(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光して各波長帯域の光を検出する分光装置であって、
互いに異なる波長帯域特性を有する複数のダイクロイックミラーが配列されたダイクロイックミラーアレイと、前記ダイクロイックミラーと略平行に対面する反射部材と、を有する分光部と、
前記ダイクロイックミラーアレイからの透過光を光電変換する光電面と、前記ダイクロイックミラーの各々に対応して設けられた複数の電子増倍経路と、前記電子増倍経路の各々に対応して設けられた複数のアノードとを有する光電子増倍管を備えた光検出部と、を備え、
前記分光部は、前記ダイクロイックミラーアレイと前記反射部材との間に、透光性を有する材料からなる透光部材を更に有し、
前記透光部材の第１の面に前記反射部材が設けられ、前記第１の面と対向する第２の面に前記ダイクロイックミラーアレイが設けられ、
前記分光部を収容し、前記ダイクロイックミラーの透過光を前記光検出部に導出する筐体部をさらに備え、
前記分光部は、前記透光部材を保持する保持部材に固定されて前記筐体部に収容され、
前記保持部材は、前記透光部材の前記第１の面及び前記第２の面に直交する第３の面に対向する対向面と、前記対向面に設けられた段部と、を有し、
前記透光部材は、前記段部に固定されることにより、前記対向面と離間して前記保持部材に固定されていることを特徴とする分光装置。
【請求項２】
前記反射部材は、前記透光部材の前記第１の面に形成された反射膜であることを特徴とする請求項１に記載の分光装置。
【請求項３】
前記ダイクロイックミラーは、透光性を有する材料からなる透光基板上に形成され、
前記透光基板は、オプティカルコンタクトによって前記透光部材の前記第２の面に接合されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光装置。
【請求項４】
前記透光部材は、前記入射光が入射する光入射部を有し、
前記光入射部には、反射防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項５】
前記保持部材は、前記筐体部内での前記保持部材の位置を調整する調整部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項６】
前記調整部は、ネジ部材が挿通可能な開口部を有し、前記開口部を介して前記ネジ部材によって前記保持部材を押圧して前記筐体部に固定し、
前記ネジ部材は、前記保持部材を前記筐体部に押圧する頭部と前記筐体部に螺入される軸部とを有し、
前記開口部の径は、前記軸部の径よりも大きく前記頭部の径よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載の分光装置。
【請求項７】
前記保持部材は、前記透光部材を嵌合可能に設けられた一対の支持部を前記対向面に有している請求項１〜６のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項８】
前記段部は、前記透光部材に対して対角に配置されると共に前記第３の面に面接触する平板状部であり、
前記対向面は、前記筐体部に面接触する保持板に設けられている請求項１〜７のいずれか一項に記載の分光装置。
【請求項９】
前記支持部は、前記透光部材の角部に対応する位置に溝部を有している請求項７記載の分光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光して各波長帯域の光を検出する分光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光して各波長帯域の光を検出する分光装置がある。例えば、下記の特許文献１には、反射率の立ち上がり波長が互いに異なる複数のダイクロイックミラーが波長の大小順に配置されたダイクロイックミラーアレイと、当該ダイクロイックミラーアレイによる光の反射側にダイクロイックミラーアレイに対して対向配置された平面鏡と、ダイクロイックミラーアレイによる光の透過側に各ダイクロイックミラーの透過光を受光する複数の受光素子からなる受光素子アレイと、を備える分光装置が記載されている。
【０００３】
この分光装置では、一端に位置するダイクロイックミラーに平面鏡側から平行光が斜めに入射すると、そのダイクロイックミラーの反射率の立ち上がり波長以上の光は反射され、当該波長以下の光は透過する。反射された光は平面鏡により反射されて隣りのダイクロイックミラーに入射し、以降、他端に位置するダイクロイックミラーに到達するまで光の反射及び透過が繰り返される。このようにして各ダイクロイックミラーを互いに異なる波長帯域の光が透過することで平行光が分光される。そして、各ダイクロイックミラーを透過した光は、ダイクロイックミラーの配列方向に沿って配列された受光素子によって受光される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−６２２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された分光装置にあっては、平面鏡とダイクロイックミラーアレイとの間の反射光路が大気中に形成されるため、反射光路において光が拡散しやすく、光の損失が生じるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光するに際し、光の損失を抑制することができる分光装置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】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明に係る分光装置は、入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光して各波長帯域の光を検出する分光装置であって、互いに異なる波長帯域特性を有する複数のダイクロイックミラーが配列されたダイクロイックミラーアレイと、ダイクロイックミラーと略平行に対面する反射部材と、を有する分光部と、ダイクロイックミラーアレイからの透過光を光電変換する光電面と、ダイクロイックミラーの各々に対応して設けられた複数の電子増倍経路と、電子増倍経路の各々に対応して設けられた複数のアノードとを有する光電子増倍管を備えた光検出部と、を備え、分光部は、ダイクロイックミラーアレイと反射部材との間に、透光性を有する材料からなる透光部材を更に有し、透光部材の第１の面に反射部材が設けられ、第１の面と対向する第２の面にダイクロイックミラーアレイが設けられていることを特徴とする。
【０００８】
この分光装置においては、ダイクロイックミラーアレイと反射部材との間に透光部材を有することで、反射光路における光の拡散を抑制することができ、光の損失を抑制することが可能となる。
【０００９】
また、反射部材は、透光部材の第１の面に形成された反射膜であることが好ましい。この場合、透光部材に直接反射部材を形成することができ、反射部材と透光部材との界面（接合面）における光の損失をより一層抑制することが可能となる。
【００１０】
また、ダイクロイックミラーは、透光性を有する材料からなる透光基板上に形成され、透光基板は、オプティカルコンタクトによって透光部材の第２の面に接合されていることが好ましい。この場合、接着剤のような接合部材を使用することなくダイクロイックミラーアレイと透光部材とを接合することができ、接合部材による光の損失をなくすことができるので、ダイクロイックミラーアレイと透光部材との界面（接合面）における光の損失をより一層抑制することが可能となる。
【００１１】
また、透光部材は、入射光が入射する光入射部を有し、光入射部には、反射防止膜が形成されていることが好ましい。この場合、透光部材の光入射部において反射を抑制することができ、透光部材の光入射部における光の損失を抑制することが可能となる。
【００１２】
また、分光部を収容し、ダイクロイックミラーの透過光を光検出部に導出する筐体部をさらに備え、分光部は、透光部材を保持する保持部材に固定されて筐体部に収容されていることが好ましい。この場合、分光部の筐体部に対する位置調整を保持部材を介して行うことができる。このため、分光部を直接筐体部に固定する場合と比較して、透光部材に直接触れる必要がないために作業性が向上する。その結果、分光部を高精度に配置することができ、分光部における入射光の分解能を向上させることが可能となる。
【００１３】
また、保持部材は、筐体部内での保持部材の位置を調整する調整部を備えることが好ましい。この場合、より容易に分光部を高精度に配置することができ、分光部における入射光の分解能を向上させることが可能となる。
【００１４】
また、保持部材は、透光部材の第１の面及び第２の面に直交する第３の面に対向する対向面を有し、透光部材は、対向面と離間して保持部材に固定されていることが好ましい。この場合、透光部材は、保持部材の対向面に接触することなく、保持部材に固定されるので、保持部材との接触面積を抑えて分光部を固定することができる。その結果、透光部材と保持部材との接触面からの光の漏出を抑制し、透光部材における光の損失を抑制することが可能となる。
【００１５】
また、保持部材は、対向面に段部を有し、透光部材は、段部において保持部材に固定されていることが好ましい。この場合、透光部材が、保持部材に対して面接触することなく、段部のみで保持部材に固定することができ、保持部材との接触面積を抑えて分光部を固定することができる。その結果、透光部材と保持部材との接触面からの光の漏出を抑制し、透光部材における光の損失を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、調整部は、ネジ部材が挿通可能な開口部を有し、開口部を介してネジ部材によって保持部材を押圧して筐体部に固定し、ネジ部材は、保持部材を筐体部に押圧する頭部と筐体部に螺入される軸部とを有し、保持部材の開口部の径は、軸部の径よりも大きく頭部の径よりも小さいことが好ましい。この場合、ネジ部材の軸部が保持部材の開口部を介して筐体部に螺入された状態で、保持部材の開口部の径と軸部の径との差を利用して保持部材の位置の微調整を行った上で、頭部によって押圧することで保持部材を筐体部に確実に固定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、入射光を互いに異なる波長帯域の光に分光するに際し、光の損失を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態に係る分光装置を示す斜視図である。
【図２】図１の分光装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】図１の分光装置の光電子増倍管の拡大断面図である。
【図４】図１の分光装置のダイクロイックミラーアレイ周辺部分を示す拡大断面図である。
【図５】ダイクロイックミラーの波長帯域特性を示す図である。
【図６】バンドパスフィルタの通過帯域特性を示す図である。
【図７】図１の分光装置の分光部の拡大斜視図である。
【図８】図１の分光装置の組立手順を示す図である。
【図９】（ａ）は透光ブロック保持台の斜視図、（ｂ）は分光部が固定された透光ブロック保持台の斜視図である。
【図１０】ネジ部材の側面図である。
【図１１】図１の分光装置の出力特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明に係る分光装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態に係る分光装置の一部破断状態を示す図である。図２は、図１の分光装置のＩＩ−ＩＩ断面図である。図１及び図２に示すように、分光装置１は、反射型の分光装置であって、リニアマルチアノード型の光電子増倍管（光検出部）２と、入射光を分光する分光部５と、を備えている。また、分光装置１は、光電子増倍管２及び分光部５を収容する筐体（筐体部）１０を備えている。
【００２１】
光電子増倍管２は、マルチアノード型であって、後述する分光部５からの各透過光をそれぞれ電気信号に変換して出力する装置である。図３は、光電子増倍管２の拡大断面図である。この光電子増倍管２は四角柱状の金属製側管３を有しており、この側管３の一端側の開口部には、ガラス等の光透過性材料により形成された矩形状の光入射板４が融着等により気密に固定されている。この光入射板４は、図３において紙面に垂直な方向（以下、「幅方向」という）に延在する複数の光遮蔽板６によって等間隔に仕切られ、これにより、光入射板４には、幅方向に延在する光入射部４ａが複数形成されることになる。また、光入射板４の内側表面には光電面７が形成されている。
【００２２】
一方、側管３の他端側の開口部には、ガラス等の絶縁性材料により形成された矩形状のステム８が取り付けられている。より具体的には、ステム８には、その側面を取り囲む金属製の包囲部材９が融着等により気密に固定されており、この包囲部材９の一端に形成されたフランジ９ａと、側管３の他端に形成されたフランジ部３ａとが抵抗溶接等により気密に接合されている。
【００２３】
このように側管３、光入射板４及びステム８等により形成された真空空間Ｓ内には、複数層のダイノード１１を有するメタルチャンネルダイノード１２が設置されている。また、真空空間Ｓ内においてメタルチャンネルダイノード１２と光電面７との間には、平板状の収束電極１３が設置されている。この収束電極１３には、幅方向に延在する複数のスリット１３ａが形成されており、各スリット１３ａは、光電面７の垂線方向において光入射板４の各光入射部４ａと対向している。
【００２４】
更に、真空空間Ｓ内においてメタルチャンネルダイノード１２とステム８との間には、幅方向に延在する複数のマルチアノード１４がリニアに配列され、各マルチアノード１４は、光電面７の垂線方向において光入射板４の各光入射部４ａと対向している。なお、ステム８の内側表面には、隣り合うマルチアノード１４，１４間を隔てる隔壁１６が立設され、クロストークの発生が抑制されている。また、各マルチアノード１４には、出力信号を取り出すためのステムピン１７の一端が接続されており、各ステムピン１７の他端は、ステム８を気密に貫通して外部に突出している。
【００２５】
以上のように構成された光電子増倍管２においては、光電面７の垂線方向において対向する光入射部４ａとマルチアノード１４との間に位置する収束電極１３のスリット１３ａ及びメタルチャンネルダイノード１２の電子通過孔によって複数のチャンネル（光電子増倍経路）Ｃｍ（ここでは、ｍ＝１〜８）が形成される。従って、光電子増倍管２は、リニアに配列された複数のチャンネルＣｍを有することになる。
【００２６】
ここで、任意の１つのチャンネルＣｍに着目して電子増倍作用について説明する。光入射部４ａを透過した光が光電面７に入射すると、光電面７にて光電変換され、真空空間Ｓ中に光電子が放出される。放出された光電子は収束電極１３のスリット１３ａを通って最前段のダイノード１１上に収束される。これにより、光電子は、光入射部４ａとマルチアノード１４との間に位置する電子通過孔を通りながら、メタルチャンネルダイノード１２により二次電子増倍され、最後段のダイノード１２から二次電子群が放出される。この二次電子群はマルチアノード１４に到達し、このマルチアノード１４に接続されたステムピン１７を介して出力信号が送出される。
【００２７】
また、図２及び図４に示すように、光電子増倍管２の光入射板４の光入射側には、分光部５が配置されている。分光部５は、入射光を複数の異なる波長帯域の光に分光する部分であって、ダイクロイックミラーアレイ２１と、入射部（光入射部）２２と、反射部材２３と、を有している。
【００２８】
ダイクロイックミラーアレイ２１は、光入射部４ａの配列方向に沿って所定の傾斜角度θ（ここでは、θ＝１２度）をもって傾斜して配置されている。このダイクロイックミラーアレイ２１は、互いに異なる波長帯域特性を有する複数のダイクロイックミラーＤＭｎ（ここでは、ｎ＝１〜８）の配列である。ここでは、長波長帯域側が光透過帯域であって且つ光透過帯域の最短波長が互いに異なる複数のダイクロイックミラーＤＭｎが、光電面７に対し傾斜角度θをもって光電面７と対面する平面Ｐの傾斜方向に沿って最短波長が大きい順に配列されている。各ダイクロイックミラーＤＭｎは、図４において紙面に垂直な方向（以下、「幅方向」という）に延在し、光電面７の垂線方向において各光入射部４ａと対向している。
【００２９】
ダイクロイックミラーＤＭ１は、ダイクロイックミラーＤＭｎのうち光透過帯域の最短波長が最大のダイクロイックミラーであって、入射光が入射する入射部２２と光電面７の垂線方向において対向する位置に配置されている。ダイクロイックミラーＤＭ１〜ダイクロイックミラーＤＭ８は、光透過帯域の最短波長が大きい順に互いに隣り合うように配列されている。そして、最短波長が最大のダイクロイックミラーＤＭ１と光電面７との距離は、最短波長が最小のダイクロイックミラーＤＭ８と光電面７との距離に比べ大きくなっている。
【００３０】
ここで、長波長帯域側が光透過帯域である場合の光透過帯域の最短波長とは、図５に示すように、例えば、各ダイクロイックミラーＤＭｎにおいて光透過率が５０％のときの波長αｎを意味する。なお、ダイクロイックミラーアレイ２１においては、ダイクロイックミラーＤＭ８，ＤＭ７，ＤＭ６・・・ＤＭ１という順序で光透過帯域の最短波長αｎが徐々に大きくなっているものとする。
【００３１】
更に、図２及び図４に示すように、ダイクロイックミラーアレイ２１に対する光の入射側には、入射部２２が光電面７に対して平行に配置されている。入射部２２は、検出対象の光（入射光）が入射する部分である。ダイクロイックミラーアレイ２１による光の反射側には、反射部材２３がダイクロイックミラーＤＭｎの配列方向に対して平行に配置されている。反射部材２３は、各ダイクロイックミラーＤＭｉ（ｉ＝１〜７）により反射された光を当該ダイクロイックミラーＤＭｉの次に光透過帯域の最短波長が大きいダイクロイックミラーＤＭｉ＋１に反射する部材である。この反射部材２３は、例えば、高屈折率の誘電体膜と低屈折率の誘電体膜とを交互に多層重ねた反射膜（誘電体多層膜）を有する誘電体ミラーである。
【００３２】
また、光電面７とダイクロイックミラーアレイ２１との間において、光電面７の垂線方向においてダイクロイックミラーＤＭｎのそれぞれに対応する位置には、幅方向に延在するバンドパスフィルタＢＰＦｋ（ここでは、ｋ＝１〜８）が配置されている。このバンドパスフィルタＢＰＦｋは、互いに異なる透過波長帯域特性を有するフィルタである。各バンドパスフィルタＢＰＦｋは、光入射板４と互いに対向するように設けられたバンドパスフィルタ保持台２５に取り付けられている。バンドパスフィルタ保持台２５は、幅方向に延在する複数の光遮蔽板２６と幅方向に延在する取付部２７とを有している。そして、隣り合うバンドパスフィルタＢＰＦｉ，ＢＰＦｉ＋１は（ｉ＝１〜７）、光遮蔽板２６によって仕切られており、バンドパスフィルタＢＰＦｋの配列方向の両端に設けられた取付部２７によって、筐体１０に取り付けられている。
【００３３】
図６は、バンドパスフィルタＢＰＦｋの通過波長帯域特性を示す図である。図６に示すように、バンドパスフィルタＢＰＦ１〜バンドパスフィルタＢＰＦ８は、略可視領域に相当する波長域を８つの検出領域に分割している。各バンドパスフィルタＢＰＦｋは、対応するダイクロイックミラーＤＭｎの光透過帯域のうち一部の波長帯域（中心波長λｋ）を透過する特性を有している。例えば、バンドパスフィルタＢＰＦ１は、波長β１１より長波長で波長β１２より短波長の光を透過する。この波長β１１及び波長β１２はいずれも、波長α１より長波長である。バンドパスフィルタＢＰＦ２は、波長β２１より長波長で波長β２２より短波長の光を透過する。この波長β２１及び波長β２２はいずれも、波長α１より短波長で波長α２より長波長である。
【００３４】
なお、光電面７の垂線方向において対応する各ダイクロイックミラーＤＭｎとバンドパスフィルタＢＰＦｋとの間には光通過路Ｒが形成されており、隣り合う光通過路Ｒ，Ｒは、幅方向に延在する光遮光部材３４によって仕切られている。
【００３５】
続いて、上述した分光部５についてさらに詳細に説明する。図７は、分光装置１の分光部５の拡大斜視図である。図７に示すように、分光部５は、透光ブロック（透光部材）２０を更に有し、この透光ブロック２０を中心とし、上述のダイクロイックミラーアレイ２１、入射部２２、及び反射部材２３を一体にして有している。
【００３６】
透光ブロック２０は、入射光に対して透光性を有する材料からなり、ダイクロイックミラーアレイ２１及び反射部材２３の間に設けられている。透光ブロック２０は、例えば石英ガラス又はＢＫ７（硼珪酸ガラス）等のガラスから構成され、複数の平面によって囲まれた長尺の略角柱状部材であり、その全平面が光学研磨されている。透光ブロック２０は、入射部２２が設けられている入射面２０ａと、ダイクロイックミラーアレイ２１が設けられている分光面（第２の面）２０ｂと、反射部材２３が設けられている反射面（第１の面）２０ｃと、後述の透光ブロック保持台（保持部材）３０に固定される固定面（第３の面）２０ｄと、透光ブロック２０の長手方向の第１端面２０ｅ及び第２端面２０ｆと、支持面２０ｇと、を有している。
【００３７】
入射面２０ａは、入射光の入射方向に対して略垂直に設けられており、光電面７に略平行な面である。この入射面２０ａに反射防止膜（ＡＲコート；Anti  Reflection  Coating）が蒸着等によって形成されて入射部２２を構成しており、入射部２２は、透光ブロック２０の入射面２０ａにおける入射光の反射を低減することにより、透光ブロック２０内への入射光量の低下を抑制している。分光面２０ｂは、入射面２０ａ及び光電面７の間に位置する面であって、入射面２０ａ及び光電面７に対して所定の傾斜角度θをもって傾斜している。この分光面２０ｂに沿って、透光性材料（例えば、ガラス）からなる透光基板上に誘電体膜を複数層積層することにより形成されたダイクロイックミラーアレイ２１が設けられている。反射面２０ｃは、分光面２０ｂと対向する面（反対側の面）であって、分光面２０ｂに略平行な面である。反射面２０ｃは、入射面２０ａの端部から所定の傾斜角度θをもって延設されている。この反射面２０ｃ上に、反射部材２３が設けられている。固定面２０ｄは、入射面２０ａ、分光面２０ｂ及び反射面２０ｃに直交する面である。第１端面２０ｅは、入射面２０ａ及び固定面２０ｄに直交する面である。第２端面２０ｆは、固定面２０ｄに直交し、第１端面２０ｅに略平行な面である。支持面２０ｇは、固定面２０ｄ及び第２端面２０ｆに直交する面である。なお、ダイクロイックミラーアレイ２１及び反射部材２３の具体的な接合方法は、後述の第１実施例及び第２実施例において説明する。
【００３８】
次に、筐体１０について説明する。図１及び図８に示すように、筐体１０は、分光部５を収容する上側筐体１０ａと、光電子増倍管２を収容する下側筐体１０ｂとで構成されている。上側筐体１０ａは、分光部５及びバンドパスフィルタＢＰＦｋを収容し、ダイクロイックミラーＤＭｎの透過光をバンドパスフィルタＢＰＦｋを介して光電子増倍管２に導出する。分光部５は、透光ブロック保持台３０に固定されて、上側筐体１０ａに収容される。上側筐体１０ａは、直方体箱型形状を呈しており、筐体本体４０と遮光カバー４０ａとから構成されている。筐体本体４０は、幅方向に直交する一側面が開口しており、遮光カバー４０ａによって塞がれる。筐体本体４０の上面には、開口部４１が設けられており、この開口部４１にはレンズユニット（不図示）が結合されている。そして、開口部４１を介して、検出対象の入射光が集光された状態で分光部５の入射部２２に入射される。筐体本体４０の下面には、ダイクロイックミラーＤＭｎの透過光をバンドパスフィルタＢＰＦｋを介して光電子増倍管２に導出する光導出路４２が設けられている。そして、筐体本体４０の開口面と反対側の側面の内側には、透光ブロック保持台３０を固定するための雌ネジ部４３と、バンドパスフィルタ保持台２５を固定するための雌ネジ部４４と、が設けられている。
【００３９】
ここで、透光ブロック保持台３０について説明する。図９の（ａ）は透光ブロック保持台３０の斜視図、（ｂ）は分光部５が固定された透光ブロック保持台３０の斜視図である。図９に示すように、透光ブロック保持台３０は、保持板３１と、段部３２と、支持部３３と、光遮光部材３４と、開口部３５と、を備えている。保持板３１は、透光ブロック２０の固定面２０ｄと対向するように設けられている。
【００４０】
段部３２は、透光ブロック２０の固定面２０ｄに対向する保持板３１の対向面３１ａにおいて、対向面３１ａに平行な面となるように設けられている平板状部である。段部３２は、１ｍｍ程度の板厚を有し、その板厚分だけ保持板３１の対向面３１ａに対して突出している。段部３２は、例えば、対向面３１ａにおいて、入射面２０ａと固定面２０ｄと第１端面２０ｅとによって囲まれる第１角部２０ｐ、及び、当該第１角部２０ｐの固定面２０ｄにおける対角に位置し、固定面２０ｄと第２端面２０ｆと支持面２０ｇとによって囲まれる第２角部２０ｑのそれぞれに対向する位置に設けられている。
【００４１】
また、支持部３３，３３は、透光ブロック２０を嵌合可能に設けられた一対の部材であって、対向面３１ａ上において透光ブロック２０の位置を決定する。支持部３３，３３は、保持板３１の対向面３１ａに設けられている。一方の支持部３３は、第１角部２０ｐを囲むように、入射面２０ａ及び第１端面２０ｅに沿った形状を有している。他方の支持部３３は、第２角部２０ｑを囲むように、第２端面２０ｆ及び支持面２０ｇに沿った形状を有している。透光ブロック２０は、この支持部３３，３３によって位置決めされつつ、段部３２，３２において接着剤等により透光ブロック保持台３０に固定される。これにより、図９の（ｂ）に示すように、透光ブロック２０は、段部３２の板厚である間隔Ｇだけ対向面３１ａから離間して透光ブロック保持台３０に固定される。
【００４２】
また、透光ブロック２０の固定面２０ｄと段部３２，３２とは対角で面接触しているので、透光ブロック保持台３０に対して傾くことなく透光ブロック２０を高精度に固定することができる。また、保持板３１は、筐体本体４０の開口面と反対側の側面に対して面接触しているので、筐体本体４０に対して傾くことなく透光ブロック保持台３０を高精度に固定することができ、筐体本体４０に対して傾くことなく透光ブロック２０を高精度に固定することが可能となる。
【００４３】
なお、入射面２０ａの垂直方向上方から見た場合、入射面２０ａの一部及び一方の支持部３３のうち入射面２０ａに接する部分が開口部４１に含まれるように、透光ブロック２０は透光ブロック保持台３０に固定される。そして、一方の支持部３３のうち入射面２０ａに接する部分の端面３３ｂは、入射面２０ａから開口部４１の周縁に向かって広がるように傾斜している。これにより、一方の支持部３３は、レンズによって集光された入射光が入射部２２へ入射するのを妨げることなく、透光ブロック２０の位置決めに必要な大きさを確保することができる。また、支持部３３，３３には、透光ブロック２０の角部に対応する位置に、溝部３３ａが形成されている。これにより、支持部３３，３３と第１角部２０ｐ及び第２角部２０ｑとが接触しないようにすることができ、破損の可能性が高い角部に接触することなく透光ブロック２０の位置決めを行うことが可能となる。
【００４４】
光遮光部材３４は、幅方向に延在し、隣り合うダイクロイックミラーＤＭｉ，ＤＭｉ＋１の透過光の光路間を仕切って、透過光間のクロストークを防止する板材である。光遮光部材３４は、分光部５を透光ブロック保持台３０に固定している状態において、隣り合うダイクロイックミラーＤＭｉ，ＤＭｉ＋１の境界及び隣り合うバンドパスフィルタＢＰＦｉ，ＢＰＦｉ＋１の境界に沿うように設けられている。このように、光遮光部材３４は、ダイクロイックミラーＤＭｎの透過光を、対応するバンドパスフィルタＢＰＦｋに略垂直に入射するように導光している。開口部３５は、後述のネジ部材５０によって挿通され、透光ブロック保持台３０を上側筐体１０ａに固定するための部分であって、例えば、保持板３１の周縁部の対角上に２箇所設けられている。
【００４５】
次に、図８を参照して、分光装置１の組立手順を説明する。まず、バンドパスフィルタＢＰＦｋをバンドパスフィルタ保持台２５に装着する。そして、バンドパスフィルタＢＰＦｋが装着されたバンドパスフィルタ保持台２５にバンドパスフィルタ蓋２５ａを被せ、バンドパスフィルタ蓋２５ａの開口部及び取付部２７の開口部を介して、筐体本体４０の雌ネジ部４４にネジ部材を螺入して、バンドパスフィルタ保持台２５を筐体本体４０に固定する。また、分光部５を接着剤等により透光ブロック保持台３０に固定する。そして、分光部５が固定された透光ブロック保持台３０を、調整部Ｔによって位置の微調整を行って筐体本体４０にネジ部材５０で固定する。この調整部Ｔは、開口部３５及びネジ部材５０により構成される。
【００４６】
ここで、ネジ部材５０について説明する。図１０は、ネジ部材５０の側面図である。図１０に示すように、ネジ部材５０は、雄ネジであって、頭部５１及び軸部５２から構成されている。頭部５１は、例えば円柱状の形状を呈しており、透光ブロック保持台３０を筐体本体４０に押圧する部分である。頭部５１は、例えば頭頂面に十字状の溝が形成されている。頭部５１の径は、透光ブロック保持台３０の開口部３５の径よりも大きい。軸部５２は、例えば円柱状の形状を呈しており、透光ブロック保持台３０の開口部３５を挿通して、筐体本体４０の雌ネジ部４３に螺入される部分である。この軸部５２は、頭部５１の頭頂面の反対側の面から一方向に延設されている。軸部５２の径は、透光ブロック保持台３０の開口部３５の径よりも小さい。ドライバー等の工具によって、軸部５２が雌ネジ部４３に螺入され、頭部５１が透光ブロック保持台３０を筐体本体４０に押圧する。このようにして、ネジ部材５０は透光ブロック保持台３０を筐体本体４０に固定する。
【００４７】
調整部Ｔによる透光ブロック保持台３０の位置調整について説明する。上述のネジ部材５０を用い、開口部３５を介して軸部５２を雌ネジ部４３に螺入しつつ、透光ブロック保持台３０の開口部３５の径と軸部５２の径との差を利用して透光ブロック保持台３０の位置を微調整して光軸調整を行った上で、頭部５１によって透光ブロック保持台３０を筐体本体４０に押圧する。これにより、透光ブロック保持台３０を筐体本体４０に確実に固定する。例えば、入射面２０ａが入射光の入射方向に対して直交すること、入射光の入射方向にダイクロイックミラーＤＭ１が位置すること、ダイクロイックミラーＤＭｎの透過光がそれぞれ対応するバンドパスフィルタＢＰＦｋに垂直に入射すること等を考慮して透光ブロック保持台３０の位置を微調整する。続いて、遮光カバー４０ａを筐体本体４０にネジ部材で固定する。そして、光電子増倍管２を収容する下側筐体１０ｂに上側筐体１０ａをネジ部材で固定する。以上の手順により、分光装置１が組み立てられる。
【００４８】
以上のように構成された分光装置１における入射光の分光作用について説明する。図２に示すように、入射光は、光電面７に対して略平行に配置されている入射部２２に略垂直に入射する。すなわち、入射光は、光電面７の垂線方向に沿って入射部２２に入射する。この入射部２２は透光ブロック２０の入射面２０ａに形成された反射防止膜であるので、入射光は入射部２２において殆ど反射されることなく透光ブロック２０内に入射する。そして、入射光は、透光ブロック２０内を通って、入射部２２と入射方向において対面しているダイクロイックミラーＤＭ１に入射する。
【００４９】
ここで、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した光（主に波長α１より長波長帯域の光）は、バンドパスフィルタＢＰＦ１及び光入射部４ａを透過して光電面７に略垂直に入射する。一方、ダイクロイックミラーＤＭ１により反射された光（主に波長α１より短波長帯域の光）は、透光ブロック２０内を通って、透光ブロック２０の反射面２０ｃに設けられた反射部材２３により反射される。このとき、ダイクロイックミラーアレイ２１は、光透過帯域の最短波長が最大のダイクロイックミラーＤＭ１に比べ光透過帯域の最短波長が最小のダイクロイックミラーＤＭ８のほうが光電面７に近くなるように傾斜していると共に、反射部材２３と略平行に対面しているので、反射部材２３により反射された光は、光透過帯域の最短波長が２番目に大きいダイクロイックミラーＤＭ２に対し光電面７の垂線方向に沿って入射することになる。
【００５０】
このため、ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した光（主に、波長α１より短波長帯域の光のうち、波長α２より長波長帯域の光）は、バンドパスフィルタＢＰＦ２及び光入射部４ａを透過して光電面７に略垂直に入射する。さらに、ダイクロイックミラーＤＭ２により反射された光（主に波長α２より短波長帯域の光）は、透光ブロック２０内を通って、反射部材２３により反射される。このようにして、光透過帯域の最短波長が最小のダイクロイックミラーＤＭ８に到達するまで光の反射が透光ブロック２０内で繰り返されることになる。
【００５１】
次に、分光装置１の作用効果を、以下の第１実施例及び第２実施例を用いて説明する。
【００５２】
（第１実施例）
第１実施例において、ダイクロイックミラーアレイ２１が形成されている透光基板は、エポキシ接着剤等の樹脂系の接着剤により透光ブロック２０の分光面２０ｂに接合されている。また、反射部材２３は、ガラス板上にアルミ膜を形成したものであって、ＵＶ（ＵｌｔｒａＶｉｏｌｅｔ）接着材により透光ブロック２０の反射面２０ｃに接合されている。
【００５３】
（第２実施例）
第２実施例において、ダイクロイックミラーアレイ２１が形成されている透光基板は、オプティカルコンタクトにより透光ブロック２０の分光面２０ｂに接合されている。また、反射部材２３は、誘電体ミラー（反射膜）であって、蒸着等によって透光ブロック２０の反射面２０ｃに直接形成されている。
【００５４】
図１１は、第１実施例及び第２実施例に係る分光装置１の各チャンネルの出力特性を示す図である。図１１において、横軸は分光された光の波長を示し、縦軸は光透過率（分光された光の強度の入射光の強度に対する割合）を示す。なお、比較のため、従来品（型名：Ｈ１１４５３）の各チャンネルの出力特性を併せて示している。この従来品は、分光部の反射光路を大気としたものである。グラフＥ１〜Ｅ８はそれぞれ、従来品のチャンネルＣ１〜Ｃ８（中心波長λ１〜λ８）の出力特性を示すグラフである。グラフＦ１〜Ｆ８はそれぞれ、第１実施例に係る分光装置１のチャンネルＣ１〜Ｃ８（中心波長λ１〜λ８）の出力特性を示すグラフである。グラフＧ１〜Ｇ８はそれぞれ、第２実施例に係る分光装置１のチャンネルＣ１〜Ｃ８（中心波長λ１〜λ８）の出力特性を示すグラフである。
【００５５】
第１実施例の分光装置１の出力特性と従来品の出力特性とを比較すると、チャンネルＣ１では、従来品の光透過率は７６〜７８％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は８３〜８５％程度である。チャンネルＣ２では、従来品の光透過率は６８〜７０％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は７４〜７８％程度である。チャンネルＣ３では、従来品の光透過率は６０〜６５％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は６５〜７０％程度である。チャンネルＣ４では、従来品の光透過率は５５〜５８％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は６１〜６３％程度である。チャンネルＣ５では、従来品の光透過率は５０〜５２％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は５５〜５７％程度である。チャンネルＣ６では、従来品の光透過率は４５％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は５０％程度である。チャンネルＣ７では、従来品の光透過率は４０〜４２％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は４５％程度である。チャンネルＣ８では、従来品の光透過率は３６％〜３８％程度であるのに対して、第１実施例の分光装置１の光透過率は４０〜４２％程度である。このように、第１実施例の分光装置１において各チャンネルの光透過率が１割程度増大している。この光透過率の増加は、光量の増加を意味し、光の損失が低減されていることを示している。従って、第１実施例の分光装置１では、従来品と比較して光の損失が低減されている。
【００５６】
第２実施例の分光装置１の出力特性と従来品の出力特性及び第１実施例の分光装置１の出力特性とを比較する。第２実施例の分光装置１においては、いずれのチャンネルの光透過率も８０〜９０％である。このように、第２実施例の分光装置１において各チャンネルの光透過率が大幅に増大している。また、チャンネルＣ１の光透過率とチャンネルＣ８の光透過率との差が１０％以下と小さいことから、反射光路における光の損失が少ないことが分かる。従って、第２実施例の分光装置１では、従来品と比較して光の損失が大幅に低減されている。
【００５７】
このように、透光ブロック２０の反射面２０ｃに反射部材２３が接合され、反射面２０ｃと対向する分光面２０ｂにダイクロイックミラーアレイ２１が接合される構成とすることで、入射光の入射光路及び反射光路において、光の拡散を抑制することができ、分光部５内における光の損失を抑制することができる。また、反射部材２３と透光ブロック２０との界面（接合面）及びダイクロイックミラーアレイ２１と透光ブロック２０との界面（接合面）における光の損失を抑制することができる。
【００５８】
また、第２実施例の分光装置１では、ダイクロイックミラーアレイ２１は、オプティカルコンタクトによって透光ブロック２０の分光面２０ｂに接合され、反射部材２３として誘電体多層膜が透光ブロック２０の反射面２０ｃに直接形成されている。この場合、接着剤のような接合部材を使用することなくダイクロイックミラーアレイ２１と透光ブロック２０とを接合することができ、接合部材による光の損失をなくすことができるので、ダイクロイックミラーアレイ２１と透光ブロック２０との界面における光の損失をより一層抑制することが可能となる。また、反射部材２３として誘電体多層膜を透光ブロック２０に直接形成することにより、接着剤のような接合部材を使用しないため、反射部材２３と透光ブロック２０との界面における光の損失をより一層抑制することが可能となる。また、誘電体多層膜によって、検出波長域に適した反射膜を形成することができるので、より光強度を保持した状態での反射が可能になる。
【００５９】
また、上述したように、入射部２２は反射防止膜で構成されているため、入射部２２において入射光が反射するのを抑制することができ、入射部２２における光の損失を抑制することができる。
【００６０】
また、上述したように、各ダイクロイックミラーＤＭｎを透過した光はバンドパスフィルタＢＰＦｋを透過することになるため、波長弁別性をより一層向上させることができる。従って、入射光を分光する際の分解能を向上させることが可能になる。しかも、各ダイクロイックミラーＤＭｎを透過した光はバンドパスフィルタＢＰＦｋに略垂直に入射することになるため、バンドパスフィルタＢＰＦｋを透過した光の波長域がシフトするのを防止することができる。
【００６１】
また、分光部５は、透光ブロック２０、ダイクロイックミラーアレイ２１、入射部２２及び反射部材２３が一体となっているため、一括して配置することができるが、配置が正確に行われなければ、すべてのチャンネルで検出不良になる場合がある。上述したように、分光部５は、透光ブロック保持台３０に固定されてから、筐体１０（上側筐体１０ａ）に取り付けられているため、分光部５の筐体１０に対する位置調整を透光ブロック保持台３０を介して行うことができる。一方、分光部５を直接筐体１０に固定する場合、分光部５に直接触れて作業をする必要があるので、破損及び汚れの付着といった要因に対応しながら、筐体１０の内部で作業を行う必要がある。よって、分光部５を直接筐体１０に固定する場合と比較して、作業性が向上するため、分光部５を高精度に配置することができ、分光部５における入射光の分解能を向上させることが可能となる。また、透光ブロック保持台３０における分光部５の位置調整は、筐体１０外で行うことができる。さらに、調整部Ｔによって筐体１０に対する透光ブロック保持台３０の位置調整を行うことができる。このため、分光部５をより高精度に配置することができ、分光部５における入射光の分解能を向上させることが可能となる。
【００６２】
また、分光部５は、透光ブロック２０が透光ブロック保持台３０に面接触することなく、段部３２を介して透光ブロック保持台３０に固定されているため、透光ブロック保持台３０との接触面積を抑えて分光部５を固定することができる。その結果、透光ブロック保持台３０との接触面からの光の漏出を抑制し、透光ブロック２０における光の損失を抑制することが可能となる。
【００６３】
なお、本発明に係る分光装置は本実施形態に記載したものに限定されない。本発明に係る分光装置は、各請求項に記載した要旨を変更しないように実施形態に係る分光装置１を変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００６４】
例えば、ダイクロイックミラーＤＭｎはそれぞれ、特定波長より短波長の光を透過し、該波長以上の波長を反射する波長帯域特性を有してもよい。この場合、ダイクロイックミラーＤＭ１は、ダイクロイックミラーＤＭｎのうち光透過帯域の最長波長が最小のダイクロイックミラーであって、光電面７の垂線方向において透光ブロック２０の分光面２０ｂの入射部２２と対向する位置に配置されている。そして、ダイクロイックミラーＤＭ１〜ダイクロイックミラーＤＭ８は、光透過帯域の最長波長が小さい順に互いに隣り合うように透光ブロック２０の分光面２０ｂに沿って配列されている。
【００６５】
また、ダイクロイックミラーアレイ２１を透光ブロック２０の分光面２０ｂに直接蒸着等によって形成してもよい。この場合、透光ブロック２０とダイクロイックミラーアレイ２１との界面における光の損失をより一層抑制することが可能となる。
【００６６】
また、上記実施形態では、反射部材２３として誘電体ミラーを用いたが、これに代えてアルミニウム膜を蒸着したアルミミラーとしてもよい。
【符号の説明】
【００６７】
１…分光装置、２…光電子増倍管（光検出部）、５…分光部、１０…筐体（筐体部）、１４…マルチアノード、２０…透光ブロック（透光部材）、２０ｂ…分光面（第２の面）、２０ｃ…反射面（第１の面）、２０ｄ…固定面（第３の面）、２１…ダイクロイックミラーアレイ、２２…入射部、２３…反射部材、３０…透光ブロック保持台（保持部材）、３１ａ…対向面、３２…段部、３５…開口部、５０…ネジ部材、５１…頭部、５２…軸部、Ｃｍ…チャンネル（電子増倍経路）、ＤＭｎ…ダイクロイックミラー、Ｔ…調整部。
【図１】
0005706230.tif 000002
【図２】
0005706230.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005706230.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005706230.tif 000007
【図７】
0005706230.tif 000008
【図８】
0005706230.tif 000009
【図９】
0005706230.tif 000010
【図１０】
0005706230.tif 000011
【図１１】
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