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JP7559441B2 - Spectroscopic equipment - Google Patents
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Description

本発明は、分光測定装置に関する。 The present invention relates to a spectroscopic measurement device.

レーザは、精密光学機器のほか、光通信、印刷、医療、機械加工などの様々な分野で広く利用されており、近年、その利用範囲はますます拡大している。レーザ装置の研究・開発、製造工程における調整、或いは品質評価・管理などの際には、レーザ光の発光スペクトルのモニタリングが不可欠であり、光スペクトラムアナライザと呼ばれる一種の分光測定装置が広く使用されている。光スペクトラムアナライザは、光ファイバ等により入力された被測定光の光強度分布(光スペクトル)を測定して表示する装置であり、スペクトル上でピーク波長やピーク幅、或いは光強度の確認などが可能である。 Lasers are widely used in a variety of fields, including precision optical equipment, optical communications, printing, medicine, and machining, and the scope of their use has been expanding in recent years. Monitoring the emission spectrum of laser light is essential during research and development of laser devices, adjustments in the manufacturing process, and quality evaluation and management, and a type of spectroscopic measurement device called an optical spectrum analyzer is widely used. An optical spectrum analyzer is a device that measures and displays the light intensity distribution (optical spectrum) of the measured light input through an optical fiber or the like, and makes it possible to confirm the peak wavelength, peak width, and light intensity on the spectrum.

一般的な光スペクトラムアナライザはレーザ装置のみならず様々な光デバイスの解析や評価を目的としているため、詳細な解析には向いているものの、リアルタイム性に劣る傾向にある。これに対し、リアルタイム性をより重視した分光測定装置として、装置に入力された被測定光について所定波長範囲に亘る光強度を同時に測定可能であるマルチチャンネル分光器と呼ばれる装置が知られている(非特許文献1など参照)。こうした分光測定装置は、主として、発光、吸収、反射等のスペクトルを略リアルタイムで測定するために利用されている。また、波長分解能を高めることによって、ピーク波長幅の狭いレーザ光のモニタなどに対応したマルチチャンネル分光器も開発されている。 General optical spectrum analyzers are intended to analyze and evaluate not only laser devices but also various optical devices, so although they are suitable for detailed analysis, they tend to be inferior in real-time performance. In contrast, a device called a multichannel spectroscope is known as a spectroscopic measurement device that places more importance on real-time performance and is capable of simultaneously measuring the light intensity over a specified wavelength range for the light to be measured input to the device (see Non-Patent Document 1, etc.). Such spectroscopic measurement devices are mainly used to measure spectra such as emission, absorption, and reflection in near real time. In addition, multichannel spectroscopes have been developed that have improved wavelength resolution to enable monitoring of laser light with a narrow peak wavelength width.

「PMA-12 マルチチャンネル分光器シリーズ」、[online]、[2020年2月3日検索]、浜松ホトニクス株式会社、インターネット<URL: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SDSS0008J_PMA12.pdf>"PMA-12 Multichannel Spectrometer Series", [online], [Retrieved February 3, 2020], Hamamatsu Photonics K.K., Internet <URL: https://www.hamamatsu.com/resources/pdf/sys/SDSS0008J_PMA12.pdf>

上述したような高波長分解能のマルチチャンネル分光器では、入力されたレーザ光の光スペクトルをほぼリアルタイムでユーザに提示することができるため、例えばレーザ装置の調整を行うような場合に有用である。しかしながら、例えばレーザ加工機に用いられるDDL(ダイレクト・ダイオード・レーザ)、画像投影に用いられるマルチカラーレーザ、計測器に利用されるレーザモージュール等の装置では、レーザ光の出力が安定しているか否かの評価が必要であるが、リアルタイムで表示されるスペクトルからは、そのような情報は把握することができない。 A high wavelength resolution multichannel spectrometer as described above can present the optical spectrum of input laser light to the user in almost real time, which is useful, for example, when adjusting a laser device. However, in devices such as DDLs (direct diode lasers) used in laser processing machines, multicolor lasers used for image projection, and laser modules used in measuring instruments, it is necessary to evaluate whether the output of laser light is stable, but such information cannot be obtained from the spectrum displayed in real time.

本発明はこうした課題を解決するために成されたものであり、その目的は、スペクトルから把握することが難しい情報を取得できる分光測定装置を提供することである。 The present invention was made to solve these problems, and its purpose is to provide a spectroscopic measurement device that can obtain information that is difficult to grasp from a spectrum.

上記課題を解決するために成された本発明に係る分光測定装置の一態様は、
レーザ光である被測定光を波長分散する回折格子と、
前記回折格子で波長分散された光を同時に検出するための複数の受光素子を有する検出部と、
前記複数の受光素子の出力信号に基づいて、前記レーザ光のスペクトルを繰り返し作成するスペクトル作成部と、
前記スペクトル作成部でスペクトルが作成される毎に、前記複数の受光素子の出力信号を合算して光強度を算出する光強度算出部と、
前記光強度算出部が算出した光強度の時間的な経過を示すトレンドグラフを作成するグラフ作成部と、
前記スペクトル作成部で得られたスペクトルと、前記グラフ作成部が作成したトレンドグラフを、表示部の同一の画面上にリアルタイムで表示する表示処理部と
を備えるものである。
In order to solve the above problems, one aspect of the spectroscopic measurement device according to the present invention is to
a diffraction grating for dispersing the wavelength of the measured light, which is a laser beam;
a detection unit having a plurality of light receiving elements for simultaneously detecting light that has been wavelength-dispersed by the diffraction grating;
a spectrum creating unit that repeatedly creates a spectrum of the laser light based on output signals of the plurality of light receiving elements;
a light intensity calculation unit that calculates a light intensity by adding up output signals from the plurality of light receiving elements each time a spectrum is created by the spectrum creation unit;
a graph creation unit that creates a trend graph showing the time course of the light intensity calculated by the light intensity calculation unit;
The apparatus further comprises a display processing section which displays in real time on the same screen of a display section the spectrum obtained by the spectrum creating section and the trend graph created by the graph creating section.

上記態様の分光測定装置では、装置に入射したレーザ光である被測定光は回折格子で波長分散された後、検出部の各受光素子に到達する。各受光素子は、そこに入射した光の強度に応じた信号を出力する。検出部の受光素子の各々には、被測定光の波長範囲内でそれぞれ異なる波長の光が到達するため、複数の受光素子の出力信号から被測定光のスペクトルを取得することができる。 In the spectroscopic measurement device of the above aspect, the measured light, which is laser light incident on the device, is wavelength-dispersed by a diffraction grating and then reaches each light-receiving element of the detection section. Each light-receiving element outputs a signal according to the intensity of the light incident thereon. Since light of different wavelengths within the wavelength range of the measured light reaches each of the light-receiving elements of the detection section, the spectrum of the measured light can be obtained from the output signals of the multiple light-receiving elements.

しかしながら、上記態様の分光測定装置で使用される回折格子は波長によって回折効率が異なる。また、一般的に検出部はCMOSセンサ、CCDセンサ等の半導体検出器が用いられるが、半導体検出器は波長によって感度特性が異なることが知られている。したがって、受光素子によっては、その出力信号が入射した光の強度を反映しない場合がある。これに対して、レーザ光のような波長範囲の狭い光の場合は、回折格子の回折効率、受光素子の感度特性に及ぼす波長の影響が小さいため、受光素子に入力した光の強度と出力信号との間にほぼ一定の相関がみられる。本願発明者は、こうした点に着目し、スペクトルをリアルタイムで取得するためのデータを、被測定光の強度を算出するために利用することに想到した。 However, the diffraction efficiency of the diffraction grating used in the spectroscopic measurement device of the above embodiment differs depending on the wavelength. In addition, semiconductor detectors such as CMOS sensors and CCD sensors are generally used as the detection unit, but it is known that semiconductor detectors have different sensitivity characteristics depending on the wavelength. Therefore, depending on the light receiving element, the output signal may not reflect the intensity of the incident light. In contrast, in the case of light with a narrow wavelength range such as laser light, the diffraction efficiency of the diffraction grating and the influence of the wavelength on the sensitivity characteristics of the light receiving element are small, so there is an almost constant correlation between the intensity of the light input to the light receiving element and the output signal. The inventor of the present application focused on these points and came up with the idea of using data for acquiring a spectrum in real time to calculate the intensity of the light to be measured.

つまり、本発明に係る上記態様の分光測定装置では、被測定光としてレーザ光が与えられると、スペクトルが更新される毎に、そのスペクトルを取得する元となったデータから被測定光の光強度が算出され、その時間的な経過を示すトレンドグラフがスペクトルとともに表示部の同一画面上に表示される。したがって、ユーザは表示部の画面上でリアルタイムに測定対象のレーザ光の強度を確認することができる。 In other words, in the spectroscopic measurement device of the above aspect of the present invention, when laser light is given as the light to be measured, each time the spectrum is updated, the light intensity of the light to be measured is calculated from the data from which the spectrum was obtained, and a trend graph showing the progress over time is displayed on the same screen of the display unit together with the spectrum. Therefore, the user can check the intensity of the laser light to be measured in real time on the screen of the display unit.

本発明の一実施形態である分光測定装置の要部の構成図。1 is a configuration diagram of a main part of a spectroscopic measurement device according to an embodiment of the present invention; 本実施形態の分光測定装置におけるマルチチャンネル分光器の概略光路構成図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the optical path configuration of a multichannel spectroscope in the spectroscopic measurement device of the present embodiment. 本実施形態の分光測定装置における表示画面の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a display screen in the spectroscopic measurement device of the present embodiment.

以下、本発明に係る分光測定装置の一実施形態について、添付図面を参照して説明する。 Below, one embodiment of the spectroscopic measurement device according to the present invention will be described with reference to the attached drawings.

[本実施形態の分光測定装置の構成]
図1は、本実施形態である分光測定装置の要部の構成図である。
図1に示すように、本装置は、マルチチャンネル分光器1と、データ処理部2と、制御部3と、操作部4と、表示部5と、を備える。マルチチャンネル分光器1は、被測定光を入力するための光ファイバが接続される光入力用コネクタ10と、入力された被測定光を波長分散する分光部11と、波長分散光を検出するマルチチャンネル型の検出部12と、を含む。データ処理部2は、機能ブロックとして、データ記憶部20、スペクトル作成部21、光強度算出部22、トレンドグラフ作成部23、及び、表示処理部24、を含む。
[Configuration of the spectroscopic measurement device of this embodiment]
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of a spectroscopic measuring device according to the present embodiment.
1, the present apparatus includes a multichannel spectrometer 1, a data processing unit 2, a control unit 3, an operation unit 4, and a display unit 5. The multichannel spectrometer 1 includes an optical input connector 10 to which an optical fiber for inputting the light under measurement is connected, a spectroscopic unit 11 for dispersing the wavelength of the input light under measurement, and a multichannel detection unit 12 for detecting the wavelength-dispersed light. The data processing unit 2 includes, as functional blocks, a data storage unit 20, a spectrum creation unit 21, a light intensity calculation unit 22, a trend graph creation unit 23, and a display processing unit 24.

データ処理部2及び制御部3はCPU等から成るコンピュータをハードウェア資源とし、該コンピュータに搭載されたソフトウェアに従ってそれぞれの機能を実現するものとすることができる。 The data processing unit 2 and the control unit 3 can use a computer consisting of a CPU or the like as a hardware resource, and realize their respective functions according to software installed on the computer.

図2は、図1中のマルチチャンネル分光器1における概略光路構成図である。
分光部11はツェルターナー型の分光器であり、入射スリット110、第1凹面鏡111、回折格子112、第2凹面鏡113、及び回動部114、を含む。回折格子112は、モータ等を含む回動部114により所定角度範囲で回動自在である。検出部12は、所定の波長範囲の光を一斉に検出可能であるように、波長分散方向に多数の受光素子が配置されたリニアセンサである。CMOSリニアセンサ、CCDリニアセンサ等を用いることができる。
FIG. 2 is a schematic diagram of the optical path configuration in the multichannel spectrometer 1 in FIG.
The spectroscopic unit 11 is a Czerny- Turner type spectrometer, and includes an entrance slit 110, a first concave mirror 111, a diffraction grating 112, a second concave mirror 113, and a rotating unit 114. The diffraction grating 112 can be rotated within a predetermined angle range by the rotating unit 114, which includes a motor or the like. The detection unit 12 is a linear sensor in which a large number of light receiving elements are arranged in the wavelength dispersion direction so that light in a predetermined wavelength range can be detected all at once. A CMOS linear sensor, a CCD linear sensor, or the like can be used.

[本実施形態の分光測定装置の測定動作]
本実施形態の分光測定装置のマルチチャンネル分光器1における通常の測定動作を、図2を参照して簡単に説明する。被測定光(マルチモードレーザ光等)の測定時には、該被測定光を入力するための光ファイバが光入力用コネクタ10に接続される。
ユーザは操作部4において所定の操作を行うことで、測定のための所定のパラメータを入力する。具体的に、ここでは、測定対象である波長範囲の中心波長、露光時間などのパラメータについて、予め用意された複数の選択肢から選択する。
[Measurement Operation of the Spectroscopic Measurement Apparatus of the Present Embodiment]
A normal measurement operation in the multichannel spectrometer 1 of the spectroscopic measurement device of this embodiment will be briefly described with reference to Fig. 2. When measuring light to be measured (such as multimode laser light), an optical fiber for inputting the light to be measured is connected to the optical input connector 10.
The user inputs predetermined parameters for measurement by performing a predetermined operation on the operation unit 4. Specifically, the user selects parameters such as the central wavelength of the wavelength range to be measured and the exposure time from a plurality of options prepared in advance.

制御部3は回動部114を制御して、回折格子112の回折面が第1凹面鏡111に対して所定の初期角度になるようにする。このときの初期角度は、はじめに選択された波長範囲の中心波長に応じたものである。測定が開始され、光ファイバを通して被測定光が本装置に導入されると、該被測定光は入射スリット110を通して分光部11内に導入される。 The control unit 3 controls the rotating unit 114 so that the diffracting surface of the diffraction grating 112 is at a predetermined initial angle with respect to the first concave mirror 111. The initial angle at this time corresponds to the central wavelength of the initially selected wavelength range. When measurement is started and the light to be measured is introduced into the device through the optical fiber, the light to be measured is introduced into the spectroscopic unit 11 through the entrance slit 110.

分光部11内において被測定光はまず第1凹面鏡111に当たり、反射されて回折格子112の回折面に向かって進行する。このときの被測定光はほぼ平行光である。回折格子112の回折面に当たった被測定光は波長分散され、第2凹面鏡113に送られる。第2凹面鏡113に当たった波長分散光はそれぞれ収束されつつ反射され、検出部12の各受光素子に到達する。検出部12の各受光素子には、所定の波長範囲λ1~λ2内でそれぞれ異なる波長の光が到達する。受光素子はそれぞれ入射した光の強度に応じた検出信号を出力する。 In the spectroscopic section 11, the light to be measured first hits the first concave mirror 111, where it is reflected and travels towards the diffracting surface of the diffraction grating 112. At this time, the light to be measured is almost parallel. The light to be measured that hits the diffracting surface of the diffraction grating 112 is dispersed in wavelength and sent to the second concave mirror 113. The wavelength-dispersed light that hits the second concave mirror 113 is reflected while being converged, and reaches each light receiving element of the detection section 12. Light of different wavelengths within the predetermined wavelength range λ1 to λ2 reaches each light receiving element of the detection section 12. Each light receiving element outputs a detection signal according to the intensity of the incident light.

この検出信号は波長範囲λ1~λ2の光のスペクトルに相当する。データ処理部2においてデータ記憶部20は、検出部12の各受光素子で得られた検出信号をデジタル化したうえでその値(強度値、又はカウント値)を一旦記憶する。このとき、検出部12では、はじめに選択された露光時間だけ受光信号を蓄積(つまり積分)して検出信号を生成する。したがって、入射する光の強度が弱い場合には、露光時間を長くすることで高い強度(又は大きいカウント値)の検出信号を得ることができる。被測定光が単一レーザ光である場合には、通常、この一つの波長範囲で光スペクトルを十分にカバーすることができる。 This detection signal corresponds to the spectrum of light in the wavelength range λ1 to λ2. In the data processing unit 2, the data storage unit 20 digitizes the detection signals obtained by each light receiving element of the detection unit 12 and temporarily stores the values (intensity value or count value). At this time, the detection unit 12 accumulates (i.e. integrates) the received light signals for the exposure time initially selected to generate a detection signal. Therefore, if the intensity of the incident light is weak, a detection signal of high intensity (or large count value) can be obtained by extending the exposure time. When the light to be measured is a single laser beam, this single wavelength range is usually sufficient to cover the optical spectrum.

一方、異なる中心波長のレーザ光が結合された光が被測定光である場合には、異なる波長範囲に対する検出信号の取得を繰り返す。即ち、回折格子112の位置(角度)を固定した状態で所定の波長範囲に亘る検出信号が得られると、制御部3は回動部114を制御して、第1凹面鏡111から到来する被測定光に対する回折格子112の回折面の角度を所定角度だけ変化させる。これによって、回折格子112から第2凹面鏡113へと送られる波長分散光の波長範囲が変化する。このため、検出部12の各受光素子では、上記波長範囲λ1~λ2とは異なる波長範囲(例えばλ3~λ4。なお、波長λ2と波長λ3は同じでもよく、異なっていても良い)の光に対する検出信号が得られる。 On the other hand, when the light to be measured is light obtained by combining laser beams with different center wavelengths, the acquisition of detection signals for different wavelength ranges is repeated. That is, when a detection signal over a predetermined wavelength range is obtained with the position (angle) of the diffraction grating 112 fixed, the control unit 3 controls the rotating unit 114 to change the angle of the diffraction surface of the diffraction grating 112 with respect to the light to be measured arriving from the first concave mirror 111 by a predetermined angle. This changes the wavelength range of the wavelength-dispersed light sent from the diffraction grating 112 to the second concave mirror 113. Therefore, each light receiving element of the detection unit 12 obtains a detection signal for light in a wavelength range different from the above-mentioned wavelength range λ1 to λ2 (for example, λ3 to λ4. Note that the wavelength λ2 and the wavelength λ3 may be the same or different).

こうして回折格子112を所定角度ずつ回動させながら、検出部12による検出信号の取得を繰り返す。それによって、データ記憶部20は、はじめに選択された波長範囲全体に亘る光のスペクトルを表すデータを収集することができる。所定の波長範囲に亘るデータの収集が終了すると、光強度算出部22は、その波長範囲に亘るデータから各受光素子に入射した光の強度値又はカウント値を求めるとともに、それらの値を合算して被測定光の光強度を算出する。このとき、光強度算出部22は、各受光素子から得られたデータを、その受光素子の暗電流信号に基づき補正した上で、光強度値又はカウント値を求める。各受光素子の暗電流信号の値は、データ記憶部20に予め記憶されていてもよく、被測定光の測定動作を実施する都度、測定しても良い。 In this way, while rotating the diffraction grating 112 by a predetermined angle, the detection unit 12 repeatedly obtains the detection signal. This allows the data storage unit 20 to collect data representing the spectrum of light across the entire wavelength range initially selected. When the collection of data across the predetermined wavelength range is completed, the light intensity calculation unit 22 obtains the intensity value or count value of the light incident on each light receiving element from the data across that wavelength range, and adds up these values to calculate the light intensity of the light to be measured. At this time, the light intensity calculation unit 22 corrects the data obtained from each light receiving element based on the dark current signal of that light receiving element, and then obtains the light intensity value or count value. The value of the dark current signal of each light receiving element may be stored in advance in the data storage unit 20, or may be measured each time a measurement operation of the light to be measured is performed.

光強度算出部22による被測定光の光強度の算出が終了したならば、制御部3は回折格子112を初期位置に戻し、上述した測定を繰り返す。これによって、所定の波長範囲に亘る光スペクトルのデータ、及び光強度値(又はカウント値)が、所定時間間隔で以て繰り返し得られる。 When the light intensity calculation unit 22 has finished calculating the light intensity of the light to be measured, the control unit 3 returns the diffraction grating 112 to its initial position and repeats the above-mentioned measurement. This allows the data on the light spectrum over a predetermined wavelength range and the light intensity value (or count value) to be repeatedly obtained at predetermined time intervals.

[本実施形態の分光測定装置における表示処理]
次に、上述したように得られたデータに基いてデータ処理部2で実施される表示処理動作について説明する。図3は表示部5の表示画面の一例を示す図である。図3では、光強度がカウント値で表されている。
所定の波長範囲に亘る光スペクトルのデータが得られると、スペクトル作成部21は、そのデータに基いてスペクトル(発光スペクトル)を作成する。次に、表示処理部24は、スペクトル作成部21で作成された最新の光スペクトルをスペクトル表示欄60に表示する。新たな光スペクトルが取得される毎に、スペクトル表示欄60に表示される光スペクトルは更新される。また表示処理部24は、光強度算出部22で求められた光強度を示すカウント値を数値で光強度値表示欄61に表示する。図3の例では、「1,234,567」が光強度を表している。この数値も、新たにスペクトルが作成される毎に、つまりはほぼリアルタイムで更新される。
[Display Processing in the Spectroscopic Measurement Device of the Present Embodiment]
Next, a display processing operation performed by the data processing unit 2 based on the data obtained as described above will be described. Fig. 3 is a diagram showing an example of a display screen of the display unit 5. In Fig. 3, the light intensity is represented by a count value.
When data on the optical spectrum over a predetermined wavelength range is obtained, the spectrum creation unit 21 creates a spectrum (emission spectrum) based on the data. Next, the display processing unit 24 displays the latest optical spectrum created by the spectrum creation unit 21 in the spectrum display field 60. Every time a new optical spectrum is obtained, the optical spectrum displayed in the spectrum display field 60 is updated. The display processing unit 24 also displays the count value indicating the light intensity calculated by the light intensity calculation unit 22 as a numerical value in the light intensity value display field 61. In the example of Fig. 3, "1,234,567" represents the light intensity. This numerical value is also updated every time a new spectrum is created, that is, in almost real time.

また、トレンドグラフ作成部23は、光スペクトルが作成される毎に、横軸を測定回数、縦軸をカウントとして、その時間的な変化を示すトレンドグラフを作成する。表示処理部24はこの作成されたトレンドグラフをトレンドグラフ表示欄63に表示する。したがって、新たな光スペクトルが得られる毎に、トレンドグラフも更新されてグラフ上に新たな線が追加される。光強度値表示欄61に表示される数値は最新の光強度であるので、これを見ても過去の値は分からない。これに対し、トレンドグラフは時間的な経過であるので、ユーザは過去のカウント値やその変化の状況をトレンドグラフで確認することができる。 Furthermore, each time an optical spectrum is created, the trend graph creation unit 23 creates a trend graph showing the change over time, with the horizontal axis representing the number of measurements and the vertical axis representing the count. The display processing unit 24 displays this created trend graph in the trend graph display field 63. Therefore, each time a new optical spectrum is obtained, the trend graph is also updated and a new line is added to the graph. The numerical value displayed in the light intensity value display field 61 is the latest light intensity, so past values cannot be seen by looking at this. In contrast, since the trend graph shows the passage of time, the user can check past count values and their changes on the trend graph.

例えばレーザ光を使って機械加工を行う場合は、所定の光強度のレーザ光が安定的に出力されるよう、レーザ発振器の調整を行う必要がある。このような場合、トレンドグラフ表示欄63に表示されるトレンドグラフを目視で確認しながら、レーザ発振器の動作が安定しているか否かを判定することができる。 For example, when performing machining using laser light, it is necessary to adjust the laser oscillator so that laser light of a specified light intensity is stably output. In such a case, it is possible to determine whether the operation of the laser oscillator is stable by visually checking the trend graph displayed in the trend graph display area 63.

[変形例]
上記説明において、光スペクトル、光強度値、及びトレンドグラフの表示の態様は図3に示したものに限らず、適宜に変更することができる。
[Modification]
In the above description, the display modes of the optical spectrum, the optical intensity values, and the trend graphs are not limited to those shown in FIG. 3, and can be changed as appropriate.

また、上記実施形態は本発明の一例にすぎず、本発明の趣旨の範囲で適宜変形や修正、追加を行っても本願特許請求の範囲に包含されることは明らかである。 The above embodiment is merely one example of the present invention, and it is clear that any modifications, alterations, or additions made within the spirit and scope of the present invention are also encompassed within the scope of the claims of this application.

[種々の態様]
上述した例示的な実施形態は、以下の態様の具体例であることが当業者により理解される。
[Various aspects]
It will be appreciated by those skilled in the art that the exemplary embodiments described above are examples of the following aspects.

(第1項)本発明に係る分光測定装置の一態様は、
レーザ光である被測定光を波長分散する回折格子と、
前記回折格子で波長分散された光を同時に検出するための複数の受光素子を有する検出部と、
前記複数の受光素子の出力信号に基づいて、前記レーザ光のスペクトルを繰り返し作成するスペクトル作成部と、
前記スペクトル作成部でスペクトルが作成される毎に、前記複数の受光素子の出力信号を合算して光強度を算出する光強度算出部と、
前記光強度算出部が算出した光強度の時間的な経過を示すトレンドグラフを作成するグラフ作成部と、
前記スペクトル作成部で得られたスペクトルと、前記グラフ作成部が作成したトレンドグラフを、表示部の同一の画面上にリアルタイムで表示する表示処理部と
を備えるものである。
(Item 1) One aspect of the spectroscopic measurement device according to the present invention is
a diffraction grating for dispersing the wavelength of the measured light, which is a laser beam;
a detection unit having a plurality of light receiving elements for simultaneously detecting light that has been wavelength-dispersed by the diffraction grating;
a spectrum creating unit that repeatedly creates a spectrum of the laser light based on output signals of the plurality of light receiving elements;
a light intensity calculation unit that calculates a light intensity by adding up output signals from the plurality of light receiving elements each time a spectrum is created by the spectrum creation unit;
a graph creation unit that creates a trend graph showing the time course of the light intensity calculated by the light intensity calculation unit;
The apparatus further comprises a display processing section which displays in real time on the same screen of a display section the spectrum obtained by the spectrum creating section and the trend graph created by the graph creating section.

第1項に記載の分光測定装置によれば、被測定光であるレーザ光のスペクトルだけでなく、そのレーザ光の光強度の時間的な変化を把握することができる。そのため、例えばレーザ加工機に用いられるDDL、画像投影に用いられるマルチカラーレーザ、計測器に利用されるレーザモージュール等において、そのレーザ光の出力が安定しているかどうかを速やかに評価することができる。 The spectroscopic measurement device described in paragraph 1 can grasp not only the spectrum of the laser light, which is the light to be measured, but also the change over time in the light intensity of the laser light. Therefore, it is possible to quickly evaluate whether the output of the laser light is stable, for example, in a DDL used in a laser processing machine, a multi-color laser used for image projection, a laser module used in a measuring instrument, etc.

(第2項)第1項に記載の分光測定装置において、前記表示処理部は、前記光強度算出部の算出結果である光強度の数値を、前記スペクトル及び前記トレンドグラフと同一の画面上に表示するものとすることができる。 (2) In the spectroscopic measurement device described in 1, the display processing unit can display the numerical value of the light intensity, which is the calculation result of the light intensity calculation unit, on the same screen as the spectrum and the trend graph.

第2項に記載の分光測定装置によれば、レーザ光の光強度値がリアルタイムで表示画面上に表示される。そのため、例えばレーザ加工機に用いられるDDL、画像投影に用いられるマルチカラーレーザ、計測器に利用されるレーザモージュール等において、そのレーザ光の光強度が安定しているかどうかの評価に加え、絶対値としての光強度を把握することができる。 According to the spectroscopic measurement device described in paragraph 2, the light intensity value of the laser light is displayed on the display screen in real time. Therefore, in addition to evaluating whether the light intensity of the laser light is stable, for example, in a DDL used in a laser processing machine, a multi-color laser used for image projection, or a laser module used in a measuring instrument, it is possible to grasp the light intensity as an absolute value.

(第3項)第1項又は第2項に記載の分光測定装置において、前記光強度算出部は、前記複数の受光素子のそれぞれに光が入射しない状態において、各受光素子から出力される暗電流信号に基づき、その受光素子の出力信号を補正し、補正後の出力信号から光強度を算出するものとすることができる。 (3) In the spectroscopic measurement device described in 1 or 2, the light intensity calculation unit can correct the output signal of each of the plurality of light receiving elements based on a dark current signal output from the light receiving element when no light is incident on the light receiving element, and calculate the light intensity from the corrected output signal.

第3項に記載の分光測定装置によれば、受光素子の暗電流信号の影響を除去することができるため、正確な光強度を得ることができる。 The spectroscopic measurement device described in paragraph 3 can eliminate the influence of the dark current signal of the light receiving element, thereby making it possible to obtain accurate light intensity.

1…マルチチャンネル分光器
10…光入力用コネクタ
11…分光部
110…入射スリット
111…第1凹面鏡
112…回折格子
113…第2凹面鏡
114…回動部
12…検出部
2…データ処理部
20…データ記憶部
21…スペクトル作成部
22…光強度算出部
23…トレンドグラフ作成部
24…表示処理部
3…制御部
4…操作部
5…表示部
REFERENCE SIGNS LIST 1... Multi-channel spectrometer 10... Optical input connector 11... Spectroscopic section 110... Entrance slit 111... First concave mirror 112... Diffraction grating 113... Second concave mirror 114... Rotating section 12... Detection section 2... Data processing section 20... Data storage section 21... Spectrum creation section 22... Light intensity calculation section 23... Trend graph creation section 24... Display processing section 3... Control section 4... Operation section 5... Display section

Claims (3)

レーザ光である被測定光を波長分散する回折格子と、
前記回折格子で波長分散された光を同時に検出するための複数の受光素子を有する検出部と、
所定の時間間隔で、前記複数の受光素子の出力信号に基づいて、前記レーザ光のスペクトルを繰り返し作成するスペクトル作成部と、
前記スペクトル作成部でスペクトルが作成される毎に、該スペクトルを作成するために用いられた前記複数の受光素子の出力信号を計数して各受光素子のカウント値を求め、該複数の受光素子のカウント値を合算して光強度を算出する光強度算出部と、
前記スペクトル作成部で前記スペクトルが作成される毎に、前記光強度算出部が算出した光強度の時間的な経過を示すトレンドグラフを作成するグラフ作成部と、
前記スペクトル作成部で得られたスペクトルと、前記グラフ作成部が作成したトレンドグラフを、表示部の同一の画面上にリアルタイムで表示する表示処理部と
を備える、分光測定装置。
a diffraction grating for dispersing the wavelength of the measured light, which is a laser beam;
a detection unit having a plurality of light receiving elements for simultaneously detecting light that has been wavelength-dispersed by the diffraction grating;
a spectrum creating unit that repeatedly creates a spectrum of the laser light based on output signals of the plurality of light receiving elements at predetermined time intervals ;
a light intensity calculation unit that, each time a spectrum is created by the spectrum creation unit, counts the output signals of the plurality of light receiving elements used to create the spectrum , obtains a count value of each light receiving element, and calculates a light intensity by adding up the count values of the plurality of light receiving elements ;
a graph creating unit that creates a trend graph showing the time course of the light intensity calculated by the light intensity calculation unit every time the spectrum is created by the spectrum creating unit;
a display processing unit that displays the spectrum obtained by the spectrum creation unit and the trend graph created by the graph creation unit on the same screen of a display unit in real time.
前記表示処理部が、前記光強度算出部の算出結果である光強度の数値を、前記スペクトル及び前記トレンドグラフと同一の画面上に表示する、請求項1に記載の分光測定装置。 The spectroscopic measurement device according to claim 1, wherein the display processing unit displays the numerical value of the light intensity calculated by the light intensity calculation unit on the same screen as the spectrum and the trend graph. 前記光強度算出部が、前記複数の受光素子のそれぞれに光が入射しない状態において、各受光素子から出力される暗電流信号に基づき、その受光素子の出力信号を補正し、補正後の出力信号から光強度を算出する、
請求項1又は2に記載の分光測定装置。
the light intensity calculation unit corrects an output signal of each of the plurality of light receiving elements based on a dark current signal output from the light receiving element in a state where no light is incident on the light receiving elements, and calculates light intensity from the corrected output signal;
The spectroscopic measurement device according to claim 1 .
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