WO2021187536A1 - 状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラム - Google Patents

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WO2021187536A1
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inspection object
state
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excitation light
luminescence
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智彦 早川
遼 池田
則政 岸
正俊 石川
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University of Tokyo NUC
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University of Tokyo NUC
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
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    • G—PHYSICS
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    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/6408—Fluorescence; Phosphorescence with measurement of decay time, time resolved fluorescence
    • G—PHYSICS
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    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/12—Circuits of general importance; Signal processing
    • G01N2201/127—Calibration; base line adjustment; drift compensation

Definitions

  • the present invention relates to a state identification device, a state identification method, and a state identification program.
  • the substances that make up the inspection object may be specified using light.
  • absorption spectroscopy that irradiates an object to be inspected with light to measure the absorption spectrum to identify substances that make up the object to be inspected, or ionizes the object to be inspected with a laser to measure plasma light and measures the object to be inspected.
  • Laser-induced breakdown spectroscopy is used to identify the constituents of.
  • the object to be inspected may be irradiated with excitation light for a relatively long time (several tens of seconds), and physical property values such as the spectrum of delayed fluorescence generated and the fluorescence lifetime may be measured.
  • laser light is irradiated by the first laser unit to measure scattered light, and a range in which a substance exists is extracted from the measurement results, and the first laser unit is used.
  • a substance identification system for irradiating a laser beam with a different second laser unit and measuring the spectrum of the plasma light is described.
  • the phosphor to be measured is placed on a stage and moved at a constant speed, the phosphor is irradiated with excitation light, and the fluorescence emitted by the excitation light is described.
  • a fluorescence lifetime measuring device for detecting the elapsed time and the afterglow intensity and calculating the fluorescence lifetime using an image obtained by capturing the afterglow is described.
  • the flowers are irradiated with excitation light to image the generated chlorophyll fluorescence and delayed fluorescence, and the ratio of the amount of delayed fluorescence to the amount of chlorophyll fluorescence and the flowers.
  • a device for determining the shelf life of a flower is described, which determines the shelf life of the flower based on the correlation with the shelf life of the flower.
  • the present invention provides a state identification device, a state identification method, and a state identification program capable of identifying the state of an inspection object using light.
  • the state specifying device comprises an irradiation unit that irradiates an inspection object with excitation light under predetermined irradiation conditions, and the inspection object generated after a delay with respect to the irradiation of the excitation light.
  • the inspection measured when the excitation light is irradiated under the irradiation conditions common to the luminescence data for each state of the luminescence data and the substance constituting the inspection object, and the measuring unit for measuring the luminescence data of the luminescence. It is provided with a specific unit for specifying the state of the inspection target object by collating it with the light emission data of the light emission from the object object.
  • the excitation light is irradiated to the inspection object under predetermined irradiation conditions, and the state of the inspection object is specified based on the emission data of the light emission from the inspection object generated with a delay. be able to.
  • the luminescence data of the luminescence from the inspection object is the delayed fluorescence and / or phosphorescence luminescence data of the inspection object generated in response to the irradiation of the excitation light.
  • the excitation light is irradiated to the inspection target under predetermined irradiation conditions, and the state of the inspection target is specified based on the delayed fluorescence and / or phosphorescence data of the inspection target generated accordingly. can do.
  • the measuring unit may include a high-speed camera that captures the light emission at a frame rate of 100 fps or more.
  • the time-resolved image and the time-resolved data (time-dependent data) of the time-resolved image and its emission intensity are obtained only by applying a high-speed camera to the attenuation characteristic in which the emission intensity of the light emission immediately after the excitation light irradiation is sharply attenuated. ) Can be acquired at high speed and with high accuracy, and the luminescence data of the luminescence peculiar to the state of the inspection object can be measured with high accuracy.
  • the specific unit reads out the reference light emission data of the inspection object stored in advance in the storage unit, and uses the read reference light emission data and the light emission data measured by the measurement unit to perform the inspection.
  • the state of the object may be specified.
  • the excitation light is irradiated to the inspection object under predetermined irradiation conditions, and the emission data of the emission from the inspection object generated in response to the excitation light and the reference emission of the inspection object stored in advance in the storage unit.
  • the state of the inspection object can be identified by using the data.
  • the state specifying device is an irradiation unit that irradiates an inspection object with excitation light under predetermined irradiation conditions, and light emission of light emitted from the inspection object generated in response to the irradiation of the excitation light.
  • the first light emission data is measured as data
  • the second light emission data is measured as the light emission data of the light emission from the inspection object generated in response to the irradiation of the excitation light after the external factor of the inspection object changes.
  • a specific unit that specifies the state of the inspection object based on a change in an external factor of the inspection object based on the degree of change of the second light emission data with respect to the first light emission data. To be equipped.
  • each of the inspection target before the treatment and the inspection target after the treatment is irradiated with excitation light under predetermined irradiation conditions, and the emission data of the inspection target before the treatment is inspected after the treatment.
  • the state of the inspection object can be specified based on the amount of change in the light emission data of the object.
  • the specific unit collates the light emission data for each degree of deterioration of the inspection object stored in the storage unit in advance with the light emission data measured by the measurement unit, and the inspection object is inspected.
  • the degree of deterioration of the inspection object may be specified.
  • the degree of deterioration of the inspection object is determined based on the emission data of the emission from the inspection object generated by irradiating the inspection object with excitation light under a predetermined irradiation condition and delaying the excitation light. Can be identified.
  • the wavelength of the excitation light may be 10 nm or more.
  • the excitation light having a wavelength of 10 nm or more it is only possible to manage the safety when irradiating the inspection object with the excitation light as compared with the case where the excitation light having a wavelength of less than 10 nm is used.
  • the management of power supply control can be simplified, and the operating cost of the state-specific device can be kept low.
  • the emission data may include delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated after the irradiation of the excitation light is stopped.
  • the state of the test object can be specified by measuring the delayed fluorescence and / or phosphorescence data peculiar to the state of the test object.
  • the state specifying method includes an irradiation step of irradiating an inspection object with excitation light under predetermined irradiation conditions and light emission from the inspection object generated after a delay with respect to the irradiation of the excitation light.
  • the inspection target measured when the excitation light is irradiated under the same irradiation conditions as the luminescence data for each state of the luminescence data and the substance constituting the inspection object. It includes a specific step of collating with the light emission data of the light emitted from the object to identify the state of the inspection object.
  • the excitation light is irradiated to the inspection object under predetermined irradiation conditions, and the state of the inspection object is specified based on the emission data of the light emission from the inspection object generated with a delay. be able to.
  • the reference emission data of the inspection object stored in advance in the storage unit is read out, and the read reference emission data and the measured emission data are used to read the reference emission data of the inspection object.
  • the state may be specified.
  • the excitation light is irradiated to the inspection object under predetermined irradiation conditions, and the emission data of the emission from the inspection object generated in response to the excitation light and the reference emission of the inspection object stored in advance in the storage unit.
  • the state of the inspection object can be identified by using the data.
  • the state identification program comprises a process of irradiating a computer with excitation light under predetermined irradiation conditions and the inspection object generated after being delayed with respect to the irradiation of the excitation light.
  • the process of identifying the state of the inspection target object is executed by collating the light emission data of the light emission from the object object.
  • the excitation light is irradiated to the inspection object under predetermined irradiation conditions, and the state of the inspection object is specified based on the emission data of the light emission from the inspection object generated with a delay. be able to.
  • the state specifying device relates to an irradiation unit that irradiates an inspection object with excitation light under predetermined irradiation conditions, and a light emission of the inspection object that is delayed with respect to the irradiation of the excitation light.
  • a measuring unit that measures luminescence data, the luminescence data, and luminescence data related to luminescence generated delayed when the excitation light is irradiated under the predetermined irradiation conditions for each state of a substance constituting the inspection object.
  • a specific unit for specifying the state of the inspection object is provided based on the above.
  • the state of the inspection object can be specified by using light.
  • FIG. 1 is a diagram showing a functional block of the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the state specifying device 10 includes a setting unit 11, an irradiation unit 12, a measuring unit 13, a storage unit 14, and a specifying unit 15.
  • the state specifying device 10 irradiates the inspection object 100 with excitation light under arbitrary irradiation conditions, and the state of the substance constituting the inspection object 100 based on the emission data of delayed fluorescence and / or phosphorescence generated accordingly.
  • the state of a substance changes due to the addition of an external factor to the untreated (initial) state of the inspection object 100.
  • the state of the substance may be changed once by adding an external factor to the untreated test object 100, but may be changed by further adding an external action to the test object 100. ..
  • the inspection object 100 may be a substance composed of an arbitrary substance, may be a gas, a liquid, or a solid, and may be an inorganic substance or an organic substance, for example, paper, concrete, and the like. It may contain powder, resin, plants and the like.
  • the state of the inspection object 100 is as an external factor, for example, a state in which water is added to the inspection object 100, a state in which the pH (acidity, base (alkali) degree is different, and an electromagnetic wave is applied to the inspection object 100. It also includes a state in which the inspection object 100 is heated, a state in which the inspection object 100 is exposed to air and various gases / gases, and a state in which mechanical stress is applied to the inspection object 100.
  • the state specifying device 10 has been measured in advance for each state of the substance constituting the inspection object 100. Based on the luminescence data, the state of the inspection object 100 can be specified as non-contact, non-destructive, and non-invasive.
  • the setting unit 11 sets the irradiation conditions of the excitation light.
  • the excitation light irradiation conditions include at least one of the excitation light wavelength, the excitation light intensity, and the excitation light irradiation time.
  • the wavelength of the excitation light may be 200 nm to 400 nm in the ultraviolet region, 200 nm or less in the far ultraviolet region, or 400 nm or more in the visible light region.
  • the shorter the wavelength of the excitation light that is, the larger the energy intensity
  • the wavelength may be set relatively short.
  • the stronger the intensity of the excitation light the longer the emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence tends to be. Therefore, when the emission lifetime is used to identify the state of a substance, the intensity of the excitation light may be set relatively strong. .. Further, the longer the irradiation time of the excitation light, the longer the emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence tends to be. Therefore, when the emission lifetime is used to identify the state of a substance, the irradiation time of the excitation light is set relatively long. It's okay.
  • the irradiation time of the excitation light is the emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence. May be set to the shortest of the times when is close to the maximum value.
  • the irradiation unit 12 irradiates the inspection object 100 with excitation light under the irradiation conditions set by the setting unit 11.
  • the irradiation unit 12 may be composed of, for example, an ultraviolet laser or an ultraviolet LED (Light Emitting Diode).
  • the wavelength of the excitation light emitted by the irradiation unit 12 may be 10 nm or more.
  • the measuring unit 13 measures luminescence data related to the luminescence of the inspection object 100 generated after being delayed with respect to the irradiation of the excitation light. More specifically, the measuring unit 13 measures the delayed fluorescence and / or phosphorescence data of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light.
  • the emission of the inspection object 100 delayed with respect to the irradiation of the excitation light may include not only delayed fluorescence and / or phosphorescence, but also other delayed emission, afterglow, or phosphorescence.
  • delayed fluorescence is a phenomenon in which light emission is continued for a long time immediately after the irradiation of excitation light is stopped, and the life of light emission immediately after the irradiation of excitation light is stopped is about several nanoseconds. Including short phenomena.
  • Phosphorescence is a phenomenon in which light emission is continued for a certain period of time immediately after the irradiation of excitation light is stopped, and includes a light emission having a life of about 10 to 3 to 10 seconds.
  • the measuring unit 13 includes a camera 13a and an analysis unit 13b. The camera 13a captures the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light.
  • the camera 13a may be a high-speed camera that captures delayed fluorescence and / or phosphorescence at a frame rate of 100 fps or higher.
  • the frame rate of the high-speed camera may be 1000 fps or 10,000 fps or more.
  • the time-resolved image and its emission intensity are time-dependent for the first time by applying a high-speed camera. Data can be acquired at high speed and with high accuracy, and delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data peculiar to a substance can be measured with high accuracy.
  • the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 When the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 is photographed by a high-speed camera, an image in which the light is multiplied by an image intensifier may be photographed.
  • the binning function may treat adjacent pixels as one pixel to improve sensitivity and capture delayed fluorescent and / or phosphorescent images.
  • the exposure time may be dynamically changed according to the light intensity of the inspection object 100. In this case, by setting the exposure time of the camera 13a to be long, delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 having a lower emission intensity can be detected.
  • an upper limit for example, 10 ms
  • 10 ms may be set for the exposure time of the camera 13a.
  • the captured image may be reduced or expanded to generate an image having an improved S / N ratio.
  • the intensity of the excitation light may be increased according to the frame rate.
  • the camera 13a it becomes possible to measure delayed fluorescence and / or phosphorescence on the two-dimensional or three-dimensional coordinates of the inspection object 100.
  • the coordinate position can be specified with high resolution based on the pixel arrangement, and the state of the substance constituting the inspection object 100 can be specified according to each coordinate position. Therefore, it is possible to perform high-speed measurement as compared with the conventional fluorescence lifetime measurement.
  • the time-dependent data of delayed fluorescence and phosphorescence intensity can be obtained with high time resolution by irradiating the inspection object 100 with excitation light for a short time (for example, 0.01 ms to 500 ms). It has the advantage that it can be measured in (for example, every 0.01 ms to 10 ms). Further, since the apparatus of the present invention captures delayed fluorescence and / or phosphorescence with a short exposure, a situation or motion blur in which the inspection object 100 moves between imaging frames occurs with a long exposure. It has the characteristic that it can be used in situations.
  • the sensor of the camera 13a or the substance to be measured deteriorates over time, it is considered difficult to identify the state of the substance at the time of aging unless the cause of the aging deterioration is removed. Therefore, in order to treat the brightness value of the image obtained by the camera 13a as an absolute value (physical quantity), it is preferable to perform calibration in advance so that the brightness value of the camera 13a and the physical quantity (for example, illuminance) can be converted. For example, by combining a calibrated illuminometer, a luminance meter, a paper calibration board that has not deteriorated over time, etc., correction parameters that take into account the effects of aging deterioration are set, and the set correction parameters are used to set the camera 13a. Calibration may be performed after correcting the brightness value.
  • the analysis unit 13b analyzes the delayed fluorescence and / or phosphorescence data of the inspection object 100 based on the image taken by the camera 13a.
  • the emission data may include delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated after the irradiation of excitation light is stopped.
  • the emission data may include delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated during irradiation with excitation light. Identify the state of a substance by using only the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated after the excitation light irradiation is stopped, without using the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated during excitation light irradiation. can do.
  • the light emission data may include at least one of the time-dependent data of the light emission intensity and the time attenuation curve of the light emission intensity obtained from the brightness distribution of the image taken by the camera 13a. Examples of the time-dependent data of the emission intensity and the time attenuation curve of the emission intensity will be described in detail with reference to FIGS. 3 to 8. For delayed fluorescence and / or phosphorescence, by measuring at least one of the time-dependent data of emission intensity and the time decay curve of emission intensity, the emission data that characterizes the substance is measured to identify the state of the substance with high accuracy. can do.
  • the measuring unit 13 may measure luminescence data including data on the fluorescence of the inspection object 100 generated during irradiation with the excitation light. That is, the measuring unit 13 may measure not only the delayed fluorescence and / or phosphorescence data of the inspection object 100, but also the data related to normal fluorescence. In that case, the emission data includes data on fluorescence and data on delayed fluorescence and / or phosphorescence. In this way, the state of a substance can be identified by measuring emission data including data on fluorescence as well as delayed fluorescence and / or phosphorescence.
  • the storage unit 14 excites the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data 14a measured when the inspection object 100 is irradiated with excitation light under a certain irradiation condition and a known substance under one or more irradiation conditions.
  • the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data 14b measured for each of the various states of the various substances is stored.
  • the luminescence data 14a and the luminescence data 14b may be acquired from the new or untreated inspection object 100, or may be acquired from the inspection object 100 to which an external factor is applied.
  • the luminescence data 14a is data acquired from the new or unprocessed inspection object 100
  • the data acquired from the inspection object 100 to which an external factor is applied is used as the luminescence data 14b.
  • examples include, for example, a food manufacturing process and a parts manufacturing process.
  • the luminescence data 14a is data acquired from the inspection object 100 to which an external factor is applied
  • the data acquired from the new or unprocessed inspection object 100 is used as the luminescence data 14b.
  • examples include inspection of tunnels and bridges.
  • the data acquired from the inspection object 100 to which the external factor is applied is used as the light emission data 14a, and is new or unprocessed.
  • the data acquired from the inspection object 100 or the data acquired in the past from the inspection object 100 to which the external factor is applied is used as the light emission data 14b.
  • examples include food manufacturing processes, parts manufacturing processes, liquid and powder mixing processes.
  • the specific unit 15 includes emission data 14a measured when the excitation light is irradiated to the inspection object 100 under a certain irradiation condition, delayed fluorescence measured when the known substance is irradiated with the excitation light under the same irradiation condition, and delayed fluorescence. / Or the state of the substance constituting the inspection object 100 is specified based on the phosphorescent emission data 14b. More specifically, first, after designating the type of the inspection target 100, the luminescence data 14a measured when the inspection target 100 is irradiated with the excitation light under certain irradiation conditions is converted into the specified type of substance.
  • the state of the substance constituting the inspection object 100 is specified by collating with the emission data 14b of delayed fluorescence and / or phosphorescence measured when the excitation light is irradiated for each state of the substance under the same irradiation conditions.
  • the type is a label in which substances constituting the inspection object 100, such as paper (type 1), resin (type 2), and concrete (type 3), are roughly classified.
  • the identification unit 15 specifies the irradiation conditions set by the setting unit 11, and specifies the emission data 14b of a known substance measured under the same or closest irradiation conditions as the irradiation conditions. Then, the luminescence data 14a of the inspection target 100 and the luminescence data 14b of the specified known substance are collated, and the state of the substance constituting the inspection target 100 is specified based on the similarity of the luminescence data.
  • the peak width eg, half-value width
  • tail width eg, outside the half-value width of the peak
  • the normalized emission data is calculated by calculating the ratio to the peak width up to 0.1% of the peak intensity) and comparing it with the ratio of the peak width to the tail width of the spectrum of the known substance. Can be used to perform highly robust verification.
  • the identification unit 15 may specify the state of the substance constituting the inspection object 100 by using, for example, the emission lifetime calculated from the time attenuation curve of the emission intensity. Further, the specifying unit 15 identifies the state of the substance constituting the inspection object 100 by comparing the half-life ⁇ / 2 of the luminescence of the inspection object 100 with the half-life of the luminescence of the known substance, for example. May be good.
  • N is an integer of 1 or more.
  • the specific unit 15 calculates the ratio of the emission intensity of delayed fluorescence or phosphorescence at different wavelengths with respect to the emission spectrum of delayed fluorescence or phosphorescence obtained by irradiating the inspection object 100 with excitation light of a single wavelength.
  • the state of the substance constituting the inspection object 100 may be specified. That is, the specific unit 15 may specify the state of the substance constituting the inspection object 100 by using the relative value of the emission intensity of delayed fluorescence or phosphorescence at different wavelengths.
  • the specific unit 15 is, for example, the ratio I ( ⁇ 1) / I ( ⁇ 2) of the emission intensity I ( ⁇ 1) at the first wavelength ⁇ 1 and the emission intensity I ( ⁇ 2) at the second wavelength ⁇ 2 measured for the inspection object 100.
  • Examples of the method of obtaining the ratio of the emission intensity of delayed fluorescence or phosphorescence at different wavelengths include a method of using an RGB pixel value acquired by a color camera as a parameter obtained through a color filter, and a bandpass filter for a monochrome camera. Examples include a method of using the pixel value obtained by attaching the above, and a method of using a hyperspetle camera.
  • the specific unit 15 calculates the difference in peak wavelength and the peak intensity ratio of the emission spectrum obtained by irradiating the excitation light of different wavelengths, and the difference in the peak wavelength and the peak intensity ratio of the emission spectrum of the known substance and the like.
  • the state of the substance constituting the inspection object 100 may be specified in comparison with the above. Further, when specifying the state of a substance using delayed fluorescence and / or phosphorescence emission lifetime, the specific unit 15 specifies the intensity of excitation light whose emission lifetime is saturated for the inspection object 100, and emits emission lifetime for a known substance. By comparing with the intensity of excitation light that saturates, it is possible to perform collation with high robustness.
  • the specific unit 15 inputs the luminescence data 14a measured when the excitation light is irradiated to the inspection object 100 under a certain irradiation condition into a learning model such as a neural network, and is similar to the luminescence data 14b in any state of the known substance. It may be specified by a learning model.
  • the learning model may be generated by supervised learning using various light emission data as learning data, or may be generated by unsupervised learning such as clustering.
  • the learning model, the learning data, the light emission data 14a, and the light emission data 14b of the known substance need not be stored in the storage unit of the state specifying device 10 as long as they can be accessed via the communication network.
  • the excitation light is irradiated to the inspection target 100 under arbitrary irradiation conditions, and accordingly. Based on the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data generated in the above process and the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data measured under the same irradiation conditions for a substance of a predetermined type, the state of the substance can be identified. can.
  • the inspection object 100 looks the same in visible light. Under such conditions, if the state of the substance constituting the inspection object 100 is identified by fluorescence, visible light, and infrared light, the state of the substance may not be discriminated. On the other hand, if the object 100 to be inspected has different characteristics depending on the state in the emission phenomenon of delayed fluorescence and / or phosphorescence, and the emission spectrum and emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence are different, the substance is used using the information. It is possible to determine the state of. For example, when water is added to a substance, the emission spectrum and emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence may be different from those before the addition of water to the substance.
  • the emission spectrum and emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence may be different from those before heating the substance.
  • the emission spectrum and emission lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence may be different from those before the deterioration of the properties of the substance.
  • the deterioration of the substance may be considered by paying attention to these bond formations or their increasing phenomena.
  • the deterioration of a substance means that the properties of the substance change discontinuously due to the continuous addition of external factors to the substance. Deterioration of a substance generally indicates that the properties of the substance change irreversibly, but may include a reversible change in the properties of the substance.
  • the state identification device 10 by irradiating the inspection object 100 with excitation light, the state of the inspection object 100 can be specified in a non-contact, non-destructive, and non-invasive manner. .. Therefore, for example, when a product having the same characteristics is carried on a belt conveyor, the state specifying device 10 can detect a product that erroneously contains water as an abnormal product. Further, the state specifying device 10 is, for example, when heating a product having the same characteristics in an oven, if there is unevenness in the ease of heat transfer inside the oven, the product in which the heating unevenness occurs is regarded as an abnormal product. Can be detected as.
  • the state of the inspection object 100 can be detected even in a situation where the inspection object 100 is moving. Therefore, for example, the state specifying device 10 can detect an abnormality in a tunnel, a bridge girder, or the like and perform an inspection when the vehicle equipped with the state specifying device 10 is traveling. Further, the state specifying device 10 has high-speed image processing property and robustness. Therefore, the state identification device 10 attaches a telephoto lens, a wide-angle lens, or the like to the camera 13a, and observes a luminescent image of a structure at a fixed point or moves and observes a distant dam, a bridge, a breakwater, a high-rise building, or the like. Therefore, it is also possible to estimate the durability (life) of the structure.
  • FIG. 2 is a diagram showing a physical configuration of the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the state specifying device 10 includes a CPU (Central Processing Unit) 10a corresponding to a calculation unit, a RAM (Random Access Memory) 10b corresponding to a storage unit, a ROM (Read Only Memory) 10c corresponding to a storage unit, and a communication unit. It has a 10d, an input unit 10e, and a display unit 10f.
  • Each of these configurations is configured so that data can be transmitted and received to and from each other via a bus.
  • the state specifying device 10 is composed of one computer will be described, but the state specifying device 10 may be realized by combining a plurality of computers.
  • the configuration shown in FIG. 2 is an example, and the state specifying device 10 may have configurations other than these, or may not have a part of these configurations.
  • the CPU 10a is a control unit that controls execution of a program stored in the RAM 10b or ROM 10c, calculates data, and processes data.
  • the CPU 10a is a calculation unit that executes a program (state specifying program) for specifying a substance based on light emission data.
  • the CPU 10a receives various data from the input unit 10e and the communication unit 10d, displays the calculation result of the data on the display unit 10f, and stores it in the RAM 10b or the ROM 10c.
  • the RAM 10b is a storage unit in which data can be rewritten, and may be composed of, for example, a semiconductor storage element.
  • the RAM 10b may store a state-specific program executed by the CPU 10a, delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data related to a plurality of substances, and the like. It should be noted that these are examples, and data other than these may be stored in the RAM 10b, or a part of these may not be stored.
  • the ROM 10c is a storage unit capable of reading data, and may be composed of, for example, a semiconductor storage element.
  • the ROM 10c may store, for example, a state specifying program or data that is not rewritten.
  • the communication unit 10d is an interface for connecting the state identification device 10 to another device.
  • the communication unit 10d may be connected to a communication network such as the Internet.
  • the input unit 10e receives data input from the user, and may include, for example, a keyboard and a touch panel.
  • the display unit 10f visually displays the calculation result by the CPU 10a, and may be configured by, for example, an LCD (Liquid Crystal Display).
  • the display unit 10f may display the result of identifying the substance or the measured luminescence data.
  • the state specifying program may be stored in a storage medium readable by a computer such as RAM 10b or ROM 10c and provided, or may be provided via a communication network connected by the communication unit 10d.
  • the CPU 10a executes the state specifying program to realize various operations described with reference to FIG. It should be noted that these physical configurations are examples and do not necessarily have to be independent configurations.
  • the state specifying device 10 may include an LSI (Large-Scale Integration) in which the CPU 10a and the RAM 10b or ROM 10c are integrated.
  • FIG. 3 is a diagram showing light emission data L measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the light emission data L irradiates plain paper, which is the inspection object 100, with a laser having a specific wavelength as excitation light for 500 ms, and images during and before and after irradiation at 250 fps by a camera 13a (high-speed camera).
  • the pixel value of the pixel at the center coordinate where the excitation light was irradiated from the pixel of the imaging result is represented by 8 bits (0 to 255).
  • the horizontal axis of the figure is the number of image frames, which can be converted into ms units by multiplying the numerical value on the horizontal axis by four.
  • the vertical axis of the figure is the pixel value at the irradiation position of the laser, which is the excitation light, and corresponds to the luminance value.
  • the pixel value reaches the maximum value (255) immediately after the irradiation of the excitation light is started, remains constant during the irradiation, and after the irradiation of the excitation light is finished. It can be read that the pixel values are gradually attenuated from the maximum value to the minimum value by emitting delayed fluorescence and / or phosphorescence.
  • the first section A showing the change in the pixel value before and after the irradiation of the excitation light is started and the second section B showing the change in the pixel value before and after the irradiation of the excitation light is finished will be described in detail. do.
  • FIG. 4 is a diagram showing a first section A of light emission data L measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment. Also in the figure, the horizontal axis is the number of image frames, and the vertical axis is the pixel value at the laser irradiation position.
  • the pixel value reaches the maximum value in about 1 frame (4 ms) after the irradiation of the excitation light is started, and then becomes constant.
  • FIG. 5 is a diagram showing a second section B of the light emission data L measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment. Also in the figure, the horizontal axis is the number of image frames, and the vertical axis is the pixel value at the laser irradiation position.
  • the second section B of the light emission data L includes an exponential decay section B1 and a gradual decay section B2. Immediately after the irradiation of the excitation light is finished, the exponential decay section B1 starts, and the pixel value is exponentially attenuated. In the case of this example, the exponential decay section B1 continues for about 5 frames (20 ms) after the irradiation of the excitation light is finished, and the pixel value is attenuated by about 70% from the maximum value during that period.
  • the gentle attenuation section B2 continues for about 24 frames (96 ms), during which the pixel value is attenuated to the minimum value.
  • the image after irradiation with excitation light at 250 fps is captured by one camera 13a, but the measuring unit 13 emits delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 at a frame rate lower than 100 fps.
  • a camera and a high-speed camera may be included to capture delayed fluorescence and / or phosphorescence during a relatively fast time change period with a high speed camera and delayed fluorescence and / or phosphorescence with a camera during a relatively slow time change period. You may.
  • the period in which the time change is relatively fast is, for example, the exponential decay section B1
  • the period in which the time change is relatively slow is, for example, the decay section B2.
  • high-speed camera to be taken to change the brightness of 10nsec order, i.e. may be one which captures images in about 10 8 fps.
  • high-speed camera to be taken to change the brightness of 10nsec order
  • a relatively low-speed camera to be taken to change the brightness of 10nsec order
  • two cameras continuous images with sufficient time resolution can be used in both the relatively fast and slow time changes of delayed fluorescence and / or phosphorescence. Can be photographed.
  • the irradiation time of the excitation light is set to 500 ms, but this value can be set arbitrarily.
  • the inspection object 100 is plain paper, if the irradiation time of the excitation light is about 200 ms or more, the lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence tends to be saturated.
  • the irradiation time of the excitation light on the inspection object 100 may be set to be equal to or longer than the irradiation time at which the lifetime of delayed fluorescence and / or phosphorescence is saturated.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the time dependence of the light emission intensity when the temperature of a substance is raised and when the temperature is lowered.
  • the substance is untreated, and the temperature of the substance is about the same as room temperature. Further, the temperature rise of the substance is started at time t2, and the temperature rise of the substance is stopped at time t4. Further, the temperature lowering of the substance is started at time t5, and the temperature lowering of the substance is stopped at time t7. Between the time t0 and the time t1, an output signal for turning on the excitation light is output. The image pickup signal of the camera 13a is continuously output between the time t1 and the time t2.
  • the time dependence of the emission intensity is observed so that the emission intensity gradually decreases from the time t1 based on the emission image of the substance immediately after being irradiated with the excitation light.
  • an output signal for turning on the excitation light is output.
  • the imaging signal of the camera 13a is continuously output between the time t3 and the time t4.
  • the time dependence of the emission intensity is observed so that the emission intensity gradually decreases from the time t3 based on the emission image of the substance immediately after being irradiated with the excitation light.
  • an output signal for turning on the excitation light is output.
  • the imaging signal of the camera 13a is continuously output between the time t6 and the time t7. Then, when the temperature of the substance is lowered, the time dependence of the emission intensity is observed so that the emission intensity gradually decreases from the time t6 based on the emission image of the substance immediately after being irradiated with the excitation light.
  • the state specifying device 10 can identify the state of the substance in real time when the temperature of the substance is raised and when the temperature is lowered.
  • the state specifying device 10 can be applied to water absorption, stress application, and the like.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of light emission data measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the luminescence data is time-dependent data on the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence measured after irradiating a tissue, which is an example of the inspection object 100, with excitation light.
  • a tissue which is an example of the inspection object 100, with excitation light.
  • the identification unit 15 specifies the state of the substance constituting the inspection object 100, for example, by using the shape of the time-dependent data of the emission intensity.
  • the emission intensity is lower than before the water is added to the papers.
  • the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence to the level before the addition of water to the papers remains. Dont return.
  • the specific unit 15 constitutes the inspection object 100 by extracting the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity and comparing it with the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity of a known substance. Identify whether or not water has been added to the substance to be used.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of light emission data measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the emission data is time-dependent data on the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence measured after irradiating paper, which is an example of the inspection object 100, with excitation light.
  • each of the two types of paper (“Paper 1” and “Paper 2”) is not heated, and the two types of paper (“Paper 1” and “Paper 2”) are not heated.
  • the identification unit 15 specifies the state of the substance constituting the inspection object 100, for example, by using the shape of the time-dependent data of the emission intensity.
  • the emission intensity becomes stronger than before heating each of the two types of paper.
  • the longer the heating time for each of the two types of paper the stronger the light emission intensity.
  • the specific unit 15 constitutes the inspection object 100 by extracting the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity and comparing them with the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity of a known substance. Identify whether the substance has been heated.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of light emission data measured by the state specifying device 10 according to the first embodiment.
  • the emission data is time-dependent data on the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence measured after irradiating paper, which is an example of the inspection object 100, with excitation light.
  • the paper is not heated, the paper is heated for a certain period of time (for example, 60 seconds), and the paper is heated for a certain period of time and then for a certain period of time (for example, 30 minutes). Only time-dependent data on the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence in each of the naturally dissipated states are shown.
  • the identification unit 15 specifies the state of the substance constituting the inspection object 100, for example, by using the shape of the time-dependent data of the emission intensity.
  • the emission intensity becomes stronger than before the papers are heated.
  • the specific unit 15 constitutes the inspection object 100 by extracting the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity and comparing them with the shape characteristics of the time-dependent data of the emission intensity of a known substance. Identify whether the substance has been heated and has just been heated.
  • FIG. 10 is a flowchart of the state identification process executed by the state identification device 10 according to the first embodiment.
  • the state specifying device 10 designates the type of the inspection object 100 (S10).
  • the state specifying device 10 sets the irradiation conditions of the excitation light (S11).
  • the excitation light is irradiated to the inspection object 100 under the set irradiation conditions (S12).
  • the state specifying device 10 photographs the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light with the camera 13a (S13). Then, the state specifying device 10 analyzes the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data based on the captured image (S14).
  • the emission data may include time-dependent data of emission intensity and a time attenuation curve of emission intensity.
  • the state specifying device 10 collates the obtained emission data with the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data measured when the substance of a predetermined type is irradiated with excitation light under the same irradiation conditions ( S15). Then, the state specifying device 10 identifies the state of the substance constituting the inspection object 100 based on the similarity of the luminescence data (S16). As a result, the state identification process is completed.
  • the specific unit 15 irradiates the inspection object 100 before the external factor changes and the inspection object 100 after the external factor changes with excitation light under predetermined irradiation conditions. Then, the state of the inspection object 100 is specified by comparing the emission data of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light before and after the processing.
  • External factors include, for example, a predetermined treatment performed on the inspection object 100.
  • the predetermined treatment includes, for example, addition of water to the inspection object 100 and heating.
  • the identification unit 15 identifies the state of the inspection object 100 based on, for example, the amount of change in the light emission data of the inspection object 100 after the treatment with respect to the inspection object 100 before the treatment.
  • the inspection target 100 before the treatment may be an untreated inspection target 100 or an inspection target 100 that has been subjected to a predetermined treatment in the past.
  • the specific unit 15 is based on the premise that, for example, the type of the inspection object 100 and the tendency of the change in the light emission data before and after the processing of the inspection object 100 are acquired in advance, and the inspection object 15 before and after the processing.
  • the state of the inspection object 100 is specified based on the amount of change in the light emission data of 100. For example, when the light emission data of the inspection target 100 tends to be strengthened by heating, the specific unit 15 determines the state of the inspection target 100 based on the amount of increase in the light emission data of the inspection target 100 before and after the processing. Identify.
  • the identification unit 15 identifies that the inspection object 100 has deteriorated due to heating.
  • the specific unit 15 may quantitatively evaluate the degree of deterioration of the inspection object 100 due to heating, for example, based on the amount of increase in the light emission data of the inspection object 100 before and after the treatment.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of changes in the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence for each substance immediately after heating at a heating temperature of 200 ° C. and the emission duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence.
  • a plurality of substances (“substance 1”, “substance 2”, “substance 3”, “substance 4”, “substance 5”, “substance 6”, “substance 7”) are heated at a heating temperature of 200 ° C.
  • An example of the change in the emission intensity of delayed fluorescence and / or phosphorescence and the emission duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence immediately after heating is shown. In this example, the fluorescence intensity of any substance does not change significantly before and after heating.
  • the duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence for "substance 1", “substance 2", “substance 3”, “substance 4", “substance 5", and “substance 7" Although changes can be seen before and after heating, there is no significant change in “substance 6" before and after heating.
  • the duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence is determined by heating each of “substance 1", “substance 2", “substance 3", “substance 4", “substance 5", and “substance 7". The amount of change before and after is different from each other.
  • the identification unit 15 identifies the state of the inspection object 100 based on the amount of change in the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission duration of the inspection object 100 before and after heating.
  • the specific unit 15 specifies, for example, the type of the inspection object 100 from "substance 1" to "substance 7". Further, the specific unit 15 specifies the state of the inspection target 100 based on the amount of change in the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission duration of the inspection target 100 before and after heating for the specified type of inspection target 100. do.
  • the specific unit 15 is designated by, for example, the amount of change in the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission duration of the inspection object 100 when the inspection object 100 is heated under predetermined heating conditions, and the same heating conditions.
  • the state of the inspection object 100 is specified by comparing the amount of change in the emission duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence when the substance of the type is heated.
  • the specific unit 15 has, for example, the amount of change in the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission duration of the inspection object 100 when the inspection object 100 is heated under predetermined heating conditions, and the threshold value corresponding to the specified type.
  • the amount of change in the emission duration of delayed fluorescence and / or phosphorescence is equal to or greater than the threshold value, it is specified that the inspection object 100 has deteriorated due to heating.
  • FIG. 12 is a flowchart of the state identification process executed by the state identification device 10 according to the second embodiment.
  • the state specifying device 10 designates the type of the inspection target 100 (S20).
  • the state specifying device 10 specifies the type of processing to be applied to the inspection object 100 (S21).
  • the state specifying device 10 acquires the tendency of the change in the emission intensity of the inspection object 100 before and after the treatment (S22).
  • the state specifying device 10 acquires, for example, whether the emission intensity of the inspection object 100 tends to increase or decrease before and after the treatment.
  • the state specifying device 10 sets the irradiation conditions of the excitation light (S23).
  • the state specifying device 10 irradiates the inspection object 100 before processing with excitation light under preset irradiation conditions (S24).
  • the state specifying device 10 photographs the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light with the camera 13a (S25).
  • the state specifying device 10 analyzes the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data (first emission data) based on the captured image.
  • the first emission data may include a time-dependent data of emission intensity and a time attenuation curve of emission intensity.
  • the state specifying device 10 irradiates the processed object 100 with excitation light under preset irradiation conditions (S26).
  • the state specifying device 10 photographs the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light with the camera 13a (S27). Then, the state specifying device 10 analyzes the second emission data of delayed fluorescence and / or phosphorescence based on the captured image.
  • the second emission data may include time-dependent data of emission intensity and a time attenuation curve of emission intensity.
  • the state specifying device 10 identifies the state of the inspection object 100 based on the amount of change in the light emission intensity before and after the treatment (S28). As a result, the state identification process is completed.
  • FIG. 13 shows that the storage unit 14 of the state specifying device 10 according to the third embodiment includes a first storage unit 14A and a second storage unit 14B.
  • the first storage unit 14A has one or more irradiation conditions for the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data 14Aa measured when the inspection object 100 is irradiated with the excitation light under a certain irradiation condition and a known substance.
  • the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data 14Ab measured for each of various states of various substances is stored.
  • the second storage unit 14B transmits the absorption spectrum data 14Ba measured when the excitation light is irradiated to the known substance under one or more irradiation conditions, and the excitation light for the known substance under one or more irradiation conditions.
  • the deterioration degree data 14Bb indicating the degree of deterioration of the known substance measured when irradiated is stored.
  • the absorption spectrum data 14Ba and the deterioration degree data 14Bb are associated with each other as a known database for each combination of a known substance type and excitation light irradiation conditions. Examples of the absorption spectrum include an infrared absorption spectrum and a Raman spectrum.
  • the specific unit 15 collates the absorption spectrum data 14Ba for each degree of deterioration of the substance of a predetermined type with the absorption spectrum data of the inspection object 100 measured by the measurement unit 13, and the inspection object 100 has deteriorated. Identify the degree. For example, the specific unit 15 calculates the absorption spectrum data of the inspection object 100 based on the light emission data 14Aa measured by the measurement unit 13, and the calculated absorption spectrum data and the known absorption spectrum data stored in advance in the second storage unit 14B. The absorption spectrum data 14Ba for each type of substance is collated. Then, the specifying unit 15 specifies the degree of deterioration of the inspection object 100 based on the deterioration degree data 14Bb associated with the collated absorption spectrum data 14Ba.
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of the time dependence of the emission intensity.
  • the inspection object 100 is paper, and the correlation between the light emission time immediately after heating the paper and the pixel value is shown.
  • the brightness value indicating the emission intensity of the paper in the image frame is evaluated as a pixel value
  • the number of image frames immediately after heating the paper is evaluated as the emission time
  • the heating temperature of the paper is RT (room temperature). )
  • T1, T2, and T3 The heating temperature satisfies the relationship of RT ⁇ T1 ⁇ T2 ⁇ T3.
  • FIG. 15 is a diagram showing an example of the size of the bond between the external factor and the functional group.
  • the temperature is classified into four stages of RT, T1, T2, and T3. In this example, it is shown that the higher the heating temperature of the paper, the more the oxidative deterioration accompanying the heating of the paper progresses.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of the relationship between the external factor and the degree of deterioration.
  • the inspection object 100 is paper, and the correlation between the heating time of the paper and the degree of deterioration of the paper is shown.
  • the higher the heating temperature of the paper the shorter the heating time until the degree of deterioration of the paper reaches the deterioration threshold.
  • FIG. 17 is a diagram showing an example of the relationship between the durable life and the pixel value.
  • the inspection object 100 is paper, and the correlation between the number of years elapsed since the paper was heated and the pixel value is shown.
  • the luminance value indicating the light emission intensity of the paper is evaluated as the pixel value, and the heating temperature of the paper is classified into four stages of RT, T1, T2, and T3.
  • the origin of the horizontal axis of the graph indicates the time point immediately after heating the paper (for example, after 20 ms), and the lower the pixel value after heating the paper, the more the paper deteriorates. It shows that it is in progress.
  • the higher the heating temperature of the paper the faster the deterioration of the paper with the lapsed years after heating the paper, and the light emission intensity of the paper reaches a threshold value corresponding to the durability life. It shows that the number of years elapsed until it is reached is short.
  • the state specifying device 10 calculates the deterioration prediction line of the paper from the transition of the pixel value within a predetermined period after heating the paper, and obtains the intersection of the deterioration prediction line and the threshold value corresponding to the durable life. It is possible to estimate the durable life of paper.
  • FIG. 18 is a flowchart of the state identification process executed by the state identification device 10 according to the third embodiment.
  • the state specifying device 10 designates the type of the inspection object 100 (S30).
  • the state specifying device 10 sets the irradiation conditions of the excitation light (S31).
  • the excitation light is irradiated to the inspection object 100 under the set irradiation conditions (S32).
  • the state specifying device 10 photographs the delayed fluorescence and / or phosphorescence of the inspection object 100 generated in response to the irradiation of the excitation light with the camera 13a (S33). Then, the state specifying device 10 analyzes the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data based on the captured image (S34).
  • the emission data may include time-dependent data of emission intensity and a time attenuation curve of emission intensity.
  • the state specifying device 10 collates the obtained emission data with the delayed fluorescence and / or phosphorescence emission data measured when the substance of a predetermined type is irradiated with excitation light under the same irradiation conditions ( S35).
  • the state specifying device 10 collates the presence / absence and size of the formation of the specific binding molecule based on the measurement data of the absorption spectrum of the substance of the type specified in advance or the data of the absorption spectrum read from the known database (S36). ..
  • the state specifying device 10 specifies the degree of deterioration (deterioration degree) of the substance constituting the inspection object 100 based on the presence / absence and size of the production of the specific binding molecule collated in the previous step S36 (the degree of deterioration). S37). As a result, the state identification process is completed.
  • 10 ... state identification device 10a ... CPU, 10b ... RAM, 10c ... ROM, 10d ... communication unit, 10e ... input unit, 10f ... display unit, 11 ... setting unit, 12 ... irradiation unit, 13 ... measurement unit, 13a ... Camera, 13b ... Analysis unit, 14 ... Storage unit, 14A ... First storage unit, 14B ... Second storage unit, 14a, 14Aa, 14Ab ... Emission data, 14b ... Emission data of known substance, 14Ba ... Absorption spectrum of known substance Data, 14Bb ... Deterioration degree (deterioration degree) data of known substance, 15 ... Specific part, 100 ... Inspection object.

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Abstract

検査対象物の状態を特定することができる状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラムを提供する。状態特定装置１０は、所定の照射条件で、検査対象物に励起光を照射する照射部１２と、前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する測定部１３と、前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通の照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する特定部１５と、を備える。

Description

状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年３月１７日に出願された日本特許出願番号２０２０－０４６９３２号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本発明は、状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラムに関する。
　従来、検査対象物を構成する物質を、光を用いて特定することがある。例えば、検査対象物に光を照射して吸収スペクトルを測定し、検査対象物を構成する物質を特定する吸光分光法や、検査対象物をレーザによって電離させてプラズマ光を測定し、検査対象物を構成する物質を特定するレーザ誘起ブレークダウン分光法が用いられている。また、検査対象物に比較的長時間（数十秒）励起光を照射し、発生する遅延蛍光のスペクトルや蛍光寿命等の物性値を測定することがある。
　レーザ誘起ブレークダウン分光法に関して、例えば下記特許文献１には、第１レーザ部によりレーザ光を照射して散乱光を測定し、測定結果から物質が存在する範囲を抽出し、第１レーザ部と異なる第２レーザ部によりレーザ光を照射して、プラズマ光のスペクトルを測定する物質特定システムが記載されている。
　また、蛍光寿命の測定に関して、例えば下記特許文献２には、測定対象の蛍光体をステージに載せて一定の速度で移動させ、蛍光体に対して励起光を照射し、励起光により発する蛍光の残光を撮像した画像を用いて、経過時間と残光強度とを検出し、蛍光寿命を算出する蛍光寿命測定装置が記載されている。
　また、遅延蛍光の利用に関して、例えば下記特許文献３には、花卉に励起光を照射して、発生したクロロフィル蛍光及び遅延蛍光を撮像し、遅延蛍光の光量とクロロフィル蛍光の光量との比と花卉の日持ち性との相関に基づいて、花卉の日持ち性を判定する花卉の日持ち性判定装置が記載されている。
国際公開第２０１５／０３７６４３号 特開２０１０－１６４４６８号公報 特開２００４－３０１６３８号公報
　しかしながら、従来の技術においては、検査対象物の状態を、光を用いて特定することについて検討されていなかった。
　そこで、本発明は、検査対象物の状態を、光を用いて特定することができる状態特定装置、状態特定方法、および状態特定プログラムを提供する。
　本発明の一態様に係る状態特定装置は、所定の照射条件で、検査対象物に励起光を照射する照射部と、前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する測定部と、前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通する照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する特定部と、を備える。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに対して遅延して生じた検査対象物からの発光の発光データに基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　上記態様において、前記検査対象物からの発光の発光データは、励起光の照射に応じて生じた前記検査対象物の遅延蛍光及び／または燐光の発光データである。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに応じて生じた検査対象物の遅延蛍光及び／または燐光の発光データに基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　上記態様において、前記測定部は、前記発光を１００ｆｐｓ以上のフレームレートで撮影する高速カメラを含んでもよい。
　この態様によれば、励起光照射直後の発光の発光強度が急峻に減衰する減衰特性に対し、高速カメラを適用することではじめて、時間分解画像とその発光強度の時間分解データ（時間依存性データ）を、高速かつ高精度に取得でき、検査対象物の状態に特有の発光の発光データを高精度で測定することができる。
　上記態様において、前記特定部は、記憶部に予め格納された前記検査対象物の参照発光データを読み出し、前記読み出した参照発光データと前記測定部により測定された前記発光データとを用いて前記検査対象物の状態を特定してもよい。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに応じて生じた検査対象物からの発光の発光データと、記憶部に予め格納された検査対象物の参照発光データとを用いて、検査対象物の状態を特定することができる。
　本発明の一態様に係る状態特定装置は、所定の照射条件で、検査対象物に励起光を照射する照射部と、前記励起光の照射に応じて生じた前記検査対象物からの発光の発光データとして第１発光データを測定し、前記検査対象物の外的要因が変化した後に、前記励起光の照射に応じて生じた前記検査対象物からの発光の発光データとして第２発光データを測定する測定部と、前記第１発光データに対する前記第２発光データの変化度に基づいて、前記検査対象物の外的要因が変化したことに基づく前記検査対象物の状態を特定する特定部と、を備える。
　この態様によれば、処理前の検査対象物および処理後の検査対象物の各々に対して所定の照射条件で励起光を照射し、処理前の検査対象物の発光データに対する、処理後の検査対象物の発光データの変化量に基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　上記態様において、前記特定部は、記憶部に予め格納された前記検査対象物の劣化度合いごとの発光データと、前記測定部により測定された前記発光データとを照合して、前記検査対象物の状態として、前記検査対象物が劣化した度合いを特定してもよい。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに対して遅延して生じた検査対象物からの発光の発光データに基づいて、検査対象物が劣化した度合いを特定することができる。
　上記態様において、前記励起光の波長は、１０ｎｍ以上であってもよい。
　この態様によれば、波長が１０ｎｍ以上の励起光を用いることで、波長が１０ｎｍ未満の励起光を用いる場合に比して、検査対象物に励起光を照射する場合の安全上の管理のみならず、電源制御の管理をも簡素化することができ、状態特定装置の運用コストを低く抑えることができる。
　上記態様において、前記発光データは、前記励起光の照射を止めた後に生じる遅延蛍光及び／または燐光の発光データを含んでもよい。
　この態様によれば、検査対象物の状態に特有の遅延蛍光及び／または燐光の発光データを測定することで、検査対象物の状態を特定することができる。
　本発明の一態様に係る状態特定方法は、所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する照射工程と、前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する測定工程と、前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通の照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する特定工程と、を含む。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに対して遅延して生じた検査対象物からの発光の発光データに基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　上記態様において、前記特定工程においては、記憶部に予め格納された前記検査対象物の参照発光データを読み出し、前記読み出した参照発光データと前記測定された発光データとを用いて前記検査対象物の状態を特定してもよい。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに応じて生じた検査対象物からの発光の発光データと、記憶部に予め格納された検査対象物の参照発光データとを用いて、検査対象物の状態を特定することができる。
　本発明の一態様に係る状態特定プログラムは、コンピュータに、所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する処理と、前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する処理と、前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通の照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する処理と、を実行させる。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに対して遅延して生じた検査対象物からの発光の発光データに基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　本発明の一態様に係る状態特定装置は、所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する照射部と、前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物の発光に関する発光データを測定する測定部と、前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記所定の照射条件で前記励起光を照射した場合に遅延して生じた発光に関する発光データとに基づいて、前記検査対象物の状態を特定する特定部と、を備える。
　この態様によれば、所定の照射条件で励起光を検査対象物に照射し、それに対して遅延して生じた発光に関する発光データに基づいて、検査対象物の状態を特定することができる。
　本発明によれば、検査対象物の状態を、光を用いて特定することができる。
本発明の第１実施形態に係る状態特定装置の機能ブロックを示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置の物理的構成を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データを示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データの第１区間を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データの第２区間を示す図である。 物質の昇温時および降温時における発光強度の時間依存性の一例を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データの一例を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データの一例を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により測定された発光データの一例を示す図である。 第１実施形態に係る状態特定装置により実行される状態特定処理のフローチャートを示す図である。 加熱前後の物質ごとの遅延蛍光及び／または燐光の発光強度と、遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化の一例を示す図である。 第２実施形態に係る状態特定装置により実行される状態特定処理のフローチャートを示す図である。 本発明の第３実施形態に係る状態特定装置の機能ブロックを示す図である。 発光強度の時間依存性の一例を示す図である。 外部因子（加熱温度）と官能基の結合の大きさの一例を示す図である。 外部因子（加熱時間）と劣化度の関係の一例を示す図である。 耐久寿命年数と画素値との関係の一例を示す図である。 第３実施形態に係る状態特定装置により実行される状態特定処理のフローチャートを示す図である。
　（第１実施形態）
　以下、本発明の一側面に係る第１実施形態を、図面に基づいて説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一又は同様の構成を有する。
　図１は、第１実施形態に係る状態特定装置１０の機能ブロックを示す図である。状態特定装置１０は、設定部１１、照射部１２、測定部１３、記憶部１４及び特定部１５を備える。状態特定装置１０は、任意の照射条件で励起光を検査対象物１００に照射し、それに応じて生じた遅延蛍光及び／または燐光の発光データに基づいて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。物質の状態は、未処理（初期）状態の検査対象物１００に対して外部因子が加わることにより変化するものである。物質の状態は、未処理状態の検査対象物１００に対して外部因子が加わることにより一度変化したものが、検査対象物１００に対して外部作用が更に加わることにより変化したものであってもよい。
　検査対象物１００は、任意の物質で構成される物であってよく、気体、液体及び固体のいずれであってもよく、無機物であっても有機物であってもよく、例えば、紙、コンクリート、粉、樹脂、植物などを含んでもよい。検査対象物１００の状態は、外部因子として、例えば、検査対象物１００に水分が添加されている状態、ｐＨ（酸性度、塩基（アルカリ）度の異なる状態、検査対象物１００に電磁波が加えられた状態、検査対象物１００が加熱された状態、検査対象物１００が空気や各種気体・ガスに晒された状態、および、検査対象物１００に機械的応力が加えられた状態などを含む。また、自然環境下では、前記外部因子の組み合わせが一般的であることから、これらの組み合わせであってもよい。状態特定装置１０は、検査対象物１００を構成する物質の状態ごとに予め測定された発光データに基づいて、検査対象物１００の状態を非接触、非破壊、非侵襲で特定することができる。
　設定部１１は、励起光の照射条件を設定する。励起光の照射条件は、励起光の波長、励起光の強度及び励起光の照射時間の少なくともいずれかを含む。例えば、励起光の波長は、紫外線領域の２００ｎｍ～４００ｎｍであってよいが、遠紫外線領域の２００ｎｍ以下であってもよいし、可視光領域の４００ｎｍ以上であってもよい。また、励起光の波長が短ければ短いほど（すなわち、エネルギー強度大）遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命が長くなる傾向にあるため、発光寿命を物質の状態の特定に用いる場合、励起光の波長を比較的短く設定してよい。また、励起光の強度が強いほど遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命が長くなる傾向にあるため、発光寿命を物質の状態の特定に用いる場合、励起光の強度を比較的強く設定してよい。また、励起光の照射時間が長いほど遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命が長くなる傾向にあるため、発光寿命を物質の状態の特定に用いる場合、励起光の照射時間を比較的長く設定してよい。ただし、励起光の照射時間を一定時間以上長くしても、遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命が変化しなくなる場合があるため、励起光の照射時間は、遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命が最大値に近くなる時間のうち最も短い時間に設定してよい。励起光の波長、励起光の強度及び励起光の照射時間の少なくともいずれかを含む照射条件を設定することで、様々な条件で励起光を照射して遅延蛍光及び／または燐光の発光データを測定することができ、物質の状態に特有の発光データを測定して、高精度で物質の状態を特定することができる。
　照射部１２は、設定部１１により設定された照射条件で、検査対象物１００に励起光を照射する。照射部１２は、例えば紫外線レーザや紫外ＬＥＤ（Light Emitting Diode）により構成されてよい。また、照射部１２により照射される励起光の波長は、１０ｎｍ以上であってよい。波長が１０ｎｍ以上の励起光を用いることで、波長が１０ｎｍ未満の励起光を用いる場合に比して、検査対象物１００に励起光を照射する場合の安全上の管理のみならず、電源制御の管理をも簡素化することができ、状態特定装置１０の運用コストを低く抑えることができる。
　測定部１３は、励起光の照射に対して遅延して生じた検査対象物１００の発光に関する発光データを測定する。より具体的には、測定部１３は、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光データを測定する。なお、励起光の照射に対して遅延して生じた検査対象物１００の発光は、遅延蛍光及び／または燐光のみならず、他の遅延発光、残光又は蓄光を含んでよい。なお、本明細書において、遅延蛍光は、励起光の照射を停止した直後から発光が長時間継続される現象のほか、励起光の照射を停止した直後からの発光の寿命が数ナノ秒程度と短い現象も含む。また、燐光は、励起光の照射を停止した直後から発光が一定時間継続される現象であり、発光の寿命が１０－３～１０秒程度であるものを含む。測定部１３は、カメラ１３ａと解析部１３ｂを含む。カメラ１３ａは、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光を撮影する。カメラ１３ａは、遅延蛍光及び／または燐光を１００ｆｐｓ以上のフレームレートで撮影する高速カメラであってよい。高速カメラのフレームレートは、１０００ｆｐｓや１万ｆｐｓ以上であってもよい。高速カメラを用いることで、励起光照射直後の遅延蛍光及び／または燐光の発光強度が急峻に減衰する現象に対し、高速カメラを適用することではじめて、時間分解画像とその発光強度の時間依存性データを高速かつ高精度に取得でき、物質に特有の遅延蛍光及び／または燐光の発光データを高精度で測定することができる。高速カメラで検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光を撮影する場合、イメージインテンシファイアによって光を増倍した画像を撮影してもよい。また、ビニング機能によって隣接画素を１画素として扱い、感度を向上させて遅延蛍光及び／または燐光の画像を撮影してもよい。また、検査対象物１００の光強度に応じて露光時間を動的に変化させてもよい。この場合、カメラ１３ａの露光時間を長く設定することで、より一層発光強度が低い検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光を検出することができる。なお、カメラ１３ａの高速撮像の機能を担保するために、カメラ１３ａの露光時間に上限（例えば、１０ｍｓ）を設定してもよい。また、撮影した画像に対して縮小処理または膨張処理を施して、Ｓ／Ｎ比を向上させた画像を生成してもよい。なお、高速カメラで検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光を撮影する場合、フレームレートに応じて励起光の強度を強くしてもよい。また、カメラ１３ａを使用することで、検査対象物１００の二次元または三次元座標上の遅延蛍光及び／または燐光の測定が可能になる。これにより、画素配列に基づいて高分解能で座標位置を特定し、各座標位置に応じて検査対象物１００を構成する物質の状態を特定することができる。そのため、従来の蛍光寿命測定と比較して、高速な計測が可能となる。このように本発明の装置では、検査対象物１００への短時間（例えば、０．０１ミリ秒～５００ミリ秒）の励起光照射によって、遅延蛍光や燐光強度の時間依存性データを高い時間分解能（例えば、０．０１ミリ秒～１０ミリ秒毎）で測定できるというメリットを有する。また、本発明の装置では、短時間の露光で遅延蛍光及び／または燐光を撮影するため、長時間の露光では撮像フレーム間において検査対象物１００が移動してしまう状況やモーションブラーが生じてしまう状況においても用いることができるという特徴を有する。
　なお、カメラ１３ａのセンサや測定対象の物質の経年劣化が生じた場合、経年劣化の要因を取り除かなければ、経年劣化時における物質の状態を特定することが困難となると考えられる。そこで、カメラ１３ａにより得られる画像の輝度値を絶対値（物理量）として扱うために、カメラ１３ａの輝度値と物理量（例えば照度等）を変換可能とするキャリブレーションを事前に実施することが好ましい。例えば、校正済みの照度計や輝度計、経年劣化していない紙のキャリブレーションボード等を組み合わせることで、経年劣化の影響を考慮した補正パラメータを設定し、設定した補正パラメータを用いてカメラ１３ａの輝度値を補正したうえでキャリブレーションを実施してもよい。
　解析部１３ｂは、カメラ１３ａにより撮影された画像に基づき、検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光データを解析する。ここで、発光データは、励起光の照射を止めた後に生じる遅延蛍光及び／または燐光の発光データを含んでよい。もっとも、発光データは、励起光を照射している間に生じる遅延蛍光及び／または燐光の発光データを含んでもよい。励起光の照射中に生じる遅延蛍光及び／または燐光の発光データを用いることなく、励起光の照射を止めた後に生じる遅延蛍光及び／または燐光の発光データのみを用いることで、物質の状態を特定することができる。
　また、発光データは、カメラ１３ａにより撮影された画像の輝度分布から求められる発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線の少なくともいずれかを含んでよい。発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線の例は、図３から図８を用いて詳細に説明する。遅延蛍光及び／または燐光について、発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線の少なくともいずれかを測定することで、物質を特徴付ける発光データを測定して、高精度で物質の状態を特定することができる。
　また、測定部１３は、励起光の照射中に生じた検査対象物１００の蛍光に関するデータを含む発光データを測定してもよい。すなわち、測定部１３は、検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光データのみならず、通常の蛍光に関するデータを測定してもよい。その場合、発光データは、蛍光に関するデータと、遅延蛍光及び／または燐光に関するデータとを含む。このように、遅延蛍光及び／または燐光のみならず、蛍光に関するデータを含む発光データを測定することで、物質の状態を特定することができる。
　記憶部１４は、ある照射条件において、検査対象物１００に励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４ａと、既知の物質について、１または複数の照射条件で励起光を照射した場合に、様々な物質の様々な状態ごとに測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４ｂとを記憶する。発光データ１４ａ及び発光データ１４ｂは、新品または未処理の検査対象物１００から取得されてもよいし、外部因子を印加した検査対象物１００から取得されてもよい。例えば、発光データ１４ａが新品または未処理の検査対象物１００から取得されたデータである場合、外部因子を印加した検査対象物１００から取得されたデータが発光データ１４ｂとして用いられる。この場合、事例としては、例えば、食品製造プロセス、部品製造プロセスが含まれる。また、発光データ１４ａが外部因子を印加した検査対象物１００から取得されたデータである場合、新品または未処理の検査対象物１００から取得されたデータが発光データ１４ｂとして用いられる。この場合、事例としては、例えば、トンネルや橋梁の点検が含まれる。また、外部因子を印加している検査対象物１００の状態をリアルタイムに特定する場合、外部因子を印加している検査対象物１００から取得したデータが発光データ１４ａとして用いられ、新品または未処理の検査対象物１００から取得されたデータ、あるいは、外部因子が印加された検査対象物１００から過去に取得されたデータが発光データ１４ｂとして用いられる。この場合、事例としては、食品製造プロセス、部品製造プロセス、液体や粉体の混合プロセスが含まれる。
　特定部１５は、ある照射条件で励起光を検査対象物１００に照射した場合に測定された発光データ１４ａ及び既知の物質に同様の照射条件で励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４ｂに基づいて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。より具体的には、まず、検査対象物１００の種別を指定した上で、ある照射条件で励起光を検査対象物１００に照射した場合に測定された発光データ１４ａを、指定した種別の物質に同様の照射条件で物質の状態ごとに励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４ｂと照合して、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。なお、前記種別とは、例えば、紙類（種別１）、樹脂（種別２）、コンクリート（種別３）のように、検査対象物１００を構成する物質を大分類したラベルである。特定部１５は、設定部１１により設定された照射条件を特定し、その照射条件と同一又は最も近い照射条件で測定された既知物質の発光データ１４ｂを特定する。そして、検査対象物１００の発光データ１４ａと、特定された既知物質の発光データ１４ｂとを照合して、発光データの類似度に基づいて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。
　例えば、遅延蛍光及び／または燐光の発光スペクトルを用いて物質を特定する場合、検査対象物１００について測定されたスペクトルのピークの幅（例えば半値幅）とテールの幅（例えばピークの半値幅より外側であって、ピーク強度の０．１％となるまでの幅）との比率を算出し、既知物質のスペクトルのピークの幅とテールの幅との比率と比較することで、正規化した発光データを用いてロバスト性の高い照合を行うことができる。
　特定部１５は、所定の波長の励起光を検査対象物１００に照射して得られた遅延蛍光または燐光の発光強度の時間減衰曲線に基づいて、発光強度の時間減衰曲線を近似する減衰曲線を算出してもよい。特定部１５は、例えば、発光強度の時間減衰曲線を、Ｉ（ｔ）＝Ｉ０ｅｘｐ（－ｔ／τ）によって示される関数として近似し、関数の係数であるＩ０及びτを、例えば最小二乗法によって求めてもよい。なお、Ｉ０は励起停止時の発光強度を示す係数であり、τは遅延蛍光または燐光の発光寿命を示す係数である。特定部１５は、例えば、発光強度の時間減衰曲線から算出される発光寿命を用いて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。また、特定部１５は、例えば、検査対象物１００に関する発光の半減期τ／２を、既知物質に関する発光の半減期と比較することにより、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。なお、特定部１５は、一般には、発光強度の時間減衰曲線を、Ｉ（ｔ）＝Σｊ＝１ ＮＩｅｘｐ（－ｔ／τｊ）によって示される関数として近似し、関数の係数であるＩｊおよびτｊを、例えば最小二乗法によって求めてもよい。ここで、Ｎは１以上の整数である。このように、複数の指数関数の重ね合わせによって発光強度の時間減衰曲線を近似することで、時間減衰曲線を精度良く近似することができる。
　特定部１５は、単一の波長の励起光を検査対象物１００に照射して得られた遅延蛍光または燐光の発光スペクトルに関し、異なる波長での遅延蛍光または燐光の発光強度の比率を算出して、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。すなわち、特定部１５は、異なる波長での遅延蛍光または燐光の発光強度の相対値を利用することで、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。特定部１５は、例えば、検査対象物１００について測定された第１波長λ１における発光強度Ｉ（λ１）と、第２波長λ２における発光強度Ｉ（λ２）との比率Ｉ（λ１）／Ｉ（λ２）を、既知物質について測定された発光強度の比率Ｉ（λ１）／Ｉ（λ２）と比較することにより、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。異なる波長での遅延蛍光または燐光の発光強度の比率を取得する方法としては、例えば、カラーカメラにより取得されるＲＧＢ画素値をカラーフィルタを通して得られたパラメータとして利用する方法、モノクロカメラにバンドパスフィルタを装着して得られた画素値を利用する方法、ハイパースペトルカメラを利用する方法などが挙げられる。また、特定部１５は、異なる波長の励起光を照射して得られた発光スペクトルのピーク波長の差やピーク強度比等を算出し、既知物質の発光スペクトルのピーク波長の差やピーク強度比等と比較して、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定してもよい。また、特定部１５は、遅延蛍光及び／または燐光の発光寿命を用いて物質の状態を特定する場合、検査対象物１００について発光寿命が飽和する励起光の強度を特定し、既知物質について発光寿命が飽和する励起光の強度と比較することで、ロバスト性の高い照合を行うことができる。
　特定部１５は、ある照射条件で励起光を検査対象物１００に照射した場合に測定された発光データ１４ａをニューラルネットワーク等の学習モデルに入力し、既知物質におけるいずれの状態の発光データ１４ｂに類似しているかを学習モデルによって特定してもよい。この場合、学習モデルは、様々な発光データを学習データとした教師有り学習で生成されたり、クラスタリング等の教師無し学習によって生成されたりしてよい。ここで、学習モデル、学習データ、発光データ１４ａ及び既知物質の発光データ１４ｂは、通信ネットワークを介してアクセス可能であればよく、必ずしも状態特定装置１０の記憶部に記憶されていなくてもよい。
　このように、第１実施形態に係る状態特定装置１０によれば、検査対象物１００の種別を事前に指定した上で、任意の照射条件で励起光を検査対象物１００に照射し、それに応じて生じた遅延蛍光及び／または燐光の発光データ及び事前に指定した種別の物質について同様の照射条件で測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データに基づいて、物質の状態を特定することができる。
　例えば、検査対象物１００が可視光において見た目が同じだとする。そうした条件で、検査対象物１００を構成する物質の状態の同定を蛍光、可視光、及び赤外光によって行うと、物質の状態を判別できない場合がある。一方、検査対象物１００が遅延蛍光及び／または燐光の発光現象において状態ごとに異なる特性を有し、遅延蛍光及び／または燐光の発光スペクトルや発光寿命が異なるとすれば、その情報を用いて物質の状態の判別が可能となる。例えば、物質に水分が加わった場合には、物質に水分が加わる前に比して、遅延蛍光及び／または燐光の発光スペクトルや発光寿命が異なることがある。また、物質を加熱した場合には、物質を加熱する前に比して、遅延蛍光及び／または燐光の発光スペクトルや発光寿命が異なることがある。また、物質の性質が劣化した場合には、物質の性質が劣化する前に比して、遅延蛍光及び／または燐光の発光スペクトルや発光寿命が異なることがある。ちなみに、加熱した紙類をＦＴ－ＩＲにより解析すると、Ｃ＝Ｏ結合（Ｃ＝Ｏ伸縮）に由来する１７３０ｃｍー１付近に吸収ピークが見られることから、紙類のセルロース骨格が酸化劣化していることが示唆された。また、検査対象物１００の構成物質にもよるが、加水分解による劣化では特定の官能基、例えば、－ＯＨ結合に由来する吸収が認められることが知られ、特に樹脂等においては、－ＮＨ２結合や－ＣＯＯＨ結合等に由来する吸収が認められることが知られている。そのため、これらの結合生成またはそれらの増大する現象に着目し、物質の劣化を考察してもよい。なお、物質の劣化とは、物質に対する外部因子の付与が継続することで、物質の性質が非連続的に変化することである。物質の劣化とは、一般には、物質の性質が不可逆的に変化することを示すが、物質の性質が可逆的に変化することを含めてもよい。
　また、第１実施形態に係る状態特定装置１０によれば、検査対象物１００に励起光を照射することで、検査対象物１００の状態を非接触、非破壊、非侵襲で特定することができる。そのため、状態特定装置１０は、例えば、同じ特性を持つ製品をベルトコンベアで運ぶ際に、水分を誤って含んでしまった製品を異常のある製品として検知することができる。また、状態特定装置１０は、例えば、同じ特性を持つ製品をオーブンで熱する際に、オーブンの内部における熱の伝わりやすさにムラが生じた場合、加熱ムラが生じた製品を異常のある製品として検知することができる。
　また、第１実施形態に係る状態特定装置１０によれば、検査対象物１００が移動している状況においても、検査対象物１００の状態を検出することができる。そのため、状態特定装置１０は、例えば、状態特定装置１０を搭載した車両の走行時に、トンネルや橋桁等の異常を検知して点検を行うことができる。さらに、状態特定装置１０は、高速な画像処理性、および、ロバスト性を有する。そのため、状態特定装置１０は、カメラ１３ａに望遠レンズや広角レンズ等を装着し、遠方に位置するダム、橋梁、防波堤、高層ビル等を対象として、構造物の発光画像を定点観測あるいは移動観測することで、構造物の耐久年数（寿命）を推定することも可能である。
　図２は、第１実施形態に係る状態特定装置１０の物理的構成を示す図である。状態特定装置１０は、演算部に相当するＣＰＵ（Central Processing Unit）１０ａと、記憶部に相当するＲＡＭ（Random Access Memory）１０ｂと、記憶部に相当するＲＯＭ（Read Only Memory）１０ｃと、通信部１０ｄと、入力部１０ｅと、表示部１０ｆと、を有する。これらの各構成は、バスを介して相互にデータ送受信可能に構成される。なお、本例では状態特定装置１０が一台のコンピュータで構成される場合について説明するが、状態特定装置１０は、複数のコンピュータが組み合わされて実現されてもよい。また、図２で示す構成は一例であり、状態特定装置１０はこれら以外の構成を有してもよいし、これらの構成のうち一部を有さなくてもよい。
　ＣＰＵ１０ａは、ＲＡＭ１０ｂ又はＲＯＭ１０ｃに記憶されたプログラムの実行に関する制御やデータの演算、加工を行う制御部である。ＣＰＵ１０ａは、発光データに基づいて物質を特定するプログラム（状態特定プログラム）を実行する演算部である。ＣＰＵ１０ａは、入力部１０ｅや通信部１０ｄから種々のデータを受け取り、データの演算結果を表示部１０ｆに表示したり、ＲＡＭ１０ｂやＲＯＭ１０ｃに格納したりする。
　ＲＡＭ１０ｂは、記憶部のうちデータの書き換えが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＡＭ１０ｂは、ＣＰＵ１０ａが実行する状態特定プログラムや複数の物質に関する遅延蛍光及び／または燐光の発光データ等を記憶してよい。なお、これらは例示であって、ＲＡＭ１０ｂには、これら以外のデータが記憶されていてもよいし、これらの一部が記憶されていなくてもよい。
　ＲＯＭ１０ｃは、記憶部のうちデータの読み出しが可能なものであり、例えば半導体記憶素子で構成されてよい。ＲＯＭ１０ｃは、例えば状態特定プログラムや、書き換えが行われないデータを記憶してよい。
　通信部１０ｄは、状態特定装置１０を他の機器に接続するインターフェースである。通信部１０ｄは、インターネット等の通信ネットワークに接続されてよい。
　入力部１０ｅは、ユーザからデータの入力を受け付けるものであり、例えば、キーボード及びタッチパネルを含んでよい。
　表示部１０ｆは、ＣＰＵ１０ａによる演算結果を視覚的に表示するものであり、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成されてよい。表示部１０ｆは、物質を特定した結果や測定した発光データを表示してよい。
　状態特定プログラムは、ＲＡＭ１０ｂやＲＯＭ１０ｃ等のコンピュータによって読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよいし、通信部１０ｄにより接続される通信ネットワークを介して提供されてもよい。状態特定装置１０では、ＣＰＵ１０ａが状態特定プログラムを実行することにより、図１を用いて説明した様々な動作が実現される。なお、これらの物理的な構成は例示であって、必ずしも独立した構成でなくてもよい。例えば、状態特定装置１０は、ＣＰＵ１０ａとＲＡＭ１０ｂやＲＯＭ１０ｃが一体化したＬＳＩ（Large-Scale Integration）を備えていてもよい。
　図３は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データＬを示す図である。発光データＬは、検査対象物１００である普通紙に対して特定の波長のレーザを励起光として５００ｍｓにわたって照射し、カメラ１３ａ（高速カメラ）によって２５０ｆｐｓで照射中及び照射前後の画像を撮像して、撮像結果の画素から励起光が照射されていた中心座標の画素の画素値を８ビット（０～２５５）で表したものである。同図の横軸は、画像フレーム数であり、横軸の数値を４倍するとｍｓ単位に換算できる。また、同図の縦軸は、励起光であるレーザの照射位置における画素値であり、輝度値に相当するものである。
　発光データＬによると、励起光の照射を開始してからすぐに、画素値が最大値（２５５）に達して、照射中は最大値のまま一定であり、励起光の照射を終了してから遅延蛍光及び／または燐光を発して、画素値が最大値から最小値へ徐々に減衰していることが読み取れる。以下では、励起光の照射を開始した前後の画素値の変化を表す第１区間Ａと、励起光の照射を終了した前後の画素値の変化を表す第２区間Ｂと、についてそれぞれ詳細に説明する。
　図４は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データＬの第１区間Ａを示す図である。同図においても、横軸は画像フレーム数であり、縦軸はレーザ照射位置における画素値である。
　発光データＬの第１区間Ａによれば、励起光の照射を開始してから１フレーム（４ｍｓ）程度で画素値が最大値に達して、その後一定となる。
　図５は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データＬの第２区間Ｂを示す図である。同図においても、横軸は画像フレーム数であり、縦軸はレーザ照射位置における画素値である。
　発光データＬの第２区間Ｂは、指数減衰区間Ｂ１と緩やかな減衰区間Ｂ２とを含む。励起光の照射を終了すると、ただちに指数減衰区間Ｂ１が始まり、画素値が指数的に減衰する。本例の場合、指数減衰区間Ｂ１は、励起光の照射を終了してから５フレーム（２０ｍｓ）程度にわたって続いており、その間に画素値は最大値から７０％ほど減衰している。
　指数減衰区間Ｂ１に続いて、緩やかな減衰区間Ｂ２は、２４フレーム（９６ｍｓ）程度にわたって続いており、その間に画素値は最小値まで減衰している。
　本例では、１台のカメラ１３ａによって２５０ｆｐｓで励起光を照射した後の画像を撮像しているが、測定部１３は、検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光を１００ｆｐｓより低いフレームレートで撮影するカメラ及び高速カメラを含んでよく、時間変化が比較的速い期間における遅延蛍光及び／または燐光を高速カメラで撮影し、時間変化が比較的遅い期間における遅延蛍光及び／または燐光をカメラで撮影してもよい。ここで、時間変化が比較的速い期間は、例えば指数減衰区間Ｂ１であり、時間変化が比較的遅い期間は、例えば減衰区間Ｂ２である。この場合、高速カメラは、１０ｎｓｅｃオーダーの明るさの変化を捉えられるもの、すなわち１０8ｆｐｓ程度で画像を撮影するものであってよい。このように、高速カメラと比較的低速なカメラと２台のカメラを用いることで、遅延蛍光及び／または燐光の時間変化が比較的速い期間及び遅い期間いずれにおいても、十分な時間分解能で連続画像を撮影できる。
　なお、本例では、励起光の照射時間を５００ｍｓとしているが、この値は任意に設定できる。検査対象物１００が普通紙の場合、励起光の照射時間を２００ｍｓ程度以上とすれば、遅延蛍光及び／または燐光の寿命が飽和する傾向にある。このように、検査対象物１００に対する励起光の照射時間は、遅延蛍光及び／または燐光の寿命が飽和する照射時間以上となるように設定されてよい。
　図６は、物質の昇温時および降温時における発光強度の時間依存性の一例を示す図である。図６に示すように、時刻ｔ１においては、物質は未処理となっており、物質の温度は室温と同程度となっている。また、時刻ｔ２において物質の昇温が開始され、時刻ｔ４において物質の昇温が停止されている。また、時刻ｔ５において物質の降温が開始され、時刻ｔ７において物質の降温が停止されている。時刻ｔ０から時刻ｔ１の間には、励起光をオンにするための出力信号が出力されている。時刻ｔ１から時刻ｔ２の間には、カメラ１３ａの撮像信号が連続して出力されている。そして、物質の未処理時において、励起光が照射された直後の物質の発光画像に基づいて、時刻ｔ１から発光強度が次第に減少するように、発光強度の時間依存性が観測されている。時刻ｔ２から時刻ｔ３の間には、励起光をオンにするための出力信号が出力されている。時刻ｔ３から時刻ｔ４の間には、カメラ１３ａの撮像信号が連続して出力されている。そして、物質の昇温時において、励起光が照射された直後の物質の発光画像に基づいて、時刻ｔ３から発光強度が次第に減少するように、発光強度の時間依存性が観測されている。時刻ｔ５から時刻ｔ６の間には、励起光をオンにするための出力信号が出力されている。時刻ｔ６から時刻ｔ７の間には、カメラ１３ａの撮像信号が連続して出力されている。そして、物質の降温時において、励起光が照射された直後の物質の発光画像に基づいて、時刻ｔ６から発光強度が次第に減少するように、発光強度の時間依存性が観測されている。このように、状態特定装置１０は、物質の昇温時及び降温時における物質の状態をリアルタイムに特定することが可能である。その他、状態特定装置１０は、吸水時や応力印加時などにも適用することが可能である。
　図７は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データの一例を示す図である。発光データは、検査対象物１００の一例であるティッシュに対して励起光を照射した後に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データである。同図では、紙類に対して水分を添加していない状態、紙類に対して水分を添加した状態、および、紙類に対して水分を添加した後に紙類を自然乾燥させた状態の各々における遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データを示す。
　特定部１５は、例えば、発光強度の時間依存性データの形状を用いて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。本例の場合、紙類に対して水分を添加した場合には、紙類に対して水分を添加する前に比して、発光強度が低くなる。また、本例の場合、紙類に対して水分を添加した後に紙類を自然乾燥させたとしても、紙類に対して水分を添加する前の水準まで遅延蛍光及び／または燐光の発光強度は戻らない。特定部１５は、このような発光強度の時間依存性データの形状の特徴を抽出して、既知物質の発光強度の時間依存性データの形状の特徴と比較することにより、検査対象物１００を構成する物質に水分が添加されたか否かを特定する。
　図８は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データの一例を示す図である。発光データは、検査対象物１００の一例である紙類に対して励起光を照射した後に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データである。同図では、二種類の紙類（「紙類１」、「紙類２」）の各々を加熱していない状態、および、二種類の紙類（「紙類１」、「紙類２」）の各々に対して２つのパターンの加熱時間（「６０秒」、「１２０秒」）で加熱した直後の状態の各々における遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データを示す。
　特定部１５は、例えば、発光強度の時間依存性データの形状を用いて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。本例の場合、二種類の紙類の各々を加熱した場合には、二種類の紙類の各々を加熱する前に比して、発光強度が強くなる。また、本例の場合、二種類の紙類の各々に対する加熱時間が長くなるほど、発光強度が強くなる。特定部１５は、このような発光強度の時間依存性データの形状の特徴を抽出して既知物質の発光強度の時間依存性データの形状の特徴と比較することにより、検査対象物１００を構成する物質が加熱されたか否かを特定する。
　図９は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により測定された発光データの一例を示す図である。発光データは、検査対象物１００の一例である紙類に対して励起光を照射した後に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データである。同図では、紙類を加熱していない状態、紙類を一定時間（例えば、６０秒）だけ加熱した状態、および、紙類を一定時間だけ加熱した後に一定時間（例えば、３０分）の間だけ自然放熱させた状態の各々における遅延蛍光及び／または燐光の発光強度の時間依存性データを示す。
　特定部１５は、例えば、発光強度の時間依存性データの形状を用いて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する。本例の場合、紙類を加熱した場合には、紙類を加熱する前に比して、発光強度が強くなる。また、本例の場合、紙類を加熱した後に一定時間の間だけ自然放熱させると、発光強度は紙類を加熱する前の水準まで低下する。特定部１５は、このような発光強度の時間依存性データの形状の特徴を抽出して既知物質の発光強度の時間依存性データの形状の特徴と比較することにより、検査対象物１００を構成する物質が加熱され、かつ、加熱された直後であるかどうかを特定する。
　図１０は、第１実施形態に係る状態特定装置１０により実行される状態特定処理のフローチャートである。はじめに、状態特定装置１０は、検査対象物１００の種別を指定する（Ｓ１０）。次に、状態特定装置１０は、励起光の照射条件を設定する（Ｓ１１）。そして、設定された照射条件で検査対象物１００に励起光を照射する（Ｓ１２）。
　状態特定装置１０は、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光をカメラ１３ａで撮影する（Ｓ１３）。そして、状態特定装置１０は、撮影された画像に基づき、遅延蛍光及び／または燐光の発光データを解析する（Ｓ１４）。ここで、発光データは、発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線を含んでよい。
　状態特定装置１０は、得られた発光データと、予め指定された種別の物質に同様の照射条件で励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データとを照合する（Ｓ１５）。そして、状態特定装置１０は、発光データの類似度に基づいて、検査対象物１００を構成する物質の状態を特定する（Ｓ１６）。以上により、状態特定処理が終了する。
　（第２実施形態）
　以下、本発明の一側面に係る第２実施形態を、図面に基づいて説明する。第２実施形態は、検査対象物の状態を特定する方法が第１実施形態と異なる。したがって、以下の説明においては、第１実施形態と相違する構成について主に説明し、第１実施形態と同一のまたは相当する構成については重複する説明を省略する。
　第２実施形態に係る特定部１５は、外的要因が変化する前の検査対象物１００、および、外的要因が変化した後の検査対象物１００に対し、所定の照射条件で励起光を照射し、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の発光データを処理の前後で比較することにより、検査対象物１００の状態を特定する。外的要因は、例えば、検査対象物１００に対して施される所定の処理を含む。所定の処理は、例えば、検査対象物１００に対する水分の添加や加熱を含む。特定部１５は、例えば、処理前の検査対象物１００に対する処理後の検査対象物１００の発光データの変化量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する。処理前の検査対象物１００は、未処理の検査対象物１００であってもよいし、所定の処理が過去に施された検査対象物１００であってもよい。特定部１５は、例えば、検査対象物１００の種別、および、検査対象物１００の処理の前後における発光データの変化の傾向が事前に取得されていることを前提として、処理の前後における検査対象物１００の発光データの変化量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する。特定部１５は、例えば、検査対象物１００が加熱により発光データが強まる傾向にある場合には、処理の前後における検査対象物１００の発光データの増加量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する。特定部１５は、例えば、処理の前後における検査対象物１００の発光データの増加量が所定の閾値以上である場合、検査対象物１００が加熱により劣化したことを特定する。特定部１５は、例えば、処理の前後における検査対象物１００の発光データの増加量に基づいて、検査対象物１００が加熱により劣化した度合いを定量的に評価してもよい。
　図１１は、加熱温度２００℃で加熱した直後の物質ごとの遅延蛍光及び／または燐光の発光強度と、遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化の一例を示す図である。同図では、複数の物質（「物質１」、「物質２」、「物質３」、「物質４」、「物質５」、「物質６」、「物質７」）について、加熱温度２００℃で加熱した直後の遅延蛍光及び／または燐光の発光強度および遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化の一例を示している。この例では、蛍光強度は、いずれの物質も加熱の前後で大きな変化は見られない。その一方で、遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間は、「物質１」、「物質２」、「物質３」、「物質４」、「物質５」、および、「物質７」については、加熱前後で変化が見られるものの、「物質６」については、加熱前後で大きな変化は見られない。また、遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間は、「物質１」、「物質２」、「物質３」、「物質４」、「物質５」、および、「物質７」の各々について、加熱前後の変化量は互いに異なる。
　特定部１５は、加熱前後の検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する。特定部１５は、例えば、検査対象物１００の種別を「物質１」～「物質７」の中から指定する。また、特定部１５は、指定した種別の検査対象物１００について、加熱前後における検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する。特定部１５は、例えば、予め決められた加熱条件で検査対象物１００を加熱した場合の検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量と、同様の加熱条件で指定した種別の物質を加熱した場合の遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量とを比較することで、検査対象物１００の状態を特定する。特定部１５は、例えば、予め決められた加熱条件で検査対象物１００を加熱した場合の検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量と、指定した種別に対応する閾値とを比較し、遅延蛍光及び／または燐光の発光継続時間の変化量が閾値以上である場合に検査対象物１００が加熱により劣化したことを特定する。
　図１２は、第２実施形態に係る状態特定装置１０により実行される状態特定処理のフローチャートである。はじめに、状態特定装置１０は、検査対象物１００の種別を指定する（Ｓ２０）。次に、状態特定装置１０は、検査対象物１００に施す処理の種別を指定する（Ｓ２１）。次に、状態特定装置１０は、処理の前後における検査対象物１００の発光強度の変化の傾向を取得する（Ｓ２２）。状態特定装置１０は、例えば、処理の前後において検査対象物１００の発光強度が増加傾向にあるのか、又は、減少傾向にあるのかについて取得する。次に、状態特定装置１０は、励起光の照射条件を設定する（Ｓ２３）。次に、状態特定装置１０は、処理前の検査対象物１００に対し、予め設定された照射条件で励起光を照射する（Ｓ２４）。状態特定装置１０は、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光をカメラ１３ａで撮影する（Ｓ２５）。そして、状態特定装置１０は、撮影された画像に基づき、遅延蛍光及び／または燐光の発光データ（第１発光データ）を解析する。ここで、第１発光データは、発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線を含んでよい。次に、状態特定装置１０は、処理後の検査対象物１００に対し、予め設定された照射条件で励起光を照射する（Ｓ２６）。状態特定装置１０は、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光をカメラ１３ａで撮影する（Ｓ２７）。そして、状態特定装置１０は、撮影された画像に基づき、遅延蛍光及び／または燐光の第２発光データを解析する。ここで、第２発光データは、発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線を含んでよい。状態特定装置１０は、処理の前後における発光強度の変化量に基づいて、検査対象物１００の状態を特定する（Ｓ２８）。以上により、状態特定処理が終了する。
　（第３実施形態）
　以下、本発明の一側面に係る第３実施形態を、図面に基づいて説明する。第３実施形態は、検査対象物の状態を特定する方法が第１実施形態と異なる。したがって、以下の説明においては、第１実施形態と相違する構成について主に説明し、第１実施形態と同一のまたは相当する構成については重複する説明を省略する。
　図１３は、第３実施形態に係る状態特定装置１０の記憶部１４は、第１記憶部１４Ａと、第２記憶部１４Ｂとを備える。
　第１記憶部１４Ａは、ある照射条件において、検査対象物１００に励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４Ａａと、既知の物質について、１又は複数の照射条件で励起光を照射した場合に、様々な物質の様々な状態ごとに測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データ１４Ａｂとを記憶する。
　第２記憶部１４Ｂは、既知の物質について、１又は複数の照射条件で励起光を照射した場合に測定された吸収スペクトルデータ１４Ｂａと、既知の物質について、１又は複数の照射条件で励起光を照射した場合に測定された既知物質の劣化した度合いを示す劣化度データ１４Ｂｂとを記憶する。吸収スペクトルデータ１４Ｂａと劣化度データ１４Ｂｂとは、既知の物質の種別と励起光の照射条件との組み合わせごとに既知データベースとして対応付けられている。なお、吸収スペクトルとしては、例えば、赤外吸収スペクトルやラマンスペクトル等を挙げることができる。
　特定部１５は、予め指定された種別の物質の劣化度合いごとの吸収スペクトルデータ１４Ｂａと測定部１３により測定された検査対象物１００の吸収スペクトルデータとを照合して、検査対象物１００が劣化した度合いを特定する。特定部１５は、例えば、測定部１３により測定された発光データ１４Ａａに基づいて検査対象物１００の吸収スペクトルデータを算出し、算出した吸収スペクトルデータと第２記憶部１４Ｂに予め格納された既知の物質の種別ごとの吸収スペクトルデータ１４Ｂａとを照合する。そして、特定部１５は、照合された吸収スペクトルデータ１４Ｂａに対応付けられた劣化度データ１４Ｂｂに基づいて、検査対象物１００が劣化した度合いを特定する。
　次に、検査対象物１００が劣化した度合いを特定する処理について説明する。
　図１４は、発光強度の時間依存性の一例を示す図である。同図に示す例では、検査対象物１００が紙類であって、紙類を加熱した直後からの発光時間と画素値との相関関係を示している。この例では、画像フレームにおける紙類の発光強度を示す輝度値を画素値として評価し、紙類を加熱した直後からの画像フレーム数を発光時間として評価し、紙類の加熱温度をＲＴ（室温）、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の四段階に分類している。加熱温度は、ＲＴ＜Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の関係を満たしている。この例では、紙類の加熱温度が高いほど、発光時間の経過に伴う発光強度の減衰の度合いが小さいことを示している。
　図１５は、外部因子と官能基の結合の大きさの一例を示す図である。同図に示す例では、検査対象物１００が紙類であって、紙類の加熱時間と紙類の酸化劣化により生じる官能基の一例であるＣ＝Ｏ結合の大きさとの相関関係を示している。この例では、加熱した紙類をＦＴ－ＩＲにより解析したときのＣ＝Ｏ結合に由来する１７３０ｃｍ－１付近の吸収ピークの大きさをＣ＝Ｏ結合の大きさとして評価し、紙類の加熱温度をＲＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の四段階に分類している。この例では、紙類の加熱温度が高いほど、紙類の加熱に伴う酸化劣化が進行することを示している。
　図１６は、外部因子と劣化度の関係の一例を示す図である。同図に示す例では、検査対象物１００が紙類であって、紙類の加熱時間と紙類の劣化度との相関関係を示している。この例では、図１５に示した紙類の加熱に伴うＣ＝Ｏ結合の大きさを紙類の劣化度として評価し、紙類の加熱温度をＲＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の四段階に分類している。この例では、紙類の加熱温度が高いほど、紙類の劣化度が劣化閾値に達するまでの加熱時間が短いことを示している。
　図１７は、耐久寿命年数と画素値との関係の一例を示す図である。同図に示す例では、検査対象物１００が紙類であって、紙類を加熱してからの経過年数と画素値との相関関係を示している。この例では、紙類の発光強度を示す輝度値を画素値として評価し、紙類の加熱温度をＲＴ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の四段階に分類している。この例では、グラフの横軸の原点が紙類を加熱した直後（例えば、２０ｍ秒後）の時点を示しており、紙類を加熱してからの画素値が低くなるほど、紙類の劣化が進行していることを示している。また、この例では、紙類の加熱温度が高いほど、紙類を加熱してからの経過年数に伴う紙類の劣化の進行が早く、紙類の発光強度が耐久寿命年数に相当する閾値に達するまでの経過年数が短いことを示している。状態特定装置１０は、紙類を加熱してから所定期間内の画素値の推移から紙類の劣化予測線を算出し、劣化予測線と耐久寿命に相当する閾値との交点を求めることで、紙類の耐久寿命年数を推定することが可能である。
　図１８は、第３実施形態に係る状態特定装置１０により実行される状態特定処理のフローチャートである。はじめに、状態特定装置１０は、検査対象物１００の種別を指定する（Ｓ３０）。次に、状態特定装置１０は、励起光の照射条件を設定する（Ｓ３１）。そして、設定された照射条件で検査対象物１００に励起光を照射する（Ｓ３２）。
　状態特定装置１０は、励起光の照射に応じて生じた検査対象物１００の遅延蛍光及び／または燐光をカメラ１３ａで撮影する（Ｓ３３）。そして、状態特定装置１０は、撮影された画像に基づき、遅延蛍光及び／または燐光の発光データを解析する（Ｓ３４）。ここで、発光データは、発光強度の時間依存性データ及び発光強度の時間減衰曲線を含んでよい。
　状態特定装置１０は、得られた発光データと、予め指定された種別の物質に同様の照射条件で励起光を照射した場合に測定された遅延蛍光及び／または燐光の発光データとを照合する（Ｓ３５）。
　状態特定装置１０は、予め指定された種別の物質の吸収スペクトルの測定データ、または既知データベースから読み出した吸収スペクトルのデータに基づいて、特定結合分子の生成の有無や大きさを照合する（Ｓ３６）。特定結合分子は、例えば、Ｃ＝Ｏ結合、－ＯＨ結合、－ＮＨ２結合、－ＣＯＯＨ結合など、検査対象物１００の劣化により生成される特定の官能基を含む。
　そして、状態特定装置１０は、先のステップＳ３６において照合された特定結合分子の生成の有無や大きさに基づいて、検査対象物１００を構成する物質の劣化した度合い（劣化度）を特定する（Ｓ３７）。以上により、状態特定処理が終了する。
　以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。
　１０…状態特定装置、１０ａ…ＣＰＵ、１０ｂ…ＲＡＭ、１０ｃ…ＲＯＭ、１０ｄ…通信部、１０ｅ…入力部、１０ｆ…表示部、１１…設定部、１２…照射部、１３…測定部、１３ａ…カメラ、１３ｂ…解析部、１４…記憶部、１４Ａ…第１記憶部、１４Ｂ…第２記憶部、１４ａ，１４Ａａ，１４Ａｂ…発光データ、１４ｂ…既知物質の発光データ、１４Ｂａ…既知物質の吸収スペクトルデータ、１４Ｂｂ…既知物質の劣化した度合い（劣化度）データ、１５…特定部、１００…検査対象物。
 

Claims (12)

  1. 　所定の照射条件で、検査対象物に励起光を照射する照射部と、
    　前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する測定部と、
    　前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通する照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する特定部と、
    　を備える状態特定装置。
  2. 　前記検査対象物からの発光の発光データは、前記励起光の照射に応じて生じた前記検査対象物の遅延蛍光及び／または燐光の発光データである、
      請求項１に記載の状態特定装置。
  3. 　前記測定部は、前記発光を１００ｆｐｓ以上のフレームレートで撮影する高速カメラを含む、
    　請求項１または２に記載の状態特定装置。
  4. 　前記特定部は、記憶部に予め格納された前記検査対象物の参照発光データを読み出し、前記読み出した参照発光データと前記測定部により測定された前記発光データとを用いて前記検査対象物の状態を特定する、
      請求項１から３のいずれか１項に記載の状態特定装置。
  5. 　所定の照射条件で、検査対象物に励起光を照射する照射部と、
    　前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データとして第１発光データを測定し、前記検査対象物の外的要因が変化した後に、前記励起光の照射に応じて生じた前記検査対象物からの発光の発光データとして第２発光データを測定する測定部と、
    　前記第１発光データに対する前記第２発光データの変化度に基づいて、前記検査対象物の外的要因が変化したことに基づく前記検査対象物の状態を特定する特定部と、
    　を備える状態特定装置。
  6. 　前記特定部は、記憶部に予め格納された前記検査対象物の劣化度合いごとの発光データと、前記測定部により測定された前記発光データとを照合して、前記検査対象物の状態として、前記検査対象物が劣化した度合いを特定する、
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の状態特定装置。
  7. 　前記励起光の波長は、１０ｎｍ以上である、
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の状態特定装置。
  8. 　前記発光データは、前記励起光の照射を止めた後に生じる前記検査対象物からの発光の発光データを含む、
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の状態特定装置。
  9. 　所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する照射工程と、
    　前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する測定工程と、
    　前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通の照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する特定工程と、
    　を含む状態特定方法。
  10. 　前記特定工程においては、記憶部に予め格納された前記検査対象物の参照発光データを読み出し、前記読み出した参照発光データと前記測定された発光データとを用いて前記検査対象物の状態を特定する、
    　請求項９に記載の状態特定方法。
  11. 　コンピュータに、
    　所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する処理と、
    　前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物からの発光の発光データを測定する処理と、
    　前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記発光データと共通の照射条件で前記励起光を照射した場合に測定された前記検査対象物からの発光の発光データとを照合して、前記検査対象物の状態を特定する処理と、
    　を実行させる状態特定プログラム。
  12. 　所定の照射条件で検査対象物に励起光を照射する照射部と、
    　前記励起光の照射に対して遅延して生じた前記検査対象物の発光に関する発光データを測定する測定部と、
    　前記発光データと、前記検査対象物を構成する物質の状態ごとに前記所定の照射条件で前記励起光を照射した場合に遅延して生じた発光に関する発光データとに基づいて、前記検査対象物の状態を特定する特定部と、
    　を備える状態特定装置。
     
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