JPS58220120A - 偏光合成装置 - Google Patents
偏光合成装置Info
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- JPS58220120A JPS58220120A JP10419482A JP10419482A JPS58220120A JP S58220120 A JPS58220120 A JP S58220120A JP 10419482 A JP10419482 A JP 10419482A JP 10419482 A JP10419482 A JP 10419482A JP S58220120 A JPS58220120 A JP S58220120A
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- prism
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
- G02B27/283—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising used for beam splitting or combining
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- Physics & Mathematics (AREA)
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- Optics & Photonics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は複屈折プリズムを用いた偏光装置に係り、特に
、複屈折プリズムで分離した偏光光束を再合成する偏光
合成装置に関するものである。
、複屈折プリズムで分離した偏光光束を再合成する偏光
合成装置に関するものである。
通常の光源が発生している自然光から直線偏光を得る場
合は、ウオラストン形、ローシ1ン形等の複屈折プリズ
ムが用いられてきたが、最近になって偏光解析装置やゼ
ーマン原子吸光光度計においても互いに直交する一対の
偏光成分の測定が必要となってきたので、それに適合し
たものが要望されるようになった。しかし、複屈折プリ
ズムよりの出射光、即ち、正常光線と異常光線とのなす
角は入射光線の波長によって変化するので、広い波長域
で両偏光光線を同時に検知することは、従来は困難であ
ると見られていた。
合は、ウオラストン形、ローシ1ン形等の複屈折プリズ
ムが用いられてきたが、最近になって偏光解析装置やゼ
ーマン原子吸光光度計においても互いに直交する一対の
偏光成分の測定が必要となってきたので、それに適合し
たものが要望されるようになった。しかし、複屈折プリ
ズムよりの出射光、即ち、正常光線と異常光線とのなす
角は入射光線の波長によって変化するので、広い波長域
で両偏光光線を同時に検知することは、従来は困難であ
ると見られていた。
このような複雑な問題点を避けるために、従来は次のよ
うな手段が用いられていた。即ち、例えばローションプ
リズムの場合は光入射軸の延長方向に進む正常光線のみ
を利用し、そのローションプリズムを回転させることに
よって進行方向の異なる一対の偏光を得ていた。まだ、
ケルセルやフアラデーセルを使用し電気的手段を用いて
偏光面の転換を行わせていた。
うな手段が用いられていた。即ち、例えばローションプ
リズムの場合は光入射軸の延長方向に進む正常光線のみ
を利用し、そのローションプリズムを回転させることに
よって進行方向の異なる一対の偏光を得ていた。まだ、
ケルセルやフアラデーセルを使用し電気的手段を用いて
偏光面の転換を行わせていた。
しかるにこのようなプリズムや電気的手段によって偏光
面を回転させる方法は、複雑で大形な回。
面を回転させる方法は、複雑で大形な回。
伝機構を必要とする。また、このような回転機構は振動
を伴い易く長期間高精度に維持することが困難であると
いう欠点をもっていた。
を伴い易く長期間高精度に維持することが困難であると
いう欠点をもっていた。
本発明は」−記従来技術の欠点を解消し、回転機構等を
用いることなく小形・高性能な偏光合成装置を提供する
ことを目的とし、その特徴とするところは、入射した自
然光を偏光面が直交する常光および異常光に分離させる
複屈折プリズムと、この複屈折ブリズトより出射した常
光および異常光を集光する集束手段とを有し、複屈折プ
リズムの各頂角を選択することにより常光および異常光
を光軸に対して対称的に発散させると共に、集束手段に
1つヤ偏光光束を光軸上において合成するごとく構成し
たことにある。
用いることなく小形・高性能な偏光合成装置を提供する
ことを目的とし、その特徴とするところは、入射した自
然光を偏光面が直交する常光および異常光に分離させる
複屈折プリズムと、この複屈折ブリズトより出射した常
光および異常光を集光する集束手段とを有し、複屈折プ
リズムの各頂角を選択することにより常光および異常光
を光軸に対して対称的に発散させると共に、集束手段に
1つヤ偏光光束を光軸上において合成するごとく構成し
たことにある。
第1図は本発明の一実施例である偏光合成装置の光学系
図で、第2図は第1図のウォラストンプリズム2の拡大
図である。自然光1がウォラストンプリズム2に入射し
て第1プリズム2aと第2プリズム2bを接着している
斜面8に到達すると、互いに直交する偏光面を有する一
対の直線偏光成分に分離し、第2プリズム2bの出射面
7bで屈折して更に分離角を増す。この一対の偏光の中
3aは紙面に垂直に振動する偏光面をもっており、偏光
3bは紙面に平行に振動する偏光面をもっており、夫々
図のような黒点と短線を付して表示しである。なお、偏
光3a、3bと光軸4とのなす角を等しくしているが、
これは第1プリズl、2aと第2プリズム2bの頂角α
の値をそのようになるように選択しだからであり、これ
については第2図の説明で詳細に述べる。
図で、第2図は第1図のウォラストンプリズム2の拡大
図である。自然光1がウォラストンプリズム2に入射し
て第1プリズム2aと第2プリズム2bを接着している
斜面8に到達すると、互いに直交する偏光面を有する一
対の直線偏光成分に分離し、第2プリズム2bの出射面
7bで屈折して更に分離角を増す。この一対の偏光の中
3aは紙面に垂直に振動する偏光面をもっており、偏光
3bは紙面に平行に振動する偏光面をもっており、夫々
図のような黒点と短線を付して表示しである。なお、偏
光3a、3bと光軸4とのなす角を等しくしているが、
これは第1プリズl、2aと第2プリズム2bの頂角α
の値をそのようになるように選択しだからであり、これ
については第2図の説明で詳細に述べる。
第1のプリズム2aの材料である水晶の結晶光軸方向6
aは紙面に沿った方向であり、同じく第2プリズム2b
の結晶光軸方向6bは紙面に対して垂直な方向となって
いる。斜面8における垂線9と自然光1とのなす入射角
はαであるので、ここまでは分離することなく進行した
自然光が斜面8で屈折力の差が生じて分離する。即ち、
斜面8における屈折角はθ1.θ2となって(θ2−θ
l)の開き角を生じ、光軸4に対してβI、β2の角度
をもつことになる。水晶の常光線の屈折率をnQ、異常
光線の屈折率を08とすると、この屈折率の差(ne−
nQ)は斜面8における屈折と出射面7bにおける屈折
の際に作用し、光軸4に対してγ1の角度をもつ上向き
の偏光3bとγ2の角度をもつ下向きの偏光3bとを出
射することになる。即ち、基準波長光において出射角γ
lとr2が等しくなるような頂角αを定めることができ
る。
aは紙面に沿った方向であり、同じく第2プリズム2b
の結晶光軸方向6bは紙面に対して垂直な方向となって
いる。斜面8における垂線9と自然光1とのなす入射角
はαであるので、ここまでは分離することなく進行した
自然光が斜面8で屈折力の差が生じて分離する。即ち、
斜面8における屈折角はθ1.θ2となって(θ2−θ
l)の開き角を生じ、光軸4に対してβI、β2の角度
をもつことになる。水晶の常光線の屈折率をnQ、異常
光線の屈折率を08とすると、この屈折率の差(ne−
nQ)は斜面8における屈折と出射面7bにおける屈折
の際に作用し、光軸4に対してγ1の角度をもつ上向き
の偏光3bとγ2の角度をもつ下向きの偏光3bとを出
射することになる。即ち、基準波長光において出射角γ
lとr2が等しくなるような頂角αを定めることができ
る。
なお、第1プリズム2aと第2プリズム2bの貼合わせ
面での屈折角θ1 、θ2は次式で定まる。
面での屈折角θ1 、θ2は次式で定まる。
寸だ、β1−α−θ1.β2−θ2−αであるので、出
射面7bにおける出射角は次式で定まる。
射面7bにおける出射角は次式で定まる。
γ1=sin−’ (n e sin!+)γ2 =s
in −’ (n 6 sinβ2)ウォラストンプリ
ズム2よりの偏光3a、3bは色消しレンズ5に入射し
て集束されPz点に集まる。いま、色消しレンズ4の主
点をS+ 、82とし、出射光3a、3bを逆に延長し
た破線が光軸4と交わる点をPlとする。また、色消し
レンズ5の主点S1とP+との間隔をa、主点S2とP
2との間隔をす9色消しレンズ5の焦点距離をfとする
と次式が成立する。
in −’ (n 6 sinβ2)ウォラストンプリ
ズム2よりの偏光3a、3bは色消しレンズ5に入射し
て集束されPz点に集まる。いま、色消しレンズ4の主
点をS+ 、82とし、出射光3a、3bを逆に延長し
た破線が光軸4と交わる点をPlとする。また、色消し
レンズ5の主点S1とP+との間隔をa、主点S2とP
2との間隔をす9色消しレンズ5の焦点距離をfとする
と次式が成立する。
即ち、ウォラストンプリズム2で分離した出射光3a、
3bで代表される偏光光束は光軸4LのP2点に集束さ
せることができる。
3bで代表される偏光光束は光軸4LのP2点に集束さ
せることができる。
さて、ウォラストンプリズムにおいては、正常光線と異
常光線の2つの光束の分離は斜面8の中心付近で行なわ
れるとされていだが、実際に計算してみると第2プリズ
ム2bの出射面7bにおける屈折で、正常光線と異常光
線の元の方向に延長した交点P1は斜面8の中心より相
当離れている。
常光線の2つの光束の分離は斜面8の中心付近で行なわ
れるとされていだが、実際に計算してみると第2プリズ
ム2bの出射面7bにおける屈折で、正常光線と異常光
線の元の方向に延長した交点P1は斜面8の中心より相
当離れている。
まだ、この交点P1は入射光の波長を変化させるとθ1
.θ2.γ1.γ2は相当変化するが、■)2の位置は
殆ど移動しないことが確かめられた。。
.θ2.γ1.γ2は相当変化するが、■)2の位置は
殆ど移動しないことが確かめられた。。
第3図はウォラストンプリズムの波長分散を示す図で、
出射光3a、3bは比較的短波長光の場合であり、出射
光3C,3dは長波長光の場合である。即ち、正常光線
31)、異常光線3aとのなす角は光線の波長が長くな
ると減少するが、その一対の光線3a、3bおよび3C
,3dの交点1)lの位置は殆ど変化しないことが次の
割算によって確認された。依ってこの点を不動点と呼ぶ
ことにする。
出射光3a、3bは比較的短波長光の場合であり、出射
光3C,3dは長波長光の場合である。即ち、正常光線
31)、異常光線3aとのなす角は光線の波長が長くな
ると減少するが、その一対の光線3a、3bおよび3C
,3dの交点1)lの位置は殆ど変化しないことが次の
割算によって確認された。依ってこの点を不動点と呼ぶ
ことにする。
ウォラストンプリズムの計算例
■、拐料;人王水晶
2、寸法:長さ40胴、断面1010X11yn、頂角
(90°−α);14°30′第 1 表 この表から明らかなように波長が198 n +nから
833nmまで変化すると、γl と7′2は約50%
も変化する。しかし、不動点I)1の位置は第2プリズ
ム2bの出射面7bから13肺伺近にあり、198=8
33nmまで変化させても0.9mm、即ち7%程度し
か移動しない。これを次の図に示す。
(90°−α);14°30′第 1 表 この表から明らかなように波長が198 n +nから
833nmまで変化すると、γl と7′2は約50%
も変化する。しかし、不動点I)1の位置は第2プリズ
ム2bの出射面7bから13肺伺近にあり、198=8
33nmまで変化させても0.9mm、即ち7%程度し
か移動しない。これを次の図に示す。
第4図は第3図の波長と出射面よりPlまでの鴨、、:
距離との関係を示す線図で、実線は異常光線の場合であ
り、破線は常光線の場合を示している。即ち、■)1点
はウォラストンプリズム2の斜面8の中心から約7晒出
射面7b側に離れた所に位置し、特に、可視波長範囲4
00〜700 nmの範囲では殆ど変化しない。なお、
この実線と破線は頂角αの選択によって更に一致させる
ことが可能である。
り、破線は常光線の場合を示している。即ち、■)1点
はウォラストンプリズム2の斜面8の中心から約7晒出
射面7b側に離れた所に位置し、特に、可視波長範囲4
00〜700 nmの範囲では殆ど変化しない。なお、
この実線と破線は頂角αの選択によって更に一致させる
ことが可能である。
再び第1図に戻って、21点が不動であることを利用し
て一度分離した正常光線と異常光線の偏光3a、3bを
22点に集光させることが可能となる。即ち、」二記(
1)式に依れば21点の像を22点に結像させることが
可能となる。また、正常光線の偏光3b或いは異常光線
の偏光3aのいずれ■ か一方の光路に7波長板を挿入して偏光面を900回転
させると、合成点1)2上で完全に一方に偏光した光を
得ることができる。即ち、入射自然光の強度を半減する
ことなく■)2上で完全な直線偏光を得ることができる
。したがって、1〕2点上で明るい干渉像を得ることが
できるので、各種の干渉を応用した測定器、例えば屈折
率泪等に利用することが可能となる。
て一度分離した正常光線と異常光線の偏光3a、3bを
22点に集光させることが可能となる。即ち、」二記(
1)式に依れば21点の像を22点に結像させることが
可能となる。また、正常光線の偏光3b或いは異常光線
の偏光3aのいずれ■ か一方の光路に7波長板を挿入して偏光面を900回転
させると、合成点1)2上で完全に一方に偏光した光を
得ることができる。即ち、入射自然光の強度を半減する
ことなく■)2上で完全な直線偏光を得ることができる
。したがって、1〕2点上で明るい干渉像を得ることが
できるので、各種の干渉を応用した測定器、例えば屈折
率泪等に利用することが可能となる。
捷だ、分離しだ2光束を交互にチョッピングすれば、■
)2点に置いた光検知器に、互いに直交する偏光成分を
交互に入射させるととができる。この方法は従来偏光子
を回転させたり、ケルセルやファラデーセル等を用いた
偏光の変調方式にも代替えすることが可能となり、より
簡単安価々偏光装置を提供することができる。
)2点に置いた光検知器に、互いに直交する偏光成分を
交互に入射させるととができる。この方法は従来偏光子
を回転させたり、ケルセルやファラデーセル等を用いた
偏光の変調方式にも代替えすることが可能となり、より
簡単安価々偏光装置を提供することができる。
本実施例の偏光合成装置は、ウォラストンプリズムの各
頂角を選定することによって、常光と異常光の出射角を
光軸に対して正負はぼ均等になるように振り分けると共
に、その出射偏光を逆に延長した虚像点を接近させるこ
とができる。更に、ウォラストンプリズムの入射光の波
長を変化させたときでも上記虚像点は殆ど移動しないの
で、偏光光学装置に組込むことが容易になる等の効果が
得られる。
頂角を選定することによって、常光と異常光の出射角を
光軸に対して正負はぼ均等になるように振り分けると共
に、その出射偏光を逆に延長した虚像点を接近させるこ
とができる。更に、ウォラストンプリズムの入射光の波
長を変化させたときでも上記虚像点は殆ど移動しないの
で、偏光光学装置に組込むことが容易になる等の効果が
得られる。
第5図は第1図の変形例である偏光合成装置の光学系図
で、第1図と同じ部分には同一符号を口しである。この
場合は複屈折プリズムとして「Jジョンプリズム1oを
使用すると共に、その出射偏光を凹状の球面鏡11で集
光させている。この球面鏡11の曲率半径をRとすると
、(1)式と同様な(2)式が得られる。
で、第1図と同じ部分には同一符号を口しである。この
場合は複屈折プリズムとして「Jジョンプリズム1oを
使用すると共に、その出射偏光を凹状の球面鏡11で集
光させている。この球面鏡11の曲率半径をRとすると
、(1)式と同様な(2)式が得られる。
1 1 2
一−トーー = −・・・・・・・・・・・・
(2) bR この場合は第1図に用いた色消しレンズを必要としない
ので安価に製作することができるという利点が得られる
。
(2) bR この場合は第1図に用いた色消しレンズを必要としない
ので安価に製作することができるという利点が得られる
。
本実施例の偏光合成装置は、凹面反射鏡を集光手段とし
て用いることにより、光の波長が変化しても色収差を生
じないという効果をもっている。
て用いることにより、光の波長が変化しても色収差を生
じないという効果をもっている。
本発明の偏光合成装置は、回転機構や移動機構を必要と
せず小形・高性能であるという効果が得られる。
せず小形・高性能であるという効果が得られる。
第1図は本発明の一実施例である偏光合成装置の光学系
図、第2図は第1図のウォラストンプリズムの拡大図、
第3図はウォラストンプリズムの波長分散を示す図、第
4図は第3図の波長と出射面よりP+点までの距離との
関係を示す線図、第5図は第1図の変形例である偏光合
成装置の光学系図である。 1・・・自然光、2・・・ウォラストンプリズム、2a
・・・第1プリズム、2b・・・第2プリズム、3・・
・偏光、4・・・光軸、5・・・色消しレンズ、6・・
・結晶光軸方向、7a・・・入射面、7b・・・出射面
、訃・・斜面、9・・・垂(ほか1名) 第 l 凶 第 2 閃 a 羊 、3 日 2α 3″ $4 目 浪畏餉蛾2 早 、5 囚
図、第2図は第1図のウォラストンプリズムの拡大図、
第3図はウォラストンプリズムの波長分散を示す図、第
4図は第3図の波長と出射面よりP+点までの距離との
関係を示す線図、第5図は第1図の変形例である偏光合
成装置の光学系図である。 1・・・自然光、2・・・ウォラストンプリズム、2a
・・・第1プリズム、2b・・・第2プリズム、3・・
・偏光、4・・・光軸、5・・・色消しレンズ、6・・
・結晶光軸方向、7a・・・入射面、7b・・・出射面
、訃・・斜面、9・・・垂(ほか1名) 第 l 凶 第 2 閃 a 羊 、3 日 2α 3″ $4 目 浪畏餉蛾2 早 、5 囚
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、入射した自然光を偏光面が直交する常光および異常
光に分離させる複屈折プリズムと、この複屈折プリズム
より出射した上記常光および異常光を集光する集束手段
とを有し、」二記複屈折プリズムの各頂角を選定するこ
とにより上記常光および異常光を光軸に対して対称的に
発散させると共に、上記集束手段によって偏光光束を上
記光軸上において合成するととく構成したことを特徴と
する偏光合成装置。 2、−J二記集束手段が、色消し凸レンズ或いは凹面反
射鏡である特許請求の範囲第1項記載の偏光合成装置。 3、上記光軸の両側に対称的に分布させた光束が、少な
くとも一方の側の上記偏光光束に位相変化を1iえるか
、或いは変調させている光束である特許請求の範囲第1
項記載の偏光合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10419482A JPS58220120A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 偏光合成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10419482A JPS58220120A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 偏光合成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58220120A true JPS58220120A (ja) | 1983-12-21 |
| JPS6151298B2 JPS6151298B2 (ja) | 1986-11-08 |
Family
ID=14374168
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10419482A Granted JPS58220120A (ja) | 1982-06-16 | 1982-06-16 | 偏光合成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58220120A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016508600A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | ラムダ − エックス | ハイパースペクトル・イメージングにおける改善又はそれに関する改善 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4816545U (ja) * | 1971-07-07 | 1973-02-24 | ||
| JPS5146174A (ja) * | 1974-10-18 | 1976-04-20 | Kano Hajime | Reezadotsupuraasokudokeini sho suru kosokubunkatsusochi |
-
1982
- 1982-06-16 JP JP10419482A patent/JPS58220120A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4816545U (ja) * | 1971-07-07 | 1973-02-24 | ||
| JPS5146174A (ja) * | 1974-10-18 | 1976-04-20 | Kano Hajime | Reezadotsupuraasokudokeini sho suru kosokubunkatsusochi |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016508600A (ja) * | 2013-01-24 | 2016-03-22 | ラムダ − エックス | ハイパースペクトル・イメージングにおける改善又はそれに関する改善 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6151298B2 (ja) | 1986-11-08 |
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