JP4326426B2 - Spectroscopic analysis apparatus evaluation method and evaluation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、外部から光を入射させる入射部と、その入射部より入射される光を分光する分光機能付き光学手段と、その分光機能付き光学手段にて波長変化方向に分光された光の強度を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力する計測手段とが、基体に一体的に組み付けられた分光分析装置の評価方法及び評価装置に関する。 The present invention relates to an incident part for making light incident from the outside, an optical means with a spectral function for spectrally separating the light incident from the incident part, and the intensity of light dispersed in the wavelength change direction by the optical means with the spectral function And measuring means for dividing the wavelength into wavelengths and outputting spectral spectrum data relates to an evaluation method and an evaluation apparatus for a spectroscopic analysis apparatus integrally assembled on a substrate.
かかる分光分析装置は、分光機能付き光学手段が、外部から入射部を通じて入射される光を分光し、計測手段が、その分光機能付き光学手段にて波長変化方向に分光された光を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力するものであり、分光機能付き光学手段における分光した光を計測手段に対して投射する焦点(以下、分光投射焦点と略記する場合がある)を計測手段の受光面に合わせるように、入射部、分光機能付き光学手段及び計測手段を、相互間の相対位置関係を調節した状態で基体に一体的に組み付けるように構成してあり、例えば、特許文献1に開示されている。
In such a spectroscopic analyzer, the optical means with a spectral function separates light incident from the outside through the incident portion, and the measuring means divides the light spectrally divided in the wavelength change direction by the optical means with the spectral function into wavelengths. The measurement means outputs the spectral spectrum data, and the measurement means receives the focal point (hereinafter sometimes abbreviated as the spectral projection focal point) for projecting the light dispersed in the optical means with the spectral function to the measurement means. The incident portion, the optical means with spectroscopic function, and the measurement means are configured to be integrally assembled to the base body in a state where the relative positional relationship between them is adjusted so as to match the surface. For example, disclosed in
ちなみに、前記分光機能付き光学手段は、入射部を通じて入射される光を分光する回折格子等の分光手段を備えて構成したり、入射部を通じて入射される光を所定の光路で導く状態で分光するように、前記分光手段に加えて反射鏡等を備えて構成する。
又、前記計測手段は、分光機能付き光学手段にて分光された光を波長に分けて計測する複数の単位計測部を列状に備えたものであり、例えば、CCDラインセンサにて構成する。
Incidentally, the optical means with a spectroscopic function includes a spectroscopic means such as a diffraction grating that splits light incident through the incident part, or splits the light incident through the incident part in a state guided by a predetermined optical path. As described above, a reflecting mirror or the like is provided in addition to the spectroscopic means.
Further, the measuring means includes a plurality of unit measuring sections that measure the light split by the optical means with a spectroscopic function by dividing the light into wavelengths, and is constituted by, for example, a CCD line sensor.
このような分光分析装置では、入射部、分光機能付き光学手段及び計測手段を、相互間の相対位置関係を調節した状態で基体に一体的に組み付ける際や、実際に使用している状態でのメンテナンス時等において、計測手段の受光面に対する分光機能付き光学手段の分光投射焦点の調節状態を評価する必要がある。 In such a spectroscopic analyzer, the incident part, the optical means with a spectroscopic function, and the measuring means are integrally assembled to the substrate in a state where the relative positional relationship between them is adjusted, or in the state in which they are actually used. At the time of maintenance or the like, it is necessary to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus of the optical means with the spectral function with respect to the light receiving surface of the measuring means.
そのような分光分析装置の評価方法として、一般には、波長帯域が狭帯域で且つその波長を計測手段にて受光する光の波長範囲(以下、受光波長範囲と略記する場合がある)の略中央に設定した単一の評価用光を入射部に投射し、計測手段から出力されるその単一の評価用光の分光スペクトルデータにおける極大値を求めて、その求めた極大値に基づいて計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することが行われる。 As a method for evaluating such a spectroscopic analyzer, generally, the wavelength band is a narrow band and the wavelength range of light received by the measuring means (hereinafter sometimes abbreviated as the received light wavelength range) is approximately the center. Projecting the single evaluation light set to the incident portion, obtaining the maximum value in the spectral data of the single evaluation light output from the measurement means, and measuring means based on the obtained maximum value The adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface is evaluated.
つまり、計測手段から出力される評価用光の分光スペクトルデータは、単一の山部を有する山形の形状を呈するものであり、分光機能付き光学手段の分光投射焦点が計測手段の受光面に近づくほど、分光スペクトルデータの山部が急峻になって極大値が大きくなることから、その極大値を求めて、その極大値に基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することが行われる。 That is, the spectral spectrum data of the evaluation light output from the measuring unit has a mountain shape having a single peak, and the spectral projection focus of the optical unit with a spectral function approaches the light receiving surface of the measuring unit. As the peak of the spectral data becomes steep and the maximum value increases, the maximum value is obtained, and the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is evaluated based on the maximum value. Is done.
しかしながら、受光波長範囲の略中央の波長の単一の評価用光を用い、しかも、単にその評価用光の分光スペクトルデータの極大値に基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価する方法では、以下に説明するように、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することができない、延いては、分光分析装置の性能を適切に評価することができないものとなる。 However, the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is based on a single evaluation light having a wavelength approximately in the center of the light receiving wavelength range, and simply based on the maximum value of the spectral spectrum data of the evaluation light. As described below, in the method for evaluating the spectral projection focus, the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring unit cannot be properly evaluated. It will be impossible.
即ち、波長を受光波長範囲の略中央に設定した単一の評価用光を用いて評価を行うので、その受光波長範囲の略中央の波長の光を受光する部分において計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することができても、計測手段の受光面における受光波長が短くなる短波長側の部分や、計測手段の受光面における受光波長が長くなる長波長側の部分に対する分光投射焦点の調節状態を評価することができない。
従って、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態の評価を、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって行うことができないものとなる。
That is, since evaluation is performed using a single evaluation light whose wavelength is set at substantially the center of the light receiving wavelength range, the spectrum for the light receiving surface of the measuring means is received at a portion that receives light having a wavelength approximately at the center of the light receiving wavelength range. Even if the adjustment state of the projection focal point can be evaluated, the spectrum of the light receiving surface of the measuring means on the short wavelength side where the light receiving wavelength is short or the light receiving surface of the measuring means on the long wavelength side where the light receiving wavelength is long The adjustment state of the projection focus cannot be evaluated.
Therefore, it is impossible to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring unit over a wide range of the light receiving wavelength change direction on the light receiving surface of the measuring unit.
又、評価用光を形成するための光源の光量は、経時的な要因や光源の電源の状態等の要因により変化するものであり、その光源の変化に伴って評価用光の光量も変化する。
そして、評価用光の光量が多いときは、計測手段の受光面に対する分光投射焦点のズレが大きくて、評価用光の分光スペクトルデータの山部が急峻でなくても、極大値が大きいので、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正であると評価する虞がある。
又、評価用光の光量が少ないときは、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正であって、評価用光の分光スペクトルデータの山部が急峻であっても、極大値が小さいので、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正で無いと評価する虞がある。
従って、評価用光の光量の変化が大きい場合は、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価できなくなる虞があった。
In addition, the light amount of the light source for forming the evaluation light changes depending on factors such as a temporal factor and the power supply state of the light source, and the light amount of the evaluation light also changes with the change of the light source. .
And when the amount of light for evaluation is large, the deviation of the spectral projection focal point with respect to the light receiving surface of the measuring means is large, and the maximum value is large even if the peak portion of the spectral spectrum data of the evaluation light is not steep, There is a risk of evaluating that the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is appropriate.
Also, when the light amount of the evaluation light is small, the maximum value is obtained even if the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is appropriate and the peak portion of the spectral spectrum data of the evaluation light is steep. Since it is small, there is a risk of evaluating that the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is not appropriate.
Therefore, when the change in the amount of the evaluation light is large, there is a possibility that the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring unit cannot be properly evaluated.
要するに、受光波長範囲の略中央の波長の光を受光する部分のみにおいて計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価するものであるため、その評価も評価用光の光量の変化が大きい場合は適切に行えない虞があり、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって、その受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することができず、延いては、分光分析装置の性能を適切に評価することができないものであった。 In short, since the adjustment state of the spectral projection focal point with respect to the light receiving surface of the measuring means is evaluated only in the portion that receives light having a wavelength approximately at the center of the light receiving wavelength range, the evaluation also has a large change in the amount of light for evaluation. In some cases, it may not be possible to perform properly, and the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface cannot be properly evaluated over a wide range of the light receiving wavelength change direction on the light receiving surface of the measuring means. The performance of the analyzer could not be properly evaluated.
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、分光分析装置の性能を適切に評価し得る分光分析装置の評価方法及び評価装置を提供することにある。 This invention is made | formed in view of this situation, The objective is to provide the evaluation method and evaluation apparatus of a spectroscopic analyzer which can evaluate the performance of a spectroscopic analyzer appropriately.
〔分光分析装置の評価方法〕
本発明の分光分析装置の評価方法は、外部から光を入射させる入射部と、その入射部より入射される光を分光する分光機能付き光学手段と、その分光機能付き光学手段にて波長変化方向に分光された光の強度を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力する計測手段とが、基体に一体的に組み付けられた分光分析装置の評価方法であって、
狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に前記入射部に投射し、
前記入射部に選択的に投射した評価用光の夫々に対応して前記計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、前記分光スペクトルデータにおける極大値、前記分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅、前記分光スペクトルデータにおける前記判定強度よりも更に小さい値に定めた評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して短波長側の素子番号である下限素子番号、及び、前記分光スペクトルデータにおける前記評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して長波長側の素子番号である上限素子番号を求める点を特徴とする。
[Evaluation method of spectroscopic analyzer]
The method for evaluating a spectroscopic analysis apparatus according to the present invention includes an incident part for making light incident from the outside, an optical means with a spectral function for splitting light incident from the incident part, and a wavelength change direction by the optical means with the spectral function. A measuring means for measuring the intensity of the light split into wavelengths and dividing it into wavelengths and outputting spectral spectrum data is a method for evaluating a spectroscopic analysis apparatus integrated with a substrate,
A plurality of types of evaluation light having different wavelengths with a maximum intensity in a narrow band are selectively projected onto the incident part,
For each of a plurality of spectral data outputted from said measuring means corresponding to each of selectively projecting the evaluation light to the incident portion, the maximum value in the spectral data, the maximum value in the spectral data Shorter wavelength than the maximum value corresponding to the setting lower limit intensity for evaluation light set to a value smaller than the determination intensity in the spectral spectrum data, the width in the wavelength change direction at the determination intensity set to a smaller value A lower limit element number which is an element number on the side, and an upper limit element number which is an element number on the long wavelength side with respect to the maximum value corresponding to the set lower limit intensity for evaluation light in the spectral data. And
即ち、狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に入射部に投射し、入射部に選択的に投射した評価用光の夫々に対応して計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、その分光スペクトルデータにおける極大値、及び、その分光スペクトルデータにおける極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅を求めて、それら求めた極大値及び判定強度での波長変化方向の幅に基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価する。ちなみに、前記判定強度は、例えば、極大値の2/3、1/2、1/3等の値に設定する。例えば、判定強度を極大値の1/2に設定すると、その判定強度での波長変化方向幅は、所謂、半値幅になる。 That is, a plurality of types of evaluation light having a narrow band and different wavelengths with the maximum intensity are selectively projected onto the incident portion, and the measurement means responds to each of the evaluation light selectively projected onto the incident portion. For each of a plurality of output spectral spectrum data, find the maximum value in the spectral spectrum data and the width in the wavelength change direction at the determination intensity set to a value smaller than the maximum value in the spectral spectrum data. Based on the maximum value and the width of the wavelength change direction at the determination intensity, the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is evaluated. Incidentally, the determination intensity is set to a value such as 2/3, 1/2, 1/3 of the maximum value, for example. For example, when the determination intensity is set to ½ of the maximum value, the wavelength change direction width at the determination intensity is a so-called half-value width.
つまり、複数種の評価用光夫々の波長を受光波長範囲の広い範囲にわたって分散させるように設定する。例えば、3種の評価用光を用いる場合は、それら3種の評価用光の波長を、夫々、受光波長範囲における短波長側部分、中央部分、長波長側部分に設定する。
そして、夫々の波長が受光波長範囲の広い範囲にわたって分散する評価用光を用いて、夫々の評価用光の分光スペクトルデータにおける極大値と判定強度での波長変化方向幅とに基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価するので、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって、その受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することが可能となるのである。
That is, the wavelength of each of the plurality of types of evaluation light is set so as to be dispersed over a wide range of light receiving wavelength. For example, when three types of evaluation light are used, the wavelengths of the three types of evaluation light are set to the short wavelength side portion, the central portion, and the long wavelength side portion, respectively, in the light receiving wavelength range.
Then, using the evaluation light in which each wavelength is dispersed over a wide light receiving wavelength range, based on the maximum value in the spectral spectrum data of each evaluation light and the wavelength change direction width at the determination intensity, Since the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface is evaluated, it is possible to appropriately evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface over a wide range of the light receiving wavelength change direction on the light receiving surface of the measuring means. It is.
説明を加えると、評価用光の分光スペクトルデータにおける判定強度での波長変化方向幅は、分光機能付き光学手段の分光投射焦点が計測手段の受光面に近づいて、山部が急峻になるほど狭くなる。
そこで、評価用光の分光スペクトルデータにおける極大値と判定強度での波長変化方向幅とに基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価するようにすることにより、評価用光の光量の変化が大きい場合でも、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することが可能となる。
つまり、評価用光の光量が多いときで、計測手段の受光面に対する分光投射焦点のズレが大きいときは、評価用光の分光スペクトルデータの極大値が大きくても、その山部がなだらかで、判定強度での波長変化方向幅が広くなるので、それら極大値と判定強度での波長変化方向幅とに基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が不適正であると評価することが可能となる。
又、評価用光の光量が少ないときで、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正なときは、評価用光の分光スペクトルデータの極大値が小さくても、その山部が急峻で、判定強度での波長変化方向幅が狭いので、それら極大値と判定強度での波長変化方向幅とに基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正であると評価することが可能となる。
In other words, the wavelength change direction width at the determination intensity in the spectral spectrum data of the evaluation light becomes narrower as the spectral projection focus of the optical means with spectral function approaches the light receiving surface of the measuring means and the peak portion becomes steeper. .
Therefore, the evaluation light is evaluated by evaluating the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means based on the maximum value in the spectral spectrum data of the evaluation light and the wavelength change direction width at the determination intensity. Even when the change in the amount of light is large, it is possible to appropriately evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means.
In other words, when the amount of light for evaluation is large and the deviation of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is large, even if the maximum value of the spectral spectrum data of the evaluation light is large, the peak portion is gentle. Since the wavelength change direction width at the judgment intensity becomes wide, it is evaluated that the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring unit is inappropriate based on the maximum value and the wavelength change direction width at the judgment intensity. It becomes possible.
In addition, when the light amount of the evaluation light is small and the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is appropriate, the peak portion is steep even if the maximum value of the spectral spectrum data of the evaluation light is small. Therefore, since the wavelength change direction width at the determination intensity is narrow, it is evaluated that the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring unit is appropriate based on the maximum value and the wavelength change direction width at the determination intensity. It becomes possible.
しかも、夫々の波長が受光波長範囲の広い範囲にわたって分散する複数種の評価用光を用いることにより、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって分散した複数の部分の夫々において、評価用光の光量の変化が大きいにも拘らず、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することが可能であるので、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって、その受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することが可能となるのである。
従って、分光分析装置の性能を適切に評価し得る分光分析装置の評価方法を提供することができるようになった。
In addition, by using a plurality of types of evaluation light in which each wavelength is dispersed over a wide range of the light receiving wavelength range, evaluation is performed in each of a plurality of portions dispersed over a wide range in the light receiving wavelength change direction on the light receiving surface of the measuring means. Despite a large change in the amount of light used, it is possible to appropriately evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means. Thus, it is possible to appropriately evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface.
Accordingly, it is possible to provide a method for evaluating a spectroscopic analyzer that can appropriately evaluate the performance of the spectroscopic analyzer.
〔分光分析装置の評価装置〕
本発明の分光分析装置の評価装置は、外部から光を入射させる入射部と、その入射部より入射される光を分光する分光機能付き光学手段と、その分光機能付き光学手段にて波長変化方向に分光された光の強度を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力する計測手段とが、基体に一体的に組み付けられた分光分析装置の評価装置であって、
狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に前記入射部に投射する評価用光投射手段と、
前記入射部に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、前記分光スペクトルデータにおける極大値、前記分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅、前記分光スペクトルデータにおける前記判定強度よりも更に小さい値に定めた評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して短波長側の素子番号である下限素子番号、及び、前記分光スペクトルデータにおける前記評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して長波長側の素子番号である上限素子番号を求める演算手段と、
その演算手段にて求められた前記極大値、前記判定強度での波長変化方向の幅、前記下限素子番号、及び前記上限素子番号を出力する出力手段とが設けられている点を特徴とする。
[Evaluation equipment for spectroscopic analyzer]
The apparatus for evaluating a spectroscopic analysis apparatus according to the present invention includes an incident part for making light incident from the outside, an optical unit with a spectral function for splitting light incident from the incident part, and a wavelength change direction by the optical means with the spectral function. The measuring means for measuring the intensity of the light split into the wavelength and outputting the spectral spectrum data is an evaluation apparatus for the spectroscopic analysis apparatus integrally assembled with the substrate,
Evaluation light projection means for selectively projecting a plurality of types of evaluation light having narrow wavelengths and different wavelengths with the maximum intensity onto the incident portion,
For each of a plurality of spectral data outputted from said measuring means corresponding to each of the evaluation light selectively projected onto the incident portion, the maximum value in the spectral data, the in the spectral data maximum Shorter than the maximum value corresponding to the width of the wavelength change direction at the determination intensity set to a value smaller than the value, and the setting lower limit intensity for evaluation light set to a value smaller than the determination intensity in the spectral spectrum data. Calculation means for obtaining a lower limit element number which is an element number on the wavelength side and an upper limit element number which is an element number on the long wavelength side with respect to the maximum value corresponding to the set lower limit intensity for evaluation light in the spectral data. When,
The maximum value obtained by the calculation means, the wavelength change width at decision intensity, the lower element number, and is characterized in that the output means are provided for outputting the upper element number.
即ち、評価用光投射手段により、狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光が選択的に入射部に投射され、演算手段により、入射部に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、その分光スペクトルデータにおける極大値、及び、判定強度での波長変化方向幅が求められ、出力手段により、演算手段にて求められた複数の分光スペクトルデータの夫々についての極大値及び判定強度での波長変化方向幅が出力される。 That is, the evaluation light projecting means selectively projects a plurality of types of evaluation light having different wavelengths with a narrow band and the maximum intensity, and selectively projects onto the incident part. For each of a plurality of spectral spectrum data output from the measuring means corresponding to each of the evaluation light, the maximum value in the spectral spectrum data, and the wavelength change direction width at the determination intensity is obtained, by the output means, The maximum value and the wavelength change direction width at the determination intensity for each of the plurality of spectral spectrum data obtained by the calculation means are output.
つまり、複数種の評価用光夫々の波長を受光波長範囲の広い範囲にわたって分散させるように設定することにより、先に、分光分析装置の評価方法の特徴構成の説明において記載したのと同様に、夫々の波長が受光波長範囲の広い範囲にわたって分散する複数種の評価用光を用いて、夫々の評価用光の分光スペクトルデータにおける極大値と判定強度での波長変化方向幅とに基づいて、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することになり、計測手段の受光面における受光波長変化方向の広い範囲にわたって、その受光面に対する分光投射焦点の調節状態を適切に評価することが可能となるのである。
従って、分光分析装置の性能を適切に評価し得る分光分析装置の評価装置を提供することができるようになった。
That is, by setting the wavelength of each of the plurality of types of evaluation light so as to be dispersed over a wide range of the light receiving wavelength range, as previously described in the description of the characteristic configuration of the evaluation method of the spectroscopic analyzer, Using multiple types of evaluation light with each wavelength dispersed over a wide range of light receiving wavelength range, measurement is based on the maximum value in the spectral spectrum data of each evaluation light and the wavelength change direction width at the judgment intensity It will evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the means, and appropriately evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface over a wide range of the light receiving wavelength change direction on the light receiving surface of the measuring means. It becomes possible.
Therefore, it is possible to provide a spectroscopic analyzer evaluation apparatus that can appropriately evaluate the performance of the spectroscopic analyzer.
分光分析装置の評価装置の第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記出力手段が、前記入射部に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータを画像にて表示出力するように構成されている点を特徴とする。
In addition to the first feature configuration described above, the second feature configuration of the spectroscopic analyzer evaluation device includes:
The output means is configured to display and output a plurality of spectral spectrum data output from the measurement means corresponding to each of the evaluation light selectively projected onto the incident portion as an image. It is characterized by.
即ち、出力手段により、入射部に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータが画像にて表示出力されるので、計測手段の受光面における受光波長範囲の広い範囲にわたって分散した複数の部分夫々での分光投射焦点の調節状態を、画像にて表示される評価用光のスペクトルデータに基づいて評価することができる。
つまり、分光機能付き光学手段の分光投射焦点が計測手段の受光面に近づくほど、画像にて表示される評価用光のスペクトルデータの山部が急峻になる形態で、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が、評価用光のスペクトルデータの画像により明瞭に現れることになる。
そして、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を、評価用光のスペクトルデータにおける極大値と判定強度での波長変化方向幅とに加えて、評価用光のスペクトルデータの画像にて評価することにより、その評価がより一層行い易くなる。
従って、分光分析装置の性能評価をより一層行い易い分光分析装置の評価装置を提供することができるようになった。
That is, since the output means displays and outputs a plurality of spectral spectrum data output from the measuring means corresponding to each of the evaluation light selectively projected onto the incident portion, the light receiving surface of the measuring means It is possible to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus at each of the plurality of portions dispersed over a wide range of the light receiving wavelength range based on the spectral data of the evaluation light displayed in the image.
In other words, as the spectral projection focus of the optical means with spectral function approaches the light receiving surface of the measuring means, the peak portion of the spectral data of the evaluation light displayed in the image becomes steeper in the form of the spectrum on the light receiving surface of the measuring means. The adjustment state of the projection focus clearly appears in the image of the spectral data of the evaluation light.
Then, the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means is evaluated by the spectral data image of the evaluation light in addition to the maximum value in the spectral data of the evaluation light and the wavelength change direction width at the determination intensity. By doing so, the evaluation becomes easier.
Accordingly, it is possible to provide an evaluation apparatus for a spectroscopic analyzer that makes it easier to evaluate the performance of the spectroscopic analyzer.
分光分析装置の評価装置の第3特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
複数の異なる波長にて光強度が極大値又は極小値を有する校正用光を前記入射部に投射する校正用光投射手段が設けられ、
前記出力手段が、前記計測手段から出力される校正用光の分光スペクトルデータを画像にて表示出力するように構成されている点を特徴とする。
In addition to the first or second feature configuration described above, the third feature configuration of the spectroscopic analysis device evaluation apparatus includes:
Calibration light projection means for projecting calibration light having a maximum value or a minimum value at a plurality of different wavelengths to the incident portion is provided,
The output means is configured to display and output spectral spectrum data of calibration light output from the measurement means as an image.
即ち、校正用光投射手段により、複数の異なる波長にて光強度が極大値又は極小値を有する校正用光が入射部に投射され、出力手段により、計測手段から出力される校正用光の分光スペクトルデータが画像にて表示出力される。 That is, the calibration light projection means projects the calibration light having the maximum value or the minimum value at a plurality of different wavelengths onto the incident portion, and the output means splits the calibration light output from the measurement means. Spectral data is displayed and output as an image.
つまり、このような分光分析装置では、計測手段の複数の単位計測部夫々と受光波長との対応関係の検査、所謂、波長校正を行う場合がある。
そのような波長校正では、波長が既知である複数の異なる波長にて光強度が極大値又は極小値を有する校正用光を入射部に投射して、その校正用光の分光スペクトルデータを得て、その分光スペクトルデータにおける光強度が極大値又は極小値となる単位計測部を特定することにより、波長校正を行うことになる。
そして、そのように波長校正を行う場合、分光された校正用光のうちの光強度が極大値又は極小値となる複数の波長の光を受光する部分の夫々において、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が適正でないと、分光スペクトルデータにおける光強度が極大値を呈する山部分又は極小値を呈する谷部分がなだらかになって、波長校正を適正に行うことができなくなるので、波長校正を適正に行うことができるか否かを評価する必要がある。
That is, in such a spectroscopic analyzer, there is a case in which a so-called wavelength calibration is performed for checking the correspondence between each of the plurality of unit measuring units of the measuring means and the received light wavelength.
In such wavelength calibration, calibration light having a maximum or minimum light intensity at a plurality of different wavelengths with known wavelengths is projected onto the incident portion, and spectral spectrum data of the calibration light is obtained. Then, the wavelength calibration is performed by specifying the unit measurement unit in which the light intensity in the spectrum data becomes the maximum value or the minimum value.
Then, when performing wavelength calibration in this way, in each of the portions that receive light of a plurality of wavelengths whose light intensity is the maximum value or the minimum value among the spectrally calibrated light, the spectrum with respect to the light receiving surface of the measuring means is measured. If the adjustment state of the projection focus is not appropriate, the peak portion where the light intensity in the spectroscopic spectrum data exhibits the maximum value or the valley portion where the minimum value appears becomes gentle, and wavelength calibration cannot be performed properly. It is necessary to evaluate whether or not it can be performed properly.
そこで、校正用光を入射部に投射して、その校正用光の分光スペクトルデータを出力手段に画像にて表示出力させることにより、分光された校正用光のうちの光強度が極大値又は極小値となる複数の波長の光を受光する部分の夫々において、計測手段の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することができるようになり、延いては、波長校正を適正に行うことができるか否かを評価することが可能となる。
従って、波長校正を適正に行うことができるか否かを評価し得る分光分析装置の評価装置を提供することができるようになった。
Therefore, by projecting the calibration light onto the incident portion and causing the output means to display and output the spectral spectrum data of the calibration light as an image, the light intensity of the spectrally calibrated light is maximized or minimized. It becomes possible to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the measuring means in each of the portions that receive light having a plurality of wavelengths as values, and accordingly, wavelength calibration can be appropriately performed. It becomes possible to evaluate whether or not it is possible.
Accordingly, it is possible to provide an apparatus for evaluating a spectroscopic analyzer that can evaluate whether or not wavelength calibration can be performed properly.
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
先ず、分光分析装置の概略構成について説明する。
この分光分析装置は、蜜柑等の果菜類の如き被計測物の糖度や酸度等の内部品質情報を計測するものであり、図1及び図2に示すように、被計測物Mを受皿4tに載置支持した状態で計測箇所Pを経由して搬送する搬送コンベア4と、前記計測箇所Pの両横側方に振り分けた配置した投光部1及び受光部2と、分光分析装置の運転の制御及び被計測物Mの内部品質情報を求める制御部3等を備えて構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a schematic configuration of the spectroscopic analyzer will be described.
This spectroscopic analyzer measures internal quality information such as sugar content and acidity of an object to be measured such as fruit vegetables such as mandarin orange, and as shown in FIGS. 1 and 2, the object to be measured M is placed on a receiving
以下、分光分析装置の各部について説明を加える。
先ず、搬送コンベア4について、説明を加える。
図1及び図2に示すように、搬送コンベア4は、無端回動チェーン(図示省略)に設定間隔をあけて被計測物載置用の前記受皿4tを取り付けて回動駆動する構成となっており、被計測物Mをそれら複数の受皿4tに載置した状態で、計測箇所Pを順次通過していくように一列で縦列状に搬送するように構成されている。
Hereinafter, each part of the spectroscopic analyzer will be described.
First, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
次に、前記投光部1の構成について詳細に説明する。
図3及び図4に示すように、この投光部1は、2個のハロゲンランプからなる光源5を備えるとともに、その2個の光源5からの光を互いに異なる投射用の光軸にて計測箇所Pに位置する被計測物Mに投射するように構成されている。又、各光源5による2本の投射用の光軸が計測箇所Pに位置する被計測物Mの表面部又はその近傍にて交差するように構成されている。
すなわち、搬送コンベア4による搬送方向に沿って離間させた2個の光源5が設けられ、これら2個の光源5の夫々に対応させて次のような光学系が備えられている。つまり、光源5が発光する光を反射させて被計測物Mの表面に焦点を合わせるための凹面形状の光反射板6が備えられ、この光反射板6にて集光される光の焦点位置近くに対応するように位置させて、大きめの絞り孔7aを通過させることで集光された後の光の径方向外方側への広がりを抑制する絞り板7、絞り板7を通過した光を通過させる状態、小さめの絞り孔8aを通して通過させる状態、及び、光を遮断する状態の夫々に切り換え自在な光量調節板8、集光された光源5からの光を平行光に変更させるコリメータレンズ9、平行光に変化した光を反射して屈曲させる反射板10、この反射板10にて反射された光を集光させる集光レンズ11の夫々が1個の光源5に対する光学系として備えられている。前記各光量調節板8は、電動モータ12によって一体的に揺動操作され、前記各状態に切り換え自在に構成されている。
そして、この投光部1は上記したような各部材がケーシング13に内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。
Next, the configuration of the
As shown in FIGS. 3 and 4, the
That is, two
And this
前記ケーシング13は、概ね直方体形状に構成してあり、その計測箇所Pの側の一側面を取付基板13sにて構成してあり、詳細は後述するが、その概ね直方体形状のケーシング13を、取付基板13sが垂直方向に沿う姿勢で取付基板13sにて支持部材40に吊り下げ支持するように構成されている。
ケーシング13をその取付基板13sが垂直方向に沿う姿勢にて支持部材40に吊り下げ支持した状態において、前記反射板10は、コリメータレンズ9からの平行光を水平方向に対して斜め下向きに向けて反射するように垂直方向に対して下向きの傾斜状になるように配置され、前記集光レンズ11は、前記反射板10にて斜め下向きに反射される光を斜め下向きに向けて透過させて集光するように、垂直方向に対して斜め下向きの傾斜状になるように配置されている。
そして、ケーシング13をその取付基板13sが垂直方向に沿う姿勢にて支持部材40に吊り下げ支持した状態で、投光部1により光を斜め下向きに投射することができるように構成されている。
The
In a state in which the
And it is comprised so that light can be projected on diagonally downward by the
次に、受光部2の構成について説明する。
図3に示すように、この受光部2は、光入射筒20から入射する被計測物Mからの透過光を平行光にさせるように集光する上手側集光レンズ14、その上手側集光レンズ14にて平行光に変化した光のうち計測対象の波長領域(600nm〜1000nm)の範囲の光だけを反射し、それ以外の波長の光をそのまま通過させるバンドパスミラー15、バンドパスミラー15により反射された計測対象光を集光させる下手側集光レンズ16、その下手側集光レンズ16を通過した計測対象光をそのまま通過させる開放状態と、計測対象光の通過を阻止する遮蔽状態とに切り換え自在なシャッター機構17、開放状態のシャッター機構17を通過した光を入射させて分光して、その分光した光の強度を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力する分光計測ユニットU、その分光計測ユニットUに備えられる計測手段としての受光センサ18の作動を制御する計測制御部19等を備えて構成されている。
Next, the configuration of the
As shown in FIG. 3, the
更に、この受光部2には、下手側集光レンズ16からの光の光路中に、波長校正用フィルター21を含む複数種のフィルターの夫々、光通過孔22を選択的に位置させるように操作自在に構成されたフィルター切り換え機構23、及び、バンドパスミラー15をそのまま直進状態で通過した光の光量を検出する光量検出センサ24も備えられている。
Further, the
前記波長校正用フィルター21は、受光センサ18の受光波長範囲内において少なくとも2個の波長にて吸光度が大きい特性を有するものであり、例えば、V10フィルターにて構成される。つまり、前記波長校正用フィルター21により、受光センサ18の受光波長範囲内における少なくとも2個の波長にて光強度が極小値を有する校正用光が形成される。
The
前記分光計測ユニットUは、図3及び図5に示すように、外部から光を入射させる入射部としての入射スリット51と、その入射スリット51より入射される光を分光する分光機能付き光学手段としての分光部Bと、その分光部Bにて波長変化方向に分光された光の強度を波長に分けて計測して分光スペクトルデータを出力する前記受光センサ18とが、基体としての暗箱52に一体的に組み付けられて構成されている。
As shown in FIG. 3 and FIG. 5, the spectroscopic measurement unit U is an incident slit 51 as an incident portion for making light incident from the outside, and an optical means with a spectroscopic function that splits light incident from the incident slit 51. And the
前記分光部Bは、図5に示すように、前記入射スリット51を備えさせた前記暗箱52内に、前記入射スリット51から入射した計測対象光を集光する状態で反射する上手側凹面反射鏡53、その上手側凹面反射鏡53にて反射された計測対象光を複数の波長の光に分光する凹面回折格子54、及び、その凹面回折格子54によって分光された計測対象光を集光する状態で反射する下手側凹面反射鏡55を収納して構成されている。
As shown in FIG. 5, the spectroscopic unit B reflects the measurement target light incident from the incident slit 51 into the
前記入射スリット51の幅は、一般の分光器における入射スリットの幅(例えば、10μm程度)よりもかなり広い700μm程度であり、前記投光部1にて被計測物Mに投射する光量を少なくしながらも、前記暗箱52内に入射させる計測対象光の光量を多くして、分析精度を向上することが可能なように構成されている。
The width of the entrance slit 51 is about 700 μm, which is considerably wider than the width of the entrance slit (for example, about 10 μm) in a general spectroscope, and the amount of light projected onto the measurement object M by the
前記受光センサ18は、前記凹面回折格子54にて分光反射されて前記下手側凹面反射鏡55にて反射された光を同時に各波長毎に受光するとともに波長毎の信号に変換して出力する、1024画素の電荷蓄積型のCCDラインセンサにて構成してあり、例えば、一端の受光素子(単位計測部に相当する)にて600nmの波長の光を受光し、他端側の受光素子ほど受光する光の波長が長くなって、他端の受光素子にて1000nmの波長の光を受光するようにして、受光波長範囲が600〜1000nm程度に設定される。
The
前記上手側凹面反射鏡53、前記凹面回折格子54及び前記下手側凹面反射鏡55の夫々は、概ね直方体形状の前記暗箱52の一面を形成する分光部基板52k上に、配置位置を調節自在な位置調節自在支持具Cを用いて各別に支持されている。
The upper-side concave reflecting
次に、図6に基づいて、前記置調節自在支持具Cについて説明を加える。尚、図6の(イ)は、一部切り欠き状態の平面図であり、(ロ)は、斜視図である。
位置調節自在支持具Cは、2個の長孔56hを平行状に備えた台板56、その台板56に立設された支柱57、板面を前記支柱57の長手方向に沿わせた状態で前記支柱57の先端部に取り付けられ且つ4個の位置調節孔58hを備えた取付板58、ワッシャー59を挿通した状態で前記2個の長孔56hに各別に挿通されて前記分光部基板52kに形成されたネジ孔(図示省略)に螺入される2個の前後調節ボルト60、及び、ワッシャー61を挿通した状態で前記4個の位置調節孔58hに各別に挿通されて、前記上手側凹面反射鏡53、前記凹面回折格子54又は前記下手側凹面反射鏡55の背面に形成されたネジ孔に螺入される4個の上下左右調節ボルト62から構成されている。各位置調節孔58hは、上下左右調節ボルト62よりも大径に形成された所謂ばか孔である。
Next, based on FIG. 6, description will be given on the position-adjustable support C. 6A is a plan view in a partially cut state, and FIG. 6B is a perspective view.
The position-adjustable support C is a state in which a
前記上手側凹面反射鏡53、前記凹面回折格子54及び前記下手側凹面反射鏡55の夫々は、2個の前後調節ボルト60を用いて分光部基板52k上に立設した位置調節自在支持具Cの取付板58に、4個の上下左右調節ボルト62を用いて取り付けることにより、分光部基板52k上に支持される。
そして、前記上手側凹面反射鏡53、前記凹面回折格子54及び前記下手側凹面反射鏡55の夫々は、2個の前後調節ボルト60を緩めることにより、2個の長孔56hの融通により前後方向の位置、左右方向の向きを調節することができ、4個の上下左右調節ボルト62を緩めることにより、4個の位置調節孔58hの融通により、左右方向、上下方向及び左右の斜め方向等の位置を調節することができる構成となっている。
The upper-side concave reflecting
Each of the upper concave reflecting
そして、入射スリット51から入射された光を適切に分光して、その分光した光を受光センサ18の受光面に焦点を合わせて投射させるように、位置調節自在支持具Cを用いて上手側凹面反射鏡53、凹面回折格54及び下手側凹面反射鏡55夫々の位置を調節することにより、上手側凹面反射鏡53と凹面回折格子54との相対位置関係、凹面回折格子54と下手側凹面反射鏡55との相対位置関係、及び、下手側凹面反射鏡55と受光センサ18との相対位置関係夫々を調節する分光部調節を行う。
この分光部調節において、詳細は後述するが、本発明の分光分析装置用の評価装置が用いられる。
Then, the upper concave concave surface is used by using the position-adjustable support C so that the light incident from the incident slit 51 is appropriately dispersed and the dispersed light is projected on the light receiving surface of the
Although details will be described later in this spectroscopic adjustment, the evaluation apparatus for a spectroscopic analyzer of the present invention is used.
前記シャッター機構17は、図5に示すように、放射状に複数のシャッタスリット17sが形成された円板17Aを、パルスモータ17Bによって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、各シャッタスリット17sは、前記入射スリット51に重なると光を通過させる開放状態となり、前記入射スリット51からずれると光を遮断する遮断状態となるように、入射スリット51とほぼ同じ形状に形成されており、光の漏洩がないように暗箱52の入射スリット51に対して円板17Aを密接状態で摺動する状態で配備して構成されている。
As shown in FIG. 5, the
前記フィルター切り換え機構23は、図5に示すように、波長校正用フィルター21を含む複数のフィルター、光通過孔22を周方向に分散させて備えた円板23Aを、パルスモータ23Bによって縦軸芯周りで回転操作される状態で備えて構成され、複数種のフィルターの夫々、光通過孔22を下手側集光レンズ16からの光の光路中に選択的に位置させるように構成されている。
As shown in FIG. 5, the
そして、図3に示すように、前記受光部2は、上記したような各部材が、ケーシング25に内装されてユニット状に組み立てられた構成となっている。
前記ケーシング25における計測箇所Pの側の一側面は、取付基板25sにて構成され、詳細は後述するが、ケーシング25は、その取付基板25sが垂直方向に沿う姿勢になる状態で、取付基板25sにて支持部材41に吊り下げ支持するように構成されている。
And as shown in FIG. 3, the said light-receiving
One side surface of the
図1及び図2に示すように、投光部1と受光部2とが着脱自在に取り付けられる装置枠体Fが、計測箇所Pにおける搬送コンベア4の左右両側に相当する箇所を投光用箇所及び受光用箇所とするように、投光部1と受光部2に対する一対の取付部を備える状態で設けられている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the device frame F to which the
更に、前記装置枠体Fには、投光部1及び受光部2を一体的に上下方向に位置調節自在な上下位置調節機構29、及び、投光部1及び受光部2夫々を各別に装置枠体Fに対して計測箇所Pに位置する被計測物Mに接近並びに離間する方向、すなわち、水平方向であって搬送コンベア4の搬送方向と直交する方向に沿って位置調節自在な水平位置調節機構30が備えられている。
Further, the device frame F includes a vertical
次に、前記上下位置調節機構29について説明する。
図1、図2及び図7に示すように、装置枠体Fの上部側箇所から位置固定状態で4本の固定支持棒31が垂下される状態で設けられ、これら4本の固定支持棒31の下端部には支持台32が取り付けられている。そして、この4本の固定支持棒31に対して4箇所の摺動支持部33により上下方向にスライド移動自在に昇降台34が支持されている。又、装置枠体Fの上部側箇所から垂下状態に支持された送りネジ35が電動モータ36にて回動自在に設けられ、昇降台34に備えられた雌ネジ部材37がこの送りネジ35に螺合しており、送りネジ35を電動モータ36にて回動操作することで昇降台34が任意の位置に上下移動調節可能な構成となっている。尚、送りネジ35は手動操作ハンドル38でも回動自在に構成されている。
Next, the vertical
As shown in FIGS. 1, 2, and 7, four fixed
次に、水平位置調節機構30について説明する。
前記昇降台34には、図1、図2及び図7に示すように、投光部1と受光部2の並び方向に沿って延びる2本のガイド棒39が設けられており、ユニット状に組み付けられた投光部1及び受光部2の夫々が着脱自在に取付けられる前記一対の取付部としての支持部材40、41が各ガイド棒39にスライド移動自在に支持される構成となっている。前記各ガイド棒39は長手方向両端側で連結具39aにて連結されている。又、前記昇降台34には、投光部1と受光部2の並び方向に沿って延びる2本の送りネジ42、43が夫々水平位置調整用電動モータ44、45によって回動操作可能に設けられ、各支持部材40、41に備えられた雌ネジ部46、47が各送りネジ42、43に螺合しており、電動モータ44、45にて前記各送りネジ42、43を各別に正逆回動させることで、前記各支持部材40、41が各別に搬送コンベア4の搬送方向と直交する水平方向に沿って位置調節可能な構成となっている。従って、各支持部材40、41に夫々に各別に取付けられる投光部1及び受光部2は電動モータ44、45にて前記各送りネジ42、43を各別に正逆回動させることで前記水平方向、すなわち、計測箇所Pに対して接近並びに離間する方向での相対位置を変更調節することが可能となる。
Next, the horizontal
As shown in FIGS. 1, 2, and 7, the
従って、上下位置調整用電動モータ36にて送りネジ35を回動操作させると昇降台34が昇降調節されるが、それに伴って昇降台34に支持されている投光部1及び受光部2を一体的に昇降調節することができ、前記各水平位置調整用電動モータ44、45を回動操作させることで投光部1及び受光部2を各別に搬送コンベア4の搬送方向と直交する水平方向に沿って移動調節することができる。
Therefore, when the
前記各支持部材40、41に対する投光部1及び受光部2の取り付け構成について説明を加えると、図1及び図3に示すように、ユニット状に設けられた投光部1及び受光部2夫々の取付用基板13s、25sの夫々に、水平方向に適宜間隔をあけて横向きに突出する複数の位置決め用突起13a、25aが設けられ、前記各支持部材40、41に下向きに支持した吊り下げアーム26、27の下端部には、それらの位置決め用突起13a、25aに対応する位置決め孔26h、27hが形成され、各支持部材40、41に対して投光部1及び受光部2夫々を取り付けるときは、位置決め用突起13a,25aを位置決め孔26h、27hに嵌め合わせて位置決めした状態でその近くの適宜箇所をボルト止めすることで投光部1及び受光部2を取り付ける構成となっている。
When a description is given of the mounting structure of the
又、上述のように投光部1及び受光部2をユニット状に構成して各支持部材40、41に着脱自在に構成することにより、投光部1及び受光部2のメンテナンスを行うときには、投光部1及び受光部2を支持部材40、41から取り外して行うことができ、メンテナンス作業が簡略化されることになる。
Moreover, when performing the maintenance of the
図1ないし図3に示すように、計測箇所Pの上方側で、搬送コンベア4にて被計測物Mを搬送するのに支障の無い高さに位置させて、前記支持台32から下方側に延設した支持アーム48により支持される状態でリファレンスフィルター49が設けられている。このリファレンスフィルター49は、所定の吸光度特性を有する光学フィルターで構成され、具体的には、一対のオパールガラスを用いて構成されている。
As shown in FIGS. 1 to 3, on the upper side of the measurement point P, it is positioned at a height that does not hinder the transfer of the object M to be measured by the
そして、上下位置調節機構29によって投光部1及び受光部2を一体的に上下移動調節することによって、図1ないし図3に示すように、投光部1からの光が搬送コンベア4に載置される被計測物Mを透過した後に受光部2にて受光される通常計測状態と、図示は省略するが、投光部1からの光が前記リファレンスフィルター49を透過した後に受光部2にて受光されるリファレンス計測状態とに切り換えることができるように構成されている。
Then, by vertically moving and adjusting the
次に、制御部3の制御動作について簡単に説明する。
制御部3は、被計測物Mに対する通常の計測に先立って、投光部1からの光を被計測物Mに代えて前記リファレンスフィルター49に投射して、そのリファレンスフィルター49からの透過光を、受光部2にて分光してその分光した光を受光して得られた分光スペクトルデータを基準分光スペクトルデータとして求める基準データ計測モードと、搬送コンベア4により搬送される被計測物Mに対して、投光部1から光を投射して計測分光スペクトルデータを得て、この計測分光スペクトルデータと前記基準分光スペクトルデータとに基づいて被計測物Mの内部品質を解析する通常データ計測モードとに切り換え自在に構成してある。
Next, the control operation of the
Prior to normal measurement of the measurement object M, the
又、前記制御部3の記憶部(図示省略)には、被計測物Mの品種に応じた通常用計測条件、及び、前記基準データ計測モードにおける基準用計測条件を記憶させてある。そして、被計測物Mの蜜柑、りんご等の品種の違いに応じて設定位置を人為的に切り換える切換操作具(図示省略)が設けられ、この切換操作具の設定情報が制御部3に入力され、入力された被計測物Mの品種に対応する通常用計測条件にて、通常データ計測モードが実行される構成となっている。
The storage unit (not shown) of the
前記通常用計測条件及び基準用計測条件は、夫々、上下位置調整用電動モータ36、水平位置調節用電動モータ44、45の制御情報から成り、下記のように設定される。
通常用計測条件における上下位置調整用電動モータ36の制御情報は、投光部1の上下方向の位置を、計測箇所Pに位置する被計測物Mに対する投光部1の投射位置が被計測物Mの略赤道部分(略中央部分)となるような位置に調整するための制御情報であり、被計測物Mの品種に応じて、各品種の被計測物Mの大きさに合わせて設定してある。
通常用計測条件における水平位置調節用電動モータ44、45の制御情報は、投光部1の水平方向での位置を、その投光部1から照射される集束光の焦点位置が計測箇所Pに位置する被計測物Mの略表面と一致し、且つ、受光部2の水平方向での位置を、前記上手側集光レンズ14の光入射側の焦点が被計測物Mの外周面に略一致するような位置に調整するための制御情報であり、被計測物Mの品種に応じて、各品種の被計測物Mの大きさに合わせて設定してある。
The normal measurement conditions and the reference measurement conditions are composed of control information of the vertical position adjusting
The control information of the
The control information of the horizontal position adjusting
基準用計測条件における上下位置調整用電動モータ36の制御情報は、投光部1の上下方向の位置を、リファレンスフィルター49に対する投光部1の投射位置がリファレンスフィルター49の略中央部分となるような校正用の設定位置に調整するための制御情報である。
基準用計測条件における水平位置調節用電動モータ44、45の制御情報は、投光部1の水平方向での位置を、その投光部1から照射される集束光の焦点位置がリファレンスフィルター49の略表面と一致し、且つ、受光部2の水平方向での位置を、前記上手側集光レンズ14の光入射側の焦点がリファレンスフィルター49の略表面に一致するような位置に調整するための制御情報である。
The control information of the
The control information of the horizontal position adjusting
尚、前記制御部3は、前記基準データ計測モード及び前記通常データ計測モードを実行するときは、前記光通過孔22を下手側集光レンズ16からの光の光路に位置させるように、前記フィルター切り換え機構23の作動を制御するように構成されている。
When the
前記基準データ計測モードにおいては、上下位置調整用電動モータ36及び水平位置調節用電動モータ44、45を基準用計測条件にて作動させる。そして、前記シャッター機構17を開放状態に切り換えて、投光部1からの光を被計測物Mに代えて前記リファレンスフィルター49に投射して、そのリファレンスフィルター49からの透過光を、受光部2にて分光してその分光した光を受光して得られた分光スペクトルデータを基準分光スペクトルデータとして計測する。
又、前記基準データ計測モードにおいては、受光部2への光が遮断された無光状態での受光センサ18の検出値(暗電流データ)も計測される。すなわち、前記受光部2のシャッター機構17を遮蔽状態に切り換えて、そのときの受光センサ18の単位画素毎における検出値を暗電流データとして求めるようにしている。
In the reference data measurement mode, the vertical position adjusting
In the reference data measurement mode, the detection value (dark current data) of the
前記通常データ計測モードにおいては、上下位置調整用電動モータ36及び水平位置調節用電動モータ44、45を被計測物Mの品種に応じた通常用計測条件にて作動させる。そして、搬送コンベア4の搬送方向における計測箇所Pの上手側において被計測物Mの通過を検出する通過検出センサ(図示省略)による検出情報に基づいて、被計測物Mが前記計測箇所Pを通過する周期を検出し、その周期に同期させる状態で、分光した光を受光して電荷蓄積動作を設定時間実行する電荷蓄積処理と、蓄積した電荷を送り出す送出処理とを設定周期で繰り返すように、受光センサ18の動作を制御する。
つまり、各被計測物Mが計測箇所Pを通過すると予測される時間帯において、受光センサ18が設定時間だけ電荷蓄積処理を実行し、被計測物Mが計測箇所Pに存在しないと予測される各被計測物M同士の中間位置付近が計測箇所Pに位置するようなタイミングで蓄積した電荷を送り出す送出処理を実行するように、受光センサ36の動作を制御する。
In the normal data measurement mode, the vertical position adjusting
That is, in the time zone in which each object to be measured M is predicted to pass through the measurement point P, the
そして、制御部3は、受光センサ18が前記電荷蓄積処理を行う状態において、遮蔽状態から開放状態に切り換えてその開放状態を開放維持時間が経過する間維持した後に遮蔽状態に戻すように、シャッター機構17の動作を制御する。
Then, in the state where the
又、制御部3は、前記光量検出センサ24にて検出される受光量、すなわち、被計測物Mの光透過量の実測値の変化に基づいて、被計測物Mが計測箇所Pに到達したか否かを検出するようになっており、被計測物Mが到達したことを検出するとシャッター機構17を開放状態に切り換え、前記開放維持時間だけ開放状態を維持した後に、シャッター機構17を遮蔽状態に切り換えて計測処理を終了する構成となっている。
具体的に説明すると、被計測物Mが到達するまでは投光部1から投射される光によってほぼ最大値が出力されているが、被計測物Mが計測箇所Pに至ると計測用光が遮られて光量検出センサ24の検出値(受光量)が減少し始めて検出値が予め設定した設定値以下にまで減少したときに、被計測物Mが計測箇所Pに到達したものと判断して、その時点から設定時間が経過したときに、シャッター機構17を開放状態に切り換える。そして、前記開放維持時間だけ開放状態を維持した後に、シャッター機構17を遮蔽状態に切り換えるのである。
In addition, the
More specifically, the maximum value is output by the light projected from the
そして、前記制御部3は、このようにして得られた各種データに基づいて公知技術である分光分析手法を用いて被計測物Mの内部品質を解析する演算処理を実行するように構成されている。
つまり、上記したようにして得られた計測分光スペクトルデータを、前記基準データ計測モードにて求められた基準分光スペクトルデータ、及び、暗電流データを用いて正規化して、分光された各波長毎の吸光度スペクトルデータを得るとともに、その吸光度スペクトルデータの二次微分値を求める。そして、その二次微分値及び予め設定されている検量式により、被計測物Mに含まれる糖度に対応する成分量や酸度に対応する成分量を算出する解析演算処理を実行するように構成されている。
And the said
That is, the measured spectrum data obtained as described above is normalized using the reference spectrum data obtained in the reference data measurement mode and the dark current data, and is obtained for each wavelength that has been separated. Absorbance spectrum data is obtained, and a second derivative value of the absorbance spectrum data is obtained. And it is comprised so that the analytical calculation process which calculates the component amount corresponding to the sugar content contained in the to-be-measured object M and the component amount corresponding to acidity by the secondary differential value and the preset calibration formula may be performed. ing.
吸光度スペクトルデータdは、基準分光スペクトルデータをRd、計測分光スペクトルデータをSdとし、暗電流データをDaとすると、 The absorbance spectrum data d is Rd as the reference spectrum data, Sd as the measured spectrum data, and Da as the dark current data.
〔数1〕
d=log[(Rd−Da)/(Sd−Da)]
[Equation 1]
d = log [(Rd−Da) / (Sd−Da)]
という演算式にて求められる。
そして、制御部3は、このようにして得られた吸光度スペクトルデータを二次微分した値のうち特定波長の値と、下記の数2に示されるような検量式とを用いて、被計測物Mに含まれる糖度や酸度に対応する成分量を算出するための検量値を求めるのである。
It is calculated by the following formula.
And the
〔数2〕
Y=K0+K1・A(λ1)+K2・A(λ2)
[Equation 2]
Y = K0 + K1 · A (λ1) + K2 · A (λ2)
但し、
Y ;成分量に対応する検量値
K0,K1,K2 ;係数
A(λ1 ),A(λ2 ) ;特定波長λにおける吸光度スペクトルの二次微分値
However,
Y: calibration value corresponding to the component amount K0, K1, K2; coefficients A (λ1), A (λ2); second derivative of absorbance spectrum at specific wavelength λ
尚、成分量を算出する成分毎に、特定の検量式、特定の係数K0,K1,K2、及び、波長λ1,λ2等が予め設定されて記憶されており、制御部3は、この成分毎に特定の検量式を用いて各成分の検量値(成分量)を算出する構成となっている。 A specific calibration equation, specific coefficients K0, K1, K2, wavelengths λ1, λ2, and the like are preset and stored for each component for which the component amount is calculated. The calibration value (component amount) of each component is calculated using a specific calibration formula.
図示は省略するが、前記制御部3に波長校正の実行を指令する人為操作式の波長校正指令部が設けられている。この波長校正指令部による波長校正の指令は、受皿4tに被計測物Mを載置しない状態で行われる。
そして、前記制御部3は、前記波長校正指令部から波長校正が指令されると、前記波長校正用フィルター21を前記下手側集光レンズ16からの光の光路に位置させるように、前記フィルター切り換え機構23を作動させて、その波長校正用フィルター21を通過して形成された校正用光を受光部2にて分光してその分光した光を受光して波長校正用分光スペクトルデータを求め、その波長校正用分光スペクトルデータに基づいて、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係を校正するように構成されている。
つまり、波長校正用フィルター21を通過して形成される校正用光は、少なくとも2個の既知の波長にて光強度が極小値を有するものであり、波長校正用分光スペクトルデータにおける複数の極小値夫々の波長が分かっているので、波長校正用分光スペクトルデータにおいて複数の極小値夫々を検出する受光素子を特定することにより、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係を校正するのである。
Although illustration is omitted, an artificially operated wavelength calibration command unit for commanding the
When the wavelength calibration command is commanded from the wavelength calibration command unit, the
That is, the calibration light formed by passing through the
次に、図8に基づいて、分光分析装置の評価装置Vについて説明する。
この評価装置Vは、上述した分光分析装置の分光計測ユニットUを評価するように構成されたものであり、評価用の各種の光を選択的に投射自在な評価用光投射部Rと、評価用光投射部Rから投射される光を集光して評価対象の分光計測ユニットUの入射スリット51に投射する評価用集光レンズ71と、上述した計測制御部19と同様に構成されて、評価対象の分光計測ユニットUの受光センサ18の作動を制御する評価用計測制御部72と、評価装置Vの作動を制御する評価用主制御部73と、その評価用主制御部73に各種制御情報を指令する操作部74と、評価結果等の各種情報を表示する画像表示部75とを備えて構成されている。
Next, an evaluation apparatus V for a spectroscopic analyzer will be described based on FIG.
The evaluation device V is configured to evaluate the spectroscopic measurement unit U of the spectroscopic analysis device described above, and includes an evaluation light projection unit R that can selectively project various types of light for evaluation, and an evaluation. Condensing the light projected from the light projection unit R and projecting it to the entrance slit 51 of the spectral measurement unit U to be evaluated, and the
前記評価用集光レンズ71は、上述の受光部2に設けられる下手側集光レンズ16と同様のものであり、評価対象の分光計測ユニットUが上述の受光部2に設けられた場合と略同様の状態で、各種の評価用の光が評価対象の分光計測ユニットUの入射スリット51に対して投射されるようにしてある。
The evaluation condensing lens 71 is the same as the
前記評価用光投射部Rは、所謂、ポリクロメータを備えて構成されるものであり、ハロゲンランプからなる光源76、その光源76からの光を分光して狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を投射孔77から選択的に投射自在な狭帯域光形成部78、その狭帯域光形成部78にて投射する評価用光の波長を設定する投射波長設定部79、及び、前記投射孔77の前方に波長校正用フィルター80と拡散板81とを選択的に位置させるフィルター切り換え機構82等を備えて構成されている。
前記波長校正用フィルター80は、上述した受光部2のフィルター切り換え機構23に備えられる波長校正用フィルター21と同様のものであり、拡散板81は例えばオパールガラスにて構成される。
The evaluation light projection unit R includes a so-called polychromator. The
The
又、この評価用光投射部Rは、前記狭帯域光形成部78により投射孔77から評価用光を投射する評価用光投射状態と、光源76の光をそのまま投射孔77から投射する光源光投射状態とに切り換え自在に構成され、その評価用光投射状態と光源光投射状態とに切り換える投射状態切換部83も設けられている。
The evaluation light projection unit R includes an evaluation light projection state in which the narrowband
そして、フィルター切り換え機構82により拡散板81を投射孔77の前方に位置させ、且つ、投射状態切換部83を前記評価用光投射状態に切り換えた状態で、投射波長設定部79を操作することにより、所定の波長の評価用光を投射することができる。
又、フィルター切り換え機構82により波長校正用フィルター80を投射孔77の前方に位置させた状態で、投射状態切換部83を前記光源光投射状態に切り換えると、複数の異なる波長にて光強度が極小値を有する校正用光を投射することができる。
つまり、評価用光投射部Rを用いて、狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に前記入射スリット51に投射する評価用光投射手段R1、及び、複数の異なる波長にて光強度が極小値を有する校正用光を入射スリット51に投射する校正用光投射手段R2が構成される。
Then, by operating the projection
Further, when the projection
That is, by using the evaluation light projection unit R, evaluation light projection means R1 for selectively projecting a plurality of types of evaluation light having narrow wavelengths and different wavelengths with the maximum intensity onto the entrance slit 51, and Calibration light projection means R <b> 2 for projecting calibration light having minimum light intensity at a plurality of different wavelengths onto the entrance slit 51 is configured.
前記操作部74は、前記受光センサ18の作動条件の設定、及び、評価用光を用いて評価する評価用光評価状態と校正用光を用いて評価する校正用光評価状態との切り換え等が行えるように構成されている。尚、前記操作部74にて設定する受光センサ18の作動条件としては、電荷蓄積動作を設定電荷蓄積時間実行する電荷蓄積処理と蓄積した電荷を送り出す送出処理との電荷蓄積放出処理を繰り返す処理周期、前記電荷蓄積時間等がある。
The
前記評価用主制御部73は、前記操作部74にて指令される作動条件にて前記受光センサ18を作動させるべく前記評価用計測制御部72の作動を制御するように構成されている。
又、評価用主制御部73は、前記操作部74にて評価用光評価状態が指令されているときは、前記受光センサ18にて計測されて、前記評価用計測制御部72にてA/D変換されて入力される分光スペクトルデータにおける極大値、その分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅としての半値幅、分光スペクトルデータにおける前記極大値に対して短波長側の評価用光用設定下限強度に対応する素子番号である下限素子番号、及び、分光スペクトルデータにおける前記極大値に対して長波長側の前記評価用光用設定下限強度に対応する素子番号である上限素子番号を求めて、それら求めた極大値、半値幅、下限素子番号及び上限素子番号、並びに、分光スペクトルデータを、図9に示すように前記画像表示部75に表示するように構成されている。
The evaluation
Further, when the evaluation light evaluation state is instructed by the
尚、上述のように、前記操作部74にて評価用光評価状態を指令したときは、操作者は、後述するように、前記評価用光投射部Rにより、複数の異なる波長の評価用光を、順次、分光計測ユニットUの入射スリット51に投射させることになる。
As described above, when the evaluation light evaluation state is commanded by the
図9に示すように、前記極大値MAXは、A/D変換値にて例えば77000と求められ、前記半値幅HWは、分光スペクトルデータにおいて、前記極大MAXと半値幅用設定下限強度S1(例えば、A/D変換値で5000)との差の1/2の強度(A/D変換値)を判定強度として、その判定強度における波長変化方向の幅が受光素子の個数にて求められる。
又、前記評価用光用設定下限強度S2は、例えば、A/D変換値で10000に設定されて、前記下限素子番号Ndとしては、分光スペクトルデータにおける前記極大値MAXに対して短波長側の前記評価用光用設定下限強度S2に対応する素子番号が求められ、前記上限素子番号Nuとしては、分光スペクトルデータにおける前記極大値MAXに対して長波長側の前記評価用光用設定下限強度S2に対応する素子番号が求められる。
As shown in FIG. 9, the maximum value MAX is obtained as an A / D conversion value, for example, 77000, and the half-value width HW is determined from the maximum value MAX and the half-width width setting lower limit intensity S1 (for example, Then, the intensity (A / D conversion value) ½ of the difference from A / D conversion value 5000) is determined as the determination intensity, and the width in the wavelength change direction at the determination intensity is obtained by the number of light receiving elements.
Further, the set lower limit intensity S2 for evaluation light is set to, for example, 10,000 as an A / D conversion value, and the lower limit element number Nd is on the short wavelength side with respect to the maximum value MAX in the spectral data. An element number corresponding to the evaluation light setting lower limit intensity S2 is obtained, and the upper limit element number Nu is set as the evaluation light setting lower limit intensity S2 on the long wavelength side with respect to the maximum value MAX in the spectral data. The element number corresponding to is obtained.
前記分光スペクトルデータは、図9の(イ)にて示すように、受光センサ18の素子番号と夫々の受光強度のA/D変換値とを対応付けた状態でグラフにて表示される。
前記極大値、半値幅、下限素子番号及び上限素子番号は、図9の(ロ)にて示すように、文字にて表示される。
As shown in FIG. 9A, the spectral spectrum data is displayed in a graph in a state where the element number of the
The maximum value, the half value width, the lower limit element number, and the upper limit element number are displayed in letters as shown in FIG.
又、評価用主制御部73は、前記操作部74にて校正用光評価状態が指令されているときは、前記受光センサ18にて計測されて、前記評価用計測制御部72にてA/D変換されて入力される分光スペクトルデータを、図10に示すように、前記画像表示部75にするように構成されている。
又、前記校正用光評価状態が指令されているときは、評価用主制御部73は、前記評価用計測制御部72から入力される前記分光スペクトルデータにおける複数の極小値を求めると共に、それら複数の極小値の夫々について、分光スペクトルデータにおける極小値に対して短波長側の設定上限強度に対応する素子番号である下限素子番号と、分光スペクトルデータにおける前記極小値に対して長波長側の前記設定上限強度に対応する素子番号である上限素子番号を求めて、求めた複数の極小値、複数の極小値の夫々に対応する下限素子番号及び上限素子番号を、図10に示すように、前記分光スペクトルデータと共に前記画像表示部75に表示するように構成されている。
Further, when the calibration light evaluation state is instructed by the
When the calibration light evaluation state is commanded, the evaluation
尚、上述のように、前記操作部74にて校正用光評価状態を指令したときは、操作者は、後述するように、評価用光投射部Rにより、校正用光を分光計測ユニットUの入射スリット51に投射させることになる。
As described above, when the calibration light evaluation state is instructed by the
図10に示すように、前記複数の極小値MIN夫々は、A/D変換値にて求められる。
前記設定上限強度S3は、例えば、A/D変換値で30000に設定されて、前記下限素子番号Ndとしては、分光スペクトルデータにおける前記極小値MINに対して短波長側の前記設定上限強度S3に対応する素子番号が求められ、前記上限素子番号Nuとしては、分光スペクトルデータにおける前記極小値MINに対して長波長側の前記設定上限強度S3に対応する素子番号が求められる。
As shown in FIG. 10, each of the plurality of minimum values MIN is obtained by an A / D conversion value.
The set upper limit intensity S3 is set to, for example, 30000 as an A / D conversion value, and the lower limit element number Nd is set to the set upper limit intensity S3 on the short wavelength side with respect to the minimum value MIN in spectral spectrum data. A corresponding element number is obtained, and as the upper limit element number Nu, an element number corresponding to the set upper limit intensity S3 on the long wavelength side with respect to the minimum value MIN in the spectral data is obtained.
前記分光スペクトルデータは、図10の(イ)にて示すように、受光センサ18の素子番号と夫々の受光強度のA/D変換値とを対応付けた状態でグラフにて表示される。
図10の(ロ)にて示すように、前記複数の極小値、並びに、夫々の極小値に対応する下限素子番号及び上限素子番号は、前記複数の極小値の夫々に対応するエリア毎に、文字にて表示される。例えば、図10に示す例では、極小値が2個存在するので、エリア1、エリア2として、それらのエリア毎に、前記極小値、下限素子番号及び上限素子番号が表示される。
As shown in FIG. 10A, the spectral spectrum data is displayed in a graph in a state in which the element number of the
As shown in (b) of FIG. 10, the plurality of minimum values, and the lower limit element number and the upper limit element number corresponding to each minimum value, for each area corresponding to each of the plurality of minimum values, Displayed in characters. For example, in the example shown in FIG. 10, since there are two minimum values, the minimum value, the lower limit element number, and the upper limit element number are displayed as
又、前記評価用主制御部73は、前記評価用光評価状態及び前記校正用光評価状態のいずれが指令されているときも、図9の(ハ)及び図10の(ハ)に示すように、前記操作部74から指令されている前記受光センサ18の作動条件を前記画像表示部75に表示するように構成されている。
Further, the evaluation
次に、上述の評価装置Vを用いて分光計測ユニットUの評価を行う評価方法について説明する。
即ち、操作者は、評価用光を用いて分光計測ユニットUの評価を行うときは、前記操作部74にて評価用光評価状態を指令し、フィルター切り換え機構82により拡散板81を投射孔77の前方に位置させると共に、投射状態切換部83にて評価用光投射部Rを評価用光投射状態に切り換えて、投射波長設定部79を操作して、順次、評価用光投射部Rにより、複数の異なる波長の評価用光を分光計測ユニットUの入射スリット51に投射させる。
例えば、波長の異なる3種の評価用光を用いる場合は、3種の評価用光の波長を、夫々、受光波長範囲における短波長側部分、中央部分、長波長側部分に設定する。
Next, an evaluation method for evaluating the spectroscopic measurement unit U using the above-described evaluation apparatus V will be described.
That is, when the operator uses the evaluation light to evaluate the spectroscopic measurement unit U, the operator instructs the evaluation light evaluation state using the
For example, when three types of evaluation light having different wavelengths are used, the wavelengths of the three types of evaluation light are set to the short wavelength side portion, the central portion, and the long wavelength side portion, respectively, in the light receiving wavelength range.
前記評価用主制御部73により、投射された評価用光の夫々に対応して、前記評価用計測制御部72にてA/D変換されて入力される評価用光の分光スペクトルデータにおける前記極大値、前記半値幅、前記下限素子番号及び前記上限素子番号が求められると共に、それら求められた極大値、半値幅、下限素子番号及び上限素子番号が、前記評価用光の分光スペクトルデータと共に、図9に示すように前記画像表示部75に表示される。
Corresponding to each of the evaluation light projected by the evaluation
そして、操作者は、評価用光を投射させる毎に、前記画像表示部75に表示される極大値、半値幅、下限素子番号及び上限素子番号に基づいて、分光された光を受光センサ18の受光面に焦点を合わせて投射させるように、位置調節自在支持具Cを用いて上手側凹面反射鏡53、凹面回折格54及び下手側凹面反射鏡55のいずれか又は全ての位置を調節する分光部調節を行うのである。
Then, each time the operator projects the evaluation light, the light is separated from the
つまり、受光センサ18の受光面に対する分光投射焦点の調節状態が所定の適正な状態であることに対応して、設定最小極大値、及び、設定最大半値幅が設定されている。
又、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係を所定の範囲内に調節する必要があるので、複数種の評価用光の夫々の波長に対応させて、設定最小下限素子番号及び設定最大上限素子番号が設定されている。
That is, the set minimum maximum value and the set maximum half-value width are set corresponding to the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the
Further, since it is necessary to adjust the correspondence between the plurality of light receiving elements of the
そして、前記画像表示部75に表示される極大値が設定最小極大値以上となり、且つ、前記画像表示部75に表示される半値幅が設定最大半値幅以下になるように、前記分光部調節を行うことにより、分光投射焦点を受光センサ18の受光面に合わせるのである。
又、前記画像表示部75に表示される下限素子番号が設定最小下限素子番号よりも大きくなり、且つ、前記画像表示部75に表示される上限素子番号が設定最大上限素子番号よりも小さくなるように、前記分光部調節を行うことにより、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係を所定の範囲内に調節するのである。
Then, the spectroscopic unit adjustment is performed so that the maximum value displayed on the
Further, the lower limit element number displayed on the
上述のように、複数種の評価用光の夫々についての前記分光部調節が終了すると、操作者は、前記操作部74にて校正用光評価状態を指令し、フィルター切り換え機構82により波長校正用フィルター80を投射孔77の前方に位置させると共に、投射状態切換部83にて評価用光投射部Rを光源光投射状態に切り換えることにより、校正用光を分光計測ユニットUの入射スリット51に投射させる。
As described above, when the spectroscopic adjustment for each of the plurality of types of evaluation light is completed, the operator instructs the calibration light evaluation state by the
すると、評価用主制御部73により、前記評価用計測制御部72から入力される校正用光の分光スペクトルデータにおける複数の極小値、並びに、複数の極小値の夫々について、前記校正用光の分光スペクトルデータにおける下限素子番号及び上限素子番号が求められると共に、求められた複数の極小値、複数の極小値の夫々に対応する下限素子番号及び上限素子番号が、前記校正用光の分光スペクトルデータと共に前記画像表示部75に表示される。
Then, the evaluation
そして、操作者は、前記画像表示部75に表示された校正用光の分光スペクトルデータ、複数の極小値、並びに、複数の極小値の夫々に対応する下限素子番号及び上限素子番号に基づいて、校正用光のうちの光強度が極小値となる複数の波長の光を受光する部分の夫々において、受光素子18の受光面に対する分光投射焦点の調節状態を評価することができる。
例えば、校正用光の分光スペクトルデータにおける極小値を呈する谷部の形状により、分光投射焦点の調節状態を評価することができる。つまり、谷部の形状が急峻なほど、分光投射焦点が受光素子18の受光面に近いことになる。
あるいは、表示される極小値が設定最大極小値以下か否か、表示される下限素子番号が設定最小下限素子番号よりも大きく且つ表示される上限素子番号が設定最大上限素子番号よりも小さいか否かを複数の極小値の夫々について判断することにより、分光投射焦点の調節状態を評価することができる。ちなみに、前記設定最大極小値、前記設定最小下限素子番号及び前記設定最大上限素子番号は、夫々、複数の極小値の夫々に対応して設定されるものである。
Then, the operator, based on the spectral spectrum data of the calibration light displayed on the
For example, the adjustment state of the spectral projection focus can be evaluated by the shape of the valley that exhibits the minimum value in the spectral spectrum data of the calibration light. That is, the steeper shape of the valley portion means that the spectral projection focus is closer to the light receiving surface of the
Alternatively, whether the displayed minimum value is less than or equal to the set maximum minimum value, whether the displayed lower limit element number is larger than the set minimum lower limit element number, and whether the displayed upper limit element number is smaller than the set maximum upper limit element number By determining each of the plurality of local minimum values, it is possible to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus. Incidentally, the set maximum minimum value, the set minimum lower limit element number, and the set maximum upper limit element number are set corresponding to each of a plurality of minimum values.
つまり、前記入射スリット51に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記受光センサ18から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、その分光スペクトルデータにおける極大値、及び、その分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅を求める演算手段が、前記評価用主制御部73により構成される。
又、その評価用主制御部73にて求められた前記極大値及び前記判定強度での波長変化方向の幅を出力する出力手段が、前記画像表示部75にて構成され、その画像表示部75が、前記入射スリット51に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記受光センサ18から出力される複数の分光スペクトルデータ、及び、前記受光センサ18から出力される校正用光の分光スペクトルデータを画像にて表示出力するように構成されている。
That is, for each of a plurality of spectral spectrum data output from the
Further, an output means for outputting the maximum value obtained by the evaluation
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 前記評価用主制御部73を、前記入射スリット51に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記受光センサ18から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、その分光スペクトルデータにおける極大値に対応する素子番号である極大値素子番号Nmaxを求めて、図11に示すように、その極大値素子番号も前記画像表示部75に表示するように構成しても良い。
この場合は、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係が所定の範囲内に入っているか否かを一層評価し易くなる。
[Another embodiment]
Next, another embodiment will be described.
(B) The evaluation
In this case, it becomes easier to evaluate whether or not the correspondence relationship between each of the plurality of light receiving elements of the
(ロ) 前記評価用主制御部73を、前記受光センサ18から出力される校正用光の分光スペクトルデータにおける複数の極小値夫々に対応する素子番号である極小値素子番号Nminを求めて、図12に示すように、求めた極小値素子番号Nminも前記画像表示部75に表示するように構成しても良い。
この場合は、受光センサ18の複数の受光素子夫々と受光波長との対応関係が所定の範囲内に入っているか否かを一層評価し易くなる。
(B) The evaluation
In this case, it becomes easier to evaluate whether or not the correspondence relationship between each of the plurality of light receiving elements of the
(ハ) 前記評価用主制御部73を、前記入射スリット51に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記受光センサ18から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、分光スペクトルデータを二次微分して、二次微分分光スペクトルデータを求め、その求めた二次微分スペクトルデータを前記画像表示部75に表示するように構成しても良い。
又、前記評価用主制御部73を、前記受光センサ18から出力される校正用光の分光スペクトルデータを二次微分して、校正用光の二次微分分光スペクトルデータを求め、その求めた校正用光の二次微分スペクトルデータを前記画像表示部75に表示するように構成しても良い。
これらの場合、受光素子18の受光面に対する分光投射焦点の調節状態の評価が一層行い易くなる。
(C) The evaluation
Further, the main controller for
In these cases, it becomes easier to evaluate the adjustment state of the spectral projection focus with respect to the light receiving surface of the
(ニ) 上記の実施形態においては、前記判定強度を極大値の1/2に設定して、分光スペクトルデータにおける判定強度での波長変化方向の幅として、半値幅を求める場合について例示したが、前記判定強度は、極大値の1/2以外に、極大値の2/3、1/3等、種々の値に設定することが可能である。 (D) In the above embodiment, the determination intensity is set to ½ of the maximum value, and the half value width is obtained as the width in the wavelength change direction at the determination intensity in the spectral data, The determination intensity can be set to various values other than ½ of the maximum value, such as 2/3 or 1/3 of the maximum value.
(ホ) 前記校正用光を形成するための波長校正用フィルター21、80としては、上記の実施形態において例示したV10フィルター以外に、種々のフィルターを用いることが可能である。例えば、受光センサ18の受光波長範囲内において少なくとも2個の波長にて透光度が高い特性を有するものを用いて、前記校正用光として、複数の異なる波長にて光強度が極大値を有する校正用光を形成するように構成しても良い。
(E) As the wavelength calibration filters 21 and 80 for forming the calibration light, various filters can be used in addition to the V10 filter exemplified in the above embodiment. For example, using light having a high transmissivity at at least two wavelengths within the light receiving wavelength range of the
(ヘ) 分光機能付き光学手段の具体構成は、上記の実施形態において例示した構成に限定されるものではなく、例えば、回折格子等の分光手段のみにて構成したり、前記分光手段と1枚の反射鏡とを備えて構成する等、種々に構成することが可能である。 (F) The specific configuration of the optical means with a spectroscopic function is not limited to the configuration exemplified in the above-described embodiment. For example, the optical means with the spectroscopic function may be configured with only spectroscopic means such as a diffraction grating, It is possible to configure in various ways, for example, with a reflecting mirror.
(ト) 前記計測手段としては、上記の実施形態において例示したCCDラインセンサに限定されるものではなく、MOS型ラインセンサ等の種々のものを用いることが可能である。 (G) The measuring means is not limited to the CCD line sensor exemplified in the above embodiment, and various devices such as a MOS type line sensor can be used.
(チ) 前記入射スリット51に投射する波長が異なる評価用光の種類は、上記の実施形態において例示した3種に限定されるものではなく、2種や、4種以上でも良い。 (H) The types of evaluation light having different wavelengths projected to the incident slit 51 are not limited to the three types exemplified in the above embodiment, and may be two types or four or more types.
(リ) 本発明を適用する分光分析装置としては、上記の実施形態において例示したものに限定されるものではなく、上記の実施形態にて説明した受光部2のみを備えたものや、分光計測ユニットUのみを備えたものでも良い。
(R) The spectroscopic analysis apparatus to which the present invention is applied is not limited to the one exemplified in the above embodiment, but includes only the
18 計測手段
51 入射部
52 基体
73 演算手段
75 出力手段
B 分光機能付き光学手段
HW 波長変化方向の幅
MAX 極大値
Nd 下限素子番号
Nu 上限素子番号
R1 評価用光投射手段
R2 校正用光投射手段
S2 評価用光用設定下限強度
18 Measuring means 51
HW wavelength change direction width
MAX maximum
Nd lower limit element number
Nu upper element number R1 Evaluation light projection means R2 Calibration light projection means
S2 evaluation light set lower limit intensity
Claims (4)
狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に前記入射部に投射し、
前記入射部に選択的に投射した評価用光の夫々に対応して前記計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、前記分光スペクトルデータにおける極大値、前記分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅、前記分光スペクトルデータにおける前記判定強度よりも更に小さい値に定めた評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して短波長側の素子番号である下限素子番号、及び、前記分光スペクトルデータにおける前記評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して長波長側の素子番号である上限素子番号を求める分光分析装置の評価方法。 An incident part for making light incident from the outside, an optical means with a spectral function for splitting light incident from the incident part, and the intensity of the light dispersed in the wavelength change direction by the optical means with the spectral function divided into wavelengths A measuring means for measuring and outputting spectral spectrum data is a method for evaluating a spectroscopic analyzer integrally assembled with a substrate,
A plurality of types of evaluation light having different wavelengths with a maximum intensity in a narrow band are selectively projected onto the incident part,
For each of a plurality of spectral data outputted from said measuring means corresponding to each of selectively projecting the evaluation light to the incident portion, the maximum value in the spectral data, the maximum value in the spectral data Shorter wavelength than the maximum value corresponding to the setting lower limit intensity for evaluation light set to a value smaller than the determination intensity in the spectral spectrum data, the width in the wavelength change direction at the determination intensity set to a smaller value Spectroscopy apparatus for obtaining a lower limit element number that is an element number on the side and an upper limit element number that is an element number on the long wavelength side with respect to the maximum value corresponding to the set lower limit intensity for evaluation light in the spectral spectrum data Evaluation method.
狭帯域で且つ強度が最大となる波長が異なる複数種の評価用光を選択的に前記入射部に投射する評価用光投射手段と、
前記入射部に選択的に投射される評価用光の夫々に対応して前記計測手段から出力される複数の分光スペクトルデータの夫々について、前記分光スペクトルデータにおける極大値、前記分光スペクトルデータにおける前記極大値よりも小さい値に定めた判定強度における波長変化方向の幅、前記分光スペクトルデータにおける前記判定強度よりも更に小さい値に定めた評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して短波長側の素子番号である下限素子番号、及び、前記分光スペクトルデータにおける前記評価用光用設定下限強度に対応する前記極大値に対して長波長側の素子番号である上限素子番号を求める演算手段と、
その演算手段にて求められた前記極大値、前記判定強度での波長変化方向の幅、前記下限素子番号、及び前記上限素子番号を出力する出力手段とが設けられている分光分析装置の評価装置。 An incident part for making light incident from the outside, an optical means with a spectral function for splitting light incident from the incident part, and the intensity of the light dispersed in the wavelength change direction by the optical means with the spectral function divided into wavelengths And measuring means for measuring and outputting spectral spectrum data is an evaluation apparatus for a spectroscopic analysis apparatus integrally assembled with a substrate,
Evaluation light projection means for selectively projecting a plurality of types of evaluation light having narrow wavelengths and different wavelengths with the maximum intensity onto the incident portion,
For each of a plurality of spectral data outputted from said measuring means corresponding to each of the evaluation light selectively projected onto the incident portion, the maximum value in the spectral data, the in the spectral data maximum Shorter than the maximum value corresponding to the width of the wavelength change direction at the determination intensity set to a value smaller than the value, and the setting lower limit intensity for evaluation light set to a value smaller than the determination intensity in the spectral spectrum data. Calculation means for obtaining a lower limit element number which is an element number on the wavelength side and an upper limit element number which is an element number on the long wavelength side with respect to the maximum value corresponding to the set lower limit intensity for evaluation light in the spectral data. When,
The maximum value obtained by the calculation means, the wavelength change width at decision intensity, the lower element number, and the evaluation device of the output unit and is being spectroscopic analyzing apparatus provided for outputting the upper element number .
前記出力手段が、前記計測手段から出力される校正用光の分光スペクトルデータを画像にて表示出力するように構成されている請求項2又は3記載の分光分析装置の評価装置。 Calibration light projection means for projecting calibration light having a maximum value or a minimum value at a plurality of different wavelengths to the incident portion is provided,
4. The spectroscopic analyzer evaluation apparatus according to claim 2, wherein the output unit is configured to display and output spectral spectrum data of calibration light output from the measuring unit as an image.
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