JP7115672B2

JP7115672B2 - sensor device

Info

Publication number: JP7115672B2
Application number: JP2018022459A
Authority: JP
Inventors: 幸志渡邊; 聡柏谷; 明男吉澤; 康徳馬渡; 豊史石川; 竜也櫻井; 公平伊藤
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2022-08-09
Anticipated expiration: 2038-02-09
Also published as: JP2019138772A

Description

本発明は、センサ装置に関する。 The present invention relates to sensor devices.

近年、例えば非特許文献１又は２に記載されているように、核磁気共鳴（ＮＭＲ）において、ＮＶ（Ｎｉｔｒｏｇｅｎ－Ｖａｃａｎｃｙ）中心を有するダイヤモンドが使用されている。ＮＶ中心を有するダイヤモンドは、磁場を検出可能な量子センサとして機能することができる。非特許文献１及び２には、ダイヤモンドセンサ（ＮＶ中心を有するダイヤモンド）を有するセンサ装置が記載されている。このセンサ装置は、光源及び光検出器を備えている。光源は、ダイヤモンドセンサに励起光を送る。光検出器は、ダイヤモンドセンサから発せられた光を検出する。 In recent years, diamonds having NV (nitrogen-vacancy) centers have been used in nuclear magnetic resonance (NMR), as described in Non-Patent Documents 1 and 2, for example. Diamonds with NV centers can act as quantum sensors capable of detecting magnetic fields. Non-Patent Documents 1 and 2 describe sensor devices with diamond sensors (diamonds with NV centers). The sensor device comprises a light source and a photodetector. A light source delivers excitation light to the diamond sensor. A photodetector detects light emitted from the diamond sensor.

Kehayias, P. et al. Solution nuclear magnetic resonance spectroscopy on a nanostructured diamond chip. Nat. Commun. 8, 188 (2017).Kehayias, P. et al. Solution nuclear magnetic resonance spectroscopy on a nanostructured diamond chip. Nat. Commun. 8, 188 (2017). Zaiser, S. et al. Enhancing quantum sensing sensitivity by a quantum memory. Nat. Commun. 7, 12279 (2016).Zaiser, S. et al. Enhancing quantum sensing sensitivity by a quantum memory. Nat. Commun. 7, 12279 (2016).

本発明者は、ダイヤモンドセンサを有するセンサ装置のサイズを小さくすることを検討し、特に、センサ装置のサイズをセンサ装置の持ち運び可能になる程度まで小さくすることを検討した。 The inventors have considered reducing the size of a sensor device having a diamond sensor, and in particular, considered reducing the size of the sensor device to such an extent that the sensor device is portable.

本発明の一の目的は、センサ装置のサイズを小さくすることにある。本発明のさらなる目的は、実施形態の以下の開示から明らかになるであろう。 One object of the present invention is to reduce the size of the sensor device. Further objects of the present invention will become clear from the following disclosure of the embodiments.

本発明の一態様に係るセンサ装置は、ボード、光源、ダイヤモンドセンサ、光検出器及び光学系を備えている。ボードは、第１面を有している。光源、ダイヤモンドセンサ、光検出器及び光学系は、ボードの第１面上にある。ダイヤモンドセンサは、光源からの第１光によって第２光を発する。光検出器は、ダイヤモンドセンサからの第２光を検出する。光学系は、光源からの第１光を、第１面に沿う方向から第１面に向かう方向に向かわせる光路と、第１面に向かう方向から第１面に沿う方向に向かわせる光路と、第１面に沿う方向から第１面から離れる方向に向かわせる光路と、を経由して、ダイヤモンドセンサに向けて送る。光学系は、ダイヤモンドセンサからの第２光を、第１面に向かう方向から第１面に沿う方向に向かわせる光路と、第１面に沿う方向から第１面から離れる方向に向かわせる光路と、第１面から離れる方向から第１面に沿う方向に向かわせる光路と、を経由して光検出器に送る。 A sensor device according to one aspect of the present invention includes a board, a light source, a diamond sensor, a photodetector and an optical system. The board has a first side. The light source, diamond sensor, photodetector and optics are on the first side of the board. A diamond sensor emits a second light in response to the first light from the light source. A photodetector detects the second light from the diamond sensor. The optical system includes an optical path that directs the first light from the light source in a direction along the first surface toward the first surface, an optical path that directs the first light in a direction along the first surface from the direction along the first surface, and and an optical path that directs from a direction along the first surface to a direction away from the first surface toward the diamond sensor. The optical system has an optical path that directs the second light from the diamond sensor in a direction along the first surface from the direction toward the first surface, and an optical path that directs the second light in a direction away from the first surface from the direction along the first surface. , and an optical path directed along the first surface from away from the first surface to the photodetector .

本発明の他の態様に係るセンサ装置は、ボード、光源、光検出器、ダイヤモンドセンサ、ホルダ及び光学系を備えている。ボードは、第１面を有している。光源、光検出器、ダイヤモンドセンサ及び光学系は、ボードの第１面上にある。ホルダは、ダイヤモンドセンサを保持するためのものである。光学系は、光源からの光をダイヤモンドセンサに送ることが可能であり、ダイヤモンドセンサからの光を光検出器に送ることが可能である。ホルダは、第１面及び第２面を有している。第２面は、第１面の反対側にある。ダイヤモンドセンサは、第１面及び第２面を有している。第２面は、第１面の反対側にある。ホルダの第１面は、ダイヤモンドセンサの第１面のうちの少なくとも一部分を露出する第１開口を有している。ホルダの第２面は、ダイヤモンドセンサの第２面のうちの少なくとも一部分を露出する第２開口を有している。 A sensor device according to another aspect of the invention comprises a board, a light source, a photodetector, a diamond sensor, a holder and an optical system. The board has a first side. The light source, photodetector, diamond sensor and optics are on the first side of the board. The holder is for holding the diamond sensor. The optics can direct light from the light source to the diamond sensor, and can direct light from the diamond sensor to the photodetector. The holder has a first side and a second side. The second side is opposite the first side. The diamond sensor has a first side and a second side. The second side is opposite the first side. The first surface of the holder has a first opening that exposes at least a portion of the first surface of the diamond sensor. The second side of the holder has a second opening that exposes at least a portion of the second side of the diamond sensor.

本発明の上述した一態様によれば、センサ装置のサイズを小さくすることができる。 According to one aspect of the present invention described above, the size of the sensor device can be reduced.

実施形態に係るセンサ装置の斜視図である。1 is a perspective view of a sensor device according to an embodiment; FIG. 実施例１に係るセンサ装置の斜視図である。1 is a perspective view of a sensor device according to Example 1. FIG. 図２に示したセンサ装置を図２とは異なる方向から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sensor device shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. 2; 図２に示したセンサ装置を図２とは異なる方向から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sensor device shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. 2; 図２に示したセンサ装置を図２とは異なる方向から見た斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of the sensor device shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. 2; 図３に示したセンサ装置にカバーが取り付けられた状態を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a state in which a cover is attached to the sensor device shown in FIG. 3; 図２から図６に示したセンサ装置内の光路を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining optical paths in the sensor device shown in FIGS. 2 to 6; FIG. 図２から図５に示したセンサ装置に用いられているホルダの斜視図である。Fig. 6 is a perspective view of a holder used in the sensor device shown in Figs. 2 to 5; 図８に示したホルダの分解斜視図である。FIG. 9 is an exploded perspective view of the holder shown in FIG. 8; 図９に示した第１ホルダボードの第１部分を図９とは反対側から見た斜視図である。FIG. 10 is a perspective view of the first portion of the first holder board shown in FIG. 9 as seen from the side opposite to FIG. 9; 図２から図５に示したセンサ装置に用いられているホルダ、移動機構及びピエゾステージの斜視図である。6 is a perspective view of a holder, a moving mechanism, and a piezo stage used in the sensor device shown in FIGS. 2 to 5; FIG. ホルダをピエゾステージから取り外した状態を示す図である。It is a figure which shows the state which removed the holder from the piezo stage. 図１１又は図１２に示したホルダの分解斜視図である。FIG. 13 is an exploded perspective view of the holder shown in FIG. 11 or 12; 実施例２に係るセンサ装置の斜視図である。FIG. 11 is a perspective view of a sensor device according to Example 2; 図１４に示したセンサ装置を図１４とは異なる方向から見た斜視図である。15 is a perspective view of the sensor device shown in FIG. 14 as seen from a direction different from that in FIG. 14; FIG. 図１４に示したセンサ装置にカバーが取り付けられた状態を示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a state in which a cover is attached to the sensor device shown in FIG. 14;

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in all the drawings, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.

図１は、実施形態に係るセンサ装置１０の斜視図である。図１において、Ｙ方向は、Ｘ方向に交わっており、Ｚ方向は、Ｘ方向及びＹ方向の双方に交わっている。具体的には、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、互いに直交している。 FIG. 1 is a perspective view of a sensor device 10 according to an embodiment. In FIG. 1, the Y direction intersects the X direction, and the Z direction intersects both the X direction and the Y direction. Specifically, the X, Y and Z directions are orthogonal to each other.

図１を用いて、センサ装置１０の概要を説明する。 An overview of the sensor device 10 will be described with reference to FIG.

センサ装置１０は、ボード１００、光源２１０、光検出器２２０、撮像器２３０、光学系３００及びダイヤモンドセンサ４００を備えている。ボード１００は、第１面１０２を有している。光源２１０、光検出器２２０、撮像器２３０、光学系３００及びダイヤモンドセンサ４００は、ボード１００の第１面１０２上にある。光学系３００は、光源２１０からの光をダイヤモンドセンサ４００に送ることが可能であり、ダイヤモンドセンサ４００からの光を光検出器２２０及び撮像器２３０に送ることが可能である。 The sensor device 10 comprises a board 100 , a light source 210 , a photodetector 220 , an imager 230 , an optical system 300 and a diamond sensor 400 . Board 100 has a first side 102 . Light source 210 , photodetector 220 , imager 230 , optics 300 and diamond sensor 400 are on first side 102 of board 100 . Optical system 300 can direct light from light source 210 to diamond sensor 400 and light from diamond sensor 400 to photodetector 220 and imager 230 .

光学系３００は、第１部分３０２を含んでいる。光学系３００の第１部分３０２は、光源２１０からの光を第１面１０２に沿う方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）から第１面１０２に向かう方向（図内のＺ方向）に向かわせることが可能であり、第１面１０２からの光を光検出器２２０に向けて第１面１０２から離れる方向（図内のＺ方向）から第１面１０２に沿う方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）に向かわせることが可能であり、第１面１０２からの光を撮像器２３０に向けて第１面１０２から離れる方向（図内のＺ方向）から第１面１０２に沿う方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）に向かわせることが可能である。 Optical system 300 includes a first portion 302 . The first portion 302 of the optical system 300 directs the light from the light source 210 from the direction along the first surface 102 (the direction along the XY plane in the figure) toward the first surface 102 (the Z direction in the figure). It is possible to direct the light from the first surface 102 toward the photodetector 220 from the direction away from the first surface 102 (the Z direction in the drawing) to the direction along the first surface 102 (the XY direction in the drawing). direction along the plane), and the light from the first surface 102 can be directed toward the imager 230 from the direction away from the first surface 102 (the Z direction in the figure) along the first surface 102 It can be oriented in a direction (a direction along the XY plane in the drawing).

上述した構成によれば、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。具体的には、上述した構成においては、光学系３００の第１部分３０２によって立体的な光学系が実現される。したがって、この立体的な光学系をボード１００の第１面１０２上の縦方向及び横方向の双方に展開させて、当該光学系を構成する部材を効率的に配置することができる。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 According to the configuration described above, the size of the sensor device 10 can be reduced. Specifically, in the configuration described above, the first portion 302 of the optical system 300 realizes a three-dimensional optical system. Therefore, this three-dimensional optical system can be developed in both the vertical direction and the horizontal direction on the first surface 102 of the board 100, and the members constituting the optical system can be arranged efficiently. Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced.

図１に示す例において、光学系３００の第１部分３０２は、光源２１０からミラー３１２、ビームスプリッタ３１４及びビームスプリッタ３３４を経由して可動ミラー３４２までの光路、可動ミラー３４２からビームスプリッタ３３４、ビームスプリッタ３１４、干渉フィルタ３２４、ミラー３２２及び光コネクタ３２６を経由して光検出器２２０までの光路及び可動ミラー３４２からビームスプリッタ３３４、結像レンズ３５２及びミラー３３２を経由して撮像器２３０までの光路を含んでいる。 In the example shown in FIG. 1, the first portion 302 of the optical system 300 comprises an optical path from the light source 210 through mirror 312, beam splitter 314 and beam splitter 334 to movable mirror 342, from movable mirror 342 to beam splitter 334, beam Optical path to photodetector 220 via splitter 314, interference filter 324, mirror 322 and optical connector 326 and optical path from movable mirror 342 to imager 230 via beam splitter 334, imaging lens 352 and mirror 332 contains.

光学系３００は、第２部分３０４を含んでいる。光学系３００の第２部分３０４は、光学系３００の第１部分３０２からの光をダイヤモンドセンサ４００に向けて第１面１０２に沿う方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）から第１面１０２から離れる方向（図内のＺ方向）に向かわせることが可能であり、ダイヤモンドセンサ４００からの光を光学系３００の第１部分３０２に向けて第１面１０２に向かう方向（図内のＺ方向）から第１面１０２に沿う方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）に向かわせることが可能である。 Optical system 300 includes a second portion 304 . The second portion 304 of the optical system 300 directs the light from the first portion 302 of the optical system 300 toward the diamond sensor 400 from the direction along the first surface 102 (the direction along the XY plane in the drawing) to the first surface. 102 (the Z direction in the figure), directing the light from the diamond sensor 400 toward the first portion 302 of the optical system 300 toward the first surface 102 (the Z direction in the figure). direction) along the first surface 102 (direction along the XY plane in the figure).

上述した構成によれば、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。具体的には、上述した構成においては、光学系３００の第２部分３０４によって立体的な光学系が実現される。したがって、この立体的な光学系をボード１００の第１面１０２上の縦方向及び横方向の双方に展開させて、当該光学系を構成する部材を効率的に配置することができる。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 According to the configuration described above, the size of the sensor device 10 can be reduced. Specifically, in the configuration described above, the second portion 304 of the optical system 300 realizes a three-dimensional optical system. Therefore, this three-dimensional optical system can be developed in both the vertical direction and the horizontal direction on the first surface 102 of the board 100, and the members constituting the optical system can be arranged efficiently. Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced.

図１に示す例において、光学系３００の第２部分３０４は、可動ミラー３４２から転送レンズ３５４、ミラー３４４及びミラー３４６を経由してダイヤモンドセンサ４００までの光路及びダイヤモンドセンサ４００からミラー３４６、ミラー３４４及び転送レンズ３５４を経由して可動ミラー３４２までの光路を含んでいる。 In the example shown in FIG. 1, the second portion 304 of the optical system 300 includes an optical path from the movable mirror 342 through the transfer lens 354, mirrors 344 and 346 to the diamond sensor 400 and from the diamond sensor 400 to the mirrors 346 and 344. and an optical path to movable mirror 342 via transfer lens 354 .

図１を用いて、センサ装置１０の詳細を説明する。 Details of the sensor device 10 will be described with reference to FIG.

ボード１００は、実質的に矩形の形状を有しており、第１面１０２、第２面１０４、第１辺１０６ａ、第２辺１０６ｂ、第３辺１０６ｃ及び第４辺１０６ｄを有している。第２面１０４は、第１面１０２の反対側にある。第１辺１０６ａは、Ｘ方向に延伸している。第２辺１０６ｂは、第１辺１０６ａの反対側にあって、Ｘ方向に延伸している。第３辺１０６ｃは、第１辺１０６ａと第２辺１０６ｂの間にあって、Ｙ方向に延伸している。第４辺１０６ｄは、第３辺１０６ｃの反対側にあって、Ｙ方向に延伸している。 The board 100 has a substantially rectangular shape and has a first side 102, a second side 104, a first side 106a, a second side 106b, a third side 106c and a fourth side 106d. . The second side 104 is opposite the first side 102 . The first side 106a extends in the X direction. The second side 106b is on the opposite side of the first side 106a and extends in the X direction. The third side 106c extends in the Y direction between the first side 106a and the second side 106b. The fourth side 106d is on the opposite side of the third side 106c and extends in the Y direction.

光源２１０は、ダイヤモンドセンサ４００のＮＶ中心の励起光を出射する。光源２１０は、電気を光に変換可能な素子、例えばレーザ、より具体的には、例えば、半導体レーザ又は固体レーザ（例えば、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ）にすることができる。 The light source 210 emits excitation light for the NV center of the diamond sensor 400 . The light source 210 can be a device capable of converting electricity into light, such as a laser, more specifically, for example, a semiconductor laser or a solid-state laser (eg, Nd:YAG laser).

光検出器２２０は、ダイヤモンドセンサ４００からの蛍光（すなわち、ＮＶ中心からの光）を検出する。光検出器２２０は、光を電気に変換可能な素子、例えば、アバランシェフォトダイオード（ＡＰＤ）又は光電子増倍管（ＰＭＴ）にすることができる。 Photodetector 220 detects fluorescence from diamond sensor 400 (ie, light from the NV center). Photodetector 220 can be a device capable of converting light into electricity, such as an avalanche photodiode (APD) or photomultiplier tube (PMT).

ボード１００の第１面１０２には、凹部１０２ａが形成されている。光検出器２２０が図２以降の図に示すように箱状である場合、凹部１０２ａには、光検出器２２０の底部を埋め込むことができる。 A recess 102a is formed in the first surface 102 of the board 100 . When the photodetector 220 is box-shaped as shown in FIG. 2 and subsequent figures, the bottom of the photodetector 220 can be embedded in the recess 102a.

撮像器２３０は、ダイヤモンドセンサ４００からの蛍光を撮像する。さらに、撮像器２３０は、図５を用いて後述する照明光学系３７０からの照明光及び励起光（光源２１０からの光）の反射光も撮像することができる。一例において、撮像器２３０は、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ－ＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）イメージセンサ又はＣＭＯＳ（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ－Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサにすることができる。 The imager 230 images fluorescence from the diamond sensor 400 . Furthermore, the imaging device 230 can also capture reflected light of illumination light and excitation light (light from the light source 210) from an illumination optical system 370, which will be described later with reference to FIG. In one example, the imager 230 can be a Charge-Coupled Device (CCD) image sensor or a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) image sensor.

ダイヤモンドセンサ４００は、ＮＶ中心を有するダイヤモンドを含んでいる。ダイヤモンドセンサ４００は、微弱な磁場を検出可能な量子センサとして機能する。 Diamond sensor 400 includes a diamond with an NV center. The diamond sensor 400 functions as a quantum sensor capable of detecting weak magnetic fields.

センサ装置１０内の光路について説明する。 An optical path in the sensor device 10 will be described.

光源２１０からの光は、ミラー３１２、ビームスプリッタ３１４、ビームスプリッタ３３４、可動ミラー３４２、転送レンズ３５４、ミラー３４４、可動式結像レンズ３５６及びミラー３４６を順に経由してダイヤモンドセンサ４００に送られる。詳細には、光源２１０からの光は、Ｘ方向に沿って第３辺１０６ｃに向けてミラー３１２に送られ、ミラー３１２によってＹ方向に沿って第２辺１０６ｂに向けてビームスプリッタ３１４に送られ、ビームスプリッタ３１４によってＺ方向に沿って第１面１０２に向けて可動ミラー３４２に送られ、可動ミラー３４２によってＹ方向に沿って第２辺１０６ｂに向けてミラー３４４に送られ、ミラー３４４によってＸ方向に沿って第４辺１０６ｄに向けて可動式結像レンズ３５６を経由してミラー３４６に送られ、ミラー３４６によってＺ方向に沿って第１面１０２の上方に向けてダイヤモンドセンサ４００に送られる。 Light from light source 210 passes through mirror 312 , beam splitter 314 , beam splitter 334 , moveable mirror 342 , transfer lens 354 , mirror 344 , moveable imaging lens 356 and mirror 346 in sequence to diamond sensor 400 . Specifically, light from the light source 210 is directed along the X direction toward the third side 106c to the mirror 312, and is directed by the mirror 312 along the Y direction toward the second side 106b to the beam splitter 314. , is sent by the beam splitter 314 to the movable mirror 342 along the Z direction toward the first surface 102 , is sent by the movable mirror 342 along the Y direction toward the second side 106 b to the mirror 344 , and is transmitted by the mirror 344 to the X direction toward the fourth side 106d via the movable imaging lens 356 to the mirror 346, and is directed by the mirror 346 toward the Z direction above the first surface 102 to the diamond sensor 400. .

ダイヤモンドセンサ４００からの光は、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６、ミラー３４４、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４、ビームスプリッタ３１４、干渉フィルタ３２４、ミラー３２２及び光コネクタ３２６を順に経由して光検出器２２０に送られる。詳細には、ダイヤモンドセンサ４００からの光は、Ｚ方向に沿って第１面１０２に向けてミラー３４６に送られ、ミラー３４６によってＸ方向に沿って第３辺１０６ｃに向けて可動式結像レンズ３５６を経由してミラー３４４に送られ、ミラー３４４によってＹ方向に沿って第１辺１０６ａに向けて可動ミラー３４２に送られ、可動ミラー３４２によってＺ方向に沿って第１面１０２の上方に向けてミラー３２２に送られ、ミラー３２２によってＸ方向に沿って第４辺１０６ｄに向けて光検出器２２０に送られる。 Light from diamond sensor 400 passes through mirror 346 , movable imaging lens 356 , mirror 344 , transfer lens 354 , movable mirror 342 , beam splitter 334 , beam splitter 314 , interference filter 324 , mirror 322 and optical connector 326 in sequence. and sent to the photodetector 220 . Specifically, light from the diamond sensor 400 is directed along the Z direction toward the first surface 102 by the mirror 346, and is directed along the X direction toward the third side 106c by the mirror 346 to the movable imaging lens. 356 to the mirror 344, is sent to the movable mirror 342 along the Y direction by the mirror 344 toward the first side 106a, and is directed by the movable mirror 342 to above the first surface 102 along the Z direction. is sent to the mirror 322 by the mirror 322, and is sent to the photodetector 220 along the X direction toward the fourth side 106d.

ダイヤモンドセンサ４００からの光は、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６、ミラー３４４、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４、結像レンズ３５２及びミラー３３２を順に経由して撮像器２３０にも送られる。詳細には、ダイヤモンドセンサ４００からの光は、Ｚ方向に沿って第１面１０２に向けてミラー３４６に送られ、ミラー３４６によってＸ方向に沿って第３辺１０６ｃに向けて可動式結像レンズ３５６を経由してミラー３４４に送られ、ミラー３４４によってＹ方向に沿って第１辺１０６ａに向けて可動ミラー３４２に送られ、可動ミラー３４２によってＺ方向に沿って第１面１０２の上方に向けてビームスプリッタ３３４に送られ、ビームスプリッタ３３４によってＹ方向に沿って第１辺１０６ａに向けてミラー３３２に送られ、ミラー３３２によってＸ方向に沿って第４辺１０６ｄに向けて撮像器２３０に送られる。 Light from diamond sensor 400 also passes through mirror 346 , movable imaging lens 356 , mirror 344 , transfer lens 354 , movable mirror 342 , beam splitter 334 , imaging lens 352 and mirror 332 in sequence to imager 230 . Sent. Specifically, light from the diamond sensor 400 is directed along the Z direction toward the first surface 102 by the mirror 346 and directed along the X direction toward the third side 106c by the mirror 346 to the movable imaging lens. 356 to the mirror 344, is sent to the movable mirror 342 along the Y direction by the mirror 344 toward the first side 106a, and is directed by the movable mirror 342 to above the first surface 102 along the Z direction. is sent to the beam splitter 334, is sent by the beam splitter 334 along the Y direction toward the first side 106a to the mirror 332, and is sent by the mirror 332 along the X direction toward the fourth side 106d to the imaging device 230. be done.

図１に示す例において、可動ミラー３４２は、２軸ミラー、詳細には、２軸ＭＥＭＳ（ＭｉｃｒｏＥｌｅｃｔｒｏＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍｓ）ミラーである。可動ミラー３４２を駆動させることで、試料を２次元的に走査することができる。可動ミラー３４２を用いることで、他のスキャナ、例えばガルバノスキャナ又はステージスキャナを用いるよりも、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 In the example shown in FIG. 1, the movable mirror 342 is a two-axis mirror, specifically a two-axis Micro Electro Mechanical Systems (MEMS) mirror. By driving the movable mirror 342, the sample can be scanned two-dimensionally. Using movable mirror 342 allows the size of sensor device 10 to be smaller than using other scanners, such as galvo scanners or stage scanners.

センサ装置１０は、ユニット３２０を備えている。ユニット３２０は、ミラー３２２、干渉フィルタ３２４及び光コネクタ３２６を有している。 The sensor device 10 has a unit 320 . Unit 320 includes mirror 322 , interference filter 324 and optical connector 326 .

ミラー３２２は、ダイヤモンドセンサ４００からの光を反射可能とし、かつダイヤモンドセンサ４００からの光の波長帯域以外の光を透過可能にしてもよい。一例において、ミラー３２２は、誘電体ミラーにしてもよい。ミラー３２２の選択的反射によれば、センサ装置１０を暗室に置かなくても、光検出器２２０は、ダイヤモンドセンサ４００からの光を選択的に検出することができるようになる。 The mirror 322 may reflect light from the diamond sensor 400 and transmit light outside the wavelength band of the light from the diamond sensor 400 . In one example, mirror 322 may be a dielectric mirror. The selective reflection of mirror 322 allows photodetector 220 to selectively detect light from diamond sensor 400 without placing sensor apparatus 10 in a darkroom.

干渉フィルタ３２４は、ダイヤモンドセンサ４００からの光を透過可能とし、かつダイヤモンドセンサ４００からの光の波長帯域以外の光を反射可能にしてもよい。干渉フィルタ３２４の選択的透過によれば、センサ装置１０を暗室に置かなくても、光検出器２２０は、ダイヤモンドセンサ４００からの光を選択的に検出することができるようになる。 The interference filter 324 may be capable of transmitting light from the diamond sensor 400 and reflecting light outside the wavelength band of the light from the diamond sensor 400 . The selective transmission of interference filter 324 allows photodetector 220 to selectively detect light from diamond sensor 400 without placing sensor apparatus 10 in a darkroom.

光コネクタ３２６は、例えば、ファイバチャネル（ＦＣ）コネクタである。光コネクタ３２６は、伝送路（例えば、光ファイバ）を介して、光検出器２２０に光学的に結合させることができる。光コネクタ３２６と光検出器２２０の間の伝送路によれば、センサ装置１０を暗室に置かなくても、光検出器２２０は、ダイヤモンドセンサ４００からの光を選択的に検出することができるようになる。 Optical connector 326 is, for example, a Fiber Channel (FC) connector. Optical connector 326 can be optically coupled to photodetector 220 via a transmission line (eg, an optical fiber). The transmission path between the optical connector 326 and the photodetector 220 allows the photodetector 220 to selectively detect light from the diamond sensor 400 without placing the sensor device 10 in a darkroom. become.

以上、本実施形態によれば、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 As described above, according to the present embodiment, the size of the sensor device 10 can be reduced.

（実施例１）
図２は、実施例１に係るセンサ装置１０の斜視図である。図３は、図２に示したセンサ装置１０を図２とは異なる方向から見た斜視図である。図４は、図２に示したセンサ装置１０を図２とは異なる方向から見た斜視図である。図５は、図２に示したセンサ装置１０を図２とは異なる方向から見た斜視図である。図６は、図３に示したセンサ装置１０にカバー１１０が取り付けられた状態を示す図である。本実施例に係るセンサ装置１０は、以下の点を除いて、実施形態に係るセンサ装置１０と同様である。 (Example 1)
FIG. 2 is a perspective view of the sensor device 10 according to the first embodiment. FIG. 3 is a perspective view of the sensor device 10 shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. FIG. 4 is a perspective view of the sensor device 10 shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. FIG. 5 is a perspective view of the sensor device 10 shown in FIG. 2 as seen from a direction different from that of FIG. FIG. 6 is a diagram showing a state where the cover 110 is attached to the sensor device 10 shown in FIG. The sensor device 10 according to this example is the same as the sensor device 10 according to the embodiment except for the following points.

図２から図５を用いて、センサ装置１０の概要を説明する。 An outline of the sensor device 10 will be described with reference to FIGS. 2 to 5. FIG.

センサ装置１０は、光源２１０及びＡＯＭ（音響光学変調器）２５０を備えている。ＡＯＭ２５０は、光源２１０からの光を変調するための変調器として機能しており、例えば、光源２１０からの光をオン又はオフに切り替えることができる。図２及び図３に示す例では、光源２１０からの光は、複数のＡＯＭ２５０を順に通過するようになっており、複数のＡＯＭ２５０は、２つのＡＯＭ２５０、すなわち、第１ＡＯＭ２５２及び第２ＡＯＭ２５４を含んでいる。一例において、ＡＯＭ２５０は、二酸化テルル（ＴｅＯ_２）単結晶を含んでいる。この例においては、光源２１０からの光を０次回折光と高次回折光に大きな偏向角度（０次回折光に対する高次回折光の角度）で分離することができ、複数のＡＯＭ２５０を通過した光について例えば１０^６：１以上の消光比を得ることができる。 The sensor device 10 comprises a light source 210 and an AOM (acousto-optic modulator) 250 . AOM 250 functions as a modulator to modulate the light from light source 210, eg, it can switch the light from light source 210 on or off. In the example shown in FIGS. 2 and 3, light from light source 210 is sequentially passed through a plurality of AOMs 250, including two AOMs 250, a first AOM 252 and a second AOM 254. . In one example, AOM 250 includes tellurium dioxide (TeO ₂ ) single crystals. In this example, the light from the light source 210 can be separated into 0th-order diffracted light and high-order diffracted light with a large deflection angle (the angle of the high-order diffracted light relative to the 0th-order diffracted light). An extinction ratio of ⁶ :1 or more can be obtained.

光源２１０からの光は、ミラー３１２、ビームスプリッタ３１４（図１）、ビームスプリッタ３３４（図１）、可動ミラー３４２、転送レンズ３５４、ミラー３４４、可動式結像レンズ３５６、ミラー３４６及び対物レンズ３６０を順に経由してダイヤモンドセンサ４００（ホルダ４０２）に送られる。図２及び図４に示す例では、複数の対物レンズ３６０がレボルバー３６２に取り付けられている。レボルバー３６２は、ボード１００の第１面１０２に沿って回転可能になっている。複数の対物レンズ３６０は、互いに異なる倍率を有している。レボルバー３６２を回転させることで、適当な倍率を選択することができる。図２から図５に示す例では、対物レンズ３６０は、試料（試料は、ホルダ４０２内に置かれる。）の下方に位置している。言い換えると、光源２１０から対物レンズ３６０を経由して送られた光は、試料に向けて試料の下方から照射される。 Light from light source 210 passes through mirror 312, beam splitter 314 (FIG. 1), beam splitter 334 (FIG. 1), movable mirror 342, transfer lens 354, mirror 344, movable imaging lens 356, mirror 346 and objective lens 360. to the diamond sensor 400 (holder 402). In the example shown in FIGS. 2 and 4, multiple objective lenses 360 are attached to revolver 362 . Revolver 362 is rotatable along first surface 102 of board 100 . The multiple objective lenses 360 have different magnifications. An appropriate magnification can be selected by rotating the revolver 362 . In the examples shown in FIGS. 2-5, objective lens 360 is positioned below the sample (the sample is placed in holder 402). In other words, the light sent from the light source 210 via the objective lens 360 is directed toward the sample and irradiated from below the sample.

センサ装置１０は、発振器４４０、アンプ４４２及びスイッチ４４４を備えている。発振器４４０は、ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙ（ＲＦ）を発生する。発振器４４０からのＲＦは、アンプ４４２によって増幅され、スイッチ４４４を経由して、ダイヤモンドセンサ４００のホルダ４０２のアンテナ４３０（図９）に送られる。このようにして、アンテナ４３０（図９）からダイヤモンドセンサ４００に電磁波（マイクロ波）を照射することができる。 Sensor device 10 comprises oscillator 440 , amplifier 442 and switch 444 . Oscillator 440 generates a Radio Frequency (RF). RF from oscillator 440 is amplified by amplifier 442 and sent via switch 444 to antenna 430 (FIG. 9) of holder 402 of diamond sensor 400 . In this manner, the diamond sensor 400 can be irradiated with electromagnetic waves (microwaves) from the antenna 430 (FIG. 9).

センサ装置１０は、磁気源５００を備えている。磁気源５００は、ホルダ５１０に保持されている。図４に示す例では、磁気源５００は、ダイヤモンドセンサ４００の上方にある。言い換えると、ダイヤモンドセンサ４００は、磁気源５００と対物レンズ３６０の間にある。この例においては、磁気源５００をダイヤモンドセンサ４００に近接させることができる。したがって、磁気源５００からの磁場強度があまり大きくなくても、ダイヤモンドセンサ４００を十分に大きな磁場に曝すことができる。言い換えると、磁気源５００からの磁場強度をあまり大きくする必要がないため、磁気源５００のサイズを大きくする必要がなくなる。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 The sensor device 10 comprises a magnetic source 500 . Magnetic source 500 is held in holder 510 . In the example shown in FIG. 4, magnetic source 500 is above diamond sensor 400 . In other words, diamond sensor 400 is between magnetic source 500 and objective lens 360 . In this example, the magnetic source 500 can be proximate the diamond sensor 400 . Therefore, the diamond sensor 400 can be exposed to a sufficiently large magnetic field even if the magnetic field strength from the magnetic source 500 is not very large. In other words, there is no need to increase the size of the magnetic source 500 because the strength of the magnetic field from the magnetic source 500 does not need to be increased. Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced.

ダイヤモンドセンサ４００のＮＶ中心は、光源２１０からの励起光、アンテナ４３０（図９）からの電磁波及び磁気源５００からの磁場による照射下において光を発する。 The NV center of diamond sensor 400 emits light under illumination by excitation light from light source 210 , electromagnetic waves from antenna 430 ( FIG. 9 ) and magnetic field from magnetic source 500 .

ダイヤモンドセンサ４００からの光は、対物レンズ３６０、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６、ミラー３４４、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４（図１）、ビームスプリッタ３１４（図１）、干渉フィルタ３２４、ミラー３２２及び光コネクタ３２６を順に経由して光検出器２２０に送られる。ダイヤモンドセンサ４００からの光は、対物レンズ３６０、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６、ミラー３４４、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４（図１）、結像レンズ３５２及びミラー３３２を順に経由して撮像器２３０にも送られる。 Light from diamond sensor 400 passes through objective lens 360, mirror 346, movable imaging lens 356, mirror 344, transfer lens 354, movable mirror 342, beam splitter 334 (FIG. 1), beam splitter 314 (FIG. 1), interference It is sent to photodetector 220 via filter 324 , mirror 322 and optical connector 326 in sequence. Light from diamond sensor 400 passes through objective lens 360, mirror 346, movable imaging lens 356, mirror 344, transfer lens 354, movable mirror 342, beam splitter 334 (FIG. 1), imaging lens 352 and mirror 332 in sequence. It is also sent to the imaging device 230 via.

光検出器２２０は、光を電気に変換可能な素子であり、特に、単一光子検出器にすることができる。図２から図４に示す例において、光検出器２２０は箱状であり、ボード１００の第１面１０２の凹部１０２ａ（図１）に光検出器２２０の底部をはめ込むことができる。 Photodetector 220 is a device capable of converting light into electricity, and in particular can be a single photon detector. In the example shown in FIGS. 2-4, the photodetector 220 is box-shaped and the bottom of the photodetector 220 can be fitted into the recess 102a (FIG. 1) of the first surface 102 of the board 100. FIG.

センサ装置１０は、照明光学系３７０を備えている。照明光学系３７０は、試料（試料は、ホルダ４０２内に置かれる。）を照らすための光学系である。一例において、照明光学系３７０は、ケーラー照明にすることができる。この例においては、均一性の高い光によって試料を照らすことができる。 The sensor device 10 has an illumination optical system 370 . The illumination optical system 370 is an optical system for illuminating the sample (the sample is placed in the holder 402). In one example, illumination optics 370 can be Koehler illumination. In this example, the sample can be illuminated with highly uniform light.

図２から図４を用いて、ボード１００の第１面１０２上におけるセンサ装置１０のレイアウトを説明する。 The layout of the sensor device 10 on the first surface 102 of the board 100 will be described with reference to FIGS. 2 to 4. FIG.

光検出器２２０は、ボード１００の第４辺１０６ｄに沿って配置されている。 Photodetector 220 is arranged along fourth side 106 d of board 100 .

複数のＡＯＭ２５０は、第４辺１０６ｄに沿って光検出器２２０と並んでおり、Ｙ方向において光検出器２２０に対してボード１００の第１辺１０６ａ側に位置している。複数のＡＯＭ２５０は、第１ＡＯＭ２５２及び第２ＡＯＭ２５４を含んでいる。第１ＡＯＭ２５２及び第２ＡＯＭ２５４は、Ｘ方向に沿って並んでいる。 The plurality of AOMs 250 are aligned with the photodetectors 220 along the fourth side 106d and positioned on the first side 106a side of the board 100 with respect to the photodetectors 220 in the Y direction. Plurality of AOMs 250 includes first AOM 252 and second AOM 254 . The first AOM 252 and the second AOM 254 are arranged along the X direction.

光源２１０及び撮像器２３０は、Ｘ方向に沿って複数のＡＯＭ２５０と並んでおり、Ｘ方向に沿って複数のＡＯＭ２５０に対してボード１００の第３辺１０６ｃ側に位置している。 The light source 210 and the imager 230 are aligned with the plurality of AOMs 250 along the X direction, and are positioned on the third side 106c side of the board 100 with respect to the plurality of AOMs 250 along the X direction.

センサ装置１０は、把手１２０及びフレーム１２２を備えている。フレーム１２２は、ボード１００の第３辺１０６ｃから第４辺１０６ｄにかけてボード１００の第１面１０２を跨いでいる。把手１２０は、フレーム１２２に取り付けられている。このようにして、把手１２０は、ボード１００の第１面１０２上に位置している。 The sensor device 10 has a handle 120 and a frame 122 . The frame 122 straddles the first surface 102 of the board 100 from the third side 106c to the fourth side 106d of the board 100. As shown in FIG. Handle 120 is attached to frame 122 . Thus, the handle 120 rests on the first surface 102 of the board 100. FIG.

ホルダ５１０は、Ｚ方向において光検出器２２０と並んでおり、光検出器２２０上に搭載されている。ホルダ５１０は、Ｙ方向においてフレーム１２２に対してボード１００の第２辺１０６ｂ側に位置している。 The holder 510 is aligned with the photodetector 220 in the Z direction and mounted on the photodetector 220 . The holder 510 is positioned on the second side 106b side of the board 100 with respect to the frame 122 in the Y direction.

発振器４４０は、Ｚ方向において複数のＡＯＭ２５０と並んでおり、複数のＡＯＭ２５０を覆っている。発振器４４０は、Ｙ方向においてフレーム１２２に対してボード１００の第１辺１０６ａ側に位置している。 The oscillator 440 is aligned with the multiple AOMs 250 in the Z direction and covers the multiple AOMs 250 . The oscillator 440 is located on the first side 106a side of the board 100 with respect to the frame 122 in the Y direction.

ミラー３２２は、Ｘ方向に沿って光検出器２２０と並んでおり、Ｘ方向において光検出器２２０に対してボード１００の第３辺１０６ｃ側に位置している。ミラー３２２は、Ｙ方向においてフレーム１２２に対してボード１００の第１辺１０６ａ側に位置している。 The mirror 322 is aligned with the photodetector 220 along the X direction, and is located on the third side 106c side of the board 100 with respect to the photodetector 220 in the X direction. The mirror 322 is positioned on the first side 106a side of the board 100 with respect to the frame 122 in the Y direction.

可動ミラー３４２は、Ｚ方向においてミラー３２２と並んでおり、ミラー３２２の下方に位置している。 The movable mirror 342 is aligned with the mirror 322 in the Z direction and positioned below the mirror 322 .

ミラー３４４は、Ｙ方向において可動ミラー３４２と並んでおり、Ｙ方向において可動ミラー３４２に対してボード１００の第２辺１０６ｂ側に位置している。ミラー３４４は、Ｙ方向においてフレーム１２２に対してボード１００の第２辺１０６ｂ側に位置している。 The mirror 344 is aligned with the movable mirror 342 in the Y direction and positioned on the second side 106b side of the board 100 with respect to the movable mirror 342 in the Y direction. The mirror 344 is located on the second side 106b side of the board 100 with respect to the frame 122 in the Y direction.

ミラー３４６は、Ｘ方向においてミラー３４４と並んでおり、Ｘ方向において光検出器２２０とミラー３４４の間に位置している。 Mirror 346 is aligned with mirror 344 in the X direction and is located between photodetector 220 and mirror 344 in the X direction.

対物レンズ３６０は、Ｚ方向においてミラー３４６と並んでおり、ミラー３４６の上方に位置している。 Objective lens 360 is aligned with mirror 346 in the Z direction and is located above mirror 346 .

ダイヤモンドセンサ４００は、Ｚ方向において対物レンズ３６０と並んでおり、対物レンズ３６０の上方に位置している。 The diamond sensor 400 is aligned with the objective lens 360 in the Z direction and positioned above the objective lens 360 .

磁気源５００は、Ｚ方向においてダイヤモンドセンサ４００と並んでおり、ダイヤモンドセンサ４００の上方に位置している。 The magnetic source 500 is aligned with the diamond sensor 400 in the Z direction and is located above the diamond sensor 400 .

このようにして、ボード１００の第１面１０２上の各部材は、横方向（図内のＸＹ平面に沿った方向）及び縦方向（図内のＺ方向）の双方に展開されている。したがって、ボード１００の第１面１０２上の各部材を効率的に配置することができる。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 In this manner, each member on the first surface 102 of the board 100 is developed in both the horizontal direction (the direction along the XY plane in the drawing) and the vertical direction (the Z direction in the drawing). Therefore, each member on the first surface 102 of the board 100 can be efficiently arranged. Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced.

図５を用いて、ボード１００の第２面１０４上におけるセンサ装置１０のレイアウトを説明する。 The layout of the sensor device 10 on the second surface 104 of the board 100 will be described with reference to FIG.

ボード１００の第２面１０４には、複数のインシュレータ１３０が取り付けられている。図５に示す例では、４つのインシュレータ１３０がボード１００の第２面１０４に取り付けられている。４つのインシュレータ１３０は、第１辺１０６ａと第３辺１０６ｃの間の角、第１辺１０６ａと第４辺１０６ｄの間の角、第２辺１０６ｂと第３辺１０６ｃの間の角及び第２辺１０６ｂと第４辺１０６ｄの間の角にそれぞれ位置している。インシュレータ１３０は、ボード１００の第２面１０４から突出している。インシュレータ１３０は、ボード１００を支持するための支持材として機能するとともに、ボード１００への衝撃（例えば、振動）を緩和するための緩衝材として機能している。 A plurality of insulators 130 are attached to the second surface 104 of the board 100 . In the example shown in FIG. 5, four insulators 130 are attached to the second surface 104 of the board 100 . The four insulators 130 are arranged at the corner between the first side 106a and the third side 106c, the corner between the first side 106a and the fourth side 106d, the corner between the second side 106b and the third side 106c, and the second side 106c. They are located at the corners between the side 106b and the fourth side 106d. Insulator 130 protrudes from second surface 104 of board 100 . Insulator 130 functions as a support material for supporting board 100 and as a cushioning material for alleviating impact (for example, vibration) on board 100 .

照明光学系３７０、アンプ４４２及びスイッチ４４４は、ボード１００の第２面１０４上に搭載されている。ボード１００の第２面１０４が載置面に対向するようにセンサ装置１０を載置面上に置く場合、インシュレータ１３０によって載置面と第２面１０４の間にスペースを設けることができる。照明光学系３７０、アンプ４４２及びスイッチ４４４は、載置面と第２面１０４の間のスペース内に位置させることができる。 Illumination optics 370 , amplifier 442 and switch 444 are mounted on second surface 104 of board 100 . When the sensor device 10 is placed on the mounting surface so that the second surface 104 of the board 100 faces the mounting surface, the insulator 130 can provide a space between the mounting surface and the second surface 104 . Illumination optics 370 , amplifier 442 and switch 444 can be positioned in the space between the mounting surface and second surface 104 .

ボード１００の第２面１０４上には、発熱素子が搭載されていてもよい。発熱素子がボード１００の第２面１０４上に搭載されていても、発熱素子から発せられる熱は上述したスペースを経由してセンサ装置１０の外側へ逃げやすくなっている。図６に示す例では、発熱素子は、ダイヤモンドセンサ４００への電磁波（マイクロ波）の照射を制御するための制御系、すなわち、アンプ４４２及びスイッチ４４４の少なくとも一方になり得る。 A heating element may be mounted on the second surface 104 of the board 100 . Even if the heating element is mounted on the second surface 104 of the board 100, the heat generated from the heating element can easily escape to the outside of the sensor device 10 via the space described above. In the example shown in FIG. 6, the heating element can be at least one of an amplifier 442 and a switch 444 for controlling irradiation of electromagnetic waves (microwaves) to the diamond sensor 400 .

図６を用いて、センサ装置１０について説明する。 The sensor device 10 will be described with reference to FIG.

センサ装置１０は、カバー１１０を備えている。カバー１１０は、ボード１００の第１面１０２（図２から図４）を覆うようにボード１００に対して取り付け可能かつ取り外し可能になっている。カバー１１０は、第１カバー１１２及び第２カバー１１４を含んでいる。第１カバー１１２及び第２カバー１１４は、Ｙ方向に並んでおり、互いに分離可能になっている。 The sensor device 10 has a cover 110 . Cover 110 is attachable to and removable from board 100 to cover first surface 102 (FIGS. 2-4) of board 100 . Cover 110 includes a first cover 112 and a second cover 114 . The first cover 112 and the second cover 114 are arranged in the Y direction and are separable from each other.

センサ装置１０は、把手１２０を備えている。把手１２０は、カバー１１０から突出している。図６に示す例では、把手１２０は、第１カバー１１２と第２カバー１１４の間から突出している。センサ装置１０のユーザは、把手１２０を握ることで、センサ装置１０を持ち運びすることができる。 The sensor device 10 has a handle 120 . Handle 120 protrudes from cover 110 . In the example shown in FIG. 6, handle 120 protrudes from between first cover 112 and second cover 114 . A user of the sensor device 10 can carry the sensor device 10 by gripping the handle 120 .

図６に示す例では、光検出器２２０（図２及び図４）の２つの端子２２６がカバー１１０から露出している。 In the example shown in FIG. 6, two terminals 226 of photodetector 220 (FIGS. 2 and 4) are exposed from cover 110. In the example shown in FIG.

上述したように、本実施例によれば、ボード１００の第１面１０２上の各部材を効率的に配置することができる。したがって、当該部材を覆う部材（すなわち、カバー１１０）のサイズを小さくすることができる。一例において、カバー１１０のサイズは、２０ｃｍ（Ｘ方向）×２０ｃｍ（Ｙ方向）×１０ｃｍ（Ｚ方向）以下にすることができる。 As described above, according to this embodiment, each member on the first surface 102 of the board 100 can be efficiently arranged. Therefore, the size of the member (that is, cover 110) that covers the member can be reduced. In one example, the size of the cover 110 can be 20 cm (X direction) x 20 cm (Y direction) x 10 cm (Z direction) or less.

図７は、図２から図６に示したセンサ装置１０内の光路を説明するための図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining optical paths in the sensor device 10 shown in FIGS. 2 to 6. FIG.

光源２１０からの光は、ピンホール２１２、コリメートレンズ２１４、ビームスプリッタ３１４、ビームスプリッタ３３４、可動ミラー３４２、転送レンズ３５４、可動式結像レンズ３５６（チューブ３５８）、ミラー３４６及び対物レンズ３６０を順に経由してダイヤモンドセンサ４００に送られる。 Light from light source 210 passes through pinhole 212, collimating lens 214, beam splitter 314, beam splitter 334, movable mirror 342, transfer lens 354, movable imaging lens 356 (tube 358), mirror 346 and objective lens 360 in sequence. It is sent to the diamond sensor 400 via.

ダイヤモンドセンサ４００からの光は、対物レンズ３６０、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６（チューブ３５８）、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４、ビームスプリッタ３１４、干渉フィルタ３２４、カップリングレンズ２２４及びピンホール２２２を順に経由して光検出器２２０に送られる。 Light from diamond sensor 400 passes through objective lens 360 , mirror 346 , movable imaging lens 356 (tube 358 ), transfer lens 354 , movable mirror 342 , beam splitter 334 , beam splitter 314 , interference filter 324 , coupling lens 224 . and the pinhole 222 to the photodetector 220 .

ダイヤモンドセンサ４００からの光は、対物レンズ３６０、ミラー３４６、可動式結像レンズ３５６（チューブ３５８）、転送レンズ３５４、可動ミラー３４２、ビームスプリッタ３３４及び結像レンズ３５２を順に経由して撮像器２３０に送られる。 Light from diamond sensor 400 passes through objective lens 360 , mirror 346 , movable imaging lens 356 (tube 358 ), transfer lens 354 , movable mirror 342 , beam splitter 334 and imaging lens 352 in sequence to imager 230 . sent to

図７に示す例において、センサ装置１０は、共焦点光学系を構成している。具体的には、光検出器２２０のピンホール２２２は、対物レンズ３６０の焦点と光学的に共役な面内にある。したがって、対物レンズ３６０の焦点からずれた位置からの光は、ピンホール２２２を通過しないようにさせることができ、これによって、分解能及びコントラストを向上させることができる。 In the example shown in FIG. 7, the sensor device 10 constitutes a confocal optical system. Specifically, the pinhole 222 of the photodetector 220 is in a plane optically conjugate with the focal point of the objective lens 360 . Therefore, light from the out-of-focus position of the objective lens 360 can be prevented from passing through the pinhole 222, thereby improving resolution and contrast.

可動式結像レンズ３５６及びチューブ３５８は、チューブレンズを構成している。可動式結像レンズ３５６は、チューブ３５８内においてセンサ装置１０の光路に沿って移動可能になっている。 Movable imaging lens 356 and tube 358 constitute a tube lens. Movable imaging lens 356 is movable within tube 358 along the optical path of sensor device 10 .

対物レンズ３６０の焦点位置は、可動式結像レンズ３５６の位置によって調節することができる。このため、試料を対物レンズ３６０の焦点位置に合わせるための複雑な機構（例えば、ピエゾステージ）を設ける必要がない。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。一例において、ユーザは、撮像器２３０によって得られた像を観察しながら、可動式結像レンズ３５６を移動させて対物レンズ３６０の焦点位置を調節することができる。 The focal position of objective lens 360 can be adjusted by the position of movable imaging lens 356 . Therefore, it is not necessary to provide a complicated mechanism (for example, a piezo stage) for aligning the sample with the focal position of the objective lens 360 . Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced. In one example, the user can move the movable imaging lens 356 to adjust the focal position of the objective lens 360 while observing the image obtained by the imager 230 .

対物レンズ３６０の焦点位置は、可動式結像レンズ３５６を対物レンズ３６０に近づく方向に移動させることで、対物レンズ３６０に近づく方向に移動させることができる一方で、可動式結像レンズ３５６を対物レンズ３６０から遠ざかる方向に移動させることで、対物レンズ３６０から遠ざかる方向に移動させることができる。 The focal position of the objective lens 360 can be moved in a direction approaching the objective lens 360 by moving the movable imaging lens 356 in a direction approaching the objective lens 360. By moving in the direction away from the lens 360 , it can be moved in the direction away from the objective lens 360 .

可動式結像レンズ３５６の位置の変位Δ１は、対物レンズ３６０の焦点位置の変位Δ２を用いて以下の式（１）によって近似することができる。
Δ１＝Δ２×（Ｆｉ／Ｆｏ）^２（１）
ただし、Ｆｉは、可動式結像レンズ３５６の焦点距離を示し、Ｆｏは、対物レンズ３６０の焦点距離を示す。 The displacement Δ1 of the position of the movable imaging lens 356 can be approximated by the following equation (1) using the displacement Δ2 of the focal position of the objective lens 360.
Δ1=Δ2×(Fi/Fo) ² (1)
where Fi indicates the focal length of the movable imaging lens 356 and Fo indicates the focal length of the objective lens 360.

可動式結像レンズ３５６の焦点距離Ｆｉは対物レンズ３６０の焦点距離Ｆｏより大きい（Ｆｉ＞Ｆｏ）ため、可動式結像レンズ３５６の位置の変位Δ１は、対物レンズ３６０の焦点位置の変位Δ２より大きくなる。したがって、可動式結像レンズ３５６を細かい精度で移動させなくても、対物レンズ３６０の焦点位置を細かい精度で調節することができる。つまり、可動式結像レンズ３５６を細かい精度で移動させるための機構（例えば、ピエゾアクチュエータ）を設ける必要がない。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。 Since the focal length Fi of the movable imaging lens 356 is greater than the focal length Fo of the objective lens 360 (Fi>Fo), the displacement Δ1 of the position of the movable imaging lens 356 is greater than the displacement Δ2 of the focal position of the objective lens 360. growing. Therefore, the focal position of the objective lens 360 can be adjusted with fine precision without moving the movable imaging lens 356 with fine precision. In other words, there is no need to provide a mechanism (for example, a piezo actuator) for moving the movable imaging lens 356 with fine precision. Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced.

図８は、図２から図５に示したセンサ装置１０に用いられているホルダ４０２の斜視図である。図９は、図８に示したホルダ４０２の分解斜視図である。図１０は、図９に示した第１ホルダボード４１０の第１部分４１２を図９とは反対側から見た斜視図である。図１０では、シーリング部材４１８ｂが溝４１８ａから分離されている。 FIG. 8 is a perspective view of the holder 402 used in the sensor device 10 shown in FIGS. 2-5. FIG. 9 is an exploded perspective view of holder 402 shown in FIG. FIG. 10 is a perspective view of the first portion 412 of the first holder board 410 shown in FIG. 9 viewed from the side opposite to FIG. In FIG. 10, sealing member 418b is separated from groove 418a.

ホルダ４０２は、ダイヤモンドセンサ４００を保持するためのものである。ホルダ４０２は、第１面４０２ａ及び第２面４０２ｂを有している。第２面４０２ｂは、第１面４０２ａの反対側にある。ダイヤモンドセンサ４００は、第１面４００ａ及び第２面４００ｂを有している。第２面４００ｂは、第１面４００ａの反対側にある。ホルダ４０２の第１面４０２ａは、第１開口４１６を有している。第１開口４１６は、ダイヤモンドセンサ４００の第１面４００ａのうちの少なくとも一部分を露出している。ダイヤモンドセンサ４００の第２面４０２ｂは、第２開口４２６を有している。第２開口４２６は、ダイヤモンドセンサ４００の第２面４００ｂのうちの少なくとも一部分を露出している。図４に示した例では、ホルダ４０２は、第１面４００ａが磁気源５００（ホルダ５１０）に対向し、第２面４００ｂが対物レンズ３６０に対向するように位置している。 A holder 402 is for holding the diamond sensor 400 . The holder 402 has a first surface 402a and a second surface 402b. The second side 402b is opposite the first side 402a. The diamond sensor 400 has a first surface 400a and a second surface 400b. The second side 400b is opposite the first side 400a. A first surface 402 a of the holder 402 has a first opening 416 . First opening 416 exposes at least a portion of first surface 400a of diamond sensor 400 . The second surface 402b of the diamond sensor 400 has a second opening 426. As shown in FIG. Second opening 426 exposes at least a portion of second surface 400b of diamond sensor 400 . In the example shown in FIG. 4 , the holder 402 is positioned so that the first surface 400 a faces the magnetic source 500 (holder 510 ) and the second surface 400 b faces the objective lens 360 .

ホルダ４０２の第１開口４１６は、試料を置くための載置部として機能している。したがって、ホルダ４０２を位置合わせすることで、試料が位置合わせされる。つまり、試料を位置合わせするための機構（例えば、一般的なＮＭＲで用いられる試験管）をホルダ４０２とは別に設ける必要がない。したがって、センサ装置１０のサイズを小さくすることができる。固体の試料は、第１開口４１６に沿って置くことができる。液体の試料は、第１開口４１６内に溜めることができる。つまり、液体の試料は、ダイヤモンドセンサ４００に直接塗布させることができる。 A first opening 416 of the holder 402 functions as a mounting portion for placing the sample. Aligning the holder 402 thus aligns the sample. In other words, there is no need to provide a mechanism for aligning the sample (for example, test tubes used in general NMR) separately from the holder 402 . Therefore, the size of the sensor device 10 can be reduced. A solid sample can be placed along the first opening 416 . A liquid sample can be collected in the first opening 416 . That is, the liquid sample can be directly applied to the diamond sensor 400 .

ホルダ４０２の第２開口４２６は、対物レンズ３６０（図２又は図４）からの光を通すためのホールとして機能している。対物レンズ３６０（図２又は図４）からの光は、ホルダ４０２の第２開口４２６を通過して、ダイヤモンドセンサ４００に照射させることができる。 A second aperture 426 in holder 402 functions as a hole for passing light from objective lens 360 (FIGS. 2 or 4). Light from objective lens 360 (FIG. 2 or FIG. 4) can pass through second opening 426 of holder 402 and illuminate diamond sensor 400 .

ホルダ４０２は、第１ホルダボード４１０及び第２ホルダボード４２０を有している。第１ホルダボード４１０は、第１面４０２ａ及び第３面４０２ｃを有している。第３面４０２ｃは、第１面４０２ａの反対側にある。第２ホルダボード４２０は、第２面４０２ｂ及び第４面４０２ｄを有している。第４面４０２ｄは、第２面４０２ｂの反対側にある。第１ホルダボード４１０及び第２ホルダボード４２０は、第３面４０２ｃ及び第４面４０２ｄが互いに対向するように互いに接合されている。 The holder 402 has a first holder board 410 and a second holder board 420 . The first holder board 410 has a first side 402a and a third side 402c. The third side 402c is opposite the first side 402a. The second holder board 420 has a second side 402b and a fourth side 402d. The fourth side 402d is opposite the second side 402b. The first holder board 410 and the second holder board 420 are joined together so that the third surface 402c and the fourth surface 402d face each other.

第１ホルダボード４１０は、第１部分４１２及び第２部分４１４を有している。第１部分４１２は、第１開口４１６を有している。第２部分４１４は、第１部分４１２以外の部分である。第１部分４１２は、第２部分４１４に対して取り付け可能かつ取り外し可能になっている。第１ホルダボード４１０の第１部分４１２が第１ホルダボード４１０の第２部分４１４に取り付けられている場合、ダイヤモンドセンサ４００は、第１ホルダボード４１０の第１部分４１２における第３面４０２ｃと第２ホルダボード４２０の第４面４０２ｄの間に位置する。第１部分４１２を第２部分４１４に取り付けることで、第１部分４１２と第２ホルダボード４２０の間にダイヤモンドセンサ４００を保持することができる。 First holder board 410 has a first portion 412 and a second portion 414 . The first portion 412 has a first opening 416 . A second portion 414 is a portion other than the first portion 412 . First portion 412 is attachable to and detachable from second portion 414 . When the first portion 412 of the first holder board 410 is attached to the second portion 414 of the first holder board 410, the diamond sensor 400 is positioned between the third surface 402c of the first portion 412 of the first holder board 410 and the third surface 402c. 2 holder board 420 between the fourth surface 402d. Attaching the first portion 412 to the second portion 414 allows the diamond sensor 400 to be held between the first portion 412 and the second holder board 420 .

ホルダ４０２は、溝４１８ａ及びシーリング部材４１８ｂを有している。シーリング部材４１８ｂは、溝４１８ａに対して取り付け可能かつ取り外し可能になっている。図１０に示す例において、シーリング部材４１８ｂは、Ｏリングである。シーリング部材４１８ｂは、第１ホルダボード４１０の第１部分４１２が第１ホルダボード４１０の第２部分４１４に取り付けられている場合、第１ホルダボード４１０の第１部分４１２における第３面４０２ｃとダイヤモンドセンサ４００の第１面４００ａの間に位置し、かつ第１開口４１６を囲む。シーリング部材４１８ｂによれば、第１開口４１６内に溜められた液体の試料の外側への広がりを抑えることができる。 Holder 402 has a groove 418a and a sealing member 418b. Sealing member 418b is attachable to and removable from groove 418a. In the example shown in Figure 10, the sealing member 418b is an O-ring. The sealing member 418b forms a diamond seal between the third surface 402c of the first portion 412 of the first holder board 410 and the diamond when the first portion 412 of the first holder board 410 is attached to the second portion 414 of the first holder board 410. It lies between the first surfaces 400 a of the sensor 400 and surrounds the first opening 416 . The sealing member 418b can prevent the liquid pooled in the first opening 416 from spreading outward from the sample.

第２ホルダボード４２０は、アンテナ４３０を有している。アンテナ４３０は、第２ホルダボード４２０の第４面４０２ｄ上にある。アンテナ４３０は、ダイヤモンドセンサ４００に電磁波（マイクロ波）を照射するために設けられている。アンテナ４３０は、第２開口４２６を囲む部分を有している。したがって、アンテナ４３０からの電磁波をダイヤモンドセンサ４００に集中させることができる。 The second holder board 420 has an antenna 430 . Antenna 430 is on the fourth side 402 d of the second holder board 420 . The antenna 430 is provided to irradiate the diamond sensor 400 with electromagnetic waves (microwaves). Antenna 430 has a portion surrounding second aperture 426 . Therefore, electromagnetic waves from antenna 430 can be focused on diamond sensor 400 .

第２ホルダボード４２０は、端子４３２を有している。端子４３２は、アンテナ４３０の一端に接続している。アンテナ４３０は、端子４３２を介して、スイッチ４４４（図５）及びアンプ４４２（図５）に接続することができる。 The second holder board 420 has terminals 432 . Terminal 432 is connected to one end of antenna 430 . Antenna 430 can be connected to switch 444 (FIG. 5) and amplifier 442 (FIG. 5) via terminal 432 .

図９に示す例においては、第１ホルダボード４１０及び第２ホルダボード４２０は、互いから分離可能になっている。したがって、ダイヤモンドセンサ４００が第２ホルダボード４２０の第４面４０２ｄ上に位置する、すなわち、第４面４０２ｄ上のアンテナ４３０に近接するように、第１ホルダボード４１０及び第２ホルダボード４２０を互いに接合させることができる。 In the example shown in FIG. 9, the first holder board 410 and the second holder board 420 are separable from each other. Therefore, the first holder board 410 and the second holder board 420 are placed together so that the diamond sensor 400 is located on the fourth surface 402d of the second holder board 420, i.e. close to the antenna 430 on the fourth surface 402d. can be joined.

第１ホルダボード４１０及び第２ホルダボード４２０は、高耐化学性を有する材料により形成させることができる。この場合、様々な種類の試料をホルダ４０２に適用することができるとともに、様々な種類の薬品でホルダ４０２を洗浄することができる。 The first holder board 410 and the second holder board 420 can be made of a material with high chemical resistance. In this case, different types of samples can be applied to holder 402, and holder 402 can be cleaned with different types of chemicals.

図１１は、図２から図５に示したセンサ装置１０に用いられているホルダ５１０、移動機構５２０及びピエゾステージ５３０の斜視図である。図１２は、ホルダ５１０をピエゾステージ５３０から取り外した状態を示す図である。 FIG. 11 is a perspective view of holder 510, moving mechanism 520, and piezo stage 530 used in sensor device 10 shown in FIGS. FIG. 12 is a diagram showing a state in which the holder 510 is removed from the piezo stage 530. FIG.

移動機構５２０は、ピエゾステージ５３０を移動させるための機構であり、ベース５２２、クロスローラガイドステージ５２４及びスペーサ５２６を有している。クロスローラガイドステージ５２４は、ガイドレール５２４ａ及びキャリア５２４ｂを有している。クロスローラガイドステージ５２４のガイドレール５２４ａは、ベース５２２に取り付けられている。キャリア５２４ｂは、ガイドレール５２４ａに対して可動に取り付けられており、ガイドレール５２４ａに沿ってＹ方向に移動可能になっている。スペーサ５２６は、キャリア５２４ｂ上に搭載されている。キャリア５２４ｂがガイドレール５２４ａに沿って移動することで、スペーサ５２６は、キャリア５２４ｂとともにＹ方向に移動可能になっている。 The moving mechanism 520 is a mechanism for moving the piezo stage 530 and has a base 522 , a cross roller guide stage 524 and a spacer 526 . The cross roller guide stage 524 has a guide rail 524a and a carrier 524b. A guide rail 524 a of the cross roller guide stage 524 is attached to the base 522 . The carrier 524b is movably attached to the guide rail 524a and is movable in the Y direction along the guide rail 524a. Spacer 526 is mounted on carrier 524b. By moving the carrier 524b along the guide rail 524a, the spacer 526 can move in the Y direction together with the carrier 524b.

ピエゾステージ５３０は、移動機構５２０のスペーサ５２６上に搭載されている。ホルダ５１０は、ピエゾステージ５３０に保持されている。ホルダ５１０は、ピエゾステージ５３０によってＸ方向に移動可能になっている。 Piezo stage 530 is mounted on spacer 526 of moving mechanism 520 . A holder 510 is held by a piezo stage 530 . The holder 510 is movable in the X direction by a piezo stage 530 .

磁気源５００は、ホルダ５１０、移動機構５２０及びピエゾステージ５３０によって、ダイヤモンドセンサ４００（図２）に対して可動になっている。詳細には、磁気源５００は、ダイヤモンドセンサ４００（図２）の上方を通過するように可動になっている。特に図２に示した例において、磁気源５００は、ボード１００の第１面１０２に沿って、互いに交わる２方向（Ｘ方向及びＹ方向）に可動になっている。より詳細には、キャリア５２４ｂ及びスペーサ５２６をガイドレール５２４ａに沿ってＹ方向に移動させることで、磁気源５００及びピエゾステージ５３０をＹ方向に移動させることができ、ピエゾステージ５３０によって磁気源５００をＸ方向に移動させることができる。 Magnetic source 500 is movable with respect to diamond sensor 400 (FIG. 2) by holder 510 , moving mechanism 520 and piezo stage 530 . Specifically, the magnetic source 500 is movable to pass over the diamond sensor 400 (FIG. 2). In the example shown in particular in FIG. 2, the magnetic source 500 is movable along the first surface 102 of the board 100 in two mutually intersecting directions (X-direction and Y-direction). More specifically, by moving the carrier 524b and the spacer 526 in the Y direction along the guide rail 524a, the magnetic source 500 and the piezo stage 530 can be moved in the Y direction. It can be moved in the X direction.

上述した構成によれば、磁気源５００は、移動機構５２０によって第１方向（図２、図１１及び図１２に示す例では、Ｙ方向）に第１分解能で可動となり、ピエゾステージ５３０によって第１方向に交わる第２方向（図２、図１１及び図１２に示す例では、Ｘ方向）に第１分解能より小さい第２分解能で可動となる。第１分解能は、手動による位置決めによって実現可能な分解能であり、例えば、数ｍｍ以上数ｃｍ以下である。これに対して、第２分解能は、手動による位置決めでは実現不可能であり、精密な位置決めの可能な機構、例えばピエゾ機構（図１１及び図１２に示す例では、ピエゾステージ５３０）による位置決めによって実現可能な分解能であり、例えば、１ｎｍ以上１０μｍ以下である。 According to the above-described configuration, the magnetic source 500 is movable in the first direction (the Y direction in the examples shown in FIGS. 2, 11 and 12) by the moving mechanism 520 with the first resolution, and is moved by the piezo stage 530 in the first direction. It is movable in a second direction (the X direction in the examples shown in FIGS. 2, 11 and 12) that intersects the direction with a second resolution smaller than the first resolution. The first resolution is a resolution that can be achieved by manual positioning, and is, for example, several millimeters or more and several centimeters or less. On the other hand, the second resolution cannot be achieved by manual positioning, and is achieved by positioning using a mechanism capable of precise positioning, such as a piezo mechanism (piezo stage 530 in the examples shown in FIGS. 11 and 12). Possible resolution, for example, 1 nm or more and 10 μm or less.

上述した構成によれば、移動機構５２０によって磁気源５００を移動させることで、ホルダ５１０（磁気源５００）をホルダ４０２（ダイヤモンドセンサ４００）の上方に素早く移動させることができ、かつホルダ５１０（磁気源５００）をホルダ４０２（ダイヤモンドセンサ４００）の上方から素早く移動させることができる。特に、ホルダ５１０（磁気源５００）を素早く移動させることで、ダイヤモンドセンサ４００上の試料の交換を容易にすることができる。 According to the above-described configuration, by moving the magnetic source 500 by the moving mechanism 520, the holder 510 (magnetic source 500) can be quickly moved above the holder 402 (diamond sensor 400), and the holder 510 (magnetic source 500) can be quickly moved from above holder 402 (diamond sensor 400). In particular, rapid movement of the holder 510 (magnetic source 500) facilitates exchange of samples on the diamond sensor 400. FIG.

さらに、上述した構成によれば、ピエゾステージ５３０によって磁気源５００をダイヤモンドセンサ４００に対して移動させることで、ダイヤモンドセンサ４００における磁場の大きさを精密に調節することができる。したがって、様々な大きさの磁場において試料を測定することができる。 Furthermore, according to the configuration described above, by moving the magnetic source 500 with respect to the diamond sensor 400 by the piezo stage 530, the magnitude of the magnetic field in the diamond sensor 400 can be precisely adjusted. Therefore, samples can be measured in magnetic fields of various magnitudes.

図１３は、図１１又は図１２に示したホルダ５１０の分解斜視図である。 FIG. 13 is an exploded perspective view of the holder 510 shown in FIG. 11 or 12. FIG.

磁気源５００は、ホルダ５１０の凹部５１２に埋め込まれている。フレーム５１４には、凹部５１２の縁に沿ってフレーム５１４が取り付けられている。図２から図５に示したセンサ装置１０では、ホルダ５１０は、フレーム５１４を挟んでボード１００の第１面１０２に対向する。フレーム５１４は、凹部５１２からの磁気源５００の落下を防ぐためのストッパとして機能する。 Magnetic source 500 is embedded in recess 512 of holder 510 . Frame 514 is attached to frame 514 along the edge of recess 512 . In the sensor device 10 shown in FIGS. 2 to 5, the holder 510 faces the first surface 102 of the board 100 with the frame 514 interposed therebetween. Frame 514 functions as a stopper to prevent magnetic source 500 from falling out of recess 512 .

磁気源５００は、鉄心５０２及び複数の永久磁石５０４を有している。鉄心５０２及び永久磁石５０４は、磁気回路を構成している。複数の永久磁石５０４は、鉄心５０２を囲んでおり、図１３に示す例では、４つの永久磁石５０４が鉄心５０２を囲んでいる。各永久磁石５０４は、鉄心５０２に向けて磁化されている。したがって、各永久磁石５０４からの磁束を鉄心５０２に集中させることができる。 Magnetic source 500 has an iron core 502 and a plurality of permanent magnets 504 . Iron core 502 and permanent magnet 504 constitute a magnetic circuit. A plurality of permanent magnets 504 surrounds the iron core 502, with four permanent magnets 504 surrounding the iron core 502 in the example shown in FIG. Each permanent magnet 504 is magnetized toward iron core 502 . Therefore, the magnetic flux from each permanent magnet 504 can be concentrated on the iron core 502 .

（実施例２）
図１４は、実施例２に係るセンサ装置１０の斜視図である。図１５は、図１４に示したセンサ装置１０を図１４とは異なる方向から見た斜視図である。図１６は、図１４に示したセンサ装置１０にカバー１１０が取り付けられた状態を示す図である。本実施例に係るセンサ装置１０は、以下の点を除いて、実施例１に係るセンサ装置１０と同様である。 (Example 2)
FIG. 14 is a perspective view of the sensor device 10 according to the second embodiment. FIG. 15 is a perspective view of the sensor device 10 shown in FIG. 14 as seen from a direction different from that of FIG. FIG. 16 is a diagram showing a state in which cover 110 is attached to sensor device 10 shown in FIG. The sensor device 10 according to the present embodiment is the same as the sensor device 10 according to the first embodiment except for the following points.

図１４及び図１５に示す例では、センサ装置１０は、ＡＯＭ（図２から図６に示したセンサ装置１０におけるＡＯＭ２５０に相当するＡＯＭ）を備えていない。図１４及び図１５に示す例では、光源２１０からの光は、直接変調によって変調させることができる。 In the examples shown in FIGS. 14 and 15, the sensor device 10 does not have an AOM (an AOM corresponding to the AOM 250 in the sensor device 10 shown in FIGS. 2 to 6). In the examples shown in FIGS. 14 and 15, the light from light source 210 can be modulated by direct modulation.

図１４及び図１５に示す例では、センサ装置１０は、インシュレータ（図２から図６に示したセンサ装置１０におけるインシュレータ１３０に相当するインシュレータ）を備えていない。したがって、ボード１００の第２面１０４が載置面に対向するようにセンサ装置１０を載置面上に置く場合、第２面１０４が載置面に接するようになる。この場合、センサ装置１０のユーザは、ボード１００の第２面１０４の下方に指を通してセンサ装置１０を持ち上げることが難しくなるが、把手１２０を握ることでセンサ装置１０を容易に持ち上げることができる。 In the example shown in FIGS. 14 and 15, the sensor device 10 does not include an insulator (an insulator corresponding to the insulator 130 in the sensor device 10 shown in FIGS. 2 to 6). Therefore, when the sensor device 10 is placed on the mounting surface so that the second surface 104 of the board 100 faces the mounting surface, the second surface 104 comes into contact with the mounting surface. In this case, it is difficult for the user of the sensor device 10 to lift the sensor device 10 by passing their fingers under the second surface 104 of the board 100 , but the user can easily lift the sensor device 10 by gripping the handle 120 .

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。 Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the drawings, these are examples of the present invention, and various configurations other than those described above can also be adopted.

１０センサ装置
１００ボード
１０２第１面
１０２ａ凹部
１０４第２面
１０６ａ第１辺
１０６ｂ第２辺
１０６ｃ第３辺
１０６ｄ第４辺
１１０カバー
１１２第１カバー
１１４第２カバー
１２０把手
１２２フレーム
１３０インシュレータ
２１０光源
２１２ピンホール
２１４コリメートレンズ
２２０光検出器
２２２ピンホール
２２４カップリングレンズ
２２６端子
２３０撮像器
２５０ＡＯＭ
３００光学系
３０２第１部分
３０４第２部分
３１２ミラー
３１４ビームスプリッタ
３２０ユニット
３２２ミラー
３２４干渉フィルタ
３２６光コネクタ
３３２ミラー
３３４ビームスプリッタ
３４２可動ミラー
３４４ミラー
３４６ミラー
３５２結像レンズ
３５４転送レンズ
３５６可動式結像レンズ
３５８チューブ
３６０対物レンズ
３６２レボルバー
３７０照明光学系
４００ダイヤモンドセンサ
４００ａ第１面
４００ｂ第２面
４０２ホルダ
４０２ａ第１面
４０２ｂ第２面
４０２ｃ第３面
４０２ｄ第４面
４１０第１ホルダボード
４１２第１部分
４１４第２部分
４１６第１開口
４１８ａ溝
４１８ｂシーリング部材
４２０第２ホルダボード
４２６第２開口
４３０アンテナ
４３２端子
４４０発振器
４４２アンプ
４４４スイッチ
５００磁気源
５０２鉄心
５０４永久磁石
５１０ホルダ
５１２凹部
５１４フレーム
５２０移動機構
５２２ベース
５２４クロスローラガイドステージ
５２４ａガイドレール
５２４ｂキャリア
５２６スペーサ
５３０ピエゾステージ 10 sensor device 100 board 102 first surface 102a recess 104 second surface 106a first side 106b second side 106c third side 106d fourth side 110 cover 112 first cover 114 second cover 120 handle 122 frame 130 insulator 210 light source 212 Pinhole 214 Collimating lens 220 Photodetector 222 Pinhole 224 Coupling lens 226 Terminal 230 Imager 250 AOM
300 Optical system 302 First part 304 Second part 312 Mirror 314 Beam splitter 320 Unit 322 Mirror 324 Interference filter 326 Optical connector 332 Mirror 334 Beam splitter 342 Movable mirror 344 Mirror 346 Mirror 352 Imaging lens 354 Transfer lens 356 Movable imaging Lens 358 Tube 360 Objective lens 362 Revolver 370 Illumination optical system 400 Diamond sensor 400a First surface 400b Second surface 402 Holder 402a First surface 402b Second surface 402c Third surface 402d Fourth surface 410 First holder board 412 First part 414 Second part 416 First opening 418a Groove 418b Sealing member 420 Second holder board 426 Second opening 430 Antenna 432 Terminal 440 Oscillator 442 Amplifier 444 Switch 500 Magnetic source 502 Iron core 504 Permanent magnet 510 Holder 512 Recess 514 Frame 520 Moving mechanism 522 Base 524 Cross roller guide stage 524a Guide rail 524b Carrier 526 Spacer 530 Piezo stage

Claims

Sensor device with:
a board having a first side;
a light source on said first side of said board;
a diamond sensor on said first surface of said board that emits a second light with a first light from said light source;
a photodetector on said first surface of said board for detecting said second light from said diamond sensor ;
optics on said first surface of said board;
Here, the optical system is
an optical path that directs the first light from the light source in a direction along the first surface toward the first surface, and an optical path that directs the first light from the direction along the first surface toward a direction along the first surface. and an optical path directed in a direction away from the first surface from a direction along the first surface, and sent toward the diamond sensor,
The second light from the diamond sensor is directed from the direction toward the first surface to the direction along the first surface, and from the direction along the first surface to the direction away from the first surface. and an optical path directing from a direction away from the first surface to a direction along the first surface toward the photodetector .

The sensor device according to claim 1 ,
further comprising an imager on the first side of the board;
Here, the optical system includes an optical path for directing the second light from the diamond sensor from a direction toward the first surface to a direction along the first surface, and an optical path for directing the second light from the direction along the first surface to the direction along the first surface. The light is sent toward the imaging device via an optical path directed away from the first surface and an optical path directed along the first surface from the direction away from the first surface.

The sensor device according to claim 1 or 2 ,
wherein the board has a second surface opposite the first surface;
The sensor device further comprises a support protruding from the second surface of the board for supporting the board.

A sensor device according to claim 3 ,
further comprising a control system for controlling irradiation of electromagnetic waves to the diamond sensor ,
Here, the control system is mounted on the second surface of the board.

A sensor device according to any one of claims 1 to 4 ,
further comprising a holder for holding the diamond sensor;
wherein the holder has a first surface and a second surface opposite to the first surface;
the diamond sensor has a first surface and a second surface opposite the first surface;
said first surface of said holder having a first opening exposing at least a portion of said first surface of said diamond sensor;
The second surface of the holder has a second opening that exposes at least a portion of the second surface of the diamond sensor.

A sensor device according to claim 5 ,
wherein the holder includes a first holder board having the first surface and a second holder board having the second surface;
the first holder board has a third surface opposite the first surface of the holder;
the second holder board has a fourth surface opposite the second surface of the holder;
The first holder board and the second holder board are joined together such that the third surface and the fourth surface face each other.

A sensor device according to claim 6 ,
Here, the second holder board has an antenna on the fourth surface for irradiating the diamond sensor with electromagnetic waves.

A sensor device according to claim 7 ,
Here, the first holder board includes a first portion having the first opening and a second portion other than the first portion,
said first portion of said first holder board being attachable and detachable with respect to said second portion of said first holder board;
When the first portion of the first holder board is attached to the second portion of the first holder board, the diamond sensor is positioned between the third surface of the first portion of the first holder board and the It lies between said fourth faces of the second holder board.

A sensor device according to claim 8 ,
wherein the holder has a sealing member,
The sealing member is configured such that when the first portion of the first holder board is attached to the second portion of the first holder board, the third surface of the first portion of the first holder board and the third surface of the first holder board. located between the first surfaces of the diamond sensor and surrounding the first opening;

A sensor device according to any one of claims 1 to 9 ,
further comprising a magnetic source for irradiating the diamond sensor with a magnetic field;
wherein said magnetic source is movable with respect to said diamond sensor.

A sensor device according to claim 10 , wherein
Here, the magnetic source is movable to pass through the side of the diamond sensor opposite to the side on which the board is located .

A sensor device according to claim 11 , wherein
wherein the magnetic source is movable with a first resolution in a first direction along the first side of the board and in a second direction orthogonal to the first direction along the first side of the board. is movable at a second resolution smaller than the first resolution.

A sensor device according to any one of claims 1 to 12 ,
A handle located on the first side of the board is further provided.