JP2013109055A - 分光測定装置 - Google Patents
分光測定装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013109055A JP2013109055A JP2011252374A JP2011252374A JP2013109055A JP 2013109055 A JP2013109055 A JP 2013109055A JP 2011252374 A JP2011252374 A JP 2011252374A JP 2011252374 A JP2011252374 A JP 2011252374A JP 2013109055 A JP2013109055 A JP 2013109055A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wavelength
- unit
- optical path
- interference filter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005259 measurement Methods 0.000 title claims abstract description 56
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 195
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 88
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 16
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 abstract description 18
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 25
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 14
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 7
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 7
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 5
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 2
- 238000000701 chemical imaging Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000005355 lead glass Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 210000001747 pupil Anatomy 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
【解決手段】分光カメラは、測定対象光が入射するテレセントリック光学系11と、測定対象光のうち赤外光を第一光路L1に分離し、可視光を第二光路L2に分離する第一ダイクロイックミラー121と、第一光路L1内に配設され、固定反射膜を備えた固定基板、可動反射膜を備えた可動基板、及び電圧印加により可動基板を撓ませて反射膜間ギャップのギャップ量を変化させる静電アクチュエーターを備えた波長可変干渉フィルター5と、第一光路L1の赤外光及び第二光路L2の可視光を射出光路L3に射出する第二ダイクロイックミラー126と、測定対象光を撮像する撮像部13とを具備した。
【選択図】図2
Description
しかしながら、波長可変干渉フィルターは、反射膜間ギャップのギャップ量を調整するために電極に電圧を印加する必要があり、電圧を印加するための配線構成が必要となる。このため、特許文献1に記載の回転体のような駆動機構に、波長可変干渉フィルターを組み入れると、配線構成において断線や接触不良等が発生するおそれがあり、接続信頼性が低下してしまうという課題がある。
また、本発明では、波長選択部のうち少なくとも1つは、波長可変干渉フィルターにより構成されている。この波長可変干渉フィルターは、第一反射膜及び第二反射膜により光を多重干渉させることで所定の波長の光を取り出すことができ、ギャップ変更部に印加する電圧を変化させることで反射膜間ギャップが変動し、取り出される光の波長が変化する。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターが光路内に配設されている構成であるため、配線構成における断線や接触不良等の不都合を回避でき、接続信頼性を大きくすることができる。
また、本発明では、測定対象光を波長域に応じて複数の光路に分離して、各光路内のそれぞれに波長選択部を配置している。このように、光路毎に測定対象波長域を分けることで、上述のように、波長可変干渉フィルターを1つの光路内に固定することができ、かつ、分光測定装置において広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
以上により、本発明の分光測定装置では、波長可変干渉フィルターにおける接続信頼性を高めることができ、かつ広い波長域に対して分光測定を実施することが可能となる。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターは、入射光の光路内に固定される構成であるため、駆動機構の駆動や振動の影響を受けず、迅速な分光測定を実施でき、かつ、反射膜同士の接触等による分解能の低下も防止できる。
本発明では、入射光学系として、波長可変干渉フィルターの第一反射膜又は第二反射膜に対して、入射光の主光軸が直交するように、測定対象光を導くテレセントリック光学系が用いられている。このようなテレセントリック光学系から射出された光は、主光線が光軸に対して平行で、波長可変干渉フィルターに対して直交するように導かれる。なお、テレセントリック光学系とは、射出瞳が無限遠にある光学系である。
このように、入射光学系としてテレセントリック光学系を用いることで、波長可変干渉フィルターに光を垂直に入射させることができ、波長可変干渉フィルターにおける分解能の低下を抑制できる。
本発明では、各光路の波長選択部は、波長可変干渉フィルターであり、ギャップ変更部の駆動により、透過光を切り替えることができる。このような分光測定装置では、光分離部により分離された各波長域の光に対して、それぞれ1つの波長可変干渉フィルターにより、透過波長を選択することができ、構成の簡略化を図ることができる。また、波長可変干渉フィルターを用いる場合、駆動電圧を調整して反射膜間ギャップを調整することで、例えば10nm間隔等の微小な測定ピッチで透過波長を切り替えることができる。したがって、微小測定ピッチ間隔の分光測定を実施することができ、精細な分光測定を実施することができる。
この場合、分光測定装置により所定波長域内の光量を取得する場合に、迅速な測定を実施することができる。例えば可視光におけるR(赤色;620〜740nm)、G(緑色;500〜560nm)、B(青色;450〜500nm)の波長域の光量の取得を目的とした分光測定を実施する場合がある。このような場合、波長可変干渉フィルターを用い、RGBの各中心波長に対する光量測定を実施してもよいが、ピーク波長が中心波長域からずれている場合、正確な光量取得ができない場合がある。この場合、反射膜間ギャップを変動させて各波長に対する光量を取得する必要が生じる。これに対して、例えばR波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い赤色フィルター、G波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い緑色フィルター、及びB波長域に対して高い透過率を有し、その他の波長域の透過率が低い青色フィルターを切り替えて用いることで、所定波長域内の光量を迅速に取得することが可能となる。
したがって、本発明のように複数の波長固定型フィルターをフィルター移動部により切り替えて用いることで、上記のような特定の波長域毎の光量測定を実施する場合に対して、迅速な測定を実施することができる。
本発明では、光分離部及び光射出部としてダイクロイックプリズムが用いられる。このようなプリズムを用いる場合、例えばミラー等を用いる場合に比べて、入射光学系から受光部までの光学長を長く設定することができ、設計的に有利となる。
本発明によれば、各光路においてシャッターが設けられている。このような構成では、例えば、測定対象となる波長の光量を測定する場合に、当該測定対象の波長の光が通過するシャッターを開け(開状態にし)、他の光路のシャッター閉じる(閉状態にする)ことで、測定対象の波長の光のみを受光部で受光することができる。したがって、測定対象波長域における各波長の光の光量をそれぞれ個別に測定することができ、所望波長に対する光量の測定精度を向上させることができる。
以下、本発明に係る第一実施形態を図面に基づいて説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明に係る第一実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。
分光カメラ1は、本発明の分光測定装置に相当し、測定対象Xで反射された測定対象光(画像光)から各波長に対する分光画像を取得する装置である。図2は、本実施形態の光路部の概略構成を示す図である。
この分光カメラ1は、図1に示すように、テレセントリック光学系11(入射光学系)と、光路部12と、撮像部13(検出部)と、制御部20と、を備えている。また、光路部12は、図2に示すように、第一ダイクロイックミラー121(光分離部)、第一シャッター122、第一反射ミラー123、第二シャッター124、第二反射ミラー125、第二ダイクロイックミラー126(光射出部)、波長可変干渉フィルター5(波長選択部)、及び波長切替部6(波長選択部)を備える。
図3は、テレセントリック光学系11により導かれた光の光路の例を示す図である。なお、図3では、光路部12において第一ダイクロイックミラー121により、波長可変干渉フィルター5が配置される第一光路L1(図2参照)に分離された光の光路を示す。また、図3では、第一ダイクロイックミラー121、第一反射ミラー123、第二ダイクロイックミラー126を省略するが、実際には、これらのミラー121,123,126により光が反射又は透過されて撮像部13に至る光路が形成される。
テレセントリック光学系11は、分光カメラ1により撮像可能な範囲(画角)から入射された光を、複数のレンズを通して波長可変干渉フィルター5に導光する。この時、テレセントリック光学系11は、主光線が光軸に対して平行となり、かつ、後述する波長可変干渉フィルター5の固定反射膜54及び可動反射膜55に対して直交するように、入射光を光路部12及び撮像部13に導く。
例えば、1100nmの光を波長可変干渉フィルター5に入射させる場合、入射角度が2.7度ずれることで、ピーク波長が1nm変動してしまう。したがって、1100nm以下の波長域に対して波長可変干渉フィルター5により分光させる際、主光線の入射角度によるピーク波長の変動量を1nm以下に抑えたい場合では、テレセントリック光学系11により導かれる光束の主光線の傾きを2.7度以内に抑える必要がある。
光路部12に設けられる第一ダイクロイックミラー121は、本発明の光分離部を構成する。この第一ダイクロイックミラー121は、テレセントリック光学系11から入射した光を、例えば750nmを境界として、長波長域(近赤外域)の光(近赤外光)と、短波長域(可視光域)の光(可視光)とに分離する。すなわち、第一ダイクロイックミラー121は、近赤外光を第一光路L1側に反射し、可視光を第二光路L2側に透過する。
第一シャッター122は、制御部20の制御により駆動され、光を通過させる開状態と光を遮断する閉状態とのいずれかに切り替えられる。すなわち、第一シャッター122は、第一光路L1における近赤外光の通過及び遮断を切り替える。
第一反射ミラー123は、第一ダイクロイックミラー121により反射された近赤外光を波長可変干渉フィルター5に向かって反射する。
なお、波長可変干渉フィルター5の具体的な構成については後述する。
第二反射ミラー125は、第一ダイクロイックミラー121を透過した可視光を波長切替部6に向かって反射する。
図4は、本実施形態の波長切替部6を示す概略図である。
波長切替部6は、図4に示すように、透過波長域が異なる複数のカラーフィルター61(波長固定フィルター)と、フィルター移動部62とを備える。なお、本実施形態では、カラーフィルター61として、赤色波長域(620〜740nm)を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター61R、緑色波長域(500〜560nm)を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター61G、及び、青色波長域(400〜450nm)を透過させてその他の波長域の光と遮断するカラーフィルター61Bが設けられる。
また、波長固定フィルターとして、カラーフィルターを例示したが、例えば、一対の反射膜により光を多重干渉させて所定波長の光を取り出す、波長固定型干渉フィルター等を用いてもよい。
さらに、波長固定フィルターの数としても3つに限定されず、例えば2つの波長固定フィルターが設けられる構成や、4つ以上波長固定フィルターが設けられる構成などとしてもよい。
ここで、第一光路L1及び第二光路L2は、光路長が等しく構成されている。また、第一光路L1を通過した赤外光及び第二光路L2を通過した可視光は、第二ダイクロイックミラー126により、同一の射出光路L3上に、光軸が一致する状態で射出される。したがって、撮像部13により撮像される測定対象光(画像光)は、第一光路L1を通過した画像光、及び第二光路L2を通過した画像光で画素位置がずれることがなく、所定画素位置における各波長の光量を精度よく取得することが可能となる。
なお、第一シャッター122及び第二シャッター124が開いている状態では、第一光路L1を通過した画像光、及び第二光路L2を通過した画像光は、第二ダイクロイックミラー126により合成され、近赤外光と可視光の合成画像光が撮像部13により撮像される。
次に、光路部12の第一光路L1内に固定される波長可変干渉フィルター5について、図面に基づいて説明する。
図5は、波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図である。図6は、図5のVI-VI線を断面した際の波長可変干渉フィルターの断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図5に示すように、例えば矩形板状の光学部材である。この波長可変干渉フィルター5は、図6に示すように、固定基板51および可動基板52を備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば、ソーダガラス、結晶性ガラス、石英ガラス、鉛ガラス、カリウムガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスなどの各種ガラスや、水晶などにより形成されている。そして、これらの固定基板51及び可動基板52は、固定基板51の第一接合部513及び可動基板の第二接合部523が、例えばシロキサンを主成分とするプラズマ重合膜などにより構成された接合膜53(第一接合膜531及び第二接合膜532)により接合されることで、一体的に構成されている。
また、波長可変干渉フィルター5を固定基板51(可動基板52)の基板厚み方向から見た図5に示すようなフィルター平面視において、固定基板51及び可動基板52の平面中心点Oは、固定反射膜54及び可動反射膜55の中心点と一致し、かつ後述する可動部521の中心点と一致する。
なお、以降の説明に当たり、固定基板51または可動基板52の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板51、接合膜53、及び可動基板52の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
固定基板51には、エッチングにより電極配置溝511および反射膜設置部512が形成されている。この固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極561および可動電極562間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極561の内部応力による固定基板51の撓みはない。
また、固定基板51の頂点C1には、切欠部514が形成されており、波長可変干渉フィルター5の固定基板51側に、後述する可動電極パッド564Pが露出する。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁の頂点C1,頂点C2に向かって延出する電極引出溝511Bが設けられている。
そして、固定基板51には、固定電極561の外周縁から、頂点C2方向に延出する固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563の延出先端部(固定基板51の頂点C2に位置する部分)は、制御部20に接続される固定電極パッド563Pを構成する。
なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、平面中心点Oを中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。
この反射膜設置部512には、図6に示すように、固定反射膜54が設置されている。この固定反射膜54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をTiO2、低屈折層をSiO2とした誘電体多層膜を用いてもよい。さらに、誘電体多層膜上に金属膜(又は合金膜)を積層した反射膜や、金属膜(又は合金膜)上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層(TiO2やSiO2等)と金属膜(又は合金膜)とを積層した反射膜などを用いてもよい。
可動基板52は、図5に示すようなフィルター平面視において、平面中心点Oを中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、保持部522の外側に設けられた基板外周部525と、を備えている。
また、可動基板52には、図5に示すように、頂点C2に対応して、切欠部524が形成されており、波長可変干渉フィルター5を可動基板52側から見た際に、固定電極パッド563Pが露出する。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜および高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板52の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54と反射膜間ギャップG1を介して対向して設けられる。この可動反射膜55としては、上述した固定反射膜54と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップG2のギャップ量が反射膜間ギャップG1のギャップ量よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、測定対象光として赤外線や遠赤外線を用いる場合等、測定対象光の波長域によっては、反射膜間ギャップG1のギャップ量が、電極間ギャップG2のギャップ量よりも大きくなる構成としてもよい。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、平面中心点Oを中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
以上のような波長可変干渉フィルター5では、固定電極パッド563P及び可動電極パッド564Pがそれぞれ制御部20に接続される。
具体的には、分光カメラ1には、第一ダイクロイックミラー121、第一シャッター122、第一反射ミラー123、第二シャッター124、第二反射ミラー125、第二ダイクロイックミラー126、波長可変干渉フィルター5、及び波長切替部6のフィルター移動部62を固定する光学筐体(図示略)が設けられている。そして、この光学筐体の第一反射ミラー123及び第二ダイクロイックミラー126の固定位置の間には、波長可変干渉フィルター5を固定するフィルター固定部(図示略)と、制御部20に接続される端子部(図示略)が設けられている。そして、波長可変干渉フィルター5は、フィルター固定部に固定され、固定電極パッド563P及び可動電極パッド564Pは、端子部に接続される。各電極パッド563P,564Pと、端子部との接続は、例えばFPC(Flexible printed circuits)や、ワイヤーボンディング等による接続を用いることができる。
これにより、波長可変干渉フィルター5は、光学筐体の第一光路L1内に固定される。
図1に戻り、分光カメラ1の制御部20について、説明する。
制御部20は、例えばCPUやメモリー等が組み合わされることで構成され、分光カメラ1の全体動作を制御する。この制御部20は、図1に示すように、シャッター制御部21と、可視光フィルター切替部22と、近赤外域可変フィルター駆動部23と、撮像画像取得部24と、を備える。
また、制御部20は、各種データを記憶する記憶部(図示略)を備え、当該記憶部には、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧に対する、当該波長可変干渉フィルター5を透過する光の波長の関係を示すV−λデータが記憶される。
例えば、分光カメラ1により可視光域及び近赤外域の双方の分光画像を取得する場合、シャッター制御部21は、まず、第一シャッター122を開き、第二シャッター124を閉じる。これにより、近赤外域に対する分光画像の取得が可能となる。そして、近赤外域に対して各波長に対応した分光画像が取得されると、シャッター制御部21は、第一シャッター122を閉じ、第二シャッター124と開く。これにより、可視光域に対する分光画像の取得が可能となる。
また、可視光域の分光画像及び近赤外域の分光画像のいずれか一方を取得する場合、例えば、分光カメラ1の操作者により、近赤外域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター122を開き、第二シャッター124を閉じる。また、シャッター制御部21は、分光カメラ1の操作者により、可視光域の分光画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター122を閉じ、第二シャッター124を開く。
また、シャッター制御部21は、分光カメラ1の操作者により、可視光及び近赤外光の合成画像を取得する旨が設定入力された場合、第一シャッター122及び第二シャッター124の双方を開いてもよい。
なお、分光カメラ1の操作者により、所定波長域の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長域に対応したカラーフィルター61が第二光路L2上に配置される状態に、フィルター移動部62を駆動させてもよい。
なお、分光カメラ1の操作者により、所定波長の分光画像のみを取得する旨が設定入力された場合、入力された所定波長に対応した駆動電圧を波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加してもよい。
撮像画像取得部24は、撮像部13により撮像された撮像画像(分光画像)を取得する。
本実施形態の分光カメラ1では、テレセントリック光学系11から入射した測定対象光(画像光)は、光路部12の第一ダイクロイックミラー121により、第一光路L1に射出される近赤外光と、第二光路L2に射出される可視光とに分離される。そして、第一光路L1内には、固定反射膜54を有する固定基板51、可動反射膜55を有する可動基板52、及び電圧印加により反射膜間ギャップG1のギャップ量を変更する静電アクチュエーター56を備える波長可変干渉フィルター5が固定される。
このような構成では、波長可変干渉フィルター5が第一光路L1内に固定されているため、静電アクチュエーター56に電圧を印加するための配線構成の断線や、端子部における接触不良等の問題がなく、接続信頼性を高めることができる。
また、波長可変干渉フィルター5を光路内外に移動させる構成とした場合、接続信頼性が低下するだけでなく、波長可変干渉フィルター5の移動時に可動部521が振動し、反射膜間ギャップG1のギャップ量の変動が収まるまでの待機時間が必要となったり、固定反射膜54及び可動反射膜55が接触したりすることが考えられる。これに対して、本実施形態では、波長可変干渉フィルター5が、第一光路L1内に固定される構成であるため、上記のような待機時間がなく、反射膜同士の接触に伴う分解能低下も防止できる。
さらに、第一ダイクロイックミラー121により、赤外光と可視光とに分離する構成であるため、赤外光に対する分光画像、可視光に対する分光画像をそれぞれ撮像部13により撮像することができ、広い波長域に対する分光画像の取得が可能となる。
このため、波長可変干渉フィルター5において測定対象光の透過位置によって異なる波長の光が透過される等の不都合がなく、撮像部13により所望波長に対応した分光画像を精度よく撮像することができる。
このため、フィルター移動部62を駆動させて、第二光路L2上に配置されるカラーフィルター61を切り替えることで、可視光からカラーフィルター61に対応した波長域の光を取り出すことができる。
このような波長切替部6を用いることで、所定の波長域内の光を取り出した分光画像、すなわち、画像光のうち赤色成分のみを取り出した分光画像、緑色成分のみを取り出した分光画像、及び青色成分のみを取り出した分光画像をそれぞれ取得することができる。
このため、第一光路L1を通過した画像光の撮像画像、及び第二光路L2を通過した画像光の撮像画像において、画素位置を一致させることができる。このため、例えば、分光画像同士を比較する際に、画素ずれ等が発生せず、精度よく、画像比較等の処理を実施できる。
次に本発明の第二実施形態について、以下に説明する。
上記第一実施形態では、第二光路L2には、波長選択部として波長切替部6が配置される構成を例示した。これに対して、第二実施形態では、可視光が射出される第二光路においても波長可変干渉フィルターが配置される点で上記第一実施形態と相違する。
図7は、第二実施形態の分光カメラの概略構成を示す図である。図8は、第二実施形態の光路部の概略構成を示す図である。なお、第一実施形態と同様の構成については、同一符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。
また、本実施形態の光路部12Aは、図8に示すように、可視光の光路である第二光路L2内に、可視光域可変干渉フィルター5Aが固定される。
この可視光域可変干渉フィルター5Aは、可視光域において透過波長を順次切り替える構成であるため、波長可変干渉フィルター5よりも反射膜間ギャップG1の初期値が小さく設定されている。その他の構成については、波長可変干渉フィルター5と同様である。
すなわち、可視光域可変フィルター駆動部25は、可視光域の分光画像を取得する際に、記憶部に記憶される可視光域可変干渉フィルター5Aに対応したV−λデータを参照し、可視光域可変干渉フィルター5Aの静電アクチュエーター56に印加する電圧を順次切り替えて、透過する光の波長を順次切り替える。
本実施形態では、上記第一実施形態と同様、波長可変干渉フィルター5が第一光路L1内に固定され、可視光域可変干渉フィルター5Aが第二光路L2に固定される。このため、波長可変干渉フィルター5や可視光域可変干渉フィルター5Aと、制御部20との配線構成において、断線や接触不良等の問題がなく、接続信頼性を向上させることができる。
また、波長可変干渉フィルター5及び可視光域可変干渉フィルター5Aでは、静電アクチュエーター56に印加する電圧を制御することで、測定ピッチを細かく設定することができる。
次に、本発明の第三実施形態について以下に説明する。
上述した第一実施形態及び第二実施形態では、光分離部として、第一ダイクロイックミラー121を用い、光射出部として、第二ダイクロイックミラー126を用いた。これに対して、第三実施形態では、これらの光分離部及び光射出部として、ダイクロイックプリズムを用いる点で、上記第一及び第二実施形態と相違する。
本実施形態の光路部12Bは、図9に示すように、光分離部である第一ダイクロイックプリズム121A、第一シャッター122、第一プリズム123A、第二シャッター124、第二プリズム125A、光射出部である第二ダイクロイックプリズム126A、波長可変干渉フィルター5、及び可視光域可変干渉フィルター5Aを備える。
第一ダイクロイックプリズム121A、第一プリズム123A、第二プリズム125A、及び第二ダイクロイックプリズム126Aは、それぞれ、第一ダイクロイックミラー121、第一反射ミラー123、第二反射ミラー125、及び第二ダイクロイックミラー126と同様の機能を有する。
すなわち、第一ダイクロイックプリズム121Aは、測定対象光のうち、近赤外光を第一光路L1に反射させ、可視光を第二光路L2に透過させる。第一プリズム123Aは、第一ダイクロイックプリズム121Aからの近赤外光を波長可変干渉フィルター5に反射させる。第二プリズム125Aは、第一ダイクロイックプリズム121Aからの可視光を可視光域可変干渉フィルター5Aに反射させる。そして、第二ダイクロイックプリズム126Aは、第一光路L1からの赤外光を射出光路L3に透過させ、第二光路L2からの可視光を射出光路L3に反射させる。
本実施形態では、光分離部として第一ダイクロイックプリズム121Aが用いられ、光射出部として第二ダイクロイックプリズム126Aが用いられる。また、第一光路L1には第一プリズム123Aが設けられ、第二光路L2には第二プリズム125Aが設けられる。
このようなプリズムは、空気よりも屈折率が大きいため、プリズム内に光を通過させることで、テレセントリック光学系11から撮像部13までの光学長を長くすることができる。したがって、各光学部材の配置スペースを十分に確保でき、光路部12Bの設計において有利となる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
第二シャッター124や、可視光域可変干渉フィルター5A、波長切替部6においても同様であり、第二光路L2内に配置される構成であれば配置位置は特に限定されない。
例えば、固定電極561の代わりに、第一誘電コイルを配置し、可動電極562の代わりに第二誘電コイルまたは永久磁石を配置した誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
さらに、静電アクチュエーター56の代わりに圧電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。この場合、例えば保持部522に下部電極層、圧電膜、および上部電極層を積層配置させ、下部電極層および上部電極層の間に印加する電圧を入力値として可変させることで、圧電膜を伸縮させて保持部522を撓ませることができる。
Claims (6)
- 測定対象光が入射される入射光学系と、
前記入射光学系を透過した光を、波長に応じて複数の光路に分離する光分離部と、
複数の前記光路に設けられ、所定波長の光を透過させる波長選択部と、
複数の前記光路を通過した光を所定の一方向に向かって射出する光射出部と、
前記光射出部から射出された光を受光する受光部と、
を具備し、
複数の前記光路に設けられた前記波長選択部のうちの少なくとも1つは、
第一基板と、
前記第一基板に対向して配置された第二基板と、
前記第一基板に設けられた第一反射膜と、
前記第二基板に設けられ、前記第一反射膜に反射膜間ギャップを介して対向して配置された第二反射膜と、
電圧印加により前記反射膜間ギャップのギャップ量を変化させるギャップ量変更部と、を備えた波長可変干渉フィルターであり、
当該波長可変干渉フィルターは、前記光路内に配設されている
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1に記載の分光測定装置において、
前記入射光学系は、前記入射光の主光線を前記第一反射膜の面または前記第二反射膜の面に対して垂直に導くテレセントリック光学系である
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の分光測定装置において、
前記波長可変干渉フィルターは、前記光分離部により分離された各光路内にそれぞれ設けられた
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離された複数の前記光路のうち前記波長可変干渉フィルターが設けられない光路には、前記波長選択部として、波長切替部が設けられ、
前記波長切替部は、互いに透過波長域が異なる複数の波長固定型フィルターと、複数の前記波長固定型フィルターを前記光路の内外に移動させ、前記光路内に配置する波長固定フィルターを切り替えるフィルター移動部と、を備えた
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部は、長波長域の光と、短波長域の光とを分離する第一ダイクロイックプリズムであり、
前記光射出部は、前記光分離部により分離された前記長波長域の光と、前記短波長域の光とを前記受光部に向かって射出する第二ダイクロイックプリズムである
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1から請求項5のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記光分離部により分離される各光路には、それぞれ、光を通過させる開状態と、光を遮断する閉状態とを切り替え可能なシャッターが設けられている
ことを特徴とする分光測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011252374A JP5786672B2 (ja) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | 分光測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011252374A JP5786672B2 (ja) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | 分光測定装置 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013109055A true JP2013109055A (ja) | 2013-06-06 |
JP2013109055A5 JP2013109055A5 (ja) | 2015-01-08 |
JP5786672B2 JP5786672B2 (ja) | 2015-09-30 |
Family
ID=48705898
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011252374A Expired - Fee Related JP5786672B2 (ja) | 2011-11-18 | 2011-11-18 | 分光測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5786672B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9797774B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-10-24 | Seiko Epson Corporation | Spectrometry system, spectroscopic module, and positional deviation detection method |
US9857221B2 (en) | 2014-07-31 | 2018-01-02 | Seiko Epson Corporation | Spectral image acquisition apparatus and light reception wavelength acquisition method |
US9880055B2 (en) | 2014-06-30 | 2018-01-30 | Seiko Epson Corporation | Spectroscopic imaging apparatus and spectroscopic imaging method |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10170444A (ja) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 光測定装置 |
JP2001311662A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Horiba Ltd | 分光装置 |
JP2003240638A (ja) * | 2002-02-13 | 2003-08-27 | Nikon Corp | 検査装置 |
EP1995576A1 (de) * | 2007-05-23 | 2008-11-26 | InfraTec GmbH | Anordnung für die Detektion von Stoffen und/oder Stoffkonzentrationen mit durchstimmbarem Fabry-Perot-Interferometer |
JP2009244498A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Seiko Epson Corp | 光学フィルタ装置 |
JP2010249808A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-11-04 | Olympus Corp | 分光透過率可変素子を備えた分光イメージング装置及び分光イメージング装置における分光透過率可変素子の調整方法 |
JP2011515675A (ja) * | 2008-03-20 | 2011-05-19 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光検出器及び光を測定する方法 |
JP2011150108A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Seiko Epson Corp | 光フィルター、特性測定方法、分析機器、および光機器 |
WO2012176616A1 (ja) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | オリンパス株式会社 | 分光画像撮影装置 |
-
2011
- 2011-11-18 JP JP2011252374A patent/JP5786672B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10170444A (ja) * | 1996-12-06 | 1998-06-26 | Hamamatsu Photonics Kk | 光測定装置 |
JP2001311662A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Horiba Ltd | 分光装置 |
JP2003240638A (ja) * | 2002-02-13 | 2003-08-27 | Nikon Corp | 検査装置 |
EP1995576A1 (de) * | 2007-05-23 | 2008-11-26 | InfraTec GmbH | Anordnung für die Detektion von Stoffen und/oder Stoffkonzentrationen mit durchstimmbarem Fabry-Perot-Interferometer |
JP2011515675A (ja) * | 2008-03-20 | 2011-05-19 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 光検出器及び光を測定する方法 |
JP2009244498A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Seiko Epson Corp | 光学フィルタ装置 |
JP2010249808A (ja) * | 2009-03-24 | 2010-11-04 | Olympus Corp | 分光透過率可変素子を備えた分光イメージング装置及び分光イメージング装置における分光透過率可変素子の調整方法 |
JP2011150108A (ja) * | 2010-01-21 | 2011-08-04 | Seiko Epson Corp | 光フィルター、特性測定方法、分析機器、および光機器 |
WO2012176616A1 (ja) * | 2011-06-21 | 2012-12-27 | オリンパス株式会社 | 分光画像撮影装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9797774B2 (en) | 2013-12-27 | 2017-10-24 | Seiko Epson Corporation | Spectrometry system, spectroscopic module, and positional deviation detection method |
US9880055B2 (en) | 2014-06-30 | 2018-01-30 | Seiko Epson Corporation | Spectroscopic imaging apparatus and spectroscopic imaging method |
US9857221B2 (en) | 2014-07-31 | 2018-01-02 | Seiko Epson Corporation | Spectral image acquisition apparatus and light reception wavelength acquisition method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5786672B2 (ja) | 2015-09-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6216491B2 (ja) | 分光測定装置 | |
US9158049B2 (en) | Optical device with variable wavelength interference filter | |
JP5716412B2 (ja) | 波長可変干渉フィルター、光モジュール、及び光分析装置 | |
JP6015090B2 (ja) | 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 | |
JP5625614B2 (ja) | 光フィルター、光フィルターモジュール、分光測定器および光機器 | |
US20150377706A1 (en) | Spectroscopic imaging apparatus and spectroscopic imaging method | |
EP2716050B1 (en) | An optical device | |
JP5928992B2 (ja) | 波長可変干渉フィルターの製造方法 | |
JP6036341B2 (ja) | 光学モジュール、及び電子機器 | |
JP5786672B2 (ja) | 分光測定装置 | |
US20140285799A1 (en) | Spectroscopic camera and alignment adjustment method | |
JP6323004B2 (ja) | 蛍光観察装置、及び光学部材 | |
US9504375B2 (en) | Light source device and observation apparatus | |
JP6142479B2 (ja) | 分光装置 | |
US20150316416A1 (en) | Optical module and imaging system | |
JP5999159B2 (ja) | 光フィルター、光フィルターモジュール、分光測定器および光機器 | |
JP2016048187A (ja) | 光学モジュール及び電子機器 | |
JP5888002B2 (ja) | 波長可変干渉フィルター、光学フィルターデバイス、光学モジュール、及び電子機器 | |
JP2019045230A (ja) | 光学モジュール、電子機器、及び光学モジュールの制御方法 | |
JP6225492B2 (ja) | 光学ユニット、及び、波長選択スイッチ | |
JP2017040491A (ja) | 光学モジュール及び分光装置 | |
JP2023076887A (ja) | 干渉フィルター、分光測定装置、及び分光測定システム | |
JP6575179B2 (ja) | 光学モジュール及び撮像装置 | |
JP2023013471A (ja) | 分光カメラ | |
JP2015141026A (ja) | 電子機器、光学モジュール、及び光学モジュールの制御方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20141117 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20141117 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150630 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150630 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150713 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5786672 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |