分光光度計
【課題】 波長変化に対して透過光量変化の大きいサンプルの分光特性測定における測定精度を向上させ、且つ、測定時間を短縮すること。
【解決手段】 光束を放射する光源２と、光束を分光する分光器３と、該分光器３により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器４とを備え、被測定物の分光特性を測定するものであって、第１の検出器４が検出する光強度を予め検出する第２の検出器５と、該第２の検出器５により検出した光強度に基づいて、第１の検出器４の感度を調整する感度調整手段６とを備えている分光光度計１を提供する。
【解決手段】 光束を放射する光源２と、光束を分光する分光器３と、該分光器３により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器４とを備え、被測定物の分光特性を測定するものであって、第１の検出器４が検出する光強度を予め検出する第２の検出器５と、該第２の検出器５により検出した光強度に基づいて、第１の検出器４の感度を調整する感度調整手段６とを備えている分光光度計１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の分光特性を測定する分光光度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の分光特性を測定する従来の分光光度計として、光検出器の感度を補正する感度補正値を波長毎に記憶する記憶手段と、被測定物の測定時に、この感度補正値を用いて光検出器の感度補正を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この分光光度計は、被測定物の測定前に感度補正値を記憶保持する測定を行う。そしてこの分光光度計は、被測定物の測定時に、この感度補正値を用いて検出器を感度補正しながら測定する。そのため、この分光光度計では、高速に波長を変えながら測定した場合において、検出器の感度変化の影響を軽減して高い信号精度を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−１３９３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した分光光度計は、検出器の感度変化に対してのみ感度補正を行っている。そのため、波長毎に透過光量が大きく変化する被測定物を測定する場合、検出器に入射する光の強度の急激な変化によって、検出器の出力の飽和が生じることや、光の強度を検出できないことが生じることにより、精度良い測定が困難であるという問題があった。
また、このような問題は、波長を変える速度を低速にすることにより解決できるが、測定に要する時間が長くなり、実用的ではないという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、その目的は、波長変化に対して透過光量変化の大きいサンプルの分光特性測定における測定精度を向上させ、且つ、測定時間を短縮できる分光光度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、光束を放射する光源と、光束を分光する分光器と、該分光器により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器とを備え、被測定物の分光特性を測定する分光光度計であって、前記第１の検出器が検出する光強度を予め検出する第２の検出器と、該第２の検出器により検出した光強度に基づいて、前記第１の検出器の感度を調整する感度調整手段とを備えていることを特徴とする分光光度計である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、前記第１の検出器の近傍に設けられていることを特徴とする分光光度計である。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、分光された光束が分光器より前記第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられていることを特徴とする分光光度計である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子を少なくとも一方向に連続して並べて構成されるアレイ型検出器であることを特徴とする分光光度計である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記第１の検出器と前記第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器の位置を基準として第２の検出器とは反対側に設けられた第３の検出器を備えていることを特徴とする分光光度計である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記光束を２つの光束に分岐する光束分岐手段と、一方の光束を参照物に、他方の光束を前記被測定物に透過させ、それぞれの光強度を検出して、被測定物を透過した光強度と参照物を透過した光強度との比を計算する計算手段とを備えていることを特徴とする分光光度計である。
【００１１】
上述した第２の検出器は、光電子倍増管、光導電素子、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が使用される。但し、第２の検出器は、第１の検出器と同一の検出器を用いることが最も望ましい。
そして、この第２の検出器は、第１の検出器により波長λ０の光強度を検出するときに、波長λ０とは異なる波長λ１の光強度を検出するように配置される。例えば、光を分散するために、分光器が回折格子を有している場合で説明する。この場合、分光器より出射される光の波長の位置は、入射光の光軸と回折格子の格子面における垂線とのなす角度により決まる。これは、入射光の光軸に対して、回折格子をある位置に固定すると、波長λ０の光及び波長λ１の光は、それぞれ異なった角度（回折角）で、回折格子から射出することを意味する。そこで、第１の検出器に対してλ１−λ０に該当する回折角の差を有して光が分散される方向に、第２の検出器を設置することにより、第１の検出器が波長λ０の光強度を検出するときに、第２の検出器が波長λ１の光強度を検出できる。
【００１２】
また、第１の検出器が検出する光の波長範囲と第２の検出器が検出する光の波長範囲とを一致させるためのスリットが、必要に応じて第２の検出器の光入射部に設けられる。
また、第２の検出器は、分光器により分光された光束が分光器より第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられる。この場合、第１の検出器と第２の検出器とは、実質的に一体化させることができる。
第２の検出器に入射する波長λ１の光は、光ファイバやミラー等の導光手段により第２の検出器に入射させても良い。
【００１３】
上述した感度調整手段は、第１の検出器の感度を調整するものであって、第２の検出器の出力に基づいて第１の検出器に印加する電圧を自在に変えられる電源装置や、第２の検出器の出力に基づいて第１の検出器に入射する光強度を変えるための減光フィルタ等が使用できる。
上述したアレイ型検出器として、位置検出型光電子倍増管、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、リニアイメージセンサ等が使用できる。
【００１４】
本発明の分光光度計では、第１の検出器が波長λ０の光強度を検出するときに、第２の検出器が波長λ１の光強度Ｉ１を検出するようになっている。そして、分光器を回転させて、第１の検出器が検出する光の波長をλ１に変えたとき、第１の検出器の感度は、第２の検出器で検出した光強度Ｉ１に基づいて、感度調整手段により最適な感度に調整される。よって、適切な感度で、光強度Ｉ１を、第１の検出器によって検出することができる。
【００１５】
この感度の調整について、説明する。
分光特性の測定を、波長λａから始めて、波長λｂまで行うものとする。なお、波長λ０及び波長λ１は、波長λａから波長λｂの間に存在するものとする。また、第１の検出器に波長λ０の光が入射しており、光強度Ｉ０が最適な感度で検出（測定）されているものとする。そして、第２の検出器に、波長λ１の光が入射しているものとする。
第２の検出器に波長λ１の光が入射する前は、第２の検出器の感度は、第１の検出器の感度と同じになっている。そこで、第２の検出器に波長λ１の光が入射した時、第２の検出器は、第１の検出器の感度と同じ感度で、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行うことになる。測定の結果、第２の検出器の出力が飽和してしまったとする。この場合、第２の検出器の感度を、所定量だけ下げる処理が行われる。
【００１６】
一方、測定の結果、第２の検出器の出力が非常に小さかったとする。この場合、第２の検出器の感度を、所定量だけ上げる処理が行われる。そして、再度、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行う。この光強度Ｉ１の測定と感度調整とを繰り返して、光強度Ｉ１の測定に最適な感度を求める。
そして、光強度Ｉ１の測定に最適な感度が求まったところで、分光器を回転させる。そして、第１の検出器の感度を、上記処理で求めた最適な感度（光強度Ｉ１の測定に最適な感度）に設定する。即ち、第１の検出器に波長λ１が入射した時に、最適な感度で、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行うことができる。
【００１７】
なお、最適な感度を求める処理を開始するタイミングは、第１の検出器による光強度Ｉ０の測定中でなくても良い。例えば、第１の検出器による光強度Ｉ０の検出開始時、或いは、検出終了時に処理を開始しても良い。また、第２の検出器に波長λ１の光が入射する前に、第２の検出器の感度を、所定の感度に自動的に設定しても良い。
このように、第１の検出器は、波長λ１の光強度を検出する時点において、この光強度Ｉ１を精度良く検出できる感度に調整されていることから、被測定物の分光特性を精度良く測定できる。
【００１８】
また、第１の検出器による分光特性の測定のための検出と、第２の検出器による第１の検出器の感度調整とが同時に行われることから、精度の良い測定値が一度の測定により得られ、測定時間が短縮できる。
また、本発明の分光光度計は、波長を変化させる速度を高くしても、上述した作用により測定精度を良くすることができることにより、測定時間が短縮できる。
【００１９】
第２の検出器として、アレイ型検出器を使用した場合、分光器により分散されたそれぞれの波長の光は、配列されたそれぞれの検出器を照射する。それぞれの検出器は、その配列方向の位置に対応した波長の光強度を検出する。
第１の検出器の感度を調整するための波長λ１の光強度Ｉ１は、配列された検出器のうち、波長λ１の光に対応する位置にある検出器を選択することにより検出される。そして、第１の検出器が波長λ１の光強度を検出するとき、この光強度Ｉ１に基づいて第１の検出器の感度が感度調整手段によって調整される。
【００２０】
また、第２の検出器としてアレイ型検出器を使用した場合、第１の検出器が検出する波長を変えていくと、波長λ１の光強度Ｉ１がアレイ型検出器の配列された２以上の検出器に順次検出される。このようにして、２以上の検出器により光強度Ｉ１を検出し、複数回の検出結果に基づいて第１の検出器の感度調整を細かく行うことにより、感度調節がより正確になり、被測定物の分光特性をさらに精度良く測定することもできる。
【００２１】
次に、第３の検出器を設けた場合について説明する。第３の検出器は、第１の検出器と第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器を基準として第２の検出器とは反対側の位置に設けられる。そして、この第３の検出器は、分光特性の測定を上述した場合とは逆に、波長λｂから波長λａまでとした場合において、第１の検出器により波長λ０の光強度を検出するときに、第１の検出器が次に検出する波長λ２の光強度を測定する。
【００２２】
分光特性測定を波長λａから始めて波長λｂまで行う場合、第２の検出器が第１の検出器の感度調整のための光強度を検出するが、分光特性測定を波長λｂから始めて波長λａまで行う場合、第３の検出器が第１の検出器の感度調整のための光強度を検出する。上述した構成により、測定する波長の変え方によらず、第１の検出器の感度を調整することにより精度良い測定ができる。
【００２３】
また、請求項６記載の分光光度計は、上述した請求項１から３のいずれかの分光光度計に基づくものである。この分光光度計は、光源が放射する光を光束分岐手段によって、被測定物を透過させて被測定物の透過光強度を検出するための試料光と、参照物を透過させて光源の光強度を検出する参照光とに分けて、それぞれ試料光強度と参照光強度とを検出する。
そして、試料光強度と参照光強度との比、即ち、試料光強度／参照光強度を計算して、参照光光度を基準にした試料光強度を求める。この分光光度計は、上述した第１の検出器の感度調整と、参照光強度による試料光強度の基準化とにより、光源強度（参照光強度）の揺らぎを補正して、分光特性を精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る分光光度計によれば、第１の検出器が波長λ１の光強度を検出する時点において、この光強度を精度良く検出できる感度に調整されていることから、被測定物の分光特性を精度良く測定することができる。
また、第１の検出器による分光特性の測定のための検出と、第２の検出器による第１の検出器の感度調整とが同時に行われることから、精度の良い測定値が一度の測定により得られ、測定時間を短縮することができる。
また、波長を変化させる速度を高くしても、上述した作用により測定精度を良くすることができることにより、測定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明係る分光光度計の第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態である分光光度計を示す図である。図２は、本実施形態の分光光度計の一部を拡大した図であり、分光器により分散した光が第１の検出器及び第２の検出器に検出される状態を示している。
【００２６】
本実施形態の分光光度計１は、主に光源であるハロゲンランプ２と、分光器３と、第１の検出器である試料光強度検出器４と、第２の検出器である調整用光強度検出器５と、感度調整手段である制御装置６と、試料７を設置するための試料室８と、コンピュータ９とにより構成される。
ここで、制御装置６には、試料光強度検出器４及び調整用光強度検出器５が接続されている。また、コンピュータ９には、分光器３及び試料光強度検出器４が接続されている。
【００２７】
ハロゲンランプ２と試料室８との間、試料室８と分光器３との間、及び、分光器３と試料光強度検出器４との間は、筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより接続される。筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、アルミニウムにより製作されており、黒色のつや消し塗料が筒の内面と外面とに塗装されている。
ハロゲンランプ２は、図示しない電源装置と接続されている。分光器３は、光入射部３ａと、光出射部３ｂと、図２に示すように分光器３の内部に配された回折格子３ｃと、図示しないミラーよりなる光学系とを有する。また、図２において、Ｌは回折格子３ｃに入射する光を示し、λ０及びλ１は、回折格子３ｃにより分散された波長λ０及びλ１の光を示す。
【００２８】
試料光強度検出器４及び調整用光強度検出器５は、光電子倍増管である。光電子倍増管は、高電圧入力端子に印加する電圧の値によって感度を調節できる。
調整用光強度検出器５は、図２に示すように、試料光強度検出器４が検出する光の波長と異なる波長の光を検出するように、分光器３の光出射部３ｂに近接して設けられる。また、調整用光強度検出器５は、検出した光強度の出力部５ａを有し、高電圧電源が図示しない光電力入力部に接続される。
【００２９】
制御装置６では、その入力部６ａが調整用光強度検出器５の出力部５ａに接続され、出力部６ｂが試料光強度検出器４の高電圧入力部４ａに接続されている。また、制御装置６は、調整用光強度検出器５の出力の値に基づいて、試料光強度検出器４の高電圧入力部４ａに印加する高電圧を可変させる。また、制御装置６は、調整用光強度検出器５の出力を記憶するための図示しない記憶装置を備える。
コンピュータ９は、試料光強度検出器４の出力部４ｂと、分光器３とに接続される。コンピュータ９は、分光特性の測定条件（測定開始波長、測定終了波長、データ取り込み間隔等）の設定、分光器３の回折格子３ｃの制御、試料光強度検出器４の検出した光強度の記憶等を行う。
【００３０】
このように構成された分光光度計１を使用した分光測定について説明する。
試料７を試料室８に設置し、測定開始波長、測定終了波長、波長間隔λｄ等の測定条件をコンピュータ９に入力して設定した。
そして、波長λ０の光が調整用光強度検出器５に入射するように、回折格子を３ｃを回動を回動させた。なお、波長λ０は、測定開始波長である。
【００３１】
ハロゲンランプ２より放射された光は、筒１０ａを通って試料室８に設置された試料７を照射した。試料７を透過した光は、筒１０ｂを通って光入射部３ａより分光器３に入射し、回折格子３ｃにより分散された。
分散された光のうち波長λ０の光強度Ｉ０が、調整用光強度検出器５により検出された。この光強度は、制御装置６に備えられた記憶装置に記憶された。
【００３２】
調整用光強度検出器５により検出される光の波長を、λ１=λ０＋λｄに変えた。このとき、試料光強度検出器４により検出される光の波長はλ０であった。光強度Ｉ０が記憶装置より読み出され、この光強度Ｉ０に基づいて、試料光強度検出器４に印加する電圧を変えて感度を調整した。
試料光強度検出器４により測定開始波長λ０の光強度ＩＳ０が測定され、その光強度ＩＳ０が波長λ０の測定値として、波長λ０と共にコンピュータ９に記憶された。このとき、調整用光強度検出器５により検出される波長λ１の光強度Ｉ１は、制御装置６に記憶された。
【００３３】
次に、調整用光強度検出器５により検出される光の波長を、λ２=λ１＋λｄとした。試料光強度検出器４により検出される光の波長はλ１であった。記憶装置より光強度Ｉ１を読み出し、この光強度Ｉ１に基づいて試料光強度検出器４の感度を調節して、波長λ１の光強度ＩＳ１を試料光強度検出器４により検出して、この光強度ＩＳ１を波長λ１の測定値として、波長λ１と共にコンピュータ９に記憶した。
上述したように、波長を波長間隔毎に変えて、試料光強度検出器４により検出される光の波長が測定終了波長になるまで、調整用光強度検出器５が予め検出した光強度Ｉｎに基づいて、試料光強度検出器４の感度を調節しながら試料光強度検出器４により光強度ＩＳｎを検出して、分光測定を行った。
コンピュータ９に記憶された光強度ＩＳｎを波長λｎに対してプロットして、被測定物の分光特性が得られた。
【００３４】
この分光光度計１を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、上述したように、試料光強度検出器４の感度を調整用光強度検出器５により予め検出した光強度によって調整していることから、波長変化に対して透過率の変化で大きな試料７であっても分光特性を精度良く測定できた。
【００３５】
次に、波長間隔を１０ｎｍとして測定を行った。この条件において上記フィルタは、１０ｎｍの波長変化に対して透過率が７０倍変化するが、測定データが飽和等の異常を感じることなく分光特性を測定できた。また、一度の測定により精度の良い測定データが得られるので、測定時間を短縮できた。
【００３６】
次に、本発明に係る分光光度計の第２実施形態を、図３を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図３は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比すると、試料光強度検出器４と調整用光強度検出器５とが、分光器３の光射出部３ｂから試料光強度検出器４に向かう方向において同一の位置にあって、且つ、これら検出器４、５が近接して設けられている点のみ異なり、その他の構成は同一である。
【００３７】
このように構成された分光光度計を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、上述したように、試料光強度検出器４の感度を調整用光強度検出器５により予め検出した光強度によって調整していることから、波長変化に対して透過率の変化の大きな試料７であっても、分光特性を精度良く測定できた。
そして、調整用光強度検出器５と試料光強度検出器４とを近接させ、実質的に一体化させて設けたことにより、分光光度計の構成を単純にし、サイズを小さくすることができた。
【００３８】
次に、本発明に係る分光光度計の第３実施形態を、図４を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図４は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比すると、調整用光強度検出器５がフォトダイオードアレイ（アレイ型検出器）２０である点のみ相違し、その他は同一である。
【００３９】
このフォトダイオードアレイ２０は、１６個のフォトダイオード（入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子）を一列に配列して形成されており、光強度を１６個のフォトダイオードのいずれより検出するかを選択するための電気回路（図示せず）が接続されている。
フォトダイオードアレイ２０は、１６個のフォトダイオードの配列方向と、分光器３の回折格子３ｃによる光の分散の方向とを一致させて配置されており、１６個のフォトダイオードはそれぞれ異なる波長の光を検出する。
【００４０】
それぞれのフォトダイオードが検出する光の波長は、隣り合うフォトダイオードの間隔と、フォトダイオードのサイズと、フォトダイオードアレイ２０の表面上における回折格子３ｃの逆線分散の値とにより決まる。例えば、隣り合うフォトダイオードの間隔が１ｍｍ、サイズが０．９ｍｍ、逆線分散が１ｎｍ／ｍｍである場合、隣り合うフォトダイオードが検出する光の波長は１ｎｍであり、１つのフォトダイオードが検出する光の波長の幅は０．９ｎｍになる。
ここで、試料光強度検出器４の光検出部と、配列したフォトダイオードの一方の端部との距離が１ｍｍである場合、フォトダイオードアレイ２０は、試料光強度検出器４が検出する光の波長と１ｎｍ〜１６ｎｍの範囲の異なる波長の光を検出できる。
【００４１】
このように構成された分光光度計を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。ここでは、波長変化が５ｎｍであるので、試料光強度検出器４側より５番目のフォトダイオードにより感度調整のための光強度を検出した。その結果、上述した作用によって、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７の分光特性を精度良く測定できた。
【００４２】
次に、本発明に係る分光光度計の第４実施形態を、図５を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図５は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比して、第２の検出器及び第３の検出器である調整用光強度検出器３０、３１を有する点が相違する。
即ち、調整用光強度検出器３０は、上述した調整用光強度検出器５と同一である。調整用光強度検出器３１は、試料光強度検出器４と調整用光強度検出器３０とを結ぶ直線上であって、試料光強度検出器４の位置を基準として、調整光強度検出器３０と反対側の位置に設けられる。
【００４３】
このように構成された分光光度計を使用して、分光測定の開始波長を４００ｎｍ、終了波長を６００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。この測定は、第１実施例の分光光度計１による測定例と比較して、測定開始波長と測定終了波長とが逆になっている。
この分光光度計は、調整用光強度検出器３１により試料光強度検出器４の感度が調整されることにより、測定する波長の変え方によらず、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７の分光特性を精度良く測定できた。
【００４４】
次に、本発明に係る分光光度計の第５実施形態を、図６及び図７を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図６は、本実施形態の分光光度計の構成を示す図であり、図７は回転ミラーを示す図である。
本実施形態の分光光度計４０は、第１実施形態の分光光度計１と対比して、ハロゲンランプ（光源）２より放射した光束を２つの光路に振り分けるための光束分割手段である回転ミラー４１と、振り分けられた光束の光路を調整するためのミラー４２、４３と、分光器３に入射される光を選択するための回転ミラー４４とを備えている点が相違する。
【００４５】
このように構成された分光光度計４０の動作を以下に説明する。
ハロゲンランプ２より放射した光束は、回転ミラー４１に照射される。回転ミラー４１は、図７に示すように、光を反射する領域４６と透過する領域４７とに分割されており、回転させることにより反射する光と透過する光とに光路を分ける。
回転ミラー４１を透過した光は、試料７に照射され、これを透過し、回転ミラー４４に照射される。この回転ミラー４４は、上記回転ミラー４１と同一の構成を有し、回転ミラー４１と同期して回転する。回転ミラー４１が光を透過させると、回転ミラー４４も光を透過するように動作する。試料７を透過した光は、回転ミラー４４を透過し、分光器３に入射する。
【００４６】
次に、回転ミラー４１が回転して、ハロゲンランプ２より放射される光束は、回転ミラー４１により反射される。回転ミラー４１を反射した光は、ミラー４２に反射され、参照光の光路に導かれる。そして、参照試料（参照物）４５を透過したのち、ミラー４３に反射され、回転ミラー４４に照射する。このとき、回転ミラー４４は、回転ミラー４１と同期して回転するので、参照試料４５を透過した光を反射する。この反射した光は、分光器３に入射する。なお、参照試料４５は、被測定物がフィルタなどの固体試料の場合、空気が用いられる。
【００４７】
上述したように、回転ミラー４１により２つの光路に分けられた光は、それぞれ試料光、参照光として分光器３に入射する。試料光及び参照光の強度を検出する際、調整用光強度検出器５の検出結果に基づいて試料光強度検出器４の感度が調整される。そして、コンピュータ（計算手段）９は、試料光及び参照光の強度をそれぞれ検出した後、試料光強度／参照光強度の演算を行って、参照光の強度を基準とした分光特性を計算する。
【００４８】
この分光光度計４０を使用して、分光測定の開始波長を４００ｎｍ、終了波長を６００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７であっても分光特性を精度良く測定できた。そして、参照光の強度を基準としていることにより、光源（ハロゲンランプ２）の放射強度の揺らぎ等の変化に影響されず、より精度の良い測定ができた。
【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の分光光度計の全体構成図である。
【図２】図１に示す分光光度計の一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光がフォトダイオードアレイ及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図５】本発明に係る第４実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が２つの調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図６】本発明に係る第５実施形態の分光光度計の全体構成図である。
【図７】図６に示す分光光度計の回転ミラーを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、４０ 分光光度計
２ ハロゲンランプ（光源）
３ 分光器
４ 試料光強度検出器（第１の検出器）
５、３０ 調整用光強度検出器（第２の検出器）
６ 制御装置（感度調整手段）
９ コンピュータ（計算手段）
２０ フォトダイオードアレイ（アレイ型検出器）
３１ 調整用光強度検出器（第３の検出器）
４１ 回転ミラー（光束分岐手段）
４５ 参照物（参照試料）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の分光特性を測定する分光光度計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被測定物の分光特性を測定する従来の分光光度計として、光検出器の感度を補正する感度補正値を波長毎に記憶する記憶手段と、被測定物の測定時に、この感度補正値を用いて光検出器の感度補正を行うものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
この分光光度計は、被測定物の測定前に感度補正値を記憶保持する測定を行う。そしてこの分光光度計は、被測定物の測定時に、この感度補正値を用いて検出器を感度補正しながら測定する。そのため、この分光光度計では、高速に波長を変えながら測定した場合において、検出器の感度変化の影響を軽減して高い信号精度を得ることができる。
【特許文献１】特開２００２−１３９３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した分光光度計は、検出器の感度変化に対してのみ感度補正を行っている。そのため、波長毎に透過光量が大きく変化する被測定物を測定する場合、検出器に入射する光の強度の急激な変化によって、検出器の出力の飽和が生じることや、光の強度を検出できないことが生じることにより、精度良い測定が困難であるという問題があった。
また、このような問題は、波長を変える速度を低速にすることにより解決できるが、測定に要する時間が長くなり、実用的ではないという問題があった。
【０００４】
この発明は、上記課題を考慮してなされたものであり、その目的は、波長変化に対して透過光量変化の大きいサンプルの分光特性測定における測定精度を向上させ、且つ、測定時間を短縮できる分光光度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
請求項１に係る発明は、光束を放射する光源と、光束を分光する分光器と、該分光器により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器とを備え、被測定物の分光特性を測定する分光光度計であって、前記第１の検出器が検出する光強度を予め検出する第２の検出器と、該第２の検出器により検出した光強度に基づいて、前記第１の検出器の感度を調整する感度調整手段とを備えていることを特徴とする分光光度計である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、前記第１の検出器の近傍に設けられていることを特徴とする分光光度計である。
【０００７】
請求項３に係る発明は、請求項２記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、分光された光束が分光器より前記第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられていることを特徴とする分光光度計である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記第２の検出器が、入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子を少なくとも一方向に連続して並べて構成されるアレイ型検出器であることを特徴とする分光光度計である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記第１の検出器と前記第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器の位置を基準として第２の検出器とは反対側に設けられた第３の検出器を備えていることを特徴とする分光光度計である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の分光光度計において、前記光束を２つの光束に分岐する光束分岐手段と、一方の光束を参照物に、他方の光束を前記被測定物に透過させ、それぞれの光強度を検出して、被測定物を透過した光強度と参照物を透過した光強度との比を計算する計算手段とを備えていることを特徴とする分光光度計である。
【００１１】
上述した第２の検出器は、光電子倍増管、光導電素子、フォトダイオードやフォトトランジスタ等が使用される。但し、第２の検出器は、第１の検出器と同一の検出器を用いることが最も望ましい。
そして、この第２の検出器は、第１の検出器により波長λ０の光強度を検出するときに、波長λ０とは異なる波長λ１の光強度を検出するように配置される。例えば、光を分散するために、分光器が回折格子を有している場合で説明する。この場合、分光器より出射される光の波長の位置は、入射光の光軸と回折格子の格子面における垂線とのなす角度により決まる。これは、入射光の光軸に対して、回折格子をある位置に固定すると、波長λ０の光及び波長λ１の光は、それぞれ異なった角度（回折角）で、回折格子から射出することを意味する。そこで、第１の検出器に対してλ１−λ０に該当する回折角の差を有して光が分散される方向に、第２の検出器を設置することにより、第１の検出器が波長λ０の光強度を検出するときに、第２の検出器が波長λ１の光強度を検出できる。
【００１２】
また、第１の検出器が検出する光の波長範囲と第２の検出器が検出する光の波長範囲とを一致させるためのスリットが、必要に応じて第２の検出器の光入射部に設けられる。
また、第２の検出器は、分光器により分光された光束が分光器より第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられる。この場合、第１の検出器と第２の検出器とは、実質的に一体化させることができる。
第２の検出器に入射する波長λ１の光は、光ファイバやミラー等の導光手段により第２の検出器に入射させても良い。
【００１３】
上述した感度調整手段は、第１の検出器の感度を調整するものであって、第２の検出器の出力に基づいて第１の検出器に印加する電圧を自在に変えられる電源装置や、第２の検出器の出力に基づいて第１の検出器に入射する光強度を変えるための減光フィルタ等が使用できる。
上述したアレイ型検出器として、位置検出型光電子倍増管、フォトダイオードアレイ、ＣＣＤ、リニアイメージセンサ等が使用できる。
【００１４】
本発明の分光光度計では、第１の検出器が波長λ０の光強度を検出するときに、第２の検出器が波長λ１の光強度Ｉ１を検出するようになっている。そして、分光器を回転させて、第１の検出器が検出する光の波長をλ１に変えたとき、第１の検出器の感度は、第２の検出器で検出した光強度Ｉ１に基づいて、感度調整手段により最適な感度に調整される。よって、適切な感度で、光強度Ｉ１を、第１の検出器によって検出することができる。
【００１５】
この感度の調整について、説明する。
分光特性の測定を、波長λａから始めて、波長λｂまで行うものとする。なお、波長λ０及び波長λ１は、波長λａから波長λｂの間に存在するものとする。また、第１の検出器に波長λ０の光が入射しており、光強度Ｉ０が最適な感度で検出（測定）されているものとする。そして、第２の検出器に、波長λ１の光が入射しているものとする。
第２の検出器に波長λ１の光が入射する前は、第２の検出器の感度は、第１の検出器の感度と同じになっている。そこで、第２の検出器に波長λ１の光が入射した時、第２の検出器は、第１の検出器の感度と同じ感度で、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行うことになる。測定の結果、第２の検出器の出力が飽和してしまったとする。この場合、第２の検出器の感度を、所定量だけ下げる処理が行われる。
【００１６】
一方、測定の結果、第２の検出器の出力が非常に小さかったとする。この場合、第２の検出器の感度を、所定量だけ上げる処理が行われる。そして、再度、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行う。この光強度Ｉ１の測定と感度調整とを繰り返して、光強度Ｉ１の測定に最適な感度を求める。
そして、光強度Ｉ１の測定に最適な感度が求まったところで、分光器を回転させる。そして、第１の検出器の感度を、上記処理で求めた最適な感度（光強度Ｉ１の測定に最適な感度）に設定する。即ち、第１の検出器に波長λ１が入射した時に、最適な感度で、波長λ１の光強度Ｉ１の測定を行うことができる。
【００１７】
なお、最適な感度を求める処理を開始するタイミングは、第１の検出器による光強度Ｉ０の測定中でなくても良い。例えば、第１の検出器による光強度Ｉ０の検出開始時、或いは、検出終了時に処理を開始しても良い。また、第２の検出器に波長λ１の光が入射する前に、第２の検出器の感度を、所定の感度に自動的に設定しても良い。
このように、第１の検出器は、波長λ１の光強度を検出する時点において、この光強度Ｉ１を精度良く検出できる感度に調整されていることから、被測定物の分光特性を精度良く測定できる。
【００１８】
また、第１の検出器による分光特性の測定のための検出と、第２の検出器による第１の検出器の感度調整とが同時に行われることから、精度の良い測定値が一度の測定により得られ、測定時間が短縮できる。
また、本発明の分光光度計は、波長を変化させる速度を高くしても、上述した作用により測定精度を良くすることができることにより、測定時間が短縮できる。
【００１９】
第２の検出器として、アレイ型検出器を使用した場合、分光器により分散されたそれぞれの波長の光は、配列されたそれぞれの検出器を照射する。それぞれの検出器は、その配列方向の位置に対応した波長の光強度を検出する。
第１の検出器の感度を調整するための波長λ１の光強度Ｉ１は、配列された検出器のうち、波長λ１の光に対応する位置にある検出器を選択することにより検出される。そして、第１の検出器が波長λ１の光強度を検出するとき、この光強度Ｉ１に基づいて第１の検出器の感度が感度調整手段によって調整される。
【００２０】
また、第２の検出器としてアレイ型検出器を使用した場合、第１の検出器が検出する波長を変えていくと、波長λ１の光強度Ｉ１がアレイ型検出器の配列された２以上の検出器に順次検出される。このようにして、２以上の検出器により光強度Ｉ１を検出し、複数回の検出結果に基づいて第１の検出器の感度調整を細かく行うことにより、感度調節がより正確になり、被測定物の分光特性をさらに精度良く測定することもできる。
【００２１】
次に、第３の検出器を設けた場合について説明する。第３の検出器は、第１の検出器と第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器を基準として第２の検出器とは反対側の位置に設けられる。そして、この第３の検出器は、分光特性の測定を上述した場合とは逆に、波長λｂから波長λａまでとした場合において、第１の検出器により波長λ０の光強度を検出するときに、第１の検出器が次に検出する波長λ２の光強度を測定する。
【００２２】
分光特性測定を波長λａから始めて波長λｂまで行う場合、第２の検出器が第１の検出器の感度調整のための光強度を検出するが、分光特性測定を波長λｂから始めて波長λａまで行う場合、第３の検出器が第１の検出器の感度調整のための光強度を検出する。上述した構成により、測定する波長の変え方によらず、第１の検出器の感度を調整することにより精度良い測定ができる。
【００２３】
また、請求項６記載の分光光度計は、上述した請求項１から３のいずれかの分光光度計に基づくものである。この分光光度計は、光源が放射する光を光束分岐手段によって、被測定物を透過させて被測定物の透過光強度を検出するための試料光と、参照物を透過させて光源の光強度を検出する参照光とに分けて、それぞれ試料光強度と参照光強度とを検出する。
そして、試料光強度と参照光強度との比、即ち、試料光強度／参照光強度を計算して、参照光光度を基準にした試料光強度を求める。この分光光度計は、上述した第１の検出器の感度調整と、参照光強度による試料光強度の基準化とにより、光源強度（参照光強度）の揺らぎを補正して、分光特性を精度良く測定できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係る分光光度計によれば、第１の検出器が波長λ１の光強度を検出する時点において、この光強度を精度良く検出できる感度に調整されていることから、被測定物の分光特性を精度良く測定することができる。
また、第１の検出器による分光特性の測定のための検出と、第２の検出器による第１の検出器の感度調整とが同時に行われることから、精度の良い測定値が一度の測定により得られ、測定時間を短縮することができる。
また、波長を変化させる速度を高くしても、上述した作用により測定精度を良くすることができることにより、測定時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
次に、本発明係る分光光度計の第１実施形態を、図１及び図２を参照して説明する。なお、図１は、本実施形態である分光光度計を示す図である。図２は、本実施形態の分光光度計の一部を拡大した図であり、分光器により分散した光が第１の検出器及び第２の検出器に検出される状態を示している。
【００２６】
本実施形態の分光光度計１は、主に光源であるハロゲンランプ２と、分光器３と、第１の検出器である試料光強度検出器４と、第２の検出器である調整用光強度検出器５と、感度調整手段である制御装置６と、試料７を設置するための試料室８と、コンピュータ９とにより構成される。
ここで、制御装置６には、試料光強度検出器４及び調整用光強度検出器５が接続されている。また、コンピュータ９には、分光器３及び試料光強度検出器４が接続されている。
【００２７】
ハロゲンランプ２と試料室８との間、試料室８と分光器３との間、及び、分光器３と試料光強度検出器４との間は、筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより接続される。筒１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、アルミニウムにより製作されており、黒色のつや消し塗料が筒の内面と外面とに塗装されている。
ハロゲンランプ２は、図示しない電源装置と接続されている。分光器３は、光入射部３ａと、光出射部３ｂと、図２に示すように分光器３の内部に配された回折格子３ｃと、図示しないミラーよりなる光学系とを有する。また、図２において、Ｌは回折格子３ｃに入射する光を示し、λ０及びλ１は、回折格子３ｃにより分散された波長λ０及びλ１の光を示す。
【００２８】
試料光強度検出器４及び調整用光強度検出器５は、光電子倍増管である。光電子倍増管は、高電圧入力端子に印加する電圧の値によって感度を調節できる。
調整用光強度検出器５は、図２に示すように、試料光強度検出器４が検出する光の波長と異なる波長の光を検出するように、分光器３の光出射部３ｂに近接して設けられる。また、調整用光強度検出器５は、検出した光強度の出力部５ａを有し、高電圧電源が図示しない光電力入力部に接続される。
【００２９】
制御装置６では、その入力部６ａが調整用光強度検出器５の出力部５ａに接続され、出力部６ｂが試料光強度検出器４の高電圧入力部４ａに接続されている。また、制御装置６は、調整用光強度検出器５の出力の値に基づいて、試料光強度検出器４の高電圧入力部４ａに印加する高電圧を可変させる。また、制御装置６は、調整用光強度検出器５の出力を記憶するための図示しない記憶装置を備える。
コンピュータ９は、試料光強度検出器４の出力部４ｂと、分光器３とに接続される。コンピュータ９は、分光特性の測定条件（測定開始波長、測定終了波長、データ取り込み間隔等）の設定、分光器３の回折格子３ｃの制御、試料光強度検出器４の検出した光強度の記憶等を行う。
【００３０】
このように構成された分光光度計１を使用した分光測定について説明する。
試料７を試料室８に設置し、測定開始波長、測定終了波長、波長間隔λｄ等の測定条件をコンピュータ９に入力して設定した。
そして、波長λ０の光が調整用光強度検出器５に入射するように、回折格子を３ｃを回動を回動させた。なお、波長λ０は、測定開始波長である。
【００３１】
ハロゲンランプ２より放射された光は、筒１０ａを通って試料室８に設置された試料７を照射した。試料７を透過した光は、筒１０ｂを通って光入射部３ａより分光器３に入射し、回折格子３ｃにより分散された。
分散された光のうち波長λ０の光強度Ｉ０が、調整用光強度検出器５により検出された。この光強度は、制御装置６に備えられた記憶装置に記憶された。
【００３２】
調整用光強度検出器５により検出される光の波長を、λ１=λ０＋λｄに変えた。このとき、試料光強度検出器４により検出される光の波長はλ０であった。光強度Ｉ０が記憶装置より読み出され、この光強度Ｉ０に基づいて、試料光強度検出器４に印加する電圧を変えて感度を調整した。
試料光強度検出器４により測定開始波長λ０の光強度ＩＳ０が測定され、その光強度ＩＳ０が波長λ０の測定値として、波長λ０と共にコンピュータ９に記憶された。このとき、調整用光強度検出器５により検出される波長λ１の光強度Ｉ１は、制御装置６に記憶された。
【００３３】
次に、調整用光強度検出器５により検出される光の波長を、λ２=λ１＋λｄとした。試料光強度検出器４により検出される光の波長はλ１であった。記憶装置より光強度Ｉ１を読み出し、この光強度Ｉ１に基づいて試料光強度検出器４の感度を調節して、波長λ１の光強度ＩＳ１を試料光強度検出器４により検出して、この光強度ＩＳ１を波長λ１の測定値として、波長λ１と共にコンピュータ９に記憶した。
上述したように、波長を波長間隔毎に変えて、試料光強度検出器４により検出される光の波長が測定終了波長になるまで、調整用光強度検出器５が予め検出した光強度Ｉｎに基づいて、試料光強度検出器４の感度を調節しながら試料光強度検出器４により光強度ＩＳｎを検出して、分光測定を行った。
コンピュータ９に記憶された光強度ＩＳｎを波長λｎに対してプロットして、被測定物の分光特性が得られた。
【００３４】
この分光光度計１を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、上述したように、試料光強度検出器４の感度を調整用光強度検出器５により予め検出した光強度によって調整していることから、波長変化に対して透過率の変化で大きな試料７であっても分光特性を精度良く測定できた。
【００３５】
次に、波長間隔を１０ｎｍとして測定を行った。この条件において上記フィルタは、１０ｎｍの波長変化に対して透過率が７０倍変化するが、測定データが飽和等の異常を感じることなく分光特性を測定できた。また、一度の測定により精度の良い測定データが得られるので、測定時間を短縮できた。
【００３６】
次に、本発明に係る分光光度計の第２実施形態を、図３を参照して説明する。なお、この第２実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図３は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比すると、試料光強度検出器４と調整用光強度検出器５とが、分光器３の光射出部３ｂから試料光強度検出器４に向かう方向において同一の位置にあって、且つ、これら検出器４、５が近接して設けられている点のみ異なり、その他の構成は同一である。
【００３７】
このように構成された分光光度計を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、上述したように、試料光強度検出器４の感度を調整用光強度検出器５により予め検出した光強度によって調整していることから、波長変化に対して透過率の変化の大きな試料７であっても、分光特性を精度良く測定できた。
そして、調整用光強度検出器５と試料光強度検出器４とを近接させ、実質的に一体化させて設けたことにより、分光光度計の構成を単純にし、サイズを小さくすることができた。
【００３８】
次に、本発明に係る分光光度計の第３実施形態を、図４を参照して説明する。なお、この第３実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図４は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比すると、調整用光強度検出器５がフォトダイオードアレイ（アレイ型検出器）２０である点のみ相違し、その他は同一である。
【００３９】
このフォトダイオードアレイ２０は、１６個のフォトダイオード（入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子）を一列に配列して形成されており、光強度を１６個のフォトダイオードのいずれより検出するかを選択するための電気回路（図示せず）が接続されている。
フォトダイオードアレイ２０は、１６個のフォトダイオードの配列方向と、分光器３の回折格子３ｃによる光の分散の方向とを一致させて配置されており、１６個のフォトダイオードはそれぞれ異なる波長の光を検出する。
【００４０】
それぞれのフォトダイオードが検出する光の波長は、隣り合うフォトダイオードの間隔と、フォトダイオードのサイズと、フォトダイオードアレイ２０の表面上における回折格子３ｃの逆線分散の値とにより決まる。例えば、隣り合うフォトダイオードの間隔が１ｍｍ、サイズが０．９ｍｍ、逆線分散が１ｎｍ／ｍｍである場合、隣り合うフォトダイオードが検出する光の波長は１ｎｍであり、１つのフォトダイオードが検出する光の波長の幅は０．９ｎｍになる。
ここで、試料光強度検出器４の光検出部と、配列したフォトダイオードの一方の端部との距離が１ｍｍである場合、フォトダイオードアレイ２０は、試料光強度検出器４が検出する光の波長と１ｎｍ〜１６ｎｍの範囲の異なる波長の光を検出できる。
【００４１】
このように構成された分光光度計を使用し、分光測定の開始波長を６００ｎｍ、終了波長を４００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。ここでは、波長変化が５ｎｍであるので、試料光強度検出器４側より５番目のフォトダイオードにより感度調整のための光強度を検出した。その結果、上述した作用によって、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７の分光特性を精度良く測定できた。
【００４２】
次に、本発明に係る分光光度計の第４実施形態を、図５を参照して説明する。なお、この第４実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図５は、本実施形態の分光光度計の一部拡大図を示す。
本実施形態の分光光度計は、第１実施形態の分光光度計１と対比して、第２の検出器及び第３の検出器である調整用光強度検出器３０、３１を有する点が相違する。
即ち、調整用光強度検出器３０は、上述した調整用光強度検出器５と同一である。調整用光強度検出器３１は、試料光強度検出器４と調整用光強度検出器３０とを結ぶ直線上であって、試料光強度検出器４の位置を基準として、調整光強度検出器３０と反対側の位置に設けられる。
【００４３】
このように構成された分光光度計を使用して、分光測定の開始波長を４００ｎｍ、終了波長を６００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして、４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。この測定は、第１実施例の分光光度計１による測定例と比較して、測定開始波長と測定終了波長とが逆になっている。
この分光光度計は、調整用光強度検出器３１により試料光強度検出器４の感度が調整されることにより、測定する波長の変え方によらず、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７の分光特性を精度良く測定できた。
【００４４】
次に、本発明に係る分光光度計の第５実施形態を、図６及び図７を参照して説明する。なお、この第５実施形態においては、第１実施形態における構成要素と同一の部分については、同一の符号を付しその説明を省略する。なお、図６は、本実施形態の分光光度計の構成を示す図であり、図７は回転ミラーを示す図である。
本実施形態の分光光度計４０は、第１実施形態の分光光度計１と対比して、ハロゲンランプ（光源）２より放射した光束を２つの光路に振り分けるための光束分割手段である回転ミラー４１と、振り分けられた光束の光路を調整するためのミラー４２、４３と、分光器３に入射される光を選択するための回転ミラー４４とを備えている点が相違する。
【００４５】
このように構成された分光光度計４０の動作を以下に説明する。
ハロゲンランプ２より放射した光束は、回転ミラー４１に照射される。回転ミラー４１は、図７に示すように、光を反射する領域４６と透過する領域４７とに分割されており、回転させることにより反射する光と透過する光とに光路を分ける。
回転ミラー４１を透過した光は、試料７に照射され、これを透過し、回転ミラー４４に照射される。この回転ミラー４４は、上記回転ミラー４１と同一の構成を有し、回転ミラー４１と同期して回転する。回転ミラー４１が光を透過させると、回転ミラー４４も光を透過するように動作する。試料７を透過した光は、回転ミラー４４を透過し、分光器３に入射する。
【００４６】
次に、回転ミラー４１が回転して、ハロゲンランプ２より放射される光束は、回転ミラー４１により反射される。回転ミラー４１を反射した光は、ミラー４２に反射され、参照光の光路に導かれる。そして、参照試料（参照物）４５を透過したのち、ミラー４３に反射され、回転ミラー４４に照射する。このとき、回転ミラー４４は、回転ミラー４１と同期して回転するので、参照試料４５を透過した光を反射する。この反射した光は、分光器３に入射する。なお、参照試料４５は、被測定物がフィルタなどの固体試料の場合、空気が用いられる。
【００４７】
上述したように、回転ミラー４１により２つの光路に分けられた光は、それぞれ試料光、参照光として分光器３に入射する。試料光及び参照光の強度を検出する際、調整用光強度検出器５の検出結果に基づいて試料光強度検出器４の感度が調整される。そして、コンピュータ（計算手段）９は、試料光及び参照光の強度をそれぞれ検出した後、試料光強度／参照光強度の演算を行って、参照光の強度を基準とした分光特性を計算する。
【００４８】
この分光光度計４０を使用して、分光測定の開始波長を４００ｎｍ、終了波長を６００ｎｍ、波長間隔を５ｎｍとして４８０ｎｍより短い波長の光をシャープにカットするフィルタ（５ｎｍの波長変化に対して透過率が４０倍変化する）を測定した。その結果、波長変化に対して透過率の変化が大きな試料７であっても分光特性を精度良く測定できた。そして、参照光の強度を基準としていることにより、光源（ハロゲンランプ２）の放射強度の揺らぎ等の変化に影響されず、より精度の良い測定ができた。
【００４９】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明に係る第１実施形態の分光光度計の全体構成図である。
【図２】図１に示す分光光度計の一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図４】本発明に係る第３実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光がフォトダイオードアレイ及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図５】本発明に係る第４実施形態の分光光度計一部を拡大した図であって、分光器により分散した光が２つの調整用光強度検出器及び試料光強度検出器に検出される状態を示す図である。
【図６】本発明に係る第５実施形態の分光光度計の全体構成図である。
【図７】図６に示す分光光度計の回転ミラーを示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１、４０ 分光光度計
２ ハロゲンランプ（光源）
３ 分光器
４ 試料光強度検出器（第１の検出器）
５、３０ 調整用光強度検出器（第２の検出器）
６ 制御装置（感度調整手段）
９ コンピュータ（計算手段）
２０ フォトダイオードアレイ（アレイ型検出器）
３１ 調整用光強度検出器（第３の検出器）
４１ 回転ミラー（光束分岐手段）
４５ 参照物（参照試料）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を放射する光源と、光束を分光する分光器と、該分光器により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器とを備え、被測定物の分光特性を測定する分光光度計であって、
前記第１の検出器が検出する光強度を予め検出する第２の検出器と、
該第２の検出器により検出した光強度に基づいて、前記第１の検出器の感度を調整する感度調整手段とを備えていることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
請求項１記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、前記第１の検出器の近傍に設けられていることを特徴とする分光光度計。
【請求項３】
請求項２記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、分光された光束が分光器より前記第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられていることを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子を少なくとも一方向に連続して並べて構成されるアレイ型検出器であることを特徴とする分光光度計。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記第１の検出器と前記第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器の位置を基準として第２の検出器とは反対側に設けられた第３の検出器を備えていることを特徴とする分光光度計。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記光束を２つの光束に分岐する光束分岐手段と、
一方の光束を参照物に、他方の光束を前記被測定物に透過させ、それぞれの光強度を検出して、被測定物を透過した光強度と参照物を透過した光強度との比を計算する計算手段とを備えていることを特徴とする分光光度計。
【請求項１】
光束を放射する光源と、光束を分光する分光器と、該分光器により分光された光束の光強度を検出する第１の検出器とを備え、被測定物の分光特性を測定する分光光度計であって、
前記第１の検出器が検出する光強度を予め検出する第２の検出器と、
該第２の検出器により検出した光強度に基づいて、前記第１の検出器の感度を調整する感度調整手段とを備えていることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
請求項１記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、前記第１の検出器の近傍に設けられていることを特徴とする分光光度計。
【請求項３】
請求項２記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、前記分光器が前記光束を分散する方向であって、且つ、分光された光束が分光器より前記第１の検出器に向かう方向において、第１の検出器と同一の位置に、該第１の検出器に近接させた状態で設けられていることを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記第２の検出器は、入射した光を電気に変えて出力する光電変換素子を少なくとも一方向に連続して並べて構成されるアレイ型検出器であることを特徴とする分光光度計。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記第１の検出器と前記第２の検出器とを結ぶ直線上であって、第１の検出器の位置を基準として第２の検出器とは反対側に設けられた第３の検出器を備えていることを特徴とする分光光度計。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の分光光度計において、
前記光束を２つの光束に分岐する光束分岐手段と、
一方の光束を参照物に、他方の光束を前記被測定物に透過させ、それぞれの光強度を検出して、被測定物を透過した光強度と参照物を透過した光強度との比を計算する計算手段とを備えていることを特徴とする分光光度計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−１２５９７２（Ｐ２００６−１２５９７２Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１３８０３（Ｐ２００４−３１３８０３）
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２８日（２００４．１０．２８）
【出願人】（００００００３７６）オリンパス株式会社 (11,466)
【Ｆターム（参考）】
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