JP2009281933A - Spectrometer and spectrometry - Google Patents

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Tsutomu Okura
力 大倉
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SOMA KOGAKU KK
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SOMA KOGAKU KK
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an excellent spectrometer and a spectrometry for surely performing offsetting without intricacy while performing measurement with such noises removed as arising only when a shutter is open. <P>SOLUTION: A detection element 3 is a linear array sensor wherein a multitude of photoelectric conversion parts 31 and 32 are formed in a line. A spectral element 2 separates light of wavelengths in a specification range from light of wavelengths outside the specification range. The conversion parts each comprise a photoelectric conversion part 31 for the specification range and a photoelectric conversion part 32 for the outside of the specification range. A filter 7 for the offsetting is disposed on an optical path to transmit the light of the wavelengths in the specification range while shutting off the light of the wavelengths outside the specification range. A signal processing part 6 executes signal processing wherein a detected signal obtained in the conversion part 32 is used as an offset value and the offset value is subtracted from a measured value which is a detection signal obtained in the conversion part 31. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本願の発明は、分光測定の技術に関するものである。   The present invention relates to a spectroscopic measurement technique.

波長毎の光の強さを測定する分光測定器は、産業の各分野で盛んに使用されている。例えば、吸光度等を利用した試料の組成分析に分光測定器が多く使用されている。図8は、一般的な分光測定器の構成の一例を模式的に示した図である。
分光測定器は、入射スリット1と、入射スリット1を通過した測定光が入射する分光素子としてのグレーティング(回折格子)2と、グレーティング2で分光された光が入射する検出素子3と、光学系4,5等から構成されている。グレーティング2は、光軸に垂直な軸の周りに回転可能となっており、グレーティング2を回転させ、光軸に対する角度を選択することで任意の波長の光のみを検出素子に入射させることができる。グレーティング2の角度を順次変えながら検出素子3で強度を検出することで、被測定光の分光放射照度の分布を測定することができる。
Spectrometers that measure the light intensity for each wavelength are actively used in various industrial fields. For example, many spectrophotometers are used for composition analysis of samples using absorbance or the like. FIG. 8 is a diagram schematically showing an example of the configuration of a general spectrometer.
The spectrophotometer includes an entrance slit 1, a grating (diffraction grating) 2 as a spectroscopic element on which measurement light that has passed through the entrance slit 1 enters, a detection element 3 on which light split by the grating 2 enters, and an optical system 4, 5 etc. The grating 2 is rotatable about an axis perpendicular to the optical axis, and only the light of an arbitrary wavelength can be incident on the detection element by rotating the grating 2 and selecting an angle with respect to the optical axis. . By detecting the intensity with the detection element 3 while sequentially changing the angle of the grating 2, the spectral irradiance distribution of the light to be measured can be measured.

このような分光測定器では、バックグラウンドノイズ等を除去して十分な精度の測定を行うため、オフセットの動作が必要である。オフセットとは、検出素子に被測定光が入射しない状態とし、この状態での検出素子の出力信号を求め、それをゼロレベルの検出素子の出力として設定する動作である。具体的には、光路上にシャッタ9を配置して被測定光が検出素子3に入射しない状態とする。そして、この状態で検出素子3で検出された信号の大きさをオフセット値として設定する。通常の測定の際には、測定値からオフセット値を減算する。
特開2000−55733号公報
In such a spectrometer, an offset operation is necessary in order to perform measurement with sufficient accuracy by removing background noise and the like. The offset is an operation in which the light to be measured is not incident on the detection element, an output signal of the detection element in this state is obtained, and this is set as an output of the zero-level detection element. Specifically, the shutter 9 is disposed on the optical path so that the measured light does not enter the detection element 3. In this state, the magnitude of the signal detected by the detection element 3 is set as an offset value. In normal measurement, the offset value is subtracted from the measured value.
JP 2000-55733 A

このような従来の分光測定器におけるオフセットでは、シャッタを開閉しながら行うため、面倒である。シャッタ開閉機構のような駆動機構は故障し易く、シャッタが開閉できないとオフセットができなくなってしまう。特に、オフセットを頻繁に行う必要のある測定では、煩雑性は顕著となるし、シャッタの故障の確率も高くなってしまう。例えば、刻々と変わる太陽光の分光放射照度測定の場合には、バックグラウンドノイズも刻々と変わるので、オフセットも毎回の側定時に行う必要がある。このため、オフセットの煩雑性やシャッタの故障の問題は顕著である。   Such an offset in the conventional spectrometer is troublesome because it is performed while opening and closing the shutter. A drive mechanism such as a shutter opening / closing mechanism is prone to failure, and if the shutter cannot be opened / closed, offset cannot be performed. In particular, in measurements that require frequent offsets, the complexity becomes significant and the probability of shutter failure increases. For example, in the case of the measurement of spectral irradiance of sunlight that changes every moment, the background noise also changes every moment, so it is necessary to perform offset every time. For this reason, the problems of offset complexity and shutter failure are significant.

また、従来のオフセットにおいて、シャッタを閉じた状態と開いた状態では、オフセット値自体が変化してしまっていると考えられる面がある。このため、精度の高い測定ができなくなってしまっていると推測される。以下、この点について、図8を使用して説明する。図8は、オフセット値についての説明図である。   Further, in the conventional offset, there is an aspect that the offset value itself is considered to change between the closed state and the open state of the shutter. For this reason, it is presumed that measurement with high accuracy has become impossible. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. FIG. 8 is an explanatory diagram of the offset value.

図8において、検出素子で検出される信号の大きさが棒グラフ状に示されている。図8に示すように、測定時に検出素子で検出される信号には、本来の被測定光の分(測定光が光電変換されることで得られた分)の信号に加え、ノイズ分の信号が含まれている。ノイズ分の信号は、被測定光以外の光が検出素子に入射することで発生したノイズや、検出素子自体が発生させるノイズ(全く光が入射していないにもかかわらず検出素子が信号を発生させてしまうノイズ)が含まれる。   In FIG. 8, the magnitude of the signal detected by the detection element is shown in a bar graph. As shown in FIG. 8, the signal detected by the detection element at the time of measurement includes a signal corresponding to noise in addition to a signal corresponding to the original light to be measured (a value obtained by photoelectrically converting the measurement light). It is included. Noise signals are generated when light other than the light to be measured enters the detection element, or noise generated by the detection element itself (the detection element generates a signal even though no light is incident). Noise).

ノイズ分の信号の代表的なものは、バックグラウンドノイズである。バックグラウンドノイズとしては、例えば、周囲の光が測定器の筐体内に紛れ込んでしまって検出素子に入射してしまうことによるものが挙げられる。このようなバックグラウンドノイズは、シャッタの開閉に関わらず生ずる場合が多い。シャッタの開閉に関わらず発生しているノイズについては、シャッタを閉にした状態で測定を行うことで、そのノイズのみを捉えることができ、その値をオフセット値に設定して実際の測定の際に減算すればよく、ノイズを除去した測定結果を得ることができる。   A typical noise signal is background noise. As background noise, for example, ambient light is mixed into the housing of the measuring instrument and incident on the detection element. Such background noise often occurs regardless of whether the shutter is opened or closed. For noise that is generated regardless of whether the shutter is open or closed, measurement can be performed with the shutter closed, so that only the noise can be captured. The measurement result from which noise has been removed can be obtained.

一方、本願の発明者の研究によると、分光測定器における特有の事情として、シャッタを開いた際にだけ発生するノイズがあり、このようなノイズは、シャッタを閉じた際には消えてしまうため、検出素子で捉えることができず、したがってオフセット値に含めることができない。このため、実際の測定においても測定値に含まれたままとなっている。このようなシャッタを開いた際にだけ発生するノイズの一つに、迷光によるノイズがある。ここでの迷光とは、被測定光が光路上を進む際に発生する迷光のことである。   On the other hand, according to the research of the inventors of the present application, there is a noise that occurs only when the shutter is opened as a particular situation in the spectrometer, and such noise disappears when the shutter is closed. Cannot be captured by the detection element, and therefore cannot be included in the offset value. For this reason, it is still included in the measured value in the actual measurement. One type of noise that occurs only when such a shutter is opened is noise due to stray light. The stray light here is stray light generated when the light to be measured travels on the optical path.

問題となる迷光は、分光素子において発生することが多い。例えば、分光素子としてのグレーティング2の各溝の表面は完全な平坦面とすることは不可能であり、わずかな乱反射や散乱等が生じていると考えられる。また、各溝の境界部分(山又は谷のエッジ部分)でもわずかな光の乱反射や散乱が生じていると推測され、これらが迷光の要因となると考えられる。
例えば、波長Aの光を測定すべくグレーティング2を角度aに設定した場合、本来的には波長Aの光のみが選択されて検出素子に入射する筈であるが、A以外の波長の光が迷光となって異常な反射をし、検出素子に入射してしまう。この分が測定信号に含まれてしまう。
Stray light that is a problem often occurs in a spectroscopic element. For example, the surface of each groove of the grating 2 serving as the spectroscopic element cannot be a completely flat surface, and it is considered that slight irregular reflection or scattering occurs. Further, it is estimated that slight irregular reflection and scattering of light occurs at the boundary portion of each groove (the edge portion of the mountain or valley), and these are considered to cause stray light.
For example, when the grating 2 is set to the angle a to measure the light with the wavelength A, only the light with the wavelength A should be selected and enter the detection element. It becomes stray light and is abnormally reflected and enters the detection element. This amount is included in the measurement signal.

このような迷光分のノイズは、シャッタを閉じた場合、消えてしまう(検出素子に入射しなくなってしまう)。そして、シャッタを開いて測定を行う際に再び発生し、測定信号に含まれることになる。即ち、図8に示すように、従来の分光測定器におけるオフセット値は、この迷光分のノイズを含まないものであり、したがって、測定信号にはこの迷光分のノイズが不可避的に含まれてしまう。つまり、従来の分光測定器では、シャッタを閉じた際には発生せず、シャッタを開いた際にだけ発生するノイズは、オフセット値には含まれず、測定信号から取り除くことができていない。尚、後述するように、検出素子自体のノイズについても、シャッタを開いた際にだけ発生する分のノイズがあり、この分は測定信号から取り除くことができていない。   Such noise for stray light disappears when the shutter is closed (it does not enter the detection element). Then, it occurs again when the measurement is performed with the shutter opened, and is included in the measurement signal. That is, as shown in FIG. 8, the offset value in the conventional spectroscopic measuring instrument does not include this stray light noise, and therefore the measurement signal inevitably includes this stray light noise. . That is, in the conventional spectrometer, noise that is not generated when the shutter is closed and is generated only when the shutter is opened is not included in the offset value and cannot be removed from the measurement signal. As will be described later, the noise of the detection element itself is generated only when the shutter is opened, and this noise cannot be removed from the measurement signal.

このように、シャッタ開時のみ発生するノイズは、従来のオフセット動作では除去できておらず、測定結果に含まれてしまっている。このため、測定結果の信頼性を低下させる原因となっている。
本願の発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、オフセットを確実に煩雑性なく行うことができるようにするとともに、シャッタを開いた時にだけ発生するようなノイズも除去して測定することができる優れた分光測定器及び分光測定方法を提供することを課題としている。
As described above, the noise generated only when the shutter is opened cannot be removed by the conventional offset operation, and is included in the measurement result. For this reason, it becomes the cause of reducing the reliability of a measurement result.
The invention of the present application has been made to solve the above-described problem, and it is possible to reliably perform the offset without complications, and to remove noise that occurs only when the shutter is opened. It is an object of the present invention to provide an excellent spectroscopic instrument and spectroscopic measurement method that can be measured.

上記課題を解決するため、本願の請求項1記載の発明は、被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器であって、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光して検出素子に入射させる第一の姿勢と、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光して検出素子に入射させる第二の姿勢とを取り得るものであり、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタが光路上に配置されており、
信号処理部は、分光素子が第二の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号をオフセット値とし、分光素子が第一の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項2記載の発明は、被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器であって、
検出素子は、多数の光電変換部が一列に並べられたリニアアレイセンサであり、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光するとともに、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光することが可能なものであり、
前記検出素子の多数の光電変換部は、分光素子の姿勢に従って仕様範囲の波長の光が入射する位置に配置された仕様範囲用光電変換部と、分光素子の姿勢に従って仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置された仕様範囲外用光電変換部とから成っており、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタが光路上に配置されており、
信号処理部は、仕様範囲外用光電変換部で得られた検出信号をオフセット値とし、仕様範囲用光電変換部で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項3記載の発明は、前記請求項1又は2の構成において、前記オフセット用フィルタは、カット波長を境にして前記仕様範囲外の波長の光を遮断するものであり、前記検出信号をオフセット値とする前記仕様範囲外用光電変換部は、前記カット波長に隣接した前記仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置されたものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項4記載の発明は、被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器を使用して分光測定を行う分光測定方法であって、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光して検出素子に入射させる第一の姿勢と、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光して検出素子に入射させる第二の姿勢とを取り得るものであり、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタを光路上に配置し、
分光素子が第二の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号をオフセット値とし、分光素子が第一の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を信号処理部で行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項5記載の発明は、被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器を使用して分光測定を行う分光測定方法であって、
検出素子は、多数の光電変換部が一列に並べられたリニアアレイセンサであり、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光するとともに、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光することが可能なものであり、
前記検出素子の多数の光電変換部は、分光素子の姿勢に従って仕様範囲の波長の光が入射する位置に配置された仕様範囲用光電変換部と、分光素子の姿勢に従って仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置された仕様範囲外用光電変換部とから成っており、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタを光路上に配置し、
仕様範囲外用光電変換部で得られた検出信号をオフセット値とし、仕様範囲用光電変換部で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を信号処理部で行うという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項6記載の発明は、前記請求項4又は5の構成において、前記オフセット用フィルタは、カット波長を境にして前記仕様範囲外の波長の光を遮断するものであり、前記検出信号をオフセット値とする前記仕様範囲外用光電変換部は、前記カット波長に隣接した前記仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置されているという構成を有する。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 of the present application is directed to a spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element to which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element is incident, and a detection obtained by the detection element A spectroscopic measuring device including a signal processing unit for obtaining a spectral irradiance of light to be measured from a signal,
The spectroscopic element has a first posture that splits light having a wavelength within a specifiable range, which is a range that can be measured as spectroscopic instrument specifications, and enters the detection element, and is out of the specifiable range. A second posture that splits the light of the wavelength and makes it incident on the detection element,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The signal processing unit uses the detection signal obtained by the detection element when the spectroscopic element is in the second posture as an offset value, and is obtained by the detection element when the spectroscopic element is in the first posture. It has a configuration in which signal processing for subtracting an offset value from a measurement value that is a detection signal is performed.
In order to solve the above problems, the invention described in claim 2 is a spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element is incident, and a detection obtained by the detection element. A spectroscopic measuring device including a signal processing unit for obtaining a spectral irradiance of light to be measured from a signal,
The detection element is a linear array sensor in which a large number of photoelectric conversion units are arranged in a line,
The spectroscopic element can divide light with a wavelength in the specified range, which is the range that can be measured as specs of the spectrophotometer, and can split light with wavelengths outside the range that can be measured as specs And
A number of photoelectric conversion units of the detection element include a photoelectric conversion unit for specification range disposed at a position where light having a wavelength in the specification range is incident according to the attitude of the spectroscopic element, and light having a wavelength outside the specification range according to the attitude of the spectroscopic element. Consists of a photoelectric conversion part for outside the specification range, which is arranged at a position where light can enter,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The signal processing unit performs signal processing for subtracting the offset value from the measurement value that is the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the specification range, using the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the outside of the specification range as an offset value. It has a configuration that there is.
In order to solve the above-described problem, the invention according to claim 3 is the configuration according to claim 1 or 2, wherein the offset filter blocks light having a wavelength outside the specification range with a cut wavelength as a boundary. The non-specification range photoelectric conversion unit having the detection signal as an offset value is arranged at a position adjacent to the cut wavelength where light having a wavelength outside the specification range can enter. Have.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 4 is a spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element that receives the light to be measured dispersed by the spectroscopic element, and a detection obtained by the detection element. A spectroscopic measurement method for performing spectroscopic measurement using a spectrophotometer equipped with a signal processing unit for obtaining spectral irradiance of light under measurement from a signal,
The spectroscopic element has a first posture that splits light having a wavelength within a specifiable range, which is a range that can be measured as spectroscopic instrument specifications, and enters the detection element, and is out of the specifiable range. A second posture that splits the light of the wavelength and makes it incident on the detection element,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The detection signal obtained by the detection element in the state where the spectroscopic element is in the second posture is used as an offset value, and the measurement is the detection signal obtained by the detection element in the state where the spectroscopic element is in the first posture The signal processing unit performs signal processing for subtracting the offset value from the value.
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in claim 5 includes a spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element is incident, and a detection obtained by the detection element. A spectroscopic measurement method for performing spectroscopic measurement using a spectrophotometer equipped with a signal processing unit for obtaining spectral irradiance of light under measurement from a signal,
The detection element is a linear array sensor in which a large number of photoelectric conversion units are arranged in a line,
The spectroscopic element can divide light with a wavelength in the specified range, which is the range that can be measured as specs of the spectrophotometer, and can split light with wavelengths outside the range that can be measured as specs And
A number of photoelectric conversion units of the detection element include a photoelectric conversion unit for specification range disposed at a position where light having a wavelength in the specification range is incident according to the attitude of the spectroscopic element, and light having a wavelength outside the specification range according to the attitude of the spectroscopic element. Consists of a photoelectric conversion part for outside the specification range, which is arranged at a position where light can enter,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
A configuration in which the signal processing unit performs signal processing for subtracting the offset value from the measurement value, which is the detection signal obtained by the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for specification range, using the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for outside the specification range as an offset value. Have.
In order to solve the above problem, the invention according to claim 6 is the configuration according to claim 4 or 5, wherein the offset filter blocks light having a wavelength outside the specification range with a cut wavelength as a boundary. The out-of-specification photoelectric conversion unit using the detection signal as an offset value has a configuration in which light having a wavelength outside the specification range adjacent to the cut wavelength can be incident.

以下に説明する通り、本願の各請求項記載の発明によれば、オフセットを確実に煩雑性なく行うことができ、シャッタを開いた時にだけ発生するようなノイズも除去して測定することができる。
また、請求項2又は4記載の発明によれば、上記効果に加え、リニアアレイセンサを用いたマルチチャンネルタイプの測定器を使用して測定が行え、この際、オフセット用の信号と測定信号とを同時に得ることでできるので、オフセットの動作がさらに簡便となる。
また、請求項3又は5記載の発明によれば、上記効果に加え、検出素子に被測定光が入射することに起因するノイズを除去した測定結果を好適に得ることができる。
As described below, according to the invention described in each claim of the present application, the offset can be reliably performed without complications, and noise that occurs only when the shutter is opened can be removed and measured. .
According to the invention described in claim 2 or 4, in addition to the above effect, measurement can be performed using a multi-channel type measuring instrument using a linear array sensor. At this time, an offset signal, a measurement signal, Can be obtained simultaneously, so that the offset operation is further simplified.
According to the invention of claim 3 or 5, in addition to the above effects, it is possible to suitably obtain a measurement result from which noise caused by the measurement light incident on the detection element is removed.

次に、本願発明を実施するための最良の形態(以下、実施形態)について説明する。
図1は、本願発明の実施形態に係る分光測定器の概略構成を示した図である。図1に示す分光測定器は、入射スリット1と、入射スリット1を通過した被測定光が入射する分光素子としてのグレーティング2と、グレーティング2で分光された光が入射する検出素子3と、第一第二の光学系4,5等から構成されている。
Next, the best mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as an embodiment) will be described.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a spectrometer according to an embodiment of the present invention. 1 includes an incident slit 1, a grating 2 as a spectroscopic element on which light to be measured that has passed through the incident slit 1 is incident, a detection element 3 on which light split by the grating 2 is incident, It is composed of first and second optical systems 4 and 5.

第一の光学系4は、入射スリットの像をグレーティング2に投影するためのものである。第二の光学系5は、グレーティング2からの光を検出素子3に結像させるためのものである。第一第二の光学系4,5としては、チェルニー・ターナー型、エバート型、ファスティー・エバート型等、任意のものを採用し得る。特開2000−55733号公報所載の光学系を採用すると、収差が小さく分解能が高くなるので好適である。
分光測定器は、検出素子3からの出力信号(検出信号)を処理する信号処理部6を備えている。信号処理部6は、検出信号から被測定光の分光放射照度を求める演算処理等を行うようになっている。
The first optical system 4 is for projecting an image of the entrance slit onto the grating 2. The second optical system 5 is for imaging light from the grating 2 on the detection element 3. As the first and second optical systems 4 and 5, an arbitrary system such as a Chelney-Turner type, an Evert type, or a Fastie Evert type can be adopted. Employing the optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-55733 is preferable because the aberration is small and the resolution is high.
The spectrometer includes a signal processing unit 6 that processes an output signal (detection signal) from the detection element 3. The signal processing unit 6 performs a calculation process for obtaining the spectral irradiance of the light to be measured from the detection signal.

この分光測定器は、オフセットのために用いられるフィルタ(以下、オフセット用フィルタ)7を備えている。オフセット用フィルタ7は、グレーティング2の入射側の光路上に配置されており、より具体的には、入射スリット1とグレーティング2との間の光路上に配置されている。   This spectrometer includes a filter (hereinafter referred to as an offset filter) 7 used for offsetting. The offset filter 7 is disposed on the optical path on the incident side of the grating 2, and more specifically, is disposed on the optical path between the incident slit 1 and the grating 2.

図2は、オフセット用フィルタ7の分光透過特性について示した概略図である。
本実施形態におけるオフセット用フィルタ7は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲(以下、仕様範囲と略す)の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長を遮断するフィルタである。一般的な分光測定器は、紫外域から可視域、赤外域に亘る広い範囲を測定可能となっている。オフセット用フィルタ7は、その範囲外の波長を遮断するものである。この場合、短波長側(紫外域)の波長を遮断するか、長波長側(赤外域)の波長を遮断するかであるが、本実施形態では、一例として前者の構成となっている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the spectral transmission characteristics of the offset filter 7.
The offset filter 7 in the present embodiment is a filter that transmits light having a wavelength in a range that can be measured as a spec of the spectrophotometer (hereinafter, abbreviated as a spec range) and blocks a wavelength outside the spec range. . A general spectrometer can measure a wide range from the ultraviolet region to the visible region and the infrared region. The offset filter 7 blocks wavelengths outside the range. In this case, the wavelength on the short wavelength side (ultraviolet region) is cut off or the wavelength on the long wavelength side (infrared region) is cut off. In the present embodiment, the former configuration is used as an example.

より具体的に説明すると、オフセット用フィルタ7は、一種のカットフィルタとなっており、カット波長λcよりも短い波長をカットする(透過率ゼロとする)ものとなっている。例えば、カット波長λcは300nmに設定され、300nmより短い波長の透過率がゼロであるカットフィルタがオフセット用フィルタ7として使用される。
但し、透過率はカット波長において急峻に透過率が立ち上がるものの、完全に90度には立ち上がらず、ある程度の傾斜を持って立ち上がる。したがって、透過率最大となるまでの遷移的な波長域(以下、遷移領域)が存在する。遷移領域の波長は、オフセットフィルタ7によって一部遮断されてしまうので、通常は仕様範囲外とされる。従って、図2に示すように、仕様範囲の波長がカット波長λcより長波長側で且つ遷移領域よりも長波長側となる特性のフィルタがオフセット用フィルタ7として採用されている。
More specifically, the offset filter 7 is a kind of cut filter, and cuts a wavelength shorter than the cut wavelength λc (sets the transmittance to zero). For example, the cut wavelength λc is set to 300 nm, and a cut filter whose transmittance at a wavelength shorter than 300 nm is zero is used as the offset filter 7.
However, although the transmittance rises steeply at the cut wavelength, it does not rise completely at 90 degrees but rises with a certain inclination. Therefore, there is a transitional wavelength region (hereinafter referred to as a transition region) until the transmittance reaches the maximum. Since the wavelength in the transition region is partially blocked by the offset filter 7, it is usually outside the specification range. Therefore, as shown in FIG. 2, a filter having a characteristic that the wavelength in the specification range is longer than the cut wavelength λc and longer than the transition region is employed as the offset filter 7.

また、本実施形態では、後述するように、仕様範囲外の波長を利用してオフセットが行われる。この際、遷移領域の波長も含んでオフセットを行ってしまうと、被測定光が一部オフセット用の波長に含まれてしまうので、オフセット用波長は、図2に示すように、遷移領域よりも短波長側とされる。   In the present embodiment, as will be described later, offset is performed using a wavelength outside the specification range. At this time, if the offset is performed including the wavelength of the transition region, the measured light is partially included in the offset wavelength. Therefore, as shown in FIG. The short wavelength side.

一方、本実施形態の分光測定器は、いわゆるマルチチャンネルタイプの分光測定器であり、多波長の放射照度を同時に測定できるタイプのものである。即ち、検出素子3としては、本実施形態では、多数の光電変換部が一列に並べられたリニアアレイセンサが使用されている。各光電変換部は、各波長域の光を光電変換するフォトダイオード等である。各光電変換部の位置は、グレーティング2により分光された各波長の光がそれぞれ入射する位置となっている。したがって、グレーティング2の角度を変える必要はなく、設定された角度に保持した状態の一回の測定で各波長域の放射照度を同時に測定することができるようになっている。   On the other hand, the spectrometer of the present embodiment is a so-called multi-channel type spectrometer and is of a type that can simultaneously measure multi-wavelength irradiance. That is, as the detection element 3, in this embodiment, a linear array sensor in which a large number of photoelectric conversion units are arranged in a line is used. Each photoelectric conversion unit is a photodiode or the like that photoelectrically converts light in each wavelength region. The position of each photoelectric conversion unit is a position where light of each wavelength split by the grating 2 is incident. Therefore, it is not necessary to change the angle of the grating 2, and the irradiance in each wavelength region can be simultaneously measured by a single measurement in a state in which the grating 2 is held at the set angle.

このような検出素子3は、仕様範囲の各波長の光がそれぞれ入射するものとしての光電変換部(以下、仕様範囲用光電変換部)を有している他、仕様範囲外用の各波長が入射するものとしての光電変換部(以下、仕様範囲外用光電変換部)も有している。この点について、図3を使用して説明する。図3は、実施形態の分光測定器が備えている検出素子3の概略構成について示した図である。   Such a detection element 3 has a photoelectric conversion unit (hereinafter referred to as a photoelectric conversion unit for specification range) on which light of each wavelength in the specification range is incident, and each wavelength outside the specification range is incident. It also has a photoelectric conversion unit (hereinafter referred to as an out-of-specification photoelectric conversion unit). This point will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a schematic configuration of the detection element 3 included in the spectrometer according to the embodiment.

図3に概略的に示すように、検出素子3は、例えばフォトダイオードからなる多数の光電変換部31,32を一列に並べた構成である。多数の光電変換部31,32は、仕様範囲用光電変換部31の群と、これに隣接した仕様範囲外用光電変換部32の群とから成っている。
また、図1に示すグレーティング2は、仕様範囲において光を分光してそれぞれの仕様範囲用光電変換部31に入射させるよう構成されているとともに、仕様範囲外の光を分光してそれぞれの仕様範囲外用光電変換部32に入射させるようになっている。前述した例でいうと、グレーティング2は、300nm以上の光を分光して仕様範囲用光電変換部31に入射させるととともに、300nmより短い光を分光して仕様範囲外用光電変換部32に入射させるよう構成されている。
As schematically shown in FIG. 3, the detection element 3 has a configuration in which a large number of photoelectric conversion units 31 and 32 made of, for example, photodiodes are arranged in a line. The large number of photoelectric conversion units 31 and 32 include a group of specification range photoelectric conversion units 31 and a group of outside specification range photoelectric conversion units 32 adjacent thereto.
In addition, the grating 2 shown in FIG. 1 is configured to split light in the specification range and enter the photoelectric conversion unit 31 for each specification range, and to split light in the specification range to separate each specification range. The light is incident on the external photoelectric conversion unit 32. In the above-described example, the grating 2 splits light having a wavelength of 300 nm or more to enter the specification range photoelectric conversion unit 31, and splits light having a wavelength shorter than 300 nm into the outside specification range photoelectric conversion unit 32. It is configured as follows.

図1には、実施形態の分光測定器が備えた信号処理部6の概略構成が併せて示されている。図1に示すように、信号処理部6は、検出信号を増幅する増幅器61、検出信号をデジタル信号に変換するA/D変換器62、検出信号から分光放射照度の絶対値を算出するための演算等を行うプロセッサ63、記憶部(メモリ)64、外部にデータを出力するためのインターフェース等を含む出力回路65を有している。出力回路65は、測定結果を表示するディスプレイや測定結果を印刷するプリンタを測定器に接続するためのものである。分光測定器はパソコン等のコンピュータに接続される場合もあり、この場合は、出力回路65は、USBのようなコンピュータ用のインターフェースを含む。
尚、分光測定器の筐体には、入力部(不図示)が設けられている。入力部は、操作ボタンやタッチパネル等であり得る。
FIG. 1 also shows a schematic configuration of the signal processing unit 6 provided in the spectroscopic measuring instrument of the embodiment. As shown in FIG. 1, the signal processing unit 6 includes an amplifier 61 that amplifies the detection signal, an A / D converter 62 that converts the detection signal into a digital signal, and an absolute value of the spectral irradiance from the detection signal. It has an output circuit 65 including a processor 63 that performs operations, a storage unit (memory) 64, an interface for outputting data to the outside, and the like. The output circuit 65 is for connecting a display for displaying the measurement result and a printer for printing the measurement result to the measuring instrument. In some cases, the spectrometer is connected to a computer such as a personal computer. In this case, the output circuit 65 includes an interface for a computer such as a USB.
Note that an input unit (not shown) is provided in the housing of the spectrometer. The input unit can be an operation button, a touch panel, or the like.

検出素子3の各光電変換部(仕様範囲用光電変換部31及び仕様範囲外用光電変換部32)から送られた検出信号は、増幅器61で増幅された後、A/D変換器62でデジタル信号に変換され、記憶部64に一時的に記憶されるようになっている。尚、この際、各光電変換部31,32における検出信号は、シリアルな信号として送られ、増幅、光電変換された後、各波長(厳密には分解能で規定される各波長域であるが、単に波長という)毎の検出信号として記憶部64に一時的に記憶されるようになっている。尚、説明の都合上、記憶部64に記憶された検出信号のうち、仕様範囲(λ〜λ)についての検出信号をS〜Sとし、仕様範囲外(λm+1〜λ)についての検出信号をSm+1〜Sとする。また、検出信号S〜Sは測定結果の元になる信号なのでこれを測定信号と呼び、検出信号Sm+1〜Sはオフセット用信号なのでこれをオフセット用信号と呼ぶ。 A detection signal sent from each photoelectric conversion unit (specification range photoelectric conversion unit 31 and out of specification range photoelectric conversion unit 32) of the detection element 3 is amplified by an amplifier 61 and then converted into a digital signal by an A / D converter 62. And is temporarily stored in the storage unit 64. At this time, the detection signals in the photoelectric conversion units 31 and 32 are sent as serial signals, amplified and photoelectrically converted, and then each wavelength (strictly, each wavelength region defined by the resolution, It is temporarily stored in the storage unit 64 as a detection signal for each wavelength). For convenience of explanation, among the detection signals stored in the storage unit 64, the detection signals for the specification range (λ 1 to λ m ) are S 1 to S m, and are outside the specification range (λ m + 1 to λ n ). Let S m + 1 to S n be the detection signals for. Further, the detection signal S 1 to S m is called the measurement signal this because signal underlying the measurements, referred to as a detection signal S m + 1 ~S n is offset signal this because offset signal.

信号処理部の記憶部64には、測定信号から分光放射照度の絶対値を算出するためのプログラム(以下、測定プログラム)や、絶対値を算出するための基準値(以下、校正値)等が記憶されている。図4は、測定プログラムの概略を示したフローチャートである。
本実施形態の分光測定器では、オフセットをした上で測定するモード(オフセットモード)と、オフセットをせずに測定するモード(通常モード)を選択できるようになっている。選択は、入力部によって行われ、選択の結果は、制御信号として記憶部64に一時的に記憶されるようになっている。
The storage unit 64 of the signal processing unit includes a program for calculating the absolute value of the spectral irradiance from the measurement signal (hereinafter referred to as a measurement program), a reference value for calculating the absolute value (hereinafter referred to as a calibration value), and the like. It is remembered. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of the measurement program.
In the spectrometer of the present embodiment, a mode (offset mode) for measuring after offsetting and a mode (normal mode) for measuring without offsetting can be selected. The selection is performed by the input unit, and the selection result is temporarily stored in the storage unit 64 as a control signal.

図4に示すように、測定プログラムは、オフセットモードであるか通常モードであるかにより異なる動作をするようプログラミングされている。
まず、通常モードが選択された場合について説明する。通常モードでは、オフセットを行わずに、各測定信号S〜Sから放射照度の絶対値を求める演算が行われる。即ち、記憶部64には、仕様範囲λ〜λについての校正値C〜Cが記憶されている。また、記憶部64には、前回のオフセットの際に求めたオフセット値Ofが記憶されている。
As shown in FIG. 4, the measurement program is programmed to operate differently depending on whether it is in the offset mode or the normal mode.
First, the case where the normal mode is selected will be described. In the normal mode, the calculation for obtaining the absolute value of the irradiance from each measurement signal S 1 to S m is performed without performing offset. That is, the storage unit 64, the calibration values C 1 -C m for specification range lambda 1 to [lambda] m is stored. Further, the storage unit 64 stores the offset value Of obtained at the time of the previous offset.

測定プログラムは、測定信号S〜Sについて、オフセット値Ofを減算した上で、校正値(C〜C)と比較し、放射照度の絶対値を算出する。即ち、(S−Of)/Cを行って、λの放射照度の絶対値を算出する。S、S、……Sについても同様に絶対値を算出する。オフセット値Ofは、定数として測定信号S〜Sから減算される値である。このようにしてS〜Sについて放射照度の絶対値を算出し、算出された各波長の絶対値を記憶部64に一時的に保存すると、測定プログラムは終了である。算出された各絶対値は、出力回路65を通して出力され、パソコンの画面のような表示部において表示されたり、プリンタで印刷されたりする。 The measurement program subtracts the offset value Of for the measurement signals S 1 to S m , compares it with the calibration value (C 1 to C m ), and calculates the absolute value of the irradiance. That is, (S 1 -Of) / C 1 is performed to calculate the absolute value of the irradiance of λ 1 . Similarly, absolute values are calculated for S 2 , S 3 ,... S m . The offset value Of is a value that is subtracted from the measurement signals S 1 to S m as a constant. When the absolute value of irradiance is calculated for S 1 to S m in this way and the calculated absolute value of each wavelength is temporarily stored in the storage unit 64, the measurement program ends. Each calculated absolute value is output through the output circuit 65 and displayed on a display unit such as a personal computer screen or printed by a printer.

次に、オフセットモードが選択された場合について説明する。オフセットモードが選択された場合、測定プログラムは、オフセットをした上で絶対値を算出する。即ち、記憶部64に記憶された信号のうちオフセット用信号Sm+1〜Sを読み出し、これらについて平均値を算出する。算出された平均値を新たなオフセット値Ofとし、記憶部64に更新して記憶する。
その上で、通常モードと同様に放射照度の絶対値を算出する。即ち、記憶部64から測定信号S〜Sを順次呼び出し、更新したオフセット値Ofを減算した上で各校正値と比較して絶対値を算出する。
Next, a case where the offset mode is selected will be described. When the offset mode is selected, the measurement program calculates an absolute value after offsetting. That is, it reads the offset signal S m + 1 ~S n of the signal stored in the storage unit 64, calculates the average value for these. The calculated average value is set as a new offset value Of and updated and stored in the storage unit 64.
After that, the absolute value of irradiance is calculated as in the normal mode. That is, the measurement signals S 1 to S m are sequentially called from the storage unit 64, the updated offset value Of is subtracted, and then compared with each calibration value to calculate an absolute value.

実施形態の分光測定器において、被測定光の取り込みには、光ファイバが使用されることもある。この場合には、入射スリット1の入射側に光ファイバが設けられた構成とされる。分光測定器は、各部を内部に納めた筐体を備える構成とされ、筐体に光ファイバの後端(出射端)が接続される構成とされる。光ファイバの先端は、被測定光の取り込み位置に配置される。   In the spectrometer of the embodiment, an optical fiber may be used for capturing the light to be measured. In this case, an optical fiber is provided on the incident side of the incident slit 1. The spectroscopic measuring instrument is configured to include a casing in which each unit is housed, and the rear end (outgoing end) of the optical fiber is connected to the casing. The tip of the optical fiber is disposed at the position where the light to be measured is taken in.

次に、上記構成に係る分光測定器の動作について説明する。以下の説明は、分光測定方法の発明の実施形態の説明でもある。
必要に応じて光ファイバを使用して被測定光を取り込み、入射スリットを通して入射させる。入射した光は、グレーティング2で分光され、波長に応じてそれぞれの方向に進み、検出素子3の各光電変換部31,32に入射する。そして、各光電変換部313,32において光電変換されて検出信号が発生し、信号処理部6に送られる。そして、信号処理部6において前述したように信号処理が行われ、仕様範囲の分光放射照度が得られる。
Next, the operation of the spectrometer according to the above configuration will be described. The following description is also a description of an embodiment of the invention of the spectroscopic measurement method.
If necessary, light to be measured is captured using an optical fiber, and is incident through an entrance slit. The incident light is split by the grating 2, travels in each direction according to the wavelength, and enters the photoelectric conversion units 31 and 32 of the detection element 3. The photoelectric conversion units 313 and 32 perform photoelectric conversion to generate detection signals, which are sent to the signal processing unit 6. Then, signal processing is performed in the signal processing unit 6 as described above, and spectral irradiance within a specified range is obtained.

上述した構成及び動作に係る実施形態の分光測定器及び分光測定方法では、オフセット用フィルタ7を使用してオフセットが行われるので、オフセットを確実に煩雑性なく行うことができるようにするとともに、シャッタを開いた時にだけ発生するようなノイズも除去して測定することができる。以下、この点について図5を使用して説明する。図5は、実施形態の分光測定器におけるオフセットの原理について示した概略図である。   In the spectroscopic measuring instrument and the spectroscopic measurement method according to the above-described configuration and operation, offset is performed using the offset filter 7, so that the offset can be reliably performed without complications and the shutter. It is possible to measure by removing noise that occurs only when the is opened. Hereinafter, this point will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the principle of offset in the spectrometer according to the embodiment.

図5において、被測定光Lは、仕様範囲から仕様範囲外の波長を広く含んでいる(λ〜λ)。この被測定光Lは、オフセット用フィルタ7を透過してグレーティング2に達するので、グレーティング2に達した際には、仕様範囲の波長(λ〜λ)のみとなっている。したがって、グレーティング2は仕様範囲外の波長(λm+1〜λ)を分光可能であり、グレーティング2の姿勢に従ってこれらの波長の光が入射可能な位置に仕様範囲外用光電変換部32が配置されているものの、設計上は被測定光のうちのこれらの波長の光は仕様範囲外用光電変換部32には達しない。 In FIG. 5, the light to be measured L widely includes wavelengths outside the specification range from the specification range (λ 1 to λ n ). Since the measured light L passes through the offset filter 7 and reaches the grating 2, when reaching the grating 2, only the wavelength within the specified range (λ 1 to λ m ) is obtained. Therefore, the grating 2 can disperse wavelengths (λ m + 1 to λ n ) outside the specification range, and the photoelectric conversion unit 32 outside the specification range is arranged at a position where light of these wavelengths can enter according to the attitude of the grating 2. However, the light of these wavelengths of the light to be measured does not reach the out-of-specification photoelectric conversion unit 32 by design.

ここで、前述したように、測定値にはバックグラウンドノイズや迷光によるノイズが含まれる。このうち、まずバックグラウンドノイズを考え、バックグラウンドノイズとして、測定器の筐体内に紛れ込む周囲の光(以下、紛れ込み光)を考える。
図5(1)において、仕様範囲の波長λxはグレーティング2で分光され、仕様範囲用光電変換部31xに入射するとする。即ち、仕様範囲用光電変換部31xが、グレーティング2の姿勢に従って波長λxの光が入射する位置に配置されているとする。仕様範囲用光電変換部31xでは、λxの光の入射により、本来の測定値である検出信号D(λx)が生じる。
Here, as described above, the measurement value includes background noise and noise due to stray light. Among these, first, background noise is considered, and ambient light (hereinafter referred to as “mixed light”) that flows into the housing of the measuring device is considered as background noise.
In FIG. 5A, it is assumed that the wavelength λx in the specification range is split by the grating 2 and enters the specification range photoelectric conversion unit 31x. That is, it is assumed that the specification range photoelectric conversion unit 31x is arranged at a position where light of wavelength λx is incident according to the attitude of the grating 2. In the photoelectric conversion unit 31x for specification range, a detection signal D (λx) that is an original measurement value is generated by the incidence of light of λx.

一方、図5(1)において、紛れ込み光をLbで示す。この紛れ込み光Lbが、上記仕様範囲用光電変換部31xに入射するとする。この場合、仕様範囲用光電変換部31xでは、紛れ込み光Lbによる検出信号Dbが発生する。したがって、仕様範囲用光電変換部31xから信号処理部6に送られる全体の信号は、D(λx)+Dbとなる。
このような紛れ込み光Lbは、仕様範囲用光電変換部31に入射する確率と同様の確率で、仕様範囲外用光電変換部32に入射すると考えられる。つまり、ある仕様範囲外用光電変換部32に紛れ込み光Lbが入射することでその仕様範囲外用光電変換部32において検出信号Db’が発生していたとすると、その大きさは、仕様範囲用光電変換部31xで発生した紛れ込み光分の検出信号Dbとほぼ同じ大きさであると考えられる。
On the other hand, in FIG. 5 (1), the impregnated light is indicated by Lb. It is assumed that the penetration light Lb is incident on the photoelectric conversion unit 31x for the specification range. In this case, the detection signal Db by the interstitial light Lb is generated in the photoelectric converter for specification range 31x. Therefore, the entire signal sent from the specification range photoelectric conversion unit 31x to the signal processing unit 6 is D (λx) + Db.
It is considered that such interstitial light Lb is incident on the out-of-specification photoelectric conversion unit 32 with a probability similar to the probability of being incident on the specification-range photoelectric conversion unit 31. In other words, if the detection signal Db ′ is generated in the photoelectric conversion unit 32 outside the specification range due to the incident light Lb entering the photoelectric conversion unit 32 outside the specification range, the magnitude of the photoelectric conversion unit for the specification range is It is considered that the magnitude is almost the same as the detection signal Db for the mixed light generated in the part 31x.

前述したように、被測定光のうち仕様範囲外用光電変換部32に入射すべき波長(λm+1〜λn)はオフセット用フィルタ7で遮断されているので、仕様範囲外用光電変換部32で生ずる検出信号には、被測定光による分は含まれていない。したがって、仕様範囲外用光電変換部32から何らかの検出信号が得られたとすれば、それは上記紛れ込み光Lbによる分であるとすることができる。したがって、その分の値をオフセット値として仕様範囲用光電変換部31での検出信号から減算しておくことで、紛れ込み光Lbの分を除去した測定結果を得ることができる。   As described above, since the wavelengths (λm + 1 to λn) to be incident on the outside-specification photoelectric conversion unit 32 in the light to be measured are blocked by the offset filter 7, the detection signal generated in the outside-specification photoelectric conversion unit 32. Does not include the amount of light to be measured. Therefore, if any detection signal is obtained from the out-of-specification photoelectric conversion unit 32, it can be assumed that the detection signal is due to the above-described interstitial light Lb. Therefore, by subtracting the value from the detection signal in the specification range photoelectric conversion unit 31 as an offset value, a measurement result from which the amount of the interfering light Lb is removed can be obtained.

次に、迷光によるノイズについて考える。上述した紛れ込み光も広い意味では迷光であると考えられる。しかし、ここでは迷光を狭く考え、被測定光のうち、本来入射すべきではない光電変換部に入射してしまう光を迷光と定義する。
前述したように、分光測定器における主な迷光の発生源は、グレーティングのような分光素子である。グレーティングの溝の縁等で異常反射した光は、本来入射してはいけない光電変換素子に入射し、ノイズとなる。図5(2)において、仕様範囲の波長であるλxとλyを考える。被測定光が正しく分光された場合に波長λxの光が入射する位置に仕様範囲用光電変換部31xが配置されており、被測定光が正しく分光された場合に波長λxの光が入射する位置に仕様範囲用光電変換部31yが配置されているとする。
Next, consider noise caused by stray light. The above-mentioned immersive light is also considered to be stray light in a broad sense. However, here, stray light is considered to be narrow, and light that enters the photoelectric conversion unit that should not be incident is defined as stray light.
As described above, the main stray light source in the spectroscopic measuring instrument is a spectroscopic element such as a grating. The light that is abnormally reflected by the edge of the groove of the grating is incident on the photoelectric conversion element that should not be incident and becomes noise. In FIG. 5 (2), let us consider λx and λy, which are wavelengths within the specification range. The specification range photoelectric conversion unit 31x is arranged at a position where light of wavelength λx is incident when the light to be measured is correctly split, and a position where light of wavelength λx is incident when the light to be measured is correctly split It is assumed that the photoelectric conversion unit 31y for specification range is arranged in FIG.

いま、波長λxの光が、グレーティング2において異常反射して迷光Mとなったとする。本来は光電変換部31xに入射しなければいけないのに、この迷光Mが光電変換部31yに入射してしまったとする。この場合、光電変換部31yでは、正しく分光された波長λyの分の検出信号D(λy)に加え、迷光分の検出信号Dが発生する。 Now, it is assumed that light of wavelength λx is abnormally reflected by the grating 2 and becomes stray light M. It is assumed that the stray light M has entered the photoelectric conversion unit 31y although it originally has to enter the photoelectric conversion unit 31x. In this case, the photoelectric conversion unit 31y, in addition to the minute detection signal D of correctly spectral wavelength [lambda] y ([lambda] y), the detection signal D M of the stray light component is generated.

ここで、波長λxの光が迷光Mとなって仕様範囲用光電変換部31yに入射する確率は、いずれかの仕様範囲外用光電変換部32に入射する確率はほぼ同じであると考えることができる。つまり、図5(2)に示すように、波長λ(x)の光は、迷光Mとなるのとほぼ同じ確率で迷光M’となり、仕様範囲外用光電変換部32に入射すると考えられる。したがって、仕様範囲外用光電変換部32において検出信号D’が発生しており、それが迷光分によるものであるとすると、その平均的な値と同じ大きさで仕様範囲用光電変換部31でも迷光による検出信号が発生しているとすることができる。したがって、仕様範囲外用光電変換部32での検出信号の平均値をオフセット値とし、各仕様範囲用光電変換部31での検出信号(測定信号)から減算しておけば、迷光分を除去した測定結果を得ることができる。 Here, it can be considered that the probability that the light of wavelength λx becomes stray light M and enters the photoelectric converter for specification range 31y is almost the same as the probability of incident on any of the photoelectric converters for outside specification range 32. . That is, as shown in FIG. 5 (2), it is considered that the light of wavelength λ (x) becomes stray light M ′ with almost the same probability as that of stray light M and enters the photoelectric converter 32 for outside the specification range. Therefore, if the detection signal D M ′ is generated in the out-of-specification photoelectric conversion unit 32 and is caused by the stray light component, the specification-range photoelectric conversion unit 31 has the same magnitude as the average value. It can be assumed that a detection signal due to stray light is generated. Therefore, if the average value of the detection signal in the out-of-specification photoelectric conversion unit 32 is set as an offset value and subtracted from the detection signal (measurement signal) in each of the specification-range photoelectric conversion units 31, the measurement with the stray light component removed is performed. The result can be obtained.

尚、各仕様範囲外用光電変換部32における検出信号について、紛れ込み光Lbによるものか迷光M’によるものかを判別することはできない。しかしながら、それを判別する必要はなく、それらを含めて全体をノイズとして測定信号から除去すれば足りる。
また、波長λ(x)の光が迷光になると説明したが、迷光になるということは正しく分光されなかったということであり、特定の波長λ(x)が選択されて迷光となって各仕様範囲外光電変換部32に入射する訳ではない。とはいえ、各仕様範囲外用光電変換部32に入射する迷光の平均的な量と、各仕様範囲用光電変換部31に入射する迷光の平均的な量は同じであるとすることができ、迷光部をオフセット値に含めることができる点については、迷光の波長を特に問題とする必要はない。
Note that it is impossible to determine whether the detection signal in each of the out-of-specification photoelectric conversion units 32 is due to the stray light Lb or the stray light M ′. However, it is not necessary to discriminate them, and it is sufficient to remove them as noises from the measurement signal.
In addition, the light having the wavelength λ (x) has been described as stray light. However, the fact that the light has become stray light means that the light has not been correctly dispersed, and a specific wavelength λ (x) is selected and becomes stray light. The light does not enter the photoelectric conversion unit 32 outside the range. However, it can be assumed that the average amount of stray light incident on each specification range photoelectric conversion unit 32 and the average amount of stray light incident on each specification range photoelectric conversion unit 31 are the same, With respect to the point that the stray light portion can be included in the offset value, the wavelength of the stray light need not be particularly problematic.

次に、発明者の研究によると、実施形態におけるオフセットの構成によれば、検出素子3に被測定光が入射すること自体から生ずるノイズも除去することができる。以下、この点について説明する。
発明者の研究によると、現在市販されている検出素子3では、光の入射自体によってオフセット値が変化してしまう問題があることが確認されている。図6は、この問題を確認した実験について示した図である。
Next, according to the inventor's research, according to the configuration of the offset in the embodiment, it is possible to remove noise caused by the fact that the light to be measured enters the detection element 3 itself. Hereinafter, this point will be described.
According to the inventor's research, it has been confirmed that the detection element 3 currently on the market has a problem that the offset value changes due to the incident light itself. FIG. 6 is a diagram showing an experiment confirming this problem.

この実験では、検出素子3を部分的にマスクして光を入射させた。即ち、図6(1)に示すように、検出素子3のうち、左右の端部付近の光電変換部33以外の光電変換部34についてはすべて遮光カバー8を被せて遮光した上で光を入射させた。入射させた光は、分光されていない光であり、検出素子3に均一に光が入射するように光学系を調整した。
図6(2)に、検出素子3の各光電変換部33,34で得られた検出信号を示す。図6(2)の縦軸は検出信号の大きさを示し、横軸は検出素子3上の位置(どの光電変換部で得られた信号であるか)を示している。
In this experiment, the detection element 3 was partially masked and light was incident. That is, as shown in FIG. 6A, all the photoelectric conversion units 34 other than the photoelectric conversion unit 33 near the left and right end portions of the detection element 3 are covered with the light shielding cover 8 and light is incident thereon. I let you. The incident light is light that has not been split, and the optical system was adjusted so that the light was uniformly incident on the detection element 3.
FIG. 6B shows detection signals obtained by the photoelectric conversion units 33 and 34 of the detection element 3. In FIG. 6B, the vertical axis indicates the magnitude of the detection signal, and the horizontal axis indicates the position on the detection element 3 (which photoelectric conversion unit is the signal obtained).

図6(2)に示すように、遮光カバー8でマスクされていない光電変換部33においては、入射した光に応じた大きな検出信号が確認される。一方、遮光カバー8でマスクされている光電変換部34では、殆どのものについて検出信号はゼロであるが、周辺部において僅かに検出信号が存在している。検出信号は、周辺にいくに従って徐々に大きくなっている。遮光カバー8でマスクされていない光電変換部33から、検出信号が漏れ出て広がっているような印象さえ受ける。   As shown in FIG. 6B, a large detection signal corresponding to the incident light is confirmed in the photoelectric conversion unit 33 that is not masked by the light shielding cover 8. On the other hand, in the photoelectric conversion unit 34 masked by the light shielding cover 8, the detection signal is almost zero, but there is a slight detection signal in the peripheral portion. The detection signal gradually increases as it goes to the periphery. Even the impression that the detection signal leaks and spreads from the photoelectric conversion unit 33 not masked by the light shielding cover 8 is received.

遮光カバーでマスクされている光電変換部34において検出信号が発生することは、本来的にはあり得ないことである。遮光カバー8による遮光が完全ではなく、光が回り込んで入射していることも考えられるが、遮光を十分に行い回り込みが完全に無いと考えられる状態においても同様に検出信号が発生していることから、回り込みが原因ではないと推測される。
考えられるのは、検出素子3の内部的な要因で検出信号が発生してしまうことである。隣接した光電変換部に強い光が入射すると、何らかの原因でその光電変換部に微弱な光電流が流れてしまうとか、微弱な光起電力が発生してしまうとかが考えられる。
It is impossible that the detection signal is generated in the photoelectric conversion unit 34 masked by the light shielding cover. Although it is conceivable that the light shielding by the light shielding cover 8 is not complete, and light sneaks into and enters, but a detection signal is similarly generated even in a state where the light is sufficiently shielded and it is considered that there is no wraparound. From this, it is presumed that wraparound is not the cause.
It is conceivable that a detection signal is generated due to an internal factor of the detection element 3. When strong light enters an adjacent photoelectric conversion unit, a weak photocurrent may flow through the photoelectric conversion unit for some reason, or a weak photovoltaic power may be generated.

いずれにしても、隣接する光電変換部に光が入射することで検出信号が発生してしまうということは、その分の検出信号の発生は、その光電変換部自身に光が入射した際にも生じていると考えられる。つまり、ある光電変換部に光が入射することで発生した検出信号の中には、光が電気信号に変換された分の他、光入射により検出素子自体が発生させてしまった分が含まれると考えられる。このようなノイズ(以下、光入射起因ノイズと呼ぶ)は、一般的には知られていないが、測定値の中にかなりの量で含まれていると考えられる。   In any case, the detection signal is generated when light enters the adjacent photoelectric conversion unit. The generation of the detection signal corresponding to the detection signal also occurs when the light is incident on the photoelectric conversion unit itself. It is thought that it has occurred. In other words, the detection signal generated when light is incident on a certain photoelectric conversion unit includes not only the amount of light converted into an electric signal but also the amount generated by the detection element itself due to light incidence. it is conceivable that. Such noise (hereinafter referred to as light incidence-induced noise) is not generally known, but is considered to be included in a considerable amount in the measured value.

従来の測定器では、シャッタで光を遮断してオフセットを行うので、オフセット値には光入射起因ノイズは含まれていない。したがって、オフセット値で減算しても、測定値からは光入射起因ノイズは除去できない。
一方、実施形態の分光測定器によると、信号処理を適宜行うことで、この光入射起因ノイズについても除去することが可能である。以下、この点について説明する。
In the conventional measuring instrument, light is blocked by a shutter and offset is performed. Therefore, the offset value does not include noise due to light incidence. Therefore, even if subtracted by the offset value, noise due to light incidence cannot be removed from the measured value.
On the other hand, according to the spectrometer of the embodiment, it is possible to remove this noise caused by light incidence by appropriately performing signal processing. Hereinafter, this point will be described.

図7は、光入射起因ノイズを除去した測定を行うためのオフセットについて示した概略図である。図7には、実施形態の分光測定器を使用してある被測定光の分光測定を行った結果が示されている。
図7には、ある被測定光の分光放射照度分布が示されている。カット波長λc以下のオフセット用波長域では、オフセット用フィルタ7でカットされていることもあり、通常のスケールでは値は確認されない。しかしながら、図7中に拡大して示すように、スケールを細かくしていくと、カット波長以下でも値があるのが確認できる。
この際、図7中に拡大して示すように、オフセット用波長域では、カット波長λc付近で値が増大しているのが確認できる。カット波長λcから離れた所では、値はほぼ一定に収束している。
FIG. 7 is a schematic diagram showing an offset for performing measurement with removal of noise caused by light incidence. FIG. 7 shows a result of performing spectroscopic measurement of a light to be measured using the spectroscopic measuring instrument of the embodiment.
FIG. 7 shows a spectral irradiance distribution of certain measurement light. In the offset wavelength region below the cut wavelength λc, the offset filter 7 may cut the value, and the value is not confirmed on a normal scale. However, as shown in an enlarged view in FIG. 7, when the scale is made finer, it can be confirmed that there is a value even below the cut wavelength.
At this time, as shown in an enlarged manner in FIG. 7, it can be confirmed that the value increases in the vicinity of the cut wavelength λc in the offset wavelength region. At a position away from the cut wavelength λc, the value converges almost constant.

オフセット波長域において一定に収束した小さい値の分は、波長依存性が無いため、前述したバックグラウンドノイズや迷光によるノイズの分であると推測できる。一方、カット波長λcに近い部分で増大している分のノイズ(図7中にハッチングで示す)は、前述した光入射起因ノイズであると推測される。即ち、カット波長λcの長波長側の部分を担当する光電変換部にある程度の強さの光が入射したために、何らかの原因で検出信号が発生したものと推測される。   Since the small value that converges uniformly in the offset wavelength region has no wavelength dependence, it can be estimated that it is the amount of noise caused by the background noise and stray light described above. On the other hand, it is estimated that the noise (indicated by hatching in FIG. 7) that increases in the portion near the cut wavelength λc is the above-described noise due to light incidence. That is, it is presumed that a detection signal is generated for some reason because light of a certain intensity is incident on the photoelectric conversion unit in charge of the long wavelength side portion of the cut wavelength λc.

この場合、図7に示すように、オフセット用波長域のうちカット波長λcに隣接したごく狭い波長領域(図7中にΔλで示す)の値を取り出してオフセット値とすることが考えられる。複数の光電変換部にまたがる信号であれば、それらの平均値をオフセット値とする。このようにすると、バックグラウンドノイズや迷光によるノイズに加え、光入射起因ノイズの分も除去した測定結果が得られる。   In this case, as shown in FIG. 7, it is conceivable that a value in a very narrow wavelength region (indicated by Δλ in FIG. 7) adjacent to the cut wavelength λc in the offset wavelength region is taken as an offset value. In the case of a signal extending over a plurality of photoelectric conversion units, the average value thereof is set as an offset value. In this way, it is possible to obtain a measurement result in which noise due to light incidence is removed in addition to background noise and noise due to stray light.

上記説明から解るように、実施形態の分光測定器は、グレーティング2の姿勢に従って仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に仕様範囲外用光電変換部32を配置した上でこの使用範囲外の波長の光をオフセット用フィルタ7で遮断し、その状態で得られた仕様範囲外用光電変換部32の検出信号をオフセット値として設定、更新する。したがって、従来の分光測定器のように、シャッタで被測定光を遮断する必要はない。このため、シャッタの誤動作によりオフセットが出来なくなってしまう問題もない。また、各回の測定のたび毎にオフセットを行う場合にも、シャッタの開閉動作は不要であり、煩雑性もない。   As will be understood from the above description, the spectroscopic measuring instrument according to the embodiment has an out-of-specification photoelectric conversion unit 32 arranged at a position where light having a wavelength out of the specification range can be incident according to the attitude of the grating 2, and is out of this use range. The light having the wavelength is blocked by the offset filter 7, and the detection signal of the out-of-specification photoelectric conversion unit 32 obtained in this state is set and updated as an offset value. Therefore, unlike the conventional spectrometer, it is not necessary to block the measured light with the shutter. For this reason, there is no problem that offset cannot be performed due to malfunction of the shutter. Further, even when the offset is performed for each measurement, the shutter opening / closing operation is not necessary, and there is no complication.

また、仕様範囲外用光電変換部32には、ノイズとなる光(それが存在すれば)が入射しており、仕様範囲外用光電変換部32からの検出信号を処理してオフセット値を更新するのみである。つまり、オフセットを行う場合には信号処理部6での信号処理が追加されるのみである。信号処理は、平均を算出してオフセット値を更新するのであるので、瞬時に終了する。したがって、この点でも、本実施形態の分光測定器はオフセットに要する手間が簡略された優れたものとなっている。
尚、上記のように、実施形態の分光測定器は、オフセットのためのシャッタの開閉動作は不要であるが、シャッタ及びその駆動機構を備えても良いことは勿論である。不用意な筐体内への光の入射を防止するため、シャッタ及びその駆動機構が設けられることは多い。
In addition, light that becomes noise (if it exists) is incident on the photoelectric conversion unit 32 outside the specification range, and only the offset value is updated by processing the detection signal from the photoelectric conversion unit 32 outside the specification range. It is. That is, in the case of performing offset, only signal processing in the signal processing unit 6 is added. Since the signal processing calculates the average and updates the offset value, it ends immediately. Therefore, also in this respect, the spectroscopic measuring instrument of the present embodiment is excellent in that the effort required for offset is simplified.
As described above, the spectroscopic measurement device according to the embodiment does not need to open and close the shutter for offsetting, but of course may include a shutter and its driving mechanism. In order to prevent inadvertent incidence of light into the casing, a shutter and its driving mechanism are often provided.

上記実施形態では、オフセット用の仕様範囲外の波長域は、仕様範囲よりも短波長側に設定されたが、長波長側に設定しても良い。仕様範囲が可視域から赤外域にかけての範囲である場合、例えばそれよも長い波長の赤外域にオフセット用波長域を設定する。
また、オフセット用フィルタ7は、入射スリット1とグレーティング2の間に配置されたが、これは必須の条件ではない。検出素子3に入射するまでの光路上のいずれかの位置であれば良い。
In the above embodiment, the wavelength range outside the specification range for offset is set on the short wavelength side than the specification range, but may be set on the long wavelength side. When the specification range is a range from the visible range to the infrared range, for example, the offset wavelength range is set in the infrared range having a longer wavelength.
Further, although the offset filter 7 is disposed between the entrance slit 1 and the grating 2, this is not an essential condition. Any position on the optical path until it enters the detection element 3 may be used.

上記実施形態の分光測定器は、検出素子3はリニアアレイセンサであり、グレーティングを固定した姿勢のままで分光測定するタイプのものであったが、従来の技術において説明したような、検出素子3が一つの光電変換部のみから成るものであり、グレーティングの角度を順次変えながら測定するタイプのもの(以下、モノチャンネルタイプと呼ぶ)であっても、本願発明は同様に実施できる。以下、この点について説明する。   In the spectroscopic measuring instrument of the above embodiment, the detection element 3 is a linear array sensor and is of a type that performs spectroscopic measurement with the grating fixed, but the detection element 3 as described in the related art. However, the present invention can be implemented in the same manner even if it is of a type (hereinafter referred to as a mono-channel type) in which measurement is performed while sequentially changing the angle of the grating. Hereinafter, this point will be described.

モノチャンネルタイプの分光測定器の場合であっても、上記実施形態と同様の構成のオフセット用フィルタが光路上に配置される。まず、測定に先立ち、オフセット値の更新が行われる。即ち、グレーティングを操作し、仕様範囲外の波長(λm+1〜λ)の光を順次検出素子に入射させ、この際に得られた検出信号を信号処理部に送り、記憶部に順次記憶する。オフセット用フィルタを通して被測定光を入射させているので、正しく分光された被測定光分の光は検出素子に入射しないが、上述したような紛れ込み光や迷光がある場合、検出信号が発生する。仕様範囲外の波長(λm+1〜λ)について全て検出信号を記憶したら、それらを読み出して平均値を算出し、その値を新たなオフセット値として更新する。 Even in the case of a monochannel type spectrometer, an offset filter having the same configuration as that of the above embodiment is arranged on the optical path. First, the offset value is updated prior to measurement. That is, by operating the grating, light of wavelengths (λm +1 to λ n ) outside the specification range is sequentially incident on the detection element, and the detection signals obtained at this time are sent to the signal processing unit and sequentially stored in the storage unit. . Since the light to be measured is incident through the offset filter, the light corresponding to the light to be measured that has been correctly dispersed does not enter the detection element, but a detection signal is generated when there is a stray light or stray light as described above. . When the detection signals are stored for all wavelengths (λm +1 to λ n ) outside the specification range, they are read out, an average value is calculated, and the value is updated as a new offset value.

次に、通常の測定動作を行う。即ち、グレーティングを操作し、仕様範囲の波長(λ〜λ)の光が順次検出素子に入射するようにする。そして、検出素子で得られた検出信号を順次信号処理部に送り、信号処理を行って分光放射照度の絶対値を算出する。この際、各波長の検出信号からオフセット値を減算した上で校正値と比較し、絶対値を算出する。これにより、バックグラウンドノイズや迷光分によるノイズ、さらには光入射起因ノイズ等を除去した測定結果が得られる。
尚、仕様範囲の波長をλ〜λとし、オフセット値を得る波長をλm+1〜λと記載して説明したが、図2を用いたように両者の間には遷移領域が存在しているので、λとλm+1は連続していない場合がある。つまり、遷移領域の波長については、測定値としても採用せず、オフセット用の信号としても採用しない場合がある。この点は、マルチチャンネルタイプの分光測定器の実施形態の場合も同様である。
Next, a normal measurement operation is performed. That is, the grating is operated so that light having a wavelength within the specified range (λ 1 to λ m ) is sequentially incident on the detection element. Then, the detection signals obtained by the detection elements are sequentially sent to the signal processing unit, and signal processing is performed to calculate the absolute value of the spectral irradiance. At this time, the absolute value is calculated by subtracting the offset value from the detection signal of each wavelength and comparing it with the calibration value. As a result, a measurement result obtained by removing background noise, noise due to stray light, noise due to light incidence, and the like can be obtained.
Although the wavelength in the specification range is described as λ 1 to λ m and the wavelength for obtaining the offset value is described as λ m + 1 to λ n , there is a transition region between the two as shown in FIG. Therefore, λ m and λ m + 1 may not be continuous. In other words, the wavelength in the transition region is not used as a measured value and may not be used as an offset signal. This is the same in the case of the embodiment of the multi-channel type spectrometer.

上記説明から解るように、モノチャンネルタイプの分光測定器では、オフセット用の信号を得る動作を通常の測定動作(測定信号を得る動作)とは別に行う必要がある。前述したマルチチャネルタイプでは、オフセット用の信号を得る動作は通常の測定動作と同時に行われるから、この点で、マルチチャンネルタイプの方がオフセットの動作がさらに簡便となっている。また、前述した説明から解るように、マルチチャンネルタイプの分光測定器では、リニアアレイセンサより成る検出素子を使用するので、検出素子の受光面がモノチャンネルタイプよりも大きく(長く)、迷光を取り込み易い。したがって、迷光を除去できる本願発明の優位性は、マルチチャンネルタイプにおいてより顕著に発揮される。   As understood from the above description, in the monochannel type spectrometer, it is necessary to perform an operation for obtaining an offset signal separately from a normal measurement operation (operation for obtaining a measurement signal). In the above-described multi-channel type, the operation for obtaining the offset signal is performed simultaneously with the normal measurement operation. In this respect, the multi-channel type makes the offset operation easier. As can be seen from the above description, the multi-channel type spectrometer uses a detection element made of a linear array sensor, so the light receiving surface of the detection element is larger (longer) than the mono-channel type, and stray light is captured. easy. Therefore, the superiority of the present invention that can remove stray light is more remarkable in the multi-channel type.

また、モノチャンネルタイプの分光測定器の場合、オフセット用信号は単一波長のみで得る場合であっても良い。即ち、仕様範囲外のある単一波長の光が検出素子に入射するよう分光素子の姿勢を調整してオフセット用信号を得てオフセット値を更新しても良い。同様の意味から、前述したマルチチャンネルタイプでも、オフセットのための仕様範囲外用光電変換素子は一個のみであっても本願発明は実施できる。但し、複数波長のオフセット用信号を得て平均化した方が、オフセット値の信頼性は高くなる。尚、単一波長のオフセット値の場合、カット波長λcに隣接した波長においてオフセット値を得るようにすると、前述したように光入射起因ノイズの除去の点で好適である。   In the case of a monochannel type spectrometer, the offset signal may be obtained with only a single wavelength. That is, the offset value may be updated by adjusting the attitude of the spectroscopic element so that light having a single wavelength outside the specification range is incident on the detection element. From the same meaning, the present invention can be implemented even with the multi-channel type described above even if there is only one photoelectric conversion element outside the specification range for offset. However, the reliability of the offset value becomes higher when the signals for offset of a plurality of wavelengths are obtained and averaged. In the case of an offset value having a single wavelength, it is preferable to obtain an offset value at a wavelength adjacent to the cut wavelength λc in terms of removing noise caused by light incidence as described above.

尚、分光素子としては、グレーティング以外のものを用いてもよく、原理的にはプリズムのような分光素子を使用した場合でも本願発明は実施可能である。
また、上記説明において、「分光放射照度」を測定すると説明したが、特定の波長又は波長域の放射照度のみを測定する場合もあるし、ある程度広い波長域における分光放射照度の分布(分光放射照度分布)を測定結果として得る場合もある。
As the spectroscopic element, elements other than the grating may be used. In principle, the present invention can be implemented even when a spectroscopic element such as a prism is used.
In the above description, it has been described that “spectral irradiance” is measured. However, only the irradiance of a specific wavelength or wavelength range may be measured, or the spectral irradiance distribution (spectral irradiance) in a wide wavelength range may be measured. Distribution) may be obtained as a measurement result.

本願発明の実施形態に係る分光測定器の概略構成を示した図である。It is the figure which showed schematic structure of the spectrometer which concerns on embodiment of this invention. オフセット用フィルタ7の分光透過特性について示した概略図である。It is the schematic shown about the spectral transmission characteristic of the filter 7 for offsets. 実施形態の分光測定器が備えている検出素子3の概略構成について示した図である。It is the figure shown about schematic structure of the detection element 3 with which the spectrometer of embodiment is equipped. 測定プログラムの概略を示したフローチャートである。It is the flowchart which showed the outline of the measurement program. 実施形態の分光測定器におけるオフセットの原理について示した概略図である。It is the schematic shown about the principle of the offset in the spectroscopic measuring device of embodiment. 光の入射自体によってオフセット値が変化してしまう問題を確認した実験について示した図である。It is the figure shown about the experiment which confirmed the problem that an offset value changes with light incidence itself. 光入射起因ノイズを除去した測定を行うためのオフセットについて示した概略図である。It is the schematic shown about the offset for performing the measurement which removed light incidence origin noise. 一般的な分光測定器の構成の一例を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically an example of the structure of the general spectrometer. オフセット値についての説明図である。It is explanatory drawing about an offset value.

符号の説明Explanation of symbols

1 入射スリット
2 グレーティング
3 検出素子
4 第一の光学系
5 第二の光学系
6 信号処理部
7 オフセット用フィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Entrance slit 2 Grating 3 Detection element 4 1st optical system 5 2nd optical system 6 Signal processing part 7 Filter for offset

Claims (6)

被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器であって、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光して検出素子に入射させる第一の姿勢と、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光して検出素子に入射させる第二の姿勢とを取り得るものであり、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタが光路上に配置されており、
信号処理部は、分光素子が第二の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号をオフセット値とし、分光素子が第一の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を行うものであることを特徴とする分光測定器。
A spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element enters, and a signal processing unit that obtains the spectral irradiance of the light to be measured from the detection signal obtained by the detection element A spectroscopic measuring instrument,
The spectroscopic element has a first posture that splits light having a wavelength within a specifiable range, which is a range that can be measured as spectroscopic instrument specifications, and enters the detection element, and is out of the specifiable range. A second posture that splits the light of the wavelength and makes it incident on the detection element,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The signal processing unit uses the detection signal obtained by the detection element when the spectroscopic element is in the second posture as an offset value, and is obtained by the detection element when the spectroscopic element is in the first posture. A spectrophotometer for performing signal processing for subtracting an offset value from a measurement value which is a detection signal.
被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器であって、
検出素子は、多数の光電変換部が一列に並べられたリニアアレイセンサであり、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光するとともに、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光することが可能なものであり、
前記検出素子の多数の光電変換部は、分光素子の姿勢に従って仕様範囲の波長の光が入射する位置に配置された仕様範囲用光電変換部と、分光素子の姿勢に従って仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置された仕様範囲外用光電変換部とから成っており、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタが光路上に配置されており、
信号処理部は、仕様範囲外用光電変換部で得られた検出信号をオフセット値とし、仕様範囲用光電変換部で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を行うものであることを特徴とする分光測定器。
A spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element enters, and a signal processing unit that obtains the spectral irradiance of the light to be measured from the detection signal obtained by the detection element A spectroscopic measuring instrument,
The detection element is a linear array sensor in which a large number of photoelectric conversion units are arranged in a line,
The spectroscopic element can divide light with a wavelength in the specified range, which is the range that can be measured as specs of the spectrophotometer, and can split light with wavelengths outside the range that can be measured as specs And
A number of photoelectric conversion units of the detection element include a photoelectric conversion unit for specification range disposed at a position where light having a wavelength in the specification range is incident according to the attitude of the spectroscopic element, and light having a wavelength outside the specification range according to the attitude of the spectroscopic element. Consists of a photoelectric conversion part for outside the specification range, which is arranged at a position where light can enter,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The signal processing unit performs signal processing for subtracting the offset value from the measurement value that is the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the specification range, using the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the outside of the specification range as an offset value. A spectrophotometer characterized by being.
前記オフセット用フィルタは、カット波長を境にして前記仕様範囲外の波長の光を遮断するものであり、前記検出信号をオフセット値とする前記仕様範囲外用光電変換部は、前記カット波長に隣接した前記仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置されたものであることを特徴とする請求項1又は2記載の分光測定器。 The offset filter blocks light having a wavelength outside the specification range with a cut wavelength as a boundary, and the out-of-specification photoelectric conversion unit having the detection signal as an offset value is adjacent to the cut wavelength. 3. The spectrophotometer according to claim 1, wherein the spectrophotometer is disposed at a position where light having a wavelength outside the specification range can enter. 被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器を使用して分光測定を行う分光測定方法であって、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光して検出素子に入射させる第一の姿勢と、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光して検出素子に入射させる第二の姿勢とを取り得るものであり、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタを光路上に配置し、
分光素子が第二の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号をオフセット値とし、分光素子が第一の姿勢を取っている状態において検出素子で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を信号処理部で行うことを特徴とする分光測定方法。
A spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element enters, and a signal processing unit that obtains the spectral irradiance of the light to be measured from the detection signal obtained by the detection element A spectroscopic measurement method for performing spectroscopic measurement using a spectroscopic instrument,
The spectroscopic element has a first posture that splits light having a wavelength within a specifiable range, which is a range that can be measured as spectroscopic instrument specifications, and enters the detection element, and is out of the specifiable range. A second posture that splits the light of the wavelength and makes it incident on the detection element,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The detection signal obtained by the detection element in the state where the spectroscopic element is in the second posture is used as an offset value, and the measurement is the detection signal obtained by the detection element in the state where the spectroscopic element is in the first posture A spectroscopic measurement method characterized in that signal processing for subtracting an offset value from a value is performed by a signal processing unit.
被測定光を分光する分光素子と、分光素子で分光された被測定光が入射する検出素子と、検出素子で得られた検出信号から被測定光の分光放射照度を求める信号処理部とを備えた分光測定器を使用して分光測定を行う分光測定方法であって、
検出素子は、多数の光電変換部が一列に並べられたリニアアレイセンサであり、
分光素子は、分光測定器の仕様として測定可能とされている範囲である仕様範囲の波長の光を分光するとともに、仕様として測定可能とされている範囲外の波長の光を分光することが可能なものであり、
前記検出素子の多数の光電変換部は、分光素子の姿勢に従って仕様範囲の波長の光が入射する位置に配置された仕様範囲用光電変換部と、分光素子の姿勢に従って仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置された仕様範囲外用光電変換部とから成っており、
仕様範囲の波長の光を透過し、仕様範囲外の波長の光を遮断するオフセット用フィルタを光路上に配置し、
仕様範囲外用光電変換部で得られた検出信号をオフセット値とし、仕様範囲用光電変換部で得られた検出信号である測定値からオフセット値を減算する信号処理を信号処理部で行うことを特徴とする分光測定方法。
A spectroscopic element that divides the light to be measured, a detection element on which the light to be measured dispersed by the spectroscopic element enters, and a signal processing unit that obtains the spectral irradiance of the light to be measured from the detection signal obtained by the detection element A spectroscopic measurement method for performing spectroscopic measurement using a spectroscopic instrument,
The detection element is a linear array sensor in which a large number of photoelectric conversion units are arranged in a line,
The spectroscopic element can divide light with a wavelength in the specified range, which is the range that can be measured as specs of the spectrophotometer, and can split light with wavelengths outside the range that can be measured as specs And
A number of photoelectric conversion units of the detection element include a photoelectric conversion unit for specification range disposed at a position where light having a wavelength in the specification range is incident according to the attitude of the spectroscopic element, and light having a wavelength outside the specification range according to the attitude of the spectroscopic element. Consists of a photoelectric conversion part for outside the specification range, which is arranged at a position where light can enter,
An offset filter that transmits light with a wavelength in the specified range and blocks light with a wavelength outside the specified range is arranged on the optical path.
The signal processing unit performs signal processing for subtracting the offset value from the measurement value, which is a detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the specification range, using the detection signal obtained by the photoelectric conversion unit for the outside of the specification range as an offset value. Spectroscopic measurement method.
前記オフセット用フィルタは、カット波長を境にして前記仕様範囲外の波長の光を遮断するものであり、前記検出信号をオフセット値とする前記仕様範囲外用光電変換部は、前記カット波長に隣接した前記仕様範囲外の波長の光が入射可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項4又は5記載の分光測定方法。 The offset filter blocks light having a wavelength outside the specification range with a cut wavelength as a boundary, and the out-of-specification photoelectric conversion unit having the detection signal as an offset value is adjacent to the cut wavelength. 6. The spectroscopic measurement method according to claim 4, wherein the spectroscopic measurement method is arranged at a position where light having a wavelength outside the specification range can enter.
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