JP6142479B2 - Spectrometer - Google Patents
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Description
本発明は、電子機器に関する。 The present invention relates to an electronic device.
従来、光源から光を射出させ、測定対象により反射された光を分光素子に入射させ、分光素子により取り出された光を検出する分光測定装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の分光測定装置では、白色光源により測定物体を照明し、チューナブルフィルターを通して得られるモノクロ画像を撮像素子で撮像する構成が採られている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a spectroscopic measurement apparatus that emits light from a light source, makes light reflected by a measurement target incident on a spectroscopic element, and detects the light extracted by the spectroscopic element is known (see, for example, Patent Document 1).
The spectroscopic measurement apparatus described in Patent Document 1 employs a configuration in which a measurement object is illuminated with a white light source and a monochrome image obtained through a tunable filter is captured by an image sensor.
ところで、近年、分光測定装置として、小型で携帯可能な装置が望まれている。しかしながら、上記特許文献1に記載のようなチューナブルフィルターを用いた装置では、構成が複雑となって小型化に対応することが困難となる。また、チューナブルフィルターを駆動するための駆動電力も大きく、携帯型装置に対応した省電力化が困難であるという課題がある。
更に、特許文献1に記載の装置のように、白色光源を測定物体に対して照射する場合、分光画像として使用されない不要な波長域の光も光源から射出されることになる。このような不要な波長域の光を光源から発する構成では、光源の省電力化を図ることができず、その結果、装置の省電力化が困難となり、特に、電力供給量が限られる携帯型の小型装置に適さないという課題がある。
By the way, in recent years, a small and portable device is desired as a spectroscopic measurement device. However, in an apparatus using a tunable filter as described in Patent Document 1, the configuration is complicated and it is difficult to cope with downsizing. Further, the driving power for driving the tunable filter is large, and there is a problem that it is difficult to save power corresponding to the portable device.
Furthermore, when a white light source is irradiated onto a measurement object as in the apparatus described in Patent Document 1, light in an unnecessary wavelength region that is not used as a spectral image is emitted from the light source. In such a configuration that emits light in an unnecessary wavelength range from the light source, it is not possible to achieve power saving of the light source. As a result, it becomes difficult to save power of the apparatus, and in particular, a portable type in which the power supply amount is limited. There is a problem that it is not suitable for a small device.
本発明は、必要な波長域の光源のみを点灯させることにより消費電力を低く抑え、さらに小型化が可能な電子機器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an electronic device that can reduce power consumption by turning on only a light source in a necessary wavelength range and can be miniaturized.
本発明の一態様は、複数の光源と、ギャップを介して対向する2つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、制御部と、を備え、前記複数の光源の各々は発光波長域がそれぞれ異なり、前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第1のギャップに設定して第1の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第2の波長の光を取り出すために前記ギャップを第2のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、消灯していた前記複数の光源のうちの第1の光源を点灯させ、前記複数の光源のうちの点灯していた第2の光源を消灯させることを特徴とする。
上記の本発明に係る電子機器は、複数の光源と、ギャップを介して対向する2つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、前記2つの反射膜により所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、制御部と、を備え、前記複数の光源の各々は発光波長域がそれぞれ異なり、前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第1のギャップに設定して第1の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第2の波長の光を取り出すために前記ギャップを第2のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、前記光源の点灯及び消灯を切り替えることを特徴とする。
本発明の電子機器は、発光する波長域が異なる複数の光源と、所定のギャップを介して対向する2つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、前記2つの反射膜により所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターにより取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、を備え、前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第1のギャップに設定して第1の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第2の波長の光を取り出すために前記ギャップを第2のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、前記光源の点灯及び消灯を切り替えることを特徴とする。
One aspect of the present invention includes a wavelength tunable interference filter that includes a plurality of light sources, two reflective films that face each other through a gap, and a gap changing unit that changes the gap, and that extracts light of a predetermined wavelength, and a control unit Each of the plurality of light sources has a different emission wavelength range, and the control unit emits light in the emission wavelength range corresponding to the wavelength of the light extracted by the variable wavelength interference filter among the plurality of light sources. A light source control means for turning on an emitted light source and turning off the other light sources; and a filter control means for controlling the gap changing section to change the wavelength of light taken out by the variable wavelength interference filter. The control unit is configured to perform the second wave in the subsequent measurement after the filter control unit sets the gap to the first gap and extracts the light having the first wavelength. The first light source among the plurality of light sources that has been turned off is turned on until the gap is changed to the second gap in order to take out the light, and when the measurement is not performed, The second light source that has been turned on is turned off.
The electronic apparatus according to the present invention includes a plurality of light sources, two reflective films facing each other through a gap, and a gap changing unit that changes the gap, and the two reflective films emit light having a predetermined wavelength. A variable wavelength interference filter to be extracted; and a control unit, wherein each of the plurality of light sources has a different emission wavelength range, and the control unit is configured to select a wavelength of light to be extracted by the variable wavelength interference filter from the plurality of light sources. A light source control means for turning on a light source that emits light in a light emission wavelength range corresponding to the above and turning off the other light sources, and a filter for changing the wavelength of light taken out by the wavelength variable interference filter by controlling the gap changing unit And the light source control means, after the filter control means sets the gap as the first gap and takes out light of the first wavelength. In the subsequent measurement, the light source is switched on and off until the gap is changed to the second gap in order to extract the light of the second wavelength and when the measurement is not performed. It is characterized by.
An electronic apparatus according to the present invention includes a plurality of light sources having different wavelength ranges to emit light, two reflective films facing each other through a predetermined gap, and a gap changing unit that changes the gap. A wavelength tunable interference filter that extracts light having a wavelength of λ, and a control unit, wherein the control unit emits light in a light emission wavelength range corresponding to the wavelength of light extracted by the wavelength tunable interference filter among the plurality of light sources. A light source control means for turning on an emitted light source and turning off the other light sources; and a filter control means for controlling the gap changing section to change the wavelength of light extracted by the wavelength variable interference filter. The control means performs measurement after the filter control means sets the gap to the first gap and takes out the light of the first wavelength. Between the gaps in order to take out light of the second wavelength to be changed to the second gap, when not and the measurement, and switches the lighting and extinguishing of the light source.
本発明では、電子機器に、反射膜間ギャップを介して互いに対向する反射膜を有する波長可変干渉フィルターが設けられている。このような波長可変干渉フィルターは、例えば各反射膜が形成された基板を対向配置することで構成することができ、他のチューナブルフィルター(例えば、LCTFやAOTF等)を用いる場合に比べて、構成の簡略化が図れ、装置の小型化を図ることができる。
また、本発明では、発光波長域が異なる複数の光源を備えており、光源制御手段は、波長可変干渉フィルターにより取り出す目的波長の光を発光する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる。このため、例えばハロゲンランプ等の白色光源を用いる場合に比べて、不要な波長域の光をカットでき、その分、光源駆動に係る電力消費を抑えることができる。これにより、供給電力が限られる携帯型の装置においても省電力化を図ることができる。
したがって、本発明では、消費電力が低く、小型化が可能な電子機器を提供することができる。
In the present invention, the electronic device is provided with a variable wavelength interference filter having reflection films facing each other with a gap between the reflection films. Such a wavelength tunable interference filter can be configured by, for example, opposingly arranging the substrates on which the respective reflection films are formed, and compared with the case where other tunable filters (for example, LCTF, AOTF, etc.) are used. The configuration can be simplified and the apparatus can be miniaturized.
In the present invention, a plurality of light sources having different emission wavelength ranges are provided, and the light source control means turns on a light source that emits light of a target wavelength extracted by the variable wavelength interference filter, and turns off the other light sources. For this reason, compared with the case where white light sources, such as a halogen lamp, are used, the light of an unnecessary wavelength range can be cut, and the power consumption concerning a light source drive can be suppressed by that much. As a result, power saving can be achieved even in a portable device with limited supply power.
Therefore, according to the present invention, an electronic device with low power consumption and capable of being downsized can be provided.
一方、取り出す光の波長に対応して光源を切り替える構成とすると、光源切り替え時の遅延や、切り替えた光源から安定した光が射出されるまでの遅延が発生することが考えられる。また、波長可変干渉フィルターでは、反射膜間ギャップを変更した後、反射膜間ギャップの変動がなくなり、安定して目的波長の光が取り出される状態になるまでの時間(波長安定化時間)だけ待機する必要がある。したがって、これらの光源駆動に係る遅延時間や波長安定化時間により、電子機器における各種処理に要する時間が長くなることが考えられる。例えば、電子機器として、光源からの光を測定対象に反射させ、その反射光から所定の波長の光を波長可変干渉フィルターにより取り出して分光測定を実施する場合、光源の安定駆動、波長可変干渉フィルターの安定駆動の双方に時間を要する。また、光源から射出された光から、波長可変干渉フィルターにより所望の波長を選択して出力させる照明装置等においても同様に、光源の安定駆動、波長可変干渉フィルターの安定駆動の双方に時間を要する。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターにおける反射膜間ギャップの変更時に、点灯させる光源を切り替える処理を行う。すなわち、波長安定化時間の間に、光源を切り替えて、安定した光が光源から射出される状態にする。これにより、光源の切り替えに要する遅延や、光源から安定した光が射出されるまでの時間遅延を、波長安定化時間内に含めることができ、電子機器における各種処理を迅速に行うことができる。
On the other hand, if the light source is switched according to the wavelength of the light to be extracted, it is conceivable that a delay occurs when the light source is switched or a delay occurs until stable light is emitted from the switched light source. In the wavelength tunable interference filter, after changing the gap between the reflection films, the gap between the reflection films disappears, and it waits for a time until the light of the target wavelength is stably extracted (wavelength stabilization time). There is a need to. Therefore, it can be considered that the time required for various processes in the electronic device becomes longer due to the delay time and the wavelength stabilization time for driving these light sources. For example, when an electronic device reflects light from a light source to a measurement target and takes out light of a predetermined wavelength from the reflected light with a wavelength variable interference filter to perform spectroscopic measurement, stable driving of the light source, wavelength variable interference filter It takes time for both stable driving. Similarly, in an illumination device that selects and outputs a desired wavelength from the light emitted from the light source using the wavelength variable interference filter, it takes time for both the stable driving of the light source and the stable driving of the wavelength variable interference filter. .
In contrast, in the present invention, when the gap between the reflection films in the wavelength tunable interference filter is changed, a process of switching the light source to be lit is performed. That is, the light source is switched during the wavelength stabilization time so that stable light is emitted from the light source. Thereby, a delay required for switching the light source and a time delay until stable light is emitted from the light source can be included in the wavelength stabilization time, and various processes in the electronic device can be performed quickly.
本発明の電子機器において、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備えることが好ましい。
本発明では、受光部により波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光して、その受光量を測定する。これにより、波長可変干渉フィルターから透過された光の光量を測定することができ、透過した波長に対応する分光画像を取得することもできる。
In the electronic apparatus according to the present invention, it is preferable that the electronic apparatus includes a light receiving unit that receives light extracted by the wavelength variable interference filter.
In the present invention, the light extracted by the wavelength variable interference filter is received by the light receiving unit, and the amount of the received light is measured. Thereby, the light quantity of the light transmitted from the wavelength variable interference filter can be measured, and a spectral image corresponding to the transmitted wavelength can be acquired.
本発明の電子機器では、前記複数の光源の発光強度は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることが好ましい。
波長可変干渉フィルターは、各波長に対するフィルター特性(透過率や反射率)がそれぞれ異なる。したがって、波長可変干渉フィルターの透過率が小さい波長の光では、電子機器における各種処理として精度よく処理できない場合がある。例えば、電子機器として、光源から射出された光から、波長可変干渉フィルターにより所望の波長の光を取り出して射出させる照明装置を用いる場合、波長干渉フィルターの透過率が低い波長では、十分な光強度の光を射出できない。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターのフィルター特性が低い波長に対しても、波長可変干渉フィルターから十分な光量で光を取り出すことができるように、各光源の発光強度がそれぞれ個別に設定されている。これにより、電子機器における高精度な各種処理を実施することができる。
In the electronic device of the present invention, it is preferable that the light emission intensities of the plurality of light sources are set so as to obtain a uniform light intensity at each wavelength based on the filter characteristics of the wavelength variable interference filter.
The variable wavelength interference filter has different filter characteristics (transmittance and reflectance) for each wavelength. Therefore, there is a case where light having a wavelength with a small transmittance of the wavelength tunable interference filter cannot be accurately processed as various processes in the electronic apparatus. For example, when using an illuminating device that extracts and emits light of a desired wavelength from light emitted from a light source as an electronic device, the light intensity is sufficient at a wavelength where the transmittance of the wavelength interference filter is low. The light cannot be emitted.
On the other hand, in the present invention, the light emission intensity of each light source is individually set so that light can be extracted from the wavelength variable interference filter with a sufficient amount of light even for wavelengths with low filter characteristics of the wavelength variable interference filter. Is set to Thereby, various highly accurate processes in the electronic device can be performed.
本発明の電子機器では、前記光源の発光強度は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることが好ましい。
本発明では、波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備える。このような受光部は、各波長に対してそれぞれ受光特性(受光感度特性)が異なるため、上記のように、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて、各光源の発光強度を変化させるだけでは、受光部の感度特性が低い波長において、受光量が十分に得られない。この場合、受光部の受光量に基づいて、例えば分光測定等の各種処理を実施する場合に、高精度な処理を実施できない。
これに対して、本発明では、各光源の発光強度は、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に加え、受光部の受光特性に基づいて、光源の発光強度が設定されている。したがって、受光部の受光感度が低い波長や、波長可変干渉フィルターの透過率が低い波長に対しても、光源の発光強度が大きく設定されることで、受光部において十分な光量を検出できるようになり、高精度な各種処理を実施できる。
In the electronic device of the present invention, the light emission intensity of the light source is set so that uniform light intensity can be obtained at each wavelength based on the light reception characteristic of the light receiving unit and the filter characteristic of the wavelength variable interference filter. It is preferable.
In this invention, the light-receiving part which receives the light taken out by the wavelength variable interference filter is provided. Since such a light receiving unit has different light receiving characteristics (light receiving sensitivity characteristics) for each wavelength, simply changing the light emission intensity of each light source according to the filter characteristics of the wavelength variable interference filter as described above. In the wavelength where the sensitivity characteristic of the light receiving portion is low, the amount of received light cannot be sufficiently obtained. In this case, high-precision processing cannot be performed when various processing such as spectroscopic measurement is performed based on the amount of light received by the light-receiving unit.
On the other hand, in the present invention, the light emission intensity of each light source is set based on the light reception characteristics of the light receiving unit in addition to the filter characteristics of the wavelength variable interference filter. Therefore, even if the light receiving sensitivity of the light receiving unit is low or the wavelength of the wavelength variable interference filter is low, the light emission intensity of the light source is set to be large so that a sufficient amount of light can be detected in the light receiving unit. Thus, various highly accurate processes can be performed.
本発明の電子機器では、前記光源制御手段は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように、前記光源を駆動させることが好ましい。
上述した発明では、所定の駆動電圧で光源を駆動させた際の各光源の発光強度がそれぞれ異なる構成であるが、本発明では、光源制御手段により、各光源を駆動させる駆動電圧を、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて異ならせる。この場合でも、波長可変干渉フィルターのフィルター特性が低い波長に対しても、十分な光量で目的波長の光を取り出すことができる。
また、所定発光波長域内における各波長に対する発光強度にバラつきがある場合でも、光源に印加する駆動電圧を制御することで、所望の発光強度にすることができる。
In the electronic apparatus according to the aspect of the invention, it is preferable that the light source control unit drives the light source so that uniform light intensity can be obtained at each wavelength based on the filter characteristics of the wavelength variable interference filter.
In the above-described invention, the light emission intensity of each light source is different when the light source is driven with a predetermined drive voltage. However, in the present invention, the drive voltage for driving each light source by the light source control means is variable in wavelength. Different according to the filter characteristics of the interference filter. Even in this case, light having a target wavelength can be extracted with a sufficient amount of light even with respect to a wavelength having a low filter characteristic of the variable wavelength interference filter.
Moreover, even when the emission intensity for each wavelength in the predetermined emission wavelength range varies, the desired emission intensity can be obtained by controlling the drive voltage applied to the light source.
本発明の電子機器は、前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備え、前記光源制御手段は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように前記光源を駆動させることが好ましい。
本発明では、波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備える。このような受光部は、各波長に対してそれぞれ受光特性(受光感度)が異なるため、上記のように、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に応じて、各光源の発光強度を変化させるだけでは、受光部の感度特性が低い波長において、受光量が十分に得られない。この場合、受光部の受光量に基づいて、例えば分光測定等の各種処理を実施する場合に、高精度な処理を実施できない。
これに対して、本発明では、波長可変干渉フィルターのフィルター特性に加え、受光部の受光感度に基づいて、光源制御手段により光源の発光強度が調整される。したがって、受光部の受光感度が低い波長に対しても、十分な光量を検出できるようになり、高精度な処理を実施できる。
The electronic apparatus of the present invention includes a light receiving unit that receives light extracted by the wavelength tunable interference filter, and the light source control unit is based on a light receiving characteristic of the light receiving unit and a filter characteristic of the wavelength tunable interference filter. Thus, it is preferable to drive the light source so that uniform light intensity is obtained at each wavelength.
In this invention, the light-receiving part which receives the light taken out by the wavelength variable interference filter is provided. Since such a light receiving unit has different light receiving characteristics (light receiving sensitivity) for each wavelength, as described above, only by changing the light emission intensity of each light source according to the filter characteristics of the wavelength variable interference filter, A sufficient amount of received light cannot be obtained at a wavelength where the sensitivity characteristic of the light receiving part is low. In this case, high-precision processing cannot be performed when various processing such as spectroscopic measurement is performed based on the amount of light received by the light-receiving unit.
On the other hand, in the present invention, the light emission intensity of the light source is adjusted by the light source control means based on the light receiving sensitivity of the light receiving unit in addition to the filter characteristics of the wavelength variable interference filter. Therefore, it becomes possible to detect a sufficient amount of light even for a wavelength having a low light receiving sensitivity of the light receiving unit, so that highly accurate processing can be performed.
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態に係る分光カメラ(電子機器)について、図面に基づいて説明する。
[分光カメラの概略構成]
図1は、第一実施形態の分光カメラを示す概略図である。
分光カメラ10は、本発明の電子機器であり、測定対象Xの分光画像を撮像する装置である。
この分光カメラ10は、図1に示すように、筐体11と、可視光撮像モジュール12と、近赤外撮像モジュール13と、ディスプレイ15と、操作部16と、制御部17と、を備えている。
[First embodiment]
Hereinafter, a spectral camera (electronic device) according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Schematic configuration of spectroscopic camera]
FIG. 1 is a schematic view showing the spectroscopic camera of the first embodiment.
The
As shown in FIG. 1, the
[筐体11の構成]
筐体11は、例えば厚み寸法が1〜2cm程度で、衣服のポケット等により容易に収納可能な薄型箱状に形成されている。この筐体11は、図1に示すように、正面11Aに面して、可視光撮像モジュール12が配置される可視撮像窓111、及び近赤外撮像モジュール13が配置される近赤外撮像窓112を備えている。また、筐体11は、図1に示すように、背面11Bに面して、ディスプレイ15が配置される表示窓114を備えている。更に、筐体11は、側面11Cの一部に、可視光撮像モジュール12や近赤外撮像モジュール13により撮像画像を撮像させるためのシャッターボタン(図示略)を備える。
[Configuration of casing 11]
The
[可視光撮像モジュール12の構成]
可視光撮像モジュール12は、筐体11の可視撮像窓111に臨んで設けられる可視光入射部121(カラー画像用入射光学系)と、カラー撮像部122とを備える。
なお、図1では、可視光入射部121は、1つのレンズにより構成される例を示すが、実際には、複数のレンズにより構成されており、これらのレンズにより検査対象物の虚像をカラー撮像部122に結像する。
カラー撮像部122は、複数の撮像素子を備えて構成されている。これらの撮像素子は、例えば、1画素につき、R(赤)用の撮像素子、G(緑)用の撮像素子、B(青)用の撮像素子を備え、それぞれ、受光する色に対応したカラーフィルター(R,G,B)を有している。
そして、カラー撮像部122は、各撮像素子で受光された光に基づいたカラー画像信号を制御部17に出力する。
[Configuration of Visible Light Imaging Module 12]
The visible
1 shows an example in which the visible
The
Then, the
[近赤外撮像モジュール13の構成]
近赤外撮像モジュール13は、近赤外撮像窓112に臨んで設けられる光入射部131と、近赤外撮像窓112に臨んで設けられる光源部132と、光入射部131からの光が入射する波長可変干渉フィルター5と、波長可変干渉フィルター5により取り出された光を受光する撮像部133(受光部)と、制御基板134とを備えている。
[Configuration of Near-Infrared Imaging Module 13]
The near-
(光入射部131の構成)
光入射部131は、図1に示すように、複数のレンズにより構成されている。この光入射部131は、これらの複数のレンズにより、視野角が所定角度以下に制限されており、視野角内の検査対象物の虚像を、波長可変干渉フィルター5を介して撮像部133に結像する。また、これらの複数のレンズの内の一部は、例えばユーザーにより操作部16が操作されることで、レンズ間隔を調整することが可能となり、これにより、取得する画像の拡大縮小が可能となる。本実施形態では、光入射部131を構成するこれらのレンズとして、テレセントリックレンズを用いることが好ましい。
(Configuration of light incident portion 131)
As shown in FIG. 1, the
(波長可変干渉フィルター5の構成)
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図である。図3は、図2のIII-III線を断面した際の波長可変干渉フィルター5の断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、ファブリーペローエタロンである。この波長可変干渉フィルター5は、例えば矩形板状の光学部材であり、厚み寸法が例えば500μm程度に形成される固定基板51と、厚み寸法が例えば200μm程度に形成される可動基板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(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。
(Configuration of wavelength variable interference filter 5)
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the variable
The wavelength
固定基板51には、固定反射膜54が設けられ、可動基板52には、可動反射膜55が設けられている。これらの固定反射膜54及び可動反射膜55は、反射膜間ギャップG1を介して対向配置されている。そして、波長可変干渉フィルター5には、この反射膜間ギャップG1のギャップ量を調整(変更)するのに用いられる静電アクチュエーター56が設けられている。この静電アクチュエーター56は、固定基板51に設けられた固定電極561と、可動基板52に設けられた可動電極562とにより構成されている。これらの固定電極561,可動電極562は、電極間ギャップG2を介して対向する。ここで、これらの固定電極561,可動電極562は、それぞれ固定基板51及び可動基板52の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。ここで、電極間ギャップG2のギャップ量は、反射膜間ギャップG1のギャップ量より大きい。
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2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。
The fixed
Further, in the filter plan view as shown in FIG. 2 in which the wavelength
In the following description, the wavelength
(固定基板の構成)
固定基板51には、エッチングにより電極配置溝511及び反射膜設置部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及び可動電極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。
(Configuration of fixed substrate)
In the fixed
Further, a
電極配置溝511は、フィルター平面視で、固定基板51の平面中心点Oを中心とした環状に形成されている。反射膜設置部512は、前記平面視において、電極配置溝511の中心部から可動基板52側に突出して形成されている。この電極配置溝511の溝底面は、固定電極561が配置される電極設置面511Aとなる。また、反射膜設置部512の突出先端面は、反射膜設置面512Aとなる。
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。
The
In addition, the fixed
電極配置溝511の電極設置面511Aには、固定電極561が設けられている。より具体的には、固定電極561は、電極設置面511Aのうち、後述する可動部521の可動電極562に対向する領域に設けられている。また、固定電極561上に、固定電極561及び可動電極562の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
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、制御基板134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。
A fixed
The fixed
In the present embodiment, a configuration in which one fixed
反射膜設置部512は、上述したように、電極配置溝511と同軸上で、電極配置溝511よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部512の可動基板52に対向する反射膜設置面512Aを備えている。
この反射膜設置部512には、図3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。更に、誘電体多層膜上に金属膜(または合金膜)を積層した反射膜や、金属膜(または合金膜)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(または合金膜)とを積層した反射膜などを用いてもよい。
As described above, the reflective
As shown in FIG. 3, a fixed
また、固定基板51の光入射面(固定反射膜54が設けられない面)には、固定反射膜54に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及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、固定基板51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。
Further, an antireflection film may be formed at a position corresponding to the fixed
そして、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び電極引出溝511Bが形成されない面は、第一接合部513を構成する。この第一接合部513には、第一接合膜531が設けられ、この第一接合膜531が、可動基板52に設けられた第二接合膜532に接合されることで、上述したように、固定基板51及び可動基板52が接合される。
Of the surface of the fixed
(可動基板の構成)
可動基板52は、図2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2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。
(Configuration of movable substrate)
The
Further, as shown in FIG. 2, the
可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成され、例えば、本実施形態では、可動基板52の厚み寸法と同一寸法に形成されている。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面512Aの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部521には、可動電極562及び可動反射膜55が設けられている。
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。このような反射防止膜は、低屈折率膜及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。
The
Similar to the fixed
可動電極562は、電極間ギャップG2を介して固定電極561に対向し、固定電極561と同一形状となる環状に形成されている。また、可動基板52には、可動電極562の外周縁から可動基板52の頂点C1に向かって延出する可動引出電極564を備えている。この可動引出電極564の延出先端部(可動基板52の頂点C1に位置する部分)は、制御基板134に接続される可動電極パッド564Pを構成する。
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。
The movable electrode 562 is opposed to the fixed
The movable reflective film 55 is provided at the center of the
In the present embodiment, as described above, an example in which the gap amount of the interelectrode gap G2 is larger than the gap amount of the inter-reflection film gap G1 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, when using infrared rays or far infrared rays as the measurement target light, the gap amount of the reflection film gap G1 may be larger than the gap amount of the interelectrode gap G2 depending on the wavelength range of the measurement target light.
保持部522は、可動部521の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部521よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部522は、可動部521よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部521を固定基板51側に変位させることが可能となる。この際、可動部521が保持部522よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部522が静電引力により固定基板51側に引っ張られた場合でも、可動部521の形状変化が起こらない。したがって、可動部521に設けられた可動反射膜55の撓みも生じず、固定反射膜54及び可動反射膜55を常に平行状態に維持することが可能となる。
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。
The holding
In this embodiment, the diaphragm-
基板外周部525は、上述したように、フィルター平面視において保持部522の外側に設けられている。この基板外周部525の固定基板51に対向する面は、第一接合部513に対向する第二接合部523を備えている。そして、この第二接合部523には、第二接合膜532が設けられ、上述したように、第二接合膜532が第一接合膜531に接合されることで、固定基板51及び可動基板52が接合されている。
As described above, the substrate outer
(波長可変干渉フィルター5のサイズ及び配置位置)
そして、本実施形態の分光カメラ10では、カラー画像は可視光撮像モジュール12により撮像される。したがって、波長可変干渉フィルター5は、近赤外域の光を透過可能な寸法に形成されていればよい。したがって、反射膜間ギャップG1としては、例えば1μm以下に設定することで、1次ピーク波長または2次ピーク波長として近赤外光を取り出すことが可能となる。また、上述したように、固定基板51の厚み寸法は、例えば500μm程度であり、可動基板52の厚み寸法は例えば200μm程度に形成されている。したがって、波長可変干渉フィルター5の全体厚み寸法としては、1mm以下の厚み寸法に抑えることができる。
(Size and arrangement position of the wavelength variable interference filter 5)
In the
また、本実施形態では、波長可変干渉フィルター5の可動基板52の固定基板51とは反対側の面(光射出面)は、基板外周部525が制御基板134に固定されている。この制御基板134は、固定電極パッド563Pや可動電極パッド564Pが接続される端子部を有し、例えば、FPC(Flexible printed circuits)等により各パッド563P,564Pが端子部に接続されている。また、図1に示すように、制御基板134の波長可変干渉フィルター5が設けられる面とは反対側の面には、撮像部133が固定されている。そして、固定反射膜54及び可動反射膜55による多重干渉により取り出された光は、制御基板134に設けられた光通過孔134Aを通過して撮像部133に受光されることで、撮像部133により分光画像が撮像される。すわなち、本実施形態では、制御基板134の一方の面に波長可変干渉フィルター5が取り付けられ、制御基板134の他方の面に撮像部133が取り付けられる構成となり、波長可変干渉フィルター5及び撮像部133が近接配置されることになる。これにより、近赤外撮像モジュール13の更なる薄型化を図れ、分光カメラ10の小型化、薄型化を図ることができる。
In the present embodiment, the substrate outer
なお、波長可変干渉フィルター5が制御基板134に固定される構成を示したが、これに限定されず、例えば波長可変干渉フィルター5がパッケージに格納されており、このパッケージを制御基板134に固定する構成などとしてもよい。更には、波長可変干渉フィルター5が、制御基板134以外の基板や筐体11内に設けられた固定部に固定されており、波長可変干渉フィルター5と制御基板134との距離が近接して設けられる構成などとしてもよい。
また、本実施形態では、カラー画像は、可視光撮像モジュール12により撮像されるため、近赤外撮像モジュール13において近赤外域における分光画像が撮像されればよい。したがって、波長可変干渉フィルター5を透過する光のうち、例えば2次以降のピーク波長として透過される可視光(及び紫外光)を遮光するために、近赤外域の波長の光のみを透過させる近赤外ハイパスフィルターが設けられていてもよい。このような近赤外ハイパスフィルターとしては、近赤外撮像モジュール13における入射光の光路上であれば、いかなる位置に設けられていてもよく、例えば、撮像部133及び波長可変干渉フィルター5の間や、光入射部131及び波長可変干渉フィルター5の間、光入射部131のレンズ群の間、分光カメラ10の近赤外撮像窓112などが例示できる。
Although the wavelength
Moreover, in this embodiment, since a color image is imaged by the visible
(波長可変干渉フィルター5のフィルター特性)
図4は、波長可変干渉フィルター5のフィルター特性(透過率)を示す図である。
波長可変干渉フィルター5は、反射膜54,55の反射率特性等によって、各波長に対する透過率特性(フィルター特性)が異なる。
本実施形態の波長可変干渉フィルター5では、静電アクチュエーター56に印加する電圧を順次上昇させ、反射膜間ギャップG1をより小さいギャップ量に切り替えていくと、波長可変干渉フィルター5を透過する光のピーク波長も、長波長側から短波長側にシフトしていく。この時、図4に示すように、長波長側から短波長側にシフトするにしたがって、光の透過率も増大する。したがって、各波長の光量が同一である基準光を波長可変干渉フィルター5に入射させたとしても、波長可変干渉フィルター5を透過する光の波長はそれぞれ異なった値となる。
(Filter characteristics of wavelength variable interference filter 5)
FIG. 4 is a diagram showing the filter characteristics (transmittance) of the wavelength
The wavelength
In the wavelength
(撮像部133の構成、及び受光特性)
撮像部133は、波長可変干渉フィルター5を透過した近赤外光を受光する複数の撮像素子を備えている。このような撮像部133としては、例えばCCDやCMOS等のイメージセンサー等を用いることができる。また、本実施形態では、可視光撮像モジュール12によりカラー画像を撮像するため、撮像部133は、赤外域の所定波長のモノクロ画像が撮像されればよく、モノクロ画像撮像用の撮像素子が用いられ、1画素に対して1つの撮像素子が設けられる。このような撮像部133では、例えば1画素にR、G、Bに対応した撮像素子を配置する必要があるカラー画像撮像用の撮像部に比べ、1画素辺りの受光面を大きくでき、測定対象波長の光量をより効率よく受光することができる。これにより、分光測定に必要な十分な受光量を確保でき、測定精度を向上させることができる。
(Configuration of
The
図5は、本実施形態の撮像部133の受光特性(感度特性)を示す図である。
本実施形態では、撮像部133は、図5に示すように、紫外から可視光域に対して感度が低く、近赤外域に対して感度特性が高い、例えばGaAsフォトセンサー等の撮像素子を用いる。
なお、上述のように、光路内に近赤外ハイパスフィルターが設けられる構成では、撮像部133として、近赤外域から可視光域(または紫外域)の広範囲に対して感度特性を有するイメージセンサーを用いてもよい。
FIG. 5 is a diagram illustrating the light receiving characteristics (sensitivity characteristics) of the
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the
As described above, in the configuration in which a near-infrared high-pass filter is provided in the optical path, an image sensor having sensitivity characteristics for a wide range from the near-infrared region to the visible light region (or ultraviolet region) is used as the
(光源部132の構成)
図6は、光源部132を構成する光源132Aの配置例を示す図である。また、図7は、各光源132Aと、撮像部133、及び波長可変干渉フィルター5の位置関係を示す図である。
光源部132は、図6に示すように、近赤外撮像窓112の外周部に沿って、円環状に配列して配置される複数の光源132Aを備えている。具体的には、図7に示すように、各光源132Aから射出された光が、測定対象(撮像対象)Xにより反射され、撮像部133に受光されるまでの光路長が一定となるように、各光源132A及び撮像部133の距離が等距離となる位置に、各光源132Aが配置されている。このような構成では、各光源132Aの光路長が一定となるため、光路長の差による光量補正等の処理を行う必要がなく、構成及び処理を簡略化できる。
また、光源132Aとしては、LEDやレーザー光源等を用いることが好ましく、LEDやレーザー光源を用いる場合、光源部132の小型化、省電力化を図ることができる。
(Configuration of the light source unit 132)
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement example of the
As shown in FIG. 6, the
Further, as the
図8は、本実施形態の光源部132の各光源132Aから射出される照明光の分光スペクトル(発光強度特性)を示す。
光源部132は、発光波長域が異なる複数種類の光源132Aを備えている。本実施形態では、図8に示すように、発光波長域が約700nmから950nmである第一光源132A1(図11参照)と、発光波長域が約850nmから1120nmである第二光源132A2(図11参照)とを備えている。
なお、光源132Aとしては、より狭い発光波長域(例えば50〜100nm程度)の光源132Aを3種以上組み合わせることで、例えば700nmから1200nmの近赤外波長域をカバーする構成などとしてもよい。
また、図8に示す例では、近赤外撮像モジュール13により近赤外光の分光画像を撮像するために必要となる第一光源132A1及び第二光源132A2の発光スペクトルを示すが、更に、可視光撮像モジュール12により可視光の撮像画像を撮像するための可視光源を備える構成としてもよい。
FIG. 8 shows a spectral spectrum (light emission intensity characteristic) of illumination light emitted from each
The
The
Further, in the example shown in FIG. 8, the emission spectra of the first light source 132A1 and the second light source 132A2 that are necessary for capturing the near-infrared spectral image by the near-
(光源132Aの発光強度)
図8に示すような各光源132Aの発光強度は、波長可変干渉フィルター5のフィルター特性(透過率)及び撮像部133の受光特性(感度)に基づいて設定されている。
図9は、光源132Aの発光強度特性、波長可変干渉フィルター5の透過率特性、撮像部133の感度特性を重ね合わせた図である。図10は、光源132Aの発光強度特性、波長可変干渉フィルター5の透過率特性、撮像部133の感度特性をかけ合せた近赤外撮像モジュール13の光学特性を示す図である。
撮像部133は、光を受光することで、受光量に応じた信号を出力する。この時、撮像部133により出力される信号値は、受光した光の光強度に対して、図4に示すような波長可変干渉フィルター5の透過率特性と、図5に示すような撮像部133の感度特性と、かけ合わせた値となる。ここで、本実施形態では、測定対象Xとして、近赤外光の吸収がない基準校正板を用い、波長可変干渉フィルター5を駆動させて透過光の波長を順次切り替え、取り出された各波長の光を撮像部133で受光した際に、図10に示すように、各波長の光の光強度(受光量)が均一となるように、光源132Aの発光強度(所定の駆動電圧を印加した際の光強度)が設定されている。なお、ここでの均一とは、厳密に光強度が同値となる場合に限られず、例えば分光測定において支障がない程度の誤差を含むものである。
また、発光強度の設定としては、例えば光源132Aとして所定発光強度の光を射出可能な光源を用いる他、光源132Aの数量等によっても設定することができる。例えば、第一光源132A1に所定駆動電圧を印加した際の発光強度が十分に確保できない場合では、第一光源132A1の数量を増加させればよい。
(Light emission intensity of the
The light emission intensity of each
FIG. 9 is a diagram in which the light emission intensity characteristic of the
The
The light emission intensity can be set, for example, by using a light source capable of emitting light having a predetermined light emission intensity as the
(制御基板134の構成)
制御基板134は、近赤外撮像モジュール13の動作を制御する回路基板であり、光入射部131,光源部132,波長可変干渉フィルター5,撮像部133に接続される。また、制御基板134は、光入射部131を駆動させるための光入射部駆動回路、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に電圧を印加する電圧制御回路、光源部132を駆動させる光源駆動回路、撮像部133の駆動を制御する撮像部制御回路等を備え、制御部17から入力される制御信号に基づいて、各構成の動作を制御する。例えばユーザーによりズーム操作が行われると、光入射部駆動回路は、光入射部131の所定のレンズを移動させたり、絞りの絞り径を変化させたりする。また、分光画像を取得する操作が行われると、光源駆動回路は、光源部132の各光源132Aの点灯及び消灯を制御し、電圧制御回路は、制御信号に基づいた所定電圧を静電アクチュエーター56に印加する。そして、撮像制御回路は、所定のタイミングで撮像部133から入力された分光画像信号(分光画像)を取得し、制御部17に出力する。
(Configuration of control board 134)
The
(ディスプレイ15の構成)
ディスプレイ15は、筐体11の表示窓114に面して設けられる。ディスプレイ15としては、画像を表示可能な構成であればいかなるものであってもよく、例えば液晶パネルや有機ELパネルなどを例示できる。
また、本実施形態のディスプレイ15は、タッチパネルを兼ねており、操作部16の1つとしても機能する。
(Configuration of display 15)
The display 15 is provided facing the
In addition, the display 15 of the present embodiment also serves as a touch panel and functions as one of the operation units 16.
(操作部16の構成)
操作部16は、上述のように、側面11Cに設けられるシャッターボタンや、ディスプレイ15に設けられるタッチパネル等により構成される。ユーザーにより入力操作が行われると、操作部16は、入力操作に応じた操作信号を制御部17に出力する。なお、操作部16としては、上記の構成に限られず、例えば、タッチパネルに代えて、複数の操作ボタン等が設けられる構成などとしてもよい。
(Configuration of operation unit 16)
As described above, the operation unit 16 includes a shutter button provided on the side surface 11C, a touch panel provided on the display 15, and the like. When an input operation is performed by the user, the operation unit 16 outputs an operation signal corresponding to the input operation to the
(制御部17の構成)
図11は、分光カメラ10の概略構成を示すブロック図である。
制御部17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10の全体動作を制御する。この制御部17は、図11に示すように、記憶部18(記憶手段)及び演算部19を備える。
(Configuration of control unit 17)
FIG. 11 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the
The
記憶部18は、分光カメラ10の全体動作を制御するためのOSや、各種機能を実現するためのプログラムや、各種データが記憶される。また、記憶部18には、取得した分光画像やカラー画像、成分分析結果等を一時記憶する一時記憶領域を備える。
そして、記憶部18には、各種データとしては、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。
The
In the
演算部19は、記憶部18に記憶されたプログラムを読み込むことで各種処理を実行され、光源制御手段191、フィルター制御手段192、及び分光画像取得手段193等として機能する。また、演算部19は、可視光撮像モジュール12の駆動を制御したり、可視光撮像モジュール12により得られた可視光画像や近赤外撮像モジュール13により得られた分光画像をディスプレイ15に表示させたりする。
なお、本実施形態では、光源制御手段191、フィルター制御手段192、及び分光画像取得手段193がソフトウェアとして構成される例を示すが、例えばIC等の回路によりハードウェアとして構成されてもよい。
The
In the present embodiment, the light
光源制御手段191は、光源部132の各光源132Aの駆動状態を制御する。具体的には、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の目的波長に対応した発光波長域の光源132Aを点灯(ON)させ、その他の発光波長域の光源132Aを消灯(OFF)させる。なお、複数の光源132Aの発光波長域が重なり合う帯域(例えば、図8に示す900nm近傍)では、複数の光源132Aを同時に点灯させて、光量を増大させてもよい。
The light
フィルター制御手段192は、記憶部18に記憶されたV−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター5により取り出す光の波長を設定するための駆動電圧を設定し、制御基板134に制御信号を出力する。
Based on the V-λ data stored in the
分光画像取得手段193は、光源132Aから安定した光が照射され、かつ波長可変干渉フィルター5の反射膜間ギャップG1の振動が静止している状態で、撮像部133から出力される信号を取得、すなわち、撮像部133により撮像された分光画像を取得する。
The spectral
[分光カメラ10による測定対象の分光画像取得処理]
次に、上述したような分光カメラ10による分光画像の取得処理(分光測定方法)について、図面に基づいて以下に説明する。
図12は、分光カメラ10による分光画像の取得処理のフローチャートである。
図13は、分光画像の取得タイミングを示すタイミングチャートである。なお、図13において、実線は、第一光源132A1及び第二光源132A2に印加される駆動電圧(オン/オフ信号)、静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧Vn、撮像部133で撮像画像(分光画像)を取得(露光)するオン/オフ信号を示す。また、破線は、各光源132Aにおける発光強度の変化、反射膜間ギャップG1のギャップ変化を示す。
本実施形態の分光カメラ10では、例えば操作者のシャッター操作が行われると、測定対象X(撮像対象)の近赤外域における分光画像を所定の波長間隔(例えば50nmピッチ)で取得する。
これには、分光カメラ10は、まず、波長可変干渉フィルター5及び光源部132を駆動させる(S1)。
具体的には、フィルター制御手段192は、波長可変干渉フィルター5を透過させる目的波長を設定し、記憶部18に記憶されたV−λデータに基づいて、目的波長に対応した目的電圧を読み込む。そして、フィルター制御手段192は、読み込んだ目的電圧を静電アクチュエーター56に印加する旨の制御信号を制御基板134に出力する。これにより、制御基板134に設けられた電圧制御回路から、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に駆動電圧(目的電圧)が印加される。
[Spectral Image Acquisition Processing of Measurement Object by Spectroscopic Camera 10]
Next, a spectral image acquisition process (spectral measurement method) by the
FIG. 12 is a flowchart of spectral image acquisition processing by the
FIG. 13 is a timing chart showing spectral image acquisition timing. In FIG. 13, the solid lines indicate the drive voltage (on / off signal) applied to the first light source 132A1 and the second light source 132A2, the drive voltage Vn applied to the
In the
For this, the
Specifically, the
この時、光源制御手段191は、設定した目的波長を発光波長域に含む光源132Aを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源132Aを消灯させる旨の制御信号を制御基板134に出力する。これにより、制御基板134の光源駆動回路から、光源部132の各光源132Aに、点灯及び消灯を切り替えるオン/オフ信号が出力される。
At this time, the light source control means 191 outputs a control signal to the
したがって、図13に示すように、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に所定の目的電圧が印加されるタイミングと、光源部132の各光源132Aのオン/オフの切り替えタイミングとが、同一タイミングT(2n−1)(nは自然数)で実施される。
なお、本実施形態では、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に電圧を印加する電圧印加タイミングと、光源132Aを切り替える光源切替タイミングとを同タイミングとする例を示すが、これに限定されない。例えば、静電アクチュエーター56に印加した後、可動部521の振動が静止するまでの間(図13におけるタイミングT2n−1〜T2nの間)に光源132Aが切り替えられ、タイミングT2nにおいて、安定した光量が出力されていればよい。
Therefore, as shown in FIG. 13, the timing at which a predetermined target voltage is applied to the
Although the present embodiment shows an example in which the voltage application timing for applying a voltage to the
この後、分光画像取得手段193は、図13に示すタイミングT2n〜T2n−1において、撮像部133の受光された光を取得、すなわち撮像画像を取得する(S2)。具体的には、撮像部133の露光オン/オフ状態を切り替える。露光オン状態では、撮像部133が駆動され、受光量に応じた検出信号、すなわち分光画像が制御部17に入力される。一方、露光オフ状態では、撮像部133が非駆動となり、検出信号が出力されない。
なお、制御部17の制御により撮像部133の駆動/非駆動を切り替えることで露光オン/オフ状態を切り替えてもよく、例えば撮像部133の前段にシャッターを設け、シャッターの開閉により露光オン状態(シャッター開)と、露光オフ状態(シャッター閉)とを切り替えてもよい。
このタイミングT2n〜T2n−1の間では、上述したように、波長可変干渉フィルター5の反射膜間ギャップG1が目的波長に対応したギャップ量で安定しており、光源部132から安定した光が出力されている。このため、分光画像取得手段193は、所望の目的波長に対する分光画像を高精度に取得することができる。
この際、分光画像の取得対象となる目的波長を発光波長域として含まない光源132Aは、上記のS1により消灯されているため、光源部132における省電力化を図れる。
Thereafter, the spectral
Note that the exposure on / off state may be switched by switching the driving / non-driving of the
Between the timings T2n to T2n-1, as described above, the gap G1 between the reflection films of the wavelength
At this time, since the
この後、フィルター制御手段192は、他に目的波長があるか否かを判定する(S3)。すなわち、本実施形態では、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長を、所定の上限測定波長から下限測定波長まで、所定ピッチ(例えば50nmピッチ)で切り替え、各波長に対する分光画像を取得する。そして、このS3では、下限測定波長に対する分光画像が取得されたか否かを判定する。
Thereafter, the filter control means 192 determines whether there is another target wavelength (S3). That is, in the present embodiment, the wavelength of light transmitted through the wavelength
S3において、下限測定波長に対する分光画像が取得されておらず、他に測定対象となる波長が残っていると判定された場合(「Yes」と判定された場合)、S1の処理に戻る。すなわち、反射膜間ギャップG1を第1のギャップに設定して第1の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う第2の波長の光を取り出すために反射膜間ギャップG1を第2のギャップに変化させるまでの間で、かつ測定を実施していない(露光オフ状態)時に、光源制御手段191は、設定した目的波長を発光波長域に含む光源132Aを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源132Aを消灯させる旨の制御信号を制御基板134に出力する。
一方、S3において、上限測定波長から下限測定波長までの分光画像を取得し、他に測定対象となる波長が残っていないと判定された場合(「No」と判定された場合)、演算部19は、分光画像の取得処理を終了させ、例えば、得られた分光画像をディスプレイ15に分光画像を取得したり、分光カメラ10に接続された外部機器に分光画像を出力したりする。また、演算部19は、得られた分光画像に基づいて、例えば測定対象Xの成分分析等を実施してもよい。
In S3, when it is determined that a spectral image for the lower limit measurement wavelength has not been acquired and there are other wavelengths to be measured (when determined as “Yes”), the process returns to S1. That is, after setting the inter-reflective film gap G1 to the first gap and extracting the light of the first wavelength, the inter-reflective film gap G1 is set to extract the light of the second wavelength that is subsequently performed. The light source control means 191 turns on the
On the other hand, in S3, when a spectral image from the upper limit measurement wavelength to the lower limit measurement wavelength is acquired and it is determined that no other wavelength to be measured remains (when it is determined “No”), the
[第一実施形態の作用効果]
本実施形態の分光カメラ10では、光源部132から測定対象Xに対して光を照射させ、測定対象Xにより反射された光を、反射膜54,55間のギャップ量を調整することで透過波長を切り替える波長可変干渉フィルター5に入射させ、これらの反射膜54,55により取り出された光を、撮像部133で受光させる。このような波長可変干渉フィルター5では、固定反射膜54が設けられた固定基板51と、可動反射膜55が設けられた可動基板52と、反射膜間ギャップG1の間隔を調整するための静電アクチュエーター56とを備えた光学装置であり、例えばLCTFやAOTF等と比べて、厚み寸法を小さくすることができる。したがって、このような波長可変干渉フィルター5を用いることで、分光カメラ10では、装置の小型化や薄型化を図ることができ、携帯に適したサイズとすることができる。
[Operational effects of the first embodiment]
In the
一方、携帯型装置では、搭載可能な電池容量が限られるため、効率よく省電力化を図ることが重要となる。
これに対して、本実施形態では、光源制御手段191は、光源部132を構成する、発光波長域が異なる複数の光源132Aのうち、目的波長に対応した光を発光可能な光源132Aを駆動(点灯)させ、その他の光源132Aを消灯させる。これにより、光源132Aの駆動に係る消費電力を低減させることができ、携帯型装置に必須となる省電力化を図ることができる。
On the other hand, in portable devices, the battery capacity that can be mounted is limited, so it is important to efficiently save power.
On the other hand, in the present embodiment, the light
ところで、光源132Aを駆動させる場合、図13に示すように、光源132Aに駆動電圧を印加した後、光源132Aから安定して光が射出されるまで所定の遅延時間が発生する。また、波長可変干渉フィルター5においても、静電アクチュエーター56に駆動電圧を印加すると、可動基板52の弾性により、可動部521が振動するため、可動部521の振動が収束(静止)して、所望の目的波長が透過される状態となるまでに、所定の遅延時間(安定化時間)が必要となる。したがって、例えば波長可変干渉フィルター5に駆動電圧を設定して、可動部521の振動を静止させた後に、光源132Aを駆動させると、可動部521の振動抑制までに要する時間、及び光源132Aの安定駆動に要する時間の双方を待機する必要が生じ、迅速な分光画像の取得が困難となる。
これに対して、本実施形態では、S1の処理において、波長可変干渉フィルター5に駆動電圧を印加するタイミングT2n−1で、光源部132における光源132Aの切り替えを実施する。これにより、可動部521の振動が静止するまでの時間(タイミングT2n−1〜T2n)に、光源部132の発光強度も安定化させることができる。
これにより、本実施形態の分光カメラ10では、迅速に、分光画像を取得することができる。
By the way, when driving the
On the other hand, in the present embodiment, in the process of S1, the
Thereby, in the
本実施形態の光源部132の各光源132Aは、波長可変干渉フィルター5の透過率特性、及び撮像部133の受光感度特性に基づいて、撮像部133から出力される信号(光強度)が均一となるように、各光源132Aの発光強度が設定されている。つまり、測定対象Xとして基準校正板を用い、各波長の光の光強度を検出した際に、光強度が均一となるように、各光源132Aの各波長に対する発光強度が設定されている。
このため、特定波長の光の検出精度が低くなる等の不都合がなく、各波長の分光画像を精度よく取得することができ、各波長に対して正確な分光画像を取得することができる。
また、各波長の分光画像に対して、光強度の補正処理を行う必要がなく、補正データ等も不要となり、処理の簡略化を図れる。
Each
For this reason, there is no inconvenience that the detection accuracy of light of a specific wavelength is lowered, and a spectral image of each wavelength can be acquired with high accuracy, and an accurate spectral image can be acquired for each wavelength.
Further, it is not necessary to perform a light intensity correction process on the spectral images of the respective wavelengths, and correction data or the like is not necessary, so that the process can be simplified.
本実施形態の光源部132を構成する各光源132Aは、LEDまたはレーザー光源が用いられている。このため、光源132Aの駆動時における省電力化を更に図ることができる。
Each
本実施形態では、各光源132Aが撮像部133に対して等距離となる位置に配置されている。
このような構成では、光源132Aから射出された光が、測定対象Xにより反射されて、撮像部133に入射するまでの光路長が、各光源132Aにおいて一定となり、光路長の違いによる光強度等の補正処理を実施する必要がなくなり、処理の簡略化を図ることができる。
In the present embodiment, each
In such a configuration, the light path length until the light emitted from the
[第二実施形態]
次に、本発明の第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、光源部132の各光源132Aの発光強度を、波長可変干渉フィルター5の透過率特性と、撮像部133の受光感度特性とに基づいて設定する例を示した。これに対して、本実施形態では、光源制御手段191が、波長可変干渉フィルター5の透過率特性と、撮像部133の受光感度特性とに基づいて、各光源132Aを駆動させる際の駆動電圧を設定する点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、本実施形態は、上記第一実施形態と同様の構成を有するものであるため、図1から図13に基づいて、本実施形態を説明する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
In the first embodiment, the example in which the light emission intensity of each
Since the present embodiment has the same configuration as the first embodiment, the present embodiment will be described based on FIGS. 1 to 13.
具体的には、本実施形態の制御部17の記憶部18には、撮像部133で撮像する分光画像の波長に対する、各光源132Aの駆動電圧の関係を示す光源駆動データが記憶されている。
この光源駆動データは、測定対象Xとして、近赤外光の吸収がない基準校正板を用い、波長可変干渉フィルター5を駆動させて透過光の波長を順次切り替え、取り出された各波長の光を撮像部133で受光した際に、図10に示すように、各波長の光の光強度が均一となるように、各波長に対する光源132Aの駆動電圧が設定されている。
したがって、光源制御手段191は、図12におけるS1において光源132Aを駆動させる際に、目的波長を発光波長域に含む光源132Aのみを点灯させ、かつ、光駆動データに基づいて、目的波長に対応した駆動電圧で、その光源132Aを駆動させる。
Specifically, the
This light source drive data uses a reference calibration plate that does not absorb near-infrared light as the measurement target X, drives the wavelength
Accordingly, when driving the
これにより、本実施形態では、各波長に対してより詳細な光強度の調整が可能となる。例えば波長λ1から波長λ2までの発光波長域を有する光源132Aを、一定の駆動電圧で駆動させる場合、波長λ1の発光強度、及び波長λ2の発光強度はそれぞれ固定の発光強度となる。この場合でも、撮像部133の受光感度特性と波長可変干渉フィルター5の透過率特性とをかけ合せた際に、図10に示すような、ほぼ均一な光強度が得られるが、光源132Aの選択が限定され、設計自由度が低下し、また、各波長に対する光強度として僅かにバラつきが生じる。
一方、本実施形態のように、各光源132Aを駆動させる際の駆動電圧を制御することで、各波長に対する光強度をより精密に均一にすることができる。つまり、図10に示す各波長のピーク高さを、より正確に同じ高さに合わせることができ、より正確な分光画像を取得することができる。
また、光源132Aの発光波長域内のスペクトル分布において、各波長に対する発光強度に多少ばらつきがある場合でも、光源132Aに印加する駆動電圧を調整することで、発光強度を調整することができる。したがって、光源132Aの設計自由度が増し、製造コストの低減を図れる。
Thereby, in this embodiment, it becomes possible to adjust the light intensity in more detail for each wavelength. For example, when the
On the other hand, by controlling the driving voltage when driving each
Further, even in the case where there is some variation in the light emission intensity for each wavelength in the spectral distribution within the light emission wavelength region of the
なお、ここでは、光源132Aに印加する駆動電圧を設定する例を示したが、これに限定されず、例えば、点灯させる光源132Aの数量等を変化させる構成としてもよい。
Here, an example in which the drive voltage to be applied to the
[第三実施形態]
次に本発明の第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一及び第二実施形態では、電子機器として、波長可変干渉フィルター5から射出された光を受光部である撮像部133により受光し、分光画像を取得する分光カメラ10を例示した。
これに対して、本実施形態の電子機器では、光源部から射出された光を波長可変干渉フィルターに入射させ、波長可変干渉フィルターを透過した所定波長の光を外部に射出する照明装置を例示する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
In the first and second embodiments, as the electronic device, the
On the other hand, in the electronic device of the present embodiment, an illumination device that makes light emitted from the light source unit incident on the wavelength variable interference filter and emits light of a predetermined wavelength that has passed through the wavelength variable interference filter is illustrated. .
図14は、本実施形態の照明装置の概略構成を示すブロック図である。
図14に示すように、照明装置20は、光源部132と、波長可変干渉フィルター5と、照明制御部21と、を備えている。なお、第一実施形態と同様の構成については、同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
本実施形態の照明装置20では、光源部132から射出された光を、まず波長可変干渉フィルター5に入射させ、波長可変干渉フィルター5を透過した光が、図示略の照明光学系に入射し、照明光学系から外部に射出される。
ここでは、照明光学系から外部に光が射出される例を示すが、波長可変干渉フィルター5を通過した光が、例えば光ファイバー等によって、他の光学機器に伝送される構成などとしてもよい。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the illumination device of the present embodiment.
As illustrated in FIG. 14, the illumination device 20 includes a
In the illumination device 20 of the present embodiment, the light emitted from the
Here, an example is shown in which light is emitted from the illumination optical system to the outside, but the light that has passed through the wavelength
そして、本実施形態における光源部132の各光源132Aの発光波長域は、波長可変干渉フィルター5のフィルター特性(透過率特性)に基づいて、適宜設定されている。
すなわち、各光源132Aは、波長可変干渉フィルター5の反射膜間ギャップG1を順次切り替えて駆動させた際に、均一な光強度の光が射出されるように、各波長に対する発光強度が設定されている。すなわち、各光源132Aの各波長に対する発光強度に、当該波長に対する波長可変干渉フィルター5の透過率特性をかけ合せた値が、一定となるように、発光強度が設定されている。
なお、各光源132Aの各波長に対する発光強度に、当該波長に対する波長可変干渉フィルター5の透過率特性をかけ合せた値が所定値以上となるように、各光源132Aの発光強度が設定されていてもよい。この所定値としては、照明装置20の使用等によって適宜変更できる。
更に、第二実施形態のように、目的波長に対する光源132Aの駆動電圧が記憶部212に記憶されており、射出する光の波長に応じて、光源132Aへの駆動電圧を切り替えて発光強度を調整可能な構成としてもよい。
In addition, the emission wavelength range of each
That is, each
The light emission intensity of each
Further, as in the second embodiment, the drive voltage of the
照明制御部21は、演算部211及び記憶部212を有する。記憶部212は、上記第一実施形態と同様に、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に印加する電圧に対する、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データ等が記憶される。また、上記のように、目的波長に応じて光源132Aへの駆動電圧を切り替える場合は、射出させる光の波長に対する光源132Aの駆動電圧が記録されていてもよい。
演算部211は、例えば記憶部212に記憶されたプログラムを読み込むことで、光源制御手段213、及びフィルター制御手段214として機能する。
光源制御手段213は、第一実施形態の光源制御手段191と同様、波長可変干渉フィルター5を透過させる光の波長に対応した光源132Aを駆動させる。
フィルター制御手段214は、V−λデータに基づいて、波長可変干渉フィルター5の駆動を制御する。
The
The calculation unit 211 functions as the light
The light
The
[照明装置20の動作]
次に上記のような照明装置20の動作について説明する。
図15は、本実施形態における照明処理のフローチャートである。
本実施形態の照明装置20では、図示しない操作部が操作者により操作されることで、演算部211は、照明装置20から射出する光の目的波長を設定する(S11)。
[Operation of Lighting Device 20]
Next, operation | movement of the above illuminating devices 20 is demonstrated.
FIG. 15 is a flowchart of the illumination process in the present embodiment.
In the illuminating device 20 of this embodiment, when the operation part which is not shown in figure is operated by the operator, the calculating part 211 sets the target wavelength of the light radiate | emitted from the illuminating device 20 (S11).
この後、照明装置20は、第一実施形態のS1と同様の処理を実施し、波長可変干渉フィルター5及び光源部132を駆動させる(S12)。つまり、フィルター制御手段214は、記憶部18に記憶されたV−λデータに基づいて、S11により設定された目的波長に対応した目的電圧を読み込む。そして、フィルター制御手段214は、読み込んだ目的電圧を静電アクチュエーター56に印加する旨の制御信号を、図示略のフィルター電圧制御回路に出力する。これにより、静電アクチュエーター56が駆動され、反射膜間ギャップG1が所定のギャップ量となるように、可動部521が変位する。
また、この時、光源制御手段213は、S11により設定された目的波長を発光波長域に含む光源132Aを点灯させ、目的波長を発光波長域に含まない光源132Aを消灯させる。
これにより、本実施形態においても、波長可変干渉フィルター5の可動部521の振動が収束するまでの間で、光源部132の安定駆動を図ることができ、波長可変干渉フィルター5の可動部521の振動が収束した状態では、所定の目的波長の光が照明光学系から安定して射出される。
Thereafter, the illumination device 20 performs the same processing as S1 of the first embodiment, and drives the wavelength
At this time, the light source control means 213 turns on the
Thereby, also in this embodiment, the
この後、演算部211は、操作者の操作部の操作により、目的波長の設定を変更する操作が行われたか否かを判定する(S13)。
S13において、目的波長を変更する旨の操作が実施された場合(「Yes」と判定された場合)、S11の処理に戻る。
一方、S13において、「No」と判定された場合は、照明処理を継続し、例えば操作者により、電源のオフ操作が実施されるなど、照明を停止する旨の操作が実施されると、光源132Aの点灯駆動、及び波長可変干渉フィルター5の駆動を終了する。
Thereafter, the calculation unit 211 determines whether or not an operation for changing the setting of the target wavelength has been performed by the operation of the operator's operation unit (S13).
In S13, when an operation for changing the target wavelength is performed (when determined as “Yes”), the process returns to S11.
On the other hand, if it is determined as “No” in S13, the illumination process is continued. For example, when the operator performs an operation to stop the illumination, such as a power-off operation, the light source The lighting driving of 132A and the driving of the wavelength
[第三実施形態の作用効果]
本実施形態の照明装置20は、波長可変干渉フィルター5を用いて、射出する光の波長を切り替えるので、上記第一実施形態と同様に、照明装置20の小型化を図ることができる。
また、光源制御手段213は、発光波長域が異なる複数の光源132Aのうち、目的波長に対応した光を発光可能な光源132Aを点灯させ、その他の光源132Aを消灯させる。これにより、上記第一実施形態と同様、光源132Aの駆動に係る消費電力を低減させることができる。
更に、本実施形態では、S12の処理において、波長可変干渉フィルター5に駆動電圧を印加するタイミングで、光源部132における光源132Aの切り替えを実施するので、可動部521の振動が収束するまでの間に、光源132Aからの光を安定化させることができ、照明装置20において、迅速に所望の目的波長を射出させることができる。
[Operational effects of the third embodiment]
Since the illuminating device 20 of this embodiment switches the wavelength of the emitted light using the wavelength
In addition, the light
Furthermore, in this embodiment, since the
本実施形態の光源部132の各光源132Aは、波長可変干渉フィルター5の透過率特性に基づいて、照明装置20から射出させる光の波長が均一となるように、または一定光強度以上となるように、各光源132Aの発光強度が設定されている。
このため、どのような波長の光を射出させる場合でも、一定光強度の光を射出することができる。
Each
For this reason, it is possible to emit light having a constant light intensity when emitting light of any wavelength.
[変形例]
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、上記第一及び第二実施形態では、分光カメラ10は、可視光撮像モジュール12を備え、可視光撮像モジュール12により、カラー画像が撮像される例を示した。これに対して、可視光撮像モジュール12が設けられない構成としてもよい。この場合、ディスプレイ15に、近赤外撮像モジュール13により撮像された分光画像を表示させてもよい。
また、波長可変干渉フィルター5が、可視光域から近赤外域における所定波長の光を分光可能な構成としてもよく、可視光撮像モジュール12の代わりに、近赤外撮像モジュール13によりカラー画像を撮像することができる。
[Modification]
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the first and second embodiments, the
Further, the variable
上記第一及び第二実施形態では、波長可変干渉フィルター5と撮像部133との間に制御基板134を介在させる構成を例示したが、波長可変干渉フィルター5の光射出面に撮像部133が直接固定される構成などとしてもよい。また、波長可変干渉フィルター5及び撮像部133が、それぞれ、筐体11の内部に設けられる固定片等に直接または間接的に固定される構成としてもよい。この場合、例えば波長可変干渉フィルター5及び撮像部133を当接させた状態で固定する等、波長可変干渉フィルター5及び撮像部133を近接配置することが好ましい。
また、波長可変干渉フィルター5が単体で、筐体11の内部に収納される構成に限らず、例えば、波長可変干渉フィルター5を光通過孔が設けられた光学パッケージ内に収納し、この光学パッケージを筐体11内部に収納する構成としてもよい。この場合でも、光学パッケージの外面に、波長可変干渉フィルター5の固定電極パッド563Pや可動電極パッド564Pに接続される端子部を設けることで、光学パッケージ内部の波長可変干渉フィルター5に設けられた静電アクチュエーター56に電圧を印加することができる。
更に、波長可変干渉フィルター5及び撮像部133が、制御基板134に固定される例を示したが、その他の基板に固定される構成等としてもよい。
In the first and second embodiments, the configuration in which the
In addition, the wavelength
Furthermore, although the example in which the wavelength
波長可変干渉フィルター5は、電圧印加により反射膜間ギャップG1のギャップ量を変動させる静電アクチュエーター56を備える構成としたが、これに限定されない。
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。
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。
Although the wavelength
For example, instead of the fixed
Further, a piezoelectric actuator may be used instead of the
また、上記実施形態では、電子機器として、携帯可能な小型の分光カメラ10や照明装置20を例示したが、例えば、携帯電話やスマートフォン等、その他の携帯型の電子機器にも適用できる。その他、測定対象の分光スペクトルを測定するための分光測定装置、食品等の被検査物に含まれる成分を分析する成分分析装置等にも適用できる。
Moreover, in the said embodiment, although the small
上記第一及び第二実施形態では、光源部132の駆動タイミングを波長可変干渉フィルター5における波長切替タイミングとしたが、これに限定されない。
一般に、波長可変干渉フィルター5では、光の入射角度θ、反射膜間の媒体の屈折率n(空気の場合は1)、反射膜間ギャップのギャップ量d、及び次数m(mは整数)とした場合に、mλ=2ndcosθを満たす光が取り出される。つまり、次数mに対応した複数のピーク波長の光が取り出される。ここで、上記各実施形態では、発光させる光源132Aを切り替えることで、波長可変干渉フィルター5が有するフィルター特性の複数ピーク波長のうち、所定の目的波長のピーク波長の光のみを取り出すことができる。
この時、波長可変干渉フィルター5の反射膜間ギャップの切替タイミング(駆動電圧の印加タイミング)で、駆動させる光源132Aを切り替え、第1次ピーク波長に対する分光画像を撮像した後、波長可変干渉フィルター5の駆動電圧をそのまま維持して、駆動させる光源132Aのみを切り替え、第2次ピーク波長に対する分光画像を撮像する処理をしてもよい。
このような処理では、次数に対応した各ピーク波長の光を迅速に取得することができる。
In the first and second embodiments, the driving timing of the
In general, in the variable
At this time, the
In such processing, light of each peak wavelength corresponding to the order can be quickly acquired.
その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等に適宜変更できる。 In addition, the specific structure for carrying out the present invention can be appropriately changed to other structures and the like within a range in which the object of the present invention can be achieved.
5…波長可変干渉フィルター、10…分光カメラ(電子機器)、11…筐体、13…近赤外撮像モジュール、17…制御部、18…記憶部、19…演算部、20…照明装置(電子機器)、21…照明制御部、51…固定基板、52…可動基板、54…固定反射膜、55…可動反射膜、56…静電アクチュエーター、132…光源部、132A…光源、133…撮像部(受光部)、191,213…光源制御手段、192,214…フィルター制御手段、193…分光画像取得手段。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
ギャップを介して対向する2つの反射膜、及び前記ギャップを変更するギャップ変更部を備え、所定の波長の光を取り出す波長可変干渉フィルターと、
制御部と、
を備え、
前記複数の光源の各々は発光波長域がそれぞれ異なり、
前記制御部は、
前記複数の光源のうち、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長に対応した発光波長域の光を射出する光源を点灯させ、その他の光源を消灯させる光源制御手段と、
前記ギャップ変更部を制御して、前記波長可変干渉フィルターが取り出す光の波長を変更するフィルター制御手段と、
を備え、
前記光源制御手段は、前記フィルター制御手段が前記ギャップを第1のギャップに設定して第1の波長の光を取り出した以降であって、続いて行う測定で第2の波長の光を取り出すために前記ギャップを第2のギャップに変化させるまでの間で、且つ測定をしていない時に、消灯していた前記複数の光源のうちの第1の光源を点灯させ、前記複数の光源のうちの点灯していた第2の光源を消灯させることを特徴とする分光装置。 Multiple light sources;
A variable wavelength interference filter in which two reflective film facing, and includes a gap changing portion that changes the gap, take out light with a wavelength of Jo Tokoro through the gap,
A control unit;
With
Each of the plurality of light sources has a different emission wavelength range,
The controller is
A light source control means for turning on a light source that emits light in a light emission wavelength region corresponding to a wavelength of light extracted by the wavelength variable interference filter among the plurality of light sources, and turning off other light sources;
Filter control means for controlling the gap changing unit and changing the wavelength of light taken out by the wavelength variable interference filter;
With
The light source control unit is configured to extract light of the second wavelength in the subsequent measurement after the filter control unit sets the gap to the first gap and extracts the light of the first wavelength. Until the gap is changed to the second gap and when the measurement is not performed , the first light source among the plurality of light sources turned off is turned on, A spectroscopic device characterized in that the second light source that has been lit is extinguished.
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備えることを特徴とする分光装置。 The spectroscopic device according to claim 1,
A spectroscopic device comprising a light receiving unit that receives light extracted by the wavelength variable interference filter.
前記複数の光源の発光強度は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることを特徴とする分光装置。 The spectroscopic device according to claim 1 or 2,
The spectroscopic device , wherein the light emission intensities of the plurality of light sources are respectively set so as to obtain a uniform light intensity at each wavelength based on a filter characteristic of the wavelength variable interference filter.
前記光源の発光強度は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるようにそれぞれ設定されていることを特徴とする分光装置。 The spectroscopic device according to claim 2,
The light emission intensity of the light source is set based on the light reception characteristics of the light receiving unit and the filter characteristics of the wavelength variable interference filter so that uniform light intensity can be obtained at each wavelength. Spectrometer .
前記光源制御手段は、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性に基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように、前記光源を駆動させることを特徴とする分光装置。 The spectroscopic device according to claim 1 or 2,
The spectroscopic device , wherein the light source control means drives the light source so that uniform light intensity is obtained at each wavelength based on a filter characteristic of the wavelength variable interference filter.
前記波長可変干渉フィルターにより取り出された光を受光する受光部を備え、
前記光源制御手段は、前記受光部の受光特性と、前記波長可変干渉フィルターのフィルター特性とに基づいて、各波長において均一な光強度が得られるように前記光源を駆動させることを特徴とする分光装置。 The spectroscopic device according to claim 5,
A light receiving portion for receiving the light extracted by the wavelength variable interference filter;
The light source control means includes a light receiving characteristic of the light receiving portion, on the basis of the filter characteristic of the variable wavelength interference filter, wherein the uniform light intensity drives the light source so as to obtain at each wavelength spectroscopy Equipment .
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