WO2018020779A1 - 光計測装置 - Google Patents

光計測装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2018020779A1
WO2018020779A1 PCT/JP2017/018026 JP2017018026W WO2018020779A1 WO 2018020779 A1 WO2018020779 A1 WO 2018020779A1 JP 2017018026 W JP2017018026 W JP 2017018026W WO 2018020779 A1 WO2018020779 A1 WO 2018020779A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
optical
light guide
filter
measurement
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/018026
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
鈴木　健吾
和也 井口
康行 田邊
Original Assignee
浜松ホトニクス株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 浜松ホトニクス株式会社 filed Critical 浜松ホトニクス株式会社
Priority to CN201780046021.9A priority Critical patent/CN109477797B/zh
Priority to US16/316,100 priority patent/US10928246B2/en
Priority to ES17833790T priority patent/ES2927785T3/es
Priority to KR1020187026415A priority patent/KR102359887B1/ko
Priority to EP17833790.3A priority patent/EP3489662B1/en
Publication of WO2018020779A1 publication Critical patent/WO2018020779A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0407—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings
    • G01J1/0425—Optical elements not provided otherwise, e.g. manifolds, windows, holograms, gratings using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/0488—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering
    • G01J1/0492—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts with spectral filtering using at least two different filters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/10—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void
    • G01J1/16—Photometry, e.g. photographic exposure meter by comparison with reference light or electric value provisionally void using electric radiation detectors
    • G01J1/1626—Arrangements with two photodetectors, the signals of which are compared
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0202—Mechanical elements; Supports for optical elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
    • G01J3/0254—Spectrometers, other than colorimeters, making use of an integrating sphere
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0291—Housings; Spectrometer accessories; Spatial arrangement of elements, e.g. folded path arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G01J3/0297—Constructional arrangements for removing other types of optical noise or for performing calibration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
    • G01J3/32—Investigating bands of a spectrum in sequence by a single detector
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J2001/0481—Preset integrating sphere or cavity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/02—Details
    • G01J1/04—Optical or mechanical part supplementary adjustable parts
    • G01J1/06—Restricting the angle of incident light
    • G01J2001/061—Baffles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1213—Filters in general, e.g. dichroic, band
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
    • G01J2003/1213—Filters in general, e.g. dichroic, band
    • G01J2003/1221—Mounting; Adjustment
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
    • G01N21/63—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light optically excited
    • G01N21/64—Fluorescence; Phosphorescence
    • G01N21/645—Specially adapted constructive features of fluorimeters
    • G01N2021/6463—Optics
    • G01N2021/6469—Cavity, e.g. ellipsoid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/064—Stray light conditioning
    • G01N2201/0642—Light traps; baffles
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/06—Illumination; Optics
    • G01N2201/065—Integrating spheres
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2201/00—Features of devices classified in G01N21/00
    • G01N2201/08—Optical fibres; light guides
    • G01N2201/0833—Fibre array at detector, resolving

Definitions

  • One aspect of the present invention relates to an optical measurement device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an optical measurement device including an integrator in which a sample is arranged and a photodetector that detects measurement light emitted from an emission opening of the integrator.
  • a plurality of photodetectors having different spectral sensitivity characteristics are used in order to enable measurement in a wide wavelength region.
  • the integrator has a plurality of exit apertures corresponding to the photodetector.
  • the aperture area in the integrator increases, so that multiple diffuse reflection of the measurement light in the integrator There is a risk that the characteristics will deteriorate. Furthermore, since each light detector detects the measurement light from the exit apertures formed at different positions, there is a possibility that the intensity distribution of the measurement light incident on each light detector may vary. Therefore, in the optical measurement device as described above, there is a concern that the detection accuracy of the measurement light is lowered.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an optical measurement device capable of accurately detecting measurement light.
  • An optical measurement apparatus is an optical measurement apparatus that irradiates a sample with excitation light and detects measurement light, and includes an entrance opening through which excitation light enters and an exit opening through which measurement light exits. And an integrator in which the sample is arranged, a light guide part for guiding the measurement light emitted from the emission opening, and a light detection part for detecting the measurement light guided by the light guide part.
  • the light unit has a plurality of light guide members arranged such that the incident end face faces the inside of the integrator through the output opening, and the light detection unit is guided by at least one of the plurality of light guide members. The light-receiving regions on the incident end face side of the plurality of light guide members overlap with each other in the integrator.
  • a plurality of light guide members are arranged so that the incident end faces the inside of the integrator through the output aperture, and the measurement light guided by at least one of the plurality of light guide members is emitted as light.
  • the detection unit detects.
  • measurement light is extracted from a common exit aperture via a plurality of light guide members, so that the number of exit apertures formed in the integrator can be reduced, and the multiple diffuse reflection characteristics of the integrator can be ensured. Is possible. It is also possible to make the intensity distribution of the measurement light extracted by each light guide member uniform.
  • the light receiving regions on the incident end face side of the plurality of light guide members overlap each other in the integrator.
  • the intensity distribution of the measurement light taken out by each light guide member can be made more uniform. Therefore, according to this optical measurement device, it is possible to extract measurement light having a uniform intensity distribution while ensuring the multiple diffuse reflection characteristics of the integrator, and it is possible to detect measurement light with high accuracy.
  • the optical axes at the incident end faces of the plurality of light guide members may intersect with each other in the integrator.
  • the above-described operational effect that is, the intensity distribution of the measurement light extracted by each light guide member can be made more uniform. The effect is remarkable.
  • the optical measurement device may further include a baffle disposed at a position facing the exit opening in the integrator.
  • a baffle disposed at a position facing the exit opening in the integrator.
  • the optical axes at the incident end faces of the plurality of light guide members may intersect each other between the exit opening and the baffle.
  • the measurement light from the common region in the integrator can be taken out by the plurality of light guide members while preventing the light from the sample from directly entering the exit opening by the baffle.
  • the baffle is supported by a pair of support columns disposed around the emission aperture in the integrator, and the direction in which the plurality of light guide members are arranged and the pair of support columns. It may intersect with the direction in which.
  • the measurement light incident on the light guide member can be prevented from being blocked by the support pillar, and the intensity distribution of the measurement light extracted by each light guide member can be made more uniform.
  • An optical measurement device includes a plurality of optical filters, and any one of the plurality of optical filters can be inserted as an insertion filter on each optical path of measurement light incident on a plurality of incident end faces. You may further provide a filter part. In this case, an optical filter according to the measurement conditions of the optical measurement device can be inserted on the optical path of each measurement light incident on the plurality of incident end faces. As a result, highly accurate measurement is possible.
  • the filter unit is at least one of an ND filter, a short pass filter, a long pass filter, a band pass filter, a notch filter, and a filter made of a light reflecting material as an optical filter. May be included. In this case, measurement according to the measurement conditions of the optical measurement device can be specifically realized.
  • the filter unit includes a base unit provided with a plurality of optical filters, a drive unit that drives the base unit so that the insertion filter is switched among the plurality of optical filters, A control unit that controls driving of the driving unit, and the control unit selects any of the plurality of optical filters as a selection filter, and the driving unit is configured so that the selected selection filter becomes an insertion filter. It may be driven.
  • the control unit can select, for example, an optical filter according to the measurement condition of the optical measurement device and insert it into the optical path. As a result, it is possible to facilitate measurement work according to measurement conditions.
  • the light detection unit includes the same number of light detectors as the plurality of light guide members, and the plurality of light detectors may have different spectral sensitivity characteristics. Good. In this case, measurement in a wide wavelength region is possible by using a plurality of photodetectors having different spectral sensitivity characteristics.
  • measurement light can be detected with high accuracy.
  • FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of an optical measurement device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one cross section in the main part of the optical measuring device of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing another cross section of the main part of the optical measuring device of FIG.
  • Fig.4 (a) is a front view which shows the base part of a filter unit.
  • FIG. 4B is a side view showing the base portion of the filter unit.
  • the optical measuring device 1 shown in FIG. 1 is a device for measuring or evaluating optical characteristics such as fluorescence characteristics by, for example, a photoluminescence method (PL method) for a sample to be measured.
  • the sample is, for example, an organic EL (Electroluminescence) material or a fluorescent sample such as a light emitting material for white LED (Light Emitting Diode) or FPD (Flat Panel Display).
  • PL method photoluminescence method
  • the sample for example, an organic EL (Electroluminescence) material or a fluorescent sample such as a light emitting material for white LED (Light Emitting Diode) or FPD (Flat Panel Display).
  • the sample for example, powder, liquid (solution), solid or thin film can be used.
  • optical characteristics include absorptance, internal quantum efficiency (luminescence quantum yield), and external quantum efficiency.
  • the absorption rate is a parameter related to the number of photons absorbed.
  • the internal quantum efficiency is a parameter relating to the ratio of the number of photons emitted by light emission to the number of photons absorbed.
  • External quantum efficiency is a parameter related to the number of emitted photons.
  • External quantum efficiency is the product of absorption rate and internal quantum efficiency.
  • the absorptance has a relationship between the reflectance, which is a parameter regarding the number of reflected photons, and the front and back. Absorptivity is synonymous with “1-reflectance”.
  • the optical measurement device 1 includes an excitation light supply unit 10, an integrator 20, a light guide unit 30, a light detection unit 40, an analysis unit 51, an input unit 52, and a display unit 53.
  • the excitation light supply unit 10 supplies excitation light having a predetermined wavelength to the integrator 20.
  • the excitation light supply unit 10 includes an excitation light source 11 and an incident light guide 12.
  • the excitation light supply unit 10 and the integrator 20 are optically connected to each other
  • the integrator 20 and the light guide unit 30 are optically connected to each other
  • the light guide unit 30 and the light detection unit 40 Are optically connected to each other.
  • the light detection unit 40 and the analysis unit 51 are electrically connected to each other
  • the analysis unit 51 and the input unit 52 are electrically connected to each other
  • the analysis unit 51 and the display unit 53 are electrically connected to each other. .
  • the excitation light source 11 is a light source that generates excitation light.
  • the excitation light source 11 includes, for example, a xenon lamp or a spectroscope.
  • the wavelength of the excitation light generated by the excitation light source 11 may be variable.
  • the excitation light source 11 can variably set the wavelength of the excitation light in a wavelength range of, for example, 250 nm to 1600 nm.
  • the incident light guide 12 guides the excitation light generated by the excitation light source 11 to the integrator 20.
  • an optical fiber can be used as the incident light guide 12.
  • the integrator 20 is an integrating sphere and has a hollow spherical shape.
  • the integrator 20 is formed by applying a highly diffuse reflective material such as barium sulfate on the inner surface 20a thereof, or formed of a highly reflective material having a reflectance close to 1 such as PTFE or Spectralon (registered trademark). Yes.
  • the integrator 20 includes a sample introduction opening 21 that is a sample introduction window for introducing a sample, an incident opening 22 that is an incident window into which excitation light is incident, and an emission opening 23 that is an emission window that emits measurement light. Are provided one by one. A plurality of the sample introduction openings 21, the entrance openings 22, and the exit openings 23 may be provided.
  • a sample container holder 24 is inserted and attached to the sample introduction opening 21.
  • the sample container holder 24 holds the sample container 2 (see FIG. 3) in which the sample is accommodated, and places the sample in the integrator 20.
  • the excitation light guided by the incident light guide 12 enters the incident opening 22.
  • the excitation light incident from the incident aperture 22 is subjected to multiple diffuse reflection.
  • the generated light generated by the irradiation of the excitation light on the sample is subjected to multiple diffuse reflection.
  • the measurement light including the excitation light and the generated light is emitted from the emission opening 23.
  • the measurement light emitted from the emission opening 23 is guided to the subsequent light detection unit 40 by the light guide unit 30.
  • the light guide unit 30 includes a plurality of (in this example, two) light guide members 32 and 32 and guides measurement light separately by the plurality of light guide members 32.
  • the light detection unit 40 detects the measurement light guided by the light guide unit 30.
  • the light detection unit 40 has the same number (two in this example) of the plurality of spectral detectors 41 and 41 as the plurality of light guide members 32.
  • Each spectroscopic detector 41 includes a spectroscope 42 that decomposes the measurement light into wavelength components, and a photodetector 43 that detects the measurement light decomposed by the spectroscope 42.
  • the spectral sensitivity characteristics of the plurality of photodetectors 43, 43 included in the photodetector 40 are different from each other.
  • the photodetector 43 for example, a BT (Back-Thinned) -CCD linear image sensor, a CMOS linear image sensor, an InGaAs linear image sensor, or the like can be used.
  • Each photodetector 43 outputs the wavelength spectrum data of the detected measurement light to the analysis unit 51 at the subsequent stage.
  • the detection of the measurement light by the plurality of spectral detectors 41 and 41 may be performed in parallel, or may be performed at different timings. Alternatively, only detection by some of the spectral detectors 41 is performed, and detection by other spectral detectors 41 may not be performed. Performing detection in parallel includes performing detection simultaneously, at the same time, at the same timing, or simultaneously in parallel.
  • the analysis unit 51 is, for example, a computer.
  • the analysis unit 51 includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) as a processor, a RAM (Random Access Memory) or a ROM (Read Only Memory) as a recording medium.
  • the analysis unit 51 operates by reading a program or the like on hardware such as a CPU and a RAM.
  • the analysis unit 51 performs necessary data analysis on the wavelength spectrum data generated by the light detection unit 40 by the CPU, and acquires information about the sample.
  • the analysis unit 51 reads and writes data in the RAM by the CPU.
  • the analysis unit 51 may be an FPGA (Field-Programmable Gate Array), a microcomputer, a smart device, or a cloud server.
  • An input unit 52 and a display unit 53 are electrically connected to the analysis unit 51.
  • the input unit 52 is used to input instructions for data analysis and the like, and to input analysis conditions or measurement conditions.
  • the input unit 52 is an input device such as a mouse, a keyboard, or a touch panel.
  • the display unit 53 is used for displaying the obtained data analysis result.
  • the display unit 53 is, for example, a display.
  • the integrator 20 and the light guide unit 30 will be further described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the integrator 20 is attached to the gantry 3 with attachment screws (not shown), for example.
  • the center lines of the sample introduction aperture 21, the incident aperture 22, and the exit aperture 23 pass through the center of the integrator 20 and are orthogonal to each other.
  • the sample container holder 24 is inserted and attached to the sample introduction opening 21 as described above.
  • the sample container holder 24 positions and holds the sample container 2 containing the sample.
  • a sample is arranged at the center of the integrator 20.
  • the incident light guide holder 220 for connecting the incident light guide 12 (see FIG. 1) to the integrator 20 is inserted into and installed in the incident opening 22.
  • the incident light guide holder 220 has a light guide holding portion 221 that positions and holds the incident light guide 12.
  • the excitation light L emitted from the incident light guide 12 is irradiated on the sample in the integrator 20.
  • a mounting portion 31 is inserted and mounted in the emission opening 23.
  • the mounting portion 31 has an opening 31a through which measurement light from the integrator 20 toward the incident end surface 32a of the light guide member 32 passes.
  • the cross section of the opening 31a has, for example, an elliptical shape or an elliptical shape having the predetermined direction D as a longitudinal direction.
  • the predetermined direction D is a direction parallel to the center line of the incident opening 22 and coincides with a direction in which a plurality of light guide members 32 are arranged as will be described later.
  • the opening 31a forms a light passage region through which the measurement light passes through the emission opening 23.
  • a baffle 25 is disposed at a position facing the emission opening 23.
  • the baffle 25 has a conical shape and is arranged so that the top portion 25a faces the emission opening 23 side.
  • the top portion 25a of the baffle 25 is located on the center line of the emission opening 23, for example.
  • the baffle 25 is located between the sample container 2 and the emission opening 23, and prevents light (primary reflected light) from the sample from directly entering the emission opening 23. As a result, the measurement light can be reliably multiple diffusely reflected in the integrator 20.
  • the baffle 25 is supported by a pair of support columns 26 arranged around the emission opening 23 in the integrator 20.
  • the pair of support columns 26 are erected on the peripheral edge of the opening 31a in the mounting portion 31, and face each other across the opening 31a (light passage region of the emission opening 23). More specifically, the pair of support pillars 26 are arranged side by side in a direction orthogonal to the predetermined direction D, and face each other across the center line of the emission opening 23.
  • the baffle 25 and the support column 26 are coated with a highly diffuse reflective material on the outer surface thereof in the same manner as the inner surface 20a of the integrator 20 in order to ensure multiple diffuse reflection characteristics of the measurement light in the integrator 20. Or a highly reflective material.
  • Each of the plurality of light guide members 32 is arranged such that the incident end face 32a faces the inside of the integrator 20 through the emission opening 23.
  • the plurality of light guide members 32 are arranged side by side in the predetermined direction D. That is, the direction in which the light guide members 32 are arranged and the direction in which the pair of support columns 26 are arranged are orthogonal to each other.
  • Each light guide member 32 guides the measurement light that has passed through the opening 31 a of the mounting portion 31 and entered the incident end surface 32 a to the subsequent light detection portion 40.
  • the light guide member 32 for example, a bundle fiber or a single fiber can be used.
  • the end of the light guide member 32 on the incident end face 32 a side is fixed to the gantry 3 via a fixing member 33.
  • the fixing member 33 includes a main body 34 provided with a recess 34a and a sleeve 35 disposed in the recess 34a.
  • the main body 34 is fixed to the gantry 3.
  • the recess 34a has, for example, a circular cross section.
  • the recess 34 a opens to the opposite side of the emission opening 23 and extends to a position close to the surface on the emission opening 23 side.
  • the same number of recesses 34 a as the plurality of light guide members 32 are provided. In this example, two recesses 34 a are provided at positions facing each other across the center line of the emission opening 23.
  • the two concave portions 34a are juxtaposed along the predetermined direction D in a state where the two concave portions 34a are inclined with respect to the center line of the emission opening 23 so that the respective axes approach the emission opening 23 side.
  • An opening 34b penetrating the surface of the main body 34 on the emission opening 23 side is formed on the bottom surface of the recess 34a.
  • the sleeve 35 has, for example, a cylindrical shape.
  • the sleeve 35 is inserted coaxially into the recess 34a and positioned with respect to the main body 34 by contacting the bottom surface of the recess 34a.
  • the sleeve 35 is fixed to the main body 34 by a screw 34c.
  • the sleeve 35 is provided in the main body 34 as follows along the recess 34a. That is, the same number of sleeves 35 as the plurality of light guide members 32 are provided.
  • two sleeves 35 are provided at positions facing each other across the center line of the emission opening 23.
  • the two sleeves 35 are juxtaposed along the predetermined direction D in a state where the two sleeves 35 are inclined with respect to the center line of the emission opening 23 so that each axis approaches the emission opening 23 side.
  • the end of the light guide member 32 on the incident end face 32 a side is disposed coaxially in the sleeve 35 and extends straight along the sleeve 35.
  • the end portion of the light guide member 32 is provided in the sleeve 35 so that the incident end surface 32a and the end surface on the exit opening 23 side of the sleeve 35 are flush with each other.
  • the incident end face 32a of the light guide member 32 is exposed through the opening 34b.
  • the end of the light guide member 32 is fixed in the sleeve 35 by, for example, an adhesive.
  • the light guide member 32 can be guided by allowing light in the light receiving region on the incident end face 32a side to enter.
  • the light that can enter the incident end surface 32a of the light guide member 32 is light in a region within the viewing angle on the incident end surface 32a side (that is, the maximum incident angle of light that can enter the incident end surface 32a). That is, the light receiving region of the light guide member 32 means a region within the viewing angle (detection field of view) on the incident end face 32 a side of the light guide member 32.
  • the size of the light receiving area of the light guide member 32 is defined by the numerical aperture (NA) of the incident end face 32a.
  • NA numerical aperture
  • the light receiving region of the light guide member 32 is a conical region having the incident end surface 32a as the apex side. 2 and 3, the range of the light receiving region of the light guide member 32 is indicated by a two-dot chain line.
  • the light receiving areas of the plurality of light guide members 32 overlap each other in the integrator 20.
  • the optical axes X on the incident end face 32 a side of the plurality of light guide members 32 intersect with each other at the top portion 25 a of the baffle 25.
  • Each of the light receiving regions of the plurality of light guide members 32 extends radially from the incident end surface 32a with the optical axis X as the central axis.
  • the light receiving areas of the plurality of light guide members 32 overlap each other in a predetermined area around the top 25a. As a result, measurement light from a common area in the integrator 20 enters the plurality of light guide members 32.
  • the optical measuring device 1 further includes a filter unit (filter unit) 60.
  • the filter unit 60 includes a plurality of optical filters 61, a base unit 62 provided with the plurality of optical filters 61, a drive unit 63 that drives the base unit 62, a control unit 64 that controls driving of the drive unit 63, have.
  • the drive unit 63 and the control unit 64 are electrically connected to each other.
  • the base portion 62 has a circular plate shape.
  • a plurality of arrangement holes 62 a are provided in the peripheral edge portion of the base portion 62 so as to be arranged at equal intervals along the circumferential direction.
  • the arrangement hole 62a has a circular cross section, for example, and penetrates the base portion 62 in the thickness direction.
  • the optical filter 61 is arranged in a part of the plurality of arrangement holes 62a, and the other part of the plurality of arrangement holes 62a is an opening 66 without the optical filter 61 being arranged.
  • the base portion 62 is provided with an opening 66 through which the measurement light passes.
  • the optical filter 61 arranged in the arrangement hole 62a can be an arbitrary filter according to the specification.
  • the optical filter 61 for example, an ND (Neutral Density) filter, a short pass filter, a long pass filter, a band pass filter, a notch filter, a filter made of a light reflecting material, or the like can be used.
  • the light reflecting material Spectralon (registered trademark), which is a material having high reflectivity and excellent diffusibility provided on the inner surface 20a of the integrator 20, can be used. That is, a Spectralon filter in which Spectralon having a substantially constant reflectance over a wide wavelength range from the visible region to the near infrared region is formed into a sheet shape can be used as the optical filter 61.
  • the base portion 62 includes a plurality of first sets A1, a plurality of second sets A2, and a third set A3.
  • the first set A1 is composed of two optical filters 61 adjacent in the circumferential direction.
  • the second set A2 includes an optical filter 61 and an opening 66 that are adjacent in the circumferential direction.
  • the third set A3 includes two openings 66 adjacent in the circumferential direction.
  • combinations of types of the optical filters 61 included are different from each other.
  • the types of the optical filters 61 included are different from each other.
  • Each type of the two optical filters 61 included in one first set A1 may be different or the same as long as the combination of the types is different among the plurality of first sets A1. May be. It should be noted that a plurality of types of filters may be arranged in a single arrangement hole 62a.
  • the base portion 62 is connected to the support portion 67 via the shaft portion 62b, and is rotatable with respect to the support portion 67 using the shaft portion 62b as a rotation axis.
  • the support portion 67 has a rectangular plate shape, for example.
  • One end in the longitudinal direction of the support portion 67 constitutes a protruding portion 67 a that protrudes from the outer peripheral edge of the base portion 62.
  • the protrusion 67a has a tapered shape.
  • the insertion operation of the base part 62 and the support part 67 can be facilitated.
  • the protrusion part 67a protrudes from the outer periphery of the base part 62, the interference of the base part 62 at the time of insertion, damage, etc. can be suppressed.
  • a contact portion 67 b is provided at the other end in the longitudinal direction of the support portion 67.
  • the abutting portion 67 b abuts on the support surface 3 a of the gantry 3 in a state where the base portion 62 and the support portion 67 are arranged in the filter portion arrangement space S.
  • the support portion 67 is positioned with respect to the gantry 3 when the abutment portion 67b abuts on the support surface 3a and the back surface (surface on the abutment portion 67b side) contacts the gantry 3.
  • the support part 67 is provided with an opening 67c.
  • the opening 67c is provided at each position through which each measurement light incident on the incident end face 32a of the plurality of light guide members 32 passes.
  • a plurality of openings 67 c are provided in the same number as the plurality of light guide members 32.
  • the cross-sectional shape of the opening 67c is the same as the cross-sectional shape of the arrangement hole 62a.
  • the sectional shape of the opening 67c is a circular sectional shape.
  • the base portion 62 is rotated with respect to the support portion 67, so that the measurement light incident on the incident end surfaces 32 a of the plurality of light guide members 32 is on the optical path of each measurement light Any one of the plurality of optical filters 61 can be inserted as the insertion filter F.
  • the opening part 66 can also be arrange
  • the drive unit 63 is, for example, a motor, and can transmit a rotational driving force to the base unit 62 by meshing between a gear 63 a connected to the drive shaft and a gear unit (not shown) formed on the outer peripheral surface of the base unit 62. It has become.
  • the drive unit 63 drives the base unit 62 so that the insertion filter F is switched among the plurality of optical filters 61 in accordance with a signal from the control unit 64.
  • the control unit 64 is configured by a computer including, for example, a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory), a RAM (Random Access Memory), and the like.
  • the control unit 64 may be an FPGA (Field-Programmable Gate Array) or a microcomputer.
  • the control unit 64 may be provided separately from the analysis unit 51, the input unit 52, and the display unit 53, or may be configured integrally with at least one of the analysis unit 51, the input unit 52, and the display unit 53. Good.
  • the control unit 64 selects one of the plurality of optical filters 61 as a selection filter according to the measurement conditions of the optical measurement device 1.
  • the control unit 64 drives the drive unit 63 so that the selected filter that has been selected becomes the insertion filter F.
  • a more specific operation of the control unit 64 will be described.
  • the control unit 64 is connected to the input unit 52 in a communicable manner, for example, and accepts the measurement conditions input to the input unit 52.
  • the measurement conditions are, for example, the type of sample, the light characteristics to be measured, the type of excitation light, the wavelength, the intensity, or the spectral sensitivity characteristics of the photodetector 43.
  • one photodetector 43 is a BT-CCD linear image sensor and the other photodetector 43 is an InGaAs linear image sensor, and the excitation light is laser light, it is detected by one photodetector 43.
  • a short pass filter is disposed as the optical filter 61 on the optical path of the measurement light, and an opening 66 is disposed on the optical path of the measurement light detected by the other photodetector 43.
  • the control unit 64 stores in advance the arrangement relationship between the optical filter 61 and the opening 66 on the base unit 62, that is, the arrangement relationship between the first to third sets A1 to A3.
  • the control unit 64 drives the drive unit 63 based on the measurement conditions while referring to the arrangement relationship, so that the optical filter 61 or the opening 66 included in any of the first to third sets A1 to A3. Are arranged on each optical path.
  • control unit 64 first selects one of the first to third sets A1 to A3 according to the measurement conditions. For example, the control unit 64 selects one first set A1. Selecting one first set A1 selects the optical filter 61 to be inserted on the optical path of the measurement light detected by one of the photodetectors 43 and the measurement light detected by the other photodetector 43. This corresponds to selecting the optical filter 61 to be inserted in the optical path.
  • the control unit 64 drives the drive unit 63 to a rotational position where the two optical filters 61 included in the selected first set A1 become the insertion filter F.
  • control unit 64 selects one second set A2 according to the measurement conditions. Selecting one second set A2 selects the optical filter 61 to be inserted on the optical path of the measurement light detected by one of the photodetectors 43 and the measurement light detected by the other photodetector 43 This corresponds to selecting the opening 66 on the optical path.
  • control unit 64 drives the drive unit 63 to a rotational position where the optical filter 61 included in the selected second set A2 becomes the insertion filter F and the opening 66 is positioned on the optical path.
  • control unit 64 selects the third set A3 according to the measurement conditions. Selecting the third set A3 corresponds to selecting to arrange the opening 66 on the optical path of each measurement light detected by the two photodetectors 43. Next, the control unit 64 drives the drive unit 63 to a rotational position where the two openings 66 are positioned on each optical path.
  • the excitation light incident from the incident aperture 22 is irradiated to the sample, and the measurement light including the generated light generated in the sample is subjected to multiple diffuse reflection in the integrator 20.
  • the baffle 25 prevents the light from the sample from directly entering the exit opening 23, so that the measurement light is reliably multiple diffusely reflected in the integrator 20.
  • the multiple diffused reflected and uniformized measurement light is incident on the incident end faces 32 a of the plurality of light guide members 32 from one common light receiving region in the integrator 20 through one emission opening 23.
  • the measurement light incident on each incident end face 32 a is detected in parallel by the light detection unit 40 having a plurality of photodetectors 43 or at different timings, and analyzed by the analysis unit 51.
  • the analysis result by the analysis unit 51 is displayed on the display unit 53.
  • the plurality of light guide members 32 are arranged so that the incident end face 32 a faces the inside of the integrator 20 through the emission opening 23, and the measurement guided by the plurality of light guide members 32.
  • the light detector 40 detects the light.
  • the measurement light is extracted from the common exit opening 23 via the plurality of light guide members 32, so that the number of exit openings 23 formed in the integrator 20 can be reduced, and the multiple diffuse reflection of the integrator 20 is achieved. It is possible to ensure the characteristics.
  • the intensity distribution of the measurement light extracted by each light guide member 32 can be made uniform.
  • the light receiving areas on the incident end face 32 a side of the plurality of light guide members 32 overlap with each other in the integrator 20.
  • the intensity distribution of the measurement light taken out by each light guide member 32 can be made more uniform. Therefore, according to the optical measurement device 1, measurement light having a uniform intensity distribution can be taken out while ensuring the multiple diffuse reflection characteristics of the integrator 20, and the measurement light can be detected with high accuracy.
  • the measurement light taken out via one light guide member 32 is switched to a plurality of photodetectors 43 by a switch or the like to enable light guiding.
  • the measurement light taken out at the same timing via the plurality of light guide members 32 can be detected, so that the measurement light can be detected with high accuracy.
  • the measurement light is taken out from the common emission opening 23 via the plurality of light guide members 32, so that even if the number of openings formed in the integrator 20 is determined in advance, for example, the openings are not open. It is unlikely that a plurality of measurement lights cannot be extracted due to a shortage.
  • the optical axes X on the incident end faces 32 a of the plurality of light guide members 32 intersect with each other in the integrator 20. Thereby, since the measurement light from the common region in the integrator 20 is incident on the plurality of light guide members 32, the intensity distribution of the measurement light extracted by each light guide member 32 is made more uniform. The above effect of being able to be performed is remarkably exhibited.
  • the optical measuring device 1 further includes a baffle 25 disposed at a position facing the emission opening 23 in the integrator 20. Thereby, it is possible to prevent the light from the sample from directly entering the exit opening 23 by the baffle 25, and it is possible to reliably multiply and reflect the measurement light within the integrator 20.
  • the optical axes X on the incident end faces 32 a of the plurality of light guide members 32 intersect with each other between the exit opening 23 and the baffle 25. Thereby, it is possible to extract measurement light from a common region in the integrator 20 by the plurality of light guide members 32 while preventing the light from the sample from directly entering the emission opening 23 by the baffle 25. .
  • the baffle 25 is supported by a pair of support columns 26 arranged around the emission opening 23 in the integrator 20, and the direction in which the plurality of light guide members 32 are arranged and the pair of support columns 26 are provided.
  • the direction of alignment is orthogonal.
  • the optical measuring device 1 includes a plurality of optical filters 61, and a filter unit in which any one of the plurality of optical filters 61 can be inserted as an insertion filter F on each optical path of measurement light incident on the plurality of incident end faces 32a. 60.
  • the optical filter 61 according to the measurement conditions of the optical measurement apparatus 1 can be inserted on the optical path of each measurement light incident on the plurality of incident end faces 32a. As a result, highly accurate measurement is possible.
  • the filter unit 60 includes, as the optical filter 61, at least one of an ND filter, a short pass filter, a long pass filter, a band pass filter, a notch filter, and a filter made of a light reflecting material. . Thereby, the measurement according to the measurement conditions of the optical measurement device 1 can be specifically realized.
  • the filter unit 60 includes a base portion 62 provided with a plurality of optical filters 61, and a drive portion 63 that drives the base portion 62 so that the insertion filter F is switched among the plurality of optical filters 61. And a control unit 64 that controls the driving of the drive unit 63. Then, the control unit 64 selects any one of the plurality of optical filters 61 as a selection filter, and drives the driving unit 63 so that the selected selection filter becomes the insertion filter F. Thereby, the control part 64 can select the optical filter 61 according to the measurement conditions of the optical measuring device 1, for example, and can make it insert on an optical path. As a result, it is possible to facilitate the measurement work according to the measurement conditions, for example, compared with the case where the insertion filter F is manually switched.
  • the light detection unit 40 includes the same number of light detectors 43 as the light guide members 32, and the spectral sensitivity characteristics of the light detectors 43 are different from each other. In this case, measurement in a wide wavelength region is possible by using a plurality of photodetectors 43 having different spectral sensitivity characteristics.
  • an integrating sphere is used as the integrator 20, but any means (optical component) that spatially integrates the light inside the integrator 20 may be used.
  • any means (optical component) that spatially integrates the light inside the integrator 20 may be used.
  • it is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-103654.
  • An integrating hemisphere may be used.
  • the light detection unit 40 may have a smaller number of photodetectors 43 (spectral detectors 41) than the number of light guide members 32 arranged. In this case, for example, the light detection unit 40 may detect only the measurement light guided by some light guide members 32 and may not detect the measurement light guided by other light guide members 32. . About the light guide member 32 in which measurement light is not detected, for example, the light guide member 32 may be blocked by a rod-like member or the like so that light does not enter the integrator 20. In other words, the light detection unit 40 only needs to detect measurement light guided by at least one of the plurality of light guide members 32.
  • the optical measurement device 1 may include three or more light guide members 32.
  • the plurality of light guide members 32 may be arranged in a line, may be arranged in a plurality of lines, may be arranged in a circular shape, or rectangular. You may arrange
  • the direction in which the plurality of light guide members 32 are arranged and the direction in which the pair of support columns 26 are arranged are orthogonal to each other, but may intersect at an angle other than vertical. Alternatively, the direction in which the plurality of light guide members 32 are arranged and the direction in which the pair of support columns 26 are arranged do not have to intersect each other.
  • the optical axes X on the incident end face 32a side of the plurality of light guide members 32 intersect with each other at the top portion 25a of the baffle 25. You may cross each other in the other position between the baffles 25.
  • the light receiving regions of the plurality of light guide members 32 need only overlap with each other in the integrator 20, and the optical axes X of the plurality of light guide members 32 do not have to intersect with each other in the integrator 20. .
  • the opening portion 66 may not be provided in the base portion 62.
  • the optical filter 61 is arranged in all the arrangement holes 62a.
  • the base portion 62 is configured to include the first set A1, the second set A2, and the third set A3, but is configured to include only the first set A1 and the second set A2. Alternatively, only the first set A1 and the third set A3 may be included.
  • the base portion 62 may have an arbitrary shape, for example, a rectangular plate shape.
  • the base part 62 may be capable of switching the insertion filter F by sliding movement with respect to the support part 67.
  • the filter unit 60 may not have the drive unit 63, and the base unit 62 may be configured to be manually rotatable, for example.
  • the filter unit 60 may have two base portions 62 arranged to face each other.
  • the optical filter 61 of one base portion 62 and the optical filter 61 of the other base portion 62 can be used in an overlapping manner on the optical path of measurement light, and the number of selectable optical filters 61 is increased. Can do.
  • the optical measurement device 1 may not include the filter unit 60.
  • the opening 31a of the mounting portion 31 may be circular in cross section.
  • the cross section of the opening 31a has an oval shape or an elliptical shape with the predetermined direction D as a longitudinal direction. Is preferred. In this case, it is because the ratio of the light which is not incident on the incident end faces 32a of the plurality of light guide members 32 with respect to the measurement light passing through the opening 31a can be reduced.
  • the sample may be arranged at a position other than the central portion of the integrator 20, for example, may be arranged so as to be placed on the side opposite to the sample introduction opening 21 in the integrator 20.
  • the baffle may stand on the inner surface of the integrator 20 between the placed sample and the emission opening 23 and may be located at a position off the center line of the emission opening 23.
  • the direction in which the plurality of light guide members 32 are arranged in order to prevent the measurement light incident on the incident end faces 32a of the plurality of light guide members 32 from being blocked by the baffle is emitted. It is preferable to intersect the direction in which the opening 23 and the baffle are arranged.
  • the support column 26 is provided on the mounting portion 31, but may be provided on the inner surface 20 a of the integrator 20. Alternatively, the support column 26 may not be provided, and the baffle 25 may be provided directly on the inner surface 20 a of the integrator 20.
  • the shape of the baffle 25 may be a shape that can prevent light from the sample from directly entering the exit opening 23, and may be, for example, a flat plate shape.
  • SYMBOLS 1 Optical measuring device, 20 ... Integrator, 22 ... Incident opening, 23 ... Outgoing opening, 25 ... Baffle, 26 ... Support pillar, 30 ... Light guide part, 32 ... Light guide member, 32a ... Incident end surface, 40 ... Light Detecting unit, 43 ... photodetector, 60 ... filter unit (filter unit), 61 ... optical filter, 62 ... base unit, 63 ... driving unit, 64 ... control unit, F ... insertion filter, L ... excitation light, X ... optical axis.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
  • Optical Measuring Cells (AREA)

Abstract

光計測装置１は、試料に励起光を照射し、計測光を検出する光計測装置である。光計測装置１は、励起光が入射される入射開口２２、及び計測光を出射する出射開口２３が形成され、試料が配置される積分器２０と、出射開口２３から出射された計測光を導光する導光部３０と、導光部３０によって導光された計測光を検出する光検出部４０と、を備える。導光部３０は、入射端面３２ａが出射開口２３を介して積分器２０内を向くように配置された複数の導光部材３２を有する。光検出部４０は、複数の導光部材３２の少なくとも１つによって導光された計測光を検出する。複数の導光部材３２の入射端面３２ａ側における受光領域は、積分器２０内で互いに重なっている。

Description

光計測装置
　本発明の一側面は、光計測装置に関する。
　従来、測定対象となる試料に励起光を照射し、計測光を検出する光計測装置が知られている。この種の技術として、例えば特許文献１，２には、試料が配置される積分器と、積分器の出射開口から出射された計測光を検出する光検出器と、を備えた光計測装置が記載されている。特許文献１，２に記載された光計測装置では、広い波長領域での計測を可能とするために、分光感度特性が互いに異なる複数の光検出器が用いられている。積分器には、光検出器に対応した複数の出射開口が形成されている。
国際公開第２０１５／１５１２３３号 特開２００６－２３２８４号公報
　上述したような光計測装置では、光検出器に対応した複数の出射開口が積分器に形成されていることから、積分器における開口面積が増えるため、積分器内での計測光の多重拡散反射特性が低下するおそれがある。更に、互いに異なる位置に形成された出射開口からの計測光を各光検出器が検出するため、各光検出器に入射する計測光の強度分布にばらつきが生じるおそれがある。よって、上述したような光計測装置では、計測光の検出精度の低下が懸念される。
　本発明の一側面は、上記事情に鑑みてなされたものであり、計測光を精度良く検出可能な光計測装置を提供することを課題とする。
　本発明の一側面の光計測装置は、試料に励起光を照射し、計測光を検出する光計測装置であって、励起光が入射される入射開口、及び計測光を出射する出射開口が形成され、試料が配置される積分器と、出射開口から出射された計測光を導光する導光部と、導光部によって導光された計測光を検出する光検出部と、を備え、導光部は、入射端面が出射開口を介して積分器内を向くように配置された複数の導光部材を有し、光検出部は、複数の導光部材の少なくとも１つによって導光された計測光を検出し、複数の導光部材の入射端面側における受光領域は、積分器内で互いに重なっている。
　この光計測装置では、入射端面が出射開口を介して積分器内を向くように複数の導光部材が配置されており、複数の導光部材の少なくとも１つによって導光された計測光を光検出部が検出する。これにより、複数の導光部材を介して共通の出射開口から計測光が取り出されることから、積分器における出射開口の形成数を低減することができ、積分器の多重拡散反射特性を確保することが可能となる。また、各導光部材によって取り出される計測光の強度分布を均一化することも可能となる。更に、この光計測装置では、複数の導光部材の入射端面側における受光領域が積分器内で互いに重なっている。これにより、積分器内における共通の領域からの計測光が複数の導光部材に入射するため、各導光部材によって取り出される計測光の強度分布を一層均一化することができる。よって、この光計測装置によれば、積分器の多重拡散反射特性を確保しつつ、均一な強度分布を有する計測光を取り出すことができ、計測光を精度良く検出することが可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、複数の導光部材の入射端面における光軸は、積分器内で互いに交わっていてもよい。この場合、上記作用効果、すなわち、積分器内における共通の領域からの計測光が複数の導光部材に入射するため、各導光部材によって取り出される計測光の強度分布を一層均一化できるという作用効果が顕著に奏される。
　本発明の一側面に係る光計測装置は、積分器内における出射開口と対向する位置に配置されたバッフルを更に備えてもよい。この場合、試料からの光が出射開口に直接入射することをバッフルによって防止することができ、計測光を積分器内で確実に多重拡散反射させることが可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、複数の導光部材の入射端面における光軸は、出射開口とバッフルとの間で互いに交わっていてもよい。この場合、試料からの光が出射開口に直接入射することをバッフルによって防止しつつ、積分器内における共通の領域からの計測光を複数の導光部材によって取り出すことが可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、バッフルは、積分器内における前記出射開口の周辺に配置された一対の支持柱によって支持され、複数の導光部材が並ぶ方向と、一対の支持柱が並ぶ方向とは、交差していてもよい。この場合、導光部材に入射する計測光が支持柱によって遮られることを抑制することができ、各導光部材によって取り出される計測光の強度分布をより一層均一化することが可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置は、複数の光学フィルタを有し、複数の入射端面に入射する計測光それぞれの光路上に複数の光学フィルタの中の何れかを挿入フィルタとして挿入可能なフィルタ部を更に備えてもよい。この場合、複数の入射端面に入射する計測光それぞれの光路上に、光計測装置の測定条件に応じた光学フィルタを挿入することができる。その結果、高精度な測定が可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、フィルタ部は、光学フィルタとして、ＮＤフィルタ、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、及び光反射物質で構成されたフィルタの少なくとも１つを含んでいてもよい。この場合、光計測装置の測定条件に応じた測定を具体的に実現可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、フィルタ部は、複数の光学フィルタが設けられたベース部と、挿入フィルタが複数の光学フィルタの中で切り替わるようにベース部を駆動する駆動部と、駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、制御部は、複数の光学フィルタの中の何れかを選択フィルタとして選択し、選択した当該選択フィルタが挿入フィルタとなるように駆動部を駆動させてもよい。この場合、制御部により、例えば光計測装置の測定条件に応じた光学フィルタを選択して光路上に挿入させることができる。その結果、測定条件に応じた測定作業を容易化することが可能となる。
　本発明の一側面に係る光計測装置では、光検出部は、複数の導光部材と同数の複数の光検出器を有し、複数の光検出器の分光感度特性は、互いに異なっていてもよい。この場合、分光感度特性が互いに異なる複数の光検出器を用いることで、広い波長領域での計測が可能となる。
　本発明の一側面によれば、計測光を精度良く検出することが可能となる。
図１は、一実施形態に係る光計測装置の構成を模式的に示す図である。 図２は、図１の光計測装置の要部における一の断面を示す概略断面図である。 図３は、図１の光計測装置の要部における他の断面を示す概略断面図である。 図４（ａ）は、フィルタユニットのベース部を示す正面図である。図４（ｂ）は、フィルタユニットのベース部を示す側面図である。
　以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、同一又は相当要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
　図１に示される光計測装置１は、測定対象となる試料について、例えば、フォトルミネッセンス法（ＰＬ法）により蛍光特性等の光特性を測定又は評価するための装置である。試料は、例えば、有機ＥＬ（Electroluminescence）材料、又は、白色ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）用若しくはＦＰＤ（Flat　Panel　Display）用等の発光材料等の蛍光試料である。試料としては、例えば、粉末状、液体状（溶液状）、固体状又は薄膜状のもの等を用いることができる。
　光特性としては、吸収率、内部量子効率（発光量子収率）及び外部量子効率が挙げられる。吸収率は、吸収されるフォトン数に関するパラメータである。内部量子効率は、吸収する光のフォトン数に対する、発光により放出される光のフォトン数の割合に関するパラメータである。外部量子効率は、放出されるフォトン数に関するパラメータである。外部量子効率は、吸収率と内部量子効率との積である。吸収率は、反射されるフォトン数に関するパラメータである反射率と表裏の関係を有する。吸収率は、「１－反射率」と同義である。
　光計測装置１は、励起光供給部１０と、積分器２０と、導光部３０と、光検出部４０と、解析部５１と、入力部５２と、表示部５３、を備えている。励起光供給部１０は、所定波長の励起光を積分器２０に供給する。励起光供給部１０は、励起光源１１と、入射用ライトガイド１２と、を有している。光計測装置１では、励起光供給部１０と積分器２０とが互いに光学的に接続され、積分器２０と導光部３０とが互いに光学的に接続され、導光部３０と光検出部４０とが互いに光学的に接続されている。光検出部４０と解析部５１とが互いに電気的に接続され、解析部５１と入力部５２とが互いに電気的に接続され、解析部５１と表示部５３とが互いに電気的に接続されている。
　励起光源１１は、励起光を発生させる光源である。励起光源１１は、例えばキセノンランプ又は分光器等を含んで構成されている。励起光源１１が発生させる励起光の波長は、可変であってもよい。励起光源１１は、励起光の波長を、例えば２５０ｎｍ～１６００ｎｍの波長範囲で可変に設定可能である。入射用ライトガイド１２は、励起光源１１で生じた励起光を積分器２０へと導光する。入射用ライトガイド１２としては、例えば光ファイバ等を用いることができる。
　積分器２０は、積分球であって、中空の球状を呈している。積分器２０は、その内面２０ａに硫酸バリウム等の高拡散反射物質の塗布が施されるか、又は、ＰＴＦＥ若しくはスペクトラロン（登録商標）等の反射率が１に近い高反射物質により形成されている。積分器２０には、試料を導入するための試料導入窓である試料導入開口２１、励起光が入射される入射窓である入射開口２２、及び、計測光を出射する出射窓である出射開口２３が、それぞれ１つずつ設けられている。試料導入開口２１、入射開口２２及び出射開口２３のそれぞれは、複数設けられていてもよい。
　試料導入開口２１には、試料容器ホルダ２４が挿入されて装着されている。試料容器ホルダ２４は、試料が収容された試料容器２（図３参照）を保持し、積分器２０内に試料を配置する。入射開口２２には、入射用ライトガイド１２によって導光された励起光が入射する。積分器２０内では、入射開口２２から入射した励起光が多重拡散反射される。更に、積分器２０内では、試料に対する励起光の照射によって生じた発生光が多重拡散反射される。これら励起光及び発生光を含む計測光は、出射開口２３から出射する。出射開口２３から出射した計測光は、導光部３０によって後段の光検出部４０へと導光される。
　導光部３０は、複数（この例では、２つ）の導光部材３２，３２を有しており、複数の導光部材３２によって別々に計測光を導光する。光検出部４０は、導光部３０によって導光された計測光を検出する。光検出部４０は、複数の導光部材３２と同数（この例では、２つ）の複数の分光検出器４１，４１を有している。各分光検出器４１は、計測光を波長成分に分解する分光器４２と、分光器４２で分解された計測光を検出する光検出器４３と、を含んでいる。
　光検出部４０に含まれる複数の光検出器４３，４３の分光感度特性は、互いに異なっている。光検出器４３としては、例えば、ＢＴ（Back-Thinned）－ＣＣＤリニアイメージセンサ、ＣＭＯＳリニアイメージセンサ、ＩｎＧａＡｓリニアイメージセンサ等を用いることができる。各光検出器４３は、検出した計測光の波長スペクトルデータを後段の解析部５１に出力する。なお、複数の分光検出器４１，４１による計測光の検出は、並行して行われてもよいし、互いにタイミングをずらして行われてもよい。或いは、一部の分光検出器４１による検出のみが行われ、他の分光検出器４１による検出は行われなくてもよい。並行して検出を行うことは、同時に、同時期に、同じタイミングで、又は、同時並列的に検出を行うことを含む。
　解析部５１は、例えばコンピュータである。解析部５１は、例えば、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、記録媒体であるＲＡＭ（Random　Access Memory）又はＲＯＭ（Read Only Memory）などを含んで構成される。解析部５１は、ＣＰＵ及びＲＡＭ等のハードウェア上にプログラム等を読み込ませることにより動作する。解析部５１は、ＣＰＵにより、光検出部４０で生成された波長スペクトルデータに対して必要なデータ解析を行い、試料についての情報を取得する。解析部５１は、ＣＰＵにより、ＲＡＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行う。なお、解析部５１は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、マイクロコンピュータ、スマートデバイス、又はクラウドサーバであってもよい。解析部５１には、入力部５２と表示部５３とが電気的に接続されている。入力部５２は、データ解析等についての指示の入力、及び、解析条件又は測定条件等の入力等に用いられる。入力部５２は、例えばマウス、キーボード又はタッチパネル等の入力機器である。表示部５３は、得られたデータ解析結果の表示等に用いられる。表示部５３は、例えばディスプレイ等である。
　続いて、図２及び図３を参照しつつ、積分器２０及び導光部３０について更に説明する。積分器２０は、例えば取付ネジ（不図示）等によって架台３に取り付けられている。試料導入開口２１、入射開口２２及び出射開口２３それぞれの中心線は、積分器２０の中央を通り、互いに直交している。
　試料導入開口２１には、上述したように、試料容器ホルダ２４が挿入されて装着されている。試料容器ホルダ２４は、試料が収容された試料容器２を位置決めして保持している。この例では、積分器２０の中央部に試料が配置されている。
　入射開口２２には、入射用ライトガイド１２（図１参照）を積分器２０に接続する入射用ライトガイドホルダ２２０が挿入されて装着されている。入射用ライトガイドホルダ２２０は、入射用ライトガイド１２を位置決めして保持するライトガイド保持部２２１を有している。入射用ライトガイド１２から出射した励起光Ｌは、積分器２０内において試料に照射される。
　出射開口２３には、装着部３１が挿入されて装着されている。装着部３１は、積分器２０内から導光部材３２の入射端面３２ａに向かう計測光を通過させる開口３１ａを有している。開口３１ａの断面は、例えば、所定方向Ｄを長手方向とする長円形状又は楕円形状を呈している。この所定方向Ｄは、入射開口２２の中心線と平行な方向であり、後述するように複数の導光部材３２が並ぶ方向と一致する。開口３１ａは、出射開口２３において計測光が通過する光通過領域を形成する。
　積分器２０内には、出射開口２３と対向する位置にバッフル２５が配置されている。バッフル２５は、円錐状を呈しており、頂部２５ａが出射開口２３側を向くように配置されている。バッフル２５の頂部２５ａは、例えば、出射開口２３の中心線上に位置している。バッフル２５は、試料容器２と出射開口２３との間に位置し、試料からの光（一次反射光）が出射開口２３に直接入射することを防止する。これにより、計測光を積分器２０内で確実に多重拡散反射させることが可能となっている。
　バッフル２５は、積分器２０内における出射開口２３の周辺に配置された一対の支持柱２６によって支持されている。この例では、一対の支持柱２６は、装着部３１における開口３１ａの周縁部に立設され、開口３１ａ（出射開口２３の光通過領域）を挟んで互いに対向している。より具体的には、一対の支持柱２６は、所定方向Ｄと直交する方向に並んで配置され、出射開口２３の中心線を挟んで互いに対向している。
　バッフル２５及び支持柱２６は、積分器２０内での計測光の多重拡散反射特性を確保するために、積分器２０の内面２０ａと同様に、その外面に高拡散反射物質の塗布が施されるか、若しくは高反射物質により形成されている。
　複数の導光部材３２のそれぞれは、入射端面３２ａが出射開口２３を介して積分器２０内を向くように配置されている。複数の導光部材３２は、所定方向Ｄに並んで配置されている。すなわち、複数の導光部材３２が並ぶ方向と、一対の支持柱２６が並ぶ方向とは、直交している。各導光部材３２は、装着部３１の開口３１ａを通過して入射端面３２ａに入射した計測光を、後段の光検出部４０へと導光する。導光部材３２としては、例えばバンドルファイバ又はシングルファイバを用いることができる。
　導光部材３２の入射端面３２ａ側の端部は、固定部材３３を介して架台３に対して固定されている。固定部材３３は、凹部３４ａが設けられた本体部３４と、凹部３４ａ内に配置されるスリーブ３５と、を有している。本体部３４は、架台３に固定されている。凹部３４ａは、例えば断面円形状を呈している。凹部３４ａは、本体部３４において、出射開口２３とは反対側に開口し、出射開口２３側の表面に近接する位置まで延在する。凹部３４ａは、複数の導光部材３２と同数設けられている。この例では、凹部３４ａは、出射開口２３の中心線を挟んで互いに対向する位置に２つ設けられている。２つの凹部３４ａは、その各軸が出射開口２３側に近づくほど互いに近づくように出射開口２３の中心線に対して傾斜した状態で、所定方向Ｄに沿って並置されている。凹部３４ａの底面には、本体部３４の出射開口２３側の表面に貫通する開口３４ｂが形成されている。
　スリーブ３５は、例えば円筒状を呈している。スリーブ３５は、凹部３４ａに同軸で挿入され、凹部３４ａの底面に当接することによって本体部３４に対して位置決めされている。スリーブ３５は、ネジ３４ｃによって本体部３４に固定されている。これにより、スリーブ３５は、凹部３４ａに倣って次のように本体部３４に設けられている。すなわち、スリーブ３５は、複数の導光部材３２と同数設けられている。この例では、スリーブ３５は、出射開口２３の中心線を挟んで互いに対向する位置に２つ設けられている。２つのスリーブ３５は、その各軸が出射開口２３側に近づくほど互いに近づくように出射開口２３の中心線に対して傾斜した状態で、所定方向Ｄに沿って並置されている。
　導光部材３２の入射端面３２ａ側の端部は、スリーブ３５内に同軸で配置され、スリーブ３５に沿って真っ直ぐに延びている。導光部材３２の当該端部は、入射端面３２ａとスリーブ３５の出射開口２３側の端面とが面一となるように、スリーブ３５内に設けられている。導光部材３２の入射端面３２ａは、開口３４ｂを介して露出する。導光部材３２の当該端部は、例えば接着剤によってスリーブ３５内に固定されている。
　導光部材３２は、入射端面３２ａ側の受光領域の光を入射させて導光可能である。ここで、導光部材３２の入射端面３２ａに入射可能な光は、入射端面３２ａ側の視野角（つまり、入射端面３２ａに入射可能な光の最大入射角）内の領域の光である。すなわち、導光部材３２の受光領域とは、導光部材３２の入射端面３２ａ側の視野角内の領域（検出視野）を意味する。導光部材３２の受光領域の大きさは、入射端面３２ａにおける開口数（ＮＡ）により規定される。例えば導光部材３２の受光領域は、入射端面３２ａを頂点側とする円錐状の領域である。図２，３では、導光部材３２の受光領域の範囲が二点鎖線で示されている。
　図２に示されるように、複数の導光部材３２の受光領域は、積分器２０内で互いに重なっている。具体的には、複数の導光部材３２の入射端面３２ａ側における各光軸Ｘが、バッフル２５の頂部２５ａにおいて互いに交わっている。複数の導光部材３２の受光領域のそれぞれは、光軸Ｘを中心軸として入射端面３２ａから放射状に拡がっている。複数の導光部材３２の受光領域は、頂部２５ａの周辺の所定領域において互いに重なっている。これにより、積分器２０内における共通の領域からの計測光が複数の導光部材３２に入射することとなる。
　図２、図３及び図４に示されるように、光計測装置１は、フィルタユニット（フィルタ部）６０を更に備えている。フィルタユニット６０は、複数の光学フィルタ６１と、複数の光学フィルタ６１が設けられたベース部６２と、ベース部６２を駆動する駆動部６３と、駆動部６３の駆動を制御する制御部６４と、を有している。駆動部６３と制御部６４とは、互いに電気的に接続されている。
　ベース部６２は、円形板状を呈している。ベース部６２の周縁部には、周方向に沿って等間隔で並ぶように複数の配置孔６２ａが設けられている。配置孔６２ａは、例えば断面円形状を呈し、ベース部６２を厚さ方向に貫通している。複数の配置孔６２ａの中の一部には、光学フィルタ６１が配置され、複数の配置孔６２ａの中の他部は、光学フィルタ６１が配置されずに開口部６６となっている。すなわち、ベース部６２には、計測光をフィルタリングする光学フィルタ６１に加えて、計測光をそのまま通過させる開口部６６が設けられている。
　配置孔６２ａに配置される光学フィルタ６１は、仕様に応じた任意のフィルタとすることができる。光学フィルタ６１としては、例えば、ＮＤ（Neutral　Density）フィルタ、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、及び、光反射物質で構成されたフィルタ等を用いることができる。光反射物質としては、積分器２０の内面２０ａに設けられる反射率が高く且つ拡散性が優れた材料であるスペクトラロン（登録商標）を用いることができる。つまり、可視域から近赤外域までの広い波長域に亘って略一定の反射率を有するスペクトラロンをシート状にしたスペクトラロンフィルタを、光学フィルタ６１として用いることができる。
　光学フィルタ６１及び開口部６６の配置は、仕様に応じた任意の配置とすることができる。例えば、図４に示される配置例では、ベース部６２は、複数の第１セットＡ１、複数の第２セットＡ２、及び、１つの第３セットＡ３を含んで構成されている。第１セットＡ１は、周方向に隣り合う２つの光学フィルタ６１により構成されている。第２セットＡ２は、周方向に隣り合う光学フィルタ６１と開口部６６とにより構成されている。第３セットＡ３は、周方向に隣り合う２つの開口部６６により構成されている。複数の第１セットＡ１間では、含まれる光学フィルタ６１の種類の組み合わせが互いに異なっている。複数の第２セットＡ２間では、含まれる光学フィルタ６１の種類が互いに異なっている。一の第１セットＡ１に含まれる２つの光学フィルタ６１の各種類については、複数の第１セットＡ１間で当該各種類の組み合わせが異なっていれば、互いに違っていてもよいし、同一であってもよい。なお、一の配置孔６２ａに複数種類のフィルタが重ねて配置されていてもよい。
　ベース部６２は、軸部６２ｂを介して支持部６７に接続されており、軸部６２ｂを回転軸として支持部６７に対して回転自在となっている。支持部６７は、例えば長方形板状を呈している。支持部６７の長手方向の一端は、ベース部６２の外周縁から突出する突出部６７ａを構成する。突出部６７ａは、先細り形状を呈している。ベース部６２を突出部６７ａ側から架台３内のフィルタ部配置空間Ｓに挿入する際には、突出部６７ａを架台３に当接させつつ、ベース部６２により当該挿入をガイドすることができる。これにより、ベース部６２及び支持部６７の挿入作業を容易化することができる。また、突出部６７ａがベース部６２の外周縁から突出していることで、挿入時におけるベース部６２の干渉ひいては損傷等を抑制することができる。
　支持部６７の長手方向の他端には、当接部６７ｂが設けられている。当接部６７ｂは、ベース部６２及び支持部６７がフィルタ部配置空間Ｓに配置された状態で、架台３の支持面３ａに当接する。支持部６７は、当接部６７ｂが支持面３ａに当接すると共に、背面（当接部６７ｂ側の面）が架台３に接触することによって、架台３に対して位置決めされる。支持部６７には、開口６７ｃが設けられている。開口６７ｃは、複数の導光部材３２の入射端面３２ａに入射する計測光それぞれが通過する各位置に設けられている。開口６７ｃは、複数の導光部材３２と同数の複数設けられている。開口６７ｃの断面形状は、配置孔６２ａの断面形状と同一である。例えば開口６７ｃの断面形状は、断面円形状とされている。
　支持部６７が架台３に対して位置決めされた状態において、ベース部６２を支持部６７に対して回転させることで、複数の導光部材３２の入射端面３２ａに入射する計測光それぞれの光路上に複数の光学フィルタ６１の中の何れかを挿入フィルタＦとして挿入することができる。また、本実施形態のようにベース部６２に開口部６６が設けられている場合、当該各光路の少なくとも一方上に開口部６６を配置することもできる。
　駆動部６３は、例えばモータであり、駆動軸に接続されたギヤ６３ａとベース部６２の外周面に形成されたギヤ部（不図示）との噛合によって回転駆動力をベース部６２に伝達可能となっている。駆動部６３は、制御部６４からの信号に従って、挿入フィルタＦが複数の光学フィルタ６１の中で切り替わるようにベース部６２を駆動する。
　制御部６４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read OnlyMemory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を含むコンピュータにより構成されている。また、制御部６４は、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）又はマイクロコンピュータであってもよい。制御部６４は、解析部５１、入力部５２及び表示部５３とは別個に設けられていてもよいし、解析部５１、入力部５２及び表示部５３の少なくとも何れかと一体に構成されていてもよい。
　制御部６４は、光計測装置１の測定条件に応じて、複数の光学フィルタ６１の中の何れかを選択フィルタとして選択する。制御部６４は、選択した当該選択フィルタが挿入フィルタＦとなるように駆動部６３を駆動させる。以下、制御部６４のより具体的な動作について説明する。
　制御部６４は、例えば、入力部５２と通信可能に接続されており、入力部５２に入力された測定条件を受け付ける。測定条件は、例えば、試料の種類、測定する光特性、励起光の種類、波長、強度、又は光検出器４３の分光感度特性等である。例えば、一方の光検出器４３がＢＴ－ＣＣＤリニアイメージセンサであり、他方の光検出器４３がＩｎＧａＡｓリニアイメージセンサであり、励起光がレーザ光である場合、一方の光検出器４３により検出される計測光の光路上には、光学フィルタ６１としてショートパスフィルタが配置され、他方の光検出器４３により検出される計測光の光路上には開口部６６が配置される。
　制御部６４には、ベース部６２上における光学フィルタ６１及び開口部６６の配置関係、すなわち第１～第３セットＡ１～Ａ３の配置関係が予め記憶されている。制御部６４は、当該配置関係を参照しつつ、測定条件に基づき駆動部６３を駆動させることで、第１～第３セットＡ１～Ａ３の中の何れかに含まれる光学フィルタ６１又は開口部６６を各光路上に配置する。
　より具体的には、制御部６４は、まず、測定条件に応じて、第１～第３セットＡ１～Ａ３の中の何れかを選択する。例えば、制御部６４は、一の第１セットＡ１を選択する。一の第１セットＡ１を選択することは、一方の光検出器４３により検出される計測光の光路上に挿入する光学フィルタ６１を選択すると共に、他方の光検出器４３により検出される計測光の光路上に挿入する光学フィルタ６１を選択することに相当する。次いで、制御部６４は、選択した第１セットＡ１に含まれる２つの光学フィルタ６１が挿入フィルタＦとなる回転位置まで駆動部６３を駆動させる。
　或いは、制御部６４は、測定条件に応じて一の第２セットＡ２を選択する。一の第２セットＡ２を選択することは、一方の光検出器４３により検出される計測光の光路上に挿入する光学フィルタ６１を選択すると共に、他方の光検出器４３により検出される計測光の光路上に開口部６６を配置することを選択することに相当する。次いで、制御部６４は、選択した第２セットＡ２に含まれる光学フィルタ６１が挿入フィルタＦとなり且つ当該光路上に開口部６６が位置する回転位置まで駆動部６３を駆動させる。
　或いは、制御部６４は、測定条件に応じて第３セットＡ３を選択する。第３セットＡ３を選択することは、２つの光検出器４３により検出される計測光それぞれの光路上に開口部６６を配置することを選択することに相当する。次いで、制御部６４は、当該各光路上に２つの開口部６６が位置する回転位置まで駆動部６３を駆動させる。
　以上に説明した光計測装置１では、入射開口２２から入射した励起光が試料に照射され、試料で生じた発生光を含む計測光が積分器２０内で多重拡散反射される。このとき、試料からの光が出射開口２３に直接入射することがバッフル２５によって防止されることで、計測光が積分器２０内で確実に多重拡散反射される。そして、多重拡散反射され均一化された計測光が、積分器２０内における共通の受光領域から１つの出射開口２３を介して複数の導光部材３２の入射端面３２ａに入射する。各入射端面３２ａに入射した計測光は、複数の光検出器４３を有する光検出部４０によって並行して又は互いにタイミングをずらして検出され、解析部５１で解析される。解析部５１による解析結果は、表示部５３に表示される。
　以上、光計測装置１では、入射端面３２ａが出射開口２３を介して積分器２０内を向くように複数の導光部材３２が配置されており、複数の導光部材３２によって導光された計測光を光検出部４０が検出する。これにより、複数の導光部材３２を介して共通の出射開口２３から計測光が取り出されることから、積分器２０における出射開口２３の形成数を低減することができ、積分器２０の多重拡散反射特性を確保することが可能となる。また、各導光部材３２によって取り出される計測光の強度分布を均一化することも可能となる。更に、光計測装置１では、複数の導光部材３２の入射端面３２ａ側における受光領域が積分器２０内で互いに重なっている。これにより、積分器２０内における共通の領域からの計測光が複数の導光部材３２に入射するため、各導光部材３２によって取り出される計測光の強度分布を一層均一化することができる。よって、光計測装置１によれば、積分器２０の多重拡散反射特性を確保しつつ、均一な強度分布を有する計測光を取り出すことができ、計測光を精度良く検出することが可能となる。
　仮に、光計測装置１とは異なり、１つの導光部材３２を介して取り出した計測光を切替器等によって複数の光検出器４３へと切り替えて導光可能とした場合と比較して、光計測装置１では、複数の導光部材３２を介して同じタイミングで取り出された計測光を検出できることから、計測光を精度良く検出することが可能となる。更に、切替器等を不要として装置構成を簡易化することも可能となる。また、光計測装置１では、共通の出射開口２３から複数の導光部材３２を介して計測光が取り出されることから、例えば積分器２０における開口の形成数が予め決まっている場合でも、開口が不足して複数の計測光を取り出せないことが生じ難い。
　光計測装置１では、複数の導光部材３２の入射端面３２ａにおける光軸Ｘが積分器２０内で互いに交わっている。これにより、上記作用効果、すなわち、積分器２０内における共通の領域からの計測光が複数の導光部材３２に入射するため、各導光部材３２によって取り出される計測光の強度分布を一層均一化することができるという上記作用効果が顕著に奏される。
　光計測装置１は、積分器２０内における出射開口２３と対向する位置に配置されたバッフル２５を更に備えている。これにより、試料からの光が出射開口２３に直接入射することをバッフル２５によって防止することができ、計測光を積分器２０内で確実に多重拡散反射させることが可能となる。
　光計測装置１では、複数の導光部材３２の入射端面３２ａにおける光軸Ｘが出射開口２３とバッフル２５との間で互いに交わっている。これにより、試料からの光が出射開口２３に直接入射することをバッフル２５によって防止しつつ、積分器２０内における共通の領域からの計測光を複数の導光部材３２によって取り出すことが可能となる。
　光計測装置１では、積分器２０内における出射開口２３の周辺に配置された一対の支持柱２６によってバッフル２５が支持されており、複数の導光部材３２が並ぶ方向と一対の支持柱２６が並ぶ方向とが直交している。これにより、導光部材３２に入射する計測光が支持柱２６によって遮られることを抑制することができ、各導光部材３２によって取り出される計測光の強度分布をより一層均一化することが可能となる。
　光計測装置１は、複数の光学フィルタ６１を有し、複数の入射端面３２ａに入射する計測光それぞれの光路上に複数の光学フィルタ６１の中の何れかを挿入フィルタＦとして挿入可能なフィルタユニット６０を備えている。これにより、複数の入射端面３２ａに入射する計測光それぞれの光路上に、光計測装置１の測定条件に応じた光学フィルタ６１を挿入することができる。その結果、高精度な測定が可能となる。
　光計測装置１では、フィルタユニット６０が、光学フィルタ６１として、ＮＤフィルタ、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、及び光反射物質で構成されたフィルタの少なくとも１つを含んでいる。これにより、光計測装置１の測定条件に応じた測定を具体的に実現可能となる。
　光計測装置１では、フィルタユニット６０が、複数の光学フィルタ６１が設けられたベース部６２と、挿入フィルタＦが複数の光学フィルタ６１の中で切り替わるようにベース部６２を駆動する駆動部６３と、駆動部６３の駆動を制御する制御部６４と、を有している。そして、制御部６４が、複数の光学フィルタ６１の中の何れかを選択フィルタとして選択し、選択した当該選択フィルタが挿入フィルタＦとなるように駆動部６３を駆動させる。これにより、制御部６４により、例えば光計測装置１の測定条件に応じた光学フィルタ６１を選択して光路上に挿入させることができる。その結果、例えば手動で挿入フィルタＦを切り替える場合と比較して、測定条件に応じた測定作業を容易化することが可能となる。
　光計測装置１では、光検出部４０が複数の導光部材３２と同数の複数の光検出器４３を有しており、複数の光検出器４３の分光感度特性が互いに異なっている。この場合、分光感度特性が互いに異なる複数の光検出器４３を用いることで、広い波長領域での計測が可能となる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られない。例えば、上記実施形態では、積分器２０として積分球が用いられたが、その内部の光を空間的に積分する手段（光学コンポーネント）であればよく、例えば特開２００９－１０３６５４号公報に開示されているような積分半球が用いられてもよい。
　上記実施形態において、光検出部４０は、複数の導光部材３２の配置数よりも少ない数の光検出器４３（分光検出器４１）を有していてもよい。この場合、例えば、光検出部４０は、一部の導光部材３２によって導光された計測光のみを検出し、他の導光部材３２によって導光された計測光を検出しなくてもよい。計測光の検出が行われない導光部材３２については、例えば、積分器２０内に光が入り込まないように棒状部材等によって塞がれていてもよい。すなわち、光検出部４０は、複数の導光部材３２の少なくとも１つによって導光された計測光を検出するものであればよい。
　上記実施形態において、光計測装置１は、３つ以上の導光部材３２を備えていてもよい。この場合、複数の導光部材３２は、一列に並んで配置されてもよいし、複数列に並んで配置されていてもよいし、円形状に並ぶように配置されていてもよいし、矩形状に並ぶように配置されていてもよい。上記実施形態では、複数の導光部材３２が並ぶ方向と一対の支持柱２６が並ぶ方向とが直交していたが、垂直以外の角度で交差していてもよい。或いは、複数の導光部材３２が並ぶ方向と一対の支持柱２６が並ぶ方向とが交差していなくてもよい。
　上記実施形態では、複数の導光部材３２の入射端面３２ａ側における光軸Ｘがバッフル２５の頂部２５ａにおいて互いに交わっていたが、積分器２０内で互いに交わっていればよく、例えば出射開口２３とバッフル２５との間の他の位置で互いに交わっていてもよい。上記実施形態では、複数の導光部材３２の受光領域が積分器２０内で互いに重なっていればよく、複数の導光部材３２の光軸Ｘが積分器２０内で互いに交わっていなくてもよい。
　上記実施形態では、ベース部６２に開口部６６が設けられていなくてもよい。この場合、すべての配置孔６２ａに光学フィルタ６１が配置される。上記実施形態では、ベース部６２は、第１セットＡ１、第２セットＡ２及び第３セットＡ３を含んで構成されているが、第１セットＡ１及び第２セットＡ２のみを含んで構成されていてもよいし、第１セットＡ１及び第３セットＡ３のみを含んで構成されていてもよい。ベース部６２は、任意の形状であってもよく、例えば矩形板状であってもよい。ベース部６２は、支持部６７に対するスライド移動によって挿入フィルタＦを切り替え可能となっていてもよい。フィルタユニット６０は、駆動部６３を有していなくてもよいし、ベース部６２は、例えば手動で回転可能に構成されていてもよい。
　上記実施形態において、フィルタユニット６０は、互いに対向して配置された２つのベース部６２を有していてもよい。この場合、一のベース部６２の光学フィルタ６１と他のベース部６２の光学フィルタ６１とを計測光の光路上で重ねて使用することができ、選択可能な光学フィルタ６１の組み合わせを増加させることができる。光計測装置１は、フィルタユニット６０を備えていなくてもよい。
　上記実施形態において、装着部３１の開口３１ａは、断面円形状であってもよい。ただし、上記実施形態のように複数の導光部材３２が所定方向Ｄに並んで配置される場合、開口３１ａの横断面が所定方向Ｄを長手方向とする長円形状又は楕円形状を呈している方が好ましい。この場合、開口３１ａを通過する計測光についての複数の導光部材３２の入射端面３２ａに入射しない光の割合を、低減することができるためである。
　上記実施形態において、試料は、積分器２０の中央部以外の位置に配置されてもよく、例えば積分器２０内において試料導入開口２１とは反対側に載置されるように配置されてもよい。この場合、バッフルは、積分器２０の内面において、載置された試料と出射開口２３との間に立設され、出射開口２３の中心線上から外れた位置に位置していてもよい。このようなバッフルが設けられている場合、複数の導光部材３２の入射端面３２ａに入射する計測光がバッフルによって遮られることを抑制するために、複数の導光部材３２が並ぶ方向は、出射開口２３とバッフルとが並ぶ方向と交差していることが好ましい。
　上記実施形態では、支持柱２６が装着部３１に設けられていたが、積分器２０の内面２０ａに設けられていてもよい。或いは、支持柱２６が設けられず、バッフル２５が積分器２０の内面２０ａに直接に設けられていてもよい。バッフル２５の形状は、試料からの光が出射開口２３に直接入射することを防止可能な形状であればよく、例えば平板状等であってもよい。
　１…光計測装置、２０…積分器、２２…入射開口、２３…出射開口、２５…バッフル、２６…支持柱、３０…導光部、３２…導光部材、３２ａ…入射端面、４０…光検出部、４３…光検出器、６０…フィルタユニット（フィルタ部）、６１…光学フィルタ、６２…ベース部、６３…駆動部、６４…制御部、Ｆ…挿入フィルタ、Ｌ…励起光、Ｘ…光軸。

Claims (9)

  1. 　試料に励起光を照射し、計測光を検出する光計測装置であって、
    　前記励起光が入射される入射開口、及び前記計測光を出射する出射開口が形成され、前記試料が配置される積分器と、
    　前記出射開口から出射された前記計測光を導光する導光部と、
    　前記導光部によって導光された前記計測光を検出する光検出部と、を備え、
    　前記導光部は、入射端面が前記出射開口を介して前記積分器内を向くように配置された複数の導光部材を有し、
    　前記光検出部は、複数の前記導光部材の少なくとも１つによって導光された前記計測光を検出し、
    　複数の前記導光部材の前記入射端面側における受光領域は、前記積分器内で互いに重なっている、光計測装置。
  2. 　複数の前記導光部材の前記入射端面における光軸は、前記積分器内で互いに交わっている、請求項１に記載の光計測装置。
  3. 　前記積分器内における前記出射開口と対向する位置に配置されたバッフルを更に備える、請求項１又は２に記載の光計測装置。
  4. 　複数の前記導光部材の前記入射端面における光軸は、前記出射開口と前記バッフルとの間で互いに交わっている、請求項３に記載の光計測装置。
  5. 　前記バッフルは、前記積分器内における前記出射開口の周辺に配置された一対の支持柱によって支持され、
    　複数の前記導光部材が並ぶ方向と、一対の前記支持柱が並ぶ方向とは、交差している、請求項３又は４に記載の光計測装置。
  6. 　複数の光学フィルタを有し、複数の前記入射端面に入射する前記計測光それぞれの光路上に複数の前記光学フィルタの中の何れかを挿入フィルタとして挿入可能なフィルタ部を更に備える、請求項１～５の何れか一項に記載の光計測装置。
  7. 　前記フィルタ部は、前記光学フィルタとして、ＮＤフィルタ、ショートパスフィルタ、ロングパスフィルタ、バンドパスフィルタ、ノッチフィルタ、及び光反射物質で構成されたフィルタの少なくとも１つを含んでいる、請求項６に記載の光計測装置。
  8. 　前記フィルタ部は、
    　　複数の前記光学フィルタが設けられたベース部と、
    　　前記挿入フィルタが複数の前記光学フィルタの中で切り替わるように前記ベース部を駆動する駆動部と、
    　　前記駆動部の駆動を制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、
    　　複数の前記光学フィルタの中の何れかを選択フィルタとして選択し、
    　　選択した当該選択フィルタが前記挿入フィルタとなるように前記駆動部を駆動させる、請求項６又は７に記載の光計測装置。
  9. 　前記光検出部は、複数の前記導光部材と同数の複数の光検出器を有し、複数の前記光検出器の分光感度特性は、互いに異なっている、請求項１～８の何れか一項に記載の光計測装置。
PCT/JP2017/018026 2016-07-25 2017-05-12 光計測装置 WO2018020779A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201780046021.9A CN109477797B (zh) 2016-07-25 2017-05-12 光测量装置
US16/316,100 US10928246B2 (en) 2016-07-25 2017-05-12 Optical measuring device comprising light receiving regions of light guide members overlap with each other in an integrator
ES17833790T ES2927785T3 (es) 2016-07-25 2017-05-12 Dispositivo de medición óptica
KR1020187026415A KR102359887B1 (ko) 2016-07-25 2017-05-12 광 계측 장치
EP17833790.3A EP3489662B1 (en) 2016-07-25 2017-05-12 Optical measuring device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016-145400 2016-07-25
JP2016145400A JP6227067B1 (ja) 2016-07-25 2016-07-25 光計測装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2018020779A1 true WO2018020779A1 (ja) 2018-02-01

Family

ID=60265837

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/018026 WO2018020779A1 (ja) 2016-07-25 2017-05-12 光計測装置

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10928246B2 (ja)
EP (1) EP3489662B1 (ja)
JP (1) JP6227067B1 (ja)
KR (1) KR102359887B1 (ja)
CN (1) CN109477797B (ja)
ES (1) ES2927785T3 (ja)
TW (1) TWI724202B (ja)
WO (1) WO2018020779A1 (ja)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05261107A (ja) * 1992-03-18 1993-10-12 Hamamatsu Photonics Kk 光断層イメージング装置
JPH07301565A (ja) * 1994-03-07 1995-11-14 Ricoh Co Ltd 光学測定装置
JP2000205955A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Minolta Co Ltd ポリクロメ―タの校正デ―タ算出装置及びその算出方法
JP2006023284A (ja) 2004-06-11 2006-01-26 Shimadzu Corp 紫外可視近赤外分光光度計用検出装置
JP2009103654A (ja) 2007-10-25 2009-05-14 Otsuka Denshi Co Ltd 光束計および測定方法
WO2015151233A1 (ja) 2014-04-01 2015-10-08 株式会社島津製作所 分光測定装置及び積分球

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE9005845U1 (de) * 1990-05-23 1990-07-26 Fa. Carl Zeiss, 7920 Heidenheim Vorrichtung zur Messung der Absorption von transparenten Proben mit ungünstiger Außenform
US5369481A (en) * 1992-05-08 1994-11-29 X-Rite, Incorporated Portable spectrophotometer
JPH07301598A (ja) * 1993-10-07 1995-11-14 Masato Mamiya 光センサープローブ
GB9418049D0 (en) 1994-09-07 1994-10-26 Gersan Ets Examining a diamond
US6422718B1 (en) * 1999-11-18 2002-07-23 Integrated Systems Technologies Limited Non-imaging light source for uniform illumination applications
US6414750B2 (en) 2000-01-10 2002-07-02 Lj Laboratories, L.L.C. Spectrometric apparatus and method for measuring optical characteristics of an object
JP2010276565A (ja) 2009-06-01 2010-12-09 Systemroad Co Ltd 光源の光学特性の測定装置および測定方法ならびに該測定装置を備えた検査装置
JP5491368B2 (ja) 2010-11-29 2014-05-14 浜松ホトニクス株式会社 量子収率測定装置及び量子収率測定方法
JP5529305B1 (ja) 2013-02-04 2014-06-25 浜松ホトニクス株式会社 分光測定装置、及び分光測定方法
JP6279399B2 (ja) 2014-05-23 2018-02-14 浜松ホトニクス株式会社 光計測装置及び光計測方法
JP6693694B2 (ja) 2014-12-02 2020-05-13 浜松ホトニクス株式会社 分光測定装置および分光測定方法
CN109341857A (zh) 2014-12-02 2019-02-15 浜松光子学株式会社 分光测定装置及分光测定方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05261107A (ja) * 1992-03-18 1993-10-12 Hamamatsu Photonics Kk 光断層イメージング装置
JPH07301565A (ja) * 1994-03-07 1995-11-14 Ricoh Co Ltd 光学測定装置
JP2000205955A (ja) * 1999-01-08 2000-07-28 Minolta Co Ltd ポリクロメ―タの校正デ―タ算出装置及びその算出方法
JP2006023284A (ja) 2004-06-11 2006-01-26 Shimadzu Corp 紫外可視近赤外分光光度計用検出装置
JP2009103654A (ja) 2007-10-25 2009-05-14 Otsuka Denshi Co Ltd 光束計および測定方法
WO2015151233A1 (ja) 2014-04-01 2015-10-08 株式会社島津製作所 分光測定装置及び積分球

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3489662A4

Also Published As

Publication number Publication date
EP3489662B1 (en) 2022-09-14
TW201805616A (zh) 2018-02-16
US10928246B2 (en) 2021-02-23
KR102359887B1 (ko) 2022-02-09
JP6227067B1 (ja) 2017-11-08
CN109477797A (zh) 2019-03-15
JP2018017515A (ja) 2018-02-01
EP3489662A4 (en) 2020-03-04
EP3489662A1 (en) 2019-05-29
KR20190032268A (ko) 2019-03-27
TWI724202B (zh) 2021-04-11
CN109477797B (zh) 2021-06-29
US20200271511A1 (en) 2020-08-27
ES2927785T3 (es) 2022-11-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101739619B1 (ko) 양자수율 측정장치
JP4938879B2 (ja) 測定面を照明するための装置、ならびに物体の視覚的特性を特定するための装置および方法
JP5606981B2 (ja) 光量安定化光源装置
KR101790825B1 (ko) 양자수율 측정장치
WO2014119038A1 (ja) 分光測定装置、分光測定方法、及び試料容器
US10551315B2 (en) Fluorescence spectrophotometer and fluorescence spectrometry and imaging method
WO2016055683A1 (es) Espectrofotómetro
JP6227067B1 (ja) 光計測装置
KR20050016248A (ko) 개선된 실시간 각분광 광도계
JP2012242276A (ja) 分光光度計
KR101823197B1 (ko) 광학 측정 장치
US20070247628A1 (en) Instrumentation and Method Adapted For Optical Measurement of an Amplified Luminescent Proximity Homogeneous Assay
JP2017521673A (ja) 少なくとも１つのｏｌｅｄまたはｌｅｄから放射される光放射の空間分解及び波長分解検出のための装置
KR100961138B1 (ko) 분광분석기
JP5672376B2 (ja) 反射特性測定装置用光学系および反射特性測定装置
JP2687321B2 (ja) 発光分光分析装置
JP2000221134A (ja) 分光分析装置用の投受光装置
JP2000234997A (ja) 分光分析装置用の投受光装置

Legal Events

Date Code Title Description
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20187026415

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17833790

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017833790

Country of ref document: EP

Effective date: 20190225