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光学特性測定装置及び光学特性測定方法

国内特許コード P150011225
掲載日 2015年1月29日
出願番号 特願2013-502369
登録番号 特許第5721195号
出願日 平成24年2月28日(2012.2.28)
登録日 平成27年4月3日(2015.4.3)
国際出願番号 JP2012054940
国際公開番号 WO2012118079
国際出願日 平成24年2月28日(2012.2.28)
国際公開日 平成24年9月7日(2012.9.7)
優先権データ
  • 特願2011-043170 (2011.2.28) JP
発明者
  • 石丸 伊知郎
出願人
  • 国立大学法人 香川大学
発明の名称 光学特性測定装置及び光学特性測定方法
発明の概要 偏光子を経て試料Sに至った直線偏光は試料Sによってリタデーションを付与された後、第1偏光板9及び第2偏光板11を経て位相シフター13の可動ミラー部131及び固定ミラー部132に到達する。そして、これらミラー部で反射された測定光は、検光子15を経て結像レンズ17により検出器19の受光面で干渉像を形成する。このとき、可動ミラー部131を移動させることにより該可動ミラー部131で反射された光束と固定ミラー部132で反射された光束の間の光路長差が連続的に変化するため、検出器19が検出する干渉像の結増強度は連続的に変化し、インターフェログラムに似た合成波形を取得することができる。これをフーリエ変換することにより、波長毎の振幅と波長毎の複屈折位相差を得ることができる。
従来技術、競合技術の概要



従来から、物質の光学特性を測定することにより当該物質中の未知の成分を推定する方法が知られている。例えば特許文献1には、測定対象となる物質に光を透過させたときの透過光強度から複屈折位相差(リタデーション)を求め、該複屈折位相差から物質固有の複屈折率を算出することにより未知の成分を推定する方法が開示されている。複屈折とは、異方性媒体に光が入射するときに二つの屈折光が現れる現象をいう。複屈折位相差は複屈折率と透過光路長の積で表されるため、複屈折位相差が同じであっても光の透過光路長が異なれば複屈折率も異なることになる。従って、正確な複屈折率は、測定された複屈折位相差に対して正確に定まった透過光路長を用いて求めることができる。





しかしながら、測定対象において容易に透過光路長を求めることができない場合、例えば測定対象の形状が複雑な場合には正確な複屈折率を求めることが困難になる。また、測定対象が眼の網膜といった生体膜の場合は測定対象を人体から切り出すことができないため、その厚み、即ち透過光路長を測定することができない。





また、複屈折性以外の光学特性であるフーリエ分光特性から物質中の未知の成分を推定する方法がある。上述したように、複屈折性は物質が異方性媒体であるときに観察される光学特性であるため、未知の物質の成分を推定する場合には複屈折性とフーリエ分光特性の両方を測定することが有効である。ところが、従来の装置ではフーリエ分光特性と複屈折性の両方を同時に測定することができなかった。

産業上の利用分野



本発明は、物質の分光特性及び偏光特性の両方を測定可能な光学特性測定装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
a)直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を第1偏光板及び第2偏光板に導く分割光学系と、
b)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分の合成成分のうち、所定の偏光方向の光を透過させる検光子と、
c)前記検光子を透過した光を同一点に導き干渉像を形成する結像光学系と、
d)前記干渉像の光強度を検出する検出部と、
e)前記第1偏光板及び第2偏光板から前記検光子に向かう第1偏光成分及び第2偏光成分の光路長の差を変化させることにより当該第1偏光成分と第2偏光成分の間の位相差を変化させる位相差付与手段と、
f)前記位相差の変化に伴い前記検出部で検出される光強度の変化のデータをフーリエ変換することにより前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する処理部と
を備え
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定装置。

【請求項2】
a)直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を第1偏光板及び第2偏光板に導く分割光学系と、
b)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分の合成成分のうち所定の偏光方向の光を透過させる検光子と、
c)前記検光子を透過した光を、前記第1偏光成分及び第2偏光成分の光軸と異なる向きに延びる同一直線上に集光させて線状の干渉像を形成する結像光学系と、
d)前記第1偏光板及び第2偏光板から前記検光子に向かう第1偏光成分及び第2偏光成分の間に連続的な光路長差分布を与えることにより当該第1偏光成分と第2偏光成分の間に連続的な位相変化を与える位相変化付与手段と、
e)前記線状の干渉像の該干渉像の延びる方向に沿った光強度分布を検出する検出部と、
f)前記検出部で検出される前記干渉像の光強度分布を示すデータをフーリエ変換することにより前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する処理部と
を備え
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定装置。

【請求項3】
a)直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を第1偏光板及び第2偏光板に導く分割光学系と、
b)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分の合成成分のうち、所定の偏光方向の光を透過させる検光子と、
c)前記検光子を透過した光を、前記第1偏光成分及び第2偏光成分の光軸と異なる向きに延びる同一直線上に集光させて線状の干渉像を形成する結像光学系と、
d)前記第1偏光板及び第2偏光板から前記検光子に向かう第1偏光成分及び第2偏光成分の間に連続的な光路長差分布を与えることにより当該第1偏光成分と第2偏光成分の間に連続的な位相変化を与える位相変化付与手段と、
e)前記線状の干渉像を波長分解して分光スペクトルを形成する分光光学系と、
f)前記分光スペクトルの光強度分布を検出する検出部と、
g)前記検出部で検出される光強度分布から前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する処理部と
を備え
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定装置。

【請求項4】
前記分割光学系が、前記被測定物から発せられた光を平行光線化して第1偏光板及び第2偏光板に導く対物レンズを備え、
前記処理部は、前記被測定物のうち前記対物レンズの合焦点から発せられた光の波長毎の振幅と複屈折位相差を求めることを特徴とする請求項1~のいずれかに記載の光学特性測定装置。

【請求項5】
前記被測定物に対する前記対物レンズの合焦位置を相対的に変更する合焦位置変更手段を備えることを特徴とする請求項に記載の光学特性測定装置。

【請求項6】
a)直線偏光を被測定物に入射させ、
b)前記直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を分割光学系によって第1偏光板及び第2偏光板にそれぞれ導き、
c)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分を、該第1偏光成分と該第2偏光成分の光路長の差を変化させつつ検光子を介して結像光学系に導くと共に、該結像光学系によって同一点に集光させて干渉像を形成させ、
d)前記干渉像の光強度の変化を示すデータをフーリエ変換することにより前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する方法であって、
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定方法。

【請求項7】
a)直線偏光を被測定物に入射させ、
b)前記直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を分割光学系によって第1偏光板と第2偏光板にそれぞれ導き、
c)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分を、該第1偏光成分と第2偏光成分の間に連続的な光路長差分布を付与しつつ検光子を介して結像光学系に導くと共に、該結像光学系によって同一直線上に集光させて線状の干渉像を形成させ、
d)前記線状の干渉像の該干渉像が延びる方向に沿った光強度分布を示すデータをフーリエ変換することにより前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する方法であって、
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定方法。

【請求項8】
a)直線偏光を被測定物に入射させ、
b)前記直線偏光が入射された被測定物から発せられる光を分割光学系によって第1偏光板と第2偏光板にそれぞれ導き、
c)前記第1偏光板を透過した第1偏光成分と前記第2偏光板を透過した第2偏光成分を、該第1偏光成分と第2偏光成分の間に連続的な光路長差分布を付与しつつ検光子を介して結像光学系に導くと共に、該結像光学系によって同一直線上に集光させて線状の干渉像を形成させ、
d)前記線状の干渉像を分光光学系によって波長分解することにより分光スペクトルを取得し、
e)前記分光スペクトルの光強度分布に基づき前記被測定物から発せられる光の波長毎の振幅と複屈折位相差を取得する方法であって、
前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が直交し、且つ前記被測定物に入射する直線偏光の電界成分に対して前記第1偏光成分と前記第2偏光成分の偏光方向が45°傾くように、前記第1偏光板及び前記第2偏光板が配置されていることを特徴とする光学特性測定方法。
産業区分
  • 試験、検査
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013502369thum.jpg
出願権利状態 登録


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