JPH1062246A - 分光装置および分光装置のダイクロイックミラーアレイの製造方法 - Google Patents
分光装置および分光装置のダイクロイックミラーアレイの製造方法Info
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- JPH1062246A JPH1062246A JP21865896A JP21865896A JPH1062246A JP H1062246 A JPH1062246 A JP H1062246A JP 21865896 A JP21865896 A JP 21865896A JP 21865896 A JP21865896 A JP 21865896A JP H1062246 A JPH1062246 A JP H1062246A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/30—Measuring the intensity of spectral lines directly on the spectrum itself
- G01J3/36—Investigating two or more bands of a spectrum by separate detectors
-
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- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
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- G01J3/0205—Optical elements not provided otherwise, e.g. optical manifolds, diffusers, windows
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ダイクロイックミラーを用い、簡単な構造にし
て光利用効率の高い分光装置を実現する。 【解決手段】反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複
数のダイクロイックミラーを前記波長の大小順に配列し
てなるダイクロイックミラーアレイと、このダイクロイ
ックミラーアレイと対向配置され、入射光および前記各
ダイクロイックミラーからの反射光を反射して前記ダイ
クロイックミラーに入射させる平面鏡と、前記入射光を
平行光とすると共に所定の角度で前記平面鏡に入射させ
る平行光入射手段と、前記各ダイクロイックミラーを透
過した光を個別に受光する複数の受光素子からなる受光
素子アレイを備える。
て光利用効率の高い分光装置を実現する。 【解決手段】反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複
数のダイクロイックミラーを前記波長の大小順に配列し
てなるダイクロイックミラーアレイと、このダイクロイ
ックミラーアレイと対向配置され、入射光および前記各
ダイクロイックミラーからの反射光を反射して前記ダイ
クロイックミラーに入射させる平面鏡と、前記入射光を
平行光とすると共に所定の角度で前記平面鏡に入射させ
る平行光入射手段と、前記各ダイクロイックミラーを透
過した光を個別に受光する複数の受光素子からなる受光
素子アレイを備える。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、比較的簡単な構造
で分光することのできる分光装置に関し、特に光利用効
率の改善に関するものである。
で分光することのできる分光装置に関し、特に光利用効
率の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】簡単な構造で分光する方式に、リニアバ
リアブルフィルタ(分光フィルタアレイ)をリニアイメ
ージセンサ上に配置し、上方から平行光を照射する方式
がある。この種の方式の一例として、図7に示すような
市販のフィルタ付きイメージセンサがある。入射光(平
行光)1はリニアバリアブルフィルタ2によりその波長
分割数だけ位置的に分割され、リニアイメージセンサ
(例えば256チャネル)3で受光される。同図(b)
はリニアイメージセンサ3の出力例である。
リアブルフィルタ(分光フィルタアレイ)をリニアイメ
ージセンサ上に配置し、上方から平行光を照射する方式
がある。この種の方式の一例として、図7に示すような
市販のフィルタ付きイメージセンサがある。入射光(平
行光)1はリニアバリアブルフィルタ2によりその波長
分割数だけ位置的に分割され、リニアイメージセンサ
(例えば256チャネル)3で受光される。同図(b)
はリニアイメージセンサ3の出力例である。
【0003】図8に示すものは他の応用例としての分光
センサ(ミノルタ製)である。受光部は短波長側(40
0〜500nm)用と長波長側(500〜700nm)
用の2列になっており、上部から入射光(測定光)1が
入射するが、短波長側の列にはバンドパスフィルタIと
バンドパスフィルタIIを通して400〜500nmの波
長の光が入射し、長波長側の列にはバンドパスフィルタ
IとIIIを通して500〜700nmの波長の光が入射す
る。
センサ(ミノルタ製)である。受光部は短波長側(40
0〜500nm)用と長波長側(500〜700nm)
用の2列になっており、上部から入射光(測定光)1が
入射するが、短波長側の列にはバンドパスフィルタIと
バンドパスフィルタIIを通して400〜500nmの波
長の光が入射し、長波長側の列にはバンドパスフィルタ
IとIIIを通して500〜700nmの波長の光が入射す
る。
【0004】バンドパスフィルタ4を通過した光は遮光
板5の2列の窓を通して分光フィルタアレイ6に入る。
分光フィルタアレイ6によって各波長に分割された光は
分割受光素子アレイ7の各受光部に入射し、電流として
出力される。なお、これらの各素子は堆積しセラミック
パッケージ等に搭載される。
板5の2列の窓を通して分光フィルタアレイ6に入る。
分光フィルタアレイ6によって各波長に分割された光は
分割受光素子アレイ7の各受光部に入射し、電流として
出力される。なお、これらの各素子は堆積しセラミック
パッケージ等に搭載される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな分光素子においては次のような問題がある。全入射
光はまずリニアバリアブルフィルタ2の波長分割数分あ
るいは分割受光素子アレイ7の素子数分だけ位置的に分
割される。受光素子の1素子で受光されるのは、全入射
光のうち位置的に分割された光のうちの特定の波長範囲
の光のみであり、残りの大部分の波長範囲の光はフィル
タによって吸収されてしまい、光利用効率は著しく悪く
なってしまうという問題があった。
うな分光素子においては次のような問題がある。全入射
光はまずリニアバリアブルフィルタ2の波長分割数分あ
るいは分割受光素子アレイ7の素子数分だけ位置的に分
割される。受光素子の1素子で受光されるのは、全入射
光のうち位置的に分割された光のうちの特定の波長範囲
の光のみであり、残りの大部分の波長範囲の光はフィル
タによって吸収されてしまい、光利用効率は著しく悪く
なってしまうという問題があった。
【0006】本発明の目的は、このような点に鑑み、ダ
イクロイックミラーを用い、簡単な構造にして光利用効
率の高い分光装置を実現しようとするものである。本発
明の他の目的は、反射率の立ち上がり波長の異なる複数
のダイクロイックミラーからなるダイクロイックミラー
アレイを簡単に製作するダイクロイックミラーアレイの
製造方法を提供することにある。
イクロイックミラーを用い、簡単な構造にして光利用効
率の高い分光装置を実現しようとするものである。本発
明の他の目的は、反射率の立ち上がり波長の異なる複数
のダイクロイックミラーからなるダイクロイックミラー
アレイを簡単に製作するダイクロイックミラーアレイの
製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明の分光装置は、反射率の立ち上がり波長
が互いに異なる複数のダイクロイックミラーを前記波長
の大小順に配列してなるダイクロイックミラーアレイ
と、このダイクロイックミラーアレイと対向配置され、
入射光および前記各ダイクロイックミラーからの反射光
を反射して前記ダイクロイックミラーに入射させる平面
鏡と、前記入射光を平行光とすると共に所定の角度で前
記平面鏡に入射させる平行光入射手段と、前記各ダイク
ロイックミラーを透過した光を個別に受光する複数の受
光素子からなる受光素子アレイを備えたことを特徴とす
る。
るために本発明の分光装置は、反射率の立ち上がり波長
が互いに異なる複数のダイクロイックミラーを前記波長
の大小順に配列してなるダイクロイックミラーアレイ
と、このダイクロイックミラーアレイと対向配置され、
入射光および前記各ダイクロイックミラーからの反射光
を反射して前記ダイクロイックミラーに入射させる平面
鏡と、前記入射光を平行光とすると共に所定の角度で前
記平面鏡に入射させる平行光入射手段と、前記各ダイク
ロイックミラーを透過した光を個別に受光する複数の受
光素子からなる受光素子アレイを備えたことを特徴とす
る。
【0008】
【作用】反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複数の
ダイクロイックミラーを波長の大小順に配列したダイク
ロイックミラーアレイを用意し、このダイクロイックミ
ラーに斜めに入射光を入射する。入射光のうち当該ダイ
クロイックミラーの反射率の立ち上がり波長以上のもの
は反射し、該波長以下のものは透過する。反射した光は
対向面で反射して再び次段のダイクロイックミラーに入
射する。以降反射と入射を次々と繰り返す。透過光は個
別に受光素子で受光する。
ダイクロイックミラーを波長の大小順に配列したダイク
ロイックミラーアレイを用意し、このダイクロイックミ
ラーに斜めに入射光を入射する。入射光のうち当該ダイ
クロイックミラーの反射率の立ち上がり波長以上のもの
は反射し、該波長以下のものは透過する。反射した光は
対向面で反射して再び次段のダイクロイックミラーに入
射する。以降反射と入射を次々と繰り返す。透過光は個
別に受光素子で受光する。
【0009】このような構成によれば、入射光は波長分
解されるものの、ダイクロイックミラーで反射された光
は次々と次段のダイクロイックミラーに入射され利用さ
れるので、光利用効率の高い分光装置を容易に実現する
ことができる。
解されるものの、ダイクロイックミラーで反射された光
は次々と次段のダイクロイックミラーに入射され利用さ
れるので、光利用効率の高い分光装置を容易に実現する
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図1は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図において、11は入射光、12は平
面鏡、13は複数のダイクロイックミラーから成るダイ
クロイックミラーアレイであり、13aは第1のダイク
ロイックミラー、13bは第2のダイクロイックミラ
ー、13cは第3のダイクロイックミラーである。14
は複数の受光素子14a,14b,14cを所定の間隔
で配列して成る受光素子アレイである。なお、入射光1
1は、図示しない平行光入射手段により、平行光となっ
て平面鏡12に斜めに(例えば45度の角度で)入射す
る。
説明する。図1は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図において、11は入射光、12は平
面鏡、13は複数のダイクロイックミラーから成るダイ
クロイックミラーアレイであり、13aは第1のダイク
ロイックミラー、13bは第2のダイクロイックミラ
ー、13cは第3のダイクロイックミラーである。14
は複数の受光素子14a,14b,14cを所定の間隔
で配列して成る受光素子アレイである。なお、入射光1
1は、図示しない平行光入射手段により、平行光となっ
て平面鏡12に斜めに(例えば45度の角度で)入射す
る。
【0011】図2はダイクロイックミラーの反射率特性
を示すものである。ダイクロイックミラー13a,13
b,13cの反射率の立ち上がり波長はそれぞれλ1,
λ2,λ3である。
を示すものである。ダイクロイックミラー13a,13
b,13cの反射率の立ち上がり波長はそれぞれλ1,
λ2,λ3である。
【0012】このような構成における動作を次に説明す
る。平行光入射手段によりコリメートされた入射光11
は平面鏡12に対し斜めに入射する。平面鏡12によっ
て反射した光は第1のダイクロイックミラー13aに入
射する。この第1のダイクロイックミラー13aによ
り、波長λ1以下の波長域の波長は透過し、λ1以上の波
長域の波長は反射される。
る。平行光入射手段によりコリメートされた入射光11
は平面鏡12に対し斜めに入射する。平面鏡12によっ
て反射した光は第1のダイクロイックミラー13aに入
射する。この第1のダイクロイックミラー13aによ
り、波長λ1以下の波長域の波長は透過し、λ1以上の波
長域の波長は反射される。
【0013】透過したλ1以下の波長域の光は受光素子
アレイ14に入射する。他方、反射されたλ1以上の波
長域の波長は再び平面鏡12で折り返され、第2のダイ
クロイックミラー13bに入射する。ここで、またλ2
以下の波長域の波長は透過し、λ2以上の波長域の波長
は反射する。以降ダイクロイックミラー13cにおいて
も同様に透過および反射が行われる。
アレイ14に入射する。他方、反射されたλ1以上の波
長域の波長は再び平面鏡12で折り返され、第2のダイ
クロイックミラー13bに入射する。ここで、またλ2
以下の波長域の波長は透過し、λ2以上の波長域の波長
は反射する。以降ダイクロイックミラー13cにおいて
も同様に透過および反射が行われる。
【0014】平面鏡12とダイクロイックミラーアレイ
13との間隔、平行光の入射角、ダイクロイックミラー
アレイ13の素子ピッチをそれぞれ適切に合わせれば、
一般にi番目のダイクロイックミラーからはλi以上λ
i+1以下の波長域の平行光が出射されることになる。こ
のようにしてダイクロイックミラーにより入射光を分光
することができる。
13との間隔、平行光の入射角、ダイクロイックミラー
アレイ13の素子ピッチをそれぞれ適切に合わせれば、
一般にi番目のダイクロイックミラーからはλi以上λ
i+1以下の波長域の平行光が出射されることになる。こ
のようにしてダイクロイックミラーにより入射光を分光
することができる。
【0015】以上のような構成によれば、簡単な構造で
ありながらも、リニアバリアブルフィルタを使用する従
来の分光装置とは異なり、全入射光成分が利用可能とな
り、光利用効率に優れた分光装置を実現することができ
る。
ありながらも、リニアバリアブルフィルタを使用する従
来の分光装置とは異なり、全入射光成分が利用可能とな
り、光利用効率に優れた分光装置を実現することができ
る。
【0016】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、各種の変更や変形をなし得る。例えば、ダ
イクロイックミラーアレイ13の反射率特性は、図3に
示すように、図2とは長波長側、短波長側で対称となる
ようにしたものであってもよく、同様の機能を果たすこ
とができる。ただし、入射される波長の順序は逆にな
る。
のではなく、各種の変更や変形をなし得る。例えば、ダ
イクロイックミラーアレイ13の反射率特性は、図3に
示すように、図2とは長波長側、短波長側で対称となる
ようにしたものであってもよく、同様の機能を果たすこ
とができる。ただし、入射される波長の順序は逆にな
る。
【0017】また、平面鏡12は基板(例えばガラス基
板)の片面に鏡面を形成したものでもよい。同様に、ダ
イクロイックミラーアレイ13もガラス等の基板上に形
成したものでもよい。なお、この2枚の基板は間に空間
を介在させて所定の間隔で面と面が向き合うように対向
配置させるが、同一基板の両面に平面鏡とダイクロイッ
クミラーアレイを形成した構造としてもよい。
板)の片面に鏡面を形成したものでもよい。同様に、ダ
イクロイックミラーアレイ13もガラス等の基板上に形
成したものでもよい。なお、この2枚の基板は間に空間
を介在させて所定の間隔で面と面が向き合うように対向
配置させるが、同一基板の両面に平面鏡とダイクロイッ
クミラーアレイを形成した構造としてもよい。
【0018】また、平面鏡12をダイクロイックミラー
アレイ15に置き換え、図4に示すように、各ダイクロ
イックミラーアレイから出射光を取り出すようにしても
よい。このとき、2枚のダイクロイックミラーアレイ1
3と15の反射率特性は、図5に示すように波長を平行
にずらす。これにより各ダイクロイックミラーアレイの
波長分解能の2倍の分解能が得られる。
アレイ15に置き換え、図4に示すように、各ダイクロ
イックミラーアレイから出射光を取り出すようにしても
よい。このとき、2枚のダイクロイックミラーアレイ1
3と15の反射率特性は、図5に示すように波長を平行
にずらす。これにより各ダイクロイックミラーアレイの
波長分解能の2倍の分解能が得られる。
【0019】ただし、この場合の各ダイクロイックミラ
ーの反射率の立ち上がり波長は次の関係にある。ダイク
ロイックミラー15a,15b,15cの反射率の立ち
上がり波長をλ 1,λ2,λ3、ダイクロイックミラー1
3a,13b,13cの反射率の立ち上がり波長を
λ11,λ21,λ31とすると、 λ1<λ11<λ2<λ21<λ3<λ31 である。
ーの反射率の立ち上がり波長は次の関係にある。ダイク
ロイックミラー15a,15b,15cの反射率の立ち
上がり波長をλ 1,λ2,λ3、ダイクロイックミラー1
3a,13b,13cの反射率の立ち上がり波長を
λ11,λ21,λ31とすると、 λ1<λ11<λ2<λ21<λ3<λ31 である。
【0020】また、ダイクロイックミラーアレイ13と
15は、別々の基板に形成し所定の間隔で対向配置させ
たものであるが、同一基板の両面に各アレイを形成した
構造であってもよい。
15は、別々の基板に形成し所定の間隔で対向配置させ
たものであるが、同一基板の両面に各アレイを形成した
構造であってもよい。
【0021】さらに、各ダイクロイックミラーは平面状
に並んでいる必要はない。図6に示すように、ダイクロ
イックミラーアレイ16の各ダイクロイックミラー16
a,16b,16cはそれぞれ表面が傾斜していてもよ
い。また、各ダイクロイックミラーからの出射光は直接
受光素子で受光するのではなく、集光光学系を介して受
光する構造としてもよい。
に並んでいる必要はない。図6に示すように、ダイクロ
イックミラーアレイ16の各ダイクロイックミラー16
a,16b,16cはそれぞれ表面が傾斜していてもよ
い。また、各ダイクロイックミラーからの出射光は直接
受光素子で受光するのではなく、集光光学系を介して受
光する構造としてもよい。
【0022】また、ダイクロイックミラーアレイは成膜
時に遮光位置を段階的にずらし各ダイクロイックミラー
の膜圧を変化させることによって製作するようにしても
よい。
時に遮光位置を段階的にずらし各ダイクロイックミラー
の膜圧を変化させることによって製作するようにしても
よい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、フ
ァルタを用いないため、位置的に波長分解を達成しつつ
も入射光を素子数で分割しておらず、そのためほぼ総て
の入射光が波長分解された上で受光され、飛躍的に明る
い分光アレイ素子が実現でき、光利用効率の高い分光装
置を容易に得ることができる。
ァルタを用いないため、位置的に波長分解を達成しつつ
も入射光を素子数で分割しておらず、そのためほぼ総て
の入射光が波長分解された上で受光され、飛躍的に明る
い分光アレイ素子が実現でき、光利用効率の高い分光装
置を容易に得ることができる。
【図1】本発明に係る分光装置の一実施例を示す構成図
【図2】ダイクロイックミラーアレイの反射率特性を示
す図
す図
【図3】本発明の他の実施例におけるダイクロイックミ
ラーアレイの反射率特性を示す図
ラーアレイの反射率特性を示す図
【図4】本発明の他の実施例を示す構成図
【図5】図4に示す実施例におけるダイクロイックミラ
ーアレイの反射率特性を示す図
ーアレイの反射率特性を示す図
【図6】ダイクロイックミラーアレイの構造の一例を示
す図
す図
【図7】従来のリニア分光素子の一例を示す図
【図8】従来の分光センサの一例を示す図である。
11 入射光 12 平面鏡 13,15 ダイクロイックミラーアレイ 13a,13b,13c,15a,15b,15c ダ
イクロイックミラー 14 受光素子アレイ 14a,14b,14c 受光素子
イクロイックミラー 14 受光素子アレイ 14a,14b,14c 受光素子
Claims (8)
- 【請求項1】反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複
数のダイクロイックミラーを前記波長の大小順に配列し
てなるダイクロイックミラーアレイと、 このダイクロイックミラーアレイと対向配置され、入射
光および前記各ダイクロイックミラーからの反射光を反
射して前記ダイクロイックミラーに入射させる平面鏡
と、 前記入射光を平行光とすると共に所定の角度で前記平面
鏡に入射させる平行光入射手段と、 前記各ダイクロイックミラーを透過した光を個別に受光
する複数の受光素子からなる受光素子アレイを具備した
分光装置。 - 【請求項2】前記平面鏡およびダイクロイックミラーア
レイはそれぞれ基板上に形成されたことを特徴とする請
求項1記載の分光装置。 - 【請求項3】前記平面鏡を、反射率の立ち上がり波長が
前記ダイクロイックミラーアレイとは異なる複数のダイ
クロイックミラーからなるダイクロイックミラーアレイ
とし、その2つのダイクロイックミラーアレイは各反射
光が相手側のダイクロイックミラーに入射するように対
向配置されると共に、2つのダイクロイックミラーアレ
イからの出射光が受光素子で受光されるように構成した
ことを特徴とする請求項1記載の分光装置。 - 【請求項4】前記各基板は平面であることを特徴とする
請求項2または請求項3記載の分光装置。 - 【請求項5】前記2枚の基板は間に空間を有するように
して対向配置されたことを特徴とする請求項2または請
求項3記載の分光装置。 - 【請求項6】前記2枚の基板に形成された平面鏡とダイ
クロイックミラーアレイ、または2つのダイクロイック
ミラーアレイを、同一基板の両面に形成したことを特徴
とする請求項1または3記載の分光装置。 - 【請求項7】前記ダイクロイックミラーは、その表面が
対向面に対して傾斜していることを特徴とする請求項1
または請求項3記載の分光装置。 - 【請求項8】反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複
数のダイクロイックミラーを前記波長の大小順に配列し
てなるダイクロイックミラーアレイと、 このダイクロイックミラーアレイと対向配置され、入射
光および前記各ダイクロイックミラーからの反射光を反
射して前記ダイクロイックミラーに入射させる平面鏡
と、 前記入射光を平行光とすると共に所定の角度で前記平面
鏡に入射させる平行光入射手段と、 前記各ダイクロイックミラーを透過した光を個別に受光
する複数の受光素子からなる受光素子アレイを具備した
分光装置において、 前記ダイクロイックミラーアレイは、成膜時に遮光位置
をずらし膜圧を順次変化させることにより形成されるよ
うにしたことを特徴とする分光装置のダイクロイックミ
ラーアレイの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21865896A JPH1062246A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 分光装置および分光装置のダイクロイックミラーアレイの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP21865896A JPH1062246A (ja) | 1996-08-20 | 1996-08-20 | 分光装置および分光装置のダイクロイックミラーアレイの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1062246A true JPH1062246A (ja) | 1998-03-06 |
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-
1996
- 1996-08-20 JP JP21865896A patent/JPH1062246A/ja active Pending
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US7623243B2 (en) | 2003-09-17 | 2009-11-24 | Hamamatsu Photonics K.K. | Spectroscopic device |
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