(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から試料に光を照射し該試料にて反射又は透過した光を波長方向に分散させて光検出器で検出する分光測定装置において、
a)光源、波長分散素子及び光検出器を含む分光ユニットと、
b)前記分光ユニットの移動の基準面であるバックプレートと、
c)試料上の所定領域内の複数の小領域に対する測定を実行するために、前記バックプレートに沿って試料に対して前記分光ユニットを相対移動するとともに、該所定領域内を測定し得る位置から該位置を外れた位置にまでさらに大きく前記分光ユニットを相対移動するための駆動手段と、
d)前記分光ユニット上において、光源から光検出器に至る光路を遮蔽する位置と該光路から退避した位置との間で移動可能に設けられた光遮蔽板と、
e)前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置に在る範囲では前記光遮蔽板を光路から退避した位置に保持し、該分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記光遮蔽板が光路を遮蔽する位置にまで移動するように、前記駆動手段による試料と分光ユニットとの相対移動動作に連動して光遮蔽板を動作させる連係手段と、
を備え、前記連係手段は、前記光遮蔽板を一端に有し回動軸を挟んで他端に前記バックプレートに接触する当接部を有する回動部材と、該回動部材に一方向に回動する付勢力を与える弾性部材とを含むとともに、該バックプレートは前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記当接部が到達する位置に切欠部又は凹部を有して成り、
前記駆動手段により前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置に在るときには、前記連係手段は、前記当接部を介してバックプレートから前記弾性部材による付勢力に抗する力を受けて前記光遮蔽板を光路を遮蔽する位置から退避する位置に保持し、前記分光ユニットが前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記当接部が前記切欠部又は凹部に達しバックプレートからの力を受けなくなることで、前記光遮蔽板が光路を遮蔽する位置に来るようにしたことを特徴とする分光測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、試料と光学系とを相対的に移動させつつ試料上の複数の小領域毎の波長対光強度を測定する分光測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、試料の二次元領域を分光測定するための分光測定装置における光学系の構成図である。光源１０から照射された光は、試料１２のＹ軸方向に伸びる線領域で反射され、対物レンズ１４を介してスリット１６に導かれる。スリット１６を通過した光は、レンズ１８でコリメートされ回折格子２０で分光された後にレンズ２２により光検出器２４上に投影される。光検出器２４は複数の微小受光素子が二次元的に配置されたものであって、この面状の光検出器２４のｙ軸方向には試料１２の線領域内の位置情報が、ｙ軸方向に直交するλ軸方向にはその線領域の各点における波長の広がりの情報が得られる。つまり、光検出器２４には試料１２の線領域の分光強度分布を示す分光画像が得られる。
【０００３】
光源１０、対物レンズ１４、レンズ１８、２２、スリット１６、回折格子２０及び光検出器２４から成る分光ユニットは試料１２を載置した試料台１３に対しＸ軸方向に相対移動可能となっており、分光ユニットを微小距離ずつ移動させながら繰り返し試料１２の線領域の分光画像を得ることにより、試料１２の二次元領域の分光強度分布を測定することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成の装置において、光検出器２４にはいわゆる暗電流が流れ、入射光量が零であってもその出力信号は必ずしも零とはならない。そこで、正確な分光測定を行なうためには、光検出器２４への入射光量が零のときにその出力信号が零となるように後置のアンプ、或いは、検出信号をＡ／Ｄ変換した後のデジタルデータにおいて補正（以下これを「光量零補正」という）を行なう必要がある。光検出器２４への入射光量を零とするために最も簡単な方法は光源１０をオフすることであるが、分光ユニットの構成によっては光源１０をオフしても周囲の光が僅かに光検出器２４に漏れ込んでしまい正確な光量零補正が行なえないことがある。また、光源１０の種類によってはそのオンオフ処理に時間を要したり、オンオフの切換時に駆動回路に大電流が流れるため頻繁に光量零補正を行なうことができない場合もある。
【０００５】
更に、光検出器２４への入射光量を零にする他の方法としては、光源１０から光検出器２４に至るまでの光路中に光を遮蔽するためのシャッタを設け、モータ等によりそのシャッタの開閉を行なうことも可能である。しかしながら、このような方法では、シャッタ開閉の駆動回路を設けるためのスペースが必要になると共にコスト面でも不利であり、更には、回路が発生する電磁波等がノイズとなって分光測定自体の精度を劣化させる恐れもある。
【０００６】
本発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、光量零補正を行なう際に確実に且つ分光測定の精度への影響を与えることなく入射光量を零とすることができるシャッタ機構を備える分光測定装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、光源から試料に光を照射し該試料にて反射又は透過した光を波長方向に分散させて光検出器で検出する分光測定装置において、
a)光源、波長分散素子及び光検出器を含む分光ユニットと、
b)前記分光ユニットの移動の基準面であるバックプレートと、
c)試料上の所定領域内の複数の小領域に対する測定を実行するために、前記バックプレートに沿って試料に対して前記分光ユニットを相対移動するとともに、該所定領域内を測定し得る位置から該位置を外れた位置にまでさらに大きく前記分光ユニットを相対移動するための駆動手段と、
d)前記分光ユニット上において、光源から光検出器に至る光路を遮蔽する位置と該光路から退避した位置との間で移動可能に設けられた光遮蔽板と、
e)前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置に在る範囲では前記光遮蔽板を光路から退避した位置に保持し、該分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記光遮蔽板が光路を遮蔽する位置にまで移動するように、前記駆動手段による試料と分光ユニットとの相対移動動作に連動して光遮蔽板を動作させる連係手段と、
を備え、前記連係手段は、前記光遮蔽板を一端に有し回動軸を挟んで他端に前記バックプレートに接触する当接部を有する回動部材と、該回動部材に一方向に回動する付勢力を与える弾性部材とを含むとともに、該バックプレートは前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記当接部が到達する位置に切欠部又は凹部を有して成り、
前記駆動手段により前記分光ユニットが試料の前記所定領域内を測定し得る位置に在るときには、前記連係手段は、前記当接部を介してバックプレートから前記弾性部材による付勢力に抗する力を受けて前記光遮蔽板を光路を遮蔽する位置から退避する位置に保持し、前記分光ユニットが前記所定領域内を測定し得る位置から外れたときに前記当接部が前記切欠部又は凹部に達しバックプレートからの力を受けなくなることで、前記光遮蔽板が光路を遮蔽する位置に来るようにしたことを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分光測定装置では、通常の分光測定の際には、駆動手段は試料面上の所定の観察領域に対向する範囲で試料に対し水平方向に分光ユニットを相対移動させる。このとき、光遮蔽板は連係手段により光路を遮らない位置に後退した状態に維持される。光量零補正の際には、駆動手段は分光ユニットを上記観察領域を外れた位置まで移動させる。このとき、分光ユニットの動きに連動して、連係手段は光遮蔽板の位置を他の位置に移動させる。これにより光遮蔽板は光検出器に到達するべき光を遮り、光検出器の入射光を零にする。すなわち、分光ユニットの移動に伴い、その往復運動に連動して光遮蔽板が光路に挿入されたり光路から退避されたりする。
【０００９】
具体的には、分光ユニットをその背面に設けたバックプレートに対して水平方向に移動させる構成とし、光遮蔽板を有する回動部材に固着して設けたローラをバックプレート面が押し付ける押圧力を利用して光遮蔽板の位置を光路から退避した位置に保持し、分光ユニットが移動されバックプレート面に形成した適宜の切欠部又は凹部にローラが到達して押圧力が作用しなくなると、光遮蔽板にバネ等の弾性部材による力が作用して光遮蔽板が光路を遮る位置まで移動されるようにしている。これにより、試料を載置する試料台とバックプレートとの位置関係を調整できるようにしておけば、試料面上の任意の位置の任意の広さの観察領域に対して、分光ユニットがその観察領域を外れたときに光路を遮るようにすることができる。
【００１０】
【発明の効果】
本発明に係る分光測定装置によれば、簡単な機構で光検出器への入射光を完全に遮蔽したり通過させたりすることができる。このため、スペースをとらずコストも安価で済む。また、シャッタの開閉動作のための電気回路が不要であるので、ノイズ等の発生の恐れがなく分光測定の精度を劣化させることもない。
【００１１】
【実施例】
以下、本発明に係る分光測定装置の一実施例について図１、図２を参照しつつ説明する。図１はこの分光測定装置を用いた二次元色彩計の要部の構成図である。分光ユニット２８は、図３にて示した光源１０、対物レンズ１４、スリット１６、レンズ１８、２２、回折格子２０及び光検出器２４のほかに対物レンズ１４の直前に設けたシャッタユニット２６から構成されている。この分光ユニット２８の背面には試料台１３に対して位置が調整可能に固定されたバックプレート３２が設けられており、分光ユニット２８を水平移動させるための分光ユニット駆動機構３０は、バックプレート３２に対して位置が固定されたモータ３０１、１対のプーリ３０２、そのプーリ３０２の間に掛け渡されたベルト３０３、及びバックプレート３２とそれに対向する分光ユニット２８背面に設けられた１対のリニアガイド３０４から構成され、分光ユニット２８はベルト３０３の１箇所に固定されている。これにより、モータ３０１が回転駆動されベルト３０３が動くと、分光ユニット２８はリニアガイド３０４に沿って左右方向に移動する。
【００１２】
バックプレート３２の一部には切欠部３４が形成されており、分光ユニット２８が往復動するとき、この切欠部３４とシャッタユニット２６とは相まって後述のようにシャッタ開閉動作を為し、試料１２から反射して対物レンズ１４へ向かう光を遮蔽したり通過させたりする。
【００１３】
なお、光検出器２４の出力信号は主としてコンピュータ等から成るデータ処理装置４０に入力され、ここで分光強度分布に基づき試料１２の各微小領域毎の色度が演算され、その結果がディスプレイ画面上に表示されたりプリントアウトされたりする。
【００１４】
分光測定を開始する際には、試料１２上の観察領域の位置及び広さに応じてバックプレート３２の切欠部３４とシャッタユニット２６との位置関係を調節するため、予め試料台１３とバックプレート３２との位置を調整しておく。
【００１５】
図２は上記シャッタユニット２６の開閉機構を示す構成図であり、（ａ）はシャッタ開の状態、（ｂ）はシャッタ閉の状態を示している。シャッタユニット２６において、シャッタブレード２６１とシャッタアーム２６２は所定角度を保って固着されており、分光ユニット２８に設けられたシャッタ軸２６３を中心に図２の面内で回転自在に軸支されている。シャッタブレード２６１にはバネ２６４の収縮力によりシャッタ軸２６３を中心に反時計回り方向に回転モーメントが与えられているが、分光ユニット２８が試料１２の所定の観察領域を分光測定する位置に在るときの分光ユニット２８とバックプレート３２との位置関係においては、バックプレート３２がシャッタアーム２６２の先端に取り付けられたローラ２６５を押し付け、シャッタアーム２６２にバネ２６４の収縮力に抗する力を与えている。このため、シャッタブレード２６１はバネ２６４の収縮力に打ち勝って対物レンズ１４を覆わない位置に保持される（図２（ａ）参照）。
【００１６】
光量零補正を行なうとき、分光ユニット駆動機構３０により対物レンズ１４が試料１２上の観察領域から外れる位置にまで分光ユニット２８が移動される。このときシャッタユニット２６のローラ２６５はバックプレート３２面を転がり、バックプレート３２に設けられた切欠部３４に達する。ローラ２６５が切欠部３４に落ち込むとバックプレート３２の押圧力が作用しなくなり、バネ２６４の収縮力によりシャッタブレード２６１はシャッタ軸２６３を中心に反時計回り方向に回転し、シャッタアーム２６２がピン２６６に当接する位置でその回転が停止する。このときシャッタブレード２６１は丁度対物レンズ１４を覆い、試料台１３又は試料１２から反射されて対物レンズ１４に入射する光を遮ぎる（図２（ｂ）参照）。
【００１７】
このように対物レンズ１４に入射する光が遮蔽されると当然光検出器２４に入射する光も零となるから、この状態で光検出器２４の出力信号が零となるように補正処理を行ない、補正処理が終了したならば対物レンズ１４が再び試料１２上の観察領域にくるように分光ユニット２８を移動し、分光測定を実行する。
【００１８】
上記実施例では、シャッタユニット２６のローラ２６５への押圧力を作用させないようにするためにバックプレート３２に切欠部３４を形成していたが、同様の効果を生じさせるためにはバックプレート３２に適宜の開口部や凹部を形成するようにしてもよい。
【００１９】
また、ローラ２６５への押圧力が作用しなくなったときバネ２６４の収縮力によりシャッタブレード２６１を動かすようにしていたが、シャッタユニット２６の構造や光路との位置関係を変えることにより、バネ２６４を用いずに重力によりシャッタブレード２６１を移動させるようにすることもできる。
【００２０】
更に、上記実施例ではシャッタユニット２６を対物レンズ１４の直前に設けていたが、光源１０から光検出器２４に至るまでの光路の任意の位置に設けることができ、例えばスリット１６の直前や光検出器２４の直前に設けるようにしてもよい。
【００２１】
なお、上記実施例は一実施例であって、本発明の趣旨に沿った範囲で適宜修正や変形を行ない得ることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分光測定装置の一実施例を用いた二次元色彩計の要部の構成図。
【図２】本装置のシャッタユニットの開閉機構を示す構成図であり、シャッタ開状態（ａ）及びシャッタ閉状態（ｂ）。
【図３】一般の分光測定装置の光学系の構成図。
【符号の説明】
１０…光源                          １２…試料
１３…試料台                        １４…対物レンズ
１６…スリット                      ２０…回折格子
２４…光検出器                      ２６…シャッタユニット
２６１…シャッタブレード            ２６２…シャッタアーム
２６３…シャッタ軸                  ２６４…バネ
２６５…ローラ                      ２６６…ピン
２８…分光ユニット                  ３０…分光ユニット駆動機構
３２…バックプレート                ３４…切欠部
【図１】
0003605960.tif 000002
【図２】
0003605960.tif 000003
【図３】
0003605960.tif 000004