JP2005148020A - マルチスペクトル撮像装置、マルチスペクトル照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被照射面を均一に照明することができる小型なマルチスペクトル撮像装置等を提供する。
【解決手段】 リング状をなすＬＥＤ基板２２上に周方向に沿って対象物４の被照射面と反対側を向くように配置されていて異なる波長の光を発光するＬＥＤがパッケージされた複数の発光ユニット２２ｂと、これらの発光ユニット２２ｂからの光を拡散しながら反射する拡散反射平面２６ｂおよびトーラス反射面２６ｃを備えた光拡散素子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ＣＣＤ１３と、を有し、ＣＣＤ１３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。
【選択図】図４

Description

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。

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。

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。

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、異なる波長の光を発光する複数のＬＥＤを用いて、これらのＬＥＤから光を対象物に照射し、その反射光を受光し強度を測定することにより、該対象物の色を測定する技術が挙げられる。

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。

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、何らかの工夫を施して均一に照明する必要がある。

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、リング状に束ねられたファイバーバンドルを含んで構成される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。そして、上記ファイバーバンドルに対しては、キセノンランプ等で構成される点光源の光を集光することにより、光を入射するようになっている。

さらに、特開平５−３０７００７号公報、特開平７−２４４７１６号公報、特開平１１−２４９５７８号公報、特開２０００−１３１０３７号公報、特開２００２−５７０８１号公報等にも、各種の例が記載されている。
特許３２１８６０１号 特開平５−３０７００７号公報 特開平７−２４４７１６号公報 特開平９−２７０８８５号公報 特開平１１−２４９５７８号公報 特開２０００−１３１０３７号公報 特開２００２−５７０８１号公報

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、この明細書に記載のような、測定可能な領域が狭くなる技術、つまり３原色に各対応するＬＥＤの出射光が重なる照射領域の面積が狭くなる技術では、広い領域の測定を行うことができない。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。

一方、上記特開平９−２７０８８５号公報に記載されたものは、ランプのような点光源を用いた技術であるために、該ランプからの光をファイバーバンドルの端面に集光するための楕円鏡等の照明光学系が必要となり、装置が大型化してしまう。さらに、光源としてランプを用いる場合には、時間の経過に伴って光量が変化することがあり、ランプ自体の寿命も必ずしも長いとはいえない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、被照射面を均一に照明することができる小型な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。

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は、被照射面とは逆向きに光を出射するようにかつリング状に配列された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拡散しながら反射するための第１の反射面と上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面とを有し該第２の反射面により反射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。

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、上記第２の反射面が、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面である。

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２の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子を有して構成されたものである。

第４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第２の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子を有して構成されたものである。

第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第２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、上記光源から上記第１の反射面までの距離が８．５ｍｍから１４ｍｍまでの範囲内となるように構成され、かつ、上記第２の反射面を回転対称軸を含む平面で切ったときの略円弧の曲率半径が８．５ｍｍから１０．５ｍｍの範囲内となるように構成されたものである。

第６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子を有して構成されたものである。

第７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子を有して構成されたものである。

第８の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第５の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記複数の光源の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものである。

第９の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第８の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものである。

第１０の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第８の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものである。

第１１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、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記光拡散素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものである。

第１２の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものである。

第１３の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１１の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものである。

第１４の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第３の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものである。

第１５の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１４の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものである。

第１６の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第１４の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものである。

第１７の発明によるマルチスペクトル撮像装置は、上記第４の発明によるマルチスペクトル撮像装置において、上記マルチスペクトル照明装置が、さらに、上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものである。

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、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものである。

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、上記光学シートが、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものである。

第２０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、上記第１の反射面が白色塗装を施された反射面である。

第２１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、上記第２の反射面がアルミコート処理を施された反射面である。

第２２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、上記マルチスペクトル照明装置が、上記光拡散素子の出射面側に配設されていて一偏光方向の光のみを透過するための第１の偏光板と、上記撮像光学系の入射面側に配設されていて上記一偏光方向と直交する他の偏光方向の光のみを透過するための第２の偏光板と、をさらに有して構成されたものである。

第２３の発明によるマルチスペクトル照明装置は、被照射面とは逆向きに光を出射するようにかつリング状に配列された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拡散しながら反射するための第１の反射面と上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面とを有し該第２の反射面により反射された光を上記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。

第２４の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２３の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記第２の反射面が、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面である。

第２５の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２４の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子をさらに具備したものである。

第２６の発明によるマルチスペクトル照明装置は、上記第２４の発明によるマルチスペクトル照明装置において、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子をさらに具備したものである。

本発明の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によれば、被照射面を均一に照明することができるとともに、小型化することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１から図６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内部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側方から示す図および反射面の作用を示す側面図、図５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６は光拡散素子の構成因子を変化させたときの特性データを示す線図である。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、この撮影装置１には、後述する図３等に示すように、掌で把持するためのグリップ部５ｂが設けられており、上記シャッタボタン８は、該グリップ部５ｂを把持する手の人差指等で操作可能な位置に、上記電源スイッチ７はこのシャッタボタン８とは反対の例えばグリップ部５ｂを把持する手の親指等で操作可能な位置に、それぞれ配置されている。このグリップ部５ｂには、さらに接点９が設けられると共に、上記バッテリ１９が内部に配置されるようになっている。また、上記ＬＣＤユニット１０は、上記本体５の例えば背面側の観察し易い位置に配置されている。

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。

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。

続いて、図３から図６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。

上記ＬＥＤ基板２２は、図３（Ｂ）に示すように、ドーナツ状の基板として構成されていて、内部には対象物４から反射されてくる光が上記撮像光学系２１に入射するのを許容するための円形孔２２ａが形成されている。このＬＥＤ基板２２の、上記対象物４と反対側の面には、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈをまとめて格納する発光ユニット２２ｂが、円周方向に沿って複数配列されている。この発光ユニット２２ｂは、この例では、８つの異なる波長域の光を発光する上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈが、全てパッケージングされたものとなっている。なお、ここでは、任意の発光ユニット２２ｂに全てのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈがパッケージングされるように構成したが、これに限るものではない。さらに、１つの発光ユニット２２ｂに、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。

これらのＬＥＤ２３ａ〜２３ｈの発光スペクトルは、図５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。

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５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。

また、上記照明光学ユニット２４は、図３（Ａ）や図４（Ａ）に示すように、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから発光された光を伝達しながら均一な照明光とするために拡散を行う光拡散素子２６と、この光拡散素子２６の出射端面側に配設された光を拡散するための光学シート２７と、を含んで構成されている。

上記光拡散素子２６は、例えば中空の箱状体を略ドーナツ形状に形成したものとなっており、中央部に、上記撮像光学系２１を配設するための円形孔２６ａが形成されている。この円形孔２６ａの半径は、上記ＬＥＤ基板２２に形成された円形孔２２ａの半径とほぼ同一となっている。さらに、該光拡散素子２６は、上記ＬＥＤ基板２２上の各発光ユニット２２ｂから発光される光を図４（Ｂ）に示すように拡散して反射するための第１反射面である拡散反射平面２６ｂと、この拡散反射平面２６ｂにより反射された光をさらに外径側において反射するための回転対称なトーラス形状に形成された第２反射面であるトーラス反射面２６ｃと、このトーラス反射面２６ｃにより反射された光を出射するための出射口２６ｄと、を有して構成されている。上記拡散反射平面２６ｂは、例えば白色塗装が施された反射面、上記トーラス反射面２６ｃは、例えばアルミコートが施された反射面、となっている。

上記撮像光学系２１は、例えば、該撮像光学系２１を構成する複数枚のレンズの内の最も対物側の面から対象物４の面までの距離ｘが３０．０ｍｍ、該撮像光学系２１を構成する複数枚のレンズの内の最も対物側の面から最も結像側の面までの距離ｙが２８．６ｍｍ、該撮像光学系２１を構成する複数枚のレンズの内の最も結像側の面からＣＣＤ１３の撮像面までの距離ｚが６．４２ｍｍ、となっている。

このように撮像光学系２１が設計されているときに、該光拡散素子２６は、上記発光ユニット２２ｂから上記拡散反射平面２６ｂまでの距離Ｌは１０ｍｍとなっている。また、上記トーラス反射面２６ｃは、回転対称軸（撮像光学系２１の光軸に一致する）を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面であり、この略円弧の曲率半径Ｒは９．５ｍｍとなっている。

このような設計は、図６に示すような実験データに基づいている。図６は、光拡散素子の構成因子である上記距離Ｌと上記曲率半径Ｒとを変化させたときの輝度や輝度ムラの変化の様子を示している。

まず、図６（Ａ）に示すように、発光ユニット２２ｂと拡散反射平面２６ｂとの距離Ｌが大きくなるにつれて、対象物４における被照射面の輝度は次第に低下する。一方、該対象物４における被照射面の輝度ムラは、図６（Ｂ）に示すように、該距離Ｌが大きくなるにつれて、やはり減少する。従って、輝度ムラを低下させるためには距離Ｌを大きく取ればよいが、距離Ｌを大きくすると輝度が低下してしまうことになるために、適宜の位置でバランスをとってやる必要がある。

一方、トーラス反射面２６ｃの上記曲率半径Ｒが変化すると、図６（Ｃ）に示すように、曲率半径Ｒが９．５ｍｍとなる位置付近で対象物４における被照射面の輝度が最小値をとるとともに、図６（Ｄ）に示すように、同じ位置付近で被照射面の輝度ムラが最小値をとることがわかる。

従って、このような実験結果を考慮した結果、光拡散素子２６は、上記距離Ｌが８．５〜１４ｍｍとなる範囲、上記曲率半径Ｒが８．５〜１０．５ｍｍとなる範囲であることが望ましく、その中でも最も効率の良い値として、上記距離Ｌが１０．０ｍｍ、上記曲率半径Ｒが９．５ｍｍ、となる値が、上述したような設計値として用いられている。

また、上記拡散反射平面２６ｂによる反射は、上記図４（Ｂ）に示すように、光線が入射すると、所定方向（例えば、反射面に立てた法線に対して入射方向と対称となる方向）の光線を中心として、ある程度の指向性を保ちながら拡散されるような反射となっている。

そして、上記トーラス反射面２６ｃにより集光性をもって反射された光は、上記出射口２６ｄから出射され、上記光学シート２７に入射して、さらに拡散されて均一化された後に、上記対象物４へ向けて照射される。

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。

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。

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、所定の初期化処理等を行った後に、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、ドーナツ状をなすＬＥＤ基板２２の円周方向に沿って配列されている発光ユニット２２ｂに設けられた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を自然色に近い色で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。さらに、ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈは、それぞれの発光効率が異なるために、同一の電流を供給しても、発光する光量が異なる。従って、発光効率が高いＬＥＤのみに通電することで、最小限の電力で必要な光量を得ることも可能である。後述するようなピントリング１１によるピント調整を行う際には、必ずしも正確な色で観察しながら調整を行う必要はないために、発光効率の良いＬＥＤのみを発光させる照明法を行うことによって、必要な光量を得ながら消費電力を低減するようにしても良い。

このようにして、発光ユニット２２ｂに設けられた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の光拡散素子２６を介して対象物４に照明光として照射される。

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。

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上の発光ユニット２２ｂに各配設された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。これにより、例えば、円周方向に配列された発光ユニット２２ｂの各ＬＥＤ２３ａが一斉に点灯し、その後にこれらが一斉に消灯して、次に、円周方向に配列された発光ユニット２２ｂの各ＬＥＤ２３ｂが一斉に点灯し、といったような動作が順次行われることになる。このとき、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上述したように異なるために、該ＬＥＤコントローラ１５は、点灯対象となるＬＥＤに応じた電流を供給するように電流値を制御することによって、撮影に必要な光量を発光させる。

ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の角度をもって出射された光は、上記光拡散素子２６に入射され、まず拡散反射平面２６ｂで反射される。この拡散反射平面２６ｂ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忠実に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。この拡散反射平面２６ｂ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。

この拡散反射平面２６ｂで反射された光は、さらに、第２の円周曲形状反射面であるトーラス反射面２６ｃにより、上記曲率半径Ｒに応じた指向性をもって反射される。

この光は、さらに上記光学シート２７によって拡散された後に、上記対象物４へ向けて均一な照明光として照射される。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。

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、カラーフィルタを有する上記ＣＣＤ１３の撮像面に結像される。

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。

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。

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。

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が、該撮影装置１からクレードル２へ転送される。

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。

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。

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。

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、複数のＬＥＤから発光された光を、強度ムラのない均一な照明光として対象物の被照射面に照射することができる。さらに、光拡散素子内に拡散反射平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。そして、光拡散素子内にトーラス反射面を設けているために、照明光を効率的に照射することができる。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。

そして、照明光学系を比較的コンパクトに構成することができるために、小型で操作性が良く、正確な色測定を行うことができる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。

図７は本発明の実施例２を示したものであり、光拡散素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および光学シートの作用を示す側面図である。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。

図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、発光ユニット２２ｂに設けられているＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の出射角度をもって出射される光は、拡散機能を有する第１の光学シート２８を介して、光拡散素子２６の内部に導かれるようになっている。

上記第１の光学シート２８は、図７（Ｃ）に示すように、入射面２８ａが平面、出射面２８ｂが拡散面となっており、上記発光ユニット２２ｂから発光される光を、拡散して出射角度を広げてから、光拡散素子２６内へ出射するようになっている。

十分な広がりをもってこの光拡散素子２６に入射された光は、上述した実施例１と同様に、さらに、反射による拡散の促進を複数回繰り返して、最終的に積分光に近い状態になってから、対象物４の被照射面へ向けて均一な照明光として照射される。

なお、この実施例２における照明光学ユニットは、上述したような第１の光学シート２８と光拡散素子２６とを含んで構成されている。

このような実施例２によれば、光拡散素子２６の出射側に光学シートを設ける代わりに、入射側に光学シートを設けるようにしても、上述した実施例１とほぼ同様の効果を奏することができる。

図８は本発明の実施例３を示したものであり、光拡散素子および導光素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および光学シートの作用を示す側面図である。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。

図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、発光ユニット２２ｂに設けられているＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから所定の出射角度をもって出射される光は、指向性制御機能を有する第２の光学シート２８Ａを介して、光拡散素子２６の内部に導かれるようになっている。

上記第２の光学シート２８Ａは、表面に光の指向性を制御するルーバー処理がなされたものであり、図８（Ｃ）に示すように、上記発光ユニット２２ｂから発光される光が所定の角度の指向性をもつ光となるように（所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように）変換して、光拡散素子２６内へ出射するようになっている。

所定の入射角度をもってこの光拡散素子２６に入射された光は、上述した実施例１と同程度以上の回数で反射による拡散の促進を複数回繰り返してから、最終的に積分光に近い状態になって所定の広がり角度をもって出射される。

この光拡散素子２６から出射された光は、先端側（対象物４側）に向かって小径化するテーパ状をなす筒状部材である導光素子２９内に、その入射側開口２９ａから入射する。この導光素子２９は、上記光拡散素子２６の中心軸やＬＥＤ基板２２の中心軸と同軸となるように配設されていて、テーパ状をなす内周面にアルミコートが施されて反射面２９ｃとして構成されたものである。この反射面２９ｃは、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから出射される光の各波長に対して、８０％以上の反射特性をもつように構成されていて、光を反射しても光量が極力低下することのないようになっている。

このような反射面２９ｃによって上記導光反射を複数回繰り返すことにより、テーパが小径化するに従って光の拡散角が広がることになる。こうして、光拡散素子２６の出射側開口２９ｂから出射される時点では、光は最終的に完全拡散光に近い状態になり、光量ムラのない均一な照明光として被照射面へ照射される。

なお、この実施例３における照明光学ユニットは、上述したような第２の光学シート２８Ａと光拡散素子２６と導光素子２９とを含んで構成されている。

また、外光を遮断するのは上記フード６により行うようになっているが、このフード６の機能を上記導光素子２９に備えさせることにより、該フード６を省略するように構成することも可能である。

このような実施例３によれば、光学シートやテーパ状の導光素子を用いることによっても、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。そして、指向性制御機能を有する光学シートを用いることにより、その他の光学系のみでは達成することができない光学特性を得ることも可能となる。

図９から図１１は本発明の実施例４を示したものであり、図９は撮影装置の内部構成を側方から示す図およびマルチスペクトル照明装置を拡大して示す側断面図、図１０は光拡散素子および導光素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図および側断面図、図１１は光学シートによる照明ムラの補正を説明するための図である。この実施例４において、上述の実施例１〜３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。

上記光拡散素子２６の出射口２６ｄ近傍には、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、指向性制御機能を有する第２の光学シート５１が設けられている。

この第２の光学シート５１は、上述した実施例３の第２の光学シート２８Ａと同様に、表面に光の指向性を制御するルーバー処理がなされたものであり、上記光拡散素子２６の出射口２６ｄから出射される積分光に近い状態の広がりをもった光が所定の角度の指向性をもつ光となるように変換する。

該第２の光学シート５１から出射された指向性をもって所定の角度に広がる光は、中空導光素子５２に入射する。

この中空導光素子５２は、先端側に向かって小径化するテーパ状の筒状部材を、径を異ならせて同心状に２重に配置して構成されたものであり、上記光拡散素子２６の中心軸やＬＥＤ基板２２の中心軸と同軸となるように配設されている。

すなわち、該中空導光素子５２は、図１０（Ａ）および図１０（Ｂ）に示すように、外径側に配設されたテーパ状の筒状部材５２ａと、内径側に配設されたテーパ状の筒状部材５２ｂと、を有して構成され、該筒状部材５２ｂの内周面側は、対象物４からの反射光を上記撮像光学系２１へ通過させるための中空開口部５２ｇとなっている。そして、２つの筒状部材５２ａ，５２ｂの間が照明光を通過させる光路となっており、この光路の間隔は先端側に向かうほど狭くなるように構成されている。このような配置において、上記筒状部材５２ａの内周面側がアルミコートが施された反射面５２ｃ、上記筒状部材５２ｂの外周面側がアルミコートが施された反射面５２ｄとなっている。これらの反射面５２ｃ，５２ｄは、上記ＬＥＤ２３ａ〜２３ｈから出射される光の各波長に対して、８０％以上の反射特性をもつように構成されていて、光を反射しても光量が極力低下することのないようになっている。

この中空導光素子５２のリング状の入射口５２ｅに対して上記第２の光学シート５１から入射された光は、上記反射面５２ｃ，５２ｄで複数回反射されることにより最終的に拡散光に近い状態になって、該中空導光素子５２のリング状の出射口５２ｆから被照射面に対する指向性をもった光として出射される。

該中空導光素子５２から出射された光は、第３の光学シート５３に対して入射する。この第３の光学シート５３は、図１１に示すように、該第３の光学シート５３が設けられていない場合の照明ムラを補正するようなグラデーション特性を有するものとなっていて、中央部には、上記中空導光素子５２の中空開口部５２ｇと同様の、対象物４からの反射光を上記撮像光学系２１へ通過させるための円形開口５３ａが設けられている。

すなわち、図１１（Ａ）に示すように、中空導光素子５２から照明光を対象物４の被照射面にそのまま照射すると、例えば図１１（Ｃ）に示すような分布の照明ムラが該被照射面上において発生することがある。そこで、この照明ムラを補正することができる図１１（Ｄ）に示すような（被照射面上における）グラディエーション特性の第３の光学シート５３を、図１１（Ｂ）等に示すように中空導光素子５２の先端側に配置することによって、図１１（Ｅ）に示すような照明ムラのない均一な照明を行うことが可能となる。

このような第３の光学シート５３を通過した照明光により、対象物４はムラなく均一に照明され、該対象物４からの反射光が、上記円形開口５３ａ、中空開口部５２ｇ、円形孔２６ａを順に介して上記撮像光学系２１により上記ＣＣＤ１３に結像される。

なお、この実施例４における照明光学ユニットは、上述したような光拡散素子２６と第２の光学シート５１と中空導光素子５２と第３の光学シート５３とを含んで構成されている。

また、上述では、第２の光学シート５１を光拡散素子２６と中空導光素子５２との間に配置し、第３の光学シート５３を中空導光素子５２の先端側に配置しているが、これに限らず、適宜の位置に配置することが可能である。また、第２の光学シート５１や第３の光学シート５３の光学特性も、上述したような特性に限るものではなく、適宜の特性のものを用いることが可能である。このように配置や特性を調整することにより、照明の効率や均一性を向上したり、指向性を制御したりすることができ、所望の特性に合わせた照明光学系を構成することが可能となる。

そして、外光を遮断するのは上記フード６により行うようになっているが、このフード６の機能を上記中空導光素子５２に備えさせることにより、該フード６を省略するように構成することも可能である。

このような実施例４によれば、中空導光素子や複数の光学シートを光拡散素子と組み合わせることによっても、上述した実施例１〜３とほぼ同様の効果を奏することが可能となる。

図１２は本発明の実施例５を示したものであり、光拡散素子と偏光板とを用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および対象物における光の反射の様子を示す拡大断面図である。この実施例５において、上述の実施例１〜４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。

上記発光ユニット２２ｂから発光される光は、一般にＰ偏光成分およびＳ偏光成分の両方を有する光であり、図１２（Ａ）に示すような光拡散素子２６により反射されて、上記実施例１において説明したように、対象物４の被照射面を均一に照射することが可能な拡散光として出射される。

この光拡散素子２６の出射口２６ｄ近傍には、図１２（Ｂ）に示すように、第１の偏光板６１が配設されている。この第１の偏光板６１は、上記発光ユニット２２ｂから発光される光のＳ偏光成分のみを通過させるものである。

この第１の偏光板６１を通過したＳ偏光の光は、遮光枠６３に入射される。この遮光枠６３は、先端側に向かって小径化するテーパ状に形成された筒状部材であり、上記光拡散素子２６の中心軸やＬＥＤ基板２２の中心軸と同軸となるように配設されていて、テーパ状をなす内周面６３ａに、波長によらない高い吸収率で光を吸収する黒色塗装が施されたものである。

このような構成により、光拡散素子２６から出射された光の内の、対象物４の被照射面に対して照射するのに不要となる光は、該遮光枠６３の内周面６３ａにより吸収されるために、該被照射面に到達することはない。

こうして、対象物４にＳ偏光の光が照射されると、２種類の反射が発生する。まず第１の反射は、対象物４の表面で行われる正反射である。この正反射が起こると、対象物４の表面に到達したＳ偏光の光は、該表面の反射率特性に基づいて、Ｓ偏光を保ったまま反射される。

次に、第２の反射は、図１２（Ｃ）に示すように、対象物４の内部で行われる反射である。対象物４の表面から内部に入射したＳ偏光は、該対象物４を構成する粒子４ａにより散乱される。この散乱により、被照射面の色成分を含む反射光となるが、この反射光には、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分の両方が含まれている。こうして反射された光が、再び撮像光学系２１側へ向かう。

上記撮像素子２１の対象物４側には、光のＳ偏光成分を遮断し、Ｐ偏光成分のみを通過させる第２の偏光板６２が配設されている。これにより、上記第１の反射（正反射）によるＳ偏光の光と、上記第２の反射による光のＳ偏光成分と、が遮断され、これらの光は撮像光学系２１に到達することはない。

一方、上記第２の反射による光のＰ偏光成分は、該第２の偏光板６２を透過して撮像光学系２１に入射し、ＣＣＤ１３上に結像される。こうしてＣＣＤ１３は、正反射成分を含まない光を光電変換して画像信号を出力することになる。

従って、ＰＣ３の色解析ソフトウェア４１は、色成分を正確に解析することが可能となる。

なお、この実施例５における照明光学ユニットは、上述したような光拡散素子２６と第１の偏光板６１と第２の偏光板６２と遮光枠６３とを含んで構成されている。

また、外光を遮断するのは上記フード６により行うようになっているが、このフード６の機能を上記遮光枠６３に備えさせることにより、該フード６を省略するように構成することも可能である。

このような実施例５によれば、上述した実施例１〜４とほぼ同様の効果を奏するとともに、正反射成分を効率的に取り除くことができ、正確な色測定が可能となる。

そして、遮光枠の内周面に黒色塗装を施しているために、該内周面が黒色塗装でない場合に該遮光枠でＳ偏光からＰ偏光になって反射された光が、対象物で正反射されて撮像光学系に入射するのを防ぐことができ、より正確な色測定を行うことができる。

なお、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。

［付記］
以上詳述したような本発明の上記実施例によれば、以下のごとき構成を得ることができる。

（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、
被照射面とは逆向きに光を出射するように、かつリング状に配列された、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拡散しながら反射するための第１の反射面と、上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面と、を有し、該第２の反射面により反射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。

（２） 上記第２の反射面は、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面であることを特徴とする付記（１）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（３） 上記光拡散素子は、上記光源から上記第１の反射面までの距離が８．５ｍｍから１４ｍｍまでの範囲内となるように構成され、かつ、上記第２の反射面を回転対称軸を含む平面で切ったときの略円弧の曲率半径が８．５ｍｍから１０．５ｍｍの範囲内となるように構成されたものであることを特徴とする付記（２）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（４） 上記光拡散素子は、上記第１の反射面が白色塗装を施された反射面であることを特徴とする付記（１）から付記（３）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（５） 上記光拡散素子は、上記第２の反射面が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付記（１）から付記（４）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（６） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする付記（１）から付記（５）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（７） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする付記（１）から付記（５）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（８） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記複数の光源の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする付記（１）から付記（７）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（９） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする付記（１）から付記（７）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１０） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする付記（６）または付記（７）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１１） 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものであることを特徴とする付記（８）から付記（１０）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１２） 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものであることを特徴とする付記（８）から付記（１０）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１３） 上記光学シートは、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ものであることを特徴とする付記（９）または付記（１０）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１４） 上記マルチスペクトル照明装置は、
上記光拡散素子の出射面側に配設されていて一偏光方向の光のみを透過するための第１の偏光板と、
上記撮像光学系の入射面側に配設されていて上記一偏光方向と直交する他の偏光方向の光のみを透過するための第２の偏光板と、
をさらに有して構成されたものであることを特徴とする付記（１）から付記（５）の何れか一に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１５） 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光が上記被照射面へ向けて進行する光路の外周側を覆うものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側に光を吸収する黒色塗装が施された略筒状の遮光枠を有して構成されたものであることを特徴とする付記（１４）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（１６） 被照射面とは逆向きに光を出射するように、かつリング状に配列された、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拡散しながら反射するための第１の反射面と、上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面と、を有し、該第２の反射面により反射された光を上記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。

（１７） 上記第２の反射面は、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面であることを特徴とする付記（１６）に記載のマルチスペクトル照明装置。

（１８） 上記光拡散素子は、上記光源から上記第１の反射面までの距離が８．５ｍｍから１４ｍｍまでの範囲内となるように構成され、かつ、上記第２の反射面を回転対称軸を含む平面で切ったときの略円弧の曲率半径が８．５ｍｍから１０．５ｍｍの範囲内となるように構成されたものであることを特徴とする付記（１７）に記載のマルチスペクトル照明装置。

（１９） 上記光拡散素子は、上記第１の反射面が白色塗装を施された反射面であることを特徴とする付記（１６）から付記（１８）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２０） 上記光拡散素子は、上記第２の反射面が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付記（１６）から付記（１９）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２１） 上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子をさらに具備したことを特徴とする付記（１６）から付記（２０）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２２） 上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子をさらに具備したことを特徴とする付記（１６）から付記（２０）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２３） 上記複数の光源の出射面側に配設された光を制御するための光学シートをさらに有して構成されたものであることを特徴とする付記（１６）から付記（２２）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２４） 上記光拡散素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートをさらに有して構成されたものであることを特徴とする付記（１６）から付記（２２）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２５） 上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートをさらに有して構成されたものであることを特徴とする付記（２１）または付記（２２）に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２６） 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものであることを特徴とする付記（２３）から付記（２５）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２７） 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものであることを特徴とする付記（２３）から付記（２５）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（２８） 上記光学シートは、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ものであることを特徴とする付記（２４）または付記（２５）に記載のマルチスペクトル撮像装置。

（２９） 上記光拡散素子の出射面側に配設されていて一偏光方向の光のみを透過するための第１の偏光板と、
上記撮像光学系の入射面側に配設されていて上記一偏光方向と直交する他の偏光方向の光のみを透過するための第２の偏光板と、
をさらに具備したことを特徴とする付記（１６）から付記（２０）の何れか一に記載のマルチスペクトル照明装置。

（３０） 上記光拡散素子から出射される光が上記被照射面へ向けて進行する光路の外周側を覆うものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側に光を吸収する黒色塗装が施された略筒状の遮光枠をさらに具備したことを特徴とする付記（２９）に記載のマルチスペクトル照明装置。

本発明は、対象物の色を測定する装置において照明を行う際に好適に用いることができる。

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。 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。 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内部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。 上記実施例１において、マルチスペクトル照明装置の構成を側方から示す図および反射面の作用を示す側面図。 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。 上記実施例１において、光拡散素子の構成因子を変化させたときの特性データを示す線図。 本発明の実施例２において、光拡散素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および光学シートの作用を示す側面図。 本発明の実施例３における光拡散素子および導光素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および光学シートの作用を示す側面図。 本発明の実施例４における撮影装置の内部構成を側方から示す図およびマルチスペクトル照明装置を拡大して示す側断面図。 上記実施例４において、光拡散素子および導光素子を用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図および側断面図。 上記実施例４において、光学シートによる照明ムラの補正を説明するための図。 本発明の実施例５における光拡散素子と偏光板とを用いた照明光学ユニットの構成を示す斜視図、側断面図、および対象物における光の反射の様子を示す拡大断面図。

符号の説明

１…撮影装置
２…クレードル
３…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
４…対象物
５…本体
６…フード
７…電源スイッチ
８…シャッタボタン
９…接点
１２…電気回路基板
１３…ＣＣＤ
１４…信号処理回路
１５…ＬＥＤコントローラ
１６…メモリ
１７…電源回路
１８…制御回路
１９…バッテリ
２１…撮像光学系
２２…ＬＥＤ基板（マルチスペクトル照明装置の一部）
２２ａ…円形孔
２２ｂ…発光ユニット（光源、マルチスペクトル照明装置の一部）
２３ａ〜２３ｈ…ＬＥＤ（光源、マルチスペクトル照明装置の一部）
２４…照明光学ユニット（マルチスペクトル照明装置の一部）
２６…光拡散素子
２６ａ…円形孔
２６ｂ…拡散反射平面（第１の反射面）
２６ｃ…トーラス反射面（第２の反射面）
２６ｄ…出射口
２７…光学シート
２８…第１の光学シート
２８Ａ…第２の光学シート
２９…導光素子
２９ｃ…反射面
３１…ＣＰＵ
３５…ＡＣアダプタ
３９…接点
４１…色解析ソフトウェア
４２…色データベース
５１…第２の光学シート
５２…中空導光素子（導光素子）
５２ａ…筒状部材（外径側）
５２ｂ…筒状部材（内径側）
５２ｃ…反射面
５２ｄ…反射面
５２ｇ…中空開口部
５３…第３の光学シート
５３ａ…円形開口
６１…第１の偏光板
６２…第２の偏光板
６３…遮光枠
６３ａ…内周面
代理人 弁理士 伊 藤 進

Claims (26)

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、
   被照射面とは逆向きに光を出射するように、かつリング状に配列された、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拡散しながら反射するための第１の反射面と、上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面と、を有し、該第２の反射面により反射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。
2. 上記第２の反射面は、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような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。
3. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル撮像装置。
4. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル撮像装置。
5. 上記光拡散素子は、上記光源から上記第１の反射面までの距離が８．５ｍｍから１４ｍｍまでの範囲内となるように構成され、かつ、上記第２の反射面を回転対称軸を含む平面で切ったときの略円弧の曲率半径が８．５ｍｍから１０．５ｍｍの範囲内となるように構成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のマルチスペクトル撮像装置。
6. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする請求項５に記載のマルチスペクトル撮像装置。
7. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子を有して構成されたものであることを特徴とする請求項５に記載のマルチスペクトル撮像装置。
8. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記複数の光源の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする請求項５に記載のマルチスペクトル撮像装置。
9. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものであることを特徴とする請求項８に記載のマルチスペクトル撮像装置。
10. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものであることを特徴とする請求項８に記載のマルチスペクトル撮像装置。
11. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記光拡散素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有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。
12. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものであることを特徴とする請求項１１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
13. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものであることを特徴とする請求項１１に記載のマルチスペクトル撮像装置。
14. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする請求項３に記載のマルチスペクトル撮像装置。
15. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行うものであることを特徴とする請求項１４に記載のマルチスペクトル撮像装置。
16. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行うものであることを特徴とする請求項１４に記載のマルチスペクトル撮像装置。
17. 上記マルチスペクトル照明装置は、さらに、上記導光素子の出射面側に配設された光を制御するための光学シートを有して構成されたものであることを特徴とする請求項４に記載のマルチスペクトル撮像装置。
18. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の拡散性により行う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。
19. 上記光学シートは、上記光の制御を、所定の出射角度範囲内の光のみを出射するように行う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。
20. 上記光拡散素子は、上記第１の反射面が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。
21. 上記光拡散素子は、上記第２の反射面が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。
22. 上記マルチスペクトル照明装置は、
    上記光拡散素子の出射面側に配設されていて一偏光方向の光のみを透過するための第１の偏光板と、
    上記撮像光学系の入射面側に配設されていて上記一偏光方向と直交する他の偏光方向の光のみを透過するための第２の偏光板と、
    をさらに有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。
23. 被照射面とは逆向きに光を出射するように、かつリング状に配列された、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拡散しながら反射するための第１の反射面と、上記第１の反射面からの光を反射するための第２の反射面と、を有し、該第２の反射面により反射された光を上記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。
24. 上記第２の反射面は、回転対称なトーラス形状に形成されていて、回転対称軸を含む平面で切ったときの形状が略円弧をなすような反射面であることを特徴とする請求項２３に記載のマルチスペクトル照明装置。
25. 上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状をなし、内周面側が光を反射する反射面として構成されている略筒状の導光素子をさらに具備したことを特徴とする請求項２４に記載のマルチスペクトル照明装置。
26. 上記光拡散素子から出射される光を上記被照射面へ向けて導光するものであって、該被照射面へ向けて小径化するテーパ状の略筒状部材を径を異ならせて２重に配置して構成されており、外径側の筒状部材の内周面側と、内径側の筒状部材の外周面側と、が光を反射する反射面として各構成されている導光素子をさらに具備したことを特徴とする請求項２４に記載のマルチスペクトル照明装置。

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