JP3254932B2 - 光スペクトル測定装置 - Google Patents
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Description
特性を測定する、光スペクトル測定装置に関するもので
ある。
図4により説明する。図4において、1は光源、2は入
射スリット、3は凹面鏡、4は回折格子、5は凹面鏡、
6は出射スリット、7は光検出器、8は増幅回路、9は
A/D変換器、10はモータ、11は駆動回路、12は
制御部、13は表示部である。そして、入射スリット
2、凹面鏡3、回折格子4、凹面鏡5、出射スリット6
により、ツェルニターナ形分散分光器と呼ばれる構成が
形成される。
ット2に入射する。入射スリット2の通過光は、凹面鏡
3により平行光に変換され、回折格子4に入射する。回
折格子4の表面には多数の溝が形成されている。回折格
子4は、これらの溝に平行な軸を中心として、モータ1
0により任意の角度に可変させることができる。駆動回
路11は、制御部12の指令を受け、モータ10を制御
して回折格子4の角度を可変させる。
角度によって決まる特定の波長成分だけの回折光を、凹
面鏡5の方向に反射する。凹面鏡5は、回折光を出射ス
リット6上に結像させる。そして、出射スリット6の横
幅の範囲内となる波長成分だけが出射スリット6を通過
する。
受光し、通過光のの光強度に比例した電気信号に変換す
る。増幅回路8は、光検出器7の出力をA/D変換器9
の入力に適した電圧まで増幅する。A/D変換器9は、
増幅回路8の出力をディジタル信号に変換する。
え、回折格子5の角度を可変することにより出射スリッ
ト6を通過する波長を設定し、出射光2Aの光強度をA
/D変換器9の出力より取り込む。制御部9は、出射ス
リット6の通過波長を測定開始波長から測定終了波長ま
で掃引させ、繰り返し得られた波長−光強度特性を、光
スペクトルとして表示部13に表示させる。
クトル測定装置の構成では、出射スリット6の通過波長
を測定開始波長から測定終了波長まで掃引する際に、各
測定点ごとに回折格子5を停止させなければならない。
このため、測定点が増えると測定に時間がかかるという
問題がある。
光スペクトル測定装置を提供することを目的とする。
め、本発明は、回折格子(4)と、前記回折格子(4)を回転
させるために、測定開始波長から測定終了波長までは連
続して回転するモータ(10)と、前記回折格子(4)の回折
光を受光して電気信号に変換する光検出器(7)と、前記
電気信号を入力してA/D変換するA/D変換器(9)
と、モータ(10)の角度を設定するとともに前記A/D変
換器(9)の値を読み込む制御部(12)とを備える光スペク
トル測定装置において、前記モータ(10)の回転軸に接続
されたエンコーダ(14)と、前記エンコーダ(14)の出力に
接続されるカウンタ(15)と、前記制御部(12)より測定点
に対応した値を設定するレジスタ(16)と、前記カウンタ
(15)の値と前記レジスタ(16)の値が等しいときに前記A
/D変換器(9)にA/D変換信号を出力する比較器(17)
と、前記比較器(17)と前記A/D変換器(9)の間に接続
されて、前記比較器(17)の出力パルスの時間間隔を前記
制御部が1測定点の測定データを処理するに要するため
に必要な時間以上に保つ遅延回路(18)と、を備えること
を特徴とする。
ンタにより計数し、カウンタの値が制御部よりレジスタ
に設定した値と一致するときに比較器からA/D変換信
号を出力し、回折格子を測定開始波長から測定終了波長
まで一定速度で回転させながら測定する構成としたの
で、高速で測定ができる。
子(4)を回転させるために、測定開始波長から測定終了
波長までは連続して回転するモータ(10)と、前記回折格
子(4)の回折光を受光して電気信号に変換する光検出器
(7)と、前記電気信号を入力してA/D変換するA/D
変換器(9)と、モータ(10)の角度を設定するとともに前
記A/D変換器(9)の値を読み込む制御部(12)とを備え
る光スペクトル測定装置において、前記モータ(10)の回
転軸に接続されたエンコーダ(14)と、前記エンコーダ(1
4)の出力に接続されるカウンタ(15)と、前記制御部(12)
より測定点に対応した値を設定するレジスタ(16)と、前
記カウンタ(15)の値と前記レジスタ(16)の値が等しいと
きに前記A/D変換器(9)にA/D変換信号を出力する
比較器(17)と、前記比較器(17)と前記A/D変換器(9)
の間に接続されて、前記比較器(17)の出力パルスの時間
間隔を前記制御部が1測定点の測定データを処理するに
要するために必要な時間以上に保つ遅延回路(18)と、を
備える光スペクトル測定装置としたので、測定開始波長
と測定終了波長の間隔が狭いときや、モータの回転速度
にむらがある場合のも高速で測定できる。
図1に示す。図1は、図4の従来の装置にエンコーダ1
4とカウンタ15とレジスタ16および比較器17を加
えたものである。
転軸に接続されており、モータ10の回転角度に比例し
た数のパルス列を出力する。またカウンタ15はエンコ
ーダ14より出力されるパルスを計数する。したがっ
て、カウンタ15に保持される値は、モータ10および
回折格子4の回転角度に対応する値となる。すなわち、
カウンタ15に保持される値は、出射スリット6を通過
する波長に対応する値となる。
されており、制御部12より任意の値を書き込み、これ
を保持する。比較器17は、カウンタ15とレジスタ1
6に接続されており、カウンタ15に保持される値とレ
ジスタ16に保持される値とを比較する。そして、両者
が一致する瞬間にトリガパルスを出力する。比較器17
の出力は、A/D変換器9にA/D変換信号として接続
されている。このため、カウンタ15とレジスタ16に
保持される値が一致した瞬間に、A/D変換器9におい
てA/D変換が行われる。また、比較器17の出力は制
御部12にも接続されており、これにより制御部12に
A/D変換の開始が通知される。
タ15、レジスタ16、比較器17が一体となった集積
回路としてZENIC 社のZEN-2011を使用することができ
る。
装置を用いた測定の手順を説明する。まず、制御部12
は、回折格子5を測定開始波長の少し前まで移動し、レ
ジスタ16に最初の測定点に対応する値を書き込む。そ
して、駆動回路11により、回折格子5を測定終了波長
に向けて定速で回転させる。
ると、カウンタ15とレジスタ16に保持される値が一
致する。このため、比較器17からA/D変換信号がA
/D変換器9に出力されて、A/D変換が行われる。同
時にA/D変換信号は制御部12にも出力される。そし
て、制御部12は、A/D変換信号を検出したら、A/
D変換器9から光強度の測定値を取り込むとともに、レ
ジスタ16に次の測定点に対応する値を書き込む。
と、比較器17から同様にA/D変換信号が出力され、
また制御部12は上記と同様の手順を行う。そして、こ
の手順を測定終了波長まで繰り返すことにより、制御部
12においてモータ10を停止させることなく全測定点
の波長−光強度特性を測定することができる。全測定点
の測定が終わったら、制御部12は駆動回路11により
モータ10を停止させる。
施例の構成を図2に示す。図2は、図1の構成に遅延回
路18を追加したものであり、図1の構成における次の
欠点を解消したものである。
が1測定点の測定データを処理するために必要な時間が
Tmin であるときには、モータの回転速度を比較器17
の出力パルス間隔がTmin より長くなるような速度に設
定しなければならない。ここで、たとえば測定開始波長
から測定終了波長までのパルス数が10000 パルスであ
り、これに対する測定点の数が1001である場合、測定点
の間隔が等しいとすると、各測定点の間隔は10パルスで
ある。そしてこの場合には、測定点の間隔は常に等しい
ので、比較器17の出力パルス間隔は一定となる。した
がって、比較器17の出力パルス間隔がTmin より長く
なるようにモータ10の回転速度を設定すれば良い。
了波長までのパルス数が1500パルスであり、測定点の数
が1001である場合、測定点の間隔が等しいとすると、各
測定点の間隔は1.5 パルスである。ここで、カウンタ及
びレジスタは整数を扱うため、測定点の間隔を1パル
ス、あるいは2パルスのいずれかに、交互に設定する形
となる。そしてこの場合には、比較器17の出力パルス
間隔が等間隔でなくなってしまうことから、パルス間隔
が最も短い時にTmin より長くなるようにモータ10の
回転速度を設定しなければならず、測定時間が長くな
る。
長と測定終了波長の間隔が狭く、この間のパルス数が測
定点の数に対し十分に大きくない場合、比較器17の出
力パルス間隔にばらつきが起こるため、モータ10の回
転速度を速くすることができない。また、モータ10の
回転速度にむらがある場合も、比較器17の出力パルス
間隔にばらつきが起こるため、モータ10の回転速度を
速くすることができない。
/D変換器9および制御部12の間に接続される。遅延
回路18は、比較器17から2つのパルスがT<Tmin
となる間隔Tで連続して出力された場合、2番目のパル
スをT−Tmin だけ遅延させることにより、二つのパル
ス間隔をTmin に保つように機能するものである。した
がって、この遅延回路18を設けることにより、パルス
間隔にむらが起こる場合でも、平均パルス間隔がTmin
より長くなるようモータ10の回転速度を設定すれば良
く、これによって測定時間を短くできる。
ように、フリップフロップ20,21、カウンタ22、
並びにORゲート23、インバータ24等から構成され
るものが用いられる。この構成である遅延回路18で
は、比較器17より出力されたパルスはフリップフロッ
プ20に保持される。フリップフロップ20の出力は、
クロックAに同期してフリップフロップ21に保持され
るとともに、A/D変換器9や制御部12に出力され
る。また、このとき、カウンタ22のカウントが開始さ
れる。
フリップフロップ20に保持された場合、その出力はO
Rゲート23によりカウントが終了するまで阻止され
る。カウント終了後、フリップフロップ20の出力はフ
リップフロップ21に入力される。そして、クロックA
に同期してフリップフロップ21に保持され、A/D変
換器9や制御部12に出力される。したがって、カウン
タ22のカウント数及びカウンタ22の基準となるクロ
ックBの周期により、カウンタ22のカウント時間をT
に設定すれば、A/D変換器9や制御部12へ出力され
るパルスの最小間隔をTにすることができる。
回折格子4とモータ10との接続にギヤを用いた場合を
説明したが、直結方式等の他の接続方法でも良い。ま
た、これら実施例ではツェルニ・ターナ形の光学配置の
場合を説明したが、リトロー形やダブルパス形など、他
の光学配置を用いても良い。
において測定時間が10秒かかる場合と同じ測定が、実
施例1の光スペクトル装置では1秒以下で、また実施例
2の装置の場合には0.5秒以下で、それぞれ測定する
ことができることを確認した。
ば、回折格子を測定開始波長から測定終了波長まで一定
速度で回転させながら測定することにより、高速で測定
を行うことが可能となる。また、A/D変換信号の間隔
のばらつきを押さえる遅延回路を設けることにより、測
定開始波長と測定終了波長の間隔が狭いときや、モータ
の回転むらがある場合にも高速で測定を行うことができ
る。
である。
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項1】「回折格子(4)と、前記回折格子(4)を回転
させるために、測定開始波長から測定終了波長までは連
続して回転するモータ(10)と、前記回折格子(4)の回折
光を受光して電気信号に変換する光検出器(7)と、前記
電気信号を入力してA/D変換するA/D変換器(9)
と、モータ(10)の角度を設定するとともに前記A/D変
換器(9)の値を読み込む制御部(12)とを備える光スペク
トル測定装置において、 前記モータ(10)の回転軸に接続されたエンコーダ(14)
と、前記エンコーダ(14)の出力に接続されるカウンタ(1
5)と、前記制御部(12)より測定点に対応した値を設定す
るレジスタ(16)と、前記カウンタ(15)の値と前記レジス
タ(16)の値が等しいときに前記A/D変換器(9)にA/
D変換信号を出力する比較器(17)と、前記比較器(17)と前記A/D変換器(9)の間に接続され
て、前記比較器(17)の出力パルスの時間間隔を前記制御
部が1測定点の測定データを処理するに要するために必
要な時間以上に保つ遅延回路(18)と 、 を備えることを特徴とする光スペクトル測定装置。」
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