JPH0261528A - 分光装置 - 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］ 本発明は分散型分光素子を用いた分光装置に係わり、特
に波長測定精度を向上させた分光装置に関する。

［従来の技術］ 回折格子（グレーティング）等の分散型分光素子を用い
た分光装置は例えば第５図に示すように構成されている
。すなわち、外部から入力された被測定光ａは光切換器
１を介してコリメータ鏡２に導かれ、このコリメータ鏡
２にて平行光線となり回折格子３へ入射される。回折格
子３で分光された被測定光ａは凹面鏡からなるカメラ鏡
４でスリット５上に集光され、このスリット５の裏面に
配設された受光器６に入射される。受光器６は入射され
た光の強度に対応した光強度信号を出力する。また、モ
ータ等からなる駆動機構７にて回折格子３を回動させる
ことによって、回折格子３に対する被測定光ａの入射角
度αを変化させる。

このような分光装置において、駆動機構７にて回折格子
３の回動角θを変化させると、前述したように入射角α
が順次変化する。入射角αが変化すると、同一方向へ回
折される光の波長λが連続的に変化する。その結果、駆
動機構７でもって回折格子３を回動すれば、スリット５
を通過する光の波長λが連続的に変化する。よって、第
６図に示すように、回折格子３の各回動角θは受光器６
に入射される光の波長λに対応する。回折格子３の回動
角θに対する受光器６から出力される光強度信号の各信
号レベルの関係をグラフ化すると、第７図に示すように
、被測定光ａの各波長λに対する光レベルで示される分
光特性が得られる。

このような分光装置においては、第７図の分光特性上に
おける横軸波長λの絶対値を得るために、光切換器１を
基準光す側へ切換えて、既知の単一の基準波長λ０を有
する基準光すを被測定光ａと同一手順で測定する。する
と、第７図に示すように、分光特性の横軸上における基
準波長λ０が定まる。そして、この基準波長λ０にて横
軸の各測定波長λを補正する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述したように基準光を用いて各測定波
長を補正するようにした分光装置においてもまだ次のよ
うな課題があった。すなわち、基準光すは一般に１本又
は数本のスペクトラムしか有していないので、第７図の
分光特性上においては、ただ１点又は数点しか絶対圧し
い波長λは存在せず、その他の各波長λは回動角θが直
線的に変化すると推定して求めている。

一方、実際の分光装置においては、第７図の横軸の各波
長λは駆動装置７のモータに対する入力信号又は、モー
タにおける実際の回転角度信号で代用している。しかし
、駆動機構７は前述したモータの他に、歯車又はベルト
等の機械的連結部材を使用してしているので、例えばバ
ックラッシュ等にてモータの回転角度が回折格子３の回
動角θに正確に伝達されない懸念がある。また、モータ
自体も入力信号で指示されたように正確に回転するとは
限らない。

よって、回折格子３の回動角θが正確に求まらないので
、第７図の分光特性における横軸の波長λは基準波長λ
。以外の位置においては正確な波長を示しているとは限
らない。

なお、このような問題を解消するためには回折格子３の
回動角度θを実測すればよいが、別途専用の角度測定装
置を付加すれば装置が大型化するのみならず、製造費が
大幅に上昇する。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、
基準波長を設定するための基準光を利用して分散型分光
素子の回動角を広い測定波長領域に亘って補正すること
によって、広波長域に亘って高確度の波長補正ができ、
簡単な構成でもって全体の測定制度を大幅に向上できる
分光装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解消するために本発明は、入射光を分光させ
る分散型分光素子と、この分散型分光素子を回動させる
駆動機構と、人力された被測定光および基準波長を有し
た基準光を分散型分光素子へ入射させるコリメータ鏡と
、分散型分光素子にて分光された光を集光するカメラ鏡
と、このカメラ鏡にて集光された被測定光および基準光
の光強度をスリットを介して検出する受光器とを有する
分光装置において、 分散型分光素子から出力された光の前記スリットまでの
光路に介挿され、基準光のみを通過させる第２のスリッ
トと、この第２のスリットの後方に離間して配設され、
この第２のスリットを通過した光を受光するイメージセ
ンサ（以下フォトダイオードアレーと記す）と、分散型
分光素子の回動動作に応動して変化するフォトダイオー
ドアレー上の受光位置の移動量から分散型分光素子の回
動角を算出して測定波長を補正する波長補正手段とを備
えたものである。

［作用］ このような構成の分光装置であれば、分散型分光素子か
ら出力された基準光は第２のスリットを介してフォトダ
イオードアレー上に照射される。

この基準光は基準波長の波長成分しか有しないので、分
散型分光素子が回動すると、その基準波長に相当する最
大光強度の出力方向も移動する。したがって、第２のス
リットを介してフォトダイオードアレー上に照射された
基準光の最大光強度位置、すなわちフォトダイオードア
レー上における受光位置が移動する。この移動量は分散
型分光素子の回動角に対応するので、この移動量から分
散型分光素子の回動角が求まる。

一方、分散型分光素子の回動角とスリットに入射される
光の波長との関係は、コリメータ鏡１分散型分光素子、
カメラ鏡およびスリットの相対位置関係で一義的に定ま
るので、回動角が正確に求まれば、測定波長が正確に求
まる。すなわち、全測定領域に亘って波長を補正するこ
とが可能となる。

［実施例］ 以下本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図は実施例の分光装置の概略構成をを示す平面図で
あり、第２図は斜視図である。なお、第５図と同一部分
には同一符号が付しである。外部から入力された被測定
光ａは例えばチョッパー８ａを用いた光切換器８を介し
てコリメータ鏡２に導かれ、このコリメータ鏡２にて平
行光線となり回折格子３へ入射される。回折格子３で分
光された被Δ−１定光ａは凹面鏡からなるカメラ鏡４で
回折格子３に刻設された溝と同一方向に穿設されたスリ
ット５上に集光され、このスリット５の裏面に配設され
た受光器６に入射される。受光器６は入射された光の強
度に対応した光強度信号を出力する。また、回折格子３
に対する被測定光ａの入射角度αは倒置、ばモ・−夕等
、からなる駆動機構７にて回折格子３を回動させること
によって変化する。

また、凹面鏡からなるカメラ鏡４より高い位置に位置し
た回折格子３に刻設された溝と同一方向に穿設されたス
リット９ａを有した第２のスリット９が配設されており
、この第２のスリット９の後方に線状のフォトダイオー
ドアレー１０が前記回折格子３の溝に直交する方向に配
設されている。

前記光結合器８は入力された被測定光ａと基準光すとを
切換えコリメータ鏡２へ導くが、第３図（ａ）に示すよ
うに、コリメータ鏡２上における白抜丸で示す被測定光
ａのスポットａ２と斜線丸で示す基準光すのスポットｂ
２とが上下に多少ずれるように、被測定光ａと基準光す
の照射方向を調整している。なお、被測定光ａと基準光
すの入したがって、同図（ｂ）に示すように、回折格子
３上においても、被測定光ａのスポットａ３と基準光す
のスポットｂ３とは上下に多少ずれている。

回折格子３にて回折された光は第３図（ｃ）に示すよう
に、基準光すがすべてカメラ鏡４に入射し基準光すは第
２のスリット９とカメラ鏡４の両方に入射するような構
成とする。さらに、基準光すが第２のスリット９を通過
して、後方に所定距離だけ離れた位置に配設されている
フォトダイオードアレー１０へ入射される。

カメラ鏡４で集光された被測定光ａの全部又は基準光す
の一部はスリット５を介して受光器６へ入射される。

このように構成された分光装置によれば、基準光すのみ
を入力した状態で駆動機構７を起動して回折格子３を回
動させることによって、例えば第７図と同様に、横軸に
駆動機構７への入力信号を取り、縦軸に受光器６の光強
度信号レベルを取ると、前記基準波長に対応するピーク
波形が生じるが、そのピーク波形位置を基準波長λ。と
する。

また、受光器６が基準光すの基準波長λ。を受光してい
る時点においては、回折格子３で分光された基準光すは
、第４図（ａ）に示すように、前記第２のスリット９に
ほぼ直角に入射され、その時点におけるフォトダイオー
ドアレー１０上の受光位置Ｘ。を求める。次に披４Ｉ１
１定光ａの各波長λにおける各光レベルを検出するため
に駆動機構７で回折格子３を回動させる。回折格子３を
回動させると、第４図（ｂ）に示すように基準光すの第
２のスリット９に対する前記スポットｂ７、内における
照射角度が変化するので、フォトダイオードアレー１０
上における基準光すの受光位置が位置ｘＯから位置Ｘ、
へ移動する。この移動ｆｆ１Ｘ（ＸＩ　Ｘｏ　）は回折
格子３の前記基準角度θ。

からの回動角θに対応することになる。したがって、フ
ォトダイオードアレー１０上における受光位置の移動Ｑ
Ｘから回折格子３の基準角度θ。からの回動角θが常時
正確に把握できる。

前述したように、回折格子３の回動角θとスリット５を
介して受光器６に受光される光の波長λとの関係は各光
学系部材２，３，４．５の相対位置関係で一儀的に定ま
るので、前記移動ｍＸからその時点における正確な波長
λが求まる。

したがって、移動ｆｆ１Ｘを測定しながら、彼Ｍ１定光
ａの分光測定を実施すれば、６正しい波長λにおける光
レベルが得られる。

このように、回動動作中における回折格子３の回動角θ
を常時把握し、その結果でもって実際の各測定波長λを
補正しているので、回折格子３を駆動する駆動機構７の
機械的誤差に起因して測定された分光特性に含まれる波
長誤差を最少限に抑制できる。よって、従来の分光装置
に比較してその測定制度を大幅に向上できる。

また、第２のスリット９およびフォトダイオードアレー
１０を組込むことによって、分光装置全体が大幅に大型
化することはない。

なお、本発明は上述した実施例に限定れるものではない
。実施例においては、第２のスリットをカメラｍ４の上
方位置に配設したが、例えばカメラ鏡４とスリット５と
の中間位置に配設してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、スリットを介して
フォトダイオードアレー等のイメージセンサで受光され
た基準光の受光位置の移動量を利用して分散型分光素子
の回動角を全ての測定波長に亘って測定している。よっ
て、基準光の基準波長のみでなく、広波長域に亘って高
確度の波長補正ができる。その結果、簡単な構成でもっ
て分光装置全体のａ１定制度を大幅に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる分光装置の概略構成
を示す平面図、第２図は同実施例装置の概略構成を示す
斜視図、第３図は同実施例装置における被測定光および
基準光のスポット図、第４図は同実施例におけるフォト
ダイオードアレー上における基準光の受光位置を示す図
、第５図は従来の分光装置を示す平面図、第６図は回折
格子における回動角と波長との関係を示す図、第７図は
一般的な分光特性図である。 ２・・・コリメータ鏡、３・・・回折格子、４・・・カ
メラ鏡、５・・・スリット、６・・・受光器、７・・・
駆動機構、８・・・光切換器、９・・・第２のスリット
、１０・・・フォトダイオードアレー（イメージセンサ
）。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３図 第 図 第 図 第 図 テ皮長λ 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入射光を分光させる分散型分光素子（３）と、この分散
   型分光素子を回動させる駆動機構（７）と、入力された
   被測定光および基準波長を有した基準光を前記分散型分
   光素子へ入射させるコリメータ鏡（２）と、前記分散型
   分光素子にて分光された光を集光するカメラ鏡（４）と
   、このカメラ鏡にて集光された被測定光および基準光の
   光強度をスリットを介して検出する受光器（６）とを有
   する分光装置において、 前記分散型分光素子から出力された光の前記スリットま
   での光路に介挿され、前記基準光のみを通過させる第２
   のスリット（９）と、この第２のスリットの後方に離間
   して配設され、この第２のスリットを通過した光を受光
   するイメージセンサ（１０）と、前記分散型分光素子の
   回動動作に応動して変化する前記イメージセンサ上の受
   光位置の移動量から前記分散型分光素子の回動角を算出
   して測定波長を補正する波長補正手段とを備えたことを
   特徴とする分光装置。