(57)【要約】【課題】  反射型の複数の回折格子を一体的に回転させて、いずれかの回折格子で外部からの光を分光する分光装置で、分光する波長を変えても、分光装置からの光を受ける面での光の入射位置や入射角度の変化を無くす。【解決手段】  複数の回折格子１１ａ，１１ｂのうちの分光可能位置に位置している回折格子からの光を集光する集光ミラー１６からの光の光路を変更する光路変更機構２０を備えている。光路変更機構２０は、集光ミラー１６による結像位置近傍に配置された平面ミラー２１と、このミラー２１を回転させるミラー回転機構２２と、を有する。【選択図】  図１
2006132968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反射型の複数の回折格子と、複数の該回折格子を一体的に回転させて、複数の該回折格子のいずれかをそれぞれの分光可能位置に位置させる回転機構と、該分光可能位置に位置している回折格子からの光を集光する集光光学系と、を備えている分光装置において、
前記分光可能位置に位置している一の回折格子からの光束に対して、前記回転機構の駆動により該分光可能位置に位置した他の回折格子からの光束のシフト量が無くなるよう、及び／又は該他の回折格子からの光束の向きが同じになるよう、前記集光光学系からの光の光路を変更する光路変更手段を備えている、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系による結像位置又は該結像位置近傍に配置されたミラーと、複数の前記回折格子の回転軸と平行な回転軸回りに該ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有する、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項３】
請求項２に記載の分光装置において、
前記ミラーは、前記集光光学系による結像位置に配置され、該ミラーの前記結合格子による分光方向の幅は、目的の波長幅内の光を反射できる幅である、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項４】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系で集光された光を再度集光する２次集光光学系と、該２次集光光学系による結像位置に配置されたミラーと、複数の前記回折格子の回転軸と平行な回転軸回りに該ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有する、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか一項に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、複数の前記回折格子の前記回転機構の駆動に連動して、前記ミラー回転機構を駆動させる制御手段を備えている、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項６】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系からの光をコリメートするコリメート光学系と、入射面と出射面とが互いに平行で、該コリメート光学系でコリメートされた光が入射する透明平行平板と、を有する、
ことを特徴とする分光装置。
【請求項７】
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系からの光が入射するプリズムを有する、
ことを特徴とする分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型の複数の回折格子と、複数の該回折格子を一体的に回転させて、複数の該回折格子のいずれかを分光可能位置に位置させる回転機構と、を備えている分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分光装置としては、例えば、図１０に示すものがある。
【０００３】
この分光装置は、反射型の２枚の回折格子１１ａ，１１ｂと、２枚の回折格子１１ａ，１１ｂを一体的に回転させる回転機構１２と、外部からの光をコリメートするコリメートミラー１５と、２枚の回折格子１１ａ，１１ｂのいずれかからの光を集光する集光ミラー１６と、を備えている。
【０００４】
回折格子は、一般的に、ある波長域の光に関する回折効率と、他の波長域の光に対する回折効率とが異なっている。そこで、広い波長域に渡って高い回折効率で分光するために、例えば、短波長域で回折効率が高い回折格子１１ａと、長波長域で回折効率が高い回折格子１１ｂとを設けると供に、各回折格子１１ａ，１１ｂの回折面後方に回転軸を設けて、各回折格子１１ａ，１１ｂを切替えて使用できるようにしている。このような分光装置では、回折された光のうち所望の波長域を取り出すために、回転軸を基準とした回折格子の角度を調整し、所望の波長光がスリットから射出するようにしている。
【０００５】
なお、この分光装置と同種の分光装置としては、例えば、以下の特許文献１に記載されているもののように、２枚の反射型回折格子の裏面相互を接着しているものもある。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１４４５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、図１０に示す分光装置では、回転軸が回折格子の回折面上にないため、回折格子を回転すると、回折格子へ入射する光の入射角だけでなく、回折格子面の位置も変動し、この分光装置からの光を受ける面での入射位置及び入射角度が変わってしまうという問題点がある。このように、分光装置からの光を受ける面での入射位置及び入射角度が変わってしまうと、この分光装置からの光で、所望の場所をケラー照明しようとすると、使用回折格子が変わると照明位置が動いてしまう等の不都合が生じる。
【０００８】
また、特許文献１に記載の分光装置では、回折格子の搭載数量が２枚に限られ、３枚以上の回折格子を用いることができないという問題点もある。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点に着目してなされたもので、分光装置からの光を受ける面での光の入射位置や入射角度の変化をなくす、または最小限に抑えることができる上に、３枚以上の回折格子を搭載することができる分光装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記問題点を解決するための請求項１に係る発明の分光装置は、
反射型の複数の回折格子と、複数の該回折格子を一体的に回転させて、複数の該回折格子のいずれかをそれぞれの分光可能位置に位置させる回転機構と、該分光可能位置に位置している該回折格子からの光を集光する集光光学系と、を備えている分光装置において、
前記分光可能位置に位置している一の回折格子からの光束に対して、前記回転機構の駆動により分光可能位置に位置した他の回折格子からの光束のシフト量が無くなるよう、及び／又は該他の回折格子からの光束の向きが同じになるよう、前記集光光学系からの光の光路を変更する光路変更手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に係る発明の分光装置は、
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系による結像位置又は該結像位置近傍に配置されたミラーと、複数の前記回折格子の回転軸と平行な回転軸回りに該ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明の分光装置は、
請求項２に記載の分光装置において、
前記ミラーは、前記集光光学系による結像位置に配置され、該ミラーの前記結合格子による分光方向の幅は、目的の波長領域内の光を反射できる幅であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明の分光装置は、
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系で集光された光を再度集光する２次集光光学系と、該２次集光光学系による結像位置に配置されたミラーと、複数の前記回折格子の回転軸と平行な回転軸回りに該ミラーを回転させるミラー回転機構と、を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明の分光装置は、
請求項２から４のいずれか一項に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、複数の前記回折格子の前記回転機構の駆動に連動して、前記ミラー回転機構を駆動させる制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に係る発明の分光装置は、
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系からの光をコリメートするコリメート光学系と、入射面と出射面とが互いに平行で、該コリメート光学系でコリメートされた光が入射する透明平行平板と、を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項７に係る発明の分光装置は、
請求項１に記載の分光装置において、
前記光路変更手段は、前記集光光学系からの光が入射するプリズムを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、集光光学系からの光の光路を変更する光路変更手段を備えているので、簡易な構成でありながら、回転軸が回折面から外れた回折格子であっても、波長切替え時に分光装置からの光を受ける面での光の入射位置や入射角度の変化を無くす、又は最小限に抑えることができる。また、３枚以上の回折格子を搭載することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る分光装置の各種実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１９】
まず、図１を用いて、本発明に係る第１の実施形態としての分光装置について説明する。
【００２０】
本実施形態の分光装置は、分光装置本体１０と、この分光装置本体１０から出射された光の光路を変更する光路変更機構２０と、を備えている。
【００２１】
分光装置本体１０は、反射型の２枚の回折格子１１ａ，１１ｂと、２枚の回折格子１１ａ，１１ｂを一体的に回転させる回転機構１２と、外部からの光をコリメートするコリメートミラー１５と、２枚の回折格子１１ａ，１１ｂのいずれかからの光を集光する集光ミラー１６と、これらを覆うケーシング１７と、を備えている。
【００２２】
２枚の回折格子１１ａ，１１ｂのうち、第１の回折格子１１ａは、例えば、長波長域の光に対して回折効率が良く、第２の回折格子１１ｂは、例えば、短波長域の光に対して回折効率が良い。
【００２３】
回転機構１２は、各回折格子１１ａ，１１ｂの回折面の中間地点に設けられている回転軸１３と、この回転軸１３を中心として２枚の回折格子１１ａ，１１ｂを回転させる駆動源１４とを有している。
【００２４】
ケーシング１７には、外部からの光が入射する入射スリット１８と、外部に光を出射する出射スリット１９とが形成されている。コリメートミラー１５は、この入射スリット１８からの光を後述の分光可能位置に位置している回折格子の方向へ反射できる位置に配置され、集光ミラー１６は、分光可能位置に位置している回折格子からの光を出射スリット１９の方向へ反射できる位置に配置されている。
【００２５】
光路変更機構２０は、出射スリット１９の近傍に配置されている平面ミラー２１と、これを回転させるミラー回転機構２２と、このミラー回転機構２２の動作を制御する制御器２５と、を備えている。ミラー回転機構２２は、回折格子回転機構１２の回転軸１３と平行な回転軸２３と、この回転軸２３を中心として平面ミラー２１を回転させる駆動源２４とを有している。制御器２５は、このミラー回転機構２２の駆動を制御すると供に、回折格子回転機構１２の駆動も制御する。
【００２６】
次に、本実施形態の分光装置の動作について説明する。
【００２７】
まず、第１の回折格子１１ａを用いて、白色光Ｌから波長α１の光を分光する際の動作について説明する。
【００２８】
まず、制御器２５に指示を与えて回転機構１２を駆動させて、波長α１の光の分光可能位置に、第１の回折格子１１ａの角度を調整する。
【００２９】
この状態で、入射スリット１８から白色光Ｌを入射させると、この白色光Ｌは、コリメートミラー１５により、コリメートされた後、分光可能位置に位置している第１の回折格子１１ａで各波長域の光に分光される。第１の回折格子１１ａで分光された各波長域の光は、集光ミラー１６で反射されて、出射スリット１９に向い、この出射スリット１９の近傍にスペクトル像を形成する。このスペクトル像のうち、波長α１の中心とする一定波長領域の光のみが出射スリット１９から出射する。なお、前述の第１の回折格子１１ａに関する波長α１の分光可能位置とは、コリメートミラー１５からの白色光Ｌを分光できる位置であって、分光の結果得られた各波長域の光のうち、波長α１を中心とする一定波長領域の光のみが出射スリット１９から出射できる位置のことである。
【００３０】
出射スリット１９から出射した波長α１を中心とする一定波長領域の光は、この出射スリット１９の近傍に配置されている平面ミラー２１に反射されて、目的の位置に向う。
【００３１】
次に、同じ回折格子１１ａを用いて、白色光Ｌから波長α２の光を分光する際の動作について説明する。
【００３２】
まず、制御器２５に指示を与えて回転機構１２を駆動させて、波長α２の光の分光可能位置に、第１の回折格子１１ａの角度を調整する。この回転機構１２の駆動の際、この駆動に連動してミラー回転機構２２も駆動するが、この駆動については後述する。
【００３３】
以上の状態で、前述と同様、入射スリット１８から白色光Ｌを入射させると、この白色光Ｌは、コリメートミラー１５により、コリメートされる。そして、コリメートされた白色光Ｌは、第１の回折格子１１ａで各波長域の光に分光される。この第１の回折格子１１ａで分光された各波長域の光は、集光ミラー１６で反射されて、出射スリット１９に向い、この出射スリット１９の近傍にスペクトル像を形成する。このスペクトル像のうち、波長α２の中心とする一定波長領域の光のみが出射スリット１９から出射する。なお、前述の第１の回折格子１１ａに関する波長α２の分光可能位置とは、コリメートミラー１５からの白色光Ｌを分光できる位置であって、分光の結果得られた各波長域の光のうち、波長α２を中心とする一定波長領域の光のみが出射スリット１９から出射できる位置のことである。この第１の回折格子１１ａに関する波長α２の分光可能位置は、第１の回折格子１１ａに関する波長α１の分光可能位置とは異なっている。つまり、波長α１の光を分光するときの第１の回折格子１１ａと、波長α２の光を分光するときの第１の回折格子１１ａとは、回折面の位置及び角度が互いに異なっている。
【００３４】
ところで、波長α１の光及び波長α２の光は、いずれも、出射スリット１９から出射されるものの、波長α１を分光した第１の回折格子１１ａと、波長α２を分光した第１の回折格子１１ａとは、以上で述べたように、回折面の位置及び角度が異なっているため、波長α１の光束に対して、波長α２の光束は、第１の回折格子１１ａから出射スリップ１９までの光路で所定量シフトしている上に、その向きも異なっている。
【００３５】
そこで、本実施形態では、前述したように、回折格子回転機構１２の駆動の際に、ミラー回転機構２２も駆動させて、平面ミラー２１を所定角度回転させ、出射スリット１９から出射した波長α１の光束に対して、同じく出射スリット１９から出射する波長α２の光束の向きをほぼ一致させている。また、この例では、平面ミラー２１を出射スリット１９の近くに配置しているので、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量を小さくすることができる。これは、出射スリット１９の位置、つまり、集光ミラー１６による結像位置には、第１の回折格子１１ａからの波長α１の光及び波長α２の光が結像するので、この結像位置での波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量がぼほ０で、この結像位置に平面ミラー２１を近づければ、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量が小さいうちに、波長α２の光束の向きを波長α１の光束の向き合わせられるからである。
【００３６】
以上のように、本実施形態では、光路変更機構２０により、当該分光装置からの出射される光を受ける面での、光の入射位置や入射角度を最小限に抑えることができる。なお、以上では、第１の回折格子１１ａの角度を変えて使用するときについて説明したが、第１の回折格子１１ａから第２の回折格子１１ｂに切り替えた場合も、光路変更機構２０で、出射スリット１９からの光束の光路を変更することで、以上と同様の効果を得ることができることは言うまでもない。
【００３７】
また、本実施形態では、集光ミラー１６の後段に光路変更機構２０を設けたので、その前段には、何ら問題なく、３以上の回折格子を設けることができる。
【００３８】
次に、図２を用いて、第１の実施形態における分光装置の変形例について説明する。
【００３９】
本変形例は、光路変更機構２０ａの平面ミラー２１ａを集光ミラー１６の結像位置に配置したものである。このため、第１の実施形態では、出射スリット１９の位置が集光ミラー１６の結像位置であるが、本変形例では、集光ミラー１６の結像位置に平面ミラー２１ａを配置しているので、第１の実施形態の出射スリット１９に相当する出射開口１９ａは、この出射スリット１９よりも集光ミラー１６の近くに位置し、しかも、その開口幅が大きい。このため、この出射開口１９ａは、スリットとして十分に機能しない。そこで、本変形例では、平面ミラー２１ａの幅を第１の実施形態よりも狭くして、この平面ミラー２１ａにスリット機能を持たせている。具体的には、この平面ミラー２１ａにおける回折格子の分光方向の幅は、目的の波長幅内の光を反射できる幅である。なお、回折格子の分光方向とは、回折面に平行な方向であって、回折格子の溝が伸びている方向に対して垂直な方向のことである。
【００４０】
以上、本変形例では、波長α１の光束に対して波長α２の光束の向きを合わせる平面ミラー２１ａを、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量がぼほ０の結像位置に配置したので、波長α１の光束に対して波長α２の光束の向きを合わせることができると供に、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量を最小限に抑えることができる。
【００４１】
次に、図３を用いて、本発明に係る第２の実施形態としての分光装置について説明する。
【００４２】
本実施形態の分光装置は、第１の実施形態と同じ分光装置本体１０と、この分光装置本体１０から出射された光の光路を変更する光路変更機構２０ｂと、を備えている。
【００４３】
光路変更機構２０ｂは、分光装置本体１０の集光ミラー１６で結像された光を再度結像する集光レンズ２６と、この集光レンズ２６の結像位置に配置されている平面ミラー２１と、これを回転させるミラー回転機構２２と、このミラー回転機構２２の動作を制御する制御器２５と、を備えている。
【００４４】
光路変更機構２０ｂの平面ミラー２１は、集光レンズ２６の結像位置、つまり、前述の変形例の平面ミラー２１ａと光学的に共役な位置、さらに言い換えると、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量がぼほ０の結像位置に配置されているので、前述の変形例と同様に、波長α１の光束に対して波長α２の光束の向きを合わせることができると供に、波長α１の光束に対する波長α２の光束のシフト量を最小限に抑えることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、前述の変形例と異なり、ケーシング１７の出射用の開口１９を、図６に示す従来の分光装置と同様に、出射スリットとして機能させているので、この従来の分光装置に、本実施形態の光路変更機構２０ｂを追加することで、簡単に、本実施形態と同様の効果を得ることができる。つまり、従来の分光装置を改良する場合、本実施形態に示す構成を採用することで、簡単に、各波長α１，α２の光束の向き等を揃えることができる。
【００４６】
次に、図４及び図５を用いて、本発明に係る第３の実施形態としての分光装置について説明する。
【００４７】
本実施形態の分光装置は、図４に示すように、第１の実施形態と同じ分光装置本体１０と、この分光装置本体１０から出射された光の光路を変更する光路変更機構２０ｃと、を備えている。
【００４８】
光路変更機構２０ｃは、分光装置本体１０の集光ミラー１６で結像された光をコリメートするコリメートレンズ２８と、コリメートレンズ２８でコリメートされた光が入射する透明平行平板２９と、を備えている。
【００４９】
光路変更機構２０ｃの透明平行平板２９は、コリメートレンズ２８でコリメートされた光が入射する入射面と、この入射面から入射した光が出射する出射面とは互いに平行である。この透明平行平板２９の互いに平行な入射面及び出射面の法線は、コリメートレンズ２８の光軸に対して傾いている。
【００５０】
分光装置本体１０の出射スリット１９から出射された波長α１の光と、同じく出射スリット１９から出射された波長α２の光は、コリメートレンズ２８でコリメートされて、互いに平行な光束となる。互いに平行な波長α１，α２の光は、透明平行板２９の入射面に入射し、出射面から出射する。このとき、これら波長α１，α２の光は、透明平行板２９の入射面及び出射面を境にして屈折するものの、入射面に対する光の入射角度と、出射面に対する光の出射角度は同じであるため、入射光と出射光とは平行である。したがって、互いに平行な波長α１の光と波長α２の光とは、透明平行平板２９から出射した後も、互いに平行である。このため、これら波長α１，α２の光とを同じ位置から出射させることができれば、波長α１，α２の光の向きを揃えつつ、波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量を０にすることができる。すなわち、本実施形態では、平行平板に入射する光の波長に応じて、この平行平板に入射する光の屈折角が異なることを利用している。
【００５１】
例えば、図５に示すように、入射面２９ｉにおける波長α１の光の入射点Ｏ１と波長α２の光の入射点Ｏ２との間隔、つまり波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量がδで、波長α１，α２の光の屈折角がそれぞれθ１，θ２で、波長α１の光と波長α２の光とが出射面２９ｏの同じ位置Ｏ３から出射するときの透明平行平板２９の厚さがｄとすると、以下の（数１）で示される関係が成立する。
【００５２】
ｄ＝δ／（ｔａｎθ２−ｔａｎθ１）  ・・・・・・・・・・（数１）
したがって、波長α１，α２の光の屈折角がそれぞれθ１，θ２の材料で透明平行平板２９を形成するときに、波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量がδの場合、（数１）で示される厚さｄの透明平行平板２９を形成すると、波長α１の光と波長α２の光とを同じ位置Ｏ３から出射させることができる。
【００５３】
また、透明平行平板２９のコリメートレンズ２８の光軸に対する傾きは、以下のように求める。一般的に、光が物体に入射したときの屈折率は、光の波長が短くなるほど大きくなり、逆に波長が長くなるほど小さくなることが知られている。この波長と屈折率との関係は完全に線形性を満たすものではないが、回折格子によって分光可能な所定の波長域に限れば、略線形であると見なせる。従って、透明平行平板２９の入射面での所定の波長差によるシフト量が、それぞれの波長での屈折角の正接の差分と透明平行平板２９の厚みｄとの積になるように、透明平行平板２９のコリメートレンズ２８の光軸に対する傾ける。
【００５４】
本実施形態では、このように、透明平行平板２９の厚さを、波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量を相殺できる厚さｄに設定することで、波長α１，α２の光の向きを揃えつつ、波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量を０にしている。
【００５５】
以上のように、本実施形態では、透明平行平板２９により、任意の波長α１，α２の光の向きを揃えつつ、波長α１の光に対する波長α２の光のシフト量を０にすることができるので、駆動機構やその制御機構が不要で、構造が簡単になり、製造コストを抑えることができる。
【００５６】
次に、図６〜図９を用いて、本発明に係る第４の実施形態としての分光装置について説明する。
【００５７】
本実施形態の分光装置は、図６に示すように、第１の実施形態と同じ分光装置本体１０と、この分光装置本体１０から出射された光の光路を変更する光路変更機構としてのプリズム２０ｄと、を備えている。
【００５８】
本実施形態の回折格子付近（＝図１０に示す従来の回折格子付近）を拡大した図である。一般的に市販されている回折格子には幾つかのサイズがあるが、有効エリアが50ｍｍ角のものが比較的よく用いられるので、ここでは、50ｍｍ角の回折格子１１を例にしている。この分光装置においては、分光装置の中心軸Ｃ（分光装置本体１０を入射側と射出側に分割する線、入射スリット１８と出射スリット１９との中間の線）に対して、例えば、17°傾いた角度で回折格子１１に光が入射し、回折光もこの中心軸Ｃに対して17°の角度で射出していくとする。このときの回折格子面の法線Ｎと分光装置の中心軸Ｃとの角度をθとし、出射スリットから出力される波長をλとすると、このθの値は以下の数２によって与えられる。
【００５９】
【数２】
2006132968.tif 000003
【００６０】
この数２より、回折格子の溝本数Ｎを一般的な1200本/mmとし、波長λを400nmとすると、θは14.8°となる。また、波長λを800nmとすると、θは30°となる。従って、400nmの波長光を出射スリット１９から取り出す場合の回折格子の角度と、800nmの波長光を取り出す場合の回折面の角度には15.2°の角度差がある。
【００６１】
本実施形態及び図１０の従来技術のような二枚切替方式の場合、図８に示すように、二枚の回折格子の間に回折格子の切替えおよび波長選択のために回折格子の角度を調整する軸Ａがある。本実施形態では、回折格子の大きさ（５０mm角）を考慮して、回転軸Ａから回折格子の回折面までの距離を16.7mmに設定した。なお、この図８中、Ｎ４００は400nmの波長光を出射させるときの回折格子１１の法線、Ｎ８００は800nmの波長光を出射させるときの回折格子１１の法線である。
【００６２】
出射スリットから400nmの波長光（同図において実線で示す）を出射させる場合と、出射スリットから800nmの波長光（同図において破線で示す）を出射させる場合とでは、回折面が15.2°回転し、この回折面から回転軸までの距離が16.7mmであるとから、400nmの波長光の主光線Ｇに対して、800nmの波長光の主光線Ｈは4.39mmシフトする。つまり、回折格子１１の有効エリアの約1割だけ800nmの波長光の主光線Ｈがシフトする。
【００６３】
このとき、分光装置本体１０から射出する光について考える。回折格子１１を出た光は、集光ミラー１６で集光されるので、回折格子１１を射出する主光線のシフトは集光ミラーで反された後、この主光線の傾きになる。一般の分光装置のFナンバーは5程度のものが多く、本実施形態の分光装置本体のFナンバーも5とする。この場合、回折格子上でのシフト量は前述のように有効エリアの約１割なので、Fナンバーが5のときの光束の開き角11.4°の１割の角度である1.1°だけ出射主光線が傾くことになる。
【００６４】
ところで、本実施形態では、分光器本体１０の出射スリット１９の後に、プリズム２０ｄが設けられている。このプリズム２０ｄの頂角は約35°で、プリズム２０ｄへは、出射スリット１９から出射された光のうち、波長400nmの光が入射角を30°で入射するようになっている。
【００６５】
仮に、図９（ａ）に示すように、400nmと800nmの波長光が同じ入射角（30°）で入射したときのプリズム射出後の400nmの主光線と800nmの主光線とのなす角を計算すると、約0.94°となる。なお、ここでは、プリズム２０ｄのガラスにショット社のLAFN7を用い、波長光400nmの屈折率が1.789888で、波長光800nmの屈折率が1.734781である、として計算している。
【００６６】
従って、このプリズム２０ｄに0.94°の入射角度差を有して入射した波長400nmの光及び波長800nmの光は、このプリズムｄから射出角度が揃って射出されることになる。そこで、図９（ｂ）に示すように、分光装置本体１０の出射スリット１９から出射し、約30°の入射角でこのプリズム２０ｄに入射した400nm波長光λ２と、この400nm波長光λ２の主光線に対して入射角差が約1.1°の800nm波長光λ１とは、射出角度が略揃った状態で（僅か0.16°の角度差で）、このプリズム２０ｄを射出する。
【００６７】
このように、本実施形態では、集光光学系で光軸の傾きに変換された、回折格子１１を射出する光束の主光線のシフトを、集光光学系の後側に配置されたプリズム２２ｄを用いて、補正することができるので、波長の違いによる入射位置および入射角度のずれを最小限に抑えることができる。また、本実施形態では、プリズム２０ｄを出射スリット１９の後側、すなわち集光ミラー１９の結像位置の後側に配置したが、もちろん、結像位置の前側であってもよく、プリズム２０ｄによってその射出角度を揃えることができれば、どの位置に配置してもよい。また、結像位置の前側であっても、後ろ側であっても、プリズムの分散特性に応じて、互いに異なる波長の光束同志のシフト量を最小限に抑えるよう、最適位置にプリズムを配置することが好ましい。
【００６８】
以上のように、本実施形態によれば、集光光学系の後側にプリズムを配置するだけの非常に簡易な構成で、回転軸が回折格子面上にない分光装置でも、受光面での各波長光入射角度、入射位置、又は入射角度と入射位置を揃えることができる。
【００６９】
なお、以上の各実施形態及び変形例は、いずれも、２枚の回折格子１１ａ，１１ｂを備えているものであるが、第１の実施形態で説明したように、３以上の回折格子を搭載できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明に係る第１の実施形態として分光装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る第１の実施形態の変形例としての分光装置の構成を示す説明図である。
【図３】本発明に係る第２の実施形態としての分光装置の構成を示す説明図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態としての分光装置の構成を示す説明図である。
【図５】第３の実施形態における透明平行平板の厚さの設定を説明するための説明図である。
【図６】本発明に係る第４の実施形態としての分光装置の構成を示す説明図である。
【図７】従来技術及び第４の実施形態における回折格子近傍を示す説明図である。
【図８】従来技術及び第４の実施形態で、波長の異なる光のシフトを示す説明図である。
【図９】本発明に係る第４の実施形態で、各波長の光の出射方向が揃う原理を示す説明図である。
【図１０】従来の分光装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７１】
１０：分光装置本体                  １１ａ，１１ｂ：回折格子
１２：回転機構                      １５：コリメートミラー
１６：集光ミラー
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ：光路変更機構
２０ｄ：プリズム
２１，２１ａ：平面ミラー            ２２，２２ａ：ミラー回転機構
２５：制御器                        ２６：集光レンズ
２８：コリメートレンズ              ２９：透明平行平板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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