JPWO2011145289A1 - 干渉光学系 - Google Patents

Abstract

本発明の一態様における干渉光学系２１は、入射光束Ｆ０を分岐してから合流させて干渉させるまでの間に２つの第１および第２光路を形成する複数の光学素子２２、２４、２５、２６と、前記２つの第１および第２光路に介在する１つの再帰反射光学素子２３とを備える。このため、このような構成の干渉光学系１は、１つの再帰反射光学素子２３の使用で、干渉光学系１における光学要素の傾きを補償することができ、その構成を簡略化することができる。

Description

本発明は、フーリエ変換型赤外分光放射計等のフーリエ変換型分光器、あるいは、レンズ面の検査や３次元測定等を行うレーザ干渉計に好適に使用され、マイケルソン干渉計として実現される干渉光学系に関する。

フーリエ変換型分光器やレーザ干渉計等における干渉光学系として、従来から、マイケルソン干渉計が知られている。図１０は、フーリエ変換型分光装置に使用される基本的なマイケルソン干渉計の構成を示す光路図である。このマイケルソン干渉計では、光源１からの赤外光が被測定物２で反射された後、該干渉計に入射し、コリメータ３で平行光に変換され、さらにビームスプリッタ４で第１光路５および第２光路６の２個の光路に分岐される。分岐された光は、その一方（第１光路５の光）が固定平面鏡７で反射してビームスプリッタ４に戻り、その他方（第２光路６の光）が移動平面鏡８で反射してビームスプリッタ４に戻り、該ビームスプリッタ４をそれぞれ透過または裏面で反射されて、出射光９として再結合され、検出器１０上に集光される。フーリエ変換型分光装置では、移動平面鏡８の移動によって生成される干渉縞が検出器１０で記録され、その干渉縞をフーリエ変換することによって、入射光のスペクトルが求められる。なお、図１０において、第２光路６の光がビームスプリッタ（ハーフミラー）４を通過することによる該ハーフミラーの厚み分の光路長を補償するために、通常、第１光路６に介在される補正板は、省略している。

一般的に、上記のような干渉計でフーリエ変換型分光装置を構成する場合、ビームスプリッタ４、固定平面鏡７および移動平面鏡８の傾き誤差に関して、理想的な状態から数秒の傾きまでしか許容されないので、各光学素子の保持安定性および移動平面鏡８の可動機構の安定性に極めて高い精度が要求される。そこで、このような課題を解決する手法として、移動平面鏡８および固定平面鏡７をコーナーキューブプリズム等の再帰反射素子で構成することで、傾きの影響を補償する光学系が知られている。再帰反射とは、入射光が入射方向へ再び帰る現象をいい、再帰反射素子は、このような再帰反射を実現する光学素子である。

しかしながら、コーナーキューブプリズムは、それ自体が傾いても反射光の光軸は傾かないけれども、光軸がシフトするという課題があり、この光軸シフトがフーリエ変換型分光装置では誤差要因となる。また、重いコーナーキューブプリズムを駆動機構によって移動させるので、角度変動が小さい駆動機構の実現は、困難である。さらにまた、コーナーキューブプリズムへ入射する位置がΔｔずれると、再帰反射した光軸は、２×Δｔずれて射出されることになるので、コーナーキューブプリズムのアライメント調整精度や、移動平面鏡８の移動軸と光軸との平行度が必要になる。

このため、そのような課題を解決するために、ＳＴＥＥＬは、Ａｎａｌｅｃｔ Ｍｕｌｔｉｓｅｐｔ ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒを提案しており、コーナーキューブプリズムからの反射光を固定平面鏡で再度コーナーキューブに戻すことで、該コーナーキューブプリズムの傾きで生じる光軸シフトを補償する光学系を実現している。そして、特許文献１に開示の技術は、ビームスプリッタで分岐した両方の光路にＳＴＥＥＬの光学系を構成している。また、特許文献２では、ＳＴＥＥＬの構成を基に、重いコーナーキューブプリズムを動かさず、新たに光路中に加えた平面鏡の移動で光路長を変化させる構成が提案されており、特許文献３および特許文献４では、全ての光学要素の傾きを補償した分光光学系が提案されている。

図１１に、前記特許文献２の第１実施例の構成を示す。前記特許文献２における第１実施例の構成は、図１０に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この従来技術では、ビームスプリッタ４で分岐された第２光路６の光は、移動平面鏡８で反射された後、コーナーキューブプリズム１１に入射し、折り返えされて固定平面鏡１２で反射されることで、該第２光路を反転する（該第２光路を逆に辿る）。そして、参照符号８’で示すように移動平面鏡８が傾いた場合、光路は、仮想線で示すように変化するものの、最終的にビームスプリッタ４に戻る光は、該ビームスプリッタ４の同じ位置に戻り、前記移動平面鏡８の傾きは、補償されるようになっている。

この図１１の構成は、傾きの生じ易い移動平面鏡８の傾き補償のみを行うものであり、特許文献２の第２実施例には、図１２で示すような固定平面鏡７の傾き補償も行う構成が提案されている。すなわち、固定平面鏡７は、第１光路５の光を反転させるのではなく、固定平面鏡７は、第１光路５の光を反射させ、さらのその反射光をもう１つのコーナーキューブプリズム１３に入射させ、折り返えして該固定平面鏡７で反射させた後に、もう１つの固定平面鏡１４が最終的に反転させるというものである。

したがって、この特許文献２を始め、特許文献３および特許文献４では、全ての光学素子の傾きを補償するために再帰反射光学素子（コーナーキューブプリズム）が２つ使用され、その構成が複雑で高コストになるという問題がある。

米国特許第４５３７５０８号明細書 米国特許第５８９８４９５号明細書 米国特許第６４６９７９０号明細書 米国特許第７２２４４６４号明細書

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、１つの再帰反射光学素子の使用で全ての光学要素の傾きを補償し、その構成を簡略化することができる干渉光学系を提供することである。

本発明にかかる干渉光学系は、入射光束を分岐してから合流させて干渉させるまでの間に２つの第１および第２光路を形成する複数の光学素子と、前記２つの第１および第２光路に介在する１つの再帰反射光学素子とを備える。このため、このような構成の干渉光学系は、１つの再帰反射光学素子の使用で、干渉光学系における光学要素の傾きを補償することができ、その構成を簡略化することができる。

上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。

第１実施形態にかかる干渉光学系の構造を示す斜視図である。 図１で示す干渉光学系の平面図である。 図１で示す干渉光学系における固定鏡が傾いた場合の光路の変化を説明するための平面図である。 図１で示す干渉光学系におけるビームスプリッタが傾いた場合の光路の変化を説明するための平面図である。 第２実施形態にかかる干渉光学系の構造を示す平面図である。 第３実施形態にかかる干渉光学系の構造を示す平面図である。 第４実施形態にかかる干渉光学系の構造を示す斜視図である。 第５実施形態にかかる干渉光学系の光路図である。 図１で示す干渉光学系の光路図である。 フーリエ変換型分光装置に使用される基本的なマイケルソン干渉計の構成を示す光路図である。 典型的な従来技術の干渉光学系の構造を示す光路図である。 他の従来技術の干渉光学系の構造を示す光路図である。

以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる干渉光学系２１の構造を示す斜視図である。この干渉光学系２１は、フーリエ変換型赤外分光放射計等のフーリエ変換型分光器に使用されるものであり、マイケルソン干渉計として実現される。したがって、先ず矢符Ｆ０で示す入射光束は、ビームスプリッタ２２によって、その第１反射面（半透鏡面）Ｍ１で反射された第１光路の矢符Ｆ１１で示す光束と、第１反射面Ｍ１を透過した第２光路の矢符Ｆ２１で示す光束との２つに分岐される。

次に、ビームスプリッタ２２の第１反射面Ｍ１で反射された矢符Ｆ１１で示す第１光路の光束は、直接、再帰反射光学素子であるコーナーキューブプリズム２３に入射され、これに対して第１反射面Ｍ１を透過した矢符Ｆ２１で示す第２光路の光束は、第２反射面Ｍ２で反射されて、矢符Ｆ２２で示すようにコーナーキューブプリズム２３に入射される。

コーナーキューブプリズム２３は、円柱を軸線と斜めに交差し、かつ頂点２３ｐが一致する３面２３ａ，２３ｂ，２３ｃでカットした形状を有する。そして、前記円柱の底面２３ｄ側が出入射側となり、前記３面２３ａ，２３ｂ，２３ｃは、後方の反射面となる。矢符Ｆ１１で示す第１光路の光束と、矢符Ｆ２２で示す第２光路の光束とは、このコーナーキューブプリズム２３の相互に異なる反射面２３ａ，２３ｂにそれぞれ入射するように、コーナーキューブプリズム２３の軸線回りの回転角度位置が調整されて、コーナーキューブプリズム２３は、配置されている。このコーナーキューブプリズム２３への光束の出入射位置の関係が、図２において参照符号αの分図で示されている。この参照符号αで示す図は、コーナーキューブプリズム２３を頂点２３ｐ側から見た正面図である。

コーナーキューブプリズム２３では、前記第１光路および第２光路の各入射光束は、前記３面２３ａ，２３ｂ，２３ｃをそれぞれ使用して折り返して出射（入射面側に反射）される。このとき、矢符Ｆ１１で示す第１光路の光束および矢符Ｆ２２で示す第２光路の光束は、最終、共通の反射面２３ｃで反射されて、それぞれ矢符Ｆ１２および矢符Ｆ２３で示すように出射する。それらの光束は、第３反射面Ｍ３および第４反射面Ｍ４でそれぞれ反射されて、それぞれ矢符Ｆ１３および矢符Ｆ２４で示すように第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６に入射する。

これらの第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６は、固定鏡となり、同一の反射光学素子２４において、光束の入射方向に対して、前記第１光路と第２光路との距離差を補正するための段差Ｄを有する段差面として形成されている。すなわち、反射光学素子２４には、第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６が、その光軸に対して直交し、互いに平行となるように形成されており、第５反射面Ｍ５と第６反射面Ｍ６との光軸方向における距離差として前記段差Ｄが形成されている。これらの第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６からは、矢符Ｆ１３および矢符Ｆ２４で示す各入射光束が、それぞれ、矢符Ｆ１４および矢符Ｆ２５で示すようにそのまま反射され、前記第１光路および第２光路を反転して辿ること（逆に辿ること）になる。したがって、矢符Ｆ１４および矢符Ｆ２５で示す各光束は、第３反射面Ｍ３および第４反射面Ｍ４に再びそれぞれ入射され、第３反射面Ｍ３および第４反射面Ｍ４でそれぞれ反射されて、矢符Ｆ１５および矢符Ｆ２６で示すように前記コーナーキューブプリズム２３に再びそれぞれ入射し、前記共通の反射面２３ｃから、最終、個別の反射面２３ａ，２３ｂでそれぞれ反射されて、矢符Ｆ１６および矢符Ｆ２７で示すようにそれぞれ出射される。

その出射光束は、第１光路において、矢符Ｆ１７で示すように前記ビームスプリッタ２２の第１反射面Ｍ１を透過してセンサへ出射され、第２光路において、矢符Ｆ２８で示すように第２反射面Ｍ２で反射され、さらに矢符Ｆ２９で示すように前記ビームスプリッタ２２の裏面で反射されてセンサへ出射される。そして、第１反射面Ｍ１および第３反射面Ｍ３または第２反射面Ｍ２および第４反射面Ｍ４の一方が移動鏡となって、矢符Ｖで示す相互に近接離反方向に変位することで、前記矢符Ｆ１７および矢符Ｆ２９で示す出射光束に干渉状態の変化を生じさせることができる。

図１および図２の例では、第１反射面Ｍ１および第３反射面Ｍ３ならびに第２反射面Ｍ２および第４反射面Ｍ４は、それぞれ反射光学素子２５，２６に一体で設けられているけれども、光路長を調整することが可能であれば、それぞれ相互に平行に個別に配置されてもよい。図２の参照符号αで示すように、第１光路および第２光路が、往路の入射時および復路の出射時に、それぞれコーナーキューブプリズム２３の個別の反射面２３ａ，２３ｂを使用することで、長手板状の反射光学素子２５，２６が、頂点２３ｐを中心に周方向にずれて、すなわち異なる直径位置に設けられることになる。これによって、コーナーキューブプリズム２３を共用しても、矢符Ｆ１１および矢符Ｆ２１で示すようにビームスプリッタ２２で分岐されてから、矢符Ｆ１７および矢符Ｆ２９で示すように再びビームスプリッタ２２の位置で合成されるまで、それらの第１光路および第２光路間を分離することが可能となっている。この干渉光学系２１でも、入射光束を平行光とするコリメータおよびビームスプリッタの厚み分の経路を補償する補正板（位相補償板）は、省略している。

上述のように構成される干渉光学系２１において、先ず、図３には、固定鏡となる第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６を搭載する反射光学素子２４が、矢符Ｓ１で示すように傾いた場合の光路の変化が示されている。図２と同様の構成には同一の参照符号が付されている。この反射光学素子２４の傾きによって変化する光路は、該反射光学素子２４の第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６で反射されて前記第１光路および第２光路を反転して辿る光路であり、図３ではその光路が太線で示めされているとともに、参照符号には添字ａが付されている。

この図３から、相互に平行な第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６に同一の傾きＳ１が加わっても、参照符号Ｆ１４ａ〜Ｆ１７ａで示す第１光路と、参照符号Ｆ２５ａ〜Ｆ２９ａで示す第２光路とは相互に平行に傾き、参照符号Ｆ１７ａ，Ｆ２９ａで示すセンサへの出射光束は、そのセンサへの入射角度が若干変化するものの、互いに平行で、傾きＳ１の有無に拘わらず、同様の干渉を生じることが理解される。

次に、図４には、第１反射面Ｍ１および第３反射面Ｍ３を搭載する反射光学素子２５が、矢符Ｓ２で示すように傾いた場合の光路の変化が示されている。図２と同様の構成には同一の参照符号が付されている。この反射光学素子２５の傾きによって、ビームスプリッタ２２を透過した第２光路の成分は、最終的に第１反射面Ｍ１の裏面で反射されるまで（Ｆ２１〜Ｆ２８）、図２と変化はないが、参照符号Ｆ２９ａで示すその反射された成分のみが傾きＳ２の影響を受ける。これに対して、ビームスプリッタ２２で反射された第１光路の成分（Ｆ１１ａ〜Ｆ１７ａ）は、以降、総てに傾きを生じている。しかしながら、最終的にビームスプリッタ２２を通過した後では、参照符号Ｆ１７ａで示す光路の成分は、参照符号Ｆ２９ａで示す第１光路の成分と平行となり、これによってもまた、傾きＳ２の有無に拘わらず、干渉を生じることが理解される。なお、第２反射面Ｍ２および第４反射面Ｍ４を搭載する反射光学素子２６が傾いた場合も、この反射光学素子２５が傾いた場合と同様のメカニズムとなるので、その説明を省略する。

以上のように、本実施形態の干渉光学系２１は、マイケルソン干渉計として実現される干渉光学系において、その傾きを補償するために、ビームスプリッタ２２で第１光路と第２光路との２つの光路に分岐した入射光束を、同じコーナーキューブプリズム２３を使用して、往復で通過させるので、移動鏡（２５または２６）や固定鏡（２４）等の該干渉光学系の全ての光学要素の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に分岐した入射光束を同じコーナーキューブプリズム２３で折り返すことで、該コーナーキューブプリズム２３を１つとすることができ、構成を簡略化することができる。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態にかかる干渉光学系３１の構造を示す平面図である。この干渉光学系３１は、前述の干渉光学系２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この第２実施形態における干渉光学系３１では、固定鏡となる前述の反射光学素子２４における第５反射面Ｍ５および第６反射面Ｍ６は、反射光学素子２４ａの反射面Ｍ５６で共用されている。このため、第５反射面Ｍ５まで長い距離が必要であった、すなわち第５反射面Ｍ５と第６反射面Ｍ６との間に段差Ｄを生じさせる必要のあった第１光路において、第３反射面Ｍ３とこの反射面Ｍ５６との間に、その距離差を補正し、かつ前記第３反射面Ｍ３からの光束を前記第４反射面Ｍ４からの光束に近接した略平行光とする導光部材３２が介在されている。

この導光部材３２には、図５のように、断面菱形のプリズムや、ミラーの組合わせ等を使用することができる。このように構成することで、第２実施形態における干渉光学系３１は、第１光路および第２光路の最終の反射鏡（固定鏡）Ｍ５６を共用することができる。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態にかかる干渉光学系４１の構造を示す平面図である。この干渉光学系４１は、前述の干渉光学系２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この第３実施形態における干渉光学系４１では、固定鏡となる反射光学素子２４ｂには、第６反射面Ｍ６しか設けられておらず、第３反射面Ｍ３で反射された矢符Ｆ１３で示す第１光路の光束は、図略の被測定物に照射され、その反射光が矢符Ｆ１３で示すように第３反射面Ｍ３に入射する。すなわち、この干渉光学系４１は、被測定物までの距離や、被測定物の３次元形状を測定するレーザ干渉計に使用される干渉光学系として実現される。

このような構成の干渉光学系４１は、レーザ干渉計において、固定鏡以外の光学素子の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に分岐した入射光束を同じコーナーキューブプリズム２３で折り返すことで、該コーナーキューブプリズム２３を１つとすることができ、その構成を簡略化することができる。

（第４実施形態）
図７は、第４実施形態にかかる干渉光学系５１の構造を示す斜視図である。この干渉光学系５１も、前述の干渉光学系２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。この第４実施形態における干渉光学系５１では、第１反射面Ｍ１（ビームスプリッタ）および第２反射面Ｍ２を搭載する反射光学素子２５ａと、第２反射面Ｍ２および第４反射面Ｍ４を搭載する反射光学素子２６ａとは、それぞれ、平板の基板に形成されている。コーナーキューブプリズム２３を第１光路と第２光路とで共用するために、前述の干渉光学系２１では、図２の参照符号αの分図で示すように、コーナーキューブプリズム２３の頂点２３ｐを中心として、長手板状に形成される反射光学素子２５，２６は、周方向にずれて、すなわち異なる直径位置に形成されるのに対して、この干渉光学系５１では、２枚の相互に平行な板状に形成される。そして、ガラス等の透光性の基板に前記各反射面Ｍ１〜Ｍ４が形成される等して、その反射面Ｍ１〜Ｍ４以外は、入射光を透過させるようになっている。

このような構成の干渉光学系５１は、反射光学素子２５ａ，２６ａの取付け性が良くなり、傾き精度や組立て性を向上することができる。

（第５実施形態）
図８は、第５実施形態にかかる干渉光学系６１の構造を示す平面図である。この干渉光学系６１は、前述の干渉光学系２１に類似し、対応する部分には同一の参照符号を付して示し、その説明を省略する。また、コーナーキューブプリズム２３の内部での光路は、便宜上、簡略化して示す。この第５実施形態における干渉光学系６１では、前述の干渉光学系２１に対して、入射側と出射側とが入替えられている。図面の煩雑化を避けるため、図８（ａ）には第１光路が、図８（ｂ）には第２光路が、それぞれの光路を分離して示されている。図９には、前述の干渉光学系２１について、同様の光路が示されている。第５実施形態における干渉光学系６１は、第１実施形態における干渉光学系２１に対し、ビームスプリッタ２２が裏向けに取付けられている。すなわち、第５実施形態における干渉光学系６１は、第１実施形態における干渉光学系２１に対し、反射光学素子が反転して取付けられていることを除き、前述の干渉光学系２１と同様である。したがって、レーザ干渉計等において、光学設計に応じて、前述の干渉光学系２１の出入射側を変更することができる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

一態様にかかる干渉光学系は、入射光束を２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記２つの光路の一方に介在される固定鏡および他方に介在される移動鏡とを備え、前記移動鏡の移動によって前記２つの光路の光束間の干渉状態に変化を生じさせる干渉光学系であって、１つの再帰反射光学素子と、前記１つの再帰反射光学素子を、前記２つの光路にそれぞれ介在させる光学系と、を含む。

このような構成の干渉光学系は、フーリエ変換型赤外分光放射計等のフーリエ変換型分光器、或いはレンズ面の検査や３次元測定等を行うレーザ干渉計に好適に使用され、マイケルソン干渉計として実現される。そして、このような構成の干渉光学系は、例えば円柱を軸線と斜めに交差する３面でカットした形状等を有するコーナーキューブプリズム等で実現される再帰反射光学素子を用い、該干渉光学系の傾きを補償するために、入射光束を、ビームスプリッタによって、固定鏡および移動鏡がそれぞれ介在される２つの光路に分岐した後、光学系を用いることによって、同じ再帰反射光学素子をそれぞれ通過させる。

したがって、このような構成の干渉光学系は、前記２つの光路に１つの再帰反射光学素子を介在することで、移動鏡や固定鏡等の該干渉光学系の全ての光学要素の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に同じ再帰反射光学素子を使用することができ、構成を簡略化することができる。

また、他の一態様にかかる干渉光学系は、入射光束を２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記２つの光路のうちの一方に介在される固定鏡および他方に介在される移動鏡とを備え、前記移動鏡の移動によって前記２つの光路の光束間の干渉状態に変化を生じさせる干渉光学系であって、１つの再帰反射光学素子と、前記ビームスプリッタによって分岐された一方の光路中に配置され、前記分岐された一方の光束を、前記再帰反射光学素子を介して元の光路に反射する第１反射面と、前記ビームスプリッタによって分岐された他方の光路中に配置され、前記分岐された他方の光束を、前記再帰反射光学素子に向けて反射する光学素子と、前記再帰反射光学素子を介して前記他方の光束を元の光路に向けて反射する第２反射面とを含む。

このような構成の干渉光学系は、１つの再帰反射光学素子を用い、該干渉光学系の傾きを補償するために、入射光束を、ビームスプリッタによって、固定鏡および移動鏡がそれぞれ介在される２つの光路に分岐した後、前記第１反射面、前記光学素子および前記第２反射面の各光学素子を用いることによって、同じ再帰反射光学素子をそれぞれ通過させる。

したがって、このような構成の干渉光学系は、前記２つの光路に１つの再帰反射光学素子を介在することで、移動鏡や固定鏡等の該干渉光学系の全ての光学要素の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に同じ再帰反射光学素子を使用することができ、構成を簡略化することができる。

また、他の一態様にかかる干渉光学系は、入射光束を第１反射面で第１光路と第２光路との２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記第２光路の光束を反射する第２反射面と、前記第１反射面からの第１光路の光束および前記第２反射面からの第２光路の光束を再帰反射させる再帰反射光学素子と、前記第１反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第１光路の光束を反射する第３反射面と、前記第２反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第２光路の光束を反射する第４反射面と、前記第３反射面および第４反射面からの光束をそれぞれ反射して、前記第１光路および第２光路を反転させる相互に平行な第５反射面および第６反射面とを含み、前記第１光路および第２光路を反転して前記第１反射面で再結合して出射光束となり、前記第５反射面および第６反射面が固定鏡となり、前記第１反射面と第２反射面とが相対的に移動することで、前記出射光束に干渉状態の変化を生じさせる。

このような構成の干渉光学系は、前記コーナーキューブプリズム等で実現される１つの再帰反射光学素子を用いて、該干渉光学系の傾きを補償するために、ビームスプリッタで第１光路と第２光路との２つの光路に分岐した入射光束を、同じ前記再帰反射光学素子に往復で通過させる。

より具体的には、前記ビームスプリッタの第１反射面で分岐された第１光路の光束は、直接前記再帰反射光学素子に入射されるとともに、第２光路の光束は、第２反射面で反射されて入射される。そして、再帰反射光学素子は、それら第１および第２光路の入射光を折り返して出射し、第１光路の光束は、前記第１反射面と相互に平行に配置される第３反射面で反射され、第２光路の光束は、前記第２反射面と相互に平行に配置される第４反射面で反射され、固定鏡となる相互に平行な第５反射面および第６反射面にそれぞれ入射され、これによって反射されて前記第１および第２光路をそれぞれ反転する（逆に辿る）。その反転して来た第１光路の光束と第２光路の光束とは、前記第１反射面で再結合して出射光束となる。そして、前記第１反射面と第２反射面とが相対的に移動することによって、前記出射光束に干渉状態の変化が生じる。

したがって、このような構成の干渉光学系は、ビームスプリッタで２つの光路に分岐した入射光束を再帰反射光学素子にそれぞれ往復で通過させることで、移動鏡や固定鏡等の該干渉光学系の全ての光学要素の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に分岐した入射光束を同じ再帰反射光学素子で折り返すことで、該再帰反射光学素子を１つにでき、その構成を簡略化することができる。

また、他の一態様では、上述の干渉光学系において、好ましくは、前記第５反射面および第６反射面は、同一の反射光学素子において、前記光束の入射方向に対して、前記第１光路と第２光路との距離差を補正するための段差を有する段差面として形成されている。

また、他の一態様では、上述の干渉光学系において、前記第３反射面と第５反射面との間に介在され、前記第１光路と第２光路との距離差を補正し、かつ前記第３反射面からの光束を前記第４反射面からの光束に近接した略平行光とする導光部材をさらに備え、前記第５反射面は、前記第６反射面と共用される。

上記構成の干渉光学系は、第１光路および第２光路の最終の反射鏡（固定鏡）を共用することができる。

また、他の一態様にかかる干渉光学系は、光源光を第１反射面で第１光路と第２光路との２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記第２光路の光束を反射する第２反射面と、前記第１反射面からの第１光路の光束および前記第２反射面からの第２光路の光束を再帰反射させる再帰反射光学素子と、前記第１反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第１光路の光束を反射して被測定物へ照射する第３反射面と、前記第２反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第２光路の光束を反射する第４反射面と、前記第４反射面からの光束を反射して前記第２光路を反転させる第５反射面とを含み、前記被測定物で反射されて前記第１光路および第２光路を反転して前記第１反射面で再結合して出射光束となり、前記第５反射面が固定鏡となり、前記第１反射面と第２反射面とが相対的に移動することで、前記出射光束に干渉状態の変化を生じさせる。

このような構成の干渉光学系は、レンズ面の検査や３次元測定等を行う干渉計に好適に使用され、マイケルソン干渉計として実現される。そして、このような構成の干渉光学系は、前記コーナーキューブプリズム等で実現される１つの再帰反射光学素子を用いて、該干渉光学系の傾きを補償するために、ビームスプリッタで第１光路と第２光路との２つの光路に分岐した光源光を、同じ前記再帰反射光学素子に往復で通過させる。

より具体的には、前記ビームスプリッタの第１反射面で分岐された第１光路の光束は、直接前記再帰反射光学素子に入射されるとともに、第２光路の光束は、第２反射面で反射されて入射される。そして、前記再帰反射光学素子は、それら第１および第２光路の入射光を折り返して出射し、第１光路の光束は、前記第１反射面と相互に平行に配置される第３反射面で反射されて被測定物を照射し、第２光路の光束は、前記第２反射面と相互に平行に配置される第４反射面で反射されて固定鏡となる第５反射面に入射され、それぞれ反射されて前記第１および第２光路を反転する（逆に辿る）。その反転して来た第１光路の光束と第２光路の光束とは、前記第１反射面で再結合して出射光束となる。そして、前記第１反射面と第２反射面とを相対的に移動させることで、前記出射光束に干渉状態の変化が生じる。

したがって、ビームスプリッタで２つの光路に分岐した入射光束を再帰反射光学素子にそれぞれ往復で通過させることで、移動鏡等の該干渉光学系の光学要素の傾きを補償することができるとともに、前記２つの光路に分岐した入射光束を同じ再帰反射光学素子で折り返すことで、該再帰反射光学素子を１つとすることができ、その構成を簡略化することができる。

この出願は、２０１０年５月１９日に出願された日本国特許出願特願２０１０−１１５４５５を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。

本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。

本発明によれば、干渉光学系を提供することができる。

Claims (6)

1. 入射光束を２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記２つの光路のうちの一方に介在される固定鏡および他方に介在される移動鏡とを備え、前記移動鏡の移動によって前記２つの光路の光束間の干渉状態に変化を生じさせる干渉光学系において、
   １つの再帰反射光学素子と、
   前記１つの再帰反射光学素子を、前記２つの光路にそれぞれ介在させる光学系とを含むこと
   を特徴とする干渉光学系。
2. 入射光束を２つの光路に分岐するビームスプリッタと、前記２つの光路のうちの一方に介在される固定鏡および他方に介在される移動鏡とを備え、前記移動鏡の移動によって前記２つの光路の光束間の干渉状態に変化を生じさせる干渉光学系において、
   １つの再帰反射光学素子と、
   前記ビームスプリッタによって分岐された一方の光路中に配置され、前記分岐された一方の光束を、前記再帰反射光学素子を介して元の光路に反射する第１反射面と、
   前記ビームスプリッタによって分岐された他方の光路中に配置され、前記分岐された他方の光束を、前記再帰反射光学素子に向けて反射する光学素子と、
   前記再帰反射光学素子を介して前記他方の光束を元の光路に向けて反射する第２反射面とを含むこと
   を特徴とする干渉光学系。
3. 入射光束を第１反射面で第１光路と第２光路との２つの光路に分岐するビームスプリッタと、
   前記第２光路の光束を反射する第２反射面と、
   前記第１反射面からの第１光路の光束および前記第２反射面からの第２光路の光束を再帰反射させる再帰反射光学素子と、
   前記第１反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第１光路の光束を反射する第３反射面と、
   前記第２反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第２光路の光束を反射する第４反射面と、
   前記第３反射面および第４反射面からの光束をそれぞれ反射して、前記第１光路および第２光路を反転させる相互に平行な第５反射面および第６反射面とを含み、
   前記第１光路および第２光路を反転して前記第１反射面で再結合して出射光束となり、前記第５反射面および第６反射面が固定鏡となり、前記第１反射面と第２反射面とが相対的に移動することで、前記出射光束に干渉状態の変化を生じさせること
   を特徴とする干渉光学系。
4. 前記第５反射面および第６反射面は、同一の反射光学素子において、前記光束の入射方向に対して、前記第１光路と第２光路との距離差を補正するための段差を有する段差面として形成されていること
   を特徴とする請求項３に記載の干渉光学系。
5. 前記第３反射面と第５反射面との間に介在され、前記第１光路と第２光路との距離差を補正し、かつ前記第３反射面からの光束を前記第４反射面からの光束に近接した略平行光とする導光部材をさらに備え、
   前記第５反射面は、前記第６反射面と共用されること
   を特徴とする請求項３に記載の干渉光学系。
6. 光源光を第１反射面で第１光路と第２光路との２つの光路に分岐するビームスプリッタと、
   前記第２光路の光束を反射する第２反射面と、
   前記第１反射面からの第１光路の光束および前記第２反射面からの第２光路の光束を再帰反射させる再帰反射光学素子と、
   前記第１反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第１光路の光束を反射して被測定物へ照射する第３反射面と、
   前記第２反射面と相互に平行に配置され、前記再帰反射光学素子からの第２光路の光束を反射する第４反射面と、
   前記第４反射面からの光束を反射して前記第２光路を反転させる第５反射面とを含み、
   前記被測定物で反射されて前記第１光路および第２光路を反転して前記第１反射面で再結合して出射光束となり、前記第５反射面が固定鏡となり、前記第１反射面と第２反射面とが相対的に移動することで、前記出射光束に干渉状態の変化を生じさせること
   を特徴とする干渉光学系。

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