(57)【要約】【課題】本発明の目的は、最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットを移動するスリット移動手段を追加することによって、装置の大型化やコストの増加を抑えながら、精度の高い光スペクトラム波形を取得することのできるマルチパスモノクロメータを実現することにある。【解決手段】本発明は、被測定光を回折格子によって少なくとも２回回折し、各回の回折光でそれぞれ波長選択を行うスリットを備えたマルチパスモノクロメータにおいて、  最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットの位置を移動させるスリット移動手段と、移動したスリットを用いて測定した光スペクトラムを合成し、前記被測定光の光スペクトラム波形を生成する波形合成手段と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
2011128045.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光を回折格子によって少なくとも２回回折し、各回の回折光でそれぞれ波長選択を行うスリットを備えたマルチパスモノクロメータにおいて、
最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットの位置を移動させるスリット移動手段と、
移動したスリットを用いて測定した光スペクトラムを合成し、前記被測定光の光スペクトラム波形を生成する波形合成手段と、
を備えたことを特徴とするマルチパスモノクロメータ。
【請求項２】
前記スリット移動手段は、最終回目のスリットの位置を、前記回折格子の溝方向に対し直交方向に移動することを特徴とする請求項１記載のマルチパスモノクロメータ。
【請求項３】
前記スリット移動手段は、最終回目のスリットの位置を、前記回折格子からの回折光の光軸を中心として、左右対称位置に移動することを特徴とする請求項２記載のマルチパスモノクロメータ。
【請求項４】
前記最終回目は２回目であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のマルチパスモノクロメータ。
【請求項５】
前記波形合成手段は、前記スリット移動手段が前記スリットを右方向に移動したときに測定した光スペクトラムと、左方向に移動したときに測定した光スペクトラムを合成して光スペクトラム波形を生成することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマルチパスモノクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定光を回折格子によって少なくとも２回回折させ、各回の回折光を波長選択するスリットを備えたマルチパスモノクロメータに関し、詳しくは、精度の高い光スペクトラム波形を得るマルチパスモノクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
分光特性において、高い分解能と広いダイナミックレンジ(光スペクトラム波形における光強度の最大と最小との差)を得るため、被測定光を回折格子に少なくとも２回以上通過させるマルチパス方式の分光器（マルチパスモノクロメータ）がある。
【０００３】
このような従来のマルチパスモノクロメータの例として、被測定光を回折格子よって２回回折させる例に図面を用いて詳細に説明する。
図５は、従来のマルチパスモノクロメータの構成例を示した図である。図５において、光入射手段１は光ファイバ等で、マルチパスモノクロメータに被測定光を入射する。コリメータ２は、光入射手段１によって入射された被測定光を平行光に変換する。回折格子３は、Ｙ軸方向に平行な溝を有し、コリメータ２の出力である平行光を入射し、この入射光を波長に従って所定の角度に回折させる。コリメータ２は、この回折格子３の回折光を集光する。
平面鏡４は、この集光された光を反射する。第１のスリット５は、この平面鏡４で反射した光を入射する。第２の平面鏡６は、第１のスリット５を通過した光を反射する。コリメータ２は、この平面鏡６に反射した光を再び平行光に変換する。回折格子３は、このコリメータ２の出力である平行光を回折させる。コリメータ２は、この回折格子３の回折光を集光する。第２のスリット７は、このコリメータ２によって集光された光を入射する。フォトディテクタ８は第２のスリット７を通過した光を入力する。
【０００４】
このような、装置の動作例を図面を用いて説明する。
図５において、光入射手段１から入射された被測定光は、コリメータ２で平行光に変換され、回折格子３へ任意の入射角で入射する。回折格子３にはＹ軸方向に多数の格子（溝）が刻まれており、任意の角度で入射した光をその波長に対し所定の角度に回折（分散分光）させる。回折格子３から出射された回折光は、コリメータ２で集光される。このコリメータ２で集光された光は、第１の平面鏡４で反射されて第１のスリット５に焦点を結ぶ。このように、光入射手段１から第１のスリット５の間で第１パスを形成する。
【０００５】
第１のスリット５を通過し、第２の平面鏡６で反射された光は、再び、コリメータ２に入射し平行光に変換されて回折格子３へ入射する。回折格子３で再度分散分光された回折光は、コリメータ２で再び集光される。このコリメータ２で集光された光は、第２のスリット７に入射する。このように第１のスリット５から第２のスリット７の間で第２パスを形成する。
【０００６】
上記第１パスと第２パスを通って、最終的に第２のスリット７から出射される出力光は、回折格子３に対する回折角度で定まる所定波長の光のみとなる。フォトディテクタ８は、この所定波長の光の強度を測定する。
さらに、回折格子３の溝方向であるＹ軸を回転軸として図示の矢印Ａのように回動させつつ、上記測定を繰り返し、縦軸を光強度、横軸を波長として表す光スペクトラム波形を取得する。
【０００７】
特にこのようなマルチパスモノクロメータにおいては、上記第１パスにおいて発生したモノクロメータ内部の迷光（回折格子によって分光されるべき波長以外の波長光）は、第２パスの第２のスリット７を通過することで除去されるため、ダイナミックレンジが向上する。すなわち２段の光学フィルタを直列に接続したのと同様の効果が得られる。
【０００８】
特許文献１には、被測定光を回折格子よって２回回折させ、回折格子に対する入出射を１つのコリメータを介して行う従来のマルチパスモノクロメータの構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２３４１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ここで、従来の装置を用いて測定した光スペクトラムの例を示す。
図６は、従来の装置を用いてガスレーザ光を測定した光スペクトラムであり、縦軸に光強度、横軸に波長を表している。本来なら幅の細い（特定波長のみの）線スペクトラムが現れるはずであるが、実際の測定結果は図６のようにピーク波長を中心として波長方向に幅を有する光スペクトラム波形となる。
【００１１】
この光スペクトラム波形は、装置自身の光学特性(性能)を表し、それらの性能の指標としては、
（１）「３ｄＢダウン幅」最大光強度から３ｄＢダウンするまでの波長幅として現れ、第一のスリット５のスリット幅によって決定される分離分解能
（２）「３０ｄＢダウン幅」最大光強度から３０ｄＢダウンするまでの波長幅として現れ、第２のスリット７のスリット幅によって決定される迷光抑圧性能
等がある。
【００１２】
特に（２）「３０ｄＢダウン幅」については、第２のスリット７のスリット幅をさらに細くすることによって、３０ｄＢダウン幅として現れる迷光を減少させることも可能であるが、より細いスリット幅で測定するには、被測定光の光路の精度、つまりモノクロメータ内部の光学部品の精度や部品の配置精度を従来装置よりも高める必要があり、結果として製品の大型化やコスト増となってしまうという問題があった。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットを移動するスリット移動手段を追加することによって、迷光を低減し、装置の大型化やコストの増加を抑えながら、精度の高い光スペクトラム波形を取得することのできるマルチパスモノクロメータを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
被測定光を回折格子によって少なくとも２回回折し、各回の回折光でそれぞれ波長選択を行うスリットを備えたマルチパスモノクロメータにおいて、
最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットの位置を移動させるスリット移動手段と、
移動したスリットを用いて測定した光スペクトラムを合成し、前記被測定光の光スペクトラム波形を生成する波形合成手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明であって、
前記スリット移動手段は、最終回目のスリットの位置を、前記回折格子の溝方向に対し直交方向に移動することを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明であって、
前記スリット移動手段は、最終回目のスリットの位置を、前記回折格子からの回折光の光軸を中心として、左右対称位置に移動することを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明であって、
前記最終回目は２回目であることを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明であって、
前記波形合成手段は、前記スリット移動手段が前記スリットを右方向に移動したときに測定した光スペクトラムと、左方向に移動したときに測定した光スペクトラムを合成して光スペクトラム波形を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、スリット移動手段が、最終回目(本実施例では２回目)の回折光で波長選択を行うスリットを左右に移動させ、左右各地点で光スペクトラムを測定し、測定した左右それぞれの光スペクトル波形を合成することにより、製品の大型化やコストの増加を抑えながら、迷光を低減し精度の高い光スペクトラムを取得することのできるマルチパスモノクロメータの実現をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施例の構成を示した図である。
【図２】図１の装置で第２のスリットを左に移動させて測定した光スペクトラム波形図である。
【図３】図１の装置で第２のスリットを右に移動させて測定した光スペクトラム波形図である。
【図４】図２および図３の波形を合成した光スペクトラム波形図である。
【図５】従来の装置の構成例を示した図である。
【図６】図５の装置でガスレーザ光を測定した光スペクトラム波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施例の構成を示した図である。ここで、図５と同一のものは同一符号を付し、説明を省略する。
図１において、スリット移動手段９は、例えばリニアアクチュエータとリニアガイドからなり、第２のスリット７をＸ軸方向にスライドさせる機構を有する（Ｙ軸を回折格子３の溝方向、Ｚ軸を第２のスリット７に入射する光の光軸とすると、Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に直交する軸とする）。
フォトディテクタ８は第２のスリット７を通過した光を入力する。
波形合成手段１０は、スリット移動手段９が第２のスリット７を右方向に移動したときに測定した光スペクトラムと、左方向に移動したときに測定した光スペクトラムを合成して光スペクトラム波形を生成する
【００２２】
このような装置の動作例を、図１を用いて説明する。
光入射手段１から入射された被測定光は、従来装置と同一の経路を経由し、第２のスリット７に入射する。スリット移動手段９は、第２のスリット７を、Ｘ軸上の光軸を基点として「＋方向」（右方向）に微小距離移動させる。フォトディテクタ８は、第２のスリット７が「＋方向」に移動した地点での光の強度を測定する。
回折格子３のＹ軸に対して矢印Ａのように回動し、測定波長（測定ポイント）をスイープさせながら測定を繰り返し、波長と強度をパラメータとする光スペクトラム波形を取得する。図２は第２のスリット７を、光軸を基点としてＸ軸上に「＋方向」（右方向）に微小距離移動させて取得した光スペクトラム波形例であり、縦軸に光強度、横軸に波長を表している。
同様に、移動手段８が第２のスリット７を基点からＸ軸上に「−方向」(左方向)に微小距離移動させて取得した光スペクトラム波形が図３である。縦軸に光強度、横軸に波長を表している。
ここで、移動させる「微小距離」とは、第２のスリット７を基点に設置した光スペクトラムの最大光強度に対し、最大光強度が低下しない範囲の距離を指す。特に望ましくは、最大光強度が低下しない範囲のうち最大の距離である。（本件発明での実際に波形を取得した例では、第２のスリット７の幅を２００ｕｍとした場合、基点から±６０ｕｍ程度の距離である。）
【００２３】
波形合成手段１０は、図２と図３とに示される光スペクトラム波形のうち、各測定ポイントにおいて光強度が小さい方の測定結果を採用してプロットする（つまり、図２と図３のうち、波長に対する光強度が小さい方の波形部分を抽出して合成する）。このように合成された光スペクトラム波形が図４である。縦軸に光強度、横軸に波長を表している。
図６と比較すると、図４には、従来３０ｄＢダウン幅として現れる迷光が低減されていて、光スペクトラムのピークの立ち上がりおよび立下り付近に、従来の装置では検出できなかった光スペクトラムが検出できており、精度の高いシャープな光スペクトラムを取得することができる。
【００２４】
このように、スリット移動手段９が、第２のスリット７を光軸を基準として左右に移動させ、左右各地点で光スペクトラムを測定し、測定した左右それぞれの光スペクトル波形を波形合成手段１０が合成することにより、３０ｄＢダウン幅として現れる迷光を低減し、製品の大型化やコストの増加を抑えながら、精度の高い光スペクトラムを取得することのできるマルチパスモノクロメータの実現をすることができる。
【００２５】
本発明は被測定光を回折格子に２回通過させる構成を示したが、これに限定されるものではなく、被測定光を回折格子に少なくとも２回以上通過させる構成としてもよい。
この場合、第２のスリット７と、この第２のスリット７を移動するスリット移動手段９の代わりに、最終回目の回折光で波長選択を行う最終回目のスリットとこの最終回目のスリットを移動するスリット移動手段とを設け、この最終回目のスリットの出力をフォトディテクタ８により測定をして、光スペクトラムを取得する。
【符号の説明】
【００２６】
１  光入射手段
２  コリメータ
３  回折格子
４  第１の平面鏡
５  第１のスリット
６  第２の平面鏡
７  第２のスリット
８  フォトディテクタ
９  スリット移動手段
１０  波形合成手段
【図２】
2011128045.tif 000003
【図３】
2011128045.tif 000004
【図４】
2011128045.tif 000005
【図６】
2011128045.tif 000006
【図１】
2011128045.tif 000007
【図５】
2011128045.tif 000008