(57)【要約】【課題】汎用オペアンプを用いた増幅回路を用いた場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置を提供する。【解決手段】分光測定装置１は、光を受光して受光信号を出力する受光素子６１と、入力された受光信号を増幅させる可変増幅回路６３と、受光素子６１に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの可変増幅回路６３の出力値に基づいて、ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する暗電圧補正部７４と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を受光して受光信号を出力する受光素子と、
入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、
前記受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの前記可変増幅回路の出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する暗電圧補正部と、を備える
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光検出装置において、
前記暗電圧補正部は、前記所定値以上の第１ゲイン、第２ゲインおよび第３ゲインの各値に設定されているときの前記可変増幅回路の前記出力値に基づいて、前記補正係数を算出する
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項３】
光を受光して受光信号を出力する受光素子と、
入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、
暗電圧値の変化率である補正係数、または、前記補正係数に基づいて算出される補正暗電圧値と前記可変増幅回路のゲインとを関連付けた暗電圧テーブルの少なくとも一方を記憶する記憶部と、
前記補正係数または前記暗電圧テーブルを用いて、前記可変増幅回路の出力値を補正する出力値補正部と、を備える
ことを特徴とする光検出装置。
【請求項４】
光を受光して受光信号を出力する受光素子と、入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、を備える光検出装置に接続される補正係数算出装置であって、
前記受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの前記可変増幅回路の出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する演算部とを備える
ことを特徴とする補正係数算出装置。
【請求項５】
受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの可変増幅回路の出力値を測定する測定工程と、
測定された前記出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する演算工程と、を行うことを特徴とする補正係数算出方法。
【請求項６】
光を受光して得られる受光信号を増幅させる可変増幅回路を含む受光器と、
前記受光器に光が入射しない環境下で前記受光器が出力する暗電圧値を補正するための補正係数を算出する暗電圧補正部と、を備え、
前記暗電圧補正部は、前記可変増幅回路のゲインが第１ゲインのときの前記暗電圧値である第１暗電圧値と、前記可変増幅回路のゲインが第２ゲインのときの前記暗電圧値である第２暗電圧値とに基づいて、前記可変増幅回路のゲインに対する前記暗電圧値の変化率を前記補正係数として算出することを特徴とする光検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出装置、補正係数算出装置および補正係数算出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークに測定光を照射し、ワークで反射された光を受光素子によって検出することで、ワークの測定や撮像など様々な処理を行う光検出装置が存在する（例えば特許文献１参照）。このような光検出装置では、受光量に応じて受光素子から出力された電流信号がＩＶ変換回路によって電圧信号に変換され、この電圧信号が増幅回路によって増幅されてからＡＤ変換器によってデジタル信号に変換される。
【０００３】
特許文献１に開示される分光測定装置では、前述の増幅回路として、ゲイン切替機能を有する可変増幅回路が利用されている。この可変増幅回路の設定ゲインは、増幅した電圧信号がＡＤ変換器のダイナミックレンジに合致するように調整される。これにより、ＡＤ変換器における変換誤差が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２４７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般に、光検出装置では、受光素子の受光量を正確に検出するために、増幅回路により増幅された電圧信号値（増幅回路の出力値）から、暗電圧値を減算する補正が行われる。この暗電圧値とは、受光素子に光が入射していない暗環境下で受光素子が出力する微小な電流（暗電流）に基づいて、増幅回路から出力される電圧値である。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載されたような可変増幅回路では、特に低いゲインが設定されている場合、微小な入力電圧に対する出力値がつぶれる（オフセットする）現象が生じる。すなわち、可変増幅回路が微小な入力電圧である暗電圧を増幅した場合、設定ゲインによっては正しい値が出力されないことがある。
【０００７】
前述したような暗電圧のつぶれ現象は、可変増幅回路の出力値から暗電圧値を減算する補正を行う際の誤差になり、光検出装置の検出精度が低下してしまう。この誤差を回避するためには、可変増幅回路に設定されるゲインの範囲を制限する必要があるが、この場合、光検出装置のダイナミックレンジが制限されてしまう。
【０００８】
なお、前述した問題は、可変増幅回路を構成するオペアンプとして、電源電圧の限定的な範囲で信号を扱える汎用のオペアンプを用いたときに生じる問題である。電源電圧の全範囲で信号を扱えるレール・ツー・レール（Ｒａｉｌ−ｔｏ−Ｒａｉｌ）のオペアンプを用いた場合には、当該問題を解決することができるが、この場合には大幅にコストアップしてしまう。
【０００９】
本発明は、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた場合でもダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置、ならびに、当該光検出装置における暗電圧値を補正するための補正係数算出装置および補正係数算出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】
【００１０】
本発明の光検出装置は、光を受光して受光信号を出力する受光素子と、入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、前記受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの前記可変増幅回路の出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する暗電圧補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明では、暗電圧補正部が算出した補正係数を利用して、可変増幅回路に設定されるゲインに対応する暗電圧値を補正することができる。例えば、可変増幅回路に設定されるゲインに対して補正係数を乗じることで、補正暗電圧値が算出される。このような補正暗電圧値を利用することにより、可変増幅回路が低ゲイン側に設定された場合であっても、可変増幅回路の出力値から暗電圧値を減算する補正を正確に行うことができる。このため、可変増幅回路に設定されるゲインの範囲を制限する必要がなく、光検出装置のダイナミックレンジを広く設定することができる。
従って、本発明によれば、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置が提供される。
【００１２】
なお、本発明において、可変増幅回路に設定される「所定値以上」のゲインとは、汎用オペアンプを用いて可変増幅回路を構成したとき、前述のような暗電圧のつぶれ現象が生じない値である。例えば、可変増幅回路において設定可能な複数のゲインのうち、高い側のゲイン（例えば８倍以上）が選択されることが好ましい。
また、本発明によれば、可変増幅回路を構成するために、汎用オペアンプを利用することができるため、レール・ツー・レールのオペアンプを利用する場合と比べてコストを抑えることができる。
【００１３】
本発明の光検出装置において、前記暗電圧補正部は、前記所定値以上の第１ゲイン、第２ゲインおよび第３ゲインの各値に設定されているときの前記可変増幅回路の前記出力値に基づいて、前記補正係数を算出することが好ましい。
【００１４】
本発明では、第１ゲイン、第２ゲインおよび第３ゲインの各値に設定されているときの可変増幅回路の出力値を利用して、ゲインに対する出力値の変化率を複数算出した上で、これら複数の変化率の平均値を補正係数として算出したり、これら複数の変化率に基づいて最小二乗法により求まる変化率を補正係数として算出したりすることができる。これにより、より適切な補正係数を算出することができる。
【００１５】
本発明の光検出装置は、光を受光して受光信号を出力する受光素子と、入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、暗電圧値の変化率である補正係数、または、前記補正係数に基づいて算出される補正暗電圧値と前記可変増幅回路のゲインとを関連付けた暗電圧テーブルの少なくとも一方を記憶する記憶部と、前記補正係数または前記暗電圧テーブルを用いて、前記可変増幅回路の出力値を補正する出力値補正部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明では、出力値補正部が、記憶部に記憶された補正係数または暗電圧テーブルを用いることにより、可変増幅信号の出力値を正しく補正することができる。これにより、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置が提供される。
【００１７】
本発明の補正係数算出装置は、光を受光して受光信号を出力する受光素子と、入力された前記受光信号を増幅させる可変増幅回路と、を備える光検出装置に接続される補正係数算出装置であって、前記受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの前記可変増幅回路の出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する演算部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置を製造することができる。
【００１８】
本発明の補正係数算出方法は、受光素子に光が入射しない環境下でゲインが所定値以上かつ２つ以上の各値のときの前記可変増幅回路の出力値を測定する測定工程と、測定された前記出力値に基づいて、前記ゲインに対する暗電圧値の変化率である補正係数を算出する演算工程と、を行うことを特徴とする。
【００１９】
本発明の補正係数算出方法は、製造された光検出装置において実施されてもよいし、光検出装置を製造するために実施してもよい。このような方法によれば、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた光検出装置であっても、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な検出を行うことができる。
【００２０】
本発明の光検出装置は、光を受光して得られる受光信号を増幅させる可変増幅回路を含む受光器と、前記受光器に光が入射しない環境下で前記受光器が出力する暗電圧値を補正するための補正係数を算出する暗電圧補正部と、を備え、前記暗電圧補正部は、前記可変増幅回路のゲインが第１ゲインのときの前記暗電圧値である第１暗電圧値と、前記可変増幅回路のゲインが第２ゲインのときの前記暗電圧値である第２暗電圧値とに基づいて、前記ゲインに対する前記暗電圧値の変化率を前記補正係数として算出することを特徴とする。
【００２１】
本発明では、暗電圧補正部が算出した補正係数を利用して、可変増幅回路のゲインに対する受光器の暗電圧値を補正することができる。例えば、可変増幅回路のゲインに対して補正係数を乗じることで、補正暗電圧値が算出される。このような補正暗電圧値を利用することににより、可変増幅回路のゲインが低ゲイン側に設定された場合であっても、受光器の出力値から暗電圧値を減算する補正を正確に行うことができる。このため、可変増幅回路に設定されるゲインの範囲を制限する必要がなく、光検出装置のダイナミックレンジを広く設定することができる。
従って、本発明によれば、可変増幅回路に汎用オペアンプを用いた場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な光検出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図。
【図２】前記実施形態における暗電圧の補正方法を示すフローチャート。
【図３】暗電圧値の補正前後における可変増幅回路のゲインに対する暗電圧値の変化を示すグラフ。
【図４】前記実施形態における分光測定方法を示すフローチャート。
【図５】実施例および比較例において白色測定の繰り返し再現性実験を行った結果を示すグラフ。
【図６】本発明の第２実施形態に係る分光測定装置および第３実施形態に係る補正係数算出装置の概略構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
〔第１実施形態〕
本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、本発明の光検出装置の一例である分光測定装置について説明する。
【００２４】
〔分光測定装置の構成〕
図１に示すように、分光測定装置１は、測定対象物Ｘで反射した測定対象光における各波長の光の光量を測定する装置であり、光源２、光源駆動回路３、波長可変エタロン４、波長可変エタロン駆動回路５、受光器６、および、制御回路７を備えている。
【００２５】
光源２は、ピーク発光波長の異なる複数のＬＥＤや半導体レーザー等の電気信号を光に変換する素子を有し、制御回路７に制御された光源駆動回路３によって、点灯、消灯および調光を行う。
波長可変エタロン４は、一対の反射膜および一対の反射膜間のギャップを変更する静電アクチュエーター等を有しており、一対の反射膜間のギャップに応じて、測定対象物Ｘで反射した測定対象光のうち所定の波長の光を透過させる。
波長可変エタロン駆動回路５は、制御回路７の制御に従って、波長可変エタロン４の静電アクチュエーターに駆動電圧を印加し、透過光の波長を変化させる。
【００２６】
受光器６は、受光素子６１、ＩＶ変換回路６２、可変増幅回路６３およびＡＤ変換器６４を備えている。
受光素子６１は、フォトダイオード等の光電変換素子であり、波長可変エタロン４を透過した光を受光し、受光量に応じた受光信号（電流信号）を出力する。
ＩＶ変換回路６２は、オペアンプ、抵抗およびコンデンサーにより構成されており、受光素子６１から出力された受光信号を電流信号から電圧信号に変換する。
【００２７】
可変増幅回路６３は、オペアンプを用いた反転増幅回路または非反転増幅回路を含んで構成され、マルチプレクサ等の素子を用いてゲイン切り換えを行うものである。可変増幅回路６３は、ＩＶ変換回路６２から出力された受光信号（電圧信号）が入力され、この受光信号値を増幅する。ここで、可変増幅回路６３を構成するオペアンプとしては、汎用オペアンプを利用することができる。
ＡＤ変換器６４は、可変増幅回路６３により増幅された受光信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００２８】
制御回路７は、例えばマイクロコントローラー（マイコン）７１およびメモリー７６を含み、分光測定装置１の全体動作を制御する。
マイコン７１は、メモリー７６に記憶されたプログラムを実行することで、エタロン制御部７２、ゲイン設定部７３、暗電圧補正部７４および測定部７５として機能する。
【００２９】
メモリー７６は、本発明の記憶部であり、駆動テーブル記憶領域７７および暗電圧テーブル記憶領域７８を有する。
駆動テーブル記憶領域７７には、波長可変エタロン４の静電アクチュエーターに対する駆動電圧と、波長可変エタロン４のギャップ量（または波長可変エタロン４を透過する光の波長）とを関連付けた駆動テーブルが記憶される。
【００３０】
暗電圧テーブル記憶領域７８には、補正暗電圧値を算出するための補正係数ａや、可変増幅回路６３に設定可能なゲインと補正暗電圧値とを関連付けた暗電圧テーブルが記憶される。なお、補正暗電圧値とは、受光素子６１に光が入射しない暗環境下で受光器６から出力される出力値（暗電圧値）を、補正係数ａを用いて補正したものである。
【００３１】
測定データ記憶領域７９には、測定波長、可変増幅回路６３のゲインおよび受光器６の出力値などを関連付けたテーブルや、測定部７５に測定された分光測定結果などが記憶される。
【００３２】
エタロン制御部７２は、駆動テーブル記憶領域７７に記憶された駆動テーブルを参照し、波長可変エタロン駆動回路５の動作を制御する。
ゲイン設定部７３は、可変増幅回路６３に設定されるゲインの切替制御を行うものであり、可変増幅回路６３のゲインを所望の値に設定する。例えば、ゲイン設定部７３は、可変増幅回路６３の出力電圧がＡＤ変換器６４のダイナミックレンジに合致するように、可変増幅回路６３のゲインを調整する。
【００３３】
暗電圧補正部７４は、補正係数ａを算出したり、補正係数ａを用いて補正暗電圧値を算出したり、可変増幅回路６３に設定可能なゲインと補正暗電圧値とを関連付けた暗電圧テーブルを作成したりする。
測定部７５は、本発明の出力値補正部に対応するものであり、受光器６の出力値を、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶された暗電圧テーブルに基づいて補正し、波長可変エタロン４を透過した各波長光の光量（反射率）を算出する。
【００３４】
〔暗電圧の補正方法〕
本実施形態では、測定前における分光測定装置１の調整時などにおいて、暗電圧の補正を行う。暗電圧の補正方法について、図２のフローチャートを参照して説明する。
まず、受光素子６１に光が入射しない暗環境が準備された後、ゲイン設定部７３が、可変増幅回路６３のゲインを順次切り替え、暗電圧補正部７４が受光器６から出力される出力値（暗電圧値）を取得することで、暗電圧値の測定を行う（ステップＳ１１；測定工程）。
【００３５】
ステップＳ１１において、設定される可変増幅回路６３のゲインは、所定値以上である。この「所定値以上」のゲインとは、可変増幅回路６３の出力値に「暗電圧のつぶれ現象」が生じない値である。例えば、可変増幅回路６３において設定可能な複数のゲインのうち、高ゲイン側のゲイン（例えば８倍以上）が選択されることが好ましい。本実施形態では、１倍、２倍、４倍、１６倍、２４倍、３２倍、５０倍の８種類のゲインが設定可能であり、ステップＳ１１では２４倍（第１ゲイン）、３２倍（第２ゲイン）、５０倍（第３ゲイン）を選択して順次設定するものとする。
【００３６】
次に、暗電圧補正部７４は、ステップＳ１１で取得した複数の暗電圧値に基づいて補正係数ａを算出する（ステップＳ１２〜Ｓ１４；演算工程）。
具体的には、ステップＳ１２では、ゲインが２４倍（第１ゲイン）のときの暗電圧値（第１暗電圧値）とゲインが３２倍（第２ゲイン）のときの暗電圧値（第２暗電圧値）とから、ゲインに対する暗電圧値の傾き（変化率）ａ１を算出する。同様に、ゲインが３２倍（第２ゲイン）のときの暗電圧値（第２暗電圧値）とゲインが５０倍（第３ゲイン）のときの暗電圧値（第３暗電圧値）とから、ゲインに対する暗電圧値の傾きａ２を算出し、ゲインが５０倍（第３ゲイン）のときの暗電圧値（第３暗電圧値）とゲインが２４倍（第１ゲイン）のときの暗電圧値（第１暗電圧値）とから、ゲインに対する暗電圧値の傾きａ３を算出する。
【００３７】
ステップＳ１３では、算出した傾きａ１〜ａ３について、互いの差（例えばａ１とａ２との差、ａ２とａ３との差、ａ３とａ１との差）が閾値ａｔ以内となるか否かを判断し、当該差が閾値ａｔ以内の場合には次のステップＳ１４に移り、当該差が閾値ａｔより大きい場合には、ステップＳ１１に戻る。
ステップＳ１４では、以下の式（１）により、傾きａ１〜ａ３を平均化した値を補正係数ａとし、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶させる。
ａ＝（ａ１＋ａ２＋ａ３）／３    ・・・式（１）
【００３８】
次に、暗電圧補正部７４は、可変増幅回路６３に設定可能な各ゲインに補正係数ａを乗算した積を、補正後の暗電圧値である補正暗電圧値として算出する。そして、暗電圧補正部７４は、可変増幅回路６３の各ゲインと補正暗電圧値とを関連付けた暗電圧テーブルを作成し、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶させる（ステップＳ１５）。
以上のステップＳ１１〜Ｓ１５により、暗電圧の補正が終了する。
【００３９】
図３は、前述の暗電圧の補正を実施する前後について、可変増幅回路６３のゲインに対する暗電圧値の変化を示している。
図３に示すように、暗電圧の補正前では、可変増幅回路６３のゲインが１倍、２倍、４倍に設定されているときに、受光器６から出力される暗電圧値はつぶれており（オフセットしており）、正しい値を取得することができない。一方、暗電圧の補正後では、可変増幅回路６３のゲインに対する暗電圧値が線形に変化している。すなわち、補正前に生じていた暗電圧のつぶれ現象が、補正後には解消されている。
【００４０】
〔分光測定方法〕
本実施形態において作成された暗電圧テーブルは、分光測定装置１による分光測定時に利用される。分光測定装置１による分光測定方法について、図４のフローチャートを参照して説明する。
【００４１】
まず、測定部７５が測定波長を示す変数ｉを初期化した後（ステップＳ２１）、エタロン制御部７２が、波長可変エタロン駆動回路５を制御し、変数ｉに応じて設定される駆動電圧を波長可変エタロン４に印加させる（ステップＳ２２）。これにより、測定対象物Ｘの反射光のうち、変数ｉに応じた波長の光が波長可変エタロン４を透過し、受光器６に入射する。
【００４２】
次に、測定部７５は、受光器６から受光信号を取得し（ステップＳ２３）、取得した受光信号の出力値が許容範囲（測定レンジ）以内か否かを判断する（ステップＳ２４）。ここで、受光信号の出力値が許容範囲外である場合（ステップＳ２４；Ｎｏ）、ゲイン設定部７３が可変増幅回路６３のゲインを切り替え（ステップＳ２５）、その後ステップＳ２３に戻る。ゲインの切り替えは、受光信号の出力値が許容範囲より下回る場合、可変増幅回路６３に設定されるゲインを一段階上げ、当該出力値が許容範囲より上回る場合、当該ゲインを一段階下げる。
【００４３】
受光信号の出力値が許容範囲以内である場合（ステップＳ２４；Ｙｅｓ）、現在の変数ｉ（測定波長）、可変増幅回路６３のゲインおよび受光器６の出力値等を関連付けて、測定データ記憶領域７９に記憶する（ステップＳ２６）。
【００４４】
その後、測定部７５は、変数ｉをカウントアップし（ステップＳ２７）、現在の変数ｉがｉＭＡＸであるか（測定対象となる全波長が測定されたか）否かを判断する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８において、Ｙｅｓの場合はステップＳ２９に進み、Ｎｏの場合はステップＳ２２に戻る。
【００４５】
ステップＳ２９では、測定部７５が、以下の式（２）に基づいて、測定波長毎の受光量（反射率Ｒ）を算出する。なお、式（２）において、Ｘ（ｉ）は、各変数ｉ（測定波長）に対応する受光器６の出力値であり、Ｘｒｅｆは、事前に基準白色板を測定したときの基準出力値であり、Ｄは、補正暗電圧値である。
Ｒ＝（Ｘ（ｉ）−Ｄ）／（Ｘｒｅｆ−Ｄ）  ・・・式（２）
【００４６】
ここで、測定部７５は、測定データ記憶領域７９を参照することにより各変数ｉ（測定波長）に対応するゲインを取得し、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶された暗電圧テーブルを参照することにより、取得したゲインに対応する補正暗電圧値Ｄを取得する。そして、測定部７５は、暗電圧テーブルから取得した補正暗電圧値Ｄを用いて、式（２）の演算を行う。
なお、式（２）では、各測定回の受光器６の出力値から補正暗電圧Ｄが除算される補正が行われている。
以上の処理によって、分光測定装置１による分光測定が高精度に行われる。
【００４７】
［本実施形態の作用効果］
本実施形態の分光測定装置１では、暗電圧補正部７４が算出した補正係数ａに基づいて、可変増幅回路６３に設定されるゲインに対応する補正暗電圧値が算出される。このような補正暗電圧値を利用することにより、可変増幅回路６３にゲインが低い値に設定された合であっても、受光器６の出力値から暗電圧値を減算する補正を正確に行うことができる。よって、本実施形態では、可変増幅回路６３に設定されるゲインの範囲を制限する必要がなく、分光測定装置１のダイナミックレンジを広く設定することができる。これにより、汎用オペアンプを用いて可変増幅回路６３を構成した場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な分光測定装置１が提供される。
また、本実施形態では、可変増幅回路６３を構成するために、汎用オペアンプを利用することができるため、レール・ツー・レールのオペアンプを利用する場合と比べてコストを抑えることができる。
【００４８】
本実施形態では、３種のゲインの各値に設定されているときに可変増幅回路６３から出力される暗電圧値に基づいて、ゲインに対する暗電圧値の傾きａ１〜ａ３を算出し、これらの平均値を補正係数ａとしている。このため、簡単な計算によって適切な補正係数ａを算出することができる。
【００４９】
本実施形態の効果の説明のために、白色測定の繰り返し再現性実験を行った結果を図５に示す。この実験では、本実施形態による暗電圧の補正を行った分光測定装置１を実施例（暗電圧補正後）とし、暗電圧の補正を行う前の分光測定装置１を比較例（暗電圧補正前）とした。図５に示すグラフ中のΔＥａｂとは、標準白色に対する色差である。
図５に示すように、実施例である暗電圧補正後のΔＥａｂは、１０回の測定結果の全てにおいて０に近い値を示している。一方、比較例である暗電圧補正前のΔＥａｂは、１０回の測定結果において、０から１までの値の間で大きなばらつきが生じている。よって、実施例では、比較例に比べて、測定精度が向上していることが明らかになった。
【００５０】
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る分光測定装置１Ａについて、図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５１】
第１実施形態では、暗電圧補正部７４が補正係数ａの算出および暗電圧テーブルの作成を行っているが、第２実施形態の分光測定装置１Ａは、このような暗電圧補正部７４を備えていない。すなわち、第２実施形態では、分光測定装置１Ａの製造時点で、補正係数ａおよび暗電圧テーブルの少なくとも一方が、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶されている。
【００５２】
例えば、暗電圧テーブル記憶領域７８に暗電圧テーブルが記憶されている場合、測定部７５は、暗電圧テーブルから取得した補正暗電圧値を用いて、受光器６の出力値を補正することができる。また、暗電圧テーブル記憶領域７８に補正係数ａが記憶されている場合、測定部７５は、補正係数ａに基づいて補正暗電圧値を算出し、この補正暗電圧値を用いて受光器６の出力値を補正することができる。
本実施形態によれば、第１実施形態と同様、汎用オペアンプを用いて可変増幅回路６３を構成した場合でも、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な分光測定装置１Ａが提供される。
【００５３】
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る補正係数算出装置８について、第２実施形態と同様に図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００５４】
本実施形態の補正係数算出装置８は、第１実施形態の暗電圧補正部７４と同様の機能を有する演算部８４を備えている。この補正係数算出装置８は、第２実施形態の分光測定装置１Ａを製造するために、分光測定装置１Ａと接続される。そして、演算部８４は、前述した暗電圧の補正方法を行うことにより、補正係数ａおよび暗電圧テーブルの少なくとも一方を、分光測定装置１Ａの暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶させる。
本実施形態の補正係数算出装置８によれば、ダイナミックレンジが広くかつ高精度な分光測定装置１Ａを製造することができる。
【００５５】
［変形例］
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
【００５６】
第１実施形態では、暗電圧補正部７４が補正係数ａの算出および暗電圧テーブルの作成を行っているが、補正係数ａの算出のみを行うものであってもよい。この場合、測定部７５が、暗電圧テーブル記憶領域７８に記憶された補正係数ａと、現時点で可変増幅回路６３に設定されているゲインとの積を算出して、補正暗電圧値を算出してもよい。
【００５７】
本発明の補正係数算出方法は、第１実施形態において説明した方法に限定されない。
例えば、第１実施形態では、ステップＳ１１において、可変増幅回路６３を３つのゲインに順次設定しているが、２つ以上のゲインであれば限定されない。なお、原点（ゲインが０のときの出力値）を用いて、補正係数ａを算出してもよい。
【００５８】
また、前記実施形態では、ゲインに対する暗電圧値の傾きａ１〜ａ３を平均化することによって補正係数ａを算出しているが、ゲインに対する暗電圧値の傾きａ１〜ａ３に基づき最小二乗法を行うことによって補正係数ａを算出してもよい。
【００５９】
前記各実施形態では、暗電圧補正部７４は、受光器６の出力値（暗電圧値）から補正係数ａを求めている。すなわち、本発明において、「可変増幅回路の出力値に基づいて補正係数を算出する」とは、可変増幅回路６３の出力値そのものを使用して補正係数を算出することだけに限定されず、可変増幅回路６３の出力値に処理（前記実施形態ではＡＤ変換器６４によるＡＤ変換処理）を施したものに基づいて補正係数ａを算出することを含むものである。
また、前記各実施形態において、可変増幅回路６３の出力値が制御回路７に入力されるように構成されている場合、暗電圧補正部７４は、可変増幅回路６３の出力値（暗電圧値）から直接、補正係数ａを求めてもよい。この場合、測定部７５は、可変増幅回路６３の出力値を、補正係数ａまたは暗電圧補正テーブルに基づいて補正し、波長可変エタロン４を透過した各波長光の光量（反射率）を算出してもよい。
【００６０】
前記各実施形態の分光測定装置１，１Ａは、測定対象光から所定の波長の光を分離する分光デバイスとして波長可変エタロン４を有しているが、ＡＯＴＦ（音響光学可変波長フィルター）やＬＣＴＦ（液晶チューナブルフィルター）など、他の形式の分光デバイスを有していてもよい。
【００６１】
本発明の光検出装置は、分光測定装置１，１Ａであることに限られず、例えば撮像装置など、光を検出するための受光素子および可変増幅回路を備える装置であってもよい。また、本発明の補正係数算出装置は、例えば撮像装置などの光検出装置に接続されてもよい。
【符号の説明】
【００６２】
１、１Ａ…分光測定装置（光検出装置）、２…光源、３…光源駆動回路、４…波長可変エタロン、５…波長可変エタロン駆動回路、６…受光器、６１…受光素子、６２…ＩＶ変換回路、６３…可変増幅回路、６４…ＡＤ変換器、７…制御回路、７１…マイコン、７２…エタロン制御部、７３…ゲイン設定部、７４…暗電圧補正部、７５…測定部、７６…メモリー（記憶部）、７７…駆動テーブル記憶領域、７８…暗電圧テーブル記憶領域、８…補正係数算出装置、８４…演算部、ａ…補正係数、Ｘ…測定対象物。
【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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