JPH02253126A - 光波長検出器および光波長の検出方法 - Google Patents
光波長検出器および光波長の検出方法Info
- Publication number
- JPH02253126A JPH02253126A JP7588189A JP7588189A JPH02253126A JP H02253126 A JPH02253126 A JP H02253126A JP 7588189 A JP7588189 A JP 7588189A JP 7588189 A JP7588189 A JP 7588189A JP H02253126 A JPH02253126 A JP H02253126A
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- Japan
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- light
- signal
- circuit
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- diffraction grating
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は光波長検出器および光波長の検出方法に関する
。
。
[従来の技術]
従来、光源色または物体色を測定するために用いられる
光波長検出器としては、回折格子を用いた分光計とホト
ダイオードアレイもしくはCODとを組み込んだ分光光
度計または光スペクトルアナライザーがある。また、分
光感度特性の異なる複数のホトダイオードを組み合わせ
た半導体カラーセンサーも従来から用いられている。半
導体カラーセンサーには分光感度特性の異なる数種類、
通常2種類または3種類のホトダイオードを組み合わせ
たものや、分光透過率の異なるカラーフィルターをホト
ダイオード上に接着またはパターニングしたものかある
。
光波長検出器としては、回折格子を用いた分光計とホト
ダイオードアレイもしくはCODとを組み込んだ分光光
度計または光スペクトルアナライザーがある。また、分
光感度特性の異なる複数のホトダイオードを組み合わせ
た半導体カラーセンサーも従来から用いられている。半
導体カラーセンサーには分光感度特性の異なる数種類、
通常2種類または3種類のホトダイオードを組み合わせ
たものや、分光透過率の異なるカラーフィルターをホト
ダイオード上に接着またはパターニングしたものかある
。
[発明が解決しようとする課題]
上記の分光光度計または光スペクトルアナライザーで、
パルス変調または交流変調している光を出射している光
源の色、またはパルス変調らしくは交流変調した光で照
明している物体の色を測定する場合、光量が十分にとれ
る場合には問題はないが、光源のデユーティ比が小さく
なる場合には、CODの蓄積時間を長くし、複数のパル
ス光による信号を積分処理することが必要となる。従っ
て、以下のような問題が生しる。
パルス変調または交流変調している光を出射している光
源の色、またはパルス変調らしくは交流変調した光で照
明している物体の色を測定する場合、光量が十分にとれ
る場合には問題はないが、光源のデユーティ比が小さく
なる場合には、CODの蓄積時間を長くし、複数のパル
ス光による信号を積分処理することが必要となる。従っ
て、以下のような問題が生しる。
(])積分処理に時間を要するので、高速で測定するこ
とができない。
とができない。
(2)積分処理の時間が長くなると暗電流が増加するの
で、検出信号のSN比が悪くなる。
で、検出信号のSN比が悪くなる。
(3)1つのパルス光では感度が不足して測定できない
ことがある。
ことがある。
また、」二足の半導体力ラーセンザーによりパルス変調
または交流変調した光を出射している光源の色を測定す
る場合、該センサーの波長分解能は低いことから、精度
よく光源色を測定することは困難である。
または交流変調した光を出射している光源の色を測定す
る場合、該センサーの波長分解能は低いことから、精度
よく光源色を測定することは困難である。
半導体レーザ、発光ダイオード(以下、これをL E
Dと略称ずろ)なとの半導体発光素子を光源として利用
した光波長検出器において、光源から出射する光をパル
ス変調または交流変調させることが可能であれば、検出
回路で外乱光の影響を除くことができる点、光源での熱
の発生を少なくできる点て有利である。また、光源のデ
ユーティ比を小さくすることができれば、上記の光源で
の熱の発生を抑制することができる点てより有利である
。
Dと略称ずろ)なとの半導体発光素子を光源として利用
した光波長検出器において、光源から出射する光をパル
ス変調または交流変調させることが可能であれば、検出
回路で外乱光の影響を除くことができる点、光源での熱
の発生を少なくできる点て有利である。また、光源のデ
ユーティ比を小さくすることができれば、上記の光源で
の熱の発生を抑制することができる点てより有利である
。
本発明の1つの目的は、光源光または物体からの反射光
が、パルス変調または交流変調されている場合でもその
光の波長を高分解能で測定することができろ光波長検出
器を提供することにある。
が、パルス変調または交流変調されている場合でもその
光の波長を高分解能で測定することができろ光波長検出
器を提供することにある。
本発明の他の1つの目的は、高分解能で光波長を検出ず
ろ方法を提供することにある。
ろ方法を提供することにある。
[課題を解決ずろための手段]
本発明によれば、上記の1つの目的は、検出光が入射す
る回折格子と、回折格子によって回折された光を収1束
するレンズと、回折光の収束面上に配置され、レンズに
より得られる収束光の位置を検出する半導体装置検出素
子(Po5ition Sensingl)6vice
、以下こtLをPSDと略称オる)と、PSDによる
出力信号にザンプリノグ信号を与えろ同期信号発生回路
と、出力信号によって上記検出光の波長に対応した検出
信号を得る信号処理回路とを備えることを特徴とする光
波長検出器を提供することによって達成されろ。
る回折格子と、回折格子によって回折された光を収1束
するレンズと、回折光の収束面上に配置され、レンズに
より得られる収束光の位置を検出する半導体装置検出素
子(Po5ition Sensingl)6vice
、以下こtLをPSDと略称オる)と、PSDによる
出力信号にザンプリノグ信号を与えろ同期信号発生回路
と、出力信号によって上記検出光の波長に対応した検出
信号を得る信号処理回路とを備えることを特徴とする光
波長検出器を提供することによって達成されろ。
本発明の光波長検出器はパルス変調または交流変調した
光を、検出光を出射する物体に対して照射する光源を備
えていてもよい。
光を、検出光を出射する物体に対して照射する光源を備
えていてもよい。
また本発明によれば、上記の他の1つの目的は、検出光
を回折格子に入射し、回折格子によって回折された光を
レンズで収束させ、回折光の収束面上に配置したPSD
によって回折光の収束(存置を検出し、PSDによる出
力信号にザンプリノグ信号を与えた後、信号処理するこ
とによって、上記検出光の波長に対応した検出信号を得
ろことを特黴とする光波長の検出方法を提供することに
よって達成される。
を回折格子に入射し、回折格子によって回折された光を
レンズで収束させ、回折光の収束面上に配置したPSD
によって回折光の収束(存置を検出し、PSDによる出
力信号にザンプリノグ信号を与えた後、信号処理するこ
とによって、上記検出光の波長に対応した検出信号を得
ろことを特黴とする光波長の検出方法を提供することに
よって達成される。
本発明の光波長検出器に用いられる回折格子は、透過型
であってら反射型であってもよい。回折格子のピッチは
011〜5μmであることか好ましい。また、回折格子
の凹部と凸部との段差は005〜2μmであることか好
ましい。ブレーズ状の断面形状を有する回折格子は、回
折光の回折効率が高い点て、特に好ましい。
であってら反射型であってもよい。回折格子のピッチは
011〜5μmであることか好ましい。また、回折格子
の凹部と凸部との段差は005〜2μmであることか好
ましい。ブレーズ状の断面形状を有する回折格子は、回
折光の回折効率が高い点て、特に好ましい。
[実施例]
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
実施例1
本発明の光波長検出器の一例の概略構成図を第1図に示
す。この光波長検出器によりパルス変調している半導体
レーザ光の強度が最大となる波長(以下、これをピーク
波長と略称する)を測定する場合を、第1図および第2
(a)図ないし第2(g)図により説明する。光ファイ
バー1の端面から適当な距離だけ離して設置された半導
体レーザ光源30からの検出光り、は、光ファイバー1
によってスリット2へ光り、として導かれる。スリット
2を通過した光L3は凸レンズ3により平行光にされ、
透過型回折格子4により各波長に分光される。分光され
た回折光L4は凸レンズ5により収束され、収束光L5
は一次元PSD6で検出される。ここで、IフSDの位
置を収束光L5の収束面上で移動させることによって測
定される波長の範囲を変えることができる。PSDの出
力信号S+(S2)を信号処理回路によって、PSDへ
の入射光の波長に対応して変化する検出信号SIlに変
換する。
す。この光波長検出器によりパルス変調している半導体
レーザ光の強度が最大となる波長(以下、これをピーク
波長と略称する)を測定する場合を、第1図および第2
(a)図ないし第2(g)図により説明する。光ファイ
バー1の端面から適当な距離だけ離して設置された半導
体レーザ光源30からの検出光り、は、光ファイバー1
によってスリット2へ光り、として導かれる。スリット
2を通過した光L3は凸レンズ3により平行光にされ、
透過型回折格子4により各波長に分光される。分光され
た回折光L4は凸レンズ5により収束され、収束光L5
は一次元PSD6で検出される。ここで、IフSDの位
置を収束光L5の収束面上で移動させることによって測
定される波長の範囲を変えることができる。PSDの出
力信号S+(S2)を信号処理回路によって、PSDへ
の入射光の波長に対応して変化する検出信号SIlに変
換する。
すなわち、PSDの両端からの出力信号5(S2)は増
幅回路11 (12)より増幅され増幅信号53(S、
)となる。増幅信号S、(S4)はそれぞれ第2(a)
図または第2(b)図に示すように、通常はパルス光に
対応する信号Aに、PSDの暗電流、外乱光などのノイ
ズに対応する信号Bが重畳されている。上記信号Bはパ
ルス光が入射している時間Cにおける強度と入射してい
ない時間りにおける強度との差をとることによって除去
できる。差動増幅回路13 (14)により、増幅信号
S、(S、)からノイズに対応する信号が除去された差
動増幅信号55(S6)が得らノする。これらを第2(
c)図または第2(d)図に示す。同期信号発生回路2
1による同期信号52o(S2.)を、時間T3、T2
およびT3にピークホールド回路15 (16)に送り
、差動増幅信号$5(S6)を時間T1、T2およびT
3にサンプリングする。
幅回路11 (12)より増幅され増幅信号53(S、
)となる。増幅信号S、(S4)はそれぞれ第2(a)
図または第2(b)図に示すように、通常はパルス光に
対応する信号Aに、PSDの暗電流、外乱光などのノイ
ズに対応する信号Bが重畳されている。上記信号Bはパ
ルス光が入射している時間Cにおける強度と入射してい
ない時間りにおける強度との差をとることによって除去
できる。差動増幅回路13 (14)により、増幅信号
S、(S、)からノイズに対応する信号が除去された差
動増幅信号55(S6)が得らノする。これらを第2(
c)図または第2(d)図に示す。同期信号発生回路2
1による同期信号52o(S2.)を、時間T3、T2
およびT3にピークホールド回路15 (16)に送り
、差動増幅信号$5(S6)を時間T1、T2およびT
3にサンプリングする。
ピークホールド回路15 (16)によって、パルス信
号であろ差動増幅信号55(S6)をそれぞれ第2(e
)図に示すピークホールド信号S7、および第2(f)
図に示すピークホールド信号S6にする。ピークホール
ド信号S7およびS8を加算回路17または減算回路1
8により、それぞれ加算信号S8または減算信号SIQ
に変換する。
号であろ差動増幅信号55(S6)をそれぞれ第2(e
)図に示すピークホールド信号S7、および第2(f)
図に示すピークホールド信号S6にする。ピークホール
ド信号S7およびS8を加算回路17または減算回路1
8により、それぞれ加算信号S8または減算信号SIQ
に変換する。
ここで、PSDの各出力用電極と受光部の中心との間の
距離をL1収束光L5のPSDへの入射位置から受光部
の中心までの距離をχとし、PSDから発生する光電流
を1゜、信号処理回路の増幅倍率をαとすると、上記加
算信号S9および減算信号310は次式で表される。
距離をL1収束光L5のPSDへの入射位置から受光部
の中心までの距離をχとし、PSDから発生する光電流
を1゜、信号処理回路の増幅倍率をαとすると、上記加
算信号S9および減算信号310は次式で表される。
S9−α1゜
5IQ−α to’ χ/L
これらの式より、S、、 S、。とχとの関係は次式S
ho/ Se= χ/ L で表される。従って、割算回路19により得られた検出
信号S++によってPSDへの入射位置を検出すること
ができる。回折格子により回折した光の回折角度は光の
波長によって決まることから、PSDへの収束光L5の
入射位置を検出することによって検出光L1の波長を求
めることができる。
ho/ Se= χ/ L で表される。従って、割算回路19により得られた検出
信号S++によってPSDへの入射位置を検出すること
ができる。回折格子により回折した光の回折角度は光の
波長によって決まることから、PSDへの収束光L5の
入射位置を検出することによって検出光L1の波長を求
めることができる。
PSDの出力信号S、(S2)から得られた検出信号S
、を比較回路22において、予め記憶されている波長と
検出信号との対応データに基づきROM20が示す比較
信号S+zと比較することによって検出光L1の波長を
示す信号S13を求める。
、を比較回路22において、予め記憶されている波長と
検出信号との対応データに基づきROM20が示す比較
信号S+zと比較することによって検出光L1の波長を
示す信号S13を求める。
上記ピークホールド回路の次に、AD変換器を設けて、
加算処理、減算処理および割算処理をディジタル処理す
ることにより、測定誤差を小さくすることができる。
加算処理、減算処理および割算処理をディジタル処理す
ることにより、測定誤差を小さくすることができる。
差動増幅信号55(S11)をサンプリングするfこめ
の同期信号S、。(S7.)としてイよ、光波長検出器
の内部にまたは外部にクロック信号発生源を設け、これ
より発生するクロック信号を用いればよい。
の同期信号S、。(S7.)としてイよ、光波長検出器
の内部にまたは外部にクロック信号発生源を設け、これ
より発生するクロック信号を用いればよい。
実施例2
本発明の光波長検出器の一例の部分構成図を第3図に示
す。この光波長検出器における光学系および信号処理回
路は実施例1の光波長検出器におけると同様である。照
明用光源として、50KHzでパルス変調した光を出射
するL E D 31を用いた。
す。この光波長検出器における光学系および信号処理回
路は実施例1の光波長検出器におけると同様である。照
明用光源として、50KHzでパルス変調した光を出射
するL E D 31を用いた。
L E D 31からの光L8は測定される物体32に
より反射して、その一部の光L7がスリット2から入射
する。この場合、物体の反射率スペクトルとLEDの発
光強度スペクトルとの積スペクトルがPSD6で検出さ
れる。LEDの発光強度スペクトルは一定であることか
ら、物体の反射率スペクトルが異なる場合は、PSD6
による検出信号S11に差が生しる。従って、LEDの
発光強度スペクトルに応じて、反射光のピーク波長と検
出信号との対応データをROM20に予め記憶させてお
くことにより、実施例1の光波長検出器におけると同様
にして、比較回路において検出信号Sllを比較信号S
12と比較することによって検出光Lイのピーク波長を
〒 正確に測定することかできろ。また、基準波長をROM
20に予め記憶させ、基準波長に対応した比較信号SL
2と検出信号311とを比較ずろことによって、基準波
長と反射光のピーク波長とのすね、の有無を識別するこ
とができる。
より反射して、その一部の光L7がスリット2から入射
する。この場合、物体の反射率スペクトルとLEDの発
光強度スペクトルとの積スペクトルがPSD6で検出さ
れる。LEDの発光強度スペクトルは一定であることか
ら、物体の反射率スペクトルが異なる場合は、PSD6
による検出信号S11に差が生しる。従って、LEDの
発光強度スペクトルに応じて、反射光のピーク波長と検
出信号との対応データをROM20に予め記憶させてお
くことにより、実施例1の光波長検出器におけると同様
にして、比較回路において検出信号Sllを比較信号S
12と比較することによって検出光Lイのピーク波長を
〒 正確に測定することかできろ。また、基準波長をROM
20に予め記憶させ、基準波長に対応した比較信号SL
2と検出信号311とを比較ずろことによって、基準波
長と反射光のピーク波長とのすね、の有無を識別するこ
とができる。
同期信号発生回路としては、LED3]の駆動回路33
を用いることかできる。
を用いることかできる。
物体32を透過し1こ光を上記光波長検出器に入射する
場合には、物体からの透過光のピーク波長を求めること
ができる。
場合には、物体からの透過光のピーク波長を求めること
ができる。
また、検出光が単一周波数で交流変調されている場合は
、上記の光波長検出器における信号処理回路で、交流変
調された光に対応する信号のみか取り出される。
、上記の光波長検出器における信号処理回路で、交流変
調された光に対応する信号のみか取り出される。
光源光または物体からの反射光かパルス変調されている
場合は、第2(c)図および第2(d)図に示したT、
ないしT3のように、差動増幅信号55(se)が該光
源光または反射光に対応して高い強度になる時点におい
て、同期信号S20 (S2.)をピークホールド回路
に入力すればよい。光源光または物体からの反射光か単
一パルスである場合ら同様に、差動増幅信号55(se
)か該光源光または反射光に対応して高い強度になる時
点において、同期信号S、。(S2.)をピークホール
ド回路に入力ずれはよい。また光源光または物体からの
反射光か交流変調されている場合は、第4図に示したT
4ないしT6のように、差動増幅信号55(se)の強
度が最大になる時点において、同期信号S、。(S2.
)をピークホールド回路に入力すればよい。
場合は、第2(c)図および第2(d)図に示したT、
ないしT3のように、差動増幅信号55(se)が該光
源光または反射光に対応して高い強度になる時点におい
て、同期信号S20 (S2.)をピークホールド回路
に入力すればよい。光源光または物体からの反射光か単
一パルスである場合ら同様に、差動増幅信号55(se
)か該光源光または反射光に対応して高い強度になる時
点において、同期信号S、。(S2.)をピークホール
ド回路に入力ずれはよい。また光源光または物体からの
反射光か交流変調されている場合は、第4図に示したT
4ないしT6のように、差動増幅信号55(se)の強
度が最大になる時点において、同期信号S、。(S2.
)をピークホールド回路に入力すればよい。
実施例3
ピッチか055μmである回折格子を備えた、実施例1
の光波長検出器を用いて、発振波長が670nmである
半導体レーザのピーク波長を測定した。半導体レーザ光
を、パルス変調(パルス幅、lμsec、繰り返し周波
数100μ5ec) ’L、て測淀すると、該半導体レ
ーザのピーク波長は670.1nmであった。
の光波長検出器を用いて、発振波長が670nmである
半導体レーザのピーク波長を測定した。半導体レーザ光
を、パルス変調(パルス幅、lμsec、繰り返し周波
数100μ5ec) ’L、て測淀すると、該半導体レ
ーザのピーク波長は670.1nmであった。
測定に要した時間は1m5ecであった。
[発明の効果]
本発明によれば、光源光または物体からの反射+1
光がパルス変調または交流変調されている場合でも、そ
の光の波長を高い分解能て測定することかできる光波長
検出器か提供され、また高分解能で光波長を検出する方
法か提供されろ。
の光の波長を高い分解能て測定することかできる光波長
検出器か提供され、また高分解能で光波長を検出する方
法か提供されろ。
第1図は実施例1の光波長検出器の概略構成図、第2(
a)図ないし第2(g)図はそれぞれ実施例1の光波長
検出器における信号を表す波形図、第3図は実施例2の
光波長検出器の部分構成図、第4図はサンプリング信号
を説明するための波形図である。 4・・・回折格子、 5・・・レンズ、6・・・PS
D、 21 ・・・同期信号発生回路。 特許出願人 株式会社 り ラ し
a)図ないし第2(g)図はそれぞれ実施例1の光波長
検出器における信号を表す波形図、第3図は実施例2の
光波長検出器の部分構成図、第4図はサンプリング信号
を説明するための波形図である。 4・・・回折格子、 5・・・レンズ、6・・・PS
D、 21 ・・・同期信号発生回路。 特許出願人 株式会社 り ラ し
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、検出光が入射する回折格子と、回折格子によつて回
折された光を収束するレンズと、回折光の収束面上に配
置され、レンズにより得られる収束光の位置を検出する
半導体装置検出素子と、半導体装置検出素子による出力
信号にサンプリング信号を与える同期信号発生回路と、
出力信号によつて上記検出光の波長に対応した検出信号
を得る信号処理回路とを備えることを特徴とする光波長
検出器。 2、パルス変調または交流変調した光を、検出光を出射
する物体に対して照射する光源を備えることを特徴とす
る請求項1記載の光波長検出器。 3、検出光を回折格子に入射し、回折格子によって回折
された光をレンズで収束させ、回折光の収束面上に配置
した半導体装置検出素子によって回折光の収束位置を検
出し、半導体装置検出素子による出力信号にサンプリン
グ信号を与えた後、信号処理することによつて、上記検
出光の波長に対応した検出信号を得ることを特徴とする
光波長の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7588189A JPH02253126A (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 光波長検出器および光波長の検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7588189A JPH02253126A (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 光波長検出器および光波長の検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02253126A true JPH02253126A (ja) | 1990-10-11 |
Family
ID=13589069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7588189A Pending JPH02253126A (ja) | 1989-03-27 | 1989-03-27 | 光波長検出器および光波長の検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02253126A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04113037U (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-01 | 株式会社アドバンテスト | 分光分析装置 |
| WO2009128338A1 (ja) * | 2008-04-15 | 2009-10-22 | 株式会社トプコン | 測光装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6131931A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | Ricoh Co Ltd | 半導体レ−ザの発振波長測定方法 |
| JPS62237411A (ja) * | 1986-04-09 | 1987-10-17 | Konika Corp | 自動合焦装置 |
-
1989
- 1989-03-27 JP JP7588189A patent/JPH02253126A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6131931A (ja) * | 1984-07-25 | 1986-02-14 | Ricoh Co Ltd | 半導体レ−ザの発振波長測定方法 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH04113037U (ja) * | 1991-03-20 | 1992-10-01 | 株式会社アドバンテスト | 分光分析装置 |
| WO2009128338A1 (ja) * | 2008-04-15 | 2009-10-22 | 株式会社トプコン | 測光装置 |
| JP5378359B2 (ja) * | 2008-04-15 | 2013-12-25 | 株式会社トプコン | 測光装置 |
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