JP2017219330A - 分光器、分光装置及び分析装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で低価格な分光装置を得ることができる分光器を提供する。【解決手段】光が入射する光入射部と、前記光入射部より入射した光を反射する光反射部と、前記光反射部において反射された光を波長分散させる回折格子と、前記波長分散された光を反射する可動光反射部と、を有することを特徴とする分光器を提供することにより上記課題を解決する。【選択図】 図２

Description

本発明は、分光器、分光装置及び分析装置に関する。

従来、分光装置は、大型で据え置きタイプのものが殆どであり、研究者が実験室内等において、分光用途に使用することが一般的であったが、近年では、オンサイトでの分光分析のニーズが増加しており、このため、小型の分光装置の開発が行われている。分光分析における光の波長としては、紫外光、可視光、近赤外光、赤外光等の分析対象に応じて様々な波長が用いられる。生体の窓とも呼ばれている波長領域を含む近赤外光（例えば、波長８００ｎｍ〜２５００ｎｍ程度）は、生体を含めた多水分系試料において透過性が高く、試料内部における非破壊測定が可能であるため、特に有用であり、測定のニーズも高い。このため、近赤外光における小型の分光装置の開発が意欲的になされている。

例えば、小型の近赤外分光装置の構成としては、波長分散機能と集光機能とを有する分光素子である凹面回折格子と、分光された光を検出する一次元アレイセンサとにより形成されているものがある。一次元アレイセンサには、波長が〜１１００ｎｍの可視領域から近赤外領域に検出感度を有するＳｉフォトダイオードや、波長が９００ｎｍ〜２５００ｎｍの近赤外領域に検出感度を有するＩｎＧａＡｓフォトダイオード等が用いられる。

しかしながら、凹面回折格子と一次元アレイセンサとを用いた分光装置は、高価で大きなアレイセンサを用いる必要があるため、小型で低価格な分光装置を形成することのできる分光器が求められている。

本実施の形態の一観点によれば、光が入射する光入射部と、前記光入射部より入射した光を反射する光反射部と、前記光反射部において反射された光を波長分散させる回折格子と、前記波長分散された光を反射する可動光反射部と、を有することを特徴とする。

開示の分光器によれば、小型で低価格な分光装置を得ることができる。

分光装置の構造図 第１の実施の形態における分光器の構造図 第１の実施の形態における分光器の可動光反射部の断面図 第１の実施の形態における分光器の可動光反射部の上面図 第１の実施の形態における分光装置の構造図 第１の実施の形態における他の分光装置の構造図 第１の実施の形態における分光器の変形例の説明図（１） 第１の実施の形態における分光器の変形例の説明図（２） 第２の実施の形態における分光器の構造図 第２の実施の形態における分光器の変形例の説明図（１） 第２の実施の形態における分光器の変形例の説明図（２） 第３の実施の形態における分光器の説明図（１） 第３の実施の形態における分光器の説明図（２） 第３の実施の形態における分光器の説明図（３） 第３の実施の形態における分光器の説明図（４） 第３の実施の形態における分光器の説明図（５） 第４の実施の形態における分析装置の構造図

本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

〔第１の実施の形態〕
最初に、分光装置について説明する。図１は、凹面回折格子を用いた一般的な分光装置の構成を示す。この分光装置では、基板９００に形成されたスリット９０１から入射した入射光は、凹面回折格子９０２によって波長分散される。凹面回折格子９０２によって波長分散された光は、基板９００に形成されたフォトディテクタアレイ９０３に入射し、フォトディテクタアレイ９０３において、波長分散された入射光の光のスペクトルが得られる。

この構造の分光装置では、測定可能な波長領域を決める要因の一つとして、フォトディテクタアレイ９０３を形成しているフォトディテクタの感度波長領域があるが、フォトディテクタの感度波長は、フォトディテクタを形成している材料によって定まる。一般的に使用されているＳｉのフォトダイオードでは、検出可能な波長領域は１１００ｎｍまでであるが、これよりも長い波長領域の測定を行うためには、ＩｎＧａＡｓ等の化合物半導体のフォトダイオードを用いる必要がある。化合物半導体のフォトダイオードは、単画素のものであれば比較的安価であるが、フォトダイオードアレイのようなアレイ素子は高価であるため、アレイ素子を用いた分光装置は高価となり、一般に普及可能な価格帯のものを作製することは困難であった。このため、従来型の凹面回折格子を使った分光器において、小型で安価な検出波長領域の広い分光装置がなかった。

（分光器及び分光装置）
次に、第１の実施の形態における分光器について、図２から図４に基づき説明する。尚、図２は、本実施の形態における分光装置の断面図であり、図３は、本実施の形態における分光装置の可動光反射部が形成されている部分の断面図であり、図４は、可動光反射部が形成されている部分の上面図である。尚、図３（ａ）は、図４における一点鎖線４Ａ−４Ｂにおいて切断した断面図であり、図３（ｂ）は、図４における一点鎖線４Ｃ−４Ｄにおいて切断した断面図である。

本実施の形態における分光器は、第１の基板１０と第２の基板２０により形成されている。第１の基板１０には、第１の基板１０の一方の面から他方の面を貫通する光入射部１１、光出射部１２が設けられており、第１の基板１０の一方の面には、光入射部１１と光出射部１２との間に、凹面回折格子１３が形成されている。尚、凹面回折格子１３とは、凹面に回折格子が形成されているものである。

第２の基板２０には、一方の面に、光反射部２１と可動光反射部３０とが設けられている。可動光反射部３０は、図３に示されるように、紙面に対し垂直方向の回転軸３３により回転可能な状態で設置されている。本実施の形態においては、光反射部２１及び可動光反射部３０における光の反射面は平面となっている。

図３に示すように、可動光反射部３０は、薄板部３１と、薄板部３１の表面に形成された反射膜３２により形成されている。反射膜３２が形成されている面とは反対側の薄板部３１の裏面側、即ち、可動光反射部３０の裏面側は、第２の基板２０の一部が除去されており、空間２２が形成されている。図４に示されるように、可動光反射部３０は、回転支持部３４により第２の基板２０と接続されている。従って、可動光反射部３０は、回転支持部３４により第２の基板２０に中空状に支持されており、回転支持部３４が回転軸となり、図３における矢印に示すように、回転させることができる。即ち、可動光反射部３０は、可動光反射部３０における反射膜３２と平行となる回転軸３３を中心に回転させることができる。

本実施の形態においては、回転支持部３４の近傍に、可動光反射部３０を回転させるための駆動部３５が設けられており、駆動部３５には駆動制御部３６が接続されている。従って、駆動制御部３６の制御に基づき、駆動部３５により可動光反射部３０を回転させることができる。駆動部３５には、圧電素子により形成された駆動素子３５ａが形成されている。尚、可動光反射部３０における回転軸は、図３（ａ）における紙面に対し垂直方向であり、図４においては、一点鎖線４Ｅ−４Ｆで示される。また、可動光反射部３０を回転軸３３を中心に回転させる駆動方式等は、上記に限定されるものではない。駆動部３５は、圧電素子により形成された駆動素子３５ａを用いた圧電方式に限定されるものではなく、静電方式や電磁駆動方式等であってもよく、可動光反射部３０を回転軸３３を中心に回転させる駆動方式であれば方式は問わない。駆動制御部３６は、便宜上、外部より接続されている状態を示しているが、第２の基板２０の上に集積化して形成してもよい。

図２における破線矢印は、光入射部１１より入射したある波長の光の光路を示す。本実施の形態における分光器は、第１の基板１０の他方の面より光入射部１１に光が入射する。光入射部１１に入射した光は、第２の基板２０の光反射部２１において反射され、第１の基板１０の凹面回折格子１３に入射し、凹面回折格子１３において波長分散される。凹面回折格子１３において波長分散された光は、第２の基板２０の可動光反射部３０において反射され、第１の基板１０の光出射部１２において集光し結像する。即ち、凹面回折格子１３は、光を波長分散させる機能と、光出射部１２の位置に集光させる機能とを有している。可動光反射部３０は、凹面回折格子１３により波長分散された光を光出射部１２の位置で走査する機能を有している。

本実施の形態における分光器は、可動光反射部３０を回転軸３３を中心に、回転させることにより、光出射部１２に集光された波長分散された光を走査することができるため、光出射部１２より出射される光の波長を変えることができる。尚、可動光反射部３０は、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）プロセスを用いて、回転可能な構造に形成することができる。可動光反射部３０の構造は、上記の構造に限定されるものではなく、上記と同様に、可動光反射部３０を回転させることができるものであれば、どのような構造のものであってもよい。

本実施の形態における分光器は、第１の基板１０と第２の基板２０は、第１の基板１０の一方の面と第２の基板２０の一方の面とを対向させた状態で、第１の基板１０と第２の基板２０の間に設けられたスペーサ４０により固定されている。この際、第１の基板１０と第２の基板２０は、所望の位置となるように位置合わせがなされる。

また、本実施の形態における分光装置は、図５に示すように、光出射部１２の第１の基板１０の他方の面の側に光検出素子５０が設けられている。凹面回折格子１３において波長分散された光は、可動光反射部３０で反射され、光出射部１２に集光されるが、可動光反射部３０を回転軸３３を中心に回転させると、光出射部１２に集光される光の波長が変化する。これにより、分光された光を光出射部１２の第１の基板１０の他方の面の側に設けられた光検出素子５０により検出することができる。即ち、可動光反射部３０を回転させることにより、光検出素子５０により、分光された光を波長ごとに時系列で検出することができる。

本実施の形態における分光装置では、可動光反射部３０により、波長分散により分光された光を走査することができる。このため、図１に示される分光装置のように、光検出素子としてアレイセンサを用いることなく、単画素のセンサであっても、分光された光のスペクトルを得ることができる。従って、本実施の形態においては、安価で、小型な分光装置を得ることができる。

尚、分光装置を小型にする方法としては、例えば、凹面回折格子を回転させる構成にすることも考えられる。しかしながら、本実施の形態における分光装置では、可動光反射部３０を回転させることにより、凹面回折格子を回転させるよりも少ない回転角度で、所望の波長範囲における分光された光のスペクトルを得ることができる。

一般的に回折格子の回転角をφとすると、分光して光出射部から得られる波長λはｓｉｎφに比例することが知られている。また、反射部材で光を反射させた場合、反射部材の回転角θに対して反射光は２θの角度変化が得られることが知られている。よって、反射部材を回転させた場合には、回折格子を回転させた場合に比べて、所望の波長を走査するために必要な回転角を低減することができる。回転角が小さくなれば、駆動力を低減することができ、駆動力を得るための電圧や電流を低減することが可能となる。これにより、耐圧の緩和による小型化、電流の低減による低消費電力駆動等、電池の小型化等が可能となり分光器のさらなる小型化、低コスト化が可能となる。また、回転角が小さくなれば、回転支持部３４のねじれ量を低減でき、回転支持部３４に生じる応力を低減することができるため、反射部材の回転角度の安定性や、回転支持部３４の信頼性等を向上させることができる。尚、本実施の形態においては、可動光反射部と回折格子の双方を回転させるものであってもよい。

（製造方法）
次に、本実施の形態における分光器の製造方法について説明する。本実施の形態における分光器の製造方法としては、例えば、第１の基板１０及び第２の基板２０に、Ｓｉ基板を用いた方法が考えられる。この場合、第１の基板１０の一方の面には、凹面回折格子１３をナノインプリントやグレースケールマスクを用いたドライエッチング等により形成し、光入射部１１、光出射部１２をウェットプロセスまたはドライプロセスの異方性エッチング等により形成する。

また、第２の基板２０の一方の面には、光反射部２１の反射面及び可動光反射部３０の反射膜３２をＡｇ、Ａｌ、Ａｕ等の金属薄膜を成膜することにより形成する。可動光反射部３０の薄板部３１の周辺部は、Ｓｉの異方性ウェットエッチングや異方性ドライエッチング等のＭＥＭＳプロセスを用いて、可動光反射部３０の裏面側に空間を形成し、可動光反射部３０が回転することができるようにする。

第１の基板１０と第２の基板２０は、第１の基板１０の一方の面と第２の基板２０の一方の面とを対向させた状態で、凹面回折格子１３、光反射部２１、可動光反射部３０が所望の位置及び所望の距離となるように位置合わせをし、スペーサ４０を介して固定する。この固定の際には、例えば、固定部材等を用いる。また、第１の基板１０と第２の基板２０における基板の厚さで、光反射部２１と凹面回折格子１３との間、凹面回折格子１３と可動光反射部３０との間の距離が、所望の距離になる場合には、第１の基板１０と第２の基板２０を直接貼り合わせてもよい。

上記においては、分光器の製造方法の一例を示したが、第１の基板１０と第２の基板２０を形成している基板や、反射面等の材料、製造工程の順序、個々の形成方法等は、これらに限定されるものではない。

尚、図５に示される光検出素子５０は、例えば、Ｓｉにより形成される光検出素子であれば、第１の基板１０となるＳｉ基板あるいはＳＯＩ（Silicon on Insulator）基板の他方の面に、Ｓｉのフォトダイオードを形成してもよい。この場合、ＣＭＯＳ（complementary metal oxide semiconductor）プロセスにより形成してもよい。また、ＧｅやＩｎＧａＡｓ等により形成される光検出素子であれば、ＧｅやＩｎＧａＡｓ等により形成されている光検出素子のチップを第１の基板１０の他方の面にチップ実装してもよい。第１の基板１０における光検出素子５０の形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。

（変形例）
本実施の形態における分光装置は、図６に示すように、第１の基板１０の一方の面の光出射部１２が形成されていた位置に、光検出素子５１を形成したものであってもよい。この場合、光検出素子５１は、分光器の内側に、第１の基板１０に一体として形成されるため、より一層分光器を小型化することができる。また、分光器の外側に光検出素子を設けた場合と比べて、光出射部１２と光検出素子との位置、距離、角度の調整が不要となるため、製造工程等が簡略化され、更なる低コスト化が可能となる。また、この分光装置においては、第１の基板１０に光出射部１２を形成しなくともよい。

光検出素子５１は、光検出素子５０と同様のものであってもよい。光検出素子５１は、例えば、Ｓｉにより形成される光検出素子であれば、第１の基板１０を形成しているＳｉ基板あるいはＳＯＩ基板上にＳｉのフォトダイオードをＣＭＯＳプロセスにより形成してもよい。また、ＧｅやＩｎＧａＡｓ等により形成される光検出素子であれば、ＧｅやＩｎＧａＡｓ等により形成されている光検出素子のチップを第１の基板１０の一方の面にチップ実装してもよい。第１の基板１０における光検出素子５１の形成方法は、上記の方法に限定されるものではない。

尚、図５に示す構造の分光装置は、第１の基板１０の他方の面の側、即ち、光検出器の外側に形成されている。よって、図６に示す構造の分光装置と比べて、第１の基板１０の厚さの分だけ凹面回折格子１３の焦点距離を延ばすことができ、この分、分光装置の分解能が向上する。

また、本実施の形態における分光器は、スペーサ４０を用いることなく、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせることにより作製したものであってもよい。例えば、図７（ａ）に示すように、第１の基板１０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第１の基板１１０を用いて、第１の基板１１０と第２の基板２０とを直接貼り合わせたものであってもよい。また、図７（ｂ）に示すように、第２の基板２０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第２の基板１２０を用いて、第１の基板１０と第２の基板１２０とを直接貼り合わせたものであってもよい。

また、本実施の形態は、図８（ａ）に示すように、厚さが薄く、可動光反射部３０の裏面の空間が他方の面まで貫通している第２の基板２０ａを用いてもよい。具体的には、第１の基板１０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第１の基板１１０を用いて、第１の基板１１０と第２の基板２０ａとを直接貼り合わせたものであってもよい。また、図８（ｂ）に示すように、第２の基板２０ａとスペーサ４０とが一体化されている構造の第２の基板１２０ａを用いて、第１の基板１０と第２の基板１２０ａとを直接貼り合わせたものであってもよい。

〔第２の実施の形態〕
次に、第２の実施の形態における分光器について説明する。本実施の形態における分光器は、図９に示すように、第１の基板１０の一方の面に平面回折格子１１３を形成し、第２の基板２０の一方の面に、凹面光反射部１２１及び凹面可動光反射部１３０を形成した構造のものである。尚、平面回折格子１１３とは、平面に回折格子が形成されているものであり、凹面可動光反射部１３０は、表面の反射面が凹面で形成されているものである。

本実施の形態における分光器では、第１の基板１０の他方の面より光入射部１１に入射する。光入射部１１に入射した光は、凹面光反射部１２１において反射されることにより平行光になり、平面回折格子１１３に入射する。平面回折格子１１３に入射した光は、平面回折格子１１３において波長分散され、凹面可動光反射部１３０において反射され、光出射部１２の位置に集光する。

凹面可動光反射部１３０は、第１の実施の形態における可動光反射部３０と同様に回転軸１３３を中心に回転可能であり、光出射部１２の位置において、波長分散された光を走査することができる。従って、光検出素子にアレイセンサを用いなくとも、単画素のセンサにより分光された光のスペクトルを取得することができるため、分光器を安価で小型にすることができる。

また、本実施の形態における分光器では、波長分散の機能は平面回折格子１１３により、コリメートと集光の機能は凹面形状の凹面光反射部１２１及び凹面可動光反射部１３０により実現することができ、各々機能分離されている。このため、凹面回折格子１３を用いた構造の第１の実施の形態における分光器と比べて、各々の部分の設計自由度が向上するため、より高精度な分光性能を得ることができる。

本実施の形態においては、平面回折格子１１３は、第１の基板１０の一方の面に、エッチングやナノインプリントの技術を用いて形成することができる。また、凹面光反射部１２１や凹面可動光反射部１３０における凹面形状は、第２の基板２０の一方の面に、エッチングやナノインプリントの技術を用いて形成することができる。これらの凹面に形成される反射膜は、ＡｇやＡｌ等の金属薄膜を成膜することにより形成することができる。凹面可動光反射部１３０の可動部分については、ＭＥＭＳプロセスにより、回転可能な構造で形成することができる。

尚、本実施の形態における分光装置は、第１の実施の形態と同様に、第１の基板１０の光出射部１２の外側または内側に相当する部分に、光検出素子が設けられている。

（変形例）
また、本実施の形態における分光器は、スペーサ４０を用いることなく、第１の基板と第２の基板とを貼り合わせることにより作製したものであってもよい。例えば、図１０（ａ）に示すように、第１の基板１０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第１の基板１１０を用いて、第１の基板１１０と第２の基板２０とを直接貼り合わせたものであってもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、第２の基板２０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第２の基板１２０を用いて、第１の基板１０と第２の基板１２０とを直接貼り合わせたものであってもよい。

また、本実施の形態は、図１１（ａ）に示すように、厚さが薄く、凹面可動光反射部１３０の裏面の空間が他方の面まで貫通している第２の基板２０ａを用いてもよい。具体的には、第１の基板１０とスペーサ４０とが一体化されている構造の第１の基板１１０を用いて、第１の基板１１０と第２の基板２０ａとを直接貼り合わせたものであってもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、第２の基板２０ａとスペーサ４０とが一体化されている構造の第２の基板１２０ａを用いて、第１の基板１０と第２の基板１２０ａとを直接貼り合わせたものであってもよい。

尚、上記以外の内容については、第１の実施の形態と同様である。

〔第３の実施の形態〕
次に、第３の実施の形態における分光器について説明する。本実施の形態における分光器は、分光器の内部に、光反射部等が複数設けられている構造のものである。尚、破線矢印は、光入射部より光検出器に入射した光の光路を示す。本実施の形態は、図１２〜図１４に示されるように、第２の基板２２０に、光入射部２２１及び光出射部２２２が形成されている構造のものであってもよい。

本実施の形態における分光器の一例を図１２（ａ）に示す。この分光器は、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、凹面回折格子１３、光反射部２１３が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、光入射部２２１、光出射部２２２、光反射部２２３、可動光反射部３０が形成されている。第１の基板２１０と第２の基板２２０とは、第１の基板２１０の一方の面と第２の基板２２０の一方の面とを対向させた状態で、スペーサ４０を介し接合されている。

図１２（ａ）に示す分光器では、第２の基板２２０の他方の面の側から光入射部２２１に光が入射する。光入射部２２１より入射した光は、光反射部２１２及び光反射部２２３において反射され、凹面回折格子１３に入射し、凹面回折格子１３において波長分散される。凹面回折格子１３において波長分散された光は、可動光反射部３０及び光反射部２１３において反射され、光出射部２２２において集光されて出射される。本実施の形態における分光器では、第１の実施の形態等と同様に、可動光反射部３０を回転軸３３を中心に回転させることにより、光出射部２２２において、時系列的に分光された光を検出することができる。

また、本実施の形態の分光器は、図１２（ｂ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、凹面回折格子１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、光反射部２２３、光反射部２２４が形成されていてもよい。

また、図１３（ａ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、平面回折格子１１３、光反射部２１３が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面可動光反射部１３０が形成されていてもよい。また、図１３（ｂ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、平面回折格子１１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面光反射部２２６が形成されていてもよい。

また、本実施の形態における分光器は、図１４に示されるように、可動光反射部が複数設けられているものであってもよい。具体的には、図１４（ａ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、平面回折格子１１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面可動光反射部１３０が形成されていてもよい。また、図１４（ｂ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、光反射部２１２、凹面回折格子１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、光反射部２２３、可動光反射部２３０が形成されていてもよい。尚、可動光反射部２３０は、可動光反射部３０と同様に、回転軸２３３を中心に回転する。

また、本実施の形態における分光器は、図１５に示されるように、第１の実施の形態と同様に、第１の基板２１０に光入射部１１及び光出射部１２が形成されている構造のものであってもよい。この場合には、図１５（ａ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、平面回折格子１１３、光反射部２１３が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面可動光反射部１３０、光反射部２２７が形成されていてもよい。また、図１５（ｂ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、平面回折格子１１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面光反射部２２６、光反射部２２７が形成されていてもよい。

また、本実施の形態における分光器は、図１６に示されるように、第１の基板２１０に光入射部１１が形成されており、第２の基板２２０に光出射部２２２が形成されている構造のものであってもよい。この場合には、図１６（ａ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、平面回折格子１１３、光反射部２１３が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面可動光反射部１３０が形成されていてもよい。また、図１６（ｂ）に示すように、第１の基板２１０の一方の面に、平面回折格子１１３、可動光反射部３０が形成されており、第２の基板２２０の一方の面に、凹面光反射部２２５、凹面光反射部２２６が形成されていてもよい。

尚、本実施の形態における分光装置は、光出射部１２または光出射部２２２の外側または内側に、光検出素子が設置されている。

また、上記第１の実施の形態から第３の実施の形態において、第１の基板１０上に光入射部１１と光出射部１２を設けているが、第１の基板１０とは別個のスリットとして光入射部１１と光出射部１２を別途設けてもよい。
〔第４の実施の形態〕
次に、第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第１の実施の形態から第３の実施の形態における分光器又は分光装置を用いたモバイル型の分析装置である。

本実施の形態におけるモバイル型の分析装置３００は、図１７に示されるように、光源３１１、分光装置３１２、駆動回路３１４、処理回路３１５、これらの動力源であるバッテリー３１６等が搭載されている。分光装置３１２は、例えば、第１の実施の形態における分光装置である。駆動回路３１４は、光源３１１、分光装置３１２を駆動し、処理回路３１５は、検出された信号の増幅・Ａ／Ｄ変換・通信等を行う。尚、本実施の形態におけるモバイル型の分析装置は、分光装置３１２には、第２の実施の形態または第３の実施の形態における分光器を用いてもよい。また、光検出素子は分光器の出射光側に設ける。

本実施の形態においては、光源３１１から出射された出射光３２１は被測定物３３０に照射され、被測定物３３０内で拡散反射する。拡散反射された光３２２は分光装置３１２に入射し、分光装置３１２に設けられた光検出素子により検出される。これにより、本実施の形態における分析装置３００では、被測定物３３０の分子構造に特徴的な波長スペクトルを得ることができる。

本実施の形態においては、分析装置３００には、第１の実施の形態から第３の実施の形態における分光装置を用いているため、分析装置３００を小型で、安価にすることができ、分析装置３００のモバイル性を向上させることができる。

以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。

１０ 第１の基板
１１ 光入射部
１２ 光出射部
１３ 凹面回折格子
２０ 第２の基板
２１ 光反射部
３０ 可動光反射部
３１ 薄板部
３２ 反射膜
３３ 回転軸
３４ 回転支持部
４０ スペーサ
５０ 光検出素子
１１３ 平面回折格子
１２１ 凹面光反射部
１３０ 凹面可動光反射部

特開２０１５−１４８４８５号公報 米国特許出願公開第２０１２／０２３６３８２号公報

Claims (16)

1. 光が入射する光入射部と、
   前記光入射部より入射した光を反射する光反射部と、
   前記光反射部において反射された光を波長分散させる回折格子と、
   前記波長分散された光を反射する可動光反射部と、
   を有することを特徴とする分光器。
2. 前記可動光反射部を回転させるための駆動部と、を有し、
   前記駆動部を用いて前記可動光反射部の回転が制御されることを特徴とする請求項１に記載の分光器。
3. 前記光反射部は、複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の分光器。
4. 前記回折格子は、凹面に形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の分光器。
5. 前記可動光反射部は、表面が凹面で形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の分光器。
6. 前記光反射部は、表面が凹面で形成されていることを特徴とする請求項５に記載の分光器。
7. 第１の基板と第２の基板により形成されており、
   前記第１の基板には、前記光入射部と、前記回折格子が設けられており、
   前記第２の基板には、前記光反射部と、前記可動光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の分光器。
8. 第１の基板と第２の基板により形成されており、
   前記第１の基板には、前記光入射部と、前記回折格子と、前記可動光反射部が設けられており、
   前記第２の基板には、前記光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の分光器。
9. 第１の基板と第２の基板により形成されており、
   前記第１の基板には、前記回折格子が設けられており、
   前記第２の基板には、前記光入射部と、前記光反射部と、前記可動光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の分光器。
10. 第１の基板と第２の基板により形成されており、
    前記第１の基板には、前記回折格子と、前記可動光反射部が設けられており、
    前記第２の基板には、前記光入射部と、前記光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の分光器。
11. 前記第２の基板にも、可動光反射部が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の分光器。
12. 前記可動光反射部は、前記第１の基板または前記第２の基板に、回転支持部により回転可能な状態で支持されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の分光器。
13. 前記第１の基板または前記第２の基板のうちのいずれかには、前記可動光反射部において反射された光が出射する光出射部が設けられていることを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の分光器。
14. 請求項１３に記載の分光器と、
    前記光出射部より出射される光を検出する光検出素子と、
    を有することを特徴とする分光装置。
15. 請求項７から１２のいずれかに記載の分光器と、
    前記第１の基板または前記第２の基板のうちのいずれかにおいて、前記可動光反射部において反射された光が集光する位置に設けられた光検出素子と、
    を有することを特徴とする分光装置。
16. 請求項１３または１４に記載の分光装置と、
    光源と、
    を有し、
    前記光源から被測定物に光を照射し、前記被測定物からの光を前記分光装置により分光し、前記被測定物における波長スペクトルを得ることを特徴とする分析装置。

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