(57)【要約】【課題】測光装置および測光方法において、測定可能波長領域の全域にわたって測定精度を向上することができるようにする。【解決手段】測光装置は、蓄積時間を変えて１次元撮像素子を駆動する制御回路１３と、光強度データを取得するデータ取得部１０２と、未飽和蓄積時間を蓄積時間に設定した際に、データ取得部１０２が取得した被測定試料および基準試料による光強度データから最大光強度を求めて、最大光強度をＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割部１０３と、Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を設定する蓄積時間設定部１０４と、被測定試料および基準試料からの測定光の光強度データを用いて、Ｎ群の分割波長領域ごとに、光強度データの比率を求めて被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出部１０５と、を備える。【選択図】図２
2012198119.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回折格子と、該回折格子で回折された測定光を受光する１次元撮像素子とを有し、一定の測定可能波長領域において、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を測定する測光装置であって、
蓄積時間を変えて前記１次元撮像素子を駆動する１次元撮像素子駆動部と、
前記１次元撮像素子が受光した前記測定光の光強度データを取得するデータ取得部と、
前記測定光によって前記１次元撮像素子の受光素子に発生する電荷量が前記測定可能波長領域の全域で飽和電荷量未満となる未飽和蓄積時間を前記蓄積時間に設定した際に、前記データ取得部が取得した前記被測定試料および前記基準試料による光強度データから最大光強度Ｐを求めて、該最大光強度ＰをＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割部と、
前記Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を前記未飽和蓄積時間以上の範囲で設定する蓄積時間設定部と、
前記１次元撮像素子を前記蓄積時間設定部で設定した前記蓄積時間で駆動して前記データ取得部に取得した前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを用いて、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに、前記基準試料の光強度データに対する前記被測定試料の光強度データの比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出部と、
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
前記波長領域分割部は、前記最大光強度ＰをＮ等分して、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように、前記Ｎ群の分割波長領域を求め、
前記蓄積時間設定部は、前記未飽和蓄積時間をＴ０とするとき、前記第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを次式で設定する
ことを特徴とする請求項１に記載の測光装置。
Ｔｊ＝（Ｎ／ｊ）・Ｔ０                                            ・・・（１）
【請求項３】
前記蓄積時間の個数Ｎを変更可能に設定する蓄積時間個数設定部を備える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の測光装置。
【請求項４】
回折格子と、該回折格子で回折された測定光を受光する１次元撮像素子とを用い、一定の測定可能波長領域において、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を測定する測光方法であって、
前記測定光によって前記１次元撮像素子の受光素子に発生する電荷量が前記測定可能波長領域の全域で飽和電荷量未満となる未飽和蓄積時間を設定する未飽和蓄積時間設定工程と、
前記未飽和蓄積時間を蓄積時間に設定して前記１次元撮像素子を駆動して、前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを取得する第１のデータ測定工程と、
該第１のデータ測定工程で取得した光強度データから最大光強度Ｐを求めて、該最大光強度ＰをＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割工程と、
前記Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を前記未飽和蓄積時間以上の範囲で設定する蓄積時間設定工程と、
蓄積時間設定工程で設定したＮ個の前記蓄積時間によって前記１次元撮像素子を駆動して、前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを取得する第２のデータ測定工程と、
前記１次元撮像素子を前記蓄積時間設定工程で設定した前記蓄積時間で駆動して取得した前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを用いて、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに、前記基準試料の光強度データに対する前記被測定試料の光強度データの比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出工程と、
を備えることを特徴とする測光方法。
【請求項５】
前記Ｎ個の蓄積時間の最小値は、前記未飽和蓄積時間であり、
前記相対測光値算出工程では、前記第１のデータ測定工程および前記第２のデータ測定工程で測定した光強度データを用いて前記光強度データの比率を算出する
ことを特徴とする請求項４に記載の測光方法。
【請求項６】
前記波長領域分割工程では、前記最大光強度ＰをＮ等分して、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように、前記Ｎ群の分割波長領域を求め、
前記蓄積時間設定工程では、前記未飽和蓄積時間をＴ０とするとき、前記第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを次式で設定する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の測光方法。
Ｔｊ＝（Ｎ／ｊ）・Ｔ０                                            ・・・（１）
【請求項７】
前記波長領域分割工程で前記最大光出力ＰをＮ分割するまでに、前記蓄積時間の個数Ｎを変更可能に設定する蓄積時間個数設定工程を備える
ことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の測光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は測光装置および測光方法に関する。例えば、回折格子と１次元撮像素子とを有し、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて被測定試料の相対測光値を測定する測光装置および測光方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被測定試料の測光特性値を、基準試料に対する相対値として測定する測光装置、例えば、反射率測定装置、透過率測定装置が知られている。このような測光装置は、反射率または透過率からなる測光特性値が既知の基準試料と、測光特性値が未知の被測定試料とに、それぞれ測定光を照射し、基準試料と被測定試料とから出射される測定光の光強度をそれぞれ測定し、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて相対測光特性値（相対反射率または相対透過率）を算出する。
このような測光装置の一例として、例えば、特許文献１には、対物レンズを介して被測定試料に光を照射し、被測定試料が対物レンズの合焦位置に置かれているときの反射光を、対物レンズを介して取り込んで測定する顕微測光装置および反射光測定方法が記載されている。
この顕微測光装置は、凹面回折格子と、１次元撮像素子であるＣＣＤとを有する測光分光部を備えている。この測光分光部は、マルチチャンネル型分光器として知られるタイプの分光器である。
マルチチャンネル型分光器では、１次元撮像素子の各受光素子の飽和電荷量は一定であるのに対し、被測定試料からの測定光は一般には波長によって光強度が異なる。このため、１次元撮像素子の蓄積時間は最も高強度となる波長で電荷の飽和が起こらないように設定する必要がある。したがって、例えば、特許文献２にも記載されているように、「電荷蓄積時間を光源のスペクトルの全波長範囲で最も強度の大きい波長の点の大きさで飽和しないように設定した場合、光量の少ない波長ではこの電荷蓄積時間で得られる信号が小さいためノイズに埋もれてしまうという問題点があった。」
これに対して、特許文献２のマルチチャンネル型分光光度計では、信号処理・制御回路により測定波長範囲が全波長範囲の一部と判別された場合、測定電荷量がフォトダイオードの飽和電荷量を越えるまで蓄積時間を変えて測定を繰り返し、該測定電荷量が飽和電荷量を越えた場合、その直前の測定電荷量に対応する蓄積時間を蓄積時間設定手段に設定するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第２８０６７４７号公報
【特許文献２】特許第３５７２６８１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、上記のような従来の測光装置および測光方法には、以下のような問題があった。
特許文献１の顕微測光装置では、マルチチャンネル型分光器を用いているため、上記のような問題がある。
一方、特許文献２に記載の技術を特許文献１の測光装置に適用してもこのような問題は解決されない。
特許文献２に記載の技術では、測定波長範囲が全波長範囲の場合には、全波長範囲のうち測定光が最大光強度を有する波長において、飽和電荷量を越えないように蓄積時間が設定される。このため、測定光の光強度が小さくなる波長ではこの蓄積時間で得られる信号が小さくなってノイズに埋もれ、或いはＳＮ比が悪化するという問題がある。
特許文献２に明記されているように、特許文献２は「全波長範囲の測定を行う場合には、このようにすることはやむを得ないが、測定範囲が限られる場合」に「ノイズの影響をできるだけ小さくして、高感度で測定することがマルチチャンネル型分光光度計を提供することを目的とする」ものである。
このように、特許文献１の装置に特許文献２に記載の技術を適用しても、測定可能波長領域の一部には測定精度を向上することができない範囲が発生するため、測定可能波長領域の全域にわたって高感度な測定を行うことはできないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、測定可能波長領域の全域にわたって測定精度を向上することができる測光装置および測光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】
【０００６】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明では、回折格子と、該回折格子で回折された測定光を受光する１次元撮像素子とを有し、一定の測定可能波長領域において、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を測定する測光装置であって、蓄積時間を変えて前記１次元撮像素子を駆動する１次元撮像素子駆動部と、前記１次元撮像素子が受光した前記測定光の光強度データを取得するデータ取得部と、前記測定光によって前記１次元撮像素子の受光素子に発生する電荷量が前記測定可能波長領域の全域で飽和電荷量未満となる未飽和蓄積時間を前記蓄積時間に設定した際に、前記データ取得部が取得した前記被測定試料および前記基準試料による光強度データから最大光強度Ｐを求めて、該最大光強度ＰをＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割部と、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を前記未飽和蓄積時間以上の範囲で設定する蓄積時間設定部と、前記１次元撮像素子を前記蓄積時間設定部で設定した前記蓄積時間で駆動して前記データ取得部に取得した前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを用いて、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに、前記基準試料の光強度データに対する前記被測定試料の光強度データの比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出部と、を備える構成とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の測光装置において、前記波長領域分割部は、前記最大光強度ＰをＮ等分して、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように、前記Ｎ群の分割波長領域を求め、前記蓄積時間設定部は、前記未飽和蓄積時間をＴ０とするとき、前記第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを次式で設定する構成とする。
Ｔｊ＝（Ｎ／ｊ）・Ｔ０                                            ・・・（１）
【０００８】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の測光装置において、前記蓄積時間の個数Ｎを変更可能に設定する蓄積時間個数設定部を備える構成とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明では、回折格子と、該回折格子で回折された測定光を受光する１次元撮像素子とを用い、一定の測定可能波長領域において、基準試料からの測定光の光強度に対する被測定試料からの測定光の光強度の比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を測定する測光方法であって、前記測定光によって前記１次元撮像素子の受光素子に発生する電荷量が前記測定可能波長領域の全域で飽和電荷量未満となる未飽和蓄積時間を設定する未飽和蓄積時間設定工程と、前記未飽和蓄積時間を蓄積時間に設定して前記１次元撮像素子を駆動して、前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを取得する第１のデータ測定工程と、該第１のデータ測定工程で取得した光強度データから最大光強度Ｐを求めて、該最大光強度ＰをＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割工程と、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を前記未飽和蓄積時間以上の範囲で設定する蓄積時間設定工程と、蓄積時間設定工程で設定したＮ個の前記蓄積時間によって前記１次元撮像素子を駆動して、前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを取得する第２のデータ測定工程と、前記１次元撮像素子を前記蓄積時間設定工程で設定した前記蓄積時間で駆動して取得した前記被測定試料および前記基準試料からの測定光の光強度データを用いて、前記Ｎ群の分割波長領域ごとに、前記基準試料の光強度データに対する前記被測定試料の光強度データの比率を求めて前記被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出工程と、を備える方法とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の測光方法において、前記Ｎ個の蓄積時間の最小値は、前記未飽和蓄積時間であり、前記相対測光値算出工程では、前記第１のデータ測定工程および前記第２のデータ測定工程で測定した光強度データを用いて前記光強度データの比率を算出する方法とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明では、請求項４または５に記載の測光方法において、前記波長領域分割工程では、前記最大光強度ＰをＮ等分して、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように、前記Ｎ群の分割波長領域を求め、前記蓄積時間設定工程では、前記未飽和蓄積時間をＴ０とするとき、前記第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを次式で設定する方法とする。
Ｔｊ＝（Ｎ／ｊ）・Ｔ０                                            ・・・（１）
【００１２】
請求項７に記載の発明では、請求項４〜６のいずれか１項に記載の測光方法において、前記波長領域分割工程で前記最大光出力ＰをＮ分割するまでに、前記蓄積時間の個数Ｎを変更可能に設定する蓄積時間個数設定工程を備える方法とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の測光装置および測光方法は、複数の蓄積時間を設定し、測定可能波長領域を、蓄積時間に対応する分割波長領域に分割して、分割波長領域ごとの出力を増大させて光強度データを測定し、これら分割波長領域ごとに基準試料に対する光強度データの比率を求めることによって相対測光値を算出するため、測定可能波長領域の全域にわたって測定精度を向上することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る測光装置の概略構成を示す模式的な構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る測光装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る測光装置を用いた測光方法の測定フローを示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施形態に係る測光装置で測定した基準試料および被測定試料を未飽和蓄積時間で測定した光強度データの一例を示すグラフ、および波長領域分割用光強度データと分割波長領域の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下では、本発明の実施形態について添付図面を参照して説明する。
まず本発明の実施形態に係る測光装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る測光装置の概略構成を示す模式的な構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る測光装置の測定制御ユニットの機能構成を示す機能ブロック図である。
【００１６】
本実施形態の測光装置５０は、図１に示すように、被測定試料７の被測定面８、あるいは分光反射率が既知の基準試料７０の基準測定面８０を落射照明することによって、被測定面８および基準測定面８０の分光強度（光強度）を測定し、それぞれの測定で得られた分光強度の測定値（光強度データ）の比率を求め、基準測定面８０の既知の分光反射率に基づいて、被測定面８の相対分光反射率（相対測光値）を算出するものである。
【００１７】
測光装置５０の測定可能波長領域は、λｍｉｎからλｍａｘである。以下では、一例として、λｍｉｎ＝３８０（ｎｍ）、λｍａｘ＝７８０（ｎｍ）の場合の例で説明する。
被測定試料７は、特に限定されないが、例えば、レンズ、光学フィルタ、反射ミラー等の光学素子などを挙げることができる。なお、図１は模式図のため、被測定試料７を平板状に描いているが、レンズや曲面ミラーの場合には、被測定面８は曲面になる。
【００１８】
測光装置の概略構成は、光源１、照明レンズ２、ピンホール絞り３、コリメータレンズ４、ハーフミラー５、対物レンズ６、保持台１９、結像レンズ９、観察光学系１４、分光器１０、表示モニタ１５、測定制御ユニット１６、および操作部１７を備える。
このうち、保持台１９、対物レンズ６、ハーフミラー５、結像レンズ９、観察光学系１４、および分光器１０は、分光器１０の入射光軸で規定される測光装置５０の測定基準軸Ｏ上に、この順に配置されている。
【００１９】
光源１は、被測定面８（基準測定面８０）を照明するための測定光Ｌ０を発生するもので、例えばハロゲンランプや重水素ランプなどを採用することができる。また、測定目的によっては、発光ダイオードなどの発光素子からなる光源を採用することも可能である。
照明レンズ２は、光源１で発生された測定光Ｌ０によってピンホール絞り３を照明する光学素子である。
ピンホール絞り３は、照明レンズ２によって照明された測定光Ｌ０の通過範囲をピンホール３ａの内側の範囲に制限する絞り部材である。
【００２０】
コリメータレンズ４は、ピンホール絞り３から出射した測定光Ｌ０を平行光束とするために、焦点位置をピンホール絞り３に一致するように配置されたレンズまたはレンズ群である。
ハーフミラー５は、コリメータレンズ４を透過して平行光束化された測定光Ｌ１の一部を対物レンズ６側に反射して、対物レンズ６に導く光路分割手段である。
【００２１】
対物レンズ６は、ハーフミラー５で反射された測定光Ｌ１を、下方に配置された被測定試料７（基準試料７０）の被測定面８（基準測定面８０）上に測定光Ｌ２として集光するとともに、被測定面８（基準測定面８０）で反射された測定光Ｌ３を集光するためのレンズまたはレンズ群である。
対物レンズ６のレンズ光軸は測定基準軸Ｏに整列されている。
【００２２】
保持台１９は、被測定試料７（基準試料７０）を、その被測定面８（基準測定面８０）が測定基準軸Ｏに対して垂直、かつ対物レンズ６の焦点位置に一致するように保持するものである。
本実施形態では、保持台１９の構成は、被測定試料７（基準試料７０）を保持する保持部１９ａと、保持部１９ａの測定基準軸Ｏに対する傾斜角を調整する傾斜ステージ１９ｂと、傾斜ステージ１９ｂを測定基準軸Ｏに直交する方向および測定基準軸Ｏに沿う方向に移動するＸＹＺ移動ステージ１９ｃとを備える。
このため、保持台１９の保持部１９ａに保持された被測定面８（基準測定面８０）は、傾斜ステージ１９ｂおよびＸＹＺ移動ステージ１９ｃによって姿勢および位置を調整することで、測定基準軸Ｏに対して垂直、かつ対物レンズ６の焦点位置に一致するように保持される。このような配置によれば、光源１で発生した測定光Ｌ０によるピンホール３ａの像がスポット状に投影されるようになっている。
なお、保持台１９は、被測定試料７（基準試料７０）を配置するだけで、被測定面８（基準測定面８０）が測定基準軸Ｏに対して垂直、かつ対物レンズ６の焦点位置に一致するように保持できれば、傾斜ステージ１９ｂおよびＸＹＺ移動ステージ１９ｃの少なくともいずれかを削除してもよい。
【００２３】
結像レンズ９は、対物レンズ６によって集光され、ハーフミラー５を透過した測定光Ｌ４を集光して測定光Ｌ５として、分光器１０の入射開口１０ａに結像させるものである。
観察光学系１４は、結像レンズ９および対物レンズ６で構成される結像光学系による被測定面８（基準測定面８０）の像を観察するものである。本実施形態では、観察光学系１４は、結像レンズ９によって集光される光を測定基準軸Ｏの側方に測定光Ｌ６として分岐させる光路分岐部材１４ａと、光路分岐部材１４ａで分岐された測定光Ｌ６による像を観察する接眼レンズ１４ｂとを備える。
なお、観察光学系１４では、接眼レンズ１４ｂに代えて撮像カメラを配置し、撮像カメラで撮像した画像をモニタに表示して観察できるようにしてもよい。
【００２４】
分光器１０は、回折格子１１と、１次元撮像素子であるフォトダイオードアレイ１２と、制御回路１３（１次元素子駆動部）とを備え、入射開口１０ａから入射された測定光Ｌ５を回折格子１１によって波長ごとに分解して、フォトダイオードアレイ１２の異なる受光素子上に結像し、フォトダイオードアレイ１２の各受光素子の受光量に応じた出力信号を、測定制御ユニット１６に出力する測光部である。
【００２５】
フォトダイオードアレイ１２は、例えば、線状に配置されたフォトダイオードからなる複数の受光素子と、各受光素子の蓄積電荷を順次読み出してビデオ信号として取り出すシフトレジスタ等の読み出し手段とを備えている。フォトダイオードアレイ１２の駆動信号としては、読み出し周期を決定するスタートパルス信号と駆動クロックとが挙げられる。受光素子の蓄積時間は、スタートパルス信号の間隔によって可変することができる。
本実施形態のフォトダイオードアレイ１２は、一例として、５１２個の受光素子で構成され、第１番目の画素にλｍｉｎ＝３８０（ｎｍ）の波長の光、第５１２番目の受光素子にはλｍａｘ＝７８０（ｎｍ）の波長の光が結像するように配置されている。このため、本実施形態では、波長λは、３８０ｎｍから７８０ｎｍまで、０．７８３ｎｍピッチ（＝４００／５１１）の測定を行うことができる。
【００２６】
制御回路１３は、フォトダイオードアレイ１２に駆動クロックおよびスタートパルス信号を供給し、スタートパルス信号の間隔を変えて蓄積時間を制御し、各受光素子の蓄積電荷をビデオ信号として読み出す制御回路である。本実施形態では、ビデオ信号をＡ／Ｄ変換してデジタル化された出力信号を送出する機能も備えている。
本実施形態では、Ａ／Ｄ変換は、１２ｂｉｔ（４０９６段階）としている。
また、制御回路１３は、測定制御ユニット１６と通信可能に接続されている。これにより、制御回路１３は、測定制御ユニット１６からの制御信号に基づいて複数の蓄積時間でフォトダイオードアレイ１２を駆動し、各受光素子の受光量に応じた出力信号を測定制御ユニット１６に送出できるようになっている。
このため、制御回路１３は、蓄積時間を変えて１次元撮像素子を駆動する１次元撮像素子駆動部を構成している。
【００２７】
測定制御ユニット１６は、測光装置５０の全体制御を行うものであり、分光器１０と電気的に接続され、例えば、分光器１０から送出された出力信号に演算処理を施して相対分光反射率を算出したり、制御回路１３に蓄積時間を設定したり、分光器１０の受光動作を制御したりすることができる。
測定制御ユニット１６には、測定制御ユニット１６に送出された出力信号や相対分光反射率の情報をグラフや数値情報として表示する表示モニタ１５と、測定制御ユニット１６に操作入力を行うため、例えばキーボード、マウス、操作ボタンなどからなる操作部１７とが接続されている。
【００２８】
測定制御ユニット１６の機能構成は、図２に示すように、測定制御部１００、蓄積時間個数設定部１０１、データ取得部１０２、波長領域分割部１０３、蓄積時間設定部１０４、相対測光値算出部１０５、および測定制御部１００から送出されたデータを記憶する記憶部１０６を備える。
なお、本実施形態では、測定に先立って、測定に用いる基準試料７０の既知の分光反射率データＲｔｈｅｏｒｙ（λ）が記憶されている。Ｒｔｈｅｏｒｙ（λ）は、測定のたびに、測定に用いる基準試料７０のデータを入力してもよいし、測定に用いる複数種類の基準試料７０のデータをデータベースとして保持しておき、測定の都度選択できるようにしてもよい。
【００２９】
測定制御部１００は、測光装置５０の動作制御や演算を行うものであり、操作部１７、表示モニタ１５、制御回路１３、蓄積時間個数設定部１０１、データ取得部１０２、波長領域分割部１０３、蓄積時間設定部１０４、相対測光値算出部１０５、および記憶部１０６と通信可能に接続されている。
【００３０】
蓄積時間個数設定部１０１は、基準試料７０と被測定試料７とを用いて測定を行う場合に、これらの測定に共通して用いられるフォトダイオードアレイ１２の蓄積時間の個数Ｎ（ただし、Ｎは２以上の整数）を設定するものである。
本実施形態では、測定制御部１００から入力が許可された際に、操作部１７から入力される数値を取得し、測定制御部１００に送出することによって設定を行う。このため、個数Ｎは変更が可能である。
測定制御部１００に送出された個数Ｎは記憶部１０６に記憶される。
なお、予め測定条件ごとに、必要となる個数Ｎが分かる場合には、測定条件に応じた個数Ｎのデータを記憶しておき、操作部１７からは測定条件を選択させるだけでもよい。
【００３１】
データ取得部１０２は、測定制御部１００からの制御信号に基づいて、制御回路１３から送出される出力信号を取得し、測定制御部１００に送出するものである。測定制御部１００に送出された出力信号は記憶部１０６に記憶される。
このため、データ取得部１０２は、１次元撮像素子が受光した測定光の光強度データを取得するデータ取得部となっている。
【００３２】
波長領域分割部１０３は、測定光Ｌ５によってフォトダイオードアレイ１２の受光素子に発生する電荷量が測定可能波長領域の全域で飽和電荷量未満となる未飽和蓄積時間Ｔ０を蓄積時間に設定した際に、データ取得部１０２が取得した基準試料７０による分光強度データＲａ（λ）（光強度データ、図４（ａ）参照）と被測定試料７による分光強度データＲｂ（λ）、（光強度データ、図４（ａ）参照）とから、最大光強度Ｐを求めて、最大光強度ＰをＮ分割（ただし、Ｎは２以上の整数）した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定するものである。
本実施形態では、分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）を用いて、波長ごとに光強度が大きい方の光強度データを選択して波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）（図４（ｂ）参照）を生成し、この波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）から最大光強度Ｐを求める。
また、本実施形態では、最大光強度ＰをＮ等分して、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように、Ｎ群の分割波長領域を設定する。
【００３３】
蓄積時間設定部１０４は、波長領域分割部１０３で求めたＮ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を未飽和蓄積時間Ｔ０以上の範囲で設定するものである。
本実施形態では、第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを次式（１）で設定している。
【００３４】
Ｔｊ＝（Ｎ／ｊ）・Ｔ０                                            ・・・（１）
【００３５】
蓄積時間Ｔｊは、測定制御部１００に送出されると、測定制御部１００によって、分光器１０の制御回路１３にスタートパルス信号の間隔の設定値として送出される。
【００３６】
相対測光値算出部１０５は、データ取得部１０２によって、フォトダイオードアレイ１２の蓄積時間をＮ個の蓄積時間Ｔ１、…、ＴＮに変えてフォトダイオードアレイ１２を駆動して、被測定試料７および基準試料７０からの測定光の光強度データを取得し、Ｎ群の分割波長領域ごとに、基準試料７０に対する被測定試料７の光強度データの比率を求めて被測定試料７の相対測光値を算出するものである。
【００３７】
測定制御ユニット１６の装置構成は、ＣＰＵ、メモリ、入出力インターフェース、外部記憶装置などからなるコンピュータからなり、これにより上記の各制御機能、演算機能に実現する制御プログラム、演算プログラムが実行されるようになっている。
【００３８】
次に、本実施形態の測光装置５０の動作について、本実施形態の測光方法を中心として説明する。
図３は、本発明の実施形態に係る測光装置を用いた測光方法の測定フローを示すフローチャートである。図４（ａ）は、本発明の実施形態に係る測光装置で測定した基準試料および被測定試料を未飽和蓄積時間で測定した光強度データの一例を示すグラフである。図４（ｂ）は、同じく波長領域分割用光強度データと分割波長領域の一例を示すグラフである。
【００３９】
測光装置５０では、図３に示すステップＳ１〜Ｓ９を順次行うことによって、被測定試料７の相対分光反射率の測定を行う。
まず、ステップＳ１では、未飽和蓄積時間Ｔ０を設定する。
未飽和蓄積時間Ｔ０は、被測定試料７および基準試料７０からの測定光Ｌ５によりフォトダイオードアレイ１２の受光素子に発生する電荷量が、飽和電荷量未満となる適宜の時間を設定することができる。ただし、測定光Ｌ５の光量変動や受光素子の感度バラツキ等を考慮して、飽和電荷量以上とならないことが確実な範囲内において、できるだけ長い蓄積時間に設定することが好ましい。
未飽和蓄積時間Ｔ０が正確に知られている場合、または測定対象に対して経験的に把握されている数値がある場合には、測定者が操作部１７から数値を入力して設定する。
また、測定対象の未飽和蓄積時間Ｔ０が未知である場合には、蓄積時間を変えて、試し測定を行い最適な蓄積時間を探索してから、求められた最適値を操作部１７から入力する。
例えば、Ｔ０＝１００（ｍｓ）などの値に設定する。
操作部１７から入力された未飽和蓄積時間Ｔ０は、測定制御部１００によって取得され、記憶部１０６に記憶される。
以上で、ステップＳ１が終了する。本ステップは、未飽和蓄積時間を設定する未飽和蓄積時間設定工程を構成している。
【００４０】
次にステップＳ２では、未飽和蓄積時間Ｔ０を蓄積時間に設定して被測定試料７および基準試料７０からの測定光Ｌ５の光強度データを取得する。
まず、被測定試料７および基準試料７０に共通する光強度測定の手順および測光装置５０の動作について説明する。
なお、被測定試料７に対する手順、動作と、基準試料７０に対する手順、動作は同じである。また、どちらを先に測定してもよい。
以下では、基準試料７０から測定を開始するものとして説明する。
【００４１】
測定者は、基準測定面８０が対物レンズ６に対向するように、基準試料７０を保持台１９上に保持させる。基準測定面８０の位置、姿勢が調整されていない場合には、光源１を点灯し、観察光学系１４を通して基準測定面８０上のスポット像を観察し、保持台１９のＸＹＺ移動ステージ１９ｃや傾斜ステージ１９ｂを用いて位置調整を行い、基準測定面８０を対物レンズ６の焦点位置に合わせるとともに測定基準軸Ｏに直交する姿勢に配置する。
【００４２】
次に測定者は、操作部１７から、フォトダイオードアレイ１２を未飽和蓄積時間Ｔ０で駆動する分光強度の測定を開始する操作入力を行う。これにより、測定制御ユニット１６の測定制御部１００は、制御回路１３に制御信号等を出力して、分光器１０の受光動作を開始させる。
このとき、測定制御部１００は、蓄積時間の設定情報としては、記憶部１０６に記憶された未飽和蓄積時間Ｔ０に対応する設定情報を制御回路１３に送出する。
【００４３】
ここで、測光装置５０における光路について説明する。
図１に示すように、光源１から出射された測定光Ｌ０は、照明レンズ２によって集光され、これによりピンホール絞り３が照明される。ピンホール絞り３のピンホール３ａは、コリメータレンズ４の焦点位置に配置されているため、ピンホール３ａを透過した測定光は、コリメータレンズ４に入射して平行光束である測定光Ｌ１としてハーフミラー５に到達する。
【００４４】
ハーフミラー５では、測定光Ｌ１の一部が対物レンズ６側に反射され、測定基準軸Ｏに沿って進む軸上光束として対物レンズ６に入射し、対物レンズ６の焦点位置に向けて集光され、測定光Ｌ２として基準測定面８０に到達する。
対物レンズ６の焦点面には、コリメータレンズ４および対物レンズ６からなる照明光学系の光学倍率に応じたピンホール３ａの像が投影される。
【００４５】
基準測定面８０では、測定光Ｌ２の一部が反射され、測定光Ｌ３として対物レンズ６に入射して集光され、平行光束である測定光Ｌ４としてハーフミラー５に入射する。
ハーフミラー５では、測定光Ｌ４の一部が透過して、結像レンズ９に入射し、結像レンズ９によって集光されて、観察光学系１４の光路分岐部材１４ａに到達する。
【００４６】
光路分岐部材１４ａでは、測定光Ｌ４の光路が、光路分岐部材１４ａを透過して測定基準軸Ｏ上を直進する測定光Ｌ５と、光路分岐部材１４ａによって測定基準軸Ｏの側方に導かれる測定光Ｌ６とに分岐される。
測定光Ｌ５は、分光器１０の入射開口１０ａに入射し、回折格子１１によって波長に応じて回折されて、フォトダイオードアレイ１２上の異なる位置に結像され、フォトダイオードアレイ１２の受光素子によって受光される。
一方、測定光Ｌ６は、接眼レンズ１４ｂに入射し、基準測定面８０上の像が観察可能となる。これにより、例えば、この像を観察して上記のような基準測定面８０の位置および姿勢の調整を行うことができる。
【００４７】
測定光Ｌ５がフォトダイオードアレイ１２の受光素子上に結像されると、フォトダイオードアレイ１２は、未飽和蓄積時間Ｔ０で駆動されているため、各受光素子の電荷量が飽和電荷量未満となる出力信号が発生し、測定制御ユニット１６に送出される。この出力信号は、測定制御ユニット１６のデータ取得部１０２によって取得され、データ取得部１０２から測定制御部１００に送出される。
【００４８】
測定制御部１００は、受信した出力信号を記憶部１０６に記憶するとともに、グラフデータを生成し、表示モニタ１５に表示させる。
これにより、例えば、図４（ａ）に示す分光強度データＲａ（λ）のようなグラフが表示される。
分光強度データＲａ（λ）は、測定可能波長であるλｍｉｎ以上λｍａｘ以下の範囲の波長λに対する分光強度データである。図４（ａ）に示す例では、波長λｍｉｎの点Ａ１で短波長側の最小値をとり、λｍｉｎおよびλｍａｘの中間の波長λｐの点Ａ２まで単調増加し、点Ａ２で最大光強度Ｐとなり、波長λｍａｘまでの間に減少率が大きな減少と、減少率が小さい減少と、減少率が大きい減少とを経て変化し、波長λｍａｘの点Ａ３で長波長側の最小値となり、全体として上側に凸となる山形の変化を示している。
【００４９】
次に、ステップＳ２における被測定試料７の測定を行う。本測定は、保持台１９の基準試料７０を被測定試料７に代え、蓄積時間も含めて上記の基準試料７０の測定と同様にして行う。これにより分光強度データＲｂ（λ）が取得され、記憶部１０６に記憶される。また、表示モニタ１５には、分光強度データＲｂ（λ）のグラフが、例えば図４（ｂ）に示すようなグラフとして表示される。
分光強度データＲｂ（λ）は、図４（ａ）に示す例では、波長λｍｉｎの点Ｂ１で短波長側の最大値をとり、λｍｉｎおよびλｍａｘの中間の波長λｖの点Ｂ２まで緩やかに減少し、点Ｂ２で最小光強度となり、波長λｍａｘまでの間に緩やかに増大して、波長λｍａｘの点Ｂ３で長波長側の最大値となり、全体として上側に凹となる変化を示している。
このため、分光強度データＲｂ（λ）と分光強度データＲａ（λ）とは、λｍｉｎとλｐとの間の波長における点Ｃ１と、λｐとλｍａｘとの間の波長における点Ｃ２との２箇所で交差し、点Ｃ１、Ｃ２の間では分光強度データＲａ（λ）の光強度が大きく、それ以外の領域では分光強度データＲｂ（λ）の光強度が大きくなっている。
以上で、ステップＳ２が終了する。本ステップは、未飽和蓄積時間を蓄積時間に設定して１次元撮像素子を駆動して、被測定試料および基準試料からの測定光の光強度データを取得する第１のデータ測定工程を構成している。なお、ステップＳ１の段階で、設定された未飽和蓄積時間Ｔ０での分光強度データＲｂ（λ）と分光強度データＲａ（λ）が取得されている場合は、本ステップを改めて行う必要はない。
【００５０】
次にステップＳ３では、第１のデータ測定工程で取得した分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）から波長ごとに光強度が大きい方の光強度データを選択して、波長領域分割用光強度データＲｍａｘ（λ）を生成する。波長領域分割用光強度データＲｍａｘ（λ）は、後述する本実施形態のステップＳ５において、ステップＳ２で取得した分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）から最大光強度Ｐを求めるための一ステップとして生成されるものである。
【００５１】
測定制御部１００は、ステップＳ２が終了すると、記憶部１０６に記憶された分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）と、波長分割用光強度データの生成を開始する制御信号とを波長領域分割部１０３に送出する。
波長領域分割部１０３では、λをλｍｉｎからλｍａｘまで変えてＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）の大小を比較し、大きい方の光強度データを選択して波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）を生成する。ここで、「大きい方の光強度データを選択」するとは、大小がある場合には大きい方を選択し、大小がない場合にはどちらを選択してもよいことを意味する。
例えば、図４（ａ）に示すＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）からは、曲線Ｂ１Ｃ１Ａ１Ｃ２Ｂ３で示される部分がＲｍａｘ（λ）になる。
生成された波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）は波長領域分割部１０３に設定された記憶領域に格納し、測定制御部１００に波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）を生成したことを通知する。
以上で、ステップＳ３が終了する。本ステップは、第１のデータ測定工程で取得した光強度データから波長ごとに光強度が大きい方の光強度データを選択して、波長領域分割用光強度データを生成する波長領域分割用光強度データ生成工程になっている。
【００５２】
次にステップＳ４では、蓄積時間の個数Ｎを設定する。
測定制御部１００は、波長領域分割部１０３から波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）を生成した通知を受けると、表示モニタ１５に蓄積時間の個数の入力を促すメッセージを表示し、蓄積時間個数設定部１０１を操作部１７からの入力待ち状態にする。
測定者は、表示モニタ１５に表示されたＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）のグラフを見て、適宜の個数Ｎを操作部１７から入力する。個数Ｎは、２以上の適宜数を採用することができる。個数Ｎが大きい設定とすると、測定精度は向上するが、測定時間は増大するため測定精度と測定効率とを考慮して、個数Ｎを設定する。
以下では、一例としてＮ＝３が入力されたものとして説明する。
蓄積時間の個数Ｎが入力されると、蓄積時間個数設定部１０１によって、入力値が取得され、測定制御部１００に送出される。
以上で、ステップＳ４が終了する。なお、本ステップは、後述するステップＳ５で、個数Ｎを計算に使用する前までの、どのタイミングで実行してもよい。本ステップは、波長領域分割工程で最大光出力ＰをＮ分割するまでの前に、蓄積時間の個数Ｎを変更可能に設定する蓄積時間個数設定工程を構成する。
【００５３】
次に、ステップＳ５では、Ｎ群の分割波長領域を設定する。
測定制御部１００は、個数Ｎを受信すると、この個数Ｎと分割波長領域を設定開始する制御信号とを波長領域分割部１０３に送出する。
まず、波長領域分割部１０３は、分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）の最大値である最大光強度Ｐを求める。本実施形態では、波長領域分割用分光強度データＲｍａｘ（λ）を生成しているため、Ｒｍａｘ（λ）の最大値を求めればよい。
【００５４】
次に、最大光強度ＰをＮ分割してＮ群の分割波長領域を求める。Ｎ分割の仕方は測定感度を考慮して適宜設定すればよいが、本実施形態では、Ｎ等分する場合で説明する。
例えば、Ｎ＝３の場合、図４（ｂ）に示すように、第１群の分割波長領域ａは、Ｒｍａｘ（λ）がＲｍａｘ（λ）の光強度範囲が０〜Ｐ１ｍａｘとなる波長領域であり、λｍｉｎ〜λ１、λ４〜λｍａｘである。ここで、Ｐ１ｍａｘ＝（１／３）・Ｐである。
また、第２群の分割波長領域ｂは、Ｒｍａｘ（λ）の光強度範囲がＰ１ｍａｘ〜Ｐ２ｍａｘとなる波長領域であり、λ１〜λ２、λ３〜λ４である。ここで、Ｐ２ｍａｘ＝（２／３）・Ｐである。
また、第３群の分割波長領域ｃは、Ｒｍａｘ（λ）の光強度範囲がＰ２ｍａｘ〜Ｐ３ｍａｘとなる波長領域であり、λ２〜λ３である。ここで、Ｐ３ｍａｘ＝Ｐである。
このように、本実施形態では、分割波長領域は、第ｊ群（ただし、ｊ＝１，…，Ｎ）内の最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように設定される。
【００５５】
なお、上記では、簡単のため各領域の境界は１つの波長値で示しているが、本実施形態では、波長は離散化されているため、実際には、各領域は最小波長ピッチだけ離間している。
また、光強度はデジタルデータであるため、数値の一致は、量子化誤差の範囲で一致することを意味する。
【００５６】
波長領域分割部１０３は、これらＮ群の分割波長領域の波長範囲のデータを、測定制御部１００に送出する。測定制御部１００はこれらの波長範囲のデータを第ｊ群ごとに記憶部１０６に記憶する。
以上でステップＳ５が終了する。
上記ステップＳ３、Ｓ５は、第１のデータ測定工程で取得した光強度データから最大光強度Ｐを求めて、該最大光強度ＰをＮ分割した光強度範囲に対応するＮ群の分割波長領域を設定する波長領域分割工程を構成する。
【００５７】
次にステップＳ６では、分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を未飽和蓄積時間Ｔ０以上の範囲で設定する。
測定制御部１００は、波長領域分割部１０３から波長分割領域のデータが送出されると、蓄積時間設定部１０４に対して、蓄積時間の個数Ｎと、蓄積時間の設定を開始する制御信号とを送出する。
本実施形態の蓄積時間設定部１０４では、上記式（１）に基づいて、第ｊ群の分割波長領域の蓄積時間Ｔｊを算出し、測定制御部１００に送出する。
すなわち、Ｎ＝３の場合は、Ｔ１＝３・Ｔ０、Ｔ２＝（３／２）・Ｔ０、Ｔ３＝Ｔ０である。
このように蓄積時間Ｔｊを設定することで、各分割波長領域における分光強度の最大値Ｐ１ｍａｘ、Ｐ２ｍａｘ、Ｐ３ｍａｘの測定値が同一の大きさに揃えられるため、各分割波長領域における測定感度を均等化することができる。
測定制御部１００は、これら蓄積時間Ｔｊを記憶部１０６に記憶する。
以上で、ステップＳ６が終了する。本ステップは、Ｎ群の分割波長領域ごとに異なる蓄積時間を未飽和蓄積時間以上の範囲で設定する蓄積時間設定工程を構成する。
【００５８】
次にステップＳ７では、蓄積時間Ｔｊを用いて被測定試料７および基準試料７０のそれぞれに対して光強度測定を行う。
すなわち、上記ステップＳ２の光強度測定において、未飽和蓄積時間Ｔ０に代えて、蓄積時間Ｔ１、…、ＴＮを用いて行う。ただし、本実施形態では、ＴＮ（＝Ｔ３）＝Ｔ０に設定しているため、蓄積時間Ｔ３の光強度測定はステップＳ２で実行済みで、結果が記憶部１０６に記憶されている。このため、実際の測定は（Ｎ−１）回行えばよい。以下では、上記の分光強度データＲａ（λ）、Ｒｂ（λ）を、それぞれＲａ３（λ）、Ｒｂ３（λ）と表記する。
ただし、測定時間が増えてもよい場合や、測定箇所の配置誤差が厳しい場合には、（注：例えば試料をステージに置き直すと測定箇所がずれる可能性がある。そのため精度が必要な場合はＴ１、…、ＴＮまで測定したほうが良い。）にはＮ回の測定を行ってもよい。また、ＴＮ≠Ｔ０に設定した場合には、すべての蓄積時間Ｔ１、…、ＴＮを用いたＮ回の測定を行う必要がある。
【００５９】
そこで、測定制御部１００は、記憶部１０６に記憶された蓄積時間をＴ１、Ｔ２を順次読み込む。そして、フォトダイオードアレイ１２に蓄積時間Ｔ１、Ｔ２を設定する以外は上記ステップＳ２と略同様にして自動的に光強度測定を行う。
本実施形態の具体例では、ステップＳ２終了時に保持台１９上に被測定試料７が保持されているため、測定制御部１００は、まず被測定試料７に対して蓄積時間をＴ１に設定して、上記ステップＳ２と同様の光強度測定を行う。測定制御部１００は、続けて蓄積時間をＴ２に設定して同様の光強度測定を行う。
次に、本実施形態では測定者が保持台１９上の被測定試料７を基準試料７０と交換する。そして、測定制御部１００によって基準試料７０に対する蓄積時間Ｔ１、Ｔ２の設定による光強度測定を同様にして自動的に実行する。
このようにして、蓄積時間Ｔ１、Ｔ２に対応して、分光強度データＲａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）、Ｒａ２（λ）、Ｒｂ２（λ）が取得される。
【００６０】
蓄積時間Ｔ１による被測定試料７、基準試料７０の測定結果は、それぞれ分光強度データＲａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）となり、記憶部１０６に記憶される。
本実施形態では、記憶領域を節約するため、第１群の分割波長領域に対応したデータのみを記憶する。この場合、後述のステップＳ８では、ステップＳ２で測定した分光強度データＲａ３（λ）、Ｒｂ３（λ）は第３群の分割波長領域のデータしか計算に用いないため、Ｒａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）をＲａ３（λ）、Ｒｂ３（λ）の記憶領域に重ね書きすることで、さらに記憶領域の節約を図ってもよい。このような節約は、フォトダイオードアレイ１２の受光素子数が多いほど、また蓄積時間の個数Ｎが大きいほど有効である。
ただし記憶領域に余裕があれば、全波長領域のデータを記憶してもよい。
【００６１】
これらの分光強度データＲａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）は、未飽和蓄積時間Ｔ０の３倍の蓄積時間Ｔ１で測定されるため、ステップＳ２における測定時よりも各受光素子の電荷量が約３倍になる。
このため、Ｒａ１（λ）の場合、第１群の分割波長領域に属さないλ１〜λ４では、受光素子が飽和してしまうが、第１群の分割波長領域に属する波長λｍｉｎ〜λ１、λ４〜λｍａｘでは、飽和電荷量に達しないため受光素子の測定感度がステップＳ２の測定に比べて約３倍になる。
また、図４（ｂ）に示す例では、Ｒｂ１（λ）は、全波長範囲で飽和電荷量に達しないため受光素子の測定感度がステップＳ２の測定に比べて約３倍になる。
ここで「約」３倍というのは、蓄積時間に対して受光量が必ずしも比例するとは言えないため、必ずしも正確に３倍にはならないからである。ただし、後述するように、Ｒａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）は、比率を算出するためだけに用いられるデータであり、同一の蓄積時間において実際に受光した受光量と出力信号が比例関係にあれば、正確に３倍でなくても測定精度には影響しない。
【００６２】
また、蓄積時間Ｔ２による基準試料７０、被測定試料７の測定結果は、それぞれ分光強度データＲａ２（λ）、Ｒｂ２（λ）となり、記憶部１０６に記憶される。
本実施形態では、記憶領域を節約するため、第２群の分割波長領域に対応したデータのみを記憶する。この場合も、Ｒａ２（λ）、Ｒｂ２（λ）をＲａ３（λ）、Ｒｂ３（λ）の記憶領域に重ね書きすることで、さらに記憶領域の節約を図ってもよい。また、記憶領域に余裕があれば、全波長領域のデータを記憶してもよい。
【００６３】
これらの分光強度データＲａ２（λ）、Ｒｂ２（λ）は、未飽和蓄積時間Ｔ０の３／２倍の蓄積時間Ｔ２で測定されるため、ステップＳ２における測定時よりも各受光素子の電荷量が約３／２倍になる。
このため、Ｒａ２（λ）の場合、第２群の分割波長領域に属さないλ２〜λ３では、受光素子が飽和してしまい、同じく、λｍｉｎ〜λ１、λ４〜λｍａｘでは、Ｒａ１（λ）に比べると測定感度が劣る結果になる。
しかし、第２群の分割波長領域に属す波長λ１〜λ２、λ３〜λ４では、飽和電荷量に達しないため受光素子の測定感度がステップＳ２の測定に比べて約３／２倍になる。
また、図４（ｂ）に示す例では、Ｒｂ２（λ）は、全波長範囲で飽和電荷量に達しないため受光素子の測定感度がステップＳ２の測定に比べて約３／２倍になる。
【００６４】
以上で、ステップＳ７が終了する。本ステップは、蓄積時間設定工程で設定したＮ個の蓄積時間によって１次元撮像素子を駆動して、被測定試料および基準試料からの測定光の光強度データを取得する第２のデータ測定工程を構成している。
【００６５】
次にステップＳ８では、Ｎ群の分割波長領域ごとに、基準試料に対する被測定試料の
光強度データの比率を求め、相対測光値である相対分光反射率を算出する。
測定制御部１００は、各蓄積時間Ｔｊに対応する光強度測定が終了したら、記憶部１０６に記憶された、分割波長領域ごとの分光強度データＲａｊ（λ）、Ｒｂｊ（λ）と、分光反射率データＲｔｈｅｏｒｙ（λ）とを、相対測光値算出部１０５に送出し、相対測光値算出部１０５の演算処理を開始させる。
【００６６】
相対測光値算出部１０５は、まず、これらＲａｊ（λ）、Ｒｂｊ（λ）の比率であるｒ（λ）（λｍｉｎ≦λ≦λｍａｘ）を求める。
例えば、Ｎ＝３の例では、次式（２ａ）、（２ｂ）、（２ｃ）のようになる。Ｒａｊ（λ）、Ｒｂｊ（λ）は、それぞれλｍｉｎ≦λ≦λｍａｘの全データが２つの配列に格納されていれば、読み出しが容易となり、迅速に計算することができる。
【００６７】
ｒ（λ）＝Ｒｂ１（λ）／Ｒａ１（λ）
（λｍｉｎ≦λ≦λ１，λ４≦λ≦λｍａｘ）  ・・・（２ａ）
ｒ（λ）＝Ｒｂ２（λ）／Ｒａ２（λ）
（λ１＜λ≦λ２，λ３≦λ＜λ４）          ・・・（２ｂ）
ｒ（λ）＝Ｒｂ３（λ）／Ｒａ３（λ）
（λ２＜λ＜λ３）                          ・・・（２ｃ）
【００６８】
次に、相対測光値算出部１０５は、次式（３）により、被測定試料７の相対分光反射率Ｒｒｅｓｕｌｔ（λ）を算出し、測定制御部１００に送出する。
【００６９】
Ｒｒｅｓｕｌｔ（λ）＝ｒ（λ）・Ｒｔｈｅｏｒｙ（λ）              ・・・（３）
【００７０】
測定制御部１００に送出されたＲｒｅｓｕｌｔ（λ）は、記憶部１０６に記憶するとともに、グラフデータを生成し、表示モニタ１５に表示させる。また、必要に応じて、数表などの数値データとしても表示する。
以上で、ステップＳ８が終了する。本ステップは、１次元撮像素子を蓄積時間設定工程で設定した蓄積時間で駆動して取得した被測定試料および基準試料からの測定光の光強度データを用いて、Ｎ群の分割波長領域ごとに、基準試料の光強度データに対する被測定試料の光強度データの比率を求めて被測定試料の相対測光値を算出する相対測光値算出工程を構成している。
【００７１】
このようにして、測光装置５０により、被測定試料７の相対分光反射率Ｒｒｅｓｕｌｔ（λ）が測定可能波長の全域で測定される。
他の被測定試料７の測定を行う場合には、上記ステップＳ１〜Ｓ８を繰り返すことで、同様にして測定を行うことができる。
【００７２】
ただし、このような繰り返し測定では、被測定試料７の分光反射率が略同様であり、上記の蓄積時間をそのまま使って測定することができることが分かっている場合には、未飽和蓄積時間Ｔ０や、蓄積時間Ｔｊの設定は省略することもできる。また、測定光の光量変動などが少ない等、基準試料７０の測定結果が安定していることが分かっている場合には、２回目以降の基準試料７０の測定を省略することもできる。
【００７３】
このように本実施形態の測光装置５０およびこれを用いた測光方法によれば、未飽和蓄積時間Ｔ０以上の複数の蓄積時間Ｔｊを設定し、測定可能波長領域λｍｉｎ〜λｍａｘを蓄積時間Ｔｊに対応する分割波長領域に分割して、分割波長領域ごとの出力を増大させて光強度データを測定し、これら分割波長領域ごとに基準試料７０に対する光強度データの比率を求めることによって相対測光値を算出する。
このため、相対的に光強度が小さい波長域でも、蓄積時間を長く設定して高出力が得られるため、高感度な測定を行うことができる。このため、測定可能波長領域の全域にわたって測定精度を向上することができる。
また、蓄積時間を長く設定することにより、蓄積時間と受光量が比例しない場合でも、基準試料７０および被測定試料７の受光量と出力信号のリニアリティがあれば相対測光値を高精度に測定することが可能となる。
【００７４】
また、本実施形態では、分割波長領域の第ｊ群において、最大光強度Ｐｊｍａｘが、Ｐのｊ／Ｎ倍となるように分割波長領域を設定し、かつ、蓄積時間Ｔｊを式（１）のように設定している。このため、各分割波長領域において、測定感度を約Ｎ倍にしたのと同じことになり、各分割波長領域での測定精度が均等になる。すなわち、測定可能領域の全波長範囲での測定精度を均等に保ちつつ測定精度を向上することができる。
【００７５】
なお、上記の説明では、測光装置５０が落射照明により相対分光反射率を測定する場合の例で説明したが、相対測光値としては相対分光透過率測定でもよい。この場合、測定光として透過照明光を照射し、この透過光を対物レンズ６および結像レンズ９によって分光器１０に入射させる構成とすればよい。
【００７６】
また、上記の説明では、基準試料で測定される分光強度が被測定試料で測定される分光強度よりも大きい場合の例で説明したが、被測定試料の分光強度の方が大きい場合には、未飽和蓄積時間Ｔ０や最大光強度Ｐを、被測定試料の分光強度データから設定することになる。
【００７７】
また、上記の説明では、最大光強度ＰをＮ等分して、上記式（１）によって蓄積時間を設定したため、蓄積時間の個数Ｎを入力すると、測定制御ユニット１６の蓄積時間設定部１０４によって自動的に蓄積時間を設定するものとして説明した。ただし、例えば、最大光強度Ｐを等分しない場合等、蓄積時間の長さを分割波長領域に応じて不規則に変える必要がある場合には、蓄積時間の個数とともに、各蓄積時間の大きさや相対比などを入力することで、手動または半自動で蓄積時間を設定してもよい。
また、分割波長領域も手動で設定するようにしてもよい。
このように手動設定を行う場合には、蓄積時間設定部１０４および波長領域分割部１０３は、操作部１７から測定制御部１００を介して設定された蓄積時間や分割波長領域を、記憶部１０６に記憶させる動作を行うものとなる。
【００７８】
また、上記の説明では、第２の測定工程において、基準試料７０および被測定試料７の一方を保持台１９に保持した状態で全蓄積時間の測定を行い、次に基準試料７０および被測定試料７の他方を保持台１９に保持した状態で全蓄積時間の測定を行った例で説明した。この場合、測定対象のセット回数が減るため、効率的に測定を行うことができる。
ただし、１つの蓄積時間ごとに基準試料７０および被測定試料７の測定を繰り返して、全蓄積時間による測定を行うようにしてもよい。
【００７９】
また、上記の説明では、基準試料７０および被測定試料７を単独で保持台１９に保持する場合の例で説明したが、基準試料７０および被測定試料７を並列して保持し、スライド機構やレボルバ機構などによって、基準試料７０および被測定試料７の測定位置に選択的に移動できるようにしてもよい。
【００８０】
また、上記の実施形態で説明したすべての構成要素は、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせたり、削除したりして実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１  光源
２  照明レンズ
３ａ  ピンホール
４  コリメータレンズ
５  ハーフミラー
６  対物レンズ
７  被測定試料
８  被測定面
９  結像レンズ
１０  分光器
１１  回折格子
１２  フォトダイオードアレイ（１次元撮像素子）
１３  制御回路（１次元素子駆動部）
１５  表示モニタ
１６  測定制御ユニット
１７  操作部
１９  保持台
５０  測光装置
７０  基準試料
８０  基準測定面
１００  測定制御部
１０１  蓄積時間個数設定部
１０２  データ取得部
１０３  波長領域分割部
１０４  蓄積時間設定部
１０５  相対測光値算出部
１０６  記憶部
ａ、ｂ、ｃ  分割波長領域
Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６  測定光
Ｎ  蓄積時間の個数
Ｏ  測定基準軸
Ｐ  最大光強度
Ｒａ（λ）、Ｒｂ（λ）、Ｒａｊ（λ）、Ｒｂｊ（λ）、Ｒａ１（λ）、Ｒｂ１（λ）、Ｒａ２（λ）、Ｒｂ２（λ）、Ｒａ３（λ）、Ｒｂ３（λ）  分光強度データ（光強度データ）
Ｒｍａｘ（λ）  波長領域分割用光強度データ
Ｒｒｅｓｕｌｔ（λ）  相対分光反射率（相対測光値）
Ｒｔｈｅｏｒｙ（λ）  分光反射率データ
ｒ（λ）  比率
Ｔ０  未飽和蓄積時間
Ｔｊ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３  蓄積時間
【図１】
2012198119.tif 000003
【図２】
2012198119.tif 000004
【図３】
2012198119.tif 000005
【図４】
2012198119.tif 000006