JPH09311075A - 二光束干渉計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期にわたり良好な直進性を有し、且つ、振
動に対する安定性も高い可動鏡摺動機構を備える二光束
干渉計を提供する。 【解決手段】 弾性的に変形可能な板バネからなるヒン
ジ部を備える連結部材１６によって底板１４を天板１２
に吊設する。充分な幅を有する２片の板バネが各ヒンジ
部において相互に交差するように並設されていることに
より、上下方向及び左右方向への振動に対する充分な安
定性が確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、フーリエ変換赤外
分光計の測光部に用いられる二光束干渉計の可動鏡摺動
機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】フーリエ変換赤外分光計（ＦＴ−ＩＲ）
の測光部では、測定光である赤外光はビームスプリッタ
により二分され、それぞれが固定鏡及び可動鏡により反
射された後に再び合成される。このとき、光路差に応じ
た特定波長の光のみが干渉により強め合い、この干渉光
が検出器により検出される。干渉光のスペクトル分布は
可動鏡の位置の変化に応じて変化するため、可動鏡の位
置を所定の範囲で変化させることにより、所定の波長範
囲にわたってスペクトルを検出することができる。こう
して得られた検出データをフーリエ変換により波長毎の
データに変換し、各波長における透過率を調べることに
より、赤外吸光スペクトルが得られる。

【０００３】ＦＴ−ＩＲにより正確な測定を行なうには
上記可動鏡を充分な直進度で移動させることが必要であ
る。ここで充分な直進度とは、例えば可動鏡を載置した
底板等の部材を摺動させることにより該可動鏡の位置を
変化させる機構の場合、該底板の先端部に固定された可
動鏡の鏡面の方向変化が約１０秒以下であるような直進
度をいう。このように高い直進度を有する可動鏡摺動機
構として旧来よりエアベアリングや磁気ベアリングが用
いられてきた。しかし、これらベアリングは高価である
だけでなく、エアベアリングでは空気流により光路が乱
されるおそれがあり、また磁気ベアリングでは外部から
の磁気力により機構部に歪みが生じるおそれがある。こ
のため現在では、例えばボール・ベアリングやクロスロ
ーラ・ベアリング等を用いた安価な構成の可動鏡摺動機
構を用いることが多い。

【０００４】一方、上記各ベアリングとは異なる構成に
よる可動鏡摺動機構も提案されている。その一例を図９
に示す。図９（ａ）は本願出願人による実公平６−４１
１４５号公報に記載の平行運動装置（可動鏡摺動機構）
の概略構成図である。この図において、その先端にミラ
ー６０が固定されたミラー保持部材６１は一対の揺動リ
ンク６２によりベース６３に吊設されている。揺動リン
ク６２の上端とベース６３との間の連結部６４及び揺動
リンク６２の下端とミラー保持部材６１との間の連結部
６５は、薄膜（フィルム）状の可撓性部材６６により構
成される回り対偶構造（ヒンジ構造）を有する。図９
（ｂ）に揺動リンク６２及びその両端の連結部６４、６
５を背面から見た図を示す。このような可撓性部材６６
による４節平行リンク機構をリニアモータ等のアクチュ
エータ６７で駆動することにより、ミラー保持部材６１
がベース６３に対して平行な位置関係を保持したまま水
平方向に移動するようになっている。この考案により、
エアベアリングや磁気ベアリングに匹敵する直進度で可
動鏡を移動させることが可能な可動鏡摺動機構を備える
二光束干渉計をより安価に提供することが可能となっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】一般に、可動鏡摺動機
構を備える二光束干渉計においては、振動下でこれを使
用すると可動鏡の方向が振動に従って変化するために直
進度が低下するということが問題となる。従って、可動
鏡摺動機構の振動に対する安定性を高めることにより、
二光束干渉計を利用できる環境条件（例えば設置場所の
選択の幅）をより広くすることが一つの重要な課題とな
っている。

【０００６】上記課題に鑑みて成された本発明は、上記
考案の技術による高い直進性を有するだけでなく、更に
振動に対するより高い安定性をも有する可動鏡摺動機構
を備える二光束干渉計を提供することを目的とするもの
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る二光束干渉計は、 a)光学系に対して固定されるベース部材と、 b)上記ベース部材に対して移動可能な可動部材と、を備
える二光束干渉計であって、 c)上記可動部材は上記ベース部材に、一対の連結部材に
より、上記ベース部材に対して所定の位置関係を以て吊
設されており、 d)上記連結部材の各々は、上記ベース部材に固定される
上固定部と、上記可動部材に固定される下固定部と、上
記上固定部と下固定部とを連結する連結部とからなり、 e)該連結部は弾性的に変形可能な複数の薄板からなる可
変形部を含み、該可変形部が弾性的に変形する範囲内
で、上記可動部材が上記ベース部材に対して上記所定の
位置関係を保持した状態で移動可能となっていること、
を特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】ＦＴ−ＩＲの内部で光学系に対し
て固定されるベース部材には、可動鏡等が固定された可
動部材が一対の連結部材により吊設されている。各連結
部材は、上記ベース部材に固定される上固定部、上記可
動部材に固定される下固定部、及び上記上固定部と下固
定部とを連結する連結部からなる。該連結部は、弾性的
に変形可能な複数の薄板からなる可変形部を含んでい
る。上記ベース部材に上記上固定部を、また上記可動部
材に上記下固定部を、それぞれ固定し、可動部材をベー
ス部材に吊設した状態で、可動部材に水平方向の推進力
を加えると、該可動部材は、上記可変形部が弾性的に変
形可能な範囲内で、上記ベース部材に対して所定の位置
関係を保持したまま移動する。

【０００９】上記薄板に充分な強度及び弾性を与えるた
めに、該薄板は金属性とすることが好ましい。更に、上
記薄板の長さ、幅及び厚さや、複数の薄板の連結部内に
おける配置等を決定する際には、薄板に使用されている
金属の強度等の特性を考慮した上で、次のような条件を
満たすようにする。すなわち、ベース部材に可動部材を
連結部材で吊設した状態でリニアモータ等のアクチュエ
ータによって可動部材に推進力を加えたとき、該可動部
材がベース部材に対して所定の位置関係を保持したまま
薄板が弾性的に変形可能な範囲内で一定方向に所望の距
離（通常のＦＴ−ＩＲでは水平方向に約５ｍｍ程度）ま
で移動可能となるようにする。ここで、振動に対する安
定性をより重視する場合は、例えば薄板の幅や厚さを充
分にとることで可変形部の弾性係数を高める一方で、よ
り大きな推進力を有するアクチュエータを用いることに
より上記水平方向の可動距離を確保するようにすればよ
い。

【００１０】

【発明の効果】本発明による二光束干渉計においては、
その可動鏡摺動機構にボール・ベアリングやクロスロー
ラ・ベアリング等のように長期間の使用により摩耗又は
損傷するような部品が使用されていないため、長期にわ
たり良好な直進度が維持される。また、可動部材の可動
性を確保するために金属等からなる弾性薄板を使用した
ことにより、ポリイミドフィルム等の可撓性部材を用い
た従来の二光束干渉計に比べて振動に対する安定性が更
に高められた結果、ベース部材に対する可動部材の位置
関係はより確実に保持され、従来より幅広い分析環境下
で使用可能な二光束干渉計となっている。

【００１１】

【実施例】本発明に係る二光束干渉計の可動鏡摺動機構
の一実施例を図面を参照しながら説明する。図１は本実
施例の可動鏡摺動機構１０の斜視図である。この図にお
いて、天板１２及び底板１４には２つの連結部材１６が
天板１２及び底板１４を両側から挟むようにして固定さ
れている。以下、天板１２、底板１４及び２つの連結部
材１６からなる機構の全体を摺動機構ユニットと呼ぶ。

【００１２】図２は可動鏡摺動機構１０の中心軸上の縦
断面図である。摺動機構ユニットの内部では、反射鏡１
８が固定された可動鏡固定部材２０が底板１４の先端部
に、またコイルホルダ２２が固定されたコイル固定部材
２４が底板１４上の後部に、それぞれ固定されている。
また、天板１２には永久磁石２６が固定された磁石固定
部材２８が固定されている。上記コイルホルダ２２には
コイル２３が装着されており、このコイル２３と永久磁
石２６によりリニアモータ３０が構成されている。な
お、図２では可動鏡固定部材２０及びコイル固定部材２
４を底板１４とは別に製作してネジなどの固定手段によ
り底板１４に固定するようにしているが、図３に示した
ように、機械加工あるいはダイカスト等の手法により、
可動鏡固定部２１及びコイル固定部２５を有する可動部
材１５を単一の素材から一体的に成形するようにしても
よい。

【００１３】図１の連結部材１６は相互に締結された２
つの可変形部材３２ａ及び３２ｂから構成されている。
一つの可変形部材は金属材料から成る図４に示したよう
な形状の部材（以下、「原型部材３３」とする）を加工
して得られる。この原型部材について図４を参照しなが
ら説明する。図４（ａ）は原型部材３３の平面図であ
り、図４（ｂ）は側面図である。原型部材３３は第一固
定部３４及び第二固定部３５と両固定部を連結する連結
部３６からなり、連結部３６は中央締結板３７及び弾性
的に変形可能な４片の薄板（以下、「板バネ３８」とす
る）からなる。第一固定部３４及び第二固定部３５は同
一の形状を有するように成形されている。また、４片の
板バネ３８の長さ、幅及び厚さは全て同一であり、且
つ、各板バネ３８と第一固定部３４又は第二固定部３５
との間の角度（図４（ａ）の角θ）も全て同一である。
以上のような原型部材３３は、ダイカストや機械加工の
手法により単一の金属材料から一体的に成形することが
望ましい。ここで金属材料としては、アルミニウム、黄
銅、鉄等、一般にダイカストや機械加工で用いられるい
ずれの材料を用いてもよい。

【００１４】上記原型部材３３を加工して可変形部材を
製作する手順について図５を参照しながら説明する。ま
ず、原型部材３３の第一固定部３４及び第二固定部３５
にはめ合い穴４０を設ける。次に、各はめ合い穴４０に
図示せぬジグのはめ合いピンを挿入して原型部材３３を
上記ジグに固定し、第一固定部３４、第二固定部３５及
び中央締結板３７にタップ穴４４を設ける。各タップ穴
４４の位置は、原型部材３３の第一固定部３４及び第二
固定部３５の位置を逆転させたときの全タップ穴４４の
配置が逆転前の配置と正確に一致するように、予め定め
ておく。以上のようにして、第一固定部３４、第二固定
部３５及び連結部３６から成る可変形部材３２が得られ
る。

【００１５】可変形部材３２を用いて連結部材１６を製
作する手順について図６を参照しながら説明する。ま
ず、２つの可変形部材３２ａ及び３２ｂを用意し、一方
の可変形部材の第一固定部３４が他方の可変形部材の第
二固定部３５に重なるように２つの可変形部材３２ａ及
び３２ｂを重ね合わせる。このとき、２つの可変形部材
を重ね合わせた厚さよりも長いはめ合いピン４６を、相
互に面接する第一固定部３４及び第二固定部３５のはめ
合い穴４０に挿入することにより、可変形部材３２ａと
可変形部材３２ｂとを正確に重ね合わせることができ
る。このように重ね合わせた状態で、可変形部材３２ａ
又は３２ｂの一方（図６では可変形部材３２ａ）の中央
締結板３７のタップ穴４４にタッピンネジ４７を通し、
他方の中央締結板３７のタップ穴４４までこれをねじ込
み、２つの可変形部材３２ａ及び３２ｂを接合する。

【００１６】次に、天板１２及び底板１４に連結部材１
６を固定する手順について図７を参照しながら説明す
る。まず、天板１２及び底板１４の側面の、連結部材１
６のはめ合い穴４０及びタップ穴４４の位置と正確に一
致するような位置に、はめ合い穴４１及びタップ穴４５
を設ける。そして、連結部材１６のはめ合い穴４０に挿
入されたはめ合いピン４６を更に天板１２及び底板１４
のはめ合い穴４１にも挿入する。このようにはめ合いピ
ン４６を挿入した状態で、連結部材１６のタップ穴４４
から天板１２及び底板１４のタップ穴４５までタッピン
ネジ４８を通し、天板１２及び底板１４に連結部材１６
を固定する。天板１２及び底板１４の反対側の側面にも
同様に別の連結部材（図示せず）を固定する。以上のよ
うに、はめ合い穴４０、４１及びはめ合いピン４６を利
用することにより、天板１２及び底板１４と連結部材１
６との位置関係を正確に保持した状態で、天板１２及び
底板１４に連結部材１６を固定することができる。この
方法によれば、組立後の調整が不要となり、生産性が大
きく向上する。

【００１７】以上のように構成された可動鏡摺動機構１
０の作動について図８を参照しながら説明する。図２の
リニアモータ３０を作動させていないとき、隣接する一
対の板バネ３８ａ及び３８ｂは、図８（ａ）に示したよ
うに相互に中点で交差するように位置している。このよ
うな一対の板バネ３８ａ及び３８ｂからなる部分を以下
ではヒンジ部５０と呼ぶ。リニアモータ３０を作動させ
ると、リニアモータ３０の駆動力が底板１４を前方に推
進させるように作用する。この駆動力は底板１４から連
結部材１６に伝わり、これにより、ヒンジ部５０は図８
（ｂ）に示したように変形する。一つの連結部材１６は
４つのヒンジ部５０を有しており、各ヒンジ部５０が図
８（ｂ）に示したように変形すると、連結部材１６の全
体は図８（ｃ）に示したように変形する。その結果、底
板１４は前方斜め上方へ平行移動し、これに伴って底板
１４の先端部に固定された反射鏡１８も移動する。この
間、反射鏡１８の反射面の方向は常に同一方向に維持さ
れるため、直進度は充分に確保される。その後、リニア
モータ３０を停止すると、ヒンジ部５０の形状は弾性力
によって図８（ａ）に示した形状に復帰し、底板１４の
位置も復帰する。

【００１８】以上のような本実施例の可動鏡摺動機構１
０においては、連結部材１６の可変形部を構成する板バ
ネ３８が相互に交差するように配されていることによ
り、例えば薄膜状の可撓性部材により可変形部を構成す
る場合に比べて、底板１４の位置の上下方向の安定性が
より高められる。また、連結部材１６の厚さを可動鏡摺
動機構１０の高さに比して充分な厚さとすることによ
り、底板１４の位置の左右方向の安定性も充分確保され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の可動鏡摺動機構の一実施例の斜視
図。

【図２】 図１の可動鏡摺動機構の中心軸上の縦断面
図。

【図３】 可動鏡固定部及びコイル固定部が一体的に成
形された可動部材を示す図。

【図４】 可変形部材を製作するための原型部材の
（ａ）平面図、及び（ｂ）側面図。

【図５】 原型部材から可変形部材を製作する手順を説
明するための図。

【図６】 可変形部材を用いて連結部材を製作する手順
を説明するための図。

【図７】 天板及び底板に連結部材を固定する手順を説
明するための図。

【図８】 可動鏡摺動機構の作動を説明するための図で
あり、（ａ）リニアモータが作動していないときの板バ
ネの様子を示す図、（ｂ）リニアモータが作動している
ときの板バネの様子を示す図、及び（ｃ）リニアモータ
が作動しているときの連結部材の変形の様子を示す図。

【図９】 従来より用いられている可動鏡摺動機構の一
例の（ａ）全体構成図、及び（ｂ）背面図。

【符号の説明】

１２…天板 １４…底板 １６…連結部材 ３２、３２ａ、３２ｂ…可変形部材 ３４…第一固定部 ３５…第二固定部 ３６…連結部 ３７…中央締結板 ３８、３８ａ、３８ｂ…板バネ ４０、４１…はめ合い穴 ４４、４５…タップ穴 ４６…はめ合いピン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a)光学系に対して固定されるベース部材
   と、 b)上記ベース部材に対して移動可能な可動部材と、を備
   える二光束干渉計であって、 c)上記可動部材は上記ベース部材に、一対の連結部材に
   より、上記ベース部材に対して所定の位置関係を以て吊
   設されており、 d)上記連結部材の各々は、上記ベース部材に固定される
   上固定部と、上記可動部材に固定される下固定部と、上
   記上固定部と下固定部とを連結する連結部とからなり、 e)該連結部は弾性的に変形可能な複数の薄板からなる可
   変形部を含み、該可変形部が弾性的に変形する範囲内
   で、上記可動部材が上記ベース部材に対して上記所定の
   位置関係を保持した状態で移動可能となっていること、
   を特徴とする二光束干渉計。