(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定光が入射する対物光学系と、
視野角を制限する視野角制限開口を有する視野角制限開口体と、
前記対物光学系の結像面に収束した前記被測定光を前記視野角制限開口に再収束させて該視野角制限開口に入射させるリレー光学系であって、該リレー光学系が備えるリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置可能に構成されたリレー光学系と、
前記第１の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される前記被測定光の光束を制限する第１の光束制限開口を有する第１の光束制限開口体と、
前記第２の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される前記被測定光の光束を制限する第２の光束制限開口を有する第２の光束制限開口体とを有する視野角切り替え用の受光光学系と、
前記受光光学系からの射出光を回折格子で回折することで生成された分散像を測定することによって前記受光光学系からの射出光の分光分布を測定する分光部とを備える分光輝度計であって、
前記リレー光学系は、
前記視野角を切り替えるべく、前記リレーレンズを前記第１の共役位置に配置したときには前記視野角制限開口の拡大像を、前記リレーレンズを前記第２の共役位置に配置したときには前記視野角制限開口の縮小像を前記対物光学系の結像面につくり、
前記第１及び第２の光束制限開口体は、
前記第１及び第２の光束制限開口によってそれぞれ前記第１及び第２の共役位置における前記対物光学系のＦナンバーを個別に決定することを特徴とする分光輝度計。
【請求項２】
前記視野角を切り替えた各場合での視野角の比は、前記拡大像の寸法及び前記対物光学系の焦点距離に基づいて得られる第１の視野角と、前記縮小像の寸法及び該焦点距離に基づいて得られる第２の視野角との比であることを特徴とする請求項１に記載の分光輝度計。
【請求項３】
前記第１及び第２の光束制限開口の開口面積をそれぞれＳａ、Ｓｂとし、
前記第１及び第２の光束制限開口体それぞれの前記視野角制限開口との距離をＬａ、Ｌｂとすると、
前記視野角を切り替えた各場合での前記視野角制限開口への入射光束の光量の比は、Ｓａ／Ｌａ２：Ｓｂ／Ｌｂ２であることを特徴とする請求項１又は２に記載の分光輝度計。
但し、記号「／」は除算を示す。
【請求項４】
前記視野角制限開口体は、光学ファイバーであり、
前記視野角制限開口は、該光学ファイバーの入射端面であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分光輝度計。
【請求項５】
前記リレー光学系は、
前記リレーレンズを前記第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置するときに、該第１の共役位置と第２の共役位置とに該リレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置することが可能に構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分光輝度計。
【請求項６】
前記リレー光学系は、
一端側で前記リレーレンズの周縁を挟持するとともに、他端側が回転可能に軸支された、該リレーレンズの光軸と平行配置された一対の腕部材をさらに備え、
前記腕部材と共に前記リレーレンズを回転移動させることで前記第１の共役位置と第２の共役位置とに前記リレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置することを特徴とする請求項５に記載の分光輝度計。
【請求項７】
前記リレーレンズは、前記入射面及び射出面の曲面が互いに非対称であることを特徴とする請求項５又は６に記載の分光輝度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視野角の切り替えが可能な受光光学系を用いた分光輝度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光輝度計等の分光機器が備える受光光学系の従来例を図７に示す。図７における受光光学系９００では、対物レンズ９０１の結像面に、視野角１°を与える半径Ｒａの開口９０２ａと、視野角０．１°を与える半径Ｒｂの開口９０２ｂとを有する、視野角切り替え用の開口板（視野角切替え開口板）９０２が配置されている。対物レンズ９０１に入射した光束９０３ａは、収束（集光）されて開口９０２ａ又は開口９０２ｂを通過し、この通過直後、変換ファイバー９０４に入射端９０４ａから入射する。
【０００３】
ここで、視野角θは、対物レンズ９０１と視野角切替え開口板９０２との間の距離Ｆ１と、上記半径Ｒａ及び半径Ｒｂとによって、２＊ａｔａｎ（Ｒａ／Ｆ１）又は２＊ａｔａｎ（Ｒｂ／Ｆ１）で与えられる（但し、記号「＊」は乗算を示す）。変換ファイバー９０４は、一端側に円形（平面）の入射端９０４ａを、他端側にポリクロメーター９０５の入射スリットとして機能するスリット形状の射出端９０４ｂを有し（後述の図４参照）、この円形の入射端９０４ａから入射した光束を所定のスリット幅で効率良くポリクロメーター９０５内の回折光学系（図略）に入射させる。
【特許文献１】特開２００１−２６４１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
視野角θの切り替えは、視野角切替え開口板９０２を移動（例えばスライド移動）させて開口９０２ａ及び開口９０２ｂのいずれかを入射端９０４ａの前面に配置することで行われるが、当該切り替え時の開口位置の再現性誤差によって、入射端９０４ａ上における入射光（上記対物レンズ９０１により収束した光束９０３ａ）の入射部位（入射位置）が変化し、それによって射出端９０４ｂから射出する射出光９０３ｃが変化して測定再現性が損なわれてしまう。
【０００５】
一方、対物レンズ９０１近傍に配置された開口絞り９０６の開口９０６ａは、視野角切替え開口板９０２の開口９０２ａ又は開口９０２ｂに入射する光束（光量）を規制し、この入射光の見込み角を規定する。この見込み角は、変換ファイバー９０４による光束の伝播後もほぼ維持され、上記射出光９０３ｃの射出角（発散角）ωに略等しくなる。ポリクロメーター９０５の回折光学系における凹面回折格子（図略）の能力を十分に生かすためには、射出角ωが凹面回折格子の見込み角と略一致していることが望ましく、開口絞り９０６の開口径はこれを実現するように設定される。光学系全体の実効的な明るさは、射出開口（射出端９０４ｂ）の実効面積、つまり開口９０２ａ及び開口９０２ｂの半径Ｒａ及び半径Ｒｂと射出角ωとで実質的に決まる。視野角０．１°の開口９０２ｂが配置されたときには、無条件にすなわち対物レンズ９０１の性能如何に拘わらず、視野角１°の開口９０２ａが配置されたときの１／１００倍の光量しかポリクロメーター９０５に入射しない。
【０００６】
また、例えば特許文献１に開示されるような受光光学系９２０では、図８に示すように、視野角切り替え用の開口板９２１と変換ファイバー９２２の入射端９２２ａとの間にリレーレンズ９２３が配置されている。リレーレンズ９２３はその焦点が開口板９２１の開口９２１ａ又は開口９２１ｂの中心と一致するように配置され、変換ファイバー９２２の入射端９２２ａの像９２２ｃを対物レンズ９２４の直後につくる。この像９２２ｃは、ポリクロメーター９２５に入射する光束を規制する開口絞りとして機能する。変換ファイバー９２２が、ポリクロメーター９２５の入射スリットとして機能するスリット状の射出端９２２ｂを有することは上記図７に示す例と同様である。また、視野角θの切り替えも同様、開口板９２１を移動させて開口９２１ａ及び開口９２１ｂのいずれかを入射端９２２ａの前面に配置することで行われる。ただし、この例では、開口９２１ａ又は開口９２１ｂのどちらが配置されたとしても、開口９２１ａ或いは開口９２１ｂを通過した光束９２６は入射端９２２ａの全面に入射するので、当該切り替え時の開口９２１ａ又は開口９２１ｂの位置誤差によって入射端９２２ａ上の上記入射部位が変化することはない。
【０００７】
しかしながら、上記位置誤差によって入射端９２２ａへの入射光（光束９２６）の角度分布は変化し、それによって変換ファイバー９２２の伝達効率は変化する。また、この入射光の角度分布変化によって射出光９２６ｃの角度分布が変化し、これにより上記凹面回折格子の効率（回折効率；反射効率）も変化し、これらによって測定再現性が損なわれる。開口９２１ａが上記視野角１°、開口９２１ｂが上記視野角０．１°の場合に相当するとすれば、開口９２１ｂが配置されたときのポリクロメーター９２５への入射光の光量が、無条件に、開口９２１ａが配置されたときの１／１００倍となってしまうことも上記と同様である。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、視野角切り替えのための光学系移動による再現性誤差に影響され難く、また、視野角が小さい場合での光量を増加させるすなわち視野角の切り替えに応じて光量を制御することが可能な受光光学系を用いた分光輝度計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】
【０００９】
本発明に係る分光輝度計は、被測定光が入射する対物光学系と、視野角を制限する視野角制限開口を有する視野角制限開口体と、前記対物光学系の結像面に収束した前記被測定光を前記視野角制限開口に再収束させて該視野角制限開口に入射させるリレー光学系であって、該リレー光学系が備えるリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置可能に構成されたリレー光学系と、前記第１の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される前記被測定光の光束を制限する第１の光束制限開口を有する第１の光束制限開口体と、前記第２の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される前記被測定光の光束を制限する第２の光束制限開口を有する第２の光束制限開口体とを有する視野角切り替え用の受光光学系と、前記受光光学系からの射出光を回折格子で回折することで生成された分散像を測定することによって前記受光光学系からの射出光の分光分布を測定する分光部とを備える分光輝度計であって、前記リレー光学系は、前記視野角を切り替えるべく、前記リレーレンズを前記第１の共役位置に配置したときには前記視野角制限開口の拡大像を、前記リレーレンズを前記第２の共役位置に配置したときには前記視野角制限開口の縮小像を前記対物光学系の結像面につくり、前記第１及び第２の光束制限開口体は、前記第１及び第２の光束制限開口によってそれぞれ前記第１及び第２の共役位置における前記対物光学系のＦナンバーを個別に決定することを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、視野角切り替え用の受光光学系が、被測定光が入射する対物光学系と、視野角を制限する視野角制限開口を有する視野角制限開口体と、対物光学系の結像面に収束した被測定光を視野角制限開口に再収束させて該視野角制限開口に入射させるリレー光学系であって、該リレー光学系が備えるリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置可能に構成されたリレー光学系と、第１の共役位置においてリレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第１の光束制限開口を有する第１の光束制限開口体と、第２の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第２の光束制限開口を有する第２の光束制限開口体とを有したものとされ、リレー光学系によって、視野角を切り替えるべく、リレーレンズが第１の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の拡大像が、リレーレンズが第２の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の縮小像が対物光学系の結像面につくられ、第１及び第２の光束制限開口体によって、第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置における前記対物光学系のＦナンバーが個別に決定される。
【００１１】
このように、リレー光学系のリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されることで、対物光学系の結像面に視野角制限開口の拡大像又は縮小像がつくられて視野角が切り替えられる。このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１の共役位置においてリレーレンズと第１の光束制限開口体の第１の光束制限開口とが近接配置され、第２の共役位置においてリレーレンズと第２の光束制限開口体の第２の光束制限開口とが近接配置されているので、視野角制限開口への入射光量の当該リレーレンズ位置（各共役位置への配置）の誤差に対する誤差感度（リレーレンズの位置誤差による上記入射光量に対する影響）が小さくて済む、すなわち光学系移動による再現性誤差に影響され難い受光光学系を備える分光輝度計を実現することができる。また、このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１及び第２の光束制限開口体の第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限されるので、視野角の切り替えに応じて、第１及び第２の光束制限開口を設定して視野角制限開口への入射光束（光量）を制御することが可能な受光光学系を実現することができる。このように、リレー光学系のリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されることで、対物光学系の結像面に視野角制限開口の拡大像又は縮小像がつくられて視野角が切り替えられる。このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１の共役位置においてリレーレンズと第１の光束制限開口体の第１の光束制限開口とが近接配置され、第２の共役位置においてリレーレンズと第２の光束制限開口体の第２の光束制限開口とが近接配置されているので、視野角制限開口への入射光量の当該リレーレンズ位置（各共役位置への配置）の誤差に対する誤差感度（リレーレンズの位置誤差による上記入射光量に対する影響）が小さくて済む、すなわち光学系移動による再現性誤差に影響され難い受光光学系を備える分光輝度計を実現することができる。また、このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１及び第２の光束制限開口体の第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限されるので、視野角の切り替えに応じて、第１及び第２の光束制限開口を設定して視野角制限開口への入射光束（光量）を制御することが可能な受光光学系を備える分光輝度計を実現することができる。
【００１２】
また、上記構成において、前記視野角を切り替えた各場合での視野角の比は、前記拡大像の寸法及び前記対物光学系の焦点距離に基づいて得られる第１の視野角と、前記縮小像の寸法及び該焦点距離に基づいて得られる第２の視野角との比となる。
【００１３】
これによれば、視野角を切り替えた各場合での視野角の比が、拡大像の寸法及び対物光学系の焦点距離に基づいて得られる第１の視野角と、縮小像の寸法及び該焦点距離に基づいて得られる第２の視野角との比となるので、リレーレンズを第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置することによる視野角の切り替えが簡易な構成で実現される。
【００１４】
また、上記構成において、前記第１及び第２の光束制限開口の開口面積をそれぞれＳａ、Ｓｂとし、前記第１及び第２の光束制限開口体それぞれの前記視野角制限開口との距離をＬａ、Ｌｂとすると、前記視野角を切り替えた各場合での前記視野角制限開口への入射光束の光量の比はＳａ／Ｌａ２：Ｓｂ／Ｌｂ２となる。
【００１５】
これによれば、視野角を切り替えた各場合での視野角制限開口への入射光束の光量の比がＳａ／Ｌａ２：Ｓｂ／Ｌｂ２となるので、リレーレンズを第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置することで、視野角制限開口への入射光束の光量の制御を容易に行うことが可能となる。
【００１６】
また、上記構成において、前記視野角制限開口体は光学ファイバーであり、前記視野角制限開口は該光学ファイバーの入射端面であってもよい。
【００１７】
これによれば、視野角制限開口体が光学ファイバーとされ、視野角制限開口が該光学ファイバーの入射端面とされるので、視野角制限開口に入射した光束を、光学ファイバーによって効率良く例えばポリクロメーター等の分光手段に入射させることができる。
【００１８】
また、上記構成において、前記リレー光学系は、前記リレーレンズを前記第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置するときに、該第１の共役位置と第２の共役位置とに該リレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置することが可能に構成されていてもよい。
【００１９】
これによれば、リレー光学系によって、リレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されるときに、該第１の共役位置と第２の共役位置とに該リレーレンズの入射面と射出面とが入れ替えられて配置されるので、これら第１及び第２の共役位置でのリレーレンズの結像性能を略同じにすることができ、各共役位置で必要な性能のリレーレンズを１枚のレンズで実現でき、当該必要性能のリレーレンズを低コストで実現することができる。
【００２０】
また、上記構成において、前記リレー光学系は、一端側で前記リレーレンズの周縁を挟持するとともに、他端側が回転可能に軸支された、該リレーレンズの光軸と平行配置された一対の腕部材をさらに備え、前記腕部材と共に前記リレーレンズを回転移動させることで前記第１の共役位置と第２の共役位置とに前記リレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置するようにしてもよい。
【００２１】
これによれば、リレー光学系が、一端側でリレーレンズの周縁を挟持するとともに、他端側が回転可能に軸支された、該リレーレンズの光軸と平行配置された一対の腕部材をさらに備えたものとされ、リレー光学系によって、腕部材と共にリレーレンズが回転移動させることで第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とが入れ替えて配置されるので、第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置する構成を簡易な構成とすることができ、また、当該第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置するためのリレーレンズを１枚のリレーレンズを用いて実現することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【００２２】
また、上記構成において、前記リレーレンズは、前記入射面及び射出面の曲面が互いに非対称であってもよい。
【００２３】
これによれば、リレーレンズが、入射面及び射出面の曲面が互いに非対称なレンズとされるので、上記第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置するための１枚のリレーレンズを、より高い結像性能のレンズとすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、リレー光学系のリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されることで、対物光学系の結像面に視野角制限開口の拡大像又は縮小像がつくられて視野角が切り替えられる。このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１の共役位置においてリレーレンズと第１の光束制限開口体の第１の光束制限開口とが近接配置され、第２の共役位置においてリレーレンズと第２の光束制限開口体の第２の光束制限開口とが近接配置されているので、視野角制限開口への入射光量の当該リレーレンズ位置（各共役位置への配置）の誤差に対する誤差感度（リレーレンズの位置誤差による上記入射光量に対する影響）が小さくて済む、すなわち光学系移動による再現性誤差に影響され難い分光輝度計を実現することができる。また、このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１及び第２の光束制限開口体の第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限されるので、視野角の切り替えに応じて、第１及び第２の光束制限開口を設定して視野角制限開口への入射光束（光量）を制御することが可能な分光輝度計を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図１は、本発明の一実施形態に係る受光光学系の一例を示す構成図である。図１に示す受光光学系１０は、例えば特定の測定域からの放射光の分光分布を測定する分光輝度計が備える受光光学系であって、対物レンズ２、第１開口絞り３、第２開口絞り４、リレーレンズ５、変換ファイバー６及びポリクロメーター７を備えている。対物レンズ２は、測定対象からの光束を集光して焦点面に像をつくるものである。ただし、対物レンズ２は対物光学系（対物系）の一例であり、このように１枚のレンズで構成されず、複数枚のレンズ等により構成されたものであってもよい。第１開口絞り３及び第２開口絞り４は、所定径の開口部を有しており、この開口によって、後述する入射端６ａへの光束（光線束、光束の太さ（ＮＡ；Numerical Aperture））を制限（規定）するものである。具体的には、入射端６ａへの入射光束（光量、明るさ）を各開口の面積によって制限する。
【００２９】
リレーレンズ５は、光学系内の或る点から他の点に、拡大又は縮小像を伝達するレンズ（両側の面が凸面であるレンズ；両凸レンズ、ここでは左右対称である対称両凸レンズ）である。リレーレンズ５は、後述する各共役位置に配置可能に構成されている。なお、リレーレンズ５はリレー光学系（リレー系）の一例であり、このように１枚のレンズで構成されず、複数枚のレンズ等により構成されたものであってもよい。
【００３０】
変換ファイバー６（光学ファイバー）は、変換ファイバー６に入射した光束を所定のスリット幅で効率良くポリクロメーター７内の回折光学系（図略）に入射させるものである。変換ファイバー６は、複数本の光ファイバーを束ねてなる所謂ファイババンドルであり、例えば図４に示すように一端側に円形（平面）の入射端６ａ、他端側に直線状の射出端６ｂを有している。変換ファイバー６の入射端６ａ（入射端面）は、後述するように視野角θ（入射端像６ｃ）を制限（決定）する謂わば開口であり、視野角制限開口とも表現する。
【００３１】
射出端６ｂは、図５に示すように、ポリクロメーター７の入射側の例えば側壁を構成するスリット用板７１のスリット溝に嵌合されてなり、入射スリット（図４の矢印Ａ方向を図１の紙面に垂直な方向とするスリット）として機能する。変換ファイバー６は、入射される光束に偏光成分が含まれている場合、光ファイバーの通過に伴い当該偏光方向をミキシングして均一化する機能をも有している。なお、変換ファイバー６はファイババンドルでなく単線ファイバーであってもよい。
【００３２】
ポリクロメーター７は、変換ファイバー６を経て射出端６ｂから射出された射出光１ｃ（入射スリットから入射した入射光）の分光分布に応じた信号（例えば可視域３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの各波長の分光出力）を出力するものである。ポリクロメーター７には、図略の凹面回折格子やセンサーアレイ（受光素子アレイ）等が内蔵されており、上記射出光が凹面回折格子によって反射・回折され、センサーアレイで分散像として受光されて分光強度に応じた画素信号が出力される。なお、このようなポリクロメーター７に限らず、分光系であればいずれの装置であってもよい。
【００３３】
このような構成において、入射光束１ａ（又は１ｂ）は、対物レンズ２によって該対物レンズ２の結像面２ｄ上に収束され、リレーレンズ５によって変換ファイバー６の入射端６ａに再収束される。再収束されたこの入射光束１ａ（又は１ｂ）は変換ファイバー６の射出端６ｂからポリクロメーター７に入射し、分光強度分布が測定される。リレーレンズ５は、第１共役位置５ａ及び第２共役位置５ｂを有しており、手動或いは所定の駆動系（図略）によって移動されてこれらいずれかの共役位置に配置される。なお、図１では第１及び第２共役位置５ａ、５ｂが距離５ｄだけ離間していることを示している。
【００３４】
リレーレンズ５が第１共役位置５ａに配置されるときには、上記入射端６ａの端面の像（円形の入射端像）の３．２倍の大きさを有する入射端像６ｃを、リレーレンズ５が第２共役位置５ｂに配置されるときには上記入射端像の１／３．２倍の大きさを有する入射端像６ｃを結像面２ｄ上につくる。ここで入射端６ａの半径をＲとすると、第１及び第２共役位置５ａ、５ｂにおける入射端像６ｃの径は、Ｒａ＝３．２Ｒ、Ｒｂ＝Ｒ／３．２となり、対物レンズ２の焦点距離をＦとすると、２＊ａｔａｎ（Ｒａ／Ｆ）で与えられる視野角（開き角ともいう）θと、２＊ａｔａｎ（Ｒｂ／Ｆ）で与えられる視野角θとの比率は１０倍となり、視野角θは例えば１°及び０．１°に設定される。このように、リレーレンズ５を第１及び第２共役位置５ａ、５ｂに選択的に配置する（切り替え配置する）ことが可能に構成することで、第１共役位置５ａでは入射端６ａ（視野角制限開口）の拡大像（入射端像６ｃ）を、第２共役位置５ｂでは入射端６ａの縮小像（入射端像６ｃ）を結像面２ｄ（結像面２ｄの近傍位置も含むものとする）につくる、すなわち視野角θの切り替えを行うことができる。
【００３５】
第１及び第２開口絞り３、４は、該第１及び第２開口絞り３、４の開口３ａ、４ａがそれぞれ、第１及び第２共役位置５ａ、５ｂにおけるリレーレンズ５の近接位置（リレーレンズ５の配置（移動）を妨げない位置）となるよう固定配置されており、第１及び第２共役位置５ａ、５ｂでの上記入射端６ａへの入射光束が、第１及び第２開口絞り３、４それぞれの開口３ａ及び開口４ａによって制限される。これら開口３ａ及び開口４ａのことを光束制限開口とも表現する。開口３ａ及び開口４ａの面積（開口面積）をそれぞれ面積Ｓａ、面積Ｓｂとし、また、第１開口絞り３と入射端６ａとの距離をＬａ、第２開口絞り４と入射端６ａとの距離をＬｂとすると、入射端６ａへの入射光量は、それぞれＳａ／Ｌａ２及びＳｂ／Ｌｂ２に比例する。すなわち、視野角θを切り替えた各場合での入射端６ａへの入射光束の光量の比はＳａ／Ｌａ２：Ｓｂ／Ｌｂ２で与えられる。この構成では、視野角θの切り替えに伴うリレーレンズ５の位置誤差の上記入射光量への影響は、第１共役位置５ａの位置では無視できる。第２共役位置５ｂの位置であってもリレーレンズ５と第２開口絞り４（開口４ａ）とが近接配置されており、距離Ｌｂが大きいため同影響は軽微である。
【００３６】
またこの構成では、入射端６ａへの見込み角ωａ及び見込み角ωｂをそれぞれ開口３ａ及び開口４ａによって個別に設定できる。例えば、開口３ａと開口３ｂとを同じ大きさとすれば、視野角１°及び視野角０．１°それぞれの場合の入射端６ａへの見込み角ωａ（上記ポリクロメーター７の図示しない凹面回折格子の見込み角ωと略等しい）及び見込み角ωｂ（上記見込み角ωより小さい）の比は３．２：１となり、視野角０．１°での光量が視野角１°での光量の１／１０倍となり、従来における視野角０．１°での光量が視野角１°での光量の１／１００倍となるのに比べて、視野角０．１°での光量が約１０倍（（１／１０）÷（１／１００））大きくなる。当該見込み角の比が３．２：１となる場合、視野角０．１°での対物レンズ２のＦＮｏ（Ｆナンバー；レンズの焦点距離を有効口径で割った値）は視野角１°でのＦＮｏの１／３．２倍となる。つまり、従来例とは異なり、視野角０．１°という小さい測定系での光量を、対物レンズ２の性能を改善する（ＦＮｏを１／３．２倍にする）ことによって増加させることが可能となる（視野角０．１°での光量増が可能となる）。
【００３７】
（変形態様１）
ところで、上記受光光学系１０におけるリレーレンズ５（リレー光学系）を、図２に示す受光光学系１０ａのように構成してもよい。すなわち、上記両凸レンズであるリレーレンズ５の代わりに、入射面と射出面との曲面が互いに非対称な面、例えば一方の面が平面で他方の面が凸面とされたリレーレンズ５’（平凸レンズ）と、このリレーレンズ５’が例えば一端側が軸５１を中心に回転するアーム５２の他端側に取り付けられており、手動或いは所定の駆動系によって第１共役位置５ａ’及び第２共役位置５ｂ’のいずれかの位置に、反転して配置することが可能な機構とを備えるようにしてもよい。ただし、アーム５２はリレーレンズ５’の光軸方向における一対の直線状のアームであって、例えば図６に示すように、リレーレンズ５’の光軸と直交する方向の両端部に該光軸を挟んで対向（平行）配置された状態で取り付けられている（リレーレンズ５’の周縁がアーム５２の他端側で挟持されている）。これにより、リレーレンズ５’は、アーム５２と共に上記軸５１を中心に図２の符号Ｂで示す円弧を描くように回転移動し、リレーレンズ５’の平面及び凸面の向きが逆になる、すなわちリレーレンズ５’の入射面と射出面とが入れ替えられる（入射端６ａに向けられるリレーレンズ５’の面が平面又は凸面となる）ように各共役位置に配置されることになる。
【００３８】
この場合、リレーレンズ５’を通過する光線は上記両共役位置で略同じ光路をとり、一方の共役位置で最適化された結像（入射端６ａに対する結像）性能が他方の共役位置でも得られるので、各共役位置で必要な性能（結像性能等）を入射面と射出面とが各々最適な曲面を有するリレーレンズによって低コストで実現できるとともに、このようにリレーレンズ５’を各共役位置に移動させる手段を当該回転可能なアーム５２といった簡易な構成で実現できる。また、図２に示すように、第２開口絞り４を、該第２開口絞り４と変換ファイバー６の入射端６ａとの間にリレーレンズ５’が介在しない位置に配置できるので、すなわち第２開口絞り４の対物レンズ２側にリレーレンズ５’を配置できる（各開口絞りの上流側にリレーレンズ５’を配置できる）ので、リレーレンズ５’の位置誤差による入射光量（入射端６ａへの入射光量）への影響はいずれの共役位置でも無視することができる。
【００３９】
（変形態様２）
なお、図１に示す受光光学系１０において、変換ファイバー６の入射端６ａには測定域（測定部位）からの光束が収束して入射するが、入射端６ａ（入射端面）の周縁部には測定域周辺の像が結像しているので、本実施形態に係る視野角切り替え用の受光光学系１０を当該測定域の照準を行うファインダー系と組み合わせた構成とすることも可能である。この場合、例えば図３に示すように、上記ファインダー系（ファインダーシステム；例えば電子ビューファインダー機能）として、中央に開口８１を有する穴あき平面鏡８２と、撮像レンズ８３及び撮像素子８４等からなる撮像系８０とを備えてもよい。穴あき平面鏡８２は開口８１に変換ファイバー６の入射端６ａが嵌合され、受光光学系１０ｂの光軸Ｌに対して所定の角度傾いた状態で設置されている。穴あき平面鏡８２は、対物レンズ２及びリレーレンズ５を経た測定域周辺からの入射光を撮像系８０に向けて反射する。撮像系８０の撮像レンズ８３は測定域周辺の像を撮像素子８４上に再結像する。なお、撮像素子８４により得られた再結像による像信号（測定域周辺の像）は所定の処理手段（図略）により画像処理され、所定の表示手段（図略）によりビュー表示される。ユーザはこれにより、測定域周辺の像を視認することができる。
【００４０】
なお、実際の装置としては、上述における受光光学系１０（１０ａ、１０ｂ）は、例えば特定の測定域からの放射光の分光分布を測定するための分光輝度計に適用される。この分光輝度計には、受光光学系１０（１０ａ、１０ｂ）の他に、信号処理部及び制御演算部（いずれも図略）を備えている。信号処理部は、ポリクロメーター７に接続されており、センサーアレイからの出力信号（分光分布に準じた画素出力；チャンネル出力）に対して例えばデジタル画素信号に変換する信号処理を行い、これを制御演算部に出力する。制御演算部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びＣＰＵ（中央演算処理装置）等からなる分光輝度計全体の動作制御を司るものである。ここでは特に、信号処理部からの画素信号に基づいて、被測定光の分光特性（分光分布）に関する各種演算処理を行う。
【００４１】
以上のように本実施形態における受光光学系（受光光学系１０、１０ａ、１０ｂ）によれば、視野角切り替え用の該受光光学系が、被測定光が入射する対物光学系（対物レンズ２）と、視野角を制限する視野角制限開口（入射端６ａ）を有する視野角制限開口体（変換ファイバー６）と、対物光学系の結像面（結像面２ｄ）に収束した被測定光を視野角制限開口に再収束させて該視野角制限開口に入射させるリレー光学系であって、該リレー光学系が備えるリレーレンズ（リレーレンズ５、５’）が第１の共役位置（第１共役位置５ａ、５ａ’）及び第２の共役位置（第２共役位置５ｂ、５ｂ’）のいずれかの位置に選択的に配置可能に構成されたリレー光学系と、第１の共役位置においてリレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第１の光束制限開口（開口３ａ）を有する第１の光束制限開口体（第１開口絞り３）と、第２の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第２の光束制限開口（開口４ａ）を有する第２の光束制限開口体（第１開口絞り４）とを備えたものとされ、リレー光学系によって、視野角（視野角θ）を切り替えるべく、リレーレンズが第１の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の拡大像（入射端像６ｃ）が、リレーレンズが第２の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の縮小像（入射端像６ｃ）が対物光学系の結像面につくられ、第１及び第２の光束制限開口体によって、第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限される。
【００４２】
このように、リレー光学系のリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されることで、対物光学系の結像面に視野角制限開口の拡大像又は縮小像がつくられて視野角が切り替えられる。このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１の共役位置においてリレーレンズと第１の光束制限開口体の第１の光束制限開口とが近接配置され、第２の共役位置においてリレーレンズと第２の光束制限開口体の第２の光束制限開口とが近接配置されているので、視野角制限開口への入射光量の当該リレーレンズ位置（各共役位置への配置）の誤差に対する誤差感度（リレーレンズの位置誤差による上記入射光量に対する影響）が小さくて済む、すなわち光学系移動による再現性誤差に影響され難い受光光学系を実現することができる。また、このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１及び第２の光束制限開口体の第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限されるので、視野角の切り替えに応じて、第１及び第２の光束制限開口を設定して視野角制限開口への入射光束（光量）を制御することが可能な受光光学系を実現することができる。
【００４３】
また、視野角を切り替えた各場合での視野角の比が、拡大像の寸法及び対物光学系の焦点距離に基づいて得られる第１の視野角と、縮小像の寸法及び該焦点距離に基づいて得られる第２の視野角との比となるので、リレーレンズを第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置することによる視野角の切り替えが簡易な構成で実現される。
【００４４】
また、第１及び第２の光束制限開口の開口面積をそれぞれＳａ、Ｓｂとし、第１及び第２の光束制限開口体それぞれの前記視野角制限開口との距離をＬａ、Ｌｂとすると、視野角を切り替えた各場合での視野角制限開口への入射光束の光量の比がＳａ／Ｌａ２：Ｓｂ／Ｌｂ２となるので、リレーレンズを第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置することで、視野角制限開口への入射光束の光量の制御を容易に行うことが可能となる。
【００４５】
また、視野角制限開口体が光学ファイバー（変換ファイバー６）とされ、視野角制限開口が該光学ファイバーの入射端面（入射端６ａ）とされるので、視野角制限開口に入射した光束を、光学ファイバーによって効率良く例えばポリクロメーター７等の分光手段に入射させることができる。
【００４６】
また、リレー光学系によって、リレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されるときに、該第１の共役位置と第２の共役位置とに該リレーレンズの入射面と射出面とが入れ替えられて配置されるので、これら第１及び第２の共役位置でのリレーレンズの結像性能を略同じにすることができ、各共役位置で必要な性能のリレーレンズを１枚のレンズで実現でき、当該必要性能のリレーレンズを低コストで実現することができる。
【００４７】
また、リレー光学系が、一端側でリレーレンズの周縁を挟持するとともに、他端側が回転可能に軸支された、該リレーレンズの光軸と平行配置された一対の腕部材（アーム５２）をさらに備えたものとされ、リレー光学系によって、腕部材と共にリレーレンズが回転移動させることで第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とが入れ替えて配置されるので、第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置する構成を簡易な構成とすることができ、また、当該第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置するためのリレーレンズを１枚のリレーレンズを用いて実現することができ、ひいては低コスト化を図ることができる。
【００４８】
また、リレーレンズが、入射面及び射出面の曲面が互いに非対称なレンズ（リレーレンズ５’）とされるので、上記第１の共役位置と第２の共役位置とにリレーレンズの入射面と射出面とを入れ替えて配置するための１枚のリレーレンズを、より高い結像性能のレンズとすることができる。
【００４９】
また、本実施形態における分光輝度計によれば、視野角切り替え用の受光光学系を備える分光輝度計が、被測定光が入射する対物光学系と、視野角を制限する視野角制限開口を有する視野角制限開口体と、対物光学系の結像面に収束した被測定光を視野角制限開口に再収束させて該視野角制限開口に入射させるリレー光学系であって、該リレー光学系が備えるリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置可能に構成されたリレー光学系と、第１の共役位置においてリレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第１の光束制限開口を有する第１の光束制限開口体と、第２の共役位置において前記リレーレンズと近接配置される被測定光の光束を制限する第２の光束制限開口を有する第２の光束制限開口体とを有したものとされ、リレー光学系によって、視野角を切り替えるべく、リレーレンズが第１の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の拡大像が、リレーレンズが第２の共役位置に配置されたときには視野角制限開口の縮小像が対物光学系の結像面につくられ、第１及び第２の光束制限開口体によって、第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限される。
【００５０】
このように、リレー光学系のリレーレンズが第１の共役位置及び第２の共役位置のいずれかの位置に選択的に配置されることで、対物光学系の結像面に視野角制限開口の拡大像又は縮小像がつくられて視野角が切り替えられる。このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１の共役位置においてリレーレンズと第１の光束制限開口体の第１の光束制限開口とが近接配置され、第２の共役位置においてリレーレンズと第２の光束制限開口体の第２の光束制限開口とが近接配置されているので、視野角制限開口への入射光量の当該リレーレンズ位置（各共役位置への配置）の誤差に対する誤差感度（リレーレンズの位置誤差による上記入射光量に対する影響）が小さくて済む、すなわち光学系移動による再現性誤差に影響され難い受光光学系を備える分光輝度計を実現することができる。また、このようにして視野角を切り替えることが可能な構成において、第１及び第２の光束制限開口体の第１及び第２の光束制限開口によりそれぞれ第１及び第２の共役位置において視野角制限開口への入射光束が制限されるので、視野角の切り替えに応じて、第１及び第２の光束制限開口を設定して視野角制限開口への入射光束（光量）を制御することが可能な受光光学系を備える分光輝度計を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の一実施形態に係る受光光学系の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す受光光学系の変形態様を示す構成図である。
【図３】ファインダー系を組み合わせた場合の視野角切り替え受光光学系の一例を示す構成図である。
【図４】図１〜図３に示す変換ファイバーの一例を示す斜視図である。
【図５】変換ファイバーの射出端（ポリクロメーターの入射スリット）を示す拡大図である。
【図６】図２に示す受光光学系におけるリレー光学系（リレーレンズ及びアーム）の一例を示す模式図である。
【図７】従来における視野角切り替え用の受光光学系を示す構成図である。
【図８】従来における視野角切り替え用の受光光学系を示す構成図である。
【符号の説明】
【００５２】
２  対物レンズ（対物光学系）
２ｄ  結像面
３  第１開口絞り（第１の光束制限開口体）
３ａ  開口（第１の光束制限開口）
４  第２開口絞り（第２の光束制限開口体）
４ａ  開口（第２の光束制限開口）
５  リレーレンズ
５’  リレーレンズ（平凸レンズ）
５１  軸
５２  アーム（腕部材）
５ａ、５ａ’  第１共役位置（第１の共役位置）
５ｂ、５ｂ’  第２共役位置（第２の共役位置）
６  変換ファイバー（視野角制限開口体）
６ａ  入射端（視野角制限開口、入射端面）
６ｂ  射出端
６ｃ  入射端像（拡大像、縮小像）
７  ポリクロメーター
７１  スリット用板
１０、１０ａ、１０ｂ  受光光学系
８０  撮像系
８２  平面鏡
８３  撮像レンズ
８４  撮像素子
１ｃ  射出光
ω  射出角
ωａ、ωｂ  見込み角
θ  視野角
【図１】
0004952419.tif 000002
【図２】
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【図３】
0004952419.tif 000004
【図４】
0004952419.tif 000005
【図５】
0004952419.tif 000006
【図６】
0004952419.tif 000007
【図７】
0004952419.tif 000008
【図８】
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