(57)【要約】【課題】従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができるモノクロメータを提供すること。【解決手段】モノクロメータ１０は、被測定光を入射する光入射手段１１と、入射光を平行光に変換するコリメータ１２と、入射光を分散分光する第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４と、コリメータ１２からの光を反射する第１の平面鏡１５と、コリメータ１２からの光を集光する第１のスリット１６と、第１のスリット１６を通過した光を反射する第２の平面鏡１７と、コリメータ１２からの光を集光する第２のスリット１８とを備え、第１の回折格子１３は、回折角及び入射角を任意に設定できるよう回動自在であり、コリメータ１２からの光を回折する回折角と、第２の回折格子１４からの回折光の入射角とが等しくなるよう回動角を設定する構成とした。【選択図】図１
2008292193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を平行光に変換して出射するコリメータ（１２）と、前記平行光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子（１３）と、前記第１の回折光を入射して第２の回折光を前記第１の回折格子（１３）に出射する第２の回折格子（１４）と、前記第１の回折格子（１３）に入射された前記第２の回折光が前記第１の回折格子（１３）によって回折されて第３の回折光として前記コリメータ（１２）に入射され、前記コリメータ（１２）で集光される前記第３の回折光の光路を変更する第１の光路変更手段（１５）と、前記第１の光路変更手段（１５）によって光路が変更された前記第３の回折光の集光位置に設けられた第１のスリット（１６）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光の光路を変更して前記コリメータ（１２）に入射させる第２の光路変更手段（１７）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光が前記第２の光路変更手段（１７）、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光されて集光される位置に配置された第２のスリット（１８）とを備え、
前記第１の回折格子（１３）は、前記第１の回折光の回折角と前記第２の回折光の入射角とが等しくなるよう回動自在に設けられ、前記第１の回折格子（１３）及び前記第２の回折格子（１４）は、前記第１の回折格子（１３）において波長に対する前記第３の回折光の分散が増加する方向に配列された加分散配列となっていることを特徴とするモノクロメータ。
【請求項２】
前記入射光を入射する位置である第１の位置（２１）と、前記コリメータ（１２）から前記第１の光路変更手段（１５）に向かう光路の延長線上の仮想点であって前記第１の光路変更手段（１５）がないときに前記コリメータ（１２）によって前記第３の回折光が集光される仮想の位置である第２の位置（２２）と、前記第２の光路変更手段（１７）から前記コリメータ（１２）に向かう光路に対して反対方向に延びる延長線上の仮想点であって当該仮想点から前記コリメータ（１２）に対して光を入射したときに前記コリメータ（１２）から出射される光が平行光となる仮想点である第３の位置（２３）と、前記第２のスリット（１８）に集光される位置である第４の位置（２４）とが、前記コリメータ（１２）の光軸に垂直な平面において前記光軸を中心とする同一円周上に存在し、かつ前記中心が前記コリメータ（１２）の焦点（２５）であって、前記第１の位置（２１）と前記第２の位置（２２）とが前記光軸に対し対称で、前記第３の位置（２３）と前記第４の位置（２４）とが前記光軸に対し対称となる位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載のモノクロメータ。
【請求項３】
前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第１の光路と、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第２の光路とを前記第１の回折格子（１３）を回動して切り替えることを特徴とする請求項１又は２に記載のモノクロメータ。
【請求項４】
入射光を平行光に変換して出射するコリメータ（１２）と、前記平行光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子（１３）と、前記第１の回折光を入射して第２の回折光を出射する第２の回折格子（１４）と、前記第２の回折光を入射して前記第２の回折格子（１４）の方向に反射する光反射手段（３１）と、前記第２の回折格子（１４）に入射された前記第２の回折光が前記第２の回折格子（１４）によって第３の回折光として前記第１の回折格子（１３）に入射され、前記第１の回折格子（１３）によって回折されて第４の回折光として前記コリメータ（１２）に入射された後、前記コリメータ（１２）で集光される前記第４の回折光の光路を変更する第１の光路変更手段（１５）と、前記第１の光路変更手段（１５）によって光路が変更された前記第４の回折光の集光位置に設けられた第１のスリット（１６）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光の光路を変更して前記コリメータ（１２）に入射させる第２の光路変更手段（１７）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光が前記第２の光路変更手段（１７）、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光されて集光される位置に配置された第２のスリット（１８）とを備え、
前記第１の回折格子（１３）は、前記第１の回折光の回折角と前記第３の回折光の入射角とが等しくなるよう回動自在に設けられ、前記第１の回折格子（１３）及び前記第２の回折格子（１４）は、前記第１の回折格子（１３）において波長に対する前記第４の回折光の分散が増加する方向に配列された加分散配列となっていることを特徴とするモノクロメータ。
【請求項５】
前記入射光を入射する位置である第１の位置（２１）と、前記コリメータ（１２）から前記第１の光路変更手段（１５）に向かう光路の延長線上の仮想点であって前記第１の光路変更手段（１５）がないときに前記コリメータ（１２）によって前記第４の回折光が集光される仮想の位置である第２の位置（２２）と、前記第２の光路変更手段（１７）から前記コリメータ（１２）に向かう光路に対して反対方向に延びる延長線上の仮想点であって当該仮想点から前記コリメータ（１２）に対して光を入射したときに前記コリメータ（１２）から出射される光が平行光となる仮想点である第３の位置（２３）と、前記第２のスリット（１８）に集光される位置である第４の位置（２４）とが、前記コリメータ（１２）の光軸に垂直な平面において前記光軸を中心とする同一円周上に存在し、かつ前記中心が前記コリメータ（１２）の焦点（２５）であって、前記第１の位置（２１）と前記第２の位置（２２）とが前記光軸に対し対称で、前記第３の位置（２３）と前記第４の位置（２４）とが前記光軸に対し対称となる位置に配置されたことを特徴とする請求項４に記載のモノクロメータ。
【請求項６】
前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第１の光路と、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第２の光路とを前記第１の回折格子（１３）を回動して切り替えることを特徴とする請求項４又は５に記載のモノクロメータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子を備えたモノクロメータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のモノクロメータとしては、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。特許文献１に示された従来のモノクロメータは、入射手段と、コリメータと、回折格子と、第１の平面鏡と、第１のスリットと、第２の平面鏡と、第２のスリットとを備え、入射手段から第１のスリットまでの第１パスと、第１のスリットから第２のスリットまでの第２パスとのそれぞれについて、回折格子に入射する光の入射位置及び回折格子から出射される光の集光位置をコリメータの光軸に対して空間的に特定する構成となっている。この構成により、従来のモノクロメータは、第１パスにおける第１のスリットの出射光の波長と、第２パスにおける第２のスリットの出射光の波長とを一致させ、波長同調を実現することができるので、第２のスリットを移動する構成であった従前のものよりも、小型化及び簡素化を図ることができるものである。
【特許文献１】特許３２７４０３５号公報（段落［００２１］〜［００２４］及び［００３０］、第１０図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前述のように構成された従来のモノクロメータは、小型化及び簡素化を図った構造で高分解能の波長同調を実現することができるものではあるが、さらなる波長分解能の向上が求められていた。
【０００４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができるモノクロメータ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】
【０００５】
本発明のモノクロメータは、入射光を平行光に変換して出射するコリメータ（１２）と、前記平行光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子（１３）と、前記第１の回折光を入射して第２の回折光を前記第１の回折格子（１３）に出射する第２の回折格子（１４）と、前記第１の回折格子（１３）に入射された前記第２の回折光が前記第１の回折格子（１３）によって回折されて第３の回折光として前記コリメータ（１２）に入射され、前記コリメータ（１２）で集光される前記第３の回折光の光路を変更する第１の光路変更手段（１５）と、前記第１の光路変更手段（１５）によって光路が変更された前記第３の回折光の集光位置に設けられた第１のスリット（１６）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光の光路を変更して前記コリメータ（１２）に入射させる第２の光路変更手段（１７）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光が前記第２の光路変更手段（１７）、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光されて集光される位置に配置された第２のスリット（１８）とを備え、前記第１の回折格子（１３）は、前記第１の回折光の回折角と前記第２の回折光の入射角とが等しくなるよう回動自在に設けられ、前記第１の回折格子（１３）及び前記第２の回折格子（１４）は、前記第１の回折格子（１３）において波長に対する前記第３の回折光の分散が増加する方向に配列された加分散配列となっている構成を有している。
【０００６】
この構成により、本発明のモノクロメータは、第１及び第２の回折格子を用いて回折回数を従来のものよりも増加させたので、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができる。
【０００７】
また、本発明のモノクロメータは、前記入射光を入射する位置である第１の位置（２１）と、前記コリメータ（１２）から前記第１の光路変更手段（１５）に向かう光路の延長線上の仮想点であって前記第１の光路変更手段（１５）がないときに前記コリメータ（１２）によって前記第３の回折光が集光される仮想の位置である第２の位置（２２）と、前記第２の光路変更手段（１７）から前記コリメータ（１２）に向かう光路に対して反対方向に延びる延長線上の仮想点であって当該仮想点から前記コリメータ（１２）に対して光を入射したときに前記コリメータ（１２）から出射される光が平行光となる仮想点である第３の位置（２３）と、前記第２のスリット（１８）に集光される位置である第４の位置（２４）とが、前記コリメータ（１２）の光軸に垂直な平面において前記光軸を中心とする同一円周上に存在し、かつ前記中心が前記コリメータ（１２）の焦点（２５）であって、前記第１の位置（２１）と前記第２の位置（２２）とが前記光軸に対し対称で、前記第３の位置（２３）と前記第４の位置（２４）とが前記光軸に対し対称となる位置に配置された構成を有している。
【０００８】
この構成により、本発明のモノクロメータは、光入射手段から第１のスリットまでの第１パスと、第１のスリットから第２のスリットまでの第２パスとのそれぞれについて、第１及び第２の回折格子に入射する光の入射位置と、第１及び第２の回折格子から出射される光の集光位置とをコリメータの光軸に対して空間的に特定することによって、従来のものとは異なり、第２のスリットの位置を移動させることなく、第１パス及び第２パスの出射光の波長を一致させることができるので、従来のものよりも波長分解能の向上、小型化及び簡素化を図ることができる。
【０００９】
さらに、本発明のモノクロメータは、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第１の光路と、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第２の光路とを前記第１の回折格子（１３）を回動して切り替える構成を有している。
【００１０】
この構成により、本発明のモノクロメータは、第１の光路と第２の光路とを切り替えることにより、高分解能が必要な場合は第１の光路を選択し、広範な測定波長範囲が必要な場合は第２の光路を選択することができる。
【００１１】
さらに、本発明のモノクロメータは、入射光を平行光に変換して出射するコリメータ（１２）と、前記平行光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子（１３）と、前記第１の回折光を入射して第２の回折光を出射する第２の回折格子（１４）と、前記第２の回折光を入射して前記第２の回折格子（１４）の方向に反射する光反射手段（３１）と、前記第２の回折格子（１４）に入射された前記第２の回折光が前記第２の回折格子（１４）によって第３の回折光として前記第１の回折格子（１３）に入射され、前記第１の回折格子（１３）によって回折されて第４の回折光として前記コリメータ（１２）に入射された後、前記コリメータ（１２）で集光される前記第４の回折光の光路を変更する第１の光路変更手段（１５）と、前記第１の光路変更手段（１５）によって光路が変更された前記第４の回折光の集光位置に設けられた第１のスリット（１６）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光の光路を変更して前記コリメータ（１２）に入射させる第２の光路変更手段（１７）と、前記第１のスリット（１６）を通過した光が前記第２の光路変更手段（１７）、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光されて集光される位置に配置された第２のスリット（１８）とを備え、前記第１の回折格子（１３）は、前記第１の回折光の回折角と前記第３の回折光の入射角とが等しくなるよう回動自在に設けられ、前記第１の回折格子（１３）及び前記第２の回折格子（１４）は、前記第１の回折格子（１３）において波長に対する前記第４の回折光の分散が増加する方向に配列された加分散配列となっている構成を有している。
【００１２】
この構成により、本発明のモノクロメータは、第１及び第２の回折格子を用いて回折回数を従来のものよりも増加させたので、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができる。
【００１３】
さらに、本発明のモノクロメータは、前記入射光を入射する位置である第１の位置（２１）と、前記コリメータ（１２）から前記第１の光路変更手段（１５）に向かう光路の延長線上の仮想点であって前記第１の光路変更手段（１５）がないときに前記コリメータ（１２）によって前記第４の回折光が集光される仮想の位置である第２の位置（２２）と、前記第２の光路変更手段（１７）から前記コリメータ（１２）に向かう光路に対して反対方向に延びる延長線上の仮想点であって当該仮想点から前記コリメータ（１２）に対して光を入射したときに前記コリメータ（１２）から出射される光が平行光となる仮想点である第３の位置（２３）と、前記第２のスリット（１８）に集光される位置である第４の位置（２４）とが、前記コリメータ（１２）の光軸に垂直な平面において前記光軸を中心とする同一円周上に存在し、かつ前記中心が前記コリメータ（１２）の焦点（２５）であって、前記第１の位置（２１）と前記第２の位置（２２）とが前記光軸に対し対称で、前記第３の位置（２３）と前記第４の位置（２４）とが前記光軸に対し対称となる位置に配置された構成を有している。
【００１４】
この構成により、本発明のモノクロメータは、光入射手段から第１のスリットまでの第１パスと、第１のスリットから第２のスリットまでの第２パスとのそれぞれについて、第１及び第２の回折格子に入射する光の入射位置と、第１及び第２の回折格子から出射される光の集光位置とをコリメータの光軸に対して空間的に特定することによって、従来のものとは異なり、第２のスリットの位置を移動させることなく、第１パス及び第２パスの出射光の波長を一致させることができるので、従来のものよりも波長分解能の向上、小型化及び簡素化を図ることができる。
【００１５】
さらに、本発明のモノクロメータは、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）、前記第２の回折格子（１４）、前記光反射手段（３１）、前記第２の回折格子（１４）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第１の光路と、前記入射光が、前記コリメータ（１２）、前記第１の回折格子（１３）、前記コリメータ（１２）、前記第１の光路変更手段（１５）、前記第１のスリット（１６）及び前記第２の光路変更手段（１７）を順次介して再び前記コリメータ（１２）に入射され前記第１の回折格子（１３）及び前記コリメータ（１２）を順次介して再び分散分光された後に前記第２のスリット（１８）に集光される第２の光路とを前記第１の回折格子（１３）を回動して切り替える構成を有している。
【００１６】
この構成により、本発明のモノクロメータは、第１の光路と第２の光路とを切り替えることにより、高分解能が必要な場合は第１の光路を選択し、広範な測定波長範囲が必要な場合は第２の光路を選択することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができるという効果を有するモノクロメータを提供することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
（第１の実施の形態）
まず、本発明に係るモノクロメータの第１の実施の形態における構成について図１を参照しながら説明する。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態におけるモノクロメータ１０は、被測定光を入射する光入射手段１１と、入射光を平行光に変換するコリメータ１２と、入射光を分散分光する第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４と、コリメータ１２からの光を反射する第１の平面鏡１５と、コリメータ１２からの光を集光する第１のスリット１６と、第１のスリット１６を通過した光を反射する第２の平面鏡１７と、コリメータ１２からの光を集光する第２のスリット１８とを備えている。
【００２１】
光入射手段１１は、例えば光ファイバで構成され、被測定光である入射光ａをコリメータ１２に出射するようになっている。
【００２２】
コリメータ１２は、例えば軸外し放物面鏡で構成され、入射光ａを平行光ｂに変換して第１の回折格子１３に出射するようになっている。
【００２３】
第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４には、それぞれ、刻線数が例えば９５０本／ｍｍの格子が形成されており、入射された光を分散分光するようになっている。ここで、第１の回折格子１３は、例えば回転モータの回転軸に連結されており、図１（ａ）に示すように刻線方向を軸に回動自在となっている。また、第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４は、第１の回折格子１３において第２の回折格子１４からの回折光の波長に対する分散が増加する波長の分散方向に配列されている。
【００２４】
第１の回折格子１３は、コリメータ１２から平行光ｂを入射して分散分光し、回折光ｃを第２の回折格子１４に出射するようになっている。
【００２５】
第２の回折格子１４は、第１の回折格子１３から回折光ｃを入射して分散分光し、回折光ｄを第１の回折格子１３に出射するようになっている。この回折光ｄは、第１の回折格子１３によって分散分光され、回折光ｅとしてコリメータ１２に出射され、コリメータ１２によって光ｆとして第１の平面鏡１５に出射されるようになっている。
【００２６】
第１の平面鏡１５は、コリメータ１２によって集光される光ｆを第１のスリット１６の方向に反射するようになっている。なお、第１の平面鏡１５は、本発明の第１の光路変更手段に対応する。
【００２７】
第１のスリット１６は、コリメータ１２によって光ｆが集光される位置に配置されている。
【００２８】
第２の平面鏡１７は、第１のスリット１６を通過した光をコリメータ１２の方向に反射するようになっている。なお、第２の平面鏡１７は、本発明の第２の光路変更手段に対応する。
【００２９】
第２のスリット１８は、コリメータ１２によって光ｍが集光される位置に配置されている。なお、第２のスリット１８に替えて、例えば出射用の光ファイバを設ける構成としてもよい。
【００３０】
光入射手段１１による入射位置及び第２のスリット１８の位置は、図１（ｂ）に示すように、第１〜第４の位置が予め設定された円（以下「位置設定円」という。）２０の円周上に設定されている。ここで、第１〜第４の位置は以下のように設定されている。
【００３１】
すなわち、入射光ａを入射する位置である第１の位置２１と、コリメータ１２から第１の平面鏡１５に向かう光路の延長線上の仮想点であって第１の平面鏡１５がないときにコリメータ１２によって光ｆが集光される仮想の位置である第２の位置２２と、第２の平面鏡１７からコリメータ１２に向かう光路に対して反対方向に延びる延長線上の仮想点であって当該仮想点からコリメータ１２に対して光を入射したときにコリメータ１２から出射される光が平行光となる仮想点である第３の位置２３と、コリメータ１２によって光ｍが第２のスリット１８に集光される位置である第４の位置２４とが、コリメータ１２の光軸に垂直な平面においてコリメータ１２の光軸を中心とする位置設定円２０の円周上に存在し、かつ位置設定円２０の中心がコリメータ１２の焦点２５であって、第１の位置２１と第２の位置２２とがコリメータ１２の光軸に対し対称で、第３の位置２３と第４の位置２４とがコリメータ１２の光軸に対し対称となる位置に配置されている。
【００３２】
次に、本実施の形態におけるコリメータ１２、第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４の詳細な構成について図２を用いて説明する。
【００３３】
図２において、符号ｉ１は、コリメータ１２から第１の回折格子１３に入射される光の入射角を示し、符号β１は、第１の回折格子１３が分散分光した第１の回折光の回折角を示す。また、符号ｉ２は、第１の回折格子１３から第２の回折格子１４に入射される第１の回折光の入射角を示し、符号β２は、第２の回折格子１４が分散分光した第２の回折光の回折角を示す。
【００３４】
第１の回折格子１３は、前述のように刻線方向を軸に回動自在となっており、第２の回折格子１４に入射される第１の回折光の入射角ｉ２と、第２の回折格子１４が分散分光した第２の回折光の回折角β２とが等しくなるよう回動角を設定できるようになっている。換言すれば、第１の回折格子１３は、第２の回折光が第１の回折格子１３に入射される入射角と、第１の回折光の回折角β１とが等しくなるよう回動角を設定できるようになっている。なお、第２の回折格子１４上での平行ビームの中心は、波長に応じて波長の分散方向に移動することとなる。
【００３５】
回折格子の格子定数をｄ、回折次数をｍ、波長をλとすると、第２の回折格子１４の入射角ｉ２を用いて、ｍλ＝２ｄ（ｓｉｎ（ｉ２））と表される。例えば、被測定光の波長λを１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの範囲とし、第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４の刻線数がそれぞれ９５０本／ｍｍ、１次回折光を用いた場合の第２の回折格子１４における入射角ｉ２及び回折角β２は、以下に示す値となる。
【００３６】
（１）λ＝１５５０（ｎｍ）、ｄ＝１／９５０（ｍｍ）、ｉ２＝β２＝４７．４（度）
（２）λ＝１５００（ｎｍ）、ｄ＝１／９５０（ｍｍ）、ｉ２＝β２＝４５．４（度）
（３）λ＝１６００（ｎｍ）、ｄ＝１／９５０（ｍｍ）、ｉ２＝β２＝４９．４（度）
【００３７】
したがって、第２の回折光が第１の回折格子１３に入射される入射角と、第１の回折光の回折角β１とが等しくなるよう第１の回折格子１３の回動角を設定すればよい。この際、第１の回折格子１３の回動角に応じて、第２の回折格子１４上のビーム中心は移動するが、１５００ｎｍ〜１６００ｎｍの波長範囲においてｉ２及びβ２の変動は４度程度であり、ビーム移動分を見込んで第２の回折格子１４を大きめに製作しておくことで対処できる。また、第１の回折格子１３と第２の回折格子１４との間隔をできるだけ近づけることでも対処できる。
【００３８】
次に、本実施の形態におけるモノクロメータ１０の動作について説明する。
【００３９】
まず、光入射手段１１は、被測定光を入射光ａとして第１の位置２１からコリメータ１２に向けて出射する。次いで、コリメータ１２は、入射光ａを平行光ｂに変換し、第１の回折格子１３に出射する。
【００４０】
第１の回折格子１３は、入射された平行光ｂを分散分光し、回折光ｃを第２の回折格子１４に出射する。第２の回折格子１４は、入射された回折光ｃを分散分光し、回折光ｄを第１の回折格子１３に出射する。第１の回折格子１３は、入射された回折光ｄを分散分光し、回折光ｅをコリメータ１２に出射する。コリメータ１２は、入射された回折光ｅを光ｆとして第１の平面鏡１５に出射する。第１の平面鏡１５は、光ｆを反射して第１のスリット１６に出射し、光ｆは第１のスリット１６上で焦点を結ぶ。なお、以上説明した光入射手段１１から第１のスリット１６までの光路を以下「第１パス」という。これは、位置設定円２０上における第１の位置２１から第２の位置２２までのパスに相当する。
【００４１】
引き続き、第１のスリット１６上で焦点を結んだ光は、第２の平面鏡１７に入射される。第２の平面鏡１７は、この光を反射し、光ｇとしてコリメータ１２に再び入射させる。次いで、コリメータ１２は、入射された光ｇを平行光ｈに変換し、第１の回折格子１３に出射する。第１の回折格子１３は、入射された平行光ｈを分散分光し、回折光ｉを第２の回折格子１４に出射する。第２の回折格子１４は、入射された回折光ｉを分散分光し、回折光ｊを第１の回折格子１３に出射する。第１の回折格子１３は、入射された回折光ｊを分散分光し、回折光ｋをコリメータ１２に出射する。コリメータ１２は、入射された回折光ｋを光ｍとして第２のスリット１８に出射し、光ｍは第２のスリット１８上で焦点を結ぶ。なお、以上説明した第１のスリット１６から第２のスリット１８までの光路を以下「第２パス」という。これは、位置設定円２０上における第３の位置２３から第４の位置２４までのパスに相当する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態におけるモノクロメータ１０は、第１パスにおける第１のスリット１６の出射光の波長と、第２パスにおける第２のスリット１８の出射光の波長とを一致させ、波長同調を実現する。
【００４３】
なお、図２に示すように、本実施の形態における第１の回折格子１３と第２の回折格子１４との位置関係は加分散配列となっている。加分散配列とは、第１の回折格子１３に波長（λ＋Δλ）の光が入射して回折角（β１＋Δβ）が大きくなる場合、第２の回折格子１４への入射角（ｉ２−Δｉ）が小さくなるよう第２の回折格子１４に光を入射させる構成をいい、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１の回折格子１３と第２の回折格子１４とをハの字型に配置することにより実現できる構成である。
【００４４】
また、第１の平面鏡１５及び第２の平面鏡１７による光の折り返しの方向を選択することによって、第１パスでの分散分光と、第２パスでの分散分光とを加分散配列にも差分散配列にもできる。
【００４５】
例えば、本実施の形態のように、第１の平面鏡１５及び第２の平面鏡１７による光の折り返しの方向を刻線方向に対して垂直な方向とした場合は、第１パスでの分散分光と、第２パスでの分散分光とが加分散配列となり、１回の分散分光を１パスと呼ぶとトータル６パス分の加分散による分解能（分散）が得られる。一方、第１の平面鏡１５及び第２の平面鏡１７による光の折り返しの方向を刻線方向に対して水平な方向とした場合は、第１パスでの分散分光と、第２パスでの分散分光とが差分散配列となり、第１パスで３パス分の加分散による分解能（分散）が得られた後、第２パスで差分散配列により第２のスリット１８ではゼロ分散の光として得られる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態におけるモノクロメータ１０によれば、コリメータ１２からの光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子１３と、第１の回折光を入射して第２の回折光を第１の回折格子１３に出射する第２の回折格子１４とを備え、第１の回折格子１３は、第１の回折光の回折角と第２の回折光の入射角とが等しくなるよう回動角を設定できる構成としたので、第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４を用いて回折回数を従来のものよりも増加させることにより、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができる。
【００４７】
また、本実施の形態におけるモノクロメータ１０によれば、回動自在な第１の回折格子１３を備えることにより、第１の回折格子１３及び第２の回折格子１４を用いて回折回数を従来のものよりも増加させる構成としたので、少ない光学部品点数で小型かつ波長分解能の高い分光特性を得ることができる。
【００４８】
なお、回動自在な第１の回折格子１３を用いて、高分解能が必要な場合と、広範な測定波長範囲が必要な場合とに応じて光路を切り替えることもできる。
【００４９】
まず、高分解能が必要な場合は、前述の実施の形態における光路を設定すればよい。すなわち、光入射手段１１からの光が、コリメータ１２、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４、第１の回折格子１３、コリメータ１２、第１の平面鏡１５、第１のスリット１６、第２の平面鏡１７、コリメータ１２、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４、第１の回折格子１３、コリメータ１２及び第２のスリット１８を順次介する光路による分散分光を行えばよい。
【００５０】
一方、広範な測定波長範囲が必要な場合は、第１の回折格子１３による第１の回折光をコリメータ１２に入射するよう回動角を設定すればよい。すなわち、光入射手段１１からの光が、コリメータ１２、第１の回折格子１３、コリメータ１２、第１の平面鏡１５、第１のスリット１６、第２の平面鏡１７、コリメータ１２、第１の回折格子１３、コリメータ１２及び第２のスリット１８を順次介する光路による分散分光を行えばよい。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明に係るモノクロメータの第２の実施の形態について説明する。
【００５２】
本実施の形態におけるモノクロメータは、図４に示すように、第１の実施の形態におけるモノクロメータ１０（図１及び図２参照）に平面鏡３１を追加したものである。したがって、第１の実施の形態におけるモノクロメータ１０と同様な構成には同一の符号を付し、説明を簡略化又は省略する。
【００５３】
第１の回折格子１３は、コリメータ１２からの光を分散分光し、第１の回折光として第２の回折格子１４に出射するようになっている。
【００５４】
第２の回折格子１４は、第１の回折格子１３から第１の回折光を入射して分散分光し、第２の回折光として平面鏡３１に出射するようになっている。
【００５５】
平面鏡３１は、第２の回折格子１４から第２の回折光を入射して第２の回折格子１４の方向に反射するようになっている。図４において、符号ｉ３は、平面鏡３１から第２の回折格子１４に入射される光の入射角を示す。この入射角ｉ３は、第２の回折格子１４が分散分光した第２の回折光の回折角を示すβ２と等しくなるよう設定されている。なお、平面鏡３１は、本発明の光反射手段に対応する。
【００５６】
平面鏡３１によって反射された第２の回折光は、第２の回折格子１４によって分散分光され、第３の回折光として第１の回折格子１３に入射されるようになっている。そして、第１の回折格子１３によって分散分光され、第４の回折光としてコリメータ１２に出射され、コリメータ１２によって第１の平面鏡１５（図１参照）に出射されるようになっている。
【００５７】
第１の実施の形態と同様に、第１の回折格子１３は、入射角及び回折角を任意に設定できるよう回動自在となっており、本実施の形態においては、第２の回折格子１４から入射される第３の回折光の入射角と、第１の回折光の回折角とが等しくなるよう回動角が設定されている。
【００５８】
なお、本実施の形態において、第１パスでの分散光と第２パスでの分散光とを加分散配列としているが、第１の実施の形態において説明したように、差分散配列とすることもできる。
【００５９】
本実施の形態におけるモノクロメータは、前述のように構成されているので、光入射手段１１から平面鏡３１を介して第１のスリット１６に至る第１パスにおける第１のスリット１６の出射光の波長と、第１のスリット１６から第２のスリット１８までの第２パスにおける第２のスリット１８の出射光の波長とを一致させ、波長同調を実現する。
【００６０】
以上のように、本実施の形態におけるモノクロメータによれば、コリメータ１２から光を入射して第１の回折光を出射する第１の回折格子１３と、第１の回折光を入射して第２の回折光を出射する第２の回折格子１４と、第２の回折光を第２の回折格子１４の方向に反射する平面鏡３１とを備え、第１の回折格子１３は、平面鏡３１から反射された反射光を第２の回折格子１４が第３の回折光として第１の回折格子１３に入射する入射角と、第１の回折光の回折角とが等しくなるよう回動角を設定できる構成としたので、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４及び平面鏡３１を用いて回折回数を従来のものよりも増加させることにより、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができる。
【００６１】
また、本実施の形態におけるモノクロメータ１０によれば、回動自在な第１の回折格子１３を備えることにより、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４及び平面鏡３１を用いて回折回数を従来のものよりも増加させる構成としたので、少ない光学部品点数で小型かつ波長分解能の高い分光特性を得ることができる。
【００６２】
なお、回動自在な第１の回折格子１３を用いて、高分解能が必要な場合と、広範な測定波長範囲が必要な場合とに応じて光路を切り替えることもできる。
【００６３】
まず、高分解能が必要な場合は、前述の実施の形態における光路を設定すればよい。すなわち、光入射手段１１からの光が、コリメータ１２、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４、平面鏡３１、第２の回折格子１４、第１の回折格子１３、コリメータ１２、第１の平面鏡１５、第１のスリット１６、第２の平面鏡１７、コリメータ１２、第１の回折格子１３、第２の回折格子１４、平面鏡３１、第２の回折格子１４、第１の回折格子１３、コリメータ１２及び第２のスリット１８を順次介する光路による分散分光を行えばよい。
【００６４】
一方、広範な測定波長範囲が必要な場合は、第１の回折格子１３による第１の回折光をコリメータ１２に入力するよう回動角を設定すればよい。すなわち、光入射手段１１からの光が、コリメータ１２、第１の回折格子１３、コリメータ１２、第１の平面鏡１５、第１のスリット１６、第２の平面鏡１７、コリメータ１２、第１の回折格子１３、コリメータ１２及び第２のスリット１８を順次介する光路による分散分光を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上のように、本発明に係るモノクロメータは、従来のものよりも波長分解能の向上を図ることができるという効果を有し、回折格子を備えたモノクロメータ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明に係るモノクロメータの第１の実施の形態における構成を示す模式図  （ａ）第１の実施の形態におけるモノクロメータの斜視図  （ｂ）第１の実施の形態における位置設定円の模式図
【図２】本発明に係るモノクロメータの第１の実施の形態において、コリメータ、第１の回折格子及び第２の回折格子の詳細な構成を示す模式図
【図３】本発明に係るモノクロメータの第１の実施の形態において、加分散配列の説明図  （ａ）加分散配列の第１の例  （ｂ）加分散配列の第２の例
【図４】本発明に係るモノクロメータの第２の実施の形態において、コリメータ、第１の回折格子、第２の回折格子及び平面鏡の詳細な構成を示す模式図
【符号の説明】
【００６７】
１０  モノクロメータ
１１  光入射手段
１２  コリメータ
１３  第１の回折格子
１４  第２の回折格子
１５  第１の平面鏡（第１の光路変更手段）
１６  第１のスリット
１７  第２の平面鏡（第２の光路変更手段）
１８  第２のスリット
２０  位置設定円
２１  第１の位置
２２  第２の位置
２３  第３の位置
２４  第４の位置
２５  コリメータの焦点
３１  平面鏡（光反射手段）
【図１】
2008292193.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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