WO2012057254A1 - モニター可能な分光計測装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a spectroscopic measurement system, and more particularly to a miniaturized spectroscopic measurement apparatus capable of monitoring the periphery of a measurement site to be scanned.
  • a system that performs spectroscopic measurement while scanning a measurement object is known for early diagnosis of skin diseases such as melanoma.
  • the related spectroscopic measurement device includes a spectroscope (first optical device) and an autofocus controller (second optical device).
  • a slit mirror is placed near the focal point of the objective optical system, and the reflected light from the slit mirror is detected by a position sensor. Then, the auto-focus control of the objective optical system is performed, and the transmitted light that travels straight through the slit enters the spectroscope and is spectroscopically measured by the diffraction grating.
  • two-dimensional spectral information on the measurement object can be obtained.
  • the related art has a structure in which an independent spectroscope is connected to the main body including the slit mirror part, and the incident slit is used to specify the measurement position in a state where the transmitted light of the slit is condensed again by the optical system. It was necessary to input to a spectroscope such as a grating. Therefore, there is a problem that the entire length of the apparatus becomes large and the scanning apparatus becomes large.
  • the present invention was devised in view of the above problems, and according to the present invention, since the spectroscopic device can be made compact, the scanning device is also lightened, and the scanning speed and operability of the measurement site are improved. Can do. In addition, the spectral target part can be confirmed in real time in the two-dimensional monitor image.
  • a spectroscopic measurement device that can be monitored includes a first optical path that guides a first light beam from a measurement target to the spectroscope main body, and a second optical path from the target to the two-dimensional imaging device.
  • a second optical path for guiding the first light beam, an optical system through which the first optical path and the second optical path pass, and transmitting the first light beam through the optical system and transmitting the second light beam
  • the spectroscope body is disposed adjacent to the reflection block.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram of a spectroscopic measurement system according to the present invention. It is a conceptual diagram of the partially transparent block which concerns on this invention. It is a conceptual diagram of the monitor display of the spectroscopic measurement system which concerns on this invention. It is an example of mounting the spectroscopic measurement system according to the present invention on an orbiting satellite.
  • the spectroscopic measurement system 1 will be described as an apparatus that performs spectroscopic measurement while scanning a predetermined region on the skin surface. In the figure, directions are expressed in an XYZ orthogonal coordinate system.
  • the spectroscopic measurement system 1 according to the embodiment of the present invention includes an optical system 30, a reflection block 21 having a slit 23 as a light transmission region at a focal position FL thereof, and a spectroscopic distribution integrally distributed with the slit 23.
  • a spectroscope body 25 that performs spectroscopic measurement of the measurement region Sf and a two-dimensional imaging device 28 that acquires spectroscopic results are provided.
  • the spectroscopic measurement device 1 is mounted on a scanning device (not shown) and repeats the measurement while scanning in the A direction parallel to the X axis so as to cover the measurement region T on the skin surface.
  • the spectroscopic measurement region Sf corresponding to the instantaneous measurement region of the spectroscopic unit 20 is a one-dimensional region, and the reflected light (including light emission and fluorescence) is slit along the optical path L1 that is the optical axis of the optical system 30. Then, the light is converged and transmitted to reach the spectroscope main body 25. Further, the reflected light from the peripheral region Vo of the spectroscopic measurement region Sf is reflected by the reflection region 22 of the reflection block 21, travels along the optical path L ⁇ b> 2, and forms an image on the imaging surface of the two-dimensional imaging device 40.
  • the measurement region Sm of the two-dimensional image acquired by the two-dimensional imaging device 40 and the spectroscopic measurement region Sf of the spectroscopic unit 20 move in the A direction over time by scanning.
  • the optical system 30 includes an objective optical system, and can be controlled to move in the optical axis direction so that the focal position FL is maintained at the position of the slit portion 23 by an autofocus mechanism (not shown).
  • an autofocus mechanism (not shown).
  • Related art can be used for the autofocus mechanism.
  • the mechanism disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-086470 is applied, the laser light scattered in the measurement region T is branched from the optical path L2 to be a position sensor (not shown). ) Can be detected.
  • a reflection block 21 (hereinafter referred to as a slit-mirror block) including a slit portion 23 as a light transmission region also serves as a slit of a spectroscopic portion 25 described later and a mirror that reflects observation light toward the two-dimensional imaging device 40.
  • FIG. 2 shows a schematic diagram of a slit-mirror block.
  • the slit-mirror block 21 is formed with a reflection region in a prism having a predetermined refractive index so as to cross obliquely with respect to the optical axis L1.
  • the reflection region 22 is a mirror surface having a long opening.
  • the block is typically a rectangular parallelepiped, and can be configured by bonding two triangular prisms with a mirror surface in between.
  • the main axis of the slit portion 23 is disposed along the Y-axis direction.
  • the reflective region 22 and the slit portion 23 can also be configured by forming a mirror thin film by coating one surface of the triangular prism serving as a joint surface with a metal thin film.
  • the focal position FL of the optical system 30 is always positioned at the slit portion 23, only the reflected light of the spectroscopic measurement region Sf, which is a specific long region in the measurement region Sm, passes through the slit portion 23, and the other regions Vo.
  • the reflected light is reflected by the reflection region 22, travels along the optical path L ⁇ b> 2, and forms an image on the two-dimensional imaging device 40.
  • a transmissive part in a part of the flat mirror and tilting it, it can be partly transmissive member, but the transmissive part is inclined, so that multiple reflections in the substrate material depending on the thickness of the substrate This causes a ghost and makes it difficult to perform accurate spectroscopic measurement.
  • the slit-mirror block 21 of the present embodiment can be integrated with the spectroscope main body, which will be described later, to perform a small and accurate spectroscopic measurement, and is structured mechanically so that it is mechanically stable and improved in reliability. To do.
  • the optical path is changed by 90 degrees on the mirror surface 22, but the angle formed with respect to the optical axis L1 of the mirror surface 22 is not limited to 45 degrees and is arbitrary.
  • the spectroscopic unit 20 includes a slit-mirror block 21 as a slit and a spectroscope main body 25 including a grating 35 disposed adjacent thereto.
  • the grating 35 may be transmissive or reflective.
  • a specific one-dimensional area (spectral measurement area) Sf of the measurement area T is selected according to the position of the slit portion 23 of the slit-mirror block 21. That is, the spectroscopic measurement region Sf is an instantaneous measurement region, and a real image by the optical system 30 is formed at the focal position FL, and the effective width ⁇ of the slit portion 23 corresponds to the width of the spectroscopic measurement region Sf in the X direction.
  • the reflected light of the spectroscopic measurement region Sf that has passed through the slit portion 23 is converted into a parallel light beam by the collimator lens 33 and is split by the grating 35 in accordance with the position of the spectroscopic measurement region Sf in the Y-axis direction.
  • the two-dimensional imaging device 28 acquires the two-dimensional image reflecting the position information and the spectrum information.
  • the output data of the two-dimensional imaging device 28 can be monitored as it is, but is stored in association with a monitor image of the measurement region Sm described later.
  • the two-dimensional imaging device 40 includes an area CCD camera or the like having a two-dimensional image sensor, and acquires a two-dimensional image (hereinafter referred to as a monitor image) of a measurement region Sm that is a peripheral region of the spectroscopic measurement region Sf related to spectroscopy. Therefore, when performing spectroscopic measurement while scanning the skin surface in the A direction (X-axis direction), a two-dimensional image of the portion Vo excluding the spectroscopic measurement region Sf of the measurement region Sm can always be acquired.
  • the light flux of the reflected light from one point Vo other than the spectroscopic measurement region Sf is represented by a broken line.
  • the spectroscopic measurement region Sf moves with time by scanning, the real-time confirmation of the spectroscopic measurement region Sf that is actually the measurement object is facilitated by displaying the measurement region Sm.
  • the reflected light from the spectroscopic measurement region Sf does not reach the two-dimensional imaging device 40, and the real image of the slit portion 23 is displayed in black in the monitor image, so that the position of the spectroscopic measurement region Sf can be confirmed easily and accurately. .
  • Fig. 3 shows a conceptual diagram of monitor image display by the improved two-dimensional imaging device.
  • an image Dm2 ′ having no defect complemented by the portion Df2 corresponding to the spectroscopic measurement region Sf is displayed on the monitor screen, and the position of the spectroscopic measurement region Sf can be confirmed.
  • a frame If2 is displayed. Therefore, in FIG. 3, the specific region E such as a disease can be confirmed in real time by a two-dimensional monitor image, and the positional relationship with the spectroscopic measurement region can be easily visually confirmed.
  • the immediately preceding monitor image is the latest image including the partial image Df2, but is not limited thereto, and may be synthesized from a plurality of images including the partial image Df2.
  • a spectroscopic measurement system capable of monitoring a measurement object according to the present invention can be mounted on a flying object or the like and used for remote sensing.
  • FIG. 4 shows an example in which the spectroscopic measurement system 1 of the present invention is mounted on an orbiting satellite 50 that orbits a celestial body such as a planet.
  • the spectroscopic measurement region Sf corresponds to an instantaneous field of view (IFOV) on the measurement target surface viewed from the slit portion 23, and the peripheral measurement region Sm is a two-dimensional image sensor (CCD or the like) mounted on the two-dimensional imaging device 40 that acquires a monitor image. ) Corresponding to the instantaneous visual field.
  • IFOV instantaneous field of view
  • the spectroscopic measurement system 1 can be miniaturized by integrating the partial transmission mechanism 21 by the slit mirror and the spectroscope main body 25, and accurate and stable spectroscopic measurement by adopting the slit-mirror block 21. Therefore, it can be mounted on a flying object that requires light weight and high reliability.
  • the two-dimensional imaging device 40 can perform real-time monitoring. However, the two-dimensional imaging device 40 can temporarily store a spectroscopic measurement image and a monitor image in association with each other by including an image storage device having a predetermined capacity. A series of image data may be stored at the time of spectroscopic measurement, and predetermined image data may be transmitted to the ground station after the measurement is completed. In this case, after receiving a series of measurement data on the ground, the black image element Bf2 may be replaced with the image element Df2 corresponding to the slit portion 23 to form a monitor image Dm2 ′ having no defect.
  • the slit-mirror block and the spectroscope body are integrated to form the spectroscopic unit, whereby the apparatus can be configured to be small and light. Further, since the reflection region and the slit portion are integrally formed with the block, there is no influence of multiple reflection in the slit portion, and the strength and reliability are improved.
  • the monitor image can be acquired through the slit-mirror block, the position of the spectroscopic measurement region can be confirmed in real time. Furthermore, by complementing the image of the spectroscopic measurement region using the immediately preceding monitor image, the position and image of the spectroscopic measurement region can be easily visually confirmed in real time.

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Abstract

モニター可能な分光計測装置は、測定対象Ｓｍから光学系３０、スリット－ミラーブロック２１のスリット部２３を介して分光器本体２５に到る第１の光路Ｌ１と、測定対象Ｓｍから光学系３０、スリット－ミラーブロック２１の鏡面２２を介して２次元撮像装置４０に到る第２の光路Ｌ２が設けられる。スリット部２３と分光器本体２５は一体となって分光部２０を構成する。

Description

モニター可能な分光計測装置
　本発明は、分光計測システムに関し、特に走査される測定部位周辺をモニターすることができる小型化された分光計測装置に関する。
　メラノーマ等の皮膚疾患を早期診断するために測定対象を走査しながら分光測定するシステムが知られている。関連する分光測定装置は分光器（第１光学機器）およびオートフォーカスコントローラ（第２光学機器）を備え、対物光学系の焦点付近にスリットミラーを配置し、スリットミラーの反射光が位置センサで検出されて対物光学系のオートフォーカス制御をするとともに、スリットを直進した透過光が分光器に入射して回折格子により分光測定される。測定対象を走査することにより測定対象における２次元の分光情報を得ることができる。また、スリットミラーの反射光の一部を用いて分光対象部分以外の測定対象を２次元カメラでモニターすることができる。関連する技術を例示すると、日本国特許公開公報特開２００１－２８９６１９号、特開２００１－２０８９７９号、特開２００４－１４５３７２号、特開２００７－０８６４７０号である。
　しかしながら上記関連技術においては、スリットミラー部を含む本体に独立した分光器を接続する構造を有し、スリットの透過光を光学系で再度集光した状態で測定位置を特定するために入射スリットを介してグレーティング等の分光器に入力する必要があった。そのため装置の全長が大きくなり走査装置も大がかりになるという問題があった。
　本発明は上記問題に鑑みて創案されたものであって、本発明によれば分光装置をコンパクトに構成することができるため走査装置も軽量化され測定部位の走査速度や操作性を向上させることができる。また２次元モニタ－画像において分光対象部分もリアルタイムで確認することができる。
　本発明の技術的側面によれば、モニター可能な分光計測装置は、測定対象から分光器本体に到る第１の光線を導く第１の光路および前記対象から二次元撮像装置に到る第２の光線を導く第２の光路が設けられ、前記第１の光路および前記第２の光路が通る光学系と、前記光学系を通った前記第１の光線を透過させかつ前記第２の光線を反射する反射ブロックであって、前記第１の光線以外の光線を反射する反射領域を備え、前記第１の光路における前記光学系の焦点面に位置づけられるスリット領域が前記反射領域に形成され、前記分光器本体が前記反射ブロックに隣接配置されることを特徴とする。
本発明に係る分光計測システムの概念図である。 本発明に係る部分透過ブロックの概念図である。 本発明に係る分光計測システムのモニター表示の概念図である。 本発明に係る分光計測システムの周回衛星への搭載例である。
　本発明の実施形態について図１～図４を参照して説明する。なお、本実施形態においては分光計測システム１は皮膚表面の所定領域を走査しながら分光計測する装置として説明する。また、図において方向はＸＹＺ直交座標系で表現する。本発明の実施形態に係る分光計測システム１は光学系３０、その焦点位置ＦＬに光透過領域としてのスリット部２３を有する反射ブロック２１、スリット部２３と一体となって１次元状に分布する分光測定領域Ｓｆの分光計測を行う分光器本体２５、分光結果を取得する２次元撮像装置２８を具備する。
　分光計測装置１は図示しない走査装置に搭載され皮膚表面の測定領域ＴをカバーするようにＸ軸に平行なＡ方向に走査しながら計測を繰り返す。分光部２０の瞬時測定領域に対応する分光測定領域Ｓｆは１次元状の領域であり、その反射光（発光、蛍光を含む）は光学系３０の光軸である光路Ｌ１に沿ってスリット部２３で収束し透過して分光器本体２５に到る。また、分光測定領域Ｓｆの周辺領域Ｖｏからの反射光は、反射ブロック２１の反射領域２２で反射されて光路Ｌ２に沿って進み２次元撮像装置４０の撮像面で結像する。
　図１においては、２次元撮像装置４０で取得する２次元画像の測定領域Ｓｍおよび分光部２０の分光測定領域Ｓｆが走査により時間とともにＡ方向に移動する。
　また、光学系３０は対物光学系を含み図示しないオートフォーカス機構により焦点位置ＦＬがスリット部２３の位置に維持されるように光軸方向に移動制御可能である。オートフォーカス機構は関連技術が利用可能であり、前記特許文献特開２００７－０８６４７０号の機構を適用する場合には測定領域Ｔで散乱したレーザー光を光路Ｌ２から分岐して位置センサ（図示せず）で検出することができる。
　＜スリット－ミラーブロック＞
　光透過領域としてのスリット部２３を含む反射ブロック２１（以下スリット－ミラーブロックという。）は、後述する分光部２５のスリットと観察光を二次元撮像装置４０に向けて反射するミラーとを兼ねている。図２にはスリット－ミラーブロックの模式図を示す。スリット－ミラーブロック２１は所定の屈折率を有するプリズムに光軸Ｌ１に対して斜めに横断するように反射領域が形成される。また、反射領域２２は長形の開口を有する鏡面である。ブロックは典型的には直方体であり２つの三角プリズムを鏡面を挟んで貼り合わせて構成することができる。
　長形の開口がスリット部２３でありプリズムと同一の屈折率をもつ材料で構成されるため透過光はスリット部２３を直進する。またスリット部２３の主軸はＹ軸方向に沿って配置される。なお接合面となる三角プリズムの一面を金属薄膜コーティングして鏡面薄膜を形成することにより反射領域２２およびスリット部２３を構成することもできる。
　光学系３０の焦点位置ＦＬが常にスリット部２３に位置づけられるため、測定領域Ｓｍにおける特定の長形の領域である分光測定領域Ｓｆの反射光のみがスリット部２３を通過し、他の領域Ｖｏの反射光は反射領域２２で反射されて光路Ｌ２に沿って進み２次元撮像装置４０に結像する。また、平板ミラーの一部に透過部を形成して傾斜配置することにより一部透過部材となりうるが、透過部分が傾斜していることにより基板の厚さに依存して基板材料内で多重反射によるゴーストが発生すし正確な分光測定を行うことが困難になる。本実施例のスリット－ミラーブロック２１により後述する分光器本体と一体化して小型で正確な分光測定をすることができ、また鏡面部分を挟む構造であるため機械的にも安定で信頼性が向上する。
　なお、本実施形態では鏡面２２において光路が９０度変更されるように構成したが、鏡面２２の光軸Ｌ１に対して成す角度は４５度に限定されず任意である。
　＜分光部＞
　本発明にかかる分光部２０はスリットとしてのスリット－ミラーブロック２１とこれに隣接配置されグレーティング３５を含む分光器本体２５とから成る。グレーティング３５は透過型でも反射型でもよい。
　スリット－ミラーブロック２１のスリット部２３の位置により測定領域Ｔの特定の１次元状の領域（分光測定領域）Ｓｆが選択される。すなわち分光測定領域Ｓｆは瞬時測定領域であり光学系３０による実像がその焦点位置ＦＬに形成され、スリット部２３の実効幅δが分光測定領域ＳｆのＸ方向の幅に対応する。
　スリット部２３を透過した分光測定領域Ｓｆの反射光はコリメータレンズ３３により平行光束となりグレーティング３５により分光測定領域ＳｆのＹ軸方向の位置に応じて分光され、分光結果は集光光学系３７を介して位置情報とスペクトル情報を反映した２次元画像として２次元撮像装置２８で取得される。
　２次元撮像装置２８の出力データはそのままモニターできるが、後述する測定領域Ｓｍのモニター画像と関連づけて保管される。
　＜リアルタイムモニター＞
　二次元撮像装置４０は２次元イメージセンサを有するエリアＣＣＤカメラ等を含み、分光にかかる分光測定領域Ｓｆの周辺領域である測定領域Ｓｍの２次元画像（以下モニター画像という。）を取得する。したがって、Ａ方向（Ｘ軸方向）に皮膚表面を走査しつつ分光計測を行う場合に、常に測定領域Ｓｍの分光測定領域Ｓｆを除く部分Ｖｏの２次元画像を取得することができる。図１、２において分光測定領域Ｓｆ以外の１点Ｖｏからの反射光の光束を破線で表している。
　走査により分光測定領域Ｓｆが時間とともに移動するが、測定領域Ｓｍが表示されることにより現に測定対象となっている分光測定領域Ｓｆのリアルタイムでの確認が容易となる。なお、２次元撮像装置４０には分光測定領域Ｓｆの反射光は到達せずモニター画像ではスリット部２３の実像が黒く表示されるので分光測定領域Ｓｆの位置を容易かつ正確に確認することができる。
　図３には改良された二次元撮像装置によるモニター画像表示の概念図を示す。前述したように分光にかかる分光測定領域Ｓｆの部分画像はモニター画像には含まれず黒抜きの部分画像Ｂｆ１、Ｂｆ２として表される。もし、直前（ｔ＝ｔ１）のモニター画像に分光測定領域Ｓｆに対応する部分画像Ｄｆ２が含まれている場合にはこれを欠損部分Ｂｆ２の対応部分にペーストするように画像処理することができる。
　モニター画像は図示しない画像処理部の蓄積装置（メモリ）に一時保管される。また、スリット部２３に対応するモニター画像の画素範囲を特定することができるため、当該スリット部に対応する画像要素Ｄｆ２（ｔ＝ｔ１）で黒抜きの画像要素Ｂｆ２（ｔ＝ｔ２，ｔ１＜ｔ２）を置き換えることで欠損のないモニター画像Ｄｍ２’を構成することができる。
　その結果、図３（ｃ）に例示するように、モニター画面には分光測定領域Ｓｆに対応する部分Ｄｆ２により補完した欠損のない画像Ｄｍ２’が表示され、さらに分光測定領域Ｓｆの位置が確認できるように枠Ｉｆ２が表示される。したがって、図３において疾患等の特定領域Ｅがリアルタイムで２次元のモニター画像で確認できるとともに、分光測定領域との位置関係も容易に視認できる。
　なお、直前のモニター画像とは部分画像Ｄｆ２が含まれる直近の画像であるが、これに限定されず部分画像Ｄｆ２が含まれる複数の画像から合成してもよい。
　＜変更実施形態＞
　本発明にかかる測定対象がモニター可能な分光計測システムは、飛翔体等に搭載してリモートセンシングに利用することが可能である。図４には惑星等の天体を周回する周回衛星５０に本発明の分光計測システム１を搭載した例を示す。分光測定領域Ｓｆはスリット部２３からみた測定対象表面における瞬時視野（ＩＦＯＶ）に対応し、周辺の測定領域Ｓｍはモニター画像を取得する２次元撮像装置４０に搭載された２次元イメージセンサ（ＣＣＤ等）の瞬時視野に対応する。
　この場合には光学系（望遠鏡）３０のオートフォーカス制御や走査機構は不要である。スリット部の主軸方向（Ｙ軸方向）は周回衛星５０の飛翔方向（走査方向）Ａに垂直となるように設定される。本発明にかかる分光計測システム１はスリットミラーによる部分透過機構２１と分光器本体２５を一体化したことにより小型化を図ることができ、またスリット－ミラーブロック２１の採用により正確かつ安定した分光計測を行うことができるため、軽量化と高い信頼性が要求される飛翔体への搭載が可能である。
　また、２次元撮像装置４０はリアルタイムモニターが可能であるが、所定の容量を有する画像蓄積装置を備えることにより分光計測画像とモニター画像とを関連づけて一時保管することができる。分光計測時に一連の画像データを保管し、計測完了後に所定の画像データを地上局に送信してもよい。この場合には、地上で一連の計測データを受信した後に、スリット部２３に対応する画像要素Ｄｆ２により黒抜けの画像要素Ｂｆ２を置き換えて欠損のないモニター画像Ｄｍ２’を構成してもよい。
発明の効果
　以上のように、本発明によれば、スリット－ミラーブロックと分光器本体を一体化して分光部を構成することにより装置を小型かつ軽量に構成することができる。また、反射領域およびスリット部をブロックと一体に構成したことによりスリット部における多重反射の影響がなく、かつ強度や信頼性が向上する。
　スリット－ミラーブロックを介してモニター画像を取得することができるのでリアルタイムで分光測定領域の位置を確認することができる。さらに、直前のモニター画像を利用して分光測定領域の画像を補完することにより、リアルタイムで分光測定領域の位置及び画像を容易に視認することができる。
　（米国指定）
　本国際特許出願は米国指定に関し、２０１０年１０月２９日に出願された日本国特許出願第２０１０－２４３３８１号について米国特許法第１１９条（ａ）に基づく優先権の利益を援用し、当該開示内容を引用する。

Claims (6)

  1. 　モニター可能な分光計測装置であって、測定対象から分光器本体に到る第１の光線を導く第１の光路および前記対象から二次元撮像装置に到る第２の光線を導く第２の光路が設けられ、前記分光計測装置は、
    　前記第１の光路および前記第２の光路が通る光学系と、
    　前記光学系を通った前記第１の光線を透過させかつ前記第２の光線を反射する反射ブロックであって、
    　前記第１の光線以外の光線を反射する反射領域を備え、
    　前記第１の光路における前記光学系の焦点面に位置づけられるスリット領域が前記反射領域に形成されるものとを具備し、
    　前記分光器本体が前記反射ブロックに隣接配置されることを特徴とするモニター可能な分光計測装置。
  2. 　前記反射ブロックの前記反射領域以外の屈折率が均一であることを特徴とする請求項１記載のモニター可能な分光計測装置。
  3. 　前記分光器本体の分光測定データおよび２次元モニターの画像データを関連づけて一時保管する蓄積装置をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載のモニター可能な分光計測装置。
  4. 　前記スリット領域に対応する前記２次元モニターの画像データを前記測定対象の過去の画像データに基づいて補完する画像処理装置をさらに具備することを特徴とする請求項３記載のモニター可能な分光計測装置。
  5. 　前記光学系は光軸方向に移動可能な対物光学系を含み、前記測定対象に対してオートフォーカス制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のモニター可能な分光計測装置。
  6. 　測定対象に対して飛翔移動する飛翔体に搭載され、飛翔方向に走査しながら測定対象の分光測定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のモニター可能な分光計測装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969197A (zh) * 2013-02-06 2014-08-06 上海帆声图像科技有限公司 一种艺术品鉴定装置

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012210954B4 (de) * 2012-06-27 2022-10-20 Nico Correns Spektrometeranordnung
DE102014105222A1 (de) * 2014-04-11 2015-10-15 Jenoptik Optical Systems Gmbh Kamera mit integriertem Spektrometer
CN107110707B (zh) * 2015-01-07 2018-08-17 奥林巴斯株式会社 分光图像获取装置
JP6601007B2 (ja) * 2015-06-18 2019-11-06 セイコーエプソン株式会社 分光測定装置、画像形成装置、及び分光測定方法
CN114200668B (zh) * 2021-11-12 2024-08-30 中林信达（北京）科技信息有限责任公司 基于全球面、分色镜和双点源探测器的光学成像系统
CN217483672U (zh) * 2022-08-10 2022-09-23 武汉加特林光学仪器有限公司 一种可视瞄准光谱测量装置和光学检测设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001208979A (ja) 2000-01-27 2001-08-03 Mitaka Koki Co Ltd 立体顕微鏡
JP2001289619A (ja) 2000-04-07 2001-10-19 Mitaka Koki Co Ltd 表面形状測定方法
JP2001525580A (ja) * 1997-12-04 2001-12-11 アプライド スペクトラル イメージング リミテッド 癌細胞の検出方法
JP2004145372A (ja) 2004-02-20 2004-05-20 Mitaka Koki Co Ltd 固定高倍率切換型顕微鏡
JP2007086470A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Mitaka Koki Co Ltd 光学計測システム
JP2008281513A (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 St Japan Inc 文化財検査装置
JP2009086573A (ja) * 2007-10-03 2009-04-23 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置及び画像形成装置
JP2010243381A (ja) 2009-04-08 2010-10-28 Avanstrate Inc 帯電性に基づくガラス板の評価方法、それを用いたガラス板の製造方法、その評価に用いる装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4088410A (en) * 1976-02-17 1978-05-09 Vickers Limited Optical sizing instrument
US4844617A (en) * 1988-01-20 1989-07-04 Tencor Instruments Confocal measuring microscope with automatic focusing
US5790306A (en) * 1995-06-16 1998-08-04 Global Surgical Corporation Microscope beamsplitter
EP1178283A1 (en) * 2000-07-31 2002-02-06 CO.RI.AL. Consorzio Ricerche Alimentari S.C.p.A. Airborne spectroscopic digital camera imaging system
US7518710B2 (en) * 2005-07-14 2009-04-14 Battelle Memorial Institute Optical devices for biological and chemical detection
JP2007195726A (ja) * 2006-01-26 2007-08-09 Mitaka Koki Co Ltd 眼底検査装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001525580A (ja) * 1997-12-04 2001-12-11 アプライド スペクトラル イメージング リミテッド 癌細胞の検出方法
JP2001208979A (ja) 2000-01-27 2001-08-03 Mitaka Koki Co Ltd 立体顕微鏡
JP2001289619A (ja) 2000-04-07 2001-10-19 Mitaka Koki Co Ltd 表面形状測定方法
JP2004145372A (ja) 2004-02-20 2004-05-20 Mitaka Koki Co Ltd 固定高倍率切換型顕微鏡
JP2007086470A (ja) 2005-09-22 2007-04-05 Mitaka Koki Co Ltd 光学計測システム
JP2008281513A (ja) * 2007-05-14 2008-11-20 St Japan Inc 文化財検査装置
JP2009086573A (ja) * 2007-10-03 2009-04-23 Fuji Xerox Co Ltd 光走査装置及び画像形成装置
JP2010243381A (ja) 2009-04-08 2010-10-28 Avanstrate Inc 帯電性に基づくガラス板の評価方法、それを用いたガラス板の製造方法、その評価に用いる装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP2634559A4 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103969197A (zh) * 2013-02-06 2014-08-06 上海帆声图像科技有限公司 一种艺术品鉴定装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2634559A4 (en) 2015-01-14
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