(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料から出た散乱光のスペクトルを受ける光学的入力と、
少なくとも第一の方向に拡がる前記散乱光の検出器と、
前記光学的入力と前記検出器との間に配置されて前記検出器を横切る前記第一の方向に前記スペクトルの一部を分散させる分散部材と、
前記光学的入力と前記検出器との間に配置されて前記検出器に対して少なくとも二つの異なる光路をたどるように前記散乱光を分け、この散乱光は前記スペクトルの異なる部分となるように前記分散部材から離れたフィルタによって異なる波数領域に分割される前記それぞれの光路により前記検出器に到達する光分割手段と
を具え、前記検出器は、前記第一の方向に対して直角な第二の方向に拡がる二次元であって、前記光分割手段は、前記試料からの前記散乱光を分割して前記光路が前記第二の方向に分割されるように配置され、これにより一方の前記光路によって前記検出器に達する前記スペクトルの第一の部分の光は、他方の前記光路によって前記検出器に達するスペクトルの第二の部分の光から前記第二の方向に間隔があいていることを特徴とする分光分析装置。
【請求項２】
少なくとも三つの異なる光路を有し、前記スペクトルの少なくとも三つの部分の光は前記光路のそれぞれ一つを介して前記検出器の前記第二の方向に隙間を隔てたそれぞれの位置に達する請求項１に記載の分光分析装置。
【請求項３】
前記検出器は、電荷結合素子である請求項１または請求項２に記載の分光分析装置。
【請求項４】
前記光分割手段は、前記スペクトルの一部を一方の光路に沿って通過させ前記スペクトルの他の部分を他方の光路に沿って反射するフィルタである請求項１から請求項３の何れかに記載の分光分析装置。
【請求項５】
前記フィルタは、エッジフィルタである請求項４に記載の分光分析装置。
【請求項６】
前記複数の光路に前記散乱光を分ける前記複数のフィルタを有する請求項４または請求項５に記載の分光分析装置。
【請求項７】
前記光分割手段は、前記光学的入力と前記分散部材との間に位置する請求項１から請求項６の何れかに記載の分光分析装置。
【請求項８】
前記光分割手段は、前記分散部材と前記検出器との間に位置する請求項１から請求項６の何れかに記載の分光分析装置。
【請求項９】
前記光路の前記光をそれぞれ検出器に焦点合わせする共通レンズを有し、各光路はこの共通レンズの中央を通る請求項１から請求項８の何れかに記載の分光分析装置。
【請求項１０】
前記分散部材および前記検出器は、前記光学的入力を通って受ける光と同一平面にある請求項１から請求項９の何れかに記載の分光分析装置。
【請求項１１】
検出される前記スペクトルは、ラマン散乱光のスペクトルである請求項１から請求項10の何れかに記載の分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
本発明は、分光装置および方法に関する。特に、ラマン分光器において有用であるが、他の形態の分光器に等しく使用することができる。
ラマン効果は、試料が所与の周波数の入射光を、試料を構成する分子と入射光との相互作用によってもたらされる線を持った周波数のスペクトルに散乱する現象である。異なる種類の分子は、異なる特性のラマンスペクトルを有するので、この効果は、与えられた分子の種類を解析するのに使用することができる。
従来のラマン分析装置は、我々の先の欧州特許出願第EP0543578号に記述されている。試料は、レーザビームで照射され、その結果として生ずるラマン散乱光が解析され、さらに検出される。この検出器は、画素の二次元アレイからなる電荷結合素子（CCD）であって良い。ラマンスペクトルの解析は、試料中の一点あるいは線から発生したスペクトルを、CCDの幅を横切って分散する回折格子の如き分散装置により行うことができる。
この装置は、高いスペクトル分解能を得るために、CCDを広範囲に横切るようにスペクトルを分散させるべく企図することができる。しかしながら、CCDが所与の幅であるため、一度に検出することができるのは、スペクトルの一部のみである。より広いスペクトルからデータを得るための一つの可能な方法は、スペクトルの一部を充分な時間、CCDに露光し、そしてCCDからこのスペクトルの露光部分に関するデータのすべてをコンピュータに読み込むことである。次に、スペクトルの次の部分をCCDが受光するように、回折格子が新たな回転位置に割り出される。再び、充分な露光時間が与えられ、そしてスペクトルの次の部分からのデータのすべてがコンピュータに読み込まれる。このプロセスは、必要に応じて繰り返される。しかしながら、このステップアンドリピート式の方法は、スペクトルの個々の部分から得た別々なデータブロックを継ぎ目なく相互に接続することが困難となることがあるので、その後のコンピュータのデータの処理の間ずっと不利益を被る。この不利益は、それぞれの露光の間に背景光量の変化があったり、あるいは他の状態が変化した場合、特に当てはまる。さらに、スペクトルを分割して露光することは、対象となる全スペクトルがより狭くCCDの幅を横切るように分散させた、より安価な分析システムと比較すると、結果として、全部のスペクトルを解析するのに必要な時間が明らかに増大する。
EP0543578は、広く分散させたスペクトルから継ぎ目のないデータの獲得を可能とするため、回折格子の回転と同期してCCDが走査される技術を記述している。この技術は、異なる背景光量を持った個々のデータブロックを相互に接続するという問題を克服するが、全スペクトルを解析するために同じ所要時間を未だ必要とする。さらに、これら二つの方法は共に、好ましくはコンピュータの制御の下で再現可能な位置に自動的に回転できるように、回折格子を取り付けるための精密回転台を必要とする。
本発明によると、試料から出た拡散光のスペクトルを受ける光入力と、少なくとも第一の方向に拡がる前記拡散光の検出器と、前記光学的入力と前記検出器との間に配置されて前記スペクトルの一部を前記検出器を横切って前記第一の方向に分散する分散部材と、前記光学的入力と前記検出器との間に配置されて前記検出器に対して少なくとも二つの異なる光路をたどるように前記散乱光を分け、この散乱光は前記スペクトルの異なる部分となるように前記分散部材から離れたフィルタによって異なる波数領域に分割される前記それぞれの光路により前記検出器に到達する光分割手段とを具え、前記検出器は、前記第一の方向に対して直角な第二の方向に拡がる二次元であって、前記光分割手段は、前記試料からの前記散乱光を分割して前記光路が前記第二の方向に分割されるように配置され、これにより一方の前記光路によって前記検出器に達する前記スペクトルの第一の部分の光は、他方の前記光路によって前記検出器に達するスペクトルの第二の部分の光から前記第二の方向に間隔があいていることを特徴とする分光分析装置が提供される。
ここで、本発明の好ましい実施例が、例示の方法により添付図面を参照して記述され、添付図面において、
図１は、従来のラマン分析装置の概略ブロック図であり、
図２は、本発明によるラマン分析装置の第一実施例の解析および検出部の概略平面図であり、
図３は、図２の装置の概略斜視図であり、
図４は、本発明によるラマン分析装置の第二実施例の解析および検出部の概略平面図であり、
図５は、図４による装置の概略斜視図であり、
図６は、図４および図５の実施例に関して一つの実現可能な装置の平面図であり、
図７は、図４および図５の実施例を変更した構造の側面図であり、
図８は、本発明によるラマン分析装置の第三の実施例の概略平面図であり、
図９は、図８の装置の概略展開側面図である。
図面を参照するように、既に知られた図１に示す装置は、入射レーザビーム10に対して45゜に設けたダイクロイックフィルタ12を有する。このフィルタ12は、レーザビーム10の特定の波長の光を反射するが、他の全ての波長の光を通す。それで、このレーザビーム10は、光路13に対して90゜反射され、顕微鏡対物レンズ16によって試料18上の点19に焦点が合わせられる。試料から拡散する種々の波長の光（例えば、ラマン散乱の結果として）は、レンズ16によって集光され、このシステムの後方に進む。ダイクロイックフィルタ12は、入射レーザビームと同じ特定波長の反射したレイリー散乱光を除き、他の波長に偏移した光のスペクトルを通す。このスペクトルは、解析器20によって解析され、電荷結合素子（CCD）24の如き検出器にレンズ22によって焦点が合わせられる。CCD24によって検出した信号24は、その後、さらなる処理のためにコンピュータ25に取得されても良い。
EP0543578に記述されたように、解析器20は、破線28で示したように、CCD24の幅を横切ってスペクトルが分散される場合、回折格子の如き分散部材であって良い。さらに、45゜のフィルタ12は、小さな入射角、例えば10゜のホログラフィックフィルタに置き換え可能である。
図２および図３は、本発明の第一実施例を例示しており、このシステムの解析器および検出器の部分のみ示している。試料を照明すると共に散乱光を集光する光学部品は、図１に示すようにできるし、あるいは他の一般的な配置にすることができる。図２および図３のシステムは、検出器としてのCCD24と、このCCD24の幅を水平に横切るスペクトルとして入射ビーム35のラマン散乱光を分散するようにふるまう回折格子44とを使用している。良好な分析を達成するため、回折格子44は、対象とするスペクトルが一様な幅のCCD24に収容可能となるよりも広く分散するように設けられる。
エッジフィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、回折格子44とCCD24に分散スペクトルを焦点合わせするレンズ22との間のこのスペクトルの光路に配置される。第一のフィルタ38Aは、中位の波数および低波数のスペクトルを通すが、散乱ビーム48Aの如きより高波数のスペクトルを反射する。この高波数のスペクトルは、CCD24に50Aとしてスペクトルをもたらすように、レンズ22によって焦点が合わせられる。
エッジフィルタ38Bの遮断部、すなわち端部は、フィルタ38Aの端部よりも低い波数となるように配置され、それでこのフィルタ38Aを通る中位の波数の光は、ビーム48Bの如くフィルタ38Bで反射される。レンズ22は、この中位の波数のビームをスペクトル50BとしてCCDに焦点合わせする。最終的に、フィルタ38Aおよびフィルタ38Bを共に通過する低波数の光は、ビーム48Cとして反射鏡46によって反射され、レンズ22によりCCD24にスペクトル50Cとして焦点が合わせられる。
フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、スペクトル50A,50B,50CがCCD24の同じ水平位置に反射されるように、すべて異なる水平角に傾けられる（すなわち、それらの垂直な軸線回りに傾けられる）。しかしながら、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、図３で最も良く見られるように、スペクトル50A,50B,50CがCCD24の垂直方向に相互に分けられるように、垂直方向（すなわち、それらの水平軸線回り）に僅かに異なる傾きがそれぞれ与えられる。この方法において、対象となるスペクトルのすべては、分析の損失なく、CCD24上の三つの異なる部分に同時に焦点が合わせられる。実際問題として、スペクトルの三つの部分のデータは、ソフトウェアがスペクトルの三つの部分のデータを相互に接続するコンピュータ25（図１参照）によって、スペクトル全体を表示あるいはプリントアウトするように、CCDから得られる。スペクトル情報の一部は、この接続で失われるかも知れないが、この損失は、フィルタの遮断端部を鋭くすることによって最小となる。個々のスペクトル50A,50Bの間およびスペクトル50B,50Cの間を接続するため、理想的には、各エッジフィルタの鋭い遮断端部を重ね合わせることが可能であるが、より段階的な遮断端部のエッジフィルタを適用させることもできる。このソフトウェアは、周知のスペクトルを回折格子44で分散することにより器具を予め測定して得たルックアップテーブルから、結果として得られたデータを修正することができる。
図２および図３の構造は、スペクトルの異なる部分をCCDを横切って分散させるため、回折格子44を間欠的に回転する従来のシステムと比べると、種々の利点を有する。まず第一に、全スペクトルに対するデータを得るのに必要な時間が少なくなる。調整位置に慎重に割り出すために必要な前述の如き精密回転台に回折格子44を取り付ける必要もない。使用中に移動する部品を持たないこの構造は、重要な利点である。他の利点は、すべての異なるスペクトル部50A〜50Cが同じ状態の下で同時に得られることであり、これによって、この利点は、複数の異なるスペクトル部を測定する間に背景光の如き状態が変化したか否か、先の方法で経験した問題を不要にする。
図４および図５は、図２および図３に対する他の構造を示す。この構造において、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、回折格子44の前に設けられる。図２および図３の場合と同じように、これらは、入射ビーム36を異なる波数領域を有する三つの部分に分割するように設けられ、その後、回折格子44によってCCD24の上に相互に垂直に出現する三つのスペクトル部50A,50B,50Cに分散される。図３および図４の構造と比べると、この構造は、フィルタ38A,38Bおよびレンズ22の物理的寸法をより小さくすることができ、このため、これらの部品をより安くしかもより容易に実現できるという利点を有する。特に、この構造においては、レンズ22によって引き起こされる収差を減少させることができる。
図６は、図４および図５に示した原理に従うシステムの実際のレイアウトを示す。図６に示した種々の光学部品は、すべてハウジング60内に収納される。入力レーザビーム10（ハウジング60に対して外部のレーザ発振器により発生させることができる）は、反射鏡62によってダイクロイックノッチフィルタ64、例えばホログラフィックノッチフィルタに反射される。このフィルタ64は、入射レーザビームの特定周波数の光を反射するが、他のすべての周波数を通す。このため、入力レーザビーム10は、光路66に沿って試料を照明するための適当な光学系（図示せず）を通ってハウジング60の外側に反射される。試料で散乱した光は、光路66に沿って戻り、入射レーザビーム10と同じ周波数のレイリー散乱光を遮断するフィルタ64を通る。EP453578に記述したように、このフィルタは、光路に対して垂直ではなく、10゜あるいは11゜の如きわずかに斜めの角度である。このわずかな角度は、レーザビームが光路66に送り込まれることを許容すると同時に、この光が偏光されるか否か、重要な問題を伴うことなく、レイリー線に対して閉じたラマン散乱光を弁別するための手段を今まで通りに与えている。
フィルタ64を通過したラマン散乱光は、概ね68で示した一般的な構成部品を通る。これらは、入射スリットおよびこれに関連するレンズ群と、ラマン散乱光の偏光状態を調べるための偏光フィルタと、レイリー散乱光を遮断するための付加的なノッチフィルタなどとを選択的に有することができる。
次に、このラマン散乱光は、当該ラマン散乱光を異なるスペクトル領域に分けるため、図４および図５に関して記述したような作用のエッジフィルタ38A,38Bおよび反射鏡46を通り、そしてビーム折り返し反射鏡68に、つまり回折格子70に三つの部分的なスペクトル領域を反射する。このラマン散乱光は、三つのビーム48A〜48Cに分散し、そしてその結果として生ずる三つのスペクトル部は、レンズ22によりCCD24に焦点が合わせられる。図４および図５に示すように、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡は、これら三つのスペクトル部がCCD24に垂直に位置がずれるように、図６の紙面の外側に異なる角度で傾けられる。
フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46および回折格子70は、図６の紙面内で適正な位置および角度（すなわち、図６の紙面に対して垂直な軸線回りに適正な角度で傾く）に調整されることも重要である。これらの角度は、三つのスペクトル部がCCD24上の望ましい位置に出現するように、回折格子70に対する三つの反射ビームの望ましい入射角と、望ましい三つのスペクトル部が回折格子によって分散されることによって生ずる角度とに依存する。これらの角度は、関係した波長および回折格子70のピッチなどを参照して算出可能である。
図６に示した構造の格別な特徴は、この設計が波長の異なるレーザ光源に対して容易に適合可能なことである。68で示した位置にある反射鏡の場合、この構造は、波長が633nmのレーザ光源に対して好適である。これは、（例えば）780nmあるいは1064nmの波長を持つレーザ光源に適用させるために、容易に改造することができる。この改造は、それぞれ68′および68″で示した位置に反射鏡を移動したり、回折格子70をピッチの異なるものに交換すると共に図６の水平面内で適当な角度にこれを傾けたり、要求した波長に適合するように適当なフィルタ38A,38Bを選択したり、フィルタ38Aおよび反射鏡46の位置および角度を（破線で示すと共にビーム48Aおよび48Bに対する三つの別な光路で示すように）わずかに調整することを意味する。シリコンCCD24は、1064nmのレーザ光源に対して充分に高感度にすることができないので、これを（例えば）ガリウム砒素二次元光検出器アレイに置き換えることができる。
適正な角度への回折格子70の傾斜は、これを回転台72に取り付けることによって達成可能である。もちろん、この台72は、使用時に動かすものではないので、これを自動制御の下で正確な割り出し位置に回転する必要はない。このため、EP543578において必要な精密回転台よりも著しく安価にすることができる。適切な位置への反射鏡68の移動は、三つの位置に他の取り付け具を与えることによって達成可能である。フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、平行移動および水平および垂直軸線回りの傾斜共にその位置を変更するため、ねじ調整機構で調整可能な光学架台74に取り付けることができる。適当な調整架台は、英国ケンブリッジ州のPhoton Control Limitedまたは米国カリフォルニア州Fountain ValleyのNewport Corporationから商業的に入手可能である。同様な架台は、反射鏡62およびホログラフィックフィルタ64に使用したり、また架台72に回折格子70を取り付けるために使用することも可能であるが、これらの場合、全領域での位置調整の必要性はない。
ビーム折り返し反射鏡68が必須ではないことは認識されよう。しかしながら、図６の構造において、これは二つの利点を生ずる。第一に、種々の光学部品をより小さな寸法のハウジング60に合致させることが可能である。第二に、反射鏡68の位置の単純な変更は、ビーム48A〜48Cと、CCD24に向けて分散したスペクトルの中心線との間の広範囲な夾み角に適応する。すでに述べたように、この広範囲な角度は、様々な波長のレーザ光源に適応する。
図２〜図６に示した構造は、回折格子44として反射形回折格子を使用している。反射が光ビームの折り返しをもたらすので、この反射形回折格子は、光学部品が小型のハウジングに適合するという利点を有することができる。しかしながら、この反射形格子の代わりに透過形回折格子を使用することも可能である。図４〜図６の構造において、透過形回折格子は、この回折格子への入射ビームがレンズと衝突しないように確保する必要がないので、反射形格子で可能となるよりもレンズ22をより近づけて配置することができる。この透過形格子は、レンズに対してより接近させることができるので、より小さく、より安価なレンズか、あるいは低収差のレンズを使用することができる。
図７は、他の実施例を示す。ここで、レンズ22と、CCD24と、透過形格子44Aは、入射ビーム36に対して概ね傾斜した面に位置している。図７に見られるように、これら部品の列は、入射光線の上方および紙面の外側に共に傾けられている。それで、フィルタ38Bが格子44Aおよびレンズ22およびCCD24のそれぞれ中心点を通る線上に配置されている場合、フィルタ38Aはこの傾斜面の下方に位置する一方、反射鏡46はこの傾斜面の上方に位置する。この結果、前述の如くCCD24上で相互にずれたこれら各スペクトル50A〜50Cをもたらすレンズ22の中心領域をすべて通るように、各スペクトル部48A〜48Cに対し、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46を適当な傾斜を伴って配置することが可能である。これは、各ビーム48A〜48Cがレンズ22の異なる領域を通過する図２〜図６の構造に対する改良であることに注意されたい。繰り返すと、より小さく、より安価であるか、あるいは収差の少ないレンズ22を使用することが可能である。
図６および図７の構造を比較すると、図６におけるすべての光学部品は、一つの平面内に位置しているが、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46は、その平面の外側に光ビームの一部を向けるように傾けられる。これに対し、図７における種々の光学部品は、すべて同一平面にないので、より好ましい使用が、利用可能な三つの次元で構成される。しかしながら、この構造は、同一平面にないので、製造がより困難になることがある。入射ビーム36の面と光学部品44A,22,24との間の必要な傾斜角が、いくつかの場合において、極めて小さいことはすでに述べた通りであり、例えば１゜あるいは数度のみにすることができる。この傾斜角は、図７においてやや誇張されている。このため、実際問題として、ビーム48A〜48Cが平面の外側に位置する光学部品48A,22,24の部分を通るように、フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46を水平軸線回りに適当な角度に傾けて方向付けるのではなく、時には部品44A,22,24を入射ビーム36と同一平面に概略的に取り付けることが可能であっても良い。
図７は、透過形格子44Aの使用を示すけれども、反射形回折格子を使用することが同様に可能であり、この場合でも入射ビーム36に対して傾斜した平面に位置するように、反射形格子およびレンズ22およびCCD24を配置する。
図２〜図７の例は、二つのフィルタと反射鏡とを使用することによって、三つに分割したスペクトルを示している。しかし、スペクトルを二つに分割するためにただ一枚のフィルタを使用したり、あるいはスペクトルを四つあるいはそれ以上に分割するためにより多くのフィルタを使用することは、もちろん可能である。各フィルタの実際の遮断周波数は、調査することが望ましいスペクトルの幅を含む特別な適用と励起光の波長とに依存することはもちろんである。
図８は、他の装置の平面図である。試料からのラマン散乱光は、入射スリット80を通り、レンズ82によって平行光束にされる。この装置は、前述のような異なるスペクトル部を含む四つのビーム部48A,48B,48C,48Dを有する。第一のビーム部48Aは、エッジフィルタ38Aを透過するスペクトル部からなる。ビーム折り返し反射鏡68は、このビーム部48Aを透過形回折格子44Aに反射する。それで、この透過形回折格子44Aは、CCDカメラ24の上にレンズ22によって焦点を合わせられる各スペクトル部を分散させる。
エッジフィルタ38Aは、エッジフィルタ38Bに向けて残りのスペクトルを反射する反射鏡46Bに向け、これを引き続き反射する。このエッジフィルタ38Bは、ビーム折り返し反射鏡68および第二のビーム部48Bが再び分散される回折格子44Aに向けてこの第二のビーム部48Bを通過させ、この分散スペクトルがCCDカメラ24の上にレンズ22によって焦点を合わせられる。同様にして、スペクトルの適当な部分の光を通過させるエッジフィルタ38Cに向け、エッジフィルタ38Bおよび反射鏡46Cからの反射によって、第三のビーム部48Cが作り出される。最終的に、エッジフィルタ38Cは、反射鏡46Dに向けて第四のビーム部48Dを作り出すスペクトル部を反射する。図７に示すように、これらすべてのビーム部がレンズ22の中央部を通るならば、収差を減少させることができ、しかもより安価なレンズがこのレンズ22として使用される。図９は、CCD24の上に垂直にずらしてビーム部48A〜48Dを今まで通り焦点合せしていたとしても、すべてのビーム部がレンズの中央部を通ることが達成されることを示す概略側面図である。明瞭さのために、この側面図は、開示して示され、すなわち、ビーム折り返し反射鏡68および回折格子44での回折角を無視している。エッジフィルタ38A〜38Cおよび反射鏡46B〜46Dの水平な傾斜角（すなわち、図８に見ることができる垂直軸線回りの傾斜）に加え、これらのフィルタおよび反射鏡はまた、図９に示したように垂直方向（すなわち、これらの水平軸線回りに）傾けられる。それで、ビーム部48B〜48Dのそれぞれは、図８の平面の外側に垂直方向にわずかに傾けられる。このため、レンズ22の中央部を通過した後、それぞれのビーム部48A〜48Dから形成される各スペクトル部は、CCD24に垂直にずらして隙間があけられる。
図９の概略図において、回折格子44Aおよびレンズ22およびCCD24はまた、これらがビーム部48A〜48Dに関して対称のままとなるように、わずかに垂直な傾けて示されており、これによって収差を減少すると共にCCD24の利用可能な検出領域を最大限に使用している。しかしながら、製造の容易性のために、これらの部品は入射ビーム36と同一平面にあることが望ましい。これは、ビーム折り返し反射鏡68をわずかに垂直に傾けて配置することにより容易に達成され、これによって要求した水平面に合わせて回折格子44Aおよびレンズ22およびCCD24に戻している。
垂直の傾斜角は、図９にやや誇張されている。実際問題として、これらは１゜あるいは2,3゜程度しかない。このため、エッジフィルタ38A〜38Cおよび反射鏡46B〜46Dは、入力ビーム36の平面のわずかに外側にあるだけであり、それでこれらは適当な調整架台の要求位置に組み立てることが相対的に容易となる。
図８に見られるように、各エッジフィルタ38A〜38Cは、それぞれのビーム部に対して相対的に小さな入射角（約10゜）を有する。このようなフィルタは、入射光の偏光状態に依存した透過／反射特性を持つことがあるので、より大きな入射角は欠点となることがある。小さな入射角を保持することによって、このような偏光効果が最小となる。10゜の入射角で示したこの形態は、要求した如くこれら各スペクトル部がCCD24に向けてすべて確実に回折されるように、ビーム部48A〜48Dが必要な入射角で回折格子44に収束されることを常に可能とする。フィルタ38A〜38Cの入射角が小さすぎた場合、この要求は、ビーム部48B〜48Dに対して極めて大きな長さを結果として生じ、従って、相対的に小さなハウジング内にこの装置を合致させることができなくなる。
上述のように、この実施例は、より小さな波数を通過してより大きな波数を反射する（すなわち、より短波長を通過させてより長波長を反射させる）フィルタ38A,38B,38Cを使用している。より大きな波数を通過させてより小さな波数を反射するフィルタを用いた逆の構造を使用することが可能であることはもちろんである。記述した如きエッジフィルタを使用するよりはむしろ、バンドパスフィルタを使用することができることはもちろんであり、これらはレイリー散乱光のより大きな遮断を与える権利を有することができる。
例示の目的のため、種々のレンズが単レンズであるように例示されている。しかしながら、実際問題として、低収差を持った必要な性能を達成するため、単レンズや、複レンズや複合レンズ、例えばメニスカス複レンズや非メニスカス複レンズを使用できる。
簡単な変更として、記述した本発明の実施例のどれでも、フィルタ38A,38B,38Cの場所にビームスプリッタを使用することができる。しかしながら、ビームスプリッタをそれぞれ通過する際に、利用可能な光の50％が失われるので、これらはフィルタであることが好ましい。図４〜図９の各スペクトル部の一つをそれぞれ作り出す複数の別々な回折格子や他の分散部材を使用することを企図することもまた可能である。
図２〜図７の実施例において、各スペクトル部50A〜50Cに対するCCD24を、三つの直線光検出器アレイで置き換えることも可能である。同様に、図８および図９においては、四つの直線光検出器アレイが使用可能である。他の可能性は、ただ一つの直線光検出器アレイを使用し、このアレイに各スペクトル部50A〜50Cの焦点を合わせることである（フィルタ38A,38Bおよび反射鏡46の垂直な傾きはない）。それで、各スペクトル部は、適当なシャッタでドーム48A〜48Cのそれぞれを遮断し、そして各シャッタを個別に開くことによって個々に観察される。しかしながら、このような構造は、検出器のコストを少なくする反面、これは全てのスペクトル部の同時観察の利点を明らかに除外する。
入射レーザビーム10がフィルタ12またはフィルタ64によって光路13または光路66に導入される図１および図６に示した構造は必須ではない。希望するのであれば、完全に分割した光路を介して試料を照明することが可能である。例えば、本発明はレーザ光が第一の光ファイバを介してプローブヘッドに伝え、そしてラマン散乱光が別な光ファイバにより光路66に沿って戻される遠隔の手持ち形（hand−held）プローブヘッドを有する分光装置と共に使用することができる。
すべての前記実施例は、ラマン分光装置を記述しているが、本発明は、蛍光や、赤外や、細密線（narrow line）光ルミネセンスや、陰極線ルミネセンスなどを含む他の形式の分光装置に使用することがもちろん可能である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図９】
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【図８】
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