JP4061765B2 - 蛍光試料の分光特性測定装置及びその測定方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光物質を含む試料の分光特性を測定する蛍光試料の分光特性測定装置及びその測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蛍光物質を含む試料（以下、「蛍光試料」という。）の視覚的な特性は、ある条件で照明、観察された試料からの放射光の、同一条件で照明、観察された完全拡散反射面からの放射光に対する波長毎の比、すなわち全分光放射輝度率によって表わすことができる。全分光放射輝度率Bt(λ)は、下記数７により表わされる。
【０００３】
【数７】
Bt(λ)＝Br(λ)＋Bf(λ)
但し、Br(λ)は蛍光試料からの反射光成分による反射分光放射輝度率、Bf(λ)は蛍光試料からの蛍光成分による蛍光分光放射輝度率である。
【０００４】
分光励起効率F(μ，λ)の蛍光試料は、通常、照明光の紫外域の波長μによって励起されるので、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は下記数８で表わされる。
【０００５】
【数８】
Bf(λ)＝∫UVI(μ)・F(μ，λ)dμ／L(λ)
ここで、I(λ)は照明光の分光強度分布、L(λ)は基準化された照明光の分光強度分布である。上記数８に示すように、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は照明光の分光強度分布に依存する。
【０００６】
反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料を測色計で測定したときの放射光及び参照光の分光強度をそれぞれSw(λ)，Rw(λ)とし、また被測定蛍光試料を測色計で測定したときの放射光及び参照光の分光強度をそれぞれS(λ)，R(λ)とすると、被測定蛍光試料の全分光放射輝度率Bt(λ)は、
【０００７】
【数９】
Bt(λ)＝BrW(λ)・{S(λ)／R(λ)}／{Sw(λ)／Rw(λ)}
で求められる。
【０００８】
上述のように、蛍光試料の全分光放射輝度率は、照明光の分光強度に依存するため、照明光の分光強度は想定する測色用の照明光の分光強度に一致している必要がある。
【０００９】
測色用の標準的な照明光には、Ｄ65(昼光)、Ａ(白熱光源)の標準の光のほか、昼光Ｄ50，Ｄ55，Ｄ75、蛍光灯Ｆ1，Ｆ3，Ｆ11などがあり、いずれもＣＩＥ（国際照明委員会）によって分光強度分布が定義されている。
【００１０】
蛍光試料の評価には、標準の光Ｄ65が用いられることが多いが、この標準の光Ｄ65に近似した光源を人工的に作成することはかなり困難であるため、従来、図９に示すGaetner-Griesserの方法によって、照明光の紫外域強度の可視域強度に対する比である相対紫外強度を校正するものが多い（「Assessment of Whiteness and Tint of Fluorescent Substrates with Good Instrument Correlation」Rolf Griesser，「The Calibration of Instruments for the Measurement of Paper Whiteness」Anthony Bristow／COLOR Research and Application誌Vol.19 No.6 Dec.1994）。
【００１１】
図９において、蛍光試料１は積分球２の試料用開口２１に配置される。クセノンランプ等の紫外域に十分な強度を持つ光源１０１は、発光回路１０４によって駆動され、その光束１０２は開口２３を通って積分球２に入射する。ここで、光束１０２を部分的に遮断するように、紫外カットフィルタ１０３が挿入されており、入射光束のうちで紫外カットフィルタ１０３を通過した部分は紫外成分が除去されるので、紫外カットフィルタ１０３の挿入度を調整することで照明光の相対紫外強度が校正されるようになっている。
【００１２】
積分球２内に入った光束１０２は、その内部で拡散反射され、混合されて蛍光試料１を拡散照明する。照明された試料からの所定方向への放射光１１が観察用開口２４を通って試料用分光手段１０５に入射し、分光強度分布Ｓ(λ)が測定される。同時に、照明光とほぼ同一の分光強度分布を持つ参照光６２が参照用光ファイバ６１に入射し、参照用分光手段１０６に導かれて、分光強度分布Ｒ(λ)が測定される。
【００１３】
相対紫外強度を校正するには、まず、反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２を測定し、次に、測色用の標準の光（例えばＤ65）で照明したときの一つの色彩値、例えばＣＩＥ白色度が既知の標準蛍光試料１３を測定し、上記数９によって求められた全分光放射輝度率Bt(λ)から算出されたＣＩＥ白色度が、上記既知のＣＩＥ白色度に一致するように、紫外カットフィルタ１０３の挿入度を調整する。このとき、上記数８は、下記数１０となる。
【００１４】
【数１０】
Bf(λ)＝∫UVｐ・I(μ)・E(μ,λ)dμ／L(λ)
但し、ｐは紫外域の減衰度である。
【００１５】
このGaetner-Griesserの方法は、紫外カットフィルタ１０３の移動が必要であるために機械的に複雑な構成になっている。また、相対紫外強度の校正には紫外カットフィルタ１０３の移動及び測定を繰り返す必要があるので測定に時間を要する。そこで、これらの問題点を解決するものとして、図１０に示すような測定装置が提案されている（ＵＳＰ５，６３６，０１５）。
【００１６】
図１０において、第１の光源部１１１により、紫外域を含む光束を出力するランプ１１２からの光束１１３が開口２２から積分球２に入射する。また、第２の光源部１２１により、紫外域を含む光束を出力するランプ１２２からの光束のうちで紫外成分が紫外カットフィルタ１２３により除去された光束１２４が積分球２に入射する。
【００１７】
このような構成において、まず、試料用開口２１に、分光反射率Ｗ(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２を配置し、ランプ１１２を点灯して非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布Sw1(λ)，Rw1(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。次いでランプ１２２を点灯し、同様に非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布Sw2(λ)，Rw2(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。
【００１８】
次に、標準の光Ｄ65で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を試料用開口２１に配置し、ランプ１１２を点灯して標準蛍光試料１３からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布S1(λ)，R1(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。次いでランプ１２２を点灯し、同様に標準蛍光試料１３からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布S2(λ)，R2(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。
【００１９】
そして、重み係数a1(λ)，a2(λ)が与えられたとき、メモリ１０８に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S1(λ)，R1(λ)，S2(λ)，R2(λ)を用いて下記数１１で算出される全分光放射輝度率Bt(λ)が、標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に等しくなるように重み係数a1(λ)，a2(λ)を波長毎に算出する。これによって、相対紫外強度の校正が行われる。
【００２０】
【数１１】
Bt(λ)
＝Ｗ(λ)・{S'(λ)／R'(λ)}／{SW'(λ)／RW'(λ)}
但し、
【００２１】
【数１２】
S'(λ)＝a1(λ)・S1(λ)＋a2(λ)・S2(λ)
R'(λ)＝a1(λ)・R1(λ)＋a2(λ)・R2(λ)
SW'(λ)＝a1(λ)・SW1(λ)＋a2(λ)・SW2(λ)
RW'(λ)＝a1(λ)・RW1(λ)＋a2(λ)・RW2(λ)
a1(λ)＋a2(λ)＝１
である。
【００２２】
そして、この算出された重み係数a1(λ)，a2(λ)と、蛍光試料１を試料用開口２１に配置したときの測定データとを用いて、上記数１１に従って蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)が求められる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記図９、図１０に示す従来例は、以下の条件(1)〜(3)を満足することを前提としている。
(1) 測定対象は、照明光の紫外域成分で励起され、可視域の蛍光を発する蛍光増白剤を含む蛍光試料である。
(2) 測定対象の蛍光試料は、相対紫外強度の校正に用いた標準蛍光試料と同一又は類似の蛍光増白剤を含んでいる。
(3) 照明光（図１０の場合には第１の光源部１１１の光束１１３）の相対紫外強度は、相対紫外強度の校正時から試料測定時まで変化していない。
【００２４】
これらの前提条件(1)〜(3)のうちで、条件(1)，(2)については、測定対象を制限することで満足することができる。しかし、条件(3) が満足されることを前提とするのは、以下に示す要因[1]，[2]により現実的ではない。
【００２５】
[1]試料からの反射光又は試料が発する蛍光（蛍光増白剤は通常450nm付近にピークを持つ）が積分球内で照明光に混合付加される、いわゆる積分球効果が存在すること。 [2]光源が経時的に劣化することにより、通常、紫外域強度が低下すること。
【００２６】
校正時と測定時とで照明光の相対紫外強度が変化すると、上記数８から明らかなように蛍光分光放射輝度率に誤差が生じ、これは、求められる全分光放射輝度率の誤差につながる。
【００２７】
上記要因[2]に起因する誤差は、相対紫外強度の校正を行う頻度を上げることによって低減することができるが、上記要因[1]に起因する誤差は、被測定試料に依存するので、この誤差を低減するのは困難である。
【００２８】
本発明は、上記問題を解決するもので、上記要因[1]，[2]による照明光の相対紫外強度の変化を補正することにより、この変化に起因する誤差を低減して測定精度を向上することができる蛍光試料の分光特性測定装置及びその測定方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段と、紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段と、測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの当該試料からの放射光の分光強度分布を測定する試料用分光手段と、上記測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの照明光に近似する参照光の分光強度分布を測定する参照用分光手段と、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて求められた特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を記憶するとともに、上記第１の標準参照光分光強度分布を記憶する記憶手段と、被測定蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を測定する測定制御手段と、上記第１の測定放射光分光強度分布及び上記第１の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の測定放射光分光強度分布及び上記第２の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第１の演算手段と、下記数１３に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第２の演算手段と、下記数１４に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第３の演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
【数１３】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【００３１】
【数１４】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料が、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明され、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、被測定蛍光試料が紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明され、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００３２】
一方、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数が求められており、この重み係数と第１の標準参照光分光強度分布とが記憶されている。
【００３３】
そして、上記数１３に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率が求められることにより、上記重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率が求められ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差が低減され、測定精度が向上することとなる。
【００３４】
また、上記数１４に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることにより、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることとなる。
【００３５】
なお、記憶手段には、波長ごとに求められた重み係数を記憶しておくようにしてもよい。
【００３６】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第４の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率を記憶するもので、上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、上記第４の演算手段は、波長ごとに設定される上記重み係数を下記数１５を満足するように求めるもので、上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴としている。
【００３７】
【数１５】
BtS(λ)＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
ここに、 BtS(λ)：上記標準蛍光試料の既知の全分光放射輝度率
A(λ)：波長ごとに設定される上記重み係数α
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率が記憶されており、標準蛍光試料が測定位置に配置された状態で第１の照明手段によって照明され、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、標準蛍光試料が第２の照明手段によって照明され、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００３８】
そして、波長ごとに設定される重み係数が上記数１５を満足するように求められ、この求められた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とが記憶手段に記憶される。
【００３９】
これによって、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率は、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率にほぼ一致することとなる。
【００４０】
なお、上記数１５は、左辺と右辺が完全に等しい場合だけでなく、左辺と右辺が近似的に等しい場合も含むものであり、そのような場合であっても、実用上問題はない。
【００４１】
また、請求項３の発明は、請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第５の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値を記憶するもので、上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、上記第５の演算手段は、下記数１６で表わされる上記標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される上記指標値が上記既知の値に一致するように上記重み係数を求めるもので、上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴としている。
【００４２】
【数１６】
BtS(λ)＝α・BtS1(λ)＋(1−α)・BtS2(λ)
ここに、 α：上記重み係数
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値が記憶されており、標準蛍光試料が測定位置に配置された状態で第１の照明手段によって照明され、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、標準蛍光試料が第２の照明手段によって照明され、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００４３】
そして、上記数１６で表わされる標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値が上記既知の値に一致するように重み係数が求められ、この求められた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とが記憶手段に記憶される。
【００４４】
これによって、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて求められる全分光放射輝度率は、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の指標値にほぼ一致することとなる。
【００４５】
なお、上記数１６は、左辺と右辺が完全に等しい場合だけでなく、左辺と右辺が近似的に等しい場合も含むものであり、そのような場合であっても、実用上問題はない。また、上記指標値は、１つでも複数でもよく、色彩値やＣＩＥ白色度などを用いることができる。また、重み係数は、波長に依存するものであってもよい。
【００４６】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、上記第２の照明手段は、可視光の最短波長より長波長の光束を出力するものであることを特徴としている。
【００４７】
この構成によれば、第２の照明手段からは可視光の最短波長より長波長の光束、すなわち紫外域の波長域を含まない光束が出力されるので、第１、第２の照明手段及び重み係数によって紫外域の相対強度が等価的に調整されることとなる。
【００４８】
また、請求項５の発明は、測定位置に配置された被測定蛍光試料を紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求める第１の工程と、上記被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第２の工程と、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を求めたときの上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて、下記数１７に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第３の工程と、予め求められた上記重み係数を用いて、下記数１８に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第４の工程とを備えたことを特徴としている。
【００４９】
【数１７】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【００５０】
【数１８】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この方法によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料が、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明され、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が測定される。また、被測定蛍光試料が紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明され、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が測定される。
【００５１】
一方、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて重み係数が求められている。
【００５２】
そして、上記数１７に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率が求められることにより、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率が求められ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差が低減され、測定精度が向上することとなる。
【００５３】
また、上記数１８に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることにより、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることとなる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第１実施形態の構成図である。この蛍光試料の分光特性測定装置は、蛍光試料１の全分光放射輝度率などを求めるもので、積分球２、第１の照明手段３、第２の照明手段４、試料用分光手段５、参照用分光手段６、表示部７及び制御部８を備えている。
【００５５】
積分球２は、入射光束を多重拡散反射して拡散照明光を生成するもので、その内壁２０には、MgOやBaSO4などの白色拡散反射塗料が塗布されており、適所に配設された試料用開口２１、光源用開口２２，２３及び観察用開口２４を備えている。蛍光試料１は、蛍光物質を含む繊維や紙製品等からなる測定対象となる試料で、積分球２の試料用開口２１（測定位置）に配置される。
【００５６】
積分球２の試料用開口２１には、また、反射率の校正を行うために反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２が配置され、更に、相対紫外強度の校正を行うために、特定の測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３が配置される。
【００５７】
第１の照明手段３は、ランプ３１及び発光回路３２からなる。ランプ３１は、例えばクセノンフラッシュランプ等の紫外域を含む光束を出力するものからなり、積分球２の光源用開口２２の近傍に配置されている。発光回路３２は、ランプ３１を駆動してパルス点灯させるもので、紫外域を含むパルス状の光束３３が、光源用開口２２を通って積分球２内に入射するようになっている。
【００５８】
第２の照明手段４は、ランプ４１、発光回路４２及び遮断フィルタ４３からなる。ランプ４１は、例えばクセノンフラッシュランプ等からなり、積分球２の光源用開口２３に配置されている。遮断フィルタ４３は、ランプ４１と光源用開口２３の間に配置され、所定の遮断波長λC1（本実施形態では例えばλC1＝400nm）より長い波長域の光束のみを透過するもので、ランプ４１からの入射光束から波長がλC1以下の紫外域の光束を除去するものである。発光回路４２は、ランプ４１を駆動してパルス点灯させるもので、遮断フィルタ４３により紫外域が除去されたパルス状の光束４４が、光源用開口２３を通って積分球２内に入射するようになっている。
【００５９】
積分球２内に入射した光束３３，４４は、内壁で多重拡散反射され、試料用開口２１に配置された試料、すなわち蛍光試料１、非蛍光白色標準試料１２又は標準蛍光試料１３を拡散照明する。照明された試料１，１２，１３の表面からの放射光の内の所定方向成分の放射光１１が観察用開口２４を通って積分球２から出射し、観察用開口２４に配置された試料用分光手段５に入射する。試料用分光手段５は、放射光１１の分光強度分布を測定するもので、得られた分光強度分布データは後述する制御部８に送出される。
【００６０】
また、積分球２の試料用開口２１の近傍には、参照用光ファイバ６１の入射端が配置されている。参照用光ファイバ６１の出射端は、参照用分光手段６に接続され、入射端に入射する参照光６２を参照用分光手段６に導くものである。参照用分光手段６は、参照光６２の分光強度分布を測定するもので、得られた分光強度分布データは制御部８に送出される。参照用光ファイバ６１の入射端が積分球２の試料用開口２１の近傍に配置されることにより、参照光６２は試料の照明光とほぼ同一の分光強度分布を有するものとなり、参照用分光手段６によって照明光がモニタされることとなる。
【００６１】
表示部７は、例えばＣＲＴ等からなり、制御部８で算出された全分光放射輝度率などの演算結果を表示するものである。
【００６２】
制御部８は、表示部７の表示内容を制御するなど本測定装置全体の動作を制御するもので、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及びＣＰＵ８３を備えている。ＣＰＵ８３は、試料用分光手段５、参照用分光手段６、表示部７及び発光回路３２，４２に接続され、機能ブロックとして、測定制御手段８４及び演算手段８５を備えている。
【００６３】
ＲＯＭ８１は、ＣＰＵ８３の制御プログラムや、非蛍光白色標準試料１２の既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)、標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)などの予め設定されたデータを記憶するものである。
【００６４】
ＲＡＭ（記憶手段）８２は、測定結果などのデータを保管するもので、ＲＡＭ８２には、後述するように、算出された重み係数A(λ)や、重み係数A(λ)を算出すべく標準蛍光試料１３を測定したときの第１の照明手段３の参照光６２の分光強度分布などが格納される。
【００６５】
測定制御手段８４は、試料用開口２１に試料１，１２，１３が配置されているときに、発光回路３２，４２の駆動を制御してランプ３１，４１の点灯を制御するとともに、試料用分光手段５及び参照用分光手段６で得られた分光強度分布などのデータをＲＡＭ８２に記憶させるものである。
【００６６】
演算手段８５は、以下の機能を有する。
(1) 後述する手順により、試料用分光手段５及び参照用分光手段６で得られた分光強度分布等のデータから、蛍光試料１を第１の照明手段３により照明したときの第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)及び第２の照明手段４により照明したときの第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)を算出する第１の演算手段としての機能。さらに、この算出結果をＲＡＭ８２に格納する機能を有している。
【００６７】
(2) 後述する手順により、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を補正した補正全分光放射輝度率Bt10(λ)を求める第２の演算手段としての機能。さらに、この求めた補正全分光放射輝度率Bt10(λ)をＲＡＭ８２に格納する機能を有している。
【００６８】
(3) 後述する手順により、第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)の重み係数A(λ)を算出する第４の演算手段としての機能。
(4) 算出した重み係数A(λ)をＲＡＭ８２に記憶させる記憶制御手段としての機能。
【００６９】
(5) 後述する手順により、重み係数A(λ)を用いて、補正全分光放射輝度率Bt10(λ)及び第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)を線形結合することによって、蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)を算出する第３の演算手段としての機能。
【００７０】
なお、ＣＰＵ８３は、算出された全分光放射輝度率Bt(λ)から、色彩値、ＣＩＥ白色度その他の色に関する指標値を算出する指標演算手段を備えるようにしてもよい。
【００７１】
次に、図１を参照しながら、図２にしたがって重み係数A(λ)を求める手順について説明する。図２は同手順を示すフローチャートである。まず、蛍光物質を含まない非蛍光白色標準試料１２を用いて反射率の校正を行う。すなわち、反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２が試料用開口２１に配置され（＃１００）、この状態で測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１の分光強度分布Sw1(λ)が測定されるとともに、そのときの参照光６２の分光強度分布Rw1(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１１０）。
【００７２】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に、非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布Sw2(λ)，Rw2(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１２０）。
【００７３】
次に、特定の測色用の光（本実施形態では、例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を用いて、紫外域の相対強度の校正を行う。
【００７４】
すなわち、標準蛍光試料１３が試料用開口２１に配置され（＃１３０）、この状態で測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、標準蛍光試料１３からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布S01(λ)，R01(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１４０）。
【００７５】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に標準蛍光試料１３からの放射光１１及びその時の参照光６２の分光強度分布S02(λ)，R02(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１５０）。
【００７６】
次いで、ＲＡＭ８２に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S01(λ)，R01(λ)，S02(λ)，R02(λ)と、ＲＯＭ８１に記憶されている既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)とを用いて、演算手段８５により、下記数１９により第１、第２の全分光放射輝度率BtS1(λ)，BtS2(λ)が算出される（＃１６０）。
【００７７】
【数１９】
BtS1(λ)=BrW(λ)・{S01(λ)/R01(λ)}／{Sw1(λ)/Rw1(λ)}
BtS2(λ)=BrW(λ)・{S02(λ)/R02(λ)}／{Sw2(λ)/Rw2(λ)}
次いで、演算手段８５により、下記数２０を満足するように、すなわち第１、第２の全分光放射輝度率BtS1(λ)，BtS2(λ)を重み係数A(λ)により重み付けして線形結合した値が、ＲＯＭ８１に記憶されている標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に等しくなるように、重み係数A(λ)が波長ごとに求められ、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１７０）。
【００７８】
【数２０】
BtS(λ)
＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
以上の手順によって、重み係数A(λ)が波長ごとに求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。この重み係数A(λ)の設定は、蛍光試料の測定に先立って予め行っておく。
【００７９】
ここで、本発明は、紫外域を含む第１の照明手段３による照明光の相対紫外強度分布が、試料測定時には重み係数A(λ)の設定時から変化しているという前提に立つものである。そして、この前提のもとに、測定された試料の第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似した、第１の全分光放射輝度率に補正するものである。
【００８０】
そこで、次に、図３、図４を用いて、相対紫外強度分布の変化を補正する原理について説明する。
【００８１】
図３（ａ）（ｂ）は第１の照明手段３の照明光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の分光強度分布を示している。また、図３（ｃ）（ｄ）は第２の照明手段４の照明光の分光強度分布を示す図で、（ｃ）は重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を示し、（ｄ）は試料測定時の分光強度分布を示している。図４は第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数A(λ)設定時の参照光６２の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の参照光６２の分光強度分布を示している。
【００８２】
ここで、図３（ａ）に示す第１の照明手段３の照明光の重み係数A(λ)設定時の分光強度分布と、図３（ｂ）に示す第１の照明手段３の照明光の試料測定時の分光強度分布とにおいて、可視域部分の各波長の強度を紫外域部分の積分値で相対化した値を相対紫外強度分布とし、この相対紫外強度分布の変化によってもたらされる蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の変化に注目するものとする。そして、紫外域部分における相対的な分光強度分布の変化によってもたらされる蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の変化は、無視するものとする。
【００８３】
この場合には、上記数８に示される蛍光の分光強度分布
【００８４】
【数２１】
∫UVI(μ)・F(μ，λ)dμ
は、照明光の紫外域での積分値∫UVI(μ)・dμ＝Eと、一定の蛍光分光強度分布F(λ)との積として表わすことができる。
【００８５】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布をI01(λ)とし、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布をI1(λ)とし、重み係数A(λ)設定時の紫外域の積分値をE0とし、試料測定時の紫外域の積分値をEとする。
【００８６】
このとき、重み係数A(λ)設定時に同一試料を測定したときの第１の全分光放射輝度率Bt01(λ)は、その可視域部分について、下記数２２で表わされ、試料測定時の第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)は、その可視域部分について、下記数２３で表わされる。
【００８７】
【数２２】
Bt01(λ)
＝Br(λ)＋Bf0(λ)
＝Br(λ)＋E0・F(λ)／L01(λ)
＝Br(λ)＋E0・F(λ)／{c(λ)・I01(λ)}
【００８８】
【数２３】
Bt1(λ)
＝Br(λ)＋Bf(λ)
＝Br(λ)＋E・F(λ)／L1(λ)
＝Br(λ)＋E・F(λ)／{c(λ)・I1(λ)}
ここで、c(λ)は、基準化された照明光L01(λ)，L1(λ)を
【００８９】
【数２４】
L01(λ)＝c(λ)・I01(λ)
L1(λ)＝c(λ)・I1(λ)
で与える定数である。
【００９０】
一方、紫外域を含まない照明光を出力する第２の照明手段４による重み係数A(λ)設定時の第２の全分光放射輝度率Bt02(λ)と、試料測定時の第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とは、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)を含まないので、照明光の分光強度分布に依存せず、
【００９１】
【数２５】
Bt02(λ)＝Bt2(λ)＝Br(λ)
となる。
【００９２】
上記数２２、数２３の左右両辺をそれぞれ減算すると、
【００９３】
【数２６】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋F(λ)／c(λ)・{E0/I01(λ)−E/I1(λ)}
が得られる。
【００９４】
ここで、下記数２７に示すように、重み係数設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)を紫外域部分の積分値E0で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)と、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I1(λ)を紫外域部分の積分値Eで相対化した相対紫外強度分布k(λ)とを導入する。
【００９５】
【数２７】
k0(λ)＝I01(λ)／E0
k(λ)＝I1(λ)／E
上記数２７を上記数２６に代入すると、
【００９６】
【数２８】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋F(λ)／c(λ)・{1/k0(λ)−1/k(λ)}
また、上記数２５、数２７を上記数２３に代入すると、
【００９７】
【数２９】
F(λ)
＝{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・c(λ)・I1(λ)／E
＝{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・c(λ)・k(λ)
が得られる。上記数２９を上記数２８に代入すると、
【００９８】
【数３０】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
が得られる。
【００９９】
このように、重み係数設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)を紫外域部分の積分値E0で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)と、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I1(λ)を紫外域部分の積分値Eで相対化した相対紫外強度分布k(λ)とを導入し、比k(λ)／k0(λ)を導入することによって、試料測定時の第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を用いて、重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を有する照明光で同一試料を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めることができる。
【０１００】
比k(λ)／k0(λ)は、重み係数A(λ)設定時の相対紫外強度分布k0(λ)から、試料測定時の相対紫外強度分布k(λ)への変化率に相当するので、相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の各絶対値が高精度である必要はない。
【０１０１】
また、第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)，I1(λ)に代えて、図４に示すように、第１の照明手段３の照明光の参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)を用いても、同様に、参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)の各絶対値が高精度である必要はなく、参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)を用いることによって比k(λ)／k0(λ)の誤差が増大することはない。
【０１０２】
次に、図１、図４を参照しながら、図５にしたがって、測定対象である蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)を求める手順について説明する。図５は同手順を示すフローチャートである。まず、図２の＃１４０でＲＡＭ８２に記憶された第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布R01(λ)の可視域部分を紫外域部分の積算値で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２００）。
【０１０３】
すなわち、まず、分光強度分布R01(λ)の紫外域部分（本実施形態では例えばλ＜400nm）の積算値E0が求められる。本実施形態では、この積算値E0は、図４（ａ）に斜線で示す範囲を表わす
【０１０４】
【数３１】
E0＝R01(360)＋R01(370)＋R01(380)＋R01(390)
によって求められる。そして、
【０１０５】
【数３２】
k0(λ)＝R01(λ)／E0（λ≧400nm）
によって可視域部分の相対紫外強度分布k0(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１０６】
続く＃２１０〜＃２３０は、＃１００〜＃１２０と同様の手順で、非蛍光白色標準試料を用いて白色校正が行われ、分光強度分布の各データがＲＡＭ８２に記憶される。
【０１０７】
次いで、測定対象である蛍光試料１が試料用開口２１に配置され（＃２４０）、測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、蛍光試料１からの放射光１１の分光強度分布S1(λ)が測定されるとともに、そのときの参照光６２の分光強度分布R1(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２５０）。
【０１０８】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に、蛍光試料１からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布S2(λ)，R2(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２６０）。
【０１０９】
次いで、ＲＡＭ８２に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S01(λ)，R01(λ)，S02(λ)，R02(λ)と、ＲＯＭ８１に記憶されている既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)とを用いて、演算手段８５により、下記数３３により第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)が算出される（＃２７０）。
【０１１０】
【数３３】
Bt1(λ)=BrW(λ)・{S1(λ)/R1(λ)}／{Sw1(λ)/Rw1(λ)}
Bt2(λ)=BrW(λ)・{S2(λ)/R2(λ)}／{Sw2(λ)/Rw2(λ)}
次いで、＃２５０でＲＡＭ８２に記憶された第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布R1(λ)の可視域部分を紫外域部分の積算値で相対化した相対紫外強度分布k(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２８０）。
【０１１１】
すなわち、まず、分光強度分布R1(λ)の紫外域部分（本実施形態では例えばλ＜400nm）の積算値Eが求められる。本実施形態では、この積算値Eは、図４（ｂ）に斜線で示す範囲を表わす
【０１１２】
【数３４】
E＝R1(360)＋R1(370)＋R1(380)＋R1(390)
によって求められる。そして、
【０１１３】
【数３５】
k(λ)＝R1(λ)／E（λ≧400nm）
によって可視域部分の相対紫外強度分布k(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１１４】
次いで、演算手段８５により、上記数３０にしたがって、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を補正した補正全分光放射輝度率Bt01(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２９０）。
【０１１５】
すなわち、相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の比k(λ)／k0(λ)と、＃２７０で求められた第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)とから、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で、同一の蛍光試料１を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１１６】
次いで、下記数３６にしたがって、補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と、第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とをＲＡＭ８２に記憶されている重み係数A(λ)により重み付けして線形結合した合成全分光放射輝度率Bt(λ)が、蛍光試料１の全分光放射輝度率として求められる（＃３００）。
【０１１７】
【数３６】
Bt(λ)
＝A(λ)・Bt01(λ)＋{1−A(λ)}・Bt2(λ)
このように、第１実施形態によれば、重み係数設定時及び試料測定時の第１の照明手段３の照明光の相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の比k(λ)／k0(λ)を導入することにより、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で、同一の蛍光試料を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)に補正することができる。
【０１１８】
従って、第１の照明手段３の照明光の相対紫外強度が、重み係数設定時から試料測定時に変化することに起因する誤差を大幅に低減することができ、これによって、測定精度を向上することができる。
【０１１９】
その結果、重み係数A(λ)の設定、すなわち相対紫外強度の校正を行う頻度を低減でき、これによって装置の使い勝手を向上することができる。さらに、重み係数A(λ)の設定に用いた標準蛍光試料１３と大きく異なる全分光放射輝度率Bt(λ)を持つ蛍光試料についても、積分球効果による照明光の変化に起因する誤差を低減することができる。
【０１２０】
また、全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を用いることによって、紫外域の相対強度の校正を精度良く行うことができる。
【０１２１】
また、上記数３３に示すように、第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)は、それぞれ標準蛍光試料１３からの放射光及びその時の参照光の比を要素として有しているので、ランプ３１，４１の分光強度分布の相対的な変動による影響を除去することができ、これによって、重み係数A(λ)を精度良く求めることができる。
【０１２２】
また、装置に機械的な可動部分がないので、一旦、標準蛍光試料１３を用いて重み係数A(λ)を求めて、重み係数A(λ)及びそのときの第１の照明手段３の参照光６２の分光強度分布R01(λ)をＲＡＭ８２に記憶しておくことにより、その標準蛍光試料１３と同様の特性を有する蛍光試料１については、極めて短時間で測定を行うことができる。
【０１２３】
また、測定対象の蛍光試料１が標準蛍光試料１３と同一又は類似の特性を有する場合、例えば蛍光試料１が標準蛍光試料１３と同一又は類似の蛍光染料又は顔料を含む場合に、全分光放射輝度率Bt(λ)が特定の測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率にほぼ一致しているため、この全分光放射輝度率Bt(λ)から算出される全ての色彩値は、特定の測色用の光（本実施形態では、例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの色彩値に一致させることができる。
【０１２４】
ところで、反射分光放射輝度率Br(λ)は、照明光の分光強度分布に依存していない。一方、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は、照明光の分光強度分布、特に紫外域での照明光の光強度に依存しており、その光強度が第１の照明手段３と第２の照明手段４とで異なっている。
【０１２５】
従って、波長に依存する重み係数A(λ)を用いた補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)との線形結合は、蛍光が存在する可視域の波長λにおける蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の反射分光放射輝度率Br(λ)に対する相対強度を、照明光のこの波長での強度に対する紫外域強度を調整することで、波長毎に調整することを意味することとなる。
【０１２６】
これは、上記図９を用いて説明した紫外カットフィルタの挿入度合いによる紫外域の相対強度の調整を可視域の波長毎に行うことと等価で、この場合には上記数１０は下記数３７となる。
【０１２７】
【数３７】
Bf(λ)＝∫UVP(λ)・I(μ)E(μ,λ)dμ／L(λ)
但し、P(λ)は可視域の観察波長λに依存する紫外強度の減衰度である。
【０１２８】
図６は第１の照明手段３による補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と、第２の照明手段４による第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とを重み係数A(λ)により重み付けして線形結合することで等価的に合成される照明光を示すが、簡単のため、ここでは重み係数A(λ)を波長に依らない一定値としている。（ａ）は第１の照明手段３の分光強度分布I1(λ)を示し、（ｂ）は第２の照明手段４の分光強度分布I2(λ)を示している。
【０１２９】
また、（ｃ）は重み係数A(λ)＝A1＜１による、合成照明光の分光強度分布A1・I1(λ)＋(1−A1)・I2(λ)を示している。
また、（ｄ）は重み係数A(λ)＝A2＞１による、合成照明光の分光強度分布A2・I1(λ)＋(1−A2)・I2(λ)を示している。
また、（ｅ）は重み係数A(λ)＝A3＜A1＜１による、合成照明光の分光強度分布A3・I1(λ)＋(1−A3)・I2(λ)を示している。
【０１３０】
本実施形態では、ある波長λ2には重み係数A(λ2)＝A2を用いて、合成照明光のλ2での分光強度A(λ2)・I1(λ)＋{1−A(λ2)}・I2(λ)を得、別の波長λ3には重み係数A(λ3)＝A3を用いて、合成照明光のλ3での分光強度A(λ3)・I1(λ)＋{1−A(λ3)}・I2(λ)を得るというように、波長毎に適切に重み係数A(λ)を設定して、目標とする全分光放射輝度率を与える照明光の分光強度分布を合成する。
【０１３１】
なお、SUVは波長400nm以下の分光強度分布の面積で、全紫外域の分光強度分布を表している。
【０１３２】
図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図６の（ａ）〜（ｄ）における全分光放射輝度率Bt(λ)を示す図で、（ａ）は第１の照明手段３で試料を照明したときの補正全分光放射輝度率Bt01(λ)、（ｂ）は第２の照明手段４で試料を照明したときの全分光放射輝度率Bt2(λ)である。
【０１３３】
また、（ｃ）は図６（ｃ）の重み係数A(λ)＝A1を図６（ａ）の全分光放射輝度率Bt01(λ)及び図６（ｂ）の全分光放射輝度率Bt2(λ)に適用して上記数３６により求められた合成全分光放射輝度率Bt(λ)を示している。
【０１３４】
また、（ｄ）は図６（ｄ）の重み係数A(λ)＝A2を図６（ａ）の全分光放射輝度率Bt01(λ)及び図６（ｂ）の全分光放射輝度率Bt2(λ)に適用して上記数３６により求められた合成全分光放射輝度率Bt(λ)を示している。
【０１３５】
なお、実際には合成照明光が求められることはなく、合成全分光放射輝度率が求められる。
【０１３６】
図６において、合成照明光の可視域の波長λでの分光強度分布I(λ)に対する全紫外域の分光強度の積分値A1・SuvおよびA2・Suvの比A1・Suv／I(λ)およびA2・Suv／I(λ)を、図６（ａ）に示す第１の照明手段３の分光強度分布I1(λ)における比Suv／I1(λ)と比較すると、図６（ｃ）では、{A1・Suv／I(λ)}＜{Suv／I1(λ)}となっており、図６（ｄ）では、{A2・Suv／I(λ)}＞{Suv／I1(λ)}となっている。
【０１３７】
このように、第１実施形態によれば、第１、第２の照明手段３，４及び重み係数A(λ)を用いることによって、可視域の波長λの分光強度分布に対する紫外域全体の分光強度の比を任意の値に調整した合成照明光を構成することができる。
【０１３８】
図８は本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第２実施形態の構成図である。第２実施形態は、第１実施形態の第１、第２の照明手段３，４に代えて、単一の照明手段９を備えている。照明手段９は、ランプ９１、発光回路９２、遮断フィルタ９３及びその駆動部９４からなる。
【０１３９】
ランプ９１は、例えばクセノンランプのような十分な紫外強度を有する光束を出力するものからなり、積分球２の光源用開口２５に配置されている。発光回路９２は、ランプ９１を駆動してパルス点灯させるもので、パルス状の光束９５が光源用開口２５を通って積分球２内に入射するようになっている。
【０１４０】
遮断フィルタ９３は、所定の遮断波長λC1（本実施形態では例えばλC1＝400nm）より長い波長域の光束のみを透過するもので、光束９５の光路上に挿入された挿入位置と、この光路から退避した退避位置との間で移動可能に配設されている。駆動部９４は、遮断フィルタ９３を挿入位置と退避位置との間で移動させるもので、ＣＰＵ８３に接続されている。
【０１４１】
そして、遮断フィルタ９３が退避位置にあるときは紫外域を含む光束９５が積分球２内に入射することにより、第１実施形態における第１の照明手段３と同一機能を果たし、遮断フィルタ９３が挿入位置にあるときは波長が400nm以下の紫外域が除去された光束９５が積分球２内に入射することにより、第１実施形態における第２の照明手段４と同一機能を果たす。
【０１４２】
測定制御手段８４は、駆動部９４を制御して遮断フィルタ９３を退避位置及び挿入位置に移動させ、各位置において発光回路９２を制御してランプ９１をパルス点灯させて、試料用分光手段５及び参照用分光手段６からの分光強度分布のデータをＲＡＭ８２に記憶させるものである。
【０１４３】
そして、演算手段８５により、紫外域を含む照明光及び紫外域を含まない照明光における全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を求め、第１実施形態と同様に、紫外域を含む照明光における全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めることによって、蛍光試料の全分光放射輝度率が算出される。
【０１４４】
このように、第２実施形態は、上記図９を用いて説明した従来の紫外カットフィルタの挿入度を調整する方式と同様の構造を備えている。従って、従来の構造を有する装置において、測定及び算出を第１実施形態で説明した手法に置き換えることのみによって、容易に、全分光放射輝度率などを精度良く求めることができる。
【０１４５】
また、第２実施形態では、第１実施形態の第１、第２照明手段３，４に代えて単一のランプ９１を備える照明手段９により同一機能を果たせるように構成したので、積分球２に設ける光源用の開口数を第１実施形態に比べて低減できるため、積分球２の内部でより良好な拡散光を形成することができる。これによって、測定精度を向上することができる。また、第１実施形態に比べて積分球２の周囲の部材の点数を削減でき、より簡易な構成の分光特性測定装置を実現できる。
【０１４６】
なお、本発明は、重み係数を設定するとともに、重み係数設定時と同一の相対紫外強度を持つ照明光で試料を測定した場合の補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めるものであり、その他は上記実施形態に限られず、例えば、以下の変形形態を採用することができる。
【０１４７】
（１）蛍光増白剤を含む繊維、紙などの白色蛍光試料の視覚的な特性は、しばしば、簡便にＣＩＥ白色度及び色みで表わされ、標準蛍光試料にもＣＩＥ白色度及び色みのみが与えられているものが多い。
【０１４８】
そこで、本変形形態では、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときのＣＩＥ白色度WI及び色みTintが既知の標準蛍光試料１３を用いる。そして、図１において、ＲＯＭ８１には、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの当該標準蛍光試料１３の既知のＣＩＥ白色度WI及び色みTintが格納されている。
【０１４９】
ＣＩＥ白色度と色みは、下記数３８及び数３９に基づいて、下記数４０によって算出される。
【０１５０】
【数３８】
X＝∫x(λ)・Bt(λ)ｄλ
Y＝∫y(λ)・Bt(λ)ｄλ
Z＝∫z(λ)・Bt(λ)ｄλ
ここで、x(λ)，y(λ)，z(λ)はＣＩＥの定義する標準観察者の等色関数、Bt(λ)は試料の全分光放射輝度率、X，Y，Zは試料の三刺激値である。
【０１５１】
【数３９】
x＝X／(X＋Y＋Z)
y＝Y／(X＋Y＋Z)
xn＝Xn／(Xn＋Yn＋Zn)
yn＝Yn／(Xn＋Yn＋Zn)
ここで、Xn，Yn，Znは照明光の三刺激値、x，yは試料の色彩値、xn，ynは照明光の色彩値である。
【０１５２】
【数４０】
WI＝Y＋800(xn−x)＋1700(yn−y)
Tint＝900(xn−x)−650(yn−y)
ここで、WIはＣＩＥ白色度、Tintは色みである。
【０１５３】
この場合には、重み係数A(λ)を下記数４１に示すように定義し、上記数３６によって求められる全分光放射輝度率Bt(λ)から算出されるＣＩＥ白色度及び色みが、標準蛍光試料１３の既知の各値に一致又は近似するように定数ａ，ｂを定めることによって、重み係数A(λ)を算出することができる。
【０１５４】
【数４１】
A(λ)＝Ｆ(λ，ａ，ｂ)
ここで、Ｆ(λ，ａ，ｂ)は２つの定数ａ，ｂで定まる波長λの関数を表わしている。
【０１５５】
関数Ｆ(λ，ａ，ｂ)としては、例えば下記数４２に示すように単純な１次関数を用いることができる。
【０１５６】
【数４２】
Ｆ(λ，ａ，ｂ)＝ａ・λ＋ｂ
このように単純な１次関数を用いることによって、重み係数A(λ)を簡易な演算で容易に求めることができる。
【０１５７】
なお、本変形形態は、標準蛍光試料の全分光放射輝度率Bt(λ)が測色用の光での既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に一致するように重み係数A(λ)を求めたものではないので、全分光放射輝度率Bt(λ)から求められる他の色彩値、例えば、ＣＩＥの色彩値やＬ*ａ*ｂ*の色彩値が精度良く求められるとは限らない。
【０１５８】
しかしながら、関数Ｆ(λ，ａ，ｂ)として、第１、第２の照明手段３，４による照明光と、特定の測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）の分光強度分布の相違に応じた適切な関数を用いることにより、全分光放射輝度率Bt(λ)を測色用の光での既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に近づけることができる。従って、この場合には他の色彩値を精度良く求めることができる。
【０１５９】
（２）上記実施形態では、重み係数を波長に依存する重み係数A(λ)としているが、これに限られず、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの１つあるいは複数の指標値、例えばＣＩＥ白色度や色彩値が既知の標準蛍光試料を測定し、波長に依存しない重み係数αを求めるようにしてもよい。
【０１６０】
この場合には、上記数２０に代えて、下記数４３によって得られる全分光放射輝度率BtS(λ)から算出される上記指標値が上記既知の値に近づくように重み係数αを算出すればよい。
【０１６１】
【数４３】
BtS(λ)
＝α・BtS1(λ)＋{1−α}・BtS2(λ)
この形態によれば、重み係数の算出の方式は、上記図９を用いて説明した従来のフィルタの挿入度による調整とほぼ同様であるが、従来の装置に比べて、可動部分がなく簡易な構成で、かつ調整に殆ど時間を要しない点で優れており、これによって測定の作業性を向上することができる。
【０１６２】
（３）本発明による相対紫外強度の調整は、重み係数によって数値的に行われるので、予め複数の測色用の光、例えば標準の光Ｄ65，Ａ及び蛍光燈の光Ｆ11に対応する重み係数AD(λ)，AA(λ)，AF(λ)を算出して記憶しておくことによって、１回の測定で、上記の全ての測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率や色彩値を算出することができる。これによって、１つの蛍光試料を複数の測色用の光によって評価することができる。
【０１６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料を、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明し、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布を測定して、蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明し、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布を測定して、蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて求められた特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数と第１の標準参照光分光強度分布とを記憶しておき、下記数４４に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求めるようにしたので、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率を求めることができ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差を低減することができ、測定精度を向上することができる。
【０１６４】
また、下記数４５に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求めるようにしたので、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率を求めることができる。
【０１６５】
【数４４】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【０１６６】
【数４５】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項２の発明によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率を記憶しておき、標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１の照明手段によって照明し、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、標準蛍光試料を第２の照明手段によって照明し、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、波長ごとに設定される重み係数を下記数４６を満足するように求め、この求めた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とを記憶手段に記憶することにより、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率を、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率にほぼ一致させることができ、これによって高精度で測定を行うことができる。
【０１６７】
【数４６】
BtS(λ)＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
ここに、 BtS(λ)：上記標準蛍光試料の既知の全分光放射輝度率
A(λ)：波長ごとに設定される上記重み係数α
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項３の発明によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値を記憶しておき、標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１の照明手段によって照明し、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、標準蛍光試料を第２の照明手段によって照明し、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、下記数４７で表わされる標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値が上記既知の値に一致するように重み係数を求め、この求めた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とを記憶手段に記憶することにより、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率から算出される指標値を、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値にほぼ一致させることができ、これによって高精度で測定を行うことができる。
【０１６８】
【数４７】
BtS(λ)＝α・BtS1(λ)＋(1−α)・BtS2(λ)
ここに、 α：上記重み係数
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項４の発明によれば、上記第２の照明手段が可視光の最短波長より長波長の光束を出力するものとすることにより、紫外域の波長域を含まない光束が出力され、第１、第２の照明手段及び重み係数によって紫外域の相対強度を等価的に調整することができる。
【０１６９】
また、請求項５の発明によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料を紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、上記被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を求めたときの上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて、下記数４８に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求めるようにしたので、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率を求めることができ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差を低減することができ、測定精度を向上することができる。
【０１７０】
また、下記数４９に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求めるようにしたので、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率を求めることができる。
【０１７１】
【数４８】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【０１７２】
【数４９】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】 重み係数を求める手順を示すフローチャートである。
【図３】 （ａ）（ｂ）は第１の照明手段の照明光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数設定時の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の分光強度分布を示している。（ｃ）（ｄ）は第２の照明手段の照明光の分光強度分布を示す図で、（ｃ）は重み係数設定時の分光強度分布を示し、（ｄ）は試料測定時の分光強度分布を示している。
【図４】 第１の照明手段の照明光に近似する参照光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数設定時の参照光の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の参照光の分光強度分布を示している。
【図５】 測定対象である蛍光試料の全分光放射輝度率を求める手順を示すフローチャートである。
【図６】 （ａ）〜（ｅ）は第１、第２の照明手段による第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を重み係数A(λ)により重み付けして線形結合することで等価的に合成される照明光を示す図である。
【図７】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図６の（ａ）〜（ｄ）における全分光放射輝度率Bt(λ)を示す図である。
【図８】 本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第２実施形態の構成図である。
【図９】 従来の蛍光試料の分光特性測定装置の構成図である。
【図１０】 従来の蛍光試料の分光特性測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 蛍光試料
２ 積分球
３ 第１の照明手段
３１ ランプ
３２ 発光回路
４ 第２の照明手段
４１ ランプ
４２ 発光回路
４３ 遮断フィルタ
５ 試料用分光手段
６ 参照用分光手段
６１ 参照用光ファイバ
６２ 参照光
７ 表示部
８ 制御部
８１ ＲＯＭ
８２ ＲＡＭ
８３ ＣＰＵ
８４ 測定制御手段
８５ 演算手段
９ 照明手段
９１ ランプ
９２ 発光回路
９３ 遮断フィルタ
９４ 駆動部
【発明の属する技術分野】
本発明は、蛍光物質を含む試料の分光特性を測定する蛍光試料の分光特性測定装置及びその測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、蛍光物質を含む試料（以下、「蛍光試料」という。）の視覚的な特性は、ある条件で照明、観察された試料からの放射光の、同一条件で照明、観察された完全拡散反射面からの放射光に対する波長毎の比、すなわち全分光放射輝度率によって表わすことができる。全分光放射輝度率Bt(λ)は、下記数７により表わされる。
【０００３】
【数７】
Bt(λ)＝Br(λ)＋Bf(λ)
但し、Br(λ)は蛍光試料からの反射光成分による反射分光放射輝度率、Bf(λ)は蛍光試料からの蛍光成分による蛍光分光放射輝度率である。
【０００４】
分光励起効率F(μ，λ)の蛍光試料は、通常、照明光の紫外域の波長μによって励起されるので、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は下記数８で表わされる。
【０００５】
【数８】
Bf(λ)＝∫UVI(μ)・F(μ，λ)dμ／L(λ)
ここで、I(λ)は照明光の分光強度分布、L(λ)は基準化された照明光の分光強度分布である。上記数８に示すように、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は照明光の分光強度分布に依存する。
【０００６】
反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料を測色計で測定したときの放射光及び参照光の分光強度をそれぞれSw(λ)，Rw(λ)とし、また被測定蛍光試料を測色計で測定したときの放射光及び参照光の分光強度をそれぞれS(λ)，R(λ)とすると、被測定蛍光試料の全分光放射輝度率Bt(λ)は、
【０００７】
【数９】
Bt(λ)＝BrW(λ)・{S(λ)／R(λ)}／{Sw(λ)／Rw(λ)}
で求められる。
【０００８】
上述のように、蛍光試料の全分光放射輝度率は、照明光の分光強度に依存するため、照明光の分光強度は想定する測色用の照明光の分光強度に一致している必要がある。
【０００９】
測色用の標準的な照明光には、Ｄ65(昼光)、Ａ(白熱光源)の標準の光のほか、昼光Ｄ50，Ｄ55，Ｄ75、蛍光灯Ｆ1，Ｆ3，Ｆ11などがあり、いずれもＣＩＥ（国際照明委員会）によって分光強度分布が定義されている。
【００１０】
蛍光試料の評価には、標準の光Ｄ65が用いられることが多いが、この標準の光Ｄ65に近似した光源を人工的に作成することはかなり困難であるため、従来、図９に示すGaetner-Griesserの方法によって、照明光の紫外域強度の可視域強度に対する比である相対紫外強度を校正するものが多い（「Assessment of Whiteness and Tint of Fluorescent Substrates with Good Instrument Correlation」Rolf Griesser，「The Calibration of Instruments for the Measurement of Paper Whiteness」Anthony Bristow／COLOR Research and Application誌Vol.19 No.6 Dec.1994）。
【００１１】
図９において、蛍光試料１は積分球２の試料用開口２１に配置される。クセノンランプ等の紫外域に十分な強度を持つ光源１０１は、発光回路１０４によって駆動され、その光束１０２は開口２３を通って積分球２に入射する。ここで、光束１０２を部分的に遮断するように、紫外カットフィルタ１０３が挿入されており、入射光束のうちで紫外カットフィルタ１０３を通過した部分は紫外成分が除去されるので、紫外カットフィルタ１０３の挿入度を調整することで照明光の相対紫外強度が校正されるようになっている。
【００１２】
積分球２内に入った光束１０２は、その内部で拡散反射され、混合されて蛍光試料１を拡散照明する。照明された試料からの所定方向への放射光１１が観察用開口２４を通って試料用分光手段１０５に入射し、分光強度分布Ｓ(λ)が測定される。同時に、照明光とほぼ同一の分光強度分布を持つ参照光６２が参照用光ファイバ６１に入射し、参照用分光手段１０６に導かれて、分光強度分布Ｒ(λ)が測定される。
【００１３】
相対紫外強度を校正するには、まず、反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２を測定し、次に、測色用の標準の光（例えばＤ65）で照明したときの一つの色彩値、例えばＣＩＥ白色度が既知の標準蛍光試料１３を測定し、上記数９によって求められた全分光放射輝度率Bt(λ)から算出されたＣＩＥ白色度が、上記既知のＣＩＥ白色度に一致するように、紫外カットフィルタ１０３の挿入度を調整する。このとき、上記数８は、下記数１０となる。
【００１４】
【数１０】
Bf(λ)＝∫UVｐ・I(μ)・E(μ,λ)dμ／L(λ)
但し、ｐは紫外域の減衰度である。
【００１５】
このGaetner-Griesserの方法は、紫外カットフィルタ１０３の移動が必要であるために機械的に複雑な構成になっている。また、相対紫外強度の校正には紫外カットフィルタ１０３の移動及び測定を繰り返す必要があるので測定に時間を要する。そこで、これらの問題点を解決するものとして、図１０に示すような測定装置が提案されている（ＵＳＰ５，６３６，０１５）。
【００１６】
図１０において、第１の光源部１１１により、紫外域を含む光束を出力するランプ１１２からの光束１１３が開口２２から積分球２に入射する。また、第２の光源部１２１により、紫外域を含む光束を出力するランプ１２２からの光束のうちで紫外成分が紫外カットフィルタ１２３により除去された光束１２４が積分球２に入射する。
【００１７】
このような構成において、まず、試料用開口２１に、分光反射率Ｗ(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２を配置し、ランプ１１２を点灯して非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布Sw1(λ)，Rw1(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。次いでランプ１２２を点灯し、同様に非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布Sw2(λ)，Rw2(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。
【００１８】
次に、標準の光Ｄ65で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を試料用開口２１に配置し、ランプ１１２を点灯して標準蛍光試料１３からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布S1(λ)，R1(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。次いでランプ１２２を点灯し、同様に標準蛍光試料１３からの放射光１１及び参照光６２の分光強度分布S2(λ)，R2(λ)を測定し、メモリ１０８に記憶する。
【００１９】
そして、重み係数a1(λ)，a2(λ)が与えられたとき、メモリ１０８に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S1(λ)，R1(λ)，S2(λ)，R2(λ)を用いて下記数１１で算出される全分光放射輝度率Bt(λ)が、標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に等しくなるように重み係数a1(λ)，a2(λ)を波長毎に算出する。これによって、相対紫外強度の校正が行われる。
【００２０】
【数１１】
Bt(λ)
＝Ｗ(λ)・{S'(λ)／R'(λ)}／{SW'(λ)／RW'(λ)}
但し、
【００２１】
【数１２】
S'(λ)＝a1(λ)・S1(λ)＋a2(λ)・S2(λ)
R'(λ)＝a1(λ)・R1(λ)＋a2(λ)・R2(λ)
SW'(λ)＝a1(λ)・SW1(λ)＋a2(λ)・SW2(λ)
RW'(λ)＝a1(λ)・RW1(λ)＋a2(λ)・RW2(λ)
a1(λ)＋a2(λ)＝１
である。
【００２２】
そして、この算出された重み係数a1(λ)，a2(λ)と、蛍光試料１を試料用開口２１に配置したときの測定データとを用いて、上記数１１に従って蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)が求められる。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
上記図９、図１０に示す従来例は、以下の条件(1)〜(3)を満足することを前提としている。
(1) 測定対象は、照明光の紫外域成分で励起され、可視域の蛍光を発する蛍光増白剤を含む蛍光試料である。
(2) 測定対象の蛍光試料は、相対紫外強度の校正に用いた標準蛍光試料と同一又は類似の蛍光増白剤を含んでいる。
(3) 照明光（図１０の場合には第１の光源部１１１の光束１１３）の相対紫外強度は、相対紫外強度の校正時から試料測定時まで変化していない。
【００２４】
これらの前提条件(1)〜(3)のうちで、条件(1)，(2)については、測定対象を制限することで満足することができる。しかし、条件(3) が満足されることを前提とするのは、以下に示す要因[1]，[2]により現実的ではない。
【００２５】
[1]試料からの反射光又は試料が発する蛍光（蛍光増白剤は通常450nm付近にピークを持つ）が積分球内で照明光に混合付加される、いわゆる積分球効果が存在すること。 [2]光源が経時的に劣化することにより、通常、紫外域強度が低下すること。
【００２６】
校正時と測定時とで照明光の相対紫外強度が変化すると、上記数８から明らかなように蛍光分光放射輝度率に誤差が生じ、これは、求められる全分光放射輝度率の誤差につながる。
【００２７】
上記要因[2]に起因する誤差は、相対紫外強度の校正を行う頻度を上げることによって低減することができるが、上記要因[1]に起因する誤差は、被測定試料に依存するので、この誤差を低減するのは困難である。
【００２８】
本発明は、上記問題を解決するもので、上記要因[1]，[2]による照明光の相対紫外強度の変化を補正することにより、この変化に起因する誤差を低減して測定精度を向上することができる蛍光試料の分光特性測定装置及びその測定方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段と、紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段と、測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの当該試料からの放射光の分光強度分布を測定する試料用分光手段と、上記測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの照明光に近似する参照光の分光強度分布を測定する参照用分光手段と、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて求められた特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を記憶するとともに、上記第１の標準参照光分光強度分布を記憶する記憶手段と、被測定蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を測定する測定制御手段と、上記第１の測定放射光分光強度分布及び上記第１の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の測定放射光分光強度分布及び上記第２の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第１の演算手段と、下記数１３に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第２の演算手段と、下記数１４に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第３の演算手段とを備えたことを特徴としている。
【００３０】
【数１３】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【００３１】
【数１４】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料が、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明され、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、被測定蛍光試料が紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明され、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００３２】
一方、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数が求められており、この重み係数と第１の標準参照光分光強度分布とが記憶されている。
【００３３】
そして、上記数１３に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率が求められることにより、上記重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率が求められ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差が低減され、測定精度が向上することとなる。
【００３４】
また、上記数１４に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることにより、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることとなる。
【００３５】
なお、記憶手段には、波長ごとに求められた重み係数を記憶しておくようにしてもよい。
【００３６】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第４の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率を記憶するもので、上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、上記第４の演算手段は、波長ごとに設定される上記重み係数を下記数１５を満足するように求めるもので、上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴としている。
【００３７】
【数１５】
BtS(λ)＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
ここに、 BtS(λ)：上記標準蛍光試料の既知の全分光放射輝度率
A(λ)：波長ごとに設定される上記重み係数α
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率が記憶されており、標準蛍光試料が測定位置に配置された状態で第１の照明手段によって照明され、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、標準蛍光試料が第２の照明手段によって照明され、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００３８】
そして、波長ごとに設定される重み係数が上記数１５を満足するように求められ、この求められた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とが記憶手段に記憶される。
【００３９】
これによって、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率は、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率にほぼ一致することとなる。
【００４０】
なお、上記数１５は、左辺と右辺が完全に等しい場合だけでなく、左辺と右辺が近似的に等しい場合も含むものであり、そのような場合であっても、実用上問題はない。
【００４１】
また、請求項３の発明は、請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第５の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値を記憶するもので、上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、上記第５の演算手段は、下記数１６で表わされる上記標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される上記指標値が上記既知の値に一致するように上記重み係数を求めるもので、上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴としている。
【００４２】
【数１６】
BtS(λ)＝α・BtS1(λ)＋(1−α)・BtS2(λ)
ここに、 α：上記重み係数
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この構成によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値が記憶されており、標準蛍光試料が測定位置に配置された状態で第１の照明手段によって照明され、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が求められる。また、標準蛍光試料が第２の照明手段によって照明され、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布が測定され、これらを用いて標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が求められる。
【００４３】
そして、上記数１６で表わされる標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値が上記既知の値に一致するように重み係数が求められ、この求められた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とが記憶手段に記憶される。
【００４４】
これによって、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて求められる全分光放射輝度率は、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の指標値にほぼ一致することとなる。
【００４５】
なお、上記数１６は、左辺と右辺が完全に等しい場合だけでなく、左辺と右辺が近似的に等しい場合も含むものであり、そのような場合であっても、実用上問題はない。また、上記指標値は、１つでも複数でもよく、色彩値やＣＩＥ白色度などを用いることができる。また、重み係数は、波長に依存するものであってもよい。
【００４６】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、上記第２の照明手段は、可視光の最短波長より長波長の光束を出力するものであることを特徴としている。
【００４７】
この構成によれば、第２の照明手段からは可視光の最短波長より長波長の光束、すなわち紫外域の波長域を含まない光束が出力されるので、第１、第２の照明手段及び重み係数によって紫外域の相対強度が等価的に調整されることとなる。
【００４８】
また、請求項５の発明は、測定位置に配置された被測定蛍光試料を紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求める第１の工程と、上記被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第２の工程と、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を求めたときの上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて、下記数１７に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第３の工程と、予め求められた上記重み係数を用いて、下記数１８に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第４の工程とを備えたことを特徴としている。
【００４９】
【数１７】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【００５０】
【数１８】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
この方法によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料が、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明され、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第１の全分光放射輝度率が測定される。また、被測定蛍光試料が紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明され、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布が測定され、これらを用いて蛍光試料の第２の全分光放射輝度率が測定される。
【００５１】
一方、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて重み係数が求められている。
【００５２】
そして、上記数１７に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率が求められることにより、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率が求められ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差が低減され、測定精度が向上することとなる。
【００５３】
また、上記数１８に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることにより、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率が求められることとなる。
【００５４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第１実施形態の構成図である。この蛍光試料の分光特性測定装置は、蛍光試料１の全分光放射輝度率などを求めるもので、積分球２、第１の照明手段３、第２の照明手段４、試料用分光手段５、参照用分光手段６、表示部７及び制御部８を備えている。
【００５５】
積分球２は、入射光束を多重拡散反射して拡散照明光を生成するもので、その内壁２０には、MgOやBaSO4などの白色拡散反射塗料が塗布されており、適所に配設された試料用開口２１、光源用開口２２，２３及び観察用開口２４を備えている。蛍光試料１は、蛍光物質を含む繊維や紙製品等からなる測定対象となる試料で、積分球２の試料用開口２１（測定位置）に配置される。
【００５６】
積分球２の試料用開口２１には、また、反射率の校正を行うために反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２が配置され、更に、相対紫外強度の校正を行うために、特定の測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３が配置される。
【００５７】
第１の照明手段３は、ランプ３１及び発光回路３２からなる。ランプ３１は、例えばクセノンフラッシュランプ等の紫外域を含む光束を出力するものからなり、積分球２の光源用開口２２の近傍に配置されている。発光回路３２は、ランプ３１を駆動してパルス点灯させるもので、紫外域を含むパルス状の光束３３が、光源用開口２２を通って積分球２内に入射するようになっている。
【００５８】
第２の照明手段４は、ランプ４１、発光回路４２及び遮断フィルタ４３からなる。ランプ４１は、例えばクセノンフラッシュランプ等からなり、積分球２の光源用開口２３に配置されている。遮断フィルタ４３は、ランプ４１と光源用開口２３の間に配置され、所定の遮断波長λC1（本実施形態では例えばλC1＝400nm）より長い波長域の光束のみを透過するもので、ランプ４１からの入射光束から波長がλC1以下の紫外域の光束を除去するものである。発光回路４２は、ランプ４１を駆動してパルス点灯させるもので、遮断フィルタ４３により紫外域が除去されたパルス状の光束４４が、光源用開口２３を通って積分球２内に入射するようになっている。
【００５９】
積分球２内に入射した光束３３，４４は、内壁で多重拡散反射され、試料用開口２１に配置された試料、すなわち蛍光試料１、非蛍光白色標準試料１２又は標準蛍光試料１３を拡散照明する。照明された試料１，１２，１３の表面からの放射光の内の所定方向成分の放射光１１が観察用開口２４を通って積分球２から出射し、観察用開口２４に配置された試料用分光手段５に入射する。試料用分光手段５は、放射光１１の分光強度分布を測定するもので、得られた分光強度分布データは後述する制御部８に送出される。
【００６０】
また、積分球２の試料用開口２１の近傍には、参照用光ファイバ６１の入射端が配置されている。参照用光ファイバ６１の出射端は、参照用分光手段６に接続され、入射端に入射する参照光６２を参照用分光手段６に導くものである。参照用分光手段６は、参照光６２の分光強度分布を測定するもので、得られた分光強度分布データは制御部８に送出される。参照用光ファイバ６１の入射端が積分球２の試料用開口２１の近傍に配置されることにより、参照光６２は試料の照明光とほぼ同一の分光強度分布を有するものとなり、参照用分光手段６によって照明光がモニタされることとなる。
【００６１】
表示部７は、例えばＣＲＴ等からなり、制御部８で算出された全分光放射輝度率などの演算結果を表示するものである。
【００６２】
制御部８は、表示部７の表示内容を制御するなど本測定装置全体の動作を制御するもので、ＲＯＭ８１、ＲＡＭ８２及びＣＰＵ８３を備えている。ＣＰＵ８３は、試料用分光手段５、参照用分光手段６、表示部７及び発光回路３２，４２に接続され、機能ブロックとして、測定制御手段８４及び演算手段８５を備えている。
【００６３】
ＲＯＭ８１は、ＣＰＵ８３の制御プログラムや、非蛍光白色標準試料１２の既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)、標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)などの予め設定されたデータを記憶するものである。
【００６４】
ＲＡＭ（記憶手段）８２は、測定結果などのデータを保管するもので、ＲＡＭ８２には、後述するように、算出された重み係数A(λ)や、重み係数A(λ)を算出すべく標準蛍光試料１３を測定したときの第１の照明手段３の参照光６２の分光強度分布などが格納される。
【００６５】
測定制御手段８４は、試料用開口２１に試料１，１２，１３が配置されているときに、発光回路３２，４２の駆動を制御してランプ３１，４１の点灯を制御するとともに、試料用分光手段５及び参照用分光手段６で得られた分光強度分布などのデータをＲＡＭ８２に記憶させるものである。
【００６６】
演算手段８５は、以下の機能を有する。
(1) 後述する手順により、試料用分光手段５及び参照用分光手段６で得られた分光強度分布等のデータから、蛍光試料１を第１の照明手段３により照明したときの第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)及び第２の照明手段４により照明したときの第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)を算出する第１の演算手段としての機能。さらに、この算出結果をＲＡＭ８２に格納する機能を有している。
【００６７】
(2) 後述する手順により、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を補正した補正全分光放射輝度率Bt10(λ)を求める第２の演算手段としての機能。さらに、この求めた補正全分光放射輝度率Bt10(λ)をＲＡＭ８２に格納する機能を有している。
【００６８】
(3) 後述する手順により、第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)の重み係数A(λ)を算出する第４の演算手段としての機能。
(4) 算出した重み係数A(λ)をＲＡＭ８２に記憶させる記憶制御手段としての機能。
【００６９】
(5) 後述する手順により、重み係数A(λ)を用いて、補正全分光放射輝度率Bt10(λ)及び第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)を線形結合することによって、蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)を算出する第３の演算手段としての機能。
【００７０】
なお、ＣＰＵ８３は、算出された全分光放射輝度率Bt(λ)から、色彩値、ＣＩＥ白色度その他の色に関する指標値を算出する指標演算手段を備えるようにしてもよい。
【００７１】
次に、図１を参照しながら、図２にしたがって重み係数A(λ)を求める手順について説明する。図２は同手順を示すフローチャートである。まず、蛍光物質を含まない非蛍光白色標準試料１２を用いて反射率の校正を行う。すなわち、反射分光放射輝度率BrW(λ)が既知の非蛍光白色標準試料１２が試料用開口２１に配置され（＃１００）、この状態で測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１の分光強度分布Sw1(λ)が測定されるとともに、そのときの参照光６２の分光強度分布Rw1(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１１０）。
【００７２】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に、非蛍光白色標準試料１２からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布Sw2(λ)，Rw2(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１２０）。
【００７３】
次に、特定の測色用の光（本実施形態では、例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を用いて、紫外域の相対強度の校正を行う。
【００７４】
すなわち、標準蛍光試料１３が試料用開口２１に配置され（＃１３０）、この状態で測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、標準蛍光試料１３からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布S01(λ)，R01(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１４０）。
【００７５】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に標準蛍光試料１３からの放射光１１及びその時の参照光６２の分光強度分布S02(λ)，R02(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１５０）。
【００７６】
次いで、ＲＡＭ８２に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S01(λ)，R01(λ)，S02(λ)，R02(λ)と、ＲＯＭ８１に記憶されている既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)とを用いて、演算手段８５により、下記数１９により第１、第２の全分光放射輝度率BtS1(λ)，BtS2(λ)が算出される（＃１６０）。
【００７７】
【数１９】
BtS1(λ)=BrW(λ)・{S01(λ)/R01(λ)}／{Sw1(λ)/Rw1(λ)}
BtS2(λ)=BrW(λ)・{S02(λ)/R02(λ)}／{Sw2(λ)/Rw2(λ)}
次いで、演算手段８５により、下記数２０を満足するように、すなわち第１、第２の全分光放射輝度率BtS1(λ)，BtS2(λ)を重み係数A(λ)により重み付けして線形結合した値が、ＲＯＭ８１に記憶されている標準蛍光試料１３の既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に等しくなるように、重み係数A(λ)が波長ごとに求められ、ＲＡＭ８２に記憶される（＃１７０）。
【００７８】
【数２０】
BtS(λ)
＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
以上の手順によって、重み係数A(λ)が波長ごとに求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。この重み係数A(λ)の設定は、蛍光試料の測定に先立って予め行っておく。
【００７９】
ここで、本発明は、紫外域を含む第１の照明手段３による照明光の相対紫外強度分布が、試料測定時には重み係数A(λ)の設定時から変化しているという前提に立つものである。そして、この前提のもとに、測定された試料の第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似した、第１の全分光放射輝度率に補正するものである。
【００８０】
そこで、次に、図３、図４を用いて、相対紫外強度分布の変化を補正する原理について説明する。
【００８１】
図３（ａ）（ｂ）は第１の照明手段３の照明光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の分光強度分布を示している。また、図３（ｃ）（ｄ）は第２の照明手段４の照明光の分光強度分布を示す図で、（ｃ）は重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を示し、（ｄ）は試料測定時の分光強度分布を示している。図４は第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数A(λ)設定時の参照光６２の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の参照光６２の分光強度分布を示している。
【００８２】
ここで、図３（ａ）に示す第１の照明手段３の照明光の重み係数A(λ)設定時の分光強度分布と、図３（ｂ）に示す第１の照明手段３の照明光の試料測定時の分光強度分布とにおいて、可視域部分の各波長の強度を紫外域部分の積分値で相対化した値を相対紫外強度分布とし、この相対紫外強度分布の変化によってもたらされる蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の変化に注目するものとする。そして、紫外域部分における相対的な分光強度分布の変化によってもたらされる蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の変化は、無視するものとする。
【００８３】
この場合には、上記数８に示される蛍光の分光強度分布
【００８４】
【数２１】
∫UVI(μ)・F(μ，λ)dμ
は、照明光の紫外域での積分値∫UVI(μ)・dμ＝Eと、一定の蛍光分光強度分布F(λ)との積として表わすことができる。
【００８５】
図３（ａ）、（ｂ）に示すように、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布をI01(λ)とし、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布をI1(λ)とし、重み係数A(λ)設定時の紫外域の積分値をE0とし、試料測定時の紫外域の積分値をEとする。
【００８６】
このとき、重み係数A(λ)設定時に同一試料を測定したときの第１の全分光放射輝度率Bt01(λ)は、その可視域部分について、下記数２２で表わされ、試料測定時の第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)は、その可視域部分について、下記数２３で表わされる。
【００８７】
【数２２】
Bt01(λ)
＝Br(λ)＋Bf0(λ)
＝Br(λ)＋E0・F(λ)／L01(λ)
＝Br(λ)＋E0・F(λ)／{c(λ)・I01(λ)}
【００８８】
【数２３】
Bt1(λ)
＝Br(λ)＋Bf(λ)
＝Br(λ)＋E・F(λ)／L1(λ)
＝Br(λ)＋E・F(λ)／{c(λ)・I1(λ)}
ここで、c(λ)は、基準化された照明光L01(λ)，L1(λ)を
【００８９】
【数２４】
L01(λ)＝c(λ)・I01(λ)
L1(λ)＝c(λ)・I1(λ)
で与える定数である。
【００９０】
一方、紫外域を含まない照明光を出力する第２の照明手段４による重み係数A(λ)設定時の第２の全分光放射輝度率Bt02(λ)と、試料測定時の第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とは、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)を含まないので、照明光の分光強度分布に依存せず、
【００９１】
【数２５】
Bt02(λ)＝Bt2(λ)＝Br(λ)
となる。
【００９２】
上記数２２、数２３の左右両辺をそれぞれ減算すると、
【００９３】
【数２６】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋F(λ)／c(λ)・{E0/I01(λ)−E/I1(λ)}
が得られる。
【００９４】
ここで、下記数２７に示すように、重み係数設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)を紫外域部分の積分値E0で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)と、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I1(λ)を紫外域部分の積分値Eで相対化した相対紫外強度分布k(λ)とを導入する。
【００９５】
【数２７】
k0(λ)＝I01(λ)／E0
k(λ)＝I1(λ)／E
上記数２７を上記数２６に代入すると、
【００９６】
【数２８】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋F(λ)／c(λ)・{1/k0(λ)−1/k(λ)}
また、上記数２５、数２７を上記数２３に代入すると、
【００９７】
【数２９】
F(λ)
＝{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・c(λ)・I1(λ)／E
＝{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・c(λ)・k(λ)
が得られる。上記数２９を上記数２８に代入すると、
【００９８】
【数３０】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
が得られる。
【００９９】
このように、重み係数設定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)を紫外域部分の積分値E0で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)と、試料測定時の第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I1(λ)を紫外域部分の積分値Eで相対化した相対紫外強度分布k(λ)とを導入し、比k(λ)／k0(λ)を導入することによって、試料測定時の第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を用いて、重み係数A(λ)設定時の分光強度分布を有する照明光で同一試料を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めることができる。
【０１００】
比k(λ)／k0(λ)は、重み係数A(λ)設定時の相対紫外強度分布k0(λ)から、試料測定時の相対紫外強度分布k(λ)への変化率に相当するので、相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の各絶対値が高精度である必要はない。
【０１０１】
また、第１の照明手段３の照明光の分光強度分布I01(λ)，I1(λ)に代えて、図４に示すように、第１の照明手段３の照明光の参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)を用いても、同様に、参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)の各絶対値が高精度である必要はなく、参照光６２の分光強度分布R01(λ)，R1(λ)を用いることによって比k(λ)／k0(λ)の誤差が増大することはない。
【０１０２】
次に、図１、図４を参照しながら、図５にしたがって、測定対象である蛍光試料１の全分光放射輝度率Bt(λ)を求める手順について説明する。図５は同手順を示すフローチャートである。まず、図２の＃１４０でＲＡＭ８２に記憶された第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布R01(λ)の可視域部分を紫外域部分の積算値で相対化した相対紫外強度分布k0(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２００）。
【０１０３】
すなわち、まず、分光強度分布R01(λ)の紫外域部分（本実施形態では例えばλ＜400nm）の積算値E0が求められる。本実施形態では、この積算値E0は、図４（ａ）に斜線で示す範囲を表わす
【０１０４】
【数３１】
E0＝R01(360)＋R01(370)＋R01(380)＋R01(390)
によって求められる。そして、
【０１０５】
【数３２】
k0(λ)＝R01(λ)／E0（λ≧400nm）
によって可視域部分の相対紫外強度分布k0(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１０６】
続く＃２１０〜＃２３０は、＃１００〜＃１２０と同様の手順で、非蛍光白色標準試料を用いて白色校正が行われ、分光強度分布の各データがＲＡＭ８２に記憶される。
【０１０７】
次いで、測定対象である蛍光試料１が試料用開口２１に配置され（＃２４０）、測定制御手段８４によりランプ３１がパルス点灯され、蛍光試料１からの放射光１１の分光強度分布S1(λ)が測定されるとともに、そのときの参照光６２の分光強度分布R1(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２５０）。
【０１０８】
次いで、測定制御手段８４によりランプ４１がパルス点灯され、同様に、蛍光試料１からの放射光１１及びそのときの参照光６２の分光強度分布S2(λ)，R2(λ)が測定され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２６０）。
【０１０９】
次いで、ＲＡＭ８２に記憶された分光強度分布の各データSw1(λ)，Rw1(λ)，Sw2(λ)，Rw2(λ)，S01(λ)，R01(λ)，S02(λ)，R02(λ)と、ＲＯＭ８１に記憶されている既知の反射分光放射輝度率BrW(λ)とを用いて、演算手段８５により、下記数３３により第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)が算出される（＃２７０）。
【０１１０】
【数３３】
Bt1(λ)=BrW(λ)・{S1(λ)/R1(λ)}／{Sw1(λ)/Rw1(λ)}
Bt2(λ)=BrW(λ)・{S2(λ)/R2(λ)}／{Sw2(λ)/Rw2(λ)}
次いで、＃２５０でＲＡＭ８２に記憶された第１の照明手段３の照明光に近似する参照光６２の分光強度分布R1(λ)の可視域部分を紫外域部分の積算値で相対化した相対紫外強度分布k(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２８０）。
【０１１１】
すなわち、まず、分光強度分布R1(λ)の紫外域部分（本実施形態では例えばλ＜400nm）の積算値Eが求められる。本実施形態では、この積算値Eは、図４（ｂ）に斜線で示す範囲を表わす
【０１１２】
【数３４】
E＝R1(360)＋R1(370)＋R1(380)＋R1(390)
によって求められる。そして、
【０１１３】
【数３５】
k(λ)＝R1(λ)／E（λ≧400nm）
によって可視域部分の相対紫外強度分布k(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１１４】
次いで、演算手段８５により、上記数３０にしたがって、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を補正した補正全分光放射輝度率Bt01(λ)が算出され、ＲＡＭ８２に記憶される（＃２９０）。
【０１１５】
すなわち、相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の比k(λ)／k0(λ)と、＃２７０で求められた第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)とから、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で、同一の蛍光試料１を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)が求められ、ＲＡＭ８２に記憶される。
【０１１６】
次いで、下記数３６にしたがって、補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と、第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とをＲＡＭ８２に記憶されている重み係数A(λ)により重み付けして線形結合した合成全分光放射輝度率Bt(λ)が、蛍光試料１の全分光放射輝度率として求められる（＃３００）。
【０１１７】
【数３６】
Bt(λ)
＝A(λ)・Bt01(λ)＋{1−A(λ)}・Bt2(λ)
このように、第１実施形態によれば、重み係数設定時及び試料測定時の第１の照明手段３の照明光の相対紫外強度分布k0(λ)，k(λ)の比k(λ)／k0(λ)を導入することにより、第１の全分光放射輝度率Bt1(λ)を、重み係数A(λ)設定時の第１の照明手段３の照明光で、同一の蛍光試料を測定した場合の第１の全分光放射輝度率に近似する補正全分光放射輝度率Bt01(λ)に補正することができる。
【０１１８】
従って、第１の照明手段３の照明光の相対紫外強度が、重み係数設定時から試料測定時に変化することに起因する誤差を大幅に低減することができ、これによって、測定精度を向上することができる。
【０１１９】
その結果、重み係数A(λ)の設定、すなわち相対紫外強度の校正を行う頻度を低減でき、これによって装置の使い勝手を向上することができる。さらに、重み係数A(λ)の設定に用いた標準蛍光試料１３と大きく異なる全分光放射輝度率Bt(λ)を持つ蛍光試料についても、積分球効果による照明光の変化に起因する誤差を低減することができる。
【０１２０】
また、全分光放射輝度率BtS(λ)が既知の標準蛍光試料１３を用いることによって、紫外域の相対強度の校正を精度良く行うことができる。
【０１２１】
また、上記数３３に示すように、第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)は、それぞれ標準蛍光試料１３からの放射光及びその時の参照光の比を要素として有しているので、ランプ３１，４１の分光強度分布の相対的な変動による影響を除去することができ、これによって、重み係数A(λ)を精度良く求めることができる。
【０１２２】
また、装置に機械的な可動部分がないので、一旦、標準蛍光試料１３を用いて重み係数A(λ)を求めて、重み係数A(λ)及びそのときの第１の照明手段３の参照光６２の分光強度分布R01(λ)をＲＡＭ８２に記憶しておくことにより、その標準蛍光試料１３と同様の特性を有する蛍光試料１については、極めて短時間で測定を行うことができる。
【０１２３】
また、測定対象の蛍光試料１が標準蛍光試料１３と同一又は類似の特性を有する場合、例えば蛍光試料１が標準蛍光試料１３と同一又は類似の蛍光染料又は顔料を含む場合に、全分光放射輝度率Bt(λ)が特定の測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率にほぼ一致しているため、この全分光放射輝度率Bt(λ)から算出される全ての色彩値は、特定の測色用の光（本実施形態では、例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの色彩値に一致させることができる。
【０１２４】
ところで、反射分光放射輝度率Br(λ)は、照明光の分光強度分布に依存していない。一方、蛍光分光放射輝度率Bf(λ)は、照明光の分光強度分布、特に紫外域での照明光の光強度に依存しており、その光強度が第１の照明手段３と第２の照明手段４とで異なっている。
【０１２５】
従って、波長に依存する重み係数A(λ)を用いた補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)との線形結合は、蛍光が存在する可視域の波長λにおける蛍光分光放射輝度率Bf(λ)の反射分光放射輝度率Br(λ)に対する相対強度を、照明光のこの波長での強度に対する紫外域強度を調整することで、波長毎に調整することを意味することとなる。
【０１２６】
これは、上記図９を用いて説明した紫外カットフィルタの挿入度合いによる紫外域の相対強度の調整を可視域の波長毎に行うことと等価で、この場合には上記数１０は下記数３７となる。
【０１２７】
【数３７】
Bf(λ)＝∫UVP(λ)・I(μ)E(μ,λ)dμ／L(λ)
但し、P(λ)は可視域の観察波長λに依存する紫外強度の減衰度である。
【０１２８】
図６は第１の照明手段３による補正全分光放射輝度率Bt01(λ)と、第２の照明手段４による第２の全分光放射輝度率Bt2(λ)とを重み係数A(λ)により重み付けして線形結合することで等価的に合成される照明光を示すが、簡単のため、ここでは重み係数A(λ)を波長に依らない一定値としている。（ａ）は第１の照明手段３の分光強度分布I1(λ)を示し、（ｂ）は第２の照明手段４の分光強度分布I2(λ)を示している。
【０１２９】
また、（ｃ）は重み係数A(λ)＝A1＜１による、合成照明光の分光強度分布A1・I1(λ)＋(1−A1)・I2(λ)を示している。
また、（ｄ）は重み係数A(λ)＝A2＞１による、合成照明光の分光強度分布A2・I1(λ)＋(1−A2)・I2(λ)を示している。
また、（ｅ）は重み係数A(λ)＝A3＜A1＜１による、合成照明光の分光強度分布A3・I1(λ)＋(1−A3)・I2(λ)を示している。
【０１３０】
本実施形態では、ある波長λ2には重み係数A(λ2)＝A2を用いて、合成照明光のλ2での分光強度A(λ2)・I1(λ)＋{1−A(λ2)}・I2(λ)を得、別の波長λ3には重み係数A(λ3)＝A3を用いて、合成照明光のλ3での分光強度A(λ3)・I1(λ)＋{1−A(λ3)}・I2(λ)を得るというように、波長毎に適切に重み係数A(λ)を設定して、目標とする全分光放射輝度率を与える照明光の分光強度分布を合成する。
【０１３１】
なお、SUVは波長400nm以下の分光強度分布の面積で、全紫外域の分光強度分布を表している。
【０１３２】
図７（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図６の（ａ）〜（ｄ）における全分光放射輝度率Bt(λ)を示す図で、（ａ）は第１の照明手段３で試料を照明したときの補正全分光放射輝度率Bt01(λ)、（ｂ）は第２の照明手段４で試料を照明したときの全分光放射輝度率Bt2(λ)である。
【０１３３】
また、（ｃ）は図６（ｃ）の重み係数A(λ)＝A1を図６（ａ）の全分光放射輝度率Bt01(λ)及び図６（ｂ）の全分光放射輝度率Bt2(λ)に適用して上記数３６により求められた合成全分光放射輝度率Bt(λ)を示している。
【０１３４】
また、（ｄ）は図６（ｄ）の重み係数A(λ)＝A2を図６（ａ）の全分光放射輝度率Bt01(λ)及び図６（ｂ）の全分光放射輝度率Bt2(λ)に適用して上記数３６により求められた合成全分光放射輝度率Bt(λ)を示している。
【０１３５】
なお、実際には合成照明光が求められることはなく、合成全分光放射輝度率が求められる。
【０１３６】
図６において、合成照明光の可視域の波長λでの分光強度分布I(λ)に対する全紫外域の分光強度の積分値A1・SuvおよびA2・Suvの比A1・Suv／I(λ)およびA2・Suv／I(λ)を、図６（ａ）に示す第１の照明手段３の分光強度分布I1(λ)における比Suv／I1(λ)と比較すると、図６（ｃ）では、{A1・Suv／I(λ)}＜{Suv／I1(λ)}となっており、図６（ｄ）では、{A2・Suv／I(λ)}＞{Suv／I1(λ)}となっている。
【０１３７】
このように、第１実施形態によれば、第１、第２の照明手段３，４及び重み係数A(λ)を用いることによって、可視域の波長λの分光強度分布に対する紫外域全体の分光強度の比を任意の値に調整した合成照明光を構成することができる。
【０１３８】
図８は本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第２実施形態の構成図である。第２実施形態は、第１実施形態の第１、第２の照明手段３，４に代えて、単一の照明手段９を備えている。照明手段９は、ランプ９１、発光回路９２、遮断フィルタ９３及びその駆動部９４からなる。
【０１３９】
ランプ９１は、例えばクセノンランプのような十分な紫外強度を有する光束を出力するものからなり、積分球２の光源用開口２５に配置されている。発光回路９２は、ランプ９１を駆動してパルス点灯させるもので、パルス状の光束９５が光源用開口２５を通って積分球２内に入射するようになっている。
【０１４０】
遮断フィルタ９３は、所定の遮断波長λC1（本実施形態では例えばλC1＝400nm）より長い波長域の光束のみを透過するもので、光束９５の光路上に挿入された挿入位置と、この光路から退避した退避位置との間で移動可能に配設されている。駆動部９４は、遮断フィルタ９３を挿入位置と退避位置との間で移動させるもので、ＣＰＵ８３に接続されている。
【０１４１】
そして、遮断フィルタ９３が退避位置にあるときは紫外域を含む光束９５が積分球２内に入射することにより、第１実施形態における第１の照明手段３と同一機能を果たし、遮断フィルタ９３が挿入位置にあるときは波長が400nm以下の紫外域が除去された光束９５が積分球２内に入射することにより、第１実施形態における第２の照明手段４と同一機能を果たす。
【０１４２】
測定制御手段８４は、駆動部９４を制御して遮断フィルタ９３を退避位置及び挿入位置に移動させ、各位置において発光回路９２を制御してランプ９１をパルス点灯させて、試料用分光手段５及び参照用分光手段６からの分光強度分布のデータをＲＡＭ８２に記憶させるものである。
【０１４３】
そして、演算手段８５により、紫外域を含む照明光及び紫外域を含まない照明光における全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を求め、第１実施形態と同様に、紫外域を含む照明光における全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めることによって、蛍光試料の全分光放射輝度率が算出される。
【０１４４】
このように、第２実施形態は、上記図９を用いて説明した従来の紫外カットフィルタの挿入度を調整する方式と同様の構造を備えている。従って、従来の構造を有する装置において、測定及び算出を第１実施形態で説明した手法に置き換えることのみによって、容易に、全分光放射輝度率などを精度良く求めることができる。
【０１４５】
また、第２実施形態では、第１実施形態の第１、第２照明手段３，４に代えて単一のランプ９１を備える照明手段９により同一機能を果たせるように構成したので、積分球２に設ける光源用の開口数を第１実施形態に比べて低減できるため、積分球２の内部でより良好な拡散光を形成することができる。これによって、測定精度を向上することができる。また、第１実施形態に比べて積分球２の周囲の部材の点数を削減でき、より簡易な構成の分光特性測定装置を実現できる。
【０１４６】
なお、本発明は、重み係数を設定するとともに、重み係数設定時と同一の相対紫外強度を持つ照明光で試料を測定した場合の補正全分光放射輝度率Bt01(λ)を求めるものであり、その他は上記実施形態に限られず、例えば、以下の変形形態を採用することができる。
【０１４７】
（１）蛍光増白剤を含む繊維、紙などの白色蛍光試料の視覚的な特性は、しばしば、簡便にＣＩＥ白色度及び色みで表わされ、標準蛍光試料にもＣＩＥ白色度及び色みのみが与えられているものが多い。
【０１４８】
そこで、本変形形態では、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときのＣＩＥ白色度WI及び色みTintが既知の標準蛍光試料１３を用いる。そして、図１において、ＲＯＭ８１には、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの当該標準蛍光試料１３の既知のＣＩＥ白色度WI及び色みTintが格納されている。
【０１４９】
ＣＩＥ白色度と色みは、下記数３８及び数３９に基づいて、下記数４０によって算出される。
【０１５０】
【数３８】
X＝∫x(λ)・Bt(λ)ｄλ
Y＝∫y(λ)・Bt(λ)ｄλ
Z＝∫z(λ)・Bt(λ)ｄλ
ここで、x(λ)，y(λ)，z(λ)はＣＩＥの定義する標準観察者の等色関数、Bt(λ)は試料の全分光放射輝度率、X，Y，Zは試料の三刺激値である。
【０１５１】
【数３９】
x＝X／(X＋Y＋Z)
y＝Y／(X＋Y＋Z)
xn＝Xn／(Xn＋Yn＋Zn)
yn＝Yn／(Xn＋Yn＋Zn)
ここで、Xn，Yn，Znは照明光の三刺激値、x，yは試料の色彩値、xn，ynは照明光の色彩値である。
【０１５２】
【数４０】
WI＝Y＋800(xn−x)＋1700(yn−y)
Tint＝900(xn−x)−650(yn−y)
ここで、WIはＣＩＥ白色度、Tintは色みである。
【０１５３】
この場合には、重み係数A(λ)を下記数４１に示すように定義し、上記数３６によって求められる全分光放射輝度率Bt(λ)から算出されるＣＩＥ白色度及び色みが、標準蛍光試料１３の既知の各値に一致又は近似するように定数ａ，ｂを定めることによって、重み係数A(λ)を算出することができる。
【０１５４】
【数４１】
A(λ)＝Ｆ(λ，ａ，ｂ)
ここで、Ｆ(λ，ａ，ｂ)は２つの定数ａ，ｂで定まる波長λの関数を表わしている。
【０１５５】
関数Ｆ(λ，ａ，ｂ)としては、例えば下記数４２に示すように単純な１次関数を用いることができる。
【０１５６】
【数４２】
Ｆ(λ，ａ，ｂ)＝ａ・λ＋ｂ
このように単純な１次関数を用いることによって、重み係数A(λ)を簡易な演算で容易に求めることができる。
【０１５７】
なお、本変形形態は、標準蛍光試料の全分光放射輝度率Bt(λ)が測色用の光での既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に一致するように重み係数A(λ)を求めたものではないので、全分光放射輝度率Bt(λ)から求められる他の色彩値、例えば、ＣＩＥの色彩値やＬ*ａ*ｂ*の色彩値が精度良く求められるとは限らない。
【０１５８】
しかしながら、関数Ｆ(λ，ａ，ｂ)として、第１、第２の照明手段３，４による照明光と、特定の測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）の分光強度分布の相違に応じた適切な関数を用いることにより、全分光放射輝度率Bt(λ)を測色用の光での既知の全分光放射輝度率BtS(λ)に近づけることができる。従って、この場合には他の色彩値を精度良く求めることができる。
【０１５９】
（２）上記実施形態では、重み係数を波長に依存する重み係数A(λ)としているが、これに限られず、測色用の光（例えば標準の光Ｄ65）で照明したときの１つあるいは複数の指標値、例えばＣＩＥ白色度や色彩値が既知の標準蛍光試料を測定し、波長に依存しない重み係数αを求めるようにしてもよい。
【０１６０】
この場合には、上記数２０に代えて、下記数４３によって得られる全分光放射輝度率BtS(λ)から算出される上記指標値が上記既知の値に近づくように重み係数αを算出すればよい。
【０１６１】
【数４３】
BtS(λ)
＝α・BtS1(λ)＋{1−α}・BtS2(λ)
この形態によれば、重み係数の算出の方式は、上記図９を用いて説明した従来のフィルタの挿入度による調整とほぼ同様であるが、従来の装置に比べて、可動部分がなく簡易な構成で、かつ調整に殆ど時間を要しない点で優れており、これによって測定の作業性を向上することができる。
【０１６２】
（３）本発明による相対紫外強度の調整は、重み係数によって数値的に行われるので、予め複数の測色用の光、例えば標準の光Ｄ65，Ａ及び蛍光燈の光Ｆ11に対応する重み係数AD(λ)，AA(λ)，AF(λ)を算出して記憶しておくことによって、１回の測定で、上記の全ての測色用の光で照明したときの全分光放射輝度率や色彩値を算出することができる。これによって、１つの蛍光試料を複数の測色用の光によって評価することができる。
【０１６３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料を、紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明し、第１の放射光分光強度分布及び第１の参照光分光強度分布を測定して、蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明し、第２の放射光分光強度分布及び第２の参照光分光強度分布を測定して、蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、予め所定の標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて求められた特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数と第１の標準参照光分光強度分布とを記憶しておき、下記数４４に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求めるようにしたので、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率を求めることができ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差を低減することができ、測定精度を向上することができる。
【０１６４】
また、下記数４５に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求めるようにしたので、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率を求めることができる。
【０１６５】
【数４４】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【０１６６】
【数４５】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項２の発明によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率を記憶しておき、標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１の照明手段によって照明し、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、標準蛍光試料を第２の照明手段によって照明し、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、波長ごとに設定される重み係数を下記数４６を満足するように求め、この求めた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とを記憶手段に記憶することにより、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率を、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率にほぼ一致させることができ、これによって高精度で測定を行うことができる。
【０１６７】
【数４６】
BtS(λ)＝A(λ)・BtS1(λ)＋{1−A(λ)}・BtS2(λ)
ここに、 BtS(λ)：上記標準蛍光試料の既知の全分光放射輝度率
A(λ)：波長ごとに設定される上記重み係数α
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項３の発明によれば、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値を記憶しておき、標準蛍光試料を測定位置に配置した状態で第１の照明手段によって照明し、第１の標準参照光分光強度分布及び第１の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、標準蛍光試料を第２の照明手段によって照明し、第２の標準参照光分光強度分布及び第２の標準放射光分光強度分布を測定して、標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、下記数４７で表わされる標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値が上記既知の値に一致するように重み係数を求め、この求めた重み係数と、第１の標準参照光分光強度分布とを記憶手段に記憶することにより、標準蛍光試料に類似する蛍光染料又は蛍光顔料を含む蛍光試料については、この重み係数を用いて算出される全分光放射輝度率から算出される指標値を、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される指標値にほぼ一致させることができ、これによって高精度で測定を行うことができる。
【０１６８】
【数４７】
BtS(λ)＝α・BtS1(λ)＋(1−α)・BtS2(λ)
ここに、 α：上記重み係数
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
また、請求項４の発明によれば、上記第２の照明手段が可視光の最短波長より長波長の光束を出力するものとすることにより、紫外域の波長域を含まない光束が出力され、第１、第２の照明手段及び重み係数によって紫外域の相対強度を等価的に調整することができる。
【０１６９】
また、請求項５の発明によれば、測定位置に配置された被測定蛍光試料を紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、上記被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求め、予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を求めたときの上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて、下記数４８に従って被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求めるようにしたので、重み係数を求めたときの相対紫外強度分布を持つ第１の照明手段の照明光で被測定蛍光試料が照明された場合の全分光放射輝度率に近似した全分光放射輝度率を求めることができ、これによって光源の劣化や積分球効果に起因する重み係数設定時からの照明光の相対紫外強度の変化による測定誤差を低減することができ、測定精度を向上することができる。
【０１７０】
また、下記数４９に従って被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求めるようにしたので、可動部分のない簡易な構成で、精度良く、かつ短時間で蛍光試料の全分光放射輝度率を求めることができる。
【０１７１】
【数４８】
Bt01(λ)
＝Bt1(λ)＋{Bt1(λ)−Bt2(λ)}・{k(λ)/k0(λ)−1}
ここに、Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
【０１７２】
【数４９】
Bt(λ)＝α・Bt01(λ)＋(1−α)・Bt2(λ)
ここに、 Bt(λ)：上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第１実施形態の構成図である。
【図２】 重み係数を求める手順を示すフローチャートである。
【図３】 （ａ）（ｂ）は第１の照明手段の照明光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数設定時の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の分光強度分布を示している。（ｃ）（ｄ）は第２の照明手段の照明光の分光強度分布を示す図で、（ｃ）は重み係数設定時の分光強度分布を示し、（ｄ）は試料測定時の分光強度分布を示している。
【図４】 第１の照明手段の照明光に近似する参照光の分光強度分布を示す図で、（ａ）は重み係数設定時の参照光の分光強度分布を示し、（ｂ）は試料測定時の参照光の分光強度分布を示している。
【図５】 測定対象である蛍光試料の全分光放射輝度率を求める手順を示すフローチャートである。
【図６】 （ａ）〜（ｅ）は第１、第２の照明手段による第１、第２の全分光放射輝度率Bt1(λ)，Bt2(λ)を重み係数A(λ)により重み付けして線形結合することで等価的に合成される照明光を示す図である。
【図７】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図６の（ａ）〜（ｄ）における全分光放射輝度率Bt(λ)を示す図である。
【図８】 本発明に係る蛍光試料の分光特性測定装置の第２実施形態の構成図である。
【図９】 従来の蛍光試料の分光特性測定装置の構成図である。
【図１０】 従来の蛍光試料の分光特性測定装置の構成図である。
【符号の説明】
１ 蛍光試料
２ 積分球
３ 第１の照明手段
３１ ランプ
３２ 発光回路
４ 第２の照明手段
４１ ランプ
４２ 発光回路
４３ 遮断フィルタ
５ 試料用分光手段
６ 参照用分光手段
６１ 参照用光ファイバ
６２ 参照光
７ 表示部
８ 制御部
８１ ＲＯＭ
８２ ＲＡＭ
８３ ＣＰＵ
８４ 測定制御手段
８５ 演算手段
９ 照明手段
９１ ランプ
９２ 発光回路
９３ 遮断フィルタ
９４ 駆動部
Claims (5)
- 紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段と、
紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段と、
測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの当該試料からの放射光の分光強度分布を測定する試料用分光手段と、
上記測定位置に配置された試料を上記第１、第２の照明手段によって照明したときの照明光に近似する参照光の分光強度分布を測定する参照用分光手段と、
予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて求められた特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を記憶するとともに、上記第１の標準参照光分光強度分布を記憶する記憶手段と、
被測定蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記被測定蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を測定する測定制御手段と、
上記第１の測定放射光分光強度分布及び上記第１の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の測定放射光分光強度分布及び上記第２の測定参照光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第１の演算手段と、
下記数１に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第２の演算手段と、
下記数２に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第３の演算手段とを備えたことを特徴とする蛍光試料の分光特性測定装置。
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率 - 請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第４の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、
上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率が既知の標準蛍光試料における当該全分光放射輝度率を記憶するもので、
上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、
上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、
上記第４の演算手段は、波長ごとに設定される上記重み係数を下記数３を満足するように求めるもので、
上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴とする蛍光試料の分光特性測定装置。
A(λ)：波長ごとに設定される上記重み係数α
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率 - 請求項１記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、さらに、上記重み係数を求める第５の演算手段と、求めた上記重み係数を上記記憶手段に記憶させる記憶制御手段とを備え、
上記記憶手段は、さらに、特定の相対紫外強度を有する照明光で照明したときの全分光放射輝度率から算出される所定の指標値が既知の標準蛍光試料における当該指標値を記憶するもので、
上記測定制御手段は、さらに、上記標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の標準放射光分光強度分布を測定し、また上記第２の照明手段によって上記標準蛍光試料を照明し、そのときの照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の標準放射光分光強度分布を測定するもので、上記第１の演算手段は、さらに、上記第１の標準放射光分光強度分布及び上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求め、また上記第２の標準放射光分光強度分布及び上記第２の標準参照光分光強度分布を用いて上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求めるもので、上記第５の演算手段は、下記数４で表わされる上記標準蛍光試料の全分光放射輝度率から算出される上記指標値が上記既知の値に一致するように上記重み係数を求めるもので、
上記記憶制御手段は、さらに、上記第１の標準参照光分光強度分布を上記記憶手段に記憶させるものであることを特徴とする蛍光試料の分光特性測定装置。
BtS1(λ)：上記標準蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
BtS2(λ)：上記標準蛍光試料の第２の全分光放射輝度率 - 請求項１〜３のいずれかに記載の蛍光試料の分光特性測定装置において、上記第２の照明手段は、可視光の最短波長より長波長の光束を出力するものであることを特徴とする蛍光試料の分光特性測定装置。
- 測定位置に配置された被測定蛍光試料を紫外域を含む波長域の光束を出力する第１の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を求める第１の工程と、
上記被測定蛍光試料を紫外域よりも長波長の光束を出力する第２の照明手段によって照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第２の測定参照光分光強度分布及び上記被測定蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第２の測定放射光分光強度分布を用いて上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率を求める第２の工程と、
予め所定の標準蛍光試料を上記測定位置に配置した状態で上記第１、第２の照明手段によって当該標準蛍光試料を照明したときの、照明光に近似する参照光の分光強度分布である第１、第２の標準参照光分光強度分布及び上記標準蛍光試料からの放射光の分光強度分布である第１、第２の標準放射光分光強度分布を用いて特定の紫外強度を有する照明光による全分光放射輝度率を合成するための重み係数を求めたときの上記第１の標準参照光分光強度分布を用いて、下記数５に従って上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率を補正した補正全分光放射輝度率を求める第３の工程と、
予め求められた上記重み係数を用いて、下記数６に従って上記被測定蛍光試料の全分光放射輝度率を求める第４の工程とを備えたことを特徴とする蛍光試料の分光特性測定方法。
Bt1(λ)：上記被測定蛍光試料の第１の全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
k(λ)：上記第１の測定参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
k0(λ)：上記第１の標準参照光分光強度分布の可視域部分を紫外域部分の積分値で相対化した相対紫外強度分布
α：上記重み係数
Bt01(λ)：上記被測定蛍光試料の補正全分光放射輝度率
Bt2(λ)：上記被測定蛍光試料の第２の全分光放射輝度率
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