JP7215562B2 - マイケルソン干渉計およびそれを備えるフーリエ変換赤外分光装置 - Google Patents

Description

本発明は、マイケルソン干渉計およびそれを備えるフーリエ変換赤外分光装置に関する。

フーリエ変換赤外分光装置には、インターフェログラムを取得するために例えばマイケルソン干渉計が用いられる。マイケルソン干渉計においては、ビームスプリッタに入射される赤外光が２つの光に分割され、分割された２つの光が固定鏡および移動鏡にそれぞれ導かれる。また、固定鏡および移動鏡により反射された光がビームスプリッタに戻ることにより干渉光が生成される。移動鏡とビームスプリッタとの間の距離が変化するように、移動鏡が移動する。それにより、干渉光の振幅が時間的に変化する。この干渉光が試料に照射されることにより、試料を通過する透過光または試料により反射された反射光に基づいてインターフェログラムが生成される。

移動鏡の移動時にビームスプリッタに対する当該移動鏡の傾きが変化すると、干渉光の波形に乱れが生じる。干渉光の乱れを抑制する方法として、例えば特許文献１には、移動鏡の傾きを検出するとともに、その検出結果に基づいて固定鏡の傾きを調整する方法が記載されている。
特開２０１６－１４２５２７号公報

移動鏡を移動させる鏡移動部は、例えばリニアガイドと移動鏡を保持するスライダとで構成される。この場合、リニアガイドとスライダとの間の接触部分が摩耗することにより鏡移動部が劣化すると、移動時における移動鏡の傾きの変化が大きくなる。一方、固定鏡の傾きを調整可能な範囲には制限がある。そのため、鏡移動部が著しく劣化すると、安定した干渉光を得ることができない。

したがって、鏡移動部はその劣化に応じて交換されることが望ましい。しかしながら、使用者が、当該鏡移動部の交換時期を適切に把握することは難しい。

本発明の目的は、使用者が鏡移動部の交換時期を容易に認識することを可能にするマイケルソン干渉計およびそれを備えるフーリエ変換赤外分光装置を提供することである。

（１）本発明の一局面に従うマイケルソン干渉計は、移動鏡と、移動鏡を一方向およびその逆方向に移動させる鏡移動部と、鏡移動部による移動鏡の移動中における移動鏡の傾きを検出する傾き検出部と、傾き検出部により移動鏡の移動中において検出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かを判定する判定部と、鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かの判定結果を出力する判定結果出力部とを備える。

そのマイケルソン干渉計においては、鏡移動部による移動鏡の移動中における移動鏡の傾きが傾き検出部により検出される。検出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かが判定される。判定結果が出力される。それにより、使用者は、出力された判定結果に基づいて鏡移動部の交換時期を容易に認識することができる。

（２）マイケルソン干渉計は、固定鏡と、移動鏡の傾きを検出するための検出用光を出射する検出用光出射部と、複数の受光領域に分割された受光面を有する受光部と、検出用光出射部から出射された検出用光を分割して固定鏡および移動鏡に導くとともに、固定鏡および移動鏡でそれぞれ反射された検出用光から検出用干渉光を生成するように構成された光学素子とをさらに備え、受光部は、光学素子において生成された検出用干渉光を受光面で受光することにより、複数の受光領域に対応する複数の受光信号をそれぞれ出力し、傾き検出部は、鏡移動部による移動鏡の移動中に、受光部から出力される複数の受光信号に基づいて複数の受光領域にそれぞれ入射する複数の検出用干渉光間の位相差を移動鏡の傾きとして検出してもよい。

上記の構成によれば、移動鏡の傾きを高い精度で検出することができる。したがって、鏡移動部の劣化の判定精度が向上する。

（３）マイケルソン干渉計は、固定鏡の傾きを調整する傾き調整部と、移動鏡の傾きに応じて固定鏡の傾きが調整されるように、傾き検出部により検出された位相差に基づいて傾き調整部を駆動するための駆動信号を変化させる調整制御部をさらに備え、判定部は、調整制御部により変化する駆動信号に基づいて鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かを判定してもよい。

この場合、移動鏡の傾きに応じて固定鏡の傾きが調整されるので、光学素子に光が入射する場合に、当該光学素子において安定した干渉光を得ることができる。また、固定鏡の傾きを調整するための駆動信号を、鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かを判定するための信号として有効に利用することができる。

（４）本発明の他の局面に従うマイケルソン干渉計は、移動鏡と、移動鏡を一方向およびその逆方向に移動させる鏡移動部と、鏡移動部による移動鏡の移動中における移動鏡の傾きを検出する傾き検出部と、固定鏡と、固定鏡の傾きを調整する傾き調整部と、鏡移動部の劣化を判定する判定部と、移動鏡の傾きに応じて固定鏡の傾きが調整されるように、傾き検出部により検出された移動鏡の傾きに応じて傾き調整部を駆動するための駆動信号を変化させる調整制御部とをさらに備え、判定部は、移動鏡の移動経路上の複数の位置にそれぞれ対応して調整制御部が変化させた駆動信号のばらつきの大きさを移動鏡の傾きの変化量として算出し、算出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部の劣化を判定する。

この場合、移動鏡の傾きの変化を容易かつ高い精度で検出することができる。

（５）判定部による鏡移動部の劣化の判定時に、移動鏡が当該移動鏡の移動可能な範囲の全体を移動するように鏡移動部を制御する移動制御部をさらに備え、判定部は、移動鏡の移動可能な範囲内の予め定められた単位部分ごとに傾きの変化量を算出してもよい。

この場合、移動鏡の移動可能な範囲の全体に渡って移動鏡の傾きの変化量が算出される。それにより、鏡移動部の劣化の判定の信頼性が向上する。

（６）マイケルソン干渉計は、鏡移動部の劣化の判定結果を出力する判定結果出力部をさらに備えてもよい。

この場合、出力される判定結果に基づいて、鏡移動部の劣化を使用者に提示することが可能になる。

（７）本発明の他の局面に従うフーリエ変換赤外分光装置は、上記のマイケルソン干渉計を備える。

そのフーリエ変換赤外分光装置は、上記のマイケルソン干渉計を含む。それにより、使用者は、鏡移動部の交換時期を容易に認識することができるので、鏡移動部の劣化時に適切なメンテナンスを行うことができる。その結果、長期に渡って高い精度で試料の分析を行うことが可能になる。

本発明によれば、鏡移動部の交換時期を使用者に容易に認識させることが可能になる。

図１は本発明の一実施の形態に係るフーリエ変換赤外分光装置の基本的な構成を示すブロック図である。 図２は図１の移動機構の構成を示す図である。 図３はマイケルソン干渉計の制御装置における機能的な構成を示すブロック図である。 図４は図３の制御装置による移動機構の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。 図５は移動鏡の傾きの変化の具体例を示す図である。 図６は、他の実施の形態に係るフーリエ変換赤外分光装置の一部の構成を示すブロック図である。

本発明の一実施の形態に係るマイケルソン干渉計およびそれを備えるフーリエ変換赤外分光装置について、図面を参照しつつ説明する。

［１］フーリエ変換赤外分光装置の基本構成および基本動作
図１は、本発明の一実施の形態に係るフーリエ変換赤外分光装置の基本的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、フーリエ変換赤外分光装置１００は、主としてマイケルソン干渉計１、試料室２および赤外光検出器３を備えるとともに、外部装置２００に接続可能に構成される。

マイケルソン干渉計１は、赤外光源１０、レーザ光源２０、レーザ用ミラー２１，２２、固定鏡３０、傾き調整機構３１、移動鏡４０、移動機構４１、レーザ光検出部５０、制御装置６０およびビームスプリッタ９０を含む。

赤外光源１０は、赤外光を出射する。この赤外光は、分析対象となる試料に照射されるべき干渉光（以下、赤外干渉光と呼ぶ。）を生成するために用いられる。図１に太い一点鎖線の矢印で示すように、赤外光源１０から出射される赤外光は、ビームスプリッタ９０に入射する。ビームスプリッタ９０は、赤外光源１０から入射された赤外光を２つの赤外光に分割する。分割された２つの赤外光は、互いに異なる２方向にそれぞれ進行する。

分割された２つの赤外光をそれぞれ受けるように固定鏡３０および移動鏡４０が設けられている。固定鏡３０および移動鏡４０は、それぞれビームスプリッタ９０からの光を反射する。固定鏡３０および移動鏡４０においてそれぞれ反射された２つの赤外光は、ビームスプリッタ９０に戻される。

ビームスプリッタ９０において、固定鏡３０により反射された赤外光と移動鏡４０により反射された赤外光とが重なり合うことにより赤外干渉光が生成される。このとき、移動鏡４０とビームスプリッタ９０との間の距離が変化するように、移動機構４１が移動鏡４０を移動させる。それにより、ビームスプリッタ９０において生成される赤外干渉光の振幅が時間的に変化する。

ビームスプリッタ９０は、生成された赤外干渉光を赤外光源１０に向く方向、固定鏡３０に向く方向および移動鏡４０に向く方向とは異なる方向に出射する。ビームスプリッタ９０から出射される赤外干渉光が進行する経路上に試料室２が設けられている。

試料室２には分析対象となる試料が収容される。ビームスプリッタ９０から出射される赤外干渉光は、試料室２に収容された試料を通過する。または、ビームスプリッタ９０から出射される赤外干渉光は、試料室２に収容された試料により反射される。

赤外光検出器３は、試料室２において試料を通過したかまたは試料により反射された赤外干渉光を検出する。具体的には、赤外光検出器３は、例えば受光素子を含み、試料からの赤外干渉光を受光するとともにその受光量に応じた信号を受光信号として制御装置６０に出力する。制御装置６０においては、赤外光検出器３から入力される受光信号に基づいてインターフェログラムを示すデータが生成される。生成されたデータは、外部装置２００に出力される。生成されたデータのフーリエ変換により、試料の吸光スペクトルを得ることができる。

ここで、移動機構４１の構成について説明する。図２は、図１の移動機構４１の構成を示す図である。図２に示すように、移動機構４１は、リニアガイド４２、スライダ４３および駆動部４４を備える。リニアガイド４２は、ビームスプリッタ９０から移動鏡４０に出射される赤外光の経路に対して平行に延びるように、マイケルソン干渉計１の本体部分（図示せず）に固定されている。

スライダ４３は、移動鏡４０を保持しつつリニアガイド４２上を移動可能に構成されている。スライダ４３およびリニアガイド４２のうち少なくとも一方には、スライダ４３とリニアガイド４２との間の接触部における摩擦の発生を低減するためのベアリングが内蔵されている。駆動部４４は、例えばボイスコイルモータを含み、スライダ４３がリニアガイド４２上の予め定められた移動可能範囲ＭＡ内で往復移動するようにスライダ４３を駆動する。

リニアガイド４２とスライダ４３との間の接触部（例えばベアリング）が摩耗することにより移動時における移動鏡４０の傾きが変化すると、上記のインターフェログラムを得るために適切な赤外干渉光を得ることができない。移動鏡４０の傾きとは、移動鏡４０の姿勢であり、ビームスプリッタ９０から移動鏡４０に照射される赤外光の進行方向に対する移動鏡４０の反射面の角度である。

安定した赤外干渉光を得るために、移動鏡４０の傾きに応じて固定鏡３０の傾きを調整する、いわゆるダイナミックアライメントが行われる。本実施の形態に係るマイケルソン干渉計１においては、ダイナミックアライメントを実現するための構成として、図１のレーザ光源２０、２つのレーザ用ミラー２１，２２およびレーザ光検出部５０が用いられる。

図１に示すように、一方のレーザ用ミラー２１は赤外光源１０とビームスプリッタ９０との間に設けられ、他方のレーザ用ミラー２２はビームスプリッタ９０と試料室２との間に設けられる。

レーザ光源２０は、レーザ用ミラー２１に向かってレーザ光を出射する。この場合、レーザ用ミラー２１は、赤外光源１０から出射される赤外光の経路を辿るようにレーザ光源２０からのレーザ光をビームスプリッタ９０に向かって反射する。

ビームスプリッタ９０に入射するレーザ光は、赤外光と同様に、２つのレーザ光に分割される。分割された２つのレーザ光は、固定鏡３０および移動鏡４０にそれぞれ導かれ、固定鏡３０および移動鏡４０によりそれぞれ反射される。それにより、ビームスプリッタ９０において、固定鏡３０により反射されたレーザ光と移動鏡４０により反射されたレーザ光とが重なり合うことによりレーザ干渉光が生成される。生成されたレーザ干渉光が、赤外干渉光の経路を辿るようにビームスプリッタ９０からレーザ用ミラー２２に向かって出射される。

レーザ光検出部５０は、ビームスプリッタ９０から試料室２までの赤外干渉光の経路から外れた位置に設けられている。レーザ用ミラー２２は、ビームスプリッタ９０からのレーザ干渉光をレーザ光検出部５０に向かって反射する。

レーザ光検出部５０は、複数（本例では４つ）の受光領域に分割された受光面を有する受光素子を含む。本例の４つの受光領域は、当該受光面の中心を通って互いに直交する２つの境界線で分割されている。レーザ用ミラー２２からレーザ光検出部５０に向かって反射されたレーザ干渉光は、２つの境界をそれぞれまたぐように受光面に入射する。レーザ光検出部５０は、４つの受光領域にそれぞれ入射したレーザ干渉光に対応する複数の受光信号を制御装置６０に出力する。

制御装置６０は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）およびメモリ、またはマイクロコンピュータを含み、赤外光源１０、レーザ光源２０、傾き調整機構３１および移動機構４１の動作を制御する。制御装置６０においては、レーザ光検出部５０から入力された複数の受光信号の間の位相差が取得される。

傾き調整機構３１は、固定鏡３０の傾きを調整するための複数のピエゾ素子を含む。固定鏡３０の傾きとは、固定鏡３０の姿勢であり、ビームスプリッタ９０から固定鏡３０に照射される赤外光の進行方向に対する固定鏡３０の反射面の角度である。

制御装置６０においては、固定鏡３０の傾きと移動鏡４０の傾きとの相対的な関係が理想的な状態にあるときに取得される複数の受光信号間の位相差が目標位相差として予め記憶されている。制御装置６０は、取得された位相差と目標位相差とに基づいて、傾き調整機構３１のフィードバック制御を行う。

このフィードバック制御において、制御装置６０は、複数の受光信号間の位相差が目標位相差に近づくように、傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子を駆動する。それにより、固定鏡３０の傾きが移動鏡４０の傾きに応じて変化し、ビームスプリッタ９０における安定した赤外干渉光の生成が保証される。

ところで、上記の傾き調整機構３１においては、複数のピエゾ素子の性能およびサイズ等により固定鏡３０の傾きを調整可能な範囲に制限がある。そのため、移動鏡４０の傾きが固定鏡３０における傾きの調整可能範囲を超えて変化すると、安定した赤外干渉光の生成が保証されない。

移動時における移動鏡４０の傾きの変化は、移動機構４１においてリニアガイド４２とスライダ４３との間の接触部の摩耗の程度が大きくなるにつれて大きくなる。したがって、移動鏡４０の傾きの変化が固定鏡３０における傾きの調整可能範囲を超える場合には、移動機構４１のリニアガイド４２およびスライダ４３のうち少なくとも一方を新たな部品に交換する必要がある。

そこで、本実施の形態では、制御装置６０において、傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子をそれぞれ駆動するための複数の駆動信号のうちの少なくとも１つの駆動信号に基づいて、移動機構４１の劣化が判定される。すなわち、移動機構４１のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かが判定される。また、移動機構４１が劣化している判定があった場合には、その判定結果を示す信号が外部装置２００に出力される。なお、上記の複数の駆動信号は電圧信号である。

外部装置２００は、例えばＣＰＵおよびメモリまたはマイクロコンピュータを含む。外部装置２００は、フーリエ変換赤外分光装置１００の制御装置６０から与えられるインターフェログラムのデータから試料の吸光スペクトルを生成する。また、外部装置２００は、液晶ディスプレイ等の表示部をさらに含む。

外部装置２００においては、フーリエ変換赤外分光装置１００の制御装置６０から移動機構４１が劣化しているという判定結果を示す信号が与えられた場合に、例えば移動機構４１の部品を交換すべき旨のメッセージが表示部に表示される。それにより、使用者は、移動機構４１の交換時期を容易に認識することができる。

［２］マイケルソン干渉計１の制御装置６０における機能的な構成
図３は、マイケルソン干渉計１の制御装置６０における機能的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、制御装置６０は、機能部として、光源制御部６１、移動制御部６２、傾き検出部６３、調整制御部６４、判定部６５、判定結果出力部６６および取得部６７を含む。これらの機能部は、制御装置６０のＣＰＵが予めメモリに記憶された劣化判定処理プログラムを実行することにより実現される。なお、制御装置６０に含まれる上記の複数の構成要素の一部または全てが電子回路等のハードウェアにより実現されてもよい。

光源制御部６１は、試料の分析時に赤外光が出射されるように赤外光源１０を制御する。また、光源制御部６１は、試料の分析時および移動機構４１の劣化判定時に、レーザ光が出射されるようにレーザ光源２０を制御する。

移動制御部６２は、試料の分析時に、移動鏡４０がリニアガイド４２上を移動するように移動機構４１を制御する。また、移動制御部６２は、移動機構４１の劣化判定時に、移動鏡４０がリニアガイド４２上の移動可能範囲ＭＡの全体を一定速度で移動するように移動機構４１を制御する。傾き検出部６３は、レーザ光検出部５０から出力された複数の受光信号の間の位相差を移動鏡４０の傾きとして検出し、検出された位相差を調整制御部６４に与える。

調整制御部６４は、傾き検出部６３から与えられる位相差に基づいて傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子にそれぞれ印加される複数の駆動信号の電圧値を変化させる。具体的には、調整制御部６４は、傾き検出部６３から与えられる位相差が予め定められた上記の目標位相差に近づくように、傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子をそれぞれ駆動する複数の駆動信号の電圧値を変化させる。

判定部６５は、傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子のいずれかに印加される駆動信号に基づいて移動機構４１の劣化を判定する。例えば、判定部６５は、移動可能範囲ＭＡ内の複数の位置で生成された一の駆動信号のばらつきの大きさを移動鏡４０の傾きの変化量として算出する。また、判定部６５は、算出された移動鏡４０の傾きの変化量に基づいて移動機構４１の劣化を判定する。なお、判定部６５は、上記の駆動信号に代えて、移動可能範囲ＭＡ内の複数の位置に対応して算出された複数の位相差のばらつきに基づいて移動機構４１の劣化を判定してもよい（図３の点線の矢印参照）。判定結果出力部６６は、判定部６５による移動機構４１の劣化の判定結果を外部装置２００に出力する。

取得部６７は、赤外光検出器３から出力された受光信号に基づいてインターフェログラムを示すデータを生成する。なお、取得部６７は、生成したデータについてフーリエ変換を行うことにより、試料の吸光スペクトルをさらに生成してもよい。

なお、上記の複数の機能部の一部は、外部装置２００において実現されてもよい。例えば、上記の判定部６５および判定結果出力部６６の機能が、外部装置２００において実現されてもよい。

［３］劣化判定処理
図４は、図３の制御装置６０による移動機構４１の劣化判定処理の一例を示すフローチャートである。移動機構４１の劣化判定処理は、例えば、フーリエ変換赤外分光装置１００の電源投入時、またはフーリエ変換赤外分光装置１００における動作特性の自己診断時に開始される。なお、フーリエ変換赤外分光装置１００は、移動機構４１の劣化判定処理を指令するための操作部を有してもよい。この場合、移動機構４１の劣化判定処理は、使用者による操作部の操作に応答して開始されてもよい。

判定処理が開始されると、図３の光源制御部６１によりレーザ光源２０からレーザ光が出射される。この状態で、制御装置６０は、移動鏡４０を移動させつつ傾き調整機構３１の一のピエゾ素子を駆動するための駆動信号の電圧値を当該制御装置６０のメモリに記憶させる（ステップＳ１１）。具体的には、図３の移動制御部６２は、移動鏡４０が移動可能範囲ＭＡの全体を一方向に一定速度で移動するように移動機構４１を制御する。傾き検出部６３は、レーザ光検出部５０から順次出力された複数の受光信号の間の位相差を移動鏡４０の傾きとして予め定められたサンプリング周期で検出する。調整制御部６４は、位相差が算出されるごとに傾き調整機構３１の複数のピエゾ素子に印加される駆動信号を変化させる。判定部６５は、複数の駆動信号のうち一の駆動信号の電圧値を、移動可能範囲ＭＡ内における移動鏡４０の位置に対応付けつつメモリに順次記憶させる。それにより、ステップＳ１１の処理後、制御装置６０のメモリには、移動鏡４０の移動可能範囲ＭＡ内の複数の位置にそれぞれ対応する複数の電圧値が記憶される。

ここで、移動鏡４０の傾きの検出時点で移動鏡４０が位置する移動可能範囲ＭＡ上の位置を変数ｘで表す。劣化判定処理の開始時点における位置ｘは０である。移動鏡４０が一定速度で移動することにより、移動鏡４０の傾きの検出ごとに位置ｘの値は１ずつ増加する。このとき、各位置ｘで生成される駆動信号の電圧値をＶ（ｘ）とする。

ステップＳ１１の処理後、制御装置６０の判定部６５は位置ｘを０とする（ステップＳ１２）。また、判定部６５は、メモリに記憶された電圧値Ｖ（ｘ）から電圧値Ｖ（ｘ＋ｎ－１）までの複数の電圧値のうち最大値および最小値を抽出する（ステップＳ１３）。ここで、ｎは、移動機構４１の劣化判定処理を適切に行うために実験的または経験的に設定される固定値であり、例えば５００に設定される。

次に、判定部６５は、直前のステップＳ１３で抽出された最大値と最小値との差分Ｄ（ｘ）を算出する（ステップＳ１４）。ここで、差分Ｄ（ｘ）は、電圧値Ｖ（ｘ）から電圧値Ｖ（ｘ＋ｎ－１）までの複数の電圧値のばらつきの大きさを表し、位置ｘから位置（ｘ＋ｎ－１）までの間を移動する際の移動鏡４０の傾きの変化量に相当する。

次に、判定部６５は、直前のステップＳ１４の処理で算出された差分Ｄ（ｘ）がしきい値Ｄｔｈよりも大きいか否かを判定する（ステップＳ１５）。ここで、しきい値Ｄｔｈは、移動機構４１の劣化判定処理を適切に行うために実験的または経験的に設定され、例えば３０Ｖに設定される。

差分Ｄ（ｘ）がしきい値Ｄｔｈよりも大きい場合、判定部６５は、移動機構４１が劣化していると判定する。また、判定結果出力部６６は、移動機構４１の劣化の判定結果を出力する（ステップＳ１８）。それにより、移動機構４１の劣化判定処理が終了する。

一方、ステップＳ１５において、差分Ｄ（ｘ）がしきい値Ｄｔｈ以下である場合、判定部６５は、当該判定時点でｘ＝ｘ＋ｎとなる位置ｘが存在するか否かを判定する（ステップＳ１６）。ｘ＝ｘ＋ｎとなる位置ｘが存在する場合、判定部６５は、位置ｘをｘ＋１とし（ステップＳ１７）、ステップＳ１３の処理に戻る。一方、ｘ＝ｘ＋ｎとなる位置ｘが存在しない場合、移動機構４１の劣化判定処理が終了する。

［４］移動鏡４０の傾きの変化の具体例
図５は、移動鏡４０の傾きの変化の具体例を示す図である。図５（ａ）に移動機構４１が劣化していない場合の移動鏡４０の傾きの変化が傾き調整機構３１を駆動する一の駆動信号の電圧値で示される。また、図５（ｂ）に移動機構４１が劣化している場合の移動鏡４０の傾きの変化が傾き調整機構３１を駆動する一の駆動信号の電圧値で示される。図５（ａ），（ｂ）においては、縦軸は電圧値を示し、横軸は移動可能範囲ＭＡにおける位置を表す。図５（ａ），（ｂ）の縦軸のダイナミックレンジは等しい。

図５（ａ）の例では、駆動信号の電圧値は、移動可能範囲ＭＡの全体に渡って比較的なだらかに変化している。一方、図５（ｂ）の例では、駆動信号の電圧値は、図５（ａ）の例に比べて大きく乱れている。これにより、傾き調整機構３１の駆動信号のばらつきは、移動機構４１が劣化することにより著しく大きくなることがわかる。したがって、傾き調整機構３１の駆動信号のばらつきの大きさを監視することにより、移動機構４１の劣化を容易かつ高い精度で判定することが可能であることがわかる。

［５］実施の形態の効果
上記のマイケルソン干渉計１においては、移動機構４１による移動鏡４０の移動中における移動鏡４０の傾きが傾き検出部６３により検出される。検出された傾きの変化に基づいて移動機構４１の劣化が判定される。それにより、使用者は、判定結果に基づいて移動機構４１の交換時期を容易に認識することができる。

また、上記のマイケルソン干渉計１においては、傾き調整機構３１を駆動するための駆動信号に基づいて移動機構４１の劣化が判定される。したがって、固定鏡３０の傾きを調整するダイナミックアライメントに用いられる駆動信号を、移動機構４１の劣化を判定するための信号として有効に利用することができる。

［６］他の実施形態
（ａ）上記実施の形態においては、移動時における移動鏡４０の傾きの変化に応じて固定鏡３０の傾きが傾き調整機構３１により調整されるが、本発明はこれに限定されない。フーリエ変換赤外分光装置１００には、傾き調整機構３１が設けられなくてもよい。この場合、傾き調整機構３１の駆動信号が生成されない場合でも、移動可能範囲ＭＡ内の複数の位置に対応して算出された複数の位相差のばらつきに基づいて移動機構４１の劣化を判定することができる。

（ｂ）上記実施の形態においては、移動機構４１の劣化判定処理は、フーリエ変換赤外分光装置１００の電源投入時、フーリエ変換赤外分光装置１００における動作特性の自己診断時、あるいは使用者による劣化判定処理の指令時に行われるが、本発明はこれに限定されない。移動機構４１の劣化判定処理は、試料の分析中に行われてもよい。

（ｃ）上記実施の形態においては、劣化判定処理時に移動鏡４０は移動可能範囲ＭＡの全体を一方向に移動するが、本発明はこれに限定されない。劣化判定処理時に移動鏡４０は移動可能範囲ＭＡのうち一部を一方向または他方向に移動してもよい。あるいは、移動鏡４０は、移動可能範囲ＭＡ内の少なくとも一部分を一方向および他方向に往復移動してもよい。これらの場合においても、移動鏡４０の移動時に傾き調整機構３１に与えられる駆動信号に基づいて移動機構４１の劣化判定を行うことができる。

（ｄ）上記実施の形態においては、図４の劣化判定処理において、差分Ｄ（ｘ）が予め設定されたしきい値Ｄｔｈよりも大きいか否かに基づいて移動機構４１の劣化判定が行われるが、本発明はこれに限定されない。例えば、差分Ｄ（ｘ）に関して、互いに異なる複数のしきい値Ｄｔｈが設定されてもよい。この場合、図３の判定部６５は、算出された差分Ｄ（ｘ）が複数のしきい値Ｄｔｈにより区分されるいずれのレベルにあるかに基づいて移動機構４１の劣化の程度を判定してもよい。判定結果出力部６６から移動機構４１の劣化の程度が出力されることにより、使用者は移動機構４１の劣化の程度を把握することが可能になる。

（ｅ）上記実施の形態においては、レーザ光源２０から出射されるレーザ光は、レーザ用ミラー２１により反射されてビームスプリッタ９０に導かれ、ビームスプリッタ９０から試料室２に向かうレーザ光はレーザ用ミラー２２により反射されてレーザ光検出部５０へ導かれるが、本発明はこれに限定されない。

マイケルソン干渉計１は、レーザ光源２０から出射されるレーザ光が赤外光の経路を辿ってレーザ光検出部５０に入射するように、上記のレーザ用ミラー２１，２２を用いた構成に代えて以下の構成を有してもよい。

図６は、他の実施の形態に係るフーリエ変換赤外分光装置の一部の構成を示すブロック図である。図６に示すように、本例のフーリエ変換赤外分光装置は、図１のフーリエ変換赤外分光装置１００のうちレーザ用ミラー２１，２２の構成に代えて、コリメータ鏡８１，８２を備える。コリメータ鏡８１，８２は、反射面がビームスプリッタ９０に向くように配置されている。赤外光源１０は、コリメータ鏡８１の反射面に向かって赤外光を出射可能に配置されている。

図６に太い一点鎖線の矢印で示すように、本例の赤外光源１０から出射される赤外光は、コリメータ鏡８１で反射されてビームスプリッタ９０に入射する。ビームスプリッタ９０は、入射された赤外光を２つの赤外光に分割し、固定鏡３０および移動鏡４０に導く。分割された２つの赤外光は、固定鏡３０および移動鏡４０により反射され、ビームスプリッタ９０に戻される。それにより、ビームスプリッタ９０において赤外干渉光が生成される。生成された赤外干渉光は、ビームスプリッタ９０から出射され、コリメータ鏡８２で反射されて試料室２に導かれる。

コリメータ鏡８１には、コリメータ鏡８１からビームスプリッタ９０に向かう赤外光の進行方向に平行な貫通孔８１ｈが形成されている。コリメータ鏡８１における反射面とは反対側の部分には、貫通孔８１ｈに対向するようにレーザ光源２０が設けられている。また、コリメータ鏡８２には、ビームスプリッタ９０からコリメータ鏡８２に向かう赤外干渉光の進行方向に平行な貫通孔８２ｈが形成されている。コリメータ鏡８２における反射面とは反対側の部分には、貫通孔８２ｈに対向するようにレーザ光検出部５０が設けられている。

このような構成において、レーザ光源２０は、貫通孔８１ｈを通過するようにレーザ光を出射する。この場合、貫通孔８１ｈを通過したレーザ光は、赤外光の経路を辿ってビームスプリッタ９０に入射し、分割されて固定鏡３０および移動鏡４０に導かれる。分割されたレーザ光の各々は、固定鏡３０および移動鏡４０により反射され、ビームスプリッタ９０に戻される。それにより、レーザ干渉光が生成される。生成されたレーザ干渉光は、赤外干渉光の経路を辿るようにビームスプリッタ９０からコリメータ鏡８２に出射され、貫通孔８２ｈを通ってレーザ光検出部５０に入射する。

［７］請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明する。

上記実施の形態においては、移動機構４１が鏡移動部の例であり、ビームスプリッタ９０が光学素子の例である。また、レーザ光が検出用光の例であり、レーザ光源２０が検出用光出射部の例であり、レーザ光検出部５０が受光部の例であり、レーザ干渉光が検出用干渉光の例であり、傾き調整機構３１が傾き調整部の例である。

請求項の各構成要素として、請求項に記載されている構成または機能を有する他の種々の要素を用いることもできる。
［８］参考形態
（１）第１の参考形態に従うマイケルソン干渉計は、移動鏡と、移動鏡を一方向およびその逆方向に移動させる鏡移動部と、鏡移動部による移動鏡の移動中における移動鏡の傾きを検出する傾き検出部と、傾き検出部により移動鏡の移動中において検出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部の劣化を判定する判定部とを備える。
そのマイケルソン干渉計においては、鏡移動部による移動鏡の移動中における移動鏡の傾きが傾き検出部により検出される。検出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部の劣化が判定される。それにより、使用者は、判定結果に基づいて鏡移動部の交換時期を容易に認識することができる。
（２）マイケルソン干渉計は、固定鏡と、移動鏡の傾きを検出するための検出用光を出射する検出用光出射部と、複数の受光領域に分割された受光面を有する受光部と、検出用光出射部から出射された検出用光を分割して固定鏡および移動鏡に導くとともに、固定鏡および移動鏡でそれぞれ反射された検出用光から検出用干渉光を生成するように構成された光学素子とをさらに備え、受光部は、光学素子において生成された検出用干渉光を受光面で受光することにより、複数の受光領域に対応する複数の受光信号をそれぞれ出力し、傾き検出部は、鏡移動部による移動鏡の移動中に、受光部から出力される複数の受光信号に基づいて複数の受光領域にそれぞれ入射する複数の検出用干渉光間の位相差を移動鏡の傾きとして検出してもよい。
上記の構成によれば、移動鏡の傾きを高い精度で検出することができる。したがって、鏡移動部の劣化の判定精度が向上する。
（３）マイケルソン干渉計は、固定鏡の傾きを調整する傾き調整部と、移動鏡の傾きに応じて固定鏡の傾きが調整されるように、傾き検出部により検出された位相差に基づいて傾き調整部を駆動するための駆動信号を変化させる調整制御部をさらに備え、判定部は、調整制御部により変化する駆動信号に基づいて鏡移動部の劣化を判定してもよい。
この場合、移動鏡の傾きに応じて固定鏡の傾きが調整されるので、光学素子に光が入射する場合に、当該光学素子において安定した干渉光を得ることができる。また、固定鏡の傾きを調整するための駆動信号を、鏡移動部の劣化を判定するための信号として有効に利用することができる。
（４）判定部は、移動鏡の移動経路上の複数の位置にそれぞれ対応して生成された駆動信号のばらつきの大きさを移動鏡の傾きの変化量として算出し、算出された傾きの変化量に基づいて鏡移動部の劣化を判定してもよい。
この場合、移動鏡の傾きの変化を容易かつ高い精度で検出することができる。
（５）判定部による鏡移動部の劣化の判定時に、移動鏡が当該移動鏡の移動可能な範囲の全体を移動するように鏡移動部を制御する移動制御部をさらに備え、判定部は、移動鏡の移動可能な範囲内の予め定められた単位部分ごとに傾きの変化量を算出してもよい。
この場合、移動鏡の移動可能な範囲の全体に渡って移動鏡の傾きの変化量が算出される。それにより、鏡移動部の劣化の判定の信頼性が向上する。
（６）マイケルソン干渉計は、鏡移動部の劣化の判定結果を出力する判定結果出力部をさらに備えてもよい。
この場合、出力される判定結果に基づいて、鏡移動部の劣化を使用者に提示することが可能になる。
（７）第２の参考形態に従うフーリエ変換赤外分光装置は、上記のマイケルソン干渉計を備える。
そのフーリエ変換赤外分光装置は、上記のマイケルソン干渉計を含む。それにより、使用者は、鏡移動部の交換時期を容易に認識することができるので、鏡移動部の劣化時に適切なメンテナンスを行うことができる。その結果、長期に渡って高い精度で試料の分析を行うことが可能になる。

Claims (7)

1. 移動鏡と、
   前記移動鏡を一方向およびその逆方向に移動させる鏡移動部と、
   前記鏡移動部による前記移動鏡の移動中における前記移動鏡の傾きを検出する傾き検出部と、
   前記傾き検出部により前記移動鏡の移動中において検出された傾きの変化量に基づいて前記鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かを判定する判定部と、
   前記鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かの判定結果を出力する判定結果出力部とを備える、マイケルソン干渉計。
2. 固定鏡と、
   前記移動鏡の傾きを検出するための検出用光を出射する検出用光出射部と、
   複数の受光領域に分割された受光面を有する受光部と、
   前記検出用光出射部から出射された検出用光を分割して前記固定鏡および前記移動鏡に導くとともに、前記固定鏡および前記移動鏡でそれぞれ反射された検出用光から検出用干渉光を生成するように構成された光学素子とをさらに備え、
   前記受光部は、前記光学素子において生成された前記検出用干渉光を前記受光面で受光することにより、前記複数の受光領域に対応する複数の受光信号をそれぞれ出力し、
   前記傾き検出部は、前記鏡移動部による前記移動鏡の移動中に、前記受光部から出力される複数の受光信号に基づいて前記複数の受光領域にそれぞれ入射する複数の検出用干渉光間の位相差を前記移動鏡の傾きとして検出する、請求項１記載のマイケルソン干渉計。
3. 前記固定鏡の傾きを調整する傾き調整部と、
   前記移動鏡の傾きに応じて前記固定鏡の傾きが調整されるように、前記傾き検出部により検出された位相差に基づいて前記傾き調整部を駆動するための駆動信号を変化させる調整制御部をさらに備え、
   前記判定部は、前記調整制御部により変化する駆動信号に基づいて前記鏡移動部のうち少なくとも一部の部品が交換時期にあるか否かを判定する、請求項２記載のマイケルソン干渉計。
4. 移動鏡と、
   前記移動鏡を一方向およびその逆方向に移動させる鏡移動部と、
   前記鏡移動部による前記移動鏡の移動中における前記移動鏡の傾きを検出する傾き検出部と、
   固定鏡と、
   前記固定鏡の傾きを調整する傾き調整部と、
   前記鏡移動部の劣化を判定する判定部と、
   前記移動鏡の傾きに応じて前記固定鏡の傾きが調整されるように、前記傾き検出部により検出された前記移動鏡の傾きに応じて前記傾き調整部を駆動するための駆動信号を変化させる調整制御部とをさらに備え、
   前記判定部は、前記移動鏡の移動経路上の複数の位置にそれぞれ対応して前記調整制御部が変化させた駆動信号のばらつきの大きさを前記移動鏡の傾きの変化量として算出し、算出された傾きの変化量に基づいて前記鏡移動部の劣化を判定する、マイケルソン干渉計。
5. 前記判定部による前記鏡移動部の劣化の判定時に、前記移動鏡が当該移動鏡の移動可能な範囲の全体を移動するように前記鏡移動部を制御する移動制御部をさらに備え、
   前記判定部は、前記移動鏡の移動可能な範囲内の予め定められた単位部分ごとに前記傾きの変化量を算出する、請求項４記載のマイケルソン干渉計。
6. 前記鏡移動部の劣化の判定結果を出力する判定結果出力部をさらに備える、請求項４または５記載のマイケルソン干渉計。
7. 請求項１～５のいずれか一項に記載のマイケルソン干渉計を備える、フーリエ変換赤外分光装置。

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