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Abstract
Description
本発明は、分光測定装置に関する。 The present invention relates to a spectrometer.
特許文献1には、光ファイバの屈曲によって光ファイバから出射する光の配光分布が変動し、それにより測定誤差が生じ得ること、この課題を解決するため、複数の光ファイバを光学的に結合するファイバ結合器として積分球を用いること、が開示されている。 In Patent Document 1, the distribution of light emitted from an optical fiber fluctuates due to bending of the optical fiber, which may cause a measurement error. To solve this problem, a plurality of optical fibers are optically coupled. Using an integrating sphere as a fiber coupler is disclosed.
ところで、特許文献1では、光源からの光は入射側ファイバを通じて積分球に導かれ、積分球から出射する光は出射側ファイバを通じて分光測定器に導かれている。このため、入射側ファイバの屈曲による測定誤差を低減することはできても、出射側ファイバの屈曲による測定誤差を低減することはできない。 By the way, in Patent Document 1, light from a light source is guided to an integrating sphere through an incident side fiber, and light emitted from the integrating sphere is guided to a spectrophotometer through the output side fiber. For this reason, even if the measurement error due to the bending of the incident side fiber can be reduced, the measurement error due to the bending of the outgoing side fiber cannot be reduced.
また、複数の入射側ファイバによって積分球に導かれた光が、積分球から1本の出射側ファイバによって分光測定器に導かれているので、分光測定器において十分な光量が得られないおそれがある。 In addition, since the light guided to the integrating sphere by the plurality of incident side fibers is guided from the integrating sphere to the spectroscopic measuring instrument by one output side fiber, there is a possibility that sufficient light quantity cannot be obtained in the spectroscopic measuring instrument. is there.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、光ファイバの屈曲による測定誤差を低減するとともに、分光測定部に供給される光量を向上させることが可能な分光測定装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to reduce a measurement error due to bending of an optical fiber and to improve the amount of light supplied to the spectroscopic measurement unit. Is to provide.
上記課題を解決するため、本発明の分光測定装置は、スリットを通じて入射する光を分光測定する分光測定部と、複数の光ファイバから供給される光を拡散する光拡散手段であって、拡散された光が直接又はレンズ若しくはミラーを介して前記スリットに入射するように前記スリットに対して物理的に固定される光拡散手段と、を備える。 In order to solve the above-described problems, a spectroscopic measurement apparatus according to the present invention includes a spectroscopic measurement unit that spectroscopically measures light incident through a slit, and a light diffusion unit that diffuses light supplied from a plurality of optical fibers. Light diffusing means that is physically fixed to the slit so that the incident light enters the slit directly or through a lens or a mirror.
また、前記分光測定装置は、前記スリットに向かう前記拡散された光の光束を制限する絞りをさらに備えてよい。また、前記分光測定装置は、前記光拡散手段に光を供給する前記複数の光ファイバをさらに備えてよい。また、前記光拡散手段は、前記拡散された光を出射する出射部を備え、前記スリットと前記出射部とが対向してよい。 The spectroscopic measurement apparatus may further include a diaphragm that restricts the light flux of the diffused light traveling toward the slit. The spectroscopic measurement apparatus may further include the plurality of optical fibers that supply light to the light diffusing unit. The light diffusing unit may include an emission part that emits the diffused light, and the slit and the emission part may face each other.
本発明の一態様において、前記光拡散手段は、拡散板であり、前記拡散板の一方の面に前記複数の光ファイバから供給される光が入射し、前記拡散板の他方の面から前記拡散された光が出射してよい。 In one aspect of the present invention, the light diffusing means is a diffusing plate, light supplied from the plurality of optical fibers is incident on one surface of the diffusing plate, and the diffusing from the other surface of the diffusing plate. The emitted light may be emitted.
また、前記複数の光ファイバの出射端は、前記スリットを通る光軸からオフセットして配置されてよい。また、前記複数の光ファイバの出射端は、前記スリットを通る光軸からオフセットした位置から前記スリットに向かう方向に光を出射してよい。また、前記複数の光ファイバの出射端は、前記スリットを通る光軸を囲むように配置されてよい。 The output ends of the plurality of optical fibers may be arranged offset from an optical axis passing through the slit. The light emitting ends of the plurality of optical fibers may emit light in a direction toward the slit from a position offset from an optical axis passing through the slit. The output ends of the plurality of optical fibers may be disposed so as to surround an optical axis passing through the slit.
本発明の一態様において、前記光拡散手段は、前記複数の光ファイバから供給される光が球状の内壁面で拡散反射し、前記拡散された光が検出窓から出射する積分球であってよい。なお、本発明においては、「積分球」の語を、全球状、半球状、1/8球状など、入射光を球状の内壁面で拡散反射する装置を広く含む意味に用いる。 In one aspect of the present invention, the light diffusing means may be an integrating sphere in which light supplied from the plurality of optical fibers is diffusely reflected by a spherical inner wall surface, and the diffused light is emitted from a detection window. . In the present invention, the term “integrating sphere” is used to mean a wide range of devices that diffusely reflect incident light on a spherical inner wall surface, such as a spherical shape, a hemispherical shape, and a 1/8 spherical shape.
本発明の一態様において、前記分光測定装置は、前記複数の光ファイバから選択される一部の光ファイバからの光を前記光拡散手段に供給し、残余の光ファイバからの光を遮光する遮光切替手段をさらに備えてよい。 In one aspect of the present invention, the spectroscopic measurement device supplies light from a part of optical fibers selected from the plurality of optical fibers to the light diffusing unit, and shields light from the remaining optical fibers. A switching means may be further provided.
また、前記複数の光ファイバの出射端は、前記スリットを通る光軸からオフセットして配置され、前記遮光切替手段は、前記一部の光ファイバからの光が前記スリットを通る光軸上から前記光拡散手段に入射するように、前記一部の光ファイバからの光の方向を変換する方向変換手段を備えてよい。 In addition, the emission ends of the plurality of optical fibers are arranged offset from the optical axis passing through the slit, and the light shielding switching unit is configured so that the light from the part of the optical fibers passes from above the optical axis passing through the slit. You may provide the direction conversion means which changes the direction of the light from the said one part optical fiber so that it may inject into a light-diffusion means.
本発明によると、光拡散手段は、拡散された光が直接又はレンズ若しくはミラーを介してスリットに入射するようにスリットに対して物理的に固定されるので、光ファイバの屈曲による測定誤差を低減するとともに、分光測定部に供給される光量を向上させることが可能である。 According to the present invention, the light diffusing means is physically fixed with respect to the slit so that the diffused light enters the slit directly or through a lens or mirror, thereby reducing measurement errors due to bending of the optical fiber. In addition, it is possible to improve the amount of light supplied to the spectroscopic measurement unit.
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。以下の説明において、重複する構成については、同番号を付すことで詳細な説明を省略することがある。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components are denoted by the same reference numerals, and the detailed description may be omitted.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る分光測定装置1Aの構成例を示す模式図である。図2A及び図2Bは、ファイバ結合部5Aの構成例を示す模式図である。分光測定装置1Aは、分光測定部3とファイバ結合部5Aとを備えている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a
分光測定部3は、スリット板4に形成されたスリット4aを通じて入射する光を分光測定する。分光測定部3は、スリット4aから入射した光を回折する回折格子32と、回折格子32で回折された光を受光するラインセンサ34とを備えており、入射した光のスペクトルを検出する。スリット4aの長さ(高さ)は、回折格子32及びラインセンサ34の長さに対応している。
The
分光測定部3としては、分光測定が可能な種々の公知の構成を適用できる。図示の例では、凹面回折格子(concave grating)が適用されているが、これに限られず、例えばツェルニ・ターナ型の分光器(czerny-turner spectrograph)が適用されてもよいし、透過型の分光器(transmissive spectrograph)が適用されてもよい。図示の例では、ラインセンサ(マルチセンサ)が適用されているが、これに限られず、例えばシングルセンサを用いて、回折格子を回転させてスペクトルを検出する方式が適用されてもよい。
As the
分光測定部3で検出されるスペクトルに基づき、色度・照度・輝度・演色性といった光源としての特性評価、表面特性・反射特性・透過(吸収)特性といった測定対象の光学的特性の測定、並びに、膜厚といった測定対象の物理的特性の測定などを行うことができる。
Based on the spectrum detected by the
ファイバ結合部5Aは、複数の光ファイバ91,92を光学的に結合する。ファイバ結合部5Aは、拡散板52、集光レンズ61及び絞り65を備えており、複数の光ファイバ91,92から供給される光を結合した上でスリット4aに導く。
The
分光測定装置1の筐体2は、分光測定部3を収容する第1の収容部21と、ファイバ結合部5Aが設けられる第2の収容部23とを備えている。第2の収容部23は、拡散板52、集光レンズ61及び絞り65を収容している。第1の収容部21と第2の収容部23とは、迷光を防ぐためスリット板4によって仕切られてよい。
The
光ファイバ91,92は、入射端911,921から入射される光を伝播し、出射端913,923から出射する。光ファイバ91,92は、例えば複数のファイバ素線が束ねられたファイバ束である。出射端913,923は、ファイバ結合部5Aを収容する第2の収容部23の内部に導入されている。出射端913,923は、第2の収容部23に対して着脱可能であってもよい。
The
拡散板52は、光拡散手段の一例であり、例えば磨りガラス等の、表面に微小な突起を有する板状の透光部材である。拡散板52に限られず、光拡散フィルムが適用されてもよい。拡散板52は、複数の光ファイバ91,92から供給される光を拡散する。光ファイバ91,92から供給される光が偏光していたとしても、拡散板52が当該光を拡散することによって偏光が解消される。
The diffusing
拡散板52は、複数の光ファイバ91,92の出射端913,923と、スリット4aとの間に配置されている。拡散板52の一方の面は出射端913,923と向かい合っており、拡散板52の他方の面はスリット4aと向かい合っている。拡散板52の一方の面に出射端913,923から出射した光が入射すると、拡散板52の他方の面から拡散された光が出射する。
The
集光レンズ61は、拡散板52とスリット4aとの間に配置されており、拡散板52から出射した拡散された光をスリット4aに向けて集光する。集光レンズ61は、スリット4aで焦点を結ぶように構成されている。絞り(アパーチャ)65は、集光レンズ61とスリット4aとの間に配置されており、スリット4aに向かう拡散された光の光束(光線束)を制限する。なお、集光レンズ61と絞り65は、必ずしも設けられなくてよい。また、絞り65は第1の収容部21の内部に設置されてもよい。
The
拡散板52は、拡散板52から出射する拡散された光が集光レンズ61を介してスリット4aに入射するように、スリット4aに対して物理的に固定されている。すなわち、拡散板52から出射する光は集光レンズ61に直接入射し、集光レンズ61から出射する光はスリット4aに直接入射する。このように本実施形態では、拡散板52から出射する光が光ファイバを介することなくスリット4aに入射する。
The
これに限られず、集光レンズ61を省略して、拡散板52から出射する拡散された光がスリット4aに直接入射するように構成されてもよい。
However, the present invention is not limited to this, and the condensing
このように光ファイバ91,92からの光は拡散板52を利用して結合されるので、光ファイバ91,92の種類(開口数(NA)、素線径)が互いに異なっていても光の結合に問題はない。例えば、光ファイバ91がSMAファイバ(NA=0.21、素線径=0.5mm)、光ファイバ92がFCファイバ(NA=0.11、素線径=0.2mm)であってもよい。また、光ファイバ91,92からの光は拡散板52で拡散された上でスリット4aに入射するので、光ファイバ91,92の出射端913,923の位置が多少ずれたとしても、分光測定部3における波長ずれ等の影響が少ない。このため、光拡散手段を備えない分光測定装置と比較して、光ファイバ91,92の出射端913,923の位置調整範囲が広くなる。
As described above, since the light from the
スリット板4と拡散板52は、筐体2に固定されている。具体的には、スリット板4は筐体2の第1の収容部21と第2の収容部23の境界又はその近傍に固定されている。拡散板52は、第2の収容部23の内部を光ファイバ91,92側の空間とスリット4a側の空間とに仕切るように、第2の収容部23の内部に固定されている。迷光を防ぐため、拡散板52とその周縁部を支持する部材とによって2つの空間が完全に仕切られることが好ましい。
The
拡散板52は、例えば第2の収容部23の内壁に設けられたガイド溝に差し込まれることで固定されてもよいし、第2の収容部23の内壁に設けられた突出部にネジ又は接着剤などを利用して固定されてもよい。拡散板52の固定手法は特に限定されない。
For example, the
図2Aは、スリット4aを通る光軸LAに対して側方からファイバ結合部5Aを見たときの図であり、図2Bは、スリット4a側から拡散板52を見たときの図である。スリット4aを通る光軸LAは、拡散板52から出射しスリット4aを通過する光束の代表となる仮想的な軸であり、集光レンズ61の中心と絞り65の中心とを通る軸である。
2A is a diagram when the
複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953は、スリット4aを通る光軸LAからオフセットして配置されている。すなわち、出射端913〜953は、光軸LA上になく、光軸LAから外方向(径方向)に離れている。特定の出射端が光軸LA上にあると、その出射端からの光が残余の出射端からの光よりも多くスリット4aを通りやすくなり、光の結合が不均一になるおそれがある。そこで、全ての出射端913〜953を光軸LAからオフセットして配置することで、光の結合の均一化を図ることが可能である。
The emission ends 913 to 953 of the plurality of
また、複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953は、スリット4aを通る光軸LAを囲むように配置されている。ここで、光軸LAを囲むように配置されるとは、出射端が2つである場合に光軸LAを挟むように配置されることも含む。出射端913〜953は、光軸LAからの距離が等しくなるように配置されることが好ましく、さらには、光軸LAを中心に回転対称となるように配置されることが好ましい。これによると、光の結合のさらなる均一化を図ることが可能である。
Moreover, the output ends 913 to 953 of the plurality of
また、複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953は、スリット4aを通る光軸LAからオフセットした位置からスリット4aに向かう方向に光を出射している。すなわち、出射端913〜953から出射する光は、光軸LAと平行ではなく、それよりも光軸LAに近づく側に傾斜した方向に光を出射している。これによると、出射端913〜953が光軸LAからオフセットしていても、スリット4aを通る光量をより向上させることが可能である。
The emission ends 913 to 953 of the plurality of
なお、拡散板52としては、偏光の解消を目的とする場合は偏光解消機能の高い拡散板を用いることが好ましい。また、分光測定部3への供給光量の向上を目的とする場合は、高透過率の拡散板を用いることが好ましい。このように、測定の目的・用途に合わせて、拡散板52の種類を選択することが可能である。
As the
以上に説明した第1の実施形態では、拡散板52から出射する拡散された光が直接又は集光レンズ61を介してスリット4aに入射するように、拡散板52がスリット4aに対して物理的に固定されている。これによると、特許文献1のような出射側ファイバが存在しないため、光ファイバの屈曲による測定誤差の低減を図ることが可能である。
In the first embodiment described above, the
また、分光測定部3に供給される光量を向上させることも可能である。特許文献1のように出射側ファイバを通じて分光測定器に光を導く構成では、分光測定器に供給される光量が十分でないことがある。例えば、出射側ファイバが複数のファイバ素線を含む場合、複数のファイバ素線の出射端はスリットに沿って並べられて固定される。この場合、ファイバ素線の素線径と数はスリットの長さによって制限されるため、スリットに供給される光量が十分でないことがある。これに対し、本実施形態では、光ファイバ91,92から拡散板52に十分な光量を供給すれば、拡散された光が直接又は集光レンズ61を介してスリット4aに入射するので、拡散板52において光量の多少のロスがあったとしても、分光測定部3に十分な光量を供給することが可能である(このことについては、後に図8〜10を用いて詳しく説明する)。
It is also possible to improve the amount of light supplied to the
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係る分光測定装置1Bの構成例を示す模式図である。分光測定装置1Bが備えるファイバ結合部5Bは、積分球7、コリメートレンズ62、集光レンズ63及び絞り65を備えている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration example of a
積分球7は、光拡散手段の一例であり、複数の光ファイバ91,92から供給される光を球状の内壁面714で拡散反射し、拡散された光を検出窓73aから出射する。具体的には、積分球7は、半球殻部71と円形平板部73とによって構成され、中空半球状の内部空間を有している。半球殻部71の内壁面714は硫酸バリウムやPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)焼結品等による白色高拡散反射面であり、円形平板部73の内壁面734はアルミ蒸着等によるミラーである。
The integrating sphere 7 is an example of a light diffusing unit, and diffuses and reflects the light supplied from the plurality of
積分球7の半球殻部71には、光ファイバ91,92の出射端913,923が取り付けられる複数の取付部711,712が設けられている。出射端913,923は、取付部711,712に対して着脱可能であってもよい。積分球7は、複数の光ファイバ91,92から供給される光をその内部空間で拡散することによって結合する。また、光ファイバ91,92から供給される光が偏光していたとしても、積分球7の内部空間で拡散されることで偏光が解消される。
The
円形平板部73の中央には、積分球7の内部空間で拡散された光を外部に取り出すための検出窓73aが設けられている。検出窓73aは、拡散された光を出射する出射部であり、スリット4aと対向している。また、検出窓73aの周囲には、出射端913,923から出射する光が検出窓73aに直接入射しないようにするための遮光板75が設けられている。
In the center of the circular
なお、本実施形態において積分球7は半球状であるが、これに限られず、全球状であってもよいし、1/8球状であってもよい。 In the present embodiment, the integrating sphere 7 is hemispherical, but is not limited thereto, and may be a full spherical shape or a 1/8 spherical shape.
コリメートレンズ62は、積分球7とスリット4aとの間に配置されており、積分球7の検出窓73aから出射する光を平行光にする。集光レンズ63は、コリメートレンズ62とスリット4aの間に配置されており、コリメートレンズ62から出射する光をスリット4aに向けて集光する。集光レンズ63は、スリット4aで焦点を結ぶように構成される。なお、コリメートレンズ62、集光レンズ63及び絞り65は、必ずしも設けられなくてよい。また、絞り65は第1の収容部21の内部に設置してもよい。
The collimating
積分球7は、検出窓73aから出射する拡散された光がコリメートレンズ62と集光レンズ63を介してスリット4aに入射するように、スリット4aに対して物理的に固定されている。すなわち、検出窓73aから出射する光はコリメートレンズ62に直接入射し、コリメートレンズ62から出射する光は集光レンズ63に直接入射し、集光レンズ63から出射する光はスリット4aに直接入射する。このように本実施形態でも、検出窓73aから出射する光が光ファイバを介することなくスリット4aに入射する。
The integrating sphere 7 is physically fixed to the
これに限られず、コリメートレンズ62と集光レンズ63を省略して、検出窓73aから出射する拡散された光がスリット4aに直接入射するように構成されてもよい。
However, the present invention is not limited to this, and the
積分球7は、筐体2の第2の収容部23に取り付けられている。具体的には、第2の収容部23は突出方向を向く開口を有しており、積分球7は第2の収容部23の開口を塞ぐように取り付けられている。迷光を防ぐため、積分球7は第2の収容部23の開口を完全に塞ぐことが好ましい。積分球7は、例えば第2の収容部23にボルト等の締結具を利用して固定される。積分球7の固定手法は特に限定されない。
The integrating sphere 7 is attached to the
以上に説明した第2の実施形態によっても、上記第1の実施形態と同様に、光ファイバの屈曲による測定誤差の低減を図ることが可能であるとともに、分光測定部3に供給される光量を向上させることが可能である。
According to the second embodiment described above, similarly to the first embodiment, it is possible to reduce the measurement error due to the bending of the optical fiber, and the amount of light supplied to the
[第3の実施形態]
図4は、本発明の第3の実施形態に係る分光測定装置1Cの構成例を示す模式図である。分光測定装置1Cが備えるファイバ結合部5Cは、拡散板52、集光ミラー67及び絞り65を備えている。
[Third Embodiment]
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration example of a spectrometer 1C according to the third embodiment of the present invention. The
集光ミラー67は、拡散板52とスリット4aとの間に配置されており、拡散板52から出射した拡散された光を反射しつつスリット4aに向けて集光する。集光ミラー67は、スリット4aで焦点を結ぶように構成されている。絞り(アパーチャ)65は、集光ミラー67とスリット4aとの間に配置されており、スリット4aに向かう拡散された光の光束(光線束)を制限する。なお、集光ミラー67に限られず、平面ミラーが設けられてもよい。また、絞り65は第1の収容部21の内部に設置されてもよい。
The condensing
拡散板52は、拡散板52から出射する拡散された光が集光ミラー67を介してスリット4aに入射するように、スリット4aに対して物理的に固定されている。すなわち、拡散板52から出射する光は集光ミラー67に直接入射し、集光ミラー67から反射する光はスリット4aに直接入射する。このように本実施形態でも、拡散板52から出射する光が光ファイバを介することなくスリット4aに入射する。
The
以上に説明した第3の実施形態によっても、上記第1及び第2の実施形態と同様に、光ファイバの屈曲による測定誤差の低減を図ることが可能であるとともに、分光測定部3に供給される光量を向上させることが可能である。さらに、第3の実施形態では集光ミラー67を用いているので、レンズを用いた場合と比較して色収差が少なく、分光測定部3における波長ずれ等の影響が少ない。
According to the third embodiment described above, as in the first and second embodiments, it is possible to reduce the measurement error due to the bending of the optical fiber and to be supplied to the
第3の実施形態は、上記第1の実施形態における集光レンズ61を集光ミラー67に置き換えたものであるが、これと同様に、上記第2の実施形態におけるコリメートレンズ62をコリメートミラーに置き換えてもよいし、集光レンズ63を集光ミラーに置き換えてもよい。
In the third embodiment, the condensing
[第4の実施形態]
図5は、本発明の第4の実施形態に係る分光測定装置10の構成例を示す模式図である。図6A及び図6Bは、ファイバ切替部8の構成例を示す模式図である。分光測定装置10は、分光測定部3とファイバ切替部8とを備えている。ファイバ切替部8は、複数の光ファイバ91〜95から供給される光を選択的にスリット4aに導く。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a schematic diagram showing a configuration example of the
ファイバ切替部8は、上記第1の実施形態のファイバ結合部5Aに遮光切替板82を追加したものである。すなわち、ファイバ切替部8は、遮光切替板82、拡散板52、集光レンズ61及び絞り65を備えている。遮光切替板82は、複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953と、拡散板52との間に配置されている。なお、ファイバ切替部8は、上記第3の実施形態のファイバ結合部5Cに遮光切替板82を追加したものであってもよい。
The
遮光切替板82は、遮光切替手段の一例であり、複数の光ファイバ91〜95から選択される一部(図示の例では1つ)の光ファイバからの光を開口8aを通じて拡散板52に供給し、残余の光ファイバからの光を遮光する。拡散板52に供給された光は、上記第1の実施形態と同様に、拡散板52において拡散され、拡散された光が集光レンズ61を介してスリット4aに入射する。
The light
詳しくは、図6Bに示されるように、遮光切替板82には、複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953の1つに対応する開口8aが形成されている。出射端913〜953のうちの1つの出射端から出射する光のみが遮光切替板82の開口8aを通じて拡散板52に供給される一方、残余の出射端から出射する光は遮光切替板82により遮光されて拡散板52に供給されない。
Specifically, as shown in FIG. 6B, the light
また、遮光切替板82は、複数の出射端913〜953が順番に開口8aと向かい合うように移動又は回転可能に構成されている。具体的には、遮光切替板82は、スリット4aを通る光軸LAを中心に回転可能に構成され、開口8aは光軸LAを中心とする円周上を移動可能とされている。これにより、開口8aは、遮光切替板82の回転角に応じて出射端913〜953の何れかと向かい合う。また、分光測定装置10は、例えば切替指令に応じて遮光切替板82を回転駆動する不図示のアクチュエータを備えてよい。
Further, the light
また、遮光切替板82は、出射端913〜953と拡散板52との間に位置する遮光位置と、そこから離れた退避位置との間で移動可能に構成されてもよい。これによると、分光測定装置10においてファイバ結合部5とファイバ切替部8の両方の機能を利用することが可能である。
Further, the light
なお、上記第2の実施形態に係る分光測定装置1Bについても、複数の光ファイバ91,92から選択される一部の光ファイバからの光を積分球7に供給し、残余の光ファイバからの光を遮光する遮光切替手段が設けられてもよい。
In addition, in the
以上に説明した第4の実施形態によると、複数の光ファイバ91〜95から供給される光を選択的にスリット4aに導く場合においても、上記第1、第2及び第3の実施形態と同様に、光ファイバの屈曲による測定誤差の低減を図ることが可能であるとともに、分光測定部3に供給される光量を向上させることが可能である。
According to the fourth embodiment described above, even when the light supplied from the plurality of
図7A及び図7Bは、ファイバ切替部8の変形例を示す模式図である。図7Aは、スリット4aを通る光軸LAと開口8bとを通るように遮光切替板84を切断したときの断面図であり、図7Bは、スリット4a側から遮光切替板84を見たときの図である。
7A and 7B are schematic views showing a modification of the
遮光切替板84は、複数の光ファイバ91〜98から選択される一部(図示の例では1つ)の光ファイバからの光がスリット4aを通る光軸LA上から拡散板52に入射するように、当該一部の光ファイバからの光の方向を変換するミラー86,87を方向変換手段として備えている。
The light
詳しくは、遮光切替板84の出射端913〜983側の面には、複数の光ファイバ91〜95の出射端913〜953の1つに対応する開口8bが形成されている。一方、遮光切替板84のスリット4a側の面には、スリット4aを通る光軸LA上に開口8cが形成されている。さらに、遮光切替板84の内部には、開口8b,8cを結ぶ通路8dが形成されており、この通路8dにミラー86,87が配置されている。
Specifically, an
複数の光ファイバ91〜98の出射端913〜983のうち、開口8bと向かい合う1つの出射端から出射する光のみが開口8bから通路8dに進入し、ミラー86,87によって方向が切り替えられ、開口8cから光軸LA上に出射して拡散板52に供給される。一方、残余の出射端から出射する光は遮光切替板84により遮光されて、拡散板52に供給されない。
Of the exit ends 913 to 983 of the plurality of
また、遮光切替板84は、スリット4aを通る光軸LAを中心に回転可能に構成され、開口8bは、光軸LAを中心とする円周上を移動して出射端913〜983の何れかと向かい合うようになっている。一方、開口8cは光軸LA上に形成されているため、何れの出射端913〜918から開口8bに光が入射しても、開口8cは光軸LA上に光を出射する。
Further, the light
複数の光ファイバ91〜98の出射端913〜983は、スリット4aを通る光軸LAからオフセットして配置されており、光軸LAと平行に光を出射する。出射端913〜983のそれぞれの前方にはコリメートレンズ89が配置されており、出射端913〜983から出射する光は、コリメートレンズ89により平行光にされた上で遮光切替板84の開口8bに進入する。
The emission ends 913 to 983 of the plurality of
以上に説明した第4の実施形態の変形例によると、上述の効果に加えて、拡散板52が設置されていることで、ミラー86,87の位置が多少変動してもスリット4aを通る光量の変化は低減される。なお、方向変換手段としてのミラーの枚数は2枚に限定されるものではなく、1枚であっても3枚であってもよい。
According to the modification of the fourth embodiment described above, in addition to the above effects, the amount of light passing through the
[第1の応用例]
図8は、本発明の実施形態に係る分光測定装置の第1の応用例であるダブルビーム測定システム100Aを示す模式図である。同図では、各々の光ファイバの断面構造例を併せて示している。ダブルビーム測定システム100Aは、上記第1の実施形態に係る分光測定装置1Aを備えており、さらに分岐ファイバ101と出力ファイバ102,103と遮光切替板108とを備えている。
[First application example]
FIG. 8 is a schematic diagram showing a double
分岐ファイバ101は、不図示の光源からの光を2つの光束に分けて測定対象SamとリファレンスRefに照射する。光源は、例えばタングステンランプと重水素ランプとを含む。出力ファイバ102は、リファレンスRefを透過した透過光を分光測定装置1Aの一方の光ファイバ91に供給する。出力ファイバ103は、測定対象Samを透過した透過光を分光測定装置1Aの他方の光ファイバ92に供給する。
The
遮光切替板108は、出力ファイバ102,103の一方からの光のみを開口を通じて分光測定装置1Aに供給し、他方からの光を遮光する。遮光切替板108を切り替えることによって、測定対象Samを透過した透過光と、リファレンスRefを透過した透過光とが順次分光測定される。分光測定装置1Aにおける動作については上述したので、詳細な説明は繰返さない。
The light
ここで、図示の例のように、ファイバ結合部5Aに連結される2つの光ファイバ91,92にそれぞれ4本のファイバ素線99が含まれているとすると、ファイバ結合部5Aには合計8本のファイバ素線99が引き込まれており、遮光切替板108により一方が遮光されても、その半分の4本のファイバ素線99により拡散板52に光が供給されることになる。
Here, as in the example shown in the figure, assuming that four
[第2の応用例]
図9は、本発明の実施形態に係る分光測定装置の第2の応用例であるダブルビーム測定システム100Bを示す模式図である。同図でも、各々の光ファイバの断面構造例を併せて示している。ダブルビーム測定システム100Bは、上記第4の実施形態に係る分光測定装置10を備えており、さらに分岐ファイバ101を備えている。
[Second application example]
FIG. 9 is a schematic diagram showing a double
ダブルビーム測定システム100Bでは、分光測定装置10がファイバ切替部8を備えているので、上記第1の応用例に係るダブルビーム測定システム100Aと比較すると出力ファイバ102,103と遮光切替板108とが省略されている。
In the double
リファレンスRefを透過した透過光は、分光測定装置10の一方の光ファイバ91に供給され、測定対象Samを透過した透過光は、分光測定装置1Aの他方の光ファイバ92に供給される。
The transmitted light that has passed through the reference Ref is supplied to one
ファイバ切替部8に含まれる遮光切替板82を切り替えることによって、測定対象Samを透過した透過光と、リファレンスRefを透過した透過光とが順次分光測定される。分光測定装置10における動作については上述したので、詳細な説明は繰返さない。
By switching the light
ここでも、図示の例のように、ファイバ切替部8に連結される2つの光ファイバ91,92にそれぞれ4本のファイバ素線99が含まれているとすると、ファイバ切替部8には合計8本のファイバ素線99が引き込まれており、遮光切替板82により一方が遮光されても、その半分の4本のファイバ素線99により拡散板52に光が供給されることになる。
Here, as in the example shown in the figure, if the two
[参考例]
図10は、参考例に係るダブルビーム測定システムを示す模式図である。同図でも、各々の光ファイバの断面構造例を併せて示している。参考例に係るダブルビーム測定システムは、分岐ファイバ101と、出力ファイバ102,103と、遮光切替板108と、分岐ファイバ104と、分光測定装置106とを備えている。
[Reference example]
FIG. 10 is a schematic diagram showing a double beam measurement system according to a reference example. In the same figure, an example of a cross-sectional structure of each optical fiber is also shown. The double beam measurement system according to the reference example includes a
分岐ファイバ104は、出力ファイバ102から供給されるリファレンスRefを透過した透過光と、出力ファイバ103から供給される測定対象Samを透過した透過光とを1つの光束にまとめて出射端104cから出射する。分岐ファイバ104の出射端104cは分光測定装置106のスリット105に近接して固定されており、出射端104cから出射する光はスリット105を通じて分光測定装置106に入射する。
The
分岐ファイバ104の出射端104cは、複数のファイバ素線104dを含んでいる。このうち、半分のファイバ素線104dは一方の入射端104aに属し、残り半分のファイバ素線104dは他方の入射端104bに属する。出射端104cに含まれる複数のファイバ素線104dは、スリット105に沿って一列に並べられて固定される。このため、ファイバ素線104dの数は、スリット105の長さによって制限される。
The
ここで、図示の例のように、スリット105に沿って一列に並べられるファイバ素線104dの最大数が合計4本であるとすると、分岐ファイバ104のそれぞれの入射端104a,104bには2本のファイバ素線104dしか存在しないことになる。このため、それより上流の出力ファイバ102,103のファイバ素線を幾ら増やしたとしても、分岐ファイバ104がボトルネックとなって、スリット105に十分な光量を供給できない。
Here, as in the illustrated example, assuming that the total number of
これに対し、図8及び図9に示される本実施形態の分光測定装置1A,10では、ファイバ結合部5又はファイバ切替部8に連結される光ファイバ91,92に含まれるファイバ素線99の素線径と数がスリット4aの長さに制限されないため、スリット4aに沿って並べる場合よりも多くのファイバ素線99で光を供給することが可能である。さらに、素線径の大きいファイバ素線99で光を供給することも可能である。素線径が大きいファイバを用いた方が測定系全体として光量ロスが少なくなる場合が多い。このため、拡散板52において光量の多少のロスがあったとしても、分光測定部3に十分な光量を供給することが可能である。
On the other hand, in the
[第3の応用例]
図11は、本発明の実施形態に係る分光測定装置の第3の応用例である反射光測定システム200を示す模式図である。反射光測定システム200は、上記第4の実施形態に係る分光測定装置10を備えており、さらに光源装置201と光分配器205とを備えている。
[Third application example]
FIG. 11 is a schematic diagram showing a reflected
反射光測定システム200は、分光反射率が既知の物質の反射光を予め分光測定しておき(Ref)、その後、測定対象Samの表面で生じる反射光を分光測定することで、測定対象Samの分光反射特性や膜厚を評価する。反射光測定システム200は、例えば長手方向に製造されるフィルムなどの膜厚を幅方向の複数点において評価するような用途に用いられる。
The reflected
光源装置201は、測定対象Samで生じる反射光に適した波長帯域の光を発生する。この光源装置201から発生された光は、接続ファイバ203を通じて光分配器205へ導かれる。光分配器205は、光源装置201からの光を複数に分配する。図示の例では、光分配器205は光源装置201からの光を5分割する。
The
光分配器205の他方端には、5つのY字分岐ファイバが接続されており、それぞれ分割された光は、対応するY字分岐ファイバの入力ファイバ207−1〜5へそれぞれ出力される。入力ファイバ207−1〜5の先端には、出射/入射部209−1〜5がそれぞれ接続されている。そして、光分配器205により分割された各光は、出射/入射部209−1〜5の各々から測定対象Samへ向けて照射される。
Five Y-branch fibers are connected to the other end of the
測定対象Samに照射された光のうち、測定対象Samの表面状態に応じた成分が反射光として生じる。そして、生じた反射光は、出射/入射部209−1〜5へそれぞれ再入射する。 Of the light irradiated to the measurement object Sam, a component corresponding to the surface state of the measurement object Sam is generated as reflected light. Then, the generated reflected light reenters the emission / incident portions 209-1 to 209-5.
出射/入射部209−1〜5の各々へ入射した反射光は、対応するY字分岐ファイバの出力ファイバ211−1〜5を通じて、分光測定装置10のファイバ切替部8へ導かれる。分光測定装置10における動作については上述したので、詳細な説明は繰返さない。
Reflected light incident on each of the exit / incident units 209-1 to 209-5 is guided to the
[第4の応用例]
図12は、本発明の実施形態に係る分光測定装置の第4の応用例である透過光測定システム300を示す模式図である。透過光測定システム300は、上記第4の実施形態に係る分光測定装置10を備えており、さらに光源装置301と光分配器305とを備えている。
[Fourth application example]
FIG. 12 is a schematic diagram showing a transmitted
透過光測定システム300は、測定対象Samが無い状態での透過光を予め分光測定しておき(Ref)、その後、測定対象Samを透過した光を測定することで、測定対象Samの分光透過(吸収)特性や色度などを評価する。透過光測定システム300は、例えば長手方向に製造されるフィルムなどの色度を幅方向の複数点において評価するような用途に用いられる。
The transmitted
光源装置301は、測定対象Samで生じる透過光に適した波長帯域の光を発生する。この光源装置301から発生された光は、接続ファイバ303を通じて光分配器305へ導かれる。光分配器305は、光源装置301からの光を複数に分配する。図示の例では、光分配器305は光源装置301からの光を5分割する。
The
光分配器305の他方端には、測定対象Samの一方側に整列配置された出射部309−1〜5へそれぞれ光を導くための入力ファイバ307−1〜5がそれぞれ接続されている。そして、光分配器305により分割された各光は、出射部309−1〜5の各々から測定対象Samへ向けて照射される。
Input fibers 307-1 to 307-5 are respectively connected to the other end of the
測定対象Samに照射された光のうち、測定対象Samを透過した成分が透過光として生じる。そして、生じた透過光は、測定対象Samの他方側に整列配置された入射部311−1〜5へそれぞれ入射する。 Of the light applied to the measurement object Sam, a component that has passed through the measurement object Sam is generated as transmitted light. Then, the generated transmitted light is incident on the incident portions 311-1 to 311-5 arranged on the other side of the measurement object Sam.
入射部311−1〜5の各々へ入射した透過光は、対応する出力ファイバ313−1〜5を通じて、分光測定装置10のファイバ切替部8へ導かれる。分光測定装置10における動作については上述したので、詳細な説明は繰返さない。
The transmitted light incident on each of the incident units 311-1 to 511-5 is guided to the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が当業者にとって可能であるのはもちろんである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made by those skilled in the art.
1 分光測定装置、2 筐体、3 分光測定部、32 回折格子、34 ラインセンサ、4 スリット板、4a スリット、5 ファイバ結合部、52 拡散板(光拡散手段の一例)、61,63 集光レンズ、65 絞り、67 集光ミラー、7 積分球(光拡散手段の一例)、714 内壁面、73a 検出窓、8 ファイバ切替部、82,84 遮光切替板(遮光切替手段の一例)、86,87 ミラー(方向変換手段)、91,92 光ファイバ、913,923 出射端、100 ダブルビーム測定システム、200 反射光測定システム、300 透過光測定システム、LA 光軸。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spectrometer, 2 Case, 3 Spectrometer, 32 Diffraction grating, 34 Line sensor, 4 Slit plate, 4a Slit, 5 Fiber coupling part, 52 Diffusing plate (an example of light diffusing means), 61, 63 Lens, 65 Aperture, 67 Condensing mirror, 7 Integrating sphere (an example of light diffusing means), 714 inner wall surface, 73a detection window, 8 fiber switching unit, 82, 84 Light shielding switching plate (an example of light shielding switching means), 86, 87 mirror (direction changing means), 91, 92 optical fiber, 913, 923 exit end, 100 double beam measurement system, 200 reflected light measurement system, 300 transmitted light measurement system, LA optical axis.
Claims (11)
複数の光ファイバから供給される光を拡散する光拡散手段であって、拡散された光が直接又はレンズ若しくはミラーを介して前記スリットに入射するように前記スリットに対して物理的に固定される光拡散手段と、
を備える分光測定装置。 A spectroscopic measurement unit for spectroscopically measuring light incident through the slit;
A light diffusing means for diffusing light supplied from a plurality of optical fibers, and is physically fixed to the slit so that the diffused light enters the slit directly or through a lens or a mirror. Light diffusing means;
A spectroscopic measurement apparatus.
請求項1に記載の分光測定装置。 Further comprising a diaphragm for restricting the light flux of the diffused light toward the slit;
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1.
請求項1または2に記載の分光測定装置。 Further comprising the plurality of optical fibers for supplying light to the light diffusing means.
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1 or 2.
前記スリットと前記出射部とが対向する、
請求項1ないし3の何れかに記載の分光測定装置。 The light diffusing means includes an emitting portion that emits the diffused light,
The slit and the emission part are opposed to each other.
The spectroscopic measurement device according to claim 1.
前記拡散板の一方の面に前記複数の光ファイバから供給される光が入射し、前記拡散板の他方の面から前記拡散された光が出射する、
請求項1ないし4の何れかに記載の分光測定装置。 The light diffusion means is a diffusion plate;
The light supplied from the plurality of optical fibers is incident on one surface of the diffusion plate, and the diffused light is emitted from the other surface of the diffusion plate.
The spectroscopic measurement device according to claim 1.
請求項5に記載の分光測定装置。 Outgoing ends of the plurality of optical fibers are arranged offset from an optical axis passing through the slit,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 5.
請求項5または6に記載の分光測定装置。 The emission ends of the plurality of optical fibers emit light in a direction toward the slit from a position offset from an optical axis passing through the slit.
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 5 or 6.
請求項5ないし7の何れかに記載の分光測定装置。 Outgoing ends of the plurality of optical fibers are arranged so as to surround an optical axis passing through the slit,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 5.
請求項1ないし4の何れかに記載の分光測定装置。 The light diffusing means is an integrating sphere in which light supplied from the plurality of optical fibers is diffusely reflected by a spherical inner wall surface, and the diffused light is emitted from a detection window.
The spectroscopic measurement device according to claim 1.
請求項1に記載の分光測定装置。 A light-blocking switching unit configured to supply light from a part of the optical fibers selected from the plurality of optical fibers to the light diffusion unit and block light from the remaining optical fibers;
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 1.
前記遮光切替手段は、前記一部の光ファイバからの光が前記スリットを通る光軸上から前記光拡散手段に入射するように、前記一部の光ファイバからの光の方向を変換する方向変換手段を備える、
請求項10に記載の分光測定装置。
Outgoing ends of the plurality of optical fibers are arranged offset from an optical axis passing through the slit,
The light shielding switching means changes the direction of the light from the part of the optical fibers so that the light from the part of the optical fibers enters the light diffusing means from the optical axis passing through the slit. With means,
The spectroscopic measurement apparatus according to claim 10.
Priority Applications (4)
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