JPS60165523A - フ−リエ分光計用光学的ダブルビ−ム干渉計装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に、スペクトルの遠ＪＲ（赤外線）領域まで
の可視的にザンブル物質を調査するのに使用するための
フーリエ分光計用光学的ダブルビーム干渉計装置に関す
る。

精密工作技術と測定技術誌８４（１９７Ｇ＞７の３４４
頁、ドレン・ペン１〜・ブレナート著の論文「角曳測定
用干渉計」に説明されているような従来の干渉計におい
て、入射光束はコースタ−（Ｋ　ｏｅｓｔｅｒプリズム
により２つの平行な部分光束に分割される。そこで生じ
た部分ビームは反射し、同時に２個のエツジルーフリフ
レクタ−の所でそれら自身、平行に互いちがいになり、
そのリフレクタ−は回転デープルの回転軸に対して等間
隔をおいて回転テーブルに固定され、そこでエツジルー
フとエツジルーフを結ぶ線が回転軸と交差しており、そ
の後、前記部分ビームは移動しないように配置され１：
平面リフレクタ−にぶつかり、前記エツジルーフリフレ
クタ−を介してコースタ−プリズムへ反射し、そこでそ
れらはお互いに交差する。

テーブルの回転により、エツジルーフリフレクタ−の逆
運動が生じ、そこから位相差が生じてしまう。

もう１つの干渉計装＠（デービス・ローソン、ウィリア
ムス・ミツチェル・コンネスの′°飛行体及び地面をベ
ースにした天文学に用いる赤外フーリエ分光計パ応用光
学誌、１９８０年１２月１５日号、第１９巻、Ｎｏ、２
４：引用文献■）において、鈍角である２個の平らな反
射面間に配置されたビームスプリッタ−により、光束は
２個の平行な部分光束に分割される。

赤外スペクトル領域で使用される干渉旧は、ビームスプ
リッタ−によってのみ伝達が生じるように曽通に構成さ
れるのに対し、反射は反射面でのみ生じるようになって
いる。これは、スペクトル領域が、例えば近似赤外線か
ら中間赤外線へと変化する時、ビームスプリッタ−のみ
を交換するだけでよいという長所を有する。

しかし、これはコースタ−プリズムを有する干渉計を使
用する時、スペクトル領域が突わる毎に、そのプリズム
を交換する必要がある。この場合のさらなる欠点は、平
面平行な板体から成るビームスプリッタ−と同じ開孔を
有する寸法が著しく大きいコースタ−プリズムを必要と
することである。

更に、遠赤外線用の適切なｒＲｙｉ過物質がないという
事実に加えて、さらに技術的に扱いかたいＫ［３ｒのよ
うな中間赤外線用のために、ＩＲ透過物質にてプリズム
が作成されなければならない。

これらの理由で、赤外線スペクトル領域に対して干渉削
にコースタ−プリズムを使用する事は、一定条件イ１き
でしか可能とならない。

実際的理由から、ビームスプリッタ−の交換は避けねば
ならない。

前述の第２干渉計装置において、コースタ−プリズムを
使用することによる欠陥は、ビームスプリット板と平行
な部分光束を生じさせる２個の平面反射面を使用するこ
とによって排除される。

ビー１１スプリツターは移動しないように配置され、２
個の平面反射面はおＨいに独立的に調整自在である。平
行な部分光束は移動自在なキ１７ツツアイで反射（る。

そのような干渉ｈ１を調整する手順については、引用文
献■に詳細に説明されている。

２個の平面反射面で行われる調整操作により剪断効果を
なくすことは、繰返して行われりばならず厄介な手順で
ある。そのように構成された干渉計が交換自イ［なビー
ムスプリッタ−を備えている場合、ビームスプリッタ−
を交換する毎に前記手順を反復せねばならず、引用文献
ｑ）に説明される方法は、赤外線領域で作動するビーム
スプリッタ−にとって当てはまらない、即ち、そのよう
な干渉計の調整が非常に複雑どなるようにスペクトルの
可視領域に対してビームスブリット暦を有しないような
ビームスプリッタ−には当てはまらない。

調整誤差は、探知器の干渉像の位置に影響を与える。従
って像形成用光学系方式によって探知器の出力で住しる
ようなハイシンカー（＠　ｙｄｉｎｇｅｒ　）リングシ
ステムの中心が探知器に対して中心とならないようにす
ることが容易に可能である。これは測定される干渉計の
変調度の著しい減少をもたらし、ひいてはそれぞれイン
ターフェログラムにおける信号の独立的な信号雑音比（
ＳＮ比）の容認できない減少をもたらし、そして干渉計
の位相差の誤差をもたらし、そして又、スペクトルの誤
差をもたらす。

以上の理由のために、前記干渉計装置は、交換自在なビ
ームスプリッタ−を有する干渉側及びその干渉計調整の
ための可視スペクトル領域に対するスプリット層なしの
ビームスプリッタ−用の基礎原理としては推薦できない
。

そこで本発明の目的は、前記の欠点をなくづことである
。

本発明のもう１つの目的は、調整状態に関して大、変安
定性があり、いくつかのスペクトル領域に対して使用で
きるような干渉計を提供することである。

本発明の更にもう１つの目的は、その調整状態が押圧や
振動、温度変化に影響されることがなく、そしてビーム
スプリッタ−を容易に取りかえることができるようなＴ
渉計装置を提供することである。

これらの目的及び他の目的を実現するための干渉計装置
はビームスプリッタ−及び２枚の平面反射面とによって
作出される２個の平行な部分反射光束がそれぞれ反射装
置へ導かれ、その反射装置はダブルリフレクタ−ユニッ
トとして共通の支持本体にマウントされ、その支持本体
は、反射装置がそこで生じる平行な部分光束の方向へ逆
運動するように軸線のまわりを回転できるように取付け
られており、前記２個の平面層ｑ・１面は堅いマウント
本体に取付（プられ、その２＠の平面反射面は対面し、
且一定の角度を右し、前記マウント本体と２個の平面反
射面は、前記２つの平面反射面間で相対的な動きを無く
すように、角度をもった反射ユニットを形成し、前記ビ
ームスプリッタ−は前記角度をもつ反射ユニットの２等
分線面の事実上平行に配置された交換自在なユニットと
して使用されることを特徴とする。前記角度をもつ反射
ユニットは調整により剪断効果をなくすようにピボット
状に使用され、そのピボット軸は、２個の平行な部分光
束により構成される面に対して６角をなす。そのビボッ
］・軸と、前記角度をもつ反射ユニットの慣性軸は〜致
するっビームスプリッタ−ユニットは、平行な部分光束
に関し平行な軸のまわりでＷｉ整できるように回動自在
に配置される。

本発明によれば、干渉計装置のベース本体は１個または
ｌ！数個の中央横断部材をもつ長方形ケースであって、
ダブル反射ユニットは、長方形ケース内の一側で、その
ケースの上面部と底面部にある着座部に各々の軸ジヤー
ナルを介して回転自在に取付けられ、前記角度をもつ反
射ユニットは長方形ケース内で反対側に配置され、ビー
ムスプリッタ−と中央４＃断部材はダブル反射ユニット
と角度をもつ反射ユニットとの間に配置される。前記長
方形ケース内へビームスプリッタ−を挿入するために、
それぞれケース上面部と底面部に開口が備わっている。

本発明に従った装置の効果は、角度をもつ反射装置がビ
ボッ１〜回転でる時、角度をもつ反射ユニットで、干渉
計における２個の部分光束の２つのビーム間の角度を一
定に保持することにある。従って、平行ビームはごポッ
ト回転する時でさえ平行状態を保つことになる。これは
、角度をもっ反射ユニットにおけるビームのスプリット
と反射により作出される２＠の平行ビームのために、剪
断効果を減少さゼるところの角度をｂつ反射面のただ一
つの位置のみがあることを意味する。

それ自身、固定の角度反射装置を使用すると、探知器の
面に生じるハイジンガーリングシステムは、常に剪断の
ない状態で探知器に夕・１して同じ位置を右するという
効果がある。

これは、ハイジンカーリングシステムの中心は常に探知
器にぶつからねばならないので、−回のビームスプリッ
タ−の取換えにとって必要な条件である。そのような設
定は、可視スペクトル領域で干渉計の外側の光学構成部
材、例えば、探知器用の像形成光学構成部材ｔ′）探知
器それ自身を調整することができる。

本発明による装置のもう１つの長所は、押圧、振動及び
温度効果によってビッヂング運動が、干渉計の調整状態
や光路の差に対していかなる影響も与えないことである
。なぜなら、角度をｂつ反射装置の固定配列により、ピ
ッチング運ＩＪＪが、同一方向への平面度川面に対する
部分放射光束の反射角に影響をりえてしまうからである
。

外部干渉により生じる平行な部分光束の方向への、固定
の角度をもつ反射装置の並進運動（ユ、光路差や、この
装置の調整状態や剪断効果に関していかなる影響をもｌ
ｊえない。本発明に従った装置における角度をもつ反射
装置のピボット軸と慣性軸のテ択的一致により、抑圧及
び振動による加速力によって生じ、しかも望Ｊニジ＜な
い剪断効果及び光路差をもたらす固定の角度をもつ反則
装置に対する回転加速分力が生じない。

本発明に従った解決法の更にもう１つのする所は、ビー
ムスプリッタ−のダブル反射ユニッｉ・を受入れる１個
又は複数個の中央横力１部材ど、角度をもつ反射ユニッ
トとを有する長方形ケースとしてのケース本体の実施例
に認められる。

光学部材は最短光路に機械的に接続される。

中央横断部材を有する長方形は屈曲及びねじりに対〔）
で大変ＩＩ＋直であるので、比較的低質量で、光学部材
の位置の安定性が高い。

ケースが対称性をなすために、周囲の温度が変化しても
、敏感な相対的位置の変化に事実１二影響はない。長方
形ケースの上面及び底面部はそれぞれ、Ｔ渉ｖ１プレー
トに直接マウン）・シ、調整部材をマウントするためダ
ブル反射ユニツ１〜の着座場所となり、かつ、ダブル置
割コニットの駆動装置の首座場所ともなる。それぞれケ
ースに面部と底面部にある間口を通ってビームスプリツ
リーは容易に挿入され、ビームスプリッタ−を迅速に交
換覆ることができる。技術的に簡単で、非常に安定した
イｊ効な装置が長方形ケースの選択から生じる。

次に本発明をＪ、り容易に理Ｍ　’Ｊるために、実施例
を戦略的に示１添付図面に従って説明するっ図面に３５
いて、ｌ−面部１４と底面部１５を有する長方形ケース
１２内には、ここには図示していない光源によって生じ
る光束へがヒームスプリッター１にぶつかる。、でのビ
ームスプリッタ−１け、角度をもったりフレノアター−
叶ボート４に取（；Ｊ　＋“１られな？−）の平らな艮
用面２と３どの間に配置される。

ビームスプリッター１は、図示してない装置で変化さけ
ることができ、反射面２ど３により形成される角度の二
等分線面（５′事事実上行にイｆることができす、光束
へをビームスプリッタ−１゛ρ分Ｗｉ１し反射面２と３
で反ｑ１さぜることＧ二Ｊ：って、光束Ａ［１２つの平
行な部分光束ＢどＣに分解され、１″ぐその接にそれぞ
れ、９０°のＪ“ツジノ１ノー７１，１−７　Ｌ、り９
−５ど６にぶ″）かる。

このエツジルーフリフレクタ−５と６は共通ベース７に
マウントされ、づなわちダブルリフレクタ−ユニット７
を形成している。

そのベース７は共通の垂直軸線をちづる２個のジャーナ
ル８と９を備えている。このジャーナルは、−直線に配
置された２・）のジ１ｌ−Ｊ−ルｒ・もよいし、或いは
連続するシ【・フトであってもよい。

その軸ジ１ｒ　−、；ｌ−ル菖、９．あるいは３！続シ
Ａ・フｌ〜はぞれぞれ、Ｔ−／−、″ルーフリｌレウタ
ー５と６との間の中心に取ｆ＝ｌ’　ｌっである。でね
でれ、軸ジヤーナル８、Ｏあるいｆ：Ｌ　；央続シトフ
１−の首座イｙｔＦｌｌｉｏ、１１は、艮６形ケースの
土面部１４と　ｒ（面ｊ“ｉｊｉ　１５　ｉ；ｍ　（ｓ
’５置している。光路差を牛しさせる回転運動は、イｔ
Ｌ　（’れ、シト−ナル８又は９の一方に畷（Ｊる適当
な駆動装置く図示せず）により１７１−出される。

’ｔｏ’　、Ｔツジルーフリフレクタ−５，６で反射さ
れた部分光束ＢどＣは常に平行であり、ビームスプリッ
タ−１にぶつかり、でこＣ再び結合づる。

干渉光束１３′　とＣ’（、ｔ、＋、Ｉｉ　（Ｔｅｌ　
Ｉｆ！’Ｉ　’Ｌ　通ッＴ　’／’　、１　＋　２から
出、他方干渉光中Ｂ″とＣ１１は入口側を通ってケース
を出る。

光路差Ｘは、ダブルリフレクタ−二１ニット７を角度４
だけ回転づることによって１じ、それはエツジルーフと
エツジルーフとの間の距離りがら計算され、 Ｘ　＝２（）−ｓｉｎ　ψ がめられる。平行な部分光束ＢとＣが、エツジルーフ５
′と６′　との間を結ぶ線に直角でぶつかる時、ψ−〇
どなる。

干渉計、即ち角度をもつ反射ユニット４と、ビームスプ
リッタ−１と、ダブルリフレフクーユニット７とで成る
光学構成部は、中央横断部材１３を右する長方形ケース
１２の内部スペースに位置する。

平行光束ＢとＣは、ケース１２の上面部１４と底面部１
５に平行に伝搬し、中央機ｌｌｉ部（イ１３はど−ムＢ
とＣとの中間に備えられている。上面部１４と底面部１
５は、分光計の段部にケースを直接マウン［・シ、ダブ
ルリフレクタ−ユニット７の駆動装置及び調整部材をマ
ウン１〜するのに使われる。

ビームスプリッタ−１には、ケース１２の中に取付ｉ）
られたマウント（図示せず〉に備えられるか又は上面部
１４にある間口１６を通って・てこから取出ずことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の干渉計装置の概略図である。 ］・・・］ビームスプリッタ ー、３・・・平面な反射面 ４・・・角度のある反則支持体 ５．６・・・エツジルーフリフレクタ−７・・・ダブル
反ＱＪユニツ１〜 ８．９・・・軸ジヤーナル １０、１１・・・着座場所　１２・・・長方形ケース１
４・・・上面部　１５・・・底面部 Ａ・・・光束　Ｂ、ｃ・・・部分光束 特許出願人　ベブ　カール　ツアイス　イ１．−す代理
人　弁理士　松　１）　省　躬 手続補ｉ１＝書 昭和５９年６月２６日 特許庁長官　若杉和夫　殿 １、事件の表示 昭和５９年　特　Ｖ［願　第１３５５４＠２、発明の名
称 ツーり１分光計用光学的ダブルビーム干渉計装置；３．
補正をする壱 カール・ツアイス・ストラツｔ？１ 名　称　ベブ・カール・ツアイス・イエーナ国　籍　ド
イツ民主共和国 ６、補ｉ［ｉの対象　図　面 ７、補正の内容　別紙の通、す

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビームステリツタ−と、２つの平面反則面とによ
   り生じる２個の平行な部分光束が、それぞれ反則装置に
   導かれ、その縦割装置は、ダブル反射ユニットとして共
   通の支持本体にｌｋｉ！置され、その支持本体は、前記
   反射装置がそこで作出された平行な部分光束の方向へ逆
   運動するように１つの中心軸線まわりを回転するような
   ダブルビーム干渉計装置であって、角度をもつ反射ユニ
   ツ１〜として２曜の移動しないよ兆に配置された平面反
   則面をもつ堅固なマウント本体は、前記平面両反射面間
   で相対的な動きをしなくてずむにうに設定され、そこで
   ビームスリッターは、角度をｂつ反射コニヅトの２等分
   線面に事実上平行に配回された交換自在なユニットとし
   て使用され、□前記角度をもつ反射ユニットはｗＡｌｌ
   ｌ［により剪断効果を生じさせないようにピボット状に
   取付けられ、そのビボッｌ−軸は、平行な部分光束によ
   って決定される面に対して直゛角をなし、とポット軸と
   角度をもつ反射ユニットの軸とが一致し、ビームスブリ
   ッタニユニットが、平行な部分光束に平行＆軸のまわり
   で調整できるように回動自在に配置されていることを特
   徴とするフーリエ分光計用光学的ダブルビーム干渉計装
   置。
2. （２）干渉Ｈ１装置のベース本俸は、長方形のケース１
   ２であって、少くども１個の中央４−１断部材１３を有
   し、前記ダブル反射ユニツ１−７は、２個の軸シト−ナ
   ノし８．９を介して、着座位置１０．１１に回転自在に
   取付けられ、その着座位ｊｉＴ？は長方形ケース１２内
   の一側で、一方は長方形ケース１２の−Ｌ面部１４にあ
   り、もう１つは底面部１５にあり、前記角度をもつ反射
   ユニット４は長方形ケース１２内で反対側に配置され、
   ビームスプリッタ−１と中央板１１１ｉ部ニット４どの
   間に配置さ４１．ビームスプリッタ−１を、長方形ケー
   ス１２へ挿入するために上面部１４に間口１６が備わっ
   ていて、逆にビームスプリッタ−１を長方形ケース１２
   から取出すために底面部１５にも間口が備わっているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のダブルビー
   ム干渉計装置用ベース本体。