(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホログラム構造を持つリジェクションフィルタの光学特性測定方法において、
光学特性の評価を行なう前記フィルタのリジェクション波長であろう波長と同一波長を持つ単色光を、該フィルタに照射しその透過光出力の測定を、該フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転させながら行なう光測定工程と、
前記光測定工程で得られたフィルタの角度と透過光出力との関係より、該フィルタの波長と透過率との関係を得るプロファイル作成工程と、を備え、
前記光測定工程にて、透過光出力が立ち上がる波長を測定して、前記プロファイル作成工程にて得られたフィルタの波長と透過率との関係から前記フィルタのリジェクション波長域を評価することを特徴とするリジェクションフィルタの光学特性測定方法。
【請求項２】
ホログラム構造を持つリジェクションフィルタの光学特性測定装置において、
光学特性の評価を行なう前記フィルタのリジェクション波長であろう波長と同一波長を持つ単色光を、該フィルタに照射する単色光源と、
前記フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転自在に保持する回転手段と、
前記回転手段により所定の角度で保持されたフィルタの透過光出力を検出する光検出手段と、
前記回転手段により前記フィルタを回転させながら、前記光検出手段により検出されたフィルタの角度と透過光出力との関係より、該フィルタの波長と透過率との関係を得るプロファイル作成手段と、を備え、
前記回転手段により前記フィルタを回転させていき、前記光検出手段にて、透過光出力が立ち上がる波長を測定して、前記プロファイル作成手段にて得られた前記フィルタの波長と透過率との関係から前記フィルタのリジェクション波長域を評価することを特徴とするリジェクションフィルタの光学特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリジェクションフィルタの光学特性測定方法及びその装置、特に狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル測定が行える手法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定光を試料に照射し、その散乱光をレンズで集光し回折格子で分光すると、入射光と同じ波長のレーリ散乱光の他に、異なる波長のラマン散乱光が含まれる。ラマン散乱光は入射光の振動数に対し試料固有の振動数が結合したものであり、その強度は入射光の強度と試料濃度に比例する。このラマン散乱光を分光分析することにより、試料中の成分の同定と定量が行える。
一般にラマン散乱光は、レーリ散乱光に比較し極めて微弱であるため、高精度に検出するためには、実質的にラマン散乱光のみを取り出す必要がある。ラマン散乱光のみを効率的に取り出すために、レーリ散乱光を除去するホログラフィックノッチフィルタ等のホログラフィックリジェクションフィルタが用いられる（特開２００１−５１１２３号公報等参照）。
【０００３】
このホログラフィックリジェクションフィルタは、レーザ光の物体光表面と参照光表面を乾板を挟んで反対方向より入射させて作成される。すなわち、ホログラム作成用の二光束の干渉による干渉縞は、支持体に支持された感光層面とほぼ平行に生じ、干渉縞間隔は、感光層の屈折率をｎとすると、使用するレーザの波長の１／２ｎとなる。周期的な露光、現像処理により感光層中に周期的な屈折率変調を持たせることができる。この感光層中の位置ｘにおける屈折率の大きさｎ（ｘ）は、下記の数式で表せる。
【数１】
ｎ（ｘ）＝ｎＡ＋（１／２）ｎＰｓｉｎ（２πｘ／Ｐ）              …（１）
ただし、ｎＡは平均屈折率（ｎＨ＋ｎＬ）／２
ｎＰは屈折率の変調幅（ｎＨ−ｎＬ）
Ｐは周期
ｎＨは最大屈折率
ｎＬは最小屈折率
【０００４】
ところで、リジェクションフィルタは、リジェクションする領域をいかに狭帯域にすることができるか、リジェクションする領域でいかに高い吸光度を示すかが重要である。例えば作成時、使用時等は、前述のようなリジェクションフィルタの光学特性を検査する必要がある。
このため、従来、光学特性測定装置は、白色光源と、回折格子を利用した分光器と、光検出器を備え、白色光源と分光器の間にフィルタを設置している。そして、白色光源からの白色光をフィルタに照射し、その透過光を分光器を用いて分光し、光検出器によりスペクトルを測定していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来はリジェクションフィルタの光学濃度（以下、ＯＤという）は５程度であったが、最近、ＯＤ６以上の高ＯＤを持つリジェクションフィルタが開発された。
しかしながら、狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタを測定する際、回折格子を利用した分光器では、かなりリジェクションする領域が狭いため、分光器自身、迷光が発生し、また輝線をとった場合、輝線のすそがひいてしまい、その分、高ＯＤな測定が困難である。例えば、従来の白色光源、及び回折格子を利用した分光器を用いた測定では、狭帯域で測定可能なＯＤは５が限界であり、最近のＯＤが６以上の狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタでは、十分な測定結果が得られなかった。
【０００６】
このため、分光器の更なる高分解能化、低迷光化が必要となり、かなり大掛かりな分光器を製作することも考えられるが、大掛かりな分光器を製作したとしても、狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル測定は事実上困難であった。
本発明は前記従来技術の課題に鑑みなされたものであり、その目的は狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル測定が容易に行えるリジェクションフィルタの光学特性測定方法及びその装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明にかかるリジェクションフィルタの光学的特性測定方法は、ホログラム構造を持つリジェクションフィルタの光学特性測定方法において、光測定工程と、プロファイル作成工程と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記光測定工程は、光学特性の評価を行なう前記フィルタのリジェクション波長であろう波長と同一波長を持つ単色光を、該フィルタに照射しその透過光出力の測定を、該フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転させながら行なう。
また、前記プロファイル作成工程は、前記光測定工程で得られたフィルタの角度と透過光出力との関係より、該フィルタの波長と透過率との関係を得る。
また、前記光測定工程にて、透過光出力が立ち上がる波長を測定して、前記プロファイル作成工程にて得られたフィルタの波長と透過率との関係から前記フィルタのリジェクション波長域を評価する。
また前記目的を達成するために本発明にかかるリジェクションフィルタの光学的特性測定装置は、ホログラム構造を持つリジェクションフィルタの光学特性測定装置において、単色光源と、回転手段と、光検出手段と、プロファイル作成手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
ここで、前記単色光源は、光学特性の評価を行なう前記フィルタのリジェクション波長であろう波長と同一波長を持つ単色光を、該フィルタに照射する。
また、前記回転手段は、前記フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転自在に保持する。
前記光検出手段は、前記回転手段により所定の角度で保持されたフィルタの透過光出力を検出する。
前記プロファイル作成手段は、前記回転手段により前記フィルタを回転させながら前記光検出手段により検出されたフィルタの角度と透過光出力との関係より、該フィルタの波長と透過率との関係を得る。
また、前記回転手段により前記フィルタを回転させていき、前記光検出手段にて、透過光出力が立ち上がる波長を測定して、前記プロファイル作成手段にて得られた前記フィルタの波長と透過率との関係から前記フィルタのリジェクション波長域を評価する。
【０００９】
本発明のリジェクションフィルタとしては、例えばホログラフィックノッチフィルタ等が挙げられる。
ここにいうリジェクションフィルタの光学特性とは、リジェクションする領域が本来の狭帯域であるかどうか、該リジェクションする領域でのＯＤが本来の高ＯＤかどうか等をいう。
本発明者らは、ホログラフィックノッチフィルタなどのリジェクションフィルタの光学的な評価に、そのフィルタのホログラム構造を利用することとした。
【００１０】
すなわち、本来、ホログラフィックリジェクションフィルタ１０は、ある波長をリジェクトするため、感光層中に例えば図１に示すような屈折率変調がつけられている。そして、図２（Ａ）に示すようにフィルタ１０を、その入出射面が光軸ｚと直交するように設置した初期状態（角度α＝０°）では、各変調層１２は、同図（Ｂ）に示すように光軸ｚに対し角度θだけ傾いている。ある特定変調層１２の光軸方向の厚みは、各変調層の厚みｄを用いて、厚みｄ１＝ｄ／ｓｉｎθで表せる。
そして、フィルタ１０をそのリジェクション波長がシフトする方向に角度α回転させると、図３に示すように前記特定変調層１２の光軸方向の厚みは、厚みｄ２＝ｄ／ｓｉｎ（θ＋α）に変化する。
このようにフィルタ１０を傾けると、光軸方向の屈折率変調層の厚みが変化する。その分リジェクション波長は、短波長側にシフトし、フィルタの角度に応じて透過光の強度変化が得られる。つまり、光軸方向の屈折率変調層の厚みと波長との関係でリジェクション波長が決定される。
【００１１】
したがって、ホログラフィックリジェクションフィルタの光学的な評価を行う際、そのフィルタのホログラム構造を利用し、すなわちリジェクションフィルタを回転させながら単一波長であるレーザからの光を照射し、フィルタの角度に応じた透過光強度の変化を測定することにより、分光器を用いることなく、狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル測定が可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の好適な一実施形態について説明する。
図４には本発明の一実施形態にかかるホログラフィックノッチフィルタ（リジェクションフィルタ）の光学特性測定装置の概略構成が示されている。図５には本実施形態にかかる回転手段により保持されたフィルタの設置状態が示されている。なお、同図（Ａ）は該フィルタを光軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）は該フィルタを回転させていない状態を側方から見た図、同図（Ｃ）は該フィルタを回転させた状態を側方より見た図である。
図４に示す光学特性測定装置２０は、単色光源（レーザ）２２と、回転ステージ（回転手段）２４と、光検出手段２６と、コンピュータ（プロファイル作成手段）２８を備える。
【００１３】
ここで、前記レーザ２２は、例えばラマン分析装置の光源等のレーザ等よりなり、光学特性の評価を行なうホログラフィックノッチフィルタ（リジェクションフィルタ）１０のリジェクション波長であろう波長と同一波長λ０を持つレーザ光（単色光）３０を、フィルタ１０に照射する。
また、前記回転ステージ２４は、フィルタ１０の外周縁部を挟持し、フィルタ１０をそのリジェクション波長がシフトする方向、図５（Ｃ）中Ａ方向に回転自在に保持する。
前記光検出手段２６は、回転ステージ２４により所定の角度で保持されたフィルタ１０の透過光３２の強度を検出する。
前記コンピュータ２８は、例えばＣＰＵ３４と、第一記憶手段３６と、第二記憶手段３８等を備える。そして、ＣＰＵ３４は回転ステージ２４によりフィルタ１０を回転させながら光検出手段２６により検出された、フィルタ１０の角度と透過光３０の強度との関係を得、これを第一記憶手段３６に記憶する。そして、ＣＰＵ３４は、第一記憶手段３６に記憶されたフィルタの角度情報を波長に換算し、透過光強度情報を透過率に換算し、フィルタ１０の例えば波長と透過率との関係のプロファイルを得、これを第二記憶手段３８に記憶する。
【００１４】
そして、使用者、或いはコンピュータ２８は、第二記憶手段３８に記憶されたプロファイル上のリジェクションする領域が本来の狭帯域であるかどうか、該プロファイル上のリジェクションする領域でのＯＤが本来の高ＯＤかどうか等の光学特性を評価する。
なお、本実施形態では、コンピュータ２８は、光学特性の評価を行なうのに必要な設定等を行なうための入力手段４０と、評価結果を外部表示する表示手段４２を備える。
また、本実施形態では、エネルギの相対分光分布を変えることなく、レーザ光３０の強さのみを減らすため、レーザ２２とノッチフィルタ１０間の光軸上に、何等の分光選択吸収も示さないＮＤフィルタ４４を設けている。
本実施形態にかかる光学特性測定装置２０は概略以上のように構成され、以下にその作用について図６のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００１５】
まず光測定工程（ｓ１０）を行なう。
ここで、従来、リジェクションフィルタの光学特性評価を行なうための光測定には、白色光源と、回折格子を利用した分光器を用いる。そして、白色光源からの白色光をフィルタに照射し、その透過光強度を分光器を用いて測定するのが一般的である。従来の白色光源及び分光器を用いた測定では、リジェクションする帯域が広帯域であれば、高ＯＤ測定が行なえるが、例えば２〜３ｎｍ等の狭帯域では、輝線のすそがひいてしまい、ＯＤ５程度しか満足のゆく測定が行えず、６以上の高ＯＤ測定が行なえなかった。
そこで、本実施形態では、狭帯域での高ＯＤな測定を行なうため、分光器を用いることなく、リジェクションフィルタの光測定に、ホログラフィックノッチフィルタのホログラム構造を利用している。
すなわち、本来、ホログラフィックノッチフィルタは、ある波長をリジェクトするため、感光層中に屈折率変調がつけられている。このため、フィルタを傾けることにより、格子定数が変化しその分リジェクション波長は短波長側にシフトする性質を持っている。
【００１６】
そして、本実施形態では、光源として、光学特性の評価を行なうホログラフィックノッチフィルタ１０のリジェクション波長であろう波長と同一波長λ０のレーザ光を出射するレーザを用いる。そして、該レーザからのレーザ光をフィルタに照射する。このとき、光検出手段による、フィルタの透過光強度の測定を、フィルタを回転ステージにより該リジェクション波長がシフトする方向に回転させながら行なっている。
本実施形態では、フィルタを例えば３°回転させると、リジェクション波長λが２〜３ｎｍ程度、短波長側にシフトする。
このため、図７（Ａ）に示すようにフィルタ１０が、その入出射面が光軸と直交するように設置された初期状態（角度α＝０°）では、フィルタ１０のリジェクション波長はシフトしていないので、フィルタ１０のプロファイルが正常であれば、レーザ光３０の波長λ０とフィルタ１０のリジェクション波長は同一である。
【００１７】
したがって、例えばレーザ２２からのレーザ光３０はフィルタ１０を透過せず、光検出手段２６の出力は０である。
そして、図７（Ｂ）に示すようにフィルタ１０を図中Ａ方向に次第に回転させていくと、フィルタ１０のリジェクション波長は、図８に示されるように初期状態の波長λ０から波長λｉ方向へと短波長側にシフトしていく。このとき、角度α＝０°〜角度α１まではレーザ光３０はフィルタ１０を透過せず、光検出手段２６の出力は０であるが、角度α１以上、α２以下では、角度αの増大に伴い、レーザ光３０のすそ部分の波長光が次第に透過するようになる。すると、光検出手段２６の出力が図９に示すように立ち上がり、ある角度α２以上では、フィルタ１０のリジェクション波長も完全に短波長側にシフトし、レーザ光３０の波長λ０とフィルタ１０のリジェクション波長λｉが完全に異なるので、レーザ光３０はフィルタ１０を完全に透過し、光検出手段２６の出力は一定の最大値を示す。
このように本実施形態では、ノッチフィルタ１０の光学測定に、前述のようなホログラフィックノッチフィルタのホログラム構造を利用することにより、単一波長のレーザをフィルタに照射しその透過光強度の変化をフィルタを回転させて測定することにより、分光器を用いることなく、狭帯域での例えばＯＤ６以上という高ＯＤな測定が行なえる。
【００１８】
つぎに、プロファイル作成工程（ｓ１２）を行なう。
すなわち、コンピュータは、回転ステージによりフィルタを回転させながら光検出手段により検出された、フィルタの角度とフィルタの透過光の強度との関係を得る。そして、コンピュータは、前述のようにして得られたフィルタの角度情報を波長に換算し、透過光強度を透過率に換算し、フィルタの波長と透過率との関係よりなるプロファイルを得る。
そして、使用者、或いはコンピュータは、このプロファイル上のリジェクションする領域が本来の狭帯域であるかどうか、該プロファイル上のリジェクションする領域でのＯＤが本来の高ＯＤかどうか等の光学特性を評価する。そして、コンピュータはその評価結果を表示手段に外部出力する。
【００１９】
以上のように本実施形態にかかる光学特性測定装置２０によれば、レーザ光３０をホログラフィックノッチフィルタ１０に照射し、その透過光３２の強度変化の測定を回転ステージ２４によりフィルタ１０を回転させながら行なうこととした。
この結果、本実施形態では、分光素子を利用した一般的な分光器、高分解能、低迷光が考慮された大掛かりな分光器を用いることなく、該フィルタのリジェクションする狭帯域と該リジェクションするでのＯＤとの関係よりなるプロファイルを得ることができる。
したがって、本実施形態では、装置全体がコンパクトになり、これにより迷光等の影響を及ぼす要素を軽減でき、従来の一般的な白色光源、及び分光器を利用した測定では困難であった、狭帯域に高ＯＤを持つノッチフィルタのプロファイル測定が容易に行える。
【００２０】
また、本実施形態では、単色光源としてラマン分析装置に備え付けのレーザを用い、光検出手段として同様のラマン分析装置に備え付けの光検出器を用いることとしたので、本実施形態にかかる光学特性測定装置の部品をラマン分析装置に備え付けの部品とは別個に新たに設けたものに比較し、構成の簡略化等が図られる。
なお、前記構成では、フィルタを図中反時計周りのＡ方向に回転させた例について説明したが、時計周りの逆方向に回転させても同様のプロファイルが得られる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明にかかるリジェクションフィルタの光学特性測定方法によれば、光学特性の評価を行なうフィルタのリジェクション波長であろう波長と同一波長の単色光を該フィルタに照射しその透過光強度の測定を、該フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転させながら行なう光測定工程と、該フィルタの角度と透過光強度との関係より、波長と透過率との関係を得るプロファイル作成工程を備えることとしたので、従来極めて困難であった、狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル作成が容易に行える。
また本発明にかかるリジェクションフィルタの光学特性測定装置によれば、前記単色光を前記フィルタに照射する単色光源と、該フィルタをそのリジェクション波長がシフトする方向に回転自在に保持する回転手段と、フィルタの透過光強度を検出する光検出手段と、該回転手段によりフィルタを回転させながら該光検出手段により検出されたフィルタの角度と透過光強度との関係より、該フィルタの波長と透過率との関係を得るプロファイル作成手段を備えることとしたので、従来極めて困難であった、狭帯域に高ＯＤを持つリジェクションフィルタのプロファイル作成が容易に行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】，【図２】，【図３】本発明の一実施形態にかかる光学特性測定方法の原理の説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる光学特性測定装置の概略構成の説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる回転手段により保持されたフィルタの設置状態の説明図であり、同図（Ａ）は該フィルタを光軸方向から見た正面図、同図（Ｂ）は該フィルタを回転させていない状態を側方から見た図、同図（Ｃ）は該フィルタを回転させた状態を側方より見た図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる光学特性測定方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の一実施形態にかかる光学特性測定装置での測定時のフィルタの設置状態の説明図である。
【図８】本発明の一実施形態にかかる光学特性測定装置のフィルタ回転時のリジェクション波長のシフト状態の説明図である。
【図９】本発明の一実施形態にかかる光学的特性測定装置で得られたフィルタの角度と透過光強度との関係の一例である。
【符号の説明】
１０  ホログラフィックノッチフィルタ（リジェクションフィルタ）
２０  光学特性測定装置
２２  レーザ（単色光源）
２４  回転ステージ（回転手段）
２６  光検出手段
２８  コンピュータ（プロファイル作成手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004895436.tif 000008
【図８】
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【図９】
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