JPH10281872A - フーリエ変換型分光器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 波長分解能を維持しつつ耐久性を向上させる
ことが可能なフーリエ変換型分光器を実現する。 【解決手段】 入射光のインターフェログラムをフーリ
エ変換して入射光のスペクトルを得るフーリエ変換型分
光器において、入射光を平行光にする第１の集光手段
と、この第１の集光手段の出力光を分岐するビームスプ
リッタと、２つのミラーがそれぞれ相反する方向に向け
て設けられると共に板バネで支持材に固定されるミラー
ユニットと、ビームスプリッタの透過光をミラーユニッ
トに設けられた一方のミラーに入射させる第１の光路形
成手段と、ビームスプリッタの反射光をミラーユニット
に設けられた他方のミラーに入射させる第２の光路形成
手段と、ビームスプリッタからの干渉光を集光する第２
の集光手段と、この第２の集光手段の出力光を検出する
光検出器とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射光の干渉波形
（以下、インターフェログラムと呼ぶ。）をフーリエ変
換して前記入射光のスペクトルを得るフーリエ変換型分
光器に関し、特に波長分解能が高く、耐久性の高いフー
リエ変換型分光器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のフーリエ変換型分光器は光源の出
力光をマイケルソン干渉計等に入射し、分岐された光路
間の光路差により生じるインターフェログラムを得て、
このインターフェログラムをフーリエ変換することによ
り、前記光源のスペクトルを得るものである。

【０００３】図３はこのような従来のフーリエ変換型分
光器の一例を示す構成図である。図３において１は光
源、２及び６はレンズ、３はビームスプリッタ、４及び
５はコーナーキューブ・ミラー等のミラー、７は光検出
器、８は前記ミラー４及び５が固定される回転支持手段
である。

【０００４】光源１の出力光はレンズ２で平行光になり
ビームスプリッタ３に入射され、ビームスプリッタ３を
透過した光はミラー４に、ビームスプリッタ３で反射さ
れた光はミラー５にそれぞれ入射される。

【０００５】ミラー４及び５で反射された光は再びビー
ムスプリッタ３に入射されて合波され、レンズ６で集光
され光検出器７に入射される。

【０００６】また、ミラー４及び５はＬ字状の回転支持
手段８の図３中”イ”及び”ロ”に示す部分にそれぞれ
固定され、回転支持手段８は図３中”ハ”に示す部分で
図示しない駆動手段により回転される。

【０００７】ここで、図３に示す従来例の動作を説明す
る。光源１の出力光はビームスプリッタ３で分岐されそ
れぞれ異なる光路を伝播した後ビームスプリッタ３で再
び合波される。この合波された光はレンズ６を介して光
検出器７で検出される。

【０００８】この時、回転支持手段８を図３中”ニ”に
示すように回転させることにより、ミラー４で反射され
る光路とミラー５で反射される光路とで光路差が生じ
て、光検出器７ではインターフェログラムが得られる。

【０００９】従って、光検出器７の出力信号であるこの
インターフェログラムを上位コンピュータ等でフーリエ
変換することにより、光源１のスペクトルが得られる。

【００１０】また、スペクトルの波長分解能”Δλ”
は、光路差を”δ”、ミラー４及び５の図３中”ハ”に
示す回転中心部からの距離を”Ｌ”、回転角度を”
θ”、ミラー４及び５の変位を”ｄ”とした場合、 Δλ＝１／δ＝１／４ｄ＝１／（４・Ｌ・θ） （１） となる。

【００１１】一方、マイケルソン干渉計のようにミラー
４若しくは５の一方のミラーのみ変位”ｄ”を与えた場
合スペクトルの波長分解能”Δλ’”は、光路差を”
δ’”とすれば、 Δλ’＝１／δ’＝１／２ｄ （２） となる。

【００１２】この結果、回転支持手段８を用いてミラー
４及び５を同時に変位させることにより、どちらか一方
のミラーを変位させる場合と比較して２倍の波長分解能
を得ることができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図３に示す従
来例では波長分解能が高いものの回転支持手段８を回転
させる構造であるため、図３中”ハ”の部分にはベアリ
ング等の摺動部を設ける必要があり耐久性に問題があ
る。従って本発明が解決しようとする課題は、波長分解
能を維持しつつ耐久性を向上させることが可能なフーリ
エ変換型分光器を実現することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】このような課題を達成す
るために、本発明の第１では、入射光のインターフェロ
グラムをフーリエ変換して前記入射光のスペクトルを得
るフーリエ変換型分光器において、前記入射光を平行光
にする第１の集光手段と、この第１の集光手段の出力光
を分岐するビームスプリッタと、２つのミラーがそれぞ
れ相反する方向に向けて設けられると共に板バネで支持
材に固定されるミラーユニットと、前記ビームスプリッ
タの透過光を前記ミラーユニットに設けられた一方のミ
ラーに入射させる第１の光路形成手段と、前記ビームス
プリッタの反射光を前記ミラーユニットに設けられた他
方のミラーに入射させる第２の光路形成手段と、前記ビ
ームスプリッタからの干渉光を集光する第２の集光手段
と、この第２の集光手段の出力光を検出する光検出器と
を備えたことを特徴とするものでる。

【００１５】このような課題を達成するために、本発明
の第２では、本発明の第１において、前記ビームスプリ
ッタから前記ミラーユニットに設けられた２つのミラー
へ達する２つの光路を対称に配置したことを特徴とする
ものでる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面を用いて詳細に
説明する。図１は本発明に係るフーリエ変換型分光器の
一実施例を示す構成図である。

【００１７】図１において１〜３，６及び７は図３と同
一符号を付してあり、９，１１及び１２はミラー、１０
はコーナーキューブ・ミラー等の２つのミラーがそれぞ
れ相反する方向に向けて設けられたミラーユニット、１
３及び１４は板バネ、１５は支持材である。

【００１８】また、９は光路形成手段５０ａを、１１及
び１２は光路形成手段５０ｂをそれぞれ構成してる。

【００１９】光源１の出力光はレンズ２で平行光になり
ビームスプリッタ３に入射され、ビームスプリッタ３を
透過した光はミラー１１及び１２を介してミラーユニッ
ト１０に設けられた図１中”イ”に示すミラーに入射さ
れる。

【００２０】また、ビームスプリッタ３で反射された光
はミラー９を介してミラーユニット１０に設けられた図
１中”ロ”に示すミラーに入射される。

【００２１】ミラーユニット１０の図１中”イ”及び”
ロ”に示すミラーで反射された光はミラー１２とミラー
１１及びミラー９を介して再びビームスプリッタ３に入
射されて合波され、レンズ６で集光され光検出器７に入
射される。

【００２２】また、ミラーユニット１０には２つの板バ
ネ１３及び１４の一端が固定され、板バネ１３及び１４
の他端はそれぞれ支持材１５に固定される。

【００２３】ここで、図１に示す実施例の動作を説明す
る。ミラーユニット１０には２つの板バネ１３及び１４
により支持材１５に固定されるため、板バネ１３及び１
４の弾性変形の範囲内でミラーユニット１０を図１中”
ハ”の方向に変位させることが可能になる。

【００２４】例えば、ミラーユニット１０を”Ｄ”だけ
変位させた場合、ミラーユニット１０に設けられた２つ
のミラーで反射される２つの光路に光路差”δ’’”が
生じる。

【００２５】従って、前記光路差によりビームスプリッ
タ３で干渉が生じ、光検出器７でインターフェログラム
を得ることができる。そして、このインターフェログラ
ムをフーリエ変換することにより光源１のスペクトルが
得られる。

【００２６】また、この時のスペクトルの波長分解能”
Δλ’’”は、 Δλ’’＝１／δ’’＝１／４・Ｄ （３） となる。

【００２７】即ち、式（３）は式（１）と同じであり、
スペクトルの波長分解能は従来例と同一である。また、
従来例のような摺動部が存在しないので従来例と比較し
て耐久性が向上する。

【００２８】この結果、２つのミラーを一体化したミラ
ーユニット１０を板バネ１３及び１４により支持して変
位させることにより、どちらか一方のミラーを変位させ
る場合と比較して２倍の波長分解能を得ることができて
耐久性が向上する。

【００２９】また、図２は本発明に係るフーリエ変換型
分光器の他の実施例を示す構成図である。図２において
１〜３，６，７，１０及び１３〜１５は図１と同一符号
を付してあり、１６及び１７はミラーである。また、１
６は光路形成手段５０ｃを、１７は光路形成手段５０ｄ
をそれぞれ構成する。

【００３０】光源１の出力光はレンズ２で平行光になり
ビームスプリッタ３に入射され、ビームスプリッタ３を
透過した光はミラー１７を介してミラーユニット１０に
設けられた図２中”イ”に示すミラーに入射される。

【００３１】また、ビームスプリッタ３で反射された光
はミラー１６を介してミラーユニット１０に設けられた
図２中”ロ”に示すミラーに入射される。

【００３２】ミラーユニット１０の図２中”イ”及び”
ロ”に示すミラーで反射された光はミラー１７及びミラ
ー１６を介して再びビームスプリッタ３に入射されて合
波され、レンズ６を介して光検出器７に入射される。

【００３３】また、ミラーユニット１０には２つの板バ
ネ１３及び１４の一端が固定され、板バネ１３及び１４
の他端はそれぞれ支持材１５に固定される。

【００３４】さらに、ビームスプリッタ３から図２中”
イ”及び”ロ”に示すミラーに達する２つの光路は左右
対称に配置されている。

【００３５】ここで、図２に示す実施例の動作を説明す
る。ミラーユニット１０等の基本構成は図１とほぼ同一
であり、動作もほぼ同一であるので詳細な説明は省略す
る。

【００３６】ビームスプリッタ３から図２中”イ”及
び”ロ”に示すミラーに達する２つの光路を左右対称に
配置されているため、温度等の環境変動によりミラー等
の構成要素の特性が変動した場合でも、その変動が相殺
され易く環境変動に対してより安定になる。

【００３７】例えば、支持材１５が温度変動等により伸
縮した場合には、ミラーユニット１０が上下してしまう
が、図２中”イ”及び”ロ”に示すミラーに位置関係の
対称性は崩れないのでその変動は相殺されることにな
る。

【００３８】この結果、２つの光路を対称に配置するこ
とにより環境変動に対する安定性が向上する。

【００３９】なお、ミラーユニット１０に設けられる図
１若しくは図２中”イ”及び”ロ”に示すミラーとして
はコーナーキューブ・ミラーを例示したが、平面ミラー
やコーナーキューブ・プリズム等であっても構わない。

【００４０】また、図１等の説明では集光手段の一例と
してレンズを例示したが凹面鏡等であっても構わない。

【００４１】また、ビームスプリッタ３としてはハーフ
ミラーや偏光ビームスプリッタ等を用いることができ
る。

【００４２】また、図１の実施例においてはビームスプ
リッタ３の透過光及び反射光を光路形成手段であるミラ
ーによりそれぞれ２回及び１回反射させてミラーユニッ
ト１０に設けられた２つのミラーに入射しているが、逆
であっても良く。また、それ以上の回数の反射により光
路を形成しても良い。

【００４３】また、板バネ１３及び１４若しくはミラー
ユニット１０の変位を計測して、その変位に基づいてミ
ラーユニット１０の駆動位置や駆動速度を制御すること
により、さらに耐震性を向上させることが可能になる。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のような効果がある。２つのミラーを
一体化したミラーユニットを板バネにより支持して変位
させることにより、波長分解能を維持しつつ耐久性を向
上させることが可能なフーリエ変換型分光器が実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフーリエ変換型分光器の一実施例
を示す構成図である。

【図２】本発明に係るフーリエ変換型分光器の他の実施
例を示す構成図である。

【図３】従来のフーリエ変換型分光器の一例を示す構成
図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２，６ レンズ ３ ビームスプリッタ ４，５，９，１１，１２，１６，１７ ミラー ７ 光検出器 ８ 回転支持手段 １０ ミラーユニット １３，１４ 板バネ １５ 支持材 ５０ａ，５０ｂ，５０ｃ，５０ｄ 光路形成手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入射光のインターフェログラムをフーリエ
   変換して前記入射光のスペクトルを得るフーリエ変換型
   分光器において、 前記入射光を平行光にする第１の集光手段と、 この第１の集光手段の出力光を分岐するビームスプリッ
   タと、 ２つのミラーがそれぞれ相反する方向に向けて設けられ
   ると共に板バネで支持材に固定されるミラーユニット
   と、 前記ビームスプリッタの透過光を前記ミラーユニットに
   設けられた一方のミラーに入射させる第１の光路形成手
   段と、 前記ビームスプリッタの反射光を前記ミラーユニットに
   設けられた他方のミラーに入射させる第２の光路形成手
   段と、 前記ビームスプリッタからの干渉光を集光する第２の集
   光手段と、 この第２の集光手段の出力光を検出する光検出器とを備
   えたことを特徴とするフーリエ変換型分光器。
2. 【請求項２】前記ビームスプリッタから前記ミラーユニ
   ットに設けられた２つのミラーへ達する２つの光路を対
   称に配置したことを特徴とする特許請求の範囲請求項１
   記載のフーリエ変換型分光器。
3. 【請求項３】前記板バネ若しくは前記ミラーユニットの
   変位を計測し、この変位に基づき前記ミラーユニットの
   駆動位置若しくは駆動速度を制御することを特徴とする
   特許請求の範囲請求項１及び請求項２記載のフーリエ変
   換型分光器。