JPH055049B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は結像性の回折格子を用いた分光器で復
数の波長の光を高速で順次繰返し出射させること
ができる分光器に関する。

(ロ) 従来技術 流通している試料を継続的に分析監視するため
とか、多数の試料の能率的な分析処理のため等
で、複数の波長の光をｍ秒のオーダで切換え順次
繰返し出射させることのできる分光器が要求され
るようになつてきた。

従来の回折格子分光器は、回折格子の中心を通
り格子線と平行な軸を中心として回折格子を回転
させることにより波長走査を行つており、回折格
子の回転には高精度のサインバー機構等を用いて
いた。従つて複数種の波長の光を順次繰返し出射
させるためには、回折格子を往復回転させる必要
があるが、ｍ秒のオーダで波長を切換えるには数
百回／秒と云つた高速の往復回転が必要で、この
ようなことは機構の性質上不可能であり、従来の
回折格子分光器では到底上述要求に応えることは
できない。

(ハ) 目的 本発明は簡単な構造で、ｍ秒程度で波長切換え
の可能な高速走査回折格子分光器を提供しようと
するものである。

(ニ) 構成 本発明は凹面回折格子のような結像性の回折格
子の中心における格子面の法線を軸として回折格
子を一方向に回転させるようにし、この法線上に
一つのスリツトを配置し、このスリツトを通して
光を入射させたとき上記回折格子によつて形成さ
れるスペクトル像を、上記法線を軸として回転さ
せたとき掃過される面（単に像面と云うことにす
る）上に、上記法線との交点を原点とする極座標
を考え、複数個のスリツトに任位意の極座標を与
えて上記像面上に、これらのスリツトを配置し、
これら複数のスリツトを光入射スリツトとして前
記法線上のスリツトから種々な波長の光を出射さ
せるか、或は逆に法線上のスリツトを光入射スリ
ツトとし像面上のスリツトを光出射スリツトとし
た回折格子分光器である。

こゝで結像性の回折格子と云うのは、テレメー
タ鏡のようなものを用いないで、回折光が直接集
光してスペクトル像を作るようになつている回折
格子で平面格子でも不等間隔曲線格子にすれば結
像性とすることができる。

回折格子の中心に入射し、中心で回折される入
出射光線は回折格子の中心に立てた法線を含む一
つの平面内にあるから、上記法線を軸として回折
格子を回転させると上記平面も回折格子について
回わり、この平面内における入出射光の関係は格
子の回転によつて変化しない。従つて像面上の一
点に配置した一個のスリツトは、前記極座標の動
径成分が波長と一対一対に対応していることにな
る。

(ホ) 実施例 第１図でＧは球面回折格子でＮはその中心に立
てた法線であり、Ｍはモータで回折格子Ｇを法線
Ｎを軸として回転させる。点線で囲んだ平面は法
線Ｎを含み回折格子Ｇの格子線と直交している面
で回折格子Ｇの子午面である。この子午面上のＡ
点に入射スリツトを置いて格子に光を入射させる
と、反射回折によつて特定の波長の光が法線Ｎ上
の一点Ｂに集光する。光の進路を逆にすると、Ｂ
点に置いた入射スリツトから格子Ｇに入射した光
は反射回折によつて子午面上にスペクトル像Ｉを
形成する。こゝで回折格子ＧをモータＭによつて
回転させると、子午面は格子Ｇと共に回転し、ス
ペクトル像Ｉも一緒に回転して一つの回転面を掃
過する。この面が前述した像面である。

第２図は法線Ｎの方向から上記像面を見た図
で、Ｏ点は法線Ｎと像面との交点である。像面上
にＯ点を原点として極座標を考え、子午面の或る
特定の方向を考え、そのときの子午面と像面との
交線を上記座標の動径角の基準位置（θ＝０）と
し、子午面と像面との交線を極座標の動径とす
る。今第２図に示すように、動径の角位置として
θ＝０、120゜、240゜の３位置をとり、像面上にＡ
１（r1、０）、Ａ２（r2、120゜）、Ａ３（r3、240゜）
の座標位置に夫々光入射スリツトを配置し、原点
の０点に光出射射スリツトを設置する。格子Ｇを
回転させると、格子の子午面が光入射スリツトＡ
１，Ａ２，Ａ３の位置を順次繰返し通過して、各
入射スリツトを通過する度に光出射スリツトか
ら、r1、r2、r3に対応する波長の光が出射する。

第３図は回転する格子Ｇへの光を入射させ、目
的の波長の光を出射スリツトから取出す具体的な
構成を示す。Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は光フアイバー
で、夫々の一方の端は一つにまとめられて光源装
置に対向させてあり、他端が第２図に示したＡ
１，Ａ２，Ａ３の位置に固定してある。光源装置
は光源Ｗと集光レンズＬよりなつている。各光フ
アイバーＦ１，Ｆ２，Ｆ３のＡ１，Ａ２，Ａ３位
置における端面がそのまゝ光入射スリツトになつ
ている。格子Ｇの中心に立てた法線上の光出射ス
リツト位置には光フアイバーFoの一端が固定さ
れており、目的とする波長の光を測定室Ｃに導く
ようになつている。

第４図は全体構成を示す。円筒形の外筐１の端
底中央にパルスモータＭが固定され、このモータ
の軸端に球面反射回折格子Ｇが取付けられる。外
筐１の開口端には枠体２が取付けられる。枠体２
は外筐のような形で回折格子Ｇの曲率半形の半分
を曲率半形とする球面状であり、半径方向に透溝
３が形成してあり、この透溝に光フアイバーＦ
１，Ｆ２，等の端部を保持する摺動子４が嵌めて
ありこの摺動子は溝３に沿い半径方向の任意の位
置に固定できるようになつている。枠体２の中央
のボス部５に光フアイバーFoを固定する孔が設
けられている。パルスモータＭは格子Ｇの子午面
が枠体２の透溝３の一つと一致している状態で一
定時間停止しており、次いで子午面が隣隣の透溝
３に一致するまで回転してまた一定時間停止する
と云う一方向の間欠回転を行うよう制御される。
従つて各種の波長の光は第５図に示すようなタイ
ムスケジユールで取出される。

第６図の実施例は回折格子を一定速度で連続回
転させて、第５図に示すようなタイムスケジユー
ルで各種波長の光を取出せるようにした光フアイ
バーの光出射端の配置を示す。一つの波長に対応
する同一半径の円周上で適宜の動径角の範囲にわ
たつて複数の光フアイバーＦ１，Ｆ２等の端を密
接して並べたものである。

上述した実施例では格子Ｇの回転軸の周囲から
光を入射させ、回転軸上で目的の波長の光を取出
すものとして説明したが、光の進行方向を逆にし
てもよいことは云うまでもない。

(ヘ) 効果 本発明分光器は上述したような構成で、機構的
に大へん簡単であり、特に往復運動部分を特たず
一方向回転運動だけで目的の機能が発揮できるの
で、波長の高速切換えが可能となり、機構が簡単
であるから、輸送中の振動とか衝激で調整が狂う
と云つた心配もなく機械的に安定している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は構成原
理を説明する斜視図、第２図は光の入出射スリツ
トの配置を示す正面図、第３図は骨格的構成を示
す斜視図、第４図は全体構成を示し、同Ａは縦断
側面図、同Ｂは正面図、第５図は出射光のタイム
スケジユールを示すチヤート、第６図は別実施例
の光フアイバー端部の配置を示す正面図である。 Ｇ……球面反射回折格子、Ｍ……モータ、Ｎ…
…法線、Ａ１，Ａ２，Ａ３………光入射スリツ
ト、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Fo……光フアイバー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 結像性の回折格子と、該回折格子をその中心
   に立てた法線を軸として回転させる機構とを備
   え、上記法線上の一点に光の回折格子への入射口
   を配置し、上記法線の周囲複数個所に回折格子か
   らの光の出射口を配置し、或は上記法線上の入射
   口を回折格子からの光の出射口とし、上記複数個
   所の光の出射口を回折格子への光の入射口とした
   ことを特徴とする回折格子分光器。