(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心分光計であって、
（ａ）光軸と、
（ｂ）前記光軸に垂直な半径方向距離と、
（ｃ）光軸から前記半径方向距離に配置されている対物開口と、
（ｄ）光軸から前記半径方向距離に配置されている画像開口と、
（ｅ）前記光軸上で共通である曲率中心を有する複数の非平面光学表面を有する複数の光学要素であって、前記複数の非平面光学表面は、ゼロ次回折に対してアプラナートである少なくとも１つの回折格子表面を含み、また前記複数の非平面光学表面は、少なくとも１つの凸屈折表面を含む複数の光学要素と、
（ｆ）前記複数の光学表面の曲率中心と一致し、且つ前記光軸に垂直である複数の平面光学表面と
を有する同心分光計。
【請求項２】
前記回折格子表面に配置されている開口マスクをさらに有する、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項３】
屈折表面と前記回折格子表面の間に複数の光吸収バッフルをさらに有する、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項４】
前記複数の平面光学表面の少なくとも１つが前記対物開口に一致している、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項５】
前記複数の平面光学表面の少なくとも１つが前記画像開口に一致している、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項６】
前記対物開口は、多色光が前記分光計に入射する１つまたは複数の開口を含んでいる、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項７】
前記対物開口の画像は、前記回折格子表面の溝に垂直な分散軸に沿って、波長により空間的に分散され、前記画像開口内に形成されている、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項８】
１つの平面光学表面および１つの非平面光学表面が平凸レンズを形成し、前記平凸レンズは、該レンズの凸状表面と前記回折格子表面とを分離する媒体の屈折率より大きな屈折率を有している、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項９】
前記平凸レンズの前記凸状表面および前記回折格子表面は、前記光軸に沿って空間的に分離されている、請求項８に記載の同心分光計。
【請求項１０】
前記平凸レンズの前記平面光学表面は、対物開口または画像開口またはその両方のいずれかを含む、請求項８に記載の同心分光計。
【請求項１１】
前記半径方向距離は、前記回折格子表面から回折した光が屈折表面の鏡面から反射し、前記回折格子表面上への入射を排除するのに十分である、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項１２】
前記ゼロ次回折が前記半径方向距離に位置する、請求項１１に記載の同心分光計。
【請求項１３】
前記開口マスクは、前記回折格子表面の有効口径を超えた光の伝搬を防ぐ、請求項２に記載の同心分光計。
【請求項１４】
前記平凸レンズの前記凸状表面から反射する回折光の伝搬を防ぐ開口マスクをさらに有する、請求項８に記載の同心分光計。
【請求項１５】
前記開口マスクは、前記画像開口でスペクトルの形成の一因となるであろう伝搬光を妨げない、請求項１３に記載の同心分光計。
【請求項１６】
前記複数の非平面光学表面は球面である、請求項１に記載の同心分光計。
【請求項１７】
前記光吸収バッフルは、スペクトルの形成の一因とならない光を２回以上前記光吸収バッフルへの衝突によって吸収する、請求項３に記載の同心分光計。
【請求項１８】
平凸レンズの前記凸状表面から反射した回折光を吸収する光吸収バッフルをさらに有する、請求項９に記載の同心分光計。
【請求項１９】
前記光吸収バッフルは、前記回折格子表面の有効口径を超えた光を吸収する、請求項１８に記載の同心分光計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、概して、その表面が共通の曲率中心を含む光学要素を有する分光計および分光写真器に関する。より詳細には、本発明は、ダイソン光学系が適用される同心分光計および同心分光写真器を含むダイソンシステム「ザイデル収差のない１倍光学系」に関する。
【０００２】
（背景技術）
Ｊ．Ｄｙｓｏｎ著「Ｕｎｉｔ  ｍａｇｎｉｆｉｃａｔｉｏｎ…Ａｂｅｒｒａｔｉｏｎ」（ＪＳＯＡ、Ｖｏｌ．４９、Ｎｏ．７、ｐｐ．７１３〜７１６）により説明されている同心光学系は、ザイデル収差のない大きな視野を提供し、従って、高い品質および解像力の画像を形成できる。この光学装置は、Ｌ．Ｍｅｒｔｚ著「Ｃｏｎｃｅｎｔｒｉｃ  Ｓｐｅｃｔｒｏｇｒａｐｈｓ」（Ａｐｌｌｉｅｄ  Ｏｐｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．１６、Ｎｏ．１２、ｐｐ．３１２２〜３１２４）およびＷ．ＳｌｕｔｔｅｒのＥＰ０  ８６２０５０  Ａ２；１９９８により分光計および分光写真器に有利に適用され、光エネルギーの高品質なスペクトル分散を提供する。
【０００３】
光学表面上の光の内部反射は、画像開口で形成される像の品質を劣化させる可能性がある。画像は、内部反射の結果として無数の光学現象で劣化し得る。劣化の一例は、画像開口における物体の多重像の形成によるものである。内部反射により引き起こされる劣化の別の例は、画像開口における干渉縞の形成である。画像品質が劣化し得るさらに別の例は、光学表面からの反射光が画像開口で焦点が合わずに入射し、物体の画像の形成に貢献しないとき、コントラストまたは検出限界（ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｌｉｍｉｔ）が失われることにある。分光計の対象は、一般的に、分析すべき光エネルギーが入射する入射スリットまたは入射開口である。
【０００４】
ダイソン光学構成の同心分光計では、内部反射の一因となり、あるいは、それを引き起こす２つの鏡面反射が存在する。両方の反射は、凹状回折格子に対して同心で位置する、平凸レンズの凸状表面で生ずる。第１の反射は、物体平面（ｏｂｊｅｃｔ  ｐｌａｎｅ）から送られた光がレンズの凸状表面に入射する時に生じ、第２の反射は、格子からの回折光が前記凸状表面に当たる時に生ずる。これら反射の１つまたは両方のいずれかが分光計の画像品質を劣化させ得る。
【０００５】
従来技術では、内部反射の効果が、同心分光計内の光学表面上に種々の反射防止被覆を堆積させることにより低減されてきた。反射防止被覆（単数および複数）は、光学表面に塗布され、光線が１つの光学媒体（空気など）から異なる屈折率を有する第２の光学媒体（ガラスなど）に伝播する時に屈折率の差の変動を減じ、従って、鏡面反射の大きさを減ずる。光学表面上の反射の大きさを減ずる、光学表面上の多くの被覆（コーティング）の例が存在している。実際に、非常に多くの論文が、光学表面上で反射を減ずる単層または多層の堆積の研究にささげられてきた。
【０００６】
高性能反射防止被覆（単数および複数）、通常、表面で反射をかなり減ずる多層誘電体被覆は固有の欠点を有している。欠点は、高い製造コスト、反射損失が低い狭い波長範囲、光線が低反射で伝播するであろう制限された入射角度を含み、また、欠点は特別な扱いを要する脆性、洗浄および環境についての考慮である。実際に、これら高性能被覆は、設計波長範囲を超えて使用された時に、反射防止被覆のない表面よりも大きな反射をもたらし得る。使用される被覆（単数および複数）によらず、内部反射は、広い波長範囲にわたっては、画像品質の劣化のレベルが同心光学系における前述の光学現象の１つまたは複数により生じないレベルまで減じない。
【０００７】
内部反射が同心分光計において減ぜられてきた別の手段は、分光計の開口数（ＮＡ）を減らすことによる。分光計のＮＡが減ぜられる一方法は、分光計内に光学絞りを配置することによる。これは、検出可能信号の損失、光学系の性能（ｅｔｅｎｄｕｅ）または処理能力の減少をもたらし、また、より多くのエネルギーが分光計の境界内に吸収されなければならないために分光写真器内に迷光を付加または増やす。
【０００８】
従って、画像品質の劣化が起こらず、または、コントラストの損失が起こらず、それでも、高い性能が保たれるように、同心分光計内で内部反射された光を軽減する必要が存在している。
【０００９】
（発明の開示）
本発明は、鏡面反射された光線が光学系を伝播することを軽減することにより、同心分光器光学系の内部反射の制限を克服する。結果として、高い処理能力を維持しながら、検出面または画像面での画像品質が保たれる。
【００１０】
本発明によれば、対物開口および画像開口が備わり、前記対物開口を通して光学放射または光が分光計に入射し、前記対物開口の、波長により空間的に分散された画像が前記画像開口で形成される。光学系のＦ数に加えて、対物開口および画像開口の視野または大きさが、光が光学系を伝播するであろう限界を画定する。光学系を開口視野の境界で伝播する光線は周縁光線である。
【００１１】
凹状回折格子が備わり、それが、物体（単数および複数）、すなわち、物体平面からの入射光を反射および回折させ、画像平面にて波長により空間的に分散された物体（単数および複数）の画像を形成するのに関与する。平凸レンズが備わり、そこを通って、物体平面からの光が回折格子へ伝播し、回折格子で光は回折および反射され、その後、光は同じ平凸レンズを通って再び伝播し、画像平面内に空間的に分散された物体の画像を形成する。レンズの凸状表面および回折格子の凹状表面は、湾曲の共通中心について同軸か、または、ほぼそれに近い。光軸も備わり、光軸は、光学要素の湾曲の中心を含み、レンズおよび回折格子の両方の機械的軸を通して延びる。半径方向距離は、対物開口および画像開口の両方を含む光軸から画定される。
【００１２】
光軸を含む子午線平面は、所定の回折光線のｘ−ｙ経路に垂直になるように画定され、回折光線は格子からレンズの凸状表面へ伝播する。レンズの凸状レンズ表面に入射する回折された光線は、鏡面反射を生ずるであろう。光線が子午線平面を交差する前に凸状レンズ表面に入射する光線は、鏡面反射を生じ、再度格子に入射するように向けて送られる。この光線は、さらに、ゼロ次の回折により光学系を伝播し、関心スペクトルと関係しない、画像開口内のスペクトルまたはスペクトルの一部を形成する。その結果、迷光が増加する。凸状レンズ表面に入射する前に光線の子午線平面を横切る回折光は、鏡面反射を引き起こし、鏡面反射は、２回目の反射または回折の可能性なしで、回折格子および画像平面からそれる。したがって、１つまたは一連のバッフルおよび／または光吸収媒体を含む表面は、分光計の光学経路と干渉することなく、分光計内のさらなる伝播を防止するために使用され得る。本発明は、回折光が、子午線平面を事前に交差することなく、凸状レンズの表面に入射する可能性を排除し、したがって、内部鏡面反射がさらに伝播することを排除する。
【００１３】
本発明の別の態様は、バッフルの使用であり、格子表面上で２回目の回折または反射が起こらないため、バッフルは、一方向からの光の伝播を防ぐことのみ必要である。バッフルは、したがって、吸収媒体またはバッフル上で反射した光が多数入射することによる迷光をより完全に軽減するために、最適化され、分光計内の全迷光をさらに減じ得る。
【００１４】
さらに、本発明によれば、対物開口から光軸に向かって延びる周縁光線は、内部反射が生じるため、レンズの凸状表面の前の光軸を横切ることを許されない。さらに、光軸から離れて延びる周縁光線は、光学系の明確な開口を画定する。
【００１５】
本発明の別の特徴は、格子の凹状表面に近接して配置される開口マスクである。この開口マスクは、分光計のＮＡを制限し、さらに、分光計の迷光を減ずる。格子の端部または周辺近傍は、通常、光学品質を有しない。格子の端部は、通常、格子のもろさを減らすために面取りをされるが、画像開口へ向かう散乱光の望ましくない効果を有し得る。また、格子の明確な開口を超えた光学表面は、複製または製造工程からの欠点を含む。したがって、開口マスクは、光に対して吸収性のある表面を提供し、分光計のＮＡを制限するのに役立ち、格子の明確な開口を超える領域をマスクし、画像開口へ向かう光の散乱を防止する。
【００１６】
さらに、本発明によると、対物開口および画像開口は、平凸レンズの平坦表面に近接しているか、または、その表面内に含まれている並行な、または、一致する平面内に存在する。平凸レンズの厚みおよびレンズ半径、レンズの凸状表面と回折格子の凹状表面の分離および格子溝密度は、同時に調整され、分光計の開口内の収差を最小にし、所望の空間分散を提供する。さらに、対物開口と画像開口が存在する光学軸からの半径方向距離およびレンズ、格子および開口マスクの直径は、本発明により調整され、内部反射を除去しながら、分光計に対する所望の開口数を提供する。
【００１７】
（発明を実施するための最良の形態）
図１０から図１４を参照すると、本発明の好ましい実施形態において、内部反射を軽減するダイソン光学構成の同心分光計が示されている。分光計の設計に関係する従来技術のシステムは図１から図９に示されている。
【００１８】
図１および２には、図示の対物開口２０５および画像開口２１１を有する、修正された同心分光計２００が示されている。平坦表面２１６と凸状表面２１７を有する平凸状レンズ２１５が示されている。分散表面２２１を有する回折ゲート２２０は、レンズ２１５の凸状表面２１７が同心かまたはそれに近くなるように、光軸２０３に沿ったある距離に配置される。対物開口２０５は物体平面２０２と一致し、物体平面を通って光が分光計２００に入射し、そこで光がレンズ２１５により屈折し、格子表面２２１を実質的に満す。光は、公知の格子の式ｋｎλ＝ｓｉｎα＋ｓｉｎβに従って格子表面２２１により回折する。ここで、ｋは格子の溝密度、ｎは回折次数、λは入射光の波長、αは入射角度およびβは回折角度である。回折光は、レンズ２１５を通して画像平面２０１に伝播し、画像平面にて、スペクトル画像が画像開口２１１内に形成され、画像開口において、スペクトル２０６が図３における波長に対する光の空間分散として検出され得る。回折次数がゼロ、すなわち、ｎ＝０の時、入射角度は、分散角度に等しく、反射が起こる。所定の分散に対して、正、負およびゼロの数個の回折次数が存在する。対物開口２０５のゼロ次２１０画像は、ｎ＝１の回折次数の参照として光学軸２０３に関して示されている。光学軸２０３を含む子午線平面２２５は、格子表面２２１の格子溝に垂直に画定され、対物開口２０５を画像開口２１１から分離する。対物開口２０５は、子午線平面２２５から距離２７２の位置に配置され、画像開口２１１による回折光の再入射を防止する。
【００１９】
修正された同心分光計２００は、いくつかの望ましくない品質を有しており、その品質がスペクトルの純度を劣化させ、迷光により分光計の検出範囲を制限する。この性能劣化の原因は、レンズ２１５の凸状表面２１７と格子表面２２１の間の内部反射による。画像開口２１１内の迷光の一因となることが知られている内部反射は、反射の形成と経路を示す図６で説明される。解析される光は、対物開口２０５を通して分光計に入射し、光線経路２５０に沿ってレンズ２１５の平坦表面２１６に伝播する。光線は、経路２５１、２５２に沿って進み、格子表面２２１に入射する。格子表面２２１で、光線は、波長に対して角度によって回折する。所定の波長に対して、光線２６０は、レンズ表面２１７に進み、そこで、光の一部が経路２６５に沿って反射し、残りの光が画像開口２１１へ向かう光線経路２６８としてレンズ２１５を通して伝播する。反射光線２６５のある部分は、再度、格子に入射し、回折式によるゼロ次の回折に従って光線２６６として反射する。回折格子表面２２１上への２回目の入射のゼロ次の光線２６６は、レンズ２１５を通って光線経路２６７に沿って進み、画像開口２１１内に入射し、主スペクトル２０６の第２の部分画像を生成する。この部分スペクトルは、主スペクトル２０６と空間的に相関を有せず、原子吸収分光計の分野における分光計の有用性を与える特定波長の検出を妨げる。格子表面２２１からの回折光線２６０は、凸状レンズ表面２１７へ向かうｘ−ｙ経路に従い、領域２５０内のレンズ表面２１７に入射する。所定のｘ−ｙ光線経路に対して、子午線平面、すなわち、反射平面２３６は、光学軸２０３を含み、図３に示す伝播のｘ−ｙ線に垂直になるように画定される。反射平面２３６が、凸状レンズ表面２１７の表面領域２５０を切り込む時、鏡面反射は、図３の領域２５１として特定される、不要な部分スペクトル画像の一因となる。
【００２０】
公知の従来技術、すなわち、ダイソン構成の修正された同心分光計は、図４と５に示されるように、２以上の対物開口および画像開口を含み得る。光は、対物開口４０５（５０５）および４７５（５７５）を通って分光計に入射し、レンズ４１５（５１５）を通って格子４２０（５２０）の凹状格子表面４２１（５２１）に伝播する。画像開口４１１および４８１は、子午線平面４２５の同じ側に配置され、そこを通って対物開口４０５および４７５の主スペクトル４０６および４７６が画像形成される。対物開口４０５（５０５）および４７５（５７５）のゼロ次の画像は、光軸に対して、それぞれ４１０（５１０）および４８０（５８０）として示される。スペクトル４０６および４７６に対する分散軸４３５および４４５は、両スペクトルが単一検出器に入射することが可能なように一致し得る。スペクトル５０６の分散軸５３５およびスペクトル５７６の分散軸５４５は、子午線平面５２５の異なる側に配置され、さらに空間独立した検出手段を提供するために、２つのスペクトルのより大幅な分離を提供する。物体平面または画像平面または空間配置の数に関わらず、レンズ４１５（５１５）の表面領域４５０（５５０）、４６０（５６０）がそれぞれ反射平面４３６（５３６）、４４６（５４６）によって切り込まれる時、内部反射が起こり得る。部分４５１（５５１）および４６１（５６１）内の凸状レンズ表面からの鏡面反射は、分光計の性能を劣化させる不要な部分スペクトル画像の形成の一因となる。従来技術の２重配置の別の欠点は、対物開口４０５（５０５）および４７５（５７５）が画像開口４１１（５１１）および４８１（５８１）より光軸４０３から異なった距離に配置されていることである。光軸４０３に関する開口の非対称配置は、スペクトル４０６（５０６）および４７６（５７６）の画像品質を劣化させる。
【００２１】
開口絞りは、光学システムの収差を制御し、ＮＡを制限する手段として、長らく使用されてきた。従来技術の修正された同心分光計において使用される開口絞り２９０の例は、図３および図６に示される。図６の開口絞り２９０は、分光計のＮＡを制限するが、内部反射が格子２２０に入射するのを防がないため、その後、図３における主スペクトル２０６の品質劣化を生じる。光が通過を許される、図７の開口絞り３９０の大きさは、修正された同心分光計では小さくでき、レンズ３１５の凸状表面３１７からの内部反射が格子３２０の格子表面３２１に入射するのを妨げる。光は、光線経路３５０に沿って物体平面３０２の対物開口３０５を通って修正された分光計に入射する。光線経路３５０は、光線経路３５１に沿ってレンズ３１５の平坦表面３１６を通って凸状レンズ表面３１７に伝播する。光は、レンズ３１５により屈折し、凹状格子表面３２１に入射し、格子表面にて、前記光はレンズ表面３１７の方へ回折する。画像開口３１１内の主スペクトル３０６の形成の一因となるであろう、使用可能な光３５３のかなりの部分は、開口絞り３９０により、主スペクトルの形成を妨げられる。この掩蔽の結果、スペクトルの輝度の低下を補うために、検出手段の利得を増加しなければならない状況が生まれる。分光計内で入射多色光を掩蔽することによってもまた、開口絞り３９０からの光の散乱により生ずる迷光の量が増える。このことにより、不要なコントラスト低下または信号対雑音比の増加が生じ、したがって、反射３６５が開口絞り３９０により除去されるが、検出範囲が制限される。分光計の、減少したＮＡは、図８および図９に最もよく説明されている。格子３２０は、開口絞り３９０により掩蔽され、光は、開いている開口絞り３９０内の格子表面３２１に入射可能となる。回折光は、全部が反射平面３３６の側にある領域３５０内のレンズ表面３１７に入射し、そのレンズ表面は、図３の同じ領域２５０と比較すると、性能がかなり低下するという犠牲を払うが、内部反射の要因とはならない。
【００２２】
修正された同心分光計の問題（すなわち、内部反射による迷光、入射光の掩蔽による迷光、明確な開口を超えた格子表面の欠陥による迷光、部分的無相関スペクトル、減少した性能）は、本発明において、内部反射を軽減する同心分光計において解決されてきた。光は、図１０および図１１の物体平面１０２の対物開口１０５を通って、鏡面反射を軽減する同心分光計１００に入射する。対物開口１０５内に、複数の入射光線経路が配置され、それぞれが分散され、画像平面１０１の画像開口１１１内にそれぞれの多色入射光線経路の個別スペクトルを形成し得る。本発明によれば、物体平面１０２および画像平面１０１は、一致した空間に存在する必要はなく、平凸レンズ１１５の平坦表面１１６からずれていてもよい。さらに本発明によれば、レンズ１１５の凸状表面１１７および回折格子１２０の凹状表面１２１を含むダイソン光学構成は、３次収差を最小にする距離で光軸１０３に沿って分離される。開口マスク１９０は、格子１２０の凹状表面１２１に近接するか、または、その上に含まれるように導入される。開口マスク１９０は、入射光より大きなＮＡに分光計のＮＡを制限する。想像されるように、開口マスク１９０は、物体平面１０２または画像平面１０１にそれぞれ向かう、ステイ多色入射光線の伝播を吸収により妨げる。さらに、開口マスク１９０は、前記迷走する多色入射光線が、格子１２０の明確な開口を超えた、表面欠陥および端面が存在する凹状格子表面１２１に入射するのを防ぎ、したがって、迷光の伝播または生成を防ぐ。開口マスク１９０のさらに別の態様は、凸状表面１１７上への入射光線１６０による鏡面反射した光線１６５が物体平面１０２および画像平面１０１へそれぞれ伝播するのを妨ぐことである。対物開口１０５および画像開口１１１は、画像品質が最適となる、図１２に示す光軸１０３から半径方向距離１３７に配置される。したがって、画像開口１１１を交差する半径１３７のコード（ｃｏｒｄ）長を最大にして、画像開口１１１内で最高の画像品質を提供するという要望が存在する。対物開口１０５内の所定の入射光線経路に対して、分散軸１３５は、高画像品質の半径１３７を交差する。対称性により、対物開口１０５のゼロ次の画像１１０はまた、光軸１０３から半径方向距離１３７で入射する。したがって、本発明によりゼロ次の画像１１０、対物開口１０５および画像開口１１１は、光軸１０３からほとんど同じ半径方向距離１３７にある。この幾何学的構成の独特の態様は、対物開口１０５の多色入射光線がレンズ１１５の内部凹状表面１１７から反射し、図１０の反射光線１６６として画像開口１１１からそらされる手段を提供する。この幾何学的構成により、画像開口１１１上に入射する迷光が低減する。レンズ１１５の半径方向距離１３７および直径は、対物開口１０５から生ずる周縁光線が光軸１０３を横切らないが、凸状表面１１７を通って伝播できるように選択される。このことにより、半径方向距離１３７に対する最小直径がレンズ１１５の直径のほぼ半分に決められる。さらに、周縁光線は、格子１２０の所望の明確な開口、したがって、開口マスク１９０の内径を決定する。したがって、当業者により、光学パラメータの賢明な選択が行われ、光の所望のスペクトル分散および空間分散および動作開口数が得られる必要がある。光学パラメータは、制限しないが、本開示の内容により、格子１２０の溝密度、部品の空間位置と同様に光学部品の材料、寸法および半径を含む。このようにして選択された光学パラメータは、図１０および図１１で開示されているように、鏡面反射光線１６５が、鏡面反射を軽減する同心分光計１００の光学システムを伝播するのを低減する同心分光計を提供する。
【００２３】
本発明の好ましい実施形態の一実施態様は、図１３および図１４に示される。外観図１３は、ファイバ・コネクタ１５８およびひずみ除去器１５９を含む一体型光ファイバ組み立て品において光が光ファイバ１１８を通って分光計１００に入射する部分を示す。光ファイバ１１８は、エポキシ接着剤１１９によりファイバ・コネクタ１５８に取り付けられている。ファイバ・コネクタ１５８はファイバ・コレット１５７により取り付けられ、ねじ１９２を用いてクランプ１９１により所定位置に保持される。分光計本体１５０は、光学部品を取り付け、整列させ、この整列状態を広い動作温度範囲にわたって維持する手段を提供する。計量棒（ｍｅｔｅｒｉｎｇ  ｒｏｄ）１５３は、本体１５０を貫通し、固定ナット１５４により一端で固定される。計量棒１５３の他端は、分光計本体１５０内の、調節ナット１５５が固定されるフランジを通過する。スロット１５２は、分光計本体１５０、優先的には分光計の格子端が、３自由度、すなわち、ｘ軸まわりのピッチ、ｙ軸まわりのヨーおよびｚ軸に沿う平行移動で曲がることを可能にする。このことは、画像開口１１１内にスペクトル画像１０６のｘ−ｙ位置決めおよび焦点合わせを達成する、本実施形態の全ての他の固定された要素に関して、格子１２０を位置決めする手段を提供する。スロット１５２は、分光計１５０の熱膨張継ぎ手としてさらに有用性を提供する。Ｉｎｖａｒなどの十分に低い熱膨張係数ＣＴＥを有する計量棒１５３は、格子表面１２１に対するレンズ１１５の相対的位置を維持する一方で、本体１５０が、ある温度にわたってスロット１５２において線形な寸法だけ変化することを可能にする。当業者により分光計本体１５０に対する計量棒１５３の取り付け点が適切に選択されることにより、焦点の変動は、広い動作温度範囲にわたって十分に除去される。分光計本体１５０のスロット１５１は、図１４の格子保持リング１９３と連結して使用され、分光計本体１５０との接触を維持しながら、格子１２０に制御された負荷をかけ、格子１２０の回転アライメントを可能にする。屈曲部１５１はまた、格子１２０と本体１５０の間の接触が分光計の動作温度範囲にわたって維持されることを保証する。好ましい実施形態の一特徴は、全てのアライメント調整が分光計の一端から利用でき、分光計の随時（ｉｎ  ｓｉｔｕ）アライメントを可能にすることである。平凸レンズ１１５は、ハウジング１５６により分光計本体１５０内に保持される。回路基板１９５は、ファイバ・コレット１５７に関して検出器１１２を配置し、検出器１１２に対して電力を供給し、信号を引き出す手段を提供する。対物開口１０５は、優先的には、光ファイバ１１８が隣接する、ＳＣＨＯＴＴ  ＧＬＡＳＳ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ  Ｂ２７０ガラスなどの光学的に透明な基板上に、ニッケルなどの不透明金属を堆積させることにより形成される光学スリットの形をとる。基板１０４は、ファイバ・コレット１５７の端部に取り付けられ、光学スリット１０５に対してファイバ・コネクタ１５８を光ファイバ１１８に整列した状態に維持する。スリット１０５に関して検出器１１２およびファイバ・コレット１５７を取り付けた状態の回路基板１９５は、保持リング１９４に��り、レンズ１１５の平坦表面に押し付けられる。基板とほぼ等しい屈折率を有し、検出器１１２および平凸レンズ１１５の検出窓を有する光学接着剤１０７は、検出器１１２および基板１０４をレンズ１１５に接着し、この光学的界面での鏡面反射による損失なしで、機械的安定性を提供する。ＥＰＯＸＹ  ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＩＥＳ  ＥＰＯ−ＴＥＫ  ３０１−２などの光学接着剤１０７、または、所望の光学特性および物理特性を有する他の接着剤が使用され得る。光ファイバ１１８と基板１０４の間の表面反射は、１０８に配置される前記同じ光学接着剤を使用して、同様に除去される。バッフル構造１８０は、光吸収材で作られるか、または、光吸収材で被覆されたバッフル１８１などの一連の個々のバッフルで構成されており、それの一体の部分として開口マスク１９０を含んでよい。個々のバッフル間の間隔および各バッフルの開口またはその両方は、凸レンズ表面１１７から反射した迷光または光が、最初に１８１などのバッフルに入射し、その後、バッフル壁１８２に入射するように、調整され得る。このように配置されたバッフル構造は、迷光の吸収に対して２つのもの機会を提供し、バッフル構造１８０の材料または吸収媒体の吸収性を効果的に２倍にする。バッフル構造１８０は、分光計本体１５０にゆるく取り付けられ、シリコーン接着剤１９６などの可撓性接着剤により所定の位置に保持される。シリコーン接着剤１９６は、調整ナット１５５により格子１２０のピッチおよびヨーの調整がなされる時に、バッフル構造１８０が、分光計本体１５０からはずれることなく、分光計本体１５０に対して内側に片寄ることを可能にする。バッフル構造１８０はまた、スロット１５２により生成される光経路を遮ることにより、周辺光が、本体１５０内のスロット１５２を通って分光計本体１５０に入射するのを防ぐ。
【００２４】
構成部品の所望の空間的方向を得るために、光学経路に沿って、折りたたみミラーまたはプリズムなどの平面反射表面を導入することにより、光軸が変更されてもよいことは、当業者にとって、明らかになるであろう。反射表面の角度または数にかかわらず、光軸が直線となる時、光学トンネル図（ｏｐｔｉｃａｌ  ｔｕｎｎｅｌ  ｄｉａｇｒａｍ）として、光軸に関して分光計を通る光線経路は、変化せず、本発明の範囲内であることを示し得る。
【００２５】
したがって、内部光学表面による光の反射により生成される光学現象により制限されない、高品質のスペクトル画像を提供する、内部鏡面反射を軽減する同心分光計が実現される。本明細書に記載された詳細な実施形態は、当業者により、本発明の範囲または意図から逸脱することなく種々の形態で実施されてよく、開示された実施形態に限定するものではなく、前掲の請求項により規定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  対物開口と画像開口が分散軸内に含まれない状態で公知の修正された同心分光写真器の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図２】  図１の側面図（ｙ−ｚ平面）である。
【図３】  レンズの平坦表面を通して回折格子の方を見る、図１の軸方向図（ｘ−ｙ平面）である。
【図４】  ２つの対物開口と画像開口を示す、公知の同心分光写真器の軸方向図（ｘ−ｙ平面）である。
【図５】  ２つの対物開口と画像開口を有する、公知の同心分光写真器の別の構成を示す軸（ｘ−ｙ平面）である。
【図６】  非制約的開口絞りと内部反射の図示の経路を有する、図１の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図７】  内部反射を減ずる開口絞りが所定位置にある状態での、図６の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図８】  小さな開口数を有する、図７の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図９】  小さな開口数を有する、図７の軸方向図（ｘ−ｙ平面）である。
【図１０】  本発明の好ましい実施形態の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図１１】  好ましい実施形態の側面図（ｙ−ｚ平面）である。
【図１２】  図１１の好ましい実施形態の軸方向図（ｘ−ｙ平面）である。
【図１３】  好ましい実施形態の実施態様の平面図（ｘ−ｚ平面）である。
【図１４】  本発明の好ましい実施形態の詳細を示す、図１３の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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