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波長スペクトル検出方法 UPDATE コモンズ

国内特許コード P110005937
整理番号 H18-103
掲載日 2011年11月15日
出願番号 特願2009-069347
公開番号 特開2010-223646
登録番号 特許第5445906号
出願日 平成21年3月23日(2009.3.23)
公開日 平成22年10月7日(2010.10.7)
登録日 平成26年1月10日(2014.1.10)
発明者
  • 秋山 正弘
  • 澤田 和明
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 波長スペクトル検出方法 UPDATE コモンズ
発明の概要 【課題】小型で持ち運びやすく、設置場所に制限されず、かつ低電圧で動作できる装置が実現可能となる、フォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法を提案する。
【解決手段】任意の光の波長スペクトルを検出する方法であって、光電変換素子であるフォトダイオードを用いて、前記フォトダイオードから得られる光電流値(もしくは光電流に起因した電圧値)を用いて、前記フォトダイオードに、予め波長と光電流値が判明している比較用の光を入射させたときの光電流値を検出し、前記フォトダイオードに前記任意の光を入射させたときの光電流値と数式2に基づいて、前記任意の光の波長スペクトルを検出する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



これまでに、波長スペクトル測定をするための方法として「アバランシェフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法」がある(特許文献1参照)。





上記の「アバランシェフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法」は任意の光の波長スペクトルを検出する方法であって、アバランシェフォトダイオードの増倍率を検出する増倍率検出回路を用いて、アバランシェフォトダイオードに、予め波長が判明している比較用の光を入射させたときの増倍率を検出し、アバランシェフォトダイオードに前記任意の光を入射させたときの増倍率を、増倍率検出回路を用いて検出し、数式1に基づいて、前記任意の光の波長スペクトルを検出することを特徴とするアバランシェフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法である。なお、Anは波長λnの光比率(含有率)。nは、1以上の整数。X[λn,Vn]はアバランシェフォトダイオード(APD)に「逆バイアス電圧Vnを印加し、波長λnの光を入れた場合」の増倍率。M(n)はAPDに「逆バイアス電圧Vnを印加し、任意の光(波長スペクトルを求めたい光)を入れた場合」の増倍率である。

【数1】




産業上の利用分野



この発明は、波長スペクトルを検出する方法に関し、より詳細には、フォトダイオードの光電流値に基づいて波長スペクトルを検出するフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
任意の光の波長スペクトルを検出する方法であって、フォトダイオードに予め波長λiのn種の比較用の光を入射させたときの光電流値の逆バイアス電圧に対する電圧依存性を検出し、光量と逆バイアス電圧を共に変化させたときの光電流値のデータベースを作成しておき、フォトダイオードに前記任意の光を入射させたときの光電流値の逆バイアス電圧に対する電圧依存性を検出し、上記データベース及び上記任意の光の電圧依存性に基づいて、逆バイアス電圧Vo及びVj並びにImix(V)に対応するI[λi,Vj]を特定し、以下の数式24に基づいて、Imix(Vj)と上記Imix(V)に対応するI[λi,Vj]とから、前記任意の光の各波長λiの光電流比率,・・・・,Aを検出することを特徴とするフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法。
ここで、nは2以上の整数、i及びjはそれぞれ1~nの整数、Aiは前記任意の光に含まれる各波長λiの光の光電流比率、Imix(Vj)はフォトダイオードに逆バイアス電圧Vjを印加し、前記任意の光を入射させた場合の光電流値、I[λi,Vj]は、逆バイアス電圧V(VはVjより大きい電圧)を印加したときにImix(V)と同じ光電流値になる光量を有する波長λiの前記比較用の光を入射させた場合において、逆バイアス電圧Vjを印加したときの光電流値である。
【数24】



【請求項2】
任意の光の波長スペクトルを検出する方法であって、フォトダイオードに予め波長λiのn種の比較用の光を入射させたときの光電流値の逆バイアス電圧に対する電圧依存性を検出し、光量と逆バイアス電圧を共に変化させたときの光電流値のデータベースを作成しておき、フォトダイオードに前記任意の光を入射させたときの光電流値の逆バイアス電圧に対する電圧依存性を検出し、上記データベース及び上記任意の光の電圧依存性に基づいて、逆バイアス電圧Vo及びVj並びにImix(V)に対応するI[λi,Vj]を特定し、以下の数式25に基づいて、Imix(Vj)と上記Imix(V)に対応するI[λi,Vj]とから、前記任意の光の各波長λi毎の光電流比率,・・・・,Aを検出することを特徴とするフォトダイオードを用いた波長スペクトル検出方法。
ここで、nは2以上の整数、iは1~nの整数、jは1~n-1の整数、Aiは各波長光の光電流の混合割合の和が1になると仮定したときの前記任意の光に含まれる各波長λiの光の光電流比率、Imix(Vj)はフォトダイオードに逆バイアス電圧Vjを印加し、前記任意の光を入れた場合の光電流値、I[λi,Vj]は逆バイアス電圧V(VはVjより大きい電圧)を印加したときにImix(V)と同じ光電流値になる光量を有する波長λiの前記比較用の光を入射させた場合において、逆バイアス電圧Vjを印加したときの光電流値である。
【数25】


国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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