JPH04254732A - 分光測定装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光軸のずれを補正する
ことができる分光測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、種々の光学素子の光学特性を調べ
る際、分光光度計を用いて、光学素子の反射率や透過率
等の分光特性を測定することが頻繁に行なわれている。

【０００３】そして、分光光度計にて分光測定の際、主
として入射角の設定や被測定物の固定等のために、種々
の治具が使用されている。この場合、分光光度計は、光
検出器の前方に設けた治具に被測定物（サンプル）であ
る光学素子を設置し、治具に光を照射し、被測定物から
の光を光検出器にて検出し、この光検出器の検出出力に
もとづいて被測定物の分光特性を測定するものである。

【０００４】たとえば、図５（Ａ）は、被測定物（サン
プル）１を設置した治具２に入射角０゜で光線３を入射
させ、その透過光を光検出器４にて検出する場合であり
、図５（Ｂ）は、被測定物（サンプル）１を設置した治
具２にミラー５を介して光線３を入射角４５゜で入射さ
せ、その透過光を更にミラー６、７を介して反射させ、
その反射光を光検出器４にて検出する場合である。

【０００５】また、図５（Ｃ）は、被測定物（サンプル
）１を設置した治具２にミラー８を介して光線３を入射
角５゜で入射させ、その反射光をミラー９を介して光検
出器４にて検出する場合であり、図５（Ｄ）は、被測定
物（サンプル）１を設置した治具２にミラー１０を介し
て光線３を入射角４５゜で入射させ、その反射光をミラ
ー１１、１２を介して反射させ、その反射光を光検出器
４にて検出する場合である。

【０００６】なお、図５（Ａ）〜（Ｄ）において、被測
定物１を、治具２の上面又は側面に載置するか貼るか押
さえつける等することにより、被測定物１は治具２に設
置される。

【０００７】最近、光を利用したより高度なオプトエレ
クトロニクス製品等の急速な発展に伴ない、より緻密で
、より精度の高い光学特性を持つ多種多用な光学素子が
求められている。これに伴ない、光学素子の光学特性、
特に分光特性を調べるのに、より正確でより信頼できる
測定装置が必要になってきた。このため分光測定装置と
しての分光光度計では、正確な測定を行なうために治具
に被測定物（サンプル）を正確に設置する必要があった
。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分光測
定装置において、次のような問題があった。

【０００９】実際には、ゴミや汚れのために、被測定物
である光学素子が治具に正常に設置されなかったり、ま
たは被測定物の光軸と測定装置の光軸を一致させなかっ
たりすると、測定値の誤差が起り易い。このため、被測
定物の治具への正確な設置が必要であるが、その正確な
設置は測定者にとって大変手間がかかり、神経を使うも
のであった。

【００１０】例えば、図６（Ａ）に示すような曲率をも
った被測定物３１の凹面２２の反射を測定する場合は、
その凹面２２上における光線２３の入射位置のずれによ
って大きく反射光線２４の方向が変わるので、被測定物
の光軸と測定装置の光軸を一致させるように、被測定物
を正しく治具に設置することが難しい。このことは、被
測定物の凸面の反射を測定する場合でも、レンズの透過
測定の場合でも同様のことがいえる。なお、図６（Ａ）
の面２５はスリ面となっている。

【００１１】また、図６（Ｂ）に示すような直角プリズ
ム３１、３２を貼り合せた貼り合わせプリズムであって
、一方の直角プリズム３１の斜面に所望のコーティング
３３がされているものの特性を光線３４を当て測定しよ
うとする場合、一般に図７に示す如く光線の被測定光学
素子面への入射角が０．８３゜のずれに対して反射率が
２％の誤差を生ずることからも判るように被測定物を治
具に正確に設置することが大変重要であり、測定者が神
経を使っていることが判る。

【００１２】なお、図７は、貼り合わせプリズムのコー
ティング面（被測定光学素子面）への入射角が４５．０
゜、４４．１７゜、４５．８３゜の場合の入射光の波長
λ（ｎｍ）と反射率Ｒ（％）との関係を示す図である。 同図において、点線３５は、コーティング面への入射角
が４５．０゜の場合であり、実線３６はコーティング面
への入射角が４４．１７゜の場合であり、鎖線３７はコ
ーティング面への入射角が４５．８３゜の場合である。 この図から、コーティング面への入射角が４５．０゜よ
り０．８３゜ずれると、特性は波長軸では１０（ｎｍ）
程ずれ、また反射率に２％の誤差が生ずることが判る。

【００１３】本発明は、上述した従来の問題点に鑑み、
治具に取付けた被測定物の光軸を測定装置の光軸に一致
させるべく被測定物の光軸のずれを自動修正するように
した分光測定装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の分光測定装置は
、被測定物を取付けるための治具と、被測定物を取付け
た治具に光を照射した場合に、被測定物からの光を検出
する光検出器とを有し、光検出器の出力にもとづいて分
光特性を測定する分光測定装置において、光検出器の前
方に設置される、光軸のずれを検出し、検出信号を出力
する着脱自在の位置検出センサと、位置検出センサから
の検出信号にもとづいて、治具に取付けた被測定物の光
軸を本測定装置の光軸に一致させるべく治具の位置を制
御する駆動装置とを備えたことを特徴とする。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を用いて説
明する。図１（Ａ）は、本発明による分光測定装置の一
実施例を示す簡略要部説明図である。

【００１６】図１（Ａ）は、ミラー４１を介して入射角
４５゜で光線４２を測定の基準となるリファレンス４３
を取付けた治具４４に入射させ、その透過光をミラー４
５、４６を介して光検出器４７で検出し、リファレンス
４３の透過測定を行なうものである。この場合、透過測
定を行なう際、予め、図示の如く、光検出器４７の前部
にセンサ４８を設置し、被測定物であるリファレンス４
３の光軸のずれをセンサ４８にて検出し、この検出信号
（電圧又は電流信号）を駆動装置４９に供給し、駆動装
置４９は、この検出信号にもとづいて被測定物の光軸と
測定装置の光軸が一致するようにサーボモータにて治具
４４の向きを動かして治具４４の位置決めを行なって被
測定物の光軸のずれを自動修正する。これにより、ミラ
ー４６からの光線が常に光検出器４７の同一の場所に入
射することになる。ここで、光検出器４７として、積分
球やフォトマルチプライヤーなどが用いられる。

【００１７】なお、センサ４８を光検出器４７の前部に
設置したのは、センサ４８の位置はなるべく光軸を狂わ
せる光学素子から離れた、具体的には、光検出器４７に
近い位置に設置した方が、光軸のずれを検知しやすいか
らである。

【００１８】図１（Ｂ）は、本発明による分光測定装置
の他の実施例を示す簡略要部説明図である。

【００１９】図１（Ｂ）は、ミラー５１を介して入射角
４５゜で光線５２をリファレンス５３を取付けた治具５
４に入射させ、リファレンス５３からの反射光をミラー
５５を介して光検出器５６で検出し、リファレンス５３
の反射測定を行なうものである。この場合、反射測定を
行なう際、予め、図示の如く、光検出器５６の前部にセ
ンサ５７を設置し、被測定物であるリファレンス５３の
光軸のずれをセンサ５７にて検出し、この検出信号（電
圧又は電流信号）を駆動装置５８に供給し、駆動装置５
８は、この検出信号にもとづいて被測定物の光軸と測定
装置の光軸が一致するようにサーボモータにて治具５４
を動かして、治具５４の位置決めを行なって、被測定物
の光軸のずれを自動修正する。これによりミラー５５か
らの光線が常に光検出器５６の同一の場所に入射するこ
とになる。ここで、光検出器５６として、積分球やフォ
トマルチプライヤーなどが用いられる。

【００２０】なお、センサ５７を光検出器５６の前部に
設置したのは、前述した図１（Ａ）の場合と同様の理由
による。

【００２１】ここで、図１（Ａ）、（Ｂ）のセンサ４８
、５７として、着脱可能にしたラインセンサ等の位置検
出センサ、即ちＸ、Ｙ方向を検知できる配列、たとえば
十字型や円形状やマトリックス状のラインセンサ、ある
いは、ＰＳＤ（ｐｏｓｉｔｉｏｎ　ｓｅｎｓｉｎｇ　ｄ
ｅｖｉｃｅ）　、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅ
ｄ　ｄｅｖｉｃｅ）　等の位置検出センサを用いる。

【００２２】図２は、センサ４８、５７に用いる位置検
出センサの一例としてのラインセンサを示す図である。 図２において、ラインセンサは、図示省略してあるが、
Ｘ、Ｙの方向に受光センサ６１が２次元的に亘って設け
られている。

【００２３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ図２のラ
インセンサに当った光線のスポット重心が図示のスポッ
ト（ａ）、（ｂ）であるときのラインセンサの検知する
光線の強度分布図である。

【００２４】図４は、図１（Ｂ）の動作状態を示す簡略
説明図である。図４、図１（Ｂ）の治具５４は、駆動装
置のサーボモータにより光軸を原点に持つＸ、Ｙ軸を中
心軸として回転するようになっている。なお、図１（Ａ
）の治具４４も同様に駆動装置４９のサーボモータによ
り光軸を原点に持つＸ、Ｙ軸を中心として回転するよう
になっている。

【００２５】ここで、図２、図３（Ａ）、（Ｂ）、図４
において、スポット重心（ｂ）が光線の正常入射位置で
あり、スポット重心（ａ）は光軸のずれた入射位置とす
る。

【００２６】次に、図１（Ｂ）の動作について図２、図
３（Ａ）、（Ｂ）、図４を用いて説明する。

【００２７】まず、被測定物であるリファレンス５３を
治具５４に設置した（取付けた）時に、図２に示すよう
なラインセンサを光検出器５６の前部に設置する。この
とき、光線は図１（Ｂ）、図４に実線で示すようにセン
サ５７（図２のラインセンサを用いる。）に当たる。従
って、光線のスポット重心は、スポット（ａ）であって
、センサ５７が図３（Ａ）で示されるような光の強度を
検知し、それを電圧又は電流の信号（検出信号）に変換
し、駆動装置５８のサーボモータにフィードバックさせ
、図４におけるＸ、Ｙ軸を中心軸として矢印の方向に治
具５４を駆動させ、被測定物の光軸と測定装置の光軸と
が一致するように光軸のずれを修正する。

【００２８】この場合、センサ５７の検知する光線の強
度分布が光検出器５６への正常入射状態である図３（Ｂ
）のスポット（ｂ）になるまで、光軸のずれの自動修正
が繰り返される。

【００２９】そして、センサ５７の検知する光線の強度
分布が、図３（Ｂ）のスポット（ｂ）となった時点で、
治具５４の位置決め、つまり被測定物の位置決めが終了
し、センサ５７を光検出器５６の前部より取外す。

【００３０】この後は、従来通り、治具５４に取付けた
被測定物に対する分光特性の測定を行なう。被測定物の
光軸と測定装置の光軸を一致させてあるので、きわめて
精度の高い分光測定を行なうことができる。

【００３１】なお、図１（Ａ）の動作についても、図１
（Ｂ）による実施例と同様であるので、説明を省略する
。

【００３２】本発明は本実施例に限定されることなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の応用および変
形が考えられる。たとえば、本実施例において、治具４
４、５４は、リファレンスとサンプルとを交換して設置
する治具であり、しかも被測定物の光軸のずれをなくす
べく移動できる治具であるので、治具４４、５４の形状
については、リファレンスとサンプルが変換できる形状
であればよい。リファレンスやサンプルの治具４４、５
４への設置位置がずれても、治具４４、５４を駆動させ
ることにより、前述した光軸のずれをなくすよう治具４
４、５４の位置を調節することで、被測定物の光軸のず
れを調整できるからである。また、本発明では、治具４
４（５４）と駆動装置４９（５８）を一体化して構成し
てもよい。

【００３３】本発明は、種々の分光光度計などの分光測
定装置に適用することができる。

【００３４】

【発明の効果】上述したように本発明を用いれば、治具
に取付けた被測定物の光軸を測定装置の光軸に一致させ
るべく位置検出センサの出力にもとづいて駆動装置によ
り治具の位置を制御することにより、被測定物の光軸の
ずれを自動修正することができる。また本発明によれば
、簡単な構成で被測定物の光軸のずれを修正できるので
、コスト安である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の各実施例を示す簡略説明図

【図２】図
１のセンサに用いられるラインセンサの一例を示す簡略
図

【図３】図２におけるスポット重心がスポット（ａ），
（ｂ）であるときのラインセンサの検知する光線の強度
分布図

【図４】図１（Ａ），（Ｂ）の動作状態を示す簡略説明
図

【図５】従来例を示す簡略説明図

【図６】従来の問題点を説明するための説明図

【図７】
貼り合わせプリズムの光学特性を示す図

【符号の説明】

４３　　リファレンス ４４　　治具 ４７　　光検出器 ４８　　センサ ４９　　駆動装置 ５３　　リファレンス ５４　　治具 ５６　　光検出器 ５７　　センサ ５８　　駆動装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　被測定物を取付けるための治具と、被
   測定物を取付けた前記治具に光を照射した場合に、前記
   被測定物からの光を検出する光検出器とを有し、前記光
   検出器の出力にもとづいて分光特性を測定する分光測定
   装置において、前記光検出器の前方に設置される、光軸
   のずれを検出し、検出信号を出力する着脱自在の位置検
   出センサと、前記位置検出センサからの検出信号にもと
   づいて、前記治具に取付けた被測定物の光軸を本測定装
   置の光軸に一致させるべく前記治具の位置を制御する駆
   動装置とを備えたことを特徴とする分光測定装置。