JPS63241306A - 干渉計 - Google Patents

干渉計

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JPS63241306A
JPS63241306A JP19599187A JP19599187A JPS63241306A JP S63241306 A JPS63241306 A JP S63241306A JP 19599187 A JP19599187 A JP 19599187A JP 19599187 A JP19599187 A JP 19599187A JP S63241306 A JPS63241306 A JP S63241306A
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beam splitter
interferometer
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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〕 この発明はビームスプリッタによって入射光を2つに分
割し、分割された2つの光の間に光路差を与えて再びビ
ームスプリッタ上で干渉させる2光束干渉計に関する。
この種の干渉計は光学部品の検査装置、測距器、干渉分
光計などの巾広い用途に使われている。
〔従来技術〕
この種の干渉計を応用した装置として、2光束干渉分光
計を第7図に示す。第7図において光源1から出た光は
絞り2で絞られた後、コリメート反射鏡3によって平行
光線になり、基板4上に蒸着などによりC作られた半透
膜5によって2つの光線6,7に分けられる。基板4は
通常平行平面板であり光をよく通す材料で作られる。可
視の分光器であればガラスや溶融石英などが使われ、赤
外域であればKBr 、CsI 、KH2−5の単結晶
材料が使われる。遠赤外になるとこの基板4及び補正板
8は必要なく、半透膜5はポリエチレンテレフタレート
の様な高分子膜を使用する。
補正板8は基板4と同一厚さ材料で作られ、半透膜5を
はさむ様な形で配置されている。例として、点Aで2分
割された光線は可動平面鏡9と固定平面鋼10 lこよ
って反射され、点Bで干渉を起こす。この時補正板8が
ないと、光線7は2分割された後2回基板4を通過する
が、光線6は1回も通過せず、基板4の屈折率は光の波
長によって異なるため固定反射鏡10と半透膜5の間の
光学距離は波長によって異なってしまう。波長によらず
一定の光路差で干渉させたい場合には、同じ厚さ。
材料の補正板8を光線6中に挿入することによって、光
線7側と同じ波長依存性の光学距離を光線6側にも作る
必要がある。
゛第7図の2光束干渉分光計では、分光領域の波長の光
はすべて等しい光路差で干渉することが必要であり、補
正板8が必ず挿入される。
推進装置11は可動平面鏡9を動かすためのもので、そ
の移動距離、すなわち光線6と光線7の光路差がレーザ
ー干渉測長器12によってレーザーの波長単位で検出さ
れ、リアルタイムでコンピータ13に入力される。可動
平面鏡9と固定平面鏡10は、鏡のわずかな傾きによる
光線反射方向の誤差と光路差誤差が測定に対して著しい
悪影響を及ぼすため、推進装置1】内の軸受には一般的
に、図示しないエアーベアリングが用いられ、また固定
平面鏡10には仰り調整装置が取り付けられて固定千面
璋10の仰り角が定期的に調整される。
所定の光路差で干渉した光は、照射鏡14によって試料
15に照射され、試料15の分光特性に従って種々の波
長の光が吸収され、集光鏡16によりて集められる。さ
らに検出器17によって検出器18に集・光され、電気
出力としてコンピュータ13に入力される。コンピュー
タ13は前述したレーザー干渉測長器により測定された
光路差の関数として検出器出力をデータとして蓄え、所
定光路差分データを蓄積した後、フーリエ変換によって
分光特性を求める。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ビームスブリ、夕を構成する基板4.半透膜5補正板8
のうち基板4.半透膜5の構成を第8図に示す。通常は
円板であり基板4の厚さは後述する研摩のため、外径の
1割程度必要とされる。この基板4.補正板8は光の透
過材料で作られ、たとえば中赤外領域では一般に高価な
KBr単結晶材料が用いられる。さらにその表面を光学
研摩する必要があるが、KBr結晶は研摩対象としては
比較的柔らか(また潮解性があるため、研摩にかかるコ
ストもかなり大きい。また基板4と補正板8とは厚さが
同じである必要があり、高分解能分光計では±10μm
程度の粘度を要求されるため、研摩作業の他に2枚1組
として厚さをそろえる作業も加わり、コストはさらに上
がる。可視域では溶融石英等が材料となるので材料費は
比較的安いが、研摩による必要平坦度は測定波長が短い
分、赤外用よりも平坦度を上げねばならない。基板4と
補正板8との厚さの差も小さいことが必要で、だいたい
同程度のコストがかかる。この様にビームスプリッタ1
9がコストにしめる割合は大きく、コンピュータ13を
除いた分光器の直接材料費の20〜40%にも及ぶ。
干渉分光計はグレーティング型分光器に比べて感度が飛
躇的に向上したので、近年の普及はめざましく、ハイテ
ク産業に不可欠な装置となりつつある。しかし価格的に
はグレーティング型に比べてまだまだ高い。分光器本体
では前述のビームスブリ、り19が、またフーリエ変換
に必要なコンピータ13が、主に価格の高い原因となっ
ている。
コンピュータ13はエレクトロニクス技術の進歩により
日進月歩で安価高性能のものが開発されているが、ビー
ムスブリ、りI9は故十年前のものと基本的な相違がな
く、安価で性能の良いビームスプリッタ19の出現が期
待されている。
この発明は新しいビームスプリッタにより、安価で高性
能の干渉計をぢt供することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明によれば、両面に光中透面を有する平行平面板
からなるビームスブリ、りと、このスプリッタの両面よ
りそれぞれ所定距離だけ離して配置゛された2個の逆反
射器とから干渉計を構成することにより達成される。
〔作用〕
このように構成することにより、ビームスプリッタの片
側の面で入射光を分割し、分割された前記入射光をそれ
ぞれ前記逆反射器で反射させ、前記入射光を分割した面
と別の面により分割された前記入射光を干渉させるので
、従来必要とし、ていた補正板を干渉計から除くことが
できる。 またKBrの様に潮解性をもち、研摩が困雛
で蒸着のしに(い材料を使う必要がないので、耐環境性
にすぐれ安定した動作の干渉計を提供することができる
〔実施例〕
まず、本発明の実施例を示す前に、逆反射器の構成につ
いて述べる。逆反射器としてコーナキ。
−ブリフレフタ加を第10図1alに示す。110図(
alはコーナキューブリフレクタ加の外鋳である。互い
に垂直な3つの平面鏡からできでいて、入射光線21は
3つの面で3回反射して反射光線匹として反射されるが
反射光線nは入射光線21と方向がまったく逆向きで平
行となる。第10図fblは2次元のフーナキ、−ブリ
フレクタの反射の性質を示したもので、点Aから出た入
射光線21は点B、Dで反射して反射光nとなり点Eに
達する。コーナキー−ブリフレフタ四が第10図fbl
の2点鎖線の様に頂点Pを中心に傾いたとすると、反射
点はB/、D/となり光路は点線の様になるが1反射光
nの位置と方向は変わらず、またABDE=AB’D’
E=2xOPとなる2次元の場合%M14図から明らで
あるが。
幾何学的に3次元でも同様なことが証明できる。
第10図1clは、コーナキューブリフレクタ□□□の
各反射面に対して等しい角度をなす方向から見たもので
、入射光21は紙面に垂直に入射し、太い実線の様に反
射して反射光21となる。この時点Aと点E。
あるいは点Bと点りは頂点Pに対して点対称の位置に見
える。これは光線21と同じ方向(光線四の反射方向と
等しい)から見ているからである。この時、リフレクタ
を頂点Pを中心に傾けてもABCDEの長さは一定に保
たれその長さは2xUPに等しい。
第2図に本発明の実施例による干渉計を示す。
固定コーナキューブ反射/a23と可動コーナキューブ
反射鏡スがゲルマニウム(ue)でできた平行平面板5
に対して図の様に配置されている。干渉計への入射光線
21は平行平面板5のおもて面か上の点AC+によりて
一部が反射され、透過した光はさらに平行平面板6の裏
面n上の点Boで一部が反射され一部が透過する。固定
コーナキー−ブ反射鏡田の頂点P1を通り点Aoでの反
射光列と平行な軸がおもて而26とぶつかる点を01と
し、可動コーナキューブリフレクタ冴の頂点P2を通り
点Boでの透過光器と平行な軸が裏面ごとぶつかる点を
02とする。0□02がおもて面がと垂直になる様に(
従って裏面nとも垂直)、固定コーナキー−プ反射鏡n
を可動コーナキューブ反射鏡冴に対して、固定コーナキ
ー−ブ反射儒nに取りつけたx−yステージで調整する
。また可動コーナキューブ反射鏡別の移動方向は図示し
ていないあおり装置によって点Boでの透過光器と平行
になる様に調整する。
この様にコーナキューブ反射鏡n、24と平行平面板5
を配置すると、固定コーナキューブ反射@乙で反射され
た光線Iが裏面γに達する点り、は、可動コーナキュー
ブリフレクタ冴で反射された光線31が裏面に達する点
と一致する。以下でこれを証明する。
すなわち反射、屈折の法則から反射光線28、屈折光線
A。Bo、点A。を通るおもて面あの垂線32の3本の
直線は同一平面上にあり(この面をSlとする)、また
一方で光線30、屈折光CoDo点c。
を通るおもて面あの垂M33の3本のrI[線も同一平
面上にある。光i$128と閏が平行であり、垂g33
も平行なので、Slと82は互いに平行な2千面である
。従って垂線32と裏面部の交点をA6.垂線間と裏面
nの交点をC10とすれば、A?l BoはSlと裏面
γの交線でありC′oDoはB2と裏面nの交線だから
A’OBOはC′oDoと平行で、どちらの屈折れも屈
折角は同じであるから長さも等しい。一方で、固定コー
ナキューブリフレクタ乙の性質よりA、とCoは点0に
対して対称であり、0102はおもて面あ(従つてうら
面τにも)垂直に調整しであるのでA′oとC10は点
O′に対して対称となり、従って点Boと点Doは点0
2に対して対称となる。反射光31が裏面に達する点は
、点02に対して点Boと対称な点であるから結局r)
oと一致し、光線31と閏は互いに干渉する。
点Boで透過せずに反射した光線は、点AI 、 B1
 。
A2 、 B2・・・ でも透過光と反射光に分割され
、それらの光は点CIDIC2D2・・・で干渉する。
おもて面が上のClC2・・・で干渉した光線は光の入
射側に戻されるがうら面r上のDoDl()2・・・で
干渉した光線は干渉計の出力として出射される。入射光
量を1としり。Dll)2・・・で干渉した出射光の振
幅強度とEoEIE2・・・とする。例えばE2の中に
は、光iA。
Co Do C+ Dt C2C2や光線A、 B、 
A、 C,D、 (’12D2.光線AoHOA、 1
3. DIC2D2の様に、種々の経路を通ったものが
含まれ、これらがすべて干渉しあう。平行平面板δと空
気の振幅反射率をr。
振幅透過率をtとする。また波長λの光に対するAoB
、の光学的な長さく屈折率×長さ)をe(λ)とすると
、例えば光線Ao Co Do C+ [’)+ C2
C2の振部と点A、との位相差は 振 幅= (−r)trrrrt二r3 t2・聞・・
曲・(1)式位相差= 7− (2)’l 01 + 
52fλい ・・・・・・・・・・・・(2)式である
。(1)式の−rの負号−は、空気から平行平面板5に
入射する光が点A、で反射する際%fi”: 相がπ変
わるからである。この振幅と位相差は複素数を使って −r  t  e              ・・・
・・・・・・ と書ける。
EOE1E2・・・・・・Ellの振幅と位相差を調べ
てみろと次の71式になる。
−1−e           )・・・・曲・(3)
式−1−e         )・・・・・・(4)式
+e         )・・・・・・(5)式%式%
(1) ・・・・・・(6)式 :r2a−凰t2(t”−r” ) e半(2n−1)
−6(λ)・・・・・・(7)式 となる。エネルギー反射度R=r2.エネルギー透過度
T=t2としてエネルギーJ=lEl”を計算すると Jo=IEol 2=2RT2(1+cos(= (2
01P1−202P2 ) ) )λ ・・・・・・(8)式 %式%) ・・・・・・(9)式 となりJo、Jl・・・・・・Jnすべてが、光路差(
201P1−202P2 )で干渉した光であり1.、
e(A1によらないことがわかる。
これは点Dnに集まるどの光線も、平行平面板5の中を
同じ回数(2n+1 )通過するからで、従って第 図
の従来例の様に、半透膜5を形成した基板4の反対側に
、わざわざ同一材料、同一厚さの補正板8を配置しな(
でも、第 図の実施例に示す様に、平行平面板5とコー
ナキー−プ反射鏡ル、24の様な逆反射器で干渉計を構
成すれば位相が補正され、一定の光路差で干渉する干渉
計を得ることができる。ここでもし、逆反射器を使わず
、平面鏡9.10と平行平面板δで干渉計を構成すると
どうなるのかを第9図に示す。第9図において例えば出
力Eoには光線AoCoAoBo、光線Ao BIDt
 Bt AOBo、光線AOBI Al clAI B
I AOBO等が含まれる。
しかしこれらの光は、位相がすべて異なっている。
例えば出力Eoを計算すると、屈折光AoBoの屈折十
rt’e 2πi  □ +、5t4e−T−(2AoCo+!(λl+4.6f
λ1cosψ)+・・・・・・・・・        
 ・・・・・・・・・・・・(10)式・・・・・・(
1])式 となり、位相差の異なったものが多光束干渉する。
固定反射鏡10.可動反射鏡9のおのおので反射された
光の中で、最も強いものを残して近似するととなる。エ
ネルギーを計算すると 2π                   λSo 
=R,T2(1+T2+2’rcos(7(2Bt D
、 −2Ao Co +2n(λ11))・・・・・・
・・・(13)式 となり、光路差2 Bs Dt −2Ao Co + 
2−e(λ1十−の干渉を示すが、β(λ)が光路差中
に残り、(12)式の様な近似をしても、なおかつ位相
補正がされていないことになる。E、 E2・・・・・
・についても同様に位相が補正されていないことが証明
できる。従って、平面鏡9 、10と平行平面板5では
干渉計は構成できず、本発明の芙施例の第2図の様に平
面鏡10,9の替わりに逆反射器n、24が必要である
なお、第2図において入射光は1本の線21で示したが
、従来例第7図に示した2光束干渉分光計ではコリメー
ト反射鏡3によって平行になった平行光束が入射する。
従りて光821で考えた場合には、EoE1E2・・・
・・・は独豆で相互の干渉は問題とならないが、平行光
束が入射した場合には問題になる。本発明において平行
光束が入射した場合を第3図に示す。第3図において入
射光21の1つの波面Wは平行平面板5.固定コーナキ
ューブリフレクタ23.可動コーナキューブリフレクタ
の作用により分割干渉して、波面Wo WlW ・・・
・・・トナっテ干渉計の出射光となる。WoWl・・・
・・・相互の干渉を考えなければそれぞれの光束の強度
は入射エネルギーを1として、第3式と第7式で表わさ
れるE。
EIE2・・°・°・になる。波面WoW1W2・・・
・・・はそれぞれ光の進行方向に垂直にaだけずれて出
射する。板の厚さをd、入射光線21の入射角をθ、屈
折角をψとすると、この間隔aは a=2d−ψωSθ       ・・・曲・・(14
)式となる。波面が進行方向に対して垂直な方向にずれ
た時、どこまで可干渉であるかは、光の種類とコリメー
ト反射鏡3の表面状態に大きく左右される。
入射光がレーザ光の場合、波面Woはほとんど全面で可
干渉であり、WoとWlが重なるところがあるとそこで
干渉を起こすが、通常の光源の場合には横方向の可干渉
性が小さく、研摩した凹面鏡でコリメートした場合、中
赤外光に対して±500 Mb度のずれで十分に干渉性
を失う。可視光に対してはもつと少な(でよい。また最
近はアルミ面の切削によって面粗さ30M程度の非球面
鏡を作ることができるが、この場合には±100 M程
度のずれで十分干渉性がなくなる。逆に適当な面粗さの
コリメート反射鏡3を使うことで、横方向の干渉性を制
限することができるし、また平行平面板6の厚さを厚(
することによっても、また光線21の入射角θを大きく
することによっても制限することができる。
以上のことから、EoE!E2を独ユした光として扱う
ことができるので、本発明ζこよる干渉計はレーザでな
い通常の光源による平行光束に対して、光路差2 P 
10s  2 P202  で干渉させることができる
第8式、第9式で表わされる干渉信号の振幅について平
行平面板δにゲルマニウム(Ge)を使った場合を考え
る。Geは波長加μの赤み光に対してT=0.3程度で
ある。吸収を考えないで)L=0.7とすると J : J、+J、+ ・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・(15)式%式% ・・・・・・・・・(17)式 トナル。)L=0゜7 、 T = 0.31cツいテ
(18) 式ヲ計gすると、干渉の強さ=0.30とな
ッテ、R,=0.7゜’r=o、a の時の最大効率(
2RT) 0.42 (7)71%となる。波面w1w
2・曲・は、ずれaのためケられるが・式(18)の第
1項(波面Wo )だけでも干渉の強さ=0.13とな
り、最低でも最大効巡の印%が保障される。Geは波長
2μm〜10μm赤外光に対しては1’ = 0.5程
度でほぼ理想的である。ル=0.5  とすると2)t
T2=0.25となって、最大効鹿に等しく問題ない。
干渉信号の振幅は実際には上式とは異なる。
すなわち光路差2 (Jt P s  202 P2が
増加丁れば、通常光では可干渉な光が減少Tるため、出
方が低下する。しかし、これは従来技術に対してもまっ
たく同じであり、上述の様に干渉信号の大きさには問題
ないと言える。
第7図に示した2光束干渉分光計に本発明による干渉計
を応用した実施例を第1図に示す。第1図と比較すると
その相違がはっきりとしている。
すなわち、この実施例では第7図従来例に必要な補正板
が不要である。これによりビームススプリッタ19の材
料費、研摩費のコストダウンが図れる。さらに従来は、
基板4と補正板8との厚さの誤差に対して高分解能分光
計では±10μm程度の精度を費求されたが、この2枚
1組として厚さをそろえる必要かまった(なくなった。
この厚さをそろえる作業は研Jと計測のくり返しであっ
て和尚の時間を費やすため、本実施例の効果はますます
大きい。さらに従来の場合は基板4と補正板8との間に
スペーサーをおいて1つのホルダーに組み込む組立作業
が必要である。この時基板4と補正板8との間に空気層
ができるため、この間で多光束干渉が起こり、特定の波
長が吸収されることもしばしば起こる。この場合には基
板4と補正板8をわずかに傾けて組み豆でねばならない
。本実施例においては、上記の様な組立作業はまった(
必要なく、単にホルダーにはめこめば良いし、多光束干
渉の心配もない。この点でもコストはさらに下がる。
次にこの実施例では半透膜5を蒸着する必要がない。蒸
着作業は通常基板5を加熱しながら行う。
例えばKBrにGeの半透膜を蒸着する場合、基板5の
温度が高いはど膜質、膜強度が上がるが、温度を上げす
ぎるとせっかく研摩したKBrの面積度が悪化するとい
うことが起こり、その制御はがなり難しい。このような
蒸着の手間がまったく必要ないため、ビームスプリッタ
19のコストをさらに下げることができる。半透膜が必
要のないことは、コストだけでな(性能面でもメリット
がある。例えば−例としてKBrにGeの半透膜を蒸着
する従来のビームスプリッタではGe薄膜の干渉を利用
するが、薄膜の厚さによって分割できる光の波長域が制
限されて(る。例えばKBrは400crr1(赤外光
)から30000CW1−1(可視)ぐらいの光をよ(
通すが、Ge薄膜で400crn−’からのビームスプ
リッタを作ったとするとたかだか5000c1n−” 
 ぐらいまでのものしか作れない。しかし本発明によれ
ばKBrの光の透過域全部を利用することができる。た
だしKBrの屈折率はこの領域で1.5〜1.7程度で
あり、垂直入射の場合の反射率Rは数%なので、入射角
を太き(することによって反射率を上げる必要はあるが
、400crn−’から30000m−”  まで有効
なビームスプリッタを作ることができる。材料はKBr
にこだわる必要がないので、例えば屈折率の高い臭沃化
タリウム(KR8−5)や臭塩化タリウム(KR8−6
)を使えば入射角を小さくすることができる。
なお、上記実施例では平行平面板の材料としてゲルマニ
ウムや臭沃化タリウムについて説明したが本発明はこれ
に限られるものではな(、例えばシリコンやガリウムと
化物等の半導体材料やジンクセレン(Zn5e )など
の誘電体材料を用いることができる。
またどうしても入射角を太き(することができない場合
は、第4図に示す他の実施例の様に、平行平面板5の両
面に蒸着膜あ及びあを形成してもよい。この場合前述の
蒸着の必要がないために生じたメリットは失なわれるが
、補正板の必要がないために生じるメリットはまだ有効
である。コスト面で従来と比べると、第7図の基板4の
一方の面にも蒸着が必要となるが、治具を工夫して蒸着
の際蒸着装置の真空を破らないで両面に蒸着すれば、大
きなコスト増にはならない。
第17図に示す本発明の他の実施例は、第4図に示した
もの同様両側に半透膜を蒸着したものであ1.シの部分
が作っである。すなわち第17図において、光透過材料
の平行平面板でできた基板204のおもて面224の上
半分に半!g225が蒸着されており、裏面226の下
半分に半透膜227が蒸着されている。第18図は、第
17図で示したビームスプリッタ219と逆反射器10
,9を組み合わせた干渉計の光路図である。第18図(
atは入射光線ABがビームスプリッタ219のおもて
面224の上半分に蒸着した半透膜225に最初に入射
する場合であり、第18図(blは入射光線ABがビー
ムスプリッタ219の裏面226の下半分に蒸着した半
透膜227に最初に入射する場合である。、7318図
(alにおいて入射光線ABはビームスプリッタ219
の半透膜225で2つの光線BCDFFとBC/D侶/
Fl  に分けられ。
第2図で示した実施例と同様にして点FとF′ が一致
し干渉する。どちらの光路も点Bで2分されてから干渉
するまでに1回だけ基板204中を通り、位相補正され
ている。8J18図Tblの場合も同様である。このビ
ームスプリッタ219は第2図で示した様に光が何度も
分割されないため、通常光の他にレーザー光の様な干渉
性の高い光も使用することができる。蒸着の必要は生じ
るが他のメリットは失なわれないのは第7図の実施例と
同じである。
第11図は、同一ビームスプリッタ119上に赤外光用
半透膜128と可視光用半透膜129の2種類の半透膜
を付けた本発明の他の実施例である。この例では、可視
光用の半透膜129を第1図あるいは第毘図に示したレ
ーザ干渉測距装置12の出すレーザ光のビームスプリッ
タとなりている。従来方法によれば第11図のA領域に
可視用の半透膜を作るしがなかったが本発明によれば図
のように蒸着する場所を互違いにすることができ、RI
N時のマスキング領域を明確に区別することができるの
で、従来方法で生じた2種類の半透膜の境界に生じる様
々な問題を解消することができる。したがって同様な方
法により基板の裏面にも2種類の半透膜をおもて面と互
違いに設ければ、赤外領域から可視領域までを同時に測
定できるビームスプリッタ119を作ることができる。
第12図(alは本発明の更に他の実施例で第4図で示
したものとの違いは、おもて面124上の半透膜125
と裏面126の上の半透膜127との境界にわずから隙
間dをあけであることである。第12図fblは第4図
の変形例であるが、前述した通り第1図あるいは第7図
の絞り2が有限の大きさをもつため、干渉計に入射する
光線は完全な平行光ではなく、わずかに傾いた成分が入
っている。この傾きは多くても3度程度である。この傾
いた光は第12図(blの様に、Bで2分割された後C
でも再び2分割されてしまう。従って理想的な半透膜の
場合、光線CDは光線ABの1.’4 、 CD も1
/4.BCはv2となり、本来干渉すべき光線CDはそ
の光量が減り、また光線CD と光線CDとが干渉する
という不都合が生じる。ただし全体の元金かも見ればわ
ずかなすなので通常は問題とならないが、中央付近の光
量が特に強い場合には迷光となって表われる。この不具
合を解消するものが第12図fatの実施例である。例
えば基板4の屈折率を1.5.厚さを6寵とし、入射光
の平行光からの傾き角が最大3度とすると屈折の法則か
ら となる。
第1.−1図は本発明の更に他の実施例で、ビームスプ
リッタを縦に分割した例である。第14図は第13図で
示したビームスプリッタ119を用いて干渉計を構成し
た例である。点Bで2分割されさらに点Cで重ねて2分
割されないように、おもて面の半透膜125と裏面の半
透膜127とのあいだに隙間があけである。第14図に
おいてBで2分割された光はFで干渉し、Fで分割され
た光はBで干渉するため、出射光はCGの分だけ致方向
に隙間が生じる。一方′4!J7図において照射ミラー
14や集光ミラー16は光を透過する試料15を測定す
るものであるが、一般にこれらのミラーはアタッチメン
トとして取り換えることが可能で、例えば反射形の試料
や、光を散乱する粉末を測定するオブティクスなどがあ
る。しかしながらこれらのオブティクスを交換する際に
光軸を調整する必要がある。第14図において、隙間C
Gを利用して、光情調!用のレ−f130を反射鏡13
1により出射させたのがこの実施例である。
このほか、ビームスプリッタの構成として第15図(a
l (blの様な実施例も考えられる。第15図fat
はいくつかにビームスプリッタを分割した例、(b)は
光軸をずらした例である。
また、逆反射器るもしくは冴は、実施例では第2図に示
す碌にコーナキー−ブ反射鏡を用いたが、他の逆反射器
でも良いことはいうまでもない。例えば第10図(al
に示すコーナキューブプリズム、第10図fblにおけ
るキャッツアイリフレクタと呼ばれる逆反射器、また同
図iclの様に2つの平面鏡を直角にはりあわせた様な
鏡、あるいは2面が直角となった3角プリズムなども使
用できる。コーナキー−ププリズムはコーナキー−プリ
フレフタをプリズムにした様なもので最近ではレーザを
用いた測量用の測距器番こ多く使用されている。
本発明による干渉計は、干渉分光装置のみならず他にも
応用できる。第6図は測距装置に応用した例である。第
6図において、X−Yステージあは図示してない!<b
モータによって矢印の方向に動かされる。X座標逆反射
器37.Y座標逆反射器おは、第10図fclで示した
種類の逆反射器でX−Yステージに取り付けられている
。レーザ光源39から出たレーザ光40はビームスプリ
ッタ41によって2分割され、一方はX座標の測定に、
他方はY座標の測定に使われる。X座標、Y座標の測定
の方法は同じなので、X方向のみについて説明する。
本発明によるビームスプリッタ42によってA点で分離
された光は、X座標逆反射器によって反射され、もう一
方の光は基準逆反射器43によって反射されて、ビーム
スプリッタ42のB点で干渉を起こし、干渉後反射した
光は測長検出器44で、干渉後透過した光は方向検出器
45で検出される。レーザ光40は直線偏光であり、ビ
ームスプリッタ42上の半透膜面に対して、P成分とS
成分をもつが、L/4波長板46はP成分をV4波長だ
け遅らせ、偏光板47によって方向検出器45がP成分
を検出する。S成分は位相がずれることなく干渉し、偏
光板48の作用で検出器44が検出する。この様にして
検出器44と検m器45の出力は位相が約λ/4程度ず
れており、ロータリエンコーダ七同様の原理で方向が検
出できろ。さてこの時重要な点は、ビームスブリ7タ4
2と基準逆反射器43が動かないことである。
これらの位置が計測中に移動すれば、当然検出器44に
はX−YステージIがあたかもその分移動したかの様な
出力が出され誤った計測となる。レーザ光は単色なので
、材料による色分散は問題にならない。しかしビームス
プリッタ42の代わりに従来の様なビームスプリッタで
補正板8を取り除いたものを使うと、材料の熱膨張によ
って片側の光路差が変化するため、彰張率の小さい高価
な材料を必要とする。しかしながら補正板を入れると、
その厚さの誤食やコストなど前述した補正板の問題が発
生Cる。このため、本発明によるビームスプリッタ42
を使うと、点A側を基率にしてB側に膨張できる様にし
ておけば、熱膨張の効果は完全に補正することができる
。しかも構成が単純なので前述したメリットがそのまま
生かされる。
〔発明の効果〕
以上の説明から明らかなようにこの発明によれば、両面
に光半透面を有する平行平面板からなるビームスプリッ
タと、−組の逆反射器を用いて、一方面で分割された元
が他方の面で干渉するよう(こ干渉計を構成したので、
2分割された光が干渉するまでの間にどちらも基板中を
同じ距離だけ通過し、従来必要とし一〇いた補正板によ
る働きと同じ補正効果を持たせることができた。この結
果従来必要としていた補正板が必要なくなり、コスト面
ではもちろん、性能の点でも向上させることができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による干渉計を応用した干渉分光装置を
示すブロック図、第2図、第3図および第4図はそれぞ
れ本発明による干渉計の実施例を示す構成図、第5図は
それぞれ逆反射器の例を示す概略図、@6図は本発明に
よる干渉計を応用した装置の他の実施例を示すブロック
図、第7図は干渉計を応用した従来の干渉分光装置を示
すプロ、り図、第8図は従来のビームスプリッタを示す
概略図、第9図は、本発明のビームスプリッタの平面鏡
を組みあわせた時の作用を示す構成図、第10図は逆反
射器の作用を説明するための概略図、第14図および第
17図はそれぞれ本発明による干渉計の実施例を示す構
成図、第11図ないし第13図および第15図ないし第
16図はそれぞれ本発明によるビームスプリッタの例を
示す概略図である。 4:基板、5:半透膜、8:補正板、19:ビームスプ
リッタ、23:固定逆反射器、24=可動逆反射器、5
,125:半透膜、27,127:半透膜。 (+1) 8″    γ12図 ヌ13 図 竿140 箋15(2)    tJ+) % 1b(2) 葛1′7喝

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)両面に光半透面を有する平行平面板からなるビーム
    スプリッタと、このスプリッタの両面よりそれぞれ所定
    距離だけ離して配置された2個の逆反射器を有すること
    を特徴とする干渉計。 2)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ビーム
    スプリッタが半導体材料からなる平行平面板であること
    を特徴とする干渉計。 3)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、ビーム
    スプリッタが光透過材料よりなる平行平面板の両面のそ
    れぞれ互違う位置に半透過膜を形成したものであること
    を特徴とする干渉計。 4)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、半導体
    材料がゲルマニウムであることを特徴とする干渉計。 5)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、半導体
    材料がシリコンであることを特徴とする干渉計。 6)特許請求の範囲第2項記載のものにおいて、半導体
    材料がカリウムヒ化物であることを特徴とする干渉計。 7)特許請求の範囲第1項記載のものにおいて、平行平
    面板の材料が誘電体材料であることを特徴とする干渉計
    。 8)特許請求の範囲第7項記載のものにおいて、誘電体
    材料がセレン化亜鉛であることを特徴とする干渉計。 9)特許請求の範囲第7項記載のものにおいて、誘電体
    材料が臭沃化タリウムであることを特徴とする干渉計。 10)特許請求の範囲第7項記載のものにおいて、誘電
    体材料が臭塩化タリウムであることを特徴とする干渉計
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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