JP2019058412A - Optical sensor device - Google Patents

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秀彰 岡山
Hideaki Okayama
秀彰 岡山
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Abstract

To enable spectrum analysis in a wide range of wavelengths while maintaining a single mode condition.SOLUTION: An optical sensor includes one wide-band light source 10 and a plurality of spectroscopic elements 20 provided around the wide-band light source. Each spectroscopic element includes a light introduction part 22 for introducing only a light of a predetermined wavelength band and a predetermined input angle, a light reception part 40 for receiving the introduced light, an optical waveguide part 30 for connecting the light introduction part and the light reception part, and a wavelength selection part 36 provided to the optical waveguide part, which transmits a predetermined wavelength band. The predetermined wavelength band transmitted by the wavelength selection part is set as at least two or more different wavelength bands for each spectroscopic element.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、光導波路を利用した光センサ装置、特に、血糖値センサに用いて好適な光センサ装置に関する。   The present invention relates to an optical sensor device using an optical waveguide, and more particularly to an optical sensor device suitable for use in a blood glucose level sensor.

光を使用して血糖値を測定する装置は、採血を必要としない非侵襲の測定が可能であるので注目を集めている。このため、従来様々な技術が提案されている。この中で、光を皮膚表面から照射してその反射光を検出し、その反射光のスペクトルから皮膚内のグルコースの量を推定する技術が有力なものとして知られている。この目的で用いられる従来の装置は、バルク光学部品を組み合わせて構成されていて、病院のベッド脇で使用するような大きさのものであった。   Devices that use blood to measure blood glucose levels are drawing attention because they allow non-invasive measurements that do not require blood collection. For this reason, conventionally, various techniques have been proposed. Among them, a technique is known as a powerful technique which irradiates light from the skin surface to detect its reflected light and estimates the amount of glucose in the skin from the spectrum of the reflected light. Prior art devices used for this purpose were constructed in combination with bulk optics and were sized for use by the hospital bedside.

従って、この装置を皮膚に貼り付けて使用できるような大きさにできるなら、その用途は、医療現場のみならず、日常的な場面まで大きく広げることができる。光導波路技術は、この装置の小型化の実現のために有力な候補になる(例えば、特許文献1参照)。特にシリコンを光導波路材料として利用するシリコンフォトニクスを用いると、光回路の大幅な小型化と、CMOS技術の量産技術による低コスト化により、この装置の広範な普及に寄与できる。   Therefore, if the device can be sized so that it can be used by attaching it to the skin, its use can be widely extended not only to the medical site but also to the everyday scene. Optical waveguide technology is a strong candidate for the realization of the miniaturization of this device (see, for example, Patent Document 1). In particular, the use of silicon photonics using silicon as an optical waveguide material can contribute to the widespread use of this device due to the drastic miniaturization of optical circuits and the cost reduction by mass production of CMOS technology.

特開2011−245069号公報JP, 2011-245069, A

ここで、血糖値の測定には、例えば、1400〜1600nmの広い波長範囲でスペクトルを得ることが有用であることが最近判明しつつある。   Here, it has been recently found that it is useful to obtain a spectrum in a wide wavelength range of, for example, 1400 to 1600 nm for measurement of blood glucose level.

高精度の分光を行うには、シングルモード条件を達成することが有利であるが、光導波路は狭帯域でしかシングルモード条件が成立しない。   Although it is advantageous to achieve single mode conditions in order to perform high precision spectroscopy, the optical waveguide can only meet single mode conditions in a narrow band.

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、この発明の目的は、シングルモード条件を維持しつつ、広範囲の波長でのスペクトル解析を可能とする、光センサ装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide an optical sensor device which enables spectral analysis in a wide range of wavelengths while maintaining single mode conditions. It is in.

上述した目的を達成するために、この発明の光センサ装置は、1つの広帯域光源と、広帯域光源の周囲に設けられた複数の分光素子とを備えて構成される。   In order to achieve the object described above, the light sensor device of the present invention is configured to include one broadband light source and a plurality of spectral elements provided around the broadband light source.

各分光素子は、所定の波長帯域と所定の入力角度の光のみを導入する光導入部と、導入された光を受光する受光部と、光導入部と受光部を接続する光導波路部と、光導波路部に設けられ、所定の波長帯域を透過する波長選択部とを備える。波長選択部を透過する所定の波長帯域は、各分光素子で、少なくとも2以上の異なる波長帯域として設定される。   Each dispersive element includes a light introducing unit for introducing only light of a predetermined wavelength band and a predetermined input angle, a light receiving unit for receiving the introduced light, and an optical waveguide unit for connecting the light introducing unit and the light receiving unit. And a wavelength selection unit provided in the optical waveguide and transmitting a predetermined wavelength band. The predetermined wavelength band that transmits the wavelength selection unit is set as at least two or more different wavelength bands in each of the spectral elements.

上述した光センサ装置の実施にあたり、好ましくは、各光導入部は、広帯域光源を中心とした同心円上に配置され、所定の入力角度は、全ての分光素子で同一であるのが良い。   In the implementation of the above-described light sensor device, preferably, each light introducing unit is disposed concentrically around a broadband light source, and the predetermined input angle may be the same for all of the dispersive elements.

また、この発明の光センサ装置の他の好適実施例によれば、分光素子は、第1群と第2群に区分けされる。第1群に属する分光素子では、光導入部が、広帯域光源を中心とした、半径が第1の長さの同心円上に配置され、受光部及び光導波路部は、半径が第1の長さの同心円の内側に配置され、及び、所定の入力角度は、全ての分光素子で同一である。また、第2群に属する分光素子では、光導入部が、広帯域光源を中心とした、半径が第2の長さの同心円上に配置され、受光部及び光導波路部は、半径が第2の長さの同心円の外側に配置され、及び、所定の入力角度は、全ての分光素子で同一である。   Also, according to another preferred embodiment of the light sensor device of the present invention, the light separating element is divided into a first group and a second group. In the spectral element belonging to the first group, the light introducing part is disposed on a concentric circle of a first length whose center is a broad band light source, and the light receiving part and the optical waveguide part have a radius of the first length And the predetermined input angle is the same for all the dispersive elements. In the second group of light-splitting elements, the light introducing portion is disposed on a concentric circle of a second length whose center is a broadband light source, and the light receiving portion and the optical waveguide portion have a second radius. Located outside the concentric circles of length, and the predetermined input angle is the same for all dispersive elements.

この発明の光センサ装置によれば、広帯域光源から出力された光のスペクトルを、所定の波長帯域の光を検出する複数の分光素子で測定することにより、分光素子を伝播する光のシングルモード条件を維持しつつ、広範囲の波長でのスペクトル解析を可能とする。   According to the optical sensor device of the present invention, a single mode condition of light propagating through the spectral element is measured by measuring the spectrum of the light output from the broadband light source with a plurality of spectral elements detecting light in a predetermined wavelength band. Enables spectral analysis over a wide range of wavelengths while maintaining

第1光センサ装置の模式的な平面図である。It is a schematic plan view of a 1st optical sensor apparatus. 第1光センサ装置の模式的な断面図である。It is a typical sectional view of the 1st photosensor device. 第2光センサ装置の模式的な平面図である。It is a schematic plan view of a 2nd optical sensor apparatus. 第3光センサ装置の模式的な平面図である。It is a schematic plan view of a 3rd optical sensor apparatus.

以下、図を参照して、この発明の実施の形態について説明するが、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係については、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎない。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the shapes, sizes, and arrangement relationships of respective components are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood. In addition, although preferred embodiments of the present invention will be described below, materials and numerical conditions of each component are merely preferred embodiments. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.

(第1実施形態)
図1及び図2を参照して、この発明の第1実施形態に係る光センサ装置(以下、第1光センサ装置とも称する。)を説明する。図1及び図2は、それぞれ、第1光センサ装置の模式的な平面図及び断面図である。
First Embodiment
A light sensor device (hereinafter also referred to as a first light sensor device) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. 1 and 2 are a schematic plan view and a cross-sectional view, respectively, of the first light sensor device.

第1光センサ装置は、支持基板100上に設けられた、広帯域光源10と、複数の分光素子20とを備えて構成される。各分光素子20は、光導入部22、光導波路部30及び受光部40を備えて構成される。広帯域光源10及び各分光素子20は、光導波路コア200をパターニングするなどして形成されている。   The first light sensor device is configured to include a broadband light source 10 and a plurality of spectroscopic elements 20 provided on a support substrate 100. Each spectral element 20 includes a light introducing unit 22, an optical waveguide unit 30, and a light receiving unit 40. The broadband light source 10 and each spectral element 20 are formed by patterning the optical waveguide core 200 or the like.

支持基板100は、例えば単結晶シリコン(Si)を材料として平板状体で形成される。支持基板100上に、支持基板100の上面を被覆し、かつ、光導波路コア200を包含するクラッド300が形成されている。クラッド300は、例えば、酸化シリコン(SiO)を材料として形成される。光導波路コア200は、クラッド300よりも高い屈折率を有するSiを材料として形成される。その結果、光導波路コア200は、光の伝送路として機能し、光導波路コア200に入力された光は、光導波路コア200の平面形状に応じた伝播方向に伝播する。 The support substrate 100 is formed of, for example, a flat plate using single crystal silicon (Si) as a material. On the support substrate 100, a clad 300 which covers the upper surface of the support substrate 100 and which includes the optical waveguide core 200 is formed. The cladding 300 is formed using, for example, silicon oxide (SiO 2 ) as a material. The optical waveguide core 200 is formed of Si having a refractive index higher than that of the cladding 300. As a result, the optical waveguide core 200 functions as a light transmission path, and the light input to the optical waveguide core 200 propagates in the propagation direction according to the planar shape of the optical waveguide core 200.

なお、伝播する光が支持基板100へ逃げるのを防止するために、光導波路コア200は、支持基板100から例えば少なくとも3μm以上離間して形成されるのが好ましい。   In order to prevent the propagating light from escaping to the support substrate 100, the optical waveguide core 200 is preferably separated from the support substrate 100 by, for example, at least 3 μm or more.

広帯域光源10は、1400〜1600nmの広い波長範囲の光を発光する。広帯域光源10は、例えば、従来公知のレーザダイオード(LD)、或いは発光ダイオード(LED)を用いて構成される。   The broadband light source 10 emits light in a wide wavelength range of 1400 to 1600 nm. The broadband light source 10 is configured, for example, using a conventionally known laser diode (LD) or a light emitting diode (LED).

広帯域光源10から出力された光は、皮膚内(図2中、Bで示す。)のある深さ(図2中、Cで示す。)で乱反射される。乱反射された光は、各分光素子20に送られる。各分光素子20では、1400〜1600nmの波長範囲が数十nmの波長範囲に区分けされた1つの波長範囲の光を扱う。   The light output from the broadband light source 10 is diffusely reflected at a certain depth (indicated by C in FIG. 2) in the skin (indicated by B in FIG. 2). The diffusely reflected light is sent to each of the spectral elements 20. Each spectral element 20 handles light in one wavelength range in which the wavelength range of 1400 to 1600 nm is divided into wavelength ranges of several tens of nm.

乱反射された光は、各分光素子20の光導入部22に入力される。血糖値に相関したグルコースが皮膚内に存在するのは、皮膚下5mm程度又はそれ以上の深さである。このため、広帯域光源10と光導入部22は、5mm程度又はそれ以上の間隔で配置される。   The irregularly reflected light is input to the light introducing unit 22 of each of the light separating elements 20. Glucose correlated with blood glucose levels is present in the skin at a depth of about 5 mm or more below the skin. For this reason, the broadband light source 10 and the light introducing unit 22 are disposed at an interval of about 5 mm or more.

光導入部22には、数十nmの波長範囲の特定の入力角度で入射される光が導入される。光導入部22に導入された光は、光導波路部30に送られる。光導入部22は、例えば、グレーティングカプラであり、光導波路コア200に格子溝を設けることにより形成されている。格子溝は、光導波路コア200の上面から、厚さ方向の中途まで穿たれて形成されている。格子溝は、光の伝播方向である長さ方向に沿って、周期的に複数形成されている。格子溝が形成される周期は、各分光素子が扱う光の波長範囲と、入力角度により定められる。   The light introduced into the light introducing portion 22 at a specific input angle in a wavelength range of several tens of nm is introduced. The light introduced into the light introducing unit 22 is sent to the optical waveguide unit 30. The light introducing unit 22 is, for example, a grating coupler, and is formed by providing a grating groove in the optical waveguide core 200. The grating grooves are formed by drilling from the upper surface of the optical waveguide core 200 to the middle in the thickness direction. A plurality of grating grooves are periodically formed along the length direction which is the light propagation direction. The period in which the grating grooves are formed is determined by the wavelength range of light handled by each dispersive element and the input angle.

光導波路部30は、例えば、シングルモード光導波路34及びテーパ導波路32を備えて構成される。テーパ導波路32は、その幅が光導入部22を構成するグレーティングカプラの幅から、シングルモード光導波路34の導波路幅まで順次に変化する形状を有する。シングルモード光導波路34には、波長選択部36が設けられている。波長選択部36は、例えば、グレーティング素子などで構成され、特定の波長のみを透過させる。ここでは図示されていないが、従来公知の回析光を入力光から分離する構造、あるいは偏波ダイバーシティ構造などを取り入れることができる。   The optical waveguide unit 30 includes, for example, a single mode optical waveguide 34 and a tapered waveguide 32. The tapered waveguide 32 has a shape in which the width thereof sequentially changes from the width of the grating coupler constituting the light introducing portion 22 to the waveguide width of the single mode optical waveguide 34. The single mode optical waveguide 34 is provided with a wavelength selection unit 36. The wavelength selection unit 36 is formed of, for example, a grating element, and transmits only a specific wavelength. Although not shown here, it is possible to incorporate a conventionally known structure for separating diffracted light from input light, a polarization diversity structure, or the like.

各分光素子20では、1つの波長帯域のみを扱うので、シングルモード光導波路34は、容易にその波長帯域でシングルモード条件を達成することができ、また、波長選択部36を、性能の良い光波長フィルタで容易に設計することができる。   Since each spectral element 20 handles only one wavelength band, the single mode optical waveguide 34 can easily achieve the single mode condition in that wavelength band, and the wavelength selector 36 can be a light with good performance. It can be easily designed with wavelength filters.

シングルモード光導波路34には、光導入部22を構成するグレーティングカプラの格子間隔等で定まる、複数の、入力角度と波長帯域の組の光が送られる。この中で、その分光素子20で扱われる、特定の波長帯域の光のみが波長選択部36を透過して受光部40に入力される。   A plurality of sets of light of an input angle and a wavelength band are sent to the single mode optical waveguide 34, which are determined by the grating spacing of the grating couplers constituting the light introducing unit 22 and the like. Among these, only light of a specific wavelength band handled by the light separating element 20 is transmitted through the wavelength selection unit 36 and input to the light receiving unit 40.

受光部40は、例えば、従来公知のフォトダイオード(PD)を用いて構成される。   The light receiving unit 40 is configured using, for example, a conventionally known photodiode (PD).

なお、第1光センサ装置の広帯域光源10及び光導入部22が形成されている領域以外のクラッド300上には、遮光のための薄膜などを設けるのが良い。   In addition, it is preferable to provide a thin film or the like for light shielding on the cladding 300 other than the region where the broadband light source 10 and the light introducing portion 22 of the first light sensor device are formed.

第1光センサ装置では、各分光素子20は、広帯域光源10の周囲に設けられている。各分光素子20が備える光導入部22と、広帯域光源10との距離は互いに等しく、すなわち、光導入部22は、広帯域光源10を中心とする同心円上に設けられている。また、各光導入部22が扱う入力角度は、互いに等しく設計されている。   In the first light sensor device, each spectral element 20 is provided around the broadband light source 10. The distance between the light introducing portion 22 included in each of the light separating elements 20 and the broadband light source 10 is equal to each other, that is, the light introducing portion 22 is provided on a concentric circle centering on the broadband light source 10. Further, the input angles handled by the light introducing portions 22 are designed to be equal to one another.

これにより、各分光素子20が備える受光部40には、同じ深さで反射された光が入力される。   Thereby, the light reflected by the same depth is input into the light receiving part 40 with which each spectroscopic element 20 is provided.

各分光素子20は、それぞれ異なる波長を扱うので、第1光センサ装置全体として、皮膚内で反射される光の波長分布が測定できる。   Since each spectral element 20 handles different wavelengths, the wavelength distribution of light reflected in the skin can be measured as the entire first light sensor device.

なお、光の伝搬経路による測定結果のばらつきを考慮して、複数の分光素子の中で、同じ波長帯域を取り扱うものを設けても良い。   Among the plurality of spectral elements, one that handles the same wavelength band may be provided in consideration of variations in measurement results due to light propagation paths.

なお、光導入部22は広帯域光源10から一定の間隔、離して設けられる。光センサ装置の小型化のためには、光導波路部30、及び、受光部40を、光導入部22と広帯域光源10の間、すなわち、光導入部22が配置される同心円の内側に配置するのが良い。   The light introducing unit 22 is provided apart from the wide band light source 10 by a fixed distance. In order to miniaturize the light sensor device, the optical waveguide unit 30 and the light receiving unit 40 are disposed between the light introducing unit 22 and the broadband light source 10, that is, inside the concentric circle in which the light introducing unit 22 is disposed. That's good.

(第2実施形態)
図3を参照して、この発明の第2実施形態に係る光センサ装置(以下、第2光センサ装置とも称する。)を説明する。図3は、第2光センサ装置の模式的な平面図である。
Second Embodiment
A light sensor device according to a second embodiment of the present invention (hereinafter, also referred to as a second light sensor device) will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic plan view of the second light sensor device.

第2光センサ装置は、第1光センサ装置と、断面形状は同様であるが、平面形状が異なっている。   The second light sensor device has the same cross-sectional shape as the first light sensor device, but differs in planar shape.

第2光センサ装置の各分光素子21では、光導波路部31、及び、受光部40が、光導入部22に対して広帯域光源10とは反対側、すなわち、光導入部22が配置される同心円の外側に配置される。なお、装置の小型化のために、光導入部22、光導波路部31、及び、受光部40を結ぶ光路は曲線状に形成される。   In each dispersive element 21 of the second light sensor device, the optical waveguide portion 31 and the light receiving portion 40 are on the opposite side of the light introducing portion 22 to the wide band light source 10, that is, concentric circles in which the light introducing portion 22 is disposed. Placed outside the In addition, in order to miniaturize the device, an optical path connecting the light introducing unit 22, the optical waveguide unit 31, and the light receiving unit 40 is formed in a curved shape.

第1光センサ装置は、光導波路部30、及び、受光部40が、光導入部22が配置される同心円の内側に配置されるので、小型化の面では、第2光センサ装置よりも好ましい。一方、第2光センサ装置は、光導波路部31、及び、受光部40が、光導入部22が配置される同心円の外側に配置されるので、受光部40から信号を取り出すための配線を表面配線にできる。このため、裏面配線が必要となる第1光センサ装置に比べて製造が容易になる。   The first light sensor device is preferable to the second light sensor device in terms of miniaturization since the light waveguide portion 30 and the light receiving portion 40 are disposed inside the concentric circle in which the light introducing portion 22 is disposed. . On the other hand, in the second light sensor device, since the optical waveguide portion 31 and the light receiving portion 40 are disposed outside the concentric circle on which the light introducing portion 22 is disposed, the wiring for extracting the signal from the light receiving portion 40 is surfaced. It can be wired. For this reason, manufacture becomes easy compared with the 1st photosensor device which needs back wiring.

(第3実施形態)
図4を参照して、この発明の第3実施形態に係る光センサ装置(以下、第3光センサ装置とも称する。)を説明する。図4は、第3光センサ装置の模式的な平面図である。
Third Embodiment
A light sensor device according to a third embodiment of the present invention (hereinafter also referred to as a third light sensor device) will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic plan view of the third light sensor device.

第3光センサ装置は、第1光センサ装置及び第2光センサ装置と、断面形状は同様であるが、平面形状が異なっている。   The third light sensor device has the same cross-sectional shape as the first light sensor device and the second light sensor device but differs in planar shape.

第3光センサ装置は、複数の分光素子20及び21が、第1群と第2群に分類される。第1群に含まれる分光素子20は、第1光センサ装置と同様に、光導波路部30、及び、受光部40が、光導入部22が配置される同心円の内側に配置され、各光導入部22が扱う入力角度は互いに等しく設定される。また、第2群に含まれる分光素子21は、第2光センサ装置と同様に、光導波路部31、及び、受光部40が、光導入部22が配置される同心円の外側に配置され、各光導入部22が扱う入力角度は互いに等しく設定される。なお、図4では、第2群に含まれる分光素子21の図示を一部省略している。   In the third photosensor device, the plurality of spectroscopic elements 20 and 21 are classified into a first group and a second group. Similarly to the first light sensor device, the light waveguide portion 30 and the light receiving portion 40 of the light separating element 20 included in the first group are disposed inside a concentric circle in which the light introducing portion 22 is disposed, and each light introducing portion The input angles handled by the unit 22 are set equal to one another. Further, as in the second light sensor device, the light waveguide portion 31 and the light receiving portion 40 are disposed outside the concentric circles in which the light introducing portion 22 is disposed, as in the second light sensor device. The input angles handled by the light introducing unit 22 are set equal to one another. Note that, in FIG. 4, illustration of the spectral element 21 included in the second group is partially omitted.

第1群に含まれる各分光素子20が備える光導入部22と、広帯域光源10との距離は互いに等しく第1の長さ、すなわち、光導入部22は、広帯域光源10を中心とする半径が第1の長さの同心円上に設けられている。また、第2群に含まれる各分光素子21が備える光導入部22と、広帯域光源10との距離は互いに等しく第2の長さ、すなわち、光導入部22は、広帯域光源10を中心とする半径が第2の長さの同心円上に設けられている。さらに、第1の長さと第2の長さは、互いに異なっている。   The distance between the light introducing portion 22 included in each of the light separating elements 20 included in the first group and the broadband light source 10 is equal to each other and has a first length, that is, the light introducing portion 22 has a radius centered on the broadband light source 10 It is provided on a concentric circle of a first length. Further, the distance between the light introducing portion 22 included in each of the spectral elements 21 included in the second group and the broadband light source 10 is equal to each other, and the second length, that is, the light introducing portion 22 is centered on the broadband light source 10 A radius is provided concentrically of the second length. Furthermore, the first length and the second length are different from each other.

光導入部22と広帯域光源10との距離を2種類設けることで、血糖値に相関したグルコースが皮膚内に存在する深さに個人差があっても、対応可能になる。なお、必要に応じて、光導入部22と広帯域光源10との距離を3種類以上設けてもよい。   By providing two types of distances between the light introducing portion 22 and the broadband light source 10, it becomes possible to cope with the individual differences in the depth of glucose correlated with the blood glucose level in the skin. In addition, you may provide three or more types of distance of the light introducing part 22 and the broadband light source 10 as needed.

また、第1の長さと第2の長さを等しくして、同じ深さで反射する光の測定精度を高めてもよい。   In addition, the first length and the second length may be equalized to enhance the measurement accuracy of light reflected at the same depth.

上述した各実施形態に係る光センサ装置によれば、広帯域光源から出力された光のスペクトルを、所定の波長帯域の光を検出する複数の分光素子で測定することにより、分光素子を伝播する光のシングルモード条件を維持しつつ、広範囲の波長でのスペクトル解析を可能とする。また、シリコン光導波路を使用することにより、小型の光回路を安価に大量生産することができる。   According to the light sensor device according to each of the above-described embodiments, the light propagating through the spectral element is measured by measuring the spectrum of the light output from the broadband light source with a plurality of spectral elements that detect light in a predetermined wavelength band. Enables spectrum analysis over a wide range of wavelengths while maintaining single mode conditions of Further, by using a silicon optical waveguide, it is possible to mass-produce compact optical circuits at low cost.

また、ここでは、主に、反射光のスペクトルから皮膚内のグルコースの量を推定する例を説明したが、これに限定されず、同様の原理で、広範囲の波長でのスペクトル解析が望まれる場面でも利用可能である。   Moreover, although the example which estimates the quantity of the glucose in skin from the spectrum of reflected light mainly was demonstrated here, it is not limited to this, The scene where spectrum analysis in a wide range of wavelengths is desired by the same principle But it is available.

10 広帯域光源
20、21 分光素子
22 光導入部
30、31 光導波路部
32 テーパ導波路
34 シングルモード光導波路
36 波長選択部
40 受光部
100 支持基板
200 光導波路コア
300 クラッド
10 broadband light source
Reference Signs List 20 21 spectral element 22 light introducing part 30 31 optical waveguide part 32 tapered waveguide 34 single mode optical waveguide 36 wavelength selecting part 40 light receiving part 100 supporting substrate 200 optical waveguide core 300 cladding

Claims (7)

1つの広帯域光源と、
前記広帯域光源の周囲に設けられた複数の分光素子と
を備え、
各前記分光素子は、
所定の波長帯域と所定の入力角度の光のみを導入する光導入部と、
前記導入された光を受光する受光部と、
前記光導入部と前記受光部を接続する光導波路部と、
前記光導波路部に設けられ、前記所定の波長帯域を透過する波長選択部と
を備え、
前記波長選択部を透過する前記所定の波長帯域は、前記分光素子ごとに、少なくとも2以上の異なる波長帯域として設定される
ことを特徴とする光センサ装置。
One broadband light source,
And a plurality of spectroscopic elements provided around the broadband light source,
Each of the spectral elements is
A light introducing unit for introducing only light of a predetermined wavelength band and a predetermined input angle;
A light receiving unit that receives the introduced light;
An optical waveguide unit connecting the light introducing unit and the light receiving unit;
A wavelength selection unit provided in the optical waveguide unit and transmitting the predetermined wavelength band;
A light sensor device, wherein the predetermined wavelength band which transmits the wavelength selection unit is set as at least two or more different wavelength bands for each of the light-splitting elements.
各前記光導入部は、前記広帯域光源を中心とした同心円上に配置され、
前記所定の入力角度は、全ての前記分光素子で同一である
ことを特徴とする請求項1に記載の光センサ装置。
Each of the light introducing parts is disposed concentrically around the wide band light source,
The optical sensor device according to claim 1, wherein the predetermined input angle is the same for all of the light separating elements.
前記受光部及び前記光導波路部は、前記同心円の内側に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の光センサ装置。
The optical sensor device according to claim 2, wherein the light receiving unit and the optical waveguide unit are disposed inside the concentric circle.
前記受光部及び前記光導波路部は、前記同心円の外側に配置されている
ことを特徴とする請求項2に記載の光センサ装置。
The optical sensor device according to claim 2, wherein the light receiving unit and the optical waveguide unit are disposed outside the concentric circle.
前記分光素子は、第1群と第2群に区分けされ、
前記第1群に属する分光素子では、
前記光導入部が、前記広帯域光源を中心とした、半径が第1の長さの同心円上に配置され、
前記受光部及び前記光導波路部は、半径が第1の長さの前記同心円の内側に配置され、及び、
前記所定の入力角度は、全ての前記分光素子で同一であり、
前記第2群に属する分光素子では、
前記光導入部が、前記広帯域光源を中心とした、半径が第2の長さの同心円上に配置され、
前記受光部及び前記光導波路部は、半径が第2の長さの前記同心円の外側に配置され、
及び、
前記所定の入力角度は、全ての前記分光素子で同一である
ことを特徴とする請求項1に記載の光センサ装置。
The spectral element is divided into a first group and a second group,
In the spectral element belonging to the first group,
The light introducing unit is disposed concentrically with a radius of a first length centered on the broadband light source,
The light receiving unit and the optical waveguide unit are disposed inside the concentric circle having a first length of radius, and
The predetermined input angle is the same for all the dispersive elements,
In the spectroscopic element belonging to the second group,
The light introducing unit is disposed on a concentric circle of a second length centered on the wide band light source,
The light receiving unit and the optical waveguide unit are disposed outside the concentric circle having a second length of radius.
as well as,
The optical sensor device according to claim 1, wherein the predetermined input angle is the same for all of the light separating elements.
前記第1の長さ及び前記第2の長さが異なる
ことを特徴とする請求項5に記載の光センサ装置。
6. The light sensor device according to claim 5, wherein the first length and the second length are different.
前記第1の長さ及び前記第2の長さが等しく、
前記第1群に属する分光素子における前記所定の入力角度と、前記第2群に属する分光素子における前記所定の入力角度とが等しい
ことを特徴とする請求項5に記載の光センサ装置。
The first length and the second length are equal,
The light sensor device according to claim 5, wherein the predetermined input angle in the light separating element belonging to the first group and the predetermined input angle in the light separating element belonging to the second group are equal.
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