(57)【要約】【課題】測光装置および測光方法において、複数の被測定試料を測光する場合にダークノイズに起因する測定誤差の抑えるとともに測定時間を低減することができるようにする。【解決手段】測光装置５０は、基準試料７０と被測定試料７とに照明光束Ｌ０を照射して、基準試料７０と被測定試料７とから出射された測定光束を集光する測定光学系と、測定光束を受光し、受光量に応じた出力信号を発生する分光器１１と、測定対象を識別する識別手段と、分光器１１のダークノイズを取得するダークノイズ取得手段と、ダークノイズを取得タイミングとともに記憶するダークノイズ記憶部と、分光器１１の出力信号を取得し、その取得タイミング、および測定対象を記憶する出力信号記憶部と、相対測光特性値ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）を算出する測光演算部とを備える。【選択図】図１
2010249649.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準試料と被測定試料に対して光束を照射する光源と、
前記基準試料と前記被測定試料とから出射された光の強度を測定する測光部と、
前記測光部によって前記基準試料の光強度を取得する基準光強度取得手段と、
当該基準光強度取得手段の実行に対して前後所定時間内に、前記測光部の第１のダークノイズを取得する第１ダークノイズ取得手段と、
前記測光部によって前記被測定試料の光強度を取得する試料光強度取得手段と、
前記試料光強度取得手段の実行に対して前後所定時間内に、前記測光部の第２のダークノイズを取得する第２ダークノイズ取得手段と、
前記基準試料の光強度と前記第１のダークノイズとの差に対し、前記被測定試料の光強度と前記第２のダークノイズとの差を除することで、相対測光特性値を算出する測光演算部と、
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
基準試料と被測定試料に対して光束を照射する光源と、前記基準試料と前記被測定試料とから出射された光の強度を測定する測光部と、を備えた測光装置の測光方法であって、
前記基準試料に対する光強度の取得と、前記測光部の第１のダークノイズの取得と、を所定時間内に行うステップと、
前記被測定試料に対する光強度の取得と、前記測光部の第２のダークノイズの取得とを所定時間内に行うステップと、
前記基準試料の光強度と前記第１のダークノイズとの差に対し、前記被測定試料の光強度と前記第２のダークノイズとの差を除することで、相対測光特性値を算出するステップと、
を備えることを特徴とする測光方法。
【請求項３】
反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と前記測光特性値が未知の被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射し、前記基準試料と前記被測定試料とから出射される光量をそれぞれ測定し、これらの光量測定値のダークノイズを補正して前記基準試料に対する前記被測定試料の相対測光特性値を算出する測光装置であって、
前記基準試料と前記被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射して、前記基準試料と前記被測定試料とから出射された測定光束を集光する測定光学系と、
該測定光学系によって集光された前記測定光束を受光し、受光量に応じた出力信号を発生する測光部と、
該測光部の測定対象を識別する識別手段と、
前記測光部のダークノイズを取得するダークノイズ取得手段と、
該ダークノイズ取得手段で取得された前記ダークノイズを取得タイミングとともに記憶するダークノイズ記憶部と、
前記測光部によって発生された前記出力信号を取得し、該出力信号の取得タイミングおよび前記識別手段で識別された前記出力信号取得時の測定対象と関連付けて記憶する出力信号記憶部と、
前記ダークノイズ記憶部および前記出力信号記憶部に記憶された前記出力信号および前記ダークノイズのうち、前記基準試料の測定時の出力信号を第１の出力信号Ｉｒｅｆ、取得タイミングが前記基準試料の測定時の近傍であるダークノイズを第１のダークノイズＩｄ１とし、前記被測定試料の測定時の出力信号を第２の出力信号Ｉｓ、取得タイミングが前記被測定試料の測定時の近傍であるダークノイズを第２のダークノイズＩｄ２とするとき、
前記相対測光特性値ｒを、次式によって算出する測光演算部と
を備えることを特徴とする測光装置。
ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）                      ・・・（１）
【請求項４】
反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と前記測光特性値が未知の被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射し、前記基準試料と前記被測定試料とから出射される光量をそれぞれ測定し、これらの光量測定値のダークノイズを補正して前記基準試料に対する前記被測定試料の相対測光特性値を算出する測光方法であって、
測定対象を識別する識別工程と、
前記測光部のダークノイズを複数の取得タイミングで取得するダークノイズ取得工程と、
該ダークノイズ取得工程で取得されたダークノイズを前記取得タイミングとともに記憶するダークノイズ記憶工程と、
前記識別工程後に、前記測定対象に前記照明光束を照射し、前記測定対象から出射される光量を測定し、受光量に応じた出力信号を発生する測光工程と、
前記測光工程によって発生された前記出力信号を取得し、該出力信号の取得タイミングおよび前記識別工程で識別された前記出力信号取得時の測定対象と関連付けて記憶する出力信号記憶工程と、
前記基準試料および少なくとも１つの被測定試料に対して、前記識別工程、前記ダークノイズ取得工程、前記ダークノイズ記憶工程、前記測光工程、および前記出力信号記憶工程を行った後に、前記ダークノイズ記憶工程および前記出力信号記憶工程で記憶された前記出力信号および前記ダークノイズのうち、前記基準試料の測定時の出力信号を第１の出力信号Ｉｒｅｆ、取得タイミングが前記基準試料の測定時の近傍であるダークノイズを第１のダークノイズＩｄ１とし、前記被測定試料の測定時の出力信号を第２の出力信号Ｉｓ、取得タイミングが前記被測定試料の測定時の近傍であるダークノイズを第２のダークノイズＩｄ２とするとき、
前記相対測光特性値ｒを、次式によって算出する測光演算工程と
を備えることを特徴とする測光方法。
ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）                      ・・・（１）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測光装置および測光方法に関する。例えば、顕微測光装置、分光測光装置、顕微分光測光装置、反射率測定装置など被測定試料から出射された光の強度を測定する測光装置およびそれらを用いて行う測光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と測光特性値が未知の被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射し、基準試料と被測定試料とから出射される光量をそれぞれ測定し、これらの光量測定値のダークノイズを補正して基準試料に対する被測定試料の相対測光特性値（相対反射率または相対透過率）を算出する測光装置が知られている。
このような測光装置の一例として、例えば、特許文献１には、対物レンズを介して被測定試料に光を照射し、被測定試料が対物レンズの合焦位置に置かれているときの反射光を対物レンズを介して取り込んで測定するとともに、対物レンズを含む顕微光学系から生じる迷光を測定し、測定反射光と迷光との差を被測定試料の実反射光とする顕微測光装置おおよび反射光測定方法が記載されている。
また、従来の顕微測光装置では、基準となる被測定試料を顕微鏡の試料台に載置し、測光分光部に入射する反射光の光強度Ｃ（λ）を測定する。次に、光入射口に配設された電磁シャッタを閉止して測光分光部を暗状態にした後、１次元固体撮像素子の暗電流Ｄ（λ）を測定する。そして、相対反射率の測定対象である被測定試料を顕微鏡の試料台に載置し、測光分光部の電磁シャッタを開放した状態で光強度Ｍ（λ）を測定する。以上の測定値から、相対反射率Ｒ（λ）は、Ｒ（λ）＝｛Ｍ（λ）−Ｄ（λ）｝／｛Ｃ（λ）−Ｄ（λ）｝によって求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０６７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のような従来の測光装置には、以下のような問題があった。
例えば、ＣＣＤなどの撮像素子においては、光を受光してない状態でも微弱な信号を出力している。この微弱信号は暗電流と呼ばれており、測定のノイズ成分となる。また、測光装置内部においては、例えば、ハーフミラーを透過した光束や、レンズ等の意図しない面で反射され光束が、装置内部で散乱し試料に入射することなく分光器に入射するなど、意図してない屈折や反射から生じる光が発生している。これは迷光と呼ばれており、測定値のノイズ成分となる。
高精度な測光を行うには、これらのノイズ成分を除去するため、例えば分光部などの測光部に反射光束が入射しない状態を作り出して、これらのノイズ成分のみをダークノイズとして測定し、相対反射率の算出時等には、測定されたダークノイズの光強度を、被測定試料や基準試料の反射光束の光強度から差し引くことで、それらに起因する誤差を取り除く必要がある。
例えば、特許文献１に記載の技術では、電磁シャッタによって測定分光部を暗状態にして、ダークノイズである１次元固体撮像素子の暗電流Ｄ（λ）を測定し、これを用いて相対反射率の補正を行っている。
ところが、ダークノイズの値は、温度、湿度等によって変化する。特に、装置の電源を入れた状態であれば、電気回路や光源によって発生する熱の影響により撮像素子周辺の温度や湿度が変化し、ダークノイズは変動する。
従って、特許文献１のような測光装置、測光方法では、測定分光部のダークノイズの測定と、基準試料および被測定試料の測光とをセットで行う必要がある。そのため、複数の被測定試料を連続して測定しようとする場合に測定時間が増大してしまうという問題がある。
また、測定時間を低減しようとして、各被測定試料の測光時に基準試料の測光とダークノイズの測定を省略すると、基準試料測定後のダークノイズの変化を補正することができないため、測定誤差が大きくなってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数の被測定試料を測光する場合に、ダークノイズに起因する測定誤差を抑えるとともに測定時間を低減することができる測光装置および測光方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、基準試料と被測定試料に対して光束を照射する光源と、前記基準試料と前記被測定試料とから出射された光の強度を測定する測光部と、前記測光部によって前記基準試料の光強度を取得する基準光強度取得手段と、当該基準光強度取得手段の実行に対して前後所定時間内に、前記測光部の第１のダークノイズを取得する第１ダークノイズ取得手段と、前記測光部によって前記被測定試料の光強度を取得する試料光強度取得手段と、前記試料光強度取得手段の実行に対して前後所定時間内に、前記測光部の第２のダークノイズを取得する第２ダークノイズ取得手段と、前記基準試料の光強度と前記第１のダークノイズとの差に対し、前記被測定試料の光強度と前記第２のダークノイズとの差を除することで、相対測光特性値を算出する測光演算部と、備える構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、基準試料と被測定試料に対して光束を照射する光源と、前記基準試料と前記被測定試料とから出射された光の強度を測定する測光部と、を備えた測光装置の測光方法であって、前記基準試料に対する光強度の取得と、前記測光部の第１のダークノイズの取得と、を所定時間内に行うステップと、前記被測定試料に対する光強度の取得と、前記測光部の第２のダークノイズの取得とを所定時間内に行うステップと、前記基準試料の光強度と前記第１のダークノイズとの差に対し、前記被測定試料の光強度と前記第２のダークノイズとの差を除することで、相対測光特性値を算出するステップと、
を備える方法とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明では、反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と前記測光特性値が未知の被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射し、前記基準試料と前記被測定試料とから出射される光量をそれぞれ測定し、これらの光量測定値のダークノイズを補正して前記基準試料に対する前記被測定試料の相対測光特性値を算出する測光装置であって、前記基準試料と前記被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射して、前記基準試料と前記被測定試料とから出射された測定光束を集光する測定光学系と、該測定光学系によって集光された前記測定光束を受光し、受光量に応じた出力信号を発生する測光部と、該測光部の測定対象を識別する識別手段と、前記測光部のダークノイズを取得するダークノイズ取得手段と、該ダークノイズ取得手段で取得された前記ダークノイズを取得タイミングとともに記憶するダークノイズ記憶部と、前記測光部によって発生された前記出力信号を取得し、該出力信号の取得タイミングおよび前記識別手段で識別された前記出力信号取得時の測定対象と関連付けて記憶する出力信号記憶部と、前記ダークノイズ記憶部および前記出力信号記憶部に記憶された前記出力信号および前記ダークノイズのうち、前記基準試料の測定時の出力信号を第１の出力信号Ｉｒｅｆ、取得タイミングが前記基準試料の測定時に近いダークノイズを第１のダークノイズＩｄ１とし、前記被測定試料の測定時の出力信号を第２の出力信号Ｉｓ、取得タイミングが前記被測定試料の測定時に近いダークノイズを第２のダークノイズＩｄ２とするとき、前記相対測光特性値ｒを、次式によって算出する測光演算部とを備える構成とする。
ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）                      ・・・（１）
【０００９】
請求項４に記載の発明では、反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と前記測光特性値が未知の被測定試料とにそれぞれ照明光束を照射し、前記基準試料と前記被測定試料とから出射される光量をそれぞれ測定し、これらの光量測定値のダークノイズを補正して前記基準試料に対する前記被測定試料の相対測光特性値を算出する測光方法であって、測定対象を識別する識別工程と、前記測光部のダークノイズを複数の取得タイミングで取得するダークノイズ取得工程と、該ダークノイズ取得工程で取得されたダークノイズを前記取得タイミングとともに記憶するダークノイズ記憶工程と、前記識別工程後に、前記測定対象に前記照明光束を照射し、前記測定対象から出射される光量を測定し、受光量に応じた出力信号を発生する測光工程と、前記測光工程によって発生された前記出力信号を取得し、該出力信号の取得タイミングおよび前記識別工程で識別された前記出力信号取得時の測定対象と関連付けて記憶する出力信号記憶工程と、前記基準試料および少なくとも１つの被測定試料に対して、前記識別工程、前記ダークノイズ取得工程、前記ダークノイズ記憶工程、前記測光工程、および前記出力信号記憶工程を行った後に、前記ダークノイズ記憶工程および前記出力信号記憶工程で記憶された前記出力信号および前記ダークノイズのうち、前記基準試料の測定時の出力信号を第１の出力信号Ｉｒｅｆ、取得タイミングが前記基準試料の測定時に近いダークノイズを第１のダークノイズＩｄ１とし、前記被測定試料の測定時の出力信号を第２の出力信号Ｉｓ、取得タイミングが前記被測定試料の測定時に近いダークノイズを第２のダークノイズＩｄ２とするとき、前記相対測光特性値ｒを、次式によって算出する測光演算工程とを備える方法とする。
ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）                      ・・・（１）
【発明の効果】
【００１０】
本発明の測光装置および測光方法によれば、測光部のダークノイズを複数回取得して記憶し、基準試料と被測定試料との各測定時に近いダークノイズによって基準信号および被測定試料の測定時の出力信号をそれぞれ補正することができるため、複数の被測定試料を測光する場合に、ダークノイズに起因する測定誤差の抑えるとともに測定時間を低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る測光装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る測光装置の演算処理ユニットの機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る測光装置の表示画面の一例を模式的に示す説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る測光方法の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態の第１変形例に係る測光方法の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
本発明の実施形態に係る測光装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る測光装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る測光装置の演算処理ユニットの機能ブロック図である。図３は、本発明の実施形態に係る測光装置の表示画面の一例を模式的に示す説明図である。
【００１３】
本実施形態の測光装置５０は、図１に示すように、被測定試料７の被測定面８、あるいは分光反射率が既知の基準試料７０の基準測定面８０を落射照明することによって、被測定面８あるいは基準測定面８０の分光スペクトルを測定し、それぞれの分光スペクトルの測定値から、基準測定面８０に対する被測定面８の相対分光反射率を算出して、被測定面８の分光反射率を測定するものである。
被測定試料７の種類は、特に限定されず、例えば、レンズ、光学フィルタ、反射ミラー等の光学素子などを挙げることができる。なお、図１は模式図のため、被測定試料７を平板状に描いているが、レンズや曲面ミラーの場合、被測定面８は曲面になる。
【００１４】
測光装置５０の概略構成は、光源１、照明レンズ２、ピンホール板３、コリメータレンズ４、ハーフミラー５、対物レンズ６、ステージ１６、結像レンズ９、観察光学系１０、シャッタ１５、分光器１１（測光部）、測定制御ユニット１４、およびモニタ１８（表示部）を備える。
このうち、ステージ１６、対物レンズ６、ハーフミラー５、結像レンズ９、観察光学系１０、シャッタ１５、分光器１１は、分光器１１の入射光軸で規定される測光装置５０の測定基準軸Ｏ上に、この順に配置されている。
【００１５】
光源１は、被測定面８を照明するための照明光束Ｌ０を発生するもので、例えば、ハロゲンランプや重水素ランプなどを採用することができる。また、被測定試料７の測定の目的によってはＬＥＤや半導体レーザなどの発光素子からなる光源を採用してもよい。
照明レンズ２は、光源１で発生された照明光束Ｌ０を集光し、ピンホール板３を照明する光学素子である。
ピンホール板３は、被測定面８の一部をスポット状に照明するため、照明レンズ２によって集光された照明光束Ｌ０の透過範囲を規制するピンホール３ａを備える絞り部材である。
【００１６】
コリメータレンズ４は、ピンホール３ａから出射された照明光束Ｌ０を平行光束とするため、焦点位置がピンホール３ａの中心に一致するように配置されたレンズまたはレンズ群である。
ハーフミラー５は、対物レンズ６および結像レンズ９の間の光路上で、コリメータレンズ４に対向する位置に配置され、コリメータレンズ４を透過した照明光束Ｌ０の一部を対物レンズ６側に反射して、測定基準軸Ｏの軸上光束として、対物レンズ６に入射させる光路合成手段である。
【００１７】
対物レンズ６は、ハーフミラー５で反射された照明光束Ｌ０を、対物レンズ６に対向して保持された被測定試料７の被測定面８に向けて集光するとともに、照明光束Ｌ０が被測定面８で反射された測定光束Ｌ１を集光するため、レンズ光軸が測定基準軸Ｏと同軸に配置されたレンズまたはレンズ群である。
【００１８】
ステージ１６は、被測定試料７または基準試料７０を位置決めして保持し、少なくとも測定基準軸Ｏに沿って移動可能に保持するもので、上下駆動手段１７によって支持されている。
なお、ステージ１６は、測定の必要に応じて、例えば、測定基準軸Ｏに直交する方向に移動する機構や、測定基準軸Ｏに対する傾斜を調整する機構などが設けられていてもよい。
【００１９】
結像レンズ９は、測定光束Ｌ１のうち、対物レンズ６によって集光され、ハーフミラー５を透過した測定光束Ｌ２を集光し、分光器１１の入射開口１１ａに結像させるものである。
観察光学系１０は、結像レンズ９によって集光される測定光束Ｌ２の一部を分岐して被検面の像を観察するためのもので、分岐プリズム１０ａや接眼レンズ１０ｂなどから構成される。これにより、測定者はステージ１６上の被測定試料７や基準試料７０の被測定面８や基準測定面８０の様子や配置位置を観察できるようになっている。
【００２０】
シャッタ１５は、観察光学系１０と分光器１１の間で分光器１１の入射開口１１ａを覆う範囲に設けられた開閉機構である。このため、シャッタ１５を開閉することにより、結像レンズ９によって集光され、観察光学系１０を透過した測定光束Ｌ３を通過させる状態と遮光する状態とを切り替えられるようになっている。
シャッタ１５は、測定制御ユニット１４に電気的に接続され、測定制御ユニット１４により開閉動作のタイミングを制御できるようになっている。
【００２１】
分光器１１は、回折格子１２と１次元撮像素子１３とを備え、入射開口１１ａから入射された測定光束Ｌ２を回折格子１２によって波長λごとに分解して、１次元撮像素子１３上の異なる画素位置に結像し、１次元撮像素子１３の受光量（光強度）を測定し、測定した当該受光量(光強度)に応じて、出力信号ｉ（λ）を出力する測光部である。ここで、λは、回折格子１２と１次元撮像素子１３との位置関係に応じて決まる１次元撮像素子１３上の画素位置と対応している。
分光器１１の入射光軸は測定基準軸Ｏを規定しており、分光器１１の入射開口１１ａは結像レンズ９の焦点位置に配置されている。
また、分光器１１は、測定制御ユニット１４と電気的に接続され、出力信号ｉ（λ）が測定制御ユニット１４に送出されるようになっている。
【００２２】
光源１、照明レンズ２、ピンホール板３、コリメータレンズ４、ハーフミラー５、対物レンズ６および結像レンズ９は、基準試料７０と被測定試料７とにそれぞれ照明光束を照射して、基準試料７０と被測定試料７とから出射された測定光束Ｌ２を集光する測定光学系を構成している。
【００２３】
測定制御ユニット１４は、図２に示すように、分光器１１から送出された出力信号ｉ（λ）に演算処理を施して、相対分光反射率を算出したり、分光スペクトルや相対分光反射率などの測定結果をモニタ１８の表示画面１８ａに表示させたりするとともに、シャッタ１５の開閉動作を制御するものである。そして、測定制御ユニット１４は、分光器１１、操作部１９、操作画面部１８Ｂ、シャッタ１５、およびモニタ１８と電気的に接続され、それぞれの間で制御信号やデータの通信を行うことができるようになっている。
操作部１９は、測定者が測光装置５０の測定動作を制御する操作入力を行うもので、例えば、キーボードやマウス等の入力手段からなる。操作部１９の操作入力は、測定制御ユニット１４の入力インターフェースを介して直接入力されるか、または、操作部１９によってモニタ１８の表示画面１８ａに表示されたＧＵＩで構成される操作画面部１８Ｂを操作することで間接的に入力される。以下では、一例として、操作部１９のうちのマウスによって操作画面部１８ＢのＧＵＩをクリックして操作する場合の例で説明する。
なお、操作画面部１８Ｂは、例えばタッチパネルになっていてもよく、その場合には、測定者が表示画面１８ａに直接触れるなどして操作を行うことができる。
測定制御ユニット１４の機能構成は、データ取得部３０、記憶部３１、操作解析部３２、演算部３３（測光演算部）、シャッタ制御部３４、および表示制御部３５を備える。
【００２４】
データ取得部３０は、分光器１１からの出力信号ｉ（λ）を受信し、出力信号をＡ／Ｄ変換して記憶部３１に記憶させるものである。以下では、簡単のため、誤解のおそれのない限りは記憶部３１に記憶された出力信号もｉ（λ）と表す。
記憶部３１は、データ取得部３０から送出される出力信号ｉ（λ）と、その取得タイミングや、取得時の測定対象の情報などとともに記憶するものである。
【００２５】
操作解析部３２は、操作部１９または操作画面部１８Ｂから入力された操作入力を解析して、入力された操作に対応した測光装置５０の動作を行うための制御信号を、データ取得部３０、演算部３３、およびシャッタ制御部３４に送出するものである。
【００２６】
演算部３３は、操作解析部３２から送出される制御信号に基づいて、記憶部３１からデータを取得し、取得されたデータに演算を施して、相対分光反射率や分光反射率を算出するものである。算出された相対分光反射率や分光反射率は、例えばグラフや数表などに適宜加工して、表示用データに変換して表示制御部３５に送出される。
また、演算部３３は、必要に応じて、操作画面部１８ＢのＧＵＩを切り替えたり、例えば、入力要求メッセージを表示させたりする操作画面部１８Ｂの制御も行う。
【００２７】
シャッタ制御部３４は、操作解析部３２からの制御信号に基づいて、シャッタ１５の開閉動作を制御するものである。
表示制御部３５は、演算部３３から送出された表示用データ等をモニタ１８に表示するための映像信号、例えばＮＴＳＣ信号などに変換してモニタ１８に送出するものである。
【００２８】
測定制御ユニット１４の装置構成は、本実施形態では、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などを備えるコンピュータを採用している。
【００２９】
モニタ１８は、測定制御ユニット１４に電気的に接続され、測定制御ユニット１４から送出される情報、例えば相対分光反射率のグラフや操作用のＧＵＩなどを表示画面１８ａに表示するものである。
図３に表示画面１８ａにおける表示例を示す。
表示画面１８ａは、相対分光反射率のグラフなどを表示する測定結果表示部１８Ａと、操作画面部１８Ｂとから構成される。
本表示例では、操作画面部１８Ｂは、基準試料７０の測定直前に分光器１１のダークノイズを取得する操作入力を行う操作ボタン２０と、被測定試料７の測定直前に分光器１１のダークノイズを取得する操作入力を行う操作ボタン２１と、基準試料７０の分光反射率測定を開始する操作入力を行う操作ボタン２２と、被測定試料７の分光反射率測定を開始する操作入力を行う操作ボタン２３との４つの操作ボタンがＧＵＩとして設けられている。
【００３０】
次に、本実施形態の測光装置５０の動作について、本発明の実施形態に係る測光方法とともに説明する。
図４は、本発明の実施形態に係る測光方法の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【００３１】
測光装置５０では、複数の被測定試料７の基準試料７０に対する相対分光反射率の測定を行う場合、図４に示すフローに基づいて測定を行う。
本実施形態では、ステップＳ１を行う前に、測定者は、測光装置５０の電源を投入し、ステージ１６に基準試料７０を保持させる。このとき、モニタ１８の表示画面１８ａには操作画面部１８Ｂが表示される。
次に、測定者は光源１を点灯させる。
光源１から出射された照明光束Ｌ０は、図１に示すように、照明レンズ２によって集光され、これによりピンホール板３が照明される。ピンホール板３のピンホール３ａは、コリメータレンズ４の焦点位置に配置されているため、照明光束Ｌ０のうちピンホール３ａを透過した照明光束Ｌ０は、コリメータレンズ４に入射して平行光束となってハーフミラー５に到達する。
【００３２】
ハーフミラー５では、照明光束Ｌ０の一部が対物レンズ６側に反射され、測定基準軸Ｏに沿って進む軸上光束として対物レンズ６に入射する。この照明光束Ｌ０は、対物レンズ６の焦点位置に向けて集光され、基準測定面８０に到達する。
ここで、対物レンズ６の焦点面には、コリメータレンズ４および対物レンズ６からなる照明光学系の光学倍率に応じたピンホール３ａの像が投影される。
【００３３】
基準測定面８０では、照明光束Ｌ０の一部が反射され、測定光束Ｌ１として対物レンズ６に入射して集光される。この測定光束Ｌ１はハーフミラー５に入射する。
ハーフミラー５では測定光束Ｌ１の一部が測定光束Ｌ２として透過して、結像レンズ９に入射し、結像レンズ９によって集光され、観察光学系１０の分岐プリズム１０ａに到達する。
分岐プリズム１０ａでは、測定光束Ｌ２の一部が分岐されて接眼レンズ１０ｂに入射する。これにより、測定者は、基準測定面８０を観察することができる。
測定者は、上下駆動手段１７によってステージ１６を駆動して、基準測定面８０上に、照明光束Ｌ０が適切な位置、状態に照射されるように、基準試料７０の配置位置調整を行う。
一方、測定光束Ｌ２の他は測定光束Ｌ３として分岐プリズム１０ａを透過し、像面に向かって集光され、シャッタ１５の開閉状態に応じて、分光器１１の入射開口１１ａを通過するか、または遮光されることになる。
【００３４】
このように、基準試料７０の位置調整終了後、測定者は操作ボタン２０（ダークノイズ１ボタン）を選択する。
測定制御ユニット１４の操作解析部３２は、この操作入力を検知して、操作ボタン２０が選択されたことを解析すると、ステージ１６上に配置された測定対象が、基準試料７０であることを識別する（識別工程）。このため、操作解析部３２および操作ボタン２０は測光部の測定対象を識別する識別手段を構成している。
そして第１のダークノイズの測定（ステップＳ１）を実行する。
【００３５】
第１のダークノイズの測定（ステップＳ１）は、基準試料７０が測定対象である場合に、分光器１１のダークノイズである第１のダークノイズを測定する工程であり、ダークノイズ取得工程とダークノイズ記憶工程とからなる。
【００３６】
ダークノイズ取得工程では、操作解析部３２は、シャッタ制御部３４にシャッタ１５を閉じる制御信号を送出する。この制御信号に基づいて、シャッタ制御部３４はシャッタ１５を駆動し、分光器１１の入射開口１１ａを遮光する。
シャッタ１５が閉じられると、操作解析部３２は、データ取得部３０に制御信号を送出して、分光器１１から１次元撮像素子１３の出力信号ｉ（λ）を取得する。
分光器１１内は測定光束Ｌ３および測定光学系の迷光が遮光されるため、１次元撮像素子１３からの出力信号ｉ（λ）は暗電流のみであり分光器１１のダークノイズとなっている。そこで、この出力信号ｉ（λ）を第１のダークノイズｉｄ１（λ）と称する。
ここで、ｉｄ１（λ）のλは、回折格子１２によって分光された波長成分という意味を有しておらず、単に波長λの光を受光する受光位置での暗電流出力であることを意味している。
このように、シャッタ１５およびデータ取得部３０はダークノイズ取得手段を構成している。
【００３７】
次に、ダークノイズ記憶工程では、データ取得部３０によって取得された第１のダークノイズｉｄ１（λ）をその取得タイミングとともに記憶部３１に記憶する。このため、記憶部３１はダークノイズ記憶部を構成している。
なお、取得タイミングは、測定制御ユニット１４に内蔵された適宜の計時手段による情報を採用することができるが、以下では、時刻ｔで測られるものとし、第１のダークノイズｉｄ１（λ）の取得タイミングは時刻ｔｄ１と表す。
以上で、ステップＳ１が終了する。
【００３８】
次に、測定者は、操作ボタン２０の選択後、位置調整された基準試料７０がステージ１６に配置された状態で、なるべく速やかに操作ボタン２２（基準試料ボタン）を選択する。
つまり、第１のダークノイズの測定に続けて（連続して）、基準試料の測定を行う。
測定制御ユニット１４の操作解析部３２は、この操作入力を検知して、操作ボタン２２が選択されたことを解析すると、ステージ１６上に配置された測定対象が基準試料７０であることを識別する（識別工程）。このため、操作解析部３２および操作ボタン２２は測光部の測定対象を識別する識別手段を構成している。
そして基準試料の測定（ステップＳ２）を実行する。
【００３９】
基準試料の測定（ステップＳ２）は、基準試料７０に照明光束Ｌ０を照射し、基準試料７０から出射される光量を分光器１１によって測定する測光工程と、測光工程によって分光器１１で発生された出力信号ｉ（λ）を取得し、その取得タイミングとともに、基準試料７０に関連付けて記憶する出力信号記憶工程とからなる。
【００４０】
測光工程では、操作解析部３２は、シャッタ制御部３４にシャッタ１５を開く制御信号を送出し、シャッタ制御部３４は、シャッタ１５を駆動して、分光器１１の入射開口１１ａを開放する。
シャッタ１５が開放されると、測定光束Ｌ３は、分光器１１の入射開口１１ａに入射し、回折格子１２によって分光されて、波長毎に１次元撮像素子１３上の異なる画素位置で受光され、１次元撮像素子１３に出力信号ｉ（λ）が発生する。
この出力信号ｉ（λ）は、基準試料７０から出射されて分光された測定光束Ｌ３および暗電流の和になっており、以下では、この出力信号ｉ（λ）を第１の出力信号ｉｒｅｆ（λ）と称する。
【００４１】
次に、出力信号記憶工程では、操作解析部３２はデータ取得部３０に制御信号を送出して、分光器１１から１次元撮像素子１３の第１の出力信号ｉｒｅｆ（λ）を取得する。
そして、データ取得部３０によって取得された第１の出力信号ｉｒｅｆ（λ）をその取得タイミングを時刻ｔｒｅｆとともに記憶部３１に記憶する。このため、記憶部３１は出力信号記憶部を構成している。
以上で、ステップＳ２が終了する。
ここで、時刻ｔｒｅｆと時刻ｔｄ１との間の時間差が短ければ（所定時間以内であれば）、分光器１１の温度等の変動がほとんどないため、出力信号ｉｒｅｆ（λ）に含まれるダークノイズ成分は、第１のダークノイズｉｄ１（λ）で精度よく近似できる。
本実施形態の場合、第１のダークノイズの測定(ステップＳ１)と基準試料の測定（ステップＳ２）とを続けて(連続して)行っているため、温度等の変動が少ない時間内(所定時間以内)に該当する。
また、本実施形態の場合は、第１のダークノイズの測定を行った後に、基準試料の測定を行っているが、温度の変動がない所定時間以内であれば、いずれの順序でもかまわない、つまり、基準試料の測定（ステップＳ２）の実行に対して、前後所定時間内に、第１のダークノイズを測定(ステップＳ１)すればよい。
【００４２】
次に、測定者は、基準試料７０を被測定試料７に置き換えて、基準試料７０と同様な位置調整を行った後、操作ボタン２１（ダークノイズ２ボタン）を選択する。
測定制御ユニット１４の操作解析部３２は、この操作入力を検知して、操作ボタン２１が選択されたことを解析すると、ステージ１６上に配置された測定対象が被測定試料７であることを識別する（識別工程）。このため、操作解析部３２および操作ボタン２１は測光部の測定対象を識別する識別手段を構成している。
そして第２のダークノイズの測定（ステップＳ３）を実行する。
【００４３】
ステップＳ３は、被測定試料７が測定対象である場合に、分光器１１のダークノイズである第２のダークノイズを測定する工程であり、ダークノイズ取得工程とダークノイズ記憶工程とからなる。
これらの工程は、上記の基準試料７０を測定対象とするダークノイズ取得工程とダークノイズ記憶工程と、測定対象が異なるのみで同様に行われる。
ただし、ダークノイズ記憶工程では、データ取得部３０によって取得された出力信号ｉ（λ）をその取得タイミングである時刻ｔｄ２とともに、第２のダークノイズｉｄ２（λ）として記憶部３１に記憶する。
以上で、ステップＳ３が終了する。
【００４４】
次に、測定者は、位置調整された被測定試料７がステージ１６に配置された状態で、操作ボタン２３（測定試料ボタン）を選択する。
つまり、第２のダークノイズの測定に続けて（連続して）、被測定試料の測定を行う。
測定制御ユニット１４の操作解析部３２は、この操作入力を検知して、操作ボタン２３が選択されたことを解析すると、ステージ１６上に配置された測定対象が被測定試料７であることを識別する（識別工程）。このため、操作解析部３２および操作ボタン２３は測光部の測定対象を識別する識別手段を構成している。
そして被測定試料の測定（ステップＳ４）を実行する。
【００４５】
被測定試料の測定（ステップＳ４）は、被測定試料７が測定対象である場合に、基準測定面８０から出射される光量を分光器１１によって測定する測光工程と、測光工程によって分光器１１で発生された出力信号ｉ（λ）を取得し、その取得タイミングとともに、被測定試料７に関連付けて記憶する出力信号記憶工程とからなる。
これらの工程は、上記の基準試料７０を測定対象とする測光工程と出力信号記憶工程と測定対象が異なるのみで、同様に行われる。
ただし、出力信号記憶工程では、データ取得部３０によって取得された出力信号ｉ（λ）をその取得タイミングである時刻ｔｓとともに、第２の出力信号ｉｓ（λ）として記憶部３１に記憶する。以上で、ステップＳ４が終了する。
ここで、時刻ｔｓと時刻ｔｄ２との間の時間差が短ければ（所定時間以内であれば）、分光器１１の温度等の変動がほとんどないため、出力信号ｉｓ（λ）に含まれるダークノイズ成分は、第２のダークノイズｉｄ２（λ）で精度よく近似できる。
本実施形態の場合、第２のダークノイズの測定(ステップＳ３)と被測定試料の測定（ステップＳ４）とを続けて(連続して)行っているため、温度等の変動が少ない時間内(所定時間以内)に該当する。
また、本実施形態の場合は、第２のダークノイズの測定を行った後に、被測定試料の測定を行っているが、温度の変動がない所定時間以内であれば、いずれの順序でもかまわない、つまり、被測定試料の測定（ステップＳ４）の実行に対して、前後所定時間内に、第２のダークノイズを測定（ステップＳ３）すればよい。
【００４６】
次に相対分光反射率の計算(ステップＳ５)として、測光演算工程を行う。本工程は、基準試料７０および少なくとも１つの被測定試料７に対して、識別工程、ダークノイズ取得工程、ダークノイズ記憶工程、測光工程、および出力信号記憶工程を行った後に、ダークノイズ記憶工程および出力信号記憶工程で記憶された出力信号およびダークノイズのうち、第１の出力信号ｉｒｅｆ（λ）、取得タイミングが基準試料７０の測定時の近傍である第１のダークノイズｉｄ１、第２の出力信号ｉｓ（λ）、および取得タイミングが被測定試料７の測定時の近傍である第２のダークノイズｉｄ２（λ）を用いて、相対測光特性値である相対分光反射率ｒ（λ）を次式（２）から算出する工程である。
【００４７】
ｒ（λ）＝｛ｉｓ（λ）−ｉｄ２（λ）｝／｛ｉｒｅｆ（λ）−ｉｄ１（λ）｝
・・・（２）
【００４８】
また、本実施形態の測光演算工程では、基準試料７０の既知の分光反射率Ｒｒｅｆ（λ）から、被測定試料７の分光反射率Ｒｓ（λ）を次式（３）から算出する。
【００４９】
Ｒｓ（λ）＝ｒ（λ）・Ｒｒｅｆ（λ）                              ・・・（３）
【００５０】
算出されたｒ（λ）、およびＲｒｅｆ（λ）は、記憶部３１に記憶され、演算部３３によって、例えばグラフや数表データなどの適宜の表示用データに加工された後、表示制御部３５に送出される。このとき、本実施形態では、演算部３３は、被測定試料７を代えて次の測定を行うかどうか測定者に尋ねるメッセージ、例えば「次の被測定試料はありますか？（ｙｅｓ／ｎｏ）」といったようなメッセージを重畳した表示画面情報を形成する。
表示制御部３５では、送出された表示用データを映像信号に変換してモニタ１８に送出する。これにより、表示画面１８ａの測定結果表示部１８Ａに、例えば、図３に示すような相対分光反射率の測定結果が表示される。ただし、図３では、上記メッセージの図示は省略している。
【００５１】
次に、ステップＳ６では、測定者は、次の被測定試料７の測定を行う場合には、例えば「ｙ」を操作部１９から入力し、測定を終了する場合には、例えば「ｎ」を入力する。
操作解析部３２は、このような操作入力を検出すると、操作入力を解析する。
操作入力が「ｙ」の場合には、ステップＳ３に移行し、上記のステップＳ３〜Ｓ６を繰り返す。
また、操作入力が「ｎ」の場合には、測定を終了する。
【００５２】
本実施形態の測光装置５０、および測光装置５０を用いた測光方法によれば、複数の被測定試料７の測光を行う場合に、基準試料７０および各被測定試料７の測光の直前にそれぞれダークノイズを測定し、それらを記憶部３１に記憶する。そのため、相対分光反射率を上記式（２）によって算出する場合に、出力信号ｉｒｅｆ（λ）、ｉｓ（λ）のダークノイズ成分を、それぞれ記憶部３１に記憶された基準試料７０および各被測定試料７に関連付けられた測光時の近傍のダークノイズである第１のダークノイズｉｄ１（λ）および各第２のダークノイズｉｄ２（λ）を用いて補正していることになるので、測定誤差を抑制することができる。
また、上記式（２）の分母であるダークノイズ成分補正後の基準試料７０の出力信号は、記憶部３１に記憶されているため、被測定試料７を変更しても、記憶部３１から呼び出して用いることができる。そのため、複数の被測定試料７を測定する場合にも、基準試料７０のダークノイズと光量の測定を繰り返す必要がないため、全体として測定時間を短縮することができる。
【００５３】
なお、上記の説明では、測定部として分光器１１を用いて、相対分光反射率を測定する場合の例で説明したが、測定部は、基準試料７０、被測定試料７の光量を測定して反射率または透過率からなる測光特性値を測定するものであればよい。そのため、例えば、単なる相対反射率を測定する場合には、上記式（２）に代えて、次式（１）、（１ａ）によって、相対測光特性値ｒ、測光特性値Ｒｓを算出すればよい。
【００５４】
ｒ＝（Ｉｓ−Ｉｄ２）／（Ｉｒｅｆ−Ｉｄ１）                      ・・・（１）
Ｒｓ＝ｒ・Ｒｒｅｆ                                              ・・・（１ａ）
【００５５】
ここで、Ｉｒｅｆは基準試料７０の測定時の出力信号である第１の出力信号、Ｉｄ１は取得タイミングが基準試料７０の測定時の近傍のダークノイズである第１のダークノイズ、Ｉｓは被測定試料７の測定時の出力信号である第２の出力信号、Ｉｄ２は取得タイミングが被測定試料７の測定時の近傍のダークノイズである第２のダークノイズ、Ｒｒｅｆは基準試料７０の既知の測光特性値をそれぞれ表す。
【００５６】
また、式（１）は、ｒ＝ｒ（λ）、Ｉｓ＝ｉｓ（λ）、Ｉｄ２＝ｉｄ２（λ）、Ｉｒｅｆ＝ｉｒｅｆ（λ）、Ｉｄ１＝ｉｄ１（λ）とおけば、上記式（２）と同じである。
また、式（１ａ）は、ｒ＝ｒ（λ）、Ｒｓ＝Ｒｓ（λ）、Ｒｒｅｆ＝Ｒｒｅｆ（λ）とおけば、上記式（３）と同じである。
【００５７】
次に、本実施形態の第１、第２変形例について説明する。
図５は、本発明の実施形態の第１変形例に係る測光方法の測定フローの一例を示すフローチャートである。
【００５８】
第１変形例は、各被測定試料７のダークノイズ取得工程およびダークノイズ記憶工程を実行するタイミングを、各被測定試料７の直前に限定せず、例えば、３０分に１回、あるいは１時間に１回というように、分光器１１のダークノイズの変動特性に応じてダークノイズの変動が許容範囲となる時間をおいて行うようにしたものである。以下、上記の実施形態と異なる点を中心に説明する。
本変形例では、図５に示すフローにしたがって測定を行う。
図５のステップＳ１０〜Ｓ１４は、上記実施形態で説明した図４のステップＳ１〜Ｓ５と同様なステップである。
ステップＳ１４の終了後のステップＳ１５では、測定者は、次の被測定試料７の測定を行う場合には、例えば「ｙ」を操作部１９から入力し、測定を終了する場合には、例えば「ｎ」を入力する。
操作解析部３２は、このような操作入力を検出すると、操作入力を解析する。
操作入力が「ｙ」の場合には、ステップＳ１６に移行する。
また、操作入力が「ｎ」の場合には、測定を終了する。
【００５９】
ステップＳ１６では、分光器１１のダークノイズの最近の取得タイミングからの時間経過を測定し、ダークノイズの変動特性に応じてダークノイズの変動が許容範囲となる時間から予め決められた一定時間、例えば、３０分、１時間などの一定時間が経過したかどうかを判定する。
一定時間が経過していない場合は、ステップＳ１３に移行してステップＳ１３〜Ｓ１５を繰り返す。
一定時間が経過した場合は、ステップＳ１２に移行してステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。
そして、測光演算工程（ステップＳ１４）では、上記式（２）の計算に用いる第２のダークノイズｉｄ２（λ）として、その取得タイミングが、被測定試料７の測光工程を行うタイミングである時刻ｔｓに、もっとも近いものを採用する。
【００６０】
本変形例によれば、ダークノイズの変動が被測定試料７の測定間隔より長い一定の時間内で許容できる場合に、ダークノイズの測定回数を低減することができるので、測定時間をより低減することができる。
【００６１】
第２変形例は、操作画面部１８Ｂの変形例である。
本変形例では、操作ボタン２０、２１を削除し、それぞれの選択時の動作を上記実施形態で、それぞれ操作ボタン２２、２３を選択したときに実行される動作の前に実行するようにする。ただし、上記実施形態で説明した操作ボタン２２、２３を選択した際の識別工程は重複するため省略する。
【００６２】
本変形例によれば、操作ボタン２２（２３）を選択することで、基準試料７０（被測定試料７）の識別工程、ダークノイズ取得工程、ダークノイズ記憶工程、測光工程、および出力信号記憶工程が、順次、自動的に行われるため、操作が簡素化され、円滑な測定を行うことができる。また、ダークノイズ取得工程と測光工程との間の時間差を短縮することができる。
【００６３】
なお、上記の説明では、相対測光特性値として、相対分光反射率、あるいは相対反射率を測定する場合の例で説明したが、例えば、測光装置５０の落射照明を透過照明に代えて、透過率を測光特性値として、相対分光透過率、あるいは相対透過率を測定する測光装置としてもよい。
【００６４】
また、上記の説明では、測光部として、分光器１１を採用した例で説明したが、分光器１１に代えて、どのような測光部を備える構成としてもよい。
また、本発明の測光装置は、被測定試料からの反射光の光量を測定する測光装置であれば、分光測光装置に限定されるものではなく、顕微測光装置、顕微分光測光装置、反射率測定装置などであってもよい。
【００６５】
また、上記の説明では、識別工程を、操作部からの操作入力を解析することで行う場合の例で説明したが、識別工程は、操作入力によることなく、自動識別するようにしてもよい。例えば、基準試料７０と被測定試料７とに、それぞれを識別可能なマーキングをしたり、形状を変更したりしておくとともに、例えば、画像識別手段等を装備しておき、基準試料７０あるいは被測定試料７がステージ１６上に保持された時点で、自動的に識別できるようにしておいてもよい。
【００６６】
また、上記の説明では、シャッタ１５を、分光器１１の入射開口１１ａを遮断できるように設けた例で説明した。ただし、分光器１１においてダークノイズを測定することができれば、シャッタ１５の配置位置は、これに限定されない。
例えば、例えば、照明レンズ２とピンホール板３との間、被測定試料７（基準試料７０）と対物レンズ６との間など、分光器１１に測定光束が入射できないようにする光路上の適宜位置に配置することができる。
また、従来技術のように、対物レンズ６の焦点位置から、被測定試料７（基準試料７０）を離すという手段を用いることも可能である。
【００６７】
また、上記の実施形態、各変形例で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１  光源
２  照明レンズ
３  ピンホール板
４  コリメータレンズ
５  ハーフミラー
６  対物レンズ
７  被測定試料
８  被測定面
９  結像レンズ
１０  観察光学系
１１  分光器（測光部）
１４  測定制御ユニット
１５  シャッタ（ダークノイズ取得手段）
１８Ｂ  操作画面部
１９  操作部
２０、２１、２２、２３  操作ボタン（識別手段）
３０  データ取得部（ダークノイズ取得手段）
３１  記憶部（ダークノイズ記憶部、出力信号機億部）
３２  操作解析部（識別手段）
３３  演算部（測光演算部）
３４  シャッタ制御部
５０  測光装置
７０  基準試料
８０  基準測定面
ｉ（λ）  出力信号
ｉｄ１（λ）、Ｉｄ１  第１のダークノイズ
ｉｄ２（λ）、Ｉｄ２  第２のダークノイズ
ｉｒｅｆ（λ）、Ｉｒｅｆ  第１の出力信号
ｉｓ（λ）、Ｉｓ  第２の出力信号
Ｌ０  照明光束
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３  測定光束
ｒ  相対測光特性値
ｒ（λ）  相対分光反射率（相対測光特性値）
Ｒｓ  測光特性値
Ｒｓ（λ）  分光反射率（測光特性値）
Ｒｒｅｆ（λ）  分光反射率（既知の測光特性値）
Ｏ  測定基準軸
【図１】
2010249649.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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