JP6128737B2 - 波長可変単色光源 - Google Patents

Description

本発明は、吸光分光や材料の波長特性測定等に用いられる波長可変単色光源の出力表示に関する。

図３に一般に用いられている波長可変単色光源の基本構成を示す。光源部１０１のランプとしてはＬＥＤランプやハロゲンランプ等が使用され、波長可変単色光源本体１１０の光源部１０１から発した光はレンズ系（図示せず）を通過し入射スリットおよび出射スリット（図示せず）を有する分光器１０２に送られる。分光器１０２で波長分散された光（例えば、特許文献１参照）のうち所定波長の単色光が分光器１０２から取り出される。波長の選択は制御部１０６で行われ、設定に合わせて分光器１０２の位置が調整されて、所定の単色光の波長が適宜選択され、同時に選択された波長が制御部１０６の表示部１１５に表示される。

分光器１０２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出力光学系１０３を通り集光されマスク１０４に入射される。マスク１０４は被検査対象物（図示せず）の照射領域に対応した大きさに設定され、マスク１０４を通過した単色光は、照射面１０５に出力される。照射面１０５に出力される単色光は分析、計測等の目的で照射面１０５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が用いられる場合があり、この場合には、マスク１０４はなくてよい。

特開２００６−０４７２７０号公報

波長可変単色光源を使用する場合、照射面１０５における単色光の光量（エネルギ強度）測定が必要である。この測定のため図４に示す以下の方法が一般的には用いられる。すなわち図４に示す光源部１０１の光は分光器１０２において所定の単色光が選択され、第１レンズ系１０７、ビームスプリッタ１０９、第２レンズ系１０８およびマスク１０４を通り照射面１０５に出力される。一方、ビームスプリッタ１０９で分岐された一部の光は第３レンズ系１１１を通過しモニタ用検出器１１２で計測される。モニタ用検出器１１２の出力と照射面１０５に出力される光量は比例関係にあるので照射面１０５に校正された光量測定器を設置してモニタ用検出器１１２の出力と照射面１０５の光量の関係を計測しておけば、モニタ用検出器１１２の出力から照射面１０５における単色光の光量を測定できる。

しかしながら上記方法を使用すると光学系が複雑になり、部品点数も多くなり、汎用で小型簡便な装置を構成することが困難である。また、光学系にレンズ系が使用されているため、単色光の波長を変えるとレンズ系の色収差により、照射面１０５における単色光の光量とモニタ検出器の出力関係が崩れ誤差が大きくなる課題がある。

本発明は上記課題を解決するため以下の構成を採用するものである。

第１の発明は、光源及び分光器を備えた波長可変単色光源本体と該波長可変単色光源本体を制御する制御部から構成され、前記制御部には、前記波長可変単色光源から出力する波長を選択する波長選択手段と前記波長可変単色光源の単色光出力照射面における波長毎の計測出力光量値を格納する出力メモリーと、表示部と、前記選択波長に対応した計測出力光量値を前記出力メモリーから読み出し、前記選択波長に対応した照射面の出力光量値の参考値として前記表示部に表示する手段と、前記波長可変単色光源本体の光源の明るさを調整する光量選択手段を備えたことを特徴とする。

第２の発明は各波長における照射面における出力光量値を一定の期間毎に計測し、計測出力光量値を格納する出力メモリーの内容を書き直す手段を備えたことを特徴とする第１の発明に記載の波長可変単色光源である。

簡単な構成で広範囲の波長に対する照射面における単色光量（エネルギ強度）を表示することができる。

本発明の実施形態を説明する図である。 本発明のメモリーに格納するデータの一例を示す図である。 従来の例を説明する図である。 従来の出力測定を説明する図である。

本発明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。図１に示すように波長可変単色光源本体１０は光源部１と分光器２と出力光学系３とマスク４およびこれらを制御する制御部６から構成され、各部の調整は制御部６に格納されたソフトウエアにて実行される。

波長可変単色光源本体１０の波長選択は制御部６の波長設定ボタン１１で設定されると第１の手順として、分光器２を駆動して所定波長を選択することで、設定単色光が照射面５に出力される。

出射される単色光の前記照射面５に波長毎に校正された光量計を設置し、あらかじめ各波長毎に照射面５に出力する光量値を計測する。計測された各波長に対する光量値を制御部６内の出力メモリー１３に保存するための第２の手順が実施される。図２（ａ）に出力メモリー１３に保存された各波長（ｎｍ）に対する光量値（Ｗ／ｍ²）の一例を示す。

波長可変単色光源を使用し、波長設定ボタン１１にて波長を選択すると上記手順１により選択設定単色光が照射面５に出力され、出力メモリー１３に保存された当該波長の光量値データが読み出され、読み出された該光量値が制御部の表示部１５に表示される第３の手順が実施される。

光源部１に使用されるランプが長寿命の白色ＬＥＤランプの場合、照射面５に出力される光量値は、上記出力メモリー１３に保存されたデータから読み出される光量値と一定期間中は概略一致する。

照射対象に導くために光ファイバが用いられる場合には光ファイバの出力端面を前記照射面５と同様に取り扱う。

光源部１のランプの明るさが可変であり、明るさ調整機構を持つ装置においては、ランプの明るさを調整することで照射面５の出力光量が変化する。ランプの明るさ調整は図１の制御部６の光量選択ボタン１２を操作することにより行われる。光源部１の光源にＬＥＤランプが使用される装置においては、光量の選択は光量選択ボタン１２のアップ、ダウンを操作し、ＬＥＤランプを流れる電流値を制御することで実施される。

あらかじめ、或る一定波長における光源部１のランプの明るさ（供給される電流値）と照射面５に出力される光量値との関係を計測しておき、前記ランプの明るさと照射面５に出力される光量値との関係を制御部６の明るさメモリー１４に保存しておく第４の手順を実施する。

図２（ｂ）に明るさメモリー１４に保存された光源部１のランプの明るさを制御する一定波長における電流値と照射面５に出力される基準電流値に対する出力光量と各電流値の出力光量の比の一例を示す。

波長設定ボタン１１で波長を選択し、光量選択ボタン１２を設定すると選択設定単色光が照射面５に出力され、同時に前記明るさメモリー１４と上記出力メモリー１３の値が読み出され、この両方の値を掛け合せるなどの演算をすることにより照射面５に出力される光量値の予想値が得られ、したがって制御部６の表示部１５に選択された波長値と照射面５に出力される光量値が表示される第５の手順が実施される。

一定波長において、明るさ調整を行う光量選択ボタン１２をアップ、ダウンさせて調整するとその調整に伴い照射面５に出力される光量値が順次演算され、制御部６の表示部１５に表示される。この結果、単色光光量値の表示値を参考にしながら、光量選択ボタン１２を調整することで適切な照射面５の出力光量値での測定が可能となる。

実施例１および２では、光源部１のランプにＬＥＤを用い、ランプの明るさが長時間変化しない場合を想定しているが、光源部１のランプはＬＥＤ以外でも良く、一定期間経過する毎に実施例１および２における上記手順２と上記手順４を再度実施する手順６を行うことで表示部１５に表示される出力光量値の精度を保つことが可能である。

１ 光源部
２ 分光器
３ 出力光学系
４ マスク
５ 照射面
６ 制御部
１０ 波長可変単色光源本体
１１ 波長設定ボタン
１２ 光量選択ボタン
１３ 出力メモリー
１４ 明るさメモリー
１５ 表示部
１０１ 光源部
１０２ 分光器
１０３ 出力光学系
１０４ マスク
１０５ 照射面
１０６ 制御部
１０７ 第１レンズ系
１０８ 第２レンズ系
１０９ ビームスプリッタ
１１０ 波長可変単色光源本体
１１１ 第３レンズ系
１１２ モニタ用検出器
１１５ 表示部

Claims (1)

1. 供給される電流の増減により発する光量が調整される光源と、及び
   前記光源からの光を波長分散する分光器とを備え、前記分光器からの所望の波長の単色光を分岐せずに単色光出力照射面に出力する波長可変単色光源本体と
   該波長可変単色光源本体を制御する制御部から構成され、
   前記制御部には、
   前記波長可変単色光源から出力する波長を選択する波長選択手段と、
   前記光源に供給する電流を調整する光量選択手段と、
   基準とする電流にて前記光源を動作させたときの前記波長可変単色光源の単色光出力照射面における波長毎の計測出力光量値を格納する出力メモリーと、
   前記光源に供給する電流を増減させ、当該増減させた電流値で一定波長の単色光で前記単色光出力照射面に出力させたときの、前記基準とする電流値での計測出力光量値と各電流値での計測出力光量値の比を格納する明るさメモリーと、
   選択波長に対応した計測出力光量値を前記出力メモリーから読出し、前記光源に供給される電流値に対応する計測出力光量値の比を前記明るさメモリーから読み出し、両者を演算した結果を前記光量選択手段で光源の明るさを調整する際に参考とするための参考値として表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする波長可変単色光源。

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