(57)【要約】【課題】複数の光源の発光波長ごとに半値幅を設定することができる多波長光源装置を提供する。【解決手段】多波長光源装置１は、空間的に光を分光する回折格子１４と、各々所望の波長の光を含む光を回折格子１４に向けて発光する複数の光源１１と、複数の光源１１のそれぞれの近傍に配置され、光源１１からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリット１２と、入射スリット１２によって抑制された光を平行光にして回折格子１４に導くと共に、回折格子１４で回折反射した光を集光するレンズ１３と、レンズ１３によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリット１６とを備えており、複数の入射スリット１２は、各光源１１に応じてスリット幅が設定されている。【選択図】  図１
2004286647.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空間的に光を分光する分光素子と、
前記分光素子の分散方向に配置され、各々所望の波長の光を含む光を前記分光素子に向けて発光する複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれの近傍に配置され、光源からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリットと、
前記分光素子と前記入射スリットとの間に配置され、前記入射スリットによって抑制された光を平行光にして前記分光素子に導くと共に、前記分光素子で回折反射した光を集光するレンズと、
前記レンズによって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリットとを備え、
前記複数の入射スリットは、各光源に応じてスリット幅が設定されていることを特徴とする多波長光源装置。
【請求項２】
光を回折反射させると共に、当該回折反射した光を集光する凹面回折格子と、
前記凹面回折格子の分散方向に配置され、各々所望の波長の光を含む光を前記凹面回折格子に向けて発光する複数の光源と、
前記複数の光源のそれぞれの近傍に配置され、光源からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリットと、
前記凹面回折格子によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリットとを備え、
前記複数の入射スリットは、各光源に応じてスリット幅が設定されていることを特徴とする多波長光源装置。
【請求項３】
前記複数の入射スリットは、各光源に応じて所定の光量が射出されるようにスリット高さが設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の多波長光源装置。
【請求項４】
前記入射スリットには、スリット開口の射出側に、スリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズが配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多波長光源装置。
【請求項５】
前記入射スリットと前記出射スリットとが一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の多波長光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、互いに異なる波長の光を射出することができる多波長光源装置に関し、特に、高精度に半値幅を設定するようにした多波長光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
測定対象物の特性を光を用いて測定する光学測定装置では、測定対象物に互いに異なる波長の光を照射する必要上、互いに異なる波長の光を射出する多波長光源装置を組み込むことが必要とされる。
【０００３】
例えば、分光光度計は、測定対象物を透過した透過光の光強度値と基準濃度の溶液を透過した透過光の光強度値とを特定波長の光についてそれぞれ測定し、それらの値を比較して吸光度を算出することにより、測定対象物の化学成分を分析している。この場合において、吸収される光の波長が測定対象物によって異なるため、複数の波長の光が必要とされる。
【０００４】
また、例えば、血中アンモニア濃度、血中尿素窒素濃度及びグルコース濃度などを測定する臨床検査用測定装置は、血液によって呈色した試薬パッドの検出層における色濃度やその変化を測定することによってそれら濃度を測定している。この場合において、測定項目によって使用する光の波長が異なるために、複数の波長の光が必要とされる。
【０００５】
このような光学測定装置に組み込まれる多波長光源装置は、例えば、光学分析用光源装置として特許文献１に開示されている。
【０００６】
図１０は、特許文献１の光学分析用光源装置の構成を示す図である。図１０において、光学分析用光源装置２００は、電力を供給する電源２１１と、互いに異なる波長の光を発光する複数の発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と略記する。）２１３（２１３ａ〜２１３ｅ）と、ＬＥＤ２１３と電源２１１との間に介在され発光すべきＬＥＤ２１３に選択的に電力を供給する切り換えスイッチ２１２と、凹面回折格子２１４と、出射スリット２１５とを備えて構成される。各ＬＥＤ２１３ａ〜２１３ｅは、凹面回折格子２１４を用いて分光器を構成した場合における波長分散位置２２０上の波長に応じた各位置に、ＬＥＤ２１３ａ〜２１３ｅのその発光波長に合わせてそれぞれ配置される。なお、波長分散位置２２０は、ＬＥＤ２１３ａから２１３ｅに向かって長波長になる。そして、出射スリット２１５は、凹面回折格子２１４を用いて分光器を構成した場合に入射スリットが配置される位置に配置される。切り換えスイッチ２１２によって選択されたＬＥＤ２１３からの光は、凹面回折格子２１４で分散され、出射スリット２１５の位置にはＬＥＤ２１３の位置に対応した波長の光が集光される。
【０００７】
また、光が特定の方向に拡散することを抑制するためのスリット（以下、入射スリットとする）が、光源の近傍に設けられた光学分析用光源装置が知られている。このような、光源に入射スリットが設けられた光学分析用光源装置は、例えば、分光光度計として特許文献２に開示されている。
【０００８】
図１１は、特許文献２の分光光度計における光源部の構成を示す図である。図１１において、分光光度計の光源部３００は、互いに異なる波長の光を発光する複数のＬＥＤ３１３（３１３ａ〜３１３ｆ）と、光源からの光が特定の方向に拡散することを抑制するための複数の入射スリット３１４（３１４ａ〜３１４ｆ）とを備えて構成される。このように、各光源３１３の直前に入射スリット３１４が配置されることにより、光源からの光が特定の方向に拡散することが抑制される。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１７１２９９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２９５２１９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、出射スリット２１５から出射される光の波長純度を高めるには、各光源の発光波長ごとに半値幅を設定する必要がある。この半値幅は、一般的に、入射スリットの幅と出射スリットの幅とによって決定される。
【００１１】
しかしながら、上記の特許文献１では、ＬＥＤ２１３の近傍には入射スリットは設けられておらず、ＬＥＤ２１３の曲率半径が入射スリットの幅に対応することとなるが、この曲率半径は発光波長に応じて設けられる複数のＬＥＤ２１３全てに関して一定に設定されており、出射スリット２１５のスリット幅を設定することによってのみ、バンドの半値幅を設定している。そのため、複数のＬＥＤ２１３の発光波長ごとに半値幅の設定を行うことは困難である。
【００１２】
また、上記の特許文献２では、図１１に示すように、各入射スリット３１４のスリット幅は複数の光源３１３全てに関して一定に設定されており、特許文献１と同様に、複数の光源３１３の発光波長ごとに半値幅を設定することは困難である。
【００１３】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、複数の光源の発光波長ごとに半値幅を設定することができる多波長光源装置を提供することを目的とするものである。あるいは、波長ごとに入射スリットを透過する光量を設定することができる多波長光源装置を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る多波長光源装置は、空間的に光を分光する分光素子と、前記分光素子の分散方向に配置され、各々所望の波長の光を含む光を前記分光素子に向けて発光する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれの近傍に配置され、光源からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリットと、前記分光素子と前記入射スリットとの間に配置され、前記入射スリットによって抑制された光を平行光にして前記分光素子に導くと共に、前記分光素子で回折反射した光を集光するレンズと、前記レンズによって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリットとを備え、前記複数の入射スリットは、各光源に応じてスリット幅が設定されていることを特徴としている。
【００１５】
この構成によれば、複数の光源によって、各々所望の波長の光を含む光が分光素子に向けて発光され、複数の光源のそれぞれの近傍に配置されるとともに、各光源に応じてスリット幅が設定されている複数の入射スリットによって、特定方向の光の拡散が抑制される。分光素子と光源との間に配置されるレンズによって、入射スリットを透過した光が平行光にされて分光素子に導かれる。分光素子によって、レンズで平行光にされた光が回折反射され、回折反射された光は再びレンズに入射される。レンズによって、分光素子で回折反射した光が集光され、出射スリットによって、レンズによって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみが通過する。
【００１６】
このように、各入射スリットのスリット幅が光源に応じて設定されることで、スリット幅によってその値が変化する半値幅を各光源の発光波長に応じて設定することができ、複数の光源の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。
【００１７】
また、本発明に係る多波長光源装置は、光を回折反射させると共に、当該回折反射した光を集光する凹面回折格子と、前記凹面回折格子の分散方向に配置され、各々所望の波長の光を含む光を前記凹面回折格子に向けて発光する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれの近傍に配置され、光源からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリットと、前記凹面回折格子によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリットとを備え、前記複数の入射スリットは、各光源に応じてスリット幅が設定されていることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、複数の光源によって、各々所望の波長の光を含む光が凹面回折格子に向けて発光され、複数の光源のそれぞれの近傍に配置されるとともに、各光源に応じてスリット幅が設定されている複数の入射スリットによって、特定方向の光の拡散が抑制される。凹面回折格子によって、入射スリットを透過した光が回折反射されるとともに、当該回折反射された光が集光され、出射スリットによって、凹面回折格子によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみが通過する。
【００１９】
このように、各入射スリットのスリット幅が光源に応じて設定されることで、スリット幅によってその値が変化する半値幅を各光源の発光波長に応じて設定することができ、複数の光源の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。また、凹面回折格子が用いられるので、入射光を平行光にすると共に回折光を集光するためのレンズが不要となり、部品点数を削減することができる。
【００２０】
また、上記の多波長光源装置において、前記複数の入射スリットは、各光源に応じて所定の光量が射出されるようにスリット高さが設定されていることが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、各入射スリットのスリット高さが各光源に応じて所定の光量が射出されるように設定されるので、各光源の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、光量を増減させることができる。
【００２２】
また、上記の多波長光源装置において、前記入射スリットには、スリット開口の射出側に、スリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズが配置されていることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、入射スリットには、スリット開口の射出側に、スリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズが配置されているので、このレンズによりスリットを透過する光が集光され、各光源の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、さらに光量を増加させることができる。
【００２４】
また、上記の多波長光源装置において、前記入射スリットと前記出射スリットとが一体に形成されていることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、入射スリットと出射スリットとが一体に形成されている。したがって、入射スリットを個別部品で構成した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差が個々に生じ、また、個別に調整する必要があるが、各入射スリットと出射スリットとを一体化した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差を減らすことができ、一度に調整することも可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２７】
図１は、本実施形態における多波長光源装置の構成を示す平面図である。図２は、本実施形態における多波長光源装置の構成を示す側面図である。図３は、回折格子の原理を説明するための図である。
【００２８】
図１及び図２において、多波長光源装置１ａは、複数の光源１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、光源１１に対応してそれぞれ設けられる複数の入射スリット１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、レンズ１３、回折格子１４、光束絞り１５、出射スリット１６及び光源駆動制御回路１７を備えて構成される。
【００２９】
各光源１１は、各入射スリット１２に対応して回折格子１４における分散方向の像面、ここでは略円弧上に一列にそれぞれ配置され、各々測定に必要な波長帯を含む発光波長強度分布を有する光を発光する部品である。光源１１は、例えば、ハロゲンランプ、ＬＥＤ及び半導体レーザ（以下、「ＬＤ」と略記する。）等やこれらから放射された光を導光する光ファイバや光路棒等である。なお、本実施形態では、大きさ、発熱、寿命及びコストの点でより優れているＬＥＤが使用される。光源１１は、この多波長光源装置１ａの仕様（スペック）から要求される出射光の波長数に応じて発光波長強度分布及び個数が決定される。本実施形態では、４個の光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが用意され、光源１１ａから出て出射スリット１６から取り出される光の中心波長が４００ｎｍであり、光源１１ｂから出て出射スリット１６から取り出される光の中心波長が５００ｎｍであり、光源１１ｃから出て出射スリット１６から取り出される光の中心波長が６００ｎｍであり、そして、光源１１ｄから出て出射スリット１６から取り出される光の中心波長が７００ｎｍである。
【００３０】
入射スリット１２は、光源１１から放射される光に対し、特定方向の光の拡散を抑制すると共に所望の波長純度を得るための矩形（正方形を含む）の細隙である。この抑制する方向は、入射スリット１２を透過した光が入射する回折格子１４の溝方向に直角である。スリット幅は、入射スリット１２を透過した光が所望の半値幅となるように波長に応じて決定される。また、スリット高さは、入射スリット１２を透過した光が所望の光量となるように波長に応じて決定される。なお、半値幅及び光量については後述する。
【００３１】
レンズ１３は、入射スリット１２から射出された光を平行光にして回折格子１４に導くと共に、回折格子１４で回折反射した光（回折光）を集光する。
【００３２】
回折格子１４は、光学素材の表面に一方向に等間隔で平行な多数の溝を持つ分光素子である。光束絞り１５は、開口部１５１（図２参照）によって、回折格子１４の溝に当たる光を制限する絞りであり、迷光の防止、照射スポット光束を決めるものである。
【００３３】
レンズ１３及び回折格子１４の代わりに、光を集光するレンズ機能と光を分光する回折格子機能とを兼ね備える凹面回折格子を用いてもよい。
【００３４】
出射スリット１６は、入射スリット１２と同様に、レンズ１３によって集光された光に対し、特定方向の光の拡散を抑制すると共に所望の波長純度を得るための矩形の細隙である。
【００３５】
光源駆動制御回路１７は、電源やスイッチ等を備えて構成され、発光させるべき光源１１に電力を選択的に供給する。
【００３６】
次に、入射スリット１２及び出射スリット１６の配置位置について詳述する。まず、配置方向について説明する。
【００３７】
一般論として、回折格子における入射光と回折光との関係について説明する。図３において、１ｍｍ当たりｎ本の溝（即ち、溝本数ｎ本／ｍｍ）を備える回折格子５４に入射する入射光５１と、回折格子５４で回折され反射する回折光５２との間には、回折次数をｍ、入射光５２及び回折光５３の波長をλ、入射光５２の入射角をα、回折光５３の回折角をβとすると、一般に下記の（１）式が成り立つ。
【００３８】
ｓｉｎα＋ｓｉｎβ＝ｎ×ｍ×λ・・・・（１）
【００３９】
なお、入射角α及び回折角βは、それぞれ回折格子５４の法線５１方向を基準とする角度である。
【００４０】
回折角βの異なる回折光を多波長光源装置１ａの出射光として使用すると、出射スリットが複数個必要となり、多波長光源装置１ａのコンパクト化を図り難くなる。そこで、本発明では、回折角βを或る所定の角度β０に固定する。この場合において、上記（１）式は、下記の式（２−１）〜式（２−ｉ）のようになる。
【００４１】
2004286647.tif 000003
【００４２】
したがって、波長λｉに応じて入射角αｉを設定すると、回折光は全て同じ角度β０で回折することとなる。
【００４３】
各入射スリット１２の配置方向は、対応する波長λｉについて上記（２−１）式〜（２−ｉ）式の何れか１つを選択し、選択した式における入射角αｉの方向である。各入射スリット１２は、各入射角αｉのうち最大の大きさの入射角αｍａｘと最小の大きさの入射角αｍｉｎとの間に配置されることになるが、この角度の範囲を入射スリット１２の配置角度範囲と呼称することとする。
【００４４】
出射スリット１６は、複数の光源１１が分布する角度内（配置角度範囲内）に配置され、出射スリット１６の配置方向（所定の角度β０）は、多波長光源装置１ａのコンパクト化を図るために、本発明では、この入射スリット１２の配置角度範囲以内とする。すなわち、αｍｉｎ＜β０＜αｍａｘである。ここに本発明の一特徴がある。よりコンパクト化を図る観点から、出射スリット１６の配置方向は、入射スリット１２の配置角度範囲の略中央に配置するのが好ましい。また、図１の状態で平面視したときに、出射スリット１６の配置方向がレンズ１３の光軸と一致するように配置される。
【００４５】
そして、各入射スリット１２及び出射スリット１６の回折格子１４からの配置距離は、レンズ１３の焦点面又は焦点深度の範囲である。
【００４６】
このように設定することによって、入射スリット１２及び出射スリット１６の回折格子１４の法線に対する配置方向及び回折格子１４からの配置距離が決定されるが、配置方向及び配置距離が決まっただけでは、線（円状の線）が決まっただけで、点として配置位置が一意に決まらない。
【００４７】
多波長光源装置１ａを最もコンパクトにするためには、入射スリット１２と出射スリット１６とは、回折格子１４に対し水平な平面Ｐ上（図２において一点鎖線で示す面）に全て配置することが好ましい。しかしながら、入射スリット１２及び出射スリット１６は、そのスリットに要求される仕様等に応じて一定の大きさを持っている。
【００４８】
入射スリット１２の大きさ及び出射スリット１６の大きさに応じてレンズ１３の焦点距離を長くすれば、入射スリット１２と出射スリット１６とは、平面Ｐ上に全て配置することが可能である。しかしながら、焦点距離を長くすると、その分だけ回折格子１４と入射スリット１２及び出射スリット１６との距離が長くなると共に両端に位置する入射スリット１２間の距離も長くなる。その結果、多波長光源装置１ａの大きさが大型化する。また、焦点距離を長くすると出射スリット１６の大きさも大きくする必要が生じる。一方、焦点距離を短くすると、入射スリット１２及び出射スリット１６が上述のように一定の大きさを持っているため、入射スリット１２同士又は入射スリット１２と出射スリット１６とが接触してしまう。さらに、製作における作業性も阻害する。このため、一定の焦点距離が必要である。
【００４９】
このように、入射スリット１２及び出射スリット１６の回折格子１４に対する配置面は、入射スリット１２の大きさ、出射スリット１６の大きさ、レンズ１３の焦点距離及び製作上の作業性に基づいて多波長光源装置１ａが最もコンパクトになるように決定される。本実施形態では、各入射スリット１２の光軸を含む平面Ｑと出射スリット１６の光軸を含む平面Ｓとがなす角が略５度になるように各入射スリット１２と出射スリット１６とは、配置される。なお、各入射スリット１２は、平面Ｑ上に全て配置される。
【００５０】
以上から、各入射スリット１２の配置位置は、配置方向及び配置距離から決まる線（円状の線）と平面Ｑとの交点として決まる。即ち、各入射スリット１２は、平面Ｑ上におけるレンズ１３の焦点面又は焦点深度の範囲内の距離に配置され、そして、波長λｉに対応する入射スリット１２は、波長λｉに対応する上記（２−１）式〜（２−ｉ）式の何れかによって与えられる角度αｉの方向に配置される。
【００５１】
例えば、多波長光源装置１ａが４波長の光を射出することができる装置の場合において、波長λ１に対応する入射スリット１２ａの配置方向は、上記（２−１）式を用いて角度α１の方向に配置され、波長λ２に対応する入射スリット１２ｂの配置方向は、上記（２−２）式を用いて角度α２の方向に配置され、波長λ３に対応する入射スリット１２ｃの配置方向は、上記（２−３）式を用いて角度α３の方向に配置され、そして、波長λ４に対応する入射スリット１２ｄの配置方向は、上記（２−４）式を用いて角度α４の方向に配置される。
【００５２】
すなわち、本実施の形態では、波長λ１に対応する入射スリット１２ａの配置方向は、角度α１の方向に配置され、波長λ２に対応する入射スリット１２ｂの配置方向は、角度α２の方向に配置され、波長λ３に対応する入射スリット１２ｃの配置方向は、角度α３の方向に配置され、波長λ４に対応する入射スリット１２ｄの配置方向は、角度α４の方向に配置され、出射スリット１６は、入射スリット１２ａから入射スリット１２ｄまでの間に配置される。
【００５３】
一方、出射スリット１６の配置位置は、配置方向及び配置距離から決まる線（円状の線）と平面Ｓとの交点として決まる。即ち、出射スリット１６は、平面Ｓ上におけるレンズ１３の焦点面又は焦点深度の範囲内の距離に配置され、そして、角度β０の方向に配置される。本実施形態では、角度β０は、回折格子１４の法線を基準に略１９．４５度である。
【００５４】
ここで、各入射スリット１２と出射スリット１６とを、回折格子１４に対し水平な平面Ｐ上（図２において一点鎖線で示す面）に全て配置する場合において、入射スリット１２の間隔が接近している場合には、出射スリット１６と入射スリット１２とが接触してしまい配置することができなくなる場合がある。このとき、図２に示すように、入射スリット１２は平面Ｑ上に、出射スリット１６は平面Ｑとは異なるＳ上に配置する。このように、入射スリット１２と出射スリット１６とを異なる面に配置することにより、複数の入射スリット１２の配置角度範囲を小さくすることができるので、よりコンパクト化することができる。
【００５５】
ここで、半値幅について説明する。
【００５６】
入射スリット幅をＷｉｎとし、出射スリット幅をＷｏｕｔとし、入射スリット側の逆線分散を（ｄλ／ｄｘ）ｉｎとし、出射スリット側の逆線分散を（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔとすると、入射スリットを透過する光の波長幅（半値幅）Δλｉｎは下記の（３）式で表され、出射スリットを透過する光の波長幅（半値幅）Δλｏｕｔは下記の（４）式で表される。
【００５７】
Δλｉｎ＝Ｗｉｎ×（ｄλ／ｄｘ）ｉｎ・・・・（３）
Δλｏｕｔ＝Ｗｏｕｔ×（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔ・・・・（４）
【００５８】
レンズ１３及び回折格子１４を用いる本実施形態の光学系では、像倍率が等倍であるので、上記（３）式及び（４）式のうちの値の大きい方を採用することによって半値幅を推定することが可能となる。
【００５９】
上記（３）式に示すように、入射スリットを透過する光の半値幅を決める要因には、入射スリット幅が含まれている。すなわち、入射スリット１２は、所望の波長帯ごとに配置されているので、個々の入射スリットのスリット幅を変えることで、その波長帯の要求する仕様に応じた半値幅を設定することができる。なお、出射スリット１６のスリット幅を変えた場合、全ての波長帯に影響を及ぼすため、各波長帯ごとの細かな設定は困難である。
【００６０】
さらに、詳しく説明すると、レンズ１３の光軸上に出射スリット１６を配置した場合に、レンズ１３の焦点距離をｆｌとすると、像平面内で回折格子の基本式である上記（１）式を微分することから、入射スリット側逆線分散（ｄλ／ｄｘ）ｉｎは、下記の（５）式で表され、出射スリット側逆線分散（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔは、下記の（６）式で表される。なお、下記の（５）式及び（６）式において、αは入射光の入射角を表し、β０は回折光の回折角（所定の角度）を表し、ｎは回折格子の溝本数を表し、ｍは回折格子の回折次数を表している。
【００６１】
（ｄλ／ｄｘ）ｉｎ＝ｃｏｓα×ｃｏｓ２（α−β０）／ｎ／ｍ／ｆｌ・・・・（５）
（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔ＝ｃｏｓβ０／ｎ／ｍ／ｆｌ・・・・（６）
【００６２】
上記（５）式に示すように、入射スリット側逆線分散（ｄλ／ｄｘ）ｉｎは、波長ごとにαの値が異なるため、波長ごとに異なる値となる。一方、上記（６）式に示すように、出射スリット側逆線分散（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔは、αの値に依存しないため、どの波長でも同じ値になる。
【００６３】
半値幅は、出射スリット側逆線分散（ｄλ／ｄｘ）ｏｕｔと、入射スリットの像幅Ｗｉｎ’及び出射スリット幅Ｗｏｕｔのうちの大きい方とを乗算した値となる。なお、入射スリットの像幅Ｗｉｎ’は、Ｗｉｎ’＝Ｗｉｎ×ｃｏｓα／ｃｏｓβ０で表される。
【００６４】
このようにして、半値幅は求めることができ、所望する半値幅が得られるように各発光波長における入射スリット１２の幅を設定する。
【００６５】
このような多波長光源装置１ａにおいて、例えば、波長λ１＝４００ｎｍの光を射出する場合には、光源駆動制御回路１７は、光源１１ａに電力を供給する。電力を供給された光源１１ａは、波長λ１＝４００ｎｍの光を含む光を発光し、発光した光は、入射スリット１２ａを透過する。この際、入射スリット１２ａは、射出される光が所定の半値幅となるように、光源１１ａの波長λ１に応じてスリット幅が設定されている。入射スリット１２ａを透過した光は、レンズ１３で平行光とされ、光束絞り１５の開口部を透過して回折格子１４の回折面に入射される。入射した光は、回折格子１４で回折及び反射され、再びレンズ１３を透過することによって集光される。集光された光は、光源の発光光のスペクトルで分散しているが、出射スリット１６でスペクトル幅が制限され、所定の半値幅を有する波長λ１＝４００ｎｍの光として多波長光源装置１ａから射出される。
【００６６】
また、例えば、波長λ２＝５００ｎｍの光を射出する場合には、光源駆動制御回路１７は、光源１１ｂに電力を供給する。電力を供給された光源１１ｂは、波長λ２＝５００ｎｍの光を含む光を発光し、発光した光は、入射スリット１２ｂを透過する。この際、入射スリット１２ｂは、射出される光が所定の半値幅となるように、光源１１ｂの波長λ２に応じてスリット幅が設定されている。入射スリット１２ｂを透過した光は、レンズ１３で平行光とされ、光束絞り１５の開口部を透過して回折格子１４の回折面に入射される。入射した光は、回折格子１４で回折及び反射され、再びレンズ１３を透過することによって集光される。集光された光は、光源の発光光のスペクトルで分散しているが、出射スリット１６でスペクトル幅が制限され、所定の半値幅を有する波長λ２＝５００ｎｍの光として多波長光源装置１ａから射出される。
【００６７】
また、例えば、波長λ３＝６００ｎｍの光を射出する場合には、光源駆動制御回路１７は、光源１１ｃに電力を供給する。電力を供給された光源１１ｃは、波長λ３＝６００ｎｍの光を含む光を発光し、発光した光は、入射スリット１２ｃを透過する。この際、入射スリット１２ｃは、射出される光が所定の半値幅となるように、光源１１ｃの波長λ３に応じてスリット幅が設定されている。入射スリット１２ｃを透過した光は、レンズ１３で平行光とされ、光束絞り１５の開口部を透過して回折格子１４の回折面に入射される。入射した光は、回折格子１４で回折及び反射され、再びレンズ１３を透過することによって集光される。集光された光は、光源の発光光のスペクトルで分散しているが、出射スリット１６でスペクトル幅が制限され、所定の半値幅を有する波長λ３＝６００ｎｍの光として多波長光源装置１ａから射出される。
【００６８】
同様に、例えば、波長λ４＝７００ｎｍの光を射出する場合には、光源駆動制御回路１７は、光源１１ｄに電力を供給する。電力を供給された光源１１ｄは、波長λ４＝７００ｎｍの光を含む光を発光し、発光した光は、入射スリット１２ｄを透過する。この際、入射スリット１２ｄは、射出される光が所定の半値幅となるように、光源１１ｄの波長λ４に応じてスリット幅が設定されている。入射スリット１２ｄを透過した光は、レンズ１３で平行光とされ、光束絞り１５の開口部を透過して回折格子１４の回折面に入射される。入射した光は、回折格子１４で回折及び反射され、再びレンズ１３を透過することによって集光される。集光された光は、光源の発光光のスペクトルで分散しているが、出射スリット１６でスペクトル幅が制限され、所定の半値幅を有する波長λ４＝７００ｎｍの光として多波長光源装置１ａから射出される。
【００６９】
ここで、全波長帯で半値幅を同じに設定する場合についての具体的な数値例を説明する。下記の表１は、全波長帯（λ１＝４００ｎｍ，λ２＝５００ｎｍ，λ３＝６００ｎｍ，λ４＝７００ｎｍ）で半値幅を同じに設定する場合において、各波長帯λ１，λ２，λ３，λ４に対応する入射スリット側の逆線分散、スリット幅及びスリット波長幅（半値幅）と、出射スリット側の逆線分散、スリット幅及びスリット波長幅（半値幅）とを具体的な数値を用いて表している。
【００７０】
【表１】
2004286647.tif 000004
【００７１】
表１に示すように、波長λ１＝４００で光源１１ａを発光させる場合、入射スリット１２ａのスリット幅を０．５６７ｍｍに設定することによって、入射スリット側の逆線分散は１５．８８ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。波長λ２＝５００で光源１１ｂを発光させる場合、入射スリット１２ｂのスリット幅を０．５６３ｍｍに設定することによって、逆線分散は１５．９８ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。波長λ３＝６００で光源１１ｃを発光させる場合、入射スリット１２ｃのスリット幅を０．５８８ｍｍに設定することによって、逆線分散は１５．３１ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。波長λ４＝７００で光源１１ｄを発光させる場合、入射スリット１２ｄのスリット幅を０．６５２ｍｍに設定することによって、逆線分散は１３．８４ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。
【００７２】
また、表１に示すように、出射スリット１６は、スリット幅が０．５７３ｍｍに設定されており、出射スリット側の逆線分散は１５．７２ｎｍ／ｍｍとなり、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。
【００７３】
このように、各入射スリット１２を透過する光の半値幅が９．０ｎｍとなるように、入射スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのスリット幅が、それぞれ０．５６７ｍｍ、０．５６３ｍｍ、０．５８８ｍｍ、０．６５２ｍｍに設定され、各入射スリット１２を透過する光の半値幅を全て同一に設定することができる。
【００７４】
次に、特定の波長帯で半値幅を広く設定する場合について説明する。下記の表２は、特定の波長帯λ１で半値幅を広く設定する場合において、各波長帯（λ１＝４００，λ２＝５００，λ３＝６００，λ４＝７００）に対応する入射側の逆線分散、スリット幅及びスリット波長幅と、出射側の逆線分散、スリット幅及びスリット波長幅とを、具体的な数値を用いて表している。
【００７５】
【表２】
2004286647.tif 000005
【００７６】
表２に示すように、波長λ１＝４００で光源１１ａを発光させる場合、入射スリット１２ａのスリット幅を０．６５２ｍｍに設定することによって、逆線分散は１５．８８ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は１０．３３ｎｍとなる。波長λ２＝５００で光源１１ｂを発光させる場合、入射スリット１２ｂのスリット幅を０．５６３ｍｍに設定することによって、逆線分散は１５．９８ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。波長λ３＝６００で光源１１ｃを発光させる場合、入射スリット１２ｃのスリット幅を０．５８８ｍｍに設定することによって、逆線分散は１５．３１ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。波長λ４＝７００で光源１１ｄを発光させる場合、入射スリット１２ｄのスリット幅を０．６５２ｍｍに設定することによって、逆線分散は１３．８４ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。
【００７７】
また、表２に示すように、出射スリット１６は、スリット幅が０．５７３ｍｍに設定されており、出射スリット側の逆線分散は１５．７２ｎｍ／ｍｍなので、スリット波長幅は９．０ｎｍとなる。
【００７８】
このように、入射スリット１２ａを透過する光の半値幅が１０．３３ｎｍとなるように、入射スリット１２ａのスリット幅が０．６５２ｍｍに設定され、入射スリット１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを透過する光の半値幅が９．０ｎｍとなるように、入射スリット１２ｂ，１２ｃ，１２ｄのスリット幅が、それぞれ０．５６３ｍｍ、０．５８８ｍｍ、０．６５２ｍｍに設定され、入射スリット１２ａを透過する光の半値幅のみを広く設定することができる。
【００７９】
また、複数の光源１１によって、各々所望の波長の光を含む光が回折格子１４に向けて発光され、複数の光源１１のそれぞれの近傍に配置されるとともに、各光源１１の発光強度分布に応じてスリット幅が設定されている複数の入射スリット１２によって、特定方向の光の拡散が抑制される。回折格子１４と光源１１との間に配置されるレンズ１３によって、入射スリット１２を透過した光が平行光にされて回折格子１４に導かれる。回折格子１４によって、レンズ１３で平行光にされた光が回折反射され、回折反射された光は再びレンズ１３に入射される。レンズ１３によって、回折格子１４で回折反射した光が集光され、出射スリット１６によって、レンズ１３によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみが通過する。
【００８０】
したがって、入射スリット１２のスリット幅が複数の光源１１の発光強度分布に応じて設定されることで、複数の光源１１の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。
【００８１】
また、レンズ１３及び回折格子１４の代わりに光を集光するレンズ機能と光を分光する回折格子機能とを兼ね備える凹面回折格子を用いる場合、複数の光源１１によって、各々所望の波長の光を含む光が凹面回折格子に向けて発光され、複数の光源１１のそれぞれの近傍に配置されるとともに、各光源１１の発光強度分布に応じてスリット幅が設定されている複数の入射スリット１２によって、特定方向の光の拡散が抑制される。凹面回折格子によって、入射スリット１２を透過した光が回折反射されるとともに、当該回折反射された光が集光され、出射スリット１６によって、凹面回折格子によって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみが通過する。
【００８２】
したがって、レンズ１３及び回折格子１４の代わりに凹面回折格子を用いる場合においても、各入射スリット１２のスリット幅が複数の光源１１の発光強度分布に応じて設定されることで、複数の光源１１の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。また、凹面回折格子が用いられるので、入射光を平行光にすると共に回折光を集光するためのレンズが不要となり、部品点数を削減することができる。
【００８３】
本実施形態における光学系では、光源の明るさや光学部品（レンズ１３及び回折格子１４）の分光特性のため、出射スリット１６に入射する光量が波長帯ごとに異なる。特に、光量差が大きい場合、光電変換の際の電気系に不具合が生じる可能性があるため、各波長帯で発光する光源の光量差をなくす必要がある。また、波長によっては、必要となる光量レベルが異なる場合がある。そこで、各光源から発光される光の光量を変更する方法について、以下に説明する。
【００８４】
一般的に、入射スリット１２及び出射スリット１６は、スリットの面積が大きくなると、光量が増す傾向にある。この際、スリットの幅方向の寸法を広くすると、光量の増加にともなって、半値幅も広くなる。一方、スリットの高さ方向の寸法を広くすると、光量は増加するが、半値幅は変化しない。これは、上記（３）式及び（４）式に示すように、スリット幅が変化することによって、半値幅も変化するためであり、スリット高さが変化したとしても、半値幅には影響を与えないためである。
【００８５】
そこで、光量が多い波長帯の光量を減らすためには、入射スリットのスリット（開口部分）の高さ方向の寸法について、他の入射スリットのスリットよりも狭くし、光量が少ない波長帯の光量を増やすためには、入射スリット１２のスリットの高さ方向の寸法について、他の入射スリットのスリットよりも広くすることによって、半値幅を変えずに光量を増減させることができる。
【００８６】
このように、各入射スリット１２は、それぞれのスリットを透過する光の波長に応じて所定の光量で射出されるようにスリットの高さを設定することによって、半値幅を変えることなく光量を設定することができる。
【００８７】
なお、半値幅が変化しても仕様的に問題がない場合は、スリットの幅方向の寸法を変えることによって透過する光量を調整してもよい。
【００８８】
図４は、入射スリットを回折格子側から見た場合におけるスリットの形状を説明するための図である。図４に示すスリットＳ１は、波長λ１の光が透過する入射スリット１２ａのスリット（開口部分）の形状を表し、スリットＳ２は、波長λ２の光が透過する入射スリット１２ｂのスリット（開口部分）の形状を表し、スリットＳ３は、波長λ３の光が透過する入射スリット１２ｃのスリット（開口部分）の形状を表し、スリットＳ４は、波長λ４の光が透過する入射スリット１２ｄのスリット（開口部分）の形状を表している。
【００８９】
図４に示すように、入射スリット１２の各スリットの形状は、それぞれ矩形状であり、幅Ｗ及び高さＨがそれぞれ設定されている。スリットＳ１は、幅がＷ１に設定されており、高さがＨ１に設定されている。スリットＳ２は、幅がＷ２に設定されており、高さがＨ２に設定されている。スリットＳ３は、幅がＷ３に設定されており、高さがＨ３に設定されている。スリットＳ４は、幅がＷ４に設定されており、高さがＨ４に設定されている。このように、入射スリット１２のスリットの形状を幅方向に変更することによって、発光波長λに応じて個別に半値幅を設定することができ、高さ方向に変更することによって、個別に光量を設定する。
【００９０】
このように、各入射スリット１２のスリット高さが各光源に応じて設定されるので、各光源１１の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、容易に光量を増減させることができる。
【００９１】
なお、光量の減少は、スリットの高さ方向の寸法を短くすることで実現されるが、スリットの高さを所定値以下にすると、射出する光の発光波長強度分布が変化する場合があるので、光量を所定量以下に減少させることは困難である。そこで、入射スリット１２のスリット開口の射出側に、発光波長強度分布を変えることなく光量を減少させるフィルタを配置することによって、光量を減少させてもよい。このフィルタとしては、例えば、ＮＤ（Ｎｅｕｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）フィルタ等が用いられる。この場合、入射スリット１２には、スリット開口の出射側に、発光波長強度分布を変えることなく光量を減少させるフィルタが配置されているので、各光源１１の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、さらにスリットを透過する光の光量を減少させることができる。
【００９２】
また、光量の増加は、スリットの高さ寸法を長くすることで実現されるが、出射スリット１６自体の大きさに限りがあるので、入射スリット１２の高さ寸法を長くしたとしても光量を所定量以上に増加させることは困難である。そこで、入射スリット１２のスリット開口の射出側にスリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズを配置することによって、光量を増加させる。
【００９３】
図５は、光量をさらに増加させる場合における入射スリットを説明するための図である。なお、図５は、入射スリットを回折格子側から見た図である。図５に示すレンズＳＲは、スリットの幅方向に曲率がなく、スリットの高さ方向に凸の曲率を有するレンズであり、例えば、シリンドリカルレンズである。図５に示すように、スリットＳ１を透過する光の光量を増加させる場合、スリットの高さ方向にのみ曲率を有するレンズＳＲを、回折格子側に接触するように配置する。シリンドリカルレンズは、光を一方向に集光することが可能であり、スリットを透過する光を集光することによって光量を増加させる。
【００９４】
このように、入射スリット１２には、スリット開口の出射側に、スリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズＳＲが配置されているので、このレンズによりスリットを透過する光が集光され、各光源１１の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、さらに光量を増加させることができる。
【００９５】
なお、本実施の形態では、光量を増加させるレンズＳＲとしてシリンドリカルレンズを用いているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズＳＲは光量を増加させる機能を有するレンズであればよい。
【００９６】
本実施形態では、出射スリット１６は、レンズ１３の略光軸上に配置されるとしたが、本発明は特にこれに限定されず、回折光の出射角度β０が、複数の光源からの最大入射角αｍａｘと最小入射角αｍｉｎとの間であれば、配置される場所は限定されない。すなわち、出射スリット１６は、レンズ１３の略光軸上、つまり、光源１１ｂと光源１１ｃとの間に設けるのではなく、光源１１ａと光源１１ｂとの間に設けてもよく、また光源１１ｃと光源１１ｄとの間に設けてもよい。
【００９７】
また、本実施の形態では、４つの波長λ１，λ２，λ３，λ４（λ１＜λ２＜λ３＜λ４）に対応する４つの光源１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ及び４つの入射スリット１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを設けているが、本発明は特にこれに限定されず、４つ以上の波長に対応する光源及び入射スリットを設けてもよく、例えば、６つの波長に対応する６つの光源及び６つの入射スリットを設けてもよい。なお、この場合、最大入射角と最小入射角の中央に出射スリットが存在するように配置することが好ましい。
【００９８】
本実施形態においては、各入射スリット１２のスリット、レンズ１３、回折格子１４及び出射スリット１６のスリット等の位置合わせを行う調整のための移動機構を多波長光源装置１ａにさらに備えてもよい。
【００９９】
図６は、移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。図６において、移動機構をさらに備えた多波長光源装置１ｂは、光源１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、入射スリット１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、レンズ１３、回折格子１４、光束絞り１５、出射スリット１６、光源駆動制御回路１７を備えるとともに、レンズ駆動部１３１、レンズ駆動制御回路１８、回折格子駆動部１４１及び回折格子駆動制御回路１９に接続される。なお、図６に示す多波長光源装置１ｂは、図１に示す多波長光源装置１ａとほぼ同様の構成であるので、以下の説明では異なる構成のみを説明する。
【０１００】
この多波長光源装置１ｂは、図１に示す多波長光源装置１ａにおける回折格子１４の分散方向に回折格子１４を回転させる回転機構及びレンズ１３を光軸方向に平行移動させるレンズ移動機構をさらに備え、回転機構及びレンズ移動機構は移動を行わせる各駆動部と接続されている。即ち、レンズ１３は、レンズ移動機構として、レンズ本体１３ａ、レンズ本体を保持する枠体１３ｂ及び枠体１３ｂに固設された移動軸１３ｃを備え、回折格子１４は、回転機構として、回折格子本体１４ａ及び回折格子本体１４ａに設けられた回転軸１４ｂを備える。なお、回転軸１４ｂは、レンズ１３の光軸上に設けられる。
【０１０１】
レンズ駆動部１３１は、レンズ本体１３ａを保持する枠体１３ｂに固設された移動軸１３ｃを光軸方向に駆動する。レンズ駆動制御回路１８は、レンズ駆動部１３１の駆動を制御し、レンズ１３の移動軸１３ｃを光軸方向（図６に示す直線矢印ＡＡ’方向）に移動させることによって、レンズ１３の駆動を制御する。
【０１０２】
回折格子駆動部１４１は、回折格子本体１４ａに設けられた回転軸１４ｂを駆動することによって、回折格子１４の回折面を分散方向に回転させる。回折格子制御回路１９は、回折格子駆動部１４１の駆動を制御し、回折格子１４の回転軸１４ｂを回折面に垂直な方向（図６に示す円弧矢印ＢＢ’方向）に回転させることによって、回折格子１４の駆動を制御する。
【０１０３】
レンズ１３は、移動軸１３ｃが図６に示す直線矢印ＡＡ’方向に動かされることによって、レンズ本体１３ａの光軸に沿って移動する。この結果、回折された光の分散の広がりが調整される。また、各波長に対してレンズ１３の焦点面が各入射スリット１２の各光軸にそってそれぞれ移動すると共に出射スリット１６の光軸方向に沿って移動するが、この移動は焦点深度の範囲内で行われる。なお、入射スリット１２の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向であり、出射スリット１６の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向である。
【０１０４】
回折格子１４は、回転軸１４ｂが図６に示す円弧矢印ＢＢ’方向に動かされることによって、回折格子本体１４ａの回折面が回転する。この結果、入射光の入射方向及び出射光の出射方向（回折方向）が調整される。
【０１０５】
各入射スリット１２における各スリットの位置及び出射スリット１６におけるスリットの位置は、レンズ１３及び回折格子１４を上述のように動かすことによって、各入射スリット１２にそれぞれ対応する各入射角αｉ及び出射スリット１６に対応する回折角β０にそれぞれ合わせられ得る。
【０１０６】
なお、図６に示す多波長光源装置１ｂは、レンズ駆動部１３１に接続されるレンズ移動機構及び回折格子駆動部１４１に接続される回転機構を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ駆動部１３１に接続されるレンズ移動機構及び回折格子駆動部１４１に接続される回転機構のうちの少なくとも一方を備え、レンズ１３及び回折格子１４のうちの少なくとも一方を駆動することによって、出射スリット１６から出射する光の波長を調整してもよい。
【０１０７】
上述では、レンズ１３及び回折格子１４に調整のための移動機構を設けることによって、各入射スリット１２のスリット、レンズ１３、回折格子１４及び出射スリット１６のスリット等の位置合わせを行ったが、各入射スリット１２を図７に示すように一体化して、レンズ１３及び一体化した入射スリットによって位置合わせを行うように構成してもよい。
【０１０８】
図７は、入射スリットを一体化すると共に、調整のための移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。図７において、入射スリットを一体化すると共に、移動機構をさらに備えた多波長光源装置１ｃは、光源１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、入射スリット２１、レンズ１３、回折格子１４、光束絞り１５、出射スリット１６、光源駆動制御回路１７を備えるとともに、レンズ駆動部１３１、レンズ駆動制御回路１８、回折格子駆動部１４１、回折格子駆動制御回路１９、入射スリット駆動部２１１及び入射スリット駆動制御回路２０に接続される。なお、図７に示す多波長光源装置１ｃは、図６に示す多波長光源装置１ｂとほぼ同様の構成であるので、以下の説明では異なる構成のみを説明する。
【０１０９】
この多波長光源装置１ｃは、図１に示す多波長光源装置１ａにおける各入射スリット１２の代わりに入射スリット２１を用い、回折格子１４の分散方向に回折格子１４を回転させる回転機構、レンズ１３を光軸方向に平行移動させるレンズ移動機構及び入射スリット２１を分散方向に移動させる入射スリット移動機構をさらに備える。このため、入射スリット２１のスリットの数は、入射スリット１２の個数と同数の４個であり、スリットの位置は、各入射スリット１２の配置方向に対応する位置である。レンズ１３は、レンズ移動機構として、レンズ本体１３ａ、レンズ本体を保持する枠体１３ｂ及び枠体１３ｂに固設された移動軸１３ｃを備え、回折格子１４は、回転機構として、回折格子本体１４ａ及び回折格子本体１４ａに設けられた回転軸１４ｂを備える。なお、回転軸１４ｂは、レンズ１３の光軸上に設けられる。
【０１１０】
入射スリット駆動部２１１は、入射スリット２１を像面に沿って、ここでは略円弧状に配置された複数の光源１１に沿う方向に駆動する。入射スリット駆動制御回路２０は、入射スリット駆動部２１１の駆動を制御し、各光源に対応する入射スリットが一体化された入射スリット２１を、略円弧状に配置された複数の光源１１に沿う方向（図７に示す円弧矢印ＣＣ’方向）に移動させることによって、入射スリット２１の駆動を制御する。
【０１１１】
レンズ１３は、上述と同様に、移動軸１３ｃが図７に示す直線矢印ＡＡ’方向に動かされることによって、レンズ本体１３ａの光軸に沿って移動する。この結果、回折された光の分散の広がりが調整される。なお、入射スリット１２の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向であり、出射スリット１６の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向である。
【０１１２】
回折格子１４は、回転軸１４ｂが図７に示す円弧矢印ＢＢ’方向に動かされることによって、回折格子本体１４ａの回折面が回転する。この結果、入射光の入射方向及び出射光の出射方向（回折方向）が調整される。
【０１１３】
入射スリット２１は、図７に示す円弧矢印ＣＣ’方向に動かされることによって、入射スリット２１の配置方向に沿って移動する。この結果、入射スリット２１の各スリットの位置が移動し、入射光の入射方向が調整される。
【０１１４】
入射スリット２１における各スリットの位置は、レンズ１３及び回折格子１４を上述のように動かすことによって、それぞれ対応する各入射角αｉにそれぞれ合わせられ得る。
【０１１５】
入射スリットを個別部品で構成した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差が個々に生じ、また、個別に調整する必要があるが、各入射スリットを一体化した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差を減らすことができ、一度に調整することも可能である。
【０１１６】
なお、図７に示す多波長光源装置１ｃは、レンズ駆動部１３１に接続されるレンズ移動機構、回折格子駆動部１４１に接続される回転機構及び入射スリット駆動部２１１に接続される入射スリット移動機構を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ移動機構、回転機構及び入射スリット移動機構のうちの少なくとも１つが用意され、レンズ１３、回折格子１４及び入射スリット２１のうちの少なくとも１つを駆動することによって、出射スリット１６から出射する光の波長を調整してもよい。
【０１１７】
また、本実施形態では、入射スリット２１を分散方向（図７の矢印ＣＣ’の方向）に移動させているが、本発明は特にこれに限定されず、入射スリット２１を光軸方向（図７の矢印ＡＡ’の方向）に移動させてもよい。この場合、多波長光源装置１ｃは、入射スリット２１を光軸方向に移動させる入射スリット移動機構をさらに備え、入射スリット駆動部２１１は、入射スリット２１を光軸に沿う方向に駆動する。入射スリット駆動制御回路２０は、入射スリット駆動部２１１の駆動を制御し、各光源に対応する入射スリットが一体化された入射スリット２１を、光軸に沿う方向（図７に示す矢印ＡＡ’方向）に移動させることによって、入射スリット２１の駆動を制御する。入射スリット２１は、図７に示す直線矢印ＡＡ’方向に動かされることによって、レンズ１３の光軸に沿って移動する。この結果、回折された光の分散の広がりが調整される。
【０１１８】
図７では、各入射スリットのスリットを一体化し、一体化した入射スリット２１、レンズ１３及び回折格子１４に調整のための移動機構を設けることによって、入射スリット２１のスリット、レンズ１３、回折格子１４及び出射スリット１６のスリット等の位置合わせを行ったが、さらに、出射スリット１６も入射スリット２１に一体化してもよい。なお、出射スリット１６も一体化した場合には、出射スリット１６におけるスリットの位置も出射スリット１６に対応する回折角β０に合わせられ得る。
【０１１９】
図８は、入射スリットと出射スリットとを一体化すると共に、調整のための移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。図８において、入射スリットと出射スリットとを一体化すると共に、調整機構をさらに備えた多波長光源装置１ｄは、光源１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）、入出射スリット３１、レンズ１３、回折格子１４、光束絞り１５、光源駆動制御回路１７を備えるとともに、レンズ駆動部１３１、レンズ駆動制御回路１８、回折格子駆動部１４１、回折格子駆動制御回路１９、入出射スリット駆動部３１１及び入出射スリット駆動制御回路２０’に接続される。なお、図８に示す多波長光源装置１ｄは、図７に示す多波長光源装置１ｃとほぼ同様の構成であるので、以下の説明では異なる構成のみを説明する。
【０１２０】
この多波長光源装置１ｄは、図１に示す多波長光源装置１ａにおける各入射スリット１２及び出射スリット１６の代わりに入出射スリット３１を用い、回折格子１４の分散方向に回折格子１４を回転させる回転機構、レンズ１３を光軸方向に平行移動させるレンズ移動機構及び入出射スリット３１を分散方向に移動させる入出射スリット移動機構をさらに備える。このため、入出射スリット３１のスリットの数は、入射スリット１２の個数と、出射スリット１６の個数とを合わせた５個であり、スリットの位置は、各入射スリット１２の配置方向及び出射スリット１６に対応する位置である。レンズ１３は、レンズ移動機構として、レンズ本体１３ａ、レンズ本体を保持する枠体１３ｂ及び枠体１３ｂに固設された移動軸１３ｃを備え、回折格子１４は、回転機構として、回折格子本体１４ａ及び回折格子本体１４ａに設けられた回転軸１４ｂを備える。回転軸１４ｂは、レンズ１３の光軸上に設けられる。
【０１２１】
入出射スリット駆動部３１１は、入出射スリット３１を像面に沿って、ここでは略円弧状に配置された複数の光源１１に沿う方向に駆動する。入出射スリット駆動制御回路２０’は、入出射スリット駆動部３１１の駆動を制御し、入射スリットと出射スリットとが一体化された入出射スリット３１を、略円弧状に配置された複数の光源１１に沿う方向（図８に示す円弧矢印ＣＣ’方向）に移動させることによって、入出射スリット３１の駆動を制御する。
【０１２２】
レンズ１３は、上述と同様に、移動軸１３ｃが図８に示す直線矢印ＡＡ’方向に動かされることによって、レンズ本体１３ａの光軸に沿って移動する。この結果、回折された光の分散の広がりが調整される。なお、入射スリット１２の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向であり、出射スリット１６の光軸は、スリットの開口面に対し法線方向である。
【０１２３】
回折格子１４は、回転軸１４ｂが図８に示す矢印ＢＢ’方向に動かされることによって、回折格子本体１４ａの回折面が回転する。この結果、入射光の入射方向及び出射光の出射方向（回折方向）が調整される。
【０１２４】
入出射スリット３１は、図８に示す円弧矢印ＣＣ’方向に動かされることによって、入出射スリット３１の配置方向に沿って移動する。この結果、入出射スリット３１の各スリットの位置が移動し、入射光の入射方向が調整されるとともに、出射光の出射方向（回折方向）も調整される。
【０１２５】
入出射スリット３１における各スリットの位置は、レンズ１３及び回折格子１４を上述のように動かすことによって、それぞれ対応する各入射角αｉにそれぞれ合わせられ得る。なお、出射スリット１６も一体化した場合には、出射スリット１６におけるスリットの位置も出射スリット１６に対応する回折角β０に合わせられ得る。
【０１２６】
入射スリット及び出射スリットを個別部品で構成した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差が個々に生じ、また、個別に調整する必要があるが、各入射スリットを一体化すると共に、さらに出射スリットを一体化した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差を減らすことができ、一度に調整することも可能である。
【０１２７】
また、図８に示す多波長光源装置１ｄは、レンズ駆動部１３１に接続されるレンズ移動機構、回折格子駆動部１４１に接続される回転機構及び入出射スリット駆動部３１１に接続される入出射スリット移動機構を備えているが、本発明は特にこれに限定されず、レンズ移動機構、回転機構及び入出射スリット移動機構のうちの少なくとも１つが用意され、レンズ１３、回折格子１４及び入出射スリット３１のうちの少なくとも１つを駆動することによって、出射スリットから出射する光の波長を調整してもよい。
【０１２８】
また、本実施形態では、入出射スリット３１を分散方向（図８の矢印ＣＣ’の方向）に移動させているが、本発明は特にこれに限定されず、入出射スリット３１を光軸方向（図８の矢印ＡＡ’の方向）に移動させてもよい。この場合、多波長光源装置１ｄは、入出射スリット３１を光軸方向に移動させる入出射スリット移動機構をさらに備え、入出射スリット駆動部３１１は、入出射スリット３１を光軸に沿う方向に駆動する。入出射スリット駆動制御回路２０’は、入出射スリット駆動部３１１の駆動を制御し、各光源に対応する入射スリット及び出射スリットが一体化された入出射スリット３１を、光軸に沿う方向（図８に示す矢印ＡＡ’方向）に移動させることによって、入出射スリット３１の駆動を制御する。入出射スリット３１は、図８に示す直線矢印ＡＡ’方向に動かされることによって、レンズ１３の光軸に沿って移動する。この結果、回折された光の分散の広がりが調整される。
【０１２９】
なお、以上の構成において、レンズ、回折格子、入射スリット、出射スリットを駆動する各駆動部及び各駆動制御回路は、多波長光源装置とは別に配置され、組立工程時に接続されて各移動機構を作動させるものである。しかしながら、本発明はそれに限定されるものではなく、駆動部及び駆動制御回路の少なくとも一部が組み込まれているものをも含んでいる。
【０１３０】
本発明に係る多波長光源装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、測定対象物の測定項目に応じて光の波長を変更する必要がある光学測定装置に組み込む場合に好適な装置である。次に、適用の一例として、本発明に係る多波長光源装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを臨床検査用の光学測定装置に組み込んだ場合について説明する。
【０１３１】
図９は、多波長光源装置を組み込んだ光学測定装置の構成を示す図である。図９において、光学測定装置１００は、多波長光源部１０１、光検出部１０２、データ処理部１０３、記憶部１０４、入力部１０５及び出力部１０６を備えて構成される。
【０１３２】
多波長光源部１０１は、上述した多波長光源装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄであり、その射出すべき光の波長は、データ処理部１０３によって制御される。光検出部１０２は、多波長光源部１０１から射出され測定対象物２０１によって反射した光を受光することによって、測定対象物２０１からの光の明るさを測定する装置であり、測定結果は、データ処理部１０３に出力される。
【０１３３】
入力部１０５は、例えばキーボードやマウス等の光学測定装置１００にコマンドやデータを入力する入力装置であり、入力内容は、データ処理部１０３に出力される。出力部１０６は、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤ及び有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の記録装置であり、入力部１０５の入力内容やデータ処理部１０３の処理結果を表示又は印字する。
【０１３４】
記憶部１０４は、光学測定装置１００の制御プログラム、測定項目と使用波長との対応関係を登録する使用波長テーブル、測定項目ごとに用意された、光の明るさと濃度との対応関係を登録する濃度テーブル、制御プログラムに必要なデータ及び制御プログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するメモリである。記憶部１０４は、例えば、ＲＡＭやＲＯＭである。
【０１３５】
データ処理部１０３は、例えば、マイクロプロセッサ等を備えて構成され、多波長光源部１０１、光検出部１０２、記憶部１０４、入力部１０５及び出力部１０６を制御すると共に、光検出部１０２の出力に基づいて記憶部１０４の各テーブルを参照することによって測定対象物２０１における所定の測定項目の濃度を演算する。
【０１３６】
ユーザは、測定項目に応じた試薬を検体に滴下する。ユーザは、呈色後に検体を測定対象物２０１として、多波長光源部１０１からの出射光が照射されると共に検体で反射した反射光が光検出部１０２に入射される測定位置に配置する。そして、ユーザは、測定項目を入力部１０５に入力する。
【０１３７】
データ処理部１０３は、入力部１０５に測定項目が入力されると、入力された測定項目を記憶部１０４に記憶する。次に、データ処理部１０３は、使用波長テーブルを参照し、入力された測定項目に使用される波長を検索する。次に、データ処理部１０３は、検索した波長の光を射出すべく制御信号を多波長光源部１０１に出力する。
【０１３８】
多波長光源部１０１の光源駆動制御回路１７は、制御信号に応じた光源１１に電力を供給する。電力を供給された光源１１は、検索した波長に相当する波長の光を含む光を発光し、発光した光は、入射スリット１２を透過する。入射スリット１２を透過した光は、レンズ１３で平行光とされ、光束絞り１５の開口部を透過して回折格子１４の回折面に入射される。入射した光は、回折格子１４で回折及び反射され、再びレンズ１３を透過することによって集光される。集光された光は、出射スリット１６を透過して、検索した波長に相当する波長の光として多波長光源部１０１から射出される。多波長光源部１０１から射出された光は、測定対象物に照射され、測定対象物で反射された反射光は、光検出部１０２に入射される。光検出部１０２は、入射された光の明るさをデータ処理部１０３に出力する。
【０１３９】
データ処理部１０３は、記憶部１０４に記憶した測定項目に対応する濃度テーブルを参照し、入力された光の明るさに対応する濃度を当該濃度テーブルから検索する。次に、データ処理部１０３は、検索した濃度を測定結果として出力部１０６に出力する。出力部１０６は、測定結果を表示又は印字する。
【０１４０】
光学測定装置１００は、このように動作するのでユーザが入力した測定項目に応じた光を多波長光源部１０１から射出させ、測定項目の濃度を測定することができる。そして、光学測定装置１００は、光源に多波長光源部１０１が組み込まれているので互いに異なる複数の波長の光を射出することができ、複数の測定項目を測定することができる。さらに、光学測定装置１０１は、多波長光源部１０１に本発明に係る多波長光源装置１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄを使用するので、従来より小型にすることができる。
【０１４１】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明も主に含まれている。
【０１４２】
（１）空間的に光を分光する回折格子と、前記回折格子の分散方向に配置され、各々所望の波長の光を含む光を前記回折格子に向けて発光する複数の光源と、前記複数の光源のそれぞれの近傍に配置され、光源からの光に対し、特定方向の光の拡散を抑制する複数の入射スリットと、前記回折格子と前記入射スリットとの間に配置され、前記入射スリットによって抑制された光を平行光にして前記分光素子に導くと共に、前記回折格子で回折反射した光を集光するレンズと、前記レンズによって集光された光に対し、特定の分散幅の光のみを通過させる出射スリットとを備え、前記複数の入射スリットは、各光源に応じてスリット幅が設定されていることを特徴とする多波長光源装置。
【０１４３】
（２）前記出射スリットは、前記複数の光源と前記回折格子とがなす角度内に配置されていることを特徴とする上記（１）記載の多波長光源装置。この構成によれば、出射スリットが複数の光源が分布する角度内に配置されているため、装置の小型化、軽量化、低コスト化を図ることができ、レンズにとっては、軸外画角を従来より小さくすることができるので、性能面での負担を軽減することができる。
【０１４４】
（３）前記複数の入射スリットは、一体形成されていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の多波長光源装置。この構成によれば、各光源ごとに設けられた複数の入射スリットが一体形成されているので、組み立て工数及び組み付け誤差を減らすことができ、各入射スリットの位置を一度に調整することができる。
【０１４５】
（４）前記回折格子の分散方向に前記回折格子を回転させる回転機構及び前記入射スリットを分散方向に移動させる第１の入射スリット移動機構の少なくとも一方を有する分散方向移動機構と、前記レンズを光軸方向に平行移動させるレンズ移動機構及び前記入射スリットを光軸方向に移動させる第２の入射スリット移動機構のうちの少なくとも一方を有する光軸方向移動機構とを備えていることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の多波長光源装置。
【０１４６】
この構成によれば、分散方向移動機構によって、回折格子の分散方向に回折格子もしくは入射スリットが分散方向に移動され、光軸方向移動機構によって、レンズもしくは入射スリットが光軸方向に平行移動され、出射スリットから出射する光の波長が調整される。
【０１４７】
（５）前記回折格子の分散方向に前記回折格子を回転駆動させる回折格子駆動部及び前記レンズを光軸方向に平行移動させるレンズ駆動部のうちの少なくとも一方と、前記回折格子駆動部及び前記レンズ駆動部のうちの少なくとも一方の駆動を制御する駆動制御部とをさらに備え、前記駆動制御部は、前記回折格子駆動部及び前記レンズ駆動部のうちの少なくとも一方の駆動を制御することによって、前記出射スリットから出射する光の波長を調整することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の多波長光源装置。
【０１４８】
この構成によれば、回折格子駆動部によって、回折格子の分散方向に回折格子が回転駆動され、レンズ駆動部によって、レンズが光軸方向に平行移動され、駆動制御部によって、回折格子駆動部及びレンズ駆動部のうちの少なくとも一方の駆動が制御され、出射スリットから出射する光の波長が調整される。
【０１４９】
（６）前記入射スリット移動機構は、前記複数の入射スリットが一体形成されている一体型入射スリットを、円弧状に配置された前記複数の光源に沿う方向に移動させるものであり、前記駆動制御部は、前記回折格子駆動部、前記レンズ駆動部及び入射スリット駆動部のうちの少なくとも１つの駆動を制御することによって、前記出射スリットから出射する光の波長を調整することを特徴とする上記（４）記載の多波長光源装置。
【０１５０】
この構成によれば、入射スリット駆動部によって、複数の入射スリットが一体形成されている一体型入射スリットが、円弧状に配置された複数の光源に沿う方向に駆動され、駆動制御部によって、回折格子駆動部、レンズ駆動部及び入射スリット駆動部のうちの少なくとも１つの駆動が制御されることで、出射スリットから出射する光の波長が調整される。
【０１５１】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、各入射スリットのスリット幅が光源に応じて設定されることで、スリット幅によってその値が変化する半値幅を各光源の発光波長に応じて設定することができ、複数の光源の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。
【０１５２】
請求項２に記載の発明によれば、各入射スリットのスリット幅が光源に応じて設定されることで、スリット幅によってその値が変化する半値幅を各光源の発光波長に応じて設定することができ、複数の光源の発光波長ごとに波長純度を高めることができる。また、凹面回折格子が用いられるので、入射光を平行光にすると共に回折光を集光するためのレンズが不要となり、部品点数を削減することができる。
【０１５３】
請求項３に記載の発明によれば、各入射スリットのスリット高さが各光源に応じて所定の光量が射出されるように設定されるので、各光源の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、光量を増減させることができる。
【０１５４】
請求項４に記載の発明によれば、入射スリットには、スリット開口の射出側に、スリット高さ方向にのみ曲率を有するレンズが配置されているので、このレンズによりスリットを透過する光が集光され、各光源の発光波長ごとの半値幅を変えることなく、さらに光量を増加させることができる。
【０１５５】
請求項５に記載の発明によれば、入射スリットを個別部品で構成した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差が個々に生じ、また、個別に調整する必要があるが、各入射スリットと出射スリットとを一体化した場合には、組み立て工数及び組み付け誤差を減らすことができ、一度に調整することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における多波長光源装置の構成を示す平面図である。
【図２】本実施形態における多波長光源装置の構成を示す側面図である。
【図３】回折格子の原理を説明するための図である。
【図４】入射スリットを回折格子側から見た場合におけるスリットの形状を説明するための図である。
【図５】光量をさらに増加させる場合における入射スリットを説明するための図である。
【図６】移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。
【図７】入射スリットを一体化すると共に、調整のための移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。
【図８】入射スリットと出射スリットとを一体化すると共に、調整のための移動機構をさらに備えた多波長光源装置の構成を示す平面図である。
【図９】多波長光源装置を組み込んだ光学測定装置の構成を示す図である。
【図１０】特許文献１の光学分析用光源装置の構成を示す図である。
【図１１】特許文献２の分光光度計における光源部の構成を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ  多波長光源装置
１１  光源
１２  入射スリット
１３  レンズ
１４  回折格子
１５  光束絞り
１７  光源駆動制御回路
１８  レンズ駆動制御回路
１９  回折格子駆動制御回路
２０  入射スリット駆動制御回路
２０’  入出射スリット駆動制御回路
３１  入出射スリット
【図１】
2004286647.tif 000006
【図２】
2004286647.tif 000007
【図３】
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【図４】
2004286647.tif 000009
【図５】
2004286647.tif 000010
【図６】
2004286647.tif 000011
【図７】
2004286647.tif 000012
【図８】
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【図９】
2004286647.tif 000014
【図１０】
2004286647.tif 000015
【図１１】
2004286647.tif 000016