(57)【要約】      （修正有）【課題】分光シフトの補正を高精度に行うことができる分光測定装置および分光測定方法を提供する。【解決手段】分光素子を用いて被測定体Ａの分光測定を行う分光測定モードと分光素子の分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードとを切換て実行でき、分光素子は入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロン３０で、前記分光シフト補正モード時に前記可変エタロンを透過する第１の次数の光を利用して前記可変エタロンの分光シフトを補正し、前記分光測定モード時に前記分光シフトが補正された前記可変エタロンを透過する前記第１の次数よりも次数が高い第２の次数の光を利用して分光を行う。【選択図】図１
2015031606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分光素子を用いて被測定体の分光測定を行う分光測定モードと、前記分光素子の分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードと、を実行し得る分光測定装置であって、
前記分光素子は、入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロンであり、
前記分光シフト補正モード時に、前記可変エタロンを透過する第１の次数の光を利用して前記可変エタロンの分光シフトを補正し、前記分光測定モード時に、前記分光シフトが補正された前記可変エタロンを透過する、前記第１の次数よりも次数が高い第２の次数の光を利用して分光を行う、分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置であって、
１つ以上の輝線を含むスペクトルの光を発する光源を備え、
前記分光測定モード時に、前記第２の次数の光に対応する第１の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させ、前記分光シフト補正モード時に、前記第１の次数の光に対応し、かつ前記１つ以上の輝線のうちの特定波長の輝線を含む第２の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させる、分光測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分光測定装置であって、
前記光源は、キセノンランプであり、
前記特定波長の輝線は、前記キセノンランプの持つ８００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる複数の輝線のうちの少なくとも１つである、分光測定装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光測定装置であって、
光源と、
前記光源の発する光のうちから所定の波長域の光を選択的に通過するバンドパスフィルターと
を備え、
前記分光測定モード時に、前記第２の次数の光に対応する第１の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させ、前記分光シフト補正モード時に、前記第１の次数の光に対応し、かつ前記所定の波長域を含む第２の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させる、分光測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の分光測定装置であって、
前記分光測定モード時と前記分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を、前記可変エタロンの入射光または透過光の光路上に介在させる波長フィルターによって行う、分光測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の分光測定装置であって、
前記分光測定モード時と前記分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を、前記可変エタロンの光の出射方向に配置されるダイクロイックミラーによって行う、分光測定装置。
【請求項７】
分光素子を用いて被測定体の分光測定を行う分光測定モードと、前記分光素子の分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードと、を実行し得る分光測定方法であって、
前記分光素子は、入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロンであり、
前記分光シフト補正モード時に、前記可変エタロンを透過する第１の次数の光を利用して前記可変エタロンの分光シフトを補正し、前記分光測定モード時に、前記分光シフトが補正された前記可変エタロンを透過する、前記第１の次数よりも次数が高い第２の次数の光を利用して分光を行う、分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定体の分光測定を行う分光測定装置および分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、分光測定装置として、被測定体の分光測定を行う分光測定モードと、分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードとを実行しうる構成のものが提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に記載された分光測定装置では、分光測定モード時には、輝線を含むスペクトルを発する持つ光源を用いて３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの測定波長域で分光測定を行い、分光シフト補正モード時には、前記測定波長域に含まれる輝線を利用して分光シフト量の算出を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１９２７４７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、前記従来の技術では、分光測定モード時における分光測定と、分光シフト補正モード時における分光シフト量の検出とを、同じ波長域の光を利用して行っていることから、分光シフト量の検出精度が低く、分光シフトの補正を高精度に行うことができないという課題があった。そのため、分光測定を高精度に行うことができないという課題もあった。そのほか、従来の分光測定装置においては、その小型化や、低コスト化、省資源化、処理速度の向上、使い勝手の向上等が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００６】
（１）本発明の一形態は、分光素子を用いて被測定体の分光測定を行う分光測定モードと、前記分光素子の分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードと、を実行し得る分光測定装置である。この分光測定装置において、前記分光素子は、入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロンであり、前記分光シフト補正モード時に、前記可変エタロンを透過する第１の次数の光を利用して前記可変エタロンの分光シフトを補正し、前記分光測定モード時に、前記分光シフトが補正された前記可変エタロンを透過する、前記第１の次数よりも次数が高い第２の次数の光を利用して分光を行う。
この形態の分光測定装置によれば、次数が高い第２の次数の光は、次数が低い第１の次数の光を利用した場合に比べて分光精度を高めることが可能であることから、次数が低い第１の次数の光を利用して可変エタロンの分光シフトを補正した上で、分光測定モード時に第２の次数の光を利用して分光を行うことで、分光測定における分光精度を高めることができるという効果を奏する。
【０００７】
（２）前記形態の分光測定装置において、１つ以上の輝線を含むスペクトルの光を発する光源を備え、前記分光測定モード時に、前記第２の次数の光に対応する第１の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させ、前記分光シフト補正モード時に、前記第１の次数の光に対応し、かつ前記１つ以上の輝線のうちの特定波長の輝線を含む第２の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させる構成としてもよい。この形態の分光測定装置では、１つ以上の輝線を含むスペクトルの光を発する光源からの光の輝線を利用することで、分光シフトの検出を精度よく行うことができる。この結果、分光シフトの補正を高精度に行うことができる。
【０００８】
（３）前記形態の分光測定装置において、前記光源は、キセノンランプであり、前記特定波長の輝線は、前記キセノンランプの持つ８００ｎｍから１１００ｎｍの間に含まれる複数の輝線のうちの少なくとも１つである構成としてもよい。この形態の分光測定装置では、分光測定モード時において、キセノンランプの持つ強い輝線を利用することができることから、分光シフトの検出精度をより高めることができる。
【０００９】
（４）前記形態の分光測定装置において、光源と、前記光源の発する光のうちから所定の波長域の光を選択的に通過するバンドパスフィルターとを備え、前記分光測定モード時に、前記第２の次数の光に対応する第１の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させ、前記分光シフト補正モード時に、前記第１の次数の光に対応し、かつ前記所定の波長域を含む第２の波長範囲において前記可変エタロンの透過光の波長を変更させる構成としてもよい。この形態の分光測定装置では、輝線を有しないタイプの光源を用いて分光シフトの補正を行うことができることから、光源の汎用性に優れ、装置を安価にすることができる。
【００１０】
（５）前記形態の分光測定装置において、前記分光測定モード時と前記分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を、前記可変エタロンの入射光または透過光の光路上に介在させる波長フィルターによって行う構成としてもよい。この形態の分光測定装置では、分光測定モード時と分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を確実に行うことができる。
【００１１】
（６）前記形態の分光測定装置において、前記分光測定モード時と前記分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を、前記可変エタロンの光の出射方向に配置されるダイクロイックミラーによって行う構成としてもよい。この形態の分光測定装置では、分光測定モード時と分光測定モード時とのそれぞれで利用する光の選択を確実に行うことができるとともに、装置構成が簡易であることから、小型化や耐久性の向上を図ることができる。
【００１２】
（７）本発明の他の形態は、分光素子を用いて被測定体の分光測定を行う分光測定モードと、前記分光素子の分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードと、を実行し得る分光測定方法である。前記分光素子は、入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロンである。この分光測定方法は、前記分光シフト補正モード時に、前記可変エタロンを透過する第１の次数の光を利用して前記可変エタロンの分光シフトを補正し、前記分光測定モード時に、前記分光シフトが補正された前記可変エタロンを透過する、前記第１の次数よりも次数が高い第２の次数の光を利用して分光を行う。この分光測定方法は、本発明の分光測定装置と同様に、分光測定における分光精度を高めることができるという効果を奏する。
【００１３】
さらに、本発明は、前記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、分光測定方法に含まれる各工程を機能として実現するコンピュータープログラムとしての形態、このコンピュータープログラムやこのコンピュータープログラムを記録した記録媒体等の形態等で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態としての分光測定装置を示す概略構成図である。
【図２】第１および第２のフィルターにおける光の透過特性を示すグラフである。
【図３】制御装置のＣＰＵにて実行される分光測定モード処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図４】分光測定用駆動テーブルの一例を示す説明図である。
【図５】エタロンにおける光の透過特性を示すグラフである。
【図６】ＣＰＵにて実行される分光シフト補正モード処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図７】分光シフト補正用駆動テーブルの一例を示す説明図である。
【図８】キセノンランプの分光特性の一例を示すグラフである。
【図９】ステップＳ３２０の処理による補正イメージを示す説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態としての分光測定装置を示す概略構成図である。
【図１１】ダイクロイックミラーの透過／反射特性を示すグラフである。
【図１２】白熱電球の分光特性の一例を示すグラフである。
【図１３】本発明の第３実施形態で用いられるバンドパスフィルターの光の透過特性を示すグラフである。
【図１４】本発明の第４実施形態としての分光測定装置を示す概略構成図である。
【図１５】第４実施形態で用いられるバンドパスフィルターの光の透過特性を示すグラフである。
【図１６】本発明の第５実施形態としての分光測定装置を示す概略構成図である。
【図１７】第５実施形態で用いられるバンドパスフィルターの光の透過特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．全体の構成：
図１は、本発明の第１実施形態としての分光測定装置を示す概略構成図である。この分光測定装置１０は、通常の分光測定、すなわち測定対象Ａの分光測定を行う分光測定モードと、分光特性の初期状態からの分光シフトを補正する分光シフト補正モードとを選択的に実行可能となっている。
【００１６】
分光測定装置１０は、光源装置２０と、エタロン３０と、受光センサー４０と、フィルター切り替え装置５０と、制御装置１００とを備える。光源装置２０には光源制御部６０が、エタロン３０にはエタロン駆動制御部７０が、受光センサー４０には受光センサー制御部８０が、フィルター切り替え装置５０にはフィルター切り替え駆動制御部９０が、それぞれ電気的に接続されている。各制御部６０〜９０には制御装置１００が電気的に接続されている。
【００１７】
光源装置２０は、光源２２と、複数のレンズ２４（図中には１つのみを記載）を含み、測定対象Ａに対して白色光を照射する。光源２２は、複数の輝線を含む連続スペクトルの光を発する光源であり、例えば、キセノンランプである。光源制御部６０によって、光源２２のオンオフや照射量が制御される。なお、測定対象Ａがセットされるのは、分光測定モードが実行される場合であり、これに対して、分光シフト補正モードが実行される場合には、測定対象Ａに換えて白色板Ｂが、測定対象Ａと同じ位置にセットされる。測定対象Ａまたは白色板Ｂのセットは、本実施形態では、操作者の手によってなされる。なお、人手によるものに換えて、機械によって自動的にセットする構成としてもよい。
【００１８】
エタロン３０は、入射した光から特定の波長の光を選択して出射するファブリペロー型フィルターである。詳しい構成は、例えば特開２０１１−１９１４９２号公報に開示されているように、一対の反射膜を対向させ、反射膜間にギャップ（間隔）を形成したものであり、静電引力によってギャップ寸法を変化させることによって、透過する出射光の波長を変化させることができる。すなわち、エタロン３０は、エアギャップ型の可変エタロンである。エタロン駆動制御部７０によって、エタロン３０に対して駆動電圧（駆動信号）の印加がなされ、その駆動電圧の大きさに応じてギャップ寸法が定まる。この結果、エタロン３０は、測定対象Ａまたは白色板Ｂからの反射光を受けて、エタロン駆動制御部７０によって設定された波長の光を出射（透過）する。
【００１９】
受光センサー４０は、光の強弱（光量）を電気信号に変換するもので、例えばＣＣＤイメージセンサーを用いることができる。エタロン３０からの出射光を、受光センサー４０は受けて、その出射光の光量を測定する。受光センサー制御部８０によって、受光センサー４０の感度等が制御される。
【００２０】
フィルター切り替え装置５０は、第１のフィルター５２と、第２のフィルター５４と、モーター５６とを有し、測定対象Ａ（または白色板Ｂ）からエタロン３０までの光路に第１および第２のフィルター５２、５４のうちのいずれかを介在させるかを、モーター５６によって切り換えることができる。フィルター切り替え駆動制御部９０によって、モーター５６が制御されることで、前記の切り換えが可能となる。
【００２１】
第１のフィルター５２は分光測定モードの実行時に用いられるものであり、第２のフィルター５４は分光シフト補正モードの実行時に用いられるものである。すなわち、フィルター切り替え装置５０によれば、分光測定モード時に、測定対象Ａからエタロン３０までの光路に第１のフィルター５２が介在され、分光シフト補正モード時に、白色板Ｂからエタロン３０までの光路に第２のフィルター５４が介在される。
【００２２】
図２は、第１および第２のフィルター５２、５４における光の透過特性を示すグラフである。このグラフでは、縦軸に光の透過率（＝通過率）を示し、横軸に光の波長を示す。第１のフィルター５２は、７２０ｎｍ以下の波長の光を通過し、第２のフィルター５４は、７４０ｎｍ以上の波長の光を通過する。すなわち、第１および第２のフィルター５２、５４は、波長フィルター、すなわち、波長カットフィルターである。分光測定モード時に、前述したように第１のフィルター５２が用いられることで、エタロン３０には７２０ｎｍ以下の波長光（可視光）が送られる。一方、分光シフト補正モード時には、前述したように第２のフィルター５４が用いられることで、エタロン３０には７４０ｎｍ以上の波長光（近赤外光を少なくとも含む範囲の光）が送られる。なお、７２０ｎｍ、７４０ｎｍといった境界値は、一例であり、他の値に換えることができる。第１のフィルター５２の境界値は、分光測定モード時に分光のために測定対象Ａに照射する光の波長域を含む範囲を選択するものであれば、いずれの値としてもよいし、第２のフィルター５４の境界値は、後述する輝線を選択するものであれば、いずれの値としてもよい。
【００２３】
制御装置１００は、コンピュータープログラム（以下、単に「プログラム」と呼ぶ）を実行することにより種々の処理や制御を行うＣＰＵ１１０と、データの退避場所であるメモリー１２０と、プログラムやデータを保存するハードディスクドライブ１３０等を備えた周知な装置である。ハードディスクドライブ１３０は、基準駆動テーブルＴＬ０、分光測定用駆動テーブルＴＬ１、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２を含む。分光測定用駆動テーブルＴＬ１は、分光測定モードにおける分光測定の際に用いられるエタロン３０の駆動テーブルである。この分光測定用駆動テーブルＴＬ１は、分光シフト補正モードによって、エタロン３０の初期状態からの分光シフトを補正する補正処理が施されており、基準駆動テーブルＴＬ０は、この補正処理が施されていない初期状態（例えば、工場出荷時における状態）の分光測定用駆動テーブルに相当する。各テーブルＴＬ０〜ＴＬ２の詳細については後述する。ＣＰＵ１１０は、分光シフト補正部１１２として機能する。分光シフト補正部１１２についても後述する。なお、制御装置１００は、ＣＰＵやメモリーやハードディスクドライブ等を備える構成に換えて、ディスクリートな電子回路によっても実現可能である。
【００２４】
また、分光測定装置１０は、分光測定モードを実行開始するための分光測定実行ボタン９２と、分光シフト補正モードを実行開始するための分光シフト補正実行ボタン９４とを備える。両実行ボタン９２、９４は、操作者によって操作される。両実行ボタン９２、９４は、制御装置１００に電気的に接続されており、操作者によって押下されたときに、分光測定モードを実行開始するオン指令、または分光シフト補正モードを実行開始するオン指令を制御装置１００に出力する。
【００２５】
Ａ−２．分光測定モードの処理：
図３は、制御装置１００のＣＰＵ１１０にて実行される分光測定モード処理ルーチンを示すフローチャートである。この分光測定モード処理ルーチンは、分光測定実行ボタン９２が操作者によって押下され、分光測定実行ボタン９２からオン指令を受信したときに実行開始される。なお、操作者は、分光測定実行ボタン９２を押下するに先立ち、測定対象Ａを所定の位置、すなわち、光源装置２０から光を受け、エタロン３０方向に光を反射する位置にセットする。また、測定対象Ａからエタロン３０までの光路には、第１のフィルター５２が介在するように、フィルター切り替え装置５０が予め動作しているものとする。
【００２６】
図３において、処理が開始されると、ＣＰＵ１１０は、まず、ハードディスクドライブ１３０から分光測定用駆動テーブルＴＬ１を読み込んで、メモリー１２０に記憶する処理を行う（ステップＳ１１０）。
【００２７】
図４は、分光測定用駆動テーブルＴＬ１の一例を示す説明図である。図示するように、分光測定用駆動テーブルＴＬ１は、「Ｎｏ.」、「透過ピーク波長」、「駆動電圧」の３つの項目Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３によって構成されるレコードをｎ個、備える。ｎは、値１以上の整数で、図示の例では９である。「Ｎｏ.」の項目Ｃ１には、レコードの順番を示す１以上の整数１〜９が格納される。「透過ピーク波長」の項目Ｃ２には、エタロン３０において透過させたい波長、すなわち透過ピーク波長λ０〜λ８が格納される。「駆動電圧」の項目Ｃ３には、エタロン３０において透過ピーク波長λ０〜λ８を得るに必要な駆動電圧ｖ０〜ｖ８が格納される。なお、本実施形態では、透過ピーク波長λ０〜λ８は、７００、６６０、６２０、５８０、５４０、５００、４６０、４２０、３８０ｎｍであり、７００ｎｍから３８０ｎｍまで４０ｎｍ毎の９段階となっている。駆動電圧ｖ０〜ｖ８は、後述する分光シフト補正モードによって逐次更新される。
【００２８】
図３に戻り、ステップＳ１１０の実行後、ＣＰＵ１１０は、測定回数を示す変数ｉに初期値１をセットする（ステップＳ１２０）。なお、変数ｉは、１以上の整数である。次いで、ＣＰＵ１１０は、分光測定用駆動テーブルＴＬ１から、変数ｉに対応したｉ番目のレコードを読み込む（ステップＳ１３０）。続いて、ＣＰＵ１１０は、エタロン駆動制御部７０に駆動制御信号を出力することで、エタロン駆動制御部７０に対して、ステップＳ１３０で読み込んだｉ番目のレコードに含まれる駆動電圧に従ってエタロン３０を駆動する処理を実行させる（ステップＳ１４０）。
【００２９】
図５は、エタロン３０における光の透過特性を示すグラフである。このグラフでは、縦軸に光の透過率を示し、横軸に光の波長を示す。グラフに示すのは、分光測定用駆動テーブルＴＬ１の８番目のレコードに従ってエタロン３０を駆動した場合のもので、波長４２０ｎｍ付近と波長８４０ｎｍ付近に透過率の高いピークが生ずる。この波長４２０ｎｍのピークは、前記８番目のレコードに格納されるｖ７という駆動電圧によって調整されるギャップ寸法における透過特性の２次ピークであり、波長８４０ｎｍのピークは、前記ｖ７という駆動電圧によって調整されるギャップ寸法における透過特性の１次ピークである。すなわち、分光測定用駆動テーブルＴＬ１の項目Ｃ３に格納される駆動電圧は、項目Ｃ２に格納されている透過ピーク波長をエタロン３０の２次ピークとして生じるようにギャップ寸法を定める電圧値であり、この駆動電圧に従ってエタロン３０は駆動されることで、項目Ｃ２に格納されている透過ピーク波長の２次ピークと、２次ピークよりも次数の低い１次ピークとが生じる。本実施形態の分光測定装置１０では、分光測定モード時にエタロン３０に入射する光は、第１のフィルター５２によって７２０ｎｍ以下の波長域に制限されていることから、実際はエタロン３０から１次ピーク側の波長８４０ｎｍの光は出射しない。すなわち、本実施形態の分光測定装置１０によれば、エタロン３０によって、２次の光だけを利用して分光を行うことになる。
【００３０】
「１次」、「２次」といった次数は、エタロン３０としてのファブリペロー干渉系における干渉光の次数（正の整数）であり、次式（１）に示すように、エタロン３０を透過する光の波長λは、次数ｎに応じて異なる。
λ＝２×ｄ／ｎ    …（１）
ここで、ｄはギャップ寸法である。入射角＝０度、屈折率＝１の場合である。式（１）から判るように、１次光（ｎ＝１）に着目した場合、透過する光の波長λは、ギャップ寸法ｄの２倍となる。２次光（ｎ＝２）に着目した場合、透過する光の波長λは、ギャップ寸法ｄと等しくなる。
【００３１】
図３に戻って、ステップＳ１４０の処理と同時に、ＣＰＵ１１０は、受光センサー制御部８０に制御信号を出力することで、受光センサー４０にエタロン３０の透過光の光量を測定させて分光測定を行う（ステップＳ１５０）。その後、ＣＰＵ１１０は、変数ｉを値１だけインクリメントし（ステップＳ１６０）、その変数ｉが、分光測定用駆動テーブルＴＬ１のレコード数であるｎを上回ったか否かを判定する（ステップＳ１７０）。ここで、上回っていないと判定されたときには、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ１３０に処理を戻して、ステップＳ１３０ないしＳ１７０の処理を繰り返し実行する。この繰り返しによって、測定対象Ａで反射された光である測定対象光を、７００ｎｍから３８０ｎｍまで４０ｎｍ毎の９段階の波長に分光し、分光した各波長の光の光量を測定することができる。この分光は、前述したように、エタロン３０によって２次の光を利用して行われることになる。なお、エタロン３０への光路上には第１のフィルター５２が介在することからエタロン３０からは１次の光が出射することはない。７００ｎｍから３８０ｎｍまでの範囲が、［発明の概要］の欄に記載した「第１の波長範囲」に相当する。ステップＳ１７０で、変数ｉがｎを上回ったと判定されたときには、分光測定モード処理ルーチンを終了する。
【００３２】
Ａ−３．分光シフト補正モードの処理：
図６は、ＣＰＵ１１０にて実行される分光シフト補正モード処理ルーチンを示すフローチャートである。この分光シフト補正モード処理ルーチンは、分光シフト補正実行ボタン９４が操作者によって押下され、分光シフト補正実行ボタン９４からオン指令を受信したときに実行開始される。なお、操作者は、分光シフト補正実行ボタン９４を押下するに先立ち、白色板Ｂを前述した測定対象Ａのセット位置、すなわち、光源装置２０から光を受け、エタロン３０方向に光を反射する位置にセットする。この分光シフト補正モード処理ルーチンが、分光シフト補正部１１２（図１）に対応する。
【００３３】
図６において、処理が開始されると、ＣＰＵ１１０は、まず、フィルター切り替え駆動制御部９０に対して、第１のフィルター５２から第２のフィルター５４への切り換えを実行させる（ステップＳ２１０）。次いで、ＣＰＵ１１０は、ハードディスクドライブ１３０から分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２を読み込んで、メモリー１２０に記憶する処理を行う（ステップＳ２２０）。
【００３４】
図７は、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２の一例を示す説明図である。図示するように、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２は、図４の分光測定用駆動テーブルＴＬ１と同様に、「Ｎｏ.」、「透過ピーク波長」、「駆動電圧」の３つの項目Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３によって構成されるレコードを備える。レコード数ｍは、値１以上の整数で、図示の例では１１である。「透過ピーク波長」の項目Ｃ１２には、光源２２の光に含まれる輝線のピーク部の周辺の波長範囲が格納されている。
【００３５】
図８は、光源２２であるキセノンランプの分光特性の一例を示すグラフである。このグラフでは、縦軸に光の相対強度（％）を示し、横軸に光の波長（ｎｍ）を示す。グラフに示すように、キセノンランプから発する光は、紫外から赤外までの幅広い波長の光を含む連続スペクトルであって、８００ｎｍから１１００ｎｍまでの範囲に数本の強い輝線が存在する。特に、８５０ｎｍの波長λｐに最大の輝線、すなわち最も強度の大きい輝線がある。したがって、図７の分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２の「透過ピーク波長」の項目Ｃ１２には、最大の輝線のピーク部である８５０ｎｍ（＝λｐ）の波長を真ん中にして、長い側に８７０、８６６、８６２、８５８、８５４ｎｍの波長が、短い側に８４６、８４２、８３８、８３４、８３０ｎｍの波長が格納されている。すなわち、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２の項目Ｃ１２に格納される透過ピーク波長は、８７０ｎｍから８３０ｎｍまで４ｎｍ毎の１１段階となっている。また、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２の項目Ｃ１３に格納される駆動電圧は、項目Ｃ１１に格納されている透過ピーク波長をエタロン３０の１次ピークとして生じるようにギャップ寸法を定める電圧値である。
【００３６】
図６に戻り、ステップＳ２２０の実行後、ハードディスクドライブ１３０から基準駆動テーブルＴＬ０を読み込んで、メモリー１２０に記憶する処理を行う（ステップＳ２３０）。基準駆動テーブルＴＬ０は、前述したように、初期状態の分光測定用駆動テーブルであり、図４の分光測定用駆動テーブルＴＬ１と同じフォーマットのデータである。
【００３７】
ステップＳ２３０の実行後、ＣＰＵ１１０は、測定回数を示す変数ｊに初期値１をセットする（ステップＳ２４０）。なお、変数ｊは、１以上の整数である。次いで、ＣＰＵ１１０は、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２から、変数ｊに対応したｊ番目のレコードを読み込む（ステップＳ２５０）。続いて、ＣＰＵ１１０は、エタロン駆動制御部７０に駆動制御信号を出力することで、エタロン駆動制御部７０に対して、ステップＳ２５０で読み込んだｊ番目のレコードに含まれる駆動電圧に従ってエタロン３０を駆動する処理を実行させる（ステップＳ２６０）。そして、ＣＰＵ１１０は、受光センサー制御部８０に制御信号を出力することで、受光センサー４０にエタロン３０の透過光の光量を測定させて分光測定を行う（ステップＳ２７０）。
【００３８】
その後、ＣＰＵ１１０は、変数ｊを値１だけインクリメントし（ステップＳ２８０）、その変数ｊが、分光シフト補正用駆動テーブルＴＬ２のレコード数であるｍを上回ったか否かを判定する（ステップＳ２９０）。ここで、上回っていないと判定されたときには、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ２５０に処理を戻して、ステップＳ２５０ないしＳ２９０の処理を繰り返し実行する。この繰り返しにより、白色板Ｂで反射された光であるシフト検出光を、８７０ｎｍから８３０ｎｍまで４ｎｍ毎の１１段階の波長に分光し、分光した各波長の光の光量を測定することができる。この分光シフト補正モード時における分光は、前述したように、エタロン３０によって１次の光を利用して行われることになる。なお、エタロン３０への光路上には第２のフィルター５４が介在することからエタロン３０からは２次の光が出射することはない。８７０ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲が、［発明の概要］の欄に記載した「第２の波長範囲」に相当する。ステップＳ２９０で、変数ｊがｍを上回ったと判定されたときには、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３００に処理を進める。
【００３９】
ステップＳ３００では、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ２７０によって得られた各波長の光の光量の中から最大のものを選択し、その最大の光量を得たときのステップＳ２６０による駆動電圧ＶＡを求める。なお、単純に最大の光量を選択する方法に換えて、ガウス関数にフィッティングして駆動電圧ＶＡを求めるようにしてもよい。この駆動電圧ＶＡは、分光シフト補正モード処理ルーチンの実行時（以下、単に「補正実行時」と呼ぶ）のエタロン３０において、光源２２の照射光に含まれる最大の輝線の波長（本実施形態では８５０ｎｍ）を透過させるに要する駆動電圧となる。
【００４０】
エタロン３０は、劣化等によって分光特性が初期状態（例えば、工場出荷時における状態）から変動するため、補正実行時における各波長を透過させるに要する駆動電圧ＶＡは初期状態から変動する。このため、前記８５０ｎｍの波長を透過させるに要する駆動電圧ＶＡも、初期状態時における８５０ｎｍの波長を透過させるに要する駆動電圧（以下、「基準駆動電圧」と呼ぶ）ＶＡ０からシフトした値となっている。このため、続くステップＳ３１０では、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ３００で求めた駆動電圧ＶＡと基準駆動電圧ＶＡ０とを比較して、電圧シフト量ΔＶを次式（２）に従って求めることで、分光シフトを検出している。なお、基準駆動電圧ＶＡ０は、実験やシミュレーションによって予め求められ、ハードディスクドライブ１３０に予め記憶されているものとする。
ΔＶ＝ＶＡ−ＶＡ０    …（２）
【００４１】
続いて、ＣＰＵ１１０は、ステップＳ２３０によって読み込んだ基準駆動テーブルＴＬ０と、ステップＳ３１０によって求めた電圧シフト量ΔＶとを用いて、分光測定用駆動テーブルＴＬ１を補正する処理を行う（ステップＳ３２０）。詳しくは、基準駆動テーブルＴＬ０（図４と同じフォーマット）を分光測定用駆動テーブルとしてコピーし、コピーによって得られた分光測定用駆動テーブルの「駆動電圧」の項目Ｃ３の各値に対して電圧シフト量ΔＶを加算することによって、新たな分光測定用駆動テーブルを作成する。この新たな分光測定用駆動テーブルを、分光測定用駆動テーブルＴＬ１としてメモリー１２０に上書きする。分光測定モードでは、この最新の分光測定用駆動テーブルＴＬ１を用いてエタロン３０は駆動される。
【００４２】
図９は、ステップＳ３２０の処理による補正イメージを示す説明図である。図９（ａ）はエタロン３０に生じる分光シフトを説明するためのものであり、図９（ｂ）は分光測定用駆動テーブルＴＬ１の補正を説明するためのものである。エタロン３０の分光特性が初期状態から分光シフトしたとき、図９（ａ）に示すように、初期状態時の実線の位置から観測時の一点鎖線の位置に、駆動電圧に対する透過波長の値がシフトする。すなわち、波長シフトが発生する。このために、最大の輝線の波長を透過させる駆動電圧は、ＶＡ０からΔＶだけシフトしてＶＡとなる。そこで、図９（ｂ）のグラフに示すように、波長の目標値に対応する駆動電圧ＶＢを、初期状態時の実線の位置の値ＶＢ０から一点鎖線の位置までΔＶだけシフトする。この電圧をシフトする処理が、ステップＳ３２０の分光測定用駆動テーブルＴＬ１の補正処理である。これによって、エタロン３０についての初期状態からの分光シフトを補正することができる。
【００４３】
図６に戻って、ステップＳ３２０の実行後、ＣＰＵ１１０は、フィルター切り替え駆動制御部９０に対して、第２のフィルター５４から第１のフィルター５２への切り換えを実行させる（ステップＳ２１０）。これによって、分光測定モード処理ルーチンの開始時に第２のフィルター５４へと切り換えられた光路に介在するフィルターが第１のフィルター５２へと戻される。その後、ＣＰＵ１１０は、分光測定モード処理ルーチンを終了する。
【００４４】
Ａ−４．効果：
以上、詳述した本実施形態の分光測定装置１０によれば、分光シフト補正モード時に、エタロン３０を透過する１次の光を利用し、４ｎｍ毎の精度で波長シフトを合わせ込んだ場合に、分光測定モード時には、２次の光を利用することで、４ｎｍの半分の２ｎｍで波長を合わせることができる。このために、分光測定における分光精度を高めることができる。また、分光シフト補正モード時において、光源２２であるキセノンランプが発する最も強い輝線を利用して分光シフトの検出を行う構成としていることから、その検出を精度よく行うことができ、分光シフトの補正を高精度なものとすることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１のフィルター５２または第２のフィルター５４を、測定対象Ａ（または白色板Ｂ）からエタロン３０までの光路に介在させる構成であったが、これに換えて、エタロン３０から受光センサー４０までの光路に介在させる構成としてもよい。この構成によっても第１実施形態と同様な効果を奏することができる。また、本実施形態では、第２の波長範囲が、最大の輝線のピーク部である８５０ｎｍを含む８７０ｎｍから８３０ｎｍまでの範囲としたが、これに換えて、キセノンランプにおける８００ｎｍから１１００ｎｍまでの範囲に含まれる複数の輝線のうちの前記最大の輝線以外の輝線を含む範囲とすることもできる。
【００４６】
Ｂ．第２実施形態：
図１０は、本発明の第２実施形態としての分光測定装置２１０を示す概略構成図である。この分光測定装置２１０は、第１実施形態における分光測定装置１０と比べて、分光測定モード時と分光測定モード時との間で利用する光の次数の切り換え手法が相違し、その他の構成は、第１実施形態における分光測定装置１０の構成と同一である。すなわち、第１実施形態の分光測定装置１０では、フィルター切り替え装置５０（図１）によってフィルターを切り換えることによって、分光測定モード時と分光測定モード時との間で利用する光の次数の切り換えを行っていたが、これに対して、本実施形態の分光測定装置２１０では、フィルター切り替え装置５０を備えることなしに、エタロン３０と受光センサー４０との間の光路上に、ダイクロイックミラー２２０を設けることで、その切り換えを行っている。なお、第２実施形態において第１実施形態と同一の構成要素については、図１０において、図１と同一の符合を付し、その説明を省略する。
【００４７】
図１１は、ダイクロイックミラー２２０の透過／反射特性を示すグラフである。このグラフに示すように、ダイクロイックミラー２２０は、７２０ｎｍ以下の波長の光を透過し、７４０ｎｍ以上の波長の光を反射する。こうした特性のダイクロイックミラー２２０をエタロン３０と受光センサー４０との間の光路上に置くことで、受光センサー４０（以下、「第１の受光センサー４０」と呼ぶ）には可視光である測定対象光が入射し、ダイクロイックミラー２２０の反射方向に設けられた第２の受光センサー２３０には近赤外光であるシフト検出光が入射する。第１および第２の受光センサー４０、２３０は、可視光と近赤外光の双方を測定できるものである。こうした構成によって、分光測定モード時には、第１の受光センサー４０の測定結果から分光測定を行うことができ、分光シフト補正モード時には、第２の受光センサー２３０の測定結果から分光シフトを補正することができる。
【００４８】
以上のように構成された第２実施形態の分光測定装置２１０によれば、第１実施形態の分光測定装置１０と同様に、分光測定における分光精度を高めることができる。また、分光シフトの検出精度を高め、分光シフトの補正を高精度に行うことができる。さらに、この分光測定装置２１０は、フィルター切り替え装置５０のような可動部を備えないことから、装置の耐久性が高い。
【００４９】
なお、この第２実施形態の変形例として、第１の受光センサー４０は可視光のみを観測できるものとし、第２の受光センサー２３０は近赤外光のみを観測できるものとすることができる。また、ダイクロイックミラー２２０の透過／反射特性は、図１１において透過と反射が逆になった構成に換えることもできる。この場合には、分光測定モード時に第２の受光センサー２３０で測定される可視光を用いて分光測定を行い、分光シフト補正モード時に第１の受光センサー４０で測定される近赤外光を用いて分光シフトを補正するようにすればよい。
【００５０】
Ｃ．第３実施形態：
本発明の第３実施形態について説明する。第３実施形態の分光測定装置は、第１実施形態における分光測定装置１０（図１）と比べて、光源装置２０に備えられる光源２２の種類と、フィルター切り替え装置５０に備えられる第２のフィルター５４の種類とが相違し、その他の構成は、第１実施形態における分光測定装置１０の構成と同一である。第１実施形態では、光源２２は、複数の輝線を含む連続スペクトルの光を発する光源であったが、これに対して、本実施形態では、光源は、輝線を含まない連続スペクトルの光を発する光源とした。このタイプの光源としては、例えば、白熱電球やハロゲンランプが該当する。
【００５１】
図１２は、白熱電球の分光特性の一例を示すグラフである。このグラフに示すように、白熱電球の分光特性は、波長が長くなるにつれて、比エネルギーも徐々に大きくなっている。この連続スペクトルには、輝線は含まれない。
【００５２】
また、第１実施形態では第２のフィルター５４は７４０ｎｍ以上の波長の光を通過する波長フィルター（図２参照）であったが、これに対して、本実施形態では第２のフィルターはバンドパスフィルターとし、図１３に示す特性を有するようにバンドパスフィルターを設計した。すなわち、図１３に示すように、第２のフィルターとしてのバンドパスフィルターは、８５０ｎｍ付近の波長域の光だけを透過する特性を有する構成とした。換言すれば、分光シフト補正モード時において利用する８５０ｎｍのピーク光を、第１実施形態では光源の光に含まれる輝線から得る構成であるのに対して、本実施形態では光源とバンドパスフィルターによって得るようにしている。
【００５３】
以上のように構成した第３実施形態の分光測定装置によれば、第１実施形態の分光測定装置１０と同様に、分光測定における分光精度を高めることができる。また、分光シフト補正モード時においては１次の光を利用することで、波長が長い光を利用するが、波長が長い光は図１２からも判るように光の強度が大きいことから、分光シフトの検出を精度よく行うことができ、分光シフトの補正を高精度なものとすることができる。さらに、第３実施形態の分光測定装置は、輝線を有しない光源とバンドパスフィルターとで８５０ｎｍのピーク光を作り出す構成であることから、光源の汎用性が高く、装置を安価にすることができる。
【００５４】
なお、本実施形態では、第１のフィルターまたは第２のフィルター（バンドパスフィルタ−）を、測定対象Ａ（または白色板Ｂ）からエタロン３０までの光路に介在させる構成であったが、これに換えて、エタロン３０から受光センサー４０までの光路に介在させる構成としてもよい。この構成によっても第３実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００５５】
Ｄ．第４実施形態：
図１４は、本発明の第４実施形態としての分光測定装置４１０を示す概略構成図である。この分光測定装置４１０は、第２実施形態における分光測定装置２１０（図１０）と比べて、光源装置４２０に備えられる光源４２２が輝線を有しないものである点と、測定対象Ａまたは白色板Ｂからエタロン３０までの光路上にバンドパスフィルター４４０が設けられた点が相違し、その他の構成は、第２実施形態の分光測定装置２１０の構成と同一である。なお、第４実施形態において第２実施形態と同一の構成要素については、図１４において、図１０と同一の符合を付し、その説明を省略する。
【００５６】
光源４２２は、第３実施形態の光源と同様のもので、例えば、ハロゲンや白熱電球である。バンドパスフィルター４４０は、図１５に示す特性を有するように設計されている。すなわち、図１５に示すように、バンドパスフィルター４４０は、７２０ｎｍ以下の波長の光と、８５０ｎｍ付近の波長域の光を透過する特性を有する構成とした。かかる構成の第４実施形態の分光測定装置４１０は、分光測定モード時と分光測定モード時との間で利用する光の次数の切り換え手法を、第２実施形態と同様にダイクロイックミラー２２０によるものとし、分光シフト補正モード時において利用する８５０ｎｍのピーク光を得る手法を、光源とバンドパスフィルターによるものとしたものと言える。
【００５７】
したがって、第４実施形態の分光測定装置４１０によれば、第１、第２実施形態の分光測定装置１０、２１０と同様に、分光測定における分光精度を高めることができる。また、分光シフトの検出精度を高め、分光シフトの補正を高精度に行うことができる。さらに、この分光測定装置４１０は、フィルター切り替え装置５０のような可動部を備えないことから、装置の小型化や耐久性の向上を図ることができる。また、輝線を有しない光源とバンドパスフィルターとで８５０ｎｍのピーク光を作り出す構成であることから、光源の汎用性が高く、装置を安価にすることができる。
【００５８】
なお、本実施形態では、バンドパスフィルター４４０を、測定対象Ａ（または白色板Ｂ）からエタロン３０までの光路に介在させる構成であったが、これに換えて、エタロン３０からダイクロイックミラー２２０までの光路に介在させる構成としてもよい。この構成によっても第４実施形態と同様な効果を奏することができる。
【００５９】
Ｅ．第５実施形態：
図１６は、本発明の第５実施形態としての分光測定装置５１０を示す概略構成図である。この分光測定装置５１０は、第４実施形態における分光測定装置４１０と比べて、バンドパスフィルターの位置が相違する。すなわち、第４実施形態の分光測定装置４１０（図１４）では、測定対象Ａまたは白色板Ｂからエタロン３０までの光路上にバンドパスフィルター４４０が設けられていたが、これに換えて、本実施形態の分光測定装置５１０では、ダイクロイックミラー２２０と第２の受光センサー２３０との間にバンドパスフィルター５２０を設ける構成とした。バンドパスフィルター５２０は、図１７に示す特性を有するように設計されている。すなわち、図１７に示すように、バンドパスフィルター４４０は、８５０ｎｍ付近の波長域の光だけを透過する特性を有する構成とした。かかる構成の第５実施形態の分光測定装置５１０によれば、第４実施形態の分光測定装置４１０と同様の効果を奏することができる。
【００６０】
Ｆ．変形例：
この発明は前記第１ないし第５実施形態やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６１】
・変形例１：
前記第１および第２の実施形態では、分光シフト補正モード時に一つの輝線を利用する構成としたが、これに換えて、分光シフト補正モード時に複数の輝線を利用する構成としてもよい。具体的には、例えば８００ｎｍから１１００ｎｍまでの範囲に含まれる複数の輝線のうちの２つ（あるいは、３つ、４つ等）の輝線のそれぞれから電圧シフト量ΔＶを求めて、複数の電圧シフト量ΔＶを補間することで、分光シフトの検出を行う。この構成によれば、分光シフトのシフト量をより高精度に検出することができる。また、第３ないし第５の実施形態でも同様に、光源を輝線を有しないタイプの光源とした上で、複数の波長域を通過するバンドパスフィルターを用いた構成とすることもできる。
【００６２】
・変形例２：
前記第１および第３の実施形態では、複数の輝線を含む連続スペクトルの光を発する光源としてキセノンランプを用いていたが、これに換えて、キセノンフラッシュランプ等の他の光源を用いる構成としてもよい。さらに、複数の輝線を含む連続スペクトルの光を発する光源に換えて、１つの輝線を含む連続スペクトルの光を発する光源としてもよい。
【００６３】
・変形例３：
前記各実施形態や各変形例では、可変エタロンとして、静電引力によってギャップ寸法を変化させるエアギャップエタロンを用いていたが、これに換えて、圧電効果（電気歪み効果）、電磁力、空気圧の圧力等を利用してギャップ寸法を変化させる可変エタロンを用いることができる。要は、入射光から選択的に透過させる光の波長を変更し得る可変エタロンであれば、いずれも用いることができる。
【００６４】
・変形例４：
前記各実施形態や各変形例では、分光シフト補正モード時に、エタロンを透過する１次（［発明の概要］の欄に記載した「第１の次数」に相当する）の光を利用して分光シフトを補正し、分光測定モード時に２次（［発明の概要］の欄に記載した「第２の次数」に相当する）の光を利用して分光を行う構成としたが、これに換えて、分光シフト補正モード時に２次の光を利用し、分光測定モード時に３次の光を利用する構成としてもよい。要は、分光測定モード時において、分光シフト補正モード時に利用される光の次数よりも次数が高い次数の光を利用する構成であれば、いずれの構成とすることもできる。
【００６５】
・変形例５：
前記各実施形態や各変形例では、分光シフト補正モード時に、エタロンを透過する１次の光を利用して分光シフトを補正し、分光測定モード時に２次の光を利用して分光を行う構成としたが、これに換えて、分光シフト補正モード時に１次の光を利用し、分光測定モード時に１次の光と２次の光を利用する構成としてもよい。具体的には、例えば、分光シフト補正モード時に、前記各実施形態と同様に８７０ｎｍから８３０ｎｍまで４ｎｍ毎の１１段階の波長の１次の光を利用し、分光測定モード時に、７００ｎｍ、６６０ｎｍ、６２０ｎｍの１次の光と、５８０ｎｍ、５４０ｎｍ、５００ｎｍ、４６０ｎｍ、４２０ｎｍ、３８０ｎｍの２次の光を利用する構成とする。要は、分光測定モード時において、分光シフト補正モード時に利用される光の次数よりも次数が高い次数の光を少なくとも含む複数の次数の光を利用する構成としてもよい。
【００６６】
・変形例６：
前記実施例および各変形例において、ソフトウェアによって実現した機能は、ハードウェアによって実現するものとしてもよい。
【００６７】
なお、前述した各実施例および各変形例における構成要素の中の、独立請求項で記載された要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…分光測定装置
２０…光源装置
２２…光源
２４…レンズ
３０…エタロン
４０…受光センサー
５０…フィルター切り替え装置
５２…第１のフィルター
５４…第２のフィルター
５６…モーター
６０…光源制御部
７０…エタロン駆動制御部
８０…受光センサー制御部
９０…フィルター切り替え駆動制御部
９２…分光測定実行ボタン
９４…分光シフト補正実行ボタン
１００…制御装置
１１０…ＣＰＵ
１１２…分光シフト補正部
１２０…メモリー
１３０…ハードディスクドライブ
２１０…分光測定装置
２２０…ダイクロイックミラー
２３０…第２の受光センサー
４１０…分光測定装置
４２０…光源装置
４２２…光源
４４０…バンドパスフィルター
５１０…分光測定装置
５２０…バンドパスフィルター
Ａ…測定対象
Ｂ…白色板
ＴＬ０…基準駆動テーブル
ＴＬ１…分光測定用駆動テーブル
ＴＬ２…分光シフト補正用駆動テーブル
【図１】
2015031606.tif 000003
【図２】
2015031606.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2015031606.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015031606.tif 000009
【図８】
2015031606.tif 000010
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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