JP2019120623A - 反射光学素子、及び、干渉分光器 - Google Patents

反射光学素子、及び、干渉分光器 Download PDF

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Abstract

【課題】光路の自由度を高めることが可能な反射光学素子を提供すること。【解決手段】反射光学素子14は、基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて入射光を反射する。反射光学素子14は、基準方向に直交する平板状であり、且つ、基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに第1反射面を形成する複数の第1反射要素1444を有する第1反射体144と、基準方向に直交する平板状であり、複数の第1反射要素1444のうちの、隣り合う2つの第1反射要素1444,1444間にそれぞれ位置するとともに、第2反射面を形成する複数の第2反射要素1452を有し、且つ、基準方向にて、第1反射体144に対して移動可能な第2反射体145と、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を、基準方向にて変更する位置変更部と、を備える。【選択図】図2

Description

本発明は、反射光学素子、及び、干渉分光器に関する。
基準方向における位置が互いに異なる第1反射面及び第2反射面を有する反射光学素子が知られている。例えば、基準方向は、光が入射する方向である。例えば、特許文献1に記載の反射光学素子は、反射光学素子により反射された光の干渉に基づいて電磁波スペクトルを測定する干渉分光器に用いられる。
この反射光学素子は、基準方向に沿って延びる平板状である基板と、基板上に設けられた第1反射体及び第2反射体と、を備える。第1反射体は、第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する。第2反射体は、複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有する。この反射光学素子は、ラメラグレーティングとも表される。
第1反射面及び第2反射面は、基準方向に直交する。従って、特許文献1に記載の反射光学素子において、第1反射面及び第2反射面は、基板に直交する。更に、反射光学素子は、第2反射体を、基準方向にて、第1反射体に対して移動させるアクチュエータを備える。
特表2008−503732号公報
ところで、特許文献1に記載の反射光学素子においては、第1反射面及び第2反射面に入射する光の光路が、基板の存在によって制約を受けやすい。光路の自由度を高めるためには、第1反射面及び第2反射面の、基板に直交する方向における長さを長くすることが考えられる。
しかしながら、第1反射面及び第2反射面の、基板に直交する方向における長さが長くなるほど、加工深さが深くなるため、第1反射体及び第2反射体の製造が困難になりやすい。このため、第1反射面及び第2反射面の、基板に直交する方向における長さを十分に長くすることができない。従って、特許文献1に記載の反射光学素子においては、第1反射面及び第2反射面に入射する光の光路の自由度が低い、という課題があった。
本発明の目的の一つは、光路の自由度を高めることにある。
一つの側面では、反射光学素子は、基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて入射光を反射する。
更に、この反射光学素子は、
上記基準方向に直交する平板状であり、且つ、上記基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに上記第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する第1反射体と、
上記基準方向に直交する平板状であり、上記複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、上記第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有し、且つ、上記基準方向にて、上記第1反射体に対して移動可能な第2反射体と、
上記第1反射体に対する上記第2反射体の位置を、上記基準方向にて変更する位置変更部と、
を備える。
他の一つの側面では、干渉分光器は、
光を出射する光源と、
基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて、上記出射された光を反射する反射光学素子と、
上記反射された光を検出する検出器と、
を備えるとともに、上記反射光学素子により反射された光の干渉に基づいて電磁波スペクトルを測定する。
更に、上記反射光学素子は、
上記基準方向に直交する平板状であり、且つ、上記基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに上記第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する第1反射体と、
上記基準方向に直交する平板状であり、上記複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、上記第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有し、且つ、上記基準方向にて、上記第1反射体に対して移動可能な第2反射体と、
上記第1反射体に対する上記第2反射体の位置を、上記基準方向にて変更する位置変更部と、
を備える。
光路の自由度を高めることができる。
第1実施形態の干渉分光器の構成を表すブロック図である。 第1実施形態の反射光学素子の左前上方斜視図である。 第1実施形態の反射光学素子が分解された状態における反射光学素子の左前上方斜視図である。 第1実施形態の反射光学素子が分解された状態における反射光学素子の左前下方斜視図である。 第1実施形態の反射光学素子の平面図である。 図5の破線により囲まれた領域VIを拡大した図である。 図5のVII−VII線により表される平面により切断された反射光学素子の断面図である。 第2反射体の位置が第1位置である場合における、図5のVIII−VIII線により表される平面により切断された反射光学素子の断面図である。 図8の破線により囲まれた領域IXを拡大した図である。 第2反射体の位置が第2位置である場合における、図5のVIII−VIII線により表される平面により切断された反射光学素子の断面図である。 図10の破線により囲まれた領域XIを拡大した図である。
以下、本発明の、反射光学素子、及び、干渉分光器に関する各実施形態について図1乃至図11を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
(概要)
第1実施形態の干渉分光器は、光を出射する光源と、基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて、光源から出射された光を反射する反射光学素子と、反射光学素子により反射された光を検出する検出器と、を備える。干渉分光器は、反射光学素子により反射された光の干渉に基づいて電磁波スペクトルを測定する。
反射光学素子は、第1反射体と、第2反射体と、位置変更部と、を備える。
第1反射体は、基準方向に直交する平板状であり、且つ、基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する。
第2反射体は、基準方向に直交する平板状であり、複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有し、且つ、基準方向にて、第1反射体に対して移動可能である。
位置変更部は、第1反射体に対する第2反射体の位置を、基準方向にて変更する。
これによれば、第1反射体及び第2反射体のそれぞれは、基準方向に直交する平板状である。従って、第1反射面及び第2反射面に入射する光の光路の自由度を高めることができる。また、第1反射体及び第2反射体の面積を大きくすることにより、第1反射面及び第2反射面の面積を容易に大きくすることができる。
また、上記反射光学素子においては、第2反射体を、第1反射体に対して独立して移動させることができる。これにより、基準方向における、第1反射面の位置と第2反射面の位置との差を十分に大きく変更できる。この結果、第1反射面により反射された光と、第2反射面により反射された光と、が干渉した光における波数に対する分解能を十分に高めることができる。従って、上記干渉分光器によれば、電磁波スペクトルを十分に高い精度にて測定できる。
次に、第1実施形態の干渉分光器について、詳細に説明する。
(構成)
以下、図1乃至図11に表されるように、x軸、y軸、及び、z軸を有する右手系の直交座標系を用いて、第1実施形態の干渉分光器1を説明する。
図1に表されるように、干渉分光器1は、光源11と、第1レンズ12と、ビームスプリッタ13と、反射光学素子14と、スリット15と、第2レンズ16と、検出器17と、制御器18と、を備える。反射光学素子14は、ラメラグレーティングと表されてもよい。
光源11は、制御器18から入力される制御信号に従って、所定の周波数帯域を有する光を出射する。本例では、光源11により出射される光は、赤外線である。なお、光源11により出射される光は、赤外線以外の周波数帯域を有していてもよい。
第1レンズ12は、光源11により出射された光を平行光に変換する。換言すると、第1レンズ12は、光源11から光が出射される位置が第1レンズ12の焦点に一致する位置を有する。本例では、第1レンズ12を通過した光は、z軸方向にて伝搬する。
ビームスプリッタ13は、第1レンズ12を通過した光のうちの、一部(本例では、略半分)を透過するとともに、第1レンズ12を通過した光のうちの、他の部分を反射する。本例では、ビームスプリッタ13は、ハーフミラーである。なお、ビームスプリッタ13は、ハーフミラー以外のビームスプリッタであってもよい。
反射光学素子14は、基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて、ビームスプリッタ13を通過した光を反射する。本例では、基準方向は、第1レンズ12を通過した光が伝搬する方向(本例では、z軸方向)である。反射光学素子14は、制御器18から入力される制御信号に従って、第1反射面に対する第2反射面の位置を、基準方向にて制御する。なお、反射光学素子14の詳細な構成については、後述する。
ビームスプリッタ13は、反射光学素子14により反射された光のうちの、一部(本例では、略半分)を透過するとともに、反射光学素子14により反射された光のうちの、他の部分を反射する。
スリット15は、反射光学素子14により反射された光のうちの、ビームスプリッタ13により反射された光の一部を通過させる孔を有する。本例では、スリット15が有する孔は、y軸方向にて延びる長辺と、z軸方向にて延びる短辺と、を有する長方形状を有するとともに、x軸方向にてスリット15を貫通する。本例では、スリット15は、反射光学素子14により反射された光のうちの、ビームスプリッタ13により反射された光のうちの、0次の散乱光を通過させるとともに、1次以上の散乱光を遮断する。
第2レンズ16は、スリット15を通過した光を集束する。本例では、第2レンズ16は、検出器17の位置が第2レンズ16の焦点に一致する位置を有する。
検出器17は、第2レンズ16を通過した光を検出する。検出器17は、検出された光の強度を表す検出信号を制御器18へ出力する。
制御器18は、検出器17から入力された検出信号に基づいて電磁波スペクトルを測定する。本例では、電磁波スペクトルは、光の波数と、当該光の強度と、の関係を表す。なお、電磁波スペクトルは、光の周波数と、当該光の強度と、の関係を表してもよい。
本例では、検出器17により検出された光は、反射光学素子14が有する第1反射面により反射された光と、反射光学素子14が有する第2反射面により反射された光と、が干渉した光(換言すると、干渉波)である。従って、本例では、制御器18は、反射光学素子14により反射された光の干渉に基づいて電磁波スペクトルを測定する。
本例では、制御器18は、フーリエ変換赤外分光法(Fourier Transform Infrared Spectroscopy;FT−IR)を用いて電磁波スペクトルを測定する。
具体的には、先ず、制御器18は、第2反射面の基準方向における位置を、第1反射面に対して変更しながら、光の強度を検出することにより、インターフェログラムを取得する。本例では、インターフェログラムは、第1反射面により反射された光の光路と、第2反射面により反射された光の光路と、の差(換言すると、光路差)と、検出された光の強度と、の関係を表す。次いで、制御器18は、取得されたインターフェログラムに対してフーリエ変換処理を実行することにより、電磁波スペクトルを取得する。
例えば、干渉分光器1は、光源11から検出器17までの光路上に、試料(例えば、気体、又は、液体等)が存在する状態と、当該試料が存在しない状態と、のそれぞれにおいて電磁波スペクトルを測定し、測定された2つの電磁波スペクトルに基づいて試料の透過スペクトル又は吸収スペクトルを取得してよい。
次に、図2乃至図11を参照しながら、反射光学素子14について説明を加える。例えば、反射光学素子14は、マイクロ・ファブリーケーション、又は、ナノ・ファブリケーションと呼ばれる技術を用いて製造されてよい。
本例では、x軸方向、y軸方向、及び、z軸方向は、反射光学素子14の左右方向、反射光学素子14の前後方向、及び、反射光学素子14の上下方向とそれぞれ表されてもよい。また、本例では、x軸の正方向、x軸の負方向、y軸の正方向、y軸の負方向、z軸の正方向、及び、z軸の負方向は、反射光学素子14の左方向、反射光学素子14の右方向、反射光学素子14の後方向、反射光学素子14の前方向、反射光学素子14の上方向、及び、反射光学素子14の下方向とそれぞれ表されてもよい。
図2は、反射光学素子14の左方であり、反射光学素子14の前方であり、且つ、反射光学素子14の上方である位置から、反射光学素子14を見た図(換言すると、左前上方斜視図)である。
図3は、反射光学素子14が分解された状態において、反射光学素子14の左方であり、反射光学素子14の前方であり、且つ、反射光学素子14の上方である位置から、反射光学素子14を見た図(換言すると、左前上方斜視図)である。
図4は、反射光学素子14が分解された状態において、反射光学素子14の左方であり、反射光学素子14の前方であり、且つ、反射光学素子14の下方である位置から、反射光学素子14を見た図(換言すると、左前下方斜視図)である。
図5は、反射光学素子14の上方から反射光学素子14を見た図(換言すると、平面図)である。図6は、図5の破線により囲まれた領域VIを拡大した図である。図7は、図5のVII−VII線により表される平面により切断された反射光学素子14の断面をx軸の負方向にて見た図である。
図8は、後述の第2反射体145の位置が第1位置である場合における、図5のVIII−VIII線により表される平面により切断された反射光学素子14の断面をy軸の正方向にて見た図である。図9は、図8の破線により囲まれた領域IXを拡大した図である。
図2に表されるように、反射光学素子14は、z軸方向にて延びる柱体状である。本例では、z軸に直交する平面(換言すると、xy平面)により切断された反射光学素子14の断面は、正方形状である。なお、xy平面により切断された反射光学素子14の断面は、正方形状と異なる形状(例えば、円形状、楕円形状、又は、長方形状等)であってもよい。
図3及び図4に表されるように、反射光学素子14は、筐体141と、駆動部142と、支持体143と、第1反射体144と、第2反射体145と、を備える。本例では、筐体141は、反射光学素子14の側面及び下面を構成する。また、本例では、第1反射体144及び第2反射体145は、反射光学素子14の上面を構成する。
筐体141は、z軸方向にて延びるとともに、z軸の正方向における端面にて開口する、有底且つ中空の柱体状である。換言すると、筐体141は、有底の穴を有する。筐体141は、当該穴内に駆動部142及び支持体143を収容する。
図3、図4、図7、及び、図8に表されるように、駆動部142は、固定体1421と、可動体1422と、を備える。固定体1421は、筐体141に固定される。可動体1422は、z軸方向にて、固定体1421に対して移動可能である。駆動部142は、制御器18から入力された制御信号に従って、固定体1421に対する可動体1422の位置をz軸方向にて制御する。
本例では、駆動部142は、ボイスコイルモータである。なお、駆動部142は、ボイスコイルモータと異なるアクチュエータであってもよい。
支持体143は、駆動部142の可動体1422に固定される。従って、支持体143は、可動体1422の移動に伴って、z軸方向にて移動する。
支持体143は、平板部1431と、凸部1432と、を備える。平板部1431は、z軸方向に直交する平板状である。凸部1432は、平板部1431から、z軸の正方向にて突出する。
図3乃至図5に表されるように、第1反射体144は、z軸方向に直交する平板状である。第1反射体144は、外延部1441と、連結部1442と、第1基部1443と、複数の第1反射要素1444と、複数の切欠部1445〜1447と、を備える。
外延部1441は、第1反射体144の外縁を構成する。外延部1441は、所定の幅を有するとともに、第1反射体144の外縁に沿って延びる。本例では、外延部1441は、第2反射体145を取り囲むように、第2反射体145の外周部に延びる。
図7及び図8に表されるように、外延部1441の外縁のうちの、z軸の負方向における端面は、筐体141のうちの、z軸の正方向における端面に固定される。換言すると、第1反射体144は、外延部1441のうちの、z軸方向における端面にて、筐体141により支持される。
図3乃至図5に表されるように、連結部1442は、外延部1441から、第1反射体144の中央部へ延びる。本例では、連結部1442は、外延部1441から、y軸の正方向にて延びる。本例では、連結部1442のx軸方向における長さは、第1基部1443のx軸方向における長さよりも短い。
第1基部1443は、外延部1441から隔てられた、第1反射体144の中央部において、x軸方向にて延びる。第1基部1443は、連結部1442により、外延部1441と連結される。
図3乃至図6に表されるように、複数の第1反射要素1444のそれぞれは、y軸方向にて第1基部1443から延びる。本例では、y軸方向は、第2方向に対応する。本例では、複数の第1反射要素1444のそれぞれは、細線状である。複数の第1反射要素1444は、x軸方向にて互いに隔てられる。本例では、x軸方向は、第1方向に対応する。換言すると、複数の第1反射要素1444は、櫛歯状である。
本例では、複数の第1反射要素1444のうちの、z軸の正方向における端面は、第1反射面を形成する。
図3乃至図5に表されるように、複数の切欠部1445〜1447のそれぞれは、外延部1441のうちの、第1反射体144の中央部に対向する端面(換言すると、側面)に対する窪みである。複数の切欠部1445〜1447のそれぞれは、外延部1441と、第2反射体145と、が互いに隣接する領域に位置する。
本例では、複数の切欠部1445〜1447のそれぞれは、第2反射体145とともに、第1反射体144と第2反射体145とが互いに隣接する領域において、第1反射体144及び第2反射体145をz軸方向にて貫通する孔を形成する。
本例では、複数の切欠部1445〜1447のそれぞれと、第2反射体145と、により形成される孔には、潤滑剤が導入される。潤滑剤は、揮発性が十分に低く、且つ、粘度が十分に高いことが好適である。本例では、潤滑剤は、フッ素原子を有する油である。例えば、フッ素原子を有する油は、パーフルオロポリエーテル基を含む。例えば、パーフルオロポリエーテル基を含む油は、FOMBLIN(登録商標)、Krytox(登録商標)、又は、DEMNUM(登録商標)であってよい。
これにより、第2反射体145を第1反射体144に対して円滑に移動できる。この結果、第1反射体144、及び、第2反射体145の摩耗を抑制できる。
図5に表されるように、本例では、切欠部1445は、外延部1441と、第2反射体145のうちの、後述の延出部1453と、が互いに隣接する領域に位置する。また、本例では、切欠部1446は、外延部1441と、第2反射体145のうちの、後述の延出部1454と、が互いに隣接する領域に位置する。また、本例では、切欠部1447は、外延部1441と、第2反射体145のうちの、後述の第2基部1451と、が互いに隣接する領域に位置する。
なお、第1反射体144は、複数の切欠部1445〜1447を備えなくてもよい。
また、第1反射体144は、第1反射体144の表面のうちの、第2反射体145と対向する部分、又は、第1反射体144の表面の全体が、潤滑膜により被覆されていてもよい。本例では、潤滑膜は、非晶質の硬質膜からなる。例えば、非晶質の硬質膜は、ダイヤモンドライクカーボンである。なお、潤滑膜は、窒化ホウ素(BN)が主成分である材料からなっていてもよい。
図3乃至図5に表されるように、第2反射体145は、z軸方向に直交する平板状である。本例では、第2反射体145は、第1反射体144と同じ厚さを有する。なお、第2反射体145は、第1反射体144と異なる厚さを有していてもよい。
第2反射体145は、第1反射体144が有する隙間のうちの、複数の切欠部1445〜1447以外の部分と略一致する形状を有する。
本例では、第2反射体145は、z軸方向にて、第1反射体144に対して摺動可能であるように、第1反射体144との間に所定の間隙を有する。例えば、間隙は、0.1μm乃至10μmの長さである。このようにして、第2反射体145は、z軸方向にて、第1反射体144に対して移動可能である。
また、本例では、第2反射体145は、z軸方向にて第1反射体144に対して摺動可能であるので、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を変更している間、第2反射面と第1反射面とが互いに平行な状態を高い精度にて維持できる。この結果、干渉分光器1によれば、電磁波スペクトルを高い精度にて測定できる。
第2反射体145は、第2基部1451と、複数の第2反射要素1452と、一対の延出部1453,1454と、を備える。
第2基部1451は、第2反射体145のうちの、y軸の正方向における端部を構成する。第2基部1451は、x軸方向にて延びる。図3、図4、及び、図7に表されるように、第2基部1451は、第2基部1451のうちの、z軸の負方向における端面が、支持体143の凸部1432のうちの、z軸の正方向における端面に固定される。換言すると、第2反射体145は、第2基部1451のうちの、z軸方向における端面にて支持体143により支持される。
図3乃至図6に表されるように、複数の第2反射要素1452は、y軸方向にて第2基部1451から延びる。本例では、複数の第2反射要素1452のそれぞれは、細線状である。複数の第2反射要素1452は、x軸方向にて互いに隔てられる。換言すると、複数の第2反射要素1452は、櫛歯状である。
複数の第2反射要素1452は、複数の第1反射要素1444のうちの、隣り合う2つの第1反射要素1444,1444間にそれぞれ位置する。本例では、複数の第2反射要素1452のうちの、z軸の正方向における端面は、第2反射面を形成する。
図3乃至図5に表されるように、一対の延出部1453,1454は、第2基部1451のうちの、x軸方向における両端部から、y軸方向にてそれぞれ延びる。一対の延出部1453,1454は、複数の第2反射要素1452のうちの、x軸方向における両端辺とそれぞれ対向する。本例では、一対の延出部1453,1454のそれぞれは、L字状、又は、逆L字状である。
図3、図4、及び、図8に表されるように、一対の延出部1453,1454は、一対の延出部1453,1454のうちの、z軸の負方向における端面が、支持体143の凸部1432のうちの、z軸の正方向における端面に固定される。換言すると、第2反射体145は、一対の延出部1453,1454のうちの、z軸方向における端面にて支持体143により支持される。
このようにして、本例では、駆動部142、及び、支持体143は、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を、z軸方向にて変更する位置変更部を構成する。
上述のように、反射光学素子14の駆動部142は、制御器18から入力された制御信号に従って、固定体1421に対する可動体1422の位置をz軸方向にて変更する。これにより、第2反射体145のz軸方向における位置も、第1反射体144に対して変更される。この結果、第2反射面のz軸方向における位置も、第1反射面に対して変更される。
本例では、第2反射面のz軸方向における位置は、第1位置から第2位置までの間で変更可能である。本例では、第1位置は、第1反射面と同じ位置である。また、本例では、第2位置は、第1反射面よりもz軸の正方向の位置である。
図10は、第2反射面のz軸方向における位置が第2位置である場合において、図5のVIII−VIII線により表される平面により切断された反射光学素子14の断面をy軸の正方向にて見た図である。図11は、図10の破線により囲まれた領域XIを拡大した図である。
本例では、第1位置と第2位置との間の距離は、第2反射体145の厚さよりも短い。従って、図10及び図11に表されるように、第2反射面のz軸方向における位置が第2位置である場合において、第1反射体144のうちの、z軸の正方向における端面は、第2反射体145のうちの、z軸の負方向における端面よりも、z軸の正方向に位置する。
これによれば、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を変更している間、第2反射体145の移動が第1反射体144によって規制されるので、第2反射面と第1反射面とが互いに平行な状態を高い精度にて維持できる。
なお、第2反射体145は、第2反射体145の表面のうちの、第1反射体144と対向する部分、又は、第2反射体145の表面の全体が、潤滑膜により被覆されていてもよい。本例では、潤滑膜は、非晶質の硬質膜からなる。例えば、非晶質の硬質膜は、ダイヤモンドライクカーボンである。なお、潤滑膜は、窒化ホウ素(BN)が主成分である材料からなっていてもよい。
図9に表されるように、第1反射体144は、z軸の正方向に順に積み重ねられた、第1支持層144a、及び、第1反射層144bを備える。各層144a,144bは、板状である。第1反射体144は、積層体であると捉えられてよい。
本例では、第1支持層144aは、シリコン(Si)からなる。第1反射層144bは、金属(例えば、金(Au)、又は、アルミニウム(Al))からなる。例えば、第1支持層144aの厚さは、50μm乃至500μmの厚さである。例えば、第1反射層144bの厚さは、20nm乃至10μmの厚さである。
本例では、第1支持層144aは、反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)と呼ばれる技術と、水素アニールと呼ばれる技術と、を用いて製造される。なお、第1支持層144aは、水素アニールと呼ばれる技術を用いることなく製造されてもよい。また、本例では、第1反射層144bは、蒸着法(本例では、真空蒸着法)と呼ばれる技術を用いて製造される。
同様に、図9に表されるように、第2反射体145は、z軸の正方向に順に積み重ねられた、第2支持層145a、及び、第2反射層145bを備える。各層145a,145bは、板状である。第2反射体145は、積層体であると捉えられてよい。
本例では、第2支持層145aは、シリコン(Si)からなる。第2反射層145bは、金属(例えば、金(Au)、又は、アルミニウム(Al))からなる。例えば、第2支持層145aの厚さは、50μm乃至500μmの厚さである。本例では、第2支持層145aの厚さは、第1支持層144aの厚さと一致する。例えば、第2反射層145bの厚さは、20nm乃至10μmの厚さである。本例では、第2反射層145bの厚さは、第1反射層144bの厚さと一致する。
本例では、第2支持層145aは、第1支持層144aと同様に、RIEと呼ばれる技術と、水素アニールと呼ばれる技術と、を用いて製造される。なお、第2支持層145aは、水素アニールと呼ばれる技術を用いることなく製造されてもよい。また、本例では、第2反射層145bは、第1反射層144bと同様に、蒸着法と呼ばれる技術を用いて製造される。
(動作)
次に、第1実施形態の干渉分光器1の動作について説明する。
制御器18は、光の出射を開始するための制御信号を光源11へ出力する。光源11は、制御器18から入力された制御信号に従って、所定の周波数帯域を有する光の出射を開始する。第1レンズ12は、光源11により出射された光を平行光に変換する。第1レンズ12を通過した光は、z軸方向にて伝搬する。
ビームスプリッタ13は、第1レンズ12を通過した光のうちの、一部を透過するとともに、第1レンズ12を通過した光のうちの、他の部分を反射する。反射光学素子14は、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて、ビームスプリッタ13を通過した光を反射する。
ビームスプリッタ13は、反射光学素子14により反射された光のうちの、一部を透過するとともに、反射光学素子14により反射された光のうちの、他の部分を反射する。スリット15は、反射光学素子14により反射された光のうちの、ビームスプリッタ13により反射された光のうちの、一部を通過させる。第2レンズ16は、スリット15を通過した光を集束する。検出器17は、第2レンズ16を通過した光を検出する。検出器17は、検出された光の強度を表す検出信号を制御器18へ出力する。
制御器18は、第2反射面の基準方向における位置を、第1反射面に対して変更させるための制御信号を反射光学素子14へ出力する。
反射光学素子14の駆動部142は、制御器18から入力された制御信号に従って、固定体1421に対する可動体1422の位置をz軸方向にて変更する。これにより、第2反射体145のz軸方向における位置も、第1反射体144に対して変更される。この結果、第2反射面のz軸方向における位置も、第1反射面に対して変更される。
これにより、制御器18は、第2反射面の基準方向における位置を、第1反射面に対して変更しながら、当該位置と関連付けられた検出信号を取得する。
このようにして、制御器18は、第2反射面の基準方向における位置を、第1反射面に対して変更しながら、光の強度を検出することにより、インターフェログラムを取得する。次いで、制御器18は、取得されたインターフェログラムに対してフーリエ変換処理を実行することにより、電磁波スペクトルを取得する。
以上、説明したように、第1実施形態の反射光学素子14において、第1反射体144は、基準方向(本例では、z軸方向)に直交する平板状であり、且つ、基準方向に直交する第1方向(本例では、x軸方向)にて互いに隔てられるとともに第1反射面を形成する複数の第1反射要素1444を有する。
更に、第2反射体145は、基準方向に直交する平板状であり、複数の第1反射要素1444のうちの、隣り合う2つの第1反射要素1444,1444間にそれぞれ位置するとともに、第2反射面を形成する複数の第2反射要素1452を有し、且つ、基準方向にて、第1反射体144に対して移動可能である。
更に、位置変更部(本例では、駆動部142及び支持体143)は、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を、基準方向にて変更する。
これによれば、第1反射体144及び第2反射体145のそれぞれは、基準方向に直交する平板状である。従って、第1反射面及び第2反射面に入射する光の光路の自由度を高めることができる。また、第1反射体144及び第2反射体145の面積を大きくすることにより、第1反射面及び第2反射面の面積を容易に大きくすることができる。
また、反射光学素子14においては、第2反射体145を、第1反射体144に対して独立して移動させることができる。これにより、基準方向における、第1反射面の位置と第2反射面の位置との差を十分に大きく変更できる。この結果、第1反射面により反射された光と、第2反射面により反射された光と、の干渉波における波数に対する分解能を十分に高めることができる。従って、干渉分光器1によれば、電磁波スペクトルを十分に高い精度にて測定できる。
更に、第1実施形態の反射光学素子14において、第2反射体145は、第1方向(本例では、x軸方向)にて延びる第2基部1451を有する。更に、複数の第2反射要素1452のそれぞれは、第1方向に直交する第2方向(本例では、y軸方向)にて第2基部1451から延びる。更に、位置変更部142,143は、第2基部1451のうちの、基準方向(本例では、z軸方向)における端面にて第2反射体145を支持する。
これによれば、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を円滑に変更できる。更に、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を変更している間、第2反射面と第1反射面とが互いに平行な状態を維持できる。従って、干渉分光器1によれば、電磁波スペクトルを高い精度にて測定できる。
更に、第1実施形態の反射光学素子14において、第2反射体145は、複数の第2反射要素1452のうちの、第1方向(本例では、x軸方向)における端辺と対向するように第2方向(本例では、y軸方向)にて第2基部1451から延びる延出部1453,1454を備える。更に、位置変更部142,143は、延出部1453,1454のうちの、基準方向(本例では、z軸方向)における端面にて第2反射体145を支持する。
これによれば、第1反射体144に対する第2反射体145の位置をより一層円滑に変更できる。更に、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を変更している間、第2反射面と第1反射面とが互いに平行な状態をより一層高い精度にて維持できる。従って、干渉分光器1によれば、電磁波スペクトルをより一層高い精度にて測定できる。
更に、第1実施形態の反射光学素子14は、第1反射体144と第2反射体145とが互いに隣接する領域において、第1反射体144及び第2反射体145を基準方向(本例では、z軸方向)にて貫通する孔を有する。
これによれば、孔に潤滑剤を導入できる。これにより、第2反射体145を第1反射体144に対して円滑に移動できる。この結果、第1反射体144及び第2反射体145の摩耗を抑制できる。
更に、第1実施形態の反射光学素子14において、第1反射体144は、第2反射体145の外周部に延びる外延部1441を備える。更に、反射光学素子14は、位置変更部142,143を収容する有底の穴を有するとともに、外延部1441のうちの、基準方向(本例では、z軸方向)における端面にて第1反射体144を支持する筐体141を備える。
これによれば、反射光学素子14を小さくすることができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。
上述のように、第1実施形態の反射光学素子14において、複数の第1反射要素1444のうちの、第1反射面を形成する端面と、複数の第2反射要素1452のうちの、第2反射面を形成する端面と、のそれぞれは、基準方向に直交する。なお、複数の第1反射要素1444のうちの、第1反射面を形成する端面と、複数の第2反射要素1452のうちの、第2反射面を形成する端面と、のそれぞれは、基準方向に対して傾斜していてもよい。
また、上述のように、第1実施形態の干渉分光器1は、基準方向にて伝搬する光を反射光学素子14に入射させる。なお、干渉分光器1は、基準方向と異なる方向(例えば、基準方向との間で鋭角を形成する方向)にて伝搬する光を反射光学素子14に入射させてもよい。
また、第1実施形態の反射光学素子14において、第1位置は、z軸方向において第1反射面と同じ位置である。なお、第1位置は、第1反射面よりもz軸の負方向の位置であってもよい。この場合、第1反射面と第1位置との間の距離が第1反射体144の厚さよりも短く、且つ、第1反射面と第2位置との間の距離が第2反射体145の厚さよりも短いことが好適である。
これによれば、第1反射体144に対する第2反射体145の位置を変更している間、第2反射体145の移動が第1反射体144によって規制されるので、第2反射面と第1反射面とが互いに平行な状態を高い精度にて維持できる。
また、干渉分光器1は、上述の光学系と異なる光学系を用いてもよい。また、反射光学素子14は、干渉分光器1と異なる、光学機器又は光学装置に用いられてもよい。
1 干渉分光器
11 光源
12 第1レンズ
13 ビームスプリッタ
14 反射光学素子
141 筐体
142 駆動部
1421 固定体
1422 可動体
143 支持体
1431 平板部
1432 凸部
144 第1反射体
1441 外延部
1442 連結部
1443 第1基部
1444 第1反射要素
1445〜1447 切欠部
144a 第1支持層
144b 第1反射層
145 第2反射体
1451 第2基部
1452 第2反射要素
1453,1454 延出部
145a 第2支持層
145b 第2反射層
15 スリット
16 第2レンズ
17 検出器
18 制御器

Claims (6)

  1. 基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて入射光を反射する反射光学素子であって、
    前記基準方向に直交する平板状であり、且つ、前記基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに前記第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する第1反射体と、
    前記基準方向に直交する平板状であり、前記複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、前記第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有し、且つ、前記基準方向にて、前記第1反射体に対して移動可能な第2反射体と、
    前記第1反射体に対する前記第2反射体の位置を、前記基準方向にて変更する位置変更部と、
    を備える、反射光学素子。
  2. 請求項1に記載の反射光学素子であって、
    前記第2反射体は、前記第1方向にて延びる基部を有し、
    前記複数の第2反射要素のそれぞれは、前記第1方向に直交する第2方向にて前記基部から延び、
    前記位置変更部は、前記基部のうちの、前記基準方向における端面にて前記第2反射体を支持する、反射光学素子。
  3. 請求項2に記載の反射光学素子であって、
    前記第2反射体は、前記複数の第2反射要素のうちの、前記第1方向における端辺と対向するように前記第2方向にて前記基部から延びる延出部を備え、
    前記位置変更部は、前記延出部のうちの、前記基準方向における端面にて前記第2反射体を支持する、反射光学素子。
  4. 請求項2又は請求項3に記載の反射光学素子であって、
    前記第1反射体と前記第2反射体とが互いに隣接する領域において、前記第1反射体及び前記第2反射体を前記基準方向にて貫通する孔を有する、反射光学素子。
  5. 請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の反射光学素子であって、
    前記第1反射体は、前記第2反射体の外周部に延びる外延部を備え、
    前記反射光学素子は、前記位置変更部を収容する有底の穴を有するとともに、前記外延部のうちの、前記基準方向における端面にて前記第1反射体を支持する筐体を備える、反射光学素子。
  6. 光を出射する光源と、
    基準方向における位置が互いに異なる、第1反射面及び第2反射面のそれぞれにて、前記出射された光を反射する反射光学素子と、
    前記反射された光を検出する検出器と、
    を備えるとともに、前記反射光学素子により反射された光の干渉に基づいて電磁波スペクトルを測定する干渉分光器であって、
    前記反射光学素子は、
    前記基準方向に直交する平板状であり、且つ、前記基準方向に直交する第1方向にて互いに隔てられるとともに前記第1反射面を形成する複数の第1反射要素を有する第1反射体と、
    前記基準方向に直交する平板状であり、前記複数の第1反射要素のうちの、隣り合う2つの第1反射要素間にそれぞれ位置するとともに、前記第2反射面を形成する複数の第2反射要素を有し、且つ、前記基準方向にて、前記第1反射体に対して移動可能な第2反射体と、
    前記第1反射体に対する前記第2反射体の位置を、前記基準方向にて変更する位置変更部と、
    を備える、干渉分光器。
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