JP2510457B2 - 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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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/02—Details
- G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
-
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- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/45—Interferometric spectrometry
- G01J3/453—Interferometric spectrometry by correlation of the amplitudes
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、２つの平面鏡と、再帰
反射器回転軸線が再帰反射器の３重点に対し横方向にオ
フセットされた連動駆動モータ付回転再帰反射器と、２
つの偏向ミラーと、ビーム・スプリッタと、集光レンズ
と、検出器と、レーザおよびレーザ検出器より成るレー
ザ参照ユニットとより成るマイケルソン干渉計に関す
る。このような干渉計は、光路差が回転再帰反射器によ
って発生するフーリエ変換分光学（ＦＴＳ）に使用され
る。
反射器回転軸線が再帰反射器の３重点に対し横方向にオ
フセットされた連動駆動モータ付回転再帰反射器と、２
つの偏向ミラーと、ビーム・スプリッタと、集光レンズ
と、検出器と、レーザおよびレーザ検出器より成るレー
ザ参照ユニットとより成るマイケルソン干渉計に関す
る。このような干渉計は、光路差が回転再帰反射器によ
って発生するフーリエ変換分光学（ＦＴＳ）に使用され
る。
【０００２】
【従来の技術】光路差が回転再帰反射器により発生す
る、゛フーリエ分光計゛とも云うマイケルソン干渉計は
周知である（たとえば、ＤＥ ４０ ０５ ４９１ Ａ
１）。偏心し傾斜した゛章動゛再帰反射器が使用され
る。比較的大きい光路差、すなわち、より高いスペクト
ル分解能を発生するために、２つ以上の再帰反射器が２
つの干渉計アームの光路変化にたいし非同期回転をする
ようにセットされ、互いに異なる回転運動に対して一定
の位相関係が維持されねばならない。
る、゛フーリエ分光計゛とも云うマイケルソン干渉計は
周知である（たとえば、ＤＥ ４０ ０５ ４９１ Ａ
１）。偏心し傾斜した゛章動゛再帰反射器が使用され
る。比較的大きい光路差、すなわち、より高いスペクト
ル分解能を発生するために、２つ以上の再帰反射器が２
つの干渉計アームの光路変化にたいし非同期回転をする
ようにセットされ、互いに異なる回転運動に対して一定
の位相関係が維持されねばならない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、回転再帰反射
器を有する周知のマイケルソン干渉計はつぎのような欠
点を有する。 １．高スペクトル分解能を得るのに、干渉計は１つの反
射器だけでは作動できず、２つ以上のこれら比較的高価
な要素が必要である。 ２．２つ以上の再帰反射器の互いに異なる回転運動の一
定位相関係を維持するために複雑なステップをとらねば
ならない。きわめて有利な解決手段は、自身のステッピ
ングモータを有する各再帰反射器の駆動と、すべてのモ
ータに対する唯１つの共通制御クロックによる互いのす
べてモータの”電気的カップリング”とである。しか
し、一方でこれはつぎの欠点を有する。モータのステッ
ピング作動の機械的振動が測定信号を妨害するような仕
方で構造全体に伝達され、そのためこれら振動は付加的
複雑な機械的制振工程により排除されねばならない。さ
らにまた、駆動モータが付加されるので費用全体が増大
する。また、ステッピングモータは、作動が１個の再掃
反射器だけで十分な、同等な直流モータよりも基本的に
高価である。２つ以上の再帰反射器が１個のモータだけ
で駆動される場合、伝達を介するカップリングが必要で
ある。これもまた費用の増大となり、さらに完全に排除
できない伝達遊びのため構造体にさらに干渉源を導入す
ることになる。 ３．各再帰反射器は光学誤差を有し、これが装置の光学
信号の品質をさらに減ずることになる。これはきわめて
高品質の再帰反射器によってのみ回避されるが、きわめ
て高価な装置となる。 ４．唯一の回転再帰反射器を有する周知の干渉計につい
て装置の望ましくない大きい機械的寸法を回避するた
め、光路が入り組んでいる（しかし）固定の再帰反射器
と第２の干渉計アームを設備することにより、機械的全
寸法を小さくできる。しかし、これでは、第２再帰反射
器の使用により上記すべての欠点を生ずることになる。
従って本発明の目的は比較的安い費用で高分解能が得ら
れるマイケルソン干渉計を提供することにある。
器を有する周知のマイケルソン干渉計はつぎのような欠
点を有する。 １．高スペクトル分解能を得るのに、干渉計は１つの反
射器だけでは作動できず、２つ以上のこれら比較的高価
な要素が必要である。 ２．２つ以上の再帰反射器の互いに異なる回転運動の一
定位相関係を維持するために複雑なステップをとらねば
ならない。きわめて有利な解決手段は、自身のステッピ
ングモータを有する各再帰反射器の駆動と、すべてのモ
ータに対する唯１つの共通制御クロックによる互いのす
べてモータの”電気的カップリング”とである。しか
し、一方でこれはつぎの欠点を有する。モータのステッ
ピング作動の機械的振動が測定信号を妨害するような仕
方で構造全体に伝達され、そのためこれら振動は付加的
複雑な機械的制振工程により排除されねばならない。さ
らにまた、駆動モータが付加されるので費用全体が増大
する。また、ステッピングモータは、作動が１個の再掃
反射器だけで十分な、同等な直流モータよりも基本的に
高価である。２つ以上の再帰反射器が１個のモータだけ
で駆動される場合、伝達を介するカップリングが必要で
ある。これもまた費用の増大となり、さらに完全に排除
できない伝達遊びのため構造体にさらに干渉源を導入す
ることになる。 ３．各再帰反射器は光学誤差を有し、これが装置の光学
信号の品質をさらに減ずることになる。これはきわめて
高品質の再帰反射器によってのみ回避されるが、きわめ
て高価な装置となる。 ４．唯一の回転再帰反射器を有する周知の干渉計につい
て装置の望ましくない大きい機械的寸法を回避するた
め、光路が入り組んでいる（しかし）固定の再帰反射器
と第２の干渉計アームを設備することにより、機械的全
寸法を小さくできる。しかし、これでは、第２再帰反射
器の使用により上記すべての欠点を生ずることになる。
従って本発明の目的は比較的安い費用で高分解能が得ら
れるマイケルソン干渉計を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】そのため本発明は、２つ
の平面鏡と、駆動電動機付回転再帰反射器と、再帰反射
器の回転軸線は再帰反射器の３重点に対し横方向にオフ
セットされ、２つの偏向ミラーと、ビーム・スプリッタ
と、集光レンズと、検出器と、レーザおよびレーザ検出
器を有するレーザ参照ユニットとを備えるマイケルソン
干渉計において、両ビーム半部分がビーム・スプリッタ
により分割され、夫々偏向ミラーに入射し、再帰反射器
回転軸線に対し互いに対向する単再掃反射器のアパーチ
ュア副領域内に偏向されるように、回転再帰反射器は２
つの干渉計ブランチの唯一再帰反射器として配置され、
２つのビーム半部分の光軸線は互いに２ａの角度で、再
帰反射器回転軸線に対し傾斜角αで傾斜されてなるマイ
ケンソン干渉計を提供する。
の平面鏡と、駆動電動機付回転再帰反射器と、再帰反射
器の回転軸線は再帰反射器の３重点に対し横方向にオフ
セットされ、２つの偏向ミラーと、ビーム・スプリッタ
と、集光レンズと、検出器と、レーザおよびレーザ検出
器を有するレーザ参照ユニットとを備えるマイケルソン
干渉計において、両ビーム半部分がビーム・スプリッタ
により分割され、夫々偏向ミラーに入射し、再帰反射器
回転軸線に対し互いに対向する単再掃反射器のアパーチ
ュア副領域内に偏向されるように、回転再帰反射器は２
つの干渉計ブランチの唯一再帰反射器として配置され、
２つのビーム半部分の光軸線は互いに２ａの角度で、再
帰反射器回転軸線に対し傾斜角αで傾斜されてなるマイ
ケンソン干渉計を提供する。
【０００５】
【作用】本発明によれば、安価な技術費用で高スベクト
ル分解能が達成される干渉計構造が提供される。構造が
比較的簡単なため、平衡が容易に行われる。さらにま
た、変化する偏光が生じないように、作動時ビームは傾
斜が同じのミラー面にのみ入射する。干渉計は、唯一の
回転反射器を含む。安価な技術費用で達成される高スペ
クトル分解能は、他の構造形式で、２つの回転再帰反射
器を使用してのみ達成される分解能に相当する。低費用
に拘らず、同時に干渉源は減少される。両ビーム半部分
は同じ反射器を通るので、それらは〃光学的に結合〃さ
れる。そのため、乱れを生ずる伝達や、乱れを生ずるス
テッピング制御なしに簡単な直流モータで駆動を行うこ
とができる。従って、技術的複雑さが少ない。
ル分解能が達成される干渉計構造が提供される。構造が
比較的簡単なため、平衡が容易に行われる。さらにま
た、変化する偏光が生じないように、作動時ビームは傾
斜が同じのミラー面にのみ入射する。干渉計は、唯一の
回転反射器を含む。安価な技術費用で達成される高スペ
クトル分解能は、他の構造形式で、２つの回転再帰反射
器を使用してのみ達成される分解能に相当する。低費用
に拘らず、同時に干渉源は減少される。両ビーム半部分
は同じ反射器を通るので、それらは〃光学的に結合〃さ
れる。そのため、乱れを生ずる伝達や、乱れを生ずるス
テッピング制御なしに簡単な直流モータで駆動を行うこ
とができる。従って、技術的複雑さが少ない。
【０００６】
【実施例】以下、添付図に示す好ましい実施例に基づい
て本発明を詳細に説明する。図１の平面図において、回
転可能再帰反射器１０は実線と破線で示す２つの先端回
転位置に示され、その回転軸線７０は距離Ｌだけ再帰反
射器１０の３重点に対し横方向にオフセットされる。さ
らにまた、各々同心ボア２ａ１、２ｂ１を有する２つの
平面鏡２ａ、２ｂが２つの偏向ミラー３ａ、３ｂと共に
示されている。また、光軸１０ａ、１０ｂがビーム・ス
プリッタ４と、集光レンズ５と検出器６と共に示されて
いる。回転軸線７０にたいする光軸１０ａ、１０ｂの傾
斜角はαで示す。図１の干渉計はさらに、明確化のため
図示しないがつぎの構成部材、すなわち、再帰反射器１
０を周知の方法で回転軸線７０を中心に回転させる（図
示せざる）駆動電動機と、たとえばＨｅＮｅレーザであ
るレーザより成る周知のレーザ参照と、放射感応シリコ
ン・ダイオードであるレーザ検出器とを備える。
て本発明を詳細に説明する。図１の平面図において、回
転可能再帰反射器１０は実線と破線で示す２つの先端回
転位置に示され、その回転軸線７０は距離Ｌだけ再帰反
射器１０の３重点に対し横方向にオフセットされる。さ
らにまた、各々同心ボア２ａ１、２ｂ１を有する２つの
平面鏡２ａ、２ｂが２つの偏向ミラー３ａ、３ｂと共に
示されている。また、光軸１０ａ、１０ｂがビーム・ス
プリッタ４と、集光レンズ５と検出器６と共に示されて
いる。回転軸線７０にたいする光軸１０ａ、１０ｂの傾
斜角はαで示す。図１の干渉計はさらに、明確化のため
図示しないがつぎの構成部材、すなわち、再帰反射器１
０を周知の方法で回転軸線７０を中心に回転させる（図
示せざる）駆動電動機と、たとえばＨｅＮｅレーザであ
るレーザより成る周知のレーザ参照と、放射感応シリコ
ン・ダイオードであるレーザ検出器とを備える。
【０００７】たとえば４５度でビーム・スプリッタ４に
入射する放射線は夫々２つの光軸１０ａ、１０ｂに対し
対称的に半分１００ａと１００ｂに分けられ、平面鏡３
ａ、３ｂに入射し、これで反射され、平面鏡２ａ、２ｂ
のボア２ａ１と２ｂ１を通過し、回転軸線７０の夫々異
なる側の反射器１０に入る。ビーム半部分は各々進入方
向に平行して再帰反射器を離れ、平面鏡２ａ、２ｂに垂
直に入射し、前記平面鏡により反射して戻され、そのた
め同じ通路に沿ってビーム・スプリッタ４に戻る。ビー
ム・スプリッタ４で、２つのビームは周知の仕方で再び
一緒になって、集光レンズ５によって検出器６に集光さ
れる。ビーム半部分の２つの基準面間の光路差は、再帰
反射器１０の回転により反対に変化する２つのビーム半
部分１００ａ、１００ｂの光路長さにより生ずる。
入射する放射線は夫々２つの光軸１０ａ、１０ｂに対し
対称的に半分１００ａと１００ｂに分けられ、平面鏡３
ａ、３ｂに入射し、これで反射され、平面鏡２ａ、２ｂ
のボア２ａ１と２ｂ１を通過し、回転軸線７０の夫々異
なる側の反射器１０に入る。ビーム半部分は各々進入方
向に平行して再帰反射器を離れ、平面鏡２ａ、２ｂに垂
直に入射し、前記平面鏡により反射して戻され、そのた
め同じ通路に沿ってビーム・スプリッタ４に戻る。ビー
ム・スプリッタ４で、２つのビームは周知の仕方で再び
一緒になって、集光レンズ５によって検出器６に集光さ
れる。ビーム半部分の２つの基準面間の光路差は、再帰
反射器１０の回転により反対に変化する２つのビーム半
部分１００ａ、１００ｂの光路長さにより生ずる。
【０００８】図２の構成は次の変型を除きすべての面で
図１の構成に対応する。図２において、入射ビームは垂
直に対し３０度の角度でビーム・スプリッタ４に入射す
る。その結果、ビーム・スプリッタ４を離れると、ビー
ムの光軸線１０ａ’、１０ｂ’は１２０度の角度をな
す。その結果、回転軸線７０に対し角度αで再帰反射器
１０に入るために、ビーム１００ａ’、１００ｂ’は、
それぞれ図１の実施例よりも急な７．５度の角度で偏向
ミラー３ａ’、３ｂ’に入射する。この方法で、より小
さい偏向ミラー３ａ’、３ｂ’を使用して前記ミラーで
の偏光が減少される。
図１の構成に対応する。図２において、入射ビームは垂
直に対し３０度の角度でビーム・スプリッタ４に入射す
る。その結果、ビーム・スプリッタ４を離れると、ビー
ムの光軸線１０ａ’、１０ｂ’は１２０度の角度をな
す。その結果、回転軸線７０に対し角度αで再帰反射器
１０に入るために、ビーム１００ａ’、１００ｂ’は、
それぞれ図１の実施例よりも急な７．５度の角度で偏向
ミラー３ａ’、３ｂ’に入射する。この方法で、より小
さい偏向ミラー３ａ’、３ｂ’を使用して前記ミラーで
の偏光が減少される。
【０００９】図１と図２に示す実施例において、スペク
トル分解能は再帰反射器１の３重点に対する回転軸線７
０の横オフセットＬを変えることによって機械的に調節
できる。スペクトル分解能を調節する傾斜角αの変化に
対しては残りの構成部材は再調節せねばならず、特に光
軸線１０ａ、１０ｂと１０ａ’、１０ｂ’はそれぞれ偏
向ミラー２ａ、２ｂと２ａ’、２ｂ’のミラー面に対し
垂直でなければならない。上記の説明では常に一定とさ
れた、回転軸線７０に対する光軸線１０ａ、１０ｂと１
０ａ’、１０ｂ’の傾斜角αは同じである必要はない。
しかし、光路長差は異なった傾斜角によってセットされ
る。このような場合、前記アームの光路長は回転により
変わることはない。（これは、１つの回転、１つの固定
再帰反射器を有する干渉計の周知構造の作動モードに相
当する。）
トル分解能は再帰反射器１の３重点に対する回転軸線７
０の横オフセットＬを変えることによって機械的に調節
できる。スペクトル分解能を調節する傾斜角αの変化に
対しては残りの構成部材は再調節せねばならず、特に光
軸線１０ａ、１０ｂと１０ａ’、１０ｂ’はそれぞれ偏
向ミラー２ａ、２ｂと２ａ’、２ｂ’のミラー面に対し
垂直でなければならない。上記の説明では常に一定とさ
れた、回転軸線７０に対する光軸線１０ａ、１０ｂと１
０ａ’、１０ｂ’の傾斜角αは同じである必要はない。
しかし、光路長差は異なった傾斜角によってセットされ
る。このような場合、前記アームの光路長は回転により
変わることはない。（これは、１つの回転、１つの固定
再帰反射器を有する干渉計の周知構造の作動モードに相
当する。）
【００１０】つぎに、もっとも重要なパラメータの寸法
例を示す。 再帰反射器の有用なアパーチュア １２．７ｃｍ 回転軸線の横オフセット ２１ ｍｍ 光軸線と回転軸線間の角度α １８ 度 達成最大光路差 約１０ ｃｍ 達成スペクトル分解能 ０．１ｃｍ−１以上
例を示す。 再帰反射器の有用なアパーチュア １２．７ｃｍ 回転軸線の横オフセット ２１ ｍｍ 光軸線と回転軸線間の角度α １８ 度 達成最大光路差 約１０ ｃｍ 達成スペクトル分解能 ０．１ｃｍ−１以上
【図１】本発明による干渉計の第１実施例を略示する平
面図である。
面図である。
【図２】最適のビーム路を有する本発明による干渉計の
第２実施例を略示する同様な平面図である。
第２実施例を略示する同様な平面図である。
２ａ、２ｂ、２ａ’、２ｂ’ 平面鏡 ３ａ、３ｂ、３ａ’、３ｂ’ 偏向ミラー ４ ビームスプリッタ ５ 集光レンズ ６ 検出器 １０ 再帰反射器 ７０ 駆動軸 １００ａ、１００ｂ ビーム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブルクハート ヤンセン ドイツ連邦共和国・デー−4517・ヒルテ ル・フィンケンヴェーグ・10 (56)参考文献 特開 昭61−30723（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−144324（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−204334（ＪＰ，Ａ) 西独国特許出願公開4005491（ＤＥ, Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 ２つの平面鏡（２ａ，２ｂ；２ａ’，２
ｂ’）と、駆動電動機付回転再帰反射器（１０）と、再
掃反射器の回転軸線（７０）は再帰反射器（２０）の３
重点にたいし横方向にオフセットされ、２つの偏向ミラ
ー（３ａ，３ｂ；３ａ’，３ｂ’）と、ビームスプリッ
タ（４）と、集光レンズ（５）と、検出器（６）と、レ
ーザおよびレーザ検出器を有するレーザ参照ユニットと
を備えるマイケルソン干渉計において、両ビーム半部分
（１００ａ，１００ｂ；１００ａ，１００ｂ’）がビー
ム・スプリッタ（４）により分割され、夫々偏向ミラー
（３ａ，３ｂ；３ａ’，３ｂ’）に入射し、再帰反射器
回転軸線（７０）にたいし互いに対向する単再帰反射器
（１０）のアパーチュア副領域内に偏向されるように、
回転再帰反射器（１０）は２つの干渉計ブランチの唯一
再帰反射器として配置され、２つのビーム半部分（１０
０ａ，１００ｂ；１００ａ’，１００ｂ’）の光軸線
（１０ａ，１０ｂ；１０ａ’，１０ｂ’）は互いに２α
の角度で、再帰反射器回転軸線（７０）にたいし傾斜角
αで傾斜されてなるマイケルソン干渉計。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4128911A DE4128911C1 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | |
| DE4136300.0 | 1991-11-04 | ||
| DE4128911.0 | 1991-11-04 | ||
| DE4136300A DE4136300C1 (en) | 1991-11-04 | 1991-11-04 | Michelson type interferometer using single rotating retroreflector - with aperture receiving split light beam halves deflected against each other by mirrors |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05209790A JPH05209790A (ja) | 1993-08-20 |
| JP2510457B2 true JP2510457B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=25906864
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4251915A Expired - Fee Related JP2510457B2 (ja) | 1991-08-30 | 1992-08-28 | マイケルソン干渉計 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5341207A (ja) |
| EP (1) | EP0529603B1 (ja) |
| JP (1) | JP2510457B2 (ja) |
| KR (1) | KR960012783B1 (ja) |
| CA (1) | CA2076915C (ja) |
| DE (1) | DE59202512D1 (ja) |
| TW (1) | TW228568B (ja) |
Families Citing this family (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5647032A (en) * | 1995-08-24 | 1997-07-08 | Kowa Company, Ltd. | Interferometers for measuring coherence length and high-speed switching of laser light |
| US5675513A (en) * | 1996-02-16 | 1997-10-07 | The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration | Method of calibrating an interferometer and reducing its systematic noise |
| US5898495A (en) * | 1996-10-28 | 1999-04-27 | Manning; Christopher J. | Tilt-compensated interferometer |
| US6469790B1 (en) | 1996-10-28 | 2002-10-22 | Christopher J. Manning | Tilt-compensated interferometers |
| JP2000234906A (ja) * | 1999-02-15 | 2000-08-29 | Koji Masutani | 反射部材移動装置および前記反射部材移動装置を使用する光路長周期的増減装置 |
| WO2001014837A1 (de) * | 1999-08-19 | 2001-03-01 | Siemens Aktiengesellschaft | Michelson-interferometer mit kalibrationsvorrichtung |
| US6199990B1 (en) * | 2000-06-06 | 2001-03-13 | Lexmark International, Inc. | Rotatable mirror assembly for optical path reversal in a laser scanning machine |
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