JPS59174724A - 分光光度値をデイジタルデ−タに直接変換する方法及び装置 - Google Patents

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。

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ィ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、これはコンピュータによる処理のためにはディジ
タルデータに変換されなければ々らない。

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って誘起されるエラー（誤シ）が
生じやすく、精度も不充分と々り易い。

更に、コンピュータを用いてデータを評価する場合には
、アナログ／ディジタル変換器が分光光度計の出力とコ
ンピュータ間のインターフェイスとして必要であシ、か
くして装置の価格が上昇する０ 〔発明の概要〕 本発明の主要が目的は、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、ディジタ
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
ジセンサマトリックス及び光学系を使用することによシ
本発明によって達せられるが、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ィルタを通
過せしめることによっ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、分光光度計の出方部分は光測定装
置として出口スリット及び光検知器もしくはホトダイオ
ードの列を有する。スリット及びホトダイオードの場合
−Ｆｉ、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、あるいは、列全体が単一の増幅器
によって逐次クロックされ、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ックランダ
ムアクセスメモリー、好まＬ＜ｔｆ６ｓ。

５３６の素子を有するダイナミックランダムアクセスメ
モリーを利用するものであって、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ッチから構成され
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シ出すことができる。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ッ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、メモリチップは
、特定の波長が活性素子の異々る行に当るように物理的
に位置付けられ、中、　　性濃度フィルタが行に沿って
直線的に元を減衰さ、　　せるように光路に位置付けら
れる。

未知試料の波長し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。波長りに
位置付けられたメモリ素子の行は左から右へポーリング
（走：１１Ｆ）される。このポーリングの結果はその行
が、その行の残部が、Ｐｌから右に、素子が出力で状態
変化を起すことを招くに十分、照射されていることを示
す０（零）であるｐｉ点に対してディジタルの結果であ
ることを示す。未知試料の測定時、新た力遷移点Ｐ２　
’ｊｉ生じ、そして、未知試料の反射率は、は、状態変
化が起きｋかったことを示す全ディジタル出力がディジ
タルカウンタによシカラントされる。標準光源及び未知
光源に関するとのカウントはコンピュータに記憶される
°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、ポイズ
のミクロンテクノロジイー社（Ｍｉｃｒｏｎ　Ｔｅ−ｃ
ｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｃ、　ｏｆ　Ｂｏｊｓｅ　、　Ｉｄ
ａｈｏ）によシ裂造された１２８ｘ２５６の二次元アレ
ーのセンサ群を有するＩｓ　３２が挙けられる０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
イッチからなる。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することによっ
て行われる。セルは標準の６５に読取り一書取りサイク
ルを用いて、読取られあるセルにリセットされる。

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、り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々実施態様によれば、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がらの元は、入射スリット２ｔｌ−透過し、
中性濃度勾配フィルタ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、フィルタ６からのイメージは
第２のレンズγ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１ｏ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Ｒ１０の多数の行に亘シ拡げるように構成
される。

好ましいセンサとしては、ｌ３３２　イメージセンサ又
け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、光度をディジタルデータへ
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
生するだめの制御回路１１により制御される。発振器１
２は、測定すべき光度用の正確な感知（読増シ）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けイメージセンサ１０の出力側に設けられ
、各行に関するイメージセンサのディジタル出力をカウ
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、本発明に従って計算を
行い、かつ、後月のためそのデータを記憶するコンピュ
ータ１４に入力される。

操作に当っては、イメージセンサ１０Ｆｉ％定（７）波
長が活性素子の異なる行に当るように、物理的に位置付
けられる。光路中の中性濃度フィルタは図２に示す通り
、左側で最も大きな減衰全件いつつ行に沿って直線的に
光を減衰する。

未知試料の波長りにおける反射率の測定を、標準として
波長りの既知の反射率Ｒ１の物質を用いて行わんとする
ならば、次の方法工徨が行なわれる。

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行のアドレ
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０当初論理（ロジック）１
の状態にセットされた素子を有するイメージセンサは、
２１点の右側に、素子が状態変化するに十分照らされて
いることを示す、その行の残りが論理Ｏである２１点ま
で論理１パルス出力を生じるであろう。カウンタ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
のためコンピュータ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の同じ行に
信号を送シ、カウンタ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＝−Ｅ−Ｌ　−Ｒ１として計算
１ される。

別の方法は、Ｐ２のカウントがＰ１０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Ｐｌ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＝ＬＬ−Ｒ１として計算１ される。

明らか々通り、制御回路１１はイメージセンサの全部の
行に質問して、完全にディジタル型の元の画像（イメー
ジ）の完全なビデオ再得成を得ることができる。元の光
度値から得られたこのディジタルの情報はアナログ回路
を用いておらず、要すれば、コンピュータによシ直接的
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、異々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、例示によって説明さ
れているが限定によっ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々い限シ種々の変
形及び変換が々されてもよい０

【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に従った、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ック図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　分元元度値をディジタルデータに直接変換する方法
   であって、 ａ）各素子が感光性コンデンサ及びアクセススイッチを
   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
   応するディ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ィルタを透過せしめて照
   射し： Ｃ）上記した行に関するセンサのディジタル出力を調べ
   て該行中の状態変化数に対応するディジタルデータを得
   ； ｄ）イメージセンサに、未知光源を用いて、その光を上
   記したフィルタを透過せしめて照射し； ｅ）上記した行に関するセンサのディジタル出力を調べ
   て該行中の状態変°化数に対応するディジタルデータを
   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
   らのディジタルデータの関数として、未知光源の光度を
   咳行に関するディジタルの形で測定する ことを特徴とする方法。 ２　さらに、複数の行を用意して、照射工程が、標準及
   び未知光源の異々る波長がセンサの異なる行に配置され
   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を特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 Ｆ２ ４．　測定工程において、Ｒ２＝下「−Ｒ１（ここで、
   Ｒ１は積行に関する標準光源の光度を表わす）に従って
   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０ ５、　工程Ｃ）において、７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ラン）Ｐｉを得、かつ、測定工程に
   おいて、Ｒ２＝−Ｆ−？−−Ｒ１（ここでＩ Ｒ１は核行に関する標準光源の光度を表わす）に従って
   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
   ィルタに先んじて、スリット及び回折格子を通して通過
   せしめる特許請求の範囲第２ｍ記載の方法。 ７　分光光度値をディジタルデータに直接変換する装置
   であって、 ａ）各素子が感光性コンデンサ及びアクセススイッチを
   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
   応するディジタル出力信号を発するイメージセンサ； ｂ）元がセンサに達するに透過する中性濃度勾配フィル
   タと、イメージセンサに既知強度を有する標準光源及び
   未知光源で照射する手段；Ｃ）標準及び未知光源に対す
   る行中の状態変化数に対応するディジタルデータを生成
   するため上記した行に対するセンサのディジタル出力第
   １の感知手段； ｄ）上記した第１の手段及び標準光源の既知強度よシデ
   イジタルデータの作用として上記した行に対するディジ
   タル型未知光源の強度を測定する第２の手段 から々ることを特徴とする装置。 ８、　センサがさらに複数の行からなり、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
   る行に配置するための手段からなる特許請求の範囲第７
   項記載の装置。 ９　第１の手段が、標準光源について状態変化の々い素
   子の数Ｐｌ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からなる特
   許請求の範囲第７項記載の装置。 １０、　　第２の手段が、Ｒ２＝１２　−Ｒ１（ここで
   、Ｉ Ｒ１は積行に関する標準光源の光度を表わす）に従って
   未知光源の光度Ｒ２を計算°するための手段からなる特
   許請求の範囲第９行記載の装置。 １１、照射手段が、中性濃度勾配フィルタに先んじて、
   スリットとそれに続く回折格子からなる特許請求の範囲
   第８項記載の装置。