JPH0723857B2

JPH0723857B2 - 二光束干渉計

Info

Publication number: JPH0723857B2
Application number: JP33954890A
Authority: JP
Inventors: 治吉川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 1990-09-29
Filing date: 1990-11-30
Publication date: 1995-03-15
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: JPH04190124A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明はフーリエ変換型赤外分光光度計（FTIR）などに
用いられる二光束干渉計に関するものである。

（従来の技術）フーリエ変換型赤外分光光度計の二光束干渉計として
は、２枚の平面鏡とビームスプリッタで構成されるマイ
ケルソン干渉計が用いられる。２枚の平面鏡は一方が固
定鏡、他方が移動鏡であり、移動鏡は連続摺動がなされ
る。

このような二光束干渉計は、環境温度の変化や振動など
に特に敏感である。そこで、干渉条件を安定化させる１
つの手段としてレーザ光を利用したダイナミックアライ
メント法が採用されている。しかし、ダイナミックアラ
イメント法は装置が複雑になる欠点がある。

振動に対して強い光学系として、ミラーの代わりにコー
ナーキューブを用いる方式がある。コーナーキューブを
用いた二光束干渉計としては、マイケルソン干渉計の移
動鏡としてコーナーキューブを用い、そのコーナーキュ
ーブをメカニカルベアリングで支持して前後方向に摺動
させるようにしたものである。

コーナーキューブを用いた他の二光束干渉計としては、
２つのコーナーキューブが斜め方向に対向するようにそ
れぞれを金属製支持棒に取りつけ、それらのコーナーキ
ューブを対向させた状態で平面内で往復方向に回転させ
るようにしたものがある。

（発明が解決しようとする課題）本発明の対象とするコーナーキューブを用いた二光束干
渉計のうち、メカニカルベアリングを利用したもので
は、コーナーキューブの頂点が入射光軸に対して変動す
るために生じる干渉条件のずれを避けることはできな
い。

２個のコーナーキューブを対向させて回転させる方式で
は、移動部分の組立て条件によって生じる干渉条件のず
れを避けることはできない。

本発明は２個のコーナーキューブを対向させた干渉計に
関し、組立て調整を容易にし、温度変化や振動など外乱
に対して安定した二光束干渉計を提供することを目的と
するものである。

（課題を解決するための手段）本発明の二光束干渉計は、それぞれ３つの平面鏡からな
る２つのコーナーキューブ（4,8）のそれぞれの１つの
平面鏡（６）が共通の平面鏡となり、各コーナーキュー
ブ（4,8）では残りの２つの平面鏡（4a,4bと8a,8b）が
互いに直交するとともに共通の平面鏡（６）にも直交
し、両コーナーキューブ（4,8）間ではそれぞれの残り
の２つの平面鏡（4a,4bの対と8a,8bの対）が対向するよ
うに、２つのコーナーキューブ（4,8）が一体的に構成
された二連コーナーキューブ（２）と、両コーナーキュ
ーブ（4,8）の共通の平面鏡（６）以外のそれぞれ２つ
の平面鏡（4a,4bと8a,8b）により形成される稜（10,1
2）を含む平面（14）を一方向に保った状態で二連コー
ナーキューブ（２）を往復方向に回転可能に支持すると
ともに回転駆動する機構（18,20,22,24）と、共通の平
面鏡（６）の前方に設けられ、入射光の一部を反射させ
て一方のコーナーキューブ（４）に導き入射光の残部を
透過させて他方のコーナーキューブ（８）に導くととも
に、両コーナーキューブ（4,8）からの反射光を干渉さ
せるビームスプリッタ（26）とを備えている。

本発明の二光束干渉計はまた、それぞれ３つの平面鏡か
らなる２つのコーナーキューブ（44,49）のそれぞれの
２つの平面鏡（46,47）が共通の平面鏡となって、その
２つの平面鏡が互いに直交するとともに、各コーナーキ
ューブ（44,49）では残りの１つの平面鏡（45,48）が共
通の２つの平面鏡（46,47）に直交し、両コーナーキュ
ーブ（44,49）間ではそれぞれの残りの平面鏡（45,48）
が対向するように、２つのコーナーキューブが一体的に
構成された二連コーナーキューブ（42）と、２つの共通
の平面鏡（46,47）により形成される稜（50）を含む対
称面（54）を一方向に保った状態で二連コーナーキュー
ブ（42）を往復方向に回転可能に支持するとともに回転
駆動する機構（58,20,22,24）と、共通の２つの平面鏡
（46,47）の前方に設けられ、入射光の一部を反射させ
て一方のコーナーキューブ（44）に導き入射光の残部を
透過させて他方のコーナーキューブ（49）に導くととも
に、両コーナーキューブ（44,49）からの反射光を干渉
させるビームスプリッタ（26）とを備えている。

組立精度を高めるには、２つのコーナーキューブを切削
や研磨などの機械加工により製造すればよい。

（作用）２つのコーナーキューブの共通平面が回転すると、干渉
計の２つのアーム間の光路差が変化する。その共通平面
を往復方向に連続して回転させると、連続摺動型二光束
干渉計となる。

振動などの外乱によりビームスプリッタへの入射光線が
シフトした場合でも２つのコーナーキューブからの反射
光はビームスプリッタで干渉する。

（実施例）第１図は第１の実施例をす斜視図、第２図は同実施例の
ミラー部分を駆動機構とともに示す一部断面の平面図、
第３図は第２図の左側面図、第４図は第２図の正面図で
ある。

本発明の二光束干渉計は通常のマイケルソン干渉計とは
異なり、二連コーナーキューブ２を用いた干渉計であ
る。

二連コーナーキューブ２は、都合５枚の切削加工平面鏡
により組み立てられている。平面鏡4a,4b,6により一方
のコーナーキューブ４が構成され、平面鏡8a,8b,6によ
り他方のコーナーキューブ８が構成されている。平面鏡
６は両コーナーキューブ4,8で共通である。

コーナーキューブ4,8においては隣合う面が直角をなし
ており、直角からの組立て精度のずれ量は約２〜５秒
（角度）以内である。このような高精度に加工すること
は現在の技術では容易である。

一方のコーナーキューブ４の２つの鏡面4aと4bにより形
成される稜10と、他方のコーナーキューブ８の２つの鏡
面8aと8bにより作られる稜12は互いに平行であり、この
２つの陵10,12を含む平面14内には２つのコーナーキュ
ーブ4,8の共通鏡面６の裏面側に接続棒16がねじ止めさ
れている。接続棒16には、２つの稜10,12を含む平面14
を一方向（この例では水平方向）に保って回転できるよ
うに、回転ベアリング18が埋め込まれており、２個のコ
ーナーキューブ4,8はその平面14を一方向に保ったまま
で自由に回転することができる。

接続棒16の他端にはリニアモータの可動部分20がねじ止
めされており、その可動部分20にはコイル22が巻かれて
いる。可動部分20はリニアモータのステータ24と組み合
わされており、コイル22に電流を流すことによりステー
タ24との間に生じるローレンツ力により限られた範囲で
の往復運動を行ない、その往復運動は回転ベアリング18
を支点として接続棒16を第２図に矢印で示されるように
回転往復運動を生じさせる。

第１図に示されるように、二連コーナーキューブ4,8の
中央前方寄りには、干渉計を構成するために、ビームス
プリッタ26及びコンペンセータ28が設置されている。入
射光線30の一部はビームスプリッタ26で反射し、一方の
コーナーキューブ４で反射して再びビームスプリッタ26
に入射する。入射光線30のうちビームスプリッタ26を透
過した光線34は他方のコーナーキューブ８で反射して再
びビームスプリッタ26に入射する。両コーナーキューブ
4,8からの反射光はビームスプリッタ26で干渉光36とな
り、試料室へ導かれる。

次に、本実施例の動作について説明する。

第５図は干渉計の２つのアーム間で光路差をもたないと
きの状態を表わしている。一方、回転ベアリング18を中
心として二連コーナーキューブ4,8が回転し、２つのア
ーム間で光路差を生じると第６図に示されるような状態
となる。回転ベアリング18を中心として往復回転運動を
させることにより、連続摺動型二光束干渉計が構成され
る。ただし、第５図及び第６図はともに２次元モデルの
図である。

第５図には振動などの外乱により入射光線30がシフトし
た場合も示されているが、コーナーキューブ4,8を用い
ていることにより、その場合でも安定して干渉光を得る
ことができることが示されている。

第７図は第２の実施例を示す平面図、第８図は同実施例
のミラー部分を示す平面図、第９図はそのミラー部分の
正面図、第10図は第９図の左側面図である。

42は２連コーナーキューブであり、都合４枚の切削加工
平面鏡により組み立てられている。平面鏡45,46,47によ
り一方のコーナーキューブ44が構成され、平面鏡46,47,
48により他方のコーナーキューブ49が構成されている。
平面鏡46と47は両コーナーキューブ44,49で共通であ
り、互いに直交している。平面鏡45と48はともに両共通
平面鏡46,47と直交している。２つの共通平面鏡46,47に
より形成される稜50を含む上下方向の対称面54内には２
つの平面鏡46,47の裏面側に接続棒56が取りつけられて
いる。接続棒56が対称面54を一方向（この例では水平方
向）に保って回転できるように、接続棒56には回転ベア
リング58が埋め込まれており、これが回転中心となって
２個のコーナーキューブ44,49はその平面54を一方向に
保ったままで自由に回転することができる。

接続棒56の他端には第２図及び第３図に示されたのと同
じ回転駆動機構が設けられている。

２連コーナーキューブ44,49の中央前方寄りには、第７
図に示されるように、干渉計を構成するために、ビーム
スプリッタ26及びコンペンセイター28が設置されてい
る。

第７図の実施例における干渉計の動作は、第１図の実施
例と同じである。

第１の実施例では二連のコーナーキューブ4,8は５枚の
切削加工平面鏡が組み立てられて構成され、第２の実施
例では二連のコーナーキューブ44,49は４枚の切削加工
平面鏡が組み立てられて構成されているが、１つの母材
を切り出して一体型の二連コーナーキューブを製造する
こともできる。

実施例ではまた、２つのコーナーキューブの相対する稜
を含む平面又は２つの共通鏡面の稜を含む対称面が水平
面になるように設置しているが、それらの平面は必ずし
も水平状態に保つ必要はなく、垂直方向など他の任意の
方向であってもよい。

また、接続棒16又は56は相対する稜10,12を含む平面14
内又は稜50を含む平面54内の設けられているが、接続棒
16,56はその平面14又は54と平行な平面内に設けられて
いてもよい。

（発明の効果）本発明では２つのコーナーキューブをそれぞれの１つの
鏡面又は２つの鏡面が共通になるように対向させて２組
のミラー群を一体的に構成し、その２つの相対する稜を
含む平面又は２つの共通鏡面を含む平面内で往復回転運
動をするようにしたものであるので、１つの回転中心を
もつ往復回転運動を行なわせるだけであり、組立ての際
の調整が極めて簡単で、かつ容易であり、安価に製造す
ることができる。

二連コーナーキューブを同一材質で構成することができ
るので、温度変化に対して安定である。

また、振動などの外乱に対しても安定である。

コーナーキューブを構成する平面鏡を切削や研磨などの
機械加工により製造すれば、高精度な組立てや加工を行
なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１の実施例の要部を示す斜視図、第２図は同
実施例のミラーと駆動機構を示す一部断面の平面図、第
３図は第２図の左側面図、第４図は第２図の正面図、第
５図及び第６図は同実施例の動作を示す概略図、第７図
は第２の実施例を示す斜視図、第８図は同実施例のミラ
ー部分を示す平面図、第９図はそのミラー部分の正面
図、第10図は第９図の左側面図である。 2,42……二連コーナーキューブ、4,8,44,49……コーナ
ーキューブ、4a,4b,6,8a,8b,45,46,47,48……コーナー
キューブを構成する平面鏡、10,12……２つのコーナー
キューブの対向する稜、14……２つの対向する稜を含む
平面、16,56……支持棒、18,58……回転ベアリング、20
……リニアモータの可動部分、24……リニアモータのス
テータ、50……２つの共通鏡面でできる稜、54……対称
面。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれ３つの平面鏡からなる２つのコー
ナーキューブのそれぞれの１つの平面鏡が共通の平面鏡
となり、各コーナーキューブでは残りの２つの平面鏡が
互いに直交するとともに前記共通の平面鏡にも直交し、
両コーナーキューブ間ではそれぞれの残りの２つの平面
鏡が対向するように、２つのコーナーキューブが一体的
に構成された二連コーナーキューブと、両コーナーキューブの共通の平面鏡以外のそれぞれ２つ
の平面鏡により形成される稜を含む平面を一方向に保っ
た状態で前記二連コーナーキューブを往復方向に回転可
能に支持するとともに回転駆動する機構と、前記共通の平面鏡の前方に設けられ、入射光の一部を反
射させて一方のコーナーキューブに導き入射光の残部を
透過させて他方のコーナーキューブに導くとともに、両
コーナーキューブからの反射光を干渉させるビームスプ
リッタと、を備えたことを特徴とする二光束干渉計。
【請求項２】それぞれ３つの平面鏡からなる２つのコー
ナーキューブのそれぞれの２つの平面鏡が共通の平面鏡
となって、その２つの平面鏡が互いに直交するととも
に、各コーナーキューブでは残りの１つの平面鏡が前記
共通の２つの平面鏡に直交し、両コーナーキューブ間で
はそれぞれの残りの平面鏡が対向するように、２つのコ
ーナーキューブが一体的に構成された二連コーナーキュ
ーブと、前記２つの共通の平面鏡により形成される稜を含む対称
面を一方向に保った状態で前記二連コーナーキューブを
往復方向に回転可能に支持するとともに回転駆動する機
構と、前記共通の２つの平面鏡の前方に設けられ、入射光の一
部を反射させて一方のコーナーキューブに導き入射光の
残部を透過させて他方のコーナーキューブに導くととも
に、両コーナーキューブからの反射光を干渉させるビー
ムスプリッタと、を備えたことを特徴とする二光束干渉計。
【請求項３】２つのコーナーキューブは切削や研磨など
の機械加工により製造されたものである請求項１又は２
に記載の二光束干渉計。