal computer 12 can be connected via an interface 12a such as USB, and the magnetic field strength measuring unit 23 or the light intensity measuring unit 24, which will be described later, is connected to the personal computer 12. May be the same means / method.

また、磁場強度測定部23としては、例えば、非接触式のガウスメータを利用して良く、上述の如く電磁石21に電圧Vが印加された際に電磁石21付近に発生する磁場強度Hを測定することができる。なお、電圧印加部22とパーソナルコンピュータ12とを接続し、上述のように測定された磁場強度HのデータをCPU13の命令によってメモリ14へ格納するようにしても良い。 Further, as the magnetic field strength measuring unit 23, for example, a non-contact type Gaussian meter may be used, and the magnetic field strength H generated in the vicinity of the electromagnet 21 when the voltage V is applied to the electromagnet 21 as described above is measured. Can be done. The voltage application unit 22 and the personal computer 12 may be connected, and the data of the magnetic field strength H measured as described above may be stored in the memory 14 by the command of the CPU 13.

また、光強度測定部24は、市販の光学分光器を利用しても良いし、上述の撮像部11の機能を併せた測定器であっても良い。なお、光強度測定部24とパーソナルコンピュータ12とを接続し、上述のように測定された波長スペクトルI(λ)をCPU13の命令によってメモリ14へ格納するようにしても良い。 Further, the light intensity measuring unit 24 may use a commercially available optical spectroscope, or may be a measuring instrument having the functions of the above-mentioned imaging unit 11. The light intensity measuring unit 24 and the personal computer 12 may be connected and the wavelength spectrum I (λ) measured as described above may be stored in the memory 14 by a command from the CPU 13.

これらの上記構成は、本発明の装置10を使用する前(実際の被測定物8の観察前)の校正段階で利用される。すなわち、被測定物8の代わりに、校正用電磁石21をMOプレート7に接触又は近接させる。磁場強度測定部23は、ある電圧値Vで印加された電磁石21の磁場強度Hを測定する。光強度測定部24は、該電磁石21に接触又は近接したMOプレート7から反射して検光子9を通過した光の光学特性データ(例えば、波長スペクトルI(λ))を取得する。 These configurations are used in the calibration stage before using the apparatus 10 of the present invention (before observing the actual object 8 to be measured). That is, instead of the object 8 to be measured, the calibration electromagnet 21 is brought into contact with or close to the MO plate 7. The magnetic field strength measuring unit 23 measures the magnetic field strength H of the electromagnet 21 applied at a certain voltage value V. The light intensity measuring unit 24 acquires optical characteristic data (for example, wavelength spectrum I (λ)) of light that has been reflected from the MO plate 7 that is in contact with or close to the electromagnet 21 and has passed through the analyzer 9.

以上のように光強度測定部24、磁場強度測定部23、及び電圧印加部22で取得された波長スペクトルI(λ)、磁場強度H、設定電圧値Vの各データは、CPU13の命令によってメモリ14に保管される。その後も、電圧調節部25によって電磁石21への印加する電圧値Vを変更して、その際の電圧値Vに対応した波長スペクトルI(λ)、磁場強度H、及び電圧値Vの各データが上記校正用の装置22〜25によって取得され、CPU13の命令によってメモリ14に送信・保管される。この測定作業を複数回(カラーバー16の精度を高めるには、好ましくは5回以上、更に好ましくは10回以上)、繰り返す。 As described above, the wavelength spectrum I (λ), the magnetic field intensity H, and the set voltage value V data acquired by the light intensity measuring unit 24, the magnetic field intensity measuring unit 23, and the voltage applying unit 22 are stored in memory by the instruction of the CPU 13. It is stored in 14. After that, the voltage adjusting unit 25 changes the voltage value V applied to the electromagnet 21, and the wavelength spectrum I (λ), the magnetic field strength H, and the voltage value V data corresponding to the voltage value V at that time are obtained. It is acquired by the calibration devices 22 to 25, and is transmitted and stored in the memory 14 by a command of the CPU 13. This measurement operation is repeated a plurality of times (preferably 5 times or more, more preferably 10 times or more to improve the accuracy of the color bar 16).

また、本発明の装置10には、RGB算出部26が更に設けられており、RGB算出部26はメモリ14に保管された各磁場強度Hにおける波長スペクトルI(λ)を呼び出し、この波長スペクトルI(λ)に対応したRGB値を算出して、メモリ14に格納する。つまり、校正時の各磁場強度Hにおいて観察されたMOプレート7の色情報がRGB値として得られる。 Further, the apparatus 10 of the present invention is further provided with an RGB calculation unit 26, and the RGB calculation unit 26 calls a wavelength spectrum I (λ) at each magnetic field strength H stored in the memory 14, and this wavelength spectrum I The RGB value corresponding to (λ) is calculated and stored in the memory 14. That is, the color information of the MO plate 7 observed at each magnetic field strength H at the time of calibration is obtained as an RGB value.

また、本発明の装置10には、校正曲線算出部27も設けられており、RGB算出部26で得られたRGB値と磁場強度Hとの対応関係から、後述する色度分布図(xy色度図)上で、校正の際に得られた各データ(つまり、磁場強度Hとこれに対応するRGB値(より詳しくは、当該RGB値から得られるxとyの値))をプロットする(図3を参照)。 Further, the apparatus 10 of the present invention is also provided with a calibration curve calculation unit 27, and from the correspondence relationship between the RGB value obtained by the RGB calculation unit 26 and the magnetic field strength H, a chromaticity distribution map (xy color) described later Plot each data obtained during calibration (that is, the magnetic field strength H and the corresponding RGB values (more specifically, the x and y values obtained from the RGB values)) on the map (degree map) ( See FIG. 3).

なお、図3中の幾つかのプロット点の隣に磁場強度(例えば、+1、+0.5、0、−0.5、−1、単位は全て〔kOe〕)も併せて示す。また、図3に示す色度分布図(CIE1931)の横軸xと縦軸yは、三刺激値(三原刺激の混色量)の比率(三原刺激の混色比)により、算出される。これらのプロットから、磁場強度HとRGB値(より具体的にはxとyの値)との校正曲線(例えば、フィッティングカーブ)を算出することができる。得られた校正曲線の数式情報もメモリ14に保管される。 The magnetic field strength (for example, +1, +0.5, 0, -0.5, -1, all units are [koe]) is also shown next to some plot points in FIG. Further, the horizontal axis x and the vertical axis y of the chromaticity distribution map (CIE1931) shown in FIG. 3 are calculated by the ratio of the tristimulus values (color mixing amount of the three stimuli) (color mixing ratio of the three stimuli). From these plots, a calibration curve (for example, a fitting curve) of the magnetic field strength H and the RGB values (more specifically, the values of x and y) can be calculated. The mathematical formula information of the obtained calibration curve is also stored in the memory 14.

さらに、本発明の装置10では、カラーバー作成部28も設けられている。このカラーバー作成部28は、メモリ14に保管された校正曲線に係る数式情報を利用してカラーバー16を表示するための基本情報を作成・計算する。例えば、カラーバー表示部16では、表示するための最大及び最小の磁場強度Hmax,Hmin(例えば、+1 kOe及び−1 kOe)を決定するとともに、この最大値Hmaxと最小値Hminとの範囲を分割する領域の数n(例えば、n=11)を決定する。n=11の場合、最大値Hmaxの領域と最小値Hminの領域の他に、これらの間を均等に区切った9点(9つの仕切り用領域)の磁場強度Hが取得される(合計11点(11領域)の磁場強度Hが得られる)。 Further, in the device 10 of the present invention, a color bar creating unit 28 is also provided. The color bar creation unit 28 creates and calculates basic information for displaying the color bar 16 by using mathematical formula information related to the calibration curve stored in the memory 14. For example, the color bar display unit 16 determines the maximum and minimum magnetic field strengths H max and H min (for example, +1 kOe and -1 kOe) for display, and sets the maximum value H max and the minimum value H min . The number n of regions dividing the range of (for example, n = 11) is determined. When n = 11, in addition to the region of the maximum value H max and the region of the minimum value H min , the magnetic field strength H of 9 points (9 partition regions) evenly divided between these is acquired (total). The magnetic field strength H at 11 points (11 regions) can be obtained).

なお、カラーバー16内側の9点(9つの領域)は、カラーバー16の表示の見易さ及び精度の面から、最大値Hmaxと最小値Hminとを均等に区分するように取得されることが好ましいが、必ずしもこれに限定されない。例えば、実際に観察されやすい磁場強度Hの付近を細かく不均等に分割してもよい。得られた各磁場強度Hと上述の校正曲線とを利用して、各磁場強度Hに対応したRGB値(色情報)を算出する。このように計算することで、カラーバー16の各分割領域を示すバー代表値(各磁場強度Hとこれに対応したRGB値との対応関係)が得られる。 The nine points (nine areas) inside the color bar 16 are acquired so as to evenly divide the maximum value H max and the minimum value H min from the viewpoint of visibility and accuracy of the display of the color bar 16. However, it is not always limited to this. For example, the vicinity of the magnetic field strength H, which is easily observed, may be finely and unevenly divided. Using each of the obtained magnetic field strengths H and the above-mentioned calibration curve, RGB values (color information) corresponding to each magnetic field strength H are calculated. By calculating in this way, a bar representative value (corresponding relationship between each magnetic field strength H and the corresponding RGB value) indicating each divided region of the color bar 16 can be obtained.

カラーバー16は、カラーバー作成部28で得られ、その後メモリ14に保管されたバー代表値の各データを読み出しすることで、表示部15のディスプレイ15a上の所定箇所にカラーバー16を表示することができるのである。以上のように作成・表示されたカラーバー16の一例を図4に示す。尚、このカラーバー16は、表示部15のディスプレイ15a上に表示させる構成(図1参照)だけでなく、当該表示部15とは別の表示手段(例えば、図示しない別個の表示装置やディスプレイ)に表示させるようにしてもよい。この別の表示手段には、印刷により表示される紙等も挙げられ、検光子9上で肉眼で観測できる色(色画像)と、この紙に印刷されたカラーバー16とを比較することで、磁場強度Hを目測することもできるようになる。 The color bar 16 is obtained by the color bar creation unit 28, and then by reading out each data of the bar representative value stored in the memory 14, the color bar 16 is displayed at a predetermined position on the display 15a of the display unit 15. You can do it. FIG. 4 shows an example of the color bar 16 created and displayed as described above. The color bar 16 is not only configured to be displayed on the display 15a of the display unit 15 (see FIG. 1), but is also a display means different from the display unit 15 (for example, a separate display device or display (not shown)). It may be displayed in. Another display means includes paper displayed by printing, and by comparing a color (color image) observable with the naked eye on the analyzer 9 with a color bar 16 printed on the paper. , The magnetic field strength H can also be measured visually.

(磁場強度表示ポインタ)
また、本発明の別の実施例(実施例2)に係る装置10では、上述のカラーバー16に代えて(又は上述のカラーバー16に加えて)、磁場強度表示ポインタ17(図1を参照)を利用できるようにしてもよい。磁場強度表示ポインタ17は、操作者の求め(図示しないマウス等の手段の操作)に応じて、表示部15で表示されたMOプレート7の色画像19上を自由に移動できるポインタ部(例えば、矢印)17aを備えるようにしてもよい。
(Magnetic field strength display pointer)
Further, in the device 10 according to another embodiment (Example 2) of the present invention, instead of the above-mentioned color bar 16 (or in addition to the above-mentioned color bar 16), the magnetic field strength display pointer 17 (see FIG. 1). ) May be available. The magnetic field strength display pointer 17 is a pointer unit (for example, a pointer unit) that can freely move on the color image 19 of the MO plate 7 displayed on the display unit 15 in response to a request from the operator (operation of a means such as a mouse (not shown)). The arrow) 17a may be provided.

このポインタ部17aを色画像19上の所望の位置に配置又はクリックすると、CPU13の命令により、対応磁場強度算出部29が、該所望の位置での局所的なRGB値を読み取り、このRGB値を上述の校正曲線に基づく関係式(校正曲線を形成する情報はメモリ14に蓄積されている)に代入して、このRGB値に対応した磁場強度Hを算出することができる。さらに、磁場強度Hを後述のように表示部15に表示させたり、メモリ14に保管したりすることができる。 When the pointer unit 17a is placed or clicked at a desired position on the color image 19, the corresponding magnetic field strength calculation unit 29 reads the local RGB value at the desired position by the command of the CPU 13, and reads the RGB value. The magnetic field strength H corresponding to this RGB value can be calculated by substituting it into the relational expression based on the above-mentioned calibration curve (the information forming the calibration curve is stored in the memory 14). Further, the magnetic field strength H can be displayed on the display unit 15 or stored in the memory 14 as described later.

そして、対応磁場強度算出部29にて算出された磁場強度Hは、そのポインタ部17a付近の枠17b(又は、ディスプレイ15a上のその他の所望の場所)に定量的に表示するようにしても良い。また、ポインタ部17aを配置(又はクリック)した位置での磁場強度Hとともに、その位置でのRGB値も表示する枠17cを併せて設けるようにしてもよい。この実施例2の場合には、先の実施例1のカラーバー16のみの場合に比べ、MOプレート7の色画像19上の任意の位置での局所的な磁場強度Hを、より定量的かつ明確に表示できるようになる。 Then, the magnetic field strength H calculated by the corresponding magnetic field strength calculation unit 29 may be quantitatively displayed on the frame 17b (or other desired location on the display 15a) near the pointer unit 17a. .. Further, a frame 17c for displaying the RGB value at the position where the pointer portion 17a is arranged (or clicked) as well as the magnetic field strength H may be provided at the same time. In the case of this Example 2, the local magnetic field strength H at an arbitrary position on the color image 19 of the MO plate 7 is more quantitative and more quantitative than the case of only the color bar 16 of the previous Example 1. It will be possible to display clearly.

(本発明のイメージング方法)
次に、本発明の装置10を用いて被測定物8の磁場分布を定量的に色表示する方法を図5に示すフローチャートを参照しながら説明する。
(Imaging method of the present invention)
Next, a method of quantitatively displaying the magnetic field distribution of the object to be measured 8 in color using the apparatus 10 of the present invention will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

先ず、本発明の装置10の光学系のセッティングを以下のように行う(ステップS1,S2)。 First, the setting of the optical system of the apparatus 10 of the present invention is performed as follows (steps S1 and S2).

ステップS1では、カラーバー16の色調を決定するために、光源1,2からMOプレート7及び被測定物8へ向けて照射される第1光・第2光のそれぞれの波長スペクトルを選択する。言い換えれば、光源1,2からターゲット7,8に入射させる光が複数(少なくとも2つ以上)の異なる色成分(波長スペクトル成分)を持つように設定する(ステップS1)。 In step S1, in order to determine the color tone of the color bar 16, the wavelength spectra of the first light and the second light emitted from the light sources 1 and 2 toward the MO plate 7 and the object 8 to be measured are selected. In other words, the light incident on the targets 7 and 8 from the light sources 1 and 2 is set to have a plurality (at least two or more) different color components (wavelength spectrum components) (step S1).

次に、ステップS1で設定された入射光の色成分の少なくとも一つに対して、磁場依存性(外部磁場の影響)を感度良く示す組成を有したMOプレート7を用意(選択)する(ステップS2)。 Next, an MO plate 7 having a composition that sensitively exhibits magnetic field dependence (influence of an external magnetic field) with respect to at least one of the color components of the incident light set in step S1 is prepared (selected) (step). S2).

上記ステップS1で設定された色成分を持つ光を、上記ステップS2で用意されたMOプレート7へレンズ5や偏光子6を通して入射させる(ステップS3)。なお、このステップS3では、後述の校正ステップS4や撮像ステップS6にてMOプレート7からの反射光を、検光子9を通過して取得できるよう、検光子9をMOプレート7と撮像部11や光強度測定部24との間に配置しておく。ここで、撮像部11にて反射光のスペクトル信号を感度良く(高いコントラストで)得られるように、検光子9を偏光子6に対して90度付近で角度や位置を調整(つまり、偏光子6に略直交するように配向)することが好ましい。 Light having the color component set in step S1 is incident on the MO plate 7 prepared in step S2 through the lens 5 and the polarizer 6 (step S3). In this step S3, the analyzer 9 is attached to the MO plate 7 and the imaging unit 11 so that the reflected light from the MO plate 7 can be acquired through the analyzer 9 in the calibration step S4 and the imaging step S6 described later. It is arranged between the light intensity measuring unit 24 and the light intensity measuring unit 24. Here, the angle and position of the analyzer 9 are adjusted around 90 degrees with respect to the polarizer 6 (that is, the polarizer) so that the image pickup unit 11 can obtain the spectral signal of the reflected light with high sensitivity (high contrast). It is preferable to orient it so as to be substantially orthogonal to 6.

(本発明の校正処理)
光学系のセッティング(ステップS1〜S3)後、実際の被測定物8の定量的観測前に、以下の校正作業を行う(ステップS4)。
(Calibration process of the present invention)
After setting the optical system (steps S1 to S3) and before the actual quantitative observation of the object 8 to be measured, the following calibration work is performed (step S4).

MOプレート7付近の磁場強度Hを徐々に変化させ、MOプレート7における磁場強度Hと反射光のRGB値との校正曲線を得る(ステップS4)。 The magnetic field strength H near the MO plate 7 is gradually changed to obtain a calibration curve between the magnetic field strength H in the MO plate 7 and the RGB value of the reflected light (step S4).

ステップS4の具体的な処理を、図6を参照しながら説明する。校正用電磁石21をMOプレート7に接続(接触又は近接)させる(ステップS41)。電圧印加部22を用いて、この電磁石21に電圧Vを印加することにより電磁石21及びこの隣のMOプレート7に発生する磁場強度Hを測定する(ステップS42)。さらに、この磁場強度Hに応じて磁気光学効果が変化したMOプレート7から反射する光の波長スペクトルI(λ)を、検光子9を通して測定する(ステップS43)。 The specific process of step S4 will be described with reference to FIG. The calibration electromagnet 21 is connected (contacted or close to) the MO plate 7 (step S41). The magnetic field strength H generated in the electromagnet 21 and the MO plate 7 adjacent to the electromagnet 21 by applying a voltage V to the electromagnet 21 is measured by using the voltage applying unit 22 (step S42). Further, the wavelength spectrum I (λ) of the light reflected from the MO plate 7 whose magneto-optical effect changes according to the magnetic field strength H is measured through the analyzer 9 (step S43).

次に、電磁石21への印加電圧Vを変化させてMOプレート7付近の磁場強度Hを変化させて(ステップS44)、MOプレート7周囲の磁場強度Hと反射光の波長スペクトルI(λ)を測定する(ステップS42、S43)。この操作を、所望の回数(例えば、N回)繰り返す。 Next, the magnetic field strength H near the MO plate 7 is changed by changing the voltage V applied to the electromagnet 21 (step S44), and the magnetic field strength H around the MO plate 7 and the wavelength spectrum I (λ) of the reflected light are obtained. Measure (steps S42, S43). This operation is repeated a desired number of times (for example, N times).

この繰り返し処理の後、測定データによるMOプレート7付近の磁場強度Hとこれに応じた反射光の波長スペクトルI(λ)との対応関係が得られる。波長スペクトルI(λ)は、このスペクトルI(λ)に対応したRGB値に変換することができる(ステップS45)。このステップS45で得られたRGB値を基に色度分布図上に校正データをプロットし、フィッティングカーブを得ることで、校正曲線(磁場強度H−RGB値)を算出することができる(ステップS46)。 After this iterative processing, the correspondence between the magnetic field intensity H near the MO plate 7 and the wavelength spectrum I (λ) of the reflected light corresponding to the magnetic field intensity H based on the measurement data can be obtained. The wavelength spectrum I (λ) can be converted into an RGB value corresponding to this spectrum I (λ) (step S45). The calibration curve (magnetic field strength H-RGB value) can be calculated by plotting the calibration data on the chromaticity distribution map based on the RGB values obtained in step S45 and obtaining the fitting curve (step S46). ).

以上のように光源(での入射光)の設定(ステップS1〜S3)とカラーバー16を表示するための校正(ステップS4)が実行されれば、任意の被測定物8に対する実際の観察に入ることができる(後述のステップS5〜S9)。 If the setting of the light source (incident light at) (steps S1 to S3) and the calibration for displaying the color bar 16 (step S4) are executed as described above, the actual observation of the arbitrary object 8 to be measured can be performed. You can enter (steps S5 to S9 described later).

先ず、ステップS4で用いた校正用電磁石21をMOプレート7から離して、実際に観察を希望する被測定物8をMOプレート7に接続(接触又は近接)するように本発明の装置10内にセットする(ステップS5)。具体的には、被測定物8の一面をMOプレート7の面7bに面接触(又は近接)させる。 First, the calibration electromagnet 21 used in step S4 is separated from the MO plate 7, and the object to be measured 8 to be actually observed is connected (contacted or close to) the MO plate 7 in the apparatus 10 of the present invention. Set (step S5). Specifically, one surface of the object to be measured 8 is brought into surface contact (or close to) the surface 7b of the MO plate 7.

次に、カメラなどの撮像部11の電源を入れ、MOプレート7の反射光(つまり被測定物8の色画像)を、検光子9を通して撮像し、撮像した色画像データをパーソナルコンピュータ12へ送信する(ステップS6)。 Next, the power of the image pickup unit 11 such as a camera is turned on, the reflected light of the MO plate 7 (that is, the color image of the object to be measured 8) is imaged through the analyzer 9, and the imaged color image data is transmitted to the personal computer 12. (Step S6).

その後、パーソナルコンピュータ12のCPU13では、撮像部11から受信した色画像データを表示部15のディスプレイ15a上の所定の枠18に表示する(ステップS7)。必要に応じて、またはオペレータの入力操作により、撮像データがメモリ14に格納される。 After that, the CPU 13 of the personal computer 12 displays the color image data received from the imaging unit 11 in a predetermined frame 18 on the display 15a of the display unit 15 (step S7). The imaging data is stored in the memory 14 as needed or by an input operation of the operator.

次に、ステップS4で得られた校正曲線を用いてディスプレイ15a上にカラーバー16を表示する(ステップS8)。具体的には、メモリ14に保管された校正曲線(数式)にオペレータが希望するカラーバー16の表示を構成する情報(上限に相当する最大値Hmax、下限に相当する最小値Hmin、及び各目盛に相当するバー代表値)を入力することで、各バー領域の色情報(RGB値)を算出することができる。各バー代表値とこれに対応して算出された各RGB値と対応情報(行列データ)から、ディスプレイ15a上の枠に所望の範囲や目盛を有したカラーバー16を表示させることができる。 Next, the color bar 16 is displayed on the display 15a using the calibration curve obtained in step S4 (step S8). Specifically, the information constituting the display of the color bar 16 desired by the operator on the calibration curve (mathematical formula) stored in the memory 14 (maximum value H max corresponding to the upper limit, minimum value H min corresponding to the lower limit, and By inputting the bar representative value corresponding to each scale, the color information (RGB value) of each bar area can be calculated. From the representative value of each bar, each RGB value calculated corresponding to the representative value, and the corresponding information (matrix data), the color bar 16 having a desired range and scale can be displayed in the frame on the display 15a.

これにより、オペレータは、例えば、被測定物8(より具体的には、この上に覆い被さったMOプレート7)の色画像19と、カラーバー16とを同じディスプレイ15a上に表示させることができるため、例えば、随時(リアルタイム)に取得された被測定物8の色画像19を、色と磁場強度Hとが対応して示されたカラーバー16に比較対照させながら、定量的に観察することが可能となる。 Thereby, for example, the operator can display the color image 19 of the object to be measured 8 (more specifically, the MO plate 7 overlying the object 8) and the color bar 16 on the same display 15a. Therefore, for example, the color image 19 of the object to be measured 8 acquired at any time (real time) is quantitatively observed while being compared and contrasted with the color bar 16 in which the color and the magnetic field strength H are shown correspondingly. Is possible.

また、上述のカラーバー16の表示処理(ステップS8)に代えて(又は、当該処理と併せて)、ディスプレイ15a上に、実施例2にて説明した磁場強度表示ポインタ17を表示し、これを操作しながら任意の位置にて磁場強度Hをより定量的に取得・表示するようにしてもよい(ステップS9)。 Further, instead of (or in combination with) the display process (step S8) of the color bar 16 described above, the magnetic field strength display pointer 17 described in the second embodiment is displayed on the display 15a, and this is displayed. The magnetic field strength H may be acquired and displayed more quantitatively at an arbitrary position while operating (step S9).

ステップS9では、先ず、オペレータの操作(図示しないキーボードどの入力手段への入力操作)により、ディスプレイ15a上にポインタ17を表示させる。オペレータは、図示しないマウス等の操作手段を操作することで、ポインタ部17aをディスプレイ15a上の被測定物8の色画像19上の所望の測定位置にポインタ部17aを移動させる。確定したポインタ部17aの位置でマウスをクリックしたりすることで(必ずしもクリック動作の必要は無く、例えば、画像19上にポインタ部17aを配置するだけでもよい)、CPU13は、当該位置での色画像19のRGB値の情報を取得するよう対応磁場強度算出部29に命令する。 In step S9, first, the pointer 17 is displayed on the display 15a by an operator's operation (input operation to any input means of a keyboard (not shown)). The operator moves the pointer unit 17a to a desired measurement position on the color image 19 of the object 8 to be measured on the display 15a by operating an operating means such as a mouse (not shown). By clicking the mouse at the determined position of the pointer unit 17a (the click operation is not always necessary, for example, the pointer unit 17a may be simply arranged on the image 19), the CPU 13 has the color at the position. The corresponding magnetic field strength calculation unit 29 is instructed to acquire the RGB value information of the image 19.

対応磁場強度算出部29では、取得したRGB値を校正曲線に基づく関係式に代入し、このRGB値に対応した磁場強度Hを算出する。このように取得・算出されたRGB値と磁場強度Hとをディスプレイ15a上の枠17b又は枠17c上に表示されるようにしてもよい。この他、操作者の求めに応じて、色画像19の所望の各選択位置にて、以上のように算出・表示されたRGB値と磁場強度Hとのデータをメモリ14に保管させるようにしてもよい。 The corresponding magnetic field strength calculation unit 29 substitutes the acquired RGB value into the relational expression based on the calibration curve, and calculates the magnetic field strength H corresponding to this RGB value. The RGB values acquired and calculated in this way and the magnetic field strength H may be displayed on the frame 17b or the frame 17c on the display 15a. In addition, in response to the request of the operator, the data of the RGB values calculated and displayed as described above and the magnetic field strength H are stored in the memory 14 at each desired selected position of the color image 19. May be good.

(その他の変形例(単色光源の数))
上述の実施例1では、単色光源1,2を2つ用意して、異なる色成分(波長スペクトル、例えば、青色成分と黄色成分)を持つ入射光を同時に2つ与えることを前提としたが、必ずしも上記実施例に限定されず、3つ以上の光源(図示せず)を用意して異なる色成分(波長スペクトル)を持つ入射光を同時に3つ以上与えるようにしてもよい。これにより、撮像部11により撮像され、表示部15により表示される被測定物8の色画像19は、これらの単色光源の設定に対応して、3色以上の色彩分布(グラデーション)が得られ、カラーバー16の表示も最小値Hminから最大値Hmaxまでの領域が3色以上の色を用いたグラデーションで、よりカラフルに示すことができる。
(Other variants (number of monochromatic light sources))
In Example 1 described above, it is assumed that two monochromatic light sources 1 and 2 are prepared and two incident lights having different color components (wavelength spectra, for example, a blue component and a yellow component) are simultaneously provided. Not necessarily limited to the above embodiment, three or more light sources (not shown) may be prepared to simultaneously provide three or more incident lights having different color components (wavelength spectra). As a result, the color image 19 of the object 8 to be measured, which is captured by the imaging unit 11 and displayed by the display unit 15, has a color distribution (gradation) of three or more colors corresponding to the settings of these monochromatic light sources. The display of the color bar 16 can also be displayed more colorfully by the gradation using three or more colors in the region from the minimum value H min to the maximum value H max .

(白色光源を利用した変形例)
なお、上述の実施例1では、2つ以上の異なる色成分を持つ入射光を得るために、これらの色成分に対応した単色光源1,2(例えば、青色LEDと黄色LED)を2つ以上用意したが、単一の白色光源を利用してもよい。これにより、装置構成がより簡素、小型かつ安価にすることができる。
(Modification using a white light source)
In Example 1 described above, in order to obtain incident light having two or more different color components, two or more monochromatic light sources 1 and 2 (for example, a blue LED and a yellow LED) corresponding to these color components are used. Although prepared, a single white light source may be used. As a result, the device configuration can be made simpler, smaller, and cheaper.

但し、白色光源に含まれる2つ以上の色成分(波長スペクトル)に対してだけ、極めて感度よく反応する波長依存性の高い特性を示すMOプレート7(特に、磁気転写膜73)の構造・組成を選択あるいは製造しなくてはならない。 However, the structure and composition of the MO plate 7 (particularly, the magnetic transfer film 73) exhibiting highly wavelength-dependent characteristics that react extremely sensitively only to two or more color components (wavelength spectra) contained in the white light source. Must be selected or manufactured.

本発明者らが今まで製造したMOプレート7の一つを用いた場合、青色と黄色の2色に相当する波長依存性があり、磁場強度Hを変化させた場合にそのうちの黄色の波長スペクトルだけが、残りの青色の波長スペクトルに対するよりも、感度良く磁場光学特性が変化する。従って、MOプレート7の磁場強度Hを徐々に変化させると、検光子9を通して撮像されたMOプレート7の色画像19は磁場強度Hに応じて青色から黄色に変化して見える。 When one of the MO plates 7 manufactured by the present inventors is used, there is a wavelength dependence corresponding to two colors of blue and yellow, and when the magnetic field strength H is changed, the wavelength spectrum of yellow is obtained. Only the magnetic field optical properties change more sensitively than for the remaining blue wavelength spectrum. Therefore, when the magnetic field strength H of the MO plate 7 is gradually changed, the color image 19 of the MO plate 7 imaged through the analyzer 9 appears to change from blue to yellow according to the magnetic field strength H.

図7に、実施例5の装置10を用いて表示した被測定物8の磁場分布の様子を示す。被測定物8としてフェライト磁石(画像右)を用い、これをMOプレート7の下に置いて撮像した色画像19を画像左に示す。図7中の幾つかの領域が拡大されており、この拡大領域とこれに対応するカラーバー16のバーとその代表値を示している。 FIG. 7 shows the state of the magnetic field distribution of the object to be measured 8 displayed by using the apparatus 10 of the fifth embodiment. A ferrite magnet (right image) is used as the object 8 to be measured, and a color image 19 imaged by placing the ferrite magnet under the MO plate 7 is shown on the left side of the image. Some areas in FIG. 7 are enlarged, and the enlarged areas, the corresponding color bars 16 bars, and their representative values are shown.

以上説明したような実施例5の場合、光源は白色光源であり、入射させる光の色成分(波長スペクトル)を選択・調整することはできないため、カラーバー16の色等を変更するには、光源側ではなく、光が照射されるMOプレート7側の組成・構造を積極的に調整・改良する必要がある。実際には、現在のところ、MOプレート7の磁気転写膜73(ガーネット膜)の構造を新規に作り出していくのは困難であるため、白色光源を使用した場合でのカラーバー16の色表示の選択肢は、複数の単色光源の組み合わせを用いた場合に比べて、狭まることが予想される。 In the case of the fifth embodiment as described above, the light source is a white light source, and the color component (wavelength spectrum) of the incident light cannot be selected or adjusted. Therefore, in order to change the color or the like of the color bar 16. It is necessary to positively adjust and improve the composition and structure of the MO plate 7 side to which light is irradiated, not the light source side. Actually, at present, it is difficult to newly create the structure of the magnetic transfer film 73 (garnet film) of the MO plate 7, so that the color display of the color bar 16 when a white light source is used is displayed. The options are expected to be narrower than when using a combination of multiple monochromatic light sources.

本発明者らは、磁気転写膜73や基板71の組成を変更して数種類のMOプレート7(試験例1〜5)を製造し、磁気光学特性を評価した。図8は、その評価結果の一例を示す。図8は、横軸に波長を取り、縦軸にカー回転角を示す。なお、試験例1では、NdBi2.5Fe12(Bi2.5NIG)製の磁気転写膜73とGGG製の基板71を有したMOプレート7使用した。 The present inventors manufactured several types of MO plates 7 (Test Examples 1 to 5) by changing the composition of the magnetic transfer film 73 and the substrate 71, and evaluated the magneto-optical characteristics. FIG. 8 shows an example of the evaluation result. In FIG. 8, the horizontal axis represents the wavelength and the vertical axis represents the car rotation angle. In Test Example 1, an MO plate 7 having a magnetic transfer film 73 made of Nd 1 Bi 2.5 Fe 5 O 12 (Bi2.5 NIG) and a substrate 71 made of GGG was used.

同様に、試験例2では、Nd0.5Bi2.5e4.5Ga0.512(Bi2.5NIG0.5G)製の磁気転写膜73とGGG製の基板71を有したMOプレート7使用した。試験例3では、Nd0.5Bi2.5e512(Bi2.5NIG)製の磁気転写膜73とGGG製の基板71を有したMOプレート7使用した。試験例4では、Nd0.5Bi2.5e4.0Ga1.012(Bi2.5NIGG)製の磁気転写膜73とガラス基板71を有したMOプレート7使用した。試験例5では、Y0.5Bi2.5e512(Bi2.5YIG)製の磁気転写膜73とガラス基板71を有したMOプレート7使用した。 Similarly, in Test Example 2, an MO plate 7 having a magnetic transfer film 73 made of Nd 0.5 Bi 2.5 Fe4.5 Ga 0.5 O 12 (Bi2.5 NIG 0.5G) and a substrate 71 made of GGG was used. In Test Example 3, an MO plate 7 having a magnetic transfer film 73 made of Nd 0.5 Bi 2.5 F e5 O 12 (Bi2.5 NIG) and a substrate 71 made of GGG was used. In Test Example 4, an MO plate 7 having a magnetic transfer film 73 made of Nd 0.5 Bi 2.5 F e4.0 Ga 1.0 O 12 (Bi2.5 NIGG) and a glass substrate 71 was used. In Test Example 5, it was used Y 0.5 Bi 2.5 F e5 O 12 MO plate 7 having a magnetic transfer film 73 and the glass substrate 71 made of (Bi2.5YIG).

この結果から、ガラス基板71を用いた試験例4,5の場合には、MOプレート7の反射光には約500nmと約550nmの付近で大きなカー回転角のピークが発現するのに対し、GGG単結晶基板を試験例1〜3の場合には、約500nmから約650nmの広範囲に亘ってよりブロードなカー回転角のピークが発現することが判った。 From this result, in the case of Test Examples 4 and 5 using the glass substrate 71, a large car rotation angle peak appears in the vicinity of about 500 nm and about 550 nm in the reflected light of the MO plate 7, whereas GGG When the single crystal substrate was used in Test Examples 1 to 3, it was found that a broader peak of the car rotation angle was exhibited over a wide range from about 500 nm to about 650 nm.

つまり、この図8から、単色光源から照射する光の色成分(波長スペクトル)と、MOプレート7の磁気光学特性(回転角スペクトル)とを夫々調節し組み合わせることで、様々な色の組み合わせで被測定物8の磁場分布やカラーバー16を色表示させることができることが判った。より具体的には、この図8の結果からは、複数の単色光源(LED)と試験例1〜5の何れかを使用する場合、少なくとも青色(450nm)、緑色(530nm)、黄色(590nm)、赤色(650nm)等の色の組合せで被測定物8の磁場分布及びカラーバー16を表示することができることが判った。 That is, from FIG. 8, by adjusting and combining the color component (wavelength spectrum) of the light emitted from the monochromatic light source and the magnetic and optical characteristics (rotation angle spectrum) of the MO plate 7, various color combinations can be obtained. It was found that the magnetic field distribution of the object 8 and the color bar 16 can be displayed in color. More specifically, from the results of FIG. 8, when using a plurality of monochromatic light sources (LEDs) and any of Test Examples 1 to 5, at least blue (450 nm), green (530 nm), and yellow (590 nm) are used. It was found that the light source distribution of the object 8 to be measured and the color bar 16 can be displayed by a combination of colors such as red (650 nm).

上述のとおり、磁場は、ハードディスク等の磁気記録媒体や電磁ヒーターなど、様々な工業分野で利用されている。また、電流によって磁場(電磁波)が生じる工業製品は数多く存在し、これらの製品から発生する磁場を簡易かつ定量的に観測したいとの要望は高い。 As described above, the magnetic field is used in various industrial fields such as magnetic recording media such as hard disks and electromagnetic heaters. In addition, there are many industrial products in which a magnetic field (electromagnetic wave) is generated by an electric current, and there is a high demand for simple and quantitative observation of the magnetic field generated from these products.

本発明によれば、最終的に得られる磁場分布の画像が、2つ以上の色(グラデーション)によって表示されるとともに、色と磁場強度との対応関係(カラーバー)も併せて示すことができるので、肉眼で簡単かつ直感的に磁場の符号及び大きさを判断することができる。また、本発明の方法では、磁場の強度と色(RGB値)との関係性を校正するだけ良いので処理は簡単である。言い換えれば、本発明での方法では、先行技術で必要とされていた磁場の強度と光の強度との関係を校正する必要が無いので、校正段階の膨大な処理やノイズ等の問題も生じない。 According to the present invention, the image of the magnetic field distribution finally obtained is displayed by two or more colors (gradation), and the correspondence relationship (color bar) between the color and the magnetic field strength can also be shown. Therefore, the sign and magnitude of the magnetic field can be easily and intuitively determined with the naked eye. Further, in the method of the present invention, the process is simple because it is only necessary to calibrate the relationship between the strength of the magnetic field and the color (RGB value). In other words, in the method of the present invention, it is not necessary to calibrate the relationship between the magnetic field intensity and the light intensity required in the prior art, so that problems such as enormous processing in the calibration stage and noise do not occur. ..

このように、本発明は、産業上の利用価値及び産業上の利用可能性が非常に高い。 As described above, the present invention has very high industrial applicability and industrial applicability.

1 光源(第1光源)
2 光源(第2光源)
3 ビームスプリッタ
4 ディフューザ
5 レンズ
6 偏光子
7 MOイメージングプレート
8 被測定物
9 検光子
10 イメージング装置
11 撮像部
12 パーソナルコンピュータ
13 CPU
14 メモリ
15 表示部
15a ディスプレイ
16 色−磁場強度対応表示(カラーバー表示部、カラーバー)
17 色−磁場強度対応表示(磁場強度表示ポインタ)
17a ポインタ部
17b、17c,18 枠
19 色画像
21 校正用電磁石
22 電圧印加部
23 磁場強度測定部
24 光強度測定部
25 電圧調節部
26 RGB算出部
27 校正曲線算出部
28 カラーバー作成部
29 対応磁場強度算出部
71 基板
72 下地層
73 磁気転写膜(磁気転写膜層)
74 反射膜
H 磁場強度
I(λ) 波長スペクトル
V 電圧値
1 light source (first light source)
2 light source (second light source)
3 Beam splitter 4 Diffuser 5 Lens 6 Polarizer 7 MO imaging plate 8 Subject 9 Detector 10 Imaging device 11 Imaging unit 12 Personal computer 13 CPU
14 Memory 15 Display 15a Display 16 Color-Magnetic field strength compatible display (color bar display, color bar)
17-color-magnetic field strength compatible display (magnetic field strength display pointer)
17a Pointer part 17b, 17c, 18 Frame 19 color image 21 Calibration magnet 22 Voltage application part 23 Magnetic field strength measurement part 24 Light intensity measurement part 25 Voltage adjustment part 26 RGB calculation part 27 Calibration curve calculation part 28 Color bar creation part 29 Correspondence Magnetic field strength calculation unit 71 Substrate 72 Underlayer 73 Magnetic transfer film (magnetic transfer film layer)
74 Reflective film H Magnetic field strength I (λ) Wavelength spectrum V Voltage value

Claims (11)

異なる複数の波長スペクトルを持つ可視光を照射可能な光源と、
前記光源から照射された前記可視光を透過する偏光子と、
前記偏光子から透過した前記可視光が入射し、これを反射するMOイメージングプレートと、
前記プレートから反射した光を透過する検光子と、
を備えた被測定物の磁場分布を定量的に色表示するイメージング装置であって、
前記プレートの光入射面とは反対の面に前記被測定物が配置され、
前記プレートには、前記可視光のスペクトルの少なくとも一つに対して、高い磁場依存性を示す磁気転写膜が設けられており、かつ、
前記イメージング装置は、
前記プレート周囲の磁場強度と当該磁場強度に対応したRGB値との校正曲線を取得する校正装置と、
前記校正装置で得られた前記校正曲線から色−磁場強度対応表示を作成・表示する装置と、をさらに備え、かつ、
前記検光子を介した前記反射光によって前記被測定物の色画像が観測可能であるとともに、該色画像と前記色−磁場強度対応表示とを用いて前記被測定物の磁場強度を定量的に表示又は測定できることを特徴とするイメージング装置。
A light source capable of irradiating visible light with multiple different wavelength spectra,
A polarizer that transmits the visible light emitted from the light source and
An MO imaging plate that reflects the visible light transmitted from the polarizer and reflects it.
An detector that transmits the light reflected from the plate and
It is an imaging device that quantitatively displays the magnetic field distribution of the object to be measured in color.
The object to be measured is arranged on a surface opposite to the light incident surface of the plate.
The plate is provided with a magnetic transfer film that exhibits high magnetic field dependence on at least one of the visible light spectra.
The imaging device is
A calibration device that acquires a calibration curve of the magnetic field strength around the plate and the RGB value corresponding to the magnetic field strength, and
A device for creating and displaying a color-magnetic field strength correspondence display from the calibration curve obtained by the calibration device is further provided, and
The color image of the object to be measured can be observed by the reflected light through the analyzer, and the magnetic field intensity of the object to be measured is quantitatively measured by using the color image and the color-magnetic field strength correspondence display. An imaging device characterized in that it can be displayed or measured.
前記検光子を透過した前記色画像を撮像可能な撮像部と、
前記撮像部から得られた前記色画像を表示する表示部と、
をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載のイメージング装置。
An imaging unit capable of capturing the color image transmitted through the analyzer and
A display unit that displays the color image obtained from the imaging unit, and
The imaging apparatus according to claim 1, further comprising.
前記色−磁場強度対応表示が、前記磁場強度の複数の代表値と該代表値に対応する色とで表現されるカラーバーであり、該カラーバーは前記表示部又は別の表示手段にて表示されることを特徴とする請求項2に記載のイメージング装置。 The color-magnetic field strength correspondence display is a color bar represented by a plurality of representative values of the magnetic field strength and colors corresponding to the representative values, and the color bar is displayed by the display unit or another display means. The imaging apparatus according to claim 2 , wherein the imaging apparatus is used. 前記色−磁場強度対応表示が磁場強度表示ポインタであり、かつ、
磁場強度表示ポインタは、
操作者の求めに応じて、前記表示部に表示された前記色画像上を自由に移動できるポインタ部と、
前記ポインタ部を前記色画像上の所望の位置に配置すると、当該位置での局所的なRGB値を読み取り、該RGB値を上記校正曲線に基づく関係式に代入して、該RGB値に対応した磁場強度を算出する対応磁場強度算出部と、を備え、かつ、
前記対応磁場強度算出部で得られた前記磁場強度又は前記磁場強度及び前記RGB値を前記表示部又は別の表示手段にて表示することを特徴とする請求項2又は3に記載のイメージング装置。
The color-magnetic field strength correspondence display is a magnetic field strength display pointer, and
The magnetic field strength display pointer is
A pointer unit that can be freely moved on the color image displayed on the display unit at the request of the operator.
When the pointer unit is placed at a desired position on the color image, the local RGB value at that position is read, and the RGB value is substituted into the relational expression based on the calibration curve to correspond to the RGB value. It is equipped with a corresponding magnetic field strength calculation unit that calculates the magnetic field strength, and
The imaging apparatus according to claim 2 or 3, wherein the magnetic field strength or the magnetic field strength and the RGB value obtained by the corresponding magnetic field strength calculation unit are displayed by the display unit or another display means.
前記光源が複数の単色光源を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のイメージング装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source includes a plurality of monochromatic light sources. 前記光源が少なくとも単一の白色光源を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のイメージング装置。 The imaging apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the light source includes at least a single white light source. 被測定物の磁場分布を定量的に色表示するイメージング方法であって、
光源から照射される可視光の異なる複数のスペクトルを選択するステップと、
前記スペクトルの少なくとも一つに対して、残りのスペクトルに対するよりも、高い磁場依存性を示す磁気転写膜が設けられたMOイメージングプレートを用意するステップと、
前記可視光を前記光源から偏光子を通して前記プレートへ入反射させて、前記プレートからの反射光を検光子に透過させるステップと、
前記プレートにおける磁場強度と、前記反射光から得られるRGB値との間の校正曲線を取得するステップと、
前記プレートの光入射面とは反対の面に前記被測定物を配置するステップと、
前記校正曲線から色−磁場強度対応表示を作成・表示するステップと、
を含み、かつ、
前記検光子を介した前記反射光によって前記被測定物の色画像が観測可能であるとともに、該色画像と前記色−磁場強度対応表示とを用いて前記被測定物の磁場強度を定量的に表示又は測定できることを特徴とするイメージング方法。
It is an imaging method that quantitatively displays the magnetic field distribution of the object to be measured in color.
The step of selecting multiple spectra of different visible light emitted from a light source,
A step of preparing an MO imaging plate provided with a magnetic transfer film that exhibits a higher magnetic field dependence for at least one of the spectra than for the remaining spectra.
A step of inputting and reflecting the visible light from the light source to the plate through a polarizing element and transmitting the reflected light from the plate to the analyzer.
A step of obtaining a calibration curve between the magnetic field strength in the plate and the RGB value obtained from the reflected light.
A step of arranging the object to be measured on a surface opposite to the light incident surface of the plate,
Steps to create and display a color-magnetic field strength correspondence display from the calibration curve,
Including and
The color image of the object to be measured can be observed by the reflected light through the analyzer, and the magnetic field intensity of the object to be measured is quantitatively measured by using the color image and the color-magnetic field strength correspondence display. An imaging method characterized in that it can be displayed or measured.
前記検光子に通して前記プレート側からの前記被測定物を撮像するステップと、
撮像された前記被測定物の前記色画像を表示部に表示させるステップと、
を特徴とする請求項7に記載のイメージング方法。
A step of photographing the object to be measured from the plate side through the analyzer, and
A step of displaying the imaged color image of the object to be measured on the display unit, and
7. The imaging method according to claim 7.
前記色−磁場強度対応表示が、前記磁場強度の複数の代表値と該代表値に対応する色とで表現されるカラーバーであり、かつ、該カラーバーを前記表示部又は別の表示手段にて表示するステップをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載のイメージング方法。 The color-magnetic field strength correspondence display is a color bar represented by a plurality of representative values of the magnetic field strength and colors corresponding to the representative values, and the color bar is used as the display unit or another display means. The imaging method according to claim 8 , further comprising a step of displaying the image. 前記色−磁場強度対応表示が磁場強度表示ポインタであり、かつ、
該磁場強度表示ポインタは、操作者の求めに応じて、前記表示部に表示された前記色画像上を自由に移動できるポインタ部を備え、かつ、
前記ポインタ部を前記色画像上の所望の位置に配置すると、当該位置での局所的なRGB値を読み取り、該RGB値を上記校正曲線に基づく関係式に代入して、かつ、該RGB値に対応した磁場強度を算出する磁場強度算出ステップと、
前記磁場強度算出ステップで得られた前記磁場強度又は前記磁場強度及び前記RGB値を前記表示部又は別の表示手段にて表示するステップを含むことを特徴とする請求項8又は9に記載のイメージング方法。
The color-magnetic field strength correspondence display is a magnetic field strength display pointer, and
The magnetic field strength display pointer includes a pointer unit that can freely move on the color image displayed on the display unit at the request of the operator, and
When the pointer portion is arranged at a desired position on the color image, the local RGB value at the position is read, the RGB value is substituted into the relational expression based on the calibration curve, and the RGB value is used. The magnetic field strength calculation step to calculate the corresponding magnetic field strength and
The imaging according to claim 8 or 9, further comprising a step of displaying the magnetic field strength or the magnetic field strength and the RGB value obtained in the magnetic field strength calculation step by the display unit or another display means. Method.
請求項1〜6に記載のイメージング装置又は請求項7〜10のイメージング方法のいずれかに使用可能なMOイメージングプレートであって、
前記プレートは、磁性ガーネット製の磁気転写膜を備えることを特徴とするMOイメージングプレート。
An MO imaging plate that can be used in any of the imaging apparatus according to claims 1 to 6 or the imaging method according to claims 7 to 10.
The plate is an MO imaging plate including a magnetic transfer film made of magnetic garnet.
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