JPH03183918A - 分光測光装置およびその測光方法 - Google Patents
分光測光装置およびその測光方法Info
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- JPH03183918A JPH03183918A JP2258795A JP25879590A JPH03183918A JP H03183918 A JPH03183918 A JP H03183918A JP 2258795 A JP2258795 A JP 2258795A JP 25879590 A JP25879590 A JP 25879590A JP H03183918 A JPH03183918 A JP H03183918A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/2889—Rapid scan spectrometers; Time resolved spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J2003/2866—Markers; Calibrating of scan
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
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- G01J2003/2866—Markers; Calibrating of scan
- G01J2003/2876—Correcting linearity of signal
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
- G01J3/433—Modulation spectrometry; Derivative spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、狭帯域のスペクトルが光検出器により検出さ
れ、この狭帯域がスペクトルを介して素早く操作される
タイプの分光測光装置およびその測光方法に関する。
れ、この狭帯域がスペクトルを介して素早く操作される
タイプの分光測光装置およびその測光方法に関する。
上述のような分光測光装置においては、例えば、光学的
な回折格子が用いられており、回折格子は人口スリット
を通して光を受け、その受光を分散して出口スリットの
方に向けたスペクトルにする。
な回折格子が用いられており、回折格子は人口スリット
を通して光を受け、その受光を分散して出口スリットの
方に向けたスペクトルにする。
回折格子は、回折格子により分散されたスペクトルを介
して、出口スリットを通過した光を素早く操作するため
に、振動される。このような装置は、ｌ５ａａｃ Ｊ
、 Ｌａｎｄａによる米国特許第４２８５５９６号に
記載されている。他のこのような装置は、Ｐｈ１ｌｉｐ
Ａ、 ＭｃＧｅｅにより発明されて本発明の譲受
人に譲渡された係属中の出願番号２９４６７９号に記載
されている。一方、本発明は、複数のフィルタを使用す
る装置に適用可能であり、それらのフィルタは、スペク
トルを介して伝達光を走査するために光線を通過するに
つれて傾斜される。
して、出口スリットを通過した光を素早く操作するため
に、振動される。このような装置は、ｌ５ａａｃ Ｊ
、 Ｌａｎｄａによる米国特許第４２８５５９６号に
記載されている。他のこのような装置は、Ｐｈ１ｌｉｐ
Ａ、 ＭｃＧｅｅにより発明されて本発明の譲受
人に譲渡された係属中の出願番号２９４６７９号に記載
されている。一方、本発明は、複数のフィルタを使用す
る装置に適用可能であり、それらのフィルタは、スペク
トルを介して伝達光を走査するために光線を通過するに
つれて傾斜される。
このような装置は ＤｏｎａＬｄ Ｒ，Ｗｅｂｓｔｅ
ｒによる米国特許第４０４０７４７号に記載されている
。回折格子を振動させるタイプおよびフィルタを１頃斜
させるタイプの両方の装置は、穀物サンプルのような農
産物を分析するために、近赤外を含むスペクトルに亘っ
て操作するのに有効に用いられる。
ｒによる米国特許第４０４０７４７号に記載されている
。回折格子を振動させるタイプおよびフィルタを１頃斜
させるタイプの両方の装置は、穀物サンプルのような農
産物を分析するために、近赤外を含むスペクトルに亘っ
て操作するのに有効に用いられる。
このような装置は、前述のＷｅｂｓ ｔｅｒによる米国
特許第４０４０７４７号に十分明かにされているように
、狭波長の増分ごとにサンプルの反射率を測定すること
により、穀物サンプルを構成する油分、蛋白質分および
水分を正確に決定するように作動する。
特許第４０４０７４７号に十分明かにされているように
、狭波長の増分ごとにサンプルの反射率を測定すること
により、穀物サンプルを構成する油分、蛋白質分および
水分を正確に決定するように作動する。
例えば、前述のＬａｎｄａによる特許およびＭｃＧｅｅ
による出願に記載された回折格子を振動させるタイプの
装置において、出口スリットを通して伝達される狭帯域
幅の光は分析すべきサンプルを照射する。サンプルから
反射された光は光検出器により検出され、その結果生し
る光検出器の信号は増幅され、一連のデジタル値に変換
される。各デジタル値は、回折格子が振動するときに走
査されるスペクトルに沿って分布されたインクリメンタ
ルポインＩ・で反射されたエネルギを表す。これらのデ
ジタル値はコンピュータに出力され、コンピュータはこ
れらを受は取り、例えば穀物サンプルを構成する油分、
蛋白質分および水分を決定するためにサンプルを分析す
るのに用いる。
による出願に記載された回折格子を振動させるタイプの
装置において、出口スリットを通して伝達される狭帯域
幅の光は分析すべきサンプルを照射する。サンプルから
反射された光は光検出器により検出され、その結果生し
る光検出器の信号は増幅され、一連のデジタル値に変換
される。各デジタル値は、回折格子が振動するときに走
査されるスペクトルに沿って分布されたインクリメンタ
ルポインＩ・で反射されたエネルギを表す。これらのデ
ジタル値はコンピュータに出力され、コンピュータはこ
れらを受は取り、例えば穀物サンプルを構成する油分、
蛋白質分および水分を決定するためにサンプルを分析す
るのに用いる。
しかしながら、これらの従来の分光測光装置にあっては
、スペクトルを走査する速度が高速になると、光検出器
の不規則雑音を除去することができるが、測光により取
得されるデータが歪むといった問題点かあった。
、スペクトルを走査する速度が高速になると、光検出器
の不規則雑音を除去することができるが、測光により取
得されるデータが歪むといった問題点かあった。
すなわち、スペク１−ルがどれくらい早く光検出器の全
範囲に亘って走査できるかは、光検出器および光検出器
からの出力信号を増幅するために接続された増幅器の応
答速度によって制限されている。スペクトルが過度に高
速に走査されると、増幅器の出力信号は、この信号がデ
ジタル値に変換される各インクリメンタルポインＩ・に
おいて平衡状態の値に到達することができなくなる。こ
の結果、コンピュータにより受は取られるデシクル値は
歪み、増幅器からの出力信号が、デジタル値に変換され
るスペクトルの各インクリメントにおいて、サンプルか
ら反射されたエネルギを正確に示すことができなくなり
、上述のような問題点が生じる。
範囲に亘って走査できるかは、光検出器および光検出器
からの出力信号を増幅するために接続された増幅器の応
答速度によって制限されている。スペクトルが過度に高
速に走査されると、増幅器の出力信号は、この信号がデ
ジタル値に変換される各インクリメンタルポインＩ・に
おいて平衡状態の値に到達することができなくなる。こ
の結果、コンピュータにより受は取られるデシクル値は
歪み、増幅器からの出力信号が、デジタル値に変換され
るスペクトルの各インクリメントにおいて、サンプルか
ら反射されたエネルギを正確に示すことができなくなり
、上述のような問題点が生じる。
そこで、本発明は、光検出手段から得られるデジタル値
から一次微分を算出し、一次微分に歪みを補正するよう
に選択された定数を乗算し、乗算結果を振幅デジタル値
に加算して、測光により得られるデータの歪みを補正す
ることを目的としている。
から一次微分を算出し、一次微分に歪みを補正するよう
に選択された定数を乗算し、乗算結果を振幅デジタル値
に加算して、測光により得られるデータの歪みを補正す
ることを目的としている。
請求項１記載の発明に係る分光測光装置は、上記課題を
解決するため、所定のスペクトルを通して光の狭波長帯
域の波長を高速に走査する分光手段と、前記スペクトル
の全範囲に亘った前記帯域におけるエネルギの強度を検
出し、該エネルギの強度に応じて出力信号を発生ずる光
検出手段と、前記光検出手段の出力信号に応答し、光検
出手段の出力を補正する補正手段と、を備え、前記分光
手段が、検出される狭波長帯域におりるエネルギの強度
に対して実質的な歪みが光検出手段の出力信号に生じる
光検出手段の応答時間に対して十分高速で前記帯域の波
長を走査し、前記補正手段が、前記波長がスベクＩ・ル
を通して走査されるときの光検出手段の出力の変化の一
次微分を決定し、所定の定数を前記一次微分に乗算し、
乗算の結果を前記光検出手段の出力に加算することによ
り、前記歪みについて光検出手段の出力を補正すること
を特徴とするものであり、 また、前記補正手段が、コンピュータ手段からなり、前
記スペクトルの全範囲に分布された多数のインクリメン
タルポイントの各ポイントにおける前記検出手段の出力
信号の振幅を表す値を決定し、各インクリメンタルポイ
ントにおいて決定された値から直前のインクリメンタル
ポイントにおいて決定された値を引算して光検出手段の
出力信号の一次微分を表している一組の差の値を各イン
クリメンタルポイントにつき一つ求め、前記各差の値を
前記所定の定数に乗算して増大させ、各インクリメンタ
ルポイント毎に乗算値を決定し、前記乗算値を光検出手
段の出力信号を表す対応する値に加算して各インクリメ
ンタルポイントにおいて光検出手段により検出されたエ
ネルギの補正された値を決定するようにしてもよく、 また、前記光検出手段により検出されたエネルギの強度
がサンプルから反射されるようにしてもよい。
解決するため、所定のスペクトルを通して光の狭波長帯
域の波長を高速に走査する分光手段と、前記スペクトル
の全範囲に亘った前記帯域におけるエネルギの強度を検
出し、該エネルギの強度に応じて出力信号を発生ずる光
検出手段と、前記光検出手段の出力信号に応答し、光検
出手段の出力を補正する補正手段と、を備え、前記分光
手段が、検出される狭波長帯域におりるエネルギの強度
に対して実質的な歪みが光検出手段の出力信号に生じる
光検出手段の応答時間に対して十分高速で前記帯域の波
長を走査し、前記補正手段が、前記波長がスベクＩ・ル
を通して走査されるときの光検出手段の出力の変化の一
次微分を決定し、所定の定数を前記一次微分に乗算し、
乗算の結果を前記光検出手段の出力に加算することによ
り、前記歪みについて光検出手段の出力を補正すること
を特徴とするものであり、 また、前記補正手段が、コンピュータ手段からなり、前
記スペクトルの全範囲に分布された多数のインクリメン
タルポイントの各ポイントにおける前記検出手段の出力
信号の振幅を表す値を決定し、各インクリメンタルポイ
ントにおいて決定された値から直前のインクリメンタル
ポイントにおいて決定された値を引算して光検出手段の
出力信号の一次微分を表している一組の差の値を各イン
クリメンタルポイントにつき一つ求め、前記各差の値を
前記所定の定数に乗算して増大させ、各インクリメンタ
ルポイント毎に乗算値を決定し、前記乗算値を光検出手
段の出力信号を表す対応する値に加算して各インクリメ
ンタルポイントにおいて光検出手段により検出されたエ
ネルギの補正された値を決定するようにしてもよく、 また、前記光検出手段により検出されたエネルギの強度
がサンプルから反射されるようにしてもよい。
０
請求項４記載の発明に係る分光測光方法は、上記課題を
解決するため、所定のスペクトルを通して光検出器によ
り検出される光の狭波長帯域の波長を走査する分光測光
装置を作動させ、前記光検出器に検出される光エネルギ
の強度に応答して出力信号を発生させる分光測光方法に
おいて、前記光検出手段の出力信号が光検出手段により
検出される光エネルギの強度に対して歪むような十分な
高速で前記スペクトルを通して前記波長を走査するステ
ップと、前記光検出手段の出力信号がスペクトルを通し
て変化するとき、光検出手段の出力信号の一次微分を決
定するステップと、前記一次微分を前記歪みを補正する
ように選択された定数に乗算して増大させるステップと
、前記乗算結果を光検出手段の出力信号の値に加算する
ステップと、からなることを特徴とするものであり、ま
た、前記光検出手段の出力信号の一次微分を決定するス
テップが、前記スペクトルの全範囲に分布された多数の
インクリメンタルポイントのそれぞれにおける光検出手
段の出力信号の振幅の値１ を決定するステップと、−４ＪＩの差の値を各インクリ
メンタルポイントにつき一つ求めるために、各インクリ
メンタルポイントにおいて決定された値からその直前の
インクリメンタルポイントにおいて決定された値を引算
するステップと、前記各差の値を補正係数に乗算して増
大させるステップと、前記各インクリメンタルポイント
について決定された乗算結果を対応するインクリメンタ
ルポイントにおける光検出手段の出力信号の振幅として
決定された値に加算するステップからなるようにしても
よい。
解決するため、所定のスペクトルを通して光検出器によ
り検出される光の狭波長帯域の波長を走査する分光測光
装置を作動させ、前記光検出器に検出される光エネルギ
の強度に応答して出力信号を発生させる分光測光方法に
おいて、前記光検出手段の出力信号が光検出手段により
検出される光エネルギの強度に対して歪むような十分な
高速で前記スペクトルを通して前記波長を走査するステ
ップと、前記光検出手段の出力信号がスペクトルを通し
て変化するとき、光検出手段の出力信号の一次微分を決
定するステップと、前記一次微分を前記歪みを補正する
ように選択された定数に乗算して増大させるステップと
、前記乗算結果を光検出手段の出力信号の値に加算する
ステップと、からなることを特徴とするものであり、ま
た、前記光検出手段の出力信号の一次微分を決定するス
テップが、前記スペクトルの全範囲に分布された多数の
インクリメンタルポイントのそれぞれにおける光検出手
段の出力信号の振幅の値１ を決定するステップと、−４ＪＩの差の値を各インクリ
メンタルポイントにつき一つ求めるために、各インクリ
メンタルポイントにおいて決定された値からその直前の
インクリメンタルポイントにおいて決定された値を引算
するステップと、前記各差の値を補正係数に乗算して増
大させるステップと、前記各インクリメンタルポイント
について決定された乗算結果を対応するインクリメンタ
ルポイントにおける光検出手段の出力信号の振幅として
決定された値に加算するステップからなるようにしても
よい。
請求項６記載の発明に係る分光測光方法は、上記課題を
解決するため、テストサンプルを分析するための分光測
光方法であって、狭波長帯域の光により前記テストサン
プルを照射するステップと、所定のスペクトルを通して
前記狭波長帯域の波長を高速に走査するステップと、光
検出手段により前記サンプルから反射した光エネルギの
強度を検出し、該強度に応答する出力信号を発生するス
テ・７プと、光検出手段の出力信号の一次微分を決定２ するステップと、前記一次微分を歪みを補正するように
選択された定数に乗算して増大させるステップと、乗算
結果を光検出手段の出力信号の振幅値に加算するステッ
プと、を備え、前記波長を走査するステップが、前記光
検出手段の出力信号が光検出手段により検出される光エ
ネルギの強度に対して歪むような十分な高速で走査する
ことを特徴するものである。
解決するため、テストサンプルを分析するための分光測
光方法であって、狭波長帯域の光により前記テストサン
プルを照射するステップと、所定のスペクトルを通して
前記狭波長帯域の波長を高速に走査するステップと、光
検出手段により前記サンプルから反射した光エネルギの
強度を検出し、該強度に応答する出力信号を発生するス
テ・７プと、光検出手段の出力信号の一次微分を決定２ するステップと、前記一次微分を歪みを補正するように
選択された定数に乗算して増大させるステップと、乗算
結果を光検出手段の出力信号の振幅値に加算するステッ
プと、を備え、前記波長を走査するステップが、前記光
検出手段の出力信号が光検出手段により検出される光エ
ネルギの強度に対して歪むような十分な高速で走査する
ことを特徴するものである。
本発明によれば、所定のスペクトルを通して光の狭波長
帯域の波長が高速に走査され、前記スペクトルを通して
前記帯域におけるエネルギの強度が検出され、該エネル
ギの強度に応じた出力信号が発生し、光検出手段の出力
の変化の一次微分が決定され、所定の定数が前記一次微
分に乗算され、乗算の結果が検出された出力に加算され
る。したがって、測光により得られるデータの歪みが補
正される。
帯域の波長が高速に走査され、前記スペクトルを通して
前記帯域におけるエネルギの強度が検出され、該エネル
ギの強度に応じた出力信号が発生し、光検出手段の出力
の変化の一次微分が決定され、所定の定数が前記一次微
分に乗算され、乗算の結果が検出された出力に加算され
る。したがって、測光により得られるデータの歪みが補
正される。
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
３
第１図は本発明を適用可能な装置の一実施例を示す図で
ある。このような装置の例は、前述の出願番号２９４６
７９号に詳細に記載されている。
ある。このような装置の例は、前述の出願番号２９４６
７９号に詳細に記載されている。
まず、構成を説明する。
第１図において、１１は近赤外の分光測光器であり、分
光測光器■１は振動する回折格子１３を有している。分
光測光器１１は狭波長帯域の光を出口スリット光学素子
１５を通してサンプル１７に導く。回折格子１３が振動
すると、サンプル１７を照射する光の中心波長は近赤外
スペクトル範囲を走査される。
光測光器■１は振動する回折格子１３を有している。分
光測光器１１は狭波長帯域の光を出口スリット光学素子
１５を通してサンプル１７に導く。回折格子１３が振動
すると、サンプル１７を照射する光の中心波長は近赤外
スペクトル範囲を走査される。
サンプル１７によって反射される回折格子１３からの光
は赤外線用の一対の光検出器１９により検出される。光
検出器１９は一つの信号を発生し、この信号は増幅器２
０によりＡ／Ｄコンバーク（アナログデジタル変換器）
２２に伝達される。インデクシングシステム２３は、回
折格子１３が振動するときに複数のパルスを発生し、こ
れらのパルスをコンピュータ２１およびＡ／Ｄコンバー
タ２２に出力する。インデクシングシステム２３からの
パルスに応答して、Ａ／Ｄコンバータは増幅器２０の出
力信号の抽出標４ 木を継続的にデジタル値に変換し、これらのデジタル値
はコンピュータ２１に記憶される。このように各デジタ
ル値は、サンプル１７を照射する近赤外線の所定波長に
おける増幅器２０の出力に対応する。
は赤外線用の一対の光検出器１９により検出される。光
検出器１９は一つの信号を発生し、この信号は増幅器２
０によりＡ／Ｄコンバーク（アナログデジタル変換器）
２２に伝達される。インデクシングシステム２３は、回
折格子１３が振動するときに複数のパルスを発生し、こ
れらのパルスをコンピュータ２１およびＡ／Ｄコンバー
タ２２に出力する。インデクシングシステム２３からの
パルスに応答して、Ａ／Ｄコンバータは増幅器２０の出
力信号の抽出標４ 木を継続的にデジタル値に変換し、これらのデジタル値
はコンピュータ２１に記憶される。このように各デジタ
ル値は、サンプル１７を照射する近赤外線の所定波長に
おける増幅器２０の出力に対応する。
コンピュータ２１は、インデクシングシステム２３が発
生ずる複数のパルスを計数することによって、回折格子
１３の回動角度位置、すなわち、回折格子が振動するど
きにサンプルを照射する波長を監視する。インチ゛クシ
ングシステム２３が発生ずるこれらのパルスは複数のイ
ンクリメンタルインデックスポイントを明示しており、
このインクリメンタルインデックスポイントにおいて、
増幅器２０の出力信号の値がデジタル値に変換されてコ
ンビエータ２１に記憶される。複数のインデックスポイ
ントは近赤外スペクトルの全範囲に亘って増加的に分布
され、各インデックスポイントは、サンプルが異なった
波長で照射され、その波長に対応する。
生ずる複数のパルスを計数することによって、回折格子
１３の回動角度位置、すなわち、回折格子が振動するど
きにサンプルを照射する波長を監視する。インチ゛クシ
ングシステム２３が発生ずるこれらのパルスは複数のイ
ンクリメンタルインデックスポイントを明示しており、
このインクリメンタルインデックスポイントにおいて、
増幅器２０の出力信号の値がデジタル値に変換されてコ
ンビエータ２１に記憶される。複数のインデックスポイ
ントは近赤外スペクトルの全範囲に亘って増加的に分布
され、各インデックスポイントは、サンプルが異なった
波長で照射され、その波長に対応する。
一つのテストサンプルを分析するために、最初に標準サ
ンプルからデータを取得し、次いでテストサンプルから
データを取得する。本発明に基づ５ いて、回折格子１３は非常に高速で振動し、このため光
検出器１９からの出力信号および増幅器２０からの出力
信号は歪む。すなわち、これらの借間は平衡状態の値に
到達する時間を有せず、したがって、増幅器２０の出力
信弓はサンプル１７からの反射強度を正確に示すもので
はない。
ンプルからデータを取得し、次いでテストサンプルから
データを取得する。本発明に基づ５ いて、回折格子１３は非常に高速で振動し、このため光
検出器１９からの出力信号および増幅器２０からの出力
信号は歪む。すなわち、これらの借間は平衡状態の値に
到達する時間を有せず、したがって、増幅器２０の出力
信弓はサンプル１７からの反射強度を正確に示すもので
はない。
本実施例でば、２０セットのデータを得るためには、標
準−り′ンプルが高速で例えば２０回繰返し走査され、
データの各セソＩ−は複数のデジタル値から構成される
。そのセソ）−の各デジタル値は、１回のスペクトルの
走査で、各インクリメンタルインデックスポインＩ−に
おいて増幅器からの出力信号に対応じている。
準−り′ンプルが高速で例えば２０回繰返し走査され、
データの各セソＩ−は複数のデジタル値から構成される
。そのセソ）−の各デジタル値は、１回のスペクトルの
走査で、各インクリメンタルインデックスポインＩ−に
おいて増幅器からの出力信号に対応じている。
次に、第２図および第３図のフローチャートに従って、
本実施例の測光方法を説明する。
本実施例の測光方法を説明する。
第２図のフローチャー１・に示されるように、コンピコ
、−夕２２を制御しているプログラムは、ステップ（以
下、Ｓで示す）１１で、標準サンプルが高速に走査され
ている間、標準サンプルから２０セントのデータを取得
してこれらを記憶する。標Ｇ 準ザンプルからデータが得られた後、コンビエータのプ
ログラムばＳ３３に進み、各インクリメンタルインデッ
クスポイントにおける２０セット分のデータの平均が取
られ、各インクリメンタルポイントでのデータの平均値
が取得される。次いで、出口スリット光学素子１５から
の光を受ける標準り一ンプルが装置によって分析される
ことになるテストサンプルに置き換えられる。回折格子
１３が再び高速で振動して、テストサンプルを照射する
光が近赤外スペクトルを通して走査される。この走査が
２０回繰り返され、コンピュータがナス１−サンプルか
ら２０セントのデータを取得して記憶する。
、−夕２２を制御しているプログラムは、ステップ（以
下、Ｓで示す）１１で、標準サンプルが高速に走査され
ている間、標準サンプルから２０セントのデータを取得
してこれらを記憶する。標Ｇ 準ザンプルからデータが得られた後、コンビエータのプ
ログラムばＳ３３に進み、各インクリメンタルインデッ
クスポイントにおける２０セット分のデータの平均が取
られ、各インクリメンタルポイントでのデータの平均値
が取得される。次いで、出口スリット光学素子１５から
の光を受ける標準り一ンプルが装置によって分析される
ことになるテストサンプルに置き換えられる。回折格子
１３が再び高速で振動して、テストサンプルを照射する
光が近赤外スペクトルを通して走査される。この走査が
２０回繰り返され、コンピュータがナス１−サンプルか
ら２０セントのデータを取得して記憶する。
このステップは第２図のプログラムの３３７に示される
。テストサンプルからのデータの取得に続いて、コンピ
ュータが３３９に進み、コンピュータは、テストサンプ
ルのための赤外スペクトルの全範囲に亘って分布された
各インクリメンタルポイントにおいて増幅器２０からの
出力信号の平均値を得るため、テストサンプルからの２
０七ソＩ・のデータの各インクリノンタルポイントから
得られ７ た値を平均する。
。テストサンプルからのデータの取得に続いて、コンピ
ュータが３３９に進み、コンピュータは、テストサンプ
ルのための赤外スペクトルの全範囲に亘って分布された
各インクリメンタルポイントにおいて増幅器２０からの
出力信号の平均値を得るため、テストサンプルからの２
０七ソＩ・のデータの各インクリノンタルポイントから
得られ７ た値を平均する。
サンプルの反射性がスペクトルの全範囲に亘って変化す
るため、また出口スリットを通過する狭波長帯域の強度
もスペクトルの全範囲に亘って変化するため、回折格子
がスペクトルを通して波長を走査するときに、サンプル
からの反射エネルギの強度が、連続曲線上を上下に変動
する。３３３で標準サンプルのときに記憶され、またＳ
３７てテストサンプルのときに記憶された各インクリメ
ンタルポイントるこおける平均値のセ・７１−が、サン
プルを照射する光の波長が近赤外スペクトルを通して走
査されるときの増幅器２０の平均出力信号を表す連続曲
線に沿った複数のインクリメンタルポイントを表す。
るため、また出口スリットを通過する狭波長帯域の強度
もスペクトルの全範囲に亘って変化するため、回折格子
がスペクトルを通して波長を走査するときに、サンプル
からの反射エネルギの強度が、連続曲線上を上下に変動
する。３３３で標準サンプルのときに記憶され、またＳ
３７てテストサンプルのときに記憶された各インクリメ
ンタルポイントるこおける平均値のセ・７１−が、サン
プルを照射する光の波長が近赤外スペクトルを通して走
査されるときの増幅器２０の平均出力信号を表す連続曲
線に沿った複数のインクリメンタルポイントを表す。
Ｓ３９での平均化ステップに続いて、プログラムはｓ４
１に進み、標準・す°ンプルについて増幅器２０からの
信号の変化を表す曲線の一次微分およびテストサンプル
について対応する一次微分が決定される。スペクトル上
に与えられた所定のインクリメンタルポインＩ・での一
次微分の値を決めるたＢ め、直前のポイントにおける平均値が上記の所定のイン
クリメンタルポイントにおける平均値から引算される。
１に進み、標準・す°ンプルについて増幅器２０からの
信号の変化を表す曲線の一次微分およびテストサンプル
について対応する一次微分が決定される。スペクトル上
に与えられた所定のインクリメンタルポインＩ・での一
次微分の値を決めるたＢ め、直前のポイントにおける平均値が上記の所定のイン
クリメンタルポイントにおける平均値から引算される。
この差はインクリメンタルポイントの微分係数を表す。
この引算ステップを各インクリメンタルポイントについ
て実行することにより、差の値のセント、各インクリメ
ンタルポイントについて一つが、標準サンプルおよびテ
ストサンプルの両方において３３９で取得される。差の
値のこれらのセントがそれぞれの曲線の一次微分を表し
、これらの一次微分が増幅器２０からの対応する出力信
号の平均値の変化を示している。
て実行することにより、差の値のセント、各インクリメ
ンタルポイントについて一つが、標準サンプルおよびテ
ストサンプルの両方において３３９で取得される。差の
値のこれらのセントがそれぞれの曲線の一次微分を表し
、これらの一次微分が増幅器２０からの対応する出力信
号の平均値の変化を示している。
３４１に続いて、プログラムはＳ４３に進み、Ｓ４１で
定められた各差の値を補正係数により乗算して増大させ
る。この乗算値が、Ｓ４４で、対応する各インクリメン
タルポイントにおいて定められた増幅器２０からの平均
出力値を表す平均値に加算される。各インクリメンタル
ポイントにおける加算値が、近赤外スペクトルを通して
の高速走査によって引き起こされた歪みを補正した各イ
ンクリメンタルポイントにおける反射エネルギの強９ 度を表す。一次微分を表す差の値を補正係数に乗算して
増大させ、その乗算結果をインクリメンタルポイントに
おいて得られる元の平均値に加算するステップが、標準
サンプルとテストサンプルの両方において補正された強
度値のセントを得るように、標準サンプルからの平均化
されたデータセットとテストサンプルからの平均化され
たデータセットの両方において実行される。３４５で、
各インクリメンタルポイントにおいて、標準シンプルの
補正データに対するテストサンプルの補正データの比が
算出される。その結果得られる比のセントが各インクリ
メンタルポイントにおけるテストサンプルの反射率を表
す。これらの比に基づいて、サンプルが３４７で分析さ
れる。例えば、穀物のサンプルにおいて、油分、蛋白買
置および水分の百分率を求めることができる。穀物サン
プルの組成を定めるために反射率データを用いる方法は
米国特許第３８６１７８８号に記載されている。
定められた各差の値を補正係数により乗算して増大させ
る。この乗算値が、Ｓ４４で、対応する各インクリメン
タルポイントにおいて定められた増幅器２０からの平均
出力値を表す平均値に加算される。各インクリメンタル
ポイントにおける加算値が、近赤外スペクトルを通して
の高速走査によって引き起こされた歪みを補正した各イ
ンクリメンタルポイントにおける反射エネルギの強９ 度を表す。一次微分を表す差の値を補正係数に乗算して
増大させ、その乗算結果をインクリメンタルポイントに
おいて得られる元の平均値に加算するステップが、標準
サンプルとテストサンプルの両方において補正された強
度値のセントを得るように、標準サンプルからの平均化
されたデータセットとテストサンプルからの平均化され
たデータセットの両方において実行される。３４５で、
各インクリメンタルポイントにおいて、標準シンプルの
補正データに対するテストサンプルの補正データの比が
算出される。その結果得られる比のセントが各インクリ
メンタルポイントにおけるテストサンプルの反射率を表
す。これらの比に基づいて、サンプルが３４７で分析さ
れる。例えば、穀物のサンプルにおいて、油分、蛋白買
置および水分の百分率を求めることができる。穀物サン
プルの組成を定めるために反射率データを用いる方法は
米国特許第３８６１７８８号に記載されている。
組成を知るために、あるいは、その組成と比較するため
にサンプルを分析するもう一つの方法は、０ 米国特許第４７６６５５１号に記載されている。
にサンプルを分析するもう一つの方法は、０ 米国特許第４７６６５５１号に記載されている。
第３図は、上述の補正係数を算出するためのプログラム
を示している。第３図に示すように、プログラムの最初
の３５１で、サンプルを数回走査することにより、標準
サンプルからデータが取得される。例えば２０回の低速
な走査により、２０セフ）の値が得られ、各セットが赤
外スペクトルの全範囲に分布された各インクリメンタル
ポイントにおける反射の強度を示している。このＳ５１
における走査速度は、各インクリメンタルポイントにお
ける増幅器の出力信号が平衡状態の値に達するように十
分に低速にする。次いで、３５１で取得された値が、Ｓ
５３において各インクリメンタルポイントについて平均
され、各インクリメンタルポイントにおける平均の強度
値が得られる。
を示している。第３図に示すように、プログラムの最初
の３５１で、サンプルを数回走査することにより、標準
サンプルからデータが取得される。例えば２０回の低速
な走査により、２０セフ）の値が得られ、各セットが赤
外スペクトルの全範囲に分布された各インクリメンタル
ポイントにおける反射の強度を示している。このＳ５１
における走査速度は、各インクリメンタルポイントにお
ける増幅器の出力信号が平衡状態の値に達するように十
分に低速にする。次いで、３５１で取得された値が、Ｓ
５３において各インクリメンタルポイントについて平均
され、各インクリメンタルポイントにおける平均の強度
値が得られる。
この３５３に続いて３５５で、標準サンプルを２０回高
速に走査することにより標準サンプルからデータが取得
され、２０セントのデータが得られる。この各セントが
、サンプルに入射する光が近赤外スペクトルを通して走
査されるときに、各々１ のインクリメンタルポイントでの増幅器２０の出力信号
を示している。この３５５における走査速度は、分析す
るべきテスト′す°ンプルを走査する速度と同し速度に
する。高速走査によるデータの取得に続いて、３５５で
取得されたデータが３５７で各インクリノンタルポイン
トにおいて平均され、高速走査の間、インクリメンタル
ポイントの各ポイントにおける増幅器２０の平均出力を
示す平均値のセットが得られる。Ｓ５７に続いて、プロ
グラムは３５９に進み、３５７で得られた平均値により
表される曲線の一次微分が決定される。このステップは
、直前のインクリメンタルポイントにおける平均値を引
算することにより実行され、差の値が得られる。３５９
に続いて、プログラムはＳ６１に進み、５個の選択され
たインクリメンタルポイントにおいて３５７で得られた
データにおいて同一のポイントにおける平均値から、Ｓ
５３で得られた平均データ値間の差を算出する。Ｓ５３
で決定された平均強度値が各インクリメンタルポイント
における歪みのない反射強度を示している２ と想定される。Ｓ６１で得られたこれら５個の差の値お
よび同一のインクリメンタルポイントで３５９間で算出
された一次微分の値を利用して、第２図のプログラムで
用いられる補正係数が３６２で最小自乗法の回帰により
算出される。この計算において、補正係数を算出するた
めの式は次式に従う。
速に走査することにより標準サンプルからデータが取得
され、２０セントのデータが得られる。この各セントが
、サンプルに入射する光が近赤外スペクトルを通して走
査されるときに、各々１ のインクリメンタルポイントでの増幅器２０の出力信号
を示している。この３５５における走査速度は、分析す
るべきテスト′す°ンプルを走査する速度と同し速度に
する。高速走査によるデータの取得に続いて、３５５で
取得されたデータが３５７で各インクリノンタルポイン
トにおいて平均され、高速走査の間、インクリメンタル
ポイントの各ポイントにおける増幅器２０の平均出力を
示す平均値のセットが得られる。Ｓ５７に続いて、プロ
グラムは３５９に進み、３５７で得られた平均値により
表される曲線の一次微分が決定される。このステップは
、直前のインクリメンタルポイントにおける平均値を引
算することにより実行され、差の値が得られる。３５９
に続いて、プログラムはＳ６１に進み、５個の選択され
たインクリメンタルポイントにおいて３５７で得られた
データにおいて同一のポイントにおける平均値から、Ｓ
５３で得られた平均データ値間の差を算出する。Ｓ５３
で決定された平均強度値が各インクリメンタルポイント
における歪みのない反射強度を示している２ と想定される。Ｓ６１で得られたこれら５個の差の値お
よび同一のインクリメンタルポイントで３５９間で算出
された一次微分の値を利用して、第２図のプログラムで
用いられる補正係数が３６２で最小自乗法の回帰により
算出される。この計算において、補正係数を算出するた
めの式は次式に従う。
上式において、補正係数はＫで示され、５個の選択ポイ
ントにおけるー・次微分値はｘ１〜Ｘ５で示され、Ｓ６
１で決定された５個の選択されたインクリメンタルポイ
ントの各ポイントにおける差の値はＹ１〜Ｙ５で示され
る。この補正係数が算出されると、Ｓ６５でコンピュー
タのメモリに記憶される。
ントにおけるー・次微分値はｘ１〜Ｘ５で示され、Ｓ６
１で決定された５個の選択されたインクリメンタルポイ
ントの各ポイントにおける差の値はＹ１〜Ｙ５で示され
る。この補正係数が算出されると、Ｓ６５でコンピュー
タのメモリに記憶される。
設定された高速走査量に補正係数が算出されてメモリに
記憶されると、装置は増幅器の出力が相当歪むような高
速走査でサンプルを繰り返して分析し、スペクトル上の
インクリメンタルポイント３ の各ポインＩ・での装置の反射率の正確な値が取得され
る。
記憶されると、装置は増幅器の出力が相当歪むような高
速走査でサンプルを繰り返して分析し、スペクトル上の
インクリメンタルポイント３ の各ポインＩ・での装置の反射率の正確な値が取得され
る。
」二込のよ・うに本実施例では、光検出器から得られる
デジタル値から ・次微分を算出し、−・次（数分に歪
みを補正するように選択された定数を乗算し、乗算結果
を振幅デジタル値に加算しているので、測光により得り
れるデータの歪みを補正することができる。したがって
、例えは放物リンプルの構成成分を正確に分析すること
かできる。
デジタル値から ・次微分を算出し、−・次（数分に歪
みを補正するように選択された定数を乗算し、乗算結果
を振幅デジタル値に加算しているので、測光により得り
れるデータの歪みを補正することができる。したがって
、例えは放物リンプルの構成成分を正確に分析すること
かできる。
本発明乙こより達成される歪みの補正の程度は、校正用
サンプルから反射したエネルギのピーク乙こ応答して発
生ずる出力信号のピークＧこおける移動の減少分を観察
することにより認識され得る。従来の典型的な装置が、
正確な測定かなされ得る走査速度で約４倍の速度で運転
されるとぎには、出力信号のピークは、反射強度のピー
クが発生ずるときの波長から明かに０．７５ナノメータ
移動する。この歪みが本発明により補正されると、前記
波長の移動が０．０９ナノメータに減少する。
サンプルから反射したエネルギのピーク乙こ応答して発
生ずる出力信号のピークＧこおける移動の減少分を観察
することにより認識され得る。従来の典型的な装置が、
正確な測定かなされ得る走査速度で約４倍の速度で運転
されるとぎには、出力信号のピークは、反射強度のピー
クが発生ずるときの波長から明かに０．７５ナノメータ
移動する。この歪みが本発明により補正されると、前記
波長の移動が０．０９ナノメータに減少する。
なお、本実施例においては、検出エネルギは分４
析するためのサンプルから反射されるものとして説明さ
れているか、そのエネルギはサンプルを通過するように
してもよい。また、歪みを補正する計算を実行するため
のシステムはデジタルシステムとして説明されているが
、この補正はアナログ回路構成により実行されてもよい
。すなわち、スペクトルに渡って波長が走査されている
とき、アナログ回路構成におけるアナログ回路が一次微
分を決定し、一次微分を補正係数に乗算して増大させ、
乗算結果を増幅器の出力に加算するようにしてもよい。
れているか、そのエネルギはサンプルを通過するように
してもよい。また、歪みを補正する計算を実行するため
のシステムはデジタルシステムとして説明されているが
、この補正はアナログ回路構成により実行されてもよい
。すなわち、スペクトルに渡って波長が走査されている
とき、アナログ回路構成におけるアナログ回路が一次微
分を決定し、一次微分を補正係数に乗算して増大させ、
乗算結果を増幅器の出力に加算するようにしてもよい。
さらに、分光測光器からの出力光によりサンプルを照射
する代わりに、サンプルを一定幅バンドの光で照射し、
サンプルの透過光または反射光を分光装置に人力するよ
うにしてもよい。
する代わりに、サンプルを一定幅バンドの光で照射し、
サンプルの透過光または反射光を分光装置に人力するよ
うにしてもよい。
また、本発明は本実施例および上述のものに限定される
ものではなく、自明な範囲に含まれるものであればよい
のは言うまでもない。
ものではなく、自明な範囲に含まれるものであればよい
のは言うまでもない。
〔効果）
本発明によれば、光検出手段から得られるデジタル値に
基づいて一次微分を算出し、一次微分に５ 歪みを補正するように選択された定数を乗算し、乗算結
果をデジタル値に力Ｉｌ算しているので、光券種手段に
より検出される光の波長を高速に走査した場合でも、光
検出手段から得られるデジタル値を補正することができ
、例えば穀物勺ンプルの構成成分を正確に分析すること
ができる。
基づいて一次微分を算出し、一次微分に５ 歪みを補正するように選択された定数を乗算し、乗算結
果をデジタル値に力Ｉｌ算しているので、光券種手段に
より検出される光の波長を高速に走査した場合でも、光
検出手段から得られるデジタル値を補正することができ
、例えば穀物勺ンプルの構成成分を正確に分析すること
ができる。
第１〜３図は本発明に係る分光測光装置の一実施例を示
す図であり、第１図はその概略図、第２図は第１図に示
すコンピュータＧこ用いられるコンピュータプログラム
のフローチャー１・、第３図は第２図に示されるプログ
ラムに用いられる定数を決定するプログラムのフローチ
ャートである。 １１・・・・・・分光測光器（分光手段）、１３・・・
・・・回折格子、 ■５・・・・・・出ロスリソＩ・光学素子、１７−・・
・・・サンプル、 １９・・・・・・光検出器（光検出手段）、２０・・・
・・・増幅器、 ２１・・・・・・コンピュータ（補正手段）、６ ２３・・・・・・インデクシングシステム。 ２７ 第 ２ 図 特開平３ １８３９１８ （９） 第 図
す図であり、第１図はその概略図、第２図は第１図に示
すコンピュータＧこ用いられるコンピュータプログラム
のフローチャー１・、第３図は第２図に示されるプログ
ラムに用いられる定数を決定するプログラムのフローチ
ャートである。 １１・・・・・・分光測光器（分光手段）、１３・・・
・・・回折格子、 ■５・・・・・・出ロスリソＩ・光学素子、１７−・・
・・・サンプル、 １９・・・・・・光検出器（光検出手段）、２０・・・
・・・増幅器、 ２１・・・・・・コンピュータ（補正手段）、６ ２３・・・・・・インデクシングシステム。 ２７ 第 ２ 図 特開平３ １８３９１８ （９） 第 図
Claims (6)
- （１）所定のスペクトルを通して光の狭波長帯域の波長
を高速に走査する分光手段と、前記スペクトルの全範囲
に亘った前記帯域におけるエネルギの強度を検出し、該
エネルギの強度に応じて出力信号を発生する光検出手段
と、前記光検出手段の出力信号に応答し、光検出手段の
出力を補正する補正手段と、を備え、前記分光手段が、
検出される狭波長帯域におけるエネルギの強度に対して
実質的な歪みが光検出手段の出力信号に生じる光検出手
段の応答時間に対して十分高速で前記帯域の波長を走査
し、前記補正手段が、前記波長がスペクトルを通して走
査されるときの光検出手段の出力の変化の一次微分を決
定し、所定の定数を前記一次微分に乗算し、乗算の結果
を前記光検出手段の出力に加算することにより、前記歪
みについて光検出手段の出力を補正することを特徴とす
る分光測光装置。 - （２）前記補正手段が、コンピュータ手段からなり、前
記スペクトルの全範囲に分布された多数のインクリメン
タルポイントの各ポイントにおける前記検出手段の出力
信号の振幅を表す値を決定し、各インクリメンタルポイ
ントにおいて決定された値から直前のインクリメンタル
ポイントにおいて決定された値を引算して光検出手段の
出力信号の一次微分を表している一組の差の値を各イン
クリメンタルポイントにつき一つ求め、前記各差の値を
前記所定の定数に乗算して増大させ、各インクリメンタ
ルポイント毎に乗算値を決定し、前記乗算値を光検出手
段の出力信号を表す対応する値に加算して各インクリメ
ンタルポイントにおいて光検出手段により検出されたエ
ネルギの補正された値を決定することを特徴とする請求
項１記載の分光測光装置。 - （３）前記光検出手段により検出されたエネルギの強度
がサンプルから反射されることを特徴とする請求項１記
載の分光測光装置。 - （４）所定のスペクトルを通して光検出器により検出さ
れる光の狭波長帯域の波長を走査する分光測光装置を作
動させ、前記光検出器に検出される光エネルギの強度に
応答して出力信号を発生させる分光測光方法において、
前記光検出手段の出力信号が光検出手段により検出され
る光エネルギの強度に対して歪むような十分な高速で前
記スペクトルを通して前記波長を走査するステップと、
前記光検出手段の出力信号がスペクトルを通して変化す
るとき、光検出手段の出力信号の一次微分を決定するス
テップと、前記一次微分を前記歪みを補正するように選
択された定数に乗算して増大させるステップと、前記乗
算結果を光検出手段の出力信号の値に加算するステップ
と、からなることを特徴とする分光測光方法。 - （５）前記光検出手段の出力信号の一次微分を決定する
ステップが、前記スペクトルの全範囲に分布された多数
のインクリメンタルポイントのそれぞれにおける光検出
手段の出力信号の振幅の値を決定するステップと、一組
の差の値を各インクリメンタルポイントにつき一つ求め
るために、各インクリメンタルポイントにおいて決定さ
れた値からその直前のインクリメンタルポイントにおい
て決定された値を引算するステップと、前記各差の値を
補正係数に乗算して増大させるステップと、前記各イン
クリメンタルポイントについて決定された乗算結果を対
応するインクリメンタルポイントにおける光検出手段の
出力信号の振幅として決定された値に加算するステップ
からなることを特徴とする請求項４記載の分光測光方法
。 - （６）テストサンプルを分析するための分光測光方法で
あって、狭波長帯域の光により前記テストサンプルを照
射するステップと、所定のスペクトルを通して前記狭波
長帯域の波長を高速に走査するステップと、光検出手段
により前記サンプルから反射した光エネルギの強度を検
出し、該強度に応答する出力信号を発生するステップと
、光検出手段の出力信号の一次微分を決定するステップ
と、前記一次微分を歪みを補正するように選択された定
数に乗算して増大させるステップと、乗算結果を光検出
手段の出力信号の振幅値に加算するステップと、を備え
、前記波長を走査するステップが、前記光検出手段の出
力信号が光検出手段により検出される光エネルギの強度
に対して歪むような十分な高速で走査することを特徴す
る分光測光方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US413,063 | 1989-09-27 | ||
| US07/413,063 US4997280A (en) | 1989-09-27 | 1989-09-27 | Spectrophotometric instrument with rapid scanning distortion correction |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03183918A true JPH03183918A (ja) | 1991-08-09 |
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Family
ID=23635673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02258795A Expired - Fee Related JP3098768B2 (ja) | 1989-09-27 | 1990-09-26 | 分光測光装置およびその測光方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4997280A (ja) |
| EP (1) | EP0420135B1 (ja) |
| JP (1) | JP3098768B2 (ja) |
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| DE (1) | DE69007923T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5243546A (en) * | 1991-01-10 | 1993-09-07 | Ashland Oil, Inc. | Spectroscopic instrument calibration |
| US5251006A (en) * | 1991-03-07 | 1993-10-05 | Nirsystems Incorporated | Automatic spectrophotometer calibration system |
| US5132538A (en) * | 1991-05-24 | 1992-07-21 | Nirsystems Incorporated | Measuring percentage of protein in whole grain samples |
| EP0535700B1 (en) * | 1991-10-04 | 1997-03-26 | The Perkin-Elmer Corporation | Method and apparatus for comparing spectra |
| US6100526A (en) * | 1996-12-30 | 2000-08-08 | Dsquared Development, Inc. | Grain quality monitor |
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