JP6679959B2 - 分光測定装置、及び分光測定方法 - Google Patents
分光測定装置、及び分光測定方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6679959B2 JP6679959B2 JP2016018307A JP2016018307A JP6679959B2 JP 6679959 B2 JP6679959 B2 JP 6679959B2 JP 2016018307 A JP2016018307 A JP 2016018307A JP 2016018307 A JP2016018307 A JP 2016018307A JP 6679959 B2 JP6679959 B2 JP 6679959B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- distance
- measurement
- reflective film
- spectroscopic measurement
- signal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 33
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 223
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 104
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 33
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 description 30
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 26
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 18
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 17
- 230000032258 transport Effects 0.000 description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 7
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 description 5
- 230000004308 accommodation Effects 0.000 description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006059 cover glass Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/12—Generating the spectrum; Monochromators
- G01J3/26—Generating the spectrum; Monochromators using multiple reflection, e.g. Fabry-Perot interferometer, variable interference filters
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/027—Control of working procedures of a spectrometer; Failure detection; Bandwidth calculation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/0275—Details making use of sensor-related data, e.g. for identification of sensor parts or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
Description
特許文献1に記載の分光測定装置では、一対の反射膜の間の距離を変更する静電アクチュエーターを備え、静電アクチュエーターに連続的に変化するアナログ電圧を印加する。そして、静電アクチュエーターに印加される電圧を監視して、所定の測定電圧となった際に、波長可変干渉フィルターを透過した光を検出部により検出する。
上記特許文献1では、静電アクチュエーターに印加される電圧を監視して、所定の測定電圧となった場合に検出部からの信号を取得しているが、距離変化速度が速くなる位置では、1回の走査で、所定の測定波長間隔の各波長に対する測定結果を得ることが困難となる。この場合、複数回の走査を行う必要が生じ、測定に係る時間が長くなるとの課題がある。
なお、ここで述べる「等速」とは略等速を含むものである。
一般に、静電アクチュエーターでは、一対の電極間に印加する電圧の二乗に比例し、電極間の距離の二乗に反比例した静電引力が作用する。よって、反射膜間距離を最小値にするための矩形波形のパルス電圧をそのまま静電アクチュエーターに入力すると、反射膜間距離の変動が急峻、かつ加速度的に変化するため、一定の測定波長間隔の分光測定結果を得ることが困難となる。
これに対して、本適用例では、電圧出力手段から出力された所定周期のパルス電圧をローパスフィルターに入力し、ローパスフィルターから出力された駆動電圧が静電アクチュエーターに入力される。つまり、ローパスフィルターにパルス電圧(矩形波形)を入力すると、時定数τに応じた一次遅れ波形に変換された駆動電圧が静電アクチュエーターに入力される。
つまり、静電アクチュエーターに電圧が印加しておらず反射膜間距離が大きい初期状態では、経過時間に対する電圧値の傾き(変化率)が比較的大きい電圧が入力される。そして、反射膜間距離が小さくなるに従って、傾きが緩やかとなる電圧が静電アクチュエーターに入力されることになる。よって、本適用例では、上記のような一次遅れ波形の駆動電圧が入力された際に、反射膜間距離の距離変化速度が等速又は略等速となるようなローパスフィルターが用いられることで、簡素な構成で、反射膜間距離を等速又は略等速で変化させることが可能となり、一定の測定波長間隔の分光測定結果を迅速に取得することができる。
本適用例では、時定数変更手段により、ローパスフィルターの時定数を変更する。時定数が固定されたローパスフィルターでは、出力電圧の波形も決まった波形となる。しかしながら、例えば、波長可変干渉フィルターの設置環境や駆動環境が変化した場合、反射膜間距離の距離変化速度が変化する場合がある。これに対して、本適用例では、時定数変更手段により、ローパスフィルターの時定数を変化させることが可能であるため、適宜ローパスフィルターの時定数を変更することで、反射膜間距離を等速又は略等速で変動させることが可能となる。
本適用例では、反射膜間距離を距離検出手段により検出する。したがって、時定数変更手段は、検出された距離に基づいて時定数を変更する、つまり、検出された反射膜間距離に基づいて、反射膜間距離が等速となるような時定数を精度よく設定できる。
本適用例では、レベル変更手段により、パルス電圧の電圧レベルを変更する。これにより、ローパスフィルターから出力される駆動電圧の電圧レベル(最大値)も増減させることができる。静電アクチュエーターに印加する駆動電圧の電圧レベルを増減させることで、反射膜間距離の変動範囲も決まり、測定波長域を変更することができる。
本適用例では、受光部から出力される信号を一定周期で取得する。上述のように、本適用例では、反射膜間距離が等速又は略等速で変化するので、一定周期で受光部からの信号を取得すれば、測定波長間隔が一定となる波長の光に対する信号を取得することができる。よって、測定波長間隔のむらがない分光測定結果を取得することができる。
距離検出手段からの信号(距離検出信号)と、受光部からの信号(受信信号)とを同時に取得する場合、2つの信号を同時に処理する必要があり、各回路の応答時間やAD変換に係る変換時間が長くなって、測定波長間隔も長くなる場合がある。これに対して、本適用例では、距離検出信号と受信信号とをそれぞれ別のタイミングで取得する。このため、2つの信号を同時処理する必要がないため、各回路の応答時間やAD変換に係る変換時間を短縮でき、受光信号や検出信号を取得する周期を短くできる。このため、測定波長間隔を短くでき、高分解能な分光測定結果を得ることができる。
本適用例では、上記適用例と同様、反射膜間距離が等速又は略等速で変化するため、受光部からの信号を一定周期で取得することで、一定の測定波長間隔の各測定波長の光に対する分光測定を実施することができる。
以下、本発明に係る第一実施形態の分光測定装置について説明する。
[分光測定装置の構成]
図1は、本発明に係る分光測定装置の概略構成を示すブロック図である。
分光測定装置1は、測定対象Xから入射された光の各波長の光強度を分析し、分光スペクトルを測定する装置である。
この分光測定装置1は、図1に示すように、光学モジュール10と、受光器20と、ADC30と、制御回路40と、を備えている。
また、光学モジュール10は、光学フィルターデバイス11と、駆動回路12と、容量検出回路13とを備えている。なお、光学モジュール10は、測定対象Xに対して照明光を照射する光源部をさらに備える構成としてもよい。
図2は、光学フィルターデバイス11の概略構成を示す断面図である。
光学フィルターデバイス11は、筐体6と、筐体6の内部に収納された波長可変干渉フィルター5(分光素子)とを備えている。
波長可変干渉フィルター5は、図2に示すように、固定基板51と可動基板52とを備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されている。そして、これらの基板51,52は、接合膜53により接合されることで、一体的に構成されている。
固定基板51には、図2に示すように、固定反射膜54(第一反射膜)と、静電アクチュエーター56を構成する固定電極561(第一電極)が設けられている。また、可動基板52には、固定反射膜54にギャップを介して対向する可動反射膜55(第二反射膜)と、固定電極561に対してギャップを介して対向し、固定電極561とともに静電アクチュエーター56を構成する可動電極562(第二電極)とが設けられている。
また、可動基板52の一端側は、固定基板51の基板端縁よりも外側に突出する電装部524を備えている。この電装部524には、固定反射膜54、可動反射膜55、固定電極561、及び可動電極562に接続される電極端子部(図示略)が設けられている。
固定基板51には、エッチングにより第一溝511、及び第一溝511より溝深さが浅い第二溝512が形成されている。
第一溝511は、固定基板51を厚み方向から見た平面視で、固定基板51の中心点を中心とした環状に形成されている。第二溝512は、前記平面視において、第一溝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。第一溝511の溝底面には、固定電極561が配置され、第二溝512の突出先端面には、固定反射膜54が配置されている。
また、固定反射膜54として、高屈折層及び低屈折層を積層した誘電体多層膜を用いてもよい。この場合、例えば誘電体多層膜の最下層又は表層に導電性の金属合金膜が形成することで、固定反射膜54を容量検出電極として機能させることができる。
そして、固定反射膜54には図示略の配線電極が接続されており、当該配線電極は、可動基板52の電装部524まで配線されている。
可動基板52は、平面視において、可動基板52の中心位置に設けられた可動部521と、可動部521を基板厚み方向に進退可能に保持する保持部522と、を備えている。
可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成される。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも第二溝512の突出端面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、可動反射膜55と、可動電極562と、が設けられている。
そして、可動反射膜55には図示略の配線電極が接続され、当該配線電極は、可動基板52の電装部524まで配線されている。
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、フィルター中心軸を中心として、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。
筐体6は、図2に示すように、ベース61と、ガラス基板62と、を備えている。これらのベース61及びガラス基板62は、例えばガラスフリット(低融点ガラス)を用いた低融点ガラス接合、エポキシ樹脂等による接着などを利用でき、これにより、内部に収容空間が形成され、この収容空間内に波長可変干渉フィルター5が収納される。筐体6の内部の収容空間は、大気圧よりも減圧された圧力(例えば真空)に維持されている。
ベース61の凹部611の底面には、光通過孔612が設けられている。この光通過孔612は、波長可変干渉フィルター5の反射膜54,55と重なる領域を含むように設けられている。また、ベース61のガラス基板62とは反対側の面には、光通過孔612を覆うカバーガラス63が接合されている。
具体的には、固定電極561及び可動電極562に電気接続される外側端子部615は、駆動回路12に接続され、固定反射膜54及び可動反射膜55に電気接続される外側端子部615は容量検出回路13に接続される。
駆動回路12は、本発明の駆動制御手段であり、図1に示すように、電圧出力部121と、第一増幅回路122と、ローパスフィルター123とを備えている。
電圧出力部121は、本発明の電圧出力手段であり、制御回路40からの制御信号に基づいて、矩形波形となるパルス電圧を第一増幅回路122に出力する。また、電圧出力部121は、制御回路40からの制御信号に基づいて、出力するパルス電圧の周期Tを変更する。なお、本実施形態では、電圧出力部121からパルス電圧を出力される例を示すが、制御回路40から第一増幅回路122にパルス電圧が出力されてもよい。
容量検出回路13は、本発明の距離検出手段であり、波長可変干渉フィルターの固定反射膜54及び可動反射膜55に接続され、例えばスイッチドキャパシタ方式の回路により構成される。この容量検出回路13は、固定反射膜54と可動反射膜55との間の静電容量を検出し、検出信号を出力する。なお、静電容量Cと、反射膜間距離dとは、固定反射膜54及び可動反射膜55の面積S、反射膜間の誘電率εを用いて、C=εS/dの関係を満たすため、制御回路40は、検出信号に基づいて、反射膜間距離dを算出することが可能となる。
受光器20は、図1に示すように、受光素子21(受光部)と、IV変換回路22と、第二増幅回路23と、等を備えて構成されている。
受光素子21は、フォトダイオード等の光電変換素子であり、波長可変干渉フィルター5を透過した光を受光し、受光量に応じた受光信号(電流又は電荷信号)を出力する。
IV変換回路22は、受光素子21から入力された受光信号を電圧信号に変化する。具体的には、IV変換回路22は、オペアンプ、抵抗、及びコンデンサにより構成されている。なお、オペアンプの帰還抵抗として、可能な限り小さい(所定の抵抗値以下)抵抗を用いることが好ましい。これにより、SN比が高く、安定駆動性を確保することができ、高速な分光測定を実施することが可能となる。
第二増幅回路23は、オペアンプを用いた反転増幅回路又は非反転増幅回路により構成され、IV変換回路22から出力された受光信号を増幅する。
ADC30(アナログ・デジタル・コンバータ)は、容量検出回路13からの検出信号と、受光器20からの受光信号とが入力される。すなわち、ADC30は、受光信号の入力ポートと、検出信号の入力ポートの2ch(チャネル)の入力ポートを有する。なお、ADC30の前段に例えばマルチプレクサ等が配置され、マルチプレクサに受光信号及び検出信号が入力されて、スイッチング制御により受光信号及び検出信号のいずれかがADC30に出力される構成などとしてもよい。
このADC30は、アナログ信号である検出信号や受光信号を、デジタル信号に変換して、制御回路40に出力する。なお、本実施形態では、ADC30としては、制御回路40に外付けで装着されるものを例示するが、制御回路40に内蔵されているものを用いてもよい。
また、本実施形態のADC30は、制御回路40からの測定トリガ信号に基づいてハードウェア構成によって変換処理を行う。この場合、各種機能の読み込み及び実行を実施するために時間を要するソフトウェア処理による変換処理に比べ、処理の高速化を図れ、測定波長間隔を短くできる。
制御回路40は、マイコン41(マイクロコントローラー)と、メモリー42とを備えている。なお、メモリー42は、フラッシュメモリー等の記憶素子であって、マイコンに内蔵されていてもよい。メモリーには、例えば、容量テーブルデータや、電圧テーブルデータが記憶されている。
つまり、本実施形態では、第一増幅回路122のゲインを増減させて、電圧出力部121から出力されたパルス電圧の電圧レベルを増減させることで、測定波長域(可動部521の掃引距離)を変化させる。測定波長域における最大波長は、静電アクチュエーター56に電圧を印加していない状態の反射膜間距離に応じた波長であり、当該波長よりも長い波長を測定波長域に含めることができない。一方、測定波長域の最小波長は、パルス電圧の電圧レベルにより変更することが可能となる。したがって、電圧テーブルデータには、測定波長域の最小波長に対するパルス電圧の電圧レベル(又は第一増幅回路122にて設定するゲイン)が記録されている。
なお、容量テーブルデータと電圧デーブルデータを1つのデータとしてまとめてもよい。
検出信号取得手段412は、容量検出回路13、ADC30を制御して検出信号を取り込む。
ゲイン設定手段413は、測定波長域に応じた制御信号を第一増幅回路122に出力し、第一増幅回路122のゲインを設定する。
時定数変更手段414は、検出信号に基づいて、反射膜間距離の変化量(距離変化速度)が等速であるか否かを判定し、等速ではないと判定した場合に、ローパスフィルター123の時定数τを変更する。
測定トリガ出力手段416は、一定周期となる測定トリガ信号を生成してADC30に出力する。これにより、ADC30は、測定トリガ信号の入力タイミングで、AD変換処理を実施し、一定周期で受光信号や検出信号を制御回路40に出力する。
次に、上述したような分光測定装置1による分光測定方法について図面に基づいて説明する。図3は、本実施形態における分光測定方法を示すフローチャートである。図4は、分光測定処理において、電圧出力部121から出力されるパルス電圧、静電アクチュエーター56に印加される駆動電圧、容量検出回路から出力される検出信号、及び測定開始タイミング信号のタイミングチャートである。
分光測定処理では、図3に示すように、先ず、測定指令手段415は、要求信号に含まれる測定波長域に対応するパルス電圧の周期Tを算出する(ステップS1)。
分光測定装置1において受光信号や検出信号の取り込む際に、各回路(駆動回路12、容量検出回路13、IV変換回路22、第二増幅回路23等)における応答時間や、ADC30によるAD変換処理に係る時間を考慮する必要がある。ここで、受光信号の取り込みに要する時間を測定時間t1、検出信号の取り込みに要する時間を測定時間t2とすると、1回の測定に要する時間(1つの受光信号と1つの検出信号を取り込む時間)はt1+t2となる。また、測定波長域の帯域幅をΛとし、測定波長間隔aの各波長の光に対する測定を行う場合、N=Λ/a回の測定を実施する必要がある。したがって、測定指令手段415は、測定時間を最短とするためのパルス電圧の周期Tとして、T=2N(t1+t2)を算出する。
なお、測定波長間隔aは、予め設定された値であってもよく、要求信号に含まれる値であってもよい。
また、受光器20の各回路での応答時間と、容量検出回路13での応答時間とは、厳密には異なるが、AD変換処理に係る時間に比較するとその差は十分に小さい。したがって、t1=t2として周期Tを算出してもよい。
このステップS4では、検出信号取得手段412は、測定トリガ出力手段416により生成される測定トリガ信号の出力タイミングで、検出信号を取得する。
具体的には、測定トリガ出力手段416は、測定開始タイミング信号よりも短い、所定周期の測定トリガ信号(サンプリング周期信号)を生成し、ADC30に出力する。この測定トリガ信号の周期としては、1回の測定に要する時間であり、上述したように、t1+t2となる。これにより、検出信号取得手段412は、サンプリング周期t1+t2で検出信号を取り込む。
ステップS5では、時定数変更手段414は、サンプリング時間xi及び検出信号の信号値yiを用いて、最小二乗法等により回帰モデルf(xi)を算出する。そして、信号値yiの平均値をyavとし、決定係数R2を下記式により算出する。
図5において、f1,f2,f3は、(xi,yi)の近似線であり、近似線f1は、時間に対する検出信号の変化率が一定であり、反射膜間距離がリニアに変化している状態を示している。この場合は、ステップS5においてYesと判定されるので、ステップS6の処理は実施されない。
一方、近似線f2は、駆動電圧が初動時において小さく、その後、急峻に変化し、さらにその後、緩やかに変化した場合の時間に対する検出信号である。このような場合は、ステップS6において、時定数変更手段414は、図6の矢印Y1に示すように、時定数τを初期値τ0よりも小さい時定数τ1に変化させる。
また、近似線f3は、駆動電圧が初動時において大きく変化し、その後、緩やかに変化した場合の時間に対する検出信号である。このような場合は、ステップS6において、時定数変更手段414は、図6の矢印Y2に示すように、時定数τを初期値τ0よりも大きい時定数τ2に変化させる。
つまり、本実施形態では、受光器20からの受光信号の取得タイミングと、容量検出回路13からの検出信号の取得タイミング(反射膜間距離の検出タイミング)とが同時であり、測定開始タイミング信号の検知タイミングから、サンプリング周期(t1+t2)毎の受光信号と検出信号とが、ADC30に入力される。また、ADC30は、1つの信号のAD変換処理のみを実施する。したがって、受光信号と検出信号とが入力された場合、各信号を順次処理することになり、受光信号と検出信号との双方のAD変換処理が完了するまで、時間t1+t2を要する。
ステップS10において、Noと判定された場合は、ステップS8に戻り、受光信号及び検出信号の取り込みを継続する。
ステップS10において、Yesと判定された場合は、例えば、分光測定装置1に接続された外部機器(例えばパーソナルコンピューター等)に対して分光測定結果である受光信号と検出信号とを出力し、信号の取り込み処理を終了する。
本実施形態の分光測定装置1では、対向配置された固定反射膜54及び可動反射膜55と、固定反射膜54と可動反射膜55との間の距離(反射膜間距離)を変更する静電アクチュエーター56とを備えた波長可変干渉フィルター5を有し、駆動回路12は、反射膜間距離が等速で変化するように静電アクチュエーター56に電圧を印加させる。
このため、波長可変干渉フィルター5から出力される光の波長も、経過時間に対して線形的に変化するので、受光器20から出力される受光信号を一定周期で取り込むことで、一定の測定波長間隔となる(測定波長間隔のむらを抑制した)測定波長の光に対する分光測定結果を取得することができる。また、1回の走査処理で、一定の波長間隔となる各測定波長の分光測定結果を得ることができ、複数回の走査処理を行う必要がなく、測定に係る時間も短縮できる。
これにより、反射膜間距離の距離変化速度が等速となるように、ローパスフィルター123の時定数を変更することができる。よって、例えば、パルス電圧の電圧レベルを変更する等、波長可変干渉フィルター5の駆動環境が変化した場合でも、一定の測定波長間隔での分光測定処理が可能となる。
これにより、ローパスフィルター123から出力される駆動電圧の電圧レベル(最大値)も増減させることができる。このように、駆動電圧の電圧レベルの最大値を変更することで、静電アクチュエーター56による反射膜間距離の変動範囲(可動部521の掃引距離)を測定波長域に対応した範囲に設定することができる。
つまり、例えば反射膜間距離の距離変化速度が例えば周期的に変動する(例えば正弦波状に変化する)場合、距離変動速度が速い位置では、測定波長間隔が疎となり、遅い位置では、測定波長間隔が密となるので、測定波長間隔が疎となる位置での補間精度が低下してしまう。これに対して、本実施形態では、距離変化速度がある場合でも略等速となっているので、目標とする測定波長の近傍における測定結果を取得することができる。したがって、補間処理によって分光測定結果が大きく変動することがなく、高精度な測定結果を得ることができる。
また、受光信号と検出信号とを同時に取得するので、受光信号を取得したタイミングでの反射膜間距離を算出することができる。よって、例えば、上述したような補正処理を別途行う場合に、高精度な補正処理を行うことができる。
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
上記第一実施形態では、サンプリング周期毎に、受光信号と検出信号とを同時に取り込む例を説明した。これに対して、第二実施形態では、受光信号と検出信号のとの取込タイミングが異なる点で、上記第一実施形態と相違する。
なお、第二実施形態の分光測定装置1は、図1から図2に示すような第一実施形態と同様の構成を有するため、各構成の詳細な説明は省略する。
図7は、第二実施形態の分光測定装置1における、分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態では、受光信号取得手段411による受光信号の取得と、検出信号取得手段412による検出信号の取得とが、別タイミングにより行われる。
このため、サンプリング周期として、受光信号取得手段411により受光信号を取り込むための測定時間t1を設定すればよく、第一実施形態に比べて、短いサンプリング周期で受光信号を取得することができる。よって、例えば第一実施形態と同じ速度で反射膜間距離を変動させる場合(パルス電圧の周期Tが同じ場合)、第二実施形態では、より多くの測定を行うことができ、測定波長間隔を小さくできる。例えば測定時間t1と測定時間t2とが同じであれば、測定波長間隔を1/2にできる。これにより、高分解能な分光測定結果を得ることができる。
次に、本発明に係る第三実施形態について説明する。
第三実施形態では、上記第一及び第二実施形態において説明した分光測定装置1が組み込まれた電子機器の一例を図面に基づいて説明する。
図8は、第三実施形態のプリンター100の外観の概略を示す斜視図である。図9は、第三実施形態のプリンター100の概略構成を示すブロック図である。
図8に示すように、プリンター100は、供給ユニット110、搬送ユニット120と、キャリッジ130と、キャリッジ移動ユニット140と、制御ユニット150(図9参照)と、を備えている。このプリンター100は、例えばパーソナルコンピューター等から入力された印刷データに基づいて、各ユニット110,120,140及びキャリッジ130を制御し、メディアM上に画像を印刷する。また、本実施形態のプリンター100は、予め設定された較正用印刷データに基づいてメディアM上の所定位置に測色用のカラーパッチを形成し、かつ当該カラーパッチに対する分光測定を行う。これにより、プリンター100は、カラーパッチに対する実測値と、較正用印刷データとを比較して、印刷されたカラーに色ずれがあるか否か判定し、色ずれがある場合は、実測値に基づいて色補正を行う。
以下、プリンター100の各構成について具体的に説明する。
なお、本実施形態では、ロール体111に巻装された紙面を供給する例を示すがこれに限定されない。例えば、トレイ等に積載された紙面等のメディアMをローラー等によって例えば1枚ずつ供給する等、如何なる供給方法によってメディアMが供給されてもよい。
搬送ローラー120Aは、図示略の搬送モーターからの駆動力が伝達され、制御ユニット150の制御により搬送モーターが駆動されると、その回転力により回転駆動されて、従動ローラーとの間にメディアMを挟み込んだ状態でY方向に沿って搬送する。また、搬送ローラー120AのY方向の下流側(+Y側)には、キャリッジ130に対向するプラテン120Bが設けられている。
このキャリッジ130は、キャリッジ移動ユニット140によって、Y方向と交差する主走査方向に沿って移動可能に設けられている。
また、キャリッジ130は、フレキシブル回路131により制御ユニット150に接続され、制御ユニット150からの指令に基づいて、印刷部160による印刷処理及び、分光器170による分光測定処理を実施する。
なお、キャリッジ130の詳細な構成については後述する。
このキャリッジ移動ユニット140は、例えば、キャリッジガイド軸141と、キャリッジモーター142と、タイミングベルト143と、を含んで構成されている。
キャリッジガイド軸141は、X方向に沿って配置され、両端部がプリンター100の例えば筐体に固定されている。キャリッジモーター142は、タイミングベルト143を駆動させる。タイミングベルト143は、キャリッジガイド軸141と略平行に支持され、キャリッジ130の一部が固定されている。そして、制御ユニット150の指令に基づいてキャリッジモーター142が駆動されると、タイミングベルト143が正逆走行され、タイミングベルト143に固定されたキャリッジ130がキャリッジガイド軸141にガイドされて往復移動する。
[印刷部160の構成]
印刷部160は、メディアMと対向する部分に、インクを個別にメディアM上に吐出して、メディアM上に画像を形成する。
この印刷部160は、複数色のインクに対応したインクカートリッジ161が着脱自在に装着されており、各インクカートリッジ161からインクタンク(図示略)にチューブ(図示略)を介してインクが供給される。また、印刷部160の下面(メディアMに対向する位置)には、インク滴を吐出するノズル(図示略)が、各色に対応して設けられている。これらのノズルには、例えばピエゾ素子が配置されており、ピエゾ素子を駆動させることで、インクタンクから供給されたインク滴が吐出されてメディアMに着弾し、ドットが形成される。
分光器170は、第一実施形態や第二実施形態と同様の分光測定装置1と光源部171とにより構成されている。この分光器170は、光源部171によりメディアMに対して照明光を照射し、メディアMで反射された光を分光測定装置1により分光測定する。
制御ユニット150は、本発明の制御部であり、図9に示すように、I/F151と、ユニット制御回路152と、記憶部153と、CPU(Central Processing Unit)154と、を含んで構成されている。
I/F151は、例えばパーソナルコンピューター等の外部機器から入力される印刷データをCPU154に入力する。
ユニット制御回路152は、供給ユニット110、搬送ユニット120、印刷部160、光源部171、分光測定装置1、及びキャリッジ移動ユニット140をそれぞれ制御する制御回路を備えており、CPU154からの指令信号に基づいて、各ユニットの動作を制御する。なお、各ユニットの制御回路が、制御ユニット150とは別体に設けられ、制御ユニット150に接続されていてもよい。
本実施形態のプリンター100では、上述した第一実施形態や第二実施形態に示すような分光測定装置1がキャリッジ130に搭載されている。このため、プリンター100により印刷された色画像の元画像データに対して再現性を測定する際に、分光測定装置1により一定の測定波長間隔となる各測定波長に対する分光測定処理を迅速に行うことができる。よって、制御ユニット150は、測定波長間隔のむらが低減された各測定波長に対する分光測定結果に基づく高精度な測色処理を迅速に行うことができる。また、当該測色結果に基づいて、印刷プロファイルデータの更新処理を精度よく、かつ迅速に行うことができる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
この場合では、製造時等において、ローパスフィルター123の時定数として、反射膜間距離が等速で変化する時定数を予め設定しておいてもよい。また、ローパスフィルター123の時定数によらず、一定の測定波長間隔の測定波長に対する分光測定処理を行うことができるので、容量検出回路13が設けられていなくてもよい。
ただし、容量検出回路13が設けられていることで、例えば筐体6の内部の真空条件が変化する等、波長可変干渉フィルター5の駆動環境が変化すると、反射膜間距離が変動する。容量検出回路13が設けられていれば、上記のような波長可変干渉フィルター5の駆動環境の変化を検出することができる。また、ローパスフィルター123の時定数が変更可能となっていることで、上記のような波長可変干渉フィルター5の駆動環境が変化した場合でも、反射膜間距離の距離変化速度が等速となるように、最適な時定数を設定することができる。
この場合でも、一定のサンプリング周期で受光信号を取り込むことで、測定波長間隔のむらを低減した分光測定処理を行うことができる。
ただし、受光信号を取り込むサンプリング周期が長いと、測定波長間隔が開くことになる。この場合、例えば第二実施形態のように、受光信号と検出信号との取得をそれぞれ別タイミングで取得し、サンプリング周期を低減させることで、測定波長間隔を小さくでき、分解能が高い分光測定処理を行える。
一方、パルス電圧の周期Tを測定時間t1に基づいて設定してもよい。この場合では、反射膜間距離の変化速度が速くなるが、上記第一実施形態と同様の分解能での測定を行うことができる。したがって、例えば、上記変形例のように、容量検出回路13からの検出信号を取得しない場合では、分光測定処理に係る時間をさらに短くできる。
そこで、上述したように、分光測定処理により得られた受光信号と検出信号との組み合わせから、一定間隔となる測定波長に対する受光量を例えば補間処理等により求めてもよい。
また、一定間隔となる目標とする各測定波長と、各検出信号に基づいて算出された反射膜間距離に対応する実際の測定波長との差分値が、所定の閾値以上である場合に補間処理を実施してもよい。
Claims (5)
- 第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する静電アクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、
前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を検出する距離検出手段と、
所定の周期のパルス電圧を出力する電圧出力手段と、前記パルス電圧に応じた前記静電アクチュエーターの駆動電圧を出力し、かつ時定数を変更可能なローパスフィルターと、を有する駆動制御手段と、
前記時定数を変更する時定数変更手段と、を備え、
前記時定数変更手段は、前記距離検出手段により検出される前記距離の変化が等速となるように前記時定数を変更する
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1に記載の分光測定装置において、
前記パルス電圧の電圧レベルを変更するレベル変更手段を備える
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項1または請求項2に記載の分光測定装置において、
前記波長可変干渉フィルターから出射された光を受光する受光部を備え、
前記受光部からの信号を一定周期で取得する
ことを特徴とする分光測定装置。 - 請求項3に記載の分光測定装置において、
前記受光部からの信号の取得タイミングと、前記距離検出手段による前記距離の検出タイミングとがそれぞれ異なる
ことを特徴とする分光測定装置。 - 第一反射膜、前記第一反射膜に対向する第二反射膜、及び、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を変更する静電アクチュエーターを備える波長可変干渉フィルターと、前記第一反射膜と前記第二反射膜との間の距離を検出する距離検出手段と、所定の周期のパルス電圧を出力する電圧出力手段、及び前記パルス電圧に応じた前記静電アクチュエーターの駆動電圧を出力し、かつ時定数を変更可能なローパスフィルターを有する駆動制御手段と、前記波長可変干渉フィルターから出射された光を受光する受光部と、を備える分光測定装置の分光測定方法であって、
前記距離検出手段により検出される前記距離の変化が等速となるように前記時定数を変更し、
前記受光部からの信号を一定周期で取得する
ことを特徴とする分光測定方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016018307A JP6679959B2 (ja) | 2016-02-02 | 2016-02-02 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
US15/413,733 US10175108B2 (en) | 2016-02-02 | 2017-01-24 | Spectroscopic measurement apparatus, driving circuit, and spectroscopic measurement method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016018307A JP6679959B2 (ja) | 2016-02-02 | 2016-02-02 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017138161A JP2017138161A (ja) | 2017-08-10 |
JP6679959B2 true JP6679959B2 (ja) | 2020-04-15 |
Family
ID=59386514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016018307A Active JP6679959B2 (ja) | 2016-02-02 | 2016-02-02 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US10175108B2 (ja) |
JP (1) | JP6679959B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019082349A (ja) * | 2017-10-30 | 2019-05-30 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
CN112885873A (zh) * | 2021-01-14 | 2021-06-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示面板及其制备方法、显示装置 |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1573622A (en) * | 1976-01-07 | 1980-08-28 | Perkin Elmer Ltd | Apparatus including electrical filters |
JP2692409B2 (ja) * | 1991-04-12 | 1997-12-17 | 日本電気株式会社 | ビームスキャナ |
JP3835525B2 (ja) * | 2001-03-19 | 2006-10-18 | ホーチキ株式会社 | 波長可変フィルタ制御装置 |
JP4504078B2 (ja) * | 2004-04-26 | 2010-07-14 | オリンパス株式会社 | エアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造及びエアギャップ可変式分光透過率可変素子のエアギャップ基準位置調整構造を備えた光学装置 |
JP2009205004A (ja) * | 2008-02-28 | 2009-09-10 | Olympus Corp | 可変形状鏡システム及び可変形状鏡駆動装置 |
JP5524535B2 (ja) * | 2008-09-10 | 2014-06-18 | 日本信号株式会社 | アクチュエータの駆動装置 |
JP2011106936A (ja) * | 2009-11-17 | 2011-06-02 | Seiko Epson Corp | 分光測定装置、および分析装置 |
JP5810512B2 (ja) * | 2010-11-12 | 2015-11-11 | セイコーエプソン株式会社 | 光学装置 |
JP5720200B2 (ja) * | 2010-11-25 | 2015-05-20 | セイコーエプソン株式会社 | 光モジュール、および光測定装置 |
JP5895414B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2016-03-30 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置、及び分光測定方法 |
JP5919728B2 (ja) * | 2011-10-26 | 2016-05-18 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置 |
DE102012001357A1 (de) * | 2012-01-24 | 2013-07-25 | Menlo Systems Gmbh | Optikanordnung und Verfahren zum Erzeugen von Lichtimpulsen veränderbarer Verzögerung |
JP2013205818A (ja) * | 2012-03-29 | 2013-10-07 | Stanley Electric Co Ltd | 光偏向器 |
JP6098051B2 (ja) | 2012-07-04 | 2017-03-22 | セイコーエプソン株式会社 | 分光測定装置 |
JP6064468B2 (ja) * | 2012-09-12 | 2017-01-25 | セイコーエプソン株式会社 | 光学モジュール及び電子機器 |
CN104748669A (zh) * | 2013-12-30 | 2015-07-01 | 光宝科技股份有限公司 | 静电式微扫描镜的角度检测电路 |
-
2016
- 2016-02-02 JP JP2016018307A patent/JP6679959B2/ja active Active
-
2017
- 2017-01-24 US US15/413,733 patent/US10175108B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20170219432A1 (en) | 2017-08-03 |
US10175108B2 (en) | 2019-01-08 |
JP2017138161A (ja) | 2017-08-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20160258813A1 (en) | Spectrometry device, image forming apparatus, and spectrometry method | |
US9976899B2 (en) | Spectroscopic measurement device, image forming apparatus, and spectroscopic measurement method | |
JP6471762B2 (ja) | 分光測定装置、画像形成装置、及び分光測定方法 | |
US10247609B2 (en) | Spectrometry device, image forming apparatus, and spectrometry method | |
US10677655B2 (en) | Measuring device, electronic apparatus, and measuring method | |
JP6679959B2 (ja) | 分光測定装置、及び分光測定方法 | |
JP2017009461A (ja) | 分光測定装置、画像形成装置、及び分光測定方法 | |
CN109100861A (zh) | 致动器控制装置、光学模块、电子设备及致动器控制方法 | |
US11692809B2 (en) | Self-mixing interferometry-based absolute distance measurement with distance reference | |
US9182279B2 (en) | Optical module, electronic apparatus, and method of driving optical module | |
US9702760B2 (en) | Optical module, electronic apparatus, and method of driving optical module | |
US10473912B2 (en) | Optical module and electronic apparatus having wavelength variable interference filter with voltage controller | |
US10442228B2 (en) | Spectrometry device, image forming apparatus, and spectrometry method | |
US9682579B2 (en) | Medium transporting state detecting device and printing apparatus | |
US10015367B2 (en) | Color measurement device and printing apparatus | |
US11480466B2 (en) | Measurement device and measurement method | |
JP2018097143A (ja) | 光学モジュール及び電子機器 | |
JP6984211B2 (ja) | 駆動装置及び電子機器 | |
JP2017049163A (ja) | 測色方法、測色装置、及び印刷装置 | |
JP2017116388A (ja) | 分光測定装置、印刷装置、メディア、及び分光測定方法 | |
JP2019082349A (ja) | 分光測定装置及び分光測定方法 | |
JP2021101171A (ja) | 測定装置、プリンター、及び測定方法 | |
JP2006056194A (ja) | 搬送制御装置及び画像形成装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20181221 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191007 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20191119 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200218 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200302 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6679959 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |