濱松新的指尖大小的小型光譜儀即將開啟新應(yīng)用

　　Shibayama：通過重新審視光學(xué)設(shè)計(jì)和組成部分，優(yōu)化MEMS技術(shù)并簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，我們實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。此微型光譜儀包括三個(gè)部分，一個(gè)光線可以進(jìn)入的狹縫，一個(gè)光譜衍射光柵和一個(gè)探測(cè)光的圖像傳感器。我們利用MEMS技術(shù)制造這些部分，因此MEMS技術(shù)是我們可以制作更小的微型光譜儀的主要因素。更具體地說，我們利用MEMS干法刻蝕技術(shù)形成讓光通過到達(dá)圖像傳感器的狹縫，還使用了稱為納米壓印的精細(xì)成型技術(shù)形成衍射光的光柵。

　　Yokino：在光譜儀尺寸和性能特點(diǎn)間有一種權(quán)衡關(guān)系。當(dāng)尺寸變得更小，分辨率和性能都下降。我們的微型光譜儀采用光在光譜儀內(nèi)部反射一次后再衍射的方法，并在尺寸和性能方面都具有盡可能好的表現(xiàn)。

　　濱松微型光譜儀C12666MA應(yīng)用示例

　　降低成本過程中你們?nèi)绾谓鉀Q遇到的問題？

　　Shibayama：小型光譜儀（MS系列）使用一個(gè)玻璃透鏡作為光傳輸?shù)慕橘|(zhì)。如果玻璃本身的尺寸精度可以保持，玻璃能夠提供為光譜儀所要求的精度。然而，玻璃透鏡的成本高，所以我們不得不放棄玻璃鏡片并找到滿足要求的低成本替代品。

　　Yokino： MS系列的小型光譜儀通過納米壓印在玻璃上形成一個(gè)光柵。然而，如果納米壓印失敗，玻璃透鏡將無法使用，造成的問題成本更高。所以我們重新評(píng)估將光柵作為獨(dú)立單元制造來代替在玻璃透鏡上形成光柵的可能性。這將減少生產(chǎn)光柵的玻璃，在降低成本上也是有效的。

　　微型光譜儀中使用了何種型號(hào)的傳感器？

　　Yokion：微型光譜儀使用一個(gè)集成了入射狹縫的圖像傳感器。此類型傳感器可使光譜儀減小到指尖大小。入射光經(jīng)光柵衍射后，短波長(zhǎng)光到達(dá)入射狹縫位置很近。如果狹縫和傳感器是分離的，需要極高精度的定位，否則會(huì)降低光譜性能。和傳感器集成的狹縫不存在此定位問題。

　　Shibayama：我們還給集成了入射狹縫的圖像傳感器增加了截止濾波片（見注）。在生產(chǎn)小型光譜儀（MS系列）時(shí)，我們?cè)诮饘俳泳€的玻璃接線板上安裝圖像傳感器，并在此玻璃接線板上制造截止濾波片。但是對(duì)于微型光譜儀，我們不用玻璃而是利用中空來傳導(dǎo)光，所以用這種方式為圖像傳感器制造截止濾波片是不可或缺的工序。

　　Ito：除了接收光的基本功能，由于具有入射狹縫和截止濾波片，圖像傳感器還有其他價(jià)值。我們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是同時(shí)具有圖像傳感器技術(shù)和MEMS技術(shù)。

　　注：截止濾波片是能夠去除多重反射光和衍射光等雜散光分量的濾波片，卻不影響被測(cè)光。

　　為客戶應(yīng)用開發(fā)提供理想性能參數(shù)

　　你們預(yù)期此微型光譜儀具有何種應(yīng)用？

　　Ito：我們目前收到有關(guān)顏色的應(yīng)用需求，比如便攜式色度計(jì)和打印材料的顏色檢測(cè)等。從小型光譜儀（MS系列）到微型光譜儀也增加了與定點(diǎn)醫(yī)護(hù)工作相關(guān)的手持醫(yī)療設(shè)備的咨詢。使用小型、低價(jià)、高可靠性的防潮封裝證明是成功的。

　　Hikita：我們的立場(chǎng)是幫助客戶開發(fā)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品的光譜儀應(yīng)用。因此我們認(rèn)為我們的主要任務(wù)是為客戶提所需性能參數(shù)以使光譜儀應(yīng)用成為現(xiàn)實(shí)。

　　你們可以定制生產(chǎn)設(shè)計(jì)來滿足客戶需求嗎？

　　Ito：我們首先驗(yàn)證客戶所需性能參數(shù)和預(yù)計(jì)數(shù)量，如果需要大量產(chǎn)品，我們之后會(huì)提出符合要求的設(shè)計(jì)。當(dāng)收到產(chǎn)品需求，初始階段我們的工程師會(huì)討論研究。

　　濱松微型光譜儀C12666MA應(yīng)用示例

　　你們可以舉一個(gè)和客戶討論的具體例子嗎？

　　Hikita：比如針對(duì)糖尿病患者的葡萄糖監(jiān)測(cè)儀的討論。如果一個(gè)產(chǎn)品能夠利用光來診斷葡萄糖水平，這將解除患者巨大負(fù)擔(dān)。為了使這種產(chǎn)品成為現(xiàn)實(shí)，我們首先驗(yàn)證必須的特性參數(shù)，之后做必要協(xié)調(diào)和調(diào)整。

　　Yokino：我們?cè)谌ツ昃旁路菖e辦的科技展覽——“2013光子展覽”上介紹了微型光譜儀，收到了來自參觀者的積極反饋。我們準(zhǔn)備了與智能手機(jī)相連接的概念模型來驗(yàn)證諸如顏色分析等應(yīng)用，引發(fā)在光譜分析和其他應(yīng)用中使用的特定討論。通過向客戶展示模型本身并引導(dǎo)他們聯(lián)想實(shí)際中如何應(yīng)用，我們獲取了重要的結(jié)果。

　　Ito：光子展覽上有很多對(duì)微型光譜儀與智能手機(jī)相耦合感興趣的客戶。也有一些特別的咨詢，比如是否能夠用于調(diào)整劇場(chǎng)照明或者在教學(xué)中是否能夠教導(dǎo)孩子光波長(zhǎng)。小型尺寸引發(fā)人們思考：“它是否可以用于此處呢？”也同樣激發(fā)人們關(guān)于新應(yīng)用的想象。大多數(shù)情況下，是先有一個(gè)目標(biāo)應(yīng)用，再生產(chǎn)滿足此應(yīng)用的產(chǎn)品，但是微型光譜儀卻更可能是創(chuàng)造新應(yīng)用。你可以它稱為反向工作的現(xiàn)象。不去管它究竟能完成什么，我認(rèn)為它確實(shí)拓展了未來可能性。

　　從今年三月份官方發(fā)布后，反響如何？

　　Hikita：官方發(fā)布前，去年底我們已經(jīng)能夠提供樣品，銷售了大約100個(gè)樣品，其中很多被國(guó)外購(gòu)買。一些客戶評(píng)價(jià)：“盡管外形小巧，仍然可以保證精確測(cè)量?！边€有其他諸如此類的積極反響。

　　Ito：今年9月份，我們的新13號(hào)大樓將在主要工廠投入生產(chǎn)。我們將在那里做產(chǎn)品研發(fā)并建立車載裝置和移動(dòng)終端大規(guī)模生產(chǎn)系統(tǒng)，比如基于MEMS技術(shù)的微型光譜儀，同時(shí)提出解決日漸增加的客戶需求。（工廠現(xiàn)已投產(chǎn)）

　　你們從這里預(yù)測(cè)到什么樣的發(fā)展趨勢(shì)？

　　Shibayama：盡管微型光譜儀現(xiàn)在已經(jīng)做到可以放到指尖上的尺寸，我們?nèi)越拥絹碜钥蛻糇龅礁「〉男枨?。目前反射光束一次的方法已?jīng)達(dá)到此尺寸的極限，所以為了滿足更多的需求，我們不斷地把新的想法融入設(shè)計(jì)來開發(fā)更小的設(shè)備。

　　Hikita：直到現(xiàn)在我們都采取只提供硬件，把電路和軟件開發(fā)留給客戶。但是如果我們也為客戶解決這些額外的請(qǐng)求，我們的產(chǎn)品將會(huì)更易使用。我是負(fù)責(zé)模塊開發(fā)領(lǐng)域，所以我們現(xiàn)在準(zhǔn)備提供包含必要電路的軟件和模塊產(chǎn)品，而不僅僅是設(shè)備級(jí)。

　　濱松微型光譜儀C12666MA 與濱松MS系列比較：