JPH05100200A - 位相シフター - Google Patents
位相シフターInfo
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- JPH05100200A JPH05100200A JP26081091A JP26081091A JPH05100200A JP H05100200 A JPH05100200 A JP H05100200A JP 26081091 A JP26081091 A JP 26081091A JP 26081091 A JP26081091 A JP 26081091A JP H05100200 A JPH05100200 A JP H05100200A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- crystal cell
- phase
- prism
- phase shifter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 42
- 210000002858 crystal cell Anatomy 0.000 claims abstract description 36
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 238000005305 interferometry Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
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- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Optical Filters (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】液晶セルの特性を調べることなく、光ビームに
高精度かつ安定に位相変化を与えることのできる位相シ
フターを提供する。 【構成】入射光ビームＬはプリズムＰ1で二本のビーム
に分割され、一方のビームはレンズ１６に入射する。他
方のビームはプリズムＰ2〜Ｐ4で反射され、偏光板１４
と液晶セル１２を四回通過した後にプリズムＰ1から射
出される。このとき、ビームの一部が位相変調ビームと
してプリズムＰ5から取り出される。液晶セル１２を四
回通過したビームは前述のプリズムＰ1から射出された
ビームと合成される。この合成ビームは、レンズ１６で
拡大投影され干渉縞を形成し、その光強度が所定位置に
配置されたフォトダイオード１８で検出される。液晶セ
ル１２は電圧を供給する駆動回路２２に接続されてい
る。駆動回路２２はフォトダイオード１８からの信号に
応じてコントローラー２０により制御される。
高精度かつ安定に位相変化を与えることのできる位相シ
フターを提供する。 【構成】入射光ビームＬはプリズムＰ1で二本のビーム
に分割され、一方のビームはレンズ１６に入射する。他
方のビームはプリズムＰ2〜Ｐ4で反射され、偏光板１４
と液晶セル１２を四回通過した後にプリズムＰ1から射
出される。このとき、ビームの一部が位相変調ビームと
してプリズムＰ5から取り出される。液晶セル１２を四
回通過したビームは前述のプリズムＰ1から射出された
ビームと合成される。この合成ビームは、レンズ１６で
拡大投影され干渉縞を形成し、その光強度が所定位置に
配置されたフォトダイオード１８で検出される。液晶セ
ル１２は電圧を供給する駆動回路２２に接続されてい
る。駆動回路２２はフォトダイオード１８からの信号に
応じてコントローラー２０により制御される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光の位相を変化させる
位相シフターに関する。
位相シフターに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、位相シフターとしては反射鏡をＰ
ＺＴなどのピエゾ素子に取り付けた構成のものが主に知
られている。そして、ピエゾ素子に印加する電圧を変え
て反射鏡を光路に沿って移動させることにより光の位相
を変化させている。このような位相シフターを用いた位
相シフト干渉法では、使用する光の波長λに対してλ／
３０程度という高い精度で位相分布を求めることができ
る。しかし、このように構成した位相シフターは、製造
面では反射面にピエゾ素子を取り付ける手間がかかり、
駆動面では高電圧を印加する必要があるという不都合が
ある。
ＺＴなどのピエゾ素子に取り付けた構成のものが主に知
られている。そして、ピエゾ素子に印加する電圧を変え
て反射鏡を光路に沿って移動させることにより光の位相
を変化させている。このような位相シフターを用いた位
相シフト干渉法では、使用する光の波長λに対してλ／
３０程度という高い精度で位相分布を求めることができ
る。しかし、このように構成した位相シフターは、製造
面では反射面にピエゾ素子を取り付ける手間がかかり、
駆動面では高電圧を印加する必要があるという不都合が
ある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このようなピエゾ素子
を用いて位相を変化させる従来の位相シフターに代わっ
て、最近では液晶を位相シフターに利用するという考え
がある。位相シフト干渉法では、位相シフト量の精度は
測定精度に直接影響を与える。このため、液晶を位相シ
フターに利用する場合には、使用する液晶セルの屈折率
の温度依存性や入射角依存性を非常に高い精度で知る必
要がある。しかし、このような特性を調べることは非常
に困難であるとともに、使用する液晶セル毎に特性を調
べることは実質的に不可能である。
を用いて位相を変化させる従来の位相シフターに代わっ
て、最近では液晶を位相シフターに利用するという考え
がある。位相シフト干渉法では、位相シフト量の精度は
測定精度に直接影響を与える。このため、液晶を位相シ
フターに利用する場合には、使用する液晶セルの屈折率
の温度依存性や入射角依存性を非常に高い精度で知る必
要がある。しかし、このような特性を調べることは非常
に困難であるとともに、使用する液晶セル毎に特性を調
べることは実質的に不可能である。
【０００４】本発明は、液晶を利用した位相シフターで
あって、使用する液晶セルの特性をいちいち調べること
なく位相シフト量を高い精度で定めることのできる位相
シフターを提供することを目的とする。
あって、使用する液晶セルの特性をいちいち調べること
なく位相シフト量を高い精度で定めることのできる位相
シフターを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の位相シフター
は、入射光ビームを二本のビームに分離する手段と、印
加する電界に応じて屈折率が変化する液晶セルと、一方
のビームに液晶セルを２n（ｎは自然数）回通過させる
手段と、液晶セルを通過したビームと他方のビームを合
成して干渉縞を形成する手段と、干渉縞の一点の光強度
を検出する受光素子と、液晶セルに印加する電界を変化
させる駆動手段と、受光素子の出力と予め決めた基準値
との差が０となる所望の位相変化量に応じた点を検出し
て駆動手段を制御する手段とを備えている。
は、入射光ビームを二本のビームに分離する手段と、印
加する電界に応じて屈折率が変化する液晶セルと、一方
のビームに液晶セルを２n（ｎは自然数）回通過させる
手段と、液晶セルを通過したビームと他方のビームを合
成して干渉縞を形成する手段と、干渉縞の一点の光強度
を検出する受光素子と、液晶セルに印加する電界を変化
させる駆動手段と、受光素子の出力と予め決めた基準値
との差が０となる所望の位相変化量に応じた点を検出し
て駆動手段を制御する手段とを備えている。
【０００６】
【作用】本発明では、入射光ビームを二本のビームに分
割し、一方のビームを液晶セルを２n（ｎは自然数）回
通過させた後、他方のビームと合成して干渉させる。こ
のときｎの値は、液晶セルを通過した光ビームの位相が
所望な量だけ変化したときに、受光素子の出力と基準値
との差が０になるように選ぶ。従って、公知のフィード
バック制御の技術を用いて、受光素子の出力と基準値と
の差が０になるように制御することによって、ビームに
所望な量だけ位相変化を安定に与える。
割し、一方のビームを液晶セルを２n（ｎは自然数）回
通過させた後、他方のビームと合成して干渉させる。こ
のときｎの値は、液晶セルを通過した光ビームの位相が
所望な量だけ変化したときに、受光素子の出力と基準値
との差が０になるように選ぶ。従って、公知のフィード
バック制御の技術を用いて、受光素子の出力と基準値と
の差が０になるように制御することによって、ビームに
所望な量だけ位相変化を安定に与える。
【０００７】
【実施例】次に本発明の位相シフターの一実施例につい
て図１を参照しながら説明しよう。入射光ビームＬはプ
リズムＰ1で二本のビームに分割され、一方のビームは
レンズ１６に入射し、他方のビームは偏光板１４と液晶
セル１２を通過しプリズムＰ4に入射する。プリズムＰ4
に入射したビームは、その内部で二回反射された後、液
晶セル１２と偏光板１４を通過しプリズムＰ2に入射す
る。プリズムＰ4で反射される際、ビームの一部は反射
面を透過しプリズムＰ5から外部に射出される。このプ
リズムＰ5から射出されたビームは位相差顕微鏡での試
料観察等に利用される。液晶セル１２と偏光板１４を通
過してプリズムＰ2に入射したビームは、その内部で二
回反射された後、偏光板１４と液晶セル１２を通過しプ
リズムＰ3に入射する。プリズムＰ3に入射したビームは
更にその内部で二回反射され、液晶セル１２と偏光板１
４を通過しプリズムＰ2に再度入射する。プリズムＰ2に
再度入射したビームは内部で反射された後、プリズムＰ
1から射出されレンズ１６に入射する。これにより、液
晶セル１２を四回通過したビームと、液晶セルに入射す
ることなくＰ1から射出されたビームとが合成される。
この合成ビームはレンズ１６で拡大投影され観測面上に
干渉縞を形成する。観測面の所定位置にはフォトダイオ
ード１８が配置されていて、その位置の光強度を検出す
る。フォトダイオード１８からの出力信号はコントロー
ラー２０に入力され、コントローラー２０はその入力に
応じて液晶セル１２に電圧を供給する駆動回路２２を制
御する。
て図１を参照しながら説明しよう。入射光ビームＬはプ
リズムＰ1で二本のビームに分割され、一方のビームは
レンズ１６に入射し、他方のビームは偏光板１４と液晶
セル１２を通過しプリズムＰ4に入射する。プリズムＰ4
に入射したビームは、その内部で二回反射された後、液
晶セル１２と偏光板１４を通過しプリズムＰ2に入射す
る。プリズムＰ4で反射される際、ビームの一部は反射
面を透過しプリズムＰ5から外部に射出される。このプ
リズムＰ5から射出されたビームは位相差顕微鏡での試
料観察等に利用される。液晶セル１２と偏光板１４を通
過してプリズムＰ2に入射したビームは、その内部で二
回反射された後、偏光板１４と液晶セル１２を通過しプ
リズムＰ3に入射する。プリズムＰ3に入射したビームは
更にその内部で二回反射され、液晶セル１２と偏光板１
４を通過しプリズムＰ2に再度入射する。プリズムＰ2に
再度入射したビームは内部で反射された後、プリズムＰ
1から射出されレンズ１６に入射する。これにより、液
晶セル１２を四回通過したビームと、液晶セルに入射す
ることなくＰ1から射出されたビームとが合成される。
この合成ビームはレンズ１６で拡大投影され観測面上に
干渉縞を形成する。観測面の所定位置にはフォトダイオ
ード１８が配置されていて、その位置の光強度を検出す
る。フォトダイオード１８からの出力信号はコントロー
ラー２０に入力され、コントローラー２０はその入力に
応じて液晶セル１２に電圧を供給する駆動回路２２を制
御する。
【０００８】液晶セル１２は、全面に透明電極を有する
二枚の透明基板で、その分子軸が基板面に平行になるよ
うに液晶分子を挟んだタイプのもので、一般にホモジニ
アスタイプと呼ばれている。このタイプの液晶セルは、
液晶分子に作用する電場の強さ（電極に印加する電圧の
大きさ）に応じて屈折率が変化するため、これを通過す
る光に位相の変化を与える。液晶セル１２に電圧を供給
する駆動回路２２は振幅可変の交流電源を含み、液晶セ
ル１２に印加する電圧の振幅がコントローラー２０によ
りフォトダイオーフォ１８からの出力信号に応じて制御
される。
二枚の透明基板で、その分子軸が基板面に平行になるよ
うに液晶分子を挟んだタイプのもので、一般にホモジニ
アスタイプと呼ばれている。このタイプの液晶セルは、
液晶分子に作用する電場の強さ（電極に印加する電圧の
大きさ）に応じて屈折率が変化するため、これを通過す
る光に位相の変化を与える。液晶セル１２に電圧を供給
する駆動回路２２は振幅可変の交流電源を含み、液晶セ
ル１２に印加する電圧の振幅がコントローラー２０によ
りフォトダイオーフォ１８からの出力信号に応じて制御
される。
【０００９】次にその制御方法について説明しよう。レ
ンズ１６により投影される干渉縞はほぼ等間隔でピーク
を有し、このピークの位置は液晶セル１２を通過するビ
ームの位相変化に対応して移動する。本実施例はこの性
質を利用して、プリズムＰ5から射出される光の位相を
π／２づつ変化させることを行なうものである。最初に
レンズ１６で投影される光の平均強度を求め、フォトダ
イオード１８の位置をその出力信号が平均強度と等しく
なるように調整し、液晶セル１２に印加する電圧の振幅
を大きくしていく。このときフォトダイオード１８で検
出される光強度は図２の実線で示したような交流波形と
なる。図において、横軸は電圧の振幅で、破線は平均強
度を示している。本実施例の構成では、位相変調を受け
るビームは液晶セル１２を四回通過するので、光強度の
位相が２πずれたＡ点となったときに、プリズムＰ5か
らの光の位相は初期状態に比べてπ／２ずれた状態とな
る。同様に、Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点となったとき、それぞれ
π，３π／２，２πずれる。図２には電圧（振幅）と変
調量との関係が○でプロットしてある。そして、液晶セ
ル１２に電圧を供給する駆動回路２２は、Ａ〜Ｄ点の中
の所望の点にロックされるように公知のフィードバック
制御の技術を用いて、フォトダイオード１８の信号に応
じてコントローラー２０によって制御される。
ンズ１６により投影される干渉縞はほぼ等間隔でピーク
を有し、このピークの位置は液晶セル１２を通過するビ
ームの位相変化に対応して移動する。本実施例はこの性
質を利用して、プリズムＰ5から射出される光の位相を
π／２づつ変化させることを行なうものである。最初に
レンズ１６で投影される光の平均強度を求め、フォトダ
イオード１８の位置をその出力信号が平均強度と等しく
なるように調整し、液晶セル１２に印加する電圧の振幅
を大きくしていく。このときフォトダイオード１８で検
出される光強度は図２の実線で示したような交流波形と
なる。図において、横軸は電圧の振幅で、破線は平均強
度を示している。本実施例の構成では、位相変調を受け
るビームは液晶セル１２を四回通過するので、光強度の
位相が２πずれたＡ点となったときに、プリズムＰ5か
らの光の位相は初期状態に比べてπ／２ずれた状態とな
る。同様に、Ｂ点，Ｃ点，Ｄ点となったとき、それぞれ
π，３π／２，２πずれる。図２には電圧（振幅）と変
調量との関係が○でプロットしてある。そして、液晶セ
ル１２に電圧を供給する駆動回路２２は、Ａ〜Ｄ点の中
の所望の点にロックされるように公知のフィードバック
制御の技術を用いて、フォトダイオード１８の信号に応
じてコントローラー２０によって制御される。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、受光素子の出力と基準
値との差が０になるように制御することによって所望の
位相変化をビームに与えるので、位相変調を安定にしか
も精度良く行なうこのと可能な位相シフターが提供され
る。さらに、使用する液晶セルの特性を調べる必要がな
いので製造上の利点も大きい。
値との差が０になるように制御することによって所望の
位相変化をビームに与えるので、位相変調を安定にしか
も精度良く行なうこのと可能な位相シフターが提供され
る。さらに、使用する液晶セルの特性を調べる必要がな
いので製造上の利点も大きい。
【図１】本発明による位相シフターの一実施例の構成を
示す。
示す。
【図２】液晶セルに印加する電圧に対する光強度と位相
変調量の関係を示す。
変調量の関係を示す。
１２…液晶セル、１４…偏光板、１６…レンズ、１８…
フォトダイオード、２０…コントローラー、２２…駆動
回路、Ｐ1〜Ｐ5…プリズム。
フォトダイオード、２０…コントローラー、２２…駆動
回路、Ｐ1〜Ｐ5…プリズム。
Claims (2)
- 【請求項１】 入射光ビームの位相を変化させる位相シ
フターであって、 入射光ビームを二本のビームに分離する手段と、 印加する電界に応じて屈折率が変化する液晶セルと、 一方のビームに液晶セルを２n（ｎは自然数）回通過さ
せる手段と、 液晶セルを通過したビームと他方のビームを合成して干
渉縞を形成する手段と、 干渉縞の一点の光強度を検出する受光素子と、 液晶セルに印加する電界を変化させる駆動手段と、 受光素子の出力と予め決めた基準値との差が０となる所
望の位相変化量に応じた点を検出して駆動手段を制御す
る手段とを備えている位相シフター。 - 【請求項２】 ビームの光路上に偏光板を設けた請求項
１記載の位相シフター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26081091A JP3226046B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 位相シフター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26081091A JP3226046B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 位相シフター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05100200A true JPH05100200A (ja) | 1993-04-23 |
| JP3226046B2 JP3226046B2 (ja) | 2001-11-05 |
Family
ID=17353072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26081091A Expired - Fee Related JP3226046B2 (ja) | 1991-10-08 | 1991-10-08 | 位相シフター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3226046B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020126174A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 株式会社豊田中央研究所 | 偏光状態制御装置及びプログラム |
| CN117761925A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-26 | 上海雷骥电子科技有限公司 | 液晶移相器响应时间测试系统及测试方法 |
-
1991
- 1991-10-08 JP JP26081091A patent/JP3226046B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020126174A (ja) * | 2019-02-05 | 2020-08-20 | 株式会社豊田中央研究所 | 偏光状態制御装置及びプログラム |
| CN117761925A (zh) * | 2024-02-05 | 2024-03-26 | 上海雷骥电子科技有限公司 | 液晶移相器响应时间测试系统及测试方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3226046B2 (ja) | 2001-11-05 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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