JP6873458B2 - Light characteristic measurement system - Google Patents

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本発明は、光による特性測定システム及び光による特性測定方法に関し、特に、光を入射させて透過と反射の少なくとも一方の特性を利用して対象物の特性を測定する光による特性測定システム及び光による特性測定方法に関する。 The present invention relates to a characteristic measurement system using light and a method for measuring characteristics using light, and in particular, a characteristic measuring system using light and light that measure the characteristics of an object by incident light and utilizing at least one of the characteristics of transmission and reflection. Regarding the characteristic measurement method by.

国内では高齢化比率が高くなっており、例えば、化粧品メーカーでは、コラーゲン等をベースとした、皮膚の若返り感を出す為の化粧品開発を精力的に行っている。今後、高齢化へのシフトはより高まるため、この方向の研究開発はより進むと考えられる。 The aging rate is high in Japan. For example, cosmetics manufacturers are energetically developing cosmetics based on collagen and the like to give a feeling of skin rejuvenation. In the future, the shift to aging will increase, and research and development in this direction is expected to progress further.

現在、化粧品評価の測定として、皮膚を直接観察できる顕微鏡等がある。しかし、これは、組織形態を観察するにとどまり、透明度を測定することができない。 Currently, as a measurement of cosmetic evaluation, there is a microscope or the like that can directly observe the skin. However, this only observes the tissue morphology and cannot measure the transparency.

また、従来から存在する、照明光をあて分光分布を測定する測色計の場合、皮膚の反射特性を測れるまでで、皮膚の透明性を調べることはできていなかった。 Further, in the case of a conventional colorimeter that measures the spectral distribution by irradiating illumination light, it has not been possible to examine the transparency of the skin until the reflection characteristics of the skin can be measured.

従来の皮膚の測定は上述したように、顕微鏡タイプのものでは、観察止まりであった。一方、測色器による手法があるが、こちらは、一般的な測色光学系による手法であって、反射測定までが可能であった。今後、より皮膚の状態を客観的に調べ、結果が出せるものが必要になってくると考えられる。 As described above, the conventional skin measurement has stopped observing with the microscope type. On the other hand, there is a method using a colorimeter, but this is a method using a general colorimetric optical system, and even reflection measurement was possible. In the future, it is thought that there will be a need for something that can objectively investigate the condition of the skin and produce results.

以前から、皮膚ならびに、食品、医薬品等、散乱性がある試料に対して、その内部情報を詳しく調べる分光学的手法として、TRS、位相差法、SRS等があった。これらは特に、光CT実現のために研究されてきたものである。 For some time, there have been TRS, phase difference method, SRS and the like as spectroscopic methods for examining the internal information of scatterable samples such as skin and foods and pharmaceuticals in detail. These have been studied especially for the realization of optical CT.

TRSは、Time Resodved Spectroscopy の略で、試料に光を入射してから、出てくるまでの時間を計測する手法である。これには例えばPhoton一個一個をカウントする手法があり、これは、非特許文献1、非特許文献2に記載されている。 TRS is an abbreviation for Time Recommended Spectroscopy, and is a method for measuring the time from when light is incident on a sample to when it is emitted. For example, there is a method of counting each Photon individually, which is described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2.

位相差法は、短いパルス光70MHz〜200Hz等、を与え、与えた波形と出力された波形の違いから、試料内部を調査する手法であり、これは、非特許文献3に記載されている。 The phase difference method is a method in which a short pulsed light of 70 MHz to 200 Hz or the like is given and the inside of the sample is investigated from the difference between the given waveform and the output waveform, which is described in Non-Patent Document 3.

SRS(Spatial Resolved Spectroscopy)は、空間情報を利用して、入射と出射間の距離違いを構築することにより、試料内部の物質を精密に調査する手法がある。光源としてブロードな白色光を使うことが可能で、分光するための無収差分光器を用いて、複数点からの光を同時に取得し、各々分光できるものが考えられてきた。これは、例えば先行文献4に記載されている。 SRS (Spatial Resolved Spectroscopy) is a method of precisely investigating a substance inside a sample by constructing a distance difference between an incident and an emitted using spatial information. It has been considered that broad white light can be used as a light source, and light from a plurality of points can be simultaneously acquired by using an aberration-free spectroscope for spectroscopy, and each can be separated. This is described, for example, in Prior Document 4.

また、散乱性の試料を測定するための透過専用装置として特許文献1と非特許文献5に記載されている。 Further, Patent Document 1 and Non-Patent Document 5 are described as a transmission-only device for measuring a scatterable sample.

従来の、反射配光特性を測る装置としては、ゴニオフォトメータが存在する。 As a conventional device for measuring the reflected light distribution characteristic, there is a goniometer.

特開2002−248080号公報JP-A-2002-248080

Michael S. Patterson, B. Chance, and B. C. Wilson、「Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties」、Optical Society of America、Applied Optics、1989年6月15日、Vol. 28, No. 12, p. 2331-2336Michael S. Patterson, B. Chance, and BC Wilson, "Time resolved reflectance and transmittance for the noninvasive measurement of tissue optical properties", Optical Society of America, Applied Optics, June 15, 1989, Vol. 28, No. 12, p. 2331-2336 M.Oda, Y.Yamashita, H.Kan, H.Miyajima, A.Sawaki, T.Nakano, S.Suzuki, A.Suzuki, K.Shimizu, S.Muramatsu, N.Sugiura, K.Ohta and Y.Tsuchiya「Advanced Devices for Near-infrared Time-Resolved Spectroscopy and Optical Computed Tomography: High Sensitive/Fast PMT, High Power PLP, Miniaturized CFD/TAC Module and High Speed Multi-Channel Signal Acquisition Unit」、The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers、1997年2月9−12日、Vol. 2979, p.765-773M.Oda, Y.Yamashita, H.Kan, H.Miyajima, A.Sawaki, T.Nakano, S.Suzuki, A.Suzuki, K.Shimizu, S.Muramatsu, N.Sugiura, K.Ohta and Y. Tsuchiya "Advanced Devices for Near-infrared Time-Resolved Spectroscopy and Optical Computed Tomography: High Sensitive / Fast PMT, High Power PLP, Miniaturized CFD / TAC Module and High Speed Multi-Channel Signal Acquisition Unit", The Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers, February 9-12, 1997, Vol. 2979, p.765-773 Matthias Kohl-Bareis, Russell W. Watson, Gabriel Chow, Idris Roberts, David T. Delpy, Mark Cope、「Monitoring of cerebral hemodynamics during open-heart surgery in children using near-infrared intensity-modulated spectroscopy」The International Society for Optical Engineering、1997年8月18日、Vol. 2979、p.408-416Matthias Kohl-Bareis, Russell W. Watson, Gabriel Chow, Idris Roberts, David T. Delpy, Mark Cope, "Monitoring of cerebral hemodynamics during open-heart surgery in children using near-infrared intensity-modulated spectroscopy" The International Society for Optical Engineering, August 18, 1997, Vol. 2979, p. 408-416 Michael G. Nichols, Edward L. Hull, and Thomas H. Foster、「Design and testing of a white-light, steady-state diffuse reflectance spectrometer for determination of optical properties of highly scattering systems」、Optical Society of America、1997年1月1日、Applied Optics Vol. 36, No.1, pp. 93-104Michael G. Nichols, Edward L. Hull, and Thomas H. Foster, "Design and testing of a white-light, steady-state diffuse reflectance spectrometer for determination of optical properties of highly scattering systems," Optical Society of America, 1997. January 1, Applied Optics Vol. 36, No.1, pp. 93-104 政野光広、村松宜江、湯浅正治、「皮膚表面の光学的特性測定法開発とその応用」、日本化粧品技術者会、粧技誌、1982年、第16巻、第1号、p.15-18Mitsuhiro Masano, Yoshie Muramatsu, Masaharu Yuasa, "Development and Application of Optical Properties Measurement Method for Skin Surface", Japan Cosmetic Engineers Association, Cosmetics Magazine, 1982, Vol. 16, No. 1, p.15 -18

上記の様に、従来から皮膚の反射測定に関するものは存在するが、皮膚の重要指標となっている透明度合いを測定する装置が無い事が問題となっている。そのため、従来は例えばパープル色(青色等)を多くして、より透明感を出すなど、本来の透明度(透明感)をもたらす基礎研究からずれて暫定的な見えでの解決を図るなどの手法がとられている。今後は実際の透明度を測定するという、本質的な研究は重要になってくる。 As described above, there has been a conventional method for measuring skin reflection, but the problem is that there is no device for measuring the degree of transparency, which is an important index of skin. Therefore, in the past, for example, by increasing the number of purple colors (blue, etc.) to give a more transparent feeling, there was a method such as trying to solve the problem with a provisional appearance, deviating from the basic research that brings about the original transparency (transparency). It has been taken. In the future, the essential research of measuring actual transparency will become important.

一方、反射測定に関しても現行の測色器と違い照明光の角度の違いも考慮したデータ取得が可能な測定器が必要になってくると考えられる。従って、今後の化粧品業界、またそれを使う消費者にとっても、これらは、重要な測定器群となる。 On the other hand, with regard to reflection measurement, unlike the current colorimeters, it is considered that a measuring instrument capable of acquiring data considering the difference in the angle of the illumination light will be required. Therefore, these will be an important group of measuring instruments for the cosmetics industry in the future and for consumers who use them.

従って、反射と透過、さらに精度の高い皮膚の見え方のパラメータが測定可能なものが出来れば、測定対象に対するブレが無い高度な測定による化粧品開発ができ、消費者へ品質の高い化粧品提供も可能になる。 Therefore, if we can measure the parameters of reflection and transmission, and the appearance of the skin with high accuracy, we can develop cosmetics by advanced measurement without blurring the measurement target, and we can provide high quality cosmetics to consumers. become.

非特許文献1、非特許文献2に記載されたTRSの手法の場合には、入射から出射までの時間差を正確に測るための回路系の構築が難しく、光学的なセットアップに時間が掛かる等の問題があった。 In the case of the TRS method described in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, it is difficult to construct a circuit system for accurately measuring the time difference from incident to exit, and it takes time for optical setup. There was a problem.

非特許文献3に記載された位相差法は上記非特許文献1、非特許文献2の問題点を回避する手法として開発された。しかし、これら方法では、急峻な時間的ピークを有する光(1〜数ピコ秒以下)を発する光源を作る必要がある。また、位相差では、短いパルス連続光(例:70〜200MHz等)を作らなければいけないことから、光源としてレーザーダイオード(LD)等の単色光源を用いる必要性があり、結果的に、ある任意の波長の光とか、複数でも数波長程度の違いを与えることしかできない等の問題があり、連続した長い波長域を同時に測定できない問題があった。 The phase difference method described in Non-Patent Document 3 was developed as a method for avoiding the problems of Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2. However, in these methods, it is necessary to create a light source that emits light having a steep temporal peak (1 to several picoseconds or less). Further, in the phase difference, since it is necessary to produce short pulse continuous light (eg, 70 to 200 MHz, etc.), it is necessary to use a monochromatic light source such as a laser diode (LD) as a light source, and as a result, a certain arbitrary light source is used. There is a problem that light of the same wavelength can only give a difference of several wavelengths even if there are a plurality of wavelengths, and there is a problem that a continuous long wavelength range cannot be measured at the same time.

非特許文献4に記載されたSRSは、上記位相差法の問題点を回避する手法として開発された。非特許文献4には、光源としてブロードな白色光により空間情報を利用して、入射と出射間の距離の違いにより試料内部の物質を調査する理論が記載されている。しかしながら、非特許文献4は、主に、理論的な説明であり、測定対象に対する具体的な装置の記載はなく、また、皮膚用面の透明度の測定に関する記載もない。 The SRS described in Non-Patent Document 4 has been developed as a method for avoiding the problems of the above-mentioned phase difference method. Non-Patent Document 4 describes a theory of investigating a substance inside a sample by using spatial information with broad white light as a light source and using the difference in distance between incident and exit. However, Non-Patent Document 4 is mainly a theoretical explanation, and there is no description of a specific device for the measurement target, and there is no description regarding the measurement of the transparency of the skin surface.

また、特許文献1と非特許文献5に記載された装置は、一定距離に伴う光の減衰のみしか測定することができないため、散乱係数算出が出来ず、このため透明感を表す指標にするには、不向きであった。 Further, since the devices described in Patent Document 1 and Non-Patent Document 5 can measure only the attenuation of light with a certain distance, the scattering coefficient cannot be calculated, and therefore, it can be used as an index showing transparency. Was unsuitable.

また、従来のゴニオフォトメータは、反射光を受光する装置であるが、受光する側は角度を変更させる機構により、異なる角度の光を受光する装置であり、大型なものであった。このため、試料をカットして、サンプル室に装着するなど、試料に大きな変化を与えざるを得ない問題があった。例えば、人間の皮膚などの測定は不向きである問題が残っていた。 Further, the conventional goniometer is a device that receives reflected light, but the light receiving side is a device that receives light at a different angle by a mechanism that changes the angle, and is a large device. Therefore, there is a problem that the sample has to be greatly changed, such as cutting the sample and mounting it in the sample chamber. For example, there remains a problem that measurement of human skin is unsuitable.

本発明は、上記課題に鑑みて、受光側に複数のファイバを用いて分光イメージングユニットによる結像に基づき解析することで、より正確な特性を測定できる特性測定システム及び方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a characteristic measurement system and method capable of measuring more accurate characteristics by performing analysis based on imaging by a spectroscopic imaging unit using a plurality of fibers on the light receiving side. And.

上記目的を達成するため、代表的な本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記出射用ファイバの他方の先端位置は、前記入射用ファイバの先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、前記分光イメージングユニットは、第1の組合せ凸レンズと、第1のプリズムと、グレーティングと、第2のプリズムと、第2の組合せ凸レンズとを有し、複数の前記出射用ファイバの一方は、横方向に並んで前記分光イメージングユニットと接続され、前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を、前記第1の組合せ凸レンズと、前記第1のプリズムと、前記グレーティングと、前記第2のプリズムと、前記第2の組合せ凸レンズとを介して前記光センサに横方向を空間軸、縦方向を波長軸として結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, one of the typical optical characteristic measurement systems of the present invention is a spectroscopic imaging unit which is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, and an incident in which one is connected to a light source and emits light from the other. The optical fiber, a plurality of outgoing fibers connected to the spectroscopic imaging unit and receiving light from the other, and a processing device are provided, and the incident fiber and the other tip of the outgoing fiber are objects to be measured. The spectroscopic imaging unit is configured so as to be applied perpendicularly to the surface, and the other tip positions of the plurality of exit fibers are arranged at different distances from the tip positions of the incident fibers. , A first combined convex lens, a first prism, a grating, a second prism, and a second combined convex lens, and one of the plurality of the emitting fibers is arranged in the lateral direction and the spectroscopy is performed. Connected to the imaging unit, the spectroscopic imaging unit uses the light obtained from the plurality of emitting fibers to be subjected to the first combination convex lens, the first prism, the grating, and the second prism. An image is formed on the optical sensor via the second combination convex lens with the horizontal direction as the spatial axis and the vertical direction as the wavelength axis, and the processing apparatus obtains transmission characteristics based on the imaging result obtained by the optical sensor. It is characterized by calculating.

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする。
さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記処理装置は、前記光センサによる結像結果と、等色関数のY関数を用いて、透明度を算出することを特徴とする。
さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、複数の前記入射用ファイバを備え、複数の前記入射用ファイバの他方の先端から、同じ距離ごとに複数の前記出射用ファイバの他方の先端をそれぞれ配置することを特徴とする。
Further, in one of the characteristic measurement systems using light of the present invention, the incident fiber and the other tip portion of the outgoing fiber are inserted into a hole provided in a reinforcing portion or a fiber fixing portion and formed linearly. It is characterized by being.
Further, one of the characteristic measurement systems using light of the present invention is characterized in that the processing device calculates transparency by using the imaging result by the optical sensor and the Y function of the color matching function.
Further, one of the optical characteristic measurement systems of the present invention includes a plurality of the incident fibers, and from the other tip of the plurality of incident fibers, the other tip of the plurality of exit fibers is provided at the same distance. It is characterized by arranging each.

また、本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、前記分光イメージングユニットは、第1の組合せ凸レンズと、第1のプリズムと、グレーティングと、第2のプリズムと、第2の組合せ凸レンズとを有し、複数の前記出射用ファイバの一方は、横方向に並んで前記分光イメージングユニットと接続され、前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記第1の組合せ凸レンズと、前記第1のプリズムと、前記グレーティングと、前記第2のプリズムと、前記第2の組合せ凸レンズとを介して前記光センサに横方向を空間軸、縦方向を波長軸として結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出することを特徴とする。 Further, one of the characteristic measurement systems using light of the present invention is a spectroscopic imaging unit which is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, an incident fiber in which one is connected to a light source and emits light from the other, and one is the prism. A plurality of emitting fibers connected to an imaging unit and receiving light from the other and a processing device are provided, and the other tip of the incident fiber is separated from the measurement center on the surface of the object to be measured by a certain distance. It is arranged so as to emit light at a certain angle from the position, and the other tips of the plurality of emitting fibers are arranged so that the reflected light can be received at different angles at a position separated from the measurement center by a certain distance. The spectroscopic imaging unit includes a first combination convex lens, a first prism, a grating, a second prism, and a second combination convex lens, and one of the plurality of emission fibers is lateral. Connected to the spectroscopic imaging unit side by side in the direction, the spectroscopic imaging unit directs light obtained from the plurality of emitting fibers to the first combination convex lens, the first prism, the grating, and the light. An image is formed on the optical sensor via the second prism and the second combination convex lens with the horizontal direction as the spatial axis and the vertical direction as the wavelength axis, and the processing apparatus obtains an imaging result obtained by the optical sensor. It is characterized in that the reflection characteristic is calculated based on.

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする。 Further, in one of the characteristic measurement systems using light of the present invention, the incident fiber and the other tip portion of the outgoing fiber are inserted into a hole provided in a reinforcing portion or a fiber fixing portion and formed linearly. It is characterized by being.

また、本発明の光による特性測定システムの一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する透過用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の透過用出射用ファイバと、一方が光源に接続され他方から光を発する反射用入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の反射用出射用ファイバと、処理装置とを備え、前記透過用入射用ファイバ及び透過用出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記透過用出射用ファイバの他方の先端位置は、前記透過用入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、前記反射用入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記反射用出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、前記測定中心は、前記透過用入射用ファイバと前記透過用出射用ファイバの間に配置され、前記分光イメージングユニットは、複数の前記透過用出射用ファイバ及び前記反射用出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像し、前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過及び反射特性を算出することを特徴とする。 Further, one of the characteristic measurement systems using light of the present invention is a spectroscopic imaging unit which is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, and one is a transmission incident fiber in which one is connected to a light source and emits light from the other. A plurality of transmission emitting fibers connected to the spectral imaging unit and receiving light from the other, a reflecting incident fiber connected to a light source and emitting light from the other, and one connected to the spectral imaging unit and the other. A plurality of reflecting exit fibers that receive light from the light are provided, and a processing device is provided so that the other tip of the transmission incident fiber and the transmission exit fiber is applied perpendicularly to the surface of the object to be measured. The other tip positions of the plurality of transmission exit fibers are arranged at different distances from the other tip positions of the transmission incident fiber, and the other tip position of the reflection incident fiber is arranged. The tip of the light is arranged so as to emit light at a certain angle from a position separated by a certain distance from the measurement center on the surface of the object to be measured, and the other tip of the plurality of the reflecting emission fibers is the measurement. The reflected light is arranged so that the reflected light can be received at different angles at a certain distance from the center, and the measurement center is arranged between the transmission incident fiber and the transmission exit fiber, and the spectral imaging is performed. The unit forms an image of the light obtained from the plurality of the transmission exit fibers and the reflection emission fiber on the optical sensor, and the processing device transmits and transmits based on the imaging result obtained by the optical sensor. It is characterized by calculating the reflection characteristics.

さらに本発明の光による特性測定システムの一つは、前記透過用入射用ファイバの他方の先端にプリズムを用いることを特徴とする。 Further, one of the characteristic measurement systems using light of the present invention is characterized in that a prism is used at the other end of the transmissive incident fiber.

また、本発明の光による特性測定方法の一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、前記入射用ファイバの他方の先端を測定対象物の表面に対して垂直に当てて発光するステップと、測定対象物の表面に対して垂直に当てた複数の前記出射用ファイバの他方の先端により、前記入射用ファイバの他方の先端位置に対して異なる距離でそれぞれ受光するステップと、前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出するステップを有することを特徴とする。 Further, one of the light-based characteristic measurement methods of the present invention is a spectroscopic imaging unit which is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, an incident fiber in which one is connected to a light source and emits light from the other, and one is the spectroscopy. This is a light-based characteristic measurement method using a plurality of emitting fibers connected to an imaging unit and receiving light from the other and a processing device, in which the other tip of the incident fiber is perpendicular to the surface of the object to be measured. The step of emitting light by hitting the light and the other tips of the plurality of emitting fibers hit perpendicularly to the surface of the object to be measured receive light at different distances with respect to the position of the other tip of the incident fiber. The transmission characteristics are determined based on the step, the step of forming the light obtained from the plurality of emitting fibers on the optical sensor by the spectroscopic imaging unit, and the imaging result obtained by the optical sensor by the processing device. It is characterized by having a step to calculate.

また、本発明の光による特性測定方法の一つは、無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを用いる光による特性測定方法であって、前記入射用ファイバの他方の先端から測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するステップと、前記複数の出射用ファイバの他方の先端で前記測定中心からの反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光するステップと、前記分光イメージングユニットにより、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記光センサに結像するステップと、前記処理装置により、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出するステップを有することを特徴とする。 Further, one of the light-based characteristic measurement methods of the present invention is a spectroscopic imaging unit which is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, an incident fiber in which one is connected to a light source and emits light from the other, and one is the spectroscopic A light-based characteristic measurement method that uses a plurality of emitting fibers connected to an imaging unit to receive light from the other and a processing device, from the other tip of the incident fiber to the measurement center on the surface of the object to be measured. On the other hand, the step of emitting light at a certain angle from a position separated by a certain distance and the light reflected from the measurement center at the other tip of the plurality of emitting fibers are received at different angles at a position separated by a certain distance. Based on the step, the step of forming the light obtained from the plurality of emitting fibers on the optical sensor by the spectroscopic imaging unit, and the imaging result obtained by the optical sensor by the processing device, the reflection characteristics are obtained. It is characterized by having a step to calculate.

本発明によれば、光による特性測定システム又は方法において、受光側に複数のファイバを用いて分光イメージングユニットによる結像に基づき解析することでより正確な特性を測定できる。 According to the present invention, in a characteristic measurement system or method using light, more accurate characteristics can be measured by analyzing based on imaging by a spectroscopic imaging unit using a plurality of fibers on the light receiving side.

図1は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムの概略図を示す。FIG. 1 shows a schematic view of a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図2は、図1の透過特性測定システムに適用する分光イメージングユニットの一例を示す透視斜視図である。FIG. 2 is a perspective perspective view showing an example of a spectroscopic imaging unit applied to the transmission characteristic measurement system of FIG. 図3は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す側面図である。FIG. 3 is a side view showing a first specific example of a measurement portion in a transmission characteristic measurement system according to an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図4は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す底面図である。FIG. 4 is a bottom view showing a first specific example of a measurement portion in a transmission characteristic measurement system according to an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図5は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view of a central portion in the width direction cut in the longitudinal direction showing a second specific example of the measurement portion in the transmission characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention. 図6は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す底面図である。FIG. 6 is a bottom view showing a second specific example of the measurement portion in the transmission characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention. 図7は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第1の例を示す側面図である。FIG. 7 is a side view showing a first example of standard value calibration in a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図8は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第2の例を示す側面図である。FIG. 8 is a side view showing a second example of standard value calibration in a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図9は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムの概略図を示す。FIG. 9 shows a schematic view of a reflection characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図10は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムによる測定例を示す。FIG. 10 shows a measurement example by the reflection characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図11は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view in which the central portion in the width direction showing the first specific example of the measurement portion in the reflection characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention is cut in the longitudinal direction. 図12は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す測定中心で幅方向に切断した断面図である。FIG. 12 is a cross-sectional view cut in the width direction at the measurement center showing the first specific example of the measurement portion in the reflection characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention. 図13は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。FIG. 13 shows a measuring portion showing a first specific example of a measuring portion in a measuring system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the characteristic measuring system using light of the present invention, cut in the longitudinal direction at the center in the width direction. It is a sectional view. 図14は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す平面図である。FIG. 14 is a plan view showing a first specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図15は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例の変形例を示す透過特性の測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。FIG. 15 is centered in the width direction of the transmission characteristic measurement portion showing a modification of the first specific example of the measurement portion in the measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. It is a cross-sectional view cut in the longitudinal direction in. 図16は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す反射特性の測定部方向の側面図である。FIG. 16 is a side view of the reflection characteristic toward the measurement unit, showing a second specific example of the measurement portion in the measurement system for measuring the transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図17は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す透過特性の測定方向の側面図である。FIG. 17 is a side view of a transmission characteristic measurement direction showing a second specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. 図18は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す平面図である。FIG. 18 is a plan view showing a second specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention.

本発明を実施するための形態を説明する。 A mode for carrying out the present invention will be described.

(透過特性測定システムの実施形態)
図1は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムの概略図を示す。
(Embodiment of transmission characteristic measurement system)
FIG. 1 shows a schematic view of a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention.

透過特性測定システム1は、照射用ファイバ用光源10、入射用ファイバ11、複数の出射用ファイバ15、分光イメージングユニット20、処理装置30を備えている。 The transmission characteristic measurement system 1 includes a light source 10 for an irradiation fiber, an incident fiber 11, a plurality of emitting fibers 15, a spectroscopic imaging unit 20, and a processing device 30.

照射用ファイバ用光源10は、入射用ファイバ11へ光を供給するための光源である。この光に基づき透過特性が測定される。照射用ファイバ用光源10としては、例えば、LEDを適用すれば、光源側で分光することもできる。すなわち、光源側で波長を限定して、その波長に対する透過特性を調べることができる。これにより、光源側の波長範囲毎に透過特性を調べることができる。 The irradiation fiber light source 10 is a light source for supplying light to the incident fiber 11. Transmission characteristics are measured based on this light. As the light source 10 for the irradiation fiber, for example, if an LED is applied, spectroscopy can be performed on the light source side. That is, the wavelength can be limited on the light source side, and the transmission characteristics for that wavelength can be investigated. This makes it possible to investigate the transmission characteristics for each wavelength range on the light source side.

入射用ファイバ11は、一本の光ファイバであり、一端が照射用ファイバ用光源10と接続されており、他端が測定対象物200に当てるように配置されている。入射用ファイバ11の他端側には、補強部12が形成されており、入射用ファイバ11の周りを金属などのパイプ状の円筒部材で補強してある。これにより補強部12では入射用ファイバ11が直線状となり、測定対象物200の表面に対して直角に当接させることができる。また、先端側側面では、補強部12と同時に入射用ファイバ11を研磨して、平らな先端面を形成することができる。 The incident fiber 11 is a single optical fiber, one end of which is connected to the irradiation fiber light source 10, and the other end of which is arranged so as to hit the object to be measured 200. A reinforcing portion 12 is formed on the other end side of the incident fiber 11, and the circumference of the incident fiber 11 is reinforced with a pipe-shaped cylindrical member such as metal. As a result, the incident fiber 11 becomes linear in the reinforcing portion 12, and can be brought into contact with the surface of the object to be measured 200 at a right angle. Further, on the front end side surface, the incident fiber 11 can be polished at the same time as the reinforcing portion 12 to form a flat tip surface.

出射用ファイバ15は、複数の光ファイバであり、それぞれ、一端が測定対象物200に当てるように配置されている。ここで、複数の出射用ファイバ15の一端の位置は、入射用ファイバ11の測定対象物200に対する当接位置から、距離をそれぞれ変えた当接位置になるように配置される。また、出射用ファイバ15の他端は、分光イメージングユニット20へ接続されている。また、出射用ファイバ15の一端側には、補強部16が形成されており、出射用ファイバ15の周りを金属などの円筒部材で補強してある。これにより補強部16では出射用ファイバ15が直線状となり、測定対象物200の表面に対して直角に当接させることができる。また、先端側側面では、補強部16と出射用ファイバ15を同時に研磨して、平らな先端面を形成することができる。 The exit fiber 15 is a plurality of optical fibers, each of which is arranged so that one end of the fiber 15 abuts on the object to be measured 200. Here, the positions of one ends of the plurality of emitting fibers 15 are arranged so as to be different distances from the contact positions of the incident fibers 11 with respect to the measurement object 200. The other end of the exit fiber 15 is connected to the spectroscopic imaging unit 20. Further, a reinforcing portion 16 is formed on one end side of the emitting fiber 15, and the periphery of the emitting fiber 15 is reinforced with a cylindrical member such as metal. As a result, in the reinforcing portion 16, the emitting fiber 15 becomes linear and can be brought into contact with the surface of the measurement object 200 at a right angle. Further, on the front end side side surface, the reinforcing portion 16 and the exit fiber 15 can be polished at the same time to form a flat tip surface.

ここで、補強部12、16の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。 Here, as the material of the reinforcing portions 12 and 16, a metal such as aluminum or a resin can be adopted. In particular, a material having a low reflectance is effective because it has little influence on the measurement. For example, a metal material that has been subjected to black alumite plating, low-temperature chrome plating, or the like, a resin that absorbs light, or the like can be used.

入射用ファイバ11は、石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。また、出射用ファイバ15は石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。このときの組合せとして、入射用ファイバ11は多成分ファイバ、出射用ファイバ15は石英ファイバも選択できる。さらに、入射用ファイバ11と出射用ファイバ15の太さは同じでもよく、違っていてもよい。 The incident fiber 11 can be a quartz fiber or a multi-component fiber. Further, the exit fiber 15 can be a quartz fiber or a multi-component fiber. As a combination at this time, a multi-component fiber can be selected as the incident fiber 11 and a quartz fiber can be selected as the outgoing fiber 15. Further, the thicknesses of the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 may be the same or different.

図1の例では、出射用ファイバ15は、15a、15b、15c、15d、15e、15fによる6本の例を示してある。これらは、入射用ファイバ11の測定対象物200に対する当接位置から、出射用ファイバ15a、15b、15c、15d、15e、15fの順に距離を離して一列に配列されている。即ち、入射用ファイバ11の測定対象物200に対する当接位置から、出射用ファイバ15a、15b、15c、15d、15e、15fの測定対象物200に対する当接位置までのそれぞれの異なる距離r、r、r、r、r、rは、この順で大きくなっていく。このとき、透過特性の測定対象位置201は、入射用ファイバ11の測定対象物200に対する当接位置と、出射用ファイバ15の測定対象物200に対する当接位置との間になる。 In the example of FIG. 1, six examples of the exit fiber 15 are shown by 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, and 15f. These are arranged in a line in the order of the exit fibers 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f from the contact position of the incident fiber 11 with respect to the measurement object 200. That is, different distances r 1 , r from the contact position of the incident fiber 11 with respect to the measurement object 200 to the contact position of the exit fibers 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f with respect to the measurement object 200, respectively. 2 , r 3 , r 4 , r 5 , and r 6 increase in this order. At this time, the measurement target position 201 of the transmission characteristic is between the contact position of the incident fiber 11 with respect to the measurement target 200 and the contact position of the exit fiber 15 with respect to the measurement target 200.

処理装置30は、分光イメージングユニット20と接続線31を介して接続され、透明度等の透過特性に関する算出を行うことができる装置である。例えば、パソコン等のデータ処理を行える機構であれば適用することができる。接続線31はUSBケーブル等、取り込んだ画像の転送ができるケーブルであればよい。なお、処理装置30を分光イメージングユニット20と一体化することも可能である。 The processing device 30 is a device that is connected to the spectroscopic imaging unit 20 via a connecting line 31 and can perform calculations related to transmission characteristics such as transparency. For example, any mechanism that can process data, such as a personal computer, can be applied. The connection line 31 may be a cable such as a USB cable that can transfer the captured image. It is also possible to integrate the processing device 30 with the spectroscopic imaging unit 20.

図2は、図1の透過特性測定システムに適用する分光イメージングユニットの一例を示す斜視図である。図2は、内部が見えるように透視斜視図となっている。 FIG. 2 is a perspective view showing an example of a spectroscopic imaging unit applied to the transmission characteristic measurement system of FIG. FIG. 2 is a perspective perspective view so that the inside can be seen.

分光イメージングユニット20は、複数の出射用ファイバ15と接続されており、組合せ凸レンズ21、プリズム22、グレーティング23、プリズム24、組合せ凸レンズ25、光センサ26を長手方向にこの順で備えている無収差分光器である。 The spectroscopic imaging unit 20 is connected to a plurality of ejection fibers 15, and is provided with a combination convex lens 21, a prism 22, a grating 23, a prism 24, a combination convex lens 25, and an optical sensor 26 in this order in the longitudinal direction. It is a spectroscope.

複数の出射用ファイバ15は、横方向に並んで分光イメージングユニット20と接続されている。プリズム22は、垂直面22bがグレーティング23側で、斜面22aが組合せ凸レンズ21側の向きで配置されている。プリズム24は、垂直面24bがグレーティング23側で、斜面24aが組合せ凸レンズ25側の向きで配置されている。プリズム22、24は、角度補正用のプリズムである。グレーティング23は、波長分散のためのグレーティングである。光センサ26は2次元の光センサである。例えば、CCDカメラやCMOS等、シリコンやInGaAsを材料としたモノクロカメラを適用できる。 The plurality of emitting fibers 15 are connected to the spectroscopic imaging unit 20 side by side in the lateral direction. In the prism 22, the vertical surface 22b is arranged on the grating 23 side, and the inclined surface 22a is arranged on the combined convex lens 21 side. In the prism 24, the vertical surface 24b is arranged on the grating 23 side, and the inclined surface 24a is arranged on the combined convex lens 25 side. The prisms 22 and 24 are prisms for angle correction. The grating 23 is a grating for wavelength dispersion. The optical sensor 26 is a two-dimensional optical sensor. For example, a monochrome camera made of silicon or InGaAs, such as a CCD camera or CMOS, can be applied.

ここで、出射用ファイバ15から入力された光は、組合せ凸レンズ21、プリズム22、グレーティング23、プリズム24、組合せ凸レンズ25を通して、光センサ26に結像される。ここでの結像は、横方向が空間軸となり、縦方向が波長軸となる。 Here, the light input from the exit fiber 15 is imaged on the optical sensor 26 through the combination convex lens 21, the prism 22, the grating 23, the prism 24, and the combination convex lens 25. In the image formation here, the horizontal direction is the spatial axis and the vertical direction is the wavelength axis.

このため、分光イメージングユニット20により、空間情報は保存され、一方、エネルギー情報は、波長毎に分解される。一方は空間軸、一方は波長軸の形で、光センサ26である2次元センサに収斂する形をとる。分光イメージングユニット20内で、入射用ファイバ11によるファイバ入射ポイントに対する空間情報が保存されるため、波長分散された信号を、測定対象物200への入射と出射間の距離の違いに沿って、直接検知できることとなる。 Therefore, the spectroscopic imaging unit 20 stores the spatial information, while the energy information is decomposed for each wavelength. One is in the form of a spatial axis and the other is in the form of a wavelength axis, which converges on a two-dimensional sensor which is an optical sensor 26. Since the spatial information about the fiber incident point by the incident fiber 11 is stored in the spectroscopic imaging unit 20, the wavelength-dispersed signal is directly transmitted along the difference in the distance between the incident on the measurement object 200 and the emission. It will be possible to detect.

分光イメージングユニット20の光センサ26で取得した情報は、処理装置30へ送信される。処理装置30では、この情報を受け取り透明度等の透過特性の演算を行う。 The information acquired by the optical sensor 26 of the spectroscopic imaging unit 20 is transmitted to the processing device 30. The processing device 30 receives this information and calculates the transparency characteristics such as transparency.

透明度測定の演算について説明する。 The calculation of transparency measurement will be described.

複数の出射用ファイバ15を用いて、測定間距離(r)を変えた光強度(R)から、全波長の吸収係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)を解くことができる。具体的には、以下に示す拡散方程式により、連立方程式を立てそれを解くことにより、各々の光強度に合致するように、全波長の散乱係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)を未知数として解く。 Using a plurality of emitting fibers 15, it is possible to solve the absorption coefficient (μa) and the scattering coefficient (μsd) of all wavelengths from the light intensity (R) in which the distance between measurements (r) is changed. Specifically, by formulating and solving simultaneous equations using the diffusion equations shown below, the scattering coefficients (μa) and scattering coefficients (μsd) of all wavelengths are solved as unknowns so as to match each light intensity. ..

Figure 0006873458
…(式1)
Figure 0006873458
… (Equation 1)

ここで、式1で用いた定数の定義は次の通りである。

Figure 0006873458
…(式2)

Figure 0006873458
…(式3)

Figure 0006873458
…(式4)

Figure 0006873458
…(式5)
Here, the definition of the constant used in Equation 1 is as follows.

Figure 0006873458
… (Equation 2)

Figure 0006873458
… (Equation 3)

Figure 0006873458
… (Equation 4)

Figure 0006873458
… (Equation 5)

ここで、uaは吸収係数である。usdは散乱係数である。z0は平均散乱距離である。ρは平均散乱距離を加味した測定間距離である。μeffは効果的減衰係数である。Dは拡散係数である。 Here, ua is the absorption coefficient. usd is the scattering coefficient. z0 is the average scattering distance. ρ is the inter-measurement distance including the average scattering distance. μeff is an effective damping coefficient. D is the diffusion coefficient.

また、rは上述した、入射用ファイバ11先端の測定対象物200に対する当接位置から、複数の出射用ファイバ15先端の測定対象物200に対する当接位置までの距離である。また、Rは、光強度であり、図2で説明した分光イメージングユニット20の結像結果から求めることができる。ここで、光強度Rは、距離(r)ごとに算出される。これにより、複数の距離(r)に対する光強度Rの値が求まれば、上記、連立方程式を解き、全波長に対する散乱係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)を解くことができる。なお、距離(r)の数が多いほど、正確な値を算出できる。図1の例では、距離r、r、r、r、r、rの6箇所により光強度Rをそれぞれ測定している。なお、距離(r)の数は2以上でもよく、3以上、5以上、6以上と数を増やす毎に正確な散乱係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)を得ることができる。 Further, r is the distance from the above-mentioned contact position of the tip of the incident fiber 11 with respect to the measurement object 200 to the contact position of the tips of the plurality of exit fibers 15 with respect to the measurement object 200. Further, R is a light intensity, which can be obtained from the imaging result of the spectroscopic imaging unit 20 described with reference to FIG. Here, the light intensity R is calculated for each distance (r). As a result, if the values of the light intensities R for a plurality of distances (r) are obtained, the above-mentioned simultaneous equations can be solved, and the scattering coefficient (μa) and the scattering coefficient (μsd) for all wavelengths can be solved. The larger the number of distances (r), the more accurate the value can be calculated. In the example of FIG. 1, the light intensity R is measured at six distances r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , r 5 , and r 6, respectively. The number of distances (r) may be 2 or more, and an accurate scattering coefficient (μa) and scattering coefficient (μsd) can be obtained each time the number is increased to 3 or more, 5 or more, and 6 or more.

上記で得られた上記2つのパラメータである、吸収係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)の内、散乱係数(μsd)からは、例えば、試料の透明度と比例した値を得ることが可能であり、この性質により透明度を算出する。 Of the above two parameters, the absorption coefficient (μa) and the scattering coefficient (μsd), the scattering coefficient (μsd) can be used to obtain, for example, a value proportional to the transparency of the sample. , Transparency is calculated from this property.

計算された散乱係数(μa)ならびに散乱係数(μsd)は波長毎の値を持つ。これらからひとつの透明度というパラマーを求めるためには、人間の眼と同等の、等色関数のY関数(y(λ))を用いる。 The calculated scattering coefficient (μa) and scattering coefficient (μsd) have values for each wavelength. In order to obtain one parameter of transparency from these, the Y function (y (λ)) of the color matching function, which is equivalent to that of the human eye, is used.

例えば、測定範囲が、380〜780nmの場合、以下の式となる。

Figure 0006873458
…(式6)
For example, when the measurement range is 380 to 780 nm, the following formula is used.
Figure 0006873458
… (Equation 6)

ここで、SanranYは、目視に合致した散乱度を示す。また、K1は微調整のための係数である。 Here, SanranY indicates a degree of scattering that matches the visual observation. Further, K1 is a coefficient for fine adjustment.

透明度は散乱度の逆数をとれば良いため、下記で示す式となる。

Figure 0006873458
…(式7)
Since the transparency may be the reciprocal of the scattering degree, the formula shown below is used.
Figure 0006873458
… (Equation 7)

ここで、ToumeiYは透明度である。K2は微調整のための係数である。 Here, ToumeiY is transparency. K2 is a coefficient for fine adjustment.

また、波長の範囲は、適宜選択でき、例えば、中心部(503〜637nm)だけの場合は、散乱度を求める式は以下となる。

Figure 0006873458
…(式8)
Further, the wavelength range can be appropriately selected. For example, in the case of only the central portion (503 to 637 nm), the formula for obtaining the degree of scattering is as follows.
Figure 0006873458
… (Equation 8)

ここで、K3は微調整のための係数である。 Here, K3 is a coefficient for fine adjustment.

なお、厳密に等色関数Y値(全波長)に拘る必要はなく、目視で見て合えば良い。したがって、実験的に人間との目視との相関が取れればよく、任意バンドパス幅を有する、530nmの値としても問題はない。また、得られた試料の散乱度の逆数は、そのまま試料の透明度と比例した値となる。なお、上述してきた実施例では、特定の範囲の波長で示したが、これに限らず、測定対象物の材質に応じて様々な波長の範囲を適用することができる。 It is not necessary to be strictly concerned with the Y value of the color matching function (all wavelengths), and it is sufficient to visually check each other. Therefore, it suffices to experimentally correlate with human eyes, and there is no problem even if the value has an arbitrary bandpass width and is 530 nm. The reciprocal of the scattering degree of the obtained sample is directly proportional to the transparency of the sample. In the above-described embodiment, the wavelength is shown in a specific range, but the wavelength range is not limited to this, and various wavelength ranges can be applied depending on the material of the object to be measured.

上記では、散乱係数(μa)から透明度(ToumeiY)を求めることを説明した。また、もう一方の吸収係数(μa)が判れば、それぞれの物質の吸収係数*濃度の総和(混合)と考えることが可能なため、次の加法定理が成立し、各成分量を解くことができる。 In the above, it has been described that the transparency (ToumeiY) is obtained from the scattering coefficient (μa). Also, if the other absorption coefficient (μa) is known, it can be considered as the sum (mixture) of the absorption coefficient * concentration of each substance. Therefore, the following addition theorem holds, and the amount of each component can be solved. it can.

ここでは、上記で示した波長毎の吸収係数(μa)の代わりに、スペクトルSで説明を加える。混合物スペクトルは等波長間隔でN個にサンプルされているとした場合、この混合物のスペクトルは各波長の吸光度x、x、x、・・xを要素とするN次元ベクトルxで表現する。同様にM個の成分の単位当たりのスペクトルをそれぞれS、S、S、・・Sと表す。M個の標準スペクトルは一つにまとめてN*M行列 S=(S、S、・・S)で表すことができる。 Here, instead of the absorption coefficient (μa) for each wavelength shown above, the explanation is added with the spectrum S. Assuming that the mixture spectrum is sampled into N samples at equal wavelength intervals, the spectrum of this mixture is represented by an N-dimensional vector x having the absorbances x 1 , x 2 , x 3 , ... x N of each wavelength as elements. To do. Similarly, the spectra per unit of M components are represented as S 1 , S 2 , S 3 , ... SM , respectively. The M standard spectra can be collectively represented by the N * M matrix S = (S 1 , S 2 , ... SM ).

混合物を構成する成分の各成分量をc、c、・・cとして、これをまとめてM次元ベクトルc=(c、c、・・c)tで表す。ただしtは転置を意味する。ここで混合物ベクトルxは成分スペクトルSiと成分量ciとを用いて次の関係を持つ。
x=c+c+・・・・+c
= Sc
…(式9)
The amounts of the components constituting the mixture are c 1 , c 2 , ... c M , and these are collectively represented by the M-dimensional vector c = (c 1 , c 2 , ... c M ) t. However, t means transposition. Here, the mixture vector x has the following relationship using the component spectrum Si and the component amount ci.
x = c 1 s 1 + c 2 s 2 + ... + c M s M
= Sc
… (Equation 9)

この式において成分スペクトルSを既知として、測定データxから成分量cを求めれば良い。 In this equation, the component spectrum S may be known, and the component amount c may be obtained from the measurement data x.

この手法は推定成分量cによってつくられるスペクトルScと、測定混合スペクトルxとの残差ベクトルx―Scに対し、その2乗のノルム、即ち、次の式で表されるQを最小にするという方向性実施により、成分量cを求めることである。
Q= |x − Sc|
…(式10)
This method minimizes the squared norm, that is, Q expressed by the following equation, with respect to the residual vector x-Sc of the spectrum Sc created by the estimated component amount c and the measured mixed spectrum x. It is to obtain the component amount c by the directionality implementation.
Q = | x − Sc | 2
… (Equation 10)

従って結果的には、微小変化を与えた時の、Qの微小変化量、即ち下記で示す偏微分係数が、最小値、0に近づければ良いことと同義となる。即ち、
dQ/dc=0 dQ/dc=0 dQ/dc=0
…(式11)
を解くことと同義となり、その結果は、結果的に
c=(S・S)−1・x
…(式12)
を解けばよい。
Therefore, as a result, it is synonymous with the fact that the minute change amount of Q when a minute change is given, that is, the partial differential coefficient shown below should be close to the minimum value, 0. That is,
dQ / dc 1 = 0 dQ / dc 2 = 0 dQ / dc 3 = 0
… (Equation 11)
Is synonymous with solving, and the result is, as a result.
c = ( St · S) -1 St · x
… (Equation 12)
Just solve.

この式より、スペクトルSに対し、測定混合物スペクトルxが与えられれば、推定成分量cが求まる。これは、一般的には、最小二乗法の解き方であり、基本的には、ターゲットの吸収係数スペクトルと、それぞれコンポーネント毎の、ある一定量における、吸収係数(μa)が判っていれば、解ける。 From this equation, if the measurement mixture spectrum x is given to the spectrum S, the estimated component amount c can be obtained. This is generally a method of solving the least squares method, and basically it can be solved if the absorption coefficient spectrum of the target and the absorption coefficient (μa) of each component in a certain amount are known. ..

この他にも、混合物から、各々のコンポーネントの定量手法については、既に、公知の技術があるが、その他の解法については、割愛する。 In addition to this, there are already known techniques for quantifying each component from the mixture, but other solutions are omitted.

(透過特性測定システムの測定部分の第1の具体例)
図3は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す側面図である。図4は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す底面図である。
(First specific example of the measurement part of the transmission characteristic measurement system)
FIG. 3 is a side view showing a first specific example of a measurement portion in a transmission characteristic measurement system according to an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. FIG. 4 is a bottom view showing a first specific example of a measurement portion in a transmission characteristic measurement system according to an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention.

透過特性測定システムの測定部分の第1の具体例では、図3、4に示すように、入射用ファイバ11と出射用ファイバ15との間を結ぶ方向(縦方向)と直角の方向(横方向)に並ぶ複数の入射用ファイバ11と出射用ファイバ15を有する構成について説明する。 In the first specific example of the measurement portion of the transmission characteristic measurement system, as shown in FIGS. 3 and 4, the direction (vertical direction) and the direction perpendicular to the direction (longitudinal direction) connecting the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 (horizontal direction). ), The configuration including the plurality of incident fibers 11 and the outgoing fibers 15 will be described.

透過測定部40は、入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15以外に、1つの入射側ブロック41と、スペーサー43、複数(6つ)の出射側ブロック42を備えている。 In addition to the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15, the transmission measuring unit 40 includes one incident side block 41, a spacer 43, and a plurality (six) outgoing side blocks 42.

入射側ブロック41は横方向を長手方向とする直方体形状である。そして、入射側ブロック41には、横方向に並ぶ6つの孔が上下に垂直に貫通して有しており、ここに6つの入射用ファイバ11が挿入される。そして、入射用ファイバ11の先端側は、入射側ブロック41の下側端面とほぼ一致しており、光が出る場所となる。 The incident side block 41 has a rectangular parallelepiped shape with the lateral direction as the longitudinal direction. Then, the incident side block 41 has six holes arranged in the horizontal direction vertically penetrating vertically, and six incident fibers 11 are inserted therein. The tip end side of the incident fiber 11 substantially coincides with the lower end surface of the incident side block 41, and serves as a place where light is emitted.

出射側ブロック42は横方向を長手方向とする直方体形状である。そして、出射側ブロック42の縦方向の中央付近には、横方向に並ぶ6つの孔が上下に垂直に貫通して有しており、ここに6つの出射用ファイバ15が挿入される。そして、出射用ファイバ15の先端側は、出射側ブロック42の下側端面とほぼ一致しており、光が入る場所となる。 The exit side block 42 has a rectangular parallelepiped shape with the lateral direction as the longitudinal direction. Then, near the center of the exit side block 42 in the vertical direction, six holes arranged in the horizontal direction vertically penetrate vertically, and six exit fibers 15 are inserted therein. The tip end side of the emission fiber 15 substantially coincides with the lower end surface of the emission side block 42, and serves as a place where light enters.

出射側ブロック42は、縦方向に側面が当接して並んで6つ配置されている。それぞれの出射側ブロック42には、出射用ファイバ15a、15b、15c、15d、15e、15fが横方向に6つずつ挿入される。このため、図3、4の例では計36の出射用ファイバ15を使用している。 Six emission side blocks 42 are arranged side by side with their side surfaces in contact with each other in the vertical direction. Six emission fibers 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, and 15f are inserted into each emission side block 42 in the lateral direction. Therefore, in the examples of FIGS. 3 and 4, a total of 36 exit fibers 15 are used.

図3、4の例では、入射側ブロック41と出射側ブロック42の横方向の孔は等間隔で、対応する横方向の位置はそれぞれ同じ位置に配置している。また出射側ブロック42において、縦方向に隣り合う出射側ブロック42における孔同士の距離はそれぞれ同じとなっている。 In the examples of FIGS. 3 and 4, the lateral holes of the incident side block 41 and the outgoing side block 42 are arranged at equal intervals, and the corresponding lateral positions are arranged at the same positions. Further, in the emission side blocks 42, the distances between the holes in the emission side blocks 42 adjacent to each other in the vertical direction are the same.

スペーサー43は、直方体形状であり、入射側ブロック41と入射側ブロック41に一番近い出射側ブロック42の間に配置される。すなわちスペーサー43の一方の側面は入射側ブロック41の一側面に当接し、他方の側面は出射側ブロック42の一側面に当接する。これにより、入射側ブロック41、スペーサー43、出射側ブロック42の順で構成され出射側ブロック42は複数並んで構成される。スペーサー43の縦方向の距離は測定したい範囲で決定される。 The spacer 43 has a rectangular parallelepiped shape and is arranged between the incident side block 41 and the exit side block 42 closest to the incident side block 41. That is, one side surface of the spacer 43 abuts on one side surface of the incident side block 41, and the other side surface abuts on one side surface of the exit side block 42. As a result, the incident side block 41, the spacer 43, and the outgoing side block 42 are configured in this order, and a plurality of outgoing side blocks 42 are arranged side by side. The vertical distance of the spacer 43 is determined within the range to be measured.

ここで、入射側ブロック41、スペーサー43、出射側ブロック42の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。このとき、入射側ブロック41と同時に入射用ファイバ11、及び、出射側ブロック42と同時に出射用ファイバ15を研磨して、平らな下端面を形成することができる。 Here, as the material of the incident side block 41, the spacer 43, and the outgoing side block 42, a metal such as aluminum or a resin can be adopted. In particular, a material having a low reflectance is effective because it has little influence on the measurement. For example, a metal material that has been subjected to black alumite plating, low-temperature chrome plating, or the like, a resin that absorbs light, or the like can be used. At this time, the incident fiber 11 and the emitting fiber 15 can be polished at the same time as the incident side block 41 to form a flat lower end surface.

このように構成することで、横方向に並んだ6つの入射用ファイバ11から光が発せられ、入射用ファイバ11からの距離r、r、r、r、r、rごとに6箇所ずつ出射用ファイバ15から光を入れて測定することになり、SNを減らしてより正確な透明度等の透過特性の測定をすることができる。 With this configuration, light is emitted from the six incident fibers 11 arranged in the horizontal direction, and the distances from the incident fibers 11 are r 1 , r 2 , r 3 , r 4 , r 5 , and r 6. It is possible to measure the transmission characteristics such as transparency more accurately by reducing the SN by inputting light from the emission fiber 15 at each of 6 points.

(透過特性測定システムの測定部分の第2の具体例)
図5は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。図6は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す底面図である。
(Second specific example of the measurement part of the transmission characteristic measurement system)
FIG. 5 is a cross-sectional view of a central portion in the width direction cut in the longitudinal direction showing a second specific example of the measurement portion in the transmission characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention. FIG. 6 is a bottom view showing a second specific example of the measurement portion in the transmission characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention.

透過測定部50は、ファイバ固定部51、ベース部52、外枠53、円筒固定部54、円筒部55、接続部56を有しており、内部に入射用ファイバ11と出射用ファイバ15が配置されている。ここで、透過測定部50の長手方向を図5における左右方向、長手方向に直交する方向を幅方向とする。 The transmission measuring unit 50 includes a fiber fixing portion 51, a base portion 52, an outer frame 53, a cylindrical fixing portion 54, a cylindrical portion 55, and a connecting portion 56, and an incident fiber 11 and an outgoing fiber 15 are arranged therein. Has been done. Here, the longitudinal direction of the transmission measuring unit 50 is defined as the left-right direction in FIG. 5, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is defined as the width direction.

ファイバ固定部51は、上下方向に垂直に貫通する複数の孔を有している。この孔は図3及び図4で説明した入射側ブロック41及び出射側ブロック42の孔の配置と同様に構成することができる。すなわち、幅方向に並ぶ入射用ファイバ11の挿入用の複数(5つ)の孔を有している。さらに、そこから長手方向に離れた異なる距離の6箇所で、幅方向に並んだ複数(5つ)の孔を有している。これら30個の孔は出射用ファイバ15(15a、15b、15c、15d、15e、15f)用の孔となる。 The fiber fixing portion 51 has a plurality of holes that penetrate vertically in the vertical direction. This hole can be configured in the same manner as the arrangement of the holes in the incident side block 41 and the outgoing side block 42 described with reference to FIGS. 3 and 4. That is, it has a plurality of (five) holes for inserting the incident fibers 11 arranged in the width direction. Further, it has a plurality (five) holes arranged in the width direction at six locations having different distances in the longitudinal direction from the holes. These 30 holes serve as holes for the exit fiber 15 (15a, 15b, 15c, 15d, 15e, 15f).

ここで、ファイバ固定部51は、下面が平らな1つのブロックとして適用でき、材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。 Here, the fiber fixing portion 51 can be applied as one block having a flat lower surface, and as a material, a metal such as aluminum or a resin can be adopted. In particular, a material having a low reflectance is effective because it has little influence on the measurement. For example, a metal material that has been subjected to black alumite plating, low-temperature chrome plating, or the like, a resin that absorbs light, or the like can be used.

また、ファイバ固定部51は、1つのブロック以外に、図3及び図4で説明した入射側ブロック41、出射側ブロック42、スペーサー43を組み合わせた構成を適用してもよい。 Further, the fiber fixing portion 51 may have a configuration in which the incident side block 41, the exit side block 42, and the spacer 43 described with reference to FIGS. 3 and 4 are combined in addition to one block.

ファイバ固定部51は、周囲の下側でベース部52に固定されており、ベース部52の端部付近の上側には円筒固定部54が備えられ、ここに円筒部55が固定される。また、ベース部52の上部には外枠53を備え、外枠53の内部は、入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15が備えられる。 The fiber fixing portion 51 is fixed to the base portion 52 on the lower side of the periphery, and a cylindrical fixing portion 54 is provided on the upper side near the end portion of the base portion 52, and the cylindrical portion 55 is fixed there. Further, an outer frame 53 is provided on the upper portion of the base portion 52, and an incident fiber 11 and an outgoing fiber 15 are provided inside the outer frame 53.

入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15は、上部からファイバ固定部51の各孔に挿入され、先端部は、ファイバ固定部51下端部と一致させる。このとき、ファイバ固定部51と同時に入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15を研磨して、平らな下端面を形成することができる。下端部では、入射用ファイバ11から、出射用ファイバ15a、15b、15c、15d、15e、15fの順で距離が離れていく。 The incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 are inserted into each hole of the fiber fixing portion 51 from the upper part, and the tip portion coincides with the lower end portion of the fiber fixing portion 51. At this time, the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 can be polished at the same time as the fiber fixing portion 51 to form a flat lower end surface. At the lower end, the distance from the incident fiber 11 increases in the order of the outgoing fibers 15a, 15b, 15c, 15d, 15e, and 15f.

円筒部55は長手方向に平行に配置され一端が外枠53の内部、他端が外枠53の外側に配置されて接続部56と接続されている。ここで、入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15は、外枠53の内側から、円筒部55及び接続部56を介して、入射用ファイバ11は照射用ファイバ用光源10へ、出射用ファイバ15は分光イメージングユニット20へ接続されている。 The cylindrical portion 55 is arranged parallel to the longitudinal direction, one end is arranged inside the outer frame 53, and the other end is arranged outside the outer frame 53, and is connected to the connecting portion 56. Here, the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 are transferred from the inside of the outer frame 53 to the irradiation fiber light source 10 via the cylindrical portion 55 and the connecting portion 56, and the outgoing fiber 15 It is connected to the spectroscopic imaging unit 20.

測定者は、ファイバ固定部51の下端を測定対象物の表面に当てて測定を行う。このとき、入射用ファイバ11の先端と出射用ファイバ15の先端の間に測定対象位置となるように調整する。これにより透明度等の透過特性を調べることができる。また、横方向に入射用ファイバ11及び出射用ファイバ15を複数並べているため、より正確な測定を行うことができる。 The measurer applies the lower end of the fiber fixing portion 51 to the surface of the object to be measured to perform the measurement. At this time, the position is adjusted so as to be the measurement target position between the tip of the incident fiber 11 and the tip of the exit fiber 15. This makes it possible to investigate transmission characteristics such as transparency. Further, since a plurality of incident fibers 11 and outgoing fibers 15 are arranged in the lateral direction, more accurate measurement can be performed.

(透過特性測定システムの標準値校正の第1の例)
図7は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第1の例を示す側面図である。
(First example of standard value calibration of transmission characteristic measurement system)
FIG. 7 is a side view showing a first example of standard value calibration in a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention.

この例では、図3、4に示した、入射側ブロック41の下端側と出射側ブロック42の下端側を横にして、それぞれ向かい合わせて接触させることにより行う。このとき、横方向に並んだ入射側ブロック41の孔の位置と出射側ブロック42の孔の位置は、それぞれを合わせておく。これにより、入射用ファイバ11と出射用ファイバ15の先端位置が合うことになる。ここで、入射用ファイバ11と出射用ファイバ15の先端同士は接触(オプティカルコンタクト)している。 In this example, the lower end side of the incident side block 41 and the lower end side of the exit side block 42 shown in FIGS. At this time, the positions of the holes of the incident side block 41 and the positions of the holes of the exit side block 42 arranged in the horizontal direction are aligned with each other. As a result, the tip positions of the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 are aligned. Here, the tips of the incident fiber 11 and the outgoing fiber 15 are in contact with each other (optical contact).

入射用ファイバ11へ、光源61から、NDフィルタ62を介して光を入射する。そして、その光は出射用ファイバ15へと伝わり、出射用ファイバ15からは、分光イメージングユニット20に送られる。このときの結果に基づき標準値の校正を行うことができる。 Light is incident on the incident fiber 11 from the light source 61 through the ND filter 62. Then, the light is transmitted to the exit fiber 15, and is sent from the exit fiber 15 to the spectroscopic imaging unit 20. The standard value can be calibrated based on the result at this time.

このように照射のファイバと、受光側ファイバがオプティカルコンタクトしていることにより、より正確な基準用光量を取得することができ、100%透過率校正を行うことができる。 By making optical contact between the irradiation fiber and the light receiving side fiber in this way, a more accurate reference light amount can be obtained, and 100% transmittance calibration can be performed.

(透過特性測定システムの標準値校正の第2の例)
図8は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過特性測定システムにおける標準値校正の第2の例を示す側面図である。
(Second example of standard value calibration of transmission characteristic measurement system)
FIG. 8 is a side view showing a second example of standard value calibration in a transmission characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention.

この例では、入射用ファイバ11の先端及び出射用ファイバ15の先端を基準用部材65の表面に対して垂直に当てている。基準用部材65としては、散乱係数が一定の材質を適用できる。散乱係数は例えば、0.5〜1.5程度であるとよい。具体的には、オパールガラスや白色の樹脂材等を適用できる。 In this example, the tip of the incident fiber 11 and the tip of the emitting fiber 15 are applied perpendicularly to the surface of the reference member 65. As the reference member 65, a material having a constant scattering coefficient can be applied. The scattering coefficient is, for example, preferably about 0.5 to 1.5. Specifically, opal glass, a white resin material, or the like can be applied.

入射用ファイバ11からの光は、基準用部材65を介して出射用ファイバ15へと伝わり、出射用ファイバ15からは、分光イメージングユニット20に送られる。このときの結果に基づき標準値の校正を行うことができる。 The light from the incident fiber 11 is transmitted to the exit fiber 15 via the reference member 65, and is sent from the exit fiber 15 to the spectroscopic imaging unit 20. The standard value can be calibrated based on the result at this time.

このように基準用部材65を用いて基準用光量を取得することができ、100%透過率校正を行うことができる。また、この方式は、図3〜6に示した、透過測定部40及び50をそのまま基準用部材65に当てればよいため、製品を分解することなく、標準値の校正を行うことができる。 In this way, the reference light amount can be obtained by using the reference member 65, and 100% transmittance calibration can be performed. Further, in this method, since the transmission measuring units 40 and 50 shown in FIGS. 3 to 6 may be directly applied to the reference member 65, the standard value can be calibrated without disassembling the product.

また、図7、8で示した標準値校正の例は組み合わせて使用することができる。例えば、図7における標準値校正の第1の例では、工場においてその標準値校正を行い、さらに、図8における標準値校正の第2の例では、製品の販売後において、実際の計測時等に標準値校正を行うこととしてもよい。このように2回の校正より正確な標準値の校正をすることができる。 Further, the examples of standard value calibration shown in FIGS. 7 and 8 can be used in combination. For example, in the first example of standard value calibration in FIG. 7, the standard value calibration is performed in a factory, and in the second example of standard value calibration in FIG. 8, after the product is sold, during actual measurement, etc. Standard value calibration may be performed. In this way, it is possible to calibrate the standard value more accurately than the two calibrations.

(透過特性測定システムによる測定応用例)
上述した透過特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。
(Example of measurement application by transmission characteristic measurement system)
A specific application example of the above-mentioned transmission characteristic measurement system will be described.

上記透過特性測定システムを皮膚に用いた場合、透明度、透明感を測定することができる様になる。上述したように、距離を違えて捉えられた透過情報と、その距離間隔のパラメータから、拡散方程式を解いて、吸収、散乱係数に分けることができ、その散乱係数から直接、透明度を求めることが可能になる。透明度は、現在、皮膚評価の重要なパラメータとなっているものの、これをきちんと測るものが存在していなかった。本発明により、精度良く評価できる様になる。 When the above transmission characteristic measurement system is used on the skin, transparency and transparency can be measured. As described above, the diffusion equation can be solved from the transmission information captured at different distances and the parameters of the distance interval, and can be divided into absorption and scattering coefficients, and transparency can be obtained directly from the scattering coefficients. It will be possible. Transparency is currently an important parameter for skin evaluation, but there has been no way to measure it properly. INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, evaluation can be performed with high accuracy.

また、皮膚の透過測定が可能になるため、皮膚の透過率を用いた色計算が可能になる。次に説明する反射光のパラメータとも合わせて、半透明体の情報を的確に捉えることが可能になり、皮膚の色彩に関する特性をより精密に調査することが可能になる。さらに、拡散方程式を用いて測定値から導き出されたターゲットの吸収係数より、その皮膚内に存在する物質の定量計算も可能になる。例えば、酸化ヘモグロビン、還元化ヘモグロビン、メラニン等の定量が可能になる。 In addition, since it is possible to measure the permeability of the skin, it is possible to calculate the color using the transmittance of the skin. Together with the parameters of the reflected light described below, it becomes possible to accurately capture the information of the translucent body, and it becomes possible to investigate the characteristics related to the color of the skin more precisely. Furthermore, the absorption coefficient of the target derived from the measured value using the diffusion equation enables quantitative calculation of the substance existing in the skin. For example, it becomes possible to quantify oxidized hemoglobin, reduced hemoglobin, melanin and the like.

また本発明は食品への応用も可能である。本発明は半透明性の試料であれば、殆どのものが測定可能になる。例えば食品評価も可能になる。本発明は、可視光だけでなく、近赤外光による透明度の測定にも適用できる。このときY関数は実験的に求めてもよく、相関のある波長から透明の関数を作ってもよい。可視光だけでなく、近赤外光の波長域(例えば、600−1100nm、あるいは、1000−2500nm等)の光を用いれば、可視域内で明らかになる色素成分に由来するスペクトル情報以外にも、赤外光による分子振動の2〜8倍音等に値する近赤外の吸収に由来するスペクトル情報を捉えられる。従って、食品中の物質、例えば試料が果実であれば、グルコース、フルクトース等の糖成分は勿論のこと、リンゴ酸等の酸成分等由来の物質定量が可能になる。 The present invention can also be applied to foods. According to the present invention, most translucent samples can be measured. For example, food evaluation becomes possible. The present invention can be applied not only to the measurement of transparency by visible light but also to the measurement of transparency by near infrared light. At this time, the Y function may be obtained experimentally, or a transparent function may be created from the correlated wavelengths. If not only visible light but also light in the wavelength range of near infrared light (for example, 600-1100 nm, 1000-2500 nm, etc.) is used, in addition to the spectral information derived from the dye component that becomes clear in the visible range, Spectral information derived from near-infrared absorption worthy of 2 to 8 harmonics of molecular vibration caused by infrared light can be captured. Therefore, if the substance in the food, for example, the sample is a fruit, it is possible to quantify not only the sugar component such as glucose and fructose but also the substance derived from the acid component such as malic acid.

特に、果実、穀物等、それ以外も食パン等の加工成分の場合なども、非破壊にて内部成分が測定できる。今までの方式では、透過率から、Logをとり、吸光度に置き換えて、その2次微分に変換してから後、重回帰計算等の統計的計算手法を使って、定量するのが一般的であった。その場合、透過率から吸収度合いに変換して、調査するしかできなかったため、その取得スペクトルの意味が捉えきれていなかった。即ち、例えば、そのスペクトルの吸収度合いが、その基本となっている成分の吸収によるものか、あるいは物質組織の違いによる散乱係数が増えている事によるものかの違い、その合成度合いを調べることができていなかった。しかし、本発明では、入射、受光間隔距離を変えることにより、その距離間隔に合致した、透過光量の調査が可能になるため、結果的に吸収係数と散乱係数に別けられる。すなわち、スペクトルの違いが、組織の違いによるものか、組織内の物質の量の違いによるものかの判別ができる。 In particular, in the case of processed components such as fruits, grains, and other processed components such as bread, the internal components can be measured non-destructively. In the conventional method, it is common to take a log from the transmittance, replace it with an absorbance, convert it to its second derivative, and then quantify it using a statistical calculation method such as multiple regression calculation. there were. In that case, the meaning of the acquired spectrum could not be fully understood because it was only possible to investigate by converting the transmittance into the degree of absorption. That is, for example, it is possible to investigate the difference in the degree of absorption of the spectrum due to the absorption of the basic component or the increase in the scattering coefficient due to the difference in the material structure, and the degree of synthesis thereof. It wasn't done. However, in the present invention, by changing the incident and light receiving distances, it is possible to investigate the amount of transmitted light that matches the distances, and as a result, it is divided into an absorption coefficient and a scattering coefficient. That is, it is possible to determine whether the difference in spectrum is due to the difference in tissue or the difference in the amount of substance in the tissue.

そのため、例えば、近赤外光を使った、非破壊検査にて、内部成分の定量精度をあげることができる様になった。また、同時に、散乱係数のみを抽出できることから、組織そのものの評価もできる様になった。例えば、それは果実(梨)の判定の場合、水梨と呼ばれる水芯果か正常果の判別、リンゴの場合、みつが入っているリンゴか、そうでないもの、また、柿の熟度の度合い等が判る。さらに、果実、穀物以外にも、ヨーグルトなどの乳製品、アイスクリーム等の、半透明性を有する食品の評価に有効である。 Therefore, for example, it has become possible to improve the quantification accuracy of internal components by non-destructive inspection using near infrared light. At the same time, since only the scattering coefficient can be extracted, the structure itself can be evaluated. For example, in the case of judging fruit (pear), it is the judgment of water core fruit called water pear or normal fruit, and in the case of apple, whether it is apple with honey or not, and the degree of ripeness of persimmon. I understand. Furthermore, in addition to fruits and grains, it is effective for evaluating dairy products such as yogurt and translucent foods such as ice cream.

さらに、本発明は工業製品への応用も可能である。工業製品でも、半透明性の試料であれば、どんな試料でも対象になり得る。例えば、石鹸、プラスチック材料等の測定が応用範囲となり、石鹸の評価、プラスチック材(特に乳白)の評価等が可能となる。 Furthermore, the present invention can also be applied to industrial products. Any industrial product or any translucent sample can be used. For example, the range of application is the measurement of soap, plastic materials, etc., and it is possible to evaluate soap, plastic materials (particularly milky white), and the like.

(反射特性測定システムの実施形態)
図9は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムの概略図を示す。なお、図1、2で説明した透過特性測定システムの実施形態と同様の部分は同じ符号を付して説明を一部省略している。
(Embodiment of Reflection Characteristic Measurement System)
FIG. 9 shows a schematic view of a reflection characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. The same parts as those in the embodiment of the transmission characteristic measurement system described with reference to FIGS. 1 and 2 are designated by the same reference numerals, and the description thereof is partially omitted.

反射特性測定システム2は、照射用ファイバ用光源10、入射用ファイバ71、ファイバ固定部73、複数の出射用ファイバ75、分光イメージングユニット20、処理装置30を備えている。 The reflection characteristic measurement system 2 includes a light source 10 for an irradiation fiber, an incident fiber 71, a fiber fixing portion 73, a plurality of emitting fibers 75, a spectroscopic imaging unit 20, and a processing device 30.

照射用ファイバ用光源10は、図1で説明した透過特性測定システムのものと同じである。この光に基づき反射特性を調べることができる。 The irradiation fiber light source 10 is the same as that of the transmission characteristic measurement system described with reference to FIG. The reflection characteristics can be investigated based on this light.

入射用ファイバ71は、一本の光ファイバであり、一端が照射用ファイバ用光源10と接続されており、他端が測定対象物200に特定の角度から一定距離離した位置から光を当てられるようにファイバ固定部73に固定されている。このとき入射用ファイバ71の他端側には、補強部72が形成されており、入射用ファイバ71の周りを金属などのパイプ状の円筒部材で補強してある。これにより光が出る部分付近である補強部72の部分では入射用ファイバ71が直線状となる。また、先端側側面では、補強部72と同時に入射用ファイバ71を研磨して、平らな先端面を形成することができる。 The incident fiber 71 is a single optical fiber, one end of which is connected to the irradiation fiber light source 10, and the other end of which shines light on the object to be measured 200 from a position separated by a certain distance from a specific angle. It is fixed to the fiber fixing portion 73 as described above. At this time, a reinforcing portion 72 is formed on the other end side of the incident fiber 71, and the circumference of the incident fiber 71 is reinforced with a pipe-shaped cylindrical member such as metal. As a result, the incident fiber 71 becomes linear in the portion of the reinforcing portion 72 near the portion where light is emitted. Further, on the front end side surface, the incident fiber 71 can be polished at the same time as the reinforcing portion 72 to form a flat tip surface.

出射用ファイバ75は、複数の光ファイバであり、それぞれ、測定対象物200に特定の角度から一定距離離した位置から光を受けられるようにファイバ固定部73に固定されている。ここでの特定の角度は、出射用ファイバ75ごとにすべて異なり、一定角度毎に光を受けられるように配置してもよい。また、出射用ファイバ75の他端は、分光イメージングユニット20へ接続されている。また、出射用ファイバ75の一端側には、補強部76が形成されており、出射用ファイバ75の周りを金属などの円筒部材で補強してある。これにより光を受ける部分付近である補強部76の部分では出射用ファイバ75が直線状となる。また、先端側側面では、補強部76と出射用ファイバ75を同時に研磨して、平らな先端面を形成することができる。 The exit fiber 75 is a plurality of optical fibers, each of which is fixed to the fiber fixing portion 73 so that light can be received from a position separated from a specific angle by a certain distance from the measurement object 200. The specific angles here are all different for each of the emitting fibers 75, and may be arranged so that light can be received at regular intervals. The other end of the exit fiber 75 is connected to the spectroscopic imaging unit 20. Further, a reinforcing portion 76 is formed on one end side of the emitting fiber 75, and the periphery of the emitting fiber 75 is reinforced with a cylindrical member such as metal. As a result, the exit fiber 75 becomes linear in the portion of the reinforcing portion 76 near the portion that receives light. Further, on the front end side surface, the reinforcing portion 76 and the exit fiber 75 can be polished at the same time to form a flat tip surface.

ファイバ固定部73は、円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部73aは、測定対象位置201を中心として半径dで形成される。円筒の厚みtは必要に応じた厚みで形成される。ファイバ固定部73には、測定対象位置201を中心として放射状に直線の孔が内側の円弧部73aから外側の円弧部73bへ貫通している。ここに入射用ファイバ71と出射用ファイバ75が、補強部72、76とともに挿入される。そして、内側の円弧部73aの面で入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端が位置するように配置される。 The fiber fixing portion 73 is a semicircular member obtained by cutting a cylinder in half, and has a constant thickness in the width direction. The inner arc portion 73a is formed with a radius d centered on the measurement target position 201. The thickness t of the cylinder is formed with a thickness as required. In the fiber fixing portion 73, straight holes radially centering on the measurement target position 201 penetrate from the inner arc portion 73a to the outer arc portion 73b. The incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are inserted here together with the reinforcing portions 72 and 76. Then, the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are arranged so as to be located on the inner surface of the arc portion 73a.

図9の例では、入射用ファイバ71は、入射角αで測定対象位置201に光を当てる。そして、出射用ファイバ75は、入射角αと同じ垂直平面内において、測定対象位置201を中心として複数の角度から反射した光を受け取ることができる。なお、図9では、図9の右側の範囲で反射光を取得しているが、受光する角度の数を増やして左側まで入射用ファイバ71を設けてもよい。 In the example of FIG. 9, the incident fiber 71 illuminates the measurement target position 201 at the incident angle α. Then, the exit fiber 75 can receive light reflected from a plurality of angles centered on the measurement target position 201 in the same vertical plane as the incident angle α. In FIG. 9, the reflected light is acquired in the range on the right side of FIG. 9, but the incident fiber 71 may be provided up to the left side by increasing the number of receiving angles.

入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端部には、凸レンズを設けてもよい。通常ファイバの先端は、ある程度の範囲(例えば、マルチモードの石英ファイバであれば、約15°の開き角から、約30°の開き角の範囲)で光が広がるか、この範囲の光を受光する。ここで、ファイバの先端に凸レンズを設けることで平行光に対応することが可能となる。すなわち、入射用ファイバ71先端からは広がりのない平行光を出すことが可能であり、出射用ファイバ75では、先端から広がりのない平行光を受け取ることができる。 Convex lenses may be provided at the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75. The tip of a normal fiber spreads light within a certain range (for example, in the case of a multimode quartz fiber, the opening angle is about 15 ° to about 30 °), or receives light in this range. To do. Here, by providing a convex lens at the tip of the fiber, it becomes possible to deal with parallel light. That is, it is possible to emit parallel light without spreading from the tip of the incident fiber 71, and the emitting fiber 75 can receive parallel light without spreading from the tip.

また、補強部72、76を用いずに、ファイバ固定部73に入射用ファイバ71と出射用ファイバ75用の孔を設けて直接挿入してもよい。この孔も、測定対象位置201を中心として放射状に内側の円弧部73aから外側の円弧部73bへ直線で貫通している。この場合も、内側の円弧部73aの面で入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端が位置するように配置される。 Further, instead of using the reinforcing portions 72 and 76, the fiber fixing portion 73 may be provided with holes for the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 and directly inserted. This hole also radially penetrates from the inner arc portion 73a to the outer arc portion 73b centering on the measurement target position 201. Also in this case, the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are arranged so as to be located on the inner surface of the arc portion 73a.

入射用ファイバ71は、石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。また、出射用ファイバ75は石英ファイバ又は多成分ファイバとすることができる。このときの組合せとして、入射用ファイバ71は多成分ファイバ、出射用ファイバ75は石英ファイバも選択できる。さらに、入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の太さは同じでもよく、違っていてもよい。同じ場合は、補強部72、76、又は、ファイバ固定部73の孔を共通化でき、入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の角度を広い範囲で選択できることになる。 The incident fiber 71 may be a quartz fiber or a multi-component fiber. Further, the exit fiber 75 may be a quartz fiber or a multi-component fiber. As a combination at this time, a multi-component fiber can be selected as the incident fiber 71, and a quartz fiber can be selected as the outgoing fiber 75. Further, the thickness of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 may be the same or different. In the same case, the holes of the reinforcing portions 72 and 76 or the fiber fixing portion 73 can be shared, and the angle between the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 can be selected in a wide range.

また、ファイバ固定部73や補強部72、76の材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。 Further, as the material of the fiber fixing portion 73 and the reinforcing portions 72 and 76, a metal such as aluminum or a resin can be adopted. In particular, a material having a low reflectance is effective because it has little influence on the measurement. For example, a metal material that has been subjected to black alumite plating, low-temperature chrome plating, or the like, a resin that absorbs light, or the like can be used.

分光イメージングユニット20は、図2で説明した構成となる。出射用ファイバ75から入力された光は、組合せ凸レンズ21、プリズム22、グレーティング23、プリズム24、組合せ凸レンズ25を通して、光センサ26に結像される。ここでの結像は、横方向が空間軸となり、縦方向が波長軸となる。そして、分光イメージングユニット20の光センサ26で取得した情報は、処理装置30へ接続線31を介して送信される。処理装置30では、この情報を受け取り反射特性の演算を行う。 The spectroscopic imaging unit 20 has the configuration described with reference to FIG. The light input from the exit fiber 75 is imaged on the optical sensor 26 through the combination convex lens 21, the prism 22, the grating 23, the prism 24, and the combination convex lens 25. In the image formation here, the horizontal direction is the spatial axis and the vertical direction is the wavelength axis. Then, the information acquired by the optical sensor 26 of the spectroscopic imaging unit 20 is transmitted to the processing device 30 via the connection line 31. The processing device 30 receives this information and calculates the reflection characteristic.

このように、本発明の反射特性測定システムは、照明用の入射用ファイバ71を用いて、ある入射角αを有した角度から、光を照射して、試料にて反射されるそれぞれの角度毎の光量を取り込む様に、出射用ファイバ75を配置させる。それぞれの光ファイバに入射された光は、出射用ファイバ75の光ファイバに導光され、分光イメージングユニット20(無収差分光器)に導かれ、そのユニット内部内で、組合せ凸レンズ21、プリズム22、グレーティング23、プリズム24、組合せ凸レンズ25を通して、2次元の光センサ26に結像される。 As described above, the reflection characteristic measurement system of the present invention uses the incident fiber 71 for illumination to irradiate light from an angle having a certain incident angle α, and for each angle reflected by the sample. The exit fiber 75 is arranged so as to capture the amount of light of. The light incident on each optical fiber is guided by the optical fiber of the exit fiber 75 and guided to the spectroscopic imaging unit 20 (aberration-free spectroscope), and inside the unit, the combined convex lens 21, the prism 22, and the prism 22 An image is formed on the two-dimensional optical sensor 26 through the grating 23, the prism 24, and the combined convex lens 25.

分光イメージングユニット20により、空間情報は保存され、エネルギー情報は、波長毎に分解されて、2次元の光センサ26に収斂される形をとる。分光イメージングユニット20内で、ファイバ入射ポイントの空間情報が保存されるため、結果的に、角度毎に波長分散された信号量を捉えることが可能になる。本発明の反射特性測定システムでは、試料の角度依存性のある反射特性を調べるための光学系(ゴニオフォトメトリー)を有している特徴がある。 Spatial information is stored by the spectroscopic imaging unit 20, and energy information is decomposed for each wavelength and converged by a two-dimensional optical sensor 26. Since the spatial information of the fiber incident point is stored in the spectroscopic imaging unit 20, as a result, it becomes possible to capture the amount of signals whose wavelength is dispersed for each angle. The reflection characteristic measurement system of the present invention is characterized by having an optical system (goniophotometry) for investigating the angle-dependent reflection characteristics of the sample.

図10は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムによる測定例を示す。本発明の反射特性測定システムを用いれば、図10の様な、角度毎の反射強度を表示できるため、例えば、その鏡面反射成分の角度毎の立ち上がり度合いを見極めることが可能となる。これらから、試料の反射特性として、つやがあるものか、あるいは逆にマット系(鏡面光沢性が少ない)の試料なのか、判断が付く事になる。 FIG. 10 shows a measurement example by the reflection characteristic measurement system, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. By using the reflection characteristic measurement system of the present invention, the reflection intensity for each angle can be displayed as shown in FIG. 10, so that it is possible to determine, for example, the degree of rise of the specular reflection component for each angle. From these, it can be determined whether the reflection characteristics of the sample are glossy or, conversely, a matte type (less mirror gloss) sample.

図10は、皮膚を測定した反射率で、つや(光沢)がある場合(図12(a))と無い場合(図12(b))に分けて表示した。図の(a1)〜(a3)は、つやがある場合の波長を違えて表示した図で、(b1)〜(b3)は、つやが無い場合の波長を違えた時の反射エネルギーの分布特性である。 FIG. 10 shows the reflectance of the skin measured separately for the case where there is gloss (gloss) (FIG. 12 (a)) and the case where there is no gloss (FIG. 12 (b)). (A1) to (a3) in the figure are diagrams showing different wavelengths when there is gloss, and (b1) to (b3) are distribution characteristics of reflected energy when different wavelengths are when there is no gloss. Is.

図10では、(左側からの)45度入射を示し、(a1)〜(a3)と(b1)〜(b3)を比較するとどの波長においても、45度出射条件の時の反射率(すなわち鏡面反射率)は、つやがある場合((a1)〜(a3))の方が高い為、その部分のみ、つやがない場合((b1)〜(b3))に比べ出っ張りが大きくなることが表されている。 FIG. 10 shows a 45-degree incident (from the left side), and comparing (a1) to (a3) with (b1) to (b3), the reflectance (that is, the mirror surface) under the 45-degree emission condition at any wavelength. Since the reflectance) is higher in the case of gloss ((a1) to (a3)), it is shown that the protrusion is larger only in that part than in the case of no gloss ((b1) to (b3)). Has been done.

例えば、従来のベースメイクは、色ムラを隠すことを目的としていた。現在では、色で隠すだけではなく、質感の表現も大切だと一般女性が気付きはじめている。透明感・素肌感・抜け感・セクシー感・ヘルシー感といったイメージワードがよくメイク雑誌に出てくる。これらのイメージワードを演出するには、まるでファンデーションを塗っていないかのような肌質感が必要であり、既存のファンデーションを均一に塗るだけでは表現できない。ファンデーションは粉体が含まれるため、塗れば必ずマットな方向にシフト、素肌らしさや自然感から遠のくためである。 For example, conventional base makeup is aimed at hiding color unevenness. Nowadays, ordinary women are beginning to realize that it is important not only to hide with color but also to express the texture. Image words such as transparency, bare skin, shedding, sexyness, and health often appear in makeup magazines. In order to produce these image words, it is necessary to have a skin texture as if the foundation had not been applied, and it cannot be expressed simply by applying the existing foundation evenly. This is because the foundation contains powder, so if you apply it, it will always shift to a matte direction, and it will be far from the skin and natural feeling.

今後質感を操作できることを謳ったファンデーションが開発されるようになることが重要となる。実際、最近の研究で、600〜700nmの反射率を10%高くすると、くすみ感が消えて、透明感がでるという評価結果がある。その新規基材開発のために、従来は変角光度計(ゴニオフォトメータ)が多用されている。色々な形状をしたファイバー粉体(約20*100ミクロン程度)を作り、それを既存のゴニオフォトメータで測定し、そのスペクトル形状と配光特性から、最適な断面形状を見つけ出し、世界初のファンデーション材料を開発している。 In the future, it will be important to develop foundations that claim that the texture can be manipulated. In fact, recent research has shown that when the reflectance at 600 to 700 nm is increased by 10%, the dullness disappears and the transparency appears. Conventionally, a goniometer has been widely used for the development of the new base material. We make fiber powder (about 20 * 100 microns) with various shapes, measure it with an existing goniometer, find the optimum cross-sectional shape from its spectral shape and light distribution characteristics, and find the world's first foundation. We are developing materials.

本発明の反射特性測定システムであると、直接ファンデーションを皮膚に塗ってから、皮膚の上から直接測れるシステムであり、今度は、人間の作った材料を顔に塗布して、試験することも可能とするものである。 The reflection characteristic measurement system of the present invention is a system that can measure directly from the top of the skin after applying the foundation directly to the skin, and this time, it is also possible to apply a human-made material to the face and test it. Is to be.

(透過特性測定システムの測定部分の具体例)
図11は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す幅方向中央部を長手方向に切断した断面図である。図12は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である反射特性測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す測定中心で幅方向に切断した断面図である。
(Specific example of the measurement part of the transmission characteristic measurement system)
FIG. 11 is a cross-sectional view in which the central portion in the width direction showing the first specific example of the measurement portion in the reflection characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention is cut in the longitudinal direction. FIG. 12 is a cross-sectional view cut in the width direction at the measurement center showing the first specific example of the measurement portion in the reflection characteristic measurement system according to the embodiment of the characteristic measurement system using light of the present invention.

反射測定部80は、ファイバ固定部81、外枠83、円筒固定部84、円筒部85、接続部86、側面固定部87を有しており、内部に入射用ファイバ71と複数の出射用ファイバ75が配置されている。ここで、図11の左右方向を反射測定部80の長手方向、それと直交する方向を幅方向とする。 The reflection measuring unit 80 includes a fiber fixing portion 81, an outer frame 83, a cylindrical fixing portion 84, a cylindrical portion 85, a connecting portion 86, and a side surface fixing portion 87, and internally includes an incident fiber 71 and a plurality of outgoing fibers. 75 are arranged. Here, the left-right direction of FIG. 11 is the longitudinal direction of the reflection measurement unit 80, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is the width direction.

ファイバ固定部81は、厚みがある円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部81aは、測定中心88を中心として半径d’で形成される。厚みt’は必要に応じた厚みで形成される。ファイバ固定部81には、測定中心88を中心として放射状に直線の孔81cが内側の円弧部81aから外側の円弧部81bへ幅方向中心付近で貫通している。ここに入射用ファイバ71と出射用ファイバ75が挿入される。そして、内側の円弧部81aの面で入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端が位置するように配置される。また、入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端に凸レンズを設けてもよい。 The fiber fixing portion 81 is a semicircular member obtained by cutting a thick cylinder in half and has a constant thickness in the width direction. The inner arc portion 81a is formed with a radius d'centered on the measurement center 88. The thickness t'is formed with a thickness as required. In the fiber fixing portion 81, a straight hole 81c radially centered on the measurement center 88 penetrates from the inner arc portion 81a to the outer arc portion 81b near the center in the width direction. The incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are inserted here. Then, the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are arranged so as to be located on the inner surface of the arc portion 81a. Further, a convex lens may be provided at the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75.

図10の例では、中心角度が3°ごとに59個の孔81cが長手方向にのびる同じ垂直平面内において設けられている。このため、孔81cを入射用ファイバ71と出射用ファイバ75のどちらも入れられる孔にしておけば、これらのいずれか1つを入射用ファイバ71用の孔として、その他を、出射用ファイバ75用の孔とすることができる。なお、図10では、出射用ファイバ75の図示を一部のみに省略しているが、全ての孔に出射用ファイバ75を挿入して3°毎、計58箇所の反射特性を調べるようにすることができる。 In the example of FIG. 10, 59 holes 81c having a central angle of 3 ° are provided in the same vertical plane extending in the longitudinal direction. Therefore, if the hole 81c is a hole into which both the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 can be inserted, one of these holes can be used as the hole for the incident fiber 71, and the other can be used as the hole for the outgoing fiber 75. Can be a hole in. Although the illustration of the exit fiber 75 is omitted in FIG. 10, the exit fiber 75 is inserted into all the holes to check the reflection characteristics at a total of 58 points every 3 °. be able to.

ここで、ファイバ固定部81は1つのブロックとして適用でき、材質としては、アルミ等の金属や樹脂を採用できる。特に反射率の低い材質であれば、測定に影響が少なく有効である。例えば、黒いアルマイトメッキや低温クロムメッキ等が施された金属材や光を吸収する樹脂等を用いることができる。 Here, the fiber fixing portion 81 can be applied as one block, and as the material, a metal such as aluminum or a resin can be adopted. In particular, a material having a low reflectance is effective because it has little influence on the measurement. For example, a metal material that has been subjected to black alumite plating, low-temperature chrome plating, or the like, a resin that absorbs light, or the like can be used.

ファイバ固定部81は、両側を側面固定部87により固定されており、側面固定部87は外枠83の内側側面に固定されている。外枠83の内部は、入射用ファイバ71及び出射用ファイバ75が備えられる。 Both sides of the fiber fixing portion 81 are fixed by the side surface fixing portion 87, and the side surface fixing portion 87 is fixed to the inner side surface of the outer frame 83. Inside the outer frame 83, an incident fiber 71 and an outgoing fiber 75 are provided.

円筒部85は長手方向に平行に配置され一端が外枠83の内部、他端が外枠83の外側に配置されて接続部86と接続されている。円筒部85は、両側の側面固定部87を介して、外枠83と固定されている。ここで、入射用ファイバ71及び出射用ファイバ75は、外枠83の内部から、円筒部85及び接続部86を介して、入射用ファイバ71は照射用ファイバ用光源10へ、出射用ファイバ75は分光イメージングユニット20へ接続されている。 The cylindrical portion 85 is arranged parallel to the longitudinal direction, one end is arranged inside the outer frame 83, and the other end is arranged outside the outer frame 83, and is connected to the connecting portion 86. The cylindrical portion 85 is fixed to the outer frame 83 via the side surface fixing portions 87 on both sides. Here, the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are transferred from the inside of the outer frame 83 through the cylindrical portion 85 and the connecting portion 86, the incident fiber 71 is sent to the irradiation fiber light source 10, and the outgoing fiber 75 is It is connected to the spectroscopic imaging unit 20.

測定者は、ファイバ固定部81の下端にある測定中心88を測定対象位置になるようにして測定を行う。これにより入射用ファイバ71からの光を複数の出射用ファイバ75で受光して分光イメージングユニット20で結像して解析することで、角度毎の反射特性を一度に調べることができる。 The measurer makes a measurement so that the measurement center 88 at the lower end of the fiber fixing portion 81 is at the measurement target position. As a result, the light from the incident fiber 71 is received by the plurality of emitting fibers 75, and the spectroscopic imaging unit 20 forms an image for analysis, so that the reflection characteristics for each angle can be investigated at once.

なお、図9〜図12で上述した反射特性測定システムの測定部は、測定対象位置201を中心として同じ垂直平面内において角度を変更して、出射用ファイバ75により受光するものであった。しかし、これらは、例えば半球状として、半球の内面形状により立体的に受光面を設けてもよい。すなわち、出射用ファイバ75の先端は、半球の内面を3次元的に配列して反射光を取得できるようにする。このことで、より多角的な測定が可能となる。 The measurement unit of the reflection characteristic measurement system described in FIGS. 9 to 12 changed the angle in the same vertical plane with the measurement target position 201 as the center, and received light from the exit fiber 75. However, these may be hemispherical, for example, and a light receiving surface may be provided three-dimensionally depending on the inner surface shape of the hemisphere. That is, the tip of the exit fiber 75 arranges the inner surfaces of the hemispheres three-dimensionally so that the reflected light can be acquired. This enables more multifaceted measurements.

(反射特性測定システムによる測定応用例)
上述した反射特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。
(Example of measurement application by reflection characteristic measurement system)
A specific application example of the above-mentioned reflection characteristic measurement system will be described.

本発明の反射特性測定システムは、生体(特に皮膚)測定に用いることができる。入射角一定にて、受光角をいろいろ変えて測定することにより、例えば皮膚測定に必要な、色彩情報(XYZ、L*a*b*、H*C*)以外にも、つや感、てかり感等、鏡面反射に由来するパラメータの導出が可能になる。逆にフラットで、マット的な皮膚特有のボケ感を表す指標等の導出、またその鏡面反射から、そのフラット感に至る境界の反射の持ちあがり、持ち下がり度合いを精度良く測定可能となる。 The reflection characteristic measurement system of the present invention can be used for living body (particularly skin) measurement. By measuring with a constant incident angle and various light receiving angles, for example, in addition to the color information (XYZ, L * a * b *, H * C *) required for skin measurement, glossiness and shine It is possible to derive parameters derived from specular reflection such as sensation. On the contrary, it is possible to derive an index or the like indicating a flat and matte skin-specific bokeh feeling, and to accurately measure the degree of lifting and lowering of the reflection at the boundary from the specular reflection to the flat feeling.

この測定に用いる角度毎の反射率を測定する手法は、ゴニオフォトメトリーと呼び、今まで、入射、受光角度を少しずつ変化させる為の機構が必要であった。例えば、人工皮革をより本物ぽく見せるために、光学的な特性を精度良く調べる必要があり、本皮革とその人工皮革を測定し、評価すると、その違いが、その角度毎に反射する光の大小を細かく調べると判る。そのような極細かい見え、すなわちアピアランスを調べるために、開発されてきた手法である。しかしながらこの装置は大掛かりなもので、光源と受光の角度を少しずつ変えて測定するための機構が必要がり、また、その走査のために時間が掛かる手法であった。 The method of measuring the reflectance for each angle used for this measurement is called goniometer photometry, and until now, a mechanism for gradually changing the incident and light receiving angles has been required. For example, in order to make artificial leather look more authentic, it is necessary to investigate the optical characteristics accurately, and when the genuine leather and its artificial leather are measured and evaluated, the difference is the magnitude of the light reflected at each angle. You can find out by examining in detail. It is a method that has been developed to investigate such a fine appearance, that is, appearance. However, this device is a large-scale device, requires a mechanism for measuring by changing the angle between the light source and the light receiving little by little, and is a method that takes time for scanning.

本発明の反射特性測定システムによる手法は、移動機構部を全て省き、より簡単に早く、ゴニオフォトメトリーと同じパラメータを、測定できる様に、複数の出射用ファイバ75及び分光イメージングユニット20を用いて、一度で、リアルタイムの測定可能とした。このため、皮膚測定では、被験者にできるだけ負担を与えないで、測定可能となった。さらに、商品の測定でも、従来の手法では大がかりな装置のため商品の一部を切り取りして反射特性を調べる必要があった。しかし、本発明では、商品に測定部を直接当てて調べることが可能であるため、反射特性による偽物商品の判別や、製品の評価など幅広い適用が可能となる。 The method based on the reflection characteristic measurement system of the present invention uses a plurality of ejection fibers 75 and a spectroscopic imaging unit 20 so that the same parameters as goniometers can be measured more easily and quickly by omitting all the moving mechanism parts. , Real-time measurement is possible at once. Therefore, in skin measurement, it is possible to measure with as little burden as possible on the subject. Furthermore, even in the measurement of products, it is necessary to cut out a part of the product and examine the reflection characteristics because the conventional method is a large-scale device. However, in the present invention, since it is possible to directly apply the measuring unit to the product for examination, it is possible to perform a wide range of applications such as discrimination of a fake product based on the reflection characteristics and evaluation of the product.

また、本発明の反射特性測定システムによる手法は、食品にも有効である。さらに、本発明の反射特性測定システムは、工業製品の品質管理用にも使用可能である。皮膚の説明で上述したように、簡易なつくりで、駆動部が無い光学系を構築しているため、測定部をあてるだけで、さまざまな工業製品の品質管理が可能となる。例えば、車の内装部品は、より厳しいコストでより本物感を出さなければいけないため、以前から、材料品質検査にはゴニオが用いられてきた。ダッシュボード用の合成皮革品検査、プラスチック材、シート用ファブリック等、幅広い工業製品群が、測定対象となる。 Further, the method based on the reflection characteristic measurement system of the present invention is also effective for foods. Further, the reflection characteristic measurement system of the present invention can also be used for quality control of industrial products. As mentioned above in the explanation of the skin, since the optical system without a driving part is constructed by simple construction, quality control of various industrial products is possible just by applying the measuring part. For example, goniometers have long been used for material quality inspections because car interior parts must be more authentic at a more stringent cost. A wide range of industrial products such as synthetic leather inspection for dashboards, plastic materials, and fabrics for seats will be measured.

現在これらのデータは、CG上で表現できる様になってきた。入射、出射角を変えて、見えの状況をCG上で表現することは、今後、益々増えていくため、本装置にて、簡易にその光学特性を測定でき有効となる。さらに、本発明の反射特性測定システムは、食品だけでなく、植物、動物等の自然対象物へも応用が効く様になる。 Currently, these data can be expressed on CG. Since the number of cases where the appearance situation is expressed on CG by changing the incident and exit angles will increase in the future, it is effective to easily measure the optical characteristics with this device. Further, the reflection characteristic measurement system of the present invention can be applied not only to foods but also to natural objects such as plants and animals.

(透過及び反射特性を測定するシステムについて)
上述したように図1〜8では透過特性測定システムについて、図9〜12では反射特性測定システムについて説明してきた。ただし、これらのシステムでは同時に同じ箇所を測定することができない。例えば、図5の透過測定部50と図11の反射測定部80では、同時に同じ箇所に当てることは不可能である。
(About the system for measuring transmission and reflection characteristics)
As described above, FIGS. 1 to 8 have described the transmission characteristic measurement system, and FIGS. 9 to 12 have described the reflection characteristic measurement system. However, these systems cannot measure the same point at the same time. For example, it is impossible for the transmission measuring unit 50 of FIG. 5 and the reflection measuring unit 80 of FIG. 11 to hit the same location at the same time.

このため、透過と反射の各測定部を並べて配置すれば、透過特性と反射特性の同時測定が可能になるが、わずかに違った部位での反射特性と透過特性の測定となる。この場合、測定部位が違っているため、部位により特性に違いがある場合、その部位の違いがそのまま出力結果となってしまう。また、同じ箇所で測定部を設置し直す場合、即ち、例えば、図5の透過測定部50で透過を測定したのち、図11の反射測定部80で反射を測定する方法では、同一部位に各測定部を当て直す必要がある。このとき、精度良く同じ箇所に当て直す事に困難が伴う。 Therefore, if the transmission and reflection measurement units are arranged side by side, the transmission characteristics and the reflection characteristics can be measured at the same time, but the reflection characteristics and the transmission characteristics can be measured at slightly different parts. In this case, since the measurement sites are different, if the characteristics differ depending on the site, the difference in the site will be the output result as it is. Further, when the measuring unit is re-installed at the same location, that is, in the method of measuring the transmission with the transmission measuring unit 50 of FIG. 5 and then measuring the reflection with the reflection measuring unit 80 of FIG. 11, each of them is located at the same location. It is necessary to reapply the measuring part. At this time, it is difficult to reapply to the same place with high accuracy.

それらを回避する方法として示されるのが、図13〜図18に示す透過及び反射特性を測定する測定部によるシステムである。これらを用いれば、同一部位の、透過ならびに反射情報の測定が可能になる。 What is shown as a method of avoiding them is a system by a measuring unit for measuring transmission and reflection characteristics shown in FIGS. 13 to 18. By using these, it is possible to measure transmission and reflection information of the same site.

(透過及び反射特性を測定する測定部の第1の具体例)
図13は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。図14は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例を示す平面図である。なお、ここでは上記、図1〜8で説明した透過特性測定システムと、図9〜12で説明した反射特性測定システムと同一の箇所には同一の符号を付して、説明を一部省略してある。また、図14ではファイバの図示は省略している。
(First specific example of a measuring unit for measuring transmission and reflection characteristics)
FIG. 13 shows a measuring portion showing a first specific example of a measuring portion in a measuring system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the characteristic measuring system using light of the present invention, cut in the longitudinal direction at the center in the width direction. It is a sectional view. FIG. 14 is a plan view showing a first specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. Here, the same parts as those of the transmission characteristic measurement system described in FIGS. 1 to 8 and the reflection characteristic measurement system described in FIGS. 9 to 12 are designated by the same reference numerals, and some description thereof will be omitted. There is. Further, in FIG. 14, the illustration of the fiber is omitted.

透過・反射測定部100は、反射用ファイバ固定部101、透過用ファイバ収納部105、106を備えている。さらに、反射用ファイバ固定部101には、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75が取り付けられる。また、透過用ファイバ収納部105には、測定部側の(透過用)入射用ファイバ11及びプリズム107が収納され、透過用ファイバ収納部106には、測定部側の複数の(透過用)出射用ファイバ15及びプリズム108が収納される。ここで、透過・反射測定部100の長手方向は、図13の左右方向であり、長手方向と直交する方向が幅方向である。 The transmission / reflection measurement unit 100 includes a reflection fiber fixing unit 101 and transmission fiber storage units 105 and 106. Further, the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75 are attached to the reflection fiber fixing portion 101. Further, the transmission fiber storage unit 105 houses the (transmission) incident fiber 11 and the prism 107 on the measurement unit side, and the transmission fiber storage unit 106 houses a plurality of (transmission) exits on the measurement unit side. The fiber 15 and the prism 108 are housed in the fiber 15. Here, the longitudinal direction of the transmission / reflection measuring unit 100 is the left-right direction in FIG. 13, and the direction orthogonal to the longitudinal direction is the width direction.

反射用ファイバ固定部101は、厚みのある円筒の一部の角度を切り取った扇形部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部101aは、測定中心103を中心として一定半径で形成される。反射用ファイバ固定部101には、測定中心103(扇形形状の中心)を中心として放射状に複数の直線の孔101cが内側の円弧部101aから外側の円弧部101bへ、幅方向中心付近で貫通している。ここに(反射用)入射用ファイバ71と(反射用)出射用ファイバ75が挿入される。そして、内側の円弧部81aの面で入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端が位置するように配置される。また、(反射用)入射用ファイバ71と(反射用)出射用ファイバ75の先端に凸レンズを設けてもよい。 The reflective fiber fixing portion 101 is a fan-shaped member obtained by cutting out a part of an angle of a thick cylinder, and has a constant thickness in the width direction. The inner arc portion 101a is formed with a constant radius centered on the measurement center 103. In the reflective fiber fixing portion 101, a plurality of straight holes 101c radially centered on the measurement center 103 (the center of the fan shape) penetrate from the inner arc portion 101a to the outer arc portion 101b near the center in the width direction. ing. An incident fiber 71 (for reflection) and an exit fiber 75 (for reflection) are inserted here. Then, the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are arranged so as to be located on the inner surface of the arc portion 81a. Further, a convex lens may be provided at the tip of the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75.

反射用ファイバ固定部101の長手方向の両側の側面部101dと側面部101eは、水平面よりも角度をつけて形成されている。これは、透過用ファイバ収納部105、106との干渉を防ぐためである。この角度は例えば20°以上や30°以上等とすることができる。 The side surface portions 101d and the side surface portions 101e on both sides of the reflective fiber fixing portion 101 in the longitudinal direction are formed at an angle from the horizontal plane. This is to prevent interference with the transmission fiber accommodating portions 105 and 106. This angle can be, for example, 20 ° or more, 30 ° or more, and the like.

反射用ファイバ固定部101の孔101cは、図13、14の例では、例えば全部で9個の孔が等角度間隔で形成されている。これらの孔101cは測定中心103から長手方向に向けて形成される同じ垂直平面内に放射状に形成されている。複数の孔101cに対して、どれか1つを(反射用)入射用ファイバ71用の孔とすれば、残りを(反射用)出射用ファイバ75の孔として適用することができる。 In the examples of FIGS. 13 and 14, for example, a total of nine holes 101c of the reflection fiber fixing portion 101 are formed at equal angular intervals. These holes 101c are formed radially in the same vertical plane formed in the longitudinal direction from the measurement center 103. With respect to the plurality of holes 101c, if any one of them is a hole for the (reflection) incident fiber 71, the rest can be applied as a hole for the (reflection) exit fiber 75.

プリズム107は、45°のプリズムであり、長手方向で切った断面は直角二等辺三角形である。プリズム107の一方の短辺側の面が測定中心103に対して外側を向いた面となり、(透過用)入射用ファイバ11に接続されている。これにより(透過用)入射用ファイバ11は長手方向に延びた状態で端部がプリズム107と接続することができる。さらに、もう他方の短辺側の面は下面側となり測定対象物200の表面に当接するようになっている。 The prism 107 is a 45 ° prism, and the cross section cut in the longitudinal direction is an isosceles right triangle. One short side surface of the prism 107 is a surface facing outward with respect to the measurement center 103, and is connected to the (transmission) incident fiber 11. As a result, the (transmissive) incident fiber 11 can be connected to the prism 107 at the end in a state of extending in the longitudinal direction. Further, the other short side surface is the lower surface side and comes into contact with the surface of the measurement object 200.

プリズム108も、45°のプリズムであり、長手方向で切った断面は直角二等辺三角形である。プリズム108の一方の短辺側の面が測定中心103に対して外側を向いた面となり、(透過用)出射用ファイバ15に接続されている。これにより(透過用)出射用ファイバ15は長手方向に延びた状態で端部がプリズム108と接続することができる。さらに、もう他方の短辺側の面は下面側となり測定対象物200の表面に当接するようになっている。 The prism 108 is also a 45 ° prism, and the cross section cut in the longitudinal direction is a right-angled isosceles triangle. One short side surface of the prism 108 is a surface facing outward with respect to the measurement center 103, and is connected to the (transmission) exit fiber 15. As a result, the (transmission) exit fiber 15 can be connected to the prism 108 at the end in a state of extending in the longitudinal direction. Further, the other short side surface is the lower surface side and comes into contact with the surface of the measurement object 200.

プリズム107に対して、異なる距離で複数のプリズム108が下面に沿って一直線に形成されている。ここでの、一直線の方向は、測定中心103を通る長手方向の方向と同じである。測定中心103は、プリズム107と、プリズム107に一番近いプリズム108の間に位置している。図13の例では、6つの(透過用)出射用ファイバ15を用いて等間隔でプリズム108が6箇所で配置されている。 A plurality of prisms 108 are formed in a straight line along the lower surface with respect to the prism 107 at different distances. Here, the direction of the straight line is the same as the direction in the longitudinal direction passing through the measurement center 103. The measurement center 103 is located between the prism 107 and the prism 108 closest to the prism 107. In the example of FIG. 13, six prisms 108 are arranged at six positions at equal intervals using six (transmissive) exit fibers 15.

透過用ファイバ収納部105は、測定中心103側の上部は傾斜部105aとなっている。これは、反射用ファイバ固定部101(の側面部101d)との干渉をできるだけ抑えるためである。傾斜部105aは、直線状でも、曲線状でもよい。図13では、測定中心103側に向けて急になっていく傾斜角が異なる2つの角度を有する直線状の傾斜が形成されている。 The upper portion of the transmission fiber accommodating portion 105 on the measurement center 103 side is an inclined portion 105a. This is to suppress interference with the reflective fiber fixing portion 101 (side surface portion 101d) as much as possible. The inclined portion 105a may be linear or curved. In FIG. 13, a linear inclination having two angles having different inclination angles that become steep toward the measurement center 103 side is formed.

透過用ファイバ収納部106と透過用ファイバ収納部105は、測定中心103を挟んで対向するように長手方向に沿って形成されている。透過用ファイバ収納部106は、測定中心103側の上部は傾斜部106aとなっている。これも、反射用ファイバ固定部101(の側面部101e)との干渉をできるだけ抑えるためである。傾斜部106aの形状は、傾斜部105aと同様である。 The transmissive fiber accommodating portion 106 and the transmissive fiber accommodating portion 105 are formed along the longitudinal direction so as to face each other with the measurement center 103 interposed therebetween. The upper portion of the transmission fiber accommodating portion 106 on the measurement center 103 side is an inclined portion 106a. This is also for suppressing interference with the reflective fiber fixing portion 101 (side surface portion 101e) as much as possible. The shape of the inclined portion 106a is the same as that of the inclined portion 105a.

(透過用)入射用ファイバ11及び(反射用)入射用ファイバ71は、照射用ファイバ用光源10に接続される。また、分光イメージングユニット20では、(透過用)出射用ファイバ15及び(反射用)出射用ファイバ75と接続され、それぞれの情報を入力して結像することが可能である。 The (transmitting) incident fiber 11 and the (reflecting) incident fiber 71 are connected to the irradiation fiber light source 10. Further, the spectroscopic imaging unit 20 is connected to the (transmission) exit fiber 15 and the (reflection) exit fiber 75, and can input the respective information to form an image.

このように構成することで、同じ測定中心103に対して、透過特性と、反射特性を調べることができる。 With this configuration, the transmission characteristics and the reflection characteristics can be examined for the same measurement center 103.

透過特性の場合は、照射用ファイバ用光源10からの光は、(透過用)入射用ファイバ11とプリズム107を介して下側の測定対象物200へ出される。そして、その光は距離の異なる複数のプリズム108で受光して(透過用)出射用ファイバ15へ送られ、分光イメージングユニット20へ送られる。そして、処理装置30で上述した演算が行われる。 In the case of transmission characteristics, the light from the irradiation fiber light source 10 is emitted to the lower measurement object 200 via the (transmission) incident fiber 11 and the prism 107. Then, the light is received by a plurality of prisms 108 having different distances, sent to the (transmitting) exit fiber 15, and sent to the spectroscopic imaging unit 20. Then, the processing device 30 performs the above-mentioned calculation.

反射特性の場合は、照射用ファイバ用光源10からの光は、(反射用)入射用ファイバ71から、測定中心103へ出され、反射した光を(反射用)出射用ファイバ75から受光して、分光イメージングユニット20へ送られる。そして、処理装置30で上述した演算が行われる。 In the case of the reflection characteristic, the light from the irradiation fiber light source 10 is emitted from the (reflection) incident fiber 71 to the measurement center 103, and the reflected light is received from the (reflection) exit fiber 75. , Is sent to the spectroscopic imaging unit 20. Then, the processing device 30 performs the above-mentioned calculation.

なお、光情報としては、透過特性測定のための光源とその受光、及び、反射特性測定のための光源と受光が、同時期に測定されると、光学的に干渉が発生する可能性がある。このため、透過特性測定と反射特性測定との間に時間差を設け、例えば、1秒間透過特性の測定をしたのちに、透過用光源を消し、ある時間(例えば1秒間)あとの1秒で、反射特性の測定をするようにすれば干渉は防げる。 As for the optical information, if the light source for measuring the transmission characteristics and its light reception, and the light source and the light reception for measuring the reflection characteristics are measured at the same time, optical interference may occur. .. Therefore, a time difference is provided between the measurement of transmission characteristics and the measurement of reflection characteristics. For example, after measuring the transmission characteristics for 1 second, the transmission light source is turned off, and after a certain time (for example, 1 second), 1 second. Interference can be prevented by measuring the reflection characteristics.

上記の構成では、(透過用)入射用ファイバ11及び(透過用)出射用ファイバ15による配列方向と、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75の方向が同一方向であるので全体として幅を狭くコンパクトにすることが可能となる。また、プリズム107、108を利用することで、透過用ファイバ収納部105、106の大きさを小さくでき、反射用ファイバ固定部101との干渉を最小限にして、反射用ファイバ固定部101の角度をできる限り広げ、反射特性の観測角度範囲を広げることができる。 In the above configuration, the arrangement direction of the (transmission) incident fiber 11 and the (transmission) exit fiber 15 and the direction of the (reflection) incident fiber 71 and (reflection) exit fiber 75 are the same. Therefore, it is possible to make the width narrow and compact as a whole. Further, by using the prisms 107 and 108, the size of the transmission fiber storage portions 105 and 106 can be reduced, the interference with the reflection fiber fixing portion 101 is minimized, and the angle of the reflection fiber fixing portion 101 is increased. Can be widened as much as possible to widen the observation angle range of reflection characteristics.

(透過及び反射特性を測定する測定部分の第1の具体例の変形例)
図16は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第1の具体例の変形例を示す透過特性の測定部を幅方向中心で長手方向に切断した断面図である。
(Modification of the first specific example of the measurement portion for measuring transmission and reflection characteristics)
FIG. 16 is centered in the width direction of the transmission characteristic measurement portion showing a modification of the first specific example of the measurement portion in the measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. It is a cross-sectional view cut in the longitudinal direction in.

ここでの変形例は、図13、14で説明した、「透過及び反射特性を測定する測定部の第1の具体例」のうち、プリズム107、108をなくした例について説明する。プリズム107、108をなくしたため、(透過用)入射用ファイバ11と(透過用)出射用ファイバ15を直角下方向に曲げる構成となっている。 As a modification here, an example in which the prisms 107 and 108 are eliminated from the “first specific example of the measuring unit for measuring transmission and reflection characteristics” described with reference to FIGS. 13 and 14 will be described. Since the prisms 107 and 108 are eliminated, the (transmission) incident fiber 11 and the (transmission) exit fiber 15 are bent downward at a right angle.

図13、14の透過用ファイバ収納部105、106は、(透過用)入射用ファイバ11を収納する透過用ファイバ収納部115と、(透過用)出射用ファイバ15を収納する透過用ファイバ収納部116に置き換えられる。そして、透過用ファイバ収納部115、116の大きさは、透過用ファイバ収納部105、106よりも高さが高くなる。また、透過用ファイバ収納部115、116は、測定中心103側の上部は傾斜部115a、116aとなっており、反射用ファイバ固定部101との干渉を避けている。 The transmission fiber storage units 105 and 106 of FIGS. 13 and 14 are transmission fiber storage units 115 that store the (transmission) incident fiber 11 and the transmission fiber storage unit 115 that stores the (transmission) exit fiber 15. Replaced by 116. The size of the transmission fiber storage portions 115 and 116 is higher than that of the transmission fiber storage portions 105 and 106. Further, the transmission fiber storage portions 115 and 116 have inclined portions 115a and 116a at the upper portion on the measurement center 103 side to avoid interference with the reflection fiber fixing portion 101.

この変形例では、プリズム107、108を省略する分コストを抑えて、かつ、(透過用)入射用ファイバ11及び(透過用)出射用ファイバ15を直接、測定対象物200の表面に当てて測定することができる。 In this modification, the cost is reduced by omitting the prisms 107 and 108, and the (transmission) incident fiber 11 and the (transmission) exit fiber 15 are directly applied to the surface of the object to be measured 200 for measurement. can do.

(透過及び反射特性を測定する測定部分の第2の具体例)
図16は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す反射特性の測定部方向の側面図である。図17は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す透過特性の測定方向の側面図である。図18は、本発明の光による特性測定システムの一実施形態である透過及び反射特性を測定する測定システムにおける測定部分の第2の具体例を示す平面図である。ここでは上記、図1〜8で説明した透過特性測定システムと、図9〜12で説明した反射特性測定システムと同一の箇所には同一の符号を付して、説明を一部省略してある。また、図17では反射用ファイバの図示は省略しており、図18ではファイバの図示は省略している。
(Second specific example of the measurement part for measuring transmission and reflection characteristics)
FIG. 16 is a side view of the reflection characteristic toward the measurement unit, showing a second specific example of the measurement portion in the measurement system for measuring the transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. FIG. 17 is a side view of a transmission characteristic measurement direction showing a second specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. FIG. 18 is a plan view showing a second specific example of a measurement portion in a measurement system for measuring transmission and reflection characteristics, which is an embodiment of the light characteristic measurement system of the present invention. Here, the same parts as those of the transmission characteristic measurement system described with reference to FIGS. 1 to 8 and the reflection characteristic measurement system described with reference to FIGS. 9 to 12 are designated by the same reference numerals, and some description thereof are omitted. .. Further, in FIG. 17, the reflection fiber is not shown, and in FIG. 18, the fiber is not shown.

透過・反射測定部120は、反射用ファイバ固定部121、透過用ファイバ収納部125、126を備えている。さらに、反射用ファイバ固定部121には、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75が取り付けられる。また、透過用ファイバ収納部125には、(透過用)入射用ファイバ11が測定部側で収納され、透過用ファイバ収納部126には、複数の(透過用)出射用ファイバ15が測定部側で収納される。反射用ファイバ固定部121の長手方向は図16の左右方向でありそれと直交する方向が幅方向である。透過用ファイバ収納部125、126の長手方向は図17の左右方向である。 The transmission / reflection measurement unit 120 includes a reflection fiber fixing unit 121 and transmission fiber storage units 125 and 126. Further, the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75 are attached to the reflection fiber fixing portion 121. Further, the (transmission) incident fiber 11 is housed in the transmission fiber storage unit 125 on the measurement unit side, and a plurality of (transmission) exit fibers 15 are housed in the transmission fiber storage unit 126 on the measurement unit side. It is stored in. The longitudinal direction of the reflective fiber fixing portion 121 is the left-right direction in FIG. 16, and the direction orthogonal to the left-right direction is the width direction. The longitudinal direction of the transmission fiber accommodating portions 125 and 126 is the left-right direction in FIG.

反射用ファイバ固定部121は、円筒を半分に切り取った半円状の部材であり、幅方向に一定の厚みがある。内側の円弧部121aは、測定中心123を中心として一定半径で形成される。反射用ファイバ固定部121には、測定中心123(半円の中心)を中心として放射状に直線の孔121cが内側の円弧部121aら外側の円弧部121bへ幅方向中心付近で貫通している。ここに(反射用)入射用ファイバ71と(反射用)出射用ファイバ75が挿入される。そして、内側の円弧部121aの面で入射用ファイバ71と出射用ファイバ75の先端が位置するように配置される。また、(反射用)入射用ファイバ71と(反射用)出射用ファイバ75の先端に凸レンズを設けてもよい。 The reflective fiber fixing portion 121 is a semicircular member obtained by cutting a cylinder in half, and has a constant thickness in the width direction. The inner arc portion 121a is formed with a constant radius centered on the measurement center 123. In the reflective fiber fixing portion 121, a straight hole 121c radially centered on the measurement center 123 (the center of the semicircle) penetrates from the inner arc portion 121a to the outer arc portion 121b near the center in the width direction. An incident fiber 71 (for reflection) and an exit fiber 75 (for reflection) are inserted here. Then, the tips of the incident fiber 71 and the outgoing fiber 75 are arranged so as to be located on the inner surface of the arc portion 121a. Further, a convex lens may be provided at the tip of the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75.

反射用ファイバ固定部121の孔121cは、図16〜18の例では、全部で11個の孔が等角度(15°)間隔で形成されている。これらの孔121cは測定中心123から反射用ファイバ固定部121の長手方向に向けて形成される同じ垂直平面内に放射状に形成されている。複数の孔121cに対して、どれか1つを(反射用)入射用ファイバ71用の孔とすれば、残りを(反射用)出射用ファイバ75の孔として適用することができる。 In the example of FIGS. 16 to 18, the holes 121c of the reflection fiber fixing portion 121 have a total of 11 holes formed at equal angle (15 °) intervals. These holes 121c are formed radially in the same vertical plane formed from the measurement center 123 in the longitudinal direction of the reflection fiber fixing portion 121. If any one of the plurality of holes 121c is used as a hole for the (reflection) incident fiber 71, the rest can be applied as a hole for the (reflecting) emitting fiber 75.

(透過用)入射用ファイバ11は、(透過用ファイバ収納部125の)長手方向に延びて形成されると共に、測定中心123に近づく位置では先端が測定対象物200の表面と直角に当たるように下面を向いている。 The incident fiber 11 (for transmission) is formed so as to extend in the longitudinal direction (of the transmission fiber storage portion 125), and at a position approaching the measurement center 123, the lower surface thereof is such that the tip is perpendicular to the surface of the measurement object 200. Is facing.

複数の(透過用)出射用ファイバ15は、測定中心123を挟んで、反対側の位置に配置されている。そして、(透過用)出射用ファイバ15は、(透過用ファイバ収納部126の)長手方向に延びて形成されると共に、測定中心123に近づく位置では先端が測定対象物200の表面と直角に当たるように下面を向いている。複数の(透過用)出射用ファイバ15はそれぞれ、(透過用)入射用ファイバ11から異なる距離に形成されている。また、複数の(透過用)出射用ファイバ15の先端部間の距離は等間隔でもよい。図17の例では、6つの(透過用)出射用ファイバ15を用いて等間隔で先端部が6箇所配置されている。 The plurality of (transmissive) exit fibers 15 are arranged at positions opposite to each other with the measurement center 123 in between. Then, the (transmission) exit fiber 15 is formed so as to extend in the longitudinal direction (of the transmission fiber storage portion 126), and the tip of the fiber 15 approaches the measurement center 123 at a right angle to the surface of the measurement object 200. It faces the bottom surface. The plurality of (transmission) exit fibers 15 are formed at different distances from the (transmission) incident fiber 11. Further, the distances between the tips of the plurality of (transmissive) exit fibers 15 may be evenly spaced. In the example of FIG. 17, six (transmissive) exit fibers 15 are used and six tip portions are arranged at equal intervals.

(透過用)入射用ファイバ11の先端位置と、複数の(透過用)出射用ファイバ15の先端位置は、一直線になっており、この直線の方向は、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75が形成されている放射状の平面と直角となっている。 The tip position of the (transmission) incident fiber 11 and the tip positions of the plurality of (transmission) exit fibers 15 are in a straight line, and the direction of this straight line is the (reflection) incident fiber 71 and (for reflection). It is perpendicular to the radial plane on which the exit fiber 75 (for reflection) is formed.

透過用ファイバ収納部125と透過用ファイバ収納部126は、測定中心123を挟んで対向するように長手方向に沿って形成されている。ここでの透過用ファイバ収納部125と透過用ファイバ収納部126の長手方向の向きは反射用ファイバ固定部121の長手方向(垂直平面方向)の向きと直交している。そして、透過用ファイバ収納部125の先端側と透過用ファイバ収納部126の先端側は、反射用ファイバ固定部121の内側の円弧部121a内に一部が入って、測定中心123の手前の位置まで配置されている。なお、透過用ファイバ収納部125の測定中心123側の上部は傾斜部125aを形成しており、透過用ファイバ収納部126の測定中心123側の上部は傾斜部126aを形成している。 The transmissive fiber accommodating portion 125 and the transmissive fiber accommodating portion 126 are formed along the longitudinal direction so as to face each other with the measurement center 123 interposed therebetween. Here, the orientation of the transmission fiber storage portion 125 and the transmission fiber storage portion 126 in the longitudinal direction is orthogonal to the orientation of the reflection fiber fixing portion 121 in the longitudinal direction (vertical plane direction). Then, the tip side of the transmission fiber storage portion 125 and the tip side of the transmission fiber storage portion 126 are partially inserted into the arc portion 121a inside the reflection fiber fixing portion 121, and are located in front of the measurement center 123. Have been placed up to. The upper portion of the transmission fiber storage portion 125 on the measurement center 123 side forms an inclined portion 125a, and the upper portion of the transmission fiber storage portion 126 on the measurement center 123 side forms an inclined portion 126a.

このように構成することで、同じ測定中心123に対して、透過特性と、反射特性を調べることができる。透過特性と、反射特性の演算は、図13、14で説明した、「透過及び反射特性を測定する測定部の第1の具体例」と同様である。また、照射用ファイバ用光源10及び分光イメージングユニット20への接続も同様である。 With this configuration, the transmission characteristics and the reflection characteristics can be examined for the same measurement center 123. The calculation of the transmission characteristic and the reflection characteristic is the same as the "first specific example of the measuring unit for measuring the transmission characteristic and the reflection characteristic" described with reference to FIGS. 13 and 14. The same applies to the connection to the irradiation fiber light source 10 and the spectroscopic imaging unit 20.

上記の構成は、(透過用)入射用ファイバ11と(透過用)出射用ファイバ15による配列方向と、(反射用)入射用ファイバ71と(反射用)出射用ファイバ75の放射状の方向を直角に形成したものである。これにより、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75を、半円状の反射用ファイバ固定部121に配置することが可能となり、これらのファイバを0°から180°近くの範囲で形成することができる。 In the above configuration, the arrangement direction of the (transmission) incident fiber 11 and the (transmission) exit fiber 15 is perpendicular to the radial direction of the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75. It was formed in. This makes it possible to arrange the (reflection) incident fiber 71 and the (reflection) exit fiber 75 in the semicircular reflection fiber fixing portion 121, and these fibers are arranged from 0 ° to nearly 180 °. It can be formed in the range of.

なお、上記の構成は、(透過用)入射用ファイバ11及び(透過用)出射用ファイバ15による配列方向と、(反射用)入射用ファイバ71及び(反射用)出射用ファイバ75の放射方向が直角方向について説明したが、直角でなくても、干渉がない範囲であれば、異なる角度で適用することができる。 In the above configuration, the arrangement direction of the (transmission) incident fiber 11 and the (transmission) exit fiber 15 and the radiation direction of the (reflection) incident fiber 71 and (reflection) exit fiber 75 are Although the right-angled direction has been described, it can be applied at different angles as long as there is no interference even if the direction is not right-angled.

(透過及び反射特性を測定するシステムによる測定応用例)
上述した透過及び反射特性測定システムによる具体的な応用例について説明する。
(Example of measurement application by a system that measures transmission and reflection characteristics)
A specific application example of the above-mentioned transmission and reflection characteristic measurement system will be described.

本発明の透過及び反射特性を測定するシステムは、透過光学系と反射光学系を組み合わせるため、同一部位の、測定が可能になる。このため、それを例えば、2次元にスキャンすることによって、複数部位の、透過特性と配光特性の測定が可能になる。これにより、皮膚の測定結果を分光イメージング的な評価だけではなく、より透過情報を含めた、より詳細な評価ができる様になる。また、食品への応用として、食品の場合、内部成分の定量が行われているが、それプラス見た目も含めた評価が出来る用になる。また、工業製品への応用として、食品と同様、内部成分評価と見た目の評価ができる様になる。 Since the system for measuring the transmission and reflection characteristics of the present invention combines the transmission optical system and the reflection optical system, it is possible to measure the same part. Therefore, for example, by scanning it two-dimensionally, it is possible to measure the transmission characteristics and the light distribution characteristics of a plurality of parts. As a result, the skin measurement result can be evaluated not only by spectroscopic imaging but also by more detailed evaluation including transmission information. In addition, as an application to foods, in the case of foods, internal components are quantified, but it is also useful for evaluation including appearance. In addition, as an application to industrial products, it will be possible to evaluate internal ingredients and appearance as in the case of foods.

以上の様に、本発明の実施形態についていくつかの実施例を示しながら説明してきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例に設けられた全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を削除したり、他の実施例の構成に置き換えたり、あるいはまた、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。 As described above, the embodiments of the present invention have been described with reference to some examples, but the present invention is not limited to the above examples, and includes various modifications. For example, the present invention is not limited to the one having all the configurations provided in the above-described embodiment. It is also possible to delete a part of the configuration of one embodiment, replace it with the configuration of another embodiment, or add the configuration of another embodiment to the configuration of one embodiment.

例えば、透過特性測定のための出射用ファイバ15を配置する数は、上記実施形態に限らず、いずれの方向においても上記実施形態よりも多く構成して、詳細に調べられるようにしてもよい。 For example, the number of emitting fibers 15 for measuring the transmission characteristics is not limited to the above embodiment, and may be configured to be larger than that of the above embodiment in any direction so that the details can be investigated.

例えば、反射特性測定のためのファイバを放射状に配置する角度は、例えば、0.5°毎、1°毎等、上記実施形態よりも細かく構成して、詳細に調べられるようにしてもよい。また、発光側の入射用ファイバ71は1つだけでなく、複数であってもよく、複数箇所から発光して反射特性を測定してもよい。 For example, the angle at which the fibers for measuring the reflection characteristics are arranged radially may be configured more finely than that of the above embodiment, for example, every 0.5 °, every 1 °, etc., so that it can be investigated in detail. Further, the number of incident fibers 71 on the light emitting side may be not limited to one, but may be plurality, and light may be emitted from a plurality of locations to measure the reflection characteristics.

例えば、分光イメージングユニット20は、透過型の無収差分光器の例を示したが、これ以外に、反射型の無収差分光器やFT(Fourier Transform)方式の分光器を用いることもできる。 For example, the spectroscopic imaging unit 20 shows an example of a transmission type aberration-free spectroscope, but in addition to this, a reflection-type aberration-free spectroscope or an FT (Fourier Transform) type spectroscope can also be used.

1 透過特性測定システム
2 反射特性測定システム
10 照射用ファイバ用光源
11 (透過用)入射用ファイバ
15 (透過用)出射用ファイバ
20 分光イメージングユニット
26 光センサ
30 処理装置
40 透過測定部
41 入射側ブロック
42 出射側ブロック
50 透過測定部
51 ファイバ固定部
65 基準用部材
71 (反射用)入射用ファイバ
75 (反射用)出射用ファイバ
73 ファイバ固定部
80 反射測定部
81 ファイバ固定部
100 透過・反射測定部
101 反射用ファイバ固定部
105、106 透過用ファイバ収納部
107、108 プリズム
115、116 透過用ファイバ収納部
120 透過・反射測定部
121 反射用ファイバ固定部
125、126 透過用ファイバ収納部
1 Transmission characteristic measurement system 2 Reflection characteristic measurement system 10 Light source for irradiation fiber 11 (for transmission) Incoming fiber 15 (for transmission) Fiber for exit 20 Spectral imaging unit 26 Optical sensor 30 Processing device 40 Transmission measuring unit 41 Incident side block 42 Emission side block 50 Transmission measurement unit 51 Fiber fixing unit 65 Reference member 71 (for reflection) Incident fiber 75 (for reflection) Emission fiber 73 Fiber fixing unit 80 Reflection measurement unit 81 Fiber fixing unit 100 Transmission / reflection measurement unit 101 Reflective fiber fixing part 105, 106 Transmission fiber storage part 107, 108 Prism 115, 116 Transmission fiber storage part 120 Transmission / reflection measurement part 121 Reflection fiber fixing part 125, 126 Transmission fiber storage part

Claims (6)

無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、
前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端は測定対象物の表面に対して垂直に当てられるように構成し、複数の前記出射用ファイバの他方の先端位置は、前記入射用ファイバの先端位置に対して異なる距離でそれぞれ配置されており、
前記分光イメージングユニットは、第1の組合せ凸レンズと、第1のプリズムと、グレーティングと、第2のプリズムと、第2の組合せ凸レンズとを有し、
複数の前記出射用ファイバの一方は、横方向に並んで前記分光イメージングユニットと接続され、
前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を、前記第1の組合せ凸レンズと、前記第1のプリズムと、前記グレーティングと、前記第2のプリズムと、前記第2の組合せ凸レンズとを介して前記光センサに横方向を空間軸、縦方向を波長軸として結像し、
前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき透過特性を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
A spectroscopic imaging unit that is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, an incident fiber that is connected to a light source and emits light from the other, and a plurality of exit fibers that are connected to the spectroscopic imaging unit and receive light from the other. It is equipped with a fiber and a processing device.
The other tip of the incident fiber and the exit fiber is configured to be applied perpendicularly to the surface of the object to be measured, and the position of the other tip of the plurality of exit fibers is the tip of the incident fiber. They are placed at different distances with respect to their position,
The spectroscopic imaging unit includes a first combination convex lens, a first prism, a grating, a second prism, and a second combination convex lens.
One of the plurality of emitting fibers is connected to the spectroscopic imaging unit side by side in the lateral direction.
The spectroscopic imaging unit uses the light obtained from the plurality of emitting fibers to be combined with the first combination convex lens, the first prism, the grating, the second prism, and the second combination. An image is formed on the optical sensor via a convex lens with the horizontal direction as the spatial axis and the vertical direction as the wavelength axis.
The processing device is a characteristic measurement system using light, which calculates transmission characteristics based on the imaging result obtained by the optical sensor.
請求項1に記載の光による特性測定システムにおいて、
前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする光による特性測定システム。
In the characteristic measurement system using light according to claim 1,
A characteristic measurement system using light, wherein the incident fiber and the other tip portion of the outgoing fiber are inserted into a hole provided in a reinforcing portion or a fiber fixing portion and formed in a straight line.
請求項1又は請求項2に記載の光による特性測定システムにおいて、
前記処理装置は、前記光センサによる結像結果と、等色関数のY関数を用いて、透明度を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
In the optical characteristic measurement system according to claim 1 or 2.
The processing device is a characteristic measurement system using light, which is characterized in that transparency is calculated by using an imaging result by the optical sensor and a Y function of a color matching function.
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の光による特性測定システムにおいて、
複数の前記入射用ファイバを備え、複数の前記入射用ファイバの他方の先端から、同じ距離ごとに複数の前記出射用ファイバの他方の先端をそれぞれ配置することを特徴とする光による特性測定システム。
In the light characteristic measurement system according to any one of claims 1 to 3.
A characteristic measurement system using light, comprising a plurality of the incident fibers, and arranging the other tips of the plurality of emitting fibers at the same distance from the other tips of the plurality of incident fibers.
無収差分光器であり光センサを有する分光イメージングユニットと、一方が光源に接続され他方から光を発する入射用ファイバと、一方が前記分光イメージングユニットに接続され他方から光を受光する複数の出射用ファイバと、処理装置とを備え、
前記入射用ファイバの他方の先端は、測定対象物の表面の測定中心に対して一定の距離離れた位置から一定の角度で光を発するように配置され、複数の前記出射用ファイバの他方の先端は、前記測定中心から反射光を一定の距離離れた位置で異なる角度で受光できるようにそれぞれ配置され、
前記分光イメージングユニットは、第1の組合せ凸レンズと、第1のプリズムと、グレーティングと、第2のプリズムと、第2の組合せ凸レンズとを有し、
複数の前記出射用ファイバの一方は、横方向に並んで前記分光イメージングユニットと接続され、
前記分光イメージングユニットは、複数の前記出射用ファイバから得られた光を前記第1の組合せ凸レンズと、前記第1のプリズムと、前記グレーティングと、前記第2のプリズムと、前記第2の組合せ凸レンズとを介して前記光センサに横方向を空間軸、縦方向を波長軸として結像し、
前記処理装置は、前記光センサが得た結像結果に基づき反射特性を算出することを特徴とする光による特性測定システム。
A spectroscopic imaging unit that is an aberration-free spectroscope and has an optical sensor, an incident fiber that is connected to a light source and emits light from the other, and a plurality of exit fibers that are connected to the spectroscopic imaging unit and receive light from the other. It is equipped with a fiber and a processing device.
The other tip of the incident fiber is arranged so as to emit light at a certain angle from a position separated by a certain distance from the measurement center on the surface of the object to be measured, and the other tip of the plurality of emitting fibers is arranged. Are arranged so that the reflected light can be received at different angles at a position separated from the measurement center by a certain distance.
The spectroscopic imaging unit includes a first combination convex lens, a first prism, a grating, a second prism, and a second combination convex lens.
One of the plurality of emitting fibers is connected to the spectroscopic imaging unit side by side in the lateral direction.
The spectroscopic imaging unit uses the light obtained from the plurality of emitting fibers to be the first combination convex lens, the first prism, the grating, the second prism, and the second combination convex lens. An image is formed on the optical sensor via the above with the horizontal direction as the spatial axis and the vertical direction as the wavelength axis.
The processing device is a characteristic measurement system using light, which calculates reflection characteristics based on the imaging result obtained by the optical sensor.
請求項5に記載の光による特性測定システムにおいて、
前記入射用ファイバ及び前記出射用ファイバの他方の先端部分は、補強部又はファイバ固定部に設けられた孔に挿入され直線状に形成されていることを特徴とする光による特性測定システム。
In the light characteristic measurement system according to claim 5.
A characteristic measurement system using light, wherein the incident fiber and the other tip portion of the outgoing fiber are inserted into a hole provided in a reinforcing portion or a fiber fixing portion and formed in a straight line.
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