【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、被測定体からの光を分
光し測定する分光測定装置に関し、特にその分光可能な
波長範囲を広くしたものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrometer for spectroscopically measuring and measuring light from an object to be measured, and more particularly to a spectrometer capable of broadening the wavelength range in which spectroscopy can be performed.
【０００２】[0002]
【従来の技術】分光測定のための分光光度計において
は、反射型の回折格子が多く用いられている。この反射
型の回折格子ではその溝表面にブレーズ角を形成して回
折効率の向上を図っている。しかし、このような回折格
子はブレーズ波長に対して最適化しているから、広い波
長範囲にわたって高い効率を得ることは困難である。2. Description of the Related Art In a spectrophotometer for spectroscopic measurement, a reflection type diffraction grating is often used. In this reflection type diffraction grating, a blaze angle is formed on the groove surface to improve diffraction efficiency. However, since such a diffraction grating is optimized for the blaze wavelength, it is difficult to obtain high efficiency over a wide wavelength range.
【０００３】そこで、従来の分光光度計では、測定する
ことのできる波長範囲を広げるため、測定中にブレーズ
波長の異なる回折格子を機械的に切り換えるようにして
いる。Therefore, in a conventional spectrophotometer, diffraction gratings having different blaze wavelengths are mechanically switched during measurement in order to widen the wavelength range in which measurement can be performed.
【０００４】また、一定の離れた位置にある被測定体か
らの光を分光して受光部でその分光輝度に対応した信号
を得て、その信号から必要な情報信号を得ることのでき
る分光測定装置を用いることによって、リアルタイムに
様々な動作を行なわせるようにした装置が開発されてい
る。その一例として、本願の出願人が特開平１−３０１
１４７号公報で開示した青果物の品質測定装置を説明す
る。[0004] Further, a spectrophotometer capable of dispersing light from an object to be measured at a certain distance and obtaining a signal corresponding to the spectral luminance at a light receiving portion and obtaining a necessary information signal from the signal. An apparatus has been developed which performs various operations in real time by using the apparatus. As one example, the applicant of the present application has disclosed in
The apparatus for measuring the quality of fruits and vegetables disclosed in Japanese Patent Publication No. 147 is described.
【０００５】図７に上述の品質測定装置の概略図を示
す。この装置は、被測定体１０３（例えば青果物）をｘ
方向に移送するベルトコンベア１００、被測定体１０３
に光を照射する光源１０１、被測定体１０３からの反射
光を分光する分光器１０２、分光器１０２からの光を受
光する受光装置１０４、受光装置１０４からの信号を処
理する信号処理装置１０５、および測定された青果物１
０３の品質選別を信号処理装置１０５からの信号によっ
て行う選別装置１０６をそれぞれ備えている。FIG. 7 is a schematic diagram of the above-described quality measuring device. This apparatus converts the measured object 103 (for example, fruits and vegetables) into x
Conveyor 100, object 103 to be transported in the direction
A light source 101 for irradiating light to the object, a spectroscope 102 for dispersing light reflected from the measured object 103, a light receiving device 104 for receiving light from the spectroscope 102, a signal processing device 105 for processing a signal from the light receiving device 104, And measured fruits and vegetables 1
A selection device 106 for performing the quality selection of No. 03 by a signal from the signal processing device 105 is provided.
【０００６】以上のような装置においては、測定は青果
物１個当り例えば約0.５秒以下で行なわれる。したがっ
て、分光器１０２および受光装置１０４における分光測
定はリアルタイムで行う必要がある。また、図７に示す
装置では、例えば青果物の糖度を測定するために所定の
波長範囲にわたってその反射光を分光しなければならな
い場合がある。[0006] In the above-mentioned apparatus, the measurement is carried out, for example, in less than about 0.5 seconds per fruit or vegetable. Therefore, the spectrometer 102 and the light receiving device 104 need to perform spectrometry in real time. In addition, in the device shown in FIG. 7, for example, in order to measure the sugar content of fruits and vegetables, there is a case where the reflected light must be separated over a predetermined wavelength range.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上のような必要な広
い測定波長範囲を得るために、分光器１０２において回
折格子板を上述のように別の回折格子板に機械的に切り
換える方法があるが、この方法によればリアルタイムで
測定を行うことができない。また、一般的な分光測定装
置には熱源となる電源部および光源とが存在し、これら
を単一の箱体内に納めた場合、箱体内の温度が上昇し、
使用環境に応じた制御が困難である。In order to obtain the required wide measurement wavelength range as described above, there is a method of mechanically switching the diffraction grating plate to another diffraction grating plate in the spectroscope 102 as described above. However, according to this method, measurement cannot be performed in real time. In addition, a general spectrometer has a power supply unit and a light source serving as a heat source, and when these are housed in a single box, the temperature inside the box rises,
It is difficult to control according to the usage environment.
【０００８】本発明の目的は、広い波長範囲にわたって
リアルタイムで分光測定することのできるかつ、一定温
度で操作し得る分光測定装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a spectrometer capable of performing spectrometry in real time over a wide wavelength range and operating at a constant temperature.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る分光測定装置は、第１の開口部を有す
る箱体からなる外形を有し、被測定体に対する光の照射
と被測定体を介した後の照射光の入射を第１の開口部を
遮蔽する第１の透明板を介して行い、第１の透明板より
入射した光を分光し測定する分光測定装置において、箱
体は第１、第２および第３の室を具備し、第１の室は、
電源部および第１の温度制御装置を有し、第２の室は、
第１および第３の室とは空間的に分離され、分光手段と
光センサ手段とを有する複数の分光光学系と、第２の温
度制御装置と、第２の開口部と、前記第２の開口部を遮
蔽する第２の透明板を有し、第３の室は、第１の開口部
と第２の開口部との間にその一部が配置されて第１の室
と空間的に連通し、光源を有し、第３の室は第１の室と
の間に配置されたファンによって空気の流れを生じさせ
てその内部の温度を第１の室内部の温度と均一化すると
共に第１の温度調節装置によって内部の温度を制御し、
第２の室内部の温度は第２の温度調節装置によって第１
および第３の室内部の温度とは独立に制御され、分光手
段の各々の分光し得る波長範囲はそれぞれ異なり、第１
の透明板を介して入射した光はさらに第２の透明板を介
して各分光光学系入射し、分光光学系各々に対して入射
する該被測定体を介した後の照射光の光軸は、被測定体
もしくはその近傍で互いに交錯することを特徴としてい
る。なお、被測定体からの光を分光し測定する分光測定
装置において、分光手段と光センサ手段とをそれぞれが
含む複数の分光光学系を具備し、前記各分光光学系へ光
が入射するそれぞれの光軸は前記被測定体もしくはその
近傍で互いに交差し、前記各分光手段が分光し得る波長
範囲はそれぞれ異なるように構成されても良い。In order to solve the above-mentioned problems, a spectrometer according to the present invention has an outer shape formed of a box having a first opening, and irradiates light to the object to be measured. In a spectrometer for performing irradiation of the irradiation light after passing through the object to be measured through a first transparent plate that shields the first opening, and spectroscopically measuring the light incident from the first transparent plate, The box comprises first, second and third chambers, wherein the first chamber is
A power supply unit and a first temperature control device;
The first and third chambers are spatially separated from each other, a plurality of spectroscopic optical systems having spectroscopic means and an optical sensor means, a second temperature control device, a second opening, and the second The third chamber has a second transparent plate that covers the opening, and a part of the third chamber is disposed between the first opening and the second opening to spatially communicate with the first chamber. The third chamber has a light source, and the third chamber generates a flow of air by a fan disposed between the first chamber and the third chamber to equalize the temperature inside the first chamber with the temperature inside the first chamber. Controlling the internal temperature by a first temperature control device,
The temperature inside the second room is adjusted to the first temperature by the second temperature control device.
The temperature is controlled independently of the temperature inside the third chamber and the wavelength range that can be separated by each of the spectral units is different from each other.
The light incident through the transparent plate is further incident on each spectral optical system through the second transparent plate, and the optical axis of the irradiation light after passing through the object to be measured incident on each of the spectral optical systems is Are characterized in that they intersect with each other at or near the object to be measured. A spectrometer for spectroscopically measuring and measuring light from an object to be measured includes a plurality of spectroscopic optical systems each including a spectroscopic unit and an optical sensor unit. The optical axes may cross each other at or near the object to be measured, and the wavelength ranges that can be spectrally separated by the respective spectral units may be different from each other.
【００１０】また、前記複数の分光光学系の少なくとも
一方は前記分光手段として回折格子を備えるとともに他
方は前記分光手段として準単色光を測定するためのフィ
ルタを備えても良い。[0010] At least one of the plurality of spectral optical systems may include a diffraction grating as the spectral means, and the other may include a filter for measuring quasi-monochromatic light as the spectral means.
【００１１】また、前記フィルタを備える前記分光光学
系は、入射光を少なくとも二方向に分割する光分割手段
と、異なる波長の準単色光をそれぞれ測定するための複
数の前記フィルタと、これらのフィルタに対応した複数
の前記光センサ手段とを具備し、前記分割された一方向
の光が一方の前記フィルタに入射しかつ他方向の光が他
方の前記フィルタに入射するように構成されても良い。The spectroscopic optical system provided with the filter includes a light splitting unit for splitting incident light in at least two directions, a plurality of filters for measuring quasi-monochromatic lights of different wavelengths, respectively, and these filters. And a plurality of the optical sensor means corresponding to the above-described configuration, wherein the divided light in one direction is incident on one of the filters and light in the other direction is incident on the other filter. .
【００１２】また、被測定体からの光を分光し測定する
ための分光光学系を備える分光測定装置において、前記
分光光学系は、分光手段と光センサ手段とをそれぞれが
含む複数の光学系と、前記分光光学系に入射した光を少
なくとも二方向に分割するための光分割手段とを具備
し、前記分割された一方向の光が一方の前記光学系に入
射しかつ他方向の光が他方の前記光学系に入射し、前記
各分光手段が分光し得る波長範囲はそれぞれ異なるよう
に構成されても良い。In a spectrometer having a spectroscopic optical system for spectroscopically measuring and measuring light from an object to be measured, the spectroscopic optical system includes a plurality of optical systems each including spectroscopic means and optical sensor means. Light splitting means for splitting light incident on the spectral optical system in at least two directions, wherein the split one-way light is incident on one of the optical systems and the other-directional light is on the other. May be configured to be different from each other in a wavelength range in which the light is incident on the optical system and can be separated by the respective spectral units.
【００１３】[0013]
【作用】本発明によれば、一定温度下で、分光し得る波
長範囲がそれぞれ異なる複数の分光手段が備えられ、こ
れらの分光手段に被測定体からの光が同じように入射す
るから、各光センサ手段によって各波長範囲における分
光輝度をリアルタイムに測定できる。According to the present invention, a plurality of spectral means having different wavelength ranges which can be spectrally separated at a constant temperature are provided, and light from the object to be measured is incident on these spectral means in the same manner. The spectral brightness in each wavelength range can be measured in real time by the optical sensor means.
【００１４】さらに本発明によれば、一定温度下で、光
分割手段によって少なくとも二方向に分割された光が、
各光学系に入射して各分光手段によって異なった波長範
囲にわたってそれぞれ分光され、各光センサ手段によっ
て各波長範囲における分光輝度をリアルタイムに測定で
きる。Further, according to the present invention, at a constant temperature, the light split in at least two directions by the light splitting means,
The light enters each optical system and is spectrally separated by each spectral unit over a different wavelength range, and the spectral luminance in each wavelength range can be measured in real time by each optical sensor unit.
【００１５】従って、上記いずれの分光測定装置におい
ても、より広い波長範囲にわたってリアルタイムに分光
測定を行うことが可能となる。Therefore, any of the above spectrometers can perform spectrometry in real time over a wider wavelength range.
【００１６】[0016]
【実施例】以下、本発明による実施例を図面を参照しな
がら説明する。実施例１ 本実施例１の分光測定装置の内部を側面から見た図を図
１に、同じく上面から見た図を図２にそれぞれ示す。ま
た、分光測定装置の正面図を図３に示す。図１および図
２に示すように、分光測定装置の箱体２内には、変圧
器、抵抗等から構成される電源部（図示省略）等を含む
第１の室１１と、第１、第２および第３の分光光学系３
０，５０，６０を含む第２の室１２と、被測定体１に光
を照射するための光源２１ａ、２１ｂおよび校正装置２
５等を含む第３の室１３とが形成されている。第１の室
１１はほぼ密閉され、また、第１および第３の室１１、
１３は外気からほぼ遮断される構造となっている。な
お、第１と第３の室１１、１３は、後述のように連通さ
れており、ほぼ同一の空間を構成している。また、第２
の室１２および第３の室１３は外部からの光が、各開口
部４０，４１からしか入射しないように構成されてい
る。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.Example 1 FIG. 1 shows the inside of the spectrometer of Example 1 as viewed from the side, and FIG. 2 shows the same as viewed from above. FIG. 3 is a front view of the spectrometer. As shown in FIGS. 1 and 2, a first chamber 11 including a power supply unit (not shown) including a transformer, a resistor, and the like, and a first and a 2 and third spectral optical system 3
Second chamber 12 including 0, 50, and 60, light sources 21a and 21b for irradiating light to object 1 and calibration device 2
A third chamber 13 including 5 and the like is formed. The first chamber 11 is substantially sealed, and the first and third chambers 11,
Reference numeral 13 denotes a structure that is substantially shielded from outside air. Note that the first and third chambers 11 and 13 are communicated as described below, and constitute substantially the same space. Also, the second
The third chamber 13 and the third chamber 13 are configured such that light from the outside enters only through the openings 40 and 41.
【００１７】第１の室１１は第１の温度制御装置１５を
備え、第２の室１２は第２の温度制御装置１６を備えて
いる。第１の室１１と第３の室１３との間には、図２に
示すように２つのファン２０ａ、２０ｂが設けられてい
る。第１の温度制御装置１５は第１の室１１が一定温度
に達したときに作動し、一定温度以下となったときに停
止するようなＯＮ／ＯＦＦ制御法による構成である。第
２の温度制御装置１６はＰＩＤ（比例積分微分）制御法
による構成であって、正確に第２の室１２内の温度を制
御する。この第２の温度制御装置１６は外気に対して温
度調節を行い、加熱および冷却を行うことができるよう
に構成されている。また、第１の温度制御装置１５は、
第２の温度制御装置１６よりもラフな温度調節を行う構
成でよい。The first chamber 11 has a first temperature controller 15 and the second chamber 12 has a second temperature controller 16. Two fans 20a and 20b are provided between the first chamber 11 and the third chamber 13, as shown in FIG. The first temperature control device 15 is configured to operate when the first chamber 11 reaches a certain temperature and stop when the temperature of the first chamber 11 becomes equal to or lower than the certain temperature. The second temperature control device 16 is configured by a PID (proportional-integral-derivative) control method, and controls the temperature in the second chamber 12 accurately. The second temperature control device 16 is configured to perform temperature adjustment on the outside air and to perform heating and cooling. Further, the first temperature control device 15
The configuration may be such that the temperature is adjusted more coarsely than the second temperature controller 16.
【００１８】第２の室１２および第３の室１３は、第１
の室１１の上部に位置し、第３の室１３は第２の室１２
の前面側に位置している。下部に位置する第１の室１１
と上部に位置する第３の室とは、図２に示すように箱体
２の両側面側に設けられた開口３および４によって連通
されている。従って、ファン２０ａおよび２０ｂによっ
て第１の室１１から第３の室１３の上方へ図１の矢印ｍ
方向へ空気が上昇させられ、この空気は第３の室１３の
天井で矢印ｎ方向へ流れ、第２の室１２の両側面を通っ
て開口３、４に向って矢印ｍ’方向へ下降する。このよ
うにして、第１の室１１内で温度調節された空気は、強
制的に対流させられ、第３の室１３を通って再び第１の
室１１に戻るように循環するから、第１の室１１のみな
らず第３の室１３の温度制御も第１の温度制御装置１５
によって行うことが可能となる。このようにして、熱発
生源である電源部および光源２１ａ、２１ｂに起因する
室１１および１３内の温度上昇が一定温度に制限され
る。The second chamber 12 and the third chamber 13 are the first chamber
The third room 13 is located above the room 11 of the second room 12.
It is located on the front side. First chamber 11 located at the bottom
As shown in FIG. 2, the upper chamber and the third chamber located above are communicated by openings 3 and 4 provided on both sides of the box body 2. Accordingly, the fans 20a and 20b move from the first chamber 11 to above the third chamber 13 by the arrow m in FIG.
The air is raised in the direction, flows in the direction of the arrow n on the ceiling of the third chamber 13, passes through both side surfaces of the second chamber 12, and descends in the direction of the arrow m ′ toward the openings 3 and 4. . In this manner, the air whose temperature has been adjusted in the first chamber 11 is forcibly convected and circulated through the third chamber 13 so as to return to the first chamber 11 again. The first temperature controller 15 controls the temperature of the third chamber 13 as well as the third chamber 13.
It is possible to do it. In this way, the temperature rise in the chambers 11 and 13 due to the power supply unit, which is the heat generation source, and the light sources 21a and 21b is limited to a constant temperature.
【００１９】第２の室１２は、比較的厚みのある外壁１
２ａによって第１および第３の室１１，１３から隔離さ
れて密閉構造とされている。この外壁１２ａ内には第２
の室１２の周囲のほぼ全面にわたって断熱材１７が充填
されて断熱構造を構成している。第２の室１２内には複
数の分光光学系３０，５０，６０を収容するための内箱
１２ｂがさらに設けられている。なお、各分光光学系３
０，５０，６０に光を入射させるために外壁１２ａには
開口部４０が設けられているが、この開口部４０は透光
板３９によって覆われて密閉されている。The second chamber 12 has a relatively thick outer wall 1.
2a separates from the first and third chambers 11 and 13 to form a closed structure. The second inside the outer wall 12a
A heat insulating material 17 is filled over substantially the entire periphery of the chamber 12 to form a heat insulating structure. In the second chamber 12, an inner box 12b for accommodating a plurality of spectroscopic optical systems 30, 50, 60 is further provided. In addition, each spectral optical system 3
An opening 40 is provided in the outer wall 12a for allowing light to be incident on 0, 50, and 60. The opening 40 is covered and sealed by a light transmitting plate 39.
【００２０】図１に示すように、第１の分光光学系３０
は、第１の対物レンズ３１、ミラー３２、凹面鏡３３、
ミラー３４、回折格子板３５、凹面鏡３６、シリンドル
カルレンズ３７および受光素子３８から構成されてい
る。As shown in FIG. 1, a first spectral optical system 30
Are a first objective lens 31, a mirror 32, a concave mirror 33,
It comprises a mirror 34, a diffraction grating plate 35, a concave mirror 36, a cylindrical lens 37, and a light receiving element 38.
【００２１】さらに、図１に示すように、第２の室１２
の内箱１２ｂ内には第２の分光光学系５０および第３の
分光光学系６０が収容されている。図４は、これらの第
２および第３の分光光学系５０，６０の概略な構成をよ
り詳細に示す側面図である。図１および図４において
（ ）内の符号は第３の分光光学系６０の各光学要素を
表わす。Further, as shown in FIG.
A second spectral optical system 50 and a third spectral optical system 60 are housed in the inner box 12b. FIG. 4 is a side view showing the schematic configuration of the second and third spectral optical systems 50 and 60 in more detail. In FIGS. 1 and 4, reference numerals in parentheses indicate respective optical elements of the third spectral optical system 60.
【００２２】図４に示すように、第２の光学系５０は、
第２の対物レンズ５１、ハーフミラー５２、第１の干渉
フィルタ５３、第１の受光素子５５、第２の干渉フィル
タ５４および第２の受光素子５６から構成されている。
同様に、第３の光学系６０は、第３の対物レンズ６１、
ハーフミラー６２、第３の干渉フィルタ６３、第３の受
光素子６５、第４の干渉フィルタ６４および第２の受光
素子６６から構成されている。As shown in FIG. 4, the second optical system 50 includes
It is composed of a second objective lens 51, a half mirror 52, a first interference filter 53, a first light receiving element 55, a second interference filter 54, and a second light receiving element 56.
Similarly, the third optical system 60 includes a third objective lens 61,
It comprises a half mirror 62, a third interference filter 63, a third light receiving element 65, a fourth interference filter 64 and a second light receiving element 66.
【００２３】図１および図２に示すように、各分光光学
系３０、５０および６０は、それぞれ被測定体１を指向
しておりそれぞれの光軸ａ、ｂ、ｃが被測定体１の表面
の一点で交差するように構成されている。被測定体１か
らの反射光は各光軸ａ、ｂ、ｃに沿って各分光光学系の
第１〜第３の対物レンズ３１，５１，６１にそれぞれ入
射する。また、図３に示すように、各分光光学系３０，
５０，６０の対物レンズ３１，５１，６１は、それらの
各中心が略正三角形を形成するような位置に配置されて
いる。As shown in FIGS. 1 and 2, each of the spectroscopic optical systems 30, 50, and 60 is directed toward the DUT 1, and the respective optical axes a, b, and c correspond to the surface of the DUT 1. At one point. The reflected light from the DUT 1 enters the first to third objective lenses 31, 51, and 61 of each spectral optical system along each of the optical axes a, b, and c. Further, as shown in FIG. 3, each of the spectral optical systems 30,
The 50, 60 objective lenses 31, 51, 61 are arranged at positions such that their centers form a substantially equilateral triangle.
【００２４】次に、上述のような第１〜第３の分光光学
系３０，５０，６０の動作について説明する。その中心
が光軸ａ上にある第１の分光光学系３０の第１の対物レ
ンズ３１に入射した光は、図１に示すようにミラー３２
で凹面鏡３３に向けて鋭角的に反射し、凹面鏡３３で平
行光となってミラー３４に入射しこのミラー３４でほぼ
直角に回折格子板３５に向けて反射する。回折格子板３
５において回折されて分光された光は、凹面鏡３６に入
射しこの凹面鏡３６からシリンドリカルレンズ３７を介
して光センサ部としての受光素子３８に入射する。な
お、受光素子３８はライン状のセンサとして構成されて
おり、所定の波長範囲（例えば、４００〜１０００nm）
にわたって分光輝度を測定する。Next, the operation of the first to third spectroscopic optical systems 30, 50, 60 as described above will be described. The light that has entered the first objective lens 31 of the first spectral optical system 30 whose center is on the optical axis a is reflected by a mirror 32 as shown in FIG.
Then, the light is reflected at an acute angle toward the concave mirror 33, becomes parallel light at the concave mirror 33, enters the mirror 34, and is reflected by the mirror 34 toward the diffraction grating plate 35 at a substantially right angle. Diffraction grating plate 3
The light diffracted and split at 5 is incident on a concave mirror 36, and from this concave mirror 36 is incident on a light receiving element 38 as an optical sensor section via a cylindrical lens 37. The light receiving element 38 is configured as a linear sensor, and has a predetermined wavelength range (for example, 400 to 1000 nm).
The spectral luminance is measured over a range.
【００２５】上述の分光光学系３０はミラー３４を中心
にして光学要素（３１，３２，３３）と他の光学要素
（３７，３６，３５）とがほぼ対称な関係で配置されて
おり、入射した光が受光素子３８に至るまでクロスしな
いように構成されている。これによってコンパクトで迷
光の少ない分光光学系とすることができる。なお、シリ
ンドリカルレンズ３７は、ライン状のセンサである受光
素子３８に対して、光軸と直角方向（ライン状のセンサ
の長手直角方向）に効率よく集光するために用いてい
る。In the above-mentioned spectral optical system 30, the optical element (31, 32, 33) and the other optical elements (37, 36, 35) are arranged in a substantially symmetrical relationship with the mirror 34 as a center. The light is not crossed until reaching the light receiving element 38. This makes it possible to provide a compact spectral optical system with less stray light. The cylindrical lens 37 is used for efficiently condensing the light on the light receiving element 38, which is a linear sensor, in a direction perpendicular to the optical axis (a direction perpendicular to the longitudinal direction of the linear sensor).
【００２６】その中心が光軸ｂ上にある第２の分光光学
系５０の第２の対物レンズ５１に入射した光は、図４に
示すように、第１のハーフミラー５２で二方向に分割さ
れる。このハーフミラー５２を透過して光軸ｂ上を直進
した光は第１の干渉フィルタ５３に入射して、この干渉
フィルタ５３で所定の波長領域の光のみが選択的に透過
して、準単色光となる。この準単色光が第１の受光素子
５５に入射して、その輝度が測定される。また、ハーフ
ミラー５２で光軸ｂの直角方向に反射した光は第２の干
渉フィルタ５４に入射して、上述と同じようにして、別
の準単色光を得る。この準単色光が第２の受光素子５６
に入射してその輝度が測定される。Light incident on the second objective lens 51 of the second spectral optical system 50 whose center is on the optical axis b is split in two directions by a first half mirror 52 as shown in FIG. Is done. The light that has passed through the half mirror 52 and travels straight on the optical axis b is incident on a first interference filter 53, and only light in a predetermined wavelength region is selectively transmitted by the interference filter 53 to form a quasi-monochromatic light. It becomes light. This quasi-monochromatic light is incident on the first light receiving element 55, and its luminance is measured. The light reflected by the half mirror 52 in the direction perpendicular to the optical axis b enters the second interference filter 54 to obtain another quasi-monochromatic light in the same manner as described above. The quasi-monochromatic light is supplied to the second light receiving element 56
And its luminance is measured.
【００２７】全く同様にして、その中心が光軸ｃ上にあ
る第３の分光光学系６０の第３の対物レンズ６１上に入
射した光から、各光学要素６２，６３，６４，６５，６
６によってさらに２種類の準単色を得て、それらの輝度
が測定される。In exactly the same way, from the light incident on the third objective lens 61 of the third spectral optical system 60 whose center is on the optical axis c, each optical element 62, 63, 64, 65, 6
6 to obtain two more quasi-monochromes and measure their brightness.
【００２８】上述のように２つの分光光学系５０，６０
によればハーフミラー５２，６２を用いることによって
各対物レンズ５１，６１にそれぞれ入射した光から２種
類づつ、計４種類の中心波長を有する準単色光をぞれぞ
れ得ることができる。As described above, the two spectroscopic optical systems 50, 60
According to this, by using the half mirrors 52 and 62, two types of quasi-monochromatic light having a total of four types of center wavelengths can be obtained from the light incident on each of the objective lenses 51 and 61, respectively.
【００２９】例えば、上述のような第１の分光光学系３
０によって４００〜１０００nmの波長範囲の分光輝度を
測定でき、また第２の分光光学系５０によって、３００
±１０nmおよび７５０±１０nmを中心波長とする準単色
光の各輝度を測定でき、さらに第３の分光光学系６０に
よって、１４００±１０nmおよび７５０±１０nmを中心
波長とする準単色光の各輝度を測定できる。なお、以上
の波長範囲および準単色光の中心波長は、必要に応じて
（例えば、図７で説明した青果物１０３の糖度測定にお
いて必要となる分光波長領域によって）任意に設定でき
る。For example, the first spectral optical system 3 as described above
0 allows the spectral luminance in the wavelength range of 400 to 1000 nm to be measured.
Each luminance of the quasi-monochromatic light having a center wavelength of ± 10 nm and 750 ± 10 nm can be measured, and further, each luminance of the quasi-monochromatic light having a center wavelength of 1400 ± 10 nm and 750 ± 10 nm can be measured by the third spectral optical system 60. Can be measured. Note that the above wavelength range and the center wavelength of the quasi-monochromatic light can be arbitrarily set as needed (for example, according to the spectral wavelength region required for measuring the sugar content of the fruits and vegetables 103 described with reference to FIG. 7).
【００３０】従って、分光測定において必要な波長範囲
の分光および必要な中心波長の準単色光の各輝度を各受
光素子３８，５５，５６，６５，６６で測定することに
よって、従来のように回折格子を機械的に切り換えるよ
うな操作なしでリアルタイムで必要な情報信号を得るこ
とが可能となる。Therefore, by measuring the luminance of the quasi-monochromatic light of the required wavelength range and the quasi-monochromatic light of the required center wavelength in the spectroscopic measurement by the respective light receiving elements 38, 55, 56, 65, 66, diffraction as in the prior art is performed. Necessary information signals can be obtained in real time without an operation of mechanically switching the grating.
【００３１】なお、第２の分光光学系５０の一方の受光
素子および第３の分光光学系６０の一方の受光素子でそ
れぞれ、例えば上述のように７５０±１０nmの中心波長
の準単色の輝度を測定し、これらの輝度から得られる各
信号を第１の分光光学系３０からの信号と比較するため
の参照信号として用いることもできる。The one light receiving element of the second spectral optical system 50 and the one light receiving element of the third spectral optical system 60 respectively provide a quasi-monochromatic luminance having a center wavelength of 750 ± 10 nm as described above. Each signal measured and obtained from these luminances can be used as a reference signal for comparison with a signal from the first spectral optical system 30.
【００３２】次に、第３の室１３内の光源２１ａ、２１
ｂおよび校正装置２５について説明する。図５は被測定
体１、光源２１ａ、２１ｂ、校正装置２５および第１の
対物レンズ３１等の光学的配置を概略的に示す斜視図で
ある。Next, the light sources 21a, 21a in the third chamber 13
b and the calibration device 25 will be described. FIG. 5 is a perspective view schematically showing the optical arrangement of the DUT 1, the light sources 21a and 21b, the calibration device 25, the first objective lens 31, and the like.
【００３３】図５に示すように、第３の室１３内の光源
２１ａ、２１ｂは、これらの光が板２２ａ、２２ｂ、凸
レンズ２３ａ、２３ｂおよびミラー２４ａ、２４ｂをそ
れぞれ介して二方向から被測定体１に照射されるように
構成されている。そして、被測定体１からの反射光が各
光軸ａ，ｂ，ｃに沿って上述の第１〜第３の分光光学系
３０，５０，６０の各対物レンズ３１，５１，６１に入
射する。なお、光源２１ａ，２１ｂは例えばハロゲンラ
ンプのような白色光源である。As shown in FIG. 5, light sources 21a and 21b in the third chamber 13 measure light from two directions via plates 22a and 22b, convex lenses 23a and 23b, and mirrors 24a and 24b, respectively. The body 1 is configured to be irradiated. Then, the reflected light from the DUT 1 enters the objective lenses 31, 51, 61 of the above-described first to third spectral optical systems 30, 50, 60 along the respective optical axes a, b, c. . The light sources 21a and 21b are white light sources such as a halogen lamp.
【００３４】第３の室１３内には、図５に示すような校
正装置２５が設けられており、この校正装置２５は、ベ
ース板２６上に一対のミラー２７ａ，２７ｂおよび光透
過拡散板２８を備えている。なお、ベース板２６には一
点鎖線で示すようにミラー２７ａ、２７ｂを囲むように
遮光板２９を設けてもよい。A calibrating device 25 as shown in FIG. 5 is provided in the third chamber 13. The calibrating device 25 has a pair of mirrors 27 a and 27 b and a light transmitting / diffusing plate 28 on a base plate 26. It has. Note that a light-shielding plate 29 may be provided on the base plate 26 so as to surround the mirrors 27a and 27b as indicated by a dashed line.
【００３５】上述の校正装置２５は、分光測定装置の校
正時には図示省略の校正装置上昇下降機構によって図３
の矢印Ｖ方向に上昇するように構成されている。校正装
置２５は所定の高さだけ上昇して図５の破線で示す校正
位置で停止する。この破線で示す校正位置において、光
源２１ａ、２１ｂから出射しミラー２４ａ，２４ｂで被
測定体１に向けて反射された各光は、校正装置２５のミ
ラー２７ａ、２７ｂでそれぞれ遮られ、ミラー２７ａ，
２７ｂから光透過拡散板２８に向って反射するように構
成されている。そして、この光透過拡散板２８からの光
が、光軸ａ，ｂ，ｃに沿って各対物レンズ３１，５１，
６１に入射して校正を行う。これによって、分光測定装
置における校正を精度および再現性がよくかつ簡単に自
動的に行うことができる。なお、光透過拡散板２８のほ
ぼ中心を光軸ａが通り、この中心から両側にそれぞれ一
定距離のところで光軸ｂおよびｃがそれぞれ通る。光透
過拡散板２８は、例えばスリガラス状のフロスト型のも
のを用いることができる。When the spectrometer is calibrated, the calibrating device 25 described above uses a calibrating device raising / lowering mechanism not shown in FIG.
In the direction of arrow V. The calibration device 25 rises by a predetermined height and stops at the calibration position indicated by the broken line in FIG. At the calibration position indicated by the broken line, each light emitted from the light sources 21a and 21b and reflected by the mirrors 24a and 24b toward the DUT 1 is blocked by the mirrors 27a and 27b of the calibration device 25, respectively.
It is configured to reflect light from 27b toward the light transmission / diffusion plate 28. Then, the light from the light transmission / diffusion plate 28 is applied to each of the objective lenses 31, 51, and 51 along the optical axes a, b, and c.
Calibration is performed upon incidence on 61. As a result, calibration in the spectrometer can be easily and easily performed with good accuracy and reproducibility. The optical axis a passes through substantially the center of the light transmission / diffusion plate 28, and the optical axes b and c respectively pass at a certain distance on both sides from the center. As the light transmission / diffusion plate 28, for example, a frost type frosted glass can be used.
【００３６】図１に示すように、第２の室１２内の内箱
１２の下部には制振部材１８が設けられており、外部
（第１の室１１等）からの振動が第２の室１２内の各分
光光学系３０、５０、６０に伝わるのを抑制できる。こ
れによって分光光学系３０、５０、６０の各光学要素が
振動して不測に測定誤差が生じることを効果的に防止で
きる。なお、箱体２の下部にはベース部材１９が設けら
れているが、装置の外部からの振動を抑制するためにこ
のベース部材１９を制振材料で構成してもよい。As shown in FIG. 1, a vibration damping member 18 is provided at a lower portion of the inner box 12 in the second chamber 12, and vibration from the outside (the first chamber 11 and the like) is applied to the second chamber 12. Transmission to each of the spectral optical systems 30, 50, 60 in the chamber 12 can be suppressed. As a result, it is possible to effectively prevent the optical elements of the spectroscopic optical systems 30, 50, and 60 from vibrating and unexpectedly causing measurement errors. Although the base member 19 is provided at the lower part of the box 2, the base member 19 may be made of a vibration damping material in order to suppress vibration from outside the device.
【００３７】第３の室１３の前面には、光軸ａ，ｂ，ｃ
上の光が通過するように開口部４１が設けられており、
この開口部４１は透光板４２によって覆われており、第
３の室１３は外気とはほぼ遮断される。On the front surface of the third chamber 13, optical axes a, b, c
An opening 41 is provided so that the upper light passes therethrough,
The opening 41 is covered with a light-transmitting plate 42, and the third chamber 13 is substantially shielded from outside air.
【００３８】以上のように、本実施例１の分光測定装置
によれば、各分光光学系３０，５０，６０では、外界の
影響（温度変化、ダスト、振動等）をほぼ除去し得て、
正確な分光測定が可能となる。しかも、従来のものより
もより広い波長範囲にわたってリアルタイムで分光測定
を行うことができる。As described above, according to the spectrometer of the first embodiment, each of the spectroscopic optical systems 30, 50, and 60 can almost eliminate the influence of the external environment (temperature change, dust, vibration, etc.).
Accurate spectroscopic measurement becomes possible. Moreover, spectrometry can be performed in real time over a wider wavelength range than the conventional one.
【００３９】実施例２ 次に実施例２について説明する。図６は、本実施例２の
分光光学系の概略的な配置を示す平面図である。図６に
示す分光光学系７０は、被測定体からの光が通る光軸ａ
上に中心を有する対物レンズ７１、入射スリット７２、
ミラー７３、凹面鏡７４およびハーフミラー７５を備え
ている。Embodiment 2 Next, Embodiment 2 will be described. FIG. 6 is a plan view illustrating a schematic arrangement of the spectral optical system according to the second embodiment. 6 has an optical axis a through which light from the measured object passes.
An objective lens 71 having an upper center, an entrance slit 72,
A mirror 73, a concave mirror 74 and a half mirror 75 are provided.
【００４０】分光光学系７０は、さらに第１の光学系８
０および第２の光学系９０を備え、第１の光学系８０は
第１の回折格子板８２、凹面鏡８３および第２の受光素
子８４から構成されている。第２の光学系９０はミラー
９１、第２の回折格子板９２、凹面鏡９３および第２の
受光素子９４から構成されている。なお、この分光光学
系７０には、図６に示すように遮光板９９が配置されて
おり迷光を除去している。The spectral optical system 70 further includes a first optical system 8
The first optical system 80 includes a first diffraction grating plate 82, a concave mirror 83, and a second light receiving element 84. The second optical system 90 includes a mirror 91, a second diffraction grating plate 92, a concave mirror 93, and a second light receiving element 94. In addition, as shown in FIG. 6, a light shielding plate 99 is arranged in the spectral optical system 70 to remove stray light.
【００４１】上述のような分光光学系７０では、被測定
体１からの光は、対物レンズ７１、入射スリット７２を
通ってミラー７３で鋭角的に反射して凹面鏡７４で平行
光とされてからハーフミラー７５に入射する。ハーフミ
ラー７５で二方向に分割された光のうち、ハーフミラー
７５を直進した光は第２の光学系のミラー９１に入射
し、ハーフミラー７５で直角に反射した光は第１の光学
系８０の回折格子板８２に入射する。In the above-described spectroscopic optical system 70, the light from the DUT 1 passes through the objective lens 71 and the entrance slit 72, is reflected at the mirror 73 at an acute angle, and is converted into parallel light by the concave mirror 74. The light enters the half mirror 75. Of the light split in two directions by the half mirror 75, the light that has traveled straight through the half mirror 75 is incident on the mirror 91 of the second optical system, and the light that has been reflected at right angles by the half mirror 75 is the first optical system 80. To the diffraction grating plate 82.
【００４２】第１の光学系８０に上述のように入射した
光は回折格子板８２で回折されて分光され、この分光さ
れた光が凹面鏡８３に入射し、その反射光が第１の受光
素子８４に入射する。この受光素子８４で所定の波長範
囲の分光輝度が測定され、リアルタイムで必要な信号を
得ることができる。The light that has entered the first optical system 80 as described above is diffracted and split by the diffraction grating plate 82, and the split light enters the concave mirror 83, and the reflected light is applied to the first light receiving element. And 84. The light receiving element 84 measures the spectral luminance in a predetermined wavelength range, and a necessary signal can be obtained in real time.
【００４３】また、第２の光学系９０に入射した光はミ
ラー９１でほぼ直角に反射して第２の回折格子板９２に
入射する。この回折格子板９２で回折され分光された光
は凹面鏡９３に入射し、その反射光が第２の受光素子９
４に入射する。この受光素子８４で所定の波長範囲の分
光輝度が測定され、リアルタイムで必要な信号を得るこ
とができる。The light incident on the second optical system 90 is reflected by the mirror 91 at a substantially right angle and is incident on the second diffraction grating plate 92. The light diffracted and split by the diffraction grating plate 92 is incident on the concave mirror 93 and the reflected light is transmitted to the second light receiving element 9.
4 is incident. The light receiving element 84 measures the spectral luminance in a predetermined wavelength range, and a necessary signal can be obtained in real time.
【００４４】上述の各光学系８０，９０によれば、第１
および第２の回折格子板８２，９２の光回折波長範囲を
適当に選択することによって、より広い波長範囲の分光
測定が可能となる。しかも、ハーフミラー７５を用いる
ことによって、対物レンズ７２、入射スリット７２、ミ
ラー７３および凹面鏡７４を両光学系８０，９０におい
て共用できるから、より広い波長範囲の分光測定が可能
な分光光学系をコンパクトに構成することができる。According to each of the optical systems 80 and 90 described above, the first
By appropriately selecting the light diffraction wavelength range of the second diffraction grating plates 82 and 92, it is possible to perform spectral measurement in a wider wavelength range. Moreover, by using the half mirror 75, the objective lens 72, the entrance slit 72, the mirror 73, and the concave mirror 74 can be shared by both optical systems 80 and 90, so that the spectral optical system capable of performing spectral measurement in a wider wavelength range is compact. Can be configured.
【００４５】例えば、上述の各光学系８０，９０におい
て、第１の光学系８０で３５０〜７５０nmの波長範囲
を、第２の光学系９０で９００〜１５００nmの波長範囲
をそれぞれ分光測定できる。従って、両光学系８０，９
０によって３５０〜１５００nmの広い波長範囲の分光測
定がリアルタイムで行うことができる。また、これによ
って、測定波長範囲が狭くかつその上限・下限近くで測
定精度が悪いといった従来の装置における欠点を除去で
き、広い波長範囲にわたって精度のよい測定ができる。For example, in each of the optical systems 80 and 90 described above, the first optical system 80 can perform spectral measurement in the wavelength range of 350 to 750 nm, and the second optical system 90 can perform spectral measurement in the wavelength range of 900 to 1500 nm. Therefore, both optical systems 80 and 9
By 0, spectrometry in a wide wavelength range of 350 to 1500 nm can be performed in real time. In addition, this makes it possible to eliminate the drawbacks of the conventional apparatus such that the measurement wavelength range is narrow and the measurement accuracy is poor near the upper and lower limits, and accurate measurement can be performed over a wide wavelength range.
【００４６】上述の分光光学系７０は、例えば実施例１
で説明した分光光学装置において用いることができ、第
２の室１２の内箱１２ｂ内に配置することができる。こ
の場合、実施例１における第２および第３の分光光学系
５０，６０は除いてもよい。The above-described spectral optical system 70 is, for example, used in the first embodiment.
And can be arranged in the inner box 12b of the second chamber 12. In this case, the second and third spectroscopic optical systems 50 and 60 in the first embodiment may be omitted.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明の分光測定装置は上述のように構
成されているので、より広い波長範囲にわたってリアル
タイムで分光測定を行うことができる。Since the spectrometer of the present invention is configured as described above, spectrometry can be performed in real time over a wider wavelength range.
【図１】本発明による実施例１の分光測定装置の側面図
である。FIG. 1 is a side view of a spectrometer according to a first embodiment of the present invention.
【図２】図１に示す分光測定装置の上面図である。FIG. 2 is a top view of the spectrometer shown in FIG.
【図３】図１に示す分光測定装置の正面図である。FIG. 3 is a front view of the spectrometer shown in FIG.
【図４】図１に示す分光測定装置の第２および第３の分
光光学系を概略的に示す側面図である。FIG. 4 is a side view schematically showing second and third spectroscopic optical systems of the spectrometer shown in FIG.
【図５】図１に示す分光測定装置についての、被測定
体、校正装置、光源および第１の分光光学系の対物レン
ズ等の光学的配置を概略的に示す斜視図である。5 is a perspective view schematically showing an optical arrangement of an object to be measured, a calibration device, a light source, an objective lens of a first spectral optical system, and the like in the spectrometer shown in FIG.
【図６】本発明による実施例２の分光光学系を概略的に
示す図である。FIG. 6 is a diagram schematically showing a spectroscopic optical system according to a second embodiment of the present invention.
【図７】従来例の青果物の品質測定装置を説明するため
の図である。FIG. 7 is a diagram for explaining a conventional fruit and vegetable quality measuring device.
１ 被測定体 ３０，５０，６０ 分光光学系 ３５ 回折格子板（分光手段） ３８，５５，５６，６５，６６ 受光素子（光センサ手
段） ５２，６２ ハーフミラー（光分割手段） ５３，５４，６３，６４ 干渉フィルタ（分光手段） ７０ 分光光学系 ７５ ハーフミラー（光分割手段） ８０，９０ 光学系 ８２，９２ 回折格子板（分光手段） ８４，９４ 受光素子（光センサ手段）Reference Signs List 1 object to be measured 30, 50, 60 Spectral optical system 35 Diffraction grating plate (spectral means) 38, 55, 56, 65, 66 Light receiving element (optical sensor means) 52, 62 Half mirror (optical splitting means) 53, 54, 63, 64 Interference filter (spectral means) 70 Spectral optical system 75 Half mirror (light splitting means) 80, 90 Optical system 82, 92 Diffraction grating plate (spectral means) 84, 94 Light receiving element (optical sensor means)
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０１Ｎ 21/85 Ｇ０１Ｎ 21/85 Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 G01J 3/00 - 3/52 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)Continuation of the front page (51) Int.Cl.7 identification code FI G01N 21/85 G01N 21/85 A (58) Investigation field (Int.Cl.7 , DB name) G01N 21/00-21/01 G01N 21 / 17-21/61 G01J 3/00-3/52 Practical file (PATOLIS) Patent file (PATOLIS)
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