JP3117450B2

JP3117450B2 - 半透鏡

Info

Publication number: JP3117450B2
Application number: JP02121721A
Authority: JP
Inventors: 誠治西澤; 菊雄白輪地; 雅彦滝川; 亮一深澤
Original assignee: 日本分光工業株式会社
Priority date: 1990-05-10
Filing date: 1990-05-10
Publication date: 2000-12-11
Anticipated expiration: 2015-12-11
Also published as: JPH0416801A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は半透鏡、特に広い測定波数域をカバーする半
透鏡の改良に関する。

［従来の技術］フーリエ変換分光光度計等に用いられる二光束干渉計
には、一般に半透鏡が用いられている。

第５図には一般的な二光束干渉計の概略構成が示され
ている。

同図に示す二光束干渉計は、光源10と、半透鏡12と、
固定鏡14と、走査鏡16とを含む。そして、光源10よりの
入射光18に対して前記半透鏡12は45度傾いて配置されて
いる。該半透鏡12は、入射光18の一部を透過光20として
走査鏡16に導光し、また入射光18の一部を反射光22とし
て固定鏡14に導光する。

そして、前記固定鏡14及び走査鏡16からの反射光は再
度半透鏡12に入射し、各鏡14,16からの光の干渉光24が
所望の測定系に導光される。

ここで、前記走査鏡16を矢印Ｉ方向（透過光20と平行
方向）に移動させると、干渉光24の干渉状態が変化する
ため、反射鏡16の位置を正確に測定することができ、ま
た反射鏡16を例えば光ディスク等のサンプルとすること
により、薄膜厚の測定等を行なうことができ、更に該干
渉光をフーリエ変換することによって分光スペクトルを
得ることができる。

なお、前記半透鏡12は通常極めて薄い膜であるため、
臭化カリウムKbr,フッ化カルシウムCaF₂、水晶、ガラス
などからなる基板26上に載置され、半透鏡の光学的特性
を補償する補償板28と該基板26により挟持されている。

［発明が解決しようとする課題］ところで、一般に半透鏡の高い実効効率を持つ領域
は、該半透鏡に蒸着された光学材料の光学定数に依存
し、通常一種類の半透鏡では比較的狭い波数域でしか高
い効率を得ることができない。

すなわち、第６図にも示すように、従来の半透鏡では
高効率の領域はある特定の波数領域に限られ、例えば光
学材料Ａの薄膜半透鏡を用いた場合には図中点線で示す
ようにσ_１〜σ₂cm^-1、光学材料Ｂの薄膜半透鏡を用い
た場合には図中実線で示すようにσ_３〜σ₄cm^-1の範囲
でしか高効率を維持できない。

一方、測定対象となる試料には、測光波数域の広い測
定が必要になるものも少なくない。

このため従来においては、二光束干渉計の半透鏡は広
い測定波数域をカバーするために様々な種類のものを組
合わせて使用し、特に赤外波数域にあっては比較的広い
波数にわたって測定しようとすると、測定波数域に対応
して異なる光学材料よりなる数種類の半透鏡が必要とな
る。そこで従来は広い帯域にわたる測定は半透鏡を交換
しながら行なう必要があった。しかし、干渉計の光学的
最適調整状態を保持するため、或いは装置構成の簡易化
を図る面からも半透鏡の交換はできる限り避ける必要が
ある。

本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は一枚の半透鏡で広い測光波数領域をカバ
ーすることのできる半透鏡を提供することにある。

［課題を解決するための手段］前記目的を達成するために本発明にかかる半透鏡は、
入射光を二分割し、一方を走査鏡で他方を固定鏡で反射
させて得た帰還光を合成させて一つの干渉光を生成する
二光束干渉計の半透鏡に用いられ、高い光学的実効効率の持つ波数領域の異なる複数種の
光学材料が、該各高い光学的実効効率の持つ波数領域の
和により、所望の測光波数域をカバーできるように選択
され、前記入射光及び帰還光は、そのビーム径が前記複数種
の光学材料にまたがるように照射されることを特徴とす
る。

ここで、本発明にかかる半透鏡は、入射光束に対して
同心円上の幾何学的配置に前記複数種の光学材料を配置
させたて形成することが好適である。

また、半透鏡の鏡面の中心に対して対称に前記複数種
の光学材料を配置させることが好適である。

また、前記半透鏡の鏡面にランダムに、前記複数種の
光学材料を配置させることが好適である。

なお、前記高い光学的実効効率の持つ波数領域は、異
なる光学定数を有する光学材料を用いること、ないし同
一の光学定数を有する光学材料を異なる厚みで用いるこ
と等により、相違させることができる。

［作用］本発明にかかる半透鏡は前述したように、一枚の半透
鏡に光学的反射・透過特性の異なる複数種の光学材料を
位置させているので、各部分によってそれぞれ効率の良
い波数域を得ることができる。

このため、二光束干渉計に半透鏡を用いた場合等に
も、一の半透鏡により広い測定波数域をカバーすること
が可能となり、各波数域毎に半透鏡を交換する必要がな
くなる。

［実施例］以下、図面に基づき本発明の好適な実施例を説明す
る。

第１図には本発明の一実施例にかかる半透鏡が示され
ている。

本実施例においては、半透鏡112が同心円状の二分割
されており、中心部分112aに光学材料Ａ、また円周部分
112bに光学材料Ｂがそれぞれ位置している。

このため、第２図に示すように波数σ_１〜σ_４に至る
広い帯域で測定が可能となる。

すなわち、一般に二光束干渉計における平行平面サン
ドイッチ構造の半透鏡においては、第３図に示すように
Ｓ偏光とＰ偏光が生じている。従って半透鏡の光学的実
効効率η_ｎ（σ）はＳ偏光とＰ偏光のそれぞれの効率η
_s,η_ｐの平均であり、自然光に対して、と表わすことができる。

ここで、η_s,η_ｐは半透鏡光学材料のＳ偏光Ｐ偏光に
対する反射率R^j（σ）及び透過率T^j（σ）（ただしｊ＝
s,p）を用いて、 η_ｊ（σ）＝4R^j（σ）T^j（σ）（ｊ＝s,p）で表わさせる。

例えば、単層薄膜で構成される半透鏡では θ＝４πσn₁（σ）d cos i₁ n₁（σ）：光学定数ｄ：単層膜厚 i₁ ：基板と第１境界での屈折角 ▲Ｒ^j ₀₁▼（σ）：基板と半透鏡膜との境界面のｊ偏
光に対するエネルギー反射率で表されることとなる。

なお、理想的にはＲ＝1/2,T＝1/2であり、η＝4RT＝
１になる。

このように、前記及び式より半透鏡の効率を決定
する重要な因子はn₁（σ）とｄであることが理解され
る。

従って、光学定数の異なる光学材料を用いるか、或い
は光学材料は同じでも厚さを異ならせることによって広
い波数領域での測定が可能となる。

なお、光学材料としては一般にゲルマニウムGe,シリ
コンSi,酸化鉄Fe₂O₃等が用いられる。

第４図には本発明の他の実施例にかかる半透鏡が示さ
れている。

同図（Ａ）に示す半透鏡は、円形半透鏡212の中心を
軸に等形扇状に４分割して扇状部212a,212b,212c,212d
を形成し、対向する一対の扇状部212a,212cに光学材料
Ａを、また扇状部212b,212dに光学材料Ｂを蒸着してい
る。この結果、光学材料Ａ及び光学材料Ｂのそれぞれの
高効率の波数域が有効に活用できる。

また、同図（Ｂ）に示す半透鏡は、円形半透鏡312の
中心を軸に等形扇状に８分割して扇状部312a,312b,…31
2hを形成し、対向する一対の扇状部312a,312eに光学材
料Ａを、扇状部312b,312fに光学材料Ｂを、扇状部312c,
312gに光学材料Ｃを蒸着している。この結果、光学材料
A,B,Cのそれぞれの高効率の波数域が有効に活用でき
る。

同図（Ｃ）に示す半透鏡は、円形半透鏡412を同心円
状に６分割し、各分割部412a,412b,…412fにそれぞれ光
学材料Ａ〜Ｆを蒸着している。

同図（Ｄ）に示す半透鏡は、円形半透鏡512にランダ
ムに複数の光学材料を蒸着している。具体的には、半透
鏡512に網目状のスクリーンを付した状態で蒸着を行な
い、該スクリーンを順次移動させて複数の光学材料を蒸
着させる。

尚、以上のようにＮ種の構成光学材料からなる半透鏡
の実効効率は、で表される。

従って、全体の光学的実効効率の低下は見られない。

［発明の効果］以上説明したように本発明にかかる半透鏡は、異なる
光学的反射・透過特性の光学材料を複数種位置させたの
で、広い波数領域において高い光学的実効効率を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる半透鏡の説明図、第２図は第１図に示した半透鏡の波数と効率の関係を示
す説明図、第３図は半透鏡の効率の特性図、第４図は本発明の他の実施例にかかる半透鏡の説明図、第５図は半透鏡を用いた一般的な二光束干渉計の説明
図、第６図は従来の半透鏡の課題の説明図である。 12,112,212,312,412,512……半透鏡

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深澤亮一東京都八王子市石川町2967番地の５日本分光工業株式会社内 (56)参考文献特開昭63−311201（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−57802（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−92430（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 5/08 G02B 5/26 G01J 3/02 G01J 3/45 G01J 3/26

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】入射光を二分割し、一方を走査鏡で他方を
固定鏡で反射させて得た帰還光を合成させて一つの干渉
光を生成する二光束干渉計の半透鏡に用いられ、高い光学的実効効率の持つ波数領域の異なる複数種の光
学材料が、該各高い光学的実効効率の持つ波数領域の和
により、所望の測光波数域をカバーできるように選択さ
れ、前記入射光及び帰還光は、そのビーム径が前記複数種の
光学材料にまたがるように照射されることを特徴とする
半透鏡。
【請求項２】請求項１記載の半透鏡において、入射光束
に対して同心円状の幾何学的配置に前記複数種の光学材
料を配置させたことを特徴とする半透鏡。
【請求項３】請求項１記載の半透鏡において、半透鏡の
鏡面の中心に対して対称に、前記複数種の光学材料を配
置させたことを特徴とする半透鏡。
【請求項４】請求項１記載の半透鏡において、半透鏡の
鏡面にランダムに、前記複数種の光学材料を配置させた
ことを特徴とする半透鏡。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかに記載の半透鏡に
おいて、前記高い光学的実効効率の持つ波数領域は、異
なる光学定数を有する光学材料を用いること、ないし同
一の光学定数を有する光学材料を異なる厚みで用いるこ
とにより相違させたことを特徴とする半透鏡。