JPH083448B2 - Movable mirror unit for Michelson interferometer and integrated micro Fourier infrared spectrophotometer using the same - Google Patents

Movable mirror unit for Michelson interferometer and integrated micro Fourier infrared spectrophotometer using the same

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JPH083448B2
JPH083448B2 JP63254263A JP25426388A JPH083448B2 JP H083448 B2 JPH083448 B2 JP H083448B2 JP 63254263 A JP63254263 A JP 63254263A JP 25426388 A JP25426388 A JP 25426388A JP H083448 B2 JPH083448 B2 JP H083448B2
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mirror
michelson interferometer
pendulum
leaf springs
infrared
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一弘 川崎
直 宮崎
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明はマイケルソン干渉計に用いられる可動鏡ユニ
ット、及び、これを用いたフーリエ赤外分光光度計と赤
外顕微鏡とを一体化した一体型顕微鏡フーリエ赤外分光
光度計に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a movable mirror unit used in a Michelson interferometer, and a Fourier-infrared spectrophotometer and an infrared microscope using the same. Body microscope Fourier infrared spectrophotometer.

[従来の技術] 第6図は可動ダブルコーナキューブミラーを用いたマ
イケルソン干渉計を示す(特開昭63−175734号)。
[Prior Art] FIG. 6 shows a Michelson interferometer using a movable double-corner cube mirror (JP-A-63-175734).

赤外光源10から放射された光はコリメータ12で平行化
され、ビームスプリッタ14で2分割され、その一方の光
束が固定鏡16、ダブルコーナキューブミラー20の一方の
コーナキューブミラー20、固定鏡16で順次反射されてビ
ームスプリッタ14へ戻され、他方の光束が固定鏡18、ダ
ブルコーナキューブミラー20の他方のコーナキューブミ
ラー20b、固定鏡18で順次反射されてビームスプリッタ1
4へ戻され、戻された両光束がビームスプリッタ14で合
波干渉して外部へ出射される。
The light emitted from the infrared light source 10 is collimated by a collimator 12 and split into two by a beam splitter 14, and one of the light fluxes thereof is a fixed mirror 16 and one of the corner cube mirror 20 and the fixed mirror 16 of the double corner cube mirror 20. Are sequentially reflected by the beam splitter 14 and returned to the beam splitter 14, and the other light flux is sequentially reflected by the fixed mirror 18, the other corner cube mirror 20b of the double corner cube mirror 20 and the fixed mirror 18, and the beam splitter 1
The beams are returned to 4, and the returned beams are combined and interfered by the beam splitter 14 to be emitted to the outside.

ダブルコーナキューブミラー20は、コーナキューブミ
ラー20aと20bとが互いに背中合わせに連結されて、スラ
イダに搭載されており、このスライダはガイドに案内さ
れて固定鏡16と固定鏡18とを結ぶ直線方向(図示X方
向)に駆動装置で往復駆動される。スライダとガイドの
間には摺動抵抗を小さくするためのベアリングが介在し
ている。
In the double-corner cube mirror 20, corner cube mirrors 20a and 20b are connected back-to-back with each other and mounted on a slider, and the slider is guided by a guide to connect a fixed mirror 16 and a fixed mirror 18 in a linear direction ( It is reciprocally driven by a driving device in the X direction in the drawing). A bearing for reducing sliding resistance is interposed between the slider and the guide.

ここで、干渉計にとって重要な安定性及び再現性は干
渉計の前記スライダとガイドとの間の摺動部に大きく影
響される。ダブルコーナキューブミラー20を常に安定し
て走査する為には、この摺動部の摺動抵抗が常に一定で
あること及び摺動部にガタがないことが要求される。
Here, the stability and reproducibility, which are important for the interferometer, are greatly affected by the sliding portion between the slider and the guide of the interferometer. In order to constantly and stably scan the double-corner cube mirror 20, it is required that the sliding resistance of this sliding portion is always constant and that the sliding portion has no backlash.

しかし、摺動部のクリアランスを大きくすれば摺動抵
抗は減少するが、ガタが増大してダブルコーナキューブ
ミラー20が横ぶれを起こし安定性が悪化する。また、摺
動部のクリアランスを小さくすればガタが減少するが摺
動抵抗が大きくかつ不均一となり、走査速度を安定させ
ることができなくなって再現性が悪化する。
However, if the clearance of the sliding portion is increased, the sliding resistance is reduced, but the play is increased and the double-corner cube mirror 20 is laterally shaken to deteriorate the stability. Further, if the clearance of the sliding portion is reduced, the backlash is reduced, but the sliding resistance is large and non-uniform, so that the scanning speed cannot be stabilized and the reproducibility is deteriorated.

一方、顕微フーリエ赤外分光法による測定では、従
来、フーリエ赤外分光光度計のケース上に赤外顕微鏡を
搭載し、フーリエ赤外分光光度計から出射される干渉光
束を赤外顕微鏡の集光鏡に導き、赤外顕微鏡から出射さ
れる光束をフーリエ赤外分光光度計の検出器へ導いてい
た。
On the other hand, in the case of measurement by microscopic Fourier infrared spectroscopy, conventionally, an infrared microscope is mounted on the case of a Fourier infrared spectrophotometer, and the interference light flux emitted from the Fourier infrared spectrophotometer is collected by the infrared microscope. It was guided to a mirror and the luminous flux emitted from the infrared microscope was guided to the detector of the Fourier infrared spectrophotometer.

しかし、使用の際にフーリエ赤外分光光度計と赤外顕
微鏡との間の光学的な調整を行わなければならず、フー
リエ赤外分光光度計から赤外顕微鏡を取り外すとその後
両者を結合する際には再度光学的な調整が必要になり不
便であった。
However, in use, the optical adjustment between the Fourier infrared spectrophotometer and the infrared microscope must be performed, and when the infrared microscope is removed from the Fourier infrared spectrophotometer, the two will be connected later. However, it was inconvenient because it required optical adjustment again.

そこで、フーリエ赤外分光光度計と赤外顕微鏡とを一
体化しようとすると、フーリエ赤外分光光度計は第6図
に示す干渉計の構成から明らかなように平面的に広がっ
た構成であるのに対し、赤外顕微鏡は垂直方向に延びた
構成であるので、全体として大型になり、小型化ができ
ないという問題点があった。このため、両者を一体化し
たものは市販されていない。
Therefore, when an attempt is made to integrate the Fourier infrared spectrophotometer and the infrared microscope, the Fourier infrared spectrophotometer has a planarly spread configuration, as is apparent from the configuration of the interferometer shown in FIG. On the other hand, since the infrared microscope is configured to extend in the vertical direction, there is a problem that it becomes large as a whole and cannot be downsized. For this reason, a combination of the two is not commercially available.

振子柱の一端を軸受で回転自在に支持し、該振子柱の
他部に、マイケルソン干渉計用可動鏡としての逆反射鏡
を固定し、励振磁石で該振子柱を振動させる構成のもの
が提案されているが(特開昭56−129826号公報)、軸受
で該振子柱を支持しているので、上記問題が生ずる。す
なわち、軸受摺動部のクリアランスを大きくすれば摺動
抵抗は減少するが、ガタが増大して逆反射鏡が横ぶれを
起こし安定性が悪化する。また、軸受摺動部のクリアラ
ンスを小さくすればガタが減少するが摺動抵抗が大きく
かつ不均一となり、逆反射鏡の走査速度を安定に保つこ
とができなくなって再現性が悪化する。
There is a structure in which one end of a pendulum column is rotatably supported by a bearing, a retroreflecting mirror as a movable mirror for Michelson interferometer is fixed to the other part of the pendulum column, and the pendulum column is vibrated by an exciting magnet. Although proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 56-129826), since the pendulum column is supported by a bearing, the above problem occurs. That is, if the clearance of the bearing sliding portion is increased, the sliding resistance is reduced, but the backlash is increased and the retro-reflecting mirror is laterally shaken to deteriorate the stability. Further, if the clearance of the bearing sliding portion is reduced, the backlash is reduced, but the sliding resistance becomes large and non-uniform, so that the scanning speed of the retroreflecting mirror cannot be kept stable and the reproducibility deteriorates.

[発明が解決しようとする課題] 上記従来の問題点に鑑み、本発明の第1目的は、可動
鏡を安定かつ再現性良く走査させることができるマイケ
ルソン干渉計用可動鏡ユニットを提供することにある。
[Problems to be Solved by the Invention] In view of the above-mentioned conventional problems, a first object of the present invention is to provide a movable mirror unit for a Michelson interferometer capable of scanning a movable mirror stably and with good reproducibility. It is in.

本発明の第2の目的は、この可動鏡ユニットを用いて
小形化した一体型顕微フーリエ赤外分光光度計を提供す
ることにある。
A second object of the present invention is to provide an integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer which is miniaturized by using this movable mirror unit.

[課題を解決するための手段及びその作用効果] この第1の目的は、振子柱の一端部が支持部材に支持
され、該振子柱の他部に、該振子柱へ向けて該振子柱の
振動方向かつ互いに反対方向から入射される2光束の各
々を入射方向と逆方向へ反射させる2個のコーナキュー
ブミラーが固着され、電磁力又は静電気力により非接触
で該振子柱が該振動方向に振動されるマイケルソン干渉
計用可動鏡ユニットにおいて、該振子柱の該一端部と該
支持部材とが第1及び第2の板ばねの各々を介して連結
され、該第1の板ばねと該第2の板ばねとが互いに離間
して交差しており、互いに離間して配置された該第1の
板ばねの数と該第2の板ばねの数の和が3以上であり、
該振子柱を該振動方向へ振動させたときの、該振子柱の
中立位置から該振動方向の一方側へのばね定数と該振子
柱の中立位置から該振動方向の該一方側と反対側へのば
ね定数とが互いに等しくなるように、該板ばねの形状及
び数が定められていることを特徴とするマイケルソン干
渉計用可動鏡ユニットにより達成される。
[Means for Solving the Problem and Its Function and Effect] The first purpose is to support one end of the pendulum post by a supporting member, and to the other part of the pendulum post toward the pendulum post. Two corner cube mirrors for reflecting each of the two light beams incident from the vibration direction and the opposite direction to each other in the opposite direction to the incident direction are fixed, and the pendulum column is moved in the vibration direction in a non-contact manner by electromagnetic force or electrostatic force. In the vibrating movable mirror unit for Michelson interferometer, the one end of the pendulum column and the supporting member are connected to each other through each of first and second leaf springs, and the first leaf spring and the first leaf spring are connected to each other. The second leaf springs intersect with each other at a distance from each other, and the sum of the number of the first leaf springs and the number of the second leaf springs spaced from each other is 3 or more,
When the pendulum column is vibrated in the vibration direction, the spring constant from the neutral position of the pendulum column to one side of the vibration direction and from the neutral position of the pendulum column to the opposite side of the one side of the vibration direction. This is achieved by a movable mirror unit for Michelson interferometer, characterized in that the shape and the number of the leaf springs are determined so that the spring constants thereof are equal to each other.

本発明では、振子柱のこのような支持構造により、摺
動部がなく、かつ、ねじれ剛性に対する振動方向の剛性
を小さくできるので、可動鏡を安定かつ再現性良く走査
させることができる。
In the present invention, since the pendulum column has such a supporting structure, there is no sliding portion, and the rigidity in the vibration direction with respect to the torsional rigidity can be reduced, so that the movable mirror can be stably and reproducibly scanned.

ここで、上記可動鏡ユニットは垂直方向に延びている
ので水平方向の占有面積が従来よりも狭くなる。一方、
赤外顕微鏡は、対物鏡の焦点距離を長くして倍率を大き
くする必要があるため垂直方向に延びている。
Here, since the movable mirror unit extends in the vertical direction, the occupied area in the horizontal direction becomes smaller than in the conventional case. on the other hand,
The infrared microscope extends vertically because it is necessary to increase the focal length of the objective mirror and increase the magnification.

したがって、本発明の第2の目的は、赤外光源と、上
記可動鏡ユニットを備え該赤外光源からの放射光が入射
されるマイケルソン干渉計と、該マイケルソン干渉計の
横に配置され該干渉計の出射光が導かれてサンプルに収
束される赤外顕微鏡と、該マイケルソン干渉計の上部に
配置され該赤外顕微鏡からの出射光強度を検出する光検
出器と、を一体化した一体型顕微フーリエ赤外分光光度
計により達成される。
Therefore, a second object of the present invention is to provide an infrared light source, a Michelson interferometer which is provided with the movable mirror unit and on which radiation emitted from the infrared light source is incident, and which is arranged beside the Michelson interferometer. An infrared microscope that guides the light emitted from the interferometer and focuses it on a sample is integrated with a photodetector that is arranged above the Michelson interferometer and detects the intensity of light emitted from the infrared microscope. It is achieved by an integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説明する。[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

(1)マイケルソン干渉計用可動鏡ユニット 第1図は第6図に示すマイケルソン干渉計のダブルコ
ーナキューブミラー20の移動機構を改良した可動鏡ユニ
ット21を示す。
(1) Movable Mirror Unit for Michelson Interferometer FIG. 1 shows a movable mirror unit 21 in which the moving mechanism of the double-corner cube mirror 20 of the Michelson interferometer shown in FIG. 6 is improved.

コーナキューブミラー20a及び20bは背中合わせにして
ミラーベース22の斜面に固着されている。一体となった
コーナキューブミラー20a、20b及びミラーベース22は、
第2B図に示す如く、振子柱24の下端部に形成された逆U
字状切欠部24aに嵌入されてミラーベース22の側面が切
欠部24aの側面に固着されている。
The corner cube mirrors 20a and 20b are fixed back to back on the slope of the mirror base 22. The corner cube mirrors 20a and 20b and the mirror base 22 that are integrated are
As shown in FIG. 2B, an inverted U formed on the lower end of the pendulum column 24.
The side surface of the mirror base 22 is fixed to the side surface of the cutout portion 24a by being fitted into the character cutout portion 24a.

振子柱24の上端部は、クロス板ばね26を介して支持柱
28の下端部に連結されている。
The upper end of the pendulum pole 24 is a support pole via a cross leaf spring 26.
It is connected to the lower end of 28.

すなわち、第2A図及び第2B図に示す如く、四角柱形の
振子柱24の上端部及び四角柱形の支持柱28の下端部はそ
れぞれ向かい合う一対の側部が斜めに切除されて、振子
柱24に斜面24a、24bが形成され、支持柱28に斜面28a、2
8bが形成されている。この斜面24aに板ばね26a、26cの
一端部がねじ30で螺着され、斜面28bに板ばね26a、26c
の他端部がねじ30で螺着されている。また、この板ばね
26a、26cとクロスするように、斜面24bに板ばね26b、26
dの一端部がねじ30で螺着され、斜面28aに板ばね26b、2
6dの他端部がねじ30で螺着されている。振子柱24が垂下
して静止している状態では、各板ばね26a〜26dは水平面
に対し45度傾斜している。また、板ばね26aと26bとがク
ロスして1組のクロス板ばねを構成し、板ばね26cと26d
とがクロスしてもう1組のクロス板ばねを構成してい
る。振子柱24を安定かつ再現性良く第2A図横方向へ振動
させるためには、一般に最低2組のクロス板ばねを必要
とする。ただし、板ばね26bの幅を板ばね26a、26cの幅
の約2倍にすれば板ばね26dを除いた3枚の板ばねでク
ロス板ばねを構成してもよい。
That is, as shown in FIGS. 2A and 2B, the upper end of the quadrangular prism-shaped pendulum column 24 and the lower end of the quadrangular prism-shaped support column 28 are obliquely cut at a pair of facing side portions, respectively, to form a pendulum column. Slopes 24a and 24b are formed on 24, and slopes 28a and 2 are formed on the support column 28.
8b is formed. One end of the leaf springs 26a and 26c is screwed to the slope 24a with a screw 30, and the leaf springs 26a and 26c are attached to the slope 28b.
The other end of is fixed by a screw 30. Also, this leaf spring
Leaf springs 26b and 26b are provided on the slope 24b so as to cross 26a and 26c.
One end of d is screwed with a screw 30 and the leaf springs 26b, 2
The other end of 6d is screwed with a screw 30. In the state where the pendulum column 24 hangs down and is stationary, the leaf springs 26a to 26d are inclined by 45 degrees with respect to the horizontal plane. Further, the leaf springs 26a and 26b cross to form a set of cross leaf springs, and the leaf springs 26c and 26d
And cross to form another set of cross leaf springs. In order to oscillate the pendulum column 24 stably and reproducibly in the lateral direction of FIG. 2A, generally at least two sets of cross leaf springs are required. However, if the width of the leaf spring 26b is approximately twice the width of the leaf springs 26a and 26c, the cross leaf spring may be composed of three leaf springs excluding the leaf spring 26d.

第1図に示す如く、支持柱28の上面は上蓋31の下面中
央に固着されている。この上蓋31の周部は、振子柱24の
振動により支持柱28が微動しないように、強固な四角筒
32の上端面に螺着されている。振子柱24の振動方向に相
当する四角筒32の一対の対向面には、コーナキューブミ
ラー20a、20bに対応して光束通過用の孔32a、32bが形成
されている。孔32aを通りコーナキューブミラー20aへ入
射した光束は入射方向と逆方向へ反射され、同様に、孔
32bを通りコーナキューブミラー20bへ入射した光束はそ
の入射方向と逆方向へ反射される。
As shown in FIG. 1, the upper surface of the support column 28 is fixed to the center of the lower surface of the upper lid 31. The peripheral portion of the upper lid 31 is a solid square tube so that the support column 28 does not slightly move due to the vibration of the pendulum column 24.
It is screwed to the upper end surface of 32. Holes 32a, 32b for passing a light beam are formed corresponding to the corner cube mirrors 20a, 20b on a pair of opposing surfaces of the rectangular tube 32 corresponding to the vibration direction of the pendulum column 24. The light flux that has entered the corner cube mirror 20a through the hole 32a is reflected in the direction opposite to the incident direction.
The light flux which has passed through 32b and has entered the corner cube mirror 20b is reflected in the direction opposite to the incident direction.

四角筒32は下端面はサブベースプレート34上に螺着さ
れ、四角筒32内のサブベースプレート34上にはブラケッ
ト36を介してC字状のヨーク38が固着され、このヨーク
38の中央部に円柱状のマグネット38aがその中心線をサ
ブベースプレート34に平行にして固着されている。一
方、ミラーベース22に下面には逆L字状のブラケット40
を介し円筒状ボイスコイル42がその軸方向を振子柱24の
振動方向に一致させて固着されている。このボイスコイ
ル42内にはマグネット38aの中央突出部が同心に挿入さ
れている。
The lower end surface of the square tube 32 is screwed onto a sub base plate 34, and a C-shaped yoke 38 is fixed on the sub base plate 34 in the square tube 32 via a bracket 36.
A columnar magnet 38a is fixed to the center of 38 with its center line parallel to the sub-base plate 34. On the other hand, an inverted L-shaped bracket 40 is provided on the bottom surface of the mirror base 22.
The cylindrical voice coil 42 is fixed via the shaft with its axial direction aligned with the vibration direction of the pendulum column 24. In the voice coil 42, the central protruding portion of the magnet 38a is concentrically inserted.

したがって、ボイスコイル42に交流電流を流すと、ボ
イスコイル42とマグネット38との間に働く電磁力により
振子柱24がクロス板ばね26の交点近傍を中心として第1
図左右方向に振動する。
Therefore, when an alternating current is applied to the voice coil 42, the pendulum pole 24 is moved around the intersection of the cross leaf springs 26 by the electromagnetic force acting between the voice coil 42 and the magnet 38.
It vibrates in the horizontal direction in the figure.

本実施例では従来使用されていた摺動部の代わりにク
ロス板ばね26を用いているので、ダブルコーナキューブ
ミラー20の走査が安定し、かつ再現性が向上する。
In this embodiment, since the cross leaf spring 26 is used in place of the conventionally used sliding portion, the scanning of the double-corner cube mirror 20 is stable and the reproducibility is improved.

また、振子柱24が縦長であり、しかも駆動装置を振子
柱24の下方に設けているので、可動鏡ユニット21の水平
面上の占有面積を従来よりも大幅に狭くすることができ
る。
Further, since the pendulum column 24 is vertically long and the drive device is provided below the pendulum column 24, the area occupied by the movable mirror unit 21 on the horizontal plane can be made much smaller than in the conventional case.

振子柱24の具体的寸法は、長さ100mm、振動方向の幅2
0mm、振動方向に垂直な方向の幅55mmである。また、板
ばね26a〜26dの具体的寸法は10mm×25mmである。さら
に、分光光度計の分解能はダブルコーナキューブミラー
20の走査距離に比例するが、顕微フーリエ赤外分光法で
の測定で要求される分解能は4〜8cm-1程度であり、ダ
ブルコーナキューブミラー20を約1mm走査すれば充分で
ある。したがって、上記寸法ではダブルコーナキューブ
ミラー20はほぼ直線上を走査する。
The concrete dimensions of the pendulum post 24 are 100 mm in length and 2 in width in the vibration direction.
The width is 0 mm and the width is 55 mm in the direction perpendicular to the vibration direction. The specific dimensions of the leaf springs 26a to 26d are 10 mm × 25 mm. Furthermore, the resolution of the spectrophotometer is a double-corner cube mirror.
Although it is proportional to the scanning distance of 20, the resolution required for measurement by the microscopic Fourier infrared spectroscopy is about 4 to 8 cm -1 , and it is sufficient to scan the double-corner cube mirror 20 for about 1 mm. Therefore, with the above dimensions, the double-corner cube mirror 20 scans on a substantially straight line.

なお、一般に振子の始点には回転軸受が用いられる
が、その摺動部においてクリアランスが存在するので、
クロス板ばね26の代わりに回転軸受を用いた場合には上
述の問題点が生ずる。また、回転軸受の代わりにピボッ
ト軸受を用いることも考えられるが、回転軸受と同じく
摺動部材が存在するため、長期間安定に振子を振動させ
ることができない。さらに、クロス板ばね26の代わり
に、板ばねを振子柱24と支持柱28の一対の側面に平行に
取り付けて試験を行ったところ、振動の安定性が不充分
で実行できなかった。
Generally, a rotary bearing is used at the starting point of the pendulum, but since there is clearance in its sliding part,
When a rotary bearing is used instead of the cross leaf spring 26, the above-mentioned problems occur. Further, it is possible to use a pivot bearing instead of the rotary bearing, but since a sliding member is present as in the rotary bearing, the pendulum cannot be vibrated stably for a long period of time. Further, when a leaf spring was attached in parallel to the pair of side faces of the pendulum column 24 and the support column 28 in place of the cross leaf spring 26, a test was conducted, but the stability of vibration was insufficient and it could not be executed.

(2)一体型顕微フーリエ赤外分光光度計 第3図は、上記可動鏡ユニット21を備えたフーリエ赤
外分光光度計46と、赤外顕微鏡48とをコンパクトに一体
化した顕微フーリエ赤外分光光度計を示す。
(2) Integrated Micro Fourier Infrared Spectrophotometer FIG. 3 shows a microscopic Fourier infrared spectroscope in which a Fourier infrared spectrophotometer 46 equipped with the movable mirror unit 21 and an infrared microscope 48 are compactly integrated. Shows a photometer.

可動鏡ユニット21は垂直方向に延びているので水平方
向の占有面積が従来よりも狭くなる。一方、赤外顕微鏡
48は、対物鏡82の焦点距離を長くして倍率を大きくする
必要があるため垂直方向に延びている。このような性質
を考慮して、一体型顕微フーリエ赤外分光光度計をコン
パクトに構成している。
Since the movable mirror unit 21 extends in the vertical direction, the occupied area in the horizontal direction becomes smaller than in the conventional case. On the other hand, infrared microscope
The reference numeral 48 extends in the vertical direction because it is necessary to increase the focal length of the objective mirror 82 to increase the magnification. In consideration of such properties, the integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer is constructed compactly.

フーリエ赤外分光光度計46は第3図右半分に配置さ
れ、赤外顕微鏡48は第3図左半分に配置されている。蓋
以外を鋳物により一体成形したハウジング50の第3図右
半分は、水平方向のベースプレート50a及び50bにより仕
切られて下室52、中室54及び上室56が形成されている。
The Fourier infrared spectrophotometer 46 is arranged in the right half of FIG. 3, and the infrared microscope 48 is arranged in the left half of FIG. The right half of FIG. 3 of the housing 50 integrally formed by casting except the lid is partitioned by horizontal base plates 50a and 50b to form a lower chamber 52, a middle chamber 54 and an upper chamber 56.

この下室52には反射鏡58が配置され、中室54には干渉
計部60、反射鏡62及び64が配置されている。
A reflecting mirror 58 is arranged in the lower chamber 52, and an interferometer unit 60 and reflecting mirrors 62 and 64 are arranged in the middle chamber 54.

干渉計部60は、L字状の取付板66に、第4図及び第5
図に示す如く配置されている。干渉計部60は、第6図と
基本的に同一構成のマイケルソン干渉計と、このマイケ
ルソン干渉計を共用するサンプリング信号生成系と、可
視光源とを備えている。
The interferometer section 60 is mounted on the L-shaped mounting plate 66 as shown in FIGS.
They are arranged as shown in the figure. The interferometer unit 60 includes a Michelson interferometer having basically the same configuration as that in FIG. 6, a sampling signal generation system that shares this Michelson interferometer, and a visible light source.

サンプリング信号生成系は次のように構成されてい
る。すなわち、取付板6の側面66bにHe−Neレーザ1及
び反射鏡2が固設されており、He−Neレーザ1から放射
されたレーザービームが反射鏡2でマイケルソン干渉計
側へ偏向される。一方、底板66a上には、ビームスプリ
ッタ14により小形でビームスプリッタ14の下部高さに反
射鏡3が立設されており、このレーザビームは反射鏡3
でビームスプリッタ14の下部側へ偏向され、ビームスプ
リッタ14へ入射角45゜で入射し、その後上述の赤外光束
と同様の光路を通る。ただし、レーザビームは赤外光束
よりも横断面積が充分狭く、かつ、赤外光束がビームス
プリッタ14の中央部を通るのに対しレーザビームはビー
ムスプリッタ14の下部を通るので、分割されたレーザー
ビームの2光束が反射鏡16、18及びダブルコーナキュー
ブミラー20で反射されてビームスプリッタ14へ戻される
位置はビームスプリッタ14の上部となる。この位置で合
波干渉したレーザービームはビームスプリッタ14を透過
し、ビームスプリッタ14に平行に立設された反射鏡4の
上部でホトダイオード5側に偏向され、ホトダイオード
5によりその光強度が光電変換される。この反射鏡4は
中央部には楕円開口4aが形成されており、赤外干渉光は
この楕円開口を通過する。
The sampling signal generation system is configured as follows. That is, the He-Ne laser 1 and the reflecting mirror 2 are fixedly mounted on the side surface 66b of the mounting plate 6, and the laser beam emitted from the He-Ne laser 1 is deflected by the reflecting mirror 2 toward the Michelson interferometer side. . On the other hand, on the bottom plate 66a, a small reflecting mirror 3 is erected at the lower height of the beam splitter 14 by the beam splitter 14, and this laser beam is reflected by the reflecting mirror 3.
Is deflected to the lower side of the beam splitter 14 and enters the beam splitter 14 at an incident angle of 45 °, and then passes through the same optical path as the above infrared light flux. However, the laser beam has a sufficiently smaller cross-sectional area than the infrared light flux, and since the infrared light flux passes through the central portion of the beam splitter 14, the laser beam passes through the lower portion of the beam splitter 14, so the split laser beam The two beams of light are reflected by the reflecting mirrors 16 and 18 and the double-corner cube mirror 20 and returned to the beam splitter 14 at the upper part of the beam splitter 14. The laser beam, which has been combined and interfered at this position, passes through the beam splitter 14 and is deflected toward the photodiode 5 side above the reflecting mirror 4 standing parallel to the beam splitter 14, and the light intensity is photoelectrically converted by the photodiode 5. It An elliptical aperture 4a is formed in the center of the reflecting mirror 4, and infrared interference light passes through this elliptic aperture.

また、上記可視光源は、豆ランプと、豆ランプ6の発
散光を平行化するコリメータ7とからなり、コリメータ
7からの可視光束は反射鏡4に平行に立設された切換鏡
8により第5図左方に偏向される。切換鏡8はロータリ
ソレノイドにより光路中または光路外に切換移動され
る。
The visible light source is composed of a miniature lamp and a collimator 7 for collimating the divergent light of the miniature lamp 6, and the visible light flux from the collimator 7 is converted into a fifth light by a switching mirror 8 standing parallel to the reflecting mirror 4. It is deflected to the left in the figure. The switching mirror 8 is switched by the rotary solenoid into and out of the optical path.

取付板66の側板66bには、赤外光源10が収容されたケ
ース68が螺着されている。なお、He−Neレーザ1及び反
射鏡2を被うカバーは図示省略している。
A case 68 accommodating the infrared light source 10 is screwed to the side plate 66b of the mounting plate 66. A cover for covering the He-Ne laser 1 and the reflecting mirror 2 is omitted in the drawing.

以上のような構成により、干渉計部60と赤外光源10と
を一体としてハウジング50から取り出し、光学的調整を
行うことが可能となっている。
With the above configuration, it is possible to take out the interferometer unit 60 and the infrared light source 10 integrally from the housing 50 and perform optical adjustment.

取付板66は、底板66aがベースプレート50aに螺着さ
れ、側板66bがハウジング50の側面に螺着されている。
The bottom plate 66a of the mounting plate 66 is screwed to the base plate 50a, and the side plate 66b is screwed to the side surface of the housing 50.

第3図に示す如く、中室54の上方の上室56には、楕円
面鏡70及び光検出器72が配置されている。この光検出器
72は、真空壁72aを有する冷却室72b内に液化N2ガスが注
入されてMCT検出素子が温度77Kに冷却される。
As shown in FIG. 3, an ellipsoidal mirror 70 and a photodetector 72 are arranged in the upper chamber 56 above the middle chamber 54. This photo detector
In the case of 72, liquefied N 2 gas is injected into the cooling chamber 72b having the vacuum wall 72a to cool the MCT detection element to a temperature of 77K.

なお、可視鏡ユニット等の制御装置、データ処理装
置、表示装置及び記録計はハウジング50に一体化されて
おらず、別体となっている。
The control device such as the visible mirror unit, the data processing device, the display device, and the recorder are not integrated in the housing 50 but are separate bodies.

赤外顕微鏡48は公知の構成であり、77は反射鏡、78は
カセグレン型集光鏡、80はサンプルが載せられたカバー
グラス、82はカセグレン対物鏡、84は紙面垂直方向へ移
動して光路から退却可能な切換鏡、86は開度を調節可能
なアパーチャ、88は反射鏡、90は紙面垂直方向へ移動し
てから光路から退却可能な切換鏡、92は接眼鏡、94は不
図示のテレビカメラに接続される鏡胴である。
The infrared microscope 48 has a well-known configuration, 77 is a reflecting mirror, 78 is a Cassegrain type condensing mirror, 80 is a cover glass on which a sample is placed, 82 is a Cassegrain objective mirror, and 84 is an optical path that moves in the direction perpendicular to the paper surface. A switchable mirror that can be retracted from, 86 is an aperture that can adjust the opening, 88 is a reflecting mirror, 90 is a switchable mirror that can be retracted from the optical path after moving in the direction perpendicular to the paper surface, 92 is an eyepiece, and 94 is not shown. It is a lens barrel connected to a TV camera.

次に、上記の如く構成された一体型顕微フーリエ赤外
分光光度計の動作を説明する。
Next, the operation of the integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer configured as described above will be described.

赤外光は目視できないため、測定前において可視光で
サンプルを観察する。すなわち、豆ランプ6を点灯し、
切換鏡8を第4図及び第5図に示す如く光路中に置き、
切換鏡90を光路中に移動させ、可視光を反射鏡62で下方
へ反射させる。さらに、透過観察の場合には、切換鏡62
を第3図に示す状態としかつ切換鏡84を光路外に移動さ
せ、反射観察の場合には切換鏡62を第3図に示す状態か
ら90゜回転させかつ切換鏡84を光路中に移動させる。
Since infrared light is not visible, observe the sample with visible light before measurement. That is, turn on the bean lamp 6,
The switching mirror 8 is placed in the optical path as shown in FIGS. 4 and 5,
The switching mirror 90 is moved into the optical path, and visible light is reflected downward by the reflecting mirror 62. Further, in the case of transmission observation, the switching mirror 62
In the state shown in FIG. 3 and moving the switching mirror 84 out of the optical path, and in the case of reflection observation, the switching mirror 62 is rotated 90 ° from the state shown in FIG. 3 and the switching mirror 84 is moved into the optical path. .

透過観察の場合には、可視光は切換鏡8、62、反射鏡
58、77でこの順に反射され、カセグレン型集光鏡78によ
りカバーグラス80上のサンプルに収束され、次いでカセ
グレン型対物鏡82でアパーチャ86の開口位置に収束さ
れ、次いで反射鏡88、切換鏡90で反射されて接眼レンズ
92及びテレビカメラに導かれ観察される。この観察によ
り、カセグレン型集光鏡78の高さ、サンプルの測定位置
及びアパーチャ86の開度を調整しておく。
In the case of transmission observation, visible light is switched mirror 8, 62, reflector
The light is reflected in this order at 58 and 77, is focused on the sample on the cover glass 80 by the Cassegrain condensing mirror 78, is then converged at the aperture position of the aperture 86 by the Cassegrain objective 82, and then the reflecting mirror 88 and the switching mirror 90. Eyepieces reflected by
92 and is guided by a TV camera and observed. By this observation, the height of the Cassegrain condensing mirror 78, the measurement position of the sample, and the opening of the aperture 86 are adjusted.

反射観察の場合には、可視光は切換鏡8、62、反射鏡
64、切換鏡84でこの順に反射され、カセグレン型対物鏡
82の第3図右半分でサンプルに干渉光が収束され、その
反射光がカセグレン型対物鏡82の第3図左半分でアパー
チャ86の開口位置に収束される。他の点は上記透過観察
の場合と同一である。
In the case of reflection observation, visible light is switched mirrors 8 and 62, a reflector.
64, Cassegrain-type objective mirror that is reflected in this order by the switching mirror 84
The interference light is converged on the sample in the right half of FIG. 3 of FIG. 3, and the reflected light is converged at the aperture position of the aperture 86 in the left half of FIG. 3 of the Cassegrain type objective mirror 82. Other points are the same as in the case of the above-mentioned transmission observation.

次に、測定を行うため、豆ランプ6を消灯し、切換鏡
8及び90を光路外に移動させ、赤外光源10を点灯し、He
−Neレーザ1をオンにし、ボイスコイル42に交流電流を
流してダブルコーナキューブミラー20を振動させる。赤
外干渉光は反射鏡4の楕円開口4aを通過し、切換鏡62で
反射され、その後、上記可視光と同一光路を通って反射
鏡88で反射され、次いで楕円面鏡70で光検出器72に集光
投射されてその光強度が検出される。この光強度は、ホ
トダイオード5の出力を波形整形したパルスのタイミン
グで読み取られる。このパルスは、ダブルコーナキュー
ブミラー20がレーザ光の波長の1/4移動する毎に1個生
成される。
Next, in order to perform the measurement, the mini lamp 6 is turned off, the switching mirrors 8 and 90 are moved out of the optical path, the infrared light source 10 is turned on, and He
-The Ne laser 1 is turned on, and an alternating current is passed through the voice coil 42 to vibrate the double-corner cube mirror 20. The infrared interference light passes through the elliptical aperture 4a of the reflection mirror 4, is reflected by the switching mirror 62, is then reflected by the reflection mirror 88 along the same optical path as the visible light, and is then detected by the ellipsoidal mirror 70 as a photodetector. The light intensity is detected by being focused on 72. This light intensity is read at the timing of a pulse obtained by waveform-shaping the output of the photodiode 5. This pulse is generated once every time the double-corner cube mirror 20 moves 1/4 of the wavelength of the laser light.

本実施例では、干渉計部60に可動鏡ユニット21を用い
て底板66aの面積を従来構成の場合よりも狭くし、干渉
計部60の上方に光検出器72を配置しているので、小型の
一体型顕微フーリエ赤外分光光度計を構成することがで
きる。
In this embodiment, the movable mirror unit 21 is used for the interferometer section 60 to make the area of the bottom plate 66a smaller than that of the conventional configuration, and the photodetector 72 is arranged above the interferometer section 60, so that the size is small. Can be configured as an integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer.

実際に試作した顕微フーリエ赤外分光光度計の寸法
は、ハウジング50の底面が奥域(第3図左右方向)400m
m×幅250mmでハウジング50の高さが700mmである。ま
た、ベース66の底板66aが奥域170mm×幅240mmで可動鏡
ユニット21の高さが250mmである。可動鏡ユニット21を
用いることにより従来構成のものを用いた場合よりも底
板66aの寸法を奥行及び幅を各々従来の約2/3に短くする
ことができた。
The dimensions of the prototype Fourier-microscope infrared spectrophotometer were 400 m at the bottom of the housing 50 (left and right in Fig. 3).
m × width 250 mm and housing 50 height 700 mm. The bottom plate 66a of the base 66 has a depth of 170 mm × width of 240 mm, and the movable mirror unit 21 has a height of 250 mm. By using the movable mirror unit 21, the size and depth of the bottom plate 66a can be reduced to about 2/3 of the conventional case, respectively, as compared with the case of using the conventional configuration.

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

第1図乃至第5図は本発明の一実施例に係り、第1図は
マイケルソン干渉系用可動鏡ユニットの一部縦断面正面
図、 第2A図は交差した板ばねの配置を示す正面図、 第2B図は第2A図の側面図、 第3図は一体型顕微フーリエ赤外分光光度計の光学系の
配置を示す一部縦断面側面図、 第4図は第3図の干渉計部を拡大して示す一部縦断面側
面図、 第5図は第3図の干渉計部の光学系の配置を示す概略平
面図である。 第6図は従来の問題点の説明に供するマイケルソン干渉
計の光学系配置図である。 図中、 1はHe−Neレーザ 2、3、16、18、58、64、77、88は反射鏡 4は楕円開口付反射鏡 5はホトダイオード 6はタングステンランプ 8、62、84、90は切換鏡 10は赤外光源 14はビームスプリッタ 20はダブルコーナキューブミラー 20a、20bはコーナキューブミラー 21は可動鏡ユニット 24は振子柱 26はクロス板ばね 26a〜26dは板ばね 28は支持柱 32は四角筒 38aはマグネット 42はボイスコイル 46はフーリエ赤外分光光度計 48は赤外顕微鏡 50はハウジング 60は干渉計部 72は光検出器 78はカセグレン型集光鏡 80はサンプル 82はカセグレン型対物鏡 86はアパーチャ 92は接眼レンズ
1 to 5 relate to an embodiment of the present invention, in which FIG. 1 is a partially longitudinal sectional front view of a movable mirror unit for a Michelson interference system, and FIG. 2A is a front view showing an arrangement of crossed leaf springs. Fig., Fig. 2B is a side view of Fig. 2A, Fig. 3 is a side view of a part of a longitudinal section showing the arrangement of the optical system of the integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer, and Fig. 4 is an interferometer of Fig. 3. FIG. 5 is a partial vertical cross-sectional side view showing an enlarged part, and FIG. 5 is a schematic plan view showing the arrangement of the optical system of the interferometer part of FIG. FIG. 6 is a layout diagram of an optical system of a Michelson interferometer for explaining the conventional problems. In the figure, 1 is a He-Ne laser 2, 3, 16, 18, 58, 64, 77, 88 is a reflecting mirror 4 is a reflecting mirror with an elliptical aperture 5 is a photodiode 6 is a tungsten lamp 8, 62, 84, 90 are switchable Mirror 10 is an infrared light source 14 is a beam splitter 20 is a double-corner cube mirror 20a, 20b is a corner-cube mirror 21 is a movable mirror unit 24 is a pendulum pillar 26 is a cross leaf spring 26a to 26d is a leaf spring 28 is a support pillar 32 is a square. The cylinder 38a is the magnet 42 is the voice coil 46 is the Fourier infrared spectrophotometer 48 is the infrared microscope 50 is the housing 60 is the interferometer 72 is the photodetector 78 is the Cassegrain-type condenser mirror 80 is the sample 82 is the Cassegrain-type objective mirror 86 is an aperture 92 is an eyepiece

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】振子柱の一端部が支持部材に支持され、該
振子柱の他部に、該振子柱へ向けて該振子柱の振動方向
かつ互いに反対方向から入射される2光束の各々を入射
方向と逆方向へ反射させる2個のコーナキューブミラー
が固着され、電磁力又は静電気力により非接触で該振子
柱が該振動方向に振動されるマイケルソン干渉計用可動
鏡ユニットにおいて、 該振子柱の該一端部と該支持部材とが第1及び第2の板
ばねの各々を介して連結され、該第1の板ばねと該第2
の板ばねとが互いに離間して交差しており、互いに離間
して配置された該第1の板ばねの数と該第2の板ばねの
数の和が3以上であり、該振子柱を該振動方向へ振動さ
せたときの、該振子柱の中立位置から該振動方向の一方
側へのばね定数と該振子柱の中立位置から該振動方向の
該一方側と反対側へのばね定数とが互いに等しくなるよ
うに、該板ばねの形状及び数が定められていることを特
徴とするマイケルソン干渉計用可動鏡ユニット。
1. One end of a pendulum pole is supported by a support member, and two light fluxes that are incident on the other part of the pendulum pole from the directions of vibration of the pendulum pole and mutually opposite directions. In a movable mirror unit for a Michelson interferometer, two corner cube mirrors for reflecting in a direction opposite to an incident direction are fixed, and the pendulum column is vibrated in the vibrating direction in a non-contact manner by an electromagnetic force or an electrostatic force. The one end of the pillar and the support member are connected to each other via each of first and second leaf springs, and the first leaf spring and the second leaf spring are connected to each other.
Of the first leaf springs and the second leaf springs spaced apart from each other, the sum of the number of the first leaf springs and the number of the second leaf springs is 3 or more, A spring constant from the neutral position of the pendulum pillar to one side of the vibration direction and a spring constant from the neutral position of the pendulum pillar to the opposite side of the vibration direction when vibrating in the vibration direction. A movable mirror unit for a Michelson interferometer, characterized in that the shape and the number of the leaf springs are determined so that they are equal to each other.
【請求項2】赤外光源と、 請求項1記載のマイケルソン干渉計用可動鏡ユニットを
備え、赤外光源からの放射光が入射されるマイケルソン
干渉計と、 該マイケルソン干渉計の横に配置され、該干渉計の出射
光が導かれてサンプルに収束される赤外顕微鏡と、 該マイケルソン干渉計の上部に配置され、該赤外顕微鏡
からの出射光強度を検出する光検出器と、 を一体化したことを特徴とする一体型顕微フーリエ赤外
分光光度計。
2. An infrared light source, a movable mirror unit for the Michelson interferometer according to claim 1, and a Michelson interferometer on which radiation light from the infrared light source is incident, and a lateral side of the Michelson interferometer. And an infrared microscope which guides the light emitted from the interferometer and converges on a sample, and a photodetector which is arranged above the Michelson interferometer and detects the intensity of the light emitted from the infrared microscope. An integrated microscopic Fourier infrared spectrophotometer, which is characterized by integrating and.
JP63254263A 1988-10-08 1988-10-08 Movable mirror unit for Michelson interferometer and integrated micro Fourier infrared spectrophotometer using the same Expired - Lifetime JPH083448B2 (en)

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JPS61273516A (en) * 1985-05-29 1986-12-03 Japan Spectroscopic Co Fourier transform microscope
JPS63175734A (en) * 1987-01-16 1988-07-20 Japan Spectroscopic Co Fourier transform spectrophotometer with two-beam interferometer

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