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JP2002257509A - Interferometer adjustment method, interferometer used for implementing the adjustment method, and processing program for implementing the adjustment method - Google Patents

Interferometer adjustment method, interferometer used for implementing the adjustment method, and processing program for implementing the adjustment method

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Publication number
JP2002257509A
JP2002257509A JP2001054691A JP2001054691A JP2002257509A JP 2002257509 A JP2002257509 A JP 2002257509A JP 2001054691 A JP2001054691 A JP 2001054691A JP 2001054691 A JP2001054691 A JP 2001054691A JP 2002257509 A JP2002257509 A JP 2002257509A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
interferometer
output light
adjusting
freedom
degrees
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001054691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masahiro Murakawa
正宏 村川
Tetsuya Higuchi
哲也 樋口
Hirokazu Nozato
博和 野里
Koji Suzuki
鈴木  孝治
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Original Assignee
SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST filed Critical SHINKA SYSTEM SOGO KENKYUSHO KK
Priority to JP2001054691A priority Critical patent/JP2002257509A/en
Publication of JP2002257509A publication Critical patent/JP2002257509A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 コストを抑えた、小型で安定した干渉計を実
現することにある。 【解決手段】 互いに従属関係にある複数の作動自由度
を持つ平面鏡を有する光学系を具える干渉計の、前記複
数の作動自由度の各々での前記平面鏡の作動量を調整す
るに際し、前記光学系からの出力光を所定位置で検出
し、前記検出した出力光の評価に基づき遺伝的アルゴリ
ズムによって前記出力光が最適化するように前記複数の
作動自由度の各々での作動量を調整するものである。
(57) [Problem] To provide a small and stable interferometer with reduced cost. An interferometer including an optical system having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other, when adjusting the amount of operation of the plane mirror at each of the plurality of degrees of operation, the optical system. Detecting output light from a system at a predetermined position, and adjusting an operation amount at each of the plurality of degrees of freedom so that the output light is optimized by a genetic algorithm based on an evaluation of the detected output light. It is.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、赤外分光光度計
(FTIR)等に用いられる干渉計であって、特に互い
に従属関係にある複数の作動自由度を持つ平面鏡を有す
る光学系を具える干渉計の調整方法、その調整方法の実
施に使用する干渉計および、その調整方法の実施のため
の処理プログラムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an interferometer used for an infrared spectrophotometer (FTIR) or the like, and more particularly to an optical system having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other. The present invention relates to an interferometer adjustment method, an interferometer used for implementing the adjustment method, and a processing program for implementing the adjustment method.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、環境問題が注目されるとともに、化学物質の測定に
使われる化学分析機器に、その小型化および可搬化にと
もなう安定性が求められてきている。すなわち、従来の
分析機器は一般に、測定環境変化の少ない室内での測定
を考えて作られてきた。しかしながら、環境問題が注目
されている近年においては、測定場所でのその場計測が
できることが求められ、分析機器も小型で可搬のものが
望まれている。分析機器のなかで最も使われているもの
は赤外分光光度計(FTIR)で、FTIRは、ほとん
どの化学物質の同定・定量が可能で、微量分析ができる
ため環境分析において重要であり、このFTIRの小型
化・可搬化によるメリットは大きい。
2. Description of the Related Art In recent years, attention has been paid to environmental problems, and chemical analyzers used for measuring chemical substances have been required to have stability along with their miniaturization and portability. ing. That is, conventional analytical instruments have been generally designed in consideration of indoor measurements where there is little change in the measurement environment. However, in recent years, attention has been paid to environmental issues, and it is required to be able to perform in-situ measurement at a measurement place, and a small and portable analyzer is desired. The most widely used analytical instrument is an infrared spectrophotometer (FTIR), which is capable of identifying and quantifying most chemical substances and is capable of trace analysis, so it is important in environmental analysis. The advantages of downsizing and portability of FTIR are great.

【0003】FTIRは、光源に赤外線を用いた干渉分
光計であり、図10に示すように、光源1、干渉計2、
試料室3、検出器4、データ処理部5および記録表示部
6により構成されている。構造的にはほとんどの部分を
干渉計が占め、調整個所も干渉計に集中するため、FT
IRの小型化・可搬化には、干渉計の小型化および安定
化が求められている。
The FTIR is an interferometer using infrared light as a light source. As shown in FIG.
It comprises a sample chamber 3, a detector 4, a data processing section 5, and a record display section 6. Since most parts are structurally occupied by the interferometer and the adjustment points are concentrated on the interferometer, the FT
For miniaturization and portability of IR, miniaturization and stabilization of the interferometer are required.

【0004】FTIRに使われている干渉計は、マイケ
ルソン干渉計と呼ばれるもので、基本的には図11に示
すような構造を持っている。光源Sから出た光線はビー
ムスプリッタBSで二分割され、一つは固定反射鏡M2に直
進し、もう一つは可動反射鏡M1に反射し直進する。それ
ぞれの反射鏡で反射された光線はBSに戻り、合成されて
検出器Pに向かう。そのとき、BS−M2間とBS−M1間の光
路差(距離の差)によって合成光の干渉が起こる。例え
ば図12の(A)に示すように光路差が光の波長の整数倍
となっているならば、ずれのない二つの光(L1, L2)が
合成されることにより互いに強めあう(L3)。一方、移動
鏡M1が移動して、図12の(B)に示すように光路差が光
の波長の半整数倍(整数倍プラスマイナス1/2波長)
となっているならば、ずれのある光(L1, L2')が合成さ
れることにより互いに打ち消しあう (L3')。
An interferometer used for FTIR is called a Michelson interferometer, and basically has a structure as shown in FIG. A light beam emitted from the light source S is split into two by a beam splitter BS, one of which travels straight to a fixed reflecting mirror M2 and the other travels straight after being reflected by a movable reflecting mirror M1. The light beams reflected by the respective mirrors return to the BS, are combined, and travel to the detector P. At this time, interference of the combined light occurs due to the optical path difference (distance difference) between BS-M2 and BS-M1. For example, as shown in FIG. 12A, if the optical path difference is an integral multiple of the wavelength of light, two lights (L1, L2) without deviation are combined to enhance each other (L3). . On the other hand, the moving mirror M1 moves, and as shown in FIG. 12B, the optical path difference is a half integral multiple of the wavelength of light (integer plus / minus 1/2 wavelength).
If, the shifted lights (L1, L2 ') are combined to cancel each other (L3').

【0005】干渉計はこの光路差を調整することで光の
干渉波を生じさせ、FTIRは干渉計によって得られる
干渉図形をフーリエ変換することによりスペクトルを得
ることができる。この干渉計の精度を上げるためには、
波長単位での干渉光の調整をしなければならず、反射鏡
(固定鏡,可動鏡)の位置や角度などの調整が重要にな
っている。
The interferometer generates an optical interference wave by adjusting the optical path difference, and the FTIR can obtain a spectrum by performing Fourier transform on an interferogram obtained by the interferometer. To increase the accuracy of this interferometer,
It is necessary to adjust the interference light in wavelength units, and it is important to adjust the position and angle of the reflecting mirror (fixed mirror, movable mirror).

【0006】これまでに数多くの干渉計が開発されてき
ているが、ここでは初期型の干渉計と、市販のFTIR
に多く使用されている補償型干渉計について概要を説明
し、発明が解決しようとする課題を述べる。
A number of interferometers have been developed so far. Here, an early type interferometer and a commercially available FTIR
An outline of a compensating interferometer that is frequently used in the present invention will be described, and problems to be solved by the invention will be described.

【0007】初期型干渉計には、反射鏡M1, M2として平
面鏡が使用されていた。従って干渉計の構造上、この平
面鏡が干渉計の光軸に垂直でない限り入射光と反射光は
平行にならず、干渉した合成波を得ることができない。
そのため、平面鏡の調整が必要であり、また波長単位で
の精度を要求されるFTIRなどの干渉計では、高精度
の調整が要求されていた。図13に示すように、平面鏡
PMの調整における自由度は、光軸方向に1自由度(z)、
光軸に垂直な2方向の軸(x, y)を中心とした回転方向
に2自由度(θx,θy)となり、合計3自由度となる。
In the early type interferometer, a plane mirror was used as the reflection mirrors M1 and M2. Therefore, due to the structure of the interferometer, unless the plane mirror is perpendicular to the optical axis of the interferometer, the incident light and the reflected light are not parallel, and it is not possible to obtain an interfering composite wave.
Therefore, it is necessary to adjust the plane mirror, and an interferometer such as FTIR, which requires accuracy in wavelength units, requires high-precision adjustment. As shown in FIG.
The degree of freedom in PM adjustment is one degree of freedom (z) in the optical axis direction,
There are two degrees of freedom (θx, θy) in the direction of rotation about axes (x, y) in two directions perpendicular to the optical axis, for a total of three degrees of freedom.

【0008】補償型干渉計は、初期干渉計の平面鏡をリ
トロー鏡に置き換えたもので、特に市販のFTIRでは
コーナーキューブミラーに置き換えている。コーナーキ
ューブミラーは、入射光によらず入射光と平行な反射光
が得られる鏡で、図14に示すように3枚の互いに垂直
な面F1〜F3を持つコーナーキューブミラーCMに光が入射
すると、角度に関係なく平行な光が反射される。従っ
て、光束の中にコーナーキューブミラーCMの頂点が入っ
ていれば角度に依存せずに必ず平行な反射光が得られ
る。そのため、平面鏡のような角度(θx,θy)の調整の
必要がなく、光軸方向に1自由度(z) 、光軸に垂直方向
に2自由度(x, y)の合計3自由度の調整となる。この
コーナーキューブミラー型干渉計にオートアライメント
機能を搭載した方式が従来、特開平10−206133号公報で
示されている。また、この干渉計を用いたFTIRが、
日本分光株式会社より市販されている。
[0008] The compensation interferometer replaces the plane mirror of the initial interferometer with a Littrow mirror, and in particular, a commercially available FTIR replaces a corner cube mirror. The corner cube mirror is a mirror that can obtain reflected light parallel to the incident light regardless of the incident light. When light enters a corner cube mirror CM having three mutually perpendicular surfaces F1 to F3 as shown in FIG. , Parallel light is reflected regardless of the angle. Therefore, if the vertex of the corner cube mirror CM is included in the light beam, parallel reflected light can be obtained without depending on the angle. Therefore, there is no need to adjust the angles (θx, θy) as in a plane mirror, and there is a total of three degrees of freedom, one degree of freedom (z) in the optical axis direction and two degrees of freedom (x, y) in the direction perpendicular to the optical axis. Adjustment. A system in which an automatic alignment function is mounted on this corner cube mirror interferometer has been disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-206133. FTIR using this interferometer is
Commercially available from JASCO Corporation.

【0009】初期の干渉計では反射鏡の調整は技術者の
手によって行われ、市販のFTIRのほとんどはアライ
メントフリー(調整不要)の状態で出荷されているた
め、ユーザ側での調整の必要はほとんどない。しかしな
がら近年、環境問題などの幅広い分析要求に対し、ビー
ムスプリッタBSの交換が可能な装置が望まれてくるよう
になってきた。ビームスプリッタBSの交換により、測定
可能な波長範囲を拡張することができる。そのため平面
鏡型、コーナーキューブミラー型のどちらの干渉計もビ
ームスプリッタBSを交換した時の反射鏡の再調整を必要
とした。また、可搬化を可能にするためには、運搬や環
境の変化などで再調整が必要なことが考えらた。またコ
ストや手間を考えると、技術者の手による調整法でな
く、メーカー側もユーザ側も誰でも気軽に再調整が行え
るオートアライメント(自動調整)が望まれてきてい
た。
In the early interferometers, the adjustment of the reflecting mirror is performed by a technician, and most of the commercially available FTIRs are shipped without alignment (no adjustment is required). rare. However, in recent years, a device that can replace the beam splitter BS has been desired in response to a wide range of analysis requirements such as environmental problems. By exchanging the beam splitter BS, the measurable wavelength range can be extended. Therefore, in both the plane mirror type and the corner cube mirror type interferometer, it was necessary to readjust the reflecting mirror when the beam splitter BS was replaced. In addition, in order to enable portability, it was thought that readjustment was necessary due to transportation and environmental changes. Also, in view of cost and labor, there has been a demand for an automatic alignment (automatic adjustment) that can be easily re-adjusted by any manufacturer or user, instead of an adjustment method by a technician.

【0010】干渉計は、干渉光の最大出力を得られるよ
う調整される。オートアライメントでは、反射鏡の自由
度を変数として、干渉光出力の強度の最大値を与えられ
た探索アルゴリズムにしたがって求める。この探索アル
ゴリズムとしては、一般的に山登り法が用いられてい
る。また、コーナーキューブミラー型干渉計では、上記
特開平10−206133号公報において、シンプレクス法を用
いた探索アルゴリズムが提案されている。
[0010] The interferometer is adjusted to obtain the maximum output of the interference light. In the automatic alignment, the maximum value of the intensity of the interference light output is obtained according to a given search algorithm using the degree of freedom of the reflecting mirror as a variable. As a search algorithm, a hill-climbing method is generally used. As for a corner cube mirror interferometer, a search algorithm using a simplex method has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-206133.

【0011】特開平10−206133号公報により示されてい
るシンプレクス法は、干渉光出力の最大傾斜方向へ変数
の探索を行うので、図15に示すような単峰性探索には
適している。しかしながら、図16に示すような局所ピ
ークが多数存在する多峰性探索においては、局所ピーク
で探索が終了してしまうため、真のピークに到達するこ
とができない。従って、コーナーキューブミラーCMを用
いた、自由度変数間に依存関係のない調整(単峰性)な
どでは適応できるが、本願発明者が提案する、図17に
例示する如き三つの調整駆動素子DE1〜DE3で駆動する
ため自由度を持つ変数間に依存関係がある平面鏡PMを使
用した干渉計や、複雑な調整(多峰性)を必要とする干
渉計の場合に、このシンプレクス法では適応できない。
The simplex method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-206133 is suitable for a unimodal search as shown in FIG. 15 because it searches for a variable in the maximum inclination direction of the interference light output. However, in a multimodal search in which a large number of local peaks exist as shown in FIG. 16, the search ends at the local peak, so that a true peak cannot be reached. Therefore, it can be applied to adjustment (unimodality) having no dependency between the degrees of freedom variables using the corner cube mirror CM, but three adjustment drive elements DE1 proposed by the inventor of the present application as exemplified in FIG. This simplex method cannot be applied to an interferometer using a plane mirror PM that has a dependency between variables having degrees of freedom because it is driven by ~ DE3, or an interferometer that requires complicated adjustment (multimodality). .

【0012】すなわち、山登り法とシンプレクス法との
いずれのアルゴリズムも、多数の自由度がそれぞれ独立
に動き、互いに影響し合わない独立関係での調整には適
しているが、上記図17に示す如き、自由度を持つ変数
間に依存関係がある(互いに従属関係にある複数の作動
自由度を持つ)平面鏡PMの調整には適さない。また多く
の干渉計は、コーナーキューブミラーを用いることで安
定性の向上は実現させているが、コーナーキューブミラ
ーは平面鏡に比べ非常にコストが高く、しかも奥行きを
持つミラーのため大きなスペースを必要とする。
That is, the algorithms of the hill-climbing method and the simplex method are suitable for adjustment in an independent relationship in which a large number of degrees of freedom move independently and do not affect each other. However, as shown in FIG. However, it is not suitable for adjusting a plane mirror PM having a dependency between variables having degrees of freedom (having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other). Many interferometers use corner cube mirrors to improve stability, but corner cube mirrors are much more expensive than plane mirrors, and they require a large space because they are deep mirrors. I do.

【0013】それゆえこの発明は、コストを抑えた小型
で安定した干渉計を実現するため、互いに従属関係にあ
る複数の作動自由度を持つ平面鏡を有する光学系を具え
るシンプルな構造の干渉計を提供するとともに、その干
渉計の安定性を補うためのオートアライメント(自動調
整)方法および、その調整方法の実施のための処理プロ
グラムを提供することを目的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the present invention provides an interferometer having a simple structure including an optical system having a plurality of plane mirrors having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other in order to realize a small and stable interferometer with reduced cost. And an automatic alignment (automatic adjustment) method for compensating for the stability of the interferometer, and a processing program for implementing the adjustment method.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】上
記課題を有利に解決したこの発明の干渉計の調整方法
は、互いに従属関係にある複数の作動自由度を持つ平面
鏡を有する光学系を具える干渉計の、前記複数の作動自
由度の各々での前記平面鏡の作動量を調整するに際し、
前記光学系からの出力光を所定位置で検出し、前記検出
した出力光の評価に基づき遺伝的アルゴリズムによって
前記出力光が最適化するように前記複数の作動自由度の
各々での作動量を調整することを特徴としている。
An interferometer adjusting method according to the present invention, which advantageously solves the above-mentioned problems, comprises an optical system having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other. When adjusting the amount of operation of the plane mirror in each of the plurality of degrees of freedom of operation,
Detecting the output light from the optical system at a predetermined position, and adjusting the operation amount at each of the plurality of degrees of freedom so that the output light is optimized by a genetic algorithm based on the evaluation of the detected output light. It is characterized by doing.

【0015】かかる調整方法によれば、互いに従属関係
にある複数の作動自由度を持つ平面鏡を有する光学系を
具える干渉計の、それら複数の作動自由度の各々での平
面鏡の作動量を調整するに際して、光学系からの出力光
を所定位置で検出し、その検出した出力光の評価に基づ
き、複数の非線形な調整個所の短時間での最適化に有効
なアルゴリズムである遺伝的アルゴリズムによって、出
力光が最適化するように複数の作動自由度の各々での作
動量を調整するので、互いに従属関係にある複数の作動
自由度をもたらす安価かつ単純な調整手段を伴う、安価
で小型な平面鏡を有する干渉計でも、その平面鏡の各作
動自由度での作動量を比較的短時間で、出力光が最適化
するように自動的に調整し得て、小型で安定した安価な
干渉計を実現することができる。
According to this adjustment method, the interferometer having an optical system having a plurality of plane mirrors having a plurality of operation degrees of freedom dependent on each other adjusts the operation amount of the plane mirror in each of the plurality of operation degrees of freedom. In doing so, the output light from the optical system is detected at a predetermined position, and based on the evaluation of the detected output light, a genetic algorithm, which is an effective algorithm for optimizing a plurality of nonlinear adjustment points in a short time, An inexpensive and compact plane mirror with inexpensive and simple adjustment means that provides multiple degrees of freedom of operation that are dependent on each other because the amount of operation at each of the multiple degrees of freedom is adjusted to optimize the output light. The interferometer with a mirror can automatically adjust the amount of operation of the plane mirror in each operating degree of freedom in a relatively short time to optimize the output light, realizing a compact, stable and inexpensive interferometer. Do Door can be.

【0016】なお、この発明の調整方法においては、前
記複数の作動自由度の各々での作動量の調整は、前記平
面鏡の中央部と、上部または下部と、側部とをそれぞれ
調整駆動することで行うこととしても良く、このように
すれば、平面鏡の三箇所の調整駆動で済むので、調整駆
動手段ひいては干渉計全体を簡易かつ小型に構成するこ
とができる。
In the adjusting method according to the present invention, the adjustment of the amount of operation at each of the plurality of degrees of freedom is performed by adjusting and driving a central portion, an upper or lower portion, and a side portion of the plane mirror. In this case, only three adjustment driving operations of the plane mirror are required, so that the adjustment driving means and the entire interferometer can be configured simply and compactly.

【0017】また、この発明の調整方法においては、前
記複数の作動自由度の各々での作動量を、前記検出した
出力光の評価に基づき山登り法によってさらに微調整す
ることとしても良く、このようにすれば、作動量の調整
に要する時間をさらに短くすることができる。
In the adjusting method of the present invention, the amount of operation in each of the plurality of degrees of freedom may be further finely adjusted by a hill-climbing method based on the evaluation of the detected output light. By doing so, the time required for adjusting the operation amount can be further reduced.

【0018】さらに、この発明の調整方法においては、
前記出力光の検出は、当該干渉計の所定位置に配置した
検出ボードの中央部と、上部または下部と、側部とで行
うこととしても良く、このようにすれば、干渉縞の状態
から平面鏡の位置や角度のずれを簡単に検出することが
できる。
Further, in the adjusting method of the present invention,
The detection of the output light may be performed at a central portion, an upper portion or a lower portion, and a side portion of the detection board disposed at a predetermined position of the interferometer. Position and angle deviation can be easily detected.

【0019】そして、この発明の調整方法においては、
前記出力光の検出は、前記上部または下部と、側部と
のそれぞれにつき、前記中央部からの距離が異なる二箇
所ずつで行うこととしても良く、このようにすれば、干
渉縞の状態をより詳しく検出することができる。
In the adjusting method of the present invention,
The detection of the output light may be performed at two places where the distance from the central part is different for each of the upper part or the lower part and the side part. It can be detected in detail.

【0020】また、前記調整方法の実施に使用するこの
発明の干渉計は、互いに従属関係にある複数の作動自由
度を持つ平面鏡を有する光学系を具える干渉計におい
て、前記光学系からの出力光を所定位置で検出する出力
光検出手段と、前記平面鏡を前記複数の作動自由度で調
整駆動する平面鏡調整駆動手段と、を具えることを特徴
とするものである。
The interferometer of the present invention used for carrying out the adjusting method may be an interferometer having an optical system having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other. An output light detecting means for detecting light at a predetermined position, and a plane mirror adjusting drive means for adjusting and driving the plane mirror with the plurality of degrees of freedom of operation.

【0021】かかる干渉計によれば、出力光検出手段
が、干渉計の、互いに従属関係にある複数の作動自由度
を持つ平面鏡を有する光学系からの出力光を、所定位置
で検出し、また平面鏡調整駆動手段が、上記平面鏡を上
記複数の作動自由度で調整駆動するので、その出力光検
出手段の検出結果に基づき、前記調整方法でその平面鏡
調整駆動手段の作動を制御することにて、簡易かつ小型
で安価な干渉計を実現することができる。
According to such an interferometer, the output light detecting means detects, at a predetermined position, output light from an optical system of the interferometer having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other. Since the plane mirror adjustment driving means adjusts and drives the plane mirror with the plurality of degrees of freedom of operation, based on the detection result of the output light detection means, controlling the operation of the plane mirror adjustment driving means by the adjustment method, A simple, compact, and inexpensive interferometer can be realized.

【0022】なお、この発明の干渉計においては、前記
平面鏡調整駆動手段の複数の作動自由度の各々の作動量
を、前記出力光検出手段が検出した出力光の評価に基づ
き遺伝的アルゴリズムによって前記出力光が最適化する
ように調整する作動量調整手段を具えていても良く、こ
のようにすれば、そのような作動量調整手段を別途に準
備しなくても常に、どこででも平面鏡の自動調整を行う
ことができる。
In the interferometer according to the present invention, each of the plurality of degrees of freedom of operation of the plane mirror adjustment driving means is determined by the genetic algorithm based on the evaluation of the output light detected by the output light detection means. It is possible to provide an operation amount adjusting means for adjusting the output light so as to optimize it. In this way, the automatic adjustment of the plane mirror can be performed at any time and anywhere without separately preparing such an operation amount adjusting means. It can be performed.

【0023】また、この発明の干渉計においては、前記
平面鏡調整駆動手段は、前記平面鏡の中央部と、上部ま
たは下部と、側部とをそれぞれ調整駆動する三つの調整
駆動素子を有していても良く、このようにすれば、平面
鏡の調整駆動のための調整駆動手段ひいては干渉計全体
を簡易かつ小型に構成することができる。
Further, in the interferometer of the present invention, the plane mirror adjustment drive means has three adjustment drive elements for adjusting and driving the central part, the upper or lower part, and the side part of the plane mirror. In this case, the adjustment driving means for adjusting and driving the plane mirror, and thus the entire interferometer, can be simply and miniaturized.

【0024】さらに、この発明の干渉計においては、前
記作動量調整手段は、さらに山登り法によって前記平面
鏡調整駆動手段の複数の作動自由度の各々の作動量を微
調整するものとしても良く、このようにすれば、作動量
の調整に要する時間をさらに短くすることができる。
Further, in the interferometer according to the present invention, the operation amount adjusting means may finely adjust each of the plurality of degrees of operation of the plane mirror adjustment driving means by a hill-climbing method. By doing so, the time required for adjusting the operation amount can be further reduced.

【0025】さらに、この発明の干渉計においては、前
記出力光検出手段は、当該干渉計の所定位置に配置した
検出ボードの中央部と、上部または下部と、側部とに受
光素子を有するものとしても良く、このようにすれば、
干渉縞の状態から平面鏡の位置や角度のずれを簡単に検
出することができる。
Further, in the interferometer of the present invention, the output light detecting means has a light receiving element at a central portion, an upper or lower portion, and a side portion of a detection board disposed at a predetermined position of the interferometer. If you do this,
The deviation of the position and angle of the plane mirror can be easily detected from the state of the interference fringes.

【0026】さらに、この発明の干渉計においては、前
記出力光検出手段は、前記上部または下部と、側部とに
それぞれ、前記中央部の受光素子からの距離が異なる二
個の受光素子を有するものとしても良く、このようにす
れば、干渉縞の状態をより詳しく検出することができ
る。
Further, in the interferometer according to the present invention, the output light detecting means has two light receiving elements having different distances from the light receiving element at the central part, respectively, at the upper or lower part and at the side part. In this case, the state of the interference fringes can be detected in more detail.

【0027】そして、前記干渉計の調整方法の実施のた
めのこの発明の処理プログラムは、前記検出した出力光
を評価する工程と、前記出力光の評価に基づき遺伝的ア
ルゴリズムによって前記出力光が最適化するように前記
複数の作動自由度の各々での作動量を調整する工程と、
をコンピュータに実行させるものであることを特徴とし
ている。
The processing program of the present invention for implementing the interferometer adjustment method includes a step of evaluating the detected output light, and a step of optimizing the output light by a genetic algorithm based on the evaluation of the output light. Adjusting the amount of actuation in each of the plurality of degrees of freedom so that
Is executed by a computer.

【0028】かかる処理プログラムによれば、前記検出
した出力光を評価する工程と、前記出力光の評価に基づ
き遺伝的アルゴリズムによって前記出力光が最適化する
ように前記複数の作動自由度の各々での作動量を調整す
る工程と、をコンピュータに実行させることができるの
で、互いに従属関係にある複数の作動自由度をもたらす
安価かつ単純な調整手段を伴う安価で小型な平面鏡を有
する干渉計でも、その平面鏡の各作動自由度での作動量
を比較的短時間で、出力光が最適化するように自動的に
調整し得て、小型で安定した安価な干渉計を実現するこ
とができる。
According to such a processing program, the step of evaluating the detected output light and the step of evaluating each of the plurality of degrees of freedom of operation are performed so that the output light is optimized by a genetic algorithm based on the evaluation of the output light. And the step of adjusting the amount of operation of the computer, the interferometer having an inexpensive and small plane mirror with an inexpensive and simple adjusting means that provides a plurality of degrees of freedom of operation that are dependent on each other, The amount of operation of the plane mirror in each degree of freedom of operation can be automatically adjusted in a relatively short time so that the output light is optimized, and a small, stable and inexpensive interferometer can be realized.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
実施例によって、図面に基づき詳細に説明する。ここ
に、図1は、この発明の干渉計の調整方法の一実施例に
使用する、この発明の干渉計の一実施例の構成を示す略
線図であり、図1中、図11と同様の部分はそれと同一
の符号にて示す。すなわち、この実施例の干渉計は、図
11に示す干渉計と同様、光源Sと検出器Pとの間に、
二つの反射鏡とビームスプリッタとを持つ光学系Oを具
えており、その光学系Oにおける二つの反射鏡として
は、コストを抑えるために、それぞれ平面鏡が用いられ
ている。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of an embodiment of the interferometer of the present invention used in an embodiment of the interferometer adjusting method of the present invention, and is the same as FIG. 11 in FIG. Are indicated by the same reference numerals. That is, the interferometer of this embodiment has a structure in which the light source S and the detector P are disposed between the light source S and the detector P, similarly to the interferometer shown in FIG.
An optical system O having two reflecting mirrors and a beam splitter is provided, and a planar mirror is used as each of the two reflecting mirrors in the optical system O in order to reduce costs.

【0030】そしてそれら二つの平面鏡のうち固定鏡に
は、平面鏡調整駆動手段として、直線駆動装置を立体的
に積み重ねて配置した調整駆動装置でなく、図2に示す
ように、上記平面鏡PMの一方の側(背面部)に各々ピエ
ゾ素子の伸縮変形により伸縮作動する三つの調整駆動素
子DE1〜DE3を集中させた簡単な調整駆動装置が設けら
れている。かかる調整駆動装置は従属構造を持つ。従属
構造の特徴については以下に詳述する。また、この構造
により、大きなスペースを必要としないので干渉計が小
型化される。
The fixed mirror of the two plane mirrors is not an adjustment driving device in which linear driving devices are three-dimensionally stacked and arranged as plane mirror adjustment driving means, but one of the plane mirrors PM as shown in FIG. Is provided with a simple adjustment drive device in which three adjustment drive elements DE1 to DE3 which expand and contract by the expansion and contraction of the piezo element are concentrated. Such an adjustment drive has a subordinate structure. The characteristics of the substructure will be described in detail below. In addition, this structure does not require a large space, so that the interferometer is downsized.

【0031】独立構造とは、図13に示す平面鏡PMに対
するような、光軸(z軸)方向位置z、x軸周り角度
(振れ)θxおよびy軸周り角度(あおり)θy の調整
駆動装置や、図14に示すコーナーキューブミラーCMに
対するような、光軸と直交するx, y軸方向位置x, yの調
整駆動装置の構造で、各作動自由度についてそれぞれ影
響しあわずに独立に動く構造になっている。この構造は
最も一般的で、広く使われている。一方、図2に示す上
記実施例の調整駆動装置や図17に示す調整駆動装置の
ような従属構造では、光軸(z軸)方向位置z、振れθ
x、あおりθy の各調整駆動素子DE1〜DE3を図示のよ
うに平面鏡PMの一方の側に配置しているので、構造的に
はシンプルになるが、それらの調整駆動素子を動かした
ときに影響しあうことがある。
The independent structure means a driving device for adjusting the position z in the optical axis (z-axis) direction, the angle around the x-axis (vibration) θx, and the angle around the y-axis (tilt) θy as in the case of the plane mirror PM shown in FIG. 14, a structure of an adjustment driving device for an x, y-axis direction position x, y orthogonal to the optical axis, such as for a corner cube mirror CM shown in FIG. It has become. This structure is the most common and widely used. On the other hand, in a subordinate structure such as the adjustment driving device of the embodiment shown in FIG. 2 or the adjustment driving device shown in FIG. 17, the position z in the optical axis (z-axis) direction and the shake θ
Since each of the adjustment driving elements DE1 to DE3 of x and tilt θy is arranged on one side of the plane mirror PM as shown in the figure, the structure is simple, but the influence is caused when these adjustment driving elements are moved. May be mutually exclusive.

【0032】すなわち、調整駆動素子DE1を基準点とし
て調整駆動素子DE2とDE3とを作動させることでそれぞ
れ、振れθy 、あおりθx を調整することができる。し
かしながら、基準点となるで調整駆動素子DE1も作動す
ることで、従属な関係になっている。例えば、調整駆動
素子DE1〜DE3の作動量が全て0であるとする。その
後、調整駆動素子DE2だけ作動量5動いたとすると、θ
y(5)だけ右向きに振れるが、その後調整駆動素子DE1と
DE3とが作動量5動くと、調整駆動素子DE1〜DE3の作
動量が全て5になり、振れがなくなってしまう。調整駆
動素子DE1が作動することで振れやあおりの角度が変わ
ってしまうので従属関係になっている。
That is, by operating the adjustment drive elements DE2 and DE3 with the adjustment drive element DE1 as a reference point, the shake θy and the tilt θx can be adjusted respectively. However, the adjustment drive element DE1 also operates at the reference point, so that a dependent relationship is established. For example, it is assumed that the operation amounts of the adjustment drive elements DE1 to DE3 are all 0. Thereafter, assuming that the adjustment drive element DE2 has moved by an operation amount of 5
It swings to the right by y (5), but then adjust drive element DE1
When DE3 moves by an operating amount of 5, the operating amounts of the adjustment drive elements DE1 to DE3 all become 5, and the vibration is eliminated. Actuation of the adjustment drive element DE1 changes the angle of the shake and the tilt, so that it is dependent.

【0033】これらを最適に調整するための三箇所の作
動量の相互関係は、独立構造では線形に、従属関係では
非線形になっていて、オートアライメント(自動調整)
では調整駆動装置の構造に適した調整方法を選択する必
要がある。
The interrelationship between the three operation amounts for optimal adjustment of these is linear in an independent structure and non-linear in a subordinate relationship.
Then, it is necessary to select an adjustment method suitable for the structure of the adjustment drive device.

【0034】上記実施例の干渉計では、平面鏡および、
調整駆動素子DE1〜DE3を持つ従属構造の調整駆動装置
を採用したため、非線形な調整を行う必要がある。そこ
で、この実施例の調整方法では、複数の非線形な調整個
所の短時間での最適化に有効なアルゴリズムである遺伝
的アルゴリズムと従来法である山登り法とを用いた探索
アルゴリズムを採用している。この探索アルゴリズムで
は、干渉波形の出力をフィードバックして調整を行うの
で、上記実施例の干渉計の内部には、図1に示すよう
に、自己評価用の検出ボ−ドPBと、その検出ボ−ドPBに
光学系Oの出力光を分岐させるハーフミラーHMとが組み
込まれている。
In the interferometer of the above embodiment, a plane mirror and
Since the adjustment driving device having the dependent structure having the adjustment driving elements DE1 to DE3 is employed, it is necessary to perform nonlinear adjustment. Therefore, the adjustment method of this embodiment employs a search algorithm that uses a genetic algorithm that is an effective algorithm for optimizing a plurality of nonlinear adjustment points in a short time and a hill-climbing method that is a conventional method. . In this search algorithm, the output of the interference waveform is adjusted by feeding back the signal. Therefore, as shown in FIG. 1, a detection board PB for self-evaluation and its detection board are provided inside the interferometer of the above embodiment. The half mirror HM for splitting the output light of the optical system O is incorporated in the gate PB.

【0035】上記実施例の調整方法における遺伝的アル
ゴリズムを用いたオートアライメントは、光学系Oの出
力光である干渉光の評価情報をフィードバックさせるこ
とで最適な調整を行うものである。そのため、干渉光を
オートアライメント用に検出する必要があることから、
上記実施例の干渉計では、赤外干渉光の出力光を、検出
ボ−ドPBに設けたシリコン−フォトダイオードPDにより
光強度−電気信号変換して、作動量調整手段としての通
常のパーソナルコンピュータPCに入力し、そのパーソナ
ルコンピュータPCを介して、図2に示すように1〜3チ
ャンネル(ch)で上記三つの調整駆動素子DE1〜DE3に
フィードバックしている。ここで、検出ボ−ドPBに設け
たシリコン−フォトダイオードPDの配置は、図3に示す
ように、中央部での出力検出(3チャンネル(ch))、
上部での出力検出×2(1,2チャンネル(ch))、一
側部での出力検出×2(4,5チャンネル(ch))の合
計5個所(五つのチャンネル)となっている。
In the automatic alignment using the genetic algorithm in the adjustment method of the above embodiment, the optimum adjustment is performed by feeding back the evaluation information of the interference light which is the output light of the optical system O. Therefore, it is necessary to detect interference light for auto alignment,
In the interferometer of the above embodiment, the output light of the infrared interference light is converted from the light intensity to the electric signal by the silicon photodiode PD provided on the detection board PB, and the ordinary personal computer as the operation amount adjusting means is used. The signals are input to a PC and fed back to the three adjustment drive elements DE1 to DE3 via channels 1 to 3 (ch) as shown in FIG. 2 through the personal computer PC. Here, the arrangement of the silicon photodiode PD provided on the detection board PB is, as shown in FIG. 3, the output detection at the center (3 channels (ch)),
There are a total of five locations (five channels): output detection at the top × 2 (1, 2 channels (ch)) and output detection at one side × 2 (4, 5 channels (ch)).

【0036】従って、上記実施例の干渉計は、図1から
明らかなように、光源S、平面鏡型干渉計光学系O、検
出器P、それら光学系Oと検出器Pとの間の図示しない
試料室の他、ハーフミラーHM、オートアライメント用検
出ボードPB、パーソナルコンピュータPC、そして光学系
O内の平面鏡の一つである固定鏡の調整用の調整駆動素
子DE1〜DE3を具えて構成されている。
Therefore, the interferometer of the above embodiment is not shown in FIG. 1, as is apparent from FIG. 1; the light source S, the plane mirror interferometer optical system O, the detector P, and the optical system O and the detector P. In addition to the sample chamber, it comprises a half mirror HM, a detection board PB for auto alignment, a personal computer PC, and adjustment drive elements DE1 to DE3 for adjusting a fixed mirror which is one of the plane mirrors in the optical system O. I have.

【0037】図4は、上記実施例の調整方法の流れを示
し、ここではステップS1で上記干渉計を起動した後、
ステップS2でキャリブレーションを行い、次いでステ
ップS3で、遺伝的アルゴリズム(GA)により平面鏡の
最適な調整解を広い範囲で探索し、その結果得られた最
優良個体を、ステップS4で山登り法を使って微調整し
ていく。この方法によれば、広く粗い多峰性探索を得意
とするGAと、狭く細かい単峰性探索を得意とする山登り
法とを併用したので、多峰性探索であるオートアライメ
ントを高精度で実現することができる。
FIG. 4 shows the flow of the adjustment method of the above embodiment. Here, after the interferometer is activated in step S1,
Calibration is performed in step S2, and then, in step S3, the optimal adjustment solution of the plane mirror is searched in a wide range by a genetic algorithm (GA), and the best individual obtained as a result is used in step S4 by a hill-climbing method. Tweak. According to this method, the GA that specializes in broad and coarse multimodal search and the hill-climbing method that specializes in narrow and fine unimodal search are used together, realizing autoalignment that is multimodal search with high accuracy. can do.

【0038】上記ステップS3での、パーソナルコンピ
ュータPCが行う遺伝的アルゴリズムでの処理の流れを図
5〜図7に示す。図5では、先ずステップS11で、個体
の遺伝子情報として各作動自由度(各調整駆動素子DE1
〜DE3)の作動量の実数値を持つ親個体の初期集団を生
成させ、次のステップS12で、その初期集団の親個体の
評価を行い、続くステップS13〜S15で、遺伝的アルゴ
リズムの特徴である、複数の個体の選択、それら選択し
た個体の交叉、そして交叉した個体の突然変異の処理を
行って、子個体の集団を生成させ、次のステップS16
で、その集団の各子個体の評価を行い、次のステップS
17で、それらの子個体と先の親個体との置換を行い、次
のステップS18で、評価値が目標値を超えたか否かを判
断して、超えていなければステップS13に戻り、超えて
いれば当該処理を終了する。
FIGS. 5 to 7 show the flow of processing by the genetic algorithm performed by the personal computer PC in step S3. In FIG. 5, first, in step S11, each degree of freedom of operation (each adjustment drive element DE1) is used as genetic information of an individual.
DEDE3), an initial population of parent individuals having real values of the working amount is generated, and in the next step S12, the parent individuals in the initial population are evaluated. In the following steps S13 to S15, the characteristics of the genetic algorithm are used. A process of selecting a plurality of individuals, crossing the selected individuals, and mutating the crossed individuals is performed to generate a population of offspring individuals.
Then, each child individual of the group is evaluated, and the next step S
In 17, the child individuals are replaced with the previous parent individuals, and in the next step S 18, it is determined whether or not the evaluation value has exceeded the target value. If not, the process returns to step S 13 and returns to step S 13. If so, the process ends.

【0039】図6は、上記ステップS12およびS16での
評価の処理を示し、ここでは先ずステップS21で、上記
個体の遺伝子情報(各作動自由度の作動量の実数値)を
図2に示すように各調整駆動素子DE1〜DE3に出力して
その個体の遺伝子情報による平面鏡(固定鏡)の調整を
行い、次のステップS22で、調整駆動素子DE1〜DE3の
内、作動させたものの作動が終了すると推定される一定
時間待機して干渉光の出力を安定させ、次のステップS
23で、検出ボードPBの五つのシリコン−フォトダイオー
ドPDからの出力信号から求まる、検出ボードPBで検出さ
れた干渉光の干渉強度を図3に示すようにパーソナルコ
ンピュータPCに入力して、後述する評価方法により評価
し、その個体の評価値とする。
FIG. 6 shows the evaluation process in steps S12 and S16. First, in step S21, the genetic information of the individual (the actual value of the amount of operation for each degree of freedom) is shown in FIG. In step S22, a plane mirror (fixed mirror) is adjusted based on the genetic information of the individual element, and in step S22, the operation of one of the adjusted drive elements DE1 to DE3 that has been activated is completed. Then, the apparatus waits for a predetermined period of time to stabilize the output of the interference light, and then proceeds to the next step S
At 23, the interference intensity of the interference light detected by the detection board PB, which is obtained from the output signals from the five silicon photodiodes PD of the detection board PB, is input to the personal computer PC as shown in FIG. It is evaluated by an evaluation method and is used as an evaluation value of the individual.

【0040】また図7は、上記ステップS17での置換の
処理を示し、こでは先ずステップS31で、置換開始し、
次のステップS32で、選択された親個体A,Bと、生成
された子個体A', B'の中から評価の高い上位二つの個体
C,Dを選択し、次のステップS33で、親個体A,Bと
その個体C,Dとを置換し、次のステップS34で、置換
終了する。
FIG. 7 shows the replacement process in step S17, in which replacement is started in step S31.
In the next step S32, the top two individuals C and D with the highest evaluation are selected from the selected parent individuals A and B and the generated child individuals A 'and B', and in the next step S33 the parent individuals A and B are selected. The individuals A and B are replaced with the individuals C and D, and the replacement is completed in the next step S34.

【0041】なお、ステップS14,S15での、選択した
個体の交叉およびそれら交叉した個体の突然変異の処理
の詳細については、例えば本願出願人が先に特開200
0ー156627号公報にて開示しているように公知で
あるので、ここでは説明を省略する。一方この実施例で
は、ステップS13での複数の個体の選択の処理は、集団
からランダムに二つの親個体A,Bを選ぶ処理とし、こ
れらに対して遺伝的操作を行う。
The details of the processing of the crossover of the selected individuals and the mutation of the crossed individuals in steps S14 and S15 are described in, for example,
Since it is publicly known as disclosed in Japanese Patent Publication No. 0-156627, the description is omitted here. On the other hand, in this embodiment, the process of selecting a plurality of individuals in step S13 is a process of randomly selecting two parent individuals A and B from the population, and performing a genetic operation on these.

【0042】以下に述べる評価方法では、図3に示す記
号を用いている。すなわち、検出ボードPBでの中央部を
3ch、上部を1ch,2ch、一側部を4ch,5c
hとする。評価方法の第1例は、3chと中央部から遠
い側の1chおよび5chとの総和を評価値とする。評
価方法の第2例は、3chと中央部に近い側の2chお
よび4chとの総和を評価値とする。また評価方法の第
3例は、3ch,1ch,2ch,4ch,5chの総
和を評価値とする。
In the evaluation method described below, the symbols shown in FIG. 3 are used. That is, the central part of the detection board PB is 3ch, the upper part is 1ch, 2ch, and one side is 4ch, 5c.
h. In the first example of the evaluation method, the sum of 3ch and 1ch and 5ch farther from the center is used as the evaluation value. In the second example of the evaluation method, the sum of 3ch and 2ch and 4ch near the center is used as the evaluation value. In the third example of the evaluation method, the sum of 3ch, 1ch, 2ch, 4ch, and 5ch is used as the evaluation value.

【0043】評価方法の第4例は、干渉縞の歪みを評価
するために、中央部から遠い側の1chと5chとの差
の絶対値を計算し、それを3chから引いた値を評価値
とする。評価方法の第5例は、干渉縞の歪みを評価する
ために、中央部に近い側の2chと4chとの差の絶対
値を計算し、それを3chから引いた値を評価値とす
る。また評価方法の第6例は、干渉縞の歪みを評価する
ために、中央部から遠い側の1chと5chとの差の絶
対値と、中央部に近い側の2chと4chとの差の絶対
値とを計算し、それらを3chから引いた値を評価値と
する。
In a fourth example of the evaluation method, in order to evaluate the distortion of the interference fringes, the absolute value of the difference between 1ch and 5ch far from the center is calculated, and the value obtained by subtracting the absolute value from 3ch is used as the evaluation value. And In the fifth example of the evaluation method, in order to evaluate distortion of interference fringes, the absolute value of the difference between 2ch and 4ch near the center is calculated, and a value obtained by subtracting the absolute value from 3ch is used as the evaluation value. In the sixth example of the evaluation method, the absolute value of the difference between 1ch and 5ch far from the center and the absolute value of the difference between 2ch and 4ch near the center are evaluated in order to evaluate the interference fringe distortion. Is calculated, and a value obtained by subtracting them from 3ch is set as an evaluation value.

【0044】一般に、検出ボードPBの中央部に近い位置
の方が光出力が大きいという傾向があるため、第4例が
最も好ましいが、干渉光の大きさ等に応じて上記各評価
方法を使い分けても良い。
Generally, the light output tends to be higher at a position closer to the center of the detection board PB. Therefore, the fourth example is the most preferable. However, the above-mentioned evaluation methods are selectively used depending on the size of the interference light and the like. May be.

【0045】最後に、上記ステップS4での、パーソナ
ルコンピュータPCが行う山登り法での微調整処理の流れ
を、図8に示す。この山登り法では、先に遺伝的アルゴ
リズム(GA)により探索された最優良個体を中心とした
小さな探索空間で微調整をする。すなわちここでは、先
ずステップS41で、GAによって得られた最良個体Aを選
択し、次いでステップS42で、図9に示すように、各遺
伝子の染色体(各作動自由度の作動量の実数値)に対し
それぞれ±δして、新しい6個体(3自由度×2)を生
成させる。
Finally, FIG. 8 shows the flow of the fine adjustment processing by the hill-climbing method performed by the personal computer PC in step S4. In this hill-climbing method, fine adjustment is performed in a small search space centered on the best individual previously searched by a genetic algorithm (GA). That is, here, first, in step S41, the best individual A obtained by GA is selected, and then, in step S42, as shown in FIG. On the other hand, ± δ is applied to each of them to generate new 6 individuals (3 degrees of freedom × 2).

【0046】そして、次のステップS43で、それら6個
体を上記の如くして評価し、続くステップS44およびS
45で、元の個体とあわせた7つの評価値を比較して、新
しい6個体のうち最良のものA'が元の最良個体Aより良
い場合は、ステップS46で元の最良個体Aを新しい最良
個体A'に置き換える、という操作を繰り返し行い、元の
個体が最大の評価をえられた時、その元の個体を最終調
整結果とする。
Then, in the next step S43, the six individuals are evaluated as described above.
At 45, the seven evaluation values combined with the original individual are compared. If the best one A ′ among the new six individuals is better than the original best individual A, the original best individual A is replaced with the new best individual A at step S46. The operation of replacing with the individual A 'is repeatedly performed, and when the original individual has the highest evaluation, the original individual is set as the final adjustment result.

【0047】かかる実施例の干渉計およびその調整方法
によれば、互いに従属関係にある三つの作動自由度を持
つ平面鏡を有する光学系Oを具える干渉計の、それら三
つの作動自由度の各々での平面鏡の作動量を調整するに
際して、光学系Oからの出力光を当該干渉計の所定位置
に配置した検出ボードPBのシリコン−フォトダイオード
PDで検出し、その検出した出力光の評価に基づき、複数
の非線形な調整個所の短時間での最適化に有効なアルゴ
リズムである遺伝的アルゴリズムによって、出力光が最
適化するように光軸方向位置、振れおよびあおりに関す
る三つの作動自由度の各々での作動量を調整するので、
互いに従属関係にある三つの作動自由度をもたらす安価
かつ単純な調整駆動装置を伴う、安価で小型な平面鏡を
有する干渉計でも、その平面鏡の各作動自由度での作動
量を比較的短時間で、出力光が最適化するように自動的
に調整し得て、小型で安定した安価な干渉計を実現する
ことができる。
According to the interferometer of this embodiment and the method of adjusting the interferometer, each of the three operating degrees of freedom of the interferometer having the optical system O having a plane mirror having three operating degrees of freedom dependent on each other is described. When adjusting the operation amount of the plane mirror in the above, the silicon-photodiode of the detection board PB in which the output light from the optical system O is arranged at a predetermined position of the interferometer
Based on the evaluation of the output light detected by the PD, based on the evaluation of the detected output light, the output light is optimized so that the output light is optimized by a genetic algorithm that is an effective algorithm for optimizing multiple nonlinear adjustment points in a short time. Adjust the amount of operation in each of the three degrees of freedom for position, runout and tilt,
Even in an interferometer having an inexpensive and small plane mirror with an inexpensive and simple adjusting drive that provides three degrees of freedom dependent on each other, the amount of operation of the plane mirror in each degree of freedom of operation can be relatively short. The output light can be automatically adjusted so as to be optimized, and a small, stable and inexpensive interferometer can be realized.

【0048】しかもこの実施例の干渉計およびその調整
方法によれば、前記三つの作動自由度の各々での作動量
の調整を、固定平面鏡の中央部と、上部と、側部とをそ
れぞれ調整駆動素子DE1〜DE3で調整駆動することで行
うことから、平面鏡の三箇所の調整駆動で済むので、調
整駆動装置ひいては干渉計全体を簡易かつ小型に構成す
ることができる。
Further, according to the interferometer of this embodiment and the method of adjusting the same, the adjustment of the amount of operation at each of the three degrees of freedom of operation can be performed by adjusting the central portion, the upper portion, and the side portions of the fixed plane mirror. Since adjustment driving is performed by the driving elements DE1 to DE3, adjustment driving at three points of the plane mirror is sufficient, so that the adjustment driving device and the entire interferometer can be simply and miniaturized.

【0049】またこの実施例の干渉計およびその調整方
法によれば、前記三つの作動自由度の各々での作動量
を、検出ボードPBのシリコン−フォトダイオードPDで検
出した出力光の評価に基づき山登り法によってさらに微
調整することから、作動量の調整に要する時間をさらに
短くすることができる。
According to the interferometer of this embodiment and the method of adjusting the same, the amount of operation at each of the three degrees of freedom is determined based on the evaluation of the output light detected by the silicon photodiode PD of the detection board PB. Since the fine adjustment is performed by the hill-climbing method, the time required for adjusting the operation amount can be further reduced.

【0050】さらにこの実施例の干渉計およびその調整
方法によれば、出力光の検出を、当該干渉計の所定位置
に配置した検出ボードPBの中央部と、上部と、一側部と
で行うので、干渉縞の状態から平面鏡の位置や角度のず
れを簡単に検出することができる。
Further, according to the interferometer of this embodiment and the method of adjusting the same, the detection of the output light is performed at the central portion, the upper portion, and one side portion of the detection board PB disposed at a predetermined position of the interferometer. Therefore, it is possible to easily detect the deviation of the position and angle of the plane mirror from the state of the interference fringes.

【0051】そしてこの実施例の干渉計およびその調整
方法によれば、出力光の検出を、上部と側部とのそれぞ
れにつき中央部からの距離が異なる二箇所ずつに設けた
シリコン−フォトダイオードPDで行うので、干渉縞の状
態をより詳しく検出することができる。
According to the interferometer of this embodiment and the method of adjusting the same, the output light is detected at two locations at different positions from the center for each of the upper and side portions. Therefore, the state of interference fringes can be detected in more detail.

【0052】以上、図示例に基づき説明したが、この発
明は上述の例に限定されるものでなく、例えば、干渉計
自体が、例えばマイクロコンピュータ等で構成された作
動量調整手段を具えていても良く、また作動量調整手段
が、赤外分光光度計のデータ処理部と共用のコンピュー
タ出会っても良く、そして検出ボードが受光素子とし
て、シリコン−フォトダイオード以外の素子、例えば二
次元受光素子等を具えていても良い。さらに、平面鏡調
整駆動手段として図17に示す構成の調整駆動装置を用
いても良く、また、平面鏡調整駆動手段の作動自由度を
適宜増加させても良い。そして、この発明の干渉計およ
びその調整方法は、赤外分光光度計以外にも使用するこ
とができる。
Although the present invention has been described with reference to the illustrated examples, the present invention is not limited to the above examples. For example, the interferometer itself includes an operation amount adjusting means constituted by a microcomputer or the like. In addition, the operation amount adjusting means may meet a computer shared with the data processing unit of the infrared spectrophotometer, and the detection board may serve as a light receiving element other than a silicon-photodiode, such as a two-dimensional light receiving element. May be provided. Further, an adjustment driving device having the configuration shown in FIG. 17 may be used as the plane mirror adjustment driving means, and the degree of freedom of operation of the plane mirror adjustment driving means may be appropriately increased. The interferometer and the method for adjusting the interferometer according to the present invention can be used other than the infrared spectrophotometer.

【0053】さらにこの発明は、干渉計の調整方法の実
施のための処理プログラムも含み、その処理プログラム
は、検出した出力光を評価する工程と、出力光の評価に
基づき遺伝的アルゴリズムによって前記出力光が最適化
するように複数の作動自由度の各々での作動量を調整す
る工程と、をコンピュータに実行させるものであること
を特徴としている。
The present invention further includes a processing program for implementing an interferometer adjustment method, the processing program comprising: a step of evaluating a detected output light; and a step of evaluating the output by a genetic algorithm based on the evaluation of the output light. Adjusting the amount of operation in each of the plurality of degrees of freedom so that the light is optimized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の干渉計の調整方法の一実施例に使
用する、この発明の干渉計の一実施例の構成を示す略線
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an embodiment of an interferometer of the present invention used in an embodiment of an interferometer adjusting method of the present invention.

【図2】 上記実施例の干渉計における調整駆動装置を
平面鏡とともに示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory view showing an adjustment driving device in the interferometer of the embodiment together with a plane mirror.

【図3】 上記実施例の干渉計における検出ボードを示
す説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detection board in the interferometer of the embodiment.

【図4】 上記実施例の調整方法の流れを示すフローチ
ャートである。
FIG. 4 is a flowchart illustrating a flow of an adjustment method according to the embodiment.

【図5】 上記実施例の調整方法における遺伝的アルゴ
リズムの流れを示すフローチャートである。
FIG. 5 is a flowchart showing a flow of a genetic algorithm in the adjustment method of the embodiment.

【図6】 上記実施例の調整方法における遺伝的アルゴ
リズムでの評価の流れを示すフローチャートである。
FIG. 6 is a flowchart showing a flow of evaluation by a genetic algorithm in the adjustment method of the embodiment.

【図7】 上記実施例の調整方法における遺伝的アルゴ
リズムでの置換の流れを示すフローチャートである。
FIG. 7 is a flowchart showing a flow of replacement in a genetic algorithm in the adjustment method of the embodiment.

【図8】 上記実施例の調整方法における山登り法の流
れを示すフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of a hill-climbing method in the adjustment method of the embodiment.

【図9】 上記実施例の調整方法における遺伝的アルゴ
リズムと山登り法とを組み合わせた探索アルゴリズムの
説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram of a search algorithm that combines a genetic algorithm and a hill-climbing method in the adjustment method of the embodiment.

【図10】 赤外分光光度計(FTIR)の基本構成を
示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing a basic configuration of an infrared spectrophotometer (FTIR).

【図11】 干渉計の基本構成を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a basic configuration of an interferometer.

【図12】 干渉計の基本原理を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a basic principle of an interferometer.

【図13】 干渉計における光学系の平面鏡に求められ
る作動自由度を示す説明図である。
FIG. 13 is an explanatory diagram showing a degree of freedom of operation required for a plane mirror of an optical system in an interferometer.

【図14】 干渉計における光学系のコーナーキューブ
ミラーに求められる作動自由度を示す説明図である。
FIG. 14 is an explanatory diagram showing a degree of freedom of operation required for a corner cube mirror of an optical system in an interferometer.

【図15】 調整値の単峰性探索を示す説明図である。FIG. 15 is an explanatory diagram showing a unimodal search for an adjustment value.

【図16】 調整値の多峰性探索を示す説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram showing a multimodal search for adjustment values.

【図17】 従属構造の調整駆動装置を例示する説明図
である。
FIG. 17 is an explanatory view illustrating an adjustment driving device having a subordinate structure.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,S 光源 2 干渉計 3 試料室 4,P 検出器 5 データ処理部 6 記録表示部 BS ビームスプリッタ CM コーナーキューブミラー DE1〜DE4 調整駆動素子 F1〜F3 平面 HM ハーフミラー M1, M2 反射鏡 O 光学系 PB 検出ボード PC パーソナルコンピュータ PD シリコン−フォトダイオード PM 平面鏡 1, S light source 2 Interferometer 3 Sample chamber 4, P detector 5 Data processing unit 6 Record display unit BS beam splitter CM Corner cube mirror DE1 to DE4 Adjustment drive element F1 to F3 Plane HM Half mirror M1, M2 Reflector O optics System PB detection board PC Personal computer PD Silicon-photodiode PM Planar mirror

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村川 正宏 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 樋口 哲也 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 野里 博和 茨城県つくば市梅園1丁目1番4 経済産 業省産業技術総合研究所電子技術総合研究 所内 (72)発明者 鈴木 孝治 神奈川県川崎市幸区小倉1番地1−A705 号 Fターム(参考) 2F064 AA15 EE01 FF00 GG12 GG16 GG22 GG70 HH00 JJ01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Murakawa 1-1-4 Umezono, Tsukuba, Ibaraki Pref., Ministry of Economy, Trade and Industry (METI) Inside the Electronic Technology Research Institute (72) Inventor Tetsuya Higuchi Umezono, Tsukuba, Ibaraki 1-1-4, Electronic Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Ministry of Economy, Trade and Industry (72) Inventor Hirokazu Nozato 1-4-1, Umezono, Tsukuba, Ibaraki Prefecture, Electronic Technology Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology, Ministry of Economy, Trade and Industry In-house (72) Inventor Koji Suzuki 1-A705, Kokura, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 2F064 AA15 EE01 FF00 GG12 GG16 GG22 GG70 HH00 JJ01

Claims (12)

【特許請求の範囲】[The claims] 【請求項1】 互いに従属関係にある複数の作動自由度
を持つ平面鏡を有する光学系を具える干渉計の、前記複
数の作動自由度の各々での前記平面鏡の作動量を調整す
るに際し、 前記光学系からの出力光を所定位置で検出し、 前記検出した出力光の評価に基づき遺伝的アルゴリズム
によって前記出力光が最適化するように前記複数の作動
自由度の各々での作動量を調整することを特徴とする、
干渉計の調整方法。
1. An interferometer comprising an optical system having a plane mirror having a plurality of operating degrees of freedom dependent on each other, when adjusting an operation amount of the plane mirror at each of the plurality of degrees of operation, Detecting output light from the optical system at a predetermined position, and adjusting an operation amount at each of the plurality of degrees of freedom so that the output light is optimized by a genetic algorithm based on the evaluation of the detected output light. Characterized by the fact that
How to adjust the interferometer.
【請求項2】 前記複数の作動自由度の各々での作動量
の調整は、前記平面鏡の中央部と、上部または下部と、
側部とをそれぞれ調整駆動することで行うことを特徴と
する、請求項1記載の干渉計の調整方法。
2. The method according to claim 1, wherein adjusting the amount of operation at each of the plurality of degrees of freedom includes adjusting a central portion of the plane mirror, an upper portion or a lower portion,
The method for adjusting an interferometer according to claim 1, wherein the adjustment is performed by adjusting and driving the side portions.
【請求項3】 前記複数の作動自由度の各々での作動量
を、前記検出した出力光の評価に基づき山登り法によっ
てさらに微調整することを特徴とする、請求項1または
請求項2記載の干渉計の調整方法。
3. The method according to claim 1, wherein the amount of operation in each of the plurality of degrees of freedom of operation is further finely adjusted by a hill-climbing method based on the evaluation of the detected output light. How to adjust the interferometer.
【請求項4】 前記出力光の検出は、当該干渉計の所定
位置に配置した検出ボードの中央部と、上部または下部
と、側部とで行うことを特徴とする、請求項1から請求
項3までの何れか記載の干渉計の調整方法。
4. The method according to claim 1, wherein the detection of the output light is performed at a central portion, an upper portion or a lower portion, and a side portion of a detection board disposed at a predetermined position of the interferometer. 3. The method for adjusting an interferometer according to any one of the items up to 3.
【請求項5】 前記出力光の検出は、前記上部または下
部と、側部とのそれぞれにつき、前記中央部からの距離
が異なる二箇所ずつで行うことを特徴とする、請求項4
記載の干渉計の調整方法。
5. The method according to claim 4, wherein the detection of the output light is carried out at two points having different distances from the central part for each of the upper or lower part and the side part.
How to adjust the interferometer described.
【請求項6】 互いに従属関係にある複数の作動自由度
を持つ平面鏡を有する光学系を具える干渉計において、 前記光学系からの出力光を所定位置で検出する出力光検
出手段と、 前記平面鏡を前記複数の作動自由度で調整駆動する平面
鏡調整駆動手段と、 を具えることを特徴とする、請求項1記載の干渉計の調
整方法の実施に使用する干渉計。
6. An interferometer including an optical system having a plurality of plane mirrors having a plurality of degrees of freedom of operation that are dependent on each other, wherein: an output light detecting means for detecting output light from the optical system at a predetermined position; 2. An interferometer for use in carrying out the interferometer adjustment method according to claim 1, further comprising: a plane mirror adjustment drive means for adjusting and driving the plurality of operation degrees of freedom.
【請求項7】 前記平面鏡調整駆動手段の複数の作動自
由度の各々の作動量を、前記出力光検出手段が検出した
出力光の評価に基づき遺伝的アルゴリズムによって前記
出力光が最適化するように調整する作動量調整手段を具
えることを特徴とする、請求項6記載の干渉計。
7. The amount of operation of each of the plurality of degrees of freedom of operation of the plane mirror adjustment driving unit is adjusted so that the output light is optimized by a genetic algorithm based on the evaluation of the output light detected by the output light detection unit. 7. The interferometer according to claim 6, further comprising an operation amount adjusting means for adjusting.
【請求項8】 前記平面鏡調整駆動手段は、前記平面鏡
の中央部と、上部または下部と、側部とをそれぞれ調整
駆動する三つの調整駆動素子を有することを特徴とす
る、請求項6または請求項7記載の干渉計。
8. The plane mirror adjustment driving means has three adjustment driving elements for adjusting and driving a central part, an upper or lower part, and a side part of the plane mirror, respectively. Item 7. The interferometer according to Item 7.
【請求項9】 前記作動量調整手段は、さらに山登り法
によって前記平面鏡調整駆動手段の複数の作動自由度の
各々の作動量を微調整することを特徴とする、請求項6
から請求項8までの何れか記載の干渉計。
9. The apparatus according to claim 6, wherein said operation amount adjusting means further finely adjusts each of the plurality of degrees of freedom of operation of said plane mirror adjustment driving means by a hill-climbing method.
The interferometer according to any one of claims 1 to 8.
【請求項10】 前記出力光検出手段は、当該干渉計の
所定位置に配置した検出ボードの中央部と、上部または
下部と、側部とに受光素子を有することを特徴とする、
請求項6から請求項9までの何れか記載の干渉計。
10. The output light detecting means has a light receiving element at a central part, an upper or lower part, and a side part of a detection board arranged at a predetermined position of the interferometer.
The interferometer according to claim 6.
【請求項11】 前記出力光検出手段は、前記上部また
は下部と、側部とにそれぞれ、前記中央部の受光素子か
らの距離が異なる二個の受光素子を有することを特徴と
する、請求項10記載の干渉計。
11. The output light detecting means has two light receiving elements having different distances from the light receiving element in the central part, respectively, in the upper or lower part and the side part. 10. The interferometer according to 10.
【請求項12】 前記検出した出力光を評価する工程
と、 前記出力光の評価に基づき遺伝的アルゴリズムによって
前記出力光が最適化するように前記複数の作動自由度の
各々での作動量を調整する工程と、 をコンピュータに実行させるものであることを特徴とす
る、請求項1記載の干渉計の調整方法の実施のための処
理プログラム。
12. A step of evaluating the detected output light, and adjusting an operation amount in each of the plurality of degrees of freedom so as to optimize the output light by a genetic algorithm based on the evaluation of the output light. 2. A processing program for implementing a method for adjusting an interferometer according to claim 1, wherein the program is executed by a computer.
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