TWI617791B - 分光光度計及分光光度測定方法 - Google Patents

分光光度計及分光光度測定方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種分光光度計，包括一光檢測單元、一電路單元、一飽和判斷單元以及一測定結果運算單元；其中光檢測單元將所接受之光轉換為電子信號並予以輸出；電路單元包括複數個增益放大器與複數個類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converters,ADC)，增益放大器將來自於光檢測單元所輸出之信號予以放大為複數個光增益，且類比數位轉換器將光增益轉換為數位信號，並予以輸出為複數個光量資料；飽和判斷單元判斷來自於電路單元之各光量資料是否飽和；測定結果運算單元係根據飽和判斷單元之判斷結果，使用光量資料中的一部分或全部的光量資料，計算所接受之光的測定結果。

Description

分光光度計及分光光度測定方法
本發明係關於分光光度計及分光光度測定方法。
一般所謂的分光光度計，已知係藉由對於試樣照射白色光、並測定透過光的量，來測定試樣在各波長中之吸光度。此係利用試樣的吸光度隨著試樣中的吸光物質之濃度而不同的特點，來檢測出試樣中的成分。
例如，在專利文件1中已揭示有一種蔬菜水果等檢驗用之分光光度計，其係依據相同種類的蔬菜水果中之密度或大小的不同，也能測定透過光量具有很大差異的被測定物之分光光度計。具體而言，已揭示了一種設置有主受光部與試樣用受光部之二個受光部、增幅器、類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converters,ADC)等之讀取分光光度計，其係首先比較自試樣用受光部所取得之值與預先設定的基準值，並根據此比較結果適當地調整增幅電路的光增益，然後，以來自主受光部之值做為數位資料加以讀取之分光光度計。
《先前技術文件》 〈專利文件〉
〈專利文件1〉日本專利公開公報第2005-134164號
然而，上述習知技術中，例如是測定照明周圍的配光等情況，當測定波長的範圍廣泛，且光量差非常大的情況(例如，在測定位置中光量差有100倍至1萬倍以上如此的情況)下，將會有無法精準測定的情形。此外，上述習知技術中，因為測定時必須調整增幅器的光增益，所以測定上也需要耗費時間。
本發明之目的係實現一種分光光度計，即使在測定範圍廣泛且光量差大之未知的分光波長分布的情況下，也能夠以更短時間且精準地進行測定。
(1)一種分光光度計，包括一光檢測單元、一電路單元、一飽和判斷單元以及一測定結果運算單元；其中光檢測單元將所接受之光轉換為電子信號並予以輸出；電路單元包括複數個增益放大器與複數個類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converters,ADC)，增益放大器將來自於光檢測單元所輸出之信號予以放大為複數個光增益，且類比數位轉換器將光增益轉換為數位信號，並予以輸出為複數個光量資料；飽和判斷單元判斷來自於電路單元之各光量資料是否飽和；測定結果運算單元係根據飽和判斷單元之判斷結果，使用光量資料中的一部分或全部的光量資料，計算所接受之光的測定結果。
(2)如上述(1)中所記載之分光光度計，其中測定結果運算單元係在光量資料中，基於由飽和判斷單元判斷為飽和之光量資料以外的一部分或全部的光量資料，計算所接受之光的測定結果。
(3)如上述(2)中所記載之分光光度計，其中測定結果運算單元係在光量資料中，將由飽和判斷單元判斷為飽和之光量資料以外的一部分或全部的光量資料之和，除以與一部分或全部的光量資料相對應的光增益之和，藉以計算所接受的光之測定結果。
(4)如上述(1)至(3)中任一項所記載的分光光度計，其中飽和判斷單元係由光增益之中，從與最大之光增益相對應的光量資料開始，依照順序判斷是否飽和。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所記載的分光光度計，其中電路單元包括與增益放大器相連接之複數個零點調整電路，各零點調整電路係將來自於輸入之信號中最小曝光時間下之暗電流成分減少的信號，輸出至各增益放大器。
(6)如上述(1)至(4)中任一項所記載的分光光度計，其中在電路單元中，增益放大器的一部分或全部係分階段地連接。
(7)如上述(6)中所記載的分光光度計，其中電路單元係更進一步包括一放大器，放大器之輸入端子係連接於光檢測單元，放大器之輸出端子係連接於零點調整電路中的一部分或全部的零點調整電路。
(8)如上述(1)至(7)中任一項所記載的分光光度計，其中分光光度計更進一步包括一光量資料取得單元，取得來自於類比數位轉換器之各光量資料；以及一雜散光補償單元，根據各光量資料，補償由測定結果運算單元所計算之測定結果。
(9)如上述(1)至(8)中任一項所記載的分光光度 計，其中光檢測器具有將所接受之光各自轉換為電子信號之複數個光接受元件，並將各電子信號輸出至各波長帶。
(10)如上述(1)至(9)中任一項所記載的分光光度計，其中此些光增益之間彼此不同。
(11)如上述(1)至(9)中任一項所記載的分光光度計，其中此些光增益相同。
(12)一種分光光度測定方法，包括：使用一光檢測單元，將所接受之光轉換為電子信號並予以輸出；使用複數個增益放大器，將來自於光檢測單元的輸出信號予以放大為複數個光增益，並使用複數個類比數位轉換器，使光增益轉換為數位信號，並予以輸出為複數個光量資料；判斷各光量資料是否飽和；以及根據判斷結果，使用光量資料中的一部分或全部的光量資料，計算所接受之光的測定結果。
100‧‧‧分光光度計
101‧‧‧快門單元
102‧‧‧光檢測單元
103‧‧‧電路單元
104‧‧‧控制單元
105‧‧‧顯示單元
106‧‧‧操作單元
107‧‧‧記憶單元
201‧‧‧初段放大器
202‧‧‧零點調整電路
203‧‧‧增益放大器
204‧‧‧類比數位轉換器
301‧‧‧初期設定單元
302‧‧‧光量資料取得單元
303‧‧‧飽和判斷單元
304‧‧‧測定結果運算單元
305‧‧‧測定結果資訊產生單元
306‧‧‧變更指示資訊產生單元
401‧‧‧光增益值登錄單元
402‧‧‧曝光時間設定單元
403‧‧‧零點設定單元
404‧‧‧快門控制單元
S101~S109、S201~S209‧‧‧步驟
901‧‧‧雜散光補償單元
第1圖係用以說明本實施例中有關於分光光度計的構成概要之圖。
第2圖係第1圖中所示之電路單元的構成之一範例示意圖。
第3圖係第1圖中所示之控制單元104的功能性構成之一範例示意圖。
第4圖係第3圖中所示之初期設定單元的功能性構成之一範例示意圖。
第5圖係本實施形態中的測定流程之概要的一範例示意圖。
第6圖係第5圖中所示之測定結果計算處理之詳細流程的一 範例示意圖。
第7圖係有關於本發明之示範實施例1的說明圖。
第8圖係有關於本發明之示範實施例2的說明圖。
第9圖係有關於本發明之示範實施例3的說明圖。
第10圖係用以說明相當於上述實施例的情況之有關的加權累加處理之計算之切換方式的圖。
第11圖係用以說明在加權累加處理之切換中，在預定的範圍內設定使累加係數為平滑地變化之變形範例的圖。
第12圖係用以說明在加權累加處理之切換中，在預定的範圍內設定使累加係數為平滑地變化之變形範例的圖。
第13圖係用以說明在加權累加處理之切換中，在預定的範圍內設定使累加係數為平滑地變化之變形範例的圖。
以下，將參照圖式來說明有關於本發明之實施例。此外，關於圖式，對於相同或相似的要素則標記相同的符號，並省略重複的說明。
第1圖係用以說明本實施例中有關於分光光度計的構成概要之圖。如第1圖所示，在本實施例中，分光光度計100例如是包含有快門單元101、光檢測單元102、電路單元103、控制單元104、顯示單元105、操作單元106、記憶單元107。
快門單元101係依據來自控制單元104所回應的控制信號來開關快門，因而能夠進行暗電流測定(關閉快門)與光量測定(開啟快門)。
光檢測單元102係對於通過狹縫部的光，使用繞射 光柵等的分光手段而分光成各波長的光，同時利用複數個檢測器(例如是光二極體陣列、CCD等)受光。接著，將該所接受的光轉換為電子信號，並依各波長(各頻道(CH))輸出至後述的電路單元103中。亦即，光檢測單元102係將電子信號輸出至各CH之所謂的多頻道型光檢測器(多色儀)。
另外，該光檢測單元102例如是使用讓繞射光柵旋轉、或切換干涉濾光器等的分光手段，使波長產生變化，可以使用1台的檢測器(例如光二極體、光倍增器等)來檢測各波長之電子信號的波長掃描型光檢測器(單色儀)。
電路單元103例如是包含複數個增益放大器203與複數個類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converters,ADC)204。接著，將來自光檢測單元102的輸出信號，使用複數個增益放大器203予以放大為複數個光增益(例如，各增益放大器203所設定之光增益值)，並使用複數個類比數位轉換器，將其轉換為數位信號而以複數個光量資料予以輸出。
更具體而言，例如第2圖所示之包含初段放大器201、複數個零點調整電路202、複數個增益放大器203、複數個類比數位轉換器204。另外，為使下述之說明簡單化，雖然針對如第2圖所示之電路單元103為各自具有4個的零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204的情況加以說明，然而毫無疑問的，亦能夠使用不同數量之零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204。
初段放大器201係將積累於光檢測單元102之電荷轉換為電壓信號，並將電壓信號各自輸出至複數個零點調整電路 202。
各零點調整電路202係進行所謂的零點調整之電路，且用以減少在最小曝光時間到達光檢測單元至ADC的所謂的暗電流成分。
各增益放大器203係基於各增益放大器203所設定之各光增益值，來放大自零點調整電路202所輸出的信號，並輸出至各ADC 204。另外，有關於各光增益值的設定等之詳情為如後所述。
各ADC 204係將來自各增益放大器203之各輸出信號轉換為數位信號，並輸出至控制單元104。另外，各ADC 204的分解能可以是相同之構成，也可以是相異之構成。
控制單元104控制快門單元101、光檢測單元102、電路單元103等，並依據來自各ADC 204的輸出信號來計算所接受之光的光測定結果。接著，舉例來說，將該測定結果顯示於顯示單元105。另外，關於控制單元104的詳細功能之構成為如後所述。
控制單元104例如是CPU、MPU(Microprocessor Unit)等，且按照儲存於記憶單元107之程式來動作。記憶單元107例如是以ROM或RAM、硬碟等資訊記錄媒體所構成，並儲存由控制單元104所執行之程式的資訊記錄媒體。此外，記憶單元107也可做為控制單元104的工作記憶體來執行動作。另外，該程式例如是可以透過網路下載來提供，或者，也可以藉由能夠被CD-ROM或DVD-ROM等電腦讀取之各種資訊記錄媒體來提供。
操作單元106例如是由複數個按鈕及後述之顯示單 元105一體成形的觸控面板所構成，根據使用者的指示操作，將該指示操作的內容輸出至控制單元104。
顯示單元105例如是液晶顯示器、有機EL(Organic Electro-Luminescence)顯示器等，依據來自控制單元104的指示來顯示測定結果等。
另外，上述之分光光度計100的構成僅為一範例，並非以此為限定。例如，分光光度計100可更進一步構成為具有通訊部，且能夠與外部的電腦等通訊。此外，可以視需要而省略初段放大器201或零點調整電路202。
接著，使用第3圖來說明有關於本實施例中之控制單元104的功能配置之一範例。另外，下述之控制單元104的功能配置為一範例，本實施例並不限定於此。
如第3圖所示，本實施例中之控制單元104係功能性地包含初期設定單元301、光量資料取得單元302、飽和判斷單元303、測定結果運算單元304、測定結果資訊產生單元305、變更指示資訊產生單元306。
初期設定單元301係進行曝光時間的設定等之初期設定。具體而言，例如，初期設定單元301係如第4圖所示，功能性地包含光增益值登錄單元401、曝光時間設定單元402、零點設定單元403、快門控制單元404。
光增益值登錄單元401例如是進行各CH的光量資料測定，並計算詳細的光增益值來進行登錄。
曝光時間設定單元402例如是根據由操作單元106所輸入的曝光時間，來設定光檢測單元102的曝光時間。另外， 針對所測定對象的光量來自動調整曝光時間。
快門控制單元404係在設定曝光時間時，關閉快門單元101的快門。此外，快門控制單元404係在完成後述之暗電流的測定時，開啟快門單元101的快門。
零點設定單元403係在關閉快門單元101時，設定各零點調整電路202，使在最小曝光時間之來自各ADC 204的輸出成為靠近零附近(零以上且接近零)。也可以手動來進行設定。
光量資料取得單元302取得來自各ADC 204的輸出信號(光量資料)。另外，下述中為簡單化說明，乃針對例如第2圖中所示之電路單元103各自具有4個的零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204的情況加以說明。此外，下述中係以G1至G4來表示各增益放大器203所設定的光增益值，將相對應的各ADC 204之光量資料以ADC1至ADC4表示。此外，光增益值係假設以G1<G2<G3<G4的方式來設定。再者，將與n(n係自然數)頻道(CH)相對應的光量資料以ADC(n)表示。再者，下述中為簡單化說明，雖然主要省略頻道的表示(n)，然而毫無疑問的，各頻道是進行相同的處理。
飽和判斷單元303判斷光量資料取得單元302所取得之光量資料是否已飽和。具體而言，飽和判斷單元303係在曝光時間的設定階段中，當快門單元101為開啟狀態時，取得依據光增益值設定為最小值(G1)之增益放大器203的光量資料(ADC1)，判斷該光量資料是否飽和。接著，在判斷為飽和的情況下，變更指示資訊產生單元306例如是進行縮短曝光時間的指示，以變更為不引起飽和的曝光時間。
另一方面，若判斷為不飽和的情況，測定結果運算單元304係基於飽和判斷單元303的判斷結果，使用複數個光量資料中全部的光量資料來計算所接受的光之測定結果。具體而言，例如，在複數個光量資料中，經由將透過飽和判斷單元303判斷為飽和之光量資料以外的全部的光量資料之和，除以與全部的光量資料相對應之光增益的和，來藉以計算而得。
更具體而言，例如，在該測定結果計算處理中，飽和判斷單元303係從光增益值設定為最大的光量資料(ADC4)開始，依照順序來判斷是否飽和；在判斷不飽和的情況，測定結果運算單元304係使用不飽和之全部的光量資料以及與該光量資料相對應的光增益值來進行如後所述之加權累加處理。藉此，就能夠比使用判斷為不飽和之光量資料，還能更高精準地進行測定。此外，即使是離散的光增益，也能夠使光增益間的資料具有連續性。藉由以下具體地說明。
首先，飽和判斷單元303判斷光增益值設定為最大之光量資料(ADC4)是否為飽和。
在ADC4被判斷為不飽和的情況，於測定結果運算單元304中進行加權累加處理。具體而言，例如，如下述式子中，將ADC4至ADC1之和除以與該ADC4至ADC1相對應的光增益值G1至G4之和，並進行加權累加處理。此外，下述式子中，CH(n)係表示頻道n的測定結果。
另一方面，在判斷為飽和的情況，接著判斷光增益值設定為較大的光量資料(ADC3)是否為飽和。當ADC3判斷為不飽和的情況時，於測定結果運算單元304中進行加權累加處理。具體而言，例如，如下述式子中，將ADC3至ADC1之和除以與該ADC3至ADC1相對應的光增益值G1至G3之和，並進行加權處理。
以下，亦對於ADC2及ADC1進行相同的處理。另外，毫無疑問的，對於全部的頻道(CH)亦進行相同的處理。此外，關於飽和判斷單元303以及測定結果運算單元304處理的詳細流程，將於如後所述。
測定結果資訊產生單元305係基於測定結果運算單元304所計算之測定結果，來產生在例如顯示單元105上顯示用之測定結果資訊，並顯示於顯示單元105上。測定結果資訊例如是以橫軸表示波長、縱軸表示強度的曲線圖形式來顯示。
接著，利用第5圖來說明關於本實施例中之測定流程之概要的一範例。另外，下述的流程係一範例，因此關於本實施例之測定流程並不以下述者為限。
曝光時間設定單元402例如是依照透過操作單元106所輸入的曝光時間，來設定光檢測單元102的曝光時間(步驟S101)。快門控制單元404關閉快門單元101之快門(步驟S102)、開始進行光量測定，亦即，開始取得來自各ADC 204的輸出信號 (步驟S103)。
取得快門在關閉狀態時來自各ADC 204的輸出信號做為暗電流資料，並測定暗電流資料(步驟S104)。快門控制單元404打開快門(步驟S105)。
接著，進行光量測定(步驟S106)，飽和判斷單元303係在快門單元101為開啟狀態時，取得依據光增益值設定為最小值(G1)之增益放大器203的光量資料(ADC1)，並判斷該光量資料是否飽和(步驟S107)。
接著，當飽和判斷單元303判斷為飽和的情況時，回到步驟S101，並依據新設定的曝光時間來進行步驟S102至步驟S107的處理。
另一方面，在步驟S107，當飽和判斷單元303判斷為不飽和的情況時，進行測定結果計算處理(步驟S108)。接著，將所計算之測定結果顯示於顯示單元105(步驟S109)。
接著，使用第6圖來詳細地說明關於步驟S107的測定結果計算處理之流程的一範例。此外，下述測定結果計算處理之流程係一範例，因此本實施例中之測定結果計算處理之流程並不以下述者為限。
首先，例如，進行光量測定，亦即，取得來自各ADC 204的各光量資料(ADC1至ADC4)(步驟S201)。接著，飽和判斷單元303判斷光增益值設定為最大的光量資料(ADC4)是否為飽和(步驟S202)。當ADC4判斷為不飽和的情況時，於測定結果運算單元304中進行如上述式子(1)所示之加權累加處理(步驟S203)。
另一方面，當判斷為飽和的情況時，接著判斷光增 益值設定為較大的光量資料(ADC3)是否為飽和(步驟S204)。當ADC3判斷為不飽和的情況時，於測定結果運算單元304中進行如上述式子(2)所示之加權累加處理(步驟S205)。
另一方面，當判斷為飽和的情況時，接著判斷光增益值設定為較大的光量資料(ADC2)是否為飽和(步驟S206)。當ADC2判斷為不飽和的情況時，於測定結果運算單元304中進行如式子(3)所示之加權累加處理(步驟S207)。
另一方面，當判斷為飽和的情況時，接著判斷光增益值設定為最小的光量資料(ADC1)是否為飽和(步驟S208)。當判斷為飽和的情況時，回到步驟S102。另一方面，當ADC1判斷為不飽和的情況時，於測定結果運算單元304中進行如式子(4)所示之加權累加處理(步驟S209)。
此外，雖然上述為了簡單化說明，而只對1個的CH說明，然而毫無疑問的，對於全部的CH來說亦應進行相同的處理。此外，在上述中，為了簡單化說明，而只對電路單元103各自具有4個的零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204的情況下說明，然而毫無疑問的，對於具有不同數量之零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204的情況，也應進行相同的處 理。
根據本實施例，即使是在廣泛的測定波長範圍，且隨著測定位置而有大的光量差之未知的分光波長分布的情況下，也能夠實現一種能在更短時間、且精準地進行測定之分光光度計。
本發明並不限定於上述之實施例，能夠有各種各樣的變形。例如，能夠替換成具有實質上與上述實施形態所示的構成之相同的構成，亦能夠替換成可以產生相同作用效果之構成、或能夠達成相同目的之構成。
例如，雖然在上述測定結果計算處理中，針對飽和判斷單元303從光增益值設定為最大的光量資料(ADC4)開始，依照順序來判斷是否飽和，並使用判斷為不飽和之光量資料以及與該光量資料相對應的光增益值的全部來進行加權累加處理的情況進行說明，然而，也可以例如是依據飽和判斷單元303的判斷結果，使用複數個光量資料中一部分的光量資料來計算所接受的光之測定結果的構成。也就是說，可以是使用判斷為不飽和之光量資料、以及光增益值係根據來自於比該光量資料更小的增益放大器203所輸出之光量資料中的一部分及相對應的光增益值，來進行加權累加處理之構成。
具體而言，例如上述範例中，當ADC4判斷為不飽和情況時，可以構成為：依據ADC4及ADC3的光量資料以及與該ADC4及ADC3相對應之光增益值，來進行如下述式子(5)之加權累加處理。此時，與上述之實施例相比之下，更能夠減輕測定結果運算單元304的處理負擔。
此外，亦可以構成為：僅使用判斷為不飽和的光量資料來計算測定結果，並顯示測定結果來取代上述加權累加處理。具體而言，例如，測定結果運算單元304係在ADC4判斷為不飽和的情況下，將ADC4除以G4，此外，在ADC3判斷為不飽和的情況下，藉由將ADC3除以G3來計算測定結果等。在此情況下，更能夠減輕測定結果運算單元304的處理負擔。
再者，雖上述中係將各增益放大器203的光增益值設定為不同的情況下來說明，亦可以構成為：能將各增益放大器203的光增益值設定為1。在此情況下，能夠等同於提高ADC 204的分解能，例如，能夠對於測定範圍中強度幾乎不變的光更精準地進行測定。
〈變形範例1〉
第7圖係用以說明關於本發明之變形範例1的圖。在本變形範例中，電路單元103之構成與上述實施例不同。由於其他的點係與上述實施例相同，所以省略相同點有關的說明。
本變形範例之電路單元103係與上述實施例相同，如第7圖所示，例如包含初段放大器201、複數個零點調整電路202、複數個增益放大器203、複數個ADC 204。然而，在本變形範例中，分階段地連接於零點調整電路202以及增益放大器203之點係不同的。此外，下述中，依圖中最上段的零點調整電路202、增益放大器203、ADC 204之順序，各自稱為第一零點調整 電路202、第一增益放大器203、第一ADC 204、第二零點調整電路202、第二增益放大器203、第二ADC 204等。
具體而言，在本變形範例中，例如，如第7圖所示，使初段放大器201僅與第一零點調整電路202相連接。接著，使第一增益放大器203的輸出與第二零點調整電路202的輸入相連接、第二增益放大器203的輸出與第三零點調整電路202的輸入相連接、第三增益放大器203的輸出與第四零點調整電路202的輸入相連接。藉此，能夠避免高光增益的增益放大器203的使用。
至於其他的點，因與上述實施例相同，故省略說明。另外，毫無疑問的，上述實施例中之光增益值G1至G4係相當於以如上述般分階段地連接後的各增益放大器203來增幅之實際的光增益。例如，在本變形範例之各增益放大器203的光增益值為1、5、5、5的情況下，係相當於上述實施例中之光增益值為1、5、25、125。此外，申請專利範圍中之光增益係相當於本變形範例中各段之增益放大器的實際之光增益(上述範例的情況係1、5、25、125)。
〈變形範例2〉
第8圖係用以說明關於本發明之變形範例2的圖。在本變形範例中，電路單元103之構成與上述變形範例1不同。至於其他的點，因為與上述變形範例1相同，故省略相同點之說明。
本變形範例之電路單元103係與上述變形範例1相同，如第8圖所示，例如包含初段放大器201、複數個零點調整電路202、複數個增益放大器203、複數個ADC 204。
然而，在本變形範例中，將零點調整電路202以及增益放大器203的一部分分階段地連接之點係不同的。亦即，例如，如第8圖所示，使來自初段放大器201的輸出與第一及第三零點調整電路202的輸入相連接。此外，第一增益放大器203的輸出與第二零點調整電路202的輸入相連接。此外，第三增益放大器203的輸出與第四零點調整電路202的輸入相連接。藉此，除了能夠避免高光增益之放大器的使用外，且與上述變形範例1相比，還能夠防止分階段地混入噪音。
由於上述實施例、以及變形範例1及2所示的電路單元103之構成係一範例，因此本發明並不限定於此些範例，也可以使用其他的連接方式。
〈變形範例3〉
第9圖係用以說明關於本發明之變形範例3的圖。在本變形範例中，控制單元104的功能性構成與上述實施例不同。由於其他的點係與上述實施例相同，故省略相同的點有關之說明。
如第9圖所示，本變形範例中之控制單元104更進一步具有雜散光補償單元901。雜散光補償單元901係基於光量資料取得單元302所取得之雜散光成分、以及雜散光分布函數，來補償自測定結果運算單元304所輸出之輸出信號(輸出結果信號)，藉以除去雜散光成分。具體而言，例如，利用下述式子，能夠取得雜散光補償後之測定結果。
〈式子6〉M=A×IB‧‧‧(6)
〈式子7〉CH=IB+A×IB=[I+A]×IB‧‧‧(7)
〈式子8〉IB=[I+A]-1×CH=C×CH‧‧‧(8)
此處，A係雜散光分布函數矩陣；IB係雜散光補償後之光譜的列向量；CH係測定信號光譜的列向量；M係總雜散光量光譜的列向量；I係表示單位矩陣。C係n×n的雜散光補償矩陣，表示[I+A]的逆矩陣。此外，CH係與由測定結果運算單元304所輸出之測定結果信號相對應。當雜散光補償矩陣C以1度計算時，在之後的光譜測定中，雜散光補償後之光譜IB係以IB=C×CH而容易地計算。另外，在雜散光分布函數的測定中，例如，適合使用波長可變之雷射光來進行。因為比起使用光源與單色儀，使用波長可變之雷射光的方式，指定波長以外的光輸出少。
根據本變形範例，即使在分光測定範圍大的情況下，也能夠實現一種能更短時間且精準地測定之分光光度計，除此之外也能夠進行更高精準的雜散光補償。再者，對於雜散光成分的檢測，則不需要像過往那樣地變更曝光時間而另外進行多次之必要。
另外，在上述中，已針對如上述第6圖的步驟S203及步驟S205所示，說明了當光量數據ADC4判定為不飽和時的情況，進行上述式子(1)之加權累加處理之累加處理；而當光量數據ADC4判斷為飽和、光量數據ADC3判斷為飽和的情況時，進行上述式子(2)之加權累加處理之累加處理等，藉由以相對應之增 益值來增幅之光量數據的飽和有無來切換加權累加處理之計算的情況。然而，在加權累加處理的切換之際，可以構成為：在預定範圍內使累加係數平滑地變化。具體而言，以下將使用第10圖至第13圖與上述實施例的情況進行比較來加以說明。另外，第10圖係用以說明相當於上述實施例的情況之有關的加權累加處理的計算之切換的圖，第11圖至第13圖係用以說明在加權累加處理之切換中，在預定的範圍內設定使累加係數為平滑地變化之變形範例的圖。
如第10圖所示，在使用增益係數為1(G1)與增益係數為10(G2)之增益放大器203的情況下，例如，被輸入至與G2對應之ADC 204的光量數據為飽和(第10圖中之橫軸至0.09為止(G1的光量數據之飽和值為1的情況之值))為止，如上述式子(3)所示，將與G1對應的光量數據及與G2對應的光量數據進行加權累加。接著，當被輸入至與G2對應之ADC 204的光量數據為飽和時，則切換加權累加處理之計算，使用增益係數為與1(G1)對應之光量數據，進行如上述式子(4)所示之計算。另外，第10圖中之縱軸相當於與正規化的光量數據相乘之累加係數。具體而言，在增益係數為G1的情況下，該累加係數相當於G1/(G1+G2)；而在增益係數為G2的情況下，則該累加係數為相當於G2/(G1+G2)。
另一方面，可以例如第11圖及第12圖所示，將上述之累加係數構成為：光量數據為飽和之光量數據在預定的範圍內(例如，上述例的情況0.09至0.095)係平滑地變化的累加係數。藉此，即使是在使用加權累加處理之計算式子的前後(例如， 由上述式子(3)替換至(4)的前後)，亦能夠減低因增益放大器203的增益誤差所造成之測定結果的變動。另外，第12圖係將第11圖之一部分予以放大的圖。從第12圖可以了解：在切換加權累加處理之際，累加係數係被設定成為平滑地變化。具體而言，例如使用cos波等，使累加係數平滑地變化的方式來進行設定。
此外，上述中為簡單化說明，而針對由使用增益值為2來計算測定結果的情況，替換成使用增益值為1來計算測定結果的情況進行說明，然而，例如第13圖所示，也可以構成為：由使用增益值為4來計算測定結果的情況，替換成使用增益值為3來計算測定結果的情況，或者也可以構成為：由使用增益值為3來計算測定結果的情況，替換成使用增益值為2來計算測定結果的情況等，利用加權累加處理的各切換時間點，使累加係數在光量數據、飽和光量數據之預定地範圍內平滑地變化。
本發明並不限定於上述實施例及變形範例1至3，而能夠具有各種各樣的變形。例如，能夠將上述實施例所示的構成替換成實質上相同之構成、或者是替換成能夠產生相同作用效果之構成或能達成相同目的之構成。例如，毫無疑問的，也可以將變形範例1至2與變形範例3組合起來使用。
100‧‧‧分光光度計
101‧‧‧快門單元
102‧‧‧光檢測單元
103‧‧‧電路單元
104‧‧‧控制單元
105‧‧‧顯示單元
106‧‧‧操作單元
107‧‧‧記憶單元

Claims (11)

  1. 一種分光光度計，包括：一光檢測單元，將所接受之光轉換為電子信號並予以輸出；一電路單元，包括複數個增益放大器與複數個類比數位轉換器(Analog-to-Digital Converters,ADC)，該些增益放大器將來自於該光檢測單元所輸出之信號予以放大為複數個光增益，且該些類比數位轉換器將該些光增益轉換為數位信號，並予以輸出為複數個光量資料；一飽和判斷單元，判斷來自於該電路單元之各該光量資料是否飽和；以及一測定結果運算單元，根據該飽和判斷單元之判斷結果，使用該些光量資料中的一部分或全部的光量資料，計算該所接受之光的測定結果；其中該測定結果運算單元係將該些光量資料中，將由該飽和判斷單元判斷為飽和之光量資料以外的一部分或全部的光量資料之和，除以與該一部分或全部的光量資料相對應的該光增益之和，藉以計算該所接受之光的測定結果。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該測定結果運算單元係在該些光量資料中，基於由該飽和判斷單元判斷為飽和之光量資料以外的一部分或全部的光量資料，計算該所接受之光的測定結果。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該飽和判斷單元係由該些光增益之中，從與最大之光增益相對應的該光量資料開始，依照順序判斷是否飽和。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該電路單元包括與該些增益放大器相連接之複數個零點調整電路，各該零點調整電路係將來自於輸入之信號中暗電流成分減少的信號，輸出至各該增益放大器。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中在該電路單元中，該些增益放大器的一部分或全部係分階段地連接。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之分光光度計，其中該電路單元更進一步包括一放大器，該放大器之輸入端子係連接於該光檢測單元，該放大器之輸出端子係連接於該些零點調整電路中的一部分或全部的零點調整電路。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該分光光度計係更進一步包括：一光量資料取得單元，取得來自於該些類比數位轉換器的各該光量資料；以及一雜散光補償單元，根據各該光量資料，補償由該測定結果運算單元所計算出之測定結果。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該光檢測單元光檢測單元具有將所接受之光各自轉換為電子信號之複數個光接受元件，並將各該電子信號輸出至各波長帶。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該些光增益之間彼此不同。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之分光光度計，其中該些光增益相同。
  11. 一種分光光度測定方法，包括： 使用一光檢測單元，將所接受之光轉換為電子信號並予以輸出；使用複數個增益放大器，將來自於該光檢測單元的輸出信號予以放大為複數個光增益，並使用複數個類比數位轉換器，使該些光增益轉換為數位信號，並予以輸出為複數個光量資料；判斷各該光量資料是否飽和；根據該判斷結果，使用該些光量資料中的一部分或全部的光量資料，計算該所接受之光的測定結果；以及將該些光量資料中，將判斷為飽和之光量資料以外的一部分或全部的光量資料之和，除以與該一部分或全部的光量資料相對應的該光增益之和，藉以計算該所接受之光的測定結果。
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