JPH0786430B2 - Spectrometer - Google Patents

Spectrometer

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JPH0786430B2
JPH0786430B2 JP4152321A JP15232192A JPH0786430B2 JP H0786430 B2 JPH0786430 B2 JP H0786430B2 JP 4152321 A JP4152321 A JP 4152321A JP 15232192 A JP15232192 A JP 15232192A JP H0786430 B2 JPH0786430 B2 JP H0786430B2
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JP
Japan
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light
wavelength
diffraction grating
stage
diffraction
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JP4152321A
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満 東谷
国夫 関根
正男 古賀
千登美 富田
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フォトデバイス株式会社
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Publication date
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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は入射光を狭い特定の波長
帯域の光に分光して測定する分光測定器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectroscopic measuring instrument for measuring incident light by dividing it into light having a narrow specific wavelength band.

【0002】[0002]

【従来の技術】モノクロメータは分光測定を行うとき等
に広い波長帯域の入射光から測定光となる狭い特定の波
長帯域の光を得るために用いられる。
2. Description of the Related Art A monochromator is used to obtain light of a narrow specific wavelength band which becomes measurement light from incident light of a wide wavelength band when performing spectroscopic measurement.

【0003】広い波長帯域の入射光を狭い特定の波長帯
域の光に分光するための分光素子としては、回折格子や
プリズムが用いられ、これらの回折面や入射面の入射光
に対する角度を変化させることにより出射光の波長帯域
が選択される。
A diffraction grating or a prism is used as a spectroscopic element for splitting incident light in a wide wavelength band into light in a narrow specific wavelength band, and changes the angle of the diffractive surface or the incident surface with respect to the incident light. Thereby, the wavelength band of the emitted light is selected.

【0004】分光測定は、モノクロメータによって分光
された光を測定対象物に照射し、該測定対象物の狭い特
定の波長帯域の光に対する反射特性、吸収特性または透
過特性等を調べる測定と、モノクロメータへ入射する光
の分光特性自体を調べる測定の2つに大別される。
The spectroscopic measurement involves irradiating the object to be measured with light dispersed by a monochromator to check the reflection characteristics, absorption characteristics or transmission characteristics of the object to be measured in a narrow specific wavelength band. It is roughly divided into two types of measurement for examining the spectral characteristic itself of light incident on the meter.

【0005】従来のモノクロメータにおいて、入射光を
分光するための光学素子としては波長走査機構および波
数走査機構を構成することが容易なことから回折格子が
多く用いられている。
In a conventional monochromator, a diffraction grating is often used as an optical element for dispersing incident light because it is easy to configure a wavelength scanning mechanism and a wave number scanning mechanism.

【0006】回折格子への入射角をi、回折角をθ、回
折次数をm、波長をλ、回折格子の溝間隔をdとすると
以下の式が成立する。
When the incident angle to the diffraction grating is i, the diffraction angle is θ, the diffraction order is m, the wavelength is λ, and the groove spacing of the diffraction grating is d, the following formula is established.

【0007】mλ=d(sini±sinθ) このため、回折格子を回転させる波長走査機構として
は、回折格子が載置される回転台に、その回転中心に垂
直なバーを設け、ねじ送り等の直線運動によって上記の
バーを動かすことにより直線運動を回折格子の回転のsi
ne、すなわち波長に比例するものとするサインバー機構
が多く用いられている。
Mλ = d (sini ± sin θ) Therefore, as a wavelength scanning mechanism for rotating the diffraction grating, a bar perpendicular to the center of rotation is provided on a rotary table on which the diffraction grating is mounted, and screw feeding or the like is performed. By moving the above-mentioned bar by the linear motion, the linear motion is changed to the si of the rotation of the diffraction grating.
Ne, that is, a sine bar mechanism that is proportional to the wavelength is often used.

【0008】波長走査機構のこの他の構成例としては、
特殊形状のカムと該カムの運動を回転台に伝えるカムフ
ォロワーによってカムの回転が波長に比例するものとす
るサインカム方式のものとがある。
As another example of the structure of the wavelength scanning mechanism,
There are sine cam type cams having a special shape and a cam follower that transmits the movement of the cam to a rotary table so that the rotation of the cam is proportional to the wavelength.

【0009】これらの波長走査機構のいずれにおいて
も、ねじ送りの回転数や特殊形状のカムの回転数を波長
表示に用いることができるものとなるが、ねじ送りや特
殊形状のカムを回転させるために用いられるモータの回
転が減速されて回転台に伝えられるので、回折格子の回
転に時間がかかるものとなっている。このことは、単に
分光を行う場合には特に問題とならないが、入射光の分
光特性を調べる場合には回折格子の回転が終了するまで
に入射光の波長成分が変化することがあり、問題とな
る。
In any of these wavelength scanning mechanisms, the number of revolutions of the screw feed or the cam of the special shape can be used for displaying the wavelength, but since the screw feed or the special shape of the cam is rotated. Since the rotation of the motor used for the transmission is decelerated and transmitted to the rotary table, it takes time to rotate the diffraction grating. This does not cause any particular problem when simply performing the spectroscopy, but when investigating the spectral characteristics of the incident light, the wavelength component of the incident light may change before the rotation of the diffraction grating ends, which causes a problem. Become.

【0010】上記のような問題を解決するための分光測
定システムとしては、回折格子に対してマルチチャネル
のディテクタ(例えばCCD等のラインセンサ)を配置
して各波長帯域の分散回折光を同時に受光するものがあ
る。
As a spectroscopic measurement system for solving the above problems, a multi-channel detector (for example, a line sensor such as CCD) is arranged on a diffraction grating to simultaneously receive dispersed diffracted light in each wavelength band. There is something to do.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のモノク
ロメータにおいては、回折格子の回転に時間がかかるた
め、経時変化の激しい入射光の分光特性を調べることが
難しいという問題点がある。また、特殊形状のカムを利
用するものにおいては、カムを高精度に加工する必要が
あるために作製が困難となる問題点がある。
In the above-mentioned conventional monochromator, it takes a long time to rotate the diffraction grating, so that there is a problem that it is difficult to examine the spectral characteristic of the incident light whose change with time is drastic. Further, in the case of using the specially shaped cam, there is a problem that the manufacturing becomes difficult because the cam needs to be processed with high precision.

【0012】マルチチャネルのディテクタを用いる分光
測定システムにおいては、各チャンネル毎の受光素子に
ついてオフセットをとる必要があるために調整および操
作に手間がかかるという問題点がある。また、マルチチ
ャネルのディテクタとして現在実用化されているものは
一般的に変換効率が低いため、微弱光の測定に適さない
ものとなっている。さらに、分解能を決定する要因にデ
ィテクタの集積度が関わるため、高い分解能が要求され
る測定には使用することができないという問題点があ
る。
In a spectroscopic measurement system using a multi-channel detector, there is a problem that adjustment and operation are troublesome because it is necessary to offset the light receiving element for each channel. Further, a multi-channel detector currently put into practical use generally has a low conversion efficiency, and thus is not suitable for measuring weak light. Further, since the degree of detector integration is related to the factor that determines the resolution, it cannot be used for measurements requiring high resolution.

【0013】また、回折格子が回折できる波長領域やマ
ルチチャネルのディテクタが検出可能な波長領域は素子
特性によってそれぞれ異なるものであるために、例えば
可視域から赤外域までの広い波長範囲にわたる測定を行
う場合には、各素子を取り替える必要があり、手間がか
かるという問題点がある。
Since the wavelength range in which the diffraction grating can diffract and the wavelength range in which the multi-channel detector can be detected are different depending on the element characteristics, for example, measurement is performed over a wide wavelength range from the visible range to the infrared range. In this case, it is necessary to replace each element, which is troublesome.

【0014】本発明は上記のような従来の技術が有する
問題点に鑑みてなされたものであって、入射光の分光波
長特性測定するにあたって、広い波長範囲にわたる測定
を速やかに行うことのできる分光測定器を実現すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and in measuring the spectral wavelength characteristics of incident light, it is possible to quickly perform measurement over a wide wavelength range. The purpose is to realize a measuring instrument.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の分光測定器は、
線密度がそれぞれ異なる複数の回折格子と、検出感度の
中心波長がそれぞれ異なり、回折格子による回折分散光
を受光する複数のラインセンサとを具備する分光測定器
であって、複数の回折格子およびラインセンサが載置さ
れる第1および第2の回転可能なステージと、第1およ
び第2のステージの回転状態を制御する制御装置とを有
し、複数の回折格子およびラインセンサは第1および第
2のステージ上に、各ステージの回転軸と中心を同じと
する円に回折面および受光面が接するようにそれぞれ配
設され、制御装置は、分光測定を行う際には第1のステ
ージを回転させて回折格子を順次切替るとともに、受光
するラインセンサを第2のステージを回転させて検出感
度の中心波長が現在回折分散に用いられている回折格子
のブレーズ波長に近いものに切換える。
The spectroscopic measuring instrument of the present invention comprises:
Multiple diffraction gratings with different linear densities and detection sensitivity
Diffracted dispersed light by the diffraction grating with different center wavelengths
Spectrometer including a plurality of line sensors for receiving light
With multiple diffraction gratings and line sensors
A first and a second rotatable stage, and
And a control device for controlling the rotation state of the second stage.
The plurality of diffraction gratings and the line sensor are
On the second stage, the rotation axis and center of each stage are the same.
Place the circle so that the diffraction surface and the light-receiving surface are in contact with each other.
The control device is installed in the first step when performing the spectroscopic measurement.
The diffraction grating sequentially by rotating the laser
Detect the line sensor by rotating the second stage.
Grating whose center wavelength of degrees is currently used for diffraction dispersion
Switch to a wavelength close to the blaze wavelength of.

【0016】[0016]

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】[0019]

【作用】上記のように構成される本発明のものにおいて
は、線密度がそれぞれ異なり、分散回折が効率よく行わ
れる波長域がそれぞれ異なる回折格子が順次切替られて
用いられ、また、これと同時に検出感度の中心波長がそ
れぞれ異なるラインセンサも切替られるので、広い波長
範囲にわたって効率のよい分散回折が行われ、また、高
感度な検出が行われる。
In the present invention constructed as described above,
Have different linear densities, and dispersion diffraction is performed efficiently.
Diffraction gratings with different wavelength ranges are switched sequentially
The center wavelength of the detection sensitivity is also used at the same time.
Since different line sensors can be switched, a wide wavelength range can be obtained.
Efficient dispersive diffraction over range and high
Sensitive detection is performed.

【0020】[0020]

【0021】[0021]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の一実施例の構成を示す図で
あり、図1(a)は光学的な配置を概略的に示す上面
図、図1(b)は図1(a)中の回折格子103の設置
状態を部分的に示す正面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention, FIG. 1 (a) is a top view schematically showing an optical arrangement, and FIG. 1 (b) is in FIG. 1 (a). 3 is a front view partially showing an installation state of the diffraction grating 103 of FIG.

【0023】図1(a)に示されるモノクロメータ10
0は、入射スリット101からの入射光を回折格子10
3にて狭い特定の波長帯域の光に分光して出射スリット
102より出射するものである。回折格子103は図1
(b)の正面図に示されるようにロータリーエンコーダ
104を介して直流モータであるモータ105の回転軸
と連結されて、該モータ105の回転がそのまま回折格
子103の回転となるように構成されている。回折格子
103およびモータ105の回転状態はこれらの間に設
けられたロータリーエンコーダ104にて検出される。
The monochromator 10 shown in FIG.
0 indicates the incident light from the incident slit 101 to the diffraction grating 10
3, the light is split into light in a narrow specific wavelength band and is emitted from the emission slit 102. The diffraction grating 103 is shown in FIG.
As shown in the front view of (b), the rotary encoder 104 is connected to the rotary shaft of a motor 105, which is a DC motor, so that the rotation of the motor 105 is directly the rotation of the diffraction grating 103. There is. The rotating states of the diffraction grating 103 and the motor 105 are detected by a rotary encoder 104 provided between them.

【0024】ケーブル108を介してロータリーエンコ
ーダ104と接続される出力端子106にはロータリー
エンコーダ104の検出信号が出力される。また、入力
端子107はケーブル109を介してモータ105と接
続され、モータ105は入力端子107に供給される駆
動信号に応じた回転動作を行う。
A detection signal of the rotary encoder 104 is output to an output terminal 106 connected to the rotary encoder 104 via a cable 108. Further, the input terminal 107 is connected to the motor 105 via the cable 109, and the motor 105 performs a rotating operation according to the drive signal supplied to the input terminal 107.

【0025】上述したように回折格子103はモータ1
05と同じ回転をするため、該回転の角度に応じて出射
スリット102より出射される分散回折光の波長帯域が
決定する。本実施例のモノクロメータにおいては、出力
端子106より回折格子103およびモータ105の回
転状態を示すロータリーエンコーダ104の検出信号が
出力されるため、該検出信号をモニタすることにより現
在出射スリット102より出射されている光の波長を確
認することが可能となっている。
As described above, the diffraction grating 103 is the motor 1
Since the same rotation as 05 is performed, the wavelength band of the dispersed diffracted light emitted from the emission slit 102 is determined according to the rotation angle. In the monochromator of the present embodiment, since the detection signal of the rotary encoder 104 indicating the rotation state of the diffraction grating 103 and the motor 105 is output from the output terminal 106, the detection signal is monitored to emit the current from the emission slit 102. It is possible to check the wavelength of the emitted light.

【0026】本実施例においてはロータリーエンコーダ
104として絶対角度を検出できるアブソリュート型の
ものを用いた。ロータリーエンコーダ104の分解能に
対応する出射光の波長精度は、ロータリーエンコーダ1
04が発生するパルス数および回折格子の回転角度によ
って異なるものとなる。例えばロータリーエンコーダ1
04として1回転について9×105パルスを発生する
ものを用いると0次の回折分散光近傍については出射光
の分解能として0.1nmの波長精度のものが構成可能
となる。
In this embodiment, as the rotary encoder 104, an absolute type encoder capable of detecting an absolute angle is used. The wavelength accuracy of the emitted light corresponding to the resolution of the rotary encoder 104 is
It depends on the number of pulses generated by 04 and the rotation angle of the diffraction grating. For example, rotary encoder 1
If 04 is used to generate 9 × 10 5 pulses for one rotation, it is possible to configure the resolution of emitted light near the 0th-order diffracted dispersed light with a wavelength accuracy of 0.1 nm.

【0027】回折格子103を連続的に回転させて波長
掃引を行う場合、これに要する時間はロータリーエンコ
ーダ104がパルスを発生させるための時間が支配的と
なる。上記の数のパルスは約0.3S程度で発生させる
ことができ、極めて高速な波長掃引を行うことができ
る。
When wavelength sweeping is performed by continuously rotating the diffraction grating 103, the time required for this is dominant for the rotary encoder 104 to generate a pulse. The above-mentioned number of pulses can be generated in about 0.3 S, and extremely fast wavelength sweep can be performed.

【0028】図2は図1に示したモノクロメータを用い
た測定システムの構成を示す概略図である。図2(a)
に示す例では光源201にて発生した光をモノクロメー
タ100にて分光し、これを試料202に照射して試料
202の反射特性、吸収特性または透過特性を調べる状
態が示されている。試料202を反射もしくは透過した
光はディテクタ203にて検出される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of a measuring system using the monochromator shown in FIG. Figure 2 (a)
In the example shown in (1), the state in which the light generated by the light source 201 is dispersed by the monochromator 100 and the sample 202 is irradiated with this is examined for the reflection characteristic, absorption characteristic, or transmission characteristic of the sample 202. The light reflected or transmitted through the sample 202 is detected by the detector 203.

【0029】図2(b)に示す例では光源201にて発
生した光を試料202に照射し、試料202で反射もし
くは透過した光をモノクロメータ100にて分光してデ
ィテクタ203にて検出している。
In the example shown in FIG. 2B, the sample 202 is irradiated with the light generated by the light source 201, and the light reflected or transmitted by the sample 202 is dispersed by the monochromator 100 and detected by the detector 203. There is.

【0030】コンピュータ205はロータリーエンコー
ダの検出信号と、該検出信号に連動してモノクロメータ
100より出射される光の波長とを対応して記憶するも
ので、入出力装置204を介してディテクタ203が検
出した光強度を示す信号S1を入力するとともにモノク
ロメータ100と接続されている。また、表示装置20
6には画像生成信号S5を出力している。
The computer 205 stores the detection signal of the rotary encoder and the wavelength of the light emitted from the monochromator 100 in association with the detection signal. The computer 203 stores the detection signal via the input / output device 204. A signal S1 indicating the detected light intensity is input and connected to the monochromator 100. In addition, the display device 20
An image generation signal S5 is output to 6.

【0031】コンピュータ205は、特定の波長帯域に
ついて測定を行う旨を示す指示入力が入力手段(不図
示)になされると、モノクロメータ100に設けられた
出力端子106(図1参照)に出力されるロータリーエ
ンコーダ104の検出信号S3から現在出射されている
光の波長を確認し、次に、回折格子103(図1参照)
を特定の波長帯域の光がモノクロメータ100の出射ス
リット102(図1参照)より出射される方向に回転さ
せるモータ駆動信号S4を入出力装置204へ出力す
る。入出力装置204は内蔵するD/Aコンバータによ
ってディジタルのモータ駆動信号S4をアナログのモー
タ駆動信号S2に変換して入力端子107(図1参照)
へ出力する。続いて、コンピュータ205は、上記の検
出信号S3から現在出射されている光の波長が特定の波
長帯域の光となったことを確認するとモータ105およ
び回折格子103の回転を終了させるモータ駆動信号S
4を出力する。この後、上記の特定の波長帯域と信号S
1が示す光強度とを表示装置206に画像表示を行わせ
る信号S5を生成して出力する。指示入力者は表示画像
を確認することにより、試料202の分光特性を知る。
The computer 205, when an instruction input indicating that measurement is to be performed for a specific wavelength band is input to the input means (not shown), is output to the output terminal 106 (see FIG. 1) provided in the monochromator 100. The wavelength of the light currently emitted is confirmed from the detection signal S3 of the rotary encoder 104, and then the diffraction grating 103 (see FIG. 1)
The motor drive signal S4 for rotating the light in the direction in which the light in the specific wavelength band is emitted from the emission slit 102 (see FIG. 1) of the monochromator 100 is output to the input / output device 204. The input / output device 204 converts the digital motor drive signal S4 into an analog motor drive signal S2 by a built-in D / A converter and inputs it to the input terminal 107 (see FIG. 1).
Output to. Subsequently, when the computer 205 confirms that the wavelength of the light currently emitted from the detection signal S3 has become a light in a specific wavelength band, the computer 205 ends the rotation of the motor 105 and the diffraction grating 103.
4 is output. After this, the above-mentioned specific wavelength band and signal S
A signal S5 that causes the display device 206 to display an image with the light intensity indicated by 1 is generated and output. The person who inputs the instruction knows the spectral characteristics of the sample 202 by checking the displayed image.

【0032】コンピュータ205による上記の制御動作
は、任意の幅を持った波長帯域についても実施される。
回折格子103を継続的に回転させることで任意の帯域
幅を掃引し、このときの各波長をロータリーエンコーダ
104の検出信号S3から求めることにより各波長毎の
光強度が表示される。
The above-mentioned control operation by the computer 205 is also executed for a wavelength band having an arbitrary width.
By continuously rotating the diffraction grating 103, an arbitrary bandwidth is swept, and each wavelength at this time is obtained from the detection signal S3 of the rotary encoder 104, whereby the light intensity for each wavelength is displayed.

【0033】本実施例において、回折格子をモータの回
転軸に直結に設け、出射光の波長をロータリーエンコー
ダ出力にて確認するように構成したので、上記のような
波長掃引動作を高速に行うことができる。
In this embodiment, since the diffraction grating is directly connected to the rotation shaft of the motor and the wavelength of the emitted light is confirmed by the output of the rotary encoder, the wavelength sweeping operation as described above can be performed at high speed. You can

【0034】また、入射光強度を検出するディテクタの
種類は特に限定されないため、例えばフォトマルチプラ
イヤ等の高感度素子を用いることが可能となり、微弱光
の測定を高精度かつ高速に行うことができる。
Further, since the type of the detector for detecting the intensity of the incident light is not particularly limited, it is possible to use a highly sensitive element such as a photomultiplier, and the weak light can be measured with high accuracy and high speed. .

【0035】波長掃引を行うのに要する時間はロータリ
ーエンコーダ104がパルスを発生させるための時間が
支配的となることはすでに述べたが、ロータリーエンコ
ーダ104の検出出力や、ディテクタ203が検出した
光強度を示す信号S1を記憶する装置を付設することに
よって上記の時間が支配することが確実となり、このよ
うに構成してもよい。
It has already been stated that the time required for the wavelength sweep to generate a pulse is dominated by the rotary encoder 104, but the detection output of the rotary encoder 104 and the light intensity detected by the detector 203 have been described. By providing a device for storing the signal S1 indicating the above, it is ensured that the above-mentioned time dominates, and such a configuration may be adopted.

【0036】なお、本実施例においては回折格子とモー
タおよびロータリーエンコーダを直結とするものとして
説明したが、回折格子の回転高速化をさらに図る場合に
は、例えば図3に示すような増速機構を付設してもよ
い。図3に示す例では、回折格子103およびモータ1
05をそれぞれ径の異なるプーリ301,302と直結
し(プーリ302の径が小)、各プーリをベルト303
によって連動させることにより、モータ105の回転が
増速されて回折格子103に伝わるものとなっている。
このような構成であっても、回折格子103の回転角度
は、図1(b)に示したものと同様にロータリーエンコ
ーダによって検出されるため、高速化による誤差が角度
検出に生じることはない。
Although the diffraction grating, the motor and the rotary encoder are directly connected to each other in this embodiment, in order to further increase the rotation speed of the diffraction grating, for example, a speed increasing mechanism as shown in FIG. May be attached. In the example shown in FIG. 3, the diffraction grating 103 and the motor 1
05 is directly connected to the pulleys 301 and 302 having different diameters (the diameter of the pulley 302 is small), and each pulley is connected to the belt 303.
The rotation of the motor 105 is accelerated and transmitted to the diffraction grating 103.
Even with such a configuration, since the rotation angle of the diffraction grating 103 is detected by the rotary encoder as in the case shown in FIG. 1B, an error due to speeding up does not occur in angle detection.

【0037】本実施例においては回折格子の回転角度を
ロータリーエンコーダにて検出することが重要であり、
回折格子を回転させるモータの種類は特に限定されるも
のではない。モータの種類としては、直流モータ、超音
波モータ等の様々なものを使用することができ、その配
置される場所も特に限定されるものではない。
In this embodiment, it is important to detect the rotation angle of the diffraction grating with a rotary encoder,
The type of motor that rotates the diffraction grating is not particularly limited. Various types of motors such as a DC motor and an ultrasonic motor can be used, and the location where they are arranged is not particularly limited.

【0038】また、ロータリーエンコーダには光検出を
用いたものや磁気的に検出を行うものがあるが、この種
類も特に限定されるものではなく、使用状況や要求され
る検出精度に応じて様々なものを用いればよい。
Further, there are rotary encoders that use optical detection and magnetic detection, but this type is not particularly limited, and various types can be used depending on the usage conditions and required detection accuracy. What is necessary is just to use.

【0039】図4は図1に示したモノクロメータに、出
射光を任意の波長とするためのコントロールユニット4
01を設けたものを示す図である。この他の構成は図1
に示した実施例と同様であるため、図1と同じ番号を付
して説明は省略する。
FIG. 4 is a block diagram of the monochromator shown in FIG.
It is a figure which shows what provided 01. The other configuration is shown in FIG.
Since it is the same as the embodiment shown in FIG.

【0040】図4(a)は本実施例のモノクロメータ4
01の構成を示す上面図、図4(b)は図4(a)中の
コントロールユニット401の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 4A shows the monochromator 4 of this embodiment.
01 is a top view showing the configuration of the control unit 401, and FIG. 4B is a block diagram showing the configuration of the control unit 401 in FIG. 4A.

【0041】コントロールユニット401はケーブル1
08,109を介してロータリーエンコーダ104,モ
ータ105と接続されており、図4(b)に示すように
制御装置402、入力装置403、メモリ404および
表示装置405より構成されている。
The control unit 401 is a cable 1
It is connected to the rotary encoder 104 and the motor 105 via 08 and 109, and is composed of a control device 402, an input device 403, a memory 404 and a display device 405 as shown in FIG. 4B.

【0042】制御装置402はロータリーエンコーダ1
04の検出信号S42および入力装置403より供給さ
れる入力情報を示す信号S43を入力し、また、モータ
105へはその駆動信号S41を出力し、表示装置40
5へは画像生成を行わせるための信号S44を出力す
る。制御装置402はこの他にメモリ404と相互に接
続されている。メモリ404は、検出信号S42と、該
検出信号S42に連動するモノクロメータ400より出
射される光の波長とを対応して記憶している。
The controller 402 is the rotary encoder 1
The detection signal S42 of 04 and the signal S43 indicating the input information supplied from the input device 403 are input, and the drive signal S41 thereof is output to the motor 105.
A signal S44 for generating an image is output to S5. The controller 402 is also interconnected with a memory 404. The memory 404 stores the detection signal S42 and the wavelength of the light emitted from the monochromator 400 in association with the detection signal S42 in association with each other.

【0043】次に、本実施例の動作について説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0044】制御装置402はロータリーエンコーダ1
04の検出信号S42に対応してメモリ404に記憶さ
れる波長を表示装置405に表示させる信号S44を出
力しており、表示装置405には現在モノクロメータ4
00から出射されている光の波長表示が行われている。
The controller 402 is the rotary encoder 1
The signal S44 for displaying the wavelength stored in the memory 404 on the display device 405 is output corresponding to the detection signal S42 of 04.
The wavelength of the light emitted from 00 is displayed.

【0045】特定の波長帯域について測定を行う旨を示
す指示入力が入力装置403になされると、制御装置4
02はロータリーエンコーダ104の検出信号S42か
ら現在モノクロメータ400より出射されている光の波
長を確認し、次に、回折格子103を特定の波長帯域の
光がモノクロメータ400の出射スリット102より出
射される方向に回転させるモータ駆動信号S41をモー
タ105へ出力する。続いて、制御装置402は、上記
の検出信号S42から現在出射されている光の波長が特
定の波長帯域の光となったことを確認すると、モータ1
05および回折格子103の回転を終了させるモータ駆
動信号S41を出力する。指示入力者は表示装置405
の表示画像により、現在モノクロメータ400から出射
されている光の波長が希望するものとなったことを確認
する。
When the input device 403 receives an instruction input indicating that the measurement is performed for a specific wavelength band, the control device 4
02 confirms the wavelength of the light currently emitted from the monochromator 400 from the detection signal S42 of the rotary encoder 104, and then the diffraction grating 103 emits light in a specific wavelength band from the emission slit 102 of the monochromator 400. The motor drive signal S41 for rotating the motor 105 in the rotating direction is output to the motor 105. Subsequently, when the control device 402 confirms that the wavelength of the light currently emitted from the detection signal S42 has become the light in the specific wavelength band, the motor 1
05 and the motor drive signal S41 for ending the rotation of the diffraction grating 103 are output. The person who inputs the instruction is the display device 405
It is confirmed from the displayed image that the wavelength of the light currently emitted from the monochromator 400 has become the desired wavelength.

【0046】制御装置402による上記の制御動作は、
任意の幅を持った波長帯域についても実施される。回折
格子103を継続的に回転させることで任意の帯域幅を
掃引し、このときの各波長をロータリーエンコーダ10
4の検出信号S42およびメモリ404の記憶内容から
求めることにより各波長毎の光強度が表示される。
The above control operation by the controller 402 is
It is also carried out for a wavelength band having an arbitrary width. By rotating the diffraction grating 103 continuously, an arbitrary bandwidth is swept, and each wavelength at this time is swept by the rotary encoder 10.
The light intensity for each wavelength is displayed by obtaining from the detection signal S42 of No. 4 and the stored contents of the memory 404.

【0047】なお、以上説明した各実施例において、ロ
ータリーエンコーダ104として絶対角度を検出するア
ブソリュート型のものを用いるものとして説明したが、
所定角度毎に回転方向を示す信号とともにパルスを出力
するインクリメンタル型のものを用いてもよい。この場
合にはロータリーエンコーダのインデックス出力による
イニシャライズを行い、以後は、そのパルス出力の履歴
によって現在の回折格子の回転角度を確認すればよい。
In each of the embodiments described above, the rotary encoder 104 is described as an absolute type that detects an absolute angle.
An incremental type that outputs a pulse together with a signal indicating the rotation direction at every predetermined angle may be used. In this case, the initialization is performed by the index output of the rotary encoder, and thereafter, the current rotation angle of the diffraction grating may be confirmed by the history of the pulse output.

【0048】また、出射光の波長をロータリーエンコー
ダ104の検出信号に対応して記憶し、該記憶内容から
現在の出射光の波長を確認するもとして説明したが、ロ
ータリーエンコーダ104の検出信号から現在の出射光
の波長を算出する演算部を設け、これにより確認を行う
ものとしてもよい。このような構成とすることにより、
恒久的に必要とされるメモリ領域が少なくなる。
Although the wavelength of the emitted light is stored in correspondence with the detection signal of the rotary encoder 104 and the current wavelength of the emitted light is confirmed from the stored contents, the current detection signal of the rotary encoder 104 is used. It is also possible to provide an arithmetic unit for calculating the wavelength of the emitted light of and to perform the confirmation. With this configuration,
Permanently requires less memory space.

【0049】図5は広い波長帯域について高速に走査す
るための分光測定器の構成を示す図であり、図5(a)
は光学的な配置を概略的に示す上面図、図5(b)は図
5(a)中のコントロールユニット506の構成を示す
ブロック図である。
FIG. 5 is a diagram showing the structure of a spectroscopic measuring device for performing high-speed scanning over a wide wavelength band, and FIG.
Is a top view schematically showing the optical arrangement, and FIG. 5B is a block diagram showing the configuration of the control unit 506 in FIG. 5A.

【0050】本実施例の分光測定器500は、ステージ
504上に設けられた回折格子による分散回折光をステ
ージ505上に設けられたマルチチャネルのラインセン
サによって受光するものである。
The spectroscopic measurement device 500 of this embodiment receives dispersed diffracted light from the diffraction grating provided on the stage 504 by means of a multi-channel line sensor provided on the stage 505.

【0051】ステージ504,505はともに内蔵する
不図示のモータによって回転可能に構成されており、ス
テージ504には溝密度がそれぞれ異なる3個の回折格
子5021〜5023が搭載され、ステージ505には分
光感度がそれぞれ異なる3個のラインセンサ5031
5033が搭載されている。
[0051] Stage 504 and 505 together are configured to be rotated by a motor (not shown) to be built, are different three diffraction grating 502 1-502 3 groove densities respectively mounted on the stage 504, the stage 505 spectral sensitivity respectively different three line sensors 503 1 -
503 3 is installed.

【0052】3個の回折格子5021〜5023はステー
ジ504上に、該ステージ504の回転軸と中心を同じ
とする円に回折面が接するように配設され、ラインセン
サ5031〜5033はステージ505上に、該ステージ
505の回転軸と中心を同じとする円に受光面が接する
ように配設されている。
[0052] Three of the diffraction grating 502 1-502 3 on the stage 504, the diffraction surface to a circle to the same rotation shaft and the center of the stage 504 is arranged in contact with, the line sensor 503 1 to 503 3 Is disposed on the stage 505 such that the light receiving surface is in contact with a circle having the same center as the rotation axis of the stage 505.

【0053】本実施例のモノクロメータ500は、入射
スリット501より入射された光がステージ504上の
各回折格子5021〜5023のいずれかによって回折分
散され、さらに該回折分散された分光がステージ505
上の各ラインセンサ5031〜5033のうちのいずれか
によって受光するものである。
[0053] monochromator of the present embodiment 500, the light incident from the entrance slit 501 is diffracted dispersed either by the diffraction grating 502 1-502 3 on the stage 504, further diffraction dispersed spectroscopy stage 505
Is intended to received by any one of the line sensors 503 1 to 503 3 above.

【0054】回折格子5021〜5023およびラインセ
ンサ5031〜5033は上記のようにステージ504,
505上に搭載されるため、図中では回折格子50
1,ラインセンサ5031が置かれている分散回折位置
および受光位置にはステージ504,505を回転させ
ることによって任意の回折格子およびラインセンサを置
くことができる。
The diffraction grating 502 1-502 3 and the line sensor 503 1 to 503 3 as the stage 504,
Since it is mounted on 505, the diffraction grating 50 is shown in the figure.
2 1, the dispersion diffraction position and light receiving position the line sensor 503 1 is placed can put any diffraction grating and a line sensor of by rotating the stage 504 and 505.

【0055】回折格子5021の溝密度は1200本/
mm、回折格子5022の溝密度は600本/mm、回
折格子5023の溝密度は300本/mmとされ、これ
らを順次用いることによって、紫外域から赤外域の光が
効率よく分散される。ラインセンサ5031〜5033
それぞれは上記の各回折格子5021〜5023に組合わ
せて設けられており、検出感度の中心波長が対応する回
折格子のブレーズ波長近傍のものがそれぞれ用いられて
いる。
[0055] groove density of grating 502 1 1200 /
mm, a groove density of grating 502 2 600 / mm, the groove density of the grating 502 3 is the 300 lines / mm, by using these sequential, light in the infrared region is efficiently dispersed from the ultraviolet region . Each of the line sensors 503 1 to 503 3 provided in combination with each diffraction grating 502 1-502 3 above, those central wavelength of detection sensitivity of the blaze wavelength near the corresponding diffraction grating is used, respectively There is.

【0056】コントロールユニット506は図5(b)
に示すように制御装置、入力装置510および表示装置
511から構成されるもので、ケーブル507,508
を介して各ステージ504,505と接続され、各ステ
ージに内蔵された各モータの回転動作や各ラインセンサ
5031〜5033の読み出し動作を制御している。
The control unit 506 is shown in FIG.
As shown in FIG. 5, it comprises a control device, an input device 510 and a display device 511.
Is connected to each stage 504, 505 via the controls the rotation operation and the read operation of the line sensors 503 1 to 503 3 each motor built in each stage.

【0057】測定者が入射光の分光測定を行う旨を入力
装置510に対して入力すると、制御装置509はステ
ージ504に内蔵されるモータを駆動する信号S51を
出力して入射光の回折分散を行う各回折格子5021
5023を順次切替える。また、回折格子を切替ると同
時にステージ505に内蔵されるモータを駆動する信号
S52を出力して回折分散光を受光するラインセンサを
切替る。
When the measurer inputs to the input device 510 that the incident light is to be spectroscopically measured, the control device 509 outputs a signal S51 for driving a motor incorporated in the stage 504 to disperse the diffraction dispersion of the incident light. each diffraction grating 502 for 1 to
502 3 is sequentially switched. At the same time as switching the diffraction grating, a signal S52 for driving the motor built in the stage 505 is output to switch the line sensor that receives the diffracted dispersed light.

【0058】制御装置509は、各ラインセンサ503
1〜5033の検出信号S53から、入射光の各波長に対
する光強度を画像表示させる画像信号S54を生成して
出力する。測定者は表示装置511の表示画像により入
射光の分光特性を確認する。本実施例にて各ステージ5
04,505を回転させるために用いられるモータには
高速回転性が特に要求されないため、その種類は限定さ
れるものではない。例えば、直流モータを用いる場合に
は、図1に示した実施例と同様にロータリーエンコーダ
と組み合わせて位置検出を行うものとしてもよく、ま
た、ロータリーエンコーダの代わりにステージの周囲に
位置検出用のリミットスイッチや近接センサを配設して
もよい。ステッピングモータを用いる場合にはこの種の
位置検出機構が不要となり装置構成を簡略化することが
できる。
The controller 509 controls each line sensor 503.
From 1 to 503 3 of the detection signal S53, and generates and outputs an image signal S54 to the image display light intensity for each wavelength of the incident light. The measurer confirms the spectral characteristic of the incident light on the display image of the display device 511. Each stage 5 in this embodiment
The motor used to rotate 04 and 505 is not particularly required to have high-speed rotatability, and therefore the type thereof is not limited. For example, when a DC motor is used, position detection may be performed in combination with a rotary encoder as in the embodiment shown in FIG. 1, and a limit for position detection may be provided around the stage instead of the rotary encoder. A switch or a proximity sensor may be provided. When a stepping motor is used, this type of position detection mechanism is unnecessary and the device configuration can be simplified.

【0059】また、本実施例では3個の回折格子および
ラインセンサを用いるものとして説明したが、これらの
個数は限定されるものではなく、測定波長域に応じて任
意に個数を増減してもよい。
Further, in this embodiment, three diffraction gratings and line sensors are used, but the number of them is not limited, and the number may be arbitrarily increased or decreased according to the measurement wavelength range. Good.

【0060】本実施例のものにおいては、受光素子を集
積化し、各素子により波長を特定できるマルチチャネル
のラインセンサによって波長検出を行い、さらに、組と
して扱う回折格子とラインセンサとを順次切替て測定を
行うことにより、広い波長範囲の分光測定を高速かつ高
精度に行うことができた。
In the present embodiment, the light receiving elements are integrated, the wavelength is detected by a multi-channel line sensor capable of specifying the wavelength by each element, and the diffraction grating and the line sensor treated as a set are sequentially switched. By performing the measurement, spectroscopic measurement in a wide wavelength range could be performed at high speed and with high accuracy.

【0061】なお、以上説明した各実施例において、説
明を簡単とするためにミラーを持たない光学配置のもの
で説明を行ったが、本発明の構成は光学配置に関わるも
のではなく、例えばCzerny-Turner型、Littrow型、Eber
t型等のミラーによって入射光を折り返してパスを長く
とる光学配置のモノクロメータにも当然適用できるもの
である。
In each of the embodiments described above, the optical arrangement having no mirror is described for the sake of simplicity. However, the configuration of the present invention does not relate to the optical arrangement. For example, Czerny -Turner type, Littrow type, Eber
Of course, it can also be applied to a monochromator having an optical arrangement in which incident light is folded back by a t-type mirror and the path is long.

【0062】[0062]

【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、以下に記載するような効果を奏する。
Since the present invention is constructed as described above, it has the following effects.

【0063】[0063]

【0064】[0064]

【0065】[0065]

【0066】広い波長帯域にわたって回折効率が高く、
高感度な分光測定を高速に行うことができる効果があ
る。
High diffraction efficiency over a wide wavelength band,
There is an effect that high-sensitivity spectroscopic measurement can be performed at high speed.

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

【図1】本発明の一実施例の構成を示す図であり、図1
(a)は光学的な配置を概略的に示す上面図、図1
(b)は図1(a)中の回折格子103の設置状態を部
分的に示す正面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment of the present invention.
FIG. 1A is a top view schematically showing an optical arrangement.
FIG. 1B is a front view partially showing an installation state of the diffraction grating 103 in FIG.

【図2】(a),(b)のそれぞれは図1に示したモノ
クロメータを用いた測定システムの構成を示す概略図で
ある。
2 (a) and 2 (b) are each a schematic diagram showing a configuration of a measurement system using the monochromator shown in FIG.

【図3】回折格子の回転増速機構の一例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a rotation speed increasing mechanism for a diffraction grating.

【図4】図1に示したモノクロメータに、出射光を任意
の波長とするためのコントロールユニット401を設け
たものを示す図であり、(a)は本実施例のモノクロメ
ータ401の構成を示す上面図、(b)は(a)中のコ
ントロールユニット401の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing the monochromator shown in FIG. 1 provided with a control unit 401 for making emitted light an arbitrary wavelength. FIG. 4A shows the configuration of the monochromator 401 of the present embodiment. The top view shown is (b), which is a block diagram showing the configuration of the control unit 401 in (a).

【図5】本発明の分光測定器の構成を示す図であり、
(a)は光学的な配置を概略的に示す上面図、(b)は
(a)中のコントロールユニット506の構成を示すブ
ロック図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a spectroscopic measurement device of the present invention,
7A is a top view schematically showing an optical arrangement, and FIG. 8B is a block diagram showing a configuration of a control unit 506 in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,400 モノクロメータ 101,501 入射スリット 102 出射スリット 103,5021〜5023 回折格子 104 ロータリーエンコーダ 105 モータ 106 出力端子 107 入力端子 108,109,507,508 ケーブル 201 光源 202 試料 203 ディテクタ 204 入出力装置 205 コンピュータ 206,405,511 表示装置 301,302 プーリ 303 ベルト 401,506 コントロールユニット 402,509 制御装置 403,510 入力装置 404 メモリ 500 分光測定器 5031〜5033 ラインセンサ 504,505 ステージ S1〜S5,S41〜S44,S51〜S54 信号100,400 monochromator 101 and 501 entrance slit 102 exit slit 103,502 1-502 3 diffraction grating 104 rotary encoder 105 motor 106 output terminal 107 input terminals 108,109,507,508 cable 201 light source 202 sample 203 Detector 204 output Device 205 Computer 206,405,511 Display device 301,302 Pulley 303 Belt 401,506 Control unit 402,509 Control device 403,510 Input device 404 Memory 500 Spectrometer 503 1 to 503 3 Line sensor 504, 505 Stage S1 S5, S41 to S44, S51 to S54 signals

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 富田 千登美 神奈川県川崎市宮前区土橋5丁目4番1 フォトデバイス株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−206624(JP,A) 特開 昭63−167226(JP,A) 特開 昭59−3329(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Chitomi Tomita 5-4-1 Dobashi, Misaki-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Photo Device Co., Ltd. (56) Reference JP-A-63-206624 (JP, A) JP 63-167226 (JP, A) JP-A-59-3329 (JP, A)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 線密度がそれぞれ異なる複数の回折格子
と、 検出感度の中心波長がそれぞれ異なり、前記回折格子に
よる回折分散光を受光する複数のラインセンサとを具備
する分光測定器であって、 前記複数の回折格子およびラインセンサが載置される第
1および第2の回転可能なステージと、 前記第1および第2のステージの回転状態を制御する制
御装置とを有し、 前記複数の回折格子およびラインセンサは第1および第
2のステージ上に、各ステージの回転軸と中心を同じと
する円に回折面および受光面が接するようにそれぞれ配
設され、 制御装置は、分光測定を行う際には第1のステージを回
転させて回折格子を順次切替るとともに、受光するライ
ンセンサを第2のステージを回転させて検出感度の中心
波長が現在回折分散に用いられている回折格子のブレー
ズ波長に近いものに切換えることを特徴とする分光測定
器。
1. A plurality of diffraction gratings having different linear densities.
, And the center wavelength of the detection sensitivity is different,
Equipped with multiple line sensors that receive diffracted dispersed light
A spectroscopic measuring device, wherein a plurality of diffraction gratings and a line sensor are mounted.
First and second rotatable stages, and a control for controlling the rotating states of the first and second stages.
And a plurality of diffraction gratings and line sensors,
On the second stage, the rotation axis and center of each stage are the same.
Place the circle so that the diffraction surface and the light-receiving surface are in contact with each other.
The control device rotates the first stage when performing the spectroscopic measurement.
Rotate the grating to switch the diffraction grating one by one, and receive the light.
Center of the detection sensitivity by rotating the second stage of the sensor
Brackets of the grating whose wavelength is currently used for diffractive dispersion
Spectral measurement characterized by switching to a wavelength close to
vessel.
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JPH07122594B2 (en) * 1986-12-27 1995-12-25 株式会社島津製作所 Spectrophotometer
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