JPS59220620A - 分光器のスリツト装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は分光器から出射される光をその焦兄位置に配
置したスリット機構のスリットを通Ａ壊せて後段の受光
器に供給する分光器のスリットｌ置に係り、特に前記焦
点位置に集光される光の諺長に応じて前記スリソ１・の
幅を制御してその分角・能を所望の値にするようにしだ
分光器のスリット装置に関する。

分光器においては、レンズ系や光ファイバー４ーグルな
どによって導かれた被測定光をグレーライング（回折格
子）やプリズム等を有する光学ｊによって分光した後に
、これをスリット装置内クスリノ１・で選択することに
より前記被測定元から所望波長の光だけを取出している
。

ところでこの光学系により得られる光の彼長／とスリソ
ＨＨ＝４のスリット幅Ｊ３との間には、ｆ Ｂ＝−．Ｈ・λ・・・（１） ｒ−ｋ なる１少」１，（Ｎ式か成り立つ。た／こしこの場合、
ｆはコリノークレンズ（集光ミラー）の焦点距離、［ハ
回コリメークレンズの有効半径、１（はグレーテイング
によって決丑る定数、１−■はスペクトル半値幅（分）
リイ能）である。したがって同一の光学系においてはｆ
は定数となシ、これをａと置き挨えれ１′暑く ぱ前記（１）式は、 １３二ａ・■」・λ・・・（２） とな９、この（２）式から明らかなように、このような
光学系では測定する光の波長λを走歪させた場合におい
て所望の分解能Ｈを得るためには、波長λにＬ−６して
スリツ１・幅Ｂを変える必要がある。

しかしながら従来においては、機構を簡素化するために
スリソト幅Ｂを一定にして分解能の方を犠牲にしたシ、
寸だそのスリソト幅Ｂを可変し得るように構成されたも
のでも換算表々どを見ながら操作岐がその幅を手動で可
変するものであったので、各波畏において最適なスリッ
ト幅Ｂが得られなかったり、また得られたとしてもその
操作が煩雑になるなどの不都合があった。

この発明は上記の点に鑑み、焦点位置に集光される光の
波長を変化きせた場合においても、各波長に対応したス
リット幅データを求めるとともに、このスリット幅デー
タに基づきスリット機構のスリットを最適幅にして所望
の分解能を得ることができる分光器のスリット装置を提
供することを目的とするものである。

そしてこの発明における分光器のスリット装置において
はこの目的を達，成するために、光学系の焦点位置に集
められる光の波長値λおよび所望すｌ る分Ｎ枦ｌ基づいてａ−Ｈ・λ（ただし、ａは前記分光
器などの光学系に一有の定数）を演算してスリット幅Ｂ
（Ｂ＝ａ−Ｈ・λ）を求める演算手段と、この演算手段
が出力する前記スリット幅Ｂに応じてそのスリット幅を
変化させるスリット幅可変機構とを具備したことを特徴
としている。

以下この発明を図面に示す実施例にしたがって説明する
。

第１図はこの発明による分光器のスリット装置の第１実
施例を適用した光学機器の一例を示すプロック図であり
、第２図はこの実施例に用いられるスリット機構の一例
を示す斜視図である。第１図において、■はこのスリッ
ト装置が設けられている分光器の操作部であり、この操
作部１にある各種ヌイソチのうちの波長データ設定スイ
ソテが操作されて波長データλが入力されるとこの波長
データλがスリット幅制御回路２内のスリット幅一演算
回路（演算手段）３に供給ＩＡ給され、またｆ５＋ｊ ｉＩＩ記波長データ設定スイソチに対応しで前記各種ｌ
しスイッチのうちの分解能設定スイッチが操作されてス
《クトル半値幅データ（分チ』イ能データ）Ｈが入力さ
れると、このスＫクトル半値幅データＨが前記スリット
幅演算回路３に供給される。スリット幅演算回路３はマ
イクロプロセッサ、フ０ログラムおよび各種の定数が予
め記憶されている１１０八・Ｉ（リードオンリーメモリ
）、作業エリアとなるｔｗｖ＋（ランダムアクセスメモ
リ）、各独のインターンエースなどから梅成されるもの
であシ、前記操作都１から供給されるＡｉＪ記波長デー
タλ、スＫクトル半値幅データＪ■およびＡｆＪ記１｛
，ＯＭに記憶されている分光器４の各定数（すなわちコ
リメ−タンンズ５の焦点距離データｆ、同コリメータレ
ンズ５の有効半径ｒおよびグレーテイング６によって決
まる定数データｋ）に基づいて前記（１）式に示す演ｆ 算・８−〒］゜１゜１′を行ｆｘＱ１１（７）波長２゛
一′゜λおよびスイクトル半値幅デ−タＨに対Ｌ６する
最適スリット幅データＢを示す電気信号を求め、これを
モータ制御回路７に供給する。モータ制御回路７は前記
スリット幅演算回路３が出力する最適スリット幅データ
Ｂに基づいてそれに比例したパルス信号を出力する。す
なわち、スリット幅可変’ｉ！Ｈｔ！３８のスリット９
（第２図参照）をスリット幅Ｂにするために基準信号と
スリット幅Ｂとを比較して最適スリット幅に必要なパル
ス数および前記スリツ１・９を形成している扉１０ａ，
］Ｏｂの駆動方向を求めるものであり、この・やルス数
および駆動方向に応じたパルスをパルスモーター］に供
給してこれを回転させ、前記スリット幅可変機構８を駆
動させる。ここで第２図を参照しながらこのスリッ１・
幅可変機構８をさらに説明する。まず図に示すようにこ
のスリット幅可変機構８は、その前面および後面に光を
通過させるための窓１２ａ，１２ｂを有する外筐１３と
、この外筐１３内の前記窓１２ａ，１２ｂ側に収納され
るスリットボックス１４とを有するものであり、外筐１
３の一側面１３ａには前記パルスモータｌ１が設けられ
るとともにこのパルスモータ１１の軸１５はジョイント
１７を介して前記スリットボックス１４の駆動軸１６に
接続されている。そしてこの場合，このスリツ］・幅可
変機構８の前面側には分光器４が配置され、さらに同ス
リット幅可変機構８の後面側には受光器１８が配置され
ている。ここで、・ぐルスモータ１１を正転させれば、
このパルスモータ１１の駆動力が軸１５、ノヨイント１
７、駆動軸１６を介してスリノ１・ボックスｌ４に伝達
され、このスリットボノクス１４内のギヤ機構（図示略
）によって前記窓１２ａ部分にあるスリットボックス１
４の一万のＪｊＢ１０ａが矢印八方向に、他方の扉１０
ｂが矢印お方向に各々動かされてスリット９の幅が広が
シ、また逆に前記パルスモータ１１を逆転させれば同様
に一方の扉１０ａが矢印Ｂ方向に、他方の１１１０ｂが
矢印Ａ方向に各々移動してスリット９の幅が狭まる。

一方、第１図に示すように前記操作部１から出力される
前記波長データλおよび他の各種操作データＤ，は分光
器駆動回路１９に供給される。分光器駆動回路１９は前
記波長データλおよび各錘操作データＤ，に応じて分光
器４内の各部を動作させるために必要な制御データおよ
びグレーテイング６の角度を制御して分光器４から波長
λの光を出射させるために必要な角度指定データＳを求
めるものであり、この制御データおよび角度指定デーク
Ｓに基づいて前記分光器４内の各部に設けられたモータ
などを駆動して分光器４から波長λの光を出射させるの
に必要な制御を行う。それとともに、前記グレーテイン
グ６０角度を検出す角度検出器２０の出力に基づいて前
記駆動回路１９に信号を出力している。なお分光器４か
らの波長λの光は前記スリット幅可変機構８のスリット
９に集光される。

丑た、前記操作部１から出力される操作データＤ２は受
光装置ｌ８に供給され、この操作データＤ２に応じてこ
の受光装置１８内の受光素子が選択制御されるから、上
紀データに応じた最適感度が得られるようにされる。

次に以上のように構成きれるこの実施例の動作を説明す
る。

まず、操作部１の各スイッチを操作してこの操作部Ｉか
ら波長データλ、スＫク１・ル半値幅データＨおよび操
作データＩ），，１）２を出力させれば、この信号を受
けた受光器１８はこの操作データＤ２に基づいて同受光
器１８内の各モータおよびソレノイドを制徊ｊして，前
記モータ等によシ光センサ（図示略）などの各部を受光
および測定可能な状態にするとともに、分光器駆動回路
１９が前記波長データλ、操作データＤＩおよび角度検
出器２０の出力に基づいて分光器４の各ノレノイド、モ
ータなどを駆動して同分光器４から波長λの光を出射さ
せる。寸だこの動作と並行して、ヌリット幅演算回路３
は、前記波長デ一タλ，、スペクトル半値幅データ■｛
および予め記憶している各定数データｆ，ｒ，ｆ ｋに基づいてＢ＝ｒ＝ｋ・Ｈ−λを演算して最適スリッ
ト幅データＢを求めた後に、これをモータ制御回路７に
供給して現在の・ぐルスモーター１のステップ数と前記
最適スリット幅データＢに対応するステップ数との差を
基準信号をもとに比較演算するとともに、この演算結果
に対応する必要パルス数およびその駆動方向を求めてパ
ルスモーター１を駆動させ、スリット幅可変機構８のス
リット９を前記最適スリット幅データＢに対応するスリ
ット幅にセットする。

このようにこの実施例においては、操作部１から波長デ
ータλ、スペクトル半値幅データ■｛を入力すれば、ス
リット幅制御回路２がスリット幅可変機構８のスリット
９をこれらのデータλ，Ｈに対応するスリット幅にセッ
トするように制御するので、分光器４から連続的に変化
する波長値の光を受けた場合においても、常に所望する
分解能を確保することができる。すなわち、操作・ぐネ
ルから入力される分解能データと分光器よｖ？４られる
彼長デ−タから前記演算回路３ぱただちにスリノー・幅
■３をｉｉ−ｌ算し電気信号として出力するようにされ
ている。

１た上述した実施例においては、スリット幅演算回路３
に各定数データｆ，ｒ，ｋを記・臆させるｆ ようにしているが、１■一ａを予め演算して定数データ
ａを記憶さぜるようにしても良く、苔たグレーテイング
６代えてプリズムなどを用いる分光器ではこの分光器の
特性にｒ５して対応する演算式お』二びシ宝故データを
変えるようにしても良い。丑だ、これ丑での説明におい
ては、・ヤノレスモーク１１を用いてスリット幅町変機
構８を，駆動するようにしているか，Ｄ／ＡコンノＺ一
タ（デソタノレ／アナログ変換器）などを用いて前記最
適スリノト幅デ゛−タＪ３を１つ／Ａ変換してサーボモ
ークなどを使用しイ４Ｊるようにしても良く、捷たこの
最適スリット幅デ−ク１３そのものをアナログ演算によ
って求めるようにしても良い。

さらに上述したスリノト幅制御回路２は分光器駆動回工
既に設けられているマイクロプロセツザなどの演算回路
を用いて構成しても良く、丑だハードなとで禍成しその
処理速度を速めるようにしても良い。

次にこの発明によるスリツｌ・装置の躬２実施例につい
て説明する。

この実施例はグンーテイングの回転角度から波長データ
λを求めてスリット機構を制御するものであるため、寸
ずグレーテイングの回転角度ととのグンーテイングによ
って選択される光の波長とのＷＪ係を説明する。

第３図はグレーテイングとこのグ，レーテイングによっ
て回折される光との関係を説明するための図であシ、こ
の図に示すようにグレーテイング６の回折面６ａにこの
回折面６ａの法ｆｌＪＩ２１に対して角度αで九を入射
させれば波長λの光は法線２１に対して角度βの方向に
出射される。そしてこの場合、グレーテイング６の格子
定数をｄとすれば、これら入射角α、出射角βおよびこ
の時出射される光の波長λの間には１次光のみの場合に
限ると、λ＝ｄ（ｓｉｎα十Ｓ石β）・・・（３）が成
り立つ。ここでこの（３）式の七辺を変形すれば、λ−
２（１−ｓｉｎ（’ニヒｊ→一ｃｏｓ（エニニＬ），，
，，，，（４）２２ が得られ、γ一β−αとおいてこの（４）式をさらに変
形すれば、 λ−２（１・ｓｉｎ（ａ＋Ｌ）・ｃｏ．ｑ（’）−・（
５）２２ が得られる。そしてこの場合、（５）式に示す角度γぱ
第３図に示すようにグレー゛テイング６に光を供給する
ミラ−２２と、このグレーテイング６からの出射光を受
けるミラー（コリメータレンズ）５とのなす角を示すも
のであり、光学系の谷ミラーの配置位１角に応じた定数
であるから、グレーテイング６の回転角度αの値がＩＱ
イれぱ、（５）式からこの時出射される光の波長λを知
ることができる。

以下このような波長算出原理を用いたこの発明の第２実
〃ゐ例を弟７１図に示すブロノク図にしたが゛つて具体
的に説明する。

ｎずこの図に示す回１裕が弟１図に示す回路と異なる点
は、角度検出器２０によって得られるグレ−テイング６
０回転角度αを角度／彼長変換回路（以下、これをα／
λ俊換回路と略称する）２３にも供給するようにして、
このα／λ変換回路２３でこの回転角度αに対応する波
長データλを求めさせるとともに、ここで得られる波長
ヂータλをスリット幅演算回路３に供給してスリット幅
可変機構８を制御させるようにしたことである。さらに
詳述すれば、ここで用いられるα／λ変換回路２３はボ
テンションメータなどの回転変位検出器によって構成さ
れる角度検出器２０から角度データαを供冶された時に
、同α／λ変換回路２３内の１尤○ｊ■に記憶してある
角度データγ、格子定数デークｄを読出すとともに、こ
れらの各データα，γ，ｄに基づいて前記（５）式に示
すλ−２ｄ・ｓｉｎ（α十一）・ｃｏｓ（Ｌ）を演算し
て波長データλ２２ を求めるものである。そしてこの冥施例においては、操
作部１の分解能設定スイッチを１度操作すれば、分解能
設定スイッチは４８ｈａ的に固定され、信号を保持する
ようにされてい，丸なおこの場合、この分解能設定スイ
ソチそのものを依械的に保持しないで、このスイッチの
出力を電気的に保持するようにしても良い。

しかしてこの実施例においてはグレ−テインダ６の角度
を変化させてスリノト９部分に集められる光の波長を変
えた時にも、これに対応させてそのスリソト幅を最適幅
にして所望の分ル］イ能を得ることができる。なお、操
作部１には波長データ設定スイッチが設けられているか
ら、この波長を任意に設定丑たけ変更することができる
。

寸たこの実施例においては、グレーテイング６の回転角
度を角度検出器２０によって検出して角度データαを得
るようにしているが、これをグレーテイング６の回転を
制イ卸する分ブＣ器１（氾動回路１つの出力である角ｊ
廷指定デ゛一夕Ｓ（グレーテイング６はこの角度指定デ
ータＳで示される角度になる丑で回転ずる）を角度／波
長変侯回路２３に供紬するようにしても良い。才たこの
場合、この角度／波長変１突回路２３、スリット幅演算
回路３および分光器駆動回路１９をマイクロプロセノサ
によって構成するようにしても良い。

さらに］＝述した各実施例にふ・いては、操作部１から
波長デ〜タλおよび分解能データＨを入力するようにし
ているが、これを例えばこの装置とは別に設けられるコ
ンピュータなどから入力するようにしても良く、捷だ波
長データλを連続的に自動スキャンさせるようにし、こ
のスキャン幅に応じて予め設定された分解能、例えば広
いスキャン幅に対しては低い分解能が自動設定され、壕
だ狭いスキャン幅に対しては高い分解能が自動設定され
るようにしても良い。なお第４図に示す如く、波長値の
信号は角度検出器２０と角度／波長変換回路２３から構
成される波長値検出手段から出力される。そして分解能
値とともに、スリット幅演算回路３に入力される。

以上説明したようにこの発明による分光器のスリット装
置は、演算回路によって光学系の焦点位置に集光される
光の波長および所望する分解能に対応した最適スリット
幅データを求め、この最適スリット幅データでモータ１
駆動回路を制御してｙのモータ１駆動回路によって駆動
されるモータの出力でスリット機構のスリット幅を変化
させるようにしたので、焦点位置に集光される光の波長
を変化させたり、分１０イ能の所望値を変えれば、これ
に応じてスリット機構のスリット幅をこの波長および分
解能に応じた最適幅にすることができ、所望の分１剪能
を確保することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発リＪによる分光器のスリノト装置の第１
実／Ｉ山例を適用した元学｛・幾器の一例を示すブロッ
ク図、！’７２図はこのスリット装置で用いられるスリ
ノ１・桟構の一例を示す斜視図、第３図はグレーテイン
グの回転角度に対する入射９゛Ｃの角度と、出射元の角
度と１この出射元の波長との間の関係を説明するだめの
平曲図、第４図はこの発明による分元器のスリット装置
の第２実施例を適用した元学機器の一例を示すブロノク
図である，７ １・操作ｆ：’ｉｌ＋、：３・−スリノト幅演算回路（
演算手段）、・１・・分元器（元学系）、６・グレ＝デ
イング（分元手段）、７モータ制ｉ′ｉ＋１１回路、８
・スリット幅可変機構、９・スリット、４］・ｐルスモ
ーク（モータラ、１８・・受元器、１９・・分ツ（：器
駆動回路、２０・・・角度検出器（波長検出手段）、２
３・・・角度／波長変換回路。 −１４０− −１４１−

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）分光器の出射光をこの出射光の焦点位置に’Ｅａ
   ｔｌｉされるスリソト機構のスリツ１・を通過さぜた後
   、受′）ＩＣ器に供給する分光器のスリット装置におい
   て：＝ｉＪ記出射光の波長値λおよび所望ずる分解能値
   月に基ついて計１１・λ（たたし、ａぱｉ）ｉＪ記分光
   器に固有の定数）を演算してスリソ１・幅Ｉｔ（Ｊ３二
   ａ・］１・λ）を求める演初−手段と；前記スリツ１・
   憬構を６亥演算手段が出力ずる前記スリノ（ｌｐ７７Ｂ
   に応じて前記スリソ１・機構のスリット幅を変化さぜる
   スリソ１・幅可変様構とを具備したことを特徴とする分
   光器のスリソ１・装置。
2. （２）ｉ？’ｌ’Ｂピ波長値λは外部から入力きれるこ
   とを特徴とする特δ′「請求の範囲弟１項記載の分光器
   のスリット装置。
3. （３）前Ｆ１α波長値λは前記分光器の波長検出手段か
   ら供給されることを特徴とする特許請求Ｃ範囲第１項記
   載の分光器のスリン１・装置。