文化財検査装置
【課題】非接触、非破壊で、文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析すること。
【解決手段】文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置（２６）と、前記可視像撮影装置（２６）で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から反射された散乱光を分光する分光部（１８）と、前記分光部（１８）で分光された特定の波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置（２２）と、を有する分光分析装置（４）と、前記可視像撮像装置（２６）で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、を備えた文化財検査装置（１）。
【解決手段】文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置（２６）と、前記可視像撮影装置（２６）で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から反射された散乱光を分光する分光部（１８）と、前記分光部（１８）で分光された特定の波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置（２２）と、を有する分光分析装置（４）と、前記可視像撮像装置（２６）で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、を備えた文化財検査装置（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光やラマン励起レーザー光等の検査光を文化財の被検査部に照射し、その反射、または散乱する光を分光分析することで文化財の検査を行う文化財検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁画や絵画、あるいは、寺社や古墳等のような文化財において、歴史的な文化財は経時的な汚損や破損等により、必要に応じて修復が行われている。修復を行う際には、修復対象の文化財の歴史的な経緯等から、文化財の作成当時と同一の材料や塗料を使用しての修復が望まれる。したがって、文化財の修復を行う場合、使用されている材料や塗料等の検査、分析、同定が必要とされている。また、文化財の保存方法の研究や、文化財が作成された時代、材料の由来（産地）、流通経路等の文化史の研究を行う場合にも、材料等の検査、分析は必要とされている。
このような文化財の分析を行う際に、分析用の試料を採取するために、貴重な文化財の一部を破損することは厳しく制限されていることが多く、非接触、非破壊で、しかも、文化財が設置されている場所で、すなわち、文化財を移動させずに検査を行うことが望ましい。
【０００３】
従来、文化財の非破壊検査は、文化財にＸ線を照射したときに発生する蛍光Ｘ線を利用して元素分析を行う蛍光Ｘ線分析法を使用して行われている。このような技術として、例えば、特許文献１（特開２００４−３４０７５０号公報）記載の技術が知られている。
特許文献１（特開２００４−３４０７５０号公報）には、文化財を構成する被測定物において、人工的に変質させた被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルと、変質させていない被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルとを比較して、変質に関して評価する技術が記載されている。なお、特許文献１記載の技術では、文化財自体の変質評価の対象物の材料を確認する際には、蛍光Ｘ線法やＸ線回折法により同定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４０７５０号公報（「００２３」〜「００２５」、「００３５」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術のような蛍光Ｘ線分析法では、文化財を構成する物質の元素分析を行うことができるが、何の元素（炭素や酸素、窒素等）が含まれているのかが分析できるだけで、その元素がどのような構造、化合物となっているかに関する構造情報に乏しい問題がある。すなわち、文化財構成物質である顔料等については同定が困難であり、したがって、修復等する場合に必要となる材料の由来に関して充分な情報を収集することは非常に困難であるという問題がある。
【０００６】
また、ラマン分光法により、文化財を非接触、非破壊で、その場で分析をする場合、ラマン分光法で検出できる範囲、面積は限られる。したがって、文化財のどの位置を検出したかを判断する必要があるが、ラマンスペクトルは、単なるスペクトル情報であるため、場所を特定することは困難である。また、特定の波長について、ラマンスペクトルの強度を二次元的に表示するラマンイメージ画像を利用することも考えられるが、ラマンイメージ画像と、実際の可視像は、同一になることがほとんどなく、研究者等のユーザが、どの位置のラマンイメージであるか否かを判断することが困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、非接触、非破壊で、文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、分析した位置を容易に確認できるようにすることを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（本発明）
前記技術的課題を解決するために、請求項１記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、請求項２記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記技術的課題を解決するために、請求項３記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の文化財検査装置において、
前記分光分析装置を移動可能に支持する移動式架台、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の文化財検査装置において、
前記分光分析装置を支持し且つ前記移動式架台に支持され、前記分光分析装置の位置を微調整する位置調整装置、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、被検査部に照射されたレーザー光に基づいて、ラマンイメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部のラマンイメージ画像とが対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
請求項２記載の発明によれば、被検査部に照射されて反射、または散乱した赤外光に基づいて、赤外イメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部の赤外イメージ画像とが対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、被検査部に照射されたレーザー光に基づいて、ラマンイメージ画像が得られると共に、被検査部に照射されて反射、または散乱した赤外光に基づいて、赤外イメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部のラマンイメージ画像と赤外イメージ画像が対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
請求項４記載の発明によれば、移動式架台により文化財の設置された位置まで移動して検査を行うことができる。
請求項５記載の発明によれば、位置調整装置により微調整できるので、文化財の検査したい位置に容易に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１の文化財検査装置の全体説明図である。
なお、図１において、以下の説明において、理解を容易とするため、文化財の表面に沿った水平方向をＸ方向（左右方向）、文化財の表面に沿った鉛直方向をＹ方向（上下方向）、文化財に接近、離隔する方向をＺ方向（前後方向）として説明する。
図１，図２において、本発明の実施例１の文化財検査装置１は、移動式架台２を有する。前記移動式架台２は、複数の脚部２ａを有し、脚部２ａの下端には、ストッパ付の移動用のキャスター２ｂが支持されている。前記脚部２ａの上端部には、ハンドル部２ｃが上下移動可能に支持されており、移動式架台２は、図示しない油圧式の昇降装置により、ハンドル部２ｃを上下方向（高さ方向）に位置調整可能に構成されている。ハンドル部２cの上部には図示しない回転機構と傾き機構が支持されている。なお、前記移動式架台２として、従来公知の移動式架台を使用可能であり、例えば、テレビ撮影用のカメラを移動させるための移動式架台を使用可能である。
したがって、前記移動式架台２は、キャスター２ｂで移動させることにより、文化財検査装置１を、固定の文化財に対して水平方向に移動させて、位置を粗調整することができる。また、上下方向の高さ調節により文化財に対する高さの粗調整や、回転機構と傾き機構により回転位置と傾きの調節もできる。
【００１７】
図２は本発明の実施例１の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図２Ａは上方から見た概略説明図、図２Ｂは側方から見た概略説明図である。
図１において、前記移動式架台２の回転機構と傾き機構の上部には、位置調整装置３が支持されている。前記位置調整装置３は、図示しないモータにより、それぞれＸ軸方向およびＺ軸方向に位置調節可能なＸＺステージ３ａと、前記ＸＺステージ３ａ上に支持され、Ｙ軸方向（高さ方向）に位置調節可能なＹステージ３ｂとを有する。なお、実施例１の前記位置調整装置３は、Ｘ方向に２００ｍｍ、Ｙ方向に１００ｍｍ、Ｚ方向に１００ｍｍの可動範囲が設定されているが、可動範囲はこの範囲に限定されず、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。
前記Ｙステージ３ｂには、分光分析装置４が支持されている。図１，図２において、前記分光分析装置４は、ケース４ａを有する。前記ケース４ａの上端部には、励起レーザー入力ポート４ｂが形成されており、ケース４ａの文化財Ｂ側には、レンズ用開口４ｃが形成されている。前記励起レーザー入力ポート４ｂには、図示しない光ファイバが接続されて光ファイバを介して外部のレーザー光源から、ラマン分光用の励起レーザーが入力される。なお、実施例１では、励起レーザー光として、波長７８５ｎｍのレーザー光を使用しているが、波長が可視〜近赤外の励起レーザー光を使用可能であり、設計や仕様等に応じて、任意に変更可能である。
【００１８】
図３は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。
図２において、前記励起レーザー入力ポート４ｂの下方には、励起レーザー光を平行光にする励起レーザー用コリメータ６が配置されている。前記励起レーザー用コリメータ６の下方には、コリメートされた励起レーザーを反射する反射光学系７が配置されている。前記反射光学系７の後斜め上方には、エッジフィルタ８が配置されている。前記エッジフィルタ８は、反射光学系７で反射された励起レーザー光の波長の光は反射すると共に、ラマン効果等により励起レーザー光の波長から長波長側に波長がずれた光は透過する性質を有する従来公知のフィルタである。エッジフィルタの代わりに、励起レーザー光の波長から長波長側と短波長側のいずれかの方向に波長がずれた光は透過する性質を有するノッチフィルタを使用することも可能である。
図２，図３において、前記エッジフィルタ８の前方には、エッジフィルタ８で反射された励起レーザー光を文化財Ｂの被検査部Ｂ１に集光、照射すると共に、被検査部Ｂ１からのラマン光が通過するマクロ測定用対物レンズ９が配置されている。図２Ａにおいて、前記対物レンズ９の側方には、マクロ測定用対物レンズ９よりも検査可能な領域が狭いミクロ測定用対物レンズ１１が配置されており、手動または自動によりマクロ測定用対物レンズ９の位置にミクロ測定用対物レンズ１１を移動させる（左右方向にスライドさせる）ことで、検査対象領域を変化させることができる。
【００１９】
前記反射光学系７やエッジフィルタ８の側方には、可視像撮像装置の一例としての測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２が配置されている。前記測定領域モニター用ＣＣＤカメラ１２と、エッジフィルタ８等との間には、ハーフミラー１３ａとハーフミラー１３ｂを有する測定領域モニター用光学系１３が配置されており、測定領域モニター用光学系１３には、白色ＬＥＤにより構成された照明１４からの照明光が照射される。前記測定領域モニター用光学系１３を、手動または自動で移動させて、エッジフィルタ８とマクロ測定用対物レンズ９との間に割り込ませることで、照明１４の光をハーフミラー１３ａおよびハーフミラー１３ｂで反射して被検査部Ｂ１を照射し、反射光をハーフミラー１３ｂで反射し、ハーフミラー１３ａを透過させ、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２で撮像することで、被検査部Ｂ１の可視像およびレーザー光のラマン励起領域をカラーで撮像することができる。なお、実施例１では、被検査部Ｂ１として３．３３ｍｍ四方の領域が設定されており、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２は、前記被検査部Ｂ１を中心として７．１１ｍｍ×５．３５ｍｍの領域の可視像を撮像可能に設定されている。
【００２０】
図２において、前記エッジフィルタ８の後方には、エッジフィルタ８を透過した光を集光する集光光学系１５が配置されている。文化財Ｂの被検査部Ｂ１でレーザー光により散乱されたラマン光は、前記集光光学系１５で集光され、絞り１６の絞り孔１６ａを通過して、光学系１７を通過して、分光部の一例としての従来公知のＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter：液晶チューナブルフィルタ）１８に導入される。一方、文化財Ｂの被検査部Ｂ１で反射、散乱された励起レーザー光は、エッジフィルタ８によりその大部分が反射され、前記集光光学系１５以降の光学系への入射が遮断される。
実施例１では、前記ＬＣＴＦ１８の光入力側には、励起レーザー光の減光を促進するためにエッジフィルタ１９が配置されている。
前記ＬＣＴＦ１８により分光され、出力された所定の波長のラマン光は、結像光学系２１で集光され、ケース４ａの後面に支持されたラマンイメージ撮像装置の一例としてのラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮像する。実施例１のラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、被検査部Ｂ１を１２８×１２８の領域（画素）に分割して撮影可能な高解像度カメラにより構成されている。なお、実施例１では、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２には、マクロ測定用対物レンズ９やその他の光学系１５，１７，２１の焦点距離の関係で、ラマンイメージ画像が撮影可能な被検査部Ｂ１の領域として３．３３ｍｍ四方の領域が設定されている。
【００２１】
図１、図２Ａにおいて、前記ケース４ａの側面には、可視像撮像装置の一例としての高解像度カラーＣＣＤカメラ２６が固定支持されている。前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６には、可視像を拡大する高解像度ズームレンズ２７と、前記ズームレンズ２７の先端部に設けられた白色ＬＥＤにより構成された照明２８とを有する。前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６により、照明２８の光で照射された被検査部Ｂ１を含む領域の可視像を撮像することができる。なお、図３において、実施例１の高解像度カラーＣＣＤカメラ２６では、１０．５ｍｍ×７．９ｍｍの可視像撮影領域Ｂ２の可視像を撮像可能に設定されている。
【００２２】
なお、実施例１では、前記高解像度ＣＣＤカメラ２６は、１画素（１ピクセル）が１４μｍ角のカラーＣＣＤカメラにより構成されており、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、１画素が２６μｍ角のモノクロＣＣＤカメラにより構成されている。そして、図４Ａにおいて、高解像度ＣＣＤカメラ２６の２×２の４画素２６ａが、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の１画素２２ａに対応するように、前記ズームレンズ２７の倍率が調整、設定されている。すなわち、高解像度ＣＣＤカメラ２６で撮像される可視像の４画素２６ａと、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２のラマンイメージの１画素２２ａとが、画素単位で対応づけられている。
【００２３】
図４は実施例１のカメラの一方向に対する設定方法の説明図であり、図４Ａは２種類のＣＣＤカメラの画素の対応関係の説明図、図４Ｂは基準パターンの像サイズと位置が精確な場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図、図４Ｃは位置が精確でない場合、または基準パターンの像サイズが精確でない場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図である。
前記高解像度ＣＣＤカメラ２６の４画素と、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の１画素との位置を精密で正確に合わせるには、先ず、基準パターンＭｋを、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮影する。ここで、基準パターンＭｋは等間隔の白黒のパターンを観察面に投影したものであり、投影光学系によりそのサイズを可変することが可能である。
【００２４】
図４Ｂに示すように、投影光学系の像倍率が正確に調整され、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２と基準パターンとの位置関係が正確に調整されている場合、画素２２ａに示すように、黒の基準パターンＭｋ１が撮像された画素では入射光量が最小で、白の基準パターンＭｋ２が撮像された画素では入射光量が最大になる。そして、この強度パターンが測定全画素域で得られる。もし、位置が図４Ｂに示した位置よりずれると、図４Ｃの画素２２ａに示すように、各画素に入射する光量は図４Ｂで得られる最大値と最小値の間となり、強度パターンのコントラストが低下する。そして、この強度パターンが測定画素の全域で得られる。一方、投影光学系の像倍率が正確でなく、白黒パターンの間隔がラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の画素の間隔と異なる場合、例えば、撮像域の中央部では、図４Ｂ画素２２ａに示すように、コントラストが明確に確認できるが、端部では画素と白黒パターンとの位置がずれてくるため、図４Ｃの画素２２ａに示すように、コントラストが低下する強度パターンを示す。したがって、撮像全域において、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の撮像信号を分析することで、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の各画素と適正に像拡大された白黒パターン（基準パターンＭｋ）との位置関係を正確に調整することが可能である。
【００２５】
次に、高解像度ＣＣＤカメラ２６の調整を、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の調整で使用した投影像倍率を保持したままの基準パターンＭｋで実施する。この場合、高解像度ＣＣＤカメラ２６の画素に基準パターンの像サイズを合わせるために、高解像度ＣＣＤカメラ２６に取付けてあるズームレンズ２７を用いる。図４Ｂ画素２６ａのように、高解像度ＣＣＤカメラ２６の２画素が白黒パターンＭｋと精確にサイズと位置が調整できた場合、各画素２６ａの強度は２画素ごとに最大、最小を繰り返すデューティ５０％の矩形パターンを示す。精確に調整できなかった場合には、例えば、図４Ｃの画素２６ａに示すように、各画素で異なった強度を持つ波形のパターンに変化する。したがって、撮像全域において、高解像度ＣＣＤカメラ２６の撮像信号を分析することで、高解像度ＣＣＤカメラ２６の各画素２６ａとズームレンズ２７で適正に像拡大された基準パターンＭｋとの位置関係を正確に調整することが可能である。
以上の操作で、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２と高解像度ＣＣＤカメラ２６の各画素は基準パターンＭｋを利用することで両者の位置関係を正確に調整することができる。
【００２６】
これまで、一方向に対する調整について記述したが、他の方向についても同様に調整することが可能である。そして、一般に光学倍率はどの方向に対しても一定であるので、他方向の位置調整のみを加えることで、両方向の調整が可能になる。
なお、実施例１では、２×２の４画素と１画素を対応させる場合を例示したが、これに限定されず、例えば、３×３の９画素と１画素を対応させる等、整数倍の画素数に対応させることも可能である。また、（基準パターン）Ｍｋの白黒の幅が、例えば１対１から外れる場合には、前記高解像度ＣＣＤカメラ２６とラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２との各画素間の位置関係に１画素以内の位置の不正確さが生まれるが、一般の使用では十分の場合が多いので、採用することは可能である。
【００２７】
図２Ａにおいて、前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の可視像撮影領域Ｂ１ｂの中心と、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心との間は、水平方向（Ｘ方向）に中心間距離Ｌ１だけ離れている。したがって、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で可視像を撮影した後、中心間距離Ｌ１だけ移動させることで、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ９で撮影される領域とを合わせることができる。また、ラマンイメージ画像の３．３３ｍｍ四方の撮影領域分だけＸ、−ＸまたはＹ、−Ｙ方向にさらにＸＹステージを移動することで、さらに広い領域に対して高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ９で撮影される領域を対応させることが可能である。
【００２８】
図１において、分光分析装置４や位置調整装置３は、後述するコントローラにより制御され、前記コントローラおよび前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６から延びるケーブル２９は、情報処理装置の一例としてのノートパソコンＰＣに接続されている。ノートパソコンＰＣは、本体Ｈ１と、ディスプレイ（情報表示部）Ｈ２と、入力装置の一例としてのキーボードＨ３およびマウスＨ４を有する。
前記移動式架台２や位置調整装置３、分光分析装置４、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、ノートパソコンＰＣ等により、実施例１の文化財検査装置１が構成されている。
【００２９】
（制御部の説明）
図５は本発明の実施例１の文化財検査装置１の制御部のブロック線図である。
図５において、前記コントローラやノートパソコンＰＣ、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行う入出力インタフェース、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに応じた処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ならびにクロック発振器等を有するコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【００３０】
（前記ノートパソコンＰＣに接続された制御要素）
前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１は、キーボードＨ３やマウスＨ４等の入力装置、その他の信号入力要素からの信号が入力されている。
キーボードＨ３やマウスＨ４等の入力装置は、ユーザの入力に応じた信号を本体Ｈ１に出力している。
【００３１】
（コントローラＣに接続された制御要素）
前記コントローラＣは、位置調整装置３のＸＺステージ３ａやＹステージ３ｂ、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２、ＬＣＴＦ１８、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
前記ＸＺステージ３ａは、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の水平方向の位置（Ｘ方向およびＺ方向の位置）を微調整する。
Ｙステージ３ｂは、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の高さ方向（Ｙ方向）の位置を微調整する。
ＬＣＴＦ１８は、入力された光から特定の波長の光を分光して出力する。
ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、ＬＣＴＦ１８から出力された光を測定する。
測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２は、入力に応じて被検査部Ｂ１の可視像を撮像する。
【００３２】
（ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１に接続された制御要素）
前記本体Ｈ１には、前記コントローラＣや高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、ディスプレイＨ２、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
コントローラＣは、ノートパソコンＰＣからの制御信号に応じて、位置調整装置３のＸＺステージ３ａやＹステージ３ｂ、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２、ＬＣＴＦ１８、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を制御する。
高解像度カラーＣＣＤカメラ２６は、被検査部Ｂ１の可視像を撮像する。
ディスプレイＨ２は、ノートパソコンＰＣからの画像情報を表示する。
【００３３】
（コントローラＣの機能）
前記コントローラＣは、ノートパソコンＰＣからの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
すなわち、コントローラＣは次の機能を有している。
Ｃ１：位置調整装置制御手段
位置調整装置制御手段Ｃ１は、ＸＺステージ３ａの位置を制御するＸＺステージ制御手段Ｃ１ａと、Ｙステージ３ｂの位置を制御するＹステージ制御手段Ｃ１ｂとを有し、位置調整装置３を制御して、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６のＸＹＺ方向の位置を調節する。
【００３４】
Ｃ２：ラマン測定用カメラ制御手段
ラマン測定用カメラ制御手段Ｃ２は、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２を制御して、ラマンイメージの撮像を行う。
Ｃ３：ＬＣＴＦ制御手段
ＬＣＴＦ制御手段Ｃ３は、ＬＣＴＦ１８を制御して、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長を制御する。
Ｃ４：測定領域モニター用カメラ制御手段
測定領域モニター用カメラ制御手段Ｃ４は、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を使用して被検査部Ｂ１の測定領域を測定する入力がされた場合に、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を制御して、測定領域の可視像を撮像する。
【００３５】
（ノートパソコンＰＣの機能）
前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１に組み込まれた文化財検査プログラムＡＰ１は、入力装置Ｈ３，Ｈ４からの入力信号に応じた処理を実行して、各制御要素Ｃ、２６に制御信号を出力する機能を有している。
前記文化財検査プログラムＡＰ１は次の機能手段（プログラムモジュール）を有している。
【００３６】
図６は実施例１のメイン画像の説明図であり、図６Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図６Ｂはラマンイメージ撮影開始前のメイン画像の説明図である。
Ｃ１１：メイン画像表示手段
メイン画像表示手段Ｃ１１は、表示部としてのディスプレイＨ２にメイン画像Ｇ１（図６参照）を表示する。図６において、メイン画像Ｇ１は、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した画像を表示する可視像表示部Ｇ１ａと、位置調整装置３のＸＺステージ３ａをＸ方向（横方向）に移動させるためのＸ方向位置調節ボタンＧ１ｂと、Ｙステージ３ｂをＹ方向（高さ方向）に移動させるためのＹ方向位置調節ボタンＧ１ｃと、ＸＺステージ３ａをＺ方向（前後方向、被検査部Ｂ１に接近、離隔する方向）に移動させるためのＺ方向位置調節ボタンＧ１ｄとを有する。図６Ａにおいて、位置調節作業時のメイン画像Ｇ１には、ラマンイメージを測定する位置を決定する入力を行うための位置決定ボタンＧ１ｅと、文化財検査プログラムＡＰ１を終了するための終了ボタンＧ１ｆが表示される。また、図６Ｂにおいて、位置調節終了後のメイン画像Ｇ１には、ラマンイメージの撮影を開始するための撮影開始ボタンＧ１ｈと、撮影位置を再設定するための撮影位置再設定ボタンＧ１ｉとが表示される。
図６Ａ、図６Ｂにおいて、前記可視像表示部Ｇ１ａには、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６により撮影された可視像撮影領域Ｂ２の画像が表示されており、中央部にラマンイメージが撮影される被検査部Ｂ１の領域を示すラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇが表示されている。前記可視像表示部Ｇ１ａの表示画像は、撮影位置調整作業中は、位置の移動に伴って随時画像が更新されるが、位置決定ボタンＧ１ｅの入力がされると、位置決定ボタンＧ１ｅ入力時の可視像撮影領域Ｂ２の静止画像が表示され、位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力は無効になる。
【００３７】
Ｃ１２：撮影位置調整手段
撮影位置調整手段Ｃ１２は、メイン画像Ｇ１の各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄへの入力に応じて、コントローラＣを介して位置調整装置３を駆動させて、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６のＸＹＺ方向の位置を調節する。
Ｃ１３：カメラ画像撮影手段
カメラ画像撮影手段Ｃ１３は、前記位置決定ボタンＧ１ｅの入力に応じて、コントローラＣを介して高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の高解像度ＣＣＤカメラ制御手段Ｃ２１を介して、被検査部Ｂ１を含む可視像撮影領域Ｂ２の制止画像を撮影する。
【００３８】
図７は実施例１のラマンイメージの説明図である。
Ｃ１４：ラマンイメージ撮影手段
ラマンイメージ撮影手段Ｃ１４は、撮影初期波長記憶手段Ｃ１４ａと、撮影終了波長記憶手段Ｃ１４ｂと、撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃとを有し、コントローラＣを介して、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２やＬＣＴＦ１８を制御して、被検査部Ｂ１のラマン分光法による画像であるラマンイメージ画像Ｒ１（図７参照）を撮影する。実施例１のラマンイメージ撮影手段Ｃ１４により撮影されるラマンイメージ画像Ｒ１は、ＬＣＴＦ１８から出力された光の強度に応じて、着色された画像により構成されており、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長λ０，λ１、…、λｎ毎に、ラマンイメージ画像Ｒ１が撮影される。したがって、ラマンイメージ画像Ｒ１の特定の画素Ｒ１ａの光の強度を、全波長分抽出することで、その位置でのラマンスペクトルＲ２を得ることができる。
【００３９】
Ｃ１４ａ：撮影初期波長記憶手段
撮影初期波長記憶手段Ｃ１４ａは、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する最初の波長である撮影初期波長λ０を記憶する。
Ｃ１４ｂ：撮影終了波長記憶手段
撮影終了波長記憶手段Ｃ１４ｂは、ラマンイメージ画像Ｒ１の撮影を終了する波長である撮影終了波長λｎを記憶する。
Ｃ１４ｃ：撮影波長シフト手段
撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃは、コントローラＣを介してＬＣＴＦ１８を制御して、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長を、撮影初期波長λ０から撮影終了波長λｎの間でシフトさせる（移行させていく）。なお、実施例１の撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃでは、所定のシフト波長λｓずつ波長をシフトする。したがって、実施例１では、λｎ＝λ０＋λｓ×ｎ（ｎは整数）に設定されている。なお、撮影初期波長λ０や撮影終了波長λｎ、シフト波長λｓは、固定の値を使用せず、ユーザにより設定可能とすることも可能である。
【００４０】
Ｃ１５：撮影画像記憶手段（画像記憶手段）
撮影画像記憶手段Ｃ１５は、カメラ画像撮影手段Ｃ１３で撮影された可視静止画像（Ｇ１）を記憶する可視静止画像記憶手段Ｃ１５ａと、ラマンイメージ撮影手段Ｃ１４で撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１を記憶するラマンイメージ画像記憶手段Ｃ１５ｂとを有する。撮影画像記憶手段Ｃ１５は、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの情報を含む可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１と、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの全波長λ０〜λｎ分のラマンイメージ画像Ｒ１とを対応させて（関連づけて）記憶する。なお、実施例１では、前述のように、撮像されたラマンイメージ画像Ｒ１の１画素と、可視画像（Ｇ１）の４画素とを画素単位で対応させて、すなわち、画素の位置（座標）情報を含めて記憶している。
【００４１】
（実施例１のフローチャートの説明）
（文化財検査処理の説明）
図８は本発明の実施例１の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートである。
図８のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１のＲＯＭに記憶された文化財検査プログラムＡＰ１に従って行われる。また、この処理はノートパソコンＰＣの他の各種処理と並行して実行される。
図８に示す文化財検査処理は文化財検査プログラムＡＰ１の起動により開始される。
【００４２】
図８のＳＴ１において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ２に進む。
（１）メイン画像Ｇ１をディスプレイＨ２に表示する。
（２）高解像度カラーＣＣＤカメラ２６での撮影を開始して、メイン画像Ｇ１の可視像表示部Ｇ１ａに表示される可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１の撮影を行う。
ＳＴ２において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に位置を調節する入力がされたか否か、すなわち、メイン画像Ｇ１において各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４に進む。
ＳＴ３において、位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力に応じて、位置調整装置３を駆動して、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６を移動させる。
【００４３】
ＳＴ４において、位置決定ボタンＧ１ｅの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ６に進む。
ＳＴ５において、終了ボタンＧ１ｆの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２に戻り、イエス（Ｙ）の場合は文化財検査プログラムＡＰ１を終了する。
ＳＴ６において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ７に進む。
（１）高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で可視静止画像Ｇ１ａを撮影して保存する。
（２）メイン画像Ｇ１において、撮影した可視静止画像Ｇ１ａをメイン画像Ｇ１に表示し、位置決定ボタンＧ１ｅおよび終了ボタンＧ１ｆを、撮影開始ボタンＧ１ｈおよび撮影位置再設定ボタンＧ１ｉに更新する。
（３）位置調整装置３を作動させて、Ｘ方向に中心間距離Ｌ１だけ移動させ、被検査部Ｂ１にマクロ測定用対物レンズ９の位置を合わせる。
ＳＴ７において、ラマンイメージ撮影開始の入力、すなわち、撮影開始ボタンＧ１ｈの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ８に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０に進む。
【００４４】
ＳＴ８において、撮影位置再設定ボタンＧ１ｉの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ９に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に戻る。
ＳＴ９において、可視静止画像Ｇ１ａを破棄する。そして、ＳＴ２に戻る。
ＳＴ１０において、ＬＣＴＦ１８を制御して、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する波長λを撮影初期波長λ０に設定する。そして、ＳＴ１１に進む。
ＳＴ１１において、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラにより設定されている波長λでのラマンイメージ画像Ｒ１の撮影を行い、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１を保存する。そして、ＳＴ１２に進む。
【００４５】
ＳＴ１２において、ＳＴ１１でラマンイメージ画像Ｒ１を撮影した波長λが撮影終了波長λｎであるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１４に進む。
ＳＴ１３において、ＬＣＴＦ１８を制御して、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する波長λをシフト波長λｓ分だけシフトする。そして、ＳＴ１１に戻る。
ＳＴ１４において、撮影した可視静止画像Ｇ１と、全波長分のラマンイメージ画像Ｒ１とを対応させて保存する。そして、ＳＴ１に戻る。
【００４６】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の文化財検査装置１では、移動式架台２により文化財検査装置１を文化財Ｂの設置されている場所に移動させることができる。そして、移動式架台２で、文化財Ｂの検査したい被検査部Ｂ１に対して分光分析装置４の位置を粗調整することができる。
分光分析装置４の位置が粗調整された状態で、文化財検査プログラムＡＰ１を起動し、可視像表示部Ｇ１ａを見ながら位置調整装置３を制御して、被検査部Ｂ１に対する分光分析装置４の位置を微調節できる。このとき、メイン画像Ｇ１の可視像表示部Ｇ１ａには、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇが四角の枠で表示されており、微調整された位置と、ユーザがラマンイメージを撮影したい位置とが一致するか否かを、ユーザが容易に判断することができる。
【００４７】
また、ラマンイメージ画像Ｒ１の撮影が開始されて、被検査部Ｂ１に励起レーザー光が照射されると、被検査部Ｂ１の材料や塗料、付着物等の分子の振動に基づくラマン散乱光が発生する。被検査部Ｂ１からの光は、エッジフィルタ８および１９を通過する際に、励起レーザー光の反射、または散乱光は遮断され、ラマン光だけが通過し、ＬＣＴＦ１８に入射される。ＬＣＴＦ１８において、分光され（フィルタリングされ）、所定の波長の光のみが出力され、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２でラマンイメージ画像Ｒ１が撮像される。そして、ＬＣＴＦ１８を透過する波長は、撮影のたびに自動的に規定の値にシフト設定され、波長毎のラマンイメージ画像Ｒ１が撮像される。そして、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１が可視静止画像Ｇ１に対応して保存される。
【００４８】
したがって、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１をデータ処理して、文化財Ｂの特定の位置のラマンスペクトルＲ２（図７参照）を得て、ディスプレイＨ２に表示したりすることもでき、このとき、対応づけられている可視静止画像Ｇ１ａを参照することで、文化財Ｂのどの位置であるのかも容易に判断、認識することができる。この結果、Ｘ線を使用して元素分析を行う場合に比べて、ラマンスペクトルＲ２を使用することで文化財Ｂの化学的性質を判別でき、例えば、文化財Ｂの被検査部Ｂ１の表面の材料に含まれる水分量や不純物等も特定できる。
これにより、例えば、材料の種類や産地毎に予めラマンスペクトルのデータを採取し、データベース化して保存しておき、得られたラマンスペクトルＲ２と比較することで、文化財Ｂの一例としての壁画が描かれた材料の種類や産地等を特定することができ、文化財Ｂの由来等の文化史の研究や、修復、保存を行う際に、同じ色の塗料であってもどの材料の塗料を使用することが望ましいのかを判断することができる。同様に、壁画以外の文化財Ｂについても、例えば、神社、仏閣等の柱のラマンスペクトルＲ２を得て、比較することで、材料や時代を特定することができる。
【実施例２】
【００４９】
図９は実施例２の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
図１０は実施例２の文化財検査装置における赤外光測定装置部分の概念説明図であり、図１０Ａは検出部分の要部説明図、図１０Ｂは照射系の斜視説明図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００５０】
図９、図１０において、実施例２の分光分析装置４′は、実施例１の分光分析装置４に追加される形で、赤外イメージ撮像装置３１が支持されている。前記赤外イメージ撮像装置３１は、撮像装置本体の一例としてのＦＴ−ＩＲユニット３２を有し、前記ＦＴ―ＩＲユニットは、平行光が出力される赤外光源３２ａを有する。前記赤外光源３２ａからの平行光は、ＦＴ−ＩＲユニット３２で干渉されて出力され、第１の放物面鏡３３で反射して集光されて、絞り３４に絞られる。絞り３４を通過した光は、第２の放物面鏡３６で反射され平行光となり、第３の放物面鏡３７で再び集光されて、文化財Ｂの被検査部Ｂ１に集光、照射される。
被検査部Ｂ１で反射または散乱された赤外光は、楕円面鏡３８で集光されて、赤外光検出器３９で検出される。前記赤外光検出器３９で検出された赤外光のデータは、フーリエ変換され、赤外スペクトルを作成、記憶を行う。
次に、位置調整装置３により、被検査部を移動し、上記の測定を繰り返すことで、被検査部全体の赤外スペクトルを取得する。
次に、これらの赤外スペクトルから波数毎に信号を抽出し、これらを被検査部に対応する位置に並べ直し、赤外イメージ画像とする。
【００５１】
なお、本実施例では、前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の可視像撮影領域Ｂ１ｂの中心と、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心との間は、実施例１と同様に、水平方向（Ｘ方向）に中心間距離Ｌ１だけ離れている。また、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心と、赤外イメージ撮像装置３１で撮像される位置、すなわち、赤外光の照射位置Ｂ１ｃとの間は、第２中心間距離Ｌ２だけ離れている。
さらに、本実施例では、赤外イメージ撮像装置３１により一度に撮像される測定対象の範囲は、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮像される範囲に比べて非常に狭く、可視画像の１画素に対応する点の赤外スペクトルが測定される。すなわち、赤外イメージ撮像装置３１で測定する場合には、文化財Ｂを１点ごとに測定し、位置調整装置３でＸＹ方向に移動して次の点を測定するマッピング手法が採用されている。
【００５２】
（制御部の説明）
図１１は本発明の実施例２の文化財検査装置の制御部のブロック線図である。
図１１において、実施例２では、実施例１と異なるメイン画像表示手段Ｃ１１′および撮影画像記憶手段Ｃ１５′とを有し、コントローラＣに赤外光測定装置制御手段Ｃ５および赤外分光測定手段Ｃ１６が追加された以外は、実施例１と同様である。
Ｃ５：赤外光測定装置制御手段
コントローラＣの赤外光測定装置制御手段Ｃ５は、赤外光分析装置３１を制御して、赤外光源３２からの赤外光の照射や赤外光検出器３６による赤外光の検出の制御を行う。
【００５３】
図１２は実施例１の図６に対応する実施例２のメイン画像の説明図であり、図１２Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図１２Ｂは位置調節後のメイン画像の説明図である。
Ｃ１１′：メイン画像表示手段
文化財検査プログラムＡＰ１のメイン画像表示手段１１′は、ディスプレイＨ２にメイン画像Ｇ１′（図１２参照）を表示する。図１２において、メイン画像Ｇ１′は、可視像表示部Ｇ１ａ′と、実施例１と同様の各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄ、位置決定ボタンＧ１ｅ、終了ボタンＧ１ｆ、撮影開始ボタンＧ１ｈ、撮影位置再設定ボタンＧ１ｉとを有する。実施例２の前記可視像表示部Ｇ１ａ′には、実施例１と同様の可視像撮影領域Ｂ２およびラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇに加え、赤外分光分析が行われる領域を表示する赤外分光分析領域表示画像Ｇ１ｊが表示される。
また、図１２Ｂにおいて、位置調節終了後のメイン画像Ｇ１′には、赤外分光分析を開始するための赤外光撮影開始ボタンＧ１ｋが表示される。
【００５４】
Ｃ１６：赤外分光分析手段（分光部）
赤外分光分析手段Ｃ１６は、赤外光検出器３９で検出された反射光の赤外吸収スペクトルの分析を行うためのスペクトル分析手段Ｃ１６ａを有し、赤外光測定装置制御手段Ｃ５を介して赤外イメージ撮像装置３１を制御し、赤外光検出器３９で検出された測定結果に基づいて、赤外分光分析を行う。実施例１の赤外分光分析手段Ｃ１６は、赤外分光分析法の一例であるＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法：Fourier Transform infrared spectroscopy）により分析を行っている。
Ｃ１５′：撮影画像記憶手段
撮影画像記憶手段Ｃ１５′は、実施例１と同様の可視静止画像記憶手段Ｃ１５ａおよびラマンイメージ画像記憶手段Ｃ１５ｂに加え、赤外分光分析手段Ｃ１６で得られた赤外イメージ画像を記憶する赤外イメージ画像記憶手段Ｃ１５ｃを有し、同一の被検査部Ｂ１に対して、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇおよび赤外分光分析領域表示画像Ｇ１ｊの情報を含む可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１と、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの全波長λ０〜λｎ分のラマンイメージ画像Ｒ１と、赤外イメージ画像（赤外光照射位置におけるスペクトルのデータ）とを対応させて（関連づけて）記憶する。本実施例では、ラマンイメージ画像と可視像とは実施例１と同様に対応させて記憶し、赤外イメージ画像はラマンイメージ画像同様に可視像の１画素毎に対応させて記憶する。
【００５５】
（実施例２のフローチャートの説明）
（文化財検査処理の説明）
図１３は本発明の実施例２の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートであり、実施例１の図８に対応する図である。
図１３において、実施例２の文化財検査処理では、実施例１の文化財検査処理に対して、ＳＴ７とＳＴ８の間に下記のＳＴ２１〜ＳＴ２４の処理が実行されるだけで、その他の処理は同一であるため、同一の処理については実施例１と同一のＳＴ番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図１３のＳＴ２１において、赤外光撮影開始ボタンＧ１ｋの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に進む。
ＳＴ２２において、次の処理（１）、（２）を実行し、ＳＴ２３に進む。
（１）位置調整装置３を作動させて、位置Ｂ１ｂからＸ方向に第２中心間距離Ｌ２だけ移動させ、被検査部Ｂ１に赤外光照射位置Ｂ１ｃを合わせる。
（２）赤外光源３２を駆動して、赤外光の照射を開始する。
ＳＴ２３において、次の処理（１）、（２）を実行し、ＳＴ２４に進む。
（１）被検査部Ｂ１で反射した拡散赤外光を赤外光検出器３６で検出する。
（２）検出された拡散赤外光の赤外吸収スペクトルを演算する。
ＳＴ２４において、ＳＴ６で撮影した可視静止画像Ｇ１ａと赤外吸収スペクトルデータとを対応させた保存する。そして、ＳＴ１に戻る。
【００５７】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の文化財検査装置１では、ラマンイメージ画像に加えて、赤外分光法による赤外イメージ画像を得ることもできる。すなわち、材料等によって、ラマン分光法では分析が困難な材料の場合に、赤外分光法で化学的な性質の分析を行うことができる。また、メイン画像１′により、赤外光が照射される場所を容易に確認できると共に、スペクトルデータに可視静止画像Ｇ１ａが対応づけて記憶されているので、赤外分光法で分析が行われた場所を容易に確認ができる。
【実施例３】
【００５８】
図１４は実施例３の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例２の図９に対応する図である。
なお、この実施例３の説明において、前記実施例１、２の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１４において、実施例３の文化財検査装置１の分光分析装置４″は、実施例２の分光分析装置４′からラマンイメージを撮像するための符号６〜２２が付された各部材が省略され、赤外イメージ撮像装置３１の側壁に可視像撮像装置の一例としての高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、高解像度ズームレンズ２７、照明２８が支持されている。
なお、図示しないが、ラマンイメージを撮像する構成が省略されたことに伴い、本実施例では、ラマンイメージの撮像に使用される各手段Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、Ｃ１４等が省略されている。
【００５９】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の文化財検査装置では、ラマンイメージ画像の撮影が必要なく、ＦＴ−ＩＲによる赤外イメージ画像の撮像を行いたい場合に、実施例２の場合に比べて、装置を小型化することができる。そして、実施例２と同様に、赤外イメージ画像と可視静止画像とが対応づけられて記憶されているので、赤外イメージ画像が撮像された場所を容易に確認、認識することができる。
【００６０】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ09）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２と高解像度カラーＣＣＤカメラ２６とを共通化して、いずれか一方を省略することも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、分光器の一例としてのＬＣＴＦを例示したが、これに限定されず、従来公知の分光器を採用可能である。
【００６１】
（Ｈ03）前記実施例２において、赤外イメージ撮像装置３１をマクロ測定用対物レンズ９とＸ軸方向でＬ２ほどずれた位置に配置したが、これに限定されず、Ｙ軸方向にずれた位置としたりすることも可能である。また、部品の小型化や配置スペースを工夫することで、赤外イメージ撮像装置３１で撮影する位置とマクロ測定用対物レンズ９で撮影する領域の中心をＸＹ軸方向で同じ位置に設定することも可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、移動式架台２や位置調整装置３は実施例に例示した構成に限定されず、従来公知の任意の構成を採用可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、シフト波長λｓずつ波長をずらして撮影するようにしたが、撮影する特定の波長を予め登録しておき、その波長のみ撮影するようにすることも可能である。
【００６２】
（Ｈ06）前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する領域の広さは、設計や仕様等に応じて変更可能であり、点に近い領域とすることも可能である。
（Ｈ07）前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する際に、入力されるレーザー光の波長は、特定の波長のものを使用したが、これに限定されず、例えば、励起波長が異なる光源ユニットを並べて使用することも可能である。
（Ｈ08）前記実施例において、可視画像を撮影するために高解像度カラーＣＣＤカメラを使用したが、これに限定されず、例えば、ラマン測定用高感度ＣＣＤと共通化し且つ、光軸上に、ＬＣＴＦと、ＲＧＢのカラーフィルタとを進入・退避可能としておき、ラマンイメージ画像を撮像する際にはＬＣＴＦを光軸上に進入させ、可視画像を撮像する際にはカラーフィルタを進入させるように構成することも可能である。
（Ｈ09）前記実施例において、可視画像とラマンイメージ画像、赤外イメージ画像の対応のさせかたを画素単位としたが、これに限定されず、例えば、複数画素単位で対応させることや基準点を撮影前に設定しておいて、基準点に対する座標（ＸＹ方向の距離）で対応させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は本発明の実施例１の文化財検査装置の全体説明図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図２Ａは上方から見た概略説明図、図２Ｂは側方から見た概略説明図である。
【図３】図３は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。
【図４】図４は実施例１のカメラの一方向に対する設定方法の説明図であり、図４Ａは２種類のＣＣＤカメラの画素の対応関係の説明図、図４Ｂは基準パターンの像サイズと位置が精確な場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図、図４Ｃは位置が精確でない場合、または基準パターンの像サイズが精確でない場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例１の文化財検査装置１の制御部のブロック線図である。
【図６】図６は実施例１のメイン画像の説明図であり、図６Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図６Ｂはラマンイメージ撮影開始前のメイン画像の説明図である。
【図７】図７は実施例１のラマンイメージの説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例１の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートである。
【図９】図９は実施例２の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
【図１０】図１０は実施例２の文化財検査装置における赤外光測定装置部分の概念説明図であり、図１０Ａは検出部分の要部説明図、図１０Ｂは照射系の斜視説明図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例２の文化財検査装置の制御部のブロック線図である。
【図１２】図１２は実施例１の図６に対応する実施例２のメイン画像の説明図であり、図１２Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図１２Ｂは位置調節後のメイン画像の説明図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例２の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートであり、実施例１の図８に対応する図である。
【図１４】図１４は実施例３の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例２の図９に対応する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…文化財検査装置、
２…移動式架台、
３…位置調整装置、
４，４′…分光分析装置、
１８…分光部、
２２…ラマンイメージ撮像装置、
２６…可視像撮像装置、
３１…赤外イメージ撮像装置、
３２…撮像装置本体，ＦＴ−ＩＲユニット、
３２ａ…赤外光源、
３３…第１の放物面鏡、
３４…絞り、
３６…第２の放物面鏡、
３７…第３の放物面鏡、
３８…楕円面鏡、
３９…赤外光検出器、
Ｂ…文化財、
Ｂ１…被検査部、
Ｃ１５，Ｃ１５′…画像記憶手段、
Ｃ１６…分光部、
Ｇ１ａ…可視像、
Ｒ１…ラマンイメージ画像。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、赤外光やラマン励起レーザー光等の検査光を文化財の被検査部に照射し、その反射、または散乱する光を分光分析することで文化財の検査を行う文化財検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁画や絵画、あるいは、寺社や古墳等のような文化財において、歴史的な文化財は経時的な汚損や破損等により、必要に応じて修復が行われている。修復を行う際には、修復対象の文化財の歴史的な経緯等から、文化財の作成当時と同一の材料や塗料を使用しての修復が望まれる。したがって、文化財の修復を行う場合、使用されている材料や塗料等の検査、分析、同定が必要とされている。また、文化財の保存方法の研究や、文化財が作成された時代、材料の由来（産地）、流通経路等の文化史の研究を行う場合にも、材料等の検査、分析は必要とされている。
このような文化財の分析を行う際に、分析用の試料を採取するために、貴重な文化財の一部を破損することは厳しく制限されていることが多く、非接触、非破壊で、しかも、文化財が設置されている場所で、すなわち、文化財を移動させずに検査を行うことが望ましい。
【０００３】
従来、文化財の非破壊検査は、文化財にＸ線を照射したときに発生する蛍光Ｘ線を利用して元素分析を行う蛍光Ｘ線分析法を使用して行われている。このような技術として、例えば、特許文献１（特開２００４−３４０７５０号公報）記載の技術が知られている。
特許文献１（特開２００４−３４０７５０号公報）には、文化財を構成する被測定物において、人工的に変質させた被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルと、変質させていない被測定物にラマン分光分析を行って得られたラマンスペクトルとを比較して、変質に関して評価する技術が記載されている。なお、特許文献１記載の技術では、文化財自体の変質評価の対象物の材料を確認する際には、蛍光Ｘ線法やＸ線回折法により同定している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３４０７５０号公報（「００２３」〜「００２５」、「００３５」）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記従来技術のような蛍光Ｘ線分析法では、文化財を構成する物質の元素分析を行うことができるが、何の元素（炭素や酸素、窒素等）が含まれているのかが分析できるだけで、その元素がどのような構造、化合物となっているかに関する構造情報に乏しい問題がある。すなわち、文化財構成物質である顔料等については同定が困難であり、したがって、修復等する場合に必要となる材料の由来に関して充分な情報を収集することは非常に困難であるという問題がある。
【０００６】
また、ラマン分光法により、文化財を非接触、非破壊で、その場で分析をする場合、ラマン分光法で検出できる範囲、面積は限られる。したがって、文化財のどの位置を検出したかを判断する必要があるが、ラマンスペクトルは、単なるスペクトル情報であるため、場所を特定することは困難である。また、特定の波長について、ラマンスペクトルの強度を二次元的に表示するラマンイメージ画像を利用することも考えられるが、ラマンイメージ画像と、実際の可視像は、同一になることがほとんどなく、研究者等のユーザが、どの位置のラマンイメージであるか否かを判断することが困難であるという問題もある。
【０００７】
本発明は、前述の事情に鑑み、非接触、非破壊で、文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、分析した位置を容易に確認できるようにすることを第２の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（本発明）
前記技術的課題を解決するために、請求項１記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
前記技術的課題を解決するために、請求項２記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１０】
前記技術的課題を解決するために、請求項３記載の発明の文化財検査装置は、
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の文化財検査装置において、
前記分光分析装置を移動可能に支持する移動式架台、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の文化財検査装置において、
前記分光分析装置を支持し且つ前記移動式架台に支持され、前記分光分析装置の位置を微調整する位置調整装置、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の発明によれば、被検査部に照射されたレーザー光に基づいて、ラマンイメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部のラマンイメージ画像とが対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
請求項２記載の発明によれば、被検査部に照射されて反射、または散乱した赤外光に基づいて、赤外イメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部の赤外イメージ画像とが対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
【００１４】
請求項３記載の発明によれば、被検査部に照射されたレーザー光に基づいて、ラマンイメージ画像が得られると共に、被検査部に照射されて反射、または散乱した赤外光に基づいて、赤外イメージ画像が得られるため、文化財に非接触、非破壊で、かつ文化財を移動させることなく、文化財の材料の化学的性質を検査、分析することができる。また、被検査部の可視像と被検査部のラマンイメージ画像と赤外イメージ画像が対応づけられて記憶されているので、分析した位置を容易に確認できるようにすることができる。
請求項４記載の発明によれば、移動式架台により文化財の設置された位置まで移動して検査を行うことができる。
請求項５記載の発明によれば、位置調整装置により微調整できるので、文化財の検査したい位置に容易に調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の実施例１の文化財検査装置の全体説明図である。
なお、図１において、以下の説明において、理解を容易とするため、文化財の表面に沿った水平方向をＸ方向（左右方向）、文化財の表面に沿った鉛直方向をＹ方向（上下方向）、文化財に接近、離隔する方向をＺ方向（前後方向）として説明する。
図１，図２において、本発明の実施例１の文化財検査装置１は、移動式架台２を有する。前記移動式架台２は、複数の脚部２ａを有し、脚部２ａの下端には、ストッパ付の移動用のキャスター２ｂが支持されている。前記脚部２ａの上端部には、ハンドル部２ｃが上下移動可能に支持されており、移動式架台２は、図示しない油圧式の昇降装置により、ハンドル部２ｃを上下方向（高さ方向）に位置調整可能に構成されている。ハンドル部２cの上部には図示しない回転機構と傾き機構が支持されている。なお、前記移動式架台２として、従来公知の移動式架台を使用可能であり、例えば、テレビ撮影用のカメラを移動させるための移動式架台を使用可能である。
したがって、前記移動式架台２は、キャスター２ｂで移動させることにより、文化財検査装置１を、固定の文化財に対して水平方向に移動させて、位置を粗調整することができる。また、上下方向の高さ調節により文化財に対する高さの粗調整や、回転機構と傾き機構により回転位置と傾きの調節もできる。
【００１７】
図２は本発明の実施例１の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図２Ａは上方から見た概略説明図、図２Ｂは側方から見た概略説明図である。
図１において、前記移動式架台２の回転機構と傾き機構の上部には、位置調整装置３が支持されている。前記位置調整装置３は、図示しないモータにより、それぞれＸ軸方向およびＺ軸方向に位置調節可能なＸＺステージ３ａと、前記ＸＺステージ３ａ上に支持され、Ｙ軸方向（高さ方向）に位置調節可能なＹステージ３ｂとを有する。なお、実施例１の前記位置調整装置３は、Ｘ方向に２００ｍｍ、Ｙ方向に１００ｍｍ、Ｚ方向に１００ｍｍの可動範囲が設定されているが、可動範囲はこの範囲に限定されず、設計や仕様等に応じて任意に変更可能である。
前記Ｙステージ３ｂには、分光分析装置４が支持されている。図１，図２において、前記分光分析装置４は、ケース４ａを有する。前記ケース４ａの上端部には、励起レーザー入力ポート４ｂが形成されており、ケース４ａの文化財Ｂ側には、レンズ用開口４ｃが形成されている。前記励起レーザー入力ポート４ｂには、図示しない光ファイバが接続されて光ファイバを介して外部のレーザー光源から、ラマン分光用の励起レーザーが入力される。なお、実施例１では、励起レーザー光として、波長７８５ｎｍのレーザー光を使用しているが、波長が可視〜近赤外の励起レーザー光を使用可能であり、設計や仕様等に応じて、任意に変更可能である。
【００１８】
図３は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。
図２において、前記励起レーザー入力ポート４ｂの下方には、励起レーザー光を平行光にする励起レーザー用コリメータ６が配置されている。前記励起レーザー用コリメータ６の下方には、コリメートされた励起レーザーを反射する反射光学系７が配置されている。前記反射光学系７の後斜め上方には、エッジフィルタ８が配置されている。前記エッジフィルタ８は、反射光学系７で反射された励起レーザー光の波長の光は反射すると共に、ラマン効果等により励起レーザー光の波長から長波長側に波長がずれた光は透過する性質を有する従来公知のフィルタである。エッジフィルタの代わりに、励起レーザー光の波長から長波長側と短波長側のいずれかの方向に波長がずれた光は透過する性質を有するノッチフィルタを使用することも可能である。
図２，図３において、前記エッジフィルタ８の前方には、エッジフィルタ８で反射された励起レーザー光を文化財Ｂの被検査部Ｂ１に集光、照射すると共に、被検査部Ｂ１からのラマン光が通過するマクロ測定用対物レンズ９が配置されている。図２Ａにおいて、前記対物レンズ９の側方には、マクロ測定用対物レンズ９よりも検査可能な領域が狭いミクロ測定用対物レンズ１１が配置されており、手動または自動によりマクロ測定用対物レンズ９の位置にミクロ測定用対物レンズ１１を移動させる（左右方向にスライドさせる）ことで、検査対象領域を変化させることができる。
【００１９】
前記反射光学系７やエッジフィルタ８の側方には、可視像撮像装置の一例としての測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２が配置されている。前記測定領域モニター用ＣＣＤカメラ１２と、エッジフィルタ８等との間には、ハーフミラー１３ａとハーフミラー１３ｂを有する測定領域モニター用光学系１３が配置されており、測定領域モニター用光学系１３には、白色ＬＥＤにより構成された照明１４からの照明光が照射される。前記測定領域モニター用光学系１３を、手動または自動で移動させて、エッジフィルタ８とマクロ測定用対物レンズ９との間に割り込ませることで、照明１４の光をハーフミラー１３ａおよびハーフミラー１３ｂで反射して被検査部Ｂ１を照射し、反射光をハーフミラー１３ｂで反射し、ハーフミラー１３ａを透過させ、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２で撮像することで、被検査部Ｂ１の可視像およびレーザー光のラマン励起領域をカラーで撮像することができる。なお、実施例１では、被検査部Ｂ１として３．３３ｍｍ四方の領域が設定されており、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２は、前記被検査部Ｂ１を中心として７．１１ｍｍ×５．３５ｍｍの領域の可視像を撮像可能に設定されている。
【００２０】
図２において、前記エッジフィルタ８の後方には、エッジフィルタ８を透過した光を集光する集光光学系１５が配置されている。文化財Ｂの被検査部Ｂ１でレーザー光により散乱されたラマン光は、前記集光光学系１５で集光され、絞り１６の絞り孔１６ａを通過して、光学系１７を通過して、分光部の一例としての従来公知のＬＣＴＦ（Liquid Crystal Tunable Filter：液晶チューナブルフィルタ）１８に導入される。一方、文化財Ｂの被検査部Ｂ１で反射、散乱された励起レーザー光は、エッジフィルタ８によりその大部分が反射され、前記集光光学系１５以降の光学系への入射が遮断される。
実施例１では、前記ＬＣＴＦ１８の光入力側には、励起レーザー光の減光を促進するためにエッジフィルタ１９が配置されている。
前記ＬＣＴＦ１８により分光され、出力された所定の波長のラマン光は、結像光学系２１で集光され、ケース４ａの後面に支持されたラマンイメージ撮像装置の一例としてのラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮像する。実施例１のラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、被検査部Ｂ１を１２８×１２８の領域（画素）に分割して撮影可能な高解像度カメラにより構成されている。なお、実施例１では、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２には、マクロ測定用対物レンズ９やその他の光学系１５，１７，２１の焦点距離の関係で、ラマンイメージ画像が撮影可能な被検査部Ｂ１の領域として３．３３ｍｍ四方の領域が設定されている。
【００２１】
図１、図２Ａにおいて、前記ケース４ａの側面には、可視像撮像装置の一例としての高解像度カラーＣＣＤカメラ２６が固定支持されている。前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６には、可視像を拡大する高解像度ズームレンズ２７と、前記ズームレンズ２７の先端部に設けられた白色ＬＥＤにより構成された照明２８とを有する。前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６により、照明２８の光で照射された被検査部Ｂ１を含む領域の可視像を撮像することができる。なお、図３において、実施例１の高解像度カラーＣＣＤカメラ２６では、１０．５ｍｍ×７．９ｍｍの可視像撮影領域Ｂ２の可視像を撮像可能に設定されている。
【００２２】
なお、実施例１では、前記高解像度ＣＣＤカメラ２６は、１画素（１ピクセル）が１４μｍ角のカラーＣＣＤカメラにより構成されており、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、１画素が２６μｍ角のモノクロＣＣＤカメラにより構成されている。そして、図４Ａにおいて、高解像度ＣＣＤカメラ２６の２×２の４画素２６ａが、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の１画素２２ａに対応するように、前記ズームレンズ２７の倍率が調整、設定されている。すなわち、高解像度ＣＣＤカメラ２６で撮像される可視像の４画素２６ａと、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２のラマンイメージの１画素２２ａとが、画素単位で対応づけられている。
【００２３】
図４は実施例１のカメラの一方向に対する設定方法の説明図であり、図４Ａは２種類のＣＣＤカメラの画素の対応関係の説明図、図４Ｂは基準パターンの像サイズと位置が精確な場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図、図４Ｃは位置が精確でない場合、または基準パターンの像サイズが精確でない場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図である。
前記高解像度ＣＣＤカメラ２６の４画素と、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の１画素との位置を精密で正確に合わせるには、先ず、基準パターンＭｋを、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮影する。ここで、基準パターンＭｋは等間隔の白黒のパターンを観察面に投影したものであり、投影光学系によりそのサイズを可変することが可能である。
【００２４】
図４Ｂに示すように、投影光学系の像倍率が正確に調整され、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２と基準パターンとの位置関係が正確に調整されている場合、画素２２ａに示すように、黒の基準パターンＭｋ１が撮像された画素では入射光量が最小で、白の基準パターンＭｋ２が撮像された画素では入射光量が最大になる。そして、この強度パターンが測定全画素域で得られる。もし、位置が図４Ｂに示した位置よりずれると、図４Ｃの画素２２ａに示すように、各画素に入射する光量は図４Ｂで得られる最大値と最小値の間となり、強度パターンのコントラストが低下する。そして、この強度パターンが測定画素の全域で得られる。一方、投影光学系の像倍率が正確でなく、白黒パターンの間隔がラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の画素の間隔と異なる場合、例えば、撮像域の中央部では、図４Ｂ画素２２ａに示すように、コントラストが明確に確認できるが、端部では画素と白黒パターンとの位置がずれてくるため、図４Ｃの画素２２ａに示すように、コントラストが低下する強度パターンを示す。したがって、撮像全域において、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の撮像信号を分析することで、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の各画素と適正に像拡大された白黒パターン（基準パターンＭｋ）との位置関係を正確に調整することが可能である。
【００２５】
次に、高解像度ＣＣＤカメラ２６の調整を、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２の調整で使用した投影像倍率を保持したままの基準パターンＭｋで実施する。この場合、高解像度ＣＣＤカメラ２６の画素に基準パターンの像サイズを合わせるために、高解像度ＣＣＤカメラ２６に取付けてあるズームレンズ２７を用いる。図４Ｂ画素２６ａのように、高解像度ＣＣＤカメラ２６の２画素が白黒パターンＭｋと精確にサイズと位置が調整できた場合、各画素２６ａの強度は２画素ごとに最大、最小を繰り返すデューティ５０％の矩形パターンを示す。精確に調整できなかった場合には、例えば、図４Ｃの画素２６ａに示すように、各画素で異なった強度を持つ波形のパターンに変化する。したがって、撮像全域において、高解像度ＣＣＤカメラ２６の撮像信号を分析することで、高解像度ＣＣＤカメラ２６の各画素２６ａとズームレンズ２７で適正に像拡大された基準パターンＭｋとの位置関係を正確に調整することが可能である。
以上の操作で、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２と高解像度ＣＣＤカメラ２６の各画素は基準パターンＭｋを利用することで両者の位置関係を正確に調整することができる。
【００２６】
これまで、一方向に対する調整について記述したが、他の方向についても同様に調整することが可能である。そして、一般に光学倍率はどの方向に対しても一定であるので、他方向の位置調整のみを加えることで、両方向の調整が可能になる。
なお、実施例１では、２×２の４画素と１画素を対応させる場合を例示したが、これに限定されず、例えば、３×３の９画素と１画素を対応させる等、整数倍の画素数に対応させることも可能である。また、（基準パターン）Ｍｋの白黒の幅が、例えば１対１から外れる場合には、前記高解像度ＣＣＤカメラ２６とラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２との各画素間の位置関係に１画素以内の位置の不正確さが生まれるが、一般の使用では十分の場合が多いので、採用することは可能である。
【００２７】
図２Ａにおいて、前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の可視像撮影領域Ｂ１ｂの中心と、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心との間は、水平方向（Ｘ方向）に中心間距離Ｌ１だけ離れている。したがって、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で可視像を撮影した後、中心間距離Ｌ１だけ移動させることで、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ９で撮影される領域とを合わせることができる。また、ラマンイメージ画像の３．３３ｍｍ四方の撮影領域分だけＸ、−ＸまたはＹ、−Ｙ方向にさらにＸＹステージを移動することで、さらに広い領域に対して高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した領域と、マクロ測定用対物レンズ９で撮影される領域を対応させることが可能である。
【００２８】
図１において、分光分析装置４や位置調整装置３は、後述するコントローラにより制御され、前記コントローラおよび前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６から延びるケーブル２９は、情報処理装置の一例としてのノートパソコンＰＣに接続されている。ノートパソコンＰＣは、本体Ｈ１と、ディスプレイ（情報表示部）Ｈ２と、入力装置の一例としてのキーボードＨ３およびマウスＨ４を有する。
前記移動式架台２や位置調整装置３、分光分析装置４、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、ノートパソコンＰＣ等により、実施例１の文化財検査装置１が構成されている。
【００２９】
（制御部の説明）
図５は本発明の実施例１の文化財検査装置１の制御部のブロック線図である。
図５において、前記コントローラやノートパソコンＰＣ、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行う入出力インタフェース、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたＲＯＭ（リードオンリーメモリ）、必要なデータを一時的に記憶するためのＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムに応じた処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）、ならびにクロック発振器等を有するコンピュータにより構成されており、前記ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
【００３０】
（前記ノートパソコンＰＣに接続された制御要素）
前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１は、キーボードＨ３やマウスＨ４等の入力装置、その他の信号入力要素からの信号が入力されている。
キーボードＨ３やマウスＨ４等の入力装置は、ユーザの入力に応じた信号を本体Ｈ１に出力している。
【００３１】
（コントローラＣに接続された制御要素）
前記コントローラＣは、位置調整装置３のＸＺステージ３ａやＹステージ３ｂ、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２、ＬＣＴＦ１８、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
前記ＸＺステージ３ａは、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の水平方向の位置（Ｘ方向およびＺ方向の位置）を微調整する。
Ｙステージ３ｂは、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の高さ方向（Ｙ方向）の位置を微調整する。
ＬＣＴＦ１８は、入力された光から特定の波長の光を分光して出力する。
ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２は、ＬＣＴＦ１８から出力された光を測定する。
測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２は、入力に応じて被検査部Ｂ１の可視像を撮像する。
【００３２】
（ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１に接続された制御要素）
前記本体Ｈ１には、前記コントローラＣや高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、ディスプレイＨ２、その他の制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
コントローラＣは、ノートパソコンＰＣからの制御信号に応じて、位置調整装置３のＸＺステージ３ａやＹステージ３ｂ、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２、ＬＣＴＦ１８、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を制御する。
高解像度カラーＣＣＤカメラ２６は、被検査部Ｂ１の可視像を撮像する。
ディスプレイＨ２は、ノートパソコンＰＣからの画像情報を表示する。
【００３３】
（コントローラＣの機能）
前記コントローラＣは、ノートパソコンＰＣからの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。
すなわち、コントローラＣは次の機能を有している。
Ｃ１：位置調整装置制御手段
位置調整装置制御手段Ｃ１は、ＸＺステージ３ａの位置を制御するＸＺステージ制御手段Ｃ１ａと、Ｙステージ３ｂの位置を制御するＹステージ制御手段Ｃ１ｂとを有し、位置調整装置３を制御して、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６のＸＹＺ方向の位置を調節する。
【００３４】
Ｃ２：ラマン測定用カメラ制御手段
ラマン測定用カメラ制御手段Ｃ２は、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２を制御して、ラマンイメージの撮像を行う。
Ｃ３：ＬＣＴＦ制御手段
ＬＣＴＦ制御手段Ｃ３は、ＬＣＴＦ１８を制御して、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長を制御する。
Ｃ４：測定領域モニター用カメラ制御手段
測定領域モニター用カメラ制御手段Ｃ４は、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を使用して被検査部Ｂ１の測定領域を測定する入力がされた場合に、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２を制御して、測定領域の可視像を撮像する。
【００３５】
（ノートパソコンＰＣの機能）
前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１に組み込まれた文化財検査プログラムＡＰ１は、入力装置Ｈ３，Ｈ４からの入力信号に応じた処理を実行して、各制御要素Ｃ、２６に制御信号を出力する機能を有している。
前記文化財検査プログラムＡＰ１は次の機能手段（プログラムモジュール）を有している。
【００３６】
図６は実施例１のメイン画像の説明図であり、図６Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図６Ｂはラマンイメージ撮影開始前のメイン画像の説明図である。
Ｃ１１：メイン画像表示手段
メイン画像表示手段Ｃ１１は、表示部としてのディスプレイＨ２にメイン画像Ｇ１（図６参照）を表示する。図６において、メイン画像Ｇ１は、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で撮影した画像を表示する可視像表示部Ｇ１ａと、位置調整装置３のＸＺステージ３ａをＸ方向（横方向）に移動させるためのＸ方向位置調節ボタンＧ１ｂと、Ｙステージ３ｂをＹ方向（高さ方向）に移動させるためのＹ方向位置調節ボタンＧ１ｃと、ＸＺステージ３ａをＺ方向（前後方向、被検査部Ｂ１に接近、離隔する方向）に移動させるためのＺ方向位置調節ボタンＧ１ｄとを有する。図６Ａにおいて、位置調節作業時のメイン画像Ｇ１には、ラマンイメージを測定する位置を決定する入力を行うための位置決定ボタンＧ１ｅと、文化財検査プログラムＡＰ１を終了するための終了ボタンＧ１ｆが表示される。また、図６Ｂにおいて、位置調節終了後のメイン画像Ｇ１には、ラマンイメージの撮影を開始するための撮影開始ボタンＧ１ｈと、撮影位置を再設定するための撮影位置再設定ボタンＧ１ｉとが表示される。
図６Ａ、図６Ｂにおいて、前記可視像表示部Ｇ１ａには、高解像度カラーＣＣＤカメラ２６により撮影された可視像撮影領域Ｂ２の画像が表示されており、中央部にラマンイメージが撮影される被検査部Ｂ１の領域を示すラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇが表示されている。前記可視像表示部Ｇ１ａの表示画像は、撮影位置調整作業中は、位置の移動に伴って随時画像が更新されるが、位置決定ボタンＧ１ｅの入力がされると、位置決定ボタンＧ１ｅ入力時の可視像撮影領域Ｂ２の静止画像が表示され、位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力は無効になる。
【００３７】
Ｃ１２：撮影位置調整手段
撮影位置調整手段Ｃ１２は、メイン画像Ｇ１の各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄへの入力に応じて、コントローラＣを介して位置調整装置３を駆動させて、分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６のＸＹＺ方向の位置を調節する。
Ｃ１３：カメラ画像撮影手段
カメラ画像撮影手段Ｃ１３は、前記位置決定ボタンＧ１ｅの入力に応じて、コントローラＣを介して高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の高解像度ＣＣＤカメラ制御手段Ｃ２１を介して、被検査部Ｂ１を含む可視像撮影領域Ｂ２の制止画像を撮影する。
【００３８】
図７は実施例１のラマンイメージの説明図である。
Ｃ１４：ラマンイメージ撮影手段
ラマンイメージ撮影手段Ｃ１４は、撮影初期波長記憶手段Ｃ１４ａと、撮影終了波長記憶手段Ｃ１４ｂと、撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃとを有し、コントローラＣを介して、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２やＬＣＴＦ１８を制御して、被検査部Ｂ１のラマン分光法による画像であるラマンイメージ画像Ｒ１（図７参照）を撮影する。実施例１のラマンイメージ撮影手段Ｃ１４により撮影されるラマンイメージ画像Ｒ１は、ＬＣＴＦ１８から出力された光の強度に応じて、着色された画像により構成されており、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長λ０，λ１、…、λｎ毎に、ラマンイメージ画像Ｒ１が撮影される。したがって、ラマンイメージ画像Ｒ１の特定の画素Ｒ１ａの光の強度を、全波長分抽出することで、その位置でのラマンスペクトルＲ２を得ることができる。
【００３９】
Ｃ１４ａ：撮影初期波長記憶手段
撮影初期波長記憶手段Ｃ１４ａは、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する最初の波長である撮影初期波長λ０を記憶する。
Ｃ１４ｂ：撮影終了波長記憶手段
撮影終了波長記憶手段Ｃ１４ｂは、ラマンイメージ画像Ｒ１の撮影を終了する波長である撮影終了波長λｎを記憶する。
Ｃ１４ｃ：撮影波長シフト手段
撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃは、コントローラＣを介してＬＣＴＦ１８を制御して、ＬＣＴＦ１８から出力される光の波長を、撮影初期波長λ０から撮影終了波長λｎの間でシフトさせる（移行させていく）。なお、実施例１の撮影波長シフト手段Ｃ１４ｃでは、所定のシフト波長λｓずつ波長をシフトする。したがって、実施例１では、λｎ＝λ０＋λｓ×ｎ（ｎは整数）に設定されている。なお、撮影初期波長λ０や撮影終了波長λｎ、シフト波長λｓは、固定の値を使用せず、ユーザにより設定可能とすることも可能である。
【００４０】
Ｃ１５：撮影画像記憶手段（画像記憶手段）
撮影画像記憶手段Ｃ１５は、カメラ画像撮影手段Ｃ１３で撮影された可視静止画像（Ｇ１）を記憶する可視静止画像記憶手段Ｃ１５ａと、ラマンイメージ撮影手段Ｃ１４で撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１を記憶するラマンイメージ画像記憶手段Ｃ１５ｂとを有する。撮影画像記憶手段Ｃ１５は、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの情報を含む可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１と、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの全波長λ０〜λｎ分のラマンイメージ画像Ｒ１とを対応させて（関連づけて）記憶する。なお、実施例１では、前述のように、撮像されたラマンイメージ画像Ｒ１の１画素と、可視画像（Ｇ１）の４画素とを画素単位で対応させて、すなわち、画素の位置（座標）情報を含めて記憶している。
【００４１】
（実施例１のフローチャートの説明）
（文化財検査処理の説明）
図８は本発明の実施例１の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートである。
図８のフローチャートの各ＳＴ（ステップ）の処理は、前記ノートパソコンＰＣの本体Ｈ１のＲＯＭに記憶された文化財検査プログラムＡＰ１に従って行われる。また、この処理はノートパソコンＰＣの他の各種処理と並行して実行される。
図８に示す文化財検査処理は文化財検査プログラムＡＰ１の起動により開始される。
【００４２】
図８のＳＴ１において、次の処理（１）、（２）を実行して、ＳＴ２に進む。
（１）メイン画像Ｇ１をディスプレイＨ２に表示する。
（２）高解像度カラーＣＣＤカメラ２６での撮影を開始して、メイン画像Ｇ１の可視像表示部Ｇ１ａに表示される可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１の撮影を行う。
ＳＴ２において、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に位置を調節する入力がされたか否か、すなわち、メイン画像Ｇ１において各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ３に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ４に進む。
ＳＴ３において、位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄの入力に応じて、位置調整装置３を駆動して、Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に分光分析装置４や高解像度カラーＣＣＤカメラ２６を移動させる。
【００４３】
ＳＴ４において、位置決定ボタンＧ１ｅの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ５に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ６に進む。
ＳＴ５において、終了ボタンＧ１ｆの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２に戻り、イエス（Ｙ）の場合は文化財検査プログラムＡＰ１を終了する。
ＳＴ６において、次の処理（１）〜（３）を実行し、ＳＴ７に進む。
（１）高解像度カラーＣＣＤカメラ２６で可視静止画像Ｇ１ａを撮影して保存する。
（２）メイン画像Ｇ１において、撮影した可視静止画像Ｇ１ａをメイン画像Ｇ１に表示し、位置決定ボタンＧ１ｅおよび終了ボタンＧ１ｆを、撮影開始ボタンＧ１ｈおよび撮影位置再設定ボタンＧ１ｉに更新する。
（３）位置調整装置３を作動させて、Ｘ方向に中心間距離Ｌ１だけ移動させ、被検査部Ｂ１にマクロ測定用対物レンズ９の位置を合わせる。
ＳＴ７において、ラマンイメージ撮影開始の入力、すなわち、撮影開始ボタンＧ１ｈの入力がされたか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ８に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１０に進む。
【００４４】
ＳＴ８において、撮影位置再設定ボタンＧ１ｉの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ９に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ７に戻る。
ＳＴ９において、可視静止画像Ｇ１ａを破棄する。そして、ＳＴ２に戻る。
ＳＴ１０において、ＬＣＴＦ１８を制御して、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する波長λを撮影初期波長λ０に設定する。そして、ＳＴ１１に進む。
ＳＴ１１において、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラにより設定されている波長λでのラマンイメージ画像Ｒ１の撮影を行い、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１を保存する。そして、ＳＴ１２に進む。
【００４５】
ＳＴ１２において、ＳＴ１１でラマンイメージ画像Ｒ１を撮影した波長λが撮影終了波長λｎであるか否かを判別する。ノー（Ｎ）の場合はＳＴ１３に進み、イエス（Ｙ）の場合はＳＴ１４に進む。
ＳＴ１３において、ＬＣＴＦ１８を制御して、ラマンイメージ画像Ｒ１を撮影する波長λをシフト波長λｓ分だけシフトする。そして、ＳＴ１１に戻る。
ＳＴ１４において、撮影した可視静止画像Ｇ１と、全波長分のラマンイメージ画像Ｒ１とを対応させて保存する。そして、ＳＴ１に戻る。
【００４６】
（実施例１の作用）
前記構成を備えた実施例１の文化財検査装置１では、移動式架台２により文化財検査装置１を文化財Ｂの設置されている場所に移動させることができる。そして、移動式架台２で、文化財Ｂの検査したい被検査部Ｂ１に対して分光分析装置４の位置を粗調整することができる。
分光分析装置４の位置が粗調整された状態で、文化財検査プログラムＡＰ１を起動し、可視像表示部Ｇ１ａを見ながら位置調整装置３を制御して、被検査部Ｂ１に対する分光分析装置４の位置を微調節できる。このとき、メイン画像Ｇ１の可視像表示部Ｇ１ａには、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇが四角の枠で表示されており、微調整された位置と、ユーザがラマンイメージを撮影したい位置とが一致するか否かを、ユーザが容易に判断することができる。
【００４７】
また、ラマンイメージ画像Ｒ１の撮影が開始されて、被検査部Ｂ１に励起レーザー光が照射されると、被検査部Ｂ１の材料や塗料、付着物等の分子の振動に基づくラマン散乱光が発生する。被検査部Ｂ１からの光は、エッジフィルタ８および１９を通過する際に、励起レーザー光の反射、または散乱光は遮断され、ラマン光だけが通過し、ＬＣＴＦ１８に入射される。ＬＣＴＦ１８において、分光され（フィルタリングされ）、所定の波長の光のみが出力され、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２でラマンイメージ画像Ｒ１が撮像される。そして、ＬＣＴＦ１８を透過する波長は、撮影のたびに自動的に規定の値にシフト設定され、波長毎のラマンイメージ画像Ｒ１が撮像される。そして、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１が可視静止画像Ｇ１に対応して保存される。
【００４８】
したがって、撮影されたラマンイメージ画像Ｒ１をデータ処理して、文化財Ｂの特定の位置のラマンスペクトルＲ２（図７参照）を得て、ディスプレイＨ２に表示したりすることもでき、このとき、対応づけられている可視静止画像Ｇ１ａを参照することで、文化財Ｂのどの位置であるのかも容易に判断、認識することができる。この結果、Ｘ線を使用して元素分析を行う場合に比べて、ラマンスペクトルＲ２を使用することで文化財Ｂの化学的性質を判別でき、例えば、文化財Ｂの被検査部Ｂ１の表面の材料に含まれる水分量や不純物等も特定できる。
これにより、例えば、材料の種類や産地毎に予めラマンスペクトルのデータを採取し、データベース化して保存しておき、得られたラマンスペクトルＲ２と比較することで、文化財Ｂの一例としての壁画が描かれた材料の種類や産地等を特定することができ、文化財Ｂの由来等の文化史の研究や、修復、保存を行う際に、同じ色の塗料であってもどの材料の塗料を使用することが望ましいのかを判断することができる。同様に、壁画以外の文化財Ｂについても、例えば、神社、仏閣等の柱のラマンスペクトルＲ２を得て、比較することで、材料や時代を特定することができる。
【実施例２】
【００４９】
図９は実施例２の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
図１０は実施例２の文化財検査装置における赤外光測定装置部分の概念説明図であり、図１０Ａは検出部分の要部説明図、図１０Ｂは照射系の斜視説明図である。
なお、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００５０】
図９、図１０において、実施例２の分光分析装置４′は、実施例１の分光分析装置４に追加される形で、赤外イメージ撮像装置３１が支持されている。前記赤外イメージ撮像装置３１は、撮像装置本体の一例としてのＦＴ−ＩＲユニット３２を有し、前記ＦＴ―ＩＲユニットは、平行光が出力される赤外光源３２ａを有する。前記赤外光源３２ａからの平行光は、ＦＴ−ＩＲユニット３２で干渉されて出力され、第１の放物面鏡３３で反射して集光されて、絞り３４に絞られる。絞り３４を通過した光は、第２の放物面鏡３６で反射され平行光となり、第３の放物面鏡３７で再び集光されて、文化財Ｂの被検査部Ｂ１に集光、照射される。
被検査部Ｂ１で反射または散乱された赤外光は、楕円面鏡３８で集光されて、赤外光検出器３９で検出される。前記赤外光検出器３９で検出された赤外光のデータは、フーリエ変換され、赤外スペクトルを作成、記憶を行う。
次に、位置調整装置３により、被検査部を移動し、上記の測定を繰り返すことで、被検査部全体の赤外スペクトルを取得する。
次に、これらの赤外スペクトルから波数毎に信号を抽出し、これらを被検査部に対応する位置に並べ直し、赤外イメージ画像とする。
【００５１】
なお、本実施例では、前記高解像度カラーＣＣＤカメラ２６の可視像撮影領域Ｂ１ｂの中心と、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心との間は、実施例１と同様に、水平方向（Ｘ方向）に中心間距離Ｌ１だけ離れている。また、マクロ測定用対物レンズ９の撮影可能な領域Ｂ１ａの中心と、赤外イメージ撮像装置３１で撮像される位置、すなわち、赤外光の照射位置Ｂ１ｃとの間は、第２中心間距離Ｌ２だけ離れている。
さらに、本実施例では、赤外イメージ撮像装置３１により一度に撮像される測定対象の範囲は、ラマン測定用高感度ＣＣＤカメラ２２で撮像される範囲に比べて非常に狭く、可視画像の１画素に対応する点の赤外スペクトルが測定される。すなわち、赤外イメージ撮像装置３１で測定する場合には、文化財Ｂを１点ごとに測定し、位置調整装置３でＸＹ方向に移動して次の点を測定するマッピング手法が採用されている。
【００５２】
（制御部の説明）
図１１は本発明の実施例２の文化財検査装置の制御部のブロック線図である。
図１１において、実施例２では、実施例１と異なるメイン画像表示手段Ｃ１１′および撮影画像記憶手段Ｃ１５′とを有し、コントローラＣに赤外光測定装置制御手段Ｃ５および赤外分光測定手段Ｃ１６が追加された以外は、実施例１と同様である。
Ｃ５：赤外光測定装置制御手段
コントローラＣの赤外光測定装置制御手段Ｃ５は、赤外光分析装置３１を制御して、赤外光源３２からの赤外光の照射や赤外光検出器３６による赤外光の検出の制御を行う。
【００５３】
図１２は実施例１の図６に対応する実施例２のメイン画像の説明図であり、図１２Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図１２Ｂは位置調節後のメイン画像の説明図である。
Ｃ１１′：メイン画像表示手段
文化財検査プログラムＡＰ１のメイン画像表示手段１１′は、ディスプレイＨ２にメイン画像Ｇ１′（図１２参照）を表示する。図１２において、メイン画像Ｇ１′は、可視像表示部Ｇ１ａ′と、実施例１と同様の各位置調節ボタンＧ１ｂ〜Ｇ１ｄ、位置決定ボタンＧ１ｅ、終了ボタンＧ１ｆ、撮影開始ボタンＧ１ｈ、撮影位置再設定ボタンＧ１ｉとを有する。実施例２の前記可視像表示部Ｇ１ａ′には、実施例１と同様の可視像撮影領域Ｂ２およびラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇに加え、赤外分光分析が行われる領域を表示する赤外分光分析領域表示画像Ｇ１ｊが表示される。
また、図１２Ｂにおいて、位置調節終了後のメイン画像Ｇ１′には、赤外分光分析を開始するための赤外光撮影開始ボタンＧ１ｋが表示される。
【００５４】
Ｃ１６：赤外分光分析手段（分光部）
赤外分光分析手段Ｃ１６は、赤外光検出器３９で検出された反射光の赤外吸収スペクトルの分析を行うためのスペクトル分析手段Ｃ１６ａを有し、赤外光測定装置制御手段Ｃ５を介して赤外イメージ撮像装置３１を制御し、赤外光検出器３９で検出された測定結果に基づいて、赤外分光分析を行う。実施例１の赤外分光分析手段Ｃ１６は、赤外分光分析法の一例であるＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換赤外分光法：Fourier Transform infrared spectroscopy）により分析を行っている。
Ｃ１５′：撮影画像記憶手段
撮影画像記憶手段Ｃ１５′は、実施例１と同様の可視静止画像記憶手段Ｃ１５ａおよびラマンイメージ画像記憶手段Ｃ１５ｂに加え、赤外分光分析手段Ｃ１６で得られた赤外イメージ画像を記憶する赤外イメージ画像記憶手段Ｃ１５ｃを有し、同一の被検査部Ｂ１に対して、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇおよび赤外分光分析領域表示画像Ｇ１ｊの情報を含む可視像撮影領域Ｂ２の可視静止画像Ｇ１と、ラマンイメージ撮影領域表示画像Ｇ１ｇの全波長λ０〜λｎ分のラマンイメージ画像Ｒ１と、赤外イメージ画像（赤外光照射位置におけるスペクトルのデータ）とを対応させて（関連づけて）記憶する。本実施例では、ラマンイメージ画像と可視像とは実施例１と同様に対応させて記憶し、赤外イメージ画像はラマンイメージ画像同様に可視像の１画素毎に対応させて記憶する。
【００５５】
（実施例２のフローチャートの説明）
（文化財検査処理の説明）
図１３は本発明の実施例２の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートであり、実施例１の図８に対応する図である。
図１３において、実施例２の文化財検査処理では、実施例１の文化財検査処理に対して、ＳＴ７とＳＴ８の間に下記のＳＴ２１〜ＳＴ２４の処理が実行されるだけで、その他の処理は同一であるため、同一の処理については実施例１と同一のＳＴ番号を付し、詳細な説明は省略する。
【００５６】
図１３のＳＴ２１において、赤外光撮影開始ボタンＧ１ｋの入力がされたか否かを判別する。イエス（Ｙ）の場合はＳＴ８に進み、ノー（Ｎ）の場合はＳＴ２２に進む。
ＳＴ２２において、次の処理（１）、（２）を実行し、ＳＴ２３に進む。
（１）位置調整装置３を作動させて、位置Ｂ１ｂからＸ方向に第２中心間距離Ｌ２だけ移動させ、被検査部Ｂ１に赤外光照射位置Ｂ１ｃを合わせる。
（２）赤外光源３２を駆動して、赤外光の照射を開始する。
ＳＴ２３において、次の処理（１）、（２）を実行し、ＳＴ２４に進む。
（１）被検査部Ｂ１で反射した拡散赤外光を赤外光検出器３６で検出する。
（２）検出された拡散赤外光の赤外吸収スペクトルを演算する。
ＳＴ２４において、ＳＴ６で撮影した可視静止画像Ｇ１ａと赤外吸収スペクトルデータとを対応させた保存する。そして、ＳＴ１に戻る。
【００５７】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の文化財検査装置１では、ラマンイメージ画像に加えて、赤外分光法による赤外イメージ画像を得ることもできる。すなわち、材料等によって、ラマン分光法では分析が困難な材料の場合に、赤外分光法で化学的な性質の分析を行うことができる。また、メイン画像１′により、赤外光が照射される場所を容易に確認できると共に、スペクトルデータに可視静止画像Ｇ１ａが対応づけて記憶されているので、赤外分光法で分析が行われた場所を容易に確認ができる。
【実施例３】
【００５８】
図１４は実施例３の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例２の図９に対応する図である。
なお、この実施例３の説明において、前記実施例１、２の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
図１４において、実施例３の文化財検査装置１の分光分析装置４″は、実施例２の分光分析装置４′からラマンイメージを撮像するための符号６〜２２が付された各部材が省略され、赤外イメージ撮像装置３１の側壁に可視像撮像装置の一例としての高解像度カラーＣＣＤカメラ２６、高解像度ズームレンズ２７、照明２８が支持されている。
なお、図示しないが、ラマンイメージを撮像する構成が省略されたことに伴い、本実施例では、ラマンイメージの撮像に使用される各手段Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４、Ｃ１４等が省略されている。
【００５９】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の文化財検査装置では、ラマンイメージ画像の撮影が必要なく、ＦＴ−ＩＲによる赤外イメージ画像の撮像を行いたい場合に、実施例２の場合に比べて、装置を小型化することができる。そして、実施例２と同様に、赤外イメージ画像と可視静止画像とが対応づけられて記憶されているので、赤外イメージ画像が撮像された場所を容易に確認、認識することができる。
【００６０】
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ09）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、測定領域モニター用カラーＣＣＤカメラ１２と高解像度カラーＣＣＤカメラ２６とを共通化して、いずれか一方を省略することも可能である。
（Ｈ02）前記実施例において、分光器の一例としてのＬＣＴＦを例示したが、これに限定されず、従来公知の分光器を採用可能である。
【００６１】
（Ｈ03）前記実施例２において、赤外イメージ撮像装置３１をマクロ測定用対物レンズ９とＸ軸方向でＬ２ほどずれた位置に配置したが、これに限定されず、Ｙ軸方向にずれた位置としたりすることも可能である。また、部品の小型化や配置スペースを工夫することで、赤外イメージ撮像装置３１で撮影する位置とマクロ測定用対物レンズ９で撮影する領域の中心をＸＹ軸方向で同じ位置に設定することも可能である。
（Ｈ04）前記実施例において、移動式架台２や位置調整装置３は実施例に例示した構成に限定されず、従来公知の任意の構成を採用可能である。
（Ｈ05）前記実施例において、シフト波長λｓずつ波長をずらして撮影するようにしたが、撮影する特定の波長を予め登録しておき、その波長のみ撮影するようにすることも可能である。
【００６２】
（Ｈ06）前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する領域の広さは、設計や仕様等に応じて変更可能であり、点に近い領域とすることも可能である。
（Ｈ07）前記実施例において、ラマンイメージ画像を撮像する際に、入力されるレーザー光の波長は、特定の波長のものを使用したが、これに限定されず、例えば、励起波長が異なる光源ユニットを並べて使用することも可能である。
（Ｈ08）前記実施例において、可視画像を撮影するために高解像度カラーＣＣＤカメラを使用したが、これに限定されず、例えば、ラマン測定用高感度ＣＣＤと共通化し且つ、光軸上に、ＬＣＴＦと、ＲＧＢのカラーフィルタとを進入・退避可能としておき、ラマンイメージ画像を撮像する際にはＬＣＴＦを光軸上に進入させ、可視画像を撮像する際にはカラーフィルタを進入させるように構成することも可能である。
（Ｈ09）前記実施例において、可視画像とラマンイメージ画像、赤外イメージ画像の対応のさせかたを画素単位としたが、これに限定されず、例えば、複数画素単位で対応させることや基準点を撮影前に設定しておいて、基準点に対する座標（ＸＹ方向の距離）で対応させることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は本発明の実施例１の文化財検査装置の全体説明図である。
【図２】図２は本発明の実施例１の文化財検査装置の分光分析装置の概略説明図であり、図２Ａは上方から見た概略説明図、図２Ｂは側方から見た概略説明図である。
【図３】図３は文化財の一例としての壁画と被検査部の説明図である。
【図４】図４は実施例１のカメラの一方向に対する設定方法の説明図であり、図４Ａは２種類のＣＣＤカメラの画素の対応関係の説明図、図４Ｂは基準パターンの像サイズと位置が精確な場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図、図４Ｃは位置が精確でない場合、または基準パターンの像サイズが精確でない場合の画素と基準パターンとの位置関係と信号強度の説明図である。
【図５】図５は本発明の実施例１の文化財検査装置１の制御部のブロック線図である。
【図６】図６は実施例１のメイン画像の説明図であり、図６Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図６Ｂはラマンイメージ撮影開始前のメイン画像の説明図である。
【図７】図７は実施例１のラマンイメージの説明図である。
【図８】図８は本発明の実施例１の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートである。
【図９】図９は実施例２の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例１の図２に対応する図である。
【図１０】図１０は実施例２の文化財検査装置における赤外光測定装置部分の概念説明図であり、図１０Ａは検出部分の要部説明図、図１０Ｂは照射系の斜視説明図である。
【図１１】図１１は本発明の実施例２の文化財検査装置の制御部のブロック線図である。
【図１２】図１２は実施例１の図６に対応する実施例２のメイン画像の説明図であり、図１２Ａは位置調節作業時のメイン画像の説明図、図１２Ｂは位置調節後のメイン画像の説明図である。
【図１３】図１３は本発明の実施例２の文化財検査装置における文化財検査処理のフローチャートであり、実施例１の図８に対応する図である。
【図１４】図１４は実施例３の文化財検査装置の全体説明図であり、実施例２の図９に対応する図である。
【符号の説明】
【００６４】
１…文化財検査装置、
２…移動式架台、
３…位置調整装置、
４，４′…分光分析装置、
１８…分光部、
２２…ラマンイメージ撮像装置、
２６…可視像撮像装置、
３１…赤外イメージ撮像装置、
３２…撮像装置本体，ＦＴ−ＩＲユニット、
３２ａ…赤外光源、
３３…第１の放物面鏡、
３４…絞り、
３６…第２の放物面鏡、
３７…第３の放物面鏡、
３８…楕円面鏡、
３９…赤外光検出器、
Ｂ…文化財、
Ｂ１…被検査部、
Ｃ１５，Ｃ１５′…画像記憶手段、
Ｃ１６…分光部、
Ｇ１ａ…可視像、
Ｒ１…ラマンイメージ画像。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項２】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項３】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項４】
前記分光分析装置を移動可能に支持する移動式架台、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の文化財検査装置。
【請求項５】
前記分光分析装置を支持し且つ前記移動式架台に支持され、前記分光分析装置の位置を微調整する位置調整装置、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の文化財検査装置。
【請求項１】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項２】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項３】
文化財の被検査部を可視像で撮影する可視像撮像装置と、
前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射されるレーザー光を発生するレーザー光源と、前記被検査部から散乱されたラマン光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長の光に基づいてラマンイメージ画像を撮像するラマンイメージ撮像装置と、前記可視像撮影装置で撮影される前記被検査部に照射される赤外光を発生する赤外光源と、前記被検査部から反射、または散乱された前記赤外光を分光する分光部と、前記分光部で分光された各波長に基づいて赤外イメージ画像を撮像する赤外イメージ撮像装置と、を有する分光分析装置と、
前記可視像撮像装置で撮像された前記被検査部の可視像と、前記被検査部のラマンイメージ画像と、前記被検査部の赤外イメージ画像とを対応づけて記憶する画像記憶手段と、
を備えたことを特徴とする文化財検査装置。
【請求項４】
前記分光分析装置を移動可能に支持する移動式架台、
を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の文化財検査装置。
【請求項５】
前記分光分析装置を支持し且つ前記移動式架台に支持され、前記分光分析装置の位置を微調整する位置調整装置、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の文化財検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図１１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２８１５１３（Ｐ２００８−２８１５１３Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２７９６２（Ｐ２００７−１２７９６２）
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度、独立行政法人科学技術振興機構革新技術開発研究事業、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１４日（２００７．５．１４）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成１９年度、独立行政法人科学技術振興機構革新技術開発研究事業、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受けるもの）
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【出願人】（５０４１９０５４８）国立大学法人埼玉大学 (292)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]