JPH05133807A - Bright high-resolution spectroscopic device - Google Patents

Bright high-resolution spectroscopic device

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JPH05133807A
JPH05133807A JP30054291A JP30054291A JPH05133807A JP H05133807 A JPH05133807 A JP H05133807A JP 30054291 A JP30054291 A JP 30054291A JP 30054291 A JP30054291 A JP 30054291A JP H05133807 A JPH05133807 A JP H05133807A
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light
entrance slit
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Tsutomu Ichimura
市村勉
Shishiyou Shioda
潮田資勝
Fumio Inaba
稲場文男
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-speed, high-resolution spectroscopic device which is suitable for the spectroscopy of faint light having a relatively narrow spectral wavelength region like Raman light. CONSTITUTION:This spectroscopic device is composed of a reflection plane diffraction grating 5 with an opening 6 at its center, incident slit 7 provided near the rear side of the grating 5 on the incident side of the opening 6, collimating concave mirror 8 which transforms the light to be measured passed through the slit 7 and opening 6 into a parallel luminous flux, and condensing concave mirror 9 which condenses the luminous flux of a specific order of the luminous flux reflected by the mirror 8 and diffracted through the grating 5 to a point near the rear side of the grating 5 though the opening 6 of the grating 5. Both concave mirrors 8 and 9 are constituted of a spectroscope l which is arranged so that its optical axes can cross each other near the opening 6 and a one- or two-dimensional photodetector 4 which is arranged so that its detecting surface can be widened in the spectral direction of the light condensing surface of the mirror 9 of the spectroscope 1.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、分解能が高く明るい分
光装置に関し、特に、ラマン分光等の微弱で分光波長領
域が狭い光の分光に適した明るい高分解能分光装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectroscopic device with high resolution and high brightness, and more particularly to a bright high-resolution spectroscopic device suitable for spectroscopy of light such as Raman spectroscopy, which has a weak spectral wavelength range.

【0002】[0002]

【従来の技術】ラマン分光は、試料に特定波長の強いレ
ーザ光を照射して励起し、試料から散乱された光であっ
て照射光の波長から僅かにずれた波長の光(ラマン散乱
光)を分光検出して、試料の組成等を調べる方法である
が、ラマン散乱光は弱いため、迷光の少ない明るい分光
器が必要とされ、また、ラマン散乱光は励起レーザ光の
近くの波長のため、高分散(高分解能)の分光器が要求
される。
2. Description of the Related Art Raman spectroscopy is light scattered by a sample by irradiating a sample with a strong laser beam having a specific wavelength and exciting the sample (Raman scattered light) having a wavelength slightly deviated from the wavelength of the irradiated light. This is a method of spectroscopically detecting the composition of the sample, etc., but because Raman scattered light is weak, a bright spectroscope with less stray light is required.Because Raman scattered light has a wavelength near the excitation laser light, A high-dispersion (high-resolution) spectrometer is required.

【0003】従来は、ラマン分光のために、例えば図1
9(a)及び(b)に示すように、2つの分光器A、B
を直列に配置したダブル分光器を使用し、入射側の分光
器Aを分光フィルターとして用いて迷光を少なくし、か
つ、2つの分光器A、Bを加分散形に配置して高分散に
している。しかも、分散を大きくするため、第2の分光
器Bにおいては、焦点距離f=1000mm等の長焦点
距離の集光鏡を用いている。なお、図19において、G
1 、G2 はそれぞれ分光器A、Bの回折格子、S1 は分
光器Aの入射スリット、S2 は分光器Aの出射スリット
で分光器Bの入射スリットを兼ねており、S3 は分光器
Bの出射スリットである。
Conventionally, for Raman spectroscopy, for example, FIG.
As shown in FIGS. 9 (a) and 9 (b), two spectroscopes A and B are provided.
Is used in series, and the spectroscope A on the incident side is used as a spectroscopic filter to reduce stray light, and the two spectroscopes A and B are arranged in a dispersive form to achieve high dispersion. There is. Moreover, in order to increase the dispersion, the second spectroscope B uses a condenser mirror having a long focal length such as a focal length f = 1000 mm. In FIG. 19, G
1 and G 2 are diffraction gratings of the spectroscopes A and B, S 1 is an entrance slit of the spectroscope A, S 2 is an exit slit of the spectroscope A, which also serves as an entrance slit of the spectroscope B, and S 3 is a spectroscope. It is an exit slit of the container B.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
反射鏡を用いた分光器にあっては、分解能を上げるため
に、焦点距離の大きい集光鏡を用いているが、集光鏡の
口径、回折格子の径は、集光鏡の焦点距離に比べて小さ
く、したがって、分光器のFナンバーは大きく10程度
であり、最近でもやっとFナンバー=6のものが開発さ
れたにすぎず、それ以上に明るいものは得られていな
い。
As described above, in the conventional spectroscope using the reflecting mirror, the condensing mirror having a large focal length is used in order to improve the resolution. The aperture diameter and the diameter of the diffraction grating are smaller than the focal length of the condensing mirror, so the F number of the spectroscope is large, about 10, and only the F number of 6 was finally developed. , Nothing brighter than that is obtained.

【0005】そこで、ラマン分光においては、ラマン散
乱光の強度を上げて分光器の明るさ不足を補うことも考
えられるが、そのために励起レーザ光の強度を強くする
と、試料がその熱で変化してしまう恐れがあるので、こ
の方法には限界がある。
Therefore, in Raman spectroscopy, it is possible to increase the intensity of Raman scattered light to compensate for the lack of brightness of the spectroscope, but if the intensity of the excitation laser light is increased for that reason, the sample changes due to its heat. There is a limit to this method because it may occur.

【0006】また、高分散にするために、回折格子に対
する入射角、回折角を大きくする方法も考えられるが、
集光鏡が軸外れで用いられるため、入射スリット像が軸
外収差により曲がってしまい、高分散の要求を満たし得
なくなる。そのため、ラマン分光器においては、入射
角、回折角を小さくし、上記のように集光鏡の焦点距離
を長くして高分散にしている。しかし、このような長焦
点距離の集光鏡を用いると、上記のようにFナンバーが
6程度の暗いものしか実現できない。
In order to obtain high dispersion, a method of increasing the incident angle and the diffraction angle with respect to the diffraction grating can be considered.
Since the condenser mirror is used off-axis, the incident slit image is bent due to off-axis aberration, and it becomes impossible to satisfy the demand for high dispersion. Therefore, in the Raman spectroscope, the incident angle and the diffraction angle are made small, and the focal length of the condenser mirror is made long to achieve high dispersion as described above. However, when such a condensing mirror having a long focal length is used, only a dark object having an F number of about 6 can be realized as described above.

【0007】すなわち、従来の分光器にあっては、軸外
れで集光鏡を用い、集光鏡の口径、回折格子の径が小さ
いため、明るさの要求と高分解能の要求を共に満たすも
のは実現していなかった。
That is, in the conventional spectroscope, a condenser mirror is used off-axis, and since the diameter of the condenser mirror and the diameter of the diffraction grating are small, both the requirement of brightness and the requirement of high resolution are satisfied. Was not realized.

【0008】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、明るさの要求と高分解能の要
求を共に満たす明るい高分解能の分光装置であって、特
にラマン分光のように、微弱で分光波長領域が比較的狭
い光の分光に適した明るい高分解能分光装置を提供する
ことである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is a bright high-resolution spectroscopic device that satisfies both the requirements for brightness and the requirement for high resolution, particularly Raman spectroscopy. Another object of the present invention is to provide a bright high-resolution spectroscopic device suitable for spectroscopy of light that is weak and has a relatively narrow spectral wavelength range.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の明るい高分解能分光装置は、中心に開口が設けられ
た反射平面回折格子と、該回折格子の裏側近傍であって
開口の入射側に配置された入射スリットと、該入射スリ
ットから入射し前記開口を通過した測定光を平行光束に
変換するコリメート凹面鏡と、該コリメート凹面鏡で反
射され前記回折格子によって回折された光束の中の特定
次数の光束を前記回折格子の前記開口を経て該回折格子
の裏側近傍に集光する集光凹面鏡とからなり、前記両凹
面鏡は光軸が前記開口近傍で交差するように配置されて
なる分光器と、該分光器の前記集光凹面鏡の集光面の分
光方向に検出面が広がるように配置されている1次元又
は2次元光検出器とから構成されていることを特徴とす
るものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A bright high-resolution spectroscopic device of the present invention that achieves the above-mentioned object is a reflection plane diffraction grating having an opening in the center, and an entrance side of the opening near the back side of the diffraction grating. An incident slit disposed on the collimator, a collimator concave mirror that converts the measurement light incident from the incident slit and passing through the opening into a parallel light beam, and a specific order in the light beam reflected by the collimator concave mirror and diffracted by the diffraction grating. And a converging concave mirror that condenses the light flux of the above into the vicinity of the back side of the diffraction grating through the opening of the diffraction grating, and the biconcave mirrors are arranged so that their optical axes intersect in the vicinity of the opening. The one-dimensional or two-dimensional photodetector is arranged so that the detection surface is spread in the spectral direction of the condensing surface of the condensing concave mirror of the spectroscope.

【0010】この場合、入射スリットと開口の間に入射
スリットの像を開口中に結像する結像レンズを配置する
ようにすると、開口の径をより小さくでき、明るさが向
上する。
In this case, by disposing an imaging lens for forming an image of the entrance slit in the opening between the entrance slit and the opening, the diameter of the opening can be made smaller and the brightness is improved.

【0011】本発明の明るい高分解能分光装置は、上記
した分光器を複数個光学的に直列に接続して、射出側の
最終段の分光器の集光凹面鏡の集光面の分光方向に検出
面が広がるように1次元又は2次元光検出器を配置して
構成することもできる。
The bright high-resolution spectroscopic device of the present invention optically connects a plurality of the above-mentioned spectroscopes in series and detects them in the spectral direction of the condensing surface of the converging concave mirror of the final-stage spectroscope on the exit side. It is also possible to arrange one-dimensional or two-dimensional photodetectors so as to expand the surface.

【0012】この場合も、少なくとも1つの分光器の入
射スリットと反射平面回折格子の開口の間に入射スリッ
トの像を開口中に結像する結像レンズを配置して、より
明るいものとすることができる。
Also in this case, an image forming lens for forming an image of the incident slit in the opening is disposed between the incident slit of at least one spectroscope and the opening of the reflection plane diffraction grating to make the image brighter. You can

【0013】本発明のもう1つの明るい高分解能分光装
置は、中心に開口が設けられた反射平面回折格子と、該
回折格子の裏側近傍であって開口の入射側に配置された
入射スリットと、該入射スリットから入射し前記開口を
通過した測定光を平行光束に変換するコリメート凹面鏡
と、該コリメート凹面鏡で反射され前記回折格子によっ
て回折された光束の中の特定次数の光束を集光する集光
レンズとからなり、前記凹面鏡と集光レンズの光軸が前
記開口近傍で交差するように配置されてなる分光器と、
該分光器の前記集光レンズの集光面の分光方向に検出面
が広がるように配置されている1次元又は2次元光検出
器とから構成されていることを特徴とするものである。
Another bright high-resolution spectroscopic device of the present invention is a reflection plane diffraction grating having an opening in the center, and an entrance slit arranged near the back side of the diffraction grating and on the entrance side of the opening. A collimating concave mirror that converts the measurement light incident from the entrance slit and passing through the opening into a parallel light beam, and a light condensing light beam of a specific order among the light beams reflected by the collimating concave mirror and diffracted by the diffraction grating. A spectroscope composed of a lens and arranged such that the optical axes of the concave mirror and the condenser lens intersect in the vicinity of the opening,
The one-dimensional or two-dimensional photodetector is arranged so that the detection surface is spread in the spectral direction of the condensing surface of the condenser lens of the spectroscope.

【0014】この場合も、分光器を複数個光学的に直列
に接続して、射出側の最終段の分光器の集光レンズの集
光面の分光方向に検出面が広がるように1次元又は2次
元光検出器を配置して構成することもできる。
In this case as well, a plurality of spectroscopes are optically connected in series and one-dimensionally or so that the detection surface spreads in the spectroscopic direction of the condensing surface of the condensing lens of the final-stage spectroscope on the exit side. A two-dimensional photodetector may be arranged and configured.

【0015】なお、迷光を少なくするために、0次回折
像と1次回折像が回折格子の端と中心に入射し、0次回
折像が回折格子に入射しないように入射角、回折角を選
択するとさらによい。
In order to reduce stray light, the incident angle and the diffraction angle are set so that the 0th-order diffraction image and the 1st-order diffraction image are incident on the edge and the center of the diffraction grating and the 0th-order diffraction image is not incident on the diffraction grating. Better to choose.

【0016】以上において、反射平面回折格子は、複数
枚の反射平面回折格子を開口の周りに格子方向を整列さ
せて同一面に連続又は多少不連続に配置して構成するの
が、大きい径のものを得るのに有利である。
In the above, the reflection plane diffraction grating is constructed by arranging a plurality of reflection plane diffraction gratings on the same plane continuously or slightly discontinuously with the grating directions aligned around the aperture. It is advantageous to get things.

【0017】[0017]

【作用】本発明においては、何れの場合も、結像光学系
が軸外れなく配置されているので、回折格子への入射
角、回折角を大きくしても分光像に曲がりが生じないた
め、高分散、高分解能の配置が可能になると共に、結像
光学系として開口の大きなものが使用でき、回折格子と
して径の大きなものを用いれば、分光器のFナンバーを
小さくでき、明るい分光器になる。しかも、光検出器と
して、高感度の1次元又は2次元光検出器を用いてマル
チチャンネル分光装置に構成されているので、従来のも
のより格段に明るく高分解能の分光装置になり、ラマン
分光、蛍光分光等の弱い光の分光測定に適したものであ
る。なお、分光器を多段配置にすることにより、より高
分解能にすることができる。
In the present invention, in any case, since the imaging optical system is arranged so as not to be off-axis, the spectral image does not bend even if the incident angle to the diffraction grating or the diffraction angle is increased. In addition to enabling high-dispersion and high-resolution arrangements, a large aperture can be used as the imaging optical system, and if a diffraction grating with a large diameter is used, the F-number of the spectroscope can be made small, making it a bright spectroscope. Become. Moreover, since the multi-channel spectroscopic device is constructed by using a highly sensitive one-dimensional or two-dimensional photodetector as the photodetector, the spectroscopic device becomes much brighter and higher in resolution than the conventional one, and Raman spectroscopy, It is suitable for spectroscopic measurement of weak light such as fluorescence spectroscopy. In addition, by disposing the spectroscopes in multiple stages, higher resolution can be achieved.

【0018】[0018]

【実施例】以下、図面を参照にして本発明の明るい高分
解能分光装置のいくつかの実施例について説明する。図
1に本発明による分光装置の基本的な実施例の断面図を
示す。この分光装置は、分光器1とその分光面に配置さ
れた1次元又は2次元光検出器4とからなり、分光器1
は、中心に開口6が設けられた反射平面回折格子5と、
回折格子5の裏側近傍であって開口6の入射側に配置さ
れた入射スリット7と、入射スリット7から入射し開口
6を通過した測定光を平行光束に変換するコリメート凹
面鏡8と、コリメート凹面鏡8で反射され回折格子5に
よって回折された光束の中の特定次数の光束を回折格子
5の開口6を経て回折格子5の裏側近傍に集光する集光
凹面鏡9とからなり、図示のように、凹面鏡8、9は光
軸が光路と平行で軸外れなしに配置されており、それら
の光軸は開口6近傍で交差するように配置されている。
また、反射平面回折格子5の格子は紙面に垂直に設けら
れている。そして、分光器1の集光凹面鏡9の集光面に
は、分光方向に検出面が広がる1次元又は2次元光検出
器4が配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Some embodiments of the bright high resolution spectroscopic device of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a sectional view of a basic embodiment of a spectroscopic device according to the present invention. This spectroscopic device comprises a spectroscope 1 and a one-dimensional or two-dimensional photodetector 4 arranged on the spectroscopic surface thereof.
Is a reflection plane diffraction grating 5 having an opening 6 in the center,
An entrance slit 7 arranged near the back side of the diffraction grating 5 and on the entrance side of the opening 6, a collimating concave mirror 8 for converting the measurement light entering from the entrance slit 7 and passing through the opening 6 into a parallel light beam, and a collimating concave mirror 8 And a converging concave mirror 9 for condensing the light beam of a specific order among the light beams reflected by the diffractive grating 5 through the opening 6 of the diffractive grating 5 and near the rear side of the diffractive grating 5, as shown in the figure. The concave mirrors 8 and 9 are arranged so that their optical axes are parallel to the optical path and are not off-axis, and these optical axes are arranged so as to intersect in the vicinity of the opening 6.
The grating of the reflection plane diffraction grating 5 is provided perpendicularly to the paper surface. On the light collecting surface of the light collecting concave mirror 9 of the spectroscope 1, a one-dimensional or two-dimensional photodetector 4 having a detection surface extending in the spectral direction is arranged.

【0019】本発明の分光装置は以上のような構成であ
るので、例えば試料Sに励起レーザ光Eを照射すること
により発生したラマン散乱光を含む測定光Rは、レンズ
Lにより入射スリット7上に集光され、スリット7を通
過した発散光は、反射平面回折格子5の開口6を経てコ
リメート凹面鏡8に入射し、凹面鏡8により開口6方向
に戻る太い平行光束に変換され、回折格子5に入射角α
で入射し、回折角βで回折され、その次数の光束は集光
凹面鏡9に光軸と平行に入射して、開口6を経て回折格
子5裏側の1次元又は2次元光検出器4の検出面上に波
長分散に応じて分光して集光する。よく知られているよ
うに、入射角αと回折角βの間には、 sinα+ sinβ=mλ/d の関係があり、入射光はこの関係を満足する角度に分光
して検出面に結像する。ただし、mは回折次数、λは波
長、dは回折格子の格子間隔である。
Since the spectroscopic device of the present invention has the above-described configuration, the measuring light R including Raman scattered light generated by irradiating the sample S with the excitation laser light E is incident on the entrance slit 7 by the lens L. The divergent light that has been focused on and has passed through the slit 7 enters the collimating concave mirror 8 through the opening 6 of the reflection plane diffraction grating 5, is converted by the concave mirror 8 into a thick parallel light beam that returns to the direction of the opening 6, and is formed into the diffraction grating 5. Angle of incidence α
Is incident on the condenser concave mirror 9 in parallel with the optical axis and is detected by the one-dimensional or two-dimensional photodetector 4 on the back side of the diffraction grating 5 through the opening 6. The light is dispersed and condensed according to the wavelength dispersion on the surface. As is well known, there is a relation of sinα + sinβ = mλ / d between the incident angle α and the diffraction angle β, and the incident light is split into an angle satisfying this relation and imaged on the detection surface. .. Here, m is the diffraction order, λ is the wavelength, and d is the grating spacing of the diffraction grating.

【0020】したがって、入射スリット7の分光像は、
凹面鏡8、9の光軸と平行な光路を経て結像されるの
で、入射角α、回折角βを大きくしても分光像に曲がり
が生じないため、高分散、高分解能の配置が可能になる
と共に、凹面鏡8、9として開口の大きなものが使用で
き、回折格子5として径の大きなものを用いれば、分光
器1のFナンバーを小さくでき、明るい分光器になる。
しかも、光検出器4として、後記するような高感度の2
次元光検出器を用いてマルチチャンネル配置にすること
により、従来のものより格段に明るく高分解能の分光装
置を提供することができる。しかも、0次回折像と1次
回折像が回折格子5の端と中心に入射するようにして、
0次回折像を回折格子5に入射しないような配置にすれ
ば、迷光がさらに少なくなる。
Therefore, the spectral image of the entrance slit 7 is
Since an image is formed through an optical path parallel to the optical axes of the concave mirrors 8 and 9, even if the incident angle α and the diffraction angle β are increased, the spectral image does not bend, so that high-dispersion and high-resolution arrangement is possible. In addition, if the concave mirrors 8 and 9 having a large aperture can be used, and if the diffraction grating 5 having a large diameter is used, the F-number of the spectroscope 1 can be made small and a bright spectroscope can be obtained.
Moreover, as the photodetector 4, it has a high sensitivity as described later.
By using a two-dimensional photodetector and arranging multi-channels, it is possible to provide a spectroscopic device which is significantly brighter and has higher resolution than the conventional one. Moreover, the 0th-order diffraction image and the 1st-order diffraction image are made incident on the end and center of the diffraction grating 5,
By arranging so that the 0th-order diffraction image does not enter the diffraction grating 5, stray light is further reduced.

【0021】ところで、中心に開口6の開いた反射平面
回折格子5は、大きな連続する1枚の回折格子を作製
し、その中央に所望の径の開口を設けることにより得る
こともできるが、大きな回折格子を作製することは一般
には容易ではない。そこで、例えば図9に平面図を示す
ように、複数枚(図の場合は4枚)の小さな回折格子5
1〜54を開口6の周りに格子方向を整列させて同一面
に連続又は多少不連続に配置して構成することにより、
比較的容易に構成することができる。なお、配列方法
は、図示の例以外に種々のものが考えられる。
By the way, the reflection plane diffraction grating 5 having the opening 6 at the center can be obtained by forming one large continuous diffraction grating and providing an opening having a desired diameter at the center, but it is large. Fabricating a diffraction grating is generally not easy. Therefore, for example, as shown in the plan view of FIG. 9, a plurality of (four in the case of the figure) small diffraction gratings 5 are provided.
By arranging 1 to 54 in the lattice direction around the opening 6 and arranging them continuously or slightly discontinuously on the same plane,
It can be constructed relatively easily. Various arrangement methods other than the illustrated example can be considered.

【0022】図1の場合、分光波長範囲を変更したい場
合は、集光凹面鏡9を図示の両矢符方向へ移動させれば
よい。なお、この分光装置においては、1度に分光でき
る波長範囲は、回折格子5の開口6の幅によって制限さ
れるので、開口6の径を小さくすればする程明るくなる
代わりに、分光できる波長範囲が狭くなる。したがっ
て、励起波長から僅かに異なる波長域に弱いスペクトル
が現れるラマン分光、蛍光分光等に適した分光装置と言
うことができる。
In the case of FIG. 1, if it is desired to change the spectral wavelength range, the converging concave mirror 9 may be moved in the direction of the double arrow shown. In this spectroscopic device, the wavelength range in which the light can be dispersed at one time is limited by the width of the opening 6 of the diffraction grating 5. Therefore, the smaller the diameter of the opening 6 becomes, the brighter the wavelength range becomes. Becomes narrower. Therefore, it can be said that the spectroscopic device is suitable for Raman spectroscopy, fluorescence spectroscopy and the like in which a weak spectrum appears in a wavelength range slightly different from the excitation wavelength.

【0023】上記したように、回折格子5の開口6の径
を小さくすればする程分光器は明るくなる。そのため
に、図2に示したように、図1の入射スリット7と開口
6の間、及び、開口6と光検出器4の間にそれぞれ結像
レンズ10、13を配置し、結像レンズ10によって入
射スリット7の像を開口6内に結像して、開口6の径を
限界まで小さくすることができる。この場合、分光像
も、結像レンズ13により光検出器4の検出面に導くよ
うにする必要がある。
As described above, the smaller the diameter of the opening 6 of the diffraction grating 5, the brighter the spectroscope becomes. Therefore, as shown in FIG. 2, the imaging lenses 10 and 13 are arranged between the entrance slit 7 and the opening 6 and between the opening 6 and the photodetector 4 in FIG. 1, respectively. By forming an image of the entrance slit 7 in the opening 6, the diameter of the opening 6 can be reduced to the limit. In this case, the spectral image also needs to be guided to the detection surface of the photodetector 4 by the imaging lens 13.

【0024】さらに、別の変形として、回折格子5から
回折された光束を、集光凹面鏡9の代わりに、明るい望
遠レンズ系により光検出器4の検出面に導くようにうす
ることもできる。その例を図3に示す。図3において、
望遠レンズ系14は回折光と同軸に配置されるので、同
様に分光像に曲がりが生じない。しかも、望遠レンズ系
14の焦点距離は長いので、より高分解能にできる。
As another modification, the light beam diffracted by the diffraction grating 5 may be guided to the detection surface of the photodetector 4 by a bright telephoto lens system instead of the converging concave mirror 9. An example thereof is shown in FIG. In FIG.
Since the telephoto lens system 14 is arranged coaxially with the diffracted light, the spectral image is not bent. Moreover, since the focal length of the telephoto lens system 14 is long, higher resolution can be achieved.

【0025】さて、図1から図3に示したような分光器
1〜3を2台組み合わせて、第1分光器を迷光除去用と
するダブル分光器配列にすることにより、さらに高分解
能の分光装置を得ることもできる。例えば、図4に示す
ように、図1に示した分光器11、12を直列に接続
し、加分散形に配置することにより、より高分解能にな
る。なお、装置全体のFナンバーは、大きい方のFナン
バー以上になるので、第1分光器として、Fナンバーの
小さなレンズ使用の分光器(特願平1−208744
号)を使用するようにすることもできる。
By combining two spectroscopes 1 to 3 as shown in FIG. 1 to FIG. 3 and forming a double spectroscope array for removing stray light as the first spectroscope, the spectroscope having a higher resolution can be obtained. The device can also be obtained. For example, as shown in FIG. 4, by connecting the spectroscopes 11 and 12 shown in FIG. 1 in series and arranging them in a dispersion type, the resolution becomes higher. Since the F-number of the entire device is greater than or equal to the larger F-number, the first spectroscope uses a lens with a small F-number (Japanese Patent Application No. 1-208744).
No.) can also be used.

【0026】別のダブル分光器配列に構成した分光装置
の例としては、図5に示すように、図2に示した分光器
21、22を直列に接続し、加分散形に配置する。ま
た、図6に示すように、図1に示した分光器1と図2に
示した分光器2とを直列に接続して加分散形に配置する
ようにすることもできる。さらに、図7に示すように、
図3に示した分光器31、32を直列に接続して構成す
ることもできる。
As an example of a spectroscopic device having another double spectroscope array, as shown in FIG. 5, the spectroscopes 21 and 22 shown in FIG. 2 are connected in series and arranged in a dispersion type. Further, as shown in FIG. 6, the spectroscope 1 shown in FIG. 1 and the spectroscope 2 shown in FIG. 2 may be connected in series and arranged in a dispersion type. Furthermore, as shown in FIG.
The spectroscopes 31 and 32 shown in FIG. 3 may be connected in series.

【0027】以上は、図1〜図3に示したような分光器
1〜3を2台組み合わせてダブル分光器配列にする例で
あったが、焦点距離の短いものを3台、4台と加分散形
に配置することにより、迷光が少なく、Fナンバーが1
程度で、高分解能の分光装置を構成することができる。
実際上、トリプル分光器配列でこのようなものを実現す
ることができる。
The above is an example in which two spectroscopes 1 to 3 as shown in FIGS. 1 to 3 are combined to form a double spectroscope array. Staggered light is reduced and F number is 1 by arranging in addition and dispersion type
A high-resolution spectroscopic device can be constructed to some extent.
In practice, such an arrangement can be implemented with a triple spectrometer arrangement.

【0028】さて、以上のように本発明に基づく分光装
置は、Fナンバーが小さく明るく、高分解能であるの
で、ラマン分光に適したものであるが、顕微ラマン分光
にも適したものである。周知のように、光学系を複数接
続する場合、全体の系の明るさ(Fナンバー)はそれら
の中の最大のFナンバーになってしまう。したがって、
顕微ラマン分光の場合、顕微鏡系の対物レンズのFナン
バーが小さくとも(開口数NAが大きいのと同義)、分
光系のFナンバーが大きいと、明るさは分光系によって
規定されてしまうことになるため、従来は顕微鏡系の能
力を充分に利用した顕微ラマン分光は困難であった。し
かしながら、本発明の分光装置の場合、Fナンバーが1
程度であるので、これを用いることにより、顕微鏡系の
明るさを充分に利用した顕微ラマン分光が可能になる。
その1例の概略の光学配置を図8に示す。すなわち、顕
微鏡支持台40のステージ41に載置された試料Sにビ
ームスプリッターBS、対物レンズObを経て励起レー
ザ光Eを照射する。試料Sから散乱されラマン散乱光を
含む測定光Rは、対物レンズOb、ビームスプリッター
BSを経て対物レンズObと同程度以下のFナンバーを
有するレンズLにより、図1から図7に例示した本発明
の分光装置60の入射スリット7に集光され、ラマン散
乱光が分光測定される。
As described above, the spectroscopic device based on the present invention is suitable for Raman spectroscopy because it has a small F number, is bright, and has high resolution, but is also suitable for microscopic Raman spectroscopy. As is well known, when a plurality of optical systems are connected, the brightness (F number) of the entire system becomes the maximum F number among them. Therefore,
In the case of micro Raman spectroscopy, even if the F-number of the objective lens of the microscope system is small (synonymous with a large numerical aperture NA), if the F-number of the spectroscopy system is large, the brightness will be regulated by the spectroscopy system. Therefore, conventionally, it has been difficult to carry out microscopic Raman spectroscopy by making full use of the capabilities of the microscope system. However, in the case of the spectroscopic device of the present invention, the F number is 1
Since it is of a degree, the use of this enables microscopic Raman spectroscopy which fully utilizes the brightness of the microscope system.
FIG. 8 shows a schematic optical arrangement of the example. That is, the sample S placed on the stage 41 of the microscope support base 40 is irradiated with the excitation laser light E through the beam splitter BS and the objective lens Ob. The measurement light R scattered from the sample S and including Raman scattered light passes through the objective lens Ob and the beam splitter BS, and is passed through the lens L having an F number equal to or less than that of the objective lens Ob. The Raman scattered light is condensed on the entrance slit 7 of the spectroscopic device 60, and spectroscopically measured.

【0029】ところで、本発明において、1次元又は2
次元光検出器4として公知の種々のものを用いることが
でき、その構成としては、大別して固体イメージセンサ
ーと光電変換イメージセンサーがある。固体イメージセ
ンサーの例としては、図10に示す並列独立処理フォト
ダイオードアレイ、図11に示す電荷結合デバイス(C
CD)型イメージセンサー、さらに、図12に示す電界
効果トランジスタ(MOS)型イメージセンサーがあげ
られる。
By the way, in the present invention, one-dimensional or two-dimensional
Various well-known ones can be used as the dimensional photodetector 4, and the configuration thereof is roughly classified into a solid-state image sensor and a photoelectric conversion image sensor. As an example of the solid-state image sensor, a parallel independent processing photodiode array shown in FIG. 10 and a charge coupled device (C
A CD) type image sensor and a field effect transistor (MOS) type image sensor shown in FIG.

【0030】並列独立処理フォトダイオードアレイと
は、光起電効果を持つフォトダイオード100を図10
に示すようにアレイ状に配置すると共に、各フォトダイ
オードの出力を直接取り出せるように配線したものであ
る。各フォトダイオードから独立して信号を抽出できる
ことから、必要に応じて、特定のフォトダイオードにア
クセスすること、また、背景光を除去した信号(AC成
分信号)と背景光を除去しない信号(DC成分信号)と
の切換え等の各フォトダイオードからの信号の並列した
独立処理が可能となっている。
A parallel independent processing photodiode array refers to a photodiode 100 having a photovoltaic effect.
It is arranged in an array as shown in (1) and is wired so that the output of each photodiode can be directly taken out. Since a signal can be independently extracted from each photodiode, a specific photodiode can be accessed as necessary, and a signal from which background light is removed (AC component signal) and a signal from which background light is not removed (DC component) It is possible to perform parallel and independent processing of signals from the respective photodiodes such as switching to signals).

【0031】CCD型イメージセンサーとは、図11に
示すように、例えばn型シリコンウエハー上に拡散やエ
ピタキシャル成長によってp型層をつくり、さらに、そ
の上に3個の電極が1単位となる絵素110がマトリッ
クス状に配置されるように電極を設けたものである。絵
素を構成する3つの電極に印加する電圧を順次選択的に
切換えることにより、入射光により発生した信号電荷
(例えば、正孔)を一方向に順繰りに移送させながら、
映像信号を取り出すよう構成されている。また、CCD
を冷却することにより、常温時の暗電流や固定ノイズを
減少させることもできる。
As shown in FIG. 11, a CCD type image sensor is a picture element in which a p-type layer is formed on an n-type silicon wafer by diffusion or epitaxial growth, and further three electrodes form one unit on the p-type layer. Electrodes are provided so that 110 are arranged in a matrix. By sequentially and selectively switching the voltages applied to the three electrodes forming the picture element, the signal charges (for example, holes) generated by the incident light are sequentially transferred in one direction,
It is configured to extract the video signal. Also, CCD
It is also possible to reduce dark current and fixed noise at room temperature by cooling.

【0032】MOS型イメージセンサーとは、図12が
示すように、X、Y座標に対応する2つの電極が1つの
単位となる絵素120がマトリックス状に配列されてお
り、しかも、各絵素がMOS型の電界効果トランジスタ
で作られた走査回路とスイッチ回路を構成しているもの
である。センサーから映像信号を取り出すには、図12
のX、Y軸の走査信号発生器により各絵素に走査パルス
を与え、入射光により絵素内に発生した信号電荷を、
X、Y軸の電極の電圧が0となった絵素から信号電流と
して取り出すのである。
As shown in FIG. 12, the MOS type image sensor has picture elements 120 in which two electrodes corresponding to X and Y coordinates are one unit and are arranged in a matrix. Constitutes a scanning circuit and a switch circuit made of MOS type field effect transistors. To take out the video signal from the sensor, refer to FIG.
A scanning pulse is applied to each picture element by the X and Y axis scanning signal generator, and the signal charge generated in the picture element by the incident light is
It is taken out as a signal current from the picture element in which the voltage of the electrodes on the X and Y axes becomes 0.

【0033】光電変換イメージセンサーとしては、マイ
クロチャンネルプレート(MCP)とダイオードアレイ
を組み合わせた図13のような静電集束型MCPダイオ
ードアレイや図14のような近接型MCPダイオードア
レイ、また図15に示すイメージ・オルシコン、図16
に示すビジコン、MCPとビジコンを組み合わせた図1
7のようなフォトニックマイクロスコープシステム(V
IMシステム)、さらに、MCPと半導体位置検出素子
を組み合わせた図18のようなフォトカウンティングイ
メージアクイジョンシステム(PIASシステム)があ
げられる。
As the photoelectric conversion image sensor, an electrostatic focusing type MCP diode array as shown in FIG. 13 in which a micro channel plate (MCP) and a diode array are combined, a proximity type MCP diode array as shown in FIG. Image Orthicon shown in Figure 16
The vidicon shown in Figure 1 and a combination of MCP and vidicon
Photonic microscope system (V
IM system), and a photocounting image acquisition system (PIAS system) as shown in FIG. 18 in which an MCP and a semiconductor position detecting element are combined.

【0034】静電集束型MCPダイオードアレイでは、
図13に示すように、入射光は光電面130で光電子1
36を放出させ、この光電子は電子レンズ系131で加
速、結像されてMCP132に入射する。MCP132
で電子は増倍され、蛍光面133に入射し、光を放出す
る。蛍光面から放出された光は光ファイバー134を通
りダイオードアレイ135に入射して映像信号を出力す
るよう構成されている。
In the electrostatic focusing MCP diode array,
As shown in FIG. 13, the incident light is reflected by the photoelectron 1 on the photocathode 130.
36 is emitted, and the photoelectrons are accelerated and imaged by the electron lens system 131 and enter the MCP 132. MCP132
Then, the electrons are multiplied, enter the phosphor screen 133, and emit light. The light emitted from the phosphor screen passes through the optical fiber 134 and enters the diode array 135 to output a video signal.

【0035】近接型MCPダイオードアレイでは、図1
4に示すように、入射光は光電面140で光電子を放出
させ、該光電子はMCP141に直接入射する。MCP
141で電子は増倍され、蛍光面142に入射し、光を
放出する。蛍光面142からの光は光ファイバー143
を通りダイオードアレイ144に入射して映像信号を出
力するよう構成されている。
In the proximity MCP diode array, as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, the incident light causes the photocathode 140 to emit photoelectrons, and the photoelectrons directly enter the MCP 141. MCP
At 141, the electrons are multiplied, enter the phosphor screen 142, and emit light. The light from the fluorescent screen 142 is an optical fiber 143.
It is configured to be incident on the diode array 144 through the above and output a video signal.

【0036】イメージ・オルシコンでは、図15に示す
ように光電陰極150から入射光に応じて光電子151
が放出され、該光電子は加速され、ターゲットメッシュ
152を通過しターゲット(厚さ数μm程度の低抵抗ガ
ラス板)153に衝突する。その結果、ターゲット15
3から2次電子が放出され、放出した電子はターゲット
メッシュに集められ、ターゲット上には入射光に対応し
た正電荷像が形成される。この状態でターゲット面が電
子ビーム154で走査されると、ターゲット面付近では
減速電界になっており、ターゲット面上の正電荷を中和
する。中和して残った電子は、ターゲットの正電荷によ
り密度変調されており、さらに、もとの電子軌道とほぼ
同じ軌道を経て電子銃155付近に到達する。電子銃付
近には2次電子増倍部156が配置されており、これに
より戻り電子を増幅して映像信号を出力させる。
In the image orthicon, as shown in FIG. 15, photoelectrons 151 are emitted from the photocathode 150 in response to incident light.
Are emitted, the photoelectrons are accelerated, pass through the target mesh 152, and collide with a target (a low resistance glass plate having a thickness of about several μm) 153. As a result, target 15
Secondary electrons are emitted from 3, the emitted electrons are collected on the target mesh, and a positive charge image corresponding to the incident light is formed on the target. When the target surface is scanned by the electron beam 154 in this state, a decelerating electric field is generated in the vicinity of the target surface and neutralizes the positive charges on the target surface. The neutralized and remaining electrons are density-modulated by the positive charge of the target, and further reach the vicinity of the electron gun 155 via the same orbit as the original electron orbit. A secondary electron multiplying unit 156 is arranged near the electron gun, which amplifies return electrons and outputs a video signal.

【0037】ビジコンでは、図16に示すように、ター
ゲットが透明なフェースプレート160上に透明導電膜
161と高抵抗率の光導電膜162を重ねた構成を有し
ており、電子ビーム163走査後に入射光があると電子
と正孔の対が発生し、電子は透明導電膜161を通り信
号電極164へ流れるが、正孔は光導電膜の走査部側の
表面へ移動する。次に、再度電子ビームにより光電膜表
面を走査すると、電子ビームは正孔による表面電位の大
きさに応じてターゲットに流れ込み、信号電極164を
通って映像信号となる。
In the vidicon, as shown in FIG. 16, the target has a transparent face plate 160 on which a transparent conductive film 161 and a high-resistivity photoconductive film 162 are superposed, and after scanning with an electron beam 163. When there is incident light, a pair of electron and hole is generated, and the electron flows through the transparent conductive film 161 to the signal electrode 164, but the hole moves to the surface of the photoconductive film on the scanning unit side. Next, when the surface of the photoelectric film is again scanned with the electron beam, the electron beam flows into the target according to the magnitude of the surface potential due to the holes, and becomes a video signal through the signal electrode 164.

【0038】VIMシステムとは、図17に示すように
2次元光子計数管170と低残像ビジコン171を組み
合わせたものである。2次元光子計数管171に入射し
た光は光電面172で光電子を発生し、この光電子はメ
ッシュ173、電子レンズ174を経てMCP(図17
では2段接続のMCP)175に入射して増幅され、出
射面の蛍光面176に当って輝点を形成する。この輝点
はレンズ177によって低残像ビジコンの光電面に結像
し、ビジコンの出力から入射光に対応した映像信号が得
られる。
The VIM system is a combination of a two-dimensional photon counter 170 and a low afterimage vidicon 171 as shown in FIG. The light that has entered the two-dimensional photon counter 171 generates photoelectrons on the photocathode 172, and these photoelectrons pass through the mesh 173 and the electron lens 174, and the MCP (FIG.
Then, the light is incident on the two-stage connected MCP) 175, is amplified, and hits the phosphor screen 176 on the emission surface to form a bright spot. This bright spot is imaged by the lens 177 on the photosurface of the low afterimage vidicon, and a video signal corresponding to the incident light is obtained from the output of the vidicon.

【0039】PIASシステムとは、図18に示すよう
に、VIMシステムで用いた2次元光子計数管180
(だだし、図18では3段接続のMCPとなっている)
とシリコン半導体検出器181を組み合わせたものであ
る。MCP182からの増倍され、加速された光電子は
半導体位置検出素子に入射し、入射の際の電子衝撃効果
によりさらに増倍されて、該検出素子181の抵抗層を
通って素子周辺の4つの電極183より電流として出力
される。この4つの出力を位置演算装置(図に示してい
ない)に入力することにより、入射光に対応した位置信
号が得られる。
As shown in FIG. 18, the PIAS system is a two-dimensional photon counter 180 used in the VIM system.
(However, in FIG. 18, it is a three-stage MCP.)
And a silicon semiconductor detector 181 are combined. The multiplied and accelerated photoelectrons from the MCP 182 are incident on the semiconductor position detecting element, are further multiplied by the electron impact effect at the time of incidence, pass through the resistance layer of the detecting element 181, and are surrounded by four electrodes around the element. It is output as a current from 183. By inputting these four outputs into a position calculation device (not shown), a position signal corresponding to the incident light can be obtained.

【0040】以上、代表的な1次元又は2次元光検出器
について説明してきたが、本発明における分光装置に用
いることのできる光検出器は、ここで説明したものに限
らず、1次元又は2次元的に光を検出できるものであれ
ば如何なるものでも適用可能である。
Although a typical one-dimensional or two-dimensional photodetector has been described above, the photodetector that can be used in the spectroscopic device of the present invention is not limited to the one described here, and a one-dimensional or two-dimensional photodetector. Any one can be applied as long as it can detect light dimensionally.

【0041】以上、本発明の明るい高分解能分光装置を
実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれら実施
例に限定されず種々の変形が可能である。
The bright high-resolution spectroscopic device of the present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is not limited to these embodiments and various modifications can be made.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の明るい高
分解能分光装置によると、何れの場合も、結像光学系が
軸外れなく配置されているので、回折格子への入射角、
回折角を大きくしても分光像に曲がりが生じないため、
高分散、高分解能の配置が可能になると共に、結像光学
系として開口の大きなものが使用でき、回折格子として
径の大きなものを用いれば、分光器のFナンバーを小さ
くでき、明るい分光器になる。しかも、光検出器とし
て、高感度の1次元又は2次元光検出器を用いてマルチ
チャンネル分光装置に構成されているので、従来のもの
より格段に明るく高分解能の分光装置になり、ラマン分
光、蛍光分光等の弱い光の分光測定に適したものであ
る。なお、分光器を多段配置にすることにより、より高
分解能にすることができる。
As described above, according to the bright high-resolution spectroscopic device of the present invention, since the image forming optical system is arranged off-axis in any case, the incident angle to the diffraction grating,
Since the spectral image does not bend even if the diffraction angle is increased,
In addition to enabling high-dispersion and high-resolution arrangements, a large aperture can be used as the imaging optical system, and if a diffraction grating with a large diameter is used, the F-number of the spectroscope can be made small, making it a bright spectroscope. Become. Moreover, since the multi-channel spectroscopic device is constructed by using a highly sensitive one-dimensional or two-dimensional photodetector as the photodetector, the spectroscopic device becomes much brighter and higher in resolution than the conventional one, and Raman spectroscopy, It is suitable for spectroscopic measurement of weak light such as fluorescence spectroscopy. In addition, by disposing the spectroscopes in multiple stages, higher resolution can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による分光装置の基本的な実施例の断面
図である。
1 is a cross-sectional view of a basic embodiment of a spectroscopic device according to the present invention.

【図2】他の実施例の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of another embodiment.

【図3】もう1つの実施例の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of another embodiment.

【図4】図1の分光器を2段に配置した実施例の断面図
である。
4 is a sectional view of an embodiment in which the spectroscope of FIG. 1 is arranged in two stages.

【図5】図2の分光器を2段に配置した実施例の断面図
である。
5 is a sectional view of an embodiment in which the spectroscope of FIG. 2 is arranged in two stages.

【図6】図1の分光器と図2の分光器を2段に配置した
実施例の断面図である。
6 is a sectional view of an embodiment in which the spectroscope of FIG. 1 and the spectroscope of FIG. 2 are arranged in two stages.

【図7】図3の分光器を2段に配置した実施例の断面図
である。
7 is a sectional view of an embodiment in which the spectroscope of FIG. 3 is arranged in two stages.

【図8】本発明による分光装置を顕微ラマン分光に適用
した1例の概略の光学配置を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a schematic optical arrangement of an example in which the spectroscopic device according to the present invention is applied to microscopic Raman spectroscopy.

【図9】反射平面回折格子を複数枚の回折格子を配置し
て構成した場合の平面図である。
FIG. 9 is a plan view of a case where a plurality of diffraction gratings are arranged as a reflection plane diffraction grating.

【図10】公知の並列独立処理フォトダイオードアレイ
の構成を説明するための図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the configuration of a known parallel independent processing photodiode array.

【図11】公知のCCD型イメージセンサーの構成を説
明するための図である。
FIG. 11 is a diagram for explaining the configuration of a known CCD image sensor.

【図12】公知のMOS型イメージセンサーの構成を説
明するための図である。
FIG. 12 is a diagram for explaining the configuration of a known MOS image sensor.

【図13】公知の静電集束型MCPダイオードアレイの
構成を説明するための図である。
FIG. 13 is a diagram for explaining the configuration of a known electrostatic focusing MCP diode array.

【図14】公知の近接型MCPダイオードアレイの構成
を説明するための図である。
FIG. 14 is a diagram for explaining the configuration of a known proximity MCP diode array.

【図15】公知のイメージ・オルシコンの構成を説明す
るための図である。
FIG. 15 is a diagram for explaining the configuration of a known image orthicon.

【図16】公知のビジコンの構成を説明するための図で
ある。
FIG. 16 is a diagram for explaining the configuration of a known vidicon.

【図17】公知のVIMシステムの構成を説明するため
の図である。
FIG. 17 is a diagram for explaining the configuration of a known VIM system.

【図18】公知のPIASシステムの構成を説明するた
めの図である。
FIG. 18 is a diagram for explaining the configuration of a known PIAS system.

【図19】従来のダブル分光器の構成例を示す図であ
る。
FIG. 19 is a diagram showing a configuration example of a conventional double spectrometer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、2、3、11、12、21、2231、32…分光
器 4…1次元又は2次元光検出器 5…反射平面回折格子 6…開口 7…入射スリット 8…コリメート凹面鏡 9…集光凹面鏡 10、13…結像レンズ 14…望遠レンズ系 40…顕微鏡支持台 41…ステージ 51〜54…小さな回折格子 60…分光装置 S…試料 E…励起レーザ光 R…測定光 L…レンズ BS…ビームスプリッター Ob…対物レンズ
1, 2, 3, 11, 12, 21, 2231, 32 ... Spectrometer 4 ... One-dimensional or two-dimensional photodetector 5 ... Reflective plane diffraction grating 6 ... Aperture 7 ... Incident slit 8 ... Collimating concave mirror 9 ... Focusing concave mirror 10, 13 ... Imaging lens 14 ... Telescopic lens system 40 ... Microscope support 41 ... Stages 51-54 ... Small diffraction grating 60 ... Spectroscopic device S ... Sample E ... Excitation laser light R ... Measurement light L ... Lens BS ... Beam splitter Ob ... Objective lens

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 中心に開口が設けられた反射平面回折格
子と、該回折格子の裏側近傍であって開口の入射側に配
置された入射スリットと、該入射スリットから入射し前
記開口を通過した測定光を平行光束に変換するコリメー
ト凹面鏡と、該コリメート凹面鏡で反射され前記回折格
子によって回折された光束の中の特定次数の光束を前記
回折格子の前記開口を経て該回折格子の裏側近傍に集光
する集光凹面鏡とからなり、前記両凹面鏡は光軸が前記
開口近傍で交差するように配置されてなる分光器と、該
分光器の前記集光凹面鏡の集光面の分光方向に検出面が
広がるように配置されている1次元又は2次元光検出器
とから構成されていることを特徴とする明るい高分解能
分光装置。
1. A reflection plane diffraction grating having an opening in the center, an entrance slit arranged on the entrance side of the opening near the back side of the diffraction grating, and an entrance slit which has entered through the entrance slit and passed through the opening. A collimating concave mirror that converts the measurement light into a parallel light beam, and a light beam of a specific order among the light beams reflected by the collimating concave mirror and diffracted by the diffraction grating is collected near the back side of the diffraction grating through the opening of the diffraction grating. A condensing concave mirror that emits light, the biconcave mirrors being arranged so that their optical axes intersect in the vicinity of the opening; and a detecting surface in the spectroscopic direction of the condensing surface of the condensing concave mirror of the spectroscope. And a one-dimensional or two-dimensional photodetector which is arranged so as to spread.
【請求項2】 前記入射スリットと前記開口の間に入射
スリットの像を開口中に結像する結像レンズが配置され
ていることを特徴とする請求項1記載の明るい高分解能
分光装置。
2. The bright high-resolution spectroscopic device according to claim 1, further comprising an imaging lens disposed between the entrance slit and the opening for forming an image of the entrance slit in the opening.
【請求項3】 中心に開口が設けられた反射平面回折格
子と、該回折格子の裏側近傍であって開口の入射側に配
置された入射スリットと、該入射スリットから入射し前
記開口を通過した測定光を平行光束に変換するコリメー
ト凹面鏡と、該コリメート凹面鏡で反射され前記回折格
子によって回折された光束の中の特定次数の光束を前記
回折格子の前記開口を経て該回折格子の裏側近傍に集光
する集光凹面鏡とからなり、前記両凹面鏡は光軸が前記
開口近傍で交差するように配置されてなる分光器が複数
個光学的に直列に接続されており、射出側の最終段の分
光器の集光凹面鏡の集光面の分光方向に検出面が広がる
ように1次元又は2次元光検出器が配置されていること
を特徴とする明るい高分解能分光装置。
3. A reflection plane diffraction grating having an opening in the center, an entrance slit arranged on the entrance side of the opening near the back side of the diffraction grating, and an entrance slit which is incident from the entrance slit and passed through the opening. A collimating concave mirror that converts the measurement light into a parallel light beam, and a light beam of a specific order among the light beams reflected by the collimating concave mirror and diffracted by the diffraction grating is collected near the back side of the diffraction grating through the opening of the diffraction grating. The biconcave mirror is composed of a plurality of spectroscopes which are arranged so that their optical axes intersect in the vicinity of the opening and are optically connected in series. 1. A bright high-resolution spectroscopic device, characterized in that a one-dimensional or two-dimensional photodetector is arranged so that the detection surface extends in the spectral direction of the condensing surface of the condensing concave mirror of the vessel.
【請求項4】 少なくとも1つの分光器の入射スリット
と反射平面回折格子の開口の間に入射スリットの像を開
口中に結像する結像レンズが配置されていることを特徴
とする請求項2記載の明るい高分解能分光装置。
4. An image forming lens for forming an image of the incident slit in the opening is arranged between the incident slit of at least one spectroscope and the opening of the reflection plane diffraction grating. Bright high-resolution spectroscope described.
【請求項5】 中心に開口が設けられた反射平面回折格
子と、該回折格子の裏側近傍であって開口の入射側に配
置された入射スリットと、該入射スリットから入射し前
記開口を通過した測定光を平行光束に変換するコリメー
ト凹面鏡と、該コリメート凹面鏡で反射され前記回折格
子によって回折された光束の中の特定次数の光束を集光
する集光レンズとからなり、前記凹面鏡と集光レンズの
光軸が前記開口近傍で交差するように配置されてなる分
光器と、該分光器の前記集光レンズの集光面の分光方向
に検出面が広がるように配置されている1次元又は2次
元光検出器とから構成されていることを特徴とする明る
い高分解能分光装置。
5. A reflection plane diffraction grating having an opening at the center, an entrance slit arranged on the entrance side of the opening near the back side of the diffraction grating, and an entrance slit which has entered through the entrance slit and passed through the opening. The concave mirror and the condenser lens include a collimator concave mirror that converts the measurement light into a parallel light flux, and a condenser lens that condenses a light flux of a specific order among the light rays reflected by the collimator concave mirror and diffracted by the diffraction grating. And a one-dimensional or two-dimensional arrangement in which the detection surface is spread in the spectral direction of the condensing surface of the condensing lens of the condensing lens of the spectroscope. A bright high-resolution spectroscopic device comprising a three-dimensional photodetector.
【請求項6】 中心に開口が設けられた反射平面回折格
子と、該回折格子の裏側近傍であって開口の入射側に配
置された入射スリットと、該入射スリットから入射し前
記開口を通過した測定光を平行光束に変換するコリメー
ト凹面鏡と、該コリメート凹面鏡で反射され前記回折格
子によって回折された光束の中の特定次数の光束を集光
する集光レンズとからなり、前記凹面鏡と集光レンズの
光軸が前記開口近傍で交差するように配置されてなる分
光器が複数個光学的に直列に接続されており、射出側の
最終段の分光器の集光レンズの集光面の分光方向に検出
面が広がるように1次元又は2次元光検出器が配置され
ていることを特徴とする明るい高分解能分光装置。
6. A reflection plane diffraction grating having an opening in the center, an entrance slit arranged on the entrance side of the opening near the back side of the diffraction grating, and an entrance slit which is incident from the entrance slit and passed through the opening. The concave mirror and the condenser lens include a collimator concave mirror that converts the measurement light into a parallel light flux, and a condenser lens that condenses a light flux of a specific order among the light rays reflected by the collimator concave mirror and diffracted by the diffraction grating. A plurality of spectroscopes arranged so that their optical axes intersect in the vicinity of the opening are optically connected in series, and the spectroscopic direction of the condensing surface of the condensing lens of the final-stage spectroscope on the exit side. A bright high-resolution spectroscopic device characterized in that a one-dimensional or two-dimensional photodetector is arranged so that the detection surface spreads over the surface.
【請求項7】 前記反射平面回折格子は、複数枚の反射
平面回折格子を前記開口の周りに格子方向を整列させて
同一面に連続又は多少不連続に配置して構成されたもの
からなることを特徴とする請求項1から6の何れか1項
記載の明るい高分解能分光装置。
7. The reflection plane diffraction grating is configured by arranging a plurality of reflection plane diffraction gratings on the same surface in a continuous or slightly discontinuous manner with the grating directions aligned around the opening. A bright high-resolution spectroscopic device according to any one of claims 1 to 6.
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