JPH0664207B2 - 回折格子分光器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ 産業上の利用分野 本発明はツェルニー・ターナー型の回折格子分光器に関
する。

ロ 従来技術 平面回折格子は従来機械切りで格子溝を作っており、格
子パターンは等間隔直線格子であるが、この型の回析格
子はそれ自身は収差を持っていないが、ツェルニー・タ
ーナーマウントの分光器のようにコリメータ素子とテレ
メータ素子に凹面鏡を使ったものでは、凹面鏡に球面鏡
を用い軸外し状態で使うため、これらの凹面鏡によって
収差が発生していた。この収差を補正するためには平面
回析格子の格子パターンを特殊なものにして、回析格子
にコリメータ鏡及びカメラ鏡によって発生する収差を打
消すような収差を発生させればよいが、ホログラフィの
利用によってそのような特殊な格子パターンに近い格子
パターンを製作する可能性が出て来た。しかし従来のホ
ログラフィックな回折格子では回折格子のパターンを格
子基板上に形成するための記録光に球面波を用いていた
ゝめ、格子パターンは回転双曲面群と格子基板との交線
群に限定され、収差補正は不充分なものであった。

ハ 発明が解決しようとする問題点 本発明はツェルニー・ターナー型分光器においてホログ
ラフィを用いた回折格子の格子パターンの形成に改善を
行ってより完全な収差補正を可能にしようとするもので
ある。

ニ 問題解決のための手段 ホログラフィによって回折格子基板に回折格子パターン
を記録するための記録光のうち少なくとも一つを非球面
波とした。また非球面波を得る手段として点光源の光
（球面波）を軸外しの球面鏡で反射させた。

ホ 作 用 ホログラフィによる回折格子パターンの製作法は、回折
格子基板に互いに干渉可能な二光束の光を投射して回折
格子基板面に干渉パターンを形成させ、この干渉パター
ンを基板面に焼付け記録するもので、上記二光束を記録
光、その光源を記録光源と云う。従来は上記した二つの
記録光として平面波或は球面波の光を用いていた。これ
に対して本発明では二つの記録光のうち少くとも一方を
非球面波としたので、干渉パターンを形成する記録条件
のパラメータが増加し、得られる干渉パターンも変化に
富み、干渉パターンの選択の自由度が増すので、記録条
件の選択によって従来に比し収差補正をより完全にでき
るようになった。記録条件のパラメータが増加すると云
うのは、球面波を用いる場合、パラメータは点光源（球
面波だから）の位置のデータだけであるが、非球面波を
用いると、点光源の位置のデータの他に非球面の程度を
決めるパラメータが加わるのである。またこのようにし
て得られる干渉パターンを格子パターンとすると、その
ような回折格子では入射光が平面波或は球面波であって
も、回折光は非球面波になるので、それによって分光器
の光学系全体としての収差特にコマ、非点収差を効果的
に補正できることになるのである。

ヘ 実施例 第１図は本発明のツェルニー・ターナー型分光器に用い
る回折格子を製作するためのホログラフィック露光のた
めの各部配置を示すが、１が平面回折格子基板、2,3が
記録光源点で、夫々は同一レーザー（図外）から発射さ
れたレーザービームを２分割して収束させることにより
形成されている。記録光源点2,3から発散する球面波は
それぞれ凹面鏡4,5により非球面波として反射され、回
折格子基板１上で干渉縞を形成する。

第２図は上記配置により作成したホログラフィック平面
回折格子を用いたツェルニー・ターナーマウンティング
の分光系の一例を示す。分光系の波長領域を300nm〜800
nm、回折格子６の中心での格子定数を１／1600mmとし、
コリメータ鏡８を単位長の曲率半径をもつ球面鏡とす
る。

上記回折格子製作の詳細を述べると、記録光としてレー
ザー波長441.6nmのレーザー光を用い、露光系の配置は
第１図において pc＝0.9898 qc＝0.3915 τｃ＝1.438゜ pd＝0.9896 qd＝0.3907 τｄ＝1.564゜ である。また凹面鏡4,5の曲率半径R4,R5はR4＝R5＝1.00
0である。

分光系の配置は第２図においてｒ＝0.4977,D＝0.4298,
D′＝0.4325,r′＝0.4925,θ＝5.53゜，回折格子中心か
ら望むコリメータ鏡中心とカメラ鏡中心間の離角Ｋ＝2
9.12゜，θ′＝13.44゜で使用次数ｍはｍ＝−１、カメ
ラ鏡９の曲率半径R9はR9＝1.013である。したがってpc,
qd,さらに凹面鏡4,5の曲率半径はコリメータ鏡８の曲率
半径に等しいかもしくはその近傍にある。

上の例では二つの記録光源点2,3に関して、夫々凹面鏡
を使用しているが、この構成は二つの記録光源のうち少
くとも一方についてだけ採用しておけば充分な場合が設
計上多い。また回析格子基板についても平面以外にシリ
ンドリカル面、球面などを用いることが可能である。

ト 効 果 本発明による回析格子は従来のホログラフィック回析格
子に比し、記録光に非球面波を用いたことにより格子パ
ターンを形成したので、分光器を構成する光学素子或は
回析格子自身を軸外し状態で用いることにより発生する
収差の補正が従来のホログラフィック回析格子に比し一
層良好になった。また非球面波を得るのに凹球面鏡を軸
外しで用いると、非球面光学系を用いるのに比し、回折
格子の格子パターン記録用光学系を容易にきわめて精密
に最適設計の諸パラメータに合せて構成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるホログラフィック回折格子の露
光条件のパラメータの定義を示す平面図、第２図は本発
明における分光器の各部配置のパラメータの定義を示す
平面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ツェルニー・ターナー型回折格子分光器に
   おいて使用する回折格子をホログラフィック露光法によ
   り下記の露光条件 記 使用する二つの凹面鏡の曲率半径を夫々1.000を基準と
   し、露光波長を441.6nm、回折格子中心における格子定
   数の目標値を約１／1600mmとして、 1.回折格子基板１の中心と凹面鏡４の中心との間の距離
   pc 約１ 2.回折格子基板１の中心と凹面鏡５の中心との間の距離
   pd 約１ 3.凹面鏡４の中心と記録光源点２との間の距離qc 約0.4 4.凹面鏡５の中心と記録光源点３との間の距離qd 約0.4 5.凹面鏡４の中心と記録光源点２とを結ぶ線と凹面鏡４
   の中心法線とのなす角τｃ 約1.4゜ 6.凹面鏡５の中心と記録光源点３を結ぶ線と凹面鏡５の
   中心法線とのなす角τｄ 約1.5゜ によって作成されたものとし、上記回折格子を用いて、
   分光器各部の位置関係を規定するパラメータを、コリメ
   ータ鏡およびカメラ鏡の各曲率半径1.000を基準として
   下記のように設定したことを特徴とする回折格子分光器 記 1.入射スリットとコリメータ鏡中心との間の距離ｒ約0.
   5 2.カメラ鏡中心と出射スリットとの間の距離ｒ′ 約0.5 3.コリメータ鏡中心と回折格子中心との間の距離Ｄ約0.
   43 4.回折格子中心とカメラ鏡中心との距離Ｄ′ 約0.43 5.回折格子中心からコリメータ鏡中心とカメラ鏡中心を
   望む角Ｋ 約29゜ 6.コリメータ鏡への入射光束の中心光線と同光線のコリ
   メータ鏡による反射光線のコリメータ鏡中心における入
   射角反射角θ 約5.5゜ 7.カメラ鏡への入射光束の中心光線と同光線のカメラ鏡
   による反射光線のカメラ鏡中心における入射角反射角
   θ′ 約13.4゜