分光測定装置
【課題】複数の撮像画素中に複数の焦点検出画素が散在する撮像素子において、撮像画素の出力信号の飽和に先立って焦点検出画素の出力信号が飽和することを低減することができる撮像素子を提供する。
【解決手段】分光測定装置は、光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、所定波長を透過するが、所定波長の略半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、を備える。
【解決手段】分光測定装置は、光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、所定波長を透過するが、所定波長の略半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分光測定装置は、光源と回折格子とリニアセンサ若しくはラインセンサとを備え、光源からの光束を回折格子で回折し、この回折光をリニアセンサによって波長毎に検出する（特許文献１参照）。また、別のタイプの従来の分光測定装置は、光源と回転可能な回折格子とスリットと検出器とを備え、光源からの光束を回折格子によって回折すると同時に、この回折格子の回動によってこの回折光をスリット上で走査して検出器によって検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２６１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の分光測定装置は、光源からの広帯域な光束を回折する場合には、或る波長λの光束とその波長の半分の波長（λ/2）の光束とが回折格子によって同一の回折角で回折されるため、波長λの回折光に対して波長（λ/2）の回折光が迷光となり、測定精度が低下するといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による分光測定装置は、光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、前記回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、前記分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、前記所定波長を透過するが、前記所定波長のほぼ半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、所定波長のほぼ半分の波長の回折光を減衰することができるので、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態のリニアバリアブルフィルターの波長透過率特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施の形態を図面を使用して以下に詳細に説明する。
図１において、光源１は、広帯域の波長の光束２を反射型の回折格子３に向けて射出する。この回折格子３は、光束２を波長に応じた回折角で回折して、例えば各波長λ1，λ2、λ3，λ4等に対応した回折光４a、４b，４c，４dを反射する。各回折光４a、４b，４c，４dは、リニアバリアブルフィルター５を透過してリニアセンサ、即ちリニアディテクタ６に入射する。
【０００９】
リニアバリアブルフィルター５は、リニアセンサ６の直前に配置され、以下に詳述する波長透過率特性を有する。
即ち、リニアバリアブルフィルター５は、その一端から他端に向かって波長透過率が変化しており、例えば、波長λ1の回折光４aが入射する位置若しくは領域５aでは、波長λ1を透過し、波長λ1の半分の波長（λ1）×１/２を遮断し、また、波長λ2の回折光４bが入射する位置若しくは領域５bでは、波長λ2を透過し、波長λ2の半分の波長（λ2）×１/２を遮断し、同様に、波長λ3の回折光４cが入射する位置若しくは領域５cでは、波長λ3を透過し、波長λ3の半分の波長（λ3）×１/２を遮断し、波長λ4の回折光４dが入射する位置若しくは領域５dでは、波長λ4を透過し、波長λ4の半分の波長（λ4）×１/２を遮断する。
【００１０】
上述の波長透過率特性を有するリニアバリアブルフィルター５は、例えば、SiO2薄膜及びNb2O5薄膜の多層積層構造によって作成することができる。
図２はSiO2薄膜及びNb2O5薄膜を所定の膜厚で所定の層数に積層することによって得た波長透過率特性の一例を示したものである。
図２は、横軸に波長を縦軸に透過率を取ったもので、波長７５０nmを中心波長とする狭帯域に高い透過率を有し、この波長の半分の波長３７５nmを中心波長とする狭帯域について極めて低い透過率、実質的に透過率ゼロを有する。
ＬＶＦは、図２に示す分光特性が一端（５ａ）から他端（5ｂ）へと向かって連続的に変化する。すなわち、高い透過率を有する波長（図２では750ｎｍ）が連続的に変化する。さらに、極めて低い透過率を有する波長（図２では375nm）も同じ方向へ変化する。
【００１１】
次に、本実施の形態の分光測定装置の動作を説明する。
光源１から射出された広帯域の光束２は、反射型の回折格子３によって各波長λ1，λ2、λ3，λ4毎に所定の回折角で回折され、分光される。分光された各波長λ1，λ2、λ3，λ4の回折光４a、４b，４c，４dは、リニアバリアブルフィルター５を透過してリニアセンサ６に入射する。
この時、回折格子３は、波長λ1の光束の一次回折光４aの回折角と波長λ1の半分の波長（λ1×１/２）の二次回折光の回折角が同一であるので、この一次回折光４aと半分の波長（λ1×１/２）の二次回折光とが共に、リニアバリアブルフィルター５の領域５aに入射する。
リニアバリアブルフィルター５の領域５aは、波長λ1を十分に透過するがその半分の波長（λ1×１/２）を実質的に遮光するような波長透過率特性を有するので、波長λ1の回折光４aのみがリニアバリアブルフィルター５の領域５aを実質的に透過し、迷光成分である半分の波長（λ1×１/２）が除去される。
他の波長λ2、λ3，λ4等の回折光４b，４c，４dについても同様である。
【００１２】
本実施の形態は、以下の効果を奏するものである。
（１）リニアバリアブルフィルターは、所定の波長を透過するが、所定の波長のほぼ半分の波長を遮断する波長透過率特性を有するので、迷光を除去することができ、測定精度を高めることができる。さらに、このような特性（λを透過し、かつ1/2λを遮光）が連続的に変化するＬＶＦを透過した光をディテクタで測定するため、広い波長範囲にわたって測定精度を高めることが出来る。
（２）リニアバリアブルフィルターの上述の波長透過率特性は、数十層の構成の、各層の膜厚を選択することにより、達成することができるので、リニアバリアブルフィルターを安価に製造することができる。従って、高精度な分光測定装置を安価に提供することができる。
【００１３】
上述の実施の形態では、リニアバリアブルフィルターは、所定波長λに対する透過率が
非常に高く、その半分の波長λ/２に対する透過率が非常に低い、又は実質的にゼロであった。
しかしながら、上記半分の波長λ/２の回折光は、二次回折光であり、この二次回折光は一次回折光に比べて、強度がかなり小さい。従って、上記半分の波長λ/２に対する透過率は、所定の波長λに対する透過率の半分以下程度でも、半分の波長λ/２の回折光、即ち迷光を十分に減衰させることができ、目的を達成することができる。
また、上記波長λに対する透過率の半分以下相当に減衰させる波長範囲は、上記半分の波長λ/２を中心に少なくとも１０ｎｍ以上確保すれば、波長λ/２の回折光、即ち迷光を十分に減衰させることができ、目的を達成することができる。
【００１４】
上述の実施の形態では、回折格子として反射型の回折格子を使用したが、本発明は、これに限らず透過型の回折格子を使用することもできる。
また、上述の実施の形態では、回折格子を固定し、検出器としてリニアセンサを使用したが、本発明は、これに限らず、回動可能な回折格子とスリットとこのスリットの直後に配置された検出器とを備える分光測定装置にも適用することができる。
この場合には、スリットの直前に、又はスリットと検出器との間に、リニアバリアブルフィルター５を配置して、リニアバリアブルフィルター５を回折格子の回動に同期して移動させる。これによって、波長λの回折光がスリットを透過したときに、リニアバリアブルフィルター５は、その波長λを透過し、その波長λの半分の波長λ/２を遮断することができる。
【符号の説明】
【００１５】
１：光源、２：光束、３：回折格子、４：回折光、５：リニアバリアブルフィルター、
６：リニアセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分光測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の分光測定装置は、光源と回折格子とリニアセンサ若しくはラインセンサとを備え、光源からの光束を回折格子で回折し、この回折光をリニアセンサによって波長毎に検出する（特許文献１参照）。また、別のタイプの従来の分光測定装置は、光源と回転可能な回折格子とスリットと検出器とを備え、光源からの光束を回折格子によって回折すると同時に、この回折格子の回動によってこの回折光をスリット上で走査して検出器によって検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２６１８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の分光測定装置は、光源からの広帯域な光束を回折する場合には、或る波長λの光束とその波長の半分の波長（λ/2）の光束とが回折格子によって同一の回折角で回折されるため、波長λの回折光に対して波長（λ/2）の回折光が迷光となり、測定精度が低下するといった問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明による分光測定装置は、光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、前記回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、前記分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、前記所定波長を透過するが、前記所定波長のほぼ半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によると、所定波長のほぼ半分の波長の回折光を減衰することができるので、測定精度を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示した概略図である。
【図２】本発明の一実施の形態のリニアバリアブルフィルターの波長透過率特性を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施の形態を図面を使用して以下に詳細に説明する。
図１において、光源１は、広帯域の波長の光束２を反射型の回折格子３に向けて射出する。この回折格子３は、光束２を波長に応じた回折角で回折して、例えば各波長λ1，λ2、λ3，λ4等に対応した回折光４a、４b，４c，４dを反射する。各回折光４a、４b，４c，４dは、リニアバリアブルフィルター５を透過してリニアセンサ、即ちリニアディテクタ６に入射する。
【０００９】
リニアバリアブルフィルター５は、リニアセンサ６の直前に配置され、以下に詳述する波長透過率特性を有する。
即ち、リニアバリアブルフィルター５は、その一端から他端に向かって波長透過率が変化しており、例えば、波長λ1の回折光４aが入射する位置若しくは領域５aでは、波長λ1を透過し、波長λ1の半分の波長（λ1）×１/２を遮断し、また、波長λ2の回折光４bが入射する位置若しくは領域５bでは、波長λ2を透過し、波長λ2の半分の波長（λ2）×１/２を遮断し、同様に、波長λ3の回折光４cが入射する位置若しくは領域５cでは、波長λ3を透過し、波長λ3の半分の波長（λ3）×１/２を遮断し、波長λ4の回折光４dが入射する位置若しくは領域５dでは、波長λ4を透過し、波長λ4の半分の波長（λ4）×１/２を遮断する。
【００１０】
上述の波長透過率特性を有するリニアバリアブルフィルター５は、例えば、SiO2薄膜及びNb2O5薄膜の多層積層構造によって作成することができる。
図２はSiO2薄膜及びNb2O5薄膜を所定の膜厚で所定の層数に積層することによって得た波長透過率特性の一例を示したものである。
図２は、横軸に波長を縦軸に透過率を取ったもので、波長７５０nmを中心波長とする狭帯域に高い透過率を有し、この波長の半分の波長３７５nmを中心波長とする狭帯域について極めて低い透過率、実質的に透過率ゼロを有する。
ＬＶＦは、図２に示す分光特性が一端（５ａ）から他端（5ｂ）へと向かって連続的に変化する。すなわち、高い透過率を有する波長（図２では750ｎｍ）が連続的に変化する。さらに、極めて低い透過率を有する波長（図２では375nm）も同じ方向へ変化する。
【００１１】
次に、本実施の形態の分光測定装置の動作を説明する。
光源１から射出された広帯域の光束２は、反射型の回折格子３によって各波長λ1，λ2、λ3，λ4毎に所定の回折角で回折され、分光される。分光された各波長λ1，λ2、λ3，λ4の回折光４a、４b，４c，４dは、リニアバリアブルフィルター５を透過してリニアセンサ６に入射する。
この時、回折格子３は、波長λ1の光束の一次回折光４aの回折角と波長λ1の半分の波長（λ1×１/２）の二次回折光の回折角が同一であるので、この一次回折光４aと半分の波長（λ1×１/２）の二次回折光とが共に、リニアバリアブルフィルター５の領域５aに入射する。
リニアバリアブルフィルター５の領域５aは、波長λ1を十分に透過するがその半分の波長（λ1×１/２）を実質的に遮光するような波長透過率特性を有するので、波長λ1の回折光４aのみがリニアバリアブルフィルター５の領域５aを実質的に透過し、迷光成分である半分の波長（λ1×１/２）が除去される。
他の波長λ2、λ3，λ4等の回折光４b，４c，４dについても同様である。
【００１２】
本実施の形態は、以下の効果を奏するものである。
（１）リニアバリアブルフィルターは、所定の波長を透過するが、所定の波長のほぼ半分の波長を遮断する波長透過率特性を有するので、迷光を除去することができ、測定精度を高めることができる。さらに、このような特性（λを透過し、かつ1/2λを遮光）が連続的に変化するＬＶＦを透過した光をディテクタで測定するため、広い波長範囲にわたって測定精度を高めることが出来る。
（２）リニアバリアブルフィルターの上述の波長透過率特性は、数十層の構成の、各層の膜厚を選択することにより、達成することができるので、リニアバリアブルフィルターを安価に製造することができる。従って、高精度な分光測定装置を安価に提供することができる。
【００１３】
上述の実施の形態では、リニアバリアブルフィルターは、所定波長λに対する透過率が
非常に高く、その半分の波長λ/２に対する透過率が非常に低い、又は実質的にゼロであった。
しかしながら、上記半分の波長λ/２の回折光は、二次回折光であり、この二次回折光は一次回折光に比べて、強度がかなり小さい。従って、上記半分の波長λ/２に対する透過率は、所定の波長λに対する透過率の半分以下程度でも、半分の波長λ/２の回折光、即ち迷光を十分に減衰させることができ、目的を達成することができる。
また、上記波長λに対する透過率の半分以下相当に減衰させる波長範囲は、上記半分の波長λ/２を中心に少なくとも１０ｎｍ以上確保すれば、波長λ/２の回折光、即ち迷光を十分に減衰させることができ、目的を達成することができる。
【００１４】
上述の実施の形態では、回折格子として反射型の回折格子を使用したが、本発明は、これに限らず透過型の回折格子を使用することもできる。
また、上述の実施の形態では、回折格子を固定し、検出器としてリニアセンサを使用したが、本発明は、これに限らず、回動可能な回折格子とスリットとこのスリットの直後に配置された検出器とを備える分光測定装置にも適用することができる。
この場合には、スリットの直前に、又はスリットと検出器との間に、リニアバリアブルフィルター５を配置して、リニアバリアブルフィルター５を回折格子の回動に同期して移動させる。これによって、波長λの回折光がスリットを透過したときに、リニアバリアブルフィルター５は、その波長λを透過し、その波長λの半分の波長λ/２を遮断することができる。
【符号の説明】
【００１５】
１：光源、２：光束、３：回折格子、４：回折光、５：リニアバリアブルフィルター、
６：リニアセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、
前記回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、
前記分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、前記所定波長を透過するが、前記所定波長の略半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、
を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記回折素子は少なくとも一次回折光と二次回折光とを生成し、
前記フィルターは前記二次回折光を減衰することを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分光測定装置において、
前記検出器は光電素子アレイであり、
前記フィルターはリニアバリアブルフィルターであることを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の分光測定装置において、
前記リニアバリアブルフィルターは、SiO2及びNb2O5の多層積層構造を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光測定装置において、
前記フィルタ−は、前記所定波長の略半分の波長成分の光の強度を該フィルター透過後に１／２以下に減じることを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光測定装置において、
前記フィルターは、前記所定波長の略半分の波長を中心に少なくとも±１０ｎｍの波長範囲で前記光の強度を減じることを特徴とする分光測定装置。
【請求項１】
光源からの光束を波長に応じた回折角で分光する回折素子と、
前記回折素子によって分光された所定波長の光束を検出する検出器と、
前記分光された所定波長の光束の進行光路中に配置され、前記所定波長を透過するが、前記所定波長の略半分の波長を減衰する波長透過特性を有するフィルターと、
を備えることを特徴とする分光測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の分光測定装置において、
前記回折素子は少なくとも一次回折光と二次回折光とを生成し、
前記フィルターは前記二次回折光を減衰することを特徴とする分光測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の分光測定装置において、
前記検出器は光電素子アレイであり、
前記フィルターはリニアバリアブルフィルターであることを特徴とする分光測定装置。
【請求項４】
請求項３に記載の分光測定装置において、
前記リニアバリアブルフィルターは、SiO2及びNb2O5の多層積層構造を有することを特徴とする分光測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光測定装置において、
前記フィルタ−は、前記所定波長の略半分の波長成分の光の強度を該フィルター透過後に１／２以下に減じることを特徴とする分光測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の分光測定装置において、
前記フィルターは、前記所定波長の略半分の波長を中心に少なくとも±１０ｎｍの波長範囲で前記光の強度を減じることを特徴とする分光測定装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１１−３３５１４（Ｐ２０１１−３３５１４Ａ）
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１８１２１９（Ｐ２００９−１８１２１９）
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月１７日（２０１１．２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月４日（２００９．８．４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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