JPH02163623A - 偏光干渉計 - Google Patents
偏光干渉計Info
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- JPH02163623A JPH02163623A JP32011688A JP32011688A JPH02163623A JP H02163623 A JPH02163623 A JP H02163623A JP 32011688 A JP32011688 A JP 32011688A JP 32011688 A JP32011688 A JP 32011688A JP H02163623 A JPH02163623 A JP H02163623A
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- Japan
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- prism
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- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 48
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 4
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000004611 spectroscopical analysis Methods 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
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- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は被測定対象の性状を分光学的に測定する偏光干
渉計に係わり、特に複像素子を用いた偏光干渉計に関す
る。
渉計に係わり、特に複像素子を用いた偏光干渉計に関す
る。
従来、分光学的測定の手段として回折格子等による分散
型分光法が多く用いられてきた。近年、分散型に比べ高
感度、高精度な光干渉フーリエ分光法が用いられるよう
になった。この光干渉フーリエ分光法には、マイケルソ
ン干渉計に代表される可動部を有する装置が中赤外域か
ら遠赤外においては一般的になっているが、可動部分に
は、機械的および光学的高精度が要求されており、近赤
外領域から紫外領域にいたる短波長領域に対しては一層
の高精度が要求されるところからあまり実現されていな
い。しかるに１９８０年代に入ってから固体撮像素子（
いわゆるイメージセンサ）が著しく進歩し、このイメー
ジセンサに干渉縞の像面を結像させるとその電子走査に
より通常のフーリエ分光法におけるミラー走査による光
路長差走査が実現できる。これにより可動部分がなくな
ることから精度向上が可能となり近赤外域から紫外線域
δこいたる短波長領域への適用の可能性がでてきた。ま
たフィールドユース用として小型化の計れるウォラスト
ン・プリズムを用いたフォトダイオドアレイを用いた複
屈折偏光干渉計が脚光をあびてきている。
型分光法が多く用いられてきた。近年、分散型に比べ高
感度、高精度な光干渉フーリエ分光法が用いられるよう
になった。この光干渉フーリエ分光法には、マイケルソ
ン干渉計に代表される可動部を有する装置が中赤外域か
ら遠赤外においては一般的になっているが、可動部分に
は、機械的および光学的高精度が要求されており、近赤
外領域から紫外領域にいたる短波長領域に対しては一層
の高精度が要求されるところからあまり実現されていな
い。しかるに１９８０年代に入ってから固体撮像素子（
いわゆるイメージセンサ）が著しく進歩し、このイメー
ジセンサに干渉縞の像面を結像させるとその電子走査に
より通常のフーリエ分光法におけるミラー走査による光
路長差走査が実現できる。これにより可動部分がなくな
ることから精度向上が可能となり近赤外域から紫外線域
δこいたる短波長領域への適用の可能性がでてきた。ま
たフィールドユース用として小型化の計れるウォラスト
ン・プリズムを用いたフォトダイオドアレイを用いた複
屈折偏光干渉計が脚光をあびてきている。
しかるに上記複屈折偏光干渉計はウォラストン・プリズ
ム等のプリズムを使用し、分解能を上げるためにはこの
プリズムを大きくする必要があり、プリズムを大きくす
るとその費用が指数関数的に高くなるなどの問題点があ
った。
ム等のプリズムを使用し、分解能を上げるためにはこの
プリズムを大きくする必要があり、プリズムを大きくす
るとその費用が指数関数的に高くなるなどの問題点があ
った。
本発明の目的は、複屈折をもつ結晶よりなるプリズムの
小型化を計ると共に必要な分解能を得るためにこの小型
プリズムを光軸に直列に配置することにより、小型かつ
低コストの複屈折偏光干渉計を提供することにある。
小型化を計ると共に必要な分解能を得るためにこの小型
プリズムを光軸に直列に配置することにより、小型かつ
低コストの複屈折偏光干渉計を提供することにある。
」二記課題を解決するため、フーリエ解析に使用するの
はインターフェログラムのうち光路差座標の光路差０を
中心とした片側を王とした部分のみでも解析が可能であ
るという事実に着目し、この半分のインターフェログラ
ｌ、を実現するプリズム構成とし、光路差を大きくする
ためにこのプリズムを直列に複数個配置したものであり
、すなわち本発明は光源からの光を平行光束とする入射
光コリメータと、該コリメータの出射光のうち所定の振
動面を有する直線偏光を通過さゼる偏光子と、該偏光子
の出射光を互いに直交する振動面を有する２光束に分離
し出射する複像素子と、該複像素子より出射する互いに
位相差を存する前記２光束を＝３ ベクトル合成する検光子と、該検光子の出射光を作像す
る作像光学系と、該作像光学系の出射光を受光面上に結
像しインターフェログラムを生成する光検知器と、該光
検知器の出力信号を処理する出力信号処理装置とからな
る偏光干渉計において、前記複像素子を、互いに直交し
た光学軸を有する直角プリズムを組み合わせて固定し、
前記インターフェログラムのうち光路差座標の光路差Ｏ
を中心とした片側を主として得られるように構成したこ
とを特徴としたものである。
はインターフェログラムのうち光路差座標の光路差０を
中心とした片側を王とした部分のみでも解析が可能であ
るという事実に着目し、この半分のインターフェログラ
ｌ、を実現するプリズム構成とし、光路差を大きくする
ためにこのプリズムを直列に複数個配置したものであり
、すなわち本発明は光源からの光を平行光束とする入射
光コリメータと、該コリメータの出射光のうち所定の振
動面を有する直線偏光を通過さゼる偏光子と、該偏光子
の出射光を互いに直交する振動面を有する２光束に分離
し出射する複像素子と、該複像素子より出射する互いに
位相差を存する前記２光束を＝３ ベクトル合成する検光子と、該検光子の出射光を作像す
る作像光学系と、該作像光学系の出射光を受光面上に結
像しインターフェログラムを生成する光検知器と、該光
検知器の出力信号を処理する出力信号処理装置とからな
る偏光干渉計において、前記複像素子を、互いに直交し
た光学軸を有する直角プリズムを組み合わせて固定し、
前記インターフェログラムのうち光路差座標の光路差Ｏ
を中心とした片側を主として得られるように構成したこ
とを特徴としたものである。
また、前記複像素子を複数個光軸方向ムこ直列に配置す
ると、さらによく、また前記複像素子をウォラストン・
プリズムをその光軸に直角方向を幅方向としてその幅の
中心近傍で分割し、その中心を含む方の分割体で構成し
てもよい。
ると、さらによく、また前記複像素子をウォラストン・
プリズムをその光軸に直角方向を幅方向としてその幅の
中心近傍で分割し、その中心を含む方の分割体で構成し
てもよい。
インターフェログラムのうち光路差座標の光路差をＯを
中心とした片側を主として得られるような構成は、互い
に直交した光学軸を有する直角゛プリズムを組み合わせ
て作成する場合、光路差の０を中心として両側の光路差
座標のインターフェログラムを得る構成のプリズムの半
分の構成で実現が可能であり、例えば第２図に示すよう
にウォラストン・プリズムの場合は、光軸中心線を含む
ほぼ半分のプリズムで達成される。また、この組み合わ
せプリズムを光軸に直列に配置することにより光路差長
を増大することができ分解能を向上することができる。
中心とした片側を主として得られるような構成は、互い
に直交した光学軸を有する直角゛プリズムを組み合わせ
て作成する場合、光路差の０を中心として両側の光路差
座標のインターフェログラムを得る構成のプリズムの半
分の構成で実現が可能であり、例えば第２図に示すよう
にウォラストン・プリズムの場合は、光軸中心線を含む
ほぼ半分のプリズムで達成される。また、この組み合わ
せプリズムを光軸に直列に配置することにより光路差長
を増大することができ分解能を向上することができる。
以下本発明の一実施例を第１図〜第３図を用いて説明す
る。
る。
第１図は、本実施例の偏光干渉計の構成説明図である。
本偏光干渉計は、被測定状ｔ４を通過した光源からの光
１を平行光束とする入射光コリメータ２と、コリメータ
２の出射光３のうち所定の振動面を有する直線偏光を通
過させるものであって、本実施例の場合所定の振動面Ｉ
］は後続する固定直角プリズＪ、の光学軸（Ｘ又はＹ軸
）に対して４５°の傾斜を有する偏光子４と、偏光子４
の出射光６を互いに直交する振動面を有する直線偏光に
分離し位相差を与えて出射する複像素子である固定直角
プリズム？、８，９．１０と、プリズム素子１０の出射
光１１をベクトル合成するものであって、偏光子４の振
動面Ｉ］に対し９０°の振動面１３を有する検光子１２
と、検光子１２の出射光を作像する作像レンズ１６と、
作像レンズ１６の出射光を受光面上に結像しインターフ
ェログラム１７を生成するイメージセンサ１８と、イメ
ージセンサ１８の出力するアナログ電気信号１９をディ
ジタル信号２１に変換するＡ／Ｄコンバータ２０と、デ
ィジタル信号２１を演算処理してスベク］・ルを生成す
る計算機２２と、から構成される。第２図は、固定直角
プリズム７．８．９、１０の詳細を示す。固定直角プリ
ズム７．８．９１０は、光学軸がＸ方向のプリズム素子
７．９と、光学軸がＸ方向のプリズム素子８．１０とを
交互に配置したものであり、その各々の形状は、第２図
に示すように、同一形状をなすプリズム素子７と７′、
８と８′、９と９′１０と１０′を図示のように組み合
わせ中心軸１４より所定ｉ７’、８’９’、１０’側の
所で切断した形状となっており、ウォラストン・プリズ
ムのほぼ半分の大きさとなっている。
１を平行光束とする入射光コリメータ２と、コリメータ
２の出射光３のうち所定の振動面を有する直線偏光を通
過させるものであって、本実施例の場合所定の振動面Ｉ
］は後続する固定直角プリズＪ、の光学軸（Ｘ又はＹ軸
）に対して４５°の傾斜を有する偏光子４と、偏光子４
の出射光６を互いに直交する振動面を有する直線偏光に
分離し位相差を与えて出射する複像素子である固定直角
プリズム？、８，９．１０と、プリズム素子１０の出射
光１１をベクトル合成するものであって、偏光子４の振
動面Ｉ］に対し９０°の振動面１３を有する検光子１２
と、検光子１２の出射光を作像する作像レンズ１６と、
作像レンズ１６の出射光を受光面上に結像しインターフ
ェログラム１７を生成するイメージセンサ１８と、イメ
ージセンサ１８の出力するアナログ電気信号１９をディ
ジタル信号２１に変換するＡ／Ｄコンバータ２０と、デ
ィジタル信号２１を演算処理してスベク］・ルを生成す
る計算機２２と、から構成される。第２図は、固定直角
プリズム７．８．９、１０の詳細を示す。固定直角プリ
ズム７．８．９１０は、光学軸がＸ方向のプリズム素子
７．９と、光学軸がＸ方向のプリズム素子８．１０とを
交互に配置したものであり、その各々の形状は、第２図
に示すように、同一形状をなすプリズム素子７と７′、
８と８′、９と９′１０と１０′を図示のように組み合
わせ中心軸１４より所定ｉ７’、８’９’、１０’側の
所で切断した形状となっており、ウォラストン・プリズ
ムのほぼ半分の大きさとなっている。
次に本実施例の作用について説明する。
被測定対象からの透過光、反射光または蛍光等１は、入
射光コリメータ２により平行光３となり偏光子４によっ
て、プリズム素子７のＹ軸に対して４５°の振動面を有
する直線偏光６のみが通過する。プリズム素子７に入射
した直線偏光６はプリズム素子７の複屈折性によりＸ方
向に振動面をもつ常光線とＸ方向に振動面をもつ異常光
線に分離され次いでプリズム素子８に入るとＸ方向に振
動面をもつ直線偏光は異常光線となりＸ方向に振動面を
もつ直線偏光は常光線となる。このため、第２図に示す
ように中心を通る光１４はプリズム素子７と８の通過長
が等しいため光路差△−〇となるが中心を外れた位置を
通る光１５は光路差へ−（ｎｅ ｎｏ）＊（Ｌ＋
ｌ−２）を生じる。ここでｎｅは異常光線屈折率、ｎ
ｏは常光線屈折率でｎｅ＞ｎｏとする。またり、、Ｌ２
は光１１５のプリズム素子７，８のそれぞれの通過長で
ある。
射光コリメータ２により平行光３となり偏光子４によっ
て、プリズム素子７のＹ軸に対して４５°の振動面を有
する直線偏光６のみが通過する。プリズム素子７に入射
した直線偏光６はプリズム素子７の複屈折性によりＸ方
向に振動面をもつ常光線とＸ方向に振動面をもつ異常光
線に分離され次いでプリズム素子８に入るとＸ方向に振
動面をもつ直線偏光は異常光線となりＸ方向に振動面を
もつ直線偏光は常光線となる。このため、第２図に示す
ように中心を通る光１４はプリズム素子７と８の通過長
が等しいため光路差△−〇となるが中心を外れた位置を
通る光１５は光路差へ−（ｎｅ ｎｏ）＊（Ｌ＋
ｌ−２）を生じる。ここでｎｅは異常光線屈折率、ｎ
ｏは常光線屈折率でｎｅ＞ｎｏとする。またり、、Ｌ２
は光１１５のプリズム素子７，８のそれぞれの通過長で
ある。
プリズム素子９，１０の通過も同様であり、固定直角プ
リズム７．８．９．１０を通過後のＸ方向に振動面をも
つ直線偏光とＸ方向に振動面をもつ直線偏光の光路差は
中心を通る光Ｉ４では△−０．中心を外れて通る光１５
では△−２（ｎｅ−ｎｏ）＊（ｉ−、−り、）となる。
リズム７．８．９．１０を通過後のＸ方向に振動面をも
つ直線偏光とＸ方向に振動面をもつ直線偏光の光路差は
中心を通る光Ｉ４では△−０．中心を外れて通る光１５
では△−２（ｎｅ−ｎｏ）＊（ｉ−、−り、）となる。
これら光路差をもつＸ方向、Ｘ方向に振動面を有する直
線偏光を検光子１２でベクトル合成し、作像レンズＩ６
によってイメジセンサ１８のの光電面上に作像するとイ
ンターフェログラム（干渉波形）１７を生成する。第３
図は通常のウォラストン・プリズムを用いた場合のイン
ターフェログラム（ａ）と本実施例のインターフェログ
ラム（ロ）を示したものである。フェーリエ解析に使用
するのは（ｂ）の場合のように（ａ）の半分より少し大
きな部分だけであるので本実施例のような直角固定プリ
ズム７．８．９．１０でも解析精度は低下しない。なお
本実施例ではプリズム素子７と８およびプリズム素子９
と１０の２組の直角固定プリズムとし光路差を大きくし
て分解能を向上させているが、分解能がそれ程必要でな
ければプリズム素子７と８の１組のみでよい。また３組
とすればさらに分解能が向上する。
線偏光を検光子１２でベクトル合成し、作像レンズＩ６
によってイメジセンサ１８のの光電面上に作像するとイ
ンターフェログラム（干渉波形）１７を生成する。第３
図は通常のウォラストン・プリズムを用いた場合のイン
ターフェログラム（ａ）と本実施例のインターフェログ
ラム（ロ）を示したものである。フェーリエ解析に使用
するのは（ｂ）の場合のように（ａ）の半分より少し大
きな部分だけであるので本実施例のような直角固定プリ
ズム７．８．９．１０でも解析精度は低下しない。なお
本実施例ではプリズム素子７と８およびプリズム素子９
と１０の２組の直角固定プリズムとし光路差を大きくし
て分解能を向上させているが、分解能がそれ程必要でな
ければプリズム素子７と８の１組のみでよい。また３組
とすればさらに分解能が向上する。
インターフェログラム１７はイメージセンサ１８により
アナログ電気信号１９となり、Ａ／Ｄコンバーク２０に
よってデジタル量２１に変換された後、計算機２２によ
りフェーリエ変換されスペクトル２３に復元される。
アナログ電気信号１９となり、Ａ／Ｄコンバーク２０に
よってデジタル量２１に変換された後、計算機２２によ
りフェーリエ変換されスペクトル２３に復元される。
一般に、ウォラストン・プリズムを通過する光の位相差
（光路差）を大きくするためには、ウォラストン プリ
ズムの一方のプリズム素子を光軸と直交する方向に移動
自在とするバビ名の補償板の原理を利用するが、この場
合、プリズムの可動機構が複雑となる。これに対して本
実施例によれば、ウォラストン・プリズムのほぼ半分の
プリズム素子７，８，９．１０を組み合わせて固定して
光軸方向に直列に配置することにより位相差を大きくと
るようにしている。このため直角固定プリズム７．８，
９．１．０が小型化するので偏光干渉計も小型化する。
（光路差）を大きくするためには、ウォラストン プリ
ズムの一方のプリズム素子を光軸と直交する方向に移動
自在とするバビ名の補償板の原理を利用するが、この場
合、プリズムの可動機構が複雑となる。これに対して本
実施例によれば、ウォラストン・プリズムのほぼ半分の
プリズム素子７，８，９．１０を組み合わせて固定して
光軸方向に直列に配置することにより位相差を大きくと
るようにしている。このため直角固定プリズム７．８，
９．１．０が小型化するので偏光干渉計も小型化する。
またプリズムの価格はその大きさが大きくなると指数関
数的に高価となるので本実施例のように小さなプリズム
素子を組み合わせることにより費用の低下を計ることが
できる。
数的に高価となるので本実施例のように小さなプリズム
素子を組み合わせることにより費用の低下を計ることが
できる。
本発明によれば、複像素子を小さなプリズム素子より構
成することにより、偏光干渉計の小型化および低価格化
を計ることができる。またこの複像素子を直列に配置す
ることにより分解能を向上することができる。
成することにより、偏光干渉計の小型化および低価格化
を計ることができる。またこの複像素子を直列に配置す
ることにより分解能を向上することができる。
第１図は本発明の一実施例の構造説明図、第２図は直角
固定プリズムの詳細図、第３図はインターフェログラム
を示す図である。 ２−一一人射光コリメータ ４−ｍ−偏光子７．９−
−− Ｙ方向に光学軸をもつプリズム素子８、１０−−
− Ｘ方向に光学軸をもつプリズム素子１２−ｍ−検光
子 １６−−−作像レンズ１８−−−イメージセンサ
２Ｏ−−−Ａ／Ｄコンバータ ２２−−一計算機
固定プリズムの詳細図、第３図はインターフェログラム
を示す図である。 ２−一一人射光コリメータ ４−ｍ−偏光子７．９−
−− Ｙ方向に光学軸をもつプリズム素子８、１０−−
− Ｘ方向に光学軸をもつプリズム素子１２−ｍ−検光
子 １６−−−作像レンズ１８−−−イメージセンサ
２Ｏ−−−Ａ／Ｄコンバータ ２２−−一計算機
Claims (3)
- （１）光源からの光りを平行光束とする入射光コリメー
タと、該コリメータの出射光のうち所定の振動面を有す
る直線偏光を通過させる偏光子と、該偏光子の出射光を
互いに直交する振動面を有する２光束に分離し出射する
複像素子と、該複像素子より出射する互いに位相差を有
する前記２光束をベクトル合成する検光子と、該検光子
の出射光を作像する作像光学系と、該作像光学系の出射
光を受光面上に結像しインターフェログラムを生成する
光検知器と、該光検知器の出力信号を処理する出力信号
処理装置とからなる偏光干渉計において、前記複像素子
を、互いに直交した光学軸を有する直角プリズムを組み
合わせて固定し、前記インターフェログラムのうち光路
差座標の光路差０を中心とした片側を主として得られる
ように構成したことを特徴とする偏光干渉計。 - （２）前記複像素子を複数個光軸方向に直列に配置した
ことを特徴とする請求項１記載の偏光干渉計。 - （３）前記複像素子がウォラストン・プリズムをその光
軸に直角方向を幅方向としてその幅の中心近傍で分割し
、その中心を含む方の分割体で構成されたことを特徴と
する請求項１または２記載の偏光干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63320116A JPH0617825B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 偏光干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63320116A JPH0617825B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 偏光干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02163623A true JPH02163623A (ja) | 1990-06-22 |
| JPH0617825B2 JPH0617825B2 (ja) | 1994-03-09 |
Family
ID=18117877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63320116A Expired - Lifetime JPH0617825B2 (ja) | 1988-12-19 | 1988-12-19 | 偏光干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0617825B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020159975A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
| WO2020196693A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS518958A (ja) * | 1974-07-12 | 1976-01-24 | Hitachi Ltd | Kanshobunkokei |
| JPS51114947A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-09 | Hitachi Ltd | Polarization interference meter |
-
1988
- 1988-12-19 JP JP63320116A patent/JPH0617825B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS518958A (ja) * | 1974-07-12 | 1976-01-24 | Hitachi Ltd | Kanshobunkokei |
| JPS51114947A (en) * | 1975-04-02 | 1976-10-09 | Hitachi Ltd | Polarization interference meter |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020159975A (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
| WO2020196693A1 (ja) * | 2019-03-27 | 2020-10-01 | ウシオ電機株式会社 | 分光測定装置及び分光測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0617825B2 (ja) | 1994-03-09 |
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