スペクトラムセンサ
【課題】光スペクトラムを精度よく分析でき、低価格かつ小型化を実現できるスペクトラムセンサを提供する。
【解決手段】少なくとも１方向における幅が所定幅であるピンホール１１を有する配線層１０と、配線層１０を透過した光の光強度を検出するフォトダイオード２０とを備え、配線層１０は、少なくとも１方向に振動する光において所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、ピンホール１１において透過させる。
【解決手段】少なくとも１方向における幅が所定幅であるピンホール１１を有する配線層１０と、配線層１０を透過した光の光強度を検出するフォトダイオード２０とを備え、配線層１０は、少なくとも１方向に振動する光において所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、ピンホール１１において透過させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を分光してスペクトラムの分析を行うスペクトラムセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタルカメラはディスプレイの性能として映像の色再現性が進歩し、色再現性についての指標をアピールポイントにする製品が多く見られるようになっている。しかし、ディジタルカメラなどで撮像されディスプレイに再現される色は、実際の物体の色を忠実に再現しきれていない。一方で、医療、アーカイブなどの目的において色を忠実に再現するためにも光スペクトラムを精度よく分析することが求められている。
【０００３】
光スペクトラムを分析する装置としては、特許文献１のような回折格子方式の光スペクトラムアナライザと、特許文献２のようなカラーフィルタ方式のスペクトラムセンサとがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような、スペクトラムを高精度で測定する回折格子方式の光スペクトラムアナライザは、主に分析化学などで用いられている。このような機器は、高価であり、また、大型である。また、このような機器を利用してスペクトラムを高精度で測定するのには、多くの時間を要する。
【０００６】
また、特許文献２のような一般によく知られるディジタルカメラに使われているカラーフィルタ方式では、ＲＧＢの光強度しか測定しておらず、本来の色を再現するためにはカラーフィルタを増やす必要がある。このため、カラーフィルタ方式においても、高精度なスペクトラムを測定しようとすると、高コストかつ大型になり易い。
【０００７】
本発明の課題は、このような問題を解決するためになされたものであり、光スペクトラムを精度よく分析でき、低価格かつ小型化を実現できるスペクトラムセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るスペクトラムセンサは、少なくとも１方向における幅が所定幅である開口部を有する分光部と、前記分光部を透過した光の光強度を検出する光強度検出部とを備え、前記分光部は、前記少なくとも１方向に振動する光のうちで前記所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、前記開口部において透過させる。
【０００９】
光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を持つ。したがって、波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲の波長成分を有する光）を直径が所定幅の開口部に当てた場合に、例えばピンホールの直径やスリットの幅等に応じて、通り抜ける波長の限度（以下、「遮断波長」とする）が変化する。つまり、開口部は、所定幅に対応する所定波長より短い波長の光に濾波する。
【００１０】
したがって、光強度検出部は、所定波長より短い波長の光に濾波された光の光強度を検出することができる。このため、例えば開口部の幅を変化させることにより、ある特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用することができる。これにより、分光部の構造をシンプルな構造とすることができ、小型化することができる。また、開口部の幅を変化させることのみで、それによって得られた結果を所定の範囲における波長の光の光強度の検出に利用することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。また、開口部を透過した光を光強度検出部が検出することになり、外部からの光の侵入を少なくできるため、ＳＮ比を増大させることができる。
【００１１】
また、前記開口部は、直径が前記所定幅であるピンホールであることが好ましい。
【００１２】
これによれば、開口部として直径が所定幅であるピンホールを採用することにより、ある特定の方向のみでなく、全方向において幅が所定幅である開口部とすることができる。このため、特定方向のみでなく全方向において振動する光を、所定波長より短い波長の光に濾波することができる。これにより、予め光を特定の方向に振動する光に偏向させなくとも、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００１３】
また、前記分光部は、前記開口部を複数有することが好ましい。
【００１４】
これによれば、開口部を複数有するため、光強度検出部に到達する光の光強度を増加させることができる。このため、光強度検出部によるスペクトラムを検出するための感度を向上させることができる。
【００１５】
また、前記複数の開口部は、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が前記第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部であり、前記第一所定幅に対応する第一所定波長は、前記第二所定幅に対応する第二所定波長よりも長いことが好ましい。
【００１６】
また、さらに、各々が前記光強度検出部で検出された、前記第一開口部を透過した光の第一光強度と、前記第二開口部を透過した光の第二光強度とに基づいて、前記第一所定波長から前記第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する演算部を備えることが好ましい。
【００１７】
これによれば、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部とにより複数の開口部が形成されている。このため、第一開口部により濾波されて第一所定波長以下になった第一の光と、第二開口部により濾波されて第二所定波長以下になった第二の光との光の光強度を一度に検出することができる。このため、第一の光の光強度と第二の光の光強度とに基づいて演算を行うことにより、差し引くことにより、少なくとも第一所定波長から第二所定波長の範囲を含む範囲の波長のスペクトラムを検出することができる。これにより、一度に特定の範囲の波長のスペクトラムを検出することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低価格かつ小型のスペクトラムセンサにおいて、光スペクトラムを精度よく分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るスペクトラムセンサを表す図である。
【図２】スペクトラムセンサ１の１ユニットにおけるセンサの構造を示す斜視図である。
【図３Ａ】ユニットセンサの断面図において、直径が第一所定幅のピンホールを透過する光を示す図である。
【図３Ｂ】ユニットセンサの断面図において、直径が第二所定幅のピンホールを透過する光を示す図である。
【図４Ａ】図３Ａのフォトダイオードが検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図４Ｂ】図３Ｂのフォトダイオードが検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図４Ｃ】図４Ａと図４Ｂとの差分をとった場合の、光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図５Ａ】ピンホールの直径が４００〔ｎｍ〕における透過係数特性を示す図である。
【図５Ｂ】ピンホールの直径が４１０〔ｎｍ〕における透過係数特性を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ａと図５Ｂとの差分をとった場合の透過係数特性を示す図である。
【図６】フォトダイオードの波長に対する応答特性Ｐ（λ）を示す図である。
【図７】フォトダイオード２０においてピンホールの直径を２５０〔ｎｍ〕〜５００〔ｎｍ〕と変化させた場合の分光感度特性Ｓ１（λ）〜Ｓ６（λ）を示す図である。
【図８】所定光の波長特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（スペクトラムセンサの構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るスペクトラムセンサ１は、一般的なＣＭＯＳイメージセンサに基づいている。図２は、スペクトラムセンサ１の１ユニットにおけるセンサユニット１００の構造を示す斜視図である。
【００２１】
スペクトラムセンサ１は、図１に示すように、複数のセンサユニットが行列上に配置されることによりアレイ化されて成る、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサである。センサユニット１００は、分光部として機能する配線層１０と、光強度検出部として機能するフォトダイオード２０と、フォトダイオード２０により検出された信号（電位）を増幅する増幅部３０とにより構成される。配線層１０には、その中心付近に直径が所定幅である開口部としてのピンホール１１を有する。フォトダイオード２０は、ピンホール１１を透過した光の光強度を検出し、検出した光の光強度に応じた大きさの電流を出力する。センサユニット１００によって増幅部３０は、フォトダイオード２０により出力された電流を増幅させる。各センサユニット１００によって検出された光強度は電流値として出力され、行選択回路および列選択回路を介して演算部４０に対して出力される。演算部４０は、入力された各電流値と、予め保持しているフォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）およびピンホール１１の透過係数特性Ｆ（λ）とに基づいて入射された所定光の波長特性Ｉ（λ）の演算を行う。なお、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）、ピンホール１１の透過係数特性Ｆ（λ）、および所定光の波長特性Ｉ（λ）についての詳細は後述する。
【００２２】
（分光の原理）
光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を持つ。したがって、波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲の波長成分を有する光）では、ピンホール１１の大きさに応じて通り抜ける波長の限度（以下、「遮断波長」とする）が変化する。つまり、ピンホール１１は、直径（所定幅）に対応する所定波長より短い波長の光に濾波する。
【００２３】
例えば図３Ａに示すように、ピンホール１１ａに青色の光（図３Ａの実線の矢印）、緑色の光（図３Ａの破線の矢印）、および赤色の光（図３Ａの一点鎖線の矢印）の３色の光（つまり、白色光）を当てた場合に、直径が第一所定幅ｄ１のピンホール１１ａでは、第一所定幅ｄ１に対応する第一所定波長よりも短い波長の青色の光および緑色の光の２色の光（第一の光）を透過させ、第一所定波長よりも長い波長の赤色の光を遮断する。また、図３Ｂに示すように、ピンホール１１ｂに３色の光を当てた場合に、直径が第一所定幅ｄ１よりも小さい第二所定幅ｄ２のピンホール１１ｂでは、第二所定幅ｄ２に対応する第二所定波長よりも短い波長の青色の光（図３Ｂの実線の矢印）の１色の光（第二の光）を透過させ、第二所定波長より長い波長の緑色および赤色の光（図３Ｂの一点鎖線の矢印）を遮断する。なお、第一所定波長は第二所定波長よりも短い。
【００２４】
図４Ａは、図３Ａのフォトダイオード２０が検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。図４Ｂは、図３Ｂのフォトダイオード２０が検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ピンホールの直径の大きさを変化させることにより、光の波長特性は異なる。そこで、これらの２つの波長特性の差分をとると、図４Ｃに示すようなスペクトラムが得られる。なお、図４Ｃは、図４Ａと図４Ｂとの差分をとった場合の、光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【００２５】
このように、ピンホールの直径の大きさ（所定幅）を変化させて、それぞれのピンホールを透過した光の光強度に応じた電流を検出することにより、所定範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用できる。以上のことから、センサユニットに設けられるピンホールの大きさをそれぞれ変化させることにより、任意の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用できる。
【００２６】
（ピンホールの大きさと透過した光の波長との関係）
特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出するためには、予め、ピンホール１１の直径と、当該ピンホール１１を透過する光の波長との両方を変化させつつ、当該直径と当該波長とに対応する当該ピンホール１１を透過する光の波長に応じた光の光強度を調べる必要がある。このため、可視光の波長を均一に持つ光をスペクトラムセンサ１に当て、ピンホール１１を透過した光の波長特性をＦＤＴＤシミュレーションにより調べた。ＦＤＴＤシミュレーションの結果を以下に述べる。
【００２７】
このシミュレーションでは、３００〔ｎｍ〕〜９００〔ｎｍ〕の波長の光（電磁波）を解像度１ｎｍの精度で変化させた場合のピンホールを透過する光の透過係数（以下、「透過係数特性」とする）を導出した。なお、光の透過係数は、光強度に比例するため、ここでは光強度を求めるための指標としている。また、ピンホールの大きさについても２５０〔ｎｍ〕〜６００〔ｎｍ〕の間で変化させた場合の結果をそれぞれ導出した。図５Ａは、直径が４００〔ｎｍ〕のピンホールＰ４００における透過係数特性Ｆ９（λ）である。この場合に、透過係数が最大となる遮断波長は、５７７〔ｎｍ〕であった。また、図５Ｂは、直径が４１０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４１０における透過係数特性Ｆ１０（λ）である。この場合に、透過係数が最大となる遮断波長は、５９３〔ｎｍ〕であった。
【００２８】
ここで、上述したように、直径が４００〔ｎｍ〕のピンホールＰ４００の透過係数特性Ｆ９（λ）と、直径が４１０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４１０の透過係数特性Ｆ１０（λ）との差分Ｆ１０（λ）−Ｆ９（λ）をとると、図５Ｃに示すような６４１〔ｎｍ〕付近の波長において、透過係数が最大となるスペクトラムを求めることができる。なお、図５Ｃは、図５Ａと図５Ｂとの差分をとった場合の透過係数特性を示す図である。
【００２９】
同様にして、直径が２６０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２６０の透過係数特性Ｆ２（λ）と直径が２５０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２５０の透過係数特性Ｆ１（λ）との差分Ｆ２（λ）−Ｆ１（λ）と、直径が３００〔ｎｍ〕のピンホールＰ３００の透過係数特性Ｆ４（λ）と直径が２９０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２９０の透過係数特性Ｆ３（λ）との差分Ｆ４（λ）−Ｆ３（λ）と、直径が３３０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３３０の透過係数特性Ｆ６（λ）と直径が３２０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３２０の透過係数特性Ｆ５（λ）との差分Ｆ６（λ）−Ｆ５（λ）と、直径が３６０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３６０の透過係数特性Ｆ８（λ）と直径が３５０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３５０の透過係数特性Ｆ７（λ）との差分Ｆ８（λ）−Ｆ７（λ）と、直径が５００〔ｎｍ〕のピンホールＰ５００の透過係数特性Ｆ１２（λ）と直径が４９０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４９０の透過係数特性Ｆ１１（λ）との差分Ｆ１２（λ）−Ｆ１１（λ）とをそれぞれ求めた。
【００３０】
（フォトダイオードの受光感度の考慮）
ところで、フォトダイオード２０の受光感度は、図６に示すように、波長に対して応答が異なる。図６は、フォトダイオード２０の波長に対する応答特性Ｐ（λ）を示す図である。したがって、フォトダイオード２０によって出力される電流値を利用して、スペクトラムを分析するには、図５Ｃのように求めた波長ごとのスペクトラムに対して、図６に示すフォトダイオードの波長ごとの応答特性を考慮する必要がある。
【００３１】
具体的には、フォトダイオードの波長ごとの応答特性Ｐ（λ）を上述で求めた各波長における差分に掛けあわせることにより、図７のようにスペクトラムセンサ１のピンホールの大きさに応じた分光感度を求めている。具体的には、図７における、Ｓ１（λ）は｛Ｆ２（λ）−Ｆ１（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ２（λ）は｛Ｆ４（λ）−Ｆ３（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ３（λ）は｛Ｆ６（λ）−Ｆ５（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ４（λ）は｛Ｆ８（λ）−Ｆ７（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ５（λ）は｛Ｆ１０（λ）−Ｆ９（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ６（λ）は｛Ｆ１２（λ）−Ｆ１１（λ）｝・Ｐ（λ）である。図７は、フォトダイオード２０においてピンホールの直径を２５０〔ｎｍ〕〜５００〔ｎｍ〕と変化させた場合の分光感度特性Ｓ１（λ）〜Ｓ６（λ）を示す図である。これにより、フォトダイオード２０の感度が波長に応じて変化していることも考慮されることになる。つまり、例えば差分（μ４１０−μ４００）は、なお、上述のように分光感度特性Ｓ（λ）として、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を予め考慮しておく必要はない。
【００３２】
（フォトダイオードによって検出される電流値に基づく波長特性の演算）
以下に説明する方法により、演算部４０は、フォトダイオード２０が検出する電流値から光のスペクトラムである波長特性Ｉ（λ）の演算を行う。演算部４０は、第一開口部としてのピンホール１１ａを透過した光の第一光強度と、第二開口部としてのピンホール１１ｂを透過した光の第二光強度とに基づいて、第一所定波長から第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する。
【００３３】
フォトダイオード２０によって検出される電流値は、一つの電流値として検出されるのみであり、図４Ａおよび図４Ｂに示したような波長特性としては検出されない。したがって、ある波長特性を有する光のスペクトラムを導出するためには、以下に説明する分析を行う必要がある。例えば図８に示すような波長特性Ｉ（λ）を有する光（以下、「所定光」とする）を分析する方法について説明する。図８は、所定光の波長特性を示す図である。ただし、図８に示す波長特性は、分析前には未知のものであるとする。
【００３４】
所定光は、上述したピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００のそれぞれを透過し、各ピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００においてフォトダイオード２０により電流値が出力される。フォトダイオード２０において出力される電流値は、上述したように、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を考慮したものとなっている。電流値Ｉｏｕｔ９は、例えば、ピンホールＰ４００の場合にフォトダイオード２０により出力される電流値であって、所定光の波長特性Ｉ（λ）にピンホールＰ４００における透過係数特性Ｆ９（λ）およびフォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を掛け合わせたＦ９（λ）・Ｐ（λ）・Ｉ（λ）のλに関する畳み込み積分の値が検出される。
【００３５】
以上同様にして、各ピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００に関する畳み込み積分の値が、電流値として検出されることになり、以下のような式を得ることができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
これらの式のそれぞれを離散化して連立方程式を導出することにより、各波長におけるスペクトラムを求めることにより、図８に示すような波長特性Ｉ（λ）を導出することができる。
【００３８】
本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１では、光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を利用して分光している。波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲における複数の波長成分を有する光）を直径が所定幅の開口部に当てた場合に、ピンホール１１の直径に応じて、通り抜ける波長の限度である遮断波長が変化する。つまり、ピンホール１１は、その直径である所定幅に対応する所定波長より短い波長の光に入射光を濾波する。
【００３９】
したがって、ピンホール１１の下方（つまり入射光の下流側）に設けられたフォトダイオード２０は、所定波長より短い波長の光に濾波された光の光強度を検出することができる。このため、ピンホール１１の直径を変化させることにより、ある特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用することができる。配線層１０に設けたピンホール１１を分光部として機能させるため、分光部の構造をシンプルな構造とすることができ、小型化することができる。また、ピンホール１１の直径を変化させることのみで、それによって得られた結果を所定の範囲における波長の光の光強度の検出に利用することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。さらに、ピンホール１１を透過した光を光強度検出部が検出することになり、外部からの光の侵入を少なくできるため、ＳＮ比を増大させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１によれば、開口部として直径が所定幅であるピンホールを採用しているため、ある特定の方向のみでなく、全方向において幅が所定幅である開口部とすることができる。このため、特定方向のみでなく全方向において振動する光を、所定波長より短い波長の光に濾波することができる。これにより、予め光を特定の方向に振動する光に偏向させなくとも、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１によれば、直径が第一所定幅ｄ１のピンホール１１ａと、直径が第一所定幅ｄ１よりも小さい第二所定幅ｄ２のピンホール１１ｂとが形成されている。このため、ピンホール１１ａにより濾波されて第一所定波長以下になった第一の光（青色および緑色の光）と、ピンホール１１ｂにより濾波されて第二所定波長以下になった第二の光（青色の光）との光の光強度を一度に検出することができる。このため、第一の光の光強度と第二の光の光強度とに基づいて演算を行うことにより、差し引くことにより、少なくとも第一所定波長から第二所定波長の範囲を含む範囲の波長のスペクトラムを検出することができる。これにより、一度に特定の範囲の波長のスペクトラムを検出することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００４２】
上記実施の形態では、分光部として配線層１０にピンホール１１を設けて、配線層１０により分光を行っているがこれに限らない。例えば、配線層１０ではない光を遮蔽する遮蔽層を設けて、当該遮蔽層にピンホール１１と同じ開口を開けることにより分光を行ってもよい。ただし、配線層１０を分光部として利用することにより、スペクトラムセンサ１００を製造する際の工程における分光部を形成する工程として配線層を形成する工程を利用することに成るため、工程を削減することができより安価に製造することができるという点で有利である。
【００４３】
上記実施の形態では、スペクトラムセンサ１００はセンサユニットをアレイ化したＣＭＯＳイメージセンサを採用しているが、ＣＣＤイメージセンサであってもよい。また、アレイ化せずにセンサユニットのみを利用したものであってもよい。この場合には、光強度検出部として、フォトダイオード２０を採用しているが、これに限らずに他の光検出器であってもよい。光検出器は、例えば、光電管であってもよいし、光電子倍増管であってもよい。
【００４４】
上記実施の形態では、配線層１０に開けられるピンホールは、センサユニットにつき一ずつであったが、これに限らずに、複数であってもよい。このように、センサユニットにピンホールを複数設けることにより、フォトダイオード２０に到達する光の光強度を増加させることができる。このため、フォトダイオード２０によるスペクトラムを検出するための感度を向上させることができる。
【００４５】
上記実施の形態では、配線層１０に開けられる開口部としてピンホールが採用されているが、これに限らずに例えば幅方向の間隔が所定幅のスリットを開口部としてもよい。なお、この場合には、予め光の振動方向をスリットの幅方向に偏光させる偏光板を利用することにより、ピンホールの場合と同様に光の各波長におけるスペクトラムを求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、低価格かつ小型のスペクトラムセンサにおいて、光スペクトラムを精度よく分析できるスペクトラムセンサとして有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スペクトラムセンサ
１０ 配線層
１１、１１ａ、１１ｂ ピンホール
２０ フォトダイオード
３０ 増幅部
４０ 演算部
１００ センサユニット
Ｐ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００ ピンホール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光を分光してスペクトラムの分析を行うスペクトラムセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ディジタルカメラはディスプレイの性能として映像の色再現性が進歩し、色再現性についての指標をアピールポイントにする製品が多く見られるようになっている。しかし、ディジタルカメラなどで撮像されディスプレイに再現される色は、実際の物体の色を忠実に再現しきれていない。一方で、医療、アーカイブなどの目的において色を忠実に再現するためにも光スペクトラムを精度よく分析することが求められている。
【０００３】
光スペクトラムを分析する装置としては、特許文献１のような回折格子方式の光スペクトラムアナライザと、特許文献２のようなカラーフィルタ方式のスペクトラムセンサとがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９８９３８号公報
【特許文献２】特開２００８−１６０２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような、スペクトラムを高精度で測定する回折格子方式の光スペクトラムアナライザは、主に分析化学などで用いられている。このような機器は、高価であり、また、大型である。また、このような機器を利用してスペクトラムを高精度で測定するのには、多くの時間を要する。
【０００６】
また、特許文献２のような一般によく知られるディジタルカメラに使われているカラーフィルタ方式では、ＲＧＢの光強度しか測定しておらず、本来の色を再現するためにはカラーフィルタを増やす必要がある。このため、カラーフィルタ方式においても、高精度なスペクトラムを測定しようとすると、高コストかつ大型になり易い。
【０００７】
本発明の課題は、このような問題を解決するためになされたものであり、光スペクトラムを精度よく分析でき、低価格かつ小型化を実現できるスペクトラムセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一形態に係るスペクトラムセンサは、少なくとも１方向における幅が所定幅である開口部を有する分光部と、前記分光部を透過した光の光強度を検出する光強度検出部とを備え、前記分光部は、前記少なくとも１方向に振動する光のうちで前記所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、前記開口部において透過させる。
【０００９】
光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を持つ。したがって、波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲の波長成分を有する光）を直径が所定幅の開口部に当てた場合に、例えばピンホールの直径やスリットの幅等に応じて、通り抜ける波長の限度（以下、「遮断波長」とする）が変化する。つまり、開口部は、所定幅に対応する所定波長より短い波長の光に濾波する。
【００１０】
したがって、光強度検出部は、所定波長より短い波長の光に濾波された光の光強度を検出することができる。このため、例えば開口部の幅を変化させることにより、ある特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用することができる。これにより、分光部の構造をシンプルな構造とすることができ、小型化することができる。また、開口部の幅を変化させることのみで、それによって得られた結果を所定の範囲における波長の光の光強度の検出に利用することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。また、開口部を透過した光を光強度検出部が検出することになり、外部からの光の侵入を少なくできるため、ＳＮ比を増大させることができる。
【００１１】
また、前記開口部は、直径が前記所定幅であるピンホールであることが好ましい。
【００１２】
これによれば、開口部として直径が所定幅であるピンホールを採用することにより、ある特定の方向のみでなく、全方向において幅が所定幅である開口部とすることができる。このため、特定方向のみでなく全方向において振動する光を、所定波長より短い波長の光に濾波することができる。これにより、予め光を特定の方向に振動する光に偏向させなくとも、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００１３】
また、前記分光部は、前記開口部を複数有することが好ましい。
【００１４】
これによれば、開口部を複数有するため、光強度検出部に到達する光の光強度を増加させることができる。このため、光強度検出部によるスペクトラムを検出するための感度を向上させることができる。
【００１５】
また、前記複数の開口部は、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が前記第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部であり、前記第一所定幅に対応する第一所定波長は、前記第二所定幅に対応する第二所定波長よりも長いことが好ましい。
【００１６】
また、さらに、各々が前記光強度検出部で検出された、前記第一開口部を透過した光の第一光強度と、前記第二開口部を透過した光の第二光強度とに基づいて、前記第一所定波長から前記第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する演算部を備えることが好ましい。
【００１７】
これによれば、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部とにより複数の開口部が形成されている。このため、第一開口部により濾波されて第一所定波長以下になった第一の光と、第二開口部により濾波されて第二所定波長以下になった第二の光との光の光強度を一度に検出することができる。このため、第一の光の光強度と第二の光の光強度とに基づいて演算を行うことにより、差し引くことにより、少なくとも第一所定波長から第二所定波長の範囲を含む範囲の波長のスペクトラムを検出することができる。これにより、一度に特定の範囲の波長のスペクトラムを検出することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、低価格かつ小型のスペクトラムセンサにおいて、光スペクトラムを精度よく分析できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るスペクトラムセンサを表す図である。
【図２】スペクトラムセンサ１の１ユニットにおけるセンサの構造を示す斜視図である。
【図３Ａ】ユニットセンサの断面図において、直径が第一所定幅のピンホールを透過する光を示す図である。
【図３Ｂ】ユニットセンサの断面図において、直径が第二所定幅のピンホールを透過する光を示す図である。
【図４Ａ】図３Ａのフォトダイオードが検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図４Ｂ】図３Ｂのフォトダイオードが検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図４Ｃ】図４Ａと図４Ｂとの差分をとった場合の、光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【図５Ａ】ピンホールの直径が４００〔ｎｍ〕における透過係数特性を示す図である。
【図５Ｂ】ピンホールの直径が４１０〔ｎｍ〕における透過係数特性を示す図である。
【図５Ｃ】図５Ａと図５Ｂとの差分をとった場合の透過係数特性を示す図である。
【図６】フォトダイオードの波長に対する応答特性Ｐ（λ）を示す図である。
【図７】フォトダイオード２０においてピンホールの直径を２５０〔ｎｍ〕〜５００〔ｎｍ〕と変化させた場合の分光感度特性Ｓ１（λ）〜Ｓ６（λ）を示す図である。
【図８】所定光の波長特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（スペクトラムセンサの構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態に係るスペクトラムセンサ１は、一般的なＣＭＯＳイメージセンサに基づいている。図２は、スペクトラムセンサ１の１ユニットにおけるセンサユニット１００の構造を示す斜視図である。
【００２１】
スペクトラムセンサ１は、図１に示すように、複数のセンサユニットが行列上に配置されることによりアレイ化されて成る、いわゆるＣＭＯＳイメージセンサである。センサユニット１００は、分光部として機能する配線層１０と、光強度検出部として機能するフォトダイオード２０と、フォトダイオード２０により検出された信号（電位）を増幅する増幅部３０とにより構成される。配線層１０には、その中心付近に直径が所定幅である開口部としてのピンホール１１を有する。フォトダイオード２０は、ピンホール１１を透過した光の光強度を検出し、検出した光の光強度に応じた大きさの電流を出力する。センサユニット１００によって増幅部３０は、フォトダイオード２０により出力された電流を増幅させる。各センサユニット１００によって検出された光強度は電流値として出力され、行選択回路および列選択回路を介して演算部４０に対して出力される。演算部４０は、入力された各電流値と、予め保持しているフォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）およびピンホール１１の透過係数特性Ｆ（λ）とに基づいて入射された所定光の波長特性Ｉ（λ）の演算を行う。なお、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）、ピンホール１１の透過係数特性Ｆ（λ）、および所定光の波長特性Ｉ（λ）についての詳細は後述する。
【００２２】
（分光の原理）
光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を持つ。したがって、波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲の波長成分を有する光）では、ピンホール１１の大きさに応じて通り抜ける波長の限度（以下、「遮断波長」とする）が変化する。つまり、ピンホール１１は、直径（所定幅）に対応する所定波長より短い波長の光に濾波する。
【００２３】
例えば図３Ａに示すように、ピンホール１１ａに青色の光（図３Ａの実線の矢印）、緑色の光（図３Ａの破線の矢印）、および赤色の光（図３Ａの一点鎖線の矢印）の３色の光（つまり、白色光）を当てた場合に、直径が第一所定幅ｄ１のピンホール１１ａでは、第一所定幅ｄ１に対応する第一所定波長よりも短い波長の青色の光および緑色の光の２色の光（第一の光）を透過させ、第一所定波長よりも長い波長の赤色の光を遮断する。また、図３Ｂに示すように、ピンホール１１ｂに３色の光を当てた場合に、直径が第一所定幅ｄ１よりも小さい第二所定幅ｄ２のピンホール１１ｂでは、第二所定幅ｄ２に対応する第二所定波長よりも短い波長の青色の光（図３Ｂの実線の矢印）の１色の光（第二の光）を透過させ、第二所定波長より長い波長の緑色および赤色の光（図３Ｂの一点鎖線の矢印）を遮断する。なお、第一所定波長は第二所定波長よりも短い。
【００２４】
図４Ａは、図３Ａのフォトダイオード２０が検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。図４Ｂは、図３Ｂのフォトダイオード２０が検出する光の波長と光強度とを示すモデル図である。図４Ａおよび図４Ｂに示すように、ピンホールの直径の大きさを変化させることにより、光の波長特性は異なる。そこで、これらの２つの波長特性の差分をとると、図４Ｃに示すようなスペクトラムが得られる。なお、図４Ｃは、図４Ａと図４Ｂとの差分をとった場合の、光の波長と光強度とを示すモデル図である。
【００２５】
このように、ピンホールの直径の大きさ（所定幅）を変化させて、それぞれのピンホールを透過した光の光強度に応じた電流を検出することにより、所定範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用できる。以上のことから、センサユニットに設けられるピンホールの大きさをそれぞれ変化させることにより、任意の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用できる。
【００２６】
（ピンホールの大きさと透過した光の波長との関係）
特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出するためには、予め、ピンホール１１の直径と、当該ピンホール１１を透過する光の波長との両方を変化させつつ、当該直径と当該波長とに対応する当該ピンホール１１を透過する光の波長に応じた光の光強度を調べる必要がある。このため、可視光の波長を均一に持つ光をスペクトラムセンサ１に当て、ピンホール１１を透過した光の波長特性をＦＤＴＤシミュレーションにより調べた。ＦＤＴＤシミュレーションの結果を以下に述べる。
【００２７】
このシミュレーションでは、３００〔ｎｍ〕〜９００〔ｎｍ〕の波長の光（電磁波）を解像度１ｎｍの精度で変化させた場合のピンホールを透過する光の透過係数（以下、「透過係数特性」とする）を導出した。なお、光の透過係数は、光強度に比例するため、ここでは光強度を求めるための指標としている。また、ピンホールの大きさについても２５０〔ｎｍ〕〜６００〔ｎｍ〕の間で変化させた場合の結果をそれぞれ導出した。図５Ａは、直径が４００〔ｎｍ〕のピンホールＰ４００における透過係数特性Ｆ９（λ）である。この場合に、透過係数が最大となる遮断波長は、５７７〔ｎｍ〕であった。また、図５Ｂは、直径が４１０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４１０における透過係数特性Ｆ１０（λ）である。この場合に、透過係数が最大となる遮断波長は、５９３〔ｎｍ〕であった。
【００２８】
ここで、上述したように、直径が４００〔ｎｍ〕のピンホールＰ４００の透過係数特性Ｆ９（λ）と、直径が４１０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４１０の透過係数特性Ｆ１０（λ）との差分Ｆ１０（λ）−Ｆ９（λ）をとると、図５Ｃに示すような６４１〔ｎｍ〕付近の波長において、透過係数が最大となるスペクトラムを求めることができる。なお、図５Ｃは、図５Ａと図５Ｂとの差分をとった場合の透過係数特性を示す図である。
【００２９】
同様にして、直径が２６０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２６０の透過係数特性Ｆ２（λ）と直径が２５０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２５０の透過係数特性Ｆ１（λ）との差分Ｆ２（λ）−Ｆ１（λ）と、直径が３００〔ｎｍ〕のピンホールＰ３００の透過係数特性Ｆ４（λ）と直径が２９０〔ｎｍ〕のピンホールＰ２９０の透過係数特性Ｆ３（λ）との差分Ｆ４（λ）−Ｆ３（λ）と、直径が３３０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３３０の透過係数特性Ｆ６（λ）と直径が３２０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３２０の透過係数特性Ｆ５（λ）との差分Ｆ６（λ）−Ｆ５（λ）と、直径が３６０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３６０の透過係数特性Ｆ８（λ）と直径が３５０〔ｎｍ〕のピンホールＰ３５０の透過係数特性Ｆ７（λ）との差分Ｆ８（λ）−Ｆ７（λ）と、直径が５００〔ｎｍ〕のピンホールＰ５００の透過係数特性Ｆ１２（λ）と直径が４９０〔ｎｍ〕のピンホールＰ４９０の透過係数特性Ｆ１１（λ）との差分Ｆ１２（λ）−Ｆ１１（λ）とをそれぞれ求めた。
【００３０】
（フォトダイオードの受光感度の考慮）
ところで、フォトダイオード２０の受光感度は、図６に示すように、波長に対して応答が異なる。図６は、フォトダイオード２０の波長に対する応答特性Ｐ（λ）を示す図である。したがって、フォトダイオード２０によって出力される電流値を利用して、スペクトラムを分析するには、図５Ｃのように求めた波長ごとのスペクトラムに対して、図６に示すフォトダイオードの波長ごとの応答特性を考慮する必要がある。
【００３１】
具体的には、フォトダイオードの波長ごとの応答特性Ｐ（λ）を上述で求めた各波長における差分に掛けあわせることにより、図７のようにスペクトラムセンサ１のピンホールの大きさに応じた分光感度を求めている。具体的には、図７における、Ｓ１（λ）は｛Ｆ２（λ）−Ｆ１（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ２（λ）は｛Ｆ４（λ）−Ｆ３（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ３（λ）は｛Ｆ６（λ）−Ｆ５（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ４（λ）は｛Ｆ８（λ）−Ｆ７（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ５（λ）は｛Ｆ１０（λ）−Ｆ９（λ）｝・Ｐ（λ）であり、Ｓ６（λ）は｛Ｆ１２（λ）−Ｆ１１（λ）｝・Ｐ（λ）である。図７は、フォトダイオード２０においてピンホールの直径を２５０〔ｎｍ〕〜５００〔ｎｍ〕と変化させた場合の分光感度特性Ｓ１（λ）〜Ｓ６（λ）を示す図である。これにより、フォトダイオード２０の感度が波長に応じて変化していることも考慮されることになる。つまり、例えば差分（μ４１０−μ４００）は、なお、上述のように分光感度特性Ｓ（λ）として、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を予め考慮しておく必要はない。
【００３２】
（フォトダイオードによって検出される電流値に基づく波長特性の演算）
以下に説明する方法により、演算部４０は、フォトダイオード２０が検出する電流値から光のスペクトラムである波長特性Ｉ（λ）の演算を行う。演算部４０は、第一開口部としてのピンホール１１ａを透過した光の第一光強度と、第二開口部としてのピンホール１１ｂを透過した光の第二光強度とに基づいて、第一所定波長から第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する。
【００３３】
フォトダイオード２０によって検出される電流値は、一つの電流値として検出されるのみであり、図４Ａおよび図４Ｂに示したような波長特性としては検出されない。したがって、ある波長特性を有する光のスペクトラムを導出するためには、以下に説明する分析を行う必要がある。例えば図８に示すような波長特性Ｉ（λ）を有する光（以下、「所定光」とする）を分析する方法について説明する。図８は、所定光の波長特性を示す図である。ただし、図８に示す波長特性は、分析前には未知のものであるとする。
【００３４】
所定光は、上述したピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００のそれぞれを透過し、各ピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００においてフォトダイオード２０により電流値が出力される。フォトダイオード２０において出力される電流値は、上述したように、フォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を考慮したものとなっている。電流値Ｉｏｕｔ９は、例えば、ピンホールＰ４００の場合にフォトダイオード２０により出力される電流値であって、所定光の波長特性Ｉ（λ）にピンホールＰ４００における透過係数特性Ｆ９（λ）およびフォトダイオード２０の応答特性Ｐ（λ）を掛け合わせたＦ９（λ）・Ｐ（λ）・Ｉ（λ）のλに関する畳み込み積分の値が検出される。
【００３５】
以上同様にして、各ピンホールＰ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００に関する畳み込み積分の値が、電流値として検出されることになり、以下のような式を得ることができる。
【００３６】
【数１】
【００３７】
これらの式のそれぞれを離散化して連立方程式を導出することにより、各波長におけるスペクトラムを求めることにより、図８に示すような波長特性Ｉ（λ）を導出することができる。
【００３８】
本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１では、光等の波はその波長より小さい間隔の間隙を通過できない性質を利用して分光している。波長の広がりを有する光（つまり、所定の範囲における複数の波長成分を有する光）を直径が所定幅の開口部に当てた場合に、ピンホール１１の直径に応じて、通り抜ける波長の限度である遮断波長が変化する。つまり、ピンホール１１は、その直径である所定幅に対応する所定波長より短い波長の光に入射光を濾波する。
【００３９】
したがって、ピンホール１１の下方（つまり入射光の下流側）に設けられたフォトダイオード２０は、所定波長より短い波長の光に濾波された光の光強度を検出することができる。このため、ピンホール１１の直径を変化させることにより、ある特定の範囲の波長に濾波した光の光強度を検出することに利用することができる。配線層１０に設けたピンホール１１を分光部として機能させるため、分光部の構造をシンプルな構造とすることができ、小型化することができる。また、ピンホール１１の直径を変化させることのみで、それによって得られた結果を所定の範囲における波長の光の光強度の検出に利用することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。さらに、ピンホール１１を透過した光を光強度検出部が検出することになり、外部からの光の侵入を少なくできるため、ＳＮ比を増大させることができる。
【００４０】
また、本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１によれば、開口部として直径が所定幅であるピンホールを採用しているため、ある特定の方向のみでなく、全方向において幅が所定幅である開口部とすることができる。このため、特定方向のみでなく全方向において振動する光を、所定波長より短い波長の光に濾波することができる。これにより、予め光を特定の方向に振動する光に偏向させなくとも、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００４１】
また、本実施の形態に係るスペクトラムセンサ１によれば、直径が第一所定幅ｄ１のピンホール１１ａと、直径が第一所定幅ｄ１よりも小さい第二所定幅ｄ２のピンホール１１ｂとが形成されている。このため、ピンホール１１ａにより濾波されて第一所定波長以下になった第一の光（青色および緑色の光）と、ピンホール１１ｂにより濾波されて第二所定波長以下になった第二の光（青色の光）との光の光強度を一度に検出することができる。このため、第一の光の光強度と第二の光の光強度とに基づいて演算を行うことにより、差し引くことにより、少なくとも第一所定波長から第二所定波長の範囲を含む範囲の波長のスペクトラムを検出することができる。これにより、一度に特定の範囲の波長のスペクトラムを検出することができ、高精度なスペクトラムを検出することができる。
【００４２】
上記実施の形態では、分光部として配線層１０にピンホール１１を設けて、配線層１０により分光を行っているがこれに限らない。例えば、配線層１０ではない光を遮蔽する遮蔽層を設けて、当該遮蔽層にピンホール１１と同じ開口を開けることにより分光を行ってもよい。ただし、配線層１０を分光部として利用することにより、スペクトラムセンサ１００を製造する際の工程における分光部を形成する工程として配線層を形成する工程を利用することに成るため、工程を削減することができより安価に製造することができるという点で有利である。
【００４３】
上記実施の形態では、スペクトラムセンサ１００はセンサユニットをアレイ化したＣＭＯＳイメージセンサを採用しているが、ＣＣＤイメージセンサであってもよい。また、アレイ化せずにセンサユニットのみを利用したものであってもよい。この場合には、光強度検出部として、フォトダイオード２０を採用しているが、これに限らずに他の光検出器であってもよい。光検出器は、例えば、光電管であってもよいし、光電子倍増管であってもよい。
【００４４】
上記実施の形態では、配線層１０に開けられるピンホールは、センサユニットにつき一ずつであったが、これに限らずに、複数であってもよい。このように、センサユニットにピンホールを複数設けることにより、フォトダイオード２０に到達する光の光強度を増加させることができる。このため、フォトダイオード２０によるスペクトラムを検出するための感度を向上させることができる。
【００４５】
上記実施の形態では、配線層１０に開けられる開口部としてピンホールが採用されているが、これに限らずに例えば幅方向の間隔が所定幅のスリットを開口部としてもよい。なお、この場合には、予め光の振動方向をスリットの幅方向に偏光させる偏光板を利用することにより、ピンホールの場合と同様に光の各波長におけるスペクトラムを求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、低価格かつ小型のスペクトラムセンサにおいて、光スペクトラムを精度よく分析できるスペクトラムセンサとして有用である。
【符号の説明】
【００４７】
１ スペクトラムセンサ
１０ 配線層
１１、１１ａ、１１ｂ ピンホール
２０ フォトダイオード
３０ 増幅部
４０ 演算部
１００ センサユニット
Ｐ２５０、Ｐ２６０、Ｐ２９０、Ｐ３００、Ｐ３２０、Ｐ３３０、Ｐ３５０、Ｐ３６０、Ｐ４００、Ｐ４１０、Ｐ４９０、Ｐ５００ ピンホール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１方向における幅が所定幅である開口部を有する分光部と、
前記分光部を透過した光の光強度を検出する光強度検出部と
を備え、
前記分光部は、前記少なくとも１方向に振動する光のうちで前記所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、前記開口部において透過させる
スペクトラムセンサ。
【請求項２】
前記開口部は、直径が前記所定幅であるピンホールである
請求項１に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項３】
前記分光部は、前記開口部を複数有する
請求項１または２に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項４】
前記複数の開口部は、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が前記第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部であり、
前記第一所定幅に対応する第一所定波長は、前記第二所定幅に対応する第二所定波長よりも長い
請求項３に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項５】
さらに、
各々が前記光強度検出部で検出された、前記第一開口部を透過した光の第一光強度と、前記第二開口部を透過した光の第二光強度とに基づいて、前記第一所定波長から前記第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する演算部を備える
請求項４に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項１】
少なくとも１方向における幅が所定幅である開口部を有する分光部と、
前記分光部を透過した光の光強度を検出する光強度検出部と
を備え、
前記分光部は、前記少なくとも１方向に振動する光のうちで前記所定幅に対応する所定波長より短い波長の光を、前記開口部において透過させる
スペクトラムセンサ。
【請求項２】
前記開口部は、直径が前記所定幅であるピンホールである
請求項１に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項３】
前記分光部は、前記開口部を複数有する
請求項１または２に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項４】
前記複数の開口部は、直径が第一所定幅の第一開口部と、直径が前記第一所定幅よりも小さい第二所定幅の第二開口部であり、
前記第一所定幅に対応する第一所定波長は、前記第二所定幅に対応する第二所定波長よりも長い
請求項３に記載のスペクトラムセンサ。
【請求項５】
さらに、
各々が前記光強度検出部で検出された、前記第一開口部を透過した光の第一光強度と、前記第二開口部を透過した光の第二光強度とに基づいて、前記第一所定波長から前記第二所定波長までの範囲を少なくとも含む範囲の波長の光の第三光強度を演算する演算部を備える
請求項４に記載のスペクトラムセンサ。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２４７２７７（Ｐ２０１２−２４７２７７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１８５２６（Ｐ２０１１−１１８５２６）
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２６日（２０１１．５．２６）
【出願人】（５０４１６０７８１）国立大学法人金沢大学 (282)
【Ｆターム（参考）】
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