大约5年前，拇指大小的紧凑型光谱仪（MS系列）上市，极大拓宽了光谱仪的应用范围。
滨松光子学现已开发出一种比以前更小、成本更低的微型光谱仪。
微型光谱仪是一款超小型型号，重量仅为 5 克。
虽然性能与我们当前的小型光谱仪（MS 系列）基本相同，但微型光谱仪更紧凑、更坚固且更便宜。
应用包括消费电子产品，该领域仍有巨大的未开发市场。
为了更多地了解微型光谱仪的开发背景、潜在应用以及未来的发展前景，我们采访了4位参与该产品开发的成员。
滨松微型光谱仪 C6MA 世界上最小的光谱仪 您是如何将指尖大小的微型光谱仪的想法变成产品的？芝山：光谱仪通常的形象是安装在实验室工作台上的大型设备，但我们坚持研发的目的是开发一种高度便携、移动性尽可能小的产品。
大约10年前，我们发布了掌上电脑大小的小型光谱仪（TG系列），大约5年前，我们发布了拇指大小的小型光谱仪（MS系列）。
然而客户仍然要求我们“让它们变得更小、更便宜”。
因此，我们开始着手开发这种新型微型光谱仪。
Yokino：与宽度小于3cm的小型光谱仪（MS系列）相比，微型光谱仪宽约2cm，体积和重量比MS系列小型光谱仪小约50%，重量轻。
这种新型微型光谱仪的封装采用金属制成，而MS系列采用塑料封装。
具体来说，我们用高度可靠且坚固的密封封装替换了它（见注释）。
这使我们能够显着降低成本和尺寸，同时保持与 MS 系列相同的性能。
注：气密密封封装是金属对金属或玻璃对金属的焊接，经过气密密封以保护内部组件并隔离湿气。
客户要求“更小尺寸”背后有什么背景吗？伊藤：由于尺寸和价格的原因，传统光谱仪主要用于测量和工业应用，而不是个人或私人层面。
然而，市场上小型光谱仪（MS系列）的出现改变了这个观念，我们开始研究更小、更便宜的光谱仪。
但需要进一步改进尺寸和价格才能使其在消费电子市场上广泛使用。
Hikita：小型光谱仪可以内置到紧凑型设备中。
例如，我们将看到与智能手机或医疗设备连接的室内新应用。
Yokion：考虑到室内和室外使用，我们决定使用高度坚固、可靠的金属来制造密封包装，而不是使用湿气可以透过的塑料。
市场上有类似的产品吗？ Hikta：是的，仅考虑尺寸，有类似的产品。
但严格来说，它们并不相同，因为我们的微型光谱仪使光通过狭缝，而竞争产品则使用光纤来传导光。
伊藤：所以如果你指定一个类似的产品作为允许直接输入光的光谱仪，那么我们的产品是世界上最小的并且具有高性能。
我们的产品可能在市场上开辟了一个全新的领域。
利用MEMS和图像传感器制造技术实现紧凑尺寸和高性能 如何才能使其比当前产品更小？ Shibayama：我们通过重新审视光学设计和组件、优化 MEMS 技术并简化结构来实现我们的目标。
这种微型光谱仪由三部分组成：光可以进入的狭缝、光谱衍射光栅和检测光的图像传感器。
我们使用MEMS技术制造这些部件，因此MEMS技术是使我们能够制造更小的微型光谱仪的主要因素。
更具体地说，我们使用MEMS干蚀刻技术形成狭缝，让光线穿过到达图像传感器，我们还使用称为纳米压印的精细成型技术来形成衍射光的光栅。
Yokino：光谱仪尺寸和性能特征之间需要权衡。
随着尺寸变小，分辨率和性能都会下降。
我们的微型光谱仪采用的方法是光在光谱仪内部反射一次然后衍射，并且在尺寸和性能方面是最好的。
滨松微型光谱仪C6MA应用实例 您在降低成本过程中遇到的问题是如何解决的？芝山：小型光谱仪（MS系列）使用玻璃透镜作为光传输的介质。
如果玻璃本身的尺寸精度能够保持，玻璃就可以提供光谱仪所需的精度。
但玻璃镜片的成本较高，因此我们不得不放弃玻璃镜片，寻找符合要求的低成本替代品。
Yokino：MS 系列的小型光谱仪通过纳米压印在玻璃上创建光栅。
然而，如果纳米压印失败，玻璃镜片将无法使用，从而产生成本更高的问题。
因此，我们重新评估了将光栅制造为单独单元而不是将其形成在玻璃透镜上的可能性。
这将减少生产光栅所需的玻璃用量，也能有效降低成本。
微型光谱仪使用什么类型的传感器？ Yokion：一种微型光谱仪，使用带有集成入口狭缝的图像传感器。
这种类型的传感器可以将光谱仪缩小到指尖大小。
入射光经光栅衍射后，短波长光到达非常靠近入射狭缝的位置。
如果狭缝和传感器分离，则需要极其精确的定位，否则光谱性能将会降低。
与传感器集成的狭缝就不存在这个定位问题。
Shibayama：我们还在与入口狭缝集成的图像传感器中添加了截止滤光片（见注释）。
在生产小型光谱仪（MS系列）时，我们将图像传感器安装在带有金属布线的玻璃布线板上，并在该玻璃布线板上制作截止滤光片。
但对于微型光谱仪，我们不使用玻璃，而是使用中空空间来传输光，因此使用这种方法为图像传感器创建截止滤光片是必不可少的过程。
伊藤：除了接收光线的基本功能外，图像传感器由于其入口狭缝和截止滤光片而具有其他价值。
我们的独特优势是同时拥有图像传感器技术和MEMS技术。
注：截止滤光片是可以去除多重反射光、衍射光等杂散光成分，但不影响被测光的滤光片。
为客户应用开发提供理想的性能参数。
您预计这款微型光谱仪有哪些应用？伊藤：我们目前收到了与颜色相关的应用的请求，例如便携式色度计和印刷材料的颜色检测。
从小型光谱仪（MS系列）到微型光谱仪，与定点医疗相关的手持医疗设备的咨询也有所增加。
事实证明，小型、低成本、高可靠性防潮封装的使用是成功的。
Hikita：我们的定位是帮助客户开发消费电子产品的光谱仪应用。
因此，我们相信我们的主要任务是为客户提供所需的性能参数，使光谱仪应用成为现实。
您可以定制生产设计来满足客户需求吗？伊藤：我们首先验证客户所需的性能参数和预期数量，如果需要大量产品，我们会提出满足要求的设计。
当收到产品需求后，我们的工程师会在初期进行讨论和研究。
滨松微型光谱仪C6MA的应用实例 您能举一个您与客户讨论的具体例子吗？ Hikita：比如关于糖尿病患者血糖监测仪的讨论。
如果一种产品能够利用光来诊断血糖水平，那么它将减轻患者的巨大负担。
为了使这个产品成为现实，我们首先验证必要的特性，然后进行必要的协调和调整。
横野：我们在去年9月举办的科技展“光子展”上介绍了微型光谱仪，并得到了参观者的积极反馈。
我们准备了与智能手机连接的概念模型来演示颜色分析等应用，从而引发了光谱分析和其他应用的具体讨论。
我们通过向客户展示模型本身并引导他们想象如何将其应用于实践来获得重要的结果。
伊藤：光子展览会上有很多客户对将微型光谱仪与智能手机耦合感兴趣。
还有一些特殊的询问，比如是否可以用来调节剧院灯光，或者是否可以在教学中用来教孩子们有关光波长的知识。
小小的尺寸让人不禁思考：“这里能用吗？”也激发了人们对新应用的想象。
大多数情况下，首先有一个目标应用，然后生产出满足该应用的产品，但微型光谱仪更有可能创造新的应用。
你可以称之为逆向工作现象。
不管它实际取得了什么成就，我认为它确实扩展了未来的可能性。
自今年3月正式发布以来，反响如何？ Hikita：在正式发布之前，我们去年年底就能够提供样品，并销售了大约100个样品，其中很多是在国外购买的。
有客户评论：“虽然体积小，但保证了精确的测量。
”还有其他类似的积极回应。
伊藤：今年9月，我们的新13号工厂将在主工厂投入生产。
我们将在那里进行产品研发，建立车载设备和移动终端的量产系统，例如基于MEMS技术的微型光谱仪，同时针对日益增长的客户需求提出解决方案。
（工厂现已投入生产）您从这里预测什么发展趋势？芝山：尽管微型光谱仪现在已经小到可以放在指尖上，但我们仍然收到客户要求将其变得更小、更薄的要求。
目前反射光束一次的方法已经达到了这个尺寸的极限，因此为了满足更多的需求，我们不断将新的想法融入到设计中来开发更小的设备。
Hikita：到目前为止我们只提供硬件，将电路和软件开发留给客户。
但如果我们也满足客户的这些额外要求，我们的产品将更易于使用。
我负责模块开发领域，因此我们现在准备提供包含必要电路的软件和模块产品，而不仅仅是设备级别。