(57)【要約】  小さな受光ダイナミックレンジの受光部を用いた場合でも減光率を精度よく算出することを目的として、本発明に係る減光率測定方法は、光源と受光部との間に、第１減光器と第２減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の受光部の受光感度内の第１の強度を測定する第１のステップ（Ｓ４）と、光源と受光部との間に、第２減光器と対象減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の受光部の受光感度内の第２の強度を測定する第２のステップ（Ｓ４）と、第１減光器の減光率と、第１の強度と、第２の強度とに基づいて対象減光器の減光率を算出する第３のステップ（Ｓ１１）とを含む。
2017081723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と該光源からの光を受光する受光部との間に、第１減光器と第２減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第１の強度を測定する第１のステップと、
前記光源と前記受光部との間に、前記第２減光器と対象減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第２の強度を測定する第２のステップと、
前記第１減光器の減光率と、前記第１の強度と、前記第２の強度とに基づいて前記対象減光器の減光率を算出する第３のステップとを含む減光率測定方法。
【請求項２】
前記光源と前記受光部との間に第３減光器を配置して該第３減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第３の強度を測定する第４のステップと、
前記光源と前記受光部との間に前記第３減光器と前記第１減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第４の強度を測定する第５のステップとを備え、
前記第３の強度と、前記第４の強度とに基づいて前記第１減光器の減光率を算出する第６のステップとを含む請求項１に記載の減光率測定方法。
【請求項３】
前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高い請求項１に記載の減光率測定方法。
【請求項４】
前記第３減光器の減光率が前記第２減光器の減光率より高く、
前記第２減光器の減光率が前記対象減光器の減光率より高く、
前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高い請求項２に記載の減光率測定方法。
【請求項５】
前記第１のステップの実施前に前記第４のステップと前記第５のステップを実施し、前記第３のステップの実施前に前記第６のステップを実施し、
前記第２のステップにおいて、前記対象減光器が前記第１減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入され、
前記第１のステップにおいて、前記第２減光器が前記第３減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入される請求項２に記載の減光率測定方法。
【請求項６】
前記第４のステップの実施前に、前記光源から射出される光の波長を設定する第７のステップを有し、
前記第３のステップの実施後に、前記光源から射出される光の波長を切り替えて前記第４のステップ、前記第５のステップ、前記第６のステップ、前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップを繰り返す第８のステップとを含む請求項５に記載の減光率測定方法。
【請求項７】
被測定物に照射する光を射出する光源部と、
前記被測定物に照射された光を受光する受光部と、
前記受光部に受光される光を該受光部の受光感度内に減光するため、前記光源部と前記受光部との間に配置され減光率を変更可能な第１減光部と、
前記光源部と前記受光部との間に挿脱可能に設けられ減光率を変更可能な第２減光部と、
該第２減光部を挿入した状態で、前記受光部の受光感度内となるように、前記第１減光部および／または第２減光部の減光率を変化させ、変化の前後に前記受光部により受光された光の強度の比により相対的な減光率を算出する相対減光率算出部と、
該相対減光率算出部により算出された相対減光率を小さい順に掛け合わせて前記第１減光部の減光率を算出する減光率算出部とを備える光強度測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、減光率測定方法および光強度測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光源からの光を被測定物に照射して、透過、反射あるいは散乱等した光を受光器により測定する光強度測定装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この光強度測定装置においては、受光器による受光ダイナミックレンジを大きく確保するために減光器を被測定物と受光器との間に配置して受光器により受光される光の強度を下げて測定を行っている。また、特許文献１の光強度測定装置では、受光部としてフォトンカウンタを用いて受光された光の光子数を計数し、計数結果に基づいて減光器の減光率を校正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２５１８７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の光強度測定装置では、減光器の減光率の校正には、減光器を取り除いた状態で受光部により受光される光強度と、減光器を挿入した状態で受光部により受光される光強度との比を求める必要があるため、受光部のダイナミックレンジ内でしか減光率を校正できない。【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小さな受光ダイナミックレンジの受光部を用いた場合でも減光率を精度よく算出することができる減光率測定方法および光強度測定装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、光源と該光源からの光を受光する受光部との間に、第１減光器と第２減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第１の強度を測定する第１のステップと、前記光源と前記受光部との間に、前記第２減光器と対象減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第２の強度を測定する第２のステップと、前記第１減光器の減光率と、前記第１の強度と、前記第２の強度とに基づいて前記対象減光器の減光率を算出する第３のステップとを含む減光率測定方法である。【０００７】
本態様によれば、第１のステップにおいて第１減光器および第２減光器を透過した透過光の第１の強度が測定され、第２のステップにおいて第２減光器および対象減光器を透過した透過光の第２強度が測定され、第３ステップにおいて、第１減光器の減光率と、第１の強度と第２の強度とに基づいて対象減光器の減光率が算出される。【０００８】
本態様によれば、第１のステップおよび第２のステップの両方において、２つの減光器を配置して測定を行っているため、対象減光器と第１減光器の減光率との比が小さければ、いずれのステップにおいても第２減光器との組み合わせにより受光部の受光感度内で測定することができる。そして、２つのステップにおいて測定された透過光の強度により、第１減光器と対象減光器との減光率の比率が求められるので、その比率と第１減光器の減光率とに基づいて、第３のステップにおいて対象減光器の減光率を精度よく算出することができる。【０００９】
上記態様においては、前記光源と前記受光部との間に第３減光器を配置して該第３減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第３の強度を測定する第４のステップと、前記光源と前記受光部との間に前記第３減光器と前記第１減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第４の強度を測定する第５のステップとを備え、前記第３の強度と、前記第４の強度とに基づいて前記第１減光器の減光率を算出する第６のステップとを含んでいてもよい。【００１０】
このようにすることで、対象減光器の減光率を算出するために用いられる第１減光器の減光率についても、単独で配置して受光部の受光感度内の第３の強度を測定可能な減光率を有する第３減光器を透過した透過光の第３の強度と、第３減光器および第１減光器を配置して測定された第４の強度とに基づいて、第６のステップにおいて精度よく算出することができる。【００１１】
また、上記態様においては、前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高いことが好ましい。
このようにすることで、従来の方法では測定困難な減光率の高い対象減光器の減光率を精度よく測定することができる。【００１２】
また、上記態様においては、前記第３減光器の減光率が前記第２減光器の減光率より高く、前記第２減光器の減光率が前記対象減光器の減光率より高く、前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高いことが好ましい。
このようにすることで、第３減光器の減光率を最も高くすることで、第３減光器を光路上に単独で配置して受光部の受光感度内の第３の強度を容易に測定できる。そして、減光率が最も低い第１減光器と第３減光器とを光路上に配置して受光部の受光感度内の第４の強度を容易に測定できる。【００１３】
また、上記態様においては、前記第１のステップの実施前に前記第４のステップと前記第５のステップを実施し、前記第３のステップの実施前に前記第６のステップを実施し、前記第２のステップにおいて、前記対象減光器が前記第１減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入され、前記第１のステップにおいて、前記第２減光器が前記第３減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入されてもよい。
このようにすることで、第１のステップにおいて、第１の強度を受光した後、第２のステップにおいて、第２減光器を移動させることなく第１減光器に代えて対象減光器を配置するだけで第２の強度を受光できる。また、第１のステップにおいて、第１減光器を移動させることなく第３減光器に代えて第２減光器を配置するだけで第１の強度を受光できる。【００１４】
また、上記態様においては、前記第４のステップの実施前に、前記光源から射出される光の波長を設定する第７のステップを有し、前記第３のステップの実施後に、前記光源から射出される光の波長を切り替えて前記第４のステップ、前記第５のステップ、前記第６のステップ、前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップを繰り返してもよい。
このようにすることで、波長依存性がある減光器について、利用する光の波長毎に減光率を精度よく測定することができる。【００１５】
また、本発明の他の態様は、被測定物に照射する光を射出する光源部と、前記被測定物に照射された光を受光する受光部と、前記受光部に受光される光を該受光部の受光感度内に減光するため、前記光源部と前記受光部との間に配置され減光率を変更可能な第１減光部と、前記光源部と前記受光部との間に挿脱可能に設けられ減光率を変更可能な第２減光部と、該第２減光部を挿入した状態で、前記受光部の受光感度内となるように、前記第１減光部および／または第２減光部の減光率を変化させ、変化の前後に前記受光部により受光された光の強度の比により相対的な減光率を算出する相対減光率算出部と、該相対減光率算出部により算出された相対減光率を小さい順に掛け合わせて前記第１減光部の減光率を算出する減光率算出部とを備える光強度測定装置である。【００１６】
本態様によれば、被測定物を光路上に配置しない状態で、光源部と受光部との間の光路上に、第２減光部を挿入することにより、第１減光部および第２減光部の両方を透過した透過光が受光部により受光される。第１減光部の減光率を第１減光器に設定し、第２減光部の減光率を第２減光器に設定して第１のステップにより第１の強度を測定し、第１減光器の減光率を対象減光器に切り替えて第２のステップにより第２の強度を測定し、第１減光器の減光率と、第１の強度と、第２の強度とに基づいて対象減光器の減光率を精度よく測定できる。そして、被測定物を光路上に配置して、第１の減光部の減光率を対象減光器に設定して、対象減光器を透過した精度よく減光された透過光を被測定物に照射して、光強度の測定を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、小さな受光ダイナミックレンジの受光部を用いた場合でも減光率を精度よく算出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】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る光強度測定装置を示す全体構成図である。
【図２】図１の光強度測定装置の制御部と他の構成との接続を示すブロック図である。
【図３】図１の光強度測定装置に備えられる減光部の一例を示す正面図である。
【図４】図３の減光部に備えられる減光器の減光率の一例を示すグラフである。
【図５】本発明の一実施形態に係る減光率測定方法を説明するフローチャートである。
【図６】図５の減光率測定方法により取得されたデータ例を示す図である。
【図７】図１の光強度測定装置による光強度測定方法を説明するフローチャートである。
【図８】図７の光強度測定方法により取得された光強度を継ぎ合わせ処理した光強度特性を示すグラフである。
【図９】図３の減光部の変形例を示す正面図である。
【図１０】図９の減光部に備えられる減光器の減光率の一例を示すグラフである。
【図１１】図５の減光率測定方法の変形例を示すフローチャートである。
【図１２】図５の減光率測定方法の他の変形例を示すフローチャートである。
【図１３】図１２により取得された波長毎の減光率データの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の一実施形態に係る光強度測定装置１について、図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る光強度測定装置１は、図１および図２に示されるように、光源部２と、照明光学系３と、受光光学系４と、受光光学系４を駆動する駆動部５と、光路に挿脱される減光部（以下、第２減光部という。）６と、受光部７と、制御部８とを備えている。
光源部２、後述する光強度モニタ１５、後述するライトチョッパ１６、駆動部５、後述する第１減光部１７、第２減光部６および受光部７は、図２に示されるように、データ処理部９を介してあるいは直接、制御部（ＰＣ、相対減光率算出部，減光率算出部）８に接続されている。
【００２０】
光源部２は、光を射出するレーザダイオード（ＬＤ）１０と、該レーザダイオード１０からの光を導光する光ファイバ１１とを備えている。レーザダイオード１０に代えて、レーザ光源、ハロゲン光源、ＬＥＤ等を採用してもよい。
照明光学系３は、光ファイバ１１から射出された光を略平行光にするコリメートレンズ１２と、第１の波長板１３と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１４と、偏光ビームスプリッタ１４により分岐された光を検出する光強度モニタ１５と、ライトチョッパ１６と、減光部（以下、第１減光部という。）１７と、第２の波長板１８と、スペイシャルフィルタ１９と、集光レンズ２０とを備えている。
【００２１】
第１の波長板１３は１／２波長板であり、光源部２から送られて来た光の偏光方向を偏光ビームスプリッタ１４に入射させる前に制御する機能を有している。
偏光ビームスプリッタ１４では、入射された光の内、第１の波長板１３によって偏光方向が特定の方向に制御された偏光成分を有する光を測定光として通過させ、他の偏光成分を有する光を光強度モニタ１５の方向に反射させるようになっている。このため、偏光ビームスプリッタ１４に光を入射させる前に偏光方向を制御することで、偏光ビームスプリッタ１４における分離の割合を変化させ、測定光の損失を防ぐようになっている。
【００２２】
偏光ビームスプリッタ１４において分離された一部の光は光強度モニタ１５に到達する。光強度モニタ１５は、レーザダイオード１０の光強度の安定性を測定するために用いられる。光強度モニタ１５において検出された光強度の変化量を受光部７における測定結果にフィードバックすることにより、測定精度を向上することができるようになっている。
【００２３】
Ｍｉ／Ｍ０＝ΔＭｉ
ここで、Ｍｉは被測定物Ａの強度測定時と同時に光強度モニタ１５において測定した測定値であり、Ｍ０は測定開始時に光強度モニタ１５において測定した測定値である。
変化率ΔＭｉを算出し、被測定物Ａの光強度測定結果に乗算することで、レーザダイオード１０の熱などによる光強度の測定値の揺らぎを低減することができるようになっている。
【００２４】
このように、光強度モニタ１５は到達した光強度の変化の割合を測定できればよいので、大きな受光ダイナミックレンジは不要であり、低コストで使いやすいフォトディテクタ（ＰＤ）を採用するのがよい。
【００２５】
ライトチョッパ１６は、光を変調させる機能を有する。測定光をライトチョッパ１６によって特定の周波数を有する光に変調し、受光部７において受光された光に対してロックインアンプ（同期検波手法）で処理することにより、外部からの光や電気的なノイズなど、変調させた周波数とは異なる周波数の光を帯域の狭いフィルタを用いて減衰させることができる。これにより、散乱光のような微弱な光の測定が可能となる。
【００２６】
第１減光部１７は、図３に示されるように、周方向に配列された複数（例えば、８個）の減光器１７ａと、該減光器１７ａを択一的に光路上に配置可能なターレット１７ｂと該ターレット１７ｂを回転させるモータ１７ｃとを備えている。減光器１７ａは、ここでは、説明の都合上、減光率に幅があり、大きな減光率から小さな減光率まで準備することができるＮＤフィルタを指す。これに代えて、ピンホールや液晶、それらの組み合わせのように、光が選択的に減光できれば、任意の減光器１７ａを使用することにしてもよい。
【００２７】
光強度測定装置１においては、第１減光部１７のいずれかの減光器１７ａを光路上に配置し、光源部２から射出された光を、受光部７において受光可能な光強度に減光して測定が行われるようになっている。受光部７において受光された受光強度に、減光器１７ａの減光率の逆数を乗算することにより、光強度の絶対値を算出することができる。
【００２８】
図４に、減光部１７の減光器１７ａを切り替えたときの減光率の変化を示す。ターレット１７ｂの回転角度に応じて減光器１７ａが切り替えられるので、照明光の光強度が段階的に切り替わるようになっている。
ここでは、第１減光部１７において周方向に隣接する減光器１７ａとしては、減光率が１／１０ずつ変化するものを用いている。
【００２９】
また、第１減光部１７のいずれかの減光器１７ａとしては、減光率算出の基準となる空気または屈折率が測定環境と同じ物質のもの、または、他の減光器１７ａと同じ反射率を有する透過率が略１００％（減光率１）の物質あるいは屈折率および／または減光率が既知の物質が配置されている。
装置に組み込んだ状態での減光器１７ａの減光率を算出したい場合には、空気または屈折率が測定環境と同じ物質のものが好ましい。また、減光器１７ａ単体の減光率を算出したい場合には、他の減光器１７ａと同じ反射率を有する透過率が略１００％の物質あるいは屈折率および／または減光率が既知の物質であることが好ましい。これは、減光器１７ａを設置したときに反射率を考慮するかどうかの違いである。
【００３０】
第２の波長板１８は、１／２波長板であり、被測定物Ａへの測定光の偏光方向を任意に変化させることができるようになっている。
スペイシャルフィルタ１９は、対物レンズ１９ａとピンホール１９ｂとから構成され、測定光からノイズ光（不要光）を除去することができるようになっている。
【００３１】
集光レンズ２０は、被測定物Ａへの入射光を制御する機能を有する。散乱光強度分布を測定する場合に、入射光を何処に集光させるかが重要となる。ここでは、入射光強度周辺部の角度分解能を向上させるために、後述するアパーチャ近傍に集光点が配置されるように設定しているが、この設定は任意に調節できることが好ましい。
【００３２】
受光光学系４は、光を入射させるアパーチャ２１と、該アパーチャ２１を通過した光を集光する集光レンズ２２と、該集光レンズ２２の焦点位置近傍に配置されたフィールドストップ２３とを備えている。
アパーチャ２１は測定の立体角度を決める機能を有し、集光レンズ２２およびフィールドストップ２３は、測定領域の空間分解能を制御し、他の領域からの不要光を低減することができるようになっている。
【００３３】
受光部７は、例えば、光電子増倍管（ＰＭＴ）、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）あるいはフォトダイオード（ＰＤ）のようなセンサである。
駆動部５は、受光光学系４と受光部７とを一体的に、照明光学系３の光軸に直交する鉛直軸線回りに回転させる図示しないモータを備えている。
【００３４】
第２減光部６も、第１減光部１７と同様の構成を有し、複数の減光器１７ａを周方向に配列したターレット１７ｂを有し、第２減光部６が光路上に挿入された状態では、モータ１７ｃによって、いずれかの減光器１７ａを択一的に光路上に配置することができるようになっている。
本実施形態においては、第２減光部６は、それ自体の移動によって、光路上に挿脱されるようになっている。第２減光部６を挿脱する位置は、光源部２と受光部７との間の任意の位置でよい。図では、被測定物Ａの設置位置と入れ替えて第２減光部６が設置されている。
【００３５】
次に、本発明の一実施形態に係る減光率測定方法について説明する。
本実施形態に係る減光率測定方法は、第１減光部１７の各減光器１７ａの減光率を測定する方法である。
【００３６】
まず、図１および図５に示されるように、被測定物Ａを光路上に配置しない状態で、第２減光部６を光路上に挿入し（ステップＳ１）、Ｎを初期値０に設定する（ステップＳ２）。
次に、第１減光部１７では、減光率ＯＤ（０）＝１の減光器（第１減光器）１７ａを光路上に配置し、第２減光部６では、利用する最大の減光率ＯＤ′（Ｘ）の減光器（第２減光器）１７ａを光路上に設置する（ステップＳ３）。ここで、Ｘは利用している減光器１７ａの数を示す。
次に、光源部２から光を射出させ、２つの減光器１７ａを透過した透過光を受光部７により受光して光強度を測定し（ステップＳ４）、変化率ΔＭｉを乗算した値ＰＷ（０）を算出して記憶する（ステップＳ５）。
【００３７】
この後に、全ての測定が終了したか否かが判定され（ステップＳ６）、終了していない場合には、Ｎをインクリメントし（ステップＳ７）、Ｎが奇数であるか否かが判定される（ステップＳ８）、Ｎが奇数の場合には、第２減光部６の減光器１７ａを切り替えることなく、第１減光部１７の減光器１７ａの減光率を１段階高くして減光率ＯＤ（１）の減光器（対象減光器）１７ａに切り替え（ステップＳ９）、光強度を測定し（ステップＳ４）、変化率ΔＭｉを乗算した値ＰＷ（１）（第１の強度）を算出して記憶する（ステップＳ５）。
【００３８】
ステップＳ８において、Ｎが偶数である場合には、第１減光部１７の減光器１７ａを切り替えることなく、第２減光部６の減光器１７ａの減光率を１段階低くして減光率ＯＤ′（Ｘ−１）の減光器１７ａに切り替え（ステップＳ１０）、光強度を測定し（ステップＳ４）、変化率ΔＭｉを乗算した値ＰＷ（２）（第２の強度）を算出し記憶する（ステップＳ５）。
【００３９】
この動作をＸ−Ｎ＝０になるまで、すなわち、第２減光部６の減光器１７ａの減光率ＯＤ′（０）になるまで繰り返す。
これにより、図６に示されるデータが得られる。
【００４０】
次に、得られたデータから、
ＯＤ（１）＝ＰＷ（1）／ＰＷ（0）×ＯＤ（０）
ＯＤ（２）＝ＰＷ（３）／ＰＷ（２）×ＯＤ（１）
のように、第１減光部１７の減光器１７ａの減光率を小さい順に算出し、算出結果を次の減光器１７ａの減光率を算出する際に利用する（ステップＳ１１）。
【００４１】
これを一般式で表すと、
ＯＤ（Ｙ）＝ＰＷ（Ｚ）／ＰＷ（Ｚ−１）×ＯＤ（Ｙ−１）
となる。
ここで、Ｙ＝１，２，３，…，７およびＺ＝１，３，５，…，１３の整数である。
【００４２】
このように、本実施形態に係る減光率測定方法によれば、２つの減光器１７ａを透過した透過光を受光して得られた光強度を利用して減光率を算出するので、組み合わせによる合計の減光率を大きく変動させずに済む。その結果、受光部７により受光される光強度の幅を低減することができ、受光部７のセンサとして、受光ダイナミックレンジの小さいセンサを使用しても、減光器１７ａの減光率を精度よく測定することができるという利点がある。
【００４３】
次に、本実施形態に係る光強度測定装置１の作用について図７を用いて以下に説明する。
本実施形態に係る光強度測定装置１を用いて被測定物Ａの透過や反射特性等を測定するには、図１に鎖線で示されるように、第２減光部６を光路上から離脱させ、これに代えて、図１に鎖線で示されるように、被測定物Ａを光路上に配置する（ステップＳ２１）。
【００４４】
次いで、測定条件が入力される（ステップＳ２２）。測定条件には、被測定物Ａに照射する測定光の波長、偏光条件、入射角度、入射箇所、入射領域、測定角度等がある。また、光の強度分布を取得したい場合には、測定範囲（１断面か複数断面の３次元的範囲か）、測定角度範囲、測定分解能（ピッチ）が追加される。さらに、蛍光等を観察したい場合には、フィルタの有無が測定条件に入る。
【００４５】
入力された測定条件に基づいて光強度測定装置１の設定が変更される。
また、第１減光部１７の減光器１７ａとして、適当な減光器１７ａが選択される（ステップＳ２３）。
次に、光源部２から射出され照明光学系３を通過した測定光が被測定物Ａに照射され、被測定物Ａに作用することにより生じた光が受光光学系４を通過した後に受光部７により受光される（ステップＳ２４）。
【００４６】
次いで、受光部７に受光された光が受光部７の受光ダイナミックレンジ内であるか否かが、閾値との比較により判定され（ステップＳ２５）、受光ダイナミックレンジ内である場合には、測定条件および減光器１７ａの減光率、光強度モニタ１５の変化率ΔＭｉとともに測定された光強度が保存される（ステップＳ２６）。
受光ダイナミックレンジ外である場合には、第１減光部１７の減光器１７ａを切り替えて（ステップＳ２７）、ステップＳ２４からの処理を繰り返す。
【００４７】
ステップＳ２７においては、受光された光が上限閾値を上回っている場合には、より大きい減光率の減光器１７ａに切り替え、受光された光が下限閾値を下回っている場合には、より小さい減光率の減光器１７ａに切り替えられる。
次いで、測定角度が、設定された測定条件に一致しているか否かが判定され（ステップＳ２８）、一致していない場合には、駆動部５の作動により、受光光学系４および受光部７を一体的に揺動させて測定角度を変化させ（ステップＳ２９）、ステップＳ２４からの処理を繰り返す。一致していた場合には処理が終了される。
【００４８】
次に、取得された測定結果の処理方法を図８に示す。
記憶された光強度に、該光強度と対応づけて記憶されている減光率の逆数を乗算することにより、本来の光強度を算出する。そして、同じく対応づけて記憶されている測定角度を元に、繋ぎ合わせ処理（スティッチング処理）する。これにより、図８に示されるような光強度分布を取得することができる。
【００４９】
この場合において、本実施形態によれば、減光器１７ａの減光率が精度よく測定されているので、繋ぎ合わせ処理による繋ぎ合わせ部の段差（誤差）を小さく滑らかに連続させることができる。
また、本実施形態によれば、受光部７の受光ダイナミックレンジが小さいものを用いて、実質的に受光可能な受光ダイナミックレンジを大きく確保することができ、散乱光強度が小さい物質から大きい物質までの光強度および光強度分布を精度よく測定することができるという利点がある。また、受光ダイナミックレンジの小さい安価なセンサを採用することができるという利点もある。
【００５０】
なお、本実施形態に係る光強度測定装置１においては、被測定物Ａと入れ替えて第２減光部６自体を光路に挿脱することとしたが、これに代えて、第２減光部６を、被測定物Ａの配置位置とは異なる場所に配置し、第２減光部６の減光器１７ａの並びの１カ所に減光器１７ａが配置されていない空孔あるいは減光率が１の減光器１７ａを設けて、被測定物Ａの測定時には、空孔または減光率１の減光器１７ａを光軸上に配置することで、第２減光部６自体を離脱させた状態と等しい状態、すなわち、測定光を減光しない状態に設定するようにしてもよい。
【００５１】
また、本実施形態においては、第２減光部６を被測定物Ａの位置に配置した場合、減光器１７ａの並びの１カ所に減光器１７ａが配置されていない空孔を設けて、被測定物Ａの測定時には、空孔に被測定物Ａを設置するようにしてもよい。
【００５２】
また、本実施形態においては、減光率の異なる複数の減光器１７ａを周方向に配列したターレット１７ｂを例示したが、これに代えて、図９に示されるように、周方向に減光率が連続的に変化する可変ＮＤフィルタ１７ｄを採用してもよい。光束に対してターレット１７ｂの回転角度を正確に位置決めすることにより、被測定物Ａへの入射光強度を連続的に細かく変化させることができる。この場合のターレット１７ｂの回転角度と減光率との関係を図１０に示す。
【００５３】
また、本実施形態においては、周方向に隣接する減光器１７ａの減光率を１／１０ずつ変化させることとしたが、変化の比率は任意でよい。例えば、１／１００ずつ変化させてもよいし、１／２あるいは１／５のようにさらに小さい比率で変化させてもよい。受光ダイナミックレンジが小さいセンサを用いた場合には、減光率の比率を小さく変化させることで、測定データの継ぎ合わせ回数を増やして、受光ダイナミックレンジを拡大することができる。
【００５４】
また、本実施形態に係る減光率測定方法においては、第１減光部１７の減光器１７ａの減光率を算出する場合を例示して説明した。第２減光部６は被測定物Ａの光強度測定には用いないものであるため、減光率を精度よく算出しておく必要はないが、第２減光部６の減光器１７ａの減光率についても同時に算出することができる。
第２減光部６の減光器１７ａの減光率の算出方法は以下の通りである。
ＯＤ′（Ｙ）＝ＰＷ（Ｚ′−１）／ＰＷ（Ｚ′）×ＯＤ′（Ｙ−１）
ここで、Ｚ′＝ｉ（ｍａｘ），ｉ（ｍａｘ）−２，…の整数を示す。ｉ（ｍａｘ）は光強度測定の最大回数を示している。
【００５５】
そして、測定された第２減光部６の減光器１７ａの減光率を保存しておくことにより、第１減光部１７を交換した場合に、減光率の算出手順を簡略化することができるという利点がある。
すなわち、図１１に示されるように、ステップＳ９において、第１減光部１７の減光率を１つ大きくするのと同時に、ステップＳ１０において、第２減光部６の減光率を１つ小さくする処理を行う。これにより、ＰＷ（ｉ）の測定結果を取得することができる。ここで、ｉ＝２，４，６，…，１４である。
【００５６】
そして、以下の式を用いて、ＯＤ（Ｙ）を算出する。
ＯＤ（Ｙ）＝ＰＷ（ｉ）／Ｐｉｎ／ＯＤ′（Ｙ′）
ここで、Ｙ＝１，２，…，７の整数、Ｙ′＝６，…，１の整数、ｉ＝２，４，６，…，１４である。また、Ｐｉｎは入射光強度で、Pｉｎ＝ＰＷ（０）／ＯＤ′（7）／ＯＤ（０）で算出され、減光率ＯＤ（０）＝１である。
【００５７】
このように、算出済みの記憶しておいた第２減光部６の減光率を利用して、入射光強度Ｐｉｎを算出し、Ｐｉｎと第２減光部６の減光率を利用して第１減光部１７の減光率を算出することができる。これにより、測定回数を半分に減らすことができるという利点がある。
【００５８】
また、上記の方法は第１減光部１７または第２減光部６の減光率が一部既知の場合にも適用することができる。
一部が既知の場合とは、例えば、カタログスペック等で既に減光率が精度よく分かっている場合である。例えば、減光率が、１／１０，１／１００，１／１０００のように、比較的小さいものについては、精度よい減光率が保証されていることが多い。
【００５９】
さらに、第１減光部１７と第２減光部６とで、同一ロットで製造された同一の減光器１７ａを使用している場合には、ステップＳ４において、第１減光部１７の減光率と第２減光部６の減光率とが一致するまで繰り返し測定を行う。すなわち、ＯＤ（ｉ）（ｉ＝０，１，２，…、Ｘの整数）、ＯＤ′（ｋ）（ｋ＝Ｘ，Ｘ−１，Ｘ−２，…，０）とした場合、ｉ＝ｋとなるまで測定を繰り返す。
【００６０】
そして、ｉ＝ｋまでは、
ＯＤ（p）＝ＰＷ（ｓ）／ＰＷ（ｓ−１）×ＯＤ（p−１）
ここで、ｓ＝１，３，５，…の整数。ｐ＝１，２，３，…の整数
により減光率を算出し、
ｉ＝ｋ以降は、
ＯＤ′（ｖ＋１）＝ＰＷ（ｔ−１）／ＰＷ（ｔ）×ＯＤ′（ｖ）
ここで、ｔ＝ｍ−１，ｍ−３，…，０の整数で、ｍは測定の最大回数。
ｖ＝ｉ，ｉ＋１，ｉ＋２，…，Ｘ。ＯＤ（ｉ）＝ＯＤ′（ｉ）。
により減光率を算出する。
これにより、測定回数を半分に低減することができる。
【００６１】
また、本実施形態においては、２つの減光部６，１７を設置したが、３以上の減光部を配置してもよい。
被測定物Ａの透過率が低いことが予め分かっている場合には、光源部２からの光強度に対して減光率の大きな減光器１７ａを光強度測定装置１に設置しない場合がある。また、光源部２からの光強度が大きい場合、大きな減光率を有する減光器１７ａを入手できない場合がある。この場合には上述した減光率測定方法では基準となる減光器１７ａの減光率を測定できない場合がある。
【００６２】
すなわち、光源部２と減光器１７ａだけでは受光部７の受光ダイナミックレンジを越えてしまう場合には、基準となる減光器１７ａの減光率を測定する際に、第３の減光器（図示略）を設置することが好ましい。この第３の減光器の減光率は精度よく知られていなくてもよく、第１減光部１７および第２減光部６の減光器１７ａおよび第３の減光器を透過した光の光強度が、受光部７の受光ダイナミックレンジ内に配置される程度の減光率を有していればよい。
【００６３】
また、ＮＤフィルタのような減光器１７ａは、波長依存性を有することが知られているので、図１２に示されるように、ステップＳ４の前に照明光の波長を選択するステップＳ３１と、全ての波長についてステップＳ３１からの処理を繰り返すためのステップＳ３２を加えることで、利用する各波長における減光器１７ａの減光率を精度よく測定することができる。測定された減光率は図１３に示されるように、ルックアップテーブルとして保存することが好ましい。
【符号の説明】
【００６４】
Ａ  被測定物
Ｓ４  第１のステップ，第２のステップ，第４のステップ，第５のステップ
Ｓ１１  第３のステップ，第６のステップ
Ｓ３１  第７のステップ
Ｓ３２  第８のステップ
１  光強度測定装置
２  光源部
６  第２減光部
７  受光部
８  制御部（相対減光率算出部，減光率算出部）
１０  レーザダイオード（光源）
１７  第１減光部
１７ａ  減光器（第１減光器，第２減光器，第３減光器、対象減光器）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年1月12日(2017.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と該光源からの光を受光する受光部との間に、第１減光器と第２減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第１の強度を測定する第１のステップと、
前記光源と前記受光部との間に、前記第２減光器と対象減光器とを配置してこれら減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第２の強度を測定する第２のステップと、
前記第１の強度と前記第２の強度との強度比を、前記第１減光器の減光率に乗算または除算することにより前記対象減光器の減光率を算出する第３のステップとを含む減光率測定方法。
【請求項２】
前記光源と前記受光部との間に減光率１または透過率１００％の減光器と第３減光器とを配置して、前記減光率１または透過率１００％の減光器と前記第３減光器とを透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第３の強度を測定する第４のステップと、
前記光源と前記受光部との間に前記第３減光器と前記第１減光器とを配置して、前記第３減光器と前記第１減光器とを透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第４の強度を測定する第５のステップと、
前記第３の強度と前記第４の強度とに基づいて、前記第１減光器の減光率を算出する第６のステップとを備える請求項１に記載の減光率測定方法。
【請求項３】
前記光源と前記受光部との間に第３減光器を配置して、該第３減光器を透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第３の強度を測定する第４のステップと、
前記光源と前記受光部との間に前記第３減光器と前記第１減光器とを配置して、前記第３減光器と前記第１減光器とを透過した透過光の前記受光部の受光感度内の第４の強度を測定する第５のステップと、
前記第３の強度と前記第４の強度とに基づいて、前記第１減光器の減光率を算出する第６のステップとを備える請求項１に記載の減光率測定方法。
【請求項４】
前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高い請求項１から３のいずれか１項に記載の減光率測定方法。
【請求項５】
前記第３減光器の減光率が前記第２減光器の減光率より高く、
前記第２減光器の減光率が前記対象減光器の減光率より高く、
前記対象減光器の減光率が前記第１減光器の減光率より高い請求項２または３に記載の減光率測定方法。
【請求項６】
前記第１のステップの実施前に前記第４のステップと前記第５のステップを実施し、前記第３のステップの実施前に前記第６のステップを実施し、
前記第２のステップにおいて、前記対象減光器が前記第１減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入され、
前記第１のステップにおいて、前記第２減光器が前記第３減光器に代えて、前記光源と前記受光部との間に挿入される請求項２または３に記載の減光率測定方法。
【請求項７】
前記第４のステップの実施前に、前記光源から射出される光の波長を設定する第７のステップを有し、
前記第３のステップの実施後に、前記光源から射出される光の波長を切り替えて前記第４のステップ、前記第５のステップ、前記第６のステップ、前記第１のステップ、前記第２のステップ、前記第３のステップを繰り返す第８のステップを含む請求項６に記載の減光率測定方法。
【請求項８】
被測定物に照射する光を射出する光源部と、
前記被測定物に照射された光を受光する受光部と、
前記受光部に受光される光を該受光部の受光感度内に減光するため、前記光源部と前記受光部との間に配置され減光率を変更可能な第１減光部と、
前記光源部と前記受光部との間に挿脱可能に設けられ減光率を変更可能な第２減光部と、
該第２減光部を挿入した状態で、前記受光部の受光感度内となるように、前記第１減光部および／または第２減光部の減光率を変化させながら、前記第１減光部の減光率の変化の前後に前記受光部により受光された光の強度の比を複数取得し、前記第１減光部の減光率の小さい順に、前記強度の比を掛け合わせて前記第１減光部の減光率を算出する減光率算出部とを備える光強度測定装置。
【国際調査報告】
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