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JP2016090251A - Spectrometer and spectroscopic method - Google Patents

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JP2016090251A
JP2016090251A JP2014221151A JP2014221151A JP2016090251A JP 2016090251 A JP2016090251 A JP 2016090251A JP 2014221151 A JP2014221151 A JP 2014221151A JP 2014221151 A JP2014221151 A JP 2014221151A JP 2016090251 A JP2016090251 A JP 2016090251A
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JP
Japan
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light
measurement
interference filter
optical axis
target
Prior art date
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Pending
Application number
JP2014221151A
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Japanese (ja)
Inventor
達昭 舟本
Tatsuaki Funamoto
達昭 舟本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2014221151A priority Critical patent/JP2016090251A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a spectrometer and a spectrometric method capable of achieving high-accuracy spectrometry.SOLUTION: A spectrometer 1 includes: a wavelength variable interference filter 5 having a pair of reflection films opposing to each other, which allows light at a wavelength depending on a gap dimension between the reflection films to exit from the light incident to the pair of reflection films; an incident optical system 11 that guides measurement light originated from illumination light for irradiating a measurement target X and reflected by the measurement target X, and reference light originated from the illumination light and not involved with the measurement target X, separately through the respective optical paths to the wavelength variable interference filter 5; and a light-receiving unit 12 that receives each of the measurement light and the reference light exiting from the wavelength variable interference filter 5. The incident optical system 11 guides the measurement light to be incident to the wavelength variable interference filter 5 with a main optical axis L1 of the measurement light inclined by an inclination angle θ relative to an optical axis O, and guides the reference light to be incident to the wavelength variable interference filter 5 with a main optical axis L2 of the reference light inclined by an inclination angle θ relative to the optical axis O.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、分光測定装置、及び分光測定方法に関する。   The present invention relates to a spectroscopic measurement apparatus and a spectroscopic measurement method.

従来、光源により測定対象に照明光を照射し、当該測定対象の反射光を分光することで分光測定を実施する装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載の装置では、測定に先立って、照明光の基準分光強度を測定しておき、光源が点灯してからの経過時間に基づいて、各測定波長について補正するデータテーブルを予め取得する。そして、実際の測定によって取得された測定結果を、点灯後の経過時間と、上記データテーブルとを用いて補正する。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known an apparatus that performs spectroscopic measurement by irradiating a measurement target with illumination light from a light source and dispersing the reflected light of the measurement target (for example, see Patent Document 1).
In the apparatus described in Patent Document 1, the reference spectral intensity of illumination light is measured prior to measurement, and a data table for correcting each measurement wavelength is acquired in advance based on the elapsed time since the light source is turned on. To do. And the measurement result acquired by actual measurement is correct | amended using the elapsed time after lighting and the said data table.

特開2008−298579号公報JP 2008-298579 A

ところで、特許文献1に記載の装置は、測定に先立って照明光の分光強度を計測し、照明光の照射からの経過時間に伴う分光強度の変化をデータテーブルに基づいて補正している。しかしながら、照明光への駆動電圧のわずかな変化や、環境変化等の影響により、測定に先立って測定された照明光の光量と、実際の測定時の照明光の光量とが完全に一致することはなく誤差が含まれる。従って、データテーブルを用いて測定結果を補正しても、上記誤差により測定精度が低下してしまうという課題がある。   By the way, the apparatus of patent document 1 measures the spectral intensity of illumination light prior to the measurement, and corrects the change in spectral intensity with the elapsed time from illumination light irradiation based on the data table. However, the amount of illumination light measured prior to measurement and the amount of illumination light at the time of actual measurement must be completely the same due to slight changes in drive voltage to the illumination light and environmental changes. There is no error. Therefore, even if the measurement result is corrected using the data table, there is a problem that the measurement accuracy is lowered due to the error.

本発明は、高精度な分光測定が実施可能な分光測定装置、及び分光測定方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a spectroscopic measurement apparatus and a spectroscopic measurement method capable of performing spectroscopic measurement with high accuracy.

本発明の一適用例に係る分光測定装置は、互いに対向する一対の反射膜を有し、前記一対の反射膜に入射した光から、前記反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の光を出射させる干渉フィルターと、測定対象に照射された照明光が前記測定対象により反射された測定光、及び前記測定対象を介さない前記照明光である参照光を、それぞれ別光路にて前記干渉フィルターに導く入射光学系と、前記干渉フィルターから出射された前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光する受光部と、を備え、前記入射光学系は、前記測定光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させ、前記参照光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して前記所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させることを特徴とする。   A spectroscopic measurement apparatus according to an application example of the invention includes a pair of reflective films facing each other, and emits light having a wavelength according to a gap dimension between the reflective films from light incident on the pair of reflective films. The interference filter to be measured, the measurement light reflected by the measurement object with the illumination light irradiated on the measurement object, and the reference light that is the illumination light not passing through the measurement object are guided to the interference filter through separate optical paths. An incident optical system; and a light receiving unit that receives each of the measurement light and the reference light emitted from the interference filter, and the incident optical system uses a main optical axis of the measurement light as an optical axis of the interference filter. The reference light is incident on the interference filter at a predetermined angle, and the main optical axis of the reference light is incident on the interference filter at a predetermined angle with respect to the optical axis of the interference filter. The features.

ここで、測定対象を介さない照明光である参照光とは、測定対象に照射される照明光であり、例えば、光源部からの光により測定対象の分光測定を行う場合では光源部から照射された光が参照光となり、外光により測定対象の分光測定を行う場合では外光が参照光となる。
本適用例では、入射光学系により測定光と参照光とがそれぞれ別光路にて干渉フィルターに導かれ、干渉フィルターの光軸(一対の反射膜に直交する軸)に対して同じ傾斜角度で傾斜して入射される。従って、干渉フィルターから出射される測定光及び参照光は同一波長となり、これらを、それぞれ受光部で受光することで、反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の測定光の光量と参照光の光量とを同時に取得することができる。このように、測定光が測定された際の参照光の光量を取得することにより、照明光の経時的変化による影響を抑制でき、精度の高い分光測定を実施することができる。
Here, the reference light that is illumination light that does not pass through the measurement target is illumination light that is applied to the measurement target. For example, in the case of performing spectroscopic measurement of the measurement target using light from the light source unit, the reference light is applied from the light source unit. When the spectroscopic measurement of the measurement object is performed using external light, the external light becomes reference light.
In this application example, the measurement light and the reference light are guided to the interference filter by separate optical paths by the incident optical system, and are tilted at the same tilt angle with respect to the optical axis of the interference filter (axis orthogonal to the pair of reflection films). Is incident. Therefore, the measurement light and the reference light emitted from the interference filter have the same wavelength, and these are received by the light receiving unit, respectively, so that the light quantity of the measurement light and the reference light quantity corresponding to the gap dimension between the reflection films And can be acquired at the same time. As described above, by acquiring the light amount of the reference light when the measurement light is measured, it is possible to suppress the influence due to the temporal change of the illumination light, and it is possible to perform highly accurate spectroscopic measurement.

本適用例の分光測定装置において、前記干渉フィルターの光軸及び前記測定光の主光軸を含む平面は、前記干渉フィルターの光軸及び前記参照光の主光軸を含む平面と異なることが好ましい。
本適用例では、干渉フィルターの光軸及び測定光の主光軸を含む平面(測定光面)と、干渉フィルターの光軸及び参照光の主光軸を含む平面(参照光面)とが異なる平面である。すなわち、測定光面と参照光面とが交差している。言い換えれば、入射光学系は、干渉フィルターの光軸方向から見て参照光の光路と測定光の光路が非対称となるように、測定光及び参照光を干渉フィルターに導く。
このような構成では、参照光が干渉フィルターに反射されて測定光の光路に入り迷光となる不都合を抑制できる。つまり、測定光面と参照光面とが同じである(干渉フィルターの光軸方向からみて測定光の光路と参照光の光路が対称である)場合、干渉フィルターへの参照光の入射角と、測定光の入射角とが同じ角度であるため、参照光が測定光の光路に正反射されることがある。この場合、測定光に入った参照光が測定対象にて反射されることで、迷光成分となる。これに対して、本適用例では、測定光面と参照光面とが異なる面であるため、参照光が迷光となる不都合を抑制でき、測定精度を向上させることができる。
In the spectroscopic measurement device according to this application example, it is preferable that a plane including the optical axis of the interference filter and the main optical axis of the measurement light is different from a plane including the optical axis of the interference filter and the main optical axis of the reference light. .
In this application example, the plane (measurement light surface) including the optical axis of the interference filter and the main optical axis of the measurement light is different from the plane (reference light surface) including the optical axis of the interference filter and the main optical axis of the reference light. It is a plane. That is, the measurement light surface and the reference light surface intersect each other. In other words, the incident optical system guides the measurement light and the reference light to the interference filter so that the optical path of the reference light and the optical path of the measurement light are asymmetric when viewed from the optical axis direction of the interference filter.
In such a configuration, it is possible to suppress the disadvantage that the reference light is reflected by the interference filter and enters the optical path of the measurement light and becomes stray light. That is, when the measurement light surface and the reference light surface are the same (the optical path of the measurement light and the optical path of the reference light are symmetric when viewed from the optical axis direction of the interference filter), the incident angle of the reference light to the interference filter, Since the incident angle of the measurement light is the same angle, the reference light may be regularly reflected on the optical path of the measurement light. In this case, the reference light that has entered the measurement light is reflected by the measurement target, and becomes a stray light component. On the other hand, in this application example, since the measurement light surface and the reference light surface are different surfaces, the inconvenience that the reference light becomes stray light can be suppressed, and the measurement accuracy can be improved.

本適用例の分光測定装置において、前記受光部は、前記測定光を受光する測定光用受光素子、及び前記参照光を受光する参照光用受光素子を有することが好ましい。
本適用例では、測定光用受光素子により測定光を受光し、参照光用受光素子により参照光を受光する。このような構成では、測定光用受光素子及び参照光用受光素子により、測定光及び参照光の光量をそれぞれ個別に精度よく検出することができる。つまり、測定光用受光素子に参照光が受光されたり、参照光用受光素子に測定光が受光されたりする不都合を抑制でき、測定精度を向上させることができる。また、干渉フィルターから出射された測定光の光路上に測定光用受光素子を配置し、干渉フィルターから出射された参照光の光路上に測定光用受光素子を配置すればよく、干渉フィルターの後段に各光を導くための光学系(例えばレンズ等)の配置を省略又は簡略化できる。
In the spectroscopic measurement device according to this application example, it is preferable that the light receiving unit includes a light receiving element for measuring light that receives the measurement light and a light receiving element for reference light that receives the reference light.
In this application example, the measurement light is received by the measurement light receiving element, and the reference light is received by the reference light receiving element. In such a configuration, the light amounts of the measurement light and the reference light can be individually and accurately detected by the measurement light receiving element and the reference light receiving element. That is, it is possible to suppress the inconvenience that the reference light is received by the measurement light receiving element or the measurement light is received by the reference light receiving element, and the measurement accuracy can be improved. In addition, the measurement light receiving element may be arranged on the optical path of the measurement light emitted from the interference filter, and the measurement light receiving element may be arranged on the optical path of the reference light emitted from the interference filter. It is possible to omit or simplify the arrangement of an optical system (for example, a lens or the like) for guiding each light.

本適用例の分光測定装置において、前記測定光用受光素子は、複数の画素を有し、前記干渉フィルターから出力された前記測定光の像を撮像する撮像素子であり、前記測定光の光路上に前記撮像素子に像を結像させる結像光学系が設けられていることが好ましい。
本適用例では、測定光用受光素子に撮像素子が用いられており、結像光学系により測定光が撮像素子に結像される。これにより、測定対象の分光画像を取得することができる。
In the spectroscopic measurement apparatus according to this application example, the light receiving element for measurement light includes a plurality of pixels, and is an image pickup element that captures an image of the measurement light output from the interference filter, and is on an optical path of the measurement light. It is preferable that an image forming optical system for forming an image on the image sensor is provided.
In this application example, an image sensor is used as the light receiving element for measurement light, and the measurement light is imaged on the image sensor by the imaging optical system. Thereby, the spectral image of a measuring object can be acquired.

本適用例の分光測定装置において、前記受光部は、複数の画素を有する撮像素子であり、前記測定光を検出する測定画素領域と、前記参照光を検出する参照画素領域とを有することが好ましい。
本適用例では、測定光及び受光部が1つの撮像素子により受光され、この撮像素子において、測定光を受光する測定画素領域と、参照光を受光する参照画素領域とが設けられている。このような構成では、1つの撮像素子により測定光及び参照光の光量を検出することができ、構成の簡略化を図れる。また、測定光用の受光部と、参照光用の受光部とを分ける場合、各受光部の受光特性の差により測定精度が低下する可能性がある。これに対して、本適用例では、測定光及び参照光を同じ受光特性の撮像素子により受光させることができ、測定精度の向上を図れる。
In the spectroscopic measurement apparatus according to this application example, it is preferable that the light receiving unit is an imaging element having a plurality of pixels, and includes a measurement pixel region for detecting the measurement light and a reference pixel region for detecting the reference light. .
In this application example, the measurement light and the light receiving unit are received by one image sensor, and in this image sensor, a measurement pixel region that receives the measurement light and a reference pixel region that receives the reference light are provided. In such a configuration, the light amounts of the measurement light and the reference light can be detected by one image sensor, and the configuration can be simplified. In addition, when the light receiving unit for measurement light and the light receiving unit for reference light are separated, there is a possibility that measurement accuracy may be lowered due to a difference in light receiving characteristics of each light receiving unit. On the other hand, in this application example, the measurement light and the reference light can be received by the imaging device having the same light receiving characteristics, and the measurement accuracy can be improved.

本適用例の分光測定装置において、標準白色対象により反射された基準測定光が前記受光部に受光されて出力される基準測定値、及び前記基準測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される基準参照値を取得する基準値取得手段と、前記測定対象により反射された前記測定光が前記受光部に受光されて出力される対象測定値、及び前記対象測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される対象参照値を取得する対象値取得手段と、前記基準測定値、前記基準参照値、前記対象測定値、及び前記対象参照値を用いて、前記測定対象の各波長の反射率を算出する反射率測定手段と、を備えていることが好ましい。   In the spectroscopic measurement apparatus according to this application example, the reference measurement light reflected by the standard white object is received by the light receiving unit and output, and the reference light is output when the reference measurement value is output. Reference value acquisition means for acquiring a reference reference value received and output by the light receiving unit, target measurement value that is output when the measurement light reflected by the measurement target is received by the light receiving unit, and the target measurement Target value acquisition means for acquiring a target reference value that is received and output by the light receiving unit when a value is output; the standard measurement value; the standard reference value; the target measurement value; and It is preferable that the apparatus includes a reflectance measurement unit that calculates the reflectance of each wavelength of the measurement target using a target reference value.

本適用例では、基準値取得手段は、標準白色対象に対する測定光の光量(基準測定値)、及びその基準測定値を取得した際の参照光の光量(基準参照値)を取得する。また、対象値取得手段は、測定対象に対する測定光の光量(対象測定値)、及びその対象測定値を取得した際の参照光の光量(対象参照値)を取得する。そして、反射率測定手段は、これらの基準測定値、基準参照値、対象測定値、対象参照値に基づいて、測定対象の各波長の反射率を測定(算出)する。
このような構成では、測定光に対する対象測定値と、標準白色対象に対する基準測定値とにより算出される測定対象の反射率を算出でき、さらに、対象参照値と基準参照値とを用いて、対象測定値が測定されたタイミングにおける照明光の光量、及び標準白色対象が測定されたタイミングにおける照明光の光量の差を補正することができる。
これにより、測定対象に対して照射される照明光の条件を同一にして、測定対象の反射率を算出でき、測定精度の更なる向上を図ることができる。
In this application example, the reference value acquisition unit acquires the amount of measurement light (standard measurement value) for the standard white object and the amount of reference light (standard reference value) when the reference measurement value is acquired. Further, the target value acquisition means acquires the light amount of the measurement light (target measurement value) for the measurement target and the light amount of the reference light (target reference value) when the target measurement value is acquired. Then, the reflectance measurement means measures (calculates) the reflectance of each wavelength of the measurement target based on the standard measurement value, the standard reference value, the target measurement value, and the target reference value.
In such a configuration, the reflectance of the measurement target calculated by the target measurement value for the measurement light and the standard measurement value for the standard white target can be calculated, and further, the target reference value and the standard reference value are used to calculate the target. It is possible to correct the difference between the amount of illumination light at the timing when the measurement value is measured and the amount of illumination light at the timing when the standard white object is measured.
As a result, the reflectance of the measurement object can be calculated with the same illumination light condition applied to the measurement object, and the measurement accuracy can be further improved.

本発明の一適用例に係る分光測定方法は、互いに対向する一対の反射膜を有し、前記一対の反射膜に入射した光から、前記反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の光を出射させる干渉フィルターと、測定対象に照射された照明光が前記測定対象により反射された測定光、及び前記測定対象を介さない前記照明光である参照光を、それぞれ別光路にて前記干渉フィルターに導く入射光学系と、前記干渉フィルターから出射された前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光する受光部と、を備え、前記入射光学系が、前記測定光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させ、前記参照光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して前記所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させる分光測定装置における分光測定方法であって、標準白色対象により反射された基準測定光が前記受光部に受光されて出力される基準測定値、及び前記基準測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される基準参照値を取得し、前記測定対象により反射された前記測定光が前記受光部に受光されて出力される対象測定値、及び前記対象測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される対象参照値を取得し、前記基準測定値、前記基準参照値、前記対象測定値、及び前記対象参照値を用いて、前記測定対象の各波長の反射率を算出することを特徴とする。   A spectroscopic measurement method according to an application example of the present invention includes a pair of reflective films facing each other, and emits light having a wavelength according to a gap dimension between the reflective films from light incident on the pair of reflective films. The interference filter to be measured, the measurement light reflected by the measurement object with the illumination light irradiated on the measurement object, and the reference light that is the illumination light not passing through the measurement object are guided to the interference filter through separate optical paths. An incident optical system; and a light receiving unit that receives the measurement light and the reference light emitted from the interference filter, respectively, and the incident optical system uses the main optical axis of the measurement light as the optical axis of the interference filter. The main optical axis of the reference light is inclined by the predetermined angle with respect to the optical axis of the interference filter and incident on the interference filter. A spectroscopic measurement method in a measuring apparatus, wherein a reference measurement light reflected by a standard white object is received by the light receiving unit and output, and the reference light is output when the reference measurement value is output. A reference reference value that is received and output by the light receiving unit is acquired, and the measurement light reflected by the measurement target is received by the light receiving unit and output, and the target measurement value is output. When the reference light is received by the light receiving unit and is output, the target reference value is acquired, and the measurement is performed using the standard measurement value, the standard reference value, the target measurement value, and the target reference value. The reflectance of each wavelength of the object is calculated.

本適用例では、基準測定値及び基準参照値を同時に取得することができ、対象測定値及び対象参照値を同時に取得することができる。したがって、これらの基準測定値、基準参照値、対象測定値、及び対象参照値を用いて反射率を求めることで、精度の高い分光測定を行うことができる。   In this application example, the standard measurement value and the standard reference value can be acquired simultaneously, and the target measurement value and the target reference value can be acquired simultaneously. Therefore, by obtaining the reflectance using these standard measurement value, standard reference value, target measurement value, and target reference value, it is possible to perform spectroscopic measurement with high accuracy.

本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。1 is a block diagram showing a schematic configuration of a spectrometer according to a first embodiment of the present invention. 第一実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す平面図。The top view which shows schematic structure of the wavelength variable interference filter in 1st embodiment. 第一実施形態における波長可変干渉フィルターの概略構成を示す断面図。Sectional drawing which shows schematic structure of the wavelength variable interference filter in 1st embodiment. 第一実施形態における分光測定方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the spectrometry method in 1st embodiment. 本発明に係る第二実施形態の光学モジュールの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the optical module of 2nd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第三実施形態の光学モジュールの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the optical module of 3rd embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第四実施形態の光学モジュールの概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure of the optical module of 4th embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る第五実施形態の分光測定装置の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the spectrometer of 5th embodiment which concerns on this invention. 第五実施形態の分光測定方法を示すフローチャート。The flowchart which shows the spectrometry method of 5th embodiment.

[第一実施形態]
以下、本発明に係る第一実施形態の分光測定装置について、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明に係る第一実施形態の分光測定装置の概略構成を示す図である。
図1に示すように、分光測定装置1は、光学モジュール10と、フィルター制御回路20と、信号処理回路30と、制御部40と、を含んで構成されている。
この分光測定装置1は、光源2から測定対象Xに対して照明光を照射し、測定対象Xで反射された照明光を測定光として光学モジュール10で受光し、かつ、光源2からの照明光を参照光として、直接(測定対象Xを介さず)光学モジュール10で受光する。そして、光学モジュール10から信号処理回路30を介して制御部40に、測定光及び参照光の光量(測定値)が出力され、制御部40は、これらの測定値に基づいて、測定対象Xの分光測定を実施する。
なお、光源2としては、例えばタングステンランプやLED光源等の他、外光等であってもよい。また、図1では、光源2と分光測定装置1とが別構成となる例を示すがこれに限定されず、光源2として例えばタングステンランプやLED光源等の光源部を用いる場合、分光測定装置1に光源部を組み込んでもよい。この場合、制御部40により光源部の駆動制御を行ってもよい。
[First embodiment]
Hereinafter, a spectroscopic measurement apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of the spectrometer according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the spectroscopic measurement apparatus 1 includes an optical module 10, a filter control circuit 20, a signal processing circuit 30, and a control unit 40.
The spectroscopic measurement device 1 irradiates the measurement target X from the light source 2 with illumination light, receives the illumination light reflected by the measurement target X as measurement light, and receives the illumination light from the light source 2. Is received directly by the optical module 10 (without passing through the measurement target X). Then, the light amount (measurement value) of the measurement light and the reference light is output from the optical module 10 to the control unit 40 via the signal processing circuit 30, and the control unit 40 determines the measurement target X based on these measurement values. Perform spectroscopic measurements.
The light source 2 may be, for example, outside light or the like in addition to a tungsten lamp, an LED light source, or the like. Further, FIG. 1 shows an example in which the light source 2 and the spectroscopic measurement device 1 are configured separately, but the present invention is not limited thereto, and when the light source unit such as a tungsten lamp or an LED light source is used as the light source 2, the spectroscopic measurement device 1 A light source unit may be incorporated in the device. In this case, the control of the light source unit may be performed by the control unit 40.

[光学モジュールの構成]
光学モジュール10は、波長可変干渉フィルター5(本発明の干渉フィルター)と、入射光学系11と、受光部12と、を備えている。
光学モジュール10は、入射光学系11により測定光及び参照光を波長可変干渉フィルター5に導き、波長可変干渉フィルター5から出射(透過)された測定光及び参照光を受光部12にて受光する。
[Configuration of optical module]
The optical module 10 includes a variable wavelength interference filter 5 (interference filter of the present invention), an incident optical system 11, and a light receiving unit 12.
The optical module 10 guides the measurement light and the reference light to the variable wavelength interference filter 5 by the incident optical system 11, and receives the measurement light and the reference light emitted (transmitted) from the variable wavelength interference filter 5 by the light receiving unit 12.

[波長可変干渉フィルターの構成]
図2は、波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す平面図である。図3は、図2のA−A線で切断した波長可変干渉フィルター5の概略構成を示す断面図である。
波長可変干渉フィルター5は、図2及び図3に示すように、固定基板51及び可動基板52を備えている。これらの固定基板51及び可動基板52は、それぞれ例えば各種ガラスや、水晶等により形成されており、本実施形態では、石英ガラスにより構成されるものとする。そして、これらの基板51,52は、図3に示すように、接合膜53(第一接合膜531及び第二接合膜532)により接合されることで、一体的に構成されている。具体的には、固定基板51の第一接合部513、及び可動基板52の第二接合部523が、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接合膜53により接合されている。
なお、以降の説明に当たり、固定基板51又は可動基板52の基板厚み方向から見た平面視、つまり、固定基板51、接合膜53、及び可動基板52の積層方向から波長可変干渉フィルター5を見た平面視を、フィルター平面視と称する。
[Configuration of wavelength tunable interference filter]
FIG. 2 is a plan view showing a schematic configuration of the variable wavelength interference filter 5. FIG. 3 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the variable wavelength interference filter 5 cut along the line AA in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, the variable wavelength interference filter 5 includes a fixed substrate 51 and a movable substrate 52. The fixed substrate 51 and the movable substrate 52 are each formed of, for example, various types of glass, quartz, or the like. In the present embodiment, the fixed substrate 51 and the movable substrate 52 are configured of quartz glass. Then, as shown in FIG. 3, these substrates 51 and 52 are integrally formed by being bonded by a bonding film 53 (first bonding film 531 and second bonding film 532). Specifically, the first bonding portion 513 of the fixed substrate 51 and the second bonding portion 523 of the movable substrate 52 are bonded by a bonding film 53 made of, for example, a plasma polymerized film mainly containing siloxane. .
In the following description, the wavelength tunable interference filter 5 was seen from a plan view seen from the thickness direction of the fixed substrate 51 or the movable substrate 52, that is, from the stacking direction of the fixed substrate 51, the bonding film 53, and the movable substrate 52. The plan view is referred to as a filter plan view.

固定基板51には、図3に示すように、本発明の一対の反射膜の一方を構成する固定反射膜54が設けられている。また、可動基板52には、本発明の一対の反射膜の他方を構成する可動反射膜55が設けられている。これらの固定反射膜54及び可動反射膜55は、反射膜間ギャップG1を介して対向配置されている。
そして、波長可変干渉フィルター5には、反射膜54,55間のギャップG1の距離(ギャップ寸法)を調整するのに用いられる、本発明のギャップ変更部である静電アクチュエーター56が設けられている。この静電アクチュエーター56は、固定基板51に設けられた固定電極561と、可動基板52に設けられた可動電極562と、を備え、各電極561,562が対向することにより構成されている。これらの固定電極561,可動電極562は、電極間ギャップを介して対向する。ここで、これらの電極561,562は、それぞれ固定基板51及び可動基板52の基板表面に直接設けられる構成であってもよく、他の膜部材を介して設けられる構成であってもよい。
なお、本実施形態では、反射膜間ギャップG1が電極間ギャップよりも小さく形成される構成を例示するが、例えば波長可変干渉フィルター5により透過させる波長域によっては、反射膜間ギャップG1を電極間ギャップよりも大きく形成してもよい。
また、フィルター平面視において、可動基板52の一辺側(例えば、図2における辺C3−C4)は、固定基板51の辺C3´−C4´よりも外側に突出する。この可動基板52の突出部分は、固定基板51と接合されない電装部526であり、波長可変干渉フィルター5を固定基板51側から見た際に露出する面は、後述する電極パッド564P,565Pが設けられる電装面524となる。
同様に、フィルター平面視において、固定基板51の一辺側(電装部526とは反対側)は、可動基板52よりも外側に突出する。
As shown in FIG. 3, the fixed substrate 51 is provided with a fixed reflective film 54 constituting one of the pair of reflective films of the present invention. The movable substrate 52 is provided with a movable reflective film 55 that constitutes the other of the pair of reflective films of the present invention. The fixed reflection film 54 and the movable reflection film 55 are disposed to face each other via the inter-reflection film gap G1.
The wavelength variable interference filter 5 is provided with an electrostatic actuator 56 that is a gap changing portion of the present invention and is used to adjust the distance (gap size) of the gap G1 between the reflective films 54 and 55. . The electrostatic actuator 56 includes a fixed electrode 561 provided on the fixed substrate 51 and a movable electrode 562 provided on the movable substrate 52, and each electrode 561 and 562 are opposed to each other. These fixed electrode 561 and movable electrode 562 are opposed to each other through an interelectrode gap. Here, the electrodes 561 and 562 may be provided directly on the substrate surfaces of the fixed substrate 51 and the movable substrate 52, respectively, or may be provided via other film members.
In the present embodiment, the configuration in which the gap G1 between the reflection films is formed smaller than the gap between the electrodes is exemplified. However, depending on the wavelength range transmitted by the wavelength variable interference filter 5, for example, the gap G1 between the reflection films is formed between the electrodes. You may form larger than a gap.
Further, in the filter plan view, one side of the movable substrate 52 (for example, the side C <b> 3-C <b> 4 in FIG. 2) protrudes outside the side C <b> 3 ′ -C <b> 4 ′ of the fixed substrate 51. The protruding portion of the movable substrate 52 is an electrical component 526 that is not bonded to the fixed substrate 51, and the surfaces exposed when the variable wavelength interference filter 5 is viewed from the fixed substrate 51 side are provided with electrode pads 564P and 565P described later. The electrical surface 524 is obtained.
Similarly, in the filter plan view, one side of the fixed substrate 51 (the side opposite to the electrical component 526) protrudes outside the movable substrate 52.

(固定基板の構成)
固定基板51には、エッチングにより電極配置溝511及び反射膜設置部512が形成されている。この固定基板51は、可動基板52に対して厚み寸法が大きく形成されており、固定電極561及び可動電極562間に電圧を印加した際の静電引力や、固定電極561の内部応力による固定基板51の撓みはない。
(Configuration of fixed substrate)
In the fixed substrate 51, an electrode arrangement groove 511 and a reflection film installation part 512 are formed by etching. The fixed substrate 51 is formed to have a thickness larger than that of the movable substrate 52, and the fixed substrate is caused by electrostatic attraction when a voltage is applied between the fixed electrode 561 and the movable electrode 562 or internal stress of the fixed electrode 561. There is no 51 deflection.

電極配置溝511は、フィルター平面視で、固定基板51のフィルター中心点を中心とした環状に形成されている。反射膜設置部512は、前記平面視において、電極配置溝511の中心部から可動基板52側に突出して形成されている。この電極配置溝511の溝底面は、固定電極561が配置される電極設置面511Aとなる。また、反射膜設置部512の突出先端面は、反射膜設置面512Aとなる。   The electrode arrangement groove 511 is formed in an annular shape centering on the filter center point of the fixed substrate 51 in the filter plan view. The reflection film installation part 512 is formed so as to protrude from the center part of the electrode arrangement groove 511 toward the movable substrate 52 in the plan view. The groove bottom surface of the electrode arrangement groove 511 is an electrode installation surface 511A on which the fixed electrode 561 is arranged. In addition, the protruding front end surface of the reflection film installation portion 512 is a reflection film installation surface 512A.

電極設置面511Aには、静電アクチュエーター56を構成する固定電極561が設けられている。この固定電極561は、電極設置面511Aのうち、後述する可動部521の可動電極562に対向する領域に設けられている。また、固定電極561上に、固定電極561及び可動電極562の間の絶縁性を確保するための絶縁膜が積層される構成としてもよい。
そして、固定基板51には、固定電極561の外周縁に接続された固定引出電極563が設けられている。この固定引出電極563は、電極配置溝511から辺C3´−C4´側(電装部526側)に向かって形成された接続電極溝(図示略)に沿って設けられている。この接続電極溝には、可動基板52側に向かって突設されたバンプ部565Aが設けられ、固定引出電極563は、バンプ部565A上まで延出する。そして、バンプ部565A上で可動基板52側に設けられた固定接続電極565に当接し、電気的に接続される。この固定接続電極565は、接続電極溝に対向する領域から電装面524まで延出し、電装面524において固定電極パッド565Pを構成する。
A fixed electrode 561 constituting the electrostatic actuator 56 is provided on the electrode installation surface 511A. The fixed electrode 561 is provided in a region of the electrode installation surface 511 </ b> A that faces a movable electrode 562 of the movable portion 521 described later. In addition, an insulating film for ensuring insulation between the fixed electrode 561 and the movable electrode 562 may be stacked over the fixed electrode 561.
The fixed substrate 51 is provided with a fixed extraction electrode 563 connected to the outer peripheral edge of the fixed electrode 561. The fixed extraction electrode 563 is provided along a connection electrode groove (not shown) formed from the electrode arrangement groove 511 toward the side C3′-C4 ′ (electrical component 526 side). The connection electrode groove is provided with a bump portion 565A that protrudes toward the movable substrate 52, and the fixed extraction electrode 563 extends over the bump portion 565A. Then, the bumps 565A abut against the fixed connection electrodes 565 provided on the movable substrate 52 side and are electrically connected. The fixed connection electrode 565 extends from the region facing the connection electrode groove to the electrical surface 524, and forms a fixed electrode pad 565P on the electrical surface 524.

なお、本実施形態では、電極設置面511Aに1つの固定電極561が設けられる構成を示すが、例えば、フィルター中心点を中心とした同心円となる2つの電極が設けられる構成(二重電極構成)などとしてもよい。その他、固定反射膜54上に透明電極を設ける構成や、導電性の固定反射膜54を用い、当該固定反射膜54から固定側電装部に接続電極を形成してもよく、この場合、固定電極561として、接続電極の位置に応じて、一部が切り欠かれた構成などとしてもよい。   In the present embodiment, a configuration is shown in which one fixed electrode 561 is provided on the electrode installation surface 511A. For example, a configuration in which two concentric circles centering on the filter center point are provided (double electrode configuration). And so on. In addition, a configuration in which a transparent electrode is provided on the fixed reflective film 54 or a conductive fixed reflective film 54 may be used to form a connection electrode from the fixed reflective film 54 to the fixed-side electrical component. In this case, the fixed electrode 561 may have a structure in which a part thereof is cut off in accordance with the position of the connection electrode.

反射膜設置部512は、上述したように、電極配置溝511と同軸上で、電極配置溝511よりも小さい径寸法となる略円柱状に形成され、当該反射膜設置部512の可動基板52に対向する反射膜設置面512Aを備えている。
この反射膜設置部512には、図3に示すように、固定反射膜54が設置されている。この固定反射膜54としては、例えばAg等の金属膜や、Ag合金等の合金膜を用いることができる。また、例えば高屈折層をTiO、低屈折層をSiOとした誘電体多層膜を用いてもよい。更に、誘電体多層膜上に金属膜(又は合金膜)を積層した反射膜や、金属膜(又は合金膜)上に誘電体多層膜を積層した反射膜、単層の屈折層(TiOやSiO等)と金属膜(又は合金膜)とを積層した反射膜などを用いてもよい。
As described above, the reflective film installation portion 512 is formed in a substantially cylindrical shape that is coaxial with the electrode arrangement groove 511 and has a smaller diameter than the electrode arrangement groove 511, and is formed on the movable substrate 52 of the reflection film installation portion 512. An opposing reflection film installation surface 512A is provided.
As shown in FIG. 3, a fixed reflection film 54 is installed in the reflection film installation portion 512. As the fixed reflective film 54, for example, a metal film such as Ag or an alloy film such as an Ag alloy can be used. For example, a dielectric multilayer film in which the high refractive layer is TiO 2 and the low refractive layer is SiO 2 may be used. Further, a reflective film in which a metal film (or alloy film) is laminated on a dielectric multilayer film, a reflective film in which a dielectric multilayer film is laminated on a metal film (or alloy film), a single refractive layer (TiO 2 , SiO 2) and a metal film (or alloy film) and the like may be used reflective film formed by laminating a.

また、固定基板51の光入射面(固定反射膜54が設けられない面)には、固定反射膜54に対応する位置に反射防止膜を形成してもよい。この反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、固定基板51の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させる。   Further, an antireflection film may be formed at a position corresponding to the fixed reflection film 54 on the light incident surface of the fixed substrate 51 (the surface on which the fixed reflection film 54 is not provided). This antireflection film can be formed by alternately laminating a low refractive index film and a high refractive index film, and reduces the reflectance of visible light on the surface of the fixed substrate 51 and increases the transmittance.

そして、固定基板51の可動基板52に対向する面のうち、エッチングにより、電極配置溝511、反射膜設置部512、及び接続電極溝が形成されない面は、第一接合部513を構成する。この第一接合部513には、第一接合膜531が設けられ、この第一接合膜531が、可動基板52に設けられた第二接合膜532に接合されることで、上述したように、固定基板51及び可動基板52が接合される。   Of the surfaces of the fixed substrate 51 facing the movable substrate 52, the surfaces on which the electrode placement groove 511, the reflective film installation portion 512, and the connection electrode groove are not formed by etching constitute the first bonding portion 513. The first bonding portion 513 is provided with a first bonding film 531. By bonding the first bonding film 531 to the second bonding film 532 provided on the movable substrate 52, as described above, The fixed substrate 51 and the movable substrate 52 are joined.

(可動基板の構成)
可動基板52は、フィルター中心点を中心とした円形状の可動部521と、可動部521と同軸であり可動部521を保持する保持部522と、を備えている。
(Configuration of movable substrate)
The movable substrate 52 includes a circular movable portion 521 centered on the filter center point, and a holding portion 522 that is coaxial with the movable portion 521 and holds the movable portion 521.

可動部521は、保持部522よりも厚み寸法が大きく形成される。この可動部521は、フィルター平面視において、少なくとも反射膜設置面512Aの外周縁の径寸法よりも大きい径寸法に形成されている。そして、この可動部521には、可動電極562及び可動反射膜55が設けられている。
なお、固定基板51と同様に、可動部521の固定基板51とは反対側の面には、反射防止膜が形成されていてもよい。このような反射防止膜は、低屈折率膜及び高屈折率膜を交互に積層することで形成することができ、可動基板52の表面での可視光の反射率を低下させ、透過率を増大させることができる。
The movable part 521 is formed with a thickness dimension larger than that of the holding part 522. The movable portion 521 is formed to have a diameter larger than at least the diameter of the outer peripheral edge of the reflection film installation surface 512A in the filter plan view. The movable part 521 is provided with a movable electrode 562 and a movable reflective film 55.
Similar to the fixed substrate 51, an antireflection film may be formed on the surface of the movable portion 521 opposite to the fixed substrate 51. Such an antireflection film can be formed by alternately laminating a low refractive index film and a high refractive index film, reducing the reflectance of visible light on the surface of the movable substrate 52 and increasing the transmittance. Can be made.

可動電極562は、所定の電極間ギャップを介して固定電極561に対向し、固定電極561と同一形状となる環状に形成されている。この可動電極562は、固定電極561とともに静電アクチュエーター56を構成する。また、可動基板52には、可動電極562の外周縁に接続された可動接続電極564が設けられている。この可動接続電極564は、可動部521から、固定基板51に設けられた接続電極溝(図示略)に対向する位置に沿って、電装面524に亘って設けられており、電装面524において可動電極パッド564Pを構成する。   The movable electrode 562 is opposed to the fixed electrode 561 with a predetermined inter-electrode gap, and is formed in an annular shape having the same shape as the fixed electrode 561. The movable electrode 562 forms an electrostatic actuator 56 together with the fixed electrode 561. The movable substrate 52 is provided with a movable connection electrode 564 connected to the outer peripheral edge of the movable electrode 562. The movable connection electrode 564 is provided across the electrical surface 524 from the movable part 521 along a position facing a connection electrode groove (not shown) provided in the fixed substrate 51, and is movable on the electrical surface 524. An electrode pad 564P is formed.

また、可動基板52には、上述したように、固定接続電極565が設けられており、この固定接続電極565は、バンプ部565A(図2参照)を介して固定引出電極563に接続されている。   Further, as described above, the fixed connection electrode 565 is provided on the movable substrate 52, and the fixed connection electrode 565 is connected to the fixed extraction electrode 563 via the bump portion 565A (see FIG. 2). .

可動反射膜55は、可動部521の可動面521Aの中心部に、固定反射膜54とギャップG1を介して対向して設けられる。この可動反射膜55としては、上述した固定反射膜54と同一の構成の反射膜が用いられる。
なお、本実施形態では、上述したように、電極間ギャップが反射膜間ギャップG1の寸法よりも大きい例を示すがこれに限定されない。例えば、赤外線や遠赤外線を用いる場合等、分光画像の取得対象波長域によっては、ギャップG1の寸法が、電極間ギャップの寸法よりも大きくなる構成としてもよい。
The movable reflective film 55 is provided in the central part of the movable surface 521A of the movable part 521 so as to face the fixed reflective film 54 via the gap G1. As the movable reflective film 55, a reflective film having the same configuration as that of the fixed reflective film 54 described above is used.
In the present embodiment, as described above, an example in which the interelectrode gap is larger than the dimension of the inter-reflection film gap G1 is shown, but the present invention is not limited to this. For example, when using infrared rays or far-infrared rays, the gap G1 may be larger than the gap between the electrodes depending on the spectral wavelength acquisition target wavelength range.

保持部522は、可動部521の周囲を囲うダイアフラムであり、可動部521よりも厚み寸法が小さく形成されている。このような保持部522は、可動部521よりも撓みやすく、僅かな静電引力により、可動部521を固定基板51側に変位させることが可能となる。この際、可動部521が保持部522よりも厚み寸法が大きく、剛性が大きくなるため、保持部522が静電引力により固定基板51側に引っ張られた場合でも、可動部521の形状変化が起こらない。従って、可動部521に設けられた可動反射膜55の撓みも生じず、固定反射膜54及び可動反射膜55を常に平行状態に維持することが可能となる。
なお、本実施形態では、ダイアフラム状の保持部522を例示するが、これに限定されず、例えば、フィルター中心点を中心として、等角度間隔で配置された梁状の保持部が設けられる構成などとしてもよい。
The holding part 522 is a diaphragm that surrounds the periphery of the movable part 521, and has a thickness dimension smaller than that of the movable part 521. Such a holding part 522 is easier to bend than the movable part 521, and the movable part 521 can be displaced toward the fixed substrate 51 by a slight electrostatic attraction. At this time, since the movable portion 521 has a thickness dimension larger than that of the holding portion 522 and becomes rigid, even when the holding portion 522 is pulled toward the fixed substrate 51 by electrostatic attraction, the shape of the movable portion 521 changes. Absent. Therefore, the movable reflective film 55 provided on the movable portion 521 is not bent, and the fixed reflective film 54 and the movable reflective film 55 can be always maintained in a parallel state.
In the present embodiment, the diaphragm-like holding portion 522 is illustrated, but the present invention is not limited to this. For example, a configuration in which beam-like holding portions arranged at equiangular intervals around the filter center point are provided. It is good.

可動基板52において、第一接合部513に対向する領域は、第二接合部523となる。この第二接合部523には、第二接合膜532が設けられ、上述したように、第二接合膜532が第一接合膜531に接合されることで、固定基板51及び可動基板52が接合される。   In the movable substrate 52, a region facing the first joint portion 513 is a second joint portion 523. The second bonding portion 523 is provided with the second bonding film 532. As described above, the second bonding film 532 is bonded to the first bonding film 531, so that the fixed substrate 51 and the movable substrate 52 are bonded. Is done.

[入射光学系の構成]
図1に戻り、入射光学系11は、測定光入射光学系111と、参照光入射光学系112とを備えている。
測定光入射光学系111は、測定対象Xにより反射された測定光が入射され、当該測定光を波長可変干渉フィルター5に導く。ここで、測定光入射光学系111は、波長可変干渉フィルター5の光軸O(すなわち、反射膜54,55の中心点(フィルター中心点)を通り、反射膜54,55に対して直交する軸)と、測定光の主光軸L1との為す角度が、所定の傾斜角度θとなるように、測定光入射光学系111を構成するレンズ等の各光学部材が構成されている。
[Configuration of incident optical system]
Returning to FIG. 1, the incident optical system 11 includes a measurement light incident optical system 111 and a reference light incident optical system 112.
The measurement light incident optical system 111 receives the measurement light reflected by the measurement target X and guides the measurement light to the wavelength variable interference filter 5. Here, the measurement light incident optical system 111 passes through the optical axis O of the wavelength tunable interference filter 5 (that is, the axis perpendicular to the reflection films 54 and 55 through the center point (filter center point) of the reflection films 54 and 55). ) And the main optical axis L1 of the measurement light are configured so that each optical member such as a lens constituting the measurement light incident optical system 111 is configured to have a predetermined inclination angle θ.

参照光入射光学系112は、光源2からの参照光が入射され、当該参照光を波長可変干渉フィルター5に導く。ここで、参照光入射光学系112は、波長可変干渉フィルター5の光軸Oと、参照光の主光軸L2との為す角度が、測定光の主光軸L1と波長可変干渉フィルター5の光軸Oとが為す角度と同じ傾斜角度θとなるように、参照光入射光学系112を構成するレンズ等の各光学部材が構成されている。   The reference light incident optical system 112 receives the reference light from the light source 2 and guides the reference light to the wavelength variable interference filter 5. Here, in the reference light incident optical system 112, the angle formed between the optical axis O of the wavelength tunable interference filter 5 and the main optical axis L2 of the reference light is the light of the main optical axis L1 of the measurement light and the wavelength tunable interference filter 5 Each optical member such as a lens constituting the reference light incident optical system 112 is configured to have the same inclination angle θ as that formed by the axis O.

すなわち、測定光及び参照光は、波長可変干渉フィルター5の反射膜54,55に対して、それぞれ別光路から傾斜角度θで入射される。反射膜54,55への入射角が同一となるため、波長可変干渉フィルター5を透過した測定光の波長、及び参照光の波長も同一波長となる。   That is, the measurement light and the reference light are incident on the reflection films 54 and 55 of the wavelength tunable interference filter 5 from the separate optical paths at an inclination angle θ. Since the incident angles to the reflection films 54 and 55 are the same, the wavelength of the measurement light transmitted through the wavelength variable interference filter 5 and the wavelength of the reference light are also the same wavelength.

[受光部の構成]
受光部12は、測定光用受光素子121と、参照光用受光素子122とを備えている。
測定光用受光素子121は、波長可変干渉フィルター5を透過した測定光の光路上に設けられ、測定光を受光する。そして、測定光用受光素子121は、測定光の受光量に応じた検出信号(測定値)を、信号処理回路30に出力する。検出信号は、信号処理回路30にて増幅等の信号処理を行われた後、制御部40に出力される。
参照光用受光素子122は、波長可変干渉フィルター5を透過した参照光の光路上に設けられ、参照光測定光を受光する。そして、参照光用受光素子122は、参照光の受光量に応じた検出信号(参照値)を、信号処理回路30に出力する。
[Configuration of light receiving unit]
The light receiving unit 12 includes a light receiving element 121 for measurement light and a light receiving element 122 for reference light.
The light receiving element 121 for measurement light is provided on the optical path of the measurement light that has passed through the wavelength variable interference filter 5 and receives the measurement light. Then, the measurement light receiving element 121 outputs a detection signal (measurement value) corresponding to the amount of measurement light received to the signal processing circuit 30. The detection signal is subjected to signal processing such as amplification in the signal processing circuit 30 and then output to the control unit 40.
The reference light receiving element 122 is provided on the optical path of the reference light transmitted through the wavelength variable interference filter 5 and receives the reference light measurement light. Then, the reference light receiving element 122 outputs a detection signal (reference value) corresponding to the amount of received reference light to the signal processing circuit 30.

[フィルター制御回路及び信号処理回路の構成]
フィルター制御回路20は、波長可変干渉フィルター5の電極パッド564P,565Pに接続され、制御部40からの指令に基づいて、静電アクチュエーター56に対して駆動電圧を印加する。これにより、反射膜54,55間のギャップG1が、駆動電圧に応じた所定寸法に変更され、波長可変干渉フィルター5からギャップG1に応じた波長の光(測定光及び参照光)が透過される。
[Configuration of filter control circuit and signal processing circuit]
The filter control circuit 20 is connected to the electrode pads 564 </ b> P and 565 </ b> P of the wavelength variable interference filter 5, and applies a drive voltage to the electrostatic actuator 56 based on a command from the control unit 40. As a result, the gap G1 between the reflection films 54 and 55 is changed to a predetermined size corresponding to the drive voltage, and light (measurement light and reference light) having a wavelength corresponding to the gap G1 is transmitted from the wavelength variable interference filter 5. .

信号処理回路30は、受光部12から入力された各検出信号(アナログ信号)を増幅したのち、デジタル信号に変換して制御部40に出力する。信号処理回路30は、例えば、検出信号が電流値である場合、検出した電流値を電圧値に変換するI−V変換器や、検出信号を増幅するアンプや、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換器等により構成される。
なお、光学モジュール10内に、フィルター制御回路20や、信号処理回路30が設けられる構成としてもよい。
The signal processing circuit 30 amplifies each detection signal (analog signal) input from the light receiving unit 12, converts it to a digital signal, and outputs it to the control unit 40. For example, when the detection signal is a current value, the signal processing circuit 30 converts the detected current value into a voltage value, an amplifier that amplifies the detection signal, and an analog signal into a digital signal. It is composed of an A / D converter or the like.
Note that a configuration in which the filter control circuit 20 and the signal processing circuit 30 are provided in the optical module 10 may be employed.

[制御部の構成]
制御部40は、図1に示すように、記憶部41及び処理部42を備えている。
記憶部41は、例えばメモリーやハードディスクドライブ等により構成されている。この記憶部41は、分光測定装置1の全体動作を制御するためのOS(Operating System)や、各種プログラム、各種データを記憶する。
そして、記憶部41は、前記データとして、波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56を駆動させるためのV−λデータ等が記憶される。ここで、本実施形態では、波長可変干渉フィルター5の光軸Oと各光(測定光及び参照光)の主光軸L1,L2との間の傾斜角度θとなっている。従って、反射膜54,55への入射角を(90°−θ)とした場合における透過光の波長と、その波長を透過させるための静電アクチュエーター56への駆動電圧との関係がV−λデータに記録されていることが好ましい。なお、反射膜54,55に対して垂直に光が入射する場合のV−λデータが記憶部41に記憶され、処理部42は、V−λデータに基づいて、入射角が(90°−θ)となる場合の所望波長に対する駆動電圧を算出する構成などとしてもよい。
[Configuration of control unit]
As shown in FIG. 1, the control unit 40 includes a storage unit 41 and a processing unit 42.
The storage unit 41 is configured by, for example, a memory or a hard disk drive. The storage unit 41 stores an OS (Operating System) for controlling the overall operation of the spectrometer 1, various programs, and various data.
And the memory | storage part 41 memorize | stores the V-lambda data etc. for driving the electrostatic actuator 56 of the wavelength variable interference filter 5 as said data. Here, in the present embodiment, the inclination angle θ is between the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5 and the main optical axes L1 and L2 of each light (measurement light and reference light). Therefore, the relationship between the wavelength of transmitted light and the drive voltage to the electrostatic actuator 56 for transmitting the wavelength when the incident angle to the reflective films 54 and 55 is (90 ° −θ) is V−λ. It is preferably recorded in the data. Note that V-λ data when light is incident perpendicularly to the reflective films 54 and 55 is stored in the storage unit 41, and the processing unit 42 has an incident angle of (90 ° −) based on the V-λ data. A configuration may be used in which a driving voltage for a desired wavelength in the case of θ) is calculated.

処理部42は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の演算回路や記憶回路により構成されている。この処理部42は、記憶部41に記憶された各種プログラムを読み込み、実行することで、図1に示すように、フィルター制御手段421、信号取得手段422、分光測定手段423(本発明の反射率測定手段)等として機能する。   The processing unit 42 includes an arithmetic circuit such as a CPU (Central Processing Unit) and a storage circuit. As shown in FIG. 1, the processing unit 42 reads and executes various programs stored in the storage unit 41, and as shown in FIG. Functions as a measuring means).

フィルター制御手段421は、記憶部41に記憶されたV−λデータに基づいて波長可変干渉フィルター5の静電アクチュエーター56に対して目標波長に対応した電圧を印加させ、波長可変干渉フィルター5から目標波長の光を透過させる。
信号取得手段422は、信号処理回路30から入力された検出信号を取得する。
分光測定手段423は、取得した検出信号に基づいて、測定対象Xの分光測定を実施する。
The filter control unit 421 applies a voltage corresponding to the target wavelength to the electrostatic actuator 56 of the wavelength tunable interference filter 5 based on the V-λ data stored in the storage unit 41, and outputs the target wavelength from the wavelength tunable interference filter 5. Transmits light of wavelength.
The signal acquisition unit 422 acquires the detection signal input from the signal processing circuit 30.
The spectroscopic measurement unit 423 performs spectroscopic measurement of the measurement target X based on the acquired detection signal.

[分光測定方法]
次に、上記のような分光測定装置1による測定対象Xの分光測定方法について図面に基づいて説明する。
図4は、本実施形態の分光測定方法を示すフローチャートである。
本実施形態の分光測定装置1による分光測定方法では、まず、操作者は、測定対象Xをセットし、分光測定装置1に対して分光測定を開始する旨の入力操作を行う。
これにより、フィルター制御手段421は、波長可変干渉フィルター5を駆動させて、測定波長域における複数の波長の光を波長可変干渉フィルター5から順次透過させる。また、信号取得手段422は、受光部12にて順次受光される各波長の光の光量(対象測定値SWλ及び対象参照値SRλ)を取得する(ステップS10)。
[Spectroscopic measurement method]
Next, a spectroscopic measurement method for the measurement target X by the spectroscopic measurement apparatus 1 as described above will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 is a flowchart showing the spectroscopic measurement method of the present embodiment.
In the spectroscopic measurement method using the spectroscopic measurement apparatus 1 according to the present embodiment, first, the operator sets the measurement target X and performs an input operation for starting spectroscopic measurement on the spectroscopic measurement apparatus 1.
Accordingly, the filter control unit 421 drives the wavelength variable interference filter 5 to sequentially transmit light having a plurality of wavelengths in the measurement wavelength range from the wavelength variable interference filter 5. Further, the signal acquisition unit 422 acquires the amount of light of each wavelength (target measurement value S and target reference value S ) sequentially received by the light receiving unit 12 (step S10).

具体的には、フィルター制御手段421は、記憶部41に記憶されたV−λデータから、目標波長に対する駆動電圧を読み込み、当該駆動電圧を静電アクチュエーター56に印加する旨の制御信号をフィルター制御回路20に出力する。これにより、フィルター制御回路20から静電アクチュエーター56に駆動電圧が印加され、波長可変干渉フィルター5の反射膜54,55のギャップG1の寸法が変更される。また、フィルター制御手段421は、波長可変干渉フィルター5から透過される光が、例えば所定間隔(10nm間隔等)となるように、静電アクチュエーター56に印加する駆動電圧を順次変更する。
一方、信号取得手段422は、駆動電圧が変更される毎に(波長可変干渉フィルター5から透過される光の波長が切り替えられる毎に)、測定光用受光素子121により受光された測定光の測定値(対象測定値SWλ)と、当該測定光が測定光用受光素子121により受光された際に参照光用受光素子122にて受光された参照光の測定値(対象参照値SRλ)とを取得する。
Specifically, the filter control means 421 reads the drive voltage for the target wavelength from the V-λ data stored in the storage unit 41 and filters the control signal indicating that the drive voltage is applied to the electrostatic actuator 56. Output to the circuit 20. As a result, a drive voltage is applied from the filter control circuit 20 to the electrostatic actuator 56, and the dimension of the gap G1 between the reflective films 54 and 55 of the wavelength variable interference filter 5 is changed. Further, the filter control means 421 sequentially changes the drive voltage applied to the electrostatic actuator 56 so that the light transmitted from the wavelength variable interference filter 5 becomes a predetermined interval (10 nm interval or the like), for example.
On the other hand, the signal acquisition unit 422 measures the measurement light received by the measurement light receiving element 121 every time the drive voltage is changed (every time the wavelength of the light transmitted from the wavelength variable interference filter 5 is switched). A value (target measurement value S ), a measurement value (target reference value S ) of the reference light received by the reference light receiving element 122 when the measurement light is received by the measurement light receiving element 121, and To get.

ここで、本実施形態では、上記のように、測定光の主光軸L1及び波長可変干渉フィルター5の光軸Oが為す角、参照光の主光軸L2及び波長可変干渉フィルター5の光軸Oが為す角が同じ傾斜角度θであるので、反射膜54,55への入射角が同一となる。従って、波長可変干渉フィルター5を透過する測定光及び参照光の波長は、同一波長となる。すなわち、本実施形態では、同一波長に対する対象測定値SWλ及び対象参照値SRλを、同時に取得することができる。 In this embodiment, as described above, the angle formed by the main optical axis L1 of the measurement light and the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5, the main optical axis L2 of the reference light, and the optical axis of the wavelength variable interference filter 5 are as described above. Since the angles formed by O are the same inclination angle θ, the incident angles to the reflection films 54 and 55 are the same. Therefore, the wavelengths of the measurement light and the reference light that pass through the wavelength variable interference filter 5 are the same. That is, in this embodiment, the target measurement value S and the target reference value S for the same wavelength can be acquired simultaneously.

この後、分光測定手段423は、ステップS10にて取得された波長毎の対象測定値SWλ及び対象参照値SRλに基づいて、下記式(1)により、波長毎の反射率Rλを算出する(ステップS11)。 Thereafter, the spectroscopic measurement unit 423 calculates the reflectance R λ for each wavelength by the following formula (1) based on the target measurement value S for each wavelength and the target reference value S acquired in step S10. (Step S11).

[数1]
λ=SWλ/SRλ …(1)
[Equation 1]
R λ = S / S (1)

また、分光測定手段423は、ステップS11により算出された波長毎の反射率(測定対象Xの分光スペクトル特性)の測定結果を、例えば図示略のディスプレイ等に出力する。
この後、処理部42は、例えば操作者により継続して測定を行う旨が入力されたか否かを判定し(ステップS12)、「Yes」の場合は、ステップS10に戻る。また、「No」の場合は、分光測定処理を終了させる。
Further, the spectroscopic measurement unit 423 outputs the measurement result of the reflectance for each wavelength (spectral spectral characteristic of the measurement target X) calculated in step S11 to, for example, a display (not shown).
Thereafter, the processing unit 42 determines whether, for example, the operator continuously inputs that measurement is to be performed (step S12). If “Yes”, the processing unit 42 returns to step S10. If “No”, the spectroscopic measurement process is terminated.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、入射光学系11は、測定光を波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して傾斜角度θで入射させ、参照光を測定光とは異なる光路にて波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して傾斜角度θで入射させる。そして、受光部12は、波長可変干渉フィルター5を透過した測定光及び参照光をそれぞれ個別に受光する。このような構成では、測定光の光量測定と同時に参照光の光量測定を実施できる。これにより、測定光の光量測定とは異なるタイミングで参照光の光量測定を行う場合に比べて、参照光の光量の経時変化の影響が抑制できる。
また、波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して測定光の主光軸L1及び参照光の主光軸L2が同じ傾斜角度θで傾斜しており、反射膜54,55への入射角が同じとなる。したがって、波長可変干渉フィルター5を透過する測定光の波長及び参照光の波長は同一波長となる。
以上により、本実施形態では、測定光と同一波長かつ同一タイミングで検出された参照光に基づいて、測定対象Xの各波長に対する反射率を高精度に算出することができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the present embodiment, the incident optical system 11 makes the measurement light incident at an inclination angle θ with respect to the optical axis O of the wavelength tunable interference filter 5 and causes the reference light to pass through the optical path different from the measurement light. The light is incident on the optical axis O at an inclination angle θ. The light receiving unit 12 individually receives the measurement light and the reference light transmitted through the wavelength variable interference filter 5. In such a configuration, the light quantity measurement of the reference light can be performed simultaneously with the measurement of the light quantity of the measurement light. Thereby, compared with the case where the light quantity measurement of the reference light is performed at a timing different from the measurement of the light quantity of the measurement light, the influence of the temporal change in the light quantity of the reference light can be suppressed.
Further, the main optical axis L1 of the measurement light and the main optical axis L2 of the reference light are inclined at the same inclination angle θ with respect to the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5, and the incident angles to the reflection films 54 and 55 are It will be the same. Therefore, the wavelength of the measurement light that passes through the wavelength variable interference filter 5 and the wavelength of the reference light are the same.
As described above, in the present embodiment, the reflectance for each wavelength of the measurement target X can be calculated with high accuracy based on the reference light detected at the same wavelength and the same timing as the measurement light.

本実施形態では、受光部12は、測定光を受光する測定光用受光素子121と、参照光を受光する参照光用受光素子122とを備えている。このように、波長可変干渉フィルター5を透過した測定光及び参照光をそれぞれ別の受光素子で受光する構成とすることで、一方の光が他方の受光素子に入射される不都合を抑制でき、各光の光量を精度よく検出できる。また、測定光用受光素子121を測定光の光路上に配置し、参照光用受光素子122を参照光の光路上に配置すればよいため、測定光や参照光の光路を変更するための光学部材を不要にでき、これらの光学部材による反射や吸収も抑えられるので光量低下を抑制できる。
また、測定光用受光素子にて測定光を、参照光用受光素子にて参照光をそれぞれ個別に受光するので、測定光用受光素子で参照光が受光されたり、参照光用受光素子で測定光が受光されたりする不都合を抑制できる。
In the present embodiment, the light receiving unit 12 includes a measurement light receiving element 121 that receives measurement light, and a reference light receiving element 122 that receives reference light. As described above, the measurement light and the reference light transmitted through the wavelength tunable interference filter 5 are configured to be received by separate light receiving elements, so that inconvenience that one light is incident on the other light receiving element can be suppressed. The amount of light can be accurately detected. Further, since the light receiving element 121 for measurement light is arranged on the optical path of the measurement light and the light receiving element 122 for reference light is arranged on the optical path of the reference light, the optical for changing the optical path of the measurement light or the reference light A member can be made unnecessary, and reflection and absorption by these optical members can be suppressed, so that a decrease in light amount can be suppressed.
Also, the measurement light is received by the measurement light receiving element and the reference light is individually received by the reference light receiving element, so that the reference light is received by the measurement light receiving element or measured by the reference light receiving element. The inconvenience that light is received can be suppressed.

[第二実施形態]
次に、本発明に係る第二実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、波長可変干渉フィルター5の光軸O及び測定光の主光軸L1を含む平面と、光軸O及び参照光の主光軸L2を含む平面とが同一平面となる例を示した。これに対して、第二実施形態では、光軸O及び主光軸L1を含む平面と、光軸O及び主光軸L2を含む平面とが異なる点で、上記第一実施形態と相違する。
[Second Embodiment]
Next, 2nd embodiment which concerns on this invention is described based on drawing.
In the first embodiment, the plane including the optical axis O of the variable wavelength interference filter 5 and the main optical axis L1 of the measurement light and the plane including the optical axis O and the main optical axis L2 of the reference light are the same plane. showed that. On the other hand, the second embodiment is different from the first embodiment in that the plane including the optical axis O and the main optical axis L1 is different from the plane including the optical axis O and the main optical axis L2.

図5(A)は、第二実施形態の光学モジュール10Aを示す概略図であり、図5(B)は、図5(A)において波長可変干渉フィルター5の光軸Oから入射光学系11Aを見た際の測定光入射光学系111及び参照光入射光学系112の配置関係を示す図である。なお、本実施形態は、第一実施形態の分光測定装置1における光学モジュール10に変更を加えたものであり、フィルター制御回路20、信号処理回路30、及び制御部40は、上記第一実施形態と同様であるため、図示は省略する。また、以降の説明において、第一実施形態と同一の構成については同符号を付し、その説明を省略又は簡略化する。   FIG. 5A is a schematic view showing the optical module 10A of the second embodiment, and FIG. 5B shows the incident optical system 11A from the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5 in FIG. It is a figure which shows the arrangement | positioning relationship of the measurement light incident optical system 111 and the reference light incident optical system 112 at the time of seeing. In addition, this embodiment adds the change to the optical module 10 in the spectrometer 1 of the first embodiment, and the filter control circuit 20, the signal processing circuit 30, and the control unit 40 are the same as those in the first embodiment. Since it is the same as that of FIG. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted or simplified.

本実施形態の光学モジュール10Aでは、図5(A)に示すように、測定光入射光学系111は、波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して傾斜角度θとなるように、測定光を導く。また、参照光入射光学系112は、波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して傾斜角度θとなるように、参照光を導く。ここで、本実施形態では、測定光の主光軸L1と光軸Oとを含む平面(測定光平面P1)と、参照光の主光軸L2と光軸Oとを含む平面(参照光平面P2)とが、それぞれ異なっている。より具体的には、図5(B)に示すように、測定光平面P1と参照光平面P2とが直交しており、光軸Oに沿って主光軸L1及び主光軸L2の位置を見た際に非対称となっている。   In the optical module 10 </ b> A of the present embodiment, as shown in FIG. 5A, the measurement light incident optical system 111 emits the measurement light so as to have an inclination angle θ with respect to the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5. Lead. Further, the reference light incident optical system 112 guides the reference light so as to have an inclination angle θ with respect to the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5. Here, in this embodiment, a plane (measurement light plane P1) including the main optical axis L1 and the optical axis O of the measurement light, and a plane (reference light plane) including the main optical axis L2 and the optical axis O of the reference light. P2) is different from each other. More specifically, as shown in FIG. 5B, the measurement light plane P1 and the reference light plane P2 are orthogonal to each other, and the positions of the main optical axis L1 and the main optical axis L2 are along the optical axis O. It is asymmetric when viewed.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、測定光平面P1と参照光平面P2とが異なる。このため、参照光が波長可変干渉フィルター5により反射されて、測定光の光路に入って迷光成分となる不都合を抑制できる。これにより、より精度の高い分光測定を実施することができる。
また、測定光平面P1と参照光平面P2とが異なる平面であっても、その為す角度が小さい場合では、参照光が測定光の光路に入り、測定対象Xに照射される場合もある。これに対して、本実施形態では、測定光平面P1と参照光平面P2とが垂直となるように、入射光学系11Aが配置されている。これにより、参照光が波長可変干渉フィルター5にて反射された際に、測定光の光路内に入る不都合をさらに抑制することができ、測定精度の低下を抑制できる。
[Operational effects of this embodiment]
In the present embodiment, the measurement light plane P1 and the reference light plane P2 are different. For this reason, it is possible to suppress the disadvantage that the reference light is reflected by the wavelength variable interference filter 5 and enters the optical path of the measurement light to become a stray light component. Thereby, a more accurate spectroscopic measurement can be implemented.
Further, even if the measurement light plane P1 and the reference light plane P2 are different planes, the reference light may enter the optical path of the measurement light and irradiate the measurement target X if the angle formed thereby is small. On the other hand, in this embodiment, the incident optical system 11A is arranged so that the measurement light plane P1 and the reference light plane P2 are perpendicular to each other. Thereby, when the reference light is reflected by the variable wavelength interference filter 5, it is possible to further suppress the inconvenience of entering the optical path of the measurement light, and to suppress the decrease in measurement accuracy.

[第三実施形態]
次に、本発明に係る第三実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態の受光部12は、測定対象Xの例えば1点の分光測定処理を実施するものであってもよく、測定光用受光素子121として、受光量に応じた検出信号を出力する受光素子であれば特に限定していない。これに対して、第三実施形態の分光測定装置1は、測定対象の分光画像を取得する。すなわち、第三実施形態では、測定光用受光素子として、イメージセンサー等の撮像素子を用いる点で上記第一実施形態と相違する。
[Third embodiment]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described based on the drawings.
The light receiving unit 12 of the first embodiment may perform, for example, one point of spectroscopic measurement processing of the measurement target X, and outputs a detection signal corresponding to the amount of received light as the light receiving element 121 for measurement light. If it is a light receiving element, it will not specifically limit. On the other hand, the spectroscopic measurement device 1 of the third embodiment acquires a spectroscopic image to be measured. That is, the third embodiment is different from the first embodiment in that an imaging element such as an image sensor is used as the light receiving element for measurement light.

図6は、本発明に係る第三実施形態の光学モジュールの概略構成を示す図である。
本実施形態では、図6に示すように、光学モジュール10Bは、波長可変干渉フィルター5と、入射光学系11Bと、波長可変干渉フィルター5と、結像光学系13と、受光部12Aとを備える。
受光部12Aは、測定光用受光素子121Aと、参照光用受光素子122とを備える。
測定光用受光素子121Aとしては、複数の画素(図示略)を有するイメージセンサー(撮像素子)が用いられている。このようなイメージセンサーとしては、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOS(Complementary MOS)等を例示できる。
なお、参照光用受光素子122としては、受光量に応じた信号を出力するいかなる光電変換素子を用いてもよく、測定光用受光素子121Aと同様、イメージセンサーを用いてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of the optical module according to the third embodiment of the present invention.
In the present embodiment, as shown in FIG. 6, the optical module 10B includes a wavelength variable interference filter 5, an incident optical system 11B, a wavelength variable interference filter 5, an imaging optical system 13, and a light receiving unit 12A. .
The light receiving unit 12A includes a measurement light receiving element 121A and a reference light receiving element 122.
An image sensor (imaging device) having a plurality of pixels (not shown) is used as the measurement light receiving element 121A. Examples of such an image sensor include a CCD (Charge Coupled Device) and a CMOS (Complementary MOS).
As the reference light receiving element 122, any photoelectric conversion element that outputs a signal corresponding to the amount of received light may be used, and an image sensor may be used in the same manner as the measurement light receiving element 121A.

入射光学系11Bは、測定光入射光学系111Bと、参照光入射光学系112Bと、入射導光レンズ113とを備える。また、結像光学系13は、測定光結像光学系131と、参照光結像光学系132と、結像導光レンズ133とを備える。
ここで、測定光入射光学系111B、入射導光レンズ113、結像導光レンズ133、及び測定光結像光学系131は、テレセントリック光学系を構成する。すなわち、測定光入射光学系111B及び入射導光レンズ113は、波長可変干渉フィルター5の前後において測定光の各主光線を平行(又は略平行)にし、かつ、測定光の主光軸L1が光軸Oに対して傾斜角度θとなるように測定光を導く。また、結像導光レンズ133及び測定光結像光学系131は、波長可変干渉フィルター5から透過された測定光を測定光用受光素子121Aに導くとともに、測定光用受光素子121Aにおいて測定光を結像される。
The incident optical system 11B includes a measurement light incident optical system 111B, a reference light incident optical system 112B, and an incident light guide lens 113. The imaging optical system 13 includes a measurement light imaging optical system 131, a reference light imaging optical system 132, and an imaging light guide lens 133.
Here, the measurement light incident optical system 111B, the incident light guide lens 113, the imaging light guide lens 133, and the measurement light imaging optical system 131 constitute a telecentric optical system. That is, the measurement light incident optical system 111B and the incident light guide lens 113 make the principal rays of the measurement light parallel (or substantially parallel) before and after the wavelength variable interference filter 5, and the principal optical axis L1 of the measurement light is light. Measuring light is guided so as to have an inclination angle θ with respect to the axis O. Further, the imaging light guide lens 133 and the measurement light imaging optical system 131 guide the measurement light transmitted from the wavelength variable interference filter 5 to the measurement light receiving element 121A, and the measurement light is received by the measurement light receiving element 121A. Imaged.

参照光入射光学系112Bは、拡散板を含む複数のレンズ群により構成され、外光等の広い範囲の照明光を集光して入射導光レンズ113側に出射させる。そして、入射導光レンズ113は、参照光入射光学系112Bからの参照光の主光線を平行(又は略平行)にし、かつ、参照光の主光軸L2が、波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して傾斜角度θで傾斜するように、参照光を波長可変干渉フィルター5に導く。
また、結像導光レンズ133は、波長可変干渉フィルター5を透過した参照光を参照光用受光素子122に向かうように導き、参照光結像光学系132は、参照光を参照光用受光素子122に結像させる。
The reference light incident optical system 112B is composed of a plurality of lens groups including a diffuser plate, and collects a wide range of illumination light such as external light and emits it to the incident light guide lens 113 side. The incident light guide lens 113 makes the principal ray of the reference light from the reference light incidence optical system 112B parallel (or substantially parallel), and the principal optical axis L2 of the reference light is the optical axis of the wavelength variable interference filter 5. The reference light is guided to the wavelength variable interference filter 5 so as to be inclined with respect to O at an inclination angle θ.
The imaging light guide lens 133 guides the reference light transmitted through the variable wavelength interference filter 5 toward the reference light receiving element 122, and the reference light imaging optical system 132 guides the reference light to the reference light receiving element. The image is formed on 122.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、測定光用受光素子121Aとして、複数の画素を有するイメージセンサーが用いられる。そして、測定光入射光学系111B、入射導光レンズ113、結像導光レンズ133、測定光結像光学系131により、テレセントリック光学系が構成され、波長可変干渉フィルター5の前後において、測定光の主光線を平行にし、かつ波長可変干渉フィルター5の光軸Oに対して測定光の主光軸L1を傾斜角度θで傾斜させたうえで、測定光用受光素子121Aに結像させる。
このような構成では、上記実施形態と同様、精度の高い分光測定を実施することができるとともに、イメージセンサーにより、分光画像を取得することができる。すなわち、精度の高い分光画像を取得することができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the present embodiment, an image sensor having a plurality of pixels is used as the measurement light receiving element 121A. The measurement light incident optical system 111B, the incident light guide lens 113, the imaging light guide lens 133, and the measurement light imaging optical system 131 constitute a telecentric optical system. The principal ray is made parallel, and the principal optical axis L1 of the measurement light is inclined at an inclination angle θ with respect to the optical axis O of the wavelength variable interference filter 5, and then imaged on the measurement light receiving element 121A.
In such a configuration, it is possible to perform highly accurate spectroscopic measurement and acquire a spectroscopic image by the image sensor as in the above embodiment. That is, a highly accurate spectral image can be acquired.

[第四実施形態]
次に、本発明に係る第四実施形態について、図面に基づいて説明する。
上記各実施形態では、測定光を受光する測定光用受光素子121,121Aと、参照光を受光する参照光用受光素子122とを、それぞれ別体として設ける例を示した。これに対して、本実施形態では、1つの受光素子により、測定光及び参照光を受光する点で、上記各実施形態と相違する。
[Fourth embodiment]
Next, 4th embodiment which concerns on this invention is described based on drawing.
In each of the above-described embodiments, the measurement light receiving elements 121 and 121A for receiving the measurement light and the reference light receiving element 122 for receiving the reference light are provided as separate bodies. In contrast, the present embodiment is different from the above embodiments in that the measurement light and the reference light are received by one light receiving element.

図7は、第四実施形態の光学モジュールの概略構成を示す図である。
本実施形態の光学モジュール10Cは、波長可変干渉フィルター5と、第三実施形態と同様の入射光学系11B及び結像光学系13と、受光部12Bとを備えている。
受光部12Bは、図7に示すように、複数の画素を備えた1つの撮像素子(イメージセンサー)により構成されている。そして、受光部12Bは、複数画素のうち、測定光が受光される測定画素領域12B1と、参照光が受光される参照画素領域12B2とを備えている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a schematic configuration of the optical module according to the fourth embodiment.
The optical module 10C of the present embodiment includes the variable wavelength interference filter 5, the incident optical system 11B and the imaging optical system 13 similar to those of the third embodiment, and the light receiving unit 12B.
As illustrated in FIG. 7, the light receiving unit 12 </ b> B includes a single image sensor (image sensor) including a plurality of pixels. The light receiving unit 12B includes a measurement pixel region 12B1 in which measurement light is received and a reference pixel region 12B2 in which reference light is received among a plurality of pixels.

ここで、本実施形態では、制御部40の信号取得手段422は、受光部12Bからの画像信号を取得すると、当該画像信号の各画素から、測定画素領域12B1と、参照画素領域12B2とを特定し、特定した測定画素領域12B1における各画素の信号値を測定値、参照画素領域12B2における各画素の信号値を参照値として取得する。
すなわち、本実施形態では、受光部12Bにおける測定画素領域12B1及び参照画素領域12B2の位置は、入射光学系11Bや結像光学系13の配置により決まった領域となる。したがって、信号取得手段422は、その領域における各画素の信号値を取得することで、容易に測定光と参照光とを分離してそれぞれの光量を取得することができる。
Here, in this embodiment, when the signal acquisition unit 422 of the control unit 40 acquires the image signal from the light receiving unit 12B, the measurement pixel region 12B1 and the reference pixel region 12B2 are specified from each pixel of the image signal. Then, the signal value of each pixel in the specified measurement pixel region 12B1 is acquired as the measurement value, and the signal value of each pixel in the reference pixel region 12B2 is acquired as the reference value.
That is, in the present embodiment, the positions of the measurement pixel region 12B1 and the reference pixel region 12B2 in the light receiving unit 12B are regions determined by the arrangement of the incident optical system 11B and the imaging optical system 13. Therefore, the signal acquisition unit 422 can easily acquire the respective light amounts by separating the measurement light and the reference light by acquiring the signal value of each pixel in the region.

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、波長可変干渉フィルター5を透過した測定光及び参照光を、1つのイメージセンサーである受光部12Bで受光し、受光部12Bにおいて、測定光が受光される測定画素領域12B1と、参照光を受光する参照画素領域12B2とが設けられている。
例えば測定光用受光素子と、参照光用受光素子との2つの受光素子を用いる場合、これらの受光感度特性が異なると、測定対象Xに照射される照明光(参照光として検出)の光量測定に誤差が生じ、測定精度が低下することが考えられる。これに対して、上記構成により、本実施形態では、測定光及び参照光が同じ受光素子により受光されるため、受光感度の差による光量測定の誤差が生じず、測定精度を向上させることができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the present embodiment, the measurement light and the reference light transmitted through the wavelength variable interference filter 5 are received by the light receiving unit 12B that is one image sensor, and the measurement pixel region 12B1 in which the measurement light is received by the light receiving unit 12B; A reference pixel region 12B2 that receives the reference light is provided.
For example, when two light receiving elements, ie, a light receiving element for measurement light and a light receiving element for reference light are used, if the light receiving sensitivity characteristics thereof are different, the light amount measurement of illumination light (detected as reference light) irradiated to the measurement object X is performed. It is conceivable that an error will occur and the measurement accuracy will deteriorate. On the other hand, according to the above configuration, in the present embodiment, since the measurement light and the reference light are received by the same light receiving element, an error in light amount measurement due to a difference in light reception sensitivity does not occur, and the measurement accuracy can be improved. .

[第五実施形態]
次に、本発明に係る第五実施形態について図面に基づいて説明する。
上記第一実施形態では、測定光と同時に受光された参照光を測定対象Xに対して照射された照明光と同じ光量とし、(1)式を用いて、測定対象Xの反射率を算出した。
これに対して、第五実施形態では、標準白色板(標準白色対象)に対する分光測定により1次リファレンスデータを取得し、その1次リファレンスデータに基づいて測定光の反射率を算出する点で上記第一実施形態と相違する。
[Fifth embodiment]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
In the first embodiment, the reference light received at the same time as the measurement light is set to the same amount of light as the illumination light irradiated to the measurement target X, and the reflectance of the measurement target X is calculated using equation (1). .
On the other hand, in the fifth embodiment, the primary reference data is acquired by spectroscopic measurement with respect to a standard white plate (standard white object), and the reflectance of the measurement light is calculated based on the primary reference data. It is different from the first embodiment.

図8は、第五実施形態の分光測定装置1Aの概略構成を示す図である。
本実施形態の分光測定装置1Aでは、図8に示すように、制御部40における処理部42は、さらに、モード設定手段424としても機能する。また、本実施形態の信号取得手段422は、本発明の基準値取得手段及び対象値取得手段として機能する。
モード設定手段424は、リファレンスモードと、測定モードとを切り替える。ここで、リファレンスモードとは、測定対象Xの代わりに例えば所定の測定波長域における各波長の反射率が例えば99〜100%となる標準白色対象(白色板等)を用い、リファレンス用の基準値を測定するモードである。また、測定モードとは、測定対象Xの分光測定を行うモードである。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic configuration of a spectroscopic measurement apparatus 1A of the fifth embodiment.
In the spectroscopic measurement apparatus 1A of the present embodiment, as shown in FIG. 8, the processing unit 42 in the control unit 40 further functions as a mode setting unit 424. The signal acquisition unit 422 of the present embodiment functions as a reference value acquisition unit and a target value acquisition unit of the present invention.
The mode setting unit 424 switches between the reference mode and the measurement mode. Here, the reference mode uses a standard white object (such as a white plate) in which the reflectance of each wavelength in a predetermined measurement wavelength region is, for example, 99 to 100% instead of the measurement object X, and a reference value for reference Is a mode for measuring. The measurement mode is a mode for performing spectroscopic measurement of the measurement target X.

[分光測定装置1Aの分光測定処理]
次に、本実施形態の分光測定装置1Aの分光測定方法について、図面に基づいて説明する。
図9は、本実施形態の分光測定処理を示すフローチャートである。
本実施形態では、図4に示すステップS10に先立って、1次リファレンスデータを取得する。
すなわち、本実施形態では、操作者は、標準白色板を測定物としてセットし、分光測定装置1Aに対して、1次リファレンスデータの取得処理を指令する入力を行う。これにより、モード設定手段424は、動作モードをリファレンスモードに切り替える(ステップS1)。
[Spectral Measurement Processing of Spectrometer 1A]
Next, a spectroscopic measurement method of the spectroscopic measurement apparatus 1A of the present embodiment will be described based on the drawings.
FIG. 9 is a flowchart showing the spectroscopic measurement process of the present embodiment.
In the present embodiment, primary reference data is acquired prior to step S10 shown in FIG.
That is, in the present embodiment, the operator sets a standard white plate as a measurement object, and inputs an instruction for instructing acquisition processing of primary reference data to the spectroscopic measurement apparatus 1A. Thereby, the mode setting means 424 switches the operation mode to the reference mode (step S1).

リファレンスモードでは、操作者が分光測定装置1Aに対して、分光測定の開始指示を入力すると、フィルター制御手段421は、図4におけるステップS10と同様、波長可変干渉フィルター5を駆動させて、測定波長域における複数の波長の光を波長可変干渉フィルター5から順次透過させる。また、信号取得手段422は、図4のステップS10と同様、受光部12にて順次受光される測定光及び参照光の各波長の光の光量を取得する(ステップS2)。
このステップS2で取得された測定光の光量(基準測定値SWλ−Ref)及び参照光の光量(基準参照値SRλ―Ref)は、記憶部41に記憶される。
In the reference mode, when the operator inputs a spectroscopic measurement start instruction to the spectroscopic measurement apparatus 1A, the filter control unit 421 drives the wavelength variable interference filter 5 to measure the measurement wavelength as in step S10 in FIG. A plurality of wavelengths of light in the region are sequentially transmitted from the wavelength variable interference filter 5. Further, the signal acquisition unit 422 acquires the amount of light of each wavelength of the measurement light and the reference light sequentially received by the light receiving unit 12 as in Step S10 of FIG. 4 (Step S2).
The amount of measurement light (standard measurement value S Wλ−Ref ) and the amount of reference light (standard reference value S Rλ−Ref ) acquired in step S 2 are stored in the storage unit 41.

次に、操作者の操作により、測定対象Xの分光測定を実施する旨が入力されると、処理部42のモード設定手段424は、動作モードを測定モードに切り替える(ステップS3)。
そして、図4におけるステップS10と同様の処理を実施し、測定対象Xに対する各波長の対象測定値SWλ及び対象参照値SRλを取得する。
Next, when it is input by the operator's operation that the spectroscopic measurement of the measurement target X is performed, the mode setting unit 424 of the processing unit 42 switches the operation mode to the measurement mode (step S3).
Then, the same processing as step S10 in FIG. 4 is performed to obtain the target measurement value S and the target reference value S of each wavelength for the measurement target X.

この後、分光測定手段423は、ステップS2及びステップS10にて取得された波長毎の対象測定値SWλ及び対象参照値SRλに基づいて、下記式(2)により、波長毎の反射率Rλを算出する(ステップS4)。 Thereafter, the spectroscopic measurement unit 423 calculates the reflectance R for each wavelength according to the following equation (2) based on the target measurement value S and the target reference value S for each wavelength acquired in Step S2 and Step S10. λ is calculated (step S4).

[数2]
λ=SWλ/SWλ−Ref×SRλ―Ref/SRλ …(2)
[Equation 2]
R λ = S / S Wλ−Ref × S Rλ−Ref / S (2)

また、分光測定手段423は、ステップS4により算出された波長毎の反射率(測定対象Xの分光スペクトル特性)の測定結果を、例えば図示略のディスプレイ等に出力する。
この後、第一実施形態と同様、ステップS12を実施する。
Further, the spectroscopic measurement unit 423 outputs the measurement result of the reflectance for each wavelength (spectral spectral characteristic of the measurement target X) calculated in step S4 to, for example, a display (not shown).
Thereafter, step S12 is performed as in the first embodiment.

なお、各受光素子121,122にダークがある場合、先にこれらの各受光素子121,122のダークを遮光空間で検出し、以下の(3)式により、ダークを考慮した反射率Rλの算出を行ってもよい。この場合、より精度の高い反射率の算出が行える。(3)式において、DWλは、波長λにおける測定光用受光素子121のダークであり、DRλは、波長λにおける参照光用受光素子122のダークである。 If each of the light receiving elements 121 and 122 is dark, the darkness of each of the light receiving elements 121 and 122 is first detected in the light shielding space, and the reflectivity R λ taking dark into account is obtained by the following equation (3). Calculation may be performed. In this case, the reflectance can be calculated with higher accuracy. In equation (3), D is the darkness of the light receiving element 121 for measurement light at the wavelength λ, and D is the darkness of the light receiving element 122 for reference light at the wavelength λ.

[数3]
λ=(SWλ−DWλ)/(SWλ−Ref−DWλ)×(SRλ―Ref−DRλ)/(SRλ−DRλ) …(3)
[Equation 3]
R λ = (S Wλ -D Wλ ) / (S Wλ-Ref -D Wλ) × (S Rλ-Ref -D Rλ) / (S Rλ -D Rλ) ... (3)

[本実施形態の作用効果]
本実施形態では、標準白色板を用いた1次リファレンスデータ(基準測定値SWλ−Ref、基準参照値SRλ―Ref)と、測定対象Xに対する測定データ(対象測定値SWλ、対象参照値SRλ)とを用いて、測定対象Xの反射率を算出する。これにより、光源2から測定対象Xに対して照射される照明光と、光源2から直接光学モジュール10に入射される参照光とに光量差がある場合でも、その光量差の影響を抑制した精度の高い分光測定を実施できる。つまり、測定対象Xの測定を実施する際の、光学モジュール10及び測定対象Xとの相対位置と、1次リファレンスデータを取得する際の、光学モジュール10及び標準白色板との相対位置とを同一にすることで、測定条件を同一にできる。この場合、1次リファレンスデータ取得時と、測定対象Xの測定データの取得時とにおいて、照明光の光量が異なる場合があるが、本実施形態では、(2)式に示すように、基準参照値SRλ―Ref及び対象参照値SRλを用いて、測定対象X又は標準白色板に照射される照明光の光強度条件が同一となるように補正している。これにより、光源2からの照明光の経時変化による影響を抑制した分光測定を行うことができる。
[Operational effects of this embodiment]
In the present embodiment, primary reference data (standard measurement value S Wλ-Ref , standard reference value S Rλ-Ref ) using a standard white plate and measurement data for the measurement target X (target measurement value S , target reference value). S ) is used to calculate the reflectance of the measurement object X. Thereby, even when there is a light amount difference between the illumination light irradiated from the light source 2 to the measurement object X and the reference light directly incident on the optical module 10 from the light source 2, the accuracy of suppressing the influence of the light amount difference High spectroscopic measurement can be performed. That is, the relative position between the optical module 10 and the measurement target X when the measurement target X is measured and the relative position between the optical module 10 and the standard white plate when acquiring the primary reference data are the same. By making it, measurement conditions can be made the same. In this case, the amount of illumination light may differ between when primary reference data is acquired and when measurement data of a measurement target X is acquired. In this embodiment, as shown in equation (2), reference reference is used. Using the value S Rλ-Ref and the target reference value S , correction is performed so that the light intensity condition of the illumination light irradiated on the measurement target X or the standard white plate is the same. Thereby, the spectroscopic measurement which suppressed the influence by the time-dependent change of the illumination light from the light source 2 can be performed.

[実施形態の変形]
なお、本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、及び各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。
[Modification of Embodiment]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention includes configurations obtained by modifying, improving, and appropriately combining the embodiments as long as the object of the present invention can be achieved. Is.

例えば、上記各実施形態において、測定データに基づいて、測定対象Xの反射率Rλを測定したが、測定データに基づいて分光測定装置1,1Aの波長校正を行ってもよい。例えば、反射率が既知である基準物に対する分光測定を実施し、(1)式や(2)式を用いて、各波長の反射率Rλを測定する。そして、予め記憶されていた基準物の既知の反射率と算出された反射率Rλとを比較して波長シフトを求め、分光測定装置1,1Aにおける波長校正を行う。上述のように、上記分光測定装置1,1Aは、測定光の測定値と同時に参照光の参照値を取得することができるため、精度の高い反射率Rλを算出することができる。したがって、算出された反射率Rλと基準物の既知の反射率との一致性を高度に判定することができる。これにより、波長シフトが起こっている場合にそのシフト量を高精度に算出することができ、適切な波長校正を行うことができる。 For example, in each of the above embodiments, the reflectance R λ of the measurement target X is measured based on the measurement data. However, the wavelength measurement of the spectrometers 1 and 1A may be performed based on the measurement data. For example, implementing the spectral measurement on the reference object reflectivity are known, (1) using the formula and (2), measuring the reflectivity R lambda of each wavelength. Then, the known reflectance of the reference object stored in advance and the calculated reflectance R λ are compared to determine the wavelength shift, and wavelength calibration is performed in the spectrometers 1 and 1A. As described above, the spectroscopic measurement apparatuses 1 and 1A can obtain the reference value of the reference light simultaneously with the measurement value of the measurement light, and thus can calculate the reflectance R λ with high accuracy. Accordingly, it is possible to highly determine the coincidence between the calculated reflectance R λ and the known reflectance of the reference object. Thereby, when a wavelength shift occurs, the shift amount can be calculated with high accuracy, and appropriate wavelength calibration can be performed.

第一及び第二実施形態において、分光画像を取得せず、例えば測定対象Xにおける1点を測定部位とする場合では、測定光入射光学系111において、測定光を平行光にするコリメータレンズを用いてもよい。これにより、テレセントリック光学系等を用いる場合に比べて、レンズ等の光学部材の部品数を削減でき、構成の簡略化を図れる。   In the first and second embodiments, when a spectral image is not acquired and, for example, one point in the measurement target X is used as a measurement site, a collimator lens that converts the measurement light into parallel light is used in the measurement light incident optical system 111. May be. Thereby, compared with the case where a telecentric optical system etc. are used, the number of parts of optical members, such as a lens, can be reduced, and a structure can be simplified.

第二実施形態として、第一実施形態の分光測定装置1における光学モジュール10に対して、測定光の主光軸L1と、参照光の主光軸L2とが、光軸Oに対して非対称となるように、測定光入射光学系111及び参照光入射光学系112の位置を設定する例を示したが、同様に、第三及び第四実施形態の光学モジュール10,10B,10Cに対しても、測定光の主光軸L1と、参照光の主光軸L2とが、光軸Oに対して非対称となるように、測定光入射光学系111B及び参照光入射光学系112Bとの位置関係を設定してもよい。   As the second embodiment, the main optical axis L1 of the measurement light and the main optical axis L2 of the reference light are asymmetric with respect to the optical axis O with respect to the optical module 10 in the spectrometer 1 of the first embodiment. As described above, the example in which the positions of the measurement light incident optical system 111 and the reference light incident optical system 112 are set has been described. Similarly, the optical modules 10, 10B, and 10C of the third and fourth embodiments are also described. The positional relationship between the measurement light incident optical system 111B and the reference light incident optical system 112B is set so that the main optical axis L1 of the measurement light and the main optical axis L2 of the reference light are asymmetric with respect to the optical axis O. It may be set.

第五実施形態において、第一実施形態の構成に対して、(2)式や(3)式を用いて反射率Rλを算出する例を示したが、第二から第四実施形態に対しても同様に、標準白色板を用いた1次リファレンスデータの取得処理を行った後、当該1次リファレンスデータを用いて(2)式や(3)式を用いて測定対象Xの反射率Rλを算出してもよい。 In the fifth embodiment, the example in which the reflectance R λ is calculated using the equations (2) and (3) with respect to the configuration of the first embodiment has been described. However, similarly, after performing the acquisition process of the primary reference data using the standard white plate, the reflectance R of the measurement target X using the primary reference data and the equations (2) and (3). λ may be calculated.

また、上記各実施形態において、干渉フィルターとして、静電アクチュエーター56への電圧を変更することで反射膜54,55間のギャップG1の寸法を変更可能な波長可変干渉フィルター5を例示したが、これに限定されない。例えば、一対の反射膜間のギャップ寸法が固定されている干渉フィルターを用いてもよい。
また、反射膜54,55間のギャップG1の寸法に応じた波長の光を透過させる透過型の波長可変干渉フィルター5を例示したが、ギャップG1に応じた波長の光を反射させる反射型の波長可変干渉フィルター5を用いてもよい。
In each of the above embodiments, the wavelength variable interference filter 5 that can change the size of the gap G1 between the reflection films 54 and 55 by changing the voltage to the electrostatic actuator 56 is exemplified as the interference filter. It is not limited to. For example, an interference filter in which the gap dimension between the pair of reflective films is fixed may be used.
Further, although the transmissive variable wavelength interference filter 5 that transmits light having a wavelength corresponding to the size of the gap G1 between the reflective films 54 and 55 is illustrated, a reflective wavelength that reflects light having a wavelength corresponding to the gap G1. A variable interference filter 5 may be used.

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。   In addition, the specific structure for carrying out the present invention may be configured by appropriately combining the above-described embodiments and modifications within the scope that can achieve the object of the present invention, and may be appropriately changed to other structures and the like. May be.

1,1A…分光測定装置、2…光源、5…波長可変干渉フィルター、10,10A,10B,10C…光学モジュール、11,11A,11B…入射光学系、12,12B…受光部、12B1…測定画素領域、12B2…参照画素領域、13…結像光学系、40…制御部、41…記憶部、42…処理部、54…固定反射膜、55…可動反射膜、56…静電アクチュエーター、111,111B…測定光入射光学系、112,112B…参照光入射光学系、121,121A…測定光用受光素子、122…参照光用受光素子、131…測定光結像光学系、132…参照光結像光学系、133…結像導光レンズ、421…フィルター制御手段、422…信号取得手段、423…分光測定手段、424…モード設定手段、G1…ギャップ、L1…測定光の主光軸、L2…参照光の主光軸、O…光軸、P1…測定光平面、P2…参照光平面、X…測定対象、θ…傾斜角度。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,1A ... Spectrometer, 2 ... Light source, 5 ... Variable wavelength interference filter 10, 10A, 10B, 10C ... Optical module, 11, 11A, 11B ... Incident optical system, 12, 12B ... Light receiving part, 12B1 ... Measurement Pixel area, 12B2 ... reference pixel area, 13 ... imaging optical system, 40 ... control section, 41 ... storage section, 42 ... processing section, 54 ... fixed reflection film, 55 ... movable reflection film, 56 ... electrostatic actuator, 111 111B ... Measurement light incident optical system, 112,112B ... Reference light incident optical system, 121,121A ... Measurement light receiving element, 122 ... Reference light receiving element, 131 ... Measurement light imaging optical system, 132 ... Reference light Imaging optical system, 133 ... Imaging light guide lens, 421 ... Filter control means, 422 ... Signal acquisition means, 423 ... Spectroscopic measurement means, 424 ... Mode setting means, G1 ... Gap, L1 ... Measurement The main optical axis of the light, the main optical axis of L2 ... reference light, O ... optical axis, P1 ... measurement light plane, P2 ... reference light plane, X ... measured, theta ... tilt angle.

Claims (7)

互いに対向する一対の反射膜を有し、前記一対の反射膜に入射した光から、前記反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の光を出射させる干渉フィルターと、
測定対象に照射された照明光が前記測定対象により反射された測定光、及び前記測定対象を介さない前記照明光である参照光を、それぞれ別光路にて前記干渉フィルターに導く入射光学系と、
前記干渉フィルターから出射された前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光する受光部と、を備え、
前記入射光学系は、前記測定光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させ、前記参照光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して前記所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させる
ことを特徴とする分光測定装置。
An interference filter that has a pair of reflective films opposed to each other, and emits light having a wavelength according to a gap dimension between the reflective films from light incident on the pair of reflective films;
An incident optical system that guides the measurement light reflected by the measurement object with the illumination light applied to the measurement object, and the reference light that is the illumination light that does not pass through the measurement object to the interference filter in separate optical paths, and
A light receiving unit for receiving the measurement light and the reference light emitted from the interference filter,
The incident optical system is configured such that the main optical axis of the measurement light is inclined by a predetermined angle with respect to the optical axis of the interference filter and is incident on the interference filter, and the main optical axis of the reference light is set to the optical axis of the interference filter. The spectroscopic measurement device, wherein the spectroscopic measurement device is inclined with respect to the predetermined angle to enter the interference filter.
請求項1に記載の分光測定装置において、
前記干渉フィルターの光軸及び前記測定光の主光軸を含む平面は、前記干渉フィルターの光軸及び前記参照光の主光軸を含む平面と異なる
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measurement device according to claim 1,
The spectroscopic measurement apparatus, wherein a plane including the optical axis of the interference filter and a main optical axis of the measurement light is different from a plane including the optical axis of the interference filter and the main optical axis of the reference light.
請求項1又は請求項2に記載の分光測定装置において、
前記受光部は、前記測定光を受光する測定光用受光素子、及び前記参照光を受光する参照光用受光素子を有する
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measurement device according to claim 1 or 2,
The spectroscopic measurement apparatus, wherein the light receiving unit includes a measurement light receiving element that receives the measurement light and a reference light receiving element that receives the reference light.
請求項3に記載の分光測定装置において、
前記測定光用受光素子は、複数の画素を有し、前記干渉フィルターから出力された前記測定光の像を撮像する撮像素子であり、
前記測定光の光路上に前記撮像素子に像を結像させる結像光学系が設けられている
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectrometer according to claim 3,
The light receiving element for measurement light has a plurality of pixels, and is an image pickup element that picks up an image of the measurement light output from the interference filter,
A spectroscopic measurement apparatus, wherein an imaging optical system for forming an image on the image sensor is provided on the optical path of the measurement light.
請求項1又は請求項2に記載の分光測定装置において、
前記受光部は、複数の画素を有する撮像素子であり、前記測定光を検出する測定画素領域と、前記参照光を検出する参照画素領域とを有する
ことを特徴とする分光測定装置。
The spectroscopic measurement device according to claim 1 or 2,
The light receiving unit is an imaging device having a plurality of pixels, and includes a measurement pixel region for detecting the measurement light and a reference pixel region for detecting the reference light.
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の分光測定装置において、
標準白色対象により反射された基準測定光が前記受光部に受光されて出力される基準測定値、及び前記基準測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される基準参照値を取得する基準値取得手段と、
前記測定対象により反射された前記測定光が前記受光部に受光されて出力される対象測定値、及び前記対象測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される対象参照値を取得する対象値取得手段と、
前記基準測定値、前記基準参照値、前記対象測定値、及び前記対象参照値を用いて、前記測定対象の各波長の反射率を算出する反射率測定手段と、
を備えたことを特徴とする分光測定装置。
In the spectroscopic measurement device according to any one of claims 1 to 5,
The reference measurement light reflected by the standard white object is received and output by the light receiving unit, and the reference light is received by the light receiving unit and output when the standard measurement value is output. A reference value acquisition means for acquiring a reference reference value;
The measurement light reflected by the measurement object is received and output by the light receiving unit, and the reference light is received by the light receiving unit and output when the target measurement value is output. Target value acquisition means for acquiring a target reference value;
Reflectance measurement means for calculating the reflectance of each wavelength of the measurement target using the standard measurement value, the reference reference value, the target measurement value, and the target reference value;
A spectroscopic measurement device comprising:
互いに対向する一対の反射膜を有し、前記一対の反射膜に入射した光から、前記反射膜間のギャップ寸法に応じた波長の光を出射させる干渉フィルターと、測定対象に照射された照明光が前記測定対象により反射された測定光、及び前記測定対象を介さない前記照明光である参照光を、それぞれ別光路にて前記干渉フィルターに導く入射光学系と、前記干渉フィルターから出射された前記測定光及び前記参照光をそれぞれ受光する受光部と、を備え、前記入射光学系が、前記測定光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させ、前記参照光の主光軸を前記干渉フィルターの光軸に対して前記所定角度傾斜させて前記干渉フィルターに入射させる分光測定装置における分光測定方法であって、
標準白色対象により反射された基準測定光が前記受光部に受光されて出力される基準測定値、及び前記基準測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される基準参照値を取得し、
前記測定対象により反射された前記測定光が前記受光部に受光されて出力される対象測定値、及び前記対象測定値が出力された際に前記参照光が前記受光部で受光されて出力される対象参照値を取得し、
前記基準測定値、前記基準参照値、前記対象測定値、及び前記対象参照値を用いて、前記測定対象の各波長の反射率を算出する
ことを特徴とする分光測定方法。
An interference filter that has a pair of reflective films facing each other and emits light having a wavelength according to a gap dimension between the reflective films from light incident on the pair of reflective films, and illumination light irradiated to the measurement target Are incident optical systems that guide the measurement light reflected by the measurement object and the reference light that is the illumination light that does not pass through the measurement object to the interference filter in separate optical paths, and the light emitted from the interference filter A light receiving section for receiving each of the measurement light and the reference light, and the incident optical system is incident on the interference filter with a main optical axis of the measurement light inclined at a predetermined angle with respect to an optical axis of the interference filter. And a spectroscopic measurement method in a spectroscopic measurement apparatus in which the main optical axis of the reference light is inclined at the predetermined angle with respect to the optical axis of the interference filter and is incident on the interference filter.
The reference measurement light reflected by the standard white object is received and output by the light receiving unit, and the reference light is received by the light receiving unit and output when the standard measurement value is output. Get the standard reference value,
The measurement light reflected by the measurement object is received and output by the light receiving unit, and the reference light is received by the light receiving unit and output when the target measurement value is output. Get the target reference value,
The reflectance of each wavelength of the measurement object is calculated using the standard measurement value, the standard reference value, the target measurement value, and the target reference value.
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