(57)【要約】【課題】複数の光検出器の個体差を軽減し、計測精度の向上を図る。【解決手段】複数の遅延発光検出器Ｐを備えた遅延発光測定装置１において、遅延発光検出器Ｐに入力される基準光の光強度変化率と、遅延発光検出器Ｐから出力される出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定になるように整印加電圧を印加し、その状態での出力特性が、複数の遅延発光検出器Ｐで近似するように前記出力値を補正した。その結果として、複数の遅延発光検出器ＰのダイナミックレンジＤをそれぞれ遅延発光の光強度に対応させることができ、さらに、出力値を補正することで複数の遅延発光測定装置１の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。【選択図】図１
2008256380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象からの光を計測する光計測装置であって、
光を受光すると共に、印加電圧に応じて電気信号を出力する複数の増倍型光検出器と、
光強度が異なると共に、所定の光強度範囲に含まれる少なくとも３種の入力光の光強度変化率と、前記入力光の入力に応じて前記光検出器から出力される３種の出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定になるように設定された印加電圧値を、複数の前記光検出器それぞれに対応付けて記憶する記憶部と、
前記印加電圧値を前記光検出器に印加した状態での出力特性が、予め定められた基準の出力特性と近似するように前記出力値を補正する演算部と、
を備えることを特徴とする光計測装置。
【請求項２】
前記相対比は、複数の前記光検出器間で近似するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の光検出装置。
【請求項３】
前記記憶部は、前記印加電圧値を前記光検出器に印加した状態での出力特性が、前記基準の出力特性と近似するように設定された補正定数を、複数の前記光検出器それぞれに対応付けて更に記憶し、
前記演算部は、前記記憶部に記憶された前記補正定数に基づいて、複数の前記光検出器での前記出力値を補正することを特徴とする請求項１または２記載の光検出装置。
【請求項４】
３種の前記入力光の強度を、低い方から順番に第１の強度Ｌ１、第２の強度Ｌ２及び第３の強度Ｌ３と、前記入力光の入力によって前記光検出器から出力される３種の出力値を、低い方から順番に第１の出力値Ｃ１、第２の出力値Ｃ２及び第３の出力値Ｃ３とおくと、
前記光強度変化率はLog（La/Lb）（a=1or2or3,b=1or2or3,a≠b）であり、
前記出力変化率はLog（Ca/Cb）（a=1or2or3,b=1or2or3,a≠b）であり、
前記印加電圧値は、下記の式に示す、前記光強度変化率と前記出力変化率との相対比Nabが前記所定の範囲で一定となるように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の光計測装置。
Nab={Log（Ca/Cb）/Log（La/Lb）}
【請求項５】
前記光検出器が取り付けられた第１のユニットと、計測対象に励起光を照射する光源が取り付けられた第２のユニットとからなる複数の計測部を更に備え、
前記第１のユニットは、前記第２のユニットに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載の光計測装置。
【請求項６】
光を受光して電気信号に変換する複数の増倍型光検出器を備えた光計測装置の較正方法において、
各光検出器に初期電圧を印加するステップと、
光強度が異なると共に、所定の光強度範囲に含まれる少なくとも３種の入力光を前記光検出器に入力するステップと、
３種の前記入力光の光強度変化率と前記入力光の入力によって前記光検出器から出力される３種の出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定であるか否かを判定するステップと、
前記光強度変化率と前記出力変化率との相対比が前記所定の範囲で一定ではない場合には、前記所定の範囲で一定になるように前記光検出器に印加される電圧を調整して印加電圧値を設定するステップと、
を備えることを特徴とする光計測装置の調整方法。
【請求項７】
複数の前記光検出器のそれぞれに対応する前記印加電圧値を複数の前記光検出器のそれぞれに印加するステップと、
前記印加電圧値を印加された複数の前記光検出器に基準入力光を入力するステップと、
前記基準入力光の入力によって複数の前記光検出器から出力される出力値の出力特性が、予め定められた基準の出力特性と近似させるための補正定数を算出するステップと、
を更に備えることを特徴とする請求項６記載の光計測装置の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光合成サンプルの遅延発光などの微弱光を計測する光計測装置、及びその光計測装置の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、植物性プランクトンなどの試料を計測するための光計測装置（特許文献１参照）や光合成サンプルから発せられる遅延蛍光を計測する光計測装置（特許文献２参照）が知られている。しかしながら、これらの装置では、複数の試料を複数の検出器で同時に計測することは考慮されていない。これに対して、例えば、特許文献３には、複数の試料を同時に計測するために複数の独立した光学系を備える光計測装置が開示されている。この光計測装置は、複数の試料に照射された光線の透過光量を同時に計測するために、独立した複数のフォトダイオードを備えており、さらに、フォトダイオードごとの感度の個体差によって生じる計測値のばらつきを解消するために、計測データを補正する補正手段を備えている。
【特許文献１】特開２００４−１０１１９６号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０６２０２７号パンフレット
【特許文献３】特公平６−１９３５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献３に記載の装置では、増倍機能を有しないフォトダイオードを使用しているために、遅延発光などの微弱光を計測することは困難である。さらに、従来の光計測装置に光電子増倍管などを用いた光検出器を適用したとしても、微弱光を計測する場合には、各光検出器の個体差に起因した計測値のばらつきが大きくなり過ぎ、正確な計測結果を得ることはできなかった。
【０００４】
本発明は、以上の課題を解決することを目的としており、複数の光検出器の個体差を較正し、計測精度の向上を図ることができる光計測装置及びその光計測装置の較正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】
【０００５】
本発明は、測定対象から光を検出する光計測装置であって、光を受光すると共に、印加電圧に応じて電気信号を出力する複数の増倍型光検出器と、光強度が異なると共に、所定の光強度範囲に含まれる少なくとも３種の入力光の光強度変化率と、入力光の入力に応じて光検出器から出力される３種の出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定になるように設定された印加電圧値を、複数の光検出器それぞれに対応付けて記憶する記憶部と、印加電圧値を光検出器に印加した状態での出力特性が、予め定められた基準の出力特性と近似するように出力値を補正する演算部と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
増倍機能を有する光検出器には感度の個体差があり、複数の光検出器それぞれに同じ電圧を印加した状態で検出できる入力光の光強度範囲はそれぞれ異なる。一方で、この光強度範囲は、光検出器の特性上、印加電圧を調整することで微調整できる。本発明では、光強度が異なると共に、所定の光強度範囲に含まれる少なくとも３種の入力光に基づく光強度変化率と、対応する３種の出力値に基づく出力変化率との相対比が所定の範囲で一定になるように印加電圧値が設定され、その印加電圧値が複数の光検出器それぞれに対応付けて記憶されている。従って、光検出器の特性に応じた印加電圧値を光検出器ごとに印加でき、所定の光強度範囲における各光検出器の入力光に対する出力値の特性を一定とすることが出来る。その結果、所定の光強度範囲に含まれる光を精度良く計測できる。また、複数の光検出器は、それぞれ基準となる出力特性と近似するように出力値を補正されているので、複数の光検出器の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【０００７】
さらに、相対比は、複数の光検出器間で近似するように設定されていると好適である。相対比が複数の光検出期間で近似することにより、光入力に対する出力特性の傾きが各検出期間で一致する。従って、同じ強度の入力光に対する出力値がほぼ同じ値になるように補正でき、複数の光検出器の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【０００８】
さらに、記憶部は、印加電圧値を光検出器に印加した状態での出力特性が、複数の光検出器で近似するように設定された補正定数を、複数の光検出器それぞれに対応付けて更に記憶し、演算部は、記憶部に記憶された補正定数に基づいて、複数の光検出器での出力値を補正すると好適である。出力値を補正するための補正定数が記憶部に記憶されているために、その補正定数に基づいて演算部では出力値を補正でき、計測精度の向上を図ることができる。
【０００９】
さらに、所定の光強度範囲における最小値と最大値は、光検出器のダイナミックレンジの範囲内であると好適である。ダイナミックレンジは、光検出器で検出可能な光強度の最小値と最大値の範囲であり、所定の光強度範囲における最小値と最大値がダイナミックレンジの範囲内である場合には、光検出器において、所定の光強度範囲内の光を正確に検出できる。
【００１０】
さらに、３種の前記入力光の強度を、低い方から順番に第１の強度Ｌ１、第２の強度Ｌ２及び第３の強度Ｌ３と、前記入力光の入力によって前記光検出器から出力される３種の出力値を、低い方から順番に第１の出力値Ｃ１、第２の出力値Ｃ２及び第３の出力値Ｃ３とおくと、
前記光強度変化率はLog（La/Lb）（a=1or2or3,b=1or2or3,a≠b）であり、
前記出力変化率はLog（Ca/Cb）（a=1or2or3,b=1or2or3,a≠b）であり、
前記印加電圧値は、下記の式Ａに示す、前記光強度変化率と前記出力変化率との相対比Nabが前記所定の範囲で一定となるように設定されていることを特徴とすると好適である。
Nab={Log（Ca/Cb）/Log（La/Lb）}…（Ａ）
このように、印加電圧を調整することによって、入力光に対する出力の特性が所定の範囲で一定になるように設定することができる
【００１１】
さらに、３種の入力光の強度は、低い方から順番に第１の強度、第２の強度及び第３の強度であり、それぞれの入力光の入力によって光検出器から出力される３種の出力値は、第１の出力値、第２の出力値及び第３の出力値であり、印加電圧値は、第２の強度を第１の強度で除した第１光強度変化率と、第２の出力値を第１の出力値で除した第１出力変化率の相対比と、第３の強度を第２の強度で除した第２光強度変化率と、第３の出力値を第２の出力値で除した第２出力変化率の相対比とを近似させることによって、入力光に対する出力の特性が所定の範囲で一定になるように設定されていると好適である。
【００１２】
さらに、光検出器が取り付けられた第１のユニットと、計測対象となる試料に励起光を照射する光源が取り付けられた第２のユニットとからなる複数の計測部を更に備え、第１のユニットは、第２のユニットに着脱自在に取り付けられていると好適である。第１のユニットのみを第２のユニットから取り外し、別の光源を用いて第１のユニットの光検出器の印加電圧値を設定できるため、第２のユニット側で印加電圧値を設定するための光源や入力光の強度調整を行う手段が不要になり、部品点数が少なくなってコストの低減を招来する。
【００１３】
光を受光して電気信号に変換する複数の増倍型光検出器を備えた光計測装置の較正方法において、各光検出器に初期電圧を印加するステップと、光強度が異なると共に、所定の光強度範囲に含まれる少なくとも３種の入力光を前記光検出器に入力するステップと、３種の入力光の光強度変化率と入力光の入力によって光検出器から出力される３種の出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定であるか否かを判定するステップと、光強度変化率と出力変化率との相対比が所定の範囲で一定ではない場合には、所定の範囲で一定になるように光検出器に印加される電圧を調整して印加電圧値を設定するステップと、を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る光計測装置の較正方法によれば、所定の光強度範囲における各検出器の入力光に対する出力特性が一定となるような印加電圧値を増倍型光検出器ごとに設定できる。その結果、光検出器の特性に応じた印加電圧値が光検出器ごとに印加されるようになって、所定の光強度範囲に含まれる光の計測精度の向上を図ることができる。
【００１５】
さらに、光計測装置の較正方法において、複数の光検出器のそれぞれに対応する印加電圧値を複数の光検出器のそれぞれに印加するステップと、印加電圧値を印加された複数の光検出器に基準入力光を入力するステップと、基準入力光の入力によって複数の光検出器から出力される出力値の出力特性が、予め定められた基準の出力特性と近似させるための補正定数を算出するステップと、を更に備えると好適である。補正定数に基づいて同じ強度の入力光に対する出力値がほぼ同じ値になるように補正でき、複数の光検出器の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の光検出器の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。
【００１８】
（第１実施形態）
図１は、遅延発光測定装置を模式的に示す図である。図１に示されるように、遅延発光測定装置（光計測装置）１は、藻類などの光合成サンプルの遅延発光を計測する装置である。光合成サンプルを培養した試料を分注したセルに励起光を照射すると、励起光の照射によって光合成サンプルから遅延発光が発生する。遅延発光（「遅延蛍光」ともいう）の光強度（発光量）は時間の経過に伴って減少し、この強度変化を計測することで、有害な環境要因などが光合成サンプルに及ぼす影響を評価できる。まず、この評価について説明する。
【００１９】
（環境要因の評価）
藻類などの光合成サンプルに励起光を照射すると、光合成サンプルは光合成代謝を行い、細胞を成長させる。光合成代謝では、光合成色素により吸収された光エネルギーが複数の化学反応により伝達され、細胞成長に必要なエネルギーに変換される。その過程で酵素発生、光−化学エネルギー変換、及びＣＯ２吸収等の遅延発光のエネルギー源となる反応が順次発生する。これらによってフォトンが異なるタイミングで発生し（発光）、それらの発光の和が光合成サンプル全体としての微弱な遅延発光として、計測される。
【００２０】
有害な環境要因が光合成サンプルに作用すると細胞内の代謝が変化し、遅延発光の光強度の経時変化が、環境要因が作用しない場合と比較して異なるものとなる。さらに、遅延発光に対する影響は、環境要因ごとに異なる。すなわち、環境要因に曝露された光合成サンプルから生じる遅延発光の経時変化と、環境要因に曝露されていない光合成サンプルから生じる遅延発光の経時変化と、を比較することにより、特定の環境要因が光合成サンプルに及ぼす影響を評価できる。
【００２１】
（遅延発光測定装置）
遅延発光測定装置１は、光合成サンプルからなる複数の試料から発生する遅延発光を、それぞれ独立して同時に計測することができる装置である。
【００２２】
遅延発光測定装置１は、複数の計測ユニット１０、演算ユニット２０及び制御ユニット３０を備えている。計測ユニット１０と演算ユニット２０とは、第１のケーブル４１で接続されており、演算ユニット２０と制御ユニット３０とは、第２のケーブル４２で接続されている。さらに、制御ユニット３０と計測ユニット１０とは第３のケーブル４３で接続されている。
【００２３】
複数の計測ユニット１０は、それぞれ同様の構成を備えているため、一つの計測ユニット１０を説明し、その他の計測ユニット１０については同一の要素に同一の符号を記して説明は省略する。計測ユニット１０は、試料設置部１１、遅延発光検出器Ｐ、集光光学系１２、励起光源１３、透過光源１４、透過光検出器１５、第１のシャッタ１６及び第２のシャッタ１７を備える。これらの構成要素は、筐体１８に収容されている。
【００２４】
試料設置部１１は、計測対象である試料を設置するための部分であり、試料室Ｒ内に配置されている。試料室Ｒは、扉の開閉によって試料の出し入れが可能であり、扉を閉めると外部からの光が遮断される暗箱になっている。試料設置部１１は、光合成サンプルを試料として入れたセルを設置可能なように構成されている。なお、試料設置部１１は、筐体１８外から送液ポンプ等により試料を導入することができるように構成されてもよい。
【００２５】
遅延発光検出器（増倍型光検出器）Ｐは、試料への励起光の照射によって生じる遅延発光を受光し、受光した遅延発光を、その光強度（発光量）に応じた電気信号に変換し、印加電圧に応じた電気信号を出力値として演算ユニット２０に出力する。遅延発光検出器Ｐは、例えば、光電子増倍管やアンバランシェフォトダイオードなど、増倍型光検出器を用いて構成される。
【００２６】
集光光学系１２は、試料への励起光の照射によって発生する微弱な遅延発光を集光し、集光した遅延発光を遅延発光検出器Ｐに導くように設けられている。
【００２７】
励起光源１３は、試料設置部１１に設置された試料に光（励起光）を照射する。励起光源１３は、植物の光合成に有効な光波長（２８０〜８００ｎｍ）を放射可能であればよく、例えば、発光ダイオード、半導体レーザー素子又は電球が用いられる。励起光源１３は、単色光源であっても、複数の光源を組み合せた光源であってもよい。励起光源１３の発光方法は限定されず、例えば、所定時間連続して発光させ続ける方法、任意のパターンでパルス点灯させる方法、同一又は異なる波長特性を有する複数の光源を順番に発光させる方法、複数の光源を同時に発光させる方法などが考えられる。
【００２８】
透過光源１４は、試料に透過光を照射し、透過光検出器１５は、試料を透過した透過光や散乱光を計測する。
【００２９】
第１のシャッタ１６は、集光光学系１２及び遅延発光検出器Ｐと試料室Ｒとを光的に分画するために、集光光学系１２と試料設置部１１との間に配置され、開閉自在に設けられている。第１のシャッタ１６を閉じることで、励起光源１３や透過光源１４からの光が集光光学系１２及び遅延発光検出器Ｐに直接入射することを防止できる。その結果として、集光光学系等の構成部品の発光（残光）を防ぐことができる。なお、第１のシャッタ１６は、集光光学系１２よりも遅延発光検出器Ｐに近い位置に設けてもよい。
【００３０】
第２のシャッタ１７は、励起光源１３と試料室Ｒとを光的に分画するために、励起光源１３と試料設置部１１との間に配置されており、開閉自在に設けられている。第２のシャッタ１７は、閉じることによって、励起光源１３から試料設置部１１に照射される光を遮断すると共に、励起光源１３を消灯した直後に生じる僅かな残光が試料設置部１１に照射されるのを防ぐ。
【００３１】
演算ユニット２０は、具体的にはＰＣ（Personal Computer）等が相当し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等のハードウェアによって構成され、信号処理部２１、入出力部２２、演算部２３、記憶部２４を備える。
【００３２】
信号処理部２１には、遅延発光検出器Ｐから出力値が入力される。複数の遅延発光検出器Ｐは、それぞれ独立して遅延発光の光強度を計測しており、所定時間の経過ごとの計測結果を出力値として信号処理部２１に入力している。信号処理部２１では、遅延発光検出器Ｐから入力される出力値を遅延発光検出器Ｐに対応付けて一時的に蓄積し、所定の順序で演算部２３に入力する。
【００３３】
演算部２３は、信号処理部２１から入力されたデータを記憶部２４に記憶させると共に、記憶部２４に記憶されているデータに基づいて演算解析と評価を行う。さらに、演算部２３は、複数の遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて記憶部２４に記憶されているレベル補正値Ｌｃに基づき出力値を補正し、補正後の出力値を入出力部２２に出力させる。さらに、演算部２３は、遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて記憶部２４に記憶されている印加電圧値を制御ユニット３０に入力する。なお、印加電圧値及びレベル補正値Ｌｃについては後述する。
【００３４】
入出力部２２は、解析に必要なデータを入力することが可能なインタフェースを備え、さらに、演算部２３により解析・評価された結果の出力、例えば、ディスプレイでの表示を行う。また、計測者の入力操作を受け付け、その入力操作に基づく信号を演算部２３に入力する。
【００３５】
記憶部２４には、所定時間の経過ごとに遅延発光検出器Ｐから入力された出力値が、複数の遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて記憶されている。さらに、記憶部２４には、複数の遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて印加電圧値が記憶されており、さらに、遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて出力値のレベル補正値Ｌｃが記憶されている。レベル補正値Ｌｃは、補正定数に相当する。以下、印加電圧値及びレベル補正値Ｌｃについて説明する。
【００３６】
複数の遅延発光検出器Ｐは、それぞれ光入力に対する固有の出力特性を有しており、所定の電圧が印加された状態で理想的な出力特性が得られる入力光の光強度（光量）の範囲は、遅延発光検出器Ｐごとに異なる。ここで、遅延発光検出器Ｐに印加する電圧を調整することで、理想的な出力特性が得られる入力光の光強度の範囲を調節することができ、例えば、微弱な遅延発光を含む光強度範囲になるように調整できる。本実施形態に係る印加電圧値とは、複数の遅延発光検出器Ｐにおいて理想的な出力特性が得られる光強度範囲を互いに近づけ、さらに、すべての遅延発光検出器Ｐで遅延発光を精度良く計測できるように、遅延発光検出器Ｐそれぞれに対して調整された電圧である。
【００３７】
理想的な出力特性について図１６を用いて具体的に説明する。図１６は、ある遅延発光検出器Ｐに印加する電圧を700Ｖ、800Ｖおよび900Ｖと変化させた場合の、入力光の光強度に対する出力値の関係を示した両対数グラフである。図１６より、入力光の光強度に対する出力値の特性は、入力光の光強度が変化しても出力値がほとんど変わらず測定に使用できない領域（例えば、光強度が1以下および1×105以上の領域）と、光強度の増加に伴い出力値が増加する領域（ダイナミックレンジ）とにわけられる。更に、ダイナミックレンジにおいても、入力光の光強度に対する出力値の特性は、リニアリティーが得られている領域と、リニアリティーが得られていない領域とにわけられる。本発明における理想的な出力特性とは、入力光の光強度に対する出力値の特性がリニアリティーとなっている領域を指す。それぞれの電圧条件で入力光に対する光出力が両対数のグラフにおいてリニアリティーを有する光入力の範囲は、700V場合には略1×102（ここで、１０２＝４０fＷ／cm２とする）から略2×105であり、800V場合には略1×10から略1×105であり、900V場合には略1×102から略2×104である。このように、ひとつの光検出器において印加する電圧を変化させることにより、入力光に対する光出力が両対数のグラフにおいてリニアリティーを有する光入力の範囲を調整することができる。
【００３８】
次にレベル補正値Ｌｃについて説明する。複数の遅延発光検出器Ｐは、それぞれ入力光に対する出力値の出力特性が異なっている。従って、遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応した印加電圧値を各遅延発光検出器Ｐに印加したとしても、同じ光強度の入力光に対する出力値は異なる。レベル補正値Ｌｃは、印加電圧値を遅延発光検出器Ｐに印加した状態での出力特性が、複数の遅延発光検出器Ｐで近似するように補正するための定数である。本実施形態では、出力値にレベル補正値Ｌｃを掛けることで出力特性を略一致させることができる。
【００３９】
制御ユニット３０は、動作制御部３１と、電圧調整部３２と、を備えている。動作制御部３１は、例えば、ＣＰＵやメモリ等のハードウェアによって構成され、演算部２３の指示に従い、計測ユニット１０の構成部品や電圧調整部３２の動作制御を行う。例えば、動作制御部３１は、励起光源１３から照射される励起光の光条件（照射時期、光量、波長、パルス幅及び照射時間など）を制御することが可能である。さらに、動作制御部３１は、所定時間における遅延発光の光強度の検出を制御することが可能であり、検出時期、検出時間などを制御する。さらに、動作制御部３１は、第１のシャッタ１６及び第２のシャッタ１７の開閉を制御することができる。さらに、動作制御部３１は、電圧調整部３２によって遅延発光検出器Ｐに印加される電圧を制御することができる。
【００４０】
電圧調整部３２は、遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応して複数設けられており、動作制御部３１からの指示を受けて所定の印加電圧値が遅延発光検出器Ｐに印加されるように調整する。
【００４１】
なお、演算ユニット２０及び制御ユニット３０の構成はこれに限定されず、例えば、１台のコンピュータが演算ユニット２０及び制御ユニット３０の機能を併せ持っていてもよい。
【００４２】
（遅延発光測定装置の調整方法）
光合成サンプルの遅延発光の評価を行う場合には、同一の培養から得られる等分の光合成サンプルを用いて、環境要因を含まない標準試料と環境要因を含む曝露試料とを調整し、それぞれの試料からの遅延発光を計測する。その場合に、遅延発光測定装置１では、光合成サンプルの培養を開始してから環境要因の曝露、計測に至るまでの時間を同一にするために、複数の遅延発光検出器Ｐを用いて同時に計測を行う。
【００４３】
複数の遅延発光検出器Ｐを用いて同時に計測する場合、遅延発光検出器Ｐの出力特性の個体差が問題になる。例えば、遅延発光検出器Ｐでは、印加電圧などの動作条件が同じでも、光入力に対する出力値（ゲイン）、検出上限や下限などに個体差があって光入力に対する出力値の特性が異なり、複数の遅延発光検出器Ｐを用いて同時に計測するとばらつきを生じる。特に、遅延発光は光強度が極めて小さい微弱な発光であり、さらに、遅延発光の光強度は経時的に４〜５桁の範囲で変化し、励起光の照射を停止した消灯後に数秒での変化が大きいという特徴を有する。従って、複数の遅延発光検出器Ｐを用いて遅延発光を計測する場合には、遅延発光検出器Ｐの個体差の影響が非常に大きい。そこで、本実施形態では、遅延発光の計測を行う前に、遅延発光検出器Ｐの個体差を軽減するための調整を行っている。以下、図２〜図５を参照して遅延発光測定装置１の調整方法について説明する。
【００４４】
遅延発光測定装置１を調整する場合、複数の遅延発光検出器Ｐそれぞれに対して、それぞれ独立に調整処理を実行している。まず、調整処理の説明において使用する用語について説明する。
【００４５】
（１）遅延発光は、時間の経過に伴って減少する極めて微弱な光であり、さらに、遅延発光の光強度の最小値と最大値の範囲は、４桁や５桁にもなる極めて特殊な光である。一例として、ある瞬間の遅延発光の強度は660nmの波長の光エネルギーとして40fW/cm2（40×10-15W/cm2）程度であり非常に微弱である。以下の説明では、遅延発光の光強度は、任意の単位（Ｕ）を用いて表す。例えば、任意の単位（Ｕ）を用いて遅延発光の光強度の変化範囲を表すと、１（Ｕ）〜１０４（Ｕ）になる。ここで、102（U）=40fW/cm2とおくと、遅延発光の光強度の変化範囲は１（Ｕ）〜１０４（Ｕ）になる。（２）本実施形態における所定の光強度範囲は、遅延発光に対応しており、光強度が非常に小さく、さらに、最小値に対する最大値の比が４桁になる範囲とした。具体的には、最小値は１（Ｕ）、最大値は１０４（Ｕ）とした。
（３）印加電圧値設定処理において遅延発光検出器Ｐに照射する３種の基準光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、上記の所定の光強度範囲に含まれる光強度とし、第１の基準光Ｌ１の光強度を１（Ｕ）、第２の基準光Ｌ２の光強度を１０２（Ｕ）、第３の基準光Ｌ３の光強度を１０４（Ｕ）になるようにそれぞれ設定した。
（４）ダイナミックレンジとは、検出下限値と検出上限値の範囲である。所定の光強度の最小値と最大値は、遅延発光検出器Pのダイナミックレンジの範囲内になっており、遅延発光検出器PのダイナミックレンジDは所定の光強度範囲をカバーしている。また、ダイナミックレンジにおける入力光の光強度に対する出力値の特性は、リニアリティーが得られている領域と、リニアリティーが得られていない領域とに分けられる。
（５）レベル補正値算出処理で説明する基準出力値Ｓは、複数の遅延発光検出器Ｐでの出力値を近似させるために予め設定される任意の数値であり、予め定められた基準の出力特性に相当する。
【００４６】
調整処理は、図２に示されるフローチャートに沿った動作手順によって実行される。なお、図２では、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ３の３基の遅延発光検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に対して調整処理を実行する場合を例示している。なお、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ３それぞれに対して行われる処理は同様であるため、第１の遅延発光検出器Ｐ１に対する処理を中心に説明し、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ３に対する処理の説明は省略する。
【００４７】
調整処理を開始すると、初期印加電圧設定処理（ステップ１）、印加電圧値設定処理（ステップ２）、レベル補正値算出処理（ステップ３）の順番に動作処理が実行される。まず、初期印加電圧設定処理について説明する。
【００４８】
（初期印加電圧設定処理）
初期印加電圧設定処理は、図３に示されるフローチャートに沿った動作手順によって実行される。初期印加電圧設定処理を開始すると、動作制御部３１は、計測ユニット１０の第１のシャッタ１６を閉じ、電圧調整部３２に指示して、遅延発光検出器Ｐ１からの信号出力の得られる最低の電圧を、最初の電圧として遅延発光検出器Ｐ１に印加する（ステップ１１）。その後、遅延発光検出器Ｐ１は、光入力が無い状態（以下「ダーク」という。）を計測し、計測した信号出力（以下、「ダーク値」という）を演算ユニット２０に入力する（ステップ１２）。なお、ダーク値は、電圧の印加により、光入力が無いにもかかわらず遅延発光検出器Ｐ１から出力される誤差値である。
【００４９】
次に、制御ユニット３０は、励起光源１３の光強度を制御し、初期基準光を励起光源１３から照射させる（ステップ１３）。初期基準光は、遅延発光の光強度の最小値と最大値との間であることが望ましい。さらに、対数目盛で表した場合に最小値と最大値との中間であることが望ましいため、初期基準光の光強度を１０２（Ｕ）に設定した。
【００５０】
次に、遅延発光検出器Ｐ１では、初期基準光を検出して信号出力（素出力）を計測し、計測した信号出力を素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ１４）。その後、制御ユニット３０は初期基準光を消灯し（ステップ１５）、演算ユニット２０の演算部２３は、素出力値からダーク値を減算してダーク減算出力値Ｃを算出する（ステップ１６）。その後、演算部２３は、ダーク減算出力値Ｃが所定の出力基準を満たすか否かを判定し（ステップ１７）、満たす場合には、遅延発光検出器Ｐ１に印加されている電圧を初期印加電圧として設定し、記憶部２４に記憶させる（ステップ１８）。なお、本実施形態では、所定の出力基準を９００（Ｕ）〜１１００（Ｕ）、すなわち１０００（Ｕ）±１０（％）の範囲に設定した。
【００５１】
一方で、演算部２３は、ダーク減算出力値Ｃが所定の出力基準を満たさないと判定する場合には（ステップ１７）、制御ユニット３０の動作制御部３１に出力基準を満たさない旨のデータを入力する。すると、動作制御部３１は、電圧調整部３２に指示して遅延発光検出器Ｐ１に印加する電圧を変更して初期印加電圧を変更し（ステップ１９）、遅延発光検出器Ｐ１では、再びダークの計測を行う（ステップ１２）。その後、後続の処理が順次実行されて初期印加電圧が設定され、記憶部２４に記憶される（ステップ１８）。本実施形態では、遅延発光検出器Ｐ１の初期印加電圧として６００（Ｖ）が設定されている。
【００５２】
上述のように、遅延発光測定装置１では、ダーク減算出力値Ｃが所定の出力基準を満たすまで、遅延発光検出器Ｐ１に印加される電圧が変更されて、ダーク減算出力値Ｃの算出、評価が行われる。そして、初期印加電圧が設定されると、遅延発光検出器Ｐ１に対応した初期印加電圧として記憶部２４に記憶され、初期印加電圧設定処理が終了する。なお、初期印加電圧設定処理におけるダークの計測と、素出力の計測とは順番が逆になっていてもよい。
【００５３】
図２に示されるように、初期印加電圧設定処理（ステップ１）が終了すると、印加電圧値設定処理（ステップ２）が実行される。印加電圧値設定処理は、図４に示されるフローチャートに沿った動作手順によって実行される。
【００５４】
印加電圧値設定処理が開始すると、演算ユニット２０の演算部２３は、記憶部２４に記憶されている遅延発光検出器Ｐ１に対応した初期印加電圧（初期電圧）を読み出し、初期印加電圧を制御ユニット３０の動作制御部３１に入力する。動作制御部３１は電圧調整部３２に指示し、遅延発光検出器Ｐ１に初期印加電圧である６００（Ｖ）を印加する（ステップ２１）。
【００５５】
次に遅延発光検出器Ｐ１は、ダークを計測し、計測した信号出力を第１ダーク値として演算ユニット２０に入力する（ステップ２２）。演算部２３は、受け付けた第１ダーク値を記憶部２４に記憶する。次に、制御ユニット３０は、励起光源１３を制御し、強度の異なる３種の基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３のうち、最も強度の低い第１の基準光Ｌ１を遅延発光検出器Ｐ１に照射させる（ステップ２３）。
【００５６】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、第１の基準光Ｌ１を検出して信号出力（素出力）を計測し、計測した信号出力を第１素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ２４）。演算部２３は、第１素出力値を受け付けると、記憶部２４に第１素出力値を記憶させる。その後、制御ユニット３０は第１の基準光Ｌ１を消灯する（ステップ２５）。なお、上記のダークの計測と素出力の計測とは逆であってもよい。
【００５７】
次に演算部２３は、記憶部２４に記憶されている第１ダーク値と第１素出力値とを読み出し、第１素出力値から第１ダーク値を減算して第１ダーク減算出力値Ｃ１を算出する（ステップ２６）。演算部２３は、第１ダーク減算出力値Ｃ１を記憶部２４に記憶させる。遅延発光検出器Ｐ１の第１ダーク減算出力値Ｃ１（図７及び図８参照）は、「５」である。なお、図８は、横軸を入力光の強度、縦軸をダーク減算出力にとった場合の両対数グラフを示している。
【００５８】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、再び、ダークを計測し、計測した信号出力を第２ダーク値として演算ユニット２０に入力する（ステップ２７）。演算部２３は、受け付けた第２ダーク値を記憶部２４に記憶する。次に、制御ユニット３０は、励起光源１３を制御し、第２の基準光Ｌ２を照射させる（ステップ２８）。
【００５９】
遅延発光検出器Ｐ１は、第２の基準光Ｌ２が入力されている状態での信号出力（素出力）を計測し、計測した信号出力を第２素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ２９）。演算部２３は、第２素出力値を受け付けると、記憶部２４に第２素出力値を記憶させる。その後、制御ユニット３０は第２の基準光Ｌ２を消灯する（ステップ３０）。なお、上記のダークの計測と素出力の計測とは逆であってもよい。
【００６０】
次に演算部２３は、記憶部２４に記憶されている第２ダーク値と第２素出力値とを読み出し、第２素出力値から第２ダーク値を減算して第２ダーク減算出力値Ｃ２を算出する（ステップ３１）。演算部２３は、第２ダーク減算出力値Ｃ２を記憶部２４に記憶させる。なお、遅延発光検出器Ｐ１の第２ダーク減算出力値Ｃ２（図７及び図８）は「１００５」である。
【００６１】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、再び、ダークを計測し、計測した信号出力を第３ダーク値として演算ユニット２０に入力する（ステップ３２）。演算部２３は、受け付けた第３ダーク値を記憶部２４に記憶させる。次に、制御ユニット３０は、励起光源１３を制御し、第３の基準光Ｌ３を照射させる（ステップ３３）。
【００６２】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、第３の基準光Ｌ３が入力されている状態での信号出力（素出力）を計測し、計測した信号出力を第３素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ３４）。演算部２３は、第３素出力値を受け付けると、記憶部２４に第３素出力値を記憶させる。その後、制御ユニット３０は第３の基準光Ｌ３を消灯する（ステップ３５）。なお、上記の第３ダーク値の計測と第３素出力値の計測とは逆であってもよい。
【００６３】
次に演算部２３は、記憶部２４に記憶されている第３ダーク値と第３素出力値とを読み出し、第３素出力値から第３ダーク値を減算して第３ダーク減算出力値Ｃ３を算出する（ステップ３６）。演算部２３は、第３ダーク減算出力値Ｃ３を記憶部２４に記憶させる。なお、遅延発光検出器Ｐ１の第３ダーク減算出力値Ｃ３（図７及び図８）は「９００００」である。
【００６４】
以上のステップ２１〜ステップ３６までの処理において、初期印加電圧が印加されると共に、強度の異なる３種の基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が遅延発光検出器Ｔに入力される。さらに、これらの基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３に基づく第１〜第３素出力値と、第１〜第３ダーク値とから第１〜第３ダーク減算出力値Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が導出される。
【００６５】
次に演算部２３は、３種の基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から導出された入力光の光強度変化率（光量変化率）と、第１ダーク減算出力値Ｃ１、第２ダーク減算出力値Ｃ２及び第３ダーク減算出力値Ｃ３から導出された出力変化率との相対比が所定の範囲で一定であるか否か、すなわち両対数グラフにおいて直線性（リニアリティー）を有するか否かを判定する（ステップ３７）。
【００６６】
両対数グラフにおけるリニアリティーの判定方法を以下に示す。第a番目の基準光の光強度をLaと、第a番目の基準光に基づいて導出された減算出力値をCaとおき、また、第b番目（b≠a）の基準光の光強度をLbと、第b番目の基準光に基づいて導出された減算出力値をCbとそれぞれ置く。このとき、基準光の光強度Lに対する出力値Cの関係を両対数グラフにプロットしたときの、2点（La,Ca）および（Lb,Cb）の間を結ぶ直線の傾きNabは次の式で示される。
Nab={Log（Ca/Cb）/Log（La/Lb）}
ここで、Log（La/Lb）は光強度変化率であり、Log(Ca/Cb)は出力変化率を表している。グラフがリニアリティーとなるかどうかは、少なくとも3種の基準光に対するNabが所定の範囲で一定となるかどうかを確かめることで判定できる。すなわち、両対数グラフにおけるリニアリティーは、少なくとも3種の入力光の光強度変化率と、入力光の入力に応じて光検出器から出力される3種の出力値の出力変化率との相対比が所定の範囲で一定となるかどうかで判定できる。
以下、Nab＝1の場合についてより具体的に説明する。このとき、上記の式は、
Log（Ca/Cb）/Log（La/Lb） ≒ 1
したがって
Log（Ca/Cb）≒  Log（La/Lb）
さらに
（Ca/Cb）≒ （La/Lb）
となる。よって、以下、光強度変化率を(La/Lb)と、出力変化率を(Ca/Cb)とする。  
【００６７】
遅延発光検出器Ｐ１は、その特性上、入力光の光量変化率と出力値の出力変化率との相対比が一定である場合には、その一定である所定範囲において、光強度を精度良く検出できる。また、３種の基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は遅延発光に対応した所定の光強度範囲に含まれる光であり、基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３から導出された入力光の光強度変化率と、第１ダーク減算出力値Ｃ１、第２ダーク減算出力値Ｃ２及び第３ダーク減算出力値Ｃ３から導出された出力変化率との相対比が一定であるか否か、すなわち、リニアリティーを有するか否かを判定することで、遅延発光を精度良く計測できるか否かを評価できる。なお、遅延発光検出器Ｐ１のダイナミックレンジＤは、基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３が含まれる所定の光強度範囲を略カバーしている。以下、演算部２３で行われるリニアリティーを有するか否かの判定について、具体的に説明する。
【００６８】
記憶部２４には、第１の基準光Ｌ１の光強度（第１の強度）、第２の基準光Ｌ２の光強度（第２の強度）及び第３の基準光Ｌ３の光強度（第３の強度）が記憶されている。さらに、記憶部２４には、第２の基準光Ｌ２の強度１０２（Ｕ）から第１の基準光Ｌ１の強度１（Ｕ）を除した第１光強度変化率と、第３の基準光Ｌ３の強度１０４（Ｕ）から第２の基準光Ｌ２の強度１０２（Ｕ）を除した第２光強度変化率とが記憶されている。本実施形態では、第１光強度変化率と第２光強度変化率とは共に「１００」である。
【００６９】
演算部２３は、記憶部２４に記憶されている第１光強度変化率及び第２光強度変化率を読み出すと共に、第１ダーク減算出力値Ｃ１（第１の出力値）、第２ダーク減算出力値Ｃ２（第２の出力値）及び第３ダーク減算出力値Ｃ３（第３の出力値）を読み出す。更に、演算部２３は、第２ダーク減算出力値Ｃ２から第１ダーク減算出力値Ｃ１を除して第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１を算出し、第３ダーク減算出力値Ｃ３から第２ダーク減算出力値Ｃ２を除して第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２を算出する。
【００７０】
次に、演算部２３は、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１が第１光強度変化率「１００」に対して近似するか否か、例えば、±１０（％）の範囲に含まれるか否かを判定する。第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１が第１光強度変化率「１００」に近似する場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１と第１光強度変化率「１００」との相対比は略１対１になる。さらに、演算部２３は、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２が第２光強度変化率「１００」に対して近似するか否か、例えば、±１０（％）の誤差範囲に含まれるか否かを判定する。第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率「１００」との相対比と、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率「１００」との相対比とは共に略１対１になる。第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１と第１光強度変化率「１００」との相対比、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率「１００」との相対比が、共に略１対１になる場合には、入力光の光強度変化率とダーク減算出力値に基づく出力変化率との相対比が所定の範囲で一定であり、両対数グラフにおいてリニアリティーを有することになる。
【００７１】
図７及び図８を参照して具体的に検討する。遅延発光検出器Ｐ１に印加された電圧が初期印加電圧の６００（Ｖ）の場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１は「２０１」であり、第１光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲を超えている。また、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２は「９０」であり、第２光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲に入っている。この場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１と第１光強度変化率との相対比と、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率との相対比は一定であるとは言えず、両対数グラフ（図８参照）においてリニアリティーを持つことにはならない。
【００７２】
また、遅延発光検出器Ｐ１に印加された電圧が６６０（Ｖ）の場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１は「９１」であり、第１光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲に含まれている。また、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２は「１０３」であり、第２光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲に入っている。この場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１と第１光強度変化率との相対比と、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率との相対比は一定であり、両対数グラフ（図８参照）においてリニアリティーを持つことになる。
【００７３】
また、遅延発光検出器Ｐ１に印加された電圧が７２６（Ｖ）の場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１は「６５」であり、第１光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲を超えている。また、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２は「８７」であり、第２光強度変化率「１００」に対して、所定の誤差範囲を超えている。この場合には、第１出力変化率Ｃ２／Ｃ１と第１光強度変化率との相対比と、第２出力変化率Ｃ３／Ｃ２と第２光強度変化率との相対比は一定であるとは言えず、両対数グラフ（図８参照）においてリニアリティーを持つことにはならない。従って、印加電圧値として適当なのは６６０（Ｖ）ということが確認できる。
【００７４】
図４に示されるように、ステップ３７において演算部２３は、リニアリティーを有すると判定した場合には、遅延発光検出器Ｐ１に印加されている電圧を印加電圧値として記憶部２４に記憶させる（ステップ３８）。一方で、遅延発光の光強度に対応する所定の範囲内でリニアリティーを持っていない場合であっても、印加する電圧を調整することでリニアリティーを持つように微調整することはできる。そこで、演算部２３は、リニアリティーを持たないと判定する場合には、微調整のために以下の処理を実行する。
【００７５】
演算部２３は、まず、印加電圧を変更可能か否か、すなわち、遅延発光検出器Ｐ１に印加できる上限の電圧が既に印加されているか否かを判定する（ステップ３９）。例えば、遅延発光検出器Ｐ１の最大定額印加電圧などにより最大値を定めておき、電圧が既に最大値に達している場合には、印加電圧を変更できないと判定されるようにする。演算部２３は、印加電圧を変更できないと判定する場合には、作業終了、遅延発光検出器Ｐ１の交換などを示すエラーメッセージを入出力部２２に表示させる（ステップ４１）。
【００７６】
また、演算部２３は、印加電圧を変更できると判定する場合には（ステップ３９）、印加電圧が段階的に例えば１０％程度ずつ上がるように新たな電圧を制御ユニット３０に入力し、制御ユニット３０では、受け付けた新たな電圧を遅延発光検出器Ｐ１に印加するようにして印加電圧を変更する（ステップ４０）。その後、遅延発光の光強度に対応する所定の範囲でリニアリティーを有するようになるまで、または、印加電圧を変更できないと判定されるまでステップ２２〜ステップ３７、ステップ３９及びステップ４０の処理が順次繰り返され、印加電圧の調整が行われる。そして、リニアリティーを有するようになった場合には、演算部２３は、遅延発光検出器Ｐ１に印加されている電圧が印加電圧値として記憶部２４に記憶させる。印加電圧値が記憶部２４に記憶されると、印加電圧設定処理は終了する。
【００７７】
印加電圧値設定処理において、遅延発光に対応した所定の光強度範囲での計測が可能となるような印加電圧値を遅延発光検出器Ｐ１に設定でき、後述の計測処理において遅延発光検出器Ｐ１の特性に応じた印加電圧値が遅延発光検出器Ｐ１ごとに印加されるようになって計測精度の向上を図ることができる。
【００７８】
なお、印加する電圧のパターンを例えば３パターン設定しておき、すべてのパターンの電圧を印加してそれぞれのリニアリティーを評価し、最適なリニアリティーになった電圧を印加電圧値に設定するようにしてもよい。
上記実施形態では、Nab=1の場合についてのみ説明したが、本発明の調整印加電圧設定処理はこれに限定されない。Nabは0以上の実数であればどのような値をとっても構わない。
【００７９】
また、上記実施形態では入力光の光強度を複数の検出器間で共通の値を用いているが、これに限定されない。入力光の光強度は、所定の光強度範囲であれば、各検出器で任意の値をとることが可能である。
【００８０】
また、ダーク減算出力値Ｃ１が大き過ぎることが原因である場合には印加する電圧を下げ、小さすぎることが原因である場合には印加する電圧を上げるような調整を行ったり、ダーク減算出力値Ｃ３が小さすぎることが原因である場合には印加する電圧を下げ、大きすぎることが原因である場合には印加する電圧を上げるような調整を行ったりしてもよい。
【００８１】
図２に示されるように、印加電圧値設定処理（ステップ２）が終了すると、レベル補正値算出処理（ステップ３）が実行される。遅延発光検出器Ｐ１それぞれに対応した印加電圧値を印加したとしても、同じ強度の入力光に対する出力値は異なる。そこで、印加電圧値を遅延発光検出器Ｐ１に印加した状態での出力特性が予め定められた基準の出力特性に近似するようにするためにレベル補正値算出処理を行っている。レベル補正値算出処理は、図５に示されるフローチャートに沿った動作手順によって実行される。
【００８２】
レベル補正値算出処理が開始すると、演算部２３は、記憶部２４に記憶されている遅延発光検出器Ｐ１に対応した印加電圧値を読み出し、印加電圧値を制御ユニット３０の動作制御部３１に入力する。動作制御部３１は電圧調整部３２に指示し、遅延発光検出器Ｐ１に印加電圧値を印加する（ステップ５１）。なお、以下の説明では、印加電圧値が６６０（Ｖ）に設定されている場合を例にして説明する。
【００８３】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、ダークを計測し、計測した信号出力を補正用ダーク値として演算ユニット２０に入力する（ステップ５２）。次に、動作制御部３１は、光強度が予め設定されている補正基準光（基準入力光）になるように、励起光源１３を制御し、遅延発光検出器Ｐ１に補正用基準光を照射させる（ステップ５３）。本実施形態では、補正用基準光の光量を、１０２（Ｕ）に設定した。
【００８４】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、補正基準光の信号出力（素出力）を計測し、計測した出力信号を補正用素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ５４）。演算ユニット２０の演算部２３は、補正用素出力値を受け付けると、補正用素出力値を記憶部２４に記憶させる。次に、制御ユニット３０は、励起光源１３を制御して補正用基準光を消灯する（ステップ５５）。なお、ダークの計測と素出力の計測順序は逆であってもよい。
【００８５】
次に、演算部２３は、記憶部２４に記憶されている補正用素出力値と補正ダーク値とを読み出し、補正用素出力値から補正用ダーク値を減算して基準ダーク減算出力Ｃ４を算出する（ステップ５６）。その後、演算部２３は、基準ダーク減算出力Ｃ４が、所定の誤差範囲で所定の基準出力値Ｓに一致するようなレベル補正値Ｌｃを算出する（ステップ５７）。レベル補正値Ｌｃは、以下の式１によって求められる。
【００８６】
Ｌｃ＝Ｓ／Ｃ４・・・・（式１）
【００８７】
次に、演算部２３は、算出したレベル補正値Ｌｃを記憶部２４に記憶させる（ステップ５８）。算出したレベル補正値Ｌｃが記憶部２４に記憶されると、レベル補正値算出処理が終了し、第１の遅延発光検出器Ｐ１に対する調整処理は終了する。
【００８８】
なお、レベル補正値算出処理（ステップ３）は、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3においても同様に実行される。すなわち、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3において、それぞれ印加電圧値が印加され、それぞれ補正基準光（基準入力光）が入力されてレベル補正値Ｌｃが算出される。それぞれ、レベル補正値Ｌｃを導出することにより、印加電圧値を印加した状態での遅延発光検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３それぞれの出力特性が予め定められた基準の出力特性に略一致するようになり、同じ強度の入力光に対する出力値がほぼ同じ値になるように補正でき、複数の遅延発光検出器Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【００８９】
第１の遅延発光検出器Ｐ１に対して実行された調整処理は、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3に対しても同様に実行され、それぞれ印加電圧値の設定及びレベル補正値Ｌｃの設定が行われる。例えば、図９に示されるように、第１の遅延発光検出器Ｐ１の印加電圧値は６６０（Ｖ）に設定され、第２の遅延発光検出器Ｐ２の印加電圧値は６００（Ｖ）に設定され、第３の遅延発光検出器Ｐ3の印加電圧値は７２６（Ｖ）に設定される。
【００９０】
図９に示されるような印加電圧値を第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3のそれぞれに印加した場合には、図１０に示されるようなグラフになる。図１０は、入力光の光量を横軸にとり、ダーク減算出力値を縦軸にとった場合の両対数グラフである。図１０に示されるように、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3のそれぞれにおいて、遅延発光の光強度に対応した所定の範囲でリニアリティーを有している。
【００９１】
しかしながら、同じ光量の入力光に対するそれぞれのダーク減算出力値は、微妙にずれている。そこで、図１１に示されるようなレベル補正値Ｌｃを各ダーク減算出力値に掛け合わせる補正を行うと、図１２及び図１３に示されるように、補正後の出力値はほぼ一致し出力特性は近似するようになる。なお。第１の遅延発光検出器Ｐ１のレベル補正値Ｌｃは「６．４５」に設定され、第２の遅延発光検出器Ｐ２のレベル補正値Ｌｃは「１２．３５」に設定され、第３の遅延発光検出器Ｐ3のレベル補正値Ｌｃは「５．５６」に設定されている。また、図１３は、図１０と同様に、両対数グラフである。
【００９２】
なお、上述のレベル補正値の算出は、例えば、印加電圧調整処理において求められたダーク減算出力値Ｃ２などを用いて算出してもよく、この場合には、新たな補正基準光の入力は不要となる。
【００９３】
また、強度の異なる複数の補正用基準光を入力して複数のレベル補正値を算出し、ダーク減算出力Ｃ４の大きさによって適用するレベル補正値を変えるようにすることもできる。
【００９４】
また、素出力値やダーク減算出力値と入力光の強度との関係を示す関数を設定し、その関数に素出力値やダーク減算出力値を代入することによって補正された出力値が得られるようにしてもよい。
【００９５】
また、遅延発光検出器Ｐには、確率的なノイズが存在するため、遅延発光の光強度が低い場合には、補正後の本来の出力値よりも確率的なノイズの値の方が大きくなる場合がある。この場合にレベル補正値による補正、例えば、レベル補正値を掛けて補正後の出力値を導出すると、本来の出力値よりも大きな確率的なノイズに更にレベル補正値を掛けることになって、誤差が大きくなる。例えば、レベル補正値が１以上の場合には、確率的なノイズの影響は大きくなり、レベル補正値が１以下の場合には、確率的なノイズの影響は小さい。このような問題は、計測した遅延発光による入力光の強度が低い部分での計測結果を、複数の遅延発光検出器Ｐで比較する際に、遅延発光検出器Ｐ同士の間の誤差を大きくする。これを解決するために、補正後の出力値から所定の値（オフセット補正値）を減算するようにしてもよい。なお、オフセット補正値による補正は、すべてのダーク減算出力値に対して適用してもよいし、ダーク減算出力が、或る閾値以下の場合にのみ適用するようにしてもよい。
【００９６】
（計測処理）
次に、上記の調整方法によって調整された遅延発光測定装置１を用いた遅延発光の計測処理について説明する。本実施形態では、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3が、それぞれ独立して試料の遅延発光を計測する。なお、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3で行われる計測処理は同様であるため、第１の遅延発光検出器Ｐ１を中心にして説明し、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ3で行われる計測処理について説明を省略する。
【００９７】
計測処理は、図６に示されるフローチャートに沿って実行される。計測処理が開始すると、演算ユニット２０の演算部２３は、第１の遅延発光測定装置１に対応する印加電圧値を制御ユニット３０に入力する。制御ユニット３０の動作制御部３１は、印加電圧値を受け付けると、第１の遅延発光測定装置１に対応する電圧調整部に指示して第１の遅延発光測定装置１に印加電圧値を印加する（ステップ６１）。
【００９８】
次に、遅延発光検出器Ｐ１は、試料からの遅延発光の信号出力（素出力）を計測し、その信号出力を素出力値として演算ユニット２０に入力する（ステップ６２）。その後、制御ユニット３０は、第１のシャッタ１６を閉じる制御を行い、遅延発光検出器Ｐ１ではダークの計測を行い、計測した信号出力をダーク値として制御ユニット３０に入力する（ステップ６３）。次に、演算部２３は、遅延発光検出器Ｐ１から入力された素出力値からダーク値を減算してダーク減算出力値を算出する。さらに、演算部２３は、遅延発光検出器Ｐ１に対応付けて記憶部２４に記憶されているレベル補正値Ｌｃを読み出し、算出したダーク減算出力値に、例えばレベル補正値Ｌｃを掛ける補正演算を行う（ステップ６４）。その後、演算部２３は、補正後の出力値（補正出力値）を記憶部２４に記憶させ、入出力部２２に補正出力値を出力して計測処理を終了する。遅延発光検出器Ｐ１では、例えば、０．１秒ごとに遅延発光の計測処理を行い、補正出力値を経時的に記憶させる。
【００９９】
なお、遅延発光は、励起光源１３によって試料に励起光を照射した後に、励起光源１３を消灯した状態で計測が可能になる。励起光源１３で励起光を照射している間は第１のシャッタ１６は閉じ、第２のシャッタ１７は開いた状態になる。所定の励起時間が経過した後に第２のシャッタ１７は閉じ、連動して励起光源１３が消灯する。その後、第１のシャッタ１６が開き、試料から発せられる遅延発光が遅延発光検出器Ｐ１によって計測される。ここで、第１のシャッタ１６及び第２のシャッタ１７の開閉には一定の時間が必要であるため、第１のシャッタ１６の開動作、第２のシャッタの閉動作、励起光源の消灯を同時に行うと、励起光または励起光の残光が遅延発光検出器Ｐ１に入射してしまう。そのため、第１のシャッタ１６の開動作、第２のシャッタの閉動作、励起光源の消灯を同時に行わず、それぞれ時間をずらしながら行うのが有効である。例えば、所定の時間が経過した後に第２のシャッタ１７が閉じ、連動して励起光源１３が消灯する。その後、第２のシャッタ１７が完全に閉じるまでの所定の待機時間が経過してから第１のシャッタ１６を開く。なお、励起光源の消灯動作のタイミングを早めることによっても、同様の効果が得られる。
【０１００】
なお、遅延発光検出器Ｐ１で微弱な光を計測した場合、計測した素出力値がダーク値よりも小さくてマイナスになった場合には、最低値を「１」に設定し、マイナスになった値をすべて「１」に置換して出力するようにしてもよい。この場合、ダーク減算出力にレベル補正値Ｌｃを掛けることにより最低値が「１」以外になる場合がある。このような補正処理上の不都合を回避するために、素出力値とダーク値それぞれにレベル補正値を掛け算し、その後に、素出力値にレベル補正値を掛けた値からダーク値にレベル補正値を掛けた値を減算するようにしてもよい。
【０１０１】
演算部２３は、第１の遅延発光検出器Ｐ１、第２の遅延発光検出器Ｐ２及び第３の遅延発光検出器Ｐ３のそれぞれによって計測された遅延発光の補正後の出力値（補正出力値）を記憶部２４に記憶させ、その補正出力値の経時変化に基づいて環境要因の光合成サンプルに対する影響を解析、評価し、評価結果を入出力部２２に出力する。
【０１０２】
以上の遅延発光測定装置１によれば、遅延発光検出器Ｐの特性に応じた印加電圧値を遅延発光検出器Ｐごとに印加でき、微弱光からなる遅延発光を精度良く計測できる。また、印加電圧値を遅延発光検出器Ｐに印加した状態での入力光に対する出力値が、複数の遅延発光検出器Ｐで近似するように出力値を補正できるため、同じ強度の入力光に対する出力値がほぼ同じ値になるように補正でき、複数の遅延発光検出器Ｐの個体差を軽減し、計測精度の向上を図ることができる。
【０１０３】
その結果として、遅延発光測定装置１によれば、複数の試料（光合成サンプル）を同時に精度良く計測し、その結果を比較できるようになる。これにより、光合成サンプルに対する環境要因の影響を評価する際に、同じ調製手順で準備した、環境要因の影響のない標準試料と、環境要因の影響のある曝露試料との比較を精度良く実施できる。
【０１０４】
特に、比較する環境要因の数が増えれば増えるほど、複数の試料（光合成サンプル）を同時に精度良く計測できる遅延発光測定装置１の効果は大きくなる。例えば、複数の試料を一つの遅延発光検出器で計測する場合には、一つの試料の遅延発光を計測している間は、他の試料は待機状態になる。試料がｎ個ある場合には、最初の試料を計測してから最後の試料を計測するまでの間にｎ×Ｔ（ｓ）の時間が経過してしまう。この期間、光合成サンプルの生長や環境応答などの生理的状態を同一に保つことは難しい。しかしながら、遅延発光測定装置１によれば、複数の遅延発光検出器Ｐにより複数の試料の遅延発光を同時に計測して比較できるため、試料間での条件の差が生じにくく、計測時間もＴ（ｓ）のみで足りるため、評価の精度が向上し、さらに、複数の試料を順番に計測していく煩わしさから開放されて計測が簡易になり、さらに、計測時間の短縮につながって迅速性が向上する。
【０１０５】
また、遅延発光測定装置１では、レベル補正値Ｌｃが、複数の遅延発光検出器Ｐそれぞれに対応付けて記憶部２４に記憶されているため、演算部２３は、レベル補正値Ｌｃに基づいて補正出力値を算出でき、演算処理に伴う処理負担が小さい。
【０１０６】
さらに、印加電圧値を設定する際に遅延発光検出器Ｐに照射する３種の基準光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３は、所定の光強度範囲に含まれており、遅延発光検出器ＰのダイナミックレンジＤの範囲内である。従って、遅延発光検出器Ｐでは、遅延発光の発光量の変化範囲内の光強度を精度良く検出できる。
【０１０７】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について、図１４及び図１５を参照して説明する。図１４は、第２実施形態に係る遅延発光測定装置を模式的に示す図であり、図１５は、印加電圧調整装置を模式的に示す図である。なお、第２実施形態に係る遅延発光測定装置２において、第１実施形態に係る遅延発光測定装置１と同様の要素や部材などに関しては、遅延発光測定装置１と同一の符号を付して説明を省略する。
【０１０８】
（遅延発光測定装置）
図１４に示されるように、遅延発光測定装置２は、第１実施形態に係る遅延発光測定装置１と同様の演算ユニット２０及び制御ユニット３０を備える。また、遅延発光測定装置２は、複数の計測ユニット５０を備えている。複数の計測ユニット５０はそれぞれ同様の構成を備えており、図１４では、一つの計測ユニット５０のみを記載している。
【０１０９】
計測ユニット５０は、第１ユニット５１及び第２ユニット５２を有する。第２ユニット５２は、試料設置部５３、励起光源５４、第２のシャッタ５５、透過光源５６及び透過光検出器５７を有し、それらの構成要素は第１筐体５８内に設けられている。第１ユニット５１は、第１のシャッタ６１、集光光学系６２及び遅延発光検出器Ｒを有し、それらの構成要素は第２筐体６５内に設けられている。第１ユニット５１は、第１のコネクタ６３を介して演算ユニット２０の信号処理部２１及び制御ユニット３０の電圧調整部３２に連結分離が可能に接続されている。さらに、第１ユニット５１は、第２のコネクタ６４を介して第１ユニットに連結分離が可能に接続されている。その結果として、第１ユニット５１は、第２ユニット５２、演算ユニット２０及び制御ユニット３０に対して着脱自在な構成になっている
【０１１０】
（印加電圧調整装置）
印加電圧調整装置３は、遅延発光測定装置２に対して上述の調整処理を実行するための装置である。遅延発光測定装置２の第１ユニット５１は、第２ユニット５２から取り外され、印加電圧調整装置３に装着される。印加電圧調整装置３は、基準光照射ユニット７０と、電圧調整ユニット８０と、制御ユニット９０とを備えている。第１ユニット５１は、第１のコネクタ６３を介して電圧調整ユニット８０に連結され、第２のコネクタ６４を介して基準光照射ユニット７０及び制御ユニット９０に連結される。
【０１１１】
基準光照射ユニット７０は、印加電圧値を設定するための光を照射する基準光源７１と、光量調節部７２とを備えており、基準光源７１と光量調節部７２とは第３の筐体７３内に取り付けられている。印加電圧値を設定するためには、入力光の強度を段階的に変化させる必要がある。そのため、光量調節部７２は、遅延発光に対応する微弱光を生成するとともに、印加電圧値を設定するために少なくとも３段階の強度変化が可能となるように照射光の強度を調整する。光量調節部７２は、段階的に透過率が変わるＮＤフィルタや波長選択フィルタ、基準光源７１の光量を調節するための手段、調整後の基準光源７１の光量を表示するモニタ及びシャッタなどを用いて構成されている。
【０１１２】
電圧調整ユニット８０は、具体的にはＰＣ（Personal Computer）等が相当し、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等のハードウェアによって構成され、入出力部８１、演算部８２、記憶部８３を備える。入出力部８１、演算部８２、記憶部８３は、それぞれ第１実施形態に係る遅延発光測定装置１の入出力部２２、演算部２３、記憶部２４と同様の構成からなり、主として調整処理に伴う動作処理を実行する。
【０１１３】
制御ユニット９０は、動作制御部９１と、電圧調整部９２とを備える。動作制御部９２は電圧調整ユニット８０の演算部８２の指示に従って電圧調整部９２や基準光照射ユニット７０の構成部品の動作制御を行う。電圧調整部Ｒは、動作制御部Ｒの指示に従って基準光照射ユニット７０に装着された遅延発光検出器Ｒの印加電圧を調整する。
【０１１４】
印加電圧調整装置３を用いて遅延発光測定装置２を調整する場合、まず、調整対象となる遅延発光検出器Ｒの第１ユニット５１を第２ユニット５２から取り外し、第１ユニット５１を印加電圧調整装置３の基準光照射ユニット７０にセットする。その後、印加電圧調整装置３は、上述の調整処理（図２参照）における初期印加電圧設定処理、印加電圧値設定処理、レベル補正値算出処理を順次実行し、印加電圧値、レベル補正値Ｌｃを記憶部８３に記憶する。記憶部８３に記憶された印加電圧値及びレベル補正値Ｌｃは、例えば、小型の記録媒体などに記録され、この小型の記録媒体を介して遅延発光測定装置２の演算ユニット２０に読み込まれる。
【０１１５】
第２実施形態に係る遅延発光測定装置２では、遅延発光検出器Ｒが設けられている第１ユニット５１が第２ユニット５２に着脱自在に取り付けられている。その結果として、第１ユニット５１のみを第２ユニット５２から取り外し、印加電圧調整装置３に設けられた基準光源７１を用いて印加電圧値を設定できる。従って、印加電圧値の設定のために必要となる光源の選択や配置、光量の制御手段などの構成部材を遅延発光測定装置２の計測ユニット５０に設ける必要が無くなり、装置構成の単純化、製造の容易化、小型化などが可能になり、製造コストの低減を招来する。
【０１１６】
なお、第２実施形態では、調整処理における初期印加電圧設定処理、印加電圧値設定処理及びレベル補正値算出処理を総て印加電圧調整装置３で実行したが、印加電圧調整装置３では初期印加電圧設定処理及び印加電圧値設定処理を行って印加電圧値の設定までを行い、レベル補正値算出処理は遅延発光測定装置２で行うようにしても良い。
【０１１７】
また、第２実施形態では、印加電圧調整装置３で設定された印加電圧値及びレベル補正値Ｌｃを、記録媒体を介して遅延発光測定装置２に読み込ませるようにしていたが、遅延発光測定装置２と印加電圧調整装置３とをケーブルなどで接続し、印加電圧値及びレベル補正値Ｌｃを印加電圧調整装置３から直接に遅延発光測定装置２に送信できるような構成にしてもよい。
【０１１８】
本発明は、以上の実施形態に限定されない。例えば、印加電圧値の設定の際に用いる基準光は、強度の異なる３種類の光に限定されず、４種以上であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る遅延発光測定装置を模式的に示す図である。
【図２】調整処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図３】初期印加電圧設定処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】印加電圧値設定処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図５】レベル補正値算出処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図６】計測処理の動作手順を示すフローチャートである。
【図７】基準光に対する印加電圧ごとのダーク減算出力値及び入力光の強度とダーク減算出力値との間のリニアリティーの有無を示す図である。
【図８】入力光の強度とダーク減算出力値との関係を示す両対数グラフである。
【図９】印加電圧値を印加した状態での基準光に対する印加電圧ごとのダーク減算出力値及び入力光の強度とダーク減算出力値との間のリニアリティーの有無を示す図である。
【図１０】印加電圧値を印加した状態での入力光の強度とダーク減算出力値との関係を示す両対数グラフである。
【図１１】複数の遅延発光検出器に対するレベル補正値を示す図である。
【図１２】レベル補正値で補正後の出力値を示す図である。
【図１３】入力光の強度と補正後の出力値との関係を示す両対数グラフである。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る遅延発光測定装置の模式的に示す図である。
【図１５】印加電圧調整装置を模式的に示す図である。
【図１６】光強度を横軸にとり、出力値を縦軸にとった場合の両対数グラフである。
【符号の説明】
【０１２０】
１，２…遅延発光測定装置（光計測装置）、２４…記憶部、２３…演算部、８２…演算部、８３…記憶部、Ｐ，Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｒ…遅延発光検出器（増倍型光検出器）、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…基準光（入力光）。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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