JPH05118922A - 分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法 - Google Patents
分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法Info
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- JPH05118922A JPH05118922A JP27585791A JP27585791A JPH05118922A JP H05118922 A JPH05118922 A JP H05118922A JP 27585791 A JP27585791 A JP 27585791A JP 27585791 A JP27585791 A JP 27585791A JP H05118922 A JPH05118922 A JP H05118922A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 回折格子を用いる光分器を高精度、かつ安価
に構成することを可能とする。 【構成】 白色光源２７からの光をファブリーペロー干
渉系（エタロン）２９に入射して既知の離散的な複数の
波長λn （ｎ＝０，１，２，…）よりなる基準光を発生
し、この基準光を分光器１１で分光する。その時の分光
結果λn ′と基準光の対応する波長λn との差から、設
定指令波長λに対する回折格子１６の理論値回転角度α
に対するずれ（誤差）ｇn を求め、ｇn とｇn-1 との間
の角度誤差を補間し、波長λに対する角度誤差ｇを求
め、設定波長λに対する回転角度αをｇだけ補正して回
折格子１６に対する制御指令とする。
に構成することを可能とする。 【構成】 白色光源２７からの光をファブリーペロー干
渉系（エタロン）２９に入射して既知の離散的な複数の
波長λn （ｎ＝０，１，２，…）よりなる基準光を発生
し、この基準光を分光器１１で分光する。その時の分光
結果λn ′と基準光の対応する波長λn との差から、設
定指令波長λに対する回折格子１６の理論値回転角度α
に対するずれ（誤差）ｇn を求め、ｇn とｇn-1 との間
の角度誤差を補間し、波長λに対する角度誤差ｇを求
め、設定波長λに対する回転角度αをｇだけ補正して回
折格子１６に対する制御指令とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は回折格子を回転するこ
とにより波長掃引を行う分光器における、回折格子角度
と波長との関係の理論値からの誤差を測定する方法に関
する。
とにより波長掃引を行う分光器における、回折格子角度
と波長との関係の理論値からの誤差を測定する方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図３に回折格子を用いた分光器を示す。
分光器１１の入射口に被測定光が入射される。このた
め、例えばその入射口に光コネクタ１２が取付けられ、
その光コネクタ１２に、光ファイバ１３の一端に取付け
た光コネクタ１４が結合されて、光ファイバ１３からの
光が分光器１１内に入射される。この入射された被測定
光は凹面鏡１５で平行光とされて回折格子１６に入射さ
れる。回折格子１６で反射された光は凹面鏡１７で集束
されて出射スリット１８を通過して光検出器１９に入射
される。
分光器１１の入射口に被測定光が入射される。このた
め、例えばその入射口に光コネクタ１２が取付けられ、
その光コネクタ１２に、光ファイバ１３の一端に取付け
た光コネクタ１４が結合されて、光ファイバ１３からの
光が分光器１１内に入射される。この入射された被測定
光は凹面鏡１５で平行光とされて回折格子１６に入射さ
れる。回折格子１６で反射された光は凹面鏡１７で集束
されて出射スリット１８を通過して光検出器１９に入射
される。
【０００３】回折格子１６は入射角度αと、出射角度β
と、回折格子間隔ｄと、回折次数ｍと、入射光の波長λ
との間に次式の関係がある。 sin （α＋（γ／２））＝ｍλ／（２ｄ cos（γ／２）） …（１） γ＝α−β 従って回折格子１６のある角度状態においては特定の波
長の光のみが凹面鏡１７へ反射され、回折格子１６を回
転することにより凹面鏡１７に反射される光の波長が変
化する。つまり回折格子１６を回転することにより光検
出器１９へ入射する光の波長が掃引される。
と、回折格子間隔ｄと、回折次数ｍと、入射光の波長λ
との間に次式の関係がある。 sin （α＋（γ／２））＝ｍλ／（２ｄ cos（γ／２）） …（１） γ＝α−β 従って回折格子１６のある角度状態においては特定の波
長の光のみが凹面鏡１７へ反射され、回折格子１６を回
転することにより凹面鏡１７に反射される光の波長が変
化する。つまり回折格子１６を回転することにより光検
出器１９へ入射する光の波長が掃引される。
【０００４】光検出器１９でその入射光の光パワーを検
出し、この検出出力を演算部２１に入力する。演算部２
１から設定波長λを、（１）式で決まる波長λと入射角
度（回折格子１６の角度）αとの関係を示すλ−αテー
ブル２２に供給し、これよりその波長λと対応した入射
角度αをサーボモータ２３に与え、サーボモータ２３を
回転し、その回転を減速機２４で減速し、その減速され
た回転で回折格子１６を回転して回折格子１６の凹面鏡
１５からの入射光の角度をαとする。
出し、この検出出力を演算部２１に入力する。演算部２
１から設定波長λを、（１）式で決まる波長λと入射角
度（回折格子１６の角度）αとの関係を示すλ−αテー
ブル２２に供給し、これよりその波長λと対応した入射
角度αをサーボモータ２３に与え、サーボモータ２３を
回転し、その回転を減速機２４で減速し、その減速され
た回転で回折格子１６を回転して回折格子１６の凹面鏡
１５からの入射光の角度をαとする。
【０００５】演算部２１は光検出器１９の検出出力が最
大となるように回折格子１６の角度を制御すると、分光
器１１の入射光の波長を、その時の回折格子１６の回転
角度αから知ることができる。その測定波長を操作・表
示部２５に表示する。操作・表示部２５を操作して、検
出したい波長に、回折格子１６の回転角度を設定するこ
ともできる。また回折格子１６を回転して検出可能な波
長掃引して、入射光中に含まれる全波長成分を検出する
こともできる。
大となるように回折格子１６の角度を制御すると、分光
器１１の入射光の波長を、その時の回折格子１６の回転
角度αから知ることができる。その測定波長を操作・表
示部２５に表示する。操作・表示部２５を操作して、検
出したい波長に、回折格子１６の回転角度を設定するこ
ともできる。また回折格子１６を回転して検出可能な波
長掃引して、入射光中に含まれる全波長成分を検出する
こともできる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】波長λと回折格子の回
転角度αとの関係は理論的に（１）式で決まるが、設定
指令角度αに対し、サーボモータ２３、減速機２４の精
度で回折格子１６の角度が設定される。従って、測定値
には誤差があり、通常は測定波長に０．１％程度の誤差
が含まれている。この誤差を小さくするために、回折格
子１６の機械的駆動の精度を高くすると、著しく高価な
ものとなる。
転角度αとの関係は理論的に（１）式で決まるが、設定
指令角度αに対し、サーボモータ２３、減速機２４の精
度で回折格子１６の角度が設定される。従って、測定値
には誤差があり、通常は測定波長に０．１％程度の誤差
が含まれている。この誤差を小さくするために、回折格
子１６の機械的駆動の精度を高くすると、著しく高価な
ものとなる。
【０００７】そこで設定指令角度に対するずれを求め、
そのずれ分だけ設定指令角度を補正することが考えられ
る。しかしそのための補正値、つまり、角度誤差を検出
する適当な方法が提案されていなかった。この発明の目
的は回折格子の設定回転角度と波長との関係（特性）の
理論値、つまり（１）式の関係からの誤差（ずれ）を測
定する方法を提供することにある。
そのずれ分だけ設定指令角度を補正することが考えられ
る。しかしそのための補正値、つまり、角度誤差を検出
する適当な方法が提案されていなかった。この発明の目
的は回折格子の設定回転角度と波長との関係（特性）の
理論値、つまり（１）式の関係からの誤差（ずれ）を測
定する方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明によれば分光器
の可変波長範囲内で飛び飛び（離散的）に分布する予め
決めた複数の波長からなる基準光を分光器の回折格子で
分光し、その分光により得られた各検出波長の基準光中
の対応する波長からのずれを求め、その求めたずれか
ら、その波長と対応した回転格子の回転角度の理論値か
らのずれ、つまり誤差を求める。
の可変波長範囲内で飛び飛び（離散的）に分布する予め
決めた複数の波長からなる基準光を分光器の回折格子で
分光し、その分光により得られた各検出波長の基準光中
の対応する波長からのずれを求め、その求めたずれか
ら、その波長と対応した回転格子の回転角度の理論値か
らのずれ、つまり誤差を求める。
【０００９】
【実施例】図１を参照してこの発明の実施例を説明す
る。図１において図３と対応する部分に同一符号を付け
てある。つまり分光器１１の回折格子１６の設定指令角
度αと波長λとの特性の理論値、つまり（１）式の関係
からのずれ（誤差）を測定する。このため基準光発生部
２６を用いる。基準光発生部２６は、分光器１１の可変
波長範囲内でかたよることなく、飛び飛び、つまり離散
的に分布した予め決めた複数の波長からなる基準光を発
生する。例えば白色光源２７よりの白色光がレンズ２８
で平行光とされて、エタロン２９に入射され、エタロン
２９の出射光はレンズ３１で集束され、光ファイバ３２
の一端に入射される。エタロン２９はファブリーペロー
干渉系であって比較的反射率が高い２枚の透明板が間隔
ｄで正確に平行に対向され、これにほぼ垂直で入射され
た光中の２枚の透明板間の共振波長成分のみが透過する
ものである。エタロン２９に垂直に近い角度で入射した
光は干渉効果により、特定の波長が強められ、次式で示
す透過特性を示す。 Ｉt ＝ＩO ・（１−Ｒ）2 ／ ｛（１−Ｒ）2 ＋４Ｒ sin2 （４π2 ｎｄ／λ・cos θ）｝ …（２） Ｉt ：透過光強度、ＩO ：入射光強度、Ｒ：透明板の反
射率、ｎ：透明板内の物質の屈折率、ｄ：透明板内の物
理的距離、θ：入射光の入射角、このエタロン２９の透
過特性の例を図２Ａに示す。（２）式で決まる波長
λ0 ，λ1 ，λ2 ，…にピークが生じる。従ってエタロ
ン２９の透過光は波長λ0 ，λ1 ，λ2 ，…の離散的
（飛び飛び）成分のみからなる。この基準光を光ファイ
バ３２を通じて分光器１１に入射して分光する。波長λ
の入力に対し、λ−αテーブル２２から出力される入射
角の理論値αに、回折格子１６は機械的駆動系の誤差の
ため正確には設定されない。従って前記基準光の分光結
果は、通常は正しく分光されず、例えば図２Ｂに示すよ
うに波長λ0 ′，λ1 ′，λ2 ′…の成分をもつ光とし
て分光される。
る。図１において図３と対応する部分に同一符号を付け
てある。つまり分光器１１の回折格子１６の設定指令角
度αと波長λとの特性の理論値、つまり（１）式の関係
からのずれ（誤差）を測定する。このため基準光発生部
２６を用いる。基準光発生部２６は、分光器１１の可変
波長範囲内でかたよることなく、飛び飛び、つまり離散
的に分布した予め決めた複数の波長からなる基準光を発
生する。例えば白色光源２７よりの白色光がレンズ２８
で平行光とされて、エタロン２９に入射され、エタロン
２９の出射光はレンズ３１で集束され、光ファイバ３２
の一端に入射される。エタロン２９はファブリーペロー
干渉系であって比較的反射率が高い２枚の透明板が間隔
ｄで正確に平行に対向され、これにほぼ垂直で入射され
た光中の２枚の透明板間の共振波長成分のみが透過する
ものである。エタロン２９に垂直に近い角度で入射した
光は干渉効果により、特定の波長が強められ、次式で示
す透過特性を示す。 Ｉt ＝ＩO ・（１−Ｒ）2 ／ ｛（１−Ｒ）2 ＋４Ｒ sin2 （４π2 ｎｄ／λ・cos θ）｝ …（２） Ｉt ：透過光強度、ＩO ：入射光強度、Ｒ：透明板の反
射率、ｎ：透明板内の物質の屈折率、ｄ：透明板内の物
理的距離、θ：入射光の入射角、このエタロン２９の透
過特性の例を図２Ａに示す。（２）式で決まる波長
λ0 ，λ1 ，λ2 ，…にピークが生じる。従ってエタロ
ン２９の透過光は波長λ0 ，λ1 ，λ2 ，…の離散的
（飛び飛び）成分のみからなる。この基準光を光ファイ
バ３２を通じて分光器１１に入射して分光する。波長λ
の入力に対し、λ−αテーブル２２から出力される入射
角の理論値αに、回折格子１６は機械的駆動系の誤差の
ため正確には設定されない。従って前記基準光の分光結
果は、通常は正しく分光されず、例えば図２Ｂに示すよ
うに波長λ0 ′，λ1 ′，λ2 ′…の成分をもつ光とし
て分光される。
【００１０】この分光結果から、エタロン２９の透過光
の各ピークの波長λn （ｎ＝０，１，２，…）と分光結
果の検出光パワーのピークの波長λn ′との各ずれ
λn ′−λn を求め、この波長ずれλn ′−λn から、
その波長λn と対応した回折格子１６の回転角度の理論
値αn （λn ）からのずれ、つまり誤差ｇn を求める。
この誤差ｇn は例えば、（sin -1ｘ）′＝１／√（１−
ｘ2 ）なる関係を用いて次式から求める。
の各ピークの波長λn （ｎ＝０，１，２，…）と分光結
果の検出光パワーのピークの波長λn ′との各ずれ
λn ′−λn を求め、この波長ずれλn ′−λn から、
その波長λn と対応した回折格子１６の回転角度の理論
値αn （λn ）からのずれ、つまり誤差ｇn を求める。
この誤差ｇn は例えば、（sin -1ｘ）′＝１／√（１−
ｘ2 ）なる関係を用いて次式から求める。
【００１１】
【数１】 角度誤差ｇn とｇn+1 との間の角度誤差はｇn 、ｇn+1
を用いてこれら間を補間したものを用いる。このように
して回析格子１６に対する指令角度αに対する誤差ｇを
求めることができ、その誤差ｇは例えば次のように利用
する。即ち図１に示すように波長λと角度誤差ｇとの対
応テーブル３４を設け、演算部２１からの設定波長λ
で、λ−αテーブル２２からαを読出すと共にλ−ｇテ
ーブル３４からｇを読出し、これらの差α−ｇを加算回
路３５で求め、その加算結果をサーボモータ２３に与え
る。従って設定指令波長λに対し、理論角度αよりも実
際にはｇだけ大きく回動した波長λ′が設定されている
場合に、その理論角度αに対しｇだけ引算した角度α−
ｇがサーボモータ２３に与えられるため、設定指令波長
λの光を光検出器１９で検出することになる。
を用いてこれら間を補間したものを用いる。このように
して回析格子１６に対する指令角度αに対する誤差ｇを
求めることができ、その誤差ｇは例えば次のように利用
する。即ち図１に示すように波長λと角度誤差ｇとの対
応テーブル３４を設け、演算部２１からの設定波長λ
で、λ−αテーブル２２からαを読出すと共にλ−ｇテ
ーブル３４からｇを読出し、これらの差α−ｇを加算回
路３５で求め、その加算結果をサーボモータ２３に与え
る。従って設定指令波長λに対し、理論角度αよりも実
際にはｇだけ大きく回動した波長λ′が設定されている
場合に、その理論角度αに対しｇだけ引算した角度α−
ｇがサーボモータ２３に与えられるため、設定指令波長
λの光を光検出器１９で検出することになる。
【００１２】波長λ−角度誤差ｇテーブル３４を用いる
代りに、λn ′又はλn ′−λn を記憶しておき、
（３）式を演算して角度誤差ｇn を求め角度αに対する
補正を行ってもよい。あるいはｇ0 ，ｇ1 ，ｇ2 …を記
憶しておき、その設定指令角度に応じて誤差を補間演算
して用いる。基準光発生部２６を分光器１１内に設けて
おき、工場出荷後に、利用者が利用する時や、環境変
化、経時変化に応じて角度誤差ｇを測定して、理論角度
αに対する補正をするようにしてもよく、あるいは、基
準光発生部２６を別体として複数の分光器に共通に利用
可能としたり、工場出荷時のみ、角度誤差ｇを測定し、
その結果を分光器に記憶しておいてもよい。エタロン２
９の代りに透明板間隔ｄが可変のものや共焦点形のもの
などを使用してもよい。λ−ｇテーブル３４を省略し
て、λ−αテーブル２２のαをα−ｇと校正してもよ
い。
代りに、λn ′又はλn ′−λn を記憶しておき、
（３）式を演算して角度誤差ｇn を求め角度αに対する
補正を行ってもよい。あるいはｇ0 ，ｇ1 ，ｇ2 …を記
憶しておき、その設定指令角度に応じて誤差を補間演算
して用いる。基準光発生部２６を分光器１１内に設けて
おき、工場出荷後に、利用者が利用する時や、環境変
化、経時変化に応じて角度誤差ｇを測定して、理論角度
αに対する補正をするようにしてもよく、あるいは、基
準光発生部２６を別体として複数の分光器に共通に利用
可能としたり、工場出荷時のみ、角度誤差ｇを測定し、
その結果を分光器に記憶しておいてもよい。エタロン２
９の代りに透明板間隔ｄが可変のものや共焦点形のもの
などを使用してもよい。λ−ｇテーブル３４を省略し
て、λ−αテーブル２２のαをα−ｇと校正してもよ
い。
【００１３】
【発明の効果】以上述べたようにこの発明によれば予め
知っている複数の波長成分からなる基準光を分光器に入
射して分光することにより、その分光器の回折格子の回
転角度と波長との関係の理論値からの角度ずれを求める
ことができる。このため、この角度ずれを用いて、回折
格子に対する指令角度（理論値）を補正することによ
り、回折格子に対する機械的駆動系の機械的精度をそれ
程高くすることなく、高精度の分光が可能となり、しか
も分光器を安価に構成することができる。
知っている複数の波長成分からなる基準光を分光器に入
射して分光することにより、その分光器の回折格子の回
転角度と波長との関係の理論値からの角度ずれを求める
ことができる。このため、この角度ずれを用いて、回折
格子に対する指令角度（理論値）を補正することによ
り、回折格子に対する機械的駆動系の機械的精度をそれ
程高くすることなく、高精度の分光が可能となり、しか
も分光器を安価に構成することができる。
【図１】この発明の実施例を説明するための分光器及び
基準光発生部の構成例を示すブロック図。
基準光発生部の構成例を示すブロック図。
【図２】Ａは基準光の波長成分の例を示す図、Ｂは基準
光を分光器で分光した結果の例を示す図である。
光を分光器で分光した結果の例を示す図である。
【図３】回折格子を用いた分光器の一般的構成を示すブ
ロック図。
ロック図。
Claims (1)
- 【請求項１】 回折格子を回転することによって波長掃
引を行う分光器の上記回折格子角度−波長特性の理論値
からの誤差を測定する方法において、 上記分光器の可変波長範囲内で飛び飛びの予め決めた複
数の波長からなる基準光を、上記分光器に入射してその
基準光を上記回折格子で分光し、 その分光により得られた各検出波長の上記基準光中の対
応する波長からのずれを求め、 その求めたずれから、その波長と対応した上記回転格子
の回転角度の理論値からの誤差を求めることを特徴とす
る分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27585791A JPH05118922A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27585791A JPH05118922A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05118922A true JPH05118922A (ja) | 1993-05-14 |
Family
ID=17561402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27585791A Pending JPH05118922A (ja) | 1991-10-24 | 1991-10-24 | 分光器の回折格子角度−波長特性誤差測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05118922A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5557404A (en) * | 1994-03-22 | 1996-09-17 | Hitachi, Ltd. | Spectrophotometer with a system for calibrating a monochromator |
| JPH112509A (ja) * | 1997-06-10 | 1999-01-06 | Denso Corp | 半導体厚測定装置及びその測定方法 |
| EP1233255A1 (en) * | 2001-02-15 | 2002-08-21 | Ando Electric Co., Ltd. | Wavelength measurement apparatus |
| JP2002257632A (ja) * | 2001-03-06 | 2002-09-11 | Advantest Corp | 光波長測定装置、方法、プログラムおよび該プログラムを記録した記録媒体 |
| JP2003065850A (ja) * | 2001-08-22 | 2003-03-05 | Shikoku Res Inst Inc | 回折光分離装置及びスペクトル時間分解測定方法 |
| JP2010261890A (ja) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | Canon Inc | 光波干渉計測装置 |
| JP2010261776A (ja) * | 2009-05-01 | 2010-11-18 | Canon Inc | 光波干渉計測装置 |
| WO2013176204A1 (ja) * | 2012-05-25 | 2013-11-28 | 住友電気工業株式会社 | 分光撮像装置調整方法および分光撮像システム |
| CN110596026A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 宽带腔增强装置 |
-
1991
- 1991-10-24 JP JP27585791A patent/JPH05118922A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5557404A (en) * | 1994-03-22 | 1996-09-17 | Hitachi, Ltd. | Spectrophotometer with a system for calibrating a monochromator |
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| CN110596026A (zh) * | 2019-10-12 | 2019-12-20 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 宽带腔增强装置 |
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| A02 | Decision of refusal |
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