光束分割元件的制作方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及對光束進行分割的光束分割元件。
【背景技術】
[0002]近年來，提出了如下方法:將非相干光照射到樣品上，利用空間光調制元件將由樣品反射或者散射的光分割成光軸相同的平行光束和會聚光束，利用檢測器對這兩個光束產生的干涉條紋進行檢測，由此來生成同軸全息圖(例如，參照專利文獻I以及非專利文獻Do在先技術文獻
[0003]專利文獻1:美國專利申請公開第2008/0204833號
[0004]非專利文獻1:Joseph Rosen and Gary Brooker, ^Fresnel incoherentcorrelat1n holography (FINCH):a review of research，，，Adv.0pt.Techn.，2012年，Vol.1, pp.151-169

【發明內容】

[0005]發明所要解決的問題
[0006]在上述的方法中，為了使空間光調制元件作為菲涅爾帶片發揮功能，例如將配置成矩陣狀的多個透明電極設在空間光調制元件上。因此，在空間光調制元件內形成因透明電極而不一樣的構造，因此，由于該構造，產生與干涉條紋的形成所利用的會聚光束不同的衍射，其結果是，光的利用效率下降。另外，當空間光調制元件為具有封入有被平行取向(水? P二 7只取向)的液晶分子的液晶層的液晶元件的情況下，空間光調制元件雖然能夠調制具有與液晶分子的取向方向平行的偏振面的光的相位，但無法調制具有與液晶分子的取向方向垂直的偏振面的光的相位，因此，會聚光束僅包含具有一方的偏振面的光。因此，會產生如下問題:在會聚光束和平行光束的光斑尺寸相等的位置，對比度良好，但光學系統變長。另外，空間光調制元件需要發揮作為衍射透鏡的功能和對光束施加規定相位調制量的功能，因此，由于無法增強衍射透鏡的光焦度，所以導致光學系統的全長變長。
[0007]因此，本發明的目的在于提供一種提高干涉條紋的對比度、且能夠縮短光學系統的全長的光束分割元件。
[0008]用于解決課題的手段
[0009]根據本發明的一個側面，提供一種光束分割元件。該光束分割元件具有:相位調制元件，其使入射的光的具有沿著第一方向的偏振面的第一偏振分量和具有沿著與所述第一方向正交的第二方向的偏振面的第二偏振分量之間產生相位差；和至少一個雙折射透鏡，其將所述光分割為具有所述第一偏振分量的第一光束和具有所述第二偏振分量的第二光束，并且，使第一光束以及第二光束沿著同一光軸出射，且將第一光束以及第二光束中的至少一方作為會聚光束。
[0010]而且，相位調制元件具有液晶層和夾著所述液晶層相對配置的兩個透明電極，所述液晶層封入有液晶分子，且該液晶分子的長軸方向被取向為朝向所述第一方向，所述相位調制元件根據施加于兩個透明電極間的電壓，偏移第一偏振分量的相位，使第一偏振分量和第二偏振分量之間產生相位差。
[0011]該光束分割元件優選為，在至少一個雙折射透鏡的后方還具有偏振片，所述偏振片使第一光束以及第二光束各自中的、沿著將第一方向和第二方向所形成的角二等分的方向的偏振分量透過。
[0012]又，在該光束分割元件中，優選為，至少一個雙折射透鏡沿著光軸具有第一雙折射透鏡和第二雙折射透鏡。而且，第一雙折射透鏡沿著光軸具有:對于第一偏振分量具有第一折射率，且對于第二偏振分量具有第二折射率的雙折射層；以及具有第二折射率的透明材質層，在雙折射層和透明材質層之間形成有對于第一偏振分量具有光焦度的透鏡面。另一方面，第二雙折射透鏡沿著光軸具有:對于第一偏振分量具有第三折射率，且對于第二偏振分量具有第四折射率的雙折射層；以及具有第三折射率的透明材質層，在雙折射層和透明材質層之間形成有對于第二偏振分量具有光焦度的透鏡面。
[0013]進一步地，在該光束分割元件中，優選為，第一雙折射透鏡還具有夾著雙折射層相對形成的兩個透明電極，雙折射層是封入有液晶分子、且該液晶分子的長軸方向被取向為與第一偏振分量平行的液晶層，第一折射率根據施加于兩個透明電極間的電壓而變化，由此使對于第一偏振分量的光焦度變化。
[0014]進一步地，在該光束分割元件中，優選為，至少一個雙折射透鏡沿著光軸具有:對于第一偏振分量具有第一折射率，且對于第二偏振分量具有第二折射率的雙折射層；以及具有第三折射率的透明材質層，在雙折射層和透明材質層之間，形成有對于第一偏振分量具有第一光焦度、且對于第二偏振分量具有第二光焦度的透鏡面。
[0015]發明效果
[0016]本發明所涉及的光束分割元件起到提高干涉條紋的對比度、且能夠縮短光學系統的全長的效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是具有本發明的第一實施方式所涉及的光束分割元件的全息圖生成裝置的概略結構圖。
[0018]圖2A是從樣品側觀察到相位調制元件的概略主視圖。
[0019]圖2B是沿著圖2A的箭頭A、A’所示的線的相位調制元件的概略側面截面圖。
[0020]圖3是雙折射透鏡的概略側面截面圖。
[0021 ] 圖4A是變形例的液晶雙折射透鏡的概略主視圖。
[0022]圖4B是變形例的液晶雙折射透鏡的概略側面圖。
[0023]圖5是沿著圖4A的箭頭B、B’所示的線的液晶雙折射透鏡的概略側面截面圖。
[0024]圖6是具有本發明的第二實施方式所涉及的光束分割元件的全息圖生成裝置的概略結構圖。
[0025]圖7A是表示以全息圖模式使用具有本發明的實施方式或者變形例所涉及的光束分割元件的全息圖生成裝置的情況的圖。
[0026]圖7B是表示以對焦模式使用具有本發明的實施方式或者變形例所涉及的光束分割元件的全息圖生成裝置的情況的圖。
[0027]圖8A是表示以全息圖模式使用包含具有塊體透鏡(?夕U >Χ' )的光束分割元件的全息圖生成裝置的情況的圖。
[0028]圖SB是表示以對焦模式使用包含具有塊體透鏡的光束分割元的全息圖生成裝置的情況的圖。
[0029]圖9是表示在包含具有塊體透鏡的光束分割元件的全息圖生成裝置中，入射的光的波長不同時的光束的變化的圖。
【具體實施方式】
[0030]以下，參照附圖來說明一個實施方式的光束分割元件。該光束分割元件使用相位調制元件而在來自被照明的樣品的反射光、散射光或者熒光的彼此正交的兩個偏振分量之間產生所期望的相位差。而且，該光束分割元件利用配置在相位調制元件的后方的兩個雙折射透鏡而將透過相位調制元件的光分割成各自沿著同一光軸的偏振分量的兩個會聚光束。并且，該光束分割元件通過將這兩個會聚光束聚光在檢測器上而在檢測器上形成干涉條紋。
[0031]圖1是具有本發明的第一實施方式所涉及的光束分割元件的全息圖生成裝置的概略結構圖。如圖1所示，全息圖生成裝置I具有光源2、準直儀3、光束分割元件4、檢測器
5、以及控制器6。
[0032]光源2具有將非相干光或者相干光作為照明光進行放射的發光元件。為此，光源2例如具有水銀燈來作為發出非相干光的發光元件。或者，光源2也可以具有氙弧燈或者白熾燈來作為發出非相干光的發光元件。另外，光源2也可以具有僅使從發光元件放射出的非相干光中的特定顏色的光通過的濾色器。而且，光源2也可以具有可透過的顏色不同的多個濾色器、以及對這些濾色器中的、配置在從發光元件放射的非相干光的光路上的濾色器進行切換用的濾色器的保持機構。
[0033]或者，另外，光源2也可以具有半導體激光器、氣體激光器或者固體激光器等各種激光器光源中的任一個來作為發出相干光的光源。
[0034]或者，光源2也可以具有放射波長彼此不同的光的多個發光元件。在該情況下，光源2例如按照來自控制器6的控制信號而使照明光放射到任一個發光元件。
[0035]從光源2放射出的光由樣品10反射或者散射、或者激發被熒光染色的樣品10的熒光物質，在該反射、散熱光、或者熒光通過準直儀3而被平行光化之后，透過光束分割元件4，由此被分割成沿著光軸OA的兩個會聚光束。并且，這兩個會聚光束在檢測器5的檢測面附件被聚光在光軸OA上，在檢測面上產生干涉條紋。
[0036]檢測器5例如具有配置成陣列狀的多個CCD或者C-MOS等固體攝像元件，每當進行一次拍攝時，輸出與各固體攝像元件所接受的光的強度對應的電信號，由此，生成在檢測器5的檢測面上形成的干涉條紋的圖像。并且，檢測器5將該干涉條紋的圖像向控制器6輸出。
[0037]控制器6例如具有處理器、存儲器、以及將控制器6與全息圖生成裝置I的各部分連接用的接口電路。并且，控制器6通過對光源2供給規定電力而使照明光放射到光源2。另外，在光源2具有多個發光元件的情況下，控制器6例如按照用戶經由未圖示的用戶界面的操作