(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口スリットから入射する光を回折格子面で分光させる回折格子と、
前記回折格子により分光された各波長の光を複数の受光素子で検出する検出器と、
前記検出器を回転させることにより、前記回折格子面に対する前記複数の受光素子の位置を調整する回転調整機構とを備え、
前記回転調整機構は、前記複数の受光素子のうち、受光する波長が短い受光素子側において前記検出器を回転可能に支持する支軸を備え、
前記支軸は、前記複数の受光素子のうち、受光する波長が最も短い受光素子の近傍において前記検出器を回転可能に支持することを特徴とするポリクロメータ。
【請求項２】
請求項１に記載のポリクロメータを備え、
試料からの光を前記ポリクロメータにより測定することを特徴とする分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折格子により分光された各波長の光を検出器で検出するためのポリクロメータ及びこれを備えた分析装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
分光測定器の一種として、例えば試料を透過又は反射した光が入口スリットから入射し、その光を回折格子により分光させて、各波長の光をそれぞれ検出器で検出するポリクロメータが知られている（例えば、下記特許文献１参照）。ポリクロメータを備えた分析装置においては、例えば光源から試料に測定光を照射し、試料からの透過光又は反射光をポリクロメータの検出器で波長ごとに受光することにより、試料の分析を行うことができる。
【０００３】
図３は、従来のポリクロメータ１００の構成例を示した概略図である。ポリクロメータ１００には、回折格子１０１、検出器１０２及びスリット１０３などが備えられている。
【０００４】
試料からの光は、スリット１０３を通過して回折格子１０１に入射する。回折格子１０１は、入射した光を波長ごとの光に分光し、検出器１０２側へと導く。検出器１０２には、例えば複数の受光素子１０４が一直線上に配列されており、各波長の光がそれぞれ異なる受光素子１０４で受光される。
【０００５】
回折格子１０１において分光された各波長の光は、それぞれ対応する受光素子１０４に向かって集光される。このとき、図３に示すように、測定しようとする各波長の光の焦点Ｐ１００が、それぞれ対応する受光素子１０４の受光面上に位置することが好ましい。しかしながら、実際には、各受光素子１０４の配列方向Ｄ１０１における単位長さ当たりの波長範囲（分散）や、配列方向Ｄ１０１に直交する法線方向Ｄ１０２における焦点Ｐ１００の位置などには、ばらつきが生じる。そのため、測定しようとする各波長の光の焦点Ｐ１００の位置が、それぞれ対応する受光素子１０４の受光面に必ずしも一致しない。
【０００６】
そこで、例えば図３に二点鎖線で示すように、検出器１０２を法線方向Ｄ１０２に沿って移動させて位置調整することにより、回折格子１０１からの光の分散のばらつきや、焦点Ｐ１００の位置のばらつきを最小限に抑えることが考えられる。測定しようとする全波長領域における波長精度を高めるためには、例えば０．１ｍｍ程度の非常に小さい調整幅で上記のような位置調整を行う必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１６４０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図３には図示していないが、検出器１０２は、ポリクロメータ１００に備えられた機械部品に固定される。このとき、検出器１０２は、例えばスペーサ（図示せず）を介して固定されるようになっており、当該スペーサの厚みを調整することにより、上記のような検出器１０２の位置調整を行うことができる。すなわち、厚みの異なるスペーサを付け替える作業によって、検出器１０２の位置調整が行われる。
【０００９】
しかしながら、このような方法で検出器１０２の微小な位置調整を行う場合には、スペーサを何度も付け替えて調整しなければならず煩雑である。また、厚みの異なるスペーサを準備することにも限界があるため、微調整が難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、検出器の位置調整を容易かつ精度よく行うことができるポリクロメータ及びこれを備えた分析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】
【００１１】
本発明に係るポリクロメータは、回折格子と、検出器と、回転調整機構とを備える。前記回折格子は、入口スリットから入射する光を回折格子面で分光させる。前記検出器は、前記回折格子により分光された各波長の光を複数の受光素子で検出する。前記回転調整機構は、前記検出器を回転させることにより、前記回折格子面に対する前記複数の受光素子の位置を調整する。
【００１２】
このような構成によれば、回転調整機構を用いて検出器を回転させることにより、回折格子面に対する複数の受光素子の位置調整を行うことができる。したがって、スペーサを付け替えて位置調整を行うような構成と比較して、検出器の位置調整を容易に行うことができる。また、回転調整機構の回転角度を微調整することができるため、検出器の位置調整を精度よく行うことができる。
【００１３】
前記回転調整機構は、前記複数の受光素子のうち、受光する波長が短い受光素子側において前記検出器を回転可能に支持する支軸を備えていてもよい。
【００１４】
このような構成によれば、回転調整機構を用いて検出器を回転させたときに、受光する波長が長い受光素子側において、測定しようとする波長の光の焦点から受光素子が遠ざかりにくいため、回折格子からの光の分散にずれが生じることを抑制できる。したがって、測定しようとする各波長の光の焦点の位置が、それぞれ対応する受光素子の受光面からずれにくく、検出器の位置調整をより精度よく行うことができる。
【００１５】
前記支軸は、前記複数の受光素子のうち、いずれかの受光素子の近傍において前記検出器を回転可能に支持してもよい。
【００１６】
このような構成によれば、支軸の近傍に位置する受光素子については、検出器の回転に伴い回折格子面に対する位置が機械精度により決定され、設計値とほぼ等しい結像位置に配置することが出来る。したがって、その受光素子を基準として、他の受光素子の回折格子に対する位置を調整することができるため、検出器の位置調整がより容易になる。
【００１７】
前記支軸は、前記複数の受光素子のうち、受光する波長が最も短い受光素子の近傍において前記検出器を回転可能に支持してもよい。
【００１８】
このような構成によれば、受光する波長が最も短い受光素子を基準として、この受光素子よりも受光する波長が長い他の受光素子の回折格子に対する位置を調整することができる。これにより、検出器の回転に伴う回折格子からの光の分散のずれを最小限に抑制できるため、検出器の位置調整をさらに精度よく行うことができる。
【００１９】
本発明に係る分析装置は、前記ポリクロメータを備え、試料からの光を前記ポリクロメータにより測定する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スペーサを付け替えて位置調整を行うような構成と比較して、検出器の位置調整を容易に行うことができる。また、本発明によれば、回転調整機構の回転角度を微調整することができるため、検出器の位置調整を精度よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る分析装置の構成例を示した概略図である。
【図２】ポリクロメータの具体的構成について説明するための概略図である。
【図３】従来のポリクロメータの構成例を示した概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１は、本発明の一実施形態に係る分析装置の構成例を示した概略図である。この分析装置は、ポリクロメータ１及び光源２を備えており、光源２から試料Ｓに光を照射することにより、試料Ｓからの透過光又は反射光をポリクロメータ１で測定することができる。
【００２３】
ポリクロメータ１には、回折格子１１、検出器１２及びスリット（入口スリット）１３などが備えられている。試料Ｓからの光のうちスリット１３を通過した光は、回折格子１０１で反射した後、検出器１２により検出される。検出器１２には、例えば複数の受光素子１７が一直線上に配列されている。
【００２４】
この例における回折格子１１は、反射型回折格子であり、スリット１３側から入射する光を凹面状の回折格子面１１１で反射させることにより、波長ごとの光に分光することができる。回折格子１１により分光された各波長の光は、それぞれ異なる受光素子１７で受光され、各波長の受光強度が検出される。検出器１２は、例えばフォトダイオードアレイ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサ又はＣＭＯＳ(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)センサなどにより構成することができる。
【００２５】
回折格子１１、検出器１２及びスリット１３などの各種光学部品は、筐体１４内に収容されている。検出器１２は、例えば筐体１４に取り付けられた機械部品としての保持部１５により、回路基板などと共に保持されている。保持部１５は、筐体１４に対して支軸１６により回転可能に支持されている。支軸１６は、複数の受光素子１７の配列方向に対して直交方向に延びている。
【００２６】
図２は、ポリクロメータ１の具体的構成について説明するための概略図である。回折格子１１の回折格子面１１１において分光された各波長の光は、それぞれ対応する受光素子１７に向かって集光される。
【００２７】
このとき、図２に示すように、測定しようとする各波長の光の焦点Ｐが、それぞれ対応する受光素子１７の受光面上に位置することが好ましい。しかしながら、実際には、回折格子１１からの光の分散のばらつきや、焦点Ｐの位置のばらつきなどに起因して、測定しようとする各波長の光の焦点Ｐの位置が、それぞれ対応する受光素子１７の受光面に必ずしも一致しない。
【００２８】
そこで、本実施形態では、例えば図２に二点鎖線で示すように、支軸１６を中心に検出器１２を回転させて、回折格子１１の回折格子面１１１に対する複数の受光素子１７の位置を調整することにより、回折格子１１からの光の分散のばらつきや、焦点Ｐの位置のばらつきを最小限に抑えることができるようになっている。すなわち、保持部１５及び支軸１６は、検出器１２を回転させることにより、回折格子面１１１に対する複数の受光素子１７の位置を調整する回転調整機構２０を構成している。
【００２９】
このように、本実施形態では、回転調整機構２０を用いて検出器１２を回転させることにより、回折格子面１１１に対する複数の受光素子１７の位置調整を行うことができる。したがって、スペーサを付け替えて位置調整を行うような構成と比較して、検出器１２の位置調整を容易に行うことができる。また、回転調整機構２０の回転角度を微調整することができるため、検出器１２の位置調整を精度よく行うことができる。
【００３０】
回折格子１１の回折格子面１１１に対して焦点Ｐの距離が最も短い波長、すなわち測定しようとする全波長領域において最も短い波長（例えば３００ｎｍ）の光は、回折格子面１１１に最も近い受光素子１７（受光素子１７１）により受光される。一方、回折格子１１の回折格子面１１１に対して焦点Ｐの距離が最も遠い波長、すなわち測定しようとする全波長領域において最も長い波長（例えば８５０ｎｍ）の光は、回折格子面１１１から最も遠い受光素子１７（受光素子１７２）により受光される。
【００３１】
本実施形態において、回転調整機構２０の支軸１６は、複数の受光素子１７のうち、受光する波長が短い受光素子１７１側において検出器１２を回転可能に支持している。これにより、回転調整機構２０を用いて検出器１２を回転させたときに、受光する波長が長い受光素子１７２側において、測定しようとする波長の光の焦点Ｐから受光素子１７が遠ざかりにくいため、回折格子１１からの光の分散のずれを検出器１２を回転させることで制御できる。したがって、測定しようとする各波長の光の焦点Ｐの位置が、それぞれ対応する受光素子１７の受光面からずれにくく、検出器１２の位置調整をより精度よく行うことができる。
【００３２】
より具体的には、支軸１６は、複数の受光素子１７のうち、受光する波長が最も短い受光素子１７１の近傍において検出器１２を回転可能に支持している。このように、いずれかの受光素子１７の近傍において検出器１２を回転可能に支持することにより、支軸１６の近傍に位置する受光素子１７（例えば受光素子１７１）については、検出器１２の回転に伴っても回折格子面１１１に対する位置がほとんど変化しない。したがって、その受光素子１７を基準として、他の受光素子１７の回折格子１１に対する位置を調整することができるため、検出器１２の位置調整がより容易になる。
【００３３】
特に、本実施形態では、受光する波長が最も短い受光素子１７１の近傍において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するため、受光する波長が最も短い受光素子１７１を基準として、この受光素子１７１よりも受光する波長が長い他の受光素子１７の回折格子１１に対する位置を調整することができる。これにより、検出器１２の回転に伴う回折格子１１からの光の分散のずれを最小限に制御できるため、検出器１２の位置調整をさらに精度よく行うことができる。
【００３４】
なお、受光素子１７の近傍とは、支軸１６の延長線上に受光素子１７が位置している場合の他、支軸１６の延長線に対して、０ｍｍ〜３ｍｍ程度の微小な距離だけ離れて受光素子１７が位置している場合も含む概念である。
【００３５】
以上の実施形態では、受光する波長が最も短い受光素子１７１の近傍において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、他の受光素子１７の近傍において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成であってもよい。
【００３６】
また、受光素子１７の近傍において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成に限らず、受光素子１７から離れた位置において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成であってもよい。この場合、受光する波長が短い受光素子１７１側において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成が好ましいが、受光する波長が長い受光素子１７２側において検出器１２を支軸１６で回転可能に支持するような構成であってもよい。
【００３７】
以上の実施形態では、回転調整機構２０が、保持部１５及び支軸１６により構成される場合について説明した。しかし、このような構成に限らず、検出器１２を回転させることにより、回折格子１１の回折格子面１１１に対する複数の受光素子１７の位置を調整することができるような構成であれば、他の任意の構成を採用することができる。
【００３８】
以上の実施形態では、回折格子１１が凹面状の回折格子面１１１で光を反射させるような構成について説明した。しかし、このような構成に限らず、回折格子１１は、平面状又は凸面状などの他の形状からなる回折格子面で光を反射させるような構成であってもよい。また、回折格子１１は、反射型回折格子に限らず、光を透過させる過程で分光することができるような透過型回折格子であってもよい。
【００３９】
以上の実施形態では、光源２から試料Ｓに光を照射するような構成について説明したが、このような構成に限らず、例えば試料Ｓ自体が発光する場合に、その試料Ｓからの光をポリクロメータ１により測定するような構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１    
１      ポリクロメータ
２      光源
１１    回折格子
１２    検出器
１３    スリット
１４    筐体
１５    保持部
１６    支軸
１７    受光素子
２０    回転調整機構
１１１  回折格子面
１７１  受光素子
１７２  受光素子
【図１】
0006631257.tif 000002
【図２】
0006631257.tif 000003
【図３】
0006631257.tif 000004