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公開番号2024016628
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-07
出願番号2022118893
出願日2022-07-26
発明の名称振動型光センサ、分光器、食品分析装置および画像診断装置
出願人国立大学法人神戸大学
代理人個人
主分類G01J 1/02 20060101AFI20240131BHJP(測定;試験)
要約【課題】光吸収量および光熱変換効率が向上した小型の振動型光センサを提供する。
【解決手段】振動型光センサ1は、微小機械振動子10と、基体30と、を備え、微小機械振動子10は、基体30と非接触で配置された、凹凸構造を有する受光部200と、受光部200と基体30とを接続する梁21U、21D、22Uおよび22Dと、を備え、受光部200は、支持層12および支持層12に積層された金属層11を有し、梁21U、21D、22Uおよび22Dのそれぞれは、一端が支持層12の異なる位置に接続されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
微小機械振動子と、
基体と、を備え、
前記微小機械振動子は、
前記基体と非接触で配置された、凹凸構造を有する受光部と、
前記受光部と前記基体とを接続する４本以上の梁と、を備え、
前記受光部は、支持層および該支持層に積層された金属層を有し、
前記４本以上の梁のそれぞれは、一端が前記支持層の異なる位置に接続されている、
振動型光センサ。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記基体は、前記受光部を挟んで前記４本以上の梁の長尺方向に対向する第１接続部および第２接続部を有し、
前記受光部は、前記第１接続部と最近接する第１端部および前記第２接続部と最近接する第２端部を有し、
前記４本以上の梁のそれぞれの他端は、前記第１接続部および前記第２接続部のいずれかに接続されており、
前記４本以上の梁のそれぞれの前記一端は、前記第１端部および前記第２端部を除く前記支持層の位置に接続されている、
請求項１に記載の振動型光センサ。
【請求項３】
前記４本以上の梁のそれぞれの前記一端は、前記第１端部よりも前記受光部の前記長尺方向の長さの１／４以上前記第１接続部から離れた位置、かつ、前記第２端部よりも前記受光部の前記長尺方向の長さの１／４以上前記第２接続部から離れた位置に接続されている、
請求項２に記載の振動型光センサ。
【請求項４】
前記基体は、前記受光部を挟んで前記４本以上の梁の長尺方向と交差する方向に対向する第３接続部および第４接続部を有し、
さらに、
前記第３接続部と前記受光部との間に接続された第１櫛歯容量素子と、
前記第４接続部と前記受光部との間に接続された第２櫛歯容量素子と、を備える、
請求項１に記載の振動型光センサ。
【請求項５】
前記金属層は、前記支持層の上方に配置され、前記４本以上の梁の長尺方向に繰り返された凹凸構造を有し、
前記受光部は、さらに、
前記金属層の上方に配置された誘電体層を有する、
請求項１に記載の振動型光センサ。
【請求項６】
前記金属層は、前記支持層の上方に配置され、
前記金属層および前記支持層は、前記４本以上の梁の長尺方向に繰り返された凹凸構造を有し、
前記金属層の上方表面は、露出している、
請求項１に記載の振動型光センサ。
【請求項７】
請求項１～６のいずれか１項に記載の振動型光センサを複数備え、
前記複数の振動型光センサのそれぞれは、前記受光部の前記凹凸構造の繰り返しピッチが異なる、
分光器。
【請求項８】
請求項１～６のいずれか１項に記載の振動型光センサを複数備え、
前記複数の振動型光センサのそれぞれは、前記受光部の前記凹凸構造の繰り返しピッチが異なる、
食品分析装置。
【請求項９】
請求項１～６のいずれか１項に記載の振動型光センサを複数備え、
前記複数の振動型光センサのそれぞれは、前記受光部の前記凹凸構造の繰り返しピッチが異なる、
画像診断装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、振動型光センサ、分光器、食品分析装置および画像診断装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
光熱変換可能な、ナノ凹凸構造を有する微小機械振動子の構造が開示されている（例えば、非特許文献１および特許文献１）。これによれば、微小機械振動子は、波長選択可能な光センサとして適用可能であり、分光器、食品分析装置および画像診断装置への応用が期待されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
"Si薄膜被覆金ナノグレーティング構造の近赤外域光吸収スペクトル",新居直之、上杉晃生、菅野公二、磯野吉正, IEEJ Trans. of Sensors and Micromachines, Vol.140, No.4,pp72-78, 2020
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－４０７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１および特許文献１に開示された微小機械振動子を、高性能かつ小型の光センサに適用する場合、受光部の光吸収量および光熱変換効率を向上させることが要求される。
【０００６】
本開示は、上述の事情を鑑みてなされたもので、光吸収量および光熱変換効率が向上した小型の振動型光センサ、分光器、食品分析装置および画像診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る振動型光センサは、微小機械振動子と、基体と、を備え、微小機械振動子は、基体と非接触で配置された、凹凸構造を有する受光部と、受光部と基体とを接続する４本以上の梁と、を備え、受光部は、支持層および該支持層に積層された金属層を有し、上記４本以上の梁のそれぞれは、一端が支持層の異なる位置に接続されている。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、光吸収量および光熱変換効率が向上した小型の振動型光センサ、分光器、食品分析装置および画像診断装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、実施の形態に係る振動型光センサの平面図および断面図である。
図２Ａは、実施の形態に係る振動型光センサの受光部の構造を示す斜視図である。
図２Ｂは、実施の形態に係る振動型光センサの受光部の構造を示す断面図である。
図２Ｃは、変形例１に係る振動型光センサの受光部の構造を示す断面図である。
図３は、実施の形態に係る振動型光センサの検出システムを示すブロック図である。
図４は、実施の形態および比較例に係る振動型光センサの平面構造を示す図である。
図５は、実施の形態および比較例に係る振動型光センサの共振周波数変化率を示すグラフである。
図６Ａは、変形例２に係る振動型光センサの微小機械振動子の平面図である。
図６Ｂは、変形例３に係る振動型光センサの微小機械振動子の平面図および断面図である。
図７は、実施の形態に係る振動型光センサの光吸収率の波長依存性を示すグラフである。
図８は、実施の形態に係る分光器のブロック構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の一態様に係る振動型光センサ、分光器、食品分析装置および画像診断装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。また全ての実施の形態において、各々の内容を組み合わせることもできる。
（【００１１】以降は省略されています）

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