JP2000356550A - Spectroscope - Google Patents

Spectroscope

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JP2000356550A
JP2000356550A JP11168427A JP16842799A JP2000356550A JP 2000356550 A JP2000356550 A JP 2000356550A JP 11168427 A JP11168427 A JP 11168427A JP 16842799 A JP16842799 A JP 16842799A JP 2000356550 A JP2000356550 A JP 2000356550A
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JP
Japan
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optical system
spectroscope
light
plate glass
collimating
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JP11168427A
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Japanese (ja)
Inventor
Kiwa Sugiyama
喜和 杉山
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Original Assignee
Nikon Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide spectroscope where an optical system can be configured without using any aspherical optical elements and the generation of asymmetrical aberration (astigmatism and coma) is reduced. SOLUTION: The spectroscope is provided with a collimated optical system 13 for collimating light from light source parts 11 and 12, a dispersion element 14 for dispersing light from the collimated optical system 13, and a condensation optical system 15 for condensing light from the dispersion element 14 on a specific surface 17a. In this case, the collimated optical system 13 and the condensation optical system 15 are composed by each spherical mirror, and parallel plane plate glass 16 is arranged while being inclined for a light path in at least one light path between the light source parts 11 and 12 and the collimated optical system 13 and between the condensation optical system 15 and the specific surface 17a.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、白色光などの広い
波長分布を持った光の分光に用いられる分光器に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectroscope used for separating light having a wide wavelength distribution such as white light.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、回折格子やプリズムなどの分
散素子を用いた分光器では、分散素子にコリメート光を
入射させ、分散素子から得られる分散光を所定面に集光
させることにより、光の分光を行っている。分散素子か
ら得られる分散光の方向は波長によって異なるため、所
定面における分散光の集光位置も波長によって異なるこ
とになる。
2. Description of the Related Art Conventionally, in a spectroscope using a dispersive element such as a diffraction grating or a prism, collimated light is incident on the dispersive element, and the dispersed light obtained from the dispersive element is condensed on a predetermined surface. Spectroscopy. Since the direction of the dispersed light obtained from the dispersive element differs depending on the wavelength, the condensing position of the dispersed light on a predetermined surface also differs depending on the wavelength.

【0003】さて、このような分光器において、例えば
2つの波長を含む光の分光を行った場合、所定面には、
波長に応じて位置の異なる2つのスペクトル線が形成さ
れるはずである。
Now, in such a spectroscope, for example, when light including two wavelengths is separated, a predetermined surface has
Two spectral lines at different positions according to the wavelength should be formed.

【0004】ところが、分光器を構成するコリメート光
学系や集光光学系の結像性能が悪いと、2つ有るはずの
スペクトル線を分離して見分けることができなくなって
しまう(空間分解能が低い)。その結果、分光対象とな
った光の波長成分を2つに分離することもできなくなる
(波長分解能が低い)。そこで、分光器の波長分解能を
分散素子の性能で決まる高い値に維持するためには、コ
リメート光学系や集光光学系の結像性能を高める必要が
ある。
However, if the image forming performance of the collimating optical system and the condensing optical system constituting the spectroscope is poor, it becomes impossible to separate the two supposed spectral lines and distinguish them (spatial resolution is low). . As a result, it becomes impossible to separate the wavelength component of the light to be split into two (the wavelength resolution is low). Therefore, in order to maintain the wavelength resolution of the spectroscope at a high value determined by the performance of the dispersive element, it is necessary to enhance the imaging performance of the collimating optical system and the condensing optical system.

【0005】最も一般的な分光器の例として、図2に示
すものがある。図2において、コリメート光学系13と
集光光学系15とは、球面鏡を用いた偏心光学系であ
る。また、図2から分かるように、この光学系の場合、
入射スリット12からの光Lが球面鏡(コリメート光学
系13)の光軸に対して角度を持って入射する。このた
め、この球面鏡(コリメート光学系13)で非点収差と
コマ収差とが発生する。さらに、回折格子14から出射
された光を球面鏡(集光光学系15)で集光する際にも
非点収差とコマ収差とが発生する。このような偏心光学
系の場合、これらの光学系の光軸に非対称な収差の発生
は避けられないことである。
FIG. 2 shows an example of the most common spectroscope. In FIG. 2, a collimating optical system 13 and a condensing optical system 15 are decentered optical systems using spherical mirrors. Further, as can be seen from FIG. 2, in the case of this optical system,
Light L from the entrance slit 12 enters the optical axis of the spherical mirror (collimating optical system 13) at an angle. For this reason, astigmatism and coma occur in the spherical mirror (collimating optical system 13). Furthermore, astigmatism and coma also occur when the light emitted from the diffraction grating 14 is condensed by a spherical mirror (condensing optical system 15). In the case of such decentered optical systems, it is inevitable that asymmetrical aberrations occur in the optical axes of these optical systems.

【0006】これらの収差を補正した分光器として、図
5に示した分光器20と、図6に示した分光器30とが
ある。分光器20では、上記の非点収差とコマ収差とを
補正するために、コリメート光学系23と集光光学系2
5とに軸外放物面鏡を用いている。また、分光器30で
は、光路中にシリンドリカルレンズ33を配置してあ
り、これによって非点収差などを補正している。
As spectroscopes for correcting these aberrations, there are a spectroscope 20 shown in FIG. 5 and a spectroscope 30 shown in FIG. In the spectroscope 20, the collimating optical system 23 and the condensing optical system 2 are used to correct the above astigmatism and coma.
5 and 5 use an off-axis parabolic mirror. Further, in the spectroscope 30, a cylindrical lens 33 is disposed in the optical path, thereby correcting astigmatism and the like.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た分光器20(図5)のコリメート光学系23,集光光
学系25を構成する軸外放物面鏡や、分光器30(図
6)のシリンドリカルレンズ33は、非球面光学素子で
あるため製造が非常に難しく、また、組み立て調整も困
難であり、コスト高になってしまうと云う問題があっ
た。
However, an off-axis parabolic mirror constituting the collimating optical system 23 and the condensing optical system 25 of the spectroscope 20 (FIG. 5) and the spectroscope 30 (FIG. 6). Since the cylindrical lens 33 is an aspherical optical element, it is very difficult to manufacture it, and it is also difficult to adjust the assembling, resulting in an increase in cost.

【0008】本発明の目的は、非球面光学素子を使用す
ることなく光学系が構成され、かつ、非対称収差(非点
収差やコマ収差)の発生が低減された分光器を提供する
ことにある。
It is an object of the present invention to provide a spectroscope in which an optical system is configured without using an aspherical optical element and in which the occurrence of asymmetric aberrations (astigmatism and coma) is reduced. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の分光器
は、球面鏡にて構成されたコリメート光学系、分散素
子、球面鏡にて構成された集光光学系、および平行平面
板ガラスを備えたものである。平行平面板ガラスは、光
源部とコリメート光学系との間と、集光光学系と所定面
との間の少なくとも一方の光路中に、該光路に対し傾け
て配置される。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a spectroscope including a collimating optical system including a spherical mirror, a dispersion element, a condensing optical system including a spherical mirror, and a plane-parallel plate glass. Things. The plane-parallel plate glass is disposed at an angle to the optical path between at least one of the optical paths between the light source unit and the collimating optical system and between the light-collecting optical system and the predetermined surface.

【0010】これにより、光源部からの光は、コリメー
ト光学系と分散素子と集光光学系とを介して所定面に到
達するまでの間に、平行平面板ガラスを通過することに
なる。平行平面板ガラスは、その厚さ、屈折率、および
光路に対する傾き角に応じて、非対称な収差を発生す
る。平行平面板ガラスによる非対称な収差と、球面鏡
(コリメート光学系および集光光学系)による非対称な
収差とを相殺させることで、非対称な収差のない分光器
が得られる。
Thus, the light from the light source passes through the plane-parallel plate glass before reaching the predetermined surface via the collimating optical system, the dispersion element, and the condensing optical system. The plane-parallel sheet glass generates asymmetric aberration depending on its thickness, refractive index, and inclination angle with respect to the optical path. By canceling out the asymmetric aberration caused by the plane-parallel plate glass and the asymmetric aberration caused by the spherical mirror (the collimating optical system and the condensing optical system), a spectroscope having no asymmetric aberration can be obtained.

【0011】また、請求項2に記載の発明は、請求項1
に記載の分光器において、分散素子が回転可能に支持さ
れ、平行平面板ガラスの分散が、分散素子の回転角によ
り補正されるものである。
The invention described in claim 2 is the first invention.
Wherein the dispersion element is rotatably supported, and the dispersion of the plane-parallel plate glass is corrected by the rotation angle of the dispersion element.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を用いて詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0013】本実施形態は、請求項1,請求項2に対応
する。本実施形態の分光器10は、図1(a)に示される
ように、入射スリット12と、コリメート光学系13
と、回折格子14と、集光光学系15と、平行平面板ガ
ラス16と、出射スリット17とで構成されている。な
お、入射スリット12の前段には光源11が配置され、
出射スリット17の後段には検出器18が配置される。
This embodiment corresponds to claims 1 and 2. As shown in FIG. 1A, the spectroscope 10 of this embodiment includes an entrance slit 12 and a collimating optical system 13.
, A diffraction grating 14, a condensing optical system 15, a plane-parallel plate glass 16, and an exit slit 17. In addition, the light source 11 is disposed in front of the entrance slit 12,
A detector 18 is arranged downstream of the exit slit 17.

【0014】上記の入射スリット12は、光源11から
の光を分光器10の内部に導くための開口である。ここ
で、入射スリット12および光源11は、請求項1の
「光源部」に対応する。コリメート光学系13は、入射
スリット12を介して分光器10の内部に導かれた光L
11を反射してコリメートする凹面鏡であり、具体的に
は球面鏡にて構成される。コリメート光学系13によっ
てコリメートされた光をコリメート光L12と云う。な
お、コリメート光学系13は、光L11の進行方向から
角度2αだけ傾いた方向へコリメート光L12を導く
(図1(b)参照)ように配置される。このときの光L1
1の入射角はαである。
The entrance slit 12 is an opening for guiding light from the light source 11 into the inside of the spectroscope 10. Here, the entrance slit 12 and the light source 11 correspond to the “light source unit” in claim 1. The collimating optical system 13 outputs the light L guided into the spectroscope 10 through the entrance slit 12.
11 is a concave mirror that reflects and collimates the light, and is specifically constituted by a spherical mirror. The light collimated by the collimating optical system 13 is referred to as a collimated light L12. The collimating optical system 13 is arranged to guide the collimated light L12 in a direction inclined by an angle 2α from the traveling direction of the light L11 (see FIG. 1B). Light L1 at this time
The incident angle of 1 is α.

【0015】回折格子14(図1(a))は、上記のコリ
メート光L12を回折して分散させる分散素子である。
回折格子14によって分散された光を回折光L13と云
う。集光光学系15は、上記の回折光L13を反射し
て、出射スリット17の配置面17aに集光させる凹面
鏡であり、具体的には球面鏡にて構成される。集光光学
系15によって集光される光を集光光L14と云う。な
お、集光光学系15は、回折光L13の進行方向から角
度2βだけ傾いた方向へ集光光L14を導く(図1(c)
参照)ように配置される。このときの回折光L13の入
射角はβである。上記の配置面17aは、請求項1の
「所定面」に対応する。
The diffraction grating 14 (FIG. 1A) is a dispersion element that diffracts and disperses the collimated light L12.
The light dispersed by the diffraction grating 14 is called a diffracted light L13. The condensing optical system 15 is a concave mirror that reflects the diffracted light L13 and condenses the diffracted light L13 on the arrangement surface 17a of the exit slit 17, and is specifically formed of a spherical mirror. The light condensed by the condensing optical system 15 is referred to as condensed light L14. The condensing optical system 15 guides the condensed light L14 in a direction inclined by an angle 2β from the traveling direction of the diffracted light L13 (FIG. 1C).
See). At this time, the incident angle of the diffracted light L13 is β. The arrangement surface 17a corresponds to the "predetermined surface" in the first aspect.

【0016】平行平面板ガラス16は、上記した集光光
L14の光路に対し傾けて配置されている。平行平面板
ガラス16の傾き角θは、図1(d)に示されるように、
平行平面板ガラス16が集光光L14の光路に直交する
状態(点線で図示)を基準として表される。出射スリッ
ト17(図1(a))は、平行平面板ガラス16を透過し
た集光光L14のうち一部を選択的に通過させて検出器
18に導くための開口である。
The plane-parallel plate glass 16 is arranged to be inclined with respect to the optical path of the above-mentioned condensed light L14. The inclination angle θ of the parallel flat plate glass 16 is, as shown in FIG.
It is represented based on a state (shown by a dotted line) in which the parallel flat plate glass 16 is orthogonal to the optical path of the condensed light L14. The exit slit 17 (FIG. 1A) is an opening for selectively passing a part of the condensed light L14 transmitted through the parallel flat plate glass 16 and guiding it to the detector 18.

【0017】このように構成された分光器10におい
て、回折光L13の回折角は波長によって異なるため、
集光光学系15を介して出射スリット17の配置面17
aに集光された集光光L14の位置も波長によって異な
ることになる。そして、出射スリット17の位置に結像
した波長の光のみ取り出すことができる。なお、上記し
た回折格子14をスリット方向(紙面に垂直な方向)の
周りに回転させることで、検出器18によって検出され
る光を異なる波長のものに変えることができる。
In the spectroscope 10 configured as described above, the diffraction angle of the diffracted light L13 differs depending on the wavelength.
Arrangement surface 17 of exit slit 17 via condensing optical system 15
The position of the condensed light L14 condensed on a also differs depending on the wavelength. Then, only the light of the wavelength imaged at the position of the exit slit 17 can be extracted. The light detected by the detector 18 can be changed to a different wavelength by rotating the diffraction grating 14 around a slit direction (a direction perpendicular to the paper surface).

【0018】さて、本実施形態の分光器10の特徴は、
コリメート光学系13および集光光学系15を球面鏡に
て構成し、かつ、集光光学系15と出射スリット17と
の間(集光光L14の光路中)に平行平面板ガラス16
を傾けて配置した点にある。したがって、仮に本実施形
態の分光器10から平行平面板ガラス16を取り除くと
(図2の状態)、球面鏡からなるコリメート光学系13
と集光光学系15とを介して非対称収差が発生した集光
光L14が、そのまま出射スリット17の配置面17a
に集光することになる。以下、分光器10から平行平面
板ガラス16を取り除いた図2の従来の分光器を「分光
器40」と呼ぶ。
The features of the spectroscope 10 of this embodiment are as follows.
The collimating optical system 13 and the condensing optical system 15 are constituted by spherical mirrors, and a parallel flat plate glass 16 is provided between the converging optical system 15 and the exit slit 17 (in the optical path of the condensed light L14).
Is located at an angle. Therefore, if the parallel flat plate glass 16 is removed from the spectroscope 10 of the present embodiment (the state of FIG. 2), the collimating optical system 13 composed of a spherical mirror is used.
The condensed light L14 in which the asymmetric aberration has occurred through the light condensing optical system 15 and the condensing light
Will be collected. Hereinafter, the conventional spectroscope of FIG. 2 in which the parallel flat plate glass 16 is removed from the spectroscope 10 is referred to as a "spectroscope 40".

【0019】ところで、本実施形態の分光器10(図1
(a))に設けられた平行平面板ガラス16は、その厚さ
t,屈折率n,傾き角θに応じて、非対称収差(非点収
差やコマ収差)を発生するものである。このような平行
平面板ガラス16によれば、厚さd,屈折率n,傾き角
θの組み合わせを最適化することで、上記の分光器40
(図2)における非対称収差を打ち消すような逆の非対
称収差を発生させることができる。
Incidentally, the spectroscope 10 of this embodiment (FIG. 1)
The parallel flat plate glass 16 provided in (a) generates an asymmetric aberration (astigmatism or coma) according to the thickness t, the refractive index n, and the inclination angle θ. According to such a plane parallel plate glass 16, by optimizing the combination of the thickness d, the refractive index n, and the inclination angle θ, the spectroscope 40 can be used.
The opposite asymmetric aberration that cancels the asymmetric aberration in FIG. 2 can be generated.

【0020】なお、平行平面板ガラス16の屈折率nと
すれば、上記の最適化に当たり、平行平面板ガラス16
の厚さtは、上記の分光器40(図2)における非対称
収差の収差量に応じて決定される。また、平行平面板ガ
ラス16の傾き角θは、上記の分光器40(図2)にお
ける非対称収差の方向性に応じて決定される。
When the refractive index n of the plane-parallel plate glass 16 is assumed to be the above optimization,
Is determined according to the amount of asymmetric aberration in the spectroscope 40 (FIG. 2). Further, the inclination angle θ of the plane-parallel plate glass 16 is determined according to the directionality of the asymmetric aberration in the spectroscope 40 (FIG. 2).

【0021】したがって、本実施形態の分光器10(図
1(a))によれば、厚さd,屈折率n,傾き角θの組み
合わせを最適化した平行平面板ガラス16によって、上
記の分光器40(図2)における非対称収差、すなわ
ち、球面鏡(コリメート光学系13,集光光学系15)
を介して発生した非対称収差を打ち消し、全体としての
非対称収差をなくすことができる。
Therefore, according to the spectroscope 10 (FIG. 1 (a)) of the present embodiment, the spectroscope 10 is formed by the parallel flat plate glass 16 in which the combination of the thickness d, the refractive index n, and the inclination angle θ is optimized. 40 (FIG. 2), that is, a spherical mirror (collimating optical system 13, condensing optical system 15)
Can cancel the asymmetric aberration generated through the above, and can eliminate the asymmetric aberration as a whole.

【0022】ここで、平行平面板ガラス16による非対
称収差の低減効果について具体的に説明する。図3は、
本実施形態の分光器10(図1(a))において発生する
収差を波面収差で表した図である。図4は、分光器10
(図1(a))から平行平面板ガラス16を取り除いた従
来の分光器40(図2)において発生する収差を波面収
差で表した図である。
Here, the effect of reducing the asymmetric aberration by the plane-parallel plate glass 16 will be specifically described. FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating aberrations generated in the spectroscope 10 (FIG. 1A) of the present embodiment by wavefront aberrations. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing aberrations generated in a conventional spectroscope 40 (FIG. 2) in which the parallel flat plate glass 16 is removed from (FIG. 1A) by wavefront aberration.

【0023】図3,図4において、縦軸は波面収差(単
位は波長)、XY軸は瞳の座標を表している。また、X
Y面内における円形部分が、分光器10,40の絞り
(不図示)に対応している。これら図3,図4の収差デ
ータを取得するに当たって用いたデータの詳細は、次の
表1に示すものである。
3 and 4, the vertical axis represents the wavefront aberration (unit is wavelength), and the XY axes represent the coordinates of the pupil. Also, X
A circular portion in the Y plane corresponds to a stop (not shown) of the spectroscopes 10 and 40. Details of the data used for obtaining the aberration data of FIGS. 3 and 4 are shown in Table 1 below.

【表1】 表1には、コリメート光学系13の曲率半径r1、集光
光学系15の曲率半径r2、入射スリット12からコリ
メート光学系13の中心までの距離A1、コリメート光
学系13の中心から回折格子14の中心までの距離A
2、入射スリット12から回折格子14の中心までの距
離A3、コリメート光学系13の中心から集光光学系1
5の中心までの距離A4、集光光学系15の中心から出
射スリット17までの距離A5、光L11の入射角α、
回折光L13の入射角β、平行平面板ガラス16の厚さ
t、屈折率n、および傾き角θが示されている。
[Table 1] Table 1 shows the radius of curvature r1 of the collimating optical system 13, the radius of curvature r2 of the condensing optical system 15, the distance A1 from the entrance slit 12 to the center of the collimating optical system 13, and the distance of the diffraction grating 14 from the center of the collimating optical system 13. Distance A to center
2. A distance A3 from the entrance slit 12 to the center of the diffraction grating 14, a condensing optical system 1 from the center of the collimating optical system 13.
5, a distance A4 from the center of the condensing optical system 15 to the exit slit 17, an incident angle α of the light L11,
The incident angle β of the diffracted light L13, the thickness t of the parallel flat plate glass 16, the refractive index n, and the inclination angle θ are shown.

【0024】表1に示されるように、コリメート光学系
13の曲率半径r1と集光光学系15の曲率半径r2と
は等しい。また、距離A1〜A5、および平行平面板ガ
ラス16の厚さtは、曲率半径r1(=r2)で規格化
されている。さて、図4を見ると分かるように、分光器
10(図1(a))から平行平面板ガラス16を取り除い
た分光器40(図2)では、非対称収差(非点収差やコ
マ収差)が発生している。ちなみに波面収差の高低差
は、4波長程度である。
As shown in Table 1, the radius of curvature r1 of the collimating optical system 13 is equal to the radius of curvature r2 of the focusing optical system 15. Further, the distances A1 to A5 and the thickness t of the parallel flat plate glass 16 are standardized by a radius of curvature r1 (= r2). As can be seen from FIG. 4, in the spectroscope 40 (FIG. 2) in which the parallel flat plate glass 16 is removed from the spectroscope 10 (FIG. 1A), asymmetric aberrations (astigmatism and coma) occur. are doing. Incidentally, the height difference of the wavefront aberration is about four wavelengths.

【0025】そこで、この非対称収差が発生している分
光器40(図2,表1)の集光光L14の光路中に、厚
さt=0.004×r1,屈折率n=1.46の平行平
面板ガラス16を傾き角θ=46.7°で配置する(図
1(d))と、図3に示されるように、絞りに対応する円
形部分において、波面収差はほぼ平らになる。これは、
本実施形態の分光器10(図1(a))において、非対称
収差(非点収差やコマ収差)が全く発生してないことを
意味する。ちなみに波面収差の高低差は、0.1波長以
下である。
Therefore, in the optical path of the condensed light L14 of the spectroscope 40 (FIG. 2, Table 1) where this asymmetric aberration occurs, the thickness t = 0.004 × r1, and the refractive index n = 1.46. When the parallel flat plate glass 16 is disposed at an inclination angle θ = 46.7 ° (FIG. 1D), as shown in FIG. 3, the wavefront aberration becomes almost flat in a circular portion corresponding to the stop. this is,
This means that no asymmetric aberration (astigmatism or coma) is generated in the spectroscope 10 (FIG. 1A) of the present embodiment. Incidentally, the height difference of the wavefront aberration is 0.1 wavelength or less.

【0026】上記した平行平面板ガラス16の厚さt
(=0.004×r1),屈折率n(=1.46),傾
き角θ(=46.7°)の組み合わせは、図4に示され
る非対称収差を打ち消すような逆の非対称収差を、平行
平面板ガラス16に発生させるために最適化されたもの
である。このように、本実施形態の分光器10(図1
(a))によれば、厚さd,屈折率n,傾き角θの組み合
わせを最適化した平行平面板ガラス16によって故意に
所定の非対称収差を発生させ、この平行平面板ガラス1
6による非対称収差と、球面鏡(コリメート光学系1
3,集光光学系15)による非対称収差(例えば図4)
とを相殺させることで、全体としての非対称収差を完全
に補正することができる(例えば図3)。
The thickness t of the above-mentioned parallel flat plate glass 16
(= 0.004 × r1), the refractive index n (= 1.46), and the inclination angle θ (= 46.7 °), the opposite asymmetric aberration that cancels the asymmetric aberration shown in FIG. It is optimized to be generated on the plane-parallel plate glass 16. Thus, the spectroscope 10 of this embodiment (FIG. 1)
According to (a)), a predetermined asymmetric aberration is intentionally generated by the parallel flat plate glass 16 in which the combination of the thickness d, the refractive index n, and the inclination angle θ is optimized.
6 and the spherical mirror (collimating optical system 1)
3, asymmetrical aberration caused by the condensing optical system 15) (for example, FIG. 4)
Can be completely corrected to completely correct asymmetric aberration as a whole (for example, FIG. 3).

【0027】また、非対称収差のない本実施形態の分光
器10(図1(a))によれば、光学系の空間分解能(結
像性能)が高められ、波長分解能を分散素子の性能で決
まる高い値に維持することができる。さらに、本実施形
態の分光器10によれば、光学系に非球面光学素子を使
用せず、球面光学素子(コリメート光学系13,集光光
学系15)と平行平面板ガラス16とを使用しているの
で、簡易に製造することができ、また、組み立て調整も
簡単に行うことができ、コスト低下を図ることができ
る。
According to the spectroscope 10 (FIG. 1A) of the present embodiment having no asymmetric aberration, the spatial resolution (imaging performance) of the optical system is enhanced, and the wavelength resolution is determined by the performance of the dispersion element. It can be maintained at a high value. Furthermore, according to the spectroscope 10 of the present embodiment, the spherical optical elements (the collimating optical system 13 and the condensing optical system 15) and the parallel flat plate glass 16 are used instead of the aspheric optical element in the optical system. Therefore, it can be manufactured easily, the assembly and adjustment can be easily performed, and the cost can be reduced.

【0028】すなわち、本実施形態の分光器10は、高
い光学性能(結像性能)を維持しつつ、構成の簡略化お
よび低コスト化を図れるものである。なお、本実施形態
の分光器10では、出射スリット17において集光光L
14の一部がけられて不要に光量が減ったりすることも
ない。また、この分光器10を他の装置の光源として使
用する場合にも、非対称収差を補正する必要がなく有効
である。
That is, the spectroscope 10 of the present embodiment can simplify the configuration and reduce the cost while maintaining high optical performance (imaging performance). In the spectroscope 10 of the present embodiment, the condensed light L
There is no unnecessary reduction in the amount of light due to the part of 14 being cut off. Also, when the spectroscope 10 is used as a light source of another device, it is effective because it is not necessary to correct asymmetric aberration.

【0029】ここで、本実施形態の分光器10では、平
行平面板ガラス16を集光光L14の中に傾けて配置す
るため、平行平面板ガラス16の分散により、出射スリ
ット17から出てくる光の波長は、平行平板ガラス16
の無い従来の分光器(図2の分光器40)と異なる。こ
のような波長のずれが問題となる場合には、回折格子1
4の回転角を従来の分光器(分光器40)と変えること
によって対処できる。また、回折格子14の回転角を従
来の分光器(分光器40)と同じにしておいて、出射ス
リット17の位置を配置面17a内で移動させることで
も対処できる。
Here, in the spectroscope 10 of the present embodiment, since the parallel flat plate glass 16 is disposed at an angle in the condensed light L14, the dispersion of the parallel flat plate glass 16 causes the light exiting from the exit slit 17 to disperse. The wavelength is parallel plate glass 16
This is different from the conventional spectroscope without spectrometer (spectrometer 40 in FIG. 2). When such a wavelength shift becomes a problem, the diffraction grating 1
4 can be dealt with by changing the rotation angle of the conventional spectroscope (spectroscope 40). Alternatively, the rotation angle of the diffraction grating 14 may be the same as that of the conventional spectroscope (spectroscope 40), and the position of the exit slit 17 may be moved within the arrangement surface 17a.

【0030】さらに、上記した実施形態では、平行平面
板ガラス16を集光光学系15と出射スリット17との
間に配置したが、コリメート光学系13と入射スリット
12との間に同様の平行平面板ガラスを配置しても、非
対称収差のない分光器を構成することができる。また、
平行平面板ガラスは、集光光学系15と出射スリット1
7との間と、コリメート光学系13と入射スリット12
との間の双方に配置しても良い。
Further, in the above embodiment, the parallel flat plate glass 16 is disposed between the condensing optical system 15 and the exit slit 17, but the same parallel flat plate glass is disposed between the collimating optical system 13 and the entrance slit 12. , A spectroscope free of asymmetric aberration can be constructed. Also,
The plane-parallel plate glass is composed of a condensing optical system 15 and an exit slit 1.
7, the collimating optical system 13 and the entrance slit 12
May be arranged on both sides.

【0031】さらに、上記した実施形態では、分散素子
として回折格子14を用いた分光器10の例を説明した
が、回折格子14に代えてプリズムを用いた分光器で
も、同様の平行平面板ガラスを配置することで、非対称
収差が補正された分光器を構成することができる。
Further, in the above-described embodiment, the example of the spectroscope 10 using the diffraction grating 14 as the dispersion element has been described. However, a similar parallel flat plate glass can be used in a spectroscope using a prism instead of the diffraction grating 14. By arranging, a spectroscope in which asymmetric aberration is corrected can be configured.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1および請
求項2に記載の発明によれば、低コストで結像性能の良
い高性能な分光器を実現することができる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, it is possible to realize a low-cost, high-performance spectroscope with good imaging performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施形態の分光器10を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a spectroscope 10 of the present embodiment.

【図2】分光器10から平行平面板ガラス16を取り除
いた状態(分光器40の構成)を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a state in which the parallel flat plate glass 16 is removed from the spectroscope 10 (the configuration of the spectroscope 40).

【図3】本実施形態の分光器10の収差を波面収差で表
した図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating aberration of the spectroscope 10 of the present embodiment by wavefront aberration.

【図4】分光器10から平行平面板ガラス16を取り除
いた状態(分光器40)の収差を波面収差で表した図で
ある。
FIG. 4 is a diagram in which aberrations in a state where the parallel flat plate glass 16 is removed from the spectroscope (spectroscope 40) are represented by wavefront aberrations.

【図5】従来の分光器20を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing a conventional spectroscope 20.

【図6】従来の分光器30を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a conventional spectroscope 30.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10,20,30,40 分光器 11,21,31 光源 12,22,32 入射スリット 13,23,34 コリメート光学系 14,24,35 回折格子 15,25,36 集光光学系 16 平行平面板ガラス 17,26,37 出射スリット 18 検出器 33 シリンドリカルレンズ 10, 20, 30, 40 Spectroscope 11, 21, 31 Light source 12, 22, 32 Incident slit 13, 23, 34 Collimating optical system 14, 24, 35 Diffraction grating 15, 25, 36 Condensing optical system 16 Parallel flat plate glass 17, 26, 37 Exit slit 18 Detector 33 Cylindrical lens

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源部からの光をコリメートするコリメ
ート光学系と、該コリメート光学系からの光を分散する
分散素子と、該分散素子からの光を所定面に集光する集
光光学系とを備えた分光器であって、 前記コリメート光学系および前記集光光学系は各々、球
面鏡にて構成され、 前記光源部と前記コリメート光学系との間と、前記集光
光学系と前記所定面との間の少なくとも一方の光路中に
は、平行平面板ガラスが前記光路に対し傾けて配置され
ていることを特徴とする分光器。
1. A collimating optical system for collimating light from a light source unit, a dispersing element for dispersing light from the collimating optical system, and a condensing optical system for condensing light from the dispersing element on a predetermined surface. Wherein the collimating optical system and the condensing optical system are each configured by a spherical mirror, between the light source unit and the collimating optical system, and between the condensing optical system and the predetermined surface. A spectroscope, wherein a parallel flat plate glass is arranged at an angle to the optical path in at least one of the optical paths.
【請求項2】 請求項1に記載の分光器において、 前記分散素子は、回転可能に支持され、 前記平行平面板ガラスの分散は、前記分散素子の回転角
により補正されることを特徴とする分光器。
2. The spectroscope according to claim 1, wherein the dispersion element is rotatably supported, and dispersion of the parallel flat plate glass is corrected by a rotation angle of the dispersion element. vessel.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017083472A (en) * 2008-02-05 2017-05-18 ポカード・ディアグノスティクス・リミテッドPocared Diagnostics, Ltd. Spectrometer, cooling system, and optical cup
US11002752B2 (en) 2009-09-21 2021-05-11 Pocared Diagnostics Ltd. System for conducting the identification of bacteria in biological samples

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