JP2574709B2 - 光路差発生用マイケルソン干渉計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、回転逆反射体、ビーム
スプリッタ、偏向鏡、相互に９０゜ずれた２つの平面鏡
からなる外側銀メッキのコーナ鏡、両面が光反射膜の平
面平行板、集光レンズ及び放射検出器を備えた光路差発
生用マイケルソン干渉計に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイケルソン型の古典的な干渉計では、
インターフェログラムすなわち放射のスペクトルのフー
リエ変換が、調べるべきビームを等しい振幅の２つに半
分割し、別々の光路を通過した後それら両半分を再び結
合し、それらを放射検出器へ向かわせることによって発
生されている。この方法においては、一方の光路の長さ
を連続的にまたは段階的に変えることによって光路差が
発生され、ひいては２つの各半分のビーム間で位相が変
化する。光路長さの変化は、鏡の直線変位によって達成
される。

【０００３】例えば DE 34 31 040 、US 4,652,130 及
び EP 特許 0146 768 B1に記載されているさらに発展し
た形では、鏡の直線的移動が回転運動、つまり逆反射体
の首振り運動によって置き換えれており、その回転軸は
光軸すなわち調べるべき放射の伝播方向に対して偏心し
傾斜するように配置されている。これら周知の干渉計の
スペクトル分解能は、回転反射体の軸方向傾斜と偏心度
に比例する。これは言い替えれば、所定直径の逆反射体
の場合、構成装置全体の有用性は上記２つのパラメータ
によって制限されることを意味する。例えば、軸方向傾
斜が大きすぎると、放射が望ましくない方法で構成装置
から出るようになり、一方偏心度が大きすぎると、有効
なビーム直径が減少する。同じく、スペクトル分解能は
逆反射体の直径によっても制限される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そのため、前記した周
知装置の欠点は、高いスペクトル分解能が望ましい場
合、大口径の反射体を用いなければならない点にある。
反射体は基本的に高い光学的品質でなければならないた
め、口径が大きくなるにつれ費用がかさむ。また、特に
高速回転の場合、大型の反射体は極めて正確なバランス
調整を必要とし、従ってより大型で重量の大きい装置に
なることが避けられない。

【０００５】別の欠点は、分解能を変化させる調整は、
回転逆反射体の軸方向傾斜かあるいは偏心度を変えるこ
とによってしか行えない点にある。それらを変えるため
には、機械的調整が必要である。また、この調整は、イ
ンターフェログラム信号の周波数も変化させる。なぜな
ら、回転速度が一定ならば、１回転あたり一定時間であ
る。このため、光路差がより小さくなることによってよ
り遅い速度になり、インターフェログラム信号の周波数
はより低くなるからである。さらに、それに応じてエレ
クトロニクスの信号濾波も適応させねばならない。

【０００６】従って本発明の目的は、個々の光学的構成
要素について比較的低い価格で、光路差の増大及びスペ
クトル分解能の向上を達成でき、しかも分解能をわずか
な手間で設定もしくは調整可能なモジュール式マイケル
ソン干渉計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、回転逆反射体、ビームスプリッタ、偏向
鏡、相互に９０°ずれた２つの平面鏡からなる外側が光
反射膜のコーナ鏡、両面が光反射膜の平面平行板、集光
レンズ及び放射検出器を備えた光路差発生用マイケルソ
ン干渉計において、前記ビームスプリッタ、偏向鏡、外
側が光反射膜のコーナ鏡、集光レンズ及び放射検出器か
ら入／出力モジュールが形成され、コーナ鏡の一方の平
面鏡が偏向鏡と平行で且つ同時に対称面（Ι）に対して
４５°の角度を成して配置されたビームスプリッタと整
合一致する一方、コーナ鏡の他方の平面鏡がビームスプ
リッタに対して直角に配置されており、前記１つの回転
逆反射体、もう１つの回転逆反射体及び２つの追加逆反
射体から中間モジュールが形成され、対称面（Ｉ）に対
して鏡像反転の関係で配置された前記２つの回転逆反射
体がそれぞれの開口で対面し、同じく対称面（Ｉ）に対
して鏡像反転の関係で配置された前記２つの追加逆反射
体が、それらの開口部とは反対側の部位同士が対向する
ように配設されると共に、２つの追加逆反射体の開口部
のうちの入射光線が入力される側の半分部分が、２つの
回転逆反射体の開口部のうちの入射光線が出力される側
の半分部分と対向しており、前記２つの回転逆反射体の
回転軸が各々該回転逆反射体の各中心に対して同一距離
だけ横方向にずれると共に、同回転逆反射体の各光学軸
に対し角度を成して傾斜しており、別の２つの回転逆反
射体と両面が光反射膜の平面平行板とから最終モジュー
ルが形成され、対称面（Ｉ）に対して鏡像反転の関係で
配置された該別の２つの回転逆反射体がそれぞれの開口
で対面する関係にあり、該別の２つの回転逆反射体の各
出力側半分が対称面（Ｉ）内に位置した前記平面平行板
の対応する反射面とそれぞれ対向して配置されており、
該別の２つの回転逆反射体の回転軸が各々該別の回転逆
反射体の各中心に対して同一距離（ｄ）だけ横方向にず
れると共に、同回転逆反射体の各光学軸に対し角度を成
して傾斜しており、さらに前記入／出力モジュールのコ
ーナ鏡の各平面鏡がそれぞれ前記中間モジュールの２つ
の回転逆反射体の各入力側半分と対向してこれら回転逆
反射体の間に配置され、また前記中間モジュールの２つ
の回転逆反射体が前記最終モジュールの別の２つの回転
逆反射体の近くに隣接して配置されて、前記２つの固定
逆反射体の各出力側開口半分が前記最終モジュールの別
の２つの回転逆反射体の各入力側開口半分とそれぞれ整
合するように、前記入／出力モジュール、中間モジュー
ル及び最終モジュールからなる３つのモジュールが固定
の連結関係で組み合わされて干渉計が構成され、該相互
に固定連結されたモジュールの各隣合う回転逆反射体が
動作時それぞれ、自分達の回転角位置については同位相
で動作し、対応する反対側の回転逆反射体に対しては１
８０゜の逆位相で回転する干渉計を提供する。

【０００８】本発明による干渉計の有利な更なる発展態
様は、各従属の請求項によって定義されている。

【０００９】少なくとも一対の回転逆反射体の駆動装置
は、最大限可能なスペクトル分解能を与える通常の動作
時、２つの経路における最大及び最小光路間の変化が逆
位相（１８０°）となるように同期される。また駆動装
置は、その位相が１８０°と０°の間で可変となるよう
にも制御可能である。これによって光路差ひいてはスペ
クトル分解能の連続的な調整が可能となる。位相０°の
場合、光路差はゼロである。

【００１０】一定のインターフェログラム信号周波数を
得るために、位相の増大につれて同じ量だけ逆反射体の
回転速度が減少され、またその逆が行われる。尚、前記
した位相０°の場合は回転速度の制御から除外されてい
る。なぜならこの場合、回転速度の速さは不定となり、
しかも測定は何の意味も持たないからである。

【００１１】各回転逆反射体用の駆動装置として２つの
ステップモータを用いる場合、そのような位相制御は例
えば前記のステップモータによって行える。この場合位
相は、２つのモータの一方だけの段階的なスイッチング
によって設定される。動作時、２つのモータは同一のパ
ルス発生器によってそれらを駆動するだけで、同期して
動作される。一定の信号周波数を発生するため、パルス
周波数従って回転逆反射体の回転速度が位相に適応され
る。例えば、位相９０゜の場合、回転速度は位相１８０
゜の場合より２倍高く設定される。

【００１２】本発明の単純化した変形実施例では、トリ
プルミラーからなる２つの回転逆反射体だけが共通の回
転軸に取り付けられ、これら回転逆反射体の回転軸に対
する傾斜及びずれは、片方の経路で光路が長くなる一
方、他方の経路では光路が短くなるように、あるいはそ
の逆が成り立つように相対的に設定される。この実施例
では、２つの回転逆反射体が１つのモータだけで駆動さ
れるため、特に正確な同期化が得られる。言い替えれ
ば、光路差の変化が連続的に生じ、従って１つの特定分
解能だけを与えるように、２つの経路における光路の変
化が相互に連結される。さらに本発明による干渉計を用
いて発生されたインターフェログラムにおいて、信号周
波数は極めて一定となり、このことは例えばフーリエ変
換によるその後の処理において特に有利で、事実そのよ
うな処理で有用なことが要求されている。また本発明に
よる干渉計の前記好ましい実施例では、簡単且つ便利な
方法でバランス調整可能となる。

【００１３】

【作用】入／出力モジュール、中間モジュール及び最終
モジュールからなる干渉計で、動作時、正確に合致して
相互に固定連結された各モジュールの隣合う回転逆反射
体がそれぞれ、自分達の回転角位置については同位相
で、対応する反対側の回転逆反射体に対しては１８０゜
の逆位相で回転する。従って、片側の回転逆反射体の回
転で、例えばそれに対応するビームの光路が短くなる一
方、同時に他側の回転逆反射体の回転で、それに対応す
るビームの光路が長くなり、またこれの逆も成り立つ。

【００１４】

【実施例】以下添付の図面に沿い実施例を参照しなが
ら、本発明を詳しく説明する。

【００１５】図１に示す干渉計は、図２から４に示した
合計３つのモジュール、すなわち入／出力モジュールＭ
１（図２）、中間モジュールＭ２（図３）及び対応する
最終モジュールＭ３（図４）から構成されている。

【００１６】図２に示した入／出力モジュールＭ１は、
ビームスプリッタまたは分割器１、反射鏡２、相互に９
０゜ずれた２つの平面鏡３１と３２からなる外側銀メッ
キのコーナ鏡３、集光レンズ５及び放射検出器６を備え
ている。コーナ鏡３の平面鏡３１は、対称面Ｉに対して
４５°をなすように配置されたビームスプリッタ１と整
合一致している。偏向鏡２はビームスプリッタ１及び該
ビームスプリッタと整合一致したコーナ鏡３の平面鏡３
１と平行に配置されており、従って対称面Ｉに対して４
５°をなしている。コーナ鏡３の第２の平面鏡３２は、
第１の平面鏡３１に対して直角に配置されており、従っ
てビームスプリッタ１に対しても直角に配置されてい
る。集光レンズ５は、該レンズに入射したビームが後段
の放射検出器６上に集束するように、ビームスプリッタ
１の垂直下方に配置されている。

【００１７】図３に示した中間モジュールＭ２は、２つ
の回転逆反射体７１と７２及び２つの固定逆反射体８１
と８２を備えている。対称面Ｉに対して鏡面反転の関係
で配置された２つの回転逆反射体７１と７２は、それぞ
れの開口が相互に対面している。２つの固定逆反射体８
１と８２も対称面Ｉに対して鏡面反転の関係にあるが、
２つの固定逆反射体８１、８２は、それらの開口部とは
反対側の部位（頂点）同士が対向するように配置されて
いる。２つの固定逆反射体８１、８２の開口部のうちの
入射光線が入力される側の半分部分が、２つの回転逆反
射体７１、７２の開口部のうちの入射光線が出力される
側の半分部分と対向している。

【００１８】さらに、２つの回転逆反射体７１と７２の
回転軸７１Ｄと７２Ｄは、逆反射体の頂点に位置するそ
れぞれの中心７１Ｓと７２Ｓに対して、各々同じ距離ｄ
だけ横方向にずれている。２つの逆反射体７１と７２の
回転軸７１Ｄと７２Ｄは各々、対称中心７１Ｓと７２Ｓ
をそれぞれ通るように描かれた（但し詳しくは示してな
い）２つの逆反射体７１と７２の対称軸に対して平行で
あるのが好ましい。また、回転軸７１Ｄと７２Ｄはそれ
ぞれ、２つの逆反射体７１と７２の各光軸ＩＩ2 とＩＩ
2'に対して角度αを成している。

【００１９】最終モジュールＭ３は、別の２つの回転逆
反射体７３と７４及び両面銀メッキの平面平行板４を備
えている。これら別の２つの回転逆反射体７１と７２も
対称面Ｉに対して鏡面反転の関係で配置された２つの回
転逆反射体７３と７４も、それぞれの開口が相互に対面
するように、対称面Ｉに対して鏡面反転の関係で配置さ
れている。２つの回転逆反射体７３、７４の開口部のう
ちの出射光線が出力される側の半分部分が、対称面Ｉと
整列一致している平行平面板４の対応する鏡面と対向し
ている。またそれら２つの回転逆反射体７３と７４の回
転軸７３Ｄと７４Ｄも、逆反射体の頂点に位置するそれ
ぞれの中心７３Ｓと７４Ｓに対して、各々同じ距離ｄだ
け横方向にずれている。さらに回転軸７３Ｄと７４Ｄは
各々、（詳しくは示してないが）回転逆反射体７３と７
４の対称軸に対して平行であるのが好ましく、回転逆反
射体７３と７４の各光軸ＩＩ3 とＩＩ3'に対して角度α
を成している。図面中、回転軸は対称軸に対して傾斜し
て示してあるが、見やすくするため角度は正確に表され
ていない。

【００２０】図１に示し始めに述べたように、図２から
４に示し且つ前述した３つのモジュールをそれぞれの目
的に従って対応付け、正確に合わせて一体状に固定連結
することで、本発明によるモジュール式干渉計が３つの
モジュールＭ１〜Ｍ２から形成できる。この場合、相互
に９０゜ずれた入／出力モジュールＭ１のコーナ鏡３の
平面鏡３１と３２は、中間モジュールＭ２の２つの回転
逆反射体７１と７２の各入力側開口の半分のそれぞれと
対向し、且つそれら２つの回転逆反射体７１と７２の間
に位置するように配置される。また、中間モジュールＭ
２の２つの回転逆反射体７１と７２は、最終または終端
モジュールＭ３の別の２つの回転逆反射体７３と７４の
近くに隣接して、固定逆反射体８１、８２の開口部のう
ちの入射光線が出力される側の半分部分が、最終モジュ
ールＭ３の別の２つの回転逆反射体７３、７４の開口部
のうちの入射光線が入力される側の半分部分と正確に整
合するよう対向している。

【００２１】３つのモジュールＭ１〜Ｍ３の個々の構成
要素は、それぞれの大きさと調整に関して相互に、以下
述べる動作モードが回転逆反射体７１〜７４の各回転位
置で保証されるように選ばれる。対称面Ｉに関して対称
に入射するビームＩＶはビームスプリッタ１に当り、詳
しくは示してないがビームスプリッタ１によって等しい
振幅の半分に２分割される。対称面Ｉと平行に進む一方
の半ビームは、光軸ＩＩ1'に平行なビームとなり、コー
ナ鏡３の平面鏡３２、回転逆反射体７２、固定逆反射体
８２及び回転逆反射体７４を介して、平面平行板４の片
方の反射面に至る。平面平行板４で反射された後、詳し
くは示してないがビームは上記の光路を逆方向に沿って
ビームスプリッタ１へと戻る。

【００２２】他方の半ビームは同じく詳しく示してない
が、光軸ＩＩ1 に平行なビームとなり、偏向鏡２、コー
ナ鏡３の平面鏡３１、回転逆反射体７１、固定逆反射体
８１及び回転逆反射体７２を介して、平面平行板４の他
方の反射面に至る。平面平行板４で反射された後、光軸
ＩＩ3 と対称的に反射したビームは上記の光路を逆方向
に沿ってビームスプリッタ１へと戻る。

【００２３】その後、２つの入射ビームはビームスプリ
ッタ１で干渉を生じ、集光レンズ５を介して放射検出器
６上に集束される。

【００２４】各構成要素の配置、調整及び大きさによっ
て、回転逆反射体７１〜７４のいずれの回転位置におい
ても、それぞれのビームが各々の光路に沿って妨害され
ないことが保証される；また上記のファクタによって、
各ビームがモジュラー式干渉計から全体的または部分的
に逸脱する可能性も取り除かれる。

【００２５】この点はとりわけ、平行平面板４が対称面
Ｉと整列一致し、従ってビームスプリッタ１に対して４
５゜の角度を成すこと、入／出力モジュールＭ１に関連
して前述したように、ビームスプリッタ１がコーナ鏡３
の平面鏡３１と整列し且つ偏向鏡２と平行に配置される
こと、そしてコーナ鏡３の２つの平面鏡３１と３２が９
０゜の角度を形成することによって達成される。さら
に、入射ビームＩＶがビームスプリッタ１に対して４５
゜で当たることも重要である。これらのステップがすべ
て合体されることで、光軸ＩＩ3 とＩＩ3'に対して対称
的に進む両ビームがそれぞれ平面平行体４の異なる両面
へ直角に当たり、それによって該板４からビームスプリ
ッタ１上の出発点へと正確に戻る。

【００２６】動作時、中間モジュールＭ２と最終モジュ
ールＭ３のそれぞれ隣合う回転逆反射体７１と７３は、
各回転位置に関して同位相の関係にある一方、それらと
反対側にある回転逆反射体、すなわち中間モジュールＭ
２と最終モジュールＭ３の回転逆反射体７２と７４に関
してはそれぞれ１８０゜の逆位相の関係にある。従っ
て、回転逆反射体７１と７３を回転すると、例えば対応
するビームの光路が短くなる一方、同時に回転逆反射体
７２と７４を回転すると、対応するビームの光路が長く
なり、またこれの逆も成り立つ。

【００２７】ここで回転逆反射体を回転させることによ
って得られる光路の変化は、各対称中心７１Ｓ〜７４Ｓ
の平面平行体４つまり対称面Ｉからの垂直距離の変化の
４倍（干渉計を通過する順方向と逆方向の各方向毎に２
倍）に等しい。この光路変化は４つの回転逆反射体７１
〜７４について同等であるのが好ましいため、合計の光
路変化は１つの逆反射体の幾何学的距離変化の１６倍と
なる。

【００２８】個々の回転逆反射体７１〜７４の駆動装置
は、スペクトルの分解能を最大とする通常の動作で、干
渉計の２つの経路における最大及び最小光路間の変化が
位相上逆となるように、すなわち１８０゜ずれるよう
に、技術的に周知の方法で同期される。またその位相
は、駆動装置によって１８０゜から０゜までと変化可能
とし得る。これによって光路差ひいてはスペクトル分解
能の連続的な調整が可能となる。位相０゜の場合、光路
差はゼロである。一定の信号周波数を得るために、位相
の増大につれて逆反射体の回転速度が減少され、またそ
の逆が行われる。尚ここで、０゜の場合は回転速度の制
御から除外されていることに留意すべきである。周知の
ように、回転逆反射体の対称中心のずれすなわち距離ｄ
と個々の回転逆反射体の回転軸の傾斜角αも、光軸に対
して決められる。また、ビームスプリッタ１、コーナ鏡
３及び偏向鏡２は相互に且つ残りの構成要素に対して、
回転逆反射体の所定の回転位置で、２つのビームの光路
長さが等しい長さとなるように調整されている。これに
より、ゼロの光路差すなわちインターフェログラムの測
定信号の中心最大値が確実にカバーされる。

【００２９】さらに平面平行板４は、対称面Ｉと平行に
干渉計の２つの経路の最大光路差にわたって、機械的あ
るいは電気機械的に変位可能なように取り付けられる。
これによって、インターフェログラムの時間軸に沿った
その位置、つまり逆反射体の回転位置に応じたその位置
における中心最大値をシフト可能となる。こうして、対
称的なインターフェログラムの他、異なる角度で非対称
的なインターフェログラムも得られる。同時に、異なる
スペクトル分解能が設定される。そして対称的なインタ
ーフェログラムから、誤差を含まないスペクトルを周知
の方法で計算できる。また、本発明によるモジュール式
干渉計では、データの記録及び処理も周知の方法で行わ
れる。

【００３０】相互に９０゜ずれた２つの平面鏡３１と３
２を用い、その配置によってコーナ鏡３を形成したのと
同じように、平面平行板４の代わりに、２つの対応して
配置された平面鏡を用いてもよい。個々の鏡を用いれば
製造コストが著しく減じられる他、平面平行板と固定コ
ーナ鏡の各反射面が固定的にリンクされている一方、そ
れぞれの鏡を独立に調整できるため、光学的な調整に関
して追加の自由度が得られる。また、２つの固定逆反射
体の代わりに、屋根型の内部鏡を用いることも基本的に
可能である。しかしこうすると、光学的な調整がより複
雑になる。さらに、前記した条件がビームの光路に関し
て維持されている限り、各構成要素の前記したものと異
なる相互の角度関係も可能である。

【００３１】本発明によるモジュール式干渉計では、複
数のより小さい逆反射体、例えば７１〜７４及び８１と
８２を用いることによって、より少ないが大きい従来の
逆反射体でこれまで得られていたのと同じスペクトル分
解能が得られる。一方小型の逆反射体を用いれば、大型
の逆反射体より著しく安価であると共に、バランスを取
るのも著しく容易になるという利点が達成される。

【００３２】本発明によるモジュール式干渉計における
光路をさらに長くするため、図３に示した中間モジュー
ルＭ２の後に、対応して変形された１つあるいはそれよ
り多い中間モジュールを設けてもよい。ここで１つまた
は複数の変形中間モジュールは、いずれの場合にも、逆
反射体７１と７２に対応する各変形中間モジュールの２
つの回転逆反射体が先行する中間モジュールＭ２の２つ
の固定逆反射体８１と８２に対して整合され、光軸ＩＩ
2 とＩＩ2'に対して対称的に進む２つのビーム、すなわ
ち２つの固定逆反射体８１と８２の入出力ビームが各々
の場合に、２つの回転逆反射体７１と７２に対応する後
続の中間モジュールの別の回転逆反射体における２つの
別々のビームとして反射されるように変形される。この
ように、中間モジュールＭ２と基本的に対応した中間モ
ジュールを介在させることで、光路差を実質上所望通り
長くできる。

【００３３】好ましい実施例では、本発明によるモジュ
ール式干渉計のスペクトル分解能を高めるため、２つの
固定逆反射体８１と８２の代わりに、別の２つの回転逆
反射体、例えば回転逆反射体７５と７６を設けて、図５
に示すような拡張中間モジュールＭ４を与えることがで
きる。中間モジュールＭ２に設けた固定逆反射体８１と
８２と同じく、これら２つの回転逆反射体７５、７６
も、その開口部とは反対側の部位（頂点）同士が対向す
るように配置され、各回転軸７５Ｄと７６Ｄは対応する
光軸ＩＩ4 とＩＩ4'に対して傾斜角αを成し、回転逆反
射体７５と７６の頂点を通る対称中心７５Ｓと７６Ｓに
対して対応する軸方向のずれｄを有するように配置され
ている。

【００３４】２つの回転逆反射体７５と７６は、それぞ
れ対応する中間モジュールＭ４の回転逆反射体７１と７
２及び最終モジュールＭ３の回転逆反射体７３と７４と
同位相の関係で、各回転角度位置が駆動される。この結
果、光軸ＩＩ4 とＩＩ4'及びＩＩ2 とＩＩ2'と平行に進
ビームの光路を短くまたは長くする、あるいはその逆に
する効果が強められる。従って、合計の光路変化は１つ
の逆反射体の幾何学的距離変化の２４倍となる。

【００３５】光路差は、入／出力モジュールＭ１と図６
に示すように変形された最終モジュールＭ３’との間
に、複数の中間モジュールＭ４を逐次配置することによ
って、さらに増大可能である；この場合、変形最終モジ
ュールＭ３’はその基本構造において、先に詳述した最
終モジュールＭ３と全く対応している。但し配置や整合
が異なることを示すため、図６の回転逆反射体の参照番
号にはアポストロフィ（’）を付し、図４の対応した回
転逆反射体と区別する。

【００３６】本発明によるモジュール式干渉計の特に簡
単な実施例は、それでも各種の用途に完全に適合するも
のであるが、図２に示した７１と７２２つの回転逆反射
体７１と７２２つの回転逆反射体７１と７２２つの回転
逆反射体７１と７２２つの回転逆反射体７１と７２入／
出力モジュールＭ１を図６に示した最終モジュールＭ
３’と直接、中間モジュールを介在させずに組合せ固定
連結することによって得られる。

【００３７】図７の実施例において、前述した干渉計の
対応する構成要素と同じ構成要素は同じ参照番号で表し
てあり、その説明は繰り返さない。図７の干渉計は、第
１の固定鏡３３及びこれと直交する第２の固定鏡３４を
備え、これらはそれぞれビームスプリッタ１に対し４５
゜を成して配置されている。２つの回転逆反射体７１と
７２の回転軸７１Ｄと７２Ｄは、それぞれの対称軸７１
Ｓと７２Ｓに対して距離ｄだけ横方向にずれており、ま
た傾斜角α’で傾いている。図７に示した干渉計におい
て、２つの回転逆反射体７１と７２の駆動は、図示して
ないそれぞれのモータ、あるいは同じく図示てないが２
つのカルダン（自在）シャフトまたはベルト伝達装置を
有する共通のモータで行われる。

【００３８】２つの回転逆反射体７１と７２はそれぞれ
の角度位置及び相互の回転方向に関して、形成される光
路長さが逆方向の関係となるように設定される。設定は
動作中変化しないので、その設定により２つの回転逆反
射体７１と７２の回転動は同期することが保証される。
この同期目的のため、駆動装置は機械的または電気的に
周知の方法で連結される。こうして図７の干渉計では、
ある測定時における光路差さらにスペクトル分解能が、
干渉計の２つの経路での逆の光路変化によって倍加さ
れ、この倍加は同じ反射体サイズ及び同じ幾何学的経路
を用いているにも拘らず達成される。

【００３９】図８に示す干渉計の実施例では、同じく前
述した干渉計の対応する構成要素と同じ構成要素は同じ
参照番号で表してありその説明は繰り返さないが、図７
の実施例と異なり、２つの回転逆反射体７１と７２はそ
れぞれの開口が対面し、対称面Ｉに対して鏡像反転の関
係となるように配置されている。ビームスプリッタ１は
対称面Ｉ内に配置されているが、２つの回転逆反射体７
１と７２に対して横方向にずれている。そして２つの回
転逆反射体７１と７２の間に、それぞれの開口と対向し
て、２つの固定鏡３３と３４の代わりに各平面鏡３３’
と３４’が配置されている。

【００４０】この場合、２つの平面鏡３３’と３４’
は、一方の回転逆反射体７１または７２からのビームＩ
Ｉ11またはＩＩ11' が２つの回転逆反射体７１と７２の
どの位置においても平面鏡３３’と３４’へ完全に当た
るように、すなわち各ビームの全直径を含むように取り
付けられ、それらの大きさが選定される。但し、２つの
平面鏡３３’と３４’の大きさは、こうして決められる
大きさを越えないようにする方がよい。

【００４１】図８の干渉計では、２つの回転逆反射体７
１と７２が平面鏡３３’と３４’への各垂直方向に対し
て、角度α”だけ傾斜した共通の回転軸７Ｄを有する。
平面鏡３３’と３４’は相互に角度βだけ傾斜してい
る。これら２つの角度α”とβは図示の実施例におい
て、β＝α”となるように定められる。

【００４２】この実施例においても、回転軸７Ｄは２つ
の回転逆反射体７１と７２の対応する対称中心７１Ｓと
７２Ｓに対して横方向に距離ｄだけずれている。従っ
て、対称軸Ｉに対して対称的に相互に対向して位置した
回転逆反射体７１と７２は、偏心的に回転する。この場
合のずれｄは、傾斜角とずれによって干渉計のスペクト
ル分解能が決まるため、特定の傾斜角を考慮して決定さ
れる。

【００４３】図８の干渉計において、２つの回転逆反射
体７１と７２は概略的に示した２つ別々のステップモー
タ７１Ｍと７２Ｍで、光路の変化が逆位相となるように
駆動されるのが好ましい。この場合にも、前記した光路
差ひいてはスペクトル分解能の連続的な調整が可能であ
る。この調整は、２つの回転逆反射体の相対的な回転位
置を変えるか、あるいはそれぞれの位相の「同期外れ」
度を変えることによって達成される；位相差が１８０゜
の場合、光路差と同じく同期外れが最大となり、位相差
０゜ではどちらもゼロとなる。

【００４４】図９に示す干渉計の実施例では、同じく前
述した実施例の構成要素と同じ構成要素は同じ参照番号
で表してあるが、図７及び８の実施例と異なり、２つの
回転逆反射体７１と７２が各外側を対面させ、対称面Ｉ
に対して鏡像対称の関係となるように配置されている。
そして２つの平面鏡３３’と３４’が、２つの回転逆反
射体７１と７２の開口とそれぞれ対向するように配置さ
れている。さらに図９から分かるように、４つの偏向鏡
３５1 〜３５4 が、図中の光路で示したごとくビームス
プリッタ１からの入射ビームＩＩ11とＩＩ11' が再びビ
ームスプリッタへ戻るように配置されている。

【００４５】図９による干渉計の実施例において、回転
逆反射体７１と７２はブロックの形で示したモータ７１
Ｍの２つのシャフト端のそれぞれ一方に固着し、モータ
７１Ｍのシャフトが回転軸７１Ｄと一致するようにして
もよい。

【００４６】

【発明の効果】上述した本発明による干渉計のモジュー
ル構成は、そのフレキシビリティによって、実質上あら
ゆる所望なスペクトル分解能の実現を可能とする。つま
り本発明によれば、中間モジュールを所望なだけ直列に
接続することで、スペクトル分解能の前述した制約が解
消され取り除かれる。特に本発明の利点は、２つの干渉
計経路の光路が反対方向に変化するため、一定の測定時
間でスペクトル分解能が倍加される点にある。従って、
回転速度を増大する必要がなく、このことは構成全体の
バランス調整の上でも有利となる。その結果、多数の中
間モジュールを用いることにより、回転逆反射体の回転
速度を一定とし且つ同一のスペクトル分解能で、測定速
度を倍加することも可能である。この利点は、伝統的な
移動鏡が用いられている古典的なマイケルソン干渉計と
比べ特に顕著である。すなわち古典的な干渉計では、高
いスペクトル分解能と同時に短い測定時間を達成するた
めには、鏡の移動速度を高めるしかない。しかし鏡の始
動及び停止時に、高い交互の加速度が必然的に生じる。
これに対し、本発明によるモジュール式干渉計では、ス
ペクトル分解能と測定時間が相互に独立している；また
逆反射体は連続的に回転するので、交互の加速度も生じ
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２から４に示すモジュールから構成された干
渉計の一実施例を示す。

【図２】モジュール式干渉計の入力／出力モジュールを
示す。

【図３】２つの回転逆反射体と２つの固定逆反射体を有
する干渉計の中間モジュールを示す。

【図４】２つの回転逆反射体を有する干渉計の中間また
は最終モジュールを示す。

【図５】図３の実施例と比較して変形された、４つの回
転逆反射体を有する干渉計の中間モジュールを示す。

【図６】図５の変形中間モジュールに適した、２つの回
転逆反射体を有する干渉計用の最終モジュールを示す。

【図７】別々の回転軸を中心に回転する２つの相互に傾
斜した反射体だけを有する干渉計の偏向実施例を示す。

【図８】共通の回転軸を中心に回転する２つの反射体だ
けを同じく有する干渉計の実施例を示す。

【図９】共通の回転軸を中心に回転する２つの逆反射体
だけを同じく有する干渉計の別の実施例を示す。

【符号の説明】

１・・・ビーム（分割器）スプリッタ ２・・・偏向鏡 ３・・・コーナ鏡 ４・・・平面平行板 ５・・・集光鏡 ６・・・検出器 ３１、３２・・・コーナ鏡の平面鏡 ３３、３４；３３’、３４’・・・固定平面鏡 ７１、７２；７３、７４；７５、７６・・・回転逆反射
体 ８１、８２・・・固定逆反射体 Ｍ１・・・入／出力モジュール（１，２，３，５，６） Ｍ２・・・中間モジュール（７１、７２、８１、８２；
７５，７６） Ｍ３・・・最終モジュール（４、７３、７４；７３’、
７４’）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ペーター、ハッシュベルガー ドイツ連邦共和国、ミュンヘン２、デー 8000、アルシストラッセ21 (72)発明者 オリバー、マイヤー ドイツ連邦共和国、ノイビベルク、デー 8014、ダブリュー、ハイゼンベルク、ヴ ェーク30

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転逆反射体、ビームスプリッタ、偏向
   鏡、相互に９０°ずれた２つの平面鏡からなる外側が光
   反射膜のコーナ鏡、両面が光反射膜の平面平行板、集光
   レンズ及び放射検出器を備えた光路差発生用マイケルソ
   ン干渉計において、 前記ビームスプリッタ、偏向鏡、外側が光反射膜のコー
   ナ鏡、集光レンズ及び放射検出器から入／出力モジュー
   ルが形成され、コーナ鏡の一方の平面鏡が偏向鏡と平行
   で且つ同時に対称面（Ι）に対して４５°の角度を成し
   て配置されたビームスプリッタと整合一致する一方、コ
   ーナ鏡の他方の平面鏡がビームスプリッタに対して直角
   に配置されており、 前記１つの回転逆反射体、もう１つの回転逆反射体及び
   ２つの追加逆反射体から中間モジュールが形成され、対
   称面（Ｉ）に対して鏡像反転の関係で配置された前記２
   つの回転逆反射体がそれぞれの開口で対面し、同じく対
   称面（Ｉ）に対して鏡像反転の関係で配置された前記２
   つの追加逆反射体が、それらの開口部とは反対側の部位
   同士が対向するように配設されると共に、２つの追加逆
   反射体の開口部のうちの入射光線が入力される側の半分
   部分が、２つの回転逆反射体の開口部のうちの入射光線
   が出力される側の半分部分と対向しており、前記２つの
   回転逆反射体の回転軸が各々該回転逆反射体の各中心に
   対して同一距離だけ横方向にずれると共に、同回転逆反
   射体の各光学軸に対し角度を成して傾斜しており、 別の２つの回転逆反射体と両面が光反射膜の平面平行板
   とから最終モジュールが形成され、対称面（Ｉ）に対し
   て鏡像反転の関係で配置された該別の２つの回転逆反射
   体がそれぞれの開口で対面する関係にあり、該別の２つ
   の回転逆反射体の各出力側半分が対称面（Ｉ）内に位置
   した前記平面平行板の対応する反射面とそれぞれ対向し
   て配置されており、該別の２つの回転逆反射体の回転軸
   が各々該別の回転逆反射体の各中心に対して同一距離
   （ｄ）だけ横方向にずれると共に、同回転逆反射体の各
   光学軸に対し角度を成して傾斜しており、さらに 前記入／出力モジュールのコーナ鏡の各平面鏡がそれぞ
   れ前記中間モジュールの２つの回転逆反射体の各入力側
   半分と対向してこれら回転逆反射体の間に配置され、ま
   た前記中間モジュールの２つの回転逆反射体が前記最終
   モジュールの別の２つの回転逆反射体の近くに隣接して
   配置されて、前記２つの固定逆反射体の各出力側開口半
   分が前記最終モジュールの別の２つの回転逆反射体の各
   入力側開口半分とそれぞれ整合するように、前記入／出
   力モジュール、中間モジュール及び最終モジュールから
   なる３つのモジュールが固定の連結関係で組み合わされ
   て干渉計が構成され、該相互に固定連結されたモジュー
   ルの各隣合う回転逆反射体が動作時それぞれ、自分達の
   回転角位置については同位相で動作し、対応する反対側
   の回転逆反射体に対しては１８０゜の逆位相で回転する
   干渉計。
2. 【請求項２】光路差を増大するため、前記中間モジュー
   ルの後方で前記最終モジュールの前方に１つあるいはそ
   れより多い変形中間モジュールが設けられ、該変形中間
   モジュールはいずれの場合にも、各変形中間モジュール
   の更なる２つの回転逆反射体が先行する中間モジュール
   の２つの固定逆反射体に対して整合され、各先行する中
   間モジュールの２つの固定逆反射体の出射ビームが、後
   続する中間モジュールの対応した更なる２つの回転逆反
   射体に入る２つの別々のビームとして反射されるように
   変形されている請求項１の干渉計。
3. 【請求項３】スペクトル分解能を高めるため、前記中間
   モジュールが前記２つの追加回転逆反射体の代わりとし
   て、それぞれの後側が相互に対面すると共に、光学軸に
   対して各回転軸が対応する傾斜角を成し、各中心に対し
   て対応する軸方向のずれを有する更なる２つの回転逆反
   射体を備えており、動作時それぞれの後側で相互に対面
   した該回転逆反射体が、各々対向して配置された回転逆
   反射体に対し回転角位置に関して同位相で回転する請求
   項１の干渉計。
4. 【請求項４】光路差をさらに増大するため、干渉計の入
   ／出力モジュールと最終モジュールとの間に１つあるい
   はそれより多くの中間モジュールが設けられた請求項１
   の干渉計。
5. 【請求項５】回転逆反射体、ビームスプリッタ、偏向
   鏡、相互に９０゜ずれた２つの平面鏡からなる外側が光
   反射膜のコーナ鏡、両面が光反射膜の平面平行板、集光
   レンズ及び放射検出器を備えた光路差発生用マイケルソ
   ン干渉計において、 前記ビームスプリッタ、偏向鏡、外側が光反射膜のコー
   ナ鏡、集光レンズ及び放射検出器から入／出力モジュー
   ルが形成され、コーナ鏡の一方の平面鏡が偏向鏡と平行
   で且つ同時に対称面（Ｉ）に対して４５゜の角度を成し
   て配置されたビームスプリッタと整合一致する一方、コ
   ーナ鏡の他方の平面鏡がビームスプリッタに対して直角
   に配置されており、 前記の回転逆反射体、もう１つの回転逆反射体、及び両
   面が光反射膜の平面平行板から最終モジュールが形成さ
   れ、対称面（Ｉ）に対して鏡像反転の関係で配置された
   前記２つの回転逆反射体がそれぞれの開口で対面する関
   係にあり、該２つの回転逆反射体の開口部のうちの出射
   光線が出力される側の半分部分が、対称面（Ｉ）内に位
   置した前記平面平行板の対応する反射面とそれぞれ対向
   して配置されており、該２つの回転逆反射体の回転軸が
   各々該回転逆反射体の各中心に対して同一距離だけずれ
   ると共に、同回転逆反射体の各光学軸に対し角度を成し
   て傾斜しており、さらに 相互に９０゜を成す前記コーナ鏡の各平面鏡がそれぞれ
   前記２つの回転逆反射体の各入力側半分と対向してこれ
   ら回転逆反射体の間に配置されるように前記入／出力モ
   ジュールと最終モジュールからなる２つのモジュールが
   固定の連結関係で組み合わされて干渉計が構成され、動
   作時前記２つの回転逆反射体が、それぞれの回転角位置
   に関して１８０゜の逆位相で回転する干渉計。
6. 【請求項６】回転逆反射体、ビームスプリッタ、第１の
   固定平面鏡及び第２の固定平面鏡を備えたマイケルソン
   干渉計において、 もう１つの回転逆反射体が設けられ、対称面（Ｉ）に対
   して鏡像反転の関係で配置された前記２つの回転逆反射
   体がそれぞれの開口側で対面すると共に、前記２つの平
   面鏡の各垂直方向に対し角度を成して傾斜し且つ該２つ
   の回転逆反射体の各対称中心に対してある距離だけ横方
   向にずれた共通の回転軸を有しており、 前記２つの回転逆反射体の各開口に対向して前記２つの
   平面鏡の各１つがそれぞれ配置され、該２つの平面鏡が
   角度を成して相互に傾斜しており、前記ビームスプリッ
   タが対称面内で横方向にずれ且つ前記回転逆反射体の間
   に位置して配置され、各ビームが前記２つの平面鏡のそ
   れぞれ直角に入射するように前記ビームスプリッタ、２
   つの平面鏡及び２つの回転逆反射体が相互に調整される
   と共に、別々のモータにより同期してあるいは逆位相で
   駆動される前記２つの回転逆反射体がそれぞれの角度位
   置について相互に調整され、第１の平面鏡から一方の回
   転逆反射体までの距離が最小である１つの回転位置にお
   いて第２の平面鏡から他方の回転逆反射体までの距離が
   最大となり、その結果この回転位置では、ビームスプリ
   ッタから第１の平面鏡へ至る一方のビームの光路が最小
   で、第２の平面鏡へ至る他方のビームの対応光路が最大
   となる干渉計。
7. 【請求項７】相互に関連した前記２つの各回転逆反射体
   が別々の駆動装置によって回転され、該駆動装置が同期
   されており、さらに光路差間ひいてはスペクトル分解能
   の連続的な調整のため、位相の増大につれて同じ量だけ
   回転逆反射体の回転速度が減少され、またその逆が行わ
   れるように、前記２つの関連した回転逆反射体間の位相
   が前記制御下の駆動装置によって１８０°から０°（た
   だし０°は除く）まで調整可能である請求項１の干渉
   計。
8. 【請求項８】前記２つの回転逆反射体の別々の駆動装置
   がコンピュータ制御式のステップモータである請求項６
   の干渉計。
9. 【請求項９】前記ビームスプリッタからの各ビームが、
   対応して配置され且つ調整された偏向鏡を介して前記２
   つの回転逆反射体にそれぞれ導かれ、前記２つの回転逆
   反射体からの出射光が各平面鏡へ直角に入射するように
   成された請求項６の干渉計。
10. 【請求項１０】前記２つの回転逆反射体がそれぞれの開
    口に関して相互に逆向きとされ、それらの共通回転軸が
    共通の駆動モータの回転軸と一致し、前記２つの回転逆
    反射体の各１つが前記駆動モータの２つのシャフト端に
    それぞれ連結されている請求項９の干渉計。