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光分岐装置 コモンズ 新技術説明会

国内特許コード P100000256
掲載日 2009年6月26日
出願番号 特願2009-054042
公開番号 特開2010-210700
登録番号 特許第5117430号
出願日 平成21年3月6日(2009.3.6)
公開日 平成22年9月24日(2010.9.24)
登録日 平成24年10月26日(2012.10.26)
発明者
  • 門野 博史
出願人
  • 国立大学法人埼玉大学
発明の名称 光分岐装置 コモンズ 新技術説明会
発明の概要

【課題】入射光束を2つの平行な光束に分岐する装置であって、平行な光束の間隔や位相を任意に調節できる光分岐装置を提供する。
【解決手段】二つの同形の直角プリズム41、42を、分岐膜43を介して接合した三角柱プリズム44と、柱状プリズム45とで複合プリズム40を構成し、複合プリズム40の出射面46に対向して、出射面46と平行を保つ状態で移動できる可動直角プリズム50を配置する。直角プリズム41の傾斜面から入射した光束が、分岐膜43で二つの光束に分岐され、複合プリズム40の出射面46から光軸47に接近する方向に出射して可動直角プリズム50に入射し、可動直角プリズム50の異なる面から平行に出射する。可動直角プリズム50をA方向に移動すれば平行光束の間隔が変化し、可動直角プリズム50をB方向に移動すれば、二本の平行光束間の位相が調整できる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


入射光束の分岐は、光の干渉を得る装置では広く行われている。
例えば、図6は、下記特許文献1に記載された微分干渉顕微鏡の構成を示している。この装置では、光源1からの光束が2本の光束O、Eに分かれて試料5に照射され、試料5を通過した2本の光束が元通りに合体されて画像を生成する。2本の光束O、Eは、試料5の中を通る距離が異なるために位相差が生じ、それらの光束が合体して得られる画像には、干渉による濃淡が現れる。2本の光束O、Eの間隔は、μ以下のオーダーである。
この装置では、複屈折結晶330、屈折率の調整が可能な複屈折素子340、及びコンデンサレンズ9により平行光束が作られており、屈折率変化部314が、複屈折素子340の屈折率を電気的に変えて平行光束の間隔を調整している。
また、下記特許文献2に記載された微分干渉顕微鏡では、図7に示すように、2本の平行光束11、12をノマルスキープリズム23とコンデンサレンズ24とで生成し、観察条件の最適化を図るために、平行光束11、12の位相を空間光変調器4で電気的に調整している。



また、本発明の発明者は、粗面にレーザ光線を照射したときに生じる粒状斑点模様(スペックルパターン)の干渉画像を用いて微小変位を計測する方法を下記特許文献3で提案している。この方法は、統計的手法を導入して変位を算出しているため「統計的干渉計測法」と名付けている。
図8は、この方法を実施する装置を示している。この装置では、レーザ光源11の光をウォラストンプリズム13とレンズ14とを用いて2本の平行な光線a1、a2に分岐している。光線a1及び光線a2の試料10による反射光は、偏光フィルタ15を通過してCCDカメラ16に入射する。このとき、光線a1によるスペックルパターンと光線a2によるスペックルパターンとの重ね合わせによって生じたスペックル干渉画像がCCDカメラ16で撮影される。
CCDカメラ16は、所定の時間間隔でスペックル干渉画像を撮影し、その画像がフレームメモリ21に順次記録される。
データ処理装置22は、フレームメモリ21に記録された画像の中から3つのスペックル干渉画像を用いて、それらの画像が撮影される間に生じた粗面10の変位(光線a1、a2によって照射された2点間の歪み)を統計的干渉計測法により算出する。
この統計的干渉計測法では、光線a1、a2で照射する2点間の間隔を1mm以下に設定して、この2点間に発生する変位をλ/1000(λはレーザ光の波長)の精度で計測することができる。



また、図9は、下記特許文献4に記載された、入射光束を2つの平行な光束に分岐するプリズム分光器を示している。この分光器は、第1プリズム11と、第2プリズム12と、第2プリズム12を光軸に沿って平行移動する平行移動手段20とを有している。入射光は、二分割されるように、第1プリズム11の二面に跨るように入射させる。両面に入射した光線は、各々の面で屈折して二分割され、第1プリズム11の出射面から光軸に対して拡がり角度θを保って第2プリズム12に入射し、第2プリズム12で屈折されて、光軸と平行な二本の出射光A、Bとして第2プリズム12から出射される。
二本の平行光線A、Bの間隔は、平行移動手段20により第2プリズム12の位置を変えることで可変できる。

産業上の利用分野


本発明は、入射光束を2つの平行な光束に分岐する光分岐装置に関し、平行光束の間隔や位相の調節を可能にしたものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
入射した光束を二つの平行な光束に分岐する光分岐装置であって、
二つの同形の三角プリズムの一面同士を、分岐膜を介して接合して形成した断面が二等辺三角形の三角柱プリズムと、
前記三角柱プリズムの二等辺の挟角に対向する辺を含む面に一面を接合した柱状プリズムと、
で構成された複合プリズムと、
前記三角柱プリズムと相似形状を有し、二等辺の挟角に対向する辺を含む面が、前記複合プリズムの出射面に対向して、前記出射面と平行を保つ状態で移動できる可動プリズムと、
前記可動プリズムの移動手段と、
を有し、前記三角柱プリズムの二等辺の一方を含む面から入射した光束が前記分岐膜で二つの光束に分岐され、
前記分岐膜を透過した一方の光束は、前記三角柱プリズムの二等辺の他方を含む面で全反射した後、前記柱状プリズムの側面で全反射して、前記出射面から前記複合プリズムの光軸の延長線に接近する方向に出射し、
前記分岐膜で反射した他方の光束は、前記複合プリズムの光軸を対称軸として前記一方の光束と対称となるように、前記三角柱プリズムの二等辺の一方を含む面及び前記柱状プリズムの他方の側面で全反射して、前記出射面から前記複合プリズムの光軸の延長線に接近する方向に出射し、
前記複合プリズムの出射面から出射した前記一方の光束及び他方の光束のそれぞれが、前記可動プリズムの前記出射面に対向する面から入射して、二等辺の各々を含む異なる面から平行に出射することを特徴とする光分岐装置。

【請求項2】
請求項1に記載の光分岐装置であって、前記移動手段が、前記可動プリズムから平行に出射する二つの光束の間隔を調整するために、前記複合プリズムの光軸の方向に前記可動プリズムを移動させることを特徴とする光分岐装置。

【請求項3】
請求項1に記載の光分岐装置であって、前記移動手段が、前記可動プリズムから平行に出射する二つの光束の位相を調整するために、前記二つの光束を含む平面内で前記複合プリズムの光軸と直交する方向に前記可動プリズムを移動させることを特徴とする光分岐装置。

【請求項4】
請求項1から3のいずれかに記載の光分岐装置であって、前記三角柱プリズムを形成する二つの三角プリズム及び可動プリズムが、それぞれ直角プリズムであることを特徴とする光分岐装置。
産業区分
  • 光学装置
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009054042thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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