分光光度計
【課題】Ｘｅフラッシュランプに代表されるような間欠発光光源の発光量の利用効率を改善し、良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能な分光光度計を実現する。
【解決手段】広波長範囲の単一光源であるＸｅフラッシュランプ１からの光のうちの所望の波長光をモノクロメータ１０で選択し試料７を通過させ光検出器７で検出し、信号処理回路２３のローパスフィルタ２４に供給する。Ｘｅフラッシュランプ１の発光光度のピーク値から半値となるまでの経過時間を時定数とする遅延手段等の時間幅拡張手段としてのローパスフィルタ２４により光検出器７からの出力信号の波形を期間的に拡張する。拡張した期間の波形信号は増幅器２５、Ａ／Ｄ変換回路２６を介してコンピュータ２６に供給される。拡張した期間の波形信号を使用することができるので、全発光光量に対する利用効率を向上でき、Ｓ／Ｎ比の改善効果を最適化することかできる。
【解決手段】広波長範囲の単一光源であるＸｅフラッシュランプ１からの光のうちの所望の波長光をモノクロメータ１０で選択し試料７を通過させ光検出器７で検出し、信号処理回路２３のローパスフィルタ２４に供給する。Ｘｅフラッシュランプ１の発光光度のピーク値から半値となるまでの経過時間を時定数とする遅延手段等の時間幅拡張手段としてのローパスフィルタ２４により光検出器７からの出力信号の波形を期間的に拡張する。拡張した期間の波形信号は増幅器２５、Ａ／Ｄ変換回路２６を介してコンピュータ２６に供給される。拡張した期間の波形信号を使用することができるので、全発光光量に対する利用効率を向上でき、Ｓ／Ｎ比の改善効果を最適化することかできる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の波長範囲または特定の波長における透過率や反射率など、試料の分光測光値を計測する分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定波長範囲または特定波長における透過率や反射率など、試料の分光測光値を計測する分光光度計として、紫外・可視域で試料の吸収スペクトルを測定するための紫外・可視分光光度計がある。代表的な紫外・可視分光光度計は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
これらの分光光度計では光源として、紫外域用の重水素放電管と、可視域用のハロゲンランプとの２種類の光源を搭載し、測定波長域に応じてこれらを切り替えて使用している。しかしながら、２種類の光源を搭載するための容積と、これらを制御するための複雑な切り替え機構を必要とし、装置全体の大形化と高コスト化が避けられなかった。
【０００４】
そこで、小形で低コストの分光光度計を実現するため、例えば特許文献２には、紫外から可視域、あるいは紫外から近赤外域の広波長範囲を単一の光源でカバーし、複数光源の切り替え機構を必要としない分光光度計が記載されている。このような光源として代表的なものに、Ｘｅ（キセノン）フラッシュランプがある。
【０００５】
Ｘｅフラッシュランプは紫外域から近赤外域にわたって概略連続的な発光スペクトルを発生するため、単一の光源で紫外・可視域の分光測定に必要とされる波長域をカバーすることができる。さらに、一般的なハロゲンランプに比べて発熱量が小さいことから、分光光度計の小型化に有利な光源である。
【０００６】
一方で、Ｘｅフラッシュランプの時間発光特性は、時間的に連続して発光する重水素放電管やハロゲンランプと異なり、比較的長い無発光期間を隔てて持続時間の短いパルス状の発光が繰り返し間欠的に行われるという特徴をもつ。Ｘｅフラッシュランプの発光量は、パルス状の発光期間における尖頭値としては重水素放電管やハロゲンランプより大きいが、複数回の発光を平均した単位時間当たりの平均光量としてはこれらの光源より小さい。
【０００７】
このため、重水素放電管とハロゲンランプの両方を搭載した分光光度計において、光源部分のみをそのままＸｅフラッシュランプに置き換えただけでは、従来の分光測定において確保されていたＳ／Ｎ比を保持することは難しい。
【０００８】
そこで、特許文献２には、このように間欠的に発光する光源の時間発光特性に鑑み、光源の有効な発光期間にのみ光検出器の出力信号を取り込み、無発光期間には光検出器の出力信号を取り込まないことで、Ｓ／Ｎ比を改善する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−５３５２７号公報
【特許文献２】米国特許第３、８１０、６９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｘｅフラッシュランプの代表的な時間発光特性におけるパルス状の発光ピークの半値全幅は約５００ｎｓ程度で、一般的にこのパルス状発光が約２０〜１００Ｈｚ程度で繰返し行われる。この時間発光特性を前提として、特許文献２のようにパルス状の発光ピークの半値全幅相当の有効発光期間のみに光検出器の出力信号を取り込むためには、信号処理回路に概略１０ＭＨｚ程度の応答周波数帯域が求められる。
【００１１】
しかしながら、信号処理回路をこのように広帯域化すると、耐雑音性能の低下や、信号増幅時に大きなゲインを稼ぐのが難しいという問題が生じる。さらに、リセット回路付きの積分回路を用いる場合には、リセット用スイッチからの不要流入電流の影響を受けやすく、高速スイッチングによるノイズの発生等のデメリットを生じる。
【００１２】
さらに、Ｘｅフラッシュランプの時間発光波形は一般にピーク時刻に対して前後が非対称であり、ピークを過ぎた後の方が発光量がゼロになるまで長い時間裾を引くという特徴を有する。このような時間発光波形の中でピーク周辺の半値全幅相当の時間幅分の発光量だけを利用したのでは、全発光量に対する利用効率が低くなり、Ｓ／Ｎ比を改善する効果を最適化することはできない。このため、Ｘｅフラッシュランプを光源として用いた場合であっても、十分なＳ／Ｎ比の向上化が困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、Ｘｅフラッシュランプに代表されるような間欠発光光源の発光量の利用効率を改善し、良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能な分光光度計及び分光計測方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１５】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源からの光を分光して単色光を取り出し、取り出された単色光を試料に照射し、通過した単色光の強度を電気信号に変換し、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時間幅に上記電気信号の時間幅を拡張し、拡張した時間幅の信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、信号処理回路の耐雑音性能を劣化させることなく、かつ間欠的に発光する光源の発光量の利用効率を最適化して良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１による分光光度計の概略構成図である。
【図２】Ｘｅフラッシュランプの時間発光特性を説明する図である
【図３】本発明の実施例２による分光光度計の概略構成図である。
【図４】本発明に実施例２の変形例示す図である。
【図５】本発明の実施例３による分光光度計の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１である分光光度計の概略構成図である。実施例１においては、試料の分光測光値を測定するのに用いる光束の数が１本のシングルビーム方式の分光光度計の例である。
【００２０】
図１において、光源１にはＸｅフラッシュランプを用いる。光源１は光源用電源２から供給される光源駆動電流によって点灯される。
【００２１】
図２は、Ｘｅフラッシュランプの代表的な時間発光特性波形（図２の（Ａ））及び光源用電源２からの光源駆動電流と光源１の時間発光特性の関係（図２の（Ｂ））を示す図である。図２において、光源１のパルス状発光ピークの半値全幅は約５００ｎｓである。
【００２２】
図１において、光源１から出た光はモノクロメータ１０に入射する。モノクロメータ１０はコンピュータ３０の指令で動作する波長制御機構１１により測定波長λｎｍの単色光を試料７に向けて射出するよう制御される。測定波長λは、２００ｎｍから１１００ｎｍの波長範囲で選択可能である。試料７を透過した光は光検出器２０で電気信号に変換される。光検出器２０にはシリコンフォトダイオードを用いるが、光電子増倍管や、他の検出原理の光検出器であっても良い。光検出器２０の出力信号は信号処理回路２３に導かれる。信号処理回路２３の初段はローパスフィルタ２４で構成されている。
【００２３】
ここで、Ｘｅフラッシュランプの時間発光プロファイルは、図２の（Ａ）に示すように、パルス状発光がピークを迎えて変曲点を過ぎた後、ほぼ指数関数的に減衰しているとみなすことができる。すなわち、パルス状発光がピークを迎えた後の変曲点の位置を時間軸の原点ｔ＝０とすると、発光信号波形Ｉ０（ｔ）は、次式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ただし、式（１）において、ｋはそのランプの特性から得られる定数である。
【００２６】
ただし、以降の計算を簡単にするため、パルス状発光の上記変曲点における値を１としている。
【００２７】
Ｘｅフラッシュランプの発光を光検出器２０で捉えた信号波形をローパスフィルタ２４に通した後に得られる信号波形も、ピークを迎えて変曲点を過ぎた後は、ほぼ次式（２）の形で減衰していると見なすことができる。式（２）において、ｐは比例定数である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
このとき、およそ０．７／ｋが、発行信号波形Ｉ（ｔ）がピーク値の半値を取るまでの経過時間、すなわちローパスフィルタ２４の時定数に相当する。ピーク波形全体の信号量の総和が変化しない、すなわち、ゲイン＝１のローパスフィルタを考えると、式（１）をｔ＝０〜無限大で積分した結果より、ｐ＝ｋとなるので、式（２）は、次式（３）となる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
ここで、ローパスフィルタ２４通過後の信号がピークを迎えて変曲点を過ぎた後の領域におけるＳ／Ｎ比を評価する。
【００３２】
ショットノイズを考慮しなければならないような微弱光で無い限り、ノイズ成分の瞬時値の平均は光量によらず一定として良いので、Ｉ（ｔ）をｔ＝０からｔ＝τまで積分したものを信号Ｓとする場合、それに対応するノイズＮは、積分時間幅τがローパスフィルタの時定数１／ｋよりも長いので、ほぼｋと積分時間幅τの積の平方根に比例すると見なすとすると、次式（４）、（５）となえる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】
これらの比としてＳ／Ｎ比を求めると、次式（６）となる。
【００３６】
【数６】
【００３７】
式（６）が最大となるのは、式（６）をτで微分したものが０になるときである。そのとき、次式（７）のようになる。
【００３８】
【数７】
【００３９】
式（７）はｋτが約１．２５のときに満足されるので、Ｓ／Ｎ比を最大化できる積分時間τはほぼ１．２５／ｋで与えられる。このときのＳ／Ｎ比の最大値は、式６より、ｋτが一定であれば、ｋの値によらず一定の値を取ることが分かる。
【００４０】
すなわち、信号処理回路を構成する上で都合の良い時定数を０．７／ｋとし、そのｋに合わせてτ＝１．２５／ｋの積分時間でローパスフィルタ２４の信号を積分して用いることにより、常に最適化されたＳ／Ｎ比で測光値を得ることができる。
【００４１】
例えば、時定数＝１０μｓのときには、積分時間＝１８μｓとすれば良い。但し、この積分時間はＸｅフラッシュランプの時間発光プロファイルまたはその信号波形をローパスフィルタ２４に通した後に得られる信号波形がピークを迎えて変曲点を過ぎた後の領域に関する積分である。実際の積分処理は、その前のＸｅフラッシュランプの発光開始時点からはじめる必要があるので、発光開始からからピークを迎えて変曲点に至るまでの時間を加算する必要があり、時定数＝１０μｓの場合には、例えば、積分時間を２５μｓのように設定する。
【００４２】
これらの結果を踏まえて実施例１では、ローパスフィルタ２４の時定数を１０μｓとしている。このときの応答周波数帯域は高々１００ｋＨｚであり、Ｘｅフラッシュランプの時間発光プロファイルに応答するような広周波数帯域の信号処理回路に比べて、耐雑音性能や、信号増幅時に大きなゲインを確保するのに有利である。
【００４３】
このローパスフィルタ２４は同時に信号増幅作用も有する。前述の積分処理は信号処理回路中のローパスフィルタ２４の後段に積分回路を設けることで実現できるが、ローパスフィルタ２４の出力信号を増幅した後にＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換し、デジタル加算処理により実現しても良い。
【００４４】
本実施例１では、ローパスフィルタ２４の出力信号は増幅器２５で十分な信号電圧になるまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタルデータに変換し、コンピュータ３０に取り込む。Ａ／Ｄ変換器２６が入力信号をデジタルデータに変換するサンプリング周期は１μｓとしている。Ａ／Ｄ変換器２６は、ローパスフィルタ２４の時定数と概略同等かそれよりも短く設定したサンプリング間隔で、概略周期的に信号処理回路２３の出力信号をデジタル量に変換する。
【００４５】
コンピュータ（光学的特性算出手段）３０では光源１の１回のパルス状発光毎に発光開始後２５μｓ間に発生するデジタルデータを加算した結果を用いて、試料７に関する分光測光値、例えば透過率や吸光度などの光学的特性を算出する。
【００４６】
すなわち、２５μｓの間に発生する２５個のデジタルデータをＤ０〜Ｄ２４としたとき、次式（８）に示す加算結果が用いられる。
【００４７】
【数８】
【００４８】
本実施例１では、モノクロメータ１０と試料７を、モノクロメータ１０から射出される単色光が試料７に入射するよう配置しているが、光源１から出た白色光を先に試料７に入射させ、試料７を透過した光をモノクロメータ１０に導いて単色光化するようにしても、上記で得られるＳ／Ｎ比の改善効果に違いは無い。
【００４９】
このように本実施例１では、信号処理回路の応答周波数帯域を広くすることなしに、式（６）において期待可能な、最適化されたＳ／Ｎ比を実現することが可能になる。
【００５０】
つまり、本発明の実施例１によれば、広波長範囲の単一光源であるＸｅフラッシュランプ１からの光のうちの所望の波長光をモノクロメータで選択し、試料７を通過させ、光検出器７で検出する。そして、Ｘｅフラッシュランプ１の発光光度のピーク値から半値となるまでの経過時間を時定数とする遅延手段等の時間幅拡張手段としてのローパスフィルタ２４により、光検出器７からの出力信号の波形を期間的に拡張し、拡張した期間の波形信号を利用している。これにより、全発光光量に対する利用効率を向上でき、Ｓ／Ｎ比の改善効果を最適化することかできる。
【００５１】
なお、上記実施例１において、信号処理回路２３は、ローパスフィルタ２４の後段に、積分回路と、この積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路を備えるように構成することもできる。
【００５２】
上記積分回路は、光源１の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけローパスフィルタ２４を通過した電気信号を積分する。そして、Ａ／Ｄ変換器２６は、上記積分時間の終了直後に積分回路に蓄積された電荷量に対応する電気信号をデジタルデータに変換し、その後、リセット回路が積分回路に蓄積された電荷を消去する。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２について説明する。図３は、本発明の実施例２である分光光度計の概略構成図である。本実施例２の光学系およびＡ／Ｄ変換器２６までの信号処理系は実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００５４】
例えば、特開２００８−５８２３９号公報に記載されているように、ノイズを含んだ信号を複数加算した結果を用いて測光値の算出を行う場合に、相対的にノイズレベルの高い信号の寄与分を低くすることでＳ／Ｎ比を改善する技術が知られている。
【００５５】
具体的には、各信号に重み係数を乗じたものを加算するようにし、各信号が含む相対的なノイズレベルに応じてそれぞれに乗じる重み係数を変えるものである。加算すべき各信号が含むノイズ量の期待値が統計的に等しい場合には、「相対的にノイズレベルの高い信号」とは、すなわち「有効信号成分が相対的に小さい信号」を意味する。
【００５６】
ローパスフィルタ２４の出力信号は図２の（Ａ）に示すような時間変化波形を示すので、この波形のうちの積分時間内の強度変化と相似な値の並びを有する重み系数列を｛Ｃｉ｝（ｉ＝０〜２４）とする。ここで、各ｉは、Ａ／Ｄ変換器２６のサンプリング周期に対応する。また、｛Ｃｉ｝は最大値が１となるように規格化したものを用いる。本実施例２では、実施例１の式（８）に従って算出していた積分値に代えて、次式（９）を用いる。
【００５７】
【数９】
【００５８】
Ｘｅフラッシュランプ光源１、光源用電源２およびその制御条件、ローパスフィルタ２４が同一であれば、上記｛Ｃｉ｝は発光毎に概略いつも同じ形状を示すので、本実施例２では、｛Ｃｉ｝はそれらを数値化したものをコンピュータ３０の外部メモリである重み係数テーブル３１として保存して用いる。
【００５９】
また、実施例２の変形例として、１回のパルス状の発光毎に｛Ｃｉ｝を実測して得ることも可能である。その場合の構成例を図４に示す。
【００６０】
図４において、光源１の直後にビームスプリッタ１２を置き、光源１から出た光の一部を第２の光検出器２１に導く。第２の光検出器２１には第１の光検出器２０と同等のものを用いる。第２の光検出器２１の出力信号は第２の信号処理回路２７を経て第２のＡ／Ｄ変換器２８に導かれる。
【００６１】
第２の信号処理回路２７および第２のＡ／Ｄ変換器２８は、各々第１の信号処理回路２３および第１のＡ／Ｄ変換器２６と同等である。第２のＡ／Ｄ変換器２８からのデジタルデータはコンピュータ３０に取り込まれ、重み係数｛Ｃｉ｝が生成される。他の構成は、実施例１と同様にとなっている。
【００６２】
上記図３または図４のいずれの方式においても、実施例１よりもＳ／Ｎ比を改善することが可能になる。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の実施例３について説明する。図５は、本発明の実施例３である分光光度計の概略構成図である。
【００６４】
実施例１及び実施例２では、試料の分光測光値を測定するのに用いる光束の数が１本のシングルビーム方式の分光光度計であった。
【００６５】
これに対して、本実施例３は、試料側と参照側の２本の光束を備えたダブルビーム方式の分光光度計の例であり、実施例１または実施例２の信号処理をダブルビーム方式の分光光度計に適用した例である。
【００６６】
本実施例３の光学系のうち光源１からモノクロメータ１０までの部分は実施例１と同等であるので説明は省略する。
【００６７】
図５において、モノクロメータ１０から射出される波長λの単色光は、ビームスプリッタ１２で２分割され、一方は試料側光束１３として試料７に入射する。試料７以降の第１の光検出器２０、第１の信号処理回路２３、第１のＡ／Ｄ変換器２４については、実施例１と同等であるので説明は省略する。
【００６８】
ビームスプリッタ１２で分割されたもう一方の光束は、平面鏡１５で反射され、参照側光束１４として参照用試料８に入射する。参照用試料８を透過した光は第２の光検出器２１で電気信号に変換される。第２の光検出器２１には第１の光検出器と同等のものを用いる。第２の光検出器２１の出力信号は第２の信号処理回路２７を経て第２のＡ／Ｄ変換器２８に導かれる。第２の信号処理回路２７および第２のＡ／Ｄ変換器２８は、各々第１の信号処理回路２３および第１のＡ／Ｄ変換器２６と同等である。
【００６９】
第１のＡ／Ｄ変換器２６からのデジタルデータと第２のＡ／Ｄ変換器２８からのデジタルデータは共にコンピュータ３０に取り込まれ、各々に対して式（８）または式（９）に従って加算され、参照用試料８を基準とした試料７の分光測光値が算出される。
【００７０】
これにより、ダブルビーム方式の分光光度計の構成においても、実施例１または実施例２と同様な、Ｓ／Ｎ比の改善効果を得ることができる。
【００７１】
なお、上述した例においては、光源としてＸｅフラシュランプを用いたが、本発明は、光源として、Ｘｅフラッシュランプの他に、パルスレーザやレーザダイオードを使用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・光源、２・・・光源用電源、７・・・試料、８・・・参照用試料、１０・・・モノクロメータ、１１・・・波長制御機構、１２・・・ビームスプリッタ、１３・・・試料側光束、１４・・・参照側光束、１５・・・平面鏡、２０、２１・・光検出器、２３、２７・・・信号処理回路、２４・・・ローパスフィルタ、２５・・・増幅器、２６、２８・・・Ａ／Ｄ変換器、３０・・・コンピュータ、３１・・・重み係数テーブル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の波長範囲または特定の波長における透過率や反射率など、試料の分光測光値を計測する分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
所定波長範囲または特定波長における透過率や反射率など、試料の分光測光値を計測する分光光度計として、紫外・可視域で試料の吸収スペクトルを測定するための紫外・可視分光光度計がある。代表的な紫外・可視分光光度計は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
これらの分光光度計では光源として、紫外域用の重水素放電管と、可視域用のハロゲンランプとの２種類の光源を搭載し、測定波長域に応じてこれらを切り替えて使用している。しかしながら、２種類の光源を搭載するための容積と、これらを制御するための複雑な切り替え機構を必要とし、装置全体の大形化と高コスト化が避けられなかった。
【０００４】
そこで、小形で低コストの分光光度計を実現するため、例えば特許文献２には、紫外から可視域、あるいは紫外から近赤外域の広波長範囲を単一の光源でカバーし、複数光源の切り替え機構を必要としない分光光度計が記載されている。このような光源として代表的なものに、Ｘｅ（キセノン）フラッシュランプがある。
【０００５】
Ｘｅフラッシュランプは紫外域から近赤外域にわたって概略連続的な発光スペクトルを発生するため、単一の光源で紫外・可視域の分光測定に必要とされる波長域をカバーすることができる。さらに、一般的なハロゲンランプに比べて発熱量が小さいことから、分光光度計の小型化に有利な光源である。
【０００６】
一方で、Ｘｅフラッシュランプの時間発光特性は、時間的に連続して発光する重水素放電管やハロゲンランプと異なり、比較的長い無発光期間を隔てて持続時間の短いパルス状の発光が繰り返し間欠的に行われるという特徴をもつ。Ｘｅフラッシュランプの発光量は、パルス状の発光期間における尖頭値としては重水素放電管やハロゲンランプより大きいが、複数回の発光を平均した単位時間当たりの平均光量としてはこれらの光源より小さい。
【０００７】
このため、重水素放電管とハロゲンランプの両方を搭載した分光光度計において、光源部分のみをそのままＸｅフラッシュランプに置き換えただけでは、従来の分光測定において確保されていたＳ／Ｎ比を保持することは難しい。
【０００８】
そこで、特許文献２には、このように間欠的に発光する光源の時間発光特性に鑑み、光源の有効な発光期間にのみ光検出器の出力信号を取り込み、無発光期間には光検出器の出力信号を取り込まないことで、Ｓ／Ｎ比を改善する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６１−５３５２７号公報
【特許文献２】米国特許第３、８１０、６９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
Ｘｅフラッシュランプの代表的な時間発光特性におけるパルス状の発光ピークの半値全幅は約５００ｎｓ程度で、一般的にこのパルス状発光が約２０〜１００Ｈｚ程度で繰返し行われる。この時間発光特性を前提として、特許文献２のようにパルス状の発光ピークの半値全幅相当の有効発光期間のみに光検出器の出力信号を取り込むためには、信号処理回路に概略１０ＭＨｚ程度の応答周波数帯域が求められる。
【００１１】
しかしながら、信号処理回路をこのように広帯域化すると、耐雑音性能の低下や、信号増幅時に大きなゲインを稼ぐのが難しいという問題が生じる。さらに、リセット回路付きの積分回路を用いる場合には、リセット用スイッチからの不要流入電流の影響を受けやすく、高速スイッチングによるノイズの発生等のデメリットを生じる。
【００１２】
さらに、Ｘｅフラッシュランプの時間発光波形は一般にピーク時刻に対して前後が非対称であり、ピークを過ぎた後の方が発光量がゼロになるまで長い時間裾を引くという特徴を有する。このような時間発光波形の中でピーク周辺の半値全幅相当の時間幅分の発光量だけを利用したのでは、全発光量に対する利用効率が低くなり、Ｓ／Ｎ比を改善する効果を最適化することはできない。このため、Ｘｅフラッシュランプを光源として用いた場合であっても、十分なＳ／Ｎ比の向上化が困難であった。
【００１３】
本発明の目的は、Ｘｅフラッシュランプに代表されるような間欠発光光源の発光量の利用効率を改善し、良好なＳ／Ｎ比を得ることが可能な分光光度計及び分光計測方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明は次のように構成される。
【００１５】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源からの光を分光して単色光を取り出し、取り出された単色光を試料に照射し、通過した単色光の強度を電気信号に変換し、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時間幅に上記電気信号の時間幅を拡張し、拡張した時間幅の信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、信号処理回路の耐雑音性能を劣化させることなく、かつ間欠的に発光する光源の発光量の利用効率を最適化して良好なＳ／Ｎ比を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１による分光光度計の概略構成図である。
【図２】Ｘｅフラッシュランプの時間発光特性を説明する図である
【図３】本発明の実施例２による分光光度計の概略構成図である。
【図４】本発明に実施例２の変形例示す図である。
【図５】本発明の実施例３による分光光度計の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例１である分光光度計の概略構成図である。実施例１においては、試料の分光測光値を測定するのに用いる光束の数が１本のシングルビーム方式の分光光度計の例である。
【００２０】
図１において、光源１にはＸｅフラッシュランプを用いる。光源１は光源用電源２から供給される光源駆動電流によって点灯される。
【００２１】
図２は、Ｘｅフラッシュランプの代表的な時間発光特性波形（図２の（Ａ））及び光源用電源２からの光源駆動電流と光源１の時間発光特性の関係（図２の（Ｂ））を示す図である。図２において、光源１のパルス状発光ピークの半値全幅は約５００ｎｓである。
【００２２】
図１において、光源１から出た光はモノクロメータ１０に入射する。モノクロメータ１０はコンピュータ３０の指令で動作する波長制御機構１１により測定波長λｎｍの単色光を試料７に向けて射出するよう制御される。測定波長λは、２００ｎｍから１１００ｎｍの波長範囲で選択可能である。試料７を透過した光は光検出器２０で電気信号に変換される。光検出器２０にはシリコンフォトダイオードを用いるが、光電子増倍管や、他の検出原理の光検出器であっても良い。光検出器２０の出力信号は信号処理回路２３に導かれる。信号処理回路２３の初段はローパスフィルタ２４で構成されている。
【００２３】
ここで、Ｘｅフラッシュランプの時間発光プロファイルは、図２の（Ａ）に示すように、パルス状発光がピークを迎えて変曲点を過ぎた後、ほぼ指数関数的に減衰しているとみなすことができる。すなわち、パルス状発光がピークを迎えた後の変曲点の位置を時間軸の原点ｔ＝０とすると、発光信号波形Ｉ０（ｔ）は、次式（１）で表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】
ただし、式（１）において、ｋはそのランプの特性から得られる定数である。
【００２６】
ただし、以降の計算を簡単にするため、パルス状発光の上記変曲点における値を１としている。
【００２７】
Ｘｅフラッシュランプの発光を光検出器２０で捉えた信号波形をローパスフィルタ２４に通した後に得られる信号波形も、ピークを迎えて変曲点を過ぎた後は、ほぼ次式（２）の形で減衰していると見なすことができる。式（２）において、ｐは比例定数である。
【００２８】
【数２】
【００２９】
このとき、およそ０．７／ｋが、発行信号波形Ｉ（ｔ）がピーク値の半値を取るまでの経過時間、すなわちローパスフィルタ２４の時定数に相当する。ピーク波形全体の信号量の総和が変化しない、すなわち、ゲイン＝１のローパスフィルタを考えると、式（１）をｔ＝０〜無限大で積分した結果より、ｐ＝ｋとなるので、式（２）は、次式（３）となる。
【００３０】
【数３】
【００３１】
ここで、ローパスフィルタ２４通過後の信号がピークを迎えて変曲点を過ぎた後の領域におけるＳ／Ｎ比を評価する。
【００３２】
ショットノイズを考慮しなければならないような微弱光で無い限り、ノイズ成分の瞬時値の平均は光量によらず一定として良いので、Ｉ（ｔ）をｔ＝０からｔ＝τまで積分したものを信号Ｓとする場合、それに対応するノイズＮは、積分時間幅τがローパスフィルタの時定数１／ｋよりも長いので、ほぼｋと積分時間幅τの積の平方根に比例すると見なすとすると、次式（４）、（５）となえる。
【００３３】
【数４】
【００３４】
【数５】
【００３５】
これらの比としてＳ／Ｎ比を求めると、次式（６）となる。
【００３６】
【数６】
【００３７】
式（６）が最大となるのは、式（６）をτで微分したものが０になるときである。そのとき、次式（７）のようになる。
【００３８】
【数７】
【００３９】
式（７）はｋτが約１．２５のときに満足されるので、Ｓ／Ｎ比を最大化できる積分時間τはほぼ１．２５／ｋで与えられる。このときのＳ／Ｎ比の最大値は、式６より、ｋτが一定であれば、ｋの値によらず一定の値を取ることが分かる。
【００４０】
すなわち、信号処理回路を構成する上で都合の良い時定数を０．７／ｋとし、そのｋに合わせてτ＝１．２５／ｋの積分時間でローパスフィルタ２４の信号を積分して用いることにより、常に最適化されたＳ／Ｎ比で測光値を得ることができる。
【００４１】
例えば、時定数＝１０μｓのときには、積分時間＝１８μｓとすれば良い。但し、この積分時間はＸｅフラッシュランプの時間発光プロファイルまたはその信号波形をローパスフィルタ２４に通した後に得られる信号波形がピークを迎えて変曲点を過ぎた後の領域に関する積分である。実際の積分処理は、その前のＸｅフラッシュランプの発光開始時点からはじめる必要があるので、発光開始からからピークを迎えて変曲点に至るまでの時間を加算する必要があり、時定数＝１０μｓの場合には、例えば、積分時間を２５μｓのように設定する。
【００４２】
これらの結果を踏まえて実施例１では、ローパスフィルタ２４の時定数を１０μｓとしている。このときの応答周波数帯域は高々１００ｋＨｚであり、Ｘｅフラッシュランプの時間発光プロファイルに応答するような広周波数帯域の信号処理回路に比べて、耐雑音性能や、信号増幅時に大きなゲインを確保するのに有利である。
【００４３】
このローパスフィルタ２４は同時に信号増幅作用も有する。前述の積分処理は信号処理回路中のローパスフィルタ２４の後段に積分回路を設けることで実現できるが、ローパスフィルタ２４の出力信号を増幅した後にＡ／Ｄ変換器でデジタルデータに変換し、デジタル加算処理により実現しても良い。
【００４４】
本実施例１では、ローパスフィルタ２４の出力信号は増幅器２５で十分な信号電圧になるまで増幅した後、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタルデータに変換し、コンピュータ３０に取り込む。Ａ／Ｄ変換器２６が入力信号をデジタルデータに変換するサンプリング周期は１μｓとしている。Ａ／Ｄ変換器２６は、ローパスフィルタ２４の時定数と概略同等かそれよりも短く設定したサンプリング間隔で、概略周期的に信号処理回路２３の出力信号をデジタル量に変換する。
【００４５】
コンピュータ（光学的特性算出手段）３０では光源１の１回のパルス状発光毎に発光開始後２５μｓ間に発生するデジタルデータを加算した結果を用いて、試料７に関する分光測光値、例えば透過率や吸光度などの光学的特性を算出する。
【００４６】
すなわち、２５μｓの間に発生する２５個のデジタルデータをＤ０〜Ｄ２４としたとき、次式（８）に示す加算結果が用いられる。
【００４７】
【数８】
【００４８】
本実施例１では、モノクロメータ１０と試料７を、モノクロメータ１０から射出される単色光が試料７に入射するよう配置しているが、光源１から出た白色光を先に試料７に入射させ、試料７を透過した光をモノクロメータ１０に導いて単色光化するようにしても、上記で得られるＳ／Ｎ比の改善効果に違いは無い。
【００４９】
このように本実施例１では、信号処理回路の応答周波数帯域を広くすることなしに、式（６）において期待可能な、最適化されたＳ／Ｎ比を実現することが可能になる。
【００５０】
つまり、本発明の実施例１によれば、広波長範囲の単一光源であるＸｅフラッシュランプ１からの光のうちの所望の波長光をモノクロメータで選択し、試料７を通過させ、光検出器７で検出する。そして、Ｘｅフラッシュランプ１の発光光度のピーク値から半値となるまでの経過時間を時定数とする遅延手段等の時間幅拡張手段としてのローパスフィルタ２４により、光検出器７からの出力信号の波形を期間的に拡張し、拡張した期間の波形信号を利用している。これにより、全発光光量に対する利用効率を向上でき、Ｓ／Ｎ比の改善効果を最適化することかできる。
【００５１】
なお、上記実施例１において、信号処理回路２３は、ローパスフィルタ２４の後段に、積分回路と、この積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路を備えるように構成することもできる。
【００５２】
上記積分回路は、光源１の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけローパスフィルタ２４を通過した電気信号を積分する。そして、Ａ／Ｄ変換器２６は、上記積分時間の終了直後に積分回路に蓄積された電荷量に対応する電気信号をデジタルデータに変換し、その後、リセット回路が積分回路に蓄積された電荷を消去する。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例２について説明する。図３は、本発明の実施例２である分光光度計の概略構成図である。本実施例２の光学系およびＡ／Ｄ変換器２６までの信号処理系は実施例１と同じであるので説明は省略する。
【００５４】
例えば、特開２００８−５８２３９号公報に記載されているように、ノイズを含んだ信号を複数加算した結果を用いて測光値の算出を行う場合に、相対的にノイズレベルの高い信号の寄与分を低くすることでＳ／Ｎ比を改善する技術が知られている。
【００５５】
具体的には、各信号に重み係数を乗じたものを加算するようにし、各信号が含む相対的なノイズレベルに応じてそれぞれに乗じる重み係数を変えるものである。加算すべき各信号が含むノイズ量の期待値が統計的に等しい場合には、「相対的にノイズレベルの高い信号」とは、すなわち「有効信号成分が相対的に小さい信号」を意味する。
【００５６】
ローパスフィルタ２４の出力信号は図２の（Ａ）に示すような時間変化波形を示すので、この波形のうちの積分時間内の強度変化と相似な値の並びを有する重み系数列を｛Ｃｉ｝（ｉ＝０〜２４）とする。ここで、各ｉは、Ａ／Ｄ変換器２６のサンプリング周期に対応する。また、｛Ｃｉ｝は最大値が１となるように規格化したものを用いる。本実施例２では、実施例１の式（８）に従って算出していた積分値に代えて、次式（９）を用いる。
【００５７】
【数９】
【００５８】
Ｘｅフラッシュランプ光源１、光源用電源２およびその制御条件、ローパスフィルタ２４が同一であれば、上記｛Ｃｉ｝は発光毎に概略いつも同じ形状を示すので、本実施例２では、｛Ｃｉ｝はそれらを数値化したものをコンピュータ３０の外部メモリである重み係数テーブル３１として保存して用いる。
【００５９】
また、実施例２の変形例として、１回のパルス状の発光毎に｛Ｃｉ｝を実測して得ることも可能である。その場合の構成例を図４に示す。
【００６０】
図４において、光源１の直後にビームスプリッタ１２を置き、光源１から出た光の一部を第２の光検出器２１に導く。第２の光検出器２１には第１の光検出器２０と同等のものを用いる。第２の光検出器２１の出力信号は第２の信号処理回路２７を経て第２のＡ／Ｄ変換器２８に導かれる。
【００６１】
第２の信号処理回路２７および第２のＡ／Ｄ変換器２８は、各々第１の信号処理回路２３および第１のＡ／Ｄ変換器２６と同等である。第２のＡ／Ｄ変換器２８からのデジタルデータはコンピュータ３０に取り込まれ、重み係数｛Ｃｉ｝が生成される。他の構成は、実施例１と同様にとなっている。
【００６２】
上記図３または図４のいずれの方式においても、実施例１よりもＳ／Ｎ比を改善することが可能になる。
【実施例３】
【００６３】
次に、本発明の実施例３について説明する。図５は、本発明の実施例３である分光光度計の概略構成図である。
【００６４】
実施例１及び実施例２では、試料の分光測光値を測定するのに用いる光束の数が１本のシングルビーム方式の分光光度計であった。
【００６５】
これに対して、本実施例３は、試料側と参照側の２本の光束を備えたダブルビーム方式の分光光度計の例であり、実施例１または実施例２の信号処理をダブルビーム方式の分光光度計に適用した例である。
【００６６】
本実施例３の光学系のうち光源１からモノクロメータ１０までの部分は実施例１と同等であるので説明は省略する。
【００６７】
図５において、モノクロメータ１０から射出される波長λの単色光は、ビームスプリッタ１２で２分割され、一方は試料側光束１３として試料７に入射する。試料７以降の第１の光検出器２０、第１の信号処理回路２３、第１のＡ／Ｄ変換器２４については、実施例１と同等であるので説明は省略する。
【００６８】
ビームスプリッタ１２で分割されたもう一方の光束は、平面鏡１５で反射され、参照側光束１４として参照用試料８に入射する。参照用試料８を透過した光は第２の光検出器２１で電気信号に変換される。第２の光検出器２１には第１の光検出器と同等のものを用いる。第２の光検出器２１の出力信号は第２の信号処理回路２７を経て第２のＡ／Ｄ変換器２８に導かれる。第２の信号処理回路２７および第２のＡ／Ｄ変換器２８は、各々第１の信号処理回路２３および第１のＡ／Ｄ変換器２６と同等である。
【００６９】
第１のＡ／Ｄ変換器２６からのデジタルデータと第２のＡ／Ｄ変換器２８からのデジタルデータは共にコンピュータ３０に取り込まれ、各々に対して式（８）または式（９）に従って加算され、参照用試料８を基準とした試料７の分光測光値が算出される。
【００７０】
これにより、ダブルビーム方式の分光光度計の構成においても、実施例１または実施例２と同様な、Ｓ／Ｎ比の改善効果を得ることができる。
【００７１】
なお、上述した例においては、光源としてＸｅフラシュランプを用いたが、本発明は、光源として、Ｘｅフラッシュランプの他に、パルスレーザやレーザダイオードを使用することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・光源、２・・・光源用電源、７・・・試料、８・・・参照用試料、１０・・・モノクロメータ、１１・・・波長制御機構、１２・・・ビームスプリッタ、１３・・・試料側光束、１４・・・参照側光束、１５・・・平面鏡、２０、２１・・光検出器、２３、２７・・・信号処理回路、２４・・・ローパスフィルタ、２５・・・増幅器、２６、２８・・・Ａ／Ｄ変換器、３０・・・コンピュータ、３１・・・重み係数テーブル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源と、
上記光源からの光を分光して単色光を取り出すモノクロメータと、
上記モノクロメータにより取り出された単色光が試料に照射され、通過した単色光の強度を電気信号に変換する第１の光検出器と、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時定数を有し、上記光検出手段から出力された信号の時間幅を拡張する時間幅拡張手段を有する第１の信号処理手段と、
上記信号処理手段から出力された信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出する光学的特性算出手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
請求項１に記載の分光光度計において、上記時間幅拡張手段はローパスフィルタであり、上記信号処理手段は上記ローパスフィルタから出力された信号を増幅する増幅器を有することを特徴とする分光光度計。
【請求項３】
請求項２に記載の分光光度計において、上記信号処理手段の増幅器により増幅する第１のＡ／Ｄ変換器を備え、この第１のＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換された信号に基いて上記光学的特性算出手段は上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
請求項３に記載の分光光度計において、上記ローパスフィルタの時定数は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えた後に第１の所定の強度以下に減衰するまでの時間幅に対応する値あることを特徴とする分光光度計。
【請求項５】
請求項３に記載の分光光度計において、上記Ａ／Ｄ変換器は、上記ローパスフィルタの時定数と概略同等かそれよりも短く設定したサンプリング間隔で、概略周期的に上記信号処理手段の出力信号をデジタル量に変換することを特徴とする分光光度計。
【請求項６】
請求項５に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えた後の第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に含まれるサンプリング時刻に得られた一連のデジタルデータを用いて上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項７】
請求項６に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記一連のデジタルデータから上記試料の光学的特性を算出する際に、信号強度の大きいデジタルデータほど測光値算出への寄与が大きくなるよう、個々のデジタルデータに予め定めた重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項８】
請求項７に記載の分光光度計において、上記一連のデジタルデータ中の個々のデータに適用される重み係数は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルで上記個々のデータのサンプリング時刻に対応する時刻に対応する発光強度に比例させて決定されることを特徴とする分光光度計。
【請求項９】
請求項３に記載の分光光度計において、上記信号処理手段は上記ローパスフィルタの後段に、積分回路と、この積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路とを有し、上記積分回路は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけ上記ローパスフィルタを通過した電気信号を積分し、上記Ａ／Ｄ変換器は上記積分時間の終了直後に上記積分回路に蓄積された電荷量に対応する電気信号をデジタルデータに変換後、上記リセット回路が上記積分回路に蓄積された電荷を消去することを特徴とする分光光度計。
【請求項１０】
請求項３に記載の分光光度計において、上記モノクロメータから射出された単色光の一部を分岐して第２の光束として取り出し、直接または参照用試料を通過後に供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、上記信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第２の信号処理手段の出力信号をデジタルデータに変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器とから得られるデジタルデータから上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器から得られる一連のデジタルデータ中の個々のデータに、個々のデータのサンプリング時刻と同時刻に上記第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータの強度に比例させて決定される重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１２】
請求項３に記載の分光光度計において、
上記光源の後に配置されるビームスプリッタと、
上記光源から発せられる光の一部が上記ビームスプリッタで分岐され、第２の光束として供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、第１の信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第１のＡ／Ｄ変換器と概略同等の第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータの組から上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１３】
請求項３に記載の分光光度計において、
上記光源の後に配置されるビームスプリッタと、
上記光源から発せられる光の一部が上記ビームスプリッタで分岐され、第２の光束として供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、第１の信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第１のＡ／Ｄ変換器と概略同等の第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器から得られる一連のデジタルデータ中の個々のデータに、上記個々のデータのサンプリング時刻と同時刻に上記第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータ強度に比例させて決定される重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１４】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源を有する光学系と、上記光源から出た光を検出する光検出器と、上記光検出器の出力信号を処理する光信号処理回路とを有する光計測装置において、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時定数を有するローパスフィルタを備え、上記ローパスフィルタにより上記光検出器の出力信号のうちの低周波成分のみを通過させて、上記光信号処理回路に供給することを特徴とする光計測装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光計測装置において、上記ローパスフィルタより後に、積分回路と、積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路とを備え、上記積分回路は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけ上記ローパスフィルタを通過した電気信号を積分することを特徴とする光計測装置。
【請求項１６】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源からの光を分光して単色光を取り出し、
上記モノクロメータにより取り出された単色光を試料に照射し、通過した単色光の強度を電気信号に変換し、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時間幅に上記電気信号の時間幅を拡張し、
上記拡張した時間幅の信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光計測方法。
【請求項１】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源と、
上記光源からの光を分光して単色光を取り出すモノクロメータと、
上記モノクロメータにより取り出された単色光が試料に照射され、通過した単色光の強度を電気信号に変換する第１の光検出器と、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時定数を有し、上記光検出手段から出力された信号の時間幅を拡張する時間幅拡張手段を有する第１の信号処理手段と、
上記信号処理手段から出力された信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出する光学的特性算出手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
請求項１に記載の分光光度計において、上記時間幅拡張手段はローパスフィルタであり、上記信号処理手段は上記ローパスフィルタから出力された信号を増幅する増幅器を有することを特徴とする分光光度計。
【請求項３】
請求項２に記載の分光光度計において、上記信号処理手段の増幅器により増幅する第１のＡ／Ｄ変換器を備え、この第１のＡ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換された信号に基いて上記光学的特性算出手段は上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項４】
請求項３に記載の分光光度計において、上記ローパスフィルタの時定数は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えた後に第１の所定の強度以下に減衰するまでの時間幅に対応する値あることを特徴とする分光光度計。
【請求項５】
請求項３に記載の分光光度計において、上記Ａ／Ｄ変換器は、上記ローパスフィルタの時定数と概略同等かそれよりも短く設定したサンプリング間隔で、概略周期的に上記信号処理手段の出力信号をデジタル量に変換することを特徴とする分光光度計。
【請求項６】
請求項５に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えた後の第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に含まれるサンプリング時刻に得られた一連のデジタルデータを用いて上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項７】
請求項６に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記一連のデジタルデータから上記試料の光学的特性を算出する際に、信号強度の大きいデジタルデータほど測光値算出への寄与が大きくなるよう、個々のデジタルデータに予め定めた重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項８】
請求項７に記載の分光光度計において、上記一連のデジタルデータ中の個々のデータに適用される重み係数は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルで上記個々のデータのサンプリング時刻に対応する時刻に対応する発光強度に比例させて決定されることを特徴とする分光光度計。
【請求項９】
請求項３に記載の分光光度計において、上記信号処理手段は上記ローパスフィルタの後段に、積分回路と、この積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路とを有し、上記積分回路は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後第２の所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけ上記ローパスフィルタを通過した電気信号を積分し、上記Ａ／Ｄ変換器は上記積分時間の終了直後に上記積分回路に蓄積された電荷量に対応する電気信号をデジタルデータに変換後、上記リセット回路が上記積分回路に蓄積された電荷を消去することを特徴とする分光光度計。
【請求項１０】
請求項３に記載の分光光度計において、上記モノクロメータから射出された単色光の一部を分岐して第２の光束として取り出し、直接または参照用試料を通過後に供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、上記信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第２の信号処理手段の出力信号をデジタルデータに変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器とから得られるデジタルデータから上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１１】
請求項１０に記載の分光光度計において、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器から得られる一連のデジタルデータ中の個々のデータに、個々のデータのサンプリング時刻と同時刻に上記第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータの強度に比例させて決定される重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１２】
請求項３に記載の分光光度計において、
上記光源の後に配置されるビームスプリッタと、
上記光源から発せられる光の一部が上記ビームスプリッタで分岐され、第２の光束として供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、第１の信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第１のＡ／Ｄ変換器と概略同等の第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１及び第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータの組から上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１３】
請求項３に記載の分光光度計において、
上記光源の後に配置されるビームスプリッタと、
上記光源から発せられる光の一部が上記ビームスプリッタで分岐され、第２の光束として供給される第２の光検出器と、
上記第２の光検出器の出力信号を処理するために、第１の信号処理手段と略同等の第２の信号処理回路と、
上記第１のＡ／Ｄ変換器と概略同等の第２のＡ／Ｄ変換器と、
を備え、上記光学的特性算出手段は、上記第１のＡ／Ｄ変換器から得られる一連のデジタルデータ中の個々のデータに、上記個々のデータのサンプリング時刻と同時刻に上記第２のＡ／Ｄ変換器から得られるデジタルデータ強度に比例させて決定される重み係数を乗じ、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光光度計。
【請求項１４】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源を有する光学系と、上記光源から出た光を検出する光検出器と、上記光検出器の出力信号を処理する光信号処理回路とを有する光計測装置において、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時定数を有するローパスフィルタを備え、上記ローパスフィルタにより上記光検出器の出力信号のうちの低周波成分のみを通過させて、上記光信号処理回路に供給することを特徴とする光計測装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の光計測装置において、上記ローパスフィルタより後に、積分回路と、積分回路に蓄積された電荷を消去するリセット回路とを備え、上記積分回路は、上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの中で発光開始から発光強度がピークを迎えてその後所定の強度以下に減衰するまでの期間に対応する積分時間だけ上記ローパスフィルタを通過した電気信号を積分することを特徴とする光計測装置。
【請求項１６】
無発光期間を隔てて間欠的に発光する光源からの光を分光して単色光を取り出し、
上記モノクロメータにより取り出された単色光を試料に照射し、通過した単色光の強度を電気信号に変換し、
上記光源の１回の発光の時間発光プロファイルの半値幅よりも長い時間幅に上記電気信号の時間幅を拡張し、
上記拡張した時間幅の信号に基いて、上記試料の光学的特性を算出することを特徴とする分光計測方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−２５７２６８（Ｐ２０１１−２５７２６８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３２０５３（Ｐ２０１０−１３２０５３）
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月９日（２０１０．６．９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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