可視分光器の光学設計についてですが・・・・

質問

回折格子の事で困っています。使っている回折格子は格子周波数1200本/mm、ブレーズ波長500nm、ブレーズ角17°27です。0次と1次を一緒に撮ろうとしているのですがカメラレンズが光路に重なり合いうまくいきません。ちなみに、コリメーターの外径は50mmで焦点距離は150mmです。カメラレンズの外径は41.7ｍｍで焦点距離は50mmです。これは回折格子が原因なのでしょうか。

回答No.2

noname#11476 · ベストアンサー

大体イメージは掴めてきました。
が、一つお聞きしますが回折格子の基本的な式についてはご理解されていますか？
いま、グレーティングの格子密度（格子周波数でも意味は通ります）をＲとして、解説次数をｍ、波長をλ、入射角をａ、反射角をｂとすると、
Ｒｍλ＝ｓｉｎ（ａ）＋ｓｉｎ（ｂ）
という式で表せます。
この式の意味するところを考えてみましょう。
まず、どこにもブレーズ角は出てきません。つまりブレーズ角は０次光、１次光の方向には全く関係がありません。
（ｍ＝０が０次光、ｍ＝＋１，－１が１次光ですね）

ではブレーズ角が何に影響しているかというと回折効率です。回折方向とブレーズでの正反射の方向が一致するとき、回折効率は飛躍的に増大します。
そのために、ブレーズ角を設定しているのです。
つまり０次、１次光の方向に影響しているわけではありません。

上の式を見れば分かりますが、基本的に０次と１次光の方向は同じ方向にはなりませんので、一度別の光路を通って再度合成されるように配置するのが良いかと思います。

お礼

ありがとうございます。とても勉強になりました。

私の考えが間違っていた事がわかりとてもよかったです。
もう一度この回答を参考に考え直してみようと思います。

またわからなくなったときは質問を載せたいと思うのでその時はよろしくお願いします。

回答No.1

noname#11476

ご質問の内容がわかりません。

>カメラレンズが光路に重なり合いうまくいきません
どういう意味でしょうか？

またご質問の内容だけではどのような構成の分光器なのかが不明です。
最低でも、グレーティングに対する入射角、出射角の情報が必要ですね。

しかし、、、０次とは要するに鏡のように反射する成分ですから、入射角＝反射角なのですが、それで1次もとるとなるとブレーズ角からは当然ずれた場所になると思いますが。

では。

補足

ご回答ありがとうございます。

構成ですが、点光源→コリメーターレンズ→反射型回折格子→カメラレンズ→CCDです。例えば、HeNeレーザー（633nm)を用いて入射角を20°にしたところ、反射角は－24°になりました。

うまく伝わるかわかりませんがコリメーターから回折格子への光路で0次と1次（可視光全域）を撮るためにカメラレンズを回折格子の直前まで近づけなければならないのでカメラレンズの一部が光路上に出てしまいます。

この問題の解決策として、私は０次と１次を近づけるためには回折格子のブレーズ角度を落とすのが一番良い方法だとおもってますが、他にも方法はあるのでしょうか？

もし、上記の説明で分かりにくい所がありましたらお教えください。その時はメールにて、絵で説明したいのですがよろしいでしょうか？