JP2006039481A - 光学素子、光学系、受光器及び光計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 プラズマ、蛍光、燃焼等の物理・化学反応領域の複数の測定点F1〜Fnからの光を光学素子11によって集光し、複数の光ファイバからなる光ファイバアレイによって導光し、高速での時系列計測が可能な光計測装置によってOH*、CH*、C2 *に対応する各光成分をそれぞれ分光・測定する。光学素子11の第1面及び第2面1,2は、周囲側の第1領域1a,2b及び中央側の第2領域1b,2bを有し、測定点F1〜Fnからの光が第1面1の第1領域1aに入射され、この光を第2面2の第1領域2aにおいて反射し、この反射光を第1面1の第2領域1bにおいて反射し、像点に集光させる。
【選択図】 図13
Description
本発明に係る光学素子は、図1に示すように、第1面1及び第2面2を有する一体的な光学素子である。これら第1面1及び第2面2間は、いわゆる光学ガラスや合成石英等の一様な媒質となっている。
そして、本発明に係る光学系は、図1に示すように、前述の光学素子と、光ファイバ6とからなり、光学素子の像点Iに、光ファイバ6の入射端面6aが配置されて構成されている。光学素子からの出射光は、迷光絞り7を介して、光ファイバ6の入射端面6aに入射される。
前述のように、多点からの光を検出できるようにした光学系、または、受光器を光計測装置に用いることにより、燃焼室内における複数箇所における自発光、蛍光、燐光、または、放射光等の物理・化学反応による光の計測を、同時に、または、順次的に行うことができる。
1a 第1領域
1b 第2領域
2 第2面
2a 第1領域
2b 第2領域
3 段差部
3a 拡径部
3b 切欠き部
4,5 反射膜
6 光ファイバ
11 光学素子
301 集光光学系
302 光ファイバアレイ
302a 光ファイババンドル
320、3201〜320n 光ファイバ
303、3031〜303n 光計測装置
330、3301〜330n 接続部
303a〜303d 分光計測装置
331a〜331d ダイクロイックミラー
332a〜332d 光学フィルタ)
333a〜333d 受光素子
335 回折格子
336a〜336d 受光素子
304、3041〜304n 信号増幅手段
305 信号処理手段
306 コンピュータ
307 モニタ
308 記録装置
F 物理・化学反応領域
FP、F1〜Fn 測定点
FP 集光面
P1〜Pn 集光点
Claims (33)
- 第1面及び第2面を有して一体的に形成され、前記第1面及び前記第2面がそれぞれ第1領域と第2領域とを有し、物点からの光が前記第1面の第1領域に入射され、この光を前記第2面の第1領域において反射し、この反射光を前記第1面の第2領域において反射し、この反射光を像点に集光させる光学素子であって、
前記第1面の第1領域は、前記物点を曲率中心とした凹球面の透過面であり、
前記第2面の第1領域は、凹面反射面であり、
前記第1面の第2領域は、反射面であって、前記第1面の前記物点側表面に反射物質膜が被着されて形成され、この反射物質膜の前記物点側が防護層によって覆われていることを特徴とする光学素子。 - 前記防護層は、耐熱性、耐食性、耐蝕性、耐触性の少なくともいずれか一を有するものであることを特徴とする請求項1記載の光学素子。
- 前記防護層は、クロム、フッ化マグネシウム、二酸化珪素、二酸化ジルコニア、酸化チタン、アルミナのいずれかの材料からなる単層膜、または、これらの二以上の材料からなる多層膜によって形成されていることを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の光学素子。
- 前記防護層は、前記第1面の全面に亘って形成され、前記第1面の第1領域への入射光についての反射防止膜の機能を有していることを特徴とする請求項3記載の光学素子。
- 前記防護層は、前記第1面と前記第2面との間の媒質と同一の材料によって、前記第1面の全面に亘って形成されていることを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の光学素子。
- 前記第1面は、前記第2面よりも小径の面となされており、
前記第1面及び前記第2面の間には、該第1面の外径から該第2面の外径への拡径部が形成されており、
前記拡径部により、不要光が遮断されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1面及び前記第2面の間の媒質には、側面部に切欠き部が形成されており、
前記切欠き部により、不要光が遮断されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか一に記載の光学素子。 - 前記第1面の第2領域は、凸面反射面であることを特徴とする請求項1乃至請求項7のいずれか一に記載の光学素子。
- 前記第2面の第1領域には、前記像点側より、金属材料からなる反射膜が被着形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の光学素子。
- 前記第2面の第1領域は、特定の波長帯域の光のみを選択的に反射することを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれか一に記載の光学素子。
- 前記第2面の第1領域は、前記物点を焦点とする回転楕円面であることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか一に記載の光学素子。
- 前記第2面の第2領域は、前記像点を曲率中心とした凸球面の透過面となっていることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一に記載の光学素子。
- 前記像点は、前記第2面の第2領域上、または、前記第2面よりも前記第1面の側にあることを特徴とする請求項1乃至請求項11のいずれか一に記載の光学素子。
- 第1面及び第2面を有して一体的に形成され、前記第1面及び前記第2面がそれぞれ複数の第1領域と第2領域とを有し、物点からの光が前記第1面の各第1領域に入射され、この光を前記第2面の各第1領域において対応して反射し、この反射光を前記第1面の各第2領域において反射し、この反射光を像点に集光させる光学素子であって、
前記第1面の第1領域は、前記物点を曲率中心とした凹球面の透過面であり、
前記第2面の第1領域は、互いに異なる曲率中心、または、焦点を有する複数の部分に分割された凹面からなる反射面であり、
前記第1面の各第2領域は、反射面であって、前記第1面の前記物点側表面に反射物質膜が被着されて形成されていることを特徴とする光学素子。 - 請求項1乃至請求項14のいずれか一に記載の光学素子と、
少なくとも一の光ファイバとを備え、
前記光ファイバの入射端面は、前記光学素子の単数、または、複数の像点の位置に配置されており、複数の光ファイバを備える場合において、各光ファイバの入射端面は、光軸に対して所定角度をなす一平面上、または、光軸方向について互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする光学系。 - 請求項13記載の光学素子と、
少なくとも一の光ファイバとを備え、
前記光ファイバの入射端面は、前記光学素子の前記第2面の第2領域上、または、前記第2面よりも前記第1面の側の単数、または、複数の像点の位置に配置されており、複数の光ファイバを備える場合において、各光ファイバの入射端面は、光軸に対して所定角度をなす一平面上、または、光軸方向について互いに異なる位置に配置されていることを特徴とする光学系。 - 請求項1乃至請求項14のいずれか一に記載の光学素子と、
前記光学素子の像点に複数の受光部を配置された受光素子とを備え、
前記受光素子により、前記光学素子の物点側の複数の測定点における光の前記光学素子による複数の像点からの光を検出することを特徴とする受光器。 - 前記複数の測定点は、1次元配列されており、
前記複数の受光部は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置に1次元配列されていることを特徴とする請求項17記載の受光器。 - 前記複数の測定点は、マトリクス状に2次元配列されており、
前記複数の受光部は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置にマトリクス状に2次元配列されていることを特徴とする請求項17記載の受光器。 - 前記複数の測定点は、3次元配列されており、
前記複数の受光部は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置に3次元配列されていることを特徴とする請求項17記載の受光器。 - 物理・化学反応量及びその状態からの光を測定するための計測装置であって、
請求項17乃至請求項20のいずれか一に記載の受光器と、
前記受光器により検出された複数の像からの光の計測を行う光計測系とを備え、
前記光計測系は、前記複数の像の位置を検出することを特徴とする光計測装置。 - 物理・化学反応量及びその状態からの光を測定するための計測装置であって、
請求項15、または、請求項16記載の光学系と、
前記光学系の前記光ファイバを介して、該光学系の光学素子の物点側の測定点における光の該光学素子による像からの光を計測する光計測系とを備え、
前記光学素子は、複数の測定点からの光を複数の像点に結像させ、
前記光計測系は、前記複数の像点からの光を同時に計測することを特徴とする光計測装置。 - 前記光学系は、前記光学素子の像点に入射端面を配置された複数の光ファイバからなる光ファイバアレイを有し、
前記光計測系は、前記光ファイバアレイの出射端面側に配置され、この光ファイバアレイを介して、前記複数の測定点における光の前記光学素子による複数の像点からの光を計測する
ことを特徴とする請求項22記載の光計測装置。 - 前記複数の測定点は、1次元配列されており、
前記光ファイバアレイをなす複数の光ファイバの各入射端面は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置に1次元配列されている
ことを特徴とする請求項23記載の光計測装置。 - 前記複数の測定点は、マトリクス状に2次元配列されており、
前記光ファイバアレイをなす複数の光ファイバの各入射端面は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置にマトリクス状に2次元配列されている
ことを特徴とする請求項23記載の光計測装置。 - 前記複数の測定点は、3次元配列されており、
前記光ファイバアレイをなす複数の光ファイバの各入射端面は、前記複数の測定点に対応する複数の像点の位置に3次元配列されている
ことを特徴とする請求項23記載の光計測装置。 - 前記複数の光ファイバの各出射端面は、1次元配列、2次元配列、または、3次元配列されており、
前記光計測系は、前記光ファイバアレイを介して、前記複数の像点の位置を検出する位置検出型光計測装置を有して構成されている
ことを特徴とする請求項24乃至請求項26のいずれか一に記載の光計測装置。 - 前記光計測系は、前記複数の光ファイバのうちのいずれか一の出射端面が光学的に接続され、前記光を計測する単一の光計測装置を有して構成されていることを特徴とする請求項23乃至請求項27のいずれか一に記載の光計測装置。
- 前記光計測系は、前記複数の光ファイバの出射端面がそれぞれ光学的に接続され、前記光を計測する複数の光計測装置を有して構成されていることを特徴とする請求項23乃至請求項27のいずれか一に記載の光計測装置。
- 前記光計測装置は、特定の波長帯域の光を選択的に透過させる光学フィルタと、この光学フィルタを透過した光を計測する受光素子とを有する分光計測装置を備えていることを特徴とする請求項28、または、請求項29記載の光計測装置。
- 前記光計測装置は、それぞれの選択波長が異なる複数の分光計測装置を備えていることを特徴とする請求項30記載の光計測装置。
- 前記光計測装置は、分光を行う分光素子と、この分光素子によって分光された光を計測する単一または複数の受光素子と、を有する高分解能分光計測装置を備えていることを特徴とする請求項28、または、請求項29記載の光計測装置。
- 前記測定点における光は、自発光、蛍光、燐光、または、放射光であることを特徴とする請求項21乃至請求項32のいずれか一に記載の光計測装置。
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