JP2000055733A - Multi-channel spectroscope - Google Patents

Multi-channel spectroscope

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JP2000055733A
JP2000055733A JP10223296A JP22329698A JP2000055733A JP 2000055733 A JP2000055733 A JP 2000055733A JP 10223296 A JP10223296 A JP 10223296A JP 22329698 A JP22329698 A JP 22329698A JP 2000055733 A JP2000055733 A JP 2000055733A
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JP
Japan
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light
incident
detector
slit
measured
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Application number
JP10223296A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Masutani
浩二 増谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SOMA KOUGAKU KK
Original Assignee
SOMA KOUGAKU KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a practical multi-channel spectroscope the astigmatism of which is suppressed low to provide a high resolution. SOLUTION: A diffraction grating 31 used as a dispersion element 3 for dispersing a light to be measured at specified angles according to the wavelength performs a light dispersing action in a main plane 30, on one side of which an incident slit 1 is provided and on the other side of which an array type detector 6 composed of detector elements arrayed in the main plane 30 is provided. A collimating optical element for collimating the light to be measured, incident from the incident slit and 1 and applying the collimated light incident on the diffraction grating 31, and image forming optical element for forming an image of the light to be measured, dispersed from the diffraction grating 31 at a different angle according to the wavelength on each detector element of the array type detector 6, are provided. The collimating optical element is a lower part 71 of a spherical mirror 7 and the image forming optical element is an upper part 72 of the spherical mirror 7.

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】本願の発明は、異なる波長の
光の強度を同時に測定することができるマルチチャンネ
ル分光計に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-channel spectrometer capable of simultaneously measuring the intensity of light having different wavelengths.

【0002】[0002]

【従来の技術】分光測定は、産業の各分野で盛んに行わ
れている。例えば、材料分析の分野では、吸光度や光透
過率等の光学特性の分析に分光測定が盛んに利用されて
いるし、新光源の開発においては、光源の発光スペクト
ルを測定することが必須となっている。このような分光
測定を行うには、波長ごとの光の強度が測定できる分光
計が必要である。分光計は、回折格子などの分散素子に
各波長ごとに光を分散させ、特定の波長の光のみを検出
器に入射させてその強度を測定するものである。分光計
は、波長ごとに異なる角度で光を分散させる回折格子等
の分散素子を備えた光学系(以下、マウントと呼ぶ)を
使用する。
2. Description of the Related Art Spectrometry is actively performed in various industrial fields. For example, in the field of material analysis, spectrometry is actively used to analyze optical properties such as absorbance and light transmittance. In developing new light sources, it is essential to measure the emission spectrum of the light source. ing. In order to perform such a spectroscopic measurement, a spectrometer capable of measuring the intensity of light for each wavelength is required. In a spectrometer, light is dispersed for each wavelength in a dispersion element such as a diffraction grating, and only light of a specific wavelength is incident on a detector to measure the intensity. The spectrometer uses an optical system (hereinafter, referred to as a mount) including a dispersion element such as a diffraction grating that disperses light at different angles for each wavelength.

【0003】図5は、従来の代表的な分光計のマウント
の概略構成を示す図である。分光計のマウントには、リ
トロー(Littrow)形、ツェルニー−ターナー(Czerny-Tur
ner)形等が知られている。このうち、図5には、最も代
表的なタイプであるツェルニー−ターナー形の構成が示
されている。ツェルニー−ターナー形では、入射スリッ
ト1から入射した光を第一球面鏡2に反射させて平行光
にした後、分散素子3として用いられた回折格子に入射
させるよう構成されている。そして、回折格子により分
散された光は、第二球面鏡4に反射して出射スリット5
に達するようになっている。第二球面鏡4は、出射スリ
ット5に入射スリット1の像を結像するよう構成されて
おり、回折格子の配置角度によって決まる所定の波長の
光のみが出射スリット5を通過するようになっている。
出射スリット5を通過した光は、不図示の検出器に入射
してその強度が検出される。そして、不図示の送り機構
によって回折格子の配置角度が変えられ、波長送りによ
って各波長の強度が順次測定できるようになっている。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a mount of a typical conventional spectrometer. The mount for the spectrometer is a Littrow, Czerny-Turner
ner) shapes and the like are known. FIG. 5 shows a Czerny-Turner configuration, which is the most typical type. The Czerny-Turner type is configured so that light incident from an entrance slit 1 is reflected by a first spherical mirror 2 to be parallel light, and then incident on a diffraction grating used as a dispersion element 3. Then, the light dispersed by the diffraction grating is reflected by the second spherical mirror 4 and exits from the exit slit 5.
Has been reached. The second spherical mirror 4 is configured to form an image of the entrance slit 1 on the exit slit 5, and only light having a predetermined wavelength determined by the arrangement angle of the diffraction grating passes through the exit slit 5. .
The light that has passed through the exit slit 5 enters a detector (not shown), and the intensity thereof is detected. The arrangement angle of the diffraction grating is changed by a feed mechanism (not shown), and the intensity of each wavelength can be sequentially measured by wavelength feed.

【0004】従来の分光計においてツェルニー−ターナ
ー形のマウントが多く用いられるのは、次のような理由
による。分光計も、他の光学装置と同様に、収差の問題
を抱えている。分光計における収差には、球面収差、非
点収差、コマ収差等がある。球面収差は、光軸に対して
回転対称な収差であり、球面鏡を使用するマウントにお
いて避けられないものである。
[0004] The Czerny-Turner mount is often used in conventional spectrometers for the following reasons. Spectrometers, like other optical devices, also suffer from aberrations. The aberrations in the spectrometer include spherical aberration, astigmatism, coma, and the like. Spherical aberration is a rotationally symmetric aberration with respect to the optical axis, and is inevitable in a mount using a spherical mirror.

【0005】非点収差は、主光線(球面鏡の中心を通る
光線)と球面鏡の光軸とが成す平面(メリジオナル面)
上を進むメリジオナル光線と、主光線上においてメリジ
オナル面と垂直に交差する面(サジタル面)上を進むサ
ジタル光線とが、同一の焦点で結ばないことに起因した
収差である。図5に示すように、ツェルニー−ターナー
形では、入射スリット1、第一球面鏡2、分散素子3、
第二球面鏡4及び出射スリット5が同一平面上に配置さ
れている。より正確に言えば、入射スリット1、第一球
面鏡2、分散素子3、第二球面鏡4を経て出射スリット
5に達する光線(図5に実線で示す)が成す面はメリジ
オナル面に相当しており、この面は、分散素子3の光分
散作用が働く方向の面(以下、主平面)に一致してい
る。そして、入射スリット1及び出射スリット5はこの
面に垂直な方向に長い。このため、非点収差が分光計の
分解能に与える影響が小さくなっている。
The astigmatism is defined as a plane (meridional surface) formed by the principal ray (a ray passing through the center of the spherical mirror) and the optical axis of the spherical mirror.
The aberration is caused by the fact that a meridional ray traveling upward and a sagittal ray traveling on a plane (sagittal plane) perpendicularly intersecting with the meridional plane on the principal ray are not formed at the same focal point. As shown in FIG. 5, in the Czerny-Turner type, the entrance slit 1, the first spherical mirror 2, the dispersive element 3,
The second spherical mirror 4 and the exit slit 5 are arranged on the same plane. To be more precise, the surface formed by the light beam (shown by a solid line in FIG. 5) that reaches the output slit 5 via the entrance slit 1, the first spherical mirror 2, the dispersive element 3, and the second spherical mirror 4 corresponds to a meridional surface. This plane coincides with a plane in the direction in which the light dispersion action of the dispersion element 3 works (hereinafter, a main plane). The entrance slit 1 and the exit slit 5 are long in a direction perpendicular to this plane. For this reason, the influence of astigmatism on the resolution of the spectrometer is reduced.

【0006】より具体的に説明すると、図5において、
第二球面鏡4は入射スリット1の像を出射スリット5に
投影するよう作用するが、この出射スリット5において
像は非点収差の影響を受ける。この場合、分散素子3に
よる分散方向はメリジオナル面の方向であるから、出射
スリット5においては、少なくともメリジオナル面の方
向において正しく結像する必要がある。メリジオナル面
の方向に正しく結像していないと、異なる分散方向の光
が重なり合うように出射スリット5に入射するようにな
り、分解能が低下する。そこで、ツェルニー−ターナー
形では、出射スリット5にはメリジオナル光線の焦点が
位置するよう構成される。そして、入射スリット1の幅
を十分に小さくすることで、十分に高い分解能を得るこ
とができる。尚、サジタル光線は出射スリット5では結
像しないので、出射スリット5における像は、入射スリ
ット1より少し長いものになる。この場合、出射スリッ
ト5の長さを入射スリット1に比べて少し長くすること
で、光の損失を防止できる。
More specifically, in FIG.
The second spherical mirror 4 acts to project the image of the entrance slit 1 onto the exit slit 5, where the image is affected by astigmatism. In this case, since the dispersion direction of the dispersion element 3 is the direction of the meridional plane, it is necessary to form an image in the exit slit 5 at least in the direction of the meridional plane. If an image is not correctly formed in the direction of the meridional surface, light in different dispersion directions will be incident on the exit slit 5 so as to overlap, and the resolution will be reduced. Therefore, in the Czerny-Turner type, the exit slit 5 is configured so that the focal point of the meridional light beam is located. By sufficiently reducing the width of the entrance slit 1, a sufficiently high resolution can be obtained. Since the sagittal ray does not form an image at the exit slit 5, the image at the exit slit 5 is slightly longer than the entrance slit 1. In this case, light loss can be prevented by making the length of the exit slit 5 slightly longer than that of the entrance slit 1.

【0007】また、コマ収差は、球面鏡に入射する平行
光線が同じ角度で球面鏡に入射しないことに起因した収
差である。スリットを使用する分光計では、スリットの
幅が狭い高分解能型である等の特殊な事情がない限り、
コマ収差は特に問題とならない。但し、第一と第二の球
面鏡の配置の仕方が分散素子に対して対称的でないリト
ロー形のマウントの場合、コマ収差が分解能に影響を与
える場合がある。この点で、ツェルニー−ターナー形の
マウント場合、球面鏡の配置が対称的なので、コマ収差
の影響も少ない長所がある。
[0007] Coma is aberration caused by the fact that parallel rays entering the spherical mirror do not enter the spherical mirror at the same angle. In a spectrometer using a slit, unless there are special circumstances such as a high resolution type with a narrow slit width,
Coma does not pose a particular problem. However, in the case of a Littrow type mount in which the arrangement of the first and second spherical mirrors is not symmetrical with respect to the dispersive element, the coma aberration may affect the resolution. In this respect, in the case of the Czerny-Turner type mount, there is an advantage that the influence of coma is small because the arrangement of the spherical mirror is symmetric.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
分光計は、非点収差やコマ収差の影響が少ない点で優れ
ているツェルニー−ターナー形のマウントを多く使用し
てきた。しかしながら、発明者の研究によると、実用性
の高いものの開発が最近強く要望されているマルチチャ
ンネルタイプの分光計には、ツェルニー−ターナー形の
マウントは不適であることが分かってきた。この点を以
下に説明する。
As described above, conventional spectrometers often use a Czerny-Turner type mount which is excellent in that it is less affected by astigmatism and coma. However, according to the research of the inventor, it has been found that a Czerny-Turner type mount is not suitable for a multi-channel type spectrometer for which development of a highly practical one has recently been strongly demanded. This will be described below.

【0009】前述した分光計は、単一チャンネルの分光
計(単色計)であり、一回の測定では特定の限られた波
長の光の強度が分かるのみである。異なる波長又は波長
域の光の強度を同時に測定することはできない。例えば
対象物の刻々と変化する分光特性を調べたい場合や、フ
ラッシュランプ等の非連続光源の発光スペクトルを調べ
たい場合等では、多波長の強度測定を同時に行うことが
好ましいが、前述した分光計ではできない。
The above-described spectrometer is a single-channel spectrometer (monochromatic meter), and only one time can measure the intensity of light having a specific limited wavelength. It is not possible to measure the intensity of light at different wavelengths or wavelength ranges simultaneously. For example, when it is desired to check the ever-changing spectral characteristics of an object or to check the emission spectrum of a discontinuous light source such as a flash lamp, it is preferable to perform multi-wavelength intensity measurement simultaneously. Can not.

【0010】一方、ダイオードアレイ等の検出素子を並
べたアレイ型受光器の開発により、一回の測定で異なる
波長の強度測定が同時に行える分光計(本明細書ではマ
ルチチャンネル分光計と呼ぶ)の開発が可能となってき
た。マルチチャンネル分光計は、出射スリット5を配置
せず、出射スリット5の位置(又はこれと光学的に等価
な位置)にアレイ型検出器を配置する。アレイ型受光器
の検出素子の配列方向は回折格子31が光を分散させる
方向と一致させる。従って、図5に示すツェルニー−タ
ーナー形のマウントを使用してマルチチャンネル分光計
を構成すると、図6に示すようになる。図6は、ツェル
ニー−ターナー形のマウントを使用したマルチチャンネ
ル分光計の概略構成を示す図である。図6に示すアレイ
型検出器6の各検出素子には、波長ごとに異なる方向に
分散した光が入射し、各検出素子毎に独立して光電変換
することで、分光された各波長の強度を同時に知ること
ができる。
On the other hand, with the development of an array-type photodetector in which detection elements such as a diode array are arranged, a spectrometer capable of simultaneously measuring the intensity of different wavelengths in one measurement (referred to as a multi-channel spectrometer in this specification). Development has become possible. In the multi-channel spectrometer, the output slit 5 is not disposed, and the array type detector is disposed at the position of the output slit 5 (or a position optically equivalent thereto). The arrangement direction of the detection elements of the array type light receiver is made to coincide with the direction in which the diffraction grating 31 disperses light. Therefore, when a multi-channel spectrometer is constructed using the Czerny-Turner type mount shown in FIG. 5, it becomes as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-channel spectrometer using a Czerny-Turner type mount. Light that is dispersed in different directions for each wavelength is incident on each detection element of the array type detector 6 shown in FIG. 6, and is subjected to photoelectric conversion independently for each detection element, so that the intensity of each separated wavelength is separated. At the same time.

【0011】しかしながら、ツェルニー−ターナー形の
マウントをマルチチャンネル分光計に使用すると、次の
ような問題がある。即ち、図6から分かるように、分散
素子3からの光は、波長により異なる角度で分散して異
なる角度で第二球面鏡4に入射する。単色計の場合には
特定の波長の光のみが出射スリット5に結像するので特
に問題とならなかったが、マルチチャンネル分光計の場
合、波長ごとに異なる角度で第二球面鏡4に入射した光
がアレイ型検出器6の各検出素子に入射するので、コマ
収差の発生量が各波長ごとに異なる。そして、ツェルニ
ー−ターナー形のマウントを使用した場合、第二球面鏡
4への入射角が波長により大きく異なることになり、特
に大きい入射角の波長ではコマ収差の影響が非常に大き
くなってしまう問題がある。
However, when a Czerny-Turner type mount is used in a multi-channel spectrometer, there are the following problems. That is, as can be seen from FIG. 6, the light from the dispersion element 3 is dispersed at different angles depending on the wavelength and is incident on the second spherical mirror 4 at different angles. In the case of a monochromator, only light of a specific wavelength forms an image on the exit slit 5, so there was no problem. However, in the case of a multichannel spectrometer, light incident on the second spherical mirror 4 at a different angle for each wavelength. Is incident on each detection element of the array type detector 6, so that the amount of generation of coma differs for each wavelength. When a Czerny-Turner type mount is used, the angle of incidence on the second spherical mirror 4 varies greatly depending on the wavelength, and there is a problem that the influence of coma becomes extremely large particularly at a wavelength of a large angle of incidence. is there.

【0012】より具体的に説明すると、図6において、
分散素子3から分散する各波長の光をλ1,…,λM,
…λNとすると、λ1が第二球面鏡4に入射する角度θ
1より、λMが第二球面鏡4に入射する際の角度θMの
方が大きく、さらに、角度θMより、λNが第二球面鏡
4に入射する際の角度θNの方が大きくなる。結局、回
折格子31からより離れた位置の検出素子に入射する光
の方がより大きな入射角で第二球面鏡4に入射すること
になり、コマ収差の影響が強くなる。このため、分散さ
れた光が隣接する波長同士で重なりあって入射する結
果、分解能が大きく低下してしまう。
More specifically, in FIG.
The light of each wavelength dispersed from the dispersion element 3 is λ1,.
... ΛN, the angle θ at which λ1 enters the second spherical mirror 4
1, the angle θM when λM is incident on the second spherical mirror 4 is larger, and the angle θN when λN is incident on the second spherical mirror 4 is larger than the angle θM. As a result, light incident on the detection element at a position further away from the diffraction grating 31 will be incident on the second spherical mirror 4 at a larger incident angle, and the influence of coma will be stronger. For this reason, as a result of the dispersed light being overlapped and incident on adjacent wavelengths, the resolution is greatly reduced.

【0013】このように、マルチチャンネル分光計のマ
ウントに従来単色計用として一般的であったツェルニー
−ターナー形を使用すると、十分な分解能が得られない
問題がある。特に、より広い波長域での分光測定を行う
ためには、検出素子の配列数が多くなるため、アレイ型
検出器6が長くなる傾向があるが、このようにすると、
上記収差量の増大の問題はさらに助長されてしまう。本
願の発明は、このような課題を解決するために成された
ものであり、収差が小さく抑えられて分解能の高い実用
的なマルチチャンネル分光計を提供することを目的とし
ている。
As described above, if a Czerny-Turner type, which has been generally used for a monochromator, is used for a mount of a multi-channel spectrometer, there is a problem that sufficient resolution cannot be obtained. In particular, in order to perform spectrometry in a wider wavelength range, the number of arrays of the detection elements increases, and the array-type detector 6 tends to be longer.
The problem of the increase in the aberration amount is further promoted. The invention of the present application has been made to solve such a problem, and an object of the invention is to provide a practical multi-channel spectrometer having high resolution with small aberrations.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項1記載の発明は、異なる波長の光の強
度を同時に測定することができるマルチチャンネル分光
計であって、被測定光が入射する入射スリットと、被測
定光をその波長に応じて所定の角度で分散させる分散素
子と、入射スリットから入射した被測定光を平行光にし
て分散素子に入射させる平行用光学素子と、波長に応じ
て異なる角度で分散素子から分散する被測定光が入射す
る検出器と、検出器の受光面に被測定光を結ばせる結像
用光学素子とを備え、前記入射スリットは、前記分散素
子の光分散作用が働く方向の面である主平面を挟んで一
方の側に配置されており、前記検出器は、検出素子を主
平面の方向に並べたアレイ型検出器であって主平面を挟
んで他方の側に配置されているという構成を有する。上
記課題を解決するため、本願の請求項2記載の発明は、
前記請求項1の構成において、前記入射スリットと前記
分散素子との間の光路上には入射側反射鏡が設けられて
おり、入射スリットからの光軸はこの入射側反射鏡によ
り90度曲げられて前記分散素子に達しているという構
成を有する。上記課題を解決するため、本願の請求項3
記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記結像
素子と前記検出器との間の光路上には出射側反射鏡が設
けられており、結像素子からの光軸はこの出射側反射鏡
により90度曲げられて前記検出器に達しているという
構成を有する。上記課題を解決するため、本願の請求項
4記載の発明は、前記請求項3の構成において、前記出
射側反射鏡と前記検出器とは、前記結像素子と前記出射
側反射鏡とを結ぶ光軸の方向に沿って一体に移動可能に
設けられているという構成を有する。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present application is a multi-channel spectrometer capable of simultaneously measuring the intensities of lights of different wavelengths. An incident slit into which is incident, a dispersive element that disperses the measured light at a predetermined angle according to its wavelength, and a parallel optical element that converts the measured light incident from the incident slit into parallel light and enters the dispersive element, A detector into which light to be measured dispersed from the dispersive element is incident at different angles depending on the wavelength, and an imaging optical element for coupling the light to be measured to a light receiving surface of the detector; The detector is disposed on one side of the main plane that is a surface in the direction in which the light dispersion action of the element works, and the detector is an array-type detector in which detection elements are arranged in the direction of the main plane. On the other side across It has a configuration that has been. In order to solve the above problems, the invention described in claim 2 of the present application
In the configuration of claim 1, an incident-side reflecting mirror is provided on an optical path between the incident slit and the dispersion element, and an optical axis from the incident slit is bent by 90 degrees by the incident-side reflecting mirror. To reach the dispersion element. In order to solve the above-mentioned problem, claim 3 of the present application
According to the invention described in the first aspect, an emission-side reflecting mirror is provided on an optical path between the imaging element and the detector, and an optical axis from the imaging element is positioned on the emission side. It has a configuration in which it is bent 90 degrees by a reflecting mirror and reaches the detector. In order to solve the above problem, according to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the emission side reflection mirror and the detector connect the imaging element and the emission side reflection mirror. It has a configuration in which it is provided so as to be integrally movable along the direction of the optical axis.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図1は、本願発明の実施形態のマルチチ
ャンネル分光計の概略構成を示す斜視図である。図1に
示すマルチチャンネル分光計は、被測定光が入射する入
射スリット1と、被測定光の波長に応じて所定の角度で
光を分散させる分散素子3と、入射スリット1から入射
した被測定光を平行光にして分散素子3に入射させる平
行用光学素子と、波長に応じて異なる角度で分散素子3
から分散する被測定光が入射するアレイ型検出器6と、
アレイ型検出器6の受光面に被測定光を結ばせる結像用
光学素子とを備えている。本実施形態では、図1から分
かる通り、平行用光学素子と結像用光学素子には、一つ
の球面鏡7が兼用されている。
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a multi-channel spectrometer according to an embodiment of the present invention. The multi-channel spectrometer shown in FIG. 1 includes an entrance slit 1 on which the light to be measured enters, a dispersion element 3 for dispersing light at a predetermined angle according to the wavelength of the light to be measured, and a measurement target incident from the entrance slit 1. A collimating optical element for converting light into collimated light and entering the dispersing element 3;
An array-type detector 6 on which light to be measured dispersed from
An imaging optical element for coupling light to be measured to the light receiving surface of the array type detector 6 is provided. In the present embodiment, as can be seen from FIG. 1, one spherical mirror 7 is also used for the parallel optical element and the imaging optical element.

【0016】分散素子3としては、反射型の回折格子3
1が使用されている。回折格子31は、図1から分かる
ように、溝の長さ方向が上下方向に向くように配置され
ている。光を分散させる回折格子31の表面(以下、回
折面)の中心は、球面鏡7の中心軸(球面鏡7の反射面
の中心と曲率中心とを結んだ軸)70上に位置してい
る。尚、本実施形態では、図1に示すように、斜め下方
から被測定光が回折格子31に入射し、斜め上方に出射
しながら分散する。但し、この場合でも、回折格子31
による分散作用は水平方向に働いているから、主平面は
図1に30として示すように水平方向である。
As the dispersion element 3, a reflection type diffraction grating 3
1 is used. As can be seen from FIG. 1, the diffraction grating 31 is arranged such that the length direction of the groove is oriented in the vertical direction. The center of the surface of the diffraction grating 31 for dispersing light (hereinafter, diffraction surface) is located on the center axis 70 of the spherical mirror 7 (the axis connecting the center of the reflection surface of the spherical mirror 7 and the center of curvature) 70. In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the light to be measured enters the diffraction grating 31 from obliquely below and is dispersed while being emitted obliquely upward. However, even in this case, the diffraction grating 31
The principal plane is horizontal as shown at 30 in FIG.

【0017】入射スリット1は、図1に示すように、主
平面30の下側に配置されている。また、入射スリット
1の上方には、入射側反射鏡81が配置されている。入
射側反射鏡81は、水平面に対して45度の角度で配置
されている。被測定光は、下方から垂直に入射スリット
1に入射し、入射側反射鏡81に反射して球面鏡7に向
かうようになっている。尚、球面鏡7に向かう光のう
ち、光軸上の光は水平に進む。また、図1から分かるよ
うに、入射スリット1の長さ方向は、光学的には主平面
30に対して垂直である。
The entrance slit 1 is arranged below the main plane 30, as shown in FIG. Above the entrance slit 1, an entrance-side reflection mirror 81 is arranged. The incident-side reflecting mirror 81 is arranged at an angle of 45 degrees with respect to the horizontal plane. The light to be measured is vertically incident on the entrance slit 1 from below, is reflected on the incident side reflection mirror 81 and travels toward the spherical mirror 7. Note that, of the light traveling toward the spherical mirror 7, the light on the optical axis travels horizontally. As can be seen from FIG. 1, the length direction of the entrance slit 1 is optically perpendicular to the main plane 30.

【0018】入射側反射鏡81で反射した光は、平行用
光学素子として機能する球面鏡7の下側部分(以下、コ
リメータ部)71に反射し、平行光となるよう構成され
ている。即ち、入射スリット1からコリメータ部71ま
での光軸の長さが、コリメータ部71の曲率半径の1/
2に等しくなるよう構成されている。尚、図1に示すよ
うに、回折格子31は、コリメータ部71より少し上に
位置している。従って、コリメータ部71で平行光とな
った被測定光は、少し斜め上方に進んで回折格子31に
達するようになっている。
The light reflected by the incident-side reflecting mirror 81 is configured to be reflected by a lower portion (hereinafter, a collimator portion) 71 of the spherical mirror 7 functioning as an optical element for collimating, and become parallel light. That is, the length of the optical axis from the entrance slit 1 to the collimator 71 is 1/1 / the radius of curvature of the collimator 71.
It is configured to be equal to two. As shown in FIG. 1, the diffraction grating 31 is located slightly above the collimator 71. Therefore, the light to be measured converted into parallel light by the collimator 71 travels slightly obliquely upward and reaches the diffraction grating 31.

【0019】また、球面鏡7の上側部分72は、回折格
子31から分散して出射される被測定光をアレイ型検出
器6に結ばせる結像用光学素子として機能している。即
ち、球面鏡7からアレイ型検出器6の受光面に達する光
軸の長さは、球面鏡7の曲率半径の1/2に等しくなっ
ている。結像用光学素子として機能する球面鏡7の上側
部分(以下、コンデンサ部)72に入射する分散光は同
様に平行光であるから、コンデンサ部72に反射した被
測定光は、アレイ型検出器6の受光面に結ぶようになっ
ている。つまり、アレイ型検出器6の受光面には、入射
スリット1の像が各波長ごとに結像することになる。
The upper part 72 of the spherical mirror 7 functions as an imaging optical element for connecting the light to be measured dispersedly emitted from the diffraction grating 31 to the array type detector 6. That is, the length of the optical axis reaching the light receiving surface of the array type detector 6 from the spherical mirror 7 is equal to の of the radius of curvature of the spherical mirror 7. Similarly, the dispersed light incident on the upper part (hereinafter referred to as a condenser) 72 of the spherical mirror 7 functioning as an imaging optical element is a parallel light. Are connected to the light receiving surface. That is, on the light receiving surface of the array type detector 6, an image of the entrance slit 1 is formed for each wavelength.

【0020】図1に示すように、コンデンサ部72とア
レイ型検出器6との間の光軸上には、出射側反射鏡82
が配置されている。出射側反射鏡82は、水平方向に対
して45度傾けて配置されている。コンデンサ部72か
ら出射側反射鏡82への光軸は水平であり、出射側反射
鏡82により光軸は垂直に曲げられ、上方のアレイ型検
出器6に達している。尚、上記説明及び図1から分かる
ように、球面鏡7、回折格子31、入射側反射鏡81及
び出射側反射鏡82の配置は、主平面30を挟んで対称
である。
As shown in FIG. 1, on the optical axis between the condenser section 72 and the array-type detector 6, an emission-side reflecting mirror 82 is provided.
Is arranged. The emission-side reflection mirror 82 is disposed at an angle of 45 degrees with respect to the horizontal direction. The optical axis from the condenser section 72 to the emission-side reflection mirror 82 is horizontal, and the optical axis is bent vertically by the emission-side reflection mirror 82 to reach the upper array type detector 6. As can be seen from the above description and FIG. 1, the arrangement of the spherical mirror 7, the diffraction grating 31, the incident-side reflecting mirror 81, and the emitting-side reflecting mirror 82 is symmetrical with respect to the main plane 30.

【0021】アレイ型検出器6は、図1に示すように細
長い箱状の部材である。図2を用いてアレイ型検出器6
の検出素子の構成について説明する。図2は、図1のマ
ルチチャンネル分光計におけるアレイ型検出器6の検出
素子の構成について説明する平面概略図である。図2に
示すように、アレイ型検出器6は、多数の検出素子61
を横に並べた構成である。個々の検出素子61はアレイ
型検出器6の幅方向に長い長方形の入射面を有し、アレ
イ型検出器6の長さ方向に並べられている。検出素子6
1は、具体的にはInGaAsフォトダイオード等が使
用できる。
The array type detector 6 is an elongated box-shaped member as shown in FIG. The array type detector 6 will be described with reference to FIG.
Will be described. FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration of a detection element of the array type detector 6 in the multi-channel spectrometer of FIG. As shown in FIG. 2, the array type detector 6 includes a large number of detection elements 61.
Are arranged side by side. Each detection element 61 has a rectangular incident surface that is long in the width direction of the array-type detector 6 and is arranged in the length direction of the array-type detector 6. Detection element 6
Specifically, for example, an InGaAs photodiode can be used.

【0022】図1及び図2から分かるように、回折格子
31によって分散した各波長の光は、その波長に応じて
アレイ型検出器6の特定の検出素子61に入射するよう
になっている。より具体的には、アレイ型検出器6の各
検出素子61は、入射スリット1に対して平行で入射ス
リット1と同じ向きに長い形状の方形である。そして、
前述したように、コンデンサ部72は、分散する各波長
の光により入射スリット1の像を各検出素子61に結像
させ、各波長の光が光電変換されてその強度が測定され
る。
As can be seen from FIGS. 1 and 2, the light of each wavelength dispersed by the diffraction grating 31 is incident on a specific detection element 61 of the array type detector 6 according to the wavelength. More specifically, each detection element 61 of the array type detector 6 has a rectangular shape parallel to the entrance slit 1 and elongated in the same direction as the entrance slit 1. And
As described above, the condenser unit 72 forms an image of the incident slit 1 on each of the detection elements 61 with the light of each wavelength to be dispersed, and the light of each wavelength is photoelectrically converted and its intensity is measured.

【0023】さらに詳しく説明すると、アレイ型検出器
6には、増幅器やA/D変換回路等を備えた不図示の信
号読み出し器が設けられている。そしてさらに、この信
号読み出し器の出力信号は、不図示のコンピュータに送
られるようになっている。各検出素子61に入射した各
波長の光はアレイ型検出器6によって光電変換された後
に増幅され、そしてデジタル信号に変換されてコンピュ
ータに送られるようになっている。そして、コンピュー
タでは、送られた信号を処理して、波長ごとの光の強度
即ち分光スペクトルをディスプレイに表示するようにな
っている。尚、上記説明から明らかなように、本実施形
態の分光計はマルチチャンネル分光計であり、回折格子
31の配置角度を変えることなく一回の測定で所定の波
長域の分光スペクトルが得られる。
More specifically, the array type detector 6 is provided with a signal reader (not shown) provided with an amplifier, an A / D conversion circuit, and the like. Further, the output signal of the signal reader is sent to a computer (not shown). The light of each wavelength incident on each detection element 61 is photoelectrically converted by the array type detector 6 and then amplified, converted into a digital signal and sent to a computer. Then, the computer processes the transmitted signal and displays the light intensity, that is, the spectrum of each wavelength, on a display. As is apparent from the above description, the spectrometer of the present embodiment is a multi-channel spectrometer, and a spectrum of a predetermined wavelength range can be obtained by one measurement without changing the arrangement angle of the diffraction grating 31.

【0024】次に、本実施形態のマルチチャンネル分光
計の機構的構造について、図3を使用してさらに詳しく
説明する。図3は、図1に示すマルチチャンネル分光計
の機構的構造について説明した正面断面図である。図3
に示すように、本実施形態のマルチチャンネル分光計
は、全体が直方体状のケース91に収納されている。ケ
ース91の一方の側壁の内側には、回折格子保持具92
が設けられており、回折格子保持具92によって回折格
子31が所定角度で保持されている。また、他方の側壁
の内側には、球面鏡保持具93によって球面鏡7が保持
され、回折格子31と向かい合っている。
Next, the mechanical structure of the multi-channel spectrometer of this embodiment will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 3 is a front sectional view illustrating the mechanical structure of the multi-channel spectrometer shown in FIG. FIG.
As shown in (1), the multi-channel spectrometer of the present embodiment is housed in a rectangular parallelepiped case 91 as a whole. A diffraction grating holder 92 is provided inside one side wall of the case 91.
Are provided, and the diffraction grating 31 is held at a predetermined angle by the diffraction grating holder 92. The spherical mirror 7 is held by the spherical mirror holder 93 inside the other side wall, and faces the diffraction grating 31.

【0025】そして、ケース91の底板部の所定位置に
は開口が形成されており、この開口に填め込むようにし
て入射スリット1が設けられている。また、入射スリッ
ト1への光軸を取り囲むようにしてガイド筒94がケー
ス91に固定されている。尚、入射スリット1へ被測定
光を導く光ファイバの端部がこのガイド筒94に接続さ
れることがある。
An opening is formed at a predetermined position of the bottom plate of the case 91, and the entrance slit 1 is provided so as to fit into the opening. A guide tube 94 is fixed to the case 91 so as to surround the optical axis to the entrance slit 1. The end of the optical fiber for guiding the light to be measured to the entrance slit 1 may be connected to the guide tube 94.

【0026】入射側反射鏡81は、ケース91に固定さ
れた入射側反射鏡保持具95によって保持されている。
また、ケース91の上板部には比較的大きな開口が設け
られており、この開口内にアレイ型検出器6が位置して
いる。この開口を塞ぐようにして、ケース91の上側に
は検出器保持板96が設けられている。検出器保持板9
6は、その下面にアレイ型検出器6を固定して保持して
いる。
The incident-side reflecting mirror 81 is held by an incident-side reflecting mirror holder 95 fixed to a case 91.
A relatively large opening is provided in the upper plate portion of the case 91, and the array type detector 6 is located in this opening. A detector holding plate 96 is provided above the case 91 so as to close this opening. Detector holding plate 9
Reference numeral 6 denotes an array type detector 6 fixedly held on the lower surface thereof.

【0027】また、図3に示すように、検出器保持板9
6には、出射側反射鏡保持具97が固定されている。出
射側反射鏡保持具97は、検出器保持板96から下方に
延び、球面鏡7の側に折れ曲がり、その先端に出射側反
射鏡82を保持している。出射側反射鏡82は、コンデ
ンサ部72からの水平な光軸が90度折れ曲がって垂直
上方に向かい、その光軸がアレイ型検出器6の受光面の
中心に一致するよう、出射側反射鏡保持具97に保持さ
れている。
As shown in FIG. 3, the detector holding plate 9
The output-side reflecting mirror holder 97 is fixed to 6. The emission-side reflector holding member 97 extends downward from the detector holding plate 96, bends toward the spherical mirror 7, and holds the emission-side reflector 82 at its tip. The emission-side reflection mirror 82 holds the emission-side reflection mirror so that the horizontal optical axis from the condenser 72 is bent 90 degrees and goes vertically upward, and the optical axis coincides with the center of the light-receiving surface of the array-type detector 6. It is held by the tool 97.

【0028】図3に示す構造の大きな特徴点は、コンデ
ンサ部72と出射側反射鏡82とを結ぶ光軸方向に出射
側反射鏡82とアレイ型検出器6とが一体に移動できる
ようになっていることである。具体的に説明すると、上
記検出器保持板96は、ガイドレール等を使用した不図
示の直線移動機構を介してケース91に取り付けられて
いる。この直線移動機構には、マイクロメータ等の不図
示の微調整機構が設けられており、アレイ型検出器6と
出射側反射鏡82の光軸方向の配置位置が非常に細かく
調整できるようになっている。
A major feature of the structure shown in FIG. 3 is that the emission-side reflection mirror 82 and the array-type detector 6 can move integrally in the optical axis direction connecting the condenser section 72 and the emission-side reflection mirror 82. That is. More specifically, the detector holding plate 96 is attached to the case 91 via a linear moving mechanism (not shown) using a guide rail or the like. The linear movement mechanism is provided with a fine adjustment mechanism (not shown) such as a micrometer, so that the arrangement positions of the array type detector 6 and the emission side reflection mirror 82 in the optical axis direction can be adjusted very finely. ing.

【0029】アレイ型検出器6と出射側反射鏡82の配
置位置の微調整は、分光計を組み立てた際の光学系全体
の調整に大変便利である。即ち、アレイ型検出器6と出
射側反射鏡82の配置位置を光軸に沿って動かすと、コ
ンデンサ部72からアレイ型検出器6までの光路長が変
化する。従って、コンデンサ部72の焦点の位置にアレ
イ型検出器6の受光面が精度よく一致するようアレイ型
検出器6と出射側反射鏡82の配置位置を微調整するこ
とで、アレイ型検出器6の受光面に精度良く光が焦点を
結び、測定の分解能と明るさを十分得ることができる。
Fine adjustment of the arrangement position of the array type detector 6 and the emission side reflection mirror 82 is very convenient for adjustment of the entire optical system when the spectrometer is assembled. That is, when the arrangement position of the array type detector 6 and the emission side reflecting mirror 82 is moved along the optical axis, the optical path length from the capacitor unit 72 to the array type detector 6 changes. Therefore, by finely adjusting the arrangement positions of the array-type detector 6 and the emission-side reflecting mirror 82 so that the light-receiving surface of the array-type detector 6 accurately matches the position of the focal point of the condenser unit 72, the array-type detector 6 The light is accurately focused on the light receiving surface of the light source, and the resolution and brightness of the measurement can be sufficiently obtained.

【0030】さて、本実施形態のマルチチャンネル分光
計は、従来のツェルニー−ターナー形のマウントを使用
したものに比べて、以下のような長所がある。この点を
図4を使用して説明する。図4は、図1に示すマルチチ
ャンネル分光計の平面図であり、回折格子31から分散
した光の結像状況を示した図である。尚、図4では、図
示の都合上、出射側反射鏡82には反射しない状態が示
されているが、図1に示すものと光学的には全く等価で
ある。
The multi-channel spectrometer of the present embodiment has the following advantages as compared with a conventional one using a Czerny-Turner type mount. This will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a plan view of the multi-channel spectrometer shown in FIG. 1, and is a diagram showing an image formation state of light dispersed from the diffraction grating 31. Although FIG. 4 shows a state in which the light is not reflected by the exit-side reflecting mirror 82 for the sake of illustration, it is optically equivalent to that shown in FIG.

【0031】前述したように、ツェルニー−ターナー形
や本実施形態のマウントのように、球面鏡7を使用して
結像させる光学系の問題の一つはコマ収差である。前述
したように、ツェルニー−ターナー形のマウントを使用
したマルチチャンネル分光計では、第二球面鏡74に入
射する際の入射角が回折素子から分散する角度によって
大きくことなり、コマ収差の影響が強くなってしまう。
As described above, one of the problems of the optical system that forms an image using the spherical mirror 7 like the Czerny-Turner type or the mount of the present embodiment is coma aberration. As described above, in the multi-channel spectrometer using the Czerny-Turner type mount, the angle of incidence at the time of incidence on the second spherical mirror 74 is increased by the angle dispersed from the diffraction element, and the influence of coma is increased. Would.

【0032】一方、本実施形態の分光計について検討し
てみると、コンデンサ部72に入射する光のうち、図4
に示す通り、平面視で球面鏡7の中心軸70に沿って入
射する光は入射角が平面視では0度である。そして、中
心軸70から最も離れて進んでコンデンサ部72に入射
する光は最も入射角が大きくなるが、それでも、コンデ
ンサ部72への光の入射状況は中心軸70を挟んで対称
であるから、図6に示す場合に比べると、入射角の変化
量はほぼ半分になる。このとき、コマ収差の影響は半分
以下に減縮される。
On the other hand, when examining the spectrometer of the present embodiment, of the light incident on the condenser 72, FIG.
As shown in (2), the light incident along the central axis 70 of the spherical mirror 7 in plan view has an incident angle of 0 degree in plan view. Then, the light that travels farthest from the central axis 70 and enters the capacitor unit 72 has the largest incident angle, but the light incident state on the capacitor unit 72 is still symmetrical with respect to the central axis 70, Compared with the case shown in FIG. 6, the change amount of the incident angle is almost halved. At this time, the influence of coma is reduced to less than half.

【0033】また、図1から分かる通り、回折格子31
からの光は、主平面30に対して角度を持って斜め上方
に進む。従って、正面から見たコンデンサ部72への入
射角は、回折格子31からの分散角度によって僅かに異
なる。しかしながら、出射側反射鏡82を回折格子31
に接近した位置に配置することで、上記斜め上方に進む
角度をより小さくすることができる。このため、上記正
面視での入射角の差異は殆ど無視でき、分解能に影響を
与えるようなコマ収差を発生させることはない。
Also, as can be seen from FIG.
Light travels obliquely upward at an angle to the main plane 30. Therefore, the angle of incidence on the condenser section 72 as viewed from the front slightly differs depending on the dispersion angle from the diffraction grating 31. However, the output side reflecting mirror 82 is
By arranging at a position close to the above, it is possible to further reduce the angle of the obliquely upward movement. For this reason, the difference in the incident angle when viewed from the front is almost negligible, and no coma aberration that affects the resolution is generated.

【0034】尚、図1に示すマウントでは、球面鏡7の
中心を通る中心軸70に対して斜め上方に光が進んでコ
ンデンサ部72に入射するので、メオリジナル面は中心
軸70を通り主平面30に垂直な面になる。そして、サ
ジタル面は、コンデンサ部72に入射する光線において
メオリジナル面に垂直な面である。従って、非点収差の
形成のされ方は図5に示すマウントとは90度異なる。
In the mount shown in FIG. 1, light travels obliquely upward with respect to a central axis 70 passing through the center of the spherical mirror 7 and enters the condenser section 72. The plane is perpendicular to 30. The sagittal surface is a surface perpendicular to the original surface in the light beam incident on the condenser section 72. Therefore, the method of forming astigmatism differs from the mount shown in FIG. 5 by 90 degrees.

【0035】上記説明では、分散素子3の例として反射
型回折格子31を採り上げたが、透過型の回折格子31
や、プリズムと反射鏡との組み合わせのような構成を採
用することも可能である。尚、入射側反射鏡81や出射
側反射鏡82を使用しなくとも、前述したコマ収差量の
低減という効果は同様に得ることができる。但し、入射
側反射鏡81や出射側反射鏡82を使用しないと、入射
スリット1やアレイ型検出器6を回折格子31のすぐ下
又は上に配置することになり、入射スリット1やアレイ
型検出器6の大きさによっては配置が困難となる場合が
ある。また、コマ収差等の影響を小さくするには、球面
鏡7の曲率半径を大きくすることが有効であるが、曲率
半径を大きくすると、入射スリット1からコリメータ部
71への光路長及びコンデンサ部72からアレイ型検出
器6への光路長が長くなり、分光計全体が横に長くなる
欠点がある。しかしながら、入射側反射鏡81や出射側
反射鏡82を使用すると、光軸が縦に曲げられるので、
横に長くならずコンパクトにできる。
In the above description, the reflection type diffraction grating 31 is taken as an example of the dispersion element 3, but the transmission type diffraction grating 31 is used.
Alternatively, a configuration such as a combination of a prism and a reflecting mirror can be adopted. The effect of reducing the amount of coma described above can be similarly obtained without using the incident side reflecting mirror 81 and the emitting side reflecting mirror 82. However, if the incident-side reflecting mirror 81 and the emitting-side reflecting mirror 82 are not used, the entrance slit 1 and the array-type detector 6 will be disposed immediately below or above the diffraction grating 31, and the entrance slit 1 and the array-type detection The arrangement may be difficult depending on the size of the container 6. It is effective to increase the radius of curvature of the spherical mirror 7 to reduce the influence of coma aberration and the like. However, if the radius of curvature is increased, the optical path length from the entrance slit 1 to the collimator 71 and the There is a drawback that the optical path length to the array type detector 6 becomes long, and the entire spectrometer becomes long horizontally. However, when the incident-side reflecting mirror 81 and the emitting-side reflecting mirror 82 are used, the optical axis is bent vertically.
It can be compact without being lengthened sideways.

【0036】[0036]

【発明の効果】以上説明した通り、本願の各請求項1の
発明によれば、アレイ型検出器を使用したマルチチャン
ネル分光計において、コマ収差の影響が半減し、分解能
や明るさの点で優れた測定を行うことができる。また、
請求項2の発明によれば、上記請求項1の効果に加え、
入射スリットの配置が容易となり、また分光計全体をコ
ンパクトにできる。また、請求項3の発明によれば、上
記請求項1の効果に加え、アレイ型検出器の配置が容易
となり、また分光計全体をコンパクトにできる。さら
に、請求項4の発明によれば、上記請求項3の効果に加
え、光学系の調整が容易に行え、さらに実用的な構成と
なる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, in a multi-channel spectrometer using an array type detector, the influence of coma is reduced by half, and the resolution and brightness are reduced. Excellent measurements can be made. Also,
According to the second aspect of the invention, in addition to the effect of the first aspect,
The arrangement of the entrance slit becomes easy, and the entire spectrometer can be made compact. According to the third aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the arrangement of the array-type detector is facilitated, and the entire spectrometer can be made compact. Further, according to the invention of claim 4, in addition to the effect of the above-described claim 3, the adjustment of the optical system can be easily performed, and the configuration becomes more practical.

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

【図1】本願発明の実施形態のマルチチャンネル分光計
の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a multi-channel spectrometer according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のマルチチャンネル分光計におけるアレイ
型検出器6の検出素子の構成について説明する平面概略
図である。
FIG. 2 is a schematic plan view illustrating a configuration of a detection element of an array type detector 6 in the multi-channel spectrometer of FIG.

【図3】図1に示すマルチチャンネル分光計の機構的構
造について説明した正面断面図である。
FIG. 3 is a front sectional view illustrating a mechanical structure of the multi-channel spectrometer shown in FIG. 1;

【図4】図1に示すマルチチャンネル分光計の平面図で
あり、回折格子31から分散した光の結像状況を示した
図である。
FIG. 4 is a plan view of the multi-channel spectrometer shown in FIG. 1, showing an image formation state of light dispersed from a diffraction grating 31;

【図5】従来の代表的な分光計のマウントの概略構成を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a mount of a conventional typical spectrometer.

【図6】ツェルニー−ターナー形のマウントを使用した
マルチチャンネル分光計の概略構成を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-channel spectrometer using a Czerny-Turner type mount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 入射スリット 3 分散素子 31 回折格子 30 主平面 31 回折格子 6 アレイ型検出器 7 球面鏡 71 コリメータ部 72 コンデンサ部 81 入射側反射鏡 82 出射側反射鏡 REFERENCE SIGNS LIST 1 entrance slit 3 dispersive element 31 diffraction grating 30 principal plane 31 diffraction grating 6 array detector 7 spherical mirror 71 collimator unit 72 condenser unit 81 incident-side reflecting mirror 82 emission-side reflecting mirror

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成11年4月12日(1999.4.1
2)
[Submission date] April 12, 1999 (1999.4.1
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項3[Correction target item name] Claim 3

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項4[Correction target item name] Claim 4

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】一方、ダイオードアレイ等の検出素子を並
べたアレイ型検出器の開発により、一回の測定で異なる
波長の強度測定が同時に行える分光計(本明細書ではマ
ルチチャンネル分光計と呼ぶ)の開発が可能となってき
た。マルチチャンネル分光計は、出射スリット5を配置
せず、出射スリット5の位置(又はこれと光学的に等価
な位置)にアレイ型検出器を配置する。アレイ型検出器
の検出素子の配列方向は、分散素子3が光を分散させる
方向と一致させる。従って、図5に示すツェルニー−タ
ーナー形のマウントを使用してマルチチャンネル分光計
を構成すると、図6に示すようになる。図6は、ツェル
ニー−ターナー形のマウントを使用したマルチチャンネ
ル分光計の概略構成を示す図である。図6に示すアレイ
型検出器6の各検出素子には、波長ごとに異なる方向に
分散した光が入射し、各検出素子毎に独立して光電変換
することで、分光された各波長の強度を同時に知ること
ができる。
On the other hand, with the development of an array-type detector in which detection elements such as diode arrays are arranged, a spectrometer (herein called a multi-channel spectrometer) capable of simultaneously measuring the intensity of different wavelengths in one measurement is called. Development has become possible. In the multi-channel spectrometer, the output slit 5 is not disposed, and the array type detector is disposed at the position of the output slit 5 (or a position optically equivalent thereto). The arrangement direction of the detection elements of the array type detector is made to coincide with the direction in which the dispersion element 3 disperses light. Therefore, when a multi-channel spectrometer is constructed using the Czerny-Turner type mount shown in FIG. 5, it becomes as shown in FIG. FIG. 6 is a diagram showing a schematic configuration of a multi-channel spectrometer using a Czerny-Turner type mount. Light that is dispersed in different directions for each wavelength is incident on each detection element of the array type detector 6 shown in FIG. 6, and is subjected to photoelectric conversion independently for each detection element, so that the intensity of each separated wavelength is separated. At the same time.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0012[Correction target item name] 0012

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0012】より具体的に説明すると、図6において、
分散素子3から分散する各波長の光をλ1,…,λM,
…λNとすると、λ1が第二球面鏡4に入射する角度θ
1より、λMが第二球面鏡4に入射する際の角度θMの
方が大きく、さらに、角度θMより、λNが第二球面鏡
4に入射する際の角度θNの方が大きくなる。結局、
散素子3からより離れた位置の検出素子に入射する光の
方がより大きな入射角で第二球面鏡4に入射することに
なり、コマ収差の影響が強くなる。このため、分散され
た光が隣接する波長同士で重なりあって入射する結果、
分解能が大きく低下してしまう。
More specifically, in FIG.
The light of each wavelength dispersed from the dispersion element 3 is λ1,.
... ΛN, the angle θ at which λ1 enters the second spherical mirror 4
1, the angle θM when λM is incident on the second spherical mirror 4 is larger, and the angle θN when λN is incident on the second spherical mirror 4 is larger than the angle θM. After all, minutes
The light incident on the detection element at a position further away from the diffuser element 3 is incident on the second spherical mirror 4 at a larger incident angle, and the influence of coma becomes stronger. For this reason, as a result of the dispersed light being overlapped and incident on adjacent wavelengths,
The resolution is greatly reduced.

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0014[Correction target item name] 0014

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本願の請求項1記載の発明は、異なる波長の光の強
度を同時に測定することができるマルチチャンネル分光
計であって、被測定光が入射する入射スリットと、被測
定光をその波長に応じて所定の角度で分散させる分散素
子と、入射スリットから入射した被測定光を平行光にし
て分散素子に入射させる平行用光学素子と、波長に応じ
て異なる角度で分散素子から分散する被測定光が入射す
る検出器と、検出器の受光面に被測定光を結ばせる結像
用光学素子とを備え、前記入射スリットは、前記分散素
子の光分散作用が働く方向の面である主平面を挟んで一
方の側に配置されており、前記検出器は、検出素子を主
平面の方向に並べたアレイ型検出器であって主平面を挟
んで他方の側に配置されているという構成を有する。上
記課題を解決するため、本願の請求項2記載の発明は、
前記請求項1の構成において、前記入射スリットと前記
分散素子との間の光路上には入射側反射鏡が設けられて
おり、入射スリットからの光軸はこの入射側反射鏡によ
り90度曲げられて前記分散素子に達しているという構
成を有する。上記課題を解決するため、本願の請求項3
記載の発明は、前記請求項1の構成において、前記結像
用光学素子と前記検出器との間の光路上には出射側反射
鏡が設けられており、結像用光学素子からの光軸はこの
出射側反射鏡により90度曲げられて前記検出器に達し
ているという構成を有する。上記課題を解決するため、
本願の請求項4記載の発明は、前記請求項3の構成にお
いて、前記出射側反射鏡と前記検出器とは、前記結像
光学素子と前記出射側反射鏡とを結ぶ光軸の方向に沿っ
て一体に移動可能に設けられているという構成を有す
る。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present application is a multi-channel spectrometer capable of simultaneously measuring the intensities of lights of different wavelengths. An incident slit into which is incident, a dispersive element that disperses the measured light at a predetermined angle according to its wavelength, and a parallel optical element that converts the measured light incident from the incident slit into parallel light and enters the dispersive element, A detector into which light to be measured dispersed from the dispersive element is incident at different angles depending on the wavelength, and an imaging optical element for coupling the light to be measured to a light receiving surface of the detector; The detector is disposed on one side of the main plane that is a surface in the direction in which the light dispersion action of the element works, and the detector is an array-type detector in which detection elements are arranged in the direction of the main plane. On the other side across It has a configuration that has been. In order to solve the above problems, the invention described in claim 2 of the present application
In the configuration of claim 1, an incident-side reflecting mirror is provided on an optical path between the incident slit and the dispersion element, and an optical axis from the incident slit is bent by 90 degrees by the incident-side reflecting mirror. To reach the dispersion element. In order to solve the above-mentioned problem, claim 3 of the present application
The invention according to claim 1, wherein in the configuration according to claim 1, the imaging is performed.
An emission-side reflecting mirror is provided on an optical path between the optical element for imaging and the detector, and an optical axis from the imaging optical element is bent by 90 degrees by the reflecting mirror on the emission side, and is reflected by the detector. Has a configuration that has reached. To solve the above problems,
According to a fourth aspect of the present invention, in the configuration of the third aspect, the exit-side reflecting mirror and the detector are connected to each other for the imaging .
It has a configuration in which it is provided so as to be integrally movable along the direction of the optical axis connecting the optical element and the exit-side reflecting mirror.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0031】前述したように、ツェルニー−ターナー形
や本実施形態のマウントのように、球面鏡7を使用して
結像させる光学系の問題の一つはコマ収差である。前述
したように、ツェルニー−ターナー形のマウントを使用
したマルチチャンネル分光計では、第二球面鏡に入射
する際の入射角が回折素子から分散する角度によって大
きくなり、コマ収差の影響が強くなってしまう。
As described above, one of the problems of the optical system that forms an image using the spherical mirror 7 like the Czerny-Turner type or the mount of the present embodiment is coma aberration. As described above, Czerny - In multichannel spectrometer using Turner-shaped mount, different increases depending on the angle of incidence angle at the time of entering the second spherical mirror 4 are dispersed from the diffraction element, the influence of the coma aberration becomes stronger Would.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】符号の説明[Correction target item name] Explanation of sign

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【符号の説明】 1 入射スリット 3 分散素子 30 主平面 31 回折格子 6 アレイ型検出器 7 球面鏡 71 コリメータ部 72 コンデンサ部 81 入射側反射鏡 82 出射側反射鏡[Description of Signs] 1 Incident slit 3 Dispersion element 30 Main plane 31 Diffraction grating 6 Array type detector 7 Spherical mirror 71 Collimator unit 72 Capacitor unit 81 Incident-side reflecting mirror 82 Exit-side reflecting mirror

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる波長の光の強度を同時に測定する
ことができるマルチチャンネル分光計であって、 被測定光が入射する入射スリットと、被測定光をその波
長に応じて所定の角度で分散させる分散素子と、入射ス
リットから入射した被測定光を平行光にして分散素子に
入射させる平行用光学素子と、波長に応じて異なる角度
で分散素子から分散する被測定光が入射する検出器と、
検出器の受光面に被測定光を結ばせる結像用光学素子と
を備え、 前記入射スリットは、前記分散素子の光分散作用が働く
方向の面である主平面を挟んで一方の側に配置されてお
り、前記検出器は、検出素子を主平面の方向に並べたア
レイ型検出器であって主平面を挟んで他方の側に配置さ
れていることを特徴とするマルチチャンネル分光計。
1. A multi-channel spectrometer capable of simultaneously measuring the intensities of lights of different wavelengths, wherein an incident slit into which the light to be measured is incident, and the light to be measured are dispersed at a predetermined angle according to the wavelength. A dispersive element, a collimating optical element that converts the light to be measured incident from the entrance slit into parallel light and impinges on the dispersive element, and a detector to which the light to be measured dispersed from the dispersive element is incident at different angles according to the wavelength. ,
An imaging optical element for forming light to be measured on a light receiving surface of the detector, wherein the entrance slit is disposed on one side of a main plane that is a surface in a direction in which the light dispersion action of the dispersion element works. Wherein the detector is an array-type detector in which detection elements are arranged in a direction of a main plane, and is arranged on the other side of the main plane.
【請求項2】 前記入射スリットと前記分散素子との間
の光路上には入射側反射鏡が設けられており、入射スリ
ットからの光軸はこの入射側反射鏡により90度曲げら
れて前記分散素子に達していることを特徴とする請求項
1記載のマルチチャンネル分光計。
2. An incident-side reflecting mirror is provided on an optical path between the incident slit and the dispersing element, and an optical axis from the incident slit is bent by 90 degrees by the incident-side reflecting mirror to form the dispersion mirror. 2. The multi-channel spectrometer according to claim 1, wherein the multi-channel spectrometer reaches the element.
【請求項3】 前記結像素子と前記検出器との間の光路
上には出射側反射鏡が設けられており、結像素子からの
光軸はこの出射側反射鏡により90度曲げられて前記検
出器に達していることを特徴とする請求項1記載のマル
チチャンネル分光計。
3. An emission-side reflecting mirror is provided on an optical path between the imaging element and the detector, and an optical axis from the imaging element is bent by 90 degrees by the emission-side reflecting mirror. The multi-channel spectrometer according to claim 1, wherein the detector reaches the detector.
【請求項4】 前記出射側反射鏡と前記検出器とは、前
記結像素子と前記出射側反射鏡とを結ぶ光軸の方向に沿
って一体に移動可能に設けられていることを特徴とする
請求項3記載のマルチチャンネル分光計。
4. The light-emitting device according to claim 1, wherein the emission-side reflection mirror and the detector are provided so as to be integrally movable along a direction of an optical axis connecting the imaging element and the emission-side reflection mirror. 4. The multi-channel spectrometer according to claim 3, wherein:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316007A (en) * 2006-05-29 2007-12-06 Yokogawa Electric Corp Device and method for measuring light signal
CN107764795A (en) * 2017-12-06 2018-03-06 安徽昱远智能科技有限公司 A kind of explosive fluorescence spectrum survey meter

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