JPH0652165B2

JPH0652165B2 - 干渉計

Info

Publication number: JPH0652165B2
Application number: JP62195991A
Authority: JP
Inventors: 晶雄泉
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1986-11-05
Filing date: 1987-08-05
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: JPS63241306A

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光速干渉計に関する。
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上に蒸着などによって作られた半透
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，ＫＲＳ−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と固定平面鏡10によって反
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の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ュータ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11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平面鏡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によって集められる。さらに検出
鏡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〕

ビームスプリッタを構成する基板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
比較的柔らかく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
度の精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19
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
躍的に向上したので、近年の普及はめざましく、ハイテ
ム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プリッタ19が，またフーリエ変換に
必要なコンピュータ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、
ビームスプリッタ19は数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
能の干渉計を提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
鏡とから干渉計を構成することにより構成される。

〔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、研摩が困難で
蒸着のしにく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ューブリフレクタ
20を第10図(a)に示す。第10図(a)はコーナキューブリフ
レクタ20の外観である。互いに垂直な３つの平面鏡から
できていて、入射光線21は３つの面で３回反射して反射
光線22として反射されるが反射光射22は入社光線21と方
向がまったく逆向きで平行となる。第10図(b)は２次元
のコーナキュー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22となり点Ｅに達する。コーナキューブリフレクタ20
が第10図(b)の２点鎖線の様に頂点Ｐを中心に傾いたと
すると、半射点はＢ′，Ｄ′となり光路は点線の様にな
るが、反射光22の位置と方向は変わらず、また▲
▼＝▲▼＝２×▲▼となる２次元の
場合、第14図から明らかであるが、幾何学的に３次元で
も同様なことが証明できる。第10図(c)は、コーナキュ
ーブリフレクタ20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Ｄ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22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▲▼の長さは
一定に保たれその長さは２×ＯＰ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
ナキューブ反射鏡23と可動コーナキューブ反射鏡24がゲ
ルマニウム（Ge）でできた平行平面板25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
25のおもて面26上の点Ａ₀によって一部が反射され、透
過した光はさらに平行平面板25の裏面27上の点Ｂ₀で一
部が反射され一部が透過する。固定コーナキューブ反射
鏡23の頂点Ｐ₁を通り点Ａ₀での反射光28と平行な軸がお
もて面26とぶつかる点をＯ₁とし、可動コーナキューブ
リフレクタ24の頂点Ｐ₂を通り点Ｂ₀での透過光29と平行
な軸が裏面27とぶつかる点をＯ₂とする。Ｏ₁Ｏ₂がおも
て面26と垂直になる様に（従って裏面27とも垂直）、固
定コーナキューブ反射鏡23を可動コーナキューブ反射鏡
24に対して、固定コーナキューブ反射鏡23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24の移動方向は図示していないあおり装置によって
点Ｂ₀での透過光29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23，24と平行平面板25を配置す
ると、固定コーナキューブ反射鏡23で反射された光線30
が裏面27に達する点Ｄ₀は、可動コーナキューブリフレ
クタ24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
₀Ｂ₀、点Ａ₀を通るおもて面26の垂線32の３本の直線は
同一平面上にあり（この面をＳ₁とする）、また一方で
光線30、屈折光Ｃ₀Ｄ₀点Ｃ₀を通るおもて面26の垂線33
の３本の直線も同一平面上にある。光線28と30が平行で
あり、垂線33も平行なので、Ｓ₁とＳ₂は互いに平行な２
平面である。従って垂線32と裏面27の交点をＡ′₀，垂
線33と裏面27の交点をＣ′₀とすれば、Ａ′₀Ｂ₀はＳ₁と
裏面27の交線でありＣ′₀Ｄ₀はＳ₂と裏面27の交線だか
らＡ′₀Ｂ₀はＣ′₀Ｄ₀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23の性質よりＡ₀とＣ₀は点Ｏに対し
て対称であり、Ｏ₁Ｏ₂はおもて面26（従ってうら面27に
も）垂直に調整してあるのでＡ′₀とＣ′₀は点Ｏ′に対
して対称となり、従って点Ｂ₀と点Ｄ₀は点Ｏ₂に対して
対称となる。反射光31が裏面に達する点は、点Ｏ₂に対
して点Ｂ₀と対称な点であるから結局Ｄ₀と一致し、光線
31と30は互いに干渉する。

点Ｂ₀で透過せずに反射した光線は、点Ａ₁，Ｂ₁，Ａ₂，
Ｂ₂…でも透過光と反射光に分割され、それらの光は点
Ｃ₁Ｄ₁Ｃ₂Ｄ₂…で干渉する。おもて面26上のＣ₁Ｃ₂…で
干渉した光線は光の入射側に戻されるがうら面27上のＤ
₀Ｄ₁Ｄ₂…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Ｄ₀Ｄ₁Ｄ₂…で干渉した出射光
の振幅強度とＥ₀Ｅ₁Ｅ₂…とする。例えばＥ₂の中には、
光線Ａ₀Ｃ₀Ｄ₀Ｃ₁Ｄ₁Ｃ₂Ｄ₂や光線Ａ₀Ｂ₀Ａ₁Ｃ₁Ｄ₁Ｃ₂
Ｄ₂，光線Ａ₀Ｂ₀Ａ₁Ｂ₁Ｄ₁Ｃ₂Ｄ₂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25と空気の振幅反射率をｒ_１振幅透過率をｔとす
る。また波長λの光に対するの光学的な長さ（屈折率×長さ）をｌ(λ)とすると、例
えば光線Ａ₀Ｃ₀Ｄ₀Ｃ₁Ｄ₁Ｃ₂Ｄ₂の振幅と点Ａ₀との位相
差はである。(1)式の−ｒの負号−は、空気から平行平面板2
5に入射する光が点Ａ₀で反射する際、位相が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と書ける。

Ｅ₀Ｅ₁Ｅ₂…Ｅ_nの振幅と位相差を調べてみると次の様な
る。

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＝｜Ｅ｜²を計算するととなりＪ₀，Ｊ₁……Ｊ_nすべてが、光路差で干渉した光であり、ｌ(λ)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25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を配置しなくても、
第図の実施例に示す様に、平行平面板25とコーナキュ
ーブ反射鏡23，24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25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Ｅ₀には
光線Ａ₀Ｃ₀Ａ₀Ｂ₀，光線Ａ₀Ｂ₁Ｄ₁Ｂ₁Ａ₀Ｂ₀，光線Ａ₀
Ｂ₁Ａ₁Ｃ₁Ａ₁Ｂ₁Ａ₀Ｂ₀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Ｅ₀を計
算すると、屈折光Ａ₀Ｂ₀の屈折角をとしてとなり、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となり、光路差の干渉を示すが、ｌ(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。Ｅ₁Ｅ₂……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25では干渉計は構成できず、本発明の実施例の第
２図の様に平面鏡10，９の替わりに逆反射器23，24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
って光線21で考えた場合には、Ｅ₀Ｅ₁Ｅ₂……は独立で
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25，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Ｗ₀Ｗ₁Ｗ₂……となって干渉計の出射光と
なる。Ｗ₀Ｗ₁……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_０Ｅ₁Ｅ₂……になる。波面Ｗ₀Ｗ₁Ｗ₂
……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
をとすると、この間隔ａはａ＝２ｄtancosθ ………(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Ｗ₀はほとんど全面で可
干渉であり、Ｗ₀とＷ₁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±500Ｍ程度のずれで十分に干渉性を失
う。可視光に対してはもっと少なくてよい。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±100Ｍ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25の厚さを厚くすることに
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、Ｅ₀Ｅ₁Ｅ₂を独立した光として扱うこ
とができるので、本発明に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25にゲルマニウム（Ge）を使った場合を考え
る。Geは波長20μの赤み光に対してＴ＝0.3程度であ
る。吸収を考えないでＲ＝0.7とするととなる。Ｒ＝0.7，Ｔ＝0.3について(18)式を計算する
と、干渉の強さ＝0.30となって、Ｒ＝0.7，Ｔ＝0.3の時
の最大効率（２ＲＴ）0.42の71％となる。波面Ｗ₁Ｗ₂…
…は、ずれａのためケられるが、式(18)の第１項（波面
Ｗ₀）だけでも干渉の強さ＝0.13となり、最低でも最大
効率の60％が保障される。Geは波長２μｍ〜10μｍ赤外
光に対してはＴ＝0.5程度でほぼ理想的である。Ｒ＝0.5
とすると２RT²＝0.25となって、最大効率に等しく問題
ない。干渉信号の振幅は実際には上式とは異なる。すな
わち光路差が増加すれば、通常光では可干渉な光が減少するため、
出力が低下する。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程度の精度を要求されたが、この２枚１組
として厚さをそろえる必要がまったくなくなった。この
厚さをそろえる作業は研摩と計測のくり返しであって相
当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立てねばならない。本
実施例においては、上記の様な組立作業はまったく必要
なく、単にホルダーにはめこめは良いし、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の温度が高いほ
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の面精度が悪化するということが起こ
り、その制御はかなり難しい。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、コストだけでなく性能面でもメリットがある。倒え
ば一例として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くる。
例えばＫＢrは400cm^-1（赤外光）から30000cm^-1（可
視）ぐらいの光をよく通すが、Ｇe薄膜で400cm^-1からの
ビームスプリッタを作ったとするとたかだか5000cm^-1ぐ
らいまでのものしか作れない。しかし本発明によればＫ
Ｂr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、入射角を大きくす
ることによって反射率を上げる必要はあるが、400cm^-1
から30000cm^-1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（ＫＲＳ−５）の臭塩
化タリウム（ＫＲＳ−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く、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（ZnSe）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大きく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25の両
面に蒸着膜34及び35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るが、素通しの
部分が作ってある。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
に半透膜225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(a)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(b)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。第18図(a)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▲▼と▲▼
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。第18図(b)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12図に示したレーザ干渉側距
装置12の出すレーザ光のビームスプリッタとなってい
る。従来方法によれば第11図のＡ領域に可視用の半透膜
を作るしか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、蒸着時のマスキング
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(a)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をあけてあ
ることである。第12図(b)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
きさをもっため、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(b)
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Ａ
Ｂの1/4，Ｃ′Ｄ′も1/4，ＢＣ′は1/2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
体の光量から見ればわずかな量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(a)の
実施例である。例えば基板４の屈折率を1.5 ，厚さを６
mm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13図は本発明に更に他の実施例で、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
たに隙間があけてある。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▲▼の分だけ縦方向の隙間が生じる。
一方第７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
るオプティクスなどがある。しかしながらこれらのオプ
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ＣＧを利用して、光軸調整用のレー
ザ130を反射鏡131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)(b)
の様な実施例も考えられる。第15図(a)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23もしくは24は、実施例では第２図に示
す様にコーナキュ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(a)に示
すコーナキューブプリズム，第10図(b)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(c)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。
コーナキューブプリズムはコーナキュープリフレクタを
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
用の側距器に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36は図示してない駆動モ
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38は、第10図(c)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、1/4波長板46はＰ
成分を1/4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と検出器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と同様の原理で方向が
検出できる。さてこの時重要な点は、ビームスプリッタ
42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36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、膨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、その厚さの誤差
やコストなど前述した補正板の問題が発生する。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
を基準にして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、一組の逆反射器を用いて、一方面で分割された光
が他方の面で干渉するように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、従来必要として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、第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
すブロック図、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、25，12
5：半透膜、27，127：半透膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。