分光测量装置及分光测量方法_3

文档序号:8254233阅读:来源:国知局
Gl与固定反射膜54对置地设置。作为该可动反射膜55,使用与上述的固定反射膜54相同的结构的反射膜。
[0086]此外,在本实施方式中,如上所述,示出间隙G2比间隙Gl的尺寸大的例子,但并不限定于此。例如,在使用红外线或远红外线作为测量对象光的情况下等,随测量对象光的波长域的不同,也可采用间隙Gl的尺寸比间隙G2的尺寸大的结构。
[0087]保持部522是包围可动部521的周围的隔膜,形成为厚度尺寸比可动部521小。这样的保持部522与可动部521相比,容易挠曲,可能因少许静电引力而使可动部521向固定基板51侧位移。此时,可动部521的厚度尺寸比保持部522大,刚性大,故即使在保持部522受静电引力而向固定基板51侧拉伸时,也不会引起可动部521的形状变化。因此,设于可动部521的可动反射膜55不会发生挠曲,可将固定反射膜54及可动反射膜55总是维持在平行状态。
[0088]此外,在本实施方式中,例示了隔膜状的保持部522,但并不限定于此,例如,也可采用以平面中心点O为中心,设置按等角度间隔配置的梁状的保持部的结构等。
[0089]如上所述,基板外周部525在滤波器俯视下设于保持部522的外侧。在与该基板外周部525的固定基板51对置的面,具备与第一接合部513对置的第二接合部523。而且,在该第二接合部523设置第二接合膜532,如上所述,通过使第二接合膜532与第一接合膜531接合,来接合固定基板51及可动基板52。
[0090](检测信号处理部、电压控制部、及受光控制部的结构)
[0091]接着,返回图1,说明光学模块10。
[0092]受光元件11接收(检测)透过波长可变干涉滤波器5的光,向检测信号处理部12输出基于受光量的检测信号。就是说,受光兀件11被曝光时,输出与其曝光量对应的检测信号。
[0093]这里,受光元件11将与曝光量对应的电荷分别积蓄在各像素。然后,受光元件11保持与曝光量对应的各像素的积蓄电荷并作为检测信号(电压)输出。即,受光元件11是构成为可在没有积蓄电荷的重置的情况下读出与曝光量对应的检测信号的非破坏读出元件。
[0094]检测信号处理部12将输入的检测信号(模拟信号)放大后转换成数字信号并控制部20输出。检测信号处理部12由放大检测信号的放大器、将模拟信号转换成数字信号的A/D转换器等构成。
[0095]电压控制部13基于控制部20的控制对波长可变干涉滤波器5的静电致动器56施加驱动电压。由此,在静电致动器56的固定电极561及可动电极562间产生静电引力,可动部521向固定基板51侧位移。
[0096]受光控制部14基于控制部20的指令信号控制受光元件11。具体而言,受光控制部14使受光元件11开始测量光的检测。另外,受光控制部14进行使受光元件11在经过规定的曝光时间后输出与该曝光时间对应的检测信号的读出控制。另外,受光控制部14进行消去积蓄在受光元件11的各像素的电荷的重置控制。
[0097](控制部的结构)
[0098]接着,说明分光测量装置I的控制部20。
[0099]控制部20通过组合例如CPU、存储器等而构成,控制分光测量装置I的整体动作。如图1所示,该控制部20具备曝光时间设定部21,波长设定部22,检测信号获取部23,选择部24,分光测量部25。另外,在控制部20的存储器存储透过波长可变干涉滤波器5的光的波长,表不与对应于该波长向静电致动器56施加的驱动电压的关系的V — λ数据。
[0100]曝光时间设定部21设定受光元件11的测量光的曝光时间。
[0101 ] 详细叙述,在本发明中,通过各波长各自的曝光条件不同,获取曝光量不同的多个(在本实施方式中为两个)的检测信号。而且,在本实施方式中,获取使曝光时间各不相同时的检测信号作为该曝光条件。
[0102]曝光时间设定部21设定作为该各不相同的曝光时间的第一曝光时间,第二曝光时间。
[0103]这里,基于图4说明第一曝光时间及第二曝光时间。图4是示意性地表示受光元件11的曝光时间与一个像素的检测信号(像素输出;电压)的关系的曲线图。在图4中,例示测量测量对象的反射率高时和测量对象的反射率低时的两个不同反射率的测量对象时的情况。
[0104]如图4所示,在测量对象的反射率高时,与反射率低时相比,相对曝光时间,检测信号增大的比例变大。因此,在测量对象的反射率高的情况下,与反射率低的情况相比,能更在短曝光时间(第一曝光时间)TS下获取与适当曝光范围的曝光量对应的检测信号\,即,能获取与适当曝光范围的下限值对应的下限信号电平Vmin以上,且与适当曝光范围的上限值对应的最大信号电平Vmax不足的检测信号。相反,相对该反射率加长曝光时间时,有曝光量超过饱和曝光量之忧,在该情况下,检测信号为受光元件11可输出的最大信号电平Vfflax,不能获得与曝光量对应的准确的测量数据。
[0105]另一方面,在测量对象的反射率低时,与反射率高时相比,能通过在长曝光时间(第二曝光时间)?Υ下曝光获取与适当曝光范围的曝光量对应的检测信号相反,缩短曝光时间时,曝光量不会到达最佳曝光的下限值,即,有检测信号不到达与上述最佳曝光的下限值对应的下限信号电平Vmin之忧,在该情况下,检测信号的信号电平变小,例如因外光等造成的噪声分量变多,SN比劣化。
[0106]这些第一曝光时间及第二曝光时间根据受光元件11的灵敏度,或外光、照明光的照度来变化。在本实施方式中,设受光元件11的灵敏度固定。另外,上述各曝光时间主要依赖于外光、照明光的照度,故曝光时间设定部21在实际进行分光测量的照明环境下,基于对规定的基准物(例如白色基准板、黑色基准板等)实施的分光测量的结果,进行各曝光时间的设定。此外,也可将关联照明光的照度和上述各曝光时间的表格预先存储在存储器,基于照明光的照度和该表设定各曝光时间。
[0107]波长设定部22设定由波长可变干涉滤波器5取出的光的目的波长,基于V-λ数据,将意为使与设定的目的波长对应的驱动电压施加给静电致动器56的指令信号输出到电压控制部13。
[0108]检测信号获取部23输出对受光控制部14指示受光元件11开始测量光的检测的定时的指令信号。另外,检测信号获取部23在经过了由曝光时间设定部21设定的第一曝光时间及第二曝光时间的定时在受光元件11获取检测信号。就是说,检测信号获取部23对各曝光时间分别获取与透过波长可变干涉滤波器5的目的波长的光的光量对应的检测信号。
[0109]选择部24从与对各曝光时间获取的受光元件11的各像素对应的检测信号,按像素选择小于与受光元件11的饱和曝光量对应的最大信号电平Vmax且信号电平大的一个检测信号。
[0110]分光测量部25基于由检测信号获取部23获取的光量测量测量对象光的谱特性。
[0111](曝光时间设定处理)
[0112]在本实施方式中,分光测量装置I在进行分光测量处理前,在实施实际的分光测量处理的照明环境下,实施设定第一曝光时间及第二曝光时间的曝光时间设定处理。
[0113]在该曝光时间设定处理中,对规定波长域的各波长,以具有规定的第一规定值(例如99% )以上的反射率的高反射基准物,以及在所述波长域相对各波长具有规定的第二规定值(例如1% )以下的反射率的低反射基准物为测量对象,实施分光测量。例如,在实施对于可见光域的分光测量的情况下,能够使用白色基准板等作为高反射基准物,能够使用黑色基准板等作为低反射基准物。
[0114]图5的(A)是在对白色基准板作为测量对象实施分光测量时能获取的分光测量结果的一个例子,图5的(B)是对黑色基准板实施分光测量时能获取的分光测量结果的一个例子。
[0115]在图5的㈧中,在使曝光时间变化为Tl?Τ3的情况下,在曝光时间Tl?Τ2下,对各波长的检测信号小于最大信号电平Vmax,在超过曝光时间Τ2的(例如,曝光时间Τ3)情况下,检测信号在至少一部分的波长达到最大信号电平¥_。
[0116]白色基准板对测量对象的各波长反射率高,且在受光元件11受光时的曝光量超过曝光时间Τ2时,成为饱和曝光量以上(曝光过多)。
[0117]因此,曝光时间设定部21在对各波长的检测信号中,以从受光元件11输出不超过最大信号电平Vmax的信号电平的方式,设定第一曝光时间Ts。
[0118]这里,在可选择的范围内将将第一曝光时间Ts设定为较短时,对白色基准板的反射光,检测信号的信号值变小,检测信号的信号电平接近下限信号电平Vmin侧。因此,在测量反射率比白色基准板低的测量对象时,在多数波长下曝光不足,有在第一曝光时间Ts内获取的第一检测信号下可检测的光量测量范围变窄之忧。因此,优选设定在对各波长的检测信号中获取在最大信号电平Vmax附近的检测信号的曝光时间作为第一曝光时间Ts。gp,曝光时间设定部21,在图5的(A)所不的例子中,将曝光时间T2设定为第一曝光时间Ts。
[0119]具体而言,曝光时间设定部21设定第一曝光时间Ts,使得各波长中的检测信号中信号电平最大的检测信号的信号电平Vmi小于最大信号电平Vmax且在从最大信号电平Vmax到规定的第一阈值Val以内(Vmax -Val ^ Vmi < VmJ。
[0120]另外,在图5的⑶中,在使曝光时间变化为T4?T6的情况下,在小于曝光时间T5(例如曝光时间Τ4)的情况下,检测信号在至少一部分的波长下小于下限信号电平Vmin。另一方面,在曝光时间T5?T6下,对各波长的检测信号小于最大信号电平Vmax,且为下限信号电平Vmin以上,在超过曝光时间T6的情况下,检测信号在至少一部分的波长达到最大信号电平Vniax。
[0121]黑色基准板相对测量对象的各波长反射率低,在受光元件11受光时的曝光量,在到曝光时间T5为止,在测量波长域内的至少一部分的波长下,曝光量在下限值之下。
[0122]因此,曝光时间设定部21将在对各波长的检测信号中获取下限信号电平Vmin以上的检测信
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