JPH0675007B2 - 積分球装置 - Google Patents
積分球装置Info
- Publication number
- JPH0675007B2 JPH0675007B2 JP34197989A JP34197989A JPH0675007B2 JP H0675007 B2 JPH0675007 B2 JP H0675007B2 JP 34197989 A JP34197989 A JP 34197989A JP 34197989 A JP34197989 A JP 34197989A JP H0675007 B2 JPH0675007 B2 JP H0675007B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- integrating sphere
- mirror
- image
- sample chamber
- light beam
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、分光光度計の一般的な付属装置である積分球
装置にかかり、特にその光学系に関する。
装置にかかり、特にその光学系に関する。
［従来の技術］ 一般的なダブルビーム分光光度計を第３図に示し、その
試料室に取り付けられる従来の積分球装置を第４図に示
す。
試料室に取り付けられる従来の積分球装置を第４図に示
す。
分光器で分光されさ光束は、ダブルビーム分割部で試料
側（以下Ｓ側という）及び参照側（以下Ｒ側という）の
２本の光束に分けられて夫々試料室１内へと導入され
る。試料室１内では、ミラーM1〜M3によって両光束が反
射集光され積分球２内に入射される。試料は各光束の入
射または出口窓部３、４に取り付けられ、夫々透過率ま
たは反射率が測定される。
側（以下Ｓ側という）及び参照側（以下Ｒ側という）の
２本の光束に分けられて夫々試料室１内へと導入され
る。試料室１内では、ミラーM1〜M3によって両光束が反
射集光され積分球２内に入射される。試料は各光束の入
射または出口窓部３、４に取り付けられ、夫々透過率ま
たは反射率が測定される。
ところで、一般に分光光度計では試料室１内のほぼ中心
に分光器出口スリットの横方向の像が結像され、その像
は縦長である。このように分光器出口スリットの像を試
料室１内のほぼ中心に結像させるのは、通常、試料の入
ったセルをセットする位置が試料室１内のほぼ中心にあ
るので、この位置の試料セルに効率よく光を照射するた
めであり、試料室中心での光束断面の面積をできるだけ
小さくした光学系が採用される。具体的には、分光器出
口スリットの像を試料室中心に結像させる光学系とな
る。ミラーM1〜M3は積分球２の入射または出口窓部３、
５または４、６に適当な断面形状の光束を形成すると共
に、夫々の窓部に試料を設置する十分なスペースを確保
するため、第４図のように光学設計されている。第４図
において、ミラーM2は光路変更のための平面鏡で、ミラ
ーM1、M3は積分球２の出口窓部４、６に分光器のグレー
ティングの横または縦方向の縮小像を結像するように局
率を決定した球面または非球面の凹面鏡である。
に分光器出口スリットの横方向の像が結像され、その像
は縦長である。このように分光器出口スリットの像を試
料室１内のほぼ中心に結像させるのは、通常、試料の入
ったセルをセットする位置が試料室１内のほぼ中心にあ
るので、この位置の試料セルに効率よく光を照射するた
めであり、試料室中心での光束断面の面積をできるだけ
小さくした光学系が採用される。具体的には、分光器出
口スリットの像を試料室中心に結像させる光学系とな
る。ミラーM1〜M3は積分球２の入射または出口窓部３、
５または４、６に適当な断面形状の光束を形成すると共
に、夫々の窓部に試料を設置する十分なスペースを確保
するため、第４図のように光学設計されている。第４図
において、ミラーM2は光路変更のための平面鏡で、ミラ
ーM1、M3は積分球２の出口窓部４、６に分光器のグレー
ティングの横または縦方向の縮小像を結像するように局
率を決定した球面または非球面の凹面鏡である。
［発明が解決しようとする課題］ 積分球装置による反射率測定においては、試料に入射す
る光束の寸法（断面形状）は測定の目的、すなわち大面
積測定、小面積測定、微小試料測定に応じて容易に調整
できることが望ましいが、従来の積分球装置の光学系で
は、積分球出口窓部の横、縦方向の共役点が試料室内に
存在せず、出口窓部における光束寸法を試料室内の絞り
によって調整することが困難であった。
る光束の寸法（断面形状）は測定の目的、すなわち大面
積測定、小面積測定、微小試料測定に応じて容易に調整
できることが望ましいが、従来の積分球装置の光学系で
は、積分球出口窓部の横、縦方向の共役点が試料室内に
存在せず、出口窓部における光束寸法を試料室内の絞り
によって調整することが困難であった。
したがって、光束寸法の調整にはレンズを使う必要があ
ったが、レンズには色収差のため波長によって光束寸法
が変化し、また表面反射の問題があって、これらが測定
誤差の原因となっていた。
ったが、レンズには色収差のため波長によって光束寸法
が変化し、また表面反射の問題があって、これらが測定
誤差の原因となっていた。
本発明は、光束絞りによって容易に光束寸法を調整する
ことができる積分球装置を提供することを目的としてい
る。
ことができる積分球装置を提供することを目的としてい
る。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明の積分球装置におい
ては、光束を反射集光し積分球内へ入射させる凹面鏡の
曲率を、試料室のほぼ中心に結像される分光器出口スリ
ットの横方向の像を積分球出口窓近傍に結像させること
ができるように決定すると共に、凹面鏡による積分球出
口窓の縦方向の共役位置に光束絞りを設けたものであ
る。
ては、光束を反射集光し積分球内へ入射させる凹面鏡の
曲率を、試料室のほぼ中心に結像される分光器出口スリ
ットの横方向の像を積分球出口窓近傍に結像させること
ができるように決定すると共に、凹面鏡による積分球出
口窓の縦方向の共役位置に光束絞りを設けたものであ
る。
ここで、分光器出口スリットの横方向の像とは、出口ス
リットの幅方向（メリジオナル面：平面）の像の意味で
あり、同横方向の像を結像させることにより、縦長の像
の幅方向の輪郭がはっきりすることになる。また、積分
球出口窓の縦方向の共役位置とは、積分球出口窓に照射
されている面の縦方向（サジタル面：鉛直面上）の像の
凹面鏡（第１図におけるミラーM1）による共役な位置を
意味している。具体的には、第１図において、1/fs＝1/
b＋/c、fs＝R/2cosθとなるようなｂの位置がこれに対
応する。ここに、fsはミラーM1縦方向の焦点距離、ｃは
ミラーM1のミラー面頂点と積分球出口窓との距離、θは
ミラーM1の軸外し角、ＲはミラーM1の曲率半径である。
リットの幅方向（メリジオナル面：平面）の像の意味で
あり、同横方向の像を結像させることにより、縦長の像
の幅方向の輪郭がはっきりすることになる。また、積分
球出口窓の縦方向の共役位置とは、積分球出口窓に照射
されている面の縦方向（サジタル面：鉛直面上）の像の
凹面鏡（第１図におけるミラーM1）による共役な位置を
意味している。具体的には、第１図において、1/fs＝1/
b＋/c、fs＝R/2cosθとなるようなｂの位置がこれに対
応する。ここに、fsはミラーM1縦方向の焦点距離、ｃは
ミラーM1のミラー面頂点と積分球出口窓との距離、θは
ミラーM1の軸外し角、ＲはミラーM1の曲率半径である。
なお、ここで、この明細書において用いる「横方向」及
び「縦方向」の用語の意味について改めて説明してお
く。
び「縦方向」の用語の意味について改めて説明してお
く。
横方向（メリジオナル面：平面）とは、入射光の光軸
（光束の中心軸）とミラーによって反射された出射光の
光軸とがなす面であり、縦方向（サジタル面：鉛直面）
とは、入射光と出射光の各光軸のなす面に垂直でかつ光
軸上にある面である。
（光束の中心軸）とミラーによって反射された出射光の
光軸とがなす面であり、縦方向（サジタル面：鉛直面）
とは、入射光と出射光の各光軸のなす面に垂直でかつ光
軸上にある面である。
一般的に、凹面（球面）ミラーによる結像は、出射光側
において横方向の結像と縦方向の結像とが異なる位置で
得られるので、横方向の結像位置では横方向の像の輪郭
（幅方向）ははっきりしているが、縦方向の輪郭はぼや
けている。逆に、縦方向の結像位置では縦方向の像の輪
郭（高さ方向）ははっきりしてりるが、横方向の輪郭は
ぼやけている。そこで、本発明の積分球装置では、分光
器出口スリットの横方向の像を凹面ミラーで結像させる
と共に、その横方向の結像位置での像が光束絞り縦方向
を絞った像の凹面ミラーによる縦方向の像となるように
光束絞りの位置を定め、分光器出口スリットの横方向の
結像位置で縦、横の両方の輪郭のはっきりした像を結像
させて、この像の位置に積分球の出口窓をおくようにし
たのである。
において横方向の結像と縦方向の結像とが異なる位置で
得られるので、横方向の結像位置では横方向の像の輪郭
（幅方向）ははっきりしているが、縦方向の輪郭はぼや
けている。逆に、縦方向の結像位置では縦方向の像の輪
郭（高さ方向）ははっきりしてりるが、横方向の輪郭は
ぼやけている。そこで、本発明の積分球装置では、分光
器出口スリットの横方向の像を凹面ミラーで結像させる
と共に、その横方向の結像位置での像が光束絞り縦方向
を絞った像の凹面ミラーによる縦方向の像となるように
光束絞りの位置を定め、分光器出口スリットの横方向の
結像位置で縦、横の両方の輪郭のはっきりした像を結像
させて、この像の位置に積分球の出口窓をおくようにし
たのである。
［作 用］ 上記のように構成された積分球装置では、凹面鏡による
積分球出口窓の縦方向の共役点を試料室内に存在させ、
その共役位置に設けた光束絞りは光束の縦方向の寸法を
調整する。
積分球出口窓の縦方向の共役点を試料室内に存在させ、
その共役位置に設けた光束絞りは光束の縦方向の寸法を
調整する。
なお、光束の横方向の寸法は分光器の出口スリット幅に
より調整される。
より調整される。
［実施例］ 実施例について図面を参照して説明すると、第１図にお
いて、基本的なミラーM1〜M3、積分球２の配置は第４図
の従来例と同様であるが、ミラーM1,M3はその曲率が、
試料室１のほぼ中心に結像された分光器出口スリットの
横方向の像を積分球出口窓４、６に再結像するように決
定された凹面鏡（球面鏡）である。
いて、基本的なミラーM1〜M3、積分球２の配置は第４図
の従来例と同様であるが、ミラーM1,M3はその曲率が、
試料室１のほぼ中心に結像された分光器出口スリットの
横方向の像を積分球出口窓４、６に再結像するように決
定された凹面鏡（球面鏡）である。
Ｓ側には光路変更のために平面鏡ミラーM2が設けられて
いるが、結像関係についてはＲ側と同一であるので、以
下Ｒ側の光学系について説明する。
いるが、結像関係についてはＲ側と同一であるので、以
下Ｒ側の光学系について説明する。
試料室１の中心に分光器出口スリットの横方向の像が結
蔵しているとすると、分光器の出口スリットは一般に縦
長であるから、試料室１の中心にできる像もまた縦長
で、像の幅は出口スリット幅が可変である場合にはスリ
ット幅に比例して変化する。
蔵しているとすると、分光器の出口スリットは一般に縦
長であるから、試料室１の中心にできる像もまた縦長
で、像の幅は出口スリット幅が可変である場合にはスリ
ット幅に比例して変化する。
Ｒ側のミラーM1の曲率は、試料室１の中心、すなわち出
口スリットの横方向の像が出口窓４にできるよう次式に
よって計算される。
口スリットの横方向の像が出口窓４にできるよう次式に
よって計算される。
1/a＋1/c＝1/fm、fm＝R/2×1/cosθ ……（１） ここに、ａは試料室中心とミラーM1のミラー面頂点との
距離、ｃは同頂点と積分球出口窓との距離、fmは横方向
焦点距離、θはミラーM1の軸外し角、ＲはミラーM1の曲
率半径である。
距離、ｃは同頂点と積分球出口窓との距離、fmは横方向
焦点距離、θはミラーM1の軸外し角、ＲはミラーM1の曲
率半径である。
このとき、倍率はc/aとなる。
一方、Ｒ側縦方向の光束絞り７は積分球出口窓４のミラ
ーM1による縦方向の共役点に位置する。光束絞り７のミ
ラーM1からの距離Ｂは 1/b＋1/c＝1/fs、fs＝R/2×1/cosθから ｂ＝cfs/c−fs となる。
ーM1による縦方向の共役点に位置する。光束絞り７のミ
ラーM1からの距離Ｂは 1/b＋1/c＝1/fs、fs＝R/2×1/cosθから ｂ＝cfs/c−fs となる。
ここに、fsはミラーM1の縦方向の焦点距離である。この
とき、光束絞り７の結像倍率はc/bである。
とき、光束絞り７の結像倍率はc/bである。
光束絞り７によって光束の縦方向を僅かに制限するか、
または全く制限しないことにより積分球出口窓４におい
て得られる光束断面は第２図ａに示すとおりである。通
常の反射率測定はこの光束寸法で可能である。さらに、
積分球出口窓４において幅方向のみ絞りたいときは（第
２図ｂ）、分光器の出口スリット幅を狭めることにより
実現でき、また縦方向の寸法のみ絞りたいときは（第２
図ｃ）、高速絞り７で光束の縦方向を制限することによ
り実現でき、さらにまた縦および横方向ともに絞りたい
ときは（第２図ｄ）、出口スリット幅、光束絞り７の両
者を調整することにより実現でき、測定目的に応じた光
束形状を最小の光量ロスと鮮明な像によって達成するこ
とができる。特に、第２図ｄのような光束によれば、従
来困難であった微小試料または試料の微小領域の反射率
測定が可能となる。
または全く制限しないことにより積分球出口窓４におい
て得られる光束断面は第２図ａに示すとおりである。通
常の反射率測定はこの光束寸法で可能である。さらに、
積分球出口窓４において幅方向のみ絞りたいときは（第
２図ｂ）、分光器の出口スリット幅を狭めることにより
実現でき、また縦方向の寸法のみ絞りたいときは（第２
図ｃ）、高速絞り７で光束の縦方向を制限することによ
り実現でき、さらにまた縦および横方向ともに絞りたい
ときは（第２図ｄ）、出口スリット幅、光束絞り７の両
者を調整することにより実現でき、測定目的に応じた光
束形状を最小の光量ロスと鮮明な像によって達成するこ
とができる。特に、第２図ｄのような光束によれば、従
来困難であった微小試料または試料の微小領域の反射率
測定が可能となる。
なお、ミラーM1として試料室の中心の縦、横双方の共役
点を積分球出口窓に一致させるようにトロイダル鏡を使
用することも可能である。ただし、この場合の結像倍率
は縦、横ともc/aになり、前記縦方向倍率c/bよりも大き
くなるため、縦長の出口スリット像がさらに縦長に拡大
され、積分球出口窓における光束形状は第２図ｅのよう
になるので、これに伴い窓自体も大きくなって、積分球
の開孔率を悪化させ、試料形状をも制約されることにな
る。
点を積分球出口窓に一致させるようにトロイダル鏡を使
用することも可能である。ただし、この場合の結像倍率
は縦、横ともc/aになり、前記縦方向倍率c/bよりも大き
くなるため、縦長の出口スリット像がさらに縦長に拡大
され、積分球出口窓における光束形状は第２図ｅのよう
になるので、これに伴い窓自体も大きくなって、積分球
の開孔率を悪化させ、試料形状をも制約されることにな
る。
［発明の効果］ 本発明は、以上説明したように構成されているので、積
分球出口窓部における光束の断面形状を測定目的に応じ
て試料室内に設けた光束絞りによって容易に調整するこ
とができる。
分球出口窓部における光束の断面形状を測定目的に応じ
て試料室内に設けた光束絞りによって容易に調整するこ
とができる。
第１図は本発明の積分球装置の光学系を示す図、第２図
は同装置の出口窓部における光束断面形状を示す図、第
３図は一般的なダブルビーム分光光度計の概略構造を示
す図、第４図は従来の積分球装置の光学系を示す図であ
る。 １……試料室、２……積分球、３、５……積分球入射窓
部、４、６……積分球出口窓部、７……光束絞り、M1〜
M3……ミラー
は同装置の出口窓部における光束断面形状を示す図、第
３図は一般的なダブルビーム分光光度計の概略構造を示
す図、第４図は従来の積分球装置の光学系を示す図であ
る。 １……試料室、２……積分球、３、５……積分球入射窓
部、４、６……積分球出口窓部、７……光束絞り、M1〜
M3……ミラー
Claims (1)
- 【請求項１】分光光度計の試料室に取り付けられる積分
球装置であって、試料室のほぼ中心に結像される分光器
出口スリットの横方向の像を積分球出口窓近傍に結像さ
せる凹面鏡を有し、この凹面鏡による積分球出口窓の縦
方向の共役位置に光束絞りを設けたことを特徴とする積
分球装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34197989A JPH0675007B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 積分球装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34197989A JPH0675007B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 積分球装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03202750A JPH03202750A (ja) | 1991-09-04 |
| JPH0675007B2 true JPH0675007B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=18350245
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34197989A Expired - Fee Related JPH0675007B2 (ja) | 1989-12-29 | 1989-12-29 | 積分球装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0675007B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IL111809A (en) * | 1993-12-09 | 1998-12-06 | Hughes Aircraft Co | Integrated detector for laser sensors |
| JP6145275B2 (ja) * | 2013-01-29 | 2017-06-07 | アルファクス株式会社 | レーザ光のプロファイル測定方法 |
-
1989
- 1989-12-29 JP JP34197989A patent/JPH0675007B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03202750A (ja) | 1991-09-04 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070921 Year of fee payment: 13 |
|
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|
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