JP4627410B2 - 分光器を用いた測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、入射した光を分光するための分光器、及びそれを用いた測定装置に関するものである。

分光器（スペクトロメータ）は、測定対象となる光をプリズムや回折格子などの分光素子によって各スペクトル成分へと分解する光学装置である。このような装置では、分光素子によって分光された光のスペクトル成分を検出することにより、光の波長分布や特定波長成分の強度などを知ることができ、様々な用途に用いられている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−６５６４２号公報

小型の分光器は、様々な分光測定装置や測定システムに対して一般に適用されている。このような測定装置は、例えば、光を供給する光源、導光光学系、分光器、測定回路から構成される。

分光器を測定装置に適用する場合、分光対象となる光を分光器へと入射させるための光結合には、容易かつ精度良く設置可能な光ファイバが多く用いられている。光ファイバとしては、大きいコアを有する単一の光ファイバやバンドルファイバなどが用いられる。ここで、コアが大きい光ファイバは比較的硬く、例えば、コア直径が６００μｍ、クラッド直径が７２０μｍの典型的な大径コアの光ファイバでは、その曲げ半径は２０ｃｍ程度となる。

一方、分光器への光結合にバンドルファイバを用いた場合、良好な光結合の実現や、測定精度を低下させる曲げ損失の発生の防止などのため、バンドルファイバを曲げに対して保護する必要がある。このため、バンドルファイバは、やや硬いチューブなどで保護される構成が一般的である。このように、大径コアの光ファイバやバンドルファイバを分光器への光結合に用いる構成では、ある程度の空間が光ファイバの設置に必要となるため、測定装置の構成が全体として大型化するという問題がある。

これに対して、分光器への光結合に光ファイバを用いずに測定装置を構成することも考えられる。この場合、分光対象となる光は、スリット状の光入射部などを介して分光器内へと入射される。しかしながら、このような構成では、分光器はアクティブアライメント方式を用いて、測定装置の他の構成要素に対して精度良く配置される必要があるため、その位置決め等に多大な時間を要するという問題を生じる。また、装置構成の長期的な安定性や、製造コストなどの点でも問題がある。

本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、分光対象となる光に対する光結合を好適に実現することが可能な分光器、及びそれを用いた測定装置を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために、本発明による測定装置は、（１）入射した対象光を分光するために用いられる分光部と、（２）分光部に対して所定位置に設けられ、対象光を分光部内へと入射させる光入射部となる光入射スリットが所定の面上に形成された光入射部材と、（３）光入射部材及び分光部を所定の他の部材に対して接続する際に用いられる接続部材と、（４）光入射部材に対して位置決めされて設けられ、他の部材に対する光入射スリットの位置決めに用いられる位置決め手段とを備え、分光部は、対象光を通過させる材料からなる光学体と、光学体の下面に設けられ、光入射スリットから入射した対象光を分光する反射型の回折格子と、光学体の上面に設けられ、回折格子による光の分散方向を配列方向として複数の光検出素子が配列されて、回折格子によって分光された対象光を検出する光検出素子アレイとを有し、光入射部材は、光学体の上面上に、その光学体と接触する下面上に光入射スリットが形成された状態で設置され、接続部材は、光学体の上面上に取り付けられ、光入射部材が位置決めされて挿入される開口部を有する板状の接続フランジからなるとともに、光入射部材での側面、及び開口部での対応する側面が接触することによって、光入射部材と接続フランジとが位置決めされるように構成され、位置決め手段は、接続フランジから上方に向かって突出する位置決め凸部によって構成されている分光器を用い、分光器と、対象光を分光器の光入射スリットへと導く光学系と、分光器の接続部材に対して接続され、分光器及び光学系を位置決めされた状態で保持するように構成された部材であって、分光器及び光学系を支持する支持台と、支持台の上面に対して垂直に立てられ、分光器の接続に用いられるとともに分光器の位置決め凸部が位置決めされて挿入される位置決めホールが設けられた接続板とを有する保持部材とを備えることを特徴とする。

上記した分光器においては、分光対象の光を所定の入射条件で分光部内へと入射させる光入射部に対し、分光器を他の部材に接続する際に用いられる接続部材及び位置決め手段を所定の位置関係で設けた構成としている。これにより、分光器を測定装置に適用する際に、分光器と測定装置の他の構成要素とを精度良く接続して、分光対象となる光の分光器への光結合を好適に実現することができる。特に、上記構成によれば、測定装置への適用においてパッシブアライメント方式による位置決めが可能であり、分光器を含む測定装置の組立てを容易に行うことが可能となる。

ここで、分光部の具体的な構成については様々な構成を用いて良いが、例えば、分光素子及び光検出器などを有する構成を用いることができる。また、所定波長範囲の光を通過させる材料によって形成された光学体を用いた構成としても良い。また、光入射部に対して所定の位置関係で設けられる位置決め手段については、２次元的な位置決め等を可能とするため、２以上の位置決め手段を設けることが好ましい。あるいは、他の位置決め部と組み合わせて用いても良い。

また、光入射部の具体的な構成については、分光器は、光入射部となる光入射スリットが所定の面上に形成された光入射部材を備えることが好ましい。これにより、分光部に対する光入射部の配置、及び分光器を測定装置に適用する際の接続、位置決めを好適に実現することができる。このような光入射部材は、所定波長範囲の光を通過させる材料によって形成することができる。

また、接続部材は、光入射部に対する位置決めに用いられる第１位置決め部、及び上記位置決め手段となる第２位置決め部を有することが好ましい。ここで、位置決め手段は、凸部、凹部、エッジ、アングルなどの形態を用いることができる。このような構成の接続部材を用いることにより、測定装置における他の部材に対する分光器の接続及び位置決めを確実に行うことができる。なお、具体的な接続部材の形態としては、板状部材を用いた接続フランジとすることが好ましい。

また、分光器は、光入射部となる光入射スリットが所定の面上に形成された光入射部材を備え、接続部材は、光入射部材に対する位置決めに用いられる第１位置決め部、及び上記位置決め手段となる第２位置決め部を有するとともに、第１位置決め部は、光入射部材が位置決めされて挿入される開口部を含む構成としても良い。

また、分光器は、位置決め手段が、光入射部に対して位置決めされて設けられた位置決め部材からなる構成としても良い。あるいは、位置決め手段が、光入射部材に対して位置決めされて取り付けられている構成としても良い。

本発明による測定装置は、（１）上記した分光器と、（２）対象光を分光器の光入射部へと導く光学系と、（３）分光器の接続部材に対して接続され、分光器及び光学系を位置決めされた状態で保持する保持部材とを備えることを特徴とする。

上記した測定装置においては、接続部材及び位置決め手段を有する上記構成の分光器を用いることにより、パッシブアライメント方式によって装置の他の構成要素に対して分光器が精度良く位置決めされた測定装置を得ることが可能となる。また、分光器の位置決めに位置決め手段を用いることにより、測定装置の製造が容易となる。

本発明による分光器及び測定装置によれば、分光対象の光を分光部内へと入射させる光入射部に対し、分光器を他の部材に接続する際に用いられる接続部材及び位置決め手段を所定の位置関係で設けた構成とすることにより、分光器と測定装置の他の構成要素とを容易かつ精度良く接続、位置決めすることが可能となる。

以下、図面とともに本発明による分光器及びそれを用いた測定装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。

まず、本発明による分光器の構成について説明する。

図１は、本発明による分光器の第１実施形態の構成を示す展開斜視図である。ここで、以下においては、説明の便宜のため、図１に示すように互いに直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を定義して用いることとする。また、説明上必要な場合には、ｘ軸の負の方向、正の方向をそれぞれ左方向、右方向、ｙ軸の負の方向、正の方向をそれぞれ前方向、後方向、ｚ軸の負の方向、正の方向をそれぞれ下方向、上方向として説明する。

また、図２（ａ）〜（ｃ）は、図１に示した分光器の構成を示す（ａ）ｘ軸の正の側からみた側面図、（ｂ）ｙ軸の正の側からみた側面図、及び（ｃ）ｚ軸の正の側からみた上面図である。

本実施形態の分光器１Ａは、光学体１０と、ガラス部材１１と、接続フランジ２０とを備え、後述するように、分光器を測定装置に適用する際に容易かつ高精度での分光器１Ａのアライメントが可能なように構成されている。また、図１においては、ｚ軸の負の方向が本分光器１Ａでの光の入射方向となっている。

光学体１０は、本分光器１Ａによる分光対象となる対象光を通過させるガラスまたは透明樹脂材料などの透明材料により、ｚ軸方向を中心軸とする円筒形状に形成されている。本実施形態においては、光学体１０、光学体１０の上面１０ａに設けられた光入射スリット１２、光検出器１７、及び下面１０ｂに設けられた回折格子１６によって、入射した対象光を分光するために用いられる分光部が構成されている。

図１においては、対象光の分光に用いられる分光素子として、ｘ軸方向を光の分散方向として下面１０ｂ上に形成された反射型の凹面回折格子１６を示している。このような回折格子１６としては、例えば、光学体１０の形成時にブレーズド格子などの回折格子パターンを下面１０ｂに形成した後、パターンが形成された部位にアルミニウムなどによる反射コートを施す構成を用いることができる。

また、光検出器１７としては、例えば、回折格子１６による光の分散方向と一致するｘ軸方向を配列方向として複数のフォトダイオード（光検出素子）が配列されたフォトダイオードアレイ（光検出素子アレイ）が用いられる。このような構成において、光入射スリット１２から光学体１０に入射した光は、分光素子である回折格子１６によって反射されるとともに分光される。そして、得られたスペクトル成分がフォトダイオードアレイ１７で検出されることによって、対象光の分光測定が行われる。なお、分光部の具体的な構成については、図１に示した構成例に限らず、様々な構成を用いて良い。

光学体１０の上面１０ａ上には、フォトダイオードアレイ１７に加えてガラス部材（ガラススペーサ）１１が設置されている。このガラス部材１１は、その所定の面上に、光学体１０を含む分光部に対して所定の入射条件（光の入射範囲、入射角度等）で分光対象の光を入射させる光入射部となる光入射スリット１２が形成された光入射部材である。具体的には、ガラス部材１１は、好ましくは所定の厚さの主に直方体形状を有し、所定波長範囲の光を通過させる材料によって形成することができる。また、その光学体１０と接触する下面上には、フォトリソグラフィによって、矩形状の光入射スリット１２を含む光入射窓パターン１３が形成されている。

ガラス部材１１に設けられた光入射スリット１２は、光学体１０内へと入射される対象光の光路を決めるものである。これらのガラス部材１１及びフォトダイオードアレイ１７は、回折格子１６が形成された光学体１０に対して、必要な位置精度で上面１０ａ上に位置決めされて配置される。このようなガラス部材１１及びフォトダイオードアレイ１７の位置決めは、分光器１Ａにおいて具体的に要求される分光精度や性能、許容されるトレランスに応じて、パッシブアライメント方式またはアクティブアライメント方式によって行われる。

これらの光学体１０及びガラス部材１１等に対して、光学体１０の上面１０ａ上に板状の接続フランジ２０が取り付けられている。接続フランジ２０は、光入射スリット１２からなる光入射部、及び光学体１０を含む分光部を所定の他の部材に対して接続する際に用いられる接続部材である。分光器１Ａを接続する他の部材（分光器外の部材）としては、例えば後述するように、分光器１Ａを適用しようとする測定装置の他の構成要素がある。

接続フランジ２０には、開口部２１が設けられている。この開口部２１は、ガラス部材１１に対応する位置に、ｚ軸方向からみてガラス部材１１と同形の矩形形状で形成されている。また、ガラス部材１１での２つの側面１１ａ、１１ｂ、及び開口部２１での対応する２つの側面２１ａ、２１ｂは、それらが接触することによってガラス部材１１と接続フランジ２０とが互いに高精度で位置決めされる位置決め面（参照面）となっている。これにより、開口部２１には、光入射部材であるガラス部材１１が接続フランジ２０に対して位置決めされて挿入される。この開口部２１は、光入射部に対する位置決めに用いられる位置決め部（第１位置決め部）となっている。また、ガラス部材１１において、光入射スリット１２は、位置決め面１１ａ、１１ｂに対して位置決めして形成されている。

また、接続フランジ２０の上面上には、開口部２１を前後に挟む位置に、それぞれ位置決めロッド２５が設けられている。これらの位置決めロッド２５は、接続フランジ２０から上方に向かって突出する円筒形状で形成され、第１位置決め部である開口部２１の位置決め面２１ａ、２１ｂに対して高精度で位置決めして配置されている。このとき、位置決めロッド２５は、開口部２１を介して光入射スリット１２を含むガラス部材１１に対して位置決めされることとなる。これにより、位置決めロッド２５は、光入射スリット１２からなる光入射部、及び光学体１０を含む分光部を他の部材に対して接続する際に、他の部材に対する光入射部の位置決めに用いられる位置決め手段（第２位置決め部、位置決め凸部）となっている。

光学体１０及びガラス部材１１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、その周囲を囲む容器１５内に配置される。そして、これらの容器１５及び接続フランジ２０により、光学体１０及びガラス部材１１を収容する分光器１Ａのハウジングが構成される。また、接続フランジ２０の左右の所定位置には、それぞれ上記した他の部材を接続する際のネジ止め等に用いられる固定用ホール２２が設けられている。また、図２においては、ガラス部材１１以外のハウジング内の構成については図示を省略している。

上記実施形態による分光器の効果について説明する。

図１及び図２に示した分光器１Ａにおいては、光学体１０、回折格子１６、及びフォトダイオードアレイ１７を有して構成される分光部内へと分光対象の光を入射させる光入射部として、ガラス部材１１に設けられた光入射スリット１２を用いている。そして、この光入射スリット１２に対し、分光器１Ａを他の部材に接続する際に用いられる板状の接続部材である接続フランジ２０、及び位置決め手段である位置決めロッド２５を所定の位置関係で設けた構成としている。このような構成によれば、分光器１Ａを測定装置に適用する際に、分光器１Ａと測定装置の他の構成要素とを精度良く接続して、対象光の分光器１Ａへの光結合を好適に実現することができる。

特に、上記したように、ガラス部材１１に設けられた光入射スリット１２と、測定装置側の他の構成要素との位置決めに位置決めロッド２５を用いることにより、分光器１Ａの測定装置への適用において、その位置決めにパッシブアライメント方式を用いることが可能となる。したがって、分光器の他の部材への接続、及び分光器を含む測定装置の組立てを、低コスト、短時間で容易に実現することができる。また、このような構成は、装置構成の長期的な安定性の点でも優れている。なお、位置決め手段としては、凸部、凹部、エッジ、アングルなどの形態を用いることができる。

また、図１に示した構成では、対象光を分光部内へと入射させる光入射部について、光入射スリット１２が形成された光入射部材であるガラス部材１１を用いている。これにより、分光部に対する光入射部の配置、及び分光器１Ａを測定装置に適用する際の接続、位置決めを好適に実現することができる。また、上記構成では、位置決め面１１ａ、１１ｂがガラス部材１１の上面に対して垂直になっており、かつ、開口部２１の位置決め面２１ａ、２１ｂが接続フランジ２０の下面に対して垂直になっている。このような構成では、ｘ軸方向、ｙ軸方向の位置決めに加えて、ｚ軸周りの回転についても位置決めが可能である。

また、このようなガラス部材１１に対し、接続フランジ２０は、ガラス部材１１及び光入射スリット１２に対する位置決めに用いられる第１位置決め部である開口部２１、及び他の部材に対する位置決め手段となる第２位置決め部である位置決めロッド２５を有して構成されている。このような接続フランジ２０を接続部材として用いることにより、測定装置に対する分光器１Ａの接続及び位置決めを確実に行うことができる。

このような接続フランジ２０は、例えば、レーザカッティング技術で開口部２１等を精密加工することによって作製することができる。また、位置決めロッド２５については、例えば、接続フランジ２０に開口部２１に対して位置決めされた穴部を形成し、この穴部に精密ロッドを固定して位置決めロッド２５とする構成を用いることができる。また、接続フランジ２０の全体を、精密射出成型によって一体成型しても良い。

なお、分光器において光入射部に対して所定の位置関係で設けられる位置決め手段については、より高精度での位置決め、あるいは２次元的な位置決め等を可能とするため、２以上の位置決め手段を設けることが好ましい。図１に示した構成例では、ガラス部材１１及び開口部２１に対して２つの位置決めロッド２５を設けることによってこのような位置決めを実現している。あるいは、単一の位置決め手段を他の位置決め部と組み合わせて用いる構成としても良い。

次に、上記した分光器を用いた本発明による測定装置について説明する。

図３は、本発明による測定装置の一実施形態の構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態による測定装置は、分光器１Ａと、光源５５と、光学系５０と、保持部材６０と、測定回路７０とを備えて構成されている。本測定装置は、光源５５から供給される測定光をサンプルＳに照射し、サンプルＳを通過した光成分について分光器１Ａで分光測定を行うことによって、サンプルＳの特性分析や成分分析等を行う測定システムである。なお、分光器１Ａの構成については、図１及び図２について上述した通りであり、その具体的な構成については、図３においては図示を省略している。また、サンプルＳの設置については、必要に応じてサンプルＳを保持するサンプルホルダが後述する支持台６１上に設置される。

光学系５０は、分光器１Ａにおいて分光対象となる光を所定の導光条件で光入射部へと導く導光光学系である。本実施形態における光学系５０は、光源５５から供給された光を平行光としてサンプルＳに照射するレンズ５１と、サンプルＳを通過した光を分光器１Ａへと集束させるレンズ５２とを有する。すなわち、図３に示した構成では、分光対象となる光を分光器１Ａへと入射させる光結合には、集束レンズ５２を含むレンズ光学系５０が用いられている。

また、測定装置を構成する分光器１Ａ及び光学系５０に対して、それらを一体に保持する保持部材６０が設けられている。保持部材６０は、分光器１Ａ及び光学系５０を支持する支持台６１と、分光器１Ａの接続に用いられる接続板６２とを有する。接続板６２は、支持台６１の上面に対して垂直に立てられている。また、光源５５及び光学系５０は、支持台６１及び接続板６２から構成される保持部材６０に対して位置決めされた状態で保持されている。

接続板６２は、分光器１Ａの接続フランジ２０（図１参照）に対して、分光器１Ａに関して上記した他の部材として接続される第２の接続部材である。さらに、この接続板６２には、図２（ａ）に示すように、分光器１Ａの位置決めロッド２５が位置決めされて挿入される位置決めホール６３が設けられている。

このような構成において、分光器１Ａを保持部材６０に対して接続すると、分光器１Ａの接続フランジ（接続部材）２０、及び保持部材６０の接続板（第２の接続部材）６２により、パッシブアライメント方式による分光器１Ａ及び保持部材６０の容易かつ高精度での位置決めが実現される。これにより、光源５５、光学系５０、及び分光器１Ａが、支持台６１及び接続板６２からなる保持部材６０によって互いに精度良く位置決めされた状態で保持されることとなる。

具体的には、分光器１Ａの接続フランジ２０の上面（図１参照）と、接続板６２の分光器１Ａ側の面とが接触することにより、光源５５及び光学系５０に対する分光器１Ａのｚ軸方向についての位置決めが実現される。また、分光器１Ａの位置決めロッド２５が接続板６２の位置決めホール６３に挿入されることにより、分光器１Ａのｘ軸方向及びｙ軸方向についての位置決めが実現される。

また、分光器１Ａは、配線７１を介して測定回路７０に接続されている。これにより、フォトダイオードアレイ１７から出力される検出信号等が測定回路７０へと送出され、測定回路７０において分光測定に必要なデータ取得、処理、解析等が実行される。

以上のように、接続部材である接続フランジ２０、及び位置決め手段である位置決めロッド２５を有する上記構成の分光器１Ａを用いることにより、パッシブアライメント方式によって装置の他の構成要素に対して分光器１Ａが精度良く位置決めされた測定装置を得ることが可能となる。また、分光器１Ａの位置決めに位置決め手段を用いることにより、測定装置の製造が容易となる。

ここで、レンズ５２による分光器１Ａへの対象光の集束条件の設定など、光学系５０における対象光の導光条件の設定については、例えば図２（ａ）及び図３の構成では、接続板６２の分光器１Ａ側の面を参照面として、分光器１Ａの開口数ＮＡ（例えば、０．２程度）、及び焦点深さ（見かけ上の焦点位置）等の特性パラメータを考慮して設定すれば良い。これにより、分光対象となる光を光入射スリット１２から分光器１Ａ内へと入射させる光結合を所望の条件で実現することができる。

また、測定装置における分光器１Ａ以外の構成要素の配置、組合せ等については、測定装置で行われる測定の種類等に応じて適宜設定すれば良い。また、分光器及び光学系を位置決めされた状態で保持する保持部材の構成については、図３に示した構成に限らず、分光器の接続部材に対して他の部材として接続される第２の接続部材を含んで構成された他の構成を用いても良い。例えば、保持部材の全体がそのまま第２の接続部材となっていても良い。

本発明による分光器の構成についてさらに説明する。

図４は、本発明による分光器の第２実施形態の構成を示す展開斜視図である。本実施形態の分光器１Ｂは、光学体１０と、ガラス部材１１と、接続フランジ２０とを備えて構成されている。なお、本実施形態においては、光学体１０及びガラス部材１１の構成については第１実施形態と同様である。また、図４では、回折格子１６及びフォトダイオードアレイ１７について図示を省略している。

光学体１０及びガラス部材１１等に対して、フレーム部材３０の上面上に接続フランジ２０が取り付けられている。この接続フランジ２０には、ガラス部材１１が位置決めされて挿入される開口部２１、及び接続フランジ２０のネジ止めに用いられる固定用ホール２２が設けられている。

本実施形態においては、光学体１０の上面１０ａ上に、ガラス部材１１を囲むフレーム部材３０が設置されている。また、このフレーム部材３０には、ガラス部材１１を前後に挟む位置に、それぞれ位置決めロッド３１が設けられている。これらの位置決めロッド３１は、光学体１０から上方に向かって突出する円筒形状で形成され、ガラス部材１１及び光入射スリット１２に対して位置決めされて配置されている。なお、図４においては、位置決めロッド３１以外のフレーム部材３０の構成については、模式的に図示している。

また、上記した位置決めロッド３１に対して、接続フランジ２０には、開口部２１を前後に挟んで位置決めロッド３１に対応する位置に、それぞれ位置決めロッド３１が挿通される挿通口２６が設けられている。これにより、位置決めロッド３１は、接続フランジ２０から上方に向かって突出し、光入射スリット１２を含むガラス部材１１に対して位置決めされた位置決め手段として機能する位置決め部材となっている。

図５は、本発明による分光器の第３実施形態の構成を示す展開斜視図である。本実施形態の分光器１Ｃは、光学体１０と、ガラス部材１１と、接続フランジ２０とを備えて構成されている。なお、本実施形態においては、光学体１０の構成については第１実施形態と同様である。また、図５では、回折格子１６及びフォトダイオードアレイ１７について図示を省略している。

光学体１０の上面１０ａ上には、ガラス部材１１が設置されている。ガラス部材１１の構成は第１実施形態とほぼ同様であるが、光入射スリット１２を前後に挟む位置に、それぞれ光入射スリット１２に対して位置決めされた位置決めホール１５が設けられている。また、位置決めホール１５には、それぞれ本体部１０から上方に向かって突出する円筒形状で形成された位置決めロッド３５が固定されている。これにより、位置決めロッド３５は、ガラス部材１１及び光入射スリット１２に対して位置決めされて配置されている。

光学体１０及びガラス部材１１等に対して、光学体１０の上面１０ａ上に接続フランジ２０が取り付けられている。この接続フランジ２０には、ガラス部材１１が位置決めされて挿入される開口部２１、及び接続フランジ２０のネジ止めに用いられる固定用ホール２２が設けられている。

また、上記した位置決めロッド３５に対して、接続フランジ２０には、開口部２１を前後に挟んで位置決めロッド３５に対応する位置に、それぞれ位置決めロッド３５が挿通される挿通口２７が設けられている。これにより、位置決めロッド３５は、接続フランジ２０から上方に向かって突出し、光入射スリット１２を含むガラス部材１１に対して位置決めされて直接に取り付けられた位置決め手段となっている。

このように、光入射スリット１２に対して位置決めされて設けられた位置決めロッド３１を位置決め手段として用いた図４に示す分光器１Ｂ、及びガラス部材１１に対して位置決めされて取り付けられた位置決めロッド３５を位置決め手段として用いた図５に示す分光器１Ｃによっても、接続フランジ２０に設けられた位置決めロッド２５を用いた図１の分光器１Ａと同様に、分光器を測定装置に適用する際に、分光器と測定装置の他の構成要素とを容易かつ精度良く接続して、対象光の分光器への光結合を好適に実現することができる。

本発明による分光器及び測定装置は、上記した実施形態に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、入射した対象光を分光するために用いられる分光部の構成については、光学体１０、回折格子１６、及びフォトダイオードアレイ１７を用いた上記構成以外にも、様々な構成を用いて良い。一般には、分光部は、分光素子及び光検出器を有する構成とすることが好ましい。

また、光入射部の具体的な構成については、上記実施形態では光入射スリット１２が形成された光入射部材としてガラス部材１１を用いたが、他の形態の光入射部を用いても良い。また、接続部材に設けられて光入射部に対する位置決めに用いられる第１位置決め部（図１での開口部２１）については、不要であれば設けない構成としても良い。

また、接続部材及び位置決め手段の具体的な構成についても、上記した接続フランジ及び位置決めロッドに限らず、様々な構成を用いて良い。一般には、光入射部及び分光部を他の部材に対して接続する際に用いられる接続部材と、光入射部に対して位置決めされて設けられ、他の部材に対する光入射部の位置決めに用いられる位置決め手段とを備えて分光器を構成すれば良い。

本発明は、分光対象となる光に対する光結合を好適に実現することが可能な分光器、及びそれを用いた測定装置として利用可能である。

分光器の第１実施形態の構成を示す展開斜視図である。 分光器の構成を示す（ａ）ｘ軸の正の側からみた側面図、（ｂ）ｙ軸の正の側からみた側面図、及び（ｃ）ｚ軸の正の側からみた上面図である。 測定装置の一実施形態の構成を概略的に示す斜視図である。 分光器の第２実施形態の構成を示す展開斜視図である。 分光器の第３実施形態の構成を示す展開斜視図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…分光器、１０…光学体、１０ａ…上面、１０ｂ…下面、１１…ガラス部材（光入射部材）、１１ａ、１１ｂ…位置決め面、１２…光入射スリット、１３…光入射窓パターン、１５…位置決めホール、１６…回折格子、１７…フォトダイオードアレイ（光検出器）、２０…接続フランジ、２１…開口部、２１ａ、２１ｂ…位置決め面、２２…固定用ホール、２５…位置決めロッド、２６、２７…挿通口、３０…フレーム部材、３１、３５…位置決めロッド、
５０…光学系、５１、５２…レンズ、５５…光源、６０…保持部材、６１…支持台、６２…接続板、６３…位置決めホール、７０…測定回路、７１…配線。

Claims (4)

1. 入射した対象光を分光するために用いられる分光部と、
   前記分光部に対して所定位置に設けられ、前記対象光を前記分光部内へと入射させる光入射スリットが所定の面上に形成された光入射部材と、
   前記光入射部材及び前記分光部を所定の他の部材に対して接続する際に用いられる接続部材と、
   前記光入射部材に対して位置決めされて設けられ、前記他の部材に対する前記光入射スリットの位置決めに用いられる位置決め手段と
   を備え、
   前記分光部は、
   前記対象光を通過させる材料からなる光学体と、
   前記光学体の下面に設けられ、前記光入射スリットから入射した前記対象光を分光する反射型の回折格子と、
   前記光学体の上面に設けられ、前記回折格子による光の分散方向を配列方向として複数の光検出素子が配列されて、前記回折格子によって分光された前記対象光を検出する光検出素子アレイとを有し、
   前記光入射部材は、前記光学体の上面上に、その前記光学体と接触する下面上に前記光入射スリットが形成された状態で設置され、
   前記接続部材は、前記光学体の上面上に取り付けられ、前記光入射部材が位置決めされて挿入される開口部を有する板状の接続フランジからなるとともに、前記光入射部材での側面、及び前記開口部での対応する側面が接触することによって、前記光入射部材と前記接続フランジとが位置決めされるように構成され、
   前記位置決め手段は、前記接続フランジから上方に向かって突出する位置決め凸部によって構成されている分光器を用い、
   前記分光器と、
   前記対象光を前記分光器の前記光入射スリットへと導く光学系と、
   前記分光器の前記接続部材に対して接続され、前記分光器及び前記光学系を位置決めされた状態で保持するように構成された部材であって、前記分光器及び前記光学系を支持する支持台と、前記支持台の上面に対して垂直に立てられ、前記分光器の接続に用いられるとともに前記分光器の前記位置決め凸部が位置決めされて挿入される位置決めホールが設けられた接続板とを有する保持部材と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 前記位置決め凸部は、前記接続フランジの上面上に設けられた位置決めロッドからなることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
3. 前記位置決め凸部は、前記光入射部材に対して位置決めされて設けられた位置決めロッドからなり、
   前記接続フランジには、前記位置決めロッドに対応する位置に、前記位置決めロッドが挿通される挿通口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の測定装置。
4. 前記光入射部材は、所定の厚さの直方体形状を有するガラス部材であり、
   前記接続フランジの前記開口部は、上方からみて前記ガラス部材と同形の矩形形状で形成され、
   前記ガラス部材での２つの側面、及び前記開口部での対応する２つの側面は、それらが接触することによって前記ガラス部材と前記接続フランジとが位置決めされる位置決め面となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の測定装置。

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