JP2001141564A - スペクトル平滑化装置 - Google Patents
スペクトル平滑化装置Info
- Publication number
- JP2001141564A JP2001141564A JP32521299A JP32521299A JP2001141564A JP 2001141564 A JP2001141564 A JP 2001141564A JP 32521299 A JP32521299 A JP 32521299A JP 32521299 A JP32521299 A JP 32521299A JP 2001141564 A JP2001141564 A JP 2001141564A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- spectrum
- light
- smoothing device
- spectral
- spectrum smoothing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】大気物質などのスペクトルの細かい構造や強弱
がある吸収スペクトルを有限の分光分解能を有する分光
計で観測する場合、光源側の分光スペクトルにも強弱が
あると、測定精度が低下する。 【解決手段】細かいスペクトル構造を持つ光源のスペク
トル光を偏光子１１と光学的異方性を有する楔形偏光解
消子１２と検光子１３を透過させるスペクトル平滑化部
１０と、エタロン１４によるスペクトル平滑化制御部２
０とを組み合わせてスペクトルを平滑化する。
がある吸収スペクトルを有限の分光分解能を有する分光
計で観測する場合、光源側の分光スペクトルにも強弱が
あると、測定精度が低下する。 【解決手段】細かいスペクトル構造を持つ光源のスペク
トル光を偏光子１１と光学的異方性を有する楔形偏光解
消子１２と検光子１３を透過させるスペクトル平滑化部
１０と、エタロン１４によるスペクトル平滑化制御部２
０とを組み合わせてスペクトルを平滑化する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は分光計用光源のスペ
クトル強度分布を平滑化するスペクトル平滑化装置に関
する。
クトル強度分布を平滑化するスペクトル平滑化装置に関
する。
【０００２】
【従来の技術】ランプなどの人工光源のスペクトルは分
光強度分布が連続的に変化するが、太陽直達光、または
太陽散乱光は波長依存性の高い（波長により強弱の差が
大きい）スペクトルである。大気物質などの吸収スペク
トルを有限の分光分解能を有する分光計で観測する場
合、太陽などを光源として分光器との間に置いた大気の
サンプルによる吸収量のスペクトル特性などを測定す
る。大気の吸収スペクトルにスペクトルの細かい構造や
強弱がある場合、有限のスペクトル幅内に光源側の分光
スペクトルにも強弱があると、測定精度が低下する。光
源のスペクトル構造をなめらにすることで測定精度を向
上させることができる。
光強度分布が連続的に変化するが、太陽直達光、または
太陽散乱光は波長依存性の高い（波長により強弱の差が
大きい）スペクトルである。大気物質などの吸収スペク
トルを有限の分光分解能を有する分光計で観測する場
合、太陽などを光源として分光器との間に置いた大気の
サンプルによる吸収量のスペクトル特性などを測定す
る。大気の吸収スペクトルにスペクトルの細かい構造や
強弱がある場合、有限のスペクトル幅内に光源側の分光
スペクトルにも強弱があると、測定精度が低下する。光
源のスペクトル構造をなめらにすることで測定精度を向
上させることができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このように光源のスペ
クトル構造を平滑化するのが本発明の目的である。
クトル構造を平滑化するのが本発明の目的である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発明のスペクトル平滑化装置は、光源のスペクトル強
度分布を平滑化する装置であって、偏光子と透過光の偏
光状態を変化させる移相子と検光子とを光軸に沿って配
設したことを特徴とする。また、本発明の請求項２に係
わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１記載
のスペクトル平滑化装置と、当該スペクトル平滑化装置
の出射光を一部分岐する手段と、分岐した光を分光する
手段と、分光した光を光電変換する手段と、光電変換し
た信号の特定の周波数の信号振幅を計測する手段と、前
記特定の周波数の信号振幅が最小になるように前記スペ
クトル平滑化装置が備える前記移相子の移相量を可変す
る手段、を備えることを特徴とする。また、本発明の請
求項３に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請
求項２記載のスペクトル平滑化装置を光透過方向に多段
に配したことを特徴とする。また、本発明の請求項４に
係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃
至３記載の前記移相子が光学軸を直交させ光透過方向に
重ね合わせた楔形の２つの複屈折板を備えることを特徴
とする。また、本発明の請求項５に係わる発明のスペク
トル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載の前記移相
子が光学軸を平行させ光透過方向に重ね合わせた楔形の
２つの複屈折板と前記２つの楔形の複屈折板とは光学軸
を直交させた複屈折平板を備えることを特徴とする。ま
た、本発明の請求項６に係わる発明のスペクトル平滑化
装置は、前記請求項１乃至３記載の前記移相子が液晶を
透明電極付きのガラスパネルに配向させて挟んで有する
液晶パネルであることを特徴とする。また、本発明の請
求項７に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請
求項１乃至３記載の前記分光する手段がエタロンである
ことを特徴とする。また、本発明の請求項８に係わる発
明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載
の前記分光する手段が狭帯域波長透過フィルタであるこ
とを特徴とする。また、本発明の請求項９に係わる発明
のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載の
前記分光する手段が光透過方向に回折格子とエタロンを
配設したことを特徴とする。また、本発明の請求項１０
に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１
乃至３記載の前記分光する手段が光透過方向に回折格子
と狭帯域波長透過フィルタを配設したことを特徴とす
る。
る発明のスペクトル平滑化装置は、光源のスペクトル強
度分布を平滑化する装置であって、偏光子と透過光の偏
光状態を変化させる移相子と検光子とを光軸に沿って配
設したことを特徴とする。また、本発明の請求項２に係
わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１記載
のスペクトル平滑化装置と、当該スペクトル平滑化装置
の出射光を一部分岐する手段と、分岐した光を分光する
手段と、分光した光を光電変換する手段と、光電変換し
た信号の特定の周波数の信号振幅を計測する手段と、前
記特定の周波数の信号振幅が最小になるように前記スペ
クトル平滑化装置が備える前記移相子の移相量を可変す
る手段、を備えることを特徴とする。また、本発明の請
求項３に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請
求項２記載のスペクトル平滑化装置を光透過方向に多段
に配したことを特徴とする。また、本発明の請求項４に
係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃
至３記載の前記移相子が光学軸を直交させ光透過方向に
重ね合わせた楔形の２つの複屈折板を備えることを特徴
とする。また、本発明の請求項５に係わる発明のスペク
トル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載の前記移相
子が光学軸を平行させ光透過方向に重ね合わせた楔形の
２つの複屈折板と前記２つの楔形の複屈折板とは光学軸
を直交させた複屈折平板を備えることを特徴とする。ま
た、本発明の請求項６に係わる発明のスペクトル平滑化
装置は、前記請求項１乃至３記載の前記移相子が液晶を
透明電極付きのガラスパネルに配向させて挟んで有する
液晶パネルであることを特徴とする。また、本発明の請
求項７に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請
求項１乃至３記載の前記分光する手段がエタロンである
ことを特徴とする。また、本発明の請求項８に係わる発
明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載
の前記分光する手段が狭帯域波長透過フィルタであるこ
とを特徴とする。また、本発明の請求項９に係わる発明
のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１乃至３記載の
前記分光する手段が光透過方向に回折格子とエタロンを
配設したことを特徴とする。また、本発明の請求項１０
に係わる発明のスペクトル平滑化装置は、前記請求項１
乃至３記載の前記分光する手段が光透過方向に回折格子
と狭帯域波長透過フィルタを配設したことを特徴とす
る。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面
を参照して説明する。図１は本発明のスペクトル平滑化
装置の第一の実施の形態の構成を示す図である。
を参照して説明する。図１は本発明のスペクトル平滑化
装置の第一の実施の形態の構成を示す図である。
【０００６】本スペクトル平滑化装置は、偏光子１１と
偏光解消子１２と検光子１３からなるスペクトル平滑化
部１０と、光路変換鏡１９とエタロン１４とエタロン駆
動機構１５とエタロン透過光を光電変換する光検出素子
１６と光検出素子出力を計測するスペクトラム解析器１
７とスペクトラム解析器の出力に応じて偏光解消子１２
の機械的変位を制御する偏光解消子駆動制御部１８から
成るスペクトル平滑度制御部２０で構成されている。
偏光解消子１２と検光子１３からなるスペクトル平滑化
部１０と、光路変換鏡１９とエタロン１４とエタロン駆
動機構１５とエタロン透過光を光電変換する光検出素子
１６と光検出素子出力を計測するスペクトラム解析器１
７とスペクトラム解析器の出力に応じて偏光解消子１２
の機械的変位を制御する偏光解消子駆動制御部１８から
成るスペクトル平滑度制御部２０で構成されている。
【０００７】まず、スペクトル平滑化部１０の動作を説
明する。周期的なものも含め、細かいスペクトル構造を
有する、太陽などを光源１００とする入射光３０が入射
される。太陽光などの自然光の細かい構造は、太陽表面
の原子やイオン等に基づく線スペクトルの集合によるも
のであるため、通常いくつかの周期的構造をもったスペ
クトル構造である。入射光は偏光度の悪い一般的な場合
を想定する。入射光３０は偏光子１１によって直線偏光
に偏光させる。
明する。周期的なものも含め、細かいスペクトル構造を
有する、太陽などを光源１００とする入射光３０が入射
される。太陽光などの自然光の細かい構造は、太陽表面
の原子やイオン等に基づく線スペクトルの集合によるも
のであるため、通常いくつかの周期的構造をもったスペ
クトル構造である。入射光は偏光度の悪い一般的な場合
を想定する。入射光３０は偏光子１１によって直線偏光
に偏光させる。
【０００８】偏光した光は、水晶や方解石などの複屈折
を有する楔形光学結晶２枚を楔の頂角を反対方向にして
重ね合わせ、頂角の方向に相互にスライドできるような
構造の偏光解消子１２に入射する。２枚の楔形光学結晶
の光学軸２００は、一方が紙面に垂直、他方が水平方向
に平行となるように構成されており、バビネ補正器（バ
ビネ・コンペンセータ）とも呼ばれる。複屈折結晶を透
過した光の常光線／異常光線間の位相差は、波長に対し
て０から２πの間の周期を描き、偏光は直線偏光、楕円
偏光、円偏光、楕円偏光、直線偏光の間の周期を描く。
この波長周期を波長ステップと呼ぶとすると、この波長
ステップより広い波長範囲でみると擬似的に偏光がなく
なったように見えるため偏光解消子とも呼ばれる。
を有する楔形光学結晶２枚を楔の頂角を反対方向にして
重ね合わせ、頂角の方向に相互にスライドできるような
構造の偏光解消子１２に入射する。２枚の楔形光学結晶
の光学軸２００は、一方が紙面に垂直、他方が水平方向
に平行となるように構成されており、バビネ補正器（バ
ビネ・コンペンセータ）とも呼ばれる。複屈折結晶を透
過した光の常光線／異常光線間の位相差は、波長に対し
て０から２πの間の周期を描き、偏光は直線偏光、楕円
偏光、円偏光、楕円偏光、直線偏光の間の周期を描く。
この波長周期を波長ステップと呼ぶとすると、この波長
ステップより広い波長範囲でみると擬似的に偏光がなく
なったように見えるため偏光解消子とも呼ばれる。
【０００９】偏光解消子１２を透過した光を、特定の直
線偏光を透過する検光子１３に入射させる。偏光解消子
１２によって与えられた波長に対する偏光面の変化の周
期は、検光子によって透過強度の周期に変換される。
線偏光を透過する検光子１３に入射させる。偏光解消子
１２によって与えられた波長に対する偏光面の変化の周
期は、検光子によって透過強度の周期に変換される。
【００１０】偏光子１１、偏光解消子１２、検光子１３
で構成するスペクトル平滑化部の光透過率の波長周期
が、元々の入射光２０の持っているスペクトルの主たる
波長周期に対して、周期がほぼ同じで位相が逆相となっ
ていれば、入射光のもつ強度の大きな波長リップルは打
ち消すことができる。透過光強度の波長周期は、偏光解
消子１２の厚さで、波打の振幅と位相は、偏光解消子の
１２の光学軸との成す角度、偏光子１１の偏光透過軸と
検光子１３の偏光透過軸と偏光解消子の１２の光学軸と
の相互の成す角度によって可変することができる。
で構成するスペクトル平滑化部の光透過率の波長周期
が、元々の入射光２０の持っているスペクトルの主たる
波長周期に対して、周期がほぼ同じで位相が逆相となっ
ていれば、入射光のもつ強度の大きな波長リップルは打
ち消すことができる。透過光強度の波長周期は、偏光解
消子１２の厚さで、波打の振幅と位相は、偏光解消子の
１２の光学軸との成す角度、偏光子１１の偏光透過軸と
検光子１３の偏光透過軸と偏光解消子の１２の光学軸と
の相互の成す角度によって可変することができる。
【００１１】いま、入射光強度を１とし、偏光解消子１
２の与える常光線と異常光線との位相差をδ、偏光子１
１の偏光透過軸と一方の楔形光学結晶の光学軸との成す
角度をγ、偏光子１１と検光子１３の偏光透過軸の成す
角度をφとしたとき、偏光子、偏光解消子および検光子
を透過した光の透過率Ｉは、 Ｉ＝ｃｏｓ2 φ＋ｓｉｎ２γ・ｓｉｎ２（φ−γ）・ｓｉｎ2 （δ／２）（１） で表される。ここで、δ＝（２π／λ）・Δｎ・Δｄ、
であり、λは波長、Δｎは楔形光学結晶のもつ複屈折の
大きさ、すなわち常光線屈折率と異常光線屈折率の差、
Δｄは光透過位置での、二つの楔形光学結晶の厚さの差
である。（例えば、飯田修一他編「光学的測定」第４
版、昭和４４年９月、朝倉書店刊の第１８３頁−第１８
９頁を参照）。（１）式は波長λの周期関数となってい
る。この波形の一例を図２のスペクトル平滑化部の分光
透過率４２に示す。このスペクトル周期は楔形偏光解消
子の厚さによって決まる。偏光解消子１２の楔形結晶を
スライドさせ、Δｄを変化させることで周期を変えるこ
とができる。また、周期の位相は、偏光子と検光子の成
す角度φと偏光子の偏光透過軸と偏光解消子の光学軸と
の成す角γを設定することで定めることができる。例え
ば、偏光子と検光子を直交させ、偏光子の偏光透過軸と
偏光解消子の光学軸とを４５°とした場合、φ＝９０
°、γ＝４５°となり、（１）式は、Ｉ＝ｓｉｎ2 （δ
／２）、そして、偏光子と検光子を平行とし、偏光子の
偏光透過軸と偏光解消子の光学軸とを４５°とした場
合、φ＝０°、γ＝４５°となり、（１）式は、Ｉ＝１
−ｓｉｎ2 （δ／２）となって、偏光子と検光子を直交
させ、偏光子の偏光透過軸と偏光解消子の光学軸とを４
５°とした場合とは、波打の位相を逆転させることがで
きる。また、透過率の波長周期の振幅は偏光子１１を光
軸内で回転することによって調節することができる。
２の与える常光線と異常光線との位相差をδ、偏光子１
１の偏光透過軸と一方の楔形光学結晶の光学軸との成す
角度をγ、偏光子１１と検光子１３の偏光透過軸の成す
角度をφとしたとき、偏光子、偏光解消子および検光子
を透過した光の透過率Ｉは、 Ｉ＝ｃｏｓ2 φ＋ｓｉｎ２γ・ｓｉｎ２（φ−γ）・ｓｉｎ2 （δ／２）（１） で表される。ここで、δ＝（２π／λ）・Δｎ・Δｄ、
であり、λは波長、Δｎは楔形光学結晶のもつ複屈折の
大きさ、すなわち常光線屈折率と異常光線屈折率の差、
Δｄは光透過位置での、二つの楔形光学結晶の厚さの差
である。（例えば、飯田修一他編「光学的測定」第４
版、昭和４４年９月、朝倉書店刊の第１８３頁−第１８
９頁を参照）。（１）式は波長λの周期関数となってい
る。この波形の一例を図２のスペクトル平滑化部の分光
透過率４２に示す。このスペクトル周期は楔形偏光解消
子の厚さによって決まる。偏光解消子１２の楔形結晶を
スライドさせ、Δｄを変化させることで周期を変えるこ
とができる。また、周期の位相は、偏光子と検光子の成
す角度φと偏光子の偏光透過軸と偏光解消子の光学軸と
の成す角γを設定することで定めることができる。例え
ば、偏光子と検光子を直交させ、偏光子の偏光透過軸と
偏光解消子の光学軸とを４５°とした場合、φ＝９０
°、γ＝４５°となり、（１）式は、Ｉ＝ｓｉｎ2 （δ
／２）、そして、偏光子と検光子を平行とし、偏光子の
偏光透過軸と偏光解消子の光学軸とを４５°とした場
合、φ＝０°、γ＝４５°となり、（１）式は、Ｉ＝１
−ｓｉｎ2 （δ／２）となって、偏光子と検光子を直交
させ、偏光子の偏光透過軸と偏光解消子の光学軸とを４
５°とした場合とは、波打の位相を逆転させることがで
きる。また、透過率の波長周期の振幅は偏光子１１を光
軸内で回転することによって調節することができる。
【００１２】このスペクトル平滑化部の分光透過率４２
（図２）を偏光解消子１２の楔形光学結晶の重なりを調
節することによって、入射光に含まれる主たるスペクト
ル周期に合わせ（図２のスペクトル平滑化部の入射光分
光特性４１）、偏光子１１および検光子１３を回転させ
ることで、スペクトル平滑化部の透過率周期の位相と振
幅を、入射光のスペクトル周期平滑化に最適になるよう
に合わせる。このようにして図２のスペクトル平滑化部
の出射光分光特性４３に示すように、出射光のスペクト
ルを平滑化することが出来る。
（図２）を偏光解消子１２の楔形光学結晶の重なりを調
節することによって、入射光に含まれる主たるスペクト
ル周期に合わせ（図２のスペクトル平滑化部の入射光分
光特性４１）、偏光子１１および検光子１３を回転させ
ることで、スペクトル平滑化部の透過率周期の位相と振
幅を、入射光のスペクトル周期平滑化に最適になるよう
に合わせる。このようにして図２のスペクトル平滑化部
の出射光分光特性４３に示すように、出射光のスペクト
ルを平滑化することが出来る。
【００１３】本発明ではさらに入射スペクトルの平滑化
を自動化する工夫を、図１のスペクトル平滑度制御部２
０の構成によって行っている。光源のスペクトル分布が
変わらなくても、偏光解消子の楔形光学結晶の持つ複屈
折に温度変化があるために、これによりスペクトル平滑
化部の透過率のスペクトル周期が変化し、スペクトルの
平滑度が温度と共に絶えず変動する可能性がある。
を自動化する工夫を、図１のスペクトル平滑度制御部２
０の構成によって行っている。光源のスペクトル分布が
変わらなくても、偏光解消子の楔形光学結晶の持つ複屈
折に温度変化があるために、これによりスペクトル平滑
化部の透過率のスペクトル周期が変化し、スペクトルの
平滑度が温度と共に絶えず変動する可能性がある。
【００１４】構成を図１のスペクトル平滑度制御部２０
に示す。スペクトル平滑化部１０の出射光の一部を光路
変換鏡１９で取り出し、参照光２３とする。この参照光
をエタロン１４に透過し、エタロン透過光を光検出器１
６によって光電変換する。エタロンは入射光３０のもつ
スペクトル周期や偏光解消子の透過率の周期よりも狭帯
域の透過特性を有する。本エタロンを回転させ斜めにす
ることで、透過波長を長波長、および短波長方向にずら
すことが出来る。このようにしてエタロン１４をエタロ
ン駆動機構１５によって走査することで入射光のスペク
トル周期や偏光解消子の透過周期より細かい分解能で波
長を分光走査することができる。光検出器１６の電気的
出力は、エタロン駆動機構の走査信号に同期して、スペ
クトラム解析器１７によってスペクトラム解析される。
そして、スペクトラム解析器１７は、スペクトル平滑化
部の透過率の波長周期を制御するために、偏光解消子の
楔形光学結晶の重なりを駆動する偏光解消子制御回路１
８に制御信号を出力する。
に示す。スペクトル平滑化部１０の出射光の一部を光路
変換鏡１９で取り出し、参照光２３とする。この参照光
をエタロン１４に透過し、エタロン透過光を光検出器１
６によって光電変換する。エタロンは入射光３０のもつ
スペクトル周期や偏光解消子の透過率の周期よりも狭帯
域の透過特性を有する。本エタロンを回転させ斜めにす
ることで、透過波長を長波長、および短波長方向にずら
すことが出来る。このようにしてエタロン１４をエタロ
ン駆動機構１５によって走査することで入射光のスペク
トル周期や偏光解消子の透過周期より細かい分解能で波
長を分光走査することができる。光検出器１６の電気的
出力は、エタロン駆動機構の走査信号に同期して、スペ
クトラム解析器１７によってスペクトラム解析される。
そして、スペクトラム解析器１７は、スペクトル平滑化
部の透過率の波長周期を制御するために、偏光解消子の
楔形光学結晶の重なりを駆動する偏光解消子制御回路１
８に制御信号を出力する。
【００１５】次に、入射光スペクトル平滑化部の初期調
整は次の手順で行う。（Ａ）偏光解消子、エタロン、ス
ペクトラム解析器および偏光解消子制御回路が作る帰還
制御ループを開いてマニュアルモードとする。平滑化す
べき入射光をスペクトル平滑化部に入射させ、偏光子１
１の偏光透過軸を偏光解消子の光学軸の一方に合わせ
る。また、検光子１３の偏光透過軸もこれに合わせる。
この状態で、エタロンを走査してスペクトラム解析器２
０によって、波形を取り込む。偏光子及び検光子の偏光
透過軸が偏光解消子の光学軸に合致していると、スペク
トラム平滑化部の透過率は前記の（１）式において、φ
＝０、γ＝０となるため、波長によらず１となる。従っ
てスペクトラム解析器で取り込まれた波形は、入射光の
スペクトル特性そのものとなる。スペクトラム解析器１
７により、入射光のスペクトル周波数と振幅を測定しそ
の値を記憶しておく。
整は次の手順で行う。（Ａ）偏光解消子、エタロン、ス
ペクトラム解析器および偏光解消子制御回路が作る帰還
制御ループを開いてマニュアルモードとする。平滑化す
べき入射光をスペクトル平滑化部に入射させ、偏光子１
１の偏光透過軸を偏光解消子の光学軸の一方に合わせ
る。また、検光子１３の偏光透過軸もこれに合わせる。
この状態で、エタロンを走査してスペクトラム解析器２
０によって、波形を取り込む。偏光子及び検光子の偏光
透過軸が偏光解消子の光学軸に合致していると、スペク
トラム平滑化部の透過率は前記の（１）式において、φ
＝０、γ＝０となるため、波長によらず１となる。従っ
てスペクトラム解析器で取り込まれた波形は、入射光の
スペクトル特性そのものとなる。スペクトラム解析器１
７により、入射光のスペクトル周波数と振幅を測定しそ
の値を記憶しておく。
【００１６】（Ｂ）次に、スペクトル平滑化部１０の入
射光に、線スペクトルを持たない、例えばタングステン
ランプの光に切換えて入射させる。そして、偏光子の偏
光透過軸を偏光解消子の光学軸と４５°の角度を持た
せ、検光子の偏光透過軸を偏光子のそれと直交させてお
く。この状態で、エタロンを走査してスペクトラム解析
器１７によって、波形を取り込む。スペクトラム平滑化
部の透過率は前記の（１）式において、φ＝９０°、γ
＝４５°、Ｉ＝ｓｉｎ2 （δ／２）となり、スペクトラ
ム解析器２０で取り込まれた波形は、スペクトル平滑化
部１０の透過率自身の持つスペクトル特性となる。スペ
クトル平滑化部の波長周期を、上記（Ａ）の操作で得た
入射光３０のスペクトルの周波数に合致するように偏光
解消子の楔形光学結晶の重なりをマニュアル調節して合
わせる。
射光に、線スペクトルを持たない、例えばタングステン
ランプの光に切換えて入射させる。そして、偏光子の偏
光透過軸を偏光解消子の光学軸と４５°の角度を持た
せ、検光子の偏光透過軸を偏光子のそれと直交させてお
く。この状態で、エタロンを走査してスペクトラム解析
器１７によって、波形を取り込む。スペクトラム平滑化
部の透過率は前記の（１）式において、φ＝９０°、γ
＝４５°、Ｉ＝ｓｉｎ2 （δ／２）となり、スペクトラ
ム解析器２０で取り込まれた波形は、スペクトル平滑化
部１０の透過率自身の持つスペクトル特性となる。スペ
クトル平滑化部の波長周期を、上記（Ａ）の操作で得た
入射光３０のスペクトルの周波数に合致するように偏光
解消子の楔形光学結晶の重なりをマニュアル調節して合
わせる。
【００１７】（ｃ）次に、光源をタングステンランプか
ら光源１００に切換え、光源１００のスペクトル周期の
波打が打ち消されるように、スペクトル平滑化部１００
の透過波長周期の位相と振幅を、偏光子、検光子の角度
をマニュアル調節する。
ら光源１００に切換え、光源１００のスペクトル周期の
波打が打ち消されるように、スペクトル平滑化部１００
の透過波長周期の位相と振幅を、偏光子、検光子の角度
をマニュアル調節する。
【００１８】以上のマニュアルによる初期調整の後、偏
光解消子、エタロン、スペクトラム解析器および偏光解
消子制御回路が作る帰還制御ループを閉じて、自動制御
モードとする。光検出器１６の電気的出力は、スペクト
ラム解析器２０によって光源１００の持っている主たる
スペクトラム周期の振幅が監視され、スペクトラム解析
器２０は、スペクトル平滑化部の透過率の波長周期を制
御するために、偏光解消子の楔形光学結晶の重なりを駆
動する偏光解消子制御回路２１に制御信号を出力する。
これによって、光源のスペクトル特性が変わらなくて
も、偏光解消子のもつ自然複屈折の温度変化による、ス
ペクトル平滑度の変動を常に抑圧することができる。
光解消子、エタロン、スペクトラム解析器および偏光解
消子制御回路が作る帰還制御ループを閉じて、自動制御
モードとする。光検出器１６の電気的出力は、スペクト
ラム解析器２０によって光源１００の持っている主たる
スペクトラム周期の振幅が監視され、スペクトラム解析
器２０は、スペクトル平滑化部の透過率の波長周期を制
御するために、偏光解消子の楔形光学結晶の重なりを駆
動する偏光解消子制御回路２１に制御信号を出力する。
これによって、光源のスペクトル特性が変わらなくて
も、偏光解消子のもつ自然複屈折の温度変化による、ス
ペクトル平滑度の変動を常に抑圧することができる。
【００１９】以上の帰還制御ループの初期調整を、光源
を変える度に行うことによって、スペクトル特性の異な
る種々の光源に本スペクトル平滑化装置を適用すること
ができる。
を変える度に行うことによって、スペクトル特性の異な
る種々の光源に本スペクトル平滑化装置を適用すること
ができる。
【００２０】次に本発明の第二の実施の形態について説
明する。図３は本発明の第二の実施例の構成を示す。前
記第一の実施例の構成のスペクトル平滑化装置５００、
スペクトル平滑化装置６００、スペクトル平滑化装置７
００を光源１００の光軸方向に直列に接続し、それぞれ
を構成する楔型の偏光解消子の厚さを変えていくことに
より、本発明の第一の実施形態で平滑化したスペクトル
周期以外の分光的な多周期のスペクトルを順次平滑化す
ることが出来る。
明する。図３は本発明の第二の実施例の構成を示す。前
記第一の実施例の構成のスペクトル平滑化装置５００、
スペクトル平滑化装置６００、スペクトル平滑化装置７
００を光源１００の光軸方向に直列に接続し、それぞれ
を構成する楔型の偏光解消子の厚さを変えていくことに
より、本発明の第一の実施形態で平滑化したスペクトル
周期以外の分光的な多周期のスペクトルを順次平滑化す
ることが出来る。
【００２１】尚、上記のスペクトル平滑化装置に用いて
いるエタロンの代わりに狭波長帯域のバンドパスフィル
タを用いてもよい。また、波長走査をエタロンの回転に
よって行う場合を述べたが、良く知られているように、
相対させたエタロン板の間隔を、間に挿入した圧電アク
チュエータ等によって可変する、掃引形（走査形）ファ
ブリー・ペロー・エタロンを用いることもできる。
いるエタロンの代わりに狭波長帯域のバンドパスフィル
タを用いてもよい。また、波長走査をエタロンの回転に
よって行う場合を述べたが、良く知られているように、
相対させたエタロン板の間隔を、間に挿入した圧電アク
チュエータ等によって可変する、掃引形（走査形）ファ
ブリー・ペロー・エタロンを用いることもできる。
【００２２】エタロンは波長分解能が高いが走査波長範
囲が狭いという特徴をもつ。分解能の高さより、走査波
長幅を広く求める場合には、計測用分光器に用いられて
いる、プリズムや回折格子などの分光素子を用いても良
い。また更に、広い走査波長範囲と高い分解能を両立さ
せるには、参照光中に置くエタロンの前に、上記の分光
素子を置くことによって可能となる。
囲が狭いという特徴をもつ。分解能の高さより、走査波
長幅を広く求める場合には、計測用分光器に用いられて
いる、プリズムや回折格子などの分光素子を用いても良
い。また更に、広い走査波長範囲と高い分解能を両立さ
せるには、参照光中に置くエタロンの前に、上記の分光
素子を置くことによって可能となる。
【００２３】また、本発明の実施例のスペクトル平滑化
装置に用いる偏光子および検光子は、方解石等の複屈折
結晶の偏光による全反射／透過の原理を用いたグラン・
トムソンプリズムや偏光による屈折角の違いを用いたウ
ォラストンプリズム、異常光線のウォ−クオフ効果（光
のエネルギー伝搬方向が波面伝搬方向から角度がずれる
効果）を使ったサバール板等の複屈折プリズムタイプの
もの。ガラス直角プリズムの斜面に設けた誘電体多層膜
によるＳ波の反射効果を使った偏光フィルター（また
は、ＰＢＳ：偏光ビームスプリッタ）タイプのもの。延
伸樹脂フィルムの二色性吸収を使ったフィルム偏光板タ
イプのもの。金属と誘電体を人工的に多層に積層して、
層に沿って平行に透過する特定の偏光を吸収させる金属
／誘電体積層形偏光子など、実用されている多くの偏光
部品を用いることができる。
装置に用いる偏光子および検光子は、方解石等の複屈折
結晶の偏光による全反射／透過の原理を用いたグラン・
トムソンプリズムや偏光による屈折角の違いを用いたウ
ォラストンプリズム、異常光線のウォ−クオフ効果（光
のエネルギー伝搬方向が波面伝搬方向から角度がずれる
効果）を使ったサバール板等の複屈折プリズムタイプの
もの。ガラス直角プリズムの斜面に設けた誘電体多層膜
によるＳ波の反射効果を使った偏光フィルター（また
は、ＰＢＳ：偏光ビームスプリッタ）タイプのもの。延
伸樹脂フィルムの二色性吸収を使ったフィルム偏光板タ
イプのもの。金属と誘電体を人工的に多層に積層して、
層に沿って平行に透過する特定の偏光を吸収させる金属
／誘電体積層形偏光子など、実用されている多くの偏光
部品を用いることができる。
【００２４】また、本発明の実施例のスペクトル平滑化
装置に用いている偏光解消子は、光学軸を直交させた２
組の楔形光学結晶板を用いるたバビネ補正器の場合を述
べたが、光学軸を平行にして組み合わせた２組の楔形光
学結晶板と更にこれらとは光学軸を直交している光学結
晶平板とを組み合わせた、ソレイユ補正器を用いても良
い。また、楕円偏光の解析に用いられているその他の補
正器も使用可能である。また、結晶であることは必ずし
も必要ではなく、延伸した透明な高分子の樹脂やフィル
ムも複屈折が生じることは良く知られており、この楔を
用いても良い。
装置に用いている偏光解消子は、光学軸を直交させた２
組の楔形光学結晶板を用いるたバビネ補正器の場合を述
べたが、光学軸を平行にして組み合わせた２組の楔形光
学結晶板と更にこれらとは光学軸を直交している光学結
晶平板とを組み合わせた、ソレイユ補正器を用いても良
い。また、楕円偏光の解析に用いられているその他の補
正器も使用可能である。また、結晶であることは必ずし
も必要ではなく、延伸した透明な高分子の樹脂やフィル
ムも複屈折が生じることは良く知られており、この楔を
用いても良い。
【００２５】さらに、上記の実施例で偏光解消子に使っ
ている機能は、透過光の偏光状態を変化させる、いわゆ
る移相子（位相シフタまたはリターダーともいう）の機
能であり、更に偏光状態の変化が固定ではなく可変であ
ることである。このような機能を有するものは、上で述
べた楔形光学結晶や楔形延伸樹脂を可動するものだけで
はない。例えば、高分子や低分子の液晶を透明電極付き
のガラスパネルに配向させて挟み、電極間に電圧を印加
し、液晶のもつ電気光学効果を介して直線複屈折の変化
や円複屈折（旋光能または光学活性）の変化を起こし、
透過光の偏光面を回転させる、いわゆる液晶パネルを用
いることもできる。
ている機能は、透過光の偏光状態を変化させる、いわゆ
る移相子（位相シフタまたはリターダーともいう）の機
能であり、更に偏光状態の変化が固定ではなく可変であ
ることである。このような機能を有するものは、上で述
べた楔形光学結晶や楔形延伸樹脂を可動するものだけで
はない。例えば、高分子や低分子の液晶を透明電極付き
のガラスパネルに配向させて挟み、電極間に電圧を印加
し、液晶のもつ電気光学効果を介して直線複屈折の変化
や円複屈折（旋光能または光学活性）の変化を起こし、
透過光の偏光面を回転させる、いわゆる液晶パネルを用
いることもできる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のスペクト
ル平滑化装置は、光源のもつ強い強度のスペクトル構造
を平滑化できるため、物質などの吸収スペクトルを有限
の分光分解能を有する分光計で観測する場合、測定精度
を向上させることができる。
ル平滑化装置は、光源のもつ強い強度のスペクトル構造
を平滑化できるため、物質などの吸収スペクトルを有限
の分光分解能を有する分光計で観測する場合、測定精度
を向上させることができる。
【図１】本発明の第一の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
【図２】本発明の第一の実施例の効果を示す図である。
【図３】本発明の第二の実施形態の構成を示す図であ
る。
る。
１０ スペクトル平滑化部 １１ 偏光子 １２ 偏光解消子 １３ 検光子 １４ エタロン １５ エタロン駆動機構 １６ 光検出器 １７ スペクトラム解析器 １８ 偏光解消子制御回路 １９ 光路変換鏡 ２０ スペクトル平滑度制御部 ２３ 参照光 ３０ 入射光 １００ 光源 ２００ 光学軸 ４１ スペクトル平滑化部の入射光分光特性 ４２ スペクトル平滑化部の分光透過率 ４３ スペクトル平滑化部の出射光分光特性 ５００ スペクトル平滑化装置 ６００ スペクトル平滑化装置 ７００ スペクトル平滑化装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０１Ｊ 3/18 Ｇ０１Ｊ 3/18
Claims (10)
- 【請求項１】 光源のスペクトル強度分布を平滑化する
装置であって、偏光子と透過光の偏光状態を変化させる
移相子と検光子とを光軸に沿って配設したことを特徴と
するスペクトル平滑化装置。 - 【請求項２】 前記請求項１記載のスペクトル平滑化装
置と、当該スペクトル平滑化装置の出射光を一部分岐す
る手段と、分岐した光を分光する手段と、分光した光を
光電変換する手段と、光電変換した信号の特定の周波数
の信号振幅を計測する手段と、前記特定の周波数の信号
振幅が最小になるように前記スペクトル平滑化装置が備
える前記移相子の移相量を可変する手段、を備えること
を特徴とするスペクトル平滑化装置。 - 【請求項３】 前記請求項２記載のスペクトル平滑化装
置を光透過方向に多段に配したことを特徴とするスペク
トル平滑化装置。 - 【請求項４】 前記移相子が光学軸を直交させ光透過方
向に重ね合わせた楔形の２つの複屈折板を備えることを
特徴とする前記請求項１乃至３記載のスペクトル平滑化
装置。 - 【請求項５】 前記移相子が光学軸を平行させ光透過方
向に重ね合わせた楔形の２つの複屈折板と前記２つの楔
形の複屈折板とは光学軸を直交させた複屈折平板を備え
ることを特徴とする前記請求項１乃至３記載のスペクト
ル平滑化装置。 - 【請求項６】 前記移相子が液晶を透明電極付きのガラ
スパネルに配向させて挟んで有する液晶パネルであるこ
とを特徴とする前記請求項１乃至３記載のスペクトル平
滑化装置。 - 【請求項７】 前記分光する手段がエタロンであること
を特徴とする前記請求項１乃至３記載のスペクトル平滑
化装置。 - 【請求項８】 前記分光する手段が狭帯域波長透過フィ
ルタであることを特徴とする前記請求項１乃至３記載の
スペクトル平滑化装置。 - 【請求項９】 前記分光する手段が光透過方向に回折格
子とエタロンを配設したことを特徴とする前記請求項１
乃至３記載のスペクトル平滑化装置。 - 【請求項１０】 前記分光する手段が光透過方向に回折
格子と狭帯域波長透過フィルタを配設したことを特徴と
する前記請求項１乃至３記載のスペクトル平滑化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32521299A JP2001141564A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | スペクトル平滑化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32521299A JP2001141564A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | スペクトル平滑化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001141564A true JP2001141564A (ja) | 2001-05-25 |
Family
ID=18174288
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32521299A Pending JP2001141564A (ja) | 1999-11-16 | 1999-11-16 | スペクトル平滑化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001141564A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103323116A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-25 | 桂林电子科技大学 | 一种获取偏振超光谱信息的装置及获取方法 |
| JP5935085B1 (ja) * | 2015-04-21 | 2016-06-15 | 株式会社ジェネシア | 分光機器 |
| CN107132673A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-09-05 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种消除电光晶体退偏的装置 |
-
1999
- 1999-11-16 JP JP32521299A patent/JP2001141564A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103323116A (zh) * | 2013-05-20 | 2013-09-25 | 桂林电子科技大学 | 一种获取偏振超光谱信息的装置及获取方法 |
| JP5935085B1 (ja) * | 2015-04-21 | 2016-06-15 | 株式会社ジェネシア | 分光機器 |
| JP2016205964A (ja) * | 2015-04-21 | 2016-12-08 | 株式会社ジェネシア | 分光機器 |
| US9772225B2 (en) | 2015-04-21 | 2017-09-26 | Genesia Corporation | Spectroscopic device |
| CN107132673A (zh) * | 2017-07-19 | 2017-09-05 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种消除电光晶体退偏的装置 |
| CN107132673B (zh) * | 2017-07-19 | 2023-09-26 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种消除电光晶体退偏的装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6992809B1 (en) | Multi-conjugate liquid crystal tunable filter | |
| US8736777B2 (en) | VIS-SNIR multi-conjugate liquid crystal tunable filter | |
| US7301632B2 (en) | Polarization state conversion in optically active spectroscopy | |
| US8400574B2 (en) | Short wave infrared multi-conjugate liquid crystal tunable filter | |
| US9256013B2 (en) | Short-wavelength infrared (SWIR) multi-conjugate liquid crystal tunable filter | |
| US20080007813A1 (en) | Multi-conjugate liquid crystal tunable filter | |
| US20140362331A1 (en) | Short-Wavelength Infrared (SWIR) Multi-Conjugate Liquid Crystal Tunable Filter | |
| US6222627B1 (en) | Wollaston prism and use of it in a fourier-transform spectrometer | |
| US5734473A (en) | Method of determining polarization profiles for polychromatic sources | |
| JP4566401B2 (ja) | 光波長測定装置 | |
| Al-Mahmoud et al. | Broadband polarization rotator with tunable rotation angle composed of three wave plates | |
| WO2009137243A2 (en) | Rotary frog systems and methods | |
| US6222632B1 (en) | Polarization interferometer spectrometer with rotatable birefringent element | |
| US7253896B1 (en) | Filter | |
| JP2001141564A (ja) | スペクトル平滑化装置 | |
| CN110631805A (zh) | 一种利用aotf单色光测量宽波段波片性能的装置及方法 | |
| US9778019B2 (en) | Differential polarization interferometer | |
| GB2106665A (en) | Spectroscopic analysis | |
| EP1466147B1 (en) | Polarization state conversion in optically active spectroscopy | |
| SU945641A1 (ru) | Многолучевой интерферометр дл спектральных и пол ризационных измерений | |
| Bölger | A multiple-beam interferometer with transmission-like fringes in reflection | |
| Nowinowski-Kruszelnicki et al. | Electrically driven polarization-insensitive liquid crystal narrow-bandpass intensity modulator | |
| Wang et al. | Solar near-infrared filter system | |
| WO1997031278A1 (en) | A narrow band optical filter | |
| JPH07218342A (ja) | 分光光度計 |