特集 学生の研究活動報告−国内学会大会・国際会議参加記 21 レンズの非点収差と色収差を利用して光源スペクト 2014 OSA Classical Optics Congress に参加して 上 見 洋 ルを平坦化することについて検討した． 人 3．レンズ系の設計 Hiroto UEMI 電子情報学専攻修士課程 2年 正常分散を持つガラスレンズでランプ光を集める と，レンズに近い方から紫外・青・緑・赤・赤外の 順で結像する．したがって，レンズに近い側に受光 1．はじめに ファイバを置くことで，緑を中心とした可視域の強 私は，2014 年 6 月 23∼26 日にアメリカ，ハワイ い光を抑制して紫外光を相対的に強くすることがで で開催された「2014 OSA Classical Optics Congress」 きるが，その一方で赤外光は非常に弱くなってしま の一環として行われた「International Optical Design う．逆に，レンズから遠い側にファイバを置くと， Conference（光学設計国際会議）」に参加し，24 日 赤外光は強くなるものの紫外光は弱くなってしま に「Lamp Spectrum Modification by the Use of Lens う．そこで，紫外光と赤外光の両方を強くするた Aberration（レンズ収差を用いたランプスペクトル め，シリンドリカル（円柱状）レンズの使用を検討 の整形）」というテーマでポスター発表を行った． した．図 1 は，シリンドリカルレンズと球面レンズ を組み合わせた光学系であり，水平面および垂直面 2．研究背景 で光ビームが集束する様子を示している．非点収差 キセノンランプやハロゲンランプの発光は，可視 により，光ビームは縦長に結像した後，円形を経て 域で強く紫外域や赤外域では弱いため，広い波長域 横長に結像する．結像位置は色収差によっても変わ で分光計測を行う際には，スペクトルの両端で信号 るので，適切な光学設計により，紫外線と赤外線の 対雑音比（SN 比）が悪くなる．一方，紫外・赤外 結像点を一致させることが可能である．図 1 の光学 での測定精度を上げるために光源強度や検出器感度 系の場合，z＝72 mm 付近で光を検出すると，紫外 を上げると，可視域で飽和が起こってしまう．従来 光と赤外光が強く観測される一方，円形に広がる可 は，カラーフィルタで可視域の光を抑制する方法が 視光を抑制して，ランプ強度の波長による違いを低 取られているが，個々の光源スペクトルや，それぞ 減できると予想される． れの計測で要求されるスペクトル形状に合わせて， その都度多層膜フィルタを設計・製作することは難 4．実験結果 しい．通常，収差はレンズ設計の障害となるが，逆 今回の実験では，光源としてキセノンランプを用 にこの特性を利用すると，光源スペクトルの平坦化 いた．レンズ系を通さずに測定したランプのスペク や整形が可能になる．本報告では，シリンドリカル トルを図 2 に示す．幅広い波長域での発光が見られ 図1 シリンドリカルレンズと球面レンズを組み合わせた，スペクトルを平坦化するための光学系 ― ５５ ― 図2 キセノンランプの光源スペクトル 図4 光軸からはずれた位置で測定したスペク トル 置がさらに遠くなると，74, 76 mm のように紫外域 での光量が弱くなってしまう．72 mm のスペクト ルでは，紫外域の強度が可視域の強度と同じ程度ま で上がっており，赤外域でも半分程度になってい る．また，球面収差を考慮して光軸からはずれた適 当な位置で測定すると，図 4 のようにほぼ平坦なス ペクトルが得られた． 5．まとめ 図 3 光軸上で測定したスペクトル．図中の数 字は，球面レンズから測定位置までの距離 z を 表す． レンズ系の色収差は通常の分光計測において障害 となるが，これを逆に利用すると，光源スペクトル を平坦化できることを示した．今回の実験では検出 るが，紫外域（380 nm 以下）や赤外域（770 nm 以 位置を光軸方向にだけ移動させたが，光軸に垂直な 上）では強度が弱く，500 nm 付近の可視域と比べ 方向にも移動させると，特定の波長域だけを強くす ると最大で 10 倍程度の差が生じている．この光を ることもでき，簡便なスペクトル調整法として有用 図 1 で設計したレンズ系に通して，分光器の光ファ である． イバを光軸方向に移動させながら測定したスペクト ルを図 3 に示す．球面レンズから 68 mm 離れた位 6．おわりに 不慣れな英語で聞き取れないことが多かったが， 置では，紫外光の縦長結像位置に近いため，紫外域 での強度が強くなっているが，全体的に光量不足で 参加者の方々から丁寧に質問や意見をいただき，議 ある．70 mm の位置では，まだ赤外光の結像位置 論をしている中で非常に良い経験ができた． から離れているため，赤外域での強度が弱い．72 また，今回の発表を行うにあたって，懇切なご指 mm の位置では，紫外光が横長に，赤外光が縦長に 導をいただいた斉藤光徳教授をはじめ，斉藤研究室 結像するので，スペクトルの両端とも強度が強くな の皆様に，この場を借りて厚く御礼申し上げます． って平坦な形状になっていることが分かる．検出位 ― ５６ ―
© Copyright 2024 ExpyDoc
