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偏光測定装置及び偏光測定方法

国内特許コード P120007646
整理番号 S2011-0096
掲載日 2012年6月11日
出願番号 特願2010-249043
公開番号 特開2012-103010
登録番号 特許第5747317号
出願日 平成22年11月5日(2010.11.5)
公開日 平成24年5月31日(2012.5.31)
登録日 平成27年5月22日(2015.5.22)
発明者
  • 大谷 幸利
  • 田中 政之介
出願人
  • 国立大学法人宇都宮大学
  • 株式会社アタゴ
発明の名称 偏光測定装置及び偏光測定方法
発明の概要 【課題】 分析対象光の偏光状態及びその波長分散を効率よく測定することができる偏光測定装置及び偏光測定方法を提供する。
【解決手段】 偏光測定装置は、分析対象光を偏光変調する偏光変調器と、偏光変調された光の所定の偏光成分を透過させる検光子と、検光子を透過した光の光強度を検出する検出手段と、検出手段により検出された光強度に基づいて分析対象光の偏光特性要素を演算する演算部とを備え、偏光変調器は、第1の可変位相子と、第1の可変位相子と検光子との間に配置された第2の可変位相子とを含み、第2の可変位相子の主軸は第1の可変位相子の主軸に対して45°の奇数倍傾いている。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


従来、分析対象光について楕円率などの偏光状態を測定する方法として、回転検光子法や回転位相子法が用いられてきた(特許文献1)。しかし、回転検光子法では、楕円率が余弦関数で与えられるため、試料の複屈折位相差が0°及び180°付近の場合、測定精度が悪くなる。また、複屈折や旋光は波長依存性を有するため、波長毎の評価が必要であるが、回転位相子法では、波長毎に位相子を取り替えて偏光状態を測定する必要があるため、偏光状態の波長分散を効率よく測定することができない。



位相子と検光子とを回転させる2重回転法では、波長毎に位相子を取り替えることなく、偏光状態の波長分散を測定することができる(特許文献2)。しかし、いずれの測定法も、位相子や検光子の回転機構としてモータ等の駆動部を必要とするために装置が大型化し、位相子や検光子を機械的に回転するために測定時間が長くなる。また、ファラデーセルや光弾性変調器(PEM)などの光学材料を用いて偏光変調を行う場合には、高い電圧及び消費電力が必要である。更に、回転する位相子及び検光子による分析対象光の偏光変調はポアンカレ球において3つの軸(S軸、S軸、及びS軸)回りの回転を含む複雑な動きとなるため、分析対象光の偏光状態を求めるための理論式も複雑となる。



回転する位相子や検光子の代わりに液晶可変位相子を用いて偏光変調を行う装置及び方法が知られている(特許文献3及び特許文献4)。しかし、特許文献3の装置及び方法では、試料の光学特性を測定することはできるが、任意の分析対象光の偏光状態を測定することはできない。また、特許文献4の装置及び方法では、波長毎に偏光状態を測定する必要があるため、偏光状態の波長分散を効率よく測定することができない。

産業上の利用分野


本発明は、分析対象光の偏光状態を測定する装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
分析対象光の偏光状態を測定する偏光測定装置であって、
前記分析対象光を偏光変調する偏光変調器と、
前記偏光変調器により偏光変調された光のうち所定の偏光成分を透過させる検光子と、
前記検光子を透過した所定の偏光成分の光強度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された光強度に基づいて前記分析対象光の偏光特性要素を演算する演算部と
を備え、
前記偏光変調器は、第1の可変位相子と、前記第1の可変位相子と前記検光子との間に配置された第2の可変位相子とを含み、
前記第2の可変位相子の主軸は前記第1の可変位相子の主軸に対して45°の奇数倍傾いており、
前記検出手段は分光手段と受光手段とを有し、
前記演算部は、各波長における各可変位相子への印加電圧と各可変位相子の複屈折位相差との関係に基づいて各波長の偏光特性要素を演算する、偏光測定装置。

【請求項2】
前記第1及び第2の可変位相子の複屈折位相差を変化させるために前記第1及び第2の可変位相子の各々への印加電圧を制御する制御部を更に含み、
前記制御部は、前記第1の可変位相子の複屈折位相差が常に前記第2の可変位相子の複屈折位相差と等しいように印加電圧を制御し、
前記演算部は、前記第1及び第2の可変位相子の複屈折位相差を変化させて検出した光強度をフーリエ解析し、得られたフーリエ係数に基づいて、前記分析対象光の偏光特性要素を演算する、請求項1に記載の偏光測定装置。

【請求項3】
前記分光手段は回折格子又は干渉フィルタである、請求項1又は2に記載の偏光測定装置。

【請求項4】
分析対象光の偏光状態を測定する偏光測定方法であって、
前記分析対象光を第1の可変位相子により偏光変調する工程と、
前記第1の可変位相子により偏光変調された光を第2の可変位相子により偏光変調する工程と、
前記第2の可変位相子により偏光変調された光のうち検光子を透過した直線偏光成分の光強度を検出手段により検出する工程と、
前記検出手段により検出された光強度に基づいて前記分析対象光の偏光特性要素を演算する工程と
を含み、
前記第2の可変位相子の主軸は前記第1の可変位相子の主軸に対して45°の奇数倍傾いており、
前記検出手段は分光手段と受光手段とを有し、
前記演算工程では、各波長における各可変位相子への印加電圧と各可変位相子の複屈折位相差との関係に基づいて各波長の偏光特性要素を演算部で演算する、偏光測定方法。

【請求項5】
前記第1及び第2の可変位相子の複屈折位相差を変化させるために前記第1及び第2の可変位相子の各々への印加電圧を制御する工程を更に含み、
前記印加電圧を制御する工程は、前記第1の可変位相子の複屈折位相差が常に前記第2の可変位相子の複屈折位相差と等しいように印加電圧を制御し、
前記演算工程は、前記第1及び第2の可変位相子の複屈折位相差を変化させて検出した光強度をフーリエ解析し、得られたフーリエ係数に基づいて、前記分析対象光の偏光特性要素を演算する、請求項に記載の偏光測定方法。

【請求項6】
前記分光手段は回折格子又は干渉フィルタである、請求項4又は5に記載の偏光測定方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010249043thum.jpg
出願権利状態 登録
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