JPH09178564A - 分光測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定領域の指定及び位置設定を自動化するこ
とにより時間及び労力を節約する。 【解決手段】 ＣＣＤカメラ３１で試料２の全体像を撮
影し、その試料像にマウス３４の操作に応じて画面上で
移動するウインドウを重畳し合成画像をディスプレイ３
３の画面上に表示する。また、制御部３５はマウス３４
の操作に連動して試料台１がＸ軸方向、Ｙ軸方向に移動
するようにモータ駆動部３６を制御する。このため、作
業者がディスプレイ３３の画面上で所望の領域を選択す
ると、直ちに該領域の分光測定が実行できるように測光
ユニット１０と試料２との位置関係が設定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料上の二次元領
域の測色等に利用される分光測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は、試料の二次元領域の分光測定を
行なう装置を用いた色彩測定装置の概略構成図である。
光源１１から出射された光は、試料台１上に載置された
試料２のＹ軸方向に伸びる一次元領域で反射しスリット
１２に向かう。スリット１２を通過した光はレンズ１３
でコリメートされ、回折格子１４で分光された後に２次
光除去フィルタ１５及びレンズ１６を介して光検出器１
７上に投影される。光検出器１７は多数の微小な受光素
子が二次元的に配置されたもので、そのｙ軸方向には試
料２の一次元領域内の位置情報が、ｙ軸に直交するλ軸
方向にはその一次元領域内の各位置における波長の広が
りの情報が得られる。すなわち、光検出器１７上には試
料２の一次元領域に対応する分光強度分布を示す分光画
像が得られる。

【０００３】光源１１等から構成される測光ユニット１
０はモータによりＸ軸方向に間欠的に移動され、上記の
如き一次元領域の分光画像を順次繰り返し測定すること
により二次元領域の分光強度分布が得られる。この分光
強度分布データを演算用のパーソナルコンピュータ（パ
ソコン）２０で演算することにより各微小領域毎の色度
を求め、その結果をディスプレイ２１の画面上に表示し
たりプリンタ２２からプリントアウトする。なお、測光
ユニット１０を固定し試料台１をＸ軸方向に移動できる
ようにしても同様な測定が行なえる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置は試料
２全体に亘る色彩測定を実行する場合に非常に有用であ
るが、試料２上の一部領域の測定を行なう場合、始めに
目視で測定位置を確認しつつ試料台１又は測光ユニット
１０のいずれかを手動で移動させ、所望の測定位置が分
光測定されるように位置設定を行なう必要があった。こ
のため、正確な測定位置が把握しにくい上、位置設定に
時間を要するという問題点があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、試料の測定位
置を正確に確認し且つ位置設定が高速に行なえる分光測
定装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された第１の発明は、試料台上に載置された試料を
分光測定する分光測定装置において、 a)試料上の一次元領域を照射するための光源手段と、 b)複数の微小受光素子が二次元的に配置された光検出手
段と、 c)前記光検出手段の一つの次元方向に試料の一次元領域
像を投影させると共に他の次元方向に波長分散させるた
めの分光手段と、 d)前記光源手段、前記光検出手段及び前記分光手段から
構成される測光部と前記試料台とを前記試料の一次元領
域に直交する方向に互いに相対移動するための第１の移
動手段と、 e)二次元領域の分光測定を行なうために前記試料の一次
元領域に対する分光測定を行ないつつ前記測光部と前記
試料台とを互いに相対移動させるべく前記第１の移動手
段を制御する第１の制御手段と、 f)試料の全体又は一部領域を撮像するための撮像手段
と、 g)該撮像手段により取り込んだ画像を表示するためのモ
ニタ手段と、 h)該モニタ手段に表示された画像上において所望の二次
元領域を指定するために操作される位置指定手段と、 i)前記測光部と前記試料台とを互いに水平方向に相対移
動するための第２の移動手段と、 j)前記位置指定手段により指定された所望の二次元領領
域の分光測定が行なえるよう前記測光部と前記試料台と
を所定の位置に設定するために前記第２の移動手段を制
御する第２の制御手段と、 を備えることを特徴としている。

【０００７】上記課題を解決するために成された第２の
発明は、試料台上に載置された試料を分光測定する分光
測定装置において、 a)試料上の点領域をスポット的に照射する光源手段と、 b)前記試料からの光を波長分散させるための分光手段
と、 c)分光された光を検知する光検出手段と、 d)試料の全体又は一部領域を撮像するための撮像手段
と、 e)該撮像手段により取り込んだ画像を表示するためのモ
ニタ手段と、 f)該モニタ手段に表示された画像上において所望の点領
域を指定するために操作される位置指定手段と、 g)前記光源手段、前記分光手段及び前記光検出手段から
構成される測光部と前記試料台とを互いに水平方向に相
対移動するための移動手段と、 h)前記位置指定手段により指定された所望の点領域の分
光測定が行なえるよう前記測光部と前記試料台とを所定
の位置に設定するために前記移動手段を制御する制御手
段と、 を備えることを特徴としている。

【０００８】なお、上記第１又は第２の発明に係る分光
測定装置に、前記試料と前記分光手段との間に挿入され
該試料からの光の一部又は全部の方向を変える光反射手
段を更に備え、該光反射手段にて反射させた光を前記撮
像手段に向け試料の全体又は一部領域を撮像することも
考えられる。

【０００９】

【発明の実施の形態】第１及び第２の発明に係る分光測
定装置は、分光測定を行なうに先立って、試料の全体像
又は一部の領域像を作業者がモニタ画面上で確認しなが
ら分光測定する領域を指定するための構成を有してい
る。すなわち、撮像手段として例えばＣＣＤカメラが設
けられ、ＣＣＤカメラで撮影された試料面の画像がモニ
タ手段に表示される。そして、そのモニタ手段の画面上
で所望の領域を指定するためにマウス、トラックボー
ル、ディジタイザ等の位置指定手段が用いられ、ＣＣＤ
カメラで撮影された画像上に測定領域の範囲を示す表示
としてウインドウ、マーカ等のポインタが重畳して表示
される。

【００１０】作業者が位置指定手段を操作すると、該操
作量及び操作方向に応じてモニタ画面内におけるポイン
タの位置が移動するか、或いはポインタの位置が固定で
背景の試料画像が移動する。従って、その画面を見なが
ら所望の領域を探し、測定領域を指定することができ
る。また、位置指定手段の操作に対応して試料台又は測
光部の少なくともいずれか一方が移動し、モニタ画面に
おいて指定した試料の測定領域の上方に測光部がくるよ
うに自動的に位置設定が行なわれる。

【００１１】より具体的には、例えば、始めにＣＣＤカ
メラで撮影された画像信号にウインドウが重畳され、合
成画像がモニタ画面上に表示される。このウインドウで
囲まれる領域が分光測定される範囲となるので、作業者
はマウスの操作により所望の領域にウインドウを移動さ
せる。第２の制御手段（第２の発明の場合には制御手
段）は、マウスの操作量及び操作方向に応じて第２の移
動手段（第２の発明の場合には移動手段）に二次元方向
の移動量を指示し、これによって試料台又は測光部が移
動される。すなわち、作業者のマウス操作に連動して試
料台又は測光部が移動することになる。このため、マウ
ス操作のみにより分光測定領域を指定することができ、
指定された領域への位置設定も自動的に実行される。こ
の結果、モニタ画面上で所望の領域を指定した後、速や
かに分光測定を開始することができる。

【００１２】なお、ＣＣＤカメラは分光測定のための光
学系の障害とならない位置に設置される必要があるた
め、試料面を斜め上方から撮影するように設置されるの
が一般的である。しかしながら、分光測定の光路の途中
にハーフミラー等の光反射手段を挿入し、これによって
取り出した試料像をＣＣＤカメラで撮影するようにすれ
ば、斜め方向から試料を撮影することによる画像の歪み
をなくすことができる。

【００１３】

【発明の効果】以上のように、第１及び第２の発明によ
れば、所望の測定領域をモニタ画面上で確認しながら指
定することができるため、測定領域の指定が容易になる
と共に精度が向上する。更に、モニタ画面上での指定に
応じて測光部が試料の所望の測定領域に対し自動的に且
つ高速に位置設定されるので、位置設定に要する時間と
労力を節約することができ効率的な測定が行なえる。

【００１４】

【実施例】

〔実施例１〕以下、第１の発明に係る分光測定装置の実
施例（以下「実施例１」という）である色彩測定装置に
ついて図を参照しつつ説明する。図１はこの色彩測定装
置の構成図であり、測光ユニット１０内の構成は図５に
示したものと同一である。図１において、ＣＣＤ撮像用
照明３０は斜め上方から試料２の表面を照射し、試料２
の全体像又は一部領域像がＣＣＤカメラ３１により撮影
される。その画像信号は画像信号処理部３２へ送られて
一旦その内部のフレームメモリに記憶され、ノイズ除
去、輪郭強調、色補正等の処理が施される。また、後述
するようなウインドウ表示のためのスーパーインポーズ
処理も行なわれる。処理後の画像信号はディスプレイ３
３へ送られ、試料２の二次元領域像がディスプレイ３３
の画面上に表示される。マウス３４の操作による入力信
号はＣＰＵ等から成る制御部３５に入力される。制御部
３５はマウス３４の操作量及び操作方向に応じて、後述
のように画像信号処理部３２及びモータ駆動部３６に対
し制御信号を送る。試料台１はＸ軸方向モータ３７及び
Ｙ軸方向モータ３８によりそれぞれ移動され、試料２上
の任意の位置を分光測定できるようになっている。

【００１５】上記構成において、色彩測定の手順を説明
する。まず、作業者は試料台１上に被測定対象の試料２
を載置した後にＣＣＤカメラ３１のズームを適当に調整
し、ディスプレイ３３の画面上に試料２の全体像が表示
されるようにする。試料２の一部領域の範囲内のみにつ
いて測定することが目的である場合には、その領域の範
囲全体がディスプレイ３３の画面上に表示されるように
ズームを調整しさえすれば良い。ズーム調整が完了した
ならば、作業者は制御部３５に付属して設置されたキー
ボード（図示せず）のキー操作により「画像のメモリ」
を指示する。制御部３５はこの指示を受けると、その時
点で画像信号処理部３２内部のフレームメモリへの新た
な画像データの取込みを停止させる。この結果、ディス
プレイ３３に表示される試料画像はフリーズ状態とな
る。

【００１６】一方、制御部３５は、マウス３４の操作量
及び操作方向に応じて所定の位置に所定の大きさのウイ
ンドウを表示した１フレームの画像データを内部で作成
し画像信号処理部３２へ送出する。マウス３４が操作さ
れていない初期状態では、ウインドウは画像の中央に位
置している。画像信号処理部３２は、フレームメモリに
記憶している画像と制御部３５からの画像とを重畳する
ことにより試料２の二次元画像にウインドウが合成され
た画像を生成し、これをディスプレイ３３の画面上に表
示させる。このときの表示画面の一例は、図２（ａ）に
示すように、試料画像４０にウインドウ４１が重畳して
表示されたものとなる。ウインドウ４１は、のちに自動
的に分光測定を行なう領域の範囲を示す表示である。

【００１７】次に、作業者は上記の如くディスプレイ３
３に表示された画像を参照しながらマウス３４を操作す
る。制御部３５は、マウス３４の操作量及び操作方向に
応じてウインドウ４１の表示位置を移動させた画像を順
次作成し画像信号処理部３２へ送出する。画像信号処理
部３２は、制御部３５からの画像データが更新される毎
にフレームメモリに記憶している画像に対し新たに重畳
した画像を生成しディスプレイ３３の表示を更新する。
従って、ディスプレイ３３上の表示画面は、図２（ｂ）
のように、背景の試料画像は元のままでウインドウ４１
がマウス３４の操作に応じて移動したものとなる。

【００１８】上述のようにディスプレイ３３の画面上で
ウインドウ４１が移動すると同時に、制御部３５は、ウ
インドウ４１で指定されている試料２上の位置に測光ユ
ニット１０が設定されるように、試料台１自体を移動さ
せるべく以下のような制御を実行する。先に試料画像を
フリーズ状態にした時点におけるＣＣＤカメラ３１のズ
ームの状態及び試料台１の位置に基づいて、ディスプレ
イ３３の画像上での座標位置と実際の試料台１の移動に
関する座標位置との対応付けが行なえる。すなわち、デ
ィスプレイ３３の画面上でのウインドウの移動量から、
それに対応した試料台１の移動量を算出することができ
る。そこで、制御部３５は、マウス３４の操作量及び操
作方向に基づいて試料台１のＸ軸方向及びＹ軸方向の移
動量をそれぞれ算出し、この移動量をモータ駆動部３６
へ指示する。モータ駆動部３６は、指示された移動量だ
け試料台１が移動するようにＸ軸方向モータ３７及びＹ
軸方向モータ３８に対し駆動信号を印加する。この結
果、マウス３４の操作に追随して試料台１が水平方向に
高速で移動することになる。

【００１９】作業者は、ディスプレイ３３の画面上で所
望の領域にウインドウ４１を移動させた後に、マウス３
４のクリック又はキーボードの操作により「分光測定開
始」を指示する。制御部３５は、この指示を受けて、そ
の時点においてウインドウ４１で指定されている試料２
上の領域の分光測定を開始する。すなわち、前述の従来
装置と同様に、所定の二次元領域内の一次元領域の分光
測定を行なった後に、Ｘ軸方向モータ３７により所定量
（通常、Ｘ軸方向の分解能）だけ試料台１を移動させ、
隣接する一次元領域の分光測定を行なう。これを繰り返
し所定の範囲内の分光測定を完了し、その分光画像デー
タを基にパソコン２０で微小領域毎の色度を演算する。
分光測定が行なわれている間、マウス３４の操作による
入力信号は無効とされ、一連の分光測定が終了した後に
その無効状態が解除される。

【００２０】〔実施例１の変形例〕上記実施例１は、マ
ウス３４の操作に応じて表示画面中のウインドウ４１と
試料台１とが連動して動くようになっていた。しかしな
がら、ウインドウ４１の位置を例えば画面の中央に固定
し、ＣＣＤカメラ３１でフレーム毎に撮像した試料画像
と固定ウインドウを含む画像とを重畳してディスプレイ
３３の画面上に表示するようにしても良い。すなわち、
この場合、試料画像のフリーズ処理は行なわれず、作業
者のマウス操作に応じて試料台１が移動するとＣＣＤカ
メラ３１で撮像される試料２の領域がそれに応じて変わ
るので、ディスプレイ３３の画面上ではウインドウ４１
が中央に位置したまま背景の試料画像が移動することに
なる。

【００２１】また、次のような制御を行なうようにして
も良い。実施例１と同様にマウス３４の操作に表示画面
中のウインドウ４１が連動して移動するようにするが、
試料台１は連動させない。作業者はマウス３４の操作に
よりディスプレイ３３の画面上で所望の位置にウインド
ウ４１を移動させ、位置が決まったならばマウス３４の
ボタンをクリックすることにより「試料台の移動」を指
示する。制御部３５はこの指示を受けた後に、試料台１
が始めに位置していた所から所望の位置に到達するまで
の移動量をモータ駆動部３６に指示する。この結果、分
光測定したい所望の位置が確定した時点で、試料台１と
測光ユニットとが所定の位置関係となるように試料台１
が移動する。

【００２２】更には、マウス３４のクリック操作により
試料台１の移動が終了し位置が整定した後に、画像信号
処理部３２のフレームメモリに記憶している画像データ
を新たにＣＣＤカメラ３１で撮影した画像データに書き
換え、制御部３５にて作成するウインドウ４１の画像も
初期状態に戻すことにより、ディスプレイ３３の表示画
面の中央にウインドウ４１を設定し直すようにしても良
い。これによれば、例えば、試料２が広い面積を有しＣ
ＣＤカメラ３１で撮影する領域が試料２の一部分である
とき、作業者が表示画面を見ながら所望の測定領域を探
すのに便利である。

【００２３】〔実施例２〕実施例１はＣＣＤカメラ３１
を試料２の斜め上方に設けた例を示したが、斜め方向か
ら撮像する場合には画像に若干の歪みを生じる。この歪
みは測定領域を指示する上では大きな支障とはならない
が、作業者の感覚上は違和感があり、また、この画像を
資料としてプリントアウトする場合には歪み補正処理等
を施すことが好ましい。この第２の実施例（以下「実施
例２」という）は、このような補正処理の不要な構成を
提供するものである。図３は実施例２による分光測定装
置の光学系の構成を示す図である。測光ユニット１０と
試料２との間には集光用のレンズ５０及びハーフミラー
５１が挿入される。ハーフミラー５１は、試料２の表面
から向かってくる光の一部を略９０°の角度をもって反
射し、その他の光を透過するものである。ハーフミラー
５１で分岐された光はＣＣＤカメラ３１へ向かい、実施
例１と同様に試料画像が撮影されることになる。また、
常時撮影を行なう必要のない場合には、撮影時にのみハ
ーフミラーの代わりに全反射ミラーを光路上に挿入して
ＣＣＤカメラ３１で撮影した画像をフリーズ状態にした
後に、全反射ミラーを光路外に移動する構成としても良
い。

【００２４】〔実施例３〕次に、第２の発明に係る分光
測定装置の実施例（以下「実施例３」という）である色
彩測定装置について、図４の構成図を参照しつつ説明す
る。実施例３の色彩測定装置では、分光光学系が、適当
なスポット径で試料２の表面を照射する光源６１、スポ
ット状の領域からの反射光を集光するための対物レンズ
６２、測定範囲を制限するためのピンホール６３、波長
分散するための回折格子６４、２次光除去フィルタ６
５、レンズ６６、及び、一次元方向に複数の微小受光素
子が配列された光検出器６７から構成されている。すな
わち、この分光光学系では試料２上の任意の位置の点領
域の分光測定が実行され、パソコン２０でこの分光強度
データに基づいて点領域の色度が演算される。

【００２５】試料台１は実施例１と同様に、マウス３４
の操作に連動してＸ軸方向及びＹ軸方向に高速で移動さ
れる。この場合、ディスプレイ３３の画面上に表示され
る測定位置を指示する表示は、点領域を指示するために
例えば十字線形状のカーソル又は矢印形状のポインタと
すると、作業者に対し良好な目印を提供することができ
る。

【００２６】実施例３のような分光測定装置を用いた色
彩測定装置は、少数の微小領域の測色を高速で実行した
い場合に実施例１よりも有利である。すなわち、実施例
３の構成では、光源６１からの照射光を一点に集中する
ので光強度を上げることができる。また、線状の領域像
を回折格子６４にコリメートするよりも点状の領域像を
コリメートする方が光学系の収差が緩和されるので、焦
点開口比の大きな光学系を使用することができ光の集光
効率が増す。これらの理由によりＳ／Ｎ比を向上させる
ことができる。

【００２７】なお、以上のいずれの実施例においても、
試料台１を移動させる代わりに、試料台１を固定し測光
ユニット１０を移動させるようにしても構わない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る分光測定装置の第１の実施例で
ある色彩測定装置の構成図。

【図２】 図１中のディスプレイの表示画面の例を示す
図。

【図３】 第２の実施例の分光測定装置の光学系の構成
図。

【図４】 第３の実施例の分光測定装置の構成図。

【図５】 従来の色彩測定装置の構成図。

【符号の説明】

１…試料台 ２…試料 １０…測光ユニット １１、６１…光源 １４、６４…回折格子 １７、６７…光検出器 ３１…ＣＣＤカメラ ３２…画像信号処理部 ３３…ディスプレイ ３４…マウス ３５…制御部 ３６…モータ駆動部 ３７…Ｘ軸方向モータ ３８…Ｙ軸方向モータ ５１…ハーフミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料台上に載置された試料を分光測定す
   る分光測定装置において、 a)試料上の一次元領域を照射するための光源手段と、 b)複数の微小受光素子が二次元的に配置された光検出手
   段と、 c)前記光検出手段の一つの次元方向に試料の一次元領域
   像を投影させると共に他の次元方向に波長分散させるた
   めの分光手段と、 d)前記光源手段、前記光検出手段及び前記分光手段から
   構成される測光部と前記試料台とを前記試料の一次元領
   域に直交する方向に互いに相対移動するための第１の移
   動手段と、 e)二次元領域の分光測定を行なうために前記試料の一次
   元領域に対する分光測定を行ないつつ前記測光部と前記
   試料台とを互いに相対移動させるべく前記第１の移動手
   段を制御する第１の制御手段と、 f)試料の全体又は一部領域を撮像するための撮像手段
   と、 g)該撮像手段により取り込んだ画像を表示するためのモ
   ニタ手段と、 h)該モニタ手段に表示された画像上において所望の二次
   元領域を指定するために操作される位置指定手段と、 i)前記測光部と前記試料台とを互いに水平方向に相対移
   動するための第２の移動手段と、 j)前記位置指定手段により指定された所望の二次元領領
   域の分光測定が行なえるよう前記測光部と前記試料台と
   を所定の位置に設定するために前記第２の移動手段を制
   御する第２の制御手段と、 を備えることを特徴とする分光測定装置。
2. 【請求項２】 試料台上に載置された試料を分光測定す
   る分光測定装置において、 a)試料上の点領域をスポット的に照射する光源手段と、 b)前記試料からの光を波長分散させるための分光手段
   と、 c)分光された光を検知する光検出手段と、 d)試料の全体又は一部領域を撮像するための撮像手段
   と、 e)該撮像手段により取り込んだ画像を表示するためのモ
   ニタ手段と、 f)該モニタ手段に表示された画像上において所望の点領
   域を指定するために操作される位置指定手段と、 g)前記光源手段、前記分光手段及び前記光検出手段から
   構成される測光部と前記試料台とを互いに水平方向に相
   対移動するための移動手段と、 h)前記位置指定手段により指定された所望の点領域の分
   光測定が行なえるよう前記測光部と前記試料台とを所定
   の位置に設定するために前記移動手段を制御する制御手
   段と、 を備えることを特徴とする分光測定装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の分光測定装置
   に、前記試料と前記分光手段との間に挿入され該試料か
   らの光の一部又は全部の方向を変える光反射手段を更に
   備え、該光反射手段にて反射させた光を前記撮像手段に
   向け試料の全体又は一部領域を撮像することを特徴とす
   る分光測定装置。