(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算することにより前記検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、
前記検出測定と参照測定との時間間隔を、前記各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とする光計測方法。
【請求項２】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算することにより前記検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、
前記検出測定の時間および参照測定の時間を、前記各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とする光計測方法。
【請求項３】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算することにより前記検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、
前記検出測定と参照測定との時間間隔を、前記背景光の中から選択された１つもしくは複数の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍とし、かつ前記検出測定および参照測定の時間を、前記選択された背景光以外の１つもしくは複数の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とする光計測方法。
【請求項４】
前記検出測定および参照測定が複数回行われることを特徴とする請求項１または３記載の光計測方法。
【請求項５】
前記検出測定および参照測定が複数回行われ、前記検出測定および参照測定の各測定を、前記背景光の中から選択された１種類の背景光の周期に同期して行うことを特徴とする請求項１記載の光計測方法。
【請求項６】
前記検出測定および参照測定の各測定を、前記選択された背景光の強度変化の最小値近傍で行うことを特徴とする請求項５記載の光計測方法。
【請求項７】
前記１種類の背景光として、全ての背景光の中で周期が最小の背景光を選択することを特徴とする請求項５または６記載の光計測方法。
【請求項８】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、前記被検出光を含む光を前記測定部によって測定する検出測定と前記被検出光を含まない光を前記測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および前記検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、
前記検出測定と参照測定との時間間隔が、前記各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とする光計測装置。
【請求項９】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、前記被検出光を含む光を前記測定部によって測定する検出測定と前記被検出光を含まない光を前記測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および前記検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、
前記検出測定の時間および参照測定の時間が、前記各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とする光計測装置。
【請求項１０】
互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、前記被検出光を含む光を前記測定部によって測定する検出測定と前記被検出光を含まない光を前記測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および前記検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、前記検出測定で取得した値から前記参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、
前記検出測定と参照測定との時間間隔が、前記背景光の中から選択された１つもしくは複数の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であり、かつ前記検出測定および参照測定の測定時間が、前記選択された背景光以外の１つもしくは複数の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とする光計測装置。
【請求項１１】
前記検出測定および参照測定を複数回行うものであることを特徴とする請求項８または１０記載の光計測装置。
【請求項１２】
前記検出測定および参照測定を複数回行い、前記複数回行う検出測定および参照測定の各測定を、前記背景光の中から選択された１種類の背景光の周期に同期して行うものであることを特徴とする請求項８記載の光計測装置。
【請求項１３】
前記複数回行う検出測定および参照測定の各測定を、前記選択された背景光の強度変化の最小値近傍で行うものであることを特徴とする請求項１２記載の光計測装置。
【請求項１４】
前記選択した１種類の背景光が、全ての背景光の中で周期が最小のものであることを特徴とする請求項１２または１３記載の光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明光や外光等の背景光の存在下においても高い精度で被検出光の測定を行うことができる光計測方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、照明光や外光等の背景光によるノイズを除去する光計測方法および装置が各種研究されている。例えば生体等の試料に励起光を照射し、試料から発生する蛍光等の再放射光を測定する光計測装置においては、微弱な再放射光を測定するときに室内の照明および戸外の光等の背景光がノイズとして混入し測定品質を劣化させる。
【０００３】
そこで、励起光の照射時と非照射時のそれぞれにおいて同一時間に亘って測定を行い、励起光の照射により再放射光が発生しているときに測定した測定値から励起光が照射されていないときに測定した再放射光を含まない測定値を減算することにより背景光の影響を除去したり、周期的に背景光の強度が変化する場合には背景光の強度変化、例えば室内照明の１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚ等の強度変化の周期に同期させて、励起光の照射時と非照射時のそれぞれにおいて同一の時間に亘って測定を行い、前者の測定値から後者の測定値を減算することにより背景光の影響を除去したりする方式等が研究されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、強度変化の周期が異なる２種類以上の背景光が存在する場合には、従来研究されていた１種類の背景光の強度変化の周期に注目して背景光を除去する方式では他の背景光の影響を除去することはできず、測定の品質が劣化し、精度の高い測定値を得ることが困難となる。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、異なる周期を備えた２種類以上の背景光が存在する環境下であっても、背景光の影響を除去した精度の高い測定値を得ることができる光計測方法および装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の光計測方法は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算することにより検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、検出測定と参照測定との時間間隔を、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の第２の光計測方法は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算することにより検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、検出測定の時間および参照測定の時間を、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の第３の光計測方法は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、被検出光を含む光を測定する検出測定と、被検出光を含まない光を測定する参照測定とを行い、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算することにより検出測定で取得した値から背景光の影響を除去する光計測方法であって、検出測定と参照測定との時間間隔を、背景光の中から選択された背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍とし、かつ検出測定および参照測定の時間を、前記選択された背景光以外の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の第１の光計測装置は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、被検出光を含む光を測定部によって測定する検出測定と被検出光を含まない光を測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、検出測定と参照測定との時間間隔が、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の第２の光計測装置は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、被検出光を含む光を測定部によって測定する検出測定と被検出光を含まない光を測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、検出測定の時間および参照測定の時間が、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の第３の光計測装置は、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で被検出光を測定する測定部と、被検出光を含む光を測定部によって測定する検出測定と被検出光を含まない光を測定部によって測定する参照測定との時間間隔、および検出測定と参照測定それぞれの測定時間を制御する制御部と、検出測定で取得した値から参照測定で取得した値を減算する演算部とを備えた光計測装置であって、検出測定と参照測定との時間間隔が、背景光の中から選択された背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であり、かつ検出測定および参照測定の測定時間が、前記選択された背景光以外の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍であることを特徴とするものである。
【００１２】
前記第１〜第３の方法および装置においては、前記検出測定および参照測定は複数回行うことができ、また、前記複数回行う検出測定および参照測定の各測定は、前記選択された背景光の強度変化の最小値近傍で行うことができ、さらに、前記選択した１種類の背景光は、全ての背景光の中で周期が最小のものとすることができる。
【００１３】
なお、前記検出測定と参照測定とは、れぞれ同じ時間に亘って測定が行われる。
【００１４】
また、「２種類以上の背景光」とは、除去対象である背景光を意味する。
【００１５】
また、前記背景光の中から選択された背景光もしくは前記選択された背景光以外の背景光が１つの場合、前記「背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数」とは前記１つの背景光の周期そのものとなる。
【００１６】
また、前記「選択された背景光以外の１つもしくは複数の背景光」とは、選択された背景光を除く残りの全ての背景光を意味している。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の光計測方法および装置によれば、互いに異なる周期を備えた２種類以上の背景光の存在下で、検出測定と参照測定との時間間隔を、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたり（第１の方法および装置）、検出測定の時間および参照測定の時間を、各背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたり（第２の方法および装置）、検出測定と参照測定との時間間隔を、背景光の中から選択された背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍とし、かつ検出測定および参照測定の測定時間を、前記選択された背景光以外の背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍としたり（第３の方法および装置）することにより、被検出光を含む検出測定によって取得される値に含まれる除去対象となる上記２種類以上の背景光の値と、被検出光を含まない参照測定によって取得される値に含まれる除去対象となる上記２種類以上の背景光の値とが等しい値となるように検出測定と参照測定の測定時間あるいは測定間隔が設定される。そして、この設定に従い測定を行い検出測定で得られた値から参照測定で得られた値を減算することにより、除去対象となる上記２種類以上の背景光の値を消去することができ、異なる周期を備えた２種類以上の背景光が存在する環境下であっても、背景光の影響が除去された精度の高い測定結果を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の光計測方法を実施する光計測装置の第１の実施形態として蛍光スペクトルを測定するスペクトル測定装置の概略を示す図である。
【００２０】
本実施の形態のスペクトル測定装置１００は、試料１０に波長４１０ｎｍ近傍の励起光Ｌｅを照射する励起光源２０と、前記励起光Ｌａの照射により試料１０から発生する蛍光Ｋｅ等を含む複数の光のスペクトル強度を測定し、それらの値を出力する測定部３０と、外部から入力される除去対象となる背景光の強度変化の周期に基づき測定のタイミングを制御し、前記測定により測定部３０から出力される複数の光のスペクトル強度の値を演算処理して背景光を除去した結果を出力する制御部４０と、制御部４０から出力される演算結果を表示する表示器５０とから構成されている。
【００２１】
測定部３０には、励起光Ｌａを遮断し蛍光Ｋｅを透過させる励起光カットフィルタ３３を備え、試料１０から発生する蛍光Ｋｅを集光する光学系３２および光学系３２により集光された蛍光Ｋｅを分光および測光し、そのスペクトル強度の値を制御部に出力する分光測光器３１が、測定部３０の光軸に沿って配設されている。
【００２２】
制御部４０には、外部から入力される背景光の強度変化の周期に基づき測定条件を設定する測定条件設定部４２と、この測定条件設定部４２によって設定された測定タイミングに基づき励起光源２０に励起光Ｌｅの照射の開始および終了の命令を出力し、分光測光器３１に測定の開始および終了の命令を出力するタイミングコントローラ４３と、分光測光器３１から入力された複数のスペクトル強度の値を演算処理してその結果を表示器５０に出力する演算処理部４４とを備えている。
【００２３】
次に、このスペクトル測定装置の作用について説明する。
【００２４】
まず始めに、コネクタ４１を介して外部から除去対象となる背景光の強度変化の周期データＤａが測定条件設定部４２に入力される。この周期データＤａは、スペクトル測定装置１００の背景光として存在する除去対象となる室内照明光と試料１０を観察するために必要な他の照明光の２種類の背景光の強度変化の周期の値からなり、これらの周期の値はあらかじめ別の測定装置等により測定され得られたものである。
【００２５】
測定条件設定部４２では、入力された周期データＤａに基づき測定時間、測定の時間間隔および励起光の照射時間が定められ、これらの値に基づいて、励起光Ｌｅの照射、励起光Ｌｅの試料１０への照射により発生した蛍光の測定を行う検出測定、および起光Ｌｅを照射せず試料１０から蛍光が発生しない状態で測定を行う参照測定の測定タイミングが求められ、その測定タイミングはタイミングコントローラ４３に出力される。
【００２６】
測定タイミングを入力したタイミングコントローラ４３は、その設定値に従って、励起光の照射、検出測定および参照測定それぞれの開始および終了の命令を測定部３０および励起光源２０に対して出力してスペクトル強度の測定が行われる。
【００２７】
ここで、検出測定が行われるときには、励起光Ｌｅの照射により発生した蛍光および前記２種類の背景光等が光学系３２を介して分光測光器３１に入射され、該分光測光器３１によって検出スペクトル強度が測定され、一方、参照測定が行われるときには、前記蛍光は発生させず２種類の背景光等が光学系３２を介して分光測光器３１に入射し、該分光測光器３１によって参照スペクトル強度が測定される。
【００２８】
分光測光器３１で測定された検出スペクトル強度および参照スペクトル強度は演算処理部４４に入力され減算処理が施され背景光が除去される。
【００２９】
ここで、上記測定および減算処理に関する作用について具体的に説明する。除去対象となる２種類の背景光は、図２のタイミングチャートに示すように、一方は室内照明光Ｆａ（ｔ）でその強度変化の周期ｆａは０．０２秒（５０Ｈｚ）であり、他方は試料１０をカラー画像として撮像するための面順次のＲ．Ｇ．Ｂ．の照明光（以下ＲＧＢ照明光Ｆｂ（ｔ）と呼ぶ）でその強度変化の周期ｆｂは０．０５秒（２０Ｈｚ）である。
【００３０】
上記室内照明光Ｆａ（ｔ）の周期ｆａ＝０．０２秒とＲＧＢ照明光の周期ｆｂ＝０．０５秒が周期データＤａとして測定条件設定部４２に入力されると該設定部４２では以下のように測定時間、測定間隔および励起光の照射時間が定められ、これらに基づいて測定タイミングが求められる。
【００３１】
検出測定と参照測定との測定間隔Ｔｋは、２種類の背景光がそれぞれ備える周期ｆａおよびｆｂの最小公倍数の整数倍とされ、周期ｆａ＝０．０２秒と周期ｆｂ＝０．０５秒との最小公倍数である０．１秒の２倍（整数倍）である０．２秒に定められる。また、測定時間Ｔｊは測定間隔Ｔｋより短時間の０．０７秒に、励起光Ｌｅの照射時間Ｔｒは測定時間Ｔｊより短時間の０．０２秒に定められる。そしてこれらの値を基にして検出測定の測定タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と参照測定の測定タイミングｔ５、ｔ６とが求められる。これらの測定タイミングは、測定条件設定部４２からタイミングコントローラ４３に出力され、タイミングコントローラ４３によって動作を制御する信号に変換され測定部３０および励起光源２０に出力され以下のようなタイミングで測定が行われる。
【００３２】
時刻ｔ１において検出測定が開始されると光学系３２を介して分光測光器３１に入射した光は、該測光器３１により分光され各波長に対応する光量が測定されて検出スペクトル強度ＳＰｃが求められる。検出測定は時刻ｔ１からｔ４までの測定時間Ｔｊ＝０．０７秒の間継続されるが、その中の時刻ｔ２からｔ３までの照射時間Ｔｒ＝０．０２秒の間励起光が試料１に照射され、試料から蛍光Ｋｅが発生し、この蛍光Ｋｅは光学系３２を介して分光測光器３１に入射され測定される。このとき試料１０等で反射され光学系３２に向う励起光Ｌｅは励起光カットフィルタ３３によって遮断されるので励起光Ｌｅが分光測光器３１によって検出されることはない。
【００３３】
時刻ｔ４で検出測定が終了すると、時刻ｔ１から測定間隔Ｔｋ＝０．２秒後の時刻ｔ５に参照測定が開始され、光学系３２を介して分光測光器３１に入射する光は、分光測光器３１によって分光され各波長に対応する光量が測定されて参照スペクトル強度ＳＰｓが求められる。参照測定は検出測定と同様に時刻ｔ５からｔ６までの測定時間Ｔｊ＝０．０７秒の間継続されるが、この間に励起光Ｌｅは試料１０に照射されないので蛍光Ｋｅが検出されることはない。
【００３４】
次に、検出測定で測定された検出スペクトル強度ＳＰｃおよび参照測定で測定された参照スペクトル強度ＳＰｓは分光測光器３１から演算処理部４４に出力され、該処理部４４において検出スペクトル強度ＳＰｃから参照スペクトル強度ＳＰｓを減算することにより背景光の影響を除去した蛍光スペクトル強度Ｓｐｋが求められ、その結果は表示器５０に出力され表示される。
【００３５】
ここで、２種類の背景光が上記減算処理によって除去される作用について説明する。測定間隔Ｔｋは、周期ｆａと周期ｆｂとの最小公倍数の２倍となっているので、その間隔Ｔｋは周期ｆａの１０周期分、かつ周期ｆｂの４周期分となり、検出測定が開始される時刻ｔ１における室内照明光Ｆａ（ｔ１）の位相Ｐａ１は参照測定が開始される時刻ｔ５における室内照明光Ｆａ（ｔ５）の位相Ｐａ２と一致し、同様に検出測定が開始される時刻ｔ１におけるＲＧＢ照明光Ｆｂ（ｔ１）の位相Ｐｂ１は、参照測定が開始される時刻ｔ５におけるＲＧＢ照明光Ｆｂ（ｔ５）の位相Ｐｂ２と一致する。さらに、検出測定および参照測定共に等しい測定時間Ｔｊ＝０．０７秒の間測定が行われるので、検出測定において測定される室内照明光の測定光量Ａ１と参照測定において測定される室内照明光の測定光量Ａ２とは等しい値となり、測定光量Ａ１を分光して求められる検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１と測定光量Ａ２を分光して求められる参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２とは等しくなる。
【００３６】
同様に検出測定および参照測定において測定されるＲＧＢ照明光の測定光量Ｂ１およびＢ２も等しく、これらの光量を分光して求められる検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１および参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２も等しくなる。
【００３７】
一方、励起光Ｌｅは検出測定の測定時間Ｔｊ内に０．０２秒間照射され、この照射により発生した蛍光から得られる光量Ｃは分光されて蛍光スペクトル強度Ｓｐｋとして測定されるが、この値は検出測定において測定される検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１に加算されて検出される。
【００３８】
従って、検出測定において求められた検出スペクトル強度ＳＰｃ、すなわち蛍光スペクトル強度Ｓｐｋ、検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１の和、から参照測定において求められた参照スペクトル強度ＳＰｓ、すなわち参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２および参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２の和を減算すると、背景光の影響が除去された蛍光スペクトル強度Ｓｐｋを求めることができる。すなわち、
0003727494.tif 000002
なぜなら
Ｓｐａ１＝Ｓｐａ２、Ｓｐｂ１＝Ｓｐｂ２
なお、上記各スペクトル強度は図３に示すように各波長に対する強度分布で表される値であるが、簡易的に上記減算の式の形で示した。
【００３９】
上記演算が演算処理部４４において施された後、その結果は表示器５０に出力され表示される。
【００４０】
図４は本発明の光計測方法を実施するスペクトル測定装置の第２の実施形態のタイミングチャート図であり、第２の実施形態のスペクトル測定装置の概略構成図は図１を兼用し、記号等についても第１の実施形態で用いられた記号を兼用する。
【００４１】
第２の実施形態は、検出測定および参照測定の測定時間を、除去対象の２つの背景光がそれぞれ備える周期の最小公倍数の整数倍に設定し背景光を除去する方式である。すなわち、図４のタイミングチャートに示すように、除去対象の背景光である室内照明光の強度変化Ｆａ（ｔ）の周期ｆａを０．０２秒（５０Ｈｚ）とし、もう一つの除去対象の背景光であるＲＧＢ照明光の強度変化Ｆｂ（ｔ）の周期ｆｂを０．０５秒（２０Ｈｚ）とすると、これらの周期は、周期データＤａとして測定条件設定部４２に入力され、該設定部４２では以下のように測定時間、測定間隔および励起光の照射時間が算定されて各タイミングの設定値が求められる。
【００４２】
検出測定および参照測定の測定時間Ｔｊは、２種類の背景光がそれぞれ備える周期ｆａおよびｆｂの最小公倍数の整数倍とされ、周期ｆａ＝０．０２秒と周期ｆｂ＝０．０５秒との最小公倍数である０．１秒の１倍（整数倍）である０．１秒に定められる。また、測定間隔Ｔｋは測定時間Ｔｊより長時間の０．１７秒に、励起光Ｌｅの照射時間Ｔｒは測定時間Ｔｊより短時間の０．０２秒に定められる。そしてこれらの値を基にして検出測定の測定タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と参照測定の測定タイミングｔ５、ｔ６とが設定される。この測定タイミングは、測定条件設定部４２からタイミングコントローラ４３に出力され、タイミングコントローラ４３によって動作を制御する信号に変換され測定部３０および励起光源２０に出力され以下のようなタイミングで測定が行われる。
【００４３】
時刻ｔ１において検出測定が開始されると光学系３２を介して分光測光器３１に入射した光は、該測光器３１により分光され各波長に対応する光量が測定されて検出スペクトル強度ＳＰｃが求められる。検出測定は時刻ｔ１からｔ４までの測定時間Ｔｊ＝０．１秒の間継続されるが、その中の時刻ｔ２からｔ３までのＴｒ＝０．０２秒の間励起光が試料１に照射され、試料から蛍光Ｋｅが発生し、この蛍光Ｋｅは光学系３２を介して分光測光器３１に入射され測定される。
【００４４】
時刻ｔ４で検出測定が終了すると、時刻ｔ１から測定間隔Ｔｋ＝０．１７秒後の時刻ｔ５に参照測定が開始され、光学系３２を介して分光測光器３１に入射する光は、分光測光器３１によって分光され各波長に対応する光量が測定されて参照スペクトル強度ＳＰｓが求められる。参照測定は検出測定と同様に時刻ｔ５からｔ６までの測定時間Ｔｊ＝０．１秒の間継続されるが、この間に励起光Ｌｅは試料１０に照射されないので蛍光Ｋｅが測定されることはない。
【００４５】
次に、検出測定で測定された検出スペクトル強度ＳＰｃおよび参照測定で測定された参照スペクトル強度ＳＰｓは演算処理部４４に出力され、該処理部４４において検出スペクトル強度ＳＰｃから参照スペクトル強度ＳＰｓを減算することにより背景光の影響を除去した蛍光スペクトル強度Ｓｐｋが求められ、その結果は表示器５０に出力され表示される。
【００４６】
ここで、２種類の背景光が上記減算処理によって除去される作用について説明する。測定時間Ｔｊは、周期ｆａと周期ｆｂとの最小公倍数の１倍となっているので、その時間Ｔｊは周期ｆａの５周期分、かつ周期ｆｂの２周期分となる。すなわち、検出測定開始時と参照測定開始時のそれぞれの背景光の位相に無関係に、室内照明光に関しては、検出測定および参照測定共に５周期分の測定光量Ａ１およびＡ２が測定され、一方ＲＧＢ照明光に関しては、検出測定および参照測定共に２周期分の測定光量Ｂ１およびＢ２が測定される。ここで、室内照明光の検出測定開始時と参照測定開始時の位相が異なっていても５周期分を測定するので測定される光量は等しくＡ１＝Ａ２となり、これらの光量を分光して求められる検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１も参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２と等しくなる。また、同様にＲＧＢ照明光の検出測定開始時と参照測定開始時の位相が異なっていても２周期分を測定するので測定される光量は等しくＢ１＝Ｂ２となり、これらの光量を分光して求められる検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１も参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２と等しくなる。
【００４７】
一方、励起光Ｌｅは検出測定の測定時間Ｔｊ内に０．０２秒間照射され、この照射により発生した蛍光から得られる光量Ｃは分光されて蛍光スペクトル強度Ｓｐｋとして測定されるが、この値は検出測定において測定される検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１に加算されて検出される。
【００４８】
従って、検出測定において求められた検出スペクトル強度ＳＰｃ、すなわち蛍光スペクトル強度Ｓｐｋ、検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１の和、から参照測定において求められた参照スペクトル強度ＳＰｓ、すなわち参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２および参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２の和を減算すると、背景光の影響が除去された蛍光スペクトル強度Ｓｐｋを求めることができる。すなわち、
0003727494.tif 000003
なぜなら
Ｓｐａ１＝Ｓｐａ２、Ｓｐｂ１＝Ｓｐｂ２
上記演算が施された後、その結果は表示器５０に出力され表示される。その他の構成および作用は第１の実施形態と同様である。
【００４９】
図５は本発明の光計測方法を実施するスペクトル測定装置の第３の実施形態のタイミングチャート図であり、第３の実施形態のスペクトル測定装置の概略構成図は図１を兼用し、記号等についても第１の実施形態で用られた記号を兼用する。
【００５０】
第３の実施形態は、検出測定と参照測定との時間間隔を、除去対象の２つの背景光の中の一方の背景光が備える周期の整数倍とし、かつ検出測定の時間および参照測定の時間を、他方の背景光が備える周期の整数倍に設定し背景光を除去する方式である。
【００５１】
すなわち、図５のタイミングチャートに示すように、除去対象の背景光である室内照明光の強度変化Ｆａ（ｔ）の周期ｆａを０．０２秒（５０Ｈｚ）とし、もう一つの除去対象の背景光であるＲＧＢ照明光の強度変化Ｆｂ（ｔ）の周期ｆｂを０．０５秒（２０Ｈｚ）とすると、これらの周期は、周期データＤａとして測定条件設定部４２に入力され、該設定部４２では以下のように測定時間、測定間隔および励起光の照射時間が定められて、測定タイミングが求められる。
【００５２】
測定間隔Ｔｋは周期ｆｂの３倍（整数倍）としてＴｋ＝０．１５秒に、検出測定および参照測定の測定時間Ｔｊは周期ｆａの４倍（整数倍）としてＴｊ＝０．０８秒に定められる。また、励起光Ｌｅの照射時間Ｔｒは測定時間Ｔｊより短時間の０．０２秒に定められる。
【００５３】
そしてこれらの値を基にして検出測定の測定タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と参照測定の測定タイミングｔ５、ｔ６とが設定される。これらの測定タイミングは、測定条件設定部４２からタイミングコントローラ４３に出力され、タイミングコントローラ４３によって動作を制御する信号に変換され測定部３０および励起光源２０に出力され以下のようなタイミングで測定が行われる。
【００５４】
時刻ｔ１において検出測定が開始されると光学系３２を介して分光測光器３１に入射した光は、該測光器３１により分光され各波長に対応する光量が測定されて検出スペクトル強度ＳＰｃが求められる。検出測定は時刻ｔ１からｔ４までの測定時間Ｔｊ＝０．０８秒の間継続されるが、その中の時刻ｔ２からｔ３までのＴｒ＝０．０２秒の間励起光が試料１に照射され、試料から蛍光Ｋｅが発生し、この蛍光Ｋｅは光学系３２を介して分光測光器３１に入射され測定される。
【００５５】
時刻ｔ４で検出測定が終了すると、時刻ｔ１から測定間隔Ｔｋ＝０．１５秒後の時刻ｔ５に参照測定が開始され、光学系３２を介して分光測光器３１に入射する光は、分光測光器３１によって分光され各波長に対応する光量が測定されて参照スペクトル強度ＳＰｓが求められる。参照測定は検出測定と同様に時刻ｔ５からｔ６までの測定時間Ｔｊ＝０．０８秒の間継続されるが、この間に励起光Ｌｅは試料１０に照射されないので蛍光Ｋｅが測定されることはない。
【００５６】
次に、検出測定で測定された検出スペクトル強度ＳＰｃおよび参照測定で測定された参照スペクトル強度ＳＰｓは演算処理部４４に出力され、該処理部４４において検出スペクトル強度ＳＰｃから参照スペクトル強度ＳＰｓを減算することにより背景光の影響を除去した蛍光スペクトル強度Ｓｐｋが求められ、その結果は表示器５０に出力され表示される。
【００５７】
ここで、２種類の背景光が上記減算処理によって除去される作用について説明する。室内照明光Ｆａ（ｔ）に関しては、検出測定および参照測定における測定時間Ｔｊはその周期ｆａの４倍であり、測定が開始される位相に関係なく、検出測定および参照測定共に４周期分の等しい光量Ａ１およびＡ２が測定され、これらの光量を分光して求められる検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１と参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２とは等しくなる。
【００５８】
ＲＧＢ照明光Ｆａ（ｔ）に関しては、測定間隔Ｔｋはその周期ｆｂの３倍であり検出測定および参照測定において測定を開始する位相Ｐｂ１とＰｂ２とが常に同一位相から始まり、かつそれぞれの測定は同じ時間に亘って行われるので、等しい光量Ｂ１およびＢ２が測定され、これらの光量を分光して求められる検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１と参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２とは等しくなる。
【００５９】
一方、励起光Ｌｅは検出測定の測定時間Ｔｊ内に０．０２秒間照射され、この照射により発生した蛍光から得られる光量Ｃは分光されて蛍光スペクトル強度Ｓｐｋとして測定されるが、この値は検出測定において測定される検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１に加算されて検出される。
【００６０】
従って、検出測定において求められた検出スペクトル強度ＳＰｃ、すなわち蛍光スペクトル強度Ｓｐｋ、検出室内照明スペクトル強度Ｓｐａ１および検出ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ１の和、から参照測定において求められた参照スペクトル強度ＳＰｓ、すなわち参照室内照明スペクトル強度Ｓｐａ２および参照ＲＧＢ照明スペクトル強度Ｓｐｂ２の和を減算すると、背景光の影響が除去された蛍光スペクトル強度Ｓｐｋを求めることができる。すなわち、
0003727494.tif 000004
なぜなら
Ｓｐａ１＝Ｓｐａ２、Ｓｐｂ１＝Ｓｐｂ２
上記演算が施された後、その結果は表示器５０に出力され表示される。その他の構成および作用は第１の実施形態と同様である。
【００６１】
また、上記検出測定と参照測定とを２組行うこともできる。すなわち、図６のタイミングチャートに示すように、除去対象の背景光である室内照明光の強度変化Ｆａ（ｔ）の周期ｆａを０．０２秒（５０Ｈｚ）とし、もう一つの除去対象の背景光であるＲＧＢ照明光の強度変化Ｆｂ（ｔ）の周期ｆｂを０．０５秒（２０Ｈｚ）とすると、これらの周期は、周期データＤａとして測定条件設定部４２に入力され、該設定部４２では以下のように測定時間、測定間隔および励起光の照射時間が定められてこれらの値に基づき測定タイミングが求められる。
【００６２】
検出測定と参照測定との測定間隔Ｔｋは周期ｆｂの３倍（整数倍）のＴｋ＝０．１５秒に設定され、検出測定および参照測定の測定時間Ｔｊは周期ｆａの１倍（整数倍）としてＴｊ＝０．０２秒に定められる。また、励起光Ｌｅの照射時間Ｔｒは測定時間Ｔｊより短時間の時間０．０１秒に定められる。そしてこれらの値を基にして、１組目の検出測定の測定タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と参照測定の測定タイミングｔ５、ｔ６、および２組目の検出測定の測定タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’と参照測定の測定タイミングｔ５’、ｔ６’とが求められる。これらの測定タイミングは、測定条件設定部４２からタイミングコントローラ４３に出力され、タイミングコントローラ４３によって動作を制御する信号に変換され測定部３０および励起光源２０に出力され以下のようなタイミングで測定が行われる。
【００６３】
１組目の測定は検出測定を時刻ｔ１からｔ４までの時間Ｔｊに亘って行なわれ、その中で励起光Ｌｅを時刻ｔ２からｔ３までの時間Ｔｒの間照射し蛍光Ｋｅを発生させ、蛍光の光量Ｃ２および種類の背景光の光量Ａ１、Ｂ１を得、これらの光量の和が分光されて検出スペクトル強度ＳＰｃが求められ、一方、参照測定を時刻ｔ１から測定間隔Ｔｋが経過した時刻ｔ５からｔ６までの測定時間Ｔｊに亘って行い、２種類の背景光の光量Ａ２およびＢ２を得、これらの光量の和が分光されて参照スペクトル強度ＳＰｓが求められる。
【００６４】
２組目の測定は、検出測定を時刻ｔ１’からｔ４’までの時間Ｔｊに亘って行なわれ、その中で励起光Ｌｅを時刻ｔ２’からｔ３’までの時間Ｔｒの間照射し蛍光Ｋｅを発生させ、蛍光の光量Ｃ’および２種類の背景光の光量Ａ１’、Ｂ１’を得、これらの光量の和が分光されて検出スペクトル強度ＳＰｃ’が求められ、一方、参照測定を時刻ｔ１’から測定間隔Ｔｋが経過した時刻ｔ５’からｔ６’までの測定時間Ｔｊに亘って行い、２種類の背景光の光量Ａ２’およびＢ２’を得、これらの光量の和が分光されて参照スペクトル強度ＳＰｓ’が求められる。
【００６５】
ここで、１組目の検出スペクトル強度ＳＰｃから参照スペクトル強度ＳＰｓを、もしくは２組目の検出スペクトル強度ＳＰｃ’から参照スペクトル強度ＳＰｓ’を減算することにより、上記に説明した内容と同様に背景光を除去することができ、蛍光光量Ｃもしくは蛍光光量Ｃ’に対応した蛍光スペクトル強度Ｓｐｋもしくは蛍光スペクトル強度Ｓｐｋ’が求められる。
【００６６】
従って、背景光を除去した蛍光スペクトル強度は以下の式によって求めることができる。
【００６７】
Ｓｐｋ＋Ｓｐｋ’＝（ＳＰｃ＋ＳＰｃ’）−（ＳＰｓ＋ＳＰｓ’）
なお、上記検出測定と参照測定とを３組以上行い同様の方式により背景光の影響を除去した蛍光スペクトル強度を得ることもできる。
【００６８】
また、第１の実施の形態において検出測定と参照測定とを２組行うこともできる。すなわち、図７のタイミングチャートに示すように、除去対象の背景光である室内照明光の強度変化Ｆａ（ｔ）の周期ｆａを０．０２秒（５０Ｈｚ）とし、もう一つの除去対象の背景光であるＲＧＢ照明光の強度変化Ｆｂ（ｔ）の周期ｆｂを０．０５秒（２０Ｈｚ）とすると、これらの周期は、周期データＤａとして測定条件設定部４２に入力され、該設定部４２では以下のように測定時間、測定間隔および励起光の照射時間が定められて、これらに基づき測定タイミングが求められる。
【００６９】
検出測定と参照測定との測定間隔は、２種類の背景光がそれぞれ備える周期ｆａおよびｆｂの最小公倍数の整数倍に定められるので、測定間隔Ｔｋは周期ｆａ＝０．０２秒と周期ｆｂ＝０．０５秒との最小公倍数である０．１秒の２倍（整数倍）である０．２秒に定められ。また、測定時間Ｔｊは測定間隔Ｔｋより短時間の０．０１秒に、励起光Ｌｅの照射時間Ｔｒは測定時間Ｔｊより短時間の０．００５秒に定められる。そしてこれらの値を基にして、１組目の検出測定の測定タイミングｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４と参照測定の測定タイミングｔ５、ｔ６および２組目の検出測定の測定タイミングｔ１’、ｔ２’、ｔ３’、ｔ４’と参照測定の測定タイミングｔ５’、ｔ６’とが求められる。これらの測定タイミングは、測定条件設定部４２からタイミングコントローラ４３に出力され、タイミングコントローラ４３によって動作を制御する信号に変換され測定部３０および励起光源２０に出力され以下のようなタイミングで測定が行われる。
【００７０】
１組目の測定は検出測定を時刻ｔ１からｔ４までの時間Ｔｊに亘って行いその中で、励起光Ｌｅを時刻ｔ２からｔ３までの時間Ｔｒの間照射し蛍光Ｋｅを発生させ、蛍光の光量Ｃ２および種類の背景光の光量Ａ１、Ｂ１を得、これらの光量の和が分光されて検出スペクトル強度ＳＰｃが求められ、一方、参照測定は時刻ｔ１から測定間隔Ｔｋ＝０．０２秒後の時刻ｔ５からｔ６までの測定時間Ｔｊに亘って行い、２種類の背景光の光量Ａ２およびＢ２を得、これらの光量の和が分光されて参照スペクトル強度ＳＰｓが求められる。
【００７１】
２組目の測定は、検出測定を時刻ｔ１’からｔ４’までの時間Ｔｊに亘って行いその中で、励起光Ｌｅを時刻ｔ２からｔ３までの時間Ｔｒの間照射し蛍光Ｋｅを発生させ、蛍光の光量Ｃ’および２種類の背景光の光量Ａ１’、Ｂ１’を得、これらの光量の和が分光されて２組目の検出スペクトル強度ＳＰｃ’が求められ、一方、参照測定は時刻ｔ１’から測定間隔Ｔｋ＝０．０２秒後の時刻ｔ５’からｔ６’までの測定時間Ｔｊに亘って行い、２種類の背景光の光量Ａ２’およびＢ２’を得、これらの光量の和が分光されて２組目の参照スペクトル強度ＳＰｓ’が求められる。
【００７２】
ここで、１組目の検出スペクトル強度ＳＰｃから参照スペクトル強度ＳＰｓを、あるいは２組目の検出スペクトル強度ＳＰｃ’から参照スペクトル強度ＳＰｓ’を減算することにより、第１の実施形態で説明した内容と同様に背景光を除去することができ、蛍光スペクトル強度ＳｐｋもしくはＳｐｋ’が求められる。
【００７３】
従って、背景光を除去した蛍光スペクトル強度は以下の式によって求めることができる。
【００７４】
Ｓｐｋ＋Ｓｐｋ’＝（ＳＰｃ＋ＳＰｃ’）−（ＳＰｓ＋ＳＰｓ’）
なお、図７のタイミングチャートに示すように、このとき検出測定を行う時刻ｔ１からｔ４および参照測定を行う時刻ｔ５からｔ６、あるいは検出測定を行う時刻ｔ１’からｔ４’および参照測定を行う時刻ｔ５’からｔ６’は、各背景光の中で周期が最小の背景光、すなわち最小の周期ｆａを備えた室内照明光Ｆａ（ｔ）に同期させかつ各周期の中で強度が最小となる位相の近傍に検出測定および参照測定の測定タイミングを設定することにより背景光の影響をさらに低減することができる。
【００７５】
また、上記検出測定と参照測定とを３組以上行い同様の方式により背景光の影響を除去した蛍光スペクトル強度を得ることもできる。
【００７６】
なお、上記全ての実施形態においては、励起光の照射は検出測定の中で１回行われる設定としたが励起光の照射は同一検出測定の中で複数回行ってもよい。
【００７７】
また、上記全ての実施形態においては背景光は２種類としたが、背景光が３種類以上ある場合、例えば背景光がＦ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）、Ｆ３（ｔ）、Ｆ４（ｔ）、Ｆ５（ｔ）、Ｆ６（ｔ）およびＦ７（ｔ）の７種類ある場合にはＦ１（ｔ）、Ｆ２（ｔ）およびＦ３（ｔ）を合成したものを１つの背景光Ｆｘ（ｔ）と考え、その強度変化の周期ｆｘを求め、前記以外のＦ４（ｔ）、Ｆ５（ｔ）、Ｆ６（ｔ）およびＦ７（ｔ）を合成したものを、もう１つの背景光Ｆｙ（ｔ）と考え、その強度変化の周期ｆｙを求め、合成された２種類の背景光の強度変化の周期ｆｘとｆｙと用いて背景光の影響を除去する上記方式を適用することができる。
【００７８】
また、本発明の光計測方法および光計測装置は、蛍光、吸収、燐光などを測定対象とするスペクトル測定装置、定量計測装置、画像計測装置等にも適用することができる。
【００７９】
以上のように本発明の光計測方法および光計測装置によれば、異なる周期を備えた２種類以上の背景光が存在する環境下であっても、背景光の影響を除去した精度の高い測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光計測方法および装置をスペクトル測定装置に適用した概略構成図
【図２】本発明の第１の実施形態のスペクトル測定方式のタイミングチャート図
【図３】スペクトル強度の図
【図４】本発明の第２の実施形態のスペクトル測定方式のタイミングチャート図
【図５】本発明の第３の実施形態のスペクトル測定方式のタイミングチャート図
【図６】本発明の第３の実施形態において複数回の測定を繰り返し行うスペクトル測定方式のタイミングチャート図
【図７】本発明の第１の実施形態において複数回の測定を繰り返し行うスペクトル測定方式のタイミングチャート図
【符号の説明】
１０    試料
２０    励起光源
３０    測定部
４０    制御部
５０    表示器
１００    スペクトル測定装置
Ｌａ    励起光
Ｋｅ    蛍光
【図１】
0003727494.tif 000005
【図２】
0003727494.tif 000006
【図３】
0003727494.tif 000007
【図４】
0003727494.tif 000008
【図５】
0003727494.tif 000009
【図６】
0003727494.tif 000010
【図７】
0003727494.tif 000011