マルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置
異なる波長の光を発光するＬＥＤ（２３ａ〜２３ｈ）と、これらのＬＥＤ（２３ａ〜２３ｈ）からの光をリレーする複数の光学ロッド（２５）と、これらの光学ロッド（２５）からの光を白色拡散面（２６ａ）およびアルミコート反射面（２６ｂ）により拡散反射して撮像光軸に対して略６０度の角度をなすように照射する光拡散素子（２６）と、この光拡散素子（２６）からの光をさらに拡散する光学シート（２７）と、を有するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像し撮像する撮像光学系（２１）およびＣＣＤ（１３）と、を有し、ＣＣＤ（１３）の撮像出力を解析して被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色成分を測定するために異なる波長の光を照射するようになされたマルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面などを観察したり撮像して解析したりするために、対象物の照明を行う照明装置は、従来より種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−２１８３５６号公報には、鏡面に近い対象物の表面を観察するために、第１の導光手段で導光した照明光を、複数の反射面を有する第２の導光手段で撮影光軸に近接した位置から対象物に照射することにより、正反射光による明るい光で対象物を観察することができるようにする光学装置および照明ヘッドが記載されている。
【０００４】
また、特開平９−２７０８８５号公報には、測色器等に組み込まれる照明光学系において、リング状光源を用いて、該リング状光源から発光した光を円錐状の第１のミラー面により反射し、さらに凹状の第２のミラー面により反射して、対象物に照射する技術が記載されている。
【０００５】
このような照明用の光源としては、従来よりバルブランプが広く用いられているが、近年では分野に応じて発光ダイオード（ＬＥＤ）も徐々に用いられるようになってきている。このＬＥＤは、バルブランプに比べて、低消費電力、長寿命等の利点を有し、さらに、狭波長帯域発光、高色再現性などの特性を有するものとなっている。
【０００６】
こうしたＬＥＤの利点や特性を生かして近年開発が進められている技術の一つとして、対象物の色を測定する技術が挙げられる。
【０００７】
例えば特許３２１８６０１号の明細書には、３原色のＬＥＤ光を順次発光させて、各色が中央部で重なるように照射面に対して直接照射し、該照射面から夫々反射してくる光をフォトダイオードなどで受光して、その反射光強度に基づいて測色値を求めるものとなっている。
【０００８】
上述したようなＬＥＤは、１つの素子からの発光量が小さく、測色に用いるための照明装置を構成しようとすると、複数のＬＥＤを並べるなどして発光量を増やしてやる必要がある。ただし、複数のＬＥＤを単に並べて照明するだけでは、対象物が不均一に照明される可能性があるために、何らかの工夫を施す必要がある。
【０００９】
こうした点を考慮した技術として、例えば特開平１０−１３４６２１号公報には、半導体ウェーハ等を検査するために照明する照明器具において、複数のＬＥＤにより照明光を発光し、その照明光をファイバーバンドルを用いて伝達する際に、バンドルを構成するファイバーをランダムに配置することにより、均一な照明を行うようにする技術が記載されている。
【００１０】
さらに、対象物の色を正確に測定するという観点からは、受光する反射光に正反射光が含まれないようにする必要がある。
【００１１】
この点に対処するための技術として、例えば特開平１１−３０５１４１号公報には、照明光を照射する導光手段と、照明される対象物と、の間に、正反射光を遮光するための環状の遮光部を設けた拡大撮像装置および光学装置が記載されている。
【００１２】
上記特許３２１８６０１号の明細書に記載された測色装置は、３原色の光を照射面に直接照射するものであるために、照射面の光量にムラが発生するか否かはＬＥＤの配光特性と照射距離とにより光学的に決定されることになる。光学的に均一な照射光量を得るためには、照射距離に関わらず高い指向性を有する光線を形成する必要があるが、ＬＥＤのみでこうした配光特性を達成するのは困難である。従って、３原色に各対応するＬＥＤの出射光が重なる照射面積を狭い領域でしか得られないために、測定が可能となるのはこの狭い領域に限られることになる。さらに、該明細書に記載されたような構成では、照射面からの正反射光がフォトダイオードに入射される可能性があるために、必ずしも色を正確に測定することができない。
【００１３】
また、上記特開平１０−１３４６２１号公報に記載されたような照明器具は、上述したように、ファイバーバンドルを介して均一な照明を行うように工夫されているが、ほぼ垂直落写照明となっているために、照射面からの正反射光が顕微鏡を介してＣＣＤカメラに入射されるのを防ぐことはできず、正確な色測定は不可能である。さらに、該公報の照明器具は、半導体ウェーハ等のパターンを検査するためのものであるために、測色を行うための特段の構成はなく、当然にして、波長の異なる複数の照明光を用いる構造を備えてはいない。
【００１４】
さらに、上記特開平９−２１８３５６号公報、特開平９−２７０８８５号公報、特開平１１−３０５１４１号公報に記載されたものは、光源としてＬＥＤを想定したものではないために、複数のＬＥＤを用いたときに生じ得る照明ムラを解消する工夫がなされてはいない。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被照射面に光量ムラを生じさせることなく照明を行うことができるマルチスペクトル照明装置およびマルチスペクトル撮像装置を提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、上記マルチスペクトル照明装置が、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有しこの反射面により拡散された光を上記被照射面に照射する光拡散素子と、を有して構成されたものである。
【００１７】
また、第２の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００１８】
さらに、第３の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００１９】
第４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００２０】
第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００２１】
第６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００２２】
第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００２３】
第８の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００２４】
第９の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００２５】
第１０の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００２６】
第１１の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００２７】
第１２の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００２８】
第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、上記マルチスペクトル照明装置が、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、を有して構成されたものである。
【００２９】
第１４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３０】
第１５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３１】
第１６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数が、対応する光源の発光効率に応じて設定されている。
【００３２】
第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００３３】
第１８の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３４】
第１９の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３５】
第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置は、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有しこの反射面により拡散された光を被照射面に照射する光拡散素子と、を具備したものである。
【００３６】
第２１の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３７】
第２２の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３８】
第２３の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００３９】
第２４の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００４０】
第２５の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００４１】
第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置は、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、を具備したものである。
【００４２】
第２７の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４３】
第２８の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４４】
第２９の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数が、対応する光源の発光効率に応じて設定されている。
【００４５】
第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００４６】
第３１の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４７】
第３２の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１におけるマルチスペクトル撮像装置の使用形態を示す図。
【図２】上記実施例１におけるマルチスペクトル撮像装置の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例１において、マルチスペクトル照明装置を中心とする撮影装置の構成を側方から示す図およびＬＥＤ基板の構成を示す正面図。
【図４】上記実施例１におけるマルチスペクトル照明装置の構成を示す斜視図および光学シートの作用を示す側面図。
【図５】上記実施例１におけるマルチスペクトル照明装置の構成を上面から示す図。
【図６】上記実施例１において、ＬＥＤによる照明スペクトルとＣＣＤの分光感度とを示す線図。
【図７】上記実施例１において、照射角と正反射光および色成分反射光の反射光量との相関を示す線図。
【図８】本発明の実施例２において、絞り構造を備えた光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図。
【図９】上記実施例２において、絞り構造を備え該絞り構造部分に光学シートを配置した光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図。
【図１０】本発明の実施例３において、ファイバーバンドルを用いて光拡散を行うようにしたマルチスペクトル照明装置の構成を上面側と側面側とから示す図およびファイバーバンドルの出射側端面を示す図。
【図１１】上記実施例３において、斜めから光を照射することによる照明ムラの光学シートによる補正を説明するための図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００５０】
図１から図７は本発明の実施例１を示したものであり、図１はマルチスペクトル撮像装置の使用形態を示す図、図２はマルチスペクトル撮像装置の構成を示すブロック図、図３はマルチスペクトル照明装置を中心とする撮影装置の構成を側方から示す図およびＬＥＤ基板の構成を示す正面図、図４はマルチスペクトル照明装置の構成を示す斜視図および光学シートの作用を示す側面図、図５はマルチスペクトル照明装置の構成を上面から示す図、図６はＬＥＤによる照明スペクトルとＣＣＤの分光感度とを示す線図、図７は照射角と、正反射光および色成分反射光の反射光量と、の相関を示す線図である。
【００５１】
本実施例のマルチスペクトル照明装置を用いたマルチスペクトル撮像装置は、例えば対象物としての自動車の色を正確に測色する用途などに用いられるものである。
【００５２】
図１に示すように、このマルチスペクトル撮像装置のシステムは、自動車等の対象物４を撮影する撮影装置１と、撮影後にこの撮影装置１を載置するなどにより該撮影装置１と電気的に接続されて撮影データを受信すると共に該撮影装置１に対する充電等を行う機能も備えたクレードル２と、このクレードル２が接続されていて該クレードル２を介して受信した撮影データを受け取り解析を行うパーソナルコンピュータ（以下、適宜ＰＣという）３と、を有して構成されている。
【００５３】
このようなマルチスペクトル撮像装置の撮影装置１を用いて、例えば自動車の表面を撮影し、撮影後の撮影装置１をクレードル２と接続することにより、撮影データがＰＣ３に取り込まれる。そして、該ＰＣ３において解析を行うことにより、例えばその自動車の色が正規の塗料により塗られた色であるか、または他の塗料により塗られた色であるかを見分けることが可能となる。これにより、自動車の塗装に関する専門的な知識がなくても、自動車の状態を判断することが可能となる。
【００５４】
次に、このようなマルチスペクトル撮像装置の構成を、図２を参照して説明する。
【００５５】
上記撮影装置１は、本体５からフード６を延設して構成されており、該本体５の外面には、該撮影装置１の電源をオンするための電源スイッチ７と、撮影動作を指示入力するためのシャッタボタン８と、上記クレードル２と電気的に接続するための接点９と、撮影された画像を確認したり該撮影装置１に関する各種の情報を表示したりするためのＬＣＤユニット１０と、後述する撮像光学系２１の焦点位置を手動で調整するためのピントリング１１と、が配設されている。
【００５６】
上記フード６から本体５にかけての内部には、対象物４を照明するための光源となるＬＥＤ２３ａ〜２３ｈと、これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈが取り付けられているＬＥＤ基板２２と、該ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された照明光を均一な照明光として対象物４の被照射面に照射するための照明光学ユニット２４と、照明された対象物４の被照射面から反射されてくる光を後述するＣＣＤ１３上に結像するための撮像光学系２１と、が配設されている。
【００５７】
このような構成において、マルチスペクトル照明装置は、上記ＬＥＤ基板２２、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈ、照明光学ユニット２４を含んでなる。また、上記撮像光学系２１は、至近距離での撮影を行うことができるような光学系となっている。さらに、上記フード６は、この撮像光学系２１に入射する光が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈおよび照明光学ユニット２４による照明光により照明された対象物４からの反射光のみとなって、それ以外の外光の影響を受けることがないように遮光するためのものである。そして、上記ピントリング１１は、上記撮像光学系２１による対象物４の光学像の結像位置が、上記ＣＣＤ１３の撮像面に一致するように調整するためのものである。なお、ここではピントリング１１を用いて焦点調節するようにしているが、もちろん、オートフォーカス等の機構を用いて自動焦点調節を行うことができるように構成しても良い。
【００５８】
上記本体５内には、さらに、上記撮像光学系２１により結像された光学的な被写体像を電気的な画像信号に変換するためのものでありＲＧＢカラーフィルタを有するＣＣＤ１３と、このＣＣＤ１３から出力される画像信号に各種の信号処理を行うための信号処理回路１４と、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈを制御して発光を行わせるためのＬＥＤコントローラ１５と、上記信号処理回路１４により処理された画像データを記憶したり後述する制御回路１８により実行される処理プログラムやデータ等を記憶したりするためのメモリ１６と、上記クレードル２から上記接点９を介して供給される電源を蓄積するためのバッテリ１９と、このバッテリ１９から供給される電源をこの撮影装置１内の各回路に供給するための電源回路１７と、上記ＣＣＤ１３，信号処理回路１４，ＬＥＤコントローラ１５，メモリ１６，電源回路１７および後述する制御回路１８を実装する電気回路基板１２と、上記ＬＣＤユニット１０，信号処理回路１４，ＬＥＤコントローラ１５，メモリ１６，電源回路１７とバス等を介して双方向に接続されていてこれらを含むこの撮影装置１全体を統括的に制御するための制御回路１８と、を有して構成されている。
【００５９】
また、上記クレードル２は、撮影装置１の上記接点９と接続するための接点３９と、ＡＣ電源から供給される所定電圧の交流を適宜の直流電圧に変換するＡＣアダプタ３５と、このＡＣアダプタ３５から供給される電源を内部の各回路に供給するための電源回路３６と、上記撮影装置１から送信される画像データがアナログデータである場合にデジタルデータへの変換を行うＡ／Ｄ変換回路３４と、画像データを記憶したり後述するＣＰＵ３１により実行される処理プログラムやデータ等を記憶したりするためのＳＲＡＭ３３と、画像データの圧縮処理等を行うためのＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）３２と、上記ＰＣ３と例えばＵＳＢ２により通信を行うためのインターフェースであるＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７と、上記ＦＰＧＡ３２，ＳＲＡＭ３３，Ａ／Ｄ変換回路３４，電源回路３６，ＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７とバス等を介して双方向に接続されていてこれらを含むこのクレードル２全体を統括的に制御しかつ上記撮影装置１やＰＣ３との通信を制御するＣＰＵ３１と、を有して構成されている。
【００６０】
さらに、上記ＰＣ３は、上述したように例えばＵＳＢ２により接続されている上記クレードル２を介して上記撮影装置１から受信した画像データを解析することにより対象物４の色を判断する色解析ソフトウェア４１がインストールされていると共に、この色解析ソフトウェア４１が色の解析を行う際に参照する色データベース４２が記憶されている。
【００６１】
続いて、図３から図７を参照して上記照明光学ユニットおよびＬＥＤについて説明する。
【００６２】
上記ＬＥＤ基板２２に配設されている上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、図３（Ｂ）に示すように、複数の発光ユニットにまとめられて格納されている。例えば、第１の発光ユニット２２ａにはＬＥＤ２３ｃ，２３ｆが、第２の発光ユニット２２ｂにはＬＥＤ２３ｂ，２３ｅ，２３ｇが、第３の発光ユニット２２ｃにはＬＥＤ２３ａ，２３ｄ，２３ｈが、それぞれパッケージングされている。なお、ここでは、８つの異なる波長域の光を発光するＬＥＤがそれぞれ１つずつ設けられている例を示したが、１つの波長域の光に対応して複数のＬＥＤを設けるようにしても構わない。
【００６３】
これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの発光スペクトルは、図６に示すようになっており、ＬＥＤ２３ａが曲線Ｓａに示すように４５０ｎｍ、ＬＥＤ２３ｂが曲線Ｓｂに示すように５０５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｃが曲線Ｓｃに示すように５２５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｄが曲線Ｓｄに示すように５６０ｎｍ、ＬＥＤ２３ｅが曲線Ｓｅに示すように５７５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｆが曲線Ｓｆに示すように６０９ｎｍ、ＬＥＤ２３ｇが曲線Ｓｇに示すように６３５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｈが曲線Ｓｈに示すように６７０ｎｍの中心発光波長をそれぞれもつものとなっている。
【００６４】
なお、これらの発光スペクトルに対して、ＲＧＢカラーフィルタを介した上記ＣＣＤ１３の分光感度は、フィルタ色毎に該図６に示すようになっており、完全には分離されておらず一部が重なっているが、ほぼ次のようである。すなわち、Ｂカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｂに示すように、ＬＥＤ２３ａの発光帯域をほぼ含むと共に、ＬＥＤ２３ｂの発光帯域を一部含んでいる。また、Ｇカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｇに示すように、ＬＥＤ２３ｂ，ＬＥＤ２３ｃ，ＬＥＤ２３ｄ，ＬＥＤ２３ｅの発光帯域をほぼ含んでいる。さらに、Ｒカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｒに示すように、ＬＥＤ２３ｆ，ＬＥＤ２３ｇ，ＬＥＤ２３ｈの発光帯域をほぼ含んでいる。
【００６５】
また、上記照明光学ユニット２４は、図３（Ａ）に示すように、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された照明光を伝達する複数の光学ロッド２５と、これらの光学ロッド２５を介して伝達された照明光を均一な照明光とするために拡散を行う光拡散素子２６と、を含んで構成されていて、該光拡散素子２６は、図４や図５に示すように、出射端面側に光を拡散するための光学シート２７をさらに配設して構成されている。
【００６６】
上記光学ロッド２５は、種々の構成のものを用いることが可能であるが、代表例としては、光学材料により単一のロッド状に形成されたもの、あるいは、ファイバーバンドルとして構成されたもの、が挙げられる。
【００６７】
上記光拡散素子２６は、側面から見ると図３（Ａ）に示すようにほぼ長方形をなしているが、上面から見ると図５に示すように（あるいは斜めから見ると図４に示すように）湾曲した形状となるように形成されていて、上記光学ロッド２５から伝達された光をその内面で複数回反射して拡散するように構成されている。
【００６８】
該光拡散素子２６は、図５に示すように、光学ロッド２５からの光を入射する入射側が白色拡散面２６ａとして構成され、該光を出射する出射側がアルミコート反射面２６ｂとして構成されている。これにより、照明光を均一に拡散しながら、かつ光量を低下させることなく出射端側へ伝達するようになっている。
【００６９】
そして、該光拡散素子２６は、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、図５に示すように、上記撮像光学系２１の光軸に対して略６０度の角度をなすように配置されている。これは、正反射光の影響を抑制しつつ、色成分の反射光を効率良く取り込むことができるような設計に基づく配置である。
【００７０】
すなわち、図７の三角印に示すように、照射光束の中心軸と撮像光軸とのなす角度が０度である場合に、正反射光の光量が最も大きくなる。そして、この角度が大きくなるに従って、正反射光の光量は減少し、４５度を超える付近からほぼ実用上の影響がないような範囲となる。一方、色成分反射光の光量も、図７の丸印に示すように、上記角度が０度である場合に最も大きく、角度が大きくなるに従って減少する。しかし、色成分反射光の光量は、正反射光の光量よりも減衰の仕方が緩やかであるために、反射光量の開きは大きくなり、つまりＳＮ比が向上する。そして、正反射光の実用上の影響がなくなる上記４５度においても、色成分反射光は依然として実用的な光量を保っている。その後、さらに上記角度が増大して、約７５度になったところで、該色成分反射光の光量の低下が無視し得ない程度になり、実用範囲から外れてしまう。従って、ＳＮ比が高く、かつ必要な色成分反射光の光量を得られる実用範囲として、上記角度が４５度〜７５度となる範囲が挙げられる。このような実用範囲内においても、最も効率が高く、色測定を最も精度良く行うことができる角度として、この実施例では上記略６０度が設定されている。
【００７１】
上記光学シート２７は、図４（Ｂ）に示すように、入射面２７ａが平面、出射面２７ｂが拡散面となっており、上記光拡散素子２６により均一化された照明光を、さらに拡散して均一化してから対象物４に照射するようになっている。
【００７２】
続いて、上述したような構成のマルチスペクトル撮像装置の作用について説明する。
【００７３】
使用者は、撮影装置１のフード６側を対象物４の撮影対象部分に正対させて、電源スイッチ７を操作することにより撮影装置１の電源を投入する。これにより、電気回路基板１２上の各回路がバッテリ１９からの電源供給を受けて駆動を開始する。
【００７４】
制御回路１８は、制御プログラムに従って動作を開始すると、所定の初期化等を行った後に、ＬＥＤコントローラ１５を介してＬＥＤ基板２２に電流を供給するように制御する。これにより、ＬＥＤ基板２２上に配置されているＬＥＤ２３ａ〜２３ｈが例えば全て同時に点灯される。ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、このように全てを同時に点灯可能であるが、その一方で、任意の１つ、または任意の２つ以上を点灯させることも可能となっている。全てのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの点灯は、例えばＬＣＤユニット１０を介して対象物４を観察する際に用いられ、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの個別の点灯は、例えば対象物４の測色を行う際に用いられる。また、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈに供給する電流値は変更することができるように構成されており、特にＬＣＤユニット１０による観察を行う際には、この電流値を変化させて光量を制御することにより、対象物４を適度な照度で観察しつつ消費電力の低減を図るようにすると良い。
【００７５】
このようにして、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈに電力を供給すると、各ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは所定の出射角度をもってそれぞれの波長の光を出射する。この光が、上記照明光学ユニット２４を介して対象物４に照明光として照射される。
【００７６】
使用者は、対象物４の撮影対象部分を上記ＬＣＤユニット１０の画面を介して観察しながら、上記ピントリング１１を操作してピント調整を行うことにより、撮影対象部分にピントを合わせる。そして、ピントが合ったところで、上記シャッタボタン８を押すことにより、該撮影対象部分の測色用の画像取り込み動作が開始される。
【００７７】
すなわち、制御回路１８は、上記シャッタボタン８が押されたことを検出すると、測定モードにおける発光動作を行うようにＬＥＤコントローラ１５を指示する。ＬＥＤコントローラ１５は、この指示を受けて、電流の供給がなされているＬＥＤ基板２２上の８つのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈを、順次、１／３０秒間隔で点灯／消灯を繰り返すように動作させる。上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、上記図６に示したような波長の各々に対する発光効率が異なるために、該ＬＥＤコントローラ１５は、電流値を制御して、撮影に必要な光量を発光させる。
【００７８】
ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の角度をもって出射された光は、上記光学ロッド２５に入射して、光拡散素子２６へ伝達される。光は、光拡散素子２６に入射すると、まず白色拡散面２６ａで反射される。該光拡散素子２６は、例えば内部が空洞となる箱状に形成されたものであり、この白色拡散面２６ａは、全ての波長の光を波長に依存することのない反射率で拡散反射するための微細な白色塗料粒子が、内面に塗布された面である。この白色拡散面２６ａの反射作用により、伝達された光の拡散は、確実に促進される。
【００７９】
このような拡散促進の作用を白色拡散面２６ａにより複数回繰り返し、その後、さらにアルミコート反射面２６ｂにより光量をほとんど低下させることなく反射が行われる。こうして、光拡散素子２６から光が出射される段階では、積分光に近い状態になる。
【００８０】
この光は、さらに第１の光学シート２７によって拡散され、より照射面に対する均一性が向上した照明光として、対象物４に照射される。このときには、上記フード６により外光が遮断されているために、対象物４は、ほぼ、ＬＥＤからの照明光のみにより照明される状態となる。
【００８１】
照射された光は、対象物４により反射されて、撮像光学系２１に入射し、上記ＣＣＤ１３の撮像面に結像される。このときに撮像光学系２１に入射する光は、上述したような理由から、ほぼ色成分反射光のみであって、正反射光はほとんど含まれることがない。
【００８２】
こうしてＣＣＤ１３により光電変換して生成された画像データは、信号処理回路１４により信号処理された後に、メモリ１６に蓄積される。
【００８３】
このような動作が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの順次の点灯／消灯に応じて行われ、８種類の各波長に対応する画像データがメモリ１６に順次蓄積される。このような８種類の画像データの取り込みは、１回のみ行っても構わないが、データの信頼性を向上するために、複数回繰り返すようにしても良い。
【００８４】
このような撮影装置１を用いた測定動作が完了したら、使用者は、撮影装置１をクレードル２に載置して、接点９と接点３９とを電気的に接続させる。
【００８５】
すると、撮影装置１の制御回路１８とクレードル２のＣＰＵ３１とが通信を行って、メモリ１６に記憶されている画像データを、該撮影装置１からクレードル２に転送する。
【００８６】
クレードル２は、受信した画像データをＳＲＡＭ３３に一旦蓄積した後に、上記ＦＰＧＡ３２などで処理し、ＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７を介してＰＣ３に送信する。
【００８７】
ＰＣ３は、受信した画像データを、インストールされている色解析ソフトウェア４１により解析するが、その際には、該ＰＣ３に記憶されている色データベース４２を参照しながら解析を行うことになる。これにより、ＰＣ３において、被写体の正確な色が明確に分析され、その結果が該ＰＣ３のモニタ等に表示される。
【００８８】
また、上記撮影装置１をクレードル２に接続することにより、該撮影装置１のバッテリ１９が、接点９，３９を介してクレードル２のＡＣアダプタ３５から電源供給を受けて充電される。
【００８９】
このような実施例１によれば、マルチスペクトル照明装置に光拡散素子を設けたために、ＬＥＤから発光された光を、均一な照明光として照射することができる。さらに、ＬＥＤから発光された光を、光学ロッドを用いて光拡散素子に伝達しているために、光を損失させることなく有効に伝達することができる。そして、光拡散素子内に白色拡散面を設けているために、照明光の均一化を効率的に行うことができる。加えて、光拡散素子の出射面に光を拡散する機能を備えた光学シートを設けているために、照明光をより一層均一化することができる。また、照明光の光束の中心軸が撮像光軸と４５度〜７５度の範囲の中の特に略６０度の角度をなすようにしているために、正反射光の影響をほぼ受けることなく、かつ色成分反射光の光を効率的に撮像することが可能となる。これにより、正確な色測定を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００９０】
図８、図９は本発明の実施例２を示したものであり、図８は絞り構造を備えた光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図、図９は絞り構造を備え該絞り構造部分に光学シートを配置した光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図である。
【００９１】
この実施例２において、上述の実施例１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００９２】
この実施例２は、光拡散素子２６の形状を異ならせたものである。すなわち、この実施例２の光拡散素子２６は、上面から見た形状は上述した実施例１の図５に示したものとほぼ同様であるが、側面から見たときの形状が図８（Ｂ）に示すように（あるいは斜めから見たときの形状が図８（Ａ）に示すように）、中央部がくびれたものとなっている。
【００９３】
すなわち、光拡散素子２６は、光を入射する入射側の白色拡散面２６ａと、光を出射する出射側のアルミコート反射面２６ｂと、の間となる光を伝達する光路の中程に、絞り部２６ｃが設けられている。この絞り部２６ｃは、光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、上記光学ロッド２５からの光を入射する入射側端面の面積よりも小さく、かつ、上記光学シート２７へ向けて光を照射する出射側端面の面積よりも小さくなるような、絞り形状に形成されている。
【００９４】
このような光拡散素子２６に、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈからの光が光学ロッド２５を介して入射すると、入射側の白色拡散面２６ａにおいて複数回反射されながら、上記絞り部２６ｃに向けて光束が収束して行く。この光束が収束する課程で、光の拡散が促進される。その後、光束は、この絞り部２６ｃを起点として、アルミコート反射面２６ｂで反射されながら広がって行く。該アルミコート反射面２６ｂは、図８（Ｂ）に示すように、例えば放物面に準ずるような形状に形成されていて、放物面の焦点から照射された光が該放物面の対称軸に平行な光として反射されるのと同様に、このアルミコート反射面２６ｂで反射された各光線は、互いに略平行な光線となる。こうして、均一で略平行となった光束が、該光拡散素子２６から出射される。
【００９５】
光拡散素子２６から出射された光は、上記実施例１と同様に、上記光学シート２７によりさらに拡散された後に、対象物４に照射されることになる。
【００９６】
また、図９は、上記図８に示したような形状の光拡散素子２６の内部に、光拡散機能を有する光学シート２８を配設する構成例を示している。上記図８に示した構成例においては、光学シート２７は光拡散素子２６の出射面側に配設されていたが、この図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す構成例では光拡散素子２６の内部に光学シート２８を配設するようにしている。すなわち、該光学シート２８は、光拡散素子２６において光束が最も収束する位置である絞り部２６ｃに配設されている。
【００９７】
これにより、該絞り部２６ｃの位置で、光の拡散がさらに効果的に行われる。この光学シート２８により拡散された光は、上述と同様にアルミコート反射面２６ｂで反射され、略平行光として光拡散素子２６から出射される。
【００９８】
このような実施例２によれば、上述した実施例１とほぼ同様の効果を奏するとともに、絞り部を設けたために、光束が収束しその後に拡大するという課程の中で、より多くの回数反射されるようになるために、より均一な照明光を得ることができる。一方、実施例１と同程度の均一性をもった照明光で良い場合には、光拡散素子の全長が短くて済むなどのより小型化を図ることが可能となる。これにより、より小型なマルチスペクトル照明装置、ひいてはより小型なマルチスペクトル撮像装置を構成することができる。
【００９９】
そして、絞り部に光学シートを設ける場合には、対象物を照明する光が略平行光となることが妨げられないために、フード側に逃げる無駄な光量を減らして、より効率的に高い照度で対象物を照明することが可能となる。一方、実施例１と同程度の照度で良い場合には、ＬＥＤに供給する電力を低減することができるために、より低消費電力で使用可能時間の長いマルチスペクトル撮像装置を構成することが可能となる。
【実施例３】
【０１００】
図１０、図１１は本発明の実施例３を示したものであり、図１０はファイバーバンドルを用いて光拡散を行うようにしたマルチスペクトル照明装置の構成を上面側と側面側とから示す図およびファイバーバンドルの出射側端面を示す図、図１１は斜めから光を照射することによる照明ムラの光学シートによる補正を説明するための図である。
【０１０１】
この実施例３において、上述の実施例１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１０２】
この実施例３のマルチスペクトル照明装置は、上記ＬＥＤ基板２２と、このＬＥＤ基板２２上に配設されたＬＥＤ２３ａ〜２３ｈと、これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された光を均一化して伝達するものでありファイバーユニットを構成するファイバーバンドル５２と、このファイバーバンドル５２から対象物４へ向けて斜めに光が照射されることによる照明ムラを補正するためのものでありファイバーユニットを構成する第２の光学シート５４と、を有して構成されている。
【０１０３】
上記ファイバーバンドル５２は、例えば５０μｍ程度の極細の単ファイバー（光学ファイバー）を複数本束ねたものとして構成されており、一端側が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の出射角度をもって発光される光をそれぞれ入射するための入光バンドル５１ａ〜５１ｈ、他端側が、対象物４へ向けて光を照射するための出光バンドル５３となっている。
【０１０４】
上記入光バンドル５１ａ〜５１ｈでそれぞれ８束に分割して束ねられている各光学ファイバーは、その光を伝達する光路の途中において、互いにランダムに混合された後に、図１０（Ｃ）のＡ矢視図に示すように再び束ねられて、出光バンドル５３となる。
【０１０５】
このとき、入光バンドル５１ａ〜５１ｈにおいて束ねられている光学ファイバーの本数は、各ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの発光効率に応じて、出射時に必要な発光量が得られる本数が割り当てられている。例えば、図１０（Ｂ）に示すＬＥＤ２３ａ，２３ｈ，２３ｄの各発光効率の比が１：１．５：２であるとすると、これらに対応する入光バンドル５１ａ，５１ｈ，５１ｄを構成する光学ファイバーの本数の比が１：０．６７：０．５となるように束ねられる。
【０１０６】
このような構成により、入光バンドル５１ａ〜５１ｈから適切な光量で取り込まれた光が、ランダムに混合されることにより均一に分散された照明光として、図１０（Ｃ）に示すような出光バンドル５３から出射される。
【０１０７】
このとき、出光バンドル５３は、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系２１の光軸に対して略６０度の角度をなすように配置されている。その理由は、上記実施例１で説明したように、正反射光の影響を抑制しつつ、色成分の反射光を効率良く取り込むためである。
【０１０８】
このような角度をもって出光バンドル５３から出射される光は、対象物４の被照射面において、例えば図１１（Ｃ）に示すような照明ムラを生じることがある。このような照明ムラを補正するために設けられているのが、上記第２の光学シート５４である。
【０１０９】
この光学シート５４は、図１１（Ｄ）に示すようなグラデーション特性を備えたものとなっており、その特性曲線は照明ムラの輝度分布を逆にしたような形状となっている。
【０１１０】
出光バンドル５３からの照明光が、このような光学シート５４を介して通過すると、対象物４の被照射面において、図１１（Ｅ）に示すような照度で照射されることになり、照明ムラのない照明を行うことが可能となる。
【０１１１】
なお、上記実施例１，２において用いられたような、伝達する光を拡散するための光学シートを、さらにファイバーバンドルによる光路中に配置するようにしても構わない。この場合には、より均一に拡散された光を照射することが可能となる。
【０１１２】
このような実施例３によれば、ファイバーバンドルを用いて、入射側と出射側との途中で光学ファイバーをランダムに混合することによっても、上述した実施例１，２とほぼ同様の効果を奏することができる。
【０１１３】
さらに、出光バンドルの出射側の面に第２の光学シートを設けたことにより、斜めから光を照射することによる照明ムラを良好に補正して、対象物の被照射面において均一な照度を得ることができる。
【０１１４】
なお、上記実施例３において用いられた第２の光学シート５４は、上述した実施例１，２の光拡散素子２６の出射面側に用いることも可能であり、この場合にも同様の効果を奏することができる。
【０１１５】
また、上述した実施例１から実施例３の光拡散素子２６は、白色拡散面２６ａの内面に白色塗料粒子を塗布することにより構成するに限るものではなく、これに代えて、所定の割合の白色の添加剤を含む樹脂、例えば５％未満の割合で白色のＴｉＯ２（酸化チタン）を主成分とする添加剤を含む樹脂、により形成するようにしても良い。
【０１１６】
この場合には、材料に良質（波長に対する反射率が安定して高い）の添加剤を混入して射出成形等で形成することにより、高い性能を有する光拡散素子を、塗装などの２次加工を不要としながら、容易かつ安価に得ることが可能となる。
【０１１７】
また、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色成分を測定するために異なる波長の光を照射するようになされたマルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
物体の表面などを観察したり撮像して解析したりするために、対象物の照明を行う照明装置は、従来より種々のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−２１８３５６号公報には、鏡面に近い対象物の表面を観察するために、第１の導光手段で導光した照明光を、複数の反射面を有する第２の導光手段で撮影光軸に近接した位置から対象物に照射することにより、正反射光による明るい光で対象物を観察することができるようにする光学装置および照明ヘッドが記載されている。
【０００４】
また、特開平９−２７０８８５号公報には、測色器等に組み込まれる照明光学系において、リング状光源を用いて、該リング状光源から発光した光を円錐状の第１のミラー面により反射し、さらに凹状の第２のミラー面により反射して、対象物に照射する技術が記載されている。
【０００５】
このような照明用の光源としては、従来よりバルブランプが広く用いられているが、近年では分野に応じて発光ダイオード（ＬＥＤ）も徐々に用いられるようになってきている。このＬＥＤは、バルブランプに比べて、低消費電力、長寿命等の利点を有し、さらに、狭波長帯域発光、高色再現性などの特性を有するものとなっている。
【０００６】
こうしたＬＥＤの利点や特性を生かして近年開発が進められている技術の一つとして、対象物の色を測定する技術が挙げられる。
【０００７】
例えば特許３２１８６０１号の明細書には、３原色のＬＥＤ光を順次発光させて、各色が中央部で重なるように照射面に対して直接照射し、該照射面から夫々反射してくる光をフォトダイオードなどで受光して、その反射光強度に基づいて測色値を求めるものとなっている。
【０００８】
上述したようなＬＥＤは、１つの素子からの発光量が小さく、測色に用いるための照明装置を構成しようとすると、複数のＬＥＤを並べるなどして発光量を増やしてやる必要がある。ただし、複数のＬＥＤを単に並べて照明するだけでは、対象物が不均一に照明される可能性があるために、何らかの工夫を施す必要がある。
【０００９】
こうした点を考慮した技術として、例えば特開平１０−１３４６２１号公報には、半導体ウェーハ等を検査するために照明する照明器具において、複数のＬＥＤにより照明光を発光し、その照明光をファイバーバンドルを用いて伝達する際に、バンドルを構成するファイバーをランダムに配置することにより、均一な照明を行うようにする技術が記載されている。
【００１０】
さらに、対象物の色を正確に測定するという観点からは、受光する反射光に正反射光が含まれないようにする必要がある。
【００１１】
この点に対処するための技術として、例えば特開平１１−３０５１４１号公報には、照明光を照射する導光手段と、照明される対象物と、の間に、正反射光を遮光するための環状の遮光部を設けた拡大撮像装置および光学装置が記載されている。
【００１２】
上記特許３２１８６０１号の明細書に記載された測色装置は、３原色の光を照射面に直接照射するものであるために、照射面の光量にムラが発生するか否かはＬＥＤの配光特性と照射距離とにより光学的に決定されることになる。光学的に均一な照射光量を得るためには、照射距離に関わらず高い指向性を有する光線を形成する必要があるが、ＬＥＤのみでこうした配光特性を達成するのは困難である。従って、３原色に各対応するＬＥＤの出射光が重なる照射面積を狭い領域でしか得られないために、測定が可能となるのはこの狭い領域に限られることになる。さらに、該明細書に記載されたような構成では、照射面からの正反射光がフォトダイオードに入射される可能性があるために、必ずしも色を正確に測定することができない。
【００１３】
また、上記特開平１０−１３４６２１号公報に記載されたような照明器具は、上述したように、ファイバーバンドルを介して均一な照明を行うように工夫されているが、ほぼ垂直落写照明となっているために、照射面からの正反射光が顕微鏡を介してＣＣＤカメラに入射されるのを防ぐことはできず、正確な色測定は不可能である。さらに、該公報の照明器具は、半導体ウェーハ等のパターンを検査するためのものであるために、測色を行うための特段の構成はなく、当然にして、波長の異なる複数の照明光を用いる構造を備えてはいない。
【００１４】
さらに、上記特開平９−２１８３５６号公報、特開平９−２７０８８５号公報、特開平１１−３０５１４１号公報に記載されたものは、光源としてＬＥＤを想定したものではないために、複数のＬＥＤを用いたときに生じ得る照明ムラを解消する工夫がなされてはいない。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被照射面に光量ムラを生じさせることなく照明を行うことができるマルチスペクトル照明装置およびマルチスペクトル撮像装置を提供することを目的としている。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の目的を達成するために、第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、上記マルチスペクトル照明装置が、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有しこの反射面により拡散された光を上記被照射面に照射する光拡散素子と、を有して構成されたものである。
【００１７】
また、第２の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００１８】
さらに、第３の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００１９】
第４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００２０】
第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００２１】
第６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００２２】
第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００２３】
第８の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００２４】
第９の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００２５】
第１０の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００２６】
第１１の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００２７】
第１２の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００２８】
第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、上記マルチスペクトル照明装置が、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、を有して構成されたものである。
【００２９】
第１４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３０】
第１５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３１】
第１６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数が、対応する光源の発光効率に応じて設定されている。
【００３２】
第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００３３】
第１８の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３４】
第１９の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３５】
第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置は、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有しこの反射面により拡散された光を被照射面に照射する光拡散素子と、を具備したものである。
【００３６】
第２１の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３７】
第２２の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００３８】
第２３の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面である。
【００３９】
第２４の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面である。
【００４０】
第２５の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子が、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が該光路の途中において該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような絞り形状に形成されたものである。
【００４１】
第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置は、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、を具備したものである。
【００４２】
第２７の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４３】
第２８の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４４】
第２９の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数が、対応する光源の発光効率に応じて設定されている。
【００４５】
第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものである。
【００４６】
第３１の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【００４７】
第３２の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第３０の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記ファイバーユニットが、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施例１におけるマルチスペクトル撮像装置の使用形態を示す図。
【図２】上記実施例１におけるマルチスペクトル撮像装置の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例１において、マルチスペクトル照明装置を中心とする撮影装置の構成を側方から示す図およびＬＥＤ基板の構成を示す正面図。
【図４】上記実施例１におけるマルチスペクトル照明装置の構成を示す斜視図および光学シートの作用を示す側面図。
【図５】上記実施例１におけるマルチスペクトル照明装置の構成を上面から示す図。
【図６】上記実施例１において、ＬＥＤによる照明スペクトルとＣＣＤの分光感度とを示す線図。
【図７】上記実施例１において、照射角と正反射光および色成分反射光の反射光量との相関を示す線図。
【図８】本発明の実施例２において、絞り構造を備えた光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図。
【図９】上記実施例２において、絞り構造を備え該絞り構造部分に光学シートを配置した光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図。
【図１０】本発明の実施例３において、ファイバーバンドルを用いて光拡散を行うようにしたマルチスペクトル照明装置の構成を上面側と側面側とから示す図およびファイバーバンドルの出射側端面を示す図。
【図１１】上記実施例３において、斜めから光を照射することによる照明ムラの光学シートによる補正を説明するための図。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４９】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【実施例１】
【００５０】
図１から図７は本発明の実施例１を示したものであり、図１はマルチスペクトル撮像装置の使用形態を示す図、図２はマルチスペクトル撮像装置の構成を示すブロック図、図３はマルチスペクトル照明装置を中心とする撮影装置の構成を側方から示す図およびＬＥＤ基板の構成を示す正面図、図４はマルチスペクトル照明装置の構成を示す斜視図および光学シートの作用を示す側面図、図５はマルチスペクトル照明装置の構成を上面から示す図、図６はＬＥＤによる照明スペクトルとＣＣＤの分光感度とを示す線図、図７は照射角と、正反射光および色成分反射光の反射光量と、の相関を示す線図である。
【００５１】
本実施例のマルチスペクトル照明装置を用いたマルチスペクトル撮像装置は、例えば対象物としての自動車の色を正確に測色する用途などに用いられるものである。
【００５２】
図１に示すように、このマルチスペクトル撮像装置のシステムは、自動車等の対象物４を撮影する撮影装置１と、撮影後にこの撮影装置１を載置するなどにより該撮影装置１と電気的に接続されて撮影データを受信すると共に該撮影装置１に対する充電等を行う機能も備えたクレードル２と、このクレードル２が接続されていて該クレードル２を介して受信した撮影データを受け取り解析を行うパーソナルコンピュータ（以下、適宜ＰＣという）３と、を有して構成されている。
【００５３】
このようなマルチスペクトル撮像装置の撮影装置１を用いて、例えば自動車の表面を撮影し、撮影後の撮影装置１をクレードル２と接続することにより、撮影データがＰＣ３に取り込まれる。そして、該ＰＣ３において解析を行うことにより、例えばその自動車の色が正規の塗料により塗られた色であるか、または他の塗料により塗られた色であるかを見分けることが可能となる。これにより、自動車の塗装に関する専門的な知識がなくても、自動車の状態を判断することが可能となる。
【００５４】
次に、このようなマルチスペクトル撮像装置の構成を、図２を参照して説明する。
【００５５】
上記撮影装置１は、本体５からフード６を延設して構成されており、該本体５の外面には、該撮影装置１の電源をオンするための電源スイッチ７と、撮影動作を指示入力するためのシャッタボタン８と、上記クレードル２と電気的に接続するための接点９と、撮影された画像を確認したり該撮影装置１に関する各種の情報を表示したりするためのＬＣＤユニット１０と、後述する撮像光学系２１の焦点位置を手動で調整するためのピントリング１１と、が配設されている。
【００５６】
上記フード６から本体５にかけての内部には、対象物４を照明するための光源となるＬＥＤ２３ａ〜２３ｈと、これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈが取り付けられているＬＥＤ基板２２と、該ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された照明光を均一な照明光として対象物４の被照射面に照射するための照明光学ユニット２４と、照明された対象物４の被照射面から反射されてくる光を後述するＣＣＤ１３上に結像するための撮像光学系２１と、が配設されている。
【００５７】
このような構成において、マルチスペクトル照明装置は、上記ＬＥＤ基板２２、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈ、照明光学ユニット２４を含んでなる。また、上記撮像光学系２１は、至近距離での撮影を行うことができるような光学系となっている。さらに、上記フード６は、この撮像光学系２１に入射する光が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈおよび照明光学ユニット２４による照明光により照明された対象物４からの反射光のみとなって、それ以外の外光の影響を受けることがないように遮光するためのものである。そして、上記ピントリング１１は、上記撮像光学系２１による対象物４の光学像の結像位置が、上記ＣＣＤ１３の撮像面に一致するように調整するためのものである。なお、ここではピントリング１１を用いて焦点調節するようにしているが、もちろん、オートフォーカス等の機構を用いて自動焦点調節を行うことができるように構成しても良い。
【００５８】
上記本体５内には、さらに、上記撮像光学系２１により結像された光学的な被写体像を電気的な画像信号に変換するためのものでありＲＧＢカラーフィルタを有するＣＣＤ１３と、このＣＣＤ１３から出力される画像信号に各種の信号処理を行うための信号処理回路１４と、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈを制御して発光を行わせるためのＬＥＤコントローラ１５と、上記信号処理回路１４により処理された画像データを記憶したり後述する制御回路１８により実行される処理プログラムやデータ等を記憶したりするためのメモリ１６と、上記クレードル２から上記接点９を介して供給される電源を蓄積するためのバッテリ１９と、このバッテリ１９から供給される電源をこの撮影装置１内の各回路に供給するための電源回路１７と、上記ＣＣＤ１３，信号処理回路１４，ＬＥＤコントローラ１５，メモリ１６，電源回路１７および後述する制御回路１８を実装する電気回路基板１２と、上記ＬＣＤユニット１０，信号処理回路１４，ＬＥＤコントローラ１５，メモリ１６，電源回路１７とバス等を介して双方向に接続されていてこれらを含むこの撮影装置１全体を統括的に制御するための制御回路１８と、を有して構成されている。
【００５９】
また、上記クレードル２は、撮影装置１の上記接点９と接続するための接点３９と、ＡＣ電源から供給される所定電圧の交流を適宜の直流電圧に変換するＡＣアダプタ３５と、このＡＣアダプタ３５から供給される電源を内部の各回路に供給するための電源回路３６と、上記撮影装置１から送信される画像データがアナログデータである場合にデジタルデータへの変換を行うＡ／Ｄ変換回路３４と、画像データを記憶したり後述するＣＰＵ３１により実行される処理プログラムやデータ等を記憶したりするためのＳＲＡＭ３３と、画像データの圧縮処理等を行うためのＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）３２と、上記ＰＣ３と例えばＵＳＢ２により通信を行うためのインターフェースであるＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７と、上記ＦＰＧＡ３２，ＳＲＡＭ３３，Ａ／Ｄ変換回路３４，電源回路３６，ＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７とバス等を介して双方向に接続されていてこれらを含むこのクレードル２全体を統括的に制御しかつ上記撮影装置１やＰＣ３との通信を制御するＣＰＵ３１と、を有して構成されている。
【００６０】
さらに、上記ＰＣ３は、上述したように例えばＵＳＢ２により接続されている上記クレードル２を介して上記撮影装置１から受信した画像データを解析することにより対象物４の色を判断する色解析ソフトウェア４１がインストールされていると共に、この色解析ソフトウェア４１が色の解析を行う際に参照する色データベース４２が記憶されている。
【００６１】
続いて、図３から図７を参照して上記照明光学ユニットおよびＬＥＤについて説明する。
【００６２】
上記ＬＥＤ基板２２に配設されている上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、図３（Ｂ）に示すように、複数の発光ユニットにまとめられて格納されている。例えば、第１の発光ユニット２２ａにはＬＥＤ２３ｃ，２３ｆが、第２の発光ユニット２２ｂにはＬＥＤ２３ｂ，２３ｅ，２３ｇが、第３の発光ユニット２２ｃにはＬＥＤ２３ａ，２３ｄ，２３ｈが、それぞれパッケージングされている。なお、ここでは、８つの異なる波長域の光を発光するＬＥＤがそれぞれ１つずつ設けられている例を示したが、１つの波長域の光に対応して複数のＬＥＤを設けるようにしても構わない。
【００６３】
これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの発光スペクトルは、図６に示すようになっており、ＬＥＤ２３ａが曲線Ｓａに示すように４５０ｎｍ、ＬＥＤ２３ｂが曲線Ｓｂに示すように５０５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｃが曲線Ｓｃに示すように５２５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｄが曲線Ｓｄに示すように５６０ｎｍ、ＬＥＤ２３ｅが曲線Ｓｅに示すように５７５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｆが曲線Ｓｆに示すように６０９ｎｍ、ＬＥＤ２３ｇが曲線Ｓｇに示すように６３５ｎｍ、ＬＥＤ２３ｈが曲線Ｓｈに示すように６７０ｎｍの中心発光波長をそれぞれもつものとなっている。
【００６４】
なお、これらの発光スペクトルに対して、ＲＧＢカラーフィルタを介した上記ＣＣＤ１３の分光感度は、フィルタ色毎に該図６に示すようになっており、完全には分離されておらず一部が重なっているが、ほぼ次のようである。すなわち、Ｂカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｂに示すように、ＬＥＤ２３ａの発光帯域をほぼ含むと共に、ＬＥＤ２３ｂの発光帯域を一部含んでいる。また、Ｇカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｇに示すように、ＬＥＤ２３ｂ，ＬＥＤ２３ｃ，ＬＥＤ２３ｄ，ＬＥＤ２３ｅの発光帯域をほぼ含んでいる。さらに、Ｒカラーフィルタを介した分光感度は、曲線Ｒに示すように、ＬＥＤ２３ｆ，ＬＥＤ２３ｇ，ＬＥＤ２３ｈの発光帯域をほぼ含んでいる。
【００６５】
また、上記照明光学ユニット２４は、図３（Ａ）に示すように、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された照明光を伝達する複数の光学ロッド２５と、これらの光学ロッド２５を介して伝達された照明光を均一な照明光とするために拡散を行う光拡散素子２６と、を含んで構成されていて、該光拡散素子２６は、図４や図５に示すように、出射端面側に光を拡散するための光学シート２７をさらに配設して構成されている。
【００６６】
上記光学ロッド２５は、種々の構成のものを用いることが可能であるが、代表例としては、光学材料により単一のロッド状に形成されたもの、あるいは、ファイバーバンドルとして構成されたもの、が挙げられる。
【００６７】
上記光拡散素子２６は、側面から見ると図３（Ａ）に示すようにほぼ長方形をなしているが、上面から見ると図５に示すように（あるいは斜めから見ると図４に示すように）湾曲した形状となるように形成されていて、上記光学ロッド２５から伝達された光をその内面で複数回反射して拡散するように構成されている。
【００６８】
該光拡散素子２６は、図５に示すように、光学ロッド２５からの光を入射する入射側が白色拡散面２６ａとして構成され、該光を出射する出射側がアルミコート反射面２６ｂとして構成されている。これにより、照明光を均一に拡散しながら、かつ光量を低下させることなく出射端側へ伝達するようになっている。
【００６９】
そして、該光拡散素子２６は、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、図５に示すように、上記撮像光学系２１の光軸に対して略６０度の角度をなすように配置されている。これは、正反射光の影響を抑制しつつ、色成分の反射光を効率良く取り込むことができるような設計に基づく配置である。
【００７０】
すなわち、図７の三角印に示すように、照射光束の中心軸と撮像光軸とのなす角度が０度である場合に、正反射光の光量が最も大きくなる。そして、この角度が大きくなるに従って、正反射光の光量は減少し、４５度を超える付近からほぼ実用上の影響がないような範囲となる。一方、色成分反射光の光量も、図７の丸印に示すように、上記角度が０度である場合に最も大きく、角度が大きくなるに従って減少する。しかし、色成分反射光の光量は、正反射光の光量よりも減衰の仕方が緩やかであるために、反射光量の開きは大きくなり、つまりＳＮ比が向上する。そして、正反射光の実用上の影響がなくなる上記４５度においても、色成分反射光は依然として実用的な光量を保っている。その後、さらに上記角度が増大して、約７５度になったところで、該色成分反射光の光量の低下が無視し得ない程度になり、実用範囲から外れてしまう。従って、ＳＮ比が高く、かつ必要な色成分反射光の光量を得られる実用範囲として、上記角度が４５度〜７５度となる範囲が挙げられる。このような実用範囲内においても、最も効率が高く、色測定を最も精度良く行うことができる角度として、この実施例では上記略６０度が設定されている。
【００７１】
上記光学シート２７は、図４（Ｂ）に示すように、入射面２７ａが平面、出射面２７ｂが拡散面となっており、上記光拡散素子２６により均一化された照明光を、さらに拡散して均一化してから対象物４に照射するようになっている。
【００７２】
続いて、上述したような構成のマルチスペクトル撮像装置の作用について説明する。
【００７３】
使用者は、撮影装置１のフード６側を対象物４の撮影対象部分に正対させて、電源スイッチ７を操作することにより撮影装置１の電源を投入する。これにより、電気回路基板１２上の各回路がバッテリ１９からの電源供給を受けて駆動を開始する。
【００７４】
制御回路１８は、制御プログラムに従って動作を開始すると、所定の初期化等を行った後に、ＬＥＤコントローラ１５を介してＬＥＤ基板２２に電流を供給するように制御する。これにより、ＬＥＤ基板２２上に配置されているＬＥＤ２３ａ〜２３ｈが例えば全て同時に点灯される。ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、このように全てを同時に点灯可能であるが、その一方で、任意の１つ、または任意の２つ以上を点灯させることも可能となっている。全てのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの点灯は、例えばＬＣＤユニット１０を介して対象物４を観察する際に用いられ、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの個別の点灯は、例えば対象物４の測色を行う際に用いられる。また、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈに供給する電流値は変更することができるように構成されており、特にＬＣＤユニット１０による観察を行う際には、この電流値を変化させて光量を制御することにより、対象物４を適度な照度で観察しつつ消費電力の低減を図るようにすると良い。
【００７５】
このようにして、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈに電力を供給すると、各ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは所定の出射角度をもってそれぞれの波長の光を出射する。この光が、上記照明光学ユニット２４を介して対象物４に照明光として照射される。
【００７６】
使用者は、対象物４の撮影対象部分を上記ＬＣＤユニット１０の画面を介して観察しながら、上記ピントリング１１を操作してピント調整を行うことにより、撮影対象部分にピントを合わせる。そして、ピントが合ったところで、上記シャッタボタン８を押すことにより、該撮影対象部分の測色用の画像取り込み動作が開始される。
【００７７】
すなわち、制御回路１８は、上記シャッタボタン８が押されたことを検出すると、測定モードにおける発光動作を行うようにＬＥＤコントローラ１５を指示する。ＬＥＤコントローラ１５は、この指示を受けて、電流の供給がなされているＬＥＤ基板２２上の８つのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈを、順次、１／３０秒間隔で点灯／消灯を繰り返すように動作させる。上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、上記図６に示したような波長の各々に対する発光効率が異なるために、該ＬＥＤコントローラ１５は、電流値を制御して、撮影に必要な光量を発光させる。
【００７８】
ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の角度をもって出射された光は、上記光学ロッド２５に入射して、光拡散素子２６へ伝達される。光は、光拡散素子２６に入射すると、まず白色拡散面２６ａで反射される。該光拡散素子２６は、例えば内部が空洞となる箱状に形成されたものであり、この白色拡散面２６ａは、全ての波長の光を波長に依存することのない反射率で拡散反射するための微細な白色塗料粒子が、内面に塗布された面である。この白色拡散面２６ａの反射作用により、伝達された光の拡散は、確実に促進される。
【００７９】
このような拡散促進の作用を白色拡散面２６ａにより複数回繰り返し、その後、さらにアルミコート反射面２６ｂにより光量をほとんど低下させることなく反射が行われる。こうして、光拡散素子２６から光が出射される段階では、積分光に近い状態になる。
【００８０】
この光は、さらに第１の光学シート２７によって拡散され、より照射面に対する均一性が向上した照明光として、対象物４に照射される。このときには、上記フード６により外光が遮断されているために、対象物４は、ほぼ、ＬＥＤからの照明光のみにより照明される状態となる。
【００８１】
照射された光は、対象物４により反射されて、撮像光学系２１に入射し、上記ＣＣＤ１３の撮像面に結像される。このときに撮像光学系２１に入射する光は、上述したような理由から、ほぼ色成分反射光のみであって、正反射光はほとんど含まれることがない。
【００８２】
こうしてＣＣＤ１３により光電変換して生成された画像データは、信号処理回路１４により信号処理された後に、メモリ１６に蓄積される。
【００８３】
このような動作が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの順次の点灯／消灯に応じて行われ、８種類の各波長に対応する画像データがメモリ１６に順次蓄積される。このような８種類の画像データの取り込みは、１回のみ行っても構わないが、データの信頼性を向上するために、複数回繰り返すようにしても良い。
【００８４】
このような撮影装置１を用いた測定動作が完了したら、使用者は、撮影装置１をクレードル２に載置して、接点９と接点３９とを電気的に接続させる。
【００８５】
すると、撮影装置１の制御回路１８とクレードル２のＣＰＵ３１とが通信を行って、メモリ１６に記憶されている画像データを、該撮影装置１からクレードル２に転送する。
【００８６】
クレードル２は、受信した画像データをＳＲＡＭ３３に一旦蓄積した後に、上記ＦＰＧＡ３２などで処理し、ＵＳＢ２Ｉ／Ｆ３７を介してＰＣ３に送信する。
【００８７】
ＰＣ３は、受信した画像データを、インストールされている色解析ソフトウェア４１により解析するが、その際には、該ＰＣ３に記憶されている色データベース４２を参照しながら解析を行うことになる。これにより、ＰＣ３において、被写体の正確な色が明確に分析され、その結果が該ＰＣ３のモニタ等に表示される。
【００８８】
また、上記撮影装置１をクレードル２に接続することにより、該撮影装置１のバッテリ１９が、接点９，３９を介してクレードル２のＡＣアダプタ３５から電源供給を受けて充電される。
【００８９】
このような実施例１によれば、マルチスペクトル照明装置に光拡散素子を設けたために、ＬＥＤから発光された光を、均一な照明光として照射することができる。さらに、ＬＥＤから発光された光を、光学ロッドを用いて光拡散素子に伝達しているために、光を損失させることなく有効に伝達することができる。そして、光拡散素子内に白色拡散面を設けているために、照明光の均一化を効率的に行うことができる。加えて、光拡散素子の出射面に光を拡散する機能を備えた光学シートを設けているために、照明光をより一層均一化することができる。また、照明光の光束の中心軸が撮像光軸と４５度〜７５度の範囲の中の特に略６０度の角度をなすようにしているために、正反射光の影響をほぼ受けることなく、かつ色成分反射光の光を効率的に撮像することが可能となる。これにより、正確な色測定を行うことが可能となる。
【実施例２】
【００９０】
図８、図９は本発明の実施例２を示したものであり、図８は絞り構造を備えた光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図、図９は絞り構造を備え該絞り構造部分に光学シートを配置した光拡散素子を有するマルチスペクトル照明装置を示す斜視図および光拡散素子による光の反射の様子を側方から示す図である。
【００９１】
この実施例２において、上述の実施例１と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【００９２】
この実施例２は、光拡散素子２６の形状を異ならせたものである。すなわち、この実施例２の光拡散素子２６は、上面から見た形状は上述した実施例１の図５に示したものとほぼ同様であるが、側面から見たときの形状が図８（Ｂ）に示すように（あるいは斜めから見たときの形状が図８（Ａ）に示すように）、中央部がくびれたものとなっている。
【００９３】
すなわち、光拡散素子２６は、光を入射する入射側の白色拡散面２６ａと、光を出射する出射側のアルミコート反射面２６ｂと、の間となる光を伝達する光路の中程に、絞り部２６ｃが設けられている。この絞り部２６ｃは、光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、上記光学ロッド２５からの光を入射する入射側端面の面積よりも小さく、かつ、上記光学シート２７へ向けて光を照射する出射側端面の面積よりも小さくなるような、絞り形状に形成されている。
【００９４】
このような光拡散素子２６に、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈからの光が光学ロッド２５を介して入射すると、入射側の白色拡散面２６ａにおいて複数回反射されながら、上記絞り部２６ｃに向けて光束が収束して行く。この光束が収束する課程で、光の拡散が促進される。その後、光束は、この絞り部２６ｃを起点として、アルミコート反射面２６ｂで反射されながら広がって行く。該アルミコート反射面２６ｂは、図８（Ｂ）に示すように、例えば放物面に準ずるような形状に形成されていて、放物面の焦点から照射された光が該放物面の対称軸に平行な光として反射されるのと同様に、このアルミコート反射面２６ｂで反射された各光線は、互いに略平行な光線となる。こうして、均一で略平行となった光束が、該光拡散素子２６から出射される。
【００９５】
光拡散素子２６から出射された光は、上記実施例１と同様に、上記光学シート２７によりさらに拡散された後に、対象物４に照射されることになる。
【００９６】
また、図９は、上記図８に示したような形状の光拡散素子２６の内部に、光拡散機能を有する光学シート２８を配設する構成例を示している。上記図８に示した構成例においては、光学シート２７は光拡散素子２６の出射面側に配設されていたが、この図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示す構成例では光拡散素子２６の内部に光学シート２８を配設するようにしている。すなわち、該光学シート２８は、光拡散素子２６において光束が最も収束する位置である絞り部２６ｃに配設されている。
【００９７】
これにより、該絞り部２６ｃの位置で、光の拡散がさらに効果的に行われる。この光学シート２８により拡散された光は、上述と同様にアルミコート反射面２６ｂで反射され、略平行光として光拡散素子２６から出射される。
【００９８】
このような実施例２によれば、上述した実施例１とほぼ同様の効果を奏するとともに、絞り部を設けたために、光束が収束しその後に拡大するという課程の中で、より多くの回数反射されるようになるために、より均一な照明光を得ることができる。一方、実施例１と同程度の均一性をもった照明光で良い場合には、光拡散素子の全長が短くて済むなどのより小型化を図ることが可能となる。これにより、より小型なマルチスペクトル照明装置、ひいてはより小型なマルチスペクトル撮像装置を構成することができる。
【００９９】
そして、絞り部に光学シートを設ける場合には、対象物を照明する光が略平行光となることが妨げられないために、フード側に逃げる無駄な光量を減らして、より効率的に高い照度で対象物を照明することが可能となる。一方、実施例１と同程度の照度で良い場合には、ＬＥＤに供給する電力を低減することができるために、より低消費電力で使用可能時間の長いマルチスペクトル撮像装置を構成することが可能となる。
【実施例３】
【０１００】
図１０、図１１は本発明の実施例３を示したものであり、図１０はファイバーバンドルを用いて光拡散を行うようにしたマルチスペクトル照明装置の構成を上面側と側面側とから示す図およびファイバーバンドルの出射側端面を示す図、図１１は斜めから光を照射することによる照明ムラの光学シートによる補正を説明するための図である。
【０１０１】
この実施例３において、上述の実施例１，２と同様である部分については同一の符号を付して説明を省略し、主として異なる点についてのみ説明する。
【０１０２】
この実施例３のマルチスペクトル照明装置は、上記ＬＥＤ基板２２と、このＬＥＤ基板２２上に配設されたＬＥＤ２３ａ〜２３ｈと、これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された光を均一化して伝達するものでありファイバーユニットを構成するファイバーバンドル５２と、このファイバーバンドル５２から対象物４へ向けて斜めに光が照射されることによる照明ムラを補正するためのものでありファイバーユニットを構成する第２の光学シート５４と、を有して構成されている。
【０１０３】
上記ファイバーバンドル５２は、例えば５０μｍ程度の極細の単ファイバー（光学ファイバー）を複数本束ねたものとして構成されており、一端側が、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の出射角度をもって発光される光をそれぞれ入射するための入光バンドル５１ａ〜５１ｈ、他端側が、対象物４へ向けて光を照射するための出光バンドル５３となっている。
【０１０４】
上記入光バンドル５１ａ〜５１ｈでそれぞれ８束に分割して束ねられている各光学ファイバーは、その光を伝達する光路の途中において、互いにランダムに混合された後に、図１０（Ｃ）のＡ矢視図に示すように再び束ねられて、出光バンドル５３となる。
【０１０５】
このとき、入光バンドル５１ａ〜５１ｈにおいて束ねられている光学ファイバーの本数は、各ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの発光効率に応じて、出射時に必要な発光量が得られる本数が割り当てられている。例えば、図１０（Ｂ）に示すＬＥＤ２３ａ，２３ｈ，２３ｄの各発光効率の比が１：１．５：２であるとすると、これらに対応する入光バンドル５１ａ，５１ｈ，５１ｄを構成する光学ファイバーの本数の比が１：０．６７：０．５となるように束ねられる。
【０１０６】
このような構成により、入光バンドル５１ａ〜５１ｈから適切な光量で取り込まれた光が、ランダムに混合されることにより均一に分散された照明光として、図１０（Ｃ）に示すような出光バンドル５３から出射される。
【０１０７】
このとき、出光バンドル５３は、図１０（Ａ）、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）に示すように、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系２１の光軸に対して略６０度の角度をなすように配置されている。その理由は、上記実施例１で説明したように、正反射光の影響を抑制しつつ、色成分の反射光を効率良く取り込むためである。
【０１０８】
このような角度をもって出光バンドル５３から出射される光は、対象物４の被照射面において、例えば図１１（Ｃ）に示すような照明ムラを生じることがある。このような照明ムラを補正するために設けられているのが、上記第２の光学シート５４である。
【０１０９】
この光学シート５４は、図１１（Ｄ）に示すようなグラデーション特性を備えたものとなっており、その特性曲線は照明ムラの輝度分布を逆にしたような形状となっている。
【０１１０】
出光バンドル５３からの照明光が、このような光学シート５４を介して通過すると、対象物４の被照射面において、図１１（Ｅ）に示すような照度で照射されることになり、照明ムラのない照明を行うことが可能となる。
【０１１１】
なお、上記実施例１，２において用いられたような、伝達する光を拡散するための光学シートを、さらにファイバーバンドルによる光路中に配置するようにしても構わない。この場合には、より均一に拡散された光を照射することが可能となる。
【０１１２】
このような実施例３によれば、ファイバーバンドルを用いて、入射側と出射側との途中で光学ファイバーをランダムに混合することによっても、上述した実施例１，２とほぼ同様の効果を奏することができる。
【０１１３】
さらに、出光バンドルの出射側の面に第２の光学シートを設けたことにより、斜めから光を照射することによる照明ムラを良好に補正して、対象物の被照射面において均一な照度を得ることができる。
【０１１４】
なお、上記実施例３において用いられた第２の光学シート５４は、上述した実施例１，２の光拡散素子２６の出射面側に用いることも可能であり、この場合にも同様の効果を奏することができる。
【０１１５】
また、上述した実施例１から実施例３の光拡散素子２６は、白色拡散面２６ａの内面に白色塗料粒子を塗布することにより構成するに限るものではなく、これに代えて、所定の割合の白色の添加剤を含む樹脂、例えば５％未満の割合で白色のＴｉＯ２（酸化チタン）を主成分とする添加剤を含む樹脂、により形成するようにしても良い。
【０１１６】
この場合には、材料に良質（波長に対する反射率が安定して高い）の添加剤を混入して射出成形等で形成することにより、高い性能を有する光拡散素子を、塗装などの２次加工を不要としながら、容易かつ安価に得ることが可能となる。
【０１１７】
また、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲内において種々の変形や応用が可能であることは勿論である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、
上記マルチスペクトル照明装置は、
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、
上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有し、この反射面により拡散された光を上記被照射面に照射する光拡散素子と、
を有して構成されたものであることを特徴とするマルチスペクトル撮像装置。
【請求項２】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項３】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項４】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項５】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項６】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項７】
上記光拡散素子は、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項８】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項９】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１０】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１１】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１２】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１３】
異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、
上記マルチスペクトル照明装置は、
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており、入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され、出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、
を有して構成されたものであることを特徴とするマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１４】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１５】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１６】
上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数は、対応する光源の発光効率に応じて設定されていることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１７】
上記ファイバーユニットは、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１８】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１９】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項２０】
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、
上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有し、この反射面により拡散された光を被照射面に照射する光拡散素子と、
を具備したことを特徴とするマルチスペクトル照明装置。
【請求項２１】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２２】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２３】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２４】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２５】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２６】
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており、入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され、出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、
を具備したことを特徴とするマルチスペクトル照明装置。
【請求項２７】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２８】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２９】
上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数は、対応する光源の発光効率に応じて設定されていることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３０】
上記ファイバーユニットは、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３１】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項３０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３２】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項３０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項１】
異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、
上記マルチスペクトル照明装置は、
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、
上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有し、この反射面により拡散された光を上記被照射面に照射する光拡散素子と、
を有して構成されたものであることを特徴とするマルチスペクトル撮像装置。
【請求項２】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項３】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項４】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項５】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項６】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項７】
上記光拡散素子は、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項８】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項９】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１０】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１１】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１２】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１３】
異なる波長の光を被照射面へ照射するマルチスペクトル照明装置と、このマルチスペクトル照明装置により照明された被照射面からの反射光を結像する撮像光学系と、を具備し、この撮像光学系を介して取得した反射光の成分を解析することにより該被照射面の色成分を測定するマルチスペクトル撮像装置であって、
上記マルチスペクトル照明装置は、
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており、入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され、出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、
を有して構成されたものであることを特徴とするマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１４】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１５】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１６】
上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数は、対応する光源の発光効率に応じて設定されていることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１７】
上記ファイバーユニットは、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項１３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１８】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項１９】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項１７に記載のマルチスペクトル撮像装置。
【請求項２０】
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
上記光源からの光をリレーするための光学ロッドと、
上記光学ロッドからの光を拡散しながら反射するための反射面を有し、この反射面により拡散された光を被照射面に照射する光拡散素子と、
を具備したことを特徴とするマルチスペクトル照明装置。
【請求項２１】
上記光拡散素子は、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２２】
上記光拡散素子は、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２３】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つはアルミコート処理を施された反射面であることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２４】
上記光拡散素子は、複数の反射面を有して構成されており、該複数の反射面の内の少なくとも１つは白色塗装を施された反射面であることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２５】
上記光拡散素子は、上記光学ロッドからの光を伝達する光路に略垂直な断面の面積が、該光路の途中において、該光路の入射側および出射側におけるよりも小さくなるような、絞り形状に形成されたものであることを特徴とする請求項２０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２６】
互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
複数本の光学ファイバーを束ねることにより構成されており、入光側において上記複数の光源に対応した入光バンドルとして複数に分割され、出光側においてこれらの入光バンドルを構成する光学ファイバーがランダムに混合された状態で一体的に束ねられ出光バンドルとなっているファイバーユニットと、
を具備したことを特徴とするマルチスペクトル照明装置。
【請求項２７】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２８】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項２９】
上記入光バンドルに配分される光学ファイバーの本数は、対応する光源の発光効率に応じて設定されていることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３０】
上記ファイバーユニットは、被照射面に向けて照射する光束の中心軸が、上記撮像光学系の光軸に対して４５度から７５度の範囲内の角度をなすように構成されたものであることを特徴とする請求項２６に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３１】
上記ファイバーユニットは、伝達する光を拡散するための光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項３０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【請求項３２】
上記ファイバーユニットは、被照射面における照明の非均一性を低減するためのグラデーションを有する光学シートをさらに光路中に配置して構成されたものであることを特徴とする請求項３０に記載のマルチスペクトル照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０４７８３３
【国際公開日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【発行日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５１５４３２（Ｐ２００５−５１５４３２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６６６２
【国際出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【国際公開日】平成１７年５月２６日（２００５．５．２６）
【発行日】平成１９年１１月２９日（２００７．１１．２９）
【国際特許分類】
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＪＰ２００４／０１６６６２
【国際出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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