分光光度計
【課題】複数の光源を用いたマルチチャンネル分光光度計において、複数の光源からの光の混合比を調整可能として試料溶媒や導入光学系の波長依存性に合わせた適切な測定を行う。
【解決手段】ＰＤＡ検出器１７からの１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中で複数回光源部１１、１２をパルス点灯させ、且つ光源部１１、１２毎にパルス点灯回数を調節可能とする。ＰＤＡ検出器１７において、１回の電荷蓄積期間中のパルス点灯に対応した試料１５からの透過光に由来する電荷は積算されるため、パルス点灯回数が多いほど実効的にハーフミラー１３での混合比を高めたのと等価となる。これにより、試料１５に照射される光の発光スペクトルの形状を変えることができる。
【解決手段】ＰＤＡ検出器１７からの１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中で複数回光源部１１、１２をパルス点灯させ、且つ光源部１１、１２毎にパルス点灯回数を調節可能とする。ＰＤＡ検出器１７において、１回の電荷蓄積期間中のパルス点灯に対応した試料１５からの透過光に由来する電荷は積算されるため、パルス点灯回数が多いほど実効的にハーフミラー１３での混合比を高めたのと等価となる。これにより、試料１５に照射される光の発光スペクトルの形状を変えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光光度計に関し、さらに詳しくは、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）検出器やＣＣＤリニアイメージセンサ等、多数の受光素子が一次元的に配列されたマルチチャンネル型検出器により所定波長範囲の波長分散光をほぼ一斉に検出する光学系を有する分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、紫外可視分光光度計の１つとして、フォトダイオードアレイ検出器やＣＣＤリニアイメージセンサなどのマルチチャンネル型（多波長型）検出器を用い、試料から到来する透過光（又は反射光）を分光器により波長分散した波長分散光をほぼ同時に検出するマルチチャンネル型の分光光度計が知られている（例えば特許文献１など参照）。こうしたマルチチャンネル型の検出器では、１回の信号読み出し周期中に、受光した光の強度（光量）に応じた電荷信号を発生して蓄積（積算）する電荷蓄積期間と、各受光素子で蓄積された電荷信号を直列的に検出器の外部に読み出す信号読み出し期間とが設定されるのが一般的である。
【０００３】
こうした分光光度計において光源としてキセノンフラッシュランプなどのパルス点灯光源を用いる場合、パルス点灯毎に発光強度にばらつきがあるため、このばらつきの影響を軽減する必要がある。そこで、電荷蓄積期間中に１回光源をパルス点灯させることで蓄積した電荷信号を読み出す、という測定を同一試料に対し複数回繰り返し、その複数の測定データを積算又は平均することで発光強度のばらつきやランダムノイズの影響を軽減するようにしている。しかしながら、こうした方法では、或る試料についての１個の測定データを取得するために時間が掛かり、分析のスループットを高くするのが難しいという問題がある。
【０００４】
また、同一の発光強度であっても試料の吸光度によって検出器に入射する光の強度は大きく相違し、吸光度が大きい場合には受光強度が小さくなって高いＳＮ比を確保するのが難しい。供給電力等により光源の発光強度を調節できる場合には光源の発光強度を大きくすればＳＮ比の改善が可能であるが、試料の吸光度が小さい場合に今度は検出器で検出出力が上限に達して飽和してしまうおそれがあるし、光源に供給する電力を大きくし過ぎると光源の寿命が短くなるという問題もある。
【０００５】
また、試料に測定光を照射するための光源は、その種類によって特有の発光波長特性（発光スペクトル）を有している。そのため、赤外領域から可視・紫外領域までの広い波長範囲に亘る吸光スペクトルを測定したい場合には、異なる発光スペクトルを有する複数の光源（例えば重水素ランプとハロゲンランプなど）を組み合わせて利用する必要がある。こうした場合に、一般的には、特許文献２などに記載のように、目的の波長範囲に亘る発光スペクトルを得るために、ハーフミラーなどの光学素子を用いて複数の光源からの光を混合した測定光を試料に照射し、その混合光である測定光に対応した透過光や反射光を１つのマルチチャンネル型検出器で検出して吸光スペクトルを得るようにしている。
【０００６】
このように複数の光源からの光をハーフミラーで混合する場合、両者共に発光強度（光量）を有している波長では両者の光量が加算され、一方しか発光強度を有していない波長ではその光源の光量が試料に照射されることになる。前述のように検出器では受光強度が大きいほどＳＮ比は良好になるものの、検出出力が上限に達して飽和してしまうと正確な測定は行えない。そのため、受光強度は検出出力が飽和しない範囲でできるだけ大きくなるようにすることが望ましいが、各光源に印加する電圧等を調整して各光源の発光強度をそれぞれ正確に調整することは容易ではない。何故なら、前述のように光源に供給する電力を大きくし過ぎると光源の寿命が短くなり、一方、光源に供給する電力を小さくし過ぎると発光強度が不安定になるため、供給電力による発光強度の調整範囲は比較的狭いからである。
【０００７】
また、ハーフミラーにより光を混合する方法では混合比率が一定（通常は１：１が多い）となり、各光源の発光強度を変化させない場合には、一義的に測定光のスペクトルが決まる。これに対し、試料溶媒や光ファイバなどの光導入系の光透過率が波長依存性を有している場合には、その波長依存性に合わせて測定光のスペクトルを調整したほうが適切な測定が行えるもののそうした調整は容易ではない。さらにまた経年変化等によって複数の光源の発光エネルギーの減衰度合にばらつきがあると、混合した測定光のスペクトルも変動してしまうことになるが、そうした場合にも上記のように測定光のスペクトルの調整が容易に行えると都合がよい。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３５４１８７号公報
【特許文献２】特開平８−１２２１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的とするところは、測定時間を短縮しながらパルス駆動光源の発光強度のばらつきの影響を軽減して高精度な透過測定を行うことができるマルチチャンネル型の分光光度計を提供することである。
【００１０】
また、本発明の第２の目的とするところは、複数の光源を用いてその混合光を試料に照射する場合に、試料に照射する測定光の強度を容易に調整することができるようにし、さらにまた、複数の光源からの光の混合比率を調節することにより混合光のスペクトルを容易に調整することができるようにしたマルチチャンネル型の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】
【００１１】
上記課題を解決するために成された第１発明に係る分光光度計は、
a)試料に光を照射するためのパルス点灯可能な光源手段と、
b)該光源手段による光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
c)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
d)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段を複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明に係る分光光度計は、
a)互いに発光スペクトルの相違する複数の光源手段と、
b)該複数の光源手段による出射光を合一して試料に照射する光合一手段と、
c)該光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
d)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
e)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ１乃至複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
マルチチャンネル型の検出器にあって１回の信号読み出し周期の中の電荷蓄積期間中に各受光素子が受けた光により発生する電荷信号は積算されるから、光源が複数回パルス点灯された場合にはその複数回の点灯時に受光した光で発生する電荷信号の合計（積算値）が読み出し信号となる。したがって、第１発明に係る分光光度計において、１回のパルス点灯毎に発光強度がばらついたとしても、１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯する回数を或る程度多くしておくことにより、各点灯時の発光強度の相違の影響を軽減することができる。また、１回の電荷蓄積期間中に複数回のパルス点灯に応じて各受光素子で得られた電荷信号をアナログ的に積算した上で読み出しているので、１回のパルス点灯毎に電荷信号を読み出してデータ処理上で積算を行う場合に比べて、同一試料に対する測定時間を短縮することができる。
【００１４】
また、第１発明に係る分光光度計において、１回の電荷蓄積期間中の光源のパルス点灯回数を調節することより、実質的に各受光素子が受ける光量、つまり受光強度を調節することができる。但し、受光素子に蓄積する信号電荷が飽和するのを回避する必要があるため、本発明に係る分光光度計の一実施態様として、与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段をパルス点灯させる回数を算出する点灯回数決定手段、をさらに備える構成とするとよい。ここで、分析条件とは例えば溶媒の種類、測定波長範囲、光ファイバなどの光導入系の使用の有無、などである。
【００１５】
この構成によれば、１回の信号読み出し周期の中の電荷蓄積期間中に光源手段をパルス点灯させる回数を適宜調節することにより、マルチチャンネル型検出器の受光素子で電荷信号が飽和しない範囲でできるだけ信号を大きくしてＳＮ比を向上させることができる。また、パルス点灯の回数を増やすことで１回のパルス点灯毎の発光強度のばらつきの影響を一層軽減することができる。
【００１６】
また第２発明に係る分光光度計では一実施態様として、前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段を同時に複数回パルス点灯させる構成とすることができる。
【００１７】
また別の実施態様として、前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯可能である構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、複数の光源手段のパルス点灯回数をそれぞれ適宜に設定することにより、試料に照射される光における複数の光源手段からの出射光の混合比を調節することができる。但し、ここで言う混合比は或る瞬間における複数の光の混合比ではなく、電荷蓄積期間中に試料に照射される光の総量（積算値）における混合比である。これにより、試料に照射される光のスペクトルの形状を試料の溶媒の透過率や光ファイバなどの光導入系の透過率の波長依存性に合わせた形状として、より正確な測定を行うことができる。
【００１９】
但し、ユーザーが適切な点灯回数を設定するのは面倒であるから、与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をパルス点灯させる回数をそれぞれ算出する点灯回数決定手段、を備える構成とすると便利である。
【００２０】
なお、複数の光源手段を複数回パルス点灯させるタイミングは周期的でもよいし非周期的でもよい。また、複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯させる場合でも、一部のパルス点灯は複数の光源手段において同時であってもよいし、全てのパルス点灯のタイミングが複数の光源手段で一致しない、或いは意図的にずらすようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１実施例］
本発明の分光光度計の一実施例（第１実施例）について、図面を参照して説明する。図１は本実施例のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図である。
【００２２】
測光部１０は、パルス点灯可能である光源部１１と、光源部１１から出射した測定光の光路上に配設された、試料１５を内部に収容する試料セル１４と、試料１５を通過した光を波長分散する回折格子１６と、回折格子１６で一次元的（線状）に波長分散された光をほぼ同時に検出する、Ｎ（例えばＮ＝５１２、１０２４など）個の受光素子が直線状に配設されて成るＰＤＡ検出器１７と、を含む。光源部１１は制御部２２による制御の下に、光源駆動部１８によりパルス点灯駆動される。
【００２３】
前述のようにＰＤＡ検出器１７の各受光素子には回折格子１６で波長分散された光がほぼ同時に当たり、各受光素子ではそれぞれ受光した光量（光強度）に応じた電荷信号を発生する。基本的には、電荷蓄積期間と信号読み出し期間とを含む所定時間を１サイクルとして、電荷蓄積期間に各受光素子は受光した光の量に応じて発生した電荷を蓄積し、引き続く信号読み出し期間に、その直前の電荷蓄積期間に蓄積された電荷信号をパラレル／シリアル変換して１系統の信号出力経路を通して読み出してＡ／Ｄ変換器２０に送る。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器２０は送られてきた電荷信号を１個ずつデジタルデータに変換してデータ処理部２１に送り、データ処理部２１は、受け取ったデータを一旦メモリに格納した後に、収集したデータに基づいて例えば各波長毎の吸光度を計算し、吸光度スペクトルを作成したり定性分析、定量分析を実行したりする。制御部２２は本装置の動作を司るものであり、ユーザーが操作する入力部２３、ユーザーに操作に伴う情報や分析結果などを提供する表示部２４が接続されている。制御部２２やデータ処理部２１の機能の殆どは、パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御／処理ソフトウエアを実行することにで具現化することができる。
【００２５】
次に本実施例の分光光度計における特徴的な動作として、ＰＤＡ検出器１７での信号蓄積及び読み出し動作について図２〜図４を参照して説明する。図２は本実施例の分光光度計における測定実行時の制御部２２を中心とする制御／処理のフローチャート、図３は定期割り込み処理による光源点灯制御のフローチャート、図４は１回の測定開始から終了までの概略タイミング図である。
【００２６】
分光光度計における測定開始には、ユーザーが入力部２３からキーボード操作等により測定開始指示を入力する場合と、ユーザーが測定待機指示を行った後に本分光光度計とは別の外部機器からの測定開始指示を受ける場合とがある。ここでは後者の場合を想定する。なお、こうした動作に対応した既存の分光光度計としては上記特許文献１に記載のものがあり、本実施例の分光光度計は本願発明を上記既存の分光光度計と組み合わせたものである。
【００２７】
いまここでは、光源部１１をパルス点灯させるべく光源駆動部１８に点灯トリガ信号を出力する出力タイミングを、ＰＤＡ検出器１７の暗電流読み出し完了時点から１回目の点灯までの待ち時間（初回点灯待ち時間）Ｔａ、点灯周期Ｔｂ、連続点灯回数Ｔｃ、連続測定回数Ｔｄ、電荷蓄積時間Ｔｅ、初回読み出しまでの待ち時間Ｔｆなどを光源点灯パラメータとして指定するものとする（図４参照）。
【００２８】
測定開始に先立って、分析者（ユーザー）は入力部２３より上述した光源点灯パラメータを含む測定条件を入力し、これが制御部２２に設定される。そして分析者が入力部２３より測定開始を指示すると、制御部２２は測定開始コマンドを受けて測定状態に移行する（ステップＳ１）。分析者が測定のキャンセルや終了を指示する測定中止コマンドがなければ（ステップＳ２でＮ）、制御部２２は測定開始トリガ信号入力待ち状態に移行する（ステップＳ３）。
【００２９】
例えばこの分光光度計が液体クロマトグラフの検出器として使用される場合、オートサンプラによるカラムへの試料注入に伴って測定が開始される。したがって、その場合にはオートサンプラが外部機器に相当し、この図示しない外部機器から測定開始トリガ信号が入力される。測定開始トリガ信号が入力されると（ステップＳ４でＹ）、初回読み出しまでの待ち時間Ｔｆを測定開始待ち時間Ｒに設定し（ステップＳ５）、その待ち時間が経過すると（ステップＳ６でＹ）、前回の測定が終了してからＰＤＡ検出器１７の各受光素子に蓄積されていた暗電流データを読み出して廃棄する（ステップＳ７）。具体的には制御部２２はＰＤＡ検出器１７に所定数の読み出しクロックを送り、それに応じてＰＤＡ検出器１７から出力された信号をＡ／Ｄ変換せずに捨てればよい。この暗電流データ読み捨てにより、各受光素子の蓄積電荷はリセット状態に戻る。
【００３０】
次いで、制御部２２では連続測定回数Ｔｄを残り測定回数Ｐに設定する（ステップＳ８）。残り測定回数Ｐが０であるか否かを判定し（ステップＳ９）、０でなければさらに連続点灯回数Ｔｃを残り発光回数Ｑに、初回点灯待ち時間Ｔａを次回点灯待ち時間Ｕに設定する（ステップＳ１０）。それから、電荷蓄積時間を再設定し（ステップＳ１１）、実測定データ出力待ち状態に移行する（ステップＳ１２）。この実測定データ出力待ち状態において、後述のように定期割り込み処理により点灯トリガ信号が出力され、光源部１１の点灯に応じてＰＤＡ検出器１７の各受光素子では電荷信号が蓄積される。
【００３１】
そして、電荷蓄積時間が経過したならば実測定データ読み出しを実行することで（ステップＳ１３）、その直前の電荷蓄積時間の間にＰＤＡ検出器１７の各受光素子に蓄積されていた電荷信号を１素子分ずつ読み出し、Ａ／Ｄ変換器２０で変換されたデジタルデータをデータ処理部２１に読み込む。これで１回の測定が終了するから、残り測定回数Ｐを１だけ減じたものを新たにＰとし（ステップＳ１４）、ステップＳ９に戻る。したがって、ステップＳ９〜Ｓ１４の処理の繰り返しにより、残り測定回数Ｐが０になるまで上記のような電荷蓄積と信号の読み出しとを繰り返し、残り測定回数Ｐが０になったならばステップＳ９からＳ２に戻る。したがって、前述のように分析者の指示に応じて測定中止コマンドが与えられるか、或いは、測定開始前に制御部に予め設定しておいた測定完了時間が経過するまで、上記一連の動作を繰り返すことになる。
【００３２】
上述のように電荷蓄積期間に入ると、図３に示すような定期割り込み処理による光源点灯制御が所定の周期で繰り返し実行される。即ち、まず測定開始待ち時間Ｒが０であるか否かを判定し（ステップＳ２０）、測定開始待ち時間Ｒが０でなければ測定開始待ち時間Ｒから１を減じて（ステップＳ２６）割り込み処理を終了する。測定開始待ち時間Ｒが０である場合には、残り点灯回数Ｑが０であるか否かを判定し（ステップＳ２１）、０である場合には割り込み処理を終了する。残り点灯回数Ｑが０でなければ、次回点灯待ち時間Ｕが０であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、０でなければ次回点灯待ち時間Ｕから１を減じて（ステップＳ２７）割り込み処理を終了する。
【００３３】
測定開始待ち時間Ｒが０であって、残り点灯回数Ｑは０でなく、次回点灯待ち時間Ｕが０である場合には、制御部２２は点灯トリガ信号を出力する（ステップＳ２３）。光源駆動部１８はこの点灯トリガ信号を受けて光源部１１を短時間、つまりパルス状（又はフラッシュ状）に点灯させる。制御部２２は残り点灯回数Ｑから１を減じ（ステップＳ２４）、点灯周期Ｔｂを次回点灯待ち時間Ｕに設定して（ステップＳ２５）割り込み処理を終了する。この割り込み処理の繰り返しにより、測定待ち時間Ｒが０になった後に、予め設定されている連続点灯回数Ｔｃだけ決まった点灯周期Ｔｂの間隔で以て光源部１１はパルス点灯される（図４参照）。
【００３４】
以上のように本実施例の分光光度計では、１回の電荷蓄積期間中に光源部１１を複数回パルス点灯させ、各点灯毎に測定光を試料１５に照射し、その試料１５を透過した光をＰＤＡ検出器１７の各受光素子で積算して出力することができる。したがって、各パルス点灯毎の発光光量にばらつきがあっても、検出出力においてはそうしたばらつきの影響は平均化されて軽減されることになる。
【００３５】
上記実施例では、複数の測定における光源部１１のパルス点灯のタイミングを同じにして且つ１回の電荷蓄積期間の中で周期的にパルス点灯させるようにしていたが、各測定毎に異なるシーケンスでパルス点灯が行われるようにパラメータの設定方法を変更してもよい。また、周期的なパルス点灯でなく非周期的なパルス点灯を行わせるために、点灯周期に代えて、例えば連続点灯回数の全てについて前の点灯と次の点灯との間の時間間隔を設定したり、或いは所定の計算式に従って順番に時間間隔が変化するような設定としてもよい。このように光源点灯パラメータの指定方法は特に限定されず、各種の変形が可能である。
【００３６】
また例えば試料１５における光の透過率が非常に小さくＰＤＡ検出器１７への入射光の光量が非常に小さいことが予め分かっている場合、つまりＰＤＡ検出器１７での蓄積電荷の飽和のおそれがないような場合には、分析者の設定に依らずに予め決めておいた光源点灯パラメータに基づいて点灯トリガ信号を出力するようにしてもよい。具体的には、例えば初回点灯待ち時間Ｔａを０、点灯周期Ｔｂを光源最小点灯周期、連続点灯回数Ｔｃを制限なし、に設定して制御部２２は点灯制御を行い、電荷蓄積時間が終了するまでパルス点灯を繰り返すようにすることができる。このように単純なパルス点灯制御でよい場合には、タイマＩＣなどの計時回路により点灯トリガ出力信号を生成することも可能である。
【００３７】
また、点灯周期Ｔｂを光源最小点灯周期に固定し、連続点灯回数ＴｃはＰＤＡ検出器１７の飽和上限で決まる値又は光源部１１の点灯動作上限で決まる値のいずれか小さいほうに決めてもよい。これにより、ＰＤＡ検出器１７が飽和しない範囲で最もＳＮ比が良好になるようにすることができる。
【００３８】
光源部１１は例えばキセノンフラッシュなどのパルス点灯専用の光源であることが望ましいが、重水素ランプやハロゲンランプなどの連続点灯光源であっても、高速開閉可能なシャッタなどを光路上に設け、該シャッタの開閉動作により擬似的に短時間のパルス点灯を行うことが可能な構成としてもよい。
【００３９】
また、連続点灯回数や点灯周期などのパラメータを変えたときにＳＮ比などの測定データの質を評価するモードを用意し、該モードを実行することでＳＮ比などの性能の要求水準が予め決めたレベルを満足する範囲で最も少ない連続点灯回数を見い出し、これを実際の試料の測定に採用するようにしてもよい。これにより、無駄なパルス点灯を無くして光源の消耗を抑えるとともに消費電力を少なくすることができる。
【００４０】
［第２実施例］
次に本発明に係る他の実施例（第２実施例）による分光光度計について、図５を参照して説明する。上記第１実施例のマルチチャンネル分光光度計は光源部が１個のみあるが、この第２実施例のマルチチャンネル分光光度計は複数の光源部を有するものである。図５において図１と同じ又は相当する構成要素には同じ符号を付してある。
【００４１】
図５において、測光部１０は試料セル１４の前方に、いずれもパルス点灯可能な第１光源部１１及び第２光源部１２と、両光源部１１、１２から到来した光を混合して（ここでは混合比は約１：１であるものとする）同一の測定光路に送るハーフミラー１３と、を備える。第１光源部１１及び第２光源部１２は互いに発光スペクトルが相違する（例えば図７（ａ）中のＡ１、Ａ２）異なる種類の光源であり、制御部２２による制御の下に、第１光源駆動部１８と第２光源駆動部１９によりそれぞれパルス点灯駆動される。
【００４２】
この構成では、制御部２２から同一の点灯トリガ信号が第１及び第２光源駆動部１８、１９に与えられるため、第１及び第２光源部１１、１２はほぼ同時に同時間だけ発光し、両者の発光光がハーフミラー１３で混合されたパルス状の測定光が試料１５に照射される。測定光の発光スペクトルは第１及び第２光源部１１、１２の出射光の発光スペクトルを上記混合比（ここでは１：１）で加算したものとなり、これに対応する透過光のスペクトルをＰＤＡ検出器１７で得ることができる。この場合、同一の点灯トリガ信号に応じて両光源部１１、１２が発光するため、パルス点灯のための制御は上述の第１実施例と全く同様に行うことができる。
【００４３】
即ち、ステップＳ２３で制御部２２により点灯トリガ信号が出力されると、同一の点灯トリガ信号が第１光源駆動部１８と第２光源駆動部１９とに並行して入力されるから、第１及び第２光源部１１、１２は同時にパルス点灯する。このようにして１回の電荷蓄積期間中に複数の光源部１１、１２を同時に複数回パルス点灯させ、光源部１１、１２からパルス状に発せられた光をハーフミラー１３で混合した測定光を試料１５に照射し、その試料１５を透過した光をＰＤＡ検出器１７の各受光素子で積算して出力することができる。
【００４４】
上記第２実施例では、複数の測定における光源部１１、１２のパルス点灯のタイミングを同じにして且つ１回の電荷蓄積期間の中で周期的にパルス点灯させるようにしていたが、上記第１実施例と同様に各種の変形が可能であることは言うまでもない。
【００４５】
［第３実施例］
次に本発明に係るさらに他の実施例（第３実施例）による分光光度計について、図６により説明する。上記第１、第２実施例と同一又は相当する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。この第３実施例によるマルチチャンネル分光光度計は、上記第２実施例と同様に２個の光源部１１、１２、２個の光源駆動部１８、１９を有しているが、これを駆動する点灯トリガ信号は共通ではなく、制御部２２からそれぞれ独立して入力されている。また、制御部２２は光源駆動部１８、１９に送る点灯トリガ信号の個数を計算するために、点灯パルス数計算部２２１を機能として備えている。
【００４６】
上記第１、第２実施例では、予め分析者により設定された連続点灯回数だけ１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯が行われるように制御がなされたが、この第３実施例の分光光度計では、分析者が設定した分析条件に従って最適な測定が実行されるように２個の光源部１１、１２の連続点灯回数が自動的に決められる。
【００４７】
一例を挙げると、例えばいま第１光源部１１、第２光源部１２の発光スペクトルが図７（ａ）中のＡ１、Ａ２であるとし、ハーフミラー１３での光の混合比が１：１でパルス点灯の数が同一（つまり上記第２実施例の場合）であるときにＡ３で示すようなほぼ平坦な発光スペクトルができるものとする。但し、ここで言う発光スペクトルは或る瞬間的なものではなく、１回の電荷蓄積期間中の複数回のパルス点灯で得られる光量の総和のスペクトルである。いま試料１５の溶媒自体の透過率に波長依存性があって図７（ｂ）中に示すような形状であるとすると、長波長領域では透過率が落ちる。この場合に、例えば長波長側の第２光源部１２のパルス点灯回数を第１光源部１１よりも増やすと実効的に光量が増加したことになり、第１光源部１１、第２光源部１２の発光スペクトルの関係は図７（ｂ）中のＢ１、Ｂ２となる。つまり、両方の光の混合比が変わることと等価となり、ハーフミラー１３で混合された光の発光スペクトルはＢ３に示すようになる。
【００４８】
このように１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯する回数を同一とせずに光源部毎に調整することにより、光の混合比を実質的に調整して試料１５に照射される測定光の発光スペクトルの形状を変えることができる。例えば入力部２３から分析条件の１つとして溶媒の種類を入力すると、点灯パルス数計算部２２１は溶媒の種類から予め登録されている情報に基づいて上記のような透過率の波長依存性を求め、これに応じて適切な混合比を算出した上で各光源部１１、１２毎の点灯パルス数を計算する。この計算の際には、上述したようにＰＤＡ検出器１７での飽和上限や各光源部１１、１２の点灯動作上限なども利用することができる。
【００４９】
もちろん、点灯パルス数計算部２２１で自動的に計算される点灯パルス数ではなく、上記第２実施例と同様に各光源部１１、１２に対応してそれぞれ設定される光源点灯パラメータに従って点灯制御を行うようにしてもよい。このときに設定される光源点灯パラメータの様式も特に限定されないし、また上記のような各種の変形がこの実施例に適用できることも当然である。
【００５０】
さらにまた上述した以外の点についても、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例（第１実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図２】第１実施例の分光光度計における測定実行時の制御部を中心とする制御／処理のフローチャート。
【図３】第１実施例の分光光度計において定期割り込み処理による光源点灯制御のフローチャート。
【図４】第１実施例の分光光度計において１回の測定開始から終了までの概略タイミング図。
【図５】本発明の別の実施例（第２実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図６】本発明の別の実施例（第３実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図７】第３実施例のマルチチャンネル分光光度計の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００５２】
１０…測光部
１１…光源部（第１光源部）
１２…第２光源部
１３…ハーフミラー
１４…試料セル
１５…試料
１６…回折格子
１７…ＰＤＡ検出器
１８…光源駆動部（第１光源駆動部）
１９…第２光源駆動部
２０…Ａ／Ｄ変換器
２１…データ処理部
２２…制御部
２２１…点灯パルス数計算部
２３…入力部
２４…表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は分光光度計に関し、さらに詳しくは、フォトダイオードアレイ（ＰＤＡ）検出器やＣＣＤリニアイメージセンサ等、多数の受光素子が一次元的に配列されたマルチチャンネル型検出器により所定波長範囲の波長分散光をほぼ一斉に検出する光学系を有する分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、紫外可視分光光度計の１つとして、フォトダイオードアレイ検出器やＣＣＤリニアイメージセンサなどのマルチチャンネル型（多波長型）検出器を用い、試料から到来する透過光（又は反射光）を分光器により波長分散した波長分散光をほぼ同時に検出するマルチチャンネル型の分光光度計が知られている（例えば特許文献１など参照）。こうしたマルチチャンネル型の検出器では、１回の信号読み出し周期中に、受光した光の強度（光量）に応じた電荷信号を発生して蓄積（積算）する電荷蓄積期間と、各受光素子で蓄積された電荷信号を直列的に検出器の外部に読み出す信号読み出し期間とが設定されるのが一般的である。
【０００３】
こうした分光光度計において光源としてキセノンフラッシュランプなどのパルス点灯光源を用いる場合、パルス点灯毎に発光強度にばらつきがあるため、このばらつきの影響を軽減する必要がある。そこで、電荷蓄積期間中に１回光源をパルス点灯させることで蓄積した電荷信号を読み出す、という測定を同一試料に対し複数回繰り返し、その複数の測定データを積算又は平均することで発光強度のばらつきやランダムノイズの影響を軽減するようにしている。しかしながら、こうした方法では、或る試料についての１個の測定データを取得するために時間が掛かり、分析のスループットを高くするのが難しいという問題がある。
【０００４】
また、同一の発光強度であっても試料の吸光度によって検出器に入射する光の強度は大きく相違し、吸光度が大きい場合には受光強度が小さくなって高いＳＮ比を確保するのが難しい。供給電力等により光源の発光強度を調節できる場合には光源の発光強度を大きくすればＳＮ比の改善が可能であるが、試料の吸光度が小さい場合に今度は検出器で検出出力が上限に達して飽和してしまうおそれがあるし、光源に供給する電力を大きくし過ぎると光源の寿命が短くなるという問題もある。
【０００５】
また、試料に測定光を照射するための光源は、その種類によって特有の発光波長特性（発光スペクトル）を有している。そのため、赤外領域から可視・紫外領域までの広い波長範囲に亘る吸光スペクトルを測定したい場合には、異なる発光スペクトルを有する複数の光源（例えば重水素ランプとハロゲンランプなど）を組み合わせて利用する必要がある。こうした場合に、一般的には、特許文献２などに記載のように、目的の波長範囲に亘る発光スペクトルを得るために、ハーフミラーなどの光学素子を用いて複数の光源からの光を混合した測定光を試料に照射し、その混合光である測定光に対応した透過光や反射光を１つのマルチチャンネル型検出器で検出して吸光スペクトルを得るようにしている。
【０００６】
このように複数の光源からの光をハーフミラーで混合する場合、両者共に発光強度（光量）を有している波長では両者の光量が加算され、一方しか発光強度を有していない波長ではその光源の光量が試料に照射されることになる。前述のように検出器では受光強度が大きいほどＳＮ比は良好になるものの、検出出力が上限に達して飽和してしまうと正確な測定は行えない。そのため、受光強度は検出出力が飽和しない範囲でできるだけ大きくなるようにすることが望ましいが、各光源に印加する電圧等を調整して各光源の発光強度をそれぞれ正確に調整することは容易ではない。何故なら、前述のように光源に供給する電力を大きくし過ぎると光源の寿命が短くなり、一方、光源に供給する電力を小さくし過ぎると発光強度が不安定になるため、供給電力による発光強度の調整範囲は比較的狭いからである。
【０００７】
また、ハーフミラーにより光を混合する方法では混合比率が一定（通常は１：１が多い）となり、各光源の発光強度を変化させない場合には、一義的に測定光のスペクトルが決まる。これに対し、試料溶媒や光ファイバなどの光導入系の光透過率が波長依存性を有している場合には、その波長依存性に合わせて測定光のスペクトルを調整したほうが適切な測定が行えるもののそうした調整は容易ではない。さらにまた経年変化等によって複数の光源の発光エネルギーの減衰度合にばらつきがあると、混合した測定光のスペクトルも変動してしまうことになるが、そうした場合にも上記のように測定光のスペクトルの調整が容易に行えると都合がよい。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３５４１８７号公報
【特許文献２】特開平８−１２２１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その第１の目的とするところは、測定時間を短縮しながらパルス駆動光源の発光強度のばらつきの影響を軽減して高精度な透過測定を行うことができるマルチチャンネル型の分光光度計を提供することである。
【００１０】
また、本発明の第２の目的とするところは、複数の光源を用いてその混合光を試料に照射する場合に、試料に照射する測定光の強度を容易に調整することができるようにし、さらにまた、複数の光源からの光の混合比率を調節することにより混合光のスペクトルを容易に調整することができるようにしたマルチチャンネル型の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】
【００１１】
上記課題を解決するために成された第１発明に係る分光光度計は、
a)試料に光を照射するためのパルス点灯可能な光源手段と、
b)該光源手段による光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
c)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
d)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段を複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
また上記課題を解決するために成された第２発明に係る分光光度計は、
a)互いに発光スペクトルの相違する複数の光源手段と、
b)該複数の光源手段による出射光を合一して試料に照射する光合一手段と、
c)該光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
d)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
e)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ１乃至複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
マルチチャンネル型の検出器にあって１回の信号読み出し周期の中の電荷蓄積期間中に各受光素子が受けた光により発生する電荷信号は積算されるから、光源が複数回パルス点灯された場合にはその複数回の点灯時に受光した光で発生する電荷信号の合計（積算値）が読み出し信号となる。したがって、第１発明に係る分光光度計において、１回のパルス点灯毎に発光強度がばらついたとしても、１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯する回数を或る程度多くしておくことにより、各点灯時の発光強度の相違の影響を軽減することができる。また、１回の電荷蓄積期間中に複数回のパルス点灯に応じて各受光素子で得られた電荷信号をアナログ的に積算した上で読み出しているので、１回のパルス点灯毎に電荷信号を読み出してデータ処理上で積算を行う場合に比べて、同一試料に対する測定時間を短縮することができる。
【００１４】
また、第１発明に係る分光光度計において、１回の電荷蓄積期間中の光源のパルス点灯回数を調節することより、実質的に各受光素子が受ける光量、つまり受光強度を調節することができる。但し、受光素子に蓄積する信号電荷が飽和するのを回避する必要があるため、本発明に係る分光光度計の一実施態様として、与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段をパルス点灯させる回数を算出する点灯回数決定手段、をさらに備える構成とするとよい。ここで、分析条件とは例えば溶媒の種類、測定波長範囲、光ファイバなどの光導入系の使用の有無、などである。
【００１５】
この構成によれば、１回の信号読み出し周期の中の電荷蓄積期間中に光源手段をパルス点灯させる回数を適宜調節することにより、マルチチャンネル型検出器の受光素子で電荷信号が飽和しない範囲でできるだけ信号を大きくしてＳＮ比を向上させることができる。また、パルス点灯の回数を増やすことで１回のパルス点灯毎の発光強度のばらつきの影響を一層軽減することができる。
【００１６】
また第２発明に係る分光光度計では一実施態様として、前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段を同時に複数回パルス点灯させる構成とすることができる。
【００１７】
また別の実施態様として、前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯可能である構成とすることができる。
【００１８】
この構成によれば、複数の光源手段のパルス点灯回数をそれぞれ適宜に設定することにより、試料に照射される光における複数の光源手段からの出射光の混合比を調節することができる。但し、ここで言う混合比は或る瞬間における複数の光の混合比ではなく、電荷蓄積期間中に試料に照射される光の総量（積算値）における混合比である。これにより、試料に照射される光のスペクトルの形状を試料の溶媒の透過率や光ファイバなどの光導入系の透過率の波長依存性に合わせた形状として、より正確な測定を行うことができる。
【００１９】
但し、ユーザーが適切な点灯回数を設定するのは面倒であるから、与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をパルス点灯させる回数をそれぞれ算出する点灯回数決定手段、を備える構成とすると便利である。
【００２０】
なお、複数の光源手段を複数回パルス点灯させるタイミングは周期的でもよいし非周期的でもよい。また、複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯させる場合でも、一部のパルス点灯は複数の光源手段において同時であってもよいし、全てのパルス点灯のタイミングが複数の光源手段で一致しない、或いは意図的にずらすようにしてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
［第１実施例］
本発明の分光光度計の一実施例（第１実施例）について、図面を参照して説明する。図１は本実施例のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図である。
【００２２】
測光部１０は、パルス点灯可能である光源部１１と、光源部１１から出射した測定光の光路上に配設された、試料１５を内部に収容する試料セル１４と、試料１５を通過した光を波長分散する回折格子１６と、回折格子１６で一次元的（線状）に波長分散された光をほぼ同時に検出する、Ｎ（例えばＮ＝５１２、１０２４など）個の受光素子が直線状に配設されて成るＰＤＡ検出器１７と、を含む。光源部１１は制御部２２による制御の下に、光源駆動部１８によりパルス点灯駆動される。
【００２３】
前述のようにＰＤＡ検出器１７の各受光素子には回折格子１６で波長分散された光がほぼ同時に当たり、各受光素子ではそれぞれ受光した光量（光強度）に応じた電荷信号を発生する。基本的には、電荷蓄積期間と信号読み出し期間とを含む所定時間を１サイクルとして、電荷蓄積期間に各受光素子は受光した光の量に応じて発生した電荷を蓄積し、引き続く信号読み出し期間に、その直前の電荷蓄積期間に蓄積された電荷信号をパラレル／シリアル変換して１系統の信号出力経路を通して読み出してＡ／Ｄ変換器２０に送る。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換器２０は送られてきた電荷信号を１個ずつデジタルデータに変換してデータ処理部２１に送り、データ処理部２１は、受け取ったデータを一旦メモリに格納した後に、収集したデータに基づいて例えば各波長毎の吸光度を計算し、吸光度スペクトルを作成したり定性分析、定量分析を実行したりする。制御部２２は本装置の動作を司るものであり、ユーザーが操作する入力部２３、ユーザーに操作に伴う情報や分析結果などを提供する表示部２４が接続されている。制御部２２やデータ処理部２１の機能の殆どは、パーソナルコンピュータにインストールされた専用の制御／処理ソフトウエアを実行することにで具現化することができる。
【００２５】
次に本実施例の分光光度計における特徴的な動作として、ＰＤＡ検出器１７での信号蓄積及び読み出し動作について図２〜図４を参照して説明する。図２は本実施例の分光光度計における測定実行時の制御部２２を中心とする制御／処理のフローチャート、図３は定期割り込み処理による光源点灯制御のフローチャート、図４は１回の測定開始から終了までの概略タイミング図である。
【００２６】
分光光度計における測定開始には、ユーザーが入力部２３からキーボード操作等により測定開始指示を入力する場合と、ユーザーが測定待機指示を行った後に本分光光度計とは別の外部機器からの測定開始指示を受ける場合とがある。ここでは後者の場合を想定する。なお、こうした動作に対応した既存の分光光度計としては上記特許文献１に記載のものがあり、本実施例の分光光度計は本願発明を上記既存の分光光度計と組み合わせたものである。
【００２７】
いまここでは、光源部１１をパルス点灯させるべく光源駆動部１８に点灯トリガ信号を出力する出力タイミングを、ＰＤＡ検出器１７の暗電流読み出し完了時点から１回目の点灯までの待ち時間（初回点灯待ち時間）Ｔａ、点灯周期Ｔｂ、連続点灯回数Ｔｃ、連続測定回数Ｔｄ、電荷蓄積時間Ｔｅ、初回読み出しまでの待ち時間Ｔｆなどを光源点灯パラメータとして指定するものとする（図４参照）。
【００２８】
測定開始に先立って、分析者（ユーザー）は入力部２３より上述した光源点灯パラメータを含む測定条件を入力し、これが制御部２２に設定される。そして分析者が入力部２３より測定開始を指示すると、制御部２２は測定開始コマンドを受けて測定状態に移行する（ステップＳ１）。分析者が測定のキャンセルや終了を指示する測定中止コマンドがなければ（ステップＳ２でＮ）、制御部２２は測定開始トリガ信号入力待ち状態に移行する（ステップＳ３）。
【００２９】
例えばこの分光光度計が液体クロマトグラフの検出器として使用される場合、オートサンプラによるカラムへの試料注入に伴って測定が開始される。したがって、その場合にはオートサンプラが外部機器に相当し、この図示しない外部機器から測定開始トリガ信号が入力される。測定開始トリガ信号が入力されると（ステップＳ４でＹ）、初回読み出しまでの待ち時間Ｔｆを測定開始待ち時間Ｒに設定し（ステップＳ５）、その待ち時間が経過すると（ステップＳ６でＹ）、前回の測定が終了してからＰＤＡ検出器１７の各受光素子に蓄積されていた暗電流データを読み出して廃棄する（ステップＳ７）。具体的には制御部２２はＰＤＡ検出器１７に所定数の読み出しクロックを送り、それに応じてＰＤＡ検出器１７から出力された信号をＡ／Ｄ変換せずに捨てればよい。この暗電流データ読み捨てにより、各受光素子の蓄積電荷はリセット状態に戻る。
【００３０】
次いで、制御部２２では連続測定回数Ｔｄを残り測定回数Ｐに設定する（ステップＳ８）。残り測定回数Ｐが０であるか否かを判定し（ステップＳ９）、０でなければさらに連続点灯回数Ｔｃを残り発光回数Ｑに、初回点灯待ち時間Ｔａを次回点灯待ち時間Ｕに設定する（ステップＳ１０）。それから、電荷蓄積時間を再設定し（ステップＳ１１）、実測定データ出力待ち状態に移行する（ステップＳ１２）。この実測定データ出力待ち状態において、後述のように定期割り込み処理により点灯トリガ信号が出力され、光源部１１の点灯に応じてＰＤＡ検出器１７の各受光素子では電荷信号が蓄積される。
【００３１】
そして、電荷蓄積時間が経過したならば実測定データ読み出しを実行することで（ステップＳ１３）、その直前の電荷蓄積時間の間にＰＤＡ検出器１７の各受光素子に蓄積されていた電荷信号を１素子分ずつ読み出し、Ａ／Ｄ変換器２０で変換されたデジタルデータをデータ処理部２１に読み込む。これで１回の測定が終了するから、残り測定回数Ｐを１だけ減じたものを新たにＰとし（ステップＳ１４）、ステップＳ９に戻る。したがって、ステップＳ９〜Ｓ１４の処理の繰り返しにより、残り測定回数Ｐが０になるまで上記のような電荷蓄積と信号の読み出しとを繰り返し、残り測定回数Ｐが０になったならばステップＳ９からＳ２に戻る。したがって、前述のように分析者の指示に応じて測定中止コマンドが与えられるか、或いは、測定開始前に制御部に予め設定しておいた測定完了時間が経過するまで、上記一連の動作を繰り返すことになる。
【００３２】
上述のように電荷蓄積期間に入ると、図３に示すような定期割り込み処理による光源点灯制御が所定の周期で繰り返し実行される。即ち、まず測定開始待ち時間Ｒが０であるか否かを判定し（ステップＳ２０）、測定開始待ち時間Ｒが０でなければ測定開始待ち時間Ｒから１を減じて（ステップＳ２６）割り込み処理を終了する。測定開始待ち時間Ｒが０である場合には、残り点灯回数Ｑが０であるか否かを判定し（ステップＳ２１）、０である場合には割り込み処理を終了する。残り点灯回数Ｑが０でなければ、次回点灯待ち時間Ｕが０であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、０でなければ次回点灯待ち時間Ｕから１を減じて（ステップＳ２７）割り込み処理を終了する。
【００３３】
測定開始待ち時間Ｒが０であって、残り点灯回数Ｑは０でなく、次回点灯待ち時間Ｕが０である場合には、制御部２２は点灯トリガ信号を出力する（ステップＳ２３）。光源駆動部１８はこの点灯トリガ信号を受けて光源部１１を短時間、つまりパルス状（又はフラッシュ状）に点灯させる。制御部２２は残り点灯回数Ｑから１を減じ（ステップＳ２４）、点灯周期Ｔｂを次回点灯待ち時間Ｕに設定して（ステップＳ２５）割り込み処理を終了する。この割り込み処理の繰り返しにより、測定待ち時間Ｒが０になった後に、予め設定されている連続点灯回数Ｔｃだけ決まった点灯周期Ｔｂの間隔で以て光源部１１はパルス点灯される（図４参照）。
【００３４】
以上のように本実施例の分光光度計では、１回の電荷蓄積期間中に光源部１１を複数回パルス点灯させ、各点灯毎に測定光を試料１５に照射し、その試料１５を透過した光をＰＤＡ検出器１７の各受光素子で積算して出力することができる。したがって、各パルス点灯毎の発光光量にばらつきがあっても、検出出力においてはそうしたばらつきの影響は平均化されて軽減されることになる。
【００３５】
上記実施例では、複数の測定における光源部１１のパルス点灯のタイミングを同じにして且つ１回の電荷蓄積期間の中で周期的にパルス点灯させるようにしていたが、各測定毎に異なるシーケンスでパルス点灯が行われるようにパラメータの設定方法を変更してもよい。また、周期的なパルス点灯でなく非周期的なパルス点灯を行わせるために、点灯周期に代えて、例えば連続点灯回数の全てについて前の点灯と次の点灯との間の時間間隔を設定したり、或いは所定の計算式に従って順番に時間間隔が変化するような設定としてもよい。このように光源点灯パラメータの指定方法は特に限定されず、各種の変形が可能である。
【００３６】
また例えば試料１５における光の透過率が非常に小さくＰＤＡ検出器１７への入射光の光量が非常に小さいことが予め分かっている場合、つまりＰＤＡ検出器１７での蓄積電荷の飽和のおそれがないような場合には、分析者の設定に依らずに予め決めておいた光源点灯パラメータに基づいて点灯トリガ信号を出力するようにしてもよい。具体的には、例えば初回点灯待ち時間Ｔａを０、点灯周期Ｔｂを光源最小点灯周期、連続点灯回数Ｔｃを制限なし、に設定して制御部２２は点灯制御を行い、電荷蓄積時間が終了するまでパルス点灯を繰り返すようにすることができる。このように単純なパルス点灯制御でよい場合には、タイマＩＣなどの計時回路により点灯トリガ出力信号を生成することも可能である。
【００３７】
また、点灯周期Ｔｂを光源最小点灯周期に固定し、連続点灯回数ＴｃはＰＤＡ検出器１７の飽和上限で決まる値又は光源部１１の点灯動作上限で決まる値のいずれか小さいほうに決めてもよい。これにより、ＰＤＡ検出器１７が飽和しない範囲で最もＳＮ比が良好になるようにすることができる。
【００３８】
光源部１１は例えばキセノンフラッシュなどのパルス点灯専用の光源であることが望ましいが、重水素ランプやハロゲンランプなどの連続点灯光源であっても、高速開閉可能なシャッタなどを光路上に設け、該シャッタの開閉動作により擬似的に短時間のパルス点灯を行うことが可能な構成としてもよい。
【００３９】
また、連続点灯回数や点灯周期などのパラメータを変えたときにＳＮ比などの測定データの質を評価するモードを用意し、該モードを実行することでＳＮ比などの性能の要求水準が予め決めたレベルを満足する範囲で最も少ない連続点灯回数を見い出し、これを実際の試料の測定に採用するようにしてもよい。これにより、無駄なパルス点灯を無くして光源の消耗を抑えるとともに消費電力を少なくすることができる。
【００４０】
［第２実施例］
次に本発明に係る他の実施例（第２実施例）による分光光度計について、図５を参照して説明する。上記第１実施例のマルチチャンネル分光光度計は光源部が１個のみあるが、この第２実施例のマルチチャンネル分光光度計は複数の光源部を有するものである。図５において図１と同じ又は相当する構成要素には同じ符号を付してある。
【００４１】
図５において、測光部１０は試料セル１４の前方に、いずれもパルス点灯可能な第１光源部１１及び第２光源部１２と、両光源部１１、１２から到来した光を混合して（ここでは混合比は約１：１であるものとする）同一の測定光路に送るハーフミラー１３と、を備える。第１光源部１１及び第２光源部１２は互いに発光スペクトルが相違する（例えば図７（ａ）中のＡ１、Ａ２）異なる種類の光源であり、制御部２２による制御の下に、第１光源駆動部１８と第２光源駆動部１９によりそれぞれパルス点灯駆動される。
【００４２】
この構成では、制御部２２から同一の点灯トリガ信号が第１及び第２光源駆動部１８、１９に与えられるため、第１及び第２光源部１１、１２はほぼ同時に同時間だけ発光し、両者の発光光がハーフミラー１３で混合されたパルス状の測定光が試料１５に照射される。測定光の発光スペクトルは第１及び第２光源部１１、１２の出射光の発光スペクトルを上記混合比（ここでは１：１）で加算したものとなり、これに対応する透過光のスペクトルをＰＤＡ検出器１７で得ることができる。この場合、同一の点灯トリガ信号に応じて両光源部１１、１２が発光するため、パルス点灯のための制御は上述の第１実施例と全く同様に行うことができる。
【００４３】
即ち、ステップＳ２３で制御部２２により点灯トリガ信号が出力されると、同一の点灯トリガ信号が第１光源駆動部１８と第２光源駆動部１９とに並行して入力されるから、第１及び第２光源部１１、１２は同時にパルス点灯する。このようにして１回の電荷蓄積期間中に複数の光源部１１、１２を同時に複数回パルス点灯させ、光源部１１、１２からパルス状に発せられた光をハーフミラー１３で混合した測定光を試料１５に照射し、その試料１５を透過した光をＰＤＡ検出器１７の各受光素子で積算して出力することができる。
【００４４】
上記第２実施例では、複数の測定における光源部１１、１２のパルス点灯のタイミングを同じにして且つ１回の電荷蓄積期間の中で周期的にパルス点灯させるようにしていたが、上記第１実施例と同様に各種の変形が可能であることは言うまでもない。
【００４５】
［第３実施例］
次に本発明に係るさらに他の実施例（第３実施例）による分光光度計について、図６により説明する。上記第１、第２実施例と同一又は相当する構成要素には同一符号を付して説明を省略する。この第３実施例によるマルチチャンネル分光光度計は、上記第２実施例と同様に２個の光源部１１、１２、２個の光源駆動部１８、１９を有しているが、これを駆動する点灯トリガ信号は共通ではなく、制御部２２からそれぞれ独立して入力されている。また、制御部２２は光源駆動部１８、１９に送る点灯トリガ信号の個数を計算するために、点灯パルス数計算部２２１を機能として備えている。
【００４６】
上記第１、第２実施例では、予め分析者により設定された連続点灯回数だけ１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯が行われるように制御がなされたが、この第３実施例の分光光度計では、分析者が設定した分析条件に従って最適な測定が実行されるように２個の光源部１１、１２の連続点灯回数が自動的に決められる。
【００４７】
一例を挙げると、例えばいま第１光源部１１、第２光源部１２の発光スペクトルが図７（ａ）中のＡ１、Ａ２であるとし、ハーフミラー１３での光の混合比が１：１でパルス点灯の数が同一（つまり上記第２実施例の場合）であるときにＡ３で示すようなほぼ平坦な発光スペクトルができるものとする。但し、ここで言う発光スペクトルは或る瞬間的なものではなく、１回の電荷蓄積期間中の複数回のパルス点灯で得られる光量の総和のスペクトルである。いま試料１５の溶媒自体の透過率に波長依存性があって図７（ｂ）中に示すような形状であるとすると、長波長領域では透過率が落ちる。この場合に、例えば長波長側の第２光源部１２のパルス点灯回数を第１光源部１１よりも増やすと実効的に光量が増加したことになり、第１光源部１１、第２光源部１２の発光スペクトルの関係は図７（ｂ）中のＢ１、Ｂ２となる。つまり、両方の光の混合比が変わることと等価となり、ハーフミラー１３で混合された光の発光スペクトルはＢ３に示すようになる。
【００４８】
このように１回の電荷蓄積期間中にパルス点灯する回数を同一とせずに光源部毎に調整することにより、光の混合比を実質的に調整して試料１５に照射される測定光の発光スペクトルの形状を変えることができる。例えば入力部２３から分析条件の１つとして溶媒の種類を入力すると、点灯パルス数計算部２２１は溶媒の種類から予め登録されている情報に基づいて上記のような透過率の波長依存性を求め、これに応じて適切な混合比を算出した上で各光源部１１、１２毎の点灯パルス数を計算する。この計算の際には、上述したようにＰＤＡ検出器１７での飽和上限や各光源部１１、１２の点灯動作上限なども利用することができる。
【００４９】
もちろん、点灯パルス数計算部２２１で自動的に計算される点灯パルス数ではなく、上記第２実施例と同様に各光源部１１、１２に対応してそれぞれ設定される光源点灯パラメータに従って点灯制御を行うようにしてもよい。このときに設定される光源点灯パラメータの様式も特に限定されないし、また上記のような各種の変形がこの実施例に適用できることも当然である。
【００５０】
さらにまた上述した以外の点についても、本発明の趣旨の範囲で適宜、変形、修正、追加などを行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施例（第１実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図２】第１実施例の分光光度計における測定実行時の制御部を中心とする制御／処理のフローチャート。
【図３】第１実施例の分光光度計において定期割り込み処理による光源点灯制御のフローチャート。
【図４】第１実施例の分光光度計において１回の測定開始から終了までの概略タイミング図。
【図５】本発明の別の実施例（第２実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図６】本発明の別の実施例（第３実施例）のマルチチャンネル分光光度計の要部の全体構成図。
【図７】第３実施例のマルチチャンネル分光光度計の動作を説明するための図。
【符号の説明】
【００５２】
１０…測光部
１１…光源部（第１光源部）
１２…第２光源部
１３…ハーフミラー
１４…試料セル
１５…試料
１６…回折格子
１７…ＰＤＡ検出器
１８…光源駆動部（第１光源駆動部）
１９…第２光源駆動部
２０…Ａ／Ｄ変換器
２１…データ処理部
２２…制御部
２２１…点灯パルス数計算部
２３…入力部
２４…表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
a)試料に光を照射するためのパルス点灯可能な光源手段と、
b)該光源手段による光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
c)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
d)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段を複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段をパルス点灯させる回数を算出する点灯回数決定手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項３】
a)互いに発光スペクトルの相違する複数の光源手段と、
b)該複数の光源手段による出射光を合一して試料に照射する光合一手段と、
c)該光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
d)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
e)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ１乃至複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段を同時に複数回パルス点灯させることを特徴とする請求項３に記載の分光光度計。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯可能であることを特徴とする請求項３に記載の分光光度計。
【請求項６】
与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をパルス点灯させる回数をそれぞれ算出する点灯回数決定手段、を備えることを特徴とする請求項５に記載の分光光度計。
【請求項１】
a)試料に光を照射するためのパルス点灯可能な光源手段と、
b)該光源手段による光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
c)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
d)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段を複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記光源手段をパルス点灯させる回数を算出する点灯回数決定手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項３】
a)互いに発光スペクトルの相違する複数の光源手段と、
b)該複数の光源手段による出射光を合一して試料に照射する光合一手段と、
c)該光の照射に応じた前記試料からの透過光又は反射光を波長分散させる分光器と、
d)該分光器による波長分散光を一斉に検出するべく多数の受光素子がその波長分散方向に配列され、各受光素子で受光光により発生した電荷信号を蓄積した後に直列的に信号読み出しを行うマルチチャンネル型の検出器と、
e)該検出器における１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ１乃至複数回パルス点灯させる駆動制御手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段を同時に複数回パルス点灯させることを特徴とする請求項３に記載の分光光度計。
【請求項５】
前記駆動制御手段は、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をそれぞれ異なる回数パルス点灯可能であることを特徴とする請求項３に記載の分光光度計。
【請求項６】
与えられた分析条件に基づいて、１回の信号読み出し周期の電荷蓄積期間中に前記複数の光源手段をパルス点灯させる回数をそれぞれ算出する点灯回数決定手段、を備えることを特徴とする請求項５に記載の分光光度計。
【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２００８−９６２４１（Ｐ２００８−９６２４１Ａ）
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２７７２９３（Ｐ２００６−２７７２９３）
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月２４日（２００８．４．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１０月１１日（２００６．１０．１１）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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