JPH02275326A - スペクトロメータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスペクトロメータに関する。

［従来の技術］ 従来、複数の検出光のスペクトルを測定し、測定したス
ペクトルを比較するために、回折格子を備えたモノクロ
メータと一次元光検出器アレイとを組み合わせたスペク
トロメータが用いられている。第８図は従来のスペクト
ロメータを示す概略構成図である。検出光り、１はスリ
ット板６１を通過してモノクロメータに入射する。スリ
ットの通過光Ｌ！ｔは凹面鏡６２に入射し、反射して平
行光Ｌｔ３になる。平行光Ｌｆ３は反射型の回折格子６
３に入射し、波長に応じた角度で回折される。回折格子
６３による回折光Ｌｆｉ４は凹面鏡６４で反射され、収
束光Ｌ’ｓになる。収束光Ｌ！、はホトダイオードアレ
イ、ＣＯＤなどの一次元光検出器アレイロ５上に収束さ
れ、スペクトルが検出される。第９図は上記スリット［
６１の概略平面図である。スリット板６１のスリット６
６は上記回折格子６３の格子線と平行な方向を長手方向
とする長方形である。

上記従来のスペクトロメータを用いて複数の検出光のス
ペクトルを測定し、得られたスペクトルを比較する場合
は、下記の（１）または（２）の方法により行う。

（１）　　カルバノミラー　ポリゴンミラーなどの光偏
向器を用いて、複数の検出光を１台のスペクトロメータ
に順次入射する。

（２）検出光の数と同じ台数のスペクトロメータを用い
る。

［発明が解決しようとする課題］ 複数の検出光のスペクトルを（１）または（２）の方法
によって測定する場合には、光偏向器または２台以上の
スペクトロメータが必要であり、装置の構成が？Ｊ［雑
になり、大型化する問題点が存在していた。

本発明の目的は、複数の検出光のスペクトルを同時に測
定することのできる、小型で構造の簡単なスペクトロメ
ータを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、上記の目的は、長手方向に一列に配列
してなり、複数の検出光がそれぞれ入射する複数のスリ
ットと、スリットの通過光が入射する回折格子と、回折
格子による回折光を収束する手段と、回折格子の格子線
と平行方向および垂直方向に複数の受光素子をマトリッ
クス状に配列してなり、収束された光の収束面上に配置
された二次元光検出器アレイとを備えていることを特徴
とするスペクトロメータを提供することによって達成さ
れる。

本発明のスペクトロメータは、複数の受光素子が出力す
る出力信号を入力し、出力信号の強度を比較する手段を
備えていてもよい。

本発明のスペクトロメータにより検出される光が光源が
出射する光と光源が出射する光を測定物で反射した光ま
たは測定物を透過した光である場合には、反射率スペク
トルまたは透過率スペクトルを正確に求めることができ
る。また、回折光を収束する手段は凹面鏡であることが
好ましく、二次元光検出器アレイはカラー二次元光検出
器アレイであることが望ましい。

上記スリットが、入射した検出光をスリットの長手方向
においてそのまま通過させる性質を有しているのであれ
ば、上記スリットは長方形、長円形、長方形で角が丸み
を持つ略長方形、長辺が互いに平行な円弧である湾曲し
た略長方形など任意の形状を有することができる。

本発明に用いられる回折格子は、透過型または反射型の
ものである。回折格子のピッチは０．４〜５μ鴎である
ことが好ましく、回折格子の凹部と凸部との段差は０．
０５〜２μｍであることが好ましい。ブレーズ状の断面
形状を有する回折格子は、回折光の回折効率が高い点で
、特に好ましい。

［実施例］ 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１ 第１図は本発明のスペクトロメータの一例の概略構成図
である。光源１が出射する第！の検出光上記光源が出射
する光り、を測定物４で反射した光である第２の検出光
Ｌ３は光ファイバ５を通って入行光し、は反射型の回折
格子７に入射し、波長に嶋じた角度で回折される。回折
格子７による回折光Ｌ６は凹面鏡８で反射され、収束光
り、になる。収束光り、は回折格子７の格子線と平行な
方向およびその方向と垂直な方向に複数の受光素子をマ
トリックス状に配列してなり、収束面上に配置された二
次元光検出器アレイ９上に収束する。

第２図は上記スリット板３の概略平面図である。

スリット板３には回折格子７の格子線と平行な方向を長
辺とする長方形のスリット２２および２３があり、検出
光り、はスリット２２に入射し、検出光り、はスリット
２３に入射する。

第３図は上記二次元光検出器アレイ９の概略斜視図であ
る。二次元光検出器アレイは回折格子の格子線と垂直な
方向に受光素子２４ａ、　２４ｂ・・・または２５ａ、
　２５ｂ・・・をそれぞれ配列してなる２つのラインＣ
ＣＤ　２４および２５からなり、スリット２２を通過し
た検出光し、の光がラインＣＣＤ　２４上に収束し、ス
リット２３を通過した検出光り、の光がラインＣ０Ｄ２
５上に収束するように配置されている。回折格子の格子
線と垂直な方向が光の波長の長さに対応するので、ライ
ンＣＯＤ　２４　（２５）によって検出光り、（Ｌ３）
のスペクトルを検出することができる。

ここで、スリット２２　（２３）の像がラインＣＣＤ　
２４（２５）上に結像するにあたり、像が歪んでスペク
トルに誤差が生じないように凹面鏡６、凹面鏡８および
回折格子７の収差を補正する。

上記の二次元光検出器アレイ９のラインＣＣＤ２４　（
２５）がそれぞれ出力する出力信号１０　（１１）を第
１図に示す信号処理回路１２に入力する。信号処理回路
１２は出力信号１０　（１１）をビデオ信号１３に変換
してモニター１４に出力する。また信号処理回路１２は
出力信号１０　ｃ　１１）を増幅し、増幅信号１５（１
Ｂ）に変換してＡＤ変換器１７に出力する。ＡＤ変換器
は増幅信号１５　（１６）をデイノタル変換し、ディジ
タル信号ｉｇ　ｃ　１９）を計算機２０に入力する。

計算機２０において上記ディジタル信号１８と１９との
差を求める１Ｎ算を行えば、光源ｌの出射光Ｌ１のスペ
クトルと該出射光を測定物４で反射した光り。

のスペクトルとの差スペクトルを求めることができる。

また、検出光を入射させない場合と、光源の出射光を標
準白色板で反射した光Ｌ３を入射させた場合とにおける
、ディジタル信号１９の信号値をそれぞれ計算機２０に
記憶させておき、光源の出射光り、のスペクトルの時間
による変化に応じて反射光り、のスペクトルの補正を行
いながら、上記反射光り、のスペクトルと上記信号値と
を比較する演算を行えば反射率スペクトルを求めること
ができる。

計算機２０は上記演算結果を示す演算信号２１をモニタ
ー１４に出力する。モニター１４は演算結果を表示する
。

上記のスペクトロメータはＡＤ変換器１７を備えており
、上記の計算機で行う演算をディジタル信号を用いて行
っているが、ＡＤ変換器を備えず、計算機で行う演算を
アナログ信号を用いて行ってもよい。また、光源を出射
した光が測定物を透過した光を検出光として用いる場合
、上記のスペクトロメータにより透過率スペクトルを求
めることができる。透過率スペクトルを求める場合には
、検出光を入射させないときと、光源の出射光を測定物
を通過させずに入射させたときとにおける、ディジタル
信号１９の信号値をそれぞれ計算機２ｏに記憶させてお
けばよい。

実施例２ 第４図は本発明のスペクトロメータの他の一例の概略構
成図である。このスペクトロメータは、実施例１におけ
るスペクトロメータと検出光の数、スリットの形状およ
び二次元光検出器アレイの形状において異なっている。

第４図におけるスリットの概略平面図を第５図に示す。

第４図において、４つの異なるカラーサンプル３１ない
し３４による検出光り、ないしＬ１２は、それぞれ光フ
ァイバ３５ないし３８を通ってスリット板３９に設けら
れたスリット４５ないし４８にそれぞれ入射する。上記
のスリット４５ないし４８の形状は回折格子７の格子線
と平行な方向に長辺を有する長方形である。第４図にお
けろ二次元光検出器アレイの概略斜視図を第６図に示す
。二次元光検出器アレイは多数の受光素子４９が回折格
子７の格子線と平行な方向および垂直な方向に配列され
ており、例えば、平行方向の素子数が４９２、垂直方向
の素子数が５１２配列してなる二次元ＣＣＤが用いられ
る。二次元ＣＣＤ　４０が出力する出力信号４１を信号
処理回路４２に入力し、ビデオ信号４３に変換する。ビ
デオ信号４３をカラーモニター４４に入力する。カラー
モニターの画面上で横方向が光の波長（４００〜７００
ｎ＠）に対応し、縦方向がスリット板３９のスリット４
５ないし４８の長手方向に対応する。

第４図におけるカラーモニター４４の表示画面を表す平
面図を第７図に示す。斜線で示した５０ａ。

５０ｂ、　５０ｃおよび５０ｄはそれぞれ検出光り１、
Ｌ１２、Ｌ１３およびＬ１４のスペクトルに対応してお
り、色の明暗がある部分である。斜線のない５１ａ、　
５１ｂ１５１ｃ、　５１ｄおよび５１ｅは検出光が入射
しておらず、画面上では暗い部分である。このように、
上記のスペクトロメータによれば、複数の検出光のスペ
クトルを同時に測定し、表示することができる。

［発明の効果コ 本発明によれば、複数の検出光のスペクトルを同時に測
定することのできる、小型で簡単な構造を有するスペク
トロメータが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１に示したスペクトロメータの概略構成
図、第２図は実施例１で用いたスリット板の概略平面図
、第３図は実施例１で用いた二次元光検出器アレイの概
略斜視図、第４図は実施例２に示したスペクトロメータ
の概略構成図、第５図は実施例２で用いたスリット板の
概略平面図、第６図は実施例２で用いた二次元光検出器
アレイの概略斜視図、第７図はカラーモニターの表示画
面を表す平面図、第８図は従来のスペクトロメータの概
略構成図、第９図は従来のスペクトロメータに用いられ
るスリット板の概略平面図である。 ３．３９　　　　　　・・・スリット板、７　　　　　
・・・回折格子、 ２２、　　２３．　　４５〜４８　　・　・　・　　ス
　　　リ　　　ソ　　　ト　、９．４０　　　　　　・
・・二次元光検出器アレイ。 特許出願人　株式会社　り　ラ　し

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、長手方向に一列に配列してなり、複数の検出光がそ
   れぞれ入射する複数のスリットと、スリットの通過光が
   入射する回折格子と、回折格子による回折光を収束する
   手段と、回折格子の格子線と平行方向および垂直方向に
   複数の受光素子をマトリックス状に配列してなり、収束
   された光の収束面上に配置された二次元光検出器アレイ
   とを備えていることを特徴とするスペクトロメータ。 ２、複数の受光素子が出力する出力信号を入力し、出力
   信号の強度を比較する手段を備えることを特徴とする請
   求項１記載のスペクトロメータ。 ３、検出光が、光源が出射する光と光源が出射する光を
   測定物で反射した光または測定物を透過した光である請
   求項１または２記載のスペクトロメータ。 ４、回折光を収束する手段が凹面鏡であることを特徴と
   する請求項１ないし３のいずれか１つの項に記載のスペ
   クトロメータ。 ５、二次元光検出器アレイがカラー二次元光検出器アレ
   イであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか
   １つの項に記載のスペクトロメータ。