JP2008298579A - 反射特性測定装置及び反射特性測定装置の校正方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】試料を照明して該試料の分光反射特性を測定する反射特性測定装置であって、前記試料を照明する光源と、前記光源からの照明光によって照明された試料反射光の分光強度を測定する分光強度測定手段と、前記光源の発光特性に関する所定の参照値を取得する参照値取得手段と、予め複数の前記参照値それぞれに対して求められた複数の基準分光特性又は該基準分光特性に基づく複数の校正データを記憶する記憶手段と、前記記憶された複数の基準分光特性又は校正データの中から、前記分光強度測定時に取得した前記参照値に対応する基準分光特性又は校正データを選択し、該選択した基準分光特性又は校正データを用いて、前記分光強度から前記分光反射特性を算出する演算手段とを備えた反射特性測定装置とする。
【選択図】図1
Description
図1は、第1の実施形態に係る反射特性測定装置10の一例を示す構成図である。反射特性測定装置10は、照明部2、対物レンズ3、分光装置4、演算制御装置5及び光センサ6を備えている。照明部2は、試料1を照明するものであり、光源としての白熱ランプ21と白熱ランプ21を駆動して点灯するための駆動回路22とを備えている。本実施形態では、駆動回路22は白熱ランプ21を定電圧駆動して発光させる。対物レンズ3は、試料1からの反射光(試料反射光)における法線(試料面法線)方向の成分1nを受光するとともに、該受光した光束を分光装置4へ向けて入射させる光学レンズ(又はレンズ群)である。分光装置4は、上記試料反射光の成分1nの分光強度を測定するものである。演算制御装置5は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)、及びCPU(中央演算処理装置)等を備え、反射特性測定装置10全体の動作制御を司るものである。演算制御装置5は、照明部2、分光装置4及び光センサ6の動作制御を行ったり、分光装置4や光センサ6からの出力情報に基づいて、試料1の分光反射特性測定における校正に関する各種演算処理を実行する。この各種演算処理については後述する。光センサ6は、反射特性測定時(測定時)における白熱ランプ21の照明光の強度を測定するものである。なお、演算制御装置5は、後述のテーブル情報を記憶する記憶部51を備えている。
Cλ=W(λ)/I0(λ) ・・・(1)
但し、記号「/」は除算を示す(以下同様)。
Rf(λ)=Cλ*I(λ) ・・・(2)
但し、Rf(λ)やI(λ)における“λ”は上記400nm〜700nmの波長を示している。また、記号「*」は乗算を示す(以下同様)。
図4は、第2の実施形態に係る反射特性測定装置10aの一例を示す構成図である。反射特性測定装置10aは、反射特性測定装置10における白熱ランプ21(白熱光源)の代わりに白色LED23を光源とした照明部2aを備えるものである。本実施形態では、駆動回路24によって定電流駆動される白色LED23の光束23aが試料1を照明する。白色LED23の分光強度分布は大部分がLED素子の温度(素子温度)に依存するが、定電流(ここでは約20mA)で駆動される白色LED23の順電圧Vfと素子温度との間には、LEDのタイプに固有の図6に示すような関係(横軸を温度T(℃)、縦軸をVf(V)としたとき、T(℃)の値が大きくなるにつれてVf(V)の値が小さくなる関係)があることから、この順電圧Vfの値を白色LED23の発光状態の参照値とすることができる。
Rf(λ)=W(λ)*I(λ)/I0(λ) ・・・(3)
Vf1−Vf2=(Kb/q)*T*Ln(I1/I2) ・・・(4)
但し、Kbはボルツマン定数、qは電子の電荷を示す。
T=(Vf1−Vf2)/[(Kb/q)*Ln(I1/I2)] ・・・(5)
上記第2の実施形態の反射特性測定装置10aでは、1つの白色LED23のみを光源とする照明部2aを備える構成であったが、図7に示すように、本実施形態の反射特性測定装置10bは、互いに異なる分光強度分布を有する2つのLEDを光源とする照明部2bを備える構成となっている。この2つのLEDは、例えば青色発光とこの青色発光で励起される黄色蛍光とからなる分光強度分布(図8参照)を有するLED25(白色LED25)と、この白色LED25が殆ど分光強度をもたない例えば400〜450nmの波長域に分光強度をもつLED27(紫色LED27)とである。
Rf(λ)=W(λ)*I(λ)/[Iw0(λ)+Ip0(λ)] ・・・(6)
1n 反射光成分(試料反射光)
2、2a、2b 照明部
21 白熱ランプ
21a 光束
21b 参照光束
22 駆動回路
24、26、28 駆動回路(参照値取得手段)
23 白色LED(請求項3、4に記載のLED)
23a 光束
25 白色LED(請求項5に記載のLED)
25a 照明光
27 紫色LED(請求項5に記載のLED)
3 対物レンズ
4 分光装置(分光強度測定手段)
4a 分光強度データ
5 演算制御装置(演算手段、判別手段)
51 記憶部(記憶手段)
6 光センサ(参照値取得手段、受光センサ)
6a、24a、26a 参照データ
9 基準試料
10、10a、10b 反射特性測定装置
Claims (11)
- 試料を照明して該試料の分光反射特性を測定する反射特性測定装置であって、
前記試料を照明する光源と、
前記光源からの照明光によって照明された試料反射光の分光強度を測定する分光強度測定手段と、
前記光源の発光特性に関する所定の参照値を取得する参照値取得手段と、
予め複数の前記参照値それぞれに対して求められた複数の基準分光特性又は該基準分光特性に基づく複数の校正データを記憶する記憶手段と、
前記記憶された複数の基準分光特性又は校正データの中から、前記分光強度測定時に取得した前記参照値に対応する基準分光特性又は校正データを選択し、該選択した基準分光特性又は校正データを用いて、前記分光強度から前記分光反射特性を算出する演算手段とを備えることを特徴とする反射特性測定装置。 - 前記基準分光特性は、前記光源により基準試料が連続的に照明された状態で、所定時間の間、測定して得られた基準試料反射光の複数の分光強度であることを特徴とする請求項1記載の反射特性測定装置。
- 前記光源は、定電流駆動されるLEDであり、
前記参照値取得手段は、前記LEDが1種類以上の定電流で駆動されたときの順電圧の値を前記参照値として取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の反射特性測定装置。 - 前記参照値取得手段は、前記LEDが2種類の定電流で駆動されたときの各順電圧の差の値を前記参照値として取得することを特徴とする請求項3に記載の反射特性測定装置。
- 前記光源は、分光強度分布の異なる2種類以上のLEDであり、
前記参照値取得手段は、前記各LEDが1種類以上の定電流で駆動されたときの順電圧の値をそれぞれ前記参照値として取得し、
前記記憶手段は、前記LED毎に与えられた前記複数の基準分光特性データを記憶し、
前記分光強度測定手段は、前記2種類以上のLEDによって照明された前記試料反射光の分光強度を測定し、
前記演算手段は、前記記憶されたLED毎の複数の基準分光特性データの中から、前記分光強度測定時に取得した前記各LEDの参照値それぞれに対応する基準分光特性データを選択し、該選択した基準分光特性データを用いて、前記試料反射光の分光強度から前記分光反射特性を算出することを特徴とする請求項1又は2に記載の反射特性測定装置。 - 前記参照値取得手段は、前記光源の発光光束の一部を受光する受光センサであり、
前記参照値取得手段は、前記受光センサの出力値を前記参照値として取得することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の反射特性測定装置。 - 前記参照値取得手段は、前記光源の温度又は該光源の周辺温度を前記参照値として取得することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の反射特性測定装置。
- 前記参照値取得手段は、前記光源点灯後の経過時間を前記参照値として取得することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の反射特性測定装置。
- 前記光源は、定電圧又は定電流駆動される白熱ランプであり、
前記参照値取得手段は、前記白熱ランプのフィラメント電流又はフィラメント電圧の値を前記参照値として取得することを特徴とする請求項1又は2に記載の反射特性測定装置。 - 前記分光強度測定時に取得した前記参照値が、前記記憶手段に記憶されている基準分光特性又は校正データに対応する参照値を超えた値であるか否かを判別する判別手段と、
前記対応する参照値を超えた値であると判別された場合に、
前記複数の参照値それぞれに対する複数の基準分光特性又は校正データを求めるための前記基準試料の測定を再度実行し直すよう促す情報を報知する報知手段と
をさらに備えることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の反射特性測定装置。 - 試料を照明して該試料の分光反射特性を測定する反射特性測定装置の校正方法であって、
前記試料を光源により照明する第1の工程と、
前記光源からの照明光によって照明された試料反射光の分光強度を測定する第2の工程と、
前記光源の発光特性に関する所定の参照値を取得する第3の工程と、
予め複数の前記参照値それぞれに対して求められた複数の基準分光特性又は該基準分光特性に基づく複数の校正データを記憶する第4の工程と、
前記記憶された複数の基準分光特性又は校正データの中から、前記分光強度測定時に取得した前記参照値に対応する基準分光特性又は校正データを選択する第5の工程と、
前記選択した基準分光特性又は校正データを用いて、前記分光強度から前記分光反射特性を算出する第6の工程とを有することを特徴とする反射特性測定装置の校正方法。
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