JP2665917B2 - ４ビームスプリッタプリズム - Google Patents
４ビームスプリッタプリズムInfo
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- JP2665917B2 JP2665917B2 JP63011146A JP1114688A JP2665917B2 JP 2665917 B2 JP2665917 B2 JP 2665917B2 JP 63011146 A JP63011146 A JP 63011146A JP 1114688 A JP1114688 A JP 1114688A JP 2665917 B2 JP2665917 B2 JP 2665917B2
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- Japan
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- light
- phase difference
- prism
- polarized light
- beam splitter
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- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複像プリズム，殊に該プリズムへの光の入射
により互いにπ/8づつ振動方向の異なった４直線偏光を
出射する４ビームスプリッタプリズムに関する。
により互いにπ/8づつ振動方向の異なった４直線偏光を
出射する４ビームスプリッタプリズムに関する。
（従来技術） 従来，偏光を利用する光学装置，例えば偏光干渉計，
光波長計，位相差計等では偏光成分を抽出する為に複屈
折板又はウォーラストンプリズム等の複像プリズムが用
いられ，又，上記各測定装置のうち光波長計及び位相差
計では少なくとも２以上の振動方向の異なった直線偏光
を検出し測定するものが多く，更に測定精度を向上せし
める為には検出する振動方向の異なった直線偏光の数を
増加するものであって，その手段は複屈折板をステップ
モーター等により回転させる方法が一般的であった。
光波長計，位相差計等では偏光成分を抽出する為に複屈
折板又はウォーラストンプリズム等の複像プリズムが用
いられ，又，上記各測定装置のうち光波長計及び位相差
計では少なくとも２以上の振動方向の異なった直線偏光
を検出し測定するものが多く，更に測定精度を向上せし
める為には検出する振動方向の異なった直線偏光の数を
増加するものであって，その手段は複屈折板をステップ
モーター等により回転させる方法が一般的であった。
しかしながら，上記ステップモーターは高価であって
装置として高コストになるばかりでなく装置全体が大型
となってしまい又，該ステップモーターを必要としない
手段を用いたにしても複屈折板を所定の角度回転させな
くてはならずその為の機器が必要となる欠点があった。
装置として高コストになるばかりでなく装置全体が大型
となってしまい又，該ステップモーターを必要としない
手段を用いたにしても複屈折板を所定の角度回転させな
くてはならずその為の機器が必要となる欠点があった。
（発明の目的） 本発明は上述した如き測定機器の大型化，複雑化及び
それに伴なう高コストに鑑みてなされたものであって１
つの光学部品で光源よりの光をお互いにπ/8づつ振動方
向の異なった４直線偏光に変換する４ビームスプリッタ
プリズムを提供することにより上記光学装置の構成を簡
単且つ小型化することを目的とする。
それに伴なう高コストに鑑みてなされたものであって１
つの光学部品で光源よりの光をお互いにπ/8づつ振動方
向の異なった４直線偏光に変換する４ビームスプリッタ
プリズムを提供することにより上記光学装置の構成を簡
単且つ小型化することを目的とする。
（発明の概要） 上述した目的を達成する為，本発明に係る４ビームス
プリッタプリズムは一の結晶体の主断面と他の少なくと
も一の結晶体の主断面とが非直角である所定の角度を有
するウォーラストンプリズムの後方入射光軸上であっ
て，前記ウォーラストンプリズムより出射する常光線及
び異常光線とが合致された光線のみ透過し，且つ該ウォ
ーラストンプリズムより出射する常光線或は異常光線の
振動方向とは夫々π/8づつ推移し互いに直交した振動方
向を有する偏光成分を出射しうるように複像プリズムを
接合或は配置した４ビームスプリッタプリズムを用いて
位相差測定或は光波長測定を行なうものである。
プリッタプリズムは一の結晶体の主断面と他の少なくと
も一の結晶体の主断面とが非直角である所定の角度を有
するウォーラストンプリズムの後方入射光軸上であっ
て，前記ウォーラストンプリズムより出射する常光線及
び異常光線とが合致された光線のみ透過し，且つ該ウォ
ーラストンプリズムより出射する常光線或は異常光線の
振動方向とは夫々π/8づつ推移し互いに直交した振動方
向を有する偏光成分を出射しうるように複像プリズムを
接合或は配置した４ビームスプリッタプリズムを用いて
位相差測定或は光波長測定を行なうものである。
（実施例） 以下，図面に示した実施例に基づいて本発明を詳細に
説明する。
説明する。
第１図は本発明に係る４ビームスプリッタプリズムを
示す斜視図である。
示す斜視図である。
同図に於て１及び２は３ビームスプリット機能を有す
るウォーラストンプリズム３を構成する２個の結晶体で
あって両者の光学軸の相対的関係は直線偏光の入射光４
の光線軸と一方の結晶体プリズム１の光学軸とを含む面
が前記光線軸と他の結晶体プリズム２の光学軸とを含む
面に対して非直角とし更に該ウォーラストンプリズムの
後段に複像プリズム５を接合或は配置したものである。
るウォーラストンプリズム３を構成する２個の結晶体で
あって両者の光学軸の相対的関係は直線偏光の入射光４
の光線軸と一方の結晶体プリズム１の光学軸とを含む面
が前記光線軸と他の結晶体プリズム２の光学軸とを含む
面に対して非直角とし更に該ウォーラストンプリズムの
後段に複像プリズム５を接合或は配置したものである。
前記ウォーラストンプリズムと複像プリズムとの相対
的関係は第２図に示す如く，前記ウォーラストンプリズ
ム３に入射した直線偏光４は常光線6,異常光線７及び常
光線と異常光線とが合成された光線８とに分離するが該
光線８のみが次段の複像プリズムに入射し他の光線６及
び７は該複像プリズムに入射しないよう設定する。
的関係は第２図に示す如く，前記ウォーラストンプリズ
ム３に入射した直線偏光４は常光線6,異常光線７及び常
光線と異常光線とが合成された光線８とに分離するが該
光線８のみが次段の複像プリズムに入射し他の光線６及
び７は該複像プリズムに入射しないよう設定する。
更に前記複像プリズムは第１図及び第３図からも明ら
かな如くX,Y,Z軸直交座標系に於てＺ軸を中心にＹ方向
に45゜傾斜させる。
かな如くX,Y,Z軸直交座標系に於てＺ軸を中心にＹ方向
に45゜傾斜させる。
斯くして構成した４ビームスプリッタプリズムの理論
を以下詳細に説明する。
を以下詳細に説明する。
第４図（ａ）は前記ウォーラストンプリズム３の第１
の結晶体１を出射する際の光線の分離状態を，又同図
（ｂ）は第２の結晶体２を出射する際のそれを説明する
図である。
の結晶体１を出射する際の光線の分離状態を，又同図
（ｂ）は第２の結晶体２を出射する際のそれを説明する
図である。
即ち，直線偏光たる入射光線は前記第１の結晶体１を
出射する際その光学軸方向の異常光線Ｅ及びこれを直交
する常光線Ｏに分離し，これが第２の結晶体２を出射す
る際同図（ｃ）に示す如く３成分の光線に分離するもの
である。
出射する際その光学軸方向の異常光線Ｅ及びこれを直交
する常光線Ｏに分離し，これが第２の結晶体２を出射す
る際同図（ｃ）に示す如く３成分の光線に分離するもの
である。
更に該ウォーラストンプリズムで得た光線のうち常光
線及び異常光線が合成した光線８のみを後段の複像プリ
ズムに入射させると，第５図に示す如く互いに直交し且
つＹ軸方向に対して45゜傾斜した常光線９及び異常光線
10が出射するので前記第２図右方（イ）より見た偏光方
向は第６図に示す如く互いにπ/8づつ振動方向が推移し
た４直線偏光を得ることができる。
線及び異常光線が合成した光線８のみを後段の複像プリ
ズムに入射させると，第５図に示す如く互いに直交し且
つＹ軸方向に対して45゜傾斜した常光線９及び異常光線
10が出射するので前記第２図右方（イ）より見た偏光方
向は第６図に示す如く互いにπ/8づつ振動方向が推移し
た４直線偏光を得ることができる。
次に上述した如き４ビームスプリッタプリズムを用い
た光学装置について説明する。
た光学装置について説明する。
先づ，本発明の光学装置を説明する前に本発明の理解
を助ける為に従来用いられていた位相差測定装置を第７
図を用いて少しく説明する。
を助ける為に従来用いられていた位相差測定装置を第７
図を用いて少しく説明する。
同図に於て１は光源,2は偏光子であって前記光源11よ
り発した光が前記偏光子を通過し直線偏光となり，該直
線偏光の振動ベクトルの方向がX,Y,Z軸直交座標系のＸ
軸方向且つ前記直線偏光の進行方向がＺ軸方向となるよ
うに前記光源11及び偏光子12を配置する。該偏光子の出
射面側に位相板13をＺ軸に対して直交するように配置
し，該位相板13に入射する直線偏光は円或は楕円偏光と
なって出射し，次段の試料14に入射する。該試料に入射
する円或は楕円偏光は試料を透過及び反射するがこれら
のうち透過する楕円偏光を検光子15を通過させ光検出器
16に入射し光強度を測定するものである。
り発した光が前記偏光子を通過し直線偏光となり，該直
線偏光の振動ベクトルの方向がX,Y,Z軸直交座標系のＸ
軸方向且つ前記直線偏光の進行方向がＺ軸方向となるよ
うに前記光源11及び偏光子12を配置する。該偏光子の出
射面側に位相板13をＺ軸に対して直交するように配置
し，該位相板13に入射する直線偏光は円或は楕円偏光と
なって出射し，次段の試料14に入射する。該試料に入射
する円或は楕円偏光は試料を透過及び反射するがこれら
のうち透過する楕円偏光を検光子15を通過させ光検出器
16に入射し光強度を測定するものである。
上述した如き構成に於いて前記光検出器16に入射する
光強度Ｉと試料14の光学的位相差δとの関係は検光子15
のＺ軸を基準とした回転角度をθ，位相板13に於ける光
学軸のＸ軸に対するＹ軸方向への偏差角をA,試料のＰ偏
光及びＳ偏光に対する反射率をrp,rsとし，更に試料の
反射による位相差をδ，位相板の位相差を△とすると光
検出器16に入射する光強度Ｉはジョーンズベクトルの解
析方法より で表される。今，位相板の光学軸の偏差角Ａを45゜とす
る（１）式は となる。
光強度Ｉと試料14の光学的位相差δとの関係は検光子15
のＺ軸を基準とした回転角度をθ，位相板13に於ける光
学軸のＸ軸に対するＹ軸方向への偏差角をA,試料のＰ偏
光及びＳ偏光に対する反射率をrp,rsとし，更に試料の
反射による位相差をδ，位相板の位相差を△とすると光
検出器16に入射する光強度Ｉはジョーンズベクトルの解
析方法より で表される。今，位相板の光学軸の偏差角Ａを45゜とす
る（１）式は となる。
更に検光子５の回転角度θをθ１＝π/2,θ２＝π/4,
θ３＝0,θ４＝−π/4と設定し（２）式に夫々代入する
と，各回転時に於いて得られる光強度I1,I2,I3,I4は I1＝Ｉ（θ１）＝rs2sin2△/2 ……（３） I3＝Ｉ（θ３）＝rp2cos2△/2 ……（５） となるので（３），（４），（５），（６）式より試料
の位相差δは で表される。
θ３＝0,θ４＝−π/4と設定し（２）式に夫々代入する
と，各回転時に於いて得られる光強度I1,I2,I3,I4は I1＝Ｉ（θ１）＝rs2sin2△/2 ……（３） I3＝Ｉ（θ３）＝rp2cos2△/2 ……（５） となるので（３），（４），（５），（６）式より試料
の位相差δは で表される。
即ち前記検光子５をＺ軸を基準とした回転角度θをπ
/2,π/4,0,−π/4と回転移動することによって得られる
光強度I1,I2,I3,I4を検出し（７）式に於ける演算処理
を行なうことにより位相板の位相差△を知ることなしに
試料の位相差δを求めることができるものであるが前記
検光子を回転せしめる為にモーター等が必要となり装置
が大型及び高価なものとなってしまう欠点のあったこと
前述の通りである。
/2,π/4,0,−π/4と回転移動することによって得られる
光強度I1,I2,I3,I4を検出し（７）式に於ける演算処理
を行なうことにより位相板の位相差△を知ることなしに
試料の位相差δを求めることができるものであるが前記
検光子を回転せしめる為にモーター等が必要となり装置
が大型及び高価なものとなってしまう欠点のあったこと
前述の通りである。
本発明に係る位相差測定装置は上記欠点を除去する為
に第８図に示す如く上述した位相差測定手段に於て回転
させる検光子15を前述の４ビームスプリッタプリズム20
に置換え，該４ビームスプリッタプリズム20より出射す
る夫々の光に対応して光検出器16を設置したものであ
り，それに伴ない前記（１）式の回転角度θは0,π/8,
−π/8,π/2となる。
に第８図に示す如く上述した位相差測定手段に於て回転
させる検光子15を前述の４ビームスプリッタプリズム20
に置換え，該４ビームスプリッタプリズム20より出射す
る夫々の光に対応して光検出器16を設置したものであ
り，それに伴ない前記（１）式の回転角度θは0,π/8,
−π/8,π/2となる。
斯く如く構成した位相差測定装置は可動部を必要しな
い為簡易で安価な構成で位相差を測定することができ
る。
い為簡易で安価な構成で位相差を測定することができ
る。
更に同図に於ける試料14を，その発生する位相差が波
長依存性をもつ位相差発生素子に置換え検出した光強度
に基づいて前記位相差発生素子の位相差を測定し，該位
相差に基づいて光源の波長を測定する光波長測定装置に
も適応することができる。
長依存性をもつ位相差発生素子に置換え検出した光強度
に基づいて前記位相差発生素子の位相差を測定し，該位
相差に基づいて光源の波長を測定する光波長測定装置に
も適応することができる。
尚，本発明に於ける４ビームスプリッタプリズムのう
ち後段に設ける複像プリズムはウォーラストン，ローシ
ョン或はセナルモン等のいずれを用いてもよく，又ガラ
スプリズムに誘電体を蒸着した偏光ビームスプリッタプ
リズムでも良いことは明らかである。
ち後段に設ける複像プリズムはウォーラストン，ローシ
ョン或はセナルモン等のいずれを用いてもよく，又ガラ
スプリズムに誘電体を蒸着した偏光ビームスプリッタプ
リズムでも良いことは明らかである。
（発明の効果） 本発明は上述した如く構成し且つ機能するものである
から，一つの光学部品に一直線偏光を入射することによ
り４つの直線偏光に変換することができ，又偏光を利用
する光学装置に於ては振動方向の角度の異なる直線偏光
を得るために必要なステップモーター等の可動部を必要
としない為，安価に構成し得ると共にこれらの調整を容
易にする上で著しい効果がある。
から，一つの光学部品に一直線偏光を入射することによ
り４つの直線偏光に変換することができ，又偏光を利用
する光学装置に於ては振動方向の角度の異なる直線偏光
を得るために必要なステップモーター等の可動部を必要
としない為，安価に構成し得ると共にこれらの調整を容
易にする上で著しい効果がある。
第１図乃至第３図は本発明に係る４ビームスプリッタプ
リズムを示す図，第４図は本発明に係る３ビームスプリ
ッタ機能を有するウォーラストンプリズムを示す図，第
５図は本発明に係る複像プリズムの機能を示す図，第６
図は本発明に係る４ビームスプリッタプリズムの出射光
の偏光方向を示す図，第７図は従来の位相差測定装置を
示す図，第８図は本発明に係る位相差測定装置を示す図
である。 1,2……結晶体,3……ウォーラストンプリズム,4……直
線偏光,5……複像プリズム,6,9……異光線,7,10……異
常光線,8……常光線及び異常光線が合成された光線,11
……光源,12……偏光子,13……位相板,14……試料,15…
…検光子,16……光検出器,20……４ビームスプリッタプ
リズム。
リズムを示す図，第４図は本発明に係る３ビームスプリ
ッタ機能を有するウォーラストンプリズムを示す図，第
５図は本発明に係る複像プリズムの機能を示す図，第６
図は本発明に係る４ビームスプリッタプリズムの出射光
の偏光方向を示す図，第７図は従来の位相差測定装置を
示す図，第８図は本発明に係る位相差測定装置を示す図
である。 1,2……結晶体,3……ウォーラストンプリズム,4……直
線偏光,5……複像プリズム,6,9……異光線,7,10……異
常光線,8……常光線及び異常光線が合成された光線,11
……光源,12……偏光子,13……位相板,14……試料,15…
…検光子,16……光検出器,20……４ビームスプリッタプ
リズム。
Claims (3)
- 【請求項１】一の結晶体の主断面と他の少なくとも一の
結晶体の主断面とが非直角である所定の角度を有するウ
ォーラストンプリズムの後方入射光軸上であって，前記
ウォーラストンプリズムより出射する常光線及び異常光
線とが合成された光線のみ透過し，且つ該ウォーラスト
ンプリズムより出射する常光線或は異常光線の振動方向
とは夫々π/8づつ推移し互いに直交した振動方向を有す
る偏光成分を出射しうるように複像プリズムを接合或は
配置したことを特徴とする４ビームスプリッタプリズ
ム。 - 【請求項２】試料に対して偏光を照射した際に生ずるＰ
偏光とＳ偏光とのずれ（以下位相差と記す）を求める方
法であって,X,Y,Z軸直交座標系に於けるＺ軸方向に進行
し且つその振動ベクトルの方向がＸ軸方向なる直線偏光
を前記Ｚ軸に対して設置された位相板に入射し，該入射
により得られる円或は楕円偏光を試料に照射し，該照射
によって得た前記試料の反射光或は透過光を上記４ビー
ムスプリッタプリズムに入射し，該４ビームスプリッタ
プリズムの出射光の光強度を測定することにより前記試
料の位相差を求めたことを特徴とする位相差測定装置。 - 【請求項３】光の波長を測定する方法であって，光源よ
りの光を偏光する手段と，該手段により得た偏光をその
発生する位相差が波長依存性をもつ位相差発生素子に照
射し，該照射によって得た前記発生素子よりの反射光或
は透過光を前記４ビームスプリッタプリズムに入射さ
せ，該４ビームスプリッタプリズムから出射した光強度
に基づいて前記位相差発生素子の位相差を求め，該位相
差より光源の波長を測定したことを特徴とする光波長測
定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63011146A JP2665917B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | ４ビームスプリッタプリズム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63011146A JP2665917B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | ４ビームスプリッタプリズム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01186902A JPH01186902A (ja) | 1989-07-26 |
| JP2665917B2 true JP2665917B2 (ja) | 1997-10-22 |
Family
ID=11769882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63011146A Expired - Lifetime JP2665917B2 (ja) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | ４ビームスプリッタプリズム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2665917B2 (ja) |
-
1988
- 1988-01-21 JP JP63011146A patent/JP2665917B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01186902A (ja) | 1989-07-26 |
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