JP5534046B2 - 分光特性測定装置、分光特性測定装置の補正方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、分光特性を測定する装置を補正する技術、例えば、ポリクロメータ、特に主要な構成要素にプラスチックの成型品が用いられたポリクロメータにおいて生じ得る経時的、熱的な各種変化に応じて測定結果に生じる波長のズレを補正する技術に関する。

分光測色計および分光輝度計等といった分光を利用した測定装置（分光システムとも言う）には、多数の受光素子が配列された受光素子アレイと回折格子とを備えたポリクロメータが多用される。ここで、回折格子は、測定対象となる光（測定対象光とも言う）を波長に応じて分光し得る。また、受光素子アレイは、所定のピッチ（素子ピッチとも言う）で配列された多数の受光素子において、回折格子で分光された光を受光することで、波長毎の光の強度に応じた電気信号を取得し得る。これにより、測定対象光の分光分布が得られる。

このようなポリクロメータについては、製造コストの低減が目的とされて、回折格子およびハウジング等といった主要な構成要素にプラスチックの成型品が採用されるケースが増加している。しかし、プラスチックの成型品は、周囲温度の変化や成型後における内部応力の緩和等に起因して熱的な変化および経時的な変化を生じ得る。このため、ポリクロメータにおける測定結果である分光分布において波長のズレ（波長シフトとも言う）が生じ得る。

そこで、このような波長シフトに応じた補正によって初期の測定精度を維持することができる分光装置および分光装置の補正方法が提案されている（特許文献１等）。この特許文献１の図４の技術では、単色光がスリットに入射され、回折格子で分光される。このとき、スリット通過光の一次回折光が受光素子アレイ上に形成する像（一次分散像とも言う）の初期位置からのシフト量（第１の像シフト量）が求められる。また、スリット通過光の二次回折光が受光素子アレイ上に形成する像（二次分散像とも言う）の初期位置からのシフト量（第２の像シフト量）が求められる。そして、第１および第２の像シフト量に基づいて、単色光の波長変化に因る影響が除去された像シフト量が求められ、更にこの像シフト量が波長シフト量に変換される。

この技術においては、ポリクロメータの経時的、熱的な変化に起因する波長シフトでは第１の像シフト量と第２の像シフト量とが同一となり、単色光の波長変化に起因する波長シフトでは第２の像シフト量が第１の像シフト量の２倍となる現象が利用される。具体的には、第１および第２の像シフト量から、単色光の波長変化による因る影響が除去されたポリクロメータに因る波長シフト量が取得され得る。そして、この波長シフト量に応じた分光装置の補正が可能となる。

特開２００５−６９７８４号公報

上述したように、特許文献１の技術では、一次分散像の初期位置からのシフト量（第１の像シフト量）および二次分散像の初期位置からのシフト量（第２の像シフト量）の両方が求められる必要がある。

しかしながら、一次分散像および二次分散像の形状が初期の形状から変化すると、第１および第２の像シフト量が正確には求まらない場合がある。このような一次分散像および二次分散像の形状の変化は、単色光の分光分布の変化、および単色光が試料に反射されて入射する場合は試料の分光反射特性の変化によって生じ得る。そして、単色光の分光分布の変化は、単色光を発するＬＥＤ等の光源の温度変化等によって生じ得る。

このような問題は、例えば、図１５で示されるような分光反射特性測定装置１００に対して多大な不具合を生じさせ得る。分光反射特性測定装置１００では、白色光源１２０から射出される白色光Ｌ_Ｗが試料１１０に照射され、試料１１０の表面で反射した光（試料反射光とも言う）Ｌ_ＲＷが入射スリット１５１を介してポリクロメータ１５０に入射される。この際、入射光Ｌ_ＩＮが回折格子１５２で分光され、受光センサアレイ１５３上において、一次回折光によって第１分散像が形成される。受光センサアレイ１５３は、測定対象である可視域よりも少し広い波長帯域（例えば、３５０〜７８０ｎｍ）をカバーする。そして、受光センサアレイ１５３の出力から試料反射光Ｌ_ＲＷの分光特性が求められ、試料反射光Ｌ_ＲＷおよび白色光Ｌ_Ｗの分光特性に基づき、試料１１０の分光反射率係数等といった反射特性が導出され得る。

この分光反射特性測定装置１００において、特許文献１の技術に沿って波長シフト量が求められる場合、白色光源１２０とは別に設けられた光源１３０から射出される単色光（例えば、紫外ＬＥＤの波長が約３７５ｎｍの放射光）Ｌ_Ｍが試料１１０に照射され、試料反射光Ｌ_ＲＭが入射スリット１５１を介してポリクロメータ１５０に入射される。この際、入射光Ｌ_ＩＮが回折格子１５２で分光されるが、単色光Ｌ_Ｍの波長が紫外域にあるため、第１分散像（約３７５ｎｍ）と第２分散像（約７５０ｎｍ）が共に受光センサアレイ１５３上に形成される。そして、形成された第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍから波長シフト量が検出される。

しかしながら、単色光Ｌ_Ｍによる第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍの形状、すなわち試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布の形状が、試料１１０の分光反射特性に依って変化する。例えば、試料１１０が、初期の白色基準試料、試料測定時の蛍光増白紙、黄色印刷面、マゼンタ印刷面、およびシアン印刷面と変更されれば、図１６で示されるように、試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布の形状が変化する。図１６では、横軸が、受光センサアレイ１５３に含まれる各受光素子の配列方向の位置を特定するための数値（ここでは素子番号）を示し、縦軸が、光の強度に対応する信号強度を示す。そして、白色基準試料に係る試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布が太線で描かれ、蛍光増白紙に係る試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布が細い破線で描かれ、黄色印刷面に係る試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布が太い破線で描かれ、マゼンタ印刷面に係る試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布が細線で描かれ、シアン印刷面に係る試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布が細い一点鎖線で描かれている。

このように第１および第２分散像Ｉ_１Ｍ，Ｉ_２Ｍの形状が初期から変化すると、初期からの波長シフト量が精度良く求められない。このため、波長シフト量が求められる際には、試料反射光Ｌ_ＲＭの分光分布の形状が一定となるように、試料１１０として白色基準試料等といった特定の試料をセットする煩雑な作業が必要となる。例えば、適切な頻度で、種々の試料の反射特性が測定される合間において特定の試料が測定対象として設置された状態で波長シフト量が測定され、この波長シフト量に応じて分光反射特性測定装置１００が補正されることが必要となる。適切な頻度は、例えば、波長シフト量に応じた補正後に生じる波長シフト量が分光反射特性測定装置１００の測定精度に対して許容される範囲でしか影響を及ぼさない程度の頻度である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、補正用の単色光の分光分布の変化に拘わらず、迅速かつ高精度に分光特性測定装置が補正され得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る分光特性測定装置は、分光器と制御装置とを備え、前記分光器が、開口が設けられた遮光体と、複数の受光素子が一軸に沿った方向に配列され、照射光量に応じて各前記受光素子から信号を出力する受光部と、前記開口を通過した光を波長に応じて分光して前記受光部の上に分散像を形成させる光学系と、を有し、前記制御装置が、前記複数の受光素子と該複数の受光素子に照射される光の波長との対応関係を示す波長情報を記憶する記憶部と、単色光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されることで前記受光部の上に形成される１次回折光に係る第１分散像および２次回折光に係る第２分散像について、各前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記第１分散像に係る第１強度分布と前記第２分散像に係る第２強度分布とを取得する強度分布取得部と、所定の関係式に従って、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る推定強度分布を算出する第１演算部と、前記推定強度分布と前記第２強度分布とを、前記一軸に沿った方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、比較することによって、前記推定強度分布と前記第２強度分布との前記一軸に沿った方向に係るずれ量に対応する、前記波長情報に係る変化量を算出する第２演算部と、前記変化量に応じて前記波長情報を補正する補正部と、を有する。

第２の態様に係る分光特性測定装置は、第１の態様に係る分光特性測定装置であって、前記複数の受光素子が、前記第１分散像が形成される第１受光素子群と、前記第２分散像が形成される第２受光素子群とを含み、前記所定の関係式が、前記第１強度分布の各強度成分と前記第２強度分布の各強度成分との間における関連度合いに応じて、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る仮の強度分布を算出するための第１部分と、前記第１受光素子群と前記第２受光素子群との間における、前記開口での光の通過から各受光素子による信号の出力までの効率の相違を反映し、前記仮の強度分布から前記推定強度分布を算出するための第２部分と、を含む。

第３の態様に係る分光特性測定装置は、第２の態様に係る分光特性測定装置であって、前記第１部分が、数学的な分布関数であり、前記分布関数が、前記第１受光素子群に含まれる各受光素子の前記一軸に係る配列位置を特定する第１の数値と、前記第２受光素子群に含まれる各受光素子の前記一軸に係る配列位置を特定する第２の数値とが独立変数とされるとともに、前記分布関数は前記第１の数値に対する分布関数であって、その分布中心が前記第２の数値によって与えられる。

第４の態様に係る分光特性測定装置は、第３の態様に係る分光特性測定装置であって、前記分布関数が、ガウス関数および三角形関数の何れかを含む。

第５の態様に係る分光特性測定装置は、第２から第４の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置であって、前記第１演算部が、前記第２受光素子群に含まれる各受光素子に対してゲイン補正係数が設定されているテーブルに基づき、前記第２部分によって前記仮の強度分布から前記推定強度分布を算出する。

第６の態様に係る分光特性測定装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置であって、前記第２演算部が、前記推定強度分布および前記第２強度分布のうちの少なくとも一方を、前記一軸の方向に対応する軸の方向に所定量ずつ相対的に移動させつつ、前記推定強度分布と前記第２強度分布との差の二乗和が最小となるか、または前記推定強度分布と前記第２強度分布との間の相関を示す値が最大となる際における相対的な移動量を前記変化量として算出する。

第７の態様に係る分光特性測定装置は、第１から第５の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置であって、前記第２演算部が、前記推定強度分布および前記第２強度分布のうちの少なくとも一方を、前記一軸の方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、前記推定強度分布と前記第２強度分布との差の二乗和が閾値未満となるか、または前記推定強度分布と前記第２強度分布との間の相関係数が閾値を超える際における相対的な移動量を前記変化量として算出する。

第８の態様に係る分光特性測定装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置であって、単色光を発する第１光源部と、測定用光を発する第２光源部と、を更に備え、前記強度分布取得部が、前記第１光源部から発せられる前記単色光の試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される信号に基づいて、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得する第１取得処理と、前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される信号に基づいて、測定用の強度分布を取得する第２取得処理と、を行う。

第９の態様に係る分光特性測定装置は、第８の態様に係る分光特性測定装置であって、前記制御装置が、前記第１取得処理における前記第１光源部から発せられる前記単色光の前記試料に対する照射と、前記第２取得処理における前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料に対する照射とが、所定期間内に行われるように、前記第１光源部と前記第２光源部とを制御する点灯制御部、を更に有する。

第１０の態様に係る分光特性測定装置は、第８または第９の態様に係る分光特性測定装置であって、前記強度分布取得部が、前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光の複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の信号に基づいて、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得する。

第１１の態様に係る分光特性測定装置は、第８または第９の態様に係る分光特性測定装置であって、前記単色光が、紫外光を含み、前記強度分布取得部が、前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光および前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される第１信号の強度と、前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される第２信号の強度との差から、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得し、前記第２取得処理において、前記第１信号の強度と前記第２信号の強度との双方、または一方から前記測定用の強度分布を取得する。

第１２の態様に係る分光特性測定装置は、第１１の態様に係る分光特性測定装置であって、前記強度分布取得部が、前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光および前記第２光源部から発せられる前記測定用光の複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の第１信号の積算強度と、前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の第２信号の積算強度との差から、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得する。

第１３の態様に係る分光特性測定装置は、第１から第１２の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置であって、前記制御装置が、前記第１強度分布と前記第２強度分布とに基づいて前記所定の関係式を設定する設定部、を更に有する。

第１４の態様に係る分光特性測定装置は、第１３の態様に係る分光特性測定装置であって、前記設定部が、前記第１光源部から発せられる前記単色光の複数種類の基準試料に対する順次の照射に応じて前記複数種類の基準試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数種類の基準試料に係る複数の信号に基づいて前記強度分布取得部によって取得される前記第１強度分布と前記第２強度分布とに基づき、前記所定の関係式を設定する。

第１５の態様に係る分光特性測定装置の補正方法は、分光器を有する分光特性測定装置の補正方法であって、前記分光器が、開口が設けられた遮光体と、複数の受光素子が一軸に沿った方向に配列され、照射光量に応じて各前記受光素子から信号を出力する受光部と、前記開口を通過した光を波長に応じて分光して前記受光部の上に分散像を形成させる光学系と、を含み、前記複数の受光素子と該複数の受光素子に照射される光の波長との対応関係を示す波長情報を記憶部に記憶するステップと、単色光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されることで前記受光部の上に形成される１次回折光に係る第１分散像および２次回折光に係る第２分散像について、各前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記第１分散像に係る第１強度分布と前記第２分散像に係る第２強度分布とを強度分布取得部によって取得するステップと、所定の関係式に従って、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る推定強度分布を第１演算部によって算出するステップと、前記推定強度分布と前記第２強度分布とを、前記一軸に沿った方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、比較することによって、前記推定強度分布と前記第２強度分布との前記一軸に沿った方向に係るずれ量に対応する、前記波長情報に係る変化量を第２演算部によって算出するステップと、前記変化量に応じて前記波長情報を補正部によって補正するステップと、を有する。

第１６の態様に係るプログラムは、分光特性測定装置に含まれる制御部において実行されることにより、前記分光特性測定装置を、第１から第１４の何れか１つの態様に係る分光特性測定装置として機能させる。

第１から第１４の何れの態様に係る分光特性測定装置によっても、補正用の単色光の分光分布の変化に拘わらず、迅速かつ高精度に分光特性測定装置が補正され得る。

第２の態様に係る分光特性測定装置によれば、所定の関係式が、第１強度分布と第２強度分布の関連を示す第１部分と、第１受光素子群と第２受光素子群との間における効率の違いであって開口での光の通過から信号の出力に至る迄の効率の違いを第２強度分布に関わる受光素子毎に補正する第２部分とに分離されているため、確定され易い。

第３の態様に係る分光特性測定装置によれば、所定の関係式の第１部分に係る分布関数が簡単に十分な精度で与えられ得る。

第４の態様に係る分光特性測定装置によれば、所定の関係式の第１部分に係る分布関数が、第２の数値で与えられる分布中心と半値幅とによって与えられ得るため、所定の関係式が容易に定義され得る。

第５の態様に係る分光特性測定装置によれば、受光素子の感度および回折効率の差の影響が容易に補正され得る。

第６および第７の何れの態様に係る分光特性測定装置によっても、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量が精度良く求められ得る。

第８の態様に係る分光特性測定装置によれば、任意の試料を用いて求められた波長情報の変化量に基づいて分光特性測定装置が補正され得るため、基準試料の測定が必要なく、分光特性測定装置の補正の迅速化が図られ得る。

第９の態様に係る分光特性測定装置によれば、分光特性の測定精度が高まり得る。

第１０の態様に係る分光特性測定装置によれば、ノイズの影響が低減されるため、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量がより精度良く求められ得る。

第１１の態様に係る分光特性測定装置によれば、分光特性測定装置の補正を行うための光源を試料の分光特性を測定するための光源とは別に設ける必要がないため、装置の小型化ならびに製造コストの低減が図られ得る。また、分光特性測定装置の補正を含む分光特性の測定に要する時間の短縮化が図られ得る。

第１２の態様に係る分光特性測定装置によれば、ノイズの影響が低減されるため、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量がより精度良く求められ得る。

第１３の態様に係る分光特性測定装置によれば、所定の関係式が容易に求められ得る。

第１４の態様に係る分光特性測定装置によれば、所定の関係式がより広い波長帯域について精度良く求められ得る。

第１５の態様に係る分光特性測定装置の補正方法および第１６の態様に係るプログラムによれば、第１の態様に係る分光特性測定装置と同様な効果が得られる。

図１は、一実施形態に係る分光特性測定装置の構成を例示する図である。 図２は、制御装置のハードウェア構成を例示するブロック図である。 図３は、制御部で実現される機能的な構成を例示するブロック図である。 図４は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図５は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図６は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図７は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図８は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図９は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図１０は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図１１は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図１２は、第１および第２強度分布と推定強度分布との関係を概念的に示す図である。 図１３は、分光特性測定装置の初期設定の動作フローを示すフローチャートである。 図１４は、分光特性測定装置の測定動作のフローを示すフローチャートである。 図１５は、分光特性測定装置の一構成を例示する図である。 図１６は、試料に依る第１分散像の変化を例示する図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。

＜(１)分光反射特性測定装置の概略的な構成＞
図１は、一実施形態に係る分光特性測定装置１の構成を例示する模式図である。

図１で示されるように、分光特性測定装置１は、補正用照明部２０、測定用照明部３０、導光部４０、分光器５０、および制御装置６０を備える。そして、分光特性測定装置１では、初期設定を行うための基準となる試料（基準試料とも言う）１１と、測定対象物である試料（被測定試料とも言う）１２とが所定位置に配置され得る。基準試料１１は、白色であれば良い。

補正用照明部２０は、第１光源部２１と第１光源制御部２２とを含む。

第１光源部２１は、白色光とは異なり、狭い一定の波長域の成分を主として有する光（単色光とも言う）Ｌ_Ｍを発する。単色光Ｌ_Ｍは、可視光であっても良いし、紫外光であっても良いが、一次および二次分散像が共に後述のポリクロメータで検出されるような波長でなければならない。ここでは、第１光源部２１が、波長の中心（中心波長とも言う）が約３７５ｎｍである紫外光を発する発光ダイオード（紫外ＬＥＤとも言う）である例を挙げて説明する。

第１光源制御部２２は、制御装置６０からの信号に応じて第１光源部２１の発光を制御する。ここでは、第１光源制御部２２によって、第１光源部２１に一定の電流Ｉ_ｆが供給されるものとする。

測定用照明部３０は、第２光源部３１と第２光源制御部３２とを含む。

第２光源部３１は、被測定試料１２の分光特性を測定するための光（測定用光とも言う）Ｌ_Ｗを発する。測定用光Ｌ_Ｗは、例えば、太陽光のように各波長の光線が混合している光（白色光とも言う）であることが望ましい。ここでは、測定用光Ｌ_Ｗが、白色光である例を挙げて説明する。

第２光源制御部３２は、制御装置６０からの信号に応じて第２光源部２１の発光を制御する。

導光部４０は、単色光Ｌ_Ｍおよび測定用光Ｌ_Ｗのうちの少なくとも一方が、基準試料１１または被測定試料１２に照射される際に、基準試料１１または被測定試料１２の表面から該表面の法線方向に発せられる光（被測定光とも言う）Ｌ_ＲＭ，Ｌ_ＲＷを開口５１１ｏに導く光学系である。この光学系としては、例えば、対物レンズが採用され得る。被測定光Ｌ_ＲＭ，Ｌ_ＲＷは、例えば、基準試料１１または被測定試料１２の表面で反射した光（反射光とも言う）であれば良い。

なお、被測定光Ｌ_ＲＭは、例えば、単色光Ｌ_Ｍが紫外光であれば、基準試料１１または被測定試料１２の表面から発せられる反射光であっても良いし、被測定試料１２が蛍光試料である場合は反射光と紫外光で励起される蛍光の双方を含んでいても良い。すなわち、被測定光Ｌ_ＲＭは、反射光を含んでいれば良い。

ここでは、基準試料１１の表面が、該表面の法線に対して４５°傾いた方向から、補正用照明部２０によって照明され、被測定試料１２の表面が、該表面の法線に対して４５°傾いた方向から、補正用照明部２０および測定用照明部３０によって照明される。つまり、いわゆる４５°：０°ジオメトリーが形成されている。なお、単色光Ｌ_Ｍが基準試料１１または被測定試料１２に照射される際には、基準試料１１または被測定試料１２の表面から該表面の法線方向に発せられる被測定光Ｌ_ＲＭは、狭い一定の波長域の光の成分を主として有する単色光となり得る。

分光器５０は、例えば、いわゆるポリクロメータであれば良く、遮光体５１と分散光学系５２と受光部５３と信号処理部５４と含む。そして、分散光学系５２および受光部５３は、例えば、遮光体５１の内部空間に配置される。信号処理部５４は、遮光体５１の外部に配置され得る。

遮光体５１は、例えば、光を透過させない直方体の箱であれば良く、開口５１１ｏが設けられた開口部５１１を含む。開口５１１ｏは、例えば、スリット状の開口であれば良いが、小さな孔であっても良い。

分散光学系５２は、開口５１１ｏを通過することで遮光体５１の内部空間に入射された光（入射光とも言う）Ｌ_ＩＮを、波長に応じて分光する。この分散光学系５２としては、凹面回折格子等が採用され得る。ここでは、回折格子が、入射光Ｌ_ＩＮを、一方向（図１では上下方向）に波長に応じて分光する。そして、分散光学系５２で分光された光によって、受光部５３の上に開口５１１ｏの光像（分散像とも言う）が形成される。

このとき、入射光Ｌ_ＩＮが紫外あるいは紫域の単色光であれば、分散光学系５２によって、１次回折光Ｌ_１Ｍに係る分散像（第１分散像とも言う）Ｉ_１Ｍと２次回折光Ｌ_２Ｍに係る分散像（第２分散像とも言う）Ｉ_２Ｍとが受光部５３の上に形成される。

また、第２光源部３１から発せられる白色光が照射されることで被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＷが開口５１１ｏを通過する場合、被測定光Ｌ_ＲＷは被測定試料１２の分光反射特性に応じた光となる。このとき、分散光学系５２によって、入射光Ｌ_ＩＮが分光されて、受光部５３の上の広い範囲に渡って分散像Ｉ_Ｗが形成される。

受光部５３は、一軸に沿った方向（図１では上下方向）に配列された複数の受光素子を含む。この一軸に沿った方向は、分散光学系５２によって入射光Ｌ_ＩＮが分光される方向に対応する。なお、ここでは、複数の受光素子が一軸に沿った方向に所定のピッチ（素子ピッチとも言う）で配列されているものとする。そして、各受光素子は、光の照射に応じて光電変換を行うことで光量に応じた電気信号を出力する。受光素子としては、フォトダイオード等といった各種の光電変換素子が採用され得る。各受光素子から出力される電気信号は、受光素子に対応する波長帯の光の強度に応じた電流であり、信号処理部５４に入力される。なお、受光部５３に含まれる複数の受光素子には、単色光の第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され得る一部の受光素子（第１受光素子群とも言う）と、第２分散像Ｉ_２Ｍが形成され得る一部の受光素子（第２受光素子群とも言う）とが含まれる。

信号処理部５４は、受光部５３から出力されるアナログの電気信号を処理することでデジタルの信号（以下、信号と略称する）に変換して、制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、第１光源部２１を、第１光源制御部２２を介して制御し、第２光源部３１を、第２光源制御部３２を介して制御するとともに、信号処理部５４から入力される信号を用いた情報処理を行う。ここでは、補正用照明部２０は、一定の電流（定電流）の供給が維持されつつ第１光源部２１が単色光Ｌ_Ｍを発する動作（定電流駆動とも言う）を行う。また、測定用照明部３０も、一定の電流（定電流）の供給が維持されつつ、第２光源部３１が測定用光Ｌ_Ｗを発する動作（定電流駆動）を行う。

＜(２)制御装置のハードウェア構成＞
図２は、制御装置６０のハードウェア構成を例示するブロック図である。

図２で示されるように、制御装置６０は、操作部６１、表示部６２、インターフェース（Ｉ／Ｆ）部６３、記憶部６４、入出力（Ｉ／Ｏ）部６５、および制御部６６を備え、各部がバスを介して相互にデータの授受が可能となるように接続されている。

操作部６１は、例えば、キーボードおよびマウス等を有し、分光特性測定装置１のオペレータによる各種操作を受け付ける。

表示部６２は、例えば、液晶表示画面等を有し、分光特性測定装置１の設定条件、動作状況、および測定結果等といった種々の情報を表示する。

Ｉ／Ｆ部６３は、補正用照明部２０、測定用照明部３０、および信号処理部５４に対して所定の通信手段によってデータの送受信が可能となるように接続されている。所定の通信手段には、例えば、有線および無線の通信手段が含まれ、有線の通信手段としては、例えば、専用の通信ケーブル等が採用され得る。

記憶部６４は、例えば、ハードディスク等を有し、制御装置６０における各種動作および各種機能を実現するためのプログラムＰＧ１ならびに各種情報が格納され得る。

Ｉ／Ｏ部６５は、記憶媒体９の装着および脱着が可能な部分である。Ｉ／Ｏ部６５は、記憶媒体９から各種情報を読み出して制御部６６および記憶部６４に転送し得るとともに、制御部６６および記憶部６４からの各種情報を記憶媒体９に記憶し得る。

制御部６６は、中央演算部（ＣＰＵ）６６ａおよびメモリ６６ｂを有する。制御部６６は、記憶部６４に格納されるプログラムＰＧ１を読み込んで実行することで、各種動作および各種機能を実現し得る。なお、ＣＰＵ６６ａにおける各種演算において一時的に生成される各種情報は、例えば、メモリ６６ｂに一時的に記憶される。

＜(３)制御装置の機能的な構成＞
図３は、制御部６６においてプログラムＰＧ１が実行されることで実現される機能的な構成を例示するブロック図である。

図３で示されるように、制御部６６では、機能的な構成として、例えば、点灯制御部６６１、強度分布取得部６６２、設定部６６３、第１演算部６６４、第２演算部６６５、補正部６６６、分光分布認識部６６７、および分光反射率係数算出部６６８が実現される。なお、これらの機能的な構成に関連して、記憶部６４には、各種情報として、初期波長情報６４ａ、補正後波長情報６４ｂ、所定の関係式６４ｃ、ゲインテーブル６４ｄ、校正情報６４ｅ、および測定結果情報６４ｆが記憶され得る。

ここで、初期波長情報６４ａは、例えば、分光特性測定装置１の出荷前等といった初期状態における、受光部５３に配列された複数の受光素子と、複数の受光素子に対して分散光学系５２から照射される光の波長との対応関係を示す情報（波長情報とも言う）である。具体的には、初期波長情報６４ａでは、各受光素子を特定する情報（受光素子特定情報とも言う）に対して、照射される光の波長を特定する情報（波長特定情報とも言う）が関連付けられている。ここで、受光素子特定情報は、例えば、複数の受光素子の配列順に各受光素子に付された番号（素子番号とも言う）であれば良い。波長特定情報は、分散光学系５２から受光素子に対して照射される光の波長帯の中心の波長（中心波長とも言う）であれば良い。この初期波長情報６４ａの具体例としては、各素子番号に対して中心波長が対応付けられているテーブル（初期波長情報テーブルとも言う）が採用されても良いし、素子番号と中心波長との関係を示す関数が採用されても良い。

また、補正後波長情報６４ｂは、初期波長情報６４ａがベースとされて、各受光素子特定情報に対して関連付けられている波長特定情報が補正された後の波長情報である。この補正後波長情報６４ｂの具体例としては、各素子番号に対して中心波長が対応付けられているテーブル（補正後波長情報テーブルとも言う）が採用されても良いし、素子番号と中心波長との関係を示す関数が採用されても良い。

校正情報６４ｅは、測定用光Ｌ_Ｗにおける波長帯域について、波長λに対する校正係数Ｄ０（λ）を示す情報である。校正情報６４ｅは、例えば、テーブルの形式の情報であっても良いし、関数で特定された情報であっても良い。

また、測定結果情報６４ｆは、分光反射率係数算出部６６８で算出される被測定試料１２の分光反射率係数を示す情報を含む。なお、所定の関係式６４ｃおよびゲインテーブル６４ｄについては後述する。

点灯制御部６６１は、第１光源部２１と第２光源部３１とを制御する。例えば、点灯制御部６６１によって、補正用照明部２０における第１光源部２１が発光するタイミングおよび測定用照明部３０における第２光源部３１が発光するタイミングが制御される。具体的には、点灯制御部６６１の制御により、例えば、被測定試料１２の分光反射特性が測定される際に、被測定試料１２に対して、第１光源部２１から発せられる単色光Ｌ_Ｍの照射と第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗの照射とが所定期間内に行われる。

強度分布取得部６６２は、信号処理部５４から出力される信号を得て、受光素子毎に受光された光の強度を取得する。ここでは、受光部５３に照射される光について、素子番号と光の強度との関係を示す分布（強度分布とも言う）が取得される。強度分布取得部６６２によって強度分布が取得される処理には、第１取得処理と第２取得処理とが含まれる。第１取得処理では、単色光Ｌ_Ｍに応じた入射光Ｌ_ＩＮに係る強度分布が取得される。第２取得処理では、測定用光Ｌ_Ｗおよび被測定試料１２の分光特性に応じた入射光Ｌ_ＩＮに係る強度分布が取得される。

具体的には、第１取得処理では、受光部５３の上に被測定光Ｌ_ＲＭによる第１分散像Ｉ_１Ｍと第２分散像Ｉ_２Ｍとが形成される。そして、信号処理部５４から出力される信号に基づき、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る光の強度分布（第１強度分布とも言う）と第２分散像Ｉ_２Ｍに係る光の強度分布（第２強度分布とも言う）とが取得される。また、第２取得処理では、受光部５３の上に測定用光Ｌ_Ｗおよび被測定試料１２の分光反射特性に応じた被測定光Ｌ_ＲＷによる分散像Ｉ_Ｗが形成され、信号処理部５４から出力される信号に基づき、測定用の分散像Ｉ_Ｗの強度分布が取得される。

設定部６６３は、分光特性測定装置１の出荷前等において初期設定を行う。この初期設定では、強度分布取得部６６２によって取得される第１強度分布と第２強度分布とに基づいて所定の関係式６４ｃおよびゲインテーブル６４ｄが設定される。これにより、所定の関係式６４ｃおよびゲインテーブル６４ｄが容易に求められ得る。

第１演算部６６４は、所定の関係式６４ｃに従って、第１強度分布から第２分散像Ｉ_２Ｍに係る光の強度分布（推定強度分布とも言う）を算出する。推定強度分布は、第１強度分布から推定される第２強度分布に相当する。

第２演算部６６５は、推定強度分布と第２強度分布とに基づいて、波長変化量を算出する。この波長変化量には、例えば、初期波長情報６４ａが基準とされた変化量と、補正後波長情報６４ｂが基準とされた変化量とが含まれ得る。なお、本実施形態では、波長変化量が、初期波長情報６４ａが基準とされた変化量である例を挙げて説明する。なお、ここでは、波長変化量は、各受光素子で受光される光の波長の基準となる波長（基準波長とも言う）からのズレ量（波長ズレ量とも波長シフト量とも言う）である。

補正部６６６は、第２演算部６６５によって算出された波長変化量（波長シフト量）に応じて波長情報を補正する。この波長情報の補正には、例えば、初期波長情報６４ａが基準とされた波長情報の補正と、補正後波長情報６４ｂが基準とされた波長情報の補正とが含まれ得る。なお、本実施形態では、波長情報の補正が、初期波長情報６４ａが基準とされた波長情報の補正である例を挙げて説明する。

分光分布認識部６６７は、補正後波長情報６４ｂを参照することで、強度分布取得部６６２における第２取得処理によって取得される測定用の強度分布を、波長と光の強度との関係を示す分布（分光分布とも言う）Ｌ１（λ）に変換する。なお、λは波長を示す。

分光反射率係数算出部６６８は、分光分布認識部６６７によって得られた分光分布Ｌ１（λ）と、校正情報６４ｅに含まれる校正係数Ｄ０（λ）とに基づき、被測定試料１２の分光反射率係数Ｒ１（λ）を算出する。ここでは、例えば、分光分布Ｌ１（λ）と校正係数Ｄ０（λ）と分光反射率係数Ｒ１（λ）とが、Ｒ１（λ）＝Ｌ１（λ）／Ｄ０（λ）の関係を有することが利用される。

なお、測定用光の校正係数Ｄ０（λ）は、分光反射率係数Ｒ０（λ）が既知である基準試料１１に第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが照射され、強度分布取得部６６２と分光分布認識部６６７とによって得られた分光分布Ｌ０（λ）から算出され得る。ここでは、例えば、校正係数Ｄ０（λ）と分光分布Ｌ０（λ）と分光反射率係数Ｒ０（λ）とが、Ｄ０（λ）＝Ｌ０（λ）／Ｒ０（λ）の関係を有することが利用される。

＜(４)波長情報の補正に関する原理＞
まず、分光器５０における各種変化（変形および部品のズレ等）によって、受光部５３の上に形成される第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍの位置がシフトする。このとき、分光器５０における各種変化に起因する第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍのシフト量は略同一となる。これに対して、単色光Ｌ_Ｍにおける波長の変化に起因する第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍのシフト量は略同一でなく、第２分散像Ｉ_２Ｍのシフト量は、第１分散像Ｉ_１Ｍのシフト量の約２倍となる。

分光器５０における各種変化がない限り、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布と、第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布との間には、シフト量が大きくなければ、分光器５０に固有の関係が存在し得る。この固有の関係には、分散光学系５２および受光部５３の特性が関与するが、この固有の関係に応じた所定の関係式が得られれば、所定の関係式に第１強度分布が適用されることで、第２強度分布に相当する推定強度分布が算出され得る。

図４から図７は、実測で得られる第１強度分布および第２強度分布と、第１強度分布および所定の関係式に基づいて算出される推定強度分布との関係を概念的に示す図である。図４から図７の各図の左半分の部分には、第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され得る第１受光素子群の素子番号ｊ１と各受光素子の出力から得られる信号強度との関係である第１強度分布が実線で描かれている。また、図４から図７の各図の右半分の部分には、第２分散像Ｉ_２Ｍが形成され得る第２受光素子群の素子番号ｊ２と各受光素子の出力から得られる信号強度との関係である第２強度分布が実線で描かれ、推定強度分布が太い破線で描かれている。

図４で示されるように、所定の関係式が妥当なものであれば、実測で得られる第１強度分布から算出される推定強度分布が、実測で得られる第２強度分布と近似する。

図５では、単色光Ｌ_Ｍにおける波長の変化により、図４で示された第１強度分布が基準とされ、第１強度分布が長波長側に素子ピッチの半分シフトする場合が示されている。この場合、図４で示された第２強度分布および推定強度分布が基準とされて、第２強度分布および推定強度分布の双方が、第１強度分布のシフト量の２倍（１素子ピッチ分）長波長側にシフトする。このため、第２強度分布と推定強度分布との間にズレが生じない。

図６では、単色光Ｌ_Ｍにおける分光分布の形状の変化により、図４で示された第１強度分布が基準とされ、第１強度分布が長波長側に素子ピッチの半分、シフトするとともに、長波長側の分布の減衰（すなわち傾斜）が緩やかになっている場合が示されている。この場合、第１強度分布の位置および形状の双方が変化しても、第２強度分布と推定強度分布とが近似した状態が維持される。具体的には、図４で示された第２強度分布および推定強度分布が基準とされ、第２強度分布および推定強度分布の双方が、長波長側に第１強度分布のシフト量の２倍シフトし、第２強度分布および推定強度分布の双方における各強度の位置が、長波長側に１素子ピッチ分シフトする。

図４から図６で示されたように、単色光Ｌ_Ｍの分光分布における波長のシフトおよび形状の変化の何れかあるいは双方に起因する第１強度分布の変化が生じる場合には、第２強度分布と推定強度分布とが近似した状態が維持される。

これに対して、図７で示されるように、分光器５０において第２光源部３１の発熱等に起因する熱的な変化および経時的な変化を生じた結果として第１強度分布がシフトした場合、第２強度分布と推定強度分布とが近似した状態が維持されない。例えば、単色光Ｌ_Ｍの波長が長波長側に素子ピッチの半分シフトする場合には、第２強度分布は、長波長側に第１強度分布のシフト量と同量である素子ピッチの半分、シフトするが、推定強度分布は、長波長側に第１強度分布のシフト量の２倍（１素子ピッチ分）シフトしてしまう。換言すれば、所定の関係式では、分光器５０の変化に起因する第１強度分布の変化が、単色光Ｌ_Ｍの分光分布の変化に起因する第１強度分布の変化として扱われ、推定強度分布がシフトされてしまう。その結果、第２強度分布と推定強度分布との間にズレが生じる。但し、第２強度分布の形状と推定強度分布の形状については近似した状態が維持される。

ここで、第２強度分布と推定強度分布との間のズレ量は、分光器５０の変化に起因するズレ量（波長シフト量）に等しく、近似の形状を有する第２強度分布と推定強度分布との比較によって、高精度で求められ得る。

ところで、被測定試料１２に単色光Ｌ_Ｍが照射されて、被測定試料１２からの反射光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを通過する際、入射光Ｌ_ＩＮの分光分布は、被測定試料１２の分光反射特性に依存して変化し得る。この場合にも、実測で得られた第２強度分布と演算で得られた推定強度分布との間では、分布の形状は近似する。第２強度分布と推定強度分布との間にズレが生じていれば、このズレは、分光器５０の変化に起因するものであり、このズレに応じて、波長情報が補正される。

そして、第２強度分布と推定強度分布との間におけるズレは、基準試料１１を用いた初期設定時から被測定試料１２に係る分光特性の測定時までの間に変化する。この初期設定時から測定時までのズレ量の変化は、各受光素子で受光される光の波長の基準波長からのズレ量（波長シフト量）となる。

そこで、本実施形態に係る分光特性測定装置１では、第２強度分布と推定強度分布との比較によって求められる波長シフト量に基づいて、波長情報が補正される。これにより、補正用の単色光Ｌ_Ｍの分光分布の変化に拘わらず、迅速かつ容易に分光特性測定装置１が補正され得る。

以下、第１強度分布と第２強度分布との関係を示す所定の関係式、所定の関係式の確定方法、測定時における波長情報の補正方法、および分光特性測定装置１の動作について、順に説明する。

＜(５)第１強度分布と第２強度分布との関係を示す所定の関係式＞
分光器５０では、１つの入射光Ｌ_ＩＮに基づいて、分散光学系５２における回折現象によって一次光と二次光とが生じる。つまり、第２分散像が形成される第２受光素子群の各受光素子に照射される二次光は、第１分散像が形成される第１受光素子群の各受光素子に照射される一次光に対応する。つまり、第１強度分布の各強度成分と第２強度分布の各強度成分とが関連している。

このため、見かけ上は、第２受光素子群の各受光素子から得られる信号強度に、第１受光素子群の各受光素子から得られる信号強度が寄与しているとみなすことも可能である。そこで、第２受光素子群の各受光素子に係る信号強度に対して、第１受光素子群の各受光素子に係る信号強度が寄与する度合い（寄与度とも言う）が行列（寄与度行列とも言う）によって与えられ得る。寄与度行列は、第１強度分布の各強度成分と第２強度分布の各強度成分との間における関連度合いを示すものに相当する。

ここでは、第１強度分布および第２強度分布がそれぞれ列ベクトルで示され、第１受光素子群の素子番号ｊ１が列番号に対応し、第２受光素子群の素子番号ｊ２が行番号に対応する寄与度行列を想定する。ここで、ｊ１＝０〜（Ｊ１−１）であり、且つｊ２＝０〜（Ｊ２−１）であれば、寄与度行列は、Ｊ２×Ｊ１の行列となる。

そして、第１受光素子群の各受光素子に係る信号強度Ａ１_ｊ１と、第２受光素子群の各受光素子に係る推定強度分布の信号強度Ａ１２_ｊ２との関係を示す所定の関係式は、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）と、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）とによって、式（１）で示される。なお、式（１）では、信号強度Ａ１_ｊ１と信号強度Ａ１２_ｊ２とが、信号強度Ａ１_ｊ１を要素とする列ベクトル(Ａ１_ｊ１)と信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする列ベクトル(Ａ１２_ｊ２)の形式で示されている。

ここで、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）では、ｊ２行目の要素が、第２受光素子群のｊ２番目の受光素子に係る信号強度Ａ１２_ｊ２に対する、第１受光素子群のｊ１番目の受光素子に係る信号強度Ａ１_ｊ１の寄与度を示す。換言すれば、ｊ２行目の要素が、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ１_ｊ１との間における関連度合いを示す。

また、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）は、第２受光素子群に含まれる受光素子毎のゲイン補正係数Ｋ_ｊ２を要素とする列ベクトルである。そして、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）は、同一の入射光Ｌ_ＩＮに対し、第１受光素子群の各受光素子で信号強度Ａ１_ｊ１が得られる際の効率と、第２受光素子群の各受光素子で信号強度Ａ２_ｊ２が得られる際の効率との違いを補正するものである。この効率の違いには、受光部５３のうちの第１受光素子群と第２受光素子群との間における各受光素子の分光感度の違い、および同じ単色光の入射光Ｌ_ＩＮから分散光学系５２において生成される１次回折光と２次回折光との間における強度の違いが含まれ得る。

このため、所定の関係式には、第１強度分布から寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）によって第２分散像に係る仮の強度分布を算出する第１部分と、効率の違いを反映させることで、仮の強度分布から第２分散像の推定強度分布を算出する第２部分とが含まれる。

寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）に関し、分光器５０において特定の波長に係る単色光に基づいて生成される第１分散像Ｉ_１Ｍおよび第２分散像Ｉ_２Ｍが形成される限られた受光素子の範囲では、寄与度は、第２受光素子群の受光素子毎に大差はない。このため、第２受光素子群の各受光素子に係る寄与度は、中心となる素子番号（整数でなくても良い）が異なるものの、同種の形状を描く数学的な分布関数で近似され得る。つまり、第１部分が分布関数に相当し得る。

詳細には、この分布関数では、まず、第１受光素子群に含まれる各受光素子の配列位置を特定する第１の数値（ここでは、素子番号）と、第２受光素子群に含まれる各受光素子の配列位置を特定する第２の数値（ここでは、素子番号）とが独立変数とされる。そして、この分布関数は、第１の数値に対する分布関数であって、その分布中心が第２の数値によって与えられる。このような分布関数が採用されることで、所定の関係式の第１部分に係る関数が簡単に十分な精度で与えられ得る。

そして、寄与度を近似的に表し得る分布関数としては、例えば、幾つかの定数で形状が規定され、その中心が第２の変数（素子番号）で与えられるガウス関数および三角形関数等が採用され得る。なお、寄与度を近似的に表し得る関数として、台形関数およびローレンツ関数等といったその他の関数が採用されても良い。但し、ガウス関数および三角形関数等は、中心となる素子番号および半値幅といった少ない条件で容易に定義され得る。このため、寄与度を近似的に表し得る関数として、ガウス関数および三角形関数が採用されれば、後述する所定の関係式の確定に要する情報や演算の量が低減され得る。

ここで、例えば、寄与度を近似的に表し得る関数として、ガウス関数が採用されれば、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の各要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１は、式（２）で示される。

式（２）において、数値ａは、第２受光素子群における第２分散像の変位で、この変位に対応する第１受光素子群における第１分散像の変位を除した値である。数値ａは、原則として０．５で一定であるが、分光器５０の分散光学系５２等によって、僅かに０．５からずれる場合もある。数値ｇは、強度分布のピークの高さを与える定数である。数値ｄは、第２分散像が形成される位置（例えば、第２分散像の中心の位置）についてのオフセットを与える数値である。数値ｄｗは、半値幅を与える定数である。

これらの４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗは、分光器５０に固有の値（固有値とも言う）である。数値ａ，ｇ，ｄｗは、通常は変化しないが、数値ｄは、分光器５０の変化に起因するズレ量（波長シフト量）によって変化し得る。

図４の左側には、第２受光素子群の素子番号ｊ２が４である受光素子に対して、式（２）で与えられる要素Ｃ_４,_ｊ１が一点鎖線で描かれている。ここでは、素子番号ｊ２が４である受光素子について信号強度Ａ１２_ｊ２が算出される際に、第１受光素子群の素子番号ｊ１が２，３，４である受光素子に係る信号強度Ａ１_２，Ａ１_３，Ａ１_４が、寄与度Ｃ_４,_２，Ｃ_４,_３，Ｃ_４,_４に応じて寄与することが示されている。

これらの所定の関係式を定義する寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）およびゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）は、分光特性測定装置１の出荷前の製造時等において、個々の分光特性測定装置１について求められ得る。

上述した式（１）で示される所定の関係式は、第１受光素子群における素子番号ｊ１の受光素子と、第２受光素子群における素子番号ｊ２の受光素子との間における分光器５０に固有の関係を表すものである。そして、この所定の関係式は、第１受光素子群の上に形成される光像の強度分布すなわち分光分布の形状には依存しない。このため、第１分散像に係る第１強度分布が変化しても、式（１）の所定の関係式によって、実測によって得られる第２分散像に係る第２強度分布に酷似した第２分散像に係る推定強度分布が算出され得る。

図８から図１２は、種々の試料の反射光について実測で得られた第１強度分布および第２強度分布と、第１強度分布および所定の関係式に基づいて算出される推定強度分布との関係を示す図である。ここでは、中心波長が約３７５ｎｍの紫外光が単色光Ｌ_Ｍとして各試料に照射された。但し、第１強度分布については、見易さのために、信号強度が１／１０に補正されて示されている。

そして、図８では試料が白色基準面である場合における関係が示されている。図９では試料が蛍光増白基材である場合における関係が示されている。図１０では試料が蛍光増白基材の黄色印刷面である場合における関係が示されている。図１１では試料が青色印刷面である場合における関係が示されている。図１２では試料が黒色印刷面である場合における関係が示されている。

具体的には、図８から図１２の各図の左半分には、第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され得る第１受光素子群の素子番号と各受光素子から出力される信号に係る信号強度との関係である第１強度分布が実線で描かれている。また、図８から図１２の各図の右半分の部分には、第２分散像Ｉ_２Ｍが形成され得る第２受光素子群の素子番号と各受光素子から出力される信号に係る信号強度との関係である第２強度分布が一点鎖線で描かれ、推定強度分布が白抜きの丸印で描かれている。

図８から図１２で示されるように、実測によって得られた第１強度分布は、基準試料１１の反射特性によって変化するが、その第１強度分布に基づいて算出された推定強度分布は、実測によって得られた第２強度分布と酷似したものとなった。

＜(６)所定の関係式の確定方法＞
上述したように、式（１）で示された所定の関係式は、式（２）のガウス関数によって要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１が与えられる寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）とで定義される。そして、この所定の関係式は、例えば、分光特性測定装置１が出荷される前の製造時等において、個々の分光特性測定装置１についての初期設定で確定される。

以下、設定部６６３による初期設定で所定の関係式が確定される方法について具体例を挙げて説明する。

まず、第１光源部２１から射出される単色光Ｌ_Ｍが基準試料１１に照射されることで、被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを介して分光器５０内に入射される。そして、入射光Ｌ_ＩＮが分散光学系５２の回折格子によって分光され、受光部５３上に、一次回折光Ｌ_１Ｍによって第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され、二次回折光Ｌ_２Ｍによって第２分散像Ｉ_２Ｍが形成される。このとき、受光部５３から出力される信号から、信号処理部５４および強度分布取得部６６２によって、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布の要素である信号強度Ａ１_ｊ１と第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布の要素である信号強度Ａ２_ｊ２とが取得される。

次に、第１演算部６６４において、信号強度Ａ１_ｊ１を要素とする列ベクトル（Ａ１_ｊ１）と寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とが用いられて、式（３）に従って、推定強度分布の要素に対応する信号強度Ａ１２０_ｊ２が算出される。

このとき、設定部６６３によって、信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２とが比較されつつ、信号強度Ａ１２０_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に極力近づくように、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１を与えるガウス関数の４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが調整される。そして、設定部６６３によって、信号強度Ａ１２０_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に極力近づく際の４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが、分光器５０の固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１として設定される。

信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との比較は、例えば、信号強度Ａ２_ｊ２のピークを含む素子番号ｊ２に係る所定の範囲について行われる。所定の範囲としては、例えば、図８の素子番号ｊ２が１００〜１１０である数値範囲が採用され得る。

具体的には、例えば、所定の範囲について、式（４）に従って算出される各素子番号ｊ２における信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗の総和（二乗和とも言う）Ｅが、信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との間における近似の度合いを評価する値（近似評価値とも言う）として算出される。そして、この二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満となれば、信号強度Ａ１２０_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近づいているものと判断されれば良い。

なお、近似評価値は、二乗和Ｅに限られず、例えば、二乗和Ｅの逆数であっても良い。この場合は、近似評価値が最大となる際に、信号強度Ａ１２０_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に最も近づいているものと判断されれば良い。このように、近似評価値は、信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との相関を示す値であれば良い。また、信号強度Ａ１２０_ｊ２を信号強度Ａ２_ｊ２に近づけさせる演算として、最小二乗法を用いた最適化を行う演算が採用されても良い。

ここで、設定される分光器５０の固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１が、式（２）のガウス関数の数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗに適用されることで、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）が確定される。

更に、式（５）で示されるように、実測で得られた信号強度Ａ２_ｊ２と、決定された初期の寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）が適用された式（３）によって算出される信号強度Ａ１２０_ｊ２との比が、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）の要素Ｋ_ｊ２として算出される。

以上のような演算によって得られた寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）とが、記憶部６４に記憶されることで、所定の関係式が確定する。

なお、式（１）で示される所定の関係式の情報は、ガウス関数を定義する固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１とともに、所定の関係式６４ｃとして記憶部６４に記憶され得る。また、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）の要素であるゲイン補正係数Ｋ_ｊ２は、第２受光素子群に含まれる各受光素子に対して設定され、ゲインテーブル６４ｄとして記憶され得る。この場合、例えば、ゲインテーブル６４ｄは、第２受光素子群に含まれる各受光素子の素子番号ｊ２に対してゲイン補正係数Ｋ_ｊ２が関連づけられたテーブルとなる。

＜(７)測定時の波長情報の補正方法＞
以下、被測定試料１２の分光特性が測定される際における波長情報の補正方法について説明する。

まず、第１光源部２１から射出される単色光Ｌ_Ｍが被測定試料１２に照射されることで、被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを介して分光器５０内に入射される。そして、入射光Ｌ_ＩＮが分散光学系５２の回折格子によって分光され、受光部５３上に、一次回折光Ｌ_１Ｍによって第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され、二次回折光Ｌ_２Ｍによって第２分散像Ｉ_２Ｍが形成される。このとき、受光部５３から出力される信号から、信号処理部５４および強度分布取得部６６２によって、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布の要素である信号強度Ａ１_ｊ１と第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布の要素である信号強度Ａ２_ｊ２とが取得される。

次に、第１演算部６６４において、信号強度Ａ１_ｊ１を要素とする列ベクトル（Ａ１_ｊ１）と、記憶部６４に格納されている寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）と、記憶部６４に格納されているゲインテーブル６４ｄに基づくゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）とが、式（１）に適用される。これにより、信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする列ベクトル（Ａ１２_ｊ１）が算出される。この列ベクトル（Ａ１２_ｊ１）は、推定強度分布に相当する。ここでは、ゲインテーブル６４ｄに基づくゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）の適用により、受光素子の感度および回折効率の差の影響が容易に補正され得る。

そして、第２演算部６６５において、信号強度Ａ１２_ｊ２と実測で得られた信号強度Ａ２_ｊ２とが比較されつつ、信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に極力近づくように、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１を与えるガウス関数の数値ｄが調整される。

信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との比較は、例えば、信号強度Ａ２_ｊ２のピークを含む素子番号ｊ２に係る所定の範囲について行われる。このとき、信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする推定強度分布が、数値ｄの変更に応じて素子番号の軸の方向に移動されつつ、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との比較が行われることになる。なお、ここでは、例えば、信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする推定強度分布および信号強度Ａ２_ｊ２を要素とする第２強度分布のうちの少なくとも一方が、素子番号の軸の方向に相対的に移動されつつ、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との比較が行われても良い。この場合、相対的な移動量が、数値ｄの変更量に相当する。

具体的には、例えば、所定の範囲について、式（６）に従って算出される各素子番号ｊ２における信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗の総和（二乗和とも言う）Ｅが、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との間における近似の度合いを評価する値（近似評価値とも言う）として算出される。そして、この二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満となれば、信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近似しているものと判断されれば良い。

この方法では、所定の範囲の分布形状が比較されるので、各分布の重心を比較する方法よりも高精度で最適の数値ｄが得られる。

なお、近似評価値は、二乗和Ｅに限られず、例えば、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度信号強度Ａ２_ｊ２との相関係数であっても良い。この場合は、近似評価値が所定の閾値を超える際に、信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に最も近似しているものと判断されれば良い。また、信号強度Ａ１２_ｊ２を信号強度Ａ２_ｊ２に近似させる演算として、最小二乗法を用いた最適化を行う演算が採用されても良い。

ここで、第２演算部６６５において、数値ｄに関し、初期の固有値ｄ１から、信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近似する場合の数値ｄまでの変化量Δｄが算出される。そして、第２演算部６６５では、変化量Δｄが、初期波長情報６４ａに基づいて光の波長に変換されることで、分光器５０の変化に起因する初期設定時からの波長情報に係る変化量（波長シフト量）が算出される。なお、この波長シフト量は、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量に対応し、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２とが比較される際における素子番号の軸に沿った推定強度分布および第２強度分布の相対的な移動量として、精度良く求められ得る。

そして、補正部６６６では、第２演算部６６５によって算出された波長シフト量に応じて、波長情報が補正される。ここでは、例えば、初期波長情報６４ａに対して、第２演算部６６５で算出された波長シフト量が、一律に反映された補正後波長情報６４ｂが生成されて、記憶部６４に記憶される。このような補正後波長情報６４ｂの生成によって、波長シフト量に応じた分光特性測定装置１の補正が完了される。

＜(８)分光特性測定装置の動作＞
＜(８−１)初期設定における所定の関係式の確定動作フロー＞
図１３は、分光特性測定装置１における初期設定の動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御装置６０の制御によって実行される。例えば、分光特性測定装置１に基準試料１１が配置された状態で、オペレータによる操作部６１の操作に応じて、本動作フローが開始されて、ステップＳ１に進む。

ステップＳ１では、補正用照明部２０によって、基準試料１１が照明される。具体的には、第１光源部２１が点灯されて、第１光源部２１から発せられる単色光Ｌ_Ｍが、基準試料１１に対して照射される。このとき、被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを介して分光器５０内に入射される。そして、入射光Ｌ_ＩＮが分散光学系５２の回折格子によって分光され、受光部５３上に、一次回折光Ｌ_１Ｍによって第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され、二次回折光Ｌ_２Ｍによって第２分散像Ｉ_２Ｍが形成される。

ステップＳ２では、信号処理部５４および強度分布取得部６６２によって、受光部５３から出力される信号から、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布の要素である信号強度Ａ１_ｊ１と第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布の要素である信号強度Ａ２_ｊ２とが取得される。その後、第１光源部２１が消灯される。

ステップＳ３では、設定部６６３によって、式（２）で示されるガウス関数の数値ｇの初期値ｇ０が算出される。ここでは、ステップＳ２で得られた信号強度Ａ１_ｊ１と信号強度Ａ２_ｊ２とに基づき、信号強度Ａ２_ｊ２の最大値Ａ２_{ｊ２ＭＡＸ}が信号強度Ａ１_ｊ１の最大値Ａ１_{ｊ１ＭＡＸ}で除されることで、初期値ｇ０（＝Ａ２_{ｊ２ＭＡＸ}／Ａ１_{ｊ１ＭＡＸ}）が算出される。

ステップＳ４では、設定部６６３によって、式（２）で示されるガウス関数の４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗに対して、初期値が設定される。ここでは、例えば、数値ｇの初期値がステップＳ３で算出されたｇ０に設定され、数値ａの初期値が０．５に設定され、数値ｄの初期値が０に設定され、数値ｄｗの初期値が１に設定される。

ステップＳ５では、設定部６６３によって、式（２）で示されるガウス関数が定義される。まず、ステップＳ４からステップＳ５に進んできた場合には、ステップＳ４で設定された４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗの初期値が式（２）に代入されることでガウス関数が定義される。また、ステップＳ１０からステップＳ５に進んできた場合には、ステップＳ１０で変更された４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが式（２）に代入されることでガウス関数が定義される。

ステップＳ６では、設定部６６３によって、ステップＳ５で定義されたガウス関数に従って、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１が算出される。

ステップＳ７では、第１演算部６６４によって、信号強度Ａ１_ｊ１を要素とする列ベクトル（Ａ１_ｊ１）と、ステップＳ６で算出された要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１からなる寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とが式（３）に適用されて、信号強度Ａ１２０_ｊ２を要素とする推定強度分布が算出される。

ステップＳ８では、設定部６６３によって、式（４）に従って各素子番号ｊ２における信号強度Ａ１２０_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗の総和（二乗和）Ｅが近似評価値として算出される。

ステップＳ９では、設定部６６３によって、ステップＳ８で直近に算出された二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満であるか否かが判定される。ここで、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満でなければ、ステップＳ１０に進み、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満であれば、ステップＳ１１に進む。

ステップＳ１０では、設定部６６３によって、４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが修正されて、ステップＳ５に進む。ここでは、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満となるまで、ステップＳ５〜Ｓ１０の処理が繰り返される。

ステップＳ１１では、設定部６６３によって、４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが十分最適化されたものと判断されて、その際の４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが、分光器５０の固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１として設定される。これにより、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）が確定される。そして、ガウス関数を定義する固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１と確定された寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とが所定の関係式６４ｃとして記憶部６４に記憶される。

ステップＳ１２では、設定部６６３によって、実測で得られた信号強度Ａ２_ｊ２を、ステップＳ１１で確定された寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）が適用された式（３）によって算出される信号強度Ａ１２０_ｊ２で除することで、ゲイン補正係数Ｋ_ｊ２が算出される。そして、第２受光素子群に含まれる各受光素子に対してゲイン補正係数Ｋ_ｊ２が設定されているゲインテーブル６４ｄとして記憶される。

＜(８−２)波長情報の補正および被測定試料の分光特性の測定に係る動作フロー＞
図１４は、分光特性測定装置１における測定動作のフローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御装置６０の制御によって実行される。なお、本動作フローが開始される前、分光特性測定装置１の出荷前等に、初期波長情報６４ａが記憶部６４に記憶される。そして、例えば、分光特性測定装置１に被測定試料１２が配置された状態で、オペレータによる操作部６１の操作に応じて、本動作フローが開始されて、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、測定用照明部３０によって、被測定試料１２が照明される。具体的には、第２光源部３１が点灯されて、第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが被測定試料１２に対して照射される。このとき、被測定光Ｌ_ＲＷが開口５１１ｏを介して分光器５０内に入射される。そして、入射光Ｌ_ＩＮが分散光学系５２の回折格子によって分光され、受光部５３上に照射される。

ステップＳ２２では、信号処理部５４および強度分布取得部６６２によって、受光部５３から出力される信号から、測定用の強度分布の要素である信号強度Ｂ１_ｊ１が取得される。その後、第２光源部３１が消灯される。

ステップＳ２３では、補正用照明部２０によって、被測定試料１２が照明される。具体的には、第１光源部２１が点灯されて、第１光源部２１から発せられる単色光Ｌ_Ｍが、被測定試料１２に対して照射される。このとき、被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを介して分光器５０内に入射される。そして、入射光Ｌ_ＩＮが分散光学系５２の回折格子によって分光され、受光部５３上に、一次回折光Ｌ_１Ｍによって第１分散像Ｉ_１Ｍが形成され、二次回折光Ｌ_２Ｍによって第２分散像Ｉ_２Ｍが形成される。

ステップＳ２４では、信号処理部５４および強度分布取得部６６２によって、受光部５３から出力される信号から、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布の要素である信号強度Ａ１_ｊ１と第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布の要素である信号強度Ａ２_ｊ２とが取得される。その後、第１光源部２１が消灯される。

ステップＳ２５では、第１演算部６６４によって、記憶部６４に記憶されている４つの数値の固有値ａ１，ｇ１，ｄ１，ｄｗ１が、ガウス関数の４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗとして設定される。

ステップＳ２６では、第１演算部６６４によって、式（２）で示されるガウス関数が定義される。まず、ステップＳ２５からステップＳ２６に進んできた場合には、ステップＳ２５で設定された４つの数値ａ，ｇ，ｄ，ｄｗが式（２）に代入されることでガウス関数が定義される。また、ステップＳ３１からステップＳ２６に進んできた場合には、ステップＳ３１で変更された数値ｄおよびステップＳ２５で設定された３つの数値ａ，ｇ，ｄｗが式（２）に代入されることでガウス関数が定義される。

ステップＳ２７では、第１演算部６６４によって、ステップＳ２６で定義されたガウス関数に従って、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１が算出される。

ステップＳ２８では、第１演算部６６４によって、信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする推定強度分布が算出される。この演算では、ステップＳ２４で得られた信号強度Ａ１_ｊ１を要素とする列ベクトル（Ａ１_ｊ１）と、ステップＳ２７で算出された要素Ｃ_ｊ２,_ｊ１からなる寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）と、記憶部６４に記憶されているゲイン補正係数Ｋ_ｊ２とが、式（１）に適用される。

ステップＳ２９では、第２演算部６６５によって、式（６）に従って各素子番号ｊ２における信号強度Ａ１２_ｊ２と実測で得られた信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗の総和（二乗和）Ｅが近似評価値として算出される。

ステップＳ３０では、第２演算部６６５によって、ステップＳ２９で直近に算出された二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満であるか否かが判定される。ここで、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満でなければ、ステップＳ３１に進み、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満であれば、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ３１では、第１演算部６６４によって、数値ｄが修正されて、ステップＳ２６に進む。ここでは、二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満となるまで、ステップＳ２６〜Ｓ３１の処理が繰り返される。

ステップＳ３２では、第２演算部６６５によって、数値ｄの初期値ｄ１からステップＳ２６〜ステップＳ３１で最適化された数値ｄまでの変化量Δｄ（＝ｄ−ｄ１）が算出される。更に、第２演算部６６５によって、変化量Δｄが、波長のシフト量に変換されることで、分光器５０の変化に起因する初期設定時からの波長情報に係る変化量（波長シフト量）が算出される。

ステップＳ３３では、ステップＳ３２で算出された波長シフト量に応じて、初期波長情報６４ａがベースとされて波長情報が補正されることで、補正後波長情報６４ｂが生成される。このとき、生成された補正後波長情報６４ｂが記憶部６４に記憶される。つまり、被測定試料１２に係る測定毎に、補正後波長情報６４ｂが更新される。

ステップＳ３４では、分光分布認識部６６７によって、ステップＳ３３で生成された補正後波長情報６４ｂに基づき、ステップＳ２２で取得された測定用の強度分布に係る信号強度Ｂ１_ｊ１が分光分布に変換される。そして、分光反射率係数算出部６６８によって、分光分布認識部６６７で得られた分光分布と、校正情報６４ｅに含まれる校正係数Ｄ０（λ）とに基づき、被測定試料１２の分光反射率係数が算出される。ここで算出される被測定試料１２の分光反射率係数は、測定結果情報６４ｆとして記憶部６４に記憶される。

＜(９)一実施形態のまとめ＞
以上のように、本実施形態に係る分光特性測定装置１では、分光器５０において熱的な変化および経時的な変化に起因した初期設定時からの波長情報に係る波長シフト量が生じる場合であっても、この波長シフト量に応じた波長情報の補正が随時行われる。このため、初期設定が行われた際における測定精度が維持され得る。特に、波長シフト量に応じた波長情報の補正が行われる際に、補正用の基準試料とは異なる被測定試料が設置され、補正用の単色光の分光分布が初期設定時から変化していても迅速かつ高精度に分光特性測定装置が補正され得る。

また、任意の被測定試料１２が用いられて求められた波長情報の変化量に基づいて分光特性測定装置１が補正され得る。このため、波長情報の補正に基準試料の測定が必要なく、分光特性測定装置の補正の自動化が図られ得る。更に、波長シフト量に応じた波長情報の補正と、被測定試料１２の分光特性の測定とがほぼ同時期に連続的に実施されることで、分光特性の測定精度が高まり得る。

＜(１０)変形例＞
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

◎例えば、上記一実施形態では、分光特性測定装置１における初期設定を行うための機能として設定部６６３が、分光特性測定装置１に内蔵されていたが、これに限られない。例えば、パーソナルコンピュータ（パソコン）等の外部装置が制御装置６０に接続されて、外部装置の機能によって分光特性測定装置１における初期設定が実現されても良い。

◎また、上記一実施形態では、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）とゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）とが、同一の基準試料１１が測定されることで確定されたが、これに限られない。例えば、寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）の確定に用いられる基準試料１１と、ゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）の確定に用いられる基準試料１１とが、異なっていても良い。

この場合、第１光源部２１から発せられる単色光Ｌ_Ｍが複数種類の基準試料１１に対して順に照射されることで、複数種類の基準試料１１からの被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを通過して分散光学系５２によって分光され、受光部５３の上に照射される。このとき、受光部５３から出力される各基準試料１１に応じた信号に基づき、強度分布取得部６６２によって取得される第１強度分布と第２強度分布とに基づいて所定の関係式が設定される。これにより、所定の関係式がより広い波長帯域について精度良く求められ得る。

例えば、図８で示された基準試料１１が白色基準面である場合における第１強度分布と第２強度分布とに基づいて寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）が確定され、図９で示された基準試料１１が蛍光増白基材である場合における第１強度分布と第２強度分布とに基づいてゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）が確定され得る。このとき、蛍光増白基材からの放射光には反射光だけでなく蛍光が含まれるため、基準試料１１が蛍光増白基材であれば、基準試料１１が白色基準面である場合よりも広い波長帯域について第１強度分布と第２強度分布とが得られる。その結果、広い波長帯域についてゲイン補正列ベクトル（Ｋ_ｊ２）が精度良く求められ得る。

なお、所定の関係式が確定される際に、２種類以上の基準試料１１が用いられる代わりに、２種類以上の単色光Ｌ_Ｍが用いられても良い。

◎また、上記一実施形態では、被測定試料１２毎に、単色光Ｌ_Ｍの照明に応じた被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＭに係る第１強度分布と第２強度分布とが取得される第１取得処理が行われたが、これに限られない。

例えば、第１取得処理が、第１光源部２１から発せられる単色光Ｌ_Ｍが複数の被測定試料１２に対して順に照射されることで複数の被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＭが開口５１１ｏを通過して分散光学系５２によって分光されて受光部５３の上に照射される場合に、受光部５３から順に出力される複数の被測定試料１２に係る複数の信号に基づき、第１強度分布と第２強度分布とが取得される処理であっても良い。つまり、同じ素子番号について、複数の被測定試料１２に係る信号強度が積算されることで、第１強度分布と第２強度分布とが取得されても良い。

なお、上述したように、第１分散像Ｉ_１Ｍに係る第１強度分布と、第２分散像Ｉ_２Ｍに係る第２強度分布との間には、第１強度分布および第２強度分布の形状に拘わらず、分光器５０に固有の関係が成立する。このような関係は、信号強度の積算によって生成された第１強度分布および第２強度分布についても成立する。これによって、第１強度分布および第２強度分布におけるＳ／Ｎ比が改善する。

そして、複数の被測定試料１２に係る信号強度が積算されることで取得されたＳ／Ｎ比の優れた第１強度分布と第２強度分布とに基づいて波長シフト量が算出されれば、ノイズの影響が低減される。つまり、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量がより精度良く求められ得る。そして、その結果として、波長シフト量に応じた波長情報の補正精度が向上し得る。このような態様は、被測定試料１２の反射率が低く、１つの被測定試料１２について得られる信号強度が小さい場合には、特に有効である。

◎また、上記一実施形態では、測定用照明部３０とは別に、被測定試料１２の分光特性の測定に用いられない補正用照明部２０が設けられたが、これに限られない。例えば、特開２０１０−１０７３１６号公報に記載された技術に従って、蛍光物質を含む試料（蛍光試料とも言う）である被測定試料１２の分光特性を測定する際に、白色光と紫外ＬＥＤの放射光との合算からなる第１照明光と、白色光のみである第２照明光とが交互に照明される。このとき、第１照明光が被測定試料１２に照射される際に被測定試料１２からの被測定光Ｌ_{Ｒ（Ｗ＋Ｍ）}に応じて受光部５３から出力される信号に係る信号強度と、第２照明光が被測定試料１２に照射される際に被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＷに応じて受光部５３から出力される信号に係る信号強度との差分から、紫外ＬＥＤの放射光に応じた第１強度分布および第２強度分布とが取得され得る。このようにして取得され得る第１強度分布および第２強度分布が利用されて、波長シフト量の算出と波長シフト量に応じた波長情報の補正とが行われても良い。

したがって、次のような構成が採用されても良い。まず、第１取得処理において、第１光源部２１から発せられる紫外光を含む単色光Ｌ_Ｍおよび第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが被測定試料１２に照射されることで被測定試料１２からの被測定光Ｌ_{Ｒ（Ｗ＋Ｍ）}が開口５１１ｏを通過して分散光学系５２によって分光されて受光部５３の上に照射される。このとき、受光部５３から第１信号が出力される。また、第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが被測定試料１２に照射されることで被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＷが開口５１１ｏを通過して分散光学系５２によって分光されて受光部５３の上に照射される。このとき、受光部５３から第２信号が出力される。次に、強度分布取得部６６２によって、第１信号の強度と第２信号の強度との差から、第１強度分布と第２強度分布とが取得され得る。一方、第２取得処理において、第１信号の強度と第２信号の強度との双方、または一方から測定用の強度分布が取得される。

このような構成によれば、分光特性測定装置１の補正を行うための光源が被測定試料１２の分光特性を測定するための光源とは別に設けられる必要がない。このため、装置の小型化ならびに製造コストの低減が図られ得る。また、分光特性測定装置１の補正を含む分光特性の測定に要する時間の短縮化が図られ得る。

また、複数の被測定試料１２に係る分光特性が連続して測定される場合には、被測定試料１２毎に、第１信号の強度と第２信号の強度との差から、第１強度分布と第２強度分布とが取得される態様に限られない。例えば、複数の被測定試料１２について得られる第１信号の素子番号毎の積算強度と第２信号の素子番号毎の積算強度との差から、第１強度分布と第２強度分布とが取得されても良い。

換言すれば、次のような構成が採用されても良い。第１取得処理において、第１光源部２１から発せられる紫外光を含む単色光Ｌ_Ｍおよび第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが複数の被測定試料１２に対して順に照射されることで複数の被測定試料１２からの被測定光Ｌ_{Ｒ（Ｗ＋Ｍ）}が開口５１１ｏを通過した後に分散光学系５２によって分光されて受光部５３の上に照射される。このとき、受光部５３から各被測定試料１２に係る第１信号が出力される。また、第２光源部３１から発せられる測定用光Ｌ_Ｗが複数の被測定試料１２に対して順に照射されることで複数の被測定試料１２からの被測定光Ｌ_ＲＷが開口５１１ｏを通過した後に分散光学系５２によって分光されて受光部５３の上に照射される。このとき、受光部５３から各被測定試料１２に係る第２信号が出力される。このような場合には、強度分布取得部６６２によって、素子番号毎に、複数の第１信号の信号強度の積算値と、複数の第２信号の信号強度の積算値との差から、第１強度分布と第２強度分布とが取得され得る。

このような構成が採用されれば、第１強度分布および第２強度分布におけるＳ／Ｎ比が改善する。そして、複数の被測定試料１２に係る信号強度が積算されることで取得されたＳ／Ｎ比の優れた第１強度分布と第２強度分布とに基づいて波長シフト量が算出されれば、ノイズの影響が低減される。つまり、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量がより精度良く求められ得る。そして、その結果として、波長シフト量に応じた波長情報の補正精度が向上し得る。このような態様は、被測定試料１２の反射率が低く、１つの被測定試料１２について得られる信号強度が小さい場合には、特に有効である。

◎また、上記一実施形態では、初期設定時において単色光Ｌ_Ｍが基準試料１１に照射され、基準試料１１からの被測定光Ｌ_ＲＭが分光器５０に入射されたが、これに限られない。例えば、基準試料１１の代わりに所定の単色光を通過させるフィルタが設置され、白色光等がフィルタを通過することで生じる単色光が分光器５０に入射されても良い。

◎また、上記一実施形態では、波長シフト量に応じた波長情報の補正において、初期波長情報６４ａがベースとされて波長情報が補正されることで、補正後波長情報６４ｂが生成されたが、これに限られない。例えば、補正後波長情報６４ｂがベースとされて更に波長情報が補正されることで、補正後波長情報６４ｂが逐次更新されても良い。

◎また、上記一実施形態では、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗和Ｅが所定の閾値Ｅｔ未満となれば、信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近似しているものと判断されたが、これに限られない。

例えば、製造時に決定されて記憶された初期の寄与度行列（Ｃ_ｊ２,_ｊ１）およびゲイン補正ベクトルによる関係式を用いて算出された信号強度Ａ１２_ｊ２を要素とする推定強度分布および信号強度Ａ２_ｊ２を要素とする第２強度分布のうちの少なくとも一方が、素子番号の軸の方向に所定量ずつ相対的に移動されつつ、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との比較が行われて、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との差の二乗和Ｅが最小となった際において信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近似しているものと判断されても良い。この場合、相対的な移動量が、数値ｄの変更量に相当する。所定量は、波長情報の補正精度に応じた値であれば良く、例えば、補正精度が０．１ｎｍであれば、所定量が０．１ｎｍとされても良い。

この場合、二乗和Ｅの代わりに、信号強度Ａ１２_ｊ２と信号強度Ａ２_ｊ２との相関を示す相関係数が採用され、相関係数が最大となる際において信号強度Ａ１２_ｊ２が信号強度Ａ２_ｊ２に近似しているものと判断されても良い。

このような構成が採用されても、推定強度分布と第２強度分布とのズレ量が精度良く求められ得る。

◎なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１ 分光特性測定装置
１１ 基準試料
１２ 被測定試料
２０ 補正用照明部
２１ 第１光源部
２２ 第１光源制御部
３０ 測定用照明部
３１ 第２光源部
３２ 第２光源制御部
４０ 導光部
５０ 分光器
５１ 遮光体
５１１ 開口部
５１１ｏ 開口
５２ 光学系
５３ 受光部
５４ 信号処理部
６０ 制御装置
６４ 記憶部
６６ 制御部
６６１ 点灯制御部
６６２ 強度分布取得部
６６３ 設定部
６６４ 第１演算部
６６５ 第２演算部
６６６ 補正部
６６７ 分光分布認識部
６６８ 分光反射率係数算出部

Claims (16)

1. 分光器と制御装置とを備え、
   前記分光器が、
   開口が設けられた遮光体と、
   複数の受光素子が一軸に沿った方向に配列され、照射光量に応じて各前記受光素子から信号を出力する受光部と、
   前記開口を通過した光を波長に応じて分光して前記受光部の上に分散像を形成させる光学系と、を有し、
   前記制御装置が、
   前記複数の受光素子と該複数の受光素子に照射される光の波長との対応関係を示す波長情報を記憶する記憶部と、
   単色光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されることで前記受光部の上に形成される１次回折光に係る第１分散像および２次回折光に係る第２分散像について、各前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記第１分散像に係る第１強度分布と前記第２分散像に係る第２強度分布とを取得する強度分布取得部と、
   所定の関係式に従って、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る推定強度分布を算出する第１演算部と、
   前記推定強度分布と前記第２強度分布とを、前記一軸に沿った方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、比較することによって、前記推定強度分布と前記第２強度分布との前記一軸に沿った方向に係るずれ量に対応する、前記波長情報に係る変化量を算出する第２演算部と、
   前記変化量に応じて前記波長情報を補正する補正部と、を有することを特徴とする分光特性測定装置。
2. 請求項１に記載の分光特性測定装置であって、
   前記複数の受光素子が、
   前記第１分散像が形成される第１受光素子群と、前記第２分散像が形成される第２受光素子群とを含み、
   前記所定の関係式が、
   前記第１強度分布の各強度成分と前記第２強度分布の各強度成分との間における関連度合いに応じて、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る仮の強度分布を算出するための第１部分と、
   前記第１受光素子群と前記第２受光素子群との間における、前記開口での光の通過から各受光素子による信号の出力までの効率の相違を反映し、前記仮の強度分布から前記推定強度分布を算出するための第２部分と、を含むことを特徴とする分光特性測定装置。
3. 請求項２に記載の分光特性測定装置であって、
   前記第１部分が、
   数学的な分布関数であり、
   前記分布関数が、
   前記第１受光素子群に含まれる各受光素子の前記一軸に係る配列位置を特定する第１の数値と、前記第２受光素子群に含まれる各受光素子の前記一軸に係る配列位置を特定する第２の数値とが独立変数とされるとともに、前記分布関数は前記第１の数値に対する分布関数であって、その分布中心が前記第２の数値によって与えられることを特徴とする分光特性測定装置。
4. 請求項３に記載の分光特性測定装置であって、
   前記分布関数が、
   ガウス関数および三角形関数の何れかを含むことを特徴とする分光特性測定装置。
5. 請求項２に記載の分光特性測定装置であって、
   前記第１演算部が、
   前記第２受光素子群に含まれる各受光素子に対してゲイン補正係数が設定されているテーブルに基づき、前記第２部分によって前記仮の強度分布から前記推定強度分布を算出することを特徴とする分光特性測定装置。
6. 請求項１に記載の分光特性測定装置であって、
   前記第２演算部が、
   前記推定強度分布および前記第２強度分布のうちの少なくとも一方を、前記一軸の方向に対応する軸の方向に所定量ずつ相対的に移動させつつ、前記推定強度分布と前記第２強度分布との差の二乗和が最小となるか、または前記推定強度分布と前記第２強度分布との間の相関を示す値が最大となる際における相対的な移動量を前記変化量として算出することを特徴とする分光特性測定装置。
7. 請求項１に記載の分光特性測定装置であって、
   前記第２演算部が、
   前記推定強度分布および前記第２強度分布のうちの少なくとも一方を、前記一軸の方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、前記推定強度分布と前記第２強度分布との差の二乗和が閾値未満となるか、または前記推定強度分布と前記第２強度分布との間の相関係数が閾値を超える際における相対的な移動量を前記変化量として算出することを特徴とする分光特性測定装置。
8. 請求項１に記載の分光特性測定装置であって、
   単色光を発する第１光源部と、
   測定用光を発する第２光源部と、を更に備え、
   前記強度分布取得部が、
   前記第１光源部から発せられる前記単色光の試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される信号に基づいて、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得する第１取得処理と、
   前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される信号に基づいて、測定用の強度分布を取得する第２取得処理と、を行うことを特徴とする分光特性測定装置。
9. 請求項８に記載の分光特性測定装置であって、
   前記制御装置が、
   前記第１取得処理における前記第１光源部から発せられる前記単色光の前記試料に対する照射と、前記第２取得処理における前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料に対する照射とが、所定期間内に行われるように、前記第１光源部と前記第２光源部とを制御する点灯制御部、を更に有することを特徴とする分光特性測定装置。
10. 請求項８に記載の分光特性測定装置であって、
    前記強度分布取得部が、
    前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光の複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の信号に基づいて、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得することを特徴とする分光特性測定装置。
11. 請求項８に記載の分光特性測定装置であって、
    前記単色光が、
    紫外光を含み、
    前記強度分布取得部が、
    前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光および前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される第１信号の強度と、前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記試料への照射に応じて前記試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される第２信号の強度との差から、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得し、
    前記第２取得処理において、前記第１信号の強度と前記第２信号の強度との双方、または一方から前記測定用の強度分布を取得することを特徴とする分光特性測定装置。
12. 請求項１１に記載の分光特性測定装置であって、
    前記強度分布取得部が、
    前記第１取得処理において、前記第１光源部から発せられる前記単色光および前記第２光源部から発せられる前記測定用光の複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の第１信号の積算強度と、前記第２光源部から発せられる前記測定用光の前記複数の試料に対する順次の照射に応じて前記複数の試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数の試料に係る複数の第２信号の積算強度との差から、前記第１強度分布と前記第２強度分布とを取得することを特徴とする分光特性測定装置。
13. 請求項１に記載の分光特性測定装置であって、
    前記制御装置が、
    前記第１強度分布と前記第２強度分布とに基づいて前記所定の関係式を設定する設定部、を更に有することを特徴とする分光特性測定装置。
14. 請求項１３に記載の分光特性測定装置であって、
    前記設定部が、
    前記第１光源部から発せられる前記単色光の複数種類の基準試料に対する順次の照射に応じて前記複数種類の基準試料からの被測定光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されて前記受光部の上に照射されることで前記受光部から出力される前記複数種類の基準試料に係る複数の信号に基づいて前記強度分布取得部によって取得される前記第１強度分布と前記第２強度分布とに基づき、前記所定の関係式を設定することを特徴とする分光特性測定装置。
15. 分光器を有する分光特性測定装置の補正方法であって、
    前記分光器が、
    開口が設けられた遮光体と、
    複数の受光素子が一軸に沿った方向に配列され、照射光量に応じて各前記受光素子から信号を出力する受光部と、
    前記開口を通過した光を波長に応じて分光して前記受光部の上に分散像を形成させる光学系と、を含み、
    前記複数の受光素子と該複数の受光素子に照射される光の波長との対応関係を示す波長情報を記憶部に記憶するステップと、
    単色光が前記開口を通過して前記光学系によって分光されることで前記受光部の上に形成される１次回折光に係る第１分散像および２次回折光に係る第２分散像について、各前記受光素子から出力される信号に基づいて、前記第１分散像に係る第１強度分布と前記第２分散像に係る第２強度分布とを強度分布取得部によって取得するステップと、
    所定の関係式に従って、前記第１強度分布から前記第２分散像に係る推定強度分布を第１演算部によって算出するステップと、
    前記推定強度分布と前記第２強度分布とを、前記一軸に沿った方向に対応する軸の方向に相対的に移動させつつ、比較することによって、前記推定強度分布と前記第２強度分布との前記一軸に沿った方向に係るずれ量に対応する、前記波長情報に係る変化量を第２演算部によって算出するステップと、
    前記変化量に応じて前記波長情報を補正部によって補正するステップと、
    を有することを特徴とする分光特性測定装置の補正方法。
16. 分光特性測定装置に含まれる制御部において実行されることにより、前記分光特性測定装置を、請求項１に記載の分光特性測定装置として機能させるプログラム。

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