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【 記 事 】

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干渉計の2つのSin 
 
発行:エスオーエル株式会社 
http://www.sol-j.co.jp/ 
 
連載「知って得する干渉計測定技術!」 
2016年2月24日号 VOL.106 
 
平素は格別のお引き立てを賜り、厚く御礼申し上げます。 
干渉計による精密測定やアプリケーション開発情報などをテーマに、 
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こんにちは。 
営業の野中です。普段は第5週を担当しておりますが、 
産休の社員のピンチヒッターとしてメルマガを 
書いている社員のピンチヒッターに選ばれました。 
 
ピンチヒッターのピンチヒッターです。 
 
 
 
 ...... 
 
 
 
さて話は変わりますが、 
私は今まで、片道2時間かけて会社に通っておりました。 
 
朝はまだ暗いうちに家を出るので、 
とても寒く自転車のサドルが毎日凍っておりました。 
凍ったサドルの自転車に乗り、電車に乗り、 
仕上げはバスに乗って.... 
 
 
なんと!そんな毎日におさらばしました!! 
 
 
ほんの先々週、会社の近くに引っ越しをしたのです☆ 
 
起きた時にはもう日が出ています。 
  サドルも凍っていません! 
    通勤の乗り物は自転車のみ.... 幸せ... 
 
その代わり、通帳の残高は あれ???という感じです。 
( 引っ越しはお金が掛かります。わかっていたはずです.... 
  でも困惑しています(汗) ) 
 
節約頑張ります!! 
 
 
 
さて、本題に入らせていただきます。 
 
 
今日は2つのSinについて話します。 
 
干渉の勉強をする際に、 
このSin達が混同してしまったので、ご紹介します。 
 
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.譟璽供叱のSin波 
 
 光は波の性質を持っているため、レーザー光のSin波があります。 
 
 レーザー光は波の性質によって、干渉現象を起こします。 
 
 干渉計で言うと、同じ光源から出たレーザー光が、 
 参照平面で反射する光と、サンプルで反射する光に別れ、 
 反射した2本の光が干渉を起こします。 
 
 2本の光は一度、生き別れて別々の道を歩みます。 
 この間の歩んだ道の違い(=光路長差)によって、 
 再び一緒になった時の干渉の結果が 
 明るくなったり、暗くなったりするのです。 
 
 この光長差が波長の整数倍であれば 
 (逆に言えば、光路長の中に波が整数個入れば) 
 再び一緒になった時には位相がぴったり揃うので明るくなり、 
 0.5倍、1.5倍 ... で位相が逆転するので、暗くなります。 
 
 
 息がぴったりだった2本(位相がそろっていた)が、 
 生き別れ、また一緒になった時に息がぴったりであるか、 
 そうでないかの結果なのです。 
 
 
 
▲侫螢鵐献好ャンの干渉結果のSin関数 
 
 光路長を変化させ、明暗の繰り返しをさせることを、 
 フリンジスキャンと言います。 
 縞を走査させる...そのままです。 
 
 生き別れた間の道の違い = 光路長差と書きましたが、 
 光路長差を変える方法(フリンジスキャンの方法)には 
 いくつかあります。 
 
 
 光路長は下記で定義されています。 
 
  ⇒光路長: 
    屈折率 n の媒体を光路に沿って距離 d だけ光が進行するとき, 
    その積 nd 
 
 つまり、光路長を変えるには n を変えるか、 
 d を変えればいいということになります。 
 
 
 通常の干渉計では、サンプルと参照平面の間の 
 「隙間(ギャップ)」をちょっとずつ変えて、 
 光路長を変化させています。 
 これは d を変化させていることになります。 
 
 隙間を変える以外にも、光路長を変えることが可能です。 
 
 斜入射干渉計であれば、入射角度を変えることによって、 
 光路長を長くしたり、短くしたりすることが可能です。 
 これも d を変えていることになります。 
 
 長い道のりを別々に歩んだということですね.... 
 
 
 n を変えるのはどうでしょうか? 
 
 媒体を空気、水、ガラス ... に変えていくことは、 
 あまり現実的ではないと思います。 
 (これが実現できれば、一方は困難な道、一方は楽な道だったのでしょうか?) 
 
  
 しかし、媒体を変えずに、 
 n を変えているのと同じ意味を持たせる方法があります。 
 
 
 レーザーの波長λを変えるという方法です。 
 
 屈折率 n の大きい媒体の中では、 
 光の進む速度は遅くなります。( 困難な道のりです ) 
 
 前からぎゅっと押されて負荷をかけられているかのようです。 
 すると、ばねが圧縮されたかのような振舞いをします。 
 
 
 つまり、押しつぶされて波長が短くなるのですです。(ちょうど圧縮率nで) 
 
 よって、レーザー波長λを変えれば、 
 n を変化させている時と同じように振舞うということが分かります。 
 (光速は変わりませんが、フリンジスキャンでの振る舞いは同様になります。) 
 
  
  ・d を大きくする ⇒ 光路長が大きくなる 
  ・λを小さくする ⇒ 光路長が大きくなったかのようになる 
 
 
 同じ 1m でもハムスターにとってみればすごく長いけれど、 
 人間にとっては短く感じるというのと同じです。 
 これはハムスターの 1歩と、人間の 1歩が全然違うからです。 
 
 この1歩が波にとっての波長であると考えると、 
 干渉現象が理解しやすくなると私は思っています。 
 
 
 ここでやっとSin関数が出てきます。 
 
 光路長差が変わると、明暗の条件も変わりますので、 
 各ピクセル毎に、フリンジスキャンのステップ 
 (隙間、あるいは角度、またはレーザー波長) 
 と干渉結果の明暗の関係を表すSin関数が出来ます。 
 
 このSin関数を取り出して、隣のピクセルのSin関数と位相を比較します。 
 
 360°位相が違えば、縞感度×1 だけの高低差があり、 
 1°違えば、縞感度×(1/360) だけの高低差があるということになります。 
 
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とても定性的なお話で、分かりずらい部分も多かったかと思いますが、 
ご了承ください。 
 
読んでいただけた方がいらっしゃいますと、とても嬉しいです!!! 
来週は、定量的にお話し出来ればと思います。 




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