JPS5849843B2 - コウハンイ ノ スペクトルナイデノ トウホウセイ ノ シヤハンシヤ オ ユウスル ユニツト オ ケツテイスル ホウホウオヨビコ ノ ホウホウデエラレル スウコ ノ ユニツト - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は偏光光線ビームを斜反射させる光学装置に関す
る。

本発明は空間において光束を屈曲せねばならない場合、
偏光を利用するすべての装置に特に適用される。

このことは特に偏光を利用する近代の顕微鏡に適用され
るものであって、そのような装置においては装置の高さ
を増大することな《対物レンズ及び接眼レンズの間にズ
ーム或いはリレーの如き補助方式を導入することが重要
である。

今日まで入射偏光の状態を乱すことなく光束を屈曲する
ことは不可能であった。

金属表面上で偏光した光線の斜反射はすべて異方性であ
ることは周知である。

このことは入射平面に平行な偏光状態（偏光Ｐ）及び直
角な偏光状態（偏光Ｓ）に対応する反射係数が等しくな
いためである。

これらの係数は一般に式ｒｅｌψの複素数の形で表わさ
れ、そのモジュールｒ及びその位相φにより異なる。

モジュールの相違は入射偏光の方向を回転することにな
り、このことは偏光器を回転して容易に補正できるけれ
ども、位相の相違は直線の入射振動を楕円の反射振動に
変えることになる。

これらの二つの相違が共存する場合、直線の入射振動に
楕円の反射振動が対応し、楕円の長軸は入射偏光の方向
と一致しない。

実際にはこの位相の異方性により次のことが不可能にな
る。

即ち鏡及び任意の方位の両側に置かれて交叉する偏光器
間で消光を得ることが出来ない。

補正により、鏡の前に置かれた物体の複屈折を測定する
ことができない。

これらの問題の種々な解決は一部公知である。

例えば、第一鏡をこれと同一の第二鏡により、その入射
平面が直角である場合に補正することが出来る。

第一鏡の入射平面に平行な振動は第二鏡の振動に直角に
なり又逆も同様である。

この解決はキャブデコムにより提案されたが光学系が著
しく複雑になり空間を自由に活用できない。

又同一条件で作動する二個の鏡間に入射平面に平行かつ
直角な振動を許す様な方向の半波結晶薄板を配置するこ
ともできる。

ただし、この場合、薄板が半波である波長に対してのみ
補正が有効で，このため複合光線、特に白色光線で作動
することはできない。

とにかく、この解決には前者と同様鏡を二個あるいは少
くとも複数対を必要とする不利がある。

全反射プリズムも又解決をもたらさない。

これは振幅の異方性をもたらさないけれども位相の異方
性が大きく（入射ガラス１．６に対し約５１°）可視ス
ペクトル内で殆ど一定である。

一定の波長に対し任意の鏡あるいは全反射プリズムの位
相の異方性は複屈折の補正器により補正できることも公
知である。

ただしこの補正は広範囲のスペクトル内特に白色光線で
は有効でない。

これは特に１０００久程度の厚さの珪土類（シリカの被
膜）にて保護された通常のアルミニウム鏡の場合である
。

なお、このようなアルミニウム鏡の如き金属鏡は真空蒸
着によって得られる極めて薄い金属層から通常は作られ
ており、ここで電媒質（誘電体）の薄層である例えば珪
土層（シリヵの被膜）の透明な保護層は、前述の金属層
に対する酸化また傷を防止するために設けられているも
のである。

第１図の表はその第一列に４５°の入射及び可視スペク
トルの単位に対しかかる鏡により導入される位相の異方
性の度数を示す。

スペクトルノ中央の異方性を零に維持するためにはこの
波長に対し３６００の複屈折を与える厚さ６０−Ｅクロ
ンの石英板を利用せねばならない。

表の第二列ハスヘクトルの波長の関数としてこの石英板
により導入される位相の異方性を度数で示す。

表の第三列は補正の残余即ち光束が鏡上を反射し石英板
を通過した後に存在する位相差を示す。

複屈折補正器はスペクトルのまわりの中央の非常に狭い
帯域内にだけ実際の補正をもたらすことがわかる。

これに反し、中央のこの波長から少しでも離れると誤差
が増大する。

他の波長上で正しい補正を行う場合でも同様である。

本発明は一個あるいは複数個の鏡に複屈折補正器を結合
するユニットを構成することを目的とし、このユニット
は広範囲のスペクトル内の偏光に利用される。

本発明は薄板に均等な結晶補正器を結合する透明な電媒
質（誘電体）の薄層で被覆されあるいは被覆されない少
なくとも、一個の金属鏡からなるユニットに応用される
。

本発明によれば、少なくとも１板の金属平面鏡、該金属
平面鏡上に設けた透明な電媒性物質から成る保護層、及
び上記金属平面鏡と保護層とに入射しかつそこから反射
されて来る反射光線ビームの複屈折を補償する結晶性の
手段、から戒り、該複屈折補償手段が、上記反射光線に
おける平均的波長スペクトル帯域に層する光線ビームに
ついて上記金属平面鏡により生じる位相の異方性を、補
償することのできる厚さに選定してある複屈折性結晶板
と等価な複屈折補償能を有していることがら或る、偏光
光線ビームを斜反射させる光学装置において、上記電媒
性保護層の光学的厚さを、６００久以下として、広範囲
の波長スペクトル帯域をもつ偏光光線ビームを斜反射で
きるようにしたことを特徴とする光学装置が得られる。

次に４つの実施例により本発明を詳細に説明する。

先ず電媒質の層にて保護される金属鏡に対して、偏光状
態ｐ或はＳに対応する反射の係数は次の式で表わされる
。

但しｒ１、（ｒｐ或はｒ８）は偏光ｐ或いはＳに対する
複合反射の係数のモジュール。

φ（ψ 或いはψＳ ）は偏光ｐ或いはＳに対する複合
反射の係数の位相。

ｒ１（ｒ 或はｒ１８）は偏光ｐ或いはＳに対するｒ
層の実係数。

ｒ２ （ ｒ２ 或はｒ２８）は偏光ｐ或いはＳに対
する金属層反射の複合係数のモジュール。

α１（α，或はα８）は偏光ｐ或いはＳに対する金属層
反射の複合係数の位相。

注目すべき点は、アルミニウム或いは銀の如き金属内の
複素屈折率ｎ−ｊｋは絶対に一定の既知数ではなくて金
属層の実施方法に応じてかなり変動する。

以下に示す実施例に対しアルミニウム及び銀の屈折率は
第２図に示す表により与えられる値を有する。

金属及び層の入射角ｉ。

及び光学的特性が分ると、偏光状態ｐ及びＳに対応する
位相φ，及びψ８を与えられた波長及び層の厚さに対し
求めることができてそれから鏡上の反射により導入され
る位相差φ，−φ８を演算することが可能である。

このようにして位相差を与える曲線群を当該スペクトル
範囲の種々の波長の関数として設定することができる。

第３図のグラフは実線で、４５°の入射で偏光した白色
光線束を受取るアルミニウム鏡に対して、前述の如き曲
線群を与える。

種々の曲線が珪土の保護層の種々の厚さによって、鏡が
被覆されない０の値から１０２ＯＡに変動する。

この１０２０大の厚さはこのような保護された鏡に対し
普通の実例に相当する。

又結晶薄板により導入される位相の異方性は次式で表わ
される。

若し最初に結晶の屈折率差のスペクトル変動を無視すれ
ば位相の異方性はほぼ波長の逆数の如く変動し、又位相
の異方性の曲線は結晶の各厚さに対し波長の関数として
双曲線となる。

第３図のグラフは色々な厚さの石英薄板に対する曲線群
を破線で示す。

第３図より明らかなる如く、鏡及び結晶薄板の結合によ
る当該スペクトルの全範囲内で有効な位相の異方性の補
正を得るためには鏡及び薄板に対する位相差の曲線が横
軸に対しできるだけ対称でなげればならない。

若し鏡上に破覆した珪土の厚さが４００久を超えるかあ
るいは一般的に光学的厚さ（幾何学的厚さと屈折率との
積）が６０ＯＡを超えると、鏡に関する曲線は補正が可
視スペクトルの全域にわたり行われない。

これは珪土の１０２０Ａの層で被覆した通常のアルミニ
ウム鏡に対し前に述べた通りである。

次に示す実施例より鏡の機械的耐久性を考慮して位相の
異方性をよりよく補正するため鏡及び結晶板の結合を決
定する方式が一層理解出来るであろう。

実施例 ■ 電媒質で被覆されないアルミニウム鏡を利用する。

第４図の表は第一列に可視スペクトルの単位に対し、４
５°の入射で鏡により導入される位相の異方性の度数を
示す。

そこでは可視スペクトルの中央波長例えば約５５０ＯＡ
に対し正しく補正する石英薄板の厚さが求められる。

表の第二列は厚さ２．１７ミクロンのこの石英薄板によ
り導入される位相の異方性を度数で示し、又第三列は補
正の残余即ち光束が鏡上で反射し石英薄板を通過した後
に存在する位相差を示す。

明らかなる如く補正のこの残余は可視スペクトルの全範
囲内で特にわずかである。

事実最犬の誤差は赤外線で０．８６°に過ぎず、これは
光路λ に相当する。

４２０ 補正の残余は入射角と共に変動し、ただしそれは常にわ
ずかなものに止まることがわかる。

第５図のグラフは可視スペクトルの範囲で２．１７ミク
ロンの石英薄板にて入射角２２°３ ０’乃至６ｏ０に
対して補正した同一の被覆しないアルミニウム鏡に対す
る補正残余を度数で示す。

補正は結晶の屈折率の差が波長の関数として少く変動す
ればそれだけ良くなる。

マグネシウムの弗化物が石英よりもより適当であるのは
この理由である。

又第４図の表の最後の二列は一方では１．６８ミクロン
の厚さのマグネシウム弗化物薄板にて導入される位相の
異方性を示し、それはスペクトルの中央波長に対し被覆
しないアルミニウム鏡を正確に補正し又他方では補正の
残余を示す。

ここでは石英の場合よりもさらにわずかであることがわ
かる。

確かに被覆しないアルミニウム鏡の利用は特にそのマウ
ント内の取着け或いはその清掃の際の注意が必要である
。

実施例 ■ 第６図の表はこの例を示し電媒質で保護せず被覆しない
銀鏡に関する。

前の例の如く厚さＤ＝３．９２ミクロンの石英薄板がス
ペクトルの中央波長に対し正しく補正するように決定さ
れた。

表の第三列は補正の残余を度数で示す。

補正の残余は被覆しないアルミニウム鏡の前の例より最
後により太きいから鏡としては銀よりアルミニウムの方
が好ましい。

実施例 ■ この例を第７図表の初めの部分を示し、それは厚さ１５
０大の珪土の保護層で被覆したアルミニウム鏡に関し、
２２０大の光学的厚さに相当し、厚さ３．３’ｌクロン
の石英薄板との結合から起る補正の残余を示す。

明らがなる如く補正の残余は実施例Ｉより高いげれども
多くの利用には差支えない。

実施例 ■ 第７図の表の第二部分はこの例を示し、前の例と同一条
件で珪土の３０ＯＡ（光学的厚さ４４０久）で被覆した
アルミニウム鏡と厚さ４．４５ミクロンの石英薄板との
結合から起る補正の残余を示す。

このようにして明らかな如く補正の残余は珪土の保護層
の厚さを増すと同時に増加する。

従って最終の選択は意図する利用範囲内での要件の関数
として行われる。

もし補正鏡薄板ユニットから残る位相の異方性を最小に
したければ、電媒質の保護層を極小に限定し、更には被
覆しない鏡を利用することを認める必要があり、その結
果装置内に鏡を取付ける特殊な条件かがせられる。

これに反し、もしこれが重要な要素である鏡の機械的耐
久性であれば、先ず被覆する電媒質の最小の厚さを決定
し、補正石英薄板の厚さを決定し、それから対応する補
正の残余を演算する。

以上は説明を容易にするため述べたものである。

実際には、これらの計算はすべて計算機で容易にかつ迅
速に行われる。

したがって、結晶薄板の代りに、その厚さが制御困難で
あれば、例えば制御が容易なバビネソレイユ型の補正器
によってもよいものである。

同様にもし前記実施例が１個だけの鏡の補正に関するな
らば同様に複数の鏡を単一の薄板で補うこともできる。

この場合に補正の結晶薄板の厚さは補正の残余と同様鏡
数の倍数になる。

【図面の簡単な説明】

第１ ，２，４，６及び７図は実施例のデータを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１板の金属平面鏡、該金属平面鏡上に設
   けた透明な電媒性物質から或る保護層、及び上記金属平
   面鏡と保護層とに入射しかつそこから反射されて来る反
   射光線ビームの複屈折を補償する結晶性の手段、から成
   り、該複屈折補償手段が、上記反射光線における平均的
   波長スペクトル帯域に属する光線ビームについて上記金
   属平面鏡により生じる位相の異方性を、補償することの
   できる厚さに選定してある複屈折性結晶板と等価な複屈
   折補償能を有していることから成る。 偏光光線ビームを斜反射させる光学装置において、上記
   電媒性保護層の光学的厚さを、６００Ａ以下として、広
   範囲の波長スペクトル帯域をもつ偏光光線ビームを斜反
   射できるようにしたことを特徴とする光学装置。