(57)【要約】【課題】波数分解能あるいは波長分解能（高分解能）を維持した状態でプリズム柱体の数を減らし、製作の時間と手間が最小限となるマイケルソン干渉計を提供することを課題とする。【解決手段】マイケルソン干渉計１０は、光線を分割するビームスプリッタ６と、このビームスプリッタの同一平面位置に隣接して設けた光線透過膜７と、この光線透過膜およびビームスプリッタの両側に設けられる第１プリズム柱体１および第２プリズム柱体２と、この両プリズム柱体の隣接する同一側平面に対面する位置に屈折率整合手段８を介して設けた第３プリズム柱体３と、この第３プリズム柱体の他の側平面にそれぞれ設けた第１コーナーキューブ４および第２コーナーキューブ５とを備える構成とした。【選択図】        図１
2005003572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光線を入射する光線入射面と、この光線入射面から入射する光線の光路上に配置される第１平面と、この第１平面および前記光線入射面に隣接して配置される第２平面と、前記光線入射面の同一平面位置で隣接して設けられる反射面とを有する第１プリズム柱体と、
この第１プリズム柱体の第１平面に対面して設けられ、前記光線を分割するビームスプリッタおよびこのビームスプリッタと同一平面位置に隣接して設けられる光線透過膜と、
この光線透過膜および前記ビームスプリッタに対面して設けられる第３平面と、前記第２平面の延長面上に配置される第４平面と、前記第３平面および前記第４平面に隣接して配置される光線出射面と、この光線出射面の同一平面位置で隣接して設けられる反射面とを有する第２プリズム柱体と、
この第２プリズム柱体の第４平面および前記第１プリズム柱体の第２平面に対面して配置される第５平面と、前記ビームスプリッタにより反射され前記第２平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第６平面と、前記ビームスプリッタを透過しかつ前記第４平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第７平面とを有する第３プリズム柱体と、
この第３プリズム柱体の第６平面に対面して設けられる第８平面と、この第８平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に、前記第８平面から入射する光線を反射する第１光線反射部とを有する第１コーナーキューブと、
前記第３プリズム柱体の第７平面に対面して設けられる第９平面と、この第９平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に、前記第８平面から入射する光線を反射する第２光線反射部とを有する第２コーナーキューブと、を備え、前記第２平面と前記第５平面との間、および、前記第４平面と前記第５平面との間に前記各プリズム柱体と屈折率が同等となる屈折率整合液体層を設けたことを特徴とするマイケルソン干渉計。
【請求項２】
前記光線透過膜は、前記各プリズム柱体の屈折率と同等となる屈折率を有する光学接着剤であることを特徴とする請求項１に記載のマイケルソン干渉計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光スペクトルの測定を行うことで、試料の分光分析や光通信の波長モニタリングに適したフーリエ変換分光用干渉計あるいは移動距離測定器として用いられるマイケルソン干渉計に係り、特に、光路差の変化に伴って生じる干渉強度の変化からフーリエ分光法により光スペクトルを求めるマイケルソン干渉計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光のスペクトルを得るためにマイケルソン干渉計を用いたフーリエ変換分光器は、光スペクトルの測定による検出結果より試料分析等を行っている。従来のマイケルソン干渉計の一例を図８および図９を参照して説明する。図８はマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図、図９は、マイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【０００３】
図８に示すように、マイケルソン干渉計６０は、第１プリズム柱体６１と、この第１プリズム柱体６１と上面が同一平面となるように、かつ、ビームスプリッタ６７を介して隣接して設置された第２プリズム柱体６２と、この第２プリズム柱体６２および第１プリズム柱体６１の同一平面とした上面に重ねて設置された第４プリズム柱体６４と、この第４プリズム柱体６４、第１プリズム柱体６１および第２プリズム柱体６２の同一方向に配置された側平面に対して、対応する側平面を対面させ、屈折率整合液体層６８を介してスライド自在に設置された第３プリズム柱体６３と、この第３プリズム柱体６３の他の側平面のそれぞれに設置された第１コーナーキューブ６５および第２コーナーキューブ６６と、を備えている。
【０００４】
図８で示すように、第１プリズム柱体６１は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、その一つの側平面を光線の光線入射面６１ａとし、また、第２プリズム柱体６２にビームスプリッタ６７を介して対面する側平面を第１平面６１ｂとし、さらに、第３プリズム柱体６３に屈折率整合液体層６８を介して対面する側平面を第２平面６１ｃとしている。
【０００５】
第２プリズム柱体６２は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、第１プリズム柱体６１にビームスプリッタ６７を介して対面する側平面を第３平面６２ａとし、また、第３プリズム柱体６３に屈折率整合液体層６８を介して対面する側平面を第４平面６２ｂとし、さらに、ビームスプリッタ６７を介して送られてくる透過光の光路上に配置される側平面を光線出射面６２ｃとしている。なお、この第２プリズム柱体６２は、ビームスプリッタ６７を介して第１プリズム柱体６１と接着剤などにより固定されている。
【０００６】
第３プリズム柱体６３は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層６８に対面する位置（第１プリズム柱体６１の第２平面６１ｃと、第２プリズム柱体６２の第４平面６２ｂと対面する位置）の側平面を第５平面６３ａとし、また、第１コーナーキューブ６５と対面する側平面を第６平面６３ｂとし、さらに、第２コーナーキューブ６６と対面する側平面を第７平面６３ｃとしている。なお、この第３プリズム柱体６３は、屈折率整合液体層６８を介して第１プリズム柱体６１、第２プリズム柱体６２および第４プリズム柱体６４に対してスライド自在に設置されている。
【０００７】
第１コーナーキューブ６５は、第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂと対面する位置の側平面を第８平面６５ａとして備えると共に、この第８平面６５ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線に平行で光路を異ならせて反射する３つの光線変更反射面を有する光線反射部６５Ａを備えている。そして、この第１コーナーキューブ６５は、第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂに、第８平面６５ａを接着して設置されている。
【０００８】
第２コーナーキューブ６６は、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃと対面する位置の側平面を第９平面６６ａとして備えると共に、この第９平面６６ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線に平行で光路を異ならせて反射する３つの光線変更反射面を有する光線反射部６６Ａを備えている。そして、この第２コーナーキューブ６６は、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃに、第９平面６６ａを接着して設置されている。
【０００９】
第４プリズム柱体６４は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層６８に対面する位置（第３プリズム柱体６３の第５平面６３ａに対面する位置で、かつ、第１プリズム柱体６１の第２平面６１ｃおよび第２プリズム柱体６２の第４平面６２ｂと同一側平面上の位置）の側平面を第１０平面６４ａとし、また、第１プリズム柱体６１の光線入射面６１ａと同一側平面上となる位置に隣接する側平面を第１１平面６４ｂとし、さらに、第２プリズム柱体６２の光線出射面６２ｃと同一側平面上となる位置に隣接する側平面を第１２平面６４ｃとしている。そして、この第４プリズム柱体６４の第１１平面６４ｂおよび第１２平面６４ｃは、第１０平面６４ａから入射して透過してくるそれぞれの光線を同じ光路を戻るように反射する鏡面に形成されている。
【００１０】
ビームスプリッタ６７は、第１プリズム柱体６１の第１平面６１ｂと、第２プリズム反射体６２の第３平面６２ａとの間に接着剤などにより形成されており、各プリズム柱体６１，６２，６３の材質や、送られてくる光線の角度により、透過率および反射率を所定の割合になるように形成されている。このビームスプリッタ６７の一例としては、金属の薄膜あるいや誘電体の薄膜あるいはその両方の薄膜により形成されている。
【００１１】
屈折率整合手段である屈折率整合液体層６８は、各プリズム柱体６１〜６４および両コーナーキューブ６５，６６を石英で形成した場合には、シリコーンオイルで構成されている。そして、この屈折率整合液体層６８は、第３プリズム柱体６３と、第１、第２および第４プリズム柱体６１，６２，６４とが、毛細管現象により互いに保持され、かつ、スライド自在となるように構成されている（特許文献１参照）。
【００１２】
つぎに、光線の径路について説明する。
図８および図９に示すように、はじめに、図示しない光源などから平行光として送られて来た光線Ｌは、第１プリズム柱体６１の光線入射面６１ａからビームスプリッタ６７に向かって入射すると、そのビームスプリッタ６７により光線Ｌａと光線Ｌｂに分割される。
【００１３】
そして、ビームスプリッタ６７に分割され反射した光線Ｌｂは、屈折率整合液体層６８を通過して第３プリズム柱体６３の第５平面６３ａおよび第６平面６３ｂを透過して第８平面６５ａから第１コーナーキューブ６５に入射する。そして、光線Ｌｂは、第１コーナーキューブ６５の光線反射部６５Ａにより光路をずらすように反射されると共に、入射して来た高さが異なるように垂直方向に反射され、かつ、光線反射部６５Ａに向かって来た光線Ｌｂに平行で、進行方向が反対となるように反射される。そして、光線Ｌｂは、再び第８平面６５ａから第３プリズム柱体６３の第６平面６３ｂ側に入射して第５平面６３ａ、屈折率整合液体層６８を介して第１０平面６４ａから第４プリズム柱体６４に入射する。さらに、光線Ｌｂは、第１０平面６４ａから第１２平面６４ｃに到達し、この第１２平面６４ｃが鏡面であるために反射され再び同じ光路をビームスプリッタ６７まで戻って行く。
【００１４】
一方、ビームスプリッタ６７を透過して分割された光線Ｌａは、図８および図９に示すように、第３平面６２ａから第２プリズム柱体６２に入射して第４平面６２ｂを透過して屈折率整合液体層６８を介して第５平面６３ａから第３プリズム柱体６３に入射する。そして、光線Ｌａは、第３プリズム柱体６３の第７平面６３ｃを介して第９平面６６ａから第２コーナーキューブ６６に入射する。さらに、第２コーナーキューブ６６に入射した光線Ｌａは、第２光線反射部６６Ａにより光路をずらすように反射されると共に、入射して来た高さと異なるように垂直方向に反射され、かつ、第２光線反射部６６Ａに向かってきた光線Ｌａに平行で、進行方向が反対となるように反射される。そして、光線Ｌａは、再び第９平面６６ａから第３プリズム柱体６３および屈折率整合液体層６８を介して第１０平面から第４プリズム柱体６４に入射する。さらに、第４プリズム柱体６４に入射した光線Ｌａは、第１１平面６４ｂに到達し、この第１１平面６４ｂが鏡面であるため反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６７まで戻って行く。
【００１５】
ビームスプリッタ６７まで戻って来た光線Ｌａは、今度は９０度の方向に反射され、また、ビームスプリッタ６７まで戻って来た光線Ｌｂは、今度はビームスプリッタ６７を通過して、両光線Ｌａ，Ｌｂがそれぞれ合わされて干渉し、第２プリズム柱体６２の光線出射面６２ｃから出射し、図示しない光検出器に向かうことになる。
【００１６】
なお、このマイケルソン干渉計６０は、第１、第２および第４プリズム柱体が一体として構成され、また、第３プリズム柱体６３および両コーナーキューブ６５，６６とが一体として構成され、屈折率整合液体層６８を介して相対的に移動させ、光線Ｌの光路長差を利用してフーリエ変換分光器として、例えば、相対移動距離が０．８５ｃｍの場合において波数分解能を１．１ｃｍ−１となるように構成されている。
【００１７】
【特許文献１】
特開２００１−２４９０４８号公報
（段落番号００６９〜段落番号００８５、図９、図１０）
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のマイケルソン干渉計では、さらに改良するべき点が存在した。
すなわち、従来のマイケルソン干渉計は、第３プリズム柱体に対面する側には、第１プリズム柱体、第２プリズム柱体および第４プリズム柱体の３つのプリズム柱体を必要としている構成であるため、各プリズム柱体の角度調整、面調整、あるいは、各プリズムの接合作業などに精密さが要求されることから、部品点数が多いと製作に時間および手間がかかり、かつ、高コストになってしまった。
【００１９】
また、従来のマイケルソン干渉計では、プリズム柱体の数が多いことから、第４プリズム柱体の接合状態において、鏡面となる第１１平面および第１２平面に対して、ビームスプリッタ面との角度の調整が精度よく設置されていない場合には、両コーナーキューブからそれぞれ戻って来た光線の光路が互いに一致せず、干渉が起きない状態が発生してしまった。
【００２０】
本発明は、前記した問題点に鑑み創案されたものであり、波数分解能あるいは波長分解能（高分解能）を維持した状態でプリズム柱体の数を減らし、製作の時間と手間が少なくなるマイケルソン干渉計を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明のマイケルソン干渉計は、前記した目的を達成するため、以下に示すような構成とした。すなわち、マイケルソン干渉計は、光線を分割するビームスプリッタと、このビームスプリッタの同一平面位置で隣接して設けた光線透過膜と、この光線透過膜およびビームスプリッタの両側に設けられる第１プリズム柱体および第２プリズム柱体と、この両プリズム柱体の隣接する同一側平面に対面する位置に屈折率整合液体層を介して設けた第３プリズム柱体と、この第３プリズム柱体の他の側平面にそれぞれ設けた第１コーナーキューブおよび第２コーナーキューブとを備える構成とした。なお、前記光線透過膜は、各プリズム柱体の屈折率と同等な屈折率を有する光学接着剤であっても構わない。
【００２２】
そして、前記第１プリズム柱は、光線を入射する光線入射面と、この光線入射面から入射する光線の光路上に配置される第１平面と、この第１平面および前記光線入射面に隣接して配置される第２平面と、前記光線入射面の同一平面位置で隣接して設けられる反射面とを有する構成とした。また、前記第２プリズム柱は、光線透過膜および前記ビームスプリッタに対面して設けられる第３平面と、前記第２平面の延長面上に配置される第４平面と、前記第３平面および前記第４平面に隣接して配置される光線出射面と、この光線出射面の同一平面位置に隣接して設けられる反射面とを有する構成とした。
【００２３】
さらに、前記第３プリズム柱体は、第２プリズム柱体の第４平面および前記第１プリズム柱体の第２平面に対面して配置される第５平面と、前記ビームスプリッタにより反射され前記第２平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第６平面と、前記ビームスプリッタを透過しかつ前記第４平面および前記第５平面から透過して来る光線の光路上に配置される第７平面とを有する構成とした。
【００２４】
また、前記第１コーナーキューブは、前記第３プリズム柱体の第６平面に対面して設けられる第８平面と、この第８平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に、前記第８平面から入射する光線を反射する第１光線反射部とを有する構成とした。そして、第２コーナーキューブは、前記第３プリズム柱体の第７平面に対面して設けられる第９平面と、この第９平面から入射する光線の光路上に配置され、その光線をその光線の入射光路に平行で、かつ、前記入射光路に対して反対方向に進行する異なる光路に反射する第２光線反射部とを有する構成とした。
【００２５】
このように構成されることにより、マイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体の光線入射面から入射する光線を、はじめに、ビームスプリッタを介して分割させる。そして、マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタを透過して分割した一方の光線を、第２プリズム柱体、屈折率整合液体層、第３プリズム柱体を介して第２コーナーキューブに入射させる。さらに、マイケルソン干渉計は、この第２コーナーキューブによりその光線の光路をずらして異ならせ、その光路に平行に進行方向が反対となるように反射し、第３プリズム柱体、第２プリズム柱体、光線透過膜（あるいは第３プリズム柱体から第１プリズム柱体）を介して第１プリズム柱体の反射面により反射させ、光線が光路をビームスプリッタまで逆戻するようにしている。
【００２６】
また、マイケルソン干渉計は、ビームスプリッタにより反射して分割された他方の光線を、屈折率整合液体層、第３プリズム柱体を介して第１コーナーキューブに入射させる。さらに、マイケルソン干渉計は、この第１コーナーキューブによりその光線の光路をずらして異ならせ、その光路に平行に進行方向が反対となるように反射し、第３プリズム柱体、第１プリズム柱体、光線透過膜（あるいは３プリズム柱体から第２プリズム柱体）を介して第２プリズム柱体の反射面により反射させ、光線が光路をビームスプリッタまで逆戻りするようにしている。
【００２７】
そのため、マイケルソン干渉計は、戻って来た光線が、再びビームスプリッタにより合わされて干渉した状態で、第２プリズム柱体の光線出射面から出射されることになる。このような光線の光路を取ることができるマイケルソン干渉計は、第３プリズム柱体と、第２プリズム柱体および第１プリズム柱体とを、屈折率整合液体層を介して、例えば移動手段により相対的にスライドさせることで、光線の光路長差を利用して、フーリエ変換分光器として、波数分解能および波長分解能を精度よく検出でき、正確なインターフェログラムの測定を可能とする。なお、マイケルソン干渉計は、第２平面および第４平面と、第５平面との間に、各プリズム柱体と屈折率が同等となる屈折率整合液体層を設けているため、スライドさせることがスムーズになると共に、光線が界面を跨いで通過するときに屈折率の影響を受けることなく、自由に通過することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。
図１はマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図、図２はマイケルソン干渉計の第１プリズム柱体、第２プリズム柱体、ビームスプリッタおよび光線透過膜の関係を示す分解斜視図、図３はマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す斜視図、図４はマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【００２９】
図１に示すように、マイケルソン干渉計１０は、同一平面位置で上下に隣接して配置されたビームスプリッタ６および光線透過膜７の両側に設けた第１プリズム柱体１および第２プリズム柱体２と、この両プリズム柱体１，２の同一平面上の側平面に対面して、屈折率整合液体層８を介してスライド自在に設けた第３プリズム柱体３と、この第３プリズム柱体３に設けた第１コーナーキューブ４および第２コーナーキューブ５とを備えている。
【００３０】
図１および図２に示すように、第１プリズム柱体１は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、その一つの側平面の中央から下側を光線の光線入射面１ａ、また、中央から上側を反射面１ｄとし、さらに、第２プリズム柱体２にビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して対面する側平面を第１平面１ｂとし、そして、第３プリズム柱体３に屈折率整合液体層８を介して対面する側平面を第２平面１ｃとしている。この第１プリズム柱体１は、各面１ａ，１ｂ，１ｃ（１ｄ）は、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、その形状を特に限定されるものではない。また、反射面１ｄは、送られて来る光線に対して向きを反対として垂直（水平）に反射する鏡面に形成されている。
【００３１】
図１および図２に示すように、第２プリズム柱体２は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、第１プリズム柱体１にビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して対面する側平面を第３平面２ａとし、また、第３プリズム柱体３に屈折率整合液体層８を介して対面（第２平面１ｃの延長面上）する側平面を第４平面２ｂとし、さらに、ビームスプリッタ６および光線透過膜７に対面する側平面において、中央から下側を光線出射面２ｄとし、また、中央から上側を反射面２ｃとしている。なお、この第２プリズム柱体２は、ビームスプリッタ６および光線透過膜７を介して第１プリズム柱体１と接着剤などにより固定されている。この第２プリズム柱体１は、各面２ａ，２ｂ，２ｃ（２ｄ）は、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、その形状を特に限定されるものではない。また、反射面２ｃは、送られてくる光線に対して向きを反対として垂直（水平）に反射する鏡面に形成されている。
【００３２】
図１および図２に示すように、第３プリズム柱体３は、上面および下面ならびに各側平面により構成される三角柱形状に形成されており、屈折率整合液体層８に対面する位置（第１プリズム柱体１の第２平面１ｃと、第２プリズム柱体２の第４平面２ｂと対面する位置）の側平面を第５平面３ａとし、また、第１コーナーキューブ４と対面する側平面を第６平面３ｂとし、さらに、第２コーナーキューブ５と対面する側平面を第７平面３ｃとしている。なお、この第３プリズム柱体３は、屈折率整合液体層８を介して第１プリズム柱体１および第２プリズム柱体２に対してスライド自在に設置されている。各面３ａ，３ｂ，３ｃは、各面間の交線が互いに平行であり、かつ、上面および下面に対して直交するように形成されている。なお、上面および下面は、ここでは、互いに平行平面として記載されているが、その形状は特に限定されるものではない。
【００３３】
第１コーナーキューブ４は、第３プリズム柱体３の第６平面３ｂと対面する位置の側平面を第８平面４ａとして備えると共に、この第８平面４ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線の入射光路に平行でその入射光路に対して、反対方向に進行する異なる光路となるように反射する３つの光線変更反射面を有する第１光線反射部４Ａを備えている。そして、この第１コーナーキューブ４は、第３プリズム柱体３の第６平面３ｂに、第８平面４ａを光学接着剤により接着して設置されている。なお、第１光線反射部４Ａは、３つの光線変更反射面が、互いに直交するように配置されており、入射してくる光線に対して、入射光路に平行かつ反対方向に光を反射する機能を有している。
【００３４】
そして、この第１光線反射部４Ａは、ここでは、第８平面４ａから透過して来る光線に対し、直交する左右方向に光路をずらすように反射する面と、垂直方向に反射する面と、かつ、透過して来た光線に平行で、進行方向を反対として第８平面４ａから第３プリズム柱体３の第６平面３ｂ側に反射する面とを備えている。この第１光線反射部４Ａは、送られて来た光線の光路を、段差を付けて上下方向（ビームスプリッタ６の設置位置により、左右でも可）に変更し、かつ、送られて来た向きに対して平行かつ反対向きに反射することができれば、その構成を特に限定されるものではない。
【００３５】
第２コーナーキューブ５は、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃと対面する位置の側平面を第９平面５ａとして備えると共に、この第９平面５ａから入射し透過して来る光線の高さを異ならせて、かつ、透過して来るその光線の入射光路に平行でその入射光路とは異なる光路となるように反射する３つの光線変更反射面を有する第２光線反射部５Ａを備えている。そして、この第２コーナーキューブ５ａは、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃに、第９平面５ａを光学接着剤により接着して設置されている。なお、第２光線反射部５Ａは、３つの光線変更反射面が、互いに直交するように配置されており、入射してくる光線に対して、入射光路に平行かつ反対方向に光を反射する機能を有している。
【００３６】
そして、この第２光線反射部５Ａは、ここでは、第９平面５ａから透過して来る光線に対し、直交する左右方向に光路をずらすように反射する面と、垂直方向に反射する面と、かつ、透過して来た光線に平行で、進行方向を反対として第９平面５ａから第３プリズム柱体３の第７平面３ｃ側に反射する面とを備えている。この第１光線反射部５Ａは、送られて来た光線の光路を、段差を付けて上下方向（ビームスプリッタ６の設置位置により、左右でも可）に変更し、かつ、送られて来た向きに対して平行かつ反対向きに反射することができれば、その構成を特に限定されるものではない。
【００３７】
ビームスプリッタ６は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂと、第２プリズム反射体２の第３平面２ａとの間に光学接着剤などにより固定されており、各プリズム柱体１，２，３の材質や、送られてくる光線の角度により、透過率および反射率を所定の割合になるように形成されている。このビームスプリッタ６の一例としては、金属の薄膜あるいや誘電体の薄膜あるいはその両方の薄膜により形成することや、また、透過部材（各プリズム柱体）と同等の板材に蒸着して形成され両プリズム柱体１，２の間に設置することでも良い。なお、このビームスプリッタ６は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂ、あるいは、第２プリズム反射体２の第３平面２ａに直接蒸着などにより形成しても構わない。
【００３８】
光線透過膜７は、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂと、第２プリズム柱体２の第３平面２Ａの間に設置されており、両プリズム柱体１，２の屈折率と同等な（一致する）素材で形成され、光線を支障なく（影響を及ぼさないように）透過させるものであればよい。この光線透過膜７は、ここでは、その一例として各プリズム柱体１，２，３が石英ガラスで形成されている場合には、その石英ガラスと屈折率が一致する光学接着剤が使用される。
【００３９】
屈折率整合液体層８は、各プリズム柱体１〜３および両コーナーキューブ４，５を石英で形成した場合には、シリコーンオイルまたは脂環式炭化水素などの石英と屈折率が同等な液体で構成されている。そして、この屈折率整合液体層８は、第３プリズム柱体３と、第１および第２プリズム柱体１，２とが、毛細管現象により互いに保持され、かつ、スライド自在となるように構成されている。
【００４０】
なお、マイケルソン干渉計１０は、図示していないが、リニアガイドなどを有する精密送り機構などの公知の移動手段を備え、第１プリズム柱体１の第１平面１ｂおよび第２プリズム柱体２の第４平面２ｂに対して、屈折率整合液体層８を介して第３プリズム柱体３の第５平面３ａを平行にスライドさせるように構成されている。
【００４１】
つぎに、図３および図４を参照してマイケルソン干渉計１０における光線の経路について説明する。
図３および図４に示すように、はじめに、図示しない光源などから送られて来る平行光の光線Ａは、第１プリズム柱体１の光線入射面１ａからビームスプリッタ６に向かって入射すると、そのビームスプリッタ６により光線Ａが光線Ａａと光線Ａｂに分割される。
【００４２】
そして、ビームスプリッタ６に分割され９０度の方向に反射した光線Ａｂは、屈折率整合液体層８を通過して第３プリズム柱体３の第５平面３ａおよび第６平面３ｂを透過して第８平面４ａから第１コーナーキューブ４に入射する。そして、光線Ａｂは、第１コーナーキューブ４の第１光線反射部４Ａにより光路をずらすように反射されると共に、垂直方向に反射され、入射して来た入射光路とは高さ位置が異なる光路で、かつ、第１光線反射部４Ａに向かって来た光線Ａｂに平行で、進行方向が反対となるように反射される。
【００４３】
そして、光線Ａｂは、再び第８平面４ａから第３プリズム柱体３の第６平面３ｂ側に入射して第５平面３ａ、屈折率整合液体層８を介して第１平面１ｂから第１プリズム柱体１に入射する。さらに、光線Ａｂは、第１平面１ｂ、光線透過膜７を介して、第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射する。そして、光線Ａｂは、第２プリズム柱体２の反射面２ｃに到達し、この反射面２ｃが鏡面であるために来た方向に対して向きが反対となる方向に反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６まで戻って行く。
【００４４】
一方、ビームスプリッタ６を透過して分割された光線Ａａは、第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射して第４平面２ｂを透過して屈折率整合液体層８を介して第５平面３ａから第３プリズム柱体３に入射する。そして、光線Ａａは、第３プリズム柱体３の第７平面３ｃを介して第９平面５ａから第２コーナーキューブ５に入射する。さらに、第２コーナーキューブ５に入射した光線Ａａは、第２光線反射部５Ａにより光路をずらすように反射されると共に、垂直方向に反射され、入射して来た入射光路とは高さが異なる光路で、かつ、第２光線反射部５Ａに向かってきた光線Ａａに平行で、進行方向が反対になる方向に反射される。
【００４５】
そして、光線Ａａは、再び第９平面５ａ、第３プリズム柱体３および屈折率整合液体層８を介して第３平面２ａから第２プリズム柱体２に入射する。さらに、第２プリズム柱体２に入射した光線Ａａは、第３平面２ａ、光線透過膜７を介して第２平面１ｃから第１プリズム柱体１に入射する。そして、光線Ａａは、第１プリズム柱体１の反射面１ｄに到達し、この反射面１ｄが鏡面であるため反射され、再び同じ光路をビームスプリッタ６まで戻って行く。
【００４６】
ビームスプリッタ６まで戻って来た光線Ａａは、今度は９０度の方向に反射され、また、ビームスプリッタ６まで戻って来た光線Ａｂは、今度はビームスプリッタ６を通過して、両光線Ａａ，Ａｂがそれぞれ合わされて干渉し、第２プリズム柱体２の光線出射面２ｄから出射する光路を通過し、図示しない光検出器に向かうことになる。
【００４７】
つぎに、マイケルソン干渉計１０の動作について、図５を参照して説明する。図５（ａ）はマイケルソン干渉計で光線の光路を変更した状態を模式的に示す平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ視野から模式的に示す側面図、（ｃ）Ｙ−Ｙ視野から模式的に示す側面図である。
なお、第１、第２プリズム柱体１，２と、第３プリズム柱体３および第１、第２コーナーキューブ４，５（以下、「第３プリズム柱体３側」という）を相対的に移動させる場合、ここでは第３プリズム柱体３側を移動させており、その移動機構は、リニアガイドや精密送り機構などを使用する公知の手段により行われる。
【００４８】
ます、図５（ａ）に示すように、マイケルソン干渉計１０において、第３プリズム柱体３側を光路長変更方向に距離ｄだけ直線移動させた場合を考える。このとき、屈折率整合液体層８は第１、第２プリズム柱体１，２と第３プリズム柱体３の間の狭い間隙に挟まれ、毛細管現象により保持されている。
【００４９】
ビームスプリッタ６により反射された光線Ｌ１，Ｌ２が所定の光路に沿って進み、反射面２ｃで反射されるまでに進む距離は２ｄｓｉｎθだけ増加するため、反射面２ｃで反射後に同じ光路を経由して戻ってくるまでに進む距離は４ｄｓｉｎθだけ増加する。また、ビームスプリッタ６を透過した光線Ｌ３，Ｌ４が所定の光路に沿って進み、反射面１ｄで反射されるまでに進む距離は２ｄｓｉｎθだけ減少するため、反射面１ｄで反射後に同じ光路を経由して戻ってくるまでに進む距離は４ｄｓｉｎθだけ減少する。よって光が進む距離の変化はそれぞれ４ｄｓｉｎθの増加と４ｄｓｉｎθの減少となり、第３プリズム柱体３の屈折率をｎとして、最大移動距離をｄＭＡＸとすると、この光路における最大光路長差は８ｎｄＭＡＸｓｉｎθとなる。
【００５０】
これは、マイケルソン干渉計１０が、従来の第１ないし第４プリズム柱体を用いるマイケルソン干渉計に比較してプリズム柱体が一つ少ない状態であっても、同等の波数分解能が得られていることに相当する。ここで、例えば具体的な値を用いると、プリズム材料の屈折率ｎ＝１．５、最大移動距離ｄ＝０．１ｃｍ、θ＝４５度の場合、最大光路長差ｄＭＡＸは、０．８５ｃｍであり、フーリエ変換分光器としての波数分解能は、１．１ｃｍ−１となる。例えば、波長１５５０ｎｍの近赤外線を用いた場合には、波長分解能は０．２６ｎｍとなる。なお、もし第３プリズム柱体３および第１コーナーキューブ４および第２コーナーキューブ５の方向が任意に揺動したとしても、光線Ｌ１と光線Ｌ２間の平行度と、光線Ｌ３と光線Ｌ４間の平行性は常に保たれているため、反射面２ｃで反射する光線および反射面１ｄで反射する光線の垂直度は影響を受けない。そのため、ビームスプリッタ６へ戻る光路も不変であり、干渉光強度は影響を受けず、正確なインターフェログラムが測定できる。
【００５１】
図６に本発明にかかるマイケルソン干渉計により測定された波長１．３μｍ帯のファブリーペロー型半導体レーザのインターフェログラムを示す。
この図６に示すように、マイケルソン干渉計１０により測定された波長１．３μｍ帯のファプリーペロー型半導体レーザは、周期的であり安定したインターフェログラムが得られることが分かる。
【００５２】
また、図７（ａ）に図６におけるインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを市販の分光器によって表示したグラフ図を示し、（ｂ）に本発明にかかるマイケルソン干渉計によりインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルのグラフを示す。
マイケルソン干渉計１０により測定したスペクトルの状態を市販の分光器のものと比較すると、相互の波長分解能は異なるものの、ピーク位置やピークの強度比などはよく一致しており、このマイケルソン干渉計１０が分光器として優れていることを示しているものである。
【００５３】
なお、マイケルソン干渉計に使用される光線の入射手段は、レンズ系、ミラー系など特に限定されないが、例えば、マイケルソン干渉計に対して気密にされたレンズ付き光ファイバで入力を行なった場合には、マイケルソン干渉計中で光路が自由空間を全く経由しないことにより、外部環境変化（湿度変化など）の影響を全く受けないため都合がよい。また、第１、第２、第３プリズム柱体および両コーナーキューブによりマイケルソン干渉計が構成できるため、プリズム柱体が従来と比較して一つ少ないことにより、精度が要求される平面の数が減り、光線の光路における遮断が生じる可能性を最小限にすることができる。
【００５４】
さらに、マイケルソン干渉計の動作を行なうときに、第１および第２プリズム柱体を固定側とし、第３プリズム柱体側を移動側として移動させて説明したが、これは一例であって、固定側と移動側のプリズム位置が相対的に変化すればよいので、第３プリズム柱体および両コーナーキューブを固定側とし、第１および第２プリズム柱体を移動側としてもよく、あるいは、第３プリズム柱体および両コーナーキューブと、第１および第２プリズム柱体の両者を移動させることとしても構わない。
【００５５】
また、前記したマイケルソン干渉計において、プリズム柱体、コーナーキューブ等の光線の通路を有する構成要素の材料は、石英をはじめとし、一般のガラス材料や、シリコンやゲルマニウムやセレン化亜鉛等の半導体や、弗化カルシウムや臭化カリウムやニオブ酸リチウム等のイオン性結晶や、ポリイミドやポリメチルメタクリレートなどのポリマーや、プラスチック等の光を透過する材料であれば種類を問わない。特にプラスチックを材料として金型を用いて成形する場合はプリズムの低価格化が可能である。また、屈折率整合液体は本実施例ではシリコーンオイルを用いたが、これはプリズム材料と屈折率が近い液体であれば他の液体、ゲルなどでもよい。
【００５６】
また、マイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体の中央から下側に光線入射面を配置し、中央から上側に反射面を配置した構成で説明したが、中央から上側を光線入射面とし、中央から下側を反射面としても構わず、この場合には、ビームスプリッタ、光線透過膜、光線出射面および反射面もそれぞれ対応して上下が反対の位置に配置されることになる。また、ビームスプリッタと光線透過膜（光線入射面および反射面、光線出射面および反射面）を上下に分けて配置して説明したが、左右に分けて配置することで、移動方向も左右方向に直交する上下方向に移動させることにより測定することも可能としている。
【００５７】
なお、ビームスプリッタと光線透過膜は、一方を第１プリズム柱体に他方を第２プリズム柱体に設け、同一平面位置にすることや、両者を同一平面上で隣接して一方のプリズム柱体側に設ける構成としても構わない。また、第１光線反射部および第２光線反射部は、光線が入射してくる入射光路に対して反射するときに、ビームスプリッタを回避する光路で、かつ、その入射光路に平行となるように反射することができる構成であればよい。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、フーリエ変換分光等に用いるマイケルソン干渉計は、第１プリズム柱体および第２プリズム柱体の間にビームスプリッタと光線透過膜を配置し、第３プリズム柱体およびその第３プリズム柱体に固定した二つのコーナーキューブを、屈折率整合液体層を介して、第１および第２プリズム柱体に対して、相対的に移動させることで、光線を干渉させて測定することができる。そのため、マイケルソン干渉計は、高分解能を維持した状態で、部品点数を減らし、製作時間および製作の手間を最小限にし、かつ、安価に製作することができるものである。
【００５９】
また、マイケルソン干渉計は、部品点数が少ないため、入射光が光検出手段までに到達する光路で遮断される可能性を最小限とし、光が損失されることはなく変動もない。そのため、正確なインターフェログラムの測定が可能となり、正確なマイケルソン干渉計を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図である。
【図２】本発明にかかるマイケルソン干渉計の第１プリズム柱体、第２プリズム柱体、ビームスプリッタおよび光線透過膜の関係を示す分解斜視図である。
【図３】本発明にかかるマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す斜視図である。
【図４】本発明にかかるマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【図５】（ａ）は本発明にかかるマイケルソン干渉計で光線の光路を変更した状態を模式的に示す平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ視野から模式的に示す側面図、（ｃ）Ｙ−Ｙ視野から模式的に示す側面図である。
【図６】本発明にかかるマイケルソン干渉計により測定された波長１．３μｍ帯のファブリーペロー型半導体レーザのインターフェログラムを示すグラフ図である。
【図７】（ａ）は、図６におけるインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを市販の分光器によって表示したグラフ図、（ｂ）は本発明にかかるマイケルソン干渉計によりインターフェログラムに対してフーリエ変換してスペクトルに変換した場合の半導体レーザのスペクトルを表示したグラフ図である。
【図８】従来のマイケルソン干渉計の全体を示す斜視図である。
【図９】従来のマイケルソン干渉計の光線の光路を模式的に示す模式図である。
【符号の説明】
１          第１プリズム柱体
１ａ        光線入射面
１ｂ        第１平面
１ｃ        第２平面
１ｄ        反射面
２          第２プリズム柱体
２ａ        第３平面
２ｂ        第４平面
２ｃ        反射面
２ｄ        光線出射面
３          第３プリズム柱体
３ａ        第５平面
３ｂ        第６平面
３ｃ        第７平面
４          第１コーナーキューブ
４ａ        第８平面
４Ａ        第１光線反射部
５          第２コーナーキューブ
５ａ        第９平面
５Ａ        第２光線反射部
６          ビームスプリッタ
７          光線透過膜
８          屈折率整合液体層
１０        マイケルソン干渉計
【図１】
2005003572.tif 000003
【図２】
2005003572.tif 000004
【図３】
2005003572.tif 000005
【図４】
2005003572.tif 000006
【図５】
2005003572.tif 000007
【図６】
2005003572.tif 000008
【図７】
2005003572.tif 000009
【図８】
2005003572.tif 000010
【図９】
2005003572.tif 000011