JP2005003572A

JP2005003572A - Michelson interferometer

Info

Publication number: JP2005003572A
Application number: JP2003168825A
Authority: JP
Inventors: Takanori Seiso; 孝規清倉
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06
Anticipated expiration: 2023-06-13
Also published as: JP3918177B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the number of prism column bodies under the condition where wavenumber resolution or wavelength resolution (high resolution) is maintained, so as to minimize time and labor for manufacturing. <P>SOLUTION: This Michelson interferometer 10 is provided with a beam splitter 6 for splitting a light beam, a beam transmitting film 7 provided adjacently to a coplanar position of the beam splitter, a first prism column body 1 and a second prism column body 2 provided on both sides of the beam transmitting film and the beam splitter, a third prism column body 3 provided in a position faced to the same side adjacent planes in both prism column bodies via a refractive index matching means 8, and a first corner cube 4 and a second corner cube 5 provided respectively on the other side planes of the third prism column body. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スペクトルの測定を行うことで、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あるいは移動距離測定器として用いられるマイケルソン干渉計に係り、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分光法により光スペクトルを求めるマイケルソン干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光のスペクトルを得るためにマイケルソン干渉計を用いたフーリエ変換分光器は、光スペクトルの測定による検出結果より試料分析等を行っている。従来のマイケルソン干渉計の一例を図８および図９を参照して説明する。図８はマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図、図９は、マイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【０００３】
図８に示すように、マイケルソン干渉計６０は、第１プリズム柱体６１と、この第１プリズム柱体６１と上面が同一平面となるように、かつ、ビームスプリッタ６７を介して隣接して設置された第２プリズム柱体６２と、この第２プリズム柱体６２および第１プリズム柱体６１の同一平面とした上面に重ねて設置された第４プリズム柱体６４と、この第４プリズム柱体６４、第１プリズム柱体６１および第２プリズム柱体６２の同一方向に配置された側平面に対して、対応する側平面を対面させ、屈折率整合液体層６８を介してスライド自在に設置された第３プリズム柱体６３と、この第３プリズム柱体６３の他の側平面のそれぞれに設置された第１コーナーキューブ６５および第２コーナーキューブ６６と、を備えている。
【０００４】
図８で示すように、第１プリズム柱体６１は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、その一つの側平面を光線の光線入射面６１ａとし、また、第２プリズム柱体６２にビームスプリッタ６７を介して対面する側平面を第１平面６１ｂとし、さらに、第３プリズム柱体６３に屈折率整合液体層６８を介して対面する側平面を第２平面６１ｃとしている。
【０００５】
第２プリズム柱体６２は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、第１プリズム柱体６１にビームスプリッタ６７を介して対面する側平面を第３平面６２ａとし、また、第３プリズム柱体６３に屈折率整合液体層６８を介して対面する側平面を第４平面６２ｂとし、さらに、ビームスプリッタ６７を介して送られてくる透過光の光路上に配置される側平面を光線出射面６２ｃとしている。なお、この第２プリズム柱体６２は、ビームスプリッタ６７を介して第１プリズム柱体６１と接着剤などにより固定されている。
【０００６】
第３プリズム柱体６３は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層６８に対面する位置（第１プリズム柱体６１の第２平面６１ｃと、第２プリズム柱体６２の第４平面６２ｂと対面する位置）の側平面を第５平面６３ａとし、また、第１コーナーキューブ６５と対面する側平面を第６平面６３ｂとし、さらに、第２コーナーキューブ６６と対面する側平面を第７平面６３ｃとしている。なお、この第３プリズム柱体６３は、屈折率整合液体層６８を介して第１プリズム柱体６１、第２プリズム柱体６２および第４プリズム柱体６４に対してスライド自在に設置されている。
【０００７】
第１コーナーキューブ６５は、第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂと対面する位置の側平面を第８平面６５ａとして備えると共に、この第８平面６５ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線に平行で光路を異ならせて反射する３つの光線変更反射面を有する光線反射部６５Ａを備えている。そして、この第１コーナーキューブ６５は、第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂに、第８平面６５ａを接着して設置されている。
【０００８】
第２コーナーキューブ６６は、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃと対面する位置の側平面を第９平面６６ａとして備えると共に、この第９平面６６ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線に平行で光路を異ならせて反射する３つの光線変更反射面を有する光線反射部６６Ａを備えている。そして、この第２コーナーキューブ６６は、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃに、第９平面６６ａを接着して設置されている。
【０００９】
第４プリズム柱体６４は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層６８に対面する位置（第３プリズム柱体６３の第５平面６３ａに対面する位置で、かつ、第１プリズム柱体６１の第２平面６１ｃおよび第２プリズム柱体６２の第４平面６２ｂと同一側平面上の位置）の側平面を第１０平面６４ａとし、また、第１プリズム柱体６１の光線入射面６１ａと同一側平面上となる位置に隣接する側平面を第１１平面６４ｂとし、さらに、第２プリズム柱体６２の光線出射面６２ｃと同一側平面上となる位置に隣接する側平面を第１２平面６４ｃとしている。そして、この第４プリズム柱体６４の第１１平面６４ｂおよび第１２平面６４ｃは、第１０平面６４ａから入射して透過してくるそれぞれの光線を同じ光路を戻るように反射する鏡面に形成されている。
【００１０】
ビームスプリッタ６７は、第１プリズム柱体６１の第１平面６１ｂと、第２プリズム反射体６２の第３平面６２ａとの間に接着剤などにより形成されており、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、透過率および反射率を所定の割合になるように形成されている。このビームスプリッタ６７の一例としては、金属の薄膜あるいや誘電体の薄膜あるいはその両方の薄膜により形成されている。
【００１１】
屈折率整合手段である屈折率整合液体層６８は、各プリズム柱体６１〜６４および両コーナーキューブ６５，６６を石英で形成した場合には、シリコーンオイルで構成されている。そして、この屈折率整合液体層６８は、第３プリズム柱体６３と、第１、第２および第４プリズム柱体６１，６２，６４とが、毛細管現象により互いに保持され、かつ、スライド自在となるように構成されている（特許文献１参照）。
【００１２】
つぎに、光線の径路について説明する。
図８および図９に示すように、はじめに、図示しない光源などから平行光として送られて来た光線Ｌは、第１プリズム柱体６１の光線入射面６１ａからビームスプリッタ６７に向かって入射すると、そのビームスプリッタ６７により光線Ｌａと光線Ｌｂに分割される。
【００１３】
そして、ビームスプリッタ６７に分割され反射した光線Ｌｂは、屈折率整合液体層６８を通過して第３プリズム柱体６３の第５平面６３ａおよび第６平面６３ｂを透過して第８平面６５ａから第１コーナーキューブ６５に入射する。そして、光線Ｌｂは、第１コーナーキューブ６５の光線反射部６５Ａにより光路をずらすように反射されると共に、入射して来た高さが異なるように垂直方向に反射され、かつ、光線反射部６５Ａに向かって来た光線Ｌｂに平行で、進行方向が反対となるように反射される。そして、光線Ｌｂは、再び第８平面６５ａから第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂ側に入射して第５平面６３ａ、屈折率整合液体層６８を介して第１０平面６４ａから第４プリズム柱体６４に入射する。さらに、光線Ｌｂは、第１０平面６４ａから第１２平面６４ｃに到達し、この第１２平面６４ｃが鏡面であるために反射され再び同じ光路をビームスプリッタ６７まで戻って行く。
【００１４】
一方、ビームスプリッタ６７を透過して分割された光線Ｌａは、図８および図９に示すように、第３平面６２ａから第２プリズム柱体６２に入射して第４平面６２ｂを透過して屈折率整合液体層６８を介して第５平面６３ａから第３プリズム柱体６３に入射する。そして、光線Ｌａは、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃを介して第９平面６６ａから第２コーナーキューブ６６に入射する。さらに、第２コーナーキューブ６６に入射した光線Ｌａは、第２光線反射部６６Ａにより光路をずらすように反射されると共に、入射して来た高さと異なるように垂直方向に反射され、かつ、第２光線反射部６６Ａに向かってきた光線Ｌａに平行で、進行方向が反対となるように反射される。そして、光線Ｌａは、再び第９平面６６ａから第３プリズム柱体６３および屈折率整合液体層６８を介して第１０平面から第４プリズム柱体６４に入射する。さらに、第４プリズム柱体６４に入射した光線Ｌａは、第１１平面６４ｂに到達し、この第１１平面６４ｂが鏡面であるため反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６７まで戻って行く。
【００１５】
ビームスプリッタ６７まで戻って来た光線Ｌａは、今度は９０度の方向に反射され、また、ビームスプリッタ６７まで戻って来た光線Ｌｂは、今度はビームスプリッタ６７を通過して、両光線Ｌａ，Ｌｂがそれぞれ合わされて干渉し、第２プリズム柱体６２の光線出射面６２ｃから出射し、図示しない光検出器に向かうことになる。
【００１６】
なお、このマイケルソン干渉計６０は、第１、第２および第４プリズム柱体が一体として構成され、また、第３プリズム柱体６３および両コーナーキューブ６５，６６とが一体として構成され、屈折率整合液体層６８を介して相対的に移動させ、光線Ｌの光路長差を利用してフーリエ変換分光器として、例えば、相対移動距離が０．８５ｃｍの場合において波数分解能を１．１ｃｍ^−１となるように構成されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２４９０４８号公報
（段落番号００６９〜段落番号００８５、図９、図１０）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマイケルソン干渉計では、さらに改良するべき点が存在した。
すなわち、従来のマイケルソン干渉計は、第３プリズム柱体に対面する側には、第１プリズム柱体、第２プリズム柱体および第４プリズム柱体の３つのプリズム柱体を必要としている構成であるため、各プリズム柱体の角度調整、面調整、あるいは、各プリズムの接合作業などに精密さが要求されることから、部品点数が多いと製作に時間および手間がかかり、かつ、高コストになってしまった。
【００１９】
また、従来のマイケルソン干渉計では、プリズム柱体の数が多いことから、第４プリズム柱体の接合状態において、鏡面となる第１１平面および第１２平面に対して、ビームスプリッタ面との角度の調整が精度よく設置されていない場合には、両コーナーキューブからそれぞれ戻って来た光線の光路が互いに一致せず、干渉が起きない状態が発生してしまった。
【００２０】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、波数分解能あるいは波長分解能（高分解能）を維持した状態でプリズム柱体の数を減らし、製作の時間と手間が少なくなるマイケルソン干渉計を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイケルソン干渉計は、前記した目的を達成するため、以下に示すような構成とした。すなわち、マイケルソン干渉計は、光線を分割するビームスプリッタと、このビームスプリッタの同一平面位置で隣接して設けた光線透過膜と、この光線透過膜およびビームスプリッタの両側に設けられる第１プリズム柱体および第２プリズム柱体と、この両プリズム柱体の隣接する同一側平面に対面する位置に屈折率整合液体層を介して設けた第３プリズム柱体と、この第３プリズム柱体の他の側平面にそれぞれ設けた第１コーナーキューブおよび第２コーナーキューブとを備える構成とした。なお、前記光線透過膜は、各プリズム柱体の屈折率と同等な屈折率を有する光学接着剤であっても構わない。
【００２２】
そして、前記第１プリズム柱は、光線を入射する光線入射面と、この光線入射面から入射する光線の光路上に配置される第１平面と、この第１平面および前記光線入射面に隣接して配置される第２平面と、前記光線入射面の同一平面位置で隣接して設けられる反射面とを有する構成とした。また、前記第２プリズム柱は、光線透過膜および前記ビームスプリッタに対面して設けられる第３平面と、前記第２平面の延長面上に配置される第４平面と、前記第３平面および前記第４平面に隣接して配置される光線出射面と、この光線出射面の同一平面位置に隣接して設けられる反射面とを有する構成とした。
【００２３】
さらに、前記第３プリズム柱体は、第２プリズム柱体の第４平面および前記第１プリズム柱体の第２平面に対面して配置される第５平面と、前記ビームスプリッタにより反射され前記第２平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第６平面と、前記ビームスプリッタを透過しかつ前記第４平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第７平面とを有する構成とした。
【００２４】
また、前記第１コーナーキューブは、前記第３プリズム柱体の第６平面に対面して設けられる第８平面と、この第８平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に、前記第８平面から入射する光線を反射する第１光線反射部とを有する構成とした。そして、第２コーナーキューブは、前記第３プリズム柱体の第７平面に対面して設けられる第９平面と、この第９平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に反射する第２光線反射部とを有する構成とした。
【００２５】
このように構成されることにより、マイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体の光線入射面から入射する光線を、はじめに、ビームスプリッタを介して分割させる。そして、マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタを透過して分割した一方の光線を、第２プリズム柱体、屈折率整合液体層、第３プリズム柱体を介して第２コーナーキューブに入射させる。さらに、マイケルソン干渉計は、この第２コーナーキューブによりその光線の光路をずらして異ならせ、その光路に平行に進行方向が反対となるように反射し、第３プリズム柱体、第２プリズム柱体、光線透過膜（あるいは第３プリズム柱体から第１プリズム柱体）を介して第１プリズム柱体の反射面により反射させ、光線が光路をビームスプリッタまで逆戻するようにしている。
【００２６】
また、マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタにより反射して分割された他方の光線を、屈折率整合液体層、第３プリズム柱体を介して第１コーナーキューブに入射させる。さらに、マイケルソン干渉計は、この第１コーナーキューブによりその光線の光路をずらして異ならせ、その光路に平行に進行方向が反対となるように反射し、第３プリズム柱体、第１プリズム柱体、光線透過膜（あるいは３プリズム柱体から第２プリズム柱体）を介して第２プリズム柱体の反射面により反射させ、光線が光路をビームスプリッタまで逆戻りするようにしている。
【００２７】
そのため、マイケルソン干渉計は、戻って来た光線が、再びビームスプリッタにより合わされて干渉した状態で、第２プリズム柱体の光線出射面から出射されることになる。このような光線の光路を取ることができるマイケルソン干渉計は、第３プリズム柱体と、第２プリズム柱体および第１プリズム柱体とを、屈折率整合液体層を介して、例えば移動手段により相対的にスライドさせることで、光線の光路長差を利用して、フーリエ変換分光器として、波数分解能および波長分解能を精度よく検出でき、正確なインターフェログラムの測定を可能とする。なお、マイケルソン干渉計は、第２平面および第４平面と、第５平面との間に、各プリズム柱体と屈折率が同等となる屈折率整合液体層を設けているため、スライドさせることがスムーズになると共に、光線が界面を跨いで通過するときに屈折率の影響を受けることなく、自由に通過することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１はマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図、図２はマイケルソン干渉計の第１プリズム柱体、第２プリズム柱体、ビームスプリッタおよび光線透過膜の関係を示す分解斜視図、図３はマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す斜視図、図４はマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【００２９】
図１に示すように、マイケルソン干渉計１０は、同一平面位置で上下に隣接して配置されたビームスプリッタ６および光線透過膜７の両側に設けた第１プリズム柱体１および第２プリズム柱体２と、この両プリズム柱体１，２の同一平面上の側平面に対面して、屈折率整合液体層８を介してスライド自在に設けた第３プリズム柱体３と、この第３プリズム柱体３に設けた第１コーナーキューブ４および第２コーナーキューブ５とを備えている。
【００３０】
図１および図２に示すように、第１プリズム柱体１は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、その一つの側平面の中央から下側を光線の光線入射面１ａ、また、中央から上側を反射面１ｄとし、さらに、第２プリズム柱体２にビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して対面する側平面を第１平面１ｂとし、そして、第３プリズム柱体３に屈折率整合液体層８を介して対面する側平面を第２平面１ｃとしている。この第１プリズム柱体１は、各面１ａ，１ｂ，１ｃ（１ｄ）は、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、その形状を特に限定されるものではない。また、反射面１ｄは、送られて来る光線に対して向きを反対として垂直（水平）に反射する鏡面に形成されている。
【００３１】
図１および図２に示すように、第２プリズム柱体２は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、第１プリズム柱体１にビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して対面する側平面を第３平面２ａとし、また、第３プリズム柱体３に屈折率整合液体層８を介して対面（第２平面１ｃの延長面上）する側平面を第４平面２ｂとし、さらに、ビームスプリッタ６および光線透過膜７に対面する側平面において、中央から下側を光線出射面２ｄとし、また、中央から上側を反射面２ｃとしている。なお、この第２プリズム柱体２は、ビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して第１プリズム柱体１と接着剤などにより固定されている。この第２プリズム柱体１は、各面２ａ，２ｂ，２ｃ（２ｄ）は、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、その形状を特に限定されるものではない。また、反射面２ｃは、送られてくる光線に対して向きを反対として垂直（水平）に反射する鏡面に形成されている。
【００３２】
図１および図２に示すように、第３プリズム柱体３は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層８に対面する位置（第１プリズム柱体１の第２平面１ｃと、第２プリズム柱体２の第４平面２ｂと対面する位置）の側平面を第５平面３ａとし、また、第１コーナーキューブ４と対面する側平面を第６平面３ｂとし、さらに、第２コーナーキューブ５と対面する側平面を第７平面３ｃとしている。なお、この第３プリズム柱体３は、屈折率整合液体層８を介して第１プリズム柱体１および第２プリズム柱体２に対してスライド自在に設置されている。各面３ａ，３ｂ，３ｃは、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、ここでは、互いに平行平面として記載されているが、その形状は特に限定されるものではない。
【００３３】
第１コーナーキューブ４は、第３プリズム柱体３の第６平面３ｂと対面する位置の側平面を第８平面４ａとして備えると共に、この第８平面４ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線の入射光路に平行でその入射光路に対して、反対方向に進行する異なる光路となるように反射する３つの光線変更反射面を有する第１光線反射部４Ａを備えている。そして、この第１コーナーキューブ４は、第３プリズム柱体３の第６平面３ｂに、第８平面４ａを光学接着剤により接着して設置されている。なお、第１光線反射部４Ａは、３つの光線変更反射面が、互いに直交するように配置されており、入射してくる光線に対して、入射光路に平行かつ反対方向に光を反射する機能を有している。
【００３４】
そして、この第１光線反射部４Ａは、ここでは、第８平面４ａから透過して来る光線に対し、直交する左右方向に光路をずらすように反射する面と、垂直方向に反射する面と、かつ、透過して来た光線に平行で、進行方向を反対として第８平面４ａから第３プリズム柱体３の第６平面３ｂ側に反射する面とを備えている。この第１光線反射部４Ａは、送られて来た光線の光路を、段差を付けて上下方向（ビームスプリッタ６の設置位置により、左右でも可）に変更し、かつ、送られて来た向きに対して平行かつ反対向きに反射することができれば、その構成を特に限定されるものではない。
【００３５】
第２コーナーキューブ５は、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃと対面する位置の側平面を第９平面５ａとして備えると共に、この第９平面５ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線の入射光路に平行でその入射光路とは異なる光路となるように反射する３つの光線変更反射面を有する第２光線反射部５Ａを備えている。そして、この第２コーナーキューブ５ａは、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃに、第９平面５ａを光学接着剤により接着して設置されている。なお、第２光線反射部５Ａは、３つの光線変更反射面が、互いに直交するように配置されており、入射してくる光線に対して、入射光路に平行かつ反対方向に光を反射する機能を有している。
【００３６】
そして、この第２光線反射部５Ａは、ここでは、第９平面５ａから透過して来る光線に対し、直交する左右方向に光路をずらすように反射する面と、垂直方向に反射する面と、かつ、透過して来た光線に平行で、進行方向を反対として第９平面５ａから第３プリズム柱体３の第７平面３ｃ側に反射する面とを備えている。この第１光線反射部５Ａは、送られて来た光線の光路を、段差を付けて上下方向（ビームスプリッタ６の設置位置により、左右でも可）に変更し、かつ、送られて来た向きに対して平行かつ反対向きに反射することができれば、その構成を特に限定されるものではない。
【００３７】
ビームスプリッタ６は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂと、第２プリズム反射体２の第３平面２ａとの間に光学接着剤などにより固定されており、各プリズム柱体１，２，３の材質や、送られてくる光線の角度により、透過率および反射率を所定の割合になるように形成されている。このビームスプリッタ６の一例としては、金属の薄膜あるいや誘電体の薄膜あるいはその両方の薄膜により形成することや、また、透過部材（各プリズム柱体）と同等の板材に蒸着して形成され両プリズム柱体１，２の間に設置することでも良い。なお、このビームスプリッタ６は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂ、あるいは、第２プリズム反射体２の第３平面２ａに直接蒸着などにより形成しても構わない。
【００３８】
光線透過膜７は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂと、第２プリズム柱体２の第３平面２Ａの間に設置されており、両プリズム柱体１，２の屈折率と同等な（一致する）素材で形成され、光線を支障なく（影響を及ぼさないように）透過させるものであればよい。この光線透過膜７は、ここでは、その一例として各プリズム柱体１，２，３が石英ガラスで形成されている場合には、その石英ガラスと屈折率が一致する光学接着剤が使用される。
【００３９】
屈折率整合液体層８は、各プリズム柱体１〜３および両コーナーキューブ４，５を石英で形成した場合には、シリコーンオイルまたは脂環式炭化水素などの石英と屈折率が同等な液体で構成されている。そして、この屈折率整合液体層８は、第３プリズム柱体３と、第１および第２プリズム柱体１，２とが、毛細管現象により互いに保持され、かつ、スライド自在となるように構成されている。
【００４０】
なお、マイケルソン干渉計１０は、図示していないが、リニアガイドなどを有する精密送り機構などの公知の移動手段を備え、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂおよび第２プリズム柱体２の第４平面２ｂに対して、屈折率整合液体層８を介して第３プリズム柱体３の第５平面３ａを平行にスライドさせるように構成されている。
【００４１】
つぎに、図３および図４を参照してマイケルソン干渉計１０における光線の経路について説明する。
図３および図４に示すように、はじめに、図示しない光源などから送られて来る平行光の光線Ａは、第１プリズム柱体１の光線入射面１ａからビームスプリッタ６に向かって入射すると、そのビームスプリッタ６により光線Ａが光線Ａａと光線Ａｂに分割される。
【００４２】
そして、ビームスプリッタ６に分割され９０度の方向に反射した光線Ａｂは、屈折率整合液体層８を通過して第３プリズム柱体３の第５平面３ａおよび第６平面３ｂを透過して第８平面４ａから第１コーナーキューブ４に入射する。そして、光線Ａｂは、第１コーナーキューブ４の第１光線反射部４Ａにより光路をずらすように反射されると共に、垂直方向に反射され、入射して来た入射光路とは高さ位置が異なる光路で、かつ、第１光線反射部４Ａに向かって来た光線Ａｂに平行で、進行方向が反対となるように反射される。
【００４３】
そして、光線Ａｂは、再び第８平面４ａから第３プリズム柱体３の第６平面３ｂ側に入射して第５平面３ａ、屈折率整合液体層８を介して第１平面１ｂから第１プリズム柱体１に入射する。さらに、光線Ａｂは、第１平面１ｂ、光線透過膜７を介して、第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射する。そして、光線Ａｂは、第２プリズム柱体２の反射面２ｃに到達し、この反射面２ｃが鏡面であるために来た方向に対して向きが反対となる方向に反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６まで戻って行く。
【００４４】
一方、ビームスプリッタ６を透過して分割された光線Ａａは、第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射して第４平面２ｂを透過して屈折率整合液体層８を介して第５平面３ａから第３プリズム柱体３に入射する。そして、光線Ａａは、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃを介して第９平面５ａから第２コーナーキューブ５に入射する。さらに、第２コーナーキューブ５に入射した光線Ａａは、第２光線反射部５Ａにより光路をずらすように反射されると共に、垂直方向に反射され、入射して来た入射光路とは高さが異なる光路で、かつ、第２光線反射部５Ａに向かってきた光線Ａａに平行で、進行方向が反対になる方向に反射される。
【００４５】
そして、光線Ａａは、再び第９平面５ａ、第３プリズム柱体３および屈折率整合液体層８を介して第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射する。さらに、第２プリズム柱体２に入射した光線Ａａは、第３平面２ａ、光線透過膜７を介して第２平面１ｃから第１プリズム柱体１に入射する。そして、光線Ａａは、第１プリズム柱体１の反射面１ｄに到達し、この反射面１ｄが鏡面であるため反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６まで戻って行く。
【００４６】
ビームスプリッタ６まで戻って来た光線Ａａは、今度は９０度の方向に反射され、また、ビームスプリッタ６まで戻って来た光線Ａｂは、今度はビームスプリッタ６を通過して、両光線Ａａ，Ａｂがそれぞれ合わされて干渉し、第２プリズム柱体２の光線出射面２ｄから出射する光路を通過し、図示しない光検出器に向かうことになる。
【００４７】
つぎに、マイケルソン干渉計１０の動作について、図５を参照して説明する。図５（ａ）はマイケルソン干渉計で光線の光路を変更した状態を模式的に示す平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ視野から模式的に示す側面図、（ｃ）Ｙ−Ｙ視野から模式的に示す側面図である。
なお、第１、第２プリズム柱体１，２と、第３プリズム柱体３および第１、第２コーナーキューブ４，５（以下、「第３プリズム柱体３側」という）を相対的に移動させる場合、ここでは第３プリズム柱体３側を移動させており、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。
【００４８】
ます、図５（ａ）に示すように、マイケルソン干渉計１０において、第３プリズム柱体３側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８は第１、第２プリズム柱体１，２と第３プリズム柱体３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。
【００４９】
ビームスプリッタ６により反射された光線Ｌ１，Ｌ２が所定の光路に沿って進み、反射面２ｃで反射されるまでに進む距離は２ｄｓｉｎθだけ増加するため、反射面２ｃで反射後に同じ光路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６を透過した光線Ｌ３，Ｌ４が所定の光路に沿って進み、反射面１ｄで反射されるまでに進む距離は２ｄｓｉｎθだけ減少するため、反射面１ｄで反射後に同じ光路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３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。
【００５０】
これは、マイケルソン干渉計１０が、従来の第１ないし第４プリズム柱体を用いるマイケルソン干渉計に比較してプリズム柱体が一つ少ない状態であっても、同等の波数分解能が得られていることに相当する。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ｄ_ＭＡＸ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、もし第３プリズム柱体３および第１コーナーキューブ４および第２コーナーキューブ５の方向が任意に揺動したとしても、光線Ｌ１と光線Ｌ２間の平行度と、光線Ｌ３と光線Ｌ４間の平行性は常に保たれているため、反射面２ｃで反射する光線および反射面１ｄで反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６へ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。
【００５１】
図６に本発明にかかるマイケルソン干渉計により測定された波長１．３μｍ帯のファブリーペロー型半導体レーザのインターフェログラムを示す。
この図６に示すように、マイケルソン干渉計１０により測定された波長１．３μｍ帯のファプリーペロー型半導体レーザは、周期的であり安定したインターフェログラムが得られることが分かる。
【００５２】
また、図７（ａ）に図６におけるインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを市販の分光器によって表示したグラフ図を示し、（ｂ）に本発明にかかるマイケルソン干渉計によりインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルのグラフを示す。
マイケルソン干渉計１０により測定したスペクトルの状態を市販の分光器のものと比較すると、相互の波長分解能は異なるものの、ピーク位置やピークの強度比などはよく一致しており、このマイケルソン干渉計１０が分光器として優れていることを示しているものである。
【００５３】
なお、マイケルソン干渉計に使用される光線の入射手段は、レンズ系、ミラー系など特に限定されないが、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力を行なった場合には、マイケルソン干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないことにより、外部環境変化（湿度変化など）の影響を全く受けないため都合がよい。また、第１、第２、第３プリズム柱体および両コーナーキューブによりマイケルソン干渉計が構成できるため、プリズム柱体が従来と比較して一つ少ないことにより、精度が要求される平面の数が減り、光線の光路における遮断が生じる可能性を最小限にすることができる。
【００５４】
さらに、マイケルソン干渉計の動作を行なうときに、第１および第２プリズム柱体を固定側とし、第３プリズム柱体側を移動側として移動させて説明したが、これは一例であって、固定側と移動側のプリズム位置が相対的に変化すればよいので、第３プリズム柱体および両コーナーキューブを固定側とし、第１および第２プリズム柱体を移動側としてもよく、あるいは、第３プリズム柱体および両コーナーキューブと、第１および第２プリズム柱体の両者を移動させることとしても構わない。
【００５５】
また、前記したマイケルソン干渉計において、プリズム柱体、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、弗化カルシ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他の液体、ゲルなどでもよい。
【００５６】
また、マイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体の中央から下側に光線入射面を配置し、中央から上側に反射面を配置した構成で説明したが、中央から上側を光線入射面とし、中央から下側を反射面としても構わず、この場合には、ビームスプリッタ、光線透過膜、光線出射面および反射面もそれぞれ対応して上下が反対の位置に配置されることになる。また、ビームスプリッタと光線透過膜（光線入射面および反射面、光線出射面および反射面）を上下に分けて配置して説明したが、左右に分けて配置することで、移動方向も左右方向に直交する上下方向に移動させることにより測定することも可能としている。
【００５７】
なお、ビームスプリッタと光線透過膜は、一方を第１プリズム柱体に他方を第２プリズム柱体に設け、同一平面位置にすることや、両者を同一平面上で隣接して一方のプリズム柱体側に設ける構成としても構わない。また、第１光線反射部および第２光線反射部は、光線が入射してくる入射光路に対して反射するときに、ビームスプリッタを回避する光路で、かつ、その入射光路に平行となるように反射することができる構成であればよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フーリエ変換分光等に用いるマイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体および第２プリズム柱体の間にビームスプリッタと光線透過膜を配置し、第３プリズム柱体およびその第３プリズム柱体に固定した二つのコーナーキューブを、屈折率整合液体層を介して、第１および第２プリズム柱体に対して、相対的に移動させることで、光線を干渉させて測定することができる。そのため、マイケルソン干渉計は、高分解能を維持した状態で、部品点数を減らし、製作時間および製作の手間を最小限にし、かつ、安価に製作することができるものである。
【００５９】
また、マイケルソン干渉計は、部品点数が少ないため、入射光が光検出手段までに到達する光路で遮断される可能性を最小限とし、光が損失されることはなく変動もない。そのため、正確なインターフェログラムの測定が可能となり、正確なマイケルソン干渉計を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるマイケルソン干渉計の第１プリズム柱体、第２プリズム柱体、ビームスプリッタおよび光線透過膜の関係を示す分解斜視図である。
【図３】本発明にかかるマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明にかかるマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【図５】（ａ）は本発明にかかるマイケルソン干渉計で光線の光路を変更した状態を模式的に示す平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ視野から模式的に示す側面図、（ｃ）Ｙ−Ｙ視野から模式的に示す側面図である。
【図６】本発明にかかるマイケルソン干渉計により測定された波長１．３μｍ帯のファブリーペロー型半導体レーザのインターフェログラムを示すグラフ図である。
【図７】（ａ）は、図６におけるインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを市販の分光器によって表示したグラフ図、（ｂ）は本発明にかかるマイケルソン干渉計によりインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを表示したグラフ図である。
【図８】従来のマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図である。
【図９】従来のマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
１第１プリズム柱体
１ａ光線入射面
１ｂ第１平面
１ｃ第２平面
１ｄ反射面
２第２プリズム柱体
２ａ第３平面
２ｂ第４平面
２ｃ反射面
２ｄ光線出射面
３第３プリズム柱体
３ａ第５平面
３ｂ第６平面
３ｃ第７平面
４第１コーナーキューブ
４ａ第８平面
４Ａ第１光線反射部
５第２コーナーキューブ
５ａ第９平面
５Ａ第２光線反射部
６ビームスプリッタ
７光線透過膜
８屈折率整合液体層
１０マイケルソン干渉計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a Fourier transform spectroscopic interferometer or a Michelson interferometer used as a moving distance measuring instrument suitable for spectral analysis of a sample and wavelength monitoring of optical communication by measuring an optical spectrum, and in particular, an optical path. The present invention relates to a Michelson interferometer for obtaining an optical spectrum by Fourier spectroscopy from a change in interference intensity caused by a change in difference.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a Fourier transform spectrometer using a Michelson interferometer to obtain a light spectrum performs sample analysis or the like based on a detection result obtained by measuring the light spectrum. An example of a conventional Michelson interferometer will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a perspective view showing the whole of the Michelson interferometer, and FIG. 9 is a schematic view schematically showing an optical path of a light beam of the Michelson interferometer.
[0003]
As shown in FIG. 8, the Michelson interferometer 60 includes a first prism column 61, and the first prism column 61 is adjacent to the upper surface of the first prism column 61 via a beam splitter 67. The installed second prism column 62, the fourth prism column 64 installed on the same plane of the second prism column 62 and the first prism column 61, and the fourth prism column The corresponding side planes face the side planes arranged in the same direction of the body 64, the first prism column body 61, and the second prism column body 62, and are slidably installed via the refractive index matching liquid layer 68. And a first corner cube 65 and a second corner cube 66 installed on the other side planes of the third prism column 63, respectively.
[0004]
As shown in FIG. 8, the first prism column 61 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and each side plane, and one side plane of the first prism column body 61 serves as a light beam incident surface 61 a. A side plane facing the second prism column 62 via the beam splitter 67 is defined as a first plane 61b, and a side plane facing the third prism column 63 via the refractive index matching liquid layer 68 is defined as a second plane. 61c.
[0005]
The second prism column 62 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and each side plane, and a side plane facing the first prism column 61 via a beam splitter 67 is defined as a third plane 62a. Further, a side plane facing the third prism column 63 via the refractive index matching liquid layer 68 is defined as a fourth plane 62b, and is further disposed on the optical path of the transmitted light transmitted via the beam splitter 67. The side plane is a light emitting surface 62c. The second prism column 62 is fixed to the first prism column 61 with an adhesive or the like via a beam splitter 67.
[0006]
The third prism column 63 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and side planes, and is positioned facing the refractive index matching liquid layer 68 (the second plane 61c of the first prism column 61 and the second plane 61c). , The side plane of the second prism column 62 facing the fourth plane 62b) is the fifth plane 63a, the side plane facing the first corner cube 65 is the sixth plane 63b, A side plane facing the corner cube 66 is a seventh plane 63c. The third prism column 63 is slidably installed with respect to the first prism column 61, the second prism column 62, and the fourth prism column 64 via the refractive index matching liquid layer 68. .
[0007]
The first corner cube 65 includes a side plane at a position facing the sixth plane 63b of the third prism column 63 as an eighth plane 65a, and the height of a light ray incident and transmitted from the eighth plane 65a. And a light beam reflecting portion 65A having three light beam changing reflecting surfaces that reflect the light beam that is transmitted in parallel and different in light path. The first corner cube 65 is installed by bonding the eighth plane 65 a to the sixth plane 63 b of the third prism column 63.
[0008]
The second corner cube 66 includes a side plane at a position facing the seventh plane 63c of the third prism column 63 as a ninth plane 66a, and the height of a light ray incident and transmitted through the ninth plane 66a. And a light beam reflecting portion 66A having three light beam changing reflecting surfaces that reflect the light beam that is transmitted in parallel and different in light path. The second corner cube 66 is installed by adhering the ninth plane 66 a to the seventh plane 63 c of the third prism column 63.
[0009]
The fourth prism column 64 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and respective side planes, and faces the refractive index matching liquid layer 68 (on the fifth plane 63a of the third prism column 63). The side plane at a position facing each other and on the same plane as the second plane 61c of the first prism column 61 and the fourth plane 62b of the second prism column 62 is a tenth plane 64a, and A side plane adjacent to a position on the same side plane as the light incident surface 61a of the first prism column 61 is defined as an eleventh plane 64b, and further on the same side plane as the light output surface 62c of the second prism column 62. A side plane adjacent to this position is a twelfth plane 64c. The eleventh plane 64b and the twelfth plane 64c of the fourth prism column 64 are formed as mirror surfaces that reflect the respective light rays incident and transmitted from the tenth plane 64a so as to return along the same optical path. Yes.
[0010]
The beam splitter 67 is formed by an adhesive or the like between the first plane 61b of the first prism column 61 and the third plane 62a of the second prism reflector 62, and each prism column 61, 62, Depending on the material of 63 and the angle of the transmitted light beam, the transmittance and the reflectance are formed at a predetermined ratio. As an example of this beam splitter 67, it is formed of a metal thin film and / or a dielectric thin film.
[0011]
The refractive index matching liquid layer 68 which is a refractive index matching means is made of silicone oil when the prism columns 61 to 64 and the corner cubes 65 and 66 are made of quartz. The refractive index matching liquid layer 68 includes a third prism column 63 and first, second, and fourth prism columns 61, 62, and 64 that are held together by capillary action and are slidable. (Refer to patent document 1).
[0012]
Next, the path of the light beam will be described.
As shown in FIGS. 8 and 9, first, when the light beam L sent as parallel light from a light source (not shown) enters the beam splitter 67 from the light beam incident surface 61a of the first prism column 61, The beam is split into a light beam La and a light beam Lb by the beam splitter 67.
[0013]
The light beam Lb split and reflected by the beam splitter 67 passes through the refractive index matching liquid layer 68, passes through the fifth plane 63a and the sixth plane 63b of the third prism column 63, and passes through the eighth plane 65a. The light enters one corner cube 65. The light beam Lb is reflected by the light beam reflecting portion 65A of the first corner cube 65 so as to shift the optical path, is reflected in the vertical direction so that the incident height is different, and the light beam reflecting portion 65A. Is reflected so that the traveling direction is opposite to that of the light beam Lb. Then, the light beam Lb again enters the sixth plane 63b side of the third prism column 63 from the eighth plane 65a and enters the fourth prism from the tenth plane 64a via the fifth plane 63a and the refractive index matching liquid layer 68. Incident into the column 64. Further, the light beam Lb reaches the twelfth plane 64c from the tenth plane 64a, is reflected because the twelfth plane 64c is a mirror surface, and returns again to the beam splitter 67 through the same optical path.
[0014]
On the other hand, as shown in FIGS. 8 and 9, the light beam La transmitted through the beam splitter 67 enters the second prism column 62 from the third plane 62a, passes through the fourth plane 62b, and is refracted. The light enters the third prism column 63 from the fifth plane 63 a via the rate matching liquid layer 68. Then, the light beam La enters the second corner cube 66 from the ninth plane 66a via the seventh plane 63c of the third prism column 63. Further, the light beam La incident on the second corner cube 66 is reflected by the second light beam reflecting portion 66A so as to shift the optical path, is reflected in the vertical direction so as to be different from the incident height, and The light is reflected so that the traveling direction is opposite to the light beam La which is parallel to the light beam La toward the two-beam reflecting portion 66A. The light beam La again enters the fourth prism column 64 from the tenth plane via the third prism column 63 and the refractive index matching liquid layer 68 from the ninth plane 66a. Further, the light beam La incident on the fourth prism column 64 reaches the eleventh plane 64b, is reflected because the eleventh plane 64b is a mirror surface, and returns again to the beam splitter 67 through the same optical path.
[0015]
The light beam La that has returned to the beam splitter 67 is reflected in the direction of 90 degrees, and the light beam Lb that has returned to the beam splitter 67 now passes through the beam splitter 67 and passes through both light beams La, Lb is combined to interfere with each other, and is emitted from the light emitting surface 62c of the second prism column 62, and goes to a photodetector (not shown).
[0016]
In this Michelson interferometer 60, the first, second, and fourth prism columns are integrally formed, and the third prism column 63 and both corner cubes 65, 66 are integrally formed. For example, when the relative movement distance is 0.85 cm, the wave number resolution is 1.1 cm when the relative movement is performed via the rate matching liquid layer 68 and the optical path length difference of the light beam L is used. ^-1 It is comprised so that.
[0017]
[Patent Document 1]
JP 2001-249048 A
(Paragraph number 0069 to paragraph number 0085, FIG. 9, FIG. 10)
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional Michelson interferometer has a point to be further improved.
That is, the conventional Michelson interferometer requires three prism columns, that is, a first prism column, a second prism column, and a fourth prism column on the side facing the third prism column. Therefore, precision is required for angle adjustment, surface adjustment of each prism column, and joining work of each prism, so if there are a large number of parts, it takes time and labor to manufacture, and the cost is high. It has become.
[0019]
Further, in the conventional Michelson interferometer, since the number of prism columns is large, the angle of the beam splitter surface with respect to the eleventh plane and the twelfth plane as mirror surfaces in the joined state of the fourth prism column. In the case where the adjustment is not performed with high accuracy, the optical paths of the light beams returned from the corner cubes do not coincide with each other, and a state in which interference does not occur has occurred.
[0020]
The present invention was devised in view of the above-described problems, and reduces the number of prism columns while maintaining wave number resolution or wavelength resolution (high resolution), thereby reducing the time and labor of manufacturing. The purpose is to provide a total.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
The Michelson interferometer of the present invention has the following configuration in order to achieve the above-described object. That is, the Michelson interferometer includes a beam splitter that divides a light beam, a light transmissive film provided adjacent to the beam splitter at the same plane position, and a first prism column provided on both sides of the light transmissive film and the beam splitter. And a second prism column, a third prism column provided via a refractive index matching liquid layer at a position facing the adjacent same side plane of both prism columns, and other third prism columns It was set as the structure provided with the 1st corner cube and 2nd corner cube which were each provided in the side plane. The light transmitting film may be an optical adhesive having a refractive index equivalent to that of each prism column.
[0022]
The first prism column is adjacent to the light incident surface on which the light is incident, the first plane disposed on the optical path of the light incident from the light incident surface, the first plane and the light incident surface. And a reflecting surface provided adjacently at the same plane position of the light incident surface. The second prism column includes a third plane provided to face the light transmission film and the beam splitter, a fourth plane disposed on an extended surface of the second plane, the third plane, and the third plane. The light emitting surface is disposed adjacent to the fourth plane, and the reflecting surface is provided adjacent to the same plane position of the light emitting surface.
[0023]
Further, the third prism column is reflected by the beam splitter and a fifth plane disposed to face the fourth plane of the second prism column and the second plane of the first prism column, and is reflected by the beam splitter. A sixth plane disposed on an optical path of a light beam transmitted from two planes and the fifth plane; and an optical path of a light beam transmitted through the beam splitter and transmitted from the fourth plane and the fifth plane. And a seventh plane disposed on the surface.
[0024]
The first corner cube is disposed on an eighth plane provided to face the sixth plane of the third prism column, and on a light path of a light beam incident from the eighth plane, and the light beam is disposed on the light beam. And a first light beam reflecting part for reflecting light rays incident from the eighth plane on different light paths that are parallel to the incident light path and travel in the opposite direction to the incident light path. The second corner cube is disposed on a ninth plane provided to face the seventh plane of the third prism column and on the optical path of the light beam incident from the ninth plane, and the light beam The second light-reflecting portion reflects a different light path that is parallel to the incident light path and travels in the opposite direction to the incident light path.
[0025]
With this configuration, the Michelson interferometer first divides the light incident from the light incident surface of the first prism column via the beam splitter. The Michelson interferometer makes one light beam transmitted through the beam splitter and incident on the second corner cube through the second prism column, the refractive index matching liquid layer, and the third prism column. Further, the Michelson interferometer shifts the optical path of the light beam by the second corner cube, and reflects the light so that the traveling direction is parallel to the optical path, and the third prism column and the second prism column are reflected. The light is reflected by the reflecting surface of the first prism column through the body and the light transmission film (or the third prism column to the first prism column), so that the light beam returns the optical path back to the beam splitter.
[0026]
Further, the Michelson interferometer causes the other light beam reflected and split by the beam splitter to enter the first corner cube via the refractive index matching liquid layer and the third prism column. Further, the Michelson interferometer shifts the optical path of the light beam by the first corner cube and reflects it so that the traveling direction is opposite to the optical path in parallel to the optical path. The light beam is reflected by the reflecting surface of the second prism column through the body and the light transmission film (or the third prism column to the second prism column) so that the light beam returns to the beam splitter.
[0027]
Therefore, in the Michelson interferometer, the returned light beam is emitted from the light-emitting surface of the second prism column in a state where the returned light beam is again combined and interfered by the beam splitter. A Michelson interferometer that can take such an optical path of a light beam includes a third prism column, a second prism column, and a first prism column, for example, moving means via a refractive index matching liquid layer. As a Fourier transform spectroscope, the wave number resolution and the wavelength resolution can be detected with high accuracy by using the optical path length difference of the light, and an accurate interferogram can be measured. The Michelson interferometer is slid because a refractive index matching liquid layer having a refractive index equivalent to that of each prism column is provided between the second plane, the fourth plane, and the fifth plane. Becomes smooth, and the light beam can pass freely without being affected by the refractive index when passing across the interface.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a perspective view showing the whole of the Michelson interferometer, FIG. 2 is an exploded perspective view showing the relationship between the first prism column, the second prism column, the beam splitter, and the light transmission film of the Michelson interferometer, FIG. Is a perspective view schematically showing the optical path of the light beam of the Michelson interferometer, and FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the optical path of the light beam of the Michelson interferometer.
[0029]
As shown in FIG. 1, the Michelson interferometer 10 includes a first prism column 1 and a second prism column provided on both sides of a beam splitter 6 and a light transmission film 7 that are disposed adjacent to each other in the same plane position. A third prism column 3 that is slidable through the refractive index matching liquid layer 8 so as to face the side planes on the same plane of the prism columns 1 and 2, and the third prism A first corner cube 4 and a second corner cube 5 provided on the column 3 are provided.
[0030]
As shown in FIGS. 1 and 2, the first prism column 1 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and each side plane, and the lower side from the center of the one side plane is a light beam. The light incident surface 1a, the upper side from the center is the reflection surface 1d, the side plane facing the second prism column 2 via the beam splitter 6 and the light transmission film 7 is the first plane 1b, and A side plane facing the three prism column 3 via the refractive index matching liquid layer 8 is defined as a second plane 1c. In the first prism column 1, the surfaces 1 a, 1 b, 1 c (1 d) are formed such that intersecting lines between the surfaces are parallel to each other and are orthogonal to the upper surface and the lower surface. Note that the shapes of the upper surface and the lower surface are not particularly limited. The reflection surface 1d is formed as a mirror surface that reflects vertically (horizontal) with the direction opposite to that of the transmitted light beam.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, the second prism column 2 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and side planes. A beam splitter 6 and a light beam are transmitted through the first prism column 1. The side plane that faces through the film 7 is the third plane 2a, and the side plane that faces the third prism column 3 through the refractive index matching liquid layer 8 (on the extended surface of the second plane 1c) is the first plane. Further, in the side plane facing the beam splitter 6 and the light transmission film 7, the lower side from the center is the light emitting surface 2d, and the upper side from the center is the reflecting surface 2c. The second prism column 2 is fixed to the first prism column 1 with an adhesive or the like via a beam splitter 6 and a light transmission film 7. In the second prism column 1, the surfaces 2 a, 2 b, 2 c (2 d) are formed such that intersecting lines between the surfaces are parallel to each other and are orthogonal to the upper surface and the lower surface. Note that the shapes of the upper surface and the lower surface are not particularly limited. The reflecting surface 2c is formed as a mirror surface that reflects vertically (horizontally) with the direction opposite to the transmitted light beam.
[0032]
As shown in FIGS. 1 and 2, the third prism column 3 is formed in a triangular prism shape composed of an upper surface, a lower surface, and side planes, and faces the refractive index matching liquid layer 8 (first surface). A side plane of the second plane 1c of the prism column 1 and a position facing the fourth plane 2b of the second prism column 2 is a fifth plane 3a, and a side plane facing the first corner cube 4 is a side plane. A sixth plane 3b is used, and a side plane facing the second corner cube 5 is a seventh plane 3c. The third prism column 3 is slidably installed with respect to the first prism column 1 and the second prism column 2 via the refractive index matching liquid layer 8. Each surface 3a, 3b, 3c is formed so that the line of intersection between the surfaces is parallel to each other and orthogonal to the upper and lower surfaces. In addition, although the upper surface and the lower surface are described here as parallel planes, the shapes thereof are not particularly limited.
[0033]
The first corner cube 4 includes a side plane at a position facing the sixth plane 3b of the third prism column 3 as an eighth plane 4a, and the height of a light ray incident and transmitted from the eighth plane 4a. And a first light ray having three light-changing reflecting surfaces that are reflected so as to be parallel to the incident light path of the light beam that is transmitted and to be different light paths that travel in the opposite direction with respect to the incident light path. A reflective portion 4A is provided. The first corner cube 4 is installed on the sixth plane 3b of the third prism column 3 by bonding the eighth plane 4a with an optical adhesive. The first light beam reflecting portion 4A has three light beam changing reflecting surfaces arranged so as to be orthogonal to each other, and functions to reflect light in the opposite direction parallel to the incident light path with respect to the incident light beam. have.
[0034]
And this 1st light ray reflection part 4A is a surface which reflects so that an optical path may be shifted in the right-and-left direction orthogonal to a light ray which permeate | transmits from the 8th plane 4a here, and a surface which reflects in the perpendicular direction, In addition, a plane parallel to the transmitted light beam and reflecting from the eighth plane 4a toward the sixth plane 3b side of the third prism column 3 with the traveling direction being opposite is provided. The first light beam reflecting portion 4A changes the optical path of the transmitted light beam in a vertical direction with a step (either right or left depending on the installation position of the beam splitter 6), and the transmitted light direction. As long as the light can be reflected in parallel and in the opposite direction, the configuration is not particularly limited.
[0035]
The second corner cube 5 includes a side plane at a position facing the seventh plane 3c of the third prism column 3 as a ninth plane 5a, and the height of a light ray incident and transmitted from the ninth plane 5a. And a second light beam reflecting portion 5A having three light beam changing reflecting surfaces that reflect the light beam so as to be parallel to the incident light path of the transmitted light beam and different from the incident light path. . The second corner cube 5a is installed on the seventh plane 3c of the third prism column 3 by bonding the ninth plane 5a with an optical adhesive. The second light beam reflecting portion 5A has the three light beam changing reflecting surfaces arranged so as to be orthogonal to each other, and reflects the light in the opposite direction parallel to the incident light path with respect to the incident light beam. have.
[0036]
And this 2nd light ray reflection part 5A is a surface which reflects so that an optical path may be shifted in the right-and-left direction orthogonal to a light ray which permeate | transmits from 9th plane 5a here, and a surface which reflects in the perpendicular direction, In addition, a surface that is parallel to the transmitted light beam and reflects from the ninth plane 5a to the seventh plane 3c side of the third prism column 3 with the traveling direction being opposite is provided. The first light beam reflecting portion 5A changes the optical path of the transmitted light beam in a vertical direction with a step (either left or right depending on the installation position of the beam splitter 6), and the direction of the light beam. As long as the light can be reflected in parallel and in the opposite direction, the configuration is not particularly limited.
[0037]
The beam splitter 6 is fixed between the first plane 1b of the first prism column 1 and the third plane 2a of the second prism reflector 2 with an optical adhesive or the like. , 3 and the angle of the transmitted light beam, the transmittance and the reflectance are formed at a predetermined ratio. Examples of the beam splitter 6 include a metal thin film and / or a dielectric thin film, or a film formed by vapor deposition on a plate material equivalent to a transmission member (each prism column). It may be installed between the prism columns 1 and 2. The beam splitter 6 may be formed directly on the first plane 1b of the first prism column 1 or the third plane 2a of the second prism reflector 2 by vapor deposition or the like.
[0038]
The light transmission film 7 is disposed between the first plane 1b of the first prism column 1 and the third plane 2A of the second prism column 2, and is equivalent to the refractive indexes of both prism columns 1 and 2. Any material can be used as long as it is made of a material that matches (matches) and allows light to pass through without hindrance (so as not to be affected). For example, when each prism column 1, 2, 3 is made of quartz glass, the light transmitting film 7 is made of an optical adhesive having a refractive index matching that of the quartz glass. .
[0039]
The refractive index matching liquid layer 8 is a liquid having a refractive index equivalent to that of quartz such as silicone oil or alicyclic hydrocarbon when the prism columns 1 to 3 and the corner cubes 4 and 5 are made of quartz. It is configured. The refractive index matching liquid layer 8 is configured such that the third prism column 3 and the first and second prism columns 1 and 2 are held by each other by capillary action and are slidable. ing.
[0040]
Although not shown, the Michelson interferometer 10 includes known moving means such as a precision feed mechanism having a linear guide or the like, and includes a first plane 1b of the first prism column 1 and a second prism column 2. The fifth plane 3a of the third prism column 3 is slid in parallel with respect to the fourth plane 2b via the refractive index matching liquid layer 8.
[0041]
Next, the path of light rays in the Michelson interferometer 10 will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 3 and FIG. 4, first, when a parallel light ray A sent from a light source (not shown) enters the beam splitter 6 from the light incident surface 1 a of the first prism column 1, The beam A is split into a light beam Aa and a light beam Ab by the beam splitter 6.
[0042]
Then, the light beam Ab split by the beam splitter 6 and reflected in the direction of 90 degrees passes through the refractive index matching liquid layer 8 and passes through the fifth plane 3a and the sixth plane 3b of the third prism column 3 and passes through the fifth plane 3b. The light enters the first corner cube 4 from the eight planes 4a. The light ray Ab is reflected by the first light ray reflecting portion 4A of the first corner cube 4 so as to shift the light path, is reflected in the vertical direction, and has a height position different from the incident light path that has entered. And it is reflected so that it is parallel to the light ray Ab coming toward the first light ray reflecting portion 4A and the traveling direction is opposite.
[0043]
The light ray Ab again enters the sixth plane 3b side of the third prism column 3 from the eighth plane 4a and enters the first prism from the first plane 1b via the fifth plane 3a and the refractive index matching liquid layer 8. Incident to the column 1. Further, the light ray Ab enters the second prism column 2 from the third flat surface 2 a via the first flat surface 1 b and the light transmitting film 7. Then, the light ray Ab reaches the reflection surface 2c of the second prism column 2 and is reflected in a direction opposite to the direction in which the reflection surface 2c comes because it is a mirror surface. Go back to the beam splitter 6.
[0044]
On the other hand, the light beam Aa transmitted through the beam splitter 6 is incident on the second prism column 2 from the third plane 2a, passes through the fourth plane 2b, and passes through the refractive index matching liquid layer 8 to the fifth. The light enters the third prism column 3 from the plane 3a. Then, the light ray Aa enters the second corner cube 5 from the ninth plane 5 a via the seventh plane 3 c of the third prism column 3. Further, the light beam Aa incident on the second corner cube 5 is reflected by the second light beam reflecting portion 5A so as to shift the optical path, is reflected in the vertical direction, and is different in height from the incident optical path that has entered. Reflected in the optical path and in a direction parallel to the light beam Aa toward the second light beam reflecting portion 5A and in the opposite traveling direction.
[0045]
Then, the light ray Aa again enters the second prism column 2 from the third plane 2a via the ninth plane 5a, the third prism column 3 and the refractive index matching liquid layer 8. Furthermore, the light ray Aa incident on the second prism column 2 is incident on the first prism column 1 from the second plane 1 c via the third plane 2 a and the light transmission film 7. The light beam Aa reaches the reflection surface 1d of the first prism column 1 and is reflected because the reflection surface 1d is a mirror surface, and returns again to the beam splitter 6 through the same optical path.
[0046]
The light ray Aa that has returned to the beam splitter 6 is reflected in the direction of 90 degrees this time, and the light ray Ab that has returned to the beam splitter 6 now passes through the beam splitter 6 and passes through both light rays Aa, The Abs are combined to interfere with each other, pass through an optical path that exits from the light exit surface 2d of the second prism column 2, and travel toward a photodetector (not shown).
[0047]
Next, the operation of the Michelson interferometer 10 will be described with reference to FIG. 5A is a plan view schematically showing a state in which the optical path of the light beam is changed by a Michelson interferometer, FIG. 5B is a side view schematically showing from the XX field, and FIG. 5C is from the YY field. It is a side view showing typically.
The first and second prism columns 1 and 2, the third prism column 3, and the first and second corner cubes 4 and 5 (hereinafter referred to as “the third prism column 3 side”) are relatively arranged. In this case, the third prism column 3 side is moved here, and the moving mechanism is performed by a known means using a linear guide, a precision feed mechanism, or the like.
[0048]
First, as shown in FIG. 5A, in the Michelson interferometer 10, consider a case where the third prism column 3 side is linearly moved by a distance d in the optical path length changing direction. At this time, the refractive index matching liquid layer 8 is sandwiched in a narrow gap between the first and second prism columns 1 and 2 and the third prism column 3, and is held by capillary action.
[0049]
The distances traveled by the light beams L1 and L2 reflected by the beam splitter 6 along a predetermined optical path and reflected by the reflecting surface 2c are increased by 2 dsin θ, so that they pass through the same optical path after being reflected by the reflecting surface 2c. The distance traveled before returning increases by 4 dsin θ. Further, since the light beams L3 and L4 that have passed through the beam splitter 6 travel along a predetermined optical path, and the distance traveled until they are reflected by the reflecting surface 1d are reduced by 2 dsin θ, they pass through the same optical path after being reflected by the reflecting surface 1d. The distance traveled before returning is reduced by 4 dsin θ. Therefore, the change in the distance traveled by light is an increase in 4 dsin θ and a decrease in 4 dsin θ, respectively, where n is the refractive index of the third prism column 3, and _MAX Then, the maximum optical path length difference in this optical path is 8 nd _MAX sin θ.
[0050]
This is because even if the Michelson interferometer 10 has one prism column less than the conventional Michelson interferometer using the first to fourth prism columns, the same wave number resolution can be obtained. Is equivalent to Here, for example, when specific values are used, the maximum optical path length difference d when the refractive index n of the prism material is 1.5, the maximum movement distance d is 0.1 cm, and θ is 45 degrees. _MAX Is 0.85 cm, and the wave number resolution as a Fourier transform spectrometer is 1.1 cm. ^-1 It becomes. For example, when near infrared rays having a wavelength of 1550 nm are used, the wavelength resolution is 0.26 nm. Even if the directions of the third prism column 3, the first corner cube 4 and the second corner cube 5 are arbitrarily swung, the parallelism between the light beam L1 and the light beam L2 and the distance between the light beam L3 and the light beam L4. Since the parallelism is always maintained, the perpendicularity of the light beam reflected by the reflection surface 2c and the light beam reflected by the reflection surface 1d is not affected. Therefore, the optical path returning to the beam splitter 6 is not changed, the interference light intensity is not affected, and an accurate interferogram can be measured.
[0051]
FIG. 6 shows an interferogram of a Fabry-Perot type semiconductor laser having a wavelength of 1.3 μm measured by a Michelson interferometer according to the present invention.
As shown in FIG. 6, it can be seen that the Fabry-Perot semiconductor laser with a wavelength of 1.3 μm measured by the Michelson interferometer 10 is periodic and provides a stable interferogram.
[0052]
FIG. 7 (a) is a graph showing the spectrum of the semiconductor laser when the interferogram in FIG. 6 is Fourier-transformed and converted into a spectrum, and FIG. 7 (b) is a graph showing the present invention. 6 shows a graph of the spectrum of a semiconductor laser when the Fourier transform is performed on the interferogram by the Michelson interferometer and converted into a spectrum.
When the spectrum state measured by the Michelson interferometer 10 is compared with that of a commercially available spectrometer, although the wavelength resolution is different, the peak position and the peak intensity ratio are in good agreement. 10 shows that it is excellent as a spectroscope.
[0053]
The light incident means used in the Michelson interferometer is not particularly limited, such as a lens system or a mirror system. For example, when input is performed with an optical fiber with a lens hermetically sealed with respect to the Michelson interferometer. In the Michelson interferometer, since the optical path does not pass through free space at all, it is convenient because it is not affected by changes in the external environment (such as changes in humidity). In addition, since the Michelson interferometer can be configured by the first, second, and third prism columns and the both corner cubes, the number of planes that require accuracy is reduced by one less prism column than the conventional one. And the possibility of blocking the light beam in the optical path can be minimized.
[0054]
Further, when the Michelson interferometer is operated, the first and second prism column bodies are moved as the fixed side, and the third prism column side is moved as the moving side. Since the prism positions on the side and the moving side only need to be relatively changed, the third prism column and both corner cubes may be the fixed side, and the first and second prism columns may be the moving side. Both the prism column and both corner cubes and the first and second prism columns may be moved.
[0055]
In the Michelson interferometer described above, the material of the constituent elements having light beam paths such as prism pillars and corner cubes includes quartz, general glass materials, and semiconductors such as silicon, germanium, and zinc selenide. Any material may be used as long as it transmits light such as ionic crystals such as calcium fluoride, potassium bromide and lithium niobate, polymers such as polyimide and polymethyl methacrylate, and plastics. In particular, when a plastic is used as a material and a mold is used, the price of the prism can be reduced. In this embodiment, silicone oil is used as the refractive index matching liquid. However, this liquid may be another liquid, gel, or the like as long as the liquid has a refractive index close to that of the prism material.
[0056]
In addition, the Michelson interferometer has been described with the configuration in which the light incident surface is disposed from the center to the lower side of the first prism column body, and the reflection surface is disposed from the center to the upper side. The lower side from the center may be used as the reflecting surface. In this case, the beam splitter, the light transmitting film, the light emitting surface, and the reflecting surface are also arranged at positions opposite to each other. In addition, the beam splitter and the light transmission film (light incident surface and reflection surface, light emission surface and reflection surface) have been described separately arranged in the upper and lower directions, but by moving them in the left and right directions, the moving direction is also changed to the left and right direction. It is also possible to measure by moving in the vertical direction perpendicular to each other.
[0057]
Note that one of the beam splitter and the light transmission film is provided on the first prism column and the other on the second prism column so that they are in the same plane position, or both are adjacent to each other on the same plane. It does not matter as a structure provided in. In addition, the first light beam reflection unit and the second light beam reflection unit are configured to be an optical path that avoids the beam splitter and to be parallel to the incident light path when the light beam is reflected with respect to the incident light path on which the light beam is incident. Any configuration that can reflect light is acceptable.
[0058]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the Michelson interferometer used for Fourier transform spectroscopy or the like has the beam splitter and the light transmission film disposed between the first prism column and the second prism column, and the third prism. The two corner cubes fixed to the column and the third prism column are moved relative to the first and second prism columns via the refractive index matching liquid layer, thereby interfering with the light beam. Can be measured. Therefore, the Michelson interferometer can be manufactured at a low cost while reducing the number of components, minimizing the manufacturing time and manufacturing effort while maintaining high resolution.
[0059]
Further, since the Michelson interferometer has a small number of parts, the possibility that incident light is blocked in the optical path reaching the light detection means is minimized, and light is not lost and does not fluctuate. Therefore, an accurate interferogram can be measured, and an accurate Michelson interferometer can be configured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an entire Michelson interferometer according to the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a relationship among a first prism column, a second prism column, a beam splitter, and a light transmission film of the Michelson interferometer according to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view schematically showing an optical path of a light beam of the Michelson interferometer according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing an optical path of a light beam of the Michelson interferometer according to the present invention.
5A is a plan view schematically showing a state in which the optical path of a light beam is changed by the Michelson interferometer according to the present invention, FIG. 5B is a side view schematically showing the XX field, and FIG. ) It is a side view schematically showing from the YY visual field.
FIG. 6 is a graph showing an interferogram of a Fabry-Perot semiconductor laser having a wavelength of 1.3 μm, measured by a Michelson interferometer according to the present invention.
7A is a graph showing the spectrum of a semiconductor laser when the interferogram in FIG. 6 is Fourier-transformed and converted into a spectrum, and FIG. It is the graph which displayed the spectrum of the semiconductor laser at the time of Fourier-transforming with respect to an interferogram with this Michelson interferometer, and converting into a spectrum.
FIG. 8 is a perspective view showing the whole of a conventional Michelson interferometer.
FIG. 9 is a schematic diagram schematically showing an optical path of a light beam of a conventional Michelson interferometer.
[Explanation of symbols]
1 First prism column
1a Light incident surface
1b First plane
1c Second plane
1d reflective surface
2 Second prism column
2a 3rd plane
2b 4th plane
2c Reflective surface
2d Light exit surface
3 Third prism column
3a 5th plane
3b 6th plane
3c 7th plane
4 First corner cube
4a 8th plane
4A 1st light reflection part
5 Second corner cube
5a 9th plane
5A Second light reflection part
6 Beam splitter
7 Light transmission film
8 Refractive index matching liquid layer
10 Michelson interferometer

Claims

A light incident surface on which light is incident, a first plane disposed on an optical path of light incident from the light incident surface, a second plane disposed adjacent to the first plane and the light incident surface, A first prism column having a reflecting surface provided adjacent to the light incident surface at the same plane position;
A beam splitter provided to face the first plane of the first prism column, and a beam transmissive film provided adjacent to the same plane position as the beam splitter, and the beam splitter;
A third plane provided to face the light transmission film and the beam splitter, a fourth plane disposed on an extended surface of the second plane, and disposed adjacent to the third plane and the fourth plane A second prism column having a light emitting surface to be formed and a reflecting surface provided adjacent to the light emitting surface at the same plane position;
The fourth plane of the second prism column and the fifth plane arranged to face the second plane of the first prism column, and reflected from the beam splitter and transmitted from the second plane and the fifth plane. A sixth plane disposed on the optical path of the incoming light beam, and a seventh plane disposed on the optical path of the light beam transmitted through the beam splitter and transmitted from the fourth plane and the fifth plane. A third prism column having
An eighth plane provided facing the sixth plane of the third prism column, and an optical path of a light beam incident from the eighth plane, the light beam being parallel to the incident light path of the light beam, and A first corner cube having a first light beam reflecting portion for reflecting a light beam incident from the eighth plane in a different light path traveling in a direction opposite to the incident light path;
A ninth plane provided facing the seventh plane of the third prism column, and a light path incident on the light beam incident from the ninth plane; the light beam parallel to the incident light path of the light beam; and A second corner cube having a second light beam reflecting portion for reflecting a light beam incident from the eighth plane on a different optical path traveling in a direction opposite to the incident light path, the second plane and the A Michelson interference characterized in that a refractive index matching liquid layer having a refractive index equivalent to that of each prism column is provided between the fifth plane and between the fourth plane and the fifth plane. Total.

2. The Michelson interferometer according to claim 1, wherein the light transmission film is an optical adhesive having a refractive index equivalent to a refractive index of each prism column.