JPH11337409A - 光スペクトラム分析装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 光学部品の偏光依存性による損失を抑える。 【解決手段】 光スペクトラム分析装置１は、被測定光
を出射する光源２、分光装置３、受光部４、演算処理部
５を備えている。分光装置３は、光源２と受光部４との
間の光路上に配設される偏光解消板９、２組のカメラ鏡
１０，１２、回折格子１１、２組の全反射ミラー１３，
１４で構成される。偏光解消板９を光軸回りに回動する
ことにより全体のＰＤＬが抑えられる。全反射ミラー１
３の各ミラー１３Ａ，１３Ｂの反射面１３ａ，１３ｂ
は、Ｘ軸回りに回動可能とされ、４５°傾斜して配置さ
れる。全反射ミラー１４の各ミラー１４Ａ，１４Ｂの反
射面１４ａ，１４ｂは、Ｙ軸回りに回動可能とされ、全
反射ミラー１３と同一角度である４５°傾斜して配置さ
れる。これにより、全反射ミラー１３で発生した偏光方
向による反射率差が全反射ミラー１４によって相殺され
て反射部材のＰＤＬが抑えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、回折格子やプリズ
ム等の分散形分光素子を用いて被測定光の波長毎の光ス
ペクトラム値を測定して分析する光スペクトラム分析装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】被測定光の各波長における光スペクトラ
ム値を測定して分析する光スペクトラム分析装置とし
て、図６に示す分光装置５１を用いたものが知られてい
る。この分光装置５１は、被測定光が入射される入射ス
リット５２と被測定光が出射される出射スリット５３と
の間の光路上に、第１の凹面鏡５４、回折格子５５、第
２の凹面鏡５６の順に光学部品が配設されている。回折
格子５５の光路に対面する表面には、図７に示すような
格子溝５７が光軸と直交する方向に所定間隔で形成され
ている。回折格子５５は、光軸と直交する刻線方向の軸
回りに所定角度間隔で回動駆動される。

【０００３】上記分光装置５１では、入射スリット５２
を介して被測定光が入射されると、この被測定光は第１
の凹面鏡５４により平行光にされて回折格子５５に入射
する。回折格子５５は、入射された被測定光を格子溝５
７の刻線に直交する平面に分光する。回折格子５５によ
り分光された光は、第２の凹面鏡５６により集光され、
ある波長の光だけが出射スリット５３を通過して不図示
の受光器に受光される。そして、回折格子５５を所定角
度間隔で回動させて回動角に対応して受光器から出力さ
れる光電変換信号から演算によって算出した光強度信号
を被測定光の各波長における光スペクトラム値としてい
る。

【０００４】ところで、上記分光装置５１に使用される
回折格子５５は、格子溝５７に対する入射光の偏光成分
により回折効率が異なり、入射光の偏光状態が変わる
と、回折された光の強度が変化してしまい、偏光依存性
（ＰＤＬ：Polarization Dependence Loss）を有してい
る。

【０００５】このため、上記分光装置５１を用いて被測
定光の波長毎の光レベルを測定する場合、回折格子５５
への入射光の偏光状態によって光の強度が変化してしま
い、高精度な測定を行うことができなかった。

【０００６】更に説明すると、一般に被測定光の偏光方
向は回折格子５５の格子溝５７の刻線方向に対して任意
の方向を向く。そして、回折格子５５においては、図８
に示すように、その回折効率が格子溝５７の刻線に平行
方向の波長感度特性と刻線に直交方向の波長感度特性と
で波長特性が異なる。

【０００７】従って、同一波長成分を有する被測定光を
スペクトラム分析しても、被測定光の偏光方向が異なれ
ば、回折格子５５上における格子溝５７の刻線に平行な
平行偏波成分と刻線に直角な直交偏波成分との成分比が
変化するので、得られた各波長における光スペクトラム
値が常時正しい値になるとは限らない。

【０００８】そこで、上記問題を解消した装置として、
特開平５−１９６８１１号公報に開示された分光装置が
知られている。この分光装置は、図６の構成において、
入射スリット５２と第１の凹面鏡５４との間の光路上に
偏光解消板が配設されたものである。

【０００９】偏光解消板は、複屈折性のある水晶を２つ
の結晶軸が互いに直交するように貼り合わされて構成さ
れる。この偏光解消板では、格子溝の刻線に平行な平行
偏波成分と格子溝の刻線に直角な直交偏波成分とをそれ
ぞれ４５°傾けた状態で回折格子５５に入射している。
これにより、図８に示すように、回折格子５５で回折さ
れた光の強度は入射光の偏波状態に関係なく、すなわ
ち、格子溝５７に平行な光や格子溝５７に垂直な光のい
ずれが入射された場合でも一定となり、回折装置５５で
のＰＤＬを抑えることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記偏光解
消板を用いた場合、図６に示す分光装置５１の回折格子
５５でのＰＤＬを抑えることはできるが、図９に示す構
成の分光装置に採用した場合には、光路上に配設された
回折格子５５以外の光学部品でＰＤＬが生じて高精度な
測定を行うことができなかった。

【００１１】図９の分光装置６１は、光源６２と出射ス
リット６３との間の光路上に、カメラ鏡６４、回折格子
６５、３個のミラー６６，６７，６８が配設されたもの
である。ここで、反射部材としてのカメラ鏡６４は、光
軸に対して９０°の角度の反射面６４ａを有して光路上
に配設されている。これに対し、反射部材としての３個
のミラー６６，６７，６８は、いずれも光軸に対して９
０°以外の角度（図示の例では、４５°）の反射面６６
ａ，６７ａ，６８ａを有して光路上に配設されている。

【００１２】そして、上記３箇所のミラー６６，６７，
６８では、光軸に対して４５°の角度をもって光が反射
面６６ａ，６７ａ，６８ａに入射するので、図１０に示
すように、入射光の平行偏波成分（Ｐ成分）の反射率の
強度比（Ｒ_p ）と直交偏波成分（Ｓ成分）の反射率の強
度比（Ｒ_s ）が異なる。

【００１３】このように、光軸に対して９０°以外の反
射面を有する反射部材が光路上に配設されている場合、
その反射部材、つまり図９の３個のミラー６６，６７，
６８への入射光の偏光状態が変わると、各ミラー６６，
６７，６８での反射光の強度も変化してＰＤＬが生じ、
高精度な測定を行うことができなかった。このことは、
透過部材の透過面が光軸に対して９０°以外の角度をも
って配設される場合にも同様に生じる問題であった。

【００１４】そこで、本発明は、上記の問題点を解消す
るためになされたものであって、各光学部品毎のＰＤＬ
を抑えることができる光スペクトラム分析装置を提供す
ることを目的としている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明は、入射光を測定波長毎の分散光と
して分光する分光素子１１と、前記分光素子によりそれ
ぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分
の光を受光する受光部４と、前記受光部の受光信号に基
づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算す
る演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装置１に
おいて、光軸とほぼ直交して前記分光素子の入射側に前
記光軸回りに回動可能に配設され、入射光を互いに直交
する２つの偏波成分に分け、その２つの偏波成分を前記
分光素子の刻線方向に対して４５°に傾ける偏光解消板
９を備えたことを特徴とする。

【００１６】請求項２の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換
するための反射部材１３、１４と、前記受光部の受光信
号に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を
演算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装
置１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上
に配設される前記反射部材１３、１４は、光軸と直交す
る一つの軸回りに回動可能な一つの反射面と、光軸と前
記軸にそれぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの
反射面との組み合わせ１３ａと１４ａ、１３ｂと１４ｂ
を有し、一方の反射面で発生した偏光方向による反射率
差を他方の反射面で相殺できることを特徴とする。

【００１７】請求項３の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性
を変換するための透過部材１７と、前記受光部の受光信
号に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を
演算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装
置１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上
に配設される前記透過部材１７は、光軸と直交する一つ
の軸回りに回動可能な一つの透過面と、光軸と前記軸に
それぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの透過面
との組み合わせ１７ａと１７ｂを有し、一方の透過面で
発生した偏光方向による透過率差を他方の透過面で相殺
できることを特徴とする。

【００１８】請求項４の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換
するための反射部材１３、１４と、前記分光素子から前
記受光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を
変換するための透過部材１７と、前記受光部の受光信号
に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演
算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装置
１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上に
配設される前記反射部材１３、１４は、光軸と直交する
一つの軸回りに回動可能な一つの反射面と、光軸と前記
軸にそれぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの反
射面との組み合わせ１３ａと１４ａ、１３ｂと１４ｂを
有し、一方の反射面で発生した偏光方向による反射率差
を他方の反射面で相殺できるとともに、光軸に対して、
ある角度をもって光路上に配設される前記透過部材１７
は、光軸と直交する一つの軸回りに回動可能な一つの透
過面と、光軸と前記軸にそれぞれ直交する軸回りに回動
可能なもう一つの透過面との組み合わせ１７ａと１７ｂ
を有し、一方の透過面で発生した偏光方向による透過率
差を他方の透過面で相殺できることを特徴とする。

【００１９】請求項５の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換
するための反射部材１３、１４と、前記受光部の受光信
号に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を
演算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装
置１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上
に配設される前記反射部材１３、１４は、光軸と直交す
る一つの軸回りに傾斜した一つの反射面と、光軸と前記
軸にそれぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜した
ほぼ同一屈折率のもう一つの反射面との組み合わせ１３
ａと１３ｂ、１４ａと１４ｂを有し、一方の反射面で発
生した偏光方向による反射率差を他方の反射面で相殺で
きることを特徴とする。

【００２０】請求項６の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性
を変換するための透過部材１７と、前記受光部の受光信
号に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を
演算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装
置１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上
に配設される前記透過部材１７は、光軸と直交する一つ
の軸回りに傾斜した一つの透過面と、光軸と前記軸にそ
れぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同
一屈折率のもう一つの透過面との組み合わせ１７ａと１
７ｂを有し、一方の透過面で発生した偏光方向による透
過率差を他方の透過面で相殺できることを特徴とする。

【００２１】請求項７の発明は、入射光を測定波長毎の
分散光として分光する分光素子１１と、前記分光素子に
よりそれぞれ異なった角度に分光された光のうちの所定
波長成分の光を受光する受光部４と、前記分光素子から
前記受光部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換
するための反射部材１３、１４と、前記分光素子から前
記受光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を
変換するための透過部材１７と、前記受光部の受光信号
に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演
算する演算処理部５とを備えた光スペクトラム分析装置
１において、光軸に対して、ある角度をもって光路上に
配設される前記反射部材１３、１４は、光軸と直交する
一つの軸回りに傾斜した一つの反射面と、光軸と前記軸
にそれぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほ
ぼ同一屈折率のもう一つの反射面との組み合わせ１３ａ
と１４ａ、１３ｂと１４ｂを有し、一方の反射面で発生
した偏光方向による反射率差を他方の反射面で相殺でき
るとともに、光軸に対して、ある角度をもって光路上に
配設される前記透過部材１７は、光軸と直交する一つの
軸回りに傾斜した一つの透過面と、光軸と前記軸にそれ
ぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同一
屈折率のもう一つの透過面との組み合わせ１７ａと１７
ｂを有し、一方の透過面で発生した偏光方向による透過
率差を他方の透過面で相殺できることを特徴とする。

【００２２】請求項８の発明は、請求項２〜７のいずれ
かの光スペクトラム分析装置１において、光軸と直交し
て前記分光素子１１の前段の光路上に設けられ、前記入
射光を互いに直交する２つの偏波成分に分け、その２つ
の偏波成分を前記分光素子の刻線方向に対して４５°に
傾ける偏光解消板９を備えたことを特徴とする。

【００２３】請求項９の発明は、請求項８の光スペクト
ラム分析装置１において、前記偏光解消板９は、前記分
光素子１１の入射側に光軸回りに回動可能に配設された
ことを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は本発明による光スペクトラ
ム分析装置の実施の形態を示す全体構成図、図２（ａ）
は図１における第１の全反射ミラーのＡ矢視図、図２
（ｂ）は同第１の全反射ミラーの斜視図、図３は図１に
おける第２の全反射ミラーの斜視図、図４は図１におけ
る受光部のＢ矢視図である。なお、図２（ｂ）における
光路上のスリット、図３における光路上のスリット、レ
ンズは省略している。

【００２５】図１に示すように、本実施の形態による光
スペクトラム分析装置１は、光源２、分光装置３、受光
部４、演算処理部５、駆動部６、表示部７を備えて概略
構成される。

【００２６】光源２は、例えば発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）やレーザーダイオード（ＬＤ）等の発光素子で構成
され、スペクトラム分析の測定対象となる被測定光を出
射している。なお、装置の組立後の調整時においては、
光源２として、すべての偏光状態を含む光を出射する基
準光が分光装置３に入射されるようになっている。

【００２７】分光装置３は、光源２と受光部４との間の
光路上に配置される複数の光学部品で構成される。な
お、図１において、光源２の光軸（光の進行方向）と平
行な方向の軸をＺ軸、Ｚ軸と直角をなし紙面に平行な方
向の軸をＸ軸、Ｘ軸及びＺ軸と直角をなし紙面に垂直な
方向の軸をＹ軸としている。

【００２８】更に分光装置３の構成について説明する
と、光源２の光軸上には、光軸に直交して偏光解消板９
が配設されている。偏光解消板９は、例えば複屈折性の
ある水晶を２つの結晶軸が互いに直交するように貼り合
わされて構成される。偏光解消板９は、入射光（被測定
光又は基準光）を互いに直交する２つの偏波成分に分
け、この２つの偏波成分を分光素子の刻線方向に対し４
５°傾斜させて出射している。偏光解消板９は、Ｚ軸回
りに回動可能とされ、装置の組立後にＺ軸回りに回動し
て微調整することにより、装置組立時のバラツキ等によ
って残るＰＤＬを抑えている。

【００２９】図１に示すように、偏光解消板９の後段の
光路上には、反射部材としての第１のカメラ鏡１０が配
設されている。第１のカメラ鏡１０の反射面１０ａは、
例えば光軸対称の凹面で形成されている。第１のカメラ
鏡１０は、光源２より偏光解消板９を介して入射される
被測定光を平行光にして分光素子としての回折格子１１
に反射させている。そして、回折格子１１から戻ってく
る平行光を後述する第２の全反射ミラー１４に反射させ
ている。

【００３０】分光素子としての回折格子１１は、光路に
臨む表面に図７に示すような格子溝１１ａが光軸と直交
する方向に所定間隔で形成されている。回折格子１１の
格子溝１１ａは、光軸と直交する方向に延出する例えば
断面三角形状の複数の凹凸で形成されている。具体的に
は、１ｍｍ当たり例えば８００〜１０００本の格子溝１
１ａが形成されている。回折格子１１は、演算処理部５
の指令に基づく駆動部６の駆動により、Ｙ軸回りに所定
角度間隔で回動駆動される。

【００３１】図１に示すように、回折格子１１では、第
１のカメラ鏡１０から入射される平行光を、測定波長毎
の分散光として格子溝１１ａの刻線と直交する平面のそ
れぞれ異なった角度に分光して第２のカメラ鏡１２に出
射している。そして、第２のカメラ鏡１２から反射して
戻ってくる平行光を再度分光して第１のカメラ鏡１０へ
出射している。

【００３２】第２のカメラ鏡１２の反射面１２ａは、例
えば前述した第１のカメラ鏡１０と同様に、光軸対称の
凹面で形成されている。第２のカメラ鏡１２は、回折格
子１１により分光されて入射される光を反射部材として
の第１の全反射ミラー１３に出射している。そして、第
１の全反射ミラー１３から反射して戻ってくる光を再度
平行光にして回折格子１１に反射させている。

【００３３】図１及び図２に示すように、第１の全反射
ミラー１３は、光軸に対してＸ軸回りにそれぞれ回動可
能とされた同一屈折率の前段ミラー１３Ａと後段ミラー
１３Ｂの２つのミラーで構成される。前段ミラー１３Ａ
及び後段ミラー１３Ｂは、各々の反射面１３ａ，１３ｂ
がＸ軸回りに所定角度（例えば４５°）傾斜しており、
互いの反射面１３ａ，１３ｂのＸ軸回りの傾斜角度の総
和がほぼ９０°になるよう光路上に配置されている。ま
た、前段ミラー１３Ａと後段ミラー１３Ｂとの間の光路
上の中心位置にスリット１９が配設されている。

【００３４】第１の全反射ミラー１３では、第２のカメ
ラ鏡１２からの光を前段ミラー１３Ａで受け、スリット
１９を介して後段ミラー１３Ｂに全反射させ、後段ミラ
ー１３Ｂから第２のカメラ鏡１２に全反射させている。

【００３５】図１に示すように、偏光解消板９と第１の
カメラ鏡１０との間には、第１のカメラ鏡１０から反射
されて戻ってくる光を受光部４側に全反射させる第２の
全反射ミラー１４が配設されている。図３に示すよう
に、反射部材としての第２の全反射ミラー１４は、光軸
に対してＹ軸回りにそれぞれ回動可能とされた前段ミラ
ー１４Ａと後段ミラー１４Ｂの２つのミラーで構成され
る。各ミラー１４Ａ，１４Ｂの反射面１４ａ，１４ｂ
は、第１の全反射ミラー１３の各ミラー１３Ａ，１３Ｂ
と同一屈折率であり、Ｙ軸回りに第１の全反射ミラー１
３の各ミラー１３Ａ，１３Ｂと同一角度（例えば４５
°）に傾斜している。そして、第２の全反射ミラー１４
は、互いの反射面１４ａ，１４ｂのＹ軸回りの傾斜角度
の総和がほぼ９０°になるよう光路上に配置されてい
る。

【００３６】第２の全反射ミラー１４では、光源２から
の入射光の入射に伴い、偏光解消板９→第１のカメラ鏡
１０→回折格子１１→第２のカメラ鏡１２→第１の全反
射ミラー１３→第２のカメラ鏡１２→回折格子１１→第
１のカメラ鏡１０の光路を介して第１のカメラ鏡１０よ
り反射される光を前段ミラー１４Ａで受けて出射スリッ
ト１５上に結像させている。

【００３７】出射スリット１５は、回折格子１１によっ
て分光された光のうち所望波長の光のみが受光部４に出
射されるように、回折格子１１の格子溝１１ａの刻線方
向と同方向に所定幅で形成される。この出射スリット１
５上に結像された光は、レンズ１６により平行光にされ
て後段ミラー１４Ｂに出射され、後段ミラー１４Ｂによ
り透過部材１７に全反射される。

【００３８】透過部材１７は、光軸に対してＹ軸回りに
回動自在とされ、第２の全反射ミラー１４の後段ミラー
１４Ｂと受光部４との間の光路上に所定角度傾斜して配
設される。これにより、透過部材１７からの反射を防い
でいる。透過部材１７では、第２の全反射ミラー１４の
後段ミラー１４Ｂからの光を一方の透過面１７ａで受
け、他方の透過面１７ｂより集光レンズ１８に透過させ
ている。本実施の形態の例において、透過部材１７は、
受光部４にハイパワーが入るのを防ぐため光を減衰させ
ている。なお、特許請求の範囲に記載の透過部材には、
光を吸収する受光部４をも含めることができる。

【００３９】集光レンズ１８は、透過部材１７と受光部
４との間の光路上に配設され、透過部材１７を透過して
入射される光を受光部４の受光面（透過面）４ａに結像
させている。

【００４０】受光部４は、例えばフォトダイオードやフ
ォトトランジスタ等で構成され、集光レンズ１８の後段
の光路上に配設される。受光部４は、受光面４ａが光軸
に対してＸ軸回りに回動自在とされている。受光部４で
は、集光レンズ１８によって集光された光を受光し、そ
の光電変換信号を演算処理部５に出力している。

【００４１】演算処理部５は、駆動部６に制御指令を出
力して回折格子１１を所定間隔で回動制御するべく、駆
動部６に制御指令を出力している。これにより、回折格
子１１の回動角に対応して入射角を変化させ、回折格子
１１により分光されて出射スリット１５上に集光された
光の中心波長を変化させている。

【００４２】演算処理部５では、中心波長の変化に伴っ
て受光部４が受光する光の光強度を測定し、被測定光の
各波長におけるスペクトラム値を演算している。この演
算によって得られる波長毎のスペクトラム値、及びその
スペクトラム値に基づく被測定光のスペクトラム波形は
表示部７に表示される。

【００４３】駆動部６は、演算処理部５からの制御指令
により、回折格子１１をＹ軸廻りに所定角度間隔で回動
駆動している。

【００４４】上記構成による光スペクトラム分析装置１
では、被測定光が偏光解消板９に入射されると、回折格
子１１の刻線方向に対して４５°傾斜し互いに直交する
２つの偏波成分に分離され、第１のカメラ鏡１０により
平行光に直されて回折格子１１に入射される。

【００４５】回折格子１１では、第１のカメラ鏡１０か
ら入射された平行光を格子溝１１ａの刻線に直交する平
面に分光する。回折格子１１により分光された光は、第
２のカメラ鏡１２を介して第１の全反射ミラー１３に入
射される。第１の全反射ミラー１３に入射された光は、
前段ミラー１３Ａ及び後段ミラー１３Ｂによって全反射
され、再び第２のカメラ鏡１２、回折格子１１を介して
第１のカメラ鏡１０に戻される。

【００４６】第１のカメラ鏡１０に戻された光は、回折
格子１１によって分光された光のうち、ある波長の光の
みが出射スリット１５を通過して集光レンズ１８により
集光されて受光部４に受光される。

【００４７】そして、回折格子１１を所定角度間隔で回
動させて回動角に対応して受光部４から出力される光電
変換信号から演算された光強度信号が被測定光の各波長
における光スペクトラム値として算出される。その際、
被測定光の各波長における光スペクトラム値、及びその
スペクトラム値に基づく被測定光のスペクトラム波形が
表示部７に表示される。

【００４８】上記光スペクトラム分析装置１では、回折
格子１１の入射側に配設された偏光解消板９により、入
射光の互いに直交する２つの偏波成分が回折格子１１の
刻線方向に対して４５°傾斜させられる。

【００４９】これにより、回折格子１１によって回折さ
れた光の強度が入射光の偏波状態に関係なく一定とな
り、回折格子１１のＰＤＬを抑えることができる。

【００５０】また、反射部材は、光軸と直交する１つの
軸回りに傾斜した１つの反射面と、光軸と前記軸にそれ
ぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したもう１つ
の反射面の組み合わせで構成される。本実施の形態で
は、第１の全反射ミラー１３の各ミラー１３Ａ，１３Ｂ
の反射面１３ａ、１３ｂがＸ軸回りに４５°傾斜してお
り、第２の全反射ミラー１４の各ミラー１４Ａ，１４Ｂ
の反射面１４ａ，１４ｂがＹ軸回りに４５°傾斜してい
る。

【００５１】そして、被測定光の各波長のスペクトラム
値を測定する際には、第１の全反射ミラー１３の２つの
ミラー１３Ａ，１３Ｂで発生した偏光方向による反射率
差が第２の全反射ミラー１４の２つのミラー１４Ａ，１
４Ｂによって相殺される。これにより、反射部材による
ＰＤＬを抑えることができる。

【００５２】同様に、図５の分光装置の構成を採用した
場合にも反射部材によるＰＤＬを解消することができ
る。なお、図１における分光装置３と同等部品には同一
番号を付して説明する。

【００５３】この分光装置２３は、光源２と出射スリッ
ト１５との間の光路上に、偏光解消板９、カメラ鏡１
０、回折格子１１、第１の全反射ミラー１３、第２の全
反射ミラー１４が配設されたものである。ここで、カメ
ラ鏡１０は、光軸に対して９０°の角度の反射面１０ａ
を有して光路上に配設されている。これに対し、反射部
材としての第１の全反射ミラー１３及び第２の全反射ミ
ラー１４は、いずれも光軸に対して９０°以外の角度の
反射面を有して光路上に配設されている。

【００５４】すなわち、図１の分光装置３と同様に、第
１の全反射ミラー１３の前段ミラー１３Ａの反射面１３
ａ及び後段ミラー１３Ｂの反射面１３ｂは、Ｘ軸回りに
所定角度（例えば４５°）傾斜しており、互いの反射面
１３ａ，１３ｂのＸ軸回りの傾斜角度の総和がほぼ９０
°になるよう光路上に配置されている。また、第２の全
反射ミラー１４の前段ミラー１４Ａの反射面１４ａ及び
後段ミラー１４Ｂの反射面１４ｂは、Ｙ軸回りに第１の
全反射ミラー１３と同一角度（例えば４５°）傾斜して
おり、互いの反射面１４ａ，１４ｂのＹ軸回りの傾斜角
度の総和がほぼ９０°になるよう光路上に配置されてい
る。

【００５５】これにより、被測定光の各波長のスペクト
ラム値を測定する際には、第１の全反射ミラー１３の２
つのミラー１３Ａ，１３Ｂで発生した偏光方向による反
射率差が第２の全反射ミラー１４の２つのミラー１４
Ａ，１４Ｂによって相殺され、反射部材によるＰＤＬを
抑えることができる。

【００５６】ところで、図１の構成において、透過部材
１７は入射側と出射側に透過面１７ａ，１７ｂを有し、
受光部４は受光面４ａのみに透過面を有しており、透過
面の数が相違している。しかし、本例では透過部材１７
の透過面の屈折率よりも受光部４の受光面の屈折率の方
が高いため、透過部材１７をＹ軸回りに回動させて調整
することで透過部材によるＰＤＬを抑えることができ
る。

【００５７】同様に、例えば図１において、Ｘ軸回りに
回動可能な反射部材とＹ軸回りに回動可能な反射部材の
屈折率が異なる場合には、少なくとも一方の反射部材を
軸回りに回動させて調整することにより、反射部材によ
るＰＤＬを抑えることができる。

【００５８】なお、透過部材は、同一屈折率であれば、
反射部材と同様に、Ｘ軸とＹ軸回りに、それぞれほぼ同
一角度で傾斜した２つの透過面の組み合わせで構成する
ことにより、透過部材によるＰＤＬを抑えることができ
る。

【００５９】更に、偏光解消板９がＺ軸回りに回動可能
なので、装置の組立後に偏光解消板９をＺ軸回りに回動
させて微調整することにより、組立時のバラツキ等によ
って生じるＰＤＬを抑えることができる。

【００６０】このように、光スペクトラム分析装置１内
で回折格子１１や斜めの反射面や透過面を持つことによ
ってＰＤＬを発生する部品に対し、偏光解消板９の配
置、反射部材の反射面や透過部材の透過面の配置によ
り、装置全体のＰＤＬを抑えることができる。その結
果、ＰＤＬを装置の規格内（例えば０．１ｄＢ以内）に
収めることができる。

【００６１】なお、本発明が適用できる光スペクトラム
分析装置の基本構成としては、入射光を分光する回折格
子やプリズム等の分光素子と、分光素子によりそれぞれ
異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
を受光する受光部と、受光部の受光信号に基づいて入射
光の波長毎の光スペクトラム値を演算する演算処理部と
を備えたものであればよく、図示のものに限定されるも
のではない。

【００６２】そして、光スペクトラム分析装置を構成す
る光学部品に応じて、上述したＰＤＬを解消するための
偏光解消板、反射部材、透過部材の構成を採用すること
により、回折格子、反射部材、透過部材の各光学部品毎
のＰＤＬを抑えることができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
分光素子、反射部材、透過部材の各光学部品毎のＰＤＬ
を抑えることができる。

【００６４】具体的には、分光素子の入射側に配設され
た偏光解消板により、入射光を互いに直交する２つの偏
波成分に分け、その２つの偏波成分が分光素子の刻線方
向に対して４５°に傾斜され、分光素子によって回折さ
れた光の強度が入射光の偏波状態に関係なく一定とな
り、分光素子のＰＤＬを抑えることができる。

【００６５】光軸に対して、ある角度をもって光路上に
配設される反射部材１３、１４は、光軸と直交する一つ
の軸回りに回動可能な一つの反射面と、光軸と前記軸に
それぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの反射面
との組み合わせ１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂで構成
されている。

【００６６】また、光軸に対して、ある角度をもって光
路上に配設される前記反射部材１３、１４は、光軸と直
交する一つの軸回りに傾斜した一つの反射面と、光軸と
前記軸にそれぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜
したほぼ同一屈折率のもう一つの反射面との組み合わせ
１３ａ、１４ａ、１３ｂ、１４ｂで構成されている。こ
れにより、被測定光の各波長のスペクトラム値を測定す
る際には、一方の反射部材で発生した偏光方向による反
射率差が他方の反射部材によって相殺され、反射部材に
よるＰＤＬを抑えることができる。

【００６７】光軸に対して、ある角度をもって光路上に
配設される透過部材１７は、光軸と直交する一つの軸回
りに回動可能な一つの透過面と、光軸と前記軸にそれぞ
れ直交する軸回りに回動可能なもう一つの透過面との組
み合わせ１７ａ、１７ｂで構成されている。

【００６８】また、光軸に対して、ある角度をもって光
路上に配設される前記透過部材１７は、光軸と直交する
一つの軸回りに傾斜した一つの透過面と、光軸と前記軸
にそれぞれ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほ
ぼ同一屈折率のもう一つの透過面との組み合わせ１７
ａ、１７ｂで構成されている。

【００６９】これにより、被測定光の各波長のスペクト
ラム値を測定する際には、一方の透過部材で発生した偏
光方向による透過率差が他方の透過部材によって相殺さ
れ、透過部材によるＰＤＬを抑えることができる。

【００７０】更に、偏光解消板が光軸回りに回動可能な
ので、装置の組立後に偏光解消板を光軸回りに回動させ
て微調整することにより、組立時のバラツキ等によって
生じるＰＤＬを抑えることができる。その結果、ＰＤＬ
を装置の規格内に収めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光スペクトラム分析装置の実施の
形態を示す図

【図２】（ａ）図１における第１の全反射ミラーのＡ矢
視図 （ｂ）同第１の全反射ミラーの斜視図

【図３】図１における第２の全反射ミラーの斜視図

【図４】図１における受光部のＢ矢視図

【図５】本発明による光スペクトラム分析装置に用いら
れる分光装置の他の実施の形態を示す斜視図

【図６】従来の光スペクトラム分析装置に用いられる分
光装置の概略構成図

【図７】（ａ）回折格子の平面図 （ｂ）回折格子の側面図

【図８】波長に対する回折効率を示す図

【図９】従来の光スペクトラム分析装置に用いられる分
光装置の他の構成を示す概略構成図

【図１０】反射角度に対する反射率の強度比を示す図

【符号の説明】

１…光スペクトラム分析装置、２…光源、３，２３…分
光装置、４…受光部、４ａ…受光面（透過面）、５…演
算処理部、９…偏光解消板、１１…回折格子（分光素
子）、１３…第１の全反射ミラー（反射部材）、１３
ａ，１３ｂ…反射面、１４…第２の全反射ミラー（反射
部材）、１４ａ，１４ｂ…反射面、１７…透過部材、１
７ａ，１７ｂ…透過面。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記受光部の受光信号に基
   づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算す
   る演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析装置
   （１）において、 光軸とほぼ直交して前記分光素子の入射側に前記光軸回
   りに回動可能に配設され、入射光を互いに直交する２つ
   の偏波成分に分け、その２つの偏波成分を前記分光素子
   の刻線方向に対して４５°に傾ける偏光解消板（９）を
   備えたことを特徴とする光スペクトラム分析装置。
2. 【請求項２】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換するため
   の反射部材（１３、１４）と、前記受光部の受光信号に
   基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算
   する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析装
   置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記反射部材（１３、１４）は、光軸と直交する一つの軸
   回りに回動可能な一つの反射面と、光軸と前記軸にそれ
   ぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの反射面との
   組み合わせ（１３ａと１４ａ、１３ｂと１４ｂ）を有
   し、一方の反射面で発生した偏光方向による反射率差を
   他方の反射面で相殺できることを特徴とする光スペクト
   ラム分析装置。
3. 【請求項３】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を変換す
   るための透過部材（１７）と、前記受光部の受光信号に
   基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算
   する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析装
   置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記透過部材（１７）は、光軸と直交する一つの軸回りに
   回動可能な一つの透過面と、光軸と前記軸にそれぞれ直
   交する軸回りに回動可能なもう一つの透過面との組み合
   わせ（１７ａと１７ｂ）を有し、一方の透過面で発生し
   た偏光方向による透過率差を他方の透過面で相殺できる
   ことを特徴とする光スペクトラム分析装置。
4. 【請求項４】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換するため
   の反射部材（１３、１４）と、前記分光素子から前記受
   光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を変換
   するための透過部材（１７）と、前記受光部の受光信号
   に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演
   算する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析
   装置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記反射部材（１３、１４）は、光軸と直交する一つの軸
   回りに回動可能な一つの反射面と、光軸と前記軸にそれ
   ぞれ直交する軸回りに回動可能なもう一つの反射面との
   組み合わせ（１３ａと１４ａ、１３ｂと１４ｂ）を有
   し、一方の反射面で発生した偏光方向による反射率差を
   他方の反射面で相殺できるとともに、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記透過部材（１７）は、光軸と直交する一つの軸回りに
   回動可能な一つの透過面と、光軸と前記軸にそれぞれ直
   交する軸回りに回動可能なもう一つの透過面との組み合
   わせ（１７ａと１７ｂ）を有し、一方の透過面で発生し
   た偏光方向による透過率差を他方の透過面で相殺できる
   ことを特徴とする光スペクトラム分析装置。
5. 【請求項５】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換するため
   の反射部材（１３、１４）と、前記受光部の受光信号に
   基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算
   する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析装
   置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記反射部材（１３、１４）は、光軸と直交する一つの軸
   回りに傾斜した一つの反射面と、光軸と前記軸にそれぞ
   れ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同一屈
   折率のもう一つの反射面との組み合わせ（１３ａと１３
   ｂ、１４ａと１４ｂ）を有し、一方の反射面で発生した
   偏光方向による反射率差を他方の反射面で相殺できるこ
   とを特徴とする光スペクトラム分析装置。
6. 【請求項６】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を変換す
   るための透過部材（１７）と、前記受光部の受光信号に
   基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演算
   する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析装
   置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記透過部材（１７）は、光軸と直交する一つの軸回りに
   傾斜した一つの透過面と、光軸と前記軸にそれぞれ直交
   する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同一屈折率の
   もう一つの透過面との組み合わせ（１７ａと１７ｂ）を
   有し、一方の透過面で発生した偏光方向による透過率差
   を他方の透過面で相殺できることを特徴とする光スペク
   トラム分析装置。
7. 【請求項７】 入射光を測定波長毎の分散光として分光
   する分光素子（１１）と、前記分光素子によりそれぞれ
   異なった角度に分光された光のうちの所定波長成分の光
   を受光する受光部（４）と、前記分光素子から前記受光
   部に至る光路上に配設され、光路の方向を変換するため
   の反射部材（１３、１４）と、前記分光素子から前記受
   光部に至る光路上に配設され、透過する光の特性を変換
   するための透過部材（１７）と、前記受光部の受光信号
   に基づいて前記入射光の波長毎の光スペクトラム値を演
   算する演算処理部（５）とを備えた光スペクトラム分析
   装置（１）において、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記反射部材（１３、１４）は、光軸と直交する一つの軸
   回りに傾斜した一つの反射面と、光軸と前記軸にそれぞ
   れ直交する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同一屈
   折率のもう一つの反射面との組み合わせ（１３ａと１４
   ａ、１３ｂと１４ｂ）を有し、一方の反射面で発生した
   偏光方向による反射率差を他方の反射面で相殺できると
   ともに、 光軸に対して、ある角度をもって光路上に配設される前
   記透過部材（１７）は、光軸と直交する一つの軸回りに
   傾斜した一つの透過面と、光軸と前記軸にそれぞれ直交
   する軸回りにほぼ同一角度で傾斜したほぼ同一屈折率の
   もう一つの透過面との組み合わせ（１７ａと１７ｂ）を
   有し、一方の透過面で発生した偏光方向による透過率差
   を他方の透過面で相殺できることを特徴とする光スペク
   トラム分析装置。
8. 【請求項８】 光軸と直交して前記分光素子（１１）の
   前段の光路上に設けられ、前記入射光を互いに直交する
   ２つの偏波成分に分け、その２つの偏波成分を前記分光
   素子の刻線方向に対して４５°に傾ける偏光解消板
   （９）を備えた請求項２〜７のいずれかに記載の光スペ
   クトラム分析装置。
9. 【請求項９】 前記偏光解消板（９）は、前記分光素子
   （１１）の入射側に光軸回りに回動可能に配設された請
   求項８記載の光スペクトラム分析装置。