光测定装置的制作方法

1.本发明涉及一种对光进行测定的光测定装置。


背景技术：

2.以往，存在对来自观测对象的光进行测定的光测定装置。其中包括高灵敏度的相机。而这种高灵敏度的相机的价格会根据灵敏度的提高而提高，存在成本上升的问题。
3.为了抑制成本，提出了采用能够以低廉的价格实现高灵敏度的受光元件的方案，该受光元件由光电二极管及光电倍增管等构成。但是，在使用一个受光元件的情况下，存在无法对二维分布的光进行测定的问题。
4.为了对二维分布的光进行测定，提出了将多个受光元件二位分布的方案。但是，由于受光元件包括布线等，各受光元件的受光部之间存在间隙。因此，相对于受光元件而言，受光部的尺寸很小，即受光部与受光元件的面积之比(有效开口率)很小。因此，无论怎样排列受光元件，都无法避免光被照射到受光部以外的区域的问题，存在受光效率低的问题。
5.为了提高受光效率，提出了采用无间隙地排列有受光部的装置，但是这种装置与前述的高灵敏度相机同样存在价格昂贵的问题。


技术实现要素：

6.本发明是鉴于以上背景而完成的，其主要目的在于，提供一种能够以低成本实现受光效率高的光测定装置。
7.本发明的技术方案1为一种光测定装置，对来自观测对象的光进行测定，其特征在于，具备：成像透镜，使上述光透过而形成一次像；离散用透镜阵列，在光的行进方向上配置在上述成像透镜的下游侧，将多个离散用透镜配置成阵列状而形成，该离散用透镜阵列使形成了上述一次像的光透过各上述离散用透镜后离散成多个光斑，从而使上述一次像转变为由离散的上述多个光斑构成的二次像；以及受光元件阵列，在光的行进方向上配置在上述离散用透镜阵列的下游侧，以与上述离散用透镜阵列对应的阵列配置多个受光元件而成，离散的各上述光斑分别被各上述受光元件所具有的受光部接受。
8.根据技术方案1，光透过离散用透镜阵列后离散成多个光斑，离散的各光斑分别被受光元件阵列的各受光元件所具有的受光部接受。因此，即使是受光部与受光元件的面积之比即有效开口率低的低廉的受光元件，光也会照射到受光元件的受光部，从而能够减少被照射到受光元件上的除了受光部以外的区域的光。因此，能够以低成本实现受光效率高的光测定装置。
9.此外，技术方案2中，各上述离散用透镜被排列成彼此之间没有间隙。
10.由此，不存在来自观测对象的光从离散用透镜之间的间隙透过的情况，从而能够使来自观测对象的光没有遗漏地全部透过离散用透镜而离散成多个光斑，能够进一步提高受光效率。
11.此外，技术方案3中，各上述离散用透镜构成为，使得照射到上述各受光元件上的
各上述光斑的尺寸小于等于各上述受光元件所具有的受光部的尺寸。
12.由此，能够避免光被照射到受光元件上的除了受光部以外的区域，由此能够进一步提高受光效率。
13.此外，技术方案4中，各上述受光部彼此独立地分散配置。
14.此外，技术方案5中，各上述受光部的中心之间的间距与照射到各所述受光元件上的各上述光斑的中心之间的间距相同。
15.由此，能够使离散的各光斑无遗漏地全部被各受光部接受。
16.此外，技术方案6中，上述离散用透镜阵列被配置在形成上述一次像的位置。
17.此外，技术方案7中，在光的行进方向上，上述离散用透镜阵列与上述受光元件阵列之间隔开距离而配置。
18.此外，技术方案8中，上述受光元件阵列被配置在形成上述二次像的位置。
19.此外，技术方案9中，在上述离散用透镜阵列所在的平面上的某一个方向上，各上述离散用透镜的中心之间的间距相同，在上述受光元件阵列所在的平面上的某一个方向上，各上述受光元件的受光部的中心之间的间距相同。
20.此外，技术方案10中，上述受光元件具备光电二极管、管敏电阻及光电倍增管等。
附图说明
21.图1是表示本发明的实施方式的光测定装置的整体的示意图。
22.图2是表示在离散用透镜阵列上形成一次像及在受光元件阵列上形成二次像的示意图。
23.图3是表示离散用透镜阵列的示意图。
24.图4是表示受光元件阵列的示意图。
25.图5是表示将观测对象分块表示的示意图。
26.图6是表示将离散用透镜阵列上形成的一次像分块表示的示意图。
27.图7是表示将受光元件阵列上形成的二次像分块表示的示意图。
具体实施方式
28.下面，结合附图对本发明的光测定装置进行详细说明。
29.基于附图说明本发明的实施方式的光测定装置100。图1是表示本发明的实施方式的光测定装置的整体的示意图。图2是表示在离散用透镜阵列上形成一次像及在受光元件阵列上形成二次像的示意图。图3是表示离散用透镜阵列的示意图，其中，图3的(a)是从光的行进方向观察的主视图，图3的(b)是从上方观察的俯视图，图3的(c)是从侧方观察的侧视图。图4是表示受光元件阵列的示意图。
30.光测定装置100是对来自观测对象a(参照图1)的光进行测定的装置。观测对象a例如可以是从人体上采集的细胞等，但不限定于此。如图1所示，光测定装置100包括成像透镜10、离散用透镜阵列20及受光元件阵列30。
31.如图2所示，在本实施方式中，以f字形的观测对象a为例进行说明，但观测对象不限于此。如图1及图2所示，成像透镜10使来自f字形的观测对象a的光透过而在离散用透镜阵列20所在的位置处形成一次像，即离散用透镜阵列20被配置在形成一次像的位置。该一
次像为f字形的观测对象a在上下方向及左右方向上倒置而成的倒f字形的像。在图2中，省略了离散用透镜阵列20的图示。成像透镜10例如是使来自观测对象a的光透过后汇聚的聚光透镜，可以采用市售的普通的成像透镜。来自观测对象a的光例如可以是反射光、荧光、磷光等中的某一种，但不限于此。
32.如图1所示，离散用透镜阵列20在光的行进方向上配置在成像透镜10的下游侧。
33.如图3所示，离散用透镜阵列20将多个离散用透镜201配置成阵列状而形成。在本实施方案中，以4
×
5阵列为例进行说明，但不限于此。如图1所示，离散用透镜阵列20使形成了一次像的光透过各离散用透镜201后离散成多个光斑，从而如图2所示使一次像转变为由离散的多个光斑构成的倒f字形的二次像。
34.离散用透镜阵列20上的各离散用透镜201只要能够使光透过离散用透镜阵列后离散成多个光斑即可，没有特别限定，例如可以采用使光汇聚的聚光透镜。
35.在本实施方式中，在离散用透镜阵列20所在的平面上的某一个方向例如图3(a)中的左右方向或上下方向上，各离散用透镜201的中心之间的间距相同。但是本发明不限于此，各离散用透镜201的中心之间的间距也可以不同。
36.如图1所示，受光元件阵列30在光的行进方向上配置在离散用透镜阵列20的下游侧的形成上述二次像的位置。
37.如图4所示，受光元件阵列30以与离散用透镜阵列20对应的阵列即4
×
5阵列(4列5行)配置多个受光元件301而成。受光元件301采用能够将光信号转换成电信号的元件，在本实施方式中，将光电二极管作为受光元件301来进行说明，但受光元件301不限于此。各受光元件301具有受光部302，图4中用灰色区域表示受光部302。光透过离散用透镜阵列20而形成的离散的各光斑分别被各受光元件30所具有的受光部301接受，从而被受光部301转换成电信号而用于进行分析。
38.如图4所示，各受光部302彼此之间存在用于布线等的间隙，即受光部302彼此独立地分散配置。
39.在本实施方式中，在受光元件阵列30所在的平面上的某一个方向例如图4中的左右方向或上下方向上，各受光元件301受光部302的中心之间的间距相同。但是本发明不限于此，各受光部302的中心之间的间距也可以不同。
40.优选的是，若成像透镜10的焦距为f1，观测对象a与成像透镜10之间的距离为l1，则成像透镜10与离散用透镜阵列20之间的距离l2满足以下关系。
41.1/l1+1/l2＝1/f1
……
式1
42.在满足式1的情况下，如图2所示，在离散用透镜阵列20上形成一次像，在各离散用透镜201的焦距f2处形成二次像。因此，优选的是，在光的行进方向上，离散用透镜阵列20与受光元件阵列30之间隔开距离而配置，更优选的是，受光元件阵列30被配置在与离散用透镜阵列20相距各离散用透镜301的焦距f2的位置处。在图2中，省略了离散用透镜阵列20及受光元件阵列30的图示。由于二次像是由离散的多个光斑构成的，因此接受各光斑的各受光部302也可以彼此独立地分散配置。
43.下面，说明结合图5～图7说明形成一次像及二次像的过程。图5是表示将观测对象分块表示的示意图。图6是表示将离散用透镜阵列上形成的一次像分块表示的示意图。图7是表示将受光元件阵列上形成的二次像分块表示的示意图。
44.如图5所示，以具有二维分布的观察对象a为例进行说明。将观察对象a分割为a
×
b的区域，在本实施方式中，分割为与离散用透镜阵列20的4
×
5阵列相应的区域，即a＝4，b＝5。将图5中左右方向上的各区域(例如最上方的区域11、12、
…
、1a)的中心之间的间距设为l4，将上下方向上的各区域(例如最左侧的区域11、21、
…
b1)的中心之间的间距设为l5。
45.将离散用透镜阵列20配置在与成像透镜10相距满足前述式1的距离l2的位置，此时在离散用透镜阵列20上形成一次像。如图6所示，将一次像与离散用透镜阵列20的阵列相应地分割成a
×
b的区域。由于离散用透镜阵列20为4
×
5阵列，因此一次像被分割成分割成a
×
b的区域，即a＝4，b＝5。此外，实际上，如前所述该一次像为观测对象a在上下方向及左右方向上倒置而成的像。但是，为了便于理解，省略上下方向及左右方向上的倒置来进行说明。
46.如图6所示，根据观察对象a、成像透镜10、离散用透镜阵列20的位置关系，得到将观察对象a的大小乘以某一倍率m的一次像。在图6中被分割的一次像的左右方向上的各区域(例如最上方的区域11、12、
…
、1a)的中心之间的间距为l4
×
m，上下方向上的各区域(例如最左侧的区域11、21、
…
b1)的中心之间的间距为l5
×
m。
47.在该情况下，一次像的各区域的光透过各离散用透镜201后离散，从而如图7所示，分别在离散用透镜201的焦距f2的位置处形成离散的各光斑11、12、
…
、1a、
…
、ab等，由这些离散的光斑构成二次像。由此，一次像转变为由离散的多个光斑构成的二次像。
48.若在离散用透镜201的焦距f2处，以与这些光斑的中心之间的间距相同的间距配置各受光元件301的受光部302，则能够通过各受光部302将离散的光斑无遗漏地全部接受。各光斑的尺寸(或直径)根据成像透镜10的焦距f1与离散用透镜201的焦距f2的关系、孔径等而变化。优选的是，以使得照射到各受光元件301上的各光斑的尺寸小于等于各受光元件301所具有的受光部302的尺寸的方式，调整各离散用透镜201及成像透镜10的焦距。
49.根据本实施方式的光测定装置100，光透过离散用透镜阵列20后离散成多个光斑，离散的各光斑分别被受光元件阵列30的各受光元件301所具有的受光部302接受。因此，即使是受光部302与受光元件301的面积之比即有效开口率低的低廉的受光元件，光也会照射到受光元件301的受光部302，从而能够减少被照射到受光元件301上的除了受光部302以外的区域的光。因此，能够以低成本实现受光效率高的光测定装置。
50.此外，优选的是，各离散用透镜201被排列成彼此之间没有间隙。由此，不存在来自观测对象a的光从离散用透镜201之间的间隙透过的情况，从而能够使来自观测对象a的光没有遗漏地全部透过离散用透镜201而离散成多个光斑，能够进一步提高受光效率。
51.此外，在本发明中，各离散用透镜201构成为，使得照射到各受光元件301上的各光斑的尺寸小于等于各受光元件301所具有的受光部302的尺寸。
52.由此，能够避免光被照射到受光元件301上的除了受光部302以外的区域，由此能够进一步提高受光效率。
53.此外，在本发明中，各受光元件301受光部302的中心之间的间距与各照射到各受光元件301上的各光斑的中心之间的间距相同。因此，能够使离散的各光斑无遗漏地全部被各受光部302接受。
54.[变形例]
[0055]
在上述实施方式中，离散用透镜阵列20为4
×
5的多列多行的阵列。但是，在变形例
中，离散用透镜阵列20还可以是单列或者单行的一维阵列，也可以是以某一点为中心放射状配置的非矩阵装的阵列。
[0056]
此外，在上述实施方式中，将光电二极管作为受光元件301来进行了说明。但是，受光元件301只要是能够将光信号转换成电信号的元件，例如还可以是配置光电二极管、管敏电阻及光电倍增管等而成的元件。
[0057]
以上参照附图说明了本发明的实施方式及变形例。但以上说明仅是本发明的具体例子，用于理解本发明，而不用于限定本发明的范围。本领域技术人员能够基于本发明的技术思想对实施方式进行各种变形及组合，由此得到的方式也包括在本发明的范围内。

技术特征：
1.一种光测定装置，对来自观测对象的光进行测定，其特征在于，具备：成像透镜，使上述光透过而形成一次像；离散用透镜阵列，在光的行进方向上配置在上述成像透镜的下游侧，将多个离散用透镜配置成阵列状而形成，该离散用透镜阵列使形成了上述一次像的光透过各上述离散用透镜后离散成多个光斑，从而使上述一次像转变为由离散的上述多个光斑构成的二次像；以及受光元件阵列，在光的行进方向上配置在上述离散用透镜阵列的下游侧，以与上述离散用透镜阵列对应的阵列配置多个受光元件而成，离散的各上述光斑分别被各上述受光元件所具有的受光部接受。2.根据权利要求1所述的光测定装置，其特征在于，各上述离散用透镜被排列成彼此之间没有间隙。3.根据权利要求2所述的光测定装置，其特征在于，各上述离散用透镜构成为，使得照射到上述各受光元件上的各上述光斑的尺寸小于等于各上述受光元件所具有的受光部的尺寸。4.根据权利要求3所述的光测定装置，其特征在于，各上述受光部彼此独立地分散配置。5.根据权利要求4所述的光测定装置，其特征在于，各上述受光部的中心之间的间距与照射到各所述受光元件上的各上述光斑的中心之间的间距相同。6.根据权利要求5所述的光测定装置，其特征在于，上述离散用透镜阵列被配置在形成上述一次像的位置。7.根据权利要求6所述的光测定装置，其特征在于，在光的行进方向上，上述离散用透镜阵列与上述受光元件阵列之间隔开距离而配置。8.根据权利要求7所述的光测定装置，其特征在于，上述受光元件阵列被配置在形成上述二次像的位置。9.根据权利要求6所述的光测定装置，其特征在于，在上述离散用透镜阵列所在的平面上的某一个方向上，各上述离散用透镜的中心之间的间距相同，在上述受光元件阵列所在的平面上的某一个方向上，各上述受光元件的受光部的中心之间的间距相同。10.根据权利要求1～9中任一项所述的光测定装置，其特征在于，上述受光元件具备光电二极管、管敏电阻及光电倍增管。

技术总结
一种光测定装置，对来自观测对象的光进行测定，其特征在于，具备：成像透镜，使上述光透过而形成一次像；离散用透镜阵列，在光的行进方向上配置在上述成像透镜的下游侧，将多个离散用透镜配置成阵列状而形成，该离散用透镜阵列使形成了上述一次像的光透过各上述离散用透镜后离散成多个光斑，从而使上述一次像转变为由离散的上述多个光斑构成的二次像；以及受光元件阵列，在光的行进方向上配置在上述离散用透镜阵列的下游侧，以与上述离散用透镜阵列对应的阵列配置多个受光元件而成，离散的各上述光斑分别被各上述受光元件所具有的受光部接受。接受。接受。


技术研发人员：越石直孝 大河内健吾
受保护的技术使用者：牛尾电机（苏州）有限公司
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2022/5/25