(57)【要約】【課題】  被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の受光手段でそれぞれ受光し、各波長成分の分光強度を求めるようにした、分光輝度計において、ハイゲインのアンプの湿度によるゲイン変化を低コストで補正できるようにする。【解決手段】  補正用ＬＥＤ４２を設け、校正時には、演算制御回路３６は、前記補正用ＬＥＤ４２を点灯し、照明された受光センサアレイＳＡの各画素センサからの出力レベルを各画素センサに設定されている補正係数と乗算し、その演算結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を校正する。測定時には、演算制御回路３６は、各画素センサからの出力レベルを校正された補正係数と乗算し、前記各波長成分の分光強度を求める。したがって、微弱な光電流が処理回路３５内のハイゲインのアンプで増幅されても、帰還抵抗に湿度によって形成されるリーク抵抗の影響が補正される。【選択図】      図１
2005156243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の受光手段でそれぞれ受光し、各波長成分の分光強度を求めるようにした分光強度測定装置において、
校正時に前記各受光手段を照明する補正用照明手段と、
前記校正時には、前記補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、各受光手段からの出力レベルを設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の分光強度を求める演算制御手段とを含むことを特徴とする分光強度測定装置。
【請求項２】
前記受光手段に隣接して、前記補正用照明手段からの照明光のモニター用に、前記受光手段よりもゲイン変動が小さいモニター用受光手段をさらに備え、
前記演算制御手段は、前記複数の受光手段から得た補正用出力を前記モニター用受光手段の出力で相対化することを特徴とする請求項１記載の分光強度測定装置。
【請求項３】
前記モニター用受光手段の後段のアンプのゲインを高くするとともに、該モニター用受光手段における電流電圧変換回路の帰還抵抗の抵抗値を、１ＭΩ以下とすることを特徴とする請求項２記載の分光強度測定装置。
【請求項４】
前記補正用照明手段の点灯中は、前記被測定光を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の分光強度測定装置。
【請求項５】
前記補正用照明手段による照明光は、該補正用照明手段からの直達光であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の分光強度測定装置。
【請求項６】
被測定光を複数の波長成分に分離して、各波長成分の分光強度を求めるようにした分光強度測定装置を校正するための方法において、
前記各波長成分に分離された被測定光をそれぞれ受光する複数の受光手段を、校正時に照明する補正用照明手段を設け、
前記補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、
測定時には、各受光手段からの出力レベルを設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の分光強度を求めることを特徴とする分光強度測定装置の校正方法。
【請求項７】
照明手段からの照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光を、波長分離手段でそれぞれ複数の波長成分に分離して、前記反射光および参照光毎に設けられた複数の受光手段でそれぞれ受光し、演算制御手段で相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光反射特性測定装置において、
校正時に前記反射光用および参照光用の各受光手段を照明する補正用照明手段を備え、
前記演算制御手段は、前記校正時には、補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルの相対比を各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、各受光手段からの出力レベルの相対比を設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の相対比を求めることを特徴とする分光反射特性測定装置。
【請求項８】
前記補正用照明手段による照明光は、該補正用照明手段からの直達光であることを特徴とする請求項７記載の分光反射特性測定装置。
【請求項９】
照明手段からの照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光を、それぞれ複数の波長成分に分離して受光し、相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光反射特性測定装置を校正するための方法において、
前記反射光および参照光の各波長成分に分離された被測定光をそれぞれ受光する複数の受光手段を、校正時に照明する補正用照明手段を設け、
前記補正用照明手段を点灯し、照明された反射光および参照光用の各受光手段からの相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を、前記各波長成分に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、
測定時には、前記各波長成分の出力の相対比を設定された補正係数と演算し、前記被測定試料の分光反射特性を求めることを特徴とする分光反射特性測定装置の校正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定光の分光強度分布や、被測定試料の分光反射特性を測定するための装置およびそれらの校正方法に関し、特にそれらの測光回路の湿度ドリフトの補正に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定波長域の全波長の分光強度を同時に測定するポリクロメータは、測定効率が高く、瞬間光を測定できるなどの特徴から、被測定光の分光強度分布を測定する分光輝度計（分光強度測定装置）や、試料の分光反射特性を測定する分光測色計（分光反射特性測定装置）の分光手段として広く用いられている。図６は、一般的なポリクロメータ１の概略構成を示す断面図である。ポリクロメータ１は、ハウジング２に配置された入射開口３、受光センサアレイ４、前記入射開口３を通過した光束による入射開口３の波長分散像を前記受光センサアレイ４上に作成する回折格子５および結像光学系６から構成される。
【０００３】
ここで、前記受光センサアレイ４には、大別して、ＣＣＤやＣＭＯＳなどの走査型のセンサアレイと、非走査のシリコンフォトダイオードアレイとがある。前記走査型のセンサアレイは、コンデンサに蓄積した各センサの光電流を順次読み出してゆき、単一の検知回路で全画素の出力信号を処理するので、処理回路の規模が小さく、小型化を図れるというメリットがある。しかしながら、ノイズ、ダイナミックレンジ、リニアリティなどの性能面で劣るため、高感度、高性能を要求される場合は、センサ毎に処理回路が必要になるという欠点はあるものの、シリコンフォトダイオードアレイが用いられることが多い。
【０００４】
図７に、前記シリコンフォトダイオードアレイに対応した処理回路１１の一構成例を示す。この処理回路１１は、複数チャネルＣＨ１，ＣＨ２，・・・，ＣＨｎの画素センサ（フォトダイオード）毎に配置された電流電圧変換回路Ａ１，Ａ２，・・・，Ａｎと、それらの電流電圧変換回路Ａ１〜Ａｎの出力を択一的に順次選択するマルチプレクサ１２と、前記マルチプレクサ１２からの出力を増幅するゲイン可変アンプ１３と、前記ゲイン可変アンプ１３からの出力をアナログ／デジタル変換するアナログ／デジタル変換器１４とを備えて構成される。
【０００５】
そして、前記電流電圧変換回路Ａ１〜Ａｎは、帰還抵抗ＲＦ１〜ＲＦｎの抵抗値、したがってゲインが異なり、前記ノイズ、ダイナミックレンジ、リニアリティなどで高い性能を有し、前記高感度（低輝度まで測定）、高性能が実現されている。しかしながら、そのような構成では、特にフォトダイオードの感度が低い（同じ入射光量でも、光電変換して得られる光電流が小さい）短波長側では、前記帰還抵抗ＲＦ１〜ＲＦｎには、しばしば数百ＭΩの高抵抗が用いられ、該電流電圧変換回路Ａ１〜Ａｎはハイゲインとなっている。
【０００６】
ここで、フォトダイオードが発生する光電流を電圧に変換する一般的な電流電圧変換回路２１の例を、図８に示す。この電流電圧変換回路２１は、オペアンプAと、帰還抵抗Ｒｆとを備えて構成され、光電流Ｉｐに対応した電圧Ｖｏ＝Ｉｐ＊Ｒｆを出力する。そして、前記のように微小な光電流Ｉｐを検知するために、前記帰還抵抗Ｒｆには、しばしば１０8Ωの高抵抗が用いられる。その場合、しばしば１０11Ω程度になる基板パターン間のリーク抵抗の影響が無視できなくなる。主な影響として、外部電圧源Ｖｅからリーク抵抗Ｒｉを通じてオペアンプＡの入力端に流れ込むリーク電流Ｉ１や、帰還抵抗Ｒｆに並列に接続されるリーク抵抗Ｒｆ’がある。これらを考慮すると、前記出力電圧Ｖｏは、以下で表される。
【０００７】
Ｖｏ＝（Ｉｐ＋Ｉ１）＊（Ｒｆ＋Ｒｆ’）
＝Ｉｐ＊（Ｒｆ＋Ｒｆ’）＋Ｉ１＊（Ｒｆ＋Ｒｆ’）
ここで、第２項はリーク電流Ｉ１の寄与であり、入射光を遮断（Ｉｐ＝０）としたときの暗出力Ｖｄ＝Ｉ１＊（Ｒｆ＋Ｒｆ’）を引くことで、以下のように影響を免れることができる。
【０００８】
Ｖｏ’＝Ｖｏ−Ｖｄ＝Ｉｐ＊（Ｒｆ＋Ｒｆ’）＝Ｉｐ＊Ｒｆ＋Ｉｐ＊Ｒｆ’
しかしながら、前記リーク抵抗Ｒｆ’の影響は回路のゲイン変化となって現れるものであり、これによる誤差Ｉｐ＊Ｒｆ’は、光電流Ｉｐ（入射光量）に比例するため、簡単には補正できない。このリーク抵抗Ｒｆ’は、湿度によって変化して、たとえば数分単位でゲイン変動をもたらすので、精度はもちろん、安定性をも損なうことになる。近年の部品の小型化と基板パターンの精細化は、前記リーク抵抗Ｒｆ’を小さくしてしまい、その影響は大きくなる傾向にあり、とりわけ屋外を含む広い環境条件での使用が求められるポータブル機器では、大きな問題となる。
【０００９】
そこで、このような問題を解決する従来技術として、たとえば以下のようなものが挙げられる。
１．帰還抵抗Ｒｆを小さくする。
２．サイズの大きな部品を用い、パターン間距離を充分とる。
３．非特許文献１で示すように、前記図８において、高電位である接続点Ｐを取り囲むようにガードパターンＧＰを施し、仮想接地することで、基板との間の電位差を無くす。
４．基板に耐湿コートを施す。
【非特許文献１】ＯＰアンプＩＣ活用ノウハウ        （玉村俊雄著  ｉＱ出版  現場技術者実戦シリーズｐ１５３〜１５５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記１の方法では、前記のような感度が犠牲になるという問題がある。また、前記２の方法では、小型化が犠牲になり、商品価値が低くなるという問題がある。
【００１１】
前記３の方法は、従来は比較的有効であったけれども、部品の小型化、パターンの精細化とともに困難になりつつある。また、基板表面が汚れると、効果が低下するという問題もある。
【００１２】
前記４の方法は、具体的には、湿気を通さない高密度な膜を、真空蒸着などによって蓄積して成膜するので、高い効果を得ることができるけれども、相当なコストアップを伴うという問題がある。
【００１３】
本発明の目的は、湿度によるゲイン変化が生じても、これを補正して精度を維持することができる分光強度測定装置およびその校正方法ならびに分光反射特性測定装置およびその校正方法を低コストに提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様の分光強度測定装置は、被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の受光手段でそれぞれ受光し、各波長成分の分光強度を求めるようにした、分光輝度計と称される分光強度測定装置において、校正時に前記各受光手段を照明する補正用照明手段と、前記校正時には、前記補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、各受光手段からの出力レベルを設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の分光強度を求める演算制御手段とを含むことを特徴とする。
【００１５】
上記の構成によれば、被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の受光手段で各波長成分の分光強度を求めるようにした分光強度測定装置を校正するにあたって、分光強度測定装置は、前記波長分離手段で被測定光を複数の各波長成分に分離し、しかも低輝度まで測定するので、たとえばフォトダイオードと電流電圧変換回路とを備えて成る受光手段からの出力としては、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになる。そこで、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、その影響を受けることになる。前記リーク抵抗の抵抗値は、前記湿度によって変化する。
【００１６】
このため、上記発明では、各受光手段からの出力レベルを補正するために、各受光手段には補正係数を設定し、演算制御手段において、前記各受光手段からの出力レベルを、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。そして、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を校正するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各受光手段からの出力レベルとを演算し、前記各波長成分の分光強度を求める。
【００１７】
したがって、分光強度測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。こうして、湿度によるゲイン変化を補正し、広い環境条件で精度を維持することができる。このことは、室外での使用が求められるポータブル機器で効果が大きい。
【００１８】
また、上記発明は、処理系の最前部であるセンサアレイへの入射光を入力信号とし、信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基にゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路に続く増幅系であっても、アナログ／デジタル変換器の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、後述のモニター用受光手段およびその後段の処理系のゲインに変化がない限り、合わせて有効に補正することもできる。
【００１９】
また、本発明の他の態様の分光強度測定装置は、前記受光手段に隣接して、前記補正用照明手段からの照明光のモニター用に、前記受光手段よりもゲイン変動が小さいモニター用受光手段をさらに備え、前記演算制御手段は、前記複数の受光手段から得た補正用出力を前記モニター用受光手段の出力で相対化することを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、前記補正用照明手段からの照明光のモニター用に前記受光手段に隣接してモニター用受光手段を設け、後段のアンプのゲインを高くするとともに、前記帰還抵抗の抵抗値を小さくしたり、または前記帰還抵抗にディスクリートの大型部品を用いるなどして、該モニター用受光手段が、前記複数の受光手段と同程度のゲインでも、ゲイン変動が小さくなるようにする。
【００２１】
したがって、前記モニター用受光手段で経年などによる前記補正用照明手段からの補正用の照明光強度の変化を検知し、さらに各受光手段からの補正用出力をそのモニター用受光手段の出力で相対化することで、その変化を相殺し、前記湿度ドリフトの補正を行う補正係数の設定を、一層正確に行うことができる。また、変動要因が修理や生産工程での処理系の部品交換であっても、前記相対化していることで、モニター用受光手段およびその後段の処理系のゲインに変化がない限り、自動的に補正することができる。
【００２２】
さらにまた、本発明の他の態様の分光強度測定装置は、前記モニター用受光手段の後段のアンプのゲインを高くするとともに、該モニター用受光手段における電流電圧変換回路の帰還抵抗の抵抗値を、１ＭΩ以下とすることを特徴とする。
【００２３】
上記の構成によれば、前記ハイゲインを実現するために、たとえば数百ＭΩに設定される各受光手段の帰還抵抗の抵抗値に対して、前記モニター用受光手段の後段のアンプのゲインを高くすることで、該モニター用受光手段の帰還抵抗の抵抗値が充分低く設定される。
【００２４】
これによって、数百ＧΩ程度の前記リーク抵抗に対して、該モニター用受光手段のゲイン変動は殆どなく（充分小さく）、各受光手段のゲイン変動の略０．１％以下とすることができる。したがって、前記経年などによる前記補正用照明手段からの補正用の照射光強度の変化を、前記リーク抵抗の影響を受けることなく、検知することができる。
【００２５】
また、本発明の他の態様の分光強度測定装置では、前記補正用照明手段の点灯中は、前記被測定光を遮断する遮断手段を備えることを特徴とする。
【００２６】
上記の構成によれば、外部からの入射光の影響を受けずに、前記補正用照明手段からの補正用の照明光のみに基づいて、正確にゲイン変動を補正することができる。
【００２７】
さらにまた、本発明の他の態様の分光強度測定装置は、前記補正用照明手段による照明光は、該補正用照明手段からの直達光であることを特徴とする。
【００２８】
上記の構成によれば、補正用照明手段からの照明光は、直達光で受光手段へ到達する。したがって、前記波長分離手段や、短波長カットフィルタが設けられている場合には、その短波長カットフィルタも経ることなく、照明光が受光手段へ直接到達するので、特定の受光手段だけ照明光レベルが低下したりすることなく、均一に照明し、正確な校正を行うことができる。
【００２９】
また、本発明の一態様の分光強度測定装置の校正方法は、被測定光を複数の波長成分に分離して、各波長成分の分光強度を求めるようにした分光強度測定装置を校正するための方法において、前記各波長成分に分離された被測定光をそれぞれ受光する複数の受光手段を、校正時に照明する補正用照明手段を設け、前記補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、各受光手段からの出力レベルを設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の分光強度を求めることを特徴とする。
【００３０】
上記の構成によれば、被測定光を複数の波長成分に分離して、各波長成分の分光強度を求めるようにした分光強度測定装置を校正するにあたって、分光強度測定装置は、被測定光を波長分離手段で複数の各波長成分に分離し、しかも低輝度まで測定するので、たとえばフォトダイオードと電流電圧変換回路とを備えて成る受光手段からの出力としては、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになる。そこで、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、その影響を受けることになる。前記リーク抵抗の抵抗値は、前記湿度によって変化する。
【００３１】
このため、上記発明では、各受光手段からの出力レベルを補正するために、各受光手段には補正係数を設定し、演算制御手段において、前記各受光手段からの出力レベルを、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。そして、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を設定するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各受光手段からの出力レベルとを演算し、前記各波長成分の分光強度を求める。
【００３２】
したがって、分光強度測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。こうして、湿度によるゲイン変化を補正し、広い環境条件で精度を維持することができる。このことは、室外での使用が求められるポータブル機器で効果が大きい。
【００３３】
また、上記発明は、処理系の最前部であるセンサアレイへの入射光を入力信号とし、信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基にゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路に続く増幅系であっても、アナログ／デジタル変換の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、合わせて有効に補正することもできる。
【００３４】
さらにまた、本発明の他の態様の分光反射特性測定装置は、照明手段からの照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光を、波長分離手段でそれぞれ複数の波長成分に分離して、前記反射光および参照光毎に設けられた複数の受光手段でそれぞれ受光し、演算制御手段で相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光反射特性測定装置において、校正時に前記反射光用および参照光用の各受光手段を照明する補正用照明手段を備え、前記演算制御手段は、前記校正時には、補正用照明手段を点灯し、照明された各受光手段からの出力レベルの相対比を各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、各受光手段からの出力レベルの相対比を設定された補正係数と演算し、前記各波長成分の相対比を求めることを特徴とする。
【００３５】
上記の構成によれば、積分球内などで、被測定試料を照明手段からの照明光によって照明し、それによる反射光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、前記各波長成分毎の受光手段でそれぞれ受光する一方、前記照明光そのものである参照光も同様に、波長分離手段で複数の波長成分に分離して、前記各波長成分毎の受光手段でそれぞれ受光し、演算制御手段で相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした、分光測色計と称される分光反射特性測定装置を校正するにあたって、該分光反射特性測定装置は、前記波長分離手段で被測定光および参照光を複数の各波長成分に分離するので、たとえばフォトダイオードと電流電圧変換回路とを備えて成る受光手段からの出力としては、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになる。そこで、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、その影響を受けることになる。前記リーク抵抗の抵抗値は、前記湿度によって変化する。
【００３６】
このため、上記発明では、各波長成分の出力の相対比を補正するために、各波長成分の前記相対比の補正係数を設定し、演算制御手段において、前記相対比を求めるとともに、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。そして、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を設定するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各波長成分の相対比を各波長成分に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各波長成分の相対比とを演算し、前記被測定試料の分光反射特性を求める。
【００３７】
したがって、分光反射特性測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。こうして、湿度によるゲイン変化を補正し、広い環境条件で精度を維持することができる。このことは、室外での使用が求められるポータブル機器で効果が大きい。
【００３８】
また、上記発明は、処理系の最前部であるセンサアレイへの入射光を入力信号とし、信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基にゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路に続く増幅系であっても、アナログ／デジタル変換器の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、合わせて有効に補正することもできる。
【００３９】
さらにまた、比測定であって、前記分光強度測定装置におけるモニター用受光手段を設ける必要のない該分光反射特性測定装置では、処理系のいかなる部品交換によるゲイン変化も補正されるので、生産や修理での部品交換に伴う再校正を減らし、一層のコスト削減を図ることができる。すなわち、部品交換しても再校正の必要がないので、ゲイン校正のための設備のない各地の修理拠点で殆どの修理が可能になり、また修理に要する期間が短縮されるというユーザーメリットも生まれる。
【００４０】
また、本発明の他の態様の分光反射特性測定装置では、前記補正用照明手段による照明光は、該補正用照明手段からの直達光であることを特徴とする。
【００４１】
上記の構成によれば、補正用照明手段からの照明光は、直達光で受光手段へ到達する。したがって、前記波長分離手段や、短波長カットフィルタが設けられている場合には、その短波長カットフィルタも経ることなく、照明光が受光手段へ直接到達するので、特定の受光手段だけ照明光レベルが低下したりすることなく、均一に照明し、正確な校正を行うことができる。
【００４２】
さらにまた、本発明の他の態様の分光強度測定装置の校正方法は、照明手段からの照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光を、それぞれ複数の波長成分に分離して受光し、相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光反射特性測定装置を校正するための方法において、前記反射光および参照光の各波長成分に分離された被測定光をそれぞれ受光する複数の受光手段を、校正時に照明する補正用照明手段を設け、前記補正用照明手段を点灯し、照明された反射光および参照光用の各受光手段からの相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を、前記各波長成分に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定し、測定時には、前記各波長成分の出力の相対比を設定された補正係数と演算し、前記被測定試料の分光反射特性を求めることを特徴とする。
【００４３】
上記の構成によれば、照明手段からの照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光を、それぞれ複数の波長成分に分離して、相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光反射特性測定装置を校正するにあたって、分光反射特性測定装置は、前記反射光および照明光を波長分離手段で複数の各波長成分に分離し、しかも低輝度まで測定するので、たとえばフォトダイオードと電流電圧変換回路とを備えて成る受光手段からの出力としては、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになる。そこで、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、そのその影響を受けることになる。前記リーク抵抗の抵抗値は、前記湿度によって変化する。
【００４４】
このため、上記発明では、各波長成分の出力の相対比を補正するために、各波長成分の前記相対比の補正係数を設定し、演算制御手段において、前記相対比を求めるとともに、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。そして、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を校正するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各波長成分の相対比を各波長成分に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各波長成分の相対比とを演算し、前記被測定試料の分光反射特性を求める。
【００４５】
したがって、分光反射特性測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。こうして、湿度によるゲイン変化を補正し、広い環境条件で精度を維持することができる。このことは、室外での使用が求められるポータブル機器で効果が大きい。
【００４６】
また、上記発明は、処理系の最前部であるセンサアレイへの入射光を入力信号とし、信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基にゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路に続く増幅系であっても、アナログ／デジタル変換器の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、合わせて有効に補正することもできる。
【００４７】
さらにまた、比測定であって、前記分光強度測定装置におけるモニター用受光手段を設ける必要のない該分光反射特性測定装置では、処理系のいかなる部品交換によるゲイン変化も補正されるので、生産や修理での部品交換に伴う再校正を減らし、一層のコスト削減を図ることができる。すなわち、部品交換しても再校正の必要がないので、ゲイン校正のための設備のない各地の修理拠点で殆どの修理が可能になり、また修理に要する期間が短縮されるというユーザーメリットも生まれる。
【発明の効果】
【００４８】
本発明の各態様の分光強度測定装置は、以上のように、被測定光を複数の波長成分に分離して、複数の受光手段で各波長成分の分光強度を求めるようにした、分光輝度計と称される分光強度測定装置を校正するにあたって、該分光強度測定装置では、受光手段において、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになり、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、その影響を受けることになるので、各受光手段には補正係数を設定し、前記各受光手段からの出力レベルを、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。さらに、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を設定するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各受光手段からの出力レベルを各受光手段に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各受光手段からの出力レベルとを演算し、前記各波長成分の分光強度を求める。
【００４９】
それゆえ、分光強度測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。
【００５０】
さらにまた、本発明の各態様の分光反射特性測定装置は、以上のように、積分球内などで、被測定試料を照明手段からの照明光によって照明し、それによる反射光を複数の波長成分に分離して、前記各波長成分毎の受光手段でそれぞれ受光する一方、前記照明光そのものである参照光も同様に複数の波長成分に分離して、前記各波長成分毎の受光手段でそれぞれ受光し、相互に対応する各波長成分の受光レベルの相対比を求めることで、前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした、分光測色計と称される分光反射特性測定装置を校正するにあたって、該分光反射特性測定装置では、受光手段において、微弱な光電流がハイゲインのアンプで増幅されることになり、所望とする感度を得るための前記ハイゲインを実現する、特に帰還抵抗に関して、湿度によるリーク抵抗が形成され、その影響を受けることになるので、各波長成分の前記相対比には補正係数を設定し、前記相対比を、たとえばその補正係数と乗算することで、前記湿度に対する補正を行うようにする。さらに、比較的短い時間で変化する前記リーク抵抗の抵抗値に対応して、前記補正係数を設定するために、補正用照明手段を設け、これを前記校正時に点灯し、これによって得られた各波長成分の相対比を各波長成分に設定される補正係数と演算した結果が予め記憶されている基準値と一致するように前記補正係数を設定することで、その時点での前記リーク抵抗によるゲインのずれを補正する。その後、実際の測定にあたっては、その設定された補正係数と各波長成分の相対比とを演算し、前記被測定試料の分光反射特性を求める。
【００５１】
それゆえ、分光反射特性測定装置の湿度ドリフトの補正を、前記補正用照明手段を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態の分光強度測定装置である分光輝度計３１の構成を模式的に示す断面図である。この分光輝度計３１は、大略的に、ポリクロメータ３２と、受光光学系３３と、シャッタ装置３４と、処理回路３５と、演算制御回路３６とを備えて構成される。
【００５３】
被測定光は、受光光学系３３を介して、前記ポリクロメータ３２の入射開口ＳＬに収束する。前記入射開口ＳＬの前には、前記演算制御回路３６によって制御されるシャッタ装置３４が設けられており、被測定光の入射が制御される。具体的には、非測定時や後述の校正時には遮蔽され、測光時には開放される。
【００５４】
前記入射開口ＳＬから入射した被測定光は、結像光学系３９によって平行光束となって回折格子４０に入射し、波長ごとに異なる方向に分散反射され、再び結像光学系３９を介して、前記入射開口ＳＬが形成された壁面側に設けられた受光センサアレイＳＡ上に前記入射開口ＳＬの分散像を形成する。
【００５５】
前記受光センサアレイＳＡは、図２に示すように、ｎ個（たとえばｎ＝３２）の画素センサＳ１，Ｓ２，・・・，Ｓｎが等間隔に並んだ前記シリコンフォトダイオードアレイから成り、画素センサＳ２〜Ｓｎには、たとえば４００〜７００ｎｍの単色光による前記入射開口ＳＬの分散像が作成される。前記受光センサアレイＳＡの各画素センサＳ１〜Ｓｎの出力は、前記図７で示す処理回路１１から成る処理回路３５の処理を経て、演算制御回路３６に送られる。前記受光センサアレイＳＡと処理回路３５とは、受光手段を構成する。演算制御手段である演算制御回路３６は、各受光手段の出力信号ｓ１〜ｓｎから、後述するようにして、被測定光の分光強度を求めて出力する。
【００５６】
注目すべきは、ポリクロメータ３２には、照明手段であるゲイン補正用ＬＥＤ４２が設けられていることである。このゲイン補正用ＬＥＤ４２は、前記演算制御回路３６によって点灯制御され、具体的には、後述の校正時には点灯され、非測定時および測定時には消灯される。さらに、その点灯時の各受光手段の出力信号ｓ１１〜ｓ１ｎから、演算制御回路３６が、後述するように、前記図８で示す帰還抵抗Ｒｆ’によるオペアンプＡの湿度ドリフトを補正することである。
【００５７】
上述のように構成される分光輝度計３１において、以下に前記湿度ドリフトに対する校正動作を説明する。演算制御回路３６は、シャッタを開いて被測定光に対する各受光手段の出力信号ｓ２１〜ｓ２ｎを、前記マルチプレクサ１２によって順次取込んで記憶する。その直後に、シャッタを閉じて補正用ＬＥＤ４２を発光させ、その出力光で照明された各受光手段の前記出力信号ｓ１１〜ｓ１ｎも、同様に順次取込んで記憶する。
【００５８】
前記補正用ＬＥＤ４２は、受光センサアレイＳＡの全画素センサＳ１〜Ｓｎをほぼ一様に照明するように配置される。また、この補正用ＬＥＤ４２の出力光は、回折格子４０を経ず、直接受光センサアレイＳＡに照射されるので、各受光手段の出力信号ｓ１１〜ｓ１ｎは、前記結像光学系３９や回折格子４０などの分光光学系の分光特性およびその変化や、出力光の波長変化の影響を受けない。
【００５９】
一方、補正用ＬＥＤ４２の出力レベルの変化に伴って、照度レベルは変化するが、相対的な照度分布は変化しない。そこで、演算制御回路３６は、製造工場での該分光輝度計３１の校正時に、シャッタを閉じて補正用ＬＥＤ４２を発光させ、受光センサアレイＳＡの各受光手段の出力信号ｓ０１〜ｓ０ｎを、初期値として記憶している。
【００６０】
そして、補正用ＬＥＤ４２の照度レベルが変化しなければ、任意の画素センサＳｉ（ｉは１〜ｎの自然数）のゲイン補正係数Ｃｉは、Ｃｉ＝ｓ０ｉ／ｓ１ｉで求められるが、上述のように補正用ＬＥＤ４２の発光強度の変化などで照度レベルが変化する可能性があり、このためｉ＝１の画素センサＳ１を基準画素（モニター用受光手段）とし、その補正係数Ｃ１＝ｓ０１／ｓ１１との相対比で補正する。すなわち、補正された任意の画素のゲイン補正係数をＣｉ’とすると、
Ｃｉ’＝Ｃｉ／Ｃ１＝（ｓ０ｉ／ｓ１ｉ）＊（ｓ０１／ｓ１１）
となる。これによって、被測定光に対する出力信号ｓ２ｉは、前記ゲイン補正係数Ｃｉ’によって、次式で補正される。
【００６１】
ｓ２ｉ’＝ｓ２ｉ＊Ｃｉ’＝ｓ２ｉ＊（ｓ０ｉ／ｓ１ｉ）＊（ｓ０１／ｓ１１）
ところで、上述の説明では、基準画素としてｉ＝１の画素を選んでいるが、この画素のゲインの湿度による変化は充分小さくなければならない。そのため、前記図７で示す処理回路１１を参照して、前記基準画素に対応する電流電圧変換回路Ａ１の帰還抵抗Ｒｆ１は、図８で示すリーク抵抗Ｒｆ’の影響を受けない程度に充分小さく形成されている。たとえば、フォトダイオードの感度（電流電圧変換特性）の低い短波長側を受光する画素センサＳ２，Ｓ３，・・・に対応した帰還抵抗Ｒｆ２，Ｒｆ３，・・・が、数百ＭΩ程度であるのに対して、１ＭΩ以下、たとえば本実施形態では数百ｋΩ程度に形成されている。
【００６２】
一方、このように帰還抵抗Ｒｆ１の抵抗値を小さくすると、その電流電圧変換回路Ａ１のゲインは、他のチャネルの電流電圧変換回路Ａ２〜Ａｎのゲインより大幅に低下することになるが、これは後段のゲイン可変アンプ１３のゲインを他のチャネルより大きくすることで補うことができる。トータルで同じゲインでも、電流電圧変換回路Ａ１のゲインが低いので、この基準画素のＳ／Ｎは他の画素より大幅に落ちるので、この画素の出力信号ｓ１はゲイン補正にのみ用いられ、測定には使用されない。
【００６３】
前記基準画素のゲインの湿度による変化を、問題にならない充分小さなレベルに抑制する手法には、上記の帰還抵抗Ｒｆを小さくする手法以外に、以下の手法があり、それらが単独で、または上記の手法を含めて、任意に組合わせて用いられてもよい。
１．基準画素のオペアンプの入力端子を基板上のパターンと接続せずに空中に浮かせ、画素センサＳ１からの信号線や帰還抵抗Ｒｆ１とは、いわゆる空中配線する。この場合、入力端子は空気によって絶縁されるので、湿度の影響は無視できる。
２．基準画素のオペアンプの入力端子と帰還抵抗Ｒｆ１とを、エポキシなど水分が透過しにくい樹脂でポッティングする。ただし、この樹脂コートは、前述の従来技術で述べた蒸着による耐湿コートとは異なり、容易かつ低コストである。
３．受光センサアレイＳＡとは別に、その受光センサアレイＳＡの各画素センサＳ２〜Ｓｎに比べて、受光面積が大きい基準センサを近傍に配置する。この基準センサは、受光センサアレイＳＡに比べて充分大きな出力電流を持つもので、帰還抵抗Ｒｆを、リーク抵抗Ｒｆ’の影響を受けない程度に小さくすることができる。
【００６４】
このようにして、被測定光を複数の波長成分に分離し、各波長成分の分光強度を求めるようにした分光輝度計３１の校正を行うにあたって、補正用ＬＥＤ４２を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに湿度ドリフト補正を実現することができる。こうして、広い環境条件で精度を維持することができる。このことは、室外での使用が求められるポータブル機器で効果が大きい。
【００６５】
また、この分光輝度計３１では、処理系の最前部である受光センサアレイＳＡへの入射光を入力信号とし、処理回路３５で信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基に、演算制御回路３６でゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路Ａ１〜Ａｎに続くゲイン可変アンプ１３などの増幅系であっても、アナログ／デジタル変換器１４の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、後述のモニター用受光手段およびその後段の処理系のゲインに変化がない限り、合わせて有効に補正することもできる。
【００６６】
また、前記受光センサアレイＳＡにおいて、測定用の画素センサＳ２〜Ｓｎに隣接して、前記補正用ＬＥＤ４２からの照明光のモニター用に画素センサＳ１を設けることで、経年などによる前記補正用ＬＥＤ４２からの補正用の照明光強度の変化を検知し、さらにそれに対応した電流電圧変換回路Ａ１を、他の電流電圧変換回路Ａ２〜Ａｎに比べてゲイン変動が充分小さく形成し、補正用ＬＥＤ４２を点灯して得た補正用出力ｓ１２〜ｓ１ｎを前記モニター用の電流電圧変換回路Ａ１の出力ｓ１１で相対化することで、その変化を相殺するので、前記湿度ドリフトの補正に用いる補正係数Ｃ２’〜Ｃｎ’の校正を、一層正確に行うことができる。また、変動要因が修理や生産工程での処理系の部品交換であっても、前記相対化していることで、モニター用受光手段である画素センサＳ１および電流電圧変換回路Ａ１およびその後段の処理系のゲインに変化がない限り、自動的に補正することができる。
【００６７】
さらにまた、モニター用の電流電圧変換回路Ａ１の帰還抵抗Ｒｆ１の抵抗値を、残余のハイゲインの電流電圧変換回路Ａ２，Ａ３，・・・の帰還抵抗Ｒｆ２，Ｒｆ３，・・・の抵抗値に比べて充分小さくすることで、数百ＧΩ程度の前記リーク抵抗Ｒｆ’に対して、該モニター用受光手段のゲイン変動は殆どなく（充分小さく）、各受光手段のゲイン変動の略０．１％以下とすることができる。したがって、前記経年などによる前記補正用ＬＥＤ４２からの補正用の照射光強度の変化を、前記リーク抵抗の影響を受けることなく、より正確に検知することができる。
【００６８】
また、測定用の受光手段である各画素センサＳ２〜Ｓｎおよびそれに対応する電流電圧変換回路Ａ２〜Ａｎごとに、前記補正係数Ｃ２’〜Ｃｎ’を導出し、前記リーク抵抗Ｒｆ’によるゲイン変動の補正を行うので、湿度によるゲイン変動の影響を正確に補正して前記分光強度を求めることができる。
【００６９】
さらにまた、各受光手段の出力信号ｓ２１〜ｓ２ｎを求めた直後（直前でもよい）に、前記補正用ＬＥＤ４２を点灯して補正係数Ｃ２’〜Ｃｎ’を求め、補正した出力信号ｓ２２’〜ｓ２ｎ’を得るので、湿度によるゲイン変動が急速であっても、その影響を除去することができる。
【００７０】
上述の説明では、補正用光源としてＬＥＤ４２で説明したけれども、他の光源が用いられてもよく、細長い受光センサアレイＳＡの全体を均一に光照射することができるとともに、発熱が少なく、経時変化の少ないものが好ましい。たとえば、有機ＥＬ等を用いることができる。前記ＬＥＤ４２では、寿命による補正用光源の交換も殆ど必要ない。
【００７１】
また、前記補正用ＬＥＤ４２は、画素センサＳ１〜Ｓｎが充分な感度を持つ波長、たとえば赤から近赤外の長波長領域が望ましい。さらにまた、図１において、参照符４３で示すように、回折格子４０による二次光の影響を除去するために、受光センサアレイＳＡの一部に短波長カットフィルタを近接して配置する場合は、前記補正用ＬＥＤ４２の波長は、該短波長カットフィルタを透過する波長が望ましく、その点でも前記赤から近赤外が望ましい。多くのＬＥＤはレンズ付きのパッケージを持つが、これの熱的な変形は、配光の変化をもたらし得るので、補正用ＬＥＤ４２の駆動電流や駆動時間はできるだけ抑えることが望まれる。補正用ＬＥＤ４２の配光変化が直接受光センサアレイＳＡ上の照度分布をもたらさないように、該補正用ＬＥＤ４２に近接して拡散板を配置してもよい。また、補正用ＬＥＤ４２は直接センサアレイＳＡを照明しているが、分光手段のハウジングに向けて照射し、内部で散乱反射して受光センサアレイＳＡを照明してもよい。さらにまた、補正用ＬＥＤ４２は、複数設けられてもよい。
【００７２】
［実施の形態２］
図３は本発明の実施の他の形態の分光反射特性測定装置である分光測色計５１の構成を模式的に示す断面図であり、図４はその分光測色計５１におけるポリクロメータ３２ａ付近の透視斜視図である。この分光測色計５１は、前述の分光輝度計３１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この分光測色計５１は、大略的に、ポリクロメータ３２ａと、前記の受光光学系３３と、処理回路３５ａと、演算制御回路３６ａとを備えるとともに、クセノンフラッシュ光源５２、積分球５３ならびに前記クセノンフラッシュ光源５２および積分球５３による照明光を直接前記ポリクロメータ３２ａに導く光ファイバ５４を備えて構成される。
【００７３】
分光測色計５１は、載置台５３ａに載置された被測定試料５５の分光特性を測定するので、前記クセノンフラッシュ光源５２からの照射光が積分球５３で多重反射して作られる拡散照明光で照明された前記被測定試料５５からの反射光と、前記照射光そのものである参照光とのそれぞれの受光レベルの測定結果の比から、前記分光特性を測定する。このポリクロメータ３２ａは、図４で示すように、それら2つの入射光を独立に分光するデュアルビームシステムである。このため、前述のポリクロメータ３２と基本的に同じ構成を持つが、回折格子４０の方から入射開口側を見ると、図５で示すように、試料光用と参照光用との入射開口ＳＬ１，ＳＬ２とを持ち、それらに対応する試料光用と参照光用との受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２を持つ点が異なる。
【００７４】
被測定試料５５明する照明手段は、前記積分球５３と、その内部にあって演算制御回路３６ａによって駆動されるクセノンフラッシュ光源５２とから構成される。前記積分球５３内は、白色塗料が塗布されており、演算制御回路３６ａがクセノンフラッシュ光源５２を発光させると、その光束は積分球５３内で多重反射して試料を拡散照明する。試料からの反射光の特定方向（図では試料面の法線方向）の成分（以下、試料光）が、前記受光光学系３３によってポリクロメータ３２ａの試料光用入射開口ＳＬ１に入射する。同時に照明光の一部が積分球５３内に入射端を持つ参照用光ファイバ５４に入射し、前記ポリクロメータ３２ａの参照光用入射開口ＳＬ２に導かれる。
【００７５】
入射した試料光および参照光は前述のポリクロメータ３２と同様に、結像光学系３９と回折格子４０とによって、それぞれ試料光用および参照光用受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２上に、前記入射開口ＳＬ１，ＳＬ２の分散像を作る。受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２各々の画素センサＳ１〜Ｓｎ，Ｒ１〜Ｒｎの出力信号ｓ１〜ｓｎ，ｒ１〜ｒｎは、前記図７の処理回路１１の構成を２系統有する処理回路３５ａを経て、演算制御回路３６ａに送られる。演算制御回路３６は、試料光用および参照光用受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２の各画素センサＳ１〜Ｓｎ，Ｒ１〜Ｒｎからの出力信号ｓ１〜ｓｎ，ｒ１〜ｒｎを処理し、被測定試料の分光反射特性を求めて出力する。前記受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２には、演算制御回路３６ａによって制御されるゲイン補正用ＬＥＤ４２が、全画素をほぼ一様に照明する。
【００７６】
上述のように構成される分光測色計５１において、以下に一般的な分光反射特性の算出動作を説明する。先ず、被測定試料５５の測定に先立って、分光反射率係数Ｗ（λ）が既知の校正用白色試料が、前記載置台５３ａに載置され、クセノンフラッシュ光源５２を発光させて、その分光反射特性が測定される。演算制御回路３６ａは、これに対する試料光用受光センサアレイＳＡ１各々の画素センサＳｉ（ｉ＝１〜ｎ）の出力信号ｓ０ｉと、参照光用受光センサアレイＳＡ２各々の画素センサＲｉの出力信号ｒ０ｉとの比Ｄ０ｉ＝ｓ０ｉ／ｒ０ｉを求めて、前記分光反射率係数Ｗ（λ）とともに記憶する。
【００７７】
次に、前記載置台５３ａに被測定試料５５が載置されて同様の測定が行われ、これに対する試料光用受光センサアレイＳＡ１各々の画素センサＳｉの出力信号ｓ２ｉと、参照光用受光センサアレイＳＡ２各々の画素センサＲｉの出力信号ｒ２ｉとの比Ｄ２ｉ＝ｓ２ｉ／ｒ２ｉを求めて記憶する。さらにＥｉ＝Ｄ２ｉ／Ｄ０ｉを求め、別途求められている画素番号ｉと波長λｉの対応表を基にこれを補間して、波長にλ対応するＥ（λ）を求める。これによって、試料の反射特性Ｆ（λ）は、次式で求めることができる。
【００７８】
Ｆ（λ）＝Ｗ（λ）＊Ｅ（λ）
次に、本発明による前記湿度ドリフトを校正した分光反射特性の算出動作を説明する。反射特性を測定する分光測色計５１は、前述のように白色校正試料および被測定試料に対する試料光用と参照光用との２つの受光センサアレイＳＡ１およびＳＡ２の出力比Ｄ０ｉおよびＤ２ｉから反射特性を求めるので、試料光用および参照光用受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２の対応する2つの画素センサＳｉ，Ｒｉからの出力信号ｓｉ，ｒｉに対するゲイン比Ｇ２ｉが変化しなければ、反射特性測定値は影響を受けない。また、ユーザが行う白色校正が基準になるので、前記ゲイン比Ｇ２ｉは白色校正時の比Ｇ０ｉに等しくなるように補正される。
【００７９】
ところが、前記湿度ドリフトによって測定時のゲイン比Ｇ２ｉが白色校正時のゲイン比Ｇ０ｉからずれると、反射特性測定値は影響を受ける。特に、前記試料光用と参照光用との２つのビームを用いる構成では、それぞれの受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２で生じた誤差が相乗して作用することになり、大きな誤差を生じる。ここで、白色校正を頻繁に行うと、前記湿度ドリフトの反射特性測定値への影響を軽減することができる。しかしながら、通常、白色校正は、１日の測定作業の前に１回行われる程度であり、そのような頻繁な校正は現実的ではない。
【００８０】
そこで、本発明では、前記ゲイン比Ｇ０ｉ，Ｇ２ｉは、一定の照度比で照明された、対応する2つの画素センサＳｉ，Ｒｉからの出力信号ｓｉ，ｒｉの出力比Ｄ１０ｉ，Ｄ１２ｉでモニターできることに着目し、以下のように湿度ドリフトの補正も含めた分光反射特性の算出動作を行う。すなわち、前記補正用ＬＥＤ４２による照明光は、照度レベルは変化しても、画素間の相対照度は変化しないので、そのときの出力比Ｄ１０ｉ，Ｄ１２ｉで対応する2画素のゲイン比をモニターできる。
【００８１】
先ず、前記白色校正時には、校正用白色試料が前記載置台５３ａに載置され、クセノンフラッシュ光源５２を発光させて、上述のようにして、試料光用受光センサアレイＳＡ１各々の画素センサＳｉの出力信号ｓ０ｉと、参照光用受光センサアレイＳＡ２各々の画素センサＲｉの出力信号ｒ０ｉとの比Ｄ０ｉ＝ｓ０ｉ／ｒ０ｉが求められ、既知の前記分光反射率係数Ｗ（λ）とともに記憶される。本発明では、この直後に、前記クセノンフラッシュ光源５２を消灯させ、前記補正用ＬＥＤ４２を点灯して、同様の測定が行われ、前記出力比Ｄ１０ｉ＝ｓ１０ｉ／ｒ１０ｉが求められ、記憶される。
【００８２】
次に、被測定試料５５に対して、クセノンフラッシュ光源５２を発光させて、前述と同様にして、出力比Ｄ２ｉが求められる。本実施の形態では、この直後に、前記補正用ＬＥＤ４２を点灯して、同様の測定が行われ、前記出力比Ｄ１２ｉ＝ｓ１２ｉ／ｒ１２ｉが求められ、記憶される。
【００８３】
こうして求められた出力比Ｄ１０ｉ，Ｄ１２ｉから、演算制御回路３６ａは、前記被測定試料に対して求められたゲイン比Ｄ２ｉを、以下のようにして校正する。
【００８４】
Ｄ２ｉ’＝Ｄ２ｉ（Ｄ１０ｉ／Ｄ１２ｉ）
そして、このゲイン比Ｄ２ｉ’から、分光反射特性が前述の手順で求められる。
【００８５】
この校正方法では、補正用ＬＥＤ４２による照明光のセンサアレイＳＡ１，ＳＡ２上での照度分布の変化が補正誤差となるが、その照度分布に影響するＬＥＤ４２の配向やハウジング内部の反射特性は、少なくとも１日１回は行われる白色校正の間に変化することはないので、校正の誤差は前記分光輝度計３１よりも小さい。光量、波長は温度依存性が大きく、短期間に変化するが、照度分布には影響しない。
【００８６】
このようにして、照明光によって照明された被測定試料の反射光および前記照明光そのものである参照光から前記被測定試料の分光反射特性を求めるようにした分光測色計５１の校正を行うにあたって、補正用ＬＥＤ４２を設けるとともに、測定シーケンスを一部変更するだけで、簡単かつ低コストに湿度ドリフト補正を実現することができる。
【００８７】
また、この分光測色計５１では、処理系の最前部である受光センサアレイＳＡ１，ＳＡ２への入射光を入力信号とし、処理回路３５ａで信号処理され、アナログ／デジタル変換されたデジタル信号出力を基に、演算制御回路３６ａでゲインを補正することになるので、入出力信号間の処理系のすべての要素に起因するゲイン変動を一括して補正することができ、変動要素が電流電圧変換回路Ａ１〜Ａｎに続くゲイン可変アンプ１３などの増幅系であっても、アナログ／デジタル変換器１４の基準電圧であっても、変動要因が湿度でなく、温度や経時的なものであっても、合わせて有効に補正することもできる。
【００８８】
さらにまた、センサアレイＳＡ１，ＳＡ２の画素センサＳｉ，Ｒｉの出力信号ｓｉ，ｒｉの相対比から測定を行う分光測色計５１では、前述の分光輝度計３１のような基準画素は不要であり、したがって処理系のいかなる部品交換によるゲイン変化も補正されるので、生産や修理での部品交換に伴う再校正を減らし、一層のコスト削減を図ることができる。すなわち、部品交換しても再校正の必要がないので、ゲイン校正のための設備のない各地の修理拠点で殆どの修理が可能になり、また修理に要する期間が短縮されるというユーザーメリットも生まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の実施の一形態の分光強度測定装置である分光輝度計の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１で示す分光輝度計における受光センサアレイを説明する正面図である。
【図３】本発明の実施の他の形態の分光反射特性測定装置である分光測色計の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図３で示す分光測色計におけるポリクロメータ付近の透視斜視図である。
【図５】図３で示す分光測色計における受光センサアレイを説明する正面図である。
【図６】一般的なポリクロメータの概略構成を示す断面図である。
【図７】前記ポリクロメータにおけるシリコンフォトダイオードアレイに対応した処理回路の一構成例を示すブロック図である。
【図８】一般的な電流電圧変換回路の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００９０】
１１    処理回路
１２    マルチプレクサ
１３    ゲイン可変アンプ
１４    アナログ／デジタル変換器
２１    電流電圧変換回路
３１    分光輝度計
３２，３２ａ    ポリクロメータ
３３    受光光学系
３４    シャッタ装置
３５，３５ａ    処理回路
３６，３６ａ    演算制御回路
３９    結像光学系
４０    回折格子
４２    ゲイン補正用ＬＥＤ
５１    分光測色計
５２    クセノンフラッシュ光源
５３    積分球
５４    光ファイバ
Ａ    オペアンプ
Ａ１〜Ａｎ    電流電圧変換回路
Ｒｉ    リーク抵抗
ＲＦ１〜ＲＦｎ    帰還抵抗
Ｒｆ    帰還抵抗
Ｒｆ’  リーク抵抗
Ｒ１〜Ｒｎ    画素センサ
Ｓ１〜Ｓｎ    画素センサ
ＳＡ；ＳＡ１，ＳＡ２    受光センサアレイ
ＳＬ；ＳＬ１，ＳＬ２    入射開口
【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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