(57)【要約】【課題】分光測定器で使用される偏光依存性解消装置において、簡単な構成であり且つ波長に依存しない偏光依存性解消装置を提供する。【解決手段】偏光依存性解消装置３は、複屈折を有する平行平面結晶板である第一複像子１０と、前記第一複像子と同じ複屈折を有する平行平面結晶板であり、その入射面の結晶光軸が、前記第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転してなる第二複像子２０とを備える。【選択図】　図３
2004037879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複屈折を有する平行平面結晶板である第一複像子と、
前記第一複像子と同じ複屈折を有する平行平面結晶板であり、その入射面の結晶光軸が、前記第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転してなる第二複像子とを備えることを特徴とする偏光依存性解消装置。
【請求項２】
複屈折を有する平行平面結晶板である第一複像子と、
前記第一複像子と同じ複屈折を有する平行平面結晶板であり、その入射面の結晶光軸が、前記第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転してなる第二複像子とを備える偏光依存性解消装置と、
前記偏光依存性解消装置から出射された光を分光する回折手段とを有し、
前記第一複像子及び第二複像子が、その入射面の結晶光軸が前記回折手段の溝方向に対して４５度の角度をなすように配置されていることを特徴とする分光測定器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光依存性を解消するために用いられる偏光依存性解消装置に関する。また、本発明は、上記偏光依存性解消装置を有する分光測定器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分光測定器には、被測定光を分光する分光素子として、一般に、回折格子が用いられている。回折格子は、入射光の偏光状態に応じて回折効率が変化する偏光依存性を有している。すなわち、回折格子では、入射光の溝直交成分と溝平行成分とで反射率が異なっている。したがって、回折格子を有する分光測定器には、偏光依存性を解消するための偏光依存性解消装置が用いられている。
【０００３】
偏光依存性解消装置として、例えば、図１に示すように、サバール板を使用したものが提案されている。サバール板は、図１（Ａ）のように、複屈折を有する平行平面結晶板であって、同じ結晶光軸（図中の両方向矢印）と同じ厚さとを有する２枚の複像子１１０，１２０を使用したものである。サバール板は、一枚目の複像子１１０の入射面の結晶光軸に対して二枚目の複像子１２０の入射面の結晶光軸を９０度回転させた状態で、両方の複像子１１０，１２０が重ねて配置されている。
【０００４】
複像子１１０，１２０の入射面に対して垂直な光が入射されると、入射光は、二つの光、すなわち、入射光と同じ方向に直進して分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と、結晶光軸の方向にシフトして分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とに分離される。
【０００５】
すなわち、サバール板において、一枚目の複像子１１０の入射面に対して垂直な光が入射されると、図１（Ｃ）の右側面図に示すように、入射光は常光（о光）と異常光（ｅ光）との二つの光に分離される。二枚目の複像子の入射面に対して、上述した常光（о光）及び異常光（ｅ光）が入射されると、図１（Ｂ）の上面図に示すように、常光（о光）と異常光（ｅ光）との二つに分離される。その結果、図１（Ｄ）の背面図に示すように、二枚目の複像子１２０から出射される光は、二つの光、すなわち、入射光に対して上方に位置する出射光（Ｅ光）と、入射光に対して左側に位置する出射光（о光）とに分離される。
【０００６】
偏光依存性解消装置としてサバール板の組み込まれた分光測定器においては、サバール板に入射された光が二つの光に分離され、分離された二つの光は、回折格子に対して入射されたあと、出射スリットから出射される。したがって、サバール板を使用した構成では、二つ光路に分離した光を出射スリットから取出するために、出射スリットを幅広にしなければならないので、分光特性が悪くなる、あるいは半値幅が広がって波長分解能が低下するという問題がある。
【０００７】
また、偏光依存性解消装置として、図２に示すように、２枚の複像子１１０，１２０に１／２波長板１３０を組合せたものが提案されている。図２の偏光依存性解消装置では、一枚目の複像子１１０の結晶光軸に対して二枚目の複像子１２０の結晶光軸が一致した状態（回転角度が０度）で、両方の複像子１１０，１２０が重ねて配置されているとともに、両方の複像子１１０，１２０の間に１／２波長板１３０が配置されている。
【０００８】
このような構成において、一枚目の複像子１１０の入射面に対して垂直な光が入射されると、図２（Ｂ）に示すように、上面視、入射光は、常光（о光）及び異常光（Ｅ光）に分離することなく複像子１１０，１２０及び１／２波長板１３０の中を進行する。これに対して、図２（Ｃ）に示すように、右側面視、入射光は、常光（о光）と異常光（ｅ光）との二つの光に分離したあと、分離した常光（о光）及び異常光（ｅ光）に合体して一つの光路になる。しかしながら、１／２波長板１３０が波長依存性を有しているので、２枚の複像子１１０，１２０に１／２波長板１３０を組合せた構成では、分光測定器での測定波長が制限されてしまうことや高価な広帯域用の１／２波長板の使用によってある程度の波長帯域に対して効果は得られてもコストアップになるという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明の解決すべき技術的課題は、簡単な構成であり且つ波長に依存しない偏光依存性解消装置を提供することである。
【００１０】
さらに、本発明の解決すべき技術的課題は、入射光の偏光状態によって回折効率が変動しない分光測定器を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
上記技術的課題を解決するために、本発明は、複屈折を有する平行平面結晶板である第一複像子と、前記第一複像子と同じ複屈折を有する平行平面結晶板であり、その入射面の結晶光軸が、前記第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転してなる第二複像子とを備えることを特徴とする偏光依存性解消装置を提供するものである。
【００１２】
上記構成によれば、偏光状態がランダムである光が偏光依存性解消装置の第一複像子の入射面に対して垂直に入射されると、入射光は、二つの光、すなわち、入射光と同じ方向に直進して分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と結晶光軸の方向にシフトして分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とに分離される。例えば、第一複像子の側面の結晶光軸が斜め右上向きであれば、透過光は、側面視、入射光と同じ方向にそのまま直進して分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と、側面での斜め右上向きの結晶光軸にシフトして分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）との二つに分離される。
【００１３】
上述した常光（о光）及び異常光（ｅ光）が、第二複像子の入射面に対して入射されると、第二複像子の入射面の結晶光軸が、第一複像子の入射面の結晶光軸と平行であるので、第二複像子の入射面の結晶光軸に平行な光が第一複像子を通過する。第一複像子の入射面の結晶光軸が、第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転しているので、例えば、第一複像子の側面の結晶光軸が斜め右上向きであれば、第二複像子の側面の結晶光軸が斜め右下向きとなっている。したがって、分離した二つの光の中で、分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）は入射光と同じ方向にそのまま直進するとともに、分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）は、側面の斜め右下向きの結晶光軸にシフトする。そして、第二複像子を透過した光は、分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とが一つに合体し、且つ、元の入射光と平行な光として、第二複像子の出射面から出射される。
【００１４】
その結果、偏光依存性解消装置から出射される光は、互いに直交する直線偏光の光であるので、入射光の偏光状態に依存しなくなり、偏光依存性解消装置における入射光の偏光依存性を解消することができる。このように、本発明によれば、１／２波長板という高価な光学部品を使用することなく、非常に簡単な構成で、入射光の偏光依存性を解消することができる。
【００１５】
本発明は、複屈折を有する平行平面結晶板である第一複像子と、前記第一複像子と同じ複屈折を有する平行平面結晶板であり、その入射面の結晶光軸が、前記第一複像子の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転してなる第二複像子とを備える偏光依存性解消装置と、前記偏光依存性解消装置から出射された光を分光する回折手段とを有し、前記第一複像子及び第二複像子が、その入射面の結晶光軸が前記回折手段の溝方向に対して４５度の角度をなすように配置されていることを特徴とする分光測定器を提供するものである。
【００１６】
上述したように、偏光依存性解消装置は、分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とが一つに合体し、且つ、元の入射光と平行な光を出射する。複像子の入射面の結晶光軸が回折手段の溝方向に対して４５度の角度をなすように配置されているので、偏光依存性解消装置からの上記出射光は、回折手段の溝方向に対して４５度の角度で入射される。したがって、回折手段への入射光は、常に回折手段の溝に直交する成分と溝に平行な成分との比が等しくなるので、入射光の偏光状態で回折効率が変動することがない。すなわち、入射光の偏光状態に依存しない分光測定器が得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態に係る、偏光依存性解消装置３及び該装置３を有する分光測定器１について、図３及び４を参照しながら説明する。
【００１８】
図３は、本発明に係る偏光依存性解消装置３を示している。図４は、図３に示した偏光依存性解消装置３の組み込まれた分光測定器１を説明する図である。
【００１９】
図３に示した偏光依存性解消装置３は、水晶や方解石等の複屈折を有する平行平面結晶板であって、正面や上面や側面の各面の結晶光軸が同じであり（図中の両方向矢印）、且つ同じ厚さｔとを有する２枚の複像子１０，２０から構成されている。
【００２０】
図３（Ａ）に示すように、第一複像子１０は、正面視、上下方向に延在する結晶光軸と、上面視、厚み方向に延在する結晶光軸と、右側面視、斜め右上方向に延在する結晶光軸とを有している。また、第二複像子２０は、正面視、上下方向に延在する結晶光軸と、上面視、厚み方向に延在する結晶光軸と、右側面視、斜め右下方向に延在する結晶光軸とを有している。したがって、第一複像子１０の入射面の結晶光軸（すなわち、第一複像子１０の正面視上下方向に延在する結晶光軸）に対して入射面の法線を軸にして第二複像子２０の入射面の結晶光軸（すなわち、第二複像子２０の正面視上下方向に延在する結晶光軸）を１８０度回転させた状態で、両方の複像子１０，２０が平行配置されている。
【００２１】
次に、このように構成された偏光依存性解消装置３に対して光を入射したときの光の進み方について、図３の（Ｂ）及び（Ｃ）を参照しながら説明する。
【００２２】
図３の（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、入射光の光軸の垂直面に対して平行配置された二つの複像子１０，２０を、上面から見た図及び右側面から見た図である。
【００２３】
偏光依存性解消装置３の第一複像子１０の入射面に対して、偏光状態がランダムである光が、図３（Ｂ）の左側から右側に向けて垂直に入射される。第一複像子１０及び第二複像子２０を通過する入射光は、上面視の結晶光軸と平行であるので、二つの光路に分離することなく一つの光路で進行する。
【００２４】
これに対して、図３（Ｃ）に示すように、右側面視、第一複像子１０を通過する入射光は、常光（о光）と異常光（ｅ光）との二つの光に分離される。すなわち、第一複像子１０の側面の結晶光軸が斜め右上向きであるので、入射光は、側面視、入射光と同じ方向にそのまま直進して上下の分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と、側面での斜め右上向きの結晶光軸にシフトして上下の分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）との二つに分離される。
【００２５】
常光（о光）及び異常光（ｅ光）の二つに分離された光が、第二複像子２０の入射面に対して入射されると、第一複像子１０の場合と逆のことが起こる。
【００２６】
すなわち、第一複像子１０の側面の結晶光軸が斜め右上向きであるのに対して、第二複像子２０の側面の結晶光軸が斜め右下向きとなっていることから、第二複像子２０の入射面の結晶光軸が、第一複像子１０の入射面の結晶光軸に対して入射面の法線を軸にして１８０度の角度で回転配置されている。したがって、上下の分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）は入射光と同じ方向にそのまま直進するとともに、上下の分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）は、側面の斜め右下向きの結晶光軸に沿ってシフトする。そして、第二複像子２０を透過した光は、分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とが一つに合体し、且つ、元の入射光に一致した状態で、第二複像子２０の出射面から出射される。
【００２７】
このように、本発明に係る偏光依存性解消装置３は、一対の複像子１０，２０という非常に簡単な構成からなり、従来技術で説明した１／２波長板という高価な光学部品を使用することなく、入射光の偏光依存性を解消することができる。
【００２８】
次に、上述した偏光依存性解消装置３の組み込まれた分光測定器１について、図４を参照しながら説明する。
【００２９】
分光測定器１は、入射側から出射側に順に、上下に開口して不図示の光源からの光を入射させる入射スリット２と、上述した偏光依存性解消装置３と、光を平行光にする照明レンズ４と、溝５ａが上下方向に延在する回折格子５と、光を集光する集光レンズ６と、上下に開口して外部に光を出射させる出射スリット７とを有している。
【００３０】
図４に示すように、偏光依存性解消装置３は、その各複像子１０，２０の結晶光軸が、回折格子５の溝５ａに対して右４５度の角度で回転配置されている。したがって、入射面、上面、及び右側面の結晶光軸は、それぞれ、回折格子５の溝５ａに対して右４５度の角度で回転した位置、入射光軸に平行な位置、及び入射光軸に対して左右４５度の角度で回転した位置にある。
【００３１】
このような構成において、不図示の光源からのランダムな偏光状態の光が入射スリット２から入射される。入射光が偏光依存性解消装置３に照射されると、入射光は、一旦分離したあと、分離方向に垂直な直線偏光の常光（о光）と分離方向に平行な直線偏光の異常光（ｅ光）とが一つに合体し、且つ、元の入射光と平行な光として出射される。
【００３２】
複像子１０，２０の入射面の結晶光軸が回折格子５の溝５ａの方向に対して４５度の角度をなすように配置されている。偏光依存性解消装置３から出射された出射光は、集光レンズ６によって平行光に変換されたあと、回折格子５の溝５ａの方向に対して４５度の角度で照射される。回折格子５で回折した光は、集光レンズ６によって出射スリット７に集光されたあと、不図示のリニア型センサー上で受光される。回折格子５への入射光は、回折格子５の溝５ａに直交する成分と溝５ａに平行な成分との比が常に等しくなるので、入射光の偏光状態で回折格子５の回折効率が変動することがない。すなわち、分光測定器５での測定が、入射光の偏光状態に依存しない。
【００３３】
上記分光測定器においては、偏光依存性解消装置３を照明レンズ４よりも入射側に配置しているが、偏光依存性解消装置３を照明レンズ４と回折格子５との間に配置するようにしてもよい。このように配置すれば、偏光依存性解消装置３への入射光束の幅が狭くなり、偏光依存性解消装置３のサイズを小さくすることができる。
【００３４】
本発明に係る偏光依存性解消装置３は、回折手段５を測定光路中に含む各種分光測定器１、例えば、分光輝度計や分光測色計や分光色彩計等に適用可能である。また、回折格子５で回折された光は、モノクロメーターやポリクロメーターで受光される。なお、回折格子５として、溝５ａを切り刻んだものを使用しているが、誘電体を積層した回折格子等を使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例に係る偏光依存性解消装置を示している。（Ａ）は二つの複像子の正面と上面と右側面を示している。（Ｂ）は二つの複像子を上面から見た図である。（Ｃ）は二つの複像子を右側面から見た図である。（Ｄ）は第二の複像子を背面から見た図である。
【図２】他の従来例に係る偏光依存性解消装置を示している。（Ａ）は二つの複像子をそれぞれ正面と上面と右側面とから見た図を示している。（Ｂ）は二つの複像子を上面から見た図である。（Ｃ）は二つの複像子を右側面から見た図である。
【図３】本発明に係る偏光依存性解消装置を示している。（Ａ）は二つの複像子をそれぞれ正面と上面と右側面とから見た図を示している。（Ｂ）は二つの複像子を上面から見た図である。（Ｃ）は二つの複像子を右側面から見た図である。
【図４】図３に示した偏光依存性解消装置が組み込まれた分光測定器の説明図である。
【符号の説明】
１　分光測定器
２　入射スリット
３　偏光依存性解消装置
４　照明レンズ
５　回折格子
５ａ　溝
６　集光レンズ
７　出射スリット
１０　第一複像子
２０　第二複像子
【図１】
2004037879.tif 000003
【図２】
2004037879.tif 000004
【図３】
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【図４】
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