(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口スリットを通過した光を第１ミラーで反射させて回折格子に送り、前記回折格子により波長分散した光を第２ミラーで反射させて出口スリットに送って分光する分光器の光学調整方法であって、
光源と、前記光源からの光を平行光束にする光学素子とを治具ベース上に備え、前記光学素子から射出される光が精密に平行光束となるように予め設定されている光学調整用の調整治具を用意し、
前記調整治具を前記回折格子から前記第２ミラーへ入射する光路上に配置し、
前記調整治具から射出される平行光束を第１ミラーに送り、第１ミラーにより反射集光した光を前記入口スリットに通過させてその近傍に配置した像観察部材に光束パターンを表示させ、この光束パターンに基づいて適正光束パターンになるように第１ミラーまたは前記入口スリットを移動させて第１ミラーのフォーカスを調整するようにした分光器における光学調整方法。
【請求項２】
前記像観察部材がスクリーンまたはモニタに表示させるための２次元撮像素子である請求項１に記載の分光器における光学調整方法。
【請求項３】
光源と、前記光源からの光を平行光束にする光学素子と、平行光束にされた光を平行光束のまま反射する平面ミラーとを治具ベース上に備え、前記治具ベースは分光器のベース上に固定手段によって着脱自在に取り付けられ、前記光学素子から射出される光が精密に平行光束となるように予め設定されている分光器の光学調整用治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ツェルニターナ型分光器における光学調整方法ならびにその調整治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光光度計は、分光器で単波長ごとに分光した測定光をサンプルに照射し、その透過光や反射光を光検出器にて測定することにより、サンプルの分光スペクトルを求めて定量もしくは定性分析を行う装置である。例えば、特許文献１や特許文献２で開示されているようなツェルニターナ型分光器を用いた分光光度計が知られている。
【０００３】
図９は、一般的なツェルニターナ型分光器の光路構成を示す。光源から入口スリット２１を通過して分光器内部に導入された光は、第１ミラー２２で平行光束となって反射されて平面回折格子（分光素子）２３に送られる。平面回折格子２３により波長分散された光は平行を保ったまま第２ミラー２４で反射されて集光され、出口スリット２５に送られる。出口スリット２５を通過した特定の波長を有する光は、後段の試料室（不図示）でサンプルを透過した後、光検出器（不図示）で検出される。平面回折格子２３は反射角度が変えられるように回動可能に形成されており、平面回折格子２３を回動させることにより出口スリット２５の開口位置に達する光の波長が変化し、所望の波長の単色光を取り出すことができる。
【０００４】
良好な波長分解性能を得るには、出口スリット面上に入口スリット開口部での像が鮮明な状態で結像されていなければならない。このような状態に調整するためには、第１ミラー２２や第２ミラー２４を入射光や反射光の光路方向（フォーカス方向という）に移動させてピント調整作業を行う必要がある。従来、このピント調整を行うのに、回折格子２３からの平行光束を受ける第２ミラー２４のみを変位調整することで、ピント調整を終えていた。従ってこのような調整では、第１ミラー２２から回折格子２３に向かう平行光束については、精密に調整された完全な平行光束ではなく、概ね平行光束としたものに過ぎなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１４５７９３号公報
【特許文献２】特開２０００−３２１１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、第１ミラーからの光束が厳密に調整された平行光束でないことから、第１ミラーから平面回折格子に送られる平行光束の平行度に狂いが生じている場合、たとえ第２ミラーの調整だけを正確に行って、正確なピント合焦が得られたとしても、最良の波長分解性能を発揮することができなかった。
【０００７】
そこで本発明は、最良の波長分解性能を発揮する状態に調整することができる光学調整方法ならびにその調整治具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明では次のような技術手段を講じた。即ち、本発明の分光器の光学調整方法は、入口スリットを通過した光を第１ミラーで反射させて回折格子に送り、前記回折格子により波長分散した光を第２ミラーで反射させて出口スリットに送って分光する分光器の光学調整方法であって、光源と、光源からの光を平行光束にする光学素子とを治具ベース上に備え、前記光学素子から射出される光が精密に平行光束となるように予め設定されている光学調整用の調整治具を用意し、調整治具を前記回折格子から前記第２ミラーへ入射する光路上に配置する。
そして、調整治具から射出される平行光束を第１ミラーに送り、第１ミラーにより反射集光した光を入口スリットに通過させてその近傍に配置した像観察部材に光束パターンを表示させ、この光束パターンに基づいて適正光束パターンになるように第１ミラーまたは前記入口スリットを移動させて第１ミラーのフォーカスを調整するようにする。
上記発明において、像観察部材がスクリーンまたはモニタに表示させるための２次元撮像素子であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明方法によれば、第１ミラーからの平行光束を精密かつ容易に調整することができ、高度な波長分解性能をもつ分光光度計を提供することが可能となる。
【００１０】
また、本発明の第２の光学調整方法は、入口スリットを通過した光を第１ミラーで反射させて回折格子に送り、前記回折格子により波長分散した光を第２ミラーで反射させて出口スリットに送って分光する分光器の光学調整方法であって、分光器の第１ミラーからの平行光束を集光する光学素子と、前記光学素子で集光した光の像または光束パターンを表示する像観察部材とを備え、第１ミラーから集光光学素子に精密な平行光束が入射されたときに適正な像または適正な光束パターンが像観察部材に表示されるように予め設定されている光学用の調整治具を用意する。この調整治具を、その光路上に配置し、入口スリットから入射する光を第１ミラーから集光光学素子を経て像観察部材に像または光束パターンを表示させ、この像または光束パターンに基づいて第１ミラーまたは前記入口スリットを移動させて第１ミラーの平行光束を調整するようにする。
ここで、調整治具の像観察部材が、集光光学素子で集光した光の結像位置に取り付けられたスクリーンまたはモニタに表示させるための２次元撮像素子であってもよい。
また、調整治具の像観察部材が、集光光学素子で集光した光の結像位置に取り付けられたスリット状開口であってもよい。
また、調整治具の像観察部材が、集光光学素子で集光した光の結像位置に取り付けられたスリット状開口よりも後側に配設されたスクリーン、または、モニタに表示させるための２次元撮像素子であってもよい。
第２の光学調整方法によっても、第１ミラーからの平行光束を精密かつ容易に調整することができ、高度な波長分解性能をもつ分光光度計を提供することが可能となる。
【００１１】
また、別の観点からなされた本発明の一態様である分光器用の光学調整治具は、光源と、光源からの光を平行光束にする光学素子と、平行光束にされた光を平行光束のまま反射する平面ミラーとを治具ベース上に備え、治具ベースは分光器のベース上に固定手段によって着脱自在に取り付けられ、光学素子から射出される光が精密に平行光束となるように予め設定されているようにしている。
【００１２】
また、別の観点からなされた本発明の他の一態様である分光器用の光学調整治具は、分光器の第１ミラーからの平行光束を集光する光学素子と、前記集光光学素子で集光した光の像または光束パターンを表示する像観察部材とを治具ベース上に備え、治具ベースは分光器のベース上に固定手段によって着脱自在に取り付けられ、第１ミラーから集光光学素子に精密な平行光束が入射されたときに適正像または適正光束パターンが像観察部材に表示されるように予め設定されているようにしている。
これらによれば、第１ミラーからの平行光束を精密に調整することができ、高度な波長分解性能をもつ分光光度計を提供することが可能となる。
また、第１ミラーの平行光束を精密に調整することのできる治具を簡単な構成で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る調整治具を用いて光学調整を行う分光器の概略的な平面図。
【図２】分光器のミラーの取り付け機構を示す斜視図。
【図３】図２における光路方向に沿った断面図。
【図４】取付ネジ部分の断面図。
【図５】本発明に係る光学調整用治具を分光器に取り付けた状態を示す斜視図。
【図６】図５の光学調整治具の取り付け部分を示す断面図。
【図７】図５の光学調整治具による光学調整方法を示す平面図。
【図８】本発明に係る光学調整方法の別実施例を示す図７同様の平面図。
【図９】従来の分光器の光路構成を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について、実施例を示した図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る調整治具を用いて光学調整を行う分光器の概略的な平面図である。この分光器の光路構成はツェルニターナ型分光器を採用している。
即ち、光源からの光を通過させる入口スリット１と、入口スリット１を通過して分光器内部に導入された光を平行光束にして反射する第１ミラー（コリメートミラー）２と、第１ミラー２から送られてきた光を波長分散して平行を保ったまま反射する平面回折格子（分光素子）３と、平面回折格子３からの光を反射集光して出口スリット５に送る第２ミラー（カメラミラー）４とから構成されている。
【００１５】
分光器の出口スリット５を通過した特定の波長を有する光は、外部に設けた光検出器６で検出される。なお、実際の分光光度計には、出口スリット５と光検出器６の間にも、試料室が設けられたり、セクターミラーなどの光路切換素子が設けられたりして、光路上にはさらに別の光学部品が配置されているが、本発明による分光器の光学調整方法には直接影響のない部分であるため、便宜上、図示による説明を省略する。
平面回折格子３は、反射角度が変えられるように回動可能に取り付けられており、平面回折格子３を回動させることにより出口スリット５の開口位置に達する光の波長が変化し、光検出器６で所望の波長の単色光を検出することができる。
【００１６】
図２〜図４に示すように、第１ミラー２並びに第２ミラー４は、入射光または反射光の光路に対する鏡面角度や位置を変位調整できるように（分光器の）ベース１２に取り付けられている。これらの光学素子をベース１２に対して調整可能にするための構成は特に限定されないが、その構成の一例についてこれらの図に基づいて説明する。
【００１７】
第１ミラー２並びに第２ミラー４は、それぞれＬ字形のホルダ７の垂直な片７ａに垂直姿勢で固定されている。ホルダ７は、平らな台座８に前後２本の調整ビス９，９を介して取り付けられている。この２本の調整ビス９，９は反射光（もしくは入射光）の光路方向にほぼ沿って配置されており、この２本の調整ビス９，９を押し込んだり、緩めたりすることによりホルダ７の下面に形成した突起１０を支点としてホルダ７をシーソーのように変位させてミラー２，４の仰角（ピッチ角ともいう）を調整するようになっている。
【００１８】
また、ミラー２，４の下方部には、台座８の下面に垂直なピン１１が設けられており、このピン１１がベース１２に形成した孔１３に回動可能に挿入され、かつ、取付ビス１４を介してベース１２に固定されている。取付ビス１４が挿入される台座８のビス受孔１５は、取付ビス１４の外径より大きく形成されていて、取付ビス１４との間に調整用の隙間Ｓが生じるように形成されている。従って、この隙間Ｓの分だけ、台座８がピン１１を支点として回動調整できるようになっている。これにより、ピン１１を支点とするミラー２，４の縦軸の周りでの角度（ヨー方向）の調整を行うことができるようになっている。
【００１９】
また、ピン１１を受けるベース１２の孔１３並びには、取付ビス１４のビス受孔１５が光軸方向に沿った長孔に形成されており、これにより、台座８が光軸方向（フォーカス方向）に移動調整することができるようになっている。
【００２０】
図５〜図７は本発明の一実施例である光学調整治具を示す。この光学調整治具Ａは、分光器の回折格子３から第２ミラー４へ入射する平行光束の光路上に配置されるものであって、第２ミラー４をその台座８ごと取り外してベース１２に取り付けられる。
【００２１】
調整治具Ａは、光源１６と、光源１６からの光を平行光束にするレンズ１７と、レンズ１７からの平行光束を反射する平面ミラー１８と、これら光源１６、レンズ１７ならびに平面ミラー１８を所定の間隔をあけて直線上に配置する長板状の治具ベース１９とから構成されている。治具ベース１９は、下面に設けたピン２１を分光器のベース１２の所定の位置に形成した受孔２０に嵌め込んだ後、固定ビス２２で締め付けることによりベース１２に着脱自在に取り付けられる。本治具において、前記レンズ１７から射出される光は、予め別の光学系機器により厳密に平行光束となるように調整されている。また、光源１６は光路方向に微調整できるように形成されている。
【００２２】
第１ミラー２からの平行光束を調整するにあたって、光学調整治具Ａをベース１２に取り付け、入口スリット１の外側に像観察部材としてのスクリーン２３を配置して光源１６から光を照射する。照射された光はレンズ１７により厳密な平行光束となって平面ミラー１８で反射され、平行光束を保ったまま第１ミラー２に送られる。第１ミラー２により反射された光は集光されて入口スリット１に至り、入口スリット１を通過した光は観測用のスクリーン２３に光束パターンを写す。スクリーン２３に写し出された像の光束パターンをリアルタイムで見ながら適正光束パターン（例えば対称なパターン形状）になる位置まで第１ミラー２をフォーカス方向またはヨー方向に変位させて調整する。これにより、第１ミラー２からの平行光束を精密に調整することができる。
【００２３】
この後、調整治具Ａを取り外して第２ミラー４を元の位置に取り付け、調整が必要であれば第２ミラー４の平行光束も従来法により、精密に調整して分光器としてのピント調整を完結する。
【００２４】
図８は上述した実施例とは逆向きに進行する光により光学調整を行う調整治具を用いた場合の調整方法を示す。
調整治具Ａ’は、先の実施例と同様に、分光器の回折格子３から第２ミラー４へ入射する平行光束の光路上に配置されるものであって、第２ミラー４をその台座８ごと取り外して分光器のベース１２に取り付けられる。
【００２５】
調整治具Ａ’は、分光器の第１ミラー２からの平行光束を反射する平面ミラー１８’と、平面ミラー１８’からの平行光束を集光するレンズ１７’と、レンズ１７’で集光した光の光束パターンを表示する像観察部材としてのスクリーン２３’と、これらレンズ１７’、平面ミラー１８’ならびにスクリーン２３’を所定の間隔をあけて直線上に配置する長板状の治具ベース１９’とから構成されている。治具ベース１９’は前記実施例と同様の取付手段でベース１２に着脱自在に取り付けられる。調整治具Ａ’において、第１ミラー２から平面ミラー１８’に精密な平行光束が入射されたときに適正光束パターン（例えば対称なパターン形状）がスクリーン２３’に表示されるように予め別の光学系機器により設定されている。
【００２６】
第１ミラー２からの平行光束を調整するにあたって、調整治具Ａ’をベース１２に取り付け、入口スリット１から、分光器の光源からの光を照射する。照射された光は第１ミラー２で未調整の平行光束で平面ミラー１８’に送られ、平面ミラー１８’で未調整の平行光束を保ったままレンズ１７’に至り、集光されてスリット２４を通過して観察用のスクリーン２３’に光束パターン（ピントがずれた像）が写し出される。スクリーン２３’に写し出された光束パターンを、前記実施例と同様にリアルタイムで見ながら適正光束パターン（例えば、左右対称なパターン形状など）になる位置まで第１ミラー２をフォーカス方向またはヨー方向に変位させて調整する。これにより、第１ミラー２からの平行光束を精密に調整することができる。
【００２７】
この後、調整治具Ａ’を取り外して第２ミラー４を元の位置に取り付け、必要あれば第２ミラー４の平行光束も従来法により精密に調整して分光光度計としてのピント調整を完結する。
【００２８】
上記実施例では、像観察部材としてスクリーン２３，２３’を用いたが、これに代えて２次元撮像素子を配置してこの素子を介して別位置に設けたモニタに表示させるようにしてもよい。また、上記実施例では、第１ミラー２を変位させて光路調整を行ったが、入口スリット１を光路方向に移動可能に形成しておいて、この入口スリット１を移動させることにより調整することも可能である。
【００２９】
また、図８で示した実施例において、調整用の光源として、分光器を構成の一部とする分光光度計自体に備えられている光源を用いるのが好ましいが、別途に調整専用の光源を用いるようにしてもよい。
また、図８に示した実施例においては、調整者が、分光器の光路に対し水平方向からスリット２４の位置を覗くことができるスペースがある構造であれば、スリット２４の位置に、スクリーンや二次元撮像素子を配置して、結像された像自体の鮮明さを観察しながら微調整することもできる。さらには、スリット２４だけを設けて、スリットの位置に生じる像の鮮明さを観察して微調整することもできる。
【００３０】
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものでなく、本発明の目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
例えば、集光用のレンズは、必ずしもレンズでなく、例えば放物面ミラー、トロイダルミラーといった反射集光光学系でもよい。
平面ミラーは単に光路を折り曲げるものであるので、必ずしも設ける必要はない。
また、必ずしも第２ミラーを取り外さなくともよい構成にすることもできる。例えば、第２ミラー前で平面鏡などにより光路を折り曲げるなどすれば、同ミラーを取り外さなくとも同じ効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、ツェルニターナ型分光器における光軸調整に利用することができる。
【符号の説明】
【００３２】
Ａ，Ａ’  光軸調整用治具
１  入口スリット
２  第１ミラー
３  回折格子
４  第２ミラー
５  出口スリット
６  光検出器
１６  治具の光源
１７，１７’  レンズ
１８，１８’  平面ミラー
１９，１９’  治具ベース
２３，２３’  像観察部材としてのスクリーン
【図１】
0005673376.tif 000002
【図２】
0005673376.tif 000003
【図３】
0005673376.tif 000004
【図４】
0005673376.tif 000005
【図５】
0005673376.tif 000006
【図６】
0005673376.tif 000007
【図７】
0005673376.tif 000008
【図８】
0005673376.tif 000009
【図９】
0005673376.tif 000010