JPH0525291B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0525291B2 JPH0525291B2 JP62020154A JP2015487A JPH0525291B2 JP H0525291 B2 JPH0525291 B2 JP H0525291B2 JP 62020154 A JP62020154 A JP 62020154A JP 2015487 A JP2015487 A JP 2015487A JP H0525291 B2 JPH0525291 B2 JP H0525291B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grating
- diffraction grating
- spectrometer
- diffraction
- light
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 10
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 6
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001093 holography Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 201000009310 astigmatism Diseases 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
イ 産業上の利用分野
本発明は場所によつてブレーズ角が異なる平面
回折格子と一個の結像用凹面鏡とよりなる分光器
に関する。
回折格子と一個の結像用凹面鏡とよりなる分光器
に関する。
ロ 従来の技術
本発明の一実施例を示す第１図を借りて説明す
ると、第１図に示すような平面回折格子Ｇと一個
の結像用凹面鏡Ｍとよりなる分光器は構造が簡単
であり、ダブルモノクロメータの第１分光器に適
したものである。この型の分光器で広い波長範囲
にわたつて高い回折効率を得るため、回折格子の
ブレーズ角が場所によつて異る回折格子を格子面
から離れたＣ点を中心に回動させ、回折格子を円
周に沿わせて移動するようにして、格子の入射光
に対する傾きを変えて波長走査を行うと共に、回
折格子上の光の入射領域を移動させて、どの波長
でもブレーズ回折光が得られるようにしたものが
提案されている。第３図に示す回折格子断面にお
いて格子面の垂線Ｎと格子溝面ｇの法線ｎとのな
す角がブレーズ角で、入射光と回折光とが格子溝
面に対して鏡面反射の関係にあるとき、その回折
光に光のエネルギーが集中する。このような回折
光をブレーズ回折光と呼び、ブレーズ回折光を利
用すると大へん明るい分光器が得られるが、入射
光と回折光との開き角第１図のＫが一定である場
合、ブレーズ光の波長は開き角Ｋと格子定数とブ
レーズ角とによつて決まる一つだけであり、従つ
てブレーズ角が一定の回折格子では広い波長範囲
にわたつて高い回折効率を有する分光器を作るこ
とはできない。このため回折格子の溝と直交する
方向の一端から他端に向つてブレーズ角が変化し
ている回折格子を用い、波長走査と連動させて格
子面上で光の入射領域を移動させ、広い波長範囲
でブレーズ回折光が得られるようにしたものが提
案されているのである。
ると、第１図に示すような平面回折格子Ｇと一個
の結像用凹面鏡Ｍとよりなる分光器は構造が簡単
であり、ダブルモノクロメータの第１分光器に適
したものである。この型の分光器で広い波長範囲
にわたつて高い回折効率を得るため、回折格子の
ブレーズ角が場所によつて異る回折格子を格子面
から離れたＣ点を中心に回動させ、回折格子を円
周に沿わせて移動するようにして、格子の入射光
に対する傾きを変えて波長走査を行うと共に、回
折格子上の光の入射領域を移動させて、どの波長
でもブレーズ回折光が得られるようにしたものが
提案されている。第３図に示す回折格子断面にお
いて格子面の垂線Ｎと格子溝面ｇの法線ｎとのな
す角がブレーズ角で、入射光と回折光とが格子溝
面に対して鏡面反射の関係にあるとき、その回折
光に光のエネルギーが集中する。このような回折
光をブレーズ回折光と呼び、ブレーズ回折光を利
用すると大へん明るい分光器が得られるが、入射
光と回折光との開き角第１図のＫが一定である場
合、ブレーズ光の波長は開き角Ｋと格子定数とブ
レーズ角とによつて決まる一つだけであり、従つ
てブレーズ角が一定の回折格子では広い波長範囲
にわたつて高い回折効率を有する分光器を作るこ
とはできない。このため回折格子の溝と直交する
方向の一端から他端に向つてブレーズ角が変化し
ている回折格子を用い、波長走査と連動させて格
子面上で光の入射領域を移動させ、広い波長範囲
でブレーズ回折光が得られるようにしたものが提
案されているのである。
ハ 発明が解決しようとする問題点
所で第１図に示したような光学素子配置の分光
器では結像鏡Ｍが軸外し状態で用いられているた
め、出射スリツトＳ２上の入射スリツトＳ１の像
はコマ収差、非点収差が大きく、ブレーズ回折を
利用して効率を高めるようにしても、回折光の相
当部分が出口スリツトＳ２によつてカツトされて
しまい充分な明るさが得られないと云う問題があ
る。本発明は第１図に示す構成の分光器において
結像鏡Ｍの収差を補正しようとするものである。
器では結像鏡Ｍが軸外し状態で用いられているた
め、出射スリツトＳ２上の入射スリツトＳ１の像
はコマ収差、非点収差が大きく、ブレーズ回折を
利用して効率を高めるようにしても、回折光の相
当部分が出口スリツトＳ２によつてカツトされて
しまい充分な明るさが得られないと云う問題があ
る。本発明は第１図に示す構成の分光器において
結像鏡Ｍの収差を補正しようとするものである。
ニ 問題点解決のための手段
第１図に示すような一つの平面回折格子Ｇと一
つの結像用鏡Ｍよりなり、上記回折格子が場所に
よつてブレーズ角が異なり、格子面から離れたＣ
点を中心に回転するようになつている分光器にお
いて、上記回折格子の格子パターンを、格子面中
央法線の一方の側において、互いにコヒーレント
な２つの点光源の光を格子面に投射したときの干
渉パターンに相当する格子パターンとした。こゝ
でγはδの約４倍、δは約10°程度が適当である。
なおこゝで回折格子の格子パターンをホログラフ
イの光源配置で規定しているが、これはホログラ
フイによらなければいけないと云うことではな
く、同じ格子ピツチ配分で機械切りによつて格子
パターンを形成してもよいことは云うまでもな
い。
つの結像用鏡Ｍよりなり、上記回折格子が場所に
よつてブレーズ角が異なり、格子面から離れたＣ
点を中心に回転するようになつている分光器にお
いて、上記回折格子の格子パターンを、格子面中
央法線の一方の側において、互いにコヒーレント
な２つの点光源の光を格子面に投射したときの干
渉パターンに相当する格子パターンとした。こゝ
でγはδの約４倍、δは約10°程度が適当である。
なおこゝで回折格子の格子パターンをホログラフ
イの光源配置で規定しているが、これはホログラ
フイによらなければいけないと云うことではな
く、同じ格子ピツチ配分で機械切りによつて格子
パターンを形成してもよいことは云うまでもな
い。
ホ 作用
本発明によればブレーズ角が異つていることに
より、広い範囲にわたつて高い回折効率が得られ
ると共に、格子ピツチが一定の関係で変化してい
ることによつて、結像鏡の収差が補正されている
ので、分解能も高まり、明るさも一層向上できる
ものである。
より、広い範囲にわたつて高い回折効率が得られ
ると共に、格子ピツチが一定の関係で変化してい
ることによつて、結像鏡の収差が補正されている
ので、分解能も高まり、明るさも一層向上できる
ものである。
ヘ 実施例
第１図は本発明分光器の各部配置を示す。Ｓ１
は入射スリツト、Ｍは結像用凹面鏡、Ｇが平面鏡
回折格子で記述のようにブレーズ角が右端から左
端にかけて次第に小さくなつている。Ｃは回折格
子Ｇの回転中心で、回折格子ＧはＣを回転中心と
する腕（不図示）上に固定されている。回折格子
Ｇは波長走査において、Ｃ点を中心とする円周に
沿つて移動し、図でｌは全波長範囲に相当するこ
の移動に伴う、入射光束光軸の格子面との交点の
格子面上の移動距離を示し、Ｌは上記移動中にお
ける格子面の入射光束光軸方向の最大移動量であ
る。Ｌは小さい方が望ましく、そのためには回折
格子の回転半径即ち図のρが大なる程小さくなる
が、分光波長範囲をカバーするための回折格子回
転角が決まつているのでρを大きくすると回折格
子Ｇの回折格子Ｇの格子と直交する方向の長さを
大きくしなければならない。格子面の入射光束光
軸上の基準位置の前後等量にＬが振分けられるよ
うにすることで、光軸方向の格子面の移動の影響
を半分にすることができる。
は入射スリツト、Ｍは結像用凹面鏡、Ｇが平面鏡
回折格子で記述のようにブレーズ角が右端から左
端にかけて次第に小さくなつている。Ｃは回折格
子Ｇの回転中心で、回折格子ＧはＣを回転中心と
する腕（不図示）上に固定されている。回折格子
Ｇは波長走査において、Ｃ点を中心とする円周に
沿つて移動し、図でｌは全波長範囲に相当するこ
の移動に伴う、入射光束光軸の格子面との交点の
格子面上の移動距離を示し、Ｌは上記移動中にお
ける格子面の入射光束光軸方向の最大移動量であ
る。Ｌは小さい方が望ましく、そのためには回折
格子の回転半径即ち図のρが大なる程小さくなる
が、分光波長範囲をカバーするための回折格子回
転角が決まつているのでρを大きくすると回折格
子Ｇの回折格子Ｇの格子と直交する方向の長さを
大きくしなければならない。格子面の入射光束光
軸上の基準位置の前後等量にＬが振分けられるよ
うにすることで、光軸方向の格子面の移動の影響
を半分にすることができる。
第２図は本発明の回折格子Ｇのホログラフイに
よる記録光学系で、１が回折格子基板、２，３が
記録光源点で、夫々は同一レーザ（図外）から発
射されたレーザビームを２分割して収束させるこ
とにより形成されている。記録光源２，３から発
射される球面波が回折格子基板面上で作る干渉パ
ターンを記録し、格子溝の以後の行程での作成の
マスクとして利用する。本発明による回折格子は
第３図に示すように位置ごとに異るブレーズ角θB
を持たせることが必要であるが、これは例えば日
本特許1046763号に示されているがごときのイオ
ンビーム加工法を用いて形成することが可能であ
る。
よる記録光学系で、１が回折格子基板、２，３が
記録光源点で、夫々は同一レーザ（図外）から発
射されたレーザビームを２分割して収束させるこ
とにより形成されている。記録光源２，３から発
射される球面波が回折格子基板面上で作る干渉パ
ターンを記録し、格子溝の以後の行程での作成の
マスクとして利用する。本発明による回折格子は
第３図に示すように位置ごとに異るブレーズ角θB
を持たせることが必要であるが、これは例えば日
本特許1046763号に示されているがごときのイオ
ンビーム加工法を用いて形成することが可能であ
る。
上記回折格子制作の詳細を述べると、記録光源
として、波長441.6nｍのレーザ光を用い、露光系
の配置は第２図において rC＝185.98 rD＝193.32 γ＝45.9° δ＝10.9° である。また分光系は第１図において凹面鏡Ｍと
して曲率半径100の球面鏡を用いるとして ｒ＝71.5 r′＝80.4 Ｄ＝54.5 ρ＝19.6 α＝17.5°（入射光軸と格子面法線とのなす角） Ｋ＝35.0° δ＝3.0° となる。この条件は第１図でα＝6.6°の位置を回
折格子の中心０としたものであり、この点では
1200本／mmの溝本数となつており、300nｍの光
が出口スリツトから出射する。波長範囲は約200
〜900nｍであり、長波長になると点線で描いた
位置に回折格子がくる。この波長範囲で主光線の
当たる位置が約10mmの回折格子面上で移動する。
として、波長441.6nｍのレーザ光を用い、露光系
の配置は第２図において rC＝185.98 rD＝193.32 γ＝45.9° δ＝10.9° である。また分光系は第１図において凹面鏡Ｍと
して曲率半径100の球面鏡を用いるとして ｒ＝71.5 r′＝80.4 Ｄ＝54.5 ρ＝19.6 α＝17.5°（入射光軸と格子面法線とのなす角） Ｋ＝35.0° δ＝3.0° となる。この条件は第１図でα＝6.6°の位置を回
折格子の中心０としたものであり、この点では
1200本／mmの溝本数となつており、300nｍの光
が出口スリツトから出射する。波長範囲は約200
〜900nｍであり、長波長になると点線で描いた
位置に回折格子がくる。この波長範囲で主光線の
当たる位置が約10mmの回折格子面上で移動する。
ト 効果
第４図は本発明回折格子と通常の等間隔回折格
子とを第１図の実施例分光器で使い比較べたとき
の出射スリツト上の収差比較を示す。この図で上
三つが等間隔格子、下三つが本発明回折格子で、
各三つは左から300nｍ、500nｍ、800nｍ、の３
種の波長の光に対するもので、本発明において収
差補正の効果が顕著であることが分かる。
子とを第１図の実施例分光器で使い比較べたとき
の出射スリツト上の収差比較を示す。この図で上
三つが等間隔格子、下三つが本発明回折格子で、
各三つは左から300nｍ、500nｍ、800nｍ、の３
種の波長の光に対するもので、本発明において収
差補正の効果が顕著であることが分かる。
本発明分光器は上述したように結像特性が優れ
ており、従つて簡単な構造の割に分解能が良く、
収差が少ないから回折光の出射スリツト通過効率
が高く、広い波長範囲にわたつてブレーズ回折が
行われていることと相まつて大へん明るい分光器
が得られる。
ており、従つて簡単な構造の割に分解能が良く、
収差が少ないから回折光の出射スリツト通過効率
が高く、広い波長範囲にわたつてブレーズ回折が
行われていることと相まつて大へん明るい分光器
が得られる。
第１図は本発明の一実施例分光器の平面図、第
２図は本発明一実施例における回折格子の格子パ
ターンをホログラフイで形成する場合の回折格
子、光源の配置を示す平面図、第３図は上記回折
格子の格子断面拡大図、第４図は本発明と従来例
の性能を比較するグラフである。 Ｇ……回折格子、Ｍ……結像用鏡、Ｓ１……入
射スリツト、Ｓ２……出射スリツト、Ｃ……回折
格子の回転中心。
２図は本発明一実施例における回折格子の格子パ
ターンをホログラフイで形成する場合の回折格
子、光源の配置を示す平面図、第３図は上記回折
格子の格子断面拡大図、第４図は本発明と従来例
の性能を比較するグラフである。 Ｇ……回折格子、Ｍ……結像用鏡、Ｓ１……入
射スリツト、Ｓ２……出射スリツト、Ｃ……回折
格子の回転中心。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 一つの平面回折格子と一つの結像用鏡とより
なり、上記回折格子が場所によつてブレーズ角が
異り、格子面から離れた位置に波長走査のための
回転中心を有する分光器において、上記回折格子
のパターンを、 格子面中央法線の一方の側において、 互いにコヒーレントな二つの点光源の光を上記
格子面に照射したときの干渉パターンに相当する
パターン としたことを特徴とする分光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015487A JPS63187125A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015487A JPS63187125A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 分光器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63187125A JPS63187125A (ja) | 1988-08-02 |
| JPH0525291B2 true JPH0525291B2 (ja) | 1993-04-12 |
Family
ID=12019236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015487A Granted JPS63187125A (ja) | 1987-01-30 | 1987-01-30 | 分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63187125A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5113067A (en) * | 1989-02-15 | 1992-05-12 | Canon Kabushiki Kaisha | Image reading apparatus having a blazed diffraction grating |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5414254A (en) * | 1977-07-02 | 1979-02-02 | Nippon Bunko Kogyo Kk | Wide range spectrometer |
| JPS54128749A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-05 | Nippon Chemical Ind | Plane diffraction grating |
| JPS59196429A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-11-07 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | サインバ−機構 |
-
1987
- 1987-01-30 JP JP2015487A patent/JPS63187125A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5414254A (en) * | 1977-07-02 | 1979-02-02 | Nippon Bunko Kogyo Kk | Wide range spectrometer |
| JPS54128749A (en) * | 1978-03-29 | 1979-10-05 | Nippon Chemical Ind | Plane diffraction grating |
| JPS59196429A (ja) * | 1983-03-02 | 1984-11-07 | エヌ・ベ−・フイリツプス・フル−イランペンフアブリケン | サインバ−機構 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63187125A (ja) | 1988-08-02 |
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