JPH1096691A

JPH1096691A - 面分析方法及び面分析装置

Info

Publication number: JPH1096691A
Application number: JP5475791A
Authority: JP
Inventors: Kiyohide Imaeda; 清秀今枝
Original assignee: Jasco Corp; Tokai Rika Co Ltd
Current assignee: Jasco Corp; Tokai Rika Co Ltd
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1998-04-14
Also published as: EP0577835A1; EP0577835A4; WO1992016827A1; US5418367A; EP0577835B1; DE69228537T2; DE69228537D1

Abstract

(57)【要約】【目的】短時間で測定、分析を行うことができる面分
析方法及び面分析装置を得る。【構成】被分析面を多数の小領域に分割し各小領域に
光を照射して求めた各小領域の分光スペクトルを表すデ
ータを読込み、前記データから複数の主成分を抽出して
複数の主成分の各々に対する主成分得点を各小領域毎に
演算し、各小領域の各主成分得点が所定値以上か否かを
判断して特定主成分の主成分得点が所定値以上の小領域
が同じ小領域群に含まれるように複数の小領域を複数の
小領域群に分類し、各小領域群から特定主成分の主成分
得点が最も高い小領域（最良点）を抽出し、該小領域の
分光スペクトルに基づいて各小領域群を構成する物質を
分析する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は面分析方法及び前記面分
析方法を適用した面分析装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、物質がどのような元素で構成さ
れているか等を分析する場合、該物質に赤外線を照射し
て物質を透過または反射した赤外線を分光し、所定波長
毎の赤外線強度を測定して分光スペクトルを求める。照
射された赤外線を吸収する強度が最大となる赤外線波長
は、各感能基毎に各々異なっている。従って、物質を透
過または反射した赤外線強度を測定して求めた分光スペ
クトルは、その波形に物質を構成する感能基に応じたピ
ーク（極大値または極小値）が生じ、このピークが生じ
た赤外線の波長から前記物質を構成する感能基を特定す
ることができる。

【０００３】プラスチック等の合成樹脂部品の検査にお
いて不純物等が混在しているか否か、また不純物が混在
している場合にはその不純物の部位及び構成物質は何か
等を分析する場合についても、合成樹脂部品を平面にカ
ットし、この平面を小領域に分割して各小領域に赤外線
を照射し、各小領域毎に上記と同様に分析する所謂面分
析が行われている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、合成樹
脂等の物質では物質を構成する元素が同じでも、分子の
結合状態等によって性質等が大きく異なる。従って、上
記分析を行う場合には、分光スペクトルを表す波形の変
化のしかた、特にピークにおける赤外線の波長及び赤外
線強度に注目し、予め測定されている標準試料の分光ス
ペクトルを表す波形の変化のしかたとのパターンマッチ
ングを行って物質を特定していた。このため、誤差を最
小限にして正確な赤外線強度を得るためには数回の測定
を行い平均値等を採用して精度を向上させる必要があ
り、測定、分析等に時間がかかっていた。

【０００５】本発明は上記事実を考慮して成されたもの
で、短時間で測定、分析を行うことができる面分析方法
を得ることが目的である。

【０００６】また本発明は、短時間で測定、分析を行う
ことができる面分析装置を得ることが目的である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、被分析面を多数の小領域に分割し各小領域に光を照
射して分光スペクトルを求め、求められた各小領域の分
光スペクトルについて主成分分析を行い複数の主成分を
抽出し、前記抽出された複数の主成分の各々に対する主
成分得点を各小領域毎に演算し、各小領域の各主成分得
点が所定値以上か否かを判断し、特定主成分の主成分得
点が所定値以上の小領域が同じ群に含まれるように複数
の小領域を複数の群に分類し、各群を構成する物質を分
析する。

【０００８】また、各群を構成する物質の分析は、各群
から特定主成分の主成分得点が最も高い小領域を抽出
し、該小領域の分光スペクトルに基づいて行うことが好
ましい。

【０００９】請求項３記載の発明では、被分析面の分割
された多数の小領域の各々に光を照射する照射手段と、
前記小領域の各々を透過または反射した光を分光して分
光スペクトルを測定する測定手段と、求められた各小領
域の分光スペクトルから複数の主成分を抽出し前記抽出
された複数の主成分の各々に対する主成分得点を各小領
域毎に演算する演算手段と、各小領域の各主成分得点が
所定値以上か否かを判断し特定主成分の主成分得点が所
定値以上の小領域が同じ群に含まれるように複数の小領
域を複数の群に分類する分類手段と、各群を構成する物
質を分析する分析手段と、を有している。

【００１０】また、分析手段は、各群から特定主成分の
主成分得点が最も高い小領域を抽出し、該小領域の分光
スペクトルに基づいて各群を構成する物質を分析するこ
とが好ましい。

【００１１】

【作用】請求項１記載の発明では、被分析面を多数の小
領域に分割し各小領域に光を照射して分光スペクトルを
求め、求められた各小領域の分光スペクトルから複数の
主成分を抽出し、前記抽出された複数の主成分の各々に
対する主成分得点を各小領域毎に演算する。主成分はデ
ータの値の分散（ばらつき）の大きい部分、すなわち本
発明においては各小領域を構成する物質を特定するため
の有力な特徴を表現するものである。分光スペクトルは
所定波長毎の光強度等を表すデータで構成されるが、主
成分は各データに重みを付与する係数（固有ベクトル）
として表現され、データの値のばらつきの大きい波長に
対して大きな重みを付与する。例えば波長λ₁において
分光スペクトルに大きなピークが生じる物質Ａと、波長
λ₁において分光スペクトルにピークが生じない物質Ｂ
と、から成る被測定面を小領域に分割し、各小領域の分
光スペクトルを求めた場合、各小領域の分光スペクトル
を比較すると、波長λ₁においてデータの値のばらつき
が大きくなる。このように、値のばらつきが大きい波長
λ₁におけるデータの値は物質を特定するための有力な
特徴である。上記場合に抽出された主成分は、波長λ₁
におけるデータの重みが大きくなるような係数として表
現される。従って、この係数に基づいて算出される前記
主成分に対する主成分得点は、物質Ａで構成される小領
域と、物質Ｂで構成される小領域と、で大きく異なるこ
とになる。これにより、各小領域の各主成分得点が所定
値以上か否かを判断し、特定主成分の主成分得点が所定
値以上の小領域が同じ群に含まれるように複数の小領域
を複数の群に分類したときに、特定の群を構成する小領
域は同一の物質で構成されていると判断することがで
き、各群を構成する物質を分析することによって各小領
域を構成する物質を各々特定することができる。

【００１２】また、主成分はデータの値のばらつきの大
きな箇所が複数箇所ある場合にも１つの主成分で複数箇
所のばらつきを表すことができる。このため、特に多数
のピークから成る合成樹脂製品等の分光スペクトルの特
徴を少数の主成分で表現することができる。このよう
に、主成分はデータのばらつき度合いに応じて決定さ
れ、個々のデータの値に高い精度を必要としない。例え
ば測定される光強度に誤差による多少の値のばらつきが
あっても、特定波長で発生するピークによる値のばらつ
きと比較すれば充分に小さく、分析結果が大きく影響さ
れることはない。このため、分光スペクトルを複数回求
めてピーク等における光強度の測定精度を向上させる必
要はなく、測定、分析等の時間を短縮することができ
る。

【００１３】なお請求項１の発明において、各群を構成
する物質の分析は、各群から特定主成分の主成分得点が
最も高い小領域を抽出し、該小領域の分光スペクトルに
基づいて行うことが好ましい。特定主成分について最も
主成分得点の高い小領域の分光スペクトルは、前記特定
主成分が表す特徴を顕著に有していると判断できる。従
って前記分光スペクトルから容易に物質を特定すること
ができる。

【００１４】請求項３記載の発明では、被分析面の多数
の小領域の各々に光を照射して小領域の各々を透過また
は反射した光を分光して分光スペクトルを測定し、求め
られた各小領域の分光スペクトルから複数の主成分を抽
出して複数の主成分の各々に対する主成分得点を各小領
域毎に演算する。これにより、各小領域の分光スペクト
ルの中でデータの値のばらつきの大きい波長に対して大
きな重みを付与した複数の主成分が抽出され、互いに異
なる物質で構成される小領域同士では特定主成分に対す
る主成分得点が大きく異なることになる。従って、各小
領域の各主成分得点が所定値以上か否かを判断し、特定
主成分の主成分得点が所定値以上の小領域が同じ群に含
まれるように複数の小領域を複数の群に分類したとき
に、特定の群を構成する小領域は同一の物質で構成され
ていると判断することができ、各群を構成する物質を分
析することによって各小領域を構成する物質を各々特定
することができる。また、主成分はデータのばらつき度
合いに応じて決定され、個々のデータの値に高い精度を
必要としないので、分光スペクトルを複数回測定してピ
ーク等における光強度の測定精度を向上させる必要はな
く、測定、分析等の時間を短縮することができる。

【００１５】また、請求項３の発明において分析手段
は、各群から特定主成分の主成分得点が最も高い小領域
を抽出し、該小領域の分光スペクトルに基づいて各群を
構成する物質を分析することが好ましい。特定主成分に
ついて最も主成分得点の高い小領域の分光スペクトル
は、前記特定主成分が表す特徴を顕著に有していると判
断できる。従って前記分光スペクトルから容易に物質を
特定することができる。

【００１６】なお上記発明では、被分析面に赤外線を照
射して分光スペクトルを得ることができる。また、被分
析面に可視光を照射しラマン散乱を利用して分光スペク
トルを得ることもできる。

【００１７】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１には本発明に係る赤外面分析装置１０が
示されている。なお、赤外面分析装置１０は波長に代え
て波数（波長の逆数）を基本単位として採用している。
赤外面分析装置１０は所定波数の赤外線を射出する赤外
線発生装置１２を備えている。赤外線発生装置１２はコ
ントロールボックス１４を介して制御装置１６に接続さ
れており、制御装置１６からの指示によって赤外線を射
出する。

【００１８】赤外線発生装置１２の上方には被分析試料
Ａが載置されるＸＹテーブル１８が配置されている。Ｘ
Ｙテーブル１８は光透過性を有し、またＸＹテーブル１
８に載置される被分析試料Ａは赤外線を透過し易くする
ため薄くカットされている。これにより、赤外線発生装
置１２から射出された赤外線はＸＹテーブル１８及び被
分析試料Ａを透過する。ＸＹテーブル１８は駆動部２０
に連結されており、駆動部２０によってＸ方向及びＹ方
向に移動される。駆動部２０は制御装置１６に接続され
ており、制御装置１６からの指示に応じてＸＹテーブル
１８を移動させる。ＸＹテーブル１８の上方には、内部
に図示しない絞り、偏光子等を備えた鏡筒２２が配置さ
れている。ＸＹテーブル１８及び被分析試料Ａを透過し
た赤外線は鏡筒２２内部へ入射される。鏡筒２２はコン
トロールボックス１４を介して制御装置１６に接続され
ており、制御装置１６によって前記絞り等の作動が制御
される。鏡筒２２の赤外線射出側にはＣＣＤ等の撮像素
子を備えたビデオカメラ２４が取付けられている。ビデ
オカメラ２４は制御装置１６に接続されており、被分析
試料Ａを透過し鏡筒２２を通過した赤外線を受光し、被
分析試料Ａの映像を表すビデオ信号を制御装置１６へ出
力する。

【００１９】また、鏡筒２２には赤外分光光度計２６が
取付けられている。鏡筒２２は入射された赤外線の一部
を赤外分光光度計２６へ射出する。赤外分光光度計２６
は鏡筒２２から入射された赤外線を分光する図示しない
分光器及び分光された赤外線の強度を測定する光度計を
備えている。赤外分光光度計２６は制御装置１６に接続
されており、制御装置１６から分光スペクトルの測定波
数帯域及び測定波数ステップ幅が指示される。測定波数
帯域は測定する赤外線の波数の範囲を表し波数ステップ
幅はどの程度の波数幅で測定するかを表しており、赤外
分光光度計２６は指示された測定波数帯域及び測定波数
ステップ幅に応じて赤外線強度を測定し、分光スペクト
ルを表す測定データを制御装置１６へ出力する。

【００２０】制御装置１６は磁気ディスク２８を備えて
おり、赤外分光光度計２６から入力された測定結果を磁
気ディスク２８に記憶する。制御装置１６にはビデオプ
リンタ３０を介してディスプレイ３２が接続されてい
る。制御装置１６は、ビデオカメラ２４から出力された
ビデオ信号等をビデオプリンタ３０を介してディスプレ
イ３２に出力し、これによりディスプレイ３２には被分
析試料Ａの映像等が表示される。また、ビデオプリンタ
３０は入力されたビデオ信号に基づき、必要に応じて被
分析試料Ａの映像等をプリントする。また、制御装置１
６にはディスプレイ３４も接続されている。制御装置１
６はディスプレイ３４に分析結果等の情報を表示する。
制御装置１６にはデータ等を入力するためのキーボード
３６も接続されている。

【００２１】次に本実施例を作用を説明する。最初に被
分析試料Ａの測定処理を、図２のフローチャートを参照
して説明する。

【００２２】ステップ１００では予め磁気ディスク２８
等に記憶されている分光スペクトルの測定波数帯域、波
数ステップ幅等の情報を読み出す。本実施例において測
定波数帯域は水分や炭酸ガス等の影響の少ない1000〜20
00ｃｍ^-1（波長で5000〜10000 ｎｍ）とされ、波数ステ
ップ幅は例えば４〜１６ｃｍ^-1程度に設定される。ま
た、赤外面分析装置１０は被分析試料Ａの分析面を、例
えば図４に示すような10×10の小領域３８や、30×30の
小領域等に分割し、各々の小領域毎に測定を行う。この
ため各小領域の位置（座標）に関する情報も読み出す。

【００２３】ステップ１０２では前記小領域の位置に関
する情報に基づいて、最初に測定を行う小領域に赤外線
が照射されるようにＸＹテーブル１８を移動させる。ス
テップ１０４では赤外線発生装置１２から赤外線を射出
させる。赤外線発生装置１２から射出された赤外線はＸ
Ｙテーブル１８及び被分析試料Ａの最初に測定を行う小
領域を透過し、一部は赤外線分光光度計２６に入射され
て分光される。

【００２４】ステップ１０６では赤外分光光度計２６に
分光スペクトルの測定波数帯域及び波数ステップ幅を指
示すると共に測定を開始させる。これにより、赤外分光
光度計２６は前記測定波数帯域の一端側の例えば2000ｃ
ｍ^-1の波数の赤外線より強度の測定を開始し、測定する
赤外線の波数を測定波数帯域の他端側の例えば1000ｃｍ
^-1の波数まで波数ステップ幅毎に変化させて順に赤外線
強度を測定する。測定データは制御装置１６へ出力され
る。赤外分光光度計２６が測定波数帯域の他端側の1000
ｃｍ^-1の波数まで赤外線強度を測定すると、１つの小領
域に対する分光スペクトルの測定が終了し、次のステッ
プ１０８では入力された測定データを磁気ディスク２８
に記憶する。

【００２５】次のステップ１１０では全ての小領域に対
する測定処理が終了したか否か判定する。ステップ１１
０の判定が否定された場合にはステップ１０２で次に測
定を行う小領域に赤外線が照射されるようにＸＹテーブ
ル１８を駆動し、ステップ１０４乃至ステップ１１０で
前記と同様に測定処理を行う。このようにして、各小領
域を順にスキャンして全ての小領域に対して測定処理を
行う。ステップ１１０の判定が肯定されると、本測定処
理を終了する。

【００２６】上記処理においてｎ個の小領域に対して各
々ｐ種類の波数の赤外線強度を測定した場合、表１に示
すような測定データｘ₁₁、…、ｘ_pnが得られ、磁気ディ
スク２８に記憶される。なお、各小領域には各々を区別
するために便宜的に小領域番号が付与されている。ま
た、各小領域毎の測定データ、例えば小領域番号１の小
領域の測定データ（ｘ₁₁、ｘ₂₁、ｘ₃₁、…、ｘ_p1）は前
記小領域の分光スペクトルを表している。

【００２７】

【表１】

【００２８】次に上記の測定処理で得た測定データに基
づいて被分析試料Ａの面分析を行う処理について図３の
フローチャートを参照して説明する。ステップ２００で
は磁気ディスク２８に記憶された、表１に示すような測
定データの読み込みを行う。ステップ２０２では小領域
数ｎがサンプリング数ｐよりも大きいか否か判定する。
ステップ２０２の判定が否定された場合にはステップ２
０４へ移行する。

【００２９】ｎ個の小領域の各々に対してｐ種類の波数
の赤外線強度を測定して得た測定データから後述する主
成分の抽出処理によって主成分を抽出する場合、各々異
なる特徴を表現するｐ個の主成分が抽出される。しかし
ながら、赤外面分析装置１０ではｎ個の小領域の各々を
分類し物質を特定できればよいので、ｎ＜ｐの場合には
少なくともｐ−ｎ個の主成分は冗長である。また、大量
のデータを扱うため冗長なデータを処理することによる
処理速度の低下も考慮し、ステップ２０４ではデータ数
の削減を行う。例えば、各小領域毎に測定データの値の
ピークを求め、全ての小領域の測定データの値がピーク
となっていない所定波数の測定データを削除する。測定
データより抽出される主成分は、測定データのばらつき
が大きい変量（波数）、例えばある小領域の測定データ
の値がピークとなっており、他の小領域の測定データの
値がピークとなっていない波数に大きな重みを付与する
ため、全ての小領域でピークとなっていない所定波数の
データを削除しても大きく影響を受けることはない。

【００３０】次のステップ２０６では、測定データの平
均値が０でかつ分散が１になるように各測定データの値
を変更する正規化を行う。これにより、被分析面の状
態、例えば光反射率のばらつきの影響等が排除される。
ステップ２０８では主成分を抽出する。この主成分は、
例として以下のような演算を行うことによって抽出され
る。

【００３１】ｐ個の変量（本実施例では波数）がｎ個体
（本実施例では各小領域）について測定されていると
き、ｐ個の変量ｘ₁，ｘ₂，・・，ｘ_pを用いた(1) 式
に示す合成変量ｚを考える。

【００３２】

【数１】

【００３３】この合成変量ｚの分散Ｖ（ｚ）は、

【００３４】

【数２】

【００３５】主成分の抽出は、この合成変量の分散を最
大化することに相当する。これにより表２に示すような
ｐ個の主成分を表す係数ａ₁₁、…、ａ_pp及び固有値
λ₁、…、λ_pが算出される。なお主成分の導出過程の
記載は省略する。

【００３６】

【表２】

【００３７】なお、各固有値の関係は、 λ₁≧λ₂≧……≧λ_p≧０ …(3) であり、最大の固有値λ₁に対応する第１主成分は、固
有ベクトル（ａ₁₁，…，ａ_pp）の要素を係数とする合成
変量ｚ₁＝ａ₁₁ｘ₁＋ａ₂₁ｘ₂＋…＋ａ_p1ｘ_p …(4) で表現される。同様に第２主成分以降も、ｚ₂＝ａ₁₂ｘ₁＋ａ₂₂ｘ₂＋…＋ａ_p2ｘ_p ｚ₃＝ａ₁₃ｘ₁＋ａ₂₃ｘ₂＋…＋ａ_p3ｘ_p ：：：： …(5) ：：：：ｚ_p＝ａ_1pｘ₁＋ａ_2pｘ₂＋…＋ａ_ppｘ_p で表現される。上記(4) 式及び(5) 式から明らかなよう
に、固有ベクトル（ａ ₁₁，…，ａ_pp）は各合成変量
ｚ₁、…、ｚ_pにおいて各変量毎に重み付けするための
係数である。例えば、被分析試料Ａが図６に示すような
分光スペクトルの物質Ａ、物質Ｂ、物質Ｃの３種類で構
成され、各変量、すなわち波数毎の測定データの分散が
波数Ａ₈において最大の場合、第１主成分の固有ベクト
ルａ₈₁の値が大きくなり、波数Ａ₈の赤外線を照射した
ときの測定データＸ₈に大きな重みが付与される。従っ
て、波数Ａ₈に赤外線強度のピークが発生している物質
Ａ、Ｂとピークが発生していない物質Ｃとでは、第１主
成分の合成変量Ｚ₁、すなわち後述する主成分得点の値
が大きく異なることになる。この値の違いによって物質
を容易に分類することができる。

【００３８】また、前述のように各主成分は各波数にお
ける測定データの分散に応じて定まり、各小領域の測定
データの値に高い精度を必要としない。このため、従来
のように複数回測定して平均値を演算し、ピーク等にお
ける赤外線強度の測定精度を向上させる必要はなく、測
定時間が短縮され、データ量が少なくなるので分析時間
をも短縮することができる。

【００３９】ステップ２１０では主成分数Ｄ及び被分析
面Ａを構成する物質の数を表す物質数Ｍを決定する。主
成分数Ｄは次のステップ２１２以降の分類等の処理で採
用する主成分の数のことで、固有値λが以下の(6) 式を
満たす主成分を採用する。

【００４０】

【数３】

【００４１】上記(6) 式は本発明の発明者が実験より得
た経験式であり、(6) 式を満足しない主成分は固有値λ
が低く、もとの変量の全分散のうちその主成分で説明さ
れる割合、所謂寄与率が低い。このため、次のステップ
２１２以降の分類等の処理への影響が小さく、分類等の
処理で主成分として採用しなくても問題等が発生するこ
とはない。また、本ステップ２１０では物質数Ｍとして
主成分数Ｄと同一の値を設定する。

【００４２】ステップ２１２では各主成分に対する主成
分得点を各小領域毎に演算する。この主成分得点は前記
(4) 式及び(5) 式のｚ₁、…、ｚ_pであり、ここではス
テップ２１０で採用された主成分に対する主成分得点の
みを各小領域毎に演算する。例えば主成分数Ｄ＝３の場
合には、表３に示すように各小領域の第１乃至第３主成
分に対する主成分得点ｚ₁₁、…、ｚ_3nを演算する。

【００４３】

【表３】

【００４４】なお、主成分得点は各々のデータ（本実施
例では小領域毎の測定データ）と各主成分との関係を表
し、例えば第１主成分の主成分得点が高い小領域は、第
１主成分が表す特徴を顕著に有しており、第１主成分で
大きな重みが付与された波数でピークが生じていると判
断することができる。従って同一小領域群に分類された
小領域は同一物質で構成されていると判断することがで
きる。

【００４５】ステップ２１４では各小領域を主成分得点
に基づいて分類する。この分類方法としては、例えば各
小領域の第１主成分に対する主成分得点ｚ₁₁、…、ｚ_1n
が基準得点以上か否か判定し、主成分得点が基準得点以
上である小領域を第１主成分に対応する小領域であると
分類する。次に、第１主成分に分類されなかった小領域
について第２主成分に対応する主成分得点ｚ₂₁、…、ｚ
_2nが基準得点以上か否か判定し、上記と同様に分類す
る。さらに第２主成分に分類されなかった小領域につい
て第３主成分に対応する主成分得点ｚ₃₁、…、ｚ_3nが基
準得点以上か否か判定し、上記と同様に分類する。主成
分の数が３より大きい場合についても上記と同様に処理
する。なお、本実施例では基準得点の初期値として１が
設定されている。分類が終了すると分類結果を図５
（Ｂ）に示すようにディスプレイ３４に表示する。この
分類結果は実際の被分析面のイメージでかつ分類された
小領域群毎に同一の色で着色されて表示される。なお、
上記分類処理でいずれの主成分得点も基準得点以下であ
った未分類の小領域（例えば図５（Ｂ）の領域Ｂ）につ
いては、着色しないで表示される。

【００４６】ステップ２１６では実体と同一か否か判定
する。赤外面分析装置１０のオペレータは、図５（Ａ）
に示すようなディスプレイ３２に表示された被分析試料
Ａの被分析面の映像と、図５（Ｂ）に示すようなディス
プレイ３４に表示された分類結果と、を比較し、例えば
前記分類結果が被分析面の実際の色分布等と一致してい
るか否かを判定し、判定結果をキーボード３６を操作し
て入力する。例えば図５（Ｂ）において小領域４０及び
小領域４２は実体と一致していないと判断される。この
ような場合には実体と同一でないという判定結果が入力
される。実体と同一でないという判定結果が入力された
場合には、ステップ２１８で移行し、前記着色しないで
表示された未分類の小領域が有るか否か判定する。ステ
ップ２１８の判定が肯定された場合には、ステップ２２
０で基準得点から0.1 を減算し、ステップ２１４へ戻
る。これにより、分類の基準を下げて再度分類が行われ
る。また、ステップ２１８の判定が否定された場合に
は、主成分数Ｄ及び物質数Ｍの値を実体に合うように修
正してステップ２１２へ戻り、ステップ２１６の判定が
肯定されるまでステップ２１２乃至ステップ２２２の処
理を繰り返す。

【００４７】ステップ２１６の判定が肯定された場合に
はステップ２２４へ移行し、同一物質で構成されている
と分類された小領域群毎に、小領域群内で最も主成分得
点の高い小領域である最良点を抽出する。ステップ２２
６では各小領域群の最良点として抽出された各小領域に
対し、図２のフローチャートの測定処理と同様に赤外線
を照射すると共に赤外線の波数を変化させて赤外線の強
度を測定する。これにより図７に示すように各最良点毎
にスペクトルが得られ、これをディスプレイ３４に表示
する。

【００４８】次のステップ２２８では赤外面分析装置１
０で各最良点を構成する物質の推定（同定）を行うか否
か判定する。表示されているスペクトルを参照して物質
の推定を行うことは熟練を要する。赤外面分析装置１０
を操作しているオペレータが熟練者である場合には本ス
テップ２２８の判定は否定されるが、オペレータが物質
の推定に熟練していない場合にはステップ２２８の判定
が否定される。ステップ２２８の判定が否定された場合
にはステップ２３０へ移行し、予め記憶されているスペ
クトルの中で類似しているスペクトルを検索する。ここ
で、最良点は小領域群内で最も主成分得点の高い小領域
であるので、各主成分が表現している特徴を最も顕著に
有している小領域である。従って、各主成分が物質の特
徴を的確に表現している場合には各最良点の物質を容易
に推定することができる。

【００４９】ステップ２３２ではステップ２２６で測定
された各最良点のスペクトルが既存の物質のスペクトル
であるか否か判定する。例えばステップ２３０の処理で
類似しているスペクトルが無い場合、または熟練者によ
る物質の推定で、物質が何であるか判断がつかなかった
場合にこの判定が否定される。ステップ２３２の判定が
否定された場合は、主成分が各小領域を構成する物質の
特徴を的確に表現していない、例えば最良点の小領域が
複数の物質で構成されている等が考えられる。このた
め、ステップ２３４で物質数Ｍの値を修正してステップ
２１２へ戻る。ステップ２３２の判定が肯定された場合
には処理を終了する。

【００５０】このように、本実施例では各波長を変量と
する複数の主成分を抽出して複数の主成分に対する主成
分得点を各小領域毎に演算し、主成分得点に基づいて各
小領域を分類するようにしたので、複数回測定してピー
ク等における赤外線強度の測定精度を向上させる必要は
なく、測定時間を短縮することができ、データ量が少な
くなることによって分析時間も短縮することができる。

【００５１】なお、本実施例では被分析試料Ａを透過す
る赤外線の強度を測定して分光スペクトルを求めていた
が、被分析試料Ａを反射する赤外線の強度を測定して分
光スペクトルを求めてもよい。また、被分析面に可視光
を照射しラマン散乱を利用して分光スペクトルを求めて
もよい。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
では、被分析面の各小領域に光を照射して分光スペクト
ルを求め、各小領域の分光スペクトルから複数の主成分
を抽出して複数の主成分の各々に対する主成分得点を各
小領域毎に演算し、各小領域の各主成分得点が所定値以
上か否かを判断して特定主成分の主成分得点が所定値以
上の小領域が同じ群に含まれるように複数の小領域を複
数の群に分類し、各群を構成する物質を分析するように
したので、短時間で測定、分析を行うことができる、と
いう優れた効果が得られる。

【００５３】請求項３記載の発明では、被分析面の小領
域の各々に光を照射して各々を透過または反射した光を
分光して分光スペクトルを測定し、各小領域の分光スペ
クトルから複数の主成分を抽出して複数の主成分の各々
に対する主成分得点を各小領域毎に演算し、各小領域の
各主成分得点が所定値以上か否かを判断し特定主成分の
主成分得点が所定値以上の小領域が同じ群に含まれるよ
うに複数の小領域を複数の群に分類し、各群を構成する
物質を分析するようにしたので、短時間で測定、分析を
行うことができる、という優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る赤外面分析装置の概略構成図で
ある。

【図２】本実施例の作用として、各小領域毎の測定処理
を説明するフローチャートである。

【図３】本実施例の作用として、面分析処理を説明する
フローチャートである。

【図４】小領域の概念を説明する説明図である。

【図５】（Ａ）は被分析面の映像例を示す概略図、
（Ｂ）は分類結果の表示例を示す概略図である。

【図６】主成分分析の作用を説明するための線図であ
る。

【図７】最良点の測定結果の表示例を示す線図である。

【符号の説明】

１０赤外面分析装置１２赤外線発生装置１６制御装置２６赤外分光光度計

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被分析面を多数の小領域に分割し各小領
域に光を照射して分光スペクトルを求め、求められた各
小領域の分光スペクトルについて主成分分析を行い複数
の主成分を抽出し、前記抽出された複数の主成分の各々
に対する主成分得点を各小領域毎に演算し、各小領域の
各主成分得点が所定値以上か否かを判断し、特定主成分
の主成分得点が所定値以上の小領域が同じ群に含まれる
ように多数の小領域を複数の群に分類し、各群を構成す
る物質を分析する面分析方法。
【請求項２】前記各群を構成する物質の分析は、前記
各群から前記特定主成分の主成分得点が最も高い小領域
を抽出し、該小領域の分光スペクトルに基づいて行うこ
とを特徴とする請求項１記載の面分析方法。
【請求項３】被分析面の分割された多数の小領域の各
々に光を照射する照射手段と、前記小領域の各々を透過
または反射した光を分光して分光スペクトルを測定する
測定手段と、求められた各小領域の分光スペクトルから
複数の主成分を抽出し前記抽出された複数の主成分の各
々に対する主成分得点を各小領域毎に演算する演算手段
と、各小領域の各主成分得点が所定値以上か否かを判断
し特定主成分の主成分得点が所定値以上の小領域が同じ
群に含まれるように複数の小領域を複数の群に分類する
分類手段と、各群を構成する物質を分析する分析手段
と、を有する面分析装置。
【請求項４】前記分析手段は、前記各群から前記特定
主成分の主成分得点が最も高い小領域を抽出し、該小領
域の分光スペクトルに基づいて各群を構成する物質を分
析することを特徴とする請求項３記載の面分析装置。