JP2001249048A - マイケルソン干渉計 - Google Patents
マイケルソン干渉計Info
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Abstract
リッタが形成された二つのプリズムと、二つの鏡を形成
したプリズムをそれぞれ接触させ、境界に屈折率整合液
体層を形成して光を通過させる干渉計において、高分解
能で無損失且つ損失の変動がない正確なフーリエ変換分
光器を可能とすることにある。 【解決手段】 第1プリズム柱体11と、第2プリズム
柱体12と、第3プリズム柱体13と、光線を反射光と
透過光に分割するビームスプリッタ14と、屈折率を整
合する屈折率整合手段15と、光線入射手段と光検出手
段とを備え、第1プリズム柱体11及び第2プリズム柱
体12と、第3プリズム柱体13は、第2平面19及び
第4平面111と、第5平面114に沿って、光線の光
路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とす
る。
Description
定を行うことで被測定物の精密測定を行う分光器に使用
され、試料の分光分析や光通信の波長モニタリングに適
したフーリエ変換分光用干渉計として用いられるマイケ
ルソン干渉計に関する。特に、光路差の変化に伴って生
じる干渉強度の変化からフーリエ変換分光法により光ス
ペクトルを求めるために用いるマイケルソン干渉計に関
する。
ケルソン干渉計を用いたフーリエ変換分光器は、検出結
果より試料分析等を行っている。従来のフーリエ変換分
光器は、光源からの光をマイケルソン干渉計等に入射
し、ビームスプリッタ等によって可変光路と参照光路に
分岐された光路間の光路長差によって生じるインターフ
ェログラムを得て、このインターフェログラムをフーリ
エ変換することにより、前記光源のスペクトルを得るも
のである。この手法においてマイケルソン干渉計は最重
要部分であり、特に、野外で使用するフーリエ変換赤外
分光器は軽量、小型、耐環境性、堅牢さが求められる。
また、リモートモニタリングにおいては試料からの光を
光ファイバケーブルで受けることが必要となる。
例を図11(a),(b)に示す。これはアメリカ合衆
国特許5173744「屈折率走査干渉計(Refractive
lyscanned interferometer )」Jens R.Dybwad,(Dec.2
2,1992)に掲載されているマイケルソン干渉計の構成概
要図面である。図11(a),(b)においてR1は入
射平行光、R2は出射平行光、BSはビームスプリッタ
面、Tは透過面、L1は可変光路、L2は参照光路、P
1は可動プリズム、P2は固定プリズム、M1は可変光
路用平面鏡、M2は参照光路用平面鏡である。ここで図
11に示す従来例の動作を説明する。
り、ビームスプリッタ面BSに入射される。ビームスプ
リッタ面BSで反射された光は可変光路L1上を進み、
平面鏡M1で反射され、再び可変光路L1上を進んでビ
ームスプリッタ面BSに入射して透過し、固定プリズム
P2へ入る。一方、ビームスプリッタ面BSを透過した
入射平行光R1はプリズムP2に入り、参照光路L2上
を進み、参照光路用平面鏡M2で反射され、再び参照光
路L2を進んだ後に透過面下で反射される。このとき、
可変光路L1と参照光路L2の2つの径路をたどった光
が同じ光軸上にあってお互いに干渉するため、マイケル
ソン干渉計を構成することができる。光路長を変化させ
るためには図11(b)で示すように、可動プリズムP
1と固定プリズムP2を相対的に移動させている。
屈折率をnとすると、図11(b)に示すように、M2
の位置はdsinθだけ変化し、光路長差は2n・d・
sinθとなる。従って、この干渉計の入射用光ファイ
バ束(図示せず)に光源(図示せず)を設置し、出射用
光ファイバ束(図示せず)に光検出器(図示せず)を設
置すれば、相対移動距離に対する光強度の変化であるイ
ンターフェログラムを測定でき、このインターフェログ
ラムに対してフーリエ変換を行うことによって光源のス
ペクトルを得ることができる。この場合、最大移動距離
をdMAXとするとの波数分解能は1/(2ndMAXsin
θ)で表される。ここで例えば具体的な値を用いると、
プリズムの材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=
0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは
0.2cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分
解能は、4.7cm-1となる。例えば、波長1550n
mの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は1.1n
mとなる。
リズム内部で光線光軸が移動するため、入射平行光の照
射手段又は出射平行光の検出手段と干渉計本体を一体化
することができなかった。このため光軸調整を必要と
し、また、光路が外気を通過しているため、外部環境変
化(湿度の変化等)の影響を受けやすいという欠点があ
った。この欠点を克服するために、同特許において実施
例として示されている従来技術を図12(a)(b)に
示す。図12(a)においてF1は入射用光ファイバ
束、F2は出射用光ファイバ束、PM1,PM22は平
面鏡、CM1,CM2は曲面鏡、BSはビームスプリッ
タ面、Tは透過面、P1は平面鏡PM1と曲面鏡CM1
とビームスプリッタ面BSをその構成面としているプリ
ズム、P2は平面鏡PM2と、曲面鏡CM2と、透過面
下で構成されているプリズムである。これらのプリズム
には各光ファイバ束F1,F2を導入し設置するための
細孔B1,B2と、プリズムが近接して並べられた面に
設けられ、且つ曲面鏡CM1,CM2の焦点付近にある
微小鏡スポットS1とS2であり、dはプリズムの相対
移動距離であり、θはプリズムP2における透過面下と
平面鏡PM2間の傾き角度である。
説明する。細孔B1を経由している入射用光ファイバ束
F1からの光は発散しながら微小鏡S1で反射された
後、曲面鏡CM1でコリメートされて平行光となり、ビ
ームスプリッタ面BSに入射される。ビームスプリッタ
面BSで反射された平行光は平面鏡PM1で反射され、
再びビームスプリッタ面に入射して透過し、プリズムP
2へ入る。平行光は曲面鏡CM2において収束光に変換
され、微小鏡S2に反射され、出射光用ファイバ束F2
の端面に集光され、外部に取り出される。一方、ビーム
スプリッタ面BSを透過した平行光はプリズムP2に入
り、平面鏡PM2で反射された後に透過面下で反射され
て曲面鏡CM2に入射し、収束光に変換されて微小鏡S
2で反射され、出射光用ファイバ束F2の端面に集光さ
れ、外部に取り出される。
出て2つの径路をたどった光が出射用光ファイバF2に
到達し干渉するため、マイケルソン干渉計を構成するこ
とができる。光路長を変化させるためにはプリズムP1
とプリズムP2の相対的に移動させる。このとき、移動
距離をd、プリズム材料の屈折率をnとすると、図12
に示すように、M2の位置はd・sinθだけ変化し、
光路長差は2n・d・sinθとなる。従って、この干
渉計の入射用光ファイバ束に光源を設置し、出射用光フ
ァイバ束に光検出器を設置すれば、相対移動距離に対す
る光強度の変化であるインターフェログラムを測定で
き、このインターフェログラムに対してフーリエ変換を
行うことによって光源のスペクトルを得ることができ
る。この場合、最大移動距離をdMAXとすると、波数分
解能は1/(2n・dMAX・sinθ)で表される。こ
こで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材料の屈
折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、θ=4
5度の場合、最大光路長差dMAXは0.2cmであり、
フーリエ変換分光器としての波数分解能は、4.7cm
-1となる。例えば、波長1550nmの近赤外線を用い
た場合には、波長分解能は1.1nmとなる。この発明
においては入射光と出射光をファイバでやり取りし、外
部環境変化の影響を受けにくく、遠隔測定が可能である
構成としている。
ルソン干渉計では、つぎのような問題点が発生した。図
11におけるマイケルソン干渉計においては、最大移動
距離dMAXに対して光路長差は2n・dMAX・sinθを
走査することができるが、波数分解能は光路長差が大き
いほど高くなる。そのため、高分解能を達成するために
は長距離を移動できるプリズム移動手段が必要である
が、従来のマイケルソン干渉計では大型且つ高価となっ
ていた。また、図12のようなマイケルソン干渉計につ
いては、図11の従来技術において、平行光線の照射手
段又は出射平行光の検出手段と干渉計を一体化できなか
った欠点を克服し、入射光と出射光をファイバでやり取
りし、外部環境変化の影響を受けにくく、遠隔測定を可
能にしているが、プリズム内部に微小反射鏡や、光ファ
イバ導入用細孔等があり、光路を一部遮っているため
に、10%程度の損失が避けられなかった。また、プリ
ズムの相対移動によって光路を遮蔽している微小鏡の重
なりが変化するために損失の変動が大きく、正確なイン
ターフェログラムを得るのが困難であった。
対して光軸が変化することに起因して、移動距離が大き
い場合には集光位置の変化が無視できなくなり、検出効
率が低下するため、プリズムの移動距離には制限があ
り、結果的に波数分解能に上限があった。更に、図12
の構成ではプリズムをほとんど貫通する深い細孔と、微
小鏡を形成するための作業が必要であり、製作コストを
高めていた。更に、深い細孔と微小鏡を光路内部に設置
しているため作製する薄さには限界があり、また、微小
鏡や細孔による遮蔽の比率を低く抑えるためにはビーム
の垂直方向の径を広げざるを得ず、プリズムの厚みを減
らすことには限界があった。更に、図11における従来
技術と同様に、図12の干渉計においても最大移動距離
dMAXに対して光路長差は2n・dMAX・sinθを走査
することができるが、波数分解能は光路長差が大きいほ
ど高くなるため、高分解能を達成するためには長距離を
移動できるプリズム移動手段が必要であり、大型且つ高
価となっていた。
図12の干渉計においても、プリズムの移動時において
揺動した場合、参照光路と可変光路の反射鏡M1とM2
のアライメントがずれるため、検出できる干渉光強度が
影響を受けてしまい、正確なインターフェログラムを得
るのが困難になるという欠点があった。本発明の日的
は、このような点に鑑みて創作されたもので、出力され
る光線の位置を一定とすることで一体型のマイケルソン
干渉計を構成でき、更に、プリズムの移動距離dに対す
る光路長変化の長距離化により高波数分解能を達成し、
小型且つ安価な屈折率走査型マイケルソン干渉計を提供
することにある。また微小鏡と細孔の作製を不要にし
て、微小鏡と細孔が光路を遮蔽することによる損失と、
プリズムの相対移動に伴う遮蔽比率の変化をなくし、プ
リズム揺動によるアライメントのずれを防ぎ、プリズム
の相対移動距離に対する光路長変化の長距離化により高
波数分解能を達成し、無損失で正確、安価、薄くて軽量
な屈折率走査型マイケルソン干渉計を提供することにあ
る。
明の請求項1に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズ
ム柱体と、第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、
光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、
屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光
検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線
入射手段を設置する位置に配置される光線入射面と、前
記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射
した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビーム
スプリッタから反射される光線の光路上に配置される第
2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平
面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置
される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光
線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第
4平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線
出射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プ
リズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の
前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面と、
前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介し
て送られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に
反射するように配置され、且つお互いに垂直である第6
平面及び第7平面と、前記第3平面から前記第4平面及
び前記第5平面を介して送られて来る光線をその光路と
平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお
互いに垂直である第8平面及び第9平面とを有し、前記
屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面と、
前記第5平面の間に介在され、前記第1プリズム柱体及
び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体は、
前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面に沿っ
て、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としてい
る。このような構成にすることで、光線入射手段から第
1プリズム柱体及びビームスプリッタを介して第2プリ
ズム柱体を経由する光線が、両プリズムの相対的な移動
により参照光路及び可変光路を光を損失されることなく
変動もなく検出手段に到達することができる。また、光
線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束させた
光線を反射することができる。なお、前記光線入射手段
に設ける変換手段は、変換レンズであっても良い。
2に係るマイケルソン干渉計は、第1スラブ型導波路板
と、第2スラブ型導波路板と、第3スラブ型導波路板
と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ
と、屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段
と光検出手段とを備え、前記第1スラブ型導波路板は、
前記光線入射手段を設置する位置に配置される光線入射
面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面
から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前
記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置
される第2平面とを有し、前記第2スラブ型導波路板
は、前記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面
する位置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッ
タを透過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上
に配置される第4平面と、光検出手段を設置する位置に
配置される光線出射面とを有し、前記第3スラブ型導波
路板は、前記第1スラブ型導波路板の前記第2平面及び
前記第2スラブ型導波路板の前記第4平面と対面する位
置に配置される第5平面と、前記第1平面から前記第2
平面及び前記第5平面を介して送られて来る光線をその
光路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、
且つお互いに垂直である第6平面及び第7平面と、前記
第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を介して送
られて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射
するように配置され、且つお互いに垂直である第8平面
及び第9平面とを有し、前記屈折率整合手段は、前記第
2平面及び前記第4平面と、前記第5平面の間に介在さ
れ、前記第1スラブ型導波路板及び前記第2スラブ型導
波路板と、前記第3スラブ型導波路板は、前記第2平面
及び前記第4平面と、前記第5平面に沿って、光線の光
路長変更方向に相対的に移動自在としている。このよう
な構成にすることで、光線入射手段から第1スラブ型導
波路板及びビームスプリッタを介して第2スラブ型導波
路板を経由する光線が、両スラブ型導波路板の相対的な
移動により参照光路及び可変光路を光を損失されること
なく変動もなく検出手段に到達することができる。ま
た、光線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束
させた光線を反射することができる。なお、前記光線入
射手段に設ける変換手段は、変換レンズであっても良
い。
3に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、
第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第1コーナ
ーキューブと、第2コーナーキューブと、光線を反射光
と透過光に分割するビームスプリッタと、屈折率を整合
する屈折率整合手段と、光線入射手段と光検出手段とを
備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線入射手段を設
置する位置に配置される光線入射面と、前記ビームスプ
リッタに隣接し、この光線入射面から入射した光線の光
路上に配置される第1平面と、前記ビームスプリッタか
ら反射される光線の光路上に配置される第2平面とを有
し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面に沿って前
記ビームスプリッタに対面する位置に配置される第3平
面と、前記ビームスプリッタを透過する光線の光路上で
且つ前記第2平面の延長上に配置される第4平面と、光
検出手段を設置する位置に配置される光線出射面とを有
し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム柱体の
前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第4平面
と対面する位置に配置される第5平面と、前記第1平面
から前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来
る光線上に配置された第10平面と、前記第3平面から
前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来る光
線上に配置された第11平面とを有し、前記第1コーナ
ーキューブは前記第10平面に沿って対面する位置に配
置される第12平面と、三つの相互に垂直な平面で構成
され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行す
る光線に変換する光線反射部と、周側部とを有し、前記
第2コーナーキューブは前記第7平面に沿って対面する
位置に配置される第13平面と、三つの相互に垂直な平
面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反対方向
に進行する光線に変換する光線反射部と、周側部とを有
し、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前記第4
平面と、前記第5平面の間に介在され、前記第1プリズ
ム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム
柱体及び第1コーナーキューブ及び第2コーナーキュー
ブは、前記第2平面及び前記第4平面と、前記第5平面
に沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在と
している。このような構成にすることで、光線入射手段
から第1プリズム柱体及びビームスプリッタを介して第
2プリズム柱体を経由する光線が、両プリズムの相対的
な移動により参照光路及び可変光路を光を損失されるこ
となく変動もなく検出手段に到達することができる。ま
た、光線の出力側では、常に一定の位置に平行光を収束
させた光線を反射することができる。なお、前記光線入
射手段に設ける変換手段は、変換レンズであっても良
い。
4に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、
第2プリズム柱体と、多面体プリズムと、第3プリズム
柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリ
ッタと、屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射
手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、
前記光線入射手段を設置する位置に配置される光線入射
面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面
から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前
記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置
される第2平面と、前記光線入射面と第1平面と第2平
面に垂直な上面を有し、前記第2プリズム柱体は、前記
第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置
に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透過
する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置さ
れる第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置され
る光線出射面と、前記光線出射面と第3平面と第4平面
に垂直な上面を有し、前記多面体プリズムは、前記第1
プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体
の前記第4平面と対面する位置に配置される第5平面
と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面を
介して送られて来る光線を上方に偏向し、下方からの光
線を水平面内に進行するように偏向し、前記第1平面か
ら前記第2平面及び前記第5平面を介して送られて来る
光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するように
配置され、且つお互いに垂直である第6平面及び第7平
面と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面
を介して送られて来る光線を上方に偏向し、下方からの
光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第3平面
から前記第4平面及び前記第5平面を介して送られて来
る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行するよう
に配置され、且つお互いに垂直である第8平面及び第9
平面とを有し、前記第3プリズム柱体は、第5平面に対
面する位置で且つ第2及び第4平面と同一平面上に配置
される第10平面と、前記第9平面からの光線に対して
垂直で且つ光線入射面に対して平行又は同一平面上にあ
り鏡面となっている第11平面と、前記第7平面からの
光線に対して垂直で且つ光線出射面に対して平行又は同
一平面上にあり鏡面となっている第12平面と、前記第
1プリズム柱体と前記第2プリズム柱体の上面に接する
位置に配置される下面と、前記第10平面と第11平面
と第12平面が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に
下面と第1プリズム柱体及び第2プリズム柱体が接着さ
れており、前記屈折率整合手段は、前記第2平面及び前
記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面の間に
介在され、前記第1プリズム柱体及び前記第2プリズム
柱体と、前記第3プリズム柱体は、前記第2平面及び前
記第4平面及び前記第10平面と、前記第5平面に沿っ
て、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在としたこ
とを特徴とする。
5に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、
第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第4プリズ
ム柱体と、第5プリズム柱体と、第6プリズム柱体と、
光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタと、
屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射手段と光
検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、前記光線
入射手段を設置する位置に配置される光線入射面と、前
記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面から入射
した光線の光路上に配置される第1平面と、前記ビーム
スプリッタから反射される光線の光路上に配置される第
2平面と、前記光線入射面と第1平面と第2平面に垂直
な上面を有し、前記第2プリズム柱体は、前記第1平面
に沿って前記ビームスプリッタに対面する位置に配置さ
れる第3平面と、前記ビームスプリッタを透過する光線
の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置される第4
平面と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面と前記光線出射面と第3平面と第4平面に垂直な上
面を有し、前記第3プリズム柱体は、前記第1プリズム
柱体の前記第2平面及び前記第2プリズム柱体の前記第
4平面と対面する位置に配置される第5平面と、前記第
1平面から前記第2平面及び前記第5平面を介して送ら
れて来る光線を前記第4プリズム柱体に透過する位置に
配置される第6平面と、前記第1平面から前記第2平面
及び前記第5平面を介して送られて来る光線を前記第4
プリズム柱体に透過する位置に配置される第6平面とを
有し、前記第4プリズム柱体は、前記第3プリズム柱体
の前記第6平面と対面する位置に接着される第8平面
と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平面及
び前記第6平面及び前記第8平面を介して送られて来る
光線を上方に偏向し、偏向された下方からの光線を水平
面内に進行するように偏向し、前記第1平面から前記第
2平面及び前記第5平面及び前記第6平面を介して送ら
れて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を進行す
るように配置され、且つお互いに垂直である第9平面及
び第10平面とを有し、前記第5プリズム柱体は、前記
第3プリズム柱体の前記第7平面と対面する位置に接着
される第11平面と、前記第3平面から前記第4平面及
び前記第5平面及び前記第7平面及び前記第11平面を
介して送られて来る光線を上方に偏向し、偏向された下
方からの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記
第3平面から前記第4平面及び前記第5平面及び前記第
7平面を介して送られて来る光線と平行且つ反対方向且
つ水平面内を進行するように配置され、且つお互いに垂
直である第12平面及び第13平面とを有し、前記第6
プリズム柱体は、第5平面に対面する位置で且つ第2及
び第4平面と同一平面上に配置される第14平面と、前
記第13平面からの光線に対して垂直で且つ光線入射面
に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となっている第
15平面と、前記第10平面からの光線に対して垂直で
且つ光線出射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面
となっている第16平面と、前記第1プリズム柱体と前
記第2プリズム柱体の上面に接する位置に配置される下
面と、前記第14平面と第15平面と第16平面が下面
に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と第1プリズム
柱体及び第2プリズム柱体が接着されており、前記屈折
率整合手段は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記
第10平面と、前記第5平面の間に介在され、前記第1
プリズム柱体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プ
リズム柱体は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記
第10平面と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変
更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする。
6に係るマイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体と、
第2プリズム柱体と、第3プリズム柱体と、第1コーナ
ーキューブと、第2コーナーキューブと、第4プリズム
柱体と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリ
ッタと、屈折率を整合する屈折率整合手段と、光線入射
手段と光検出手段とを備え、前記第1プリズム柱体は、
前記光線入射手段を設置する位置に配置される光線入射
面と、前記ビームスプリッタに隣接し、この光線入射面
から入射した光線の光路上に配置される第1平面と、前
記ビームスプリッタから反射される光線の光路上に配置
される第2平面とを有し、前記第2プリズム柱体は、前
記第1平面に沿って前記ビームスプリッタに対面する位
置に配置される第3平面と、前記ビームスプリッタを透
過する光線の光路上で且つ前記第2平面の延長上に配置
される第4平面と、光検出手段を設置する位置に配置さ
れる光線出射面とを有し、前記第3プリズム柱体は、前
記第1プリズム柱体の前記第2平面及び前記第2プリズ
ム柱体の前記第4平面と対面する位置に配置される第5
平面と、前記第1平面から前記第2平面及び前記第5平
面を介して送られて来る光線上に配置された第6平面
と、前記第3平面から前記第4平面及び前記第5平面を
介して送られて来る光線上に配置された第7平面とを有
し、前記第1コーナーキューブは前記第6平面に沿って
対面する位置に配置される第8平面と、三つの相互に垂
直な平面で構成され、入射してきた光線を、平行且つ反
対方向に進行する光線に変換する第1光線反射部と、周
側部とを有し、前記第2コーナーキューブは前記第7平
面に沿って対面する位置に配置される第9平面と、三つ
の相互に垂直な平面で構成され、入射してきた光線を、
平行且つ反対方向に進行する光線に変換する第2光線反
射部と、周側部とを有し、前記第4プリズム柱体は、第
5平面に対面する位置で且つ第2及び第4平面と同一平
面上に配置される第10平面と、前記第1光線反射部か
らの光線に対して垂直で且つ光線出射面に対して平行又
は同一平面上にあり鏡面となっている第11平面と、前
記第2光線反射部からの光線に対して垂直で且つ光線入
射面に対して平行又は同一平面上にあり鏡面となってい
る第12平面と、前記第1プリズム柱体と前記第2プリ
ズム柱体の上面に接する位置に配置される下面と、前記
第10平面と第11平面と第12平面が下面に対してそ
れぞれ垂直であり、更に下面と第1プリズム柱体及び第
2プリズム柱体が接着されており、前記屈折率整合手段
は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面
と、前記第5平面の間に介在され、前記第1プリズム柱
体及び前記第2プリズム柱体と、前記第3プリズム柱体
及び第1コーナーキューブ及び第2コーナーキューブ
は、前記第2平面及び前記第4平面及び前記第10平面
と、前記第5平面に沿って、光線の光路長変更方向に相
対的に移動自在としたことを特徴とする。
ケルソン干渉計1の各プリズム柱体の配置を示す平面図
及び側面図、図2は第1の実施形態を示すマイケルソン
干渉計の作動状態を示す平面図である。図1及び図2で
示すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体
11と、第2プリズム柱体12と、第3プリズム柱体1
3と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプリッ
タ14と、屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈
折率整合液体層15とを備えている。図1及び図2で示
すように、第1プリズム柱体11は上面及び下面ならび
に周側面で構成されている。
側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入
射面16と、光線入射面と同一平面上にあり、垂直に反
射するために鏡面となっている垂直反射面17と、この
光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビームスプ
リッタが隣接する第1平面18と、ビームスプリッタか
らの反射光の光路上に形成される第2平面19とを有し
ている。なお、ここでは第1プリズム柱体11の形状
は、光線入射面16と、第1平面18と、第2平面19
とからなる三角柱体に形成されており、また、上面及び
下面の形状については、図面では平行平面として記載し
ているが、特に限定されるものではない。
柱体12は、上面及び下面ならびに周側面で構成されて
いる。そして、第2プリズム柱体12はその周側面に配
置され、前記第1平面18に添ってビームスプリッタ1
4に対面する位置に形成される第3平面110とビーム
スプリッタ14からの透過光の光路上で、且つ、前記第
2平面19の延長上に形成される第4平面111と、ビ
ームスプリッタ14及び第3平面110から送られてく
る光線の光路上に形成される光線出射面112と、光線
出射面112と同一平面上にあり、垂直に反射するため
に鏡面となっている垂直反射面113とを有している。
なお、ここでは第2プリズム柱体12の形状は、光線出
射面112と、第3平面110と、第4平面111とか
らなる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面
の形状について、図面では平行平面として記載している
が、特に限定されるものではない。
柱体13は、上面及び下面ならびに周側面で構成されて
いる。そして、第3プリズム柱体13はその周側面に配
置され、前記両プリズム柱体11,12の第2平面19
及び第4平面111とに対面する位置に形成される第5
平面114と、前記ビームスプリッタ14から反射され
第2平面19及び第5平面114を透過してくる光線を
偏向して反射する第6平面115と、第6平面と垂直に
交わり、且つ第5平面114と第6平面115を経由し
てきた光を更に偏向する第7平面116と、前記ビーム
スプリッタ14を透過して第4平面111及び第5平面
114を透過して来る光線を偏向して反射する第8平面
117と、第8平面と垂直に交わり且つ第5平面114
と第8平面117を経由してきた光を更に偏向して反射
する第9平面118とを有している。なお、前記第6平
面115、第7平面116、第8平面117、第9平面
118は光線を反射する鏡面状に形成されている。そし
て、第3プリズム柱体13は図面では第5平面114、
第6平面115、第7平面116、第8平面117、第
9平面118からなる多角形柱体に形成されており、ま
た、上面及び下面の形状については平行平面としている
が、その形状及び上面と下面の形状については特に限定
されるものではない。
段としての屈折率整合液体層15は、第1プリズム柱体
11の第2平面19及び第2プリズム柱体12の第4平
面111と、第3プリズム柱体13の第5平面114の
間に設けられている。そして、屈折率整合手段15は、
各プリズム柱体11,12,13を形成している部材と
屈折率が近いものであればよく、その一例として各プリ
ズム柱体11,12,13を石英で形成した場合に、こ
こではシリコーンオイルを使用しており、第3プリズム
柱体13と、第1及び第2プリズム柱体11,12と
が、毛細管現象により保持されるように構成されてい
る。図1及び図2で示すように、ビームスプリッタは、
第1プリズム柱体11の第1平面18と、第2プリズム
柱体12の第3平面110との間に接着剤等により固定
されており、各プリズム柱体11,12,13の材質
や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率を
所定の割合になるように形成されている。ビームスプリ
ッタの一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜
を介在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体
と同質)に蒸着するようにして形成されている。
0に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して形
成しても良い。次に光線の経路について説明する。図1
及び図2で示すように、光源から平行光の光線119
を、ビームスプリッタ14に入射する。そして、ビーム
スプリッタ14により分割され反射した光線120は、
屈折率整合液体層15を通過して第5平面114に入射
後、第6平面115と、第7平面116で偏向反射され
光線121となる。このとき、光線120と光線121
はお互いに逆向きで平行である。光線121は第5平面
114に入射して屈折率整合液体層15と第4平面11
1を通過してプリズム柱体12に入り、垂直反射面11
3で反射され再び同一光路に沿って再び第4平面11
1、屈折率整合液体層15、第5平面114を透過して
第7平面116及び第6平面115を経由して第5平面
114と屈折率整合液体層15及び第2平面19を透過
してビームスプリッタ14へ向かう。
れ透過した光線122は、屈折率整合液体層15を通過
して第5平面114に入射後、第8平面117と第9平
面118で偏向反射され光線123となる。このとき、
光線122と光線123はお互いに逆向きで平行であ
る。光線123は第5平面114に入射して屈折率整合
液体層15と第2平面19を通過してプリズム柱体11
に入り、垂直反射面17で反射され再び同一光路に沿っ
て再び第2平面19、屈折率整合液体層15、第5平面
114を透過して第9平面118及び第8平面117を
経由して第5平面114と屈折率整合液体層15及び第
4平面111を透過してビームスプリッタ14へ向か
う。そして、ビームスプリッタ側に送られてきた光線1
20,122は、それぞれ合わされて干渉し、出射する
平行光線124として光検出器へ向かうことになる。更
に、前記第6平面115、第7平面116間、第8平面
117、第9平面118間の垂直度は非常に高いため、
前記光線120と光線121間の平行度と、前記光線1
22と光線123間の平行性は常に保たれており、その
典型的な値は2秒である。
明する。なお、第1及び第2プリズム柱体11,12及
び第3プリズム柱体13を相対的に移動させる場合、こ
こでは第3プリズム柱体13を移動させており、その移
動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する
公知の手段により行われる。第3プリズム柱体13を光
路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場合を考え
る。このとき、屈折率整合液体層15は第1及び第2プ
リズム柱体11,12と第3プリズム柱体13の間の狭
い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。ビ
ームスプリッタを反射した光線120,121が垂直反
射面113で反射されるまでに進む距離は2dsinθ
だけ増加するため、垂直反射面113で反射後に12
1,120を経由して戻ってくるまでに進む距離は4d
sinθだけ増加する。
22,123が垂直反射面17で反射されるまでに進む
距離は2dsinθだけ減少するため、垂直反射面で反
射後に123,122を経由して戻ってくるまでに進む
距離は4dsinθだけ減少する。よって光が進む距離
の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθの
減少となり、第3プリズム柱体13の屈折率をnとし
て、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における
最大光路長差は8ndsinθとなる。これは従来技術
に比較して波数分解能が約4倍に向上したことに相当す
る。ここで例えば具体的な値を用いると、プリズムの材
料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1cm、
θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85cm
であり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、
1.1cm-1となる。例えば、波長1550nmの近赤
外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nmとな
る。なお、もしプリズムの移動方向が移動面内で揺動し
たとしても、前記光線120と光線121間の平行度
と、前記光線122と光線123間の平行性は常に保た
れているため、垂直反射面113に入射する光線及び垂
直反射面17に入射する光線の垂直度は影響を受けな
い。
不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインタ
ーフェログラムが測定できる。なお、図1乃至図2で使
用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、
ミラー系など特に手段を間ねないが、例えば、マイケル
ソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバ
で入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を
全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響
を全く受けない。また、従来技術の欠点であった、光学
部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得
ることができる。更に、この実施例ではビームスプリッ
タをもつプリズムを固定し、鏡面プリズムを可動にして
いるが、これは一例であって、プリズム同士の相対位置
が変化すればよいので、鏡面プリズムを固定し、ビーム
スプリッタをもつプリズム11,12を可動としてもよ
いし、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作す
る。
ケルソン干渉計の各スラブ型導波路板の配置を示す平面
図及び側面図である。図3で示すように、マイケルソン
干渉計2は、第1スラブ型導波路板21と、第2スラブ
型導波路板22と、第3スラブ型導波路板23と、光線
を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ24と、
屈折率を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液
体層25とを備えている。図3で示すように、第1及び
第2スラブ型導波路板21,22は、コア層226と、
このコア層226の上面及び下面に設けた上部クラッド
層225及び下部クラッド層227とから構成されてい
る。
21は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
そして、第1スラブ型導波路板21は、その周側面に配
置され、光源からの平行光が入射される光線入射面26
と、光線入射面26と同一平面上にあり、垂直に反射す
るために鏡面となっている垂直反射面27と、この光線
入射面26からの光線の光路上に形成され、ビームスプ
リッタ24が隣接する第1平面28と、ビームスプリッ
タ24からの反射光の光路上に形成される第2平面29
とを有している。なお、ここでは第1スラブ型導波路板
21の形状は、光線入射面26と、第1平面28と、第
2平面29とからなる三角柱体に形成されており、ま
た、上面及び下面の形状については、図面では平行平面
として記載しているが、特に限定されるものではない。
22は、上面及び下面ならびに周側面で構成されてい
る。そして、第2スラブ型導波路板22はその周側面に
配置され、前記第1平面28に添ってビームスプリッタ
24に対面する位置に形成される第3平面210とビー
ムスプリッタ24からの透過光の光路上で、且つ、前記
第2平面29の延長上に形成される第4平面211と、
ビームスプリッタ24及び第3平面210から送られて
くる光線の光路上に形成される光線出射面212と、光
線出射面212と同一平面上にあり、垂直に反射するた
めに鏡面となっている垂直反射面213とを有してい
る。なお、ここでは第2スラブ型導波路板22の形状
は、光線出射面212と、第3平面210と、第4平面
211とからなる三角柱体に形成されており、また、上
面及び下面の形状について、図面では平行平面として記
載しているが、特に限定されるものではない。
23は、上面及び下面ならびに周側面で構成されてい
る。そして、第3スラブ型導波路板23はその周側面に
配置され、前記両スラブ型導波路板21,22の第2平
面29及び第4平面211とに対面する位置に形成され
る第5平面214と、前記ビームスプリッタ24から反
射され第2平面29及び第5平面214を透過してくる
光線を偏向して反射する第6平面215と、第6平面2
15と垂直に交わり、且つ第5平面214と第6平面2
15を経由してきた光を更に偏向する第7平面216
と、前記ビームスプリッタ24を透過して第4平面21
1及び第5平面214を透過して来る光線を偏向して反
射する第8平面217と第8平面217と垂直に交わり
且つ第5平面214と第8平面217を経由してきた光
を更に偏向して反射する第9平面218とを有してい
る。なお、前記第6平面215、第7平面216、第8
平面217、第9平面218は光線を反射する鏡面状に
形成されている。そして、第3スラブ型導波路板23は
図面では第5平面214、第6平面215、第7平面2
16、第8平面217、第9平面218からなる多角形
柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状につ
いては平行平面としているが、その形状及び上面と下面
の形状については特に限定されるものではない。
の屈折率整合液体層25は、第1スラブ型導波路板21
の第2平面29及び第2スラブ型導波路板22の第4平
面211と、第3スラブ型導波路板23の第5平面21
4の間に設けられている。そして、屈折率整合手段は、
各スラブ型導波路板21,22,23を形成している部
材と屈折率が近いものであればよく、その一例として各
スラブ型導波路板21,22,23を石英で形成した場
合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、第3
スラブ型導波路板23と、第1及び第2スラブ型導波路
板21,22とが毛細管現象により保持するように構成
されている。図3で示すように、ビームスプリッタ24
は、第1スラブ型導波路板21の第1平面28と、第2
スラブ型導波路板22の第3平面210との間に接着剤
等により固定されており、各スラブ型導波路板21,2
2,23の材質や、送られてくる光線の角度により透過
率及び反射率を所定の割合になるように形成されてい
る。ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電体又
はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過部材
(各スラブ型導波路板と同質)に蒸着するようにして形
成されている。なお、第1平面28あるいは第3平面2
10に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して
形成しても良い。
示すように、光ファイバから平行光の光線219を、ビ
ームスプリッタ24に入射する。そして、ビームスプリ
ッタ24により分割され反射した光線220は、屈折率
整合液体層25を通過して第5平面214に入射後、第
6平面215と第7平面216で偏向反射され光線22
1となる。このとき、光線220と光線221は平行で
ある。光線221は第5平面214に入射して屈折率整
合液体層25と第4平面211を通過してスラブ型導波
路板22に入り、垂直反射面213で反射され再び同一
光路に沿って再び第4平面211、屈折率整合液体層2
5、第5平面214を透過して第7平面216及び第6
平面215を経由して第5平面214と屈折率整合液体
層25及び第2平面29を透過してビームスプリッタ2
4へ向かう。
れ透過した光線222は、屈折率整合液体層25を通過
して第5平面214に入射後、第8平面217と第9平
面218で偏向反射され光線223となる。このとき、
光線222と光線223は平行である。光線223は第
5平面214に入射して屈折率整合液体層25と第2平
面29を通過してスラブ型導波路板21に入り、垂直反
射面27で反射され再び同一光路に沿って再び第2平面
29、屈折率整合液体層25、第5平面214を透過し
て第9平面218及び第8平面217を経由して第5平
面214と屈折率整合液体層25及び第4平面211を
透過してビームスプリッタ24へ向かう。そして、ビー
ムスプリッタ24側に送られてきた光線220,222
は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線22
4として光検出器へ向かうことになる。
6間、第8平面217、第9平面218間の垂直度は非
常に高いため、前記光線220と光線221間の平行度
と、前記光線222と光線223間の平行性は常に保た
れており、その典型的な値は2秒である。次に本発明の
動作については、図2を参照して説明する。なお、第1
及び第2スラブ型導波路板21,21及び第3スラブ型
導波路板23を相対的に移動させる場合、ここでは第3
スラブ型導波路板23を移動させており、その移動機構
は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の
手段により行われる。図2を参照して第3スラブ型導波
路板23を干渉検出方向に距離dだけ直線移動させた場
合を考える。
び第2スラブ型導波路板21,22と第3スラブ型導波
路板23の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保
持されている。ビームスプリッタを透過した光線222
及び223が垂直反射面27で反射されるまでに進む距
離は2dsinθだけ増加し、また、ビームスプリッタ
24に反射された光線220及び221が垂直反射面2
13で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ減
少する。よって光が進む距離の変化はそれぞれ往復で4
dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3ス
ラブ型導波路板の屈折率をnとして、最大移動距離をd
MAXとすると、この光路における最大光路長差は8n・
dMAXsinθとなる。これは従来技術に比較して波数
分解能が4倍に向上したことに相当する。ここで例えば
具体的な値を用いると、導波路材料の屈折率n=1.
5、最大移動距離d=0.1cm、0=45度の場合、
最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変
換分光器としての波数分解能は、1.1cm-1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合に
は、波長分解能は0.26nmとなる。
で揺動したとしても、前記光線220と光線221間の
平行度と、前記光線222と光線223間の平行性は常
に保たれているため、垂直反射面213に入射する光線
及び垂直反射面27に入射する光線の垂直度は影響を受
けない。そのため、ビームスプリッタヘ戻る光路も不変
であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフ
ェログラムが測定できる。また、スラブ型導波路の具体
的な構造は、入射光の波長を近赤外線(その一例として
1550nmなど)で、石英材料を用いた場合では、コ
ア層226を8μm、上部クラッド層225を15μ
m、下部クラッド層227を20μmとし、合わせた厚
みは50μm以下となるように構成している。したがっ
て、プリズム型に比べて大幅な薄型化、軽量化が可能と
なると共に、スラブ型導波路はリソグラフィー技術によ
り作成することが可能であるため、大量生産で且つ安価
に干渉計を製造することができる。
ケルソン干渉計の各プリズム柱体の配置を示す平面図及
び側面図である。図4で示すように、マイケルソン干渉
計3は、第1プリズム柱体31と、第2プリズム柱体3
2と、第3プリズム柱体33と、第1コーナーキューブ
328と、第2コーナーキューブ329と、光線を反射
光と透過光に分割するビームスプリッタ34と、屈折率
を整合する屈折率整合手段としての屈折率整合液体層3
5とを備えている。
は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そし
て、第1プリズム柱体31は、その周側面に配置され、
光源からの平行光が入射される光線入射面36と、光線
入射面36と同一平面上にあり、垂直に反射するために
鏡面となっている垂直反射面37と、この光線入射面3
6からの光線の光路上に形成され、ビームスプリッタが
隣接する第1平面38と、ビームスプリッタ34からの
反射光の光路上に形成される第2平面39とを有してい
る。なお、ここでは第1プリズム柱体31の形状は、光
線入射面36と、第1平面38と、第2平面39とから
なる三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の
形状については、図面では平行平面として記載している
が、特に限定されるものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第2プリズム柱体32はその周側面に配置され、
前記第1平面38に添ってビームスプリッタ34に対面
する位置に形成される第3平面310とビームスプリッ
タ34からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面3
9の延長上に形成される第4平面311と、ビームスプ
リッタ34及び第3平面310から送られてくる光線の
光路上に形成される光線出射面312と、光線出射面3
12と同一平面上にあり、垂直に反射するために鏡面と
なっている垂直反射面313とを有している。なお、こ
こでは第2プリズム柱体32の形状は、光線出射面31
2と、第3平面10と、第4平面311とからなる三角
柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状につ
いて、図面では平行平面として記載しているが、特に限
定されるものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第3プリズム柱体33はその周側面に配置され、
前記両プリズム柱体31,32の第2平面39及び第4
平面311とに対面する位置に形成される第5平面31
4と、前記ビームスプリッタ34から反射され第2平面
39及び第5平面314を透過してくる光線を第1コー
ナーキューブ328へ通過させ且つ第1コーナーキュー
ブ328からの光線を取り入れる第10平面330と、
前記ビームスプリッタ34を透過し第4平面311及び
第5平面314を透過してくる光線を第2コーナーキュ
ーブ329へ通過させ且つ第2コーナーキューブ329
からの光線を取り入れる第11平面331とを有してい
る。そして、第3プリズム柱体33は図面では第5平面
314、第10平面330、第11平面331からなる
三角柱体に形成されており、また、上面及び下面の形状
については平行平面としているが、その形状及び上面と
下面の形状については特に限定されるものではない。
328は、光線入出射面である第12平面332と3つ
の光線偏向反射面で構成される光線反射部334とその
周側面で構成されている。3つの光線偏向反射面はお互
いに90度で交わる平面であり、第1コーナーキューブ
328の光線入出射面である第12平面332に入射し
た光線320は3つの光線偏向反射面により、入射光と
平行且つ逆向きの光線321となって光線入出射面33
2から出射されるという特性をもつ。また、周側面につ
いては円筒面としているが、その周側面の形状について
は特に限定されるものではない。図4で示すように、第
2コーナーキューブ329は、光線入出射面である第1
3平面333と3つの光線偏向反射面で構成される光線
反射部335とその周側面で構成されている。3つの光
線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であり、第2
コーナーキューブ329の光線入出射面333に入射し
た光線322は3つの光線偏向反射面により、入射光と
平行且つ逆向きの光線323となって光線入出射面33
3から出射されるという特性をもつ。また、周側面につ
いては円筒面としているが、その周側面の形状について
は特に限定されるものではない。
の屈折率整合液体層35は、第1プリズム柱体31の第
2平面39及び第2プリズム柱体32の第4平面311
と、第3プリズム柱体33の第5平面314の間に設け
られている。そして、屈折率整合手段は、各プリズム柱
体、31,32,33及び各コーナーキューブ328,
329を形成している部材と屈折率が近いものであれば
よく、その一例として各プリズム柱体31,32,33
及び各コーナーキューブ328,329を石英で形成し
た場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、
第3プリズム柱体33と、第1及び第2プリズム柱体3
1,32とが、毛細管現象により保持するように構成さ
れている。図4で示すように、ビームスプリッタ34
は、第1プリズム柱体31の第1平面38と、第2プリ
ズム柱体32の第3平面310との間に接着剤等により
固定されており、各プリズム柱体31,32,33の材
質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射率
を所定の割合になるように形成されている。
328の光線入出射面である第12平面332とプリズ
ム柱体33の第10平面330、また第2コーナーキュ
ーブ329の光線入出射面である第13平面333とプ
リズム柱体33の第11平面331は光を透過する接着
剤等によりそれぞれ固定されている。ビームスプリッタ
の一例としては、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介
在させることや、また、透過部材(各プリズム柱体と同
質)に蒸着するようにして形成されている。なお、第1
平面38あるいは第3平面310に金属や誘電体又はそ
の両方などの薄膜を蒸着して形成しても良い。
示すように、光ファイバから平行光の光線319を、ビ
ームスプリッタ34に入射する。そして、ビームスプリ
ッタ34により分割され反射した光線320は、屈折率
整合液体層35を通過して第5平面314に入射後、第
10平面330を透過し、光線入出射面である第12平
面332に入射し、光線反射部334で逆方向且つ平行
の光線321となり、その後再び光線入出射面である第
12平面332と第10平面330を経由してプリズム
柱体33に入り、第5平面314と屈折率整合液体層3
5及び第4平面311を透過してプリズム柱体32に入
り、垂直反射面32で反射され再び同一光路321を逆
方向へ進み、第4平面311と屈折率整合液体層35及
び第5平面314を透過してプリズム柱体33へ入り、
第10平面330及び第12平面332を通過して光線
反射部334において逆方向且つ平行の光線320とな
り、第12平面332及び第10平面330を通過して
プリズム柱体33に入り、第5平面314、屈折率整合
液体層35及び第2平面39を通過してプリズム柱体3
1に入り、ビームスプリッタ34へ向かう。
れ透過した光線322は、第4平面311、屈折率整合
液体層35を通過して第5平面314に入射後、第11
平面331を透過し、光線入出射面である第13平面3
33に入射し、光線反射部335で逆方向且つ平行の光
線323となり、その後再び光線入出射面である第13
平面333と第11平面331を経由してプリズム柱体
33に入り、第5平面314と屈折率整合液体層35及
び第2平面39を透過してプリズム柱体31に入り、垂
直反射面37で反射され再び同一光路を逆方向へ進み、
第2平面39と屈折率整合液体層35及び第5平面31
4を透過してプリズム柱体33へ入り、第11平面33
1及び第13平面333を通過して光線反射部335に
おいて逆方向且つ平行の光線322となり、第13平面
333及び第11平面331を通過してプリズム柱体3
3に入り、第5平面314、屈折率整合液体層35及び
第4平面311を通過してプリズム柱体32に入り、ビ
ームスプリッタ34へ向かう。そして、ビームスプリッ
タ側に送られてきた光線320,322は、それぞれ合
わされて干渉し、出射する平行光線324として光検出
器へ向かうことになる。更に、前記光線反射部334と
335において3平面間の垂直度は非常に高いため、前
記光線320と光線321間の平行度と、前記光線32
2と光線323間の平行性は常に保たれており、その典
型的な値は2秒である。
明する。なお、第1及び第2プリズム柱体31,32
と、を相対的に移動させる場合、ここでは第3プリズム
柱体33及び第1及び第2コーナーキューブ328,3
29を移動させており、その移動機構は、リニアガイド
や精密送り機構などを使用する公知の手段により行われ
る。第3プリズム柱体33及び第1及び第2コーナーキ
ューブ328,329を光路長変更方向に距離dだけ直
線移動させた場合を考える。このとき、屈折率整合液体
層は第1及び第2プリズム柱体31,32と第3プリズ
ム柱体33の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により
保持されている。ビームスプリッタを反射した光線32
0,321が垂直反射面313で反射されるまでに進む
距離は2dsinθだけ増加するため、垂直反射面31
3で反射後に321,320を経由して戻ってくるまで
に進む距離は4dsinθだけ増加する。また、ビーム
スプリッタ35を透過した光線322,323が垂直反
射面37で反射されるまでに進む距離は2dsinθだ
け減少するため、垂直反射面37で反射後に323,3
22を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsin
θだけ減少する。
sinθの増加と4dsinθの減少となり、第3プリ
ズム柱体33の屈折率をnとして、最大移動距離をd
MAXとすると、この光路における最大光路長差は8nd
MAXsinθとなる。これは従来技術に比較して波数分
解能が4倍に向上したことに相当する。ここで例えば具
体的な値を用いると、プリズム材料の屈折率n=1.
5、最大移動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、
最大光路長差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変
換分光器としての波数分解能は、1.1cm-1となる。
例えば、波長1550nmの近赤外線を用いた場合に
は、波長分解能は0.26nmとなる。
1コーナーキューブ328及び前記第2コーナーキュー
ブ329の移動方向が全ての方向に揺動したとしても、
前記光線320と光線321間の平行度と、前記光線3
22と光線323間の平行性は常に保たれているため、
垂直反射面313に入射する光線及び垂直反射面37に
入射する光線の垂直度は影響を受けない。そのため、ビ
ームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度は
影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定でき
る。なお、図4で使用される光線の入射平行光の形成方
法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問わない
が、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされた
レンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、干渉計
中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環境変化
(湿度変化等)の影響を全く受けない。また、従来技術
の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生じない
ため正確な測定値を得ることができる。更に、この実施
例ではビームスプリッタをもつプリズムを固定し、鏡面
プリズムを可動にしているが、これは一例であって、プ
リズム同士の相対位置が変化すればよいので、鏡面プリ
ズムを固定し、ビームスプリッタをもつプリズム2,3
を可動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても
全く同様に動作する。
ケルソン干渉計4の各プリズム柱体の配置を示す平面図
及び側面図、図7は第1の実施形態を示すマイケルソン
干渉計の作動状態を示す平面図である。図6及び図7で
示すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体
41と、第2プリズム柱体42と、多面体プリズム43
と、第3プリズム柱体44と、光線を反射光と透過光に
分割するビームスプリッタ45と、屈折率を整合する屈
折率整合手段としての屈折率整合液体層46とを備えて
いる。
柱体41は上面及び下面ならびに周側面で構成されてい
る。そして、第1プリズム柱体41は、その周側面に配
置され、光源からの平行光が入射される光線入射面47
と、この光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビ
ームスプリッタが隣接する第1平面48と、ビームスプ
リッタからの反射光の光路上に形成される第2平面49
とを有している。なお、ここでは第1プリズム柱体41
の形状は、光線入射面47と、第1平面48と、第2平
面49とからなる三角柱体に形成されており、上面の形
状は、光線入射面47、第1平面48、第2平面49に
それぞれ垂直となっているが、下面の形状については、
図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限
定されるものではない。
柱体42は、上面及び下面ならびに周側面で構成されて
いる。そして、第2プリズム柱体42はその周側面に配
置され、前記第1平面48に添ってビームスプリッタ4
5に対面する位置に形成される第3平面410とビーム
スプリッタ45からの透過光の光路上で、且つ、前記第
2平面49の延長上に形成される第4平面411と、ビ
ームスプリッタ45及び第3平面410から送られてく
る光線の光路上に形成される光線出射面412とを有し
ている。なお、ここでは第2プリズム柱体42の形状
は、光線出射面412と、第3平面410と、第4平面
411とからなる三角柱体に形成されており、上面の形
状は、光線出射面412、第3平面410、第4平面4
11にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状につい
ては、図面では上面と平行平面として記載しているが、
特に限定されるものではない。
ム43は、上面及び下面ならびに周側面で構成されてい
る。そして、多面体プリズム43はその周側面に配置さ
れ、前記両プリズム柱体41,42の第2平面49及び
第4平面411とに対面する位置に形成される第5平面
413と、前記ビームスプリッタ45から反射され第2
平面49及び第5平面413を透過してくる光線を偏向
して上方に反射する第6平面414と、第6平面と垂直
に交わり、且つ第5平面413と第6平面414を経由
してきた光を更に水平方向に偏向する第7平面415
と、前記ビームスプリッタ45を透過して第4平面41
1及び第5平面413を透過して来る光線を偏向して上
方へ反射する第8平面416と、第8平面と垂直に交わ
り且つ第5平面413と第8平面416を経由してきた
光を更に偏向して反射する第9平面417とを有してい
る。なお、前記第6平面414、第7平面415、第8
平面416、第9平面417は光線を反射する鏡面状に
形成されている。そして、多面体プリズム43は図面で
は第5平面413、第6平面414、第7平面415、
第8平面416、第9平面417からなる多角形柱体に
形成されており、また、上面及び下面の形状については
平行平面としているが、その形状及び上面と下面の形状
については特に限定されるものではない。
柱体44は、上面及び下面ならびに周側面で構成されて
いる。そして、第3プリズム柱体44はその周側面に配
置され、前記第2平面49及び第4平面411の延長上
の平面に配置される第10平面418と、前記光線入射
面47の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射で
きるように鏡面となっている第11平面419と、前記
光線出射面412の延長上の平面に配置され、光線を垂
直に反射できるように鏡面となっている第12平面42
0とを有している。なお、ここでは第3プリズム柱体4
4の形状は、第10平面418と、第11平面419
と、第12平面420とからなる三角柱体に形成されて
おり、下面の形状は、第10平面418と、第11平面
419と、第12平面420にそれぞれ垂直となってい
るが、上面の形状については、図面では下面と平行平面
として記載しているが、特に限定されるものではない。
段としての屈折率整合液体層46は、第1プリズム柱体
41の第2平面49及び第2プリズム柱体42の第4平
面411と、多面体プリズム43の第5平面413と、
第3プリズム柱体の第10平面418の間に設けられて
いる。そして、屈折率整合手段46は、各プリズム柱体
41,42,43,44を形成している部材と屈折率が
近いものであればよく、その一例として各プリズム柱体
41,42,43,44を石英で形成した場合に、ここ
ではシリコーンオイルを使用しており、多面体プリズム
43と、第1及び第2及び第3プリズム柱体41,4
2,44とで毛細管現象により液体を保持するように構
成されている。図6及び図7で示すように、ビームスプ
リッタ45は、第1プリズム柱体41の第1平面48
と、第2プリズム柱体42の第3平面410との間に接
着剤等により固定されており、各プリズム柱体41,4
2,43,44の材質や、送られてくる光線の角度によ
り透過率及び反射率を所定の割合になるように形成され
ている。ビームスプリッタの一例としては、金属や誘電
体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透過
部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして形
成されている。なお、第1平面48あるいは第3平面4
10に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着して
形成しても良い。
び図7で示すように、光源から平行光の光線421を、
ビームスプリッタ45に入射する。そして、ビームスプ
リッタ45により分割され反射した光線422は、屈折
率整合液体層46を通過して第5平面413に入射後、
第6平面414と、第7平面415で偏向反射され光線
423となる。このとき、光線422と光線423はお
互いに反平行である。
液体層46及び第10平面418を経由して第3プリズ
ム柱体44に入り、第12平面420に垂直入射且つ垂
直反射される、再び同じ経路を逆方向へ進んでビームス
プリッタ45へ向かう。一方、ビームスプリッタ45に
より分割され透過した光線424は、屈折率整合液体層
46を通過して第5平面413に入射後、第8平面41
6と第9平面417で偏向反射され光線425となる。
このとき、光線424と光線425はお互いに逆向きで
平行である。光線425は第5平面413に入射して屈
折率整合液体層46と第10平面418を通過して第3
プリズム柱体44に入り、第11平面419に垂直入射
且つ垂直反射された後、再び同じ経路を逆方向へ進んで
ビームスプリッタ45へ向かう。そして、ビームスプリ
ッタ側に送られてきた光線422,424は、それぞれ
合わされて干渉し、出射する平行光線426として光検
出器へ向かうことになる。更に、前記第6平面414、
第7平面415間、第8平面416、第9平面417間
の垂直度は非常に高いため、前記光線422と光線42
3間の平行度と、前記光線424と光線425間の平行
性は常に保たれており、その典型的な値は2秒である。
明する。なお、第1及び第2及び第3プリズム柱体4
1,42,44及び多面体プリズム43を相対的に移動
させる場合、ここでは多面体プリズム43を移動させて
おり、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構な
どを使用する公知の手段により行われる。多面体プリズ
ム43を光路長変更方向に距離dだけ直線移動させた場
合を考える。このとき、屈折率整合液体層46は第1及
び第2及び第3プリズム柱体41,42,44と多面体
プリズム43の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象によ
り保持されている。ビームスプリッタ45を反射した光
線422,423が第12平面420で反射されるまで
に進む距離は2dsinθだけ増加するため、第12平
面420で反射後に423,422を経由して戻ってく
るまでに進む距離は4dsinθだけ増加する。
24,425が第11平面419で反射されるまでに進
む距離は2dsinθだけ減少するため、垂直反射面で
反射後に424,425を経由して戻ってくるまでに進
む距離は4dsinθだけ減少する。よって光が進む距
離の変化はそれぞれ4dsinθの増加と4dsinθ
の減少となり、多面体プリズム43の屈折率をnとし
て、最大移動距離をdMAXとすると、この光路における
最大光路長差は8ndMAXsinθとなる。これは従来
技術に比較して波数分解能が約4倍に向上したことに相
当する。ここで例えば具体的な値を用いると、プリズム
の材料の屈折率n=1.5、最大移動距離d=0.1c
m、θ=45度の場合、最大光路長差dMAXは0.85
cmであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能
は、1.1cm-1となる。例えば、波長1550nmの
近赤外線を用いた場合には、波長分解能は0.26nm
となる。なお、もし移動に際してプリズムの方向が方向
ψ又は方向Φに揺動したとしても、前記光線422と光
線423間の平行度と、前記光線424と光線425間
の平行性は常に保たれているため、第12平面420及
び第11平面419に入射する光線423及び光線42
5の垂直度は影響を受けない。
不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインタ
ーフェログラムが測定できる。なお、図6乃至図7で使
用される光線の入射平行光の形成方法は、レンズ系や、
ミラー系など特に手段を問わないが、例えば、マイケル
ソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバ
で入出力を行った場合は、干渉計中で光路が自由空間を
全く経由しないため外部環境変化(湿度変化等)の影響
を全く受けない。また、従来技術の欠点であった、光学
部品による光路の遮断が生じないため正確な測定値を得
ることができる。更に、この実施例ではビームスプリッ
タ及び垂直反射鏡面をもつプリズム41,42,44を
固定し、走査プリズム43を可動にしているが、これは
一例であって、プリズム同士の相対位置が変化すればよ
いので、走査プリズム43を固定し、ビームスプリッタ
及び垂直反射鏡面をもつプリズム41,42,44を可
動としてもよいし、両方のプリズムを可動としても全く
同様に動作する。
部において光線を反射させて使用したが、多面体プリズ
ムの形状は複雑であり、作製に手間がかかる。ここで実
施例4における多面体プリズムと同等な構造を単純な形
状のプリズムの組み合わせで構成することができれば、
作製コストを下げることができる。実施例5ではその一
例を示す。なお、光路や、動作原理は実施例4と全く同
じであるのでここでは構造のみを示す。図8は本発明の
第5の実施形態を示すマイケルソン干渉計5の各プリズ
ム柱体の配置を示す平面図及び側面図である。図8で示
すように、マイケルソン干渉計は、第1プリズム柱体5
1と、第2プリズム柱体52と、第3プリズム柱体53
と、第4プリズム柱体54と、第5プリズム柱体55
と、第6プリズム柱体56と、光線を反射光と透過光に
分割するビームスプリッタ57と、屈折率を整合する屈
折率整合手段としての屈折率整合液体層58とを備えて
いる。
は上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そし
て、第1プリズム柱体51は、その周側面に配置され、
光源からの平行光が入射される光線入射面59と、この
光線入射面からの光線の光路上に形成され、ビームスプ
リッタ57が隣接する第1平面510と、ビームスプリ
ッタ57からの反射光の光路上に形成される第2平面5
11とを有している。なお、ここでは第1プリズム柱体
51の形状は、光線入射面59と、第1平面510と、
第2平面511とからなる三角柱体に形成されており、
上面の形状は、光線入射面59、第1平面510、第2
平面511にそれぞれ垂直となっているが、下面の形状
については、図面では上面と平行平面として記載してい
るが、特に限定されるものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第2プリズム柱体52はその周側面に配置され、
前記第1平面510に添ってビームスプリッタ57に対
面する位置に形成される第3平面512とビームスプリ
ッタ57からの透過光の光路上で、且つ、前記第2平面
511の延長上に形成される第4平面513と、ビーム
スプリッタ57及び第3平面512から送られてくる光
線の光路上に形成される光線出射面514とを有してい
る。なお、ここでは第2プリズム柱体52の形状は、光
線出射面514と、第3平面512と、第4平面513
とからなる三角柱体に形成されており、上面の形状は、
光線出射面514、第3平面512、第4平面513に
それぞれ垂直となっているが、下面の形状については、
図面では上面と平行平面として記載しているが、特に限
定されるものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第3プリズム柱体53はその周側面に配置され、
前記両プリズム柱体51,52の第2平面511及び第
4平面513とに対面する位置に形成される第5平面5
15と、前記ビームスプリッタ57から反射され第2平
面511及び第5平面515を透過してくる光線を透過
して前記第4プリズム柱体54へ送る第6平面516
と、前記ビームスプリッタ57を透過して第4平面51
3及び第5平面515を透過して来る光線を前記第5プ
リズム柱体55へ送る第7平面517とを有している。
また、上面及び下面の形状については平行平面としてい
るが、その形状及び上面と下面の形状については特に限
定されるものではない。
は、上斜面及び下斜面及び前平面ならびに左右側面で構
成されている。そして、第4プリズム柱体54は、第3
プリズム柱体の第6平面516に接着して配置され、前
記第6平面515に対面する位置に配置される第8平面
518と、第8平面から水平方向に入射する光線を上方
に偏向させるように配置された第9平面519と、第8
平面からの光線の進行方向を水平面内に偏向させるよう
に配置された第10平面520とを有している。なお、
第9平面519と第10平面520の垂直度は非常に高
く、第9平面519に入射した光線と第9平面519及
び第10平面520に入射した光線は反平行となってい
る。
第8平面521と、第9平面522と、第10平面52
0とからなる三角柱体に形成されており、左右側面の形
状は、図面では平行平面として記載しているが、特に限
定されるものではない。図8で示すように、第5プリズ
ム柱体55は、上斜面及び下斜面及び前平面ならびに左
右側面で構成されている。そして、第5プリズム柱体5
5は、第3プリズム柱体の第7平面517に接着して配
置され、前記第7平面517に対面する位置に配置され
る第11平面521と、第11平面521から水平方向
に入射する光線を上方に偏向させるように配置された第
12平面522と、第11平面521からの光線の進行
方向を水平面内に偏向させるように配置された第13平
面523とを有している。なお、第12平面522と第
13平面523の垂直度は非常に高く、第12平面52
2に入射した光線と第12平面522及び第13平面5
23に入射した光線は反平行となっている。
第11平面521、第12平面522と、第13平面5
23とからなる三角柱体に形成されており、左有側面の
形状は、図面では平行平面として記載しているが、特に
限定されるものではない。図8で示すように、第6プリ
ズム柱体56は、上面及び下面ならびに周側面で構成さ
れている。そして、第6プリズム柱体56はその周側面
に配置され、前記第2平面511及び第4平面513の
延長上の平面に配置される第14平面524と、前記光
線入射面57の延長上の平面に配置され、光線を垂直に
反射できるように鏡面となっている第15平面525
と、前記光線出射面514の延長上の平面に配置され、
光線を垂直に反射できるように鏡面となっている第16
平面526とを有している。なお、ここでは第4プリズ
ム柱体54の形状は、第14平面524と、第15平面
525と、第16平面526とからなる三角柱体に形成
されており、下面の形状は、第14平面524と、第1
5平面525と、第16平面526にそれぞれ垂直とな
っているが、上面の形状については、図面では下面と平
行平面として記載しているが、特に限定されるものでは
ない。
の屈折率整合液体層58は、第1プリズム柱体51の第
2平面511及び第2プリズム柱体52の第4平面51
3と、第3プリズム柱体53の第5平面514と、第6
プリズム柱体の第14平面524の間に設けられてい
る。そして、屈折率整合手段58は、各プリズム柱体5
1,52,53,54,55,56を形成している部材
と屈折率が近いものであればよく、その一例として各プ
リズム柱体51,52,53,54,55,56を石英
で形成した場合に、ここではシリコーンオイルを使用し
ており、第3プリズム柱体53と、第1及び第2及び第
6プリズム柱体51,52,56とで毛細管現象により
液体を保持するように構成されている。図8で示すよう
に、ビームスプリッタ57は、第1プリズム柱体51の
第1平面510と、第2プリズム柱体52の第3平面5
12との間に接着剤等により固定されており、各プリズ
ム柱体51,52,53,54の材質や、送られてくる
光線の角度により透過率及び反射率を所定の割合になる
ように形成されている。ビームスプリッタの一例として
は、金属や誘電体又はその両方の薄膜を介在させること
や、また、透過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着す
るようにして形成されている。なお、第1平面510あ
るいは第3平面512に金属や誘電体又はその両方など
の薄膜を蒸着して形成しても良い。
ケルソン干渉計の各プリズム柱体の配置を示す平面図及
び側面図である。図9で示すように、マイケルソン干渉
計6は、第1プリズム柱体61と、第2プリズム柱体6
2と、第3プリズム柱体63と、第1コーナーキューブ
64と、第2コーナーキューブ65と、第4プリズム柱
体66と、光線を反射光と透過光に分割するビームスプ
リッタ67と、屈折率を整合する屈折率整合手段として
の屈折率整合液体層68とを備えている。図9で示すよ
うに、第1プリズム柱体61は上面及び下面ならびに周
側面で構成されている。
側面に配置され、光源からの平行光が入射される光線入
射面69と、この光線入射面69からの光線の光路上に
形成され、ビームスプリッタ67が隣接する第1平面6
10と、ビームスプリッタ67からの反射光の光路上に
形成される第2平面611とを有している。なお、ここ
では第1プリズム柱体61の形状は、光線入射面69
と、第1平面610と、第2平面611とからなる三角
柱体に形成されており、また、上面の形状は、光線入射
面69、第1平面610、第2平面611にそれぞれ垂
直となっているが、下面の形状については、図面では上
面と平行平面として記載しているが、特に限定されるも
のではない。図9で示すように、第2プリズム柱体62
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。
面に配置され、前記第1平面610に添ってビームスプ
リッタ67に対面する位置に形成される第3平面612
とビームスプリッタ67からの透過光の光路上で、且
つ、前記第2平面611の延長上に形成される第4平面
613と、ビームスプリッタ67及び第3平面612か
ら送られてくる光線の光路上に形成される光線出射面6
14とを有している。なお、ここでは第2プリズム柱体
62の形状は、光線出射面614と、第3平面612
と、第4平面613とからなる三角柱体に形成されてお
り、上面の形状は、光線出射面614、第3平面61
2、第4平面613にそれぞれ垂直となっているが、下
面の形状については、図面では上面と平行平面として記
載しているが、特に限定されるものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第3プリズム柱体63はその周側面に配置され、
前記両プリズム柱体61,62の第2平面611及び第
4平面613とに対面する位置に形成される第5平面6
15と、前記ビームスプリッタ67から反射され第2平
面611及び屈折率整合液体層68及び第5平面615
を透過してくる光線を第1コーナーキューブ64へ通過
させ且つ第1コーナーキューブ64からの光線を取り入
れる第6平面616と、前記ビームスプリッタ67を透
過し第4平面613及び第5平面615を透過してくる
光線を第2コーナーキューブ65へ通過させ且つ第2コ
ーナーキューブ65からの光線を取り入れる第7平面6
17とを有している。そして、第3プリズム柱体63は
図面では第5平面615、第6平面616、第7平面6
17からなる三角柱体に形成されており、また、上面及
び下面の形状については平行平面としているが、その形
状及び上面と下面の形状については特に限定されるもの
ではない。
64は、光線入出射面である第8平面618と3つの光
線偏向反射面で構成される光線反射部619とその周側
面で構成されている。そして、第1コーナーキューブ6
4は、第3プリズム柱体の第6平面616に接着して配
置され、前記第6平面616と第8平面618は対面す
る位置に配置されている。光線反射部619を構成する
3つの光線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であ
り、第1コーナーキューブ64の光線入出射面である第
8平面618に入射した光線620は3つの光線偏向反
射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線621とな
って光線入出射面である第8平面618から出射される
という特性をもつ。また、周側面については円筒面とし
ているが、その周側面の形状については特に限定される
ものではない。
65は、光線入出射面である第9平面622と3つの光
線偏向反射面で構成される光線反射部623とその周側
面で構成されている。そして、第2コーナーキューブ6
5は、第3プリズム柱体の第7平面617に接着して配
置され、前記第7平面617と第9平面622は対面す
る位置に配置されている。光線反射部623を構成する
3つの光線偏向反射面はお互いに垂直に交わる平面であ
り、第2コーナーキューブ65の光線入出射面である第
9平面622に入射した光線624は3つの光線偏向反
射面により、入射光と平行且つ逆向きの光線625とな
って光線入出射面である第9平面622から出射される
という特性をもつ。また、周側面については円筒面とし
ているが、その周側面の形状については特に限定される
ものではない。
は、上面及び下面ならびに周側面で構成されている。そ
して、第4プリズム柱体66はその周側面に配置され、
前記第2平面611及び第4平面613の延長上の平面
に配置される第10平面626と、前記光線入射面69
の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反射できるよ
うに鏡面となっている第11平面627と、前記光線出
射面614の延長上の平面に配置され、光線を垂直に反
射できるように鏡面となっている第12平面628とを
有している。なお、ここでは第4プリズム柱体66の形
状は、第10平面626と、第11平面627と、第1
2平面628とからなる三角柱体に形成されており、下
面の形状は、第10平面626と、第11平面627
と、第12平面628にそれぞれ垂直となっているが、
上面の形状については、図面では下面と平行平面として
記載しているが、特に限定されるものではない。
の屈折率整合液体層68は、第1プリズム柱体61の第
2平面611及び第2プリズム柱体62の第4平面61
3と、第3プリズム柱体63の第5平面615と第4プ
リズム柱体66の第10平面626の間に設けられてい
る。そして、屈折率整合手段68は、各プリズム柱体、
61,62,63,66及び各コーナーキューブ64,
65を形成している部材の屈折率が近いものであればよ
く、その一例として各プリズム柱体61,62,63,
66及び各コーナーキューブ64,65を石英で形成し
た場合に、ここではシリコーンオイルを使用しており、
第3プリズム柱体63と、第1及び第2及び第4プリズ
ム柱体61,62,66とが、毛細管現象によりシリコ
ンオイルを保持するように構成されている。
は、第1プリズム柱体61の第1平面610と、第2プ
リズム柱体62の第3平面612との間に接着剤等によ
り固定されており、各プリズム柱体61,62,63の
材質や、送られてくる光線の角度により透過率及び反射
率を所定の割合になるように形成されている。図9で示
すように、第1コーナーキューブ64の光線入出射面で
ある第8平面618と第3プリズム柱体63の第6平面
616、また第2コーナーキューブ65の光線入出射面
である第9平面622と第3プリズム柱体63の第7平
面617は光を透過する接着剤等によりそれぞれ固定さ
れている。ビームスプリッタの一例としては、金属や誘
電体又はその両方の薄膜を介在させることや、また、透
過部材(各プリズム柱体と同質)に蒸着するようにして
形成されている。なお、第1平面610あるいは第3平
面612に金属や誘電体又はその両方などの薄膜を蒸着
して形成しても良い。
示すように、光ファイバから平行光の光線629を、ビ
ームスプリッタ67に入射する。そして、ビームスプリ
ッタ67により分割され反射した光線620は、屈折率
整合液体層68を通過して第5平面615に入射後、第
6平面616を透過し、光線入出射面である第8平面6
18に入射し、光線反射部619で逆方向且つ平行の光
線621となり、その後再び光線入出射面である第8平
面618と第6平面616を経由してプリズム柱体63
に入り、第5平面615と屈折率整合液体層68及び第
10平面626を透過してプリズム柱体66に入り、垂
直反射面である第12平面628で反射され再び同一光
路621,620を逆方向へ進み、ビームスプリッタ6
7へ向かう。
れ透過した光線624は、第4平面613、屈折率整合
液体層68を通過して第5平面615に入射後、第7平
面617を透過し、光線入出射面である第9平面622
に入射し、光線反射部623で逆方向且つ平行の光線6
25となり、その後再び光線入出射面である第9平面6
22と第7平面617を経由してプリズム柱体63に入
り、第5平面615と屈折率整合液体層68及び第10
平面626を透過してプリズム柱体66に入り、垂直反
射面である第11平面627で反射され再び同一光路を
逆方向へ進み、ビームスプリッタ67へ向かう。そし
て、ビームスプリッタ側に送られてきた光線620,6
24は、それぞれ合わされて干渉し、出射する平行光線
630として光検出器へ向かうことになる。更に、前記
光線反射部619と623において3平面間の垂直度は
非常に高いため、前記光線620と光線621間の平行
度と、前記光線624と光線625間の平行性は常に保
たれており、その典型的な値は2秒である。
説明する。なお、第1及び第2及び第4プリズム柱体6
1,62,66と、第3プリズム柱体63、第1及び第
2コーナーキューブ64,65を相対的に移動させる場
合、ここでは第3プリズム柱体63及び第1及び第2コ
ーナーキューブ64,65を移動させており、その移動
機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公
知の手段により行われる。第3プリズム柱体63及び第
1及び第2コーナーキューブ64,65を光路長変更方
向に距離dだけ直線移動させた場合を考える。このと
き、屈折率整合液体層68は第1及び第2プリズム柱体
61,62と第3及び第4プリズム柱体63,66の間
の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されてい
る。
621が垂直反射面628で反射されるまでに進む距離
は2dsinθだけ増加するため、垂直反射面628で
反射後に621,620を経由して戻ってくるまでに進
む距離は4dsinθだけ増加する。また、ビームスプ
リッタ67を透過した光線624,625が垂直反射面
627で反射されるまでに進む距離は2dsinθだけ
減少するため、垂直反射面627で反射後に625,6
24を経由して戻ってくるまでに進む距離は4dsin
θだけ減少する。よって光が進む距離の変化はそれぞれ
4dsinθの増加と4dsinθの減少となり、第3
プリズム柱体63の屈折率をnとして、最大移動距離を
dMAXとすると、この光路における最大光路長差は8n
dMAXsinθとなる。
倍に向上したことに相当する。ここで例えば具体的な値
を用いると、プリズム材料の屈折率n=1.5、最大移
動距離d=0.1cm、θ=45度の場合、最大光路長
差dMAXは0.85cmであり、フーリエ変換分光器と
しての波数分解能は、1.1cm-1となる。例えば、波
長1550nmの近赤外線を用いた場合には、波長分解
能は0.26nmとなる。なお、もし前記プリズム柱体
63及び前記第1コーナーキューブ64及び前記第2コ
ーナーキューブ65の方向が任意に揺動したとしても、
前記光線620と光線621間の平行度と、前記光線6
24と光線625間の平行性は常に保たれているため、
垂直反射面628に入射する光線及び垂直反射面627
に入射する光線の垂直度は影響を受けない。そのため、
ビームスプリッタヘ戻る光路も不変であり、干渉光強度
は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定で
きる。
の形成方法は、レンズ系や、ミラー系など特に手段を問
わないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密に
されたレンズ付き光ファイバで入出力を行った場合は、
干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないため外部環
境変化(湿度変化等)の影響を全く受けない。また、従
来技術の欠点であった、光学部品による光路の遮断が生
じないため正確な測定値を得ることができる。更に、こ
の実施例では第1及び第2及び第4プリズム柱体側を固
定し、第3プリズム柱体及び第1及び第2コーナーキュ
ーブを可動にしているが、これは一例であって、プリズ
ム同士の相対位置が変化すればよいので、第3プリズム
柱体及び第1及び第2コーナーキューブ側を固定し、第
1及び第2及び第4プリズム柱体を可動としてもよい
し、両方のプリズムを可動としても全く同様に動作す
る。
柱体、スラブ型導波路、多面体プリズム、コーナーキュ
ーブ等の光線の通路を有する構成要素の材料は、石英を
はじめとし、一般のガラス材料や、シリコンやゲルマニ
ウムやセレン化亜鉛等の半導体や、弗化カルジウムや臭
化カリウムやニオブ酸リチウム等のイオン性結晶や、ポ
リイミドやポリメチルメタクリレートなどのポリマー
や、プラスチック等の光を透過する材料であれば種類を
問わない。特にプラスチックを材料として金型を用いて
成形する場合はプリズムの低価格化が可能である。ま
た、屈折率整合液体は本実施例ではシリコーンオイルを
用いたが、これはプリズム材料と屈折率が近い液体であ
ればなんでもよい。
イケルソン干渉計のうち、間にビームスプリッタが形成
された二つのプリズムと、二つの鏡を形成したプリズム
をそれぞれ接触させ、境界に屈折率整合液体層を形成し
て光を通過させる干渉計において、高分解能で無損失且
つ損失の変動がない正確なフーリエ変換分光器を可能に
した。また、導波路構造を用いることにより薄型化且つ
大量生産を可能とし、小型且つ安価なマイケルソン干渉
計を実現することができる。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のA−A’線矢視側面図である。
計の動作を示す説明図である。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のB−B’線矢視側面図である。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のC−C’線矢視側面図である。
計の動作を示す説明図である。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のD−D’線矢視側面図、同図
(c)は、同図(a)中のE−E’線矢視側面図であ
る。
計の動作を示す説明図であり、同図(a)は上面図、同
図(b)は同図(a)中のF−F’線矢視側面図であ
る。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のG−G’線矢視側面図、同図
(c)は、同図(a)中のH−H’線矢視側面図であ
る。
計を示す構成図であり、同図(a)は上面図、同図
(b)は同図(a)中のI−I’線矢視側面図、同図
(c)は、同図(a)中のJ−J’線矢視側面図であ
る。
渉計の動作を示す説明図であり、同図(a)は上面図、
同図(b)は同図(a)中のK−K’線矢視側面図であ
る。
計の例を示す上面図である。
計の例を示す上面図である。
された光線 121,221,321 ビームスプリッタにより反射
された光線と反平行な光線 122,222,322 ビームスプリッタを透過した
光線 123,223,323 ビームスプリッタを透過した
光線と反平行な光線 124,224,324 出射平行光線 225 上部クラッド層 226 コア層 227 下部クラッド層 328 第1コーナーキューブ 329 第2コーナーキューブ 330 第10平面 331 第11平面 332 第12平面 333 第13平面 334 光線反射部 335 光線反射部 4,5,6 マイケルソン干渉計 41 第1プリズム柱体 42 第2プリズム柱体 43 多面体プリズム 44 第3プリズム柱体 45 ビームスプリッタ 46 屈折率整合液体層 47 光線入射面 48 第1平面 49 第2平面 410 第3平面 411 第4平面 412 光線出射面 413 第5平面 414 第6平面 415 第7平面 416 第8平面 417 第9平面 418 第10平面 419 第11平面 420 第12平面 421 入射平行光線 422 ビームスプリッタにより反射された光線 423 ビームスプリッタにより反射された光線と反平
行な光線 424 ビームスプリッタを透過した光線 425 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光
線 426 出射平行光線 51 第1プリズム柱体 52 第2プリズム柱体 53 第3プリズム柱体 54 第4プリズム柱体 55 第5プリズム柱体 56 第6プリズム柱体 57 ビームスプリッタ 58 屈折率整合液体層 59 光線入射面 510 第1平面 511 第2平面 512 第3平面 513 第4平面 514 光線出射面 515 第5平面 516 第6平面 517 第7平面 518 第8平面 519 第9平面 520 第10平面 521 第11平面 522 第12平面 523 第13平面 524 第14平面 525 第15平面 526 第16平面 527 入射平行光線 528 ビームスプリッタにより反射された光線 529 ビームスプリッタにより反射された光線と反平
行な光線 530 ビームスプリッタを透過した光線 531 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光
線 532 出射平行光線 61 第1プリズム柱体 62 第2プリズム柱体 63 第3プリズム柱体 64 第1コーナーキューブ 65 第2コーナーキューブ 66 第4プリズム柱体 67 ビームスプリッタ 68 屈折率整合液体層 69 光線入射面 610 第1平面 611 第2平面 612 第3平面 613 第4平面 614 光線出射面 615 第5平面 616 第6平面 617 第7平面 618 第8平面 619 第1光線反射部 620 ビームスプリッタにより反射された光線 621 ビームスプリッタにより反射された光線と反平
行な光線 622 第9平面 623 第2光線反射部 624 ビームスプリッタを透過した光線 625 ビームスプリッタを透過した光線と反平行な光
線 626 第9平面 627 第10平面 628 第11平面 629 入射平行光線 630 出射平行光線 R1 入射平行光 R2 出射平行光 P1 平面鏡M1と透過面Tをその構成面としているプ
リズム P2 平面鏡M2とビームスプリッタ面BSをその構成
面としているプリズム L1 参照光路 L2 可変光路 M1 平面鏡 M2 平面鏡 BS ビームスプリッタ面 T 透過面 d プリズムの相対移動距離 θ プリズムP2におけるビームスプリッタ面BSと平
面鏡M2間の傾き角度 F1 入射用光ファイバ束 F2 出射用光ファイバ束 PM1 平面鏡 PM2 平面鏡 CM1 曲面鏡 CM2 曲面鏡 BS ビームスプリッタ面 T 透過面 P1 平面鏡PM1と曲面鏡CM1とビームスプリッタ
面BSをその構成面としているプリズム P2 平面鏡PM2と、曲面鏡CM2と、透過面Tで構
成されているプリズム B1 細孔 B2 細孔 S1 微小鏡スポット S2 微小鏡スポット d プリズムの相対移動距離 θ プリズムP2における透過面下と平面鏡PM2間の
傾き角度
Claims (6)
- 【請求項1】 第1プリズム柱体(11)と、第2プリ
ズム柱体(12)と、第3プリズム柱体(13)と、光
線を反射光と透過光に分割するビームスプリッタ(1
4)と、屈折率を整合する屈折率整合手段(15)と、
光線入射手段と光検出手段とを備え、 前記第1プリズム柱体(11)は、前記光線入射手段を
設置する位置に配置される光線入射面(16)と、前記
ビームスプリッタ(14)に隣接し、この光線入射面
(16)から入射した光線の光路上に配置される第1平
面(18)と、前記ビームスプリッタ(14)から反射
される光線の光路上に配置される第2平面(19)とを
有し、 前記第2プリズム柱体(12)は、前記第1平面(1
8)に沿って前記ビームスプリッタ(14)に対面する
位置に配置される第3平面(110)と、前記ビームス
プリッタ(14)を透過する光線の光路上で且つ前記第
2平面(19)の延長上に配置される第4平面(11
1)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面(112)とを有し、 前記第3プリズム柱体(13)は、前記第1プリズム柱
体(11)の前記第2平面(19)及び前記第2プリズ
ム柱体(12)の前記第4平面(111)と対面する位
置に配置される第5平面(114)と、前記第1平面
(18)から前記第2平面(19)及び前記第5平面
(114)を介して送られて来る光線をその光路と平行
且つ反対の方向に反射するように配置され、且つお互い
に垂直である第6平面(115)及び第7平面(11
6)と、前記第3平面(110)から前記第4平面(1
11)及び前記第5平面(114)を介して送られて来
る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射するよう
に配置され、且つお互いに垂直である第8平面(11
7)及び第9平面(118)とを有し、 前記屈折率整合手段(15)は、前記第2平面(19)
及び前記第4平面(111)と、前記第5平面(11
4)の間に介在され、 前記第1プリズム柱体(11)及び前記第2プリズム柱
体(12)と、前記第3プリズム柱体(13)は、前記
第2平面(19)及び前記第4平面(111)と、前記
第5平面(114)に沿って、光線の光路長変更方向に
相対的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン
干渉計。 - 【請求項2】 第1スラブ型導波路板(21)と、第2
スラブ型導波路板(22)と、第3スラブ型導波路板
(23)と、光線を反射光と透過光に分割するビームス
プリッタ(24)と、屈折率を整合する屈折率整合手段
(25)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、 前記第1スラブ型導波路板(21)は、前記光線入射手
段を設置する位置に配置される光線入射面(26)と、
前記ビームスプリッタ(24)に隣接し、この光線入射
面(26)から入射した光線の光路上に配置される第1
平面(28)と、前記ビームスプリッタ(24)から反
射される光線の光路上に配置される第2平面(29)と
を有し、 前記第2スラブ型導波路板(22)は、前記第1平面
(28)に沿って前記ビームスプリッタ(24)に対面
する位置に配置される第3平面(210)と、前記ビー
ムスプリッタ(24)を透過する光線の光路上で且つ前
記第2平面(29)の延長上に配置される第4平面(2
11)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線
出射面(212)とを有し、 前記第3スラブ型導波路板(23)は、前記第1スラブ
型導波路板(21)の前記第2平面(29)及び前記第
2スラブ型導波路板(22)の前記第4平面(211)
と対面する位置に配置される第5平面(214)と、前
記第1平面(28)から前記第2平面(29)及び前記
第5平面(214)を介して送られて来る光線をその光
路と平行且つ反対の方向に反射するように配置され、且
つお互いに垂直である第6平面(215)及び第7平面
(216)と、前記第3平面(210)から前記第4平
面(211)及び前記第5平面(214)を介して送ら
れて来る光線をその光路と平行且つ反対の方向に反射す
るように配置され、且つお互いに垂直である第8平面
(217)及び第9平面(218)とを有し、 前記屈折率整合手段(25)は、前記第2平面(29)
及び前記第4平面(211)と、前記第5平面(21
4)の間に介在され、 前記第1スラブ型導波路板(21)及び前記第2スラブ
型導波路板(22)と、前記第3スラブ型導波路板(2
3)は、前記第2平面(29)及び前記第4平面(21
1)と、前記第5平面(214)に沿って、光線の光路
長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴とする
マイケルソン干渉計。 - 【請求項3】 第1プリズム柱体(31)と、第2プリ
ズム柱体(32)と、第3プリズム柱体(33)と、第
1コーナーキューブ(328)と、第2コーナーキュー
ブ(329)と、光線を反射光と透過光に分割するビー
ムスプリッタ(34)と、屈折率を整合する屈折率整合
手段(35)と、光線入射手段と光検出手段とを備え、 前記第1プリズム柱体(31)は、前記光線入射手段を
設置する位置に配置される光線入射面(36)と、前記
ビームスプリッタ(34)に隣接し、この光線入射面
(36)から入射した光線の光路上に配置される第1平
面(38)と、前記ビームスプリッタ(34)から反射
される光線の光路上に配置される第2平面(39)とを
有し、 前記第2プリズム柱体(32)は、前記第1平面(3
8)に沿って前記ビームスプリッタ(34)に対面する
位置に配置される第3平面(310)と、前記ビームス
プリッタ(34)を透過する光線の光路上で且つ前記第
2平面(39)の延長上に配置される第4平面(31
1)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面(312)とを有し、 前記第3プリズム柱体(33)は、前記第1プリズム柱
体(31)の前記第2平面(39)及び前記第2プリズ
ム柱体(32)の前記第4平面(311)と対面する位
置に配置される第5平面(314)と、前記第1平面
(38)から前記第2平面(39)及び前記第5平面
(314)を介して送られて来る光線上に配置された第
10平面(330)と、前記第3平面(310)から前
記第4平面(311)及び前記第5平面(314)を介
して送られて来る光線上に配置された第11平面(33
1)とを有し、 前記第1コーナーキューブ(328)は前記第10平面
(330)に沿って対面する位置に配置される第12平
面(332)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、
入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線
に変換する光線反射部(334)と、周側部とを有し、 前記第2コーナーキューブ(329)は前記第7平面
(316)に沿って対面する位置に配置される第13平
面(333)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、
入射してきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線
に変換する光線反射部(335)と、周側部とを有し、 前記屈折率整合手段(35)は、前記第2平面(39)
及び前記第4平面(311)と、前記第5平面(31
4)の間に介在され、 前記第1プリズム柱体(31)及び前記第2プリズム柱
体(32)と、前記第3プリズム柱体(33)及び第1
コーナーキューブ(328)及び第2コーナーキューブ
(329)は、前記第2平面(39)及び前記第4平面
(311)と、前記第5平面(314)に沿って、光線
の光路長変更方向に相対的に移動自在としたことを特徴
とするマイケルソン干渉計。 - 【請求項4】 第1プリズム柱体(41)と、第2プリ
ズム柱体(42)と、多面体プリズム(43)と、第3
プリズム柱体(44)と、光線を反射光と透過光に分割
するビームスプリッタ(45)と、屈折率を整合する屈
折率整合手段(46)と、光線入射手段と光検出手段と
を備え、 前記第1プリズム柱体(41)は、前記光線入射手段を
設置する位置に配置される光線入射面(47)と、前記
ビームスプリッタ(45)に隣接し、この光線入射面
(47)から入射した光線の光路上に配置される第1平
面(48)と、前記ビームスプリッタ(45)から反射
される光線の光路上に配置される第2平面(49)と、
前記光線入射面(47)と第1平面(48)と第2平面
(49)に垂直な上面を有し、 前記第2プリズム柱体(42)は、前記第1平面(4
8)に沿って前記ビームスプリッタ(45)に対面する
位置に配置される第3平面(410)と、前記ビームス
プリッタ(45)を透過する光線の光路上で且つ前記第
2平面(49)の延長上に配置される第4平面(41
1)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面(412)と、前記光線出射面(412)と第3平
面(410)と第4平面(411)に垂直な上面を有
し、 前記多面体プリズム(43)は、前記第1プリズム柱体
(41)の前記第2平面(49)及び前記第2プリズム
柱体(42)の前記第4平面(411)と対面する位置
に配置される第5平面(413)と、前記第1平面(4
8)から前記第2平面(49)及び前記第5平面(41
3)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、下方か
らの光線を水平面内に進行するように偏向し、前記第1
平面(48)から前記第2平面(49)及び前記第5平
面(413)を介して送られて来る光線と平行且つ反対
方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互
いに垂直である第6平面(414)及び第7平面(41
5)と、前記第3平面(410)から前記第4平面(4
11)及び前記第5平面(413)を介して送られて来
る光線を上方に偏向し、下方からの光線を水平面内に進
行するように偏向し、前記第3平面(410)から前記
第4平面(411)及び前記第5平面(413)を介し
て送られて来る光線と平行且つ反対方向且つ水平面内を
進行するように配置され、且つお互いに垂直である第8
平面(416)及び第9平面(417)とを有し、 前記第3プリズム柱体(44)は、第5平面(413)
に対面する位置で且つ第2平面(49)及び第4平面
(411)同一平面上に配置される第10平面(41
8)と、前記第9平面(417)からの光線に対して垂
直で且つ光線入射面(47)に対して平行又は同一平面
上にあり鏡面となっている第11平面(419)と、前
記第7平面(415)からの光線に対して垂直で且つ光
線出射面(412)に対して平行又は同一平面上にあり
鏡面となっている第12平面(420)と、前記第1プ
リズム柱体(41)と前記第2プリズム柱体(42)の
上面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面
(418)と第11平面(419)と第12平面(42
0)が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と前
記第1プリズム柱体(41)及び前記第2プリズム柱体
(42)が接着されており、 前記屈折率整合手段(46)は、前記第2平面(49)
及び前記第4平面(411)及び前記第10平面(41
8)と、前記第5平面(413)の間に介在され、 前記第1プリズム柱体(41)及び前記第2プリズム柱
体(42)と、前記第3プリズム柱体(44)は、前記
第2平面(49)及び前記第4平面(411)及び前記
第10平面(418)と、前記第5平面(413)に沿
って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在とした
ことを特徴とするマイケルソン干渉計。 - 【請求項5】 第1プリズム柱体(51)と、第2プリ
ズム柱体(52)と、第3プリズム柱体(53)と、第
4プリズム柱体(54)と、第5プリズム柱体(55)
と、第6プリズム柱体(56)と、光線を反射光と透過
光に分割するビームスプリッタ(57)と、屈折率を整
合する屈折率整合手段(58)と、光線入射手段と光検
出手段とを備え、 前記第1プリズム柱体(51)は、前記光線入射手段を
設置する位置に配置される光線入射面(59)と、前記
ビームスプリッタ(57)に隣接し、この光線入射面
(59)から入射した光線の光路上に配置される第1平
面(510)と、前記ビームスプリッタ(57)から反
射される光線の光路上に配置される第2平面(511)
と、前記光線入射面(59)と第1平面(510)と第
2平面(511)に垂直な上面を有し、 前記第2プリズム柱体(52)は、前記第1平面(51
0)に沿って前記ビームスプリッタ(57)に対面する
位置に配置される第3平面(512)と、前記ビームス
プリッタ(57)を透過する光線の光路上で且つ前記第
2平面(511)の延長上に配置される第4平面(51
3)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面(514)と第3平面(512)と第4平面(51
3)に垂直な上面を有し、 前記第3プリズム柱体(53)は、前記第1プリズム柱
体(51)の前記第2平面(511)及び前記第2プリ
ズム柱体(52)の前記第4平面(513)と対面する
位置に配置される第5平面(515)と、前記第1平面
(510)から前記第2平面(511)及び前記第5平
面(515)を介して送られて来る光線を前記第4プリ
ズム柱体(54)に透過する位置に配置される第6平面
(516)と、前記第1平面(510)から前記第2平
面(511)及び前記第5平面(515)を介して送ら
れて来る光線を前記第4プリズム柱体(54)に透過す
る位置に配置される第6平面(516)とを有し、 前記第4プリズム柱体(54)は、前記第3プリズム柱
体(53)の前記第6平面(516)と対面する位置に
接着される第8平面(518)と、前記第1平面(51
0)から前記第2平面(511)及び前記第5平面(5
15)及び前記第6平面(516)及び前記第8平面
(518)を介して送られて来る光線を上方に偏向し、
偏向された下方からの光線を水平面内に進行するように
偏向し、前記第1平面(510)から前記第2平面(5
11)及び前記第5平面(515)及び前記第6平面
(516)を介して送られて来る光線と平行且つ反対方
向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互い
に垂直である第9平面(519)及び第10平面(52
0)とを有し、 前記第5プリズム柱体(55)は、前記第3プリズム柱
体(53)の前記第7平面(517)と対面する位置に
接着される第11平面(521)と、前記第3平面(5
12)から前記第4平面(513)及び前記第5平面
(515)及び前記第7平面(517)及び前記第11
平面(521)を介して送られて来る光線を上方に偏向
し、偏向された下方からの光線を水平面内に進行するよ
うに偏向し、前記第3平面(512)から前記第4平面
(513)及び前記第5平面(515)及び前記第7平
面(517)を介して送られて来る光線と平行且つ反対
方向且つ水平面内を進行するように配置され、且つお互
いに垂直である第12平面(522)及び第13平面
(523)とを有し、 前記第6プリズム柱体(56)は、第5平面(515)
に対面する位置で且つ第2及び第4平面(513)と同
一平面上に配置される第14平面(524)と、前記第
13平面(523)からの光線に対して垂直で且つ光線
入射面(59)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面
となっている第15平面(525)と、前記第10平面
(510)からの光線に対して垂直で且つ光線出射面
(514)に対して平行又は同一平面上にあり鏡面とな
っている第16平面(526)と、前記第1プリズム柱
体(51)と前記第2プリズム柱体(52)の上面に接
する位置に配置される下面と、前記第14平面(52
4)と第15平面(525)と第16平面(526)が
下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と第1プリ
ズム柱体(51)及び第2プリズム柱体(52)が接着
されており、 前記屈折率整合手段(58)は、前記第2平面(51
1)及び前記第4平面(513)及び前記第10平面
(510)と、前記第5平面(515)の間に介在さ
れ、 前記第1プリズム柱体(51)及び前記第2プリズム柱
体(52)と、前記第3プリズム柱体(53)は、前記
第2平面(511)及び前記第4平面(513)及び前
記第10平面(510)と、前記第5平面(515)に
沿って、光線の光路長変更方向に相対的に移動自在とし
たことを特徴とするマイケルソン干渉計。 - 【請求項6】 第1プリズム柱体(61)と、第2プリ
ズム柱体(62)と、第3プリズム柱体(63)と、第
1コーナーキューブ(64)と、第2コーナーキューブ
(65)と、第4プリズム柱体(66)と、光線を反射
光と透過光に分割するビームスプリッタ(67)と、屈
折率を整合する屈折率整合手段(68)と、光線入射手
段と光検出手段とを備え、 前記第1プリズム柱体(61)は、前記光線入射手段を
設置する位置に配置される光線入射面(69)と、前記
ビームスプリッタ(67)に隣接し、この光線入射面
(69)から入射した光線の光路上に配置される第1平
面(610)と、前記ビームスプリッタ(67)から反
射される光線の光路上に配置される第2平面(611)
とを有し、 前記第2プリズム柱体(62)は、前記第1平面(61
0)に沿って前記ビームスプリッタ(67)に対面する
位置に配置される第3平面(612)と、前記ビームス
プリッタ(67)を透過する光線の光路上で且つ前記第
2平面(611)の延長上に配置される第4平面(61
3)と、光検出手段を設置する位置に配置される光線出
射面(614)とを有し、 前記第3プリズム柱体(63)は、前記第1プリズム柱
体(61)の前記第2平面(611)及び前記第2プリ
ズム柱体(62)の前記第4平面(613)と対面する
位置に配置される第5平面(615)と、前記第1平面
(610)から前記第2平面(611)及び前記第5平
面(615)を介して送られて来る光線上に配置された
第6平面(616)と、前記第3平面(612)から前
記第4平面(613)及び前記第5平面(615)を介
して送られて来る光線上に配置された第7平面(61
7)とを有し、 前記第1コーナーキューブ(64)は前記第6平面(6
16)に沿って対面する位置に配置される第8平面(6
18)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射し
てきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換
する第1光線反射部(619)と、周側部とを有し、 前記第2コーナーキューブ(65)は前記第7平面(6
17)に沿って対面する位置に配置される第9平面(6
22)と、三つの相互に垂直な平面で構成され、入射し
てきた光線を、平行且つ反対方向に進行する光線に変換
する第2光線反射部(623)と、周側部とを有し、 前記第4プリズム柱体(66)は、第5平面(615)
に対面する位置で且つ第2及び第4平面(613)と同
一平面上に配置される第10平面(626)と、前記第
1光線反射部(619)からの光線に対して垂直で且つ
光線出射面(614)に対して平行又は同一平面上にあ
り鏡面となっている第11平面(627)と、前記第2
光線反射部(623)からの光線に対して垂直で且つ光
線入射面(69)に対して平行又は同一平面上にあり鏡
面となっている第12平面(628)と、前記第1プリ
ズム柱体(61)と前記第2プリズム柱体(62)の上
面に接する位置に配置される下面と、前記第10平面
(626)と第11平面(627)と第12平面(62
8)が下面に対してそれぞれ垂直であり、更に下面と第
1プリズム柱体(61)及び第2プリズム柱体(62)
が接着されており、 前記屈折率整合手段(68)は、前記第2平面(61
1)及び前記第4平面(613)及び前記第10平面
(626)と、前記第5平面(615)の間に介在さ
れ、 前記第1プリズム柱体(61)及び前記第2プリズム柱
体(62)と、前記第3プリズム柱体(63)及び第1
コーナーキューブ(64)及び第2コーナーキューブ
(65)は、前記第2平面(611)及び前記第4平面
(613)及び前記第10平面(626)と、前記第5
平面(615)に沿って、光線の光路長変更方向に相対
的に移動自在としたことを特徴とするマイケルソン干渉
計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000060178A JP3547048B2 (ja) | 2000-03-06 | 2000-03-06 | マイケルソン干渉計 |
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---|---|---|---|
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JP3547048B2 JP3547048B2 (ja) | 2004-07-28 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003083811A (ja) * | 2001-09-13 | 2003-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 画像分光測定装置 |
JP2006300533A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Yokogawa Electric Corp | 近赤外分光分析計 |
CN111742190A (zh) * | 2018-02-27 | 2020-10-02 | 瑞士万通集团公司 | 干涉仪中的光束引导 |
CN113984712A (zh) * | 2021-10-10 | 2022-01-28 | 上海第二工业大学 | 一种利用迈克尔逊干涉仪结构的微波光子滤波器测量液体折射率(盐度)的装置及方法 |
-
2000
- 2000-03-06 JP JP2000060178A patent/JP3547048B2/ja not_active Expired - Fee Related
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