CN110678722A

CN110678722A - 分光光度计

Info

Publication number: CN110678722A
Application number: CN201880035080.0A
Authority: CN
Inventors: 川崎贵志; 藤井秀彦; 鹤谷克敏
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2018-04-24
Publication date: 2020-01-10
Also published as: JP7358985B2; WO2018221082A1; US20210285818A1; US11846544B2; US11054308B2; JP2023101819A; US20200182693A1; JPWO2018221082A1

Abstract

本发明提供一种分光光度计，不必在分光光度计的内部设置较大的空间，能够向被测量位置照射观察光，并且能够容易地知道被测量位置。在分光光度计中，在与被测量位置光学上共轭的位置配置狭缝。来自被测量物体的光通过狭缝，在测量光路上行进，通过波长色散元件进行波长色散。在测量光谱时，使观察光源向测量光路外退避。在观察被测量位置时，观察光源插入测量光路内，向狭缝发出观察光。或者，来自被测量物体的光通过狭缝，通过衍射光栅进行衍射。观察光源配置在0阶光的光路上。在观察被测量位置时，观察光源向衍射光栅发出观察光。

Description

分光光度计

技术领域

本发明涉及分光光度计。

背景技术

在测量光谱的分光光度计的被测量范围很小的情况下，即使在被测量位置与目标位置只是稍微偏离时，被测量的光谱与来自目标位置的光的光谱有时也存在很大的变化。因此，在分光光度计的被测量范围很小的情况下，希望在测量前能够观察被测量位置，在测量前能够使被测量位置与目标位置吻合。专利文献1所述的技术是在分光器中能够实现上述愿望的技术的例子。

在专利文献1所述的技术中，在注入观察光的情况下，遮光器为关闭状态。另外，LED向遮光器照射观察光，遮光器将照射的观察光向物镜反射，物镜使反射光在被测量物体的表面成像。测量部位根据在被测量物体的表面成像的光的位置进行指定。另外，在进行测量的情况下，遮光器被打开，通过了狭缝镜(スリットミラー)的光被引导向受光部(第0027-0031段)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开2009-288150号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

在专利文献1记载的技术所代表的现有技术中，为了将用于向测量位置照射观察光的机构收纳在分光光度计的内部，必须在分光光度计的内部设置较大的空间。例如，在专利文献1记载的技术中，为了将狭缝镜等收纳在分光器的内部，必须在分光器的内部设置较大的空间。

如下说明的发明以解决该问题为目的。如下说明的发明所要解决的技术问题为，不必在分光光度计的内部设置较大的空间，能够向被测量位置照射观察光，并能够容易地知道被测量位置。

用于解决技术问题的技术方案

如下说明的发明涉及分光光度计。

(1)在如下说明的第一发明中，来自被测量位置的被测量光利用受光光学系统而成像。由此，生成成像的被测量光。

成像的被测量光通过在与被测量位置共轭的位置配置的狭缝。由此，生成在测量光路上行进的被测量光。

在测量光路上行进的被测量光由波长色散元件进行波长色散。由此，生成进行了波长色散的光。

传感器接收进行了波长色散的光，并输出表示光谱的信号。

插拔机构在观察被测量位置时，在测量光路内插入观察光源，在测量光谱时，使观察光源向测量光路外退避。

观察光源在观察被测量位置时，向狭缝发出观察光。

(2)在如下说明的第二发明中，来自被测量位置的被测量光利用受光光学系统成像。由此，生成成像的被测量光。

成像的被测量光通过狭缝。由此，生成在测量光路上行进的被测量光。

在测量光路上行进的被测量光利用衍射光栅进行衍射。由此，生成衍射光。另外，在测量光路上行进的被测量光利用衍射光栅进行反射。由此，生成0阶光。

传感器接受衍射光，并输出表示光谱的信号。

观察光源配置在0阶光的光路上，在观察被测量位置时，向衍射光栅发出观察光。

发明效果

根据如下说明的发明，不必在分光光度计的内部设置较大的空间，能够向被测量位置照射观察光，并能够容易地知道被测量位置。

本发明的目的、特征、方面、以及优点通过下面的详细说明与附图将变得更为清楚。

附图说明

图1是图示第一实施方式的分光光度计的示意图。

图2是图示第一实施方式的分光光度计所具有的分光器的剖面的示意图。

图3是图示第一实施方式的分光光度计所具有的分光器及观察光源的驱动机构的部分剖面的示意图。

图4是图示可置换第一实施方式的分光光度计所具有的观察光源的观察光源的示意图。

图5是图示第二实施方式的分光光度计的示意图。

图6是图示第二实施方式的分光光度计的衍射光栅的配置的立体图。

图7是与第二实施方式的分光光度计的衍射光栅的配置进行比对的衍射光栅的配置的立体图。

具体实施方式

1第一实施方式

1.1分光光度计

图1是图示第一实施方式的分光光度计的示意图。图2是图示第一实施方式的分光光度计所具有的分光器的剖面的示意图。图3是图示第一实施方式的分光光度计所具有的分光器及观察光源的驱动机构的部分剖面的示意图。

图2对图3的A-A切割线的位置的剖面进行图示。图3对图2的B-B切割线的部分剖面进行图示。

图1所图示的分光光度计1000具有：照明光学系统1020、受光光学系统1021、分光器1022、控制器1023、以及操作部1024。分光光度计1000也可以具有上述结构部件以外的结构部件。

分光光度计1000是具有d：8几何形状的物体颜色的分光光度计。因此，在分光光度计1000中，照明光学系统1020通过漫射光对样品进行照明。另外，受光光学系统1021接受从样品向与其表面的法线方向形成8°的方向射出的被测量光，并向分光器1022进行引导。另外，分光器1022对由受光光学系统1021引导的被测量光的光谱进行测量。

照明光学系统1020具有照明光源1040以及积分球1041。照明光学系统1020也可以具有上述结构部件以外的结构部件。受光光学系统1021具有受光透镜1060。受光光学系统1021也可以具有受光透镜1060以外的结构部件。如图1、图2及图3所示，分光器1022具有：狭缝板1080、透镜1081、衍射光栅1082、线传感器1083、观察光源1084以及插拔机构1085。分光器1022也可以具有上述结构部件以外的结构部件。在狭缝板1080形成有狭缝1100。板状的狭缝形成体即狭缝板1080也可以置换为非板状的狭缝形成体。衍射光栅1082也可以置换为衍射光栅1082以外的波长色散元件。例如，衍射光栅1082也可以置换为棱镜。具有在波长色散方向上排列的多个光电转换元件的线传感器1083也可以置换为线传感器1083以外的传感器。例如，线传感器1083也可以置换为具有一个光电转换元件的传感器。在该情况下，设有在波长色散方向上扫描该传感器的扫描机构。或者设有在波长色散方向上旋转扫描所述波长色散元件的扫描机构。

1.2光谱的测量

响应于控制器1023检测出相对于操作部1024进行的、指示开始测量的操作，来开始光谱的测量。测量开始的触发也可以为相对于操作部1024进行的、指示开始测量的操作以外的其它操作。例如，测量开始的触发也可以是从与分光光度计1000可通信连接的设备输入的、指示开始测量的信号。

在测量光谱时，插拔机构1085依照基于控制器1023的控制，使观察光源1084向测量光路1120外退避。观察光源1084的退避是通过旋转机构1090使安装有观察光源1084的臂部1091围绕旋转中心1092旋转来进行。

另外，在测量光谱时，照明光源1040依照基于控制器1023的控制，发出用于对样品进行照明的照明光。

发出的照明光经由在积分球1041的侧面形成的开口1140，向在积分球1041的内部形成的空间1160入射，由围绕空间1160的漫反射面1180进行多重漫反射。由此，照明光成为均匀的漫射照明光。

成为均匀的漫射照明光的照明光从在积分球1041形成的测量开口1200射出，对与测量开口1200对置的区域进行照明，由配置在被测量位置1220的样品的表面进行反射。由此，生成来自被测量位置1220的被测量光1240。

在进行除去了正反射光的测量的情况下，通过开放在积分球1041形成的可开、闭的阱1260来除去正反射光。

生成的被测量光1240利用受光透镜1060在狭缝1100成像。由此，生成成像的被测量光1280。受光透镜1060在其光轴方向上可动。通过在其光轴方向移动受光透镜1060，能够改变被测量区域的大小。

成像的被测量光1280通过狭缝1100。由此，生成在位于狭缝1100与衍射光栅1082之间的测量光路1120上行进的被测量光1300。

在测量光路1120上行进的被测量光1300由透镜1081进行引导，利用衍射光栅1082进行衍射。由此，生成包括－1阶衍射光1320的衍射光。在测量光路1120上行进的被测量光1300通过衍射进行波长色散，所以－1阶衍射光1320成为进行了波长色散的光。

生成的－1阶衍射光1320被线传感器1083接受。线传感器1083也可以接受－1阶衍射光1320以外的衍射光。

线传感器1083输出表示与接受的－1阶衍射光1320对应的光谱的信号。

1.3被测量位置的观察

分光光度计1000具有向被测量位置1220照射观察光的功能。分光光度计1000的操作人员通过在积分球1041形成的探测仪孔1340，识别因向被测量位置1220照射观察光而显现的强光部，由此能够观察被测量位置1220。

在观察被测量位置1220时，插拔机构1085依照基于控制器1023的控制，向测量光路1120内插入观察光源1084。观察光源1084的插入通过旋转机构1090使安装有观察光源1084的臂部1091围绕旋转中心1092进行旋转而进行。在测量光路1120内已插入观察光源1084的状态下，观察光源1084的发光面面向狭缝1100，观察光源1084能够向狭缝1100发出观察光。

在观察被测量位置1220时，观察光源1084依照基于控制器1023的控制，向狭缝1100发出观察光。

发出的观察光通过狭缝1100，利用受光透镜1060而成像。

狭缝1100配置在与被测量位置1220光学上共轭的位置。因此，在观察光源1084已发出观察光的情况下，狭缝1100的像在样品的表面成像。因为使狭缝1100的像成像的位置是被测量位置1220，所以操作人员通过在积分球1041形成的探测仪孔1340，识别狭缝1100的像，由此而能够观察被测量位置1220。

狭缝1100与被测量位置1220在光学上共轭，有助于即使配置有观察光源1084的位置偏移，也不会使狭缝1100的像成像的位置偏移。另外，利用插拔机构1085在测量光路1120内插入观察光源1084，能够将观察光源1084配置在狭缝1100附近，有助于增加可用作指示器光的观察光。

根据第一实施方式的分光光度计1000，不必在分光光度计1000的内部的狭缝1100与衍射光栅1082之间等设置较大的空间，能够向被测量位置1220照射作为指示器光的观察光，能够容易地观察被测量位置1220。另外，根据第一实施方式的分光光度计1000，也不需要添加反射镜这样的部件。

1.4观察光源

观察光源1084具有发出观察光的发光二极管(LED)。LED优选为薄型的LED。虽然允许发光二极管以外的光源发出观察光，但在LED发出观察光的情况下，能够使分光光度计1000小型化。另外，在LED发出观察光的情况下，能够减少观察光源1084的功耗，延长观察光源1084的寿命。

图4所图示的观察光源1380能够置换图1所图示的观察光源1084，具有LED1400、1401以及1402。LED1400、1401以及1402各自发出光1420、1421以及1422。光1420、1421以及1422具有相互不同的颜色。由LED1400、1401以及1402形成的三个LED也可以置换为两个LED或者四个以上的LED。LED1400、1401以及1402的至少一部分也可以置换为LED以外的光源。

在观察光源1084置换为观察光源1380的情况下，控制器1023及操作部1024作为切换在光1420、1421以及1422中作为观察光使用的光的切换机构而工作。即，控制器1023控制LED1400、1401以及1402，以检测相对于操作部1024进行的、选择颜色的操作，使观察光源1380发出与选择的颜色对应的颜色的光。由此，能够根据样品表面的颜色，选择观察光的颜色，能够更容易地观察被测量位置1220。也可以在观察被测量位置1220时，临时测量样品的颜色，利用临时测量的结果，确定观察光源1380发出的光的颜色。

1.5观察被测量位置时照明光的发光

在物体颜色的分光光度计1000中，为了使照明光以外的外部光不会进入照明光学系统1020与样品之间的间隙，大多由目标掩模等遮挡该间隙。而且，在遮挡该间隙的情况下，因为观察光只照射被测量位置1220，难以识别被测量位置1220以外的部分，所以不能判别被测量位置1220是样品表面的哪个部分。因此，也可以在观察被测量位置1220时，照明光源1040作为辅助光源而被利用，在观察被测量位置1220时，照明光源1040通过控制器1023，依照控制发出照明光。由此，能够识别被测量位置1220以外的部分，能够判别被测量位置1220为样品表面的哪个部分。

在观察被测量位置1220时发出照明光的情况下，控制器1023及操作部1024作为调整照明光的光量的调整机构而发挥作用。即，控制器1023控制照明光源1040，以检测相对于操作部1024进行的、设定照明光的光量的操作，使照明光源1040发出具有与选择的光量对应的光量的照明光。

1.6其它

在具有d：8几何形状的物体颜色的分光光度计1000以外的分光光度计中也可以采用用于将观察光向被测量位置1220照射的上述结构。也可以测量透过了样品的透过光的光谱。

2第二实施方式

2.1第一实施方式与第二实施方式的主要差异

第一实施方式与第二实施方式的主要差异在于，在第一实施方式中，在观察被测量位置1220时，在测量光路1120内插入观察光源1084，与此相对，在第二实施方式中，始终在通过衍射光栅反射被测量光而生成的0阶光的光路上配置观察光源。在不妨碍采用具有上述主要差异的结构的范围内，第一实施方式的分光光度计1000的结构或者其变形也可以应用在第二实施方式的分光光度计中。

2.2分光光度计

图5是图示第二实施方式的分光光度计的示意图。

图5所图示的分光光度计2000具有：照明光学系统2020、受光光学系统2021、分光器2022、控制器2023、操作部2024以及相机2025。

照明光学系统2020具有照明光源2040以及积分球2041。受光光学系统2021具有受光透镜2060。分光器2022具有狭缝板2080、透镜2081、衍射光栅2082、线传感器2083以及观察光源2084。在狭缝板2080形成有狭缝2100。

2.3光谱的测量

在测量光谱时，照明光源2040依照基于控制器2023的控制，发出用于对样品进行照明的照明光。

发出的照明光经由在积分球2041的侧面形成的开口2140，向在积分球2041的内部形成的空间2160入射，由包围空间2160的漫反射面2180进行多重漫反射。由此，照明光成为均匀的漫射照明光。

成为均匀的漫射照明光的照明光从在积分球2041形成的测量开口2200射出，对与测量开口2200对置的区域进行照明，并由在被测量位置2220配置的样品的表面进行反射。由此，生成来自被测量位置2220的被测量光2240。

生成的被测量光2240利用受光透镜2060成像。由此，生成成像的被测量光2280。

成像的被测量光2280通过狭缝2100。由此，生成在位于狭缝2100与衍射光栅2082之间的测量光路2120上行进的被测量光2300。

在测量光路2120上进行的被测量光2300由透镜2081进行引导，利用衍射光栅2082进行衍射及反射。通过衍射，生成包括－1阶衍射光2320的衍射光。通过反射，生成0阶光2321。因为在测量光路2120上行进的被测量光2300通过衍射进行波长色散，所以－1阶衍射光2320成为进行了波长色散的光。

生成的－1阶衍射光2320被线传感器2083接受。

线传感器2083输出表示与接受的－1阶衍射光2320对应的光谱的信号。

2.4被测量位置的观察

分光光度计2000具有向被测量位置2220照射观察光的功能。操作人员通过在积分球2041形成的探测仪孔2340，识别因向被测量位置2220照射观察光而显现的亮点、亮线等，由此能够观察被测量位置2220。

观察光源2084配置在0阶光2321的光路上。因为0阶光2321的光路位于测量光路2120外，所以在测量光谱时，不需要使观察光源2084退避。因此，不需要使观察光源2084、反射观察光的反射镜等为可动，并且不需要移动观察光源2084、反射观察光的反射镜等的驱动机构。

在观察被测量位置2220时，观察光源2084依照基于控制器2023的控制，向衍射光栅2082发出观察光。

发出的观察光利用衍射光栅2082进行反射，通过狭缝2100，利用受光透镜2060而成像。

在观察光源2084发出观察光的情况下，使狭缝2100的像在样品的表面成像。因为使狭缝2100的像成像的位置是被测量位置2220，所以操作人员通过在积分球2041形成的探测仪孔2340，识别狭缝2100的像，由此能够观察被测量位置2220。

在第二实施方式中，与第一实施方式不同，不需要在与被测量位置2220光学上共轭的位置配置狭缝2100。

根据第二实施方式的分光光度计2000，不必在分光光度计2000的内部设置较大的空间，能够向被测量位置2220照射观察光，并能够容易地观察被测量位置2220。另外，根据第二实施方式的分光光度计2000，也不需要添加反射镜这样的部件。

此外，根据第二实施方式的分光光度计2000，即使在观察光源2084的发光面积较小的情况下，也能够向分光器2022的入瞳整体照射观察光，所以，在通过了狭缝2100的观察光中，NA与分光器2022的NA相同。因此，即使在与被测量位置2220光学上共轭的位置不配置狭缝2100的情况下，也能够观察被测量区域的整体。

2.5观察光的波长

观察光可以具有被测量的光谱的波长范围外的波长。例如，在被测量的光谱的波长范围为可视区域的情况下，观察光也可以具有属于紫外区域或者红外区域的波长。由此，因为观察光不会影响光谱的测量，所以在测量光谱时能够观察被测量位置2220。

在观察光具有被测量的光谱的波长范围外的波长的情况下，相机2025具有相对于观察光的波长的灵敏度，并且拍摄被测量位置2220。

2.6衍射光栅的配置

图6是图示第二实施方式的分光光度计的衍射光栅的配置的立体图。图7是图示与第二实施方式的分光光度计的衍射光栅的配置进行比对的衍射光栅的配置的立体图。

如图6所图示，在第二实施方式的分光光度计2000中，设置衍射光栅2082，以使－1阶衍射光2320偏离包括在测量光路2120上行进的被测量光2300的主光线以及0阶光2321的主光线在内的平面2500。

如图7所图示，在－1阶衍射光2320不偏离包括在测量光路2120上行进的被测量光2300的主光线以及0阶光2321的主光线在内的平面2500的情况下，通过衍射光栅2082对被测量光2300进行衍射而生成的－1阶衍射光2320朝向与通过衍射光栅2082对来自0阶光2321的光路上的光进行衍射而生成的一阶衍射光2322所朝向的位置相同的位置，线传感器2083接受－1阶衍射光2320及一阶衍射光2322双方。因此，观察光源2084通过反射0阶光2321而生成的反射光、或者观察光源2084在接受0阶光2321时发出的荧光成为杂散光，影响光谱的测量。

与此相对，如图6所图示，在使衍射光栅2082相对于－1阶衍射光2320及0阶光2321旋转、且－1阶衍射光2320偏离包括在测量光路2120上行进的被测量光2300的主光线以及0阶光2321的主光线在内的平面2500的情况下，通过衍射光栅2082对被测量光2300进行衍射而生成的－1阶衍射光2320朝向与通过衍射光栅2082对来自0阶光2321的光路上的光进行衍射而生成的一阶衍射光2322所朝向的位置不同的位置，线传感器2083虽然接受－1阶衍射光2320，但不接受一阶衍射光2322。因此，通过观察光源2084反射0阶光2321而生成的反射光或者观察光源2084在接受0阶光2321时发出的荧光不会影响光谱的测量。

虽然对本发明进行了详细的说明，但上述说明在所有方面只是例示，本发明不限于此。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以设想出未例示的无数的变形例。

附图标记说明

1000，2000分光光度计；

1020，2020照明光学系统；

1021，2021受光光学系统；

1022，2022分光器；

1023，2023控制器；

1024，2024操作部；

1060，2060受光透镜；

1080，2080狭缝板；

1081，2081透镜；

1082，2082衍射光栅；

1083，2083线传感器；

1084，1380，2084观察光源；

1085插拔机构；

1100，2100狭缝；

1120，2120测量光路；

1220，2220被测量位置；

1240，2240被测量光；

1320，2320－1阶衍射光；

1400，1401，1402LED；

2025相机；

2321 0阶光。

Claims

1.一种分光光度计，具有：

受光光学系统，其使来自被测量位置的被测量光成像，生成成像的被测量光；

狭缝形成体，其形成狭缝，所述狭缝配置在与所述被测量位置在光学上共轭的位置，使所述成像的被测量光通过，生成在测量光路上行进的被测量光；

波长色散元件，其对在所述测量光路上行进的被测量光进行波长色散，生成进行了波长色散的被测量光；

传感器，其接受进行了所述波长色散的被测量光，输出表示光谱的信号；

观察光源，其在观察所述被测量位置时发出观察光；

插拔机构，其在观察所述被测量位置时向所述测量光路内插入所述观察光源以朝向所述狭缝发出所述观察光，并且在测量所述光谱时使所述观察光源向所述测量光路外退避。

2.一种分光光度计，具有：

狭缝形成体，其形成狭缝，所述狭缝使所述成像的被测量光通过，生成在测量光路上行进的被测量光；

衍射光栅，其对在所述测量光路上行进的被测量光进行衍射，生成衍射光；

传感器，其接受所述衍射光，并且输出表示光谱的信号；

观察光源，其配置在所述衍射光之内、0阶光的光路上，在观察所述被测量位置时，向所述衍射光栅发出观察光。

3.如权利要求2所述的分光光度计，其中，

所述观察光具有所述光谱的波长范围外的波长，

所述分光光度计还具有相机，该相机相对于所述观察光的波长具有灵敏度，并拍摄所述被测量位置。

4.如权利要求2或者3所述的分光光度计，其中，

所述衍射光栅配置成使所述衍射光从包含在所述测量光路上行进的被测量光的主光线以及所述0阶光的主光线在内的平面偏离。

5.如权利要求1至4中任一项所述的分光光度计，其中，

所述观察光源具有发出所述观察光的发光二极管。

6.如权利要求1至5中任一项所述的分光光度计，其中，

所述观察光源具有多个光源，分别发出具有相互不同的颜色的多个光，

所述分光光度计还具有切换装置，其在所述多个光中切换作为所述观察光而使用的光。

7.如权利要求1至6中任一项所述的分光光度计，其中，

还具有照明光源，其在测量所述光谱时发出用于对样品进行照明的照明光，在观察所述被测量位置时也发出所述照明光。

8.如权利要求7所述的分光光度计，其中，

还具有调整装置，其在观察所述被测量位置时，调整所述照明光的光量。