JP2001124627A - 分光分析装置 - Google Patents
分光分析装置Info
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- light source
- emitting
- source unit
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価にて製造できると共に信頼性を向上
し、かつ高速測定が可能である分光分析装置を提供す
る。 【解決手段】 光源部２からの光を分光素子４を介して
光検出器８において検出するようにした光学系を有する
分光分析装置１において、前記光源部２が光源Ｌ1 〜Ｌ
5 からの少なくとも特定波長λ1 〜λ5 を含む光をそれ
ぞれの波長に対応する異なる位置から出射する機構を有
し、前記光学系が、分光素子４によって各出射位置に対
応する特定波長λ1 〜λ5 の光を同一光路Ｌ上に集める
ように各波長の光の出射位置を定めてなり、かつ、この
特定波長λ1 〜λ5 の光のみを試料９または光検出器８
に照射させるスリット６を有し、前記光源部２が各特定
波長λ1 〜λ5 の光を各々定められた出射位置から順次
出射して試料９または光検出器８に照射することにより
分光分析する。
し、かつ高速測定が可能である分光分析装置を提供す
る。 【解決手段】 光源部２からの光を分光素子４を介して
光検出器８において検出するようにした光学系を有する
分光分析装置１において、前記光源部２が光源Ｌ1 〜Ｌ
5 からの少なくとも特定波長λ1 〜λ5 を含む光をそれ
ぞれの波長に対応する異なる位置から出射する機構を有
し、前記光学系が、分光素子４によって各出射位置に対
応する特定波長λ1 〜λ5 の光を同一光路Ｌ上に集める
ように各波長の光の出射位置を定めてなり、かつ、この
特定波長λ1 〜λ5 の光のみを試料９または光検出器８
に照射させるスリット６を有し、前記光源部２が各特定
波長λ1 〜λ5 の光を各々定められた出射位置から順次
出射して試料９または光検出器８に照射することにより
分光分析する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、分光分析装置に関
する。
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、光源部からの光を分光素子を
介して波長の異なる光に分離して、光検出器において検
出するようにした分光分析装置が用いられていれてい
る。図７は従来の分光分析装置２０の代表的な構成を示
す図である。
介して波長の異なる光に分離して、光検出器において検
出するようにした分光分析装置が用いられていれてい
る。図７は従来の分光分析装置２０の代表的な構成を示
す図である。
【０００３】図７において、２１は白色光源、２２は光
源２１からの光を集光するレンズ、２３は測定対象とな
る試料、２４は試料２３を透過した光が集光する位置に
おいて、余分な光をさえぎるスリット、２５はスリット
２４を透過して広がる光を平行光に変換するための凹面
鏡、２６は分光素子である回折格子、２７は回折格子２
６によって異なる回折角で回折された各波長の光を波長
毎に集光するための凹面鏡、２８はマルチチャンネル検
出器である。なお、本明細書において白色光源と表現す
るものは分光分析装置による測定対象となる波長領域に
おける光をほゞ連続的に発光することができるものを指
しており、紫から赤までの光を発光するという意味では
ない。
源２１からの光を集光するレンズ、２３は測定対象とな
る試料、２４は試料２３を透過した光が集光する位置に
おいて、余分な光をさえぎるスリット、２５はスリット
２４を透過して広がる光を平行光に変換するための凹面
鏡、２６は分光素子である回折格子、２７は回折格子２
６によって異なる回折角で回折された各波長の光を波長
毎に集光するための凹面鏡、２８はマルチチャンネル検
出器である。なお、本明細書において白色光源と表現す
るものは分光分析装置による測定対象となる波長領域に
おける光をほゞ連続的に発光することができるものを指
しており、紫から赤までの光を発光するという意味では
ない。
【０００４】したがって、前記マルチチャンネル検出器
２８には、白色光源部２１から発散する光のうちマルチ
チャンネル検出器２８の検出位置に対応するの特定波長
の光を入射するように構成している。例えば、光学系を
図７に示す例のように配置した場合には、マルチチャン
ネル検出器２８の図示左側の部分において波長の短い光
（紫外線に近づく光）、図示右側の部分において波長の
長い光（赤外線に近づく光）を検出する。
２８には、白色光源部２１から発散する光のうちマルチ
チャンネル検出器２８の検出位置に対応するの特定波長
の光を入射するように構成している。例えば、光学系を
図７に示す例のように配置した場合には、マルチチャン
ネル検出器２８の図示左側の部分において波長の短い光
（紫外線に近づく光）、図示右側の部分において波長の
長い光（赤外線に近づく光）を検出する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成では検出器を複数個の線上に並べたマルチチャンネル
検出器２８を必要としており、このマルチチャンネル検
出器２８が非常に高価にならざるを得ないという問題が
あった。紫外光から可視光領域のマルチチャンネル検出
は比較的安価にて製造可能であるが、とりわけ、近赤外
線や赤外線を含むマルチチャンネル検出器を製造するた
めには特殊な材料を用いる必要があるゆえに非常に高価
であった。
成では検出器を複数個の線上に並べたマルチチャンネル
検出器２８を必要としており、このマルチチャンネル検
出器２８が非常に高価にならざるを得ないという問題が
あった。紫外光から可視光領域のマルチチャンネル検出
は比較的安価にて製造可能であるが、とりわけ、近赤外
線や赤外線を含むマルチチャンネル検出器を製造するた
めには特殊な材料を用いる必要があるゆえに非常に高価
であった。
【０００６】そこで、分光分析装置において光源部から
の光を、回動する回折格子２６を用いて分光することに
より、回折格子２６の角度に従って各波長の光を時分割
して一つの検出器に順次集光させることが、一般によく
用いられている。ところが、光学系を構成する回折格子
２６を回動することは回動部の位置ずれや摩耗やガタツ
キの原因となり、長期間安定な分光分析を行なう上で好
ましくなかった。
の光を、回動する回折格子２６を用いて分光することに
より、回折格子２６の角度に従って各波長の光を時分割
して一つの検出器に順次集光させることが、一般によく
用いられている。ところが、光学系を構成する回折格子
２６を回動することは回動部の位置ずれや摩耗やガタツ
キの原因となり、長期間安定な分光分析を行なう上で好
ましくなかった。
【０００７】加えて、回折格子２６を回動する場合には
位置ずれや破損を避けることができるような低速の速度
で動作させる必要があり、分光分析に時間がかかるとい
う課題もあった。
位置ずれや破損を避けることができるような低速の速度
で動作させる必要があり、分光分析に時間がかかるとい
う課題もあった。
【０００８】本発明は、上述の実情を考慮に入れてなさ
れたものであって、その目的は、安価にて製造できると
共に信頼性を向上し、かつ高速測定が可能である分光分
析装置を提供する点にある。
れたものであって、その目的は、安価にて製造できると
共に信頼性を向上し、かつ高速測定が可能である分光分
析装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の分光分析装置は、光源部からの光を分光
素子を介して光検出器において検出するようにした光学
系を有する分光分析装置において、前記光源部が光源か
らの少なくとも特定波長を含む光をそれぞれの波長に対
応する異なる位置から出射する機構を有し、前記光学系
が、分光素子によって各出射位置に対応する特定波長の
光を同一光路上に集めるように各波長の光の出射位置を
定めてなり、かつ、この特定波長の光のみを試料または
光検出器に照射させるスリットを有し、前記光源部が各
特定波長の光を各々定められた出射位置から順次出射し
て試料または光検出器に照射することにより分光分析す
ることを特徴としている。
めに、本発明の分光分析装置は、光源部からの光を分光
素子を介して光検出器において検出するようにした光学
系を有する分光分析装置において、前記光源部が光源か
らの少なくとも特定波長を含む光をそれぞれの波長に対
応する異なる位置から出射する機構を有し、前記光学系
が、分光素子によって各出射位置に対応する特定波長の
光を同一光路上に集めるように各波長の光の出射位置を
定めてなり、かつ、この特定波長の光のみを試料または
光検出器に照射させるスリットを有し、前記光源部が各
特定波長の光を各々定められた出射位置から順次出射し
て試料または光検出器に照射することにより分光分析す
ることを特徴としている。
【００１０】したがって、本発明の分光分析装置は光学
系を固定にした状態で光源部からの特定波長の光を選択
的に一つの試料もしくは一つの検出器に入射させること
ができるので、従来のように高価なマルチチャンネル検
出器を用いる必要がなく、それだけ安価にて分光分析装
置を提供することができる。分光分析の精度を定める光
学系に可動部分がないので、分光分析の信頼性や分析精
度を向上できる。なお、前記分光素子は、分光性能を考
慮すると回折格子を用いることが望ましいが、プリズム
を分光素子としてもよい。また、回折格子にプリズムを
組み合わせた分光素子を形成してもよい。
系を固定にした状態で光源部からの特定波長の光を選択
的に一つの試料もしくは一つの検出器に入射させること
ができるので、従来のように高価なマルチチャンネル検
出器を用いる必要がなく、それだけ安価にて分光分析装
置を提供することができる。分光分析の精度を定める光
学系に可動部分がないので、分光分析の信頼性や分析精
度を向上できる。なお、前記分光素子は、分光性能を考
慮すると回折格子を用いることが望ましいが、プリズム
を分光素子としてもよい。また、回折格子にプリズムを
組み合わせた分光素子を形成してもよい。
【００１１】本発明は多波長一光路の光を分光して波長
毎に光路を異ならせる分光素子の特性を逆に利用して、
光の出射位置が変化する光源または多数の光源群からの
多光路、多波長の光を分光素子により一光路にまとめ、
試料もしくは検出器に入射させるものであり、この構成
により従来の分光分析装置が有する多数の問題点を一挙
に解決することができる。
毎に光路を異ならせる分光素子の特性を逆に利用して、
光の出射位置が変化する光源または多数の光源群からの
多光路、多波長の光を分光素子により一光路にまとめ、
試料もしくは検出器に入射させるものであり、この構成
により従来の分光分析装置が有する多数の問題点を一挙
に解決することができる。
【００１２】前記光源部が複数の発光ダイオードを有
し、前記光源部がこれらの発光ダイオードを順次点滅さ
せることにより順次異なる位置から光を出射させる機構
を有する場合には、点滅の速度を高速にすることができ
るので、測定光の波長および光の出射位置を高速に切り
換えることができ、従来のように光学系に可動部分を設
ける方法に比べて一回の測定を速やかに行うことができ
る。発光ダイオードは並列に並んだ光源群を構成するも
のであって、それぞれの発光ダイオードによる光の出射
位置に対応する特定波長の光を主に出射するものであれ
ばよい。すなわち、複数の発光ダイオードをアレイにし
て配列したものであっても、個々の発光ダイオードを並
べて配列したものであってもよい。
し、前記光源部がこれらの発光ダイオードを順次点滅さ
せることにより順次異なる位置から光を出射させる機構
を有する場合には、点滅の速度を高速にすることができ
るので、測定光の波長および光の出射位置を高速に切り
換えることができ、従来のように光学系に可動部分を設
ける方法に比べて一回の測定を速やかに行うことができ
る。発光ダイオードは並列に並んだ光源群を構成するも
のであって、それぞれの発光ダイオードによる光の出射
位置に対応する特定波長の光を主に出射するものであれ
ばよい。すなわち、複数の発光ダイオードをアレイにし
て配列したものであっても、個々の発光ダイオードを並
べて配列したものであってもよい。
【００１３】前記光源部が光源からの光をその出射位置
まで導く光ファイバーを有する場合には、光源が大きな
ものであっても光の出射位置を近接させることができ、
それだけ高出力の光を出射できる。また、光の出射位置
を近接させることにより分光素子による分光角度を小さ
くすることができるので、光学系を簡素にすることがで
き、それだけ小型化を達成できるだけでなく安価にて製
造できる。
まで導く光ファイバーを有する場合には、光源が大きな
ものであっても光の出射位置を近接させることができ、
それだけ高出力の光を出射できる。また、光の出射位置
を近接させることにより分光素子による分光角度を小さ
くすることができるので、光学系を簡素にすることがで
き、それだけ小型化を達成できるだけでなく安価にて製
造できる。
【００１４】前記光源部がある程度の発光幅を有する光
源と、光源からの光を限定された光出射位置から出射さ
せる微小開口部を有する遮光板と、この遮光板を移動さ
せることにより光の出射位置を変える機構とを有する場
合には、簡単な構成で光の出射位置を順次移動できるの
で、分光分析装置をより安価にて製造できる。また、分
析する光の波長を連続的に変化させることも可能であ
る。
源と、光源からの光を限定された光出射位置から出射さ
せる微小開口部を有する遮光板と、この遮光板を移動さ
せることにより光の出射位置を変える機構とを有する場
合には、簡単な構成で光の出射位置を順次移動できるの
で、分光分析装置をより安価にて製造できる。また、分
析する光の波長を連続的に変化させることも可能であ
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の分光分析装置１の
一例を図１，２を用いて説明する。図１において、２は
光源部、３はこの光源部２から出射される光を反射する
凹面鏡、４はこの凹面鏡３によって反射された光をその
波長によって分光する分光素子の一例である回折格子、
５はこの回折格子４によって分光された光を集光させる
凹面鏡、６はこの凹面鏡５によって集光された位置にお
いて不要な光を遮断するスリット、７はこのスリット６
を透過した光を再び集光させるレンズ、８はこのレンズ
７によって集光された光を検出する光検出器、そして、
９はスリット６を透過した後の光の光路Ｌ上に配置され
た測定対象試料である。
一例を図１，２を用いて説明する。図１において、２は
光源部、３はこの光源部２から出射される光を反射する
凹面鏡、４はこの凹面鏡３によって反射された光をその
波長によって分光する分光素子の一例である回折格子、
５はこの回折格子４によって分光された光を集光させる
凹面鏡、６はこの凹面鏡５によって集光された位置にお
いて不要な光を遮断するスリット、７はこのスリット６
を透過した光を再び集光させるレンズ、８はこのレンズ
７によって集光された光を検出する光検出器、そして、
９はスリット６を透過した後の光の光路Ｌ上に配置され
た測定対象試料である。
【００１６】前記光源部２は、例えば発光ダイオード
（ＬＥＤ）などの光源Ｌ1 〜Ｌ5 を集合させてなる光源
群である。光源Ｌ1 ，Ｌ2 ，…Ｌ5 は少なくともそれぞ
れ波長λ1 ，λ2 ，…λ5 の光を含む光を出射するもの
であり、かつ、各光源Ｌ1 〜Ｌ 5 の位置はその光源から
出射される光の波長λ1 〜λ5 を定めるものである。な
お、以下の説明においても光源Ｌ1 〜Ｌ5 を便宜上５個
として説明するが、本発明は光源Ｌ1 〜Ｌ5 の数を限定
するものではなく、実際にはより多くの光源Ｌ1〜Ｌｎ
を有しており、これらがそれぞれ少なくとも波長λ1 〜
λｎの光を出射する。また、光源Ｌ1 〜Ｌ5 の種類は、
本例のようにそれぞれ独立した光源Ｌ1 〜Ｌ5 が光源群
を構成するものであっても、例えば発光ダイオードをア
レイ上に配列して形成されるような光の出射位置が変化
する光源であってもよい。
（ＬＥＤ）などの光源Ｌ1 〜Ｌ5 を集合させてなる光源
群である。光源Ｌ1 ，Ｌ2 ，…Ｌ5 は少なくともそれぞ
れ波長λ1 ，λ2 ，…λ5 の光を含む光を出射するもの
であり、かつ、各光源Ｌ1 〜Ｌ 5 の位置はその光源から
出射される光の波長λ1 〜λ5 を定めるものである。な
お、以下の説明においても光源Ｌ1 〜Ｌ5 を便宜上５個
として説明するが、本発明は光源Ｌ1 〜Ｌ5 の数を限定
するものではなく、実際にはより多くの光源Ｌ1〜Ｌｎ
を有しており、これらがそれぞれ少なくとも波長λ1 〜
λｎの光を出射する。また、光源Ｌ1 〜Ｌ5 の種類は、
本例のようにそれぞれ独立した光源Ｌ1 〜Ｌ5 が光源群
を構成するものであっても、例えば発光ダイオードをア
レイ上に配列して形成されるような光の出射位置が変化
する光源であってもよい。
【００１７】また、前記光源部２、凹面鏡３，５、回折
格子４およびスリット６はこの分光分析装置１の光学系
を構成するものであり、前記複数の光源Ｌ1 〜Ｌ5 から
出射される特定波長λ1 〜λ5 の光を一つの光路にまと
めて、測定対象試料９または検出器８に入射させるよう
に固定的に設けられている。
格子４およびスリット６はこの分光分析装置１の光学系
を構成するものであり、前記複数の光源Ｌ1 〜Ｌ5 から
出射される特定波長λ1 〜λ5 の光を一つの光路にまと
めて、測定対象試料９または検出器８に入射させるよう
に固定的に設けられている。
【００１８】図２は前記回折格子によって分光される角
度を説明する図である。すなわち、回折格子４の法線４
ａに対して角度θi で入射された波長λi の光が、法線
４ａに対して一定の角度ψをもって出射するとすると、
角度θi と波長λi の関係は以下の式（１）によって求
めることができる。 ｍλi ＝ｄ（sin θi ＋sin ψ) θi ＝sin -1（ｍλi ／ｄ−sin ψ) … 式（１） 但し、ｄは回折格子の刻線ピッチ、ｍは回折次数と呼ば
れる正または負の整数を表わしている。
度を説明する図である。すなわち、回折格子４の法線４
ａに対して角度θi で入射された波長λi の光が、法線
４ａに対して一定の角度ψをもって出射するとすると、
角度θi と波長λi の関係は以下の式（１）によって求
めることができる。 ｍλi ＝ｄ（sin θi ＋sin ψ) θi ＝sin -1（ｍλi ／ｄ−sin ψ) … 式（１） 但し、ｄは回折格子の刻線ピッチ、ｍは回折次数と呼ば
れる正または負の整数を表わしている。
【００１９】つまり、各光源Ｌ1 〜Ｌ5 はその光の出射
位置に合わせて、上記の式（１）に従ってｉ＝１〜５と
して予め計算された特定波長λ1 〜λ5 の光を含むよう
に各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を選択することにより、前記特定波
長λ1 〜λ5 の光はスリット６を通るように同一光路Ｌ
上に集められて一つの光検出器８によって検出可能とす
ることができる。言い換えるなら、前記光学系２〜６
は、回折格子４によって各光の出射位置に対応する特定
波長λ1 〜λ5 の光を同一光路Ｌ上に集めるように各波
長λ1 〜λ5 の光源Ｌ1 〜Ｌ5 の配置（光の出射位置）
を定めるように固定されている。
位置に合わせて、上記の式（１）に従ってｉ＝１〜５と
して予め計算された特定波長λ1 〜λ5 の光を含むよう
に各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を選択することにより、前記特定波
長λ1 〜λ5 の光はスリット６を通るように同一光路Ｌ
上に集められて一つの光検出器８によって検出可能とす
ることができる。言い換えるなら、前記光学系２〜６
は、回折格子４によって各光の出射位置に対応する特定
波長λ1 〜λ5 の光を同一光路Ｌ上に集めるように各波
長λ1 〜λ5 の光源Ｌ1 〜Ｌ5 の配置（光の出射位置）
を定めるように固定されている。
【００２０】したがって、本発明の構成によれば、分光
分析するための光の検出器が一つで済み、従来のように
マルチチャンネル検出器を用いる必要がないので、たと
え近赤外線を含む波長の光を測定を行う場合であって
も、検出器８を比較的安価に構成できる。すなわち、そ
れだけ製造コストを引き下げることができる。
分析するための光の検出器が一つで済み、従来のように
マルチチャンネル検出器を用いる必要がないので、たと
え近赤外線を含む波長の光を測定を行う場合であって
も、検出器８を比較的安価に構成できる。すなわち、そ
れだけ製造コストを引き下げることができる。
【００２１】なお、前記光源Ｌ1 〜Ｌ5 は特定波長λ1
〜λ5 の光を含むものであれば良く、その他の波長の光
は回折格子４による回折角度がずれるために前記光路Ｌ
を外れてしまうので、スリット６によって遮断すること
ができる。また、前記光源Ｌ 1 〜Ｌ5 が前記特定波長λ
1 〜λ5 の光のみを出射する場合には、このスリット６
を省略可能であることはいうまでもない。
〜λ5 の光を含むものであれば良く、その他の波長の光
は回折格子４による回折角度がずれるために前記光路Ｌ
を外れてしまうので、スリット６によって遮断すること
ができる。また、前記光源Ｌ 1 〜Ｌ5 が前記特定波長λ
1 〜λ5 の光のみを出射する場合には、このスリット６
を省略可能であることはいうまでもない。
【００２２】本発明の分光分析装置１は特定波長λ1 〜
λ5 の光を一つの光路Ｌに集光させて、一つの測定対象
試料９または検出器８に入射させるものであるから、分
光スペクトルを得るためには、複数ある光源Ｌ1 ，
Ｌ2 ，…Ｌ5 を、１個ずつ順次点灯させる。すなわち、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 による光の出射位置の切換え速度が分光
分析の測定時間に影響を与える。
λ5 の光を一つの光路Ｌに集光させて、一つの測定対象
試料９または検出器８に入射させるものであるから、分
光スペクトルを得るためには、複数ある光源Ｌ1 ，
Ｌ2 ，…Ｌ5 を、１個ずつ順次点灯させる。すなわち、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 による光の出射位置の切換え速度が分光
分析の測定時間に影響を与える。
【００２３】上述の例では光源Ｌ1 〜Ｌ5 としてＬＥＤ
を用いているので、ＬＥＤの特性として点滅を高速に行
うことができる。つまり、各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を各々一つ
ずつ順次点灯することにより、異なる光の出射位置か
ら、この出射位置に対応する特定波長λ1 〜λ5 の光を
順次出射することができ、この特定波長λ1 〜λ5 の光
の強度を前記光検出器９によって順次測定することによ
る測定対象試料９を分光分析することができる。また、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 が高速に点滅できるから、従来のように
回折格子４を回動させるものに比べて、時分割される分
光分析を極めて高速に行うことができ、それだけ１回の
測定に必要とされる時間を飛躍的に短くすることができ
る。
を用いているので、ＬＥＤの特性として点滅を高速に行
うことができる。つまり、各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を各々一つ
ずつ順次点灯することにより、異なる光の出射位置か
ら、この出射位置に対応する特定波長λ1 〜λ5 の光を
順次出射することができ、この特定波長λ1 〜λ5 の光
の強度を前記光検出器９によって順次測定することによ
る測定対象試料９を分光分析することができる。また、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 が高速に点滅できるから、従来のように
回折格子４を回動させるものに比べて、時分割される分
光分析を極めて高速に行うことができ、それだけ１回の
測定に必要とされる時間を飛躍的に短くすることができ
る。
【００２４】また、本発明によれば、分光分析装置１の
精度を保つための要となる光学系１を構成する凹面鏡
３，５、回折格子４、スリット６および各光源Ｌ1 〜Ｌ
5 の光出射位置を固定的に設けることができるので、そ
れだけ堅牢性を増すことができる。また、可動部を設け
た場合に生じる位置ずれや摩耗の心配がなく、それだけ
分光分析装置１の信頼性を高めることができる。
精度を保つための要となる光学系１を構成する凹面鏡
３，５、回折格子４、スリット６および各光源Ｌ1 〜Ｌ
5 の光出射位置を固定的に設けることができるので、そ
れだけ堅牢性を増すことができる。また、可動部を設け
た場合に生じる位置ずれや摩耗の心配がなく、それだけ
分光分析装置１の信頼性を高めることができる。
【００２５】なお、上述の例では、光源部２の一例とし
て、ＬＥＤを用いた例を説明したが、本発明は光源部２
を構成する光源の種類を限定するものではない。すなわ
ち、前記光源Ｌ1 〜Ｌ5 は半導体レーザのようなものを
用いてもよい。半導体レーザを用いることにより、強力
な光を出射でき、それだけ分光分析のＳ／Ｎ比を向上で
きる。
て、ＬＥＤを用いた例を説明したが、本発明は光源部２
を構成する光源の種類を限定するものではない。すなわ
ち、前記光源Ｌ1 〜Ｌ5 は半導体レーザのようなものを
用いてもよい。半導体レーザを用いることにより、強力
な光を出射でき、それだけ分光分析のＳ／Ｎ比を向上で
きる。
【００２６】図３は前記各光源Ｌ1 〜Ｌ5 の機械的な大
きさが大きいときに取ることができる光源部２の構成を
示している。図３において１０はそれぞれ光ファイバー
であり、その入射端側１０ａには各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を配
置している。また、光ファイバー１０の出射端側１０ｂ
は図１に示した光源部２の光出射位置に並べて配置して
いる。なお、この場合、光ファイバー１０の出射端側１
０ｂは光学系を構成するので、この出射端側１０ｂを前
記式（１）による計算で求めた適切な位置に固定するこ
とが重要である。
きさが大きいときに取ることができる光源部２の構成を
示している。図３において１０はそれぞれ光ファイバー
であり、その入射端側１０ａには各光源Ｌ1 〜Ｌ5 を配
置している。また、光ファイバー１０の出射端側１０ｂ
は図１に示した光源部２の光出射位置に並べて配置して
いる。なお、この場合、光ファイバー１０の出射端側１
０ｂは光学系を構成するので、この出射端側１０ｂを前
記式（１）による計算で求めた適切な位置に固定するこ
とが重要である。
【００２７】本例のように構成することにより、光源Ｌ
1 〜Ｌ5 の大きさに関係なく、光の出射位置においては
極めて近接した位置から光を出射することができる。し
たがって、前記回折格子４による回折角を拡大するため
のより複雑な光学系を形成する必要がなくなり、それだ
け、分光分析装置１を小型化することができる。また、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 の大きさに制限がないので、より強力な
光を出射できる光源を用いることも可能となる。なお、
図３においても、光源Ｌ1 〜Ｌ5 の種類および数などは
図２と同様に変形可能であることはいうまでもない。
1 〜Ｌ5 の大きさに関係なく、光の出射位置においては
極めて近接した位置から光を出射することができる。し
たがって、前記回折格子４による回折角を拡大するため
のより複雑な光学系を形成する必要がなくなり、それだ
け、分光分析装置１を小型化することができる。また、
光源Ｌ1 〜Ｌ5 の大きさに制限がないので、より強力な
光を出射できる光源を用いることも可能となる。なお、
図３においても、光源Ｌ1 〜Ｌ5 の種類および数などは
図２と同様に変形可能であることはいうまでもない。
【００２８】図４は前記光ファイバー１０を用いる光源
部２の変形例であって、図４（Ａ）は要部を切断した側
面図、図４（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。本例におい
て、光ファイバー１０の光出射位置（出射端側）１０ｂ
は図３と同様に直線上に配列されるが、光入射端側１０
ａは符号１１に示す送光部上に円周状に配列される。１
２は送光部１１に対面するように軸芯１２ａを中心に回
動自在に配置された回転体、１３はこの回転体１２に埋
設されたハロゲンタングステンランプのような白色光
源、１４はこの白色光源１３からの光を各光ファイバー
１０の光入射端側１０ａに集光させるように送光部１１
に取り付けられた集光レンズである。
部２の変形例であって、図４（Ａ）は要部を切断した側
面図、図４（Ｂ）はＡ−Ａ断面図である。本例におい
て、光ファイバー１０の光出射位置（出射端側）１０ｂ
は図３と同様に直線上に配列されるが、光入射端側１０
ａは符号１１に示す送光部上に円周状に配列される。１
２は送光部１１に対面するように軸芯１２ａを中心に回
動自在に配置された回転体、１３はこの回転体１２に埋
設されたハロゲンタングステンランプのような白色光
源、１４はこの白色光源１３からの光を各光ファイバー
１０の光入射端側１０ａに集光させるように送光部１１
に取り付けられた集光レンズである。
【００２９】本例のように構成された光源１３は回転体
１２を回転させることにより、順次一つの光ファイバー
１０に効率よく光を入射させることができるので、光源
１３を点滅させる必要がない。すなわち、連続点灯する
光源１３を用いることができるので、より安価で強力な
光を出射できるものを用いることができる。また、回転
体１２を高速回転することにより、分光分析に必要とす
る時間を短くすることも可能である。
１２を回転させることにより、順次一つの光ファイバー
１０に効率よく光を入射させることができるので、光源
１３を点滅させる必要がない。すなわち、連続点灯する
光源１３を用いることができるので、より安価で強力な
光を出射できるものを用いることができる。また、回転
体１２を高速回転することにより、分光分析に必要とす
る時間を短くすることも可能である。
【００３０】すなわち、光ファイバー１０を用いること
により、光源の大きさおよび配置を任意に選択可能であ
るから、光源の種類を様々に変更することができる。ま
た、光ファイバー１０の光入射端側１０ａと光源１３と
の関係を変位可能とすることにより、光源を点滅させな
くても順次異なる位置から光を出射する機構を構成する
ことができる。
により、光源の大きさおよび配置を任意に選択可能であ
るから、光源の種類を様々に変更することができる。ま
た、光ファイバー１０の光入射端側１０ａと光源１３と
の関係を変位可能とすることにより、光源を点滅させな
くても順次異なる位置から光を出射する機構を構成する
ことができる。
【００３１】図５は上述のように構成された分光分析装
置１を用いて、各波長λ1 〜λ5 の光を用いて測定対象
試料９の吸光度を測定する方法を説明するグラフを示す
図である。図５において、横軸は波長を表わしており、
図５（Ａ）の縦軸は○印が光源部２から出射される光の
強度、●印が測定対象試料９を透過した光の強度を示し
ている。
置１を用いて、各波長λ1 〜λ5 の光を用いて測定対象
試料９の吸光度を測定する方法を説明するグラフを示す
図である。図５において、横軸は波長を表わしており、
図５（Ａ）の縦軸は○印が光源部２から出射される光の
強度、●印が測定対象試料９を透過した光の強度を示し
ている。
【００３２】つまり、前記分光分析装置１は試料９を配
置しない状態で各波長λ1 〜λ5 の光の強度（光の出射
強度）ＩR1〜ＩR5を検出器８によって順次検出すること
により、光源部２の特性を測定し、試料９を透過した各
波長λ1 〜λ5 の光の強度Ｉ S1〜ＩS5と比較することに
より、試料による各波長λ1 〜λ5 の光の吸光度ａ1〜
ａ5 を測定するように構成している。また、これらの吸
光度ａ1 〜ａ5 は図５（Ｂ）の縦軸に示すように、log
10（ＩR1／ＩS1）〜log 10（ＩR5／ＩS5）で表わされ
る。なお、前記光源部２の特性を測定する動作は毎測定
時に行なうことも可能であるが、光源部２の特性はほぼ
変化しないとして、校正時のみに測定するようにしても
よい。
置しない状態で各波長λ1 〜λ5 の光の強度（光の出射
強度）ＩR1〜ＩR5を検出器８によって順次検出すること
により、光源部２の特性を測定し、試料９を透過した各
波長λ1 〜λ5 の光の強度Ｉ S1〜ＩS5と比較することに
より、試料による各波長λ1 〜λ5 の光の吸光度ａ1〜
ａ5 を測定するように構成している。また、これらの吸
光度ａ1 〜ａ5 は図５（Ｂ）の縦軸に示すように、log
10（ＩR1／ＩS1）〜log 10（ＩR5／ＩS5）で表わされ
る。なお、前記光源部２の特性を測定する動作は毎測定
時に行なうことも可能であるが、光源部２の特性はほぼ
変化しないとして、校正時のみに測定するようにしても
よい。
【００３３】図６は本発明の光源部２の別の例を示す図
であり、図６において、１４は光源、１５は遮光板であ
る。この例では光源１４はある程度横幅をもつ１つの面
発光の白色光源であり、例えばＥＬ(Electro-Luminesce
nt) パネル等を用いることができる。なお、この光源１
４はＥＬパネルだけに限られるものではなく、幅広のフ
ィラメントを持つハロゲンタングステンランプなどでも
よい。
であり、図６において、１４は光源、１５は遮光板であ
る。この例では光源１４はある程度横幅をもつ１つの面
発光の白色光源であり、例えばＥＬ(Electro-Luminesce
nt) パネル等を用いることができる。なお、この光源１
４はＥＬパネルだけに限られるものではなく、幅広のフ
ィラメントを持つハロゲンタングステンランプなどでも
よい。
【００３４】前記遮光板１５は円筒状の遮光板をその円
の中心を軸芯として高速回転される回転ドラムを形成す
るものであり、光源１４からの光を限定された光出射位
置から出射させるための微小開口部１５ａを有する。す
なわち、高速回転される回転ドラム型の遮光板１５の微
小開口部１５ａが移動する光の出射位置を構成するゆえ
に、回転ドラム型の遮光板１５が回転することにより、
光の出射位置（微小開口部１５ａ）を空間的に時間的に
変化させることができる。したがって、本例において
は、微小開口部１５ａが前述した分光基本式〔式
（１）〕により予め計算された位置を走査するように、
前記遮光板１５を配置する。
の中心を軸芯として高速回転される回転ドラムを形成す
るものであり、光源１４からの光を限定された光出射位
置から出射させるための微小開口部１５ａを有する。す
なわち、高速回転される回転ドラム型の遮光板１５の微
小開口部１５ａが移動する光の出射位置を構成するゆえ
に、回転ドラム型の遮光板１５が回転することにより、
光の出射位置（微小開口部１５ａ）を空間的に時間的に
変化させることができる。したがって、本例において
は、微小開口部１５ａが前述した分光基本式〔式
（１）〕により予め計算された位置を走査するように、
前記遮光板１５を配置する。
【００３５】本例の場合、遮光板１５を高速回転しても
光学系を構成する各部材３〜６の光軸に悪影響を与える
ことが全くないので、一つの検出器８を用いて時分割に
よる分光分析を行なうにもかかわらず高速測定を可能と
している。また、光の出射位置は回転ドラム型の遮光板
１５の回転角によって連続的に変化するので、図１〜４
の説明に示した複数の光の出射位置を予め配置するもの
に比べて、吸光度のより詳細な波長分解を可能としてい
る。
光学系を構成する各部材３〜６の光軸に悪影響を与える
ことが全くないので、一つの検出器８を用いて時分割に
よる分光分析を行なうにもかかわらず高速測定を可能と
している。また、光の出射位置は回転ドラム型の遮光板
１５の回転角によって連続的に変化するので、図１〜４
の説明に示した複数の光の出射位置を予め配置するもの
に比べて、吸光度のより詳細な波長分解を可能としてい
る。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、光学系を
固定にした状態で光源部からの特定波長の光を選択的に
一つの光路上に集光させて、一つの試料もしくは一つの
検出器に入射させることができる。つまり、従来のよう
に高価なマルチチャンネル検出器を用いる必要がなく、
それだけ安価にて分光分析装置を提供することができ
る。分光分析の精度を定める光学系に可動部分がないの
で、分光分析の信頼性や分析精度を向上できる。すなわ
ち、本発明は多波長一光路の光を分光して波長毎に光路
を異ならせる分光素子の特性を逆に利用して、光の出射
位置が変化する光源または多数の光源群からの多光路、
多波長の光を分光素子により一光路にまとめ、試料もし
くは検出器に入射させるという独特の構成により従来の
分光分析装置では果たしえなかった分光分析装置の信頼
性の向上と製造コストの削減を両立させることができ
る。
固定にした状態で光源部からの特定波長の光を選択的に
一つの光路上に集光させて、一つの試料もしくは一つの
検出器に入射させることができる。つまり、従来のよう
に高価なマルチチャンネル検出器を用いる必要がなく、
それだけ安価にて分光分析装置を提供することができ
る。分光分析の精度を定める光学系に可動部分がないの
で、分光分析の信頼性や分析精度を向上できる。すなわ
ち、本発明は多波長一光路の光を分光して波長毎に光路
を異ならせる分光素子の特性を逆に利用して、光の出射
位置が変化する光源または多数の光源群からの多光路、
多波長の光を分光素子により一光路にまとめ、試料もし
くは検出器に入射させるという独特の構成により従来の
分光分析装置では果たしえなかった分光分析装置の信頼
性の向上と製造コストの削減を両立させることができ
る。
【図１】本発明の一例である分光分析装置の構成を概略
的に示す図である。
的に示す図である。
【図２】分光素子による分光を説明する図である。
【図３】前記分光分析装置の光源部の変形例を示す図で
ある。
ある。
【図４】前記光源部の別の変形例を示す図であって、
（Ａ）は一部を切断して示す側面図、（Ｂ）は縦断面図
である。
（Ａ）は一部を切断して示す側面図、（Ｂ）は縦断面図
である。
【図５】上述の分光分析装置を用いて測定対象試料の吸
光度を測定する方法を説明する図であって、（Ａ）は検
出器によって測定した光の強度を表しており、（Ｂ）は
吸光度を表している。
光度を測定する方法を説明する図であって、（Ａ）は検
出器によって測定した光の強度を表しており、（Ｂ）は
吸光度を表している。
【図６】前記光源部の別の例を示す分光分析装置の構成
を示す図である。
を示す図である。
【図７】従来の代表的な分光分析装置の構成を示す図で
ある。
ある。
１…分光分析装置、２…光源部、４…分光素子、６…ス
リット、８…検出器、９…試料、１０…光ファイバー、
１４…光源、１５…遮光板、１５ａ…微小開口部、Ｌ…
光路、Ｌ1 〜Ｌ5 …発光ダイオード、λ1 〜λ5 …特定
波長。
リット、８…検出器、９…試料、１０…光ファイバー、
１４…光源、１５…遮光板、１５ａ…微小開口部、Ｌ…
光路、Ｌ1 〜Ｌ5 …発光ダイオード、λ1 〜λ5 …特定
波長。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G020 AA03 BA02 CA02 CB04 CB23 CB25 CB26 CB36 CB42 CC02 CC42 CC48 CD22 CD32 2G059 AA01 AA05 EE01 EE12 FF06 GG01 GG02 GG03 GG07 GG10 HH01 HH02 HH03 JJ05 JJ11 JJ14 JJ17 KK01
Claims (4)
- 【請求項１】 光源部からの光を分光素子を介して光検
出器において検出するようにした光学系を有する分光分
析装置において、前記光源部が光源からの少なくとも特
定波長を含む光をそれぞれの波長に対応する異なる位置
から出射する機構を有し、前記光学系が、分光素子によ
って各出射位置に対応する特定波長の光を同一光路上に
集めるように各波長の光の出射位置を定めてなり、か
つ、この特定波長の光のみを試料または光検出器に照射
させるスリットを有し、前記光源部が各特定波長の光を
各々定められた出射位置から順次出射して試料または光
検出器に照射することにより分光分析することを特徴と
する分光分析装置。 - 【請求項２】 前記光源部が複数の発光ダイオードを有
し、前記光源部がこれらの発光ダイオードを順次点滅さ
せることにより順次異なる位置から光を出射させる機構
を有する請求項１に記載の分光分析装置。 - 【請求項３】 前記光源部が光源からの光をその出射位
置まで導く光ファイバーを有する請求項１または２に記
載の分光分析装置。 - 【請求項４】 前記光源部がある程度の発光幅を有する
光源と、光源からの光を限定された光出射位置から出射
させる微小開口部を有する遮光板と、この遮光板を移動
させることにより光の出射位置を変える機構とを有する
請求項１に記載の分光分析装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30637899A JP2001124627A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 分光分析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30637899A JP2001124627A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 分光分析装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001124627A true JP2001124627A (ja) | 2001-05-11 |
Family
ID=17956324
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30637899A Pending JP2001124627A (ja) | 1999-10-28 | 1999-10-28 | 分光分析装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001124627A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024275A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-28 | Pentax Corp | 内視鏡用光源ユニットおよびそれを含む電子内視鏡装置 |
| JP2005524051A (ja) * | 2001-08-28 | 2005-08-11 | ベイラー カレッジ オブ メディスン | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| JP2008175760A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | National Agriculture & Food Research Organization | 穀物の品質評価装置 |
-
1999
- 1999-10-28 JP JP30637899A patent/JP2001124627A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003024275A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-28 | Pentax Corp | 内視鏡用光源ユニットおよびそれを含む電子内視鏡装置 |
| JP2005524051A (ja) * | 2001-08-28 | 2005-08-11 | ベイラー カレッジ オブ メディスン | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| JP2009098151A (ja) * | 2001-08-28 | 2009-05-07 | Baylor College Of Medicine | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| JP2011027748A (ja) * | 2001-08-28 | 2011-02-10 | Baylor College Of Medicine | カラーブラインド蛍光のためのパルスマルチライン励起法 |
| US8089628B2 (en) | 2001-08-28 | 2012-01-03 | Baylor College Of Medicine | Pulsed-multiline excitation for color-blind fluorescence detection |
| JP2008175760A (ja) * | 2007-01-22 | 2008-07-31 | National Agriculture & Food Research Organization | 穀物の品質評価装置 |
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