JP3613171B2 - 干渉分光光度計 - Google Patents
干渉分光光度計 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3613171B2 JP3613171B2 JP2000338898A JP2000338898A JP3613171B2 JP 3613171 B2 JP3613171 B2 JP 3613171B2 JP 2000338898 A JP2000338898 A JP 2000338898A JP 2000338898 A JP2000338898 A JP 2000338898A JP 3613171 B2 JP3613171 B2 JP 3613171B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- fixed mirror
- mirror
- fixed
- adjustment
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Instruments For Measurement Of Length By Optical Means (AREA)
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Mounting And Adjusting Of Optical Elements (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フーリエ変換赤外分光光度計(以下「FTIR」と略す)等の干渉分光光度計に関する。
【0002】
【従来の技術】
FTIRに利用されるマイケルソン二光束干渉計では、光源から発した赤外光をビームスプリッタで固定鏡及び移動鏡の二方向に分割し、その固定鏡及び移動鏡でそれぞれ反射して戻ってきた光を上記ビームスプリッタで合成して一つの光路へと送る、という構成を有している。移動鏡を入射光軸方向に前後に移動させると、分割された二光束の光路長の差が変化するから、合成された光はその移動鏡の移動速度に応じて光の強度が変化する干渉光(インターフェログラム)となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このようなFTIRにおいて高い性能を発揮するには、干渉計の干渉効率を最良に保つことが望ましい。そのためには、固定鏡及び移動鏡と、ビームスプリッタとの角度関係を一定に保つ必要がある。これを実現するため、測定中に干渉光の状態をモニタし、それに応じて固定鏡(又は移動鏡)の角度(姿勢)を微調整する姿勢調整機構が従来より利用されている。
【0004】
例えば特許第2794696号公報には、固定鏡を弾性棒を介して首振り運動自在に固定台に取り付け、その固定台と固定鏡との間に2組の圧縮ばねと圧電素子とを設ける構成とした固定鏡姿勢調整機構が記載されている。この構成では、圧電素子に電圧を印加すると圧電素子は伸縮し、それに応じて固定鏡は弾性棒の固着個所を支点として揺動する。これによって、適宜に固定鏡の角度を調整することができるようになっている。このような姿勢調整機構は、圧電素子の変形特性によって調整範囲が決まり、その調整範囲は狭いものの、測定中の熱膨張等に起因する光学素子の微妙な位置ずれを補正するには十分である。
【0005】
ところで、FTIRの中には、測定対象波長が赤外領域のみならず、近赤外領域まで拡張できるように考慮されたものがある。この場合、赤外領域と近赤外領域とで同一のビームスプリッタを用いることは困難であるため、それぞれに適合した特性を有するビームスプリッタに交換する必要がある。ビームスプリッタを交換した場合、干渉計における各光学素子の位置関係が変化するため、ビームスプリッタ自体又は固定鏡の角度を調整する必要が生じる。この際の角度調整は上記測定中の姿勢調整の調整量と比較すると格段に大きく、上述したような圧電素子を利用した姿勢調整機構では対応できない。そのため、手動の調整機構を設け、測定者がマニュアルで調整する必要がある。このようなマニュアル調整は手間が掛かるのみならず、或る程度調整に熟練していないと、十分な精度を得ることが難しい。
【0006】
本発明はこのような点に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、干渉計における固定鏡の姿勢の微調整と粗調整とを共に自動で行うことができ、しかもその構成が複雑にならず低廉なコストで実現できるような干渉分光光度計を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、光源から発した光を固定鏡と移動鏡とに向けて二分割し、該固定鏡及び移動鏡でそれぞれ反射した光を再び合成して干渉光を得る干渉分光光度計において、
前記固定鏡の姿勢を調整する姿勢調整機構は、
a)固定鏡を揺動自在に支持する支持手段と、
b)該支持手段の支持位置から離れた位置で前記固定鏡の一部に接し、外部からの印加電圧に応じて伸縮変形し、伸張変形時に該固定鏡が傾動するように押圧する微調整用の第1の圧電素子と、
c)第1の駆動源を含み、該駆動源の駆動力に応じて前記押圧方向と略同一の直線上で第1の圧電素子を前記固定鏡に向けて進出又は後退移動させることで該固定鏡を傾動させる粗調整用の第1の圧電素子移動手段と、
d)第1の圧電素子による押圧と反対方向に前記固定鏡を付勢する第1の付勢手段と、
e)第1の圧電素子の接触位置と異なる所定位置で前記固定鏡の一部に接し、外部からの印加電圧に応じて伸縮変形し、伸張変形時に該固定鏡が傾動するように押圧する微調整用の第2の圧電素子と、
f)第2の駆動源を含み、該駆動源の駆動力に応じて第2の圧電素子の前記押圧方向と略同一の直線上で該第2の圧電素子を前記固定鏡に向けて進出又は後退移動させることで該固定鏡を傾動させる粗調整用の第2の圧電素子移動手段と、
g)第2の圧電素子による押圧と反対方向に前記固定鏡を付勢する第2の付勢手段と、
を備えることを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明に係る干渉分光光度計では、第1又は第2の圧電素子に所定の電圧を印加すると、圧電素子自体が伸張変形して支持手段の支持位置から離れた位置で固定鏡の所定個所を押圧し、それにより固定鏡は所定支点を中心に傾斜する。第1又は第2の圧電素子が収縮変形して押圧が解除されると、第1又は第2の付勢手段によって固定鏡は押され、固定鏡は所定支点を中心に上記傾斜と逆方向に傾斜する。このように第1及び第2の圧電素子の伸縮変形により、固定鏡の姿勢の微調整が達成される。この微調整を越える範囲での調整を必要とする場合には、第1又は第2の圧電素子移動手段の一方又は両方において駆動源の駆動力により第1及び第2の圧電素子の位置をそれぞれ機械的に移動させる。これにより、上記第1、第2の圧電素子の伸縮変形と同様に固定鏡は傾斜するが、それら圧電素子の伸縮変形よりも格段に大きな移動範囲を設定することができるので、固定鏡の姿勢の粗調整が達成される。
【0009】
上記第1及び第2の圧電素子移動手段は、例えば、駆動源としてのモータと、このモータの回転動力を直線運動に変換する運動変換機構とを含み、上記第1及び第2の圧電素子を直線往復運動させる構成とすることができる。
【0010】
【発明の効果】
本発明に係る干渉分光光度計によれば、圧電素子への印加電圧の制御によって固定鏡の姿勢の微調整を、また移動手段の制御により固定鏡の姿勢の粗調整を達成することができる。したがって、微調整、粗調整ともに自動的に、例えば光検出器からの信号のフィードバックによって行うことができるので、光学素子を交換した場合など、比較的大きな調整を必要とするときでも、測定者はマニュアルで調整する必要がなくなる。また、本発明に係る干渉分光光度計では、簡単な構成でもって上記のような調整が可能であるので、低廉なコストで実現が可能である。
【0011】
【実施例】
以下、本発明に係る干渉分光光度計の一実施例であるFTIRについて、図面を参照して説明する。
【0012】
図1は本実施例のFTIRの要部の光路構成図である。このFTIRでは、インターフェログラムを得るための主干渉計と、移動鏡の移動速度を制御したり、主干渉計の光検出器で得られる信号をサンプリングするタイミング信号を生成したりするためにレーザ光干渉縞信号を得るコントロール干渉計とを備えている。
【0013】
主干渉計は、赤外光源1、集光鏡2、コリメータ鏡3、ビームスプリッタ4、固定鏡5、移動鏡6等から構成され、スペクトル測定を行うための干渉赤外光を発生させる。赤外光源1から出射された赤外光は、集光鏡2、コリメータ鏡3を介してビームスプリッタ4に照射され、ここで固定鏡5及び移動鏡6の二方向に分割される。固定鏡5及び移動鏡6でそれぞれ反射した光はいずれもビームスプリッタ4へ戻り、ビームスプリッタ4で合成されて放物面鏡10へ向かう光路に送られる。このとき、移動鏡6は図1中の矢印Mの方向に往復動しているため、分割された二光束の光路長の差は周期的に変化し、ビームスプリッタ4から放物面鏡10へ向かう光は時間的に振幅が変動する赤外干渉光となる。放物面鏡10にて集光された光は試料11に照射され、試料11を透過(又は反射)した光は楕円面鏡12により光検出器13へ集光される。
【0014】
一方、コントロール干渉計は、レーザ光源7、第1反射鏡8、第2反射鏡9、ビームスプリッタ4、固定鏡5、移動鏡6等から構成され、レーザ干渉縞信号を得るためのレーザ干渉光を発生させる。レーザ光源7から出射された光は第1反射鏡8を介してビームスプリッタ4に照射され、赤外光源1からの光と同様に干渉光となって放物面鏡10の方向へ送られる。微小径の光束となって進行するレーザ干渉光は、赤外干渉光の光路中に挿入された第2反射鏡9により反射されて光検出器14に導入される。実際には、このレーザ干渉光を更に分割して検出するための手段が設けられているが、図1ではその構成は省略している。
【0015】
光検出器14は干渉光束を受光する位置で円周方向に受光面が多分割された多分割光検出器であり、干渉条件抽出部15は、光検出器14の複数の出力信号に基づいて干渉光が投影される位置のずれに対応した信号を生成する。CPU16は所定のプログラムを内蔵し、干渉条件抽出信号に対して所定の演算を行い、固定鏡5の角度を調整するために必要な信号を増幅器17や駆動回路18へ出力する。また、CPU16には操作部19が接続されており、測定者による粗調整の指示を受け付ける。
【0016】
この干渉計では、固定鏡姿勢調整機構20によって固定鏡5の姿勢、つまりビームスプリッタ4に対する角度が制御されるようになっている。図2は固定鏡姿勢調整機構の構造を示す図であり、(a)は正面外観図、(b)は(a)中の軸線C2での切断略断面図である。また、図3はこの固定姿勢調整機構の動作を説明するための、図2(b)と同一個所を記載した図である。
【0017】
円盤状の固定鏡5はホルダ21に固定され、ホルダ21はゴム等の弾性体である首部221を有する支持棒22の一端に固定されている。この支持棒22の固着位置は固定鏡5の中心の軸線C3と一致しており、その軸線C3に沿って支持棒22は固定台23に埋設され、その他端はねじ24で固定台23に螺着されている。したがって、固定鏡5及びホルダ21は支持棒22の首部221を支点としてその周囲に首振り運動自在となっている。
【0018】
固定台23の垂直方向の軸線C2上の所定個所には、内周の一部に雌ねじ部を螺刻した螺入孔25が、軸線C3に略並行な軸線C4に沿って貫通して形成されている。その螺入孔25には、外周に雄ねじ部を螺刻した円柱体26が進退自在に螺挿されている。この円柱体26の先端面には積層型の圧電素子27が固着されており、この圧電素子27の先端はホルダ21の裏面(固定鏡5の取付面と逆の面)に接触している。圧電素子27及び円柱体26の略中心を通る軸線C4上のホルダ21の表面は、固定台23にねじ30で固定された板ばね29により押圧されている。すなわち、ホルダ21は圧電素子27と板ばね29とで挟み込まれた状態になっている。円柱体26の他端面はギア28の中心に固定されており、ギア28はモータ31により回転駆動される。
【0019】
モータ31を所定方向に回転駆動すると、図3(a)に示すようにギア28はM2方向に回転し、これと一体に円柱体26及び圧電素子27が回転する。このとき、円柱体26と螺入孔25とのねじ部の螺合により、円柱体26は徐々に螺入孔25の内部へ押し入ってゆき(M3方向)、圧電素子27の先端はホルダ21の裏面を押す。ホルダ21は板ばね29の付勢力に抗して、支持棒22の首部221を支点として上向きに角度θ1だけ傾く。
【0020】
モータ31を逆方向に回転駆動すると、図3(b)に示すようにギア28はM4方向に回転し、円柱体26は螺入孔25から徐々に出てゆき(M5方向)、圧電素子27の先端はホルダ21から離間する方向へと移動する。すると、ホルダ21は板ばね29により押され、支持棒22の首部221を支点として下向きに角度θ2だけ傾く。このように、円柱体26及び圧電素子27の進退に応じて、つまりはモータ31の回転に応じて、固定鏡5は垂直な軸線C2の方向に揺動する。
【0021】
一方、図2(a)ではその大部分が隠れていて見えないが(板ばね32、板ばね32を固定台23に固定するねじ33、圧電素子34、モータ35のみを示す)、固定台23の水平方向の軸線C1上の所定個所には、上記構成と同様の構成を有し、固定鏡5及びホルダ21を軸線C1の方向に揺動させるための機構が設けられている。したがって、圧電素子34の進退に応じて、つまりはモータ35の回転に応じて、固定鏡5は水平な軸線C1の方向に揺動する。すなわち、固定鏡5は、二個のモータ31、35の回転に応じて互いに直交する二軸方向に揺動自在であって、ビームスプリッタ4に対して如何なる方向の角度調整も可能となっている。
【0022】
他方、圧電素子27、34自体は、外部からの印加電圧によって例えば最大15μm程度の変位を生じる。この変位量は、上述した圧電素子27、34の進退動作による移動量と比べると遙かに小さい(本例では10分の1以下)が、より微妙な変位量を得ることができる。また、変位の追従性も良好である。そこで、本実施例の干渉分光光度計では、圧電素子27、34への印加電圧の制御により微妙な姿勢調整を行うとともに、この印加電圧の制御のみでは調整できないような大きな移動量を要する姿勢調整は、モータ31、35の回転の制御により達成する。
【0023】
通常、粗調整を必要とするのは、例えばビームスプリッタ4の交換のあと、といった特定の一時的なときのみである。そこで、この干渉分光光度計では、操作部19に粗調整の指示ボタンを備えている。例えばビームスプリッタ4の交換等を行ったあとには、測定者はこの粗調整指示ボタンを操作する。CPU16はこの操作を受けて、レーザ光源7を点灯させる。そして、上記コントロール干渉計を通過したレーザ光を光検出器14で検出し、現在の干渉状態に対応した干渉条件抽出信号を干渉条件抽出部15から得る。CPU16は、現在の干渉状態と最適な(目標とする)干渉状態とのずれを計算し、そのずれを補正するようにモータ31、35を駆動するべく駆動回路18に信号を出力する。このようなフィードバック制御により、干渉状態が最適に近づくように固定鏡5の姿勢が粗調整される。
【0024】
一方、測定中にはモータ31、35は駆動されず、CPU16は、現在の干渉状態と最適な干渉状態とのずれを計算し、そのずれを補正するように圧電素子27、34への印加電圧を制御するべく増幅器17に信号を出力する。この制御は測定中連続的に行われるから、常時、最適な干渉状態が維持されるように、固定鏡5の姿勢は微調整される。
【0025】
このように、本実施例の干渉分光光度計では、必要に応じて、固定鏡5の姿勢の微調整又は粗調整を自動的に行わせることができる。
【0026】
なお、上記実施例は本発明の一実施例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜に修正や変更を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるFTIRの要部の構成図。
【図2】本実施例における固定鏡姿勢調整機構の構造図であり、(a)は正面外観図、(b)は(a)中の軸線C2での切断略断面図。
【図3】本実施例における固定姿勢調整機構の動作説明図。
【符号の説明】
1…赤外光源
4…ビームスプリッタ
5…固定鏡
6…移動鏡
7…レーザ光源
14…光検出器
15…干渉条件抽出部
16…CPU
17…駆動回路
18…増幅器
20…固定鏡姿勢調整機構
21…ホルダ
22…支持棒
221…首部
23…固定台
25…螺入孔
26…円柱体
27、34…圧電素子
28…ギア
29…板ばね
31、35…モータ
Claims (1)
- 光源から発した光を固定鏡と移動鏡とに向けて二分割し、該固定鏡及び移動鏡でそれぞれ反射した光を再び合成して干渉光を得る干渉分光光度計において、
前記固定鏡の姿勢を調整する姿勢調整機構は、
a)固定鏡を揺動自在に支持する支持手段と、
b)該支持手段の支持位置から離れた位置で前記固定鏡の一部に接し、外部からの印加電圧に応じて伸縮変形し、伸張変形時に該固定鏡が傾動するように押圧する微調整用の第1の圧電素子と、
c)第1の駆動源を含み、該駆動源の駆動力に応じて前記押圧方向と略同一の直線上で第1の圧電素子を前記固定鏡に向けて進出又は後退移動させることで該固定鏡を傾動させる粗調整用の第1の圧電素子移動手段と、
d)第1の圧電素子による押圧と反対方向に前記固定鏡を付勢する第1の付勢手段と、
e)第1の圧電素子の接触位置と異なる所定位置で前記固定鏡の一部に接し、外部からの印加電圧に応じて伸縮変形し、伸張変形時に該固定鏡が傾動するように押圧する微調整用の第2の圧電素子と、
f)第2の駆動源を含み、該駆動源の駆動力に応じて第2の圧電素子の前記押圧方向と略同一の直線上で該第2の圧電素子を前記固定鏡に向けて進出又は後退移動させることで該固定鏡を傾動させる粗調整用の第2の圧電素子移動手段と、
g)第2の圧電素子による押圧と反対方向に前記固定鏡を付勢する第2の付勢手段と、
を備えることを特徴とする干渉分光光度計。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000338898A JP3613171B2 (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 干渉分光光度計 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000338898A JP3613171B2 (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 干渉分光光度計 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002148116A JP2002148116A (ja) | 2002-05-22 |
JP3613171B2 true JP3613171B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=18814045
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000338898A Expired - Lifetime JP3613171B2 (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | 干渉分光光度計 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3613171B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011148726A1 (ja) * | 2010-05-28 | 2011-12-01 | コニカミノルタホールディングス株式会社 | 干渉計およびフーリエ変換分光分析装置 |
CN103091815A (zh) * | 2013-01-07 | 2013-05-08 | 四川大学 | 迈克尔逊干涉仪固定反射镜摩擦轮保险调节螺钉 |
US9417130B2 (en) | 2014-01-07 | 2016-08-16 | Shimadzu Corporation | Interference spectrophotometer that corrects light intensity information using mirror velocity information |
CN103913439B (zh) * | 2014-03-28 | 2016-09-28 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 二维分辨扫描成像红外调制光致发光光谱测试装置及方法 |
JP2018097227A (ja) * | 2016-12-15 | 2018-06-21 | 株式会社島津製作所 | 固定鏡、干渉計及びフーリエ変換分光光度計 |
-
2000
- 2000-11-07 JP JP2000338898A patent/JP3613171B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002148116A (ja) | 2002-05-22 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7999921B2 (en) | Geodesic measuring instrument with a piezo drive | |
EP1014138B1 (en) | Apparatus and method for precision adjustment of the angular position of an optical device | |
JP6577959B2 (ja) | 圧電アクチュエータのための一体型前負荷機構 | |
JPH03103728A (ja) | 分光計の可動ミラーの傾斜調節機構 | |
JP3613171B2 (ja) | 干渉分光光度計 | |
US10712269B2 (en) | Optomechanical part for parabolic mirror fine rotation and on-axis linear positioning | |
WO2012063551A1 (ja) | 光学部材の姿勢調整機構、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置 | |
JP2015203758A (ja) | 角度調整装置および光学装置およびレーザ測距装置 | |
JP7457723B2 (ja) | 外部共振器レーザ装置、対応するシステム及び方法 | |
JP4032841B2 (ja) | 二光束干渉計の固定鏡調整方法 | |
Li et al. | Vertical scanning long trace profiler: a tool for metrology of x-ray mirrors | |
EP2167908B1 (en) | Improved interferometer | |
Wang et al. | A silicon based Fourier transform spectrometer base on an open-loop controlled electrothermal MEMS mirror | |
US4591245A (en) | Focusing arrangement for a reflecting telescope | |
US20080068612A1 (en) | Fourier-transform spectrometers | |
US5680214A (en) | Horizontal-post/vertical-flexure arrangement for supporting large reference optics in phase-shifting scanning | |
JP7041467B2 (ja) | 光学装置 | |
JP5533572B2 (ja) | 光学面の姿勢調整機構、マイケルソン干渉計、およびフーリエ変換分光分析装置 | |
WO2018058897A1 (zh) | 用于激光测量光路调节的铰链光学装置及激光测量光路 | |
CN108897141A (zh) | 一种双精度光学调节传动装置 | |
JPH058572Y2 (ja) | ||
JPH09299382A (ja) | レーザ装置用ミラー調整機構 | |
JP4752023B2 (ja) | 部品保持装置 | |
CN208818952U (zh) | 一种双精度光学调节传动装置 | |
JPH0134151Y2 (ja) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040607 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040706 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040906 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041005 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041018 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Ref document number: 3613171 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071105 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081105 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091105 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101105 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111105 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121105 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121105 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105 Year of fee payment: 9 |
|
EXPY | Cancellation because of completion of term |