光测量装置、光测量方法、滤波构件以及生产滤波构件的方法
【专利摘要】本发明的目的在于提供能够维持使色素分散而成的光学滤波器的最初的滤波功能的光测量装置等。本发明的光测量装置是具有对来自测量对象的特定波长的光即测量对象光的光强度进行测量的测量部的光测量装置，其包括：具有色素的光学滤波部；色素扩散抑制部，其对来自所述光学滤波部的所述色素的扩散进行抑制，所述光学滤波部构成来自所述测量对象的所述测量对象光到达所述测量部为止所通过的光路的一部分。
【专利说明】光测量装置、光测量方法、滤波构件以及生产滤波构件的方 法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及光测量装置、光测量方法、滤波构件以及生产滤波构件的方法，尤其涉 及具有对来自测量对象的特定波长的光即测量对象光的光强度进行测量的测量部的光测 量装置等。
【背景技术】
[0002] 在光电领域中，有机光功能材料被用于各种各样的用途。例如使有机光功能材料 分散于树脂等高分子物质而成的光学材料被用于激光介质、光学滤波器、光学器件等。
[0003] 在专利文献1中提出了使聚二甲基聚硅氧烷（以下也称为PDMS)含有例如甲撑吡 咯系色素而成的固体色素激光介质。PDMS等聚聚硅氧烷树脂自身具有耐光劣化特性，对大 范围的波长区域的光的透过性良好，而且不具有光学能动性，因此作为使有机光功能材料 分散的介质是有用的。
[0004] 另外，在专利文献2中，在具有供试样注入和排出的流路（微型通道）的微型芯片 中设置了激发光源、检测器而得到的微型流体装置中，设置有仅选择性地使所需波长透过 的光学滤波区域。该光学滤波区域是使例如属于苏丹色素系（Sudandyefamily)的色素 分散于PDMS而成的区域。
[0005] 之前
【发明者】们提出了能够满足生命科学领域中的床边检查（P0CT)要求的光诱导 荧光测量装置。本测量装置是在需要分析的现场进行检查的时间较短且能够进行高精度 评价分析的小型且可携带的装置，作为测量法，利用例如激光诱导荧光法（LaserInduced Fluorescence:LIF) 〇
[0006]LIF是如下方法：照射利用作为要计测的对象的原子、分子的共振跃迁而将与激 发能级一致的（对波长进行了调谐的）激光来将上述计测对象（原子、分子）激发，对由此 引起的发光（荧光）进行测量。根据荧光的强度来对测量对象的浓度进行计算，根据荧光 的光谱分布来对测量对象的温度进行计算。
[0007] 在图10中示出了
【发明者】们所提出的光诱导荧光测量装置101的结构例子。如专 利文献3所记载那样，光诱导荧光测量装置101包括激光光源等固体光源103、用于保持被 测量试样的试样盒105、由透镜和光学滤波器等构成的荧光收集光学系统107、光电子倍增 管等荧光测量器109。此外，专利文献3在本申请提出申请时未公开。
[0008] 试样盒105对于包含来自固体光源103的激发光、从试样发出的荧光的光是透明 的，其被设置于激光光束照射空间110。固体光源103、试样盒105、由透镜及光学滤波器构 成的荧光收集光学系统107、荧光测量器109被埋设于对于上述包含激发光、荧光的光是透 明的PDMS等树脂111中。并且，在用于对荧光收集光学系统107的荧光进行传导的光路的 至少一部分中填充有透明的PDMS等树脂113。
[0009] 具体而言，试样盒105对于包含来自固体光源103的激发光、从试样发出的突光 的光是透明的，固体光源103、试样盒105、由透镜及光学滤波器构成的突光收集光学系统 107、荧光测量器109被埋设于相对于包含上述激发光、荧光的光是透明的PDMS等树脂111 中。并且，在对荧光收集光学系统107的荧光进行传导的光路的至少一部分中也填充有透 明的PDMS等树脂113。即，利用上述透明树脂将试样盒、荧光收集光学系统、荧光测量器一 体化地保持。
[0010] 将各构成元件一体化地保持的透明树脂结构被基本上同样地含有颜料的树脂111 所包围，该颜料具有对激发光、向试样盒照射激发光时产生的自荧光以及在激发光在树脂 内行进时从树脂产生的拉曼光进行吸收的波长特性。
[0011] 在该含有颜料的树脂111中根据需要埋设有向固体光源103和荧光测量器109供 给电力的电源114。即，该含有颜料的树脂111构成用于保持试样盒105、荧光测量器109 以及荧光收集光学系统107等的箱体。
[0012] 这样，构成光诱导荧光测量装置101的各结构体被埋设于树脂111内，因此即使对 光诱导荧光测量装置101施加振动、冲击，光学元件等的位置也难以发生变动，结果荧光收 集光学系统107的对准偏移被抑制。另外，树脂111和光学元件的密合性良好，在两者的接 触部分存在空气时会产生的不期望的光的反射、散射也几乎不会产生。
[0013] 即，对于来自外部的冲击是稳定的，而且也不需要保持光学元件的保持架，因此光 诱导荧光测量装置101是小型且可携带的。
[0014] 另外，以包围上述箱体的方式构成的树脂111基本上同样地含有颜料，该颜料具 有对激发光、向试样盒照射激发光时产生的自荧光以及在激发光在树脂内行进时从树脂产 生的拉曼光进行吸收的波长特性，因此激发光、作为测量光的荧光不会发射到装置外部，来 自外部的光也不会进入到荧光收集光学系统107等的内部。因而，能够进行高精度的测量。
[0015] 另外，如果含有颜料的树脂111与埋设有固体光源103、试样盒105、荧光收集光学 系统107等的透明树脂113是相同的材质，则两者的折射率相同，因此在两者的界面不产生 折射率边界，在两个树脂接触的界面中光的反射、散射被抑制。另外，当激发光及其反射光 和散射光等杂散光一旦入射到含有颜料的树脂111中，就会被吸收，杂散光的复杂多重反 射几乎不会产生。由此，荧光收集光学系统不需要应对复杂的杂散光的多重反射，从而被简 便化，结果光诱导荧光测量装置101得以小型化。
[0016] 现有技术文献
[0017] 专利文献
[0018] 专利文献1 :国际公开第2012/133920号公报
[0019] 专利文献2 :日本特表2009-516262号公报
[0020] 专利文献3 :日本特愿2012 - 171825号
【发明内容】
[0021] 本发明所要解决的问题
[0022] 在光诱导测量装置（LIF测量装置）101中，荧光收集光学系统107由多枚聚光透 镜115及117、多枚光学滤波器119、121、123、125及127构成。作为多片光学滤波器119、 121、123、125及127,例如使用对从固体光源射出的激发光的波长的光进行反射的陷波滤 波器和对从试样发出的荧光以外的光进行吸收的有色玻璃滤波器。
[0023] 在此，使PDMS等聚硅氧烷树脂中含有对从试样发出的荧光以外的光进行吸收的 色素而形成的光学滤波器成为具有与上述有色玻璃滤波器同等的光学性能的有机光功能 材料。聚硅氧烷树脂的成型是比较容易的，形状的自由度也高，因此能够容易地获得与荧光 收集光学系统107的光路形状相对应的形状的有机光功能材料。
[0024] 另一方面，在将这样的光学滤波器用于上述光诱导测量装置101的情况下，产生 以下这样的不良情况。
[0025] 如专利文献1所记载那样，在采用PDMS作为添加色素并使该色素分散在内部的固 体介质即聚硅氧烷树脂的情况下，PDMS具有纳米多孔结构，因此PDMS中的色素具有在上述 纳米多孔结构内移动这样的特性。在由含有色素的PDMS等树脂构成的光学滤波器被配置 在大气中的情况下，在该光学滤波器的表面与空气接触的界面，上述色素不会通过该界面 而放射到空气中。上述色素仅在作为固体介质的光学滤波器内部移动。
[0026] 不过，如果这样的光学滤波器如光诱导测量装置101那样被埋设于PDMS等树脂 111中，则该光学滤波器的外表面与PDMS等树脂111密合。在用于埋设光学滤波器的树脂 111为PDMS的情况下，该树脂也当然具有纳米多孔结构。由此，根据情况的不同，也有可能 分散于光学滤波器内部的色素通过光学滤波器和用于埋设光学滤波器的PDMS树脂之间的 界面而渗出到光学滤波器外部的树脂111的内部。
[0027] 用于埋设光学滤波器的PDMS树脂的体积大于作为固体介质的光学滤波器的体 积，因此一旦色素向用于埋设光学滤波器的PDMS树脂移动，则色素再次从上述PDMS再次侵 入光学滤波器的概率就降低。由此，分散在光学滤波器内的色素逐渐向外部移动，该光学滤 波器难以发挥期望的功能。
[0028] 在光诱导测量装置101中，将内置有供荧光通过的光路的箱体包围的树脂111含 有颜料（而不是含有色素（染料））作为对激发光、向试样盒照射激发光时产生的自荧光等 进行吸收的材料，其原因在于，无论树脂的种类如何，颜料在树脂111内均不会移动从而稳 定地存在。由此，颜料也不会从构成具有供荧光通过的光路的箱体的树脂与含有颜料的树 脂之间的界面移动，两个树脂的界面也不会变得模糊不清。
[0029] 不过，在使PDMS等树脂含有颜料的情况下，颜料的粒径大，入射光被散射，因此难 以使PDMS等树脂中含有颜料来构成具有与有色玻璃滤波器同等的光学性能的光学滤波 器。因此，难以将由在上述构成的光诱导测量装置101中含有颜料的树脂构成的结构体作 为光学滤波器来使用。
[0030] 本发明是鉴于以上那样的情况而完成的，目的在于提供一种能够维持使色素分散 而成的光学滤波器的最初的滤波功能的光测量装置等。
[0031] 解决问题的手段
[0032] 本发明的第1方案是一种光测量装置，其是具有对来自测量对象的特定波长的光 即测量对象光的光强度进行测量的测量部的光测量装置，其包括：具有色素的光学滤波部； 和色素扩散抑制部，其对来自所述光学滤波部的所述色素的扩散进行抑制，其中，所述光学 滤波部构成来自所述测量对象的所述测量对象光到达所述测量部为止所通过的光路的一 部分。
[0033] 本发明的第2方案是根据第1方案的光测量装置，其中，在所述光学滤波部和所述 色素扩散抑制部之间还具有对波长与所述测量对象光的波长不同的光进行吸收的光吸收 部。
[0034] 本发明的第3方案是根据第2方案的光测量装置，其中，所述光吸收部由与所述光 学滤波部相同的原材料构成，含有与所述色素不同的第2色素。
[0035] 本发明的第4方案是根据第1?第3中任一项的方案的光测量装置，其中，在所述 光路上还具有对所述测量对象光的波长以外的波长的光进行吸收或者反射的第2滤波部， 所述光学滤波部构成位于所述第2滤波部和所述测量部之间的光路的一部分。
[0036] 本发明的第5方案是根据第4方案的光测量装置，其中，在所述光路上还具有使来 自所述测量对象的光成为平行光的第1透镜和使平行光聚光的第2透镜，所述第2滤波部 在特定波长的光以入射角〇°入射时对该光的通过进行最有效地遮挡，所述第1透镜存在 于所述光路的所述测量对象和所述第2滤波部之间的部分，所述第2透镜存在于所述光路 的所述第2滤波部和所述测量部之间的部分。
[0037] 本发明的第6方案是根据第5方案的光测量装置，其还具有用于将所述光路、所述 第1透镜、所述第2滤波部、所述第2透镜、所述光学滤波部以及所述色素扩散抑制部包含 在内的箱体，所述第1透镜以及所述第2透镜由空气层形成，所述光路、所述光学滤波部以 及所述箱体以树脂为原材料。
[0038] 本发明的第7方案是根据第6方案的光测量装置，其中，所述光路、所述光学滤波 部以及所述箱体以相同的树脂为原材料，在所述光学滤波部和所述箱体之间设置有所述色 素扩散抑制部。
[0039] 本发明的第8方案是一种光测量方法，其是对来自测量对象的光的光强度进行测 量的光测量方法，其中，对透过了具有对色素向外部扩散进行抑制的色素扩散抑制部的光 学滤波器的光进行测量。
[0040] 本发明的第9方案是一种滤波构件，其是具有使色素分散而成的色素分散部的滤 波构件，所述色素分散部至少透过特定的光的波长，还具有色素扩散抑制构件，该色素扩散 抑制构件与所述色素分散部相邻，并对来自所述色素分散部的所述色素的扩散进行抑制。
[0041] 本发明的第10的方案是一种生产滤波构件的方法，其是生产具有使色素分散而 成的色素分散部的滤波构件的方法，其包括如下步骤：向含有对来自所述色素分散部的所 述色素的扩散进行抑制的色素扩散抑制构件的容器中注入液状树脂的步骤；使所述液状树 脂固化的步骤；和将含有固化后的所述树脂的所述容器浸渍于含有所述色素的色素溶液中 而使所述色素向固化后的所述树脂中扩散来形成所述色素分散部的步骤。
[0042] 本发明的第11方案是一种生产滤波构件的方法，其是生产具有使色素分散而成 的色素分散部的滤波构件的方法，其包括如下步骤：向含有对来自所述色素分散部的所述 色素的扩散进行抑制的色素扩散抑制构件的容器中注入液状树脂的步骤；将含有所述液状 树脂的所述容器浸渍于含有所述色素的色素溶液中而使所述色素向所述液状树脂中扩散 的步骤；和使所述液状树脂固化而形成所述色素分散部的步骤。
[0043] 发明效果
[0044] 根据本发明的各方案，色素扩散抑制部对光学滤波部内的色素向外部扩散进行抑 制。因此，能够提供能够维持光学滤波部的最初的滤波功能的光测量装置等。
[0045]如上述那样，当鉴于抑制光的反射、散射是优选的时，则在设置作为不同种类材料 的色素扩散抑制部方面存在受阻的原因。本发明的各方案的特征在于如下的技术构思：基 于色素从具有色素的光学滤波部向箱体扩散会成为问题的这一课题认识来设置色素扩散 抑制部。
[0046] 另外，根据本发明的第2方案，能够在确保测量对象光的光路的同时抑制光学滤 波部的反射和散射。
[0047] 并且，根据本发明的第3方案，光吸收部和光学滤波部是采用相同的原材料，因此 两者的折射率相同，抑制边界面上的反射和散射的产生变得更容易。
[0048] 另外，根据本发明的第4方案，仅有透过了第2滤波部的光到达光学滤波部。因此， 将光学滤波部内的由色素导致的荧光产生抑制在最小限度，抑制测量的干扰变得容易。
[0049] 而且，根据本发明的第4方案，不会产生向光学滤波部的色素照射强度较大的激 发光等大的负担，测量部对待测量的波长的光进行测量变得容易。
[0050] 并且，根据本发明的第5方案，实现使第2滤波部有效地发挥功能的光路变得容 易。
[0051] 并且，根据本发明的第6方案，树脂成为光测量装置的主要构成材料。因此，提供 易于进行成型加工且轻量的光测量装置变得容易。
[0052] 并且，根据本发明的第7方案，实现在抑制光自箱体向光路反射和散射以及产生 杂散光的同时维持最初的滤波功能的光学滤波部变得容易。
[0053] 并且，根据本发明的第10以及第11方案，生产兼具具有滤波功能的色素分散部和 具有色素扩散防止功能的色素扩散抑制构件的滤波构件变得容易。
【专利附图】
【附图说明】
[0054] 图1是本实施方式的结构体1的剖视图。
[0055] 图2是示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体1的制造方法的例子 的图。
[0056] 图3是接着图2示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方法 的例子的图。
[0057] 图4是接着图3示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方法 的例子的图。
[0058] 图5是示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方法的其他 例子的图。
[0059] 图6是接着图5示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方法 的其他例子的图。
[0060] 图7是示出了基于计算结果得到的吸收截面积的分光特性的图。
[0061] 图8是示出了采用各色素制作成的光学滤波器的荧光特性的图。
[0062] 图9是示出了具有本发明的由含有色素的聚硅氧烷树脂构成的结构体作为光学 滤波器的光诱导荧光测量装置（LIF测量装置）的例子的图。
[0063]图10是
【发明者】们提出的光诱导荧光测量装置的例子，是在本申请提出申请时未 公开的装置的例子。
[0064]图11是本实施方式的结构体2的剖视图。
[0065]图12是示出了光学滤波器51内的激发光等的消光情形的光学滤波器51的剖视 图和侧视图。
[0066]图13是示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体2的制造方法的例 子的图。
[0067] 图14是接着图13示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方 法的例子的图。
[0068] 图15是接着图14示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方 法的例子的图。
[0069] 图16是接着图15示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方 法的例子的图。
[0070] 图17是接着图16示出了本发明的由含有色素的聚硅氧烷构成的结构体的制造方 法的例子的图。
[0071]符号说明
[0072] 1结构体、2结构体、3含有色素的聚硅氧烷树脂、5色素扩散抑制构件、11液状 聚硅氧烷树脂、13固化后的聚硅氧烷树脂、17色素溶液、21含有色素的聚硅氧烷树脂、 23结构体、31色素扩散抑制构件、33色素溶液、39液状聚硅氧烷树脂、41混合液、47含 有色素的聚娃氧烧树脂、51光学滤波器、53光诱导突光测量器、55固体光源、63箱体、65 第1聚硅氧烷树脂、67第1空气室、69第2聚硅氧烷树脂、71陷波滤波器、73第3聚硅氧 烷树脂、75第2空气室、77色素扩散抑制构件、79含有色素的聚硅氧烷树脂、201型材、 207液状聚硅氧烷树脂、209聚硅氧烷树脂、211结构体、213色素溶液、215固化后的含 有色素的聚娃氧烧树脂、217结构体、223色素扩散抑制构件、227含有第2色素的液状聚 硅氧烷树脂、229第2色素、231液状聚硅氧烷树脂、233含有第2色素的聚硅氧烷树脂、 235盖构件
【具体实施方式】
[0073] 以下，参照附图对本申请发明的实施例进行论述。此外，本申请发明的实施方式并 不限于以下的实施例。
[0074] 实施例1
[0075] 在图1中示出了本发明的具有含有色素的聚硅氧烷树脂3(本申请权利要求中的 "色素分散部"的一个例子）的结构体1(本申请权利要求中的"滤波构件"的一个例子）的 剖视图。如图1所示，本发明的结构体1在将色素（本申请权利要求中的"色素"的一个例 子）添加到例如PDMS那样的聚硅氧烷树脂中而使该聚硅氧烷树脂含有该色素而成的结构 的成型体表面的至少一部分区域上设置有色素扩散抑制构件5(本申请权利要求中的"色 素扩散抑制部"以及"色素扩散抑制构件"的一个例子）。图1示出了上述成型体表面全部 被色素扩散抑制构件5覆盖的例子。作为色素扩散抑制构件5,其由如下的材质构成：高密 度且对于所期望的光的透过性高、并且在材质的内部色素的移动小到几乎可以被忽略的程 度或者完全不移动。
[0076] 具体而言，使用聚甲基丙烯酸甲酯树脂（Polymethylmethacrylate:PMMA)等 丙烯酸树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯（Polyethyleneterephthalate:PET)、聚碳酸酯 (Polycarbonate)、无机玻璃等。尤其是如果要完全地防止色素的移动，则优选使用无机玻 璃作为色素扩散抑制构件5。
[0077] 此外，色素扩散抑制构件5的材质也可以为金属。不过，在将结构体1作为滤波构 件来使用的情况下，入射到与含有色素的形成体表面接触的色素扩散抑制构件5的表面的 光被该表面反射和散射。因此，也有可能光向不期望的方向行进，因此在将结构体1作为滤 波构件来使用的情况下，并不优选色素扩散抑制构件5的材质为金属。
[0078] 在使结构体1埋设于由PDMS等聚硅氧烷树脂构成的成型体中的情况下，至少在使 结构体1与上述那样所埋设的聚硅氧烷树脂接触的区域设置有色素扩散抑制构件5,从而 被包含在结构体1的内部的色素虽然在该内部移动，但几乎不会进入到色素扩散抑制构件 5中。结构体1与由结构体1所埋设的聚硅氧烷树脂构成的成型体之间的界面成为色素扩 散抑制构件5与聚硅氧烷树脂之间的界面，因此被包含在结构体1内部的色素不会从上述 界面向结构体1外部的由聚硅氧烷树脂构成的成型体渗出。
[0079] 由此，在将结构体1作为光学滤波器来使用的情况下，分散在该光学滤波器内的 色素也不会逐渐向外部移动，作为光学滤波器的规定的功能得以被维持。
[0080] 在结构体1中含有对规定的光进行吸收的色素来形成光学滤波器的情况下，该光 学滤波器成为具有与有色玻璃滤波器同等的光学性能的有机光功能材料。如上所述，聚硅 氧烷树脂3的成型比较容易且形状的自由度也高，因此能够容易地获得与光学系统的光路 形状相对应的形状的有机光功能材料。
[0081] 结构体1的制诰方法（1)
[0082] 以下说明结构体1的制造方法的例子。作为例子示出了由结构体1形成光学滤波 器的情况。
[0083] 如图2 (a)所示，首先，制作色素扩散抑制构件5。色素扩散抑制构件5例如由无机 玻璃构成，外形被成型为例如与所设置的光路形状相对应的形状。该色素扩散抑制构件5 在内部设置有空穴7,还设置有在空间上与空穴7连续的开口 9。如后文所示，在空穴7内 配置有含有色素的PDMS等聚硅氧烷树脂。
[0084] 接下来，如图2(b)所示，将液状聚硅氧烷树脂11(本申请权利要求中的"液状树 月旨"的一个例子）从色素扩散抑制构件5的开口 9流入，并且适当添加与所使用的聚硅氧烷 树脂11的特性相应的聚合引发剂、固化剂、交联剂等添加剂，用添加有添加剂的液状聚硅 氧烷树脂11充满空穴7。
[0085] 然后，如图3(c)所示，使投入到色素扩散抑制构件5的空穴7中的液状聚硅氧烷 树脂11固化。聚硅氧烷树脂11的固化是通过根据所使用的聚硅氧烷树脂11而在室温下 放置恒定时间或者加热恒定时间来进行。在所使用的聚硅氧烷树脂11为光固化性树脂的 情况下，通过照射固化用的光来进行固化。图3(c)示出了将液状聚硅氧烷树脂11加热来 使其固化的例子。
[0086] 之后，如图3 (d)所示，聚硅氧烷树脂11在空穴7内部固化，将色素扩散抑制构件5 和聚硅氧烷树脂13 -体化而成的结构体15浸渍到色素溶液17 (本申请权利要求中的"色 素溶液"的一个例子）中。色素溶液17是例如将染料溶于乙醇等有机溶剂而获得的。 [0087]然后，如图4(e)所示，使用恒温槽19(加热槽）等将浸渍到色素溶液17中的结构 体15加热恒定时间，使色素从开口 9向聚硅氧烷树脂13的内部扩散。
[0088]接着，如图4(f)所示，从恒温槽19等将具有含有色素的聚硅氧烷树脂21的结构 体23与色素溶液17 -起取出，在将结构体23从色素溶液17取出之后，将结构体23在室 温下放置规定时间。
[0089] 经由以上的工序，完成本发明的结构体23。
[0090] 此外，在图4 (f)所示的状态下，含有色素的聚硅氧烷树脂21在色素扩散抑制构件 5的开口 9处露出。在该露出部分也需要由色素扩散抑制构件5覆盖的情况下，如图4(g) 所示，将由与色素扩散抑制构件5相同或同等的材料构成的盖构件25接合于开口 9上。接 合例如是通过熔接来进行的。
[0091] 结构体1的制诰方法（2)
[0092] 在上述结构体1的制造方法中，向色素扩散抑制构件5内部导入液状聚硅氧烷树 脂11并使聚硅氧烷树脂11固化，之后使色素向固化后的聚硅氧烷树脂13中扩散。不过， 本发明的结构体1的制造方法并不限于此，例如，也可以向色素扩散抑制构件5内部导入预 先分散有色素的液状聚硅氧烷树脂并使该聚硅氧烷树脂固化。
[0093] 以下，说明其制造方法。
[0094] 如图5(a)所示，首先，制作色素扩散抑制构件31。色素扩散抑制构件31例如由 无机玻璃构成，外形被成型为例如与所设置的光路形状相对应的形状。该色素扩散抑制构 件31在内部设置有空穴，还设置有在空间上与该空穴连续的开口。如后文所示，在上述空 穴内配置有含有色素的PDMS等聚硅氧烷树脂。
[0095] 接下来，如图5(b)所示，准备色素溶液33。
[0096] 色素溶液33是通过使染料（色素）37溶于挥发性溶剂（例如，乙醇、甲苯等）中 或者使染料（色素）37溶于硅油等溶剂35中来获得的。
[0097] 接着，如图5 (c)所示，使液状聚硅氧烷树脂39与在图5 (b)中准备的色素溶液33 混合，制作色素溶液33与液状聚硅氧烷树脂39的混合液41。
[0098] 此外，根据所使用的液状聚硅氧烷树脂39的特性来适当添加聚合引发剂、固化 齐U、交联剂等添加剂。
[0099] 其中，在制作色素溶液33时，在使用了挥发性溶剂的情况下，在制成了混合液41 之后，使混合液41中的挥发性溶剂蒸发来去除。为了促进去除也可以对混合液41进行加 热，但有可能使色素劣化，因此优选在室温下且在减压条件下使溶剂蒸发。此外，用于去除 的时间可以被适当设定。
[0100] 接下来，如图6(d)所示，混合液41从色素扩散抑制构件31的开口流入，用混合液 41充满色素扩散抑制构件31的空穴。
[0101] 然后，如图6(e)所示，使投入到色素扩散抑制构件31的空穴的混合液41固化。聚 硅氧烷树脂39的固化是通过根据所使用的聚硅氧烷树脂39而在室温下放置恒定时间或者 加热恒定时间来进行。在所使用的聚硅氧烷树脂39为光固化性树脂的情况下，通过照射固 化用的光来进行固化。图6(e)示出了对混合液中的聚硅氧烷树脂39加热而使其固化的例 子。
[0102] 经由以上的工序，制成了本发明的结构体。
[0103] 此外，在图6(e)所示的状态下，含有色素的聚硅氧烷树脂47在色素扩散抑制构件 31的开口处露出。在该露出部分也需要由色素扩散抑制构件31覆盖的情况下，如图6(f) 所示，将由与色素扩散抑制构件31相同或同等的材料构成的盖构件43接合于色素扩散抑 制构件31的开口部。接合例如通过熔接来进行。
[0104] 在上述制造方法中，制造方法（1)是：使导入到色素扩散抑制构件5的空穴7内的 聚硅氧烷树脂11固化后，使色素向聚硅氧烷树脂13中扩散；制造方法（2)是：在预先将液 状聚硅氧烷树脂39和色素溶液33混合而制作成混合液41之后，向色素扩散抑制构件31 的空穴内导入混合液41而使其固化。采用这两种方法中的任一个方法均能够制造结构体 1〇
[0105] 不过，根据
【发明者】们的实验结果可知，根据所使用的色素不同，优选制造方法（1)。
[0106] 首先，使用作为液状聚硅氧烷树脂的由主剂（SM- 360 :信越化学工业公司制） 和固化剂（CAT- 360 :信越化学工业公司制）混合而成的液状PDMS以及将苏丹红I(Sudan I:1-苯基偶氮-2-萘酚）溶于甲苯而得到的色素溶液，利用上述制造方法（1)和制造方法 (2)分别制造了结构体1。
[0107] 在采用了制造方法（2)的情况下，当经由图6(e)所示的混合液41的固化工序来 使混合液41固化时，混合液41中的色素几乎全部脱色，难以将结构体1作为光学滤波器 来使用。色素脱色的理由未必清楚，但据认为是：在混合液41固化时的交联反应时固化剂 (CAT- 360)与色素发生反应，色素就脱色了。
[0108] 另一方面，在采用制造方法（1)的情况下时，扩散到固化完毕的PDMS中的色素以 不会产生脱色等不良情况的状态分散到上述PDMS中了。
[0109] 根据以上的结果可知：由于所使用的聚硅氧烷树脂、色素的不同，优选采用制造方 法（1)来制造结构体1。
[0110] 想要对波长为600nm以下（详细而言波长为570?580nm以下）的光进行吸收的 光学滤波器，使用表1所示的色素制作成结构体1。使用将由各色素和以甲苯为溶剂而得到 的浓度为〇.lmg/ml的色素溶液、以及将主剂（SIM- 360)和固化剂（CAT- 360)混合而成 的液状PDMS，采用制造方法（1)形成了光学滤波器。此外，使用了PMMA作为色素扩散防止 构件5。
[0111] 表 1
[0112]
【权利要求】
1. 一种光测量装置，其是具有对来自测量对象的特定波长的光即测量对象光的光强度 进行测量的测量部的光测量装置，其包括：具有色素的光学滤波部；和色素扩散抑制部，其 对来自所述光学滤波部的所述色素的扩散进行抑制， 其中，所述光学滤波部构成来自所述测量对象的所述测量对象光到达所述测量部为止 所通过的光路的一部分。
2. 根据权利要求1所述的光测量装置，其中，在所述光学滤波部和所述色素扩散抑制 部之间还具有对波长与所述测量对象光的波长不同的光进行吸收的光吸收部。
3. 根据权利要求2所述的光测量装置，其中，所述光吸收部由与所述光学滤波部相同 的原材料构成，含有与所述色素不同的第2色素。
4. 根据权利要求1?3中任一项所述的光测量装置，其中，在所述光路上还具有对所述 测量对象光的波长以外的波长的光进行吸收或者反射的第2滤波部， 所述光学滤波部构成位于所述第2滤波部和所述测量部之间的光路的一部分。
5. 根据权利要求4所述的光测量装置，其中，在所述光路上还具有使来自所述测量对 象的光成为平行光的第1透镜和使平行光聚光的第2透镜， 所述第2滤波部在特定波长的光以入射角0°入射时对该光的通过进行最有效地遮 挡， 所述第1透镜存在于所述光路的所述测量对象和所述第2滤波部之间的部分， 所述第2透镜存在于所述光路的所述第2滤波部和所述测量部之间的部分。
6. 根据权利要求5所述的光测量装置，其还具有用于将所述光路、所述第1透镜、所述 第2滤波部、所述第2透镜、所述光学滤波部以及所述色素扩散抑制部包含在内的箱体， 所述第1透镜以及所述第2透镜由空气层形成， 所述光路、所述光学滤波部以及所述箱体以树脂为原材料。
7. 根据权利要求6所述的光测量装置，其中，所述光路、所述光学滤波部以及所述箱体 以相同的树脂为原材料， 在所述光学滤波部和所述箱体之间设置有所述色素扩散抑制部。
8. -种光测量方法，其是对来自测量对象的光的光强度进行测量的光测量方法，其中， 对透过了具有对色素向外部扩散进行抑制的色素扩散抑制部的光学滤波器的光进行测量。
9. 一种滤波构件，其是具有使色素分散而成的色素分散部的滤波构件， 所述色素分散部至少透过特定的光的波长， 还具有色素扩散抑制构件，该色素扩散抑制构件与所述色素分散部相邻，并对来自所 述色素分散部的所述色素的扩散进行抑制。
10. -种生产滤波构件的方法，其是生产具有使色素分散而成的色素分散部的滤波构 件的方法，其包括如下步骤： 向含有对来自所述色素分散部的所述色素的扩散进行抑制的色素扩散抑制构件的容 器中注入液状树脂的步骤； 使所述液状树脂固化的步骤；和 将含有固化后的所述树脂的所述容器浸渍于含有所述色素的色素溶液中而使所述色 素向固化后的所述树脂中扩散来形成所述色素分散部的步骤。
11. 一种生产滤波构件的方法，其是生产具有使色素分散而成的色素分散部的滤波构 件的方法，其包括如下步骤： 向含有对来自所述色素分散部的所述色素的扩散进行抑制的色素扩散抑制构件的容 器中注入液状树脂的步骤； 将含有所述液状树脂的所述容器浸渍于含有所述色素的色素溶液中而使所述色素向 所述液状树脂中扩散的步骤；和 使所述液状树脂固化而形成所述色素分散部的步骤。
【文档编号】G01N21/64GK104458680SQ201410483904
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月20日
【发明者】吉冈宏晃, 兴雄司, 森田金市 申请人:国立大学法人九州大学, 优志旺电机株式会社