KR101890944B1 - 분광 특성 측정 방법 및 분광 특성 측정 장치 - Google Patents

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오츠카 일렉트로닉스 가부시키가이샤
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Abstract

피측정광의 분광 특성을 보다 고정밀도로 측정하기 위한 분광 특성 측정 방법이 제공된다. 분광 특성 측정 방법은, 제1 파장 범위에 검출 감도를 갖는 분광 측정기에 대하여, 그 파장 범위가 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위로 되어 있는 광을 입사시키는 스텝과, 분광 측정기에 의해 검출된 제1 스펙트럼 중 제2 파장 범위 이외의 범위에 대응하는 부분으로부터 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득하는 스텝과, 특성 정보를 제1 파장 범위 중 제2 파장 범위까지 외삽 처리하여, 분광 측정기에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴을 취득하는 스텝을 포함한다.

Description

분광 특성 측정 방법 및 분광 특성 측정 장치{SPECTRAL CHARACTERISTIC MEASUREMENT METHOD AND SPECTRAL CHARACTERISTIC MEASUREMENT APPARATUS}
본 발명은, 피측정광의 분광 특성을 보다 고정밀도로 측정하기 위한 분광 특성 측정 방법 및 분광 특성 측정 장치에 관한 것이다.
종래부터, 발광체 등의 평가를 행하기 위한 기술로서, 분광 계측이 널리 이용되고 있다. 이와 같은 분광 계측에 이용되는 분광 특성 측정 장치에서는, 일반적으로, 측정 대상의 발광체 등으로부터의 피측정광을 분광기(전형적으로는, 회절 격자)를 이용하여 각각의 성분으로 분광하고, 분광된 각 성분을 광 검출기에 의해 검출한다. 피측정광 이외의 영향을 극력 저감하기 위해, 이들의 분광기나 광 검출기는, 케이스 내에 수납된다.
그러나, 현실적으로는, 광 검출기에 의한 검출 결과는, 케이스 내부의 난반사한 광, 분광기 표면에서 확산 반사한 광, 및 측정 차수 이외의 차수를 갖는 광 등의 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 이들의 광은 「미광」이라고 칭해진다. 이와 같은 의도하지 않은 미광에 의한 영향을 억제하기 위해, 각종의 방법이 제안되어 있다.
예를 들면, 일본 특허 공개 평11-030552호 공보에는, 분광 광도계의 분산 광학계로부터 유도된 광을 다수의 수광 소자를 갖는 수광기에 의해 측정하는 경우에 생기는 미광의 영향을, 그 분광 광도계의 측정 상수로서 정확하게 평가하고, 그 영향을 제거하는 미광 보정 방법이 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2002-005741호 공보에는, 스펙트럼 측정 장치 내부에 발생하는 미광이나, 검출 소자의 표면의 반사나 회절에 의해 생기는 불필요한 광의 영향을, 검출 신호의 처리에 의해 제거하고, 정밀도가 좋은 스펙트럼 강도 신호를 얻을 수 있는 스펙트럼 측정 장치가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2010-117343호 공보에는, 보정 영역(분광기에 의해 분광된 광이 입사하지 않는 영역)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 보정값을 산출하고, 검출 영역(분광기로부터의 광의 입사면에 대응하는 영역)에서 검출된 측정 스펙트럼에 포함되는 각 성분값으로부터, 그 산출한 보정값을 감함으로써 보정 측정 스펙트럼을 산출함으로써, 스펙트럼을 보다 단시간 또한 고정밀도로 측정하는 광학 특성 측정 장치가 개시되어 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2009-222690호 공보에는, 측정 데이터로부터 미광을 제거하는 것이 가능한 저렴한 분광 측정기가 개시되어 있다.
그러나, 일본 특허 공개 평11-030552호 공보에 개시된 미광 보정 방법에서는, 각 수광 소자에 의해 측정한 수광 신호 강도와, 상기 파장에 대응하는 수광 소자에 의해 측정한 수광 신호 강도와의 비를, 검출기를 구성하는 수광 소자의 수만큼 산출할 필요가 있다. 그 때문에, 상대적으로 많은 시간을 요한다고 하는 과제가 있다.
또한, 일본 특허 공개 제2002-005741호 공보에 기재된 스펙트럼 측정 장치는, 상기 보정 처리의 구체적인 내용을 개시하는 것은 아니다.
또한, 일본 특허 공개 제2010-117343호 공보에 개시된 광학 특성 측정 장치에서는, 검출 감도가 있는 파장 범위의 전체에 걸쳐서 미광 성분이 균일한 것을 전제로 하고 있고, 장치 구성에 따라서는, 반드시 미광 성분이 파장 범위의 전체에 걸쳐서 균일하지는 않는다.
또한, 일본 특허 공개 제2009-222690호 공보에 개시된 분광 측정기에서는, Δλ에 대한 분광 방사 조도를 이용하여 미광 성분을 보정하는 의미에 있어서는 바람직하지만, 2개의 필터 또는 필터군을 이용할 필요가 있고, 측정을 신속화할 수 없음과 함께, 장치 구성이 복잡화한다고 하는 과제가 있다. 또한, 2개의 필터의 특성을 완전하게 일치시키는 일은 어려워, 분광 스펙트럼의 측정 정밀도를 높이는 것이 어렵다고 하는 과제가 있다. 또한, 필터의 차단 특성의 범위밖에 미광을 보정할 수 없으므로, 검출기가 검출 가능한 파장 범위의 일부밖에, 실제의 검출에 사용할 수 없다고 하는 과제가 있다.
<발명의 개요>
본 발명은 이와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 그 목적은, 피측정광의 분광 특성을 보다 단시간 또한 고정밀도로 측정 가능한 분광 특성 측정 방법 및 분광 특성 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 어느 국면에 따르는 분광 특성 측정 방법은, 제1 파장 범위에 검출 감도를 갖는 분광 측정기에 대하여, 그 파장 범위가 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위로 되어 있는 광을 입사시키는 스텝과, 분광 측정기에 의해 검출된 제1 스펙트럼 중 제2 파장 범위 이외의 범위에 대응하는 부분으로부터 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득하는 스텝과, 특성 정보를 제1 파장 범위 중 제2 파장 범위까지 외삽 처리하여, 분광 측정기에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴을 취득하는 스텝을 포함한다.
바람직하게는, 분광 특성 측정 방법은, 패턴을 이용하여, 피측정광을 분광 측정기에 입사시킨 경우에 검출되는 제2 스펙트럼을 보정하고, 피측정광의 분광 특성을 나타내는 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝을 더 포함한다.
더욱 바람직하게는, 분광 측정기는, 입사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하고 있고, 광 검출기는, 제1 파장 범위의 광이 입사하도록 설계된 제1 검출 영역과, 제1 검출 영역 이외의 제2 검출 영역으로 이루어지는 검출면을 갖고 있다. 분광 특성 측정 방법은, 제2 스펙트럼을 검출할 때에 제2 검출 영역에 있어서 검출된 신호 강도를 취득하는 스텝을 더 포함한다. 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝은, 신호 강도에 기초하여 패턴을 보정하고, 제2 스펙트럼으로부터 그 보정 후의 패턴을 감하여, 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝을 포함한다.
더욱 바람직하게는, 제2 검출 영역은, 제1 검출 영역에 계속되는 단파장측에 설정된다.
혹은 더욱 바람직하게는, 제2 검출 영역은, 복수의 검출 소자를 포함하고, 신호 강도는, 복수의 검출 소자의 각각에 의해 검출된 신호 강도의 평균값이다.
바람직하게는, 패턴을 취득하는 스텝은, 취득된 특성 정보를 근사하는 지수 함수를 결정하는 스텝을 포함한다.
본 발명의 다른 국면을 따르는 분광 특성 측정 장치는, 제1 파장 범위에 검출 감도를 갖는 분광 측정 수단과, 분광 측정 수단에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴을 기억하는 기억 수단과, 피측정광을 분광 측정 수단에 입사시킴으로써 검출되는 스펙트럼을, 패턴을 이용하여 보정하고, 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 보정 수단을 포함한다. 패턴은, 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위 이외의 범위에 대해서 얻어진 미광 성분을 나타내는 특성 정보로부터 결정된 근사 함수, 및, 그 근사 함수를 나타내는 데이터 세트 중 어느 하나이다.
바람직하게는, 근사 함수는, 지수 함수이다.
바람직하게는, 분광 측정 수단은, 입사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하고 있고, 광 검출기는, 제1 파장 범위의 광이 입사하도록 설계된 제1 검출 영역과, 제1 검출 영역 이외의 제2 검출 영역으로 이루어지는 검출면을 갖고 있다. 보정 수단은, 피측정광이 입사되어 스펙트럼을 검출할 때에 제2 검출 영역에 있어서 검출된 신호 강도를 취득하는 수단과, 취득된 신호 강도에 기초하여 패턴을 보정하는 수단과, 검출된 스펙트럼으로부터 보정 후의 패턴을 감하여, 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 수단을 포함한다.
본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징, 국면 및 이점은, 첨부한 도면과 관련하여 이해되는 본 발명에 관한 다음의 상세한 설명으로부터 명백하게 될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치의 외관도.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 측정기 본체의 개략 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치의 광 검출기로부터 출력되는 검출 결과의 일례를 나타내는 개념도.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 측정기 본체에 내장되어 있는 광 검출기의 검출면을 도시하는 모식도.
도 5는 도 4에 도시하는 광 검출기에 의해 검출되는 스펙트럼을 설명하는 모식도.
도 6은 본 발명의 실시 형태에 따른 처리 장치의 하드웨어 구성을 도시하는 개략 구성도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 미광 패턴 취득에 관한 처리 내용을 모식적으로 도시하는 도면.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 미광 패턴 취득에 관한 수순을 나타내는 플로우차트.
도 9는 본 발명의 실시 형태에 따른 통상 측정시에 있어서의 다크 보정 및 미광 보정을 포함하는 보정 처리에 관한 처리 내용을 모식적으로 도시하는 도면.
도 10은 본 발명의 실시 형태에 따른 통상 측정시에 있어서의 다크 보정 및 미광 보정을 포함하는 보정 처리에 관한 수순을 나타내는 플로우차트.
도 11은 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치의 처리 장치에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도.
도 12a 내지 도 12d는 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치에 있어서 기억되는 미광 패턴의 데이터 구조의 일례를 나타내는 모식도.
도 13은 커트 필터 및 미광 특성에 대한 측정예.
도 14a 및 도 14b는 미광의 온도 의존성에 대한 측정예.
도 15a 및 도 15b는 미광의 온도 의존성에 대한 측정예.
도 16a 및 도 16b는 미광의 온도 의존성에 대한 측정예.
도 17은 미광의 온도 의존성에 대한 측정예.
본 발명의 실시 형태에 대하여, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는, 동일 부호를 붙여서 그 설명은 반복하지 않는다.
<A. 장치 전체 구성>
도 1을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치(1)의 전체 구성에 대해서 설명한다. 분광 특성 측정 장치(1)는, 각종의 발광체(이하, 「대상물」이라고 칭함)의 분광 특성(스펙트럼)을 측정한다. 분광 특성 측정 장치(1)는, 이 측정한 스펙트럼에 기초하여, 대상물의 밝기나 색조 등의 광학 특성을 산출하도록 해도 된다. 또한, 밝기란, 대상물의 휘도나 광도 등을 의미하고, 색조란, 대상물의 색도 좌표, 주파장, 자극 순도, 및 상관색 온도 등을 의미한다. 분광 특성 측정 장치(1)는, 발광 다이오드(LED:Light Emitting Diode)나 플랫 패널 디스플레이(FPD:Flat Panel Display) 등의 측정에 적용할 수 있다.
분광 특성 측정 장치(1)는, 분광 측정기 본체(이하, 「측정기 본체」라고 칭함)(2)와 처리 장치(100)를 포함한다. 측정기 본체(2)에는, 광 파이버(4)를 통하여, 광 취출부(6)가 접속되어 있다. 광 취출부(6)에 의해 취입된 대상물로부터 방사된 광(이하, 「피측정광」이라고 칭함)은, 광 파이버(4)를 통하여 측정기 본체(2)로 유도된다.
측정기 본체(2)는, 후술하는 바와 같이, 대상물로부터 측정기 본체(2)에 입사하는 피측정광을 분광하고, 그것에 포함되는 각 성분의 강도에 따른 검출 결과(신호 강도)를 처리 장치(100)에 출력한다. 후술하는 바와 같이, 측정기 본체(2)는, 그 내부에, 피측정광을 분광하는 분광기와, 분광기에 의해 분광된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하고 있다.
분광 특성 측정 장치(1)는, 미리 취득된 미광에 기인하는 오차 성분을 나타내는 패턴(이하, 「미광 패턴」이라고 칭함)을 갖고 있고, 이 미광 패턴을 각 측정시의 상황에 따라서 보정하여, 각 상황에 있어서의 미광을 나타내는 스펙트럼(이하, 「미광 스펙트럼」이라고 칭함)을 결정(추정)한다. 이 미광 스펙트럼이 미광에 기인하는 오차 성분을 나타낸다. 측정된 스펙트럼(이하, 「측정 스펙트럼」이라고 칭함)을 이 추정된 미광 스펙트럼으로 보정하여, 미광에 기인하는 오차를 제외한 측정 결과를 얻는다. 분광 특성 측정 장치(1)는, 이와 같은 미광에 의한 오차의 영향의 배제 외에, 광 검출기에 흐르는 암전류에 의한 오차의 영향도 배제한다.
<B. 측정기 본체의 구성>
도 2는, 측정기 본체(2)의 개략 단면도이다. 도 2를 참조하여, 측정기 본체(2)는, 셔터(21)와, 슬릿(22)과, 커트 필터(23)와, 분광기(24)와, 광 검출기(25)를 포함한다. 이들의 구성 요소는, 케이스(26) 내에 수납된다. 케이스(26)의 일부에는, 광 취입구(20)가 형성되어 있다. 광 취입구(20)는, 광 파이버(4)와 접속된다. 광 파이버(4)에 의해 유도된 피측정광은, 케이스(26) 내에 입사하고, 소정의 광축(Ax)을 따라서 전파한다. 광 취입구(20)의 측으로부터 순서대로, 이 광축(Ax)을 따라서, 셔터(21), 슬릿(22), 커트 필터(23), 및 분광기(24)가 배치된다. 즉, 피측정광은, 슬릿(22) 및 커트 필터(23)를 통과한 후에 분광기(24)에 입사한다.
셔터(21)는, 케이스(26)의 외부로부터 케이스(26) 내에 입사하는 광을 차단한다. 셔터(21)는, 광 검출기(25)에 있어서의 교정 기준으로 되는 스펙트럼(이하, 「다크 스펙트럼」이라고 칭함)을 취득하기 위해, 케이스(26) 내에 광이 입사하지 않는 상태를 만든다. 일례로서, 셔터(21)는, 광축(Ax)에 대하여 수직 방향으로 변위할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 셔터(21)가 광축(Ax) 상에 존재하는 경우(이하, 「클로즈 위치」라고 칭함)에는, 케이스(26) 내에 입사하는 광은 차단된다. 또한, 케이스(26) 내에 입사하는 광을 차단한 상태에서, 광 검출기(25)에 의해 검출되는 다크 스펙트럼을 측정하는 조작을, 「다크 측정」이라고 칭한다. 이 「다크 측정」과 구별하기 위해, 통상적인 대상물에 대한 스펙트럼을 측정하는 조작을 「통상 측정」이라고 칭한다.
한편, 셔터(21)가 광축(Ax)으로부터 떨어진 위치에 위치하는 경우(이하, 「오픈 위치」라고 칭함), 피측정광은 케이스(26) 내에 취입된다. 또한, 도 2에는, 셔터(21)를 케이스(26) 내에 설치하는 구성에 대해서 예시하였지만, 케이스(26)의 외부에 설치해도 된다. 또한, 피측정광을 차단하는 기구에 대해서는, 어느 쪽의 종류의 구성을 채용해도 된다.
분광기(24)는, 광축(Ax) 상에 배치되고, 광축(Ax) 상을 따라서 입사하는 피측정광을 소정 파장 간격으로 복수의 성분으로 분광한다. 분광기(24)가 분광됨으로써 생기는 광은, 광 검출기(25)로 유도된다. 분광기(24)는, 일례로서, 블레이즈 홀로그래픽(blazed holographic)형이라고 불리는 오목면 회절 격자(그레이팅)로 이루어진다. 이 오목면 회절 격자는, 입사하는 피측정광을 소정의 파장 간격의 회절광으로서, 대응하는 방향으로 반사한다. 그 때문에, 분광기(24)에 의해 분광된 광(회절광)은, 공간적인 확장을 갖고, 광 검출기(25)를 향하여 방사된다.
분광기(24)로서는, 상술한 블레이즈 홀로그래픽형의 오목면 회절 격자 대신에, 플랫 포커스(flat focus)형의 오목면 회절 격자 등의 임의의 회절 격자를 채용할 수 있다.
광 검출기(25)는, 분광기(24)에 의해 분광된 피측정광(회절광)을 수광한다. 그리고, 광 검출기(25)는, 수광한 피측정광에 포함되는 각 성분의 강도를 검출한다. 광 검출기(25)에 의해 검출된 강도는, 각 성분에 대응지어져 있다. 그 때문에, 광 검출기(25)로부터의 검출 신호는, 피측정광의 스펙트럼에 상당하다. 광 검출기(25)는, 대표적으로 포토 다이오드 등의 복수의 검출 소자를, 어레이 형상으로 배치한 포토 다이오드 어레이(PDA:Photo Diode Array)로 이루어진다. 혹은, 포토 다이오드 등의 복수의 검출 소자를, 매트릭스 형상으로 배치된 CCD(Charged Coupled Device)이어도 된다. 일례로서, 광 검출기(25)는, 200㎚ 내지 800㎚의 범위에서 512개(채널)의 성분의 강도를 나타내는 신호를 출력 가능하게 구성된다. 또한, 광 검출기(25)는, 검출된 광 강도의 신호를 디지털 신호로서 출력하기 위한 A/D(Analog to Digital) 변환기나 주변 회로를 포함한다.
측정기 본체(2)에서는, 분광기(24) 및 광 검출기(25)는, 입사하는 피측정광 중, 파장 fmin으로부터 파장 fmax의 범위의 성분을 분광기(24)로 유도하도록 광학 설계되어 있는 것으로 한다. 즉, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위(측정 파장)는, 파장 fmin으로부터 파장 fmax의 범위로 된다.
슬릿(22)은, 소정의 검출 분해능을 실현하기 위해, 피측정광의 광속 직경(크기)을 조정한다. 일례로서, 슬릿(22)의 각 슬릿 폭은 0.2㎜ 내지 0.05㎜ 정도로 설정된다. 그리고, 슬릿(22)을 통과한 후의 피측정광은, 커트 필터(23)에 입사한다. 또한, 커트 필터(23)는, 슬릿(22)을 통과한 후의 피측정광의 포커스 위치와 거의 일치하는 위치에 배치된다.
커트 필터(23)는, 케이스(26)에 취입된 피측정광이 분광기(24)에 입사하는 광로인 광축(Ax) 상에 배치된다. 커트 필터(23)는, 이 피측정광에 포함되는 성분 중, 소정의 차단 파장 α보다 짧은 파장의 광을 차단한다. 즉, 커트 필터(23)는, 소정의 차단 파장 α보다 긴 파장을 갖는 광만을 투과시킨다. 후술하는 바와 같이, 이 차단 파장 α는, 측정기 본체(2)의 측정 파장의 하한값(파장 fmin)과 일치시키는 것이 바람직하다.
도 2에는, 미광 패턴을 취득하기 위해 이용하는 커트 필터(31)가 광 파이버(4)의 광로 상에 설치되어 있는 구성을 도시한다. 이 커트 필터(31)는, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위(파장 범위 fmin 내지 fmax)의 일부에만 성분을 갖는 광을, 측정기 본체(2)에 입사시키기 위한 전형적인 구성예이다. 즉, 커트 필터(31)는, 차단 파장 fcut(단, fmin < fcut < fmax)로 하는 하이패스 필터이며, 파장이 차단 파장 fcut보다 짧은 성분의 투과를 저지한다. 그 때문에, 커트 필터(31)의 존재에 의해, 측정기 본체(2)에 입사되는 광에는, 차단 파장 fcut보다 긴 성분만이 포함되게 된다. 또한, 이 커트 필터(31)는, 미광 패턴을 취득하기 위해 필요하며, 통상 측정시에는, 장착할 필요는 없다.
<C. 보정 처리의 개요>
이하, 분광 특성 측정 장치(1)에 있어서의 오차의 보정 처리에 대해서 설명한다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 측정기 본체(2)의 케이스(26)의 내부에 광이 입사하면, 미광이 생길 수 있다. 이 미광은, 케이스(26) 내부에서 난반사한 광, 분광기(24) 표면에서 확산 반사한 광, 및 분광기(24)에서 생긴 측정 차수 이외의 차수를 갖는 광 등을 포함한다. 이와 같은 미광이 광 검출기(25)에 입사함으로써, 광 검출기(25)의 검출 결과에는 오차 성분이 생길 수 있다.
또한, 광 검출기(25)는, CCD 등의 반도체 디바이스로 이루어지고, 이와 같은 반도체 디바이스를 구동할 때에는 암전류가 흐른다. 이 암전류에 의해서도, 광 검출기(25)의 검출 결과에는 오차 성분(이하, 「암전류 스펙트럼」이라고 칭함)이 생길 수 있다. 이 암전류의 크기는, 주위 온도의 영향을 받기 쉬워, 측정 환경에 기인하여 시간적으로 변동할 수 있다.
이상을 통합하면, 광 검출기(25)로부터의 검출 결과(측정 스펙트럼)는, (1) 피측정광의 본래의 스펙트럼, (2) 케이스 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분(미광 스펙트럼), (3) 광 검출기(25)에 흐르는 암전류에 의한 오프셋 성분, 및, (4) 그 밖의 오차 성분을 포함한다.
본원 발명자들은, 특히 (2) 케이스 내부에서 발생하는 미광에 기인하는 오차 성분에 대한 연구의 결과, 미광에 기인하는 오차 성분의 파장 영역에 있어서의 파형(규격화된 미광 스펙트럼/미광 패턴)은, 미광의 강도(절대값)에는 의존하지 않고, 거의 일정한 특성이 유지되는 것을 발견하였다.
따라서, 분광 특성 측정 장치(1)에서는, 측정기 본체(2)에 생길 것인 미광 성분을 나타내는 미광 패턴을 미리 취득해 두고, 이 패턴을 이용하여 각 측정시에 있어서의 미광 성분을 나타내는 미광 스펙트럼을 동적으로 생성(추정)한다. 그리고, 이 동적으로 생성한 미광 스펙트럼을 이용하여, 광 검출기(25)로부터의 측정 스펙트럼을 보정하고, 피측정광의 본래의 스펙트럼을 보다 고정밀도로 결정한다.
(c1 : 미광 패턴)
본 실시 형태에서는, 이와 같은 미광 패턴을 미리 취득하는 방법으로서, 측정기 본체(2)의 검출 감도를 갖는 파장 범위의 일부의 성분만을 갖는 광을 측정기 본체(2)에 입사시키고, 그때에 검출되는 측정 스펙트럼 중, 입사된 광의 강도가 제로이어야 할 파장 범위에 대응하는 부분으로부터, 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득한다.
도 3a 및 도 3b는, 분광 특성 측정 장치(1)의 광 검출기(25)로부터 출력되는 검출 결과의 일례를 나타내는 개념도이다. 보다 구체적으로는, 도 3a는, 측정기 본체(2)의 측정 파장(파장 범위 fmin 내지 fmax)의 성분을 갖는 광을 측정기 본체(2)에 입사한 경우의 예를 나타내고, 도 3b는, 측정기 본체(2)의 측정 파장의 일부(파장 범위 fcut 내지 fmax)의 성분만을 갖는 광을 측정기 본체(2)에 입사한 경우의 예를 나타낸다.
도 3a를 참조하여, 광 검출기(25)로부터의 검출 결과(측정 스펙트럼)는, 입사한 광의 본래의 스펙트럼(30) 외에, 미광에 기인하는 미광 스펙트럼(40), 광 검출기(25)를 흐르는 암전류에 기인하는 암전류 스펙트럼(50), 및 도시하지 않은 다른 오차 성분을 포함한다.
이에 대하여, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 파장 범위 fcut 내지 fmax의 성분만을 갖는 광을 측정기 본체(2)에 입사한 경우에는, 측정 스펙트럼 중, 입사한 광의 성분이 존재하지 않는(즉, 강도가 제로임) 파장 범위 fmin 내지 fcut의 부분에 대해서는, 기본적으로는, 미광 스펙트럼(40) 및 암전류 스펙트럼(50)만을 반영한 것으로 된다. 그 때문에, 측정 스펙트럼 중, 입사한 광의 성분이 존재하지 않는 파장 범위에 대응하는 부분의 특성값으로부터, 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득할 수 있다.
또한, 암전류 스펙트럼(50)(및, 그 밖의 오차 성분)에 대해서는, 셔터(21)(도 2)를 클로즈 위치에 구동하여, 케이스(26) 내에 입사하는 광을 차단함으로써 측정할 수 있다. 즉, 다크 측정의 상태에서는, 기본적으로, 케이스(26) 내에는 미광 성분이 존재하지 않으므로, 이때에 측정되는 스펙트럼(다크 스펙트럼)은, 암전류 스펙트럼(50) 및 그 밖의 오차 성분을 반영하는 것으로 된다.
따라서, 파장 범위 fcut 내지 fmax의 성분만을 갖는 광을 측정기 본체(2)에 입사시킨 경우에 측정되는 측정 스펙트럼으로부터 다크 스펙트럼을 빼서 얻어진 스펙트럼 중, 입사한 광의 강도가 제로인 파장 범위 fmin 내지 fcut의 부분은, 미광 성분만의 특성 정보(미광 스펙트럼(40))를 나타내게 된다.
측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위의 일부의 파장 범위에 강도를 갖는 광을 생성하는 방법으로서는, 각종의 방법이 생각된다. 전형적으로는, 도 2에 있어서 설명한 바와 같은, 소정의 발광 스펙트럼을 갖는 광원으로부터의 광과 파장 필터(커트 필터(31))를 조합하는 방법을 채용할 수 있다. 이하의 설명에서는, 이 커트 필터(31)를 이용하여 미광 패턴을 취득하는 방법에 대해서 설명한다. 단, 본 발명은 이 방법에는 한정되지 않는다.
대체의 방법으로서, 레이저나 LED 등의 반도체 발광 디바이스를 이용해도 된다. 이와 같은 반도체 디바이스는, 특정한 파장 또는 소정의 파장 범위의 광을 발광하기 위해, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위 중, 일부의 파장 범위에 대해, 그 강도를 제로로 한 광을 입사시킬 수 있다.
(c2 : 외삽 처리)
도 3a 및 도 3b에 도시하는 바와 같이, 상술한 바와 같은 커트 필터(31)를 이용하여, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위 중, 일부의 파장 범위에 대하여 미광 패턴을 취득한 경우에는, 그 이외의 파장 범위에 있어서의 미광 패턴이 결락하게 된다.
따라서, 본 실시 형태에서는, 입사하는 광의 강도를 제로로 한 파장 범위에 대하여 취득된 미광 패턴에 대해 외삽 처리하여, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 전체 파장 범위까지 미광 패턴을 확장한다. 이와 같은 외삽 처리로서는, 공지의 기술을 채용할 수 있다.
보다 구체적으로는, 우선, 입사하는 광의 강도가 제로인 파장 범위(도 3b에 도시하는 파장 범위 fmin 내지 fcut)에서 얻어지는 미광 패턴에 대해 내삽 처리를 행함으로써, 특성 정보(파장-신호 강도 특성)를 취득한다. 이때, 특성 정보로서는, 지수 함수를 채용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 지수 함수로서는, 예를 들면, S(λ)=Aㆍexp(Bㆍλ)+C(단, A, B, C : 상수)라고 한 함수를 채용할 수 있다.
그리고, 이 취득된 특성 정보(지수 함수)를 파장 범위 fcut 내지 fmax에 대하여 외삽 처리하여, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위 fmin 내지 fmax에 대한 미광 패턴을 취득할 수 있다. 상술한 바와 같이, 미광 패턴을 지수 함수에 의해 피팅한 경우에는, 파장 범위 fmin 내지 fmax의 사이도 지수 함수의 형태로 미광 패턴이 정의되게 된다.
단, 이 미광 패턴에 대한 내삽 처리(구체적으로는, 피팅 처리)에 이용되는 함수는, 임의의 함수를 이용할 수 있다. 예를 들면, 고차식(high degree equation)이나 대수의 대수식(log-log equation) 등을 채용할 수도 있다. 또한, 후술하는 도 13에 도시하는 측정예에 따르면, 장파장측으로 갈수록, 그 진폭이 저하되는 함수를 이용하는 것이 바람직하다고도 말할 수 있다.
커트 필터가 이상적인 차단 특성을 갖고 있는 경우에는 문제가 없지만, 현실에는, 차단 파장의 근방은, 광의 차단이 충분하지 않는(감쇠량이 작은) 경우가 있으므로, 내삽 처리에는, 차단 파장으로부터 어느 정도 떨어진 파장의 데이터를 이용하는 것이 바람직하다.
(c3 : 진폭 보정)
측정 결과에 포함되는 미광 스펙트럼(40)은, 측정기 본체(2)에 입사되는 광의 광량 등에 의존하여 그 진폭은 변화할 수 있다. 따라서, 분광 특성 측정 장치(1)에서는, 광 검출기(25)의 검출면에, 분광기(24)로부터의 회절광이 입사하는 영역과, 그 회절광이 입사하지 않는 영역을 설정한다. 분광 특성 측정 장치(1)는, 회절광이 입사하지 않는 영역에서 검출되는 신호 강도에 기초하여, 미광 스펙트럼의 진폭을 보정한다.
도 4는, 측정기 본체(2)에 내장되어 있는 광 검출기(25)의 검출면을 도시하는 모식도이다. 도 5는, 도 4에 도시하는 광 검출기(25)에 의해 검출되는 스펙트럼을 설명하는 모식도이다.
도 4를 참조하여, 광 검출기(25)는, 그 검출면으로서, 분광기(24)로부터의 회절광이 입사하는 검출 영역(25a)과, 그 회절광이 입사하지 않는 보정 영역(25b)을 포함한다. 보다 구체적으로는, 검출 영역(25a)은, 측정 파장(파장 범위 fmin 내지 fmax)의 성분이 입사하도록 설계된다. 이에 대하여, 보정 영역(25b)은, 검출 영역(25a)에 계속되는 단파장측의 소정 범위(이하, 「보정 파장」이라고 칭함)의 성분이 입사하도록 설계된다.
상술한 커트 필터(23)(도 2)는, 보정 영역(25b)에서 검출되는 신호 강도에 오차를 생기지 않도록 하기 위해서도 기능한다. 즉, 커트 필터(23)의 차단 파장 α가 파장 fmin과 일치하도록 설정됨으로써, 파장 fmin(차단 파장 α)보다 짧은 성분 파장이 보정 영역(25b)에 입사하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 파장 fmin보다 단파장측의 전체 성분이 보정 영역(25b)에 입사하도록 설계해도 되지만, 검출 영역(25a)과 보정 영역(25b)과의 사이를 소정의 파장 폭(거리)만큼 분리하는 것이, 피측정광의 영향을 피하는 관점으로부터는 바람직하다.
케이스(26)의 내부에서 발생하는 미광은, 측정기 본체(2)에 입사되는 광의 광량 등에 의존하여 변동될 수 있지만, 케이스(26)의 내부에서는 충분히 확산하고 있다고 간주할 수 있다. 도 5를 참조하여, 검출 영역(25a)에서 검출되는 신호 강도와, 보정 영역(25b)에서 검출되는 신호 강도와는 비례 관계에 있다고 간주할 수 있다.
따라서, 미광 패턴을 취득하였을 때에, 보정 영역(25b)에서 검출되어 있었던 신호 강도를 미광 패턴과 관련지어 기억해 두고, 각 측정시에 있어서 보정 영역(25b)에서 검출되는 신호 강도를 이용하여, 미광 패턴의 진폭을 보정함으로써, 측정시의 상황에 따른 미광 스펙트럼을 추정할 수 있다.
복수의 검출 소자를 포함하도록 보정 영역(25b)을 설정하는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 복수의 신호 강도를 검출할 수 있다. 이때, 신호 강도로서는, 각각의 검출 소자에 의해 검출된 복수의 신호 강도의 사이의 대표값(전형적으로는, 평균값 또는 중간값)을 이용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 미리 취득한 미광 패턴을 보정 영역(25b)에서 검출되는 신호 강도에 기초하여 보정하고, 미광 스펙트럼을 동적으로 생성한다. 이에 의해, 측정마다 미광의 상태를 실측할 필요가 없으므로, 측정에 요하는 시간을 단축할 수 있음과 함께, 측정마다 그 상황에 따른 미광 스펙트럼을 고려한 측정 결과가 얻어지므로, 측정을 고정밀도화할 수 있다.
<D. 처리 장치의 구성>
다시 도 1을 참조하여, 처리 장치(100)는, 대표적으로 컴퓨터에 의해 구성된다. 보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는, FD(Flexible Disk) 구동 장치(111) 및 CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory) 구동 장치(113)를 탑재하는 컴퓨터 본체(101)와, 모니터(102)와, 키보드(103)와, 마우스(104)를 포함한다. 그리고, 컴퓨터 본체(101)가 미리 저장된 프로그램을 실행함으로써, 상술한 보정 처리가 제공된다.
도 6은, 처리 장치(100)의 하드웨어 구성을 도시하는 개략 구성도이다. 도 6을 참조하여, 컴퓨터 본체(101)는, 도 1에 도시하는 FD 구동 장치(111) 및 CD-ROM 구동 장치(113) 외에, 서로 버스로 접속된, CPU(Central Processing Unit)(105)와, 메모리(106)와, 고정 디스크(107)와, 통신 인터페이스부(I/F)(109)를 포함한다.
FD 구동 장치(111)에는 FD(112)가 장착 가능하며, CD-ROM 구동 장치(113)에는 CD-ROM(114)이 장착 가능하다. 처리 장치(100)는, 전형적으로는, CPU(105)가 메모리(106) 등의 컴퓨터 하드웨어를 이용하여, 프로그램을 실행함으로써 실현된다. 일반적으로, 이와 같은 프로그램은, FD(112)나 CD-ROM(114) 등의 일차적이 아닌(non-transitory) 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 저장되거나, 혹은 네트워크 등을 통하여 유통한다. 그리고, 이와 같은 프로그램은, FD 구동 장치(111)나 CD-ROM 구동 장치(113) 등에 의해 기록 매체로부터 판독되어, 기억 장치인 고정 디스크(107)에 일단 저장된다. 또한, 고정 디스크(107)로부터 메모리(106)에 읽어내어져, CPU(105)에 의해 실행된다.
고정 디스크(107)에는, 특히, 본 실시 형태에 따른 보정 처리를 실현하기 위한 보정 로직(107a)과, 그 보정에 이용되는 미리 취득된 미광 패턴(107b)이 저장된다. 보정 로직(107a)은, 전형적으로는, CPU(105)에 의해 실행 가능한 프로그램(코드)으로서 구현화된다. 미광 패턴(107b)에 대해서는, 임의의 데이터 구조를 채용할 수 있다(상세에 대해서는 후술함).
CPU(105)는, 보정 로직(107a)을 포함하는, 각종의 프로그램을 순차적으로 실행함으로써, 소정의 연산을 실시하는 연산 처리부이다. 메모리(106)는, CPU(105)에서의 프로그램 실행에 따라서, 각종의 정보를 일시적으로 기억한다.
통신 인터페이스부(109)는, 컴퓨터 본체(101)와 측정기 본체(2)(도 1)와의 사이의 데이터 통신을 중개하기 위한 장치이다. 구체적으로는, 통신 인터페이스부(109)는, 측정기 본체(2)로부터 송신된 측정 데이터를 나타내는 전기 신호를 수신하여 CPU(105)가 처리 가능한 데이터 형식으로 변환함과 함께, CPU(105)가 출력한 명령 등을 전기 신호로 변환하여 측정기 본체(2)에 송출한다.
컴퓨터 본체(101)에 접속되는 모니터(102)는, CPU(105)에 의해 산출되는 대상물의 밝기나 색조 등의 산출 결과를 표시하기 위한 표시 장치로서, 일례로서 LCD(Liquid Crystal Display)나 CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구성된다.
마우스(104)는, 클릭이나 슬라이드 등의 동작에 따른 유저로부터의 명령을 접수한다. 키보드(103)는, 입력되는 키에 따른 유저로부터의 명령을 접수한다.
컴퓨터 본체(101)에는, 필요에 따라서, 프린터 등의 다른 출력 장치가 접속되어도 된다.
본 실시 형태에 따른 보정 처리에 대해서는, 상술한 바와 같은 CPU(105)가 프로그램을 실행함으로써 제공되는 형태 대신에, 그 전부 또는 일부를 전용 프로세서 또는 IC(집적 회로) 등을 이용하여 실현하도록 해도 된다. 혹은, 전용 LSI(Large Scale Integration)를 이용하여 실현해도 된다.
<E. 측정 수순>
(e1 : 개요)
본 실시 형태에 따른 측정 수순은, (1) 미광 패턴 취득에 관한 처리(사전 처리)와, (2) 통상 측정시에 있어서의 다크 보정 및 미광 보정을 포함하는 보정 처리로 대별된다. 이하, 각각의 처리의 상세에 대해서 설명한다.
또한, 현실의 실시 양태로서는, 메이커가 분광 특성 측정 장치를 출하하는 전단계로, 미광 패턴 취득에 관한 처리가 실행되어, 취득된 미광 패턴(및, 관련되는 파라미터)이 그 분광 특성 장치에 조립된다(도 6의 미광 패턴(107b)). 그리고, 통상적인 측정시에는, 이와 같은 미광 패턴을 이용한 보정을 유저가 걱정하는 일 없이, 분광 특성 측정 장치의 내부에서 미광 보정이 실행된다고 하는 양태가 가장 일반적이라고 상정된다.
(e2 : 미광 패턴 취득(사전 처리))
도 7은, 본 발명의 실시 형태에 따른 미광 패턴 취득에 관한 처리 내용을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 7을 참조하여, 본 실시 형태에 따른 미광 패턴의 취득 처리에서는, 커트 필터(31)를 이용하여 차단 파장 fcut 이하의 성분을 차단한 광을 생성하고, 이 광을 측정기 본체(2)에 입사시킨 상태에서 검출되는 측정 스펙트럼(301)을 취득한다. 아울러, 셔터(21)를 클로즈 위치에 구동하여 측정기 본체(2)에 광이 입사하지 않는 상태에서 검출되는 측정 스펙트럼(다크 스펙트럼)(302)을 취득한다. 그리고, 측정 스펙트럼(301)으로부터 측정 스펙트럼(302)을 감하여(다크 보정하여), 미광 성분을 나타내는 스펙트럼(303)을 취득한다.
이 스펙트럼(303)의 차단 파장 fcut 이하의 성분에 대하여 내삽 처리를 행하고, 미광 성분을 나타내는 특성 정보(304)를 취득한다. 또한, 이 취득한 특성 정보(304)에 대하여 외삽 처리를 행하고, 차단 파장 fcut보다 긴 파장 범위까지의 미광 스펙트럼(미광 패턴)(305)을 취득한다. 이때, 측정 스펙트럼(301)이 측정되었을 때에, 동시에 측정된 신호 강도 D0을 이용하여 규격화가 행해져도 된다. 이와 같이 미광 스펙트럼을 규격화함으로써(미광 패턴의 각 성분의 진폭을 규격화 진폭(0∼1의 범위 내의 값을 취함)이라고 함), 통상 측정에 있어서의 보정 처리를 보다 간소화할 수 있다.
도 8은, 본 발명의 실시 형태에 따른 미광 패턴 취득에 관한 수순을 나타내는 플로우차트이다. 도 8을 참조하여, 우선, 스텝 S100 내지 S104에 나타내는 미광 패턴에 대응하는 측정 스펙트럼의 취득 처리가 실행된다. 즉, 유저는, 미광 스펙트럼의 취득에 필요한 입사광을 준비한다(스텝 S100).
보다 구체적으로는, 커트 필터(31)(도 2)를 광 파이버(4)의 광로 상에 배치하여, 측정기 본체(2)에 입사하는 광의 성분 중, 그 파장이 차단 파장 fcut보다 짧은 성분을 차단한다. 혹은, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위의 일부의 영역에 있어서만 강도가 비제로이며, 또한, 그 검출 감도를 갖는 파장 범위의 다른 영역에 있어서는 강도가 제로인 광을 발생시킬 수 있는, 레이저나 LED 등의 반도체 발광 디바이스를 광 취출부(6)(도 1)에 접속한다. 이와 같은 상태에서, 처리 장치(100)가, 측정기 본체(2)에서 검출된 측정 스펙트럼을 취득한다(스텝 S102). 즉, 본 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 방법은, 제1 파장 범위(fmin 내지 fmax)에 검출 감도를 갖는 분광 측정기(측정기 본체(2))에 대하여, 그 파장 범위가 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위(fcut 내지 fmax)로 되어 있는 광을 입사시키는 스텝을 포함한다. 이 상태에서, 측정 스펙트럼이 취득된다.
아울러, 처리 장치(100)는, 스텝 S102에 있어서 측정 스펙트럼을 취득하였을 때의, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 취득한다(스텝 S104). 이 스텝 S104에 있어서 취득되는 신호 강도는, 후술하는 규격화 처리에 있어서 사용된다. 스텝 S104에 있어서 취득되는 신호 강도는, 보정 영역(25b)에서 검출된 복수의 신호 강도의 평균값으로 하는 것이 바람직하다.
계속해서, 스텝 S110 및 S112의 다크 스펙트럼의 취득 처리가 실행된다. 즉, 셔터(21)를 클로즈 위치에 구동되어, 측정기 본체(2)에의 광의 입사가 차단된 상태가 형성된다(스텝 S110). 이 상태에서, 처리 장치(100)가, 측정기 본체(2)에서 검출된 다크 스펙트럼을 취득한다(스텝 S112).
또한, 상술한 스텝 S100 내지 S104에 나타내는 측정 스펙트럼의 취득 처리와, 스텝 S110 내지 S112에 나타내는 다크 스펙트럼의 취득 처리에 대한 실행 순서는, 어떠한 것이어도 된다. 최종적으로, 미광 성분을 반영한 측정 스펙트럼과 다크 스펙트럼과의 2개가 취득되면 좋고, 그 실행 순서에 대해서는 하등 제한되지 않는다.
계속해서, 스텝 S120 내지 S126에 나타내는 미광 패턴의 산출 처리가 실행된다. 즉, 처리 장치(100)는, 스텝 S102에 있어서 취득된 측정 스펙트럼으로부터 스텝 S112에 있어서 취득된 측정 스펙트럼(다크 스펙트럼)을 감산한다(스텝 S120). 또한, 이 감산 처리는, 대응하는 각 파장에 대하여 2개의 성분의 사이에서 뺄셈이 각각 실행된다.
처리 장치(100)는, 감산 처리에 의해 얻어진 다크 보정 후의 측정 스펙트럼 중, 커트 필터(31)의 차단 파장 fcut보다 단파장측의 값을 이용하여, 내삽 처리를 실행한다(스텝 S122). 보다 구체적으로는, 지수 함수 등을 이용하여, 커트 필터(31)의 차단 파장 fcut보다 단파장측의 값에 대하여 함수 근사(피팅 처리)가 실행된다. 그리고, 실측된 정보에 기초하여, 미광 스펙트럼을 나타내는 근사 함수가 취득된다. 즉, 본 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 방법은, 분광 측정기(측정기 본체(2))에 의해 검출된 제1 스펙트럼(다크 보정 후의 측정 스펙트럼) 중 제2 파장 범위 이외의 범위에 대응하는 부분으로부터 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득하는 스텝을 포함한다.
계속해서, 처리 장치(100)는, 스텝 S122에 있어서 취득된 근사 함수를 이용하여 외삽 처리를 실행한다(스텝 S124). 즉, 스텝 S122에 있어서 취득된 근사 함수를, 커트 필터(31)의 차단 파장 fcut보다 단파장측의 파장 범위까지 확장하여, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위(파장 범위 fmin 내지 fmax)의 전역에 걸치는 미광 스펙트럼을 산출한다. 즉, 본 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 방법은, 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 제1 파장 범위(fmin 내지 fmax) 중 제2 파장 범위(fcut 내지 fmax)까지 외삽 처리하여, 분광 측정기(측정기 본체(2))에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴(미광 패턴)을 취득하는 스텝을 포함한다. 여기서, 패턴을 취득하는 스텝은, 취득된 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 근사하는 지수 함수를 결정하는 스텝을 포함한다.
또한, 처리 장치(100)는, 스텝 S124에 있어서 취득된 미광 스펙트럼을, 스텝 S104에 있어서 취득한, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 이용하여 규격화하여, 미광 패턴을 산출한다(스텝 S126). 이 규격화 처리는, 후술하는 통상 측정에 의해 얻어진 측정 스펙트럼에 대하여 미광 보정을 행하기 위한 미광 스펙트럼을 동적으로 생성하기 위해, 미광 패턴에 포함되는 각 성분의 진폭을 소정 범위 내(전형적으로는, 0∼1의 범위)의 값으로 할당하는 것이다. 보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는, 스텝 S124에 있어서 취득된 미광 스펙트럼의 각 성분을, 스텝 S104에 있어서 취득한 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도로 제산하여, 보정 영역(25b)에서 검출된 단위 신호 강도마다의 진폭을 산출한다.
이상과 같이 취득된 미광 패턴은, 전형적으로는, 분광 특성 측정 장치(1)의 처리 장치(100)에 저장된다.
(e3 : 다크 보정/미광 보정(통상 측정))
도 9는, 본 발명의 실시 형태에 따른 통상 측정시에 있어서의 다크 보정 및 미광 보정을 포함하는 보정 처리에 관한 처리 내용을 모식적으로 도시하는 도면이다. 도 9를 참조하여, 대상물로부터의 피측정광을 측정기 본체(2)에 입사시킨 상태에서 검출되는 측정 스펙트럼(311)을 취득한다. 아울러, 셔터(21)를 클로즈 위치에 구동하여 측정기 본체(2)에 광이 입사하지 않는 상태에서 검출되는 측정 스펙트럼(다크 스펙트럼)(312)을 취득한다. 그리고, 측정 스펙트럼(311)으로부터 측정 스펙트럼(312)을 감하여, 우선, 다크 보정 후의 스펙트럼(313)을 취득한다.
한편, 측정 스펙트럼(311)이 측정되었을 때에, 동시에 측정된 신호 강도 D1을 이용하여, 미리 취득된 미광 패턴(305)을 보정하고, 미광 스펙트럼(314)을 결정(추정)한다. 상술한 바와 같이, 규격화된 미광 패턴(305)이 미리 취득되어 있는 경우에는, 신호 강도 D1의 절대값을 미광 패턴(305)의 각 성분으로 곱함으로써, 미광 스펙트럼(314)을 결정할 수 있다. 그리고, 다크 보정 후의 스펙트럼(313)으로부터 결정된 미광 스펙트럼(314)을 감함으로써, 대상물의 본래의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼(315)을 취득한다. 이 스펙트럼(315)이 측정 결과로서 출력되게 된다.
도 10은, 본 발명의 실시 형태에 따른 통상 측정시에 있어서의 다크 보정 및 미광 보정을 포함하는 보정 처리에 관한 수순을 나타내는 플로우차트이다. 도 10을 참조하여, 우선, 스텝 S200 내지 S204에 나타내는 대상물로부터의 피측정광을 나타내는 측정 스펙트럼의 취득 처리가 실행된다. 즉, 유저는, 광 취출부(6)를 대상물에 접속하고, 대상물로부터 방사된 피측정광을, 광 파이버(4)를 통하여 측정기 본체(2)에 입사시킨다(스텝 S200). 그리고, 처리 장치(100)가, 측정기 본체(2)에서 검출된 측정 스펙트럼을 취득한다(스텝 S202). 아울러, 처리 장치(100)는, 스텝 S202에 있어서 측정 스펙트럼을 취득하였을 때의, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 취득한다(스텝 S204). 이 스텝 S204에 있어서 취득되는 신호 강도는, 후술하는 미광 스펙트럼의 생성 처리에 있어서 사용된다. 스텝 S204에 있어서 취득되는 신호 강도는, 보정 영역(25b)에서 검출된 복수의 신호 강도의 평균값으로 하는 것이 바람직하다.
계속해서, 스텝 S210 및 S212의 다크 스펙트럼의 취득 처리가 실행된다. 즉, 셔터(21)를 클로즈 위치에 구동되고, 측정기 본체(2)에의 광의 입사가 차단된 상태가 형성된다(스텝 S210). 이 상태에서, 처리 장치(100)가, 측정기 본체(2)에서 검출된 다크 스펙트럼을 취득한다(스텝 S212).
또한, 상술한 스텝 S200 내지 S204에 나타내는 측정 스펙트럼의 취득 처리와, 스텝 S210 내지 S212에 나타내는 다크 스펙트럼의 취득 처리에 대한 실행 순서는, 어떠한 것이어도 된다. 특히, 온도 등이 안정된 상태에서 복수의 측정 대상을 연속적으로 측정하는 경우에는, 제1회째의 측정시에 취득한 다크 스펙트럼을 그 이후의 측정에 이용하는 방법을 채용할 수도 있다. 이 경우에는, 스텝 S210 내지 S212에 나타내는 다크 스펙트럼의 취득 처리를 최초로 행하는 것이 바람직하다.
계속해서, 스텝 S220 내지 S226에 나타내는 보정 처리가 실행된다. 즉, 처리 장치(100)는, 스텝 S202에 있어서 취득된 측정 스펙트럼으로부터 스텝 S212에 있어서 취득된 다크 스펙트럼을 감산한다(스텝 S220). 또한, 이 감산 처리는, 대응하는 각 파장에 대하여 2개의 성분의 사이에서 뺄셈이 각각 실행된다. 이 처리에 의해, 다크 보정 후의 측정 스펙트럼이 취득된다.
또한, 처리 장치(100)는, 미리 등록되어 있는 미광 패턴에 대하여, 스텝 S204에 있어서 취득한, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 곱하여, 미광 스펙트럼을 결정한다(스텝 S222).
또한, 스텝 S220에 나타내는 다크 보정 후의 측정 스펙트럼의 취득 처리와, 스텝 S222에 나타내는 미광 스펙트럼의 결정 처리에 대한 실행 순서는, 어떠한 것이어도 된다. 또한, 이들의 처리를 병렬적으로 실행해도 된다.
계속해서, 처리 장치(100)는, 스텝 S220에 있어서 취득된 다크 보정 후의 측정 스펙트럼으로부터 스텝 S222에 있어서 취득된 미광 스펙트럼을 감산한다(스텝 S224). 또한, 이 감산 처리는, 대응하는 각 파장에 대하여 2개의 성분의 사이에서 뺄셈이 각각 실행된다. 이 감산에 의해 얻어진 스펙트럼이 측정 결과로서 출력되게 된다. 즉, 처리 장치(100)는, 스텝 S224의 감산 처리의 결과가 얻어진 스펙트럼을 대상물의 분광 특성의 측정 결과로서 출력한다(스텝 S226).
이와 같이, 본 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 방법은, 미리 등록된 패턴(미광 패턴)을 이용하여, 피측정광을 분광 측정기(측정기 본체(2))에 입사시킨 경우에 검출되는 스펙트럼(측정 스펙트럼)을 보정하고, 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 스텝을 포함한다. 이 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 스텝은, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도에 기초하여 패턴(미광 패턴)을 보정하고, 측정 스펙트럼으로부터 보정 후의 패턴(미광 스펙트럼)을 감하여, 대상물의 분광 특성의 측정 결과를 나타내는 스펙트럼을 결정하는 스텝을 포함한다.
< F. 제어 구조>
도 11은, 본 발명의 실시 형태에 따른 분광 특성 측정 장치(1)의 처리 장치(100)에 있어서의 제어 구조를 도시하는 개략도이다. 도 11을 참조하여, 처리 장치(100)는, 미광 패턴을 취득하기 위한 제어 구조와, 측정 결과를 산출하기 위한 제어 구조를 갖고 있다. 단, 미광 패턴을 취득하기 위한 제어 구조에 대해서는, 반드시 처리 장치(100)에 실장할 필요는 없고, 다른 교정 장치 등에 실장해도 된다. 미광 패턴은 빈번하게 갱신할 필요가 없기 때문이다.
보다 구체적으로는, 처리 장치(100)는, 미광 패턴을 취득하기 위한 제어 구조로서, 버퍼(202, 212, 216, 222)와, 평균화부(204)와, 감산부(214)와, 내삽 처리부(218)와, 외삽 처리부(220)와, 규격화부(240)와, 기억부(230)를 포함한다. 한편, 측정 결과를 산출하기 위한 구성으로서, 처리 장치(100)는, 기억부(230)와, 버퍼(252, 258, 262, 266, 272)와, 평균화부(254)와, 승산부(256)와, 감산부(264, 268)를 포함한다.
도 11에는, 일례로서, 측정 파장 영역에 대응하는 검출 영역(25a)(도 4)이 N개의 검출 소자를 갖고, 측정 파장 영역에 대응하는 보정 영역(25b)이 4개의 검출 소자를 갖는 경우에 대응하는 제어 구조를 나타낸다.
광 검출기(25)의 검출 영역(25a)에서 검출된 값(각 파장의 신호 강도)은, 버퍼(212, 222, 262, 272)에 일시적으로 저장된다. 또한, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 값(신호 강도)은, 버퍼(202, 252)에 일시적으로 저장된다. 또한, 상술한 바와 같은 각각의 상황에 따라서, 저장처의 버퍼가 적절히 선택된 후에, 측정 데이터가 저장된다.
버퍼(212, 222, 262, 272)의 각각은, 검출 영역(25a)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 N개의 영역(1ch , 2ch, …, Nch)을 갖는다. 또한, 버퍼(202, 252)의 각각은, 보정 영역(25b)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 적어도 구획된 4개의 영역(Ach, Bch, Cch, Dch)을 갖는다. 이들의 버퍼에 저장되는 데이터는, 광 검출기(25)의 검출 주기(예를 들면, 수msec 내지 수십msec)로 순차적으로 갱신된다. 또한, 채널(ch)은, 광 검출기(25)에 의해 검출되는 파장에 대응지어져 있다.
버퍼(202)는, 미광 패턴을 취득할 때의 보정 영역(25b)을 구성하는 각 검출 소자에 의해 검출된 신호 강도를 저장한다. 평균화부(204)는, 이들의 신호 강도를 평균화하여, 신호 강도(도 7에 도시하는 신호 강도 D0)를 산출한다.
버퍼(212)는, 미광 패턴을 취득할 때의 측정 스펙트럼(도 7에 도시하는 측정 스펙트럼(301))을 저장하고, 버퍼(222)는, 미광 패턴을 취득할 때의 다크 스펙트럼(도 7에 도시하는 다크 스펙트럼(302))을 저장한다.
감산부(214)는, 버퍼(212)에 저장되는 측정 스펙트럼과 버퍼(222)에 저장되는 다크 스펙트럼과의 사이의 차분을 산출한다. 즉, 감산부(214)는, 미광 패턴의 취득시에 다크 보정을 행한다. 이 감산부(214)에 의해 산출된 차분의 측정 스펙트럼(도 7에 도시하는 다크 보정 후의 스펙트럼(303))은, 버퍼(216)에 저장된다.
내삽 처리부(218)는, 버퍼(216)에 저장되는 스펙트럼에 대하여 내삽 처리를 행하고, 특성 정보(파장-신호 강도 특성)를 취득한다. 보다 구체적으로는, 내삽 처리부(218)는, 버퍼(216)에 저장되는 각 성분의 값을 이용하여 피팅 처리를 행하고, 근사 함수를 결정한다. 외삽 처리부(220)는, 내삽 처리부(218)에 있어서 결정된 특성 정보(근사 함수)에 대하여 외삽 처리를 행하고, 측정기 본체(2)가 검출 감도를 갖는 파장 범위 fmin 내지 fmax에 대한 미광 스펙트럼을 결정한다.
또한 규격화부(240)는, 평균화부(204)에 있어서 산출되는 신호 강도 D0을 이용하여, 외삽 처리부(220)에 있어서 결정된 미광 스펙트럼을 규격화한다. 이 규격화 처리에 의해, 미광 패턴이 산출된다. 이 산출된 미광 패턴은, 기억부(230)에 저장된다. 즉, 기억부(230)는, 분광 측정 수단(측정기 본체(2))에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴(미광 패턴)을 기억하는 기억 수단으로서 기능한다. 여기서, 패턴은, 제1 파장 범위(파장 범위 fmin 내지 fmax)의 일부인 제2 파장 범위(fcut 내지 fmax) 이외의 범위에 대해서 얻어진 미광 성분을 나타내는 특성 정보로부터 결정된 근사 함수, 및, 그 근사 함수를 나타내는 데이터 세트 중 어느 하나이다. 이와 같은 데이터 구조에 대해서는, 도 12a 내지 도 12d를 참조하여 후술한다.
다음으로, 측정 결과를 산출하기 위한 구성에 대해서 설명한다.
버퍼(252)는, 통상 측정시에 보정 영역(25b)을 구성하는 각 검출 소자에 의해 검출된 신호 강도를 저장한다. 평균화부(254)는, 이들의 신호 강도를 평균화하여, 신호 강도(도 9에 도시하는 신호 강도 D1)를 산출한다.
버퍼(262)는, 통상 측정시의 측정 스펙트럼(도 9에 도시하는 측정 스펙트럼(311))을 저장하고, 버퍼(272)는, 통상 측정시의 다크 스펙트럼(도 9에 도시하는 다크 스펙트럼(312))을 저장한다.
감산부(264)는, 버퍼(262)에 저장되는 측정 스펙트럼과 버퍼(272)에 저장되는 다크 스펙트럼과의 사이의 차분을 산출한다. 즉, 감산부(264)는, 통상 측정시에 다크 보정을 행한다. 이 감산부(264)에 의해 산출된 차분의 측정 스펙트럼(도 9에 도시하는 다크 보정 후의 스펙트럼(313))은, 버퍼(266)에 저장된다.
한편, 승산부(256)는, 기억부(230)에 기억되어 있는 미광 패턴을 읽어내고, 평균화부(254)에 있어서 산출되는 신호 강도 D1을 곱하여, 상기 통상 측정에 있어서의 미광 스펙트럼(도 9에 도시하는 미광 스펙트럼(314))을 산출한다. 이 산출된 미광 스펙트럼은, 버퍼(258)에 저장된다.
감산부(268)는, 버퍼(266)에 저장되는 다크 보정 후의 측정 스펙트럼과 버퍼(258)에 저장되는 미광 스펙트럼과의 사이의 차분을 산출한다. 즉, 감산부(268)는, 통상 측정시에 미광 보정을 행한다. 이 감산부(268)에 의해 산출된 차분의 측정 스펙트럼(도 9에 도시하는 다크 보정 후의 스펙트럼(315))은, 측정 결과로서 출력된다.
<G. 데이터 구조>
상술한 바와 같이, 진폭을 규격화한 미광 패턴을 이용하여 미광 보정을 행하는 것은, 미광 패턴의 취득시의 상황과, 통상 측정시의 상황과의 상위를, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 이용하여 보정하기 위함이다. 단, 이와 같은 상황의 변화를 반영하기 위한 보정에 대해서는, 다른 방법을 채용할 수도 있다. 그에 수반하여, 미광 패턴(107b)(도 6)으로서 기억되는 데이터의 구조에 대해서도, 이하에 기재하는 바와 같은 각종의 방식을 채용할 수 있다.
도 12a 내지 도 12d는, 분광 특성 측정 장치(1)에 있어서 기억되는 미광 패턴의 데이터 구조의 일례를 나타내는 모식도이다. 이하, 도 12a 내지 도 12d에 각각 나타내는 데이터 구조에 대해서 설명한다.
도 12a에는, 상술한 미광 패턴을 규격화된 값으로서 기억하는 경우의 데이터 구조의 예를 나타낸다. 이 예에서는, 광 검출기(25)의 검출 영역(25a)에 포함되는 검출 소자의 수에 대응하여, 각 성분의 규격화된 값이 저장된다. 이 예에서는, 상술한 방법에 의해, 미광 스펙트럼을 결정(추정)할 수 있다.
도 12b에는, 상술한 미광 패턴의 취득시에 측정된 미광 스펙트럼(다크 보정 후)을, 그 때에 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도와 관련지어 저장하는 형태를 나타낸다. 이 예에서는, 미광 패턴의 성분의 진폭은, 규격화되어 있지 않고, 측정값인 채로 되어 있다. 이 데이터 구조를 이용하여 미광 보정을 행하는 경우에는, 통상 측정시에 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출된 신호 강도를 이용하여, 미광 스펙트럼의 진폭이 보정된다. 보다 구체적으로는, 미광 패턴의 취득시에 측정된 신호 강도의 절대값에 대한, 통상 측정시에 측정된 신호 강도의 절대값의 비율을, 미광 스펙트럼의 각각의 성분값으로 곱하여, 그 통상 측정의 상황에 따른 미광 패턴을 결정(추정)한다.
도 12c 및 도 12d에는, 미광 패턴의 각 성분의 값이 아니라, 상술한 내삽 처리에 의해 얻어진 근사 함수를 그대로 저장하는 형태를 나타낸다. 도 12c에는, 근사 함수를 규격화한 상태로 저장하는 예를 나타내고, 도 12d에는, 도 12b와 마찬가지로, 실제로 측정된 스펙트럼의 진폭을 반영한 근사 함수와 대응하는 신호 강도와 관련지어 저장하는 예를 나타낸다.
이와 같은 미광 성분을 나타내는 근사 함수를 처리 장치(100)에 실장함으로써, 데이터량을 삭감할 수 있다. 미광 보정 시에는, 근사 함수를 이용하여 각 파장에 대응하는 진폭을 수시 산출해 둠으로써, 상술한 처리와 마찬가지의 처리를 이용하여 미광을 보정할 수 있다.
<H. 측정예>
다음으로, 본 실시 형태에 따른 처리를 실제로 행하여 얻어진 측정 결과를 이하에 나타낸다.
도 13은, 커트 필터 및 미광 특성에 대한 측정예이다. 또한, 도 13에 나타내는 측정예에서는, 광원으로서 할로겐 램프를 채용함과 함께, 커트 필터(31)(도 2)로서는, 이하의 4종류에 대하여 실시하였다. 또한, 비교를 위해, 커트 필터(31)를 설치하지 않는 경우(광원으로부터의 광 그 자체)에 대해서도 나타낸다.
(1) 차단 파장 : 370㎚(형식 : L37)
(2) 차단 파장 : 500㎚(형식 : Y50)
(3) 차단 파장 : 560㎚(형식 : O56)
(4) 차단 파장 : 640㎚(형식 : R64)
또한, 노광 시간은, 5msec로 하고, 도 13에는, 다크 보정 후의 스펙트럼을 나타낸다.
또한, 차단 파장이 약 640㎚인 필터(형식 : R64)를 이용한 경우에 얻어진 스펙트럼에 대하여, 내삽 처리 및 외삽 처리를 행한 결과를 합쳐서 나타낸다.
우선, 도 13에 도시하는 바와 같이, 어느 쪽의 커트 필터를 이용한 경우라도, 미광이 마찬가지의 파장 특성을 갖는 것을 알 수 있다. 즉, 파장이 높아질수록, 그 미광 성분이 작아지고 있는 것을 알 수 있다. 따라서, 기본적으로는, 어느 쪽의 커트 필터를 이용하였다고 해도, 미광 패턴을 취득할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 커트 필터의 종류에 의해 미광의 진폭이 다른 것은, 측정기 본체(2)의 내부에 입사하는 광의 광량이 동일하지 않기 때문이다. 즉, 광의 입사가 차단되는 파장 폭이 클수록 광량이 감소하므로, 진폭은 보다 작아지고 있다. 또한, 분광 특성 측정 장치(1)에서는, 상술한 바와 같이, 광 검출기(25)의 보정 영역(25b)에서 검출되는 신호 강도를 이용하여 미광 스펙트럼의 진폭이 결정되므로, 이와 같은 진폭의 변동을 반영한 후에 미광 보정을 행하게 된다.
또한, 도 13에 도시하는 바와 같이, 실측된 미광의 파장 특성에 대해서 매우 상관이 높은 근사 함수(지수 함수)가 얻어지고 있는 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시 형태에 따르면, 커트 필터에 의해 강도가 제로로 된 파장 범위의 미광 특성뿐만 아니라, 그 이외의 파장 범위에 있어서의 미광 특성에 대해서도 높은 정밀도로 보정할 수 있는 것을 의미하고 있다.
다음으로, 본원 발명자들이 미광의 온도 의존성에 대해서 측정한 예를 나타낸다.
도 14a, 도 14b, 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17은, 미광의 온도 의존성에 대한 측정예이다. 보다 구체적으로는, 도 14a 및 도 14b, 도 15a 및 도 15b, 도 16a 및 도 16b는, 각각 10℃, 20℃, 30℃로 설정된 항온층에 측정기 본체(2)를 넣은 상태에서 미광을 측정한 것이다. 또한, 이하의 커트 필터로서는, 이하의 2개를 이용하였다.
(1) 차단 파장 : 380㎚(형식 : L38)
(2) 차단 파장 : 520㎚(형식 : Y52)
도 14a, 도 15a 및 도 16a에는, 각각의 온도에 있어서의 측정 결과(다크 보정 후의 스펙트럼)를 나타내고, 도 14b, 도 15b 및 도 16b에는, 각각 도 14a, 도 15a 및 도 16a에 도시하는 스펙트럼을 확대한 도면을 나타낸다. 또한, 도 17에는, 도 14a, 도 14b, 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b에 도시하는 각 온도에 있어서의 공통인 커트 필터(차단 파장 : 520㎚/형식 : Y52)를 이용한 경우의 스펙트럼을, 공통인 파장-진폭의 좌표로 플롯한 것이다.
도 14a, 도 14b, 도 15a, 도 15b, 도 16a, 도 16b, 도 17에 도시하는 측정예에 따르면, 미광의 파장 특성에 대해서는, 온도 의존성이 낮고, 기본적으로는, 온도 보정을 행할 필요가 없다고 생각된다. 물론, 장치의 구성 등에 따라서는, 환경 온도에 의해 검출 감도가 변화되므로, 그와 같은 경우에는, 미광 패턴으로부터 미광 스펙트럼을 결정하는 과정에서, 온도의 팩터를 이용하여 보정하는 것이 바람직하다.
<I. 변형예>
(i1 : 변형예 1)
상술한 실시 형태에서는, 측정기 본체(2) 및 처리 장치(100)를 각각 독립된 장치로서 구성하는 경우에 대해서 예시하였지만, 양쪽 장치를 일체화하여 구성해도 된다.
(i2 : 변형예 2)
본 발명의 어느 실시 형태에 따른 프로그램은, 컴퓨터의 오퍼레이팅 시스템(OS)의 일부로서 제공되는 프로그램 모듈 중, 필요한 모듈을 소정의 배열로 소정의 타이밍에서 호출하여 처리를 실행시키는 것이어도 된다. 그 경우, 프로그램 자체에는 상기 모듈이 포함되지 않고 OS와 협동하여 처리가 실행된다. 이와 같은 모듈을 포함하지 않는 프로그램도, 본 발명의 실시 형태에 따른 프로그램에 포함될 수 있다.
본 발명의 어느 실시 형태에 따른 프로그램은, 다른 프로그램의 일부에 조립되어 제공되는 것이어도 된다. 그 경우에도, 프로그램 자체에는 상기 다른 프로그램에 포함되는 모듈이 포함되지 않고, 다른 프로그램과 협동하여 처리가 실행된다. 이와 같은 다른 프로그램에 조립된 프로그램도, 본 발명의 실시 형태에 따른 프로그램에 포함될 수 있다.
본 발명의 실시 형태에 따른 프로그램에 의해 실현되는 기능의 일부 또는 전부를 전용의 하드웨어에 의해 구성해도 된다.
<J. 이점>
본 실시 형태에 따르면, 측정기 본체(2)의 고유하게 생길 수 있는 미광 성분을 나타내는 미광 패턴을 분광 특성 측정 장치(1)에서 미리 취득해 두고, 각 측정시에 있어서, 그 미리 취득된 미광 패턴을 그 상황에 따라서 보정(즉, 미광 스펙트럼을 추정)한 후에, 측정 스펙트럼으로부터 그 미광 스펙트럼을 감한다. 이에 의해, 미광 성분의 영향을 배제한 피측정물의 분광 특성(스펙트럼)을 산출할 수 있다. 또한, 이 미광 보정과 함께, 광 검출기에 흐르는 암전류 등의 영향도 다크 보정에 의해 배제할 수 있다. 이들의 보정에 의해, 보다 고정밀도로 피측정물의 분광 측정을 취득할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 광 검출기(25)의 검출면에, 피측정광이 입사하는 영역(검출 영역(25a))과, 피측정광이 입사하지 않는 영역(보정 영역(25b))이 설정되어 있고, 검출 영역(25a)에서 측정 스펙트럼이 검출될 때에, 보정 영역(25b)에 의해 신호 강도가 검출된다. 그리고, 이 검출된 신호 강도를 이용하여 미광 스펙트럼이 산출된다. 그 때문에, 필터를 교환하는 등의 기계적인 동작이 불필요하고, 또한, 측정 스펙트럼의 검출에 맞추어 검출되는 신호 강도를 이용하여 미광 스펙트럼이 산출되므로, 처리 시간을 단축할 수 있다. 바꾸어 말하면, 처리 시간의 증대를 회피하면서, 미광 보정을 행하여, 보다 고정밀도의 측정을 행할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 측정마다 그 상황에 따른 미광 스펙트럼이 추정되므로, 단시간 동안에, 환경(예를 들면, 온도)이 크게 변화되는 상황이라도, 안정적으로 고정밀도의 측정을 행할 수 있다.
본 발명을 상세하게 설명해 왔지만, 이것은 예시적일 뿐, 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 정신과 범위는 첨부의 청구한 범위에 의해서만 한정되는 것이 명백하게 이해될 것이다.
1 : 분광 특성 측정 장치
2 : 측정기 본체
4 : 광 파이버
6 : 광 취출부
20 : 광 취입구
21 : 셔터
22 : 슬릿
23, 31 : 커트 필터
24 : 분광기
25 : 광 검출기
25a : 검출 영역
25b : 보정 영역
26 : 케이스
100 : 처리 장치
101 : 컴퓨터 본체
102 : 모니터
103 : 키보드
104 : 마우스
105 : CPU
106 : 메모리
107 : 고정 디스크
107a : 보정 로직
107b, 305 : 미광 패턴
109 : 통신 인터페이스부
111, 113 : FD 구동 장치
114 : CD-ROM
202, 212, 216, 222, 252, 258, 262, 266, 272 : 버퍼
204, 254 : 평균화부
214, 264, 268 : 감산부
218 : 내삽 처리부
220 : 외삽 처리부
230 : 기억부
240 : 규격화부
256 : 승산부
Ax : 광축

Claims (9)

  1. 제1 파장 범위에 검출 감도를 갖는 분광 측정기에 대하여, 그 파장 범위가 상기 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위로 되어 있는 광을 입사시키는 스텝과,
    상기 분광 측정기에 의해 검출된 제1 스펙트럼 중 상기 제2 파장 범위 이외의 범위에 대응하는 부분으로부터 미광 성분을 나타내는 특성 정보를 취득하는 스텝과,
    상기 특성 정보를 상기 제1 파장 범위 중 상기 제2 파장 범위까지 지수 함수를 이용하여 외삽 처리함으로써, 상기 분광 측정기에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴을 취득하는 스텝을 구비하는 분광 특성 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 패턴을 이용하여, 피측정광을 상기 분광 측정기에 입사시킨 경우에 검출되는 제2 스펙트럼을 보정하고, 상기 피측정광의 분광 특성을 나타내는 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝을 더 구비하는 분광 특성 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분광 측정기는, 입사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하고 있고, 상기 광 검출기는, 상기 제1 파장 범위의 광이 입사하도록 설계된 제1 검출 영역과, 상기 제1 검출 영역 이외의 제2 검출 영역으로 이루어지는 검출면을 갖고 있고, 상기 분광 특성 측정 방법은,
    상기 제2 스펙트럼을 검출할 때에 상기 제2 검출 영역에 있어서 검출된 신호 강도를 취득하는 스텝을 더 구비하고,
    상기 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝은, 상기 신호 강도에 기초하여 상기 패턴을 보정하고, 상기 제2 스펙트럼으로부터 상기 보정 후의 패턴을 감하여, 상기 제3 스펙트럼을 결정하는 스텝을 포함하는 분광 특성 측정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 검출 영역은, 상기 제1 검출 영역에 계속되는 단파장측에 설정되는 분광 특성 측정 방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 제2 검출 영역은, 복수의 검출 소자를 포함하고,
    상기 신호 강도는, 상기 복수의 검출 소자의 각각에 의해 검출된 신호 강도의 평균값인 분광 특성 측정 방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 패턴을 취득하는 스텝은, 상기 취득된 특성 정보를 근사하기 위해, 상기 지수 함수를 결정하는 스텝을 포함하는 분광 특성 측정 방법.
  7. 제1 파장 범위에 검출 감도를 갖는 분광 측정 수단과,
    상기 분광 측정 수단에 생기는 미광 성분을 나타내는 패턴을 기억하는 기억 수단과,
    피측정광을 상기 분광 측정 수단에 입사시킴으로써 검출되는 스펙트럼을, 상기 패턴을 이용하여 보정하고, 상기 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 보정 수단을 구비하고,
    상기 패턴은, 상기 제1 파장 범위의 일부인 제2 파장 범위 이외의 범위에 대해서 얻어진 미광 성분을 나타내는 특성 정보로부터 결정된 지수 함수, 및, 그 지수 함수를 나타내는 데이터 세트 중 어느 하나인 분광 특성 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 분광 측정 수단은, 입사된 광을 수광하는 광 검출기를 포함하고 있고, 상기 광 검출기는, 상기 제1 파장 범위의 광이 입사하도록 설계된 제1 검출 영역과, 상기 제1 검출 영역 이외의 제2 검출 영역으로 이루어지는 검출면을 갖고 있고,
    상기 보정 수단은,
    상기 피측정광이 입사되어 스펙트럼을 검출할 때에 상기 제2 검출 영역에 있어서 검출된 신호 강도를 취득하는 수단과,
    상기 취득된 신호 강도에 기초하여 상기 패턴을 보정하는 수단과,
    상기 검출된 스펙트럼으로부터 상기 보정 후의 패턴을 감하여, 상기 피측정광의 분광 특성을 나타내는 스펙트럼을 결정하는 수단을 포함하는 분광 특성 측정 장치.
  9. 삭제
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