JPH0617825B2 - 偏光干渉計 - Google Patents
偏光干渉計Info
- Publication number
- JPH0617825B2 JPH0617825B2 JP63320116A JP32011688A JPH0617825B2 JP H0617825 B2 JPH0617825 B2 JP H0617825B2 JP 63320116 A JP63320116 A JP 63320116A JP 32011688 A JP32011688 A JP 32011688A JP H0617825 B2 JPH0617825 B2 JP H0617825B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- prism
- emitted
- path
- polarization interferometer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
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ェ分光法が用いられるよう
になった。この光干渉フーリェ分光法には、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
通常のフーリェ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。これにより可能部分がなくなるこ
とから精度向上が可能となり近赤外域から紫外線域にい
たる短波長領域への適用な可能性がでてきた。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
リズムを越知いたフォトダイオー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ェ分光法が用いられるよう
になった。この光干渉フーリェ分光法には、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
通常のフーリェ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。これにより可能部分がなくなるこ
とから精度向上が可能となり近赤外域から紫外線域にい
たる短波長領域への適用な可能性がでてきた。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
リズムを越知いたフォトダイオー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、分解能を低下させることなく、複屈折
をもつ結晶よりなるプリズムの小型化を計り、小型で運
搬が容易であり、低コストの複屈折偏光干渉計を提供す
ることにある。
をもつ結晶よりなるプリズムの小型化を計り、小型で運
搬が容易であり、低コストの複屈折偏光干渉計を提供す
ることにある。
上記課題を解決するため、フーリェ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
心とした片側を主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ム
を実現するプリズム構成としたものであり、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
が、互いに直交した光学軸を有する直角三角形のプリズ
ムと台形のプリズムで構成され、直角三角形の底辺と台
形の頂辺が一辺をなすように長方形を形成し、その一辺
に平行に内側近傍を入射光の中心が通るようにし、その
中心の通る経路において直角三角形のプリズムの経路と
台形のプリズムの経路の長さが等しくなるようにする。
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ム
を実現するプリズム構成としたものであり、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
が、互いに直交した光学軸を有する直角三角形のプリズ
ムと台形のプリズムで構成され、直角三角形の底辺と台
形の頂辺が一辺をなすように長方形を形成し、その一辺
に平行に内側近傍を入射光の中心が通るようにし、その
中心の通る経路において直角三角形のプリズムの経路と
台形のプリズムの経路の長さが等しくなるようにする。
複像素子は三角形プリズムと台形プリズムより構成さ
れ、入射光の中心が近傍を通る辺よりその対向辺にゆく
につれ、三角形プリズムの経路は短くなり、これに対し
て台形プリズムの経路は長くなる。入射光の中心が通る
位置では直角三角形プリズムの経路と台形プリズムの経
路の長さが等しいので、この複像素子を用いることによ
り、インターフェログラムの内、光路差座標の光路差０
を中心とし、中心を含む片側を得ることができる。
れ、入射光の中心が近傍を通る辺よりその対向辺にゆく
につれ、三角形プリズムの経路は短くなり、これに対し
て台形プリズムの経路は長くなる。入射光の中心が通る
位置では直角三角形プリズムの経路と台形プリズムの経
路の長さが等しいので、この複像素子を用いることによ
り、インターフェログラムの内、光路差座標の光路差０
を中心とし、中心を含む片側を得ることができる。
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、被測定試料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Ｈは
後続する固定直角プリズムの光学軸（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
相差を与て出射する複像素子である固定直角プリズム
７，８，９，10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で、偏光子４の振動面Ｈ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を演算処理してスペクトルを
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７，８，９，10は、光学軸がＹ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より所定量７′，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。
本偏光干渉計は、被測定試料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Ｈは
後続する固定直角プリズムの光学軸（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
相差を与て出射する複像素子である固定直角プリズム
７，８，９，10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で、偏光子４の振動面Ｈ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を演算処理してスペクトルを
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７，８，９，10は、光学軸がＹ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より所定量７′，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Ｙ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Ｙ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△＝０となるが中心を外れた位置を通る
光15は光路差△＝（ｎｅ−ｎｏ）＊（Ｌ１−Ｌ２）を生
じる。ここでｎｅは異常光線屈折率、ｎｏは常光線屈折
率でｎｅ＞ｎｏとする。またＬ１，Ｌ２は光線15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Ｙ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Ｙ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△＝０となるが中心を外れた位置を通る
光15は光路差△＝（ｎｅ−ｎｏ）＊（Ｌ１−Ｌ２）を生
じる。ここでｎｅは異常光線屈折率、ｎｏは常光線屈折
率でｎｅ＞ｎｏとする。またＬ１，Ｌ２は光線15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Ｙ方向に振動面をもつ直線偏光の光路差は中心
を通る光14では△＝0,中心を外れて通る光15では△＝２
（ｎｅ−ｎｏ）＊（Ｌ１−Ｌ２）となる。これら光路差
をもつＸ方向，Ｙ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16によってイメージ
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(b)を示したもの
である。フェーリェ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。
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Ｙ方向に振動面をもつ直線偏光の光路差は中心
を通る光14では△＝0,中心を外れて通る光15では△＝２
（ｎｅ−ｎｏ）＊（Ｌ１−Ｌ２）となる。これら光路差
をもつＸ方向，Ｙ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16によってイメージ
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(b)を示したもの
である。フェーリェ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コンバータ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。
ログ電気信号19となり、Ａ／Ｄコンバータ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。
一般人、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
自在とするバビネ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、第１図および第２図実線のように直角
三角形のプリズムと台形のプリズムを用い、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７，８，９，10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。
（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
自在とするバビネ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、第１図および第２図実線のように直角
三角形のプリズムと台形のプリズムを用い、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７，８，９，10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。
本発明によれば、分解能を低下させることなく、複像素
子を従来の約半分の大きさのプリズム素子より構成する
ことにより、偏光干渉計を小型化し、取り扱いや運搬を
容易にし、低価格化を計ることができる。
子を従来の約半分の大きさのプリズム素子より構成する
ことにより、偏光干渉計を小型化し、取り扱いや運搬を
容易にし、低価格化を計ることができる。
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……入射光コリメータ、４……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……検光子、16……作像レンズ 18……イメージセンサ、20……Ａ／Ｄコンバータ、22…
…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……入射光コリメータ、４……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……検光子、16……作像レンズ 18……イメージセンサ、20……Ａ／Ｄコンバータ、22…
…計算機
Claims (1)
- 【請求項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
像素子が、互いに直交した光学軸を有する直角三角形の
プリズムと台形のプリズムで構成され、直角三角形の底
辺と台形の頂辺が一辺をなすように長方形を形成し、そ
の一辺に平行に内側近傍を入射光の中心が通るように
し、その中心の通る経路において直角三角形のプリズム
の経路と台形のプリズムの経路の長さが等しくなるよう
にしたことを特徴とする偏光干渉計。
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 JPH02163623A (ja) | 1990-06-22 |
| JPH0617825B2 true 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) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| JP7283170B2 (ja) * | 2019-03-27 | 2023-05-30 | ウシオ電機株式会社 | フランコン型サバール板を使用した分光測定装置における特有ノイズの防止方法、分光測定装置及び分光測定方法 |
Family Cites Families (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
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02163623A (ja) | 1990-06-22 |
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