(57)【要約】【課題】測定対象とする波長範囲を狭くすることなく反射光の波長を精度良く検出することができる測定装置を提供する。【解決手段】光抽出部２０に対して測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で波長検出部４０により反射光の波長を検出する予備検出を行った後、光抽出部２０に対して予備検出で検出された波長を含む前記第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で波長検出部４０により反射光の波長を検出する本検出を行う。【選択図】図１
2008232742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の波長の光を含んだ光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された光ビームから設定された波長範囲の光を抽出する抽出手段と、
光透過性を有し、回折格子が形成されると共に前記回折格子上に測定対象とする検体物質が配置され、前記抽出手段により抽出された光が前記回折格子を介して前記検体物質に照射されるように入射される光透過性部材と、
前記光透過性部材に入射して反射された反射光の波長を検出する検出手段と、
前記抽出手段に測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で前記反射光の波長を検出する予備検出を行った後、前記抽出手段に前記予備検出により検出された波長を含む前記第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で前記反射光の波長を検出する本検出を行うように前記検出手段を制御する制御手段と、
を備えた測定装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記本検出を行うときに、出射される光ビームの強度が前記予備検出を行うときよりも高くなるように前記光源を制御する
請求項１記載の測定装置。
【請求項３】
前記検出手段は、波長分解能が可変とされ、
前記制御手段は、前記本検出を行うときに、波長分解能が前記予備検出を行うときよりも高くなるように前記検出手段を制御する
請求項１又は請求項２記載の測定装置。
【請求項４】
前記抽出手段は、
前記光ビームを各波長毎の光に分解するプリズムと、
前記プリズムにより分解された各波長毎の光から設定された波長範囲以外の光を遮るスリットと、を有する
請求項１から請求項３の何れか１項記載の測定装置。
【請求項５】
前記抽出手段は、設定された波長範囲の光を抽出する波長選択フィルタを有する
請求項１から請求項３の何れか１項記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置に係り、特に、複数の波長の光を含んだ光ビームをセンサ面に入射させて反射された反射光の波長を検出する測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、回折格子が形成されたセンサ面に対して白色光を照射した場合に、センサ面近傍の屈折率に対応した特定の波長の光のみがセンサ面で反射する原理を利用して検体物質の状態を測定する測定装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、回折格子が形成され、当該回折格子上に測定対象とする検体物質が配置されたセンサ面に対して複数の波長の光を含んだ光ビームを入射させ、センサ面に入射して反射された反射光の波長を検出することにより、検体物質の特性の変化を測定する測定装置が開示されている。
【特許文献１】特表２００６−５２８７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の測定装置では、センサ面で反射光以外の光が吸収されてセンサ面に温度上昇が発生し、この温度上昇によって反射光の波長にドリフトが発生して測定装置の測定精度が低下する場合がある。
【０００５】
この測定精度の低下を抑制するため、照射する光の強度を低下させた場合、反射光の強度が低下してＳ／Ｎ比が小さくなるため、反射光の波長の検出精度が低下する。
【０００６】
このため、センサ面に照射する光の波長範囲を狭くした場合、反射光の波長を精度良く検出できるものの、測定装置で測定対象とすることができる波長範囲が狭くなる、という問題点があった。
【０００７】
本発明は上記問題点を解消するためになされたものであり、測定対象とする波長範囲を狭くすることなく反射光の波長を精度良く検出することができる測定装置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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の波長の光を含んだ光ビームを出射する光源と、前記光源から出射された光ビームから設定された波長範囲の光を抽出する抽出手段と、光透過性を有し、回折格子が形成されると共に前記回折格子上に測定対象とする検体物質が配置され、前記抽出手段により抽出された光が前記回折格子を介して前記検体物質に照射されるように入射される光透過性部材と、前記光透過性部材に入射して反射された反射光の波長を検出する検出手段と、前記抽出手段に測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で前記反射光の波長を検出する予備検出を行った後、前記抽出手段に前記予備検出により検出された波長を含む前記第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で前記反射光の波長を検出する本検出を行うように前記検出手段を制御する制御手段と、を備えている。
【０００９】
請求項１記載の発明は、抽出手段により、光源から出射された光ビームから設定された波長範囲の光が抽出され、光透過性を有し、回折格子が形成されると共に回折格子上に測定対象とする検体物質が配置された光透過性部材に、抽出手段により抽出された光が回折格子を介して検体物質に照射されるように入射され、検出手段により、光透過性部材に入射して反射された反射光の波長が検出される。
【００１０】
そして、本発明は、制御手段により、抽出手段に測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する予備検出を行った後、抽出手段に予備検出により検出された波長を含む第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する本検出を行うように前記検出手段が制御される。
【００１１】
このように請求項１記載の発明によれば、測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する予備検出を行った後、予備検出で検出された波長を含む第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する本検出を行うので、測定対象とする波長範囲を狭くすることなく反射光の波長を精度良く検出することができる。
【００１２】
なお、本発明の制御手段は、請求項２記載の発明ように、前記本検出を行うときに、出射される光ビームの強度が前記予備検出を行うときよりも高くなるように前記光源を制御してもよい。
【００１３】
また、本発明は、請求項３記載の発明ように、前記検出手段が、波長分解能が可変とされ、前記制御手段が、前記本検出を行うときに、波長分解能が前記予備検出を行うときよりも高くなるように前記検出手段を制御してもよい。
【００１４】
また、請求項１から請求項３の何れか１項記載の発明は、請求項４記載の発明ように、前記抽出手段が、前記光ビームを各波長毎の光に分解するプリズムと、前記プリズムにより分解された各波長毎の光から設定された波長範囲以外の光を遮るスリットと、を有するものとしてもよい
また、請求項１から請求項３の何れか１項記載の発明は、請求項５記載の発明のように、前記抽出手段が、設定された波長範囲の光を抽出する波長選択フィルタを有するものとしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
このように、本発明によれば、測定対象とする第１波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する予備検出を行った後、予備検出で検出された波長を含む第１波長範囲よりも狭い第２波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する本検出を行うので、測定対象とする波長範囲を狭くすることなく反射光の波長を精度良く検出することができる、という効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１には、本実施の形態に係る測定装置１０の概略構成が示されている。
【００１８】
同図に示されるように、測定装置１０は、複数の波長の光を含んだ光ビームを出射する光源１２と、光源１２から出射された光ビームから設定された波長範囲の光を抽出する光抽出部２０と、光抽出部２０により抽出された光が入射されるプレート３０と、プレート３０に入射されて反射された反射光の波長を検出する波長検出部４０と、を備えている。
【００１９】
なお、光源１２は、複数の波長の光を含んだ白色光を出射するものとされており、光源１２から出射された光ビームは、レンズ１４を介して光抽出部２０に入射する。
【００２０】
光抽出部２０は、プリズム２２と、レンズ２４と、波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂと、レンズ２８と、を含んで構成されている。
【００２１】
光抽出部２０に入射した光ビームは、プリズム２２に入射する。プリズム２２は、入射した光ビームのスペクトル分解を行って、入射した光ビームに含まれる光の波長毎に、異なる角度で光を反射する。プリズム２２によって反射された光は、レンズ２４により平行光とされ、レンズ２８により集光される。
【００２２】
レンズ２４とレンズ２８の間には、波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂが配置されている。波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂは、図示しないスリット搬送機構によりレンズ２４とレンズ２８の間の光路内に各々個別に挿入可能されている。光抽出部２０では、波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂの光路内への挿入量を変えて波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂにより光路内の光の一部を遮ることにより、設定された波長範囲の光を抽出する。光抽出部２０より抽出された光は、光ファイバプローブ３２の一端に入射し、光ファイバプローブ３２によってプレート３０へ導かれる。
【００２３】
プレート３０は、光透過性を有し、回折格子３４が形成されると共に、当該回折格子３４上の近傍に検体物質３６が配置されている。
【００２４】
光ファイバプローブ３２の他端は、プレート３０の回折格子３４が形成された部分の面に対向配置されている。光ファイバプローブ３２の一端に入射した光は、コリメータレンズ３８を介して検体物質３６に照射されるようにプレート３０に入射する。
【００２５】
プレート３０では、入射した光のうち、検体物質３６の変化による屈折率の変化に対応して特定の波長の光のみが反射される。反射された反射光は、光ファイバプローブ３２の他端に入射し、光ファイバプローブ３２の一端から波長検出部４０へ出射される。
【００２６】
波長検出部４０は、プリズム４２と、レンズ４４と、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）４６と、を含んで構成されている。
【００２７】
プリズム４２は、光ファイバプローブ３２から入射した反射光のスペクトル分解を行って、反射光に含まれる光の波長毎に、異なる角度で光を反射する。
【００２８】
ＣＣＤ４６は、エリアセンサとされており、プリズム４２によって反射された光は、レンズ４４を介して、反射光に含まれる光の波長に応じてＣＣＤ４６の受光面の異なる位置に結像される。すなわち、受光面での光が結像した位置から反射光の波長を求めることができる。
【００２９】
ＣＣＤ４６は、受光面に結像した像を示す画像情報を生成して出力する。
【００３０】
また、本実施の形態に係る波長検出部４０では、レンズ４４は、図示しないレンズ搬送機構により光軸方向に移動可能とされており、レンズ４４の位置を変えることにより、ＣＣＤ４６の受光面に結像される像の倍率を変更可能とされている。
【００３１】
図２には、本実施の形態に係る測定装置１０の電気系の構成が示されている。
【００３２】
同図に示されるように、測定装置１０は、光抽出制御部５２と、波長検出制御部５４と、制御部５０と、を備えている。
【００３３】
光抽出制御部５２は、図示しないスリット搬送機構を制御して波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂの光路内への挿入量を調整することにより、光抽出部２０により抽出される波長範囲を制御する。
【００３４】
波長検出制御部５４には、ＣＣＤ４６と接続されており、ＣＣＤ４６より出力された画像情報が入力される。また、波長検出制御部５４は、図示しないレンズ搬送機構を制御してレンズ４４の光軸方向の位置を調整してＣＣＤ４６の受光面に結像される像の倍率を調整することにより、波長検出部４０の波長分解能を制御する。なお、本実施の形態に係る波長検出部４０は、レンズ４４の光軸方向の位置を調整することにより、波長分解能が低分解能（例えば、２０ｎｍ）と高分解能（例えば、１０ｎｍ）に変更可能とされているものとする。
【００３５】
波長検出制御部５４には、波長検出部４０において変更可能な波長分解能毎に、受光面上での光の結像位置と光の波長の対応関係を定めた波長対応情報が予め記憶されている。波長検出制御部５４は、波長検出部４０で検出を行う波長分解能に対応した波長対応情報に基づき、入力した画像情報により示される受光面での光の結像位置及び光の強度から反射光のピークとなる波長を検出し、当該波長を示す波長情報を制御部５０へ出力する。
【００３６】
制御部５０は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリ等を含んで構成されて、装置全体の動作を制御している。また、制御部５０は、光源１２と接続されており、光源１２の点灯状態を制御している。
【００３７】
制御部５０は、反射光の波長の検出を行う際に、光源１２の点灯状態を制御すると共に、光抽出制御部５２に対して抽出する波長範囲を設定する指示情報を出力し、また、波長検出制御部５４に対して波長分解能を設定する指示情報を出力する。
【００３８】
次に、本実施の形態に係る測定装置１０の作用について説明する。
【００３９】
図３には、反射光の波長の検出を行う際に制御部５０により実行される反射光波長検出制御処理の流れを示すフローチャートが示されている。以下、同図を参照して、当該反射光波長検出制御処理について説明する。
【００４０】
同図のステップ１００では、光抽出制御部５２に対して抽出する波長範囲を本測定装置１０において測定可能な最大の波長範囲と設定する指示情報を出力すると共に、波長検出制御部５４に対して波長分解能を低分解能と設定する指示情報を出力する。
【００４１】
これにより、光抽出制御部５２は、図示しないスリット搬送機構を制御して波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂを光路内に挿入しない状態とすることにより、抽出する波長範囲を最も大きくする。
【００４２】
波長検出制御部５４は、図示しないレンズ搬送機構を制御してレンズ４４の光軸方向の位置を調整して波長検出部４０の波長分解能を低分解能とする。
【００４３】
次のステップ１０２では、光源１２の点灯を指示する。
【００４４】
これにより、光源１２が点灯して、光抽出部２０に白色光の光ビームが入射し、光抽出部２０により白色光に含まれる測定可能な全ての波長範囲の光が抽出されて光ファイバプローブ３２を介してプレート３０に入射される。
【００４５】
そして、プレート３０に入射した光のうち、反射された反射光が光ファイバプローブ３２を介して波長検出部４０へ出射され、ＣＣＤ４６の受光面に結像される。
【００４６】
ＣＣＤ４６は、受光面に結像した像を示す画像情報を出力する。
【００４７】
波長検出制御部５４は、低分解能に対応した波長対応情報に基づき、画像情報により示される受光面での光の結像位置及び光の強度から反射光のピークとなる波長を検出する。検出された波長を示す波長情報は制御部５０へ出力される。
【００４８】
次のステップ１０４では、光抽出制御部５２に対して抽出する波長範囲を、上記ステップ１０２において波長検出制御部５４により検出された波長を中心した所定波長範囲（例えば、反射光のピークとなる波長を中心した±５０ｎｍ）と設定する指示情報を出力すると共に、波長検出制御部５４に対して波長分解能を高分解能と設定する指示情報を出力する。
【００４９】
これにより、光抽出制御部５２は、図示しないスリット搬送機構を制御して波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂを光路内に挿入することにより、抽出対象とする波長範囲を指示情報により示される波長範囲とする。
【００５０】
波長検出制御部５４は、図示しないレンズ搬送機構を制御してレンズ４４の光軸方向の位置を調整して波長検出部４０の波長分解能を高分解能とする。
【００５１】
次のステップ１０６では、光源１２の点灯を指示する。
【００５２】
これにより、光源１２が点灯して、光抽出部２０に白色光の光ビームが入射し、光抽出部２０により上記所定波長範囲の光が抽出されて光ファイバプローブ３２を介してプレート３０に入射される。
【００５３】
そして、プレート３０に入射した光のうち、反射された反射光が光ファイバプローブ３２を介して波長検出部４０へ出射され、ＣＣＤ４６の受光面に結像される。
【００５４】
ＣＣＤ４６は、受光面に結像した像を示す画像情報を出力する。
【００５５】
波長検出制御部５４は、高分解能に対応した波長対応情報に基づき、画像情報により示される受光面での光の結像位置及び光の強度から反射光のピークとなる波長を検出する。検出された波長を示す波長情報は制御部５０へ出力される。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、測定対象とする波長範囲を広く設定した状態で反射光の波長を検出する予備検出を行った後、予備検出で検出された波長を含む予備検出時よりも狭い波長範囲を設定した状態で反射光の波長を検出する本検出を行うので、測定対象とする波長範囲を狭くすることなく反射光の波長を精度良く検出することができる。
【００５７】
なお、本実施の形態では、制御部５０は予備検出と本検出で光源１２を同じ強度で点灯させる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本検出を行うときに、出射される光ビームの強度が予備検出を行うときよりも高くなるように光源１２を点灯させてもよい。これにより、反射光の強度が高くなりＳ／Ｎ比が大きくなるため、検出精度を向上する。
【００５８】
また、本実施の形態では、本検出を行うときに、波長分解能が予備検出を行うときよりも高くなるように波長検出部４０を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、本検出と予備検出を同じ波長分解能で検出するものとしてもよい。この場合でも、本検出の波長範囲を予備検出の波長範囲よりも狭い波長範囲で検出を行うことにより、プレート３０の温度上昇を抑制することができるため、反射光の波長を精度良く検出できる。
【００５９】
また、本実施の形態では、光抽出部２０は、光ビームを各波長毎の光に分解するプリズム２２と、プリズム２２により分解された各波長毎の光から設定された波長範囲以外の光を遮る波長選択スリット２６Ａ、２６Ｂと、を有する構成とした場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、二酸化テルル(ＴｅＯ２)単結晶内を伝播する横波超音波によって生じる光の異方回折を利用して多色光の中から任意の単色光を選択する音響光学素子を用いて、設定された波長範囲の光を抽出する波長選択フィルタを有する構成のものとしてもよい。
【００６０】
その他、本実施の形態で説明した測定装置１０の構成（図１、図２参照。）は一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００６１】
また、本実施の形態で説明した反射光波長検出制御処理（図３参照。）の流れも一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において適宜変更可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】実施の形態に係る測定装置の構成を示す概略図である。
【図２】実施の形態に係る測定装置の電気系の構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る反射光波長検出制御処理の流れを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６３】
１０  測定装置
１２  光源
２０  光抽出部（抽出手段）
２２  プリズム
２６Ａ、２６Ｂ  波長選択スリット（スリット）
３０  プレート（光透過性部材）
３４  回折格子
３６  検体物質
４０  波長検出部（検出手段）
５０   制御部（制御手段）
５２   光抽出制御部
５４   波長検出制御部（検出手段）
【図１】
2008232742.tif 000003
【図２】
2008232742.tif 000004
【図３】
2008232742.tif 000005