JPH01143921A - 分光測光器 - Google Patents
分光測光器Info
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- JPH01143921A JPH01143921A JP30221087A JP30221087A JPH01143921A JP H01143921 A JPH01143921 A JP H01143921A JP 30221087 A JP30221087 A JP 30221087A JP 30221087 A JP30221087 A JP 30221087A JP H01143921 A JPH01143921 A JP H01143921A
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
- G01J3/0218—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows using optical fibers
-
- G—PHYSICS
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- G01J3/0262—Constructional arrangements for removing stray light
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、光源の分光分布や、光源色、物体色を高精度
で測定するための分光測光器に関するものである。
で測定するための分光測光器に関するものである。
従来の技術
照明用光源やCRTデイスプレィの品質管理や、樹脂、
、塗料その他材料の色の管理、評価を行なう場合、簡易
な方法としては、光電色彩計や、色差計が用いられ、精
密測定法としては分光測光器が一般に用いられる。この
目的では、色度測定精度として色魔座標(x、y)で、
o、oot程度を必要とする場合があり、高精度の分光
測光をする必要がある。
、塗料その他材料の色の管理、評価を行なう場合、簡易
な方法としては、光電色彩計や、色差計が用いられ、精
密測定法としては分光測光器が一般に用いられる。この
目的では、色度測定精度として色魔座標(x、y)で、
o、oot程度を必要とする場合があり、高精度の分光
測光をする必要がある。
分光測光は標準光源と被測定光源の比較測定であり、こ
れら光源と分光測光器の入射光学系との位置関係を厳密
に合わせる必要があり、測定時間も長いため、製造現場
等での測定には適さなかった。一方、近年、凹面回折格
子や光1を変換素子アレイを用いて分光器の小型化、高
速化が図られ、また、光学系のセツティングを容易にす
るため、第2図のように入射光学系に光ファイバハンド
ルを用いた分光測光器が使用され始めている。しかしな
がら、この構成の従来の分光器は、分光プロフィールの
観測には適するが、測色の目的では十分な精度が得られ
なかった。
れら光源と分光測光器の入射光学系との位置関係を厳密
に合わせる必要があり、測定時間も長いため、製造現場
等での測定には適さなかった。一方、近年、凹面回折格
子や光1を変換素子アレイを用いて分光器の小型化、高
速化が図られ、また、光学系のセツティングを容易にす
るため、第2図のように入射光学系に光ファイバハンド
ルを用いた分光測光器が使用され始めている。しかしな
がら、この構成の従来の分光器は、分光プロフィールの
観測には適するが、測色の目的では十分な精度が得られ
なかった。
発明が解決しようとする問題点
第2図の従来の構成の分光測光器では、被測定光源から
の光が直接、光ファイバの端面に入射するため、光ファ
イバの開口数(N、A、)に対して、sinθ1≦N、
A、 、、、、、(1)なる条件を満たす入射
角θ、の光が入射して光フアイバ内を伝搬する。入射し
た光は、光フアイバ内を全反射して進むため、入射角が
伝搬して光ファイバの出射端に現れる。このため、光フ
ァイバの出射端での配光特性は、たとえば、点光源測定
時は一方向に鋭いビームとなり、発光面の大きな光源の
測定時は、(1)式で決まる入射角度の範囲内で広がっ
た配光特性となる。
の光が直接、光ファイバの端面に入射するため、光ファ
イバの開口数(N、A、)に対して、sinθ1≦N、
A、 、、、、、(1)なる条件を満たす入射
角θ、の光が入射して光フアイバ内を伝搬する。入射し
た光は、光フアイバ内を全反射して進むため、入射角が
伝搬して光ファイバの出射端に現れる。このため、光フ
ァイバの出射端での配光特性は、たとえば、点光源測定
時は一方向に鋭いビームとなり、発光面の大きな光源の
測定時は、(1)式で決まる入射角度の範囲内で広がっ
た配光特性となる。
一方、モノクロメータは、回折格子やプリズムなどの波
長分散素子と、入射スリットの像を結像する光学系から
成っており、入射スリットからある立体角で広がるある
波長の光を再び収束させて出射スリットの面に結像させ
る構造になっている。
長分散素子と、入射スリットの像を結像する光学系から
成っており、入射スリットからある立体角で広がるある
波長の光を再び収束させて出射スリットの面に結像させ
る構造になっている。
したがって、入射スリットから異なった角度でモノクロ
メータ内に入った光は、波長分散素子の受光面上の異な
った点に当たり、結像系でも異なった光路をたどった後
収束する。また、波長分散素子や結像部品の特性には一
般に空間的な不均一性がある。このため、入射スリット
から出射スリットまでのモノクロメータの伝達特性は、
入射スリットから出る光の方向(角度)によって不均一
になる。
メータ内に入った光は、波長分散素子の受光面上の異な
った点に当たり、結像系でも異なった光路をたどった後
収束する。また、波長分散素子や結像部品の特性には一
般に空間的な不均一性がある。このため、入射スリット
から出射スリットまでのモノクロメータの伝達特性は、
入射スリットから出る光の方向(角度)によって不均一
になる。
したがって、第2図の構成の従来の分光測光器では、標
準光源と被測定光源の形状や大きさが異なる場合や、そ
れらが同じ条件でも、光ファイバの入射端に対する位置
合わせが厳密に再現しないと、モノクロメータの伝達特
性がそれぞれの場合すべて異なることになり、大きな測
定誤差を生ずるという問題点を有していた。
準光源と被測定光源の形状や大きさが異なる場合や、そ
れらが同じ条件でも、光ファイバの入射端に対する位置
合わせが厳密に再現しないと、モノクロメータの伝達特
性がそれぞれの場合すべて異なることになり、大きな測
定誤差を生ずるという問題点を有していた。
本発明は上記の従来の問題点を解決するもので、被測定
光源の形状や大きさが変わっても、また光源と入射光学
系の位置設定が厳密でなくても常に高精度の分光測光、
潤色ができる分光測光器な提供することを目的とする。
光源の形状や大きさが変わっても、また光源と入射光学
系の位置設定が厳密でなくても常に高精度の分光測光、
潤色ができる分光測光器な提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、球中心からの方向が約90°相異なる開口部
Aおよび開口部Bと、開口部Aから開口部Bと反対の方
向に90°離れた球内の点と開口部Aとの間に設けた遮
光板とを有する小型積分球と、入射スリットから波長分
散素子までの開き角が01であるモノクロメータと、前
記モノクロメータの入射スリットに一端を接続し、直径
がdX開口数N、A、がN−A.〜sin(θm/2)
またはN、A、> 5in(θm/2)なる光ファイバ
ハンドルと、前記光フアイバハンドルの他方の端を、前
記小型積分球の開口部BからL >>dなる距離りを置
いて固定する遮光フードとから構成され、開口部Bの直
径りをD〜2Ltan(θm/2)なる大きさに選んだ
分光測光器である。
Aおよび開口部Bと、開口部Aから開口部Bと反対の方
向に90°離れた球内の点と開口部Aとの間に設けた遮
光板とを有する小型積分球と、入射スリットから波長分
散素子までの開き角が01であるモノクロメータと、前
記モノクロメータの入射スリットに一端を接続し、直径
がdX開口数N、A、がN−A.〜sin(θm/2)
またはN、A、> 5in(θm/2)なる光ファイバ
ハンドルと、前記光フアイバハンドルの他方の端を、前
記小型積分球の開口部BからL >>dなる距離りを置
いて固定する遮光フードとから構成され、開口部Bの直
径りをD〜2Ltan(θm/2)なる大きさに選んだ
分光測光器である。
作用
小型積分球は、広い立体角内のあらゆる方向からの光を
入射させて積分し、光ファイバハンドルは、開口部Bを
通して小型積分球の内壁面の一部からの反射光を受光し
てモノクロメータまで導き、モノクロメータは波長を掃
引して分光データを出力する。小型積分球内の遮光板は
、開口部Aからの入射光が前記光ファイバハンドルの視
野の部分に直射するのを防止し、遮光フードは光ファイ
バハンドルを固定し、開口部Bとともに光フアイバハン
ドルの受光角を規制する。この作用により、受光面(上
記小型積分球の開口部A)への入射角が変わったり、受
光面上の放射照度の分布にムラがある場合でも、モノク
ロメータの入射スリットを通過する光の配光特性を均一
に保つことができ、被測定光源の形状や大きさが変わっ
た場合や光源と受光面の位置設定がずれた場合の測定誤
差を除去し、かつモノクロメータ内の迷光を低減する効
果をもつものである。
入射させて積分し、光ファイバハンドルは、開口部Bを
通して小型積分球の内壁面の一部からの反射光を受光し
てモノクロメータまで導き、モノクロメータは波長を掃
引して分光データを出力する。小型積分球内の遮光板は
、開口部Aからの入射光が前記光ファイバハンドルの視
野の部分に直射するのを防止し、遮光フードは光ファイ
バハンドルを固定し、開口部Bとともに光フアイバハン
ドルの受光角を規制する。この作用により、受光面(上
記小型積分球の開口部A)への入射角が変わったり、受
光面上の放射照度の分布にムラがある場合でも、モノク
ロメータの入射スリットを通過する光の配光特性を均一
に保つことができ、被測定光源の形状や大きさが変わっ
た場合や光源と受光面の位置設定がずれた場合の測定誤
差を除去し、かつモノクロメータ内の迷光を低減する効
果をもつものである。
実施例
第1図は、本発明の分光測光器の一実施例を示すもので
ある。第1図において、1は小型積分球、2および3は
開口部、4は遮光板、5は遮光フード、6は光ファイバ
ハンドル、7はモノクロメー夕、8はモノクロメータ7
内の入射スリット、9はモノクロメータ7内の凹面回折
格子、10は被測定光源である。以下、本実施例の分光
測光器について、その動作を説明する。
ある。第1図において、1は小型積分球、2および3は
開口部、4は遮光板、5は遮光フード、6は光ファイバ
ハンドル、7はモノクロメー夕、8はモノクロメータ7
内の入射スリット、9はモノクロメータ7内の凹面回折
格子、10は被測定光源である。以下、本実施例の分光
測光器について、その動作を説明する。
第1図において、まず、被測定光源10の全体からの光
が小型積分球1の開口部2に入射する。
が小型積分球1の開口部2に入射する。
小型積分球1内では、入射光が積分されて、開口部2か
らの直射光が当たらない内壁面の部分に均一な放射照度
の分布を生ずる。光ファイバハンドル6は、開口部3を
通して上記の放射照度が均一な内壁面の一部からの拡散
反射光を受光してモノクロメータ7まで導く、小型積分
球1内の遮光板4は、開口部2からの入射光が前記の光
ファイバハンドルの視野の部分に直射するのを防止する
。
らの直射光が当たらない内壁面の部分に均一な放射照度
の分布を生ずる。光ファイバハンドル6は、開口部3を
通して上記の放射照度が均一な内壁面の一部からの拡散
反射光を受光してモノクロメータ7まで導く、小型積分
球1内の遮光板4は、開口部2からの入射光が前記の光
ファイバハンドルの視野の部分に直射するのを防止する
。
もし直射光が光ファイバハンドル6の視野内の壁面に当
たると、その部分の放射照度の分布が不均一となって、
前述のように、モノクロメータ7内の凹面回折格子9の
受光面上の放射照度の分布が一定とならず、大きな測定
誤差を生ずる。遮光フード5は、光ファイバハンドル6
を所定の位置に固定するとともに、間口部3とともに光
ファイバハンドル6の端面からの入射角を規制する。ま
た、遮光フード5は、開口部3の直径よりも十分大きい
内径とし、内側を黒色の光吸収材で覆ってあり、小型積
分球1の外部からの入射光を遮断するほか、開口部2か
ら開口部3に直射する光を吸収して、光ファイバハンド
ル6への入射を防止する。上記の構成により、光ファイ
バハンドル6の端面への入射角の最大値θ1maxは、
開口部3の直径りと、開口部3から前記端面までの距M
Lによって決まり、 θt max = Tan−’ (D/2L)
、 、 、 、 (2)で表わされる。このとき、こ
の範囲の入射角の光がすべて光ファイバハンドル6内に
入射するためには、 N、A、≧5in(θImax) 、、、、(
3)を満足するN、A、をもつ光ファイバハンドルを使
用する必要がある。この条件が満たされないと、後述す
るように、モノクロメータ7の入射スリットからの出射
角が狭くなって感度が低下する。距離りは、光ファイバ
ハンドル6の径dに対して小さすぎると入射角の範囲が
(2)式で表わされる以上に広がるため、開口部3があ
まり大きくならない範囲でL>>dとなるように選ぶ必
要がある。光ファイバハンドル6に入射した光は、光フ
アイバ内を全反射により伝搬し、モノクロメータ7の入
射スリット8に接続された他方の端面から出射する。
たると、その部分の放射照度の分布が不均一となって、
前述のように、モノクロメータ7内の凹面回折格子9の
受光面上の放射照度の分布が一定とならず、大きな測定
誤差を生ずる。遮光フード5は、光ファイバハンドル6
を所定の位置に固定するとともに、間口部3とともに光
ファイバハンドル6の端面からの入射角を規制する。ま
た、遮光フード5は、開口部3の直径よりも十分大きい
内径とし、内側を黒色の光吸収材で覆ってあり、小型積
分球1の外部からの入射光を遮断するほか、開口部2か
ら開口部3に直射する光を吸収して、光ファイバハンド
ル6への入射を防止する。上記の構成により、光ファイ
バハンドル6の端面への入射角の最大値θ1maxは、
開口部3の直径りと、開口部3から前記端面までの距M
Lによって決まり、 θt max = Tan−’ (D/2L)
、 、 、 、 (2)で表わされる。このとき、こ
の範囲の入射角の光がすべて光ファイバハンドル6内に
入射するためには、 N、A、≧5in(θImax) 、、、、(
3)を満足するN、A、をもつ光ファイバハンドルを使
用する必要がある。この条件が満たされないと、後述す
るように、モノクロメータ7の入射スリットからの出射
角が狭くなって感度が低下する。距離りは、光ファイバ
ハンドル6の径dに対して小さすぎると入射角の範囲が
(2)式で表わされる以上に広がるため、開口部3があ
まり大きくならない範囲でL>>dとなるように選ぶ必
要がある。光ファイバハンドル6に入射した光は、光フ
アイバ内を全反射により伝搬し、モノクロメータ7の入
射スリット8に接続された他方の端面から出射する。
この端面では、入射スリット6の形状に合わせて各光フ
ァイバを線状に並べである。この端面からの出射角(中
心軸に対する)は、光フアイバ内の伝搬の性質により入
射角と等しくなるため、出射光の広がり角θfは、 θ、=201max 、 、、、 (
4)で表わされる。入射スリット8から凹面回折格子9
への広がり角をθmとすると、開口部3の直径りと、開
口部3と光ファイバハンドル6の端面の間の距離りを、 D/L 〜2 jan(θm/2) 、、、
、 (5)なる関係になるように選べば、(2)、 (
4)、 (5)式から、 θf−θm ・・・・(
6)となり、入射スリット8を通って広がる光ファイバ
ハンドル6からの出射光を凹面回折格子9のほぼ全面に
入射させることができる。このときの凹面回折格子9の
面上の放射照度の分布は、小型積分球1の働きにより、
被測定光源10から開口部2への入射角の影響をほとん
ど受けずに常に一定となるため、被測定光源10の大き
さや位置が変わっても、それによる測定誤差を生じない
。また、小型積分球1により、光ファイバハンドル6へ
の入射光量が大幅に減少し、分光測光器の感度がかなり
低下するが、小型積分球1の受光角が広い(入射立体角
は最大的2π)ので、被測定光源10を開口部2に十分
近づけることにより入射光量をかなり大きくできる。こ
のとき、開口部2の面上の放射照度の分布が不均一とな
っても、小型積分球1の積分作用によりほとんど影響を
受けない。
ァイバを線状に並べである。この端面からの出射角(中
心軸に対する)は、光フアイバ内の伝搬の性質により入
射角と等しくなるため、出射光の広がり角θfは、 θ、=201max 、 、、、 (
4)で表わされる。入射スリット8から凹面回折格子9
への広がり角をθmとすると、開口部3の直径りと、開
口部3と光ファイバハンドル6の端面の間の距離りを、 D/L 〜2 jan(θm/2) 、、、
、 (5)なる関係になるように選べば、(2)、 (
4)、 (5)式から、 θf−θm ・・・・(
6)となり、入射スリット8を通って広がる光ファイバ
ハンドル6からの出射光を凹面回折格子9のほぼ全面に
入射させることができる。このときの凹面回折格子9の
面上の放射照度の分布は、小型積分球1の働きにより、
被測定光源10から開口部2への入射角の影響をほとん
ど受けずに常に一定となるため、被測定光源10の大き
さや位置が変わっても、それによる測定誤差を生じない
。また、小型積分球1により、光ファイバハンドル6へ
の入射光量が大幅に減少し、分光測光器の感度がかなり
低下するが、小型積分球1の受光角が広い(入射立体角
は最大的2π)ので、被測定光源10を開口部2に十分
近づけることにより入射光量をかなり大きくできる。こ
のとき、開口部2の面上の放射照度の分布が不均一とな
っても、小型積分球1の積分作用によりほとんど影響を
受けない。
また、上記の構成により、モノクロメータ7内では、凹
面回折格子9のほぼ全面を利用するので、モノクロメー
タ7を最も明るい条件で使用できる。
面回折格子9のほぼ全面を利用するので、モノクロメー
タ7を最も明るい条件で使用できる。
また、凹面回折格子9の外側には入射スリット6からの
光がほとんど漏れないため、モノクロメータ7内の迷光
も同時に低減できる。
光がほとんど漏れないため、モノクロメータ7内の迷光
も同時に低減できる。
発明の効果
以上のように、本発明の分光測光器は、2つの開口部と
1枚の遮光板をもつ小型積分球とモノクロメータと光フ
ァイバハンドルとを組み合わせ、さらに、モノクロメー
タ内の光学系の条件にあわせて光ファイバハンドルを小
型積分球に結合することにより、分光測光器としての感
度をあまり低下させずに、また、モノクロメータ内の迷
光も低減しながら、被測定光源の形状や大きさ、入射角
度の違いなどによる誤差を除去し、どのような光源に対
しても、入射光学系との位置設定が粗雑であっても、高
精度の分光測光、測色が可能となって、その実用的効果
はきわめて大きい。
1枚の遮光板をもつ小型積分球とモノクロメータと光フ
ァイバハンドルとを組み合わせ、さらに、モノクロメー
タ内の光学系の条件にあわせて光ファイバハンドルを小
型積分球に結合することにより、分光測光器としての感
度をあまり低下させずに、また、モノクロメータ内の迷
光も低減しながら、被測定光源の形状や大きさ、入射角
度の違いなどによる誤差を除去し、どのような光源に対
しても、入射光学系との位置設定が粗雑であっても、高
精度の分光測光、測色が可能となって、その実用的効果
はきわめて大きい。
第1図は、本発明の一実施例における分光測光器の構成
図、第2図は、従来例における光ファイバハンドルを用
いた分光測光器の構成図である。 109.小型積分球、2および301.開口部、40.
。
図、第2図は、従来例における光ファイバハンドルを用
いた分光測光器の構成図である。 109.小型積分球、2および301.開口部、40.
。
Claims (1)
- 球中心からの方向が約90°相異なる開口部Aおよび開
口部Bと、開口部Aから開口部Bと反対の方向に90°
離れた球内の点と開口部Aとの間に設けた遮光板とを有
する小型積分球と、入射スリットから波長分散素子まで
の開き角がθ_mであるモノクロメータと、前記モノク
ロメータの入射スリットに一端を接続し、直径がd、開
口数N.A.がN.A.〜sin(θ_m/2)または
N.A.>sin(θ_m/2)なる光ファイバハンド
ルと、前記光ファイバハンドルの他方の端を、前記小型
積分球の開口部BからL>>dなる距離Lを置いて固定
する遮光フードとから構成され、開口部Bの直径DをD
〜2Ltan(θ_m/2)なる大きさとしたことを特
徴とする分光測光器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30221087A JPH01143921A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 分光測光器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP30221087A JPH01143921A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 分光測光器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01143921A true JPH01143921A (ja) | 1989-06-06 |
Family
ID=17906279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP30221087A Pending JPH01143921A (ja) | 1987-11-30 | 1987-11-30 | 分光測光器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01143921A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203077A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Otsuka Denshi Co Ltd | 光学測定装置、光学測定システムおよびファイバ結合器 |
JP4932045B1 (ja) * | 2011-06-20 | 2012-05-16 | 西進商事株式会社 | 光源検査装置 |
JP2018009885A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社島津製作所 | 分光器 |
-
1987
- 1987-11-30 JP JP30221087A patent/JPH01143921A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011203077A (ja) * | 2010-03-25 | 2011-10-13 | Otsuka Denshi Co Ltd | 光学測定装置、光学測定システムおよびファイバ結合器 |
JP4932045B1 (ja) * | 2011-06-20 | 2012-05-16 | 西進商事株式会社 | 光源検査装置 |
JP2018009885A (ja) * | 2016-07-14 | 2018-01-18 | 株式会社島津製作所 | 分光器 |
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