JP5842652B2 - 波長可変単色光光源 - Google Patents

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Description

本発明は、波長可変単色光光源、特にその出力強度計測の光学系に関する。
分光器を利用し波長をある範囲内で任意に選択できる単色光光源の照射面における出力強度の測定には光路上の光の一部をビームスプリッターで分岐し、その分岐した光を検出器で検出する方法が利用されている。
図３に一般に用いられている波長可変単色光光源の基本構成を示す。光源部１の光源としてはキセノンランプやハロゲンランプ等が使用され、光源部１から発した光はレンズ系（図示せず）を通過し分光器２に送られる。分光器２で波長分散された光のうち所定波長の単色光が分光器から取り出される（例えば特許文献１参照）。
分光器２から取り出された所定波長の単色光は、光路中に設置された第一レンズ系３を通り光路分割手段であるビームスプリッター４に入射される。ビームスプリッター４はハーフミラーになっており、大部分の単色光は出力レンズ系５に入射し、集光され出力スリット６に入射される。出力スリット６を通過した単色光は、照射面７に出力光８として出力される。一方、ビームスプリッター４で分岐された単色光の一部は検出器レンズ系９で集光され検出器１０に入射し、計測される。検出器１０の出力はビームスプリッター４に入射する単色光強度に比例し、同時に出力スリット６に入射する単色光強度に比例する。
前記のとおり出力スリット６を通過した単色光は照射面７に出力される。照射面７に出力される単色光出力光８は分析、計測等の目的で照射面７に置かれる被検査対象物（図示せず）に照射される。また、照射対象に導くために光ファイバ１２（図２に示す）が用いられる場合があり、この場合には、出力スリット６の開口は光ファイバの入射端面に対応した大きさに設定され、出力スリット６に密着して効率良く光ファイバに入射するように調節される。この場合、出力スリット６を省略し、光ファイバの入射端面をスリットとすることも可能である。
照射面７における単色光出力光８の強度は出力スリット６で制限されないように調整すれば検出器１０の出力と比例関係にあり、検出器１０の出力を計測することで照射面７での出力光８の強度をモニタすることが可能である。
更に検出器１０の出力と光ファイバ１２を通過したファイバ出力光１３（図２に示す）との間にも一定の関係が成立するので、検出器１０の出力を計測することで、ファイバ出力光１３の単色光出力強度をモニタすることが可能である。
特開２００６−０４７２７０号公報
分光器で単色化された単色光は、ビームスプリッターで２方向に分離し、その一方向の光を出力レンズ系と出力スリットの開口を通し、照射面に出力光として出力される。この装置の光学系には主にレンズを用いて構成する屈折光学系が用いられている。したがって、屈折光学系による色収差（波長により焦点距離が異なる現象）の問題が存在する。すなわち、波長を変化させた場合に図４に示すように出力スリット６の表面での結像状態が変化する。出力スリット６の開口２１に合わせて像Ａ２２のように結像するように光学系を調整していても、波長を変化させると像Ｂ２３がぼやけて出力スリット６の開口２１で光の一部が遮られる所謂ケラレが生じて出力光量が減少する。一方、分離された検出器側の光はスリットが存在しないため、ケラレが発生しないので検出器の出力と照射面での出力光の強度との関係に誤差を生じる。
上記課題を解決するために、本発明は分光器で単色化された光を、ビームスプリッターで２方向に分離し、その一方向の光を出力レンズ系と出力スリットを介して照射面に照射して出力光とし、他方向の光を検出器に導いて前記出力光の光強度モニタを行う波長可変単色光光源において、前記ビームスプリッターと前記検出器との間に検出器レンズ系と検出器スリットを備え、前記検出器レンズ系と前記検出器スリットの組は、前記出力レンズ系と前記出力スリットの組のスリット開口と配置を同一とし、前記検出器レンズ系と前記出力レンズ系とは同一仕様の部品で構成する。また、前記照射面の位置に前記出力光を別の場所に導くための光ファイバの端面を配置する構成を用いる場合もある。
色収差に起因する誤差を除去することで、種々の単色光波長に対する照射面での出力光および光ファイバ出力光の光強度を正確に計測することができる。
本発明の実施例を示す図である。 本発明の変形実施例を示す図である。 単色光光源の基本構成を示す図である。 スリット面での単色光波長を変化させた時の結像状態の変化を示す図である。
本考案を実施する形態について図面を参照しながら説明する。
図１に本発明の一実施形態を示す。本発明は波長可変単色光光源の出力モニタの性能向上に関するものであり、光源部１の光源としてはキセノンランプやハロゲンランプ等が使用され、光源部１から発した光はレンズ系（図示せず）を通過し分光器２に送られる。分光器２で波長分散された光のうち所定波長の単色光が分光器２から取り出される。分光器２から取り出された所定波長の単色光は、光路中に設置された第一レンズ系３を通り光路分割手段であるビームスプリッター４に入射される。
ビームスプリッター４で分岐された一つの光路上には出力レンズ系５と出力スリット６が設置され、それらの部品を通過した光束が照射面７に導かれる。ビームスプリッター４で分岐されたもう一方の光路上には検出器レンズ系９と検出器スリット１１が設置され、それらの部品通過した光束が検出器１０に入射する。
出力レンズ系５と検出器レンズ系９、出力スリット６と検出器スリット１１を同一仕様の部品で構成し、両光路上のそれぞれ部品を同じ幾何学的関係に配置すれば、色収差が原因の結像のボケに起因する所謂ケラレが照射面７と同様に検出器１０側にも発生する。
この結果、検出器１０で計測される光強度と照射面７の出力光８の光強度の関係が各波長において常に比例するので照射面７での出力光８の光強度の計測精度が向上する。
出力スリット６に密着し、照射面７にバンドルファイバなどを用い照射対象まで単色光を導くために光ファイバ１２が設置される場合もある。この場合にも図２に示すとおり、実施例１と同一構成とすることで検出器１０の出力と各波長におけるファイバ出力光１３の光強度の関係が各波長において常に比例するので計測の精度が向上する。
実施例２の構成において出力スリット６を省略し、光ファイバ端面と検出器スリット１１の開口を同一とする。
１ 光源部
２ 分光器
３ 第一レンズ系
４ ビームスプリッター
５ 出力レンズ系
６ 出力スリット
７ 照射面
８ 出力光
９ 検出器レンズ系
１０ 検出器
１１ 検出器スリット
１２ 光ファイバ
１３ ファイバ出力光
２１ 開口
２２ 像Ａ
２３ 像Ｂ

Claims (3)

  1. 分光器で単色化された光を、ビームスプリッターで２方向に分離し、その一方向の光を出力レンズ系と出力スリットを介して照射面に照射して出力光とし、他方向の光を検出器に導いて前記出力光の光強度モニタを行う波長可変単色光光源において、前記ビームスプリッターと前記検出器との間に検出器レンズ系と検出器スリットを備え、前記検出器レンズ系と前記検出器スリットの組は、前記出力レンズ系と前記出力スリットの組のスリット開口と配置を同一とし、前記検出器レンズ系と前記出力レンズ系とは同一仕様の部品で構成することを特徴とする波長可変単色光光源。
  2. 前記照射面の位置に前記出力光を別の場所に導くための光ファイバの端面を配置したことを特徴とする請求項１に記載された波長可変単色光光源。
  3. 光ファイバの端面と検出器スリットの開口を同一とし、出力スリットを省略した請求項２記載に記載された波長可変単色光光源。
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