JPH0972785A - 分光計の焦点調整システム - Google Patents

分光計の焦点調整システム

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JPH0972785A
JPH0972785A JP25195195A JP25195195A JPH0972785A JP H0972785 A JPH0972785 A JP H0972785A JP 25195195 A JP25195195 A JP 25195195A JP 25195195 A JP25195195 A JP 25195195A JP H0972785 A JPH0972785 A JP H0972785A
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JP
Japan
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slit
light
shutter
entrance slit
focus
Prior art date
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Pending
Application number
JP25195195A
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English (en)
Inventor
Hirotake Mori
寛武 森
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YANAGIMOTO KK
Original Assignee
YANAGIMOTO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分光器の出口スリットに関する最適焦点位置
を設定・維持するシステムを構成すること。 【解決手段】 入口スリット2と、光電変換素子8の手
前に位置した出口スリット6との間に、光分散素子4及
び光収束素子3、5を配置してなる分光器において、前
記出口スリット自体又は直近位置に、光路の一方側から
反対側にかけて横断するようにシャッター片7を突出駆
動する自動シャッター機構と、前記入口スリットを光軸
に沿って所定の範囲内で位置調整する機構部2aを設
け、前記入口スリットの各調整位置において、前記シャ
ッター片の光路遮断動作と同期した前記光電変換素子の
電気的出力を測定し、光路遮断時において出射光が瞬時
にして消滅する前記入口スリットの位置を検出するよう
に前記自動シャッター機構と、前記スリット位置調整用
の機構部を制御駆動する制御回路Cを備えたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は分光分析に用いられ
る分光計の焦点調整、特に波長設定と連動した焦点調整
に適したシステムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に吸光分光分析法、及び発光分光分
析法においては、分光計の焦点に単一又は複数の出口ス
リットを設けるとともに、目的波長を選択・設定し、試
料の後方におけるその波長のスペクトル強度が測定され
る。
【0003】焦点がボケること、すなわち焦点が出口ス
リットに整合せず光軸方向に変化することは、観察され
るスペクトルの強度を弱め、分解能を著しく低下させ
る。その結果、スペクトル波形の歪みが生じたり、同一
の分光器においても波長によるS/N比の低下、分光干
渉の増大、精度の低下、及びこれらの変化として作用す
る。
【0004】また、二次的には設定波長と、観測される
プロファイル(スペクトルの波形、又は波長─対─強
度)のピークがずれる(出口スリットのセンターと、ス
ペクトルのピークがずれる)ことにもなり、このような
分光器の挙動は分光測定を困難にする。
【0005】一方、分光器の製作時又は使用時の焦点調
節及び点検は、例えば低圧水銀ランプのスペクトル等、
輝線スペクトルを用いたプロファイルの一般的測定法と
フーコーテスト等の組み合わせで実施されている。
【0006】また、焦点変動を低減する一般的な試みと
して、分光計を低膨張部材により構成することや、装置
設置室の恒温化、又は分光計自体を夏期の温度に合わせ
て35℃以上において恒温化すること、あるいはこれら
を組み合わせる等の工夫がなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような焦点変動低減のための試み(分光器自体を恒温化
したものを含む)を適用して製作及び使用される装置に
おいても、主として設置室又は分光計の微妙な部分的又
は時間的な温度分布の形成及び変化、二次的には構成部
材の内部歪みや振動等の複合的要因、さらにはこれらの
要素の時定数により、分光器出口スリットに関して焦点
及び設定波長が経時変化する。また、特に分光器が恒温
化される場合には、同じく恒温槽内に格納される検出器
の熱的ノイズも増加し、S/N比が低下する。
【0008】一方、焦点調節及び波長設定等は全構成部
材の熱的平衡を前提として実施される。しかしながら、
恒温化は時定数に応じた遅れがあり、最終調整までには
ある程度の時間を要する。その後の使用時においても上
記のとおり焦点及びプロファイルの点検と調整は不可欠
である。
【0009】本発明は、製作時の焦点調整の自動化と省
力化、並びに使用時の焦点変動の補正を行うための機構
を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達するた
め、本発明は光源からの光を受け入れるための入口スリ
ットと、光電変換素子の手前に位置して自らの出射光を
前記素子に入射させるための出口スリットとの間に、光
分散素子及び光収束素子を配置してなる分光器におい
て、前記出口スリット自体又は直近位置に、光路の一方
側から反対側にかけて横断するようにシャッター片を突
出駆動することにより前記光路を遮断するための自動シ
ャッター機構と、前記入口スリットを光軸に沿って所定
の範囲内において位置調整するためのスリット位置調整
機構を設けるとともに、前記スリット位置調整機構によ
り調整される前記入口スリットの各位置において、前記
シャッター片の光路遮断動作と同期した前記光電変換素
子の電気的出力を測定し、光路遮断時における出口スリ
ットからの出射光が瞬時にしてゼロとなる前記入口スリ
ットの位置を検出するように前記自動シャッター機構
と、前記スリット位置調整機構を制御駆動するための制
御回路を備えたことを特徴とする分光計の焦点調整シス
テムを構成したものである。
【0011】上記の構成において、出口スリット付近に
焦点が位置する場合、そのスリットからの出射光束は、
そのスリットへの投射光束と対称の広がりとなる。(光
電変換素子が直接検出しうる出射光束の強さは、その素
子と出口スリットとの距離、その素子の受光面の法線と
光軸との角度、前記受光面の有効面積及び出口スリット
の面積から定まる。) ここで出口スリットに関連する
前記シャッター片を逐次移動したときの出射光束を、出
口スリットから一定距離前進した位置で光分散方向に平
行した曲面により真正面から観察するものとすれば、焦
点が出口スリットに関する最適位置(厳密にはシャッタ
ー通過位置)にある場合、一定の大きさで検出されてい
た光強度はその焦点がシャッターに覆われた瞬間に消滅
する。また、出口スリットに関して前焦点(いわゆる
「前ピン」)の場合は、シャッター片がある位置に達し
てから焦点を完全に被い隠すまで、前記曲面への入射光
はシャッター移動方向と逆の方向から逐次消滅する。さ
らに、後焦点(後ピン)の場合にはシャッター片が焦点
を完全に被い隠すまで、前記曲面への入射光はシャッタ
ー移動方向において逐次消滅する。
【0012】
【発明の実施の形態】上記のような光束の逐次消滅は、
前記光電変換素子による測定においては図1に示すよう
に光強度のゼロへの下降として現れ、一回のシャッター
操作に関する測定後、入口スリットを前後いずれかにず
らせて同様のシャッター操作を行い再び光強度を測定す
ると、そのスリット移動が焦点を最適位置に近づけたも
のであれば、光強度のゼロへの下降(立ち下がり)直線
はより急峻となり、最適位置そのものになれば図2に示
すようにその立ち下がりは垂直(瞬間)となる。従っ
て、シャッター操作に連動した光電変換素子の光強度の
測定を行い、その測定ごとに光強度のゼロへの下降直線
がより急峻となるか緩慢となるかにより、制御回路は入
口スリット位置の調整方向が最適焦点位置に近づいてい
るか否かを判断し、正しい調整方向において光強度の垂
直降下点(最適スリット位置)を突き止めるものであ
る。
【0013】
【実施例】本発明の実施例を図に従って説明する。図3
は本発明のモノクロメータを用いた分光計の実施例を示
すものである。同図において、1は重水素ランプからな
る光源、2は光軸方向に移動可能な入口スリットであっ
て、図示しないがレール、リニアモータ及びスリット本
体を支持したガイドを含む機構部2aと、位置設定及び
検出用ホトカプラ2bを備えている。この入口スリット
2の光軸方向の移動はステップ状である。3は光収束素
子としての凹面反射鏡で、入口スリット2からの入射光
を平行光束として反射し、光分散素子としての回折格子
4に入射させるものである。この回折格子4は平面反射
型であって、光分散方向に回転する機構により入射角と
回折角との関係から波長を走査、選択及び設定するもの
であるが、光分散素子としてはこのような素子の他、凹
面回折格子や場合によってはプリズム等も用いることが
できる。5は3と同様の凹面反射鏡で、反射した回折光
を出口スリット6に結像するものである。7はこの出口
スリット6に関連して装備された自動シャッター機構の
シャッター片であり、図のごとく出口スリット6に近接
し、又は図示しないが出口スリット6に内蔵する形で設
けられる。7aはシャッター片を出口スリット6の逐次
開閉のためにスキャニング揺動させるための駆動部、7
bはシャッター片の位置を検出及び設定するためのホト
カプラである。シャッター片7のスキャニング揺動は出
口スリット6を完全に開放した初期設定位置から始ま
り、初期設定位置で終わるようになっている。
【0014】8は出口スリットからの出射光の検出器と
しての光電変換素子、9はその光電変換素子8の電気出
力信号を増幅するための増幅器、10は光電変換素子8
の出力信号を本発明の目的である焦点調整の場合と、一
般分光測定の場合とでは異なった同期操作により取り出
すためのスイッチであり、このスイッチ10を経た信号
は制御回路Cに入力される。制御回路Cの主要部は入力
信号をA/D変換するA/D変換器11と、そのA/D
変換器のデジタル出力を用いて信号解析するためのマイ
クロプロセッサCPU12と、前記前記デジタル出力及
び前記CPUによる解析データを記憶するためのメモリ
ー13とからなり、インターフェースを介して焦点調整
の場合と、一般分光測定の場合に応じた動作を選択する
ためのスイッチ14に接続されている。この制御回路C
にはやはりインターフェースを介して、前記CPUによ
る解析データ等を表示するための表示装置15、シャッ
ター駆動部7aのためのドライバー回路16、及び入口
スリットの機構部2aのためのドライバー回路17が接
続される。
【0015】制御回路Cにおける焦点調整の動作は次の
通りである。図4に示すシステムフローにおいて、まず
スイッチ14により焦点調整モードが選択されると、制
御回路Cはドライバー回路16及び17を付勢してスタ
ート状態となり、これによりステップ駆動される入口ス
リット2の各ステップごとにシャッター7が走査され、
かつ閉止し、これに伴う出射光強度の変化(出力特性)
が光電変換素子8により測定される。これらの出力特性
から現在焦点及び最適焦点の位置を、取り敢えずシャッ
ターの初期設定位置からの隔たりとして計算する。そし
て、この計算により入口スリット2の最適焦点位置を、
そのスリットの初期設定位置及び現在位置との関係にお
いて算出し、必要な入口スリット移動及び設定、評価を
経て終了する。評価の結果、再度焦点調整を要する場合
には前記プログラムを再実行する。
【0016】
【発明の効果】本発明は以上のとおり、分光測定回路に
制御機能を持たせ、これによってシャッター駆動部用の
ドライバー回路、及び入口スリット機構部用のドライバ
ー回路を駆動することにより、簡便でしかも正確に分光
器の焦点を最適位置に設定し、また校正することができ
るものである。
【0017】なお、ポリクロメータの焦点設定に関して
も、設定された任意の波長について上記モノクロメータ
の場合と同じであり、また光源についてもタングステン
ランプ、ホローカソードランプ等の励起光に適用でき
る。特に、零次光に対しては本発明を有効に適用するこ
とができる。検出器(光電変換素子)を複数個配置する
こと、又は固体検出器とすることも自由である。
【図面の簡単な説明】
【図1】焦点非整合位置における分光器の出口スリット
からの出射光強度対シャッター位置特性を示すグラフで
ある。
【図2】最適焦点位置における分光器の出口スリットか
らの出射光強度対シャッター位置特性を示すグラフであ
る。
【図3】モノクロメータを用いた分光計において、本発
明を適用した光学回路及び電気回路の実施例を示す回路
図である。
【図4】本発明のシステムフローの構成例を示すフロー
チャートである。
【符号の説明】
1 光源(重水素ランプ) 2 入口スリット 3、5 凹面鏡 4 回折格子 6 出口スリット 7 シャッター片 8 光電変換素子 9 増幅器 10、14 スイッチ C 制御回路 15 表示装置 16、17 ドライバー回路
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成7年10月20日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項2
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源からの光を受け入れるための入口ス
    リットと、光電変換素子の手前に位置して自らの出射光
    を前記素子に入射させるための出口スリットとの間に、
    光分散素子及び光収束素子を配置してなる分光器におい
    て、 前記出口スリット自体又は直近位置に、光路の一方側か
    ら反対側にかけて横断するようにシャッター片を突出駆
    動することにより前記光路を遮断するための自動シャッ
    ター機構と、前記入口スリットを光軸に沿って所定の範
    囲内において位置調整するためのスリット位置調整機構
    を設けるとともに、 前記スリット位置調整機構により調整される前記入口ス
    リットの各位置において、前記シャッター片の光路遮断
    動作と同期した前記光電変換素子の電気的出力を測定
    し、光路遮断時における出口スリットからの出射光が瞬
    時にしてゼロとなる前記入口スリットの位置を検出する
    ように前記自動シャッター機構と、前記スリット位置調
    整機構を制御駆動するための制御回路を備えたことを特
    徴とする分光計の焦点調整システム。
  2. 【請求項2】 前記制御回路がA/D変換器と、そのA
    /D変換器のデジタル出力を用いて信号解析するための
    CPUと、前記前記デジタル出力及び前記CPUによる
    解析データを記憶するためのメモリーを備え、切替えス
    イッチにより分光計の常時の信号解析モードと、前
    記入口スリットの位置を検出する焦点調整モードのいず
    れかで動作するように選択されるものであることを特徴
    とする請求項1記載の焦点調整システム。
JP25195195A 1995-09-04 1995-09-04 分光計の焦点調整システム Pending JPH0972785A (ja)

Priority Applications (1)

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JP25195195A JPH0972785A (ja) 1995-09-04 1995-09-04 分光計の焦点調整システム

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JPH0972785A true JPH0972785A (ja) 1997-03-18

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069190A1 (de) * 2000-03-10 2001-09-20 Gesellschaft zur Förderung angewandter Optik, Optoelektronik, Quantenelektronik und Spektroskopie e.V. Optisches spektrometer mit astigmatismuskompensation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001069190A1 (de) * 2000-03-10 2001-09-20 Gesellschaft zur Förderung angewandter Optik, Optoelektronik, Quantenelektronik und Spektroskopie e.V. Optisches spektrometer mit astigmatismuskompensation

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