JPH09257579A - 干渉計 - Google Patents
干渉計Info
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- JPH09257579A JPH09257579A JP6087496A JP6087496A JPH09257579A JP H09257579 A JPH09257579 A JP H09257579A JP 6087496 A JP6087496 A JP 6087496A JP 6087496 A JP6087496 A JP 6087496A JP H09257579 A JPH09257579 A JP H09257579A
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- corner cube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】マイケルソン干渉計において、２つのコーナー
キューブプリズムの位置をずらして配置することにより
空間的に干渉縞を発生させて非可動で分光分析を行うこ
とができ、光の利用効率の高い干渉計を実現する。 【解決手段】光源と、この光源から出射された光を平行
光に直すレンズと、ビームスプリッタと、ビームスプリ
ッタで分割された光をそれぞれ反対方向に反射する２つ
のコーナーキューブプリズムと、反射された２つの光を
焦光して光検出器上で干渉させる集光レンズから成るマ
イケルソン型干渉計において、前記一方のコーナーキュ
ーブプリズムを他方のコーナーキューブプリズムの前記
ビームスプリッタに対する等価位置から光の進行方向と
直交する方向に所定量だけずらしておき、光検出器上に
干渉縞を発生させるように構成する。
キューブプリズムの位置をずらして配置することにより
空間的に干渉縞を発生させて非可動で分光分析を行うこ
とができ、光の利用効率の高い干渉計を実現する。 【解決手段】光源と、この光源から出射された光を平行
光に直すレンズと、ビームスプリッタと、ビームスプリ
ッタで分割された光をそれぞれ反対方向に反射する２つ
のコーナーキューブプリズムと、反射された２つの光を
焦光して光検出器上で干渉させる集光レンズから成るマ
イケルソン型干渉計において、前記一方のコーナーキュ
ーブプリズムを他方のコーナーキューブプリズムの前記
ビームスプリッタに対する等価位置から光の進行方向と
直交する方向に所定量だけずらしておき、光検出器上に
干渉縞を発生させるように構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に非可動型フー
リエ分光器に使用するためのマイケルソン型フーリエ分
光器に関し、特に２つのコーナーキューブプリズムをず
らして配置することにより、空間的に干渉縞を発生させ
るようにした非可動で安価な光利用効率の高い干渉計に
関するものである。
リエ分光器に使用するためのマイケルソン型フーリエ分
光器に関し、特に２つのコーナーキューブプリズムをず
らして配置することにより、空間的に干渉縞を発生させ
るようにした非可動で安価な光利用効率の高い干渉計に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より非可動型フーリエ分光の装置と
してはマイケルソン干渉計やサバール（Savert）板複屈
折干渉計などがある。図５は分光学会「赤外ラマン講習
会」（１９９１年１２月開催）において開示された空間
的干渉縞を発生するマイケルソン干渉計の構成図であ
る。この干渉計では、光源Ｓからの光がレンズＬ１で平
行光となり、続いて光分岐手段ＢＳで反射光と透過光の
２つに分けられそれぞれの反射ミラーＭ１，Ｍ２に入
る。反射ミラーＭ１，Ｍ２はそれぞれ光軸に対して逆向
きにわずかに傾けてある。このような配置によれば、ミ
ラーＭ１位置でのミラーＭ２の等価位置Ｍ２ａは、ミラ
ーＭ１と比べて光軸からの距離ｘに比例してθｘ（θは
２光束のなす角度）だけずれる。
してはマイケルソン干渉計やサバール（Savert）板複屈
折干渉計などがある。図５は分光学会「赤外ラマン講習
会」（１９９１年１２月開催）において開示された空間
的干渉縞を発生するマイケルソン干渉計の構成図であ
る。この干渉計では、光源Ｓからの光がレンズＬ１で平
行光となり、続いて光分岐手段ＢＳで反射光と透過光の
２つに分けられそれぞれの反射ミラーＭ１，Ｍ２に入
る。反射ミラーＭ１，Ｍ２はそれぞれ光軸に対して逆向
きにわずかに傾けてある。このような配置によれば、ミ
ラーＭ１位置でのミラーＭ２の等価位置Ｍ２ａは、ミラ
ーＭ１と比べて光軸からの距離ｘに比例してθｘ（θは
２光束のなす角度）だけずれる。
【０００３】結像レンズＬ２でミラーＭ１，Ｍ２を観察
すると、２光束の光路長差で生じる干渉縞が像面に得ら
れる。この像面にマルチチャネルのアレイ検出器を配設
すれば、通常のフーリエ分光法においてミラーの機械的
駆動によって行われていた光路長差走査が電子的に実現
できる。
すると、２光束の光路長差で生じる干渉縞が像面に得ら
れる。この像面にマルチチャネルのアレイ検出器を配設
すれば、通常のフーリエ分光法においてミラーの機械的
駆動によって行われていた光路長差走査が電子的に実現
できる。
【０００４】これは別の見方をすれば、２つのピンホー
ルＳ１，Ｓ２（光源ＳのレンズＬ１，Ｌ２による２つの
実像に対応する）からのヤングの干渉縞を観察している
ことになる。
ルＳ１，Ｓ２（光源ＳのレンズＬ１，Ｌ２による２つの
実像に対応する）からのヤングの干渉縞を観察している
ことになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
構成のマイケルソン干渉計では、分解能を上げるために
は光源Ｓの面積を小さくする（例えばスリットを入れ
る）必要があるが、そのような構成にするとスループッ
トが低くなるという問題があった。
構成のマイケルソン干渉計では、分解能を上げるために
は光源Ｓの面積を小さくする（例えばスリットを入れ
る）必要があるが、そのような構成にするとスループッ
トが低くなるという問題があった。
【０００６】図６はサバール板複屈折干渉計の構成図で
ある。サバール板ＳＰは、複屈折結晶を２枚組み合わせ
たものであり、光源Ｓから赤外用の偏光子Ｐを通って結
晶面に平行に入射した直線偏光を２成分に分割し、横ず
らしした平行な２光束として出射する。この２光束はア
ナライザＡおよびレンズＬ３を透過してマルチチャネル
のアレイ検出器ＭＤ上に結像する。
ある。サバール板ＳＰは、複屈折結晶を２枚組み合わせ
たものであり、光源Ｓから赤外用の偏光子Ｐを通って結
晶面に平行に入射した直線偏光を２成分に分割し、横ず
らしした平行な２光束として出射する。この２光束はア
ナライザＡおよびレンズＬ３を透過してマルチチャネル
のアレイ検出器ＭＤ上に結像する。
【０００７】しかしながら、このようなサバール板複屈
折干渉計では、スループットは高くなるものの、赤外用
の偏光子や複屈折結晶などの高価な部品を必要とすると
いう問題がある。
折干渉計では、スループットは高くなるものの、赤外用
の偏光子や複屈折結晶などの高価な部品を必要とすると
いう問題がある。
【０００８】本発明の目的は、このような点に鑑み、コ
ーナーキューブプリズム等を使用したマイケルソン干渉
計において、２つのコーナーキューブプリズムの位置を
ずらして配置することにより空間的に干渉縞を発生させ
て非可動で分光分析を行うことができるようにしたもの
であり、一般の安価な光学部品を使用しながらも光の利
用効率の高い干渉計を実現しようとするものである。
ーナーキューブプリズム等を使用したマイケルソン干渉
計において、２つのコーナーキューブプリズムの位置を
ずらして配置することにより空間的に干渉縞を発生させ
て非可動で分光分析を行うことができるようにしたもの
であり、一般の安価な光学部品を使用しながらも光の利
用効率の高い干渉計を実現しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本発明では、光源と、この光源から出射された
光を平行光に直すレンズと、このレンズからの光を透過
光と反射光に分割するビームスプリッタと、２つの分割
された光をそれぞれ反対方向に反射するコーナーキュー
ブプリズムまたはコーナーキューブミラーと、このコー
ナーキューブプリズムまたはコーナーキューブミラーに
よってそれぞれ反射した２つの光を集光して光検出器上
で干渉させる集光レンズから成るマイケルソン干渉計に
おいて、前記一方のコーナーキューブプリズムまたはコ
ーナーキューブミラーを他方のコーナーキューブプリズ
ムまたはコーナーキューブミラーの前記ビームスプリッ
タに対する等価位置から光の進行方向と直交する方向に
所定量だけずらしておき、光検出器上に干渉縞を発生さ
せるように構成したことを特徴とする。
るために本発明では、光源と、この光源から出射された
光を平行光に直すレンズと、このレンズからの光を透過
光と反射光に分割するビームスプリッタと、２つの分割
された光をそれぞれ反対方向に反射するコーナーキュー
ブプリズムまたはコーナーキューブミラーと、このコー
ナーキューブプリズムまたはコーナーキューブミラーに
よってそれぞれ反射した２つの光を集光して光検出器上
で干渉させる集光レンズから成るマイケルソン干渉計に
おいて、前記一方のコーナーキューブプリズムまたはコ
ーナーキューブミラーを他方のコーナーキューブプリズ
ムまたはコーナーキューブミラーの前記ビームスプリッ
タに対する等価位置から光の進行方向と直交する方向に
所定量だけずらしておき、光検出器上に干渉縞を発生さ
せるように構成したことを特徴とする。
【００１０】一方のコーナーキューブプリズムまたはコ
ーナーキューブミラー（以下コーナーキューブプリズム
という）を他方のコーナーキューブプリズムの前記ビー
ムスプリッタに対する等価位置から光の進行方向と直交
する方向に所定量δだけずらすことにより、集光レンズ
に入射する２つの光に位相差が生じる。光線の入射角を
θとすると、 位相差ψ＝（２π・２δθ）／λ （λは光源の光の波
長） となり、光検出器上では、ψ＝０，±２π，±４πの時
に明部を生じる。この光検出器上の干渉縞を観測するこ
とにより入射した光のスペクトルを知ることができる。
ーナーキューブミラー（以下コーナーキューブプリズム
という）を他方のコーナーキューブプリズムの前記ビー
ムスプリッタに対する等価位置から光の進行方向と直交
する方向に所定量δだけずらすことにより、集光レンズ
に入射する２つの光に位相差が生じる。光線の入射角を
θとすると、 位相差ψ＝（２π・２δθ）／λ （λは光源の光の波
長） となり、光検出器上では、ψ＝０，±２π，±４πの時
に明部を生じる。この光検出器上の干渉縞を観測するこ
とにより入射した光のスペクトルを知ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る非可動フーリエ分光器の
一実施例を示す構成図である。図において、１はハロゲ
ンランプなどの光源、２は光源１からの光を平行光にす
るレンズ、３はビームスプリッタ、４および５はコーナ
ーキューブプリズム等の反射手段、６は集光レンズ、７
はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）などを直線状に複
数個配列してなる光検出器である。
説明する。図１は本発明に係る非可動フーリエ分光器の
一実施例を示す構成図である。図において、１はハロゲ
ンランプなどの光源、２は光源１からの光を平行光にす
るレンズ、３はビームスプリッタ、４および５はコーナ
ーキューブプリズム等の反射手段、６は集光レンズ、７
はＣＣＤ（Charge Coupled Device ）などを直線状に複
数個配列してなる光検出器である。
【００１２】光源１からの光はレンズ２により平行光と
なり、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッ
タ３で反射した光はコーナーキューブプリズム４に入
り、他方透過した光はコーナーキューブプリズム５に入
る。コーナーキューブプリズム４の出射光はビームスプ
リッタ３を透過し、他方のコーナーキューブプリズム５
の出射光はビームスプリッタ３で反射し、合波されて集
光レンズ６に入る。集光レンズ６はこの光を光検出器７
上に集光する。光検出器７上には干渉縞の像が結像され
る。この光検出器７上の像を高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）などで周波数解析することにより入射した光のスペ
クトルを解析することができる。
なり、ビームスプリッタ３に入射する。ビームスプリッ
タ３で反射した光はコーナーキューブプリズム４に入
り、他方透過した光はコーナーキューブプリズム５に入
る。コーナーキューブプリズム４の出射光はビームスプ
リッタ３を透過し、他方のコーナーキューブプリズム５
の出射光はビームスプリッタ３で反射し、合波されて集
光レンズ６に入る。集光レンズ６はこの光を光検出器７
上に集光する。光検出器７上には干渉縞の像が結像され
る。この光検出器７上の像を高速フーリエ変換（ＦＦ
Ｔ）などで周波数解析することにより入射した光のスペ
クトルを解析することができる。
【００１３】このとき、図示のようにコーナーキューブ
プリズム４のビームスプリッタ３に対する等価位置４ａ
をコーナーキューブプリズム５に対して光軸と直交する
方向にδだけずらしておく。各部をビームスプリッタ３
に対して等価に置き換えると図２に示すような位置関係
で表せる。
プリズム４のビームスプリッタ３に対する等価位置４ａ
をコーナーキューブプリズム５に対して光軸と直交する
方向にδだけずらしておく。各部をビームスプリッタ３
に対して等価に置き換えると図２に示すような位置関係
で表せる。
【００１４】光源１からの光はビームスプリッタ３で２
本の光線に分けられるが、コーナーキューブプリズム４
ａおよび５の位置がδだけずれていると、コーナーキュ
ーブプリズムから反射した後の軌跡は、図２に示すよう
に一致せず、位相差ψを生じてレンズ６に入射した後光
検出器７上の同位置に結像する。
本の光線に分けられるが、コーナーキューブプリズム４
ａおよび５の位置がδだけずれていると、コーナーキュ
ーブプリズムから反射した後の軌跡は、図２に示すよう
に一致せず、位相差ψを生じてレンズ６に入射した後光
検出器７上の同位置に結像する。
【００１５】この光線の入射角をθとすると、 ψ＝（２π・２δθ）／λ ただし、λは光源１の光の波長であり、光検出器７上で
はψ＝０，±２π，±４πのときに明部を生じるので、
その像高Ｈについてはレンズ６の焦点距離をｆとすると
次の関係が成立する。 （２δθ）／λ＝ｎ （ｎは整数） であり、ｎ番目の像高Ｈn は、 Ｈn ＝ｆθ＝（ｆｎλ）／（２δ） と表せる。明部のｎ番目からｎ−１番目までの間隔Ｐ
は、 Ｐ＝Ｈn −Ｈn-1＝（ｆλ）／（２δ） であり、したがって、 １／Ｐ＝（（２δ）／ｆ）・（１／λ） となる。
はψ＝０，±２π，±４πのときに明部を生じるので、
その像高Ｈについてはレンズ６の焦点距離をｆとすると
次の関係が成立する。 （２δθ）／λ＝ｎ （ｎは整数） であり、ｎ番目の像高Ｈn は、 Ｈn ＝ｆθ＝（ｆｎλ）／（２δ） と表せる。明部のｎ番目からｎ−１番目までの間隔Ｐ
は、 Ｐ＝Ｈn −Ｈn-1＝（ｆλ）／（２δ） であり、したがって、 １／Ｐ＝（（２δ）／ｆ）・（１／λ） となる。
【００１６】すなわち、光検出器７上の干渉縞として波
数１／λに比例した周波数成分が観測されるため、光検
出器７上の像をＦＦＴなどで周波数解析することにより
入射した光のスペクトルを解析することができる。
数１／λに比例した周波数成分が観測されるため、光検
出器７上の像をＦＦＴなどで周波数解析することにより
入射した光のスペクトルを解析することができる。
【００１７】このような原理に基づく本発明の干渉計に
おいて確認された実験結果を次に示す。図３は光検出器
７でとらえた画像であり、光検出器７の素子としてＣＣ
Ｄカメラを使用して撮像したもので、ハロゲンランプの
光源のフィラメント像に重なった干渉縞の画像である。
図４は干渉縞の実測値である。横軸は光軸とのズレ、縦
軸は干渉縞空間周波数である。
おいて確認された実験結果を次に示す。図３は光検出器
７でとらえた画像であり、光検出器７の素子としてＣＣ
Ｄカメラを使用して撮像したもので、ハロゲンランプの
光源のフィラメント像に重なった干渉縞の画像である。
図４は干渉縞の実測値である。横軸は光軸とのズレ、縦
軸は干渉縞空間周波数である。
【００１８】なお、グレーティング等の分光器では、入
射角θが変化すると光検出器上の縞の位置も変化する。
このため入射角をスリット等で制限しないと縞が重なっ
てビジビリティが低下し、このため暗いという欠点があ
った。しかしながら、本発明の干渉計は、サバール式と
同様、光源にスリットを設ける必要がなく、明るいとい
う特徴がある。これは、入射角θで縞の座標が決まるた
めである。
射角θが変化すると光検出器上の縞の位置も変化する。
このため入射角をスリット等で制限しないと縞が重なっ
てビジビリティが低下し、このため暗いという欠点があ
った。しかしながら、本発明の干渉計は、サバール式と
同様、光源にスリットを設ける必要がなく、明るいとい
う特徴がある。これは、入射角θで縞の座標が決まるた
めである。
【００１９】本発明の以上の説明は、説明および例示を
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、
反射手段はコーナーキューブプリズムだけでなくコーナ
ーキューブミラーであってもよい。また集光レンズ６は
凹面ミラー等でもよい。また、ビームスプリッタはハー
フミラーでもよい。さらに、本発明の干渉計はフーリエ
分光だけでなく、例えば光源光の収差測定などにも適用
することができる。
目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。し
たがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、
変形をなし得ることは当業者に明らかである。例えば、
反射手段はコーナーキューブプリズムだけでなくコーナ
ーキューブミラーであってもよい。また集光レンズ６は
凹面ミラー等でもよい。また、ビームスプリッタはハー
フミラーでもよい。さらに、本発明の干渉計はフーリエ
分光だけでなく、例えば光源光の収差測定などにも適用
することができる。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、非
可動型フーリエ分光において、２つのコーナーキューブ
プリズムをずらしたマイケルソン干渉計を構成したた
め、一般に用いられる安価な光学部品のみで実現でき、
しかもフーリエ光学系でスリット幅を広くできるため光
の利用効率の高い分光器を実現することができる。
可動型フーリエ分光において、２つのコーナーキューブ
プリズムをずらしたマイケルソン干渉計を構成したた
め、一般に用いられる安価な光学部品のみで実現でき、
しかもフーリエ光学系でスリット幅を広くできるため光
の利用効率の高い分光器を実現することができる。
【図１】本発明に係る係る干渉計の一実施例を示す構成
図
図
【図２】図１の等価光学系の図
【図３】光検出器で観測された干渉縞の画像の一例を示
す図
す図
【図４】干渉縞の実測値を示す図
【図５】従来のマイケルソン干渉計の構成図
【図６】従来のサバール板複屈折偏光干渉計の構成図で
ある。
ある。
１ 光源 ２ レンズ ３ ビームスプリッタ ４，５ コーナーキューブプリズム ６ 集光レンズ ７ 光検出器
Claims (3)
- 【請求項１】光源と、この光源から出射された光を平行
光に直すレンズと、このレンズからの光を透過光と反射
光に分割するビームスプリッタと、２つの分割された光
をそれぞれ反対方向に反射するコーナーキューブプリズ
ムまたはコーナーキューブミラーと、このコーナーキュ
ーブプリズムまたはコーナーキューブミラーによってそ
れぞれ反射した２つの光を集光して光検出器上で干渉さ
せる集光レンズから成るマイケルソン干渉計において、 前記一方のコーナーキューブプリズムまたはコーナーキ
ューブミラーを他方のコーナーキューブプリズムまたは
コーナーキューブミラーの前記ビームスプリッタに対す
る等価位置から光の進行方向と直交する方向に所定量だ
けずらしておき、光検出器上に干渉縞を発生させるよう
に構成したことを特徴とする干渉計。 - 【請求項２】前記光検出器が、マルチチャンネル光検出
器またはフィルムであることを特徴とする請求項１記載
の干渉計。 - 【請求項３】前記光検出器で得られた信号をフーリエ変
換することにより前記光源または光路に挿入された試料
の光のスペクトルを得る手段を含むことを特徴とする請
求項１または請求項２記載の干渉計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06087496A JP3275287B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 干渉計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06087496A JP3275287B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 干渉計 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09257579A true JPH09257579A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3275287B2 JP3275287B2 (ja) | 2002-04-15 |
Family
ID=13154970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06087496A Expired - Fee Related JP3275287B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 干渉計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3275287B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103674243A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-26 | 昆明物理研究所 | 长波红外空间调制干涉小型化方法 |
| CN105067118A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-18 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种双光路探测横向剪切干涉仪及其干涉方法 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP06087496A patent/JP3275287B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103674243A (zh) * | 2013-10-10 | 2014-03-26 | 昆明物理研究所 | 长波红外空间调制干涉小型化方法 |
| CN105067118A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-11-18 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种双光路探测横向剪切干涉仪及其干涉方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3275287B2 (ja) | 2002-04-15 |
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Legal Events
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