JP2019109374A - Optical module, spectrometry device, spectrometry method, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】光の波長に対する光の強度を精度良く検出する光モジュールを提供する。【解決手段】入射する光3の一部を通過し一部を反射する固定反射膜11と、固定反射膜11と対向して配置され、入射した光3の一部を通過し一部を反射する可動反射膜13と、固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させて固定反射膜11と可動反射膜13との間の反射部間距離15を変化させる間隔変更部39と、反射部間距離15を検出する間隔検出部29と、固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光して光3の強度を検出する受光素子24と、固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の波長と光3の強度との関係を演算する演算部53と、を備え、第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、演算部53は、反射部間距離15が光3の半波長である第1光70の強度と、反射部間距離15が光の半波長の2倍である第2光71の強度と、を用いる。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical module for accurately detecting the intensity of light with respect to a wavelength of light. SOLUTION: A fixed reflective film 11 that passes through a part of incident light 3 and reflects a part thereof, and a fixed reflective film 11 that is arranged to face the fixed reflective film 11 and passes through a part of the incident light 3 and reflects a part of the incident light 3. The space changing unit 39 and the reflecting unit are such that the movable reflecting film 13 is caused by natural vibration of the fixed reflecting film 11 and the movable reflecting film 13 to change the distance 15 between the reflecting portions between the fixed reflecting film 11 and the movable reflecting film 13. The interval detection unit 29 that detects the distance 15, the light receiving element 24 that receives the light 3 passing through the fixed reflective film 11 and the movable reflective film 13 and detects the intensity of the light 3, the fixed reflective film 11 and the movable reflective film. A calculation unit 53 for calculating the relationship between the wavelength of the light 3 passing through 13 and the intensity of the light 3 is provided, and when the second integer is an integer larger than the first integer, the calculation unit 53 is the distance between the reflection units. The intensity of the first light 70, in which 15 is a half wavelength of the light 3, and the intensity of the second light 71, in which the distance 15 between the reflecting portions is twice the half wavelength of the light, are used. [Selection diagram] Fig. 1
Description
本発明は、光モジュール、分光測定装置、分光測定方法及び電子機器に関するものである。 The present invention relates to an optical module, a spectrometer, a spectrometer method, and an electronic device.
第1反射部と第2反射部との間の反射部間距離を変更することで、通過光の波長を切り替えることが可能な波長可変干渉フィルターを備えた光モジュールが特許文献1に開示されている。それによると、分光測定装置は、測定対象物で反射された光を波長可変干渉フィルターに入射させ、波長可変干渉フィルターを通過した所定波長の光を検出する。波長可変干渉フィルターは対向する第1反射部と第2反射部とを備える。そして、第1反射部と第2反射部との間の反射部間距離を変更することで、波長可変干渉フィルターを通過する光の波長を切り替え、各波長の通過光の強度を検出できる。これにより、測定対象物の分光スペクトルを測定することができる。 Patent Document 1 discloses an optical module provided with a variable wavelength interference filter capable of switching the wavelength of passing light by changing the distance between the reflecting portions between the first reflecting portion and the second reflecting portion. There is. According to this, the spectrometry apparatus causes the light reflected by the measurement object to be incident on the variable wavelength interference filter, and detects the light of the predetermined wavelength that has passed through the variable wavelength interference filter. The variable wavelength interference filter comprises a first reflecting portion and a second reflecting portion facing each other. And the wavelength of the light which passes a wavelength variable interference filter can be switched by changing the distance between reflection parts between a 1st reflection part and a 2nd reflection part, and the intensity of the passage light of each wavelength can be detected. Thereby, the spectrum of the measurement object can be measured.
この分光測定装置では、波長可変干渉フィルターの反射部間距離を所望の値に調整した後に、通過光を検出している。しかし、反射部間距離を所望の値に維持するためには、波長可変干渉フィルターに高い駆動電圧を印加する必要がある。このため、分光測定装置における消費電力が大きくなっていた。 In this spectrometer, after adjusting the distance between the reflection parts of the variable wavelength interference filter to a desired value, the passing light is detected. However, in order to maintain the distance between the reflection portions at a desired value, it is necessary to apply a high drive voltage to the variable wavelength interference filter. For this reason, the power consumption in the spectrometer has been increased.
消費電力を低減する方法として第1反射部及び第2反射部の一方を共振させて固有振動で振動させる方法が考えられる。この方法では小さな力で安定した振動を行わせることができる。そして、光モジュールは1周期内で反射部間距離及び波長可変干渉フィルターを通過する光の強度を複数回検出する。 As a method of reducing power consumption, a method of resonating one of the first reflecting portion and the second reflecting portion and vibrating it by natural vibration can be considered. In this method, stable vibration can be performed with a small force. Then, the optical module detects the distance between the reflecting portions and the intensity of light passing through the variable wavelength interference filter a plurality of times within one cycle.
波長可変干渉フィルターを通過する光の半波長の整数倍が反射部間距離になっている。波長可変干渉フィルターを通過する光をバンドパスフィルター等で限定することにより、光の波長と強度との関係を検出できる。従って、固有振動を用いた光モジュールは消費電力を抑制して光スペクトルを検出できる。 An integral multiple of half wavelengths of light passing through the variable wavelength interference filter is a distance between the reflection portions. By limiting the light passing through the variable wavelength interference filter with a band pass filter or the like, the relationship between the light wavelength and the intensity can be detected. Therefore, the optical module using natural vibration can detect the light spectrum by suppressing the power consumption.
波長可変干渉フィルターを固有振動で振動させる。そして、第1反射部と第2反射部との間に電荷を蓄積させて、第1反射部と第2反射部との間の電圧を検出することにより反射部間距離を推定することができる。波長可変干渉フィルターを固有振動させるとき第1反射部と第2反射部との間の電圧が1周期内で速く変化するタイミングの場所と遅く変化するタイミングの場所とがある。電圧が速く変化するタイミングの場所では、反射部間距離の測定値のばらつきが大きくなるので推定精度が低下する。従って、光の波長に対する光の強度を精度良く検出する光モジュールが望まれていた。 The variable wavelength interference filter is vibrated by natural vibration. Then, charge can be accumulated between the first reflecting portion and the second reflecting portion, and the distance between the reflecting portions can be estimated by detecting the voltage between the first reflecting portion and the second reflecting portion. . When the variable wavelength interference filter is subjected to the natural oscillation, there are a place where the voltage between the first reflection part and the second reflection part changes rapidly within one cycle and a place where the voltage changes late. In the place of the timing where voltage changes rapidly, since the dispersion | variation in the measured value of distance between reflection parts becomes large, estimation accuracy falls. Therefore, an optical module that accurately detects the intensity of light with respect to the wavelength of light has been desired.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following modes or application examples.
[適用例1]
本適用例にかかる光モジュールであって、入射する光の一部を通過し一部を反射する第1反射部と、前記第1反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第2反射部と、前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させて前記第1反射部と前記第2反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、前記演算部は、前記反射部間距離が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いることを特徴とする。
Application Example 1
In an optical module according to the application example, a first reflecting portion that passes a part of incident light and reflects a part, and a portion of the incident light that is disposed to face the first reflecting portion. Between the reflecting portions which is the distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion by causing the second reflecting portion, which passes and reflects a part, to inherently vibrate the first reflecting portion and the second reflecting portion An interval changing unit that changes a distance, an interval detecting unit that detects the distance between the reflecting units, and a light receiving element that receives light passing through the first reflecting unit and the second reflecting unit to detect the intensity of the light An arithmetic operation unit for calculating the relationship between the wavelength of light passing through the first reflection unit and the second reflection unit and the intensity of the light, and the second integer is an integer larger than the first integer, The calculating unit is configured to calculate the intensity of the first light whose distance between the reflecting portions is the first integer multiple of the half wavelength of light, and between the reflecting portions. Away is characterized the intensity of the second light is the second integer multiple of the half wavelength of the light, the use of.
本適用例によれば、光モジュールは第1反射部及び第2反射部を備えている。第1反射部と第2反射部とは対向して配置されている。第1反射部及び第2反射部はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。第1反射部と第2反射部とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部が第1反射部と第2反射部との間の距離を変化させる。第1反射部と第2反射部との間の距離を反射部間距離とする。間隔検出部が反射部間距離を検出する。 According to this application example, the optical module includes the first reflecting portion and the second reflecting portion. The first reflecting portion and the second reflecting portion are disposed to face each other. The first reflecting portion and the second reflecting portion respectively transmit a part of incident light and reflect a part. The first reflecting portion and the second reflecting portion are disposed at a predetermined interval, and the interval changing portion changes the distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion. The distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion is taken as the distance between the reflecting portions. The interval detection unit detects the distance between the reflection units.
反射部間距離が半波長の整数倍と等しい光が第1反射部及び第2反射部を通過する。第2整数が第1整数より大きい整数とする。そして、反射部間距離が光の半波長の第1整数倍である光を第1光とし、反射部間距離が光の半波長の第2整数倍である光を第2光とする。第1反射部及び第2反射部を通過する光には第1光及び第2光が含まれる。 Light in which the distance between the reflecting portions is equal to an integral multiple of a half wavelength passes through the first reflecting portion and the second reflecting portion. Let the second integer be an integer greater than the first integer. Then, light in which the distance between the reflecting portions is a first integer multiple of a half wavelength of light is taken as a first light, and light in which the distance between the reflecting portions is a second integer multiple of a half wavelength of light is taken as second light. The light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion includes the first light and the second light.
受光素子が第1反射部及び第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する。そして、演算部は、第1光の強度と第2光の強度とを用いている。第1反射部及び第2反射部を通過する光の強度は第1光の方が第2光より強く検出される。この強度の違いは反射部間を進行する光の距離に差があるためと推測される。つまり、第1光の方が第2光より反射部間距離が短いので、反射部間を進行する間に光の強度が減衰し難いと推測される。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光は第2光より光の強度を精度良く測定できる。 The light receiving element receives the light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion to detect the intensity of the light. The calculation unit uses the intensity of the first light and the intensity of the second light. As for the intensity of light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion, the first light is detected stronger than the second light. It is presumed that this difference in intensity is due to the difference in the distance of light traveling between the reflecting portions. That is, since the distance between the reflecting portions is shorter in the first light than in the second light, it is presumed that the intensity of the light is not easily attenuated while traveling between the reflecting portions. The light with high intensity can measure the intensity more accurately than the light with low intensity. Therefore, the first light can measure the light intensity more accurately than the second light.
第1反射部及び第2反射部を固有振動させて間隔変更部が反射部間距離を変化させる。反射部間距離が変化するタイミングにおいて、反射部間距離が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。 The first reflector and the second reflector are caused to vibrate inherently, and the distance changer changes the distance between the reflectors. At the timing when the distance between the reflective portions changes, there is a timing when the speed at which the distance between the reflective portions changes changes is fast and the timing when the speed is slow. And, since the change of the wavelength of the passing light is fast in the part where the change speed of the distance between the reflection parts is fast, the variation of the measured value becomes large. Since the change of the wavelength of the passing light is slow at a place where the change speed of the distance between the reflection portions is slow, the variation of the measured value becomes small.
波長が同じ光における第1光と第2光とは反射部間距離が異なる。このため、波長が同じ光における第1光と第2光とでは反射部間距離の変化速度が異なることがある。従って、第1光において、反射部間距離の変化速度が速いとき、反射部間距離の変化速度が遅い第2光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュールは光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。 The first light and the second light in the light having the same wavelength are different in the distance between the reflecting portions. For this reason, the change speed of the distance between reflecting portions may be different between the first light and the second light in the light having the same wavelength. Therefore, in the first light, when the change speed of the distance between the reflection parts is fast, the calculation part calculates the light intensity by calculating the light intensity using the second light where the change speed of the distance between the reflection parts is slow. It can be calculated well. As a result, the optical module can accurately output the light intensity with respect to the light wavelength.
[適用例2]
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、前記演算部は、波長が400nm以上480nm未満の光の強度の演算に前記第2光を用いて、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に前記第1光を用いて、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算することを特徴とする。
Application Example 2
In the optical module according to the application example, the calculation unit uses the second light to calculate the intensity of light having a wavelength of 400 nm or more and less than 480 nm, and the calculation unit performs the calculation of the intensity of light having a wavelength of 480 nm or more and less than 700 nm. The relationship between the wavelength of the light passing through the first reflection unit and the second reflection unit and the intensity of the light is calculated using one light.
本適用例によれば、波長が400nm以上480nm未満の光の強度の演算に演算部は第2光を用いている。そして、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に演算部は第1光を用いている。波長が400nm以上700nm未満の光の強度を演算部は演算している。第1反射部及び第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係をスペクトルとする。演算部は可視光のスペクトルを演算することができる。波長が480nm未満の光の強度の演算に演算部は第2光を用いている。波長が480nm未満の光の強度の演算に第1光を用いるときには反射部間距離の変化速度が速いので、第1光に代えて第2光を用いることにより演算部は光の強度を精度良く演算することができる。 According to this application example, the calculation unit uses the second light to calculate the intensity of light having a wavelength of 400 nm or more and less than 480 nm. The calculation unit uses the first light to calculate the intensity of light with a wavelength of 480 nm or more and less than 700 nm. The calculation unit calculates the intensity of light having a wavelength of 400 nm or more and less than 700 nm. The relationship between the wavelength of light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion and the intensity of the light is taken as a spectrum. The computing unit can compute the spectrum of visible light. The calculation unit uses the second light to calculate the intensity of light having a wavelength of less than 480 nm. When the first light is used to calculate the intensity of light with a wavelength of less than 480 nm, the change speed of the distance between the reflecting portions is fast. Therefore, by using the second light instead of the first light, the calculation unit accurately measures the light intensity It can be calculated.
波長が480nm以上の光の強度の演算に演算部は第1光を用いている。第1光は第2光より光の強度が大きいので精度良く測定できる。そして、波長が480nm以上の光では反射部間距離の変化速度が速くないので、第1光を用いることにより光の強度を精度良く演算することができる。その結果、演算部は波長が400nm以上700nm未満の光の強度を精度良く演算することができる。 The calculation unit uses the first light to calculate the intensity of light having a wavelength of 480 nm or more. Since the intensity of light of the first light is larger than that of the second light, it can be measured accurately. And, in the light having a wavelength of 480 nm or more, since the change speed of the distance between the reflection portions is not fast, it is possible to calculate the intensity of the light with high accuracy by using the first light. As a result, the computing unit can compute the intensity of light having a wavelength of 400 nm or more and less than 700 nm with high accuracy.
[適用例3]
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、波長が400nm未満の光と波長が700nm以上の光が前記受光素子に照射されることを抑制するバンドパスフィルターを備えることを特徴とする。
Application Example 3
The optical module according to the application example is characterized by including a band pass filter for suppressing the light receiving element to be irradiated with light having a wavelength of less than 400 nm and light having a wavelength of 700 nm or more.
本適用例によれば、光モジュールはバンドパスフィルターを備えている。このバンドパスフィルターは、波長が400nm未満の光と波長が700nm以上の光が受光素子に照射されることを抑制する。従って、演算部が利用する第1光及び第2光以外の波長の光がスペクトルの演算に影響を与えることを抑制することができる。 According to this application example, the optical module includes the band pass filter. The band pass filter suppresses that the light receiving element is irradiated with light having a wavelength of less than 400 nm and light having a wavelength of 700 nm or more. Therefore, it is possible to suppress that the light of the wavelength other than the first light and the second light used by the calculation unit affects the calculation of the spectrum.
[適用例4]
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、前記間隔変更部は前記第1反射部及び前記第2反射部と連動し対向する2つの電極を備え、前記電極間に矩形波の電圧を反復して印加することを特徴とする。
Application Example 4
In the optical module according to the application example, the interval changing unit includes two electrodes that are interlocked and opposed to the first reflection unit and the second reflection unit, and a rectangular wave voltage is repeatedly applied between the electrodes. It is characterized by
本適用例によれば、間隔変更部は対向する2つの電極を備えている。そして、間隔変更部は電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。電極間に電圧を印加することにより電極間に静電気力が発生するので、反射部間距離を変化させることができる。そして、対向する2つの電極は第1反射部及び第2反射部と連動する。間隔変更部は電圧を反復して印加することにより、第1反射部及び第2反射部を固有振動させることができる。そして、電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、光モジュールを容易に製造することができる。 According to this application example, the space changer includes two opposing electrodes. Then, the interval changing unit repeatedly applies a rectangular wave voltage between the electrodes. By applying a voltage between the electrodes, an electrostatic force is generated between the electrodes, so the distance between the reflecting portions can be changed. And two opposing electrodes interlock | cooperate with a 1st reflection part and a 2nd reflection part. The interval changing unit can cause the first reflecting unit and the second reflecting unit to inherently vibrate by repeatedly applying a voltage. The voltage applied repeatedly between the electrodes is a rectangular wave. Since the rectangular wave is a waveform that can be formed with a simple circuit configuration of a single power supply and a switch circuit, the optical module can be easily manufactured.
[適用例5]
上記適用例にかかる光モジュールにおいて、所定の前記反射部間距離における前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の強度を前記演算部が前記受光素子から複数回入力して平均値を演算することを特徴とする。
Application Example 5
In the optical module according to the application example, the arithmetic unit inputs the intensity of light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion at a predetermined distance between the reflecting portions from the light receiving element multiple times, and the average value is obtained. To calculate.
本適用例によれば、所定の反射部間距離における第1反射部及び第2反射部を通過する光を受光素子が複数回受光する。間隔変更部が第1反射部及び第2反射部を固有振動させるので、受光素子は容易に所定の反射部間距離における第1反射部及び第2反射部を通過する光を複数回受光することができる。そして、受光素子は受光した光の強度を演算部に出力する。演算部は光の強度を複数回入力して平均値を演算する。従って、受光素子が受光した光の強度にばらつきがあるときにも光モジュールは平均値を出力することができる。その結果、光モジュールは光の強度のばらつきに影響を受け難い値を出力できる。 According to this application example, the light receiving element receives the light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion at a predetermined distance between the reflecting portions a plurality of times. Since the interval changing unit causes the first reflecting unit and the second reflecting unit to vibrate uniquely, the light receiving element can easily receive light passing through the first reflecting unit and the second reflecting unit at a predetermined distance between reflecting units multiple times Can. Then, the light receiving element outputs the intensity of the received light to the calculation unit. The arithmetic unit inputs the light intensity a plurality of times to calculate an average value. Therefore, even when the light intensity of the light received by the light receiving element varies, the optical module can output the average value. As a result, the optical module can output a value that is less susceptible to variations in light intensity.
[適用例6]
本適用例にかかる分光測定装置であって、一対の反射膜、及び、前記一対の反射膜の間の距離であるギャップ量を変更する静電アクチュエーターを有する波長可変干渉フィルターと、前記静電アクチュエーターに周期駆動電圧を印加するフィルター駆動部と、前記ギャップ量を検出し、検出した前記ギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、前記波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する受光部と、前記波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、前記演算部は、前記ギャップ量が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記ギャップ量が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いることを特徴とする。
Application Example 6
It is a spectrometry apparatus concerning this application example, Comprising: The variable-wavelength interference filter which has an electrostatic actuator which changes the gap amount which is a distance between a pair of reflecting films, and a pair of said reflecting films, The electrostatic actuator A filter drive unit that applies a periodic drive voltage, a gap detection unit that detects the gap amount, and outputs a gap detection signal corresponding to the detected gap amount, and receives light output from the variable wavelength interference filter A light receiving unit for outputting a light intensity detection signal corresponding to the light intensity of the received light; and an operation unit for calculating the relationship between the wavelength of light passing through the variable wavelength interference filter and the light intensity; When it is assumed that 2 integers are integers larger than the first integer, the calculation unit may calculate the intensity of the first light whose gap amount is the first integer multiple of the half wavelength of light, and The amount is characterized the intensity of the second light is the second integer multiple of the half wavelength of the light, the use of.
本適用例によれば、分光測定装置は波長可変干渉フィルター、フィルター駆動部、受光部及び演算部を備えている。波長可変干渉フィルターは一対の反射膜及び静電アクチュエーターを備えている。各反射膜はギャップ量の間隔をあけて配置されている。そして、各反射膜はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。静電アクチュエーターはギャップ量を変更する。ギャップ検出部がギャップ量を検出し、検出したギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力する。 According to this application example, the spectrometry apparatus includes the variable wavelength interference filter, the filter driver, the light receiver, and the calculator. The variable wavelength interference filter includes a pair of reflective films and an electrostatic actuator. Each reflective film is disposed at an interval of the gap amount. And each reflective film passes a part of light which injected, respectively, and reflects a part. The electrostatic actuator changes the gap amount. The gap detection unit detects a gap amount, and outputs a gap detection signal corresponding to the detected gap amount.
ギャップ量が半波長の整数倍と等しい光が一対の反射膜を通過する。第2整数が第1整数より大きい整数とする。そして、ギャップ量が光の半波長の第1整数倍である光を第1光とし、ギャップ量が光の半波長の第2整数倍である光を第2光とする。一対の反射膜を通過する光には第1光及び第2光が含まれる。 Light having a gap amount equal to an integral multiple of half wavelengths passes through the pair of reflective films. Let the second integer be an integer greater than the first integer. Then, light whose gap amount is a first integer multiple of a half wavelength of light is taken as a first light, and light whose gap amount is a second integer multiple of a half wavelength of light is taken as a second light. The light passing through the pair of reflection films includes the first light and the second light.
受光部が波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する。そして、演算部は波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。演算部は、第1光の強度と第2光の強度とを用いている。一対の反射膜を通過する光の強度は第1光の方が第2光より強い。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光は第2光より光の強度を精度良く測定できる。 The light receiving unit receives the light output from the variable wavelength interference filter, and outputs a light intensity detection signal corresponding to the intensity of the received light. Then, the computing unit computes the relationship between the wavelength of light passing through the variable wavelength interference filter and the intensity of the light. The computing unit uses the intensity of the first light and the intensity of the second light. The intensity of light passing through the pair of reflective films is stronger in the first light than in the second light. The light with high intensity can measure the intensity more accurately than the light with low intensity. Therefore, the first light can measure the light intensity more accurately than the second light.
静電アクチュエーターが一対の反射膜を固有振動させてギャップ量を変化させる。ギャップ量が変化するタイミングにおいて、ギャップ量が変化する速度が速い部分と遅い部分がある。そして、ギャップ量の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。ギャップ量の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。 The electrostatic actuator inherently vibrates the pair of reflective films to change the gap amount. At the timing when the amount of gap changes, there are a portion where the speed of the amount of gap change is fast and a portion where the speed is slow. And, in the portion where the change speed of the gap amount is fast, since the change of the wavelength of the passing light is fast, the variation of the measured value becomes large. Since the change of the wavelength of the passing light is slow where the change rate of the gap amount is slow, the variation of the measured value becomes small.
波長が同じ光における第1光と第2光ではギャップ量が異なる。このため、波長が同じ光における第1光と第2光とではギャップ量の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングが異なる。従って、第1光において、ギャップ量の変化速度が速いとき第2光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、分光測定装置は光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。 The amount of gap differs between the first light and the second light in the light having the same wavelength. For this reason, the timing at which the change speed of the gap amount is fast differs from the timing at which the change speed of the gap amount is fast in the first light and the second light in the light having the same wavelength. Therefore, in the first light, when the change speed of the gap amount is fast, the calculation unit can calculate the light intensity with high accuracy by calculating the light intensity using the second light. As a result, the spectrometer can accurately output the light intensity with respect to the light wavelength.
[適用例7]
本適用例にかかる電子機器は、上記に記載の光モジュールを備えたことを特徴とする。
Application Example 7
An electronic apparatus according to this application example is characterized by including the optical module described above.
本適用例によれば、電子機器は上記に記載の光モジュールを備えている。上記に記載の光モジュールはそれぞれ通過する光の波長に対する光の強度を精度良く出力できる。従って、電子機器は光の波長に対する光の強度を精度良く出力できる光モジュールを備えた電子機器とすることができる。 According to this application example, the electronic device includes the optical module described above. Each of the optical modules described above can output the intensity of the light with respect to the wavelength of the passing light with high accuracy. Therefore, the electronic device can be an electronic device provided with an optical module capable of accurately outputting the light intensity with respect to the wavelength of light.
[適用例8]
本適用例にかかる分光測定方法は、入射光の一部を通過し一部を反射する第1反射部と、前記第1反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第2反射部と、前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させて前記第1反射部と前記第2反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備えた光モジュールを用いた分光測定方法であって、前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させる振動工程と、前記反射部間距離及び前記受光素子が受光する光の強度を、前記第1反射部及び前記第2反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングするサンプリング工程と、第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、前記演算部が、前記反射部間距離が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いて前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算するスペクトル演算工程と、を含むことを特徴とする。
Application Example 8
In the spectrometry method according to this application example, a first reflection unit that transmits a part of incident light and reflects a part of the incident light, and the first reflection unit are disposed to face each other, and a part of incident light is transmitted. A second reflecting portion that reflects a portion, and the first reflecting portion and the second reflecting portion are naturally vibrated to provide a distance between the reflecting portions that is a distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion. An interval changing unit to be changed, an interval detecting unit for detecting the distance between the reflecting units, a light receiving element for receiving light passing through the first reflecting unit and the second reflecting unit to detect an intensity of the light; A spectroscopic measurement method using an optical module, comprising: an operation unit that calculates a relationship between the wavelength of light passing through a first reflection unit and the second reflection unit and the intensity of the light, the first reflection unit And a vibration step of causing the second reflection portion to vibrate inherently, a distance between the reflection portions, and light received by the light receiving element. A sampling step of sampling the intensity at a plurality of timings within a vibration period in which the first reflection unit and the second reflection unit are eigen-oscillated, and when the second integer is an integer greater than the first integer, the arithmetic unit An intensity of the first light whose distance between the reflecting portions is the first integer multiple of a half wavelength of light, and an intensity of a second light whose distance between the reflecting portions is the second integer multiple of a half wavelength of light And D. a spectrum calculation step of calculating a relation between the wavelength of light passing through the first reflection part and the second reflection part and the intensity of the light by using.
本適用例によれば、光モジュールは第1反射部、第2反射部、間隔変更部、間隔検出部、受光素子及び演算部を備えている。第1反射部と第2反射部とは対向して配置されている。第1反射部及び第2反射部はそれぞれ入射した光の一部を通過し一部を反射する。第1反射部と第2反射部とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部が第1反射部と第2反射部との間の距離を変化させる。第1反射部と第2反射部との間の距離を反射部間距離とする。間隔検出部が反射部間距離を検出する。受光素子が第1反射部及び第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する。そして、演算部が第1反射部及び第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。 According to this application example, the optical module includes the first reflecting unit, the second reflecting unit, the interval changing unit, the interval detecting unit, the light receiving element, and the computing unit. The first reflecting portion and the second reflecting portion are disposed to face each other. The first reflecting portion and the second reflecting portion respectively transmit a part of incident light and reflect a part. The first reflecting portion and the second reflecting portion are disposed at a predetermined interval, and the interval changing portion changes the distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion. The distance between the first reflecting portion and the second reflecting portion is taken as the distance between the reflecting portions. The interval detection unit detects the distance between the reflection units. The light receiving element receives the light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion to detect the intensity of the light. Then, the computing unit computes the relationship between the wavelength of light passing through the first reflecting unit and the second reflecting unit and the intensity of the light.
振動工程では間隔変更部が第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させて反射部間距離を変化させる。そして、サンプリング工程では、間隔検出部が検出する反射部間距離をサンプリングし、受光素子が受光する光の強度をサンプリングする。このサンプリングは第1反射部及び第2反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングで行われる。 In the vibration process, the interval changing unit inherently vibrates the first reflecting unit and the second reflecting unit to change the distance between the reflecting units. Then, in the sampling step, the distance between the reflection portions detected by the interval detection portion is sampled, and the intensity of the light received by the light receiving element is sampled. This sampling is performed at a plurality of timings within a vibration period in which the first reflection portion and the second reflection portion naturally vibrate.
反射部間距離が半波長の整数倍と等しい光が第1反射部及び第2反射部を通過する。第2整数が第1整数より大きい整数とする。そして、反射部間距離が光の半波長の第1整数倍である光を第1光とし、反射部間距離が光の半波長の第2整数倍である光を第2光とする。第1反射部及び第2反射部を通過する光には第1光及び第2光が含まれる。 Light in which the distance between the reflecting portions is equal to an integral multiple of a half wavelength passes through the first reflecting portion and the second reflecting portion. Let the second integer be an integer greater than the first integer. Then, light in which the distance between the reflecting portions is a first integer multiple of a half wavelength of light is taken as a first light, and light in which the distance between the reflecting portions is a second integer multiple of a half wavelength of light is taken as second light. The light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion includes the first light and the second light.
スペクトル演算工程では演算部が第1反射部及び第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する。演算部は、第1光の強度と第2光の強度とを用いている。第1反射部及び第2反射部を通過する光の強度は第1光の方が第2光より強い。そして、強度の強い光は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光は第2光より光の強度を精度良く測定できる。 In the spectrum calculation step, the calculation unit calculates the relationship between the wavelength of light passing through the first reflection unit and the second reflection unit and the light intensity. The computing unit uses the intensity of the first light and the intensity of the second light. The intensity of light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion is stronger in the first light than in the second light. The light with high intensity can measure the intensity more accurately than the light with low intensity. Therefore, the first light can measure the light intensity more accurately than the second light.
反射部間距離が変化するタイミングにおいて、反射部間距離が変化する速度が速い部分と遅い部分がある。そして、反射部間距離の変化速度が速い部分では通過する光の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離の変化速度が遅い場所では通過する光の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。 At the timing when the distance between the reflective portions changes, there are a portion where the speed between the reflective portions changes is fast and a portion where the speed is slow. And, since the change of the wavelength of the passing light is fast in the part where the change speed of the distance between the reflection parts is fast, the variation of the measured value becomes large. Since the change of the wavelength of the passing light is slow at a place where the change speed of the distance between the reflection portions is slow, the variation of the measured value becomes small.
波長が同じ光における第1光と第2光とは反射部間距離が異なる。このため、波長が同じ光における第1光と第2光とでは反射部間距離の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングが異なる。従って、第1光において、反射部間距離の変化速度が速いとき第2光を用いて光の強度を演算することにより、演算部は光の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュールは光の波長に対する光の強度を精度良く出力することができる。 The first light and the second light in the light having the same wavelength are different in the distance between the reflecting portions. For this reason, the timing at which the change speed of the distance between the reflection portions is fast differs from the timing at which the change speed between the reflection portions is fast for the first light and the second light in light having the same wavelength. Therefore, in the first light, when the change speed of the distance between the reflection parts is fast, the calculation part can calculate the light intensity with high accuracy by calculating the light intensity using the second light. As a result, the optical module can accurately output the light intensity with respect to the light wavelength.
以下、実施形態について図面に従って説明する。
尚、各図面における各部材は、各図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各部材毎に縮尺を異ならせて図示している。
Hereinafter, embodiments will be described according to the drawings.
In addition, in order to make each member in each drawing into a size that can be recognized in each drawing, each member is illustrated with different scales.
(第1の実施形態)
本実施形態では、分光測定装置と、この分光測定装置を用いて分光測定する分光測定方法との特徴的な例について、図に従って説明する。第1の実施形態にかかわる分光測定装置について図1〜図3に従って説明する。図1は、分光測定装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、分光測定装置1は被測定物2に光3を照射する光源4を備えている。分光測定装置1において、光源4を含まない部分が光モジュール1aになっている。従って、分光測定装置1は光モジュール1aと光源4等から構成されている。
First Embodiment
In the present embodiment, characteristic examples of a spectrometry device and a spectrometry method of performing spectrometry using this spectrometry device will be described with reference to the drawings. The spectrometer according to the first embodiment will be described according to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a spectrometry apparatus. As shown in FIG. 1, the spectrometer 1 includes a light source 4 for irradiating the
光源4はハロゲンランプやLED(Light Emitting Diode)等で構成され、測定する範囲の波長の光3を射出する。測定する波長の範囲は特に限定されないが本実施形態では、例えば、400nm〜700nmに設定している。光源4の発光スペクトルは平坦であるのが好ましい。被測定物2は分光測定をする対象物であり、被測定物2の種類は特に限定されない。
The light source 4 is composed of a halogen lamp, an LED (Light Emitting Diode), or the like, and emits
分光測定装置1は他にもバンドパスフィルター5、波長可変干渉フィルター6及び受光部としての受光器7を備えている。被測定物2で反射した光3の一部はバンドパスフィルター5、波長可変干渉フィルター6の順に通過して受光器7を照射する。
The spectrometer 1 further includes a
バンドパスフィルター5は波長が400nm未満の光3と波長が700nm以上の光3が受光器7に照射されることを抑制する光学部品である。分光測定装置1が分光する光3の波長は400nm以上700nm未満である。バンドパスフィルター5は分光する範囲外の波長の光3が通過することを抑制することにより、不要な波長の光3の影響を抑制する。バンドパスフィルター5では光透過性の基板上に蒸着法等で成膜された膜が形成されている。膜の材質と膜厚により通過する光3の波長が限定される。
The
波長可変干渉フィルター6は通過する光3の波長を限定する光学部品である。波長可変干渉フィルター6は固定基板8と可動基板9とを備えている。固定基板8及び可動基板9の材質は光透過性のある材質であれば良く、例えば、ケイ酸ガラスや、水晶等を用いることができる。固定基板8と可動基板9とは接合膜10により接合されている。接合膜10は固定基板8と可動基板9とを接合するときに用いられる膜である。接合膜10には例えば、シロキサンを主成分とするプラズマ重合膜等により構成された膜を用いることができる。
The variable
固定基板8には第1反射部及び反射膜としての固定反射膜11と電極としての固定電極12とが設置されている。固定反射膜11は入射する光3の一部を通過し一部を反射する。また、可動基板9には第2反射部及び反射膜としての可動反射膜13と電極としての可動電極14とが設置されている。可動反射膜13は入射した光3の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜11と可動反射膜13とは互いに対向して配置され、反射膜の対となっている。一対の反射膜である固定反射膜11と可動反射膜13との間の距離をギャップ量としての反射部間距離15とする。尚、一対の反射膜である固定反射膜11と可動反射膜13との間の距離を一対の反射膜である固定反射膜11と可動反射膜13との間の間隔ともいう。
The fixed
固定基板8は四角形の板状になっている。固定基板8の中央には円柱状に突出する反射膜設置部16が設置されている。この反射膜設置部16を囲んで円環状に凹んだ電極設置溝17が設置されている。電極設置溝17の周囲には図中上方向に突出する第1接合部18が設置されている。第1接合部18は可動基板9と接合する部位である。固定基板8は厚みが例えば500μm〜1000μmに形成されたガラス基材を加工することで形成されている。
The fixed
反射膜設置部16の図中上方向側の面には固定反射膜11が設置されている。固定反射膜11の材質には、例えば、Ag等の金属膜や、Ag合金等、導電性の合金膜等の導電性の反射膜が用いられる。固定反射膜11は、反射部間距離15に応じた静電容量を検出するための容量検出電極としても機能する。固定反射膜11には高屈折層及び低屈折層を積層した誘電体多層膜を用いてもよい。この場合、例えば誘電体多層膜の最下層または表層に導電性の金属合金膜が形成することで、固定反射膜11を容量検出電極として機能させることができる。
The fixed
他にも、固定反射膜11は金属膜に重ねて透明な導電性ある材質を設置しても良い。透明な導電性ある材質にはITO(Indium Tin Oxide)、IGO(Indium−gallium oxide)、ICO(indium−doped cadmium oxide)等の材質を用いることができる。本実施形態では例えば固定反射膜11の材質にITOが用いられている。
In addition, the fixed
電極設置溝17には固定電極12が設置されている。固定電極12の形状は円環状になっている。固定電極12の材質は導電性があり成膜し易い材質であれば良く特に限定されない。本実施形態では、例えば、固定電極12の材質にITOを用いている。固定電極12の材質には他にもTiW膜等の金属膜を用いることができる。
The fixed
可動基板9の図中上側の面には中央を囲む円環状の溝21が設置されている。溝21に囲まれた円柱状の部分を可動部22とする。可動部22は固定基板8の反射膜設置部16と対向して配置されている。溝21の部分では可動基板9の厚みが薄くなっているので変形し易くなっている。従って、可動部22は容易に図中上下方向に移動することが可能になっている。可動基板9は、厚みが例えば300μm〜1000μmに形成されたガラス基材に平面研磨等の加工を施して形成されている。
An
可動部22の図中下側の面には可動反射膜13が設置されている。可動反射膜13の材質は固定反射膜11と同じ材質が用いられている。そして、可動反射膜13は反射部間距離15に応じた静電容量を検出するための容量検出電極としても機能する。
A movable reflection film 13 is provided on the lower surface of the movable portion 22 in the drawing. The material of the movable reflective film 13 is the same as that of the fixed
可動電極14は可動反射膜13の周囲に設置され、固定電極12と同じく平面形状が円環状になっている。可動電極14は固定電極12と対向する場所に設置されている。固定電極12と可動電極14との間に電圧を印加するとき、固定電極12と可動電極14との間には静電気による静電気力が生じる。そして、固定基板8及び可動基板9は静電気力により可動基板9の溝21の部分が変形して固定電極12と可動電極14との距離が変化するアクチュエーターになっている。固定電極12と可動電極14との距離が変化するとき反射部間距離15が変化する。固定電極12の材質には可動電極14の材質と同じ材質が用いられている。
The movable electrode 14 is disposed around the movable reflective film 13 and has an annular planar shape like the fixed
このように、固定基板8、可動基板9、固定電極12及び可動電極14等により静電アクチュエーター23が構成されている。波長可変干渉フィルター6の静電アクチュエーター23は反射部間距離15を変更する。反射部間距離15が変更することにより、波長可変干渉フィルター6は反射部間距離15に応じた波長の光3を通過させることができる。
Thus, the
波長可変干渉フィルター6の図中上側には受光器7が設置されている。受光器7は受光素子24を備えている。受光素子24は固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光して光3の強度を検出する。そして、受光器7は波長可変干渉フィルター6から出力された光3を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する。
A
分光測定装置1は分光測定装置1を制御する制御装置25を備えている。制御装置25は制御部26、光源駆動部27、データ変換部28、ギャップ検出部としての間隔検出部29、フィルター駆動部としてのアクチュエーター駆動部30等を備えている。制御部26は光源駆動部27、間隔検出部29、アクチュエーター駆動部30等を制御し、入力したデータを用いて光3のスペクトルを演算する。
The spectrometer 1 includes a
光源駆動部27は制御部26及び光源4と電気的に接続されている。光源駆動部27は制御部26の指示信号に従って光源4の点灯及び消灯を行う。他にも、被測定物2で反射する光3の強度が適切になるように、光源4が照射する光3の強度を制御する。
The light
データ変換部28は制御部26、間隔検出部29及び受光器7と電気的に接続されている。データ変換部28は受光器7が出力する電圧信号を入力する。そして、データ変換部28は入力した電圧信号のノイズを低減させる。さらに、データ変換部28は電圧信号をデジタルデータに変換して制御部26に出力する。
The
間隔検出部29はデータ変換部28、固定反射膜11及び可動反射膜13と電気的に接続されている。間隔検出部29は固定反射膜11と可動反射膜13との間の電圧をサンプリングして、データ変換部28に出力する。固定反射膜11と可動反射膜13との間の電圧をギャップ検出信号としての間隔検出部出力電圧とする。データ変換部28は間隔検出部29が出力する電圧信号を入力する。そして、データ変換部28は入力した電圧信号のノイズを低減させる。さらに、データ変換部28は電圧信号をデジタルデータに変換して制御部26に出力する。制御部26には間隔検出部出力電圧を示すデータが入力される。このように、間隔検出部29は反射部間距離15を検出し、検出した反射部間距離15に対応する間隔検出部出力電圧を出力する。
The
アクチュエーター駆動部30は制御部26、固定電極12及び可動電極14と電気的に接続されている。アクチュエーター駆動部30は制御部26からの制御信号に基づいて、固定電極12及び可動電極14に対し、駆動信号を出力する。駆動信号の波形は特に限定されないが、本実施形態では例えば、矩形波のパルス電圧であり、そのピーク電圧は5V以下になっている。駆動信号は周期駆動する電圧信号である。このように、アクチュエーター駆動部30は静電アクチュエーター23に周期駆動電圧を印加する。印加された周期駆動電圧により固定反射膜11及び可動反射膜13が固有振動する。このように、静電アクチュエーター23は固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させて反射部間距離15を変化させる。
The
静電アクチュエーター23及びアクチュエーター駆動部30等により間隔変更部39が構成されている。間隔変更部39は固定反射膜11及び可動反射膜13と連動し対向する固定電極12及び可動電極14を備える。そして、アクチュエーター駆動部30は、固定電極12と可動電極14との電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。アクチュエーター駆動部30は電圧を反復して印加することにより、固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させる。そして、固定電極12と可動電極14との電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、分光測定装置1を容易に製造することができる。尚、アクチュエーター駆動部30は、インバーター回路等を含み、駆動信号の周波数を変更することが可能になっている。
A gap changing unit 39 is configured by the
制御部26は間隔検出部29及びデータ変換部28から反射部間距離15に対応するデータを入力する。そして、制御部26は受光器7及びデータ変換部28から波長可変干渉フィルター6を通過した光3の強度に対応するデータを入力する。制御部26は反射部間距離15を制御して波長可変干渉フィルター6を通過する光3の波長と光強度とのデータを収集する。そして、分光測定装置1は被測定物2で反射する光3のスペクトルを演算する。
The
図2は受光器、間隔検出部及びデータ変換部の構成を説明するための図である。図2に示すように、受光器7は、受光素子24、電流電圧変換回路31及び増幅回路32等により構成されている。受光素子24はフォトダイオード等の光電変換素子である。受光素子24は波長可変干渉フィルター6を通過した光を受光し、受光した光の強度に応じた電流信号を電流電圧変換回路31に出力する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the light receiver, the interval detection unit, and the data conversion unit. As shown in FIG. 2, the
電流電圧変換回路31はオペアンプ、抵抗及びコンデンサー等により構成されている。電流電圧変換回路31は受光素子24から電流信号を入力し、この電流信号を電圧信号に変換する。そして、変換した電圧信号を増幅回路32に出力する。増幅回路32は、プログラマブルゲインアンプである。電流電圧変換回路31の出力が所望のダイナミックレンジになるように、増幅回路32はゲインを可変して増幅する。増幅回路32は電流電圧変換回路31から出力された電圧信号を入力して増幅し、光強度検出信号としてデータ変換部28に出力する。
The current-
データ変換部28には第1ローパスフィルター33、第2ローパスフィルター34、ADコンバーター35(Analog Digtal)等が設置されている。第1ローパスフィルター33、第2ローパスフィルター34はオペアンプ、抵抗及びコンデンサー等により構成されている。そして、第1ローパスフィルター33、第2ローパスフィルター34は信号に含まれる高周波成分を減衰させる。
The
ADコンバーター35は2つの入力ポートを備えている。ADコンバーター35は2つの入力ポートから入力するデータを同時にサンプリングすることができる。ADコンバーター35の入力ポートの1つは受光器7からの光強度検出信号を入力する。ADコンバーター35の入力ポートの1つは間隔検出部29から間隔検出部出力電圧を示す信号を入力する。ADコンバーター35は、制御部26からサンプリング信号を入力する。AD変換処理を行うときにはサンプリング信号を用いる。そして、アナログ信号である間隔検出部出力電圧及び光強度検出信号に対しADコンバーター35は同時にAD変換処理を行う。
The
第1ローパスフィルター33は増幅回路32及びADコンバーター35と電気的に接続されている。第1ローパスフィルター33は増幅回路32から光強度検出信号を入力する。そして、光強度検出信号に含まれるノイズを低減する。このノイズには受光器7で付加されたノイズも含まれている。第1ローパスフィルター33はノイズが低減された光強度検出信号をADコンバーター35に出力する。ADコンバーター35は光強度検出信号をデジタルデータに変換して制御部26に出力する。
The first
第2ローパスフィルター34は間隔検出部29及びADコンバーター35と電気的に接続されている。第2ローパスフィルター34は間隔検出部29から間隔検出部出力電圧を示す信号を入力する。そして、第2ローパスフィルター34は間隔検出部出力電圧を示す信号に含まれるノイズを低減する。このノイズには間隔検出部29で付加されたノイズも含まれている。第2ローパスフィルター34はノイズが低減された間隔検出部出力電圧を示す信号をADコンバーター35に出力する。ADコンバーター35は間隔検出部出力電圧を示す信号をデジタルデータに変換して制御部26に出力する。
The second
図3は制御部の構成を示す電気ブロック図である。図3において、制御部26はプロセッサーとして各種の演算処理を行うCPU36(中央演算処理装置)と、各種情報を記憶する記憶部としてのメモリー37を備えている。光源駆動部27、アクチュエーター駆動部30、データ変換部28、間隔検出部29、入力装置38及び表示装置41は入出力インターフェイス42及びデータバス43を介してCPU36に接続されている。
FIG. 3 is an electrical block diagram showing the configuration of the control unit. In FIG. 3, the
入力装置38は操作者がCPU36に指示命令や測定条件を入力する装置である。入力装置38はキーボード、タッチパネル等の装置である。タッチパネルは表示装置41の表面に設置された透明なシート状のスイッチである。表示装置41には液晶表示装置、有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プラズマディスプレイ、表面電界ディスプレイを用いることができる。表示装置41には測定の状況や測定結果等が表示される。
The
メモリー37は、RAM、ROM等といった半導体メモリーや、ハードディスクといった外部記憶装置を含む概念である。メモリー37は分光測定装置1の動作の制御手順や距離測定の演算手順が記述されたプログラム44を記憶する。他にも、メモリー37は測定した反射部間距離15のデータである間隔データ45を記憶する。他にも、メモリー37は反射部間距離15のデータを波長に変換するデータである波長変換テーブルデータ46を記憶する。波長変換テーブルデータ46には間隔検出部出力電圧を反射部間距離15に変換するテーブルが含まれている。さらに、波長変換テーブルデータ46には間隔検出部出力電圧を波長に変換するテーブルが含まれている。他にも、メモリー37は受光器7が検出する光3の強度のデータである光強度データ47を記憶する。他にも、メモリー37はCPU36が演算する光3のスペクトルのデータであるスペクトルデータ48を記憶する。他にも、メモリー37はCPU36のためのワークエリアやテンポラリーファイル等として機能する記憶領域やその他各種の記憶領域を備える。
The
CPU36は、メモリー37内に記憶されたプログラム44に従って光源4、波長可変干渉フィルター6及び受光器7を制御する。CPU36は波長可変干渉フィルター6を通過して受光器7が検出した光3の強度のデータを用いて光3のスペクトルを演算して表示装置41に表示するものである。プログラム44が動作するCPU36は具体的な機能実現部として光源制御部49を有する。光源制御部49は光源駆動部27に制御信号を出力して光源駆動部27に光源4を駆動させる。そして、光源制御部49は光源4の点灯、消灯及び光源4が照射する光3の強度を制御する。
The
他にも、CPU36はアクチュエーター制御部50を有する。アクチュエーター制御部50はアクチュエーター駆動部30に制御信号を出力してアクチュエーター駆動部30に静電アクチュエーター23を駆動させる。そして、アクチュエーター制御部50は静電アクチュエーター23の作動開始、作動停止、振幅、振動周期の調整の制御を行う。
In addition, the
他にも、CPU36は間隔測定制御部51を有する。間隔測定制御部51は間隔検出部29に制御信号を出力して間隔検出部29の動作を制御する。間隔検出部29が間隔検出部出力電圧を検出してデータ変換部28がデジタルデータに変換する。データ変換部28はタイマーを備えている。そして、データ変換部28は固定反射膜11と可動反射膜13との間の電圧を示すデータと測定時刻とのデータを間隔測定制御部51に出力する。間隔測定制御部51は変換したデータ及び測定時刻のデータを入力して間隔データ45としてメモリー37に記憶する。
In addition, the
他にも、CPU36は光強度測定制御部52を有する。受光器7が受光した光3の強度を検出してデータ変換部28がデジタルデータに変換する。そして、データ変換部28は受光器7が受光した光3の強度を示すデータと測定時刻とのデータを光強度測定制御部52に出力する。光強度測定制御部52は変換したデータ及び測定時刻のデータを入力して光強度データ47としてメモリー37に記憶する。
Besides, the
他にも、CPU36は演算部53を有する。演算部53は入力したデータを用いて波長可変干渉フィルター6の固定反射膜11及び可動反射膜13を透過する光3の波長と光3の強度との関係を演算する。この光3の波長と光3の強度との関係がスペクトルに相当する。演算部53は光強度演算部54を備える。光強度演算部54は同時刻に測定された間隔検出部出力電圧を示すデータと受光器7が検出した光強度を示すデータとを組み合わせてデータ配列にする。このデータ配列では間隔検出部出力電圧を示すデータと受光器7が検出した光強度を示すデータとが時系列に並んだデータになっている。
In addition, the
間隔検出部出力電圧は所定の周期で反復される。反射部間距離15が最も小さくなるとき間隔検出部出力電圧が極大になる。光強度演算部54は間隔検出部出力電圧が極大になる時を基準にしてデータ配列を形成する。データ配列では間隔検出部出力電圧を示すデータが極大値から減少して極小値になり、極小値から増加して極大値になる間の1周期分のデータが1つのデータ配列になっている。従って、データ配列の個数は測定期間中に波長可変干渉フィルター6が振動した回数となる。
The interval detector output voltage is repeated at a predetermined cycle. When the
他にも、演算部53は平均値演算部55を備える。平均値演算部55は複数のデータ配列の平均を演算する。データ配列にはn個の間隔検出部出力電圧のデータとn個の光強度を示すデータが含まれるとする。測定期間中に波長可変干渉フィルター6が振動した回数をm回とする。このとき、データ配列の個数はm個である。
Besides, the
iを整数として、1つのデータ配列内において間隔検出部出力電圧のデータのi番目の値をXiとする。光強度を示すデータのi番目の値をYiとする。iは1からnの範囲内の数字である。jを整数としてm個のデータ配列を測定順に並べたとき順番をjで示す。jは1からmの範囲内の数字である。 Let i be an integer, and let the i-th value of the data of the interval detection unit output voltage in one data array be Xi. The i-th value of data indicating light intensity is taken as Yi. i is a number in the range of 1 to n. When j is an integer and m data arrays are arranged in the order of measurement, the order is indicated by j. j is a number in the range of 1 to m.
j番目のデータ配列におけるXiをXijとする。j番目のデータ配列におけるYiをYijとする。そして、Xi1+Xi2+・・・+Ximの演算値をmで除算した値を平均Xiとする。iを1から順に並べたとき、Xiの配列は時系列の配列になる。同様に、Yi1+Yi2+・・・+Yimの演算値をmで除算した値を平均Yiとする。Yiの配列は時系列の配列になる。平均Xi及び平均Yiを組み合わせた配列を平均データ配列とする。平均値演算部55は平均データ配列を演算する。
Let Xi in the j-th data array be Xij. Let Yi in the j-th data array be Yij. Then, a value obtained by dividing the operation value of Xi1 + Xi2 +... + Xim by m is taken as an average Xi. When i is arranged in order from 1, the array of Xi is an array of time series. Similarly, a value obtained by dividing the operation value of Yi1 + Yi2 +... + Yim by m is taken as an average Yi. The array of Yi is an array of time series. An array combining the average Xi and the average Yi is taken as an average data array. The
Xiは所定の反射部間距離15に対応するデータである。そして、Yiは固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光の強度に対応するデータである。そして、平均値演算部55は所定の反射部間距離15における固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の強度をCPU36が受光素子24から複数回入力して平均値演算部55が平均値を演算する。
Xi is data corresponding to a predetermined
他にも、演算部53はスペクトル演算部56を備える。スペクトル演算部56は平均データ配列を用いてスペクトルを演算する。このとき、スペクトル演算部56は波長変換テーブルデータ46を用いて間隔検出部出力電圧のデータを光3の波長に変換する。そして、光3の波長を周波数に変換する。次に、光3の周波数に対する光3の強度の関係を演算することにより光3の周波数に対する光3の強度の分布を示すスペクトルを算出する。
Besides, the
他にも、CPU36は図示しない機能部を有し、例えば、演算結果のスペクトルを表示装置41に表示する制御を行う。他にも、CPU36は装置の状態の表示や測定に関する情報を表示装置41に表示する制御を行う。
In addition, the
次に上述した分光測定装置1が行う分光測定方法について図4〜図13にて説明する。図4は、測定方法のフローチャートである。図4のフローチャートにおいて、ステップS1、ステップS2及びステップS3が並行して行われる。ステップS1は振動工程に相当する。この工程は固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させる工程である。次にステップS4に移行する。ステップS2は光照射工程である。この工程は、光源4が光3を被測定物2に照射する工程である。次にステップS4に移行する。ステップS3はサンプリング工程である。この工程は、反射部間距離15及び受光素子24が受光する光3の強度を、固定反射膜11及び可動反射膜13が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする工程である。この工程では、所定の回数の振動が行われる。そして、ステップS3が継続する間はステップS1及びステップS2も行われる。次にステップS4に移行する。
Next, the spectrometry method which the spectrometry apparatus 1 mentioned above performs is demonstrated with FIGS. 4-13. FIG. 4 is a flowchart of the measurement method. In the flowchart of FIG. 4, step S1, step S2 and step S3 are performed in parallel. Step S1 corresponds to a vibration process. This step is a step of causing the fixed
ステップS4は平均化工程である。この工程は、平均値演算部55が平均データ配列を演算する工程である。次にステップS5に移行する。ステップS5はスペクトル演算工程である。この工程は、スペクトル演算部56が光3の周波数や波長に対する光3の強度分布を演算する工程である。以上の工程により、分光測定の工程が終了する。
Step S4 is an averaging process. This process is a process in which the average
図5〜図13は分光測定方法を説明するための図である。次に、図1、図5〜図13を用いて、図4に示したステップと対応させて測定方法を詳細に説明する。図5はステップS1の振動工程及びステップS3のサンプリング工程に対応する図である。図5において、横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は電圧及び反射部間距離15を示す。電圧は図中上側が下側より大きな電圧になっている。反射部間距離15は図中上側が下側より長い距離になっている。
5 to 13 are diagrams for explaining the spectrometry method. Next, the measurement method will be described in detail in correspondence with the steps shown in FIG. 4 using FIGS. 1 and 5 to 13. FIG. 5 is a diagram corresponding to the vibration process of step S1 and the sampling process of step S3. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the passage of time, and the time shifts from left to right in the drawing. The vertical axis shows the voltage and the
駆動電圧推移線57はアクチュエーター駆動部30が固定電極12と可動電極14との間に印加する駆動信号の電圧波形を示している。駆動電圧推移線57に示すように駆動信号の電圧波形は矩形波のパルス電圧であり、駆動信号のピーク電圧は5V以下になっている。そして、駆動信号の周波数は静電アクチュエーター23の固有振動数と同じになっている。これにより、波長可変干渉フィルター6は5V以下の電圧で振動することが可能になっている。
A drive
反射部間距離推移線58は反射部間距離15の推移を示している。反射部間距離推移線58が示すように、反射部間距離15の周期は駆動電圧推移線57の周期と同じ周期になっている。そして、反射部間距離推移線58は正弦波に近い曲線になっている。固定電極12と可動電極14との間に電圧が印加されるとき反射部間距離15が小さくなる。固定電極12と可動電極14との間に電圧が印加されないとき反射部間距離15が大きくなる。
The inter-reflector
駆動信号の印加を開始したときには反射部間距離推移線58の振幅は小さく、徐々に増加する。そして、所定時間経た後では反射部間距離推移線58の振幅が安定する。ステップS3のサンプリング工程は反射部間距離推移線58の振幅が安定した後で行われる。固定反射膜11及び可動反射膜13の振動は複数回行われる。駆動電圧推移線57及び反射部間距離推移線58は振動の一部分を示している。
When the application of the drive signal is started, the amplitude of the inter-reflector
ステップS2の光照射工程では図1に示すように、光源4から被測定物2に向けて光3が照射される。被測定物2で反射した光3の一部はバンドパスフィルター5を通過する。波長が400nm以上700nm未満の光3をバンドパスフィルター5は通過させる。バンドパスフィルター5を通過した光3は波長可変干渉フィルター6の固定反射膜11及び可動反射膜13に向かって進行する。そして、特定の波長の光3が波長可変干渉フィルター6を通過して受光器7の受光素子24を照射する。
In the light irradiation process of step S2, as shown in FIG. 1,
図5〜図8はステップS3のサンプリング工程に対応する図である。ステップS3において、間隔検出部29が間隔検出部出力電圧を出力する。間隔検出部出力電圧は固定反射膜11と可動反射膜13との間の電圧である。そして、間隔検出部29が反射部間距離15を、固定反射膜11及び可動反射膜13が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする。間隔検出部29は反射部間距離15を直接サンプリングできないので、反射部間距離15と相関のある間隔検出部出力電圧をサンプリングする。ステップS1では固定反射膜11及び可動反射膜13の振動は複数回行われる。そして、ステップS3でも所定の回数分の振動に対応するデータがサンプリングされる。
5-8 is a figure corresponding to the sampling process of step S3. In step S3, the
図5において、間隔検出部出力電圧推移線61は間隔検出部出力電圧の推移を示す。反射部間距離15の値が小さいとき、間隔検出部出力電圧推移線61の値が大きく、変化が急激になる。反射部間距離15の値が大きいとき、間隔検出部出力電圧推移線61の値が小さく、変化が緩やかになる。
In FIG. 5, the interval detection unit output
図6は間隔検出部出力電圧と反射部間距離との関係を示す図である。図6において、横軸は間隔検出部出力電圧を示し、図中右側が左側より大きな電圧になっている。縦軸は反射部間距離15を示し、図中上側が下側より長い距離になっている。そして、相関線62が示すように、間隔検出部出力電圧と反射部間距離15とは反比例の関係の関係にある。固定反射膜11及び可動反射膜13は電荷を有する静電容量として機能する。このとき、間隔検出部出力電圧は反射部間距離15と反比例の関係になることが知られている。このように、間隔検出部出力電圧は反射部間距離15と相間がある。従って、間隔検出部出力電圧は反射部間距離15を検出するのに用いられる信号になっている。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the interval detection unit output voltage and the distance between the reflection units. In FIG. 6, the horizontal axis indicates the interval detection unit output voltage, and the right side in the drawing is a voltage larger than the left side. The vertical axis indicates the distance between the reflecting
図7は間隔検出部出力電圧の推移を示す図であり、図5の間隔検出部出力電圧推移線61を時間軸方向に拡大した図である。図7の縦軸と横軸とは図5と同じになっている。間隔検出部29及びデータ変換部28が間隔検出部出力電圧をサンプリングするとき、間隔検出部出力電圧推移線61のピーク61aとなる時刻を基準にする。そして、間隔検出部29及びデータ変換部28は所定のサンプリング間隔で間隔検出部出力電圧をサンプリングする。サンプリングしたデータは間隔データ45の一部としてメモリー37に記憶される。
FIG. 7 is a diagram showing transition of the interval detection unit output voltage, and is a diagram in which the interval detection unit output
さらに、当ステップでは受光器7及びデータ変換部28が受光素子24が受光する光3の強度を、固定反射膜11及び可動反射膜13が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングする。図8は光強度検出信号の推移を示す図である。光強度検出信号は受光器7からデータ変換部28を経由して光強度測定制御部52に出力される信号である。図8において、横軸は時間の経過を示し、時間は図中左側から右側へ推移する。縦軸は光強度検出信号を示し、図中上側が下側より大きな電圧になっている。そして、電圧が大きい程受光素子24が受光する光3の強さが強いことを示す。光強度検出信号推移線63は光強度検出信号の推移の1例を示す。
Furthermore, in this step, the
時間の経過にともなって波長可変干渉フィルター6では反射部間距離15が変化する。反射部間距離15が半波長または1波長と等しい光3が波長可変干渉フィルター6を通過して受光素子24を照射する。光強度検出信号推移線63が示すように、被測定物2で反射した光3の半波長または1波長が反射部間距離15と同じになったとき光強度検出信号が大きくなる。
With the variable
ステップS4の平均化工程では、サンプリングした光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧の測定時刻間のデータを平均値演算部55が補間する。補間方法には公知の方法を用いることができる。例えば、ニュートン補間やラグランジュ補間等の多項式補間、スプライン補間、線形補間、放物線補間等を用いることができる。補間方法は特に限定されないが、本実施形態では例えば、スプライン補間を用いている。
In the averaging step of step S4, the average
補間した光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧の平均を平均値演算部55が算出する。ステップS1では固定反射膜11及び可動反射膜13の振動は複数回行われる。そして、ステップS3では複数回のデータがサンプリングされる。光強度検出信号及び間隔検出部出力電圧のデータは間隔検出部出力電圧推移線61におけるピーク61aが時間軸の基準になっている。ステップS4では時間軸の基準を合わせて複数回のデータを加算して加算した回数で除算することにより平均値演算部55が平均値の演算を行う。従って、受光素子24が受光した光3の強度にばらつきがあるときにも分光測定装置1は平均値を出力することができる。
The average
図6〜図10はステップS5のスペクトル演算工程に対応する図である。図6、図9〜図11を用いて反射部間距離15及び間隔検出部出力電圧を6つの領域に分けて説明する。図9は間隔検出部出力電圧の推移を示す図である。図10及び図11は反射部間距離の推移を示す図であり、図11は図10の一部を拡大した図である。図9〜図11の横軸及び縦軸は図5と同じになっている。図9及び図10において間隔検出部出力電圧推移線61の縦軸は間隔検出部出力電圧であり、反射部間距離推移線58の縦軸は反射部間距離である。
6 to 10 correspond to the spectrum calculation process of step S5. The
図6、図9及び図10において、反射部間距離15が短く間隔検出部出力電圧が高い領域を第1領域64とする。図9に示すように第1領域64は間隔検出部出力電圧の変化率が大きいので、反射部間距離15を検出するのには適さない領域である。尚、間隔検出部出力電圧推移線61の傾きが大きい領域は変化率の大きい領域であり、間隔検出部出力電圧推移線61の傾きが小さい領域は変化率の小さい領域である。従って、第1領域64は利用されない領域になっている。第1領域64では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が400nm未満である。波長が400nm未満の光3はバンドパスフィルター5により波長可変干渉フィルター6への進行が抑制されている。従って、第1領域64は波長可変干渉フィルター6が使用されない領域になっている。
In FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10, a region where the distance between the
図6、図9及び図10において、第1領域64より反射部間距離15が長い領域を第2領域65とする。第2領域65では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が400nm以上480nm未満である。図11に示すように、第2領域65では反射部間距離15が光3の半波長に等しい光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。反射部間距離15が光3の半波長に等しい光3を1次ピークの光ともいう。従って、第2領域65では1次ピークの光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。図9に示すように第2領域65では間隔検出部出力電圧の変化率が大きいので、反射部間距離15を検出するのには適さない領域である。
In FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10, a region where the
図6、図9及び図10において、第2領域65より反射部間距離15が長い領域を第3領域66とする。第3領域66では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が480nm以上700nm未満である。図11に示すように、第3領域66では反射部間距離15が光3の半波長に等しい光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。従って、第3領域66では1次ピークの光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。図9に示すように第3領域66では間隔検出部出力電圧の変化率が大きくないので、反射部間距離15を検出するのには適した領域である。
In FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10, a region where the distance between the reflecting
図6、図9及び図10において、第3領域66より反射部間距離15が長い領域を第4領域67とする。第4領域67では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が400nm未満及び700nm以上である。波長が400nm未満の光3はバンドパスフィルター5により波長可変干渉フィルター6への進行が抑制されている。波長が700nm以上の光3もバンドパスフィルター5により波長可変干渉フィルター6への進行が抑制されている。従って、第4領域67は波長可変干渉フィルター6が使用されない領域になっている。
In FIGS. 6, 9 and 10, a region where the
図6、図9及び図10において、第4領域67より反射部間距離15が長い領域を第5領域68とする。第5領域68では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が400nm以上480nm未満である。図11に示すように、第5領域68では反射部間距離15が光3の1波長に等しい光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。反射部間距離15が光3の1波長に等しい光3を2次ピークの光ともいう。従って、第5領域68では2次ピークの光3が波長可変干渉フィルター6を通過する。図9に示すように第5領域68では間隔検出部出力電圧の変化率が大きくないので、反射部間距離15を検出するのには適した領域である。
In FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10, a region where the
図6、図9及び図10において、第5領域68より反射部間距離15が長い領域を第6領域69とする。第6領域69では波長可変干渉フィルター6を通過する光3は波長が広範囲になっている。図9に示すように第6領域69では間隔検出部出力電圧の変化が小さい。しかし、反射部間距離15を検出するのには間隔検出部出力電圧の変化が小さすぎるので適さない領域になっている。
In FIG. 6, FIG. 9 and FIG. 10, a region where the distance between the reflecting
このように、波長が400nm以上480nm未満の光3は第5領域68が適している。そして、波長が480nm以上700nm未満の光3は第3領域66が適している。図11において、反射部間距離15が半波長と等しい光3を第1光70とし、反射部間距離15が1波長と等しい光3を第2光71とする。第1光70は1次ピークの光3に相当し、第2光71は2次ピークの光3に相当する。
As described above, the
図7において、間隔検出部出力電圧の検出には第3領域66および第5領域68が用いられている。第3領域66および第5領域68は間隔検出部出力電圧の変化率が第2領域65に比べて小さいので、反射部間距離15を検出するのには適している。
In FIG. 7, the
図8において、第2領域65に生じたピークを第1ピーク63aとする。第5領域68に生じたピークを第2ピーク63bとする。第1ピーク63aと第2ピーク63bとは同じ波長の光3が検出されたピークである。第1ピーク63a及び第2ピーク63bはともに検出可能であるが、第5領域68の方が間隔検出部出力電圧を精度良く検出できるので、第2ピーク63bを用いて光強度検出を行う。
In FIG. 8, the peak generated in the
第3領域66に生じたピークを第3ピーク63cとする。第3領域66は受光素子24が検出する光強度も間隔検出部出力電圧も共に検出し易い領域である。従って、第3ピーク63cを用いて光強度検出を行う。
The peak generated in the
図12は光の波長と間隔検出部出力電圧との相関を示す図である。図12の横軸は波長可変干渉フィルター6を通過する光3の波長を示し、図中右側が左側より波長が長くなっている。縦軸は間隔検出部出力電圧を示し、図中上側が下側より高い電圧になっている。そして、1次相関線72は第1光70における相間を示している。2次相関線73は第2光71における相間を示している。
FIG. 12 is a diagram showing the correlation between the wavelength of light and the output voltage of the interval detection unit. The horizontal axis of FIG. 12 indicates the wavelength of the
波長が400nm以上480nm未満の光3には2次相関線73の第5領域68の部分を用いる。そして、間隔検出部出力電圧から波長を演算する。このときには第2光71の光強度を用いる。波長が480nm以上700nm未満の光3には1次相関線72の第3領域66の部分を用いる。そして、間隔検出部出力電圧から波長を演算する。このときには第1光70の光強度を用いる。
The portion of the
スペクトル演算部56は第1光70の強度と第2光71の強度とを用いてスペクトルの演算を行う。第1整数を1とし、第2整数を2とする。このとき、第2整数は第1整数より大きい整数である。そして、スペクトル演算部56は、反射部間距離15が光3の半波長の第1整数倍である第1光70の強度と、反射部間距離15が光3の半波長の第2整数倍である第2光71の強度と、を用いている。
The
スペクトル演算部56は固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の波長と光3の強度との関係つまりスペクトルを演算する。このとき、スペクトル演算部56は、波長が400nm以上480nm未満の光3の強度の演算に第2光71を用いて、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に第1光70を用いている。
The
メモリー37の波長変換テーブルデータ46には間隔検出部出力電圧を波長に変換するテーブルのデータが含まれている。スペクトル演算部56は間隔検出部出力電圧のデータを光3の波長に変換する演算を行う。そして、光3の波長と光強度とを組み合わせた配列を演算する。
The wavelength
図13は波長に対する光強度の演算結果を説明するための図である。図13において、横軸は光の波長を示し図中右側が左側より長い波長になっている。縦軸は光強度を示し、受光素子24が受光した光3の強度を示す。図中上側が下側より光強度が強くなっている。
FIG. 13 is a diagram for explaining the calculation result of the light intensity with respect to the wavelength. In FIG. 13, the horizontal axis indicates the wavelength of light, and the right side in the drawing is a longer wavelength than the left side. The vertical axis indicates the light intensity, and indicates the intensity of the
光強度分布線74は波長に対して受光素子24が受光した光3の強度の分布を示す1例である。スペクトル演算部56は光3の波長と光強度とを組み合わせた配列から光強度分布線74を演算する。光強度分布線74は2つのピークが存在する例である。波長が400nm以上480nm未満におけるピークを第4ピーク74aとする。第4ピーク74aは第5領域68にあり、図8の第2ピーク63bに対応するピークである。従って、第4ピーク74aは第2光71を用いて検出されている。図13に戻って、波長が480nm以上700nm未満におけるピークを第5ピーク74bとする。第5ピーク74bは第3領域66にあり、図8の第3ピーク63cに対応するピークである。従って、第5ピーク74bは第1光70を用いて検出されている。そして、スペクトル演算部56は光強度分布線74を表示装置41に表示して分光測定の工程を終了する。
The light
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(1)本実施形態によれば、光モジュール1aは固定反射膜11及び可動反射膜13を備えている。固定反射膜11と可動反射膜13とは対向して配置されている。固定反射膜11及び可動反射膜13はそれぞれ入射した光3の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜11と可動反射膜13とは反射部間距離15の間隔をあけて配置され、間隔変更部39が反射部間距離15を変化させる。そして、間隔検出部29が反射部間距離15を検出する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) According to the present embodiment, the optical module 1 a includes the fixed
反射部間距離15が半波長の整数倍と等しい光3が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する。反射部間距離15が光3の半波長の1倍である光3が第1光70であり、反射部間距離15が光3の半波長の2倍である光3が第2光71である。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3には第1光70及び第2光71が含まれる。
受光素子24が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光して光3の強度を検出する。そして、演算部53は、第1光70の強度と第2光71の強度とを用いている。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の強度は第1光70の方が第2光71より強い。そして、強度の強い光3は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光70は第2光71より光の強度を精度良く測定できる。
The
固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させて間隔変更部39が反射部間距離15を変化させる。反射部間距離15が変化するタイミングにおいて、反射部間距離15が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離15の変化速度が速いタイミングでは通過する光3の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離15の変化速度が遅いタイミングでは通過する光3の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
The fixed
波長が同じ光3における第1光70と第2光71とは反射部間距離15がことなる。このため、波長が同じ光3における第1光70と第2光71とでは反射部間距離15が変化するタイミングにおいて反射部間距離15の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングとが異なる。従って、第1光70において反射部間距離15の変化速度が速いとき、反射部間距離15の変化速度が遅い第2光71を用いて光3の強度を演算する。この操作により、演算部53は光3の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュール1aは光3の波長に対する光3の強度を精度良く出力することができる。
The first light 70 and the second light 71 in the
(2)本実施形態によれば、波長が400nm以上480nm未満の光3の強度の演算に演算部53は第2光71を用いている。そして、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に演算部53は第1光70を用いている。そして、波長が400nm以上700nm未満の光3の強度を演算部53が演算している。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の波長と光3の強度との関係をスペクトルとする。演算部53は可視光のスペクトルを演算する。このとき、波長が480nm未満の光3の強度の演算に演算部53は第2光71を用いている。波長が480nm未満の光3の強度の演算に第1光70を用いるときには反射部間距離15の変化速度が速いので、反射部間距離15の変化速度が遅い第2光71を用いることにより光3の強度を精度良く演算することができる。
(2) According to the present embodiment, the
波長が480nm以上の光3の強度の演算に演算部53は第1光70を用いている。第1光70は第2光71より光3の強度が大きいので精度良く測定できる。そして、波長が480nm以上の光3の強度の演算に第1光70を用いるときには反射部間距離15の変化速度が速くないので、第1光70を用いることにより光3の強度を精度良く演算することができる。その結果、演算部53は、波長が400nm以上700nm未満の光3の強度を精度良く演算することができる。
The
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(3)本実施形態によれば、光モジュール1aはバンドパスフィルター5を備えている。このバンドパスフィルター5は、波長が400nm未満の光3と波長が700nm以上の光3が受光素子24に照射されることを抑制する。従って、演算部53が利用する第1光70及び第2光71以外の波長の光3がスペクトルの演算に影響を与えることを抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(3) According to the present embodiment, the optical module 1 a includes the
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(4)本実施形態によれば、間隔変更部39は対向する固定電極12及び可動電極14の2つの電極を備えている。そして、間隔変更部39は固定電極12と可動電極14との電極間に矩形波の電圧を反復して印加する。電極間に電圧を印加することにより電極間に静電気力が発生するので、反射部間距離15を変化させることができる。そして、対向する2つの電極は固定反射膜11及び可動反射膜13と連動する。間隔変更部39は電圧を反復して印加することにより、固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させている。そして、電極間に反復して印加する電圧は矩形波である。矩形波は単電源とスイッチ回路との容易な回路構成で形成できる波形なので、光モジュール1aを容易に製造することができる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(4) According to the present embodiment, the space changer 39 includes two electrodes of the fixed
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(5)本実施形態によれば、所定の反射部間距離15における固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光素子24が複数回受光する。間隔変更部39が固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させるので、受光素子24は容易に所定の反射部間距離15における固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を複数回受光することができる。そして、受光素子24は受光した光3の強度を演算部53に出力する。演算部53は光3の強度を複数回入力して平均値を演算する。従って、受光素子24が受光した光3の強度にばらつきがあるときにも光モジュール1aは平均値を出力することができる。その結果、光モジュール1aは光3の強度のばらつきに影響を受け難い値を出力できる。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(5) According to the present embodiment, the
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(6)本実施形態によれば、分光測定装置1は波長可変干渉フィルター6、アクチュエーター駆動部30、受光器7及び演算部53を備えている。波長可変干渉フィルター6は固定反射膜11及び可動反射膜13の一対の反射膜及び静電アクチュエーター23を備えている。各反射膜は反射部間距離15の間隔をあけて配置されている。そして、各反射膜はそれぞれ入射した光3の一部を通過し一部を反射する。静電アクチュエーター23は反射部間距離15を変更する。間隔検出部29が反射部間距離15を検出し、検出した反射部間距離15に対応するギャップ検出信号としての間隔検出部出力電圧を示す信号をデータ変換部28に出力する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(6) According to the present embodiment, the spectrometer 1 includes the variable
反射部間距離15が半波長の整数倍と等しい光3が一対の反射膜を通過する。反射部間距離15が光3の半波長の1倍である光が第1光70であり、反射部間距離15が光の半波長の2倍である光3が第2光71である。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3には第1光70及び第2光71が含まれる。
受光素子24が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光して光3の強度を検出する。そして、演算部53は、第1光70の強度と第2光71の強度とを用いている。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の強度は第1光70の方が第2光71より強い。そして、強度の強い光3は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光70は第2光71より光の強度を精度良く測定できる。
The
固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させて間隔変更部39が反射部間距離15を変化させる。反射部間距離15が変化するタイミングにおいて反射部間距離15が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離15の変化速度が速いタイミングでは通過する光3の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離15の変化速度が遅いタイミングでは通過する光3の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
The fixed
波長が同じ光3における第1光70と第2光71とは反射部間距離15が異なる。このため、波長が同じ光3における第1光70と第2光71とでは反射部間距離15が変化するタイミングにおける反射部間距離15の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングがことなる。従って、第1光70において、反射部間距離15の変化速度が速いとき、反射部間距離15の変化速度が遅い第2光71を用いて光3の強度を演算することにより、演算部53は光3の強度を精度良く演算することができる。その結果、分光測定装置1は光3の波長に対する光3の強度を精度良く出力することができる。
The first light 70 and the second light 71 in the
上述したように、本実施形態によれば、以下の効果を有する。
(7)本実施形態によれば、光モジュール1aは固定反射膜11、可動反射膜13、間隔変更部39、間隔検出部29、受光素子24及び演算部53を備えている。固定反射膜11と可動反射膜13とは対向して配置されている。固定反射膜11及び可動反射膜13はそれぞれ入射した光3の一部を通過し一部を反射する。固定反射膜11と可動反射膜13とは所定の間隔をあけて配置され、間隔変更部39が反射部間距離15を変化させる。間隔検出部29が反射部間距離15を検出する。受光素子24が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3を受光して光3の強度を検出する。そして、演算部53が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の波長と光3の強度との関係を演算する。
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(7) According to the present embodiment, the optical module 1 a includes the fixed
ステップS1の振動工程では間隔変更部39が固定反射膜11及び可動反射膜13を固有振動させて反射部間距離15を変化させる。そして、ステップS3のサンプリング工程では、間隔検出部29が検出する反射部間距離15をサンプリングし、受光素子24が受光する光3の強度をサンプリングする。このサンプリングは固定反射膜11及び可動反射膜13が固有振動する振動周期内の複数のタイミングで行われている。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3には第1光70及び第2光71が含まれる。
In the vibration process of step S1, the space changer 39 causes the fixed
ステップS5のスペクトル演算工程では演算部53が固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の波長と光3の強度との関係を演算する。演算部53は、第1光70の光強度と第2光71の光強度とを用いている。固定反射膜11及び可動反射膜13を通過する光3の光強度は第1光70の方が第2光71より強い。そして、強度の強い光3は弱い光より精度よく強度を測定することができる。従って、第1光70は第2光71より光の強度を精度良く測定できる。
In the spectrum calculation process of step S5, the
反射部間距離15が変化するタイミングにおいて、反射部間距離15が変化する速度が速いタイミングと遅いタイミングがある。そして、反射部間距離15の変化速度が速いタイミングでは通過する光3の波長の変化が速いので、測定値のばらつきが大きくなる。反射部間距離15の変化速度が遅いタイミングでは通過する光3の波長の変化が遅いので、測定値のばらつきが小さくなる。
At the timing at which the
波長が同じ光3における第1光70と第2光71とは反射部間距離15がことなる。このため、波長が同じ光3における第1光70と第2光71とでは反射部間距離15が変化するタイミングにおいて反射部間距離15の変化速度が速いタイミングと遅いタイミングとが異なる。従って、第1光70において反射部間距離15の変化速度が速いとき、反射部間距離15の変化速度が遅い第2光71を用いて光3の強度を演算する。この操作により、演算部53は光3の強度を精度良く演算することができる。その結果、光モジュール1aは光3の波長に対する光3の強度を精度良く出力することができる。
The first light 70 and the second light 71 in the
(第2の実施形態)
次に、上記の光モジュール1aを備えたガス検出装置の一実施形態について図14及び図15を用いて説明する。このガス検出装置は、例えば、特定ガスを高感度検出する車載用ガス漏れ検出器や、呼気検査用の光音響希ガス検出器等に用いられる。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
Second Embodiment
Next, an embodiment of a gas detection apparatus provided with the above-described optical module 1a will be described using FIGS. 14 and 15. FIG. This gas detection apparatus is used, for example, as an on-vehicle gas leak detector that detects a specific gas with high sensitivity, a photoacoustic rare gas detector for breath test, or the like. Description of the same points as the above embodiment will be omitted.
図14は、ガス検出装置の構成を示す模式正面図であり、図15は、ガス検出装置の制御系の構成を示すブロック図である。図14に示すように、電子機器としてのガス検出装置135はセンサーチップ136と吸引口137a、吸引流路137b、排出流路137c及び排出口137dを備えた流路137と本体部138とを有する構成となっている。
FIG. 14 is a schematic front view showing the configuration of the gas detection device, and FIG. 15 is a block diagram showing the configuration of a control system of the gas detection device. As shown in FIG. 14, the
本体部138は、センサー部カバー139、排出手段140及び筐体141を備えている。センサー部カバー139を開閉することにより、流路137を着脱することが可能になっている。さらに、本体部138は光学部142、フィルター143、光モジュール144、受光素子145(検出部)等を含む検出装置を備えている。光モジュール144には上記の光モジュール1aが用いられている。
The
さらに、本体部138は検出された信号を処理し、検出部を制御する制御部146(処理部)及び電力を供給する電力供給部147等を備えている。制御部146には光モジュール1aの制御装置25が組み込まれている。光学部142は、光3を射出する光源148、ビームスプリッター149、レンズ150、レンズ151及びレンズ152により構成されている。ビームスプリッター149は光源148から入射された光3をセンサーチップ136側に反射し、センサーチップ側から入射された光3を受光素子145側に透過する。
Furthermore, the
図15に示すように、ガス検出装置135には操作パネル155、表示部156、外部とのインターフェイスのための接続部157及び電力供給部147が設けられている。電力供給部147が二次電池の場合には充電のための接続部158を備えてもよい。更に、ガス検出装置135の制御部146は、CPU等により構成された信号処理部159及び光源148を制御するための光源ドライバー回路160を備えている。更に、制御部146は光モジュール144を制御するための制御部としての波長制御部161、受光素子145からの信号を受信する受光回路162を備えている。波長制御部161は光モジュール144を制御する。波長制御部161には光モジュール1aの制御装置25と同様の機能が組み込まれている。更に、制御部146はセンサーチップ136のコードを読み取り、センサーチップ136の有無を検出するセンサーチップ検出器163からの信号を受信するセンサーチップ検出回路164を備えている。更に、制御部146は排出手段140を制御する排出ドライバー回路165等を備えている。
As shown in FIG. 15, the
次に、ガス検出装置135の動作について説明する。本体部138の上部のセンサー部カバー139の内部にはセンサーチップ検出器163が設けられている。センサーチップ検出器163によりセンサーチップ136の有無が検出される。信号処理部159はセンサーチップ検出器163からの検出信号を検出するとセンサーチップ136が装着された状態であると判断する。そして、信号処理部159は表示部156へ検出動作を実施可能な旨を表示させる表示信号を出す。
Next, the operation of the
そして、操作者により操作パネル155が操作され、操作パネル155から検出処理を開始する旨の指示信号が信号処理部159へ出力される。まず、信号処理部159は光源ドライバー回路160に光源駆動の指示信号を出力して光源148を作動させる。光源148が駆動されると、光源148から単一波長で直線偏光の安定したレーザー光が射出される。光源148には温度センサーや光量センサーが内蔵されており、センサーの情報が信号処理部159へ出力される。光源148から入力された温度や光量に基づいて、光源148が安定動作していると信号処理部159が判断すると、信号処理部159は排出ドライバー回路165を制御して排出手段140を作動させる。これにより、検出すべき標的物質(ガス分子)を含んだ気体試料が、吸引口137aから吸引流路137b、センサーチップ136内、排出流路137c、排出口137dへと誘導される。尚、吸引口137aには、除塵フィルター137eが設けられ、比較的大きい粉塵や一部の水蒸気等が除去される。
Then, the
センサーチップ136は金属ナノ構造体が複数組み込まれた素子であり、局在表面プラズモン共鳴を利用したセンサーである。このようなセンサーチップ136ではレーザー光により金属ナノ構造体間で増強電場が形成される。この増強電場内にガス分子が入り込むと、分子振動の情報を含んだラマン散乱光、及びレイリー散乱光が発生する。これらのレイリー散乱光やラマン散乱光は光学部142を通ってフィルター143に入射する。フィルター143によりレイリー散乱光が分離され、ラマン散乱光が光モジュール144に入射する。
The
そして、信号処理部159は波長制御部161に対して制御信号を出力する。これにより、波長制御部161は光モジュール144のアクチュエーターを駆動させて検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光を光モジュール144に分光させる。分光した光3が受光素子145にて受光されると、受光量に応じた受光信号が受光回路162を介して信号処理部159に出力される。
Then, the
信号処理部159は、得られた検出対象となるガス分子に対応したラマン散乱光のスペクトルデータとROMに格納されているデータとを比較する。そして、検出対象となるガス分子が目的のガス分子か否かを判定し物質の特定をする。また、信号処理部159は表示部156にその結果情報を表示し、接続部157から外部へ出力する。
The
ラマン散乱光を光モジュール144により分光し、分光されたラマン散乱光からガス検出を行うガス検出装置135を例示した。ガス検出装置135はガス固有の吸光度を検出してガス種別を特定するガス検出装置として用いてもよい。この場合、センサー内部にガスを流入させ、入射光のうちガスにて吸収された光3を検出するガスセンサーに光モジュール144を用いる。そして、ガス検出装置はガスセンサーによりセンサー内に流入されたガスを分析、判別する電子機器である。ガス検出装置135はこのような構成にすることで光モジュール144を用いてガスの成分を検出することができる。
The
ガス検出装置135は光モジュール144と光モジュール144を制御する波長制御部161とを備えている。波長制御部161は光モジュール144を制御して光モジュール144が通過させる光3の波長を制御する。そして、光モジュール144には上記の光モジュール1aが用いられている。従って、光モジュール144は光3の波長に対する光3の強度を精度良く演算することができるモジュールとなっている。その結果、ガス検出装置135は光3の波長に対する光3の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。
The
(第3の実施形態)
次に、上記の光モジュール1aを備えた食物分析装置の一実施形態について図16を用いて説明する。食物分析装置は近赤外線分光による糖類の非侵襲的測定装置や食物、生体、鉱物等の情報の非侵襲的測定装置等の物質成分分析装置に用いることができる。食物分析装置は物質成分分析装置の1種である。尚、上記の実施形態と同じ点については説明を省略する。
Third Embodiment
Next, an embodiment of a food analysis apparatus provided with the above-described light module 1a will be described with reference to FIG. The food analysis apparatus can be used for a noninvasive measurement apparatus of saccharides by near infrared spectroscopy, and a substance component analysis apparatus such as a noninvasive measurement apparatus of information of food, living body, minerals and the like. The food analyzer is one of the substance component analyzers. Description of the same points as the above embodiment will be omitted.
図16は、食物分析装置の構成を示すブロック図である。図16に示すように、電子機器としての食物分析装置168は検出器169、制御部170及び表示部171を備えている。検出器169は光3を射出する光源172、測定対象物173からの光3が導入される受光レンズ174、受光レンズ174から導入された光3を分光する光モジュール175を備えている。光モジュール175には上記の光モジュール1aが用いられている。さらに、検出器169は分光された光を検出する光センサー176(検出部)を備えている。
FIG. 16 is a block diagram showing the configuration of the food analysis device. As shown in FIG. 16, the
制御部170は光源172の点灯・消灯制御、点灯時の明るさ制御を実施する光源制御部177及び光モジュール175を制御する制御部としての波長制御部178を備えている。波長制御部178は光モジュール175を制御する。波長制御部178には光モジュール1aの制御装置25と同様の機能が組み込まれている。さらに、制御部170は光センサー176を制御して光センサー176で受光された分光画像を取得する検出制御部179、信号処理部180及び記憶部181を備えている。
The
食物分析装置168を駆動させると光源制御部177により光源172が制御されて光源172から測定対象物173に光3が照射される。そして、測定対象物173で反射された光3は受光レンズ174を通って光モジュール175に入射する。光モジュール175は波長制御部178の制御により駆動される。これにより、光モジュール175から精度よく目的波長の光を取り出すことができる。そして、取り出された光3は、例えば、光センサー176に受光される。また、受光された光3は分光画像として記憶部181に蓄積される。また、信号処理部180は波長制御部178を制御して光モジュール175に印加する電圧値を変化させ、各波長に対する分光画像を取得する。
When the
そして、信号処理部180は記憶部181に蓄積された各画像における各画素のデータを演算処理し、各画素におけるスペクトルを求める。また、記憶部181にはスペクトルに対する食物の成分に関する情報が記憶されている。記憶部181に記憶された食物に関する情報を基に信号処理部180は求めたスペクトルのデータを分析する。そして、信号処理部180は測定対象物173に含まれる食物成分と各食物成分含有量を求める。また、得られた食物成分及び含有量から信号処理部180は食物カロリーや鮮度等をも算出することができる。更に、画像内のスペクトル分布を分析することで、信号処理部180は検査対象の食物の中で鮮度が低下している部分の抽出等をも実施することができる。更には、信号処理部180は食物内に含まれる異物等の検出をも実施することができる。そして、信号処理部180は上述のようにして得られた検査対象の食物の成分や含有量、カロリーや鮮度等の情報を表示部171に表示させる処理をする。
Then, the
食物分析装置168は光モジュール175と光モジュール175を制御する波長制御部178とを備えている。波長制御部178は光モジュール175を制御して光モジュール175が通過させる光3の波長を制御する。そして、光モジュール175には上記の光モジュール1aが用いられている。従って、光モジュール175は光3の波長に対する光3の強度を精度良く演算することができるモジュールとなっている。その結果、食物分析装置168は光3の波長に対する光3の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。
The
また、食物分析装置168の他にも略同様の構成により、上述したようなその他の情報の非侵襲的測定装置としても利用することができる。例えば、血液等の体液成分の測定、分析等、生体成分を分析する生体分析装置として用いることができる。このような生体分析装置としては、例えば、血液等の体液成分を測定する装置に食物分析装置168を用いることができる。他にも、エチルアルコールを検知する装置とすれば、運転者の飲酒状態を検出する酒気帯び運転防止装置に食物分析装置168を用いることができる。また、このような生体分析装置を備えた電子内視鏡システムとしても用いることができる。更には、鉱物の成分分析を実施する鉱物分析装置としても用いることができる。
In addition to the
更には、上記の光モジュール1aを用いた電子機器としては、以下のような装置に適用することができる。例えば、各波長の光の強度を経時的に変化させることで、各波長の光でデータを伝送させることも可能であり、この場合、上記の光モジュール1aにより特定波長の光を分光する。そして、受光部で受光させることで、特定波長の光により伝送されるデータを抽出することができ、このように上記の光モジュール1aでデータを抽出する電子機器により各波長の光のデータを処理することで、複数波長の光通信を実施することもできる。このときにも、電子機器は光3の強度を精度良く演算することができるモジュールを備えた装置とすることができる。 Furthermore, as an electronic device using the above-described optical module 1a, the following device can be applied. For example, it is also possible to transmit data with light of each wavelength by temporally changing the intensity of light of each wavelength. In this case, light of a specific wavelength is dispersed by the above-described optical module 1a. Then, by making the light receiving unit receive the light, it is possible to extract data transmitted by the light of the specific wavelength, and thus the light of each wavelength is processed by the electronic device which extracts the data by the above optical module 1a. By doing this, optical communication with a plurality of wavelengths can be implemented. Also at this time, the electronic device can be a device provided with a module capable of calculating the intensity of the light 3 with high accuracy.
尚、本実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により種々の変更や改良を加えることも可能である。変形例を以下に述べる。
(変形例1)
前記第1の実施形態では、波長に対する光3の強度の分布であるスペクトルを演算した。光の周波数に対する光3の強度の分布をスペクトルとして演算しても良い。周波数は光3の速度を波長で除算して演算できる。従って、波長を周波数に変換することにより、光の周波数に対する光3の強度の分布を演算することができる。
The present embodiment is not limited to the above-described embodiment, and various changes and modifications can be made by those skilled in the art within the technical concept of the present invention. A modification is described below.
(Modification 1)
In the first embodiment, a spectrum which is a distribution of the intensity of the light 3 with respect to the wavelength is calculated. The distribution of the intensity of the light 3 with respect to the frequency of the light may be calculated as a spectrum. The frequency can be calculated by dividing the velocity of
(変形例2)
前記第1の実施形態では、静電アクチュエーター23が反射部間距離15を変化させた。反射部間距離15を変化させる方法には別の方法を用いても良い。たとえば、コイルや磁石等の電磁力を用いる方法や圧電素子を用いて反射部間距離15を変化させても良い。
(Modification 2)
In the first embodiment, the
(変形例3)
前記第1の実施形態では、第2整数を2とし、第1整数を1として、演算部53は、反射部間距離15が光3の半波長の第1整数倍である第1光70の強度と、反射部間距離15が光3の半波長の第2整数倍である第2光71の強度と、を用いた。第2整数は第1整数より大きい整数であれば良い。第1整数を1にしたとき、第2整数を2以上の整数にしてもよい。また、第1整数を2にして、第2整数を3以上の整数にしてもよい。このとき、バンドパスフィルター5の特性を変更することにより不要な波長の光3の進行を抑制するのが好ましい。
(Modification 3)
In the first embodiment, assuming that the second integer is 2 and the first integer is 1, the
(変形例4)
前記第1の実施形態では、アクチュエーター駆動部30は、固定電極12と可動電極14との電極間に矩形波の電圧を反復して印加した。アクチュエーター駆動部30が矩形波以外の波形を容易に出力できるときには、矩形波でなくても良い。出力しやすい波形にしても良い。例えば、正弦波や三角波でもよい。
(Modification 4)
In the first embodiment, the
(変形例5)
前記第1の実施形態では、ステップS4の平均化工程にて、平均値演算部55が補間演算を行った後で平均値の演算を行った。平均値演算部55は平均値の演算を行った後で補間演算を行っても良い。
(Modification 5)
In the first embodiment, the average
(変形例6)
前記第1の実施形態では、スペクトル演算部56は、波長が400nm以上480nm未満の光3の強度の演算に第2光71を用いて、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に第1光70を用いた。波長可変干渉フィルター6の駆動条件が異なるときには、第1光70と第2光71とを使いわける波長の範囲を変えても良い。最適な条件にすることにより光3の強度を精度よく演算できる。
(Modification 6)
In the first embodiment, the
(変形例7)
前記第1の実施形態では、バンドパスフィルター5が被測定物2と波長可変干渉フィルター6との間に設置された。バンドパスフィルター5は波長可変干渉フィルター6と受光器7との間に設置されても良い。このときにもバンドパスフィルター5は、波長が400nm未満の光と波長が700nm以上の光が受光器7に照射されることを抑制することができる。
(Modification 7)
In the first embodiment, the
1a,144,175…光モジュール、1…分光測定装置、5…バンドパスフィルター、6…波長可変干渉フィルター、7…受光部としての受光器、11…第1反射部及び反射膜としての固定反射膜、12…電極としての固定電極、13…第2反射部及び反射膜としての可動反射膜、14…電極としての可動電極、15…ギャップ量としての反射部間距離、23…静電アクチュエーター、24…受光素子、29…ギャップ検出部としての間隔検出部、30…フィルター駆動部としてのアクチュエーター駆動部、39…間隔変更部、53…演算部、70…第1光、71…第2光、135…電子機器としてのガス検出装置、168…電子機器としての食物分析装置。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記第1反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第2反射部と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させて前記第1反射部と前記第2反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、
前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、
第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、
前記演算部は、前記反射部間距離が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いることを特徴とする光モジュール。 A first reflecting portion that passes part of incident light and reflects part;
A second reflection part disposed opposite to the first reflection part, which transmits a part of incident light and reflects a part;
An interval changing unit that causes the first reflection unit and the second reflection unit to perform natural oscillation to change the distance between the reflection units, which is the interval between the first reflection unit and the second reflection unit;
An interval detection unit that detects the distance between the reflection units;
A light receiving element that receives light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion and detects the intensity of the light;
An arithmetic unit that calculates the relationship between the wavelength of light passing through the first reflection unit and the second reflection unit and the intensity of the light;
When the second integer is an integer larger than the first integer,
The calculation unit may be configured to generate an intensity of the first light whose distance between the reflection portions is the first integer multiple of a half wavelength of light, and a second distance whose distance between the reflection portions is the second integer multiple of the light half wavelength. An optical module characterized by using light intensity.
前記演算部は、波長が400nm以上480nm未満の光の強度の演算に前記第2光を用いて、波長が480nm以上700nm未満の光の強度の演算に前記第1光を用いて、前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算することを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 1, wherein
The calculation unit uses the second light to calculate the intensity of light with a wavelength of 400 nm or more and less than 480 nm, and uses the first light to calculate the intensity of light with a wavelength of 480 nm or more and less than 700 nm. An optical module comprising: calculating a relationship between a wavelength of light passing through a reflecting portion and the second reflecting portion and an intensity of the light.
波長が400nm未満の光と波長が700nm以上の光が前記受光素子に照射されることを抑制するバンドパスフィルターを備えることを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 1 or 2, wherein
What is claimed is: 1. An optical module comprising: a band pass filter for suppressing the light receiving element from being irradiated with light having a wavelength of less than 400 nm and light having a wavelength of 700 nm or more.
前記間隔変更部は前記第1反射部及び前記第2反射部と連動し対向する2つの電極を備え、前記電極間に矩形波の電圧を反復して印加することを特徴とする光モジュール。 An optical module according to any one of claims 1 to 3, wherein
The optical module according to claim 1, wherein the gap changing unit comprises two electrodes interlockingly opposed to the first reflecting unit and the second reflecting unit, and repeatedly applying a rectangular wave voltage between the electrodes.
所定の前記反射部間距離における前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の強度を前記演算部が前記受光素子から複数回入力して平均値を演算することを特徴とする光モジュール。 The optical module according to claim 4, wherein
The light is characterized in that the arithmetic unit inputs the light intensity of the light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion at a predetermined distance between the reflecting portions a plurality of times from the light receiving element to calculate an average value. module.
前記静電アクチュエーターに周期駆動電圧を印加するフィルター駆動部と、
前記ギャップ量を検出し、検出した前記ギャップ量に対応するギャップ検出信号を出力するギャップ検出部と、
前記波長可変干渉フィルターから出力された光を受光し、受光した光の強度に対応する光強度検出信号を出力する受光部と、
前記波長可変干渉フィルターを通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備え、
第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、
前記演算部は、前記ギャップ量が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記ギャップ量が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いることを特徴とする分光測定装置。 A variable wavelength interference filter having a pair of reflective films, and an electrostatic actuator that changes a gap amount that is a distance between the pair of reflective films;
A filter drive unit that applies a periodic drive voltage to the electrostatic actuator;
A gap detection unit that detects the gap amount and outputs a gap detection signal corresponding to the detected gap amount;
A light receiving unit that receives the light output from the variable wavelength interference filter and outputs a light intensity detection signal corresponding to the intensity of the received light;
And an operation unit that calculates the relationship between the wavelength of light passing through the variable wavelength interference filter and the intensity of the light.
When the second integer is an integer larger than the first integer,
The calculation unit is configured to calculate the intensity of the first light whose gap amount is the first integer multiple of the half wavelength of light, and the intensity of the second light whose gap amount is the second integer multiple of the light half wavelength. And using.
前記第1反射部と対向して配置され、入射した光の一部を通過し一部を反射する第2反射部と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させて前記第1反射部と前記第2反射部との間の間隔である反射部間距離を変化させる間隔変更部と、
前記反射部間距離を検出する間隔検出部と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光を受光して光の強度を検出する受光素子と、
前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算する演算部と、を備えた光モジュールを用いた分光測定方法であって、
前記第1反射部及び前記第2反射部を固有振動させる振動工程と、
前記反射部間距離及び前記受光素子が受光する光の強度を、前記第1反射部及び前記第2反射部が固有振動する振動周期内の複数のタイミングでサンプリングするサンプリング工程と、
第2整数が第1整数より大きい整数とするとき、
前記演算部が、前記反射部間距離が光の半波長の前記第1整数倍である第1光の強度と、前記反射部間距離が光の半波長の前記第2整数倍である第2光の強度と、を用いて前記第1反射部及び前記第2反射部を通過する光の波長と光の強度との関係を演算するスペクトル演算工程と、を含むことを特徴とする分光測定方法。 A first reflecting portion that passes a part of incident light and reflects a part;
A second reflection part disposed opposite to the first reflection part, which transmits a part of incident light and reflects a part;
An interval changing unit that causes the first reflection unit and the second reflection unit to perform natural oscillation to change the distance between the reflection units, which is the interval between the first reflection unit and the second reflection unit;
An interval detection unit that detects the distance between the reflection units;
A light receiving element that receives light passing through the first reflecting portion and the second reflecting portion and detects the intensity of the light;
A spectroscopic measurement method using an optical module, comprising: an operation unit that calculates the relationship between the wavelength of light passing through the first reflection unit and the second reflection unit and the intensity of the light,
A vibration step of causing the first reflection portion and the second reflection portion to inherently vibrate;
A sampling step of sampling the distance between the reflection portions and the intensity of light received by the light receiving element at a plurality of timings within a vibration cycle in which the first reflection portion and the second reflection portion inherently vibrate;
When the second integer is an integer larger than the first integer,
The computing unit is configured to generate an intensity of the first light whose distance between the reflecting portions is the first integer multiple of a half wavelength of light, and a second distance whose distance between the reflecting portions is the second integer multiple of the half wavelength of light A spectrum calculation step of calculating the relationship between the wavelength of light passing through the first reflection part and the second reflection part and the light intensity using the light intensity; .
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| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
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| RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
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