TW202405391A - 分光測定裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之分光測定裝置包含：光入射部、反射型繞射光柵、光檢測器、透鏡、及解析部。光檢測器藉由在第1受光區域中以第1曝光時間接收分光像，而輸出被測定光之第1光譜資料，且藉由在與第1受光區域並設之第2受光區域中以較第1曝光時間為長之第2曝光時間接收分光像，而輸出被測定光之第2光譜資料。解析部基於第1光譜資料及第2光譜資料，產生光譜資料。光檢測器配置為雜散光聚集之雜散光區域位於第1受光區域。

Description

分光測定裝置

本揭示係關於一種分光測定裝置。

業已知悉一種分光測定裝置，其包含：光入射部，其使被測定光入射；反射型繞射光柵，其將自光入射部入射之被測定光分光；光檢測器，其檢測由反射型繞射光柵分光之被測定光；及透鏡，其將自光入射部入射之被測定光導光至反射型繞射光柵，且將由反射型繞射光柵分光之被測定光之分光像形成於光檢測器之受光區域(例如，參照專利文獻1)。於採用此光學系統(被稱為戴森光學系統)之分光測定裝置中，有於被測定光之測定中波長解析度提高之優點。

另一方面，於採用戴森光學系統之分光測定裝置中，有容易產生雜散光之缺點，若不實施任何對策，則於被測定光之測定中檢測精度容易降低。例如，於採用戴森光學系統之分光測定裝置中，因被測定光之一部分於透鏡內發生多重反射，而容易出現雜散光區域(雜散光聚集之區域)。作為為達此目的之對策，考量以雜散光區域不位於光檢測器之受光區域之方式，增大光入射部與光檢測器之間之距離。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：美國專利申請公開第2009/0237657號說明書

[發明所欲解決之問題]

然而，若增大光入射部與光檢測器之距離，則因透鏡產生之像差變大，其結果，有於被測定光之測定中波長解析度降低之虞。

本揭示之目的在於提供一種可於被測定光之測定中抑制波長解析度之降低及檢測精度之降低兩者之分光測定裝置。 [解決問題之技術手段]

本揭示之一態樣之分光測定裝置為[1]「一種分光測定裝置，其包含：光入射部，其使被測定光入射；反射型繞射光柵，其將自前述光入射部入射之前述被測定光分光；光檢測器，其檢測由前述反射型繞射光柵分光之前述被測定光；透鏡，其將自前述光入射部入射之前述被測定光導光至前述反射型繞射光柵，且將由前述反射型繞射光柵分光之前述被測定光之分光像形成於前述光檢測器之受光區域；及解析部，其產生前述被測定光之光譜資料；且前述受光區域具有：第1受光區域，其包含排列於平行於前述分光像之波長軸之方向之複數個第1光檢測通道；及第2受光區域，其在垂直於前述波長軸之方向上與前述第1受光區域並設，包含排列於平行於前述波長軸之前述方向之複數個第2光檢測通道；且前述光檢測器藉由在前述第1受光區域中以第1曝光時間接收前述分光像，而輸出前述被測定光之第1光譜資料，且藉由在前述第2受光區域中以較前述第1曝光時間為長之第2曝光時間接收前述分光像，而輸出前述被測定光之第2光譜資料；前述解析部基於自前述光檢測器輸出之前述第1光譜資料及前述第2光譜資料，產生前述光譜資料；前述光檢測器配置為於自前述光入射部至前述光檢測器之光路中產生之雜散光聚集之雜散光區域位於前述第1受光區域」。

於上述[1]之分光測定裝置中，光檢測器之受光區域具有於垂直於分光像之波長軸之方向上並設之第1受光區域及第2受光區域，光檢測器配置為於自光入射部至光檢測器之光路中產生之雜散光聚集之雜散光區域位於第1受光區域。藉此，相較於增大光入射部與光檢測器之間之距離，以使雜散光區域不位於光檢測器之受光區域之情形，可減小因透鏡產生之像差，於被測定光之測定中抑制波長解析度之降低。進而，於上述[1]之分光測定裝置中，光檢測器藉由在第1受光區域中以第1曝光時間接收分光像，而輸出被測定光之第1光譜資料，且藉由在第2受光區域中以較第1曝光時間為長之第2曝光時間接收分光像，而輸出被測定光之第2光譜資料，解析部基於第1光譜資料及第2光譜資料，產生被測定光之光譜資料。藉此，於被測定光之光譜資料之產生中，在使與雜散光區域對應之波長範圍自光強度高之波長範圍偏移之狀態下，針對光強度高之波長範圍使用第1光譜資料，且針對光強度低之波長範圍使用第2光譜資料，藉此可於被測定光之測定中抑制檢測精度之降低。根據以上所述，根據上述[1]之分光測定裝置，可於被測定光之測定中抑制波長解析度之降低及檢測精度之降低兩者。

本揭示之一態樣之分光測定裝置可為[2]「如上述[1]之分光測定裝置，其中前述解析部基於前述第1光譜資料中不包含與前述雜散光區域對應之波長範圍之波長範圍之資料、及前述第2光譜資料中包含與前述雜散光區域對應之前述波長範圍之波長範圍之資料，產生前述光譜資料」。於該[2]之分光測定裝置中，在第1光譜資料中與雜散光區域對應之波長範圍中，到檢測雜散光。另一方面，於第2光譜資料中與雜散光區域對應之波長範圍中，未檢測到雜散光。因而，根據如該[2]之分光測定裝置，藉由自第1光譜資料排除雜散光之影響，且藉由第2光譜資料對排除之波長範圍之資料進行補正，而可於被測定光之測定中進一步抑制檢測精度之降低。

本揭示之一態樣之分光測定裝置可為[3]「如上述[1]或[2]之分光測定裝置，其中前述光檢測器對於前述光入射部，向垂直於前述波長軸之前述方向之一側偏移」。根據該[3]之分光測定裝置，可容易且確實地實現用於使雜散光區域位於第1受光區域之光檢測器之配置。

本揭示之一態樣之分光測定裝置可為[4]「如上述[1]至[3]中任一項之分光測定裝置，其中前述雜散光係因前述被測定光之一部分於前述透鏡內發生多重反射而產生」。作為雜散光區域出現之原因，於透鏡內之被測定光之一部分之多重反射佔支配性地位。根據如該[4]之分光測定裝置，藉由排出上述之雜散光區域之影響，而可於被測定光之測定中進一步抑制檢測精度之降低。

本揭示之一態樣之分光測定裝置可為[5]「如上述[1]至[4]中任一項之分光測定裝置，其進一步包含遮罩構件，該遮罩構件配置於前述透鏡與前述光檢測器之間，將前述雜散光遮斷」。根據該[5]之分光測定裝置，藉由遮斷雜散光入射至光檢測器，而可排除雜散光區域之影響。因而，可於被測定光之測定中進一步抑制檢測精度之降低。

本揭示之一態樣之分光測定裝置可為[6]「如上述[1]至[5]中任一項之分光測定裝置，其中前述透鏡係具有與前述光入射部及前述光檢測器相向之面、以及與前述反射型繞射光柵相向之凸狀面之凸透鏡」。根據該[6]之分光測定裝置，可將自光入射部入射之被測定光導光至反射型繞射光柵，且將由反射型繞射光柵分光之被測定光之分光像形成於光檢測器之受光區域。 [發明之效果]

根據本揭示，可提供一種可於被測定光之測定中抑制波長解析度之降低及檢測精度之降低兩者之分光測定裝置。

以下，針對本揭示之實施形態，參照圖式，詳細地說明。另外，於各圖中對相同或相當部分賦予同一符號，且省略重複之說明。 [分光測定裝置之構成]

如圖1所示，分光測定裝置1具備：光入射部2、反射型繞射光柵3、光檢測器4、透鏡5、及解析部6。分光測定裝置1係藉由將被測定光L1分光，而產生被測定光L1之光譜資料之裝置。

光入射部2、反射型繞射光柵3及透鏡5構成用於將被測定光L1導引至光檢測器4之受光區域40，且將被測定光L1之分光像α沿波長軸A形成於光檢測器4之受光區域40上的光學系統(所謂之戴森光學系統)。被測定光L1藉由反射型繞射光柵3，而沿與被測定光L1入射之方向垂直之方向分光。此處，將被測定光L1經分光之方向(亦即平行於波長軸A之方向)稱為X軸方向，將垂直於X軸方向之方向稱為Y軸方向，將垂直於X軸方向及Y軸方向之方向稱為Z軸方向。

光入射部2配置為使被測定光L1入射至分光測定裝置1內。光入射部2調整被測定光L1之入射量。光入射部2例如係狹槽構件。形成於狹槽構件之狹槽於自Y軸方向觀察時，呈將X軸方向設為短邊、將Z軸方向設為長邊在之長方形狀開口。由於若增大短邊之寬度，則被測定光L1之入射量增加，故於解析部6中獲得雜訊少、但波長解析度低之光譜資料。另一方面，由於若縮窄短邊之寬度，則被測定光L1之入射量變少，故於解析部6中獲得波長解析度提高、但雜訊多之光譜資料。光入射部2例如可由狹槽構件、及將被測定光L1傳送至該狹槽構件之光纖構成。或，光入射部2例如可由狹槽構件、及自該狹槽構件之外側將被測定光L1集光之透鏡構成。

反射型繞射光柵3與光入射部2於Y軸方向對向。反射型繞射光柵3將被測定光L1向與被測定光L1入射之方向為相反側分光。反射型繞射光柵3係由複數個光柵槽(未圖示)構成。複數個光柵槽在沿與被測定光L1入射之方向垂直之方向即X軸方向排列之狀態下，沿與該排列之方向垂直之方向即Z軸方向延伸。入射至反射型繞射光柵3之被測定光L1沿複數個光柵槽排列之方向即X軸方向相應於波長被分光。

光檢測器4與反射型繞射光柵3於Y軸方向上對向。於本實施形態中，光檢測器4於Y軸方向上配置之位置與光入射部2一致。光檢測器4於Z軸方向上在與光入射部2之間空開一定之距離D而配置於經分光之被測定光L1入射之側。換言之，光檢測器4對於光入射部2，沿垂直於波長軸A之方向(Z軸方向)向經分光之被測定光L1入射之側偏移。光檢測器4檢測由反射型繞射光柵3予以分光之被測定光L1。於本實施形態中，光檢測器4係形成於半導體基板上之CCD影像感測器。CCD影像感測器可為行間型、訊框轉移型及全訊框轉移型任一者。

透鏡5於Y軸方向上配置於光入射部2及光檢測器4與反射型繞射光柵3之間。透鏡5將自光入射部2入射之被測定光L1導光至反射型繞射光柵3，且將由反射型繞射光柵3予以分光之被測定光L1之分光像α形成於光檢測器4之受光區域40。透鏡5係具有面5a、及與面5a為相反側之凸狀面5b之凸透鏡。面5a與光入射部2及光檢測器4相向。面5a係平坦面、凹狀面、或凸狀面。凸狀面5b係與反射型繞射光柵3相向，且向與面5a為相反側凸狀彎曲之面。

解析部6基於自光檢測器4取得之資料，產生被測定光L1之光譜資料S3。針對解析部6之解析之內容，於後文描述。解析部6包含記憶自光檢測器4取得之資料及解析結果等之記憶部。又，解析部6可控制光檢測器4。解析部6可為具備例如CPU(Central Processing Unit，中央處理單元)等處理器及RAM(Random Access Memory，隨機存取記憶體)或ROM(Read Only Memory，唯讀記憶體)等記憶媒體之電腦或平板終端。又，解析部6可由微電腦或FPGA(Field Programmable Gate Array，場可程式化閘陣列)構成。

於如以上般構成之分光測定裝置1中，自光入射部2入射之被測定光L1對於面5a具有一定入射角而入射。入射至面5a之被測定光L1相應於空氣之折射率與透鏡5之折射率之差，於面5a發生折射，並於透鏡5內前進，且自凸狀面5b出射。自凸狀面5b出射之被測定光L1相應於透鏡5之折射率與空氣之折射率之差於凸狀面5b發生折射，並被導光至後段之反射型繞射光柵3。

由反射型繞射光柵3予以分光之被測定光L1再次入射至透鏡5。透鏡5供經分光之被測定光L1對於凸狀面5b具有一定入射角而入射。入射至凸狀面5b之經分光之被測定光L1相應於空氣之折射率與透鏡5之折射率之差於凸狀面5b發生折射，並於透鏡5內前進，且自面5a出射。自面5a出射之經分光之被測定光L1相應於透鏡5之折射率與空氣之折射率之差於面5a發生折射，並成像於後段之光檢測器4，於受光區域40上形成分光像α。

此處，有時於自光入射部2至光檢測器4之光路之間產生雜散光。例如，有時因被測定光L1之一部分於透鏡5內發生多重反射，而產生雜散光L2。例如，有時自光入射部2入射之被測定光L1之一部分或由反射型繞射光柵3分光之被測定光L1之一部分於面5a與凸狀面5b之間發生多重反射，自面5a以雜散光L2而出射。雜散光L2有時於光譜資料中作為不自然之峰值出現。光檢測器4若增大距離D之大小，則可避免雜散光L2入射至光檢測器4。然而，若增大距離D之大小，則因波長之差異所致之成像位置之偏移變大，作為其結果，波長解析度降低。於本實施形態中，以雜散光L2聚集之區域(雜散光區域β)位於光檢測器4之受光區域40中之第1受光區域41之方式，設定距離D。 [光檢測器之構成]

如圖2所示，光檢測器4之受光區域40被區分成第1受光區域41與第2受光區域42。第1受光區域41及第2受光區域42沿垂直於波長軸A之方向即Z軸方向並設。光檢測器4於第1受光區域41中具有沿平行於波長軸A之方向即X軸方向排列之複數個第1光檢測通道41a。同樣，光檢測器4於第2受光區域42中具有沿平行於波長軸A之方向即X軸方向排列之複數個第2光檢測通道42a。各光檢測通道42a、42b係由沿Z軸方向排列之複數個像素構成。又，光檢測器4藉由在第1受光區域41中以第1曝光時間接收分光像α，而將被測定光L1之第1光譜資料S1輸出至複數個第1光檢測通道41a每一者。與其一起，光檢測器4藉由在第2受光區域42中以第2曝光時間接收分光像α，而可將被測定光L1之第2光譜資料S2輸出至複數個第2光檢測通道42a每一者。第2曝光時間較第1曝光時間為長。成像於受光區域40上之分光像α之波長軸A沿X軸方向延伸，每一波長之像沿Z軸方向延伸。分光像α以第1受光區域41與第2受光區域42之邊界線為對稱軸具有上下對稱之形狀。

針對第1光譜資料S1之輸出，更具體地說明。於第1受光區域41中，由各第1光檢測通道41a中所含之複數個像素產生並蓄積之電荷傳送至第1水平暫存器(未圖示)。之後，所蓄積之電荷於第1水平暫存器中就每一第1光檢測通道41a相加(以下將該動作稱為「縱傳送」)。之後，於第1水平暫存器中就每一第1光檢測通道41a相加之電荷依次自第1水平暫存器讀出(以下將該動作稱為「橫傳送」)。而後，將與自第1水平暫存器讀出之電荷之量相應之電壓值自第1放大器(未圖示)輸出，將該電壓值藉由AD轉換器進行AD轉換而設為數位值。如此，輸出第1光譜資料S1。

針對第2光譜資料S2之輸出，更具體地說明。於第2受光區域42中，由各第2光檢測通道42a中所含之複數個像素複數個像素產生並蓄積之電荷傳送至第2水平暫存器(未圖示)。而後，所蓄積之電荷於第2水平暫存器中就每一第2光檢測通道42a相加(縱傳送)。之後，於第2水平暫存器中就每一第2光檢測通道42a相加之電荷依次自第2水平暫存器讀出(橫傳送)。而後，將與自第2水平暫存器讀出之電荷之量相應之電壓值自第2放大器(未圖示)輸出，將該電壓值藉由AD轉換器進行AD轉換而設為數位值。如此，輸出第2光譜資料S2。

於光檢測器4中，第2受光區域42中之第2曝光時間較第1受光區域41中之第1曝光時間為長。各區域之曝光時間例如可藉由電子快門來設定。電子快門可藉由利用防高光溢出閘(ABG：anti-blooming gate)來實現。

雜散光L2聚集而形成之雜散光區域β位於第1受光區域41。具體而言，以雜散光區域β位於第1受光區域41之方式，設定Z軸方向之光入射部2與光檢測器4之間之距離D。此處，以雜散光區域β不位於第2受光區域42之方式，設定距離D。即，光檢測器4配置為於透鏡5中產生之雜散光L2聚集之雜散光區域β位於第1受光區域41、且不位於第2受光區域42。又，由於雜散光L2於透鏡5內產生，故藉由亦調整透鏡5與光檢測器4之位置關係，而調整雜散光區域β之位置。因而，於第1光譜資料S1中，在與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ中檢測到雜散光L2。另一方面，於第2光譜資料S2中，在與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ中未檢測到雜散光L2。於圖2之例中，雜散光區域β係於Z軸方向具有短徑、於X軸方向具有長徑之橢圓形，短徑之長度較第1受光區域41之Z軸方向之長度為長。因而，雜散光區域β之一部分位於第1受光區域41。 [被測定光之光譜資料之產生方法]

如圖3(a)所示，第1光譜資料S1係於第1受光區域41中以較短之曝光時間取得者。解析部6可於在所有波長範圍中各像素不飽和下，取得所有波長範圍中之光強度。對此，如圖3(b)所示，第2光譜資料S2係於第2受光區域42中以較長之曝光時間取得者。於第2光譜資料S2中包含各像素飽和之波長範圍。因而，解析部6於各像素飽和之波長範圍中無法正確地取得光強度。另一方面，第1光譜資料S1於光強度低之波長範圍中，雜訊重疊，S/N差。第2光譜資料S2即便於光強度低之波長範圍中，雜訊亦不重疊，可取得高精度之資料。

於第1光譜資料S1中，在與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ中，檢測到雜散光L2。雜散光L2於第1光譜資料S1中，被檢測為如突起(凸起)之資料。於第1光譜資料S1中，與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ自光強度高之波長範圍偏移。換言之，與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ被調整為不與光強度高之波長範圍重疊。作為調整機構，例如使第1受光區域41上之雜散光區域β之位置沿波長軸A移動。

解析部6於第1光譜資料S1中，設定較雜散光L2之光強度為高之光強度即臨限值Th1。解析部6於第1光譜資料S1中，將臨限值Th1以上之部分設為資料S11，將低於臨限值Th1之部分設為資料S12。換言之，資料S11係第1光譜資料S1中不包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料。資料S12係第1光譜資料S1中包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料。因而，檢測到雜散光L2之資料包含於資料S12。又，光強度低之波長範圍之資料包含於資料S12。另一方面，解析部6於第2光譜資料S2中，設定較雜散光L2之光強度為高之光強度即臨限值Th2。解析部6於第2光譜資料S2中，將臨限值Th2以上之部分設為資料S21，將低於臨限值Th2之部分設為資料S22。換言之，資料S21係第2光譜資料S2中不包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料。資料S22係第2光譜資料S2中包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料。此處，各像素飽和之波長範圍之資料包含於資料S21。此外，解析部6可於第1光譜資料S1中，將超過臨限值Th1之部分設為資料S11，將臨限值Th1以下之部分設為資料S12。又，可於第2光譜資料S2中，將超過臨限值Th2之部分設為資料S21，將臨限值Th2以下之部分設為資料S22。

如圖4所示，解析部6基於第1光譜資料S1及第2光譜資料S2，產生第3光譜資料(被測定光L1之光譜資料)S3。具體而言，解析部6藉由將資料S11與資料S22接合，而產生第3光譜資料S3。解析部6首先排除第1光譜資料S1中之資料S12。而後，解析部6切取第2光譜資料中之資料S22，並與資料S11接合，以藉由資料S22對排除之資料S12進行補正。解析部6由於產生第3光譜資料S3，並不使用包含檢測到雜散光L2之資料之資料S12，故自第3光譜資料S3排除檢測到雜散光L2之資料。又，解析部6產生第3光譜資料S3，並不使用資料S21。因而，於第3光譜資料S3中，可於在所有波長範圍中各像素不飽和下，取得所有波長範圍中之光強度。 [作用及效果]

於分光測定裝置1中，光檢測器4之受光區域40具有於垂直於分光像α之波長軸A之方向上並設之第1受光區域41及第2受光區域42，光檢測器4配置為於透鏡5中產生之雜散光L2聚集之雜散光區域β位於第1受光區域41、且不位於第2受光區域42。藉此，相較於增大光入射部2與光檢測器4之間之距離D，以使雜散光區域β不位於光檢測器4之受光區域40之情形，可減小因透鏡5產生之像差，於被測定光L1之測定中抑制波長解析度之降低。進而，於分光測定裝置1中，光檢測器4藉由在第1受光區域41中以第1曝光時間接收分光像α，而輸出被測定光L1之第1光譜資料S1，且藉由在第2受光區域42中以較第1曝光時間為長之第2曝光時間接收分光像α，而輸出被測定光L1之第2光譜資料S2，解析部6基於第1光譜資料S1及第2光譜資料S2，產生被測定光L1之光譜資料S3。藉此，於被測定光L1之光譜資料S3之產生中，在使與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ自光強度高之波長範圍偏移之狀態下，針對光強度高之波長範圍使用第1光譜資料S1，且針對光強度低之波長範圍使用第2光譜資料S2，藉此可於被測定光L1之測定中抑制檢測精度之降低。根據以上所述，根據分光測定裝置1，可於被測定光L1之測定中抑制波長解析度之降低及檢測精度之降低兩者。

於分光測定裝置1中，解析部6基於第1光譜資料S1中不包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料S11、及第2光譜資料S2中包含與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ之波長範圍之資料S22，產生光譜資料S3。於分光測定裝置1中，在第1光譜資料S1中與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ中，檢測到雜散光L2。另一方面，於第2光譜資料S2中與雜散光區域β對應之波長範圍Δλ中，未檢測到雜散光L2。因而，根據分光測定裝置1，藉由自第1光譜資料S1排除雜散光L2之影響，且藉由第2光譜資料S2中之資料S22對於排除之波長範圍之資料進行補正，而可於被測定光L1之測定中進一步抑制檢測精度之降低。

於分光測定裝置1中，光檢測器4對於光入射部2，向垂直於波長軸A之方向之一側(經分光之被測定光L1入射之側)偏移。藉此，可容易且確實地實現用於使雜散光區域β位於第1受光區域41之光檢測器4之配置。

於分光測定裝置1中，雜散光L2例如因被測定光L1之一部分於透鏡5內發生多重反射而於透鏡5中產生。作為雜散光區域β出現之原因，於透鏡5內之被測定光L1之一部分之多重反射佔支配性地位。藉此，排除上述之雜散光區域β之影響，藉此，可於被測定光L1之測定中進一步抑制檢測精度之降低。

於分光測定裝置1中，透鏡5係具有與光入射部2及光檢測器4相向之面5a、以及與反射型繞射光柵3相向之凸狀面5b之凸透鏡。藉此，可將自光入射部2入射之被測定光L1導光至反射型繞射光柵3，且將由反射型繞射光柵3予以分光之被測定光L1之分光像α形成於光檢測器4之受光區域40。 [變化例]

本揭示不限定於上述之實施形態。如圖5所示，可將遮罩構件7配置於透鏡5與光檢測器4之間。該情形下，光檢測器4配置為雜散光區域β位於第1受光區域41、且不位於第2受光區域42。惟，遮罩構件7由於對雜散光L2入射至第1受光區域41進行遮蔽，故雜散光區域β不會直接位於第1受光區域41。藉由配置遮罩構件7，而於第1光譜資料S1中未檢測到雜散光L2。藉此，遮斷雜散光L2入射至光檢測器4，藉此，可排除雜散光L2之影響。因而，可於被測定光L1之測定中進一步抑制檢測精度之降低。遮罩構件7例如係遮光性膜。自Y軸方向觀察時之遮罩構件7之外緣之大小只要大於雜散光區域β之外緣之大小即可。自Y軸方向觀察時之遮罩構件7之形狀不限於矩形狀，可為圓形狀、橢圓形狀、三角形狀。

如圖6所示，遮罩構件7除了雜散光L2之遮蔽以外，亦可用於對於光檢測器4之分光感度進行補正。圖6(a)係於未被區分成第1受光區域41與第2受光區域42之受光區域40a上配置有出於分光感度之補正之目的之遮罩構件7a之圖。遮罩構件7a係基於圖6(b)之光譜資料之特性而設計。圖6(b)所示之光譜資料係於在受光區域40a中未配置有遮罩構件7a之情形下，利用解析部6產生之被測定光L1之資料。圖6(b)之光譜資料係於被測定光L1之中央波長範圍(500 nm附近)中光強度高，於低域波長範圍(200 nm～300 nm附近)及高域波長範圍(700 nm～800 nm附近)中光強度低之資料。遮罩構件7a之設計思想具體而言係如以下般。設計為於低域波長範圍(200 nm～300 nm附近)中不配置遮罩構件7a。設計為自波長範圍300 nm以後，遮罩構件7a之面積逐漸增加，於中央波長範圍(500 nm附近)中，遮罩構件7a之面積最大。又，設計為於高域波長範圍(700 nm～800 nm附近)中，自中央波長範圍(500 nm附近)起遮罩構件7a之面積逐漸變少。此外，遮罩構件7a設計為配合雜散光區域β之位置。

圖6(c)係於在受光區域40a中配置有遮罩構件7a之情形下，利用解析部6產生之被測定光L1之光譜資料。圖6(c)中之光譜資料於低域波長範圍(200 nm～300 nm附近)中示出與圖6(b)之光譜資料相同之特性。然而，於300 nm以後之波長範圍中，光強度為一定值。此乃因為藉由圖6(a)之遮罩構件7a，對分光感度進行補正。進而，遮罩構件7a對雜散光L2入射至受光區域40a進行遮蔽。藉此，於感度補正後之光譜資料中未檢測到雜散光L2。因而，藉由遮斷雜散光L2入射至光檢測器4，而可排除雜散光L2之影響。此外，於圖6(a)中，遮罩構件7a採用分割成二個之構成，但只要遵循上述之設計思想，則可為一體形狀，亦可為分割成三個以上之構成。

光檢測器4可為CMOS影像感測器。如為CMOS影像感測器，則各像素具有光電二極體(光電轉換元件)及放大器。光電二極體將藉由光子之輸入而產生之電子(光電子)作為電荷而蓄積。放大器將蓄積於光電二極體之電荷轉換為電壓並放大。經放大之電壓藉由各像素之選擇開關之切換，而就每一第1光檢測通道41a及每一第2光檢測通道42a傳送至AD轉換器。經放大之電壓藉由AD轉換器被轉換為數位值，並作為第1光譜資料S1及第2光譜資料S2而輸出。

光檢測器4可為CCD-CMOS影像感測器。如為CCD-CMOS影像感測器，則光檢測器4具有與各第1光檢測通道41a及各第2光檢測通道42a對應之複數個信號讀出電路。各信號讀出電路具有電晶體、及信號輸出用接合墊。可將與自各第1光檢測通道41a及各第2光檢測通道42a傳送之電荷之量相應之電壓施加於該電晶體之控制端子。而且，與該電壓位準相應之大小之電流自該電晶體之輸出端子輸出並經由信號輸出用接合墊取出。所取出之電流藉由AD轉換器被轉換為數位值，並作為第1光譜資料S1及第2光譜資料S2而輸出。

雜散光L2不限於在透鏡5中產生，可能在自光入射部2至光檢測器4之光路中產生。例如，可能於光入射部2與透鏡5之間、透鏡5與反射型繞射光柵3之間、透鏡5與光檢測器4之間產生。

1:分光測定裝置 2:光入射部 3:反射型繞射光柵 4:光檢測器 5:透鏡 5a:面 5b:凸狀面 6:解析部 7,7a:遮罩構件 40,40a:受光區域 41:第1受光區域 41a:第1光檢測通道 42:第2受光區域 42a:第2光檢測通道 A:波長軸 D:距離 L1:被測定光 L2:雜散光 S1:第1光譜資料 S2:第2光譜資料 S3:光譜資料/第3光譜資料 S11,S12,S21,S22:資料 Th1,Th2:臨限值 X,Y,Z:軸 α:分光像 β:雜散光區域 Δλ:波長範圍

圖1係顯示一實施形態之分光測定裝置之構成之圖。 圖2係顯示圖1所示之光檢測器之構成之圖。 圖3(a)、(b)係顯示第1光譜資料及第2光譜資料之圖。 圖4係顯示被測定光之光譜資料之圖。 圖5係顯示第1變化例之光檢測器之構成之圖。 圖6(a)～(c)係顯示第2變化例之光檢測器之構成及被測定光之光譜資料之圖。

1:分光測定裝置

2:光入射部

3:反射型繞射光柵

4:光檢測器

5:透鏡

5a:面

5b:凸狀面

6:解析部

40:受光區域

A:波長軸

D:距離

L1:被測定光

L2:雜散光

X,Y,Z:軸

β:雜散光區域

Claims (6)

1. 一種分光測定裝置，其包含： 光入射部，其使被測定光入射； 反射型繞射光柵，其將自前述光入射部入射之前述被測定光分光； 光檢測器，其檢測由前述反射型繞射光柵分光之前述被測定光； 透鏡，其將自前述光入射部入射之前述被測定光導光至前述反射型繞射光柵，且將由前述反射型繞射光柵分光之前述被測定光之分光像形成於前述光檢測器之受光區域；及 解析部，其產生前述被測定光之光譜資料；且 前述受光區域具有： 第1受光區域，其包含排列於平行於前述分光像之波長軸之方向之複數個第1光檢測通道；及 第2受光區域，其在垂直於前述波長軸之方向上與前述第1受光區域並設，包含排列於平行於前述波長軸之前述方向之複數個第2光檢測通道； 前述光檢測器藉由在前述第1受光區域中以第1曝光時間接收前述分光像，而輸出前述被測定光之第1光譜資料，且藉由在前述第2受光區域中以較前述第1曝光時間為長之第2曝光時間接收前述分光像，而輸出前述被測定光之第2光譜資料； 前述解析部基於自前述光檢測器輸出之前述第1光譜資料及前述第2光譜資料，產生前述光譜資料； 前述光檢測器配置為於自前述光入射部至前述光檢測器之光路中產生之雜散光聚集之雜散光區域位於前述第1受光區域。
2. 如請求項1之分光測定裝置，其中前述解析部基於前述第1光譜資料中不包含與前述雜散光區域對應之波長範圍之波長範圍之資料、及前述第2光譜資料中包含與前述雜散光區域對應之前述波長範圍之波長範圍之資料，產生前述光譜資料。
3. 如請求項1或2之分光測定裝置，其中前述光檢測器對於前述光入射部，向垂直於前述波長軸之前述方向之一側偏移。
4. 如請求項1或2之分光測定裝置，其中前述雜散光係因前述被測定光之一部分於前述透鏡內發生多重反射而產生。
5. 如請求項1或2之分光測定裝置，其進一步包含遮罩構件，該遮罩構件配置於前述透鏡與前述光檢測器之間，將前述雜散光遮斷。
6. 如請求項1或2之分光測定裝置，其中前述透鏡係包含與前述光入射部及前述光檢測器相向之面、以及與前述反射型繞射光柵相向之凸狀面之凸透鏡。