光谱相机以及对准调整方法

文档序号:2711419
光谱相机以及对准调整方法
【专利摘要】本发明涉及光谱相机以及对准调整方法。其中,光谱相机具备:设置有入射角限制单元和第一对准标记(121M)的光入射部(121)、设置有第二对准标记(5M)的波长可变干涉滤波器(5)、以及设置有摄像元件(123)和第三对准标记(124M)的电路基板(124),测定各构成部分的机械中心轴与理想中心轴的偏移量和旋转角,调整第一对准标记(121M)和第二对准标记(5M)的相対位置,调整第二对准标记(5M)和第三对准标记(124M)的相対位置,使得各理想中心轴一致。
【专利说明】光谱相机以及对准调整方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及光谱相机以及对准调整方法。

【背景技术】
[0002]现有技术中,已知有对拍摄对象的光谱图像进行拍摄的光谱相机(例如参考专利文献I)。
[0003]专利文献I中记载的光谱相机使从透镜单元入射的光射入(XD (Charge CoupledDevice:电荷耦合器件)后拍摄图像。另外,透镜单元具有物镜、成像透镜以及配置在这些透镜之间的波长可变干涉滤波器。并且,通过利用致动器使波长可变干涉滤波器的反射膜间的尺寸发生变化,从而选择透过波长,利用CCD拍摄所选波长的光谱图像。
[0004]但是,利用波长可变干涉滤波器这种分光元件从入射光选择规定的目标波长的光并使其透过时,难以严格地仅使目标波长的光透过,实际上透过的是以目标波长作为测定中心波长的规定波段的光。在此,在分光元件中,目标波长(测定中心波长)的光通过的理想中心軸有时与分光元件的实际机械中心轴不同。
[0005]另外,使用像波长可变干涉滤波器那样需要使入射光垂直入射的分光元件的情况下,优选具有例如远心光学系统、或LCF (光控薄膜)等限制入射角的入射角限制单元。在此,即使在这样的入射角限制单元,有时也有存在面内差异、入射角限制特性(例如入射角可限制的角度)产生差异的情况,有时入射角限制单元的机械中心轴与可以以所需要的角度限制入射光的理想中心軸不同。
[0006]另一方面,上述专利文献I中记载的光谱相机,通常为了使入射角限制单元的机械中心轴、CCD等摄像元件的机械中心轴、以及分光元件的机械中心轴一致而实施对准调整,然后组装该光谱相机。但是,如上所述,在入射角限制单元或分光元件中,机械中心轴与理想中心軸存在偏移时,存在光谱相机难以取得高精度的光谱图像的技术问题。
[0007]在先专利文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1:日本专利特开2002-277758号公报


【发明内容】

[0010]本发明的目的在于提供入射角限制单元、分光元件、以及摄像元件的理想中心軸一致的光谱相机以及对准调整方法。
[0011]本发明的光谱相机,其特征在于,具备:从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件;以及将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元,上述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,上述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,从上述入射角限制单元的上述机械中心轴偏移了该入射角限制单元的机械中心轴与通过该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴,与从上述分光元件的上述机械中心轴偏移了该分光元件的机械中心轴与通过该分光元件的透过透过波长区域的中心波長的光的位置的第二理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴一致。
[0012]在本発明中,入射角限制单元的机械中心轴是指在从光入射方向观察到的该入射角限制单元的俯视观察中,通过光通过区域的中心点的虚拟轴。同样,分光元件的机械中心轴是指在从光入射方向观察到的该分光元件的俯视观察中,通过对入射光进行分光的分光区域的中心点的虚拟轴。
[0013]在本发明中,将入射角限制单元的机械中心轴与第一理想中心轴的偏移量和旋转角作为第一调整量预先进行测定,将分光元件的机械中心轴与第二理想中心轴的偏移量和旋转角作为第二调整量预先进行测定。
[0014]在此,如果使第一对准标记与第二对准标记一致,则使入射角限制单元的机械中心轴与分光元件的机械中心轴一致。对此,本发明中使相对第一对准标记只偏移了第一调整量的偏移量和旋转角的轴与相对第二对准标记只偏移了第二调整量的偏移量和旋转角的轴一致,进行对准调整。由此,在本发明中,第一理想中心轴与第二理想中心轴一致。
[0015]因此,在本发明的光谱相机中,入射角限制单元和分光元件的各理想中心軸一致,可以提高取得的光谱图像的中心坐标附近的测定精度,可以拍摄高精度的光谱图像。
[0016]本发明的光谱相机,其特征在于,具备:从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件;将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元;以及接收透过上述分光元件的光的摄像元件,上述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,上述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,上述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记,从上述入射角限制单元的上述机械中心轴偏移了该入射角限制单元的上述机械中心轴与通过该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴,与从上述分光元件的上述机械中心轴偏移了该分光元件的上述机械中心轴与通过该分光元件的透过透过波长区域的中心波長的光的位置的第二理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴一致,从上述摄像元件的上述机械中心轴偏移了该摄像元件的上述机械中心轴与通过该摄像元件中以规定的理想灵敏度接收入射光的位置的规定的第三理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴,与从上述分光元件的上述机械中心轴偏移了该分光元件的上述机械中心轴与上述第二理想中心轴的偏移量以及旋转角的轴一致。
[0017]在本发明中,摄像元件的机械中心轴是指通过与所拍摄的图像的中心像素对应的点的虚拟轴。
[0018]在本发明中,除了上述发明,还先将摄像元件的机械中心轴与第三理想中心軸的偏移量和旋转角作为第三调整量预先进行测定。
[0019]并且,在分光元件和摄像元件的对准调整中,也与上述入射角限制单元和分光元件的对准调整一样,利用第二调整量和第三调整量,调整第二对准标记与第三对准标记的相对位置,从而第二理想中心轴与第三理想中心軸一致。
[0020]因此,在本发明的光谱相机中,入射角限制单元、分光元件以及摄像元件的各理想中心軸一致,可以进一步提闻取得的光谱图像的中心坐标附近的测定精度,可以拍摄闻精度的光谱图像。
[0021]在本发明的光谱相机中,上述分光元件优选具备:第一反射膜,反射入射光的一部分且至少透过一部分;第二反射膜,与上述第一反射膜相对,反射入射光的一部分且至少透过一部分;间隙变更部,变更上述第一反射膜和上述第二反射膜間的间隙大小。
[0022]在本发明中,作为分光元件,使用使入射光向一对反射膜间入射后,使通过多重干扰选定的波长透过的波长可变式的法布里-珀罗标准具。
[0023]像这样的法布里-珀罗标准具,通过使反射膜间的间隙大小发生变化,可以取得与多种波长对应的光谱图像。另外,法布里-珀罗标准具将透过波长区域的中心波长的光主要透过的点作为设定点,将该设定点设定为理想中心轴。因此,可以提高取得的光谱图像的中心坐标附近的测定精度,可以拍摄高精度的光谱图像。
[0024]另外,使用法布里-珀罗标准具时,与使用例如AOTF (声光可调谐滤波器)或LCTF(液晶可调谐滤波器)等大型分光元件的情况相比,可以小型化,可以促进光谱相机的小型化。
[0025]本发明的光谱相机优选,具备:保持上述入射角限制单元的第一安装部,以及固定有上述第一安装部的第二安装部,在上述第一安装部设置有具有凹球面的第一卡合部,在上述第二安装部设置有具有与上述第一卡合部的上述凹球面抵接的凸球面的第二卡合部,上述凸球面和上述凹球面的曲率中心点是上述摄像元件与上述第三理想中心轴的交点。
[0026]在本发明中,第一^^合部的凹球面的曲率中心点和第二卡合部的凸球面的曲率中心点分别与摄像元件的理想中心点(摄像元件的第三理想中心轴上的点)一致。在这样的结构中,通过使第一卡合部相对于第二卡合部的卡合位置发生变化,可以调整被第一安装部保持的入射角限制单元的光轴方向,通过以在该入射角限制单元的光轴上位于摄像元件的理想中心点的方式进行调整,可以利用摄像元件使从入射角限制单元入射的光高精度地成像。
[0027]本发明的对准调整方法,其特征在于,是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过上述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的上述分光元件、上述入射角限制单元、以及上述摄像元件的对准调整方法,上述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,上述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,上述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记,该对准调整方法测定第一调整量,所述第一调整量是上述入射角限制单元的上述机械中心轴与表示在该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第二调整量,所述第二调整量是上述分光元件的上述机械中心轴与表示在该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置的第二理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第三调整量,所述第三调整量是上述摄像元件的上述机械中心轴与表示在该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴的偏移量和旋转角;根据上述第一调整量和上述第二调整量,调整上述第一对准标记和上述第二对准标记的相対位置以使上述第一理想中心轴与上述第二理想中心轴一致;根据上述第二调整量和上述第三调整量,调整上述第二对准标记和上述第三对准标记的相対位置以使上述第二理想中心轴与上述第三理想中心轴一致。
[0028]在本发明中,测定入射角限制单元的机械中心轴与理想中心轴(第一理想中心轴)的偏移量和旋转角即第一调整量、分光元件的机械中心轴与理想中心轴(第二理想中心轴)的偏移量和旋转角即第二调整量、以及摄像元件的机械中心轴与理想中心轴(第三理想中心轴)的偏移量和旋转角即第三调整量。然后利用第一调整量和第二调整量,调整入射角限制单元的第一对准标记和分光元件的第二对准标记的位置以使第一理想中心轴与第二理想中心轴一致。并且,利用第二调整量和第三调整量,调整分光元件的第二对准标记和摄像元件的第三对准标记的位置以使第二理想中心轴与第三理想中心轴一致。
[0029]由此,与上述发明一样,可以使入射角限制单元、分光元件以及摄像元件的各理想中心轴一致,可以组装能够拍摄高精度的光谱图像的光谱相机。
[0030]本发明的对准调整方法,其特征在于,是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过上述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的上述分光元件、上述入射角限制单元、以及上述摄像元件的对准调整方法,上述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,上述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,上述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记,该对准调整方法测定第一调整量,所述第一调整量是上述入射角限制单元的上述机械中心轴与表示在该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第二调整量,所述第二调整量是上述分光元件的上述机械中心轴与表示在该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置的第二理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第三调整量,所述第三调整量是上述摄像元件的上述机械中心轴与表示在该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴的偏移量和旋转角;根据上述第一调整量和上述第二调整量,调整上述第一对准标记和上述第二对准标记的相対位置以使上述第一理想中心轴与上述第二理想中心轴一致;根据上述第一调整量和上述第三调整量,调整上述第一对准标记和上述第三对准标记的相対位置以使上述第一理想中心轴与上述第三理想中心轴一致。
[0031]在本发明中,与上述发明一样,利用第一调整量和第二调整量,调整入射角限制单元的第一对准标记和分光元件的第二对准标记的位置以使第一理想中心轴与第二理想中心轴一致。另一方面,利用第一调整量和第三调整量,调整入射角限制单元的第一对准标记和摄像元件的第三对准标记的位置以使第一理想中心轴与第三理想中心轴一致。这情况下与上述发明一样,也可以使入射角限制单元、分光元件以及摄像元件的各理想中心轴一致,可以组装能够拍摄高精度的光谱图像的光谱相机。
[0032]本发明的对准调整方法,其特征在于,是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过上述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的上述分光元件、上述入射角限制单元、以及上述摄像元件的对准调整方法,上述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,上述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,上述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记,该对准调整方法测定第一调整量,所述第一调整量是上述入射角限制单元的上述机械中心轴与表示在该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第二调整量,所述第二调整量是上述分光元件的上述机械中心轴与表示在该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置的第二理想中心轴的偏移量和旋转角;测定第三调整量,所述第三调整量是上述摄像元件的上述机械中心轴与表示在该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴的偏移量和旋转角;根据上述第一调整量和上述第三调整量,调整上述第一对准标记和上述第三对准标记的相対位置以使上述第一理想中心轴与上述第三理想中心轴一致;根据上述第二调整量和上述第三调整量,调整上述第二对准标记和上述第三对准标记的相対位置以使上述第二理想中心轴与上述第三理想中心轴一致。
[0033]在本发明中,利用第一调整量和第三调整量,调整入射角限制单元的第一对准标记和摄像元件的第三对准标记的位置以使第一理想中心轴与第三理想中心轴一致。另外,利用第二调整量和第三调整量,调整分光元件的第二对准标记和摄像元件的第三对准标记的位置以使第二理想中心轴与第三理想中心轴一致。这情况下与上述发明一样,也可以使入射角限制单元、分光元件以及摄像元件的各理想中心轴一致,可以组装能够拍摄高精度的光谱图像的光谱相机。
[0034]本发明的光谱相机,其特征在于,具备:从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件;将向上述分光元件入射的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元;以及接收透过上述分光元件的光的摄像元件,上述入射角限制单元具有第一对准标记,所述第一对准标记规定通过该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴与上述入射角限制单元的位置关系,上述第一理想中心轴与上述入射角限制单元的位置关系因上述入射角限制单元的个体而不同,上述分光元件具有第二对准标记,所述第二对准标记规定通过该分光元件的透过透过波长区域的中心波长的光的位置的第二理想中心轴与上述分光元件的位置关系,上述第二理想中心轴与上述分光元件的位置关系因上述分光元件的个体而不同,上述摄像元件具有第三对准标记,所述第三对准标记规定通过该摄像元件中以规定的理想灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴与上述摄像元件的位置关系,上述第三理想中心轴与上述摄像元件的位置关系因上述摄像元件的个体而不同,上述第一理想中心轴、上述第二理想中心軸以及第三理想中心轴重合。
[0035]在本发明中,与上述发明一样,入射角限制单元的第一理想中心轴、分光元件的第二理想中心轴、以及摄像元件的第三理想中心轴重合一致。因此,在本发明的光谱相机中,入射角限制单元、分光元件以及摄像元件的各理想中心轴一致,可以提高取得的光谱图像的中心坐标附近的测定精度,可以拍摄高精度的光谱图像。
[0036]另外,在本发明中,可以通过第一对准标记规定入射角限制单元与第一理想中心轴的位置关系,可以通过第二对准标记规定分光元件与第二理想中心轴的位置关系,可以通过第三对准标记规定摄像元件与第三理想中心轴的位置关系。即,第一对准标记也可以不是表示入射角限制单元的机械中心轴的标记,第二对准标记也可以不是表示分光元件的机械中心轴的标记,第三对准标记也可以不是表示摄像元件的机械中心轴的标记。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1是表示第一实施方式的光谱相机的正面结构的立体图。
[0038]图2是表示第一实施方式的光谱相机的内部简要结构的图。
[0039]图3是表示在第一实施方式的光谱相机中波长可变干涉滤波器的概要的俯视图。
[0040]图4是图3中的IV-1V线的剖面图。
[0041]图5是表示第一实施方式的光谱相机的对准调整方法的流程图。
[0042]图6是第一实施方式的光谱相机的对准调整方法的说明图。
[0043]图7是第一实施方式的第一对准工序的说明图。
[0044]图8是第一实施方式的第二对准工序的说明图。
[0045]图9是表示第一实施方式的第一变形例的对准调整方法的流程图。
[0046]图10是第一实施方式的第二变形例的对准调整方法的说明图。
[0047]图11是第一实施方式的第二变形例的对准调整方法的流程图。
[0048]图12是第一实施方式的第三变形例的对准调整方法的说明图。
[0049]图13是第一实施方式的第三变形例的对准调整方法的流程图。
[0050]图14是表示第二实施方式的光入射部的概要的俯视图。
[0051]图15是表示第二实施方式的光入射部的安装结构概要的侧视图。

【具体实施方式】
[0052]第一实施方式
[0053]以下根据附图对本发明的第一实施方式的光谱相机进行说明。
[0054]光谱相机的简要结构
[0055]图1是表不第一实施方式的光谱相机的正面结构的立体图。图2是表不光谱相机内部的简要结构的简图。
[0056]光谱相机10是本发明的光谱相机,是针对拍摄对象的多种波长的光谱图像进行拍摄的装置。
[0057]如图1和图2所示,本实施方式的光谱相机10构成为包含壳体11、摄像模块12、显示器(省略图示)以及操作部13。
[0058]壳体的结构
[0059]壳体11形成为例如厚度尺寸为Icm?2cm左右,可以容易地容纳在衣服的口袋里等的薄型盒状。该壳体11具有配置摄像模块12的摄像窗口 111。另外,在壳体11的一部分设置有操作部13 (例如快门按钮等)。
[0060]操作部的结构
[0061]如上所述,操作部13由设置在壳体11上的快门按钮和设置在显示器上的触摸屏等构成。如果用户进行输入操作,则操作部13根据输入操作将操作信号输出到电路基板124。
[0062]摄像模块的结构
[0063]摄像模块12具有面临摄像窗口 111设置的光入射部121、面临摄像窗口 111设置的光源部122、波长可变干涉滤波器5 (分光元件)以及设置有接收入射光的摄像元件123的电路基板124。
[0064]光入射部的结构
[0065]如图2所示,光入射部121由多个透镜构成。该光入射部121具有由多个透镜121Ln构成的远心光学系统,将视角限制在规定角度以下,将视角内的检查对象物的图像在摄像元件123上成像。即,光入射部121构成本发明的视角限制机构。在该远心光学系统中,可以使入射光的光轴与平行于(光入射部的)光轴的方向一致,可以使其垂直射入后述的波长可变干涉滤波器5的固定反射膜54和可动反射膜55。另外,在构成远心光学系统的透镜121Ln的焦点位置设置有光圈,例如根据用户的操作控制光圈直径,从而可以控制视角。此外,通过远心光学系统的各透镜121Ln和光圈等限制的入射光的入射角度根据透镜设计等而不同,但优选限制在与光轴成20度以下。
[0066]另外,优选光入射部121还设置有缩放光学系统。通过设置缩放光学系统,例如可以根据用户的操作调整透镜间隔,从而可以缩放取得的画像。
[0067]此外,对光入射部121、波长可变干涉滤波器5以及设置有摄像元件123的电路基板124的固定位置进行的具体说明将在后文叙述。
[0068]光源部的结构
[0069]如图1和图2所示,光源部122具有沿着摄像窗口 111的外周部圆环状排列配置的多个光源122A(LED)。此外,在本实施方式中,作为光源122A例示出LED,但也可以使用例如激光光源等。作为光源122A使用LED或激光光源,从而可以实现光源部122的小型化和省电化。
[0070]波长可变干涉滤波器的结构
[0071]图3是表示波长可变干涉滤波器5的简要结构的俯视图。图4是在图3的IV-1V线剖面的波长可变干涉滤波器5的剖面图。
[0072]波长可变干涉滤波器5是法布里-珀罗标准具。该波长可变干涉滤波器5例如是矩形板状的光学部件,具有厚度例如形成为500 μ m左右的固定基板51和厚度例如形成为200 μ m左右的可动基板52。这些固定基板51和可动基板52分别由例如苏打玻璃、结晶性玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅酸玻璃、无碱玻璃等各种玻璃或水晶等形成。并且,固定基板51的第一接合部513和可动基板52的第二接合部523例如通过以硅氧烷为主要成分的等离子聚合膜等形成的接合膜53 (第一接合膜531和第二接合膜532)被接合,从而将固定基板51和可动基板52形成一体。
[0073]固定基板51上设置有固定反射膜54,可动基板52上设置有可动反射膜55。这些固定反射膜54和可动反射膜55隔着反射膜间间隙Gl相对配置。并且,波长可变干涉滤波器5设置有用于调整(变更)该反射膜间间隙Gl的间隙量的静电致动器56。该静电致动器56由设置在固定基板51上的固定电极561和设置在可动基板52上的可动电极562构成。这些固定电极561和可动电极562隔着电极间间隙G2相对。在此,可以是这些固定电极561和可动电极562分别直接设置在固定基板51和可动基板52的基板表面的结构,也可以是隔着其他膜部件设置的结构。在此,电极间间隙G2的间隙量大于反射膜间间隙Gl的间隙量。
[0074]另外,在从固定基板51 (可动基板52)的基板厚度方向观察到的波长可变干涉滤波器5的如图3所示的滤波器俯视观察中,固定基板51和可动基板52的平面中心点O与固定反射膜54和可动反射膜55的中心点一致,且与后述的可动部521的中心点一致。
[0075]此外,在以后的说明中,将从固定基板51或可动基板52的基板厚度方向观察到的俯视观察,即、从固定基板51、接合膜53和可动基板52的层压方向观察到的波长可变干涉滤波器5的俯视观察称为滤波器俯视观察。
[0076]固定基板的结构
[0077]在固定基板51上通过蚀刻形成电极配置槽511和反射膜设置部512。该固定基板51形成比可动基板52大的厚度尺寸,不存在由向固定电极561和可动电极562之间施加电压时的静电引力或固定电极561的内部应力引起的固定基板51的挠曲。
[0078]另外,在固定基板51的顶点Cl形成切口部514,后述的可动电极垫564P从波长可变干涉滤波器5的固定基板51侧露出。
[0079]电极配置槽511在滤波器俯视观察中形成以固定基板51的平面中心点O为中心的环形。反射膜设置部512在上述俯视观察中,从电极配置槽511的中心部向可动基板52侧突出形成。该电极配置槽511的槽底面成为配置固定电极561的电极设置面511A。另夕卜,反射膜设置部512的突出前端面形成反射膜设置面512A。
[0080]另外,在固定基板51上设置有从电极配置槽511向固定基板51的外周缘的顶点Cl、顶点C2伸出的电极引出槽511B。
[0081]在电极配置槽511的电极设置面51IA上设置有固定电极561。更具体而言,固定电极561设置在电极设置面511A中的与后述的可动部521的可动电极562相对的区域。另夕卜,也可以形成在固定电极561上层压有用于确保固定电极561和可动电极562之间的绝缘性的绝缘膜的结构。
[0082]并且,在固定基板51上设置有从固定电极561的外周缘向顶点C2方向延伸的固定引出电极563。该固定引出电极563的延伸前端部(位于固定基板51的顶点C2的部分)构成与电路基板124连接的固定电极垫563P。
[0083]此外,在本实施方式中不出在电极设置面511A上设置有一个固定电极561的结构,例如也可以形成设置两个电极的结构(双重电极结构)等,这两个电极形成以平面中心点O为中心的同心圆。
[0084]如上所述,反射膜设置部512在与电极配置槽511相同的轴上,形成直径尺寸小于电极配置槽511的大致圆柱形,具有该反射膜设置部512的与可动基板52相对的反射膜设置面512A。
[0085]如图4所示,在该反射膜设置部512上设置有固定反射膜54。该固定反射膜54例如可以使用Ag等金属膜或Ag合金等合金膜。另外,也可以使用高折射层用T12,低折射层用S12的电介质多层膜。而且,也可以使用在电介质多层膜上层压有金属膜(或合金膜)的反射膜或在金属膜(或合金膜)上层压有电介质多层膜的反射膜、层压有单层的折射层(T12或S12等)和金属膜(或合金膜)的反射膜等。
[0086]另外,可以在固定基板51的光入射面(未设置固定反射膜54的面)上,在与固定反射膜54对应的位置形成反射防止膜。该反射防止膜可以通过交替层压低折射率膜和高折射率膜形成,降低固定基板51的表面的光的反射率,增加透过率。
[0087]并且,在固定基板51的与可动基板52相对的面上,未通过蚀刻形成电极配置槽511、反射膜设置部512和电极引出槽51IB的面构成第一接合部513。在该第一接合部513设置有第一接合膜531,通过将该第一接合膜531与设置于可动基板52的第二接合膜532接合,如上所述,将固定基板51和可动基板52接合。
[0088]可动基板的结构
[0089]可动基板52在图3所示的滤波器俯视观察中,具有以平面中心点O为中心的圆形的可动部521、与可动部521同轴并保持可动部521的保持部522、以及设置在保持部522外侧的基板外周部525。
[0090]另外,如图3所示,在可动基板52上与顶点C2对应地形成切口部524,从可动基板52侧观察波长可变干涉滤波器5时,固定电极垫563P露在外面。
[0091]可动部521形成比保持部522大的厚度尺寸,例如,在本实施方式中,形成与可动基板52的厚度尺寸相同的尺寸。该可动部521在滤波器俯视观察中,形成至少大于反射膜设置面512A的外周缘的直径尺寸的直径尺寸。并且,在该可动部521上设置有可动电极562和可动反射膜55。
[0092]另外,与固定基板51 —样,也可以在可动部521的与固定基板51相反侧的面上形成反射防止膜。这样的反射防止膜可以通过交替层压低折射率膜和高折射率膜形成,降低可动基板52的表面的光的反射率,增加透过率。
[0093]可动电极562隔着电极间隙G2与固定电极561相对,形成与固定电极561相同形状的环形。另外,在可动基板52上具有从可动电极562的外周缘向着可动基板52的顶点Cl延伸的可动引出电极564。这些可动引出电极564的延伸前端部(位于可动基板52的顶点Cl的部分)构成与电路基板124连接的可动电极垫564P。
[0094]可动反射膜55在可动部521的可动面521A的中心部隔着反射膜间间隙Gl与固定反射膜54相对设置。作为该可动反射膜55使用与上述固定反射膜54相同结构的反射膜。
[0095]此外,如上所述,在本实施方式中示出电极间间隙G2的间隙量大于反射膜间间隙Gl的间隙量的示例,但不局限于此。例如,作为测定对象光使用红外线或远红外线等的情况下,根据测定对象光的波长区域,也可以采用反射膜间间隙Gl的间隙量大于电极间间隙G2的间隙量的结构。
[0096]保持部522是包围可动部521周围的隔膜,形成小于可动部521的厚度尺寸。这样的保持部522比可动部521更容易挠曲,通过微小的静电引力就可以使可动部521向固定基板51侧位移。此时,由于可动部521比保持部522厚度尺寸大且刚性大,因此,即使在由于静电引力而将保持部522向固定基板51侧拉伸的情况下,可动部521的形状也不发生变化。因此,设置在可动部521上的可动反射膜55可以不产生挠曲,始终将固定反射膜54和可动反射膜55维持为平行状态。
[0097]此外,在本实施方式中,例示出隔膜状的保持部522,但不局限于此,例如也可以采用设置有以平面中心点O为中心、等角度间隔配置的梁状的保持部的结构等。
[0098]如上所述,基板外周部525在滤波器俯视观察中设置在保持部522的外侧。该基板外周部525的与固定基板51相对的面具有与第一接合部513相对的第二接合部523。并且,在该第二接合部523上设置有第二接合膜532,如上所述,通过将第二接合膜532与第一接合膜531接合,从而将固定基板51和可动基板52接合。
[0099]电路基板的结构
[0100]电路基板124具有摄像兀件123。另外,在电路基板124上具有与波长可变干涉滤波器5的各电极垫563P、564P连接的电压控制电路、控制光源部122的光源控制电路、接收来自操作部13的输入信号的输入电路、以及控制显示器的显示控制电路等各种电路。而且,电路基板124具有例如由CPU等构成的运算电路和由存储器等构成的存储电路。
[0101]在存储电路中录入存储有ν-λ数据,该ν-λ数据表示向波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加的驱动电压与透过该波长可变干涉滤波器5的光的波长的关系。另夕卜,在存储电路中存储有用于控制光谱相机的各种程序。并且,运算电路读取并执行这些各种程序,从而取得光谱图像。
[0102]并且,在电路基板124上一体设置摄像元件123,通过对电路基板124、波长可变干涉滤波器5以及光入射部121进行对准调整,从而对摄像元件123、波长可变干涉滤波器5、以及设置在光入射部121的入射角限制单元即远心光学系统进行对准调整。
[0103]光入射部、波长可变干涉滤波器以及摄像元件的对准调整
[0104]图5是表示本实施方式的对准调整方法的流程图。
[0105]图6是用于说明本实施方式的对准调整方法的图。
[0106]如上所述,本实施方式的光谱相机10中,对电路基板124、波长可变干涉滤波器5、以及光入射部121进行对准调整,使各个构成的理想中心轴一致。
[0107]具体而言,如图5所示,首先分别实施制造光入射部121的光入射部制造工序S1、制造波长可变干涉滤波器5的滤波器制造工序S2、以及制造电路基板124的电路基板形成工序S3。
[0108]在光入射部制造工序SI中在制造如上述的光入射部121,并且,如图6所示,在所制造的光入射部121上例如形成四个第一对准标记121M。该第一对准标记121M例如是用于表示远心光学系统的光轴(各透镜121Ln的机械中心轴)的标记。在设置有这些第一对准标记121M的平面上,与第一对准标记121M的距离为等距离的点成为通过机械中心轴的机械中心点121A (参考图8)。该第一对准标记121M例如可以在制造光入射部121时例如通过涂装等而设置,也可以将光入射部121的结构的一部分(例如、固定螺丝孔等)作为第一对准标记121M。此外,虽然示出设置四个第一对准标记121M的例子,但不局限于此。例如可以是通过三个以上的第一对准标记121M表示机械中心轴的结构,也可以设置五个以上的第一对准标记121M。
[0109]另外,在滤波器制造工序S2中制造如上所述的波长可变干涉滤波器5,并且形成图6所示的四个第二对准标记5M。该第二对准标记5M是表示通过波长可变干涉滤波器5的反射膜54、55的中心点(滤波器中心点O )的机械中心轴的标记。在配置有这些第二对准标记5M的平面上,与第二对准标记5M的距离为等距离的点成为机械中心点5A (参考图7和图8)。
[0110]另外,作为第二对准标记5M例如可以是波长可变干涉滤波器5的固定基板51或可动基板52的四个角部,也可以是电极垫563P、564P等电极的一部分,除此之外,也可以是波长可变干涉滤波器5的其他构成部件。另外,也可以采用在波长可变干涉滤波器5上例如通过涂装等设置第二对准标记5M的结构。
[0111]此外,本实施方式中示出将波长可变干涉滤波器5直接与电路基板124接合的例子,也可以将波长可变干涉滤波器5容纳在例如内部保持为真空的壳体内。这种情况下,也可以将第二对准标记5M设置在容纳波长可变干涉滤波器5的壳体上。
[0112]另外,与上述光入射部121的第一对准标记121M—样,可以形成设置有三个第二对准标记5M的结构,也可以形成设置有五个以上第二对准标记5M的结构。
[0113]另外,电路基板形成工序S3中形成设置有如上所述的摄像兀件123的电路基板124,并且形成如图6所示的第三对准标记124M。该第三对准标记124M是表示摄像元件123的机械中心轴的标记,在配置有这些第三对准标记124M的平面上,与第三对准标记124M等距离的点成为摄像元件123的機械的中心点123A (参考图7)。另外,作为第三对准标记124M,例如可以在制造电路基板124时例如通过涂装等设置,也可以将构成电路基板124的一部分(例如电路基板124上的固定螺丝孔或规定的电路芯片等)作为第三对准标记124M。
[0114]另外,与第一对准标记121M、第二对准标记5M—样,可以形成设置有三个第三对准标记124M的结构,也可以形成设置有五个以上的第三对准标记124M的结构。
[0115]在如上所述的各工序SI?S3之后,测定光入射部121、波长可变干涉滤波器5以及摄像元件123的理想中心轴,实施计算与上述的各机械中心轴的偏移量以及表示偏移方向的旋转角的工序(光入射部测定工序S4、滤波器测定工序S5、电路基板测定工序S6)。
[0116]光入射部121具有将通过远心光学系统导入的光的入射角度限制在规定的设定角度(理想角度)以下的理想中心点121B,以及通过该理想中心点121B的理想中心轴(第一理想中心轴)(参考图8)。在此,理想中心点121B为配置有第一对准标记121M的平面与第一理想中心轴的交点。
[0117]在光入射部测定工序S4中,针对通过光入射部制造工序SI制造的各个光入射部121,分别测定这些光入射部121的理想中心点121B和理想中心轴。然后将光入射部121的机械中心点121A与理想中心点121B的偏移量、旋转角作为第一调整量进行测定。
[0118]另外,波长可变干涉滤波器5具有在使可动部521向固定基板51侧位移时,透过波长区域的中心波长的光通过的理想中心点5B(参考图7、图8),并具有通过该理想中心点5B的理想中心轴(第二理想中心轴)。在此,理想中心点5B为配置有第二对准标记5M的平面与第二理想中心轴的交点。
[0119]该理想中心点5B为设定用于控制波长可变干涉滤波器5的V-λ数据时的测定点,施加在静电致动器56上的电压V与透过理想中心点5Β的光的波长的关系存储在上述v-入数据中。
[0120]在滤波器测定工序S5中,针对通过滤波器制造工序S2制造的各个波长可变干涉滤波器5,分别测定这些波长可变干涉滤波器5的理想中心点5Β和理想中心轴。然后将波长可变干涉滤波器5的机械中心点5Α与理想中心点5Β的偏移量、旋转角作为第二调整量进行测定。
[0121]摄像元件123中也同样,具有受光时光量为最大的理想中心点123Β (参考图7)、以及通过该理想中心点123Β的理想中心轴(第三理想中心轴)。
[0122]在电路基板测定工序S6中,针对通过电路基板形成工序S3形成的各个电路基板124,分别测定这些电路基板124的理想中心点123Β和理想中心轴。并且,将摄像元件123的机械中心点123Α与理想中心点123Β的偏移量、旋转角作为第三调整量进行测定。
[0123]此外,关于摄像元件123,由于可以制造使机械中心点123Α和理想中心点123Β高精度地一致的元件,因此也可以省略电路基板测定工序S6。这种情况下,第三调整量的偏移量和旋转角都为“O”。
[0124]然后实施对准调整和固定工序。
[0125]在该工序中,首先通过第二对准标记5Μ、第三对准标记124Μ,对波长可变干涉滤波器5和电路基板124进行对准调整(第一对准工序S7)。
[0126]图7是表示波长可变干涉滤波器5和电路基板124的对准调整的简图。在图7中,针对波长可变干涉滤波器5测定的第二调整量的偏移量为Fr,旋转角为F Θ,针对电路基板124测定的第三调整量的偏移量为Cr,旋转角为C Θ。
[0127]在该第一对准工序S7中,将使波长可变干涉滤波器5的各第二对准标记5M旋转F Θ的旋转角并只移动了偏移量Fr的点作为对位点Fp,将使电路基板124的各第三对准标记124M只旋转旋转角C Θ并只移动了偏移量Cr的点作为对位点Cp,使这些对位点Fp、Cp一致地实施对准调整。
[0128]另外,在电路基板测定工序S6中,在理想中心轴没有偏移(第三调整量为“O”)的情况下,在波长可变干涉滤波器5中,使各第二对准标记5M只移动了第二调整量的位置Fp与电路基板124的第三对准标记124M —致。
[0129]然后,接合电路基板124和波长可变干涉滤波器5 (第一接合工序S8)。
[0130]作为该接合方法,可以使用例如利用Ag浆等的接合、使用了粘合剂的粘合等任何方式。
[0131]然后,利用第二对准标记5M、第一对准标记121M对波长可变干涉滤波器5和光入射部121 (远心光学系统)进行对准调整(第二对准工序S9)。
[0132]图8是表示波长可变干涉滤波器5和光入射部121的对准调整的简图。在图8中,针对光入射部121测定的第一调整量的偏移量为Ir、旋转角为I Θ。
[0133]在第二对准工序S9中,如图8所示,对使波长可变干涉滤波器5的各第二对准标记5M只移动了第二调整量的对位点Fp和使光入射部121的各第一对准标记121M旋转旋转角I Θ且只移动了偏移量Ir的对位点Ip进行位置对准。
[0134]然后,例如利用设置在光入射部121上的固定孔121T与设置在电路基板124上的固定孔124T1,通过螺丝等将光入射部121与电路基板124固定(第一固定工序S10)。
[0135]然后,例如利用设置在电路基板124上的固定孔124T2与设置在壳体11上的固定孔11T,通过螺丝等将电路基板124与壳体11固定(安装工序SI I)。
[0136]通过以上的步骤,对光入射部121、波长可变干涉滤波器5、以及摄像元件123 (电路基板124)进行对准调整,各构成部件被固定于壳体11。
[0137]第一实施方式的作用効果
[0138]本实施方式的光谱相机10中,事先测定构成入射角限制单元即远心光学系统的多个透镜121Ln的机械中心点121A与该远心光学系统的理想中心点121B的偏移量Ir和旋转角ΙΘ即第一调整量。同样事先测定波长可变干涉滤波器5的机械中心点5A与理想中心点5B的偏移量Fr和旋转角F Θ即第二调整量。同样事先测定摄像元件123的机械中心点123A与理想中心点123B的偏移量Cr和旋转角C Θ即第三调整量。
[0139]另外,光入射部121具有表示机械中心点121A的第一对准标记121M,波长可变干涉滤波器5具有表示机械中心点5A的第二对准标记5M,电路基板124具有表示机械中心点123A的第三对准标记124M。
[0140]并且,在第一对准工序S7中,使从波长可变干涉滤波器5的第二对准标记5M只移动了第二调整量的对位点Fp与从电路基板124的第三对准标记124M只移动了第三调整量的对位点Cp的位置对准而实施对准调整。在第二对准工序S9中,使波长可变干涉滤波器5的对位点Fp与从光入射部121的第一对准标记121M只移动了第一调整量的对位点Ip的位置对准而实施对准调整。
[0141]如上所述的光谱相机中,可以使通过构成光入射部121的入射角限制单元的远心光学系统的理想中心点121B的第一理想中心轴、通过波长可变干涉滤波器5的理想中心点5B的第二理想中心轴、以及通过摄像元件123的理想中心点123B的第三理想中心轴一致。因此,与只利用机械中心点进行光入射部121、波长可变干涉滤波器5以及摄像元件123的对准调整相比,在取得的光谱图像的中心像素附近,可以提高测定精度,可以取得高精度的光谱图像。
[0142]在本实施方式中,分光元件使用波长可变式的法布里-珀罗标准具即波长可变干涉滤波器5。这样的波长可变干涉滤波器5通过利用静电致动器56改变反射膜54、55间的间隙Gl的尺寸,从而可以容易取得与多种波长对应的光谱图像。
[0143]并且,与使用例如AOTF或LCTF等这种大型的分光元件相比,可以实现小型化,从而可以促进光谱相机10的小型化。
[0144]第一实施方式的第一变形例
[0145]在上述的第一实施方式中,通过第一对准工序S7进行波长可变干涉滤波器5与电路基板124的对准调整和接合之后,通过第二对准工序S9进行波长可变干涉滤波器5与光入射部121的对准调整、对电路基板124固定光入射部121,但不局限于此。
[0146]图9是表示本变形例的对准调整方法的流程图。此外,在以后的说明中,对已说明的结构和工序标注相同的符号,省略或简化其说明。
[0147]在本变形例中,在实施工序SI?S6之后,实施第一实施方式的第二对准工序S9,进行波长可变干涉滤波器5与光入射部121的对准调整。
[0148]然后,接合波长可变干涉滤波器5和光入射部121 (第二接合工序S12)。接合方法与第一接合工序S8相同,可以例示出利用粘合剂等的接合方法等。
[0149]然后实施上述第一实施方式中的第一对准工序S7,实施波长可变干涉滤波器5和电路基板124 (摄像元件123)的对准调整。
[0150]然后,实施第一固定工序S10,例如利用设置在光入射部121上的固定孔121T与设置在电路基板124上的固定孔124T1,通过螺丝等将光入射部121与电路基板124固定。
[0151]然后实施安装工序S11。
[0152]通过使用如上所述的方法,实施第一对准工序S7和第二对准工序S9,使得构成光入射部121的入射角限制单元的远心光学系统、波长可变干涉滤波器5、以及摄像元件123的理想中心点在一个轴上对齐,从而可以取得高精度的光谱图像。
[0153]第一实施方式的第二变形例
[0154]在上述第一实施方式和第一变形例中,例不出利用光入射部121的固定孔121T和电路基板124的固定孔124T1,通过螺丝等将光入射部121和电路基板124固定的例子。
[0155]与此相对,如图10和图11所示,也可以形成利用设置于壳体11的固定孔11T2将光入射部121固定于设置于壳体11的结构。
[0156]图10是用于说明第一实施方式的第二变形例的对准调整方法的图。图11是表示本变形例的对准调整方法的流程图。
[0157]这种情况下,与第一实施方式同样实施工序SI?S6。然后,与第一实施方式同样实施第一对准工序S7和第一接合工序S8,利用对准标记5M、124M、和第二调整量以及第三调整量,对波长可变干涉滤波器5和电路基板124进行对准调整,然后再将其进行接合。
[0158]然后,如图11所示,实施安装工序S11,利用电路基板124的固定孔124T1和壳体11的固定孔IlTl将电路基板124相对于壳体11固定。
[0159]然后实施第二对准工序S9,与第一实施方式同样,利用对准标记5M、124M、和第一调整量以及第二调整量,对波长可变干涉滤波器5和光入射部121进行对准调整。
[0160]然后,在本变形例中,利用光入射部121的固定孔121T和壳体11的固定孔11T2将光入射部121相对于壳体11固定(第二固定工序S13)。
[0161]通过使用如上所述的方法实施第一对准工序S7和第二对准工序S9,使得构成光入射部121的入射角限制单元的远心光学系统、波长可变干涉滤波器5、以及摄像元件123的理想中心点在一个轴上对齐,从而可以取得高精度的光谱图像。
[0162]此外,在第二变形例中,与第一变形例同样,也可以取代第一对准工序S7和第一接合工序S8而实施第二对准工序S9和第二接合工序S12,接合波长可变干涉滤波器5和光入射部121。
[0163]这种情况下,在第二接合工序S12之后实施安装工序SI I。然后实施第一对准工序S7,实施波长可变干涉滤波器5和电路基板124的对准调整,然后,通过第二固定工序S13将光入射部121固定于壳体11。
[0164]第一实施方式的第三变形例
[0165]在上述第一实施方式、第一变形例和第二变形例中,不出利用光入射部121的固定孔121T和电路基板124的固定孔124T1、或利用光入射部121的固定孔121T和壳体11的固定孔11T2,通过螺丝等进行固定的例子,但不局限于此。
[0166]图12是第一实施方式的第三变形例的对准调整方法的说明图。
[0167]图13是第一实施方式的第三变形例的对准调整方法的流程图。
[0168]在本变形例中,如图12所示,利用粘合剂等分别接合波长可变干涉滤波器5和电路基板124、波长可变干涉滤波器5和光入射部121。
[0169]这种情况下,如图13所示,首先与第一实施方式同样实施工序SI?S6。
[0170]然后实施第一对准工序S7和第一接合工序S8,与第一实施方式同样,对波长可变干涉滤波器5和电路基板124进行对准调整,然后将其进行接合。
[0171]然后实施第二对准工序S9,对波长可变干涉滤波器5和光入射部121进行对准调M
iF.0
[0172]然后实施第一变形例的第二接合工序S12,接合光入射部121和波长可变干涉滤波器5。
[0173]之后,实施安装工序S11,将电路基板124固定于壳体11。
[0174]此外,在图13中示出按照第一对准工序S7、第一接合工序S8、第二对准工序S9、第二接合工序S12以及安装工序Sll的顺序实施各工序的例子,但不局限于此。
[0175]例如也可以按照第二对准工序S9、第二接合工序S12、第一对准工序S7、第一接合工序S8以及安装工序Sll的顺序实施各工序。
[0176]另外,也可以实施安装工序S11、将电路基板124固定于壳体11之后,按照第一对准工序S7、第一接合工序S8、第二对准工序S9和第二接合工序S12的顺序实施。或者,也可以在实施了安装工序Sll之后,按照第二对准工序S9、第二接合工序S12、第一对准工序S7和第一接合工序S8的顺序实施。
[0177]而且,也可以在实施第一对准工序S7、第一接合工序S8之后,实施安装工序S11,然后实施第二对准工序S9和第二接合工序S12。而且,也可以在实施第二对准工序S9、第二接合工序S12之后实施安装工序S11,然后再实施第一对准工序S7和第一接合工序S8。
[0178]第二实施方式
[0179]在上述的第一实施方式中,例示出以光入射部121的光轴与波长可变干涉滤波器5的光轴平行为前提的对准调整方法,以及使用该对准调整方法组装各构成的光谱相机
10。与此相对,第二实施方式与上述第一实施方式的不同点在于,即使在光入射部121的光轴与波长可变干涉滤波器5的光轴不平行的情况下,也可以使这些光轴平行。
[0180]图14是表不第二实施方式的光入射部的概要的俯视图。图15是表不该光入射部的安装结构的概要的侧视图。
[0181]在本实施方式中,如图14和图15所示,光入射部121具有保持入射角限制单元131的第一安装部132和保持第一安装部132的第二安装部133。
[0182]入射角限制单元131例如是由构成远心光学系统的多个透镜121Ln构成的透镜组。此外,作为入射角限制单元131,如上所述,例如也可以使用LCF等视角制限部件。
[0183]如图15所示,第一安装部132具有保持框132A和设置在与第二安装部133相对的面上的第一^^合部132B。
[0184]保持框132A是保持入射角限制单元131的框部件。在该保持框132A上设置有第一对准标记121M,所述第一对准标记121M表示被该保持框132A保持的入射角限制单元131的机械中心点。
[0185]第一卡合部132B是在第二安装部133侧形成凹状的凹球面状。第一卡合部132B的球面的曲率中心点成为摄像元件123的理想中心点123B。另外,在第一卡合部132B的与入射角限制单元131相对的中心部设置有透过入射角限制单元131的光通过的光通过孔。
[0186]第二安装部133具有固定部133A和设置在与第一安装部132相对的面的第二卡合部133B。
[0187]固定部133A具有固定孔121T,例如固定于电路基板124的固定孔124T1。另外,也可以如第二变形例所示,固定于壳体11的固定孔11T2。
[0188]第二卡合部133B是在第一安装部132侧形成凸状的凸球面状。第二卡合部133B的球面的曲率中心点与第一卡合部132B同样,成为摄像元件123的理想中心点123B。
[0189]另外,在第二安装部133的与入射角限制单元131相对的中心部设置有透过入射角限制单元131的光通过的光通过孔。
[0190]光轴调整方法
[0191]在本实施方式中,与上述第一实施方式同样实施各工序SI~S8,将波长可变干涉滤波器5与电路基板124 (摄像元件123)接合。
[0192]然后,在第二对准工序S9中,实施波长可变干涉滤波器5和光入射部121的对准调整,并且,如图14所示,使设置于第一安装部132的第一对准标记121M和设置于第二安装部133的对准标记133M —致而实施对准调整。
[0193] 此时,在事先使第一安装部132保持入射角限制单元131的状态下,事先测定入射角限制单元131相对于该保持框132A的框平面方向的倾斜角度。
[0194]然后,实施对准调整,使得第一卡合部132B的凹球面与第二卡合部133B的凸球面抵接、且入射角限制单元131的光轴与第二安装部133的固定部133A正交,然后将第一安装部132固定于第二安装部133。
[0195]然后,与上述第一实施方式同样,实施光入射部121 (入射角限制单元131)与波长可变干涉滤波器5的对准调整,固定第二安装部133。
[0196]第二实施方式的作用効果
[0197]本实施方式中,保持入射角限制单元131的第一安装部132设置有具有凹球面形状的第一卡合部132B,与第一安装部132相对地设置有可以与第一卡合部132B卡合的具有凸球面形状的第二卡合部133B。然后实施第二对准工序S9,使得这些卡合部132B,133B的曲率中心点位于摄像元件123的理想中心点123B。因此,通过以使被第一安装部132保持的入射角限制单元131的光轴与第二安装部133的固定部133A正交的方式调整第一卡合部132B和第二卡合部133B的相対位置,可以调整倾斜角,使得从入射角限制单元131的理想中心点121B入射的光在摄像元件123的理想中心点123B成像。由此,在本实施方式中,由于以入射光的光轴的倾斜角可调整的方式构成光入射部121,因此,可以抑制入射光的入射角偏移造成的光谱图像的精度下降。
[0198]其他实施方式
[0199]此外,本发明不局限于上述的实施方式,可以实现本发明的目的的范围内的变形、改良等都包含在本发明内。
[0200]例如,在上述实施方式中示出光谱相机10的例子,除此之外,也可以用于具有如上所述的光谱相机10的成分分析装置等。
[0201]在上述的实施方式中,作为入射角限制单元例示出构成远心光学系统的透镜121Ln,但不局限于此。例如也可以使用LCF等使在规定的入射角内入射的光透过、且屏蔽大于上述规定的入射角的入射角的光的视角限制薄膜(视角限制板)。这种情况下,设置表示视角限制薄膜的机械中心点的对准标记,事先测定视角限制薄膜的理想中心点与机械中心点的偏移量和旋转角,然后实施与波长可变干涉滤波器5的对准调整。
[0202]另外,在上述的实施方式中示出在摄像元件123被组装于电路基板124的状态下实施与波长可变干涉滤波器5的对准调整的例子,但不局限于此。也可以在摄像元件123未被组装于电路基板124的状态下,利用设置于摄像元件123的对准标记和波长可变干涉滤波器5的第二对准标记5M进行对准调整,然后接合波长可变干涉滤波器5和摄像元件123。这种情况下,将接合有波长可变干涉滤波器5的摄像元件123组装在电路基板124上即可。
[0203]在上述的各实施方式中,也可以形成波长可变干涉滤波器5以被容纳在壳体内的状态组装在光谱相机10内的结构等。这种情况下,也可以形成在壳体上设置对准标记的结构。另外,通过将壳体内进行真空密封,可以提高向波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加电压时的驱动响应性。
[0204]在上述的实施方式中,利用第二对准标记5M、第一对准标记121M、第二调整量和第一调整量,实施波长可变干涉滤波器5与光入射部121的对准调整,利用第二对准标记5M、第三对准标记124M、第二调整量和第三调整量,实施波长可变干涉滤波器5与摄像元件123的对准调整。S卩,以波长可变干涉滤波器5为基准,实施光入射部121和摄像元件123的对准调整。与此相对,也可以以光入射部121或摄像元件123为基准,进行其他结构的对准调整。
[0205]例如也可以利用第一对准标记121M、第二对准标记5M、第一调整量和第二调整量,实施光入射部121与波长可变干涉滤波器5的对准调整,利用第一对准标记121M、第三对准标记124M、第一调整量和第三调整量,实施光入射部121与摄像元件123的对准调整。这样,即使以光入射部121为基准,实施波长可变干涉滤波器5和摄像元件123的对准调整,也可以与上述的各实施方式同样,使通过光入射部121的远心光学系统的理想中心点121B的第一理想中心轴、通过波长可变干涉滤波器5的理想中心点5B的第二理想中心轴、以及通过摄像元件123的理想中心点123B的第三理想中心轴一致。
[0206]同样,也可以利用第三对准标记124M、第二对准标记5M、第三调整量和第二调整量,实施摄像元件123与波长可变干涉滤波器5的对准调整,利用第三对准标记124M、第一对准标记121M、第三调整量和第一调整量,实施摄像元件123与光入射部121的对准调整。这样,即使以摄像元件123为基准实施波长可变干涉滤波器5和光入射部121的对准调整,也可以与上述的各实施方式同样,使通过光入射部121的远心光学系统的理想中心点121B的第一理想中心轴、通过波长可变干涉滤波器5的理想中心点5B的第二理想中心轴、以及通过摄像元件123的理想中心点123B的第三理想中心轴一致。
[0207]在上述的第一实施方式中,以波长可变干涉滤波器5为基准实施对准调整,使得光入射部121和摄像元件123的各理想中心轴与波长可变干涉滤波器5的第二理想中心轴一致。对此,也可以进一步实施光入射部121和摄像元件123的对准调整。S卩,也可以实施利用了对准标记121M、5M、第一调整量和第二调整量的光入射部121与波长可变干涉滤波器5的对准调整,利用了对准标记5M、124M、第二调整量和第三调整量的波长可变干涉滤波器5与摄像元件123的对准调整,利用了对准标记121M、124M、第一调整量和第三调整量的光入射部121与摄像元件123的对准调整的三种对准调整。这种情况下,可以进一步高精度地使第一理想中心轴、第二理想中心轴、第三理想中心轴一致。
[0208]在上述的实施方式中,对准标记121M、5M、124M分别为表示通过光入射部121、波长可变干涉滤波器5、摄像元件123的机械中心点121A、5A、123A的机械中心轴的标记,但不局限于此。
[0209]例如,作为第一对准标记121M,也可以为表示与光入射部121的机械中心轴不同的规定的第一轴(与光轴平行的轴)的标记。这种情况下,在光入射部测定工序S4中,将第一轴与第一理想中心轴的偏移量和旋转角作为第一调整量进行测定即可。
[0210]同样,作为第二对准标记5M,也可以为表示与波长可变干涉滤波器5的机械中心轴不同的规定的第二轴(与光轴平行的轴)的标记。这种情况下,在滤波器测定工序S5中,将第二轴与第二理想中心轴的偏移量和旋转角作为第二调整量进行测定即可。
[0211]同样,作为第三对准标记124M,也可以为表示与摄像元件123的机械中心轴不同的规定的第三轴(与光轴平行的轴)的标记。这种情况下,在电路基板测定工序S6中,将第三轴与第三理想中心轴的偏移量和旋转角作为第三调整量进行测定即可。
[0212]在上述的各实施方式中,波长可变干涉滤波器5采用具有通过施加电压改变反射膜54、55间的间隙尺寸的静电致动器56的结构,但不局限于此。
[0213]例如,也可以采用使用配置第一感应线圈取代固定电极561、配置第二感应线圈或永久磁铁取代可动电极562的感应致动器的结构。
[0214]而且,也可以采用使用压电致动器来取代静电致动器56的结构。这种情况下,例如在保持部522上层压配置下部电极层、压电膜和上部电极层,将向下部电极层与上部电极层之间施加的电压作为输入值并使其可变,从而使压电膜伸缩而使保持部522挠曲。
[0215]另外,在上述实施方式中,作为法布里-珀罗标准具例示出使固定基板51和可动基板52以彼此相对的状态接合,在固定基板51上设置有固定反射膜54,在可动基板52上设置有可动反射膜55的波长可变干涉滤波器5,但不局限于此。
[0216]例如也可以采用不接合固定基板51和可动基板52,在这些基板之间设置压电元件等变更反射膜间间隙的间隙变更部的结构等。
[0217]另外,不局限于由两个基板构成的结构。例如,也可以使用在一个基板上隔着牺牲层层压两个反射膜,利用蚀刻等除去牺牲层形成间隙的波长可变干涉滤波器。
[0218]另外,作为分光元件,例如也可以使用AOTF (Acousto Optic Tunable Filter:声光可调谐滤波器)或LCTF (Liquid Crystal Tunable Filter:液晶可调谐滤波器)。但这种情况下,也有可能难以实现光谱相机10的小型化,因此优选使用法布里-珀罗标准具。
[0219]而且,在上述的各实施方式中例示出通过变更反射膜54、55间的间隙Gl而可以变更透过波长的波长可变干涉滤波器5,但不局限于此。例如,也可以是波长固定型的干涉滤波器(法布里-珀罗标准具)。
[0220]除此之外,实施本发明时的具体结构在可以实现本发明目的的范围内可以适当地变更为其他结构等。
【权利要求】
1.一种光谱相机,其特征在于, 具备: 分光元件,从入射光选择规定波长的光并使其透过;以及 入射角限制单元,将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下, 所述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,以及在该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的第一理想中心轴, 所述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,以及该分光元件的透过透过波长区域的中心波長的光的第二理想中心轴, 所述入射角限制单元的所述第一理想中心轴与所述分光元件的所述第二理想中心轴—致。
2.一种光谱相机,其特征在于, 具备: 分光元件,从入射光选择规定波长的光并使其透过; 入射角限制单元,将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下;以及 摄像元件,接收透过所述分光元件的光, 所述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记,以及在该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的第一理想中心轴, 所述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记,以及该分光元件的透过透过波长区域的中心波長的光的第二理想中心轴, 所述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记,以及在该摄像元件中以规定的理想灵敏度接收入射光的第三理想中心轴, 所述入射角限制单元的所述第一理想中心轴与所述分光元件的所述第二理想中心轴—致7 所述摄像元件的所述第三理想中心轴与所述分光元件的所述第二理想中心轴一致。
3.根据权利要求1或2所述的光谱相机,其特征在于, 所述分光元件具备:第一反射膜,反射入射光的一部分且至少透过一部分;第二反射膜,与所述第一反射膜相对,反射入射光的一部分且至少透过一部分;以及间隙变更部,变更所述第一反射膜和所述第二反射膜間的间隙大小。
4.根据权利要求2或3所述的光谱相机,其特征在于, 具备保持所述入射角限制单元的第一安装部、以及固定有所述第一安装部的第二安装部, 在所述第一安装部设置有具有凹球面的第一卡合部, 在所述第二安装部设置有具有与所述第一卡合部的所述凹球面抵接的凸球面的第二卡合部, 所述凸球面和所述凹球面的曲率中心点是所述摄像元件与所述第三理想中心轴的交点。
5.—种对准调整方法,其特征在于, 是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过所述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的所述分光元件、所述入射角限制单元、以及所述摄像元件的对准调整方法, 所述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记, 所述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记, 所述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记, 在该对准调整方法中, 测定第一调整量,所述第一调整量是所述入射角限制单元的所述机械中心轴与表示该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴的偏移量和旋转角; 测定第二调整量,所述第二调整量是所述分光元件的所述机械中心轴与表示该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置的第二理想中心轴的偏移量和旋转角; 测定第三调整量,所述第三调整量是所述摄像元件的所述机械中心轴与表示该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴的偏移量和旋转角; 根据所述第一调整量和所述第二调整量,调整所述第一对准标记和所述第二对准标记的相対位置以使所述第一理想中心轴与所述第二理想中心轴一致; 根据所述第二调整量和所述第三调整量,调整所述第二对准标记和所述第三对准标记的相対位置以使所述第 二理想中心轴与所述第三理想中心轴一致。
6.一种对准调整方法,其特征在于, 是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过所述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的所述分光元件、所述入射角限制单元、以及所述摄像元件的对准调整方法, 所述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记, 所述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记, 所述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记, 在该对准调整方法中, 测定第一调整量,所述第一调整量是所述入射角限制单元的所述机械中心轴与第一理想中心轴的偏移量,所述第一理想中心轴表示该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置和旋转角; 测定第二调整量,所述第二调整量是所述分光元件的所述机械中心轴与第二理想中心轴的偏移量,所述第二理想中心轴表示该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置和旋转角; 测定第三调整量,所述第三调整量是所述摄像元件的所述机械中心轴与第三理想中心轴的偏移量,所述第三理想中心轴表示该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置和旋转角; 根据所述第一调整量和所述第二调整量,调整所述第一对准标记和所述第二对准标记的相対位置以使所述第一理想中心轴与所述第二理想中心轴一致, 根据所述第一调整量和所述第三调整量,调整所述第一对准标记和所述第三对准标记的相対位置以使所述第一理想中心轴与所述第三理想中心轴一致。
7.—种对准调整方法,其特征在于,是具备从入射光选择规定波长的光并使其透过的分光元件、将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下的入射角限制单元、以及接收透过所述分光元件的光的摄像元件的光谱相机中的所述分光元件、所述入射角限制单元、以及所述摄像元件的对准调整方法, 所述入射角限制单元具有表示该入射角限制单元的机械中心轴的第一对准标记, 所述分光元件具有表示该分光元件的机械中心轴的第二对准标记, 所述摄像元件具有表示该摄像元件的机械中心轴的第三对准标记, 在该对准调整方法中, 测定第一调整量,所述第一调整量是所述入射角限制单元的所述机械中心轴与第一理想中心轴的偏移量,所述第一理想中心轴表示该入射角限制单元中以理想角度限制入射光的位置和旋转角; 测定第二调整量,所述第二调整量是所述分光元件的所述机械中心轴与第二理想中心轴的偏移量,所述第二理想中心轴表示该分光元件中透过透过光中的中心波长的光的位置和旋转角; 测定第三调整量,所述第三调整量是所述摄像元件的所述机械中心轴与第三理想中心轴的偏移量,所述第三理想中心轴表示该摄像元件中以规定的设定灵敏度接收入射光的位置和旋转角; 根据所述第一调整 量和所述第三调整量,调整所述第一对准标记和所述第三对准标记的相対位置以使所述第一理想中心轴与所述第三理想中心轴一致; 根据所述第二调整量和所述第三调整量,调整所述第二对准标记和所述第三对准标记的相対位置以使所述第二理想中心轴与所述第三理想中心轴一致。
8.一种光谱相机,其特征在于, 具备: 分光元件,从入射光选择规定波长的光并使其透过; 入射角限制单元,将射入所述分光元件的入射光的入射角限制在规定角度以下;以及 摄像元件,接收透过所述分光元件的光, 所述入射角限制单元具有第一对准标记,所述第一对准标记规定通过该入射角限制单元中以规定的理想角度限制入射光的位置的第一理想中心轴与所述入射角限制单元的位置关系,所述第一理想中心轴与所述入射角限制单元的位置关系因所述入射角限制单元的个体而不同, 所述分光元件具有第二对准标记,所述第二对准标记规定通过该分光元件的透过透过波长区域的中心波长的光的位置的第二理想中心轴与所述分光元件的位置关系,所述第二理想中心轴与所述分光元件的位置关系因所述分光元件的个体而不同, 所述摄像元件具有第三对准标记,所述第三对准标记规定通过该摄像元件中以规定的理想灵敏度接收入射光的位置的第三理想中心轴与所述摄像元件的位置关系,所述第三理想中心轴与所述摄像元件的位置关系因所述摄像元件的个体而不同, 所述第一理想中心轴、所述第二理想中心軸以及所述第三理想中心轴重合。
【文档编号】G02B7/00GK104075803SQ201410112821
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2013年3月25日
【发明者】樱井和德 申请人:精工爱普生株式会社
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