(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から出射された光を分離して可動鏡および固定鏡に導くとともに、前記可動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を合成して出射するビームスプリッタと、
前記ビームスプリッタにて合成されて出射された光を検出する検出器とを備えた干渉光学系であって、
前記光源からの光を平行光に変換して前記ビームスプリッタに導くコリメート光学系と、
前記ビームスプリッタにて合成されて出射された光を集光して前記検出器に導く集光光学系とをさらに備え、
前記コリメート光学系および前記集光光学系は、受光する光の中央光線に対して少なくとも傾き偏芯された反射光学系でそれぞれ構成されているとともに、前記ビームスプリッタの厚み方向の中心を通り、かつ、前記可動鏡および前記固定鏡の間を通る面に対してほぼ線対称に配置されており、
前記可動鏡および前記固定鏡のうち、一方を第１のミラーとし、他方を第２のミラーとすると、
前記光源および前記検出器はともに、前記コリメート光学系から前記ビームスプリッタを透過して前記第１のミラーに向かう光の光路に対して前記第２のミラーとは反対側で、かつ、前記第２のミラーから前記ビームスプリッタを透過して前記集光光学系に向かう光の光路に対して前記第１のミラーとは反対側に配置されていることを特徴とする干渉光学系。
【請求項２】
前記コリメート光学系から前記ビームスプリッタに入射する光の入射角は、前記ビームスプリッタの光分離面の法線に対して４５°よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の干渉光学系。
【請求項３】
前記入射角は、前記ビームスプリッタの光分離面の法線に対して２０°よりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の干渉光学系。
【請求項４】
前記光源から前記検出器に向かう光束の中心光線が進行する軸上において、前記コリメート光学系および前記集光光学系の各反射面における入射光線と反射光線とのなす角度を偏芯角度とすると、
前記コリメート光学系および前記集光光学系における前記偏芯角度は、２０°以上４５°以下であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の干渉光学系。
【請求項５】
前記第１のミラーおよび前記第２のミラーは、前記ビームスプリッタの光分離面に対して互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の干渉光学系。
【請求項６】
前記コリメート光学系および前記集光光学系は、前記ビームスプリッタの光分離面に対して互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の干渉光学系。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の干渉光学系と、
前記干渉光学系から出力された信号に基づいてスペクトルを算出する演算部と、
前記算出されたスペクトルを出力する出力部とを備えていることを特徴とする分光器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイケルソン干渉計を構成する干渉光学系と、その干渉光学系を備えた分光器とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、従来の分光器の干渉計部分の概略の構成を示している。この光学系では、光源１０１からの光は、コリメート光学系１０２の反射面で反射されて平行光に変換された後、ＢＳ（ビームスプリッタ）１０３に入射し、そこで２光束に分離される。分離された各々の光束は、それぞれ可動鏡１０４および固定鏡１０５にて反射された後、再度ＢＳ１０３に入射して合成され、干渉光として出射される。上記の干渉光は、集光光学系１０６の複数の反射面で反射され、集光しながら検出器１０７に導かれる。【０００３】
ここで、コリメート光学系１０２からＢＳ１０３を透過して可動鏡１０４に向かう光の光路を第１の光路Ｌ１とし、固定鏡１０５からＢＳ１０３を透過して集光光学系１０６（特に最初の反射面）に向かう光の光路を第２の光路Ｌ２としたとき、特許文献１の光学系では、光源１０１が第１の光路Ｌ１に対して固定鏡１０５側に位置し、かつ、検出器１０７が第２の光路Ｌ２に対して可動鏡１０４側に位置している。特許文献１の分光器は、固定鏡および可動鏡がＢＳの光分離面に対して同じ側に位置するようにＢＳを配置している点で、図９とは若干異なる構成であるが、基本的な動作は図９の構成と同じである。【０００４】
一方、特許文献２の光学系は、光源１０１が第１の光路Ｌ１に対して固定鏡１０５とは反対側に位置し、かつ、検出器１０７が第２の光路Ｌ２に対して可動鏡１０４側に位置している光学系と等価とみなせる光学系である。特許文献２の光学系は、光学部材の配置が図９および特許文献１とは若干異なっているが、基本的な動作は図９および特許文献１と同じである。なお、以下での説明の便宜上、特許文献２の光学系について説明する場合でも、図９と同等の機能を有する部材には、同一の部材番号を付記して説明する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−７２１２８号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、入射光がＢＳを透過または反射する際にＰ偏光とＳ偏光とに分離してしまうと、固定鏡および可動鏡にて反射されて再度ＢＳに戻ってきたときに２つの光が干渉しなくなる。特に、赤外光を用いる場合には、光分離面の法線に対して極力小さい角度で赤外光をＢＳに入射させないと、上記の偏光分離が起こることが知られている。このような偏光分離の問題は、ＢＳの光分離膜の膜設計を工夫しても、原理的に解決することは難しい。したがって、複雑な膜設計のＢＳを用いることなく上記の偏光分離を抑えて、高い干渉性を実現するためには、光源からの光をＢＳの光分離面の法線に対して４５°よりも小さい角度で入射させる構成とすることが望ましい。【０００７】
この点、図９の光学系では、光源１０１が第１の光路Ｌ１に対して固定鏡１０５側に位置しており、検出器１０７が第２の光路Ｌ２に対して可動鏡１０４側に位置しているため、ＢＳ１０３に対して入射角が４５°よりも小さくなるように、第１の光路Ｌ１に対して第２の光路Ｌ２を傾斜させようとしても、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２の光路長によっては、光源１０１および検出器１０７が固定鏡１０５および可動鏡１０４とそれぞれ干渉したり、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２の光束が検出器１０７および光源１０１でそれぞれけられるおそれがある。このため、ＢＳ１０３に対して４５°よりも小さくなる入射角を実現することが困難となる。【０００８】
また、マイケルソン干渉計においては、例えば可動鏡の駆動機構やＢＳの位置調整機構を設ける必要がある。しかし、図９の光学系では、第１の光路Ｌ１に対して第２の光路Ｌ２を傾斜させることが上記の理由によって困難であるため、上記の駆動機構等を設けるための広い空間を確保するためには、腕の長さ、すなわち、ＢＳ１０３と可動鏡１０４、ＢＳ１０３と固定鏡１０５との距離を長く確保しなければならない。その結果、光学系が大型化する。【０００９】
一方、特許文献２の光学系は、検出器１０７が第２の光路Ｌ２に対して可動鏡１０４側に位置している点で図９および特許文献１の光学系と共通しているが、光源１０１を第１の光路Ｌ１に対して固定鏡１０５とは反対側に位置させるとともに、ＢＳ１０３から検出器１０７に至る光路を複数の反射面で折り曲げ、上記光路を長く確保することにより、光束が光学部材でけられるのを回避しながら、ＢＳ１０３に対して４５°よりも小さい入射角を実現している。しかし、ＢＳ１０３から検出器１０７に至る光路を長く確保する必要があるため、光学系自体の大型化を回避することができない。さらに、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２とがクロスすることによって形成される、ＢＳ１０３の周囲の４つの空間の別々の空間に、光源１０１および検出器１０７が配置される構成となるため、配置空間の有効利用ができず、光学系をコンパクトに構成することができない。【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、小型の構成で、ＢＳに対する入射角を小さくして高い干渉性を実現できるとともに、可動鏡の駆動機構やＢＳの位置調整機構の配置スペースを容易に確保でき、また、ＢＳの周囲の配置空間を有効利用してコンパクト化が可能な干渉光学系と、その干渉光学系を備えた分光器とを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の干渉光学系は、光源と、前記光源から出射された光を分離して可動鏡および固定鏡に導くとともに、前記可動鏡および前記固定鏡にて反射された各光を合成して出射するビームスプリッタと、前記ビームスプリッタにて合成されて出射された光を検出する検出器とを備えた干渉光学系であって、前記光源からの光を平行光に変換して前記ビームスプリッタに導くコリメート光学系と、前記ビームスプリッタにて合成されて出射された光を集光して前記検出器に導く集光光学系とをさらに備え、前記コリメート光学系および前記集光光学系は、偏芯された反射光学系でそれぞれ構成されているとともに、前記ビームスプリッタの中心を通り、かつ、前記可動鏡および前記固定鏡の間を通る面に対してほぼ線対称に配置されており、前記可動鏡および前記固定鏡のうち、一方を第１のミラーとし、他方を第２のミラーとすると、前記光源および前記検出器はともに、前記コリメート光学系から前記ビームスプリッタを透過して前記第１のミラーに向かう光の光路に対して前記第２のミラーとは反対側で、かつ、前記第２のミラーから前記ビームスプリッタを透過して前記集光光学系に向かう光の光路に対して前記第１のミラーとは反対側に配置されていることを特徴としている。【００１２】
本発明の干渉光学系では、前記コリメート光学系から前記ビームスプリッタに入射する光の入射角は、前記ビームスプリッタの光分離面の法線に対して４５°よりも小さいことが望ましい。【００１３】
本発明の干渉光学系では、前記入射角は、前記ビームスプリッタの光分離面の法線に対して２０°よりも大きいことが望ましい。【００１４】
本発明の干渉光学系では、前記光源から前記検出器に向かう光束の中心光線が進行する軸上において、前記コリメート光学系および前記集光光学系の各反射面における入射光線と反射光線とのなす角度を偏芯角度とすると、前記コリメート光学系および前記集光光学系における前記偏芯角度は、２０°以上４５°以下であることが望ましい。【００１５】
本発明の干渉光学系では、前記第１のミラーおよび前記第２のミラーは、前記ビームスプリッタの光分離面に対して互いに反対側に配置されていることが望ましい。【００１６】
本発明の干渉光学系では、前記コリメート光学系および前記集光光学系は、前記ビームスプリッタの光分離面に対して互いに反対側に配置されていることが望ましい。【００１７】
本発明の分光器は、上述した本発明の干渉光学系と、前記干渉光学系から出力された信号に基づいてスペクトルを算出する演算部と、前記算出されたスペクトルを出力する出力部とを備えていることが望ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、光源および検出器はともに、コリメート光学系からビームスプリッタ（ＢＳ）を透過して第１のミラー（例えば可動鏡）に向かう光の光路（第１の光路）に対して第２のミラー（例えば固定鏡）とは反対側で、かつ、第２のミラーからＢＳを透過して集光光学系に向かう光の光路（第２の光路）に対して第１のミラーとは反対側に配置されている。【００１９】
このような配置により、ＢＳに対する入射角が小さくなるように第１の光路に対して第２の光路を傾けても、第１および第２の光路を進行する光束が光源および検出器によってけられることがなく、そのような不都合を回避するためにＢＳに対して入出射する光の光路を長く確保する必要もなくなる。したがって、小型の構成で、ＢＳに対する入射角が４５°よりも小さくなる光学配置を容易に実現することができ、これによって複雑な膜設計のＢＳを用いることなく、ＢＳでの偏光分離を抑えて高い干渉性を実現することができる。また、第１の光路と第２の光路とがクロスすることによって形成される、ＢＳの周囲の４つの空間のいずれかの空間に光源および検出器を両方とも配置することができ、配置空間を有効利用することができる。【００２０】
また、ＢＳに対する入射角が４５°よりも小さくなる光学配置を実現できるので、ＢＳに対して光源および検出器の配置空間とは反対側に広い空間を確保することができる。これにより、第１および第２の光路を必要以上に長く確保することなく、その空間に可動鏡の駆動機構およびＢＳの位置調整機構を両方とも配置することができ、これらの配置スペースを容易に確保できるとともに、ＢＳの周囲の配置空間を有効利用することができる。したがって、上記した光源および検出器の配置空間の有効利用とも相まって、光学系をコンパクトに構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の一形態の分光器に適用される干渉光学系の概略の構成を示す説明図である。
【図２】上記分光器の概略の構成を示す説明図である。
【図３】コリメート光学系および集光光学系をほぼ点対称に配置した光学系での光路を示す説明図である。
【図４】コリメート光学系および集光光学系をほぼ線対称に配置した光学系での光路を示す説明図である。
【図５】コリメート光学系および集光光学系における偏芯角度ψが１７°のときの光学系での光路を示す説明図である。
【図６】コリメート光学系および集光光学系における偏芯角度ψが２０°のときの光学系での光路を示す説明図である。
【図７】コリメート光学系および集光光学系における偏芯角度ψが３０°のときの光学系での光路を示す説明図である。
【図８】コリメート光学系および集光光学系における偏芯角度ψが４５°のときの光学系での光路を示す説明図である。
【図９】従来の分光器の干渉計部分の概略の構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
【００２３】
（干渉光学系および分光器について）
図２は、本実施形態の分光器１の概略の構成を模式的に示す説明図である。分光器１は、フーリエ変換分光器であり、干渉光学系２と、演算部３と、出力部４とを有している。
【００２４】
干渉光学系２は、マイケルソン干渉計で構成されているが、その詳細については後述する。演算部３は、干渉光学系２から出力される信号をＡ／Ｄ変換およびフーリエ変換することにより、各波長（波数（＝１／波長））の光の強度を示すスペクトルを生成する。出力部４は、演算部３にて生成されたスペクトルを出力（例えば表示）する。以下、干渉光学系２の詳細について説明する。
【００２５】
図１は、干渉光学系２の概略の構成を示すとともに、各光学部材の位置関係を示している。干渉光学系２は、光源１１と、コリメータ光学系１２と、ＢＳ（ビームスプリッタ）１３と、可動鏡１４と、固定鏡１５と、集光光学系１６と、検出器１７と、駆動機構２１とを備えている。なお、図２では、コリメータ光学系１２および集光光学系１６を透過型で示しているが、実際は、図１に示すように、コリメータ光学系１２および集光光学系１６は、偏芯された反射面を有する反射光学系で構成されているものとする。なお、可動鏡１４と固定鏡１５の位置は逆であってもよい。
【００２６】
光源１１は、例えば赤外光を出射する。コリメータ光学系１２は、光源１１からの光を平行光に変換してＢＳ１３に導く。ＢＳ１３は、光源１１から出射された光を２つの光に分離して、それぞれを可動鏡１４および固定鏡１５に導くとともに、可動鏡１４および固定鏡１５にて反射された各光を合成して出射するものであり、例えばハーフミラーで構成されている。なお、分離された２つの光の高精度な干渉を実現するため、光学系の組み立ての際には、図示しない調整機構によって、ＢＳ１３の取り付け角度および位置が調整される。上記した可動鏡１４および固定鏡１５は、ＢＳ１３の光分離面に対して互いに反対側に配置されている。集光光学系１６は、ＢＳ１３にて合成されて出射された光を集光して検出器１７に導く。検出器１７は、ＢＳ１３から集光光学系１６を介して入射する上記光を検出し、演算部３に出力する。
【００２７】
駆動機構２１は、ＢＳ１３と可動鏡１４との間の光路長が変化するように可動鏡１４を平行移動させる移動機構であり、例えば可動鏡１４を支持した平行板ばねを圧電素子によって振動（共振）させることにより、可動鏡１４を平行移動させる。なお、圧電素子の代わりにＶＣＭ（ボイスコイルモータ）を用いて可動鏡１４を駆動してもよい。また、例えば静電アクチュエータを用いて駆動機構２１を構成してもよい。
【００２８】
上記の構成において、光源１１から出射された光は、コリメータ光学系１２での反射によって平行光に変換された後、ＢＳ１３での透過および反射によって２光束に分離される。分離された一方の光束は可動鏡１４で反射され、他方の光束は固定鏡１５で反射され、それぞれ元の光路を逆戻りしてＢＳ１３で重ね合わせられ、干渉光として試料Ｓ（図２参照）に照射される。このとき、駆動機構２１によって可動鏡１４を連続的に移動させながら試料Ｓに光が照射されるが、ＢＳ１３から各ミラー（可動鏡１４、固定鏡１５）までの光路長の差が波長の整数倍のときは、重ね合わされた光の強度は最大となる。一方、可動鏡１４の移動によって２つの光路長に差が生じている場合には、重ね合わされた光の強度に変化が生じる。試料Ｓを透過した光は、集光光学系１６の反射面で反射されて集光しながら検出器１７に入射し、そこで時間的インターフェログラムとして検出される。
【００２９】
干渉光学系２の検出器１７から出力される信号は、演算部３にてＡ／Ｄ変換およびフーリエ変換され、スペクトルとして出力部４で出力される。したがって、このスペクトルに基づき、試料Ｓの特性（材料、構造、成分量など）を知ることができる。
【００３０】
本実施形態では、上述したように、コリメート光学系１２および集光光学系１６は、反射光学系で構成されているので、これらを透過型の光学系（例えばレンズ）で構成する場合に比べて、波長に依存しない光学性能を確保できる。また、コリメート光学系１２および集光光学系１６が偏芯配置されているので、コリメート光学系１２からＢＳ１３に入射する光束およびＢＳ１３から集光光学系１６に入射する光束をけらないように、光源１１および検出器１７を配置することができる。
【００３１】
また、図１に示すように、コリメート光学系１２および集光光学系１６は、ＢＳ１３の光分離面に対して互いに反対側に配置されており、ＢＳ１３の中心を通り、可動鏡１４と固定鏡１５との間を通る面Ｐに対してほぼ線対称に配置されている。これにより、偏芯によって発生する収差（例えば軸上コマ収差）を互いの光学系で相殺することができ、光学系全体として良好な光学性能を実現することができる。このことは、以下の図面を参照すればより明らかである。
【００３２】
図３および図４は、光源１１から検出器１７までの光路を、ＢＳ１３、可動鏡１４および固定鏡１５での光路の折り曲げを考慮せずに示したものであって、図３は、コリメート光学系１２および集光光学系１６をほぼ点対称に配置した光学系での光路を示し、図４は、コリメート光学系１２および集光光学系１６をほぼ線対称に配置した光学系での光路を示している。
【００３３】
図３に示した点対称の光学系では、軸上コマ収差がコリメート光学系１２および集光光学系１６で相殺されず、破線の拡大図で示すように、収差が悪化している。これに対して、図４で示した線対称の光学系では、軸上コマ収差がコリメート光学系１２および集光光学系１６で相殺されるため、破線の拡大図で示すように、良好な光学性能を実現することができる。このように、偏芯されたコリメート光学系１２と集光光学系１６とを１つの光学系内で使用する場合、点対称な配置よりも線対称な配置のほうが光学性能がよい。
【００３４】
（光源および検出器の配置位置について）
次に、光源１１および検出器１７の配置位置について説明する。なお、以下での説明の便宜上、図１に示すように、コリメート光学系１２からＢＳ１３を透過して可動鏡１４（第１のミラー）に向かう光の光路を第１の光路Ｌ１とし、固定鏡１５（第２のミラー）からＢＳ１３を透過して集光光学系１６に向かう光の光路を第２の光路Ｌ２とする。なお、可動鏡１４と固定鏡１５との位置関係を逆にした場合は、固定鏡１５が第１のミラーを構成し、可動鏡１４が第２のミラーを構成する。
【００３５】
本実施形態では、上記したように、可動鏡１４および固定鏡１５がＢＳ１３の光分離面に対して互いに反対側に配置されている構成において、光源１１および検出器１７はともに、第１の光路Ｌ１に対して第２のミラーとしての固定鏡１５とは反対側で、かつ、第２の光路Ｌ２に対して第１のミラーとしての可動鏡１４とは反対側に配置されている。この結果、光源１１および検出器１７は、第１の光路Ｌ１と第２の光路Ｌ２とが交差することによって分割形成される、ＢＳ１３の周囲の４つの空間Ｓ１〜Ｓ４のうちの同一空間内に位置することになる。なお、図１において、空間Ｓ１〜Ｓ４は、ＢＳ１３の周囲に反時計回りにこの順で位置しているものとし、光源１１および検出器１７が配置される同一の空間をＳ１とする。このような光源１１および検出器１７の配置により、以下の効果を得ることができる。
【００３６】
まず、光源１１がコリメート光学系１２と固定鏡１５との間（図１では空間Ｓ２）に位置しておらず、かつ、検出器１７が集光光学系１６と可動鏡１４との間（図１では空間Ｓ４）に位置していないので、コリメート光学系１２と固定鏡１５とが近づく方向（集光光学系１６と可動鏡１４とが近づく方向）に、第１の光路Ｌ１に対して第２の光路Ｌ２を傾ける光学配置を容易に実現することが可能となる。しかも、このとき、光源１１および検出器１７は、空間Ｓ２・Ｓ４内に位置していないので、第１の光路Ｌ１に対して第２の光路Ｌ２を傾ける際に、光源１１および検出器１７が障害となることがない。つまり、第１の光路Ｌ１に対して第２の光路Ｌ２を傾けても、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２の光束が光源１１および検出器１７によってけられることがない。これにより、光束がけられるのを回避するために、ＢＳ１３に対して入出射する光の光路を長く確保する必要もない。
【００３７】
したがって、小型の構成で、コリメート光学系１２からＢＳ１３に入射する光の入射角θが４５°よりも小さくなる光学配置を容易に実現することができ、複雑な膜設計のＢＳ１３を用いることなく、ＢＳ１３での偏光分離を抑えて高い干渉性を実現することができる。
【００３８】
また、ＢＳ１３に対する入射角が４５°よりも小さくなる光学配置を実現できるので、ＢＳ１３に対して、光源１１および検出器１７の配置空間である空間Ｓ１とは反対側に広い空間Ｓ３を確保することができる。これにより、第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２を必要以上に長く確保することなく、可動鏡１４の駆動機構２１やＢＳ１３の位置調整機構を効率よく（同一の広い空間Ｓ３に）配置することができる。したがって、可動鏡１４の駆動機構２１やＢＳ１３の位置調整機構を配置するために、干渉計の腕の長さ（ＢＳ１３と可動鏡１４、ＢＳ１３と固定鏡１５との距離）を長くする必要もない。
【００３９】
また、光源１１および検出器１７の第１の光路Ｌ１および第２の光路Ｌ２に対する上述した位置関係により、光源１１および検出器１７を同一の空間Ｓ１に配置でき、また、上述のように可動鏡１４の駆動機構２１およびＢＳ１３の位置調整機構も同一の空間Ｓ３に配置できることから、ＢＳ１３の周囲の配置空間を有効利用することができる。よって、全体として小型、コンパクトな光学配置を実現することができ、干渉光学系２ひいては分光器１を小型、コンパクトに構成することができる。
【００４０】
（ＢＳに対する入射角の範囲について）
上述した光源１１および検出器１７の配置により、本実施形態では、図１に示すように、コリメート光学系１２からＢＳ１３に入射する光の入射角θは、ＢＳ１３の光分離面の法線に対して４５°よりも小さく、例えば３０°となっている。このように、ＢＳ１３に対する入射角θが４５°よりも小さい場合、複雑な膜設計のＢＳ１３を用いることなく、ＢＳ１３での偏光分離を抑えることができるのは、上述した通りである。
【００４１】
ここで、マイケルソン干渉計では、ＢＳ１３に対する入射角θが小さいほうが、光学性能的には良いが、入射角θが２０°以下になると、可動鏡１４と集光光学系１６、固定鏡１５とコリメート光学系１２とを互いに干渉させずに配置するために、干渉計の腕の長さを長くする必要がある。干渉計の腕をあまり長くすると、同じ光束を分離しても干渉性が低下してしまい、好ましくない。
【００４２】
以上のことから、コリメート光学系１２からＢＳ１３に入射する光の入射角θは、ＢＳ１３の光分離面の法線に対して、２０°よりも大きく、４５°よりも小さいことが望ましいと言える。これにより、腕の長さを短くした小型の構成で、コントラストの高い干渉像を確実に得ることができる。
【００４３】
（偏芯角度について）
本実施形態では、コリメート光学系１２および集光光学系１６における偏芯角度ψは、２０°以上４５°以下となっている。ここで、偏芯角度ψとは、光源１１から検出器１７に向かう光束の中心光線が進行する軸上において、コリメート光学系１２および集光光学系１６の各反射面における入射光線と反射光線とのなす角度（°）を指す。なお、図１に示すように、コリメート光学系１２における偏芯角度をψ１（°）とし、集光光学系１６における偏芯角度をψ２（°）とすると、２０°≦ψ１≦４５°、２０°≦ψ２≦４５°を満足するのであれば、ψ１＝ψ２であってもよいし、ψ１≠ψ２であってもよい。なお、ψ１＝ψ２の場合は、偏芯によって発生する収差をキャンセルしやすく、光学性能がより向上する。
【００４４】
偏芯角度ψが２０°よりも小さいと、光源１１および検出器１７が大きさを持ち、精度の高い干渉を実現すべくある程度の光束幅が必要な場合に、第１の光路Ｌ１を進行する光束が光源１１によってけられたり、第２の光路Ｌ２を進行する光束が検出器１７によってけられるのを回避することができない。
【００４５】
ここで、図５は、光源１１から検出器１７までの光路を、ＢＳ１３、可動鏡１４および固定鏡１５での光路の折り曲げを考慮せずに示したものであって、コリメート光学系１２および集光光学系１６における偏芯角度ψが１７°のときの光学系での光路を示している。同図の光学系では、光源１１および検出器１７によって光束がけられていることがわかる。
【００４６】
一方、図６〜８は、光源１１から検出器１７までの光路を、ＢＳ１３、可動鏡１４および固定鏡１５での光路の折り曲げを考慮せずに示したものであって、コリメート光学系１２および集光光学系１６における偏芯角度ψが、それぞれ２０°、３０°、４５°のときの光学系での光路を示している。これらの図面より、２０°≦ψ≦４５°の範囲内では、光源１１および検出器１７によって光束がけられるのを回避できることがわかる。
【００４７】
また、偏芯角度ψが４５°よりも大きいと、光源１１および検出器１７を近づけた配置とすることが困難となり、小型、コンパクトな光学系を実現することができない。加えて、光学的に収差が悪化する。つまり、偏芯によって発生する収差をコリメート光学系１２および集光光学系１６で相殺しきれなくなり、良好な光学性能を実現することができなくなる。光学性能が極端に悪くなると、干渉光学系２を分光器１に使用することができなくなる。
【００４８】
したがって、コリメート光学系１２および集光光学系１６における偏芯角度を２０°以上４５°以下とすることにより、干渉光学系２の小型、コンパクトな構成で、精度の高い干渉を実現しながら、良好な光学性能を実現することができ、分光器１に好適な干渉光学系２を実現することができる。
【００４９】
（実施例について）
次に、上述した干渉光学系２の実施例について、実施例１〜３として説明する。実施例１〜３は、図６〜８の光学系に対応した数値実施例であり、そのコンストラクションデータは以下の通りである。
【００５０】
なお、以下のコンストラクションデータにおいて、Ｓｉ（ｉ＝０、１、２、・・・）は物体側から数えてｉ番目の面を指す。具体的には、Ｓ０は光源１１の発光面（ＯＢＪ；物体面）、Ｓ１はダミー面、Ｓ２はコリメート光学系１２の反射面、Ｓ３は仮想絞り面（ＳＴＯ）、Ｓ４はＢＳ１３の光入射面、Ｓ５はＢＳ１３の光射出面、Ｓ６は集光光学系１６の反射面、Ｓ７は検出器１７の受光面、Ｓ８は像面（ＩＭＧ）＝Ｓ７面をそれぞれ指す。なお、図６〜図８では、Ｓ１面の図示を省略している。
【００５１】
ＲＤＹは面Ｓｉの曲率半径（ｍｍ）を指し、ＴＨＩはＳｉ面とＳ（ｉ＋１）面との間の軸上面間隔（ｍｍ）を指す。ＲＭＤは面の特性を指し、ＲＥＦＬであれば反射面を、表記がない場合は屈折面を指す。ＧＬＡはガラス名を指し、表記がない場合は空気であることを指す。
【００５２】
ＳＰＳ  ＸＹＰは、以下のＸＹ多項式で表される非球面を指す。ＸＹ多項式は、光源１１から検出器１７に向かう光束の中心光線が進行する軸を光軸としたとき、その光軸方向をＺ軸、メリディオナル断面内でＺ軸に垂直な方向をＹ軸、サジタル断面内でＺ軸に垂直な方向をＸ軸として、面頂点からの距離を以下のように表したものである。
0005494667.tif 000002
ここで、ｚは面のローカルなＺ軸方向の面頂点からの位置、Ｃは近軸の曲率で曲率半径の逆数（１／ｍｍ）、ｋは円錐定数、ｈはＺ軸からの高さ（ｈ2＝ｘ2＋ｙ2）、Σはｎとｍについて０次から∞次の総和、ＸｎＹｍはＸのｎ次、Ｙのｍ次の係数、である。なお、非球面データにおいて、Ｅ−ｎ＝×１０-nを指す。
【００５３】
また、ＸＤＥはＸ方向の平行偏芯、ＹＤＥはＹ方向の平行偏芯、ＺＤＥはＺ方向の平行偏芯の各量（ｍｍ）をそれぞれ指し、ＡＤＥはＸ軸周りの回転、ＢＤＥはＹ軸周りの回転、ＣＤＥはＺ軸周りの回転の角度（°）をそれぞれ指す。ＧＬＢ  ＧｉはＳｉ面を基準とするグローバル偏芯（表記がなければローカルな偏芯）であることを指す。波長９００ｎｍにおけるＢＫ７＿ＳＣＨＯＴＴの屈折率は１．５０８９９７である。また、実施例１〜３では、全て、光源１１からの光はＢＳ１３に対して入射角３０°で入射しているものとする。
【００５４】
＜実施例１＞    偏芯角度２０°
0005494667.tif 000003
【００５５】
＜実施例２＞    偏芯角度３０°
0005494667.tif 000004
【００５６】
＜実施例３＞    偏芯角度４５°
0005494667.tif 000005
【００５７】
なお、コリメート光学系１２および集光光学系１６における各反射面は、上述した実施例のＸＹ多項式で示される非球面に限定されるわけではない。光源１１の大きさが小さいときには、回転放物面や軸対称非球面も上記の各反射面として使用することができる。なお、回転放物面の焦点から出た光束を収差無く平行光とすることができるのは、周知の事実である。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の干渉光学系は、例えばフーリエ変換分光器に利用可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１      分光器
２      干渉光学系
１１      光源
１２      コリメート光学系
１３      ＢＳ（ビームスプリッタ）
１４      可動鏡
１５      固定鏡
１６      集光光学系
１７      検出器
Ｌ１    第１の光路
Ｌ２    第２の光路
【図１】
0005494667.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005494667.tif 000012
【図８】
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【図９】
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