JPH08219881A - 光学系アライメント調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】この発明は、構成簡易にして、広範囲に亘る高
精度なアライメント調整を実現することにある。 【構成】光学系のビームスプリッタ１で干渉させたレー
ザ光を検出器２２に取込んで、その光の強度に基づいた
粗アライメント誤差を検出し、この粗アライメント誤差
に基づいて移動鏡３の粗アライメントを調整して、該粗
アライメント誤差が略ゼロになった状態で、入力される
光の干渉縞に基づいて精アライメント誤差を検出して、
この精アライメント誤差に基づいて、さらにアライメン
トを調整するように構成し、所期の目的を達成したもの
である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばマイケルソン
型フーリエ分光計（マイケルソン干渉計）等に配設され
る光学系のアライメント調整を行うのに用いる光学系ア
ライメント調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイケルソン干渉計は、図２に示すよう
に周知のビームスプリッタ１が、その視線軸（入射光
路）を測定方向に指向されて配置される。このビームス
プリッタ１の透過光路には、固定鏡２が配設される。固
定鏡２は、ビームスプリッタ１を介して導かれた入射光
（観測光）を反射して再びビームスプリッタ１に導く。

【０００３】また、ビームスプリッタ１の反射光路上に
は、移動鏡３が移動鏡駆動機構４を介して矢印方向（法
線方向）及び矢印方向（法線方向）と略直交する方向に
移動調整自在に配設される。そして、ビームスプリッタ
１の干渉光路上には、光検出器５が配設される。これに
より、ビームスプリッタ１で反射した観測光は、移動鏡
３に導かれて該移動鏡３で反射され、再びビームスプリ
ッタ１に導かれる。この際、移動鏡３は、上記移動鏡駆
動機構４により反射光路上に所定の状態に駆動されて光
路長が可変設定される。ここで、上記固定鏡２からの光
と、移動鏡３からの光は、ビームスプリッタ１に導かれ
て干渉されて、その干渉した光が光検出器５に導かれ、
光のスペクトルの強度として検出される。

【０００４】上記光検出器５には、演算部６が接続さ
れ、検出信号を演算部６に出力する。演算部６は、入力
した光のスペクトルの強度をレーザ光のスペクトルの強
度に基づいてフーリエ逆変換（ＦＦＴ）して、観測光の
光成分を求める。

【０００５】ところで、このようなマイケルソン干渉計
は、高精度な光のインスペクトルの強度測定を実現する
ために、ビームスプリッタ、固定鏡、移動鏡で構成され
る光学系の移動鏡のアライメント調整が実行されてい
る。

【０００６】図３は、このような光学系のアライメント
調整を行う従来のアライメント調整装置を示すもので、
上記移動鏡駆動機構４には、アライメント調整用制御部
１０が接続される。そして、上記ビームスプリッタ１の
入射側には、アライメント調整用レーザ光発振源１１が
対向配置される。

【０００７】また、上記ビームスプリッタ１の出力側に
は．検出器１２が配設され、この検出器１２の出力端に
は、制御部１０が接続される。検出器１２は、図４に示
すように第１乃至第４の光電変換素子１２ａ〜１２ｄが
第１及び第２の調整軸（上記法線方法及び法線方向と略
直交する方向）を挟んで二組が対向するように組合わせ
配置される。検出器は、その第１及び第３の光電変換素
子１２ａ，１２ｃに入射される光の位相差に基づいて第
２の調整軸回りのアライメント誤差を検出し、その第２
及び第４の光電変換素子１２ｂ，１２ｄに入射される光
の位相差に基づいて第１の調整軸回りのアライメント誤
差を検出し、アライメント誤差信号を制御部１０に出力
する。制御部１０は、入力したアライメント誤差信号に
基づいて移動鏡駆動機構４を駆動制御して移動鏡３のア
ライメント調整を実行する。ここで、移動鏡３は、光の
波長レベルのアライメント誤差の調整が行われる。

【０００８】しかしながら、上記アライメント調整装置
では、その構成上、光の位相ずれが±１８０ｄｅｇを越
えると、アライメント誤差の検出が困難であると共に、
その検出可能範囲（検出視野）がレーザ光波長と検出器
１２の大きさに制約されるために、アライメント調整可
能範囲が比較的狭い場合しか適用が困難であるという問
題を有する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来のアライメント調整装置では、検出視野に制約があ
り、アライメント調整可能範囲が狭いという問題を有す
る。この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、構
成簡易にして、広範囲に亘る高精度なアライメント調整
を実現し得るようにした光学系アライメント調整装置を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この発明は、ビームスプ
リッタに入射された光を固定鏡及び移動鏡に導いて、該
固定鏡及び移動鏡で反射した光を前記ビームスプリッタ
で干渉させる光学系と、前記移動鏡を光軸の法線方向及
び法線と略直交する方向に移動制御して、前記光学系で
光の干渉縞を生成する移動鏡駆動機構と、基準レーザ光
を前記光学系のビームスプリッタに照射するレーザ光発
振手段と、このレーザ光発振手段で発振した基準レーザ
光が前記ビームスプリッタに入射されて、前記固定鏡及
び移動鏡で反射された後、該ビームスプリッタで干渉さ
れた光を受信して、該光の強度に基づいて粗アライメン
ト誤差を検出し、前記光の干渉縞に基づいて精アライメ
ント誤差を検出する誤差検出手段と、この誤差検出手段
で検出した粗アライメント誤差に基づいて前記移動鏡駆
動機構を動作制御して前記移動鏡の粗アライメント調整
を行った後、前記精アライメント誤差に基づいて前記移
動鏡駆動機構を動作制御して前記移動鏡の精アライメン
ト調整を行う制御手段とを備えて光学系アライメント調
整装置を構成したものである。

【００１１】

【作用】上記構成によれば、光学系のビームスプリッタ
で干渉した光が誤差検出手段に入力されると、その光強
度に基づいた粗アライメント誤差を検出し、該粗アライ
メント誤差が略ゼロになると、入力される光の干渉縞に
基づいた精アライメント誤差を検出して制御部に順に出
力する。制御部は、粗アライメント誤差信号が入力され
ると、この粗アライメント誤差に基づいて移動鏡駆動機
構を動作制御して、移動鏡の粗のアライメント調整を実
行し、精アライメント誤差信号が入力されると、さら
に、この精アライメント誤差信号に基づいて移動鏡駆動
機構を動作制御して、移動鏡のアライメント調整を実行
する。これにより、移動鏡のアライメント誤差を比較的
粗い範囲から精な範囲に亘って検出することが可能とな
り、広範囲に亘るアライメント調整が可能となる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例について、図面を参
照して詳細に説明する。図１はこの発明の一実施例に係
る光学系アライメント調整装置を示すもので、移動鏡駆
動機構２０は、例えば前記図２に示すマイケルソン干渉
計の光学系の移動鏡３を移動制御して、前述したように
観測光の干渉光を生成する。

【００１３】上記マイケルソン干渉計の光学系を構成す
る上記ビームスプリッタ１（図２参照）の入射側には、
アライメント調整用レーザ光発振源２１が対向配置され
る。そして、ビームスプリッタ１の出力側には、検出器
２２が配設され、この検出器２２の出力端には、アライ
メント調整用制御部２３が接続される。

【００１４】検出器２２は、例えば前記図４と略同様に
第１乃至第４の光電変換素子が調整軸（上記法線方法及
び法線方向と略直交する方向）を挟んで二組が対向する
ように組合わせ配置される。検出器２２は、その第１及
び第３の光電変換素子に入射される光の強度をそれぞれ
電圧変換した信号の差に基づいて第２の調整軸回りの粗
アライメント誤差を検出し、その第２及び第４の光電変
換素子に入射される光の強度をそれぞれ電圧変換した信
号の差に基づいて第１の調整軸回りの粗アライメント誤
差を検出して制御部に出力する。そして、検出器２２
は、その粗アライメント誤差が略ゼロになると、その第
１及び第３の光電変換素子に入射される光の位相差に基
づいて第２の調整軸回りの精アライメント誤差を検出
し、その第２及び第４の光電変換素子に入射される光の
位相差に基づいて第１の調整軸回りの精アライメント誤
差を検出し、精アライメント誤差信号を制御部２３に出
力する。

【００１５】制御部２３は、粗アライメント誤差信号が
入力されると、第１の制御ループを司り、該粗アライメ
ント誤差信号に基づいて移動鏡駆動機構２０を駆動制御
して移動鏡の粗なアライメント調整を実行する。次に、
精アライメント誤差信号が入力されると、制御部２３
は、第２の制御ループを司り、入力した精アライメント
誤差信号に基づいて移動鏡駆動機構２０を動作制御して
移動鏡の精なアライメント調整を実行する。

【００１６】上記構成において、アライメント調整を行
う場合、先ず、レーサ光発信源２１からレーザ光が発信
される。すると、このレーザ光は、上記ビームスプリッ
タ１を介して固定鏡２及び移動鏡３に導かれ、該固定鏡
２及び移動鏡３で反射されて再びビームスプリッタ１に
導かれて干渉され、検出器２２に入力される。ここで、
検出器２２は、その第１及び第３の光電変換素子に入射
される光の強度をそれぞれ電圧変換した信号の差に基づ
いて第２の調整軸回りの粗アライメント誤差を検出し、
その第２及び第４の光電変換素子に入射される光の強度
をそれぞれ電圧変換した信号の差に基づいて第１の調整
軸回りの粗アライメント誤差を検出して制御部２４に出
力する。制御部２３は、粗アライメント誤差信号が入力
されると、第１の制御ループを構成して、該粗アライメ
ント誤差信号に基づいて移動鏡駆動機構２０を駆動制御
して移動鏡３の粗なアライメント調整を実行する。

【００１７】そして、検出器２２は、その粗アライメン
ト誤差が略ゼロになると、その第１及び第３の光電変換
素子に入射される光の位相差に基づいて第２の調整軸回
りの精アライメント誤差を検出し、その第２及び第４の
光電変換素子に入射される光の位相差に基づいて第１の
調整軸回りの精アライメント誤差を検出し、精アライメ
ント誤差信号を制御部２３に出力する。ここで、制御部
２３は、第２の制御ループを司り入力した精アライメン
ト誤差信号に基づいて移動鏡駆動機構２０を動作制御し
て、移動鏡３の光の波長レベルの精なアライメント調整
を実行する。

【００１８】このように、上記光学系アライメント調整
装置は、光学系のビームスプリッタ１で干渉させたレー
ザ光を検出器２２に取込んで、その光の強度に基づいた
粗アライメント誤差を検出し、この粗アライメント誤差
に基づいて移動鏡３の粗アライメントを調整して、該粗
アライメント誤差が略ゼロになった状態で、入力される
光の干渉縞に基づいて精アライメント誤差を検出して、
この精アライメント誤差に基づいて、さらにアライメン
トを調整するように構成した。これにより、移動鏡３の
アライメント誤差を比較的粗い範囲から光の波長レベル
の精な範囲に亘って確実に検出することが可能となり、
広範囲に亘る高精度なアライメント調整が実現される。

【００１９】なお、上記実施例では、マイケルソン干渉
計の光学系に適用した場合で説明したが、これに限るこ
となく、その他、ビームスプリッタで観測光を取込ん
で、固定鏡及び移動鏡を介して再びビームスプリッタに
導いて干渉させる光学系のアライメント調整に適用する
ことが可能で、略同様の効果が期待される。よって、こ
の発明は、上記実施例に限ることなく、その他、この発
明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得るこ
とは勿論である。

【００２０】

【発明の効果】以上詳述したように、この発明によれ
ば、構成簡易にして、広範囲に亘る高精度なアライメン
ト調整を実現し得るようにした光学系アライメント調整
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る光学系アライメント
調整装置を示した図。

【図２】この発明の適用されるマイケルソン干渉計を示
した図。

【図３】従来の光学系アライメント調整装置を示した
図。

【図４】検出器の構成を示した図。

【符号の説明】

１…ビームスプリッタ。 ２…固定鏡。 ３…移動鏡。 ４…移動鏡駆動機構。 ５…光検出器。 ６…演算部。 ２０…移動鏡駆動機構。 ２１…レーザ項発振源。 ２２…検出器。 ２３…制御部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ビームスプリッタに入射された光を固定
   鏡及び移動鏡に導いて、該固定鏡及び移動鏡で反射した
   光を前記ビームスプリッタで干渉させる光学系と、 前記移動鏡を光軸の法線方向及び法線と略直交する方向
   に移動制御して、前記光学系で光の干渉縞を生成する移
   動鏡駆動機構と、 基準レーザ光を前記光学系のビームスプリッタに照射す
   るレーザ光発振手段と、 このレーザ光発振手段で発振した基準レーザ光が前記ビ
   ームスプリッタに入射されて、前記固定鏡及び移動鏡で
   反射された後、該ビームスプリッタで干渉された光を受
   信して、該光の強度に基づいて粗アライメント誤差を検
   出し、前記光の干渉縞に基づいて精アライメント誤差を
   検出する誤差検出手段と、 この誤差検出手段で検出した粗アライメント誤差に基づ
   いて前記移動鏡駆動機構を動作制御して前記移動鏡の粗
   アライメント調整を行った後、前記精アライメント誤差
   に基づいて前記移動鏡駆動機構を動作制御して前記移動
   鏡の精アライメント調整を行う制御手段とを具備した光
   学系アライメント調整装置。
2. 【請求項２】 前記光学系は、入射光の干渉光を取得す
   る干渉計を構成してなることを特徴する請求項１記載の
   光学系アライメント調整装置。