JPH0369057B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の背景〕 本発明は分光光度値をデイジタルデータに変換
する方法及び装置に関する。

種々の分光光度計が公知であるが、これらの装
置は、一定の光源に関する分光光度の情報をアナ
ログ形式で与えるが、これはコンピユータによる
処理のためにはデイジタルデータに変換されなけ
ればならない。

かかる装置にアナログ回路を用いると、それを
利用したシステムはノイズによつて誘起されるエ
ラー（誤り）が生じやすく、精度も不充分となり
易い。

更に、コンピユータを用いてデータを評価する
場合には、アナログ／デイジタル変換器が分光光
度計の出力とコンピユータ間のインターフエイス
として必要であり、かくして装置の価格が上昇す
る。

〔発明の概要〕

本発明の主要な目的は、先行技術の方法及び装
置の欠点を除去すること、及びアナログ回路を何
ら使用する必要がなく、分光光度計からの分光光
度の情報を、デイジタルデータとして直接、記録
及び保存可能な方法及び装置を提供することにあ
る。

本発明のこれらの及びその他の目的及び利点
は、イメージセンサマトリツクス及び光学系を使
用することにより本発明によつて達せられるが、
ここで、標準（参照）光源及び未知光源は、先ず
光を中性濃度勾配フイルタを通過せしめることに
よつてイメージセンサに直接に描像される。

光度及び分光の内容を測定するように作られた
従来の分光光度計においては、分光光度計の出力
部分は光測定装置として出口スリツト及び光検知
器もしくはホトダイオードの列を有する。スリツ
ト及びホトダイオードの場合には、一度に一波長
だけが測定され得る。ダイオードの例を用いる
と、一度にいくつかの波長を測定することができ
るが、列の各素子がそれ自身の増幅器回路を有し
ていなければならないか、あるいいは、列全体が
単一の増幅器によつて逐次クロツクされ、そのた
め精度は幾分悪くなる。

本発明は複数の行列を有する感光性ダイナミツ
クランダムアクセスメモリー、好ましくは65，
536の素獅を有するダイナミツクランダムアクセ
スメモリーを利用するものであつて、その各セル
は感光性コンデンサに接続した電子アクセススイ
ツチから構成されている。この装置を使用して、
イメージは照射されて、２値情報としてこの装置
より取り出すことができる。ついで、イメージは
のちに検索され、この２値情報より再構成され
る。

本発明によれば、分光光度計からの分光光度の
データは、種々の方法でメモリチツプに記憶され
た情報から得ることができる。好ましい具体例と
して、メモリチツプは、特定の波長が活性素子の
異なる列に当るように物理的に位置付けられ、中
性濃度フイルタが行に沿つて直線的に光を減衰さ
せるように光路に位置付けられる。

未知試料の波長Ｌにおける反射率の測定を標準
として既知の反射率R1の物質を用いて行わんと
するならば、標準物質は、その反射光がイメージ
センサにスペクトルを生成する光学系を通過する
ように照射される。波長Ｌに位置付けられたメモ
リ素子の列は左から右へボーリング（走査）され
る。このボーリングの結果は、列の残りの右側の
部分がゼロであるP1という点までは、列がデイ
ジタルの１であることを、示す。列がゼロとは、
P1から右は素子は十分に明るくされており、素
子が出力における状態変化を生ずようになつてい
ることを示している。未知試料の測定時、新たな
遷移点P2を生じ、そして、未知試料の反射率は、
R2＝P2／P1・R1により計算される。

本発明によれば、イメージセンサの各行の出力
は、状態変化が起きなかつたことを示すデイジタ
ル出力の全部がデイジタルカウンタによりカウン
トされる。標準光源及び未知光源に関するこのカ
ウントはコンピユータに記憶されるが、そこで、
各波長に対する未知光源の光度を決定するための
計算値が得られる。

好ましいイメージセンサとしては、アイダホ
州、ボイズのミクロンテクノロジイー社
（Micron Tecnology Inc.of Boise，Idaho）に
より製造された128×256の二次元アレーのセンサ
群を有するIS32が挙げられる。各センサ素子は感
光性コンデンサに接続された電子アクセススイツ
チからなる。ビデオ情報のフレームを生むセンサ
を走査することは、各セルを逐次アクセススする
ことによつて行われる。セルは標準の65K読取り
−書取りサイクルを用いて読取られ１（one）へ
とリセツトされる。

本発明のこれらの、あるいは、その他の目的及
び利点は、添付の図面を参照した次に示す発明の
詳細な説明から明らかとなるであろう。

図１（Fig.１）は本発明方法を実施するための
光学系を示し、ここで示された具体的な実施態様
によれば、一定の光源８は既知の反射率R1の物
質１を、次いで、未知の反射率R2の試料物質を
照らすように位置決めされる。試料１からの光
は、入射スリツト２を透過し、中性濃度勾配フイ
ルタ６でその焦点を形成する第１のレンズ５の前
に位置する第１のイメージ面４を有する回折格子
３に達する。次いで、フイルタ６からのイメージ
は第２のレンズ７を透過して、複数の行列を有す
る検出器１０に達する。

図２（Fig.２）は重畳濃度勾配を有する検出面
上の分光光度計の出力の様相を示す。光学素子
は、問題としている特定の波長が、センサ１０を
特定の行でアドレスすることにより得られるよう
にするため、種々の波長スペクトルを装置１０の
多数の列に亘り拡げるように構成される。

好ましくはセンサとしては、IS32イメージセン
サ又はそれと同等の装置が挙げられるが、その構
造の詳細及び操作条件は参照文献に記載されてい
る。

図３（Fig.３）は、光度をデイジタルデータへ
変換するための回路を示す。図２に示すような光
照射の様相を呈するイメージセンサ１０は、その
種々の行列をアクセスし、かつ、アクセス操作に
必要な制御信号を発生するための制御回路１１に
より制御される。発振器１２は、測定すべき光度
用の正確な感知（読取り）周波数で操作するため
に、制御回路１１に入力する。

カウンタ１３はイメージセンサ１０の出力側に
設けられ、各列に関するイメージセンサのデイジ
タル出力をカウントできるようにするため、制御
回路１１の制御下に置かれる。

イメージカウンタ１３の出力は、本発明に従つ
て計算を行い、かつ、後用のためそのデータを記
憶するコンピユータ１４に入力される。

操作に当つては、イメージセンサ１０は特定の
波長が活性素子の異なる列に当るように、物理的
に位置付けられる。光路中の中性濃度フイルタは
図２に示す通り、左側で最も大きな減衰を伴いつ
つ列に沿つて直線的に光を減衰する。

未知試料の波長Ｌにおける反射率の測定を、標
準として波長Ｌの既知の反射率R1の物質を用い
て行わんとするならば、次の方法工程が行なわれ
る。

標準物質を位置１に配置し、その反射光が光学
系２〜７を透過して、図２に示すようなスペクト
ルを装置１０に生成するように、光源８により照
射される。

制御回路１１により、目的の波長に対応する列
のアドレスにおけるイメージはイメージセンサに
入力され、その各列は左から右に読取られる。
元々（当初）ロジツク“１”の状態にセツトされ
ていた素子を有するイメージセンサは、別の残り
の部分がロジツクゼロであるP1という点までは、
ロジツク“１”というパルス出力を発生するであ
ろう。このことは、点P1の右側では、素子は出
力における状態変化を生ずるに十分なほどに明る
くされていることを、示している。カウント１３
は論理１の入力をカウントし、その最終カウント
数を記憶のためコンピユータ１４に入力する。そ
の後、未知試料は位置１に置かれ、その出力は再
びセンサ１０上に結像される。制御回路１１はイ
メージセンサ１０の同じ列に信号を送り、カウン
ト１３は第２変換点P2が生じるまでカウントを
行う。

未知試料の反射率はR2＝P2／P1・R1として計算 される。

別の方法は、P2のカウントがP1のカウントに
等しくなるまで、発振器の周波数を調整すること
である。このことにより、しきい（閾）値に荷電
されていると認識され、同数の素子及びP1につ
いてカウントされた実質的に同数の素子を生ず
る。次いで、未知反射率はR2＝F2／F1・R1として 計算される。

明らかな通り、制御回御１１はイメージセンサ
の全部の列に質問して、完全にデイジタル型の元
の画像（イメージ）の完全なビデオ再構成を得る
ことができる。元の光度値から得られたこのデイ
ジタルの情報はアナログ回路を用いておらず、要
すれば、コンピユータにより直接的に処理され
る。

また、反射率を測定する以外に光源を直接的に
測ることができ、異なる波長の光度を標準物質を
用いて測定できることも明らかである。

本願明細書及び特許請求の範囲は、例示によつ
て説明されているが限定によつて説明されている
ものではなく、かつ、本発明の範囲及び精神を逸
脱しない限り種々の変形及び変換がなされてもよ
い。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明に係る光学系の模式図であり、図
２は、図１に従つた、本発明に係るイメージセン
サ面上の結像状態を示すものであり、図３は、本
発明の方法を実施するための本発明に係る装置の
ブロツク図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分光光度値をデイジタルデータに直接変換す
   る方法であつて、 ａ） 各素子が感光性コンデンサ及びアクセスス
   イツチを含む少なくとも一列のセンサ素子を有
   し、かつ、光を出している光源の光度の関数で
   あるコンデンサの電荷が予め定められた閾値を
   超えた場合に状態を変化せしめて対応するデイ
   ジタル出力信号を発するイメージセンサを用意
   し； ｂ） イメージセンサに、既知強度を有する標準
   光源を用いて、その光を中性濃度勾配フイルタ
   を透過せしめて照射し； ｃ） 上記した列に関するセンサのデイジタル出
   力を調べて該列中の状態変化数に対応するデイ
   ジタルデータを得； ｄ） イメージセンサに、未知光源を用いて、そ
   の光を上記したフイルタを透過せしめて照射
   し； ｅ） 上記した列に関するセンサのデイジタル出
   力を調べて該列中の状態変化数に対応するデイ
   ジタルデータを得； かつ、 ｆ） 上記工程ｃ）及びｅ）並びに標準光源の既
   知強度からのデイジタルデータの関数として、
   未知光源の光度を該列に関するデイジタルの形
   で測定する 工程を有する方法。 ２ さらに、複数の列を用意して、照射工程が標
   準及び未知光源の異なる波長がセンサの異なる列
   に配置されるようにセンサを位置決めすることを
   含む特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３ 工程ｃ）及びｅ）において、標準光源につい
   て状態変化がない素子の数P1をカウントし、未
   知光源について状態変化のない素子の数P2をカ
   ウントする特許請求の範囲第１項記載の方法。 ４ 測定工程において、R2＝P2／P1・R1（ここで、 R1は該列に関する標準光源の光度を表わす）に
   従つて未知光源の光度R2を計算する特許請求の
   範囲第３項記載の方法。 ５ 工程ｃ）において、周波数F1でセンサを操
   作して状態変化のない素子の数P1をカウントし、
   工程ｅ）において、センサの操作周波数をF2に
   調整して未知光源に関して同じカウントP1を得、
   かつ、測定工程において、 R2＝F2／F1・R1（ここで、R1は該列に関する標準 光源の光度を表わす）に従つて未知光源の光度
   R2を計算する特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６ 照射工程において、光源からの光を、中性濃
   度勾配フイルタに先んじて、スリツト及び回析格
   子を通して通過せしめる特許請求の範囲第２項記
   載の方法。 ７ 分光光度値をデイジタルデータに直接変換す
   る装置であつて、 ａ） 各素子が感光性コンデンサ及びアクセスス
   イツチを含む少なくとも一列のセンサ素子を有
   し、かつ、光を出している光源の光度を関数で
   あるコンデンサの電荷が予め定められた閾値を
   超えた場合に状態を変化せしめて対応するデイ
   ジタル出力信号を発するイメージセンサ； ｂ） 既知の強度を有する標準光源と未知光源と
   でイメージセンサを照射する手段であつて、中
   性濃度勾配フイルタを有し、光がそのフイルタ
   を通つてセンサに達するようにした手段； ｃ） 標準及び未知光源に対する列中の状態変化
   数に対応するデイジタルデータを生成するため
   上記した列に対するセンサのデイジタル出力を
   感知する手段； ｄ） 上記した感知する手段及び標準光源の既知
   強度よりデイジタルデータの関数として上記し
   た列に対するデイジタル型未知光源の強度を測
   定する手段 を含む装置。 ８ センサがさらに複数の列を有し、そこでは、
   照射手段が標準及び未知光源の異なる波長をセン
   サの異なる列に配置するための手段を含む特許請
   求の範囲第７項記載の装置。 ９ 上記した感知する手段が、標準光源について
   状態変化のない素子の数P1をカウントし、未知
   光源について状態変化のない素子の数P2をカウ
   ントするための手段を含む特許請求の範囲第７項
   記載の装置。 １０ 上記した強度を測定する手段が、 R2＝P2／P1・R1（ここで、R1は該列に関する標準 光源の光度を表わす）に従つて未知光源の光度
   R2を計算するための手段を含む特許請求の範囲
   第９項記載の装置。 １１ 照射手段が、中性濃度勾配フイルタに先ん
   じて、スリツトとそれに続く回析格子を含む特許
   請求の範囲第８項記載の装置。