JPH08261825A

JPH08261825A - 分光計における迷光の測定及び補償方法

Info

Publication number: JPH08261825A
Application number: JP8038504A
Authority: JP
Inventors: Beno Dr Mueller; ベノ・ミューラー; Roland Martin; ローランド・マルティン
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: HP Inc
Priority date: 1995-02-25
Filing date: 1996-02-26
Publication date: 1996-10-11
Also published as: EP0729017B1; US5801829A; DE69503352D1; EP0729017A1; DE69503352T2

Abstract

(57)【要約】【課題】特定の波長バンド内における分光計での迷光
を測定・補償し、分光計の正確さ、直線性を向上させ
る。【解決手段】広スペクトル光源１００からの光が光学
フィルター１０４によって特定の波長バンド内をブロッ
クされ、特定の波長バンド外が透過される。フィルタを
設けず、化学試料も無しで、光源の基準スペクトル測定
が行われる。第１の補償測定はフィルタを設け、化学試
料は無しで実行され、Ｖｉｓ及びＮＩＲ波長では、積分
基準測定値を第１の積分補償測定値で割って挿入損失係
数を得て、またＵＶ波長では、第１の補償測定値と挿入
損失係数とを掛けて、迷光の量を推定する。第２の補償
測定はフィルタと化学試料を両方とも用いて行われる。
Ｖｉｓ及びＮＩＲ波長の場合は第１と同様の処理とな
る。ＵＶ波長では、基準スペクトル測定値から第１の補
償測定値（挿入損失補正された）を引き、試料スペクト
ル測定値から第２の補償測定値（挿入損失補正された）
を引き、これらの補償測定値と係数を掛け合わせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、分光測定に関
するものであり、とりわけ、分光測定における迷光の影
響の低減に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】分光計は波長の関数として光の強度を測
定する。分析化学、医学、カラー測定、及び、その他の
用途に用いられる分光計に関する典型的な構成には、広
スペクトル光源からの光をフォトダイオード・アレイに
スペクトル分散させるための回折格子が組み込まれてい
る。広スペクトル光源におけるある狭い波長バンドが、
フォトダイオード・アレイにおける単一フォトダイオー
ドにだけ集束するのが理想である。しかし、実際のシス
テムでは、光学コンポーネントの不完全さ、ダスト、ス
クラッチ等によって、光の散乱（時には、レイリー散
乱、ミー散乱と呼ばれるもの、あるいは、他の散乱タイ
プ）はある程度避けられないので、各フォトダイオード
における光の強度の中には、各フォトダイオード毎に意
図された狭い波長バンド外の、光源における波長から生
じたものもある。この迷光によって、計器の正確さ及び
直線性に影響が生じる。

【０００３】迷光は、正確さ及び直線性に対する唯一の
制約ではない。分光計における理想の測定に対する他の
固有の制約には、暗電流、電子オフセット、及び、高格
子次数がある。これらの制約のそれぞれについて、以下
で説明する。一般に、既知のシステムによって、暗電
流、電子オフセット、及び、高格子次数の影響は低減さ
れるが、これらの制約を低減することによって、測定さ
れるスペクトルの一部（全部ではないが）に対する迷光
の影響も低減することが可能である。しかし、クリティ
カルな紫外（ＵＶ）波長バンドにおける迷光の影響の低
減については改善の必要がある。

【０００４】フォトセンサは関連した固有の容量を一般
に備えている。関連する容量は一般に暗がりで変化し、
フォトセンサはフォトセンサに当たるフォトンに応答し
て容量を放出する。フォトセンサに入射する光がなくて
も、暗電流として知られる若干の電流が流れる可能性が
ある。暗電流によって、強度測定にオフセットが生じ
る。さらに、フォトセンサの電流を測定するための電子
装置が固有の電子オフセットを有している可能性もあ
る。既知の分光計システムは、全ての光をブロックする
シャッタを備えており、周知のように、暗電流及び他の
電子オフセットの測定のため全ての光をブロックしてい
る間に、応答が測定される。

【０００５】以下の説明では、背景と本発明の両方を明
らかにするため、スペクトル吸収測定及び計算を例とし
て用いることにする。理解しておくべきは、この説明
は、スペクトル透過測定及び計算に等しく当てはまるも
のである。吸収及び透過は、次の式によって関連づけら
れる：Ａ＝−ｌｏｇ（Ｔ）、ここで、Ａは吸収、Ｔは透
過である。

【０００６】化学吸着分光測定の場合、吸光度は、理論
上下記の式によって求められる：

【０００７】

【数１】

【０００８】ここで：Ｉo （λ）は、試料なしで測定さ
れた基準スペクトル（波長の関数としての光電流であ
り、Ｉ（λ）は、試料が存在する場合に測定された試料
スペクトルであり、Ａ（λ）は、波長の関数としての吸
光度である。

【０００９】別個のシステムでは、λは、フォトセンサ
・アレイの素子を表す整数ｎに置き換えられる。非理想
システムの場合、周知のように、暗電流及び電子オフセ
ットの影響によるオフセットについて基準スペクトルと
吸光度スペクトルの両方の補償が行われる。補償につい
て結果得られる式は、次の通りである：

【００１０】

【数２】

【００１１】ここで：Ｉ_D（ｎ）は、光源をオフにし
て、または、不透明シャッタで光源からの全ての光をブ
ロックして、測定される離散的暗スペクトル（フォトセ
ンサ数の関数としての光電流）である。

【００１２】回折格子は、式ｓｉｎ（α）＝ｎλ／ｇに
従って角度αで特定の波長λの光を戻すが、ここで、ｎ
は整数であり、ｇは一定長の格子特性である。各波長λ
は、複数の角度で戻される。さらに、特定の波長λが角
度αで戻される場合、波長λの整分数（λ／２、λ／３
等）が同じ角度で戻される。特定の角度αの場合、戻さ
れる波長λの光は一次光と称され、戻される波長λ／２
の光は二次光と称され、以下同様に称される。一般に、
分光計における任意のフォトダイオードに関して、問題
となる光の強度は、一次の光であり、分光計システム
は、より高次の光の影響を補償しなければならない。し
かし、問題となる光が二次光または三次光の可能性もあ
る。一般に、問題となる次数以外の次数の光を阻止しな
ければならない。

【００１３】より高次の光の阻止を行うための遮光フィ
ルタの利用が知られている。一般に、これらのフィルタ
は、特定の遮断波長未満の波長を有する光に対しては不
透明であり、遮断波長を超える波長の光に対しては透明
である。例えば、遮断波長が７００ｎｍのフィルタは、
９００ｎｍの波長を通すが、対応する４５０ｎｍの二次
波長（λ／２）及び３００ｎｍの三次波長（λ／３）を
ブロックする。これらの遮光フィルタは、本質的に、フ
ィルタの遮断波長より短い波長を備えた光の散乱によっ
て生じる迷光にもフィルタリングを施す可能性がある。
解説の遮光フィルタを備えたシステムの場合、より長い
波長の強度は、より高次（より短い波長）の光を阻止す
るため光路に挿入された１つ以上のフィルタによって測
定されるが、最短波長の強度は、一般にフィルタリング
を行わずに測定される。

【００１４】分析化学の場合、最短のＵＶ波長（例え
ば、１９０ｎｍ〜４００ｎｍ）は、極めて重要である。
上述のように、分光計システムは、一般に暗電流及び電
子オフセットを補償し、一般に高次の光にフィルタリン
グを施し、また、一般に高次の光のフィルタリングの一
部として、スペクトルの一部に対する短い波長の迷光の
影響を低減する。しかし、クリティカルな短い波長のＵ
Ｖバンドにおける長い波長の迷光に対するフィルタリン
グは行われない。１９０ｎｍ〜４００ｎｍのクリティカ
ルな範囲における迷光のフィルタリングまたは補償が必
要とされる。

【００１５】約１８５ｎｍより短い波長は、大気中の酸
素またはランプ、窓、及び、レンズの光学材料によって
ブロックされる。従って、問題となる迷光は、４００ｎ
ｍを超える波長の迷光である。理論上は、４００ｎｍよ
り短い波長に対して透明で、４００ｎｍより長い波長に
対して不透明な光学フィルタを用いることが可能であ
る。あいにく、問題となるＵＶ範囲において透過率が高
く、ＵＶより長い波長に関して透過率が低く、計装に必
要とされる温度範囲及び湿度範囲にわたって安定した特
性を示すフィルタは入手不可能である。ＵＶ範囲外の光
を直接阻止するのに適したフィルタは存在しないので、
ＵＶ範囲における迷光の影響を低減するための代替方法
が必要になる。

【００１６】アプローチの１つは、迷光源の１つを除去
することである。米国特許第４，７９８，４６４号（Ｂ
ｏｏｓｔｒｏｍ）では、ＵＶ範囲に１つの光源が用いら
れ、可視（Ｖｉｓ）波長及び近赤外（ＮＩＲ）波長に別
個の光源が用いられる。測定がＵＶ範囲で実施されてい
る時には、ＶｉＳ／ＮＩＲ光源は不透明シャッタによっ
てブロックされる。これによって、独立したＶｉｓ／Ｎ
ＩＲ光源からの迷光は排除されるが、ＵＶ光源からの光
に含まれる長い波長からの迷光は排除されない。一般
に、約２００〜４００ｎｍにわたる連続した光のスペク
トルを有しているが、６５６．１ｎｍ（ジュウテリウム
発光波長）に高い特性ピークがあり、４００ｎｍより長
い波長において追加準連続強度を示す、ジュウテリウム
光源が利用される。２ランプ・システムを意図して典型
的なジュウテリウム・ランプの場合、ランプの全強度の
１０〜２０％が４００ｎｍを超える波長によるものであ
る。さらに、単一ランプ・システム（１９０ｎｍ〜８２
０ｎｍ）を意図したジュウテリウム・ランプも存在する
が、この場合、ランプの全強度の５０％が４００ｎｍを
超える波長によるものである。６５６．１ｎｍにおける
ピーク及びかなりの強度を有する４００ｎｍを超える他
の全ての波長が、散乱し、１９０ｎｍ〜４００ｎｍの範
囲の迷光に影響を及ぼす可能性がある。

【００１７】米国特許第４，５６３，０９０号（Ｗｉｔ
ｔｅ）には、さまざまなフィルタを挿入している間に、
繰り返しスペクトルを測定する格子分光計が開示されて
いる。一連の方程式が生成され、コンピュータによっ
て、外方程式から個々の回折次数に関連した部分スペク
トルの計算が行われる。スペクトル全体は、これらの部
分スペクトルから構成される。別個のフィルタを所定位
置につける毎に、時間のかかる各測定毎に、複数の順次
測定を実施しなければならない。

【００１８】ＵＶ範囲における迷光の影響を簡単に、迅
速に、しかも、包括的に補償することが必要とされてい
る。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、分光
計における迷光の影響を測定することにある。もう１つ
の目的は、迷光測定を利用して、特定の波長バンドにお
ける分光計の正確さ及び直線性を改善することにある。
もう１つの目的は、迷光を測定するためのシステムによ
って生じる影響を測定し、補償することにある。サンプ
ル実施例の場合、分光計が吸収分光測定に用いられ、特
定のバンドは、短いＵＶ波長とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】サンプル実施例の場合、
遮光フィルタを利用して、短い（ＵＶ）波長がブロック
され、長い波長が透過される。補償強度スペクトルは、
フィルタを所定位置につけて測定される。フィルタを所
定位置につけると、ＵＶ波長出測定される強度は、迷
光、暗電流、及び、システム電子装置の総合的オフセッ
ト効果の速度になる。可視（Ｖｉｓ）及び近赤外（ＮＩ
Ｒ）波長において測定される強度は、フィルタの挿入損
失の測度に利用される。光源の基準スペクトル測定は、
フィルタを設けず、化学試料も無しで実施される。第１
の補償測定は、フィルタを設け、化学試料はなしで実施
される。Ｖｉｓ及びＮＩＲ波長の場合、挿入損失係数を
得るために、積分基準測定値を第１の積分補償測定値で
割る。ＵＶ波長の場合、第１の補償測定値と挿入損失係
数を掛け合わせる。第２の補償測定は、フィルタと化学
試料を両方とも用いて実施される。この第２の補償測定
の場合、第１の補償測定と同様に、別個の第２の挿入損
失係数が求められる。第２の補償測定値と第２の補償損
失係数を掛け合わせる。ＵＶ波長の場合、光源の基準ス
ペクトル測定値から第１の補償測定値（挿入損失補正さ
れた）を引き、試料スペクトル測定値から第２の補償測
定値（挿入損失補正された）を引く。さらに、これらの
補償測定値と係数を掛け合わせて、ＵＶ波長を有し、Ｕ
Ｖ波長を受けるように配置されたフォトセンサに当たる
迷光の量を推定する。最後に、非理想フィルタ特性を明
らかにし、ジグザグの補償スペクトルを平滑化するよう
に方程式に修正が加えられる。

【００２１】

【実施例】図１には、本発明を取り入れた分光計の実施
例が示されている。図１の場合、光源１００によって、
放射角度の広い、連続した広いスペクトルの光が得られ
る。色消しコリメーション・レンズ・システム１０２
は、放射光源をほぼ干渉性で、平行な光ビームに変換す
る。フィルタ１０４（詳細に後述する）は、コンピュー
タ（不図示）の制御で光路に出入りする。不透明シャッ
タ１０６は、コンピュータの制御で光路に出入りし、光
源１００からの光を完全にブロックする。化学試料１０
８は、コンピュータの制御で光路に出入りする。集束レ
ンズ１１０は、光をスリット１１２に集束させる。この
光は、次に、回折格子１１４に送られ、ここで、スペク
トル分散され、かつ、フォトダイオード・アレイ１１６
に集束させられる。高次の光を阻止するための２つの遮
光フィルタ（１１８及び１２０）については、さらに詳
細に後述する。

【００２２】図１に示すシステムは、フィルタ１０４及
びフィルタ１１８及び１２０を除けば従来のものであ
る。フィルタ１０４を除けば、このシステムの構成及び
コンポーネントには、例えば、レンズの代わりにミラー
を用いるとか、回折格子の代わりにプリズムまたは光学
ウェッジまたは他のスペクトル分散手段を用いるとか、
フォトダイオードの代わりに電荷結合素子（ＣＣＤ）ア
レイまたは他のタイプのフォトセンサを用いるといっ
た、多くの適合するバリエーションが存在する。既知の
システムでは、図１においてフィルタ１０４が配置され
ている場所に、高次の光を阻止するための光学フィルタ
が配置される（例えば、Ｂｏｏｓｔｒｏｍ）。しかし、
後述するような、短いＵＶ波長の迷光の影響を低減する
ためのフィルタ１０４の利用、及び、後述するような、
フィルタ１１８及び１２０と組み合わせたフィルタ１０
４の利用は、新規である。

【００２３】特定のサンプル実施例の場合、ランプ光源
１００は、ジュウテリウムＵＶ光源及びタングステンＶ
ｉｓ／ＮＩＲ光源を組み合わせたアセンブリである。結
果得られるアセンブリは、約１９０ｎｍ〜１１００ｎｍ
の波長スペクトルにわたる準連続光を発生する。フィル
タ１０４は、４２０ｎｍより短い波長をブロックし、４
２０ｎｍより長い波長を透過する市販のフィルタであ
る、ＳｃｈｏｔｔＧＧ４２０（製品名）である。フィ
ルタ１１８は、３８０ｎｍより短い波長をブロックし、
３８０ｎｍより長い波長を透過する色付きガラス・フィ
ルタである。フィルタ１２０は、７６０ｎｍより短い波
長をブロックし、７６０ｎｍより長い波長を透過する誘
電体干渉フィルタである。

【００２４】図２には、フィルタ１１８及び１２０に関
連したフォトダイオード・アレイ１１６が示されてい
る。理想のシステムでは、各フォトダイオードは、極め
て狭い波長バンドだけしか受光しない。実際のシステム
では、１９０ｎｍの光（点線２００）は、より高次に回
折されるだけでなく、部分的に散乱するので、１９０ｎ
ｍの光の中には、３８０ｎｍ〜７６０ｎｍの範囲の光
（点線２０２）を受けるように配置されたフォトダイオ
ードに向かうものもあり、また、１９０ｎｍの光の中に
は、７６０ｎｍ〜１１００ｎｍの範囲の光（点線２０
４）を受けるように配置されたフォトセンサに向かうも
のもある。同様に、１１００ｎｍの光（点線２０６）
は、部分的に散乱するので、１１００ｎｍの光の中に
は、１９０ｎｍ〜３８０ｎｍのバンドの光を受けるよう
に配置されたフォトダイオードに当たるものもある。１
９０ｎｍ〜３８０ｎｍの波長を受光するように配置され
たフォトダイオードには、フィルタがない。３８０ｎｍ
〜７６０ｎｍの波長を受光するように配置されたフォト
ダイオードは、二次波長の光を阻止し、３８０ｎｍより
短い波長の迷光（点線２０２）も阻止するフィルタ１０
８によるフィルタリングが施される。７６０ｎｍ〜１１
００ｎｍの波長を受光するように配置されたフォトダイ
オードは、フィルタ１１８とフィルタ１２０の両方によ
ってフィルタリングを施される、すなわち、フィルタ１
１８が三次波長を阻止し、フィルタ１２０が、３８０ｎ
ｍを超える二次波長の光及び７６０ｎｍより短い波長の
迷光（点線２０４）を阻止する。フィルタ１１８と１２
０を組み合わせることによって、より高次の波長の光が
阻止され、また、ＵＶ波長の迷光（点線２０２及び２０
４）も阻止される点に留意されたい。しかし、１９０ｎ
ｍ〜３８０ｎｍの波長を受光するように配置されたフォ
トダイオードの場合、ＶｉｓまたはＮＩＲ波長の迷光
（点線２０８）に対するフィルタリングは行わない。上
述のように、分析化学では、１９０ｎｍ〜４００ｎｍの
ＵＶスペクトル・バンドは、極めて重要であり、該バン
ドにおける直線性及び正確さは、不可欠なものである。
直線性及び正確度が高い場合には、該システムは、ＵＶ
光を受けるように配置されたフォトダイオードに当たる
迷光を阻止または補償することが重要になる。

【００２５】本発明は、重要な原理、すなわち、光源か
らの光が特定の波長において選択的にブロックされ、そ
の特定の波長において有限強度が検出される場合、該特
定の波長において検出された強度は、暗電流及び電子オ
フセットの測度になるだけではなく、該強度には、ブロ
ックされない他の波長における光の散乱による迷光の増
分影響も含まれる。フィルタ１０４は、ＵＶ範囲の光を
ブロックし、ＵＶより長い波長の光を透過する。フィル
タ１０４を所定位置につけると、フォトダイオード・ア
レイ１１６によって示される、フィルタ１０４によって
ブロックされるＵＶ範囲の強度には、より長い波長の光
の散乱によって生じる迷光の影響が含まれる。強度スペ
クトルは、光路内のフィルタ１０４によって測定され
る。ＵＶフォトセンサだけの場合、ただ所定位置につけ
た不透明シャッタで測定される暗電流及び電子オフセッ
トだけという代わりに、迷光を含む総合的な影響が、式
（２）における補償に利用される。迷光の影響が、化学
試料を所定位置につけた場合と化学試料を除去した場合
とでは異なる可能性があるという点に留意されたい。従
って、１つは、化学試料を用意して、１つは化学試料を
なしにして、２つの迷光補償スペクトルが測定される。

【００２６】下記の式では、ある波長λ範囲が離散方程
式において指定される点に留意されたい。それぞれに場
合において、その範囲は、特定の実施例における波長λ
を受光するように配置されたフォトセンサに対応する数
ｎと解釈すべきである。すなわち、その範囲が１９０ｎ
ｍ〜１１００ｎｍと仮定すると、λ＝１９０はｎ＝１に
対応し、λ＝１１００は特定の実施例におけるｎの最大
値（アレイ１１６におけるフォトセンサの総数）に対応
する。ＵＶバンドの迷光を補償するような式（２）の修
正は、次の通りである：

【００２７】

【数３】

【００２８】ここで：Ｉ_OS（ｎ）は光路内のフィルタ１
０４によって測定された基準補償スペクトルであるが、
光路内に試料１０８はない。Ｉ_S（ｎ）は光路内のフィ
ルタ１０４と試料１０８の両方によって測定される試料
補償スペクトルである。

【００２９】フィルタの２つの表面における反射、フィ
ルタによる多少の吸収、及び、フィルタ表面のゴミのた
め、フィルタ１０４にはある程度の挿入損失がある点に
留意されたい。第１の挿入損失係数は、４００ｎｍを超
える全ての波長（フィルタ１０４が透過する波長）に関
する光源（フィルタ１０４もなく、化学試料もない）の
離散的基準スペクトルの積分を、フィルタを設けた場合
の同じ波長における同じ光源測定に関する積分によって
割ることによって計算される。次に、フィルタを所定位
置につけ、化学試料は所定位置にない状態での全ての測
定値と、第１の挿入損失係数（一般に１．１〜１．２）
を掛けることによって、挿入損失の補償が行われる。第
２の挿入損失が、４００ｎｍを超える全ての波長に関す
る離散的試料スペクトル（化学試料がある）の積分と、
フィルタを設けた場合の同じ波長における同じ試料スペ
クトル測定に関する積分によって割ることによって計算
される。第２の迷光補償スペクトル（化学試料がある）
と第２の挿入損失係数が掛け合わせられる。挿入損失の
補償のための式（３Ａ）及び（３Ｂ）の修正は、次の通
りである：

【００３０】

【数４】

【００３１】ここで、Ｌ_Oは、下記のように計算され
る、試料がない場合の挿入損失係数である：

【００３２】

【数５】

【００３３】ここで、Ｌは光路に化学試料１０８を挿入
した場合の挿入損失係数であり、下記のように計算され
る：

【００３４】

【数６】

【００３５】上述のように、補償スペクトルＩ_OS（ｎ）
及びＩ_S （ｎ）（挿入損失を補償した）によって、Ｖｉ
ｓ及びＮＩＲ波長を有するが、ＵＶ波長だけを受光する
ように配置されたフォトダイオードに向かって散乱した
光の強度が測定される。上述の式によって測定または補
償されなかった非直線性及び不正確さの一因をなす追加
要素がある、すなわち、ＵＶ波長を有するが、ＵＶ波長
以内のフォトダイオード（適切に配置されたダイオード
以外の）に向かって散乱した光の強度である。例えば、
図２の場合、点線２１０は、１９０ｎｍの光を受けるよ
うに配置されたダイオード以外の、ＵＶバンドのダイオ
ードに向かって散乱した１９０ｎｍの波長を有する光を
表している。点線２１０に対応する光は、フィルタ１１
８または１２０によるフィルタリングを受けず、結果生
じる影響は、上述の式では測定されないか、または、補
償されないという点に留意されたい。従って、ＵＶ波長
における迷光強度は、実際には、上記のように測定さ
れ、挿入損失が補正されたＩ _OS （ｎ）及びＩ_S（ｎ）を
超える。ＵＳ迷光の影響の一次推定として、ＵＶ波長バ
ンドが、Ｖｉｓ及びＮＩＲ波長バンドと同じパーセンテ
ージの全積分強度を迷光に付与するものと仮定するのが
妥当である。従って、基準補償スペクトルＩ_OS（ｎ）
（フィルタあり、試料なし）と補正係数Ｋ_O を掛け合わ
せるのが妥当であるが、ここで、Ｋ_Oは、試料１０８が
ない場合のＵＶバンドにおけるＵＶ迷光及び挿入損失の
影響を補償する迷光乗数である。Ｋ_O は、基準スペクト
ルＩO 領域を基準補償スペクトルＩ_OS領域で割ったもの
と推定される。同様に、試料補償スペクトルＩ_S （ｎ）
と補正係数Ｋを掛け合わせるのが妥当であるが、ここ
で、Ｋは、試料１０８が存在する場合のＵＶバンドにお
けるＵＶ迷光及び挿入損失の影響を補償する迷光乗数で
ある。Ｋは、試料スペクトルＩ領域を試料補償スペクト
ルＩ_S で割ったものと推定される。ＵＶバンドにおける
Ｖｉｓ及びＮＩＲ迷光、挿入損失、及び、ＵＶバンドに
おけるＵＶ迷光を補償する方程式は、次の通りである：

【００３６】

【数７】

【００３７】可能性のある最良の正確さと直線性を実現
するのに必要とされる追加改良が２つある。第１の改良
では、Ｖｉｓ及びＮＩＲ光がＵＶ範囲の迷光を発生する
が、Ｖｉｓスペクトル範囲の迷光が発生しないのは、物
理的に不合理であるという事実が明らかにされる。上記
式によれば、４００ｎｍの吸収スペクトルにステップが
生じる。

【００３８】特定の実施例（式４Ａ及び４Ｂ）の場合、
一次補正は、４００ｎｍ〜６００ｎｍの波長範囲におい
て補償スペクトルＩ_OS（ｎ）及びＩ_S （ｎ）と比率Ｆを
掛け合わせることによって実施されるが、ここで、Ｆ
は、４００ｎｍの波長に対応するｎの値において１．０
であり、また、Ｆは、４００ｎｍと６００ｎｍの間にお
ける線形遷移または他の平滑遷移の場合、６００ｎｍの
波長に対応するｎの値において０．０である。

【００３９】第２の改良によれば、ジグザグのラインが
平滑になる。つまり迷光は、一般に強度が低く、多少ラ
ンダムになる可能性がある点に留意されたい。結果とし
て、補償スペクトルＩ_OS（ｎ）及びＩ_S （ｎ）はかなり
ジグザグになる可能性がある。補正スペクトルは、複数
回にわたるサンプリングを行い、各フォトセンサ毎に複
数サンプルを平均するか、あるいは、例えば、隣接する
フォトセンサからの測定値の移動平均を計算して、平滑
化曲線を単純に計算することによって平滑化することが
可能である。

【００４０】以下に、本発明の特徴的構成をまとめる。１．特定の波長バンド内における分光計での迷光の影響
を測定し、補償するための方法において、（ａ）ある光
源スペクトルの波長を有する光源（１００）によって感
光素子（１１６）を照射するステップと、（ｂ）光源ス
ペクトル全体ではなく、光源スペクトル内の特定の波長
バンドをブロックするステップと、（ｃ）特定の波長バ
ンドがブロックされている間に、感光素子の応答として
補償スペクトルを測定するステップと（特定の波長バン
ド内の波長における感光素子の応答は、迷光の影響を含
む総合的オフセットの測度である）、（ｄ）ステップ
（ｃ）において得られた結果を用いて、迷光の影響を補
償するステップから構成される方法。

【００４１】２．特定の波長バンド内における分光計
の正確さ及び直線性を向上させるための方法において、
（ａ）ある光源スペクトルの波長を有する光源（１０
０）によって感光素子（１１６）を照射するステップ
と、（ｂ）光源スペクトル全体ではなく、光源スペクト
ル内の特定の波長バンドをブロックするステップと、
（ｃ）特定の波長バンドがブロックされている間に、感
光素子の応答として基準補償スペクトルを測定するステ
ップと（特定の波長バンド内の波長における感光素子の
応答は、迷光の影響を含む総合的オフセットの測度であ
る）、（ｄ）基準強度スペクトルを測定するステップ
と、（ｅ）特定の波長バンド内において、ステップ
（ｄ）の基準強度スペクトルからステップ（ｃ）の基準
補償スペクトルを減ずることによって、改善された基準
強度スペクトルを得るステップから構成される方法。

【００４２】３．特定の波長バンド内における分光計
の正確さを向上させるための方法において、（ａ）ある
光源スペクトルの波長を有する光源（１００）によって
感光素子（１１６）を照射するステップと、（ｂ）光源
スペクトル全体ではなく、光源スペクトル内の特定の波
長バンドをブロックするステップと、（ｃ）試料（１０
８）が存在する場合、特定の波長バンドがブロックされ
ている間に、感光素子の応答として試料補償スペクトル
を測定するステップと（特定の波長バンド内の波長にお
ける感光素子の応答は、迷光の影響を含む総合的オフセ
ットの測度である）、（ｄ）試料強度スペクトルを測定
するステップと、（ｅ）特定の波長バンド内において、
ステップ（ｄ）の試料強度スペクトルからステップ
（ｃ）の試料補償スペクトルを減ずることによって、改
善された試料強度スペクトルを得るステップから構成さ
れる方法。

【００４３】４．（ｆ）特定の波長バンド外の全波長
について、ステップ（ｄ）のスペクトル領域を計算する
ステップと、（ｇ）特定の波長バンド外の全波長につい
て、ステップ（ｃ）の補償スペクトル領域を計算するス
テップと、（ｈ）ステップ（ｆ）の領域をステップ
（ｇ）の領域で割ったものとして挿入損失乗数を計算す
るステップと、（ｉ）ステップ（ｅ）においてステップ
（ｃ）の補償スペクトルを利用する前に、ステップ
（ｃ）の補償スペクトルにステップ（ｈ）の挿入損失乗
数を掛けるステップから構成される、挿入損失に関する
補償方法がさらに含まれることを特徴とする、上記２又
は３に記載の方法。

【００４４】５．（ｊ）全ての波長についてステップ
（ｄ）のスペクトル領域を計算するステップと、（ｋ）
全ての波長についてステップ（ｃ）の補償スペクトル領
域を計算するステップと、（ｌ）ステップ（ｊ）の領域
をステップ（ｋ）の領域で割ったものとして追加迷光乗
数を計算するステップと、（ｍ）ステップ（ｅ）におい
てステップ（ｃ）の補償スペクトルを利用する前に、ス
テップ（ｃ）の補償スペクトルにステップ（ｌ）の迷光
乗数を掛けるステップから構成される、特定の波長バン
ドの波長と同じ波長を有する迷光を補償するための方法
がさらに含まれることを特徴とする、上記２または３に
記載の方法。

【００４５】６．（ｏ）第１の波長における値が１．
０で、第２の波長における値が０．０であり、第１の波
長と第２の波長の間の波長については、１．０から０．
０まで線形に遷移する倍率Ｆをステップ（ｃ）の補償ス
ペクトルに掛けるステップから構成される、有限ブロッ
キング遷移を補償する方法がさらに含まれることを特徴
とする、上記４に記載の方法。

【００４６】７．（ｃ１）ステップ（ｃ）を複数回繰
り返すステップと、（ｃ２）ステップ（ｃ１）の複数測
定値を数値的に平均するステップと、（ｃ３）ステップ
（ｃ）のスペクトルに関連する全てのステップにおい
て、ステップ（ｃ）のスペクトルの代わりにステップ
（ｃ２）の平均値を利用するステップから構成される、
平滑化方法がさらに含まれることを特徴とする、上記４
または５に記載の方法。

【００４７】８．（ｃ１）Ｃ（ｎ）を、例えば、Ｃ
（ｎ−１）、Ｃ（ｎ）、及び、Ｃ（ｎ＋１）の平均値に
置き換えるステップ（ここで、Ｃ（ｎ）は、ステップ
（ｃ）の補償スペクトルの離散値を表す）から構成され
る、平滑化方法がさらに含まれることを特徴とする、上
記４または５に記載の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を取り入れた分光計の実施例に関するブ
ロック図である。

【図２】図１に示すフォトダイオード・アレイ及びフィ
ルタの拡大ブロック図である。

【符号の説明】

１００光源１０２レンズ・システム１０４フィルタ１０６不透明シャッタ１０８化学試料１１０集束レンズ１１２スリット１１４回折格子１１６フォトダイオード・アレイ１１８遮光フィルタ１２０遮光フィルタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】特定の波長バンド内における分光計での
迷光の影響を測定し、補償するための方法において、（ａ）ある光源スペクトルの波長を有する光源（１０
０）によって感光素子（１１６）を照射するステップ
と、（ｂ）光源スペクトル全体ではなく、光源スペクトル内
の特定の波長バンドをブロックするステップと、（ｃ）特定の波長バンドがブロックされている間に、感
光素子の応答として補償スペクトルを測定するステップ
と（特定の波長バンド内の波長における感光素子の応答
は、迷光の影響を含む総合的オフセットの測度であ
る）、（ｄ）ステップ（ｃ）において得られた結果を用いて、
迷光の影響を補償するステップから構成される、方法。