(57)【要約】【課題】本発明は、波長精度を略初期に戻す補正機能を持つ分光装置に関する。【解決手段】本発明の分光装置は、補正用の光源１６、回折格子１４、受光センサアレイ１５、第１及び第２入射開口１２ａ、１２ｂ、波長画素番号対応情報の波長画素番号対応情報記憶部２１１、受光センサアレイ１５の出力に基づく補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め記憶する基準プロファイル記憶部２１２、補正量の補正量記憶部２１３及び演算処理部２０を備え、演算処理部２０が、補正量を求める場合には受光センサアレイ１５の出力に基づく補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと基準プロファイルとを比較することによって両プロファイルの受光センサアレイ１５上の結像位置の差を補正量として求めて、測定光の分光強度分布を求める場合には受光センサアレイ１５の出力による分光強度分布をこの補正量で補正する。【選択図】  図１
2004191244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補正用の光を発光する光源と、
入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、
前記分散手段で分散した光を受光し、受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、
測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、
前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、
測定光の波長と該波長に対応する光電変換素子に割り当てられた画素番号との対応関係を示す波長画素番号対応情報を予め記憶する波長画素番号対応情報記憶手段と、
前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め記憶する基準プロファイル記憶手段と、
補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとにおける前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求め前記補正量を補正量記憶手段に記憶すると共に、測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力と前記波長画素番号対応情報と前記補正量とに基づいて補正し前記測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備えること
を特徴とする分光装置。
【請求項２】
前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、経時的に前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成されることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、温度変化に対して前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の分光装置。
【請求項４】
前記補正用の光が点灯されている間に測定光を遮光する遮光手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の分光装置。
【請求項５】
補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、情報を記憶する記憶手段と、測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備える分光装置の波長シフトを補正する補正方法において、
前記演算処理手段は、
前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め前記記憶手段に記憶するステップと、
補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとの前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求めるステップと、
求めた前記補正量を前記記憶手段に記憶するステップと、
測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力を前記補正量で補正することによって前記測定光の分光強度分布を求めるステップとを実行すること
を特徴とする補正方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視光、赤外線又は紫外線の測定光の分光強度分布を測定する分光装置に関し、特に、波長精度を略初期状態に戻す補正機能を備える分光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、分光装置の分光手段として、測定光を波長毎に分散し、この分散された各波長の光を受光する光電変換素子アレイにより分散光を同時測定するポリクロメータが知られている。このポリクロメータは、可動部が無く、回折格子とレンズや凹面鏡等の結像光学系とを組み合わせたものや、この組み合わせたものと同一機能を果たす凹面回折格子により、測定光を波長毎に分散すると共に、分散された光の像を光電変換素子アレイ上に結像させて、各波長の強度を同時測定するように構成されている。
【０００３】
このような分光手段の波長精度は、結像光学系の光学素子、分光素子及び受光素子等の各光学要素における相対位置変化に敏感であるため、高精度を実現及び維持するためには、使用を始めてからも補正を行う必要がある。分光手段の補正を行うためには、一般に、安定した波長基準が必要である。安定した波長基準は、例えば、レーザ光源や輝線光源フィルタ等が用いられるが、この光源装置は、コストが高く、フィルタは、精度を維持するために周囲温度を一定に保持する必要がある等の理由から、分光装置に組み込むことが難しく、また、ユーザ自身が取り扱うことも困難である。そのため、ユーザは、通常年に１回程度、分光装置をメーカに返送してメーカに補正を依頼することが多い。
【０００４】
一方、上述のように、分光手段の波長精度が各光学要素の相対位置の変化に敏感であることから、これら光学要素を支持する支持部材に経時変化や温度変化に対して安定な金属材料が用いられている。
【０００５】
なお、分光手段の校正に関し、例えば、特許文献１がある。この特許文献１には、被校正ポリクロメータと基準ポリクロメータとを同一構成でそれぞれ用意し、被校正ポリクロメータから得たデータと、基準ポリクロメータから得たデータと、既知として予め記憶されている基準ポリクロメータの分光感度特性とに基づいて校正を行う分光装置が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１２−２０５９５５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の補正方法では、通常年に１回程度の補正であるため、補正後から次の補正までの間における波長精度が保証されないという問題がある。そして、メーカに補正を依頼しなければならないため、補正を依頼する間は分光装置を利用することができない、返送等の依頼に手間がかかる、依頼の費用が掛かる等の問題も生じる。
【０００８】
一方、従来の補正方法では、上述のように支持部材に安定な部材を採用しなければならず、安価なＡＢＳ、ポリカーボネート等の汎用プラスチック材料を用いることが困難であることから、低廉化や軽量化の障害となっていた。
【０００９】
そこで、本発明は、上記事情に鑑みて為された発明であり、各光学要素の相対位置の変化により波長シフトが生じたとしても、測定時に補正することにより、初期の波長精度を維持することができる分光装置及び補正方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る分光装置は、補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し、受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、測定光の波長と該波長に対応する光電変換素子に割り当てられた画素番号との対応関係を示す波長画素番号対応情報を予め記憶する波長画素番号対応情報記憶手段と、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め記憶する基準プロファイル記憶手段と、補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとにおける前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求め前記補正量を補正量記憶手段に記憶すると共に、測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力と前記波長画素番号対応情報と前記補正量とに基づいて補正し前記測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備える。
【００１１】
そして、請求項５では、補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、情報を記憶する記憶手段と、測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備える分光装置の波長シフトを補正する補正方法において、前記演算処理手段は、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め前記記憶手段に記憶するステップと、補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとの前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求めるステップと、求めた前記補正量を前記記憶手段に記憶するステップと、測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力を前記補正量で補正することによって前記測定光の分光強度分布を求めるステップとを実行する。
【００１２】
このような分光装置及び分光装置の補正方法では、補正用の光による分光強度分布である基準プロイファイルを基準プロファイル記憶手段や記憶手段に製造時や出荷時等に予め記憶しておくので、補正量を求める場合に、補正時に求めた補正用の光による強度分布である補正時プロイファイルと基準プロファイルとを比較することができ、この比較から補正量を求めることができる。そのため、測定光の強度分布をこの補正量で補正することができるから、製造時や出荷時等の基準プロファイルを記憶した時点における波長精度で測定光の分光強度分布を測定することができる。
【００１３】
このため、安定な基準波長の光を発光するレーザ光源や輝線光源等を組み込む必要が無く、また、フィルタの透過特性を安定にするために周囲温度を一定に保つ必要がないので、分光装置の大型化やコストアップを抑制することができる。さらに、光源、第１入射開口、第２入射開口、分散手段及び受光手段等の光学要素を支持する支持部材に必ずしも経時的に及び熱的に安定な材料を用いる必要がないので、支持部材に安価な又は軽量な材料を用いることができる。
【００１４】
また、第１入射開口と第２入射開口の相対位置は、略一定に保たれるべく構成される。請求項２では、請求項１に記載の分光装置において、前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、経時的に前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成される。このような分光装置では、経時的に精度よく補正することができる。
【００１５】
そして、請求項３では、請求項１又は請求項２に記載の分光装置において、前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、温度変化に対して前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成される。このような分光装置では、温度変化があっても精度よく補正することができる。
【００１６】
さらに、請求項４では、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の分光装置において、前記補正用の光が点灯されている間に測定光を遮光する遮光手段をさらに備える。
【００１７】
このような分光装置では、遮光手段を備えるので、補正用の光による基準プロファイルや補正時プロファイルを得る場合に測定光を確実に遮光することができ、測定光がこれらプロファイルに与える影響を考慮する必要がなくなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。まず、本実施形態の構成について説明する。
（実施形態の構成）
図１は、本実施形態における分光輝度計の要部の構成を示す図である。
【００１９】
図１において、分光輝度計２００は、受光光学系１１、入射開口板１２、結像光学系１３、回折格子１４、受光センサアレイ１５、光源１６、駆動部１７、信号処理部１８、アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）１９、演算処理部２０及び記憶部２１を備えて構成される。
【００２０】
測定光１０は、受光光学系１１によって収束され、第１入射開口１２ａに入射する。第１入射開口１２ａは、第２入射開口１２ｂと共に入射開口板１２に設けられる。入射開口板１２は、波長精度を高精度で維持する観点から、通常の使用年数における経時変化に対し、又は、通常の使用環境における温度変化に対し第１入射開口１２ａと第２入射開口１２ｂとの相対位置が略一定である材料、例えば、経時的に及び熱的に安定性の高い材料、より具体的には、例えば、このような金属材料（例えば、熱膨張係数の小さいＳＵＳ４３０やインバー鋼やチタン等）が好ましい。
【００２１】
第１入射開口１２ａを通過した光束１０ａは、結像光学系１３によって平行光束となって、回折格子１４に入射する。回折格子１４に入射した平行光束は、波長毎に波長に応じて異なる方向に分散反射し、再び結像光学系１３に入射する。そして、結像光学系１３は、受光センサアレイ１５上に第１入射開口１２ａの波長分散像１０ｂを結像する。受光センサアレイ１５は、光電変換素子が等間隔に配列されており、各光電変換素子は、受光した光強度に応じた電流を生成する。
【００２２】
受光センサアレイ１５の出力は、信号処理部１８に入力され、電流／電圧変換等の信号処理を経て、Ａ／Ｄ変換部１９に入力される。Ａ／Ｄ変換部１９は、信号処理部１８でそれぞれ処理された受光センサアレイ１５における各光電変換素子の出力をアナログ信号からディジタル信号に変換し、ディジタル信号に変換された各光電変換素子の出力を演算処理部２０に出力する。演算処理部２０は、入力された各光電変換素子の出力を後述のように処理する。
【００２３】
一方、光源１６は、入射開口板１２における第２入射開口１２ｂの受光光学系１１側に配置される。光源１６は、駆動部１７によって駆動され、補正用の光（補正光）を発光する。発光タイミング及び発光時間は、駆動部１７を介して演算処理部２０によって制御される。第２入射開口１２ｂは、第１入射開口１２ａから一定距離離れた位置で入射開口板１２に設けられる。この第２入射開口１２ｂの位置は、第２入射開口１２ｂを通過した補正光の光束６ａが結像光学系１３によって平行光束となり、回折格子１４による０次反射光が結像光学系１３によって第２入射開口１２ｂの像を受光センサアレイ１５上に結像するような位置である。そして、補正光の波長は、回折格子１４による０次反射光が充分に得られるように選択される。例えば、回折格子１４が可視域用の場合にはブレーズ波長が短波長になるようにブレーズされたものが多いため、光源１６は、赤外或いは赤の発光ダイオード（ＬＥＤ）とすることで十分な０次反射光が得られる。
【００２４】
また、記憶部２１は、後述の波長画素番号対応情報を記憶する波長画素番号対応情報記憶部２１１、基準プロファイルを記憶する基準プロファイル記憶部２１２、補正量を記憶する補正量記憶部２１３を備え、さらに、演算処理部２０が実行するプログラムやプログラム実行中のデータ等を記憶し、例えば、ＲＯＭやＲＡＭで構成される。
【００２５】
そして、測定光を遮光する場合には、受光光学系１１の入射側に着脱可能な遮光キャップ８を装着する。遮光キャップ８は、例えば、光源１６より補正用の光が点灯されている間に測定光を遮光するために使用される。
【００２６】
次に、本実施形態の動作について説明する。
（製造工程における波長校正の動作）
図２は、製造工程における波長校正の動作を示すフローチャートである。図３は、受光センサアレイにおける各光電変換素子の波長に対する受光感度を示す図である。図３の横軸はｎｍ単位で示す波長であり、その縦軸は相対感度である。図４は、画素番号ｎと相対強度Ａｎとの関係を示す図である。図４の横軸は画素番号ｎであり、その縦軸は相対強度である。図５は、シフト基準プロファイルの一例を示す図である。図５の横軸は画素番号変数ｘであり、その縦軸は相対強度である。
【００２７】
図２において、まず、演算処理部２０は、周知の方法で、図３に示すように、画素番号ｎにおける光電変換素子の中心波長λｃnをそれぞれ求める（Ｓ１１）。画素番号ｎは、受光センサアレイ１５における各光電変換素子に対し順に割り振った番号であり、ｎ＝１、２、３、・・・、Ｎである。
【００２８】
次に、演算処理部２０は、処理Ｓ１１の測定結果を用いて任意の波長λを中心波長とする画素番号変数ｘを与える関数ｆx（λ）を求める（Ｓ１２）。図３から分かるように、隣接する各画素の中心波長は、略等間隔であるが、厳密には等間隔ではなく、画素番号と中心波長との関係を表す関数ｆx（λ）は、一次式にならない。本実施形態では、関数ｆｘ（λ）として計算の容易性等の観点から例えば３次や４次、ここでは４次の多項式を用いることができる。
ｆx（λ）＝Ｄ0＋Ｄ1・λ＋Ｄ2・λ2＋Ｄ3・λ3＋Ｄ4・λ4 ・・・（１）
ここで、この式１の各次数に対する係数Ｄ0、Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3及びＤ4は、画素番号ｎに対応する中心波長λｃnのデータを用いて最小自乗法によって求める。
【００２９】
次に、演算処理部２０は、式１を用いて、分光強度分布の名目波長Λｍに対応する画素番号ｘｍ＝ｆx（Λｍ）を求めて、名目波長とこの波長を中心波長とする画素番号との対応関係を示す波長画素番号対応情報として記憶部２１の波長画素番号対応情報記憶部２１１に記憶する（Ｓ１３）。ここで、ｍは、１、２、３、・・・、Ｍの正数であり、例えば、受光センサアレイ１５が１０ｎｍピッチで３６０ｎｍから７４０ｎｍまでの波長域を受光可能とすればＭ＝３９となる。
【００３０】
次に、遮光キャップ８を受光光学系１１の入射側に装着することによって受光光学系１１に入射する光を遮断する。なお、第１入射開口１２ａに入射される光が遮断されればよいので、遮光キャップ８に限らず、受光光学系１１の入射側から第１入射開口１２ａまでの間に遮光板等を用いて遮光してもよい。その後、演算処理部２０は、駆動部１７を介して光源１６を点灯することによって補正光を発光させ、回折格子の０次光による第２入射開口１２ｂの像を受光センサアレイ１５上に生成させる。そして、演算処理部２０は、受光センサアレイ１５から信号処理部１８及びＡ／Ｄ変換部１９を介して、例えば図４に示すような画素番号ｎの光電変換素子の出力Ａ（ｎ）を得る（Ｓ１４）。
【００３１】
次に、演算処理部２０は、さらにＡ（ｎ）を補間して画素番号変数ｘの関数としての基準プロファイルＡｓ（ｘ）を求め（Ｓ１５）、さらに、図５に示すように、結像位置を受光センサアレイ１５上で少しずつシフト（移動）させたシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）を求める（Ｓ１６）。ここで、シフト基準プロファイルＡk（ｘ’）は、単位変化量をｄｘとし、変化量をｋ・ｄｘとすれば、処理Ｓ１５で求めた基準プロファイルＡｓ（ｘ）の画素番号変数ｘをｘ＋ｋ・ｄｘ（＝ｘ’）に座標変換することによって求めることができる。即ち、式２のようになる。
Ａk（ｘ’）＝Ａｓ（ｘ＋ｋ・ｄｘ）                        ・・・  （２）
ここで、単位変化量ｄｘは、例えば、波長変化（例えば０．１ｎｍ）に相当する画素番号の変化とし、変化量ｋ・ｄｘは、例えば、ｋ＝−１０、−９、・・・、９、１０として−１ｎｍから＋１ｎｍに相当する画素番号の変化とする。
【００３２】
そして、演算処理部２０は、求めたシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）を画素番号の変化量ｋ・ｄｘと対応付けて記憶部２１の基準プロファイル記憶部２１２に記憶する（Ｓ１７）。
【００３３】
以上のように動作することによって、分光輝度計２００は、補正に必要な基礎データとなるシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）データと対応する画素番号の変化量ｋ・ｄｘデータを記憶部２１に記憶することができる。
【００３４】
次に、測定時における分光輝度計２００の動作について説明する。
（測定時の動作）
図６は、測定する場合の動作を示すフローチャートである。
【００３５】
図６において、まず、基準プロファイルを求めた場合と同様に、遮光キャップ８を受光光学系１１に装着することによって受光光学系１１に入射する光を遮断する。その後、演算処理部２０は、駆動部１７を介して光源１６を点灯することによって補正光を発光させ、回折格子の０次光による第２入射開口１２ｂの像を受光センサアレイ１５上に生成させる。そして、演算処理部２０は、受光センサアレイ１５から信号処理部１８及びＡ／Ｄ変換部１９を介して、画素番号ｎの光電変換素子の出力Ｂ（ｎ）を得て、基準プロファイルＡｓ（ｘ）と同様に補間を行って補正時プロファイルＢｓ（ｘ）を求める（Ｓ２１）。
【００３６】
次に、演算処理部２０は、補正時プロファイルＢｓ（ｘ）と、記憶部２１に格納されている各シフト基準プロファイルＡk（ｘ’）との相関Ｃｒkを順次にそれぞれ求めることによって、最も相関の高いシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）を求める（Ｓ２２）。
【００３７】
ここで、補正時プロファイルＢｓ（ｘ）とシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）との相関Ｃｒkは、式３を用いて算出される。
Crk＝｛r(Bs(x)、Ak(x’))｝2／｛r(Bs(x)、Bs(x))・r(Ak(x’)、Ak(x’))｝
r(P(x)、Q(x))＝∫P(x)・Q(x)dx・・・  （３）
そして、演算処理部２０は、最も相関の高いシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）に対応する画素番号の変化量ｋ・ｄｘ（補正量）を求め、基準プロファイルＡｓ（ｘ）と補正時プロファイルＢｓ（ｘ）との結像位置変化とする。演算処理部２０は、変化量ｋ・ｄｘ（補正量）を記憶部２１の補正量記憶部２１３に記憶する（Ｓ２３）。
【００３８】
本実施形態では、この画素番号の変化量ｋ・ｄｘで表した基準プロファイルＡｓ（ｘ）と補正時プロファイルＢｓ（ｘ）との結像位置変化が受光センサアレイ１５における全ての光電変換素子上に生じていると見做し、この変化量ｋ・ｄｘによって分光強度分布の波長シフトを補正する。即ち、式４に示すように、記憶部２１に格納されている名目波長Λｍに対応する画素番号ｘｍを、求めた画素番号の変化量ｋ・ｄｘで補正する。
ｘ’ｍ＝ｘｍ＋ｋ・ｄｘ                                    ・・・  （４）
なお、補正時プロファイルＢｓ（ｘ）とシフト基準プロファイルＡk（ｘ’）とを比較することによって結像位置の差を光電変換素子のピッチ（繰り返しの間隔）より小さい分解能で推定するためには、第２入射開口１２ｂの像は、受光センサアレイ１５における複数の光電変換素子上に強度分布、特に単純な曲線の強度分布を持つ必要がある。上述の実施形態では、結像光学系１３の収差を利用したが、図７に示すように、第２入射開口１２ｂの射出側に拡散板１２ｄを設けることによって積極的に単純な曲線の強度分布を得るようにしてもよい。
【００３９】
その後、演算処理部２０は、駆動部１７を介して光源１６を消灯する。また、遮光キャップ８を除いて測定光が受光光学系１１を介して第１入射開口に入射可能となるように設定する。そして、測定光を受光光学系１１に入射させ、演算処理部２０は、受光センサアレイ１５から信号処理部１８及びＡ／Ｄ変換部１９を介して、測定光に対する画素番号ｎの光電変換素子の出力Ｃ（ｎ）を得て（Ｓ２４）、基準プロファイルＡｓ（ｘ）と同様に補間を行って測定光プロファイルＣｓ（ｘ）を求める（Ｓ２５）。
【００４０】
次に、演算処理部２０は、求めた測定光プロファイルＣｓ（ｘ）のｘに式４のｘ’ｍを代入することによって、波長シフト補正された名目波長Λｍで分光強度Ｃ（ｘ’ｍ）を求める（Ｓ２６）。
【００４１】
なお、続けて測定する場合には、改めて処理２１から開始してもよいが、処理Ｓ２４から開始してもよい。測定時の補正は、絶えず初期の波長精度を維持する観点から測定ごとに自動的に行うように構成してもよく、演算処理部２０の負担の軽減や測定時間を短縮する観点から電源を投入した後に自動的に一度だけ行うように構成してもよい。また、補正開始を指示するスイッチを設け、ユーザの所望によりこのスイッチをオンすることによって補正を行うように構成してもよい。
【００４２】
本実施形態に係る分光輝度計２００は、シフト基準プロファイルＡk（ｘ’）を記憶部２１に備え、これを用いて測定時における補正量を求めることができるので、分光手段の光学要素の相対位置が経時的、熱的に変化することによって分光手段に波長シフトが生じたとしても、初期の波長校正時における波長精度で測定することができ、また、ユーザ側で補正することができる。
【００４３】
なお、上述の実施形態では、画素番号の変化量ｋ・ｄｘで表した基準プロファイルＡｓ（ｘ）と補正時プロファイルＢｓ（ｘ）との結像位置変化で受光センサアレイ１５全域での結像位置の変化を補正しているが、さらに精度を上げる観点から、結像位置変化を結像位置の関数としてもよい。例えば、変化量（補正量）ｋ・ｄｘのｄｘを結像位置ｘの関数としてもよい。
【００４４】
そして、入射開口板１２、結像光学系１３、回折格子１４及び受光センサアレイ１５等の各光学要素における経時的、熱的な相対位置変化は、さまざまに起こり得る。ここで、受光センサアレイ１５の波長分散方向（図１におけるＡ方向）における位置変化によって生じる結像位置変化は、結像位置に依らず一定である。一方、入射開口板１２の両入射開口配設方向（図１におけるＢ方向）における位置変化や結像光学系１３の垂直方向（図１におけるＣ方向）における位置変化、回折格子１４の回転（図１におけるＤ方向、図面の紙面に対して垂直な方向を軸とする回転）によって生じる結像位置変化は、回折格子１４からの射出角の変化を経て生じるため、その量は、結像位置に依存する。例えば、第２入射開口１２ｂの０次光による像の結像位置ｘ0での結像位置変化がｄｘ0の場合の、任意の結像位置ｘにおける結像位置変化ｄｘ（ｘ）は、幾何学的な考察から得ることができ、小型化のため、第１入射開口１２ａと第２入射開口１２ｂとの間隔を短くすると、図１から分かるように、第２入射開口１２ｂの０次光による像は、受光センサアレイ１５の短波長領域に結像し、これから離れた長波長域での結像位置変化をより正確に演算することができる。
【００４５】
さらに、受光センサアレイ１５の波長分散方向（図１のＡ方向）における位置変化によって生じる結像位置変化（受光センサアレイ１５上の結像位置に依らず均一に変化する）を取り除く観点から、図８に示すように、入射開口板１２に受光センサアレイ１５も取り付けるようにしてもよい。即ち、第１入射開口１２ａ、第２入射開口１２ｂ及び受光センサアレイ１５を１枚の入射開口板１２’に設ける。この場合では、起こり得る結像位置変化は、明確に回折格子１４からの射出角の変化を経て生じるので、前述の幾何学的な考察による各結像位置での補正量の精度を高めることができる。
【００４６】
図９は、回折格子からの射出各の変化において、０次反射方向の変化と１次回折方向の変化との関係を示す図である。図９に示すように、回折格子Ｇにおいて、０次反射方向がＲ0からＲ0’へｄ0だけ変化したときに、１次回折方向がＲ1からＲ1’へｄ1だけ変化する。ここで、回折格子Ｇの格子定数を６００本／ｍｍ、波長を５５０ｎｍ、ｄ0を０．００３６度（１ｎｍの波長シフトに相当する。）とすると、ｄ1とｄ0との差は６パーセント程度であり、１次回折方向の変化を０次反射方向の変化としても大きな誤差とはならないことが分かる。
【００４７】
そして、上述の実施形態において、警告を提示する警告手段と補正量の許容範囲の限界値である閾値を記憶する閾値記憶手段とを分光輝度計２００にさらに備えさせ、演算処理部２０は、さらに、画素番号の変化量ｋ・ｄｘ（補正量）が所定の閾値以上となった場合には、許容誤差以上の波長シフトが生じたことをユーザに警告するように構成してもよい。このように構成することによって、ユーザは、警告されるまで所定範囲内の精度で測定されるから、安心して測定を続けることができ、警告を受けた場合には、補正の時機が来たことを認識することができる。ここで、警告手段は、ＬＥＤ等のランプやブザー等の警告音を発生させる警告音発生手段やＬＣＤ等に警告メッセージを表示する警告表示手段等である。
【００４８】
以上、本明細書に開示された主な発明を以下にまとめる。
（付記１）補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し、受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、測定光の波長と該波長に対応する光電変換素子に割り当てられた画素番号との対応関係を示す波長画素番号対応情報を予め記憶する波長画素番号対応情報記憶手段と、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイルを予め記憶する基準プロファイル記憶手段と、補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとにおける前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求め前記補正量を補正量記憶手段に記憶すると共に、測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力と前記波長画素番号対応情報と前記補正量とに基づいて補正し前記測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備えることを特徴とする分光装置。
（付記２）前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、経時的に前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成されることを特徴とする付記１に記載の分光装置。
（付記３）前記第１入射開口及び前記第２入射開口は、温度変化に対して前記第１入射開口と前記第２入射開口との相対位置が略一定である材料の板に形成されることを特徴とする付記１又は付記２に記載の分光装置。
（付記４）前記補正用の光が点灯中に測定光を遮光する遮光手段をさらに備えることを特徴とする付記１乃至付記３の何れかに記載の分光装置。
（付記５）前記基準プロファイル記憶手段は、前記基準プロファイルを所定の画素番号間隔でシフトしたシフト基準プロファイルを記憶し、
前記演算処理手段は、前記補正時プロファイルとシフト基準プロファイルとの相関を求めることによって前記補正量を求めることを特徴とする付記１乃至付記４に記載の分光装置。
（付記６）前記演算処理手段は、前記補正量を電源投入時に求めて補正量記憶手段に記憶することを特徴とする付記１乃至付記５に記載の分光装置。
（付記７）前記演算処理手段は、前記補正量をユーザの指示があった場合に求めて補正量記憶手段に記憶することを特徴とする付記１乃至付記５に記載の分光装置。
（付記８）補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し、受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイル（基準プロファイルをもとに求められたシフト基準プロファイルを含む）を予め記憶する基準プロファイル記憶手段と、警告を提示する警告手段と、補正量の許容範囲の限界値である閾値を記憶する閾値記憶手段と、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとの前記受光手段上の結像位置の差を補正量として求めると共に、求めた前記補正量が前記閾値以上である場合には前記警告手段で警告を提示する演算処理手段とを備えることを特徴とする分光装置。
（付記９）補正用の光を発光する光源と、入射される光を波長に応じて分散する分散手段と、前記分散手段で分散した光を受光し受光した各波長成分の光強度に応じた電気信号を出力する光電変換素子が配列されてなる受光手段と、測定光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に波長分散像を結像する第１入射開口と、前記補正用の光が入射され前記分散手段を介して前記受光手段上に０次反射光による像を結像する第２入射開口と、情報を記憶する記憶手段と、測定光の分光強度分布を求める演算処理手段とを備える分光装置の波長シフトを補正する補正方法において、前記演算処理手段は、前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である基準プロファイル（基準プロファイルをもとに求められるシフト基準プロファイルを含む）を予め前記記憶手段に記憶するステップと、補正量を求める場合には前記受光手段の出力に基づく前記補正用の光の強度分布である補正時プロファイルと前記基準プロファイルとを比較することによって前記補正時プロファイルと前記基準プロファイルとの前記受光手段上の結像位置の差を前記補正量として求めるステップと、求めた前記補正量を前記記憶手段に記憶するステップと、測定光の分光強度分布を求める場合には前記受光手段の出力を前記補正量で補正することによって前記測定光の分光強度分布を求めるステップとを実行することを特徴とする補正方法
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る分光装置及び請求項５に係る分光装置の補正方法は、基準プロイファイルを基準プロファイル記憶手段や記憶手段に製造時や出荷時等に予め記憶しておくので、補正量を求める場合に、補正時に求めた補正時プロイファイルと基準プロファイルとを比較することができ、この比較から補正量を求めることができる。そのため、測定光の分光強度分布をこの補正量で補正することができるから、製造時や出荷時等の基準プロファイルを記憶した時点における波長精度で測定光の分光強度分布を測定することができる。そして、分光装置自体に補正手段が組み込まれているので、日常的に補正することが可能であり、メーカに補正を依頼する必要が無いから、いつでも分光装置を利用することができ、返送等の依頼の手間がかからず、依頼の費用も掛からない。さらに、光源、第１入射開口、第２入射開口、分散手段及び結像手段等の光学要素を支持する支持部材に必ずしも経時的に及び熱的に安定な材料を用いる必要がないので、支持部材に安価な又は軽量な材料を用いることができる。
【００５０】
また、第１入射開口と第２入射開口の相対位置は、略一定に保たれるべく構成される。請求項２に係る分光装置は、請求項１の効果に加えて、第１及び第２入射開口を形成する板に経時的に両入射開口の相対位置が略一定である材料を用いるので、経時的に精度よく補正することができる。
【００５１】
そして、請求項３に係る分光装置は、請求項１及び請求項２の効果に加えて、第１及び第２入射開口を形成する板に温度変化に対して両入射開口の相対位置が略一定である材料を用いるので、温度変化に対して精度よく補正することができる。
【００５２】
さらに、請求項４に係る分光装置は、請求項１乃至請求項３の効果に加えて、遮光手段を備えるので、補正用の光による基準プロファイルや補正時プロファイルを得る場合に測定光を確実に遮光することができ、測定光がこれら分光プロファイルに与える影響を考慮する必要がなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における分光輝度計の要部の構成を示す図である。
【図２】製造工程における波長校正の動作を示すフローチャートである。
【図３】受光センサアレイにおける各光電変換素子の波長に対する受光感度を示す図である。
【図４】画素番号ｎと相対強度Ａｎとの関係を示す図である。
【図５】シフト基準プロファイルの一例を示す図である。
【図６】測定する場合の動作を示すフローチャートである。
【図７】拡散板を用いる場合における、分光輝度計の拡散板周辺の構成を示す図である。
【図８】本実施形態の変形形態における分光輝度計の要部の構成を示す図である。
【図９】回折格子からの射出各の変化において、０次反射方向の変化と１次回折方向の変化との関係を示す図である。
【符号の説明】
８  遮光キャップ、１２  入射開口板、１２ａ  第１入射開口、１２ｂ、第２入射開口、１４  回折格子、１５  受光センサアレイ、１６  光源、２０  演算処理部、２１  記憶部、２００  分光輝度計、２１１  波長画素番号対応情報記憶部、２１２  基準プロファイル記憶部、２１３  補正量記憶部
【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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