光谱测定方法及光谱测定装置制造方法及图纸

在光谱测定方法中，把来自光源的测量光照射到测量物体上，多个二维排列像素接收由于测量光的照射而从测量物体中发射出的透射光或漫反射光，从而获得多个单元区域的光谱数据，多个单元区域包括测量物体上的至少一个单元区域以及与一个单元区域相邻的单元区域，并且通过对多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据求平均来计算测量物体的光谱数据。此外，光谱测定装置多次(两次以上)成像测量物体的同一单元区域，并通过对从测量物体的多次成像的单元区域中得到的光谱数据进行积分和求平均来计算测量物体的光谱数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光谱测定方法及光谱测定装置
本专利技术涉及通过获得要测量的对象物体的光谱数据来进行分析的光谱测定方法及光谱测定装置。
技术介绍
在将测量光照射到要测量的对象物体上以从对象物体上的多个单元区域中获得对象物体的光谱数据的装置中，有时使用通过对多个单元区域的光谱数据求平均而得到的光谱数据(例如，参见JP2012-173174A)。
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的在于提供能够进行高精度分析的光谱测定方法及光谱测定装置。解决问题的技术方案为了解决该问题，本专利技术提供一种光谱测定方法，该方法包括：利用来自光源的测量光照射要测量的对象物体；利用多个二维排列像素接收由于利用所述测量光进行照射而从所述对象物体输出的透射光或漫反射光；多次获得多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据,所述多个单元区域包括所述对象物体上的至少一个单元区域以及与所述一个单元区域相邻的单元区域；以及通过对多次获得的所述多个单元区域的所述光谱数据求平均来计算所述对象物体的光谱数据。就根据本专利技术的光谱测定方法的第一方面而言，所述多个二维排列像素可以包括排列在第一方向上的像素以及排列在与所述第一方向正交的第二方向上的像素，并且波长信息可以被分配给排列在所述第一方向上的所述像素中每一者，而所述对象物体的位置信息可以被分配给排列在所述第二方向上的所述像素中每一者，从而可以获得所述对象物体上的沿所述第二方向布置的所述多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据。就根据本专利技术的光谱测定方法的第二方面而言，可以通过使设置在所述多个二维排列像素的前段处的可变波长滤波器暂时改变传输波长来获得所述多个单元区域中的每一个单元区域的所述光谱数据。在任一方面中，所述测量光优选地包括在1650nm至1750nm或2100nm至2200nm的波长范围内的光。此外，所述多个二维排列像素优选地包括40,000以上个像素(例如，200×200像素)。根据本专利技术的光谱测定装置包括：光源，其将测量光照射在要测量的对象物体上；图像采集装置(高光谱相机)，其通过利用多个二维排列像素接收由于利用来自所述光源的所述测量光进行照射而从所述对象物体输出的透射光或漫反射光，来获得所述对象物体上的多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据；以及光谱计算装置(计算机)，其根据在所述图像采集装置中得到的所述多个单元区域中的每一个单元区域的所述光谱数据来计算所述对象物体的光谱数据。所述图像采集装置多次获得所述多个单元区域中的每一个单元区域的所述光谱数据。所述光谱计算装置通过对在所述对象物体上的至少一个单元区域以及与所述一个单元区域相邻的单元区域中多次获得的所述光谱数据求平均来计算所述对象物体的所述光谱数据。本专利技术的有益效果根据本专利技术的光谱测定方法及光谱测定装置得到了提高的S/N比率并能够进行高精度分析。附图说明图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的检测装置。图2示意性地示出了高光谱图像。图3是示出了在空间方向上求平均的单元区域的数量与S/N比率之间的关系的曲线图。图4是示出了测量时间与S/N比率之间的关系的曲线图。图5是示出了SNV(标准正态变量)变换的效果的曲线图。图6是示出了对于作为参数的平均数而言波长与S/N比率之间的关系的曲线图。图7是示出了针对酒石酸钠的水分百分比的测量实例而言检定曲线的精度与在空间方向上的单元区域的平均数之间的关系的曲线图。具体实施方式下文将参考附图对根据本专利技术的实施例的光谱测定方法及光谱测定装置的具体实例进行描述。本专利技术不限于这些实例，并意图包括由权利要求书的范围表示以及落入与权利要求书的范围等同的解释和范围内的所有变型。图1示意性地示出了根据本专利技术的实施例的光谱测定装置100。光谱测定装置100评估例如被放置在测量台2上的要测量的对象物体3的性能。虽然利用光谱测定装置100测量的对象物体3不受特别限制，但对象物体优选地为由单一材料构成的均质物体。光谱测定装置100测量由于利用测量光(其为近红外光)照射要测量的对象物体3而得到的漫反射光的光谱，并根据该光谱对对象物体3进行光谱测定。因此，光谱测定装置100包括光源单元10、检测单元20(图像采集装置、高光谱相机)以及分析单元30(光谱计算装置、计算机)。虽然本实施例的以下描述涉及使用近红外光来进行光谱测定的情况，但也可以使用其他波长范围内的光来测量。此外，可以使用透射光的光谱来替代漫反射光的光谱。光源单元10朝测量台2上的预定照射区域A1照射测量光(其为近红外光)。根据对象物体3适当地选择从光源单元10照射出的测量光的波长范围。具体而言，优选地使用在800nm至2500nm的波长范围内的光作为测量光，并且更具体地说，优选地使用在1000nm至2300nm的波长范围内的光。本实施例所述的光源单元10包括由卤素灯组成的光源11。在所使用的测量光为近红外光的情况下，优选的是，通过使用在与水的吸收带不同的波长范围内的光来进行测量。例如，优选地使用在1500nm至1800nm(特别是在1650nm至1750nm)或2100nm至2200nm的波长范围内的光。照射区域A1为测量台2的用于放置对象物体3的表面的一部分。照射区域A1以直线形状沿测量台2的一个方向(图1中的x轴线方向)延伸。光源单元10包括光源11、照射器12以及将光源11和照射器12连接起来的光纤13。光源11产生近红外光。由光源11产生的近红外光被输入至光纤13的一侧端面。该近红外光被引导穿过光纤13的芯部区域，并从另一侧端面被输出至照射器12。照射器12将从光纤13的该另一侧端面输出的近红外光照射到放置有对象物体3的照射区域A1上。因为照射器12接收从光纤13输出的近红外光并输出呈一维直线形状(其与照射区域A1一致)的近红外光，所以柱面透镜优选地用作照射器12。因此，在照射器12中形成为直线的近红外光L1从照射器12照射到照射区域A1上。从光源单元10输出的近红外光L1被放置在照射区域A1上的对象物体3漫射和反射。光的一部分作为漫反射光L2被输入至检测单元20。检测单元20用作高光谱传感器，高光谱传感器通过使用二维排列的传感器来获得高光谱图像。图2示意性地示出了高光谱图像。高光谱图像由N个单元区域P1至PN构成。图2具体地示出了两个单元区域Pn和Pm作为实例。Pn是对象物体上的通过对对象物体3进行图像采集而得到的单元区域，而Pm是背景(例如，测量台2)上的单元区域。检测单元20除了获得对象物体3的采集图像之外还获得背景的采集图像。单元区域Pn和Pm分别包括光谱信息Sn和光谱信息Sm，光谱信息Sn和光谱信息Sm中的每一个光谱信息由多条强度数据构成。强度数据表示特定波长(或波段)处的光谱强度。在图2中，15条强度数据被保存作为光谱信息Sn和光谱信息Sm中的各者，并以重叠状态示出。因此，高光谱图像H被表征为关于构成图像的每个单元区域具有多条强度数据，并因此是具有作为图像的二维元素以及作为光谱数据的元素这两者的三维构造数据。在该实施例中，高光谱图像H指的是在每个单元区域中具有至少五个波段的强度数据的图像。返回参考图1，检测单元20包括相机镜头24、狭缝21、光谱镜22和光接收器23。检测单元20具有视场区域20s(图像采集区域)，视场区域20s沿与照射区域A1相同的方向(x轴线方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光谱测定方法，包括：利用来自光源的测量光照射要测量的对象物体；利用多个二维排列像素接收由于利用所述测量光进行照射而从所述对象物体输出的透射光或漫反射光；多次获得多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据,所述多个单元区域包括所述对象物体上的至少一个单元区域以及与所述一个单元区域相邻的单元区域；以及通过对多次获得的所述多个单元区域的所述光谱数据求平均来计算所述对象物体的光谱数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.14 JP 2014-2097461.一种光谱测定方法，包括：利用来自光源的测量光照射要测量的对象物体；利用多个二维排列像素接收由于利用所述测量光进行照射而从所述对象物体输出的透射光或漫反射光；多次获得多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据,所述多个单元区域包括所述对象物体上的至少一个单元区域以及与所述一个单元区域相邻的单元区域；以及通过对多次获得的所述多个单元区域的所述光谱数据求平均来计算所述对象物体的光谱数据。2.根据权利要求1所述的光谱测定方法，其中，所述多个二维排列像素包括排列在第一方向上的像素以及排列在与所述第一方向正交的第二方向上的像素，并且波长信息被分配给排列在所述第一方向上的所述像素中每一者，而所述对象物体的位置信息被分配给排列在所述第二方向上的所述像素中每一者，从而获得所述对象物体上的沿所述第二方向布置的所述多个单元区域中的每一个单元区域的光谱数据。3.根据权利要求1或2所述的光谱测定方法，其中，通过使设置在所述多个二维排列像素的前段处的可变波长滤波器暂时改变传输波长来获得所述多个单元区域中的每一个单元区域的所述光谱数据。4.根据权利要求1至3中任一项所述的光谱测定方法，其中，所述测量光包括在1650nm至1750nm的波长范围内的光。5.根据权利要求1至4中任一项所述的光谱测定方法，其中，所述测量光包括在2100nm至2200nm的波长范围内的光。6.根据权利要求1至5中任一项所述的光谱测定方法，其中，所述多个二维排列像素包括40,000以上个像素。7.一种光谱测定装置，包括：光源，其将测量光照射在要测量的对象物体上；图像采集装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥野俊明，森岛哲，藤本美代子，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP