(57)【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、複数の画素から成る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ポリクロメータにおける、前記被測定光による迷光を補正するための方法であって、
迷光の波長間または画素間の相対的な分布であって、任意の入射光による迷光の分光分布または画素分布が前記入射光の分光分布に依存することなく相対的に近似する前記迷光の分光分布または画素分布を予め求めて、１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布とするステップと、
前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布と、前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布との強度比である迷光強度係数を、前記被測定光の分光分布または画素分布に応じて求めるステップと、
前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布と、前記迷光強度係数との積によって、前記被測定光による迷光の分光分布または画素分布を推定するステップと、
前記推定された迷光の分光分布または画素分布に基づいて、前記受光手段から出力される前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光成分を補正するステップとを含むこと
を特徴とするポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項２】
前記受光手段の受光画素域を所定の波長幅または画素幅の波長帯（バンド）に分割し、
前記迷光強度係数を、予め求められた、入射光の前記各バンドの成分が迷光になる効率（バンド迷光効率）と、入射光の各バンド成分の積分強度（積分バンド入力）とから求めることを特徴とする請求項１に記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項３】
前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布を、バンド迷光効率と、積分バンド入力と、基準迷光分光分布とによって推定することを特徴とする請求項２に記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項４】
前記各バンドが、異なるカット波長をもつ２つのシャープカットロングパスフィルタの差分透過領域であることを特徴とする請求項２または３記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項５】
予め求められた各バンドの分光透過率、または画素透過率と、入射光の分光分布出力、または画素分布出力とから、入射光の積分バンド入力を求めることを特徴とする請求項４に記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項６】
前記基準迷光分光分布を、前記受光手段の少なくとも一部の画素に入射しない波長の入射光を入射させたときの、前記少なくとも一部の画素の出力から求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項７】
前記受光手段は、入射光の前記分離された波長成分を受光する第１の画素列と、前記分離された波長成分が入射しない位置で前記第１の画素列と並列に配置された第２の画素列とを具え、前記入射光を入射させたときの前記第２の画素列の出力から前記基準迷光分光分布を求めることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のポリクロメータの迷光の補正方法。
【請求項８】
被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の画素から成る受光手段でそれぞれ受光し、演算制御手段において各波長成分の分光強度を求めるようにしたポリクロメータにおいて、
前記演算制御手段は、迷光の波長間または画素間の相対的な分布であって、任意の入射光による迷光の分光分布または画素分布が前記入射光の分光分布に依存することなく相対的に近似する前記迷光の分光分布または画素分布を予め求めて、１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布として保存されている該基準迷光分光分布または基準迷光画素分布と、前記入射光の分光分布または画素分布に応じて求められた、前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布と前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布との強度比である迷光強度係数とから、前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光の分光分布または画素分布を推定し、前記推定された迷光の分光分布または画素分布に基づいて、前記受光手段から出力される前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光成分を補正することを特徴とするポリクロメータ。
【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ポリクロメータおよびその迷光の補正方法に関する。
【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、標準的なポリクロメータ１の概略構成を示す断面図である。光源Ｓから入射スリットＳＬに入射した光束Ｉは、レンズＬによって平行光束となって回折格子Ｇに入射して分散反射され、再びレンズＬによって入射スリットＳＬの分散像（この図６の例では、１次回折光Ｄによる分散像）を作ってセンサアレイＤＡ上に収束する。センサアレイＤＡは、たとえば画素番号ｎ＝１〜３５の３５画素を有し、３８０〜７２０ｎｍの波長域をカバーする。
【０００３】
このようなポリクロメータでは、迷光が測定精度に影響を与える。ここで、図１１には、典型的な回折格子の１次回折光に対する回折効率を示す。この回折格子は、センサアレイＤＡに用いられるＣＣＤやＣＭＯＳなどのシリコン系のセンサの感度が、長波長程高いので、回折効率が短波長側で高くなるように設定されている。このため、この回折格子を図６のポリクロメータ１の回折格子Ｇに用いた場合、４００ｎｍではおよそ７０％、７００ｎｍではおよそ４０％の入射光が、１次回折光としてセンサアレイＤＡに入射するけれども、この１次回折光以外の回折光は迷光になる（入射光の７００ｎｍの成分が迷光になる比率は、４００ｎｍの成分のおよそ２倍ということになる）。
【０００４】
そこで、特許文献１や特許文献２では、共に、単波長光を入射させたときの中心波長から離れた波長域の出力分布を該単波長光の波長の入射光に対する迷光分布とし、複数の単波長光について求めた前記迷光分布から測定波長域各波長の入射光に対する迷光分布を示すマトリクスデータを予め求めておき、実際の被測定光の分光分布と前記マトリクスデータとから、被測定光による迷光分布を推定、補正している。
【特許文献１】特開平１１−３０５５２号公報
【特許文献２】特開平７−２０９０８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、前記マトリクスデータを取得するには、エネルギの低い単波長光のわずかな比率しか入射しない迷光域各波長の出力を測定する必要があり、必要な精度を得るためには、コストも時間もかかるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、容易に得られる情報を基に、充分な精度で迷光を補正することができるポリクロメータおよびその迷光の補正方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の画素から成る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ポリクロメータにおける、前記被測定光による迷光を補正するための方法であって、迷光の波長間または画素間の相対的な分布であって、任意の入射光による迷光の分光分布または画素分布が前記入射光の分光分布に依存することなく相対的に近似する前記迷光の分光分布または画素分布を予め求めて、１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布（Ｓ０ｎ）とするステップと、前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布と、前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布との強度比である迷光強度係数（Ｋｓ、Ｋｒ）を、前記被測定光の分光分布または画素分布に応じて求めるステップと、前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布と、前記迷光強度係数との積によって、前記被測定光による迷光の分光分布または画素分布を推定するステップと、前記推定された迷光の分光分布または画素分布に基づいて、前記受光手段から出力される前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光成分を補正するステップとを含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明のポリクロメータは、被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の画素から成る受光手段でそれぞれ受光し、演算制御手段において各波長成分の分光強度を求めるようにしたポリクロメータにおいて、前記演算制御手段は、迷光の波長間または画素間の相対的な分布であって、任意の入射光による迷光の分光分布または画素分布が前記入射光の分光分布に依存することなく相対的に近似する前記迷光の分光分布または画素分布を予め求めて、１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布（Ｓ０ｎ）として保存されている該基準迷光分光分布または基準迷光画素分布と、前記入射光の分光分布または画素分布に応じて求められた、前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布と前記１つの基準迷光分光分布または基準迷光画素分布との強度比である迷光強度係数（Ｋｓ、Ｋｒ）とから、前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光の分光分布または画素分布を推定し、前記推定された迷光の分光分布または画素分布に基づいて、前記受光手段から出力される前記被測定光の分光分布出力または画素分布出力に含まれる迷光成分を補正することを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、充分な信号レベルで精度良く求められた基準迷光分布（Ｓ０ｎ）と強度係数（Ｋｓ，Ｋｒ）とに基づいて、入射光がもたらす迷光分布を推定するので、従来のように入射光から直接迷光分布を推定するよりも、結果的に高精度に迷光を補正することができる。
【００１０】
また、補正処理を画素分布出力に対して行う場合、画素−波長変換を伴わない簡単な処理で高精度の迷光補正を行うことができる。
【００１１】
さらにまた、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、前記受光手段の受光画素域を所定の波長幅または画素幅の波長帯（バンドａ，ｂ，ｃ）に分割し、前記迷光強度係数（Ｋｓ，Ｋｒ）を、予め求められた、入射光の前記各バンド（ａ，ｂ，ｃ）の成分が迷光になる効率（バンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃ）と、入射光の各バンド成分の積分強度（積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃ）とから求めることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、たとえば可視域（４００−７００ｎｍ）を比較的少数の、広い波長幅のバンドに分割することで、入射光の強度を上げることができ、高精度に各バンド（ａ，ｂ，ｃ）のバンド迷光効率（Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃ）を求めることができる。更にこのバンド迷光効率（Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃ）を用いて、迷光強度係数（Ｋｓ，Ｋｒ）を求めることができるので、結果的に高精度に迷光を補正することができる。また、個々の分光装置のバンド迷光効率（Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃ）は、充分な強度の入射光を用いるので、容易に精度良く求めることができる。
【００１３】
また、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、前記入射光による前記迷光の分光分布または画素分布（Ｓｓｎ、Ｓｒｎ）を、バンド迷光効率（例えばＥｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃおよび））と、積分バンド入力（例えばＡａ，Ａｂ，Ａｓｃ）と、基準迷光分光分布（Ｓ０ｎ）とによって推定することを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、入射光の積分バンド入力（Ａａ，Ａｂ，Ａｃ）と、保存されているバンド迷光効率（Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃ）および基準迷光分布（Ｓ０ｎ）とを用いて、簡単な処理で入射光の迷光分布（Ｓｓｎ，Ｓｒｎ）を推定して、入射光の分光分布出力、または画素分布出力（Ｉｓｎ，Ｉｒｎ）を高精度に補正（Ｉｓｎ→Ｉｓ’ｎ，Ｉｒｎ→Ｉｒ’ｎ）することができる。
【００１５】
さらにまた、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、前記各バンド（ａ，ｂ，ｃ）が、異なるカット波長をもつ２つのシャープカットロングパスフィルタの差分透過領域であることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成によれば、各バンド（ａ，ｂ，ｃ）の入射光の画素分布出力を、２つの高透過率のシャープカットロングパスフィルタを透過させたときの画素分布出力の差によって得ることができ、それに基づいて前記バンド迷光効率を精度良く求めることができる。
【００１７】
また、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、予め求められた各バンド（ａ，ｂ，ｃ）の分光透過率、または画素透過率(Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎ)と、入射光の分光分布出力、または画素分布出力（Ｉｓｎ）とから、入射光の積分バンド入力（Ａａ，Ａｂ，Ａｃ）を求めることを特徴とする。
【００１８】
上記の構成によれば、簡単な処理で積分バンド入力（Ａａ，Ａｂ，Ａｃ）を求めることができる。
【００１９】
さらにまた、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法は、前記基準迷光分光分布（Ｓ０ｎ）を、前記受光手段の少なくとも一部の画素に入射しない波長の入射光を入射させたときの、前記少なくとも一部の画素の出力から求めることを特徴とする。
【００２０】
上記の構成によれば、完成状態の分光装置の入射スリットに前記の波長の入射光を入射させるだけで、前記基準迷光分布（Ｓ０ｎ）を求めることができる。
【００２１】
また、本発明のポリクロメータの迷光の補正方法では、前記受光手段は、入射光の前記分離された波長成分を受光する第１の画素列と、前記分離された波長成分が入射しない位置で前記第１の画素列と並列に配置された第２の画素列とを具え、前記入射光を入射させたときの前記第２の画素列の出力から前記基準迷光分光分布（Ｓ０ｎ）を求めることを特徴とする。
【００２２】
上記の構成によれば、前記基準迷光分布（Ｓ０ｎ）を容易に精度良く求めることができる。この方法は、２つの画素列を備えるデュアルチャネルのポリクロメータについて特に有効である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のポリクロメータおよびその迷光の補正方法は、以上のように、被測定光を波長分離手段で複数の波長成分に分離して、複数の画素から成る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ポリクロメータおよびその迷光を補正するための方法であって、予め求められて保存されている入射光の分光分布に依存しない迷光の相対分光（画素）分布（基準迷光分布Ｓ０ｎ）と、入射光の分光（画素）分布出力に応じて求められた迷光の強度係数（迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒ）とから、前記被測定光の分光（画素）分布出力に含まれる迷光の分光（画素）分布（迷光分布Ｓｓｎ，Ｓｒｎ）を推定して、前記被測定光の分光（画素）分布出力（Ｉｓｎ，Ｉｒｎ）を補正（Ｉｓ’ｎ，Ｉｒ’ｎ）する。
【００２４】
それゆえ、充分な信号レベルで精度良く求められた基準迷光分布（Ｓ０ｎ）と強度係数（Ｋｓ，Ｋｒ）とに基づいて、入射光がもたらす迷光分布を推定するので、従来のように入射光から直接迷光分布を推定するよりも、結果的に高精度に迷光を補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の一形態に係るポリクロメータであるデュアルチャネルポリクロメータ１０のブロック図である。このデュアルチャネルポリクロメータ１０において、前述の図６で示すポリクロメータ１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示す。このデュアルチャネルポリクロメータ１０は、試料を照明して、その分光反射率係数などを測定する前記分光測色計（分光反射特性測定装置）の分光手段として用いられる。このため、前記試料からの反射光（サンプル光）用のサンプルチャネル（以下、Ｓチャネル）と照明光用の参照チャネル（以下、Ｒチャネル）との２つの光学系統を具え、Ｓチャネル入射スリットＳＬｓおよびＲチャネル入射スリットＳＬｒ、ならびにそれらに対応するＳチャネルセンサアレイＤＡｓおよびＲチャネルセンサアレイＤＡｒが、図１（ａ）の紙面の奥行き方向に、図１（ｂ）に示すように、相互に位置を入れ替えて取り付けられている。
【００２６】
この構成によって、Ｓチャネル入射スリットＳＬｓおよびＲチャネル入射スリットＳＬｒから入射したサンプル光Ｉｓおよび照明光Ｉｒは、各々、レンズＬによって平行光束となって回折格子Ｇに入射して分散反射される。その中の１次分散光ＤｓおよびＤｒが、再びレンズＬによって入射スリットＳＬｓおよびＳＬｒの１次分散像を作って、ＳチャネルセンサアレイＤＡｓおよびＲチャネルセンサアレイＤＡｒに入射し、各々、画素信号に変換される。両チャネルの画素信号は処理回路ＰＣを経て、ＳチャネルおよびＲチャネル画素分布出力として、演算制御手段ＰＵに入力される。演算制御手段ＰＵは、入力された両チャネルの画素分布出力に公知の処理を施して、前記分光反射率係数などの試料の分光特性に変換して出力する。
【００２７】
このとき、ＳチャネルおよびＲチャネル入射光Ｉｓ，Ｉｒの一部は、前述のように該デュアルチャネルポリクロメータ１０内で迷光となって、Ｓチャネル用センサアレイＤＡｓおよびＲチャネル用センサアレイＤＡｒに入射し、試料の分光特性測定値の誤差となる。ここで、Ｒチャネルの入射光である照明光Ｉｒ由来の迷光については、該入射光Ｉｒが試料に依存せず一定であるので、事前に試料のない状態での（本来、０であるべき）Ｓチャネルの画素信号を測定して、ＳチャネルとＲチャネルとへの迷光とする、いわゆるダーク校正で、大きな誤差なく補正することができる。
【００２８】
これに対して、Ｓチャネルの入射光であるサンプル光Ｉｓ由来の迷光は、該サンプル光Ｉｓが試料に依存するので、前記照明光Ｉｒ由来の迷光のように事前に求めておくことができない。本発明の目的は、このサンプル光Ｉｓ（Ｓチャネル入射光）由来の迷光の補正であり、以下ではサンプル光Ｉｓ由来のＳチャネルとＲチャネルとへの迷光の補正について説明する。
【００２９】
補正にあたって、本件発明者は、以下のようにして、迷光の原因を詳しく調査した。先ず、前述のポリクロメータ１への入射光束に、図７および表１で示すような分光透過率（透明ガラスの透過率で基準化されている）のシャープカットロングパスフィルタ（色ガラスフィルタ）Ｌ４２，Ｙ４０，Ｏ５６，Ｒ６３，Ｒ７０を、図６において参照符号Ｆで示すように挿入したときのセンサアレイＤＡの画素出力を見ると、図８および図９（図８の拡大図）に示すように、本来、透過光のない波長に対応する画素で、迷光による出力（０になるべきところ、図９に現れるノイズフロアのような略平坦部分）が観察された。すなわち、その波長成分の光が本来入射するべき画素以外の画素にも、迷光として入射している。またその迷光は、フィルタのカットオフ波長が短波長である程、すなわち透過波長域が広い程、大きくなっている。
【００３０】
【数１】
0005012323.tif 000002
【００３１】
これらの迷光の支配的な要因としては、レンズＬの２つの表面での反射光ＳＬおよびセンサアレイＤＡに入射しない回折格子Ｇの分散反射光ＳＧ（１次以外、つまり０次、−１次、±２次、・・・の回折光、およびセンサアレイＤＡに入射しない波長域の１次回折光）であると推察することができる。
【００３２】
これらの成分は、ポリクロメータ１のハウジングＨの内壁（通常、黒色）の多重反射で減衰した後、迷光ＳＴとしてセンサアレイＤＡに入射することになる。センサアレイＤＡに入射する迷光の画素間の分布は、ハウジングＨの内壁面の反射特性および拡散特性に依存するが、通常、反射率と拡散性を抑えるべく黒色平滑面とされている前記ハウジングＨの内壁面は、前記反射特性および拡散特性の波長依存性は小さい。したがって、センサアレイＤＡの各画素に入射する迷光の相対分布（相対画素分布）は、入射光の分光分布に殆ど依存しない。図１０は、前述のシャープカットロングパスフィルタＦ（Ｌ４２，Ｙ４０，Ｏ５６，Ｒ６３，Ｒ７０）を通した入射光によるセンサアレイＤＡの１〜３５画素（３８０〜７２０ｎｍに相当）の迷光の画素分布であるが、相対的には近似していることが理解される。
【００３３】
一方、入射光が迷光になる効率は、波長に依存する。これの主たる要因は、前述の図１１で説明した回折格子の１次回折光に対する回折効率によるものであり、センサアレイＤＡの迷光出力を考えると、該センサアレイＤＡの分光感度も要因となる。
【００３４】
以上から、ポリクロメータ１の迷光は、以下の特徴を持つ。
ｉ．迷光の相対画素分布は、入射光の分光分布に殆ど依存しない。
ii．迷光の強度は、入射光の分光分布と、ポリクロメータ１に固有の各波長の入射光が迷光になる効率（分光迷光効率）とに依存する。
【００３５】
したがって、本実施の形態のポリクロメータ１０に対する迷光補正は、ＳチャネルおよびＲチャネルの画素分布出力ＩｓｎおよびＩｒｎ（ｎ＝１〜３５は画素番号）に対して以下のように行われ、この画素分布出力Ｉｓｎ，Ｉｒｎから分光分布への変換は迷光補正された画素出力について行われる。
【００３６】
先ず、前述のように、ポリクロメータの迷光の相対画素分布は、入射光の分光分布に依存せず、基準的な画素分布（以下、基準迷光分布）Ｓ０ｎで近似できる。また、迷光の強度は、入射光の分光分布と分光迷光効率とに依存し、したがってこれに対応する入射光の画素分布と画素迷光効率とに依存する。画素迷光効率は、回折格子Ｇの回折効率やレンズＬの反射率の分光特性、センサアレイＤＡの分光感度などに依存する。ここで、画素迷光効率がなだらかであれば、これを比較的広い波長帯、つまり画素帯（バンド）のＳチャネルおよびＲチャネルへの迷光効率（以下、バンド迷光効率）ＥｓＢおよびＥｒＢ（Ｂはバンド番号）で置き換えても、もともと低レベルの迷光の補正には充分な精度を得ることができる。
【００３７】
以上から、先ずＳチャネル画素分布出力Ｉｓｎをもたらす任意の入射光（サンプル光）ＩｓによるＳチャネルおよびＲチャネルへの迷光の画素分布（以下、迷光分布）ＳｓｎおよびＳｒｎは、基準迷光分布Ｓ０ｎと、入射光Ｉｓ全体によるＳチャネルおよびＲチャネルへの迷光強度を与える係数（以下、迷光強度係数）ＫｓおよびＫｒの積で与えられ、下記のとおりである。
Ｓｓｎ＝Ｋｓ・Ｓ０ｎ                                                …（１）
Ｓｒｎ＝Ｋｒ・Ｓ０ｎ                                                …（２）
【００３８】
ここで、前記迷光強度係数ＫｓおよびＫｒは、入射光の各バンドへの全入射量（以下、積分バンド入力）ＡＢと、ＳチャネルおよびＲチャネルへのバンド迷光効率ＥｓＢおよびＥｒＢとを用いて、
Ｋｓ＝ΣＢ（ＡＢ・ＥｓＢ）                                          …（３）
Ｋｒ＝ΣＢ（ＡＢ・ＥｒＢ）                                          …（４）
で与えられる（ΣＢはバンドＢについての積算を表す）ので、結局、ＳチャネルおよびＲチャネルの迷光分布ＳｓｎおよびＳｒｎは、
Ｓｓｎ＝Ｓ０ｎ・ΣＢ（ＡＢ・ＥｓＢ）                                …（５）
Ｓｒｎ＝Ｓ０ｎ・ΣＢ（ＡＢ・ＥｒＢ）                                …（６）
で与えられる。
【００３９】
したがって、前記ＳチャネルおよびＲチャネルの画素分布出力ＩｓｎおよびＩｒｎに対する迷光補正は、下式のように、迷光分布ＳｓｎおよびＳｒｎを差し引いて、補正画素分布Ｉｓ’ｎおよびＩｒ’ｎを得ることで行うことができる。
Ｉｓ’ｎ＝Ｉｓｎ−Ｓｓｎ                                            …（７）
Ｉｒ’ｎ＝Ｉｒｎ−Ｓｒｎ                                            …（８）
【００４０】
そのため、ポリクロメータ１０の校正時に、演算制御手段ＰＵに接続された外部処理装置ＥＣによって、前記基準迷光分布Ｓ０ｎと、バンド迷光効率ＥｓＢおよびＥｒＢと、バンド積分入力ＡＢの算出に必要なバンド画素透過率ＴＢ，ｎとが求められ、演算制御手段ＰＵ内の記憶手段に保存される。それらの求め方は以下の通りである。
【００４１】
本実施の形態では、先ず前記基準迷光分布Ｓ０ｎは、Ｓチャネル用入射スリットＳＬｓにのみ光束Ｉｓを入射させたときのＲチャネル用センサアレイＤＡｒの画素分布出力Ｉｒｎによって求められる。ここで、画素域は、前述の図７に示す透過特性を持つ２つのシャープカットロングパスフィルタ（以下、シャープカットフィルタ）Ｏ５６，Ｒ７０で区切られる、図２（ａ）で示すような３つのバンドａ，ｂ，ｃに分割される。この他、図２（ｂ）で示すようにバンド迷光効率を求めるために、フィルタＹ５０，Ｏ５６で区切られるバンドａ’が用いられる。
【００４２】
そして、白色光源Ｓからの入射光束に、透明ガラスＧとシャープカットフィルタＹ５０，Ｏ５６，Ｒ７０のいずれかを挿入して、Ｓチャネル画素分布出力ＩｓＧｎ，Ｉｓ５０ｎ，Ｉｓ５６ｎ，Ｉｓ７０ｎおよびＲチャネル画素分布出力ＩｒＧｎ，Ｉｒ５０ｎ，Ｉｒ５６ｎ，Ｉｒ７０ｎを得、さらに前記バンドａ，ａ’，ｂ，ｃの入射光に対する画素出力として、それらの差分Ｄｓａ，ｎ，Ｄｓａ’，ｎ，Ｄｓｂ，ｎ，Ｄｓｃ，ｎおよびＤｒａ，ｎ，Ｄｒａ’，ｎ，Ｄｒｂ，ｎ，Ｄｒｃ，ｎを求める。
【００４３】
Ｄｓａ，ｎ＝ＩｓＧｎ−Ｉｓ５６ｎ                              …（９−１）
Ｄｓａ’，ｎ＝Ｉｓ５０ｎ−Ｉｓ５６ｎ                          …（９−２）
Ｄｓｂ，ｎ＝Ｉｓ５６ｎ−Ｉｓ７０ｎ                            …（９−３）
Ｄｓｃ，ｎ＝Ｉｓ７０ｎ                                        …（９−４）
Ｄｒａ，ｎ＝ＩｒＧｎ−Ｉｒ５６ｎ                              …（１０−１）
Ｄｒａ’，ｎ＝Ｉｒ５０ｎ−Ｉｒ５６ｎ                          …（１０−２）
Ｄｒｂ，ｎ＝Ｉｒ５６ｎ−Ｉｒ７０ｎ                            …（１０−３）
Ｄｒｃ，ｎ＝Ｉｒ７０ｎ                                        …（１０−４）
次に、各バンドａ，ｂ，ｃの入射光のＳチャネルへのバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，Ｅｓｃを、以下のように、Ｓチャネルの差分Ｄｓａ’，ｎ，Ｄｓｂ，ｎ，Ｄｓｃ，ｎの全画素（ｎ＝１〜３５）積分値に対する迷光画素域（ｍ＝１〜８）積分値の比を、基準迷光分布Ｓ０の迷光画素域積分値Σｍ（Ｓ０ｍ）で基準化して求める。
Ｅｓａ＝Σｍ（Ｄｓａ’，ｍ）／Σｎ（Ｄｓａ’，ｎ）／Σｍ（Ｓ０ｍ）
…（１１−１）
Ｅｓｂ＝Σｍ（Ｄｓｂ，ｍ）／Σｎ（Ｄｓｂ，ｎ）／Σｍ（Ｓ０ｍ）
…（１１−２）
Ｅｓｃ＝Σｍ（Ｄｓｃ，ｍ）／Σｎ（Ｄｓｃ，ｎ）／Σｍ（Ｓ０ｍ）
…（１１−３）
ただし、ΣｍおよびΣｎは、前記の画素ｍおよびｎについての積算値を表す。なお、ここでは全バンドａ，ｂ，ｃに一律にｍ＝１〜８を迷光画素域としたが、バンド毎に異なる迷光画素域を設定してもよい。
【００４４】
一方、全画素が迷光域となるＲチャネルへのバンド迷光効率Ｅｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃは、以下のように、Ｓチャネルの差分Ｄｓａ’，ｎ，Ｄｓｂ，ｎ，Ｄｓｃ，ｎの全画素積分値に対するＲチャネルの差分Ｄｒａ’，ｎ，Ｄｒｂ，ｎ，Ｄｒｃ，ｎの全画素積分値の比を、基準迷光分布Ｓ０の全画素積分値で基準化して求める。
Ｅｒａ＝Σｎ（Ｄｒａ’，ｎ）／Σｎ（Ｄｓａ’，ｎ）／Σｎ（Ｓ０ｎ）
…（１２−１）
Ｅｒｂ＝Σｎ（Ｄｒｂ，ｎ）／Σｎ（Ｄｓｂ，ｎ）／Σｎ（Ｓ０ｎ）
…（１２−２）
Ｅｒｃ＝Σｎ（Ｄｒｃ，ｎ）／Σｎ（Ｄｓｃ，ｎ）／Σｎ（Ｓ０ｎ）
…（１２−３）
【００４５】
また、各バンドａ，ｂ，ｃのバンド画素透過率Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎは、以下のように、差分Ｄｓａ，ｎ，Ｄｓｂ，ｎ，Ｄｓｃ，ｎを透明ガラスＧの画素分布出力ＩｓＧｎで基準化して求める。
Ｔａ，ｎ＝Ｄｓａ，ｎ／ＩｓＧｎ                                …（１３−１）
Ｔｂ，ｎ＝Ｄｓｂ，ｎ／ＩｓＧｎ                                …（１３−２）
Ｔｃ，ｎ＝Ｄｓｃ，ｎ／ＩｓＧｎ                                …（１３−３）
【００４６】
以上のようにして、校正時に各パラメータが求められ、演算制御手段ＰＵ内の記憶手段に保存されている状態で、実際の測定時には、該演算制御手段ＰＵにおいて、以下のようにして迷光補正が行われる。すなわち、Ｒチャネルからは照明光のモニター入射光の画素分布出力Ｉｒｎが、Ｓチャネルからは該照明光で照明された試料からの入射光の画素分布出力Ｉｓｎが、各々得られると、先ず、Ｓチャネル画素分布出力Ｉｓｎと、保存されていたバンド画素透過率Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎとから、以下のように積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃを求める。
Ａａ＝Σｎ（Ｉｓｎ・Ｔａ，ｎ）                               …（１４−１）
Ａｂ＝Σｎ（Ｉｓｎ・Ｔｂ，ｎ）                               …（１４−２）
Ａｃ＝Σｎ（Ｉｓｎ・Ｔｃ，ｎ）                               …（１４−３）
【００４７】
次に、この入射光ＩｓによるＳチャネルおよびＲチャネルへの迷光強度係数ＫｓおよびＫｒが、上記で求められた積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃと、保存されていたＳチャネルおよびＲチャネルのバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃとから、以下のように求められる。
Ｋｓ＝Ａａ・Ｅｓａ＋Ａｂ・Ｅｓｂ＋Ａｃ・Ｅｓｃ                    …（１５）
Ｋｒ＝Ａａ・Ｅｒａ＋Ａｂ・Ｅｒｂ＋Ａｃ・Ｅｒｃ                    …（１６）
【００４８】
さらに、入射光ＩｓによるＳチャネルおよびＲチャネルへの迷光分布ＳｓｎおよびＳｒｎが、上記で求められた迷光強度係数ＫｓおよびＫｒと、基準迷光分布Ｓ０ｎとの積で、以下のように求められる。
Ｓｓｎ＝Ｋｓ・Ｓ０ｎ                                              …（１７）
Ｓｒｎ＝Ｋｒ・Ｓ０ｎ                                              …（１８）
【００４９】
最後に、補正された画素分布Ｉｓ’ｎおよびＩｒ’ｎが以下のようにして求められて、以後の処理に提供される。
Ｉｓ’ｎ＝Ｉｓｎ−Ｓｓｎ                                          …（１９）
Ｉｒ’ｎ＝Ｉｓｎ−Ｓｒｎ                                          …（２０）
【００５０】
図３は、校正時における補正パラメータを求めるプロセスを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１では、白色光源Ｓからの光束Ｉにガラス板を挿入してＳチャネルにのみ入射させ、ＳチャネルおよびＲチャネル画素分布出力ＩｓＧｎおよびＩｒＧｎを求める。ステップＳ２では、Ｙ５０フィルタを挿入して、ＳチャネルおよびＲチャネル画素分布出力Ｉｓ５０ｎおよびＩｒ５０ｎを求める。ステップＳ３では、Ｏ５６フィルタを挿入して、Ｓチャネル画素分布出力Ｉｓ５６ｎおよびＩｒ５６ｎを求める。ステップＳ４では、Ｒ７０フィルタを挿入して、Ｓチャネル画素分布出力Ｉｓ７０ｎおよびＩｒ７０ｎを求める。
【００５１】
その後、ステップＳ５では、ガラス板挿入時のＲチャネル画素分布出力ＩｒＧｎを基準迷光分布Ｓ０ｎとして保存する。続いてステップＳ６では、前記式９−１〜４および式１０−１〜４によって、差分Ｄｓａ，ｎ，Ｄｓａ’，ｎ，Ｄｓｂ，ｎ，Ｄｓｃ，ｎおよびＤｒａ，ｎ，Ｄｒａ’，ｎ，Ｄｒｂ，ｎ，Ｄｒｃ，ｎを求める。さらにステップＳ７では、式１１−１〜３および式１２−１〜３によって、バンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃを求めて保存する。その後ステップＳ８では、式１３−１〜３によって、バンド画素透過率Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎを求めて保存する。
【００５２】
また、図４は、測定時における迷光補正のプロセスを説明するためのフローチャートである。ステップＳ１１では、試料を照明して、Ｓチャネル画素分布出力ＩｓｎおよびＲチャネル画素分布出力Ｉｒｎを求める。ステップＳ１２では、保存されていたバンド画素透過率Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎを用い、前記式１４−１〜３によって積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃを求める。ステップＳ１３では、求められた積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃと、保存されていたＳチャネルおよびＲチャネルのバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃとから、前記式１５および式１６によってＳチャネルおよびＲチャネルの迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒを求める。
【００５３】
続いてステップＳ１４では、前記迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒと、保存されていたＳチャネルおよびＲチャネルの基準迷光分布Ｓ０ｎとから、前記式１７および式１８によってＳチャネルおよびＲチャネルの迷光分布ＳｓｎおよびＳｒｎを求める。さらにステップＳ１５では、前記式１９および式２０によって補正画素分布Ｉｓ’ｎおよびＩｒ’ｎを求めて出力する。
【００５４】
図５にＬ４２フィルタ（４２０ｎｍカットオフ）の透過光の画素分布出力（補正前）と、本発明の方法で迷光補正した補正画素分布（補正後）とを示す。この図５から、ノイズフロアのように現れていた迷光成分が、ほぼ０に抑えられていることが理解される。
【００５５】
なお、Ｒチャネル用センサアレイＤＡｒと、Ｓチャネル用センサアレイＤＡｓとが近接して配置されている場合は、ＲチャネルはＳチャネルと同じ迷光分布を有するものとして、上述の処理からＲチャネルの迷光分布を求めるための処理を省略することができる。
【００５６】
また、照明手段を持たず、光源Ｓからの光束Ｉを測定する機器に搭載されるシングルチャネルポリクロメータの場合も、Ｒチャネルが存在しないので、同様にＲチャネルの迷光分布を求めるための処理が省略される。さらに、シングルチャネルポリクロメータの場合には、上述のようにＳチャネル用入射スリットＳＬｓにのみ光束Ｉｓを入射させたときのＲチャネル用センサアレイＤＡｒの画素分布出力によって基準迷光分布Ｓ０ｎを求めることができないので、センサアレイＤＡｒの検出範囲外の波長域の光束、たとえば検出範囲が３８０〜７４０ｎｍであれば、７６０ｎｍ以上の光束を入射させたときの画素分布出力を基準迷光分布とする方法や、レーザ光など半値幅の狭い単色光を入射させたときの画素分布出力を、単色光が影響する画素を除いて基準迷光分布とし、単色光が影響する画素の迷光レベルは、単色光が影響しない周辺画素の迷光レベルから内挿して求めるなどの方法を採ることができる。
【００５７】
以上のように、本発明のデュアルチャネルポリクロメータ１０は、被測定光であるサンプル光Ｉｓおよび照明光Ｉｒを回折格子Ｇで複数の波長成分に分離して、複数の画素から成るセンサアレイＤＡｓ，ＤＡｒでそれぞれ受光し、各波長成分の分光強度を求めるにあたって、ステップＳ１，Ｓ５において入射光の分光（画素）分布に依存しない基準迷光分布Ｓ０ｎを求め、さらにステップＳ６〜Ｓ８，Ｓ１１〜Ｓ１３において入射光の分光（画素）分布出力に応じて求められた迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒを求めた後、ステップＳ１４において被測定光の分光（画素）分布出力に含まれる迷光分布Ｓｓｎ，Ｓｒｎを推定し、前記被測定光の分光（画素）分布出力Ｉｓｎ，ＩｒｎをＩｓ’ｎ，Ｉｒ’ｎに補正するので、充分な信号レベルで精度良く求められた基準迷光分布Ｓ０ｎと強度係数Ｋｓ，Ｋｒとに基づいて、入射光がもたらす迷光分布を推定でき、従来のように入射光から直接迷光分布を推定するよりも、結果的に高精度に迷光を補正することができる。
【００５８】
また、補正処理を画素分布出力に対して行うので、画素−波長変換を伴わない簡単な処理で高精度の迷光補正を行うことができる。
【００５９】
さらにまた、前記センサアレイＤＡｓ，ＤＡｒの受光画素域を所定のバンドａ，ｂ，ｃに分割し、前記迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒを、予め求められた入射光の前記各バンドａ，ｂ，ｃの成分が迷光になるバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃと、入射光の各バンド成分の積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃとから求めるので、たとえば可視域（４００−７００ｎｍ）を比較的少数の、広い波長幅のバンドに分割することで、個々のデュアルチャネルポリクロメータ１０のバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃを、充分な強度の入射光を用いて、容易に精度良く求めることができ、更にこのバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃを用いて、迷光強度係数Ｋｓ，Ｋｒを求めることができ、結果的に高精度に迷光を補正することができる。
【００６０】
また、前記迷光分布Ｓｓｎ，Ｓｒｎを、入射光の積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃと、保存されているバンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃおよび基準迷光分布Ｓ０ｎとを用いて、前記式５および式６からそれぞれ求めることで、簡単な処理で該迷光分布Ｓｓｎ，Ｓｒｎを推定して、入射光の分光分布出力または画素分布出力を高精度に補正することができる（Ｉｓｎ→Ｉｓ’ｎ，Ｉｒｎ→Ｉｒ’ｎ）。
【００６１】
さらにまた、前記各バンドａ，ｂ，ｃの入射光の画素分布出力を、２つの高透過率のシャープカットロングパスフィルタを透過させたときの画素分布出力の差によって得ることで、それに基づいて前記バンド迷光効率Ｅｓａ，Ｅｓｂ，ＥｓｃおよびＥｒａ，Ｅｒｂ，Ｅｒｃを精度良く求めることができる。
【００６２】
また、各バンドａ，ｂ，ｃの画素透過率Ｔａ，ｎ，Ｔｂ，ｎ，Ｔｃ，ｎと、入射光の画素分布出力Ｉｓｎとから、入射光の積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃを求めることで、簡単な処理で積分バンド入力Ａａ，Ａｂ，Ａｃを求めることができる。
【００６３】
また、２列のセンサアレイＤＡｓ，ＤＡｒを用い、一方の入射スリットＳＬｓからサンプル光Ｉｓを入射させたときの他方の入射スリットＳＬｒに対応するセンサアレイＤＡｒの出力から前記基準迷光分布Ｓ０ｎを求めるので、該基準迷光分布Ｓ０ｎを容易に精度良く求めることができる。この方法は、前記２列のセンサアレイＤＡｓ，ＤＡｒを備える該デュアルチャネルポリクロメータ１０について特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の一形態に係るポリクロメータであるデュアルチャネルポリクロメータのブロック図である。
【図２】本発明の実施の一形態で用いたバンド画素透過率の一例を示すグラフである。
【図３】本発明に係る迷光補正方法の校正時におけるプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図４】本発明に係る迷光補正方法の実際の測定時におけるプロセスを説明するためのフローチャートである。
【図５】本件発明者による迷光補正の効果を示すグラフである。
【図６】標準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】本件発明者が迷光測定に使用したシャープカットロングパスフィルタの分光透過率を示すグラフである。
【図８】図７で示すフィルタ透過光の画素出力の本件発明者による測定結果を示すグラフである。
【図９】図８の迷光部分を拡大して示すグラフである。
【図１０】本件発明者による迷光の画素分布の測定結果を示すグラフである。
【図１１】典型的な回折格子の１次回折光に対する回折効率を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６５】
１０    デュアルチャネルポリクロメータ
ＤＡｓ，ＤＡｒ    センサアレイ
ＥＣ    外部処理装置
Ｇ    回折格子
Ｌ    レンズ
Ｆ    フィルタ
Ｓ    光源
ＰＣ    処理回路
ＰＵ    演算制御手段
ＳＬｓ，ＳＬｒ    入射スリット
【図１】
0005012323.tif 000003
【図２】
0005012323.tif 000004
【図３】
0005012323.tif 000005
【図４】
0005012323.tif 000006
【図５】
0005012323.tif 000007
【図６】
0005012323.tif 000008
【図７】
0005012323.tif 000009
【図８】
0005012323.tif 000010
【図９】
0005012323.tif 000011
【図１０】
0005012323.tif 000012
【図１１】
0005012323.tif 000013