(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背景光の存在下で、試料に光を照射することにより該試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する光計測方法において、
前記試料に光を照射しているときに前記測定を行う第１の測定と前記試料に光を照射していないときに前記測定を行う第２の測定とを前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行い、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を測定することを特徴とする光計測方法。
【請求項２】
背景光の存在下で、試料に光を照射することにより該試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する光計測方法において、
前記試料に光を照射しているときに前記測定を行う第１の測定と前記試料に光を照射していないときに前記測定を行う第２の測定とをそれぞれ前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間に亘って行い、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を測定することを特徴とする光計測方法。
【請求項３】
前記背景光の強度を測定することにより前記背景光の強度変化の周期を求めることを特徴とする請求項１または請求項２記載の光計測方法。
【請求項４】
試料に光を照射する手段と、該試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する手段とを備えた光計測装置であって、
前記試料に光を照射しているときに前記測定を行う第１の測定手段と、前記試料に光を照射していないときに前記測定を行う第２の測定手段と、前記第１の測定と第２の測定の測定間隔を背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行うように前記測定手段のタイミングを制御する制御手段と、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を求める演算手段とを備えたことを特徴とする光計測装置。
【請求項５】
試料に光を照射する手段と、該試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する手段とを備えた光計測装置であって、
前記試料に光を照射しているときに前記測定を行う第１の測定手段と、前記試料に光を照射していないときに前記測定を行う第２の測定手段と、前記第１の測定時間と第２の測定時間とをそれぞれ背景光の強度変化の周期の整数倍の時間に亘って行うように前記測定手段のタイミングを制御する制御手段と、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を求める演算手段とを備えたことを特徴とする光計測装置。
【請求項６】
前記背景光の強度を測定することにより前記背景光の強度変化の周期を求める手段を備えたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の光計測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光計測方法および装置、詳しくは試料に光を照射することにより試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する光計測方法および装置に関し、特に照明光等の背景光によるノイズを除去する光計測方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、試料に光を照射することにより試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する光計測装置が知られている。このような装置においては、外光または照明光等がノイズとして測定対象光と共に測定装置の光検出器に入射すると正確な測定ができない。そこで、背景光が光検出器に入射する前に、特定の波長領域の光強度を減衰させるフィルタあるいはピンホールを用いた空間フィルタ等を配置して背景光を除く工夫がなされている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特定の波長領域の光強度を減衰させるフィルタあるいはピンホールを用いた空間フィルタ等では、背景光の波長領域が測定対象となる光の波長領域の一部に含まれる場合には背景光と測定対象光とを分離することができないので、背景光の一部が測定対象光に混入して計測され、測定の精度を劣化させるという問題が依然として残る。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであって、試料に光を照射することにより試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光と同じ波長領域を含む背景光が存在する環境下であっても高い精度で光を測定する方法および装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の光計測方法は、背景光の存在下で、試料に光を照射することにより試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する光計測方法であって、
試料に光を照射しているときに測定を行う第１の測定と試料に光を照射していないときに測定を行う第２の測定とを前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行い、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を測定することを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明のもう一つの光計測方法は、試料に光を照射しているときに測定を行う第１の測定と試料に光を照射していないときに測定を行う第２の測定とをそれぞれ前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間に亘って行い、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を測定することを特徴とするものである。
【０００７】
前記背景光の強度変化の周期は、その強度を測定することにより求めることができる。
【０００８】
本発明の光計測装置は、試料に光を照射する手段と、試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する手段とを備えた光計測装置であって、
試料に光を照射しているときに測定を行う第１の測定手段と、試料に光を照射していないときに測定を行う第２の測定手段と、前記第１の測定と第２の測定の測定間隔を背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行うように前記測定手段のタイミングを制御する制御手段と、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を求める演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明のもう一つの光計測装置は、試料に光を照射する手段と、試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光を測定する手段とを備えた光計測装置であって、
試料に光を照射しているときに測定を行う第１の測定手段と、試料に光を照射していないときに測定を行う第２の測定手段と、前記第１の測定時間と第２の測定時間とをそれぞれ背景光の強度変化の周期の整数倍の時間に亘って行うように前記測定手段のタイミングを制御する制御手段と、前記第１の測定により測定された値から第２の測定により測定された値を差し引くことにより背景光が除去された光を求める演算手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
前記背景光の強度変化の周期は、背景光の強度を測定する手段により求めることができる。
【００１１】
なお、前記「背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行う測定」および「周期の整数倍の時間に亘って行う測定」とは測定が背景光の周期に同期して行われる必要がないことを意味するが、結果として同期して測定することを排除するものではない。
【００１２】
また、前記「試料に光を照射することにより試料から発せられる光」とは、蛍光、ラマン光、燐光等の再放射光を意味する。
【００１３】
また、前記「試料により反射される光」とは照射光が試料で反射するときに偏光を受けた光、照射光が試料で反射するときにそのスペクトル（波長領域）の一部が試料により吸収された光または照射光が試料で反射するときに試料の反射率に従って光強度が減衰した光あるいは前記の影響が複合された光を意味する。
【００１４】
また、前記「試料を透過する光」とは、照射光が試料を透過射するときに偏光を受けた光、照射光が試料を透過するときにそのスペクトル（波長領域）の一部が試料により吸収された光、照射光が試料を透過するときに試料の透過率に従って光強度が減衰した光あるいは前記の影響が複合された光を意味する。
【００１５】
また、前記「光計測」とは、光の分光測定、光の強度の定量測定または光の強度の定性測定を指し、さらにそれらの測定が一つの観測ポイントに関して測定することまたは多数の観測ポイントをＣＣＤ等を用いた撮像装置により画像として測定すること等を広く含むものを意味する。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の第１の光計測方法および第１の光計測装置は、背景光の存在下において、試料に光を照射しているときに測定対象光（試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光）のスペクトルまたは強度を点情報または画像（面情報）として測定する第１の測定と試料に光を照射していないときに前記測定と同様に行われる背景光を測定する第２の測定とを前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行い、第１の測定の光の測定値から第２の測定の光の測定値を差し引き背景光の影響を除去した光の計測を行うものである。ここで、第１の測定と第２の測定は背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔をおいて測定が行われるので、第１の測定、第２の測定共に背景光の強度変化の周期の同一位相位置から測定が開始される。従って、第１の測定の測定値に含まれる背景光の値と背景光のみを測定する第２の測定で得られる値は、その分光分布（スペクトル）と強度が一致し、前記第１の測定の測定値から第２の測定の測定値を差し引くことにより背景光の影響を除去することができ、試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光と同じ波長領域を含む背景光が存在する環境下であっても高い精度で前記光のスペクトルおよび強度を点情報または画像（面情報）として計測することができる。
なお、前記背景光の強度変化を測定することによりその周期を求め、その値を前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間間隔で同一の測定時間に亘って行う測定の時間の基準として採用すれば、より正確な背景光の強度変化の周期に基づき前記測定を行うことができるので、より高い精度で前記光の計測を行うことができる。
本発明の第２の光計測方法および第２の光計測装置は、背景光の存在下において、試料に光を照射しているときに測定対象光（試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光）のスペクトルまたは強度を点情報または画像（面情報）として測定する第１の測定と、試料に光を照射していないときに前記測定と同様に行われる背景光のみを測定する第２の測定とを前記背景光の強度変化の周期の整数倍の時間に亘って行い、第１の測定の光の測定値から第２の測定の光の測定値を差し引き背景光の影響を除去した光の計測を行うものである。ここで、第１の測定の測定値に含まれる背景光の値と背景光のみを測定する第２の測定で得られる背景光の値は共に背景光の強度変化の周期の整数倍の同一な時間に亘って行われるのでどのような位相位置において測定が開始されても測定される光に含まれる背景光の値は同一となる。従って、前記第１の測定の測定値から第２の測定の測定値を差し引くことにより背景光の影響を除去することができ、試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光と同じ波長領域を含む背景光が存在する環境下であっても高い精度で前記光のスペクトルおよび強度を点情報または画像（面情報）として計測することができる。
【００１７】
なお、前記背景光の強度変化を測定することによりその周期を求め、その値を前記背景光の強度変化の周期の整数倍の同一な時間に亘って行う測定の時間の基準として採用すれば、より正確な背景光の強度変化の周期に基づき前記測定を行うことができるので、より高い精度で前記光の計測を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明の光計測方法を実施する光計測装置の第１の実施形態として蛍光スペクトルを測定する装置の概略を示す図である。
【００２０】
本実施形態のスペクトル測定装置は、試料10に励起光Ｌａを照射する光源20と、該照射により試料10から発せられる蛍光を受光する集光光学系40と、該受光した光を分光的に測定しその測定値をコントローラ100に出力する分光測定器50と、背景光の強度変化を測定しその測定値をコントローラ100に出力する光強度測定器60と、前記光源20から射出される励起光Ｌａの光路を開閉するシャッタ30と、該シャッタ30の開閉と分光測定器50の測定開始と終了とを制御し、分光測光器50および光強度測定器60から出力される測定値を入力するコントローラ100とから構成されている。
【００２１】
光源20には励起光源として水銀ランプ21が備えられ、射出窓には特定波長を透過させる帯域フィルタ22が設置されている。
【００２２】
集光光学系40には試料10に照射される励起光Ｌａの反射光を除去し蛍光を透過させる長波長透過フィルタ41が配置されている。
【００２３】
分光測光器50は、光を分光する分光部51と分光された光を測光するダイオードアレー等を用いた測光部52で構成されている。
【００２４】
コントローラ100は、光強度測定器60から背景光の強度変化の測定値を入力し該強度変化の周期を算出してその値を出力する周期算出器110と、前記周期算出器110から入力した背景光の強度変化の周期の値と選択され内部に記憶されている整数の値とを乗算し測定時間間隔の値として出力する測定間隔算出器120と、前記測定間隔算出器120から入力した測定時間間隔の値および予め記憶されている測定時間の値に基づき分光測光器50、マルチチャンネルアナライザ140およびシャッタ30に対して照射測定および非照射測定の開始と終了の信号を出力し、試料10へ励起光Ｌａを照射して測定を行う照射測定および試料10へ励起光Ｌａを照射しないで測定を行う非照射測定とのタイミングを制御するタイミングコントローラ130と、前記タイミングコントローラ130のタイミング制御信号に従って、照射測定で得られたスペクトル強度分布の値および非照射測定で得られたスペクトル強度分布の値を入力し記憶して、照射測定のスペクトル強度分布の値から非照射測定のスペクトル強度分布の値を差し引く演算を行いその結果を出力するマルチチャンネルアナライザ140と、前記マルチチャンネルアナライザ140から入力したスペクトル強度分布の演算結果を表示する表示器150とから構成される。
【００２５】
次に、本実施形態のスペクトル測定装置を蛍光測定に適用したときの作用について説明する。
【００２６】
まず、本スペクトル測定装置の測定時間間隔設定の作用について説明する。
【００２７】
スペクトル測定装置の測定前の状態では光源20の水銀ランプ21は点灯しており、その光は帯域フィルタ22を透過することにより中心波長４０５ｎｍのｈ線の輝線スペクトルの励起光Ｌａとして射出されるが、シャッタ30が閉じているので試料10には励起光Ｌａが照射されていない。また光強度測定器60は光強度の測定を開始し測定値をコントローラ100に出力している。
【００２８】
上記測定前の状態では照射光Ｌａはシャッタ30で遮光されているので、光強度測定器60では照明光に起因する背景光のみが測定され、測定された背景光の強度変化はコントローラ100に出力されて周期算出器110により前記強度変化の周期の値Ｓが算出される。該算出された背景光の強度変化の周期の値Ｓは、測定間隔算出器120によって、すでに選択され測定間隔算出器120の内部に記憶されている整数の値と乗算され測定時間間隔の算出値ＴＫとしてタイミングコントローラ130に出力される。タイミングコントローラ130は前記算出値を照射測定と非照射測定の時間間隔の値ＴＫとして記憶し測定時間間隔の設定が終了する。なお、本実施形態においては前記すでに選択され測定間隔算出器120の内部に記憶されている整数の値は２とし、時間間隔の値ＴＫは周期の値Ｓの２倍とする。
【００２９】
次に、照射測定と非照射測定の作用について説明する。
【００３０】
タイミングコントローラ130は、測定間隔算出器120から入力した照射測定と非照射測定の時間間隔の値ＴＫおよびあらかじめ内部に記憶されている照射測定および非照射測定に費やすそれぞれの時間の値ＴＳに基づき図２のタイミングチャートに示すようなタイミングで分光測定器50、マルチチャンネルアナライザ140およびシャッタ30に対して照射測定および非照射測定の開始と終了の信号を出力しスペクトルの測定を行う。
【００３１】
すなわち、時刻ｔ1において照射測定が開始されると、シャッタ30は開放され、励起光Ｌａが試料10に照射され、励起光Ｌａの照射により試料から蛍光が発せられる。分光測定器50は測定を開始し、集光光学系40を透過した背景光と試料10から発せられた蛍光は分光部51で分光され、測光部52において前記分光された光のスペクトルの強度が測定される。照射測定開始から時間ＴＳ経過後の時刻ｔ2に照射測定は終了し、分光測定器50は測定されたスペクトルの測定値を保持したまま測定を停止して、シャッタ30は閉じられ励起光Ｌａの試料10への照射も停止する。分光測定器50に保持されている測定値である背景光ＨＡと蛍光ＫＡの和に相当する照射測定におけるスペクトルの測定値は時刻ｔ3においてマルチチャンネルアナライザ140に出力され記憶される。
【００３２】
ここで、試料10に照射される励起光Ｌａの反射光は試料10が発する蛍光と共に集光光学系40に入射するが、蛍光の波長はその励起光の波長よりも長波長側にあるので長波長透過フィルタ41により励起光は除去される。
【００３３】
次に、照射測定開始の時刻ｔ1から背景光の強度変化の周期の値Ｓの整数倍である２倍経過した時刻ｔ4において非照射測定が開始されると、シャッタ30は閉じられたままで分光測定器50は測定を開始する。しかし、試料10には励起光Ｌａが照射されていないので蛍光ＫＢの強度はゼロとなり背景光ＨＢのみのスペクトルが測定される。照射測定開始から時間ＴＳ経過後の時刻ｔ6に測定が終了し、シャッタ30は引き続き閉じられたままで、分光測定器50はスペクトルの測定値を保持したまま測定を停止する。分光測定器50に保持されている背景光ＨＢの測定値に相当する背景光のスペクトル強度分布の値は時刻ｔ7において照射測定のときと同様にマルチチャンネルアナライザ140に出力され記憶される。
【００３４】
次に、スペクトル強度分布の演算と表示の作用について説明する。
【００３５】
前記マルチチャンネルアナライザ140に記憶された照射測定で得られたスペクトル強度分布の値と非照射測定で得られたスペクトル強度分布の値はマルチチャンネルアナライザ140によって除算され蛍光スペクトル強度分布の値が求められる。
【００３６】
ここで、図３ａ（照射測定により得られたスペクトル強度分布）図３ｂ（非照射測定により得られたスペクトル強度分布）図３ｃ（照射測定で得られたスペクトル強度分布から非照射測定により得られたスペクトル強度分布）に示すように前記測定で得られた照射測定の測定値に含まれる背景光のスペクトル強度分布の値ＳＨＡ（図３ａ）と非照射測定の測定値である背景光のスペクトル強度分布の値ＳＨＢ（図３ｂ）とは測定された時刻は異なるが一定の周期のある位相からある位相まで同一の位相領域を測定したものなので、スペクトル強度分布も同一となる。
【００３７】
従って、照射測定における測定値である背景光のスペクトル強度分布の値ＳＨＡと蛍光のスペクトル強度分布の値ＳＫＡの和（図３ａ）から非照射測定における測定値である背景光のスペクトル強度分布の値ＳＨＢ（図３ｂ）を差し引くことにより背景光のスペクトル成分を除去した蛍光のスペクトル強度分布の値ＳＫＡ（図３ｃ）を求めることができる。
【００３８】
前記のように求められた蛍光のスペクトル強度分布ＳＫＡの値は表示器150によって画像として表示される。
【００３９】
なお、図２に示すように背景光が一定の定常成分ｅと周期成分ｆの和であっても、周期成分ｆまたは定常成分ｅだけから成るものであっても上記演算により背景光のスペクトル成分を除去した蛍光スペクトル強度分布の値を求めることができることは上記の説明より明らかである。
【００４０】
また、前記照射測定および非照射測定におけるシャッタ30の開放時間すなわち励起光Ｌａの試料10への照射時間は分光測定器50の測定時間範囲と異なる範囲でも同様の測定を行うことが可能であり、励起光をパルス状に照射してもよいし、励起光の強度を照射中に変化させてもよい。
【００４１】
また、測定の順序は、照射測定の後に非照射測定を行うことも非照射測定の後に照射測定を行うことも可能である。
また、外乱光の周期があらかじめわかっていれば背景光の周期の測定は必ずしも行う必要はなく、周期算出器110に既知の背景光周期の値を記憶させておき、その値を用いて測定を行うこともできる。
また、すでに選択され測定間隔算出器120の内部に記憶されている整数の値を２としたが整数であれば他の値とすることもできる。
また、前記照射測定および非照射測定背景光の強度変化と同期をとる必要はないが、同期することを排除するものではない。
【００４２】
また、上記実施の形態は本発明を蛍光スペクトル測定に適用したものについて説明されているが、集光光学系40の透過フィルタ特性、光源20のランプの波長特性および帯域フィルタの特性、照射測定および非照射測定の測定時間および測定時間間隔等を変更することにより、蛍光のスペクトル測定に限らず、燐光スペクトル測定、吸収スペクトル測定および偏光スペクトル測定等にも適用することができる。
【００４３】
以上のように本発明の本実施形態のスペクトル測定装置によれば、試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光と同じ波長領域を含む背景光が存在する環境下であっても高い精度でスペクトルを測定することができる。
【００４４】
次に図４および図５を参照して本発明のスペクトル測定方法を実施するスペクトル測定装置の第２の実施形態である蛍光スペクトル強度分布を測定する装置について説明する。なお図４においては、第１の実施形態の概略を示す図１中の要素と同等の要素には同番号を付し、それらについての説明は特に必要のない限り省略する。
【００４５】
図４は、本発明のによるスペクトル測定方法を実施するスペクトル測定装置を適用した蛍光スペクトルを測定する装置の概略を示す図である。
【００４６】
本発明の第２の実施形態のスペクトル測定装置のコントローラ200は、光強度測定器60から背景光の強度変化の測定値を入力し該強度変化の周期を算出してその値を出力する周期算出器110と、前記周期算出器110から入力した背景光の強度変化の周期の値と選択され内部に記憶されている整数の値とを乗算し測定時間間隔の値として出力する測定時間算出器220と、前記測定時間算出器120から入力した測定時間の値および予め記憶されている測定時間間隔の値に基づき分光測光器50、マルチチャンネルアナライザ140およびシャッタ30に対して照射測定および非照射測定の開始と終了の信号を出力し、試料10へ励起光Ｌａを照射して測定を行う照射測定および試料10へ励起光Ｌａを照射しないで測定を行う非照射測定のタイミングを制御するタイミングコントローラ230と、前記タイミングコントローラ230のタイミング制御信号に従って、照射測定で得られたスペクトル強度分布の値および非照射測定で得られたスペクトル強度分布の値を入力し記憶して、照射測定のスペクトル強度分布の値から非照射測定のスペクトル強度分布の値を差し引く演算を行いその結果を出力するマルチチャンネルアナライザ140と、前記マルチチャンネルアナライザ140から入力したスペクトル強度分布の演算結果を表示する表示器150とから構成される。
【００４７】
その他の構成は第１の実施形態と同様であり、第２の実施形態のスペクトル測定装置はコントローラ200の測定時間算出器220およびタイミングコントローラ230の構成および作用が前記第１の実施形態のスペクトル測定装置と異なるものである。
【００４８】
以下、本第２の実施形態のスペクトル測定装置を蛍光測定に適用したときの作用について説明する。
【００４９】
まず、本スペクトル測定装置の測定時間設定の作用について説明する。
【００５０】
スペクトル測定装置の測定前の状態では光源20の水銀ランプ21は点灯しており、その光は帯域フィルタ22を透過することにより中心波長４０５ｎｍのｈ線の輝線スペクトルの励起光Ｌａとして射出されるが、シャッタ30が閉じているので試料10には励起光Ｌａが照射されていない。また光強度測定器60は光強度の測定を開始し測定値をコントローラ200出力している。
【００５１】
上記測定前の状態では照射光Ｌａはシャッタ30で遮光されているので、照明光に起因する背景光のみが光強度測定器60で測定され、測定された背景光の強度変化はコントローラ200に出力されて周期算出器110により前記強度変化の周期の値ＳＳが算出される。該算出された背景光の強度変化の周期の値ＳＳは、測定時間算出器220によって、すでに選択され測定時間算出器220の内部に記憶されている整数の値と乗算され測定時間の算出値ＴＳＳとしてタイミングコントローラ230に出力される。タイミングコントローラ230は前記算出値を照射測定および非照射測定にそれぞれ費やす時間の値ＴＳＳとして記憶し測定時間の設定が終了する。なお、本第２の実施形態においては、前記すでに選択され測定時間算出器220の内部に記憶されている整数の値は２し測定に費やす時間の値ＴＳＳは周期の値ＳＳの２倍とする。
【００５２】
次に、照射測定と非照射測定の作用について説明する。
【００５３】
タイミングコントローラ230は、測定時間算出器220から入力した前記測定時間の値ＴＳＳおよびあらかじめ内部に記憶されている照射測定終了から非照射測定開始までの時間間隔の値ＴＫＫに基づいて、図５のタイミングチャートに示すようなタイミングで分光測定器50、マルチチャンネルアナライザ140およびシャッタ30に対して照射測定および非照射測定の開始と終了の信号を出力しスペクトルの測定を行う。
【００５４】
すなわち、時刻ｔ1において照射測定が開始されると、シャッタ30は開放となり励起光Ｌａが試料10に照射され、励起光Ｌａの照射により試料から蛍光が発せられる。分光測定器50は測定を開始し集光光学系40を透過した背景光と試料10から発せられる蛍光は分光部51で分光され測光部52において前記分光された蛍光のスペクトルの強度が測定される。照射測定開始の時刻ｔ1から背景光の強度変化の周期ＳＳの整数倍である２倍のＴＳＳの時間が経過した時刻ｔ2で照射測定が終了し、分光測定器50は測定されたスペクトルの測定値を保持したまま測定を停止して、シャッタ30は閉じられ励起光Ｌａの試料10への照射も停止する。分光測定器50に保持されている測定値である背景光ＨＡＡと蛍光ＫＡＡの和に相当する照射測定のスペクトルの値は時刻ｔ3においてマルチチャンネルアナライザ140に出力され記憶される。
ここで、試料10に照射される励起光Ｌａの反射光は試料10が発する蛍光と共に集光光学系40に入射するが蛍光の波長はその励起光の波長よりも長波長側にあるので長波長透過フィルタ41により励起光は除去される。
【００５５】
次に、照射測定終了の時刻ｔ2から時間ＴＫＫが経過した時刻ｔ4において非照射測定が開始されると、シャッタ30は閉じられたままで分光測定器50は測定を開始するが、試料10には励起光Ｌａが照射されていないので蛍光ＫＢＢの強度はゼロとなり背景光ＨＢＢのみのスペクトルが測定される。照射測定開始からＴＳＳ時間後の時刻ｔ6に測定が終了されるとシャッタ30は引き続き閉じられたままで、分光測定器50はスペクトルの測定値を保持したまま測定を停止する。分光測定器50に保持されている背景光ＨＢＢに相当する背景光のスペクトル強度分布の値は時刻ｔ7においてマルチチャンネルアナライザ140に出力され記憶される。
【００５６】
次に、スペクトル強度分布の演算と表示の作用について説明する。
【００５７】
前記マルチチャンネルアナライザ140に記憶された照射測定で得られたスペクトル強度分布の値と非照射測定で得られたスペクトル強度分布の値はマルチチャンネルアナライザ140によって除算され蛍光スペクトル強度分布の値が求められる。
【００５８】
前記測定で得られた照射測定に含まれる背景光のスペクトル強度分布と非照射測定における背景光のスペクトル強度分布とは測定時刻は異なるが一定の周期の背景光の整数倍の領域を測定したものであるので、すなわち図５に示される背景光ＨＡＡとＨＢＢはまったく同一のスペクトルとその強度変化を含むものとみなすことができるので、測定されるスペクトル強度分布も同一のものとなる。
【００５９】
従って、第１の実施形態と同様にマルチチャンネルアナライザ140によって、照射測定によって得られたスペクトル強度分布の値から非照射測定によって得られたスペクトル強度分布の値を差し引くことにより背景光のスペクトル成分を除去した蛍光のスペクトル強度分布の値を求めることができる。
【００６０】
前記マルチチャンネルアナライザ140によって求められた蛍光スペクトル強度分布の値は表示器150に出力され画像として表示される。
【００６１】
なお、図５に示すように背景光が一定の定常成分ｅｅと周期成分ｆｆの和であっても、周期成分ｆｆまたは定常成分ｅｅだけから成るものであっても上記演算により背景光のスペクトル成分を除去した蛍光スペクトル強度分布の値を求めることができることは上記の説明より明らかである。
【００６２】
また、前記照射測定および非照射測定におけるシャッタ30の開放時間すなわち励起光Ｌａの試料10への照射時間は分光測定器50の測定時間範囲と異なる範囲でも同様の測定を行うことが可能であり、励起光をパルス状に照射してもよいし、励起光の強度を照射中に変化させてもよい。
【００６３】
また、測定の順序は、照射測定の後に非照射測定を行うことも非照射測定の後に照射測定を行うことも可能である。
【００６４】
また、外乱光の周期があらかじめ解っていれば背景光の周期の測定を行うことは必ずしも必要ではなく、周期算出器110に既知の背景光周期の値を記憶させておき、その値を用いて測定を行うこともできる。
また、すでに選択され測定時間算出器220の内部に記憶されている整数の値を２としたが整数であれば他の値とすることもできる。
また、前記照射測定および非照射測定背景光の強度変化と同期をとる必要はないが、同期することを排除するものではない。
【００６５】
また、上記説明による実施の形態は本発明を蛍光スペクトル測定に適用したものについて説明したが、分光測定器50の分光特性、集光光学系40の透過フィルタ特性、光源20のランプの波長特性および帯域フィルタの特性、照射測定および非照射測定の測定時間および測定時間間隔等を変更することにより、試料から発せられる蛍光のスペクトル測定に限らず、試料から発せられるラマン光または燐光あるいは試料で反射することにより偏光、吸収または減衰される光のスペクトルおよび強度を計測することができる。
【００６６】
また、光源20およびシャッタ30を試料10を挟んで集光光学系40の反対側に配置することにより、光源から射出される光を試料に照射し、試料を透過した光を集光光学系40で集光して、前記と同様に試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料を透過することにより偏光、吸収または減衰される光のスペクトルおよび強度を計測することができる。
【００６７】
また、集光光学系40を結像光学系に、分光測定器50を撮像ユニットに、分光部51をＣＣＤ等を用いた撮像デバイスに、測光部52を撮像ドライバに、マルチチャンネルアナライザ140を画像処理ユニットに変更することにより、測定対象光（試料10から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光）の試料面上の強度分布を結像光学系により撮像デバイス上に結像し、撮像デバイス上の各画素で検出される光の強度を撮像ドライバにより画像信号に変換して画像処理ユニットに出力し、前記画像信号を入力した画像処理ユニット内にこの画像信号を記憶する。ここで、前記と同様にタイミングコントローラから出力される測定タイミングに従って試料に光を照射しているときおよび試料に光を照射していないときに撮像ユニットによる測定を行い測定され変換された画像信号を画像処理ユニットに出力し、画像ユニットにおいて２つの画像信号を差し引く演算を行うことにより、測定対象光（試料から発せられる蛍光、ラマン光または燐光あるいは試料により偏光、吸収または減衰される光）の強度を画像（面情報）として前記と同様に計測することができる。
【００６８】
以上のように本発明の光計測方法および光計測装置によれば、試料から発せられる光または試料により反射される光または試料を透過する光と同じ波長領域を含む背景光が存在する環境下であっても高い精度でスペクトルおよび強度あるいはその画像（面情報）の計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光計測装置を蛍光スペクトルの測定に適用した概略構成図
【図２】スペクトル測定のタイミングチャート図
【図３】照射測定で得られたスペクトル強度分布の値から非照射測定で得られたスペクトル強度分布の値を差し引く演算の原理説明図
【図４】本発明の光計測装置を蛍光スペクトルの測定に適用した第２の実施形態の概略構成図
【図５】第２の実施形態のスペクトル測定のタイミングチャート図
【符号の説明】
１０    試料
２０    光源
２１    水銀ランプ
２２    帯域フィルタ
３０    シャッタ
４０    集光光学系
４１    長波長透過フィルタ
５０    分光測定器
５１    分光部
５２    測光部
６０    光強度測定器
１００    コントローラ
１１０    周期算出器
１２０    測定間隔算出器
１３０    タイミングコントローラ
１４０    マルチチャンネルアナライザ
２００    コントローラ
２２０    測定時間算出器
２３０    タイミングコントローラ
Ｌａ    励起光
ＫＡ    照射測定における蛍光
ＫＢ    非照射測定における蛍光
ＨＡ    照射測定における背景光
ＨＢ    非照射測定における背景光
Ｓ    背景光の強度変化の周期
ＴＳ    照射測定および非照射測定に費やす時間の値
ＴＫ    照射測定開始から非照射測定開始までの時間間隔の値
ＳＫＡ    照射測定における蛍光のスペクトル強度分布
ＳＨＡ    照射測定における背景光のスペクトル強度分布
ＳＨＢ    非照射測定における背景光のスペクトル強度分布
ｆ    背景光の周期成分
ｅ    背景光の定常成分
ＫＡＡ    照射測定における蛍光
ＫＢＢ    非照射測定における蛍光
ＨＡＡ    照射測定における背景光
ＨＢＢ    非照射測定における背景光
ＳＳ    背景光の強度変化の周期
ＴＳＳ    照射測定および非照射測定それぞれに費やす時間の値
ＴＫＫ    照射測定終了から非照射測定開始までの時間間隔の値
ｆｆ    背景光の周期成分
ｅｅ    背景光の定常成分
【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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