JP3574406B2 - 一体式光学アセンブリ - Google Patents

Description

【０００１】
［発明の背景］
本発明は、１９９７年１１月１２日に出願された係属中の米国特許出願第０８／９６７，６２４号の一部継続出願である。
【０００２】
本発明は、光学アセンブリの分野、特に干渉計に使用する一体式光学アセンブリに関する。
【０００３】
干渉計は技術的に古く、マイケルソン干渉計が１００年以上前に最初に設計された。干渉計は、照射光スペクトルを測定するために使用される光学アセンブリであり、干渉計は異なった光路を進む２つの光ビーム間に干渉縞を発生する。干渉計は、互いに９０度をなす光路を有する２つの反射アセンブリに対して４５度の角度をなして傾斜させたビームスプリッタを使用することによって、照射光源から出た照射光ビームを分割する。反射アセンブリの一方が固定されているのに対して、他方が照射光路に沿って移動して光路差を発生させることによって、照射光の分割ビームが２つの反射アセンブリから反射されて再結合された後に干渉縞が発生し、この干渉縞を検出器が読み取ることができる。検出器に達するビームの強度の変化は光路差の関数となり、最終的にフーリエ変換分光計にスペクトル情報を生じる。
【０００４】
実際に、干渉計は上記の分光測光と、正確な距離測定および装置校正とに使用される。
【０００５】
標準的なマイケルソン干渉計および他の形式の干渉計の構造に使用された従来型光学アセンブリは主に、高精度の位置合わせが必要な部品を有する構造体で構成されてきた。たとえば、２つの反射アセンブリおよびビームスプリッタの配置では、位置のずれによって引き起こされるエラーを避けるために、直交および４５度の配置が非常に正確でなければならない。これらの従来型干渉計および光学アセンブリの問題は、光学素子の精密な位置合わせに伴ったコストと、衝撃および振動によってこれらの素子の位置に狂いが生じた後にこれらの素子の整合性を維持するためのコストの発生である。
【０００６】
従来型光学アセンブリおよび干渉計のさらなる欠点は、ビームスプリッタを個々の測定または実験に使用する照射光源に応じて、異なったビームスプリッタに交換しなければならないという物理的必要性に起因する。具体的に言うと、一般的なビームスプリッタは、照射光源の１つの特定の波長スペクトル部分だけか、あるいは非常に狭い範囲の照射光波長スペクトル部分だけに有用であり、したがって、それぞれ異なったビームスプリッタを有する多数の干渉計を設けるか、１つの干渉計で絶えずビームスプリッタを交換して、その干渉計を他の用途に使用できるようにすることが必要である。
【０００７】
従来型光学アセンブリおよび干渉計のさらに別の欠点は、それらが単一波長の光源だけで使用できるように構成されていることである。具体的に言うと、フーリエ変換分光計を使用することによって生じるスペクトル情報（フリンジ）を生じるために、従来型干渉計のすべてにおいて単一波長の光ビーム（レーザ光等）を使用する必要がある。
【０００８】
したがって、再帰反射器／ビームスプリッタ結合体を伴う場合も、伴わない場合もあるが、一体式の構造であることによって、衝撃や振動の後に、または温度変化のために現場で光学素子の校正および保守を行う必要がないユニットで高精度測定を行う光学アセンブリを提供することが望ましいであろう。また、一体式構造であって、干渉計の主な位置合わせ素子を形成している光学アセンブリを提供して、異なる強度の照射光に使用するために単一の干渉計内で光学アセンブリの保守および交換を簡単かつコストの効率化で容易に行うことができるようににし、また光学アセンブリが一体構造であることによって衝撃、振動または温度変化による位置ずれの影響を受けないようにすることが望ましいであろう。さらに、分光測光用途で「フリンジ」効果を得るために、多重波長の光源を使用できる光学アセンブリを提供することが望ましいであろう。
【０００９】
［発明の概要］
本発明によれば、一体式構造体を有する改良型光学アセンブリと、一体式構造体および再帰反射器／ビームスプリッタ結合体を有する改良型光学アセンブリとが提供されている。一体式光学アセンブリは、第１および第２支持部材とビームスプリッタとによって結合されて一体式構造体にされた上部部材および下部部材を含む。アセンブリはさらに、ビームスプリッタに対して反射関係にある第１反射アセンブリを含む。本発明の変更実施形態では、上記６つの構成部材を有する一体式構造体の代わりに、一体構造の中空コーナーキューブ再帰反射器を用いており、再帰反射器パネルの１つが反射表面であり、（第１パネルの反射表面に対して４５度の角度に位置する）別のパネルがビームスプリッタであり、第３パネルが、中空コーナーキューブ再帰反射器の構造を完成するために使用された支持パネルである。
【００１０】
本発明によればさらに、一体式構造体を有する改良型光学アセンブリが提供されている。この一体式光学アセンブリは、フーリエ変換分光計でフリンジ効果を達成するために、多重波長光源を使用できるようにする追加反射アセンブリを、ビームスプリッタアセンブリに対して反射関係で有する点で、上記アセンブリと異なっている。
【００１１】
したがって、本発明の目的は、一体構造であって干渉計に使用される改良型光学アセンブリを提供することである。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、高精度測定を達成すると共に、衝撃、振動または温度変化による位置ずれを阻止する改良型光学アセンブリを提供することである。
【００１３】
本発明のさらに別の目的は、一体式構造体であるために、他のそのような構造の光学アセンブリと容易に交換して、様々な照射光源に使用できるように干渉計内のビームスプリッタを変更することができる改良型光学アセンブリを提供することである。
【００１４】
本発明のさらなる目的は、多重波長光源を使用した時、分光計検出器にフリンジを生じる干渉計として機能する改良型光学アセンブリを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的の一部は自明であり、また一部は以下の説明から明らかになるであろう。
【００１６】
したがって、本発明は、以下に記載する製品に例示されている構成部材の特徴、性質および関係を有するアセンブリを含み、本発明の範囲は請求の範囲に示されている。
【００１７】
［好適な実施形態の詳細な説明］
図１には、標準的なマイケルソン干渉計が示されている。マイケルソン干渉計は、単一の照射光ビーム２０を２つの反射鏡、すなわち固定反射鏡４０および可動反射鏡５０に対して４５度の角度に配置されたビームスプリッタ３０の方に照射する照射光源１０を有する。照射光２０は、一部が照射光ビーム２２の形で固定反射鏡４０の方に反射され、また一部がビームスプリッタ３０を通過して照射光ビーム２４として可動反射鏡５０の方へ進行する。
【００１８】
ビーム２２は固定反射鏡４０によって反射してビームスプリッタ３０の方に戻され、そこで再び部分的に分割されて、一部の照射光２５が光源１０に戻り、一部の照射光２６が検出器６０の方に送られる。同様に、ビーム２４は可動反射鏡５０によって反射してビームスプリッタ３０に戻される。ここでまた、ビーム２４が再び分割されて、一部の照射光２５が光源１０に戻り、他の照射光２６が検出器６０の方に送られる。
【００１９】
検出器６０は、単一照射光源から出た２つの照射光ビーム間の干渉を測定する。これらのビームは、進行および反射によって異なった光路長を移動しており、このことでフリンジ効果が発生し、これは目に見えると共に検出器６０で測定可能である。
【００２０】
図２には、マイケルソン干渉計の標準的レイアウトおよび部品構造が干渉計１００で示されており、照射光源１１０と、ビームスプリッタ１３０と、可動反射アセンブリ１５０と、固定反射アセンブリ１４０と、検出器１６０とを含んでいる。
【００２１】
照射光源１１０は、取り付けアセンブリ１１２によって固定位置に取り付けられている。照射光源１１０が取り付けアセンブリ１１２内に配置されている状態で、ビームの方向をビームスプリッタ１３０に対して４５度の角度に固定する光路に沿って照射光ビーム１２０を位置合わせすることができる。
【００２２】
照射光源１１０は、距離測定計算などの一般的な干渉測定用途では平行白色光にすることができるが、単一平行放射線強度レーザ光源でもよく、これらはすべて本発明において等価のものである。
【００２３】
可動反射アセンブリ１５０においては、好適な実施形態では、単一のパネル反射鏡の代わりに、中空のコーナーキューブ再帰反射器１５２が使用されている。中空コーナーキューブ再帰反射器の好適な実施形態が、リプキンス（Ｌｉｐｋｉｎｓ）の米国特許第３，６６３，０８４号の開示内容に述べられているようにして製造される。
【００２４】
再帰反射器１５２は、可動ベースアセンブリ１５４に取り付けられており、このアセンブリは再帰反射器１５２の位置をビーム１２０の光路に沿った線上で調節することができる。アセンブリ１５４の移動は、調節ノブ１５６を使用して調節可能であるが、本発明では、アセンブリ１５４の連続的均一移動を可能にするような手段を含めた他のアセンブリ１５４用の移動手段を用いることができる。また、アセンブリ１５４への再帰反射器１５２の取り付けを、ブレイア（Ｂｌｅｉｅｒ）の米国特許第５，３３５，１１１号に記載されている構造に従って行うことができる。
【００２５】
再帰反射器１５２を可動反射アセンブリ１５０として使用することによって、再帰反射器の反射表面がビームスプリッタ１３０を通過後の入射ビーム１２０の方向に対して４５度の角度になる限り、再帰反射器１５２をいずれの取り付け向きにすることもできる。
【００２６】
次に、一体式光学アセンブリ２００をさらに詳細に説明すると、図２〜図４に示されているように、ビームスプリッタ１３０および反射アセンブリ１４０が、一体式光学アセンブリ２００内に取り付けられていることがわかる。以下にさらに説明するように、また、アセンブリ２００をさらに構造分析するために、図５〜図７を参照する。図２〜図４の実施形態と図５〜図７の実施形態との違いは、開口２４４および２４６（図５〜図７を参照）に関するものである。支持部材２４０のこれらの付加的な開口は、距離測定に使用するためにＨｅＮｅ（ヘリウムネオン）レーザ光源である照射光源１１０を使用することに伴って設けられている。図５〜図７に示されている第２実施形態の目的については後述するが、アセンブリ２００の全体構造は他の点では図２〜図４のアセンブリと同一であり、その構造を述べるために、図２〜図７を以下に説明する。
【００２７】
図３に示されているように、一体式光学アセンブリ２００は、上部部材２６０と、下部部材２７０と、少なくとも第１および第２支持部材２１０および２２０のそれぞれと、ビームスプリッタ１３０とで構成されている。ある程度の付加的な構造的安定性を得るための追加として、さらに第３支持部材２３０を使用することもできるが、その安定性は必須ではない。
【００２８】
図示のように、支持部材２１０は、第１縁部表面２１２および第２縁部表面２１４を有する。第１縁部２１２の一部分が上部部材２６０（図４を参照）の第１縁部２６２の一部分に固着されているのに対して、支持部材２１０の第１縁部２１２の別の部分が下部部材２７０（図４を参照）の第１縁部表面の一部分に固着されている。
【００２９】
図４を続けて参照すると、支持部材２１０から角を曲がった位置に第２支持部材２２０が設けられている。第２支持部材２２０は、それの第１表面２２２の異なった部分に沿って上部部材および下部部材２６０および２７０に固着されている。支持部材２２０の第１表面２２２のそれらの部分は、上部部材２６０の第２縁部表面２６４および下部部材２７０の第２縁部表面２７４の一部分に固着されている。
【００３０】
図面、特に図７に示されているように、ビームスプリッタ１３０は、共通表面１３６に沿って互いに固着された２枚のパネル１３２および１３４で構成されている。表面１３６は、ビームスプリッタ被膜を有する光学平面的な反射表面である。ビームスプリッタ１３０は、上縁部１３７の一部分に沿って上部部材２６０の下表面２６７の一部分に、また下縁部１３８の一部分に沿って下部部材２７０の上表面２７８の一部分に固着されている。しかし、ビームスプリッタを使用する時の通例のように、補正部材も使用されている。この場合、ビームスプリッタ１３０は、組み込み式補正部材、すなわち、パネル１３２を有する。補正部材の目的は、ビームスプリッタ被膜によって発生した２つのビームの光路速度を等しくすることである。補正部材がなければ、ビームスプリッタを通過して進行するビームはパネル１３４を３回通過するのに対して、反射ビームはビームスプリッタ１３０を１回通過するだけであろう。パネル１３２を追加することによって、両ビームが同一寸法のパネルをそれぞれ４回通過して進行し、これによってそれらのビームの光路長に生じていた違いが等化される。
【００３１】
上部部材２６０および下部部材２７０間に設けられた第１支持部材２１０、第２支持部材２２０およびビームスプリッタ１３０の支持結合体が、本発明の一体式構造を形成するものである。上述したように、図示のようにして上部部材２６０および下部部材２７０の第３縁部表面２６６および２７６の一部分の間にそれぞれの第３支持部材２３０を設けることが可能である。実際に、図９および図１０に示されているように、ビームスプリッタ１３０を上部部材および下部部材の両方には接触させないで一体式構造を得ることも可能である。その場合、第３支持部材２３０を図示のように、また部材２１０を付着させたようにして付着させることによって、安定した一体式構造が達成される。したがって、図９および図１０で、ビームスプリッタ１３０をその下縁部１３８に沿って下部部材２７０だけに（図９）、またはその上縁部１３７に沿って上部部材２６０だけに（図１０）固着させることができることがわかる。
【００３２】
マイケルソン干渉計の必要な反射素子を完成するために、反射鏡パネル１４０が下部部材２７０の上表面２７８の一部分と支持部材２１０の第２縁部表面２１４とに固着されていることが図面からわかる。反射鏡パネル１４０は、その下縁部表面の一部分が下部部材２７０の上表面２７８にわずかに張り出しており、これらの接触表面間で固着されている。支持部材２１０の縁部表面２１４と接する反射鏡パネル１４０の側縁部表面の間も固着されている。反射鏡パネル１４０の反射表面１４２の光学的平面性を損なうことがないようにして塗布された接着剤を使用して、固着が行われている。
【００３３】
上述のように反射鏡パネル１４０がアセンブリ２００に固定接着されるので、パネル１４０を単一の平面パネル形反射鏡以外にする必要がなく、たとえば、パネル１４０を再帰反射器にする必要がない。構造体内に（可動反射アセンブリ１５０に関して上述したように）再帰反射器を使用する利点の１つは、入射照射光が再帰反射器の表面に対して４５度の角度をなす限り、再帰反射器の取り付け向きが重要でないことである。本発明では、パネル１４０を一体式構造体に固定的に取り付けることによって、パネル１４０の取り付け向きが振動および衝撃によって変動しないようにすることができ、したがって、再帰反射器が必要ない（もちろん、再帰反射器を使用することもできる）。
【００３４】
アセンブリ２００はさらに、第４支持部材２４０を有することもできる。第４支持部材２４０の主たる目的はアセンブリ２００の一体式構造の安定化を助けることではないが、ここではそれを支持部材と呼ぶ。その代わりに、第４支持部材２４０は、ビーム１２０がビームスプリッタ１３０および可動反射アセンブリ１５０間を移動するために部材２４０の開口２４２を通過できるようにビーム１２０の移動経路に関連させた位置に設けられている。部材２４０は、反射鏡パネル１４０を取り付けたようにして、（図５にわかりやすく示されているように）その縁部の細い部分に沿って下部部材２７０の上表面２７８の一部分に、また（やはり図５にわかりやすく示されているように）支持部材２２０の縁部に当接して固着されたその側縁部に沿って取り付けられている。
【００３５】
アセンブリ２００の部材２１０、２２０、２３０、２４０、２６０、２７０、１３０および１４０はすべて、同一の材料で製造されている。好ましくは、材料は溶解された石英ガラスまたは焼きなましパイレックス（登録商標）のいずれかである。そのような材料を使用することによって、材料の膨張係数を同一にすることができ、したがって、アセンブリ２００が受けるいずれの温度変化も各部材すべてに同一に加わるため、アセンブリ２００が均一に膨張および収縮することができ、それによってビームスプリッタ１３０および反射鏡パネル１４０の反射表面のゆがみの虞をなくすことができる。
【００３６】
次に図７を参照すると、上述したように、第４支持部材２４０の開口２４４および２４６は、ＨｅＮｅ単一源レーザ光と共に使用されている。光または照射光が３１０で示され、（図示しない）光源から出ている。光３１０がビームスプリッタ１３０を通る時、光ビーム３２０の一部分が反射鏡パネル１４０へ反射され、光の別の部分３３０がビームスプリッタ１３０を通過して進行して開口２４６を通り抜けて、可動反射アセンブリ１５０の再帰反射器１５２によって反射される。
【００３７】
部材２４０内、特に開口２４４内に小さい再帰反射器３００がある。
【００３８】
再帰反射器３００は、上述の米国特許第３，６６３，０８４号に記載されている標準的な再帰反射器に従って製造され、リプキンスの米国特許第３，９７７，７６５号に記載されているように、開口管４４内に取り付けることができる。次に、ビーム３３０は反射して反射アセンブリ１５０へ戻され、開口２４６を通って外へ出て、再びビームスプリッタ１３０を通り、検出器へ送られる。
【００３９】
次に図８を説明すると、本発明の光学アセンブリ用の一体式構造の第３実施形態が４００で開示されている。アセンブリ４００の最も基本的な形は、本説明で上述したように、またリプキンスの米国特許第３，６６３，０８４号に記載されているように、中空のコーナーキューブ再帰反射器である。
【００４０】
図８の開示とこれらの従来型再帰反射器との違いは、再帰反射器の反射鏡パネルの一方が、実際上はビームスプリッタパネル４１０であり、これは、自明のこととして、アセンブリ４００の他方の反射鏡パネル４２０に対して４５度の角度にある点である。
【００４１】
第３パネル４３０は反射パネルではなく、再帰反射器構造を完成するための支持パネルにすぎない。そのような構造は、従来技術に記載されているように、１つのパネルの縁部を隣接パネルの反射表面に順に重ね合ねて固着するなどの別の方法を使用している。
【００４２】
実際に、図８の一体式再帰反射器構造体を（上述の）アセンブリ２００の構造体全体の代わりに使用することによって、ほぼ同一の結果を達成することができ、したがって、図８の開示は本出願の図２〜図７の構造体の変形例として説明するのが適当である。
【００４３】
次に、図１１〜図１４に干渉計５００が示されている。干渉計５００は、本発明の一体式構造体の第４実施形態を５０５に組み込んでいる。一体式構造体５０５は、ビームスプリッタアセンブリ５３０と、第１および第３反射アセンブリ５４０および５６０と、第１、第２および第３支持部材５７０、５８０および５９０と、上部部材６２０および下部部材６４０と、ビームスプリッタ取り付け部６００とを含む。
【００４４】
図１３および図１４に示されているように、支持部材５７０、５８０および５９０はすべて、上部部材６２０および下部部材６４０の間に位置している。一体式構造体５０５の一体成形式構造を得るために、支持部材５７０、５８０および５９０がそれぞれの上下縁部に沿って上部部材６２０および下部部材６４０の一部分に固着されている。支持部材を上部部材と下部部材との間に固着する方法は、フリット接着として当該技術分野では周知である。
【００４５】
支持部材５８０が取り付けパッド５８２を有し、支持部材５９０が取り付けパッド５９２を有する。図１１、図１３および図１４に示されているように、これらの取り付けパッドは、それぞれ反射アセンブリ５４０および５６０用の第３取り付け点として使用されている。具体的に言うと、反射アセンブリ５４０は取り付けパッド５４４Ａおよび５４４Ｂを有し、それらで下部部材６４０の上表面領域に固着されている。同様に、反射アセンブリ５６０は取り付けパッド５６４Ａおよび５６４Ｂを有し、それらで下部部材６４０の別の上表面領域に固着されている。反射アセンブリ５４０および５６０の標準的な三点の取り付けを完成してそれの運動学的構造を達成するために、反射アセンブリ５４０および５６０はさらに、それぞれ取り付けパッド５８２および５９２で一体式構造体５０５に固着ざれている。
【００４６】
さらに言うと、結合材料（接着剤）は、取り付けパッド５４４Ａ、５４４Ｂ、５６４Ａおよび５６４Ｂと下部部材６４０のそれぞれの接触表面との間、さらに、支持部材５８０および５９０の取り付けパッド５８２および５９２と反射アセンブリ５４０および５６０のそれぞれの縁部表面との間だけに限定的に塗布される。そのような運動学的アセンブリは、非常に剛直であるが非常に軽量かつ頑丈な構造体を提供する。また、この構造によって、反射アセンブリの反射表面の初期位置合わせが非常に高精度になり、構造体が振動や極端な温度にさらされた時にも位置合わせ精度が維持される。さらに、そのような限定的な三点の取り付け構造体は、そうでなければ装置の温度変化によってさえも接着剤が反射表面の平面性に与えると思われるたわみ作用を最小限まで減少させる。
【００４７】
ビームスプリッタアセンブリ５３０も、そのような運動学的な方法で取り付けられている。具体的に言うと、図１１および図１２に示されているように、ビームスプリッタアセンブリ５３０は、取り付けパッド５３８Ａおよび５３８Ｂを有し、それらで下部部材６４０のさらに別の上表面領域に固着されている。ビームスプリッタアセンブリ５３０はまた、ビームスプリッタ取り付け部６００の取り付けパッド６０２で一体式構造体５０５に固着されて、一体式光学アセンブリ５０５に対するビームスプリッタアセンブリの運動学的構造を完成している。
【００４８】
第１及び第２実施形態（図１〜図７）で説明したように、ビームスプリッタアセンブリ５３０の部材５３４上と、部材５３４および５３２間とに見られるビームスプリッタ被膜５３６は、反射アセンブリ５４０の反射表面５４２に対して４５度の角度をなしている。また、反射表面５４２は、反射アセンブリ５６０の反射表面５６２に対して直角をなす。したがって、反射表面５６２はビームスプリッタ被膜５３６に対して４５度の角度をなす。
【００４９】
一体式アセンブリ５０５の上記構造に基づいて、アセンブリ５０５を干渉計５００内に設置した時、いずれの平行光源を使用しても、フーリエ変換分光計で「フリンジ」効果を達成できるという結果が得られる。この飛躍的な成果は、一体式構造体５０５内に反射アセンブリ５６０を追加した結果である。
【００５０】
そのような期待をかき立てる結果がどのようにして達成されるかを検討する場合にはまず、そのような結果が、本出願人の親出願第０８／９６７，６２４号の図１〜図６の一体式構造体を含む従来型干渉計でなぜ達成できなかったのか、すなわち、従来型干渉計では、フーリエ変換分光計で「フリンジ」効果を達成するのに単一波長の光源だけがなぜ有効であったかを理解しなければならない。
【００５１】
本出願人が知っている従来型干渉計は、その構成上、分光計でフリンジ効果を達成するのに、距離測定などの一般的な干渉計用途のための平行白色光および／または単一波長の光源を使用できるだけである。具体的に言うと、本出願で先に述べたように、干渉計の多数の構成部材のすべての位置合わせが達成されるのは、本発明の一体式構造体によるだけである。具体的に言うと、図１１に示されているように、可動反射アセンブリに対して、平面反射鏡の代わりに再帰反射アセンブリ（５５０で示す）を使用するのが、干渉計分野では通例であるが、一部では依然として平面反射鏡アセンブリが使用され、そのために反射アセンブリの移動を可能にするための煩雑な移動ユニットが必要である。再帰反射器を使用することによって、再帰反射器の構成に起因して、アセンブリのビームスプリッタに対する反射アセンブリの配置および位置合わせの公差が非常に大きくなる。
【００５２】
反対に、再帰反射器の代わりに平面反射鏡を使用すると、装置が適当な公差内で機能するためには、干渉計の初期セットアップ時および作動中の両方で、非常に高い位置合わせ精度が必要であろう。したがって、そのような公差のため、可動平面反射鏡アセンブリのユーザが煩雑な移動ユニットを使用しなければならない。そのような移動ユニットを使用しなければ、可動平面反射鏡を使用して必要精度を達成することがほとんど不可能に近いであろう。したがって、干渉計のセットアップの可動反射鏡として再帰反射器を使用することが、干渉計分野ではほとんど標準になってきた。
【００５３】
したがって、分光測光でフリンジ効果を達成するために干渉計に広帯域光源を使用する際の問題は、作動するために、光源からの光が、可動反射鏡（本出願に５５０で示された可動反射鏡）を出た後、反射してそれ自体の上を通って戻らなければならないことである。大部分の産業は、位置合わせの必要をほとんどなくし、その後も再帰反射器の整合状態を維持できるように、可動反射鏡として再帰反射器を再び使用するようになっているため、また、そのような構造（図１〜図６を参照）は、光源からビームスプリッタを通った後、再帰反射器によって反射した後の光ビームが、それが最初にビームスプリッタを通った時の光路と異なった光路でビームスプリッタを逆向きに通過することを意味するので、分光測光のために多重波長光源を使用することができない、すなわち、光が反射してそれ自体の上を通って戻らない。
【００５４】
図１１〜図１４（および、さらに詳細に後述するために図１５）の本発明は、（１）可動反射鏡として再帰反射器を使用するか、または（２）可動反射鏡として平面反射鏡を使用する従来技術の両方の問題を克服する。本発明では、新しく追加された第３反射アセンブリ５６０によって、再帰反射器を可動反射アセンブリとして使用することができる一方、さらに、すべての光ビームがそれ自体の上を通って戻るように反射するために必要とされる上述の「平面反射鏡」としても作動させることができる。
【００５５】
第３反射アセンブリ５６０を挿入することによって、（位置合わせは完全であっても）再帰反射器から出て変位しそうになるビームが、再び逆向きに方向が変わってその上を戻ることによって、広帯域光源を使用できるようになる。さらに、第３反射アセンブリ５６０は一体式光学アセンブリ５０５の一体式構造体の一部であるので、それは、ビームスプリッタ被膜５３６および反射表面５４２に対して相対的に固定された位置合わせの状態となる。本出願および親出願第０８／９６７，６２４号で先に記載されているように、従来型干渉計は、多数の個別部品で構成されており、いずれも他の多数の部品のいずれか、および／またはすべてに対して容易に衝撃によって位置ずれを起こす可能性があった。したがって、第３反射アセンブリ５６０を一体式光学アセンブリ５０５に組み込むことによって、アセンブリの安定性および持続的な精度を確保することができる。
【００５６】
次に、図１５の実施形態を説明すると、この実施形態と図１１の実施形態との唯一の違いは、図１５の実施形態がビームスプリッタ５３０を離隔配置されたビームスプリッタ５３０’および補正パネル５３２’に分割していることである。ビームスプリッタアセンブリ５３０も（上述の実施形態で述べたような）補正パネル５３２を有することは真実であるが、図１１の実施形態は、補正パネル５３２をビームスプリッタ被膜５３６と直接接触した状態に示している。図１１の補正パネル５３２をビームスプリッタ被膜５３６と接触した状態に置くことによって、光源（図示せず）から一体式光学アセンブリ５０５に入射した各光ビームは、パネル５３２および５３４のガラスを４回通って進行することとなる。２つの部材を図１５のビームスプリッタ５３０’および補正パネル５３２’に分離することによって、本出願人は進行路の数を４から３に減少させている。
【００５７】
図１１を見ると、光路ビーム５１０が最初にパネル５３２を通って被膜５３６と衝突するまで進行することがわかる。被膜５３６でビーム５１０が分割されて、一方の部分５１０が被膜５３６およびパネル５３４を通過して（第２進行）再帰反射器５５０まで進み、他方の部分のビーム５２０は、再びパネル５３２を通過して（第２進行）反射アセンブリ５４０の反射表面５４２に向かう。
【００５８】
これらのビームは分離しているビーム路を進み続けて、ビーム５１０は（再帰反射器５５０、第３反射アセンブリ５６０、および再び再帰反射器５５０によって反射された後）、パネル５３４を出て再帰反射器５５０へ進む時に最初に通った元の光路と同一光路に沿ってパネル５３４に入射してから、再びパネル５３４を通って進行し（第３進行）、再び被膜５３６によって反射してパネル５３４を逆向きに通って（第４進行）反射器１６０へ進む。同様に、ビーム５２０は、反射表面５４２によって反射されてパネル５３２の方へ戻る。ビーム５２０は、パネル５３２内を再び進行し（第３進行）、被膜５３６を通り、さらにパネル５３４を通り（第４進行）、検出器１６０に向かう。したがって、図１１の一体式光学アセンブリ５０５に入射したビームはいずれも、介在パネルを４回通って進行する必要があるであろう。
【００５９】
図１５に示されている実施形態が図１１に示された上記実施形態に勝る改良点は、パネル５３２および５３４を分離することによって、１回の進行全体をビーム路から除くことである。光ビームが通過しなければならないパネル数が少なくなることは、（１）ビームがより多くのエネルギを保持できること、（２）パネルを通る内部反射が減少すること、（３）内部収差も減少することによって、好都合である。すべての他の面では、図１５の実施形態は図１１の実施形態と同一である。
【００６０】
上述の実施形態の場合と同様に、アセンブリ５０５のすべての部材は同一材料で、好ましくは溶解された石英ガラスまたは焼きなましパイレックス（登録商標）で形成されている。
【００６１】
したがって、以上の説明から明らかになったように上記の目的は効果的に達成され、また本発明の範囲から逸脱することなく上記の構造に一定の変更を加えることができるので、添付図面に示されている上記説明に含まれるものはすべて、制限的ではなく例示的として解釈されるべきものである。
【００６２】
また、請求の範囲は、上述された本発明の包括的および具体的特徴のすべておよび本発明の範囲の記述すべてをカバーし、言い換えると、それらは請求の範囲に入るであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来型マイケルソン干渉計において照射光がどのように反射するかを示す概略図である。
【図２】本発明の一体式光学アセンブリを有する干渉計の斜視図である。
【図３】本発明の一体式光学アセンブリの斜視図である。
【図４】本発明の一体式光学アセンブリの別の側面から見た別の斜視図である。
【図５】本発明の一体式光学アセンブリの上面図である。
【図６】本発明の一体式光学アセンブリの１つの側部の側面図である。
【図７】本発明の変更形実施形態の部分上面図である。
【図８】一体式光学アセンブリを再帰反射器／ビームスプリッタ結合体として示す本発明の第３実施形態の斜視図である。
【図９】図６の側面図の別の実施形態の側面図である。
【図１０】図６の側面図の別の実施形態のさらに別の側面図である。
【図１１】ビームスプリッタアセンブリに対して反射関係で第３反射アセンブリを示す、本発明の第４実施形態の断面の上面図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の一側部の部分側面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の別の側部の部分側面図である。
【図１４】本発明の第４実施形態のさらに別の側部の部分側面図である。
【図１５】ビームスプリッタアセンブリがビームスプリッタおよび補正部材に分割されている、本発明の第５実施形態の断面の上面図である。

Claims (12)

1. 干渉計で使用される一体式光学アセンブリであって、
   上部部材と、
   下部部材と、
   前記上部部材の第１部分および前記下部部材の第１部分に固着された第１支持部材と、
   前記上部部材の第２部分および前記下部部材の第２部分に固着された第２支持部材と、
   前記上部部材の第３部分および前記下部部材の第３部分に固着された第３支持部材と、少なくとも１つの反射表面を有し、前記第１支持部材と前記下部部材の第１部分とに固着された第１反射鏡アセンブリと、
   前記第１反射鏡アセンブリの前記少なくとも１つの反射表面に対して反射関係で少なくとも１つの反射表面を有し、前記第２支持部材と前記下部部材の第２部分とに固着された第２反射鏡アセンブリと、
   ビームスプリッタ被膜を有する表面を有し、この表面が前記第１および第２反射鏡アセンブリに対して反射関係にあるように、前記上部部材と前記下部部材の第３部分とに固着されたビームスプリッタアセンブリとを備え、
   前記上部部材および下部部材に対する前記第１、第２および第３支持部材の固着によって前記第１反射鏡アセンブリと前記第２反射鏡アセンブリと前記ビームスプリッタアセンブリとの間の反射関係に関してほぼ安定的であると共に振動および衝撃に耐える構造体が形成されている一体式光学アセンブリ。
2. 前記第１反射鏡アセンブリの前記少なくとも１つの反射表面は、光学的に平面である請求項１に記載の一体式光学アセンブリ。
3. 前記第２反射鏡アセンブリの前記少なくとも１つの反射表面は、光学的に平面である請求項１に記載の一体式光学アセンブリ。
4. 前記ビームスプリッタアセンブリの前記表面は、光学的に平面である請求項１に記載の一体式光学アセンブリ。
5. 前記上部部材および下部部材、前記第１、第２および第３支持部材、前記第１および第２反射鏡アセンブリ、および前記ビームスプリッタアセンブリは、ほぼ同一の熱膨張係数を有する材料で形成されている請求項１に記載の一体式光学アセンブリ。
6. 前記ビームスプリッタアセンブリの前記表面は、前記第１および第２反射鏡アセンブリの前記少なくとも１つの反射表面が位置する第２および第３平面に対してほぼ４５度の角度をなして配置された平面上に位置している請求項１に記載の一体式光学アセンブリ。
7. 前記第２および第３平面は、互いにほぼ直角をなす請求項６に記載の一体式光学アセンブリ。
8. 前記ビームスプリッタアセンブリは、第１および第２パネルを含み、前記第１パネルは第１表面を有し、前記第２パネルは第２表面を有し、前記パネルは前記第１および第２表面に沿って互いに結合されている請求項６に記載の一体式光学アセンブリ。
9. 前記ビームスプリッタ被膜は、前記ビームスプリッタアセンブリの前記互いに結合された第１および第２パネル間に位置している請求項８に記載の一体式光学アセンブリ。
10. さらに、前記下部部材の第５部分に固着されて、前記第１反射アセンブリと前記ビームスプリッタアセンブリとの間に位置する補正パネルを含む請求項６に記載の一体式光学アセンブリ。
11. 前記ビームスプリッタアセンブリの前記ビームスプリッタ被膜を有する前記表面は、前記補正パネルに面している請求項１０に記載の一体式光学アセンブリ。
12. 照射光源と、
    少なくとも１つの反射表面を有する第１反射鏡アセンブリと、
    前記第１反射鏡アセンブリに対して反射関係で少なくとも２つの反射表面を有する一体式反射構造体とを備え、前記一体式反射構造体は、
    上部部材と、
    下部部材と、
    前記上部部材の第１部分および前記下部部材の第１部分に固着された第１支持部材と、
    前記上部部材の第２部分および前記下部部材の第２部分に固着された第２支持部材と、
    前記上部部材の第３部分および前記下部部材の第３部分に固着された第３支持部材と、
    少なくとも１つの反射表面を有し、前記第１支持部材と前記下部部材の第１部分とに固着された第２反射鏡アセンブリと、
    前記第２反射鏡アセンブリの前記少なくとも１つの反射表面に対して反射関係で少なくとも１つの反射表面を有し、前記第２支持部材と前記下部部材の第２部分とに固着された第３反射鏡アセンブリと、
    ビームスプリッタ被膜を有する表面を有し、この表面が前記第２および第３反射鏡アセンブリに対して反射関係にあるように、前記上部部材と前記下部部材の第３部分とに固着されたビームスプリッタアセンブリとを備え、
    前記上部部材および下部部材に対する前記第１、第２および第３支持部材の固着によって前記第２反射鏡アセンブリと前記第３反射鏡アセンブリと前記ビームスプリッタアセンブリとの間の反射関係に関してほぼ安定的であると共に振動および衝撃に耐える構造体が形成されており、さらに、
    前記照射光源から発せられて前記ビームスプリッタアセンブリを離れて前記第１、第２および第３反射鏡アセンブリによって反射された後に到着する照射光の強度変化の違いを検出する照射光検出器を備えている干渉計アセンブリ。

Images