JPH07181321A - 偏光解消子 - Google Patents
偏光解消子Info
- Publication number
- JPH07181321A JPH07181321A JP5324673A JP32467393A JPH07181321A JP H07181321 A JPH07181321 A JP H07181321A JP 5324673 A JP5324673 A JP 5324673A JP 32467393 A JP32467393 A JP 32467393A JP H07181321 A JPH07181321 A JP H07181321A
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- Japan
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- calcite
- incident
- sample
- spectrophotometer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 赤外光に対しても十分使用に耐える偏光解消
子を提供することによって分光光度計の測定精度や信頼
性を飛躍的に向上させることを目的とする。 【構成】 厚さの比率が１：２の異方性結晶板２枚を各
々の光学軸の方位が互いに４５°をなす角で設定される
リオ型偏光解消子において、前記異方性結晶板が方解石
からなることを特徴とする。
子を提供することによって分光光度計の測定精度や信頼
性を飛躍的に向上させることを目的とする。 【構成】 厚さの比率が１：２の異方性結晶板２枚を各
々の光学軸の方位が互いに４５°をなす角で設定される
リオ型偏光解消子において、前記異方性結晶板が方解石
からなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は光電検出器を用いる光学
測定装置や光学実験等、検出器の偏光特性が問題となる
測定において偏光解消のために用いられる偏光素子のう
ち特にリオ型の偏光解消子に関する。
測定装置や光学実験等、検出器の偏光特性が問題となる
測定において偏光解消のために用いられる偏光素子のう
ち特にリオ型の偏光解消子に関する。
【０００２】
【従来技術】光電検出器には一般に偏光特性がある。す
なわち、直線偏光や楕円偏光のような特定方向に強く偏
った光が入射すると同じエネルギーの光でも振動方向に
よって異なった出力を示す。したがって光電検出器で光
の強度を測定するには入射光を円偏光か無偏光のような
等方的な光に変換しなくてはならない。特に分光光度計
のように広い波長域にわたってあらゆる偏光状態の光を
測定する装置では光電検出器の偏光特性が測定結果に重
大な影響を及ぼす。
なわち、直線偏光や楕円偏光のような特定方向に強く偏
った光が入射すると同じエネルギーの光でも振動方向に
よって異なった出力を示す。したがって光電検出器で光
の強度を測定するには入射光を円偏光か無偏光のような
等方的な光に変換しなくてはならない。特に分光光度計
のように広い波長域にわたってあらゆる偏光状態の光を
測定する装置では光電検出器の偏光特性が測定結果に重
大な影響を及ぼす。
【０００３】偏光を解消するには普通散乱板や積分球、
リオ型偏光解消子等が用いられる。しかし、散乱板には
原理的に入射光の光量を落とすという致命的な欠点があ
り、また積分球を使うと装置が大がかりになってしまう
上に光量も減る。それに対しリオ型偏光解消子はコンパ
クトな上に原理的な光量の損失もない。
リオ型偏光解消子等が用いられる。しかし、散乱板には
原理的に入射光の光量を落とすという致命的な欠点があ
り、また積分球を使うと装置が大がかりになってしまう
上に光量も減る。それに対しリオ型偏光解消子はコンパ
クトな上に原理的な光量の損失もない。
【０００４】リオ型偏光解消子は図１に示すように厚さ
ｄおよび２ｄの２枚の人工水晶板Ａ，Ｂを光学軸の方向
がそれぞれ互いに４５°をなすように設定して構成され
る。しかし、リオ型偏光解消子で十分な解消効果を得る
ためには入射光は十分広い波長半値幅を持っていなけれ
ばならない。入射光の中心波長をλ0 、波長半値幅をΔ
λ0 とすると解消子には波長λ1 ＝λ0 −Δλ0 ／２の
光から波長λ2 ＝λ0＋Δλ0 ／２の光まで入射するこ
とになるが厚さｄの水晶板Ａを透過する間にλ1 の光と
λ2 の光に与えられる位相差の差が２π以上なければな
らない（B.H.Billings, J.Opt.Soc.Am 41(1951)966）。
ｄおよび２ｄの２枚の人工水晶板Ａ，Ｂを光学軸の方向
がそれぞれ互いに４５°をなすように設定して構成され
る。しかし、リオ型偏光解消子で十分な解消効果を得る
ためには入射光は十分広い波長半値幅を持っていなけれ
ばならない。入射光の中心波長をλ0 、波長半値幅をΔ
λ0 とすると解消子には波長λ1 ＝λ0 −Δλ0 ／２の
光から波長λ2 ＝λ0＋Δλ0 ／２の光まで入射するこ
とになるが厚さｄの水晶板Ａを透過する間にλ1 の光と
λ2 の光に与えられる位相差の差が２π以上なければな
らない（B.H.Billings, J.Opt.Soc.Am 41(1951)966）。
【０００５】波長λの光に対する人工水晶の常光線と異
常光線の主屈折率をそれぞれｎω（λ），ｎε（λ）と
し、Δｎ（λ）＝｜ｎε（λ）−ｎω（λ）｜とおくと
厚さｄの人工水晶によって与えられる位相差δ（λ）は （数式１） δ（λ）＝２π／λ×Δｎ（λ）ｄ で与えられる。
常光線の主屈折率をそれぞれｎω（λ），ｎε（λ）と
し、Δｎ（λ）＝｜ｎε（λ）−ｎω（λ）｜とおくと
厚さｄの人工水晶によって与えられる位相差δ（λ）は （数式１） δ（λ）＝２π／λ×Δｎ（λ）ｄ で与えられる。
【０００６】したがって中心波長λ0 を与えたとき波長
半値幅をΔλ0 は
半値幅をΔλ0 は
【０００７】
【数式２】 を満足しなければならない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】波長λを長くとってい
くとΔｎ（λ）／λの値は小さくなっていく。従って、
ｄが一定値のとき波長λ0 が長くなるにつれて半値幅Δ
λ0 を広くとらなければ数式(2) は満足しない。
くとΔｎ（λ）／λの値は小さくなっていく。従って、
ｄが一定値のとき波長λ0 が長くなるにつれて半値幅Δ
λ0 を広くとらなければ数式(2) は満足しない。
【０００９】ｄ＝1.75mm, 3.5mm, 7.0mmの３つの場合に
ついて波長λ0 と解消に必要な半値幅Δλ0 の関係を求
めると図２のグラフのようになる。数式(2) から明らか
なように板厚ｄが大きいほど波長幅Δλ0 は狭くてすむ
が、波長が赤外域の長波長域に及ぶと必要とされる波長
幅は広くなる。
ついて波長λ0 と解消に必要な半値幅Δλ0 の関係を求
めると図２のグラフのようになる。数式(2) から明らか
なように板厚ｄが大きいほど波長幅Δλ0 は狭くてすむ
が、波長が赤外域の長波長域に及ぶと必要とされる波長
幅は広くなる。
【００１０】ところで、分光光度計では透過率や反射率
を測ろうとするとき、波長に応じて入射光の波長幅を例
えば表１のように変化させる。
を測ろうとするとき、波長に応じて入射光の波長幅を例
えば表１のように変化させる。
【００１１】
【００１２】しかしこのような波長幅の設定をおこなう
と最も高性能なｄ＝7.0mm の解消子を用いても特に７０
０nm以上の赤外光に対しては波長幅が狭すぎて十分な解
消効果は期待できない。
と最も高性能なｄ＝7.0mm の解消子を用いても特に７０
０nm以上の赤外光に対しては波長幅が狭すぎて十分な解
消効果は期待できない。
【００１３】また従来のリオ型偏光解消子を分光光度計
で用いるには特願平１−１９９５３号にあるように赤外
領域における半値幅の狭さをカバーするために回折格子
の回転に従って解消子も最適の位置に回転させねばなら
なかった。
で用いるには特願平１−１９９５３号にあるように赤外
領域における半値幅の狭さをカバーするために回折格子
の回転に従って解消子も最適の位置に回転させねばなら
なかった。
【００１４】このため従来の解消子では装置が複雑で高
価になるという欠点があった。従ってコンパクトで高透
過率という長所を持ちながら、従来の人工水晶製リオ型
偏光解消子は分光光度計では用いられなかった。
価になるという欠点があった。従ってコンパクトで高透
過率という長所を持ちながら、従来の人工水晶製リオ型
偏光解消子は分光光度計では用いられなかった。
【００１５】以上のような従来のリオ型偏光解消子の欠
点に鑑みて本発明はなされ、赤外光に対しても十分使用
に耐える偏光解消子を提供することによって分光光度計
の測定精度や信頼性を飛躍的に向上させることを目的と
する。
点に鑑みて本発明はなされ、赤外光に対しても十分使用
に耐える偏光解消子を提供することによって分光光度計
の測定精度や信頼性を飛躍的に向上させることを目的と
する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、厚さの比率１：２の人工水晶板２枚を光学
軸の方位が互いに４５°をなすように設定していた従来
のリオ型偏光解消子の材質を方解石におきかえることを
特徴とする。
決するため、厚さの比率１：２の人工水晶板２枚を光学
軸の方位が互いに４５°をなすように設定していた従来
のリオ型偏光解消子の材質を方解石におきかえることを
特徴とする。
【００１７】
【００１８】
【数式３】 と近似すると数式(2) は
【００１９】
【数式４】 と書けるが、これよりΔｎ（λ0 ）が大きいほどΔλ0
は小さくてすむことがわかる。
は小さくてすむことがわかる。
【００２０】人工水晶と方解石について波長λを変化さ
せたときのΔｎ（λ）の変化を図３のグラフに示す。こ
のグラフから明らかなように方解石のΔｎは人工水晶に
くらべて１８〜２０倍大きい。したがって方解石でリオ
型偏光解消子を構成すると人工水晶の場合にくらべて入
射光の半値幅は１／２０〜１／１８倍程度ですむことが
わかる。
せたときのΔｎ（λ）の変化を図３のグラフに示す。こ
のグラフから明らかなように方解石のΔｎは人工水晶に
くらべて１８〜２０倍大きい。したがって方解石でリオ
型偏光解消子を構成すると人工水晶の場合にくらべて入
射光の半値幅は１／２０〜１／１８倍程度ですむことが
わかる。
【００２１】
【実施例】先ず、方解石のリオ型偏光解消子について波
長λ0 と解消に必要な半値幅Δλ0 の関係を求めた。結
晶の厚みは人工水晶の場合と同様ｄ＝1.75mm, 3.5mm,
7.0mmの３種類を考えた。図４のグラフから明らかなよ
うに解消子を方解石で作ると３つのうちで最も薄いｄ＝
1.75mmのものを用いても表１に示したような分光光度計
の使用波長の偏光を解消することができる。
長λ0 と解消に必要な半値幅Δλ0 の関係を求めた。結
晶の厚みは人工水晶の場合と同様ｄ＝1.75mm, 3.5mm,
7.0mmの３種類を考えた。図４のグラフから明らかなよ
うに解消子を方解石で作ると３つのうちで最も薄いｄ＝
1.75mmのものを用いても表１に示したような分光光度計
の使用波長の偏光を解消することができる。
【００２２】次に本発明の方解石製偏光解消子を分光光
度計の光学系に組みこんだ実施例を図５に示す。図５
中、Ｇは回折格子、Ｌｙは方解石製リオ型偏光解消子、
Ｓａは試料、Ｓｏは光源、Ｄは光電検出器、Ｌｅ、Ｌｅ
´はレンズ系（集光レンズ）、Ｓｌ、Ｓｌ´はスリット
をそれぞれ示す。
度計の光学系に組みこんだ実施例を図５に示す。図５
中、Ｇは回折格子、Ｌｙは方解石製リオ型偏光解消子、
Ｓａは試料、Ｓｏは光源、Ｄは光電検出器、Ｌｅ、Ｌｅ
´はレンズ系（集光レンズ）、Ｓｌ、Ｓｌ´はスリット
をそれぞれ示す。
【００２３】図５の装置では、光源Ｓｏから出た光をレ
ンズ系Ｌｅで集光して、スリットＳｌを経て回折格子Ｇ
に入射させる。回折格子Ｇで分光させ、スリットＳｌ´
を経てレンズ系Ｌｅ´を通して試料Ｓａに特定波長の光
を入射させる。試料Ｓａを透過した光の強度は光電検出
器Ｄで測定される。この際最も問題となるのが光電検出
器Ｄの偏光特性であるが、図５に示した光学系では、試
料Ｓａと検出器Ｄの間に方解石製偏光解消子Ｌｙをそう
入し、検出器Ｄに入射する光を等方的な無偏光としてい
る。
ンズ系Ｌｅで集光して、スリットＳｌを経て回折格子Ｇ
に入射させる。回折格子Ｇで分光させ、スリットＳｌ´
を経てレンズ系Ｌｅ´を通して試料Ｓａに特定波長の光
を入射させる。試料Ｓａを透過した光の強度は光電検出
器Ｄで測定される。この際最も問題となるのが光電検出
器Ｄの偏光特性であるが、図５に示した光学系では、試
料Ｓａと検出器Ｄの間に方解石製偏光解消子Ｌｙをそう
入し、検出器Ｄに入射する光を等方的な無偏光としてい
る。
【００２４】また、分光光度計の他の実施例を図６に示
す。図５と図６の相違は、図６の分光光度計では回折格
子Ｇ−試料Ｓａ間に偏光解消子Ｌｙ´を挿入した点のみ
である。
す。図５と図６の相違は、図６の分光光度計では回折格
子Ｇ−試料Ｓａ間に偏光解消子Ｌｙ´を挿入した点のみ
である。
【００２５】分光光度計の光学系のうち最も理想的なも
のは試料に入射させる光と検出器に入射させる光を無偏
光とするものである。すなわち、図６に示すように回折
格子Ｇと試料Ｓａの間に偏光解消子Ｌｙ´をそう入し、
さらに試料Ｓａと検出器Ｄの間にも偏光解消子Ｌｙをそ
う入することにより、理想的な光学系を実現している。
のは試料に入射させる光と検出器に入射させる光を無偏
光とするものである。すなわち、図６に示すように回折
格子Ｇと試料Ｓａの間に偏光解消子Ｌｙ´をそう入し、
さらに試料Ｓａと検出器Ｄの間にも偏光解消子Ｌｙをそ
う入することにより、理想的な光学系を実現している。
【００２６】なお、本発明の偏光解消子は分光光度計だ
けに使用を限るものではなく、検出器の偏光特性が問題
となる光学実験、光学測定等に使用しても十分有効であ
る。また分光光度計以外でも光量やスペースに余裕のな
い光学測定装置の偏光を解消するのには最も理想的であ
る。
けに使用を限るものではなく、検出器の偏光特性が問題
となる光学実験、光学測定等に使用しても十分有効であ
る。また分光光度計以外でも光量やスペースに余裕のな
い光学測定装置の偏光を解消するのには最も理想的であ
る。
【００２７】
【発明の効果】リオ型偏光解消子には元来コンパクトで
光量を落とさないという特筆すべき長所があった。この
ため限られたスペースで少ない光量を扱う分光光度計等
のような装置において使用するには理想的な解消子とい
える。
光量を落とさないという特筆すべき長所があった。この
ため限られたスペースで少ない光量を扱う分光光度計等
のような装置において使用するには理想的な解消子とい
える。
【００２８】しかしリオ型偏光解消子では波長が長いほ
ど広い波長半値幅が必要とされるので従来からある人工
水晶製解消子では特に赤外領域において実用的には使用
できなかった。
ど広い波長半値幅が必要とされるので従来からある人工
水晶製解消子では特に赤外領域において実用的には使用
できなかった。
【００２９】これに反し、本発明の方解石製解消子では
人工水晶製解消子にくらべ１けた以上狭い半値幅の光の
偏光も解消することができるので、今まで短波長領域に
限られていたリオ型解消子も赤外領域にまで拡張して使
用することが可能となった。このため今までほとんど用
いられていなかった分光光度計における偏光解消にも十
分威力を発揮する。従来光電検出器の偏光特性が測定結
果に及ぼす悪影響についてあまり注意を払われていなか
ったが、方解石製解消子を用いると十分な光量を確保し
ながら分光光度計の測定精度を飛躍的に向上させること
ができる。
人工水晶製解消子にくらべ１けた以上狭い半値幅の光の
偏光も解消することができるので、今まで短波長領域に
限られていたリオ型解消子も赤外領域にまで拡張して使
用することが可能となった。このため今までほとんど用
いられていなかった分光光度計における偏光解消にも十
分威力を発揮する。従来光電検出器の偏光特性が測定結
果に及ぼす悪影響についてあまり注意を払われていなか
ったが、方解石製解消子を用いると十分な光量を確保し
ながら分光光度計の測定精度を飛躍的に向上させること
ができる。
【００３０】しかも従来の解消子では赤外領域で必要と
された回折格子の回転にともなう解消子の回転機構も一
切必要とせず、固定して使うことができる。従ってスペ
ースもとらず、装置を大幅に変更する必要もない。
された回折格子の回転にともなう解消子の回転機構も一
切必要とせず、固定して使うことができる。従ってスペ
ースもとらず、装置を大幅に変更する必要もない。
【図１】リオ型偏光解消子の構成図。
【図２】従来の人工水晶製リオ型偏光解消子について入
射波長と解消に必要な半値幅の関係を表わしたグラフ。
射波長と解消に必要な半値幅の関係を表わしたグラフ。
【図３】人工水晶と方解石について常光線、異常光線の
主屈折率の差Δｎの波長に対する変化を表わしたグラ
フ。
主屈折率の差Δｎの波長に対する変化を表わしたグラ
フ。
【図４】本発明の方解石製リオ型偏光解消子について入
射波長と解消に必要な半値幅の関係を表わしたグラフ。
射波長と解消に必要な半値幅の関係を表わしたグラフ。
【図５】分光光度計に本発明の偏光解消子を用いた実施
例で試料と検出器の間に解消子をそう入した光学系を表
わす。
例で試料と検出器の間に解消子をそう入した光学系を表
わす。
【図６】分光光度計に本発明の偏光解消子を用いた実施
例で試料−検出器間、回折格子−試料間に解消子をそう
入した光学系を表わす。
例で試料−検出器間、回折格子−試料間に解消子をそう
入した光学系を表わす。
Ｇ…回折格子 Ｌｙ、Ｌｙ´…方解石製リオ型偏光解消子 Ｓａ…試料 Ｓｏ…光源 Ｄ…光電検出器 Ｌｅ、Ｌｅ´…レンズ系 Ｓｌ、Ｓｌ´…スリット
Claims (1)
- 【請求項１】 厚さの比率が１：２の異方性結晶板２枚
を各々の光学軸の方位が互いに４５°をなす角で設定さ
れるリオ型偏光解消子において、 前記異方性結晶板を方解石で構成したことを特徴とする
偏光解消子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5324673A JPH07181321A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 偏光解消子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5324673A JPH07181321A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 偏光解消子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07181321A true JPH07181321A (ja) | 1995-07-21 |
Family
ID=18168458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5324673A Pending JPH07181321A (ja) | 1993-12-22 | 1993-12-22 | 偏光解消子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07181321A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115903250A (zh) * | 2021-09-23 | 2023-04-04 | 曲阜师范大学 | 石英晶体旋光与双折射偏振无关复色光退偏器 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211404A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 偏光解消装置 |
| JPH05173019A (ja) * | 1991-12-26 | 1993-07-13 | Shimadzu Corp | 偏光解消子 |
| JPH05196811A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-06 | Ando Electric Co Ltd | 偏光解消板 |
-
1993
- 1993-12-22 JP JP5324673A patent/JPH07181321A/ja active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02211404A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-22 | Toyo Commun Equip Co Ltd | 偏光解消装置 |
| JPH05173019A (ja) * | 1991-12-26 | 1993-07-13 | Shimadzu Corp | 偏光解消子 |
| JPH05196811A (ja) * | 1992-01-17 | 1993-08-06 | Ando Electric Co Ltd | 偏光解消板 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115903250A (zh) * | 2021-09-23 | 2023-04-04 | 曲阜师范大学 | 石英晶体旋光与双折射偏振无关复色光退偏器 |
| CN115903250B (zh) * | 2021-09-23 | 2024-04-19 | 曲阜师范大学 | 石英晶体旋光与双折射偏振无关复色光退偏器 |
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