JP2002131219A - 光学的分析装置 - Google Patents
光学的分析装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生が無
く、放熱手段が不要で、受光器が衝撃に対して強く、構
成が簡単で、小型化が容易な光学的分析装置を提供す
る。 【解決手段】発光波長が３６０ｎｍ以下の窒化物半導体
からなる紫外発光ダイオード１を光源とし、半導体受光
素子である電荷結合素子９を受光器とし、分光手段とし
て分光光学素子である回折格子８を配置した光学的分析
装置。
く、放熱手段が不要で、受光器が衝撃に対して強く、構
成が簡単で、小型化が容易な光学的分析装置を提供す
る。 【解決手段】発光波長が３６０ｎｍ以下の窒化物半導体
からなる紫外発光ダイオード１を光源とし、半導体受光
素子である電荷結合素子９を受光器とし、分光手段とし
て分光光学素子である回折格子８を配置した光学的分析
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光学的分析装置
（光学的分光装置）に関する。
（光学的分光装置）に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、紫外光源を利用する光学的分析装
置においては、光源として、金属ガスや希ガス等を用い
た放電管や、ガスもしくは固体レーザが使用されてき
た。
置においては、光源として、金属ガスや希ガス等を用い
た放電管や、ガスもしくは固体レーザが使用されてき
た。
【０００３】また、受光器としては、光電子増倍管が用
いられてきた。
いられてきた。
【０００４】なお、光源装置から発せられる電磁波によ
るノイズや熱による半導体受光素子の動作特性の変動が
大きいため、半導体受光素子を光源に近接して配置する
ことは困難であった。
るノイズや熱による半導体受光素子の動作特性の変動が
大きいため、半導体受光素子を光源に近接して配置する
ことは困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の放電管やレーザ
の光源装置は、その電源として高い電圧と大電力を要し
たり、サイズが大きい、重量が重い、安定化までの立ち
上げ時間が長い、放電により長期的に劣化があるために
頻繁に光出力の較正を行う必要がある、集光するために
大きな空間を必要とする等の課題があった。
の光源装置は、その電源として高い電圧と大電力を要し
たり、サイズが大きい、重量が重い、安定化までの立ち
上げ時間が長い、放電により長期的に劣化があるために
頻繁に光出力の較正を行う必要がある、集光するために
大きな空間を必要とする等の課題があった。
【０００６】さらに、所要の紫外光以外に、熱エネルギ
ーを有する波長の長い光が多く含まれているために、試
料並びに測定光学系を加熱してしまう課題があった。こ
のため、試料、光学素子（レンズ、プリズム、反射鏡
等）、受光器を光源から分離して配置すると、光源装置
だけでなく、光学的分析装置自体が極めて大きくなると
いう課題があった。
ーを有する波長の長い光が多く含まれているために、試
料並びに測定光学系を加熱してしまう課題があった。こ
のため、試料、光学素子（レンズ、プリズム、反射鏡
等）、受光器を光源から分離して配置すると、光源装置
だけでなく、光学的分析装置自体が極めて大きくなると
いう課題があった。
【０００７】このような熱設計を行う際には、熱線（赤
外線）を遮断する熱線カットフィルターを用いたり、冷
却ファンを用いることが多い。このため、たとえ光学的
な分光系をコンパクトに設計できる場合でも、光学的分
析装置全体の大きさは、光源の熱制御を行うために、大
きなサイズになるとともに、冷却ファンを動作させるた
めに電源に対する負担がさらに増加する。
外線）を遮断する熱線カットフィルターを用いたり、冷
却ファンを用いることが多い。このため、たとえ光学的
な分光系をコンパクトに設計できる場合でも、光学的分
析装置全体の大きさは、光源の熱制御を行うために、大
きなサイズになるとともに、冷却ファンを動作させるた
めに電源に対する負担がさらに増加する。
【０００８】特に、熱線カットフィルターを用いる場合
は、必要とする励起用の紫外光まで減衰してしまう、熱
線カットフィルターの固定部分からの熱の回り込みを防
ぐことが困難であるという問題が避けがたかった。
は、必要とする励起用の紫外光まで減衰してしまう、熱
線カットフィルターの固定部分からの熱の回り込みを防
ぐことが困難であるという問題が避けがたかった。
【０００９】また、冷却ファンを用いる場合は、冷却フ
ァンの回転によって生じる振動や電磁波が、受光素子の
受光感度や光学的分析装置の波長精度を低下させるとい
う犠牲を回避することが困難であった。
ァンの回転によって生じる振動や電磁波が、受光素子の
受光感度や光学的分析装置の波長精度を低下させるとい
う犠牲を回避することが困難であった。
【００１０】また、受光器として前記光電子増倍管を用
いると、光電子増倍管は衝撃に弱いために光学的分析装
置全体が脆弱なものとなり、当該装置を固定しなければ
ならず、移動が不可能であった。したがって、小さな施
設や屋外等でも、素早く、精度良く測定することは困難
であり、例えば、リモートセンシングなどに適用するこ
とは現実的ではなかった。
いると、光電子増倍管は衝撃に弱いために光学的分析装
置全体が脆弱なものとなり、当該装置を固定しなければ
ならず、移動が不可能であった。したがって、小さな施
設や屋外等でも、素早く、精度良く測定することは困難
であり、例えば、リモートセンシングなどに適用するこ
とは現実的ではなかった。
【００１１】本発明の目的は、従来技術の上記課題をす
べて解決し、光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生
が極めて少なく、放熱手段が不要で、さらに、受光器が
衝撃に対して強く、したがって、構成が簡単で、小型化
が容易な光学的分析装置を提供することにある。
べて解決し、光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生
が極めて少なく、放熱手段が不要で、さらに、受光器が
衝撃に対して強く、したがって、構成が簡単で、小型化
が容易な光学的分析装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、発光波長が３６０ｎｍ以下の窒化物半導
体発光ダイオードもしくはレーザダイオードを光源と
し、半導体受光素子を受光器とすることを特徴とする光
学的分析装置を提供する。
に、本発明は、発光波長が３６０ｎｍ以下の窒化物半導
体発光ダイオードもしくはレーザダイオードを光源と
し、半導体受光素子を受光器とすることを特徴とする光
学的分析装置を提供する。
【００１３】本発明では、光源として発光波長が３６０
ｎｍ以下の窒化物半導体発光素子を用いることにより、
光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生が極めて少な
く、放熱手段が不要で、構成が簡単で、小型化が容易な
光学的分析装置を提供することができる。また、受光器
として半導体受光素子を用いることにより、受光器が衝
撃に対して強く、構成が簡単で、小型化が容易な光学的
分析装置を提供することができる。
ｎｍ以下の窒化物半導体発光素子を用いることにより、
光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生が極めて少な
く、放熱手段が不要で、構成が簡単で、小型化が容易な
光学的分析装置を提供することができる。また、受光器
として半導体受光素子を用いることにより、受光器が衝
撃に対して強く、構成が簡単で、小型化が容易な光学的
分析装置を提供することができる。
【００１４】また、本発明は、前記窒化物半導体発光ダ
イオードもしくはレーザダイオードの発光部の平均組成
がＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
＜１，４ｘ＞３ｙ）である窒化物半導体混晶もしくは量
子井戸構造からなる光学的分析装置を提供する。
イオードもしくはレーザダイオードの発光部の平均組成
がＡｌｘＧａ１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ
＜１，４ｘ＞３ｙ）である窒化物半導体混晶もしくは量
子井戸構造からなる光学的分析装置を提供する。
【００１５】本発明では、例えばこのような発光部を有
する窒化物半導体発光ダイオードもしくはレーザダイオ
ードを光源として用いることにより、光源が簡易、小型
で、光源から熱線の発生が極めて少なく、放熱手段が不
要で、構成が簡単で、小型化が容易な光学的分析装置を
提供することができる。
する窒化物半導体発光ダイオードもしくはレーザダイオ
ードを光源として用いることにより、光源が簡易、小型
で、光源から熱線の発生が極めて少なく、放熱手段が不
要で、構成が簡単で、小型化が容易な光学的分析装置を
提供することができる。
【００１６】また、本発明は、前記半導体受光素子とし
て電荷結合素子を用い、分光手段として分光光学素子を
配置した光学的分析装置を提供する。
て電荷結合素子を用い、分光手段として分光光学素子を
配置した光学的分析装置を提供する。
【００１７】さらに、本発明は、前記分光光学素子とし
て回折格子もしくはプリズムを用いた光学的分析装置を
提供する。
て回折格子もしくはプリズムを用いた光学的分析装置を
提供する。
【００１８】このような構成により、構成が簡単で、小
型化が容易な光学的分析装置を提供することができる。
型化が容易な光学的分析装置を提供することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する
図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その
繰り返しの説明は省略する。
【００２０】実施の形態１ 図１は本発明の実施の形態１の光学的分析装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【００２１】１は光源としての窒化物半導体発光素子で
ある紫外発光ダイオード、２は照射側集光レンズ（照射
光密度を向上することが必要な場合に使用する）、３は
測定試料ホルダ、４は試料、５は受光側集光レンズ、６
はスリット、７は集光ミラー、８は分光光学素子の固体
分光装置である回折格子、９は受光器である電荷結合素
子（ＣＣＤ）、１０は励起用紫外光、１１は被励起光で
ある。
ある紫外発光ダイオード、２は照射側集光レンズ（照射
光密度を向上することが必要な場合に使用する）、３は
測定試料ホルダ、４は試料、５は受光側集光レンズ、６
はスリット、７は集光ミラー、８は分光光学素子の固体
分光装置である回折格子、９は受光器である電荷結合素
子（ＣＣＤ）、１０は励起用紫外光、１１は被励起光で
ある。
【００２２】紫外発光ダイオード１から放出された紫外
光１０は、照射側集光レンズ２により試料ホルダ３上の
試料４に集光される（試料が液体の場合は試料ホルダ３
の代わりにキャピラリ（毛細管）等を使用する）。
光１０は、照射側集光レンズ２により試料ホルダ３上の
試料４に集光される（試料が液体の場合は試料ホルダ３
の代わりにキャピラリ（毛細管）等を使用する）。
【００２３】半導体光源の発光部は、通常、半導体基板
上で厚さ１ｍｍ以下、パッケージを含めても１ｃｍ程度
と極めて小さくすることが可能であるために、集光する
ことは容易で、図２、図３を用いて後述するように、励
起用紫外光１０の集光をしない場合でも測定は可能であ
った。光源の窒化物半導体発光素子の具体的構成等につ
いては、あとで詳述する。
上で厚さ１ｍｍ以下、パッケージを含めても１ｃｍ程度
と極めて小さくすることが可能であるために、集光する
ことは容易で、図２、図３を用いて後述するように、励
起用紫外光１０の集光をしない場合でも測定は可能であ
った。光源の窒化物半導体発光素子の具体的構成等につ
いては、あとで詳述する。
【００２４】また、紫外光１０には熱線成分が実用上問
題が無い程少ないので、試料４と光源である紫外発光ダ
イオード１の間に重厚な熱線カットフィルターを必要と
しない。また、かりに熱線カットフィルターを必要とす
る場合でも、透過率の高いものの使用が可能であり、フ
ィルターの寿命も極めて長くなる。
題が無い程少ないので、試料４と光源である紫外発光ダ
イオード１の間に重厚な熱線カットフィルターを必要と
しない。また、かりに熱線カットフィルターを必要とす
る場合でも、透過率の高いものの使用が可能であり、フ
ィルターの寿命も極めて長くなる。
【００２５】集光された光の照射により試料４中で励起
された被励起光１１（例えば蛍光、燐光）は、受光側集
光レンズ５で集光され、スリット６を透過し、集光ミラ
ーを介して回折格子８に照射される。回折格子８に到達
した被励起光１１は、その波長にしたがい、回折格子８
から異なる角度で出射し、電荷結合素子９に入射する。
したがって、被出射光すなわち被励起光１１は、その波
長によって電荷結合素子９の異なるＣＣＤセルに吸収さ
れる。このため、電荷結合素子９の各ＣＣＤセルの電荷
を検出することにより、被出射光の光スペクトルを測定
し、光学的分析を行うことが可能となる。
された被励起光１１（例えば蛍光、燐光）は、受光側集
光レンズ５で集光され、スリット６を透過し、集光ミラ
ーを介して回折格子８に照射される。回折格子８に到達
した被励起光１１は、その波長にしたがい、回折格子８
から異なる角度で出射し、電荷結合素子９に入射する。
したがって、被出射光すなわち被励起光１１は、その波
長によって電荷結合素子９の異なるＣＣＤセルに吸収さ
れる。このため、電荷結合素子９の各ＣＣＤセルの電荷
を検出することにより、被出射光の光スペクトルを測定
し、光学的分析を行うことが可能となる。
【００２６】本発明者らは、図１に示した光学的分光装
置の可能性を確認するために、原理試験を行った。図２
は本原理試験のために使用した光学系装置の概略図、図
３は本原理試験により得られた蛍光体材料の分光スペク
トルを示す図である。
置の可能性を確認するために、原理試験を行った。図２
は本原理試験のために使用した光学系装置の概略図、図
３は本原理試験により得られた蛍光体材料の分光スペク
トルを示す図である。
【００２７】図２中の１は本出願人と本発明者らによる
特願２０００−２４６６０号に記載したのと同様の波長
３５０ｎｍで発光する紫外発光ダイオードである。１０
は励起用紫外光、１２は蛍光体を塗布したガラス板であ
り、蛍光体としては赤、青、緑のものを用いた。１１は
被励起光、５は受光側集光レンズ、１３は被励起光１１
を導く光ファイバー、１４は汎用分光器である。
特願２０００−２４６６０号に記載したのと同様の波長
３５０ｎｍで発光する紫外発光ダイオードである。１０
は励起用紫外光、１２は蛍光体を塗布したガラス板であ
り、蛍光体としては赤、青、緑のものを用いた。１１は
被励起光、５は受光側集光レンズ、１３は被励起光１１
を導く光ファイバー、１４は汎用分光器である。
【００２８】図３のａは青色蛍光体を用いたときの検出
光スペクトル、ｂは緑色蛍光体を用いたときの検出光ス
ペクトル、ｃは赤色蛍光体を用いたときの検出光スペク
トルである。各スペクトルａ、ｂ、ｃの波長３５０ｎｍ
の発光ピークは、紫外発光ダイオード１より出射した波
長３５０ｎｍの発光によるピークであり、それ以外のス
ペクトルが各蛍光体からの被励起光１１のスペクトルで
ある。
光スペクトル、ｂは緑色蛍光体を用いたときの検出光ス
ペクトル、ｃは赤色蛍光体を用いたときの検出光スペク
トルである。各スペクトルａ、ｂ、ｃの波長３５０ｎｍ
の発光ピークは、紫外発光ダイオード１より出射した波
長３５０ｎｍの発光によるピークであり、それ以外のス
ペクトルが各蛍光体からの被励起光１１のスペクトルで
ある。
【００２９】このように、励起用紫外光１０を集光しな
いで、紫外発光ダイオード１を用いた場合でも、良好な
光学的分析が可能であった。さらに、この測定は、紫外
発光ダイオード１に通電開始直後においても可能であっ
た。
いで、紫外発光ダイオード１を用いた場合でも、良好な
光学的分析が可能であった。さらに、この測定は、紫外
発光ダイオード１に通電開始直後においても可能であっ
た。
【００３０】なお、従来、励起光源として用いられてき
た代表的な紫外光源としては、水銀ランプ（輝線波長と
して３６５ｎｍを有する）やＨｅ−Ｃｄレーザ（発振波
長として３２５ｎｍ）が挙げられるが、これらの光源に
見られるように波長４００ｎｍより短い領域で励起光率
が向上し、３６０ｎｍより短い波長で効率良く分析する
ことが可能になる。発光部の平均組成がＡｌｘＧａ
１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１，４ｘ＞
３ｙ）である窒化物半導体混晶もしくは量子井戸構造か
らなる窒化物半導体発光ダイオードもしくはレーザダイ
オードを用いれば、原理的におよそ２００ｎｍから３６
０ｎｍまでの発光が可能であり、従来法により開発され
たり、分析されてきたこの波長帯のあらゆる蛍光、燐光
材料に上記利点を有する光学的分析装置が実現できる。
また、発光部の一層の効率向上のために、ｐ型やｎ型の
不純物を添加したり、短波長化のためにホウ素等の３族
元素をＡｌの一部代用として用いることができることは
言うまでもない。
た代表的な紫外光源としては、水銀ランプ（輝線波長と
して３６５ｎｍを有する）やＨｅ−Ｃｄレーザ（発振波
長として３２５ｎｍ）が挙げられるが、これらの光源に
見られるように波長４００ｎｍより短い領域で励起光率
が向上し、３６０ｎｍより短い波長で効率良く分析する
ことが可能になる。発光部の平均組成がＡｌｘＧａ
１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１，４ｘ＞
３ｙ）である窒化物半導体混晶もしくは量子井戸構造か
らなる窒化物半導体発光ダイオードもしくはレーザダイ
オードを用いれば、原理的におよそ２００ｎｍから３６
０ｎｍまでの発光が可能であり、従来法により開発され
たり、分析されてきたこの波長帯のあらゆる蛍光、燐光
材料に上記利点を有する光学的分析装置が実現できる。
また、発光部の一層の効率向上のために、ｐ型やｎ型の
不純物を添加したり、短波長化のためにホウ素等の３族
元素をＡｌの一部代用として用いることができることは
言うまでもない。
【００３１】一例として、特願２０００−２４６６０号
に記載されたような窒化物半導体発光素子を用いること
ができる。すなわち、ｎ型ＳｉＣ基板上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ多重量子井戸発光層、ｐ型Ａｌ
ＧａＮ層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を積層し、ｎ型Ｓｉ
Ｃ基板に負電極を設け、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に正
電極を設けたＬＥＤ素子である。発光部は、ＡｌＧａＩ
ｎＮ多重量子井戸発光層からなり、例えばＡｌ組成５
％、Ｉｎ組成１％未満の量子井戸層と、Ａｌ組成１５
％、Ｉｎ組成１％未満の障壁層からなり、ピーク発光波
長は３５０ｎｍである。このようなＬＥＤ素子では、３
６０ｎｍ以下、３５０ｎｍ以下、３４０ｎｍ以下の発光
波長が実現可能であり、原理的には概ね２００ｎｍから
３６０ｎｍの発光波長が実現可能である。また、ホウ素
を発光部に導入することにより、２００ｎｍ以下の発光
波長が実現可能であり、また、ホウ素をクラッド層もし
くはキャリアブロック層に導入することにより、概ね２
５０ｎｍ以下の発光波長における発光効率もしくは光取
り出し効率を向上させることが可能である。なお、ＬＥ
Ｄ素子に限らず、上記構成を適用したＬＤ（レーザダイ
オード）を使用してもよい。
に記載されたような窒化物半導体発光素子を用いること
ができる。すなわち、ｎ型ＳｉＣ基板上に、ｎ型ＡｌＧ
ａＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ多重量子井戸発光層、ｐ型Ａｌ
ＧａＮ層、ｐ型ＧａＮコンタクト層を積層し、ｎ型Ｓｉ
Ｃ基板に負電極を設け、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に正
電極を設けたＬＥＤ素子である。発光部は、ＡｌＧａＩ
ｎＮ多重量子井戸発光層からなり、例えばＡｌ組成５
％、Ｉｎ組成１％未満の量子井戸層と、Ａｌ組成１５
％、Ｉｎ組成１％未満の障壁層からなり、ピーク発光波
長は３５０ｎｍである。このようなＬＥＤ素子では、３
６０ｎｍ以下、３５０ｎｍ以下、３４０ｎｍ以下の発光
波長が実現可能であり、原理的には概ね２００ｎｍから
３６０ｎｍの発光波長が実現可能である。また、ホウ素
を発光部に導入することにより、２００ｎｍ以下の発光
波長が実現可能であり、また、ホウ素をクラッド層もし
くはキャリアブロック層に導入することにより、概ね２
５０ｎｍ以下の発光波長における発光効率もしくは光取
り出し効率を向上させることが可能である。なお、ＬＥ
Ｄ素子に限らず、上記構成を適用したＬＤ（レーザダイ
オード）を使用してもよい。
【００３２】図１に示した本実施の形態１の光学的分析
装置で用いる半導体光源である紫外発光ダイオード１
は、３Ｖから２０Ｖ程度の低電圧で駆動可能であり、商
用電源だけでなく、化学電池や太陽電池の使用が可能と
なる。したがって、商用電源を必要としない、移動しな
がらの光学的分析装置の利用が可能となり、リモートセ
ンシングに適用することが可能となる。
装置で用いる半導体光源である紫外発光ダイオード１
は、３Ｖから２０Ｖ程度の低電圧で駆動可能であり、商
用電源だけでなく、化学電池や太陽電池の使用が可能と
なる。したがって、商用電源を必要としない、移動しな
がらの光学的分析装置の利用が可能となり、リモートセ
ンシングに適用することが可能となる。
【００３３】また、光源である紫外発光ダイオード１か
らの熱線の発生が極めて少なく、したがって、測定対象
である試料４が劣化することがない。また、測定系の熱
変動が無いために、電荷結合素子９等の受光器の感度、
光学的分析装置の波長精度の再現性が保証される。この
ため、紫外発光ダイオード１等の光源、回折格子８等の
分光機器、電荷結合素子９等の受光器を近接して配置す
ることが可能となり、極めてコンパクトな光学的分析装
置を実現することができる。
らの熱線の発生が極めて少なく、したがって、測定対象
である試料４が劣化することがない。また、測定系の熱
変動が無いために、電荷結合素子９等の受光器の感度、
光学的分析装置の波長精度の再現性が保証される。この
ため、紫外発光ダイオード１等の光源、回折格子８等の
分光機器、電荷結合素子９等の受光器を近接して配置す
ることが可能となり、極めてコンパクトな光学的分析装
置を実現することができる。
【００３４】また、装置立ち上がりの待ち時間がないの
で、敏速な測定が可能となる。特に、医療計測の分野に
おいて、一刻を争う人命救助の場合などに有効である。
で、敏速な測定が可能となる。特に、医療計測の分野に
おいて、一刻を争う人命救助の場合などに有効である。
【００３５】また、紫外発光ダイオード１等の光源自体
とそれを駆動する電源（図示省略）が極めて小さいの
で、測定光学系が縮小可能となり、極めてコンパクトな
光学的分析装置を実現することができる。
とそれを駆動する電源（図示省略）が極めて小さいの
で、測定光学系が縮小可能となり、極めてコンパクトな
光学的分析装置を実現することができる。
【００３６】また、受光器に電荷結合素子９等の半導体
受光素子を用いることにより、分光機能のための稼動部
分が無くなるため、可動部品を無くすことが可能なの
で、堅牢な光学的分析装置を実現することができる。
受光素子を用いることにより、分光機能のための稼動部
分が無くなるため、可動部品を無くすことが可能なの
で、堅牢な光学的分析装置を実現することができる。
【００３７】また、真空管などの破裂、高電圧による感
電、過熱による火傷の危険を無くすことができる。
電、過熱による火傷の危険を無くすことができる。
【００３８】このように、紫外線を用いた蛍光、燐光等
による光学的分析技術では、環境センサや医療分析など
人間生活の身近な分野で必要でありながら、従来の光源
による光学的分析装置の大型化のため、利用が限られて
いたことを考慮すると、本光学的分析装置による恩恵は
極めて大きいと言える。
による光学的分析技術では、環境センサや医療分析など
人間生活の身近な分野で必要でありながら、従来の光源
による光学的分析装置の大型化のため、利用が限られて
いたことを考慮すると、本光学的分析装置による恩恵は
極めて大きいと言える。
【００３９】実施の形態２ 図４は本発明の実施の形態２の光学的分析装置の構成を
示す図である。
示す図である。
【００４０】図４において、１５はプリズム、１６はプ
リズム１５に設けた反射層である。
リズム１５に設けた反射層である。
【００４１】前記実施の形態１では、分光手段である分
光光学素子として、回折格子８を用いたが、本実施の形
態２では、回折格子８の代わりに同様に分光機能を有す
るプリズム１５を用いた。本実施の形態２においても、
前記実施の形態１と同様の作用、効果を得ることができ
ることは言うまでもない。
光光学素子として、回折格子８を用いたが、本実施の形
態２では、回折格子８の代わりに同様に分光機能を有す
るプリズム１５を用いた。本実施の形態２においても、
前記実施の形態１と同様の作用、効果を得ることができ
ることは言うまでもない。
【００４２】以上本発明を実施の形態に基づいて具体的
に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生が実用上問題
が無い程少なく、放熱手段が不要で、さらに、受光器が
衝撃に対して強く、したがって、構成が簡単で、小型化
が容易な光学的分析装置を実現することができる。すな
わち、光源である半導体発光素子は、３Ｖから２０Ｖ程
度の低電圧で駆動可能であり、商用電源だけでなく、化
学電池や太陽電池の使用が可能となる。したがって、商
用電源を必要としない、移動しながらの光学的分析装置
の利用が可能となり、リモートセンシングに適用するこ
とが可能となる。また、光源からの熱線の発生が極めて
少なく、したがって、測定対象である試料が劣化するこ
とがない。また、測定系の熱変動が無いために、受光器
の感度、光学的分析装置の波長精度の再現性が保証され
る。このため、光源、分光機器、受光器を近接して配置
することが可能となり、極めてコンパクトな光学的分析
装置を実現できる。また、装置立ち上がりの待ち時間が
ないので、敏速な測定が可能となる。特に、医療計測の
分野において、一刻を争う人命救助の場合などに有効で
ある。また、光源自体とそれを駆動する電源が極めて小
さいので、測定光学系が縮小可能となり、極めてコンパ
クトな光学的分析装置を実現することができる。また、
半導体受光素子からなる受光器は、分光機能のための稼
動部分、可動部品が無いので、堅牢な光学的分析装置を
実現することができる。また、真空管などの破裂、高電
圧による感電、過熱による火傷の危険を無くすことがで
きる。このように、紫外線を用いた蛍光、燐光等による
光学的分析技術では、環境センサや医療分析など人間生
活の身近な分野で必要でありながら、従来の光源による
光学的分析装置の大型化のため、利用が限られていたこ
とを考慮すると、本光学的分析装置による恩恵は極めて
大きいと言える。
光源が簡易、小型で、光源から熱線の発生が実用上問題
が無い程少なく、放熱手段が不要で、さらに、受光器が
衝撃に対して強く、したがって、構成が簡単で、小型化
が容易な光学的分析装置を実現することができる。すな
わち、光源である半導体発光素子は、３Ｖから２０Ｖ程
度の低電圧で駆動可能であり、商用電源だけでなく、化
学電池や太陽電池の使用が可能となる。したがって、商
用電源を必要としない、移動しながらの光学的分析装置
の利用が可能となり、リモートセンシングに適用するこ
とが可能となる。また、光源からの熱線の発生が極めて
少なく、したがって、測定対象である試料が劣化するこ
とがない。また、測定系の熱変動が無いために、受光器
の感度、光学的分析装置の波長精度の再現性が保証され
る。このため、光源、分光機器、受光器を近接して配置
することが可能となり、極めてコンパクトな光学的分析
装置を実現できる。また、装置立ち上がりの待ち時間が
ないので、敏速な測定が可能となる。特に、医療計測の
分野において、一刻を争う人命救助の場合などに有効で
ある。また、光源自体とそれを駆動する電源が極めて小
さいので、測定光学系が縮小可能となり、極めてコンパ
クトな光学的分析装置を実現することができる。また、
半導体受光素子からなる受光器は、分光機能のための稼
動部分、可動部品が無いので、堅牢な光学的分析装置を
実現することができる。また、真空管などの破裂、高電
圧による感電、過熱による火傷の危険を無くすことがで
きる。このように、紫外線を用いた蛍光、燐光等による
光学的分析技術では、環境センサや医療分析など人間生
活の身近な分野で必要でありながら、従来の光源による
光学的分析装置の大型化のため、利用が限られていたこ
とを考慮すると、本光学的分析装置による恩恵は極めて
大きいと言える。
【図１】本発明の実施の形態１の光学的分析装置の構成
図である。
図である。
【図２】図１の光学的分光装置の可能性を確認するため
の原理試験に使用した光学系装置の概略図である。
の原理試験に使用した光学系装置の概略図である。
【図３】上記原理試験により得られた蛍光体材料のスペ
クトルを示す図である。
クトルを示す図である。
【図４】本発明の実施の形態２の光学的分析装置の構成
図である。
図である。
【符号の説明】 １…紫外発光ダイオード、２…照射側集光レンズ、３…
測定試料ホルダ、４…試料、５…受光側集光レンズ、６
…スリット、７…集光ミラー、８…回折格子、９…電荷
結合素子、１０…励起用紫外光、１１…被励起光、１２
…蛍光体を塗布したガラス板、１３…光ファイバー、１
４…汎用分光器、１５…プリズム、１６…反射層。
測定試料ホルダ、４…試料、５…受光側集光レンズ、６
…スリット、７…集光ミラー、８…回折格子、９…電荷
結合素子、１０…励起用紫外光、１１…被励起光、１２
…蛍光体を塗布したガラス板、１３…光ファイバー、１
４…汎用分光器、１５…プリズム、１６…反射層。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｎ 21/64 Ｇ０１Ｎ 21/64 Ｚ Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｌ (72)発明者 斎藤 久夫 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA04 AA05 CA01 CB23 CB43 CC02 CC13 CD24 2G043 AA06 BA16 EA01 EA02 FA06 HA05 JA04 JA05 KA02 KA03 KA09 LA03 MA11 2G059 AA05 AA06 BB12 EE07 EE12 GG01 GG02 HH02 HH03 JJ05 JJ06 KK04 NN05 5F041 AA11 CA34 CA40 DC81 DC91 EE21 FF16
Claims (4)
- 【請求項１】発光波長が３６０ｎｍ以下の窒化物半導体
発光ダイオードもしくはレーザダイオードを光源とし、
半導体受光素子を受光器とすることを特徴とする光学的
分析装置。 - 【請求項２】前記窒化物半導体発光ダイオードもしくは
レーザダイオードの発光部の平均組成がＡｌｘＧａ
１−ｘ−ｙＩｎｙＮ（０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１，４ｘ＞
３ｙ）である窒化物半導体混晶もしくは量子井戸構造か
らなることを特徴とする請求項１記載の光学的分析装
置。 - 【請求項３】前記半導体受光素子として電荷結合素子を
用い、分光手段として分光光学素子を配置したことを特
徴とする請求項１記載の光学的分析装置。 - 【請求項４】前記分光光学素子として回折格子もしくは
プリズムを用いたことを特徴とする請求項３記載の光学
的分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325340A JP2002131219A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 光学的分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000325340A JP2002131219A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 光学的分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002131219A true JP2002131219A (ja) | 2002-05-09 |
Family
ID=18802722
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000325340A Pending JP2002131219A (ja) | 2000-10-25 | 2000-10-25 | 光学的分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002131219A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011204959A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体発光素子 |
-
2000
- 2000-10-25 JP JP2000325340A patent/JP2002131219A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011204959A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 窒化物半導体発光素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040511 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040921 |