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技術 分光測定装置

出願人 横河電機株式会社横河計測株式会社
発明者 金子力小島学山本智一玉城竜
出願日 2015年11月12日 (5年0ヶ月経過) 出願番号 2015-222408
公開日 2017年5月25日 (3年6ヶ月経過) 公開番号 2017-090314
状態 特許登録済
技術分野 回折格子、ホログラム光学素子 各種分光測定と色の測定
主要キーワード 回折格子法 出射角度β 波長ズレ 反射ブロック 角度条件 特定角度 スリット位置 出射スリット
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

温度変化による波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現すること。

解決手段

コリメーター平面回折格子ベースとを備える分光測定装置において、 前記コリメーターは軸外放物面鏡からなり、 前記平面回折格子は、光が該平面回折格子に最後に入射回折されるときの回折角が、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの入射角よりも小さくなるように配置されていることを特徴とするもの。

概要

背景

図4は、平面回折格子(以下、回折格子という)を用いた従来の波長走査型の分光測定装置の一例を示す構成説明図である。図4において、光源1から入射スリット2を通過した光は第1のコリメーター3で平行光に変換され、回折格子4に入射される。

回折格子4に入射した後回折された光は第2のコリメーター5で収束光に変換され、出射スリット6上で集光される。これにより、受光器7は特定波長の光のみを受光できる。なお、分光測定装置を構成する光源1、入射スリット2、第1のコリメーター3、回折格子4、第2のコリメーター5、出射スリット6および受光器7は、ベース8上に配置されている。

図5は、従来の2段式分光測定装置の構成例を示す構成説明図である。図5において、光源1と受光器7は、同心位置になるように配置されている。光源1からスリット2を通過した光は第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3で平行光に変換され、回折格子4に入射される。

回折格子4に入射した後回折された光は第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5で収束光に変換され、複数の反射鏡で構成された反射ブロック9に入射される。反射ブロック9に入射されて反射した光は、その光軸の位置を入射時の光の光軸の位置からシフトさせるような状態において再び第二のコリメーター(軸外放物面鏡)5に向かって反射され、光源1からの入射時における経路逆行するような経路をたどって回折格子4に再び入射される。

回折格子4に再び入射された光は再び回折され、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に向かって出射される。そして、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に入射した光は受光器7に向かって反射され、再びスリット2を通過して受光器7で受光される。

一般に、光の波長入射光回折光の角度との関係式は、(1)式で表される。
mλ=dcosθ(sinα+sinβ) (1)
m:回折次数
d:格子定数
λ:光の波長
θ:回折格子の溝の傾き
α:入射光と回折格子法線とのなす角(入射角
β:回折光と回折格子法線とのなす角(回折角

(1)式によれば、回折格子4の角度に基づき、受光している特定の光の波長を知ることができる。回折格子4のスリット幅が狭ければ波長分離能力が高く、より高性能な分光測定装置といえることから、集光位置における収差の影響は小さくする必要がある。

また、一般に、回折格子の波長分解能(RB)は、(2)式で表される。
RB=(d・S・cosβ)/(m・f) (2)
m:回折次数
d:格子定数
S:出射スリットサイズ
f:分光測定装置(モノクロメーター)の焦点距離
β:回折光と回折格子法線のなす角(回折角)

(2)式を踏まえると、図5に記載されているような2段式の分光測定装置における波長分解能(RB)は、(3)式で表されることとなる。
RB=2(d・S・cosβ)/(m・f) (3)
m:回折次数
d:格子定数
S:出射スリットサイズ
f:分光測定装置(モノクロメーター)の焦点距離
β:回折光と回折格子法線のなす角(回折角)

(3)式において、波長分解能を決定する2回目、すなわち、光が最後に回折格子に入射し、回折された場合における回折角β入射角αより大きくなるように配置することで、高い波長分解能を得ることが一般的に行われている。

これらの分光測定装置のコリメーターには、一般的にレンズ凹面鏡などが使用されるが、レンズを用いて広い波長範囲で収差の無い平行光や集光状態を得るためには複数枚のレンズを組み合わせる必要があることから、凹面鏡が簡素で優位であるといわれている。

また、収差の少ない凹面鏡の一つに放物面鏡があるが、余分な収差を発生させることなく利用するという観点から、軸外放物面鏡が使用されることがある。

図6は、コリメーター(軸外放物面鏡)とスリットの位置関係説明図である。図6に示すように、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3は、放物面鏡から軸外し角θ’とよばれる特定角度近辺部分を取り出したものであり、平行光部と焦点の位置が重ならないことから収差を発生しないように部品を容易に配置できる。スリット2は、焦点位置Fと重なる位置に配置されて使用される。

特許文献1には、十分な波長分解能が得られ、2段式分光測定装置の実質長さを短縮でき、スリット系の調整を簡易化して良好な近傍ダイミックレンジが得られる2段式分光測定装置が提案されている。

概要

温度変化による波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現すること。コリメーターと平面回折格子とベースとを備える分光測定装置において、 前記コリメーターは軸外放物面鏡からなり、 前記平面回折格子は、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの回折角が、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの入射角よりも小さくなるように配置されていることを特徴とするもの。

目的

本発明は、これらのような課題を解決するものであって、その目的は、温度変化による光の波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現することにある

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

コリメーター平面回折格子ベースとを備える分光測定装置において、前記コリメーターは軸外放物面鏡からなり、前記平面回折格子は、光が該平面回折格子に最後に入射回折されるときの回折角が、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの入射角よりも小さくなるように配置されている、ことを特徴とする分光測定装置。

請求項2

前記分光測定装置は入射光が前記平面回折格子で1回だけ回折する1段式として構成されていることを特徴とする請求項1記載の分光測定装置。

請求項3

前記分光測定装置は入射光が前記平面回折格子で複数回回折する多段式として構成されていることを特徴とする請求項1記載の分光測定装置。

請求項4

前記軸外放物面鏡の熱膨張係数が7×10-6以上9×10-6以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の分光測定装置。

請求項5

前記軸外放物面鏡の主成分がガラスであることを特徴とする請求項4に記載の分光測定装置。

請求項6

前記軸外放物面鏡の主成分がソーダガラスであることを特徴とする請求項5に記載の分光測定装置。

請求項7

前記平面回折格子の熱膨張係数が3×10-6以上6×10-6以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の分光測定装置。

請求項8

前記平面回折格子の主成分がガラスであることを特徴とする請求項7に記載の分光測定装置。

請求項9

前記平面回折格子の主成分がホウケイ酸ガラスまたはランタンクラウンガラスのいずれかであることを特徴とする請求項8に記載の分光測定装置。

請求項10

前記ベースの熱膨張係数が22×10-6以上26×10-6以下であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の分光測定装置。

請求項11

前記ベースの主成分が金属であることを特徴とする請求項10に記載の分光測定装置。

請求項12

前記ベースの主成分がアルミニウムであることを特徴とする請求項11に記載の分光測定装置。

技術分野

0001

本発明は、分光測定装置に関し、詳しくは、たとえば光スペクトラムアナライザに搭載される波長走査型分光測定装置(モノクロメーター)に関するものである。

背景技術

0002

図4は、平面回折格子(以下、回折格子という)を用いた従来の波長走査型の分光測定装置の一例を示す構成説明図である。図4において、光源1から入射スリット2を通過した光は第1のコリメーター3で平行光に変換され、回折格子4に入射される。

0003

回折格子4に入射した後回折された光は第2のコリメーター5で収束光に変換され、出射スリット6上で集光される。これにより、受光器7は特定波長の光のみを受光できる。なお、分光測定装置を構成する光源1、入射スリット2、第1のコリメーター3、回折格子4、第2のコリメーター5、出射スリット6および受光器7は、ベース8上に配置されている。

0004

図5は、従来の2段式分光測定装置の構成例を示す構成説明図である。図5において、光源1と受光器7は、同心位置になるように配置されている。光源1からスリット2を通過した光は第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3で平行光に変換され、回折格子4に入射される。

0005

回折格子4に入射した後回折された光は第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5で収束光に変換され、複数の反射鏡で構成された反射ブロック9に入射される。反射ブロック9に入射されて反射した光は、その光軸の位置を入射時の光の光軸の位置からシフトさせるような状態において再び第二のコリメーター(軸外放物面鏡)5に向かって反射され、光源1からの入射時における経路逆行するような経路をたどって回折格子4に再び入射される。

0006

回折格子4に再び入射された光は再び回折され、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に向かって出射される。そして、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に入射した光は受光器7に向かって反射され、再びスリット2を通過して受光器7で受光される。

0007

一般に、光の波長入射光回折光の角度との関係式は、(1)式で表される。
mλ=dcosθ(sinα+sinβ) (1)
m:回折次数
d:格子定数
λ:光の波長
θ:回折格子の溝の傾き
α:入射光と回折格子法線とのなす角(入射角
β:回折光と回折格子法線とのなす角(回折角

0008

(1)式によれば、回折格子4の角度に基づき、受光している特定の光の波長を知ることができる。回折格子4のスリット幅が狭ければ波長分離能力が高く、より高性能な分光測定装置といえることから、集光位置における収差の影響は小さくする必要がある。

0009

また、一般に、回折格子の波長分解能(RB)は、(2)式で表される。
RB=(d・S・cosβ)/(m・f) (2)
m:回折次数
d:格子定数
S:出射スリットサイズ
f:分光測定装置(モノクロメーター)の焦点距離
β:回折光と回折格子法線のなす角(回折角)

0010

(2)式を踏まえると、図5に記載されているような2段式の分光測定装置における波長分解能(RB)は、(3)式で表されることとなる。
RB=2(d・S・cosβ)/(m・f) (3)
m:回折次数
d:格子定数
S:出射スリットサイズ
f:分光測定装置(モノクロメーター)の焦点距離
β:回折光と回折格子法線のなす角(回折角)

0011

(3)式において、波長分解能を決定する2回目、すなわち、光が最後に回折格子に入射し、回折された場合における回折角β入射角αより大きくなるように配置することで、高い波長分解能を得ることが一般的に行われている。

0012

これらの分光測定装置のコリメーターには、一般的にレンズ凹面鏡などが使用されるが、レンズを用いて広い波長範囲で収差の無い平行光や集光状態を得るためには複数枚のレンズを組み合わせる必要があることから、凹面鏡が簡素で優位であるといわれている。

0013

また、収差の少ない凹面鏡の一つに放物面鏡があるが、余分な収差を発生させることなく利用するという観点から、軸外放物面鏡が使用されることがある。

0014

図6は、コリメーター(軸外放物面鏡)とスリットの位置関係説明図である。図6に示すように、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3は、放物面鏡から軸外し角θ’とよばれる特定角度近辺部分を取り出したものであり、平行光部と焦点の位置が重ならないことから収差を発生しないように部品を容易に配置できる。スリット2は、焦点位置Fと重なる位置に配置されて使用される。

0015

特許文献1には、十分な波長分解能が得られ、2段式分光測定装置の実質長さを短縮でき、スリット系の調整を簡易化して良好な近傍ダイミックレンジが得られる2段式分光測定装置が提案されている。

先行技術

0016

特開2000−88647

発明が解決しようとする課題

0017

一般的な使用環境において、正確な測定結果を得るためには、周囲温度が変化しても分光測定装置としての性能が変化しないことが求められる。前述のようにコリメーターとして軸外放物面鏡を用いた分光測定装置における収差は少ないが、構成部品の材料によっては温度変化による平行光の角度変化や集光位置のズレが発生してしまい、結果として、分光測定装置の分光特性が悪化してしまうという問題がある。

0018

また、一般に、コリメーターとして用いる軸外放物面鏡は製作精度などの理由でガラス材料で形成される場合が多い。そして、分光測定装置を構成する各部品が所定の位置に配置されるベース8は、取扱いの容易さや価格の制約などから金属材料で構成される場合が多い。しかし、ガラス材料と金属材料とでは熱膨張係数が異なるため、分光測定装置の周囲温度が変化することによって相対的な位置関係にズレが生じることとなり、結果として分光特性が悪化してしまうという問題がある。

0019

図7は、温度変化に起因するコリメーター(軸外放物面鏡)とスリットの位置関係の変化説明図である。第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3とスリット2とを固定するベース8の熱膨張係数が、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の熱膨張係数より大きい場合において、温度が上昇した場合のスリット2と第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の位置関係の変化を示している。

0020

図7に示すように、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3が、温度の上昇に伴って熱膨張することによって、焦点Fの位置が移動する。また、スリット2の位置は、ベース8が温度の上昇に伴って熱膨張することにより、温度上昇前のスリット2の位置とは異なってしまう結果、焦点Fの位置の移動量より大きく移動する。そのため、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の焦点Fとスリット2の相対的な位置関係にもズレが生じ、光源1からの出射された光は、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に対して軸外し方向にx、焦点方向にyだけズレた位置より入射されることとなる。

0021

たとえば、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の焦点距離fが275mm、軸外し角度θ’が7°の場合、軸外焦点距離f’は279.1mmとなる。そして、第1のコリメーター3を構成する軸外放物面鏡の材料としてソーダガラス(熱膨張係数9.0×10-6)を用い、ベース8の材料としてアルミニウム(熱膨張係数23.8×10-6)を用いた場合、+1℃の温度変化が生じると、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の焦点位置と、スリット2と、出射スリット6(出射スリット6もまたベース8に配置されているため、温度変化に伴いスリット2と同様に、その位置が変化する)の位置関係は、結果として、焦点距離方向に約0.004mm、軸外し方向に約0.001mmのズレを生じることとなる。

0022

このとき、焦点方向の位置のズレに関しては、スリット位置でのビーム径が最小となる集光位置よりズレることでビーム径が大きくなるので、狭いスリットを使うことができないという課題が生じ、広いスリット幅を使用すればこの影響を無視することもできるが、波長分離性能が悪化するという課題が新たに生じることとなる。

0023

また、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の焦点位置から軸外し方向へのズレに関しては、ずれた位置から光が入射されるため、平行光の角度が変わる。その結果、回折格子4への光の入射角が変わるため、回折光の回折角も変わることとなる。

0024

また、出射スリットがコリメーター(軸外放物面鏡)の焦点位置から軸外し方向に位置ズレが生じてしまうと、位置ズレに応じて光の切り出し位置が変わるため、選択波長にズレが生じうる。

0025

したがって、分光測定装置として用いた場合には、温度変化に応じて生じる入射スリットの位置ズレと出射スリットの位置ズレのいずれもが測定環境に影響を及ぼし、その結果が例えば波長誤差として現れてしまうことになる。

0026

加えて、回折格子4は、製作精度の理由などからその材料としてガラスが採用されることがあるが、比較的入手が容易で安価なガラスは熱膨張係数が大きくなる傾向がある。

0027

例えば、回折格子の格子定数dは、一般に(4)式で表される。
d=(1+Δt・K)/N (4)
d:格子定数
Δt:温度変化
K:回折格子の熱膨張係数
N:回折格子の1mmあたりの溝本数

0028

(4)式に基づけば、温度の変化に応じて格子定数dの値も変化する。このため、温度が変化した場合、回折格子4による回折光の回折角βにも変化が生じるという問題がある。

0029

ここで、ホウケイ酸ガラスで作製した回折格子を例に挙げて検討する。ホウケイ酸ガラスには、例えば、テンパックフロート登録商標)などが挙げられる。ホウケイ酸ガラスの熱膨張係数は約3×10-6である。

0030

この回折格子の溝本数が650本/mm、回折格子の溝の傾き(θ)が16°である条件において、図4に示すようなモノクロメータを構成したとき、1550nmの光が入射される場合には、入射角α≒22.5773°、回折角β≒38.5773°となるような回折格子4の角度条件で受光器7は入射された光を受光することとなる。

0031

ここで、たとえば1℃の温度上昇が生じたときに、他の条件は変わらず、回折格子4のみが影響を及ぼす場合を検討すると、回折光の回折角はβ≒38.5771°となり、狭いスリットを使用したときは、回折光はスリットを通過できず受光器7は入射光を受光しないこととなってしまう。

0032

この条件下では、回折格子4の角度を少し変えて、入射角度α≒22.5772°、出射角度β≒38.5772°とすることによって受光器7が入射光を受光できるようになるが、回折格子4の角度から算出する波長は1549.9949nmとなり、真の波長に対して波長誤差が生じる。

0033

このため、分光測定装置に用いた場合には、温度変化に応じて生じる回折格子の変化もまた測定環境に影響を及ぼし、その結果が例えば波長誤差として現れてしまうことになる。

課題を解決するための手段

0034

本発明は、これらのような課題を解決するものであって、その目的は、温度変化による光の波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現することにある。

0035

すなわち、本発明のうち請求項1記載の発明は、
コリメーターと平面回折格子とベースとを備える分光測定装置において、
前記コリメーターは軸外放物面鏡からなり、
前記平面回折格子は、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの回折角が、光が該平面回折格子に最後に入射し回折されるときの入射角よりも小さくなるように配置されていることを特徴とする。

0036

請求項2の発明は、請求項1記載の分光測定装置において、
前記分光測定装置は入射光が前記平面回折格子で1回だけ回折する1段式として構成されていることを特徴とする。

0037

請求項3の発明は、請求項1記載の分光測定装置において、
前記分光測定装置は入射光が前記平面回折格子で複数回回折する多段式として構成されていることを特徴とする。

0038

請求項4の発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記軸外放物面鏡の熱膨張係数が7×10-6以上9×10-6以下であることを特徴とする。

0039

請求項5の発明は、請求項4に記載の分光測定装置において、
前記軸外放物面鏡の主成分がガラスであることを特徴とする。

0040

請求項6の発明は、請求項5に記載の分光測定装置において、
前記軸外放物面鏡の主成分がソーダガラスであることを特徴とする。

0041

請求項7の発明は、請求項1から請求項6のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記平面回折格子の熱膨張係数が3×10-6以上6×10-6以下であることを特徴とする。

0042

請求項8の発明は、請求項7に記載の分光測定装置において、
前記平面回折格子の主成分がガラスであることを特徴とする。

0043

請求項9の発明は、請求項8に記載の分光測定装置において、
前記平面回折格子の主成分がホウケイ酸ガラスまたはソーダガラスのいずれかであることを特徴とする。

0044

請求項10の発明は、請求項1から請求項9のいずれかに記載の分光測定装置において、
前記ベースの熱膨張係数が22×10-6以上26×10-6以下であることを特徴とする。

0045

請求項11の発明は、請求項10に記載の分光測定装置において、
前記ベースの主成分が金属であることを特徴とする。

0046

請求項12の発明は、請求項11に記載の分光測定装置において、
前記ベースの主成分がアルミニウムであることを特徴とする。

発明の効果

0047

これらにより、温度変化による波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現できる。

図面の簡単な説明

0048

本発明の一実施例を示す構成説明図である。
本発明の他の実施例を示す構成説明図である。
本発明の他の実施例を示す構成説明図である。
従来の分光測定装置の一例を示す構成説明図である。
従来の多段式分光測定装置の構成の一例を示す構成説明図である。
図4の軸外放物面鏡とスリットの位置関係説明図である。
温度変化に起因する軸外放物面鏡とスリットの位置関係の変化説明図である。

実施例

0049

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。図1は本発明の一実施例を示す構成説明図であり、図4と共通する部分には同一の符号を付けている。

0050

図1において、分光測定装置は図4と同じ部品で構成されているが、回折格子4は光の入射角αより回折角βが小さくなる(α>β)ように配置されている。

0051

図1の分光測定装置においても、回折格子4の温度変化による波長ズレと、温度変化に起因するスリット2と出射スリット6と第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3との位置関係の変化による光軸ズレがそれぞれ発生するが、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3により生じる光軸の温度変化は回折次数を反転させるように配置した回折格子4における回折角の温度変化によって相殺されることになり、温度変化に起因する分光測定装置としての波長変化を低く抑えることができる。

0052

分光測定装置を構成する部品は、それぞれを構成する材料の主成分等の違いから、異なる熱膨張係数を有している場合がある。

0053

本発明の場合、コリメーターを構成する軸外放物面鏡は従来より分光測定装置に用いられるものを使用してよいが、その熱膨張係数が7×10-6以上9×10-6以下であることが好ましい。また、本発明の効果をより適切に発揮させるという観点からは、その材料の主成分がガラスであることがより好ましく、ソーダガラスであることがさらに好ましい。

0054

回折格子もまた、従来より分光測定装置に用いられるものを使用してよいが、その熱膨張係数が3×10-6以上6×10-6以下であることが好ましい。そして、本発明の効果をより適切に発揮させるという観点からは、その材料の主成分がガラスであることがより好ましく、ホウケイ酸ガラスまたはランタンクラウンガラスであることがさらに好ましい。

0055

ベースもまた、従来より分光測定装置に用いられるものを使用してよいが、その熱膨張係数が22×10-6以上26×10-6以下であることが好ましい。そして、本発明の効果をより適切に発揮させるという観点からは、その材料の主成分が金属であることがより好ましく、アルミニウムであることがさらに好ましい。

0056

たとえば、図4と同様に、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3として軸外し角度θが7°で焦点距離fが275mm、主成分がソーダガラス(熱膨張係数9.0×10-6)であるものを使用し、スリット2と出射スリット6が配置されるベース8としてアルミニウム(熱膨張係数23.8×10-6)を主成分としたものを使用し、回折格子4はホウケイ酸ガラス(熱膨張係数3.3×10-6)を主成分としたものを使用する。

0057

このように構成された分光測定装置の場合、+1℃の温度変化が生じると、入射光の入射角(α)はα≒38.5775°となり、回折格子4での回折光の回折角(β)は、熱膨張の影響により、β≒22.5770°となる。回折光は第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5により集光されるが、集光位置は温度変化した第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3の焦点位置より約0.001mmシフトした位置となり、このシフトに合わせるように、出射スリット6もベース8の熱膨張による変化によって位置が変化し、結果として温度変化による影響を解消するような配置となる。

0058

このとき、回折格子4の角度は1550nmの光を通過させる角度のままで真の波長1550nmの光を取り出すことができ、結果として波長誤差はほとんど生じないことになる。

0059

図2は本発明の他の実施例を示す構成説明図であり、図5と同様の2段式分光測定装置である。なお、図5と共通する部分には同一の符号を付けている。

0060

図2において、分光測定装置は図5と同じ部品で構成されているが、回折格子4は2回目、すなわち、最後に回折格子に入射する光の入射角αよりも、最後に回折格子から回折される光の回折角βが小さくなる(α>β)ように配置されている。

0061

図2の分光測定装置においても、回折格子4の温度変化による波長ズレと、温度変化に起因するスリット2と第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3との位置関係の変化による光軸ズレがそれぞれ発生するが、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3により生じる光軸の温度変化は、最後に回折格子に入射する光の入射角αよりも、最後に回折格子から回折される光の回折角βが小さくなる(α>β)ように配置した回折格子4における回折角の温度変化によって相殺されることになり、温度変化に起因する分光測定装置としての波長変化を低く抑えることができる。

0062

図3も本発明の他の実施例を示す構成説明図であり、図1および図2と共通する部分には同一の符号を付けている。図3の回折格子4も光の入射角αより回折角βが小さくなる(α>β)ように配置されている。

0063

図3において、光源1からスリット2を通過した光は第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3で平行光に変換され、回折格子4に入射される。

0064

回折格子4に入射し、ここで回折された光は、第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5で収束光に変換され、この収束光は平面反射鏡M1〜M5で構成される反射ブロック9で反射されて第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5に再び入射される。

0065

第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5に再び入射し反射された光は、回折格子4に再び入射し、回折され、回折格子4から第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3に向かうように出射される。

0066

第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3からの出射光は出射スリット6上で集光され、受光器7で特定波長の光のみが受光される。分光測定装置を構成する光源1、スリット2、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3、回折格子4、第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5、受光器7および反射ブロック9は、ベース8上に配置されている。

0067

図3に示すような2段式の分光測定装置の場合、コリメーター(軸外放物面鏡)で光が反射される回数が合計で4回となるため、温度変化によるズレの影響も累積的に大きくなる。ところが、例えば、第1のコリメーター(軸外放物面鏡)3および第2のコリメーター(軸外放物面鏡)5としてソーダガラス(熱膨張係数9.0×10-6)を主成分とし、焦点距離が275mm、軸外し角度が7°である軸外放物面鏡を用い、ベース8がアルミニウム(熱膨張係数23.8×10-6)を主成分としている場合、ランタンクラウンガラス(熱膨張係数5.5×10-6)を主成分とした回折格子を、入射角αより回折角βが小さくなる位置に配置することにより、波長誤差がほとんど生じない分光測定装置を構成することができる。

0068

以上説明したように、本発明によれば、温度変化による波長変化を低く抑えることができ、波長精度の安定した分光測定装置を実現できる。

0069

1光源
2出射スリット
3 第1のコリメーター(軸外放物面鏡)
4回折格子
5 第2のコリメーター(軸外放物面鏡)
6 出射スリット
7受光器
8ベース
9 反射ブロック

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