JPS6183923A - 二波長分光器 - Google Patents
二波長分光器Info
- Publication number
- JPS6183923A JPS6183923A JP59205815A JP20581584A JPS6183923A JP S6183923 A JPS6183923 A JP S6183923A JP 59205815 A JP59205815 A JP 59205815A JP 20581584 A JP20581584 A JP 20581584A JP S6183923 A JPS6183923 A JP S6183923A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- diffracted light
- wavelength
- slit
- mirror
- order diffracted
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/42—Absorption spectrometry; Double beam spectrometry; Flicker spectrometry; Reflection spectrometry
- G01J3/427—Dual wavelengths spectrometry
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
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。
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、放射のパワー・スペクトルを計測したり、単
色光を得るのに用いる三波長分光器に関するものである
。
色光を得るのに用いる三波長分光器に関するものである
。
従来例の構成と問題点
従来の分光は、その分光分散素子によって二種類に分ら
れる。一つは、プリズムを分光分散素子として使用した
分光器であり、他の一つは回折格子や干渉素子を分光分
散素子として使用したものである。プリズムを使用した
分光器は、波長目盛が直線的でなく、したがって例えば
可視波長域の短波長側から赤外域までの広範囲の波長範
囲にわたって分光測光を行なう場合、等波長間隔での測
定にさいして波長送り機械量を個々の波長ごとに変えな
ければならない。また、同様にスリット機械幅の波長補
正も個々の波長において行なわなければならず煩雑であ
る。また、波長が長くなるに従い分散が小さくなり測定
波長域が広がる程、θ１１定波長域全体で一定以上の測
定精度を得ることは難しい。
れる。一つは、プリズムを分光分散素子として使用した
分光器であり、他の一つは回折格子や干渉素子を分光分
散素子として使用したものである。プリズムを使用した
分光器は、波長目盛が直線的でなく、したがって例えば
可視波長域の短波長側から赤外域までの広範囲の波長範
囲にわたって分光測光を行なう場合、等波長間隔での測
定にさいして波長送り機械量を個々の波長ごとに変えな
ければならない。また、同様にスリット機械幅の波長補
正も個々の波長において行なわなければならず煩雑であ
る。また、波長が長くなるに従い分散が小さくなり測定
波長域が広がる程、θ１１定波長域全体で一定以上の測
定精度を得ることは難しい。
また回折格子や干渉素子を使用する分光器では、プリズ
ムに比べて分散能力が大きく、さらには回折格子分光器
において波長のサイン・バー送り機構によって波長目盛
を直線化でき、測定波長に対するスリット幅補正もプリ
ズム分光器より、はるかにちいさい。しかし、先に述べ
たような広い波長範囲の分光測光においては、測定精度
を確保する／ヒめにスリット機械幅を修正する必要もあ
る。
ムに比べて分散能力が大きく、さらには回折格子分光器
において波長のサイン・バー送り機構によって波長目盛
を直線化でき、測定波長に対するスリット幅補正もプリ
ズム分光器より、はるかにちいさい。しかし、先に述べ
たような広い波長範囲の分光測光においては、測定精度
を確保する／ヒめにスリット機械幅を修正する必要もあ
る。
さらに大きな問題点は、高次回折光の除去である。
回折格子分光器では、たとえば波長ダイアルの目盛を１
１０００ｎに設定した場合に、波長１１０００ｎの放射
と同時に分光器の出射スリットより得られる二次回折光
の波長５００ｎｍの放射や、三次回折光の波長３３３
ｎｍの放射などの高次回折を除する必要がある。これに
は、通常シャープカット・フィルターなどの光学フィル
ターで除去しているが、広い波長範囲の分光測光では、
頻繁にフィルターの交換をしなければならず煩雑な上に
、フィルターの位置再現が測定精度に影響する。
１０００ｎに設定した場合に、波長１１０００ｎの放射
と同時に分光器の出射スリットより得られる二次回折光
の波長５００ｎｍの放射や、三次回折光の波長３３３
ｎｍの放射などの高次回折を除する必要がある。これに
は、通常シャープカット・フィルターなどの光学フィル
ターで除去しているが、広い波長範囲の分光測光では、
頻繁にフィルターの交換をしなければならず煩雑な上に
、フィルターの位置再現が測定精度に影響する。
上記で述べた事の他に、プリズム分光器を使用する場合
も、回折格子分光器を使用する場合にも共通することは
、測定波長範囲が広く、また測定波長域全体にわたって
、ある程度の波長分解能で測定する場合、測定時間がか
かる。したがって受光器などの測定系はもとより、標準
光源や被測定放射源のドリフトやゆらき゛力ｉ １１Ｊ
定値に混入する恐れがあり、精度のある測定が望めなく
なる。さらに、分光器の分散波長城をこえて分光測光を
おこなう場合、分光器を交換するか分光器の分散素子を
交換することになり手間がかかるだけでなく、その位置
再現性が測定値に重要な影響を与える。
も、回折格子分光器を使用する場合にも共通することは
、測定波長範囲が広く、また測定波長域全体にわたって
、ある程度の波長分解能で測定する場合、測定時間がか
かる。したがって受光器などの測定系はもとより、標準
光源や被測定放射源のドリフトやゆらき゛力ｉ １１Ｊ
定値に混入する恐れがあり、精度のある測定が望めなく
なる。さらに、分光器の分散波長城をこえて分光測光を
おこなう場合、分光器を交換するか分光器の分散素子を
交換することになり手間がかかるだけでなく、その位置
再現性が測定値に重要な影響を与える。
発明の目的
本発明は、回折格子分光器において、回折格子よりｆ！
Ｉられる一次回折光と二次回折光とを光学的に分離し、
それぞれを別々の出射スリットから取り出すこと忙より
、従来の精密分光測光の測定精度を・より向上し、かつ
測定時間の短縮をはかることを目的とする。
Ｉられる一次回折光と二次回折光とを光学的に分離し、
それぞれを別々の出射スリットから取り出すこと忙より
、従来の精密分光測光の測定精度を・より向上し、かつ
測定時間の短縮をはかることを目的とする。
発明の構成
本発明は、放射を回折格子に導く入射光学系と導入され
た放射を波長により分散する回折格子および、前記回折
格子より得られる一次回折光と二次回折光とを分離する
光学系と、分離した前記一次回折光を取り出す第一の出
射スリット及び分離した前記二次回折光を取り出す第二
の出射スリットとから成る三波長分光器である。
た放射を波長により分散する回折格子および、前記回折
格子より得られる一次回折光と二次回折光とを分離する
光学系と、分離した前記一次回折光を取り出す第一の出
射スリット及び分離した前記二次回折光を取り出す第二
の出射スリットとから成る三波長分光器である。
実施例の説明
以下、本発明の一実施例として、近赤外分散用回折格子
を使用した可視・近赤外域の分光放射分布を計測する三
波長分光器の実施例を図面にもとついて説明する。
を使用した可視・近赤外域の分光放射分布を計測する三
波長分光器の実施例を図面にもとついて説明する。
第２図に回折格子の分光分散の光学モデルを示す。１は
回折格子て、この格子面の法線２に対して入射光３が入
射角αで入射したとする。このとき波長ノの回折光４が
法線２に対して回折角βで出射する４、法線２に対して
入射光３と逆側に角度αで０次光５が出る。回折格子１
の刻線間隔をｄ、回折光４の次数をｍとすれば、波長λ
の光に対して入射角ａ、回折角βの間に次の関係が成立
する。
回折格子て、この格子面の法線２に対して入射光３が入
射角αで入射したとする。このとき波長ノの回折光４が
法線２に対して回折角βで出射する４、法線２に対して
入射光３と逆側に角度αで０次光５が出る。回折格子１
の刻線間隔をｄ、回折光４の次数をｍとすれば、波長λ
の光に対して入射角ａ、回折角βの間に次の関係が成立
する。
ｍ λ ＝ ｄ ｅ （５ｉｆｔ ａ ＋Ｓｉ
口β ） −−−−−・ −＝ （１）ｍ ＝
Ｏ、±１．±２．±３．・−・−このとき入射角α、回
折角βとなるように回折格子１に光を入射させ、その入
射した光の回折光を取りだした場合、ｍ ＝ １すなわ
ち一次回折光の波長λ１の放射が得られるとすれば、同
時にｍ＝、２である波長λ２の放射が一次回折光の得ら
れる角βの方向に得られる。このとき、波長λ１とλ２
は、 λ２二λ１／２ ・・・・・・・・・−−・−（
２）となる１、同様にして一次回折光の場合、回折角β
のノＪ向ｅ（波長λｍの放射かえられλ１に対して次式
が成りｑつ。
口β ） −−−−−・ −＝ （１）ｍ ＝
Ｏ、±１．±２．±３．・−・−このとき入射角α、回
折角βとなるように回折格子１に光を入射させ、その入
射した光の回折光を取りだした場合、ｍ ＝ １すなわ
ち一次回折光の波長λ１の放射が得られるとすれば、同
時にｍ＝、２である波長λ２の放射が一次回折光の得ら
れる角βの方向に得られる。このとき、波長λ１とλ２
は、 λ２二λ１／２ ・・・・・・・・・−−・−（
２）となる１、同様にして一次回折光の場合、回折角β
のノＪ向ｅ（波長λｍの放射かえられλ１に対して次式
が成りｑつ。
λｍ＝λ１／ｍ −・ −・−・ （３）す
なわち、回折格子分光器の場合、たとえば分光器の波長
目盛を１１０００ｎに合わせたとき、その出射スリット
から得られる放射は、一次回折光である波長１１０００
ｎの他に、同時に二次回折光である波長５００ ｎｍの
放射や三次回折光である波長３３３．３ｎｍの放射など
高次回折光もふくまれている。第３図に実施例で使用す
る回折格子の一次回折光と二次回折光の回折光効率をし
めす。使用する回折格子は刻線密度３００本／訓、ブレ
ーズ波長１μｍの近赤外用であり、その一次回折光を使
用する場合、０．６μｍから２．５μｍの波長領域が使
用できる。また、二回折光は、０．３μｍから１０μｍ
の波長領域が使用できる３本実施例では、波長０．３／
１ｍから２゜０μｍまでの測定を目的としており、した
がって前記回折格子の一次回折光でば、測定波長範囲全
体をカバーすることは難しい。
なわち、回折格子分光器の場合、たとえば分光器の波長
目盛を１１０００ｎに合わせたとき、その出射スリット
から得られる放射は、一次回折光である波長１１０００
ｎの他に、同時に二次回折光である波長５００ ｎｍの
放射や三次回折光である波長３３３．３ｎｍの放射など
高次回折光もふくまれている。第３図に実施例で使用す
る回折格子の一次回折光と二次回折光の回折光効率をし
めす。使用する回折格子は刻線密度３００本／訓、ブレ
ーズ波長１μｍの近赤外用であり、その一次回折光を使
用する場合、０．６μｍから２．５μｍの波長領域が使
用できる。また、二回折光は、０．３μｍから１０μｍ
の波長領域が使用できる３本実施例では、波長０．３／
１ｍから２゜０μｍまでの測定を目的としており、した
がって前記回折格子の一次回折光でば、測定波長範囲全
体をカバーすることは難しい。
そこで回折格子から得られる一次回折光と二次回折光を
分離して取り出す。第１図に、上記の一次回すｔ）ＹＳ
と二次回折光とを分離する三波長分光器の光学系をしめ
す。図において、入射スリット６から・、１７人した放
射を第１の平面鏡７によってコリメータ・ミラー８に導
く。コリメータ・ミラー８は、入射スリット６の像を回
折格子１上に結像する。
分離して取り出す。第１図に、上記の一次回すｔ）ＹＳ
と二次回折光とを分離する三波長分光器の光学系をしめ
す。図において、入射スリット６から・、１７人した放
射を第１の平面鏡７によってコリメータ・ミラー８に導
く。コリメータ・ミラー８は、入射スリット６の像を回
折格子１上に結像する。
回折格子１より出る回折光４を、一次回折光と高次回折
光とを分離するためのコールド・ミラー９へ、入射角４
５°で入射させる。コールド・ミラー９には、その法線
に対して４５°の角度で入射した場合、波長１１０００
ｎ以上の放射を透過し、波長１１０００ｎ以下の放射を
４５″方向へ反射するものを使用すれば、波長１１００
０ｎ以上の一次回折光１Ｑと、波長１１０００ｎ以下の
二次回折光放射１１とに、光路を分離できる。前記コー
ルド・ミラー９によって分離された一次回折光１０は、
第１のフォーカ／ング・ミラー１２および第２の平面鏡
１３によって一次回折光を取りだす第１の出射スリット
１４に導かれ、回折光でできた入射スリット６の像を、
この出射スリット１４上に結像する。
光とを分離するためのコールド・ミラー９へ、入射角４
５°で入射させる。コールド・ミラー９には、その法線
に対して４５°の角度で入射した場合、波長１１０００
ｎ以上の放射を透過し、波長１１０００ｎ以下の放射を
４５″方向へ反射するものを使用すれば、波長１１００
０ｎ以上の一次回折光１Ｑと、波長１１０００ｎ以下の
二次回折光放射１１とに、光路を分離できる。前記コー
ルド・ミラー９によって分離された一次回折光１０は、
第１のフォーカ／ング・ミラー１２および第２の平面鏡
１３によって一次回折光を取りだす第１の出射スリット
１４に導かれ、回折光でできた入射スリット６の像を、
この出射スリット１４上に結像する。
また前記コールド・ミラー９によって分離された高次回
折光１１は、第２のフォーカ／ノグ・ミラー１５および
第３の平面鏡１６によ−、て二次回折光を取りたす第２
の出射スリット１７に樽かれ、途中三次以１−の高次回
折光を除去する／ヤープカノトフィルター１８をとおっ
て、二次回折光でてきた入射スリット６の像を、この出
射スリット１７上に結像する。なお、１９は迷光除去フ
ィルターである。第４図にコールド・ミラー９の入射角
４６′における分光透過率を示す。このコールド・ミラ
ー９の分離波長によって前記第１の出射スリ、ト１４と
前記第２の出射スリット１７から得られる放射の波長範
囲の境を制御できる。
折光１１は、第２のフォーカ／ノグ・ミラー１５および
第３の平面鏡１６によ−、て二次回折光を取りたす第２
の出射スリット１７に樽かれ、途中三次以１−の高次回
折光を除去する／ヤープカノトフィルター１８をとおっ
て、二次回折光でてきた入射スリット６の像を、この出
射スリット１７上に結像する。なお、１９は迷光除去フ
ィルターである。第４図にコールド・ミラー９の入射角
４６′における分光透過率を示す。このコールド・ミラ
ー９の分離波長によって前記第１の出射スリ、ト１４と
前記第２の出射スリット１７から得られる放射の波長範
囲の境を制御できる。
上記の光学系を持つ分光器において、分光器の波長設定
ダイアルを１Ｑμｍから２，０７１ｍまで走存して、前
記第１の出射スリット１４と前記第２の出射スリット１
７から得られる放射の各波長ごとの出力を測定する場合
、前記第１の出射スリット１４によって波長１．０７１
ｍから２．０μｍまでの測定が、また、前記第２の出射
スリット１７により波長０．５μｍから１．０μｍまで
の測定が同時におこなえる。前記第２の出射スリット１
７により波長０．３ｐｍからの測定も行なえる。スリッ
ト幅の設定に関しては、分光器の入射側も出射側も、と
もに二次回折光の逆線分散は一次回折光の逆線分散の半
分となる。すなわち一次回折光と二次回折光とを、同じ
スリット波長幅で分光測光を行なう場合、スリット機械
幅の設定は、二次回折光側のスリット機械幅を一次回折
光側のスリット機械幅の半分の値に設定しなければなら
ない。しかし、本実柿例では、一次回折元を取り出すス
リットと二次回折光を取り出すスリットが独立している
ため、個々にスリット幅調整が可能である。また同様に
、スリット幅固定で広い波長範囲で分光測光を行なう場
合、二個所の波長位置でスリット幅の設定ができるため
、測定精度は、広い波長範囲をひとつの設定スリットで
分光」１１光を行なう場合より、大きく向上する。
ダイアルを１Ｑμｍから２，０７１ｍまで走存して、前
記第１の出射スリット１４と前記第２の出射スリット１
７から得られる放射の各波長ごとの出力を測定する場合
、前記第１の出射スリット１４によって波長１．０７１
ｍから２．０μｍまでの測定が、また、前記第２の出射
スリット１７により波長０．５μｍから１．０μｍまで
の測定が同時におこなえる。前記第２の出射スリット１
７により波長０．３ｐｍからの測定も行なえる。スリッ
ト幅の設定に関しては、分光器の入射側も出射側も、と
もに二次回折光の逆線分散は一次回折光の逆線分散の半
分となる。すなわち一次回折光と二次回折光とを、同じ
スリット波長幅で分光測光を行なう場合、スリット機械
幅の設定は、二次回折光側のスリット機械幅を一次回折
光側のスリット機械幅の半分の値に設定しなければなら
ない。しかし、本実柿例では、一次回折元を取り出すス
リットと二次回折光を取り出すスリットが独立している
ため、個々にスリット幅調整が可能である。また同様に
、スリット幅固定で広い波長範囲で分光測光を行なう場
合、二個所の波長位置でスリット幅の設定ができるため
、測定精度は、広い波長範囲をひとつの設定スリットで
分光」１１光を行なう場合より、大きく向上する。
発明の効果
本発明は、放射を回折格子に導く入射光学系と、導入さ
れた放射を波長により分散する回折格子および、前記回
折格子より得られる一次回折光と二次回折光とを分離す
る光学系と、分離した前記一次回折光を取り出す第一の
出射スリット及び前記一次回折光を前記第一の出射スリ
ットへ導くだめの光学系と、分離した前記二次回折光を
取り出す第二の出射スリット及び前記二次回折光を前記
第二出射スリットへ導くための光学系とから成る三波長
分光器であり、以下に示す効果がある。
れた放射を波長により分散する回折格子および、前記回
折格子より得られる一次回折光と二次回折光とを分離す
る光学系と、分離した前記一次回折光を取り出す第一の
出射スリット及び前記一次回折光を前記第一の出射スリ
ットへ導くだめの光学系と、分離した前記二次回折光を
取り出す第二の出射スリット及び前記二次回折光を前記
第二出射スリットへ導くための光学系とから成る三波長
分光器であり、以下に示す効果がある。
（１）従来の分光器に比べ、同じ波長走査の機械送り量
に対して１．５倍の波長範囲の測定ができ、従来以北の
測光精度を維持しながら、夕１１定時間の大幅な短縮が
はかれる。
に対して１．５倍の波長範囲の測定ができ、従来以北の
測光精度を維持しながら、夕１１定時間の大幅な短縮が
はかれる。
（２） 一次同折光を取り出すスリットと二次回折光
を取り出すスリットが独立しているため、個々にスリッ
ト幅調整が可能である。したがって、スリット幅固定で
広い波長範囲で分光」１１光を行なう場合、二個所の波
長位置でスリット幅の設定かできるため、測定精度は、
広い波長範囲をひとつの設定スリットで分光測光を行な
う場合より、大きく向上する。
を取り出すスリットが独立しているため、個々にスリッ
ト幅調整が可能である。したがって、スリット幅固定で
広い波長範囲で分光」１１光を行なう場合、二個所の波
長位置でスリット幅の設定かできるため、測定精度は、
広い波長範囲をひとつの設定スリットで分光測光を行な
う場合より、大きく向上する。
（３）一次回折光を取り出す出射ス’／７トからの放射
は、すでに高次回折光が分離除去されているだめ、高次
回折光除去のフィルターが不要である。
は、すでに高次回折光が分離除去されているだめ、高次
回折光除去のフィルターが不要である。
第１図は本発明の実施例である二波長分光器の光学系の
構成図、第２図は回折格子の分光分散光学系の系統図、
第３図は本発明の一実施例で使用した回折格子の一次回
折元と二次回折光の回折効率を示しだグラフ、第４図は
本発明の一実施例で使用したコールド・ミラーの分光透
過率を示したグラフである。 １ 回折格子、６・・ 入射スリット、７・・・第１
の平面鏡、８・−コリメータ・ミラー、９・・・−コー
ルド・ミラー、１２・・−第１のフォカシン・ミラー、
１３・−第２の平面鏡、１４−・・・・第１の出射スリ
ット、１５−−・第２の７オカシン・ミラー、１６−第
３の平面鏡、１７−第２の出射スリ ノ ト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図
構成図、第２図は回折格子の分光分散光学系の系統図、
第３図は本発明の一実施例で使用した回折格子の一次回
折元と二次回折光の回折効率を示しだグラフ、第４図は
本発明の一実施例で使用したコールド・ミラーの分光透
過率を示したグラフである。 １ 回折格子、６・・ 入射スリット、７・・・第１
の平面鏡、８・−コリメータ・ミラー、９・・・−コー
ルド・ミラー、１２・・−第１のフォカシン・ミラー、
１３・−第２の平面鏡、１４−・・・・第１の出射スリ
ット、１５−−・第２の７オカシン・ミラー、１６−第
３の平面鏡、１７−第２の出射スリ ノ ト。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 第２図
Claims (1)
- 放射を波長により分散する回折格子分散素子をもちいた
分光器において、回折格子より得られる一次回折光と二
次回折光とを分離する光学系と、分離した前記一次回折
光と二次回折光とを、それぞれ個々の出射スリットに導
く光学系より構成され、同時に二つの出射スリットから
二種の波長の放射が得られることを特徴とする二波長分
光器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205815A JPS6183923A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 二波長分光器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59205815A JPS6183923A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 二波長分光器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6183923A true JPS6183923A (ja) | 1986-04-28 |
Family
ID=16513154
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59205815A Pending JPS6183923A (ja) | 1984-10-01 | 1984-10-01 | 二波長分光器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6183923A (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536361B2 (ja) * | 1971-10-04 | 1980-09-20 |
-
1984
- 1984-10-01 JP JP59205815A patent/JPS6183923A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5536361B2 (ja) * | 1971-10-04 | 1980-09-20 |
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