JP2014164069A - 測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分光測定装置1は、固定反射膜、可動反射膜、及び固定反射膜及び可動反射膜の間のギャップ寸法を変更する静電アクチュエーターを備える波長可変干渉フィルター5と、入射光を受光するディテクター12と、固定反射膜及び可動反射膜の間のギャップ寸法を測定対象波長域よりも小さい第一波長の光に対応した第一寸法に設定するフィルター制御部22と、測定対象波長域よりも小さい波長の光をカットするカットフィルター11と、ギャップ寸法を第一寸法に設定した際にディテクター12で受光される迷光の光量を取得する光量取得部23と、を具備した。
【選択図】図1
Description
この特許文献1では、光をファブリーペローフィルターに入射させて、当該ファブリーペローフィルターを透過した測定光を赤外検出器で受光して受光量を測定する装置である。
これにより、第一反射膜及び第二反射膜により構成される干渉フィルターは、第一寸法に対応した第一波長の光を透過可能となるが、当該第一波長の光は、カットフィルターによりカットされる。したがって、受光部では、干渉フィルターを通過する光が入射せず、干渉フィルターを通過しなかった光、すなわち迷光が受光されることになり、迷光の光量を精度よく検出することができる。これにより、実際に測定対象となる所定波長域の光の光量を測定する際、測定値から迷光の光量を差し引くことで、高い測定精度で光量測定を実施することが可能となる。
この際、ギャップ設定部は、第一寸法として、受光部における受光感度が所定の感度閾値以下となる第一波長に対応した寸法に設定する。この感度閾値を第一波長以外の波長に対する受光感度よりも十分小さい値に設定すれば、干渉フィルターにより取り出された光が受光部に到達したとしても検出される受光量は迷光に対する光量に比べて無視できる程度となる。したがって、本発明においても、迷光の光量を精度よく検出することができ、検出された迷光の光量に基づいて、高い測定精度で光量測定を実施することができる。
また、本発明では、カットフィルター等の別フィルターが不要となり、構成の簡略化を図れる。
ここで、ギャップ寸法規制部として、第一基板及び第二基板の双方にギャップ寸法規制部が設けられ、これらのギャップ寸法規制部同士が接触することでギャップ寸法が第一寸法になる構成も本発明に含まれる。
本発明では、上記のようなギャップ寸法規制部は、平面視において第一反射膜及び第二反射膜と重ならない位置に設けられているので、第一反射膜や第二反射膜の面積が制限されることがなく、干渉フィルターにより取り出される光の光量減少を抑えることができる。
本発明では、測定部により第二波長(例えば測定対象となる目標波長)の光の光量の測定値を取得し、光量補正部により測定値から上述したような迷光の光量を減算する。したがって、迷光が含まれる実測値から、迷光の光量を除外した正確な第二波長の光に対する光量を取得することができる。
本発明では、測定を実施する毎に迷光の光量を取得するため、迷光の光量が変化した場合でも正確な測定値を取得することができる。
ここで、本発明において、「測定を実施する毎に光量を取得する」とは、例えば、測定対象となる所定波長域において第二波長を順次切り替え、各第二波長の光の光量を順次測定する場合、全ての第二波長に対する光量測定を1回の測定処理動作とし、測定処理動作を実施する毎に光量(迷光量)を測定してもよく、各第二波長に対する光量測定をする毎に光量(迷光量)を測定してもよい。前者であれば、迅速な光量測定を実施でき、後者であればより精度の高い迷光の光量により測定値を補正でき、正確な光量測定を実施できる。
以下、本発明に係る第一実施形態について、図面に基づいて説明する。
図1は、第一実施形態の分光測定装置(測定装置)の概略構成を示すブロック図である。
図1は、本発明に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、本発明の測定装置の一例であり、測定対象Xからの入射光(測定対象光)における各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。なお、本実施形態では、測定対象Xで反射した測定対象光を測定する例を示すが、測定対象Xとして、例えば液晶パネル等の発光体を用いる場合、当該発光体から発光された光を測定対象光としてもよい。
そして、この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、光学モジュール10を制御し、かつ光学モジュール10から出力された信号を処理する制御部20と、を備えている。
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5と、カットフィルター11と、ディテクター12(受光部)と、I−V変換器13と、アンプ14と、A/D変換器15と、電圧制御部16とを備える。
この光学モジュール10は、測定対象Xで反射された測定対象光を、入射光学系(図示略)を通して、カットフィルター11及び波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5を透過した光をディテクター12で受光する。そして、ディテクター12から出力された検出信号は、I−V変換器13、アンプ14、及びA/D変換器15を介して制御部20に出力される。なお、本実施形態では、カットフィルター11を波長可変干渉フィルター5の前段に設ける例を示すが、これに限定されず、例えば、ディテクター12の表面に貼付してもよく、波長可変干渉フィルター5及びディテクター12の間に設けてもよく、入射光学系内に設けてもよい。
次に、光学モジュール10に組み込まれる波長可変干渉フィルター5について説明する。
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図2に示すように、第一基板を構成する固定基板51及び第二基板を構成する可動基板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、無アルカリガラス等の各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、固定基板51の第一接合部513及び可動基板52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により接合されることで、一体的に構成されている。
なお、以降の説明に当たり、固定基板51又は可動基板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。また、本実施形態では、フィルター平面視において、固定反射膜54の中心点及び可動反射膜55の中心点は、一致し、平面視におけるこれらの反射膜の中心点をフィルター中心点と称し、これらの反射膜の中心点を通る直線を中心軸と称する。
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、静電アクチュエーター56による静電引力や、固定基板51上に形成される膜部材(例えば固定反射膜54等)の内部応力による固定基板51の撓みはない。
この固定基板51は、図2に示すように、例えばエッチング等により形成された電極配置溝511及び反射膜設置部512を備える。
また、固定基板51には、電極配置溝511から、固定基板51の外周縁に向かって延出する2つの電極引出溝(図示略)が設けられている。
そして、この第一駆動電極561の外周縁の一部には第一引出電極(図示略)が接続されている。この第一引出電極は、固定基板51に設けられた電極引出溝の1つに沿って、固定基板51の外周縁まで引き出され、その先端部において電圧制御部16に接続されている。
このような第一駆動電極561及び第一引出電極としては、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)などが挙げられる。
また、第一駆動電極561には、その表面に絶縁膜が形成されていてもよい。
この反射膜設置部512には、固定反射膜54、及び本発明のギャップ寸法規制部の1つを構成する第一ピラー部571が設置されている。
固定反射膜54は、反射膜設置部512に直接設けてもよいし、反射膜設置部512の上に他の透光性の薄膜(層)を設け、その上に設置してもよい。固定反射膜54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜を用いることができる。Ag等の金属膜を用いる場合、Agの劣化を抑制するため保護膜を形成することが好ましい。
また、例えば高屈折率層をTiO2、低屈折率層をSiO2とし、高屈折率層と低屈折率層とを交互に積層して形成された誘電体多層膜を用いてもよく、誘電体多層膜及び金属膜を積層した反射膜や、誘電体単層膜及び合金膜を積層した反射膜等を用いてもよい。
そして、この第一ピラー部571は、反射膜設置面512Aからの高さ寸法は、固定反射膜54の膜厚寸法よりも例えば25nm大きく形成されている。
第一ピラー部571の形成素材としては特に限定されず、例えばSiO2等により構成されていればよい。なお、第一ピラー部571と固定基板51とが一体形成されていてもよい。この場合、固定基板51に対して3段階のエッチング処理を実施することで、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び第一ピラー部571を形成する。
可動基板52は、図2に示すように、フィルター平面視においてフィルター中心点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第二接合部523と、を備えている。
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。
また、第二駆動電極562には、その表面に絶縁膜が形成されていてもよい。
第二ピラー部572は、第一ピラー部571と同様、フィルター平面視において環状に形成されていてもよく、フィルター中心点を中心とした仮想円の円周上で等間隔に配置されていてもよい。
そして、この第二ピラー部572は、可動部521の固定基板51に対向する可動面521Aからの高さ寸法が、可動反射膜55の膜厚寸法よりも例えば25nm大きくなるように形成されている。つまり、反射膜54,55間のギャップG1の寸法よりも、第一ピラー部571及び第二ピラー部572のギャップG2の寸法が小さくなる。
第二ピラー部572を形成素材としては、特に限定されず、例えば第一ピラー部571と同様、SiO2等により構成されていればよい。また、第二ピラー部572と可動基板52とが一体形成されていてもよい。
なお、本実施形態では、ダイヤフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、可動部521のフィルター中心点を中心として、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。
図1に戻り、光学モジュール10のカットフィルター11について説明する。
カットフィルター11は、光学モジュール10に入射した光のうち、測定対象波長(例えば、本実施形態では、380nmから700nmの可視光域とする)の光を透過し、その他の波長域の光を遮光、すなわち光量を減少させる。ここで、測定対象波長の他の波長域が本発明で述べる所定波長域となる。
なお、カットフィルター11により遮光する波長域としては、少なくとも測定対象波長よりも小さい波長域であればよく、例えば本実施形態では、近赤外波長域以上の光を透過してもよい。
ディテクター12は、波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光(検出)し、受光量に基づいた検出信号をI−V変換器13に出力する。
図3は、各種ディテクターの感度特性の一例を示す図である。
本実施形態では、測定対象波長域を可視光域とする。したがって、ディテクター12としては、可視光域に対する受光感度が高い、Siフォトダイオードを用いる。なお、カットフィルター11が設けられているため、380nm未満の波長の光がカットされる。
I−V変換器13は、ディテクター12から入力された検出信号を電圧値に変換し、アンプ14に出力する。
アンプ14は、I−V変換器13から入力された検出信号に応じた電圧(検出電圧)を増幅する。
A/D変換器15は、アンプ14から入力された検出電圧(アナログ信号)をデジタル信号に変換し、制御部20に出力する。
次に、分光測定装置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、分光測定装置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、モード切替部21と、フィルター制御部22と、光量取得部23と、光量補正部24と、分光測定部25と、を備えている。また、制御部20のメモリーには、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長と、当該波長に対応して静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧との関係を示すV−λデータが記憶されている。
フィルター制御部22は、測定モードにおいて、測定対象波長(例えば、本実施形態では可視光域とする)における所定の目標波長(本発明における第二波長)に対応した駆動電圧をV−λデータから読み出し、読み出した駆動電圧を静電アクチュエーター56に印加する旨の指令信号を電圧制御部16に出力する。
また、フィルター制御部22は、迷光検査モードにおいて、例えば静電アクチュエーター56に最大駆動電圧を印加する旨の指令信号を出力する。つまり、フィルター制御部22は、本発明のギャップ設定部として機能する。
なお、ここで、最大駆動電圧とは、波長可変干渉フィルター5において、第一ピラー部571及び第二ピラー部572が当接する際の反射膜54,55間のギャップ寸法である第一寸法(例えば、本実施形態では50nm)に対応する駆動電圧以上の電圧である。例えば、V−λデータとして、ギャップ寸法を50nmに設定する際の駆動電圧V50(V)が記録されている場合、フィルター制御部22は、迷光検査モードにおいて、V50(V)以上の駆動電圧を印加するよう指令信号を出力する。
光量補正部24は、測定モードで取得した目標波長の光の光量を、迷光検査モードで取得した迷光の光量を用いて補正し、目標波長の光の正確な光量を算出する。
分光測定部25は、光量補正部24により算出された光量に基づいて、測定対象光のスペクトル特性を測定する。
次に、本実施形態の分光測定装置1を用いた分光測定処理について、図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態の分光測定処理のフローチャートである。
例えば、測定者の操作により分光測定処理が開始されると、制御部20のモード切替部21は、まず、動作モードを迷光検査モードに設定する(ステップS1)。
図5は、迷光検査モードにおける波長可変干渉フィルター5の状態、及びディテクター12に入射する光を示す図である。図5において破線は迷光を示し、実線は波長可変干渉フィルター5に入射する光を示す。
図5に示すように、ステップS2のように静電アクチュエーター56に検査用電圧を印加すると、第一ピラー部571及び第二ピラー部572が当接し、反射膜54,55間のギャップG1が第一寸法である50nmとなる。
ステップS2により反射膜54,55間のギャップG1を第一寸法(50nm)に設定すると、ピーク波長が330nmである光が、波長可変干渉フィルター5を透過可能な状態となる。一方、本実施形態では、ディテクター12として、Siフォトダイオードを用い、190nm近傍の波長の光まで検出可能となる。
しかしながら、本実施形態では、図6に示すように、カットフィルター11が設けられているため、波長可変干渉フィルター5を透過可能な波長330nm近傍の光は、カットフィルター11にカットされ、ディテクター12まで到達しない。
これにより、図5に示すように、波長可変干渉フィルター5を透過しなかった迷光がディテクター12に到達されることになる。
測定モードでは、フィルター制御部22は、メモリーに記憶されたV−λデータから、測定対象波長域の所定の目標波長に対する駆動電圧を読み出し、当該駆動電圧を静電アクチュエーター56に印加する旨の指令信号を電圧制御部16に出力する。これにより、静電アクチュエーター56に駆動電圧が印加され、ギャップG1が、目標波長に対応した寸法に設定される(ステップS5)。
図7は、測定モードにおける波長可変干渉フィルター5の状態、及びディテクター12に入射する光を示す図である。
ステップS5により、電圧制御部16により静電アクチュエーター56に駆動電圧が印加されると、波長可変干渉フィルター5から目標波長の光が透過され、ディテクター12に受光される。
この後、制御部20は、測定対象波長域において、全ての目標波長の光の測定光量が取得されたか否かを判断する(ステップS7)。
ステップS7において、取得していない目標波長の測定光量がある場合(「No」と判定された場合)、ステップS5に戻り、目標波長を変更して測定モードにおける光量測定を継続する。なお、目標波長としては、例えば測定者により予め設定された波長であってもよく、所定波長間隔(例えば10nm間隔)となる波長であってもよい。
図8は、ディテクター12から出力された測定光量(実線)、迷光量(一点鎖線)、及び算出された補正光量(破線)を示す図である。
図7に示すように、測定モードでは、波長可変干渉フィルター5を透過した光の他、波長可変干渉フィルター5を透過しなかった迷光もディテクター12で受光される。したがって、図8に示すように、測定光量は、実際の目標波長の光の光量よりも大きくなる。
これに対して、ステップS8では、測定光量から迷光量を差し引くことで、図8の破線に示すような補正光量を取得することできる。すなわち、各波長に対する正確な光量を取得することができる。なお、算出された補正光量は、メモリー等の記憶手段に記憶される。
本実施形態では、波長可変干渉フィルター5の前段にカットフィルター11を配置することで、測定対象波長域よりも小さい波長域の光をカットし、そのうえで、迷光検査モードにおいて、波長可変干渉フィルター5における反射膜54,55間のギャップG1の寸法を、測定対象波長域に対応した寸法よりも小さい第一寸法、つまりカットフィルター11によりカットされる波長域内の所定寸法に対応した第一寸法に設定する。このため、迷光検査モードでは、ディテクター12には、波長可変干渉フィルター5を透過した光が到達せず、波長可変干渉フィルター5を通過しなかった迷光がディテクター12にて受光され、迷光量を精度よく検出することができる。
このような迷光量を測定しておくことで、測定モードにおいて、光量補正部24により、測定光量から迷光量を差し引いた、実際の目標波長の光量を精度よく検出することができ、迷光成分を除外した測定対象Xに対する正確な分光スペクトルを求めることができる。
このような構成では、迷光検査モードにおいて、静電アクチュエーター56に印加する迷光検査用電圧として、迷光検査寸法に対応した駆動電圧以上の電圧を設定すれば、容易に、ギャップG1の寸法を迷光第一寸法にすることができる。
また、本実施形態では、ギャップ変更部として静電アクチュエーター56を用いている。このような静電アクチュエーター56は駆動電極561,562を対向配置させるだけの簡単な構成により実現することができるが、駆動電極561,562間のギャップが小さくなるに従ってギャップ制御が困難となる。これに対して、本実施形態では、上記のように、第一ピラー部571及び第二ピラー部572を設けることで、静電アクチュエーター56を用いた場合でも、容易に、ギャップG1のギャップ量を、測定対象波長域よりも小さい第一波長に対する第一寸法に合わせることができる。さらに、静電アクチュエーター56に印加する電圧がノイズ等の混入により一時的に大きくなった場合でも、第一ピラー部571及び第二ピラー部572が当接することで、それ以上ギャップ寸法が小さくなることがなく、反射膜54,55の接触を防止することができる。
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上述した第一実施形態では、測定対象波長を可視光域とし、可視光域より小さい波長域の光をカットするカットフィルター11を設け、反射膜54,55間のギャップG1の寸法を第一寸法とした際に、カットフィルター11により波長可変干渉フィルター5を透過可能な光(第一実施形態の例では330nmにピーク波長を有する光)を遮断する例を示した。
これに対して、第二実施形態では、カットフィルター11が設けられない点で上記第一実施形態と相違する。
図9に示すように、本実施形態の分光測定装置1Aでは、光学モジュール10Aには、カットフィルター11が設けられず、測定対象Xからの入射光が波長可変干渉フィルター5を通過してそのままディテクター12に入射する。
また、本実施形態では、測定対象波長域が赤外域(近赤外域)であるとする。
図10は、迷光検査モードにおける波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長と、ディテクター12における感度領域を示す図である。
ステップS1からステップS3の迷光検査モードにおいて、反射膜54,55間のギャップG1を第一寸法に設定すると、第一寸法に対応した波長の光(例えば第一寸法が50nmである場合、波長330nmの光)が波長可変干渉フィルター5を透過する。しかしながら、ディテクター12は、図10に示すように、当該第一寸法に対応した波長の光に対して受光感度が小さく、当該光を受光したとしても、出力される信号は、迷光量に対する信号値と比べて、無視できる程度に十分小さい値となる。このため、上記第一実施形態と同様、本実施形態においても精度よく迷光量を取得することが可能となる。
以降は、第一実施形態と同様、ステップS4からステップS9の処理を実施する。
本実施形態では、迷光検査モードにおいて波長可変干渉フィルター5における反射膜54,55間のギャップG1の寸法を、ディテクター12の受光感度が所定の感度閾値以下となる波長に対応した第一寸法に設定する。
これにより、迷光検査モードにおいて、波長可変干渉フィルター5から光が透過された場合でも、ディテクター12により当該光に対する光量が検出されない、若しくは検出される光量が迷光量に対して十分に小さい値となるため、迷光量を精度よく検出することができる。これにより、上記第一実施形態と同様に、正確な迷光量を取得することができ、光量補正部24により、測定光量及び迷光量に基づいた補正光量を精度よく算出することができる。
また、本実施形態では、カットフィルター11が設けられない分、光学モジュール10A及び分光測定装置1Aの構成を簡略化できる。
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。
例えば、上記各実施形態では、駆動電極561,562間のギャップが反射膜54,55間のギャップG1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、ギャップG1が駆動電極561,562間のギャップよりも大きくなる構成としてもよい。この場合、第一ピラー部571は電極設置面511Aに設けられ、第二ピラー部572が第一ピラー部571に対向する位置に設けられる構成とする。そして、第一ピラー部571及び第二ピラー部572が当接した際に、反射膜54,55間のギャップ寸法が第一寸法となるように、第一ピラー部571及び第二ピラー部572の高さ寸法が設定されていればよい。
測定モードにより各目標波長の測定光量を取得した後、迷光検査モードによる迷光量の取得を行ってもよい。
また、測定モードにおいて、目標波長を切り替える度(ステップS7において「No」と判定される毎)に、ステップS1に戻って迷光量を取得する処理をしてもよい。
さらに、1回の測定モード(ステップS4からステップS7)により各目標波長に対する測定光量の測定を実施する毎に、迷光検査モードで迷光量を取得する例を示したが、これに限らない。例えば、分光測定装置1,1Aの設置環境に変化がない場合等では、複数回の測定モードを実施する毎に、迷光検査モードで迷光量を取得する処理などとしてもよい。また、測定者の操作に基づいて迷光検査モードにより迷光量を取得する処理をしてもよい。
また、この場合、静電アクチュエーター56により、反射膜54,55が接触することなくギャップG1を第一寸法に設定可能であるならば、第一ピラー部571及び第二ピラー部572が設けられない構成としてもよい。
例えば、測定波長域よりも大きい波長を第一波長としてもよい。図11は、反射膜54,55として誘電体多層膜を用いた場合において、ギャップG1のギャップ寸法に対する波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長を示す図である。
本例では、測定波長域を1000nmから1200nmとした場合、第一波長を約1240nmとして設定し、1000nm未満の波長の光、及び1200nmより大きい波長の光を遮光するカットフィルター11を用いる。この場合、ギャップG1の寸法を図11に示すように、250nmに設定すると、波長可変干渉フィルター5から、1次ピーク波長である1237nm近傍の光、及び2次ピーク波長である970nm近傍の光が透過される。しかしながら、これらの光はカットフィルター11により遮光されるため、ディテクター12に受光されない。したがって、迷光検査モードにおいて、ギャップG1の寸法を250nmに設定することで、迷光の光量のみを検出することが可能となる。
一方、測定モードでは、図11に示すように、ギャップG1の寸法を、例えば600nmから350nmの間で切り替えることで、1000nmから1125nmの間の光を2次ピーク波長の光として順次透過させることができる。この際、2次ピーク波長の光はカットフィルター11により遮光されるため、ディテクター12に受光されない。さらに、ギャップG1の寸法を、例えば180nm以下の範囲(例えば180nm〜100nm)で順次切り替えることで、1125nmから1200nmの間の光を1次ピーク波長として順次透過させることができる。この際、1次ピーク波長の光はカットフィルター11により遮光されるため、ディテクター12に受光されない。
なお、上記は、カットフィルター11を用いた例であるが、第二実施形態のように、1000nm未満の波長の光、及び1200nmより大きい波長の光に対して、受光感度が感度閾値以下なるディテクター11を用いてもよい。
さらに、第一基板である固定基板51や第二基板である可動基板52が設けられず、第一反射膜及び第二反射膜が対向する構成などとしてもよい。この場合、例えば、平行平板状の犠牲層の一方の面に第一駆動電極、第一ピラー部を形成してこれらを覆うように第一反射膜を形成する。また、犠牲層の他方の面に第二駆動電極、第二ピラー部を形成してこれらを覆うように第二反射膜を形成する。この後、犠牲層を除去する。これにより、第一駆動電極及び第一制御電極が設けられた第一反射膜と、第二駆動電極及び第二制御電極が設けられた第二反射膜とが、空間を介して対向するファブリーペローエタロンを形成することができる。当該構成では、第一基板や第二基板が設けられない構成となり、分光素子をより薄型化することができる。また、この場合、第一反射膜及び第二反射膜の間に例えばスペーサ等を介在させることで、反射膜間のギャップ寸法を維持できる。
例えば、ギャップ変更部としては、固定基板51に設けられる第一誘電コイルと、可動基板52に設けられる第二誘電コイルまたは永久磁石とにより構成される誘電アクチュエーターを用いる構成としてもよい。
更に、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、及び上部電極層を積層配置させ、下部電極層及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。
さらには、電圧印加により反射膜54,55間のギャップG1の大きさを変化させる構成に限られず、例えば、固定基板51及び可動基板52の間の空気圧を変化させることで、ギャップG1の大きさを調整する構成なども例示できる。
図12に示すように、光学フィルターデバイス600は、波長可変干渉フィルター5と、当該波長可変干渉フィルター5を収納する筐体601と、を備えている。
筐体601は、ベース基板610と、リッド620と、ベース側ガラス基板630と、リッド側ガラス基板640と、を備える。
また、ベース基板610は、各内側端子部615が設けられる位置に対応して、貫通孔614が形成されており、各内側端子部615は、貫通孔614に充填された導電性部材を介して、ベース基板610のベース内側面612とは反対側のベース外側面613に設けられた外側端子部616に接続されている。
そして、ベース基板610の外周部には、リッド620に接合されるベース接合部617が設けられている。
このリッド620は、リッド接合部624と、ベース基板610のベース接合部617とが、接合されることで、ベース基板610に密着接合されている。
この接合方法としては、例えば、レーザー溶着の他、銀ロウ等を用いた半田付け、共晶合金層を用いた封着、低融点ガラスを用いた溶着、ガラス付着、ガラスフリット接合、エポキシ樹脂による接着等が挙げられる。これらの接合方法は、ベース基板610及びリッド620の素材や、接合環境等により、適宜選択することができる。
また、光学フィルターデバイス600は、筐体601の外周面に露出する外側端子部616が設けられているため、光学モジュールや測定装置に対して組み込む際にも容易に配線を実施することが可能となる。
図13は、波長可変干渉フィルター5を備えた測色装置400の一例を示すブロック図である。
この測色装置400は、図13に示すように、検査対象Aに光を射出する光源装置410と、測色センサー420と、測色装置400の全体動作を制御する制御装置430とを備える。そして、この測色装置400は、光源装置410から射出される光を検査対象Aにて反射させ、反射された検査対象光を測色センサー420にて受光し、測色センサー420から出力される検出信号に基づいて、検査対象光の色度、すなわち検査対象Aの色を分析して測定する装置である。
この制御装置430としては、例えば汎用パーソナルコンピューターや、携帯情報端末、その他、測色専用コンピューターなどを用いることができる。そして、制御装置430は、図13に示すように、光源制御部431、測色センサー制御部432、及び測色処理部433などを備えて構成されている。
光源制御部431は、光源装置410に接続され、例えば利用者の設定入力に基づいて、光源装置410に所定の制御信号を出力して、所定の明るさの白色光を射出させる。
測色センサー制御部432は、上記実施形態におけるモード切替部21、フィルター制御部22、光量取得部23、及び光量補正部24として機能する。
測色処理部433は、ディテクター12により検出され、測色センサー制御部432により算出される補正光量から、検査対象Aの色度を分析する。
このようなガス検出装置の一例を以下に図面に基づいて説明する。
図15は、図14のガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。
このガス検出装置100は、図14に示すように、センサーチップ110と、吸引口120A、吸引流路120B、排出流路120C、及び排出口120Dを備えた流路120と、本体部130と、を備えて構成されている。
本体部130は、流路120を着脱可能な開口を有するセンサー部カバー131、排出手段133、筐体134、光学部135、フィルター136、波長可変干渉フィルター5、及び受光素子137(検出部)等を含む検出装置(光学モジュール)と、検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部138(処理部)、電力を供給する電力供給部139等から構成されている。また、光学部135は、光を射出する光源135Aと、光源135Aから入射された光をセンサーチップ110側に反射し、センサーチップ側から入射された光を受光素子137側に透過するビームスプリッター135Bと、レンズ135C,135D,135Eと、により構成されている。
また、図15に示すように、ガス検出装置100の表面には、操作パネル140、表示部141、外部とのインターフェイスのための接続部142、電力供給部139が設けられている。電力供給部139が二次電池の場合には、充電のための接続部143を備えてもよい。
更に、ガス検出装置100の制御部138は、図15に示すように、CPU等により構成された信号処理部144、光源135Aを制御するための光源ドライバー回路145、波長可変干渉フィルター5を制御するための電圧制御部16、受光素子137からの信号を受信する受光回路147、センサーチップ110のコードを読み取り、センサーチップ110の有無を検出するセンサーチップ検出器148からの信号を受信するセンサーチップ検出回路149、及び排出手段133を制御する排出ドライバー回路150などを備えている。
本体部130の上部のセンサー部カバー131の内部には、センサーチップ検出器148が設けられており、このセンサーチップ検出器148でセンサーチップ110の有無が検出される。信号処理部144は、センサーチップ検出器148からの検出信号を検出す
ると、センサーチップ110が装着された状態であると判断し、表示部141へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は、光学部135を通ってフィルター136に入射し、フィルター136によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が波長可変干渉フィルター5に入射する。そして、信号処理部144は、上記実施形態におけるモード切替部21、フィルター制御部22、光量取得部23、及び光量補正部24として機能する。つまり、信号処理部144は、上記各実施形態と同様にして波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56を駆動させ、受光素子137から受光回路147を介して入力された迷光量(迷光検査モードで検出)、検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光の測定光量(測定モードで検出)から、ラマン散乱光の補正光量を算出する。
信号処理部144は、上記のようにして得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータと、ROMに格納されているデータとを比較し、目的のガス分子か否かを判定し、物質の特定をする。また、信号処理部144は、表示部141にその結果情報を表示させたり、接続部142から外部へ出力したりする。
以下に、上記物質成分分析装置の一例として、食物分析装置を説明する。
この食物分析装置200は、図16に示すように、検出器210(光学モジュール)と、制御部220と、表示部230と、を備えている。検出器210は、光を射出する光源211と、測定対象物からの光が導入される撮像レンズ212と、撮像レンズ212から導入された光を分光する波長可変干渉フィルター5と、分光された光を検出する撮像部213(検出部)と、を備えている。
また、制御部220は、光源211の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部221と、波長可変干渉フィルター5を制御する電圧制御部16と、撮像部213を制御し、撮像部213で撮像された分光画像を取得する検出制御部223と、信号処理部224と、記憶部225と、を備えている。信号処理部224は、上記実施形態におけるモード切替部21、フィルター制御部22、光量取得部23、及び光量補正部24として機能する。
そして、信号処理部224は、上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部230に表示させる処理をする。
更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、光学モジュールに設けられた波長可変干渉フィルターにより特定波長の光を分光し、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このようなデータ抽出用光学モジュールを備えた測定装置により、各波長の光のデータを処理することで、光通信を実施することもできる。この際、上記各実施形態のように、迷光量を除外することで、光通信の信頼性を向上させることができる。
図17は、分光カメラの概略構成を示す模式図である。分光カメラ300は、図17に示すように、カメラ本体310と、撮像レンズユニット320と、撮像部330とを備えている。
カメラ本体310は、利用者により把持、操作される部分である。
撮像レンズユニット320は、カメラ本体310に設けられ、入射した画像光を撮像部330に導光する。また、この撮像レンズユニット320は、図17に示すように、対物レンズ321、結像レンズ322、及びこれらのレンズ間に設けられた波長可変干渉フィルター5を備えて構成されている。
撮像部330は、受光素子により構成され、撮像レンズユニット320により導光された画像光を撮像する。
このような分光カメラ300では、波長可変干渉フィルター5により撮像対象となる波長の光を透過させることで、所望波長の光の分光画像を撮像することができる。この時、迷光量を検出し、測定光量から差し引くことで、各波長に対する正確な分光画像を取得することができる。
Claims (6)
- 入射光における所定波長域の光を減少させるカットフィルターと、
前記カットフィルターを透過した光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向し、前記第一反射膜を透過した光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部と、
前記第二反射膜を透過した光を受光する受光部と、
前記ギャップ変更部を制御して、前記ギャップ寸法を前記所定波長域内の第一波長に対応した第一寸法に設定するギャップ設定部と、
を具備したことを特徴とする測定装置。 - 入射光の一部を反射し一部を透過する第一反射膜と、
前記第一反射膜に対向し、前記第一反射膜を透過した光の一部を反射し一部を透過する第二反射膜と、
前記第一反射膜及び前記第二反射膜の間のギャップ寸法を変更するギャップ変更部と、
前記第二反射膜を透過した光を受光する受光部と、
前記ギャップ変更部を制御して、前記ギャップ寸法を所定波長域内の第一波長に対応した第一寸法に設定するギャップ設定部と、
を具備し、
前記第一波長は、前記受光部における受光感度が所定の感度閾値以下となる波長である
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1または請求項2のいずれかに記載の測定装置において、
前記第一反射膜が設けられる第一基板と、前記第二反射膜が設けられる第二基板と、前記第一基板及び前記第二基板の少なくともいずれか一方に設けられ、前記ギャップ寸法が前記第一寸法になった際に他方の基板に当接するギャップ寸法規制部と、を備える
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項3に記載の測定装置において、
前記ギャップ寸法規制部は、前記第一基板及び前記第二基板を基板厚み方向から見た平面視において、前記第一反射膜及び前記第二反射膜と重ならない位置に設けられた
ことを特徴とする測定装置。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の測定装置において、
前記ギャップ寸法を前記第一寸法に設定した際に前記受光部で受光される光量を取得する光量取得部と、
前記ギャップ寸法を前記所定波長域外の第二波長に対応したギャップ寸法に変更した際に、前記受光部により受光される前記第二波長の光の光量を取得する測定部と、
前記測定部で取得された第二波長の光の光量から、前記光量取得部により取得された光量を減算して、前記第二波長の光の光量として取得する光量補正部と、
を備えることを特徴とする測定装置。 - 請求項5に記載の測定装置において、
前記測定部による測定を実施する毎に、前記ギャップ設定部は、前記ギャップ寸法を前記第一寸法に設定し、前記光量取得部において前記受光部で受光される光量を取得する
ことを特徴とする測定装置。
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