JPS6086520A - ビ−ムスプリツタ用補償板調整ユニツトおよび干渉計 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、光学的ニレメントル！４整ユニット、と（に
干渉計中の補償板調整ユニットに関する。

従来の技術 光学的ぎ−ムスプリツタは、単一光源からの２つの光ビ
ームを必要とする多くの用途において広く使用される。

１つのかがる用途は干渉計である。一般に、干渉計は、
単−元ビームが部分反射によって２つまたは多数の部分
に分離され、分離されたビームは次いで異なる光路を通
過した後に再結合される装置である。干渉計の１つの実
際的用途は、フーリエ変換赤外（ＦＴ／ＩＲ）分光測光
器においてである。

干渉計の分野において周知であるように、光路補償板は
普通分離された透過ビームの光路中に置かれる。これは
、ビームスプリッタからの分離された一一ムの１つはビ
ームスシリツタの透明な基板材料を通して後方へ反射す
るが、分離された他方のビームは異なる光路をたどるの
で必要である。一般に、補償板は、光路長を等化するた
めに、ビームスプリッタ基板に対して平行に位置定めさ
れ、付加的にビームスプリッタ基板と同じ厚さにされろ
。

補償板およびビームスノリツタ基板の厚さを適合させる
のに必要な精度は、分離されたビ−ムのそれぞれが別個
の光路を２回通過することを認めれば−そう明らかにな
る。従って、厚さの相違によって惹起される光路長の不
正適合による誤差も２倍となる。

発明が解決しようとする問題点 これらの位置的要求と厚さの要求とを満たすことは、極
めて困難であり、しばしば非常に正確な測定に対して設
計されたｊ’ｌ’　ｊ’！＋ｙの点で甚だ高価である。

従って、本発明の１つの目的は、補償板のような光学的
エレメントの調整ユニットを提供することである。

問題点を解決するための手段 この目的は、補償板をそれにあたる光ビームに対する角
度を調節する装置を提供することによって、少な（とも
部分的に達成される。

本発明によれば、これは４゛ηｔｌ’ｌ’請求の範囲第
１項記載のビームスプリッタ用補償板調整ユニットであ
って、該ユニットは貫通する開口を有しかつその一端に
ビームスシリツタを収容するための装置および他端に光
路補償板を有するハウジング； 突出するクシを有し、補償板の１つの面に保持される旋
回可能のフレーム部材；および該フレーム部材を旋回さ
→ｄ・、これによって補償板をビームスプリッタに関し
て回転させて補償板を通る光路長を変えるための装置か
らなる。

他の目的および利点は、図面ならびに特許請求の範囲第
２項以降と関連して下記の記載から明らかである。

実施例 第１図に１０で示されかつ本発明の原理を表わすユニッ
トは、光学的に透明な基板１６の表面１４に支えられた
光学的ビームスシリツタ１２を包含する。また、ユニッ
ト１０は補償板１８をも有する。ビームスプリッタ１２
を有する光学的に透明な基板１６および補償板１８は、
開口２２を有するケーシング２０中に取付けられている
。さらに、ユニット１０は、機構２６によって位置が調
節される補償板制御部材２４を有す、る。有利に、下記
に詳述するように、機構２６はハウジング２０の壁３０
のセグメント２８内に位置定めされている。ユニット１
０は付加的に、基板１６および補償板１８をハウジング
２０内に固定するための弾性取付部材３２を包含する。

この実施例においては、基板１６は弾性パッド３５を介
してハウジング２０の内方突出リッジ３４に固定されて
いる。補償板２４は、弾性パッド３７を介して制御部材
２４に固定されている。

下記にユニット１０を、かかるユニット１０は多くの他
の用途を有するが、フーリエ変換赤外（ＦＴ／ＩＲ）分
光測光器における使用と関連して記載する。ＦＴ　／　
ＩＲ分光測光器においては、赤外線の入射ビーム３６は
、基板１６を通ってビームスプリンタ１２に向けられる
。ビームスシリツタ１２に当った除に、入射ビーム３６
は反射ビーム３８と透過ビーム４０とに分けられろ。有
利に、反射ビーム３８と透過ビーム４０とは強度が等し
い。反射ビーム３８および透過ビーム４０の相対的強度
は、ビームスプリッタ１２の組成および厚さによって制
御される。この実施例においては、ビームスプリッタ１
２は、基板１Ｇの表面１４上に約１μｍの厚さに沈積さ
せたゲルマニウムである。反射ビーム３８は再び基板１
６を通り、固定されたまたは定置のミラー４１によって
ビームスプリッタ１２に再反射される。透過ビーム４０
は補償板１８を通り、可動ミラー４３によって反射され
、再び補償板１８を通ってビームスプリッタ１２に戻り
、ここで再反射されたビーム３８と結合して射出ビーム
４２を形成する。

上記から、反射ビーム３８は、結合して射出ビーム４２
を形成するに先立って基板１６を２回通過することは容
易に明らかである。透過ビーム４０は、再反射されたビ
ーム３８と結合して射出ビーム３８を形成するに先立っ
て補償板１８を２回通過する。従って基板１６および補
償板１８の厚さの相違は、反射ビーム３８と透過ビーム
４０とが射出ビーム４２に再結合するに先立って効果が
２倍になる。

有利な実施例においては、補償板１８と基板１６の双方
は赤外線に対して実質的に透過性である材料から形成さ
れている。さらに、補償板１８の材料と基板１６の材料
とが同じ光学的特性を有するのが有利である。とくに、
材料は重要な波長領域に対して同じ屈折率を有するべき
である。たとえば普通に使用されるかかる材料の１つは
、臭化カリウム（ＫＢｒ　）結晶である。

付加的に、補償板１８および基板１６の厚さはユニット 有オ！Ｊ：Ｘ’％３Ｘ’Ｘ％１００使用によって相対的
に等化されているが、正確に等化ずろ必要はない。

この理由は下記に詳述する。しかし有利に、補償板１８
および基板１６は直径が約５罰で、±０．２ｍｍの許容
範囲内で約９．５關の厚さに形成される。しかし、補償
板１８は基板１６の厚さよりも小さいかまたはこれに等
しいのが有利であり、その理由はユニット１０ば、図示
されているように、それを通過する光路を増加するよう
に設計されるからである。しかし逆も真である場合、全
ハウジング２０を入射ビーム３６に関して１８００回転
させ、これにより有効に、補償板１８を通る光路長を基
板１６に対して減少させることができろ。有オリに、弾
性取付部材３２は実質的に、ビームスシリツタ１２と協
同するパッド３５および制御部材２４と補償板１８との
間のパッド３７とは異なる。有利に、弾性パッド３５お
よび３７は、ポリエステルフィルムから約７ｍμまたは
８ｒ１１μの厚さに形成されている。

ユニット１０は、第６図に示したように、一般に”　Ｃ
”字形に形成された制御部材２４を包含ずろ。有利に（
しかし必要ではない）、部材および４７）を有するフレ
ームである。フレーム部材２４は、背部から延びるタブ
４４を有する。°Ｃ“′字形は部材２４にとって有利で
あるので、それに加えられる回転力は、下記に詳説する
ように、補償板１８に実質的に等しく分布されるが、そ
れにも拘らず干渉計のビームを干渉のゆがみなしに通過
させる。補償板１８はハウジング２０中に弾性数（＝Ｊ
部材３２によって取付けられ、これにより制御部材２４
に保持される。

とくに第２図に関して、制御部材２４のタフ４４はハウ
ジング２０の’Ｘｉ　３．０中へ貫通スるスロット４８
中へ延びるように丞されている。タフ４４は有利に、第
６図に最も明瞭に示したように、それを貫通する開口５
０を有し、スロット４８内にばね負荷されたピン５２に
よって固定されている。ピン５２の先；Ｉｉｉ、ｉ　５
４　ｋ’！、　タフ４４中の開口５０中に嵌合し、これ
によって部材２４がスロット４８に関し適正位置を保持
するのに十分に小さく形成されＣいる。ピン５２は、壁
３０によって形成されろ円筒形室５６中に位置定めされ
、ばね５８によってばね負荷されている。有利に、室５
６はスロット４８に対して直角方向に形成されている。

補償板１８の位置を調節するために、ばね５８のばね負
荷力は反力作用部材６０によって対抗されている。第２
図に示したように、反力作用部材６０は球６２を包含し
、室５６内のその位置は推進部材６４、たとえば壁３０
中のねじ山付開口６５を通る平頭ねじによって制御され
る。開口６５は室５６とある角度を有して存在し、ねじ
６４と球６２との間の接触を確保するように力を伝達す
る。ねじ６４ば外部がら、ハウジング２０に対して接近
し５ろ。操作上、ねじ６４を室５６内で時計方向に回転
させ、球６２を室５６に沿って並進させ、タブ４４をば
ね５８の負荷力に逆らって動かす。これにより、ビーム
スシリツタ１２に向って補償板１８が回転する。補償板
１８がそれのまわりで回転する有効回転中心点は、タブ
４４と直径の相対する側にある。ピボット回転は、取付
は部材３２０弾性のため可能である。こうして、ビーム
スプリッタ基板１６および補償板１８が正確に同じ厚さ
である場合、タブ４４の理想的位置は、第２図に破線で
示したように、スロット４８の最右手側にある。しかし
、これは極めて費用がかかりかつかかる精度を得ろこと
が困難であるので、ねじ６４を調節してビームスプリッ
タ基板１６に対し補償板１８を旋回させ、これによって
反射ビーム３８および透過ビーム４０が通過によってつ
くることができろ。たとえば、補償板１８およびビーム
スプリッタ１２ならびにビームスプリッタ基板１６は、
臭化カリウム結晶ビームスプリッタ基板１６上へのゲル
マニウムの真空蒸着を包含する公知の光学的技術を用い
てつくることができる。ハウジング２０は鋼からつくら
れていてもよ（、有利な実施例では約５６朋程度の内径
および約６　ｍｍの壁厚を有する。

室５６は、約ｔ５　ｍｍの内径に穿孔されていてもよい
。有利に、制御ねじ６４は１０／３２である。球６２お
よびばね５８は市場で入手しつる物品から選択されろ。

ビン５２ば、その切欠孔６８中へばね５８の一部６６を
収容するように形成さされている。先端５４および開口
５０は、先端５４が少なくとも部分的に開口５０を通っ
て延びるように協同的に寸法定めされている。有利な実
施例では、内方突出リッジ３４は厚さ約１ｍｍであり、
従ってビームスプリンタ１２は補償板１８からほぼ同じ
大きさだけ離れている。ビームスプリッタ１２と補償板
１８との間の空隙は、装置内でビームスプリッタ１２に
とり必要とされるスペースを減少するために小さくされ
ている。

ユニット１０を組立てるために、はじめに球６２を室５
６中へ挿入し、その後制御室２４をそのタブ４４がスロ
ット４８中へ突入するように位置定めする。次いで、ば
ね負荷されたビン５２を、その先端５４がタブ４４の開
口５０に面するように挿入する。ばね５８の挿入後、室
５６を閉鎖部材７０によって密封する。閉鎖部材７０は
栓であるかまた（佳さもなければたとえばねじによって
固定されろ板のような公知技術を用いて行なうこともで
きる。次いで、補償板１８およびビームスシリツタ基板
１６をハウジング２０中に取付けろ。

ユニット１０の１つの主要な利点は、光学的ビームスプ
リッタ中での光路長を等化するのに必要な許容範囲が減
少することである。補償板１８をビームスプリッタ１２
に対して旋回させろことによって、その光路長を長くず
ろことができろ。従って、反射ビーム３８と透過ビーム
４０は、再結合して射出ビー〕・４２を形成するに先立
って正確に同じ距離移動する。

操作中の調節は、はじめに補償板１８を基板１６と実質
的に平行に位置定めし、入射ビーム３６を導入すること
によって達成されろ。次いで、可動ミラーを動かすこと
によって生じたインターフェログラムを観察し、干渉用
からの出力を検出することによって、補償板１８を極め
て正確に位置定めすることができろ。一度整定すれば、
この構造は一般に機械的？１ｌｉｉ撃または振動による
変化を受けない。それにも拘らず、容易に入手し５る制
御機構のため、干渉側の２つのアームの光路長は、操作
時間または費用の不当なロスなしに操作員によって調節
することができろ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の原理を表わすユニットの部分的断面
図であり、 第２図は、第１図のユニットの２−２線によ第ろ図は、
第１図の鴛丸※ズへの１エレメントの平面図である。 １０・・ユニット、１２・ビームスプリッタ、１４・一
基板の表面、１６・基板、１８−補償板、２０−・・ハ
ウジング、２２　・開口、２４・制御部材、２６・機構
、２８　セグメント、３０　／＼ウゾングの壁、３２　
取付部材、３４・リッジ、３５．３７　パッド、３８　
・反射ビーム、４０・・透過ビーム、４１・・定置ミラ
ー、４２　射出ビーム、４３　・可動ミラー、４４　・
タブ、４８−・スロット、５０・・開口、５２・−ビン
、５４・先端、５６・・室、５８−ばね、６０　反力作
用部材、６２・・球、６４・・ねじ、６８・・切欠孔、
７０・・・閉鎖部材 ＦＩＧ、　／

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、貫通する開口を有しかつその一１１］；にビームス
   プリッタを収容するための装置および他端に光路補償板
   を有するハウジング： 突出するタブを有し、補償板の１つの面に保持される旋
   回可能のフレーム部材、および該フレーム部材を旋回さ
   せ、これによって補償板をビームスプリッタに関して回
   転させて補償板を通る光路長を変えろための装置を有す
   ることを特徴とするビームスプリッタ用補償板調整ユニ
   ット。 ２、　ハウジングが内方へ突出するリッジを有し、ビー
   ムスプリッタがリッジの１つの面に弾性に取付けられ、
   補償板がリッジの反対側の面に弾性に取付けられている
   、特許請求の範囲第１項記載のユニット。 ３、　旋回可能部材が背部から延びる第１および第２の
   アームを有するフレームである、特許請求の範囲第１項
   記載のユニット。 ４　フレーム部材が゛Ｃ゛′字形で、タブがＣ“の背部
   から延びている、特許請求の範囲第６項記載のユニット
   。 ５、　旋回装置が、ハウジングの壁中へ延びろスロット
   を有し、該スロットはその中・＼タブを収容するように
   協同的に寸法定めされ、スロットとタブとは、タブがス
   ロット中へ並進しつるように相対的に寸法定めされてお
   り；スロットの一端にタブをばね負荷するための装置：
   および補償板の光路長を変えろため、タブをばね負荷装
   置に向けて並進させるための装置を有する、特許請求の
   範囲第１項記載のユニット。 ６　タブ並進装置が、スロットと父叉する室。 室内にあってタブと接触するピン；およびビンをスロッ
   トの−”端にげね負荷ず乞ための装置を有する、特許請
   求の範囲第５項記載のユニット。 ７．　ばね負荷装置がばねを有し；２ンがそのタデから
   離れた端部にばねを収容よるための切欠孔を有する、特
   許請求の範囲第６項記載のユニット。 ８、　並進装置が球を有し、該球は室内に並進可能に位
   置定めされ、球はタブによってぎンから間隔を有し、か
   つ球をビンばね負荷装置と反対に、球をタブに向って推
   進するため装置を有する、特許請求の範囲第６項記載の
   ユニット。 ９　球推進装置が、ハウジングの壁中に開口を有し、該
   開口は室とある角度で交叉し、推進部材は開口を貫通し
   て球と接触し、これによって推進部材が開口を経て室中
   へ延びている際に、球かばね負荷装置に向って推進され
   る、特許請求の範囲第８項記載のユニット。 １０、開口は内面にねし山を有し、推進部材が外面に適
   合するねじ山を有するねじである、特許請求の範囲第９
   項記載のユニット。 １１、光学的に透明な基板上に形成され、入射ぎ一ムを
   第１および第２の別個のビームに分ける光学的ビームス
   プリッタ： 第１および第２の別個のビームに対する第１および第２
   の光路をそれぞれ形成する一対のミラー； 第１および第２の光路を粗等化するための光路長補償板
   ：および 補償板をビームスプリッタに関して調節して第１および
   第２光路を最終的に等化するための装置を有することを
   特徴とする干渉計。 １２、調節装置が、突出するタブを有する旋回可能で、
   補償板の１つの面に保持されるフレーム部材；および フレーム部材を旋回させ、これによって補償板をビーム
   スプリッタに関して回転させて補償板を通る光路長を変
   えるための装置を有する、特許請求の範囲第１１項記載
   の干渉計。 １３、ビームスプリッタおよび補償板が、開口を有する
   ハウジング内に弾性に取付けられている、特許請求の範
   囲第１１項記載の干渉計。 １４、旋回可能部材が、背部から延びる第１および第２
   のアームを有するフレームである、特許請求の範囲第１
   ２項記載の干渉計。 １５、旋回部材が、ハウジングの壁中へ延びるスロット
   を有し、該スロットはその中にタデを収容するように協
   同的に寸法定め採れ、ス・ットどタブとはタブがスロッ
   ト中へ並進しうるように相対的に寸法定めされておりニ
   スロットの一端にタブをばね負荷するための装置：およ
   び 補償板の光路長を変えるため、ばね負荷装置に向ってタ
   ブを並進させるための装置を有する、特許請求の範囲第
   １４項記載の干渉計。