JP2017053715A - 分析装置および分析方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制することができる分析装置を得る。【解決手段】分析装置を、光出力手段１と、試料保持手段２と、光検出手段３と、反射板保持手段４を備える構成とする。光出力手段１は、光源から光を出力し、測定の対象物に光を照射する。試料保持手段２は、対象物に光が入射する位置である測定位置に、対象物として分析対象の試料を保持する。光検出手段３は、光が対象物で反射した反射光を検出する。反射板保持手段４は、測定位置に配置したときに光源から入射される光を光検出手段３で反射光として検出されるように反射する反射板を保持している。また、反射板保持手段４は、測定位置に試料の測定面と平行になるように反射板を移動する手段と、試料に光が照射されるように反射板を測定位置から退避させる手段とを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、分析装置に関するものであり、特に反射特性を測定する分光分析装置に関するものである。

物体に含まれる物質の同定や含有量の測定、色度の測定等に分光分析装置が広く用いられている。分光分析装置は、光源から出力した照明光を分析対象の試料に照射し、試料で反射した反射光または試料を透過した透過光を光検出器の受光素子で検出する。また、分光分析装置では、反射光等を、分光フィルタを通過させた後に光検出器で検出し、分析対象の物質に対応する波長を取り出して含有量の分析等が行われることもある。また、これらの分析装置を生産ライン等に設置する際には、設置に要する面積がなるべく抑制されていることが望ましい。また、これらの分析装置は、設置環境や作業者の習熟度等によらずに高精度に安定して測定可能であることが望ましい。

分光分析装置における測定では、環境の変化や、光源、分光フィルタおよび受光素子等の劣化による特性変動の影響を抑制するため、分析対象の試料の他にリファレンス測定が行われる。例えば、反射光を測定する分光分析装置では、入射した光をほぼ全て反射する反射板で反射した反射光の強度をリファレンスとし、分析対象の試料で反射した反射光と比較することで、試料の反射率が算出される。

分光分析装置で反射板を用いてリファレンスを行うためには、例えば、光源から出力した照明光をビームスプリッタ等で分岐し、反射板と試料に別々に入射して反射光の測定を行う方法がある。しかし、そのような方法では、受光素子等を二重に備えなければならず装置の大型化等が生じる。また、異なる光学素子を用いてリファレンスと試料の測定を行うと、光学素子の個体差による光学特性の相違によって測定精度が低下する恐れがある。よって、リファレンスの測定と試料の測定を同じ光学系で行えることが望ましく、１つの光学系でリファレンスの測定と試料の測定を行うための技術の開発が行われている。そのような、分光分析装置において、１つの光学系でリファレンスの測定と試料の測定を行う技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、反射特性を測定する分光分析装置に関するものである。特許文献１の分光分析装置は、光源と、第１の反射部材と、標準試料と、第２の反射部材と、受光素子を備えている。特許文献１の分光分析装置では、リファレンスとして標準試料の測定を行う際に第１の反射部材および第２の反射部材が所定の位置に挿入される。特許文献１の分光分析装置においてリファレンスの測定が行われる際に、光源から出力された照明光は、第１の反射部材で反射し、分析試料とは別の位置に備えられた標準試料に入射する。標準試料に入射した照明光は標準試料で反射し、第２の反射部材に入射する。第２の反射部材は、標準光から入射した光を受光素子に入射するように反射する。特許文献１では、このように標準試料を測定することで装置の大型化や光量のロスを抑制することができるとしている。

国際公開第２０１２／１５７１９０号

しかしながら、特許文献１の技術は、次のような点で十分ではない。特許文献１の分光分析装置では、標準試料を測定する際に、光源からの照明光を第１の反射部材で反射させて標準試料に入射させ、標準試料で反射した光を第２の反射部材で反射させて受光素子に光を入射させている。そのため、特許文献１の分光分析装置では、分析用の試料を測定するときよりも、標準試料を測定するときの光路の方が長くなる。分析用の試料を測定するときと、標準試料を測定するときの光路差は測定の精度を低下させる要因となり得る。また、特許文献１では、第１の反射部材と第２の反射部材を異なる角度で同時に装置に装着する必要があるため装置が大型化する。よって、特許文献１の技術は、分光分析装置において測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制するための技術としては十分ではない。

本発明は、上記の課題を解決するため、測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制することができる分析装置を得ることを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の分析装置は、光出力手段と、試料保持手段と、光検出手段と、反射板保持手段を備えている。光出力手段は、光源から光を出力し、測定の対象物に光を照射する。試料保持手段は、対象物に光が入射する位置である測定位置に、対象物として分析対象の試料を保持する。光検出手段は、光が対象物で反射した反射光を検出する。反射板保持手段は、測定位置に配置したときに光源から入射される光を光検出手段で反射光として検出されるように反射する反射板を保持している。また、反射板保持手段は、測定位置に試料の測定面と平行になるように反射板を移動する手段と、試料に光が照射されるように反射板を測定位置から退避させる手段とを有する。

本発明の分析方法は、測定の対象物に光源からの光が入射し、対象物での光の反射光が光検出器に入射する位置である測定位置に、対象物として分析対象の試料を保持する。本発明の分析方法は、保持している反射板を、光源から入射する光が反射板で反射して光検出器で検出されるように測定位置に試料の測定面と平行になるように移動させる。本発明の分析方法は、光源から光を出力し、対象物として反射板に光を照射し、光が反射板で反射した反射光を光検出器で検出する。本発明の分析方法は、試料に光が照射されるように反射板を測定位置から退避させ、対象物として試料に光を照射し、試料で反射した反射光を光検出器で検出する。

本発明によると、測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態における装置の動作状態の例を示す図である。 本発明の第２の実施形態における動作フローを示す図である。 本発明の第３の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第３の実施形態における動作フローを示す図である。 本発明の第４の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第４の実施形態における動作フローを示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の分析装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の分析装置は、光出力手段１と、試料保持手段２と、光検出手段３と、反射板保持手段４を備えている。光出力手段１は、光源から光を出力し、測定の対象物に光を照射する。試料保持手段２は、対象物に光が入射する位置である測定位置に、対象物として分析対象の試料を保持する。光検出手段３は、光が対象物で反射した反射光を検出する。反射板保持手段４は、測定位置に配置したときに光源から入射される光を光検出手段３で反射光として検出されるように反射する反射板を保持している。また、反射板保持手段４は、測定位置に試料の測定面と平行になるように反射板を移動する手段と、試料に光が照射されるように反射板を測定位置から退避させる手段とを有する。

本実施形態の分析装置では、反射板保持手段４が反射板を分析対象の試料の測定位置に平行に移動させる手段と、反射板を測定位置から退避させる手段とを有している。また、本実施形態の反射板保持手段４が保持している反射板は、測定位置に配置されたときに光源から入射される光を光検出手段３で反射光として検出されるように反射する。本実施形態の分析装置では、分析対象の試料の測定位置に試料に平行になるように反射板を移動させることができるので、試料とリファレンスの反射板を同一の光出力手段１と光検出手段３を用いて光路差が生じないように測定をすることができる。そのため、本実施形態の分析装置では、試料とリファレンスを測定する際の光路差等による測定精度の低下は生じない。また、反射板を試料に平行に配置するので、装置の大型化等を抑制することができる。その結果、本実施形態の分析装置では、測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の分析装置の構成の概要を示した図である。本実施形態の分析装置は、発光部１１と、測定部１２と、分光フィルタ１３と、受光部１４を備えている。また、本実施形態の分析装置は、発光制御部２１と、受光回路部２２と、制御部２３と、駆動制御部２４をさらに備えている。測定部１２には、分析の対象である測定試料４１をセットすることができる。

発光部１１は、分析を行う対象物である測定試料４１に照明光として光を照射するための光源としての機能を有する。発光部１１の光源には、例えば、ハロゲンランプ、重水素ランプ、キセノンランプ、低圧水銀ランプなどを用いることができる。発光部１１には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）や半導体レーザーを用いてもよい。本実施形態の発光部１１は、第１の実施形態の光出力手段１に相当する。発光部１１の光源から出力された照明光は、測定試料４１に入射する。

測定部１２は、測定試料４１を発光部１１と受光部１４との間の光路上に保持する機能を有する。また、測定部１２は、光の強度のリファレンス測定を行う際に反射板３２を発光部１１と受光部１４との間の光路上に配置する機能を有する。

測定部１２は、シャッター３１と、反射板３２と、測定試料保持部３３を備えている。シャッター３１は、反射板３２を測定位置または退避位置に移動させる機能を有する。測定位置とは、測定試料４１に発光部１１からの光が入射される位置のことをいう。退避位置とは、測定試料４１の測定が行われる際の反射板３２の位置であり、測定試料４１に発光部１１からの光が照射されるように、反射板３２を測定位置から退避させた状態の位置のことをいう。シャッター部３１は、測定試料４１の測定面に対して平行に動作する。測定試料４１の測定面とは、測定試料４１に発光部１１からの光が入射する側の面のことをいう。測定試料４１は、基板上や測定セル内に保持されている。

シャッター部３１には、反射板３２が取り付けられている。反射板３２は、測定試料４１の測定面と平行にシャッター部３１に取り付けられている。シャッター部３１は、測定位置、すなわち、リファレンスの測定を行う際の反射板３２の位置と、退避位置、すなわち、測定試料４１の測定が行われる際の反射板３２の位置に反射板３２を移動させる。

本実施形態のシャッター３１は、測定位置と退避位置の間を測定試料４１の測定面と平行に直線状に動作する。シャッター３１は、他の動作方法で測定位置と退避位置の間を移動するようにしてもよい。例えば、シャッター３１は、回転軸を中心に回転方向に動くような構成にしてもよい。

反射板３２の測定が行われる際に、反射板３２を測定位置に配置しているときは、発光部１４からの光は測定試料保持部３３に取り付けられている測定試料４１の前に配置されている反射板３２で反射する。また、測定試料４１の測定が行われる際に、反射板３２を退避位置に配置しているときは、発光部１４からの光は測定試料保持部３３に取り付けられている測定試料４１まで届き、測定試料４１で反射する。また、本実施形態のシャッター３１は、第１の実施形態の反射板保持手段４に相当する。

反射板３２は、発光部１１からの光を受光部１４側に反射する機能を有する。本実施形態の反射板３２は、入射された光量のほぼすべてを反射する材質で形成されている。反射板３２には、例えば、アルミミラーや金ミラーを用いることができる。入射された光量のほぼすべてを反射する反射板３２に代えて標準試料を備える構成としてもよい。また、入射された光量のほぼすべてを反射する反射板３２と標準試料の両方を備える構成としてもよい。反射板３２と標準試料の両方を備える構成とした場合には、シャッター３１は、反射板３２と標準試料をそれぞれ測定位置に配置する位置と、反射板３２と標準試料のいずれも測定位置にはない位置の少なくとも３つの位置のいずれかで停止するように動作する。

測定試料保持部３３は、測定試料４１を固定して保持する機能を有する。測定試料保持部３３は、測定試料４１を発光部１１から照射された光の光路上に保持する。本実施形態の測定試料保持部３３は、第１の実施形態の試料保持手段２に相当する。

分光フィルタ１３は、所定の波長の光を透過する機能を有する。所定の波長は、分析の対象物に対応した波長として設定されている。例えば、測定試料４１に含まれる分析の対象物が特徴的な波長で光を吸収する場合には、光を吸収する特徴的な波長が所定の波長として設定される。また、所定の波長は可変として設定されていてもよい。また、所定の波長は、一定の幅を持った波長帯域として設定されていてもよい。

受光部１４は、反射板３２または測定試料４１から反射してくる光を電気信号に変換する機能を有する、受光部１４には、例えば、フォトダイオードを用いることができる。受光部１４で光から変換された電気信号は受光回路部２２に送られる。受光部１４は、第１の実施形態の光検出手段３に相当する。

発光制御部２１は、発光部１１の光源を制御する機能を有する。発光制御部２１は、リファレンスの測定または測定試料４１の測定を行う際に、受光部１４の光源を点灯させる。また、発光制御部２１は、測定を行っていない際または暗電流の測定を行う際に、発光部１１の光源の点灯を停止、すなわち、消灯させる。発光制御部２１は、制御部２３から発光制御信号Ｓ２１として送られてくる制御信号を基に動作する。

受光回路部２２は、受光部１４で受光した光の強度を算出する機能を有する。受光回路部２２は、受光部１４から送られてくる電気信号の電流値を基に光の強度を算出する。受光回路部２２は、電気信号の電流値と光の強度の関係をあらかじめ保存している。受光回路部２２は、算出した光の強度のデータを制御部２３に測定信号Ｓ２３として送る。受光回路部２２は、制御部２３から受光制御信号Ｓ２２として送られてくる制御信号を基に動作する。

制御部２３は、分析装置の各部位の動作を制御する機能を有する。また、制御部２３は、測定試料４１の反射率を算出する機能を有する。制御部２３は、受光制御部２１に受光部１１の光源の点灯または消灯を示す制御信号を発光制御信号Ｓ２１として送り、受光制御部２１を制御する。制御部２３は、受光回路部２２に受光した光の強度の要求等を示す制御信号等を受光制御信号Ｓ２２として送り、受光回路２２を制御する。また、制御部２３は、駆動制御部２４にシャッター３１の開閉状態を示す制御信号を駆動制御信号Ｓ２４として送り、駆動制御部２４を制御する。

制御部２３は、リファレンスとして反射板３２を測定したときの光の強度に対する測定試料４１を測定したときの光の強度の比を反射率として算出する。制御部２３は、反射率を算出する際に暗電流に相当する値を補正する。すなわち、制御部２３、光を受光しているときに受光回路部２２から送られてくる値から光を受光していないときの値を差し引いて光の強度および反射率を算出する。制御部２３は、反射率の算出結果を基に、測定試料４１に含まれる物質の同定や所定の物質の含有量の算出等の処理を行う。

駆動制御部２４は、測定部１２のシャッターの開閉を制御する機能を有する。駆動制御部２４は、制御部２３から駆動制御信号Ｓ２４として送られてくる制御信号に基づいてシャッター３１の開閉を制御する。駆動制御部２４は、測定部１２のシャッター３１の開閉を制御して、反射板３２の位置を設定する。

図３は、測定部１２においてシャッター３１が開いた状態と、閉じた状態とをそれぞれ模式的に示したものである。図３の左側は、シャッター３１が開いた状態を示している。シャッター３１が開いた状態では、反射板３２は退避位置に存在する。図３の左側は、測定試料４１を測定する際の状態である。図３の左側では、光が測定試料４１に入射し、測定試料４１で反射している。また、図３の右側は、シャッター３１が閉じた状態を示している。シャッター３１が閉じた状態では、反射板３２は測定位置に存在する。図３の右側はリファレンスとして反射板３２の測定を行う際の状態である。図３の右側では、光が反射板３２に入射し、反射板３２で反射している。

本実施形態の測定部１２のシャッター３１および反射板３２は、測定試料４１の測定面および測定試料保持部３３に対して平行に移動することで開閉の動作を行う。そのため、本実施形態の分析装置は、シャッター３１等の動作に広い空間を必要としない。また、反射板３２は、測定試料４１の近傍にあるので、測定試料４１の測定を行うときと、反射板３２の測定を行うときとの光路差を抑制することができる。

本実施形態の分析装置の動作について説明する。図４は、本実施形態の分析装置の動作フローの概要を示したものである。

作業者等によって分析の対象となる測定試料４１が測定試料保持部３３にセットされ、分析が開始される。測定試料４１の分析が開始されると、制御部２３は、光の強度の測定を要求する信号を受光制御信号Ｓ２２として受光回路部２２に送る。受光回路部２２は、受光制御信号Ｓ２２を受け取ると、光の強度の測定結果の情報を測定信号Ｓ２３として制御部２３に送る。このとき、受光部１４は、光を受光していないので、測定によって得られるデータは暗電流に相当するデータである（ステップ１０１）。制御部２３は、測定信号Ｓ２３として暗電流に相当するデータを受け取ると、受け取ったデータを暗電流値Ｐ_０として保存する。

暗電流に相当するデータを保存すると、制御部２３は、リファレンスである反射板３２の測定を開始する。リファレンスの測定を開始すると、制御部２３は、シャッター３１を閉じる信号を駆動制御信号Ｓ２４として駆動制御部２４に送る。シャッター３１を閉じる駆動制御信号Ｓ２４を受け取ると、駆動制御部２４は、測定部１２のシャッター３１を閉じた位置に移動させる（ステップ１０２）。シャッター３１が閉じた状態、すなわち、反射板３２が測定位置にある状態では、測定部１２に入射された光は反射板３２で反射する。

シャッター３１を閉じる信号を送ると、制御部２３は、発光制御部２１に光源の点灯を要求する信号を発光制御信号Ｓ２１として送る。光源の点灯を要求する発光制御信号Ｓ２１を受け取ると、発光制御部２１は、発光部１１を制御して光源を点灯し光を出力させる（ステップ１０３）。受光部１１から出力された光は、測定部１２の反射板３２に入射する。反射板３２に入射した光は、反射板３２で反射する。反射板３２で反射した反射光は、分光フィルタ１３を追加して受光部１４に入射する。

光源の点灯を要求する発光制御信号Ｓ２１を送ると、制御部２３は、光の強度の測定を要求する信号を受光制御信号Ｓ２２として受光回路部２２に送る。受光回路部２２は、受光制御信号Ｓ２２を受け取ると、光の強度の測定結果の情報を測定信号Ｓ２３として制御部２３に送る。このとき、受光制御回路２２から制御部２３に送られるデータは、発光部１１の光源の光の強度に相当するリファレンスとしての強度である（ステップ１０４）。制御部２３は、測定信号Ｓ２３として光源の強度に相当するデータを受け取ると、受け取ったデータを光源強度値Ｐ_ＬＳとして保存する。

光源の強度に相当するデータを保存すると、制御部２３は、測定試料４１の測定を開始する。測定試料４１の測定を開始すると、制御部２３は、シャッター３１を開く信号を駆動制御信号Ｓ２４として駆動制御部２４に送る。シャッター３１を開く駆動制御信号Ｓ２４を受け取ると、駆動制御部２４は、測定部１２のシャッター３１を開いた位置に移動する（ステップ１０５）。シャッター３１が開いた状態では、発光部１１から測定部１２に入射された光は測定試料４１で反射する。測定試料４１で反射した光は、分光フィルタ１３を追加して受光部１４に入射する。

シャッター３１を開く駆動制御信号Ｓ２４を送ると、制御部２３は、光の強度の測定を要求する信号を受光制御信号Ｓ２２として受光回路部２２に送る。受光回路部２２は、受光制御信号Ｓ２２を受け取ると、光の強度の測定結果の情報を測定信号Ｓ２３として制御部２３に送る（ステップ１０６）。このとき、受光回路部２２から制御部２３に送られるデータは、測定試料４１の反射光に相当する光の強度の値である。制御部２３は、測定信号Ｓ２３として測定試料４１の反射光に相当するデータを受け取ると、受け取ったデータを測定試料強度値Ｐ_Ｓとして保存する。

測定試料４１の光の強度のデータを保存すると、制御部２３は反射率の算出を行う。制御部２３は、光源強度値Ｐ_ＬＳおよび測定試料強度値Ｐ_Ｓについてそれぞれ暗電流値Ｐ_０分補正し（ステップ１０７）、補正した値を基に反射率Ｒを算出する（ステップ１０８）。暗電流分を補正した反射率ＲはＲ＝（Ｐ_Ｓ−Ｐ_０）／（Ｐ_ＬＳ−Ｐ_０）で算出することができる。

反射率を算出すると、制御部２３は、光源の消灯を要求する発光制御信号Ｓ２１を発光制御部２１に送る。光源の消灯を要求する発光制御信号Ｓ２１を受け取ると、発光制御部２１は、発光部１１を制御して光源を消灯する。反射率の算出を完了すると、制御部２３は、検量線データ等を参照し測定試料４１に含まれる物質の含有量等を算出する。

本実施形態の分析装置は、発光部１１から出力した光を測定試料保持部３３に保持された測定試料４１で反射させ、反射光を受光部１４で検出することで測定を行っている。また、本実施形態の分析装置は、シャッター３１に取り付けられた反射板３２を測定試料保持部３３の光が入射する側に測定試料４１と平行になるように配置し、リファレンスの測定を行っている。このように測定試料４１の近傍に測定試料４１と平行にリファレンスの反射板３２を配置して測定を行うことで、測定試料４１の測定を行うときと、反射板３２の測定を行うときとで光路差が抑制される。また、反射板３２を測定試料４１に平行に配置および移動するので、反射板３２の配置や移動に要する空間を抑制することができる。そのため、本実施形態の分析装置では、装置の大型化を抑制することができる。その結果、本実施形態の分析装置では、測定精度を維持しつつ装置の大型化を抑制することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について図５を参照して詳細に説明する。図５は、本実施形態の分析装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の分析装置は、複数の分光フィルタを備えた回転盤を備え、分光フィルタが可変であることを特徴とする。

本実施形態の分析装置は、発光部１１と、測定部１２と、受光部１４と、分光フィルタ付回転盤１５を備えている。また、本実施形態の分析装置は、発光制御部２１と、受光回路部２２と、制御部２５と、駆動制御部２４と、回転盤制御部２６をさらに備えている。測定部１２は、シャッター３１と、反射板３２と、測定試料保持部３３をさらに備えている。測定部１２には、分析を行う対象物として測定試料４１がセットされている。

発光部１１、測定部１２、受光部１４、発光制御部２１、受光回路部２２および駆動制御部２４の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、測定部１２のシャッター３１、反射板３２および測定試料保持部３３の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、本実施形態の発光制御信号Ｓ２１、受光制御信号Ｓ２２および測定信号Ｓ２３の機能は、第２の実施形態の同名称の信号と同様である。

分光フィルタ付回転盤１５は、光路上に配置される分光フィルタを変更する機能を有する。分光フィルタ付回転盤１５は、それぞれ特性が異なる複数の分光フィルタを円周状に備えている。分光フィルタ付回転盤１５は、回転盤制御部２６の制御に基づいて回転することで光路上に設定されている分光フィルタを切り替える。

制御部２５は、第２の実施形態の制御部２３と同様の機能に加え、回転盤制御部２６を制御する機能を有する。制御部２５は、光路上に設定する分光フィルタ付回転盤１５の分光フィルタの情報を示す信号を回転盤制御信号Ｓ２６として回転盤制御部２６に送る。

回転盤制御部２６は、分光フィルタ付回転盤１５の回転を制御する機能を有する。回転盤制御部２６は、制御部２５から回転盤制御信号Ｓ２６として送られてくるに制御信号に基づいて分光フィルタ付回転盤１５の回転を制御する。回転盤制御部２６は、回転盤制御信号２６で指定された分光フィルタが光路上に設定されるように分光フィルタ付回転盤１５を回転させる。

また、本実施形態の分光装置は、分光フィルタ付回転盤１５の回転機構によって分光フィルタを交換可能としているが、分光フィルタの交換方法は他の構成に基づいたものであってもよい。例えば、直線状に分光フィルタを配置しスライドすることで、光路上に設定される分光フィルタを交換可能な構成にすることもできる。

本実施形態の分析装置の動作について説明する。図６は、本実施形態の分析装置の動作フローの概要を示したものである。

測定試料４１の測定が開始されると、制御部２５は、測定に用いる分光フィルタの情報を回転盤制御信号Ｓ２６として回転盤制御部２６に送る。測定に用いる分光フィルタの情報は、例えば、作業者によって制御部２５に入力される。測定に用いる分光フィルタの情報を示す回転盤制御信号Ｓ２６を受け取ると、回転盤制御部２６は、回転盤制御信号Ｓ２６で指定された分光フィルタが光路上に配置されるように分光フィルタ付回転盤１５を制御する。分光フィルタ付回転盤１５は、回転盤制御部２６の制御に基づいて回転することで指定された分光フィルタを光路上に配置し、分光フィルタを設定する（ステップ１１１）。

分光フィルタ付回転盤１５の分光フィルタの光路上への配置が終わると、制御部２５は、各部位を制御して測定試料４１の測定を、第２の実施形態のステップ１０１から１０８と同様に、ステップ１１２からステップ１１９において行う。すなわち、制御部２５は、暗電流測定、リファレンス測定および測定試料４１の測定を順に行い、測定試料４１の反射率を算出する。反射率の算出を完了すると、制御部２５は、検量線データ等を参照し測定試料４１に含まれる物質の含有量等を算出する。

本実施形態の分析装置は、第２の実施形態の分析装置と同様の効果を有する。また、本実施形態の分析装置は、複数の分光フィルタを分光フィルタ付回転盤１５に備えている。そのため、本実施形態の分析装置は、異なる波長に特徴的な反射ピークを持つ物質の同定や含有量の測定を、分光フィルタの交換等の複雑な作業を行わずに実施することができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図７は、本実施形態の分析装置の構成の概要を示したものである。本実施形態の分析装置は、複数の光源を備え、照明光として出力する光を変更できることを特徴とする。

本実施形態の分析装置は、発光部１６と、測定部１２と、受光部１４と、分光フィルタ付回転盤１５を備えている。また、本実施形態の分析装置は、発光制御部２７と、受光回路部２２と、制御部２８と、駆動制御部２４と、回転盤制御部２６をさらに備えている。測定部１２は、シャッター３１と、反射板３２と、測定試料保持部３３をさらに備えている。測定部１２には、分析を行う対象物として測定試料４１がセットされている。

測定部１２、受光部１４、発光制御部２１、受光回路部２２および駆動制御部２４の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。測定部１２のシャッター３１、反射板３２および測定試料保持部３３の構成と機能は、第２の実施形態の同名称の部位と同様である。また、回転盤制御部２６の構成と機能は第３の実施形態の同名称の部位と同様である。また、本実施形態の受光制御信号Ｓ２２、測定信号Ｓ２３および回転盤制御信号Ｓ２６の機能は、第２の実施形態および第３の実施形態の同名称の信号と同様である。

発光部１６は、複数の光源を備え、異なる波長の光を出力する機能を有する。発光部１６は、それぞれ異なる波長の光を出力する複数の光源を備えている。本実施形態の発光部１６は、円周状に光源を複数の備え、回転することで光路上に光源を配置する。光源の配置は、直線状等の他の配置であってもよい。発光部１６は、発光制御部２７の制御に基づいて回転を行い測定に用いる光源を光路上に配置する。また、発光部１６は、発光制御部２７の制御に基づいて光源の点灯および消灯を行う。

発光制御部２７は、発光部１６の回転と、光源の点灯および消灯を制御する機能を有する。発光制御部２７は、制御部２８から発光制御信号Ｓ２７として送られてくる制御信号に基づいて、受光部１６の回転を制御する。また、発光制御部２７は、制御部２８から送られてくる発光制御信号Ｓ２７に基づいて、受光部１６の光源の点灯および消灯を制御する。

制御部２８は、第３の実施形態の制御部２６と同様の機能に加え、発光制御部２７を介して発光部１６が出力する光の波長の選択と光源の点灯および消灯を制御する機能を有する。制御部２８は、測定で用いる光の波長の情報を発光制御信号Ｓ２７として発光制御部２７に送ることで発光部１６が出力する光の波長を制御する。また、制御部２８は、光源の点灯または消灯の情報を発光制御信号Ｓ２７として発光制御部２７に送ることで発光部１６の光源の点灯と消灯を制御する。

本実施形態の分析装置の動作について説明する。図８は、本実施形態の分析装置の動作フローの概要を示したものである。

測定試料４１の測定が開始されると、制御部２８は、測定に用いる波長の情報を発光制御信号Ｓ２７として発光制御部２７に送る。測定に用いる波長の情報は、例えば、作業者によって制御部２８に入力される。測定に用いる波長の情報を示す発光制御信号Ｓ２７を受け取ると、発光制御部２７は、発光制御信号Ｓ２７で指定された波長に対応する光源が光路上に配置されるように発光部１６を制御する。発光制御部２７は、発光制御信号Ｓ２７の制御に基づいて発光部１６を回転させることで指定された波長に対応する光源を光路上に配置し、光源の設定を行う（ステップ１２１）。

測定に用いる波長の情報を発光制御信号Ｓ２７として送ると、制御部２８は、測定に用いる分光フィルタの情報を回転盤制御信号Ｓ２６として回転盤制御部２６に送る。測定に用いる分光フィルタの情報を示す回転盤制御信号Ｓ２６を受け取ると、回転盤制御部２６は、回転盤制御信号Ｓ２６で指定された分光フィルタが光路上に配置されるように分光フィルタ付回転盤１５を制御する。分光フィルタ付回転盤１５は、回転盤制御部２６の制御に基づいて回転することで指定された分光フィルタを光路上に配置し、分光フィルタの設定を行う（ステップ１２２）。

分光フィルタ付回転盤１５の分光フィルタの光路上への配置が終わると、制御部２８は、各部位を制御して測定試料４１の測定を、第２の実施形態のステップ１０１から１０８と同様に、ステップ１２３からステップ１３０において行う。行う。すなわち、制御部２８は、暗電流測定、リファレンス測定および測定試料４１の測定を順に行い、測定試料４１の反射率を算出する。反射率の算出を完了すると、制御部２５は、検量線データ等を参照し測定試料４１に含まれる物質の含有量等を算出する。

本実施形態の分析装置は、第２の実施形態および第３の実施形態の分析装置と同様の効果を有する。また、本実施形態の分析装置は複数の光源を有する発光部１６を備えているので、異なる波長に対する試料の特性を測定する場合においても、光源の交換等の複雑な作業を必要とせずに測定を行うことができる。

第２乃至第４の実施形態の分析装置は、分光フィルタを備えることで分析対象となる物質が特徴的な吸収ピークを有する波長において光の検出を行っている。そのような、構成に代えて、反射特性の分光分布を測定可能な構成としてもよい。反射特性の分光分布を測定可能な構成とする場合には、例えば、プリズム等の分光素子をラインセンサ等の受光素子を備える構成とする。反射板３２および測定試料４１からの反射光を、プリズムを通して波長ごとに分離し、ラインセンサによって各波長の反射光を受光することで分光分布の測定を行うことができる。分光分布の測定を行うことで、分析対象の物質の同定等をより正確に行うことが可能になる。

第２乃至第４の実施形態の分析装置は、シャッター３１に反射板３２が取り付けられている構成を備えている。そのような構成に代えて、シャッター３１の表面が、反射特性を有するように加工されていてもよい。例えば、シャッター３１の部材の表面に、アルミや金を成膜し、シャッター３１の表面で光が反射するようにしてもよい。シャッター３１と反射板３２が一体の部材として形成されているそのような構成とすることで、リファレンスの測定のときと測定試料を測定のときとの光路差をさらに抑制することができる。リファレンスの測定のときと測定試料を測定のときとの光路差をさらに抑制することで、測定精度をより向上することができる。

第２乃至第４の実施形態において反射特性を測定する分光分析装置について説明したが、分光分析装置は透過特性を測定するものであってもよい。そのような構成とする場合には、光受光部を発光部と測定部とを結ぶ直線の延長上に配置する。また、透過特性を測定する分光分析装置とする場合には、反射板に代えて減光フィルタや標準試料等の光を透過する部材を備える構成とする。

１ 光出力手段
２ 試料保持手段
３ 光検出手段
４ 反射板保持手段
１１ 発光部
１２ 測定部
１３ 分光フィルタ
１４ 受光部
１５ 分光フィルタ付回転盤
１６ 発光部
２１ 発光制御部
２２ 受光回路部
２３ 制御部
２４ 駆動制御部
２５ 制御部
２６ 回転盤制御部
２７ 発光制御部
２８ 制御部
３１ シャッター
３２ 反射板
３３ 測定試料保持部
４１ 測定試料
Ｓ２１ 発光制御信号
Ｓ２２ 受光制御信号
Ｓ２３ 測定信号
Ｓ２４ 駆動制御信号
Ｓ２６ 回転盤制御信号
Ｓ２７ 発光制御信号

Claims (10)

1. 光源から光を出力し、測定の対象物に前記光を照射する光出力手段と、
   前記対象物に前記光が入射する位置である測定位置に、前記対象物として分析対象の試料を保持する試料保持手段と、
   前記光が前記対象物で反射した反射光を検出する光検出手段と、
   前記測定位置に配置したときに前記光源から入射される前記光を前記光検出手段で前記反射光として検出されるように反射する反射板を保持し、前記測定位置に前記試料の測定面と平行になるように前記反射板を移動する手段と、前記試料に前記光が照射されるように前記反射板を前記測定位置から退避させる手段とを有する反射板保持手段と、
   を備えることを特徴とする分析装置。
2. 前記反射板保持手段は、前記光が前記反射板で反射した反射光を測定する際に、前記測定位置に前記反射板が移動するように前記反射板を移動させ、前記光が前記試料で反射した反射光を測定する際に、前記測定位置から前記反射板を退避させることを特徴とする請求項１に記載の分析装置。
3. 前記光検出手段が検出する前記反射板で反射した前記反射光の強度と、前記試料で反射した前記反射光の強度とを基に前記試料の反射率を算出する演算手段をさらに有することを特徴とする請求項１または２いずれかに記載の分析装置。
4. 前記反射板保持手段は、可動部分と前記反射板が一体の部材として形成されていることを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の分析装置。
5. 互いに特性の異なる複数の分光フィルタを保持し、前記反射光が前記光検出手段に入射する光路上に、前記分光フィルタのいずれかを配置する分光フィルタ制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の分析装置。
6. 前記光出力手段は、出力する光の波長が互いに異なる複数の光源を保持し、前記光源のいずれかから光を出力し、出力した前記光を前記対象物に照射することを特徴とする請求項１から５いずれかに記載の分析装置。
7. 測定の対象物に、光源からの光が入射し、前記対象物での前記光の反射光が光検出器に入射する位置である測定位置に、前記対象物として分析対象の試料を保持し、
   保持している反射板を、前記光源から入射する前記光が前記反射板で反射して前記光検出器で検出されるように前記測定位置に前記試料の測定面と平行になるように移動させ、
   光源から光を出力し、前記対象物として前記反射板に前記光を照射し、
   前記光が前記反射板で反射した前記反射光を前記光検出器で検出し、
   前記試料に前記光が照射されるように前記反射板を前記測定位置から退避させ、
   前記対象物として前記試料に前記光を照射し、
   前記試料で反射した反射光を前記光検出器で検出することを特徴とする分析方法。
8. 前記反射板で反射した前記反射光の強度と、前記試料で反射した前記反射光の強度とを基に前記試料の反射率を算出することを特徴とする請求項７に記載の分析方法。
9. 互いに特性の異なる複数の分光フィルタを保持し、前記反射光の光路上に前記分光フィルタのいずれかを配置し、前記分光フィルタを通過した前記反射光を検出することを特徴とする請求項７または８いずれかに記載の分析方法。
10. 光の波長が互いに異なる複数の光源を保持し、前記光源のいずれかから光を出力し、出力した前記光を前記対象物に照射することを特徴とする請求項７から９いずれかに記載の分析方法。

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