(57)【要約】【課題】新たな部品を付加することなく、ビームスプリッタ位置での光束位置変動による反射率や透過率の変動を小さく抑えることができる分光光度計を提供する。【解決手段】ビームスプリッタ１６は、透明基材３０とその光束照射面に形成された多数の小円状の反射膜３２と反射膜３２を覆うように透明基材３０の光束照射面に形成されたコーティング膜をから構成されている。コーティング膜３４は中央付近に開口３６を有しており、開口３６内の領域では透明基材３０と反射膜３２が露出する。このため、ビームスプリッタ１６の開口３６内に照射された光束は反射光束と透過光束に分離される。一方、コーティング膜３４に照射された光束は全てコーティング膜３４に吸収され、分離されない。【選択図】図２
2009198330.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を分光する分光手段と、前記分光手段からの光束を反射光束と透過光束とに分離するビームスプリッタとを備えた分光光度計において、
前記ビームスプリッタが、光束の照射領域のうち周縁領域を除く部分であって光束を反射光束と透過光束に分離する分離部と、前記分離部を除く部分であって光束を分離しない非分離部から成ることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
非分離部は、照射された光束を透過させることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項３】
非分離部は、照射された光束を反射することを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項４】
非分離部は、照射された光束を吸収することを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項５】
ビームスプリッタは、透明基材と、その光束照射面に形成され周期的に配置された多数の反射膜と、前記透明基材の光束照射面の全体を覆う開口を有するコーティング膜とから構成され、
前記開口の内側の部分が分離部として機能し、前記コーティング膜で覆われた部分が非分離部として機能することを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項６】
照射される光束を透過光束と反射光束に分離するビームスプリッタにおいて、
前記光束の照射領域のうち周縁領域を除く部分であって該光束を反射光束と透過光束に分離する分離部と、前記分離部を除く部分であって光束を分離しない非分離部から成ることを特徴とするビームスプリッタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光された光束を透過光束と反射光束に分離し、一方を試料用光束、他方を参照用光束として用いる分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光光度計では、光源からの光束を回折格子やプリズム等を用いた分光手段で単波長化した後、ビームスプリッタに導き、透過光束と反射光束に分離する。分離された光束の一方は試料用セルに、他方は参照用セルに導かれ、各セルを通過した光束の光量差を検出することにより試料固有の吸光度が測定される。
【０００３】
一般的に分光光度計では起動直後から１時間程度の暖機運転が行われた後、測定が開始される。これは、光源として用いられるハロゲンランプ等の温度変化に起因する光束の微小移動の影響を除くためである。つまり、光源などの発熱体により、装置内部の温度が上昇すると光学部品が微小移動して光路が微小移動し、ビームスプリッタに光束が当たる位置が微小移動する。ビームスプリッタに光束が当たる位置によって反射率や透過率が異なるため、光束が微小移動すると当該ビームスプリッタにおける光束の反射率や透過率が変化する。この結果、反射光束と透過光束の光量差が変化し、試料の正確な吸光度を測定できない。
【０００４】
これに対して、特許文献１には、１個のアパーチャと２個の反射光学部材とからなるビームスプリッタによって分光器からの光束を試料用光束と対照用光束に分離し、各光束の光量等を検出する分光光度計が開示されている。前記アパーチャは光束の横断面よりも小さい開口を有しており、該開口を通過した光束を第１の反射光学部材に導く。第１の反射光学部材は、照射された光束のうちの一部を試料用セルに向けて反射し、残りは通過させる。第１の反射光学部材を通過した光束は第２の反射光学部材によって反射され、対照用セルに導かれる。
【０００５】
特許文献１の分光光度計では、光束の周縁部分はアパーチャに当たり開口を通過できない。光束の周縁部分は光量の密度分布の傾きが大きいため、光路が微小移動しても開口を通過する光束の光量をほぼ一定にすることができる。
【０００６】
【特許文献１】特公平4-80330号公報（第3頁、第6段落）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のビームスプリッタは別個独立した３個の部品から構成されているため、各部品を設計通り配置するための調整が難しい。また、部品点数が多い分、ビームスプリッタが大型化する。
本発明の目的は、新たな部品を付加することなく、ビームスプリッタの反射率や透過率の変動を小さく抑えることができる分光光度計を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、光源からの光束を分光する分光手段と、前記分光手段からの光束を反射光束と透過光束とに分離するビームスプリッタとを備えた分光光度計において、
前記ビームスプリッタが、光束の照射領域のうち周縁領域を除く部分であって光束を反射光束と透過光束に分離する分離部と、前記分離部を除く部分であって光束を分離しない非分離部から成ることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、照射される光束を透過光束と反射光束に分離するビームスプリッタであって、
前記光束の照射領域のうち周縁領域を除く部分であって該光束を反射光束と透過光束に分離する分離部と、前記分離部を除く部分であって光束を分離しない非分離部から成ることを特徴とする。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明の分光光度計では、光量の変化率が大きい周縁部の光束を除く光束のみを反射光束と透過光束に分離するための構成を、一部材のビームスプリッタで実現した。このため、外乱等による光路の微小移動の影響を低減するために、新たな部品を付加する必要がなく、小形化できる。また、ビームスプリッタを一部材で構成したことにより、従来のようなビームスプリッタを配置するための調整が不要となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る二光束分光光度計の光路を中心とした概略構成図である。本実施例の二光束分光光度計１０では、光源(図示せず)からの光束は分光器１２によって分光された後、レンズ１４を介して平板状のビームスプリッタ１６に入射する。ビームスプリッタ１６に入射した光束の一部は反射され、残りは透過する。
【００１２】
ビームスプリッタ１６からの反射光束は、ミラー１８を経て試料用セル２０を通過し、検出器２２によって検出される。また、ビームスプリッタ１６からの透過光束は、ミラー２４を経て対照用セル２６を通過し、検出器２２によって検出される。
【００１３】
図２（ａ）はビームスプリッタ１６の光束照射面側から見た平面図を、図２（ｂ）は縦断側面図を示している。ここで、「光束照射面」とは、ビームスプリッタ１６の両面のうち分光器１２からの光束が照射される面の全体をいう。前記ビームスプリッタ１６は、石英や光学ガラスなどの透明材料から成る透明基材３０と、その一方の面である光束照射面に形成された多数の円形状の反射膜３２と、この反射膜３２を覆うように前記透明基材３０の光束照射面に形成されたコーティング膜３４から構成されている。
【００１４】
透明基材２０は、分光器１２によって分光された波長帯の光に対する高い透過率を有している。反射膜３２は分光器１２によって分光された波長帯の光に対する高い反射率を有しており、透明基材２０上の全体に三角格子状に配置されている。コーティング膜３４は分光器１２によって分光された波長帯の光を吸収し、その中央付近に開口３６を有している。
【００１５】
上記構成により、ビームスプリッタ１６の光束照射面のうち開口３６内の領域は透明基材３０と反射膜３２が露出し、それ以外の領域はコーティング膜３４で覆われる。このため、ビームスプリッタ１６の光束照射面のうち開口３６内に照射された光束は、反射光束と透過光束に分離され、コーティング膜３４上に照射された光束は当該コーティング膜３４に吸収される。つまり、開口３６内の領域が分離部として機能し、コーティング膜３４で覆われた領域が非分離部として機能する。
【００１６】
前記ビームスプリッタ１６は、分光器１２からの光束が図２（a）に破線Ａで示す楕円領域に当たるように配置される。つまり、楕円領域Ａが本発明の光束照射領域に相当する。開口３４は、前記楕円領域Ａよりも小さい円形状を有している。従って、ビームスプリッタ１６に照射される光束のうち周縁部を除く中央付近の光束のみが開口３４内に照射される。換言すると、ビームスプリッタ１６の光束照射領域（楕円領域Ａ）のうち周縁部を除く部分である開口３４内が分離部として定義され、前記ビームスプリッタ１６のうち分離部を除く部分であるコーティング膜３４で覆われた領域が非分離部として定義される。
【００１７】
図３は、ビームスプリッタ１６に照射される光束の光量分布と開口３６（分離部）の位置関係を概略的に示す図である。図３において、横軸はビームスプリッタ１６の左右方向の位置を、縦軸は光量を示している。また、ハッチング部分はコーティング膜３４に照射される光束を、中央の白い部分は開口３６内に照射される光束を示している。
【００１８】
図３に示すように、ビームスプリッタ１６に照射される光束は、中央付近では光量がほぼ略一定であるが、周縁部では光量が急激に低下する。これに対して、開口３６は、光量がほぼ一定の光束が照射される領域（図３に矢印Ｂで示す）よりもやや小さい領域に位置する。具体的には、ビームスプリッタ１６に照射される光束全体の径（短径）が２０mm、光量が一定となる領域の径（短径）が１６mmのとき、開口３６の直径は１０mmに設定されする。
このような構成により、ビームスプリッタ１６に対する光束の照射位置が微小移動しても開口３６内には光量がほぼ一定の光束が照射されるため、反射率や透過率の変化を小さく抑えることができる。
【００１９】
次に、本実施例の分光光度計１０の起動直後の吸光度と暖機運転を１時間行った後の吸光度の変化量を求めた。比較のため、コーティング膜３４を有さないビームスプリッタを用いて構成された分光光度計についても同様の変化量を求めた。その結果を図４に示す。
【００２０】
図４に示すように、実施例、比較例のいずれにおいても暖機運転を１時間行うことによって吸光度が変化し、特に1050nm付近の波長における変化量が最も大きくなるが、この波長1050nmにおける実施例の変化量は比較例の変化量の５０％程度になった。
１時間の暖機運転による吸光度の変化は、光源などの発熱体による装置内部の温度上昇に伴いレンズやミラーなどの光学部品が微小移動して光路が微小変化することに起因すると考えられる。本実施例では、光路が微小変化してもビームスプリッタに対する光束の小差位置が微小移動しても反射率や透過率の変動を小さく抑えた。このため、最大変化量を小さく抑えることができたものである。
【００２１】
なお、ビームスプリッタは上記構成に限らず、次のような変形が可能である。
図５に示すビームスプリッタ１６は、透明基材３０と、その中央付近の破線Ｃで囲まれた領域に形成された反射膜３２から構成されている。領域Ｃは透明基材３０と反射膜３２が混在しており、照射された光束を透過光束と反射光束に分離する分離部として機能する。一方、ビームスプリッタ１６の領域Ｃ以外の領域は透明基材３０のみから成り、照射された光束の全てを透過させる非分離部として機能する。
図５に示すビームスプリッタ１６においても、分離部は光束照射領域Ａの周縁部を除く部分から成り、非分離部は前記分離部を除く部分から成る。
【００２２】
図６に示すビームスプリッタ１６は、透明基材３０とその上に形成された反射膜３２とから構成されている。反射膜３２は、中央に開口４０を有し透明基材３０上の全体を覆う第１反射膜と、前記開口４０内の透明基材３０上に形成された多数の小円状の第２反射膜とから構成されている。開口４０内では透明基材３０上に第２反射膜が散在しており、照射された光束を反射光束と透過光束に分離する。第１反射膜上に照射された光束は全て反射される。
図６に示すビームスプリッタ１６においても、光束照射領域Ａの周縁部を除く部分である開口４０内が分離部となり、当該分離部を除く部分が非分離部となる。
【００２３】
図５および図６に示す変形例のように、非分離部に照射された光束を透過光束或いは反射光束とすれば、ビームスプリッタ１６に照射された光束の全てが透過光束或いは反射光束として試料用セル或いは対照用セルのいずれかに導かれる。このため、有効に測定に利用できるという効果も奏する。
【００２４】
図７や図８に示すように、分離部を構成する反射膜の形状を三角形状や帯状にしても良い。
なお、上記実施例は単に一例であり、本発明の分光光度計は、分離部と非分離部を一体的に有するビームスプリッタを備えるものであれば、いかなる構成から成るものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施例に係る分光光度計の光路を中心とした概略構成図。
【図２】ビームスプリッタの平面図（ａ）、縦断側面図（ｂ）。
【図３】ビームスプリッタに照射される光束の光量分布と開口との関係を示す図。
【図４】起動直後の吸光度と暖機運転１時間後の吸光度との変化を示す図。
【図５】本発明の第１の変形例であるビームスプリッタの平面図。
【図６】本発明の第２の変形例である図５相当図。
【図７】本発明の第３の変形例である図５相当図。
【図８】本発明の第４の変形例である図５相当図。
【符号の説明】
【００２６】
１０・・・分光光度計
１２・・・分光器（分光手段）
１４・・・レンズ
１６・・・ビームスプリッタ
２０・・・試料用セル
２２・・・検出器
２６・・・対照用セル
３０・・・透明基材
３２・・・反射膜
３４・・・コーティング膜（非分離部）
３６・・・開口（分離部）
【図１】
2009198330.tif 000003
【図２】
2009198330.tif 000004
【図３】
2009198330.tif 000005
【図４】
2009198330.tif 000006
【図５】
2009198330.tif 000007
【図６】
2009198330.tif 000008
【図７】
2009198330.tif 000009
【図８】
2009198330.tif 000010