JPS63243725A - 分光装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ＣＣＤを用いた分光装置に関する。

（従来技術） 従来、光の分光装置は回折格子で分光した光のうら、微
小波長範囲の光をスリットを設【プて取出し、その光を
光電変換素子で電流あるいは電圧に変換する方法を採用
しており、波長スペクトル強度は、分光素子の回転ある
いはスリットの移動により分光されて光のスリットを通
過する波長を変える所謂波長走査を行なって測定する方
法が主である。また、電気的に検出する分光装置にあっ
ては、分光素子で分光した光の集光レンズによる結像位
置にフォトダイオードアレイ等の受光素子を配置して電
気信号に変換している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、波長走査する方式では、同時刻のベクル
強度分布を求めることができず、また受光素子としてフ
ォトダイオードアレイを用いて電気信号に変換するよう
にした分光装置にあっては、測定光が微弱になると受光
出力も極く小さくなってしまうため、微弱な測定光の波
長スペクトル強度分布を検出するためには受光信号の増
幅回路にＡ　Ｇ　Ｃｔａ能をもたせ測定光の強度変化が
あっても所定の分光出力が得られるようにしなければな
らず、回路構成が複雑化すると共にコスト的に高価にな
るという問題があった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、測定光が時間的に変動しても測定処理に必要な所
定レベルの分光出力が簡単且つ確実に得られるようにし
た分光装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本発明にあっては、測定光を分
光して結像する分光光学系と、この分光光学系の結像位
置に配置されて分光された光を電気信号に変換するＣＣ
Ｄと、このＣＣＤの露光時間を測定光の強さに応じて制
御する露光制御手段とを設けるようにしたものである。

（作用〉 このような構成を備えた本発明の分光装置にあっては、
時間的に変化する測定光であっても、測定光が強いとき
にはＣＣＤの露光時間を短い時間に制御することでＣＣ
Ｄを飽和させることなく適正なレベルの分光出力が得ら
れ、一方、測定光が微弱な場合にはＣＣＤの露光時間を
長い時間に制御することで充分なレベルの受光出力を得
ることができ、ＣＣＤの露光時間を変えるという簡単な
ｉｌｌ仰で測定光の強さのいかんに係わらず適正なレベ
ルの分光出力を得ることができる。

（実施例） 第１図は本発明の分光装置にお（プる分光光学系を示し
た説明図である。

第１図において、１は虹彩絞り、２はスリット、３はコ
リメータレンズ、４は回折格子、５は集光レンズであり
、虹彩絞り１を介して入射した測定光をスリッ１〜２で
絞り込みコリメータレンズ３で平行光線束に変換して回
折格子４に入射し、入射光を波長位置で分光して出力す
る。回折格子４で分光された光は集光レンズ５によりＣ
ＣＤ受光面６ａにスペクトル強度が分布して結像する。

第２図は第１図の分光光学系を用いた本発明の分光装置
の一実施例を示したブロック図である。

第２図において、まず転送部を内蔵したＣＣＤ６は第１
図に示したように、集光レンズ５による回折格子４で分
光された各波長光の結像位置に受光面６ａを配置してお
り、集光レンズ５によって結像されたスペクトル強度弁
イ５は波長に応じて直線上に分布することから、ＣＣＤ
６としては複数の受光画素を直線上に配列したラインセ
ンサ型のＣＣＤを使用する。

ＣＣＤ６から読出されたスペクトル強度に対応した受光
信号は、Ａ／Ｄ変換器７でデジタル信号に変換され、受
光データとしてゲート回路８を介してバッファメモリ９
に一■込まれる。ゲート回路８はバッフ７メモリ９に対
する出込みと、バッフ１メモリ９からの読出しを制御す
るしので、ゲート回路８を介してバッフアメ−Ｅす９か
ら読出された受光データはＣＰＵ１０に与えられる。

ＣＰｊＪｌｏはＣＣＤ６で検出された受光データに基づ
いて予め定めた測定処理を実行し、スペクトル強度分布
を求めると同時に、ＣＣＤ６の露光時間を設定する機能
を有する。勿論、ＣＰＵ１０はｌ１０１１を介してゲー
ト回路８を制御する機能を有し、ＣＰＵ１０で処理され
た測定結果はｌ１０１１を介して外部に出力できるよう
にしている。

１２はＣＰＵｌ０による露光時間の設定信号を受けてＣ
ＣＤ６の露光時間を制御する露光時間制御回路であり、
露光時間制御回路１２によるＣＣＤ駆勅回路１３の駆動
制御でＣＣＤ６の露光時間を決めることができる。

即ら、露光時間制御回路１２は露光開始タイミングでＣ
ＣＤ駆動回路１３によりＣＣＤ６を駆動し、受光電流の
蓄積を開始する。ＣＰＵ１０で設定された露光時間に達
するとそれまでに蓄積された電荷を転送部に移し、信号
の読出しを開始する。

次に、上記の実施例の動作を説明する。

まずＣＰＵ１０にはスペク１〜ル強度を測定するために
必要な受光データの閾値レベルが設定されており、この
閾値レベルを越え且つ飽和しない受光データが得られる
ようにＣＣＤ６の露光時間を制御する。

そこで測定を開始すると、ＣＰＵ１０は露光時間制御回
路１２に予め定めた露光時間の初期値を出力し、この露
光時間の初期値に基づいたＣＣＤ６の露光時間制御が行
なわれる。即ち、露光時間制御回路１２は露光開始タイ
ミングでＣＣＤ駆動回路１３にＪ：すＣＣＤ６を駆動す
る。設定露光時間に達すると、この間に蓄積された電荷
を転送部に移し、露光時間を変更しないまま次の露光を
開始すると共に、ＣＣＤ駆動回路１３によりＣＣＤ６の
転送部からの読出し動作を開始する。そして、前の露光
時間に蓄積された信号を読出してＡ／Ｄ変換器７でデジ
タル信号に変換した後、ゲート回路８を介してバッファ
メモリ９に受光データを書き込む。

続いて、ＣＰＵ１０はｌ１０１１を介してゲート回路８
を読出し状態に切換え、バッフ７メモリ９に書込んだ受
光データを読出して受光データの最大値が規定レベル以
上で且つ飽和レベルより小さい範囲にあるか否かヂエツ
クする。ここで受光データの最大値が規定レベルより小
さかった場合には、始めに設定した露光時間に所定の係
数をｌｉト【プて新たな露光時間を訓算し、露光時間制
御回路１２に設定する。

このため露光時間制御回路１２は更に長い露光時間に切
換えてＣＣＤ６の露光制御を行なうようになり、このよ
うな露光制御の繰り返しで受光データの最大値が規定レ
ベルを越え、且つ飽和レベル以下にあるとき、この露光
時間が適正な露光時間であるものとして露光時間制御回
路１２に固定的に設定し、以下ＣＰＵ１０による制御の
もとに受光データの検出に基づく測定処理を行ない、ス
ペクトル強度分布を求める。

次に本発明の他の実施例として、第１図の分光光学系に
大剣する測定光の強さを他の受光素子で測定し、この受
光素子による受光出力に基づいて露光時間制御回路１２
によるＣＣＤの露光制御を行なうＪ：うにしても良い。

即ら、測定光が時間的に変化するような場合には、回折
格子４による分光前の測定光の強さも時間的に変化する
ことから、受光素子の受光出力が小さくなったときには
露光時間を長くするように露光時間制御回路１２でＣＣ
Ｄ６の露光時間を制御し、一方、受光データが飽和レベ
ル以上に達するような場合には、ＣＣＤ６の露光時間を
短くするように制御し、この結果、測定光の時間的な変
化に対しＣＰＵ１０は略一定レベルの受光データを１７
にとができる。

更に上記の実施例は、ＣＰＵ１０による演算処理若しく
は受光素子を用いた演算処理により露光時間を制御する
場合を例にとるものであったが、この他に、測定者が光
源の強さを見て手動で露光時間を設定変更するようにし
ても良いことは勿論である。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、測定光を波長
域で分光して結像する分光光学系と、分光光学系の結像
位置に配置されて分光された光を電気信号に変換するＣ
ＣＤと、ＣＣＤの露光時間を測定光の強さに応じて制御
する露光時間制御手段とを設けるにうにしたため、時間
的に変化する測定光であっても、ＣＣＤの露光時間を変
えるという簡単な制御で測定光の変動に影響されない略
一定の受光データを得ることができ、特に微弱な測定光
であっても充分に長い露光時間を確保することで測定処
理に必要な充分なレベルをもった受光データを確実に１
ｑることかでき、これによりスペクトル強度分布を求め
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の分光装置の分光光学系を示した説明図
、第２図は本発明の一実施例を示したブロック図である
。 １：ＵＴ彩絞り ２ニスリツト ３：コリメータレンズ ４：回折格子 ５：集光レンズ ６　：　ＣＣＤ ６ａ：ＣＣＤ受光面 ７：Ａ／Ｄ変換器 ８：ゲート回路 ９：バッファメモリ １０　：　ＣＰＵ １１：ｌ１０ １２：露光時間制御回路 １３二ＣＣＤ駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定光を波長域で分光して結像する分光光学系と、該分
   光光学系の結像位置に配置されて分光された光を電気信
   号に変換するＣＣＤと、該ＣＣＤの露光時間を測定光の
   強さに応じて制御する露光時間制御手段とを備えたこと
   を特徴とする分光装置。