JPH1090179A - 光透過率測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】チョッパーミラーの面ぶれの影響を受けること
なく、試料の光透過率を高精度に測定することができる
光透過率測定装置を得る。 【解決手段】反射部５Ｍと透過部５Ｔとを放射状に交互
に配置した回転チョッパーミラー５に光ビームＬＭを入
射して、光ビームＬＭを時間的に反射光Ｌ２と透過光Ｌ
１とに分割し、反射光Ｌ２と透過光Ｌ１とのうちのいず
れか一方Ｌ１をプローブ光とし、いずれか他方Ｌ２を参
照光として、プローブ光の光路中に試料６を配置し、試
料６を透過したプローブ光と参照光との光強度を光検出
器９によって測定する光透過率測定装置において、チョ
ッパーミラー５に入射する光ビームＬＭとして平行光を
用い、チョッパーミラーの反射部５Ｍによって反射した
反射光Ｌ２を、コーナーキューブ７によって反射部５Ｍ
に戻すことにより、反射部５Ｍによって再度反射させた
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業的および医学
的な分析、検査などに使用される光透過率測定装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より多くの光透過率測定装置では、
成形された光ビームを何らかの手段で２つに分割し、一
方の光を試料に入射するプローブ光として使用し、他方
の光を参照光として使用する方式が用いられている。光
ビームの分割手段の１つとして、反射部と透過部からな
るディスク（チョッパーミラー）を高速回転しておき、
このチョッパーミラーに光ビームを入射させ、時間的に
反射光と透過光に分割する方式がある。この方式では、
光ビームが反射するときには透過光の光量は０となり、
逆に光ビームが透過するときには反射光の光量は０とな
るから、分割された２つのビームは逆位相で変調される
ことになる。２つのビームをそれぞれ別の光検出器で測
光する場合には、透過光と参照光の光電信号を独立にロ
ックイン検出することにより、また２つのビームを同一
の光検出器で測光する場合は、透過光と参照光の光電信
号の差をロックイン検出することにより、２つのビーム
の強度を高精度に測定することができる。試料の光透過
率は、試料を光路に挿入した状態と、光路から外した状
態との両方で測定を行い、両測定を比較することにより
求められる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のごとき従来の光
透過率測定装置では、高速回転しているチョッパーミラ
ーに面ぶれが存在すると、チョッパーミラーによる反射
光の方向が変わるから、光検出器に入射する反射光の位
置が変化する。しかるに一般に光検出器の光電変換率
は、検出器への光の入射位置によって異なるから、チョ
ッパーミラーに面ぶれが存在すると、反射光の光強度の
測定に誤差を生じることとなり、この結果、上記従来の
光透過率測定装置では、試料の光透過率の測定精度が必
ずしも十分には高くなかった。本発明は以上の点を考慮
してなされたものであり、チョッパーミラーの面ぶれの
影響を受けることなく、試料の光透過率を高精度に測定
することができる光透過率測定装置を得ることを課題と
している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明では、平行光をチョッパーミラーに入射させて光
ビームの分割を行うと共に、チョッパーミラーの反射部
によって反射した反射光を、コーナーキューブによって
反射部に戻すことにより、反射部によって再度反射させ
る構成とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】図１を用いて、本発明による光透
過率測定装置の一実施例の構成を詳述する。光源（不図
示）から射出した光束は分光器１の入射スリットＳ１に
入射しており、こうして光源から発せられる様々な波長
の光のうち、所望の波長の光ＬＭだけが分光器１によっ
て分光されて、射出スリットＳ２を通過する。光源とし
ては、ハロゲンランプ、Ｄ２ランプなどを用いることが
できる。射出スリットＳ２を通過した光ＬＭは、集光光
学系２によってピンホール３の位置に集光される。ピン
ホール３を通過した光はコリメータ光学系４によって平
行光になり、高速回転しているチョッパーミラー５ヘ入
射する。チョッパーミラー５は図２に示すように、ディ
スク上に反射部５Ｍと透過部５Ｔとを放射状に交互に形
成したものである。このチョッパーミラー５が高速にて
回転することにより、光の反射と透過が交互に繰り返さ
れて、互いに逆位相に変調された透過ビームＬ１と反射
ビームＬ２とが形成される。

【０００６】透過ビームＬ１は、試料６のプローブ光と
して試料６を透過し、第１の反射ミラーＭ１と第２の反
射ミラーＭ２を経て、再びチョッパーミラー５の透過部
５Ｔを通過し、第３の反射ミラーＭ３を経て、集光光学
系８によって光検出器９上に集光する。一方、反射ビー
ムＬ２は参照光として用いられるものであり、コーナー
キューブ７で反射され、再びチョッパーミラー５の反射
部５Ｍで反射され、第３の反射ミラーＭ３を経て、集光
光学系８によって光検出器９上に集光する。

【０００７】本実施例ではプローブ光Ｌ１、参照光Ｌ２
とも同一の光検出器９で測光しているため、検出器９の
出力には図３に示すように、プローブ光Ｌ１と参照光Ｌ
２の光電出力が交互に現れる。光検出器９の出力信号は
信号処理部１０に送られる。信号処理部１０では検出器
出力を交流成分と直流成分に分離し、交流成分をロック
イン検出して振幅を求め、それと同時に直流成分を測定
する。ここで求めた交流成分の振幅は、プローブ光の光
電出力Ｉ_sと参照光の光電出力Ｉ_rとの差ΔＩに対応し、
直流成分は、プローブ光の光電出力Ｉ_sと参照光の光電
出力Ｉ_rとの平均値Ｉ_aに対応する。信号処理部１０で
は、光電出力差ΔＩと平均値Ｉ_aを用いて、プローブ光
の光電出力Ｉ_sと参照光の光電出力Ｉ_rを算出する。

【０００８】次に、本光透過率測定装置を用いた光透過
率の測定方法について説明する。まず、試料６をプロー
ブ光の光路から外した状態で、プローブ光の光電出力Ｉ
_s0と参照光の光電出力Ｉ_r0を測定する。次に、試料６を
プローブ光の光路に挿入した状態で、プローブ光の光電
出力Ｉ_s1と参照光の光電出力Ｉ_r1を測定する。試料６の
光透過率Ｔは、次式で表される。 Ｔ＝（Ｉ_s1／Ｉ_r1）／（Ｉ_s0／Ｉ_r0） このように参照光を測定することにより、光源出力のゆ
らぎなどを補正することができる。

【０００９】次に、コーナーキューブ７によるチョッパ
ーミラー５のぶれ補正効果について説明する。図１に示
すように、チョッパーミラー５の角度が反時計方向にδ
だけぶれた場合には、チョッパーミラー５の反射部５Ｍ
からコーナーキューブ７に向う光ａ₁は反時計方向に２
δだけ偏向し、コーナーキューブ７内部の最初の反射面
から次の反射面に向う光ａ₂は反時計方向に−２δだけ
偏向し、コーナーキューブ７からチョッパーミラー５の
反射部５Ｍに向う光ａ₃は反時計方向に２δだけ偏向す
る。したがってチョッパーミラー５の反射部５Ｍで再度
反射する光の偏向角は０となる。このようにコーナーキ
ューブ７には入射光線を逆進させる再帰反射作用がある
ため、コーナーキューブ７を用いることにより、チョッ
パーミラー５のぶれをキャンセルすることができる。

【００１０】こうしてチョッパーミラー５で再度反射し
た光線は、チョッパーミラー５のぶれの有無によらず、
常に一定方向へ進行して集光光学系８に入射する。集光
光学系８に入射する光線の進行方向が常に一定のため、
集光光学系８による参照光Ｌ２の集光位置は、チョッパ
ーミラー５のぶれがあっても変化しない。したがって検
出器９の感度むらの影響をうけることなく、常に精度の
高い測定が可能になる。

【００１１】なおコーナーキューブ７としては、入射光
線を逆進させる再帰反射作用があれば足り、したがって
プリズムによって形成することもできるし、３枚の反射
面から組み立てることもできる。また本実施例では、プ
ローブ光の光強度と参照光の光強度とを同一の検出器９
によって測定したが、第１の反射ミラーＭ１の位置にプ
ローブ光用の集光光学系と光検出器を配置して、プロー
ブ光の光強度と参照光の光強度とをそれぞれ別の検出器
によって測定することもできる。また本実施例では、チ
ョッパーミラー５からの透過光Ｌ１をプローブ光として
用いたが、チョッパーミラー５からの反射光Ｌ２をプロ
ーブ光として用いることもできる。但し、本実施例のよ
うに透過光Ｌ１をプローブ光とした方が、試料６への光
の入射角が変化しないからより好ましい。また本実施例
では、試料６の光透過率を測定する技術について説明し
たが、本発明による技術は、試料の光反射率、吸収率、
散乱率などを測定する際にも応用することができる。

【００１２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、測定結果
がチョッパーミラーのぶれの影響を受けないから、高精
度な測定が可能になる。また、プローブ光が平行光とな
っているため、試料厚が変化しても検出器上での集光位
置は変化せず、検出器の感度むらの影響を受けないとい
う利点もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光透過率測定装置の一実施例の構
成を示す図

【図２】チョッパーミラーの形状を模式的に示す平面図

【図３】光透過率測定装置の検出器の出力信号を模式的
に表した図

【符号の説明】

１…分光器 Ｓ１…入射スリット Ｓ２…射出スリット ２…集光光学系 ３…ピンホール ４…コリメータ光学
系 ５…チョッパーミラー ５Ｍ…反射部 ５Ｔ…透過部 ６…試料 ７…コーナーキューブ ８…集光光学系 ９…光検出器 １０…信号処理部 ＬＭ…光 Ｌ１…透過光 Ｌ２…反射光 ａ₁、ａ₂、ａ₃…光 Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３…反射ミラー

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】反射部と透過部とを放射状に交互に配置し
   た回転チョッパーミラーに光ビームを入射して、該光ビ
   ームを時間的に反射光と透過光とに分割し、 該反射光と透過光とのうちのいずれか一方をプローブ光
   とし、いずれか他方を参照光として、プローブ光の光路
   中に試料を配置し、 該試料を透過した前記プローブ光と前記参照光との光強
   度を光検出器によって測定する、光透過率測定装置にお
   いて、 前記チョッパーミラーに入射する前記光ビームとして平
   行光を用い、 前記チョッパーミラーの反射部によって反射した前記反
   射光を、コーナーキューブによって前記反射部に戻すこ
   とにより、該反射部によって再度反射させたことを特徴
   とする光透過率測定装置。
2. 【請求項２】前記チョッパーミラーの透過部を透過した
   前記透過光を、反射手段によって前記透過部に戻すこと
   により、該透過部を再度透過させ、 前記プローブ光と参照光との光強度を同一の光検出器に
   よって測定した、請求項１記載の光透過率測定装置。
3. 【請求項３】前記透過光を前記プローブ光として用い
   た、請求項１又は２記載の光透過率測定装置。