JPH05164612A - 分光測光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイナミックレンジの大きな測定が可能なフ
ォトダイオードアレイ型光検出器を用いる分光測光装置
において、多波長の分光測光の同時性を高くする。 【構成】 光源１からの光を試料３に照射し、試料３か
らの光を回折格子６で分散させ、分散した光をフォトダ
イオードアレイ７ａで受光する。フォトダイオードアレ
イ７ａの各セルの出力を走査回路７ｂ、７ｃで順番に直
列に読み出す。この走査回路に走査周期に同期して光源
１をパルス点灯させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、光源からの光を試料
に照射し、その試料からの透過光や反射光あるいは蛍光
などを分光測光する装置に関し、特に、試料からの光を
回折格子などで分散させ、分散した光をアレイ型光検出
器で受光する方式の分光測光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平３−１０１２６号公報にはフォト
ダイオードアレイによる光検出器を用いた次のような分
光測光装置が開示されている。重水素ランプなどの光源
からの光を収束して試料部に照射する。試料部からの透
過光や反射光などを回折格子に導いて分散させる。この
回折格子で分散された光が当る位置にフォトダイオード
アレイを配置しておく。フォトダイオードアレイにはＭ
ＯＳ型やバイポーラ型の走査回路が組み合わされてい
る。走査回路は、フォトダイオードアレイの各セル（個
々のフォトダイオード）に接続されたスイッチングトラ
ンジスタと、各トランジスタを順番にオン・オフさせる
シフトレジスタとからなり、フォトダイオードアレイの
各セルの出力を共通の出力端に順番に直列に読み出す。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記の従来の分光測光
装置では、フォトダイオードアレイの各セルの出力が走
査回路によって順番に直列に読み出され、あるセルｉの
出力が読み出されてから同じセルｉの出力が次に読み出
されるまでの期間がセルｉの受光時間となるので、各セ
ルの出力の起源である受光期間が各セルごとに少しずつ
異なっている。つまり回折格子で分散された光を各波長
ごとに少しずつ異なるタイミングで検出していることに
なる。そのため分光測光における各波長ごとの検出の同
時性が劣り、同時性が重要な意味をもつ測定用途には適
していなかった。

【０００４】ところで、アレイ型光検出器としてＣＣＤ
イメージセンサを用いた分光測光装置も知られている。
ＣＣＤイメージセンサの場合、各セルの共通の受光期間
の出力を一度に読み出してアナログシフトレジスタに並
列に転送し、その後シフトレジスタを順次シフトして各
セルの出力を直列に読み出す走査回路になっている。そ
のため、各波長の検出タイミングが完全に同一で、前記
の同時性に優れている。しかし、ＣＣＤイメージセンサ
は電荷転送部、走査回路が複雑となり、限られた基板面
積上でフォトダイオードアレイのように充分大きな受光
面積を取れず、分光測光に必要な大きなダイナミックレ
ンジを実現することが困難だという欠点がある。この欠
点のために、ＣＣＤタイプの分光測光装置の適用範囲は
非常に限られてしまう。

【０００５】この発明は前述した従来の問題点に鑑みな
されたもので、その目的は、ダイナミックレンジの大き
いフォトダイオードアレイ型光検出器を用い、かつ多波
長の光の分光測光タイミングの同時性に優れた分光測光
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明による分光測光
装置は、試料部に光を照射する光源部と、前記試料部か
らの光を分散させる分散手段と、この分散手段で分散さ
れた光を受光するフォトダイオードアレイと、このフォ
トダイオードアレイの各セルの出力を共通の出力端に順
番に直列に読み出す走査回路と、この走査回路の走査周
期に同期して前記光源をパルス点灯する同期制御手段と
を備えたものである。

【０００７】

【作用】前記フォトダイオードアレイの各セルの出力は
前記走査回路によって順番に時系列的に読み出されるの
であるが、この走査に同期して前記光源をパルス点灯さ
せるので、フォトダイオードアレイの各セルの出力の起
源となる光源からの光がパルス光となり、各波長の測光
の同時性が向上する。

【０００８】

【実施例】図１はこの発明の一実施例による分光測光装
置の全体的な構成を示している。光源であるキセノンフ
ラッシュランプ１は、後述のようにパルス点灯駆動され
て高輝度のパルス光を発する。ランプ１からの光はレン
ズ２ａで収束されて試料３に照射される。試料３を透過
した光はレンズ２ｂで収束されて分光器４のスリット５
に入射する。分光器４に入射した光は回折格子６で分散
され、分散された光がフォトダイオードアレイ型光検出
器７で受光される。

【０００９】図２に示すように、光検出器７は、直線状
に配列されたフォトダイオードアレイ７ａと、アレイ７
ａの各フォトダイオード（セル）を共通の出力回路７ｄ
にスイッチング素子アレイ７ｂと、アレイ７ｂの各スイ
ッチング素子をクロック信号に同期して順番にオン・オ
フさせるディジタルシフトレジスタ７ｃとからなる。ス
イッチング素子アレイ７ｂとシフトレジスタ７ｃが前述
した走査回路であり、これによってフォトダイオードア
レイ７ａの各セルの出力が共通の出力回路７ｄに順番に
直列に読み出される。

【００１０】図１において、コントローラ８は、光検出
器７の走査制御と検出出力の前処理を行なうとともに、
走査制御と同期してキセノンフラッシュランプ１のパル
ス点灯制御も行なう。つまり、ＣＰＵ（演算制御装置）
９からの指令に従いコントローラ８は、フォトダイオー
ドアレイ７ａの１走査終了ごとに高圧電源１０をトリガ
し、一回あるいは複数回ランプ１をパルス点灯する。

【００１１】光検出器７の検出出力はコントローラ８で
ディジタル変換されてＣＰＵ９に転送され、所定のアル
ゴリズムで演算処理され、処理結果がコンソール１１の
ディスプレイやプリンタ１２に出力される。

【００１２】図３は光検出器７の走査制御とランプ１の
パルス点灯制御との関係を示している。スタート信号ａ
に応動してフォトダイオードアレイ７ａの読み出し走査
が開始され、出力回路７ｄからフォトダイオードアレイ
７ａの各セルからのデータ信号ｂが順次出力される。全
セルの読み出し走査が一巡すると、走査終了信号ｃ（Ｅ
ＯＳ）が出力される。以上の動作がスタート信号ａが発
生するごとに繰り返される。周知のように、フォトダイ
オードアレイ７ａの各セルには出力が読み出されてから
次に読み出されるまでの期間に入射した光量に応じた電
荷量だけ放電され、その放電量に見合った信号が出力と
なる。

【００１３】ゲート信号ｄはＣＰＵ９から与えられるラ
ンプ点灯許可信号である。ゲート信号ｄがオンになって
いる期間において、１走査終了ごとに発生するＥＯＣ信
号ｃに応動してフラッシュ信号ｅを発し、ランプ１をパ
ルス点灯させる。１走査に対してランプ１を何回パルス
点灯させるのかは、測定対象に応じて適宜に設定し、適
宜に制御する。なお図３におけるＡＤＣ信号ｆは、ラン
プ１のパルス点灯後に光検出器７から出力されたデータ
信号ｂをディジタル変換した信号であり、これがＣＰＵ
９によって処理される。

【００１４】以上の実施例においては、キセノンフラッ
シュランプを用いたパルス点灯であったが、ハロゲンラ
ンプやＸｅ−アーク等の連続光をチョッパー等でパルス
照射したものを光源として用いても良い。

【００１５】

【発明の効果】この発明の分光測光装置では、ダイナミ
ックレンジの大きいフォトダイオードアレイ型光検出器
を用い、この光検出器のデータ読み出し走査と同期し
て、試料部に光を照射する光源をパルス点灯する構成と
した。フォトダイオードアレイの各セルに出力は時系列
的に直列に読み出されるが、各セルの出力の起源となる
光源からの光をパルス光としたので、各波長の測光の同
時性が得られる。その結果、ダイナミックレンジが大き
くて、同時性をもった多波長の分光測光を簡単に行なう
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による分光測光装置の概略
構成図。

【図２】同上装置における光検出器の構成図。

【図３】同上装置の要部動作のタイミングチャート。

【符号の説明】

１ キセノンフラッシュランプ（光源） ３ 試料 ６ 回折格子（分散手段） ７ 光検出器 ７ａ フォトダイオードアレイ ７ｂ スイッチング素子アレイ（走査回路の一部） ７ｃ シフトレジスタ（走査回路の一部） ７ｄ 出力回路 ８ コントローラ（同期制御手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料部に光を照射する光源部と、前記試
   料部からの光を分散させる分散手段と、この分散手段で
   分散された光を受光するフォトダイオードアレイと、こ
   のフォトダイオードアレイの各セルの出力を共通の出力
   端に順番に直列に読み出す走査回路と、この走査回路の
   走査周期に同期して前記光源をパルス点灯する同期制御
   手段とを備えた分光測光装置。