JPH04208901A

JPH04208901A - 偏光プリズム

Info

Publication number: JPH04208901A
Application number: JP34108690A
Authority: JP
Inventors: Masaru Kawada; 勝川田
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-11-30
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1992-07-30
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JP2541014B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、各種分光装置等や光学実験等でＮ線傷光を取
り出す際に必要とされる偏光プリズムに関する。

〔従来技術〕

回折格子で単色化した光を試料に照射し、透過率や反射
率を測る分光光度計では、特に斜入射で測定するときに
入射光の偏光状態が問題になる。

回折格子で分光さｎた光は波長ごとに異なる楕円偏光に
なる。しかし、測定量として重要なのはＳ波やＰ波に対
しての透過率１反射率である場合が多い。そこで、こう
した測定のために回折格子の後に偏光プリズムを挿入し
、プリズムを回転させてＳ液入射光やＰ波入射光を作る
。分光光度計は紫外から赤外にわたる広い波長領域の光
を測定に用いるため、こうした偏光プリズムは広い透過
波長域を持ち、しかも偏光子として機能しなけｎばなら
ない。さらに、回折格子で分光さ九て弱くなった光の強
度を落とさずに効率よく使うために視野角は広い方が好
ましい。

グランタイプの偏光プリズムの視野角について第４図に
従って説明する。グランプリズムは図のように光学軸が
プリズムの側面に垂直な方向に向いた２つの三角プリズ
ム（頂角Ｓ）を屈折率Ｎの接合層を介してはやあわせた
ものである。

−軸性結晶の常光線、異常光線の主屈折率ｎω。

ｎ８のうち小さい方をｎｌ＋大きい方を０２とする。

−軸性負結晶においてはｎ　＋　＝ｎ　６　、　ｎ２　
＝ｎｏ）であり、−軸性正結晶においてはｎ、＝ｎω、
ｎ２＝ｎεである。主屈折率ｎ、Ｈの光線（光線１）が
接合界面で全反射をおこすための臨界入射角を■１．主
屈折率ｎ２の光線（光線２）が全反射をおこすための臨
界入射角を工２とする。

プリズムが偏光子として作用するには、少なくともｎ　
２　＞　Ｎでなけｎばならないが、必ずしもｎｌンＮで
ある必要はない。ｎ２ンＮ　＞　ｎ　、の場合とｎ２ン
ｎ１ンＮの場合について偏光プリズムの臨界入射角Ｉ、
、Ｉ２は次のように与えらｎる。

（ｉ）　ｎ２＞Ｎ＞ｎ＋　（Ｄ　（！：きこのとき光線
１は接合界面で全反射しないのでプリズム内への屈折角
が頂角Ｓに等しくなるような入射角を工１と考えること
ができる。

（ｆｔ）　　ｎ２＞ｎｌンＮのときこのときは両光線とも接合界面で全反射をおなお、視野
角はＩ、＋Ｉ２で与えら九る。

視野角の大きい偏光プリズムとして従来からよ〈昶ら几
でいるものに方解石製グラントムソンプリズムがある。

こｆ′Ｌは接合部を接着剤としたもので、接着剤の屈折
率にもよるが、可視域で約２０゜前後の広い初野角をと
ることができる、また、紫外光でも使える偏光プリズム
としては接合部を空気層としたグランフーコープリズム
がよ〈知ら九ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、グラントムソンプリズムのような接着剤を接合
層とした偏光プリズムでは接着剤の吸収により波長３Ｑ
Ｑｎｍ以下の紫外光は透過しないという欠点を持ってい
る。接着層を薄くすｎばある程度透過させることはでき
るが、そうすｎば消光比が落ち偏光子としての性能がそ
こなわｎる。消光比を確保するには接着層にある程度以
上の厚みが必要で、そのため接着剤の粘度は高くなけ几
ばならない。さらに、接着剤の屈折率はｎ２　　Ｎを満
足しなけ几ばならない等偏光プリズムの接着剤に対する
要求は厳しい。仮に、紫外光透過性、屈折率の適合性、
高粘度のうちど几かを満足する接着剤にあっても全てを
満足する接着剤は存在しない。

また、接着剤の厚みのために接合層を平行にすることは
きわめてむつかしく、Ｎ＝ｎ１でないかぎゃ透過光のフ
レはさけら九ないものだった。

次に、波長５８９．３ｎｍにおいて視野角が光軸に対し
て対称Ｃｌ１＝Ｉ２）となるように設計した方解石製グ
ランフーコープリズムの視野角の波長依存性を第５図に
示す。このとき、プリズムの頂角は５＝５０．４６°に
なる。

グランフーコープリズムでは接合層を空気層とするため
、波長３ＱＱｎｍ以下の紫外光を透過させることはでき
る。しかし、接合層の屈折率がＮ＝１と接着剤よシも小
さいため視野角が８°前後と狭くなる欠点がある。

しかも、プリズムを構成する方解石の屈折率は分散があ
るために波長とともに変化するのに対し、接合層の屈折
率はどの波長でもＮ＝１と変化せず一定であるため、設
計波長からず九た波長域において視野角の非対称性が著
しくなるという欠点もある。

結局、従来の偏光プリズムには紫外光から赤外光まで及
ぶ広い透過波長域を有し、かつ広い視野角を持つものは
なかった。

本発明は広い透過波長域、広い視野角を実現ししかも視
野角の対称性を保ち、透過光のフレの少ない偏光プリズ
ムを提供することを目標とする。

〔問題を解決するための手段〕

本発明の偏光プリズムの構成を第１図に示す。

２つの三角プリズムと１枚の平板型スペーサーは全て一
軸性結晶で、光学軸の方向は全て側面に垂直な方向にと
る。三角プリズムの常光線、異常光線の主屈折率をそｎ
（″ｆＬｎω、ｎε、ヌベーサーの主屈折率をそｎぞｆ
’Ｌｎω・ｎａ’とする。

三角プリズムを負結晶としたとき、スペーサーはｎω）
ｎω　を満足する正結晶とする。また、三角プリズムを
正結晶としたときスペーサ−ｆｎε〉ｎεを満足する負
結晶とする。

なお、三角プリズムとスペーサーは光学的に接合するか
、紫外光を透過する接着剤で接合するものとする。

〔作　用〕

（２）式から明らかなようにｎ２）ｎ＋ンＮのときＮが
ｎｌに近く大きいほど光線ｌの視野角Ｉ、は大きくなり
、またＮが小さいほど光線２の視野角■２は大きくなる
。そこで、接合層を光線２でＮが異なる一軸性結晶とす
九ば、上記条件を満たし、視野角を大きくとることがで
きる。

スペーサーの一軸性結晶の常光線、異常光線の主屈折率
ｎω、　ｎＢ’のうち小さい方をｎｌ、大きい方をｎ２
　　とすると少なくともｎ２ンｎ１／でなけｎば偏光プ
リズムとして作用しないが、このときもｎ２’＞ｎｌ（
７）　ト＠　（！：　ｎｌ：）ｎ２　　のときで場合分
けが必要である。

（１）　　ｎ２’）　ｎ　＋のとき光線１は界面で全反射しないからまた、光線１と光線２の視野角が光軸に対して対称にな
るプリズムの頂角はｊｊｎ　Ｉ　／　＝介”ｙｙｌｚ　　とおいてで与えら
れる。

（ｌｉ）　ｎ　＋ンｎ２のときまた、両光線の視野角が対称になるためのプリズムの頂
角Ｓは次式で与えら几る。

三角プリズムを負結晶としたときｎω〉ｎ　６　　であ
り、このときスペーサーは正結晶とするのでｎωｌｎε
　となり、＋３１〜（６１式においてｎＩ：ｎ４．　ｎ
２：ｎω・　ｎ１＝ｎω、　ｎ２’：　ｎεとおけばよ
い。また、三角プリズムを正結晶、スペーサーを負結晶
とした〔実　施　例〕負結晶三角プリズム、正結晶ヌペーサーの構成例として
、方解石三角プリズム、人工水晶スペーサーの組み合わ
せをとったときの視野角の波長依存性を第２図に示す。

このときｎω〉ｎεンｎωンｎεとなるので視野角は（
３）式より計算さ几る。

視野角が対称になるためのプリズムの頂角は（４）式よ
シ計算さｎ１設計波長を５８９．３ｎｍとすると８＝１
１．２８°になる。

また、正結晶三角プルズム、負結晶スペーサーの構成例
として人工水晶三角プリズム、ＡＤＰスペーサーの組み
合わせをとったとき゛の視野角の液厚依存性を第３図に
示す。このときｎεンｎωンｎω′肩長５８９．３　ｎ
ｍで視野角が対称になるには頂角は＄＝１３．５４°で
る几ばよい。

実施例では負結晶として方解石、ＡＤＰを正結晶として
人工水晶をあげたが、正結晶も負結晶もこれらに限定さ
九るものではない。

〔発明の効果〕

方解石槽グランフ＝コープリズムにくらべて本発明の偏
光プリズムはいずｎも広い視野角がと九ることか明らか
である。また、フーコープリズムのようなエアーギャッ
プ型の偏光プリズムと異なシ、接合層にも分散媒質を使
うので、三角プリズムと接合層の屈折率比の波長による
変化が小さく従って視野角の対称性のくずｎは小さい。

しかも適当な結晶を選択することによってエアーギャッ
プ型プリズムと同様波長３ＱＱｎｍ以下の紫外光でも使
うことができる。

また、グラントムソンプリズムに代表さｎる接着剤接合
型偏光プリズムと比べても、紫対光で使えるという利点
がある。さらに、接合層が結晶の平板なので接着剤の場
合と異々す、接合層の平行度は容易に確保できる。その
ため、透過光線の屈折率が三角プリズムと接合層とで多
少異なっていても透過光りフレは従来の偏光プリズムよ
シ小さくなる。スペーサーの厚みも接着剤よりも厚く、
任意にとｎるので消光比も従来型偏光プリズムよりもあ
がる。

また、仮に三角プリズムとスペーサーを接着剤で接合し
たとしても接着剤が薄ければ影響はなく光学的に接合し
た場合と特性は変わらない。このとき接着剤に必要とさ
九る特性も紫外光透過性だけで従来のグラントムノンプ
リズムに必要とさ九た屈折率の適合性、高粘度等の特性
１ヶ全く必要ない。

本発明の偏光プリズムは広い透過波長域と広い視野角と
いう２つの特性をあわせもつ従来にない優九た偏光プリ
ズムである。従って、分光装置や偏光解析装置、あるい
は光学冥験等で広汎に用いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の偏光プリズムの構成を示す図第２図、
第３図は本発明の実施例の偏光プリズムの視野角の波長
依存性を示すグラフで、第２図は方解石三角プリズム、
人工水晶スペーサーの構成をとつたとき、第３図は人工
水晶三角プリズム、ＡＤＰヌベーサーの構成をとったと
きのものである。第４図は従来型の偏光プリズムを説明する図、第５図は
方解石製グランフーコープリズムの視野角の波長依存性
を示すグラフである。 ”−へ液　去　（？を飢）第　３　図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

一軸性負結晶または一軸性正結晶の２つの三角プリズム
を接合して作られるグランタイプのプリズムであつて、
接合部分を三角プリズムの結晶と平行な方向に光学軸を
有し、かつ、常光線の主屈折率がプリズム結晶のものよ
り小さい一軸性結晶または異常光線の主屈折率がプリズ
ム結晶のものより小さい一軸性負結晶としたことを特徴
とする偏光プリズム。