JP5453730B2 - 分光器 - Google Patents
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Description
波長分散素子で被測定光を波長分散して受光素子で受光する分光器において、
複数枚のレンズからなり、入射された前記被測定光を平行光にして前記波長分散素子に出射する第1の組合せレンズと、
複数枚のレンズからなり、前記波長分散素子で波長分散された被測定光を集光し、前記受光素子に受光させる第2の組合せレンズと、
前記波長分散素子、前記第1の組合せレンズ、前記第2の組合せレンズを固定する基盤と、
前記第2の組合せレンズの焦点位置に設けられ、前記回折格子からの回折光の波長帯域制限を行なう波長帯域制限手段と、
を有し、
第1の組合せレンズと第2の組合せレンズは共通の設計に基づくものであり、
前記分光器は、
前記基盤の材料を決定するステップと、
前記第1の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率、前記第2の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率を、前記決定するステップにより決定された材料の線膨張率に合致させるような第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズを設計するステップと、
を経て製造され、
前記設計するステップでは、第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズにおける、レンズそれぞれの曲率半径、レンズ材料の屈折率、この屈折率の温度変化率、線膨張率の少なくともいずれか一つにより、組合せたレンズの合成焦点距離の線膨張率が調整され、
前記波長分散素子を回転させることにより前記被測定光を波長掃引し、
前記平行光の方向は前記被測定光の波長によらず前記第1の組合せレンズの光軸方向と同一方向であり、
前記第2の組合せレンズにより集光される前記被測定光は、前記被測定光の波長によらず前記第2の組合せレンズの光軸方向と同一方向の平行光であることを特徴とする。
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、
前記材料は単一の金属であることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、
波長分散素子で被測定光を波長分散して受光素子で受光する分光器において、
複数枚のレンズからなり、入射された前記被測定光を平行光にして前記波長分散素子に出射する第1の組合せレンズと、
複数枚のレンズからなり、前記波長分散素子で波長分散された被測定光を集光し、前記受光素子に受光させる第2の組合せレンズと、
前記波長分散素子、前記第1の組合せレンズ、前記第2の組合せレンズを固定する基盤と、
前記第2の組合せレンズの焦点位置に設けられ、前記回折格子からの回折光の波長帯域制限を行なう波長帯域制限手段と、
を有し、
第1の組合せレンズと第2の組合せレンズは共通の設計に基づくものであり、
前記第1の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率、前記第2の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率は、前記基盤の材料の線膨張率に合致するように調整され、
第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズにおける、レンズそれぞれの曲率半径、レンズ材料の屈折率、この屈折率の温度変化率、線膨張率の少なくともいずれか一つにより、組合せたレンズの合成焦点距離の線膨張率が調整され、
前記材料は単一の金属であり、
前記波長分散素子を回転させることにより前記被測定光を波長掃引し、
前記平行光の方向は前記被測定光の波長によらず前記第1の組合せレンズの光軸方向と同一方向であり、
前記第2の組合せレンズにより集光される前記被測定光は、前記被測定光の波長によらず前記第2の組合せレンズの光軸方向と同一方向の平行光であることを特徴とする。
請求項4記載の発明は、請求項1または3記載の発明において、
前記材料はアルミニウムであることを特徴とする。
複数枚のレンズを組合せることにより、組合わせたレンズの合成焦点距離の線膨張率を調整することができ、基盤の材料の線膨張率とほぼ等しくすることができる。これにより、レンズに使用する材料および基盤に使用する材料の選択性が向上し、基盤に特殊な材料を用いる必要もなくなる。
図1、本発明の一実施例を示した構成図である。ここで、図4と同一のものには同一符号を付し、説明を省略する。
第1の組合せレンズ8が、入射スリット1を通過した被測定光を平行光にして回折格子3に出射する。そして、回折格子3が、被測定光を波長ごとに異なる角度に空間的に分離させて出射する。
上述のように、ベース基盤7の材料をアルミとすれば、光学部品のベースとなるアルミの熱膨張率αBase=23.1×10-6[/℃]である。
曲率半径:r1a=−247[mm],r1b=+52[mm]
硝材 :SF4
(屈折率:n1=1.762,
線膨張率:α1=8.0×10-6[/℃]
屈折率の温度変化依存性:dn1/dT=7.7)
曲率半径:r2a=+50[mm],r2b=−50[mm]
硝材 :SK11
(屈折率:n2=1.566,
線膨張率:α2=6.5×10-6[/℃]
屈折率の温度変化依存性:dn2/dT=1.8)
(1)第1の組合せレンズ8および第2の組合せレンズ9のそれぞれは、2枚のレンズA1、A2(A1’,A’2)を組み合わせる構成を示したが、3枚以上のレンズを組み合わせて構成してもよい。このように3枚以上のレンズを組み合わせることにより、材料の選択の自由度が増し、設計の自由度も高まる。なお、式(6)の代わりに下記の式(8)を用いて構成するとよい。
3 回折格子
5 出射スリット
6 受光素子
7 基盤
8 第1の組合せレンズ
9 第2の組合せレンズ
A1,A2,A’1,A’2 レンズ
Claims (4)
- 波長分散素子で被測定光を波長分散して受光素子で受光する分光器において、
複数枚のレンズからなり、入射された前記被測定光を平行光にして前記波長分散素子に出射する第1の組合せレンズと、
複数枚のレンズからなり、前記波長分散素子で波長分散された被測定光を集光し、前記受光素子に受光させる第2の組合せレンズと、
前記波長分散素子、前記第1の組合せレンズ、前記第2の組合せレンズを固定する基盤と、
前記第2の組合せレンズの焦点位置に設けられ、前記回折格子からの回折光の波長帯域制限を行なう波長帯域制限手段と、
を有し、
第1の組合せレンズと第2の組合せレンズは共通の設計に基づくものであり、
前記分光器は、
前記基盤の材料を決定するステップと、
前記第1の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率、前記第2の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率を、前記決定するステップにより決定された材料の線膨張率に合致させるような第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズを設計するステップと、
を経て製造され、
前記設計するステップでは、第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズにおける、レンズそれぞれの曲率半径、レンズ材料の屈折率、この屈折率の温度変化率、線膨張率の少なくともいずれか一つにより、組合せたレンズの合成焦点距離の線膨張率が調整され、
前記波長分散素子を回転させることにより前記被測定光を波長掃引し、
前記平行光の方向は前記被測定光の波長によらず前記第1の組合せレンズの光軸方向と同一方向であり、
前記第2の組合せレンズにより集光される前記被測定光は、前記被測定光の波長によらず前記第2の組合せレンズの光軸方向と同一方向の平行光であることを特徴とする分光器。 - 前記材料は単一の金属であることを特徴とする請求項1に記載の分光器。
- 波長分散素子で被測定光を波長分散して受光素子で受光する分光器において、
複数枚のレンズからなり、入射された前記被測定光を平行光にして前記波長分散素子に出射する第1の組合せレンズと、
複数枚のレンズからなり、前記波長分散素子で波長分散された被測定光を集光し、前記受光素子に受光させる第2の組合せレンズと、
前記波長分散素子、前記第1の組合せレンズ、前記第2の組合せレンズを固定する基盤と、
前記第2の組合せレンズの焦点位置に設けられ、前記回折格子からの回折光の波長帯域制限を行なう波長帯域制限手段と、
を有し、
第1の組合せレンズと第2の組合せレンズは共通の設計に基づくものであり、
前記第1の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率、前記第2の組合せレンズの合成焦点距離の線膨張率は、前記基盤の材料の線膨張率に合致するように調整され、
第1の組合せレンズおよび第2の組合せレンズにおける、レンズそれぞれの曲率半径、レンズ材料の屈折率、この屈折率の温度変化率、線膨張率の少なくともいずれか一つにより、組合せたレンズの合成焦点距離の線膨張率が調整され、
前記材料は単一の金属であり、
前記波長分散素子を回転させることにより前記被測定光を波長掃引し、
前記平行光の方向は前記被測定光の波長によらず前記第1の組合せレンズの光軸方向と同一方向であり、
前記第2の組合せレンズにより集光される前記被測定光は、前記被測定光の波長によらず前記第2の組合せレンズの光軸方向と同一方向の平行光であることを特徴とする分光器。 - 前記材料はアルミニウムであることを特徴とする請求項1または3に記載の分光器。
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