JP2022050277A - 分光測定方法、分光測定装置、製品検査方法、製品検査装置及び製品選別装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品検査にも好適に応用が可能な高速性と高ＳＮ比とを両立させた分光測定技術を提供する。【解決手段】 パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光がパルス光源１から出射して製品Ｐに複数回照射され、製品Ｐを透過した複数のパルス光が受光器２に入射する。受光器２の出力はＡＤコンバータ２１でデジタル化され、各パルス光において同一の波長であると見なされる時刻の値が積分手段６としてのＦＰＧＡ６１により積分された後、演算手段７に入力されて測定プログラム３３により吸収スペクトルが算出され、良否判断プログラム３４が特定成分の定量を行って製品Ｐの良否を判断する。【選択図】 図１３

Description

この出願の発明は、分光測定の技術に関するものである。

対象物に光を照射し、その対象物からの光（透過光、反射光、散乱光等）のスペクトルを測定する技術は、対象物の組成や性質を分析する技術として代表的なものである。典型的な分光測定の手法は、回折格子を用いる手法である。入射スリットから入射する被測定光を凹面鏡によって平行光にして回折格子に照射し、回折格子からの分散光を同様に凹面鏡で集光し、集光位置に受光器を配置して検出する。回折格子の姿勢を変化（スキャン）させることで、受光器には順次異なった波長の光が入射し、受光器の出力がスペクトルとなる。

また、回折格子を用いる手法以外の手法として、いわゆるフーリエ変換分光法が知られている。この手法では、マイケルソン干渉計のような干渉光学系で光を干渉させて受光器に干渉光を入射させる際に可動ミラーのスキャンにより光路長を変化させる手法である。受光器の出力はインターフェログラムであり、これをフーリエ変換することでスペクトルが得られる。

特開２０１３－２０５３９０号公報

尾崎幸洋編著、株式会社講談社発行、「近赤外分光法」、５９～７５頁

上記のような従来の分光測定技術のうち、回折格子を使用した分光測定では、回折格子のスキャンが必要なため、高速の測定ができない。フーリエ変換分光法についても、可動ミラーのスキャンが必要なため、高速の測定を行おうとすると、限界がある。
分光測定の高速性の要請は、分光測定が製品検査の目的で行われる際、特に顕著となる。製品がある種の材料である場合（例えば医薬品）、材料を溶解して液相にし、ＨＰＬＣのようなクロマトグラフィで分光測定し、特性成分の定量を行う。これによって製品の良否を判断することはできる。しかしながら、このような手法は非常に時間がかかり、製造された製品をその場でリアルタイムに行うことは不可能である。品質管理の観点では製品の全数検査が望ましいが、このような手法では到底不可能である。製造現場においてリアルタイムで製品の分析をするということを想定すると、どうしても高速の分光測定技術が必要になる。

一方、高速性と同時に、高ＳＮ比も重要な要素である。高速に分光測定ができたとしても、測定結果のＳＮ比が低いようでは、測定結果の信頼性も低くなる。したがって、そのような手法を製品検査に応用することも難しくなる。
本願の発明は、このような課題を考慮して為されたものであり、製品検査にも好適に応用が可能な高速性と高ＳＮ比とを両立させた分光測定技術を提供することを目的とする発明である。

上記課題を解決するため、この明細書において、まず、分光測定方法の発明、分光測定装置の発明が開示される。
開示された発明に係る分光測定方法は、パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光を同一の対象物に複数回照射する照射工程と、照射工程でパルス光が複数回照射された対象物からの各パルス光を受光器で受光する受光工程と、受光工程で各パルス光を受光した受光器からの出力をスペクトルに変換する処理を行う演算処理工程とを備えている。
この分光測定方法は、受光器からの各パルス光による出力について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の値を積分する積分工程が備えており、演算処理工程は、積分工程における積分後の各値を、対応する各波長における光の強度であるとする演算処理を行う工程である。
また、この分光測定方法は、積分工程における積分に対し、同一波長の光を受光したとみなされる時刻を特定する際の基準時刻を付与する基準時刻付与工程を備え得る。
また、この分光測定方法は、基準時刻付与工程が、各パルス光の出射に伴ってトリガ信号を発生させる工程であり、積分工程は、各パルス光を受光した受光器からの出力について、トリガ信号からの経過時間が同一である時刻の値を積分する工程であるという構成を持ち得る。
また、この分光測定方法は、照射工程が、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光を非線形素子に入射させて非線形効果を生じさせることにより広帯域化させ、非線形素子から出射される広帯域パルス光を伸長素子に入射させてパルス幅を伸長させた後に対象物に複数回照射する工程であり、基準時刻付与工程は、非線形素子に入射する前の超短パルスレーザ光を検知してトリガ信号を発生させる工程であるという構成を持ち得る。
また、この分光測定方法は、照射工程が、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光を非線形素子に入射させて非線形効果を生じさせることにより広帯域化させ、非線形素子から出射される広帯域パルス光をアレイ導波路回折格子により波長分割した後、波長分割された広帯域パルス光である分割パルス光をそれぞれ遅延ファイバで伝送して遅延させ、各遅延ファイバから出射する各分割パルス光が集められて対象物に合成パルス光として照射される工程であって、各遅延ファイバの材料及び長さは、合成パルス光における経過時間と光の波長とが１対１で対応するように選定されており、積分工程は、合成パルス光が照射された対象物からの光を受光した受光器からの出力について、アレイ導波路回折格子における各チャンネルに対応した値ごとに積分する工程であるという構成を持ち得る。
また、この分光測定方法は、各遅延ファイバが、入射する各分割パルス光の波長範囲において正常分散特性又は異常分散特性を有しており、積分工程は、各分割パルス光に対応した受光器からのパルス出力について、パルスの両側の裾の部分を除外した狭い幅において積分する工程であるという構成を持ち得る。

また、開示された発明に係る分光測定装置は、パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光を出射するパルス光源と、パルス光源からのパルス光が照射された対象物からの光を受光する位置に配置された受光器と、受光器からの出力をスペクトルに変換する演算処理を行う演算手段とを備えている。
そして、同一の対象物に対してパルス光源によりパルス光が複数回照射された際の各パルスによる受光器からの出力について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の値ごとに積分する積分手段が設けられており、演算手段は、積分手段により積分された各値を、対応する各波長における光の強度であるとする演算処理を行う手段である。
また、この分光測定装置において、積分手段には、同一波長の光を受光したとみなされる時刻を特定する際の基準時刻を付与する基準時刻付与部が設けられ得る。
また、この分光測定装置は、基準時刻付与部が、パルス光源における各パルス光の出射に伴ってトリガ信号を発生させるトリガ信号発生部であり、トリガ信号発生部は、トリガ信号が積分手段に入力されるよう積分手段に接続されており、積分手段は、各パルス光を受光した受光器からの出力について、トリガ信号からの経過時間が同一である時刻の各値を積分する手段であるという構成を持ち得る。
また、この分光測定装置は、パルス光源が、超短パルスレーザ源と、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光に非線形効果を生じさせて広帯域化させる非線形素子と、非線形素子から出射される広帯域パルス光のパルス幅を伸長させる伸長素子とを備えており、トリガ信号発生部は、トリガ信号を発生させるために非線形素子に入射する前の超短パルスレーザ光を検知するディテクタを備えているという構成を持ち得る。
また、この分光測定装置は、パルス光源が、超短パルスレーザ源と、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光に非線形効果を生じさせて広帯域化させる非線形素子と、非線形素子から出射される広帯域パルス光を波長分割するアレイ導波路回折格子と、アレイ導波路回折格子で波長分割されたパルス光である分割パルス光ををそれぞれ伝送して遅延させるする遅延ファイバとを備えており、各遅延ファイバの材料及び長さは、各遅延ファイバから出射する各分割パルス光が集められて合成パルス光として対象物に照射された際に合成パルス光における経過時間と光の波長とが１対１で対応するように選定されており、積分手段は、合成パルス光が照射された対象物からの光を受光した受光器からの出力について、アレイ導波路回折格子における各チャンネルに対応した値ごとに積分する手段であるという構成を持ち得る。
また、この分光測定装置は、各遅延ファイバが入射する各分割パルス光の波長範囲において正常分散特性又は異常分散特性を有しており、積分手段は、各分割パルス光に対応した受光器からのパルス出力について、パルスの両側の裾の部分を除外した狭い幅において積分する手段であるという構成を持ち得る。

さらに、上記課題を解決するため、この明細書において、製品検査方法、製品検査装置及び製品選別装置の各発明が開示される。
開示された発明にかかる製品検査方法は、開示された発明に係る分光測定方法において、製造された製品を対象物として実施する分光測定ステップと、分光測定ステップにおいて分光測定された結果に従って当該製品の良否を判断する良否判断ステップとを備えている。
また、この製品検査方法は、分光測定ステップが製品の吸収スペクトルを測定するステップであり、測定された吸収スペクトルから製品の特定成分を定量する定量ステップを備えており、良否判断ステップは、定量ステップで求められた特定成分の量から製品の良否を判断するステップであるという構成を持ち得る。
また、この製品検査方法は、分光測定ステップが製品の吸収スペクトルを測定するステップであり、製品はパルス光の波長平均での透過率が１０％未満であり、照射工程は、同一の製品にパルス光を１００回以上照射する工程であり、積分工程は、１００回以上照射されたパルス光について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の各値を積分する工程であるという構成を持ち得る。
また、この製品検査方法において、照射工程は、移動している同一の製品に対しパルス光を複数回照射する工程であり得る。
開示された発明に係る製品検査装置は、製造された製品を対象物として分光測定する分光測定装置であって開示された発明に係る分光測定装置を備えている。そして、演算手段により得られた分光測定の結果に従って当該製品の良否を判断する良否判断手段を備えている。
また、この製品検査装置は、受光器が製品を透過した光を受光する位置に設けられていて、演算手段は、製品の吸収スペクトルを測定結果として得る手段であり、測定された吸収スペクトルから製品の特定成分を定量する定量手段を備えており、良否判断手段は、定量手段で求められた特定成分の量から製品の良否を判断する手段であるという構成を持ち得る。
また、この製品検査装置は、パルス光源が、同一の製品に対してパルス光を１００回以上照射する光源であり、積分手段は、１００回以上照射されたパルス光について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の各値を積分する手段であるという構成を持ち得る。
また、開示された発明に係る製品選別装置は、開示された発明に係る製品検査装置を備えており、さらに、良否判断手段により不良品であると判断された製品を製造ラインから除外する除外機構を備えている。

以下に説明する通り、開示された発明に係る分光測定方法又は分光測定装置によれば、経過時間と光の波長とが１対１に対応したパルス光を対象物に照射して分光測定するので、非常に高速の分光測定が実現できる。その上、同一波長を受光したとみなされる各時刻の値を積分した上で測定結果とするので、高ＳＮ比化も同時に達成される。高ＳＮ比化のためにはパルス光を複数回照射する必要があるが、パルス光の繰り返し周波数を十分に高くすることで測定の高速性に与える影響を実質的にゼロにすることができる。
また、積分の際に基準時刻が付与され、基準時刻が、パルス光源における各パルス光の出射に伴って発生させたトリガ信号である場合、各パルス光による受光器の出力を積分する際、出力データ内で基準時刻を策定する必要がなく、高速に積分が行える。
また、非線形素子に入射する前の超短パルスレーザ光を検知してトリガ信号を発生させる構成では、トリガ信号が安定して得られるので、積分する際の波長の取り違えを防止することができ、この点で測定精度が高くなる。
また、非線形素子から出射される広帯域パルス光をアレイ導波路回折格子で波長分割して各波長を適宜の各遅延ファイバで伝送するとともに、アレイ導波路回折格子のチャンネルの単位で積分を行う構成では、波長分解能を測定波長範囲の全域に亘ってより均一にすることができ、さらにＳＮ比も向上させることができる。
この際、入射する各分割パルス光の波長範囲において各遅延ファイバが正常分散特性又は異常分散特性を有しており、各分割パルス光に対応した受光器からのパルス出力について、パルスの両側の裾の部分を除外した狭い幅において積分するようにすると、クロストークを除外することができるので、測定値の純度即ち測定値の信頼性がより高められる。
また、このような分光測定を製品に対して行ってその結果により製品の良否を判断する製品検査方法又は製品検査装置によれば、高速、高ＳＮ比の分光測定であるので、製造ラインに流れる製品をリアルタイムで良否判断することが可能になり、全数検査も可能になる。そして、医薬品としての錠剤のような特に高い品質が要求される製品についても適用が可能になる。
また、製品の吸収スペクトルを測定して特定成分を定量した上で良否を判断する構成では、良否を判断し易い成分を選定したり、製品において特に重要な成分を選定したりして良否判断ができるので、判断の精度や判断の意義をより高くすることができる。
また、平均の透過率が１０％未満の製品に対してパルス光を１００回以上照射して積分する構成によれば、従来はリアルタイムの分光測定による検査が不可能であると考えられた製品についてリアルタイムの良否判断が可能になる。
さらに、不良品であると判断された製品を製造ラインから除外する除外機構を備えた製品選別機構の発明によれば、検査のリアルタイム性を活かし、不良品が出荷されるのを効果的に防止することができる。このため、製品の信頼性向上に大きく貢献する。

第一の実施形態に係る分光測定装置の概略図である。 伸長素子によるパルス伸長について示した概略図である。 分光測定装置が備える測定プログラムの一例について主要部を概略的に示した図である。 積分手段による積分について示した概略図である。 ＡＤコンバータにおけるサンプリング周期とチャンネルについて示した概略図である。 積分手段によるＳＮ比向上について示した概略図である。 第二の実施形態の分光測定装置の概略図である。 第二の実施形態において分割素子として採用されたアレイ導波路回折格子の概略図である。 アレイ導波路回折格子の出射側導波路に入射する際の光について示した概略図である。 積分範囲の選択によるクロストーク低減について示した概略図である。 基準時刻付与部の他の構成について説明するための概略図である。 アナログデータの状態で積分を行う積分手段の例を示した概略図である。 実施形態に係る製品検査装置の概略図である。 判断手段を構成する良否判断プログラムの概略を示した図である。

以下、この出願の発明を実施するための形態（実施形態）について説明する。
まず、分光測定装置の発明の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態に係る分光測定装置の概略図である。
実施形態の分光測定装置は、測定の高速性を実現するため、対象物Ｐにパルス光を照射してその対象物Ｐからの光（例えば透過光）を分光測定する装置となっている。より具体的には、パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光を対象物Ｐに照射する装置である点が、実施形態の分光測定装置の特徴点の一つとなっている。

近年、パルスレーザの波長を広帯域化させる研究が盛んに行われており、その典型が、非線形光学効果を利用したスーパーコンティニウム光（以下、ＳＣ光という。）の生成である。ＳＣ光は、パルスレーザからの光をファイバのような非線形素子に通し、自己位相変調や誘導ラマン散乱のような非線形光学効果により波長を広帯域化させることで得られる光である。
広帯域パルス光は、波長域としては大幅に伸長されているが、パルス幅（時間幅）としてはＳＣ光の生成に用いた入力パルスに近いパルス幅のままである。しかし、ファイバのような伝送素子における群遅延を利用するとパルス幅も伸長することができる。この際、適切な波長分散特性を持つ素子を選択すると、パルス内の時間（経過時間）と波長とが１対１に対応した状態でパルス伸長することができる。

実施形態の分光測定装置は、このように伸長された広帯域パルス光（広帯域伸長パルス光）を対象物Ｐに照射する装置となっている。より具体的に説明すると、実施形態の分光測定装置は、広帯域伸長パルス光を出射するパルス光源１と、パルス光源１からの広帯域伸長パルス光が照射された対象物Ｐからの光を受光する位置に配置された受光器２と、受光器２からの出力をスペクトルに変換する処理を行う演算手段３とを備えている。

パルス光源１は、超短パルスレーザ源１１と、非線形素子１２と、伸長素子１３とを備えている。超短パルスレーザ１１としては、この実施形態ではシファイバーレーザが使用されている。超短パルスレーザ１１としては、この他、ゲインスイッチレーザ、マイクロチップレーザ等を用いることができる。

非線形素子１２としては、ファイバが使用される場合が多い。例えば、フォトニッククリスタルファイバやその他の非線形ファイバが非線形素子１２として使用できる。ファイバのモードとしてはシングルモードの場合が多いが、マルチモードであっても十分な非線形性を示すものであれば、非線形素子１２として使用できる。

このようなパルス光源１は、測定波長範囲を含む広い波長範囲に亘って連続したスペクトルであるパルス光を出射するものであることが望ましい。例えば、９００ｎｍから１３００ｎｍの範囲において少なくとも１０ｎｍの波長幅に亘って連続したスペクトルの光を出射する光源であることが望ましい。「９００ｎｍから１３００ｎｍの範囲において少なくとも１０ｎｍの波長幅に亘って連続したスペクトル」とは、９００～１３００ｎｍの範囲の連続したいずれかの１０ｎｍ以上の波長幅ということである。例えば９００～９１０ｎｍにおいて連続していても良いし、９９０～１０００ｎｍにおいて連続していても良い。尚、５０ｎｍ以上の波長幅に亘って連続しているとさらに好適であるし、１００ｎｍ以上の波長幅に亘って連続しているとさらに好適である。また、「スペクトルが連続している」とは、ある波長幅で連続したスペクトルを含んでいることを意味する。これは、パルス光の全スペクトルにおいて連続している場合には限られず、部分的に連続していても良い。

伸長素子１３は、前述したように、伸長後のパルスにおける時間と光の波長との関係が１対１になるように伸長する素子である。この点について、図２を使用して説明する。図２は、伸長素子によるパルス伸長について示した概略図である。
ある波長範囲において連続スペクトルであるＳＣ光Ｌ１を当該波長範囲で正の分散特性を有する遅延ファイバ（群遅延ファイバ）１３０に通すと、パルス幅が効果的に伸長される。図２に示すように、ＳＣ光Ｌ１においては、超短パルスではあるものの、１パルスの初期に最も長い波長λ_１が存在し、時間が経過すると徐々に短い波長の光が存在し、パルスの終期には最も短い波長λ_ｎの光が存在する。この光を、正常分散の遅延ファイバ１３０に通すと、正常分散の遅延ファイバ１３０では、波長の短い光ほど遅れて伝搬するので、１パルス内の時間差が増長され、遅延ファイバ１３０を出射する際には、短い波長の光は長い波長の光に比べてさらに遅れるようになる。この結果、出射するＳＣ光Ｌ２は、時間対波長の一意性が確保された状態でパルス幅が伸長された光となる。即ち、図２の下側に示すように、時刻ｔ_１～ｔ_ｎは、波長λ_１～λ_ｎに対してそれぞれ１対１で対応した状態でパルス伸長される。このように時間の経過に伴って波長が連続的に変化するパルス光は、チャープパルス光と呼ばれることもある。

尚、伸長素子１３としては、異常分散ファイバを使用することも可能である。この場合は、ＳＣ光においてパルスの初期に存在していた長波長側の光が遅れ、後の時刻に存在していた短波長側の光が進む状態で分散するので、１パルス内での時間的関係が逆転し、１パルスの初期に短波長側の光が存在し、時間経過とともにより長波長側の光が存在する状態でパルス伸長されることになる。但し、正常分散の場合に比べると、パルス伸長のための伝搬距離をより長くすることが必要になる場合が多く、損失が大きくなり易い。したがって、この点で正常分散の方が好ましい。

一方、図１に示すように、伸長素子１３によって伸長されたパルス光は、照射光学系３によって対象物Ｐに照射されるようになっている。照射位置には、対象物Ｐを保持する保持部材が設けられている。この実施形態では、上側からパルス光を照射する構成であるため、保持部材は受け具４である。また、この実施形態の装置は、対象物Ｐの分光透過特性を測定する装置であるため、受け具４は透光性であり、透過光を受光する位置に受光器２が設けられている。この他、受け具４に対象物Ｐの幅よりも狭いスリットを設け、スリットを通して透過光を受光器２が受光する構成が採用されることもある。

また、この実施形態では、参照用の測定値をリアルタイムで取得する構成が採用されている。即ち、図１に示すように、伸長素子１３から延びる光路を分岐させるビームスプリッタ５１が設けられている。分岐した一方の光路は測定用であり、対象物Ｐを介して受光器２に達している。他方の光路５０は参照用光路であり、この光路上には参照用受光器５２が配置されている。参照用光路５０を進んだ光（参照光）は、対象物Ｐを経ることなく参照用受光器５２に達する。

演算手段３としては、この実施形態では汎用ＰＣが使用されている。さらに、受光器２と演算手段３の間には、ＡＤコンバータ２１が設けられており、受光器２の出力はＡＤコンバータ２１を介して演算手段３に入力される。また、参照用受光器５２と演算手段３との間にもＡＤコンバータ５３が設けられており、参照用受光器５２の出力もデジタル化されて演算手段３に入力されるようになっている。
演算手段３は、プロセッサ３１や記憶部（ハードディスク、メモリ等）３２を備えている。記憶部３２には、受光器２からの出力データを処理してスペクトルを算出する測定プログラム３３やその他の必要なプログラムがインストールされている。図３は、分光測定装置が備える測定プログラムの一例について主要部を概略的に示した図である。

図３の例は、測定プログラム３３が吸収スペクトル（分光吸収率）を測定するプログラムの例となっている。吸収スペクトルの算出に際しては、基準スペクトル強度が使用される。基準スペクトル強度は、吸収スペクトルを算出するための基準となる波長毎の値である。この実施形態では、基準スペクトル強度は、ＡＤコンバータ５３を介して入力された参照用受光器５２からの出力である（リアルタイムの基準スペクトル強度）。基準スペクトル強度は、時間分解能Δｔごとの値であり、Δｔごとの各時刻（ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，・・・）の基準強度として記憶される（Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，・・・）。

各時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，・・・での基準強度Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，・・・は、対応する各波長λ_１，λ_２，λ_３，・・・の強度（スペクトル）である。１パルス内の時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，・・・と波長との関係が予め調べられており、各時刻の値Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３，・・・が各λ_１，λ_２，λ_３，・・・の値であると取り扱われる。
そして、対象物Ｐを経た光を受光した受光器２からの出力は、ＡＤコンバータ２１を経て同様に各時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，・・・の値（測定値）としてメモリに記憶される（ｖ_１，ｖ_２，ｖ_３，・・・）。各測定値は、基準スペクトル強度と比較され（ｖ_１／Ｖ_１，ｖ_２／Ｖ_２，ｖ_３／Ｖ_３，・・・）、その結果が吸収スペクトルとなる（必要に応じて逆数の対数を取る）。上記のような演算処理をするよう、測定プログラム３３はプログラミングされている。
尚、図示は省略されているが、測定用のＡＤコンバータ２１と、参照用のＡＤコンバータ５３とは、サンプリングを同期して行う必要があるため、クロック信号を共有するための同期回路が設けられている。

このような実施形態の分光測定装置は、高ＳＮ比の測定を実現するため、積分手段６を備えている。積分手段６は、各パルス光による受光器２からの出力について、同一波長であると見なされる各時刻の値を積分する手段である。積分手段６は、この実施形態ではハードウェアにより積分を行う手段であり、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）６１が積分手段６として用いられている。

また、積分手段６における積分を最適化するため、実施形態の分光測定装置は、基準時刻付与部を備えている。基準時刻付与部は、各パルス光による受光器２からの出力について、同一波長であると見なされる各時刻を特定するための基準時刻を積分手段６に与える要素である。この実施形態では、受光器２に達する各パルス光に対して一定の時間的関係を有するトリガ信号を発生させるトリガ信号発生部６２が、基準時刻付与部として採用されている。より具体的には、パルス光源１が各パルス光を出射するのに伴ってトリガ信号を発生させるトリガ信号発生部６２が採用されている。
図１に示すように、トリガ信号発生部６２は、超短パルスレーザ源１１の出力の一部を取り出して検出することでトリガ信号を発生させるものとなっている。即ち、トリガ信号発生部６２は、超短パルスレーザ１１からの出力の一部を取り出すビームスプリッタ６２１と、取り出された光を検知するディテクタ６２２で構成されている。また、非線形素子１２からの出力の一部をビームスプリッタ６２１で取り出し、トリガ信号として用いる構成としても良い。

図４は、積分手段６による積分について示した概略図である。図４（１）は、超短パルスレーザ源１１から出射される超短パルスレーザ光を示し、図４（２）はトリガ信号発生部６２が発生させたトリガ信号を示す。また、図４（３）は非線形素子１２により広帯域化し、さらに伸長素子１３により伸長したパルス光（広帯域伸長パルス光）を示す。図４（４）は、あるチャンネルについての積分について示しており、積分に伴って値が増加する様子を示している。尚、図４の各横軸は時間であるが、経過時間（各時刻）は前述したように波長に対応している。

図４（２）に示すように、トリガ信号発生部６２は、超短パルスレーザ光の出射に伴ってトリガ信号を発生させる。ディテクタ６２２によって検出された光強度信号があるしきい値を超えたタイミングでトリガ信号を発生させるようになっており、そのタイミングは安定している。また、より簡便な構成としては、ディテクタ６２２によって検出された光強度信号を電圧調整してトリガ信号として用いることもできる。
図４（４）において、ｖ_ｍは、あるチャンネルＣ_ｍにおける値である。「チャンネル」とは、説明上の便宜のための用語であり、基準時刻からの経過時間が同じであるとみなせる時刻を意味する。図４（４）では、理解のため、一つのチャンネルＣ_ｍのみ取り出して積分される様子を示しているが、実際には、ＡＤコンバータ２１におけるサンプリング周期毎にチャンネルがあり、各チャンネルで積分がされる。

図５は、ＡＤコンバータ２１におけるサンプリング周期とチャンネルについて示した概略図である。
図５（１）において、破線で示されているのは、受光器２から出力されるある一つのパルス出力ＰＯ_１の波形の例である。この出力はアナログであり、ＡＤコンバータ２１によりデジタル化される。デジタル化は、アナログ出力の値をサンプリング周期Ｔ_ｓで取り出してデジタル値に変換する処理である。図示の都合上、サンプリング周期Ｔ_ｓは実際より広く描かれている。
アナログのパルス出力ＰＯ_１において、パルスの立ち上がり、即ち最初に実効的に０を越えたとみなせる値がサンプリングされた時刻をｔ_１とすると、ｔ_１が最初のチャンネル（Ｃ_１）である。その次のサンプリングの時刻ｔ_２が次のチャンネルＣ_２である。即ち、ｔ_１を基点としてサンプリング周期Ｔ_ｓごとの時刻が各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎとなる。図４（４）には、あるチャンネルＣ_ｍにおける積分（時刻ｔ_ｍにおける値ｖ_ｍの積分）が示されている。

積分手段６として用いられたＦＰＧＡ６１には、上述したように各トリガ信号が入力される。ＦＰＧＡ６１は、最初のパルス光による受光器２からの出力がＡＤコンバータ２１でデジタル化されて送られた際、トリガ信号の時刻ｔ_０を基準にｔ_１～ｔ_ｎの各時刻までの経過時間Ｔ_１～Ｔ_ｎを記憶する。即ち、ｔ_０～ｔ_１の時間Ｔ_１、ｔ_０～ｔ_２の時間Ｔ_２、・・・ｔ_０～ｔ_ｎの時間Ｔ_ｎを記憶する。

そして、図５（２）（３）に示すように、ＦＰＧＡ６１は、次以降のパルス光による受光器２からの各パルス出力ＰＯ_２，ＰＯ_３，・・・について、記憶した各経過時間に対応する値（ＡＤコンバータ２１でサンプリングされた値）を加算して積分していく。即ち、最初のパルス光でのチャンネルＣ_１の値に対して次のパルス光でのチャンネルＣ_１の値（同じ経過時間Ｔ_１の値）を加算し、最初のパルス光でのチャンネルＣ_２の値に対して次のパルス光のチャンネルＣ_２の値（同じ経過時間Ｔ_２の値）を加算し、・・・最初のパルス光でのチャンネルＣ_ｎの値に対して次のパルス光でのチャンネルＣ_ｎの値（同じ経過時間Ｔ_ｎの値）を加算する。

ＦＰＧＡ６１は、各パルス出力ＰＯ_１，ＰＯ_２，ＰＯ_３，・・・についてこのような各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎでの加算を順次行い、各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎにおいて値を積分する。このような処理が行われるよう、ＦＰＧＡ６１は予めプログラミングされている。
尚、上記説明から解るように、各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎは、各パルス光による受光器２からの出力をＡＤコンバータ２１がデジタル化した際の値の“順番”に相当している。したがって、単に同じ順番（同じ番目）の値を加算するようにＦＰＧＡ６１はプログラミングされる場合もある。即ち、トリガ信号の時刻ｔ_０から各々所定のサンプリング点数だけ離れた時刻をチャンネルＣ_１～Ｃ_ｎとし、各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎにおけるデジタル値に対してパルス間で積分処理を行う。

上記説明から解るように、この実施形態では、トリガ信号の時刻から同一の経過時間である値は、同一の波長の値（光強度）であると見なして良いとの前提に立っている。この場合、伸長素子１３により伸長状況が各パルス光の間で異なると、同一の波長であっても受光器２に達するタイミングが異なってくるから、この前提が崩れてくる。しかしながら、パルス光の繰り返し周波数は低くてもｋＨｚオーダーであり、例えば１００回繰り返しても０．１秒以下である。この程度の非常に短い時間に伸長素子１３の伸長特性に問題になるような変化が生じるとは考えられず、上記前提が崩れることは実用的にはない。
尚、より長いスパンで見れば、伸長素子１３の伸長特性に変化が生じることが想定され、その主たる要因は温度である。したがって、伸長素子１３を恒温槽等に収容して温度を一定に保つ管理をすることはあり得る。

いずれにしても、このような積分処理により、分光測定のＳＮ比は大きく向上する。以下、この点について図６を参照して説明する。図６は、積分手段６によるＳＮ比向上について示した概略図である。
図６において、各パルス光による受光器２の出力におけるあるチャンネルＣ_ｍの値ｖ_ｍ１～ｖ_ｍ４・・・が示されている。各値は、１回目のパルス光での値、２回目のパルス光での値、・・・である。前述したように、受光器２からの出力にはノイズ成分も含まれ、チャンネルＣ_ｍの値は、本来の光強度の信号Ｅ_Ｓに加えノイズ成分Ｅ_Ｎが含まれる。
チャンネルＣ_ｍにおけるノイズ成分Ｅ_Ｎの大きさが各パルスで全く同一であれば、ノイズ成分Ｅ_Ｎの影響はない。しかしながら、迷光やバックグラウンド光の入射状態や電気的ノイズの大きさは各パルスで全く同じになることはなく、一般にノイズ成分Ｅ_Ｎの大きさは各パルスで異なる。

このような各パルス間でのノイズ成分の変動があると、基準スペクトル強度で除算した後であっても、吸収率の算出結果が異なってしまう。即ち、実際の吸収率が同じであるのにノイズ成分の違いから異なる吸収率であると算出してしまう。
一方、積分手段６による積分を行うと、ノイズ成分Ｅ_Ｎの変動幅ΔＥ_Ｎを小さく抑え込むことができる。即ち、あるチャンネルＣ_ｍで値を積分していくと、含まれるノイズ成分Ｅ_Ｎの変動幅ΔＥ_Ｎは積分回数の１／２乗に反比例して減少する。このため、最終的な測定結果に含まれるノイズの量が小さくなる。

このような積分処理で重要なことは、実施形態の分光測定装置が、対象物Ｐにおける光透過率が非常に低く、信号強度が極めて小さいことを想定していることである。非常に低いとは、光透過率が１０％未満、より具体的には５％以下（１～５％、０．５～５％等）とか、３％以下（例えば０．５～３％、０．１～３％等）といった光透過率を想定している。このため、受光器２に入射する被測定光（対象物Ｐを透過した光）は弱く、相対的にノイズ成分の量は多い。ノイズ成分の量が多ければ、変動も大きくなるので、上記積分によるＳＮ比向上は特に有効である。

発明者の研究によると、このように光透過率が低い対象物Ｐの吸収スペクトルを測定する場合、１００回以上の積分を行うとＳＮ比が１０倍以上高くなり、特に効果的であることが判明している。したがって、少なくとも１００個のパルス光を同じ対象物Ｐに照射し、各チャンネルで値を積分した上で基準スペクトル強度と比較することが好ましい。１０００回以上の場合には、３０倍以上ＳＮ比が高くなるので、より好ましい。
尚、図１に示すように、積分手段６０としてのＦＰＧＡ５４が参照用受光器５２からの出力についても設けられており、参照用ＡＤコンバータ５３でデジタル化された値を各チャンネルにおいて積分するようになっている。一回の測定において、参照用受光器５２に入射するパルス光の数（パルス数）は測定用受光器２と同じであり、したがって積分手段６０における積分の回数も同じである。

積分手段６，６０としての各ＦＰＧＡ６１，５４は、各チャンネルで積分したデータ（チャンネルＣ_１～チャンネルＣ_ｎの各値）をデータセットにして演算手段３に出力する。このデータセットは、前述したｖ_１～ｖ_ｎ、Ｖ_１～Ｖ_ｎに相当している。
尚、ＦＰＧＡ６１，５４に対しては、各チャンネルＣ_１～Ｃ_ｎにおいてパルス間での積分処理をおこなう時間帯（ゲート）を指定するため、不図示のゲート信号が入力される。この実施形態では、演算手段３がＦＰＧＡ６１，５４用のゲート信号を発生する構成になっている。

次に、このような実施形態の分光測定装置の動作について説明する。以下の説明は、分光測定方法の説明でもある。
実施形態の分光測定装置を用いて分光測定する場合、受け具４に対象物Ｐを載置し、パルス光源１を動作させる。パルス光源１において、超短パルスレーザ源１１から出射される超短パルス光は、非線形素子１２で広帯域化し、伸長素子１３でパルス伸長される。出射されたパルス光は、ビームスプリッタ５１で分割されてその一方が対象物Ｐに照射され、対象物Ｐを透過したパルス光は受光器２に達する。また、分割された他方のパルス光はそのまま参照用受光器５２に達する。

このようなパルス光の照射と、各受光器２，５２への入射が複数回繰り返され、各受光器２からは各パルス光による出力が生じる。各出力は、ＡＤコンバータ２１，５３でそれぞれサンプリングされてデジタル化され、積分手段６，６０としての各ＦＰＧＡ６１，５４で積分される。その上で、測定信号のデータセットｖ_１～ｖ_ｎと参照信号のデータセットＶ_１～Ｖ_ｎとが演算手段３に入力される。演算手段３は、測定信号のデータセットｖ_１～ｖ_ｎに含まれる各値を、参照信号のデータセットＶ_１～Ｖ_ｎから取得した同一時刻の基準強度で除算し、吸収スペクトルの測定結果とする。

このような実施形態の分光測定装置又は分光測定方法によれば、経過時間と光の波長とが１対１に対応したパルス光を対象物Ｐに照射して分光測定するので、非常に高速の分光測定が実現できる。その上、同一の波長であるとみなせる時刻の値を積分した上で測定結果とするので、高ＳＮ比化も同時に達成される。高ＳＮ比化のためにはパルス光を複数回照射する必要があるが、パルス光の繰り返し周波数は十分に高くすることができ、測定の高速性に与える影響は実質的にゼロである。例えば、繰り返し周波数が１０ｋＨｚである超短パルスレーザ源を使用した場合、１００回のパルス光の照射に要する時間は、わずか１０ミリ秒である。

次に、第二の実施形態の分光測定装置及び分光測定方法について説明する。図７は、第二の実施形態の分光測定装置の概略図である。
第二の実施形態では、パルス内での経過時間と光の波長との１対１対応性を実現するための構成が第一の実施形態と異なっている。第二の実施形態では、非線形素子１２から出射されるパルス光を分割素子で各波長に分割し、波長毎にファイバで伝送する際に適宜の遅延量を確保することで１対１対応性を実現している。

各波長に分割する分割素子としては、この実施形態ではアレイ導波路回折格子（Array Waveguide Grating, AWG）１４が採用されている。図８は、第二の実施形態において分割素子として採用されたアレイ導波路回折格子の概略図である。
アレイ導波路回折格子は、光通信用として開発された素子であり、分光測定用としては一般に利用されていない。図８に示すように、アレイ導波路回折格子１４は、基板１４１上に各機能導波路１４２～１４６を形成することで構成されている。各機能導波路は、光路長が僅かずつ異なる多数のグレーティング導波路１４２と、グレーティング導波路１４２の両端（入射側と出射側）に接続されたスラブ導波路１４３，１４４と、入射側スラブ導波路１４３に光を入射させる入射側導波路１４５と、出射側スラブ導波路１４４から各波長の光を取り出す各出射側導波路１４６となっている。

スラブ導波路１４３，１４４は自由空間であり、入射側導波路１４５を通って入射した光は、入射側スラブ導波路１４３において広がり、各グレーティング導波路１４２に入射する。各グレーティング導波路１４２は、僅かずつ長さが異なっているので、各グレーティング導波路１４２の終端に達した光は、この差分だけ位相がそれぞれずれる（シフトする）。各グレーティング導波路１４２からは光が回折して出射するが、回折光は互いに干渉しながら出射側スラブ導波路１４４を通り、出射側導波路１４６の入射端に達する。この際、位相シフトのため、干渉光は波長に応じた位置で最も強度が高くなる。つまり、各出射端導波路１４６には波長が順次異なる光が入射するようになり、光が空間的に分光される。言い換えると、そのように分割される位置に各入射端が位置するよう各出射側導波路１４６が形成される。以下。入射したパルス光が分割されて各出射側導波路１４６から出射する各光を、分割パルス光という。

図８に示すように、各出射側導波路１４６に対して遅延ファイバ１５が接続されている。各遅延ファイバ１５は、最終的には一つに束ねられてバンドルファイバとなっている。そして、バンドルファイバの出射端には出射端ユニット１６が設けられており、出射する光が対象物Ｐに照射される状態とされる。出射端ユニット１６は、コリメータレンズ等の素子を含んでおり、各遅延ファイバ１５で伝送されたパルス光が対象物Ｐにおいて重なって照射されるようにするユニットである。したがって、この実施形態においては、パルス光はアレイ導波路回折格子により分割されて各分割パルス光となった後、集められて対象物Ｐ上で合成される。尚、「合成される」とは、時間的にはずれて照射されるが対象物Ｐにおいて空間的に重なって照射される場合を含む。さらに、後述するように対象物Ｐが移動中に照射される場合もあり、この場合には空間的にも重ならない場合があり得るが、元は一つのパルス光であった光が同一の対象物Ｐに照射されることには変わりはないので、このように表現する。以下、合成されたパルス光を合成パルス光という。

各遅延ファイバ１５には順次異なる波長の光が入射するが、各遅延ファイバ１５は、入射する光の波長に応じて適宜の長さとなっている。適宜の長さとは、合成パルス光において時間と波長の１対１対応性が達成される長さである。長さの最適化は、多くの場合、入射する光の波長に応じて各遅延ファイバが異なる長さを有するという構成を意味する。各遅延ファイバ１５は、長さ以外に材料が最適化される場合もある。即ち、入射する光の波長に応じて異なる材料とされる場合もある。いずれにしても、このような構成により、波長に応じて遅延量が最適化され、図２に示すΔλ／Δｔをより均一できる。つまり、波長分解能を測定波長の全範囲に亘って均一にすることができる。特にＳＣ光を用いた構成のように、広い波長範囲に亘って波長分解能を均一にする場合にこの効果は顕著となる。また、上述のようにΔλ／Δｔを均一にする以外にも、各遅延ファイバ１５の長さや材料を適切に選択することによって任意のΔλ／Δｔを実現することができる。

第二の実施形態においても、各受光器２，５２からの出力は各ＡＤコンバータ２１，５３、積分手段６，６０としての各ＦＰＧＡ６１，５４を経由して演算手段３に入力されるようになっており、同一の波長であると見なせる時刻の値が積分された後、スペクトルへの変換が行われる。この際、第二の実施形態では、アレイ導波路回折格子１４でパルス光を分割していることとの関連で、各ＦＰＧＡ６１，５４における積分が最適化されている。以下、この点について説明する。

図９は、アレイ導波路回折格子の出射側導波路に入射する際の光について示した概略図である。
図９（１）は、出射側スラブ導波路１４４を通して各出射側導波路１４６に達する光を抜粋して概略的に示している。また、図９（２）は、各出射側導波路１４６の入射面における各波長の光強度を概略的に示している。したがって、図９（２）において横軸は各出射側導波路１４６の入射面における位置である。
図９（２）に示すように、出射側導波路１４６の入射面上においては、λ_１の光はある限られた範囲に集光されその中央位置でピークとなり、範囲外での強度はゼロである。λ_２の光はその隣りの位置でピークとなり、範囲外での強度はゼロである。このように、λ_ｎまでの光は、ピークとなる位置が出射側スラブ導波路１４４の終端面上で順次シフトしている。尚、図９では出射側スラブ導波路１４４の終端面はフラットに描かれているが、入射側スラブ導波路１４３の終端面と同様、断面円弧状の面である。

アレイ導波路回折格子１４を使用した構成では、１個の出力側導波路１４６を出射したパルスが検出された時刻群が一つのチャンネルとなり、そのチャンネル内の全ての信号強度が1個の波長の強度に対応する。つまり、アレイ導波路回折格子１４を使用した場合の波長分解能は、出射側導波路１４６の入射端のインターバル（図９（２）にＩで示す）で規定され、一つのチャンネルで伝送された光による出力は時間積分してしまって構わない。図９（３）に拡大して示すように、一つのチャンネルによる出力について複数のサンプリングが行われていて、複数のデジタル化されたデータがある場合、それらは加算されて当該チャンネルでの光強度とされる。

この場合、λ_１の光とλ_２の光の間には、その間の波長の光が順次ピークを有して存在している。したがって、λ_１の光が入射する出射側導波路１４６には、その前後の波長の光も入射する。つまり、各出射側導波路１４６は、完全に波長分割するものではなく、λ_１に対して前後の波長が混ざる状態となる（λ_１±Δλ_１）。この場合、量は少ないが、±Δλ_１の中には隣りのチャンネルと共通した波長が含まれてしまっており、いわゆるクロストークの状態となっている。
クロストークは、チャンネルにおける波長の純度を下げる要因であるが、適切な積分範囲を選択することで、クロストークによる波長の純度低下を低減することができる。図１０は、この点を示したものであり、積分範囲の選択によるクロストーク低減について示した概略図である。

クロストークは、アレイ導波路回折格子において、各出射側導波路の入射端がある幅を持っており、各入射端があるインターバルＩを持っていることにより生じる。以下、あるチャンネルに対応する出射側導波路１４６の入射端の中央において強度がピークとなる波長を、当該チャンネルについてのチャンネル波長という。
例えば、図１０（Ａ１）に示すように、Ｉが狭い場合、チャンネルＣ２に対応する出射側導波路１４６の入射端には、チャンネル波長λ_２に加え、隣りのチャンネルのチャンネル波長λ_１，λ_３の光も少し入射する。Ｉを大きく取ると、図１０（Ｂ１）に示すように、隣りのチャンネルのチャンネル波長の光は入射しなくなるが、それでも、隣り合うチャンネルで共通した波長の光が入射する状態にはなり得る。例えば、λ_１とλ_２の中間の波長をλ_１．５とすると、波長λ_１．５の光は、チャンネルＣ１に対応する出射側導波路１４６にもチャンネルＣ２に対応する出射側導波路１４６にも少しずつ入射し得る。

図１０（Ａ１）（Ｂ１）において、横軸は出射側スラブ導波路１４４の終端面上の位置であり、空間である。各光は、空間的にはずれているが、時間的には全て重なっている。これらの光は、各出射側導波路１４６に接続された遅延ファイバ１５中を伝搬する際の遅延量の差異により、各遅延ファイバ１５を出射した時点では、時間的にもずれたものとなる。この様子が、図１０（Ａ２－１）（Ａ２－２）（Ｂ２－１）（Ｂ２－２）に示されている。図１０（Ａ２－１）（Ｂ２－１）は遅延量の差異が小さい場合、図１０（Ａ２－２）（Ｂ２－２）は遅延量の差異が大きい場合である。図１０（Ａ２－１）（Ａ２－２）（Ｂ２－１）（Ｂ２－２）において、横軸（軸線省略）は時間である。

図１０（Ａ２－１）（Ａ２－２）（Ｂ２－１）（Ｂ２－２）に示すように、遅延量の差異が小さい場合には、各分割パルス光は、裾の部分で時間的に重なるが、遅延量の差異を大きくしていくと、各分割パルス光は、時間的にも完全に分離される。これらいずれの場合にも、各分割パルス光の波長成分には、チャンネル波長だけではなく、その前後の波長が裾の部分に含まれる。
このような各分割パルス光は、集められて合成パルス光として同一の対象物Ｐに対して照射され、受光器２の出力が生じるが、その時間的変化も、図１０（Ａ２－１）（Ａ２－２）（Ｂ２－１）（Ｂ２－２）に対応したパターンとなる。したがって、図１０（Ａ２－１）（Ａ２－２）（Ｂ２－１）（Ｂ２－２）に示すように、裾の部分を除外した狭い時間幅δｔにおいて積分を行うことで、クロストークを解消し、波長の純度を高めることができる。

尚、以上の構成は、各遅延ファイバ１５を出射した各分割パルス光が、チャープパルス光であることを前提にしている。チャープパルス光であるため、パルス（時間波形）の裾部分にクロストークの波長が存在しており、そこを除外すれば、クロストークを低減できる。チャープパルス光とするためには、各遅延ファイバ１５は、伝送する分割パルス光の波長の全範囲において正常分散特性を有しているか、又は全範囲において異常分散特性を有していることが必要である。

第二の実施形態では、上記のように最適な範囲を設定して各チャンネルにおいて値を積分し、さらにパルス間で積分する。即ち、同一チャンネルの値を加算していって当該チャンネルでの光強度とする。つまり、第二の実施形態では、各チャンネルの値は複数のサンプリングデータを積分したものであってさらにそれをパルス間で積分してデータセット（ｖ_１～ｖ_ｎ，Ｖ_１～Ｖ_ｎ）を得る構成が採用されており、このような処理がされるよう各ＦＰＧＡ６１，５４がプログラミングされている。上記説明では、チャンネル内での積分処理の後にパルス間での積分処理を行ったが、パルス間での積分処理を行った後にチャンネル内での積分処理を行っても良いし、その場合、チャンネル内での積分処理を行う機能は測定プログラム３３の中に実装されていても良い。

上記説明から解るように、第二の実施形態の分光測定装置は、測定の高速化、高ＳＮ比化の効果に加え、アレイ導波路回折格子１４を使用して波長分割して波長に応じた遅延を生じさせた上で合成しているので、波長分解能が測定波長の全範囲に亘ってより均一にできる効果が得られる。そして、アレイ導波路回折格子１４の採用に伴って生じるクロストークの問題を積分の際に除外する構成としており、このために測定値の純度、即ち測定値の信頼性がより高くなる。

尚、アレイ導波路回折格子１４を使用する場合、一つのチャンネルにおいてサンプリングデータが１個のみである構成もあり得る。例えば、５００ｎｍの波長範囲に亘って測定できれば良く、必要な波長分解能が５ｎｍである場合、チャンネル数は１００となる。したがって、アレイ導波路回折格子１４におけるチャンネルも１００となり、その程度のチャンネル数であれば、十分に製作が可能である。この場合、サンプリング周期における波長分解能が５ｎｍとなるように遅延ファイバ１５の長さを設計すれば、一つのチャンネルにおけるサンプリングデータは１個のみとなり、チャンネル内での時間積分はしなくて良いことになる。
尚、一つのチャンネルにサンプリングデータが複数ある場合、チャンネル内でのデータ積分およびパルス間でのデータ積分をする構成の他、当該チャンネルにおけるピーク値（最大値となっているサンプリングデータ）を特定してそれをパルス間積分する構成が採用されることもある。

次に、基準時刻付与部の他の構成について、図１１を参照して説明する。図１１は、基準時刻付与部の他の構成について説明するための概略図である。
上記各実施形態では、基準時刻付与部は各パルス光の出射に伴ってトリガ信号を発生させるトリガ信号発生部６２であったが、他の構成もあり得る。例えば、基準時刻付与部は、積分手段６が内部的に備える構成もあり得る。図１１（１）には、この例が示されている。実線で示されているのは、受光器２からのあるパルス出力ＰＯである。
積分手段６としてのＦＰＧＡ６１は、ＡＤコンバータ２１から出力されるサンプリング周期ごとのデジタルデータについて、実効的に０を越える値が最初に取得されたかどうかを判断することができる。最初に取得されたと判断された時刻をｔ_１とし、これを基準にして、「同一の波長であると見なせる時刻」の値を取得することができる。サンプリング周期Ｔ_ｓは各パルス光において一定であるので、最初のパルス光におけるｔ_１からｔ_２への経過時間は次のパルス光におけるｔ_１へのｔ_２への経過時間と等しく、最初のパルス光におけるｔ_１からｔ_３への経過時間は、次のパルス光におけるｔ_１からｔ_３への経過時間と等しい。ｔ_４以降も同様であり、次以降のパルス光についても同様である。

したがって、ＦＰＧＡ６１は、各パルス光によるデータについてｔ_１を定め、そこからのサンプリング周期数が同じ値（同じ番目の値）を単に積分していくだけでも、同様の効果が得られる。この考え方は、図２に示すΔλ／Δｔが、各パルス光において同一であるという前提に立っている。これについても、非線形素子１２における非線形光学効果や伸長素子１３におけるパルス伸長作用が各パルス光の間でばらつくと、Δλ／Δｔが変化するので、前提が崩れる。しかしながら、測定精度に影響を与えるような変化が実際には生じることはなく、Δλ／Δｔは各パルス光において同一であるとして良い。尚、Δλ／Δｔが同一とは、ある波長におけるΔλ／Δｔが各パルス光において同一であることを意味し、一つのパルス光において波長間で異なっていても良い。
但し、図１１（１）の手法の場合、破線で示すように、最初のパルス光と次のパルス光とでパルスの立ち上がり方に変化が生じると、測定精度が低下する可能性がある。例えば最初のパルスではｔ_１がλ_１の波長であり、ここからパルスが立ち上がっているのに対し、２番目のパルス光では、パルスがλ_２から立ち上がっている場合、２番目のパルス光ではλ_２はｔ_１になるので、λ_２の強度をλ_１の強度に加算して積分する（取り違える）ことになってしまう。

この例は極端な例であるが、いずれにしても、実効的に０を越える値が最初に取得された時刻というのは値が小さいだけに不安定になり易い。これと比較すると、超短パルスレーザ光の出射に伴ってトリガ信号を発生させてそれを基準時刻とする構成は、基準時刻の不安定化が避けられるので好適である。
但し、図１１（１）に示すようなパルスの立ち上がりの変形は、非線形素子１３による広帯域化が不安定化したことを意味するが、ミリ秒オーダーないしは十ミリ秒オーダーの測定時間の中でそのような不安定化が生じることは希であり、考慮しなくても良い場合が多い。

図１１（２）は、外部の素子によってパルス光の基準時刻を作り込む例であり、外部の素子が基準時刻付与部となる例である。この例では、図示は省略するが、伸長素子１３の出射側の光路上にマーカー素子を配置する。マーカー素子としては、例えば既知のある波長のみを選択的に減衰させるノッチフィルタが使用できる。積型ブラッグ回折格子（Volume Bragg Grating）もマーカー素子として使用することができる。体積型ブラッグ回折格子は、特定の波長の光のみ異なる方向に屈折させたり又は反射させたりする光学素子である。以下、これらマーカー素子において選択される波長をマーキング波長という。ノッチフィルタでは選択的に減衰させる波長がマーキング波長であり、体積型ブラッグ回折格子では選択的に屈折又は反射させる光の波長がマーキング波長である。

マーカー素子を配置すると、受光器２，５２に入射するパルス光においてもマーキング波長の光が顕著に減少しているため、マーキング波長の光が入射した時刻を特定することができる。つまり、図１１（２）に示すように、あるパルス出力ＰＯにおいて、パルスの途中において特定のデータだけがゼロ又はゼロに近い値になっていれば、そのデータが取得された時刻は、マーキング波長の光が受光器２に到達した時刻であると見なすことができる。そうすると、その時刻を基準に、同じ番目のデータを加算していく積分を行う。即ち、各パルス光についてマーキング波長のデータを特定し、それから１番目、－１番目、２番目、－２番目、３番目、－３番目・・・というように各データを特定する。そして、各パルス光について、１番目の値を加算し、－１番目の値を加算し、２番目の値を加算し、－２番目の値を加算し・・・というように前後で同じ番目の値を加算する積分を行う。ここでもサンプリング周期は一定であるので、パルスにおける経過時間（プラス又はマイナス）が同じであると見なせる時刻の値を加算することになる。この手法においても、Δλ／Δｔは各パルス光において一定であるという前提に立っている。

マーカー素子を用いた場合、図１１（１）に示すようにパルスの立ち上がりが変形したとしてもそれが時間対波長の対応性に影響を与えてしまうことはなく、測定の信頼性が低下してしまうことはない。例えば、最初のパルス出力ＰＯにおいて存在していた最も早い時刻ｔ_１がサンプリング波長の時刻から見てｋ番目であったとする。この場合、立ち上がりの変化のために２回目のパルスではｋ番目が存在しないことがあり得るが、この場合には、１回目のパルス出力での値をそのまま踏襲して積分するか、またはｋ番目のチャンネル自体を無効として除外するようＦＰＧＡ６１，５４をプログラミングすることができる。尚、マーカー素子を用いる場合、マーキング波長の部分では測定結果を得ることができない（スペクトルの抜けが生じる）ので、この点では、図１１（１）の手法やトリガ信号発生部６２を使用する手法の方が好ましい。
また、マーカー素子は、時間対波長の対応性において波長の絶対値を付与する際にも使用され得る。即ち、図２に示すΔλ／Δｔを予め調べておき、マーキング波長の光を受光した時刻との関係で各時刻での波長の絶対値を特定する。

マーカー素子を用いる場合の他、広帯域パルス光のスペクトルが本来的に特徴点な箇所を有している場合、それを目印（マーカー波長）にすることもできる。例えば、超短パルスレーザ光を非線形素子により広帯域化させたパルス光の場合、超短パルスレーザ光の波長が高い強度で残留している場合があり、この波長の強度がリップル状に突出している場合がある。これをマーカー波長として使用することができる。この場合は、各パルス光によるデータセットにおいて、特に高い値になっているデータをマーカー波長のデータであるとし、そのデータの前後で同じ番目のデータをそれぞれ積分する構成となる。

次に、積分手段６，６０の他の例について説明する。
上記各実施形態において、積分手段６，６０はＦＰＧＡ６１，５４であり、ハードウェアにより実現されていたが、ソフトウェアにより実現することも可能である。例えば、測定プログラム３３の一つのモジュールとして積分手段６，６０を実装することもできる。この場合は、個々のパルス光についてサンプリングされた各データセットｖ_１～ｖ_ｎ、Ｖ_１～Ｖ_ｎをいったんメモリに記憶する。そして、同じ番目のデータについてそれぞれ加算して積分値を取得し、その上で、各積分された測定値と各積分された基準強度とを比較して吸収スペクトルを算出するようにする。

上記のようにソフトウェアにより実現する場合にはＦＰＧＡ６１，５４のようなハードウェアは不要となるが、ボリュームの大きなデータの書き込みと読み出し、演算（加算）が必要になるため、処理に時間がかかる欠点がある。ＦＰＧＡ６１，５４のようなハードウェアによると、高速処理が可能となるため、好適である。尚、積分手段６，６０としてＡＳＩＣを採用することも可能である。
また、積分手段６，６０の構成として、アナログデータの状態で積分を行う構成を採用することもできる。この例が図１２に示されている。図１２は、アナログデータの状態で積分を行う積分手段６の例を示した概略図である。

図１２に示す積分手段６は、受光器２とＡＤコンバータ２１との間に配置される回路ユニットである。この回路ユニットは、受光器２からの出力を時間分割する時間分割切替器６３１と、時間分割切替器６３１で分割された各時間帯のアナログ出力（電圧）を積分する積分器６３２と、積分器６３２内の各積分回路を順次選択して出力させる読み出し用切替器６３３とを備えている。
積分器６３２内には、１つのパルス光におけるデータ数（チャンネル数）に相当する数の積分回路がパラレルに設けられている。時間分割切替器６３１は、受光器２からのアナログ出力をサンプリング周期ごとに切り替えて各積分回路に順次結線する回路素子である。読み出し用切替器６３３は、所定数のパルス光の照射が終了して読み出し指令が入力された際、各積分回路をＡＤコンバータ２１に対して順次結線して積分値を読み出す回路素子である。
ＡＤコンバータ２１は、各積分回路での積分値をデジタル化し、演算手段３に入力する。演算手段３での処理は、上記と同様である。参照用受光器５２からの出力についても、積分手段６０を同様のアナログ積分の構成とすることができる。

次に、製品検査装置、製品検査方法、製品選別装置の各発明の実施形態について説明する。
図１３は、実施形態に係る製品検査装置の概略図である。図１３に示す製品検査装置は、上述した分光測定装置の構成を備えており、分光測定の結果に従って製品Ｐの良否を判断する装置である。また、この製品検査装置は、不良品であると判断された製品Ｐを製造ラインから除外する除外機構７を備えている。したがって、以下の製品検査装置の説明は、製品選別装置の発明の実施形態の説明でもある。

図１３に示す製品検査装置は、第一の実施形態の分光測定装置の構成を採用した装置である。この製品検査装置は、演算手段３において、良否判断プログラム３４を備えている。
演算手段３には、製品検査のシーケンスを制御するシーケンス制御プログラム３５が実装されている。即ち、演算手段３は、装置全体を制御するコントローラとしても兼用されている。シーケンス制御プログラム３５は、測定プログラム３３を実行した後、その結果である吸収スペクトルを引数にして良否判断プログラム３４を実行するようプログラミングされている。

図１４は、判断手段を構成する良否判断プログラム３４の概略を示した図である。図１４に示すように、良否判断プログラム３４は、スペクトル定量モジュール３４１と、判断モジュール３４２とを備えている。測定プログラム３３は、前述したように、積分された出力データである測定スペクトルＳ_１を、同様に積分された出力データである基準スペクトル強度Ｓ_０と比較し、吸収スペクトルＳ_２を算出する。そして、良否判断プログラム３４は、算出された吸収スペクトルＳ_２を引数にして実行される。良否判断プログラムにおいて、スペクトル定量モジュール３４１は、吸収スペクトルＳ_２に基づき、基準値と対比できる量（以下、定量値という。）Ｑを求めるモジュールである。判断モジュール３４２は、算出された定量値Ｑを基準値と比較し、良否判断をしてその結果をプログラムの実行結果として出力するモジュールである。

引数として渡された吸収スペクトルＳ_２は、製品Ｐが含有する各成分の吸収スペクトルの合算である。それら全ての含有成分の量で製品Ｐの良否を判断することも可能であるが、あまりにも煩雑であるので、ある特定の成分の量で良否を判断する。ある特定の成分とは、製品Ｐの品質に最も影響を与える成分であるとか、その製品Ｐにおいて最も多い成分であるとかである。医薬品の場合、有効成分の量で良否を判断する場合もある。このように、製品における有意義な成分に着目にして良否判断すると好適である。

いずれにしても、この実施形態では近赤外域の吸収スペクトルＳ_２で良否を判断している。周知のように、近赤外域では、多くの材料の吸収バンドが重なっており、吸収スペクトルの算出結果から直接的に目的成分の量を求めることは難しい。このため、スペクトル定量モジュール３４１は、ケモメトリクスの手法を採用している。

ケモメトリクスについては、ＰＣＡ（主成分分析）、ＰＣＲ（主成分回帰分析）、ＰＬＳＲ（partial least square regression，ＰＬＳ回帰）分析等の手法が知られている。いずれの手法も採用可能であるが、一例としてＰＬＳＲを行う場合について説明する。
ＰＬＳＲを行う場合、目的成分の量が既知の多数のサンプル（製品Ｐ）について同様に測定を行い、データセットを得ておく。そして、得られた多数のデータセットに基づいて回帰分析を行い、回帰係数を求めておく。実際の定量の際には、求めておいた回帰係数を使用して目的成分の量を予測し、予測値を定量値とする。

ＰＬＳＲは、ＰＣＡやＰＣＲを発展させた手法であり、まず主成分分析を行う。即ち、以下の式１に示すように、多変量データＸ（ここでは目的成分量が既知のサンプルについて測定した吸収スペクトル）を、主成分スコアＴと、ローディングベクトルＲと、残差Ｅに分解する。

ＰＬＳＲでは、多変量データＸに対して主成分分析を行い、共線性を回避するため、そこで得られた主成分スコアＴの値を使って回帰分析をする。この際、スペクトルデータセットＸのうち主成分の量に関連する部分だけを取り出し、最小二乗法により回帰係数を求めていく。そして、このように求めた回帰係数に従い、検量線を作成する。ＰＬＳＲその他のケモメトリクスについては、非特許文献１やその他の文献において解説されているので、さらなる説明は割愛する。

図１４に示すように、良否判断プログラム３４は、スペクトル定量モジュール３４１の実行後、判断モジュール３４２を実行する。判断モジュール３４２は、スペクトル定量モジュール３４１で求められた定量値Ｑを基準値と比較し、良否を判断するモジュールである。判断モジュール３４２に対しては、基準値と、基準値からの乖離の許容度とが定数として与えられている。判断モジュール３４２は、これらに従って良否を判断し、その結果を良否判断プログラム３４の実行結果として出力する。

尚、目的成分の量Ｑは、全体に対する比率（含有比）の場合もあるし、絶対値（含有量）の場合もある。絶対値を算出する場合、絶対値が算出できるように検量線が作成されているか、又は重量比の場合には製品Ｐの重量を別途測定して算出するようにする。
また、実際には、出力データＤに対して平滑化や二次微分のような前処理をし、その後、ＰＬＳＲにより求めておいた回帰係数を適用して定量値Ｑが取得される。この際、目的成分に関連する部分のみを取り出すために波数域選択が行われ、その上で定量値Ｑの取得がされる。

実施形態の製品検査装置は、製品Ｐの製造ラインにおいてリアルタイムで製品Ｐの良否を判断する装置である。「リアルタイムで」とは、製造されたその場で良否が判断されるという意味であり、製品Ｐを別の場所に持っていって溶液に溶解してＨＰＬＣのような分析機で分析することで後に良否が判明するというような構成ではないことを意味する。

図１３に示すように、この製品検査装置は、同様に受け具４において製品Ｐを保持した状態でパルス光を照射するが、大量の製品Ｐについての良否判断を順次行うため、受け具４を移動させる移動機構４００を備えている。
各受け具４は板状であり、水平方向に並べられており、相互に連結されている。移動機構４００は、各受け具４が並んでいる方向に移動させる機構である。例えば、移動方向に垂直な水平方向を左右とすると、左右の一方の側にリニアガイドを設け、他方の側にリニアモータのような直線駆動源を設けた構成が採用され得る。各受け具４は相互に連結され、直線駆動源によりリニアガイドにガイドされながら直線移動する。

移動機構４００による移動の際、各受け具４はパルス光の照射位置に順次位置し、製品Ｐにパルス光が照射されて上記のように良否判断が行われる。尚、照射位置の上流側の移動路上には、製品Ｐを１個ずつ各受け具４に載置する載置機構８が設けられる。載置機構８としては、例えば、先端に製品Ｐを吸着して移載するアームを備えたロボットが使用できる。

また、除外機構７は、照射位置の下流側に設けられている。除外機構７は、不良品であるとされた製品Ｐを製造ラインから除外して出荷されないようにする機構である。除外機構７には除外制御部７１が設けられており、除外制御部７１には演算手段３からの出力信号が入力されるようになっている。

演算手段３には、除外信号出力プログラム３６が実装されている。シーケンス制御プログラム３５は、良否判断プログラム３４の実行結果として不良品である旨の結果が戻された場合、除外信号出力プログラム３６を実行するようプログラミングされている。除外信号出力プログラム３６は、除外制御部７１に信号を出力し、除外機構７を動作させるプログラムである。
除外機構７としては、同様に先端に製品Ｐを吸着して受け具４からピックアップし、不図示の廃棄ボックスに投入するロボットが採用できる。尚、照射位置（良否の判断位置）にあった受け具４が除外機構７における除外位置に達したタイミングで除外機構７が動作するよう除外制御部７１が構成されている。

以下、製品検査方法の実施形態の説明も兼ね、上記製品検査装置の動作について説明する。
製造された製品Ｐは、載置機構８により１個ずつ受け具４の上に載置される。製品Ｐが載置された各受け具４は、移動機構４００により移動し、照射位置に達する。照射位置において、製品Ｐにパルス光が複数回照射される。そして、それら照射の際に製品Ｐを透過した光は受光器２に達し、受光器２の出力を生じさせる。受光器２の出力は、ＡＤコンバータ２１でデジタルデータとなり、積分手段６としてのＦＰＧＡ６１で積分されて演算手段３に入力される。参照用受光器５２の出力も、同様にデジタル化、積分がされて演算手段３に入力される。

演算手段３では、測定プログラム３３が吸収スペクトルＳ_２を算出し、これが渡された良否判断プログラム３４が製品Ｐの良否を判断する。不良品であるとの実行結果が戻されると、シーケンス制御プログラム３５は、除外信号出力プログラム３６を実行し、除外機構７により当該製品Ｐを製造ラインから除外する。このようにして、各受け具４上の製品Ｐについて順次良否判断がされ、不良品であるとされた製品Ｐが除外される。

尚、上記製品検査において、複数回のパルス光が照射される際、受け具４が停止していても良く、移動していても良い。前述した通り、例えば繰り返し周波数が１０ｋＨｚのパルス光を１００回照射しても、それに要する時間は１０ミリ秒であり、よほど小さい製品Ｐを高速で移動させない限りは、移動中に１００回のパルス光を照射することは容易である。

但し、製品Ｐを移動させながら複数回のパルス光を照射する場合、厳密には製品Ｐ上の異なる箇所の分光特性を測定していることになる。したがって、特定の箇所の分光特性のみ厳密に測定したい場合には、製品Ｐを停止させて行うことになる。一方、製品Ｐを移動させながら複数回のパルス光を照射する場合、異なる複数の箇所で製品Ｐの分光特性を測定し、それを積分することになる。これは、製品Ｐにおける分光特性の平均を測定していることになり、分光特性に場所によりバラツキがある製品Ｐについて全体の分光特性の平均を瞬時に測定できることを意味し、この点で好適である。
尚、製品Ｐを移動させながらでも同一箇所に複数回のパルスを照射して分光測定することは可能である。具体的には、パルス光を照射する光学系にガルバノミラー等によるスキャン機構を設け、製品Ｐの移動に同期させてパルス光の照射位置をスキャンすれば良い。

上記実施形態において、製品Ｐの良否を判断するために特定成分について定量を行うことは必須ではない。例えば、製品Ｐの分光吸収特性において特徴点な波長があり、その値のみで良否が判断できる場合がある。この場合は、吸収スペクトルからその波長の値を基準値と比較して良否を判断する。特定波長のみで良いので、スペクトル（ある波長範囲に亘る各波長での値）を得る必要もない。その波長での測定値を基準強度で除算してその結果を基準値と比較するだけで良否が判断できる。

上記各実施形態の装置や方法において、複数回のパルス光を照射した際の対象物Ｐからの光は透過光であるとしたが、反射光や散乱光であっても良い。反射光や散乱光の分光測定を行う場合には、反射光、散乱光を受光する位置に受光器２が配置される。また、基準スペクトル強度は、分光反射特性、分光散乱特性が既知である標準板を受け具４の代わりに配置して測定を行うことで得る。基準スペクトル強度をリアルタイムで得たい場合は、参照用光路上にそのような標準板を設け、その反射光、散乱光を参照用受光器５２で受光する構成とする。

製品Ｐの種類については説明を省略したが、前述した錠剤以外にも、各種の製品を検査の対象物とすることができる。例えば、錠剤以外の各種健康食品のような経口品の検査用とすることができる。また、各種成型技術で製造される工業製品についても検査の対象とすることができる。
固相であることも必須ではなく、液相の製品を検査の対象とすることもできる。例えば、医薬品の場合、製造された液相の医薬品を透明な容器に入れ容器越しにパルス光を照射して良否を検査する例が挙げられる。

また、パルス光源１としては、超短パルスレーザ源１１を備えて非線形素子１２によってＳＣ光を出射するものの他、ＡＳＥ（Amplified Spontaneous Emission）光源、ＳＬＤ（Superluminescent diode）光源などを備え、それらいずれかの光源からの光を伸長素子１３で伸長させる構成が採用されることもあり得る。ＡＳＥ光源は、ファイバ内で発生する光なので、伸長素子１３としてファイバを使用する場合、親和性が高く、低損失で伸長素子１３に広帯域パルス光を入射させることができ、高効率で広帯域パルス光を伸長させることができる。また、ＳＬＤ光源も、狭い活性層での発光を取り出すので伸長素子１３に低損失で入射させることができ、高効率で広帯域パルス光を伸長させることができる。

１ パルス光源
１１ 超短パルスレーザ源
１２ 非線形素子
１３ 伸長素子
１４ アレイ導波路回折格子
１５ 遅延ファイバ
２ 受光器
３ 演算手段
３３ 測定プログラム
３４ 良否判断プログラム
３５ シーケンス制御プログラム
３６ 除外信号出力プログラム
４ 受け具
４００ 移動機構
５２ 参照用受光器
５３ ＡＤコンバータ
５４ ＦＰＧＡ
６ 積分手段
６０ 積分手段
６１ ＦＰＧＡ
６２ トリガ発生部
７ 除外機構
Ｐ 対象物（製品）

パルス光源１は、超短パルスレーザ源１１と、非線形素子１２と、伸長素子１３とを備えている。超短パルスレーザ１１としては、この実施形態ではファイバーレーザが使用されている。超短パルスレーザ１１としては、この他、ゲインスイッチレーザ、マイクロチップレーザ等を用いることができる。

Claims (21)

1. パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光を同一の対象物に複数回照射する照射工程と、
   照射工程でパルス光が複数回照射された対象物からの各パルス光を受光器で受光する受光工程と、
   受光工程で各パルス光を受光した受光器からの出力をスペクトルに変換する処理を行う演算処理工程とを備えた分光測定方法であって、
   受光器からの各パルス光による出力について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の値を積分する積分工程が設けられており、
   演算処理工程は、積分工程における積分後の各値を、対応する各波長における光の強度であるとする処理を行う工程であることを特徴とする分光測定方法。
2. 前記積分工程における積分に対し、同一波長の光を受光したとみなされる時刻を特定する際の基準時刻を付与する基準時刻付与工程を備えていることを特徴とする請求項１記載の分光測定方法。
3. 前記基準時刻付与工程は、前記各パルス光の出射に伴ってトリガ信号を発生させる工程であり、
   前記積分工程は、各パルス光を受光した受光器からの出力について、トリガ信号からの経過時間が同一である時刻の値を積分する工程であることを特徴とする請求項２記載の分光測定方法。
4. 前記照射工程は、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光を非線形素子に入射させて非線形効果を生じさせることにより広帯域化させ、非線形素子から出射される広帯域パルス光を伸長素子に入射させてパルス幅を伸長させた後に前記対象物に複数回照射する工程であり、
   前記基準時刻付与工程は、非線形素子に入射する前の超短パルスレーザ光を検知してトリガ信号を発生させる工程であることを特徴とする請求項３記載の分光測定方法。
5. 前記照射工程は、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光を非線形素子に入射させて非線形効果を生じさせることにより広帯域化させ、非線形素子から出射される広帯域パルス光をアレイ導波路回折格子により波長分割した後、波長分割された広帯域パルス光である分割パルス光をそれぞれ遅延ファイバで伝送して遅延させ、各遅延ファイバから出射する各分割パルス光が集められて対象物に合成パルス光として照射される工程であって、各遅延ファイバの材料及び長さは、合成パルス光における経過時間と光の波長とが１対１で対応するように選定されており、
   前記積分工程は、合成パルス光が照射された対象物からの光を受光した受光器からの出力について、アレイ導波路回折格子における各チャンネルに対応した値ごとに積分する工程であることを特徴とする請求項１記載の分光測定方法。
6. 前記各遅延ファイバは、入射する前記各分割パルス光の波長範囲において正常分散特性又は異常分散特性を有しており、
   前記積分工程は、各分割パルス光に対応した受光器からのパルス出力について、パルスの両側の裾の部分を除外した狭い幅において積分する工程であることを特徴とする請求項５記載の分光測定方法。
7. パルスにおける経過時間と光の波長とが１対１で対応しているパルス光を出射するパルス光源と、
   パルス光源からのパルス光が照射された対象物からの光を受光する位置に配置された受光器と、
   受光器からの出力をスペクトルに変換する処理を行う演算手段とを備えており、
   同一の対象物に対してパルス光源によりパルス光が複数回照射された際の各パルス光による受光器からの出力について、同一波長の光を受光したとみなされる時刻の値ごとに積分する積分手段が設けられており、
   演算手段は、積分手段により積分された各値を、対応する各波長における光の強度であるとする演算処理を行う手段であることを特徴とする分光測定装置。
8. 前記積分手段には、同一波長の光を受光したとみなされる時刻を特定する際の基準時刻を付与する基準時刻付与部が設けられていることを特徴とする請求項７記載の分光測定装置。
9. 前記基準時刻付与部は、前記パルス光源における各パルス光の出射に伴ってトリガ信号を発生させるトリガ信号発生部であり、
   トリガ信号発生部は、トリガ信号が積分手段に入力されるよう積分手段に接続されており、
   積分手段は、各パルス光を受光した受光器からの出力について、トリガ信号からの経過時間が同一である時刻の各値を積分する手段であることを特徴とする請求項８記載の分光測定装置。
10. 前記パルス光源は、超短パルスレーザ源と、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光に非線形効果を生じさせて広帯域化させる非線形素子と、非線形素子から出射される広帯域パルス光のパルス幅を伸長させる伸長素子とを備えており、
    トリガ信号発生部は、トリガ信号を発生させるために非線形素子に入射する前の超短パルスレーザ光を検知するディテクタを備えていることを特徴とする請求項９記載の分光測定装置。
11. 前記パルス光源は、超短パルスレーザ源と、超短パルスレーザ源からの超短パルスレーザ光に非線形効果を生じさせて広帯域化させる非線形素子と、非線形素子から出射される広帯域パルス光を波長分割するアレイ導波路回折格子と、アレイ導波路回折格子で波長分割されたパルス光である分割パルス光をそれぞれ伝送して遅延させる遅延ファイバとを備えており、各遅延ファイバの材料及び長さは、各遅延ファイバから出射する各分割パルス光が集められて合成パルス光として対象物に照射された際に合成パルス光における経過時間と光の波長とが１対１で対応するように選定されており、
    前記積分手段は、合成パルス光が照射された対象物からの光を受光した受光器からの出力について、アレイ導波路回折格子における各チャンネルに対応した値ごとに積分する手段であることを特徴とする請求項７記載の分光測定装置。
12. 前記各遅延ファイバは、入射する前記各分割パルス光の波長範囲において正常分散特性又は異常分散特性を有しており、
    前記積分手段は、各分割パルス光に対応した受光器からのパルス出力について、パルスの両側の裾の部分を除外した狭い幅において積分する手段であることを特徴とする請求項１１記載の分光測定装置。
13. 製造された製品を前記対象物として請求項１乃至６いずれかに記載の分光測定方法を実施する分光測定ステップと、
    分光測定ステップにおいて分光測定された結果に従って当該製品の良否を判断する良否判断ステップと
    を備えていることを特徴とする製品検査方法。
14. 前記分光測定ステップは、前記対象物としての製品の吸収スペクトルを測定するステップであり、
    測定された吸収スペクトルから製品の特定成分を定量する定量ステップを備えており、
    良否判断ステップは、定量ステップで求められた特定成分の量から製品の良否を判断するステップであることを特徴とする請求項１３記載の製品検査方法。
15. 前記分光測定ステップは、前記対象物としての製品の吸収スペクトルを測定するステップであり、
    前記対象物としての製品は、前記パルス光の波長平均での透過率が１０％未満であり、
    前記照射工程は、前記対象物としての同一の製品に前記パルス光を１００回以上照射する工程であり、
    前記積分工程は、１００回以上照射されたパルス光について、同一波長の光を受光したとみなされる各時刻の値を積分する工程であることを特徴とする請求項１３又は１４記載の製品検査方法。
16. 前記照射工程は、移動している前記対象物としての同一の製品に対し、前記パルス光を複数回照射する工程であることを特徴とする請求項１３乃至１５いずれかに記載の製品検査方法。
17. 製造された製品を前記対象物として分光測定する請求項７乃至１２いずれかに記載の分光測定装置を備えた製品検査装置であって、
    演算手段により得られた分光測定の結果に従って当該製品の良否を判断する良否判断手段を備えていることを特徴とする製品検査装置。
18. 前記受光器は、前記対象物としての製品を透過した光を受光する位置に設けられていて、前記演算手段は、製品の吸収スペクトルを測定結果として得る手段であり、
    測定された吸収スペクトルから製品の特定成分を定量する定量手段を備えており、
    良否判断手段は、定量手段で求められた特定成分の量から製品の良否を判断する手段であることを特徴とする請求項１７記載の製品検査装置。
19. 前記パルス光源は、前記対象物としての同一の製品に対して前記パルス光を１００回以上照射する光源であり、
    前記積分手段は、１００回以上照射されたパルス光について、同一波長の光を受光したとみなされる各時刻の各値を積分する手段であることを特徴とする請求項１７又は１８記載の製品検査装置。
20. 前記パルス光源からの光の照射位置を通して製品を移動させる移動機構を備えており、
    前記パルス光源は、照射位置を移動している同一の製品に対して前記パルス光を複数回照射することが可能な光源であることを特徴とする請求項１７乃至１９いずれかに記載の製品検査装置。
21. 請求項１７乃至２０いずれかに記載の製品検査装置を備えた製品選別装置であって、
    前記良否判断手段により不良品であると判断された製品を製造ラインから除外する除外機構を備えていることを特徴とする製品選別装置。

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