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公開番号2025083525
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-30
出願番号2025041446,2020209578
出願日2025-03-14,2020-12-17
発明の名称光学系及び面分光装置
出願人キヤノン株式会社
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類G01J 3/18 20060101AFI20250523BHJP(測定;試験)
要約【課題】小型化、高分解能化又は高効率化に有利な面分光装置を提供する。
【解決手段】光束を分割する光学系であって、物体面からの光束を通過させる開口部又は光束を透過させる透過部が設けられた第1曲面ミラーと、第1の曲面ミラーの開口部又は透過部からの光束を分割する複数の反射面を有し、各反射面により分割された各光束を第1曲面ミラーの互いに異なる位置へ反射する第2反射部と、第2反射部で分割され、第1曲面ミラーで反射された光束をそれぞれ反射する複数の反射面を有する第3反射部と、第3反射部からの光を反射する複数の反射面を有する第4反射部と、を有し、第1曲面ミラーからの光が入射する第3反射部及び第4反射部のそれぞれの反射面の数は、第2反射部による光束の分割数と同じであり、第1曲面ミラーで反射された各光束を、第3反射部及び第4反射部により反射して結像させ、分割された前記物体面の像を形成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
光束を分割する光学系であって、
物体面からの光束を通過させる開口部又は前記光束を透過させる透過部が設けられた、第１曲面ミラーと、
前記第１の曲面ミラーの前記開口部又は前記透過部からの光束を分割する複数の反射面を有し、各反射面により分割された各光束を前記第１曲面ミラーの互いに異なる位置へ反射する第２反射部と、
前記第２反射部で分割され、前記第１曲面ミラーで反射された光束をそれぞれ反射する複数の反射面を有する第３反射部と、
前記第３反射部からの光を反射する複数の反射面を有する第４反射部と、を有し、
前記第１曲面ミラーからの光が入射する前記第３反射部及び前記第４反射部のそれぞれの反射面の数は、前記第２反射部による光束の分割数と同じであり、
前記第１曲面ミラーで反射された各光束を、前記第３反射部及び前記第４反射部により反射して結像させ、分割された前記物体面の像を形成する、ことを特徴とする光学系。
続きを表示（約 680 文字）【請求項２】
前記第１曲面ミラーと、前記第２反射部と、前記第３反射部と、前記第４反射部の中心軸が同軸上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項３】
前記第２反射部の各反射面の形状が矩形であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項４】
前記第１曲面ミラーは、回転対称な凹面ミラーであり、
前記第１曲面ミラーにおいて、回転対称軸に対して垂直な２つの軸で分割された各領域に、前記第２反射部により分割された光束が入射することを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項５】
前記第３反射部及び前記第４反射部の反射面の一方が平面であり、他方が曲面であることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項６】
前記第２反射部、前記第３反射部及び前記第４反射部の少なくとも１つが、各反射面を一体的に構成していることを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項７】
前記第１曲面ミラーで反射された各光束を、前記第３反射部及び前記第４反射部により反射して、分割された各像が所定の方向に直線的に配列された像を形成する、ことを特徴とする請求項１に記載の光学系。
【請求項８】
請求項１に記載の光学系と、
前記光学系からの光を分光する分光素子と、
前記回折格子で分光された光を検出する検出部と、を有することを特徴とする面分光装置。
【請求項９】
赤外光を分光することを特徴とする請求項８に記載の面分光装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学系及び面分光装置に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイナミックな現象を詳細に分析する際には画像を同時かつ時間的に分光することで波長（エネルギー）情報を得ることが非常に有用で、化学反応を伴うあらゆる分野で重要となっている。２次元である画像情報を同時に分光するには、一般の検出器が２次元或いはそれ以下であることから波長情報が展開される次元が増えるため、２次元である画像を１次元に変換する必要がある。そのため、ほぼ同時刻に一括で行う面分光において面分割光学系が重要な要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１２－２３７６４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
元の画像をより細かく分割することで、より高精細な情報を取得可能となるが、分割された画像を限られた空間で１次元に配列することは容易ではない。最も簡便には、画像部に多数の光ファイバーを敷き詰め、その柔軟性を活用して１次元状に再配置することが手段の一つであり、微細な光ファイバーを増やすことで高精細化が可能である非常に優れた方法である。しかしながら、光ファイバーの透過率は完全に一様でなく、湾曲により光の偏光状態が変化するなど元の光情報を均一な状態で取り出すことは難しい。また、光ファイバーは一般に光を通すコア部と全反射を起こすクラッド部となっており、伝送する波長により最適なサイズがあるため、広い波長に対して最適な光ファイバーはなく、広い波長帯の面分光を効率的に行うことは原理的に難しい。これに対して、画像を複数のミラーで空間的に分割し、１次元状に再配置する方法が知られている。ミラーの反射特性による光特性の変化はわずかにあるが、安定しており情報の修復が用意である。しかしながら、それぞれのミラーを位置的にも確度的にも極めて正確に配置する必要があることから、調整など製造を考慮して分割数は数十程度で、空間的に大きなものとなり、同等の分割数で一般機器に組みこむことは困難であった。また、面分割光学系は２次元検出器を使わず安価あるいは高精細、高速読出しが可能である１次元検出器での画像観察を行う際にも有効である。
【０００５】
そこで、本発明は、小型化、高分解能化又は高効率化に有利な面分光装置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】
【０００６】
上記課題を解決する本発明の一側面としての光学系は、光束を分割する光学系であって、物体面からの光束を通過させる開口部又は前記光束を透過させる透過部が設けられた、第１曲面ミラーと、前記第１の曲面ミラーの前記開口部又は前記透過部からの光束を分割する複数の反射面を有し、各反射面により分割された各光束を前記第１曲面ミラーの互いに異なる位置へ反射する第２反射部と、前記第２反射部で分割され、前記第１曲面ミラーで反射された光束をそれぞれ反射する複数の反射面を有する第３反射部と、前記第３反射部からの光を反射する複数の反射面を有する第４反射部と、を有し、前記第１曲面ミラーからの光が入射する前記第３反射部及び前記第４反射部のそれぞれの反射面の数は、前記第２反射部による光束の分割数と同じであり、前記第１曲面ミラーで反射された各光束を、前記第３反射部及び前記第４反射部により反射して結像させ、分割された前記物体面の像を形成する、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、小型化、高分解能化又は高効率化に有利な面分光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態の光学系を示す図である。
第２反射部の構成を示す図である。
第１実施形態の光学系を、第１反射部側から見たときの図である。
第１実施形態の光学系の俯瞰図である。
第３反射部の構成を示す図である。
第２実施形態の光学系を示す図である。
面分光装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１０】
〔第１実施形態〕
図１に、第１実施形態の面分割光学系１００の図を示す。面分割光学系１００は、物体面の側から光束を分割する光学系である。面分割光学系１００は、図１に示すように、分割される入射光束の入射方向から順に、大まかに４つのグループのミラーで構成されている。面分割光学系１００は、第１反射部１と、第２反射部２と、第３反射部３と、第４反射部４と、を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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