WO2017183629A1 - 分光器および測定装置 - Google Patents

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WO2017183629A1
WO2017183629A1 PCT/JP2017/015552 JP2017015552W WO2017183629A1 WO 2017183629 A1 WO2017183629 A1 WO 2017183629A1 JP 2017015552 W JP2017015552 W JP 2017015552W WO 2017183629 A1 WO2017183629 A1 WO 2017183629A1
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WO
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diffraction grating
light
holder
spectroscope
rotation axis
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PCT/JP2017/015552
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English (en)
French (fr)
Inventor
政大 齊藤
Original Assignee
ミツミ電機株式会社
政大 齊藤
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    • 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
    • G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
    • 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
    • G01J3/18—Generating the spectrum; Monochromators using diffraction elements, e.g. grating
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
    • G01N21/27—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands using photo-electric detection ; circuits for computing concentration

Definitions

  • the present invention relates to a spectroscope and a measurement apparatus using the spectroscope.
  • Patent Document 1 Conventionally, as a spectroscope, for example, there is one disclosed in Patent Document 1.
  • the basic principle of this type of spectroscope is that light having a wavelength corresponding to the rotation angle of the rotary diffraction grating is emitted from the slit by causing light emitted from the light source to enter the slit via the rotary diffraction grating.
  • the wavelength of the light emitted from the slit is in accordance with the rotation angle of the rotating diffraction grating, thereby realizing spectroscopy.
  • the light emitted from the slit is used as, for example, measurement light for measuring the quantification and qualification of the measurement object.
  • a stepping motor As an actuator that rotates the diffraction grating, a stepping motor, a sine bar mechanism, and the like have been conventionally used.
  • Patent Document 1 discloses a small mirror tilt actuator that can drive a mirror with high accuracy by magnetically driving a mirror held by a base via a leaf spring using a coil, a magnet, and a yoke. .
  • JP 2011-106842 A International Publication No. 2011/007628
  • the spectroscope as described above includes hematocrit, blood sugar, oxygen saturation, blood pressure, pulse, HbA1c, glucoalbumin, blood alcohol, AGEs, blood cholesterol, blood neutral fat, complexion, urine component, blood, etc.
  • body fluids, other solutions (phosphors, etc.), solid samples, and the like may be measured.
  • the spectroscope can form a wide variety of measurement waves according to the measurement method.
  • the spectroscope using the rotating diffraction grating described above satisfies this requirement to some extent because it can generate measurement light with various wavelengths by changing the rotation angle of the rotating diffraction grating.
  • the rotating grating in order to produce measurement light with different wavelengths using the rotating diffraction grating, the rotating grating must be rotated, and therefore the measurement time depends on the rotation speed. As a result, when the rotational performance of the rotating diffraction grating is low, problems such as a long measurement time occur.
  • a conventional monochromator using a stepping motor or a sign bar mechanism is not suitable for downsizing. That is, the stepping motor is relatively large, and further, when the rotational resolution of the stepping motor does not satisfy the spectral performance of the monochromator, a reduction gear (gear) is required, and therefore the size is further increased. Similarly, the sine bar mechanism requires a lead screw and is therefore large and not suitable for miniaturization.
  • the actuator of Patent Document 2 since the actuator of Patent Document 2 has a large number of parts to be assembled, assembling is complicated by that amount, and if the assembly accuracy is poor, the driving accuracy is also deteriorated, so that high assembly accuracy is required. it is conceivable that. That is, labor and time for assembling many parts with high accuracy are required. Furthermore, although the actuator of Patent Document 2 can be driven in one axial direction, it is basically configured to be driven in two axial directions. It is thought that these are likely to occur.
  • An object of the present invention is to improve a basic configuration as a spectroscope and a configuration of a uniaxial rotary actuator, and to use a small spectroscope capable of efficiently obtaining light in a wide wavelength range. Is to provide a measuring device.
  • One aspect of the spectrometer of the present invention is: A plurality of light sources that emit light of different wavelengths; A uniaxial rotary actuator having a diffraction grating and rotating the diffraction grating about a rotation axis; First provided between the plurality of light sources and the diffraction grating, which converts light from the plurality of light sources into parallel light and makes light from the plurality of light sources enter the diffraction grating at the same incident angle.
  • a second optical system that condenses light emitted from the diffraction grating; It comprises.
  • One aspect of the measuring apparatus of the present invention is: The spectrometer; A measurement target arrangement unit that holds a measurement target and is arranged at a position where the light separated by the spectroscope, or the light from the plurality of light sources before the spectroscopic spectroscopic transmission is transmitted or reflected, and emitted. A light-receiving element that transmits or reflects the measurement target arrangement and receives the dispersed light; and It comprises.
  • the light from two or more light sources having different wavelengths can be simultaneously dispersed by the diffraction grating of the single-axis rotary actuator, it is possible to efficiently obtain light in a wide wavelength range.
  • a spectroscope and a measuring device can be realized.
  • FIG. 14A is a diagram showing a rotation state of a holder (diffraction grating)
  • FIG. 14A is a diagram showing a state in which no current flows through the coils
  • FIG. 14B is a diagram showing a state in which a current in the direction shown in FIG.
  • FIG. 14C is a diagram showing a state in which a current in the direction opposite to that shown in FIG.
  • FIGS. 15A, 15B, and 15C are diagrams for explaining the rotational position detection using the optical sensor and the reflecting plate.
  • FIG. 16A is a diagram showing a configuration example of the optical sensor
  • FIG. 16B is a graph showing the relationship between the distance from the optical sensor to the reflector and the output current ratio.
  • FIGS. 17A, 17B, and 17C are diagrams for explaining rotational position detection using an optical sensor and a reflector when two optical sensors are provided.
  • shaft rotation actuator which concerns on embodiment 24 is an exploded perspective view of the actuator of FIG.
  • FIG. 29A is a figure which shows the state which attached the rotating shaft to the holder
  • FIG. 29B is a figure which shows the state before attaching the rotating shaft of a holder
  • FIG. 30A is a view showing a state in which the rotating shaft is displaced as a result of molding
  • FIG. 30B is a view showing a state where one of the rotating shafts is detached from the bearing
  • FIG. 30C is a state where one of the rotating shafts is rotated while shaking in the bearing.
  • Figure showing Diagram for explaining the attachment of the rotating shaft to the holder The figure which shows the mode of the electrical connection of the leaf
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram of a spectrometer according to the present embodiment.
  • the spectrometer 300 in FIG. 1 includes two light sources 311 and 312 having different wavelengths.
  • the light from the light source 311 passes through a slit 311 a disposed in the vicinity of the light source 311, is reflected by the collimator mirror 321, becomes parallel light, and then enters the diffraction grating 401.
  • light from the light source 312 passes through a slit 312 a disposed in the vicinity of the light source 312, is reflected by the collimator mirror 322, is converted into parallel light, and then enters the diffraction grating 401.
  • the collimator mirrors 321 and 322 are configured to cause the light emitted from the light source 311 and the light emitted from the light source 312 to enter the diffraction grating 401 at the same incident angle.
  • the collimating mirrors 321 and 322 for example, off-axis parabolic mirrors may be used.
  • the diffraction grating 401 is rotationally driven by a single-axis rotary actuator described later.
  • the light emitted from the rotating grating 401 is condensed at the position of the slit 341 formed in the slit part 340 by the focus mirror 330.
  • the focus mirror 330 for example, a single off-axis parabolic mirror may be used.
  • the light from any light source can be put into one fiber by setting the divergence angle of the condensed light beam to be equal to or less than the NA (Numerical Aperture) of the fiber. , Improve convenience.
  • FIG. 2 is a diagram of the spectroscope 300 of FIG. 1 viewed from directly above, in other words, a diagram viewed from a direction parallel to the grating of the diffraction grating 401.
  • the light emitted from the light source 311 and the light emitted from the light source 312 appear to overlap each other. That is, the arrangement and configuration of the light sources 311 and 312, the collimating mirrors 321 and 322, the diffraction grating 401 and the focus mirror 330 are such that the two lights appear to overlap each other when viewed from a direction parallel to the grating of the diffraction grating 401. It has become.
  • the diffraction grating 401 by rotating the diffraction grating 401 in one axial direction, the light from the two light sources 311 and 312 that reach the slit (not shown) via the diffraction grating 401 is transmitted.
  • the wavelength can be changed according to the rotation angle of the diffraction grating 401.
  • the spectroscope 300 of FIG. 1 uses two light sources 311 and 312 having different wavelengths, the wavelength range can be expanded, and it is possible to cope with spectroscopic measurement in a wide wavelength range. .
  • the intensity of the overlapping wavelengths can be increased, and the S / N can be improved.
  • the wavelength emitted from the slit 341 can be changed by rotating the diffraction grating 401 by a single-axis rotary actuator.
  • FIG. 4 is a diagram showing this state.
  • wavelengths corresponding to the stop angle three wavelengths in the example of FIG. 4 are emitted from the slit 341.
  • a continuous spectrum can be obtained.
  • a uniaxial rotary actuator 500 (see FIG. 5) that has a plurality of light sources 311 and 312 that emit light having different wavelengths and a diffraction grating 401 and rotates the diffraction grating 401 about the rotation axis. 24) and between the plurality of light sources 311 and 312 and the diffraction grating 401, convert the light from the plurality of light sources 311 and 312 into parallel light, and convert the light from the plurality of light sources 311 and 312 into the diffraction grating 401.
  • the first optical systems 321 and 322 that are incident at the same incident angle
  • the second optical system 330 that condenses the light emitted from the diffraction grating 401 into the slit 341, so that the wavelengths are simultaneously different. Since light emitted from two or more light sources can be dispersed, a small spectroscope 300 that can efficiently obtain light in a wide wavelength range can be realized.
  • the two light sources 311 and 312 are used, but three or more light sources may be used.
  • three collimating mirrors, one diffraction grating, and one focus mirror may be used.
  • the collimating mirror and the focus mirror may be constituted by lenses.
  • the diffraction grating 401 may be a transmission type.
  • a spherical mirror, a toroidal mirror, an aspherical mirror, or the like can be used as the collimating mirror and the focus mirror.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a measuring device 700 using the spectroscope 300.
  • the light that has passed through the slit portion 340 of the spectroscope 300 is irradiated to the measurement target arrangement unit 710 that holds the measurement target via the fiber 701 and the lens system 702.
  • the light modulated by the measurement target in the measurement target placement unit 710 is received by the light receiving element 705 of the detector via the lens system 703 and the fiber 704.
  • the detector Based on the light reception result of the light receiving element 705, the detector analyzes how the wavelength components are modulated by a calculation unit (not shown), thereby analyzing the qualitativeness, quantification, and the like of the measurement target.
  • the measurement target placement unit 710 is placed after the slit 340, but the measurement target placement unit 710 is placed in front of the diffraction grating 401.
  • a spectroscopic method may be employed after the light receiving element 705 is disposed after the slit portion 340.
  • the light emitted from the slit portion 340 may be directly incident on the lens system 702 without using the fiber 701.
  • Examples of measurement objects to be arranged in the measurement object arrangement unit 710 include biological information such as blood, urine, fingers, and faces, various materials, foods, beverages, and the like. Can be.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the overall configuration of the single-axis rotary actuator 100 (hereinafter simply referred to as “actuator”)
  • FIG. 7 is an exploded perspective view of the actuator 100.
  • the actuator 100 is configured to change the wavelength of light reaching the slit (not shown) via the diffraction grating 1 according to the rotation angle of the diffraction grating 1 by rotationally driving the diffraction grating 1 in one axis direction. It has become.
  • the direction of the reflection surface of the diffraction grating 1 is the front surface direction
  • the direction opposite to the reflection surface is the back surface direction.
  • the actuator 100 includes a fixed angle 2, a base 3, a magnet 10, a fixed portion 20, a leaf spring 30, a coil 40, a holder 50, a spacer 60, a cover 70, The optical sensor 80 and the flexible printed circuit board 90 are provided.
  • the fixed angle 2 has a substantially L-shaped cross-section, and each part of the actuator 100 is attached to the front surface, and the lower surface is fixed to a predetermined fixed surface. Thereby, the actuator 100 is attached to a predetermined surface via the fixed angle 2.
  • the fixing unit 20 includes a frame body 21 and a yoke 22 that holds the magnet 10.
  • the frame body 21 is formed with a concave bearing 21 a that holds the rotating shaft 52 of the holder 50.
  • the yoke 22 has a U-shaped cross-sectional shape and is fitted to the frame body 21 while holding the magnet 10.
  • the fixed portion 20 is attached to the fixed angle 2 via the base 3.
  • the magnet 10 includes two magnets 11 and 12 that are attached to the bottom surface of the yoke 22 at a predetermined interval, and two magnets 13 and 14 that are attached to face the side surface of the yoke 22.
  • FIG. 8 shows a state in which the magnet 10 is attached to the yoke 22.
  • the magnets 11 and 12 are attached to the yoke 22 so that the south pole faces the yoke 22 side and the north pole faces the surface side.
  • the magnets 13 and 14 are attached to the yoke 22 so that the north pole faces the yoke side and the south pole faces the surface side, that is, the south poles face each other.
  • all the N poles and S poles may be reverse to FIG.
  • the magnets 11 and 12 are attached to the yoke 22 such that the N pole faces the yoke 22 side and the S pole faces the surface side, and the magnets 13 and 14 have the S pole facing the yoke side and the N side facing the surface side.
  • You may attach to the yoke 22 so that a pole may face, ie, N poles may face each other.
  • the outer shape of the frame body 21 is substantially square, and a leaf spring 30 is attached to the edge of the frame body 21. Further, the holder 50 and the coil 40 fixed to the holder 50 are disposed in the hollow portion of the frame body 21.
  • the leaf spring 30 includes an outer peripheral portion 31 fixed to the frame body 21 of the fixing portion 20, an inner peripheral portion 32 fixed to the holder 50, and the outer peripheral portion 31 and the inner peripheral portion 32. And an arm portion 33 having elasticity to connect the two.
  • the holder 50 includes a holder main body 51 whose outer shape is a substantially square shape, a rotating shaft 52 projecting up and down from the holder main body 51, and a reflecting plate 53 attached to the rotating shaft 52.
  • a mounting surface for mounting the diffraction grating 1 is formed on the surface side of the holder body 51, and the diffraction grating 1 is fixed to the mounting surface by adhesion.
  • the diffraction grating 1 is bonded to the mounting surface of the holder main body 51 together with the spacer 60 in a state where the diffraction grating 1 is positioned by being fitted into the opening 61 of the spacer 60.
  • the reflection plate 53 is arranged so that the main surface is on a surface obtained by extending the main surface of the holder main body 51.
  • FIG. 9 shows a state in which the leaf spring 30 and the holder 50 are attached to the frame body 21.
  • the outer peripheral portion 31 of the leaf spring 30 is fixed to the edge portion of the frame body 21.
  • the holder main body 51 is disposed in the hollow portion of the frame body 21.
  • the rotating shaft 52 is pivotally supported by the bearing 21 a of the frame body 21, so that the holder 50 is rotatable about the rotating shaft 52.
  • the protrusion 54 of the holder 50 is fitted to the inner peripheral portion 32 of the leaf spring 30.
  • the holder 50 is rotatable about the rotation shaft 52 and is urged by the leaf spring 30 to return to the neutral position as shown in FIG.
  • the coil 40 is attached to the back side of the holder body 51.
  • the state is shown in FIG.
  • Two air-core coils 41 and 42 are fixed to the back surface of the holder body 51 at a predetermined interval.
  • currents in opposite directions flow through the coils 41 and 42. Specifically, in FIG. 10, a clockwise current flows through the coil 41, and a counterclockwise current flows through the coil 42.
  • the leaf spring 30 is made of a highly conductive material such as metal, and power is supplied to the coil 40 via the leaf spring 30.
  • a power feeding portion (not shown) of the flexible printed circuit board 90 is connected to the outer peripheral portion 31 of the leaf spring 30, and the coil 41, 42 terminals 40a and 40b are connected.
  • the inner peripheral portion 32 and the terminals 40a and 40b are soldered.
  • power can be supplied from the flexible printed circuit board 90 to the coil 40, which is a movable part, via the leaf spring 30.
  • the leaf spring 30 also has a power feeding function, the power feeding system can be simplified, and the downsizing of the apparatus can be promoted.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view taken along the line A-A ′ in FIGS. 6 and 7 (during assembly) taken along a line passing through the center of the diffraction grating 1.
  • the air core coil 41 is disposed above the rectangular magnet 11
  • the air core coil 42 is disposed above the rectangular magnet 12.
  • the magnet 13 is disposed on the side of the coil 41
  • the magnet 14 is disposed on the side of the coil 42.
  • the magnets 11 and 12 alternately enter the air core portions of the air core coils 41 and 42.
  • the magnets 11 and 12 are provided on the air-core portions of the air-core coils 41 and 42 in a state where the rotation angle is 0 ° as shown in FIG. It is arranged slightly shifted from the center to the rotating shaft side.
  • FIG. 12 shows the direction of the magnetic force M0, the direction of the current, the direction of the Lorentz force L0, and the rotational moment M1 generated in the actuator 100.
  • a magnetic force M0 is generated from the magnet 11 on the bottom surface of the yoke 22 toward the magnet 13 on the side surface of the yoke 22, and a magnetic force M0 is generated from the magnet 12 on the bottom surface of the yoke 22 toward the magnet 14 on the side surface of the yoke 22. Further, a magnetic force M0 is generated from the magnets 11 and 12 toward the center of the yoke 22.
  • a Lorentz force L0 is generated in the coils 41 and 42 according to the magnetic force M0 and the direction of the current flowing in the coils 41 and 42.
  • the magnets 13 and 14 are provided on the side surface of the yoke 22. As a result, it is possible to improve torque and reduce power consumption. Further, by providing the magnets 13 and 14 on the side surface of the yoke 22, it is possible to generate a strong magnetic force particularly at a position far from the rotation axis, whereby the coils 41 and 42 have a strong Lorentz force L0 at a position far from the rotation axis. Can be obtained. As a result, a large rotational moment M1 can be obtained efficiently.
  • a configuration in which the magnets 13 and 14 are not provided may be employed. In this case, there is a demerit that the torque is reduced and the power consumption is increased as compared with the case where the magnets 13 and 14 are provided, but there is an advantage that the size can be reduced because the size is reduced.
  • FIG. 13 shows the relationship between the current value passed through the coils 41 and 42 and the rotation angle of the holder 50 (diffraction grating 1).
  • the holder 50 (diffraction grating 1) rotates to a position where the rotational moment corresponding to the current value flowing through the coils 41 and 42 and the urging force of the leaf spring 30 are balanced.
  • a certain rotation angle is reached (6.5 ° in the example of FIG. 13)
  • the protrusion 55 of the holder 50 abuts against the back surface of the cover 70 and the rotation of the holder 50 stops.
  • the rotation of the holder 50 is regulated by the cover 70, the rotation can be regulated not only by electrical rotation control but also mechanically, so that rotation exceeding a predetermined range can be ensured. Can be prevented.
  • the rotating shaft 52 is covered with the cover 70 (FIG. 6), the holder 50 can be prevented from being removed.
  • FIG. 14 is a diagram showing a rotation state of the holder 50 (diffraction grating 1).
  • FIG. 14A shows a state in which no current flows through the coils 41 and 42, and the holder 50 (diffraction grating 1) is neutral (that is, the rotation angle is 0 °) by the urging force of the leaf spring 30.
  • FIG. 14B shows a state in which a current in the direction shown in FIG. 12 is passed through the coils 41 and 42, and the holder 50 (diffraction grating 1) is rotated in the clockwise direction in the figure.
  • FIG. 14C shows a state in which a current in the direction opposite to that shown in FIG.
  • the holder 50 (diffraction grating 1) can be driven to rotate clockwise and counterclockwise about the neutral position of FIG. 14A by changing the direction of the current supplied by the coils 41 and 42. ing.
  • the rotational position of the holder 50 (diffraction grating 1) is detected by the optical sensor 80 attached to the fixed angle 2, and the detection result is sent to the control unit (not shown) via the flexible printed board 90.
  • the control unit controls the rotation of the holder 50 (diffraction grating 1) by supplying a current value corresponding to the detection result to the coils 41 and 42 via the flexible printed circuit board 90.
  • the optical sensor 80 irradiates light toward the reflecting plate 53, and detects the rotational position by detecting the light quantity of the reflected light. It has become. That is, the closer the distance from the optical sensor 80 to the reflecting plate 53, the larger the amount of reflected light, so that the rotational position can be determined based on the amount of light.
  • FIG. 16A shows a configuration example of the optical sensor 80.
  • the optical sensor 80 emits light by a light emitting diode 81, receives light reflected from a reflecting plate by a phototransistor 82, and obtains an output current corresponding to the amount of reflected light.
  • FIG. 16B is a graph showing the relationship between the distance from the optical sensor 80 to the reflecting plate 53 and the output current ratio (the output current when the maximum amount of light is obtained is 100%).
  • the rotational position is detected by one optical sensor 80.
  • the optical sensor 80, 180 may be provided.
  • a linear sensor output L1 can be obtained by taking the difference between the sensor outputs L80 and L180 obtained by these optical sensors 80 and 180.
  • FIG. 19 is a graph showing the torque generated by the actuator 100 of this example.
  • FIG. 19 shows the torque generated particularly when a current having a direction as shown in FIG. 12 is supplied.
  • the torque of the coil 41 rotating away from the magnet 11 decreases as the rotation angle increases, while the torque of the coil 42 rotating toward the magnet 12 increases as the rotation angle increases. Therefore, the decrease in the torque of the coil 41 rotating away from the magnet 11 is compensated by the increase in the torque of the coil 42 rotating toward the magnet 12. As a result, the total torque does not decrease drastically even when the rotation angle increases, and becomes almost flat.
  • the rotatable range of the holder 50 (diffraction grating 1) is ⁇ 6.5 ° to + 6.5 °, and a substantially flat torque can be generated in this rotatable range.
  • the rotatable range is not limited to this, and the rotation range may be ⁇ 6.5 ° or more.
  • the protrusion 55 of the holder 50 is lowered, the holder 50 rotates more greatly.
  • FIG. 20 shows a spectrum when white light is dispersed by rotating the diffraction grating 1 having a grating pitch of 1.5 ⁇ m. From FIG. 20, it can be seen that if the diffraction grating 1 can be rotated by 10.3 ° or more, the entire visible light region can be diffracted. In the actuator 100 of this example, the diffraction grating 1 can be rotated in the range of ⁇ 6.5 ° to + 6.5 °, that is, 13 °, so that the entire visible light region can be diffracted. .
  • the actuator 100 includes a holder 50 having a mounting surface to which the diffraction grating 1 is attached and a rotary shaft 52, a fixed portion 20 having a bearing 21 a that holds the rotary shaft 52 of the holder 50, and an outer periphery fixed to the fixed portion 20.
  • An elastic member plate spring 30 including an inner peripheral portion 32 fixed to the portion 31 and the holder 50, an elastic arm portion 33 connecting the outer peripheral portion 31 and the inner peripheral portion 32, and a coil provided in the holder 50 40 and the drive part which has the magnet 10 provided in the fixing
  • the diffraction grating 1 can be stopped at an arbitrary angle, an arbitrary wavelength component in the incident light can be extracted. That is, if the incident light is white, components such as blue, green, and red can be extracted according to the angle at which the diffraction grating 1 is stopped, so that it can also be used as a wavelength tunable light source.
  • the air core duplex coils 41 and 42 are arranged so as to be fitted on the back surface of the holder 50 and the magnets 11 and 12 are inserted into the air core portions of the coils 41 and 42, the magnetic efficiency is high and the XY size is obtained. 1 axis rotation actuator 100 with small can be realized.
  • the diffraction grating 1 can be attached only to the mounting surface of the holder 50, the diffraction grating 1 having various shapes can be easily applied. Actually, by using the spacer 60 in which the opening 61 corresponding to the shape of the diffraction grating 1 is formed, the diffraction grating 1 having various sizes and shapes can be easily handled.
  • the apparatus can be downsized as compared with the case where a rotary encoder or the like is used.
  • the configuration for detecting the angle is not limited to this.
  • a rotary encoder may be used, a Hall element may be used, and the angle may be detected by detecting the drive current with a shunt resistor. Further, the angle may be detected by measuring the inductance of the coils 41 and 42. In other words, when the rotation angle changes, the magnetic flux passing through the coils 41 and 42 changes and the inductance varies, so that the angle can be detected by measuring this inductance.
  • a rotation angle may be detected by providing a detection coil in addition to the drive coil and measuring an induced electromotive force generated in the detection coil.
  • the optical sensor may be stored inside the actuator.
  • the shape of the yoke is not limited thereto.
  • the shape of the yoke may be as shown in FIG. That is, the yoke 122 may have a shape having a convex portion at the center. Thereby, since the magnetic flux in the vicinity of the convex portion can be strengthened, a larger rotational torque can be generated.
  • the configurations of the coil, the yoke, and the magnet are not limited to the above-described configuration example, and for example, a configuration as shown in FIG.
  • one air-core coil 140 is provided on the back side of the holder 50, and first and second yokes 222-1 and 222-2 are provided so as to sandwich the air-core coil 140. It has been.
  • Magnets 13 and 14 are provided on the first and second yokes 222-1 and 222-2, respectively.
  • the holder 50 (diffraction grating 1) can be rotated by passing an electric current through the coil 140.
  • the shape of the grating groove of the diffraction grating 1 attached to the holder 50 can be a rectangular shape, a sawtooth shape, a sine wave shape, or the like.
  • the diffraction grating 1 attached to the holder 50 may have a concave reflecting surface.
  • a transmissive type may be used as the diffraction grating 1.
  • an opening or notch for allowing the light transmitted through the diffraction grating 1 to pass through may be formed in the holder 50 or the yoke 22.
  • a fulcrum member 152 is provided on the lower side (back side) of the position serving as the rotation axis of the holder 50, and the holder 50 is lifted against the urging force of the leaf spring 30 by the fulcrum member 152. You may make it hold
  • FIG. 24 is a perspective view showing an overall configuration of a single-axis rotary actuator 500 (hereinafter, also simply referred to as “actuator”) according to the embodiment
  • FIG. 25 is an exploded perspective view of the actuator 500.
  • the actuator 500 rotates the diffraction grating 401 in one axial direction so that the wavelength of light reaching the slit 341 (FIG. 1) via the diffraction grating 401 is changed according to the rotation angle of the diffraction grating 401. It has become.
  • the actuator 500 includes a fixed angle 502 (corresponding to the fixed angle 2 in FIG. 7), a base 503 (corresponding to the base 3 in FIG. 7), and a magnet 510 (corresponding to the magnet 10 in FIG. 7).
  • a fixing portion 520 (corresponding to the fixing portion 20 in FIG. 7), a leaf spring 530 (corresponding to the leaf spring 30 in FIG. 7), a coil 540 (corresponding to the coil 40 in FIG. 7), and a holder 550 (FIG. 7).
  • a cover 570 (corresponding to the cover 70 in FIG. 7), an optical sensor 580 (corresponding to the optical sensor 80 in FIG. 6), and a flexible printed circuit board 590 (corresponding to the flexible printed circuit board 90 in FIG. 7).
  • a fixed angle 502 (corresponding to the fixed angle 2 in FIG. 7)
  • a base 503 corresponding to the base 3 in FIG. 7
  • a magnet 510 corresponding to the magnet 10 in FIG. 7
  • a fixing portion 520 (corresponding to the fixing portion 20 in FIG. 7)
  • the actuator 500 according to the embodiment is greatly different from the actuator 100 described above.
  • the actuator 100 includes the diffraction grating 1 that allows light from a single light source to be incident and emitted, whereas the actuator 500 according to the embodiment is different from the actuator 100 according to the embodiment.
  • This is a point having a diffraction grating 401 that emits parallel light from a plurality of light sources as described in FIG.
  • the actuator 500 of the embodiment has a vertically long shape in the axial direction of the rotation shaft as a whole, as compared with the actuator 100.
  • FIG. 26 shows the state of light incident on the diffraction grating 401 of the actuator 500 according to the embodiment.
  • FIG. 27 shows a state of light incident on the diffraction grating 1 of the actuator 100 described above.
  • a portion indicated by a circle in the drawing indicates light incident on the diffraction gratings 401 and 1.
  • the diffraction gratings 401 and 1 are both attached so that the grating grooves of the diffraction gratings 401 and 1 are parallel to the axial direction of the rotation axis.
  • the axial direction of the rotation axis that is, the direction parallel to the grating grooves of the diffraction gratings 401 and 1 is referred to as the vertical direction, and the direction orthogonal thereto is referred to as the horizontal direction.
  • the longitudinal length L11 of the diffraction grating 1 is substantially equal to the lateral length L12.
  • the longitudinal length L11 of the diffraction grating 401 of the embodiment shown in FIG. 26 handles two light sources, the longitudinal length L11 of the diffraction grating 401 is longer than the lateral length L12.
  • the length L11 in the vertical direction of the diffraction grating 401 is at least twice as long as the length L12 in the horizontal direction.
  • the diffraction grating 401 can enter and emit light parallel to each other from the two light sources.
  • the length L11 in the vertical direction of the diffraction grating 401 may be N times or more than the length L12 in the horizontal direction.
  • the diffraction grating is configured to be long in the horizontal direction.
  • the light sources are arranged in the vertical direction without being arranged in the horizontal direction.
  • a rectangular diffraction grating 401 having a long side parallel to the axial direction of the rotation axis and a short side perpendicular to the axial direction of the rotation axis is used, but the diffraction grating is not necessarily rectangular.
  • the essential point is not limited to this, as long as it has a shape that allows a plurality of light sources to be irradiated side by side in the axial direction of the rotation axis, that is, the direction parallel to the grating grooves of the diffraction grating 401.
  • the lateral length L12 is unnecessarily long, the size of the apparatus is increased. Therefore, it is preferable that the diffraction grating 401 is elongated in the axial direction of the rotation axis, that is, in the direction parallel to the grating grooves of the diffraction grating 401. .
  • the plate spring 530 of the actuator 500 is provided with a gel 601 as a buffer member that suppresses vibration of the plate spring 530.
  • the gel 601 may be provided so that a gel pod 602 having a concave cross section is formed in the holder 550 and the gel pod 602 is filled.
  • the gel 601 is provided in the vicinity of four roots where the leaf springs 530 are attached.
  • the position where the gel 601 is disposed is not limited to this, and in short, it may be disposed at a position where ringing of the leaf spring 530 can be reduced.
  • FIG. 29 shows the mounting structure of the rotating shaft according to the present embodiment.
  • FIG. 29A shows a state where the rotary shaft 552 is attached to the holder 550
  • FIG. 29B shows a state before the rotary shaft of the holder 550 is attached.
  • the holder 550 and the rotation shaft 552 are configured separately and the rotation shaft 552 is attached to the holder 550. Thereby, the holder 550 can be rotated with high accuracy.
  • the holder 550 is made of, for example, polycarbonate resin, and the rotating shaft 552 is made of, for example, metal.
  • a reflection plate 553 is attached to one rotating shaft 552 via a cap 554.
  • the resin is poured from the injection hole 555 and the rotating shaft 552 is inserted into the holder 550.
  • the diameter of the hole of the holder 550 for inserting the rotating shaft 552 is set to a size having a margin when the rotating shaft 552 is inserted, and the position of the rotating shaft 552 is adjusted using a jig to the holder 550. If the rotation shaft 552 is fixed, the rotation shaft 552 can be attached to a desired position without any axial deviation.
  • FIG. 32 shows a state of electrical connection of the leaf spring 530 to the flexible printed circuit board 590.
  • power is supplied from the flexible printed circuit board 590 to the coil 540 through the leaf spring 530. Therefore, it is necessary to electrically connect the flexible printed circuit board 590 and the leaf spring 530.
  • a wall portion 591 is formed by projecting a part of the flexible printed circuit board 590 from the mounting surface of the holder 550 on which the plate spring 530 is mounted, and the connection formed on the wall portion 591 is formed.
  • One end of the leaf spring 530 is inserted into the use hole, and soldering is performed from the outside of the wall portion 591 as indicated by an arrow in this state, thereby electrically connecting the flexible printed board 590 and the leaf spring 530.
  • soldering is performed from the outside of the wall portion 591 as indicated by an arrow in this state, thereby electrically connecting the flexible printed board 590 and the leaf spring 530.
  • the current sensitivity of the actuator 500 by increasing the spring constant of the leaf spring 530. That is, if the spring constant of the leaf spring 530 is increased, the angle error of the actuator 500 relative to the error of the VCM driver can be made insensitive (in other words, the current sensitivity can be reduced), and used as a spectroscope, for example. In this case, the required wavelength accuracy can be ensured.
  • FIG. 33 and FIG. 34 are diagrams showing this state.
  • a rotation shaft 611 is formed at one end of the holder 550 in the vertical direction, and this rotation shaft 611 is rotatably supported by a ball bearing 610 mounted on a housing 613 provided on the base 503.
  • the shaft 612 formed at the other end of the holder 550 functions not as a shaft for supporting the holder 550 but as a shaft for moving the reflecting plate 553.
  • the diffraction grating 401 has a shape in which the length in the axial direction of the rotation shaft 552 is longer than the length in the direction orthogonal to the axial direction of the rotation shaft 552.
  • a uniaxial rotary actuator 500 suitable for forming light having a wide wavelength range can be realized.
  • the optical element attached to the holder 550 is not limited to the diffraction grating 401, and for example, a mirror or the like may be attached.
  • the actuator 500 according to the embodiment can be used, for example, as an actuator for a spectroscope or a rotation mechanism for changing the light distribution of an automobile headlight.
  • the LED input pulse is modulated in synchronization with the rotation angle of the diffraction grating so that the light amount of each wavelength is constant, it can be used as a constant energy light source having a flat spectrum.
  • a diffraction mirror as a reflection mirror, it can be used as a broadband light source in which multiple light sources are combined.
  • the configuration of the actuator 100 described in the item ⁇ 3-1> may be combined with the actuator 500 of the present embodiment. That is, the configuration of the embodiment and the configuration described in item ⁇ 3-1> can be implemented in combination as appropriate.
  • the spectroscope described in the item ⁇ 1> is used as a measurement device has been described, but the spectroscope of the embodiment may be used as a light source. Thereby, a small light source having various wavelength peaks can be realized.
  • the spectroscope and measuring apparatus of the present invention can be used to analyze biological information such as blood, urine, fingers, and faces, and qualitative and quantitative measurements of measurement objects such as various materials, foods, and beverages. It is not limited to these and can be used for various things.

Abstract

効率的に広い波長域の光を得ることができる小型の分光器を提供する。分光器（３００）は、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源（３１１、３１２）と、１軸方向に回転する回折格子（４０１）と、複数の光源（３１１、３１２）と回折格子（４０１）との間に設けられ、複数の光源（３１１、３１２）からの光を平行光に変換しかつ複数の光源（３１１、３１２）からの光を回折格子（４０１）に同一の入射角で入射させる第１の光学系（３２１、３２２）と、回折格子（４０１）からの出射光を集光する第２の光学系（３３０）と、を有する。

Description

分光器および測定装置
　本発明は、分光器、およびそれを用いた測定装置に関する。
　従来、分光器として、例えば特許文献１に開示されたものがある。この種の分光器の基本原理は、光源から出射する光を回転回折格子を介してスリットに入射させることで、スリットから回転回折格子の回転角度に応じた波長の光を出射させることである。これにより、スリットからの出射光の波長は、回転回折格子の回転角度に応じたものとなり、分光が実現される。このスリットからの出射光は、例えば測定対象の定量、定性を測定するための測定光として用いられる。
　このように回転回折格子を用いることにより、回転回折格子の回転角度に応じた連続したスペクトルの測定光を得ることができ、測定対象を所望の波長の測定光によって分析できるようになる。
　また、回折格子を回転されるアクチュエーターとしては、従来、ステッピングモーターやサインバー機構などが多く用いられている。
　また、光学素子を駆動するアクチュエーターとして、例えば特許文献１で開示されたものがある。特許文献２には、板バネを介してベースに保持されたミラーを、コイル、磁石およびヨークを用いて磁気駆動することにより、ミラーを高精度に駆動できる小型のミラーチルトアクチュエーターが開示されている。
特開２０１１－１０６８４２号公報 国際公開第２０１１／００７６２８号
　ところで、上述したような分光器は、ヘマトクリット、血糖、酸素飽和度、血圧、脈拍、ＨｂＡ１ｃ、グルコアルブミン、血中アルコール、ＡＧＥｓ、血中コレステロール、血中中性脂肪、顔色、尿成分、血液などの体液、その他溶液(蛍光体など)、固体サンプルなど、多種多様なものが測定対象になる可能性がある。
　そして、測定の方法によっては、連続スペクトルを用いる場合や、ある決まった複数の波長を用いる場合などがある。したがって、分光器は、測定方法に応じた多種多様な測定波を形成できることが好ましい。上述した回転回折格子を用いた分光器は、回転回折格子の回転角度を変化させることによって様々な波長の測定光を作り出すことができるので、この要求をある程度満たしている。しかしながら、回転回折格子を用いて異なる波長の測定光を作り出すためには、回転格子を回転させなければならないので、測定時間が回転速度に依存することになる。この結果、回転回折格子の回転性能が低いと、測定時間が長くなるなどの問題が生じる。
　また、ステッピングモーターやサインバー機構などを用いた従来のモノクロメーターは、小型化には適していなかった。すなわち、ステッピングモーターは比較的大型であり、さらにステッピングモーターの回転分解能がモノクロメーターの分光性能を満たさない場合は減速器（ギア）が必要となるのでさらに大型化する。同様に、サインバー機構は、リードスクリューが必要なので大型化し、小型化には適さない。
　一方で、特許文献２のアクチュエーターは、組み立てる部品点数の数が多いので、その分だけ組み手立てが煩雑化し、さらに組み立て精度が悪いと駆動精度も悪くなるので、高精度の組み立て精度が要求されると考えられる。つまり、多くの部品を高精度で組み立てるための手間と時間が要求される。さらに、特許文献２のアクチュエーターは、１軸方向に駆動することもできるが、基本的には２軸方向の駆動も想定した構成となっているので、１軸方向専用のアクチュエーターに比べると、ブレなどが生じ易いと考えられる。
　本発明の目的は、分光器としての基本構成、および、１軸回転アクチュエーターの構成、を改良することで、効率的に広い波長域の光を得ることができる、小型の分光器およびそれを用いた測定装置を提供することである。
　本発明の分光器の一つの態様は、
　互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
　回折格子を有し、当該回折格子を回転軸を中心に回転する１軸回転アクチュエーターと、
　前記複数の光源と前記回折格子との間に設けられ、前記複数の光源からの光を平行光に変換しかつ前記複数の光源からの光を前記回折格子に同一の入射角で入射させる第１の光学系と、
　前記回折格子からの出射光を集光する第２の光学系と、
　を具備する。
　本発明の測定装置の一つの態様は、
　前記分光器と、
　測定対象を保持し、前記分光器によって分光された光、或いは、前記分光器による分光前の前記複数の光源からの光を透過または反射して出射する位置に配置された測定対象配置部と、
　前記測定対象配置部を透過または反射し、かつ分光された光を受光する受光素子と、
　を具備する。
　本発明によれば、１軸回転アクチュエーターの回折格子によって同時に波長の異なる２つ以上の光源からの光を分光できるようになるので、効率的に広い波長域の光を得ることができる、小型の分光器および測定装置を実現できる。
実施の形態の分光器を示す全体構成図 実施の形態の分光器を真上から見た図 複数光源を用いることによって波長域が広がることを説明するための図 回折格子を回転することによって、スリットから出る波長を変更できることを示す図 実施の形態の分光器を用いた測定装置の構成例を示す図 １軸回転アクチュエーターの全体構成を示す斜視図 図６のアクチュエーターの分解斜視図 ヨークへの磁石の取り付け状態を示す斜視図 枠体に板バネおよびホルダを取り付けた状態を示す斜視図 ホルダ裏面側へのコイルの取り付け状態を示す斜視図 図６および図７のＡ－Ａ’断面図 アクチュエーターで発生する磁力の向き、電流の向き、ローレンツ力の向き、回転モーメントの説明に供する図 各コイルに流す電流値と、ホルダ（回折格子）の回転角との関係を示す図 ホルダ（回折格子）の回転状態を示す図であり、図１４Ａはコイルに電流を流さない状態を示す図、図１４Ｂは各コイルに図１２に示した方向の電流を流した状態を示す図、図１４Ｃは各コイルに図１２に示した方向と逆方向の電流を流した状態を示す図 図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃは光学センサーと反射板を用いた回転位置検出の説明に供する図 図１６Ａは光学センサーの構成例を示す図、図１６Ｂは光学センサーから反射板までの距離と出力電流比との関係を示すグラフ 図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃは、光学センサーを２つ設けた場合の、光学センサーと反射板を用いた回転位置検出の説明に供する図 光学センサーを２つ設けた場合の回転角とセンサー出力との関係を示す図 アクチュエーターによって発生するトルクを示したグラフ 白色光を、格子ピッチが１．５μｍの回折格子を回転させて分光した場合のスペクトルを示す図 ヨークの形状例を示す斜視図 コイル、ヨークおよび磁石の構成例を示す断面図 軸受の構成例を示す断面図 実施の形態に係る１軸回転アクチュエーターの全体構成を示す斜視図 図２４のアクチュエーターの分解斜視図 実施の形態の回折格子に入射される光の様子を示す図 図６のアクチュエーターの回折格子に入射される光の様子を示す図 板バネの振動を抑制する緩衝部材として設けられたゲルの様子を示す図 実施の形態による回転軸の取付構造を示す図であり、図２９Ａはホルダに回転軸を取り付けた状態を示す図、図２９Ｂはホルダの回転軸を取り付ける前の状態を示す図 図３０Ａは成形の結果として回転軸がずれた様子を示す図、図３０Ｂは回転軸の片方が軸受から外れた状態を示す図、図３０Ｃは回転軸の片方が軸受内で揺れながら回転する状態を示す図 ホルダへの回転軸の取り付けの説明に供する図 実施の形態による、フレキシブルプリント基板への板バネの電気的接続の様子を示す図 ボールベアリングを用いた片持ち構造を示す斜視図 ボールベアリングを用いた片持ち構造を示す部分的断面図
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
　＜１＞分光器の全体構成
　図１は、本実施の形態の分光器の全体構成図である。図１の分光器３００は、互いに波長の異なる２つの光源３１１、３１２を有する。光源３１１からの光は、光源３１１の近傍に配設されたスリット３１１ａを通過し、コリメートミラー３２１によって反射されることにより平行光とされた後に、回折格子４０１に入射される。同様に、光源３１２からの光は、光源３１２の近傍に配設されたスリット３１２ａを通過し、コリメートミラー３２２によって反射されることにより平行光とされた後に回折格子４０１に入射される。
　ここでコリメートミラー３２１、３２２は、光源３１１から出射された光と、光源３１２から出射された光とを、同一の入射角で回折格子４０１に入射させるようになっている。コリメートミラー３２１、３２２としては、例えば軸外し放物面鏡を用いればよい。
　回折格子４０１は、後述する１軸回転アクチュエーターによって回転駆動される。回転格子４０１からの出射光は、フォーカスミラー３３０によってスリット部３４０に形成されたスリット３４１の位置に集光される。フォーカスミラー３３０としては、例えば１枚の軸外し放物面鏡を用いればよい。ここで、スリット３４１から出る光をファイバーに入射させる場合、集光する光線の広がり角をファイバーのＮＡ（Numerical Aperture）以下に設定すれば、どの光源の光も１本のファイバーに入れることができ、利便性が向上する。
　図２は、図１の分光器３００を真上から見た図、換言すれば、回折格子４０１の格子と平行な方向から見た図である。図２に示すように、真上から見た場合に、光源３１１からの出射光と、光源３１２からの出射光は、互いに重なって見える。つまり、光源３１１、３１２、コリメートミラー３２１、３２２、回折格子４０１およびフォーカスミラー３３０の配置および構成は、回折格子４０１の格子と平行な方向から見た場合に、２つの光が互いに重なって見えるようになっている。
　図１に示した分光器３００においては、回折格子４０１を１軸方向に回転駆動することにより、回折格子４０１を介してスリット（図示せず）に到達する２つの光源３１１、３１２からの光の波長を回折格子４０１の回転角度に応じて変化させることができる。
　図３に示すように、図１の分光器３００においては、波長の異なる２つの光源３１１、３１２を用いているので、波長域を広げることができ、広波長域の分光測定に対応可能となる。
　また、図３に示したように、２つの光源３１１、３１２の波長域をオーバーラップさせることにより、重なった波長の強度を大きくすることができ、Ｓ／Ｎを向上させることができる。
　また、回折格子４０１に同じ角度で光線が入射するので、２つの光源３１１、３１２に対して、次式で示す同じ回折方程式が適用される。
　　ｓｉｎα±ｓｉｎβ＝ｍλ／ｐ
　ここで、αは回折格子４０１への入射角であり、βは回折格子４０１からの出射角であり、ｍは回折次数であり、λは波長であり、ｐは回折格子４０１の格子ピッチである。
　また、１軸回転アクチュエーターによって回折格子４０１を回転することにより、スリット３４１から出る波長を変更できる。図４は、その様子を示す図である。１軸回転アクチュエーターによって回折格子４０１を所定の角度で停止させると、その停止角度に対応した波長（図４の例では、３つの波長）がスリット３４１から出射する。因みに、１軸回転アクチュエーターによって回折格子４０１を連続駆動すると、連続したスペクトルを得ることができる。
　本実施の形態によれば、互いに異なる波長の光を発光する複数の光源３１１、３１２と、回折格子４０１を有し、当該回折格子４０１を回転軸を中心に回転する１軸回転アクチュエーター５００（図２４）と、複数の光源３１１、３１２と回折格子４０１との間に設けられ、複数の光源３１１、３１２からの光を平行光に変換しかつ複数の光源３１１、３１２からの光を回折格子４０１に同一の入射角で入射させる第１の光学系３２１、３２２と、回折格子４０１からの出射光をスリット３４１に集光する第２の光学系３３０と、を設けたことにより、同時に波長の異なる２つ以上の光源から出射する光を分光できるようになるので、効率的に広い波長域の光を得ることができる、小型の分光器３００を実現できる。
　なお、上述の例では、２つの光源３１１、３１２を用いたが、３個以上の光源を用いてもよい。３個の光源を用いる場合、３個のコリメートミラーと、１個の回折格子と、１個のフォーカスミラーと、を用いればよい。また、コリメートミラー、フォーカカスミラーはレンズによって構成してもよい。また、回折格子４０１は透過型のものを用いてもよい。また、光源としては、ＬＥＤ以外にも、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いてもよい。また、コリメートミラー、フォーカカスミラーとしては、軸外し放物面鏡以外にも、球面ミラーや、トロイダルミラー、非球面ミラー等を用いることができる。
　＜２＞測定装置の構成
　図５は、分光器３００を用いた測定装置７００の構成例を示す概略図である。
　分光器３００のスリット部３４０を通過した光は、ファイバー７０１およびレンズ系７０２を介して、測定対象を保持している測定対象配置部７１０に照射される。測定対象配置部７１０内の測定対象によって変調された光は、レンズ系７０３およびファイバー７０４を介して、検出器の受光素子７０５によって受光される。検出器は、受光素子７０５の受光結果に基づいて、各波長成分の変調の受け方を演算部（図示せず）で分析することで、測定対象の定性、定量などを分析する。
　なお、図５に示した測定装置７００は、スリット部３４０の後に測定対象配置部７１０を配置する前分光方式を採用しているが、回折格子４０１の前に測定対象配置部７１０を配置し、スリット部３４０の後に受光素子７０５を配置した後分光方式を採用してもよい。
　また、ファイバー７０１を用いず、スリット部３４０から出た光を直接レンズ系７０２に入射してもよい。
　測定対象配置部７１０に配置する測定対象としては、例えば血液や尿、指、顔などの生体情報や、各種材料、食品、飲料などが考えられるが、これらに限定されず様々なものが測定対象となり得る。
　＜３＞１軸回転アクチュエーターの構成
　次に、回折格子４０１を回転駆動する１軸回転アクチュエーターの構成について説明する。先ず、項目＜３－１＞において１軸回転アクチュエーターの基本構成を説明した後に、項目＜３－２＞において本実施の形態の１軸回転アクチュエーターについて説明する。
　＜３－１＞１軸回転アクチュエーターの基本構成
　図６－図２３を用いて、１軸回転アクチュエーターの基本構成を説明する。図６は、１軸回転アクチュエーター１００（以下、単に「アクチュエーター」と呼ぶ）の全体構成を示す斜視図であり、図７はアクチュエーター１００の分解斜視図である。アクチュエーター１００は、回折格子１を１軸方向に回転駆動することにより、回折格子１を介してスリット（図示せず）に到達する光の波長を回折格子１の回転角度に応じて変化させるようになっている。なお、以下の説明では、回折格子１の反射面の方向を表面方向とし、反射面と反対側の方向を裏面方向とする。
　図７から分かるように、アクチュエーター１００は、固定アングル２と、ベース３と、磁石１０と、固定部２０と、板バネ３０と、コイル４０と、ホルダ５０と、スペーサ６０と、カバー７０と、光学センサー８０と、フレキシブルプリント基板９０と、を有する。
　固定アングル２は、略Ｌ字状の断面形状でなり、前面にアクチュエーター１００の各部品が取り付けられるとともに、下面が所定の固定面に固定されるようになっている。これにより、アクチュエーター１００は固定アングル２を介して所定の面に取り付けられる。
　固定部２０は、枠体２１と、磁石１０を保持するヨーク２２と、から構成されている。枠体２１には、ホルダ５０の回転軸５２を保持する凹み形状の軸受２１ａが形成されている。ヨーク２２は、コ字状の断面形状でなり、磁石１０を保持した状態で枠体２１に嵌め合わされる。固定部２０は、ベース３を介して固定アングル２に取り付けられる。
　磁石１０は、ヨーク２２の底面に所定の間隔をおいて取り付けられる２つの磁石１１、１２と、ヨーク２２の側面に向かい合うように取り付けられる２つの磁石１３、１４とからなる。磁石１０のヨーク２２への取り付け状態を、図８に示す。磁石１１、１２は、ヨーク２２側にＳ極が向き、表面側にＮ極が向くようにヨーク２２に取り付けられている。磁石１３、１４は、ヨーク側にＮ極が向き、表面側にＳ極が向くように、つまりＳ極同士が向かい合うようにヨーク２２に取り付けられている。なお、図８とはＮ極およびＳ極が全て逆になっていてもよい。つまり、磁石１１、１２は、ヨーク２２側にＮ極が向き、表面側にＳ極が向くようにヨーク２２に取り付けられ、磁石１３、１４は、ヨーク側にＳ極が向き、表面側にＮ極が向くように、つまりＮ極同士が向かい合うようにヨーク２２に取り付けられていてもよい。
　枠体２１は外形が略正方形状でなり、枠体２１の縁部には板バネ３０が取り付けられる。また、枠体２１の中空部分には、ホルダ５０およびホルダ５０に固定されたコイル４０が配置される。
　板バネ３０は、図９からも明らかなように、固定部２０の枠体２１に固定される外周部３１と、ホルダ５０に固定される内周部３２と、外周部３１と内周部３２とを接続する弾性を有する腕部３３と、から構成されている。
　ホルダ５０は、外形が略正方形状でなるホルダ本体５１と、ホルダ本体５１から上下方向に突出した回転軸５２と、回転軸５２に取り付けられた反射板５３と、を有する。ホルダ本体５１の表面側には回折格子１を載置するための載置面が形成されており、回折格子１はこの載置面に接着により固定される。実際には、回折格子１は、スペーサ６０の開口６１に嵌め込まれることによって位置決めされた状態で、スペーサ６０とともにホルダ本体５１の載置面に接着される。反射板５３は、主面がホルダ本体５１の主面を延長した面に存在するように配置されている。
　枠体２１に板バネ３０およびホルダ５０を取り付けた状態を、図９に示す。図からも分かるように、枠体２１の縁部には板バネ３０の外周部３１が固定される。ホルダ本体５１は枠体２１の中空部分に配置される。この状態で、回転軸５２が枠体２１の軸受２１ａによって軸支されることにより、ホルダ５０は回転軸５２を中心にして回転自在とされている。また、ホルダ５０の突起５４が板バネ３０の内周部３２に嵌合されている。これにより、ホルダ５０は、回転軸５２を回転中心として回転自在とされているとともに、板バネ３０によって図９に示すような中立位置に復帰するように付勢されている。
　ホルダ本体５１の裏面側には、コイル４０が取り付けられている。その状態を、図１０に示す。ホルダ本体５１の裏面には、２つの空芯コイル４１、４２が所定の間隔をもって固定される。図中の矢印で示したように、各コイル４１、４２には互いに反対向きの電流が流れるようになっている。具体的には、図１０においては、コイル４１には時計方向の電流が流れており、コイル４２には反時計方向の電流が流れている。
　板バネ３０は金属などの良導電性の材料からなり、コイル４０への給電は板バネ３０を介して行われる。具体的には、図９に示すように、板バネ３０の外周部３１にフレキシブルプリント基板９０の給電部（図示せず）が接続されるとともに、板バネ３０の内周部３２にコイル４１、４２の端子４０ａ、４０ｂが接続される。実際には、内周部３２と端子４０ａ、４０ｂは半田付けされる。これにより、フレキシブルプリント基板９０から板バネ３０を介して、可動部であるコイル４０に対して給電を行うことができる。このように、板バネ３０が給電機能も兼ね備えることにより、給電系統を簡素化でき、装置の小型化を促進できる。
　図１１は、回折格子１の中心を通る線で切った、図６および図７（組立時）のＡ－Ａ’断面である。図１１からも分かるように、直方形状の磁石１１の上方には空芯コイル４１が配置されるとともに、直方形状の磁石１２の上方には空芯コイル４２が配置される。また、コイル４１の側方には磁石１３が配置されるとともに、コイル４２の側方には磁石１４が配置される。ここで、後述する図１４からも分かるように、ホルダ５０が回転すると、磁石１１、１２は交互に空芯コイル４１、４２の空芯部分に入り込むようになる。このとき、磁石１１、１２とコイル４１、４２がぶつからないようにするために、図１１に示す回転角０°の状態において、各磁石１１、１２は空芯コイル４１、４２の空芯部分の中央から若干回転軸側にシフトして配置されている。
　図１２は、アクチュエーター１００で発生する、磁力Ｍ０の向き、電流の向き、ローレンツ力Ｌ０の向き、回転モーメントＭ１を示すものである。ヨーク２２底面の磁石１１からヨーク２２側面の磁石１３に向かって磁力Ｍ０が発生するとともに、ヨーク２２底面の磁石１２からヨーク２２側面の磁石１４に向かって磁力Ｍ０が発生する。また、各磁石１１、１２からヨーク２２の中央方向に向かって磁力Ｍ０が発生する。これらの磁力Ｍ０とコイル４１、４２に流れる電流の向きに応じて、コイル４１、４２にはローレンツ力Ｌ０が発生する。具体的には、各コイル４１、４２に図に示した向きの電流を流すと、コイル４１には上向きのローレンツ力Ｌ０が発生し、コイル４２には下向きのローレンツ力Ｌ０が発生する。この結果、ホルダ本体５１には矢印で示す回転モーメントＭ１が付与され、ホルダ５０およびそれに固定された回折格子１が回転する。なお、各コイル４１、４２に図に示した向きと逆の電流を流すと、コイル４１には下向きのローレンツ力Ｌ０が発生し、コイル４２には上向きのローレンツ力Ｌ０が発生する。この結果、ホルダ本体５１には矢印と逆向きの回転モーメントＭ１が付与され、ホルダ５０およびそれに固定された回折格子１が矢印と逆向きに回転する。
　ここで、ヨーク２２側面に磁石１３、１４を設けたことにより、コイル４１、４２に磁束を集中させることができ、この結果、トルクの向上および消費電力の低減を実現できる。また、ヨーク２２側面に磁石１３、１４を設けたことにより、特に回転軸から遠い位置で強い磁力を発生させることができ、これにより、コイル４１、４２は回転軸から遠い位置で強いローレンツ力Ｌ０を得ることができる。この結果、効率的に大きな回転モーメントＭ１を得ることができるようになる。ただし、磁石１３、１４を設けない構成を採用してもよい。このようにすると、磁石１３、１４を設けた場合と比較して、トルクが下がり消費電力が大きくなるというデメリットがあるが、サイズが小さくなるので小型化できるというメリットがある。
　図１３は、各コイル４１、４２に流す電流値と、ホルダ５０（回折格子１）の回転角との関係を示す。ホルダ５０（回折格子１）は、コイル４１、４２に流れる電流値に応じた回転モーメントと、板バネ３０の付勢力とがつり合う位置まで回転する。そして、ある回転角になると（図１３の例では６．５°）、ホルダ５０の突起５５がカバー７０の裏面に突き当たってホルダ５０の回転が停止する。このように、カバー７０によってホルダ５０の回転を規制するようにしたことにより、電気的な回転制御だけでなく機械的にも回転を規制することができるので、所定範囲を超えるような回転を確実に防止でき。また、回転軸５２がカバー７０によって覆われているので（図６）、ホルダ５０の脱輪なども防止できる。
　図１４は、ホルダ５０（回折格子１）の回転状態を示す図である。図１４Ａは、コイル４１、４２に電流を流さない状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は板バネ３０の付勢力によって中立（すなわち回転角度０°）の状態とされる。図１４Ｂは、各コイル４１、４２に図１２に示した方向の電流を流した状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は図の時計方向に回転された状態とされる。図１４Ｃは、各コイル４１、４２に図１２に示した方向と逆方向の電流を流した状態を示すものであり、ホルダ５０（回折格子１）は図の反時計方向に回転された状態とされる。このように、ホルダ５０（回折格子１）は、コイル４１、４２の供給する電流の向きを変えることにより、図１４Ａの中立位置を回転中心として時計方向および反時計方向に回転駆動できるようになっている。
　ホルダ５０（回折格子１）の回転位置は、固定アングル２に取り付けられた光学センサー８０によって検知され、検知結果がフレキシブルプリント基板９０を介して制御部（図示せず）に送出される。制御部は、検知結果に応じた電流値をフレキシブルプリント基板９０を介してコイル４１、４２に供給することにより、ホルダ５０（回折格子１）の回転を制御する。
　実際には、図１５Ａ、図１５Ｂ、図１５Ｃに示すように、光学センサー８０は、反射板５３に向けて光を照射し、反射光の光量を検出することにより、回転位置を検知するようになっている。つまり、光学センサー８０から反射板５３までの距離が近いほど、反射光の光量が大きくなるので、その光量に基づいて回転位置を求めることができる。
　図１６Ａは、光学センサー８０の構成例を示す。光学センサー８０は、発光ダイオード８１によって光を出射し、フォトトランジスタ８２によって反射板からの反射光を受光して反射光量に応じた出力電流を得るようになっている。図１６Ｂは、光学センサー８０から反射板５３までの距離と出力電流比（最大光量が得られたときの出力電流を１００％としたもの）との関係を示すグラフである。
　なお、本例では、１つの光学センサー８０によって回転位置を検出しているが、図１７Ａ、図１７Ｂ、図１７Ｃに示すように、回転軸５２を中心とした左右両側の位置に光学センサー８０、１８０を設けてもよい。そして、図１８に示すように、これらの光学センサー８０、１８０によって得られたセンサー出力Ｌ８０、Ｌ１８０の差分をとることにより、線形なセンサー出力Ｌ１を得ることができるようになる。
　図１９は、本例のアクチュエーター１００によって発生するトルクを示したグラフである。図１９は、特に図１２に示したような向きの電流を供給した場合に発生するトルクを示している。磁石１１から離れる方に回転するコイル４１のトルクは、回転角が大きくなるほど減少していく一方で、磁石１２に近づく方に回転するコイル４２のトルクは回転角が大きくなるほど大きくなる。よって、磁石１１から離れる方に回転するコイル４１のトルクの減少分は、磁石１２に近づく方に回転するコイル４２のトルクの増加によって補われる。この結果、合計トルクは、回転角が大きくなっても極端に減少せず、ほぼフラットなものとなる。特に、アクチュエーター１００では、ホルダ５０（回折格子１）の回転可能範囲は－６．５°～＋６．５°とされており、この回転可能範囲においてはほぼフラットなトルクを発生させることができる。勿論、回転可能範囲はこれに限らず、±６．５°以上回転する構成としてもよい。例えばホルダ５０の突起５５を低くすると、より大きく回転するようになる。
　図２０は、白色光を、格子ピッチが１．５μｍの回折格子１を回転させて分光した場合のスペクトルを示す。図２０から、回折格子１を１０．３°以上回転させることができれば、可視光域全てを回折することが可能であることが分かる。本例のアクチュエーター１００は、回折格子１を、－６．５°～＋６．５°の範囲すなわち１３°回転させることが可能となっているので、可視光域全てを回折することが可能である。
　アクチュエーター１００は、回折格子１が取り付けられる載置面と回転軸５２とを有するホルダ５０と、ホルダ５０の回転軸５２を保持する軸受２１ａを有する固定部２０と、固定部２０に固定される外周部３１とホルダ５０に固定される内周部３２と外周部３１と内周部３２とを接続する弾性を有する腕部３３とからなる弾性部材（板バネ３０）と、ホルダ５０に設けられるコイル４０と固定部２０に設けられる磁石１０とを有する駆動部と、を有する。これにより、回折格子１などの光学素子を１軸方向に回転駆動するのに適した、小型で高精度の１軸回転アクチュエーター１００を実現できる。
　また、回折格子１を任意の角度で停止させることができるので、入射光の中の任意の波長成分を取り出すことができる。つまり、入射光が白色ならば、回折格子１を停止させる角度に応じて、青、緑、赤などの成分を取り出すことができるので、波長可変光源としても使用できる。
　また、ホルダ５０の裏面に収まるように空芯２連コイル４１、４２を配置し、さらにコイル４１、４２の空芯部分に磁石１１、１２が入り込む構成としたので、磁気効率が高くかつＸＹサイズが小さい１軸回転アクチュエーター１００を実現できる。
　また、回折格子１の取り付けは、ホルダ５０の載置面に取り付けるだけで行うことができるので、種々の形状の回折格子１を容易に適用できる。実際には、回折格子１の形状に応じた開口６１が形成されたスペーサ６０を用いることによって、様々なサイズおよび形状の回折格子１に容易に対応できる。
　また、重量の重い磁石１０は回転せず、重量の軽いコイル４１、４２が回転する、いわゆるムービングコイル方式を採用したことにより、小さいトルクで応答性の良い回転動作を行うことができる。さらに、回転軸５２の樹脂材料と、その軸受２１ａの樹脂材料とを異なる材料とすれば、摺動性を改善できるので、より小さいトルクで応答性の良い回転動作を行うことができるようになる。
　また、光学センサー８０と反射板５３とを用いて回転角を検知したことにより、ロータリーエンコーダなどを用いる場合と比較して、装置を小型化できる。ただし、角度を検出するための構成は、これに限らない。例えばロータリーエンコーダを用いてもよく、ホール素子を用いてもよく、駆動電流をシャント抵抗で検出することで角度を検出してもよい。さらにコイル４１、４２のインダクタンスを測ることで角度を検出してもよい。つまり、回転角度が変化するとコイル４１、４２を貫く磁束が変化してインダクタンスが変動するので、このインダクタンスを測定することで角度を検出することができる。さらに、駆動用コイルの他に検出用コイルを設け、この検出用コイルに発生する誘導起電力を測定することで回転角度を検出してもよい。さらに、光学センサーはアクチュエーターの内部に格納して配置してもよい。
　なお上述の例では、例えば図８に示したように、ヨーク２２を断面がコ字状の形状とした場合について述べたが、ヨークの形状はこれに限らない。ヨークの形状は、例えば図２１に示すようなものであってもよい。つまり、ヨーク１２２は、中央部に凸部を有する形状としてもよい。これにより、凸部付近の磁束を強くできるので、より大きな回転トルクを発生させることができるようになる。
　またコイル、ヨークおよび磁石の構成は、上述の構成例に限らず、例えば図２２に示すような構成でもよい。図２２の構成においては、ホルダ５０の裏面側に１つの空芯コイル１４０が設けられており、この空芯コイル１４０を挟むように第１および第２のヨーク２２２－１、２２２－２が設けられている。第１および第２のヨーク２２２－１、２２２－２にはそれぞれ磁石１３、１４が設けられている。これにより、コイル１４０に電流を流すことでホルダ５０（回折格子１）を回転させることができる。
　なお、ホルダ５０に取り付けられる回折格子１の格子溝の形状は、矩形形状、鋸歯形状、正弦波形状などであり得る。また、ホルダ５０に取り付けられる回折格子１は、反射面が凹面形状のものであってもよい。このような回折格子を用いることにより、集光レンズ系を設けなくても、回折格子によって回折された光をスリットに入射させることができるようになる。
　さらに、回折格子１として透過型のものを用いてもよい。この場合には、ホルダ５０やヨーク２２に、回折格子１を透過した光が通過するための開口や切欠きを形成すればよい。
　また上述の構成例では、ホルダ５０の回転軸５２を、固定部２０の凹み形状の軸受２１ａに保持させることで１軸の回転を実現した場合について述べたが、軸受の構成はこれに限らず、例えば図２３に示すように、ホルダ５０の回転軸となる位置の下側（裏面側）に支点部材１５２を設け、この支点部材１５２によってホルダ５０を板バネ３０の付勢力に抗して持ち上げるように保持するようにしてもよい。このようにすれば、ホルダ５０を支点部材１５２を回転軸として回転させることができるようになる。
　＜３－２＞実施の形態の１軸回転アクチュエーター
　図２４－図３４を用いて、実施の形態の１軸回転アクチュエーターの構成について説明する。なお、以下の説明では、実施の形態１の１軸回転アクチュエーター１００と比較して、顕著に構成及び作用が異なる部分を中心に説明する。
　図２４は実施の形態に係る１軸回転アクチュエーター５００（以下、単に「アクチュエーター」と呼ぶこともある）の全体構成を示す斜視図であり、図２５はアクチュエーター５００の分解斜視図である。アクチュエーター５００は、回折格子４０１を１軸方向に回転駆動することにより、回折格子４０１を介してスリット３４１（図１）に到達する光の波長を回折格子４０１の回転角度に応じて変化させるようになっている。
　図２５から分かるように、アクチュエーター５００は、固定アングル５０２（図７の固定アングル２に相当）と、ベース５０３（図７のベース３に相当）と、磁石５１０（図７の磁石１０に相当）と、固定部５２０（図７の固定部２０に相当）と、板バネ５３０（図７の板バネ３０に相当）と、コイル５４０（図７のコイル４０に相当）と、ホルダ５５０（図７のホルダ５０に相当）と、カバー５７０（図７のカバー７０に相当）と、光学センサー５８０（図６の光学センサー８０に相当）と、フレキシブルプリント基板５９０（図７のフレキシブルプリント基板９０に相当）と、を有する。
　実施の形態のアクチュエーター５００が上述したアクチュエーター１００と大きく異なる点は、アクチュエーター１００が単一の光源からの光を入射して出射させる回折格子１を有するのに対して、実施の形態のアクチュエーター５００は図１で説明したような複数光源からの平行光を入射して出射させる回折格子４０１を有する点である。これにより、実施の形態のアクチュエーター５００は、アクチュエーター１００と比較して、全体として回転軸の軸方向に縦長の形状となっている。
　図２６に、実施の形態のアクチュエーター５００の回折格子４０１に入射される光の様子を示す。また、図２７に、上述したアクチュエーター１００の回折格子１に入射される光の様子を示す。図中の丸で示した部分が、回折格子４０１、１に入射される光を示す。回折格子４０１、１はいずれも、回転軸の軸方向に対して、回折格子４０１、１の格子溝が平行となるように取り付けられている。ここで、回転軸の軸方向つまり回折格子４０１、１の格子溝と平行な方向を縦方向と呼び、これと直交する方向を横方向と呼ぶものとする。
　図２７に示す回折格子１は、単一の光源を扱えばよいので、回折格子１の縦方向の長さＬ１１は横方向の長さＬ１２にほぼ等しくされている。これに対して、図２６に示す実施の形態の回折格子４０１は、２つの光源を扱うので、回折格子４０１の縦方向の長さＬ１１は横方向の長さＬ１２よりも長くされている。実際には、回折格子４０１の縦方向の長さＬ１１は、横方向の長さＬ１２の２倍以上とされている。これにより、回折格子４０１は、２つの光源からの互いに平行な光を入射して出射させることができるようになる。同様の考え方により、光源をＮ個設ける場合には、回折格子４０１の縦方向の長さＬ１１は、横方向の長さＬ１２のＮ倍以上とすればよい。
　因みに、光源を回折格子の横方向に並べて配置することを考えると、回折格子を横方向に長く構成することが考えられる。しかしながら、本実施の形態では、光源を横方向には並べずに、縦方向に並べるようになっている。このようにすることで、光源間で回折格子４０１の回転による光路差が生じないので、光源間で同様の構成の光学系を用いることができるようになる。
　また、回折格子として、長辺が回転軸の軸方向と平行であり、短辺が回転軸の軸方向と垂直である、長方形形状の回折格子４０１を用いたが、回折格子は必ずしも長方形形状に限らず、要は、回転軸の軸方向つまり回折格子４０１の格子溝と平行な方向に複数の光源が並んで照射され得る形状を有すればよい。ただし、横方向の長さＬ１２を無駄に長くすると装置の大型化を招くので、回折格子４０１は、回転軸の軸方向つまり回折格子４０１の格子溝と平行な方向に細長い形状にすることが好ましい。
　かかる構成に加えて、図２８に示すように、アクチュエーター５００の板バネ５３０には、板バネ５３０の振動を抑制する緩衝部材としてのゲル６０１が設けられている。これにより、リンギング時間を短くすることができ、その結果、測定時間を短縮できるようになる。因みに、測定時間は、次式で表すことができる。
　　測定時間＝（リンギング収束時間＋所定角度を維持する時間）×測定ポイント数
　実際上、ゲル６０１は、ホルダ５５０に断面が凹状のゲルポッド６０２を形成し、このゲルポッド６０２を充填するように設ければよい。図２８の例では、板バネ５３０が取り付けられた４箇所の根元付近にゲル６０１が設けられている。このように、比較的板バネ５３０の変位の小さい板バネ５３０の根元付近にゲル６０１を配置すれば、板バネ５３０からゲル６０１が剥離してしまう可能性を小さくできる。ただし、ゲル６０１を配置する位置はこれに限らず、要は、板バネ５３０のリンギングを低減できる位置に配置すればよい。
　図２９は、本実施の形態による回転軸の取付構造を示す。図２９Ａはホルダ５５０に回転軸５５２を取り付けた状態を示し、図２９Ｂはホルダ５５０の回転軸を取り付ける前の状態を示す。図２９に示したように、実施の形態では、ホルダ５５０と回転軸５５２とを別体に構成し、ホルダ５５０に回転軸５５２を取り付けるようになっている。これにより、ホルダ５５０を精度良く回転させることができるようになる。ホルダ５５０は例えばポリカーボネート樹脂により構成され、回転軸５５２は例えば金属により構成される。一方の回転軸５５２にはキャップ５５４を介して反射板５５３が取り付けられる。
　ここで、上述したアクチュエーター１００のようにホルダ５０の両側に所望の回転軸５２を一体成形するには、高度の製造技術が要求される。そして、図３０Ａに示したように成形の結果として回転軸５２がずれると、図３０Ｂに示したように回転軸５２の片方が軸受２１ａから外れたり、図３０Ｃに示したように回転軸５２の片方が軸受２１ａ内で揺れながら回転するといった不都合が生じる。本実施の形態のように、ホルダ５５０と回転軸５５２とを別体に構成し、治具を基準としてホルダ５５０に回転軸５５２を取り付けるようにすれば、図３０に示したような軸ずれによる不都合を防ぐことができる。ホルダ５５０に回転軸５５２を取り付ける際には、図３１に示したように、ホルダ５５０の縦方向の両側に回転軸５５２を挿入した後に、注入孔５５５から樹脂を流し込んでホルダ５５０に回転軸５５２を固着させる。ここで、回転軸５５２を挿入するためのホルダ５５０の穴の直径を回転軸５５２を挿入したときに若干余裕のある大きさとし、治具を使いながら回転軸５５２の位置を調整してホルダ５５０に回転軸５５２を固着させれば、回転軸５５２を軸ずれの無い所望の位置に取り付けることができる。
　図３２は、フレキシブルプリント基板５９０への板バネ５３０の電気的接続の様子を示す。上述のアクチュエーター１００に関する説明でも記載したように、フレキシブルプリント基板５９０からコイル５４０への給電は、板バネ５３０を介して行われる。よって、フレキシブルプリント基板５９０と板バネ５３０とを電気的に接続する必要がある。本実施の形態では、フレキシブルプリント基板５９０の一部を、板バネ５３０が載置されるホルダ５５０の載置面よりも突出させることにより壁部５９１を形成し、この壁部５９１に形成した接続用孔に板バネ５３０の一端を挿入し、その状態で矢印で示すように壁部５９１の外側から半田付けを行うことにより、フレキシブルプリント基板５９０と板バネ５３０とを電気的に接続する。このようにすることで、板バネ５３０へのはんだフラックスの飛散を防止でき、飛散したフラックスの付着による板バネ５３０の動作不良を防止できる。
　また、板バネ５３０のバネ定数を大きくすることで、アクチュエーター５００の電流感度を鈍くすることが好ましい。つまり、板バネ５３０のバネ定数を大きくすれば、ＶＣＭドライバの誤差に対するアクチュエーター５００の角度誤差を鈍感にすることができ（換言すれば、電流感度を落とすことができ）、例えば分光器として使用される場合、必要とされる波長精度を確保することができるようになる。
　なお、回転軸５２、５５２に代えて、ボールベアリングによる片持ち構造を採用してもよい。図３３及び図３４は、その様子を示す図である。ホルダ５５０の縦方向の一端には回転軸６１１が形成されており、この回転軸６１１がベース５０３に設けられたハウジング６１３に搭載されたボールベアリング６１０によって回転自在に軸支される。この場合、ホルダ５５０の他端に形成された軸６１２はホルダ５５０を支持するための軸としてではなく、反射板５５３を動かすための軸として機能する。このようにボールベアリング６１０を用いた構造とすることにより、回転による摩擦力を低減できるとともに、回転軸のガタを低減できる。
　以上説明したように、本実施の形態によれば、回折格子４０１の形状を、回転軸５５２の軸方向の長さが回転軸５５２の軸方向と直交する方向の長さよりも長い形状としたことにより、波長域の広い光を形成するのに適した１軸回転アクチュエーター５００を実現できる。
　なお、項目＜３－１＞でも述べたように、ホルダ５５０に取り付けられる光学素子は回折格子４０１に限らず、例えばミラーなどを取り付けてもよい。そして、実施の形態のアクチュエーター５００は、例えば分光器のアクチュエーターや、自動車用ヘッドライトの配光を変化させるための回転機構などのアクチュエーターとして用いることができる。また、各波長の光量が一定になるように、回折格子の回転角度と同期してＬＥＤ入力パルスを変調すれば、スペクトルがフラットな定エネルギー光源として使用できる。また、回折格子を反射ミラーとすることにより、多光源を１つにまとめた広帯域光源としても使用できる。
　また、本実施の形態のアクチュエーター５００に、項目＜３－１＞で説明したアクチュエーター１００の構成を組み合わせて実施してもよい。つまり、実施の形態の構成と項目＜３－１＞で説明した構成は、適宜複合的に組み合わせて実施することができる。
　上述の実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することの無い範囲で、様々な形で実施することができる。
　上述の実施の形態では、項目＜１＞で説明した分光器を測定装置として用いる場合について述べたが、実施の形態の分光器を光源として用いてもよい。これにより、様々な波長ピークを持つ、小型の光源を実現できる。
　２０１６年４月１９日出願の特願２０１６－０８３８９１の日本出願に含まれる明細書、図面および要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
　本発明の分光器および測定装置は、例えば血液や尿、指、顔などの生体情報や、各種材料、食品、飲料などの測定対象の定性、定量などを分析するために用いることができるが、これらに限定されず様々なものに利用可能である。
　１、４０１　回折格子
　１０、１１、１２、１３、１４、５１０　磁石
　２０、５２０　固定部
　２１　枠体
　２１ａ　軸受
　２２、１２２、２２２－１、２２２－２　ヨーク
　３０、５３０　板バネ
　３１　外周部
　３２　内周部
　３３　腕部
　４０、４１、４２、１４０、５４０　空芯コイル
　４０ａ、４０ｂ　端子
　５０、５５０　ホルダ
　５１　ホルダ本体
　５２、５５２　回転軸
　５３、５５３　反射板
　５４、５５　突起
　６０　スペーサ
　７０、５７０　カバー
　８０、１８０、５８０　光学センサー
　９０、５９０　フレキシブルプリント基板
　１００、５００　アクチュエーター
　１５２　支点部材
　２００　分光器
　３００　分光器
　３１１、３１２　光源
　３２１、３２２　コリメートミラー
　３３０　フォーカスミラー
　３１１ａ、３１２ａ、３４１　スリット
　７００　測定装置
　７０１、７０４　ファイバー
　７０２、７０３　レンズ系
　７０５　受光素子
　７１０　測定対象配置部

Claims (8)

  1. 　互いに異なる波長の光を発光する複数の光源と、
    　回折格子を有し、当該回折格子を回転軸を中心に回転する１軸回転アクチュエーターと、
    　前記複数の光源と前記回折格子との間に設けられ、前記複数の光源からの光を平行光に変換しかつ前記複数の光源からの光を前記回折格子に同一の入射角で入射させる第１の光学系と、
    　前記回折格子からの出射光を集光する第２の光学系と、
    　を具備する分光器。
  2. 　前記第１の光学系は、コリメートレンズを含む、
    　請求項１に記載の分光器。
  3. 　前記１軸回転アクチュエーターは、
    　前記回折格子が取り付けられる載置面と、前記載置面と平行する回転軸と、を有するホルダと、
    　前記ホルダの前記回転軸を保持する軸受を有する固定部と、
    　前記固定部に固定される外周部と、前記ホルダに固定される内周部と、前記外周部と前記内周部とを接続する弾性を有する腕部と、からなる弾性部材と、
    　前記ホルダに設けられるコイルと、前記固定部に設けられる磁石とを有し、前記ホルダを前記回転軸を中心に回転させる駆動部と、
    　を具備する、
    　請求項１に記載の分光器。
  4. 　前記回折格子は、前記回転軸の軸方向の長さが、前記回転軸の軸方向と直交する方向の長さよりも長い、
    　請求項１に記載の分光器。
  5. 　前記回折格子は、長方形形状であり、長辺が前記回転軸の軸方向と平行であり、短辺が前記回転軸の軸方向と垂直である、
    　請求項４に記載の分光器。
  6. 　前記回折格子は、前記回転軸の軸方向と平行に格子が形成されている、
    　請求項１に記載の分光器。
  7. 　前記回折格子の前記回転軸の軸方向の長さは、前記回転軸の軸方向と直交する方向の長さの２倍以上である、
    　請求項１に記載の分光器。
  8. 　請求項１に記載の分光器と、
    　測定対象を保持し、前記分光器によって分光された光、或いは、前記分光器による分光前の前記複数の光源からの光を透過または反射して出射する位置に配置された測定対象配置部と、
    　前記測定対象配置部を透過または反射し、かつ分光された光を受光する受光素子と、
    　を具備する測定装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03218424A (ja) * 1989-09-12 1991-09-26 Advantest Corp 分光測定装置
JP2004286645A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Minolta Co Ltd 多波長光源装置
JP2009085947A (ja) * 2007-09-14 2009-04-23 Sanyo Electric Co Ltd ビーム照射装置
JP2014157015A (ja) * 2011-05-27 2014-08-28 Sanyo Electric Co Ltd ミラーアクチュエータおよびビーム照射装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03218424A (ja) * 1989-09-12 1991-09-26 Advantest Corp 分光測定装置
JP2004286645A (ja) * 2003-03-24 2004-10-14 Minolta Co Ltd 多波長光源装置
JP2009085947A (ja) * 2007-09-14 2009-04-23 Sanyo Electric Co Ltd ビーム照射装置
JP2014157015A (ja) * 2011-05-27 2014-08-28 Sanyo Electric Co Ltd ミラーアクチュエータおよびビーム照射装置

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