JP2001108613A - 大気ガス分量遠隔測定装置 - Google Patents
大気ガス分量遠隔測定装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 エタロンによる分光方式を用いた大気ガス分
量常時監視において、高分解能に加えて、駆動部の劣化
による測定装置劣化を排除し、かつ測定速度を上げるこ
とが可能な大気ガス分量遠隔測定装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 エタロンへの入射する測定光の入射角度
が異なるとその最大透過波長も変化することを利用し、
異なるスリット３、４から固定エタロン７への入射角を
エタロン透過後の最大透過波長が観測ガスの吸収波長と
窓波長域となるように設置することにより、集光光学系
９にて集光した２つ以上のスペクトル像の強度は観測ガ
スの吸収波長と窓波長域の波長強度となるため、そのス
ペクトル像の各々の強度をアレイ型受光素子１１または
単体素子にて測定することにより、それらの差分強度と
窓帯域の強度によりガス分量の測定を行うことができ、
駆動部を用いた波長走査を行う必要がなくなる。
量常時監視において、高分解能に加えて、駆動部の劣化
による測定装置劣化を排除し、かつ測定速度を上げるこ
とが可能な大気ガス分量遠隔測定装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】 エタロンへの入射する測定光の入射角度
が異なるとその最大透過波長も変化することを利用し、
異なるスリット３、４から固定エタロン７への入射角を
エタロン透過後の最大透過波長が観測ガスの吸収波長と
窓波長域となるように設置することにより、集光光学系
９にて集光した２つ以上のスペクトル像の強度は観測ガ
スの吸収波長と窓波長域の波長強度となるため、そのス
ペクトル像の各々の強度をアレイ型受光素子１１または
単体素子にて測定することにより、それらの差分強度と
窓帯域の強度によりガス分量の測定を行うことができ、
駆動部を用いた波長走査を行う必要がなくなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大気を透過した光
をエタロンによるファブリペロー方式にて分光し、その
スペクトル透過率変化より遠隔域を含んだガス分量を測
定する大気ガス分量遠隔測定装置に関するものである。
をエタロンによるファブリペロー方式にて分光し、その
スペクトル透過率変化より遠隔域を含んだガス分量を測
定する大気ガス分量遠隔測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、大気を透過した光をファブリペロ
ー方式にて分光測定する装置に関するものとしては、Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３３
５５（１９９８） Ｐ６６５−６７４に記載されてい
る。その構成概略を図５に示しており、図５に示すよう
に、被測定光源である光３１を集光光学系３２にて視野
スリット３３に集光・投影し、その視野スリット３３を
透過する光をコリメート光学系３４にて無限共役光と
し、この被測定光はピエゾ駆動のチューナブルエタロン
３５とバンドパスフィルター３６を透過し集光光学系３
７にてアレイ型受光素子３８に投影し被測定物のスペク
トル強度を測定するというもので、被測定光はピエゾ駆
動のチューナブルエタロン３５によりその駆動範囲にて
透過率の波長変動を生ずることから、その変動波長幅に
対する被測定光のスペクトル強度の測定を行うことがで
きる。
ー方式にて分光測定する装置に関するものとしては、Ｐ
ｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ Ｖｏｌ．３３
５５（１９９８） Ｐ６６５−６７４に記載されてい
る。その構成概略を図５に示しており、図５に示すよう
に、被測定光源である光３１を集光光学系３２にて視野
スリット３３に集光・投影し、その視野スリット３３を
透過する光をコリメート光学系３４にて無限共役光と
し、この被測定光はピエゾ駆動のチューナブルエタロン
３５とバンドパスフィルター３６を透過し集光光学系３
７にてアレイ型受光素子３８に投影し被測定物のスペク
トル強度を測定するというもので、被測定光はピエゾ駆
動のチューナブルエタロン３５によりその駆動範囲にて
透過率の波長変動を生ずることから、その変動波長幅に
対する被測定光のスペクトル強度の測定を行うことがで
きる。
【０００３】この従来例にて大気ガス分量の測定を行う
場合、測定ガスの吸収帯域と窓帯域の波長域をチューナ
ブルエタロン３５の駆動範囲にて測定する観測波長幅内
に設定し、その波長走査により素子出力信号の最大強度
となる窓帯域と出力信号の最小強度となる吸収帯域の差
分強度によりガス分量の測定を行うことができる。
場合、測定ガスの吸収帯域と窓帯域の波長域をチューナ
ブルエタロン３５の駆動範囲にて測定する観測波長幅内
に設定し、その波長走査により素子出力信号の最大強度
となる窓帯域と出力信号の最小強度となる吸収帯域の差
分強度によりガス分量の測定を行うことができる。
【０００４】しかし、上記実施例ではピエゾ駆動による
チューナブルエタロン３５を用いていることから、大気
ガス分量の測定を行う場合、常時監視を行う必要がある
ため、長時間の連続測定においてはその駆動寿命及び特
性の劣化が問題となり、また測定速度が駆動時間に依存
することから、測定速度が駆動周期以下にできないとい
う問題があった。
チューナブルエタロン３５を用いていることから、大気
ガス分量の測定を行う場合、常時監視を行う必要がある
ため、長時間の連続測定においてはその駆動寿命及び特
性の劣化が問題となり、また測定速度が駆動時間に依存
することから、測定速度が駆動周期以下にできないとい
う問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、エタロンを用
いたファブリペロー方式の分光測定装置を用いての大気
ガス分量測定においては、高分解能の要求に加えて測定
時間の短縮と長寿命が要求されている。
いたファブリペロー方式の分光測定装置を用いての大気
ガス分量測定においては、高分解能の要求に加えて測定
時間の短縮と長寿命が要求されている。
【０００６】本発明は、このような大気ガス分量常時監
視において、高分解能に加えて、駆動部の劣化による測
定装置劣化の問題を排除し、かつ測定速度を上げること
が可能な大気ガス分量遠隔測定装置提供することを目的
とする。
視において、高分解能に加えて、駆動部の劣化による測
定装置劣化の問題を排除し、かつ測定速度を上げること
が可能な大気ガス分量遠隔測定装置提供することを目的
とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明での大気ガス分量
遠隔測定装置の構成は、大気ガス情報を含んだ被測定光
を集光するための集光光学系と、前記集光光学系による
被測定光の集光部に配置された２つ以上の入射スリット
またはファイバーと、入射スリットまたはファイバーか
ら発散する被測定光を無限共役光にするためのコリメー
ト光学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役と
なる被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エ
タロンと、バンドパスフィルターもしくは平面回折格子
と、前記の２つの狭帯域化フィルターを透過した被測定
光を集光するための集光光学系と、前記集光光学系によ
り集光した２つ以上のスペクトル像各々の強度を測定す
るためのアレイ型受光素子もしくは単体の受光素子を用
いて構成されるもので、受光素子にて測定される２つ以
上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓帯
域に設定配置されたものである。
遠隔測定装置の構成は、大気ガス情報を含んだ被測定光
を集光するための集光光学系と、前記集光光学系による
被測定光の集光部に配置された２つ以上の入射スリット
またはファイバーと、入射スリットまたはファイバーか
ら発散する被測定光を無限共役光にするためのコリメー
ト光学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役と
なる被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エ
タロンと、バンドパスフィルターもしくは平面回折格子
と、前記の２つの狭帯域化フィルターを透過した被測定
光を集光するための集光光学系と、前記集光光学系によ
り集光した２つ以上のスペクトル像各々の強度を測定す
るためのアレイ型受光素子もしくは単体の受光素子を用
いて構成されるもので、受光素子にて測定される２つ以
上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓帯
域に設定配置されたものである。
【０００８】本発明によれば、エタロンへの入射する測
定光の入射角度が異なるとその最大透過波長も変化する
ことを利用し、異なるスリットからのエタロン入射角を
エタロン透過後の最大透過波長が観測ガスの吸収波長と
窓波長域となるように設置することにより、集光光学系
にて集光した２つ以上のスペクトル像の強度は観測ガス
の吸収波長と窓波長域の波長強度となるため、そのスペ
クトル像の各々の強度をアレイ型受光素子または単体素
子にて測定することにより、それらの差分強度と窓帯域
の強度によりガス分量の測定を行うことができ、駆動部
を用いた波長走査を行う必要がなくなる。
定光の入射角度が異なるとその最大透過波長も変化する
ことを利用し、異なるスリットからのエタロン入射角を
エタロン透過後の最大透過波長が観測ガスの吸収波長と
窓波長域となるように設置することにより、集光光学系
にて集光した２つ以上のスペクトル像の強度は観測ガス
の吸収波長と窓波長域の波長強度となるため、そのスペ
クトル像の各々の強度をアレイ型受光素子または単体素
子にて測定することにより、それらの差分強度と窓帯域
の強度によりガス分量の測定を行うことができ、駆動部
を用いた波長走査を行う必要がなくなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、大気ガス情報を含んだ被測定光を集光するための集
光光学系と、前記集光光学系による被測定光の集光部に
配置された２つ以上の入射スリットと、入射スリットか
ら発散する被測定光を無限共役光にするためのコリメー
ト光学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役と
なる被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エ
タロンと、バンドパスフィルターと、前記の２つの狭帯
域化フィルターを透過した被測定光を集光するための集
光光学系と、前記集光光学系により集光した２つ以上の
入射スリット像の各々の強度を測定するためのアレイ型
受光素子もしくは単体の受光素子を用いて構成され、受
光素子にて測定される２つ以上の被測定光の波長帯域が
測定対象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されているこ
とを特徴とする大気ガス分量遠隔測定装置としたもので
あり、エタロンの透過率が観測ガスの吸収波長と窓波長
域の各々にて最大になるエタロンへの入射角θ１、θ２
に、少なくとも２つの入射スリットの光軸からの距離Ｙ
１、Ｙ２とコリメート光学計の焦点距離ｆより、Ｙ１＝
ｆ・ｔａｎθ１、Ｙ２＝ｆ・ｔａｎθ２となるよう入射
スリットとコリメートレンズを配置し、さらにエタロン
フィネス間隔の２倍以下の波長帯域を有するバンドパス
フィルターを透過させ、集光光学系にて集光した２つ以
上のスペクトル像各々の強度をアレイ型受光素子または
単体素子にて測定することにより、それらの差分強度と
窓帯域の強度によりガス分量の測定を行うことができる
ため、、エタロン駆動による波長走査を行う必要がなく
なり、大気ガス分量の常時計測が可能となり、さらの測
定時間の短縮を図ることができる。
は、大気ガス情報を含んだ被測定光を集光するための集
光光学系と、前記集光光学系による被測定光の集光部に
配置された２つ以上の入射スリットと、入射スリットか
ら発散する被測定光を無限共役光にするためのコリメー
ト光学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役と
なる被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エ
タロンと、バンドパスフィルターと、前記の２つの狭帯
域化フィルターを透過した被測定光を集光するための集
光光学系と、前記集光光学系により集光した２つ以上の
入射スリット像の各々の強度を測定するためのアレイ型
受光素子もしくは単体の受光素子を用いて構成され、受
光素子にて測定される２つ以上の被測定光の波長帯域が
測定対象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されているこ
とを特徴とする大気ガス分量遠隔測定装置としたもので
あり、エタロンの透過率が観測ガスの吸収波長と窓波長
域の各々にて最大になるエタロンへの入射角θ１、θ２
に、少なくとも２つの入射スリットの光軸からの距離Ｙ
１、Ｙ２とコリメート光学計の焦点距離ｆより、Ｙ１＝
ｆ・ｔａｎθ１、Ｙ２＝ｆ・ｔａｎθ２となるよう入射
スリットとコリメートレンズを配置し、さらにエタロン
フィネス間隔の２倍以下の波長帯域を有するバンドパス
フィルターを透過させ、集光光学系にて集光した２つ以
上のスペクトル像各々の強度をアレイ型受光素子または
単体素子にて測定することにより、それらの差分強度と
窓帯域の強度によりガス分量の測定を行うことができる
ため、、エタロン駆動による波長走査を行う必要がなく
なり、大気ガス分量の常時計測が可能となり、さらの測
定時間の短縮を図ることができる。
【００１０】本発明の請求項２に記載の発明は、大気ガ
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た１個所の光線入射部と２箇所以上の光線出射部を備え
たファイバーと、２箇所以上のファイバー出射部から発
散する被測定光を無限共役光にするためのコリメート光
学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる
被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロ
ンと、バンドパスフィルターと、前記の２つの狭帯域化
フィルターを透過した被測定光を集光するための集光光
学系と、前記集光光学系により集光した２つ以上の入射
スリット像各々の強度を測定するためのアレイ型受光素
子もしくは単体の受光素子を用いて構成され、受光素子
にて測定される２つ以上の被測定光の波長帯域が測定対
象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されていることを特
徴とする大気ガス分量遠隔測定装置としたものであり、
前記請求項１の構成での入射スリット部を１個所の光線
入射部と２箇所以上の光線出射部を備えたファイバーに
することにより、同一視野の被測定光源のガス分量を分
光測定することができる。
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た１個所の光線入射部と２箇所以上の光線出射部を備え
たファイバーと、２箇所以上のファイバー出射部から発
散する被測定光を無限共役光にするためのコリメート光
学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる
被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロ
ンと、バンドパスフィルターと、前記の２つの狭帯域化
フィルターを透過した被測定光を集光するための集光光
学系と、前記集光光学系により集光した２つ以上の入射
スリット像各々の強度を測定するためのアレイ型受光素
子もしくは単体の受光素子を用いて構成され、受光素子
にて測定される２つ以上の被測定光の波長帯域が測定対
象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されていることを特
徴とする大気ガス分量遠隔測定装置としたものであり、
前記請求項１の構成での入射スリット部を１個所の光線
入射部と２箇所以上の光線出射部を備えたファイバーに
することにより、同一視野の被測定光源のガス分量を分
光測定することができる。
【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は、大気ガ
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た２つ以上の入射スリットと、入射スリットから発散す
る被測定光を無限共役光にするためのコリメート光学系
と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる被測
定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロン
と、前記固定エタロンを透過した被測定光を前記入射ス
リットの並び方向に直交した方向に回折方向をもつ平面
回折格子と、前記回折格子より回折された被測定光を集
光するための集光光学系と、前記集光光学系により集光
した２つ以上の入射スリットスペクトル像での各々の強
度を測定するためのアレイ型受光素子もしくは単体の受
光素子を用いて構成され、受光素子にて測定される２つ
以上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓
帯域に設定配置されていることを特徴とする大気ガス分
量遠隔測定装置としたものであり、前記請求項１の構成
でのバンドパスフィルターを入射スリットの並び方向に
直交した方向に回折方向をもつ平面回折格子とすること
により、集光光学系により集光した２つ以上の入射スリ
ットスペクトル線での受光素子位置を選択することで、
バンドパスフィルターと同様な狭帯化を得ることがで
き、さらに入射スリットの並び方向に直交した方向が回
折方向である平面回折格子の配置により、入射スリット
のスペクトル線が分離できる。
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た２つ以上の入射スリットと、入射スリットから発散す
る被測定光を無限共役光にするためのコリメート光学系
と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる被測
定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロン
と、前記固定エタロンを透過した被測定光を前記入射ス
リットの並び方向に直交した方向に回折方向をもつ平面
回折格子と、前記回折格子より回折された被測定光を集
光するための集光光学系と、前記集光光学系により集光
した２つ以上の入射スリットスペクトル像での各々の強
度を測定するためのアレイ型受光素子もしくは単体の受
光素子を用いて構成され、受光素子にて測定される２つ
以上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓
帯域に設定配置されていることを特徴とする大気ガス分
量遠隔測定装置としたものであり、前記請求項１の構成
でのバンドパスフィルターを入射スリットの並び方向に
直交した方向に回折方向をもつ平面回折格子とすること
により、集光光学系により集光した２つ以上の入射スリ
ットスペクトル線での受光素子位置を選択することで、
バンドパスフィルターと同様な狭帯化を得ることがで
き、さらに入射スリットの並び方向に直交した方向が回
折方向である平面回折格子の配置により、入射スリット
のスペクトル線が分離できる。
【００１２】さらには、入射スリットスペクトル線での
受光素子位置を変化させることにより測定ガスの吸収波
長と窓帯域波長を任意に選択することが可能となる。
受光素子位置を変化させることにより測定ガスの吸収波
長と窓帯域波長を任意に選択することが可能となる。
【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、大気ガ
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た１個所の光線入射部と２箇所以上の光線出射部を備え
たファイバーと、２箇所以上のファイバー出射部から発
散する被測定光を無限共役光にするためのコリメート光
学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる
被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロ
ンと、前記固定エタロンを透過した被測定光を前記ファ
イバー射出部並び方向に直交した方向に回折方向をもつ
平面回折格子と、前記回折格子より回折された被測定光
を集光するための集光光学系と、前記集光光学系により
集光した２つ以上のファイバー射出部スペクトル像での
各々の強度を測定するためのアレイ型受光素子もしくは
単体の受光素子を用いて構成され、受光素子にて測定さ
れる２つ以上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸
収域と窓帯域に設定配置されていることを特徴とする大
気ガス分量遠隔測定装置としたものであり、前記請求項
３の構成での入射スリット部を１個所の光線入射部と２
箇所以上の光線出射部を備えたファイバーにすることに
より、同一視野の被測定光源のガス分量を分光測定する
ことができる。
ス情報を含んだ被測定光を集光するための集光光学系
と、前記集光光学系による被測定光の集光部に配置され
た１個所の光線入射部と２箇所以上の光線出射部を備え
たファイバーと、２箇所以上のファイバー出射部から発
散する被測定光を無限共役光にするためのコリメート光
学系と、前記コリメート光学系を透過し無限共役となる
被測定光の含有波長を狭帯域化させるための固定エタロ
ンと、前記固定エタロンを透過した被測定光を前記ファ
イバー射出部並び方向に直交した方向に回折方向をもつ
平面回折格子と、前記回折格子より回折された被測定光
を集光するための集光光学系と、前記集光光学系により
集光した２つ以上のファイバー射出部スペクトル像での
各々の強度を測定するためのアレイ型受光素子もしくは
単体の受光素子を用いて構成され、受光素子にて測定さ
れる２つ以上の被測定光の波長帯域が測定対象ガスの吸
収域と窓帯域に設定配置されていることを特徴とする大
気ガス分量遠隔測定装置としたものであり、前記請求項
３の構成での入射スリット部を１個所の光線入射部と２
箇所以上の光線出射部を備えたファイバーにすることに
より、同一視野の被測定光源のガス分量を分光測定する
ことができる。
【００１４】以下、本発明の実施の形態について、図１
〜図４を用いて説明する。
〜図４を用いて説明する。
【００１５】（実施の形態１）図１は本発明に基づく実
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ集光部詳細図である。大気を
透過し大気ガス情報を含んだ被測定光１を集光光学系２
にて集光し、前記集光光学系２による被測定光の集光部
に配置された２つの入射スリット３，４より発散する２
つの被測定光５はコリメート光学系６にて光軸とのなす
角をθ１、θ２とする無限共役光となり、固定エタロン
７と、バンドパスフィルター８を透過して狭帯域化され
た２つの被測定光は集光光学系９にて２つの入射スリッ
ト像１０として集光する。詳細図（ｂ）（ｃ）は入射ス
リット像集光部の配置関係を示したもので、（ｂ）はア
レイ型の受光素子１１を設置し２つの入射スリット像１
０の強度を各々の素子面にて検出するものとしている。
また（ｂ）は２つのファイバー１２，１３を集光部に設
置し、２つの入射スリット像１０の強度を各々のファイ
バー１２，１３で導光しファイバー出射部に設置した受
光素子１４，１５にて２つの入射スリット像の強度を検
出するものとしている。
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）と（ｃ）はそれぞれ集光部詳細図である。大気を
透過し大気ガス情報を含んだ被測定光１を集光光学系２
にて集光し、前記集光光学系２による被測定光の集光部
に配置された２つの入射スリット３，４より発散する２
つの被測定光５はコリメート光学系６にて光軸とのなす
角をθ１、θ２とする無限共役光となり、固定エタロン
７と、バンドパスフィルター８を透過して狭帯域化され
た２つの被測定光は集光光学系９にて２つの入射スリッ
ト像１０として集光する。詳細図（ｂ）（ｃ）は入射ス
リット像集光部の配置関係を示したもので、（ｂ）はア
レイ型の受光素子１１を設置し２つの入射スリット像１
０の強度を各々の素子面にて検出するものとしている。
また（ｂ）は２つのファイバー１２，１３を集光部に設
置し、２つの入射スリット像１０の強度を各々のファイ
バー１２，１３で導光しファイバー出射部に設置した受
光素子１４，１５にて２つの入射スリット像の強度を検
出するものとしている。
【００１６】このとき、固定エタロン７の透過率が観測
ガスの吸収波長と窓波長域の各々にて最大になる固定エ
タロン７への入射角θ１、θ２に、少なくとも２つの入
射スリット３，４の光軸からの距離Ｙ１、Ｙ２とコリメ
ート光学系６の焦点距離ｆより、Ｙ１＝ｆ・ｔａｎθ
１、Ｙ２＝ｆ・ｔａｎθ２となるよう入射スリット３，
４とコリメート光学系６を配置することにより、さらに
エタロンフィネス間隔の２倍以下の波長帯域を有するバ
ンドパスフィルター８を透過し、集光光学系にて集光し
た２つの入射スリット像１０の強度は夫々観測ガスの吸
収波長と窓帯域波長の強度となるため、その強度を受光
素子１１または１４，１５にて検出することにより、そ
の出力の差分量と窓帯域の出力によりガス分量の測定を
行うことができる。そのため、エタロン駆動での波長走
査を行う必要がなくなり、大気ガス分量の常時計測が可
能となり、さらの測定時間の短縮を図ることができる。
ガスの吸収波長と窓波長域の各々にて最大になる固定エ
タロン７への入射角θ１、θ２に、少なくとも２つの入
射スリット３，４の光軸からの距離Ｙ１、Ｙ２とコリメ
ート光学系６の焦点距離ｆより、Ｙ１＝ｆ・ｔａｎθ
１、Ｙ２＝ｆ・ｔａｎθ２となるよう入射スリット３，
４とコリメート光学系６を配置することにより、さらに
エタロンフィネス間隔の２倍以下の波長帯域を有するバ
ンドパスフィルター８を透過し、集光光学系にて集光し
た２つの入射スリット像１０の強度は夫々観測ガスの吸
収波長と窓帯域波長の強度となるため、その強度を受光
素子１１または１４，１５にて検出することにより、そ
の出力の差分量と窓帯域の出力によりガス分量の測定を
行うことができる。そのため、エタロン駆動での波長走
査を行う必要がなくなり、大気ガス分量の常時計測が可
能となり、さらの測定時間の短縮を図ることができる。
【００１７】（実施の形態２）図２は本発明に基づく実
施の形態の装置全体の光路断面図を示し、大気を透過し
大気ガス情報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集
光し、前記集光光学系２による被測定光の集光部に配置
されたファイバー１６に入射し、このファイバー１６は
２つの射出部１７，１８に分岐されており、２つの射出
部１７，１８より発散する２つの被測定光５はコリメー
ト光学系６にて光軸とのなす角をθ１、θ２とする無限
共役光となり、固定エタロン７と、バンドパスフィルタ
ー８を透過して狭帯域化された２つの被測定光は集光光
学系９にて２つのファイバー像１９、２０として集光
し、この２つファイバー像１９、２０の各々の光強度を
受光素子１１にて夫々検出するものとしている。
施の形態の装置全体の光路断面図を示し、大気を透過し
大気ガス情報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集
光し、前記集光光学系２による被測定光の集光部に配置
されたファイバー１６に入射し、このファイバー１６は
２つの射出部１７，１８に分岐されており、２つの射出
部１７，１８より発散する２つの被測定光５はコリメー
ト光学系６にて光軸とのなす角をθ１、θ２とする無限
共役光となり、固定エタロン７と、バンドパスフィルタ
ー８を透過して狭帯域化された２つの被測定光は集光光
学系９にて２つのファイバー像１９、２０として集光
し、この２つファイバー像１９、２０の各々の光強度を
受光素子１１にて夫々検出するものとしている。
【００１８】このとき、固定エタロン７の透過率が観測
ガスの吸収波長と窓波長域の各々にて最大になる固定エ
タロン７への入射角θ１、θ２となるようにファイバー
１６の２つの射出部１７，１８の位置を配置することに
より、集光光学系９にて集光した２つのファイバー像１
９、２０の強度は夫々観測ガスの吸収波長と窓帯域波長
の強度となるため、その出力の差分量と窓帯域の出力を
測定することによりガス分量の測定を行うことができ
る。さらに、ファイバー１６は２つの射出部１７，１８
に分岐されいることから、２つファイバー像１９、２０
の各々の光強度は同一視野を観測していることになる。
ガスの吸収波長と窓波長域の各々にて最大になる固定エ
タロン７への入射角θ１、θ２となるようにファイバー
１６の２つの射出部１７，１８の位置を配置することに
より、集光光学系９にて集光した２つのファイバー像１
９、２０の強度は夫々観測ガスの吸収波長と窓帯域波長
の強度となるため、その出力の差分量と窓帯域の出力を
測定することによりガス分量の測定を行うことができ
る。さらに、ファイバー１６は２つの射出部１７，１８
に分岐されいることから、２つファイバー像１９、２０
の各々の光強度は同一視野を観測していることになる。
【００１９】（実施の形態３）図３は本発明に基づく実
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）は集光部詳細図である。大気を透過し大気ガス情
報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集光し、前記
集光光学系２による被測定光の集光部に配置された２つ
の入射スリット３，４より発散する２つの被測定光５は
コリメート光学系６にて光軸とのなす角をθ１、θ２と
する無限共役光となり、固定エタロン７を透過した被測
定光は、前記入射スリット３，４の並び方向に直交した
方向に回折方向をもつ平面回折格子２１にて回折され、
回折された被測定光は集光光学系９にて２つの入射スリ
ットのスペクトログラフ２２，２３として集光し、詳細
図（ｂ）に２つの入射スリットのスペクトログラフ２
２，２３面の面方向断面図を示すように、受光素子２
４，２５の位置をスペクトログラフ２２，２３での測定
対象ガスの吸収域と窓帯域の該当波長位置に設置するこ
とにより、受光素子２４，２５の出力は２つの入射スリ
ット像強度つまり測定対象ガスの吸収域と窓帯域の強度
を検出するものとなる。
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）は集光部詳細図である。大気を透過し大気ガス情
報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集光し、前記
集光光学系２による被測定光の集光部に配置された２つ
の入射スリット３，４より発散する２つの被測定光５は
コリメート光学系６にて光軸とのなす角をθ１、θ２と
する無限共役光となり、固定エタロン７を透過した被測
定光は、前記入射スリット３，４の並び方向に直交した
方向に回折方向をもつ平面回折格子２１にて回折され、
回折された被測定光は集光光学系９にて２つの入射スリ
ットのスペクトログラフ２２，２３として集光し、詳細
図（ｂ）に２つの入射スリットのスペクトログラフ２
２，２３面の面方向断面図を示すように、受光素子２
４，２５の位置をスペクトログラフ２２，２３での測定
対象ガスの吸収域と窓帯域の該当波長位置に設置するこ
とにより、受光素子２４，２５の出力は２つの入射スリ
ット像強度つまり測定対象ガスの吸収域と窓帯域の強度
を検出するものとなる。
【００２０】さらには、スペクトログラフ２２，２３上
での受光素子２４，２５の位置を変化させることにより
測定ガスの吸収波長と窓帯域波長を任意に選択すること
が可能となる。
での受光素子２４，２５の位置を変化させることにより
測定ガスの吸収波長と窓帯域波長を任意に選択すること
が可能となる。
【００２１】（実施の形態４）図４は本発明に基づく実
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）は集光部詳細図である。大気を透過し大気ガス情
報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集光し、前記
集光光学系２による被測定光の集光部に配置されたファ
イバー１６に入射し、このファイバー１６は２つの射出
部１７，１８に分岐されており、２つの射出部１７，１
８より発散する２つの被測定光５はコリメート光学系６
にて光軸とのなす角をθ１、θ２とする無限共役光とな
り、固定エタロン７を透過した被測定光は、前記入射ス
リット３，４の並び方向に直交した方向に回折方向をも
つ平面回折格子２１にて回折され、回折された被測定光
は集光光学系９にて２つのファイバー射出部１７，１８
のスペクトログラフ２２，２３として集光し、詳細図
（ｂ）に２つの入射スリットのスペクトログラフ２２，
２３面の面方向断面図を示すように、受光素子２４，２
５の位置をスペクトログラフ２２，２３での測定対象ガ
スの吸収域と窓帯域の該当波長位置に設置することによ
り、受光素子２４，２５の出力は２つの入射スリット像
強度つまり測定対象ガスの吸収域と窓帯域の強度を検出
するものとなる。
施の形態を示し、（ａ）は装置全体の光路断面図、
（ｂ）は集光部詳細図である。大気を透過し大気ガス情
報を含んだ被測定光１を集光光学系２にて集光し、前記
集光光学系２による被測定光の集光部に配置されたファ
イバー１６に入射し、このファイバー１６は２つの射出
部１７，１８に分岐されており、２つの射出部１７，１
８より発散する２つの被測定光５はコリメート光学系６
にて光軸とのなす角をθ１、θ２とする無限共役光とな
り、固定エタロン７を透過した被測定光は、前記入射ス
リット３，４の並び方向に直交した方向に回折方向をも
つ平面回折格子２１にて回折され、回折された被測定光
は集光光学系９にて２つのファイバー射出部１７，１８
のスペクトログラフ２２，２３として集光し、詳細図
（ｂ）に２つの入射スリットのスペクトログラフ２２，
２３面の面方向断面図を示すように、受光素子２４，２
５の位置をスペクトログラフ２２，２３での測定対象ガ
スの吸収域と窓帯域の該当波長位置に設置することによ
り、受光素子２４，２５の出力は２つの入射スリット像
強度つまり測定対象ガスの吸収域と窓帯域の強度を検出
するものとなる。
【００２２】さらには、スペクトログラフ２２，２３上
での受光素子２４，２５の位置を変化させることにより
測定ガスの吸収波長と窓帯域波長を任意に選択すること
が可能となる。
での受光素子２４，２５の位置を変化させることにより
測定ガスの吸収波長と窓帯域波長を任意に選択すること
が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、エタロン
への入射する測定光の入射角度が異なるとその最大透過
波長も変化することを利用し、異なるスリットからのエ
タロン入射角をエタロン透過後の最大透過波長が観測ガ
スの吸収波長と窓波長域となるように設置することによ
り、集光光学系にて集光した２つ以上のスペクトル像の
強度は観測ガスの吸収波長と窓波長域の波長強度となる
ため、そのスペクトル像の各々の強度をアレイ型受光素
子または単体素子にて夫々測定することにより求めた差
分強度と窓帯域の強度により、エタロン駆動部を用いた
波長走査なしで、固定エタロンにてガス分量の測定を行
うことができるため、高分光分解能に加え高寿命、高測
定速度での大気ガス分量測定が可能となる。
への入射する測定光の入射角度が異なるとその最大透過
波長も変化することを利用し、異なるスリットからのエ
タロン入射角をエタロン透過後の最大透過波長が観測ガ
スの吸収波長と窓波長域となるように設置することによ
り、集光光学系にて集光した２つ以上のスペクトル像の
強度は観測ガスの吸収波長と窓波長域の波長強度となる
ため、そのスペクトル像の各々の強度をアレイ型受光素
子または単体素子にて夫々測定することにより求めた差
分強度と窓帯域の強度により、エタロン駆動部を用いた
波長走査なしで、固定エタロンにてガス分量の測定を行
うことができるため、高分光分解能に加え高寿命、高測
定速度での大気ガス分量測定が可能となる。
【図１】本発明の一実施の形態による大気ガス分量遠隔
測定装置の光路断面図、及び集光部詳細図
測定装置の光路断面図、及び集光部詳細図
【図２】本発明の一実施の形態による大気ガス分量遠隔
測定装置の光路断面図
測定装置の光路断面図
【図３】本発明の一実施の形態による大気ガス分量遠隔
測定装置の光路断面図、及び集光部詳細図
測定装置の光路断面図、及び集光部詳細図
【図４】本発明の一実施の形態による大気ガス分量遠隔
測定装置の光路断面図
測定装置の光路断面図
【図５】従来のファブリペロー分光方式分光測定装置の
光路断面図
光路断面図
１、５ 被測定光 ２、９ 集光光学系 ３、４ 入射スリット ６ コリメート光学系 ７ 固定エタロン ８ バンドパスフィルター １０ 入射スリット像 １１、１４、１５、２４、２５ 受光素子 １２、１３、１６ ファイバー １７、１８ 射出部 １９、２０ ファイバー像 ２１ 平面回折格子 ２２、２３ スペクトログラフ
フロントページの続き (72)発明者 茂木 勇治 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 (72)発明者 仙福 明 神奈川県川崎市多摩区東三田３丁目10番１ 号 松下技研株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA03 AA04 AA05 BA02 BA12 CA02 CB04 CB42 CB43 CC02 CC23 CC28 CC43 CC63 CD05 CD13 CD24 CD33 2G059 AA01 BB02 CC04 CC05 CC06 CC08 CC13 EE01 EE11 HH01 HH02 HH03 HH08 JJ03 JJ05 JJ17 JJ30 KK03 KK04 MM01 PP10
Claims (4)
- 【請求項１】 大気ガス情報を含んだ被測定光を集光す
るための集光光学系と、前記集光光学系による被測定光
の集光部に配置された２つ以上の入射スリットと、入射
スリットから発散する被測定光を無限共役光にするため
のコリメート光学系と、前記コリメート光学系を透過し
無限共役となる被測定光の含有波長を狭帯域化させるた
めの固定エタロンと、バンドパスフィルターと、前記の
２つの狭帯域化フィルターを透過した被測定光を集光す
るための集光光学系と、前記集光光学系により集光した
２つ以上の入射スリット像の各々の強度を測定するため
のアレイ型受光素子もしくは単体の受光素子とを用いて
構成され、受光素子にて測定される２つ以上の被測定光
の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置
されていることを特徴とする大気ガス分量遠隔測定装
置。 - 【請求項２】 大気ガス情報を含んだ被測定光を集光す
るための集光光学系と、前記集光光学系による被測定光
の集光部に配置された１個所の光線入射部と２箇所以上
の光線出射部を備えたファイバーと、２箇所以上のファ
イバー出射部から発散する被測定光を無限共役光にする
ためのコリメート光学系と、前記コリメート光学系を透
過し無限共役となる被測定光の含有波長を狭帯域化させ
るための固定エタロンと、バンドパスフィルターと、前
記の２つの狭帯域化フィルターを透過した被測定光を集
光するための集光光学系と、前記集光光学系により集光
した２つ以上の入射スリット像の各々の強度を測定する
ためのアレイ型受光素子もしくは単体の受光素子とを用
いて構成され、受光素子にて測定される２つ以上の被測
定光の波長帯域が測定対象ガスの吸収域と窓帯域に設定
配置されていることを特徴とする大気ガス分量遠隔測定
装置。 - 【請求項３】 大気ガス情報を含んだ被測定光を集光す
るための集光光学系と、前記集光光学系による被測定光
の集光部に配置された２つ以上の入射スリットと、入射
スリットから発散する被測定光を無限共役光にするため
のコリメート光学系と、前記コリメート光学系を透過し
無限共役となる被測定光の含有波長を狭帯域化させるた
めの固定エタロンと、前記固定エタロンを透過した被測
定光を前記入射スリットの並び方向に直交した方向に回
折方向をもつ平面回折格子と、前記回折格子より回折さ
れた被測定光を集光するための集光光学系と、前記集光
光学系により集光した２つ以上の入射スリットスペクト
ル像での各々の強度を測定するためのアレイ型受光素子
もしくは単体の受光素子とを用いて構成され、受光素子
にて測定される２つ以上の被測定光の波長帯域が測定対
象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されていることを特
徴とする大気ガス分量遠隔測定装置。 - 【請求項４】 大気ガス情報を含んだ被測定光を集光す
るための集光光学系と、前記集光光学系による被測定光
の集光部に配置された１個所の光線入射部と２箇所以上
の光線出射部を備えたファイバーと、２箇所以上のファ
イバー出射部から発散する被測定光を無限共役光にする
ためのコリメート光学系と、前記コリメート光学系を透
過し無限共役となる被測定光の含有波長を狭帯域化させ
るための固定エタロンと、前記固定エタロンを透過した
被測定光を前記ファイバー射出部並び方向に直交した方
向に回折方向をもつ平面回折格子と、前記回折格子より
回折された被測定光を集光するための集光光学系と、前
記集光光学系により集光した２つ以上のファイバー射出
部スペクトル像での各々の強度を測定するためのアレイ
型受光素子もしくは単体の受光素子とを用いて構成さ
れ、受光素子にて測定される２つ以上の被測定光の波長
帯域が測定対象ガスの吸収域と窓帯域に設定配置されて
いることを特徴とする大気ガス分量遠隔測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29205399A JP2001108613A (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 大気ガス分量遠隔測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29205399A JP2001108613A (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 大気ガス分量遠隔測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108613A true JP2001108613A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17776938
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29205399A Pending JP2001108613A (ja) | 1999-10-14 | 1999-10-14 | 大気ガス分量遠隔測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001108613A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005087728A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-04-07 | Olympus Corp | カプセル型光センサー |
| JP2006025802A (ja) * | 2003-06-17 | 2006-02-02 | Olympus Corp | 内視鏡装置 |
| JP2012007890A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Seiko Epson Corp | 分光測定装置 |
| JP2013124865A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分光器 |
| JP2016205987A (ja) * | 2015-04-22 | 2016-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光計測装置 |
| JP6292733B1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-03-14 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | ガス検知器 |
-
1999
- 1999-10-14 JP JP29205399A patent/JP2001108613A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006025802A (ja) * | 2003-06-17 | 2006-02-02 | Olympus Corp | 内視鏡装置 |
| JP4663258B2 (ja) * | 2003-06-17 | 2011-04-06 | オリンパス株式会社 | 内視鏡装置 |
| JP2005087728A (ja) * | 2003-08-08 | 2005-04-07 | Olympus Corp | カプセル型光センサー |
| JP4663273B2 (ja) * | 2003-08-08 | 2011-04-06 | オリンパス株式会社 | カプセル型光センサー及びそれを用いた診断装置 |
| JP2012007890A (ja) * | 2010-06-22 | 2012-01-12 | Seiko Epson Corp | 分光測定装置 |
| US8711360B2 (en) | 2010-06-22 | 2014-04-29 | Seiko Epson Corporation | Spectral measurement device |
| JP2013124865A (ja) * | 2011-12-13 | 2013-06-24 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 分光器 |
| JP2016205987A (ja) * | 2015-04-22 | 2016-12-08 | 浜松ホトニクス株式会社 | 分光計測装置 |
| US9927298B2 (en) | 2015-04-22 | 2018-03-27 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectroscopic measurement apparatus |
| JP6292733B1 (ja) * | 2017-03-29 | 2018-03-14 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | ガス検知器 |
| JP2018169202A (ja) * | 2017-03-29 | 2018-11-01 | 東京ガスエンジニアリングソリューションズ株式会社 | ガス検知器 |
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