JPH10122961A - マイクロ分光分析器 - Google Patents
マイクロ分光分析器Info
- Publication number
- JPH10122961A JPH10122961A JP27332796A JP27332796A JPH10122961A JP H10122961 A JPH10122961 A JP H10122961A JP 27332796 A JP27332796 A JP 27332796A JP 27332796 A JP27332796 A JP 27332796A JP H10122961 A JPH10122961 A JP H10122961A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectral
- light
- micro
- incident
- transmitted
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- Pending
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精度の作製精度や組立精度が必要なく可動
部のないマイクロ分光分析器を実現する。 【解決手段】 分光分析器において、入射光のうち特定
波長成分を透過させる分光フィルタと、この分光フィル
タを透過した光を集光するマイクロレンズと、このマイ
クロレンズの透過光を検出する光検出器とを備え、前記
分光フィルタ、前記マイクロレンズ及び前記光検出器を
一体化してマイクロ化する。
部のないマイクロ分光分析器を実現する。 【解決手段】 分光分析器において、入射光のうち特定
波長成分を透過させる分光フィルタと、この分光フィル
タを透過した光を集光するマイクロレンズと、このマイ
クロレンズの透過光を検出する光検出器とを備え、前記
分光フィルタ、前記マイクロレンズ及び前記光検出器を
一体化してマイクロ化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分光分析器に関
し、特に光学系と光検出器を一体化しマイクロ化した分
光分析器に関する。
し、特に光学系と光検出器を一体化しマイクロ化した分
光分析器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の分光分析器の構成方法としては分
散型分光法やフーリエ変換赤外分光法等が用いられてい
る。
散型分光法やフーリエ変換赤外分光法等が用いられてい
る。
【０００３】図３及び図４はこのような従来の分散型分
光法及びフーリエ変換赤外分析法の一例を示す構成図で
ある。
光法及びフーリエ変換赤外分析法の一例を示す構成図で
ある。
【０００４】図３（Ａ）において１は光源、２は回折格
子、３はスリット、４は試料、５は光検出器である。光
源１の出力光は回折格子２に入射され分光されてスリッ
ト３に出力される。スリット３は特定波長の出力光を選
択して試料４を介して光検出器５に入射する。
子、３はスリット、４は試料、５は光検出器である。光
源１の出力光は回折格子２に入射され分光されてスリッ
ト３に出力される。スリット３は特定波長の出力光を選
択して試料４を介して光検出器５に入射する。
【０００５】この結果、回折格子２を回転等させて試料
４に入射する出力光の波長を走査することにより、図３
（Ｂ）に示すような特性曲線図を得ることができる。
４に入射する出力光の波長を走査することにより、図３
（Ｂ）に示すような特性曲線図を得ることができる。
【０００６】一方、図４（Ａ）において１，４及び５は
図３（Ａ）と同一符号を付してあり、６は固定鏡、７は
可動鏡、８はビームスプリッタである。また、６，７及
び８はマイケルソン型干渉計５０を構成している。
図３（Ａ）と同一符号を付してあり、６は固定鏡、７は
可動鏡、８はビームスプリッタである。また、６，７及
び８はマイケルソン型干渉計５０を構成している。
【０００７】光源１の出力光はビームスプリッタ８に入
射されその偏向方向によって、固定鏡６及び可動鏡７に
分割される。固定鏡６及び可動鏡７で反射された光は再
びビームスプリッタ８に入射され干渉光となる。そし
て、この干渉光は試料４を介して光検出器５に入射され
る。
射されその偏向方向によって、固定鏡６及び可動鏡７に
分割される。固定鏡６及び可動鏡７で反射された光は再
びビームスプリッタ８に入射され干渉光となる。そし
て、この干渉光は試料４を介して光検出器５に入射され
る。
【０００８】この結果、可動鏡７を移動させ光検出器５
で得られた出力をフーリエ変換することにより、図４
（Ｂ）に示すような特性曲線図を得ることができる。
で得られた出力をフーリエ変換することにより、図４
（Ｂ）に示すような特性曲線図を得ることができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の分光方
法を用いて分光分析器のマイクロ化を考えた場合、回折
格子２やマイケルソン型干渉計５０等の構成素子をマイ
クロ化する必要がある。
法を用いて分光分析器のマイクロ化を考えた場合、回折
格子２やマイケルソン型干渉計５０等の構成素子をマイ
クロ化する必要がある。
【００１０】但し、単純にマイクロ化しても構成素子の
作製精度や各構成素子を組み立てる場合の組立精度を高
精度にしなければならないと言った問題点があった。ま
た、レンズ等をマイクロ化することによって、利用でき
る光量が減少してＳ／Ｎが悪化する等の問題点があっ
た。
作製精度や各構成素子を組み立てる場合の組立精度を高
精度にしなければならないと言った問題点があった。ま
た、レンズ等をマイクロ化することによって、利用でき
る光量が減少してＳ／Ｎが悪化する等の問題点があっ
た。
【００１１】さらに、回折格子２や可動鏡７等の可動部
をマイクロ化した場合に安定動作を確保することは困難
であると言った問題点があった。従って本発明が解決し
ようとする課題は、高精度の作製精度や組立精度が必要
なく可動部のないマイクロ分光分析器を実現することに
ある。
をマイクロ化した場合に安定動作を確保することは困難
であると言った問題点があった。従って本発明が解決し
ようとする課題は、高精度の作製精度や組立精度が必要
なく可動部のないマイクロ分光分析器を実現することに
ある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、分光分析器において、入
射光のうち特定波長成分を透過させる分光フィルタと、
この分光フィルタを透過した光を集光するマイクロレン
ズと、このマイクロレンズの透過光を検出する光検出器
とを備え、前記分光フィルタ、前記マイクロレンズ及び
前記光検出器を一体化してマイクロ化したことを特徴と
するものである。
るために、本発明の第１では、分光分析器において、入
射光のうち特定波長成分を透過させる分光フィルタと、
この分光フィルタを透過した光を集光するマイクロレン
ズと、このマイクロレンズの透過光を検出する光検出器
とを備え、前記分光フィルタ、前記マイクロレンズ及び
前記光検出器を一体化してマイクロ化したことを特徴と
するものである。
【００１３】本発明の第２では、第１の発明のマイクロ
分光分析器を複数個一体化してアレイ状に配列したこと
を特徴とするものである。
分光分析器を複数個一体化してアレイ状に配列したこと
を特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係るマイクロ分光分析器の一
実施例を示す構成断面図である。
説明する。図１は本発明に係るマイクロ分光分析器の一
実施例を示す構成断面図である。
【００１５】図１において９，１０，１１及び１２はそ
れぞれ異なった波長選択特性を有する分光フィルタ、１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄはマイクロレンズ、１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１４ｄは光検出器、１００は
入射光、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ及び１０１ｄは
出力信号である。
れぞれ異なった波長選択特性を有する分光フィルタ、１
３ａ，１３ｂ，１３ｃ及び１３ｄはマイクロレンズ、１
４ａ，１４ｂ，１４ｃ及び１４ｄは光検出器、１００は
入射光、１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ及び１０１ｄは
出力信号である。
【００１６】入射光１００は分光フィルタ９〜１２に入
射され、分光フィルタ９〜１２の透過光はそれぞれマイ
クロレンズ１３ａ〜１３ｄを介して光検出器１４ａ〜１
４ｄに入射される。
射され、分光フィルタ９〜１２の透過光はそれぞれマイ
クロレンズ１３ａ〜１３ｄを介して光検出器１４ａ〜１
４ｄに入射される。
【００１７】また、分光フィルタ、マイクロレンズ及び
光検出器は一体化され、図１に示すようにアレイ化され
ている。
光検出器は一体化され、図１に示すようにアレイ化され
ている。
【００１８】ここで、図１に示す実施例の動作を説明す
る。入射光１００はそれぞれ異なった波長選択特性を有
する分光フィルタ９〜１２を透過するので、分光フィル
タ９〜１２を透過した光は選択された前記波長成分とな
る。
る。入射光１００はそれぞれ異なった波長選択特性を有
する分光フィルタ９〜１２を透過するので、分光フィル
タ９〜１２を透過した光は選択された前記波長成分とな
る。
【００１９】これらの透過光はマイクロレンズ１３ａ〜
１３ｄによって集光され、光検出器１４ａ〜１４ｄに入
射される。
１３ｄによって集光され、光検出器１４ａ〜１４ｄに入
射される。
【００２０】光検出器１４ａ〜１４ｄで検出され出力さ
れる出力信号１０１ａ〜１０１ｄはそれぞれ分光フィル
タ９〜１２で選択された波長に対する光強度信号とな
る。
れる出力信号１０１ａ〜１０１ｄはそれぞれ分光フィル
タ９〜１２で選択された波長に対する光強度信号とな
る。
【００２１】従って、それぞれの選択波長に対応した光
強度信号をまとめて処理することにより、スペクトル・
パターンを得ることができる。
強度信号をまとめて処理することにより、スペクトル・
パターンを得ることができる。
【００２２】例えば、アレイ化された中心波長の異なる
ｎ枚の分光フィルタ、ｎ個のマイクロレンズ及びｎ個の
光検出器が設けられている場合を考えるとマイクロ分光
分析器を構成する各々の分光フィルタの透過特性は図２
に示すようになる。
ｎ枚の分光フィルタ、ｎ個のマイクロレンズ及びｎ個の
光検出器が設けられている場合を考えるとマイクロ分光
分析器を構成する各々の分光フィルタの透過特性は図２
に示すようになる。
【００２３】そして、想定波長帯が”λ０”〜”λｍ”
の場合に分解能は、 (λｍ−λ０)／ｎ （１） で表わされるので、波長が”２μｍ”〜”１０μｍ”の
波長帯域でアレイ数が”２０×２０＝４００”の場合、
分解能は”Δλ＝２０ｎｍ”になる。
の場合に分解能は、 (λｍ−λ０)／ｎ （１） で表わされるので、波長が”２μｍ”〜”１０μｍ”の
波長帯域でアレイ数が”２０×２０＝４００”の場合、
分解能は”Δλ＝２０ｎｍ”になる。
【００２４】また、ｎ個の光検出器のｎ個の出力信号を
処理することにより、スペクトル・パターンを得ること
ができる。
処理することにより、スペクトル・パターンを得ること
ができる。
【００２５】この結果、分光フィルタ、マイクロレンズ
及び光検出器を一体化して作製することにより、光学系
の位置合わせが不要で、高精度の作製精度や組立精度が
必要なく、可動部もないマイクロ分光分析器が実現でき
る。
及び光検出器を一体化して作製することにより、光学系
の位置合わせが不要で、高精度の作製精度や組立精度が
必要なく、可動部もないマイクロ分光分析器が実現でき
る。
【００２６】また、集光手段としてマイクロレンズを用
いることにより光検出器に入射される光の単位面積当た
りの強度が向上するので、光検出器における検出効率が
向上する。
いることにより光検出器に入射される光の単位面積当た
りの強度が向上するので、光検出器における検出効率が
向上する。
【００２７】また、一体形成でマイクロ化されているた
め、分光特性を向上させるために温度制御をする場合で
あっても高精度の温度制御が可能になる。
め、分光特性を向上させるために温度制御をする場合で
あっても高精度の温度制御が可能になる。
【００２８】さらに、マイクロ化することにより、従来
の分光分析器では適用できなかったところにも応用が可
能となる。例えば、分光分析器を細管等の狭い空間に直
接挿入して分光分析する等の応用が可能になる。
の分光分析器では適用できなかったところにも応用が可
能となる。例えば、分光分析器を細管等の狭い空間に直
接挿入して分光分析する等の応用が可能になる。
【００２９】なお、光検出器としては測定波長帯域に適
合したものをマイクロ化する必要があり、検出原理とし
てはボロメータや焦電素子等の熱型若しくは半導体セン
サ等の量子型等から適宜選択すれば良い。
合したものをマイクロ化する必要があり、検出原理とし
てはボロメータや焦電素子等の熱型若しくは半導体セン
サ等の量子型等から適宜選択すれば良い。
【００３０】また、測定対象が無い場合の入射光の参照
スペクトルパターン及び測定対象からの光のスペクトル
パターンを比較することにより、測定対象の吸収のピー
クを得ることができる。このため、定性分析が可能にな
る。
スペクトルパターン及び測定対象からの光のスペクトル
パターンを比較することにより、測定対象の吸収のピー
クを得ることができる。このため、定性分析が可能にな
る。
【００３１】また、分光フィルタに入射する入射光１０
０は分光フィルタの分光特性を悪化させないようにフィ
ルタ面に対して入射角が”０°”〜”５°”程度にする
ことが望ましい。
０は分光フィルタの分光特性を悪化させないようにフィ
ルタ面に対して入射角が”０°”〜”５°”程度にする
ことが望ましい。
【００３２】また、測定対象に応じた波長帯を有する光
学フィルタ等の分散素子と置換することにより、同一形
状のマイクロ分光分析器で様々な応用が可能になる。
学フィルタ等の分散素子と置換することにより、同一形
状のマイクロ分光分析器で様々な応用が可能になる。
【００３３】また、図１に示す実施例ではアレイ化構造
を例示しているが、分析対象が１種類であり、また、そ
の吸収波長が既知である場合には１組のマイクロ分光分
析器で分析が可能である。
を例示しているが、分析対象が１種類であり、また、そ
の吸収波長が既知である場合には１組のマイクロ分光分
析器で分析が可能である。
【００３４】また、２組のマイクロ分光分析器を設け一
方を測定用、他方を参照用として両者の差動出力を得る
ことにより、検出精度を向上させることが可能になる。
方を測定用、他方を参照用として両者の差動出力を得る
ことにより、検出精度を向上させることが可能になる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。分光フィルタ、
マイクロレンズ及び光検出器を一体化して作製すること
により、光学系の位置合わせが不要で、高精度の作製精
度や組立精度が必要なく、可動部もないマイクロ分光分
析器が実現できる。
本発明によれば次のような効果がある。分光フィルタ、
マイクロレンズ及び光検出器を一体化して作製すること
により、光学系の位置合わせが不要で、高精度の作製精
度や組立精度が必要なく、可動部もないマイクロ分光分
析器が実現できる。
【図１】本発明に係るマイクロ分光分析器の一実施例を
示す構成断面図である。
示す構成断面図である。
【図２】分光フィルタの透過特性の一例を示す特性曲線
図である。
図である。
【図３】従来の分散型分光法の一例を示す構成図であ
る。
る。
【図４】従来のフーリエ変換赤外分析法の一例を示す構
成図である。
成図である。
１ 光源 ２ 回折格子 ３ スリット ４ 試料 ５，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ 光検出器 ６ 固定鏡 ７ 可動鏡 ８ ビームスプリッタ ９，１０，１１，１２ 分光フィルタ １３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ マイクロレンズ ５０ マイケルソン型干渉計 １００ 入射光 １０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 出力信号
Claims (2)
- 【請求項１】分光分析器において、 入射光のうち特定波長成分を透過させる分光フィルタ
と、 この分光フィルタを透過した光を集光するマイクロレン
ズと、 このマイクロレンズの透過光を検出する光検出器とを備
え、前記分光フィルタ、前記マイクロレンズ及び前記光
検出器を一体化してマイクロ化したことを特徴とするマ
イクロ分光分析器。 - 【請求項２】特許請求の範囲請求項１記載のマイクロ分
光分析器を複数個一体化してアレイ状に配列したことを
特徴とするマイクロ分光分析器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27332796A JPH10122961A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | マイクロ分光分析器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27332796A JPH10122961A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | マイクロ分光分析器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10122961A true JPH10122961A (ja) | 1998-05-15 |
Family
ID=17526344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27332796A Pending JPH10122961A (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | マイクロ分光分析器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10122961A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140044863A (ko) * | 2011-06-17 | 2014-04-15 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 웨이퍼 레벨 분광기 |
| KR20180101604A (ko) * | 2016-02-02 | 2018-09-12 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 초분광 이미징 계측을 위한 시스템 및 방법 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP27332796A patent/JPH10122961A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140044863A (ko) * | 2011-06-17 | 2014-04-15 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 웨이퍼 레벨 분광기 |
| KR20180116434A (ko) * | 2011-06-17 | 2018-10-24 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 웨이퍼 레벨 분광기 |
| KR20180101604A (ko) * | 2016-02-02 | 2018-09-12 | 케이엘에이-텐코 코포레이션 | 초분광 이미징 계측을 위한 시스템 및 방법 |
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