光度计的制作方法

本发明涉及一种通过从光源向试样照射光并检测该光的透射光或反射光来测定该试样的透射率、反射率或者吸光度等的光度计。

背景技术：

在作为光度计的一种的分光光度计中，在从光源射出的光(光源光)的光路上配置有分光器、试样(或者，液体/气体试样所流经的试样池)以及检测器，通过利用检测器对从光源射出并被分光器分光之后透过了试样的光(或者，被试样反射的光)进行检测，来确定试样的透射率、反射率、吸光度等。也有时将分光器配置在试样的后级侧来对透过试样后的光(或者，被试样反射后的光)进行分光。

在分光光度计中大多使用重氢灯或卤素灯等来作为光源时，这些光源在点亮之后不久的期间内光量不稳定，至少在经过一个小时左右之后光量才开始稳定。因此，分光光度计一旦装置的电源被接通，大多保持光源点亮的状态直到该电源被切断为止。也就是说，即使测定结束，只要装置的电源不被切断，光源就不会熄灭，在测定与测定之间的时间段(装置为待机状态的时间段)，光源也保持点亮。

一般地，在分光光度计中，在光源光的光路上不仅配置试样和检测器，还配置反射镜或透镜、分光元件等各种光学元件。这些光学元件一般由于接收光而一点点地劣化。例如，用铝覆盖玻璃所得到的反射镜由于持续接收光(特别是紫外线)而一点点地发生模糊，从而反射率降低。在分光光度计中，由于光学元件的劣化导致测定的噪声，因此需要定期地更换光学元件。

光学元件的更换寿命由光学元件接收的光能的大小、光学元件接收光的时间的长度决定。例如，在分光光度计中将紫外线的强度大的重氢灯用于光源的情况下，由于光学元件接收的光能大，因此光学元件的更换寿命特别短。而且，在分光光度计中，由于如上述那样在没有进行测定的待机状态的时间段也持续点亮光源，因此光学元件的劣化不必要地发生。

因此，例如在专利文献1中提出了如下一种结构：在光源与试样池之间设置挡板，在不进行测定的期间，利用该挡板遮蔽光源光来避免光入射到试样池及其后级的光学元件。根据该结构，能够防止光学元件的不必要的劣化。

专利文献1：国际公开第2013/140617号

技术实现要素：

发明要解决的问题

如上所述，分光光度计的光源在点亮之后不久的期间光量是不稳定的，在该光量稳定之前无法获得能够信赖的测定数据。另外，在光源点亮之后不久的期间由于该光源发热导致分光光度计的内部空间的温度上升，在发生了这样的温度变化的期间，光学元件或支承该光学元件的构件轻微地变形，光学元件发生移动。于是，光源光的光路偏离期望的位置，期望的量的光不会到达检测器。在这种状态的期间，也无法获得能够信赖的测定数据。

在专利文献1的结构中，在光路上放置有挡板的期间，光源光完全不会到达与挡板相比靠后级侧的光学元件和检测器等，因此在该期间没有办法掌握光源和光学元件的状态。因而，在从用户发出测定开始的指示并与之相应地将挡板从光路上去除之后，例如观察经由光学元件到达检测器的光量的推移，并确认光源和光学元件是否处于稳定状态(即，分光光度计是否处于能够获得能够信赖的测定数据的状态)，在能够做出该确认之后开始进行测定。

然而，根据该方法，在从用户发出测定开始的指示起直到实际开始测定为止发生时间滞后。

这种情况并不限于分光光度计，也适用于不具备分光器的各种光度计。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种能够不发生测定开始的延迟地抑制光学元件的不必要的劣化的技术。

用于解决问题的方案

为了解决上述问题而完成的本发明是一种光度计，具备光源以及配置在从所述光源射出的光的光路上的光学元件及检测器，该光度计具备：

减光滤光器，其配置在所述光路上且所述光源与所述光学元件之间，一边遮蔽从所述光源射出的光的一部分一边使剩余部分的光透过；以及

状态监视部，其通过在与所述光学元件相比靠后级侧的位置监测透过了所述减光滤光器的光，来监视所述光源和所述光学元件是否处于稳定状态。

根据该结构，从光源射出的光的一部分被减光滤光器遮蔽，因此能够抑制被配置在该光的光路上的光学元件的不必要的劣化。另外，在从光源射出的光的一部分未被减光滤光器遮蔽而透过时，利用该透过后的光来监视光源和光学元件是否处于稳定状态，因此在从用户接收到测定开始的指示时，立即判明这些光源和光学元件是否处于稳定状态(即，是否处于能够测定的状态)。因而，在从用户发出测定开始的指示起直到实际开始测定为止不会发生时间滞后。

优选的是，所述光度计还具备位置变更部，该位置变更部使所述减光滤光器在从所述光源射出的光的光路上的位置与偏离所述光路的位置之间移动。

在该结构中，例如在待机状态的期间将减光滤光器配置在从光源射出的光的光路上的位置，在进行测定的期间将减光滤光器配置在偏离该光路的位置，通过以这种方式变更减光滤光器的位置，能够在待机状态的期间抑制光学元件不必要地劣化，并且能够以充足的光量进行高精度的测定。

优选的是，所述光度计具备：

透射率不同的多个滤光器；以及

减光滤光器选择部，其将从所述多个滤光器中选择出的一个滤光器作为所述减光滤光器配置在所述光路上的位置。

根据该结构，能够切换减光滤光器的透射率。例如在待机状态的期间选择透射率比较低的滤光器来作为减光滤光器并将该滤光器配置在光路上的位置，在进行测定的期间选择透射率比较高的滤光器来作为减光滤光器并将该滤光器配置在光路上的位置，通过以这种方式切换减光滤光器的透射率，能够在待机状态的期间抑制光学元件不必要地劣化，并且能够以足够的光量进行高精度的测定。

优选的是，所述光度计的所述状态监视部通过监测由所述检测器检测到的光量来监视所述光源和所述光学元件是否处于稳定状态。

根据该结构，使用用于测定试样的检测器来监视装置的状态，因此能够抑制部件数量。

发明的效果

根据本发明，从光源射出的光的一部分被减光滤光器遮蔽，因此能够抑制被配置在该光的光路上的光学元件的不必要的劣化。另一方面，从光源射出的光的一部分未被减光滤光器遮蔽而透过，利用该透过后的光来监视光源和光学元件是否处于稳定状态，因此在从用户发出测定开始的指示起直到实际开始测定为止也不会发生时间滞后。因而，能够不发生测定开始的延迟地抑制光学元件的不必要的劣化。

附图说明

图1是表示实施方式所涉及的分光光度计的概要结构的框图。

图2是示意性地表示遮蔽部的结构的图。

图3是表示用于设定遮蔽部的透射率的设定画面的结构例的图。

图4是示意性地表示待机时的分光光度计的状态的图。

图5是示意性地表示测定时的分光光度计的状态的图。

图6是示意性地表示测定时的分光光度计的其它状态的图。

图7是表示汇总光学元件的寿命及测定时的噪声根据遮蔽部的透射率如何变化的表的图。

图8是表示从检测器获得的检测信号的推移的例子的图。

图9是用于说明分光光度计的动作的流程的图。

图10是表示变形例所涉及的状态监视部的结构的图。

具体实施方式

以下，参照所附附图对本发明的实施方式进行说明。以下的实施方式是将本发明具体化的一例，并不用于限定本发明的保护范围。

<1.分光光度计的整体结构>

参照图1对实施方式所涉及的光度计(在此，作为一例是分光光度计)的整体结构进行说明。图1是表示分光光度计100的概要结构的框图。

分光光度计100具备测光部10和控制/处理部20。

测光部10具备光源1。光源1例如由重氢灯构成。

在从光源1射出的光的光路p上配置遮蔽部2。遮蔽部2是一边对所入射的光的一部分进行遮蔽一边使剩余部分的光透过的元件，其具体的结构在后文说明。

在光路p上且遮蔽部2的后级配置分光器3。分光器3是选择所入射的光中的一种波长并作为单色光取出的装置，构成为包括各种光学元件(反射镜、衍射光栅等)30。

另外，在光路p上且分光器3的后级侧依次配置收容有试样池40的试样室4以及检测器5。在试样池40中流动各种试样(液体试样或气体试样)。检测器5例如由一个光电二极管构成。

在具备以上结构的测光部10中，当光源1点亮时，从该光源1射出的光经由遮蔽部2入射到分光器3，在此作为单色光被取出并入射到试样池40。然后，透过了试样池40的光入射到检测器5。

控制/处理部20包括信号处理部6和控制部7。

信号处理部6与检测器5电连接，由检测器5得到的检测信号被输入到信号处理部6。信号处理部6对被输入的检测信号进行处理，并执行各种运算处理(例如，用于确定到达检测器5的光的光量的运算处理、基于该确定出的光量计算试样的透射率、反射率或吸光度等的运算处理等)。

控制部7是对信号处理部6和测光部10的动作进行控制的元件，与用于存储该处理所需的各种信息的存储部70连接。另外，控制部7与操作部71连接，该操作部71用于用户进行与测定相关联的各种参数的设定、各种指示等。并且，控制部7与显示部72连接，该显示部72用于显示用于从用户接收各种设定和指示的画面、操作所需的辅助的信息、测定结果等。

在控制部7中实现了测定控制部700、旋转控制部701以及状态判定部702来作为功能块。测定控制部700对信号处理部6和测光部10的动作进行控制，通过使这些各部执行规定的处理来进行试样的测定。旋转控制部701和状态判定部702的功能在后文的说明中明确记载。

具体地说，控制/处理部20例如能够以连接于测光部10的通用的个人计算机为中心来构成。在该情况下，通过在该个人计算机上搭载规定的控制程序来实现各种功能块700、701、702。

<2.遮蔽部>

参照图2来说明遮蔽部2的结构。图2是示意性地表示遮蔽部2的结构的图。

遮蔽部2具备在外周形成有齿型的一对齿轮(第一齿轮21以及比该第一齿轮21小的第二齿轮22)啮合而成的结构。

第一齿轮21以车轴211与光路p(即，从光源1射出的光的光路p)平行那样的姿势配置在光源1与分光器3之间。

在第一齿轮21上以包围该车轴211的方式形成有多个(在图例中为5个)窗部20，第一齿轮21被配置在光路p贯穿某个窗部20的形成位置那样的位置。

在多个窗部20的除了其中一个窗部20以外的窗部20中配设有滤光器24。各滤光器24是一边遮蔽所入射的光的一部分一边使剩余部分的光透过的构件，例如由金属网形成。由金属网形成的滤光器24的透射率由其网眼的密度决定，网眼的密度越高的金属网的透射率越低。在此，多个窗部20中的各个窗部20中配设的各滤光器24的透射率(具体地说，网眼的密度)互不相同。

第二齿轮22被配置为以使其车轴221与第一齿轮的车轴211平行那样的姿势与第一齿轮21啮合。第二齿轮22的车轴221连接有使该车轴221旋转的驱动部23。驱动部23例如构成为包括电动机。驱动部23与旋转控制部701电连接，其转速、旋转定时等由旋转控制部701控制。

旋转控制部701控制驱动部23以使第二齿轮22旋转。当第二齿轮22旋转时，第一齿轮21从动于第二齿轮22地旋转，由此，光路p所贯穿的窗部20依次切换。

例如，在图2的例子中，当从此图表示的状态起使第一齿轮21顺时针地旋转时，光路p所贯穿的窗部20依次切换，从而被配置在光路p上的位置的滤光器24依次切换。也就是说，驱动部23和旋转控制部701协同动作，来作为将从透射率不同的多个滤光器24中选择出的一个滤光器24配置在光路p上的位置的滤光器选择部81(图4～图6)来发挥功能。

另外，第一齿轮21仅旋转某个转数，由此光路p成为贯穿没有配设滤光器的窗部20的状态。即，成为所有滤光器24被配置在偏离光路p的位置的状态。也就是说，驱动部23和旋转控制部701协同动作，来作为使滤光器24在光路p上的位置与偏离光路p的位置之间移动的位置变更部82(图4～图6)来发挥功能。

旋转控制部701基于来自用户的指示来决定在哪个定时将哪个滤光器24配置在光路p上的位置(或者，是否使所有滤光器24偏离光路p上的位置)。

关于该决定，旋转控制部701使显示部72显示用于使用户设定测定时和待机时各时段的遮蔽部2的透射率的设定画面300。在图3中示出设定画面300的结构例。如在此所示的那样，在设定画面300中显示第一输入栏301和第二输入栏302，其中，该第一输入栏301用于设定执行测定的时间段(测定时)的遮蔽部2的透射率，该第二输入栏302用于设定分光光度计100的电源被接通且没有进行测定的时间段(待机时)的遮蔽部2的透射率。

在第一输入栏301中，例如在下拉菜单中一览显示能够作为测定时的遮蔽部2的透射率来选择的值。此处的能够选择的透射率具体是指遮蔽部2所具备的多个滤光器24的各透射率以及任一个滤光器24均未配置在光路p上的位置的情况下的透射率(即，透射率“100％”)。用户从该一览显示的透射率中选择想要设定为测定时的遮蔽部2的透射率的值，并输入到第一输入栏301。

在第二输入栏302中，例如在下拉菜单中一览显示能够作为待机时的遮蔽部2的透射率来选择的值。此处的能够选择的透射率具体是指遮蔽部2所具备的多个滤光器24的各透射率。用户从该一览显示的透射率中选择想要设定为待机时的遮蔽部2的透射率的值，并输入到第二输入栏302。

当用户分别向各输入栏301、302输入期望的透射率并操作设定按钮303时，旋转控制部701存储被指示的该内容，基于该内容来决定使驱动部23旋转第二齿轮22的定时和转数。

即，旋转控制部701在待机状态开始的定时(即，分光光度计100的电源被接通的定时或测定结束的定时)，使驱动部23旋转第二齿轮22，将在第二输入栏302中指定的透射率的滤光器24(以下也称为“待机时减光滤光器24a”)配置在光路p上的位置。

在该状态下，如图4所示，从光源1射出的光的一部分被待机时减光滤光器24a遮蔽，只有透过了待机时减光滤光器24a的光到达配置在光路p上的后级的光学元件(具体地说，分光器3中包含的各种光学元件30等)。因而，能够在待机状态的期间抑制光学元件30不必要地劣化。另一方面，从光源1射出的光的一部分透过待机时减光滤光器24a，经由光学元件30等到达检测器5。如后述那样，状态判定部702利用该到达的光来监视光源1和光学元件30是否处于稳定状态。

另外，旋转控制部701在开始测定的定时，使驱动部23旋转第二齿轮22，将在第一输入栏301中指定的透射率的滤光器24(以下也称为“测定时减光滤光器24b”)配置在光路p上的位置。其中，在第一输入栏301中指定的透射率是“100％”的情况下，将所有滤光器24配置在偏离光路p的位置。

在指定了比100％小的值来作为测定时的遮蔽部2的透射率的情况下，如图5所示，测定时减光滤光器24b被配置在光路p上的位置。在该状态下，从光源1射出的光的一部分被测定时减光滤光器24b遮蔽，只有透过了测定时减光滤光器24b的光到达配置在光路p上的后级的光学元件30。因而，能够在进行测定的期间抑制光学元件30劣化。另一方面，从光源1射出的光的一部分透过测定时减光滤光器24b，并依次透过光学元件30和试样池40中的试样而到达检测器5。检测器5检测该到达的光，控制/处理部20基于从检测器5获得的检测信号来确定试样的透射率、反射率或者吸光度等。

另一方面，在将测定时的遮蔽部2的透射率指定为100％的情况下，如图6所示，所有滤光器24被配置在从光路p上的位置偏离的位置。在该状态下，从光源1射出的所有光依次透过光学元件30和试样池40中的试样而到达检测器5。检测器5检测该到达的光，控制/处理部20基于从检测器5获得的检测信号来确定试样的透射率、反射率或者吸光度等。在该情况下，虽然无法抑制进行测定的期间的光学元件30的劣化，但能够向试样池40照射足够的光量的光来进行测定，因此测定结果中的噪声变小。

在图7中示出如下的表，该表汇总了利用滤光器24遮蔽了从光源1射出的光的一部分的情况下的、光学元件的寿命以及测定中的检测器5的检测信号的噪声(噪声量)根据遮蔽部2的透射率如何变化。其中，在该表中，“光学元件寿命”以在测定时和待机时都不遮蔽所有来自光源1的光的情况为基准。另外，用将在测定时和待机时都不遮蔽所有来自光源1的光的情况下的噪声设为“1”的情况下的比(噪声比)来表示“噪声”。

如根据该表所获知的那样，例如在选择透射率为30％的滤光器来作为待机时减光滤光器24a且在测定时任一个滤光器24均未配置在光路p上的位置(即，将测定时的遮蔽部2的透射率设定为100％)的情况下，光学元件30的寿命从3年延长为4年。

另外，获知例如在选择透射率为30％的滤光器来作为待机时减光滤光器24a和测定时减光滤光器24b的情况下，光学元件的寿命从3年大幅地延长到10年。但是，在该情况下，测定中的噪声变为2倍。因而，例如在测定中的噪声的容许量比较大的情况下，可以说这种选择是有效的。

<3.与状态判定有关的结构>

如上所述，在分光光度计100中，在待机状态的期间，从光源1射出的光的一部分也透过待机时减光滤光器24a而到达检测器5(图4)。检测器5检测该到达的光，并将其检测信号发送到状态判定部702。状态判定部702基于从检测器5获得的检测信号(具体地说，检测信号的推移)来判定光源1和光学元件(具体地说，分光器3中包含的各种光学元件30等)是否处于稳定状态。

参照图8来具体地说明状态判定部702的判定的方式。图8是示意性地表示在待机时从检测器5获得的检测信号的推移的例子的图。

从检测器5获得的检测信号的推移示出了到达检测器5的光的光量的推移，例如在从光源1被点亮之后不久的期间，光源1的发光量不稳定。在该状态下，到达检测器5的光的量不稳定(推移b)。另外，例如当由于光源1的发热等导致分光光度计100的内部空间的温度上升时，光学元件30或支承该光学元件30的构件等伴随周围空间的温度上升而升温，在发生了该温度变化的期间，光学元件30轻微地活动，从而光路不稳定。在这种状态下，由于光路偏离期望的位置，因此期望的量的光不会到达检测器5(推移c)。

因此，状态判定部702监测由检测器5检测的光量的推移，并判断是否成为由检测器5确定的量的光稳定地到达的状态(推移a)，在此得到肯定的判断的情况下，判断为光源1和光学元件30双方处于稳定状态。

这样，在本实施方式中，检测器5和状态判定部702协同动作，来作为状态监视部83(图4)发挥功能，该状态监视部83通过在与光学元件30相比靠后级侧的位置监测透过了滤光器24的光来监视光源1和光学元件30是否处于稳定状态。

<4.分光光度计的动作的流程>

接着，参照图4～图6以及图9来说明分光光度计100的动作的流程。图9是用于说明该流程的图。

当分光光度计100的电源被接通时，光源1被点亮。与此同时，滤光器选择部81将待机时减光滤光器24a配置在光路p上的位置(图4)。另外，状态监视部83开始监测透过待机时减光滤光器24a而到达检测器5的光，开始监视光源1和光学元件30是否处于稳定状态(步骤s1)。由状态监视部83持续进行该监视，直到开始测定为止。

当用户经由操作部71发出测定开始的指示时，状态监视部83向测定控制部700通知光源1和光学元件30是否处于稳定状态(步骤s2)。

在从状态监视部83接收到光源1或光学元件30不处于稳定状态的通知的情况下，测定控制部700例如通过显示部72的画面显示来向用户通知该意思。在从光源1被点亮之后不久的期间(大约一个小时左右)，光源1和光学元件30大多情况下不处于稳定状态，在这种时间段从用户发出了测定开始的指示的情况下，无法开始进行测定的可能性高。

另一方面，在从状态监视部83接收到光源1和光学元件30处于稳定状态的通知的情况下，测定控制部700向分光光度计100的各部发出测定开始的指示。

在此，在待机状态的期间，状态监视部83正在监视光源1和光学元件30是否处于稳定状态，因此在从用户接收到测定开始的指示时，立即判明这些光源1和光学元件30是否处于稳定状态(即，分光光度计10是否处于能够测定的状态)。因而，在从用户发出测定开始的指示起直到实际开始测定为止不会发生时间滞后。

当从测定控制部700接收到测定开始的指示时，滤光器选择部81使测定时减光滤光器24b代替待机时减光滤光器24a来配置在光路p上的位置(图5)。在将测定时的透射率指定为100％的情况下，位置变更部82将所有滤光器24配置在偏离光路p的位置(图6)。另外，状态监视部83在从测定控制部700接收到测定开始的指示时，暂时结束监视光源1和光学元件是否处于稳定状态(步骤s3)。

另一方面，根据来自测定控制部700的测定开始的指示，试样流入试样池40。因而，从光源1射出并经由测定时减光滤光器24b(或者不经由任何滤光器24)到达分光器3的光在此被设为单色光而入射到试样池40，透过试样池40中的试样而到达检测器5。检测器5检测该到达的光，控制/处理部20基于从检测器5获得的检测信号来确定试样的透射率、反射率或者吸光度等。

当测定结束时，滤光器选择部81将待机时减光滤光器24a配置在光路p上的位置(图4)。另外，状态监视部83开始监测透过待机时减光滤光器24a而到达检测器5的光，再次开始监视光源1和光学元件30是否处于稳定状态(步骤s4)。

<5.变形例>

在上述的实施方式中，状态判定部702基于从检测器5获得的检测信号的推移来判定光源1和光学元件30是否处于稳定状态，检测器5和状态判定部702协同动作来构成状态监视部83，但状态监视部83的结构并不限于此。

例如，如图10所示那样设为如下结构：在待机状态的期间，在光学元件30与检测器5之间的光路上例如配置分束器(或者，反射镜)9。而且，在经由该反射镜9向与检测器5不同的方向引导的光的光路q上配置状态判定用的检测器50。根据该结构，在待机状态的期间，从光源1射出并透过光学元件30的光的全部(或者，一部分)由该状态判定用的检测器50检测。而且，状态判定部702基于从状态判定用的检测器50获得的检测信号的推移来判定光源1和光学元件30是否处于稳定状态。

根据本变形例，状态判定用的检测器50和状态判定部702协同动作，来作为状态监视部83a发挥功能。

在上述的实施方式中，遮蔽部2设为具备透射率不同的多个滤光器24的结构，但遮蔽部2也可以是仅具备一个滤光器24的结构。

在上述的实施方式中，驱动部23和旋转控制部701协同动作来使滤光器24移动，但用于使该滤光器24移动的机构并非必须的，例如也可以设为用户手动地使滤光器24移动的结构。

在上述的实施方式中，滤光器24由金属网形成，但滤光器24未必需要由金属网形成，例如也可以由光学滤光器形成。

在上述的实施方式中，光源1未必需要是重氢灯，例如也可以是卤素灯、氙气灯、氙气闪光灯等。另外，也可以事先设置两种以上的灯，根据使用方式(测定所需的波长范围)来选择其中一个灯，并作为光源1来使用。

在上述的实施方式中，对将本发明应用于分光光度计100的情况进行了说明，但本发明也能够应用于分光光度计100以外的光度计(例如，不具有分光器3的光度计)。

附图标记说明

100：分光光度计；1：光源；2：遮蔽部；20：窗部；21：第一齿轮；22：第二齿轮；23：驱动部；24：滤光器；24a：待机时减光滤光器；24b：测定时减光滤光器；3：分光器；30：光学元件；4：试样室；40：试样池；5：检测器；6：信号处理部；7：控制部；70：存储部；71：操作部；72：显示部；700：测定控制部；701：旋转控制部；702：状态判定部；81：滤光器选择部；82：位置变更部；83、83a：状态监视部。