JPH08128897A - Wavelength modulating mechanism - Google Patents
Wavelength modulating mechanismInfo
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- JPH08128897A JPH08128897A JP29071994A JP29071994A JPH08128897A JP H08128897 A JPH08128897 A JP H08128897A JP 29071994 A JP29071994 A JP 29071994A JP 29071994 A JP29071994 A JP 29071994A JP H08128897 A JPH08128897 A JP H08128897A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はサインバー方式の分光器
等に設けられる波長変調機構に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wavelength modulation mechanism provided in a sine bar type spectroscope or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】たとえばサインバー方式のツェルニ・タ
ーナー型の分光器では、従来、波長変調をおこなう装置
として、変調素子を用いたものがあり、図４に示すよう
に、光源１からの光を入射させる入射スリット２と第１
凹球面鏡３との間に石英ブロック４を配置して、これを
ガルバノメータスキャナーと称する揺動手段５によって
揺動させるようにしたものがある。なお、Ｇは揺動操作
される回折格子、６は第２凹球面鏡、７は出射スリッ
ト、８は検出器である。2. Description of the Related Art For example, in a sine-bar type Czerny-Turner type spectroscope, conventionally, there has been a device using a modulation element as a device for performing wavelength modulation. As shown in FIG. Incident slit 2 and first for incidence
There is one in which a quartz block 4 is arranged between the concave spherical mirror 3 and the quartz block 4 and is swung by a swinging means 5 called a galvanometer scanner. In addition, G is a diffraction grating which is oscillated, 6 is a second concave spherical mirror, 7 is an exit slit, and 8 is a detector.
【０００３】また、図５に示すように、入射スリット２
から入射させた光を回転駆動されるポリゴンミラーＰを
介して第１凹球面鏡３に入射させるようにしたものもあ
る。Further, as shown in FIG. 5, the entrance slit 2
There is also one in which the light incident from the above is incident on the first concave spherical mirror 3 via the polygon mirror P which is rotationally driven.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
例の前者では、入射スリット２を通過させた光源光を石
英ブロック４に透過させるので、その石英ブロック４が
高価であり、また、その石英ブロック４の振幅を正確に
得るために特殊なガルバノメータスキャナー５が必要
で、総じて、コスト高になる難点があった。However, in the former case of the above-mentioned conventional example, since the light source light passing through the entrance slit 2 is transmitted to the quartz block 4, the quartz block 4 is expensive, and the quartz block 4 is expensive. Since a special galvanometer scanner 5 is required to accurately obtain the amplitude of the block 4, there is a problem that the cost becomes high as a whole.
【０００５】後者の場合には、ポリゴンミラーＰのモー
タ回転軸の傾き角度に高い精度が要求されるため製作上
の困難性があり、また、回転する多面体ミラー（ポリゴ
ンミラー）の反射による波長変調であるため、検出器８
に入る入射角が一様でなく、高い検出精度が得られない
という難点もあった。In the latter case, it is difficult to manufacture because the tilt angle of the motor rotation axis of the polygon mirror P is required to be high, and the wavelength modulation is caused by the reflection of the rotating polyhedral mirror (polygon mirror). Therefore, the detector 8
There was also a drawback that the incident angle entering the light was not uniform and high detection accuracy could not be obtained.
【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされ、
別途光学変調素子を用いることなく、理論どおりの波長
変調をおこなうことのできる波長変調機構を提供するこ
とを目的としている。The present invention has been made in view of such circumstances.
It is an object of the present invention to provide a wavelength modulation mechanism that can perform the wavelength modulation according to the theory without using a separate optical modulation element.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するための手段を以下のように構成している。請求
項１に記載の発明では、波長変調をおこなうために回折
格子を用いたことを特徴としている。The present invention has means for solving the above-mentioned problems as follows. The invention according to claim 1 is characterized in that a diffraction grating is used to perform wavelength modulation.
【０００８】請求項２に記載の発明では、揺動自在な回
折格子に振動を発生させるためのアクチュエータを取り
付けてなることを特徴としている。The invention according to claim 2 is characterized in that an actuator for generating vibration is attached to a swingable diffraction grating.
【０００９】請求項３に記載の発明では、サインバー方
式の分光器にあって、揺動自在に支持された回折格子に
固定した接触バーの揺動端に、振動を発生させるための
アクチュエータを取り付け、回転駆動されるねじ軸に螺
合させた移動体の摺接面に対して、前記揺動端を前記ア
クチュエータを介して摺接付勢させてなることを特徴と
している。According to a third aspect of the present invention, in a sine bar type spectroscope, an actuator for generating vibration is provided at a swing end of a contact bar fixed to a diffraction grating swingably supported. It is characterized in that the oscillating end is biased in sliding contact through the actuator with respect to a sliding contact surface of a moving body that is screwed into a screw shaft that is attached and rotated.
【００１０】[0010]
【作用】請求項１に記載の発明では、任意の波長を選択
しておき、その波長領域のみ変調をおこなうことができ
る。In the invention described in claim 1, it is possible to select an arbitrary wavelength and perform modulation only in that wavelength region.
【００１１】請求項２に記載の発明では、アクチュエー
タによって回折格子を振動させることにより、任意に選
択した波長領域内で確実に変調をおこなうことができ
る。According to the second aspect of the invention, by vibrating the diffraction grating by the actuator, it is possible to surely perform modulation within the arbitrarily selected wavelength range.
【００１２】請求項３に記載の発明では、回折格子を揺
動させるための接触バーの揺動端に、振動を発生させる
ためのアクチュエータを取り付けたことにより、その振
動が直接回折格子に伝播されることから、その回折格子
の回動角の正弦値が波長と比例するサインバー方式の特
性をそのまま利用して、安定に波長変調をおこなうこと
ができる。According to the third aspect of the invention, an actuator for generating vibration is attached to the swing end of the contact bar for swinging the diffraction grating, so that the vibration is directly propagated to the diffraction grating. Therefore, it is possible to perform wavelength modulation in a stable manner by directly utilizing the characteristic of the sine bar method in which the sine value of the rotation angle of the diffraction grating is proportional to the wavelength.
【００１３】[0013]
【実施例】以下に本発明の波長変調機構の実施例を図面
に基づいて詳細に説明する。図２は波長がリニヤな特性
を有するサインバー方式のツェルニ・ターナー型の分光
器の全体構成を示し、符号１は光源、２は入射スリッ
ト、３は第１凹球面鏡、Ｇは揺動操作される回折格子、
６は第２凹球面鏡、７は出射スリット、８は検出器であ
る。Embodiments of the wavelength modulation mechanism of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 2 shows the overall construction of a sine-bar type Zerni-Turner type spectrometer having a linear wavelength characteristic. Reference numeral 1 is a light source, 2 is an entrance slit, 3 is a first concave spherical mirror, and G is oscillated. Diffraction grating,
6 is a second concave spherical mirror, 7 is an exit slit, and 8 is a detector.
【００１４】上述の回折格子Ｇには接触バー９が固定さ
れ、図１に示すように、その揺動端には、振動を発生さ
せるためのアクチュエータとしてのピエゾ素子１０を介
して半球状に形成されたルビーボール等よりなる接触子
１１が取り付けられ、回転駆動されるねじ軸１２に螺合
して移動する移動体１３に形成された摺接面１６ａに、
その接触子１１が摺接付勢されている。なお、その接触
バー９はスプリング９ａによって接触子１１の摺接方向
に常時付勢されている。A contact bar 9 is fixed to the above-described diffraction grating G, and as shown in FIG. 1, its swing end is formed in a hemispherical shape via a piezo element 10 as an actuator for generating vibration. Is attached to the sliding contact surface 16a formed on the moving body 13 that moves by being screwed onto the screw shaft 12 that is rotationally driven.
The contactor 11 is biased in sliding contact. The contact bar 9 is constantly urged in the sliding contact direction of the contact 11 by the spring 9a.
【００１５】上述の移動体１３の円板１４の下面には工
具鋼よりなる超硬円板１６が粘着され、その超硬円板１
６が円板１４に対して高い平行度で取り付けられ、かつ
その下面が鏡面仕上げされて摺接面１６ａに形成されて
いる。これにより、ねじ軸１２の回転と接触子１１の変
位との関係を一定に保てるようにしている。なお、上述
のピエゾ素子１０を接触子１１に内蔵させてもよい。A cemented carbide disc 16 made of tool steel is adhered to the lower surface of the disc 14 of the moving body 13 described above, and the cemented carbide disc 1 is
6 is attached to the disc 14 with a high degree of parallelism, and its lower surface is mirror-finished to form a sliding contact surface 16a. As a result, the relationship between the rotation of the screw shaft 12 and the displacement of the contact 11 can be kept constant. The piezoelectric element 10 described above may be built in the contactor 11.
【００１６】その移動体１３を移動させるねじ軸１２
は、図示しないパルスモータによって回転駆動され、そ
の回転数の表示と制御を適宜おこなうことができ、回折
格子Ｇの回動角の変更と設定をおこなうことによって所
望のスペクトル範囲で連続的に波長走査をおこなうこと
ができるように構成されている。The screw shaft 12 for moving the moving body 13
Is rotated by a pulse motor (not shown), and its rotation speed can be displayed and controlled as appropriate. By changing and setting the rotation angle of the diffraction grating G, wavelength scanning is continuously performed in a desired spectrum range. It is configured to be able to perform.
【００１７】そして、上述のピエゾ素子１０によって、
接触バー９の揺動端で接触子１１を振動させることによ
り、上述の波長走査に加えて、理論どおりの波長変調を
おこなうことができる。この場合、そのピエゾ素子１０
の振動が、そのまま回折格子Ｇに伝播されるため、その
回折格子Ｇの回動角の正弦値が波長と比例するサインバ
ー方式の特性をそのまま利用して、安定に波長変調をお
こなうことができるのである。Then, by the piezo element 10 described above,
By vibrating the contactor 11 at the swinging end of the contact bar 9, it is possible to perform theoretical wavelength modulation in addition to the above wavelength scanning. In this case, the piezo element 10
Since the vibration of is propagated to the diffraction grating G as it is, the wavelength modulation can be stably performed by using the characteristic of the sine bar method in which the sine value of the rotation angle of the diffraction grating G is proportional to the wavelength. Of.
【００１８】上述の波長走査と波長変調をおこなう原理
について説明すると、まず、回折格子Ｇを揺動させるこ
とで光の回折方向が変化するため、以下のように波長を
変えることができる（図３参照）。 ｋλ＝ｄ（ｓｉｎα＋ｓｉｎβ） ｋ＝０，±１，±
２，… ここに、λ：出射する波長、α：入射スリット２から入
射した光の回折格子Ｇの法線Ｎ1 となす角度、β：回折
格子で反射した光の回折格子Ｇの法線Ｎ1 となす角度、
ｄ：回折格子Ｇの溝間隔、ｋ：回折次数である。The principle of the above wavelength scanning and wavelength modulation will be explained. First, since the diffraction direction of light is changed by swinging the diffraction grating G, the wavelength can be changed as follows (FIG. 3). reference). kλ = d (sinα + sinβ) k = 0, ± 1, ±
2, ... Here, λ is the wavelength to be emitted, α is the angle formed with the normal line N 1 of the diffraction grating G of the light incident from the entrance slit 2, and β is the normal line N of the diffraction grating G of the light reflected by the diffraction grating. Angle with 1
d: groove spacing of the diffraction grating G, k: diffraction order.
【００１９】次いで、２ａ＝β−αとしてａを決定す
る。入射光軸と出射光軸の２等分線と回折格子Ｇの法線
Ｎ1 とのなす角φにより、α＝φ−ａ、β＝φ＋ａ、従
って、ｋλ＝２ｄｓｉｎφｃｏｓαとなり、出射する波
長λは角φの正弦値に比例する。よって、θ＝φの位置
に接触バー９を取り付け、その接触バー９の回転角θつ
まり回折格子Ｇの傾きと移動体１３の移動量ｘとの間に
は、ｘ＝ｌ・ｓｉｎθなる関係が成立する。これが、サ
インバー方式の原理である。Then, a is determined by setting 2a = β-α. Due to the angle φ formed by the bisector of the incident optical axis and the outgoing optical axis and the normal line N 1 of the diffraction grating G, α = φ−a, β = φ + a, and thus kλ = 2d sin φcos α, and the emitted wavelength λ Proportional to the sine of the angle φ. Therefore, the contact bar 9 is attached at a position of θ = φ, and the rotation angle θ of the contact bar 9, that is, the inclination of the diffraction grating G and the moving amount x of the moving body 13 have a relationship of x = 1 / sin θ. To establish. This is the principle of the sine bar method.
【００２０】一方、回折格子Ｇの刻線数２４００本／ｍ
ｍの場合、焦点距離１ｍの分光器で接触バー９の長さｌ
＝１０ｃｍとすれば、 ｄ（溝間隔）＝４．１７×１０- 4 ｍｍ ａ＝３０°、
α＝１０°、β＝７０°、φ＝４０°、ｋ＝１となる。On the other hand, the number of lines of the diffraction grating G is 2400 lines / m
In the case of m, the length l of the contact bar 9 is 1m in a spectroscope with a focal length of 1 m
= If 10 cm, d (groove spacing) = 4.17 × 10 - 4 mm a = 30 °,
α = 10 °, β = 70 °, φ = 40 °, and k = 1.
【００２１】従って、波長ａ＝５２７．９４１ｍｍの場
合、ピエゾ素子１０は例えば１００Ｖの電圧を印加する
ことによって、１０μｍ振れるので、ｘ＝１０μｍとす
れば、 Δθ＝（５．７×１０- 3 ）°、φ’＝４０．００５７
°、α＝１０．００５７°、λ’＝５２７．９９２ｎｍ
となる。Therefore, when the wavelength a = 527.941 mm, the piezo element 10 is shaken by 10 μm by applying a voltage of 100 V, so that if x = 10 μm, Δθ = (5.7 × 10 −3 ). °, φ '= 40.0057
°, α = 10.0057 °, λ ′ = 527.992 nm
Becomes
【００２２】故に、最大振幅Δλ＝５２７．９９２ｎｍ
−５２７．９４１ｎｍ＝０．０５１ｎｍの波長変移を加
えることができる。従って、ピエゾ素子１０への変調を
おこなうことにより、所望の波長変調をかけることが可
能となる。Therefore, the maximum amplitude Δλ = 527.992 nm
A wavelength shift of −527.941 nm = 0.051 nm can be added. Therefore, by modulating the piezo element 10, it becomes possible to apply a desired wavelength modulation.
【００２３】[0023]
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、任意に選択した波長領域のみを変調する
ことができる。As described above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to modulate only the arbitrarily selected wavelength region.
【００２４】請求項２に記載の発明によれば、回折格子
をアクチュエータで直接振動させることによって、任意
に選択した波長領域内で確実に変調をおこなえる。According to the second aspect of the invention, by directly vibrating the diffraction grating by the actuator, it is possible to surely perform the modulation within the arbitrarily selected wavelength range.
【００２５】請求項３に記載の発明によれば、回折格子
に固定した接触バーの揺動端にアクチュエータを取り付
け、回転駆動されるねじ軸に螺合させた移動体の摺接面
に対して、前記揺動端を前記アクチュエータを介して摺
接付勢させるので、そのアクチュエータの振動が直接回
折格子に伝播され、安定確実に波長変調がおこなえる。According to the third aspect of the invention, the actuator is attached to the swing end of the contact bar fixed to the diffraction grating, and the sliding contact surface of the moving body screwed to the screw shaft driven to rotate is attached. Since the oscillating end is biased in sliding contact via the actuator, the vibration of the actuator is directly propagated to the diffraction grating, and wavelength modulation can be stably and reliably performed.
【図１】本発明の波長変調機構の一実施例における要部
の構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a main part in an embodiment of a wavelength modulation mechanism of the present invention.
【図２】同分光器の構成図である。FIG. 2 is a configuration diagram of the spectroscope.
【図３】同回折格子に対する入射光と反射光の関係を示
す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between incident light and reflected light with respect to the diffraction grating.
【図４】従来の分光器の一例を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing an example of a conventional spectroscope.
【図５】従来の分光器の別の例を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing another example of a conventional spectroscope.
９…接触バー、１０…アクチュエータ、１１…揺動端、
１２…ねじ軸、１３…移動体、１６ａ…摺接面、Ｇ…回
折格子。9 ... Contact bar, 10 ... Actuator, 11 ... Swing end,
12 ... Screw shaft, 13 ... Moving body, 16a ... Sliding contact surface, G ... Diffraction grating.
Claims (3)
いたことを特徴とする波長変調機構。1. A wavelength modulation mechanism comprising a diffraction grating for performing wavelength modulation.
ためのアクチュエータを取り付けてなることを特徴とす
る波長変調機構。2. A wavelength modulation mechanism, characterized in that an actuator for generating vibration is attached to a swingable diffraction grating.
自在に支持された回折格子に固定した接触バーの揺動端
に、振動を発生させるためのアクチュエータを取り付
け、回転駆動されるねじ軸に螺合させた移動体の摺接面
に対して、前記揺動端を前記アクチュエータを介して摺
接付勢させてなることを特徴とする波長変調機構。3. In a sine bar type spectroscope, an actuator for generating vibration is attached to the swing end of a contact bar fixed to a swingably supported diffraction grating, and a screw shaft is driven to rotate. A wavelength modulation mechanism characterized in that the swinging end is biased in sliding contact with the sliding contact surface of a screwed moving body via the actuator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29071994A JPH08128897A (en) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | Wavelength modulating mechanism |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29071994A JPH08128897A (en) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | Wavelength modulating mechanism |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08128897A true JPH08128897A (en) | 1996-05-21 |
Family
ID=17759644
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29071994A Pending JPH08128897A (en) | 1994-10-30 | 1994-10-30 | Wavelength modulating mechanism |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08128897A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011505001A (en) * | 2007-11-30 | 2011-02-17 | セントロニック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング − ゲゼルシャフト フュア オプティッシェ メスズュステーメ | Spectroscopic head for analyzing characteristic quantities of liquid, pasty or solid substances |
| CN103592023A (en) * | 2013-11-20 | 2014-02-19 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | Light splitting chamber for direct-reading spectrometer |
| WO2022010438A1 (en) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | Orta Dogu Teknik Universitesi | Optical spectrometer based on alternating diffractive optical elements |
-
1994
- 1994-10-30 JP JP29071994A patent/JPH08128897A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011505001A (en) * | 2007-11-30 | 2011-02-17 | セントロニック ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング − ゲゼルシャフト フュア オプティッシェ メスズュステーメ | Spectroscopic head for analyzing characteristic quantities of liquid, pasty or solid substances |
| CN103592023A (en) * | 2013-11-20 | 2014-02-19 | 江苏天瑞仪器股份有限公司 | Light splitting chamber for direct-reading spectrometer |
| WO2022010438A1 (en) * | 2020-07-06 | 2022-01-13 | Orta Dogu Teknik Universitesi | Optical spectrometer based on alternating diffractive optical elements |
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