JPS62277527A - 回折格子を用いた分光器 - Google Patents

回折格子を用いた分光器

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JPS62277527A
JPS62277527A JP12182786A JP12182786A JPS62277527A JP S62277527 A JPS62277527 A JP S62277527A JP 12182786 A JP12182786 A JP 12182786A JP 12182786 A JP12182786 A JP 12182786A JP S62277527 A JPS62277527 A JP S62277527A
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JP
Japan
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mirror
diffraction grating
axis
reflected
parabolic
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JP12182786A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Kamata
洋 鎌田
Hideyuki Noda
英行 野田
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Iwatsu Electric Co Ltd
Original Assignee
Iwatsu Electric Co Ltd
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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】 3、発明の詳細な説明 [産業上の利用分野] 本発明はホログラフィ法によって製作された収差補正型
回折格子を用いた分光器に関する。
[従来の技術] (第1の従来例) 機械切りなどによって製作した等間隔の直線格子(以下
、平面回折格子とよぶ。)を用いた、いわゆるツエルニ
−・ターナ−型分光器の一例を第3図に示す。
ここで、2および3は球面鏡である。入射スリット4か
らの入射光を、距離r1だけ離机たコリメータ鏡として
作用する球面鏡2で入射光と反射光の角度θ1で反射せ
しめて、はぼ平行光として距離r2のところにある平面
回折格子11で回折せしめ、その回折光は入射光とのな
す角度はθ2であり、距離r3のところにおるカメラ鏡
として作用する球面鏡3で入射光と反射光とのなす角度
θ で反射せしめて、回折光を距離r4のところにある
結像面5に収束している。
第3図から明らかなように、球面鏡2および3のそれぞ
れの入射光と反射光は、それぞれの光軸から、それぞれ
θ1/2およびθ3/2だけずれている。
ざらに、ここに用いられる平面回折格子は、それ自体は
収差を有するものではないが、球面鏡2および3の球面
収差があるために、出射スリットである結像面5におい
て像のボケを生じ、波長分解能を劣化せしめていた。
(第2の従来例) 第1の従来例における波長分解能劣化の原因を除去する
ために、第3図における球面鏡2および3をそれぞれ軸
はずしの放物面鏡(放物面鏡の軸以外の部分を用いるも
の)を用いたものがある。
これは理論的に光学系の収差は零であり、高分解能を実
現することが可能ではあるが、軸はすしの放物面鏡を精
度よく製作することは極めて困難である。また、それら
を分光器として組込む場合の配置の精度および光軸を高
精度におわせることが極めて困難であり、これらの加工
精度および組立て精度が1qられない場合には、かえっ
て分解能が悪くなり、理論値通りの分解能を得ることは
困難であり、高価であった。
(第3の従来例) 第2の従来例に示した軸はずし放物面鏡の製作および組
立ての困難性に鑑み、第3図における球面鏡2および3
はそのまま用いて、非球面披露光法により製作した収差
補正型回折格子を第3図の平面回折格子11に換えて用
いる分光器が提案されている(昭和60年度社団法人 
日本分光学会秋季講演会・シンポジウム 昭和60年1
1月13日発表 No、7“新型ホログラフィック回折
格子を用いたツエルニ−・ターナ−型モノクロメータの
性能″野日英行はか)。
ここにおける収差補正型回折格子の製作方法を第4図に
よって説明する。
球面鏡6には、その先軸と角度θ4をなして距離P、離
れた位置から、レーザ点光源21が入射し、反射して距
離001れたところにあるホト・レジスト8を塗付され
た回折格子基板1をその垂線に対して角度θ5をなして
照射している。一方、球面鏡7には、その先軸と角度θ
6をなして距離Po離れた位置から、レーザ点光源22
が入射して距離Q。Mれたところにあるホト・レジスト
8を塗付された回折格子基板1をその垂線に対して角度
θ7をなして照射している。
第4図に示す構成で回折格子基板1を非球面披露光法で
露光せしめて、ホログラフィック回折格子を製作した基
板を、第3図における平面回折格子11に換えて用い、
コンピュータにより最適設計したときの各波長における
結像特性でめるスポット・ダイアグラムおよび各波長に
対する光強度分布(波長分散)を第5図に示す。
第5図において、(a)、(b)、(c)。
(d)は、それぞれ中心波長が、600.0qm。
933.3qm、  1266.7qm。
1500.0qm  のときのスポット・ダイアグラム
であり、横軸は波長分散、すなわら、第3図の結像面5
のY軸方向の分散をあられしている。
縦軸は第3図の結像面5における実空間のY軸方向への
分散をあられしている。
第5図にあける(e)、(f>、l)、(h)はそれぞ
れ(a>、(b)、(c)、(d)に対応する光強度分
布を示すものであり、その縦軸は光強度を示している。
(e)、(f)、(CI>。
(h)のそれぞれは、それらの横軸のO−0,1qmに
おける裾の部分に、サイド・ピーク(光強度が再び強く
なる部分)を示しており、補正しきれない球面収差とコ
マ収差が残存し、ボケを生じていることがわかる。また
光強度分布の半値幅、すなわちFWHMは、各波長にお
いて、第5図に示された値となっている。これは、波長
分解能の目安となる値である。
第5図に示したデータは、第3図において、平面回折格
子11に換えて、中心部付近の格子の溝本数N=950
/mmの収差補正型回折格子を用い、球面鏡2および3
には、ともに曲率半径が600mmのものを用いた。ま
た、マウント条件は、 rl =299.348mm r 2 = r 3 = 250 mmr4 =297
.224mm θ1=10.264゜ θ2=15゜ θ3=12.29゜ とした。収差補正型回折格子を製作した第4図に示す露
光光学系は、レーデ点光源21および22として波長が
457.93nmのアルゴン・レーザ光を用い球面鏡6
および7は、ともに曲率半径600mmのものを用い、 PC=300.988mm P□−300,964mm QC=491.753mm Q □ = 678 、98 n m θ4=8.336゜ θ5=10.83゜ θ6=8.5゜ なるマウント条件であった。このようにして製作された
収差補正型回折格子が、第5図に示したデータを得るた
めに用いられた。
[発明が解決しようとする問題点] 第3の従来例においては、収差補正型回折格子の採用に
より、球面鏡2および3の非点収差およびコマ収差を打
消すことができ、良好な特性を示しているが、球面鏡2
および3を使用しているために、球面収差と残存コマ収
差を十分に除去することができず、第5図に示したよう
に、分光器として十分な分解能を得ることができないと
いう問題点がめった。
[問題点を解決するための手段] 本発明はこのような問題点を解決するためになされたも
ので、コリメータ鏡およびカメラ鏡として球面鏡を用い
ると、この球面収差と残存コマ収差を完全には除去し得
ないことに鑑み、コリメータ鏡およびカメラ鏡として、
ともに放物面、境を軸はずしでない状態で用い、これら
放物面鏡のコマ収差、非点収差を打ち消すために、これ
らの放物面鏡の中心部付近の曲率半径と実質的に等しい
曲率半径を有する球面鏡を用いた露光光学系により、収
差補正型の回折格子を製作して用いた。
[作用] コリメータ鏡およびカメラ鏡として用いる放物鏡は、軸
はずしではない部分を用いるから、第2の従来例のごと
く、軸はずしの放物面鏡を用いる場合に較べて、製作が
容易でおり、マウントもしやすく、また収差補正型回折
格子の採用との相乗効果によって、極めて高い分解能を
得ることが可能となった [実施例] 本発明に関わる分光器の一実施例を第1図に示し、これ
を用いて説明する。
入射スリット4からの入射光を距離r1離れて設けられ
たコリメータ鏡として作用する軸はずしではない放物面
鏡9に入射せしめて、入射光と角度θ1をなして反射し
て、放物面鏡9からの距離r2離れて設けられた収差補
正型の回折格子12に入射せしめ、この入射光と角度0
2をなして回折格子12で反射し、回折して、回折格子
12から距離r3離れたところに設けたカメラ鏡として
作用する軸はずしではない放物面鏡10に入射し、この
入射光と角度θ3をなして反射して放物面鏡10からの
距離r4離れて設けられた出射スリットである結像面5
に結像するようになっている。
一方、収差補正型の回折格子12は、第4図に示した構
成により製作されるが、球面鏡6および7の曲率半径は
、放物面鏡で発生するコマ収差、非点収差を効果的に補
正するために、放物面鏡9および10の中心部付近の曲
率半径と実質的に等しい値となっている。このような収
差補正型の回折格子12を用いることにより、好結果を
jすることが可能である。
第1図に示す構成により、各波長における結象持避であ
るスポット・ダイアグラムおよび波長に対する光強度弁
@(波長分散)を第2図に示す。
第2図は、第3の従来例において示した第5図に対応し
たものである。すなわち、第2図の(a)、(b)、(
c)、(d>はそれぞれ中心波長が、600.0nm、
  933.3nm。
1266.7nm、  1500.0nm  のときの
スポット・ダイアグラムであり、横軸は波長分散、すな
わら、第1図の結像面5における実空間のZ軸方向の分
散をあられしている。
第2図の(e)、(f)、(1,(h)はそれぞれ(a
>、(b)、(c)、(d)に対応する光強度分布を示
すものであり、その縦軸は光強度を示している。(h)
は、その横軸の0−0゜1nmにおける裾の部分にサイ
ド・ピークを示しているが(e)、(f)、l)では、
それは除去されている。ざらに、光強度分布の半値幅で
あるFWHMは、第2図に示すように著しく小さな値を
示している。
第5図に示した従来例と第2図に示した本発明の場合の
F W HMを対比すると、つぎのようになる。
波 長(nm)  600.0 933.3 1266
.7 1500.0従来例 のFシJHH(nm)    0.0416 0.03
22  0.0156 0.0161本発明 のFWIIH(nm)  0.0182 0.0192
 0.0124 0.0140この対比から明らかなよ
うに、従来例に対して分光器としての性能をあられす波
長分解能は、波長が短かくなる程顕著な改善効果がみら
れる。
第2図に示したデータは、第1図に−おいて中心部付近
の曲率半径が、ともに600mmの放物面vA9および
10のものを用いて得たものである。
ざらに、分光系のマウント条件は、 rl =298.397mm r2 =r3 =250mm r4 =298.863mm θ1=10.18゜ θ2 =19.086゜ θ3=11.641゜ であった。収差補正型の回折格子12を製作するために
、第4図に示した構成が用いられたが、球面IJt6お
よび7は、ともに曲率半径600mmのものを用い、そ
の他の露光系のマウント条件は、PC=299.987
mm P、=299.827mm QC=470.054mm QD=227.795mm θ4=7.37゜ θ5=7.152゜ θ6=7.498゜ でめった。
[発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明によるならば、
分光系には、球面収差、コマ収差のすくない軸はずしで
はない放物面鏡をコリメータ鏡およびカメラ鏡として用
い、この放物面鏡のコマ収差と、非点収差を補正するよ
うな収差補正型の回折格子を製作して、これを分光系に
用いたから、製作が容易な軸はずしではない放物面鏡を
使用でき、組立上のマウント精度も十分なものが容易に
得られ、波長分解能力極めて勝れた分光器を安価に実現
することができるものであり、本発明の効果は極めて大
きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す分光光学系の配置図、 第2図は本発明の分光器の各波長における結像特性を示
す図、 第3図は従来の分光光学系の配置図、 第4図は従来例および本発明において用いられた収差補
正型の回折格子を製作するための露光系の配置図、 第5図は従来例の分光器の各波長における結像特性を示
す図である。 1・・・回折格子基板   2,3.6.7・・・球面
鏡4・・・入射スリット   5・・・結像面8・・・
ホト・レジスト  9.10・・・放物而鏡11.12
・・・回折格子 21.22・・・レーザ点光源。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、すくなくとも1つの球面鏡に反射させて得た非
    球面波と、前記非球面波と可干渉性を有する光とを干渉
    させて得た干渉縞を格子パターン溝とする回折格子と、 分光されるべき光束を反射するための軸はずしではない
    放物面鏡であるコリメータ鏡と、 前記コリメータ鏡で反射された光束が前記回折格子に当
    たり回折せしめられた回折光を結像するための放物面鏡
    であるカメラ鏡とを具備したことを特徴とする回折格子
    を用いた分光器。
  2. (2)前記コリメータ鏡と前記カメラ鏡のうちのすくな
    くとも1つの放物面鏡の中心部付近の曲率半径が、実質
    的に前記球面鏡の曲率半径に等しいものである特許請求
    の範囲第1項記載の回折格子を用いた分光器。
JP12182786A 1986-05-27 1986-05-27 回折格子を用いた分光器 Pending JPS62277527A (ja)

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JPS62277527A true JPS62277527A (ja) 1987-12-02

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ID=14820909

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JP (1) JPS62277527A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5831729A (en) * 1997-02-14 1998-11-03 Nec Corporation Spectrometer
JP2001356404A (ja) * 2000-06-09 2001-12-26 Mitsubishi Electric Corp 画像表示装置

Cited By (2)

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US5831729A (en) * 1997-02-14 1998-11-03 Nec Corporation Spectrometer
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