特許 6372018 計測装置および計測方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6372018

(24)【登録日】2018年7月27日

(45)【発行日】2018年8月15日

(54)【発明の名称】計測装置および計測方法

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/06 20060101AFI20180806BHJP

【ＦＩ】

   G01B11/06 H

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2013-187617(P2013-187617)

(22)【出願日】2013年9月10日

(65)【公開番号】特開2015-55504(P2015-55504A)

(43)【公開日】2015年3月23日

【審査請求日】2016年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003193

【氏名又は名称】凸版印刷株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】504137912

【氏名又は名称】国立大学法人 東京大学

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】森本 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】池内 克史

(72)【発明者】

【氏名】片山 玲

【審査官】 河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３４４３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０５５６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１９１２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０２６１３７１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｂ １１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下地層に積層された複数の媒体層の膜厚を計測する計測装置であって、
前記下地層及び前記媒体層へ光を照射する光照射部と、
前記光照射部が照射した光の反射光を集光し、３以上の異なる複数の波長の光それぞれに基づく前記下地層及び前記媒体層の撮像データを取得する撮像部と、
前記撮像部が取得した前記撮像データから推定される前記複数の媒体層の、前記波長ごとの吸収係数の比に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出する膜厚演算部と、
前記下地層そのものの色を示す下地色情報、及び、前記媒体層そのものの色を示す媒体色情報のうちいずれか一方を取得する基本色取得部と、
前記基本色取得部が取得した前記下地色情報及び前記媒体色情報のうちのいずれか一方と、前記撮像データを構成する画素ごとの色を示す画素色情報と、に基づいて、前記波長ごとの吸収係数の比を推定する吸収係数推定部と、
を備え、
前記膜厚演算部は、
前記波長ごとの吸収係数の比と、前記下地層そのものの色及び前記媒体層そのものの色の混合の度合いを示す当該媒体層の不透明度と、当該媒体層の膜厚との関係に基づいて、前記複数の媒体層の膜厚を算出し、
前記吸収係数推定部は、
前記画素色情報に基づいて前記撮像データを構成する一部または全部の画素の色空間内における座標点を特定するとともに、前記下地色情報と、前記媒体色情報と、前記画素色情報との関係を示すモデル関数に対し、前記特定された座標点の集合に基づく回帰分析処理を行うことによって前記吸収係数の比を推定する
ことを特徴とする計測装置。

【請求項2】

前記下地層そのものの三次元形状を特定するとともに、前記撮像データについて当該三次元形状による色の陰影成分を除去する画像処理を行う平坦画像取得部をさらに備え、
前記膜厚演算部は、
前記平坦画像取得部が、前記撮像データから陰影成分を除去した後の画像データから推定される前記複数の媒体層ごとの吸収係数に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の計測装置。

【請求項3】

前記光照射部は、光をそれぞれ異なる角度から照射し、
前記平坦画像取得部は、前記異なる角度から照射された光に基づいて取得された複数の前記撮像データに基づいて、前記画像処理を行う
ことを特徴とする請求項２に記載の計測装置。

【請求項4】

前記光照射部は、白色の光を前記下地層及び前記媒体層へ照射するものであり、
前記撮像部は、前記白色の光の反射光を３以上の異なる波長に分光して、当該波長の光ごとに、前記撮像データを取得する
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の計測装置。

【請求項5】

前記撮像部は、前記白色の光の反射光を３以上の異なる波長に分光して、当該波長の光ごとに、前記撮像データを取得し、
前記媒体層に入射する光の散乱成分に対する吸収成分の割合を算出するとともに、前記３以上の異なる波長の光から、前記散乱成分が最小となる波長の光を特定する最適波長特定部をさらに備える
ことを特徴とする請求項４に記載の計測装置。

【請求項6】

下地層に積層された複数の媒体層の膜厚を計測する計測方法であって、
光照射部が、前記下地層及び前記媒体層へ光を照射し、
撮像部が、前記光照射部が照射した光の反射光を集光し、３以上の異なる複数の波長の光それぞれに基づく前記下地層及び前記媒体層の撮像データを計算取得し、
膜厚演算部が、前記撮像部が取得した前記撮像データから推定される前記複数の媒体層の、前記波長ごとの吸収係数の比に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出し、
基本色取得部が、前記下地層そのものの色を示す下地色情報、及び、前記媒体層そのものの色を示す媒体色情報のうちいずれか一方を取得し、
吸収係数推定部が、前記基本色取得部が取得した前記下地色情報及び前記媒体色情報のうちのいずれか一方と、前記撮像データを構成する画素ごとの色を示す画素色情報と、に基づいて、前記波長ごとの吸収係数の比を推定し、
前記膜厚演算部は、
前記波長ごとの吸収係数の比と、前記下地層そのものの色及び前記媒体層そのものの色の混合の度合いを示す当該媒体層の不透明度と、当該媒体層の膜厚との関係に基づいて、前記複数の媒体層の膜厚を算出し、
前記吸収係数推定部は、
前記画素色情報に基づいて前記撮像データを構成する一部または全部の画素の色空間内における座標点を特定するとともに、前記下地色情報と、前記媒体色情報と、前記画素色情報との関係を示すモデル関数に対し、前記特定された座標点の集合に基づく回帰分析処理を行うことによって前記吸収係数の比を推定する
ことを特徴とする計測方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、下地層に積層された媒体層の膜厚を計測する計測装置および計測方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ある下地層に層状の媒体が積層されている場合において、この媒体の膜厚を計測する手法としては、例えば、放射線方式（β線、γ線、Ｘ線、蛍光Ｘ線などを用いた手法）、光干渉方式、レーザ方式、静電容量方式、マイクロ波方式、光の吸収を利用した手法など、様々な手法が用いられている。
また、上記手法のそれぞれに用いられる膜厚センサのほとんどは、二次元的に分布する媒体のうちの一点のみを計測可能とするものである（例えば、特許文献１参照）。したがって、多くの場合、当該膜厚センサを空間的に配置若しくは移動（走査）させることで、測定対象とする媒体の二次元的な膜厚分布を取得する。

【0003】

これに対し、媒体の膜厚を二次元平面全体で計測可能な計測装置も開示されている（例えば、特許文献２，３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１２−００８０６２号公報

【特許文献2】特開２０１１−５０６９３７号公報

【特許文献3】特開２０１１−５２９１８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述した二次元平面全体の膜厚を計測可能な計測装置は、吸収係数が異なる複数の媒体が含まれるときは平面全体で媒体の膜厚を計測することができない。また、上述した特許文献に記載の計測装置は、計測の対象とする媒体の吸収係数が既知であることが必要である。
このように、既存技術では、二次元平面全体の膜厚の正確な計測に多くの制約が存在するため、適用範囲が限られるばかりでなく、高精度な計測を簡素に行うことが困難であった。

【0006】

そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる計測装置、計測方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上述の課題を解決すべくなされたもので、下地層に積層された複数の媒体層の膜厚を計測する計測装置であって、前記下地層及び前記媒体層へ光を照射する光照射部と、前記光照射部が照射した光の反射光を集光し、３以上の異なる複数の波長の光それぞれに基づく前記下地層及び前記媒体層の撮像データを取得する撮像部と、前記撮像部が取得した前記撮像データから推定される前記複数の媒体層の、前記波長ごとの吸収係数の比に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出する膜厚演算部と、前記下地層そのものの色を示す下地色情報、及び、前記媒体層そのものの色を示す媒体色情報のうちいずれか一方を取得する基本色取得部と、前記基本色取得部が取得した前記下地色情報及び前記媒体色情報のうちのいずれか一方と、前記撮像データを構成する画素ごとの色を示す画素色情報と、に基づいて、前記波長ごとの吸収係数の比を推定する吸収係数推定部と、を備え、前記膜厚演算部は、前記波長ごとの吸収係数と、前記下地層そのものの色及び前記媒体層そのものの色の混合の度合いを示す当該媒体層の不透明度と、当該媒体層の膜厚との関係に基づいて、前記複数の媒体層の膜厚を算出し、前記吸収係数推定部は、前記画素色情報に基づいて前記撮像データを構成する一部または全部の画素の色空間内における座標点を特定するとともに、前記下地色情報と、前記媒体色情報と、前記画素色情報との関係を示すモデル関数に対し、前記特定された座標点の集合に基づく回帰分析処理を行うことによって前記吸収係数の比を推定することを特徴とする計測装置である。

【0011】

また本発明は、上述の計測装置において、前記下地層そのものの三次元形状を特定するとともに、前記撮像データについて当該三次元形状による色の陰影成分を除去する画像処理を行う平坦画像取得部をさらに備え、前記膜厚演算部は、前記平坦画像取得部が、前記撮像データから陰影成分を除去した後の画像データから推定される前記複数の媒体層ごとの吸収係数に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出することを特徴とする。

【0012】

また本発明は、上述の計測装置において、前記照射部が、光をそれぞれ異なる角度から照射し、前記平坦画像取得部は、前記異なる角度から照射された光に基づいて取得された複数の前記撮像データに基づいて、前記画像処理を行うことを特徴とする。

【0013】

また本発明は、上述の計測装置において、前記光照射部が、白色の光を前記下地層及び前記媒体層へ照射するものであり、前記撮像部は、前記白色の光の反射光を３以上の異なる波長に分光して、当該波長の光ごとに、前記撮像データを取得することを特徴とする。

【0014】

また本発明は、上述の計測装置において、前記撮像部が、前記撮像部は、前記白色の光の反射光を３以上の異なる波長に分光して、当該波長の光ごとに、前記撮像データを取得し、前記媒体層に入射する光の散乱成分に対する吸収成分の割合を算出するとともに、前記３以上の異なる波長の光から、前記散乱成分が最小となる波長の光を特定する最適波長特定部をさらに備えることを特徴とする。

【0015】

また本発明は、下地層に積層された複数の媒体層の膜厚を計測する計測方法であって、光照射部が、前記下地層及び前記媒体層へ光を照射し、撮像部が、前記光照射部が照射した光の反射光を集光し、３以上の異なる複数の波長の光それぞれに基づく前記下地層及び前記媒体層の撮像データを計算取得し、膜厚演算部が、前記撮像部が取得した前記撮像データから推定される前記複数の媒体層の、前記波長ごとの吸収係数の比に基づいて、当該複数の媒体層の膜厚を算出し、基本色取得部が、前記下地層そのものの色を示す下地色情報、及び、前記媒体層そのものの色を示す媒体色情報のうちいずれか一方を取得し、吸収係数推定部が、前記基本色取得部が取得した前記下地色情報及び前記媒体色情報のうちのいずれか一方と、前記撮像データを構成する画素ごとの色を示す画素色情報と、に基づいて、前記波長ごとの吸収係数の比を推定し、前記膜厚演算部は、前記波長ごとの吸収係数の比と、前記下地層そのものの色及び前記媒体層そのものの色の混合の度合いを示す当該媒体層の不透明度と、当該媒体層の膜厚との関係に基づいて、前記複数の媒体層の膜厚を算出し、前記吸収係数推定部は、前記画素色情報に基づいて前記撮像データを構成する一部または全部の画素の色空間内における座標点を特定するとともに、前記下地色情報と、前記媒体色情報と、前記画素色情報との関係を示すモデル関数に対し、前記特定された座標点の集合に基づく回帰分析処理を行うことによって前記吸収係数の比を推定することを特徴とする計測方法である。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、吸収係数が未知の異なる媒体層が複数積層されている場合であっても、それらの膜厚を簡素に計測できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１の実施形態に係る計測装置の機能構成を示す図である。

【図2】第１の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。

【図3】第１の実施形態に係る撮像部が取得する計測対象物の撮像データの例である。

【図4】第１の実施形態に係る基本色取得部の処理を説明する図である。

【図5】第１の実施形態に係る撮像データ解析部の処理を説明する図である。

【図6】第１の実施形態に係る膜厚演算部の処理を説明する図である。

【図7】第１の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。

【図8】第２の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。

【図9】第２の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。

【図10】第３の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。

【図11】第３の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態に係る計測装置について、図面を参照して説明する。
図１は、第１の実施形態に係る計測装置の機能構成を示す図である。この図において、符号１は計測装置である。
図１に示すように、計測装置１は、計測処理部１０、光照射部１１、及び撮像部１２を備えている。計測装置１は、下地層９０表面に積層された各媒体層９１１、９１２、９１３の膜厚を、光学的手段により計測する計測装置である。

【0019】

図１に示すように、計測装置１が計測の対象とする計測対象物９は、下地層９０と、その表面に積層された各媒体層９１１、９１２、９１３からなる。ここで想定する計測対象物９とは、例えば、水彩絵の具で描画された絵画等である。この場合、媒体層９１１〜９１３とは、それぞれ異なる色の水彩絵の具の原料（顔料）であり、下地層とは、この顔料で絵画が描かれた紙そのものである。
計測装置１は、この計測対象物９の下地層９０が平面である場合に、その平面に対して均一な、白色に対応する波長の光を照射し、撮像部１２において取得される各波長の光の反射光に基づいて取得される撮像データに基づいて、各媒体層９１１、９１２、９１３の膜厚を計測する。

【0020】

計測処理部１０は、計測装置１全体の動作を制御する。具体的には、計測処理部１０は、後述する光照射部１１、撮像部１２に所定の制御信号を出力しながら、光照射部１１による光照射処理、撮像部１２による撮像処理等を制御する。また、計測処理部１０は、撮像部１２が取得した計測対象物９の撮像データに基づいて、媒体層９１１〜９１３の膜厚を計測するための各種演算処理を行う。計測処理部１０の更に詳細な機能構成については後述する。

【0021】

光照射部１１は、平面である下地層９０に対して均一な照明の光を計測対象物９へ向けて照射する。具体的には、図１に示すように、光照射部１１は、例えば、複数の光源１１０、１１１、１１２のそれぞれから照射される照射光を組み合わせて、下地層９０の平面に対して均一に照射光を照射する。また、各光源１１０、１１１、１１２は、分光分布特性が平坦な白色に対応する波長の光を出射する。各光源１１０、１１１、１１２は、例えば、標準白色版などを用いて、分光分布特性が平坦な光を出射するように校正されている。
なお、図１に示す光照射部１１は、例として、３つの光源１１０、１１１、１１２を組み合わせたものとしているが、光照射部１１は、下地層９０の平面に対して均一な光を照射できる構成であれば、４つ以上の複数の光源を組み合わせたものであってもよいし、単一の光源で構成されるものであってもよい。

【0022】

撮像部１２は、光照射部１１が計測対象物９へ向けて照射した照射光の、計測対象物９における反射光を集光して、計測対象物９の色を表す撮像データを取得する。撮像部１２は、内部に図示しない分光器を有していて、光照射部１１が照射する白色光の反射光を異なる３つ以上の波長λ１、λ２、λ３、・・・λｎ（ｎは３以上の整数）の光に分光し、当該波長λ１、λ２、λ３、・・・λｎの光ごとに、各々に基づくｎ個の撮像データを取得する。
取得された撮像データは、直ちに、計測処理部１０内に備えられた記憶領域に記憶される。ここで「色」とは３つ以上の波長からなる分光反射率を示す。以下、分光反射率を「色」として記載する。

【0023】

なお、本実施形態においては、カメラ（撮像部１２）側に分光器（図示せず）をつけて分光する後分光方式を用いるものとして説明しているが、他の実施形態においては、光源を分光してモノクロカメラで撮影する前分光方式を用いてもよい。この場合、光照射部１１が上述した３つ以上の異なる波長λ１、λ２、λ３、・・・λｎそれぞれからなる光を照射する。

【0024】

図２は、第１の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。
次に、計測処理部１０の各機能部について、図２を参照しながら詳細に説明する。
図２に示すように、計測処理部１０は、ＣＰＵ（Central Proccess Unit：中央演算装置）１００、操作部１０６、表示部１０７、外部インターフェイス１０８、及び、記憶部１０９を備えている。

【0025】

ＣＰＵ１００は、計測処理部１０全体の動作を司る機能部であって、予め用意された所定のプログラムを読み込ませて実行することで種々の機能を発揮する。
操作部１０６は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等から構成され、各種操作の入力を受け付ける。
表示部１０７は、例えば液晶ディスプレイ等であって、オペレータの操作を促す画像、計測対象物９の撮像データを示す画像、後述する各演算処理に基づく演算結果や計測データを示す画像などを表示する。
外部インターフェイス１０８は、光照射部１１、撮像部１２と情報の送受信を行う接続インターフェイスである。
記憶部１０９は、撮像データ等の種々の情報が格納される記憶領域である。記憶部１０９は一般的な記憶手段、例えばＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の大容量記憶デバイスで構築される。
計測処理部１０は、以上のような機能構成に基づく汎用のＰＣ（Personal Computer）であってよい。なお、計測処理部１０は、上述した内容以外の他の機能構成を備えるものであってもよい。

【0026】

ＣＰＵ１００は、所定の膜厚計測用アプリケーションプログラムを実行することで、撮像制御部１０１、基本色取得部１０２、撮像データ解析部１０３、膜厚演算部１０４としての機能を発揮する（図２）。

【0027】

撮像制御部１０１は、光照射部１１および撮像部１２の動作を制御する。撮像制御部１０１は、例えば、光照射部１１に対して光源１１０、１１１、１１２から照射光を照射するように指示するとともに、撮像部１２が取得したその反射光に基づく撮像データを取得する。これにより、計測処理部１０は、計測対象物９の各波長の光ごとの撮像データを取得することができる。

【0028】

基本色取得部１０２は、取得した計測対象物９の撮像データから、下地層９０そのものの色を示す下地色情報、及び、膜厚の計測対象となる各媒体層９１１〜９１３そのものの色を示す媒体色情報のうち、取得可能ないずれか一方を取得する。
ここで「そのものの色」とは、所定の白色光の下、下地層９０及び各媒体層９１１〜９１３それぞれが、他の色と交じり合うことなく撮像データに取得される色を指す。
以下、下地色と媒体色を総称して「基本色」とも記載し、下地色情報と媒体色情報を総称して「基本色情報」とも記載する。
基本色取得部１０２の具体的な処理については後述する。

【0029】

撮像データ解析部１０３は、撮像部１２に取得された撮像データを読み出して、各種画像解析を行う。例えば、撮像データ解析部１０３は、下地層９０と媒体層９１１〜９１３とを分離するとともに、媒体層９１１〜９１３の各地点における不透明度を算出する解析処理を行う。また、撮像データ解析部１０３は、所定のパラメータフィッティング（回帰分析処理）に基づいて、媒体層９１１〜９１３の光の吸収係数を推定する。

【0030】

膜厚演算部１０４は、撮像データ解析部１０３による撮像データの解析結果に基づいて、計測対象物９における媒体層９１１〜９１３の膜厚を二次元的に取得する。膜厚演算部１０４の具体的な処理については後述する。

【0031】

図３は、第１の実施形態に係る撮像部が取得する計測対象物の撮像データの例である。
図３に示すように、撮像部１２が撮像する計測対象物９は、下地層９０に異なる媒体層９１１〜９１３が積層されている。上述したように、撮像部１２は、光照射部１１が有する光の反射光を集光、分光して撮像する。取得した撮像データは、一般的な画像データと同様に、マトリクス状に配される複数の画素の集合により構成される。撮像データは、各画素それぞれが画素色情報（異なる波長の反射光の強度に対応する数値の組み合わせ。分光データともいう）を有して、全体として一の画像を形成する。
なお、撮像部１２が撮像データを取得した段階では、各媒体層９１１〜９１３それぞれの吸収係数は未知である。

【0032】

以下、図面を参照しながら計測処理部１０の処理について詳細に説明する。

【0033】

図４は、第１の実施形態に係る基本色取得部の処理を説明する図である。
基本色取得部１０２は、表示部１０７に撮像データ（図３）を表示するとともに、上述した下地色情報、及び、媒体色情報のうち、取得可能な何れか一方を取得するためのオペレータの操作を受け付ける。
具体的には、基本色取得部１０２は、撮像部１２が取得した撮像データを表示部１０７に表示させながら、操作部１０６を介して、オペレータの撮像データに対する領域指定操作を受け付ける。
ここで、領域指定操作とは、オペレータが撮像データを目視で確認しながらマウス操作等に基づいて、媒体層９１１〜９１３そのものの色が撮像されている領域、及び、下地層９０そのものの色が撮像されている領域を含むような領域を指定する操作をいう。
例えば、図４に示すように、オペレータは、撮像データの媒体層９１１が積層されている領域のうち、下地層９０の色と混じらずに媒体層９１１そのものの色が撮像されている部分である媒体色特定点Ｐ１を目視で確認しながら、当該媒体色特定点Ｐ１を含むようなサンプル領域Ｒ１を指定する操作を行う。
同様に、オペレータは、異なる複数の媒体層９１２，９１３についても同様に、媒体色特定点Ｐ２、Ｐ３を含むようなサンプル領域Ｒ２、Ｒ３をそれぞれ指定する操作を行う。また、オペレータは、媒体層９１１〜９１３が積層されていない部分を目視で確認しながら、下地そのものの色が表されている部分を特定する。

【0034】

図５は、第１の実施形態に係る撮像データ解析部の処理を説明する図である。
撮像データ解析部１０３は、画素色情報（各波長の分光データ）に基づいて、基本色取得部１０２が指定したサンプル領域に含まれる画素ごとの色空間内における座標点を特定する。
具体的には、撮像データ解析部１０３は、例として、図５に示すような、縦、横、高さ、のそれぞれに波長λ１，波長λ２，波長λ３の各パラメータのそれぞれを当てはめた色空間内において、画素ごとに、当該画素の画素色情報（各波長λ１、λ２、λ３の分光データ）に基づいた座標点を特定する。なお、色空間内の座標軸は、縦、横、高さの３つに限定されることはなく、分光した波長（λ１、λ２、λ３、λ４・・・）の数に応じて４軸以上の軸をもって表されるものであってよい。

【0035】

例えば、サンプル領域Ｒ３（図４）に含まれる画素それぞれの色空間内における座標点の集合は、図５の破線に示すような座標点の集合を形成する。すなわちサンプル領域Ｒ３は、媒体層９１３そのものの色を示す特定点Ｐ３とともに、下地層９０の色と媒体層９１３の色とが交じり合った中間色を示す画素を含んでいる。したがって、サンプル領域Ｒ３内の各画素は、色空間内において、媒体層９１３そのものの色を示す座標点（特定点Ｐ３に対応する座標点）から、下地層９０そのものの色を示す座標点（特定店Ｐ０に対応する座標点）までの間をなだらかに結ぶような座標点の集合を形成する（図５）。
同様に、サンプル領域Ｒ１、Ｒ２内の各画素は、同一の色空間内においてそれぞれに対応する座標点の集合を形成する。

【0036】

各画素の上記色空間内における座標点の集合は、下地色情報及び媒体色情報で示される座標点が含まれている（図５）。したがって、その下地色情報及び媒体色情報で示される座標点の間を連続的に結ぶ座標点の集合に対応する画素の色は、下地そのものの色と媒体層そのものの色が所定の比率で混合された中間色であると推定される。
ここで、下地色情報の各波長成分を（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）とし、これらを総称してＢｃと置く。同様に、媒体色情報の各波長成分を（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）とし、これらを総称してＦｃと置く。さらに、画素色情報の各波長成分を（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）とし、これらを総称してＩｃと置く。
このとき、下地色情報Ｂｃと媒体色情報Ｆｃそれぞれが示す色が所定の比率で混合された中間色を示す画素色情報Ｉｃは、Lambert-Beerに基づく層状表面２層の式より、その混合の度合いを示すパラメータφｃに基づいて、以下の式（１）で表すことができる。

【0037】

【数1】

【0038】

ここでφｃは、０≦φｃ≦１を満たす数値であり、光の波長（λ１，λ２，λ３）ごとに特定される数値である。例えば、波長λ１に対応するφ１は、Ｉ１＝（１-φ１）Ｂ１＋φ１・Ｆ１を満たす。このφｃを媒体層９１１〜９１３の不透明度φｃと呼ぶ。この不透明度φｃは、後述するように、吸収係数μｃと媒体層９１１〜９１３の膜厚ｄに依存する。
撮像データ解析部１０３は、各画素がいずれの集合に属するかを特定することで、画素ごとに下地層９０に積層されている媒体層９１１〜９１３の別を特定し、その画素ごとの不透明度φｃを算出する。

【0039】

さらに、撮像データ解析部１０３は、下地色情報及び媒体色情報を含む所定のモデル関数を予め保持している。撮像データ解析部１０３は、このモデル関数に対し、色空間内における座標点の集合に基づくパラメータフィッティング（回帰分析処理）を行うことで、媒体層９１１〜９１３それぞれの吸収係数の比を推定する吸収係数推定部としての機能を有する。具体的には、撮像データ解析部１０３は、基本色取得部１０２により媒体色情報Ｆｃが既知となった場合において、サンプルデータである画素色情報Ｉｃとの関係を示す関数の式（１）を式（２）、（３）のように変換し、この式（２）、（３）から、非線形最小二乗法Levenberg-Marquardt法を用いて吸収係数μｃの比を示す所定のパラメータγ_１，γ_２を推定する。

【0040】

【数2】

【0041】

ここで、式（２）のＧ_１，Ｇ_２およびγ_１，γ_２は、式（３）のように表される。

【0042】

【数3】

【0043】

なお、撮像データ解析部１０３は、基本色取得部１０２により下地色情報Ｂｃが既知となった場合においては、関数の式（１）を式（４）、（５）のように変形する。計測の都合によってどちらを使ってγ_１，γ_２を推定しても同じである。

【0044】

【数4】

【0045】

【数5】

【0046】

式（２）におけるμ１、μ２、μ３は、媒体層９１１〜９１３の顔料固有の特性である光の波長ごとの吸収係数である。以下、μ１、μ２、μ３を総称してμｃとも記載する。
式（２）、（３）は、下地色情報Ｂｃ（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３），媒体色情報Ｆｃ（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３），及び、吸収係数μｃ（μ１，μ２，μ３）をパラメータとした画素色情報Ｉｃ（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）の関連性を示す関数となっている。ここで、画素色情報Ｉｃは、撮像部１２により、撮像データを構成する画素ごとに取得されている。また、下地色情報Ｂｃ及び媒体色情報Ｆｃのうちのいずれか一方のみが基本色取得部１０２により既知となっている。

【0047】

撮像データ解析部１０３は、上述の関数（式（２）、（３））を色空間内にプロットされた各座標点の集合について上記非線形最小二乗法でフィッティングさせて、波長ごとの吸収係数μｃの比を推定する処理を行う。ここで、波長ごとの吸収係数μｃの比とは、具体的には式（３）におけるγ１，γ２の値である。
具体的には、撮像データ解析部１０３は、例えば未知のパラメータ（γ１，γ２）を含む式（２）、（３）の関数により色空間内に導出される未知の曲線Ｃ（図５）に対し、サンプル領域Ｒ３に含まれる画素の集合（図５の破線に囲まれた座標点の集合）に基づく上記非線形最小二乗法を用いたパラメータフィッティングを行う。この曲線Ｃを描く関数のパラメータは、下地層９０そのものの色（下地色情報Ｂｃ）及び媒体層９１３そのものの色（媒体色情報Ｆｃ）（これらのうちいずれか一方が既知）と、未知の値である媒体層９１３の吸収係数μｃ（γ１，γ２）からなる。よって、撮像データ解析部１０３は、上記非線形最小二乗法により曲線Ｃを一意に特定することで、媒体層９１３における吸収係数μｃの比（γ１，γ２）を推定することができる。
撮像データ解析部１０３は、さらに、色空間内にプロットされた別の集合についても、上述した非線形最小二乗法に基づく最適化手法を行い、媒体層９１１〜９１３それぞれの吸収係数μｃの比（γ１，γ２）を推定する。具体的には、推定された媒体層９１１〜９１３それぞれの曲線生成し、各曲線のどれ一番近いかによって、どの曲線に属するかを判別する。

【0048】

図６は、第１の実施形態に係る膜厚演算部の処理を説明する図である。
膜厚演算部１０４は、撮像データ解析部１０３が推定した媒体層９１１〜９１３ごとの吸収係数μｃの比（γ１，γ２）に基づいて、媒体層９１１〜９１３の膜厚を算出する。具体的には、膜厚演算部１０４は、不透明度φｃと、吸収係数μｃ及び膜厚ｄと、の間に成り立つ関係式に基づいて膜厚ｄを算出する。

【0049】

ここで、半透明物体を通る光の透過度は、減衰因子（吸収係数μｃ）と物質内を通る光路長を掛け合わせたものを指数とする指数関数によって表されることを示すLambert-Beer則によれば、不透明度φｃは、式（１）より式（６）のように表される。

【0050】

【数6】

【0051】

ここで、既知となっているのは下地色情報Ｂｃ及び媒体色情報Ｆｃのうちのいずれか一方のみなので、式（１）から直接、不透明度φｃ（φ１，φ２，φ３）を導き出すことはできない（φ１，φ２，φ３は未知）。他方、媒体層９１１〜９１３それぞれの吸収係数μ１、μ２、μ３は、同じく撮像データ解析部１０３により、その比γ１，γ２が推定されている。ここで、膜厚演算部１０４は、不透明度φ１、φ２、φ３及び吸収係数μ１、μ２、μ３ごとに式（６）の等式を膜厚ｄについて解く処理を行う。
具体的には、膜厚演算部１０４は、Ａ＝μｃ×ｄと置き、μｃ＝Ａ／｜Ａ｜を算出する。ここでφｃ、μｃは、それぞれ波長ごとに特定される不透明度（φ１，φ２，φ３）、吸収係数（μ１，μ２，μ３）からなるベクトル量とみなすことができる。また、Ａも（ｄ×μ１，ｄ×μ２，ｄ×μ３）からなるベクトル量とみなすことができる。上記の２つの関係式が成り立つということは（μ１^２+μ２^２+μ３^２）^１/２＝１が成り立つ。
膜厚演算部１０４は、φｃを単位ベクトルとして正規化（（φ１^２＋φ２^２＋φ３^２）^１／２＝１）することで、μｃ＝Ａ／｜Ａ｜を算出する。ここで｜Ａ｜は、（ｄ×μ１，ｄ×μ２，ｄ×μ３）の各成分の二乗の和の平方根で与えられる。
そして膜厚演算部１０４は、γ１，γ２からμｃを特定し、ｄ＝｜Ａ｜を算出することができる。
以上のように、膜厚演算部１０４は、波長ごとの吸収係数の比（γ１，γ２）と、下地層そのものの色及び媒体層９１１〜９１３そのものの色の混合の度合いを示す不透明度φｃと、の関係に基づいて、複数の媒体層９１１〜９１３の膜厚ｄを画素ごとに算出する。
そして膜厚演算部１０４は、図６に示すような、下地層９０を基準（膜厚＝０）として、その上に積層された媒体層９１１〜９１３の膜厚を取得する。

【0052】

図７は、第１の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。
次に、上述した計測処理部１０が備える各機能部による処理フローを、図７を参照しながら順を追って説明する。
図７に示す処理フローは、計測装置１の所定の位置に計測対象物９をセットし、オペレータが実際に計測を開始する時点からの処理の流れである。

【0053】

まず、計測処理部１０の撮像制御部１０１は、操作部１０６を介して、オペレータによる計測開始の操作入力を受け付けると、光照射部１１及び撮像部１２を制御して、撮像データを取得する（ステップＳ１）。具体的には、撮像制御部１０１は、光照射部１１の各光源（光源１１０、光源１１１、光源１１２）から対応する波長の照射光を照射させるとともに、撮像部１２にその反射光に基づいて分光された撮像データを取得させる処理を行う。撮像部１２は、直ちに取得した撮像データを記憶部１０９に記憶させる。

【0054】

次に、基本色取得部１０２は、取得された撮像データから基本色情報を取得する処理を行う（ステップＳ２）。具体的には、まず基本色取得部１０２は、表示部１０７に撮像データ（図３）を表示するとともに、基本色情報（下地色情報及び媒体色情報のうち取得可能な何れか一方）及びサンプル領域を取得するためのオペレータの操作を受け付ける。オペレータは、撮像データを目視で確認しながら、基本色情報を特定する画素の指定、及び、その画素が含まれるサンプル領域を指定する。ここでオペレータは、撮像データに写された複数の媒体層９１１〜９１３それぞれについての媒体色情報が取得可能である場合には、当該媒体飾情報を特定する画素（特定点Ｐ１〜Ｐ３）が含まれるように、各サンプル領域Ｒ１〜Ｒ３を指定する（図４参照）。

【0055】

次に、撮像データ解析部１０３は、指定されたサンプル領域に含まれる画素が有する画素色情報（各波長の分光データ）に基づいて、画素ごとに、色空間内に座標点を特定する処理を行う（ステップＳ３）。サンプル領域Ｒ１〜Ｒ３は、異なる媒体層９１１〜９１３が積層された領域を指定しているので、その領域内の各画素による座標点の集合は、色空間内において、下地色情報に対応する座標点と、各媒体色情報に対応する座標点と、を結ぶ曲線を形成する（図５参照）。

【0056】

撮像データ解析部１０３は、各画素がこれらの集合の何れに属するかを特定することで、画素ごとに、積層された媒体層９１１〜９１３の別を特定する。

【0057】

次に、媒体色情報Ｆｃが取得可能であった場合において、撮像データ解析部１０３は、上述した式（２）、（３）を、色空間内にプロットされた各座標点の集合ごとにフィッティングして、吸収係数の比γ１，γ２を推定する処理を行う（ステップＳ５）。具体的には、撮像データ解析部１０３は、既知の値（媒体色情報Ｆｃ）を式（２）、（３）に代入するとともに、代入した媒体色情報Ｆｃに対応する集合による非線形最小二乗法を適用することによって、未知の値である媒体層９１１〜９１３の、波長ごとの吸収係数の比γ１，γ２を推定する。

【0058】

そして、膜厚演算部１０４は、波長ごとの吸収係数の比γ１，γ２に基づいて、画素ごとの膜厚ｄを算出する処理を行う（ステップＳ６）。具体的には、膜厚演算部１０４は、Lambert-Beer則による不透明度φｃ、吸収係数μｃ及び膜厚ｄの関係式（式（６））を用いて、膜厚ｄを画素ごとに一意に特定する処理を行う。

【0059】

なお、計測処理部１０の各処理の内容並びに処理の流れは、上述の内容に限定されない。例えば、上記処理フローの各ステップは、計測処理部１０の目的が達成できる範疇で、その処理の順番を変更可能である。

【0060】

また、本実施形態に係る撮像データ解析部１０３は、基本色取得部１０２がステップＳ２で取得した基本色情報に基づいて吸収係数の比γ１，γ２を推定する方法を用いているが、他の実施形態に係る計測処理部１０においては、この方法に限定されることはない。
例えば、当該他の実施形態に係る撮像データ解析部１０３は、色空間内にプロットされた座標点の集合に基づいて、基本色情報を特定してもよい。具体的には、撮像データ解析部１０３は、色空間内において、下地層９０そのものの色から最も離れた座標点を、各媒体層９１１〜９１３そのものの色と見なして、媒体色情報を特定する方法を用いてもよい。ここで、媒体層９１１〜９１３そのものの色とは、下地層そのものの色が全く混じらない部分の色であるから、色空間内においては、下地層そのものの色を示す座標点から最も離れた座標点に存在する色が媒体層そのものの色と見なすことができる。

【0061】

また、撮像データ解析部１０３は、基本色取得部１０２により取得された一部の画素（サンプル領域に含まれる画素）の色空間内における座標点を特定し、これに基づくパラメータフィッティングを行うものとして説明したが、他の実施形態に係る撮像データ解析部１０３は、この態様に限定されることはない。例えば、当該他の実施形態に係る撮像データ解析部１０３は、計測の対象とする計測対象物９によっては、撮像データを構成する全部の画素の色空間内における座標点を特定し、これに基づくパラメータフィッティングを行ってもよい。

【0062】

このように、第１の実施形態に係る計測装置１は、計測対象物９の１回の撮像と、撮像データに対するサンプル領域の指定操作を要求するだけで、下地層９０に積層された媒体層９１１〜９１３の膜厚ｄの面内分布を全て計測することができる。
また、計測装置１は、媒体層の吸収係数が未知であっても、色空間内にプロットされた座標点の集合に基づいて、波長ごとの吸収係数の比γ_１，γ_２に基づいて、膜厚ｄを計測することができる。
さらに、計測装置１は、下地層に吸収係数がそれぞれ異なる顔料からなる複数の媒体層が積層されていた場合であっても、面内に存在する全ての媒体層の膜厚ｄを計測することができる。

【0063】

以上、第１の実施形態に係る計測装置１によれば、吸収係数が未知の異なる媒体層が、下地層上に複数積層されている場合であっても、それらの膜厚を簡素に計測できる。

【0064】

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る計測装置１Ａは、下地層９０に凹凸が存在した場合において、その凹凸に基づく陰影による色合いの変化分を除去した平坦画像を取得した上で膜厚の計測を行うことを特徴とする。

【0065】

以下、第２の実施形態に係る計測装置について、図面を参照して説明する。
図８は、第２の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。
第２の実施形態に係る計測装置１Ａの全体構成は、第１の実施形態で示した計測装置１（図１）と同等のため、図示を省略する。また図８において、第１の実施形態に係る計測処理部１０と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0066】

図８に示すように、計測処理部１０ＡのＣＰＵ１００Ａは、第１の実施形態に係る各機能に加え、さらに平坦画像取得部１０５Ａとしての機能を発揮する点で、第１の実施形態に係る計測処理部１０と異なる。
ここで、まず平坦画像取得部１０５Ａの機能について説明する。平坦画像取得部１０５Ａは、下地層９０の表面に凹凸が存在する場合において、その凹凸に応じて撮像データに反映される陰影成分（陰影による色合いの変化分）を除去する処理を行う。
ここで、本実施形態に係る光照射部１１では、３つの光源１１０〜１１２がそれぞれ異なる位置に配されている。そして、平坦画像取得部１０５Ａは、各光源１１０〜１１２の異なる角度から照射される光によって取得された撮像データに基づいて、照度差ステレオ法を利用して、撮像データから下地層９０そのものの凹凸（三次元形状）による陰影成分を除去する画像処理を行う。

【0067】

ここで照度差ステレオ法とは、物体表面の三次元形状を推定するための既知の技術であって、３以上の異なる角度から照射された光によって取得された複数の撮像データから物体表面の凹凸に基づく陰影を解析し、物体表面の傾斜角を特定することで表面全体の三次元形状を推定する方法である。照度差ステレオ法では、３以上の各照射光の投射角度及び反射光を取り込む角度を予め把握しておくことで、３以上の異なる角度からの照射光によって生じた陰影により、物体表面の傾斜角を一意に特定することができる。
また、照度差ステレオ法では物体表面の傾斜角を特定することで、照射光の散乱方向の相違による色合いの変化成分（陰影成分）を除去して、物体表面固有の色のみが抽出された平坦な画像（アルベド画像という）を取得することができる。

【0068】

平坦画像取得部１０５Ａは、光照射部１１の各光源１１０〜１１２の照射光の投射角度及び、撮像部１２の反射光の取り込み角度を予め把握している。そして、平坦画像取得部１０５Ａは、各光源１１０〜１１２からの照射光により取得された複数の撮像データに基づいて、上記照度差ステレオ法による平坦画像を取得する画像処理を行う。
そして、基本色取得部１０２、撮像データ解析部１０３及び膜厚演算部１０４は、平坦画像取得部１０５Ａにより取得された平坦画像について、第１の実施形態で説明した各種処理を実行する。

【0069】

図９は、第２の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。
次に、上述した計測処理部１０Ａが備える各機能部による処理フローを、図９を参照しながら説明する。ただし、図９に示す処理内容のうち、第１の実施形態に係る計測処理部１０の処理フローと同一の内容については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0070】

図９に示す第２の実施形態に係る計測処理部１０Ａは、撮像データを取得した後（ステップＳ１）、平坦画像取得部１０５Ａによる平坦画像の取得処理（ステップＳ１Ａ）を実行する点で、第１の実施形態と異なる。
具体的には、まず撮像制御部１０１が光照射部１１及び撮像部１２を制御して撮像データを取得する（ステップＳ１）。ここで、光照射部１１の各光源１１０〜１１２がそれぞれ異なる波長、かつ、異なる角度で、計測対象物９に光を照射する。そして、撮像部１２は、各光源１１０〜１１２から照射された光のそれぞれに基づいて、撮像データを取得する。

【0071】

次に、平坦画像取得部１０５Ａは、異なる角度から照射された光に基づいて取得された複数の撮像データに基づいて、上述した照度差ステレオ法を用いて、下地層９０そのものの凹凸による陰影成分を除去する画像処理を行う（ステップＳ１Ａ）。この処理により、平坦画像取得部１０５Ａは、撮像データから陰影成分を除去した平坦画像を取得する。

【0072】

以降、ステップＳ２〜Ｓ６については、計測処理部１０Ａは、ステップＳ１Ａで取得された平坦画像について、第１の実施形態に係る計測処理部１０と同様の処理（図７）を行う。

【0073】

以下、第２の実施形態に係る計測装置１Ａの効果について説明する。
例えば、第１の実施形態に係る計測装置１は、下地層９０が平坦であることを前提として各処理を行っている。すなわち、下地層９０そのものに凹凸があって、下地層９０及び媒体層９１１〜９１３の色合いが陰影により本来の色からずれて取得された場合、色空間内にプロットされる各座標点の集合は、式（２）、（３）に基づく曲線に沿うものとならない。そうすると、撮像データ解析部１０３は、パラメータフィッティングを精度よく行うことが困難となる。
すなわち第１の実施形態に係る計測装置１は、例えば、岩盤に描かれた壁画を分析しようとする場合など、下地層９０そのものに凹凸があった場合には、精度よく膜厚を計測することができない。

【0074】

一方、第２の実施形態に係る計測装置１Ａは、まず光照射部１１が有する各光源１１０〜１１２の位置がそれぞれ異なる３つの位置に配されている。また平坦画像取得部１０５Ａは、予めそれぞれ異なる位置に配された各光源１１０〜１１２、撮像部１２、及び計測対象物９の位置関係を予め把握し、照度差ステレオ法を用いて、下地層９０そのものの凹凸による陰影成分を除去することができる。
これにより、第２の実施形態に係る計測装置１Ａは、下地層９０に凹凸が存在した場合であっても、精度よく膜厚を計測することができる。

【0075】

また、第２の実施形態に係る計測装置１Ａは、それぞれ異なる照射方向の光を照射する各光源１１０〜１１２を異なる位置に配することで、この３つの光源による撮像で、照度差ステレオ法の適用処理と吸収係数μｃの推定処理の両方を実現している。これにより、計測装置１Ａ全体の構成及び膜厚を取得するための処理を簡素化するとともに計測精度を一層高めることができる。

【0076】

以上、第２の実施形態に係る計測装置１Ａによれば、凹凸のある下地層に複数の媒体層が積層された場合であっても、その媒体層の膜厚を精度よく計測することができる。また、異なる波長の光を照射する光源をそれぞれ異なる位置に配することで、三次元形状を取得する処理と、各媒体層の膜厚を計測する処理と、を一回の撮像のみで実現することができ、装置全体の構成及び処理を簡素化するとともに膜厚の計測精度を一層高めることができる。

【0077】

なお、本実施形態に係る計測装置１Ａにおいては、光照射部１１が有する各光源１１０〜１１２の位置がそれぞれ異なる３つの位置に配されているものとして説明したが、他の実施形態においてはこの態様に限定されない。すなわち、他の実施形態に係る光照射部１１は、３つ以上の光源１１０、１１１、１１２、・・・を備えており、それぞれが異なる３つ以上の位置に配されていてもよい。

【0078】

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係る計測装置１Ｂは、下地層９０及び媒体層９１１〜９１３で光の吸収だけでなく、所定の割合で光の散乱が起きていることを考慮して、膜厚の算出の誤差要因となる散乱の割合が最も小さくなる光の波長を選択して、膜厚を計測することを特徴とする。

【0079】

以下、第３の実施形態に係る計測装置について、図面を参照して説明する。
図１０は、第３の実施形態に係る計測処理部の機能構成を示す図である。
第３の実施形態に係る計測装置１Ｂの全体構成は、第１の実施形態で示した計測装置１（図１）とほぼ同等のため、図示を省略する。また図１０において、第１の実施形態に係る計測処理部１０と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0080】

まず、本実施形態に係る撮像部１２は、内部に備える分光器（図示せず）により、少なくとも４以上の異なる波長の光を分光できる機能を有している。
また、図１０に示すように、計測処理部１０ＢのＣＰＵ１００Ｂは、第１の実施形態に係る各機能に加え、さらに最適波長特定部１０５Ｂとしての機能を発揮する点で、第１の実施形態に係る計測処理部１０と異なる。

【0081】

以下、最適波長特定部１０５Ｂの機能について説明する。
最適波長特定部１０５Ｂは、媒体層９１１〜９１３に入射する光の散乱成分Ｓ（λ）に対する吸収成分Ｋ（λ）の割合を算出するとともに、散乱成分Ｓ（λ）に対する吸収成分Ｋ（λ）の割合が最大となる波長の光を特定する。具体的には、上記４以上の異なる波長全てによって取得された分光の撮像データのうち、媒体層９１１〜９１３そのものの色が撮像されている部分から、媒体色情報Ｆ（λ）を取得する。ここでλは、撮像部１２が取得する複数の光の波長であり、Ｆ（λ）は、媒体層９１１〜９１３それぞれの固有の色を示す媒体色情報であって、波長λの光ごとに取得された値である。

【0082】

最適波長特定部１０５Ｂは、波長λごとに取得された媒体色情報Ｆ（λ）に基づいて、式（７）を演算する。

【0083】

【数7】

【0084】

ここで、式（７）はKubelka-Munkモデルに基づく式であり、物体表面に照射された光の散乱成分Ｓ（λ）と吸収成分Ｋ（λ）の比率と、光の波長ごとの反射率（すなわちＦ（λ））との関係を導く式である。最適波長特定部１０５Ｂは、得られたＦ（λ）ごとに式（７）右辺を演算し、左辺Ｋ（λ）／Ｓ（λ）が最大となる波長λを特定する。ここで、Ｆ（λ）は媒体層９１１〜９１３それぞれに取得されるデータであるから、最適波長特定部１０５Ｂは、媒体層ごとに、左辺Ｋ（λ）／Ｓ（λ）の最大となる波長を与える異なる３つ以上の波長λを特定する。

【0085】

図１１は、第３の実施形態に係る計測処理部の処理フローを示す図である。
次に、上述した計測処理部１０Ｂが備える各機能部による処理フローを、図１１を参照しながら説明する。ただし、図１１に示す処理内容のうち、第１の実施形態に係る計測処理部１０の処理フローと同一の内容については、同一の符号を付して説明を省略する。

【0086】

図１０に示す第２の実施形態に係る計測処理部１０Ｂは、サンプル領域及び基本色情報を取得した後（ステップＳ２）、最適波長特定部１０５Ｂによる最適波長の特定処理（ステップＳ２Ｂ）を実行する点で、第１の実施形態と異なる。
具体的には、まず撮像制御部１０１が撮像部１２を制御して撮像データを取得する（ステップＳ１）。ここで、光照射部１１の光源１１０、１１１、１１２が異なる角度で、計測対象物９に光を照射する。そして、撮像部１２は、各光源１１０、１１１、１１２から照射された光のそれぞれに基づいて、ｎ種類（ｎは３以上の整数）の異なる波長の光を分光して得たｎ枚の撮像データを取得する。

【0087】

次に、基本色取得部１０２が、取得された撮像データから基本色情報を取得する処理を行う（ステップＳ２）。
次に、最適波長特定部１０５Ｂは、ステップＳ２で取得された媒体層９１１〜９１２そのものの色を示す媒体色情報Ｆ（λ）を用いて、Kubelka-Munkモデルに基づく式（７）を演算する。そして、その演算結果から、撮像データ全体としてＫ（λ）／Ｓ（λ）が最も大きい上位３つを与える３つ以上の異なる最適波長λ１，λ２，λ３、・・・を特定する（ステップＳ２Ｂ）。

【0088】

以降、ステップＳ３〜Ｓ６で、計測処理部１０Ａは、ステップＳ２Ｂで特定された３つの最適波長を照射する光源１１０〜１１ｎによって取得された撮像データを用いて、第１の実施形態に係る計測処理部１０と同様の処理（図７）を行う。

【0089】

以下、第３の実施形態に係る計測装置１Ｂの効果について説明する。
第１の実施形態に係る計測処理部１０が膜厚計測の過程で用いたLambert-Beer則に基づく式（６）は、半透明媒体における光の吸収成分Ｋ（λ）に基づいて導出された式であり、光の散乱成分Ｓ（λ）は考慮されていない。したがって、計測対象とする媒体層９１１〜９１３の散乱成分Ｓ（λ）が大きい場合、散乱成分Ｓ（λ）によって膜厚計測に誤差を生じてしまい、精度の高い膜厚計測が困難となる。

【0090】

ここで第３の実施形態に係る計測装置１Ｂによれば、異なる複数の波長の光を照射可能な照射部を備えるとともに、Kubelka-Munkモデルに基づく式（７）を演算することで、散乱成分Ｓ（λ）の影響を最小（Ｋ（λ）／Ｓ（λ）を最大）にする波長の光を特定することができる。これにより計測装置１Ｂは、精度の高い膜厚の計測を実現できる。

【0091】

なお、上述の計測処理部１０、１０Ａ、１０Ｂは、内部にコンピュータシステムを有している。そして、上述した計測処理部１０、１０Ａ、１０Ｂの各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read Only Memory）または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。

【0092】

また、上述した実施形態における計測処理部１０、１０Ａ、１０Ｂの一部、または全部を、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路として実現しても良い。計測処理部１０、１０Ａ、１０Ｂの各機能ブロックは個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。

【0093】

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。

【符号の説明】

【0094】

１、１Ａ、１Ｂ・・・計測装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ・・・計測処理部
１００、１００Ａ、１００Ｂ・・・ＣＰＵ
１０１・・・撮像制御部
１０２・・・基本色取得部
１０３・・・撮像データ解析部
１０４・・・膜厚演算部
１０５Ａ・・・平坦画像取得部
１０５Ｂ・・・最適波長特定部
１０６・・・操作部
１０７・・・表示部
１０８・・・外部インターフェイス
１０９・・・記憶部
１１・・・光照射部
１２・・・撮像部
９・・・計測対象物
９０・・・下地層
９１１、９１２、９１３・・・媒体層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】