(57)【要約】  光学部材の光学面を、所定の中心点を支点として揺動させることで所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構であって、所定の電圧を印加されることによって軸方向に伸縮し、一端部側が固定された電気機械変換素子と、電気機械変換素子の他端部側に設けられ、電気機械変換素子の伸縮によって軸方向に進退移動する駆動軸と、所定の中心点を支点として光学部材を揺動可能に支持する支持手段とを備え、支持手段は、所定の中心点から離れた光学部材の外周側に位置し、駆動軸に対して摩擦係合する移動片を含み、移動片は、電気機械変換素子が緩慢に伸縮するときは駆動軸とともに進退移動し、電気機械変換素子が急峻に伸縮するときは駆動軸に対して滑り移動し、光学部材の姿勢は、光学部材の外周側が移動片の進退移動および滑り移動によって軸方向に進退移動することによって調整される。
2012063551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学部材の光学面を、所定の中心点を支点として揺動させることによって、所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構であって、
所定の電圧を印加されることによって軸方向に伸縮し、一端部側が固定された電気機械変換素子と、
前記電気機械変換素子の他端部側に設けられ、前記電気機械変換素子の伸縮によって前記軸方向に進退移動する駆動軸と、
前記所定の中心点を支点として前記光学部材を揺動可能に支持する支持手段と、を備え、
前記支持手段は、前記所定の中心点から離れた前記光学部材の外周側に位置し、前記駆動軸に対して摩擦係合する移動片を含み、
前記移動片は、前記電気機械変換素子が緩慢に伸縮するときは前記駆動軸とともに進退移動し、前記電気機械変換素子が急峻に伸縮するときは前記駆動軸に対して滑り移動し、
前記光学部材の姿勢は、前記光学部材の前記外周側が前記移動片の進退移動および滑り移動によって前記軸方向に進退移動することによって調整される、
光学部材の姿勢調整機構。
【請求項２】
前記支持手段は、
前記光学部材の前記光学面とは反対側の面から前記光学部材を支持し、前記移動片が外周の一部に設けられた台座と、
前記台座を挟んで前記光学部材とは反対側に位置し、前記台座と接触する接触部の表面が球面状に形成された台座支持部材と、を含み、
前記接触部は、前記所定の中心点であり、
前記移動片が進退移動および滑り移動することによって、前記台座は前記台座支持部材との前記接触部を支点として揺動し、
前記光学部材の姿勢は、前記台座の揺動を通して調整される、
請求項１に記載の光学部材の姿勢調整機構。
【請求項３】
前記台座支持部材は、球体である、
請求項２に記載の光学部材の姿勢調整機構。
【請求項４】
前記台座支持部材および前記台座は、相互に引き合う方向に磁力が発生する磁性体からそれぞれ構成される、
請求項２または３に記載の光学部材の姿勢調整機構。
【請求項５】
前記電気機械変換素子と、前記駆動軸と、前記移動片とからなる組は、前記光学部材の中心から見て所定の角度の間隔を空けて、少なくとも２組設けられる、
請求項１から４のいずれかに記載の光学部材の姿勢調整機構。
【請求項６】
前記移動片に、前記電気機械変換素子の前記伸縮による前記駆動軸の緩慢な進退移動に伴った移動と、前記電気機械変換素子の前記伸縮による前記駆動軸の急峻な進退移動に伴った滑り移動とを繰り返し行なわせることによって、前記光学部材の姿勢を粗調整し、
前記移動片に、前記電気機械変換素子の前記伸縮による前記駆動軸の緩慢な進退移動に伴った移動を行なわせることによって、前記光学部材の姿勢を微調整する、
請求項１から５のいずれかに記載の光学部材の姿勢調整機構。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の光学部材の姿勢調整機構と、
固定鏡である前記光学部材と、
移動鏡と、
光源と、
前記光源が出射した光を前記光学部材に向かう光と前記移動鏡に向かう光とに分割するとともに、前記光学部材および前記移動鏡の各々に反射した光を合成し干渉光として出射するビームスプリッタと、
前記干渉光を検出する検出器と、を備える、
マイケルソン干渉計。
【請求項８】
請求項７に記載のマイケルソン干渉計と、
前記検出器が検出した前記干渉光のスペクトルを算出する演算部と、
前記演算部によって得られた前記スペクトルを出力する出力部と、を備える、
フーリエ変換分光分析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学部材の光学面を所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構、その光学部材の姿勢調整機構を備えたマイケルソン干渉計、およびそのマイケルソン干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学部材は、光を受ける光学面を有する。光学部材は、たとえばレンズ、プリズム、またはミラーであり、光学面に受けた光を集光（導光）し、反射し、または透過させる。光学部材の材質は、たとえば樹脂、ガラス、金属、または金属薄膜等である。光学部材の姿勢調整機構は、フーリエ変換分光分析装置（ＦＴＩＲ：Fourier  Transform  Infrared  Spectroscopy）に組み込まれるマイケルソン干渉計に用いられることができる。この場合、光学部材の姿勢調整機構は、光学部材としての固定鏡の姿勢を調整する。【０００３】
光学部材の姿勢調整機構に関する発明として、特開２００２−１４８１１６号公報（特許文献１）が知られる。同文献には、固定鏡の姿勢の粗調整および微調整を自動的に行なうことができる干渉分光光度計が開示される。同文献における光学部材の姿勢調整機構は、圧電素子と、上記圧電素子を移動させる圧電素子移動手段とを備える。【０００４】
上記文献（特許文献１）における上記圧電素子移動手段は、モータと、上記モータの回転動力を直線運動に変換する運動変換機構（ギア、円柱体、および螺入孔など）とを含む。上記モータと上記運動変換機構とによって、上記圧電素子が直線往復運動される。上記圧電素子の直線往復運動によって、固定鏡の姿勢が調節される。しかしながら、同文献における固定鏡（光学部材）の姿勢調整機構は、部品点数が多く、構成も複雑である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１４８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、簡素な構成からなる、光学部材の光学面を所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構、その光学部材の姿勢調整機構を備えたマイケルソン干渉計、およびそのマイケルソン干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づく光学部材の姿勢調整機構は、光学部材の光学面を、所定の中心点を支点として揺動させることによって、所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構であって、所定の電圧を印加されることによって軸方向に伸縮し、一端部側が固定された電気機械変換素子と、上記電気機械変換素子の他端部側に設けられ、上記電気機械変換素子の伸縮によって上記軸方向に進退移動する駆動軸と、上記所定の中心点を支点として上記光学部材を揺動可能に支持する支持手段と、を備え、上記支持手段は、上記所定の中心点から離れた上記光学部材の外周側に位置し、上記駆動軸に対して摩擦係合する移動片を含み、上記移動片は、上記電気機械変換素子が緩慢に伸縮するときは上記駆動軸とともに進退移動し、上記電気機械変換素子が急峻に伸縮するときは上記駆動軸に対して滑り移動し、上記光学部材の姿勢は、上記光学部材の上記外周側が上記移動片の進退移動および滑り移動によって上記軸方向に進退移動することによって調整される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、簡素な構成からなる、光学部材の光学面を所定の方向に向けるための光学部材の姿勢調整機構、その光学部材の姿勢調整機構を備えたマイケルソン干渉計、およびそのマイケルソン干渉計を備えたフーリエ変換分光分析装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】実施の形態におけるマイケルソン干渉計に用いられる参照検出器の構成を示す正面図である。
【図３】（Ａ）は、実施の形態におけるマイケルソン干渉計に用いられる参照検出器が検出した干渉光の一部の強度の経時的な変化を示す図である。（Ｂ）は、実施の形態におけるマイケルソン干渉計に用いられる参照検出器が検出した干渉光の残部の強度の経時的な変化を示す図である。
【図４】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構を示す第１分解斜視図である。
【図５】図４中におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図である。
【図６】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構の上方側を示す第２分解斜視図である。
【図７】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構の下方側を示す第３分解斜視図である。
【図８】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構に用いられる圧電素子に印加される電圧の波形を示す図である。
【図９】（Ａ）は実施の形態における光学部材の姿勢調整機構に用いられる移動片の粗調整前の様子を示す断面図である。（Ｂ）は実施の形態における光学部材の姿勢調整機構に用いられる移動片の粗調整後の様子を示す断面図である。（Ｃ）は実施の形態における光学部材の姿勢調整機構に用いられる移動片の微調整後の様子を示す断面図である。
【図１０】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構によって固定鏡の姿勢が調整される様子を示す断面図である。
【図１１】実施の形態における光学部材の姿勢調整機構に用いられる圧電素子に印加される他の電圧の波形を示す図である。
【図１２】実施の形態の他の構成における光学部材の姿勢調整機構を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に基づいた実施の形態について、以下、図面を参照しながら説明する。実施の形態の説明において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。実施の形態の説明において、同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。
【００１１】
（フーリエ変換分光分析装置１０００・マイケルソン干渉計１１０）
図１を参照して、実施の形態におけるフーリエ変換分光分析装置１０００について説明する。フーリエ変換分光分析装置１０００は、マイケルソン干渉計１１０、演算部１２０、および出力部１３０を備える。マイケルソン干渉計１１０は、分光光学系１１１、参照光学系１２１、および光学部材の姿勢調整機構１００を含む。
【００１２】
（分光光学系１１１）
分光光学系１１１は、光源１１２、コリメート光学系１１３、ビームスプリッタ１１４、固定鏡１１５、移動鏡１１６、集光光学系１１７、検出器１１８、および駆動機構１１９を有する。
【００１３】
光源１１２は、半導体レーザ等の発光素子から構成され、赤外光等の光を出射する。光源１１２が出射した光は、参照光学系１２１（詳細は後述する）における光路合成鏡１２３に導入され、参照光源１２２（詳細は後述する）が出射した光と合成される。合成された光は光路合成鏡１２３から出射され、コリメート光学系１１３によって平行光に変換された後、ビームスプリッタ１１４に導入される。ビームスプリッタ１１４はハーフミラー等から構成される。ビームスプリッタ１１４に導入された光（入射光）は２光束に分割される。
【００１４】
分割された光の一方は固定鏡１１５に照射される。固定鏡１１５の表面１１５Ａ（光学面）で反射した光（反射光）は、反射前と略同一の光路を通過してビームスプリッタ１１４に再び照射される。分割された光の他方は移動鏡１１６に照射される。移動鏡１１６の表面１１６Ａ（光学面）で反射した光（反射光）は、反射前と略同一の光路を通過してビームスプリッタ１１４に再び照射される。固定鏡１１５からの反射光および移動鏡１１６からの反射光は、ビームスプリッタ１１４によって合成される（重ね合わせられる）。
【００１５】
ここで、分割された光の他方が移動鏡１１６の表面１１６Ａで反射する際、移動鏡１１６は駆動機構１１９によって平行を維持した状態で矢印ＡＲ１１６方向に往復移動している。移動鏡１１６の往復移動によって、固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光との間には、光路長の差が生じる。固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光とは、ビームスプリッタ１１４で合成されることによって干渉光を形成する。
【００１６】
移動鏡１１６の位置に応じて光路長の差は連続的に変化する。光路長の差に応じて干渉光としての光の強度も連続的に変化する。光路長の差が、たとえば、コリメート光学系１１３からビームスプリッタ１１４に照射される光の波長の整数倍のとき、干渉光としての光の強度は最大となる。
【００１７】
干渉光を形成した光は試料Ｓに照射される。試料Ｓを透過した光は集光光学系１１７に集光される。集光された光は、参照光学系１２１（詳細は後述する）における光路分離鏡１２４に導入される。検出器１１８は、光路分離鏡１２４から出射された光を干渉パターン（インターフェログラム）として検出する。この干渉パターンは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等を含む演算部１２０に送られる。演算部１２０は、収集（サンプリング）した干渉パターンをアナログ形式からデジタル形式に変換し、変換後のデータをさらにフーリエ変換する。
【００１８】
フーリエ変換によって、試料Ｓを透過した光（干渉光）の波数（＝１／波長）毎の光の強度を示すスペクトル分布が算出される。フーリエ変換後のデータは、出力部１３０を通して他の機器に出力されたりディスプレイ等に表示されたりする。このスペクトル分布に基づいて、試料Ｓの特性（たとえば、材料、構造、または成分量）が分析される。
【００１９】
（参照光学系１２１）
参照光学系１２１は、コリメート光学系１１３、ビームスプリッタ１１４、固定鏡１１５、移動鏡１１６、集光光学系１１７、参照光源１２２、光路合成鏡１２３、光路分離鏡１２４、参照検出器１２５、および信号処理部１２６を有している。コリメート光学系１１３、ビームスプリッタ１１４、固定鏡１１５、移動鏡１１６、および集光光学系１１７は、分光光学系１１１および参照光学系１２１の双方の構成として共通している。
【００２０】
参照光源１２２は、半導体レーザ等の発光素子から構成され、赤色光等の光を出射する。上述のとおり、参照光源１２２が出射した光は光路合成鏡１２３に導入される。光路合成鏡１２３はハーフミラー等から構成される。光源１１２からの光は光路合成鏡１２３を透過する。参照光源１２２からの光は光路合成鏡１２３で反射される。
【００２１】
光源１１２からの光および参照光源１２２からの光は、光路合成鏡１２３によって合成された状態で、光路合成鏡１２３から同一光路上に出射される。光路合成鏡１２３から出射された光は、コリメート光学系１１３によって平行光に変換された後、ビームスプリッタ１１４に導入されて２光束に分割される。
【００２２】
上述のとおり、分割された光の一方は固定鏡１１５に照射され、反射光としてビームスプリッタ１１４に再び照射される。分割された光の他方は移動鏡１１６に照射され、反射光としてビームスプリッタ１１４に再び照射される。固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光とは、ビームスプリッタ１１４で合成されることによって干渉光を形成する。
【００２３】
上述のとおり、干渉光を形成した光は試料Ｓに照射される。試料Ｓを透過した光は集光光学系１１７に集光される。集光された光は、参照光学系１２１における光路分離鏡１２４に導入される。光路分離鏡１２４はハーフミラー等から構成され、光路分離鏡１２４に導入された光（入射光）は２光束に分割される。
【００２４】
光源１１２から出射され、光路合成鏡１２３、コリメート光学系１１３、ビームスプリッタ１１４、固定鏡１１５、移動鏡１１６、試料Ｓ、および集光光学系１１７を通して光路分離鏡１２４に導入された光は、光路分離鏡１２４を透過する。上述のとおり、光路分離鏡１２４を透過したこの光（干渉光）は、検出器１１８によって検出される。
【００２５】
一方、参照光源１２２から出射され、光路合成鏡１２３、コリメート光学系１１３、ビームスプリッタ１１４、固定鏡１１５、移動鏡１１６、試料Ｓ、および集光光学系１１７を通して光路分離鏡１２４に導入された光は、光路分離鏡１２４で反射される。光路分離鏡１２４からの反射光（干渉光）は、４分割センサ等から構成される参照検出器１２５によって干渉パターンとして検出される。
【００２６】
干渉光の干渉パターンは、ＣＰＵ等を含む信号処理部１２６に送られる。信号処理部１２６は、収集した干渉パターンに基づいて光路分離鏡１２４からの反射光の強度を算出する。信号処理部１２６は、光路分離鏡１２４からの反射光の強度に基づいて、演算部１２０におけるサンプリングのタイミングを示す信号を生成することができる。演算部１２０におけるサンプリングのタイミングを示す信号は、公知の手段によって生成されることができる。
【００２７】
信号処理部１２６は、光路分離鏡１２４からの反射光の強度に基づいて、２光路間における光の傾き（固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光との相対的な傾き）を算出することもできる。２光路間における光の傾きは、たとえば以下のように算出される。
【００２８】
図２を参照して、４分割センサから構成される参照検出器１２５は、４つの受光領域Ｅ１〜Ｅ４を有している。受光領域Ｅ１〜Ｅ４は反時計回りに並んで相互に隣接している。受光領域Ｅ１〜Ｅ４によって構成される領域に、光路分離鏡１２４からの反射光が照射される。受光領域Ｅ１〜Ｅ４によって構成される領域の中心と、光路分離鏡１２４からの反射光のスポットＤの中心とは略一致している。
【００２９】
受光領域Ｅ１〜Ｅ４は、光路分離鏡１２４からそれぞれの領域に照射された反射光の強度を検出する。光路分離鏡１２４からの反射光の強度は、経時的に変化する位相信号として、たとえば図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示されるように検出される。
【００３０】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）の各々の横軸は、時間（単位：秒）の経過を示している。図３（Ａ）の縦軸は、受光領域Ｅ１が検出した光強度および受光領域Ｅ２が検出した光強度の和を強度Ａ１（相対値）として示している。図３（Ｂ）の縦軸は、受光領域Ｅ３が検出した光強度および受光領域Ｅ４が検出した光強度の和を強度Ａ２（相対値）として示している。
【００３１】
図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示すように、２光路間での光の傾き（固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光との相対的な傾き）があると、強度Ａ１と強度Ａ２との間に、位相差Δが生じる。すなわち、位相差Δに基づいて、２光路間での光の傾きを算出することができる。受光領域Ｅ１〜Ｅ４からなる他の組み合わせ（たとえば受光領域Ｅ１，Ｅ４と受光領域Ｅ２，Ｅ３との組合せ）によって、他の位相差Δを得ることができる。上記の位相差Δとこの他の位相差Δとに基づいて、２光路間での光の傾きの方向（ベクトル）を算出することもできる。
【００３２】
（光学部材の姿勢調整機構１００）
図１を再び参照して、光学部材の姿勢調整機構１００は、信号処理部１２６における検出結果（固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光との相対的な傾き）に基づいて、固定鏡１１５の姿勢（ビームスプリッタ１１４に対する角度）を矢印ＡＲ１１５方向に調整する。当該調整によって、固定鏡１１５における反射光の光路が補正され、２光路間での光の傾きを無くす（若しくは減少させる）ことが可能となる。光学部材の姿勢調整機構１００がマイケルソン干渉計１１０内に設けられていることによって、干渉光をより精度高く生成することが可能となる。
【００３３】
以下、図４〜図７を参照して、光学部材の姿勢調整機構１００（以下、姿勢調整機構１００ともいう）の構成について詳細に説明する。
【００３４】
図４は、姿勢調整機構１００の第１分解斜視図である。便宜上、図４では後述する中間体６０の一部（ハッチングで示される部分）が破断されて図示される。実際には、図６に示すように中間体６０の当該一部は破断されない。図５は、図４中におけるＶ−Ｖ線に関する矢視断面図である。図５では姿勢調整機構１００は分解されて図示されない。図６は、姿勢調整機構１００の第２分解斜視図である。図６では姿勢調整機構１００の上方側が図示される。図７は、姿勢調整機構１００の第３分解斜視図である。図７では姿勢調整機構１００の下方側が図示される。
【００３５】
図４〜図７（主として図６）を参照して、姿勢調整機構１００は、上部体１０、ボルト２１〜２４、台座３０、移動片４０，４１、球体５０（台座支持部材）、中間体６０、駆動軸７０，７１、電気機械変換素子としての圧電素子８０，８１、および下部体９０を備える。台座３０、移動片４０，４１、および球体５０（台座支持部材）は、支持手段として機能する。
【００３６】
上部体１０は平板状に形成される。上部体１０の厚さは、たとえば１．０ｍｍである。上部体１０は、外周側に貫通孔１１〜１３と、略中央に貫通孔１６と、貫通孔１６の外側に貫通孔１４，１５とを有している。貫通孔１６の中心から見て、貫通孔１４，１５は相互に９０°の間隔を空けている。貫通孔１１〜１３にはボルト２１〜２３がそれぞれ挿入される（図４参照）。ボルト２１〜２３は、後述する中間体６０に設けられたネジ穴６１〜６３にそれぞれ螺合する。ボルト２１〜２３とネジ穴６１〜６３との螺合によって、上部体１０と中間体６０とが相互に接合される。
【００３７】
貫通孔１６の直径は、たとえば６．０ｍｍであり、光学部材として円板状に形成される固定鏡１１５の直径よりも若干大きい。姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、固定鏡１１５は貫通孔１６内に位置する（図４および図５参照）。固定鏡１１５の表面１１５Ａは、貫通孔１６から露出する。貫通孔１４，１５には、後述する駆動軸７０，７１の上端がそれぞれ挿入される（図５参照）。貫通孔１４，１５の直径はたとえば１．０ｍｍであり、駆動軸７０，７１の直径はたとえば１．０ｍｍである。
【００３８】
台座３０は円板状に形成される。台座３０は表面３０Ａおよび裏面３０Ｂを有する。台座３０の直径は、たとえば８．５ｍｍであり、表面３０Ａ上に配置される固定鏡１１５の直径よりも大きい。固定鏡１１５は、台座３０と同軸上に配置される。台座３０の裏面３０Ｂには環状凸部３２（図５および図７参照）が設けられる。環状凸部３２内の裏面３０Ｂと接触するように、球体５０が配置される。球体５０は、表面の全部が球面状に構成される。球体５０の直径はたとえば３．０ｍｍである。
【００３９】
図５を参照して、固定鏡１１５および球体５０は、相互に引き合う方向に磁力が発生する磁性体からそれぞれ構成されるとよい。具体的には、たとえば、球体５０および固定鏡１１５の一方が磁石（磁性体の一例）から構成され、球体５０および固定鏡１１５の他方が金属（磁性体の他の例）から構成される。相互に引き合う方向に磁力が発生する場合、固定鏡１１５および球体５０の双方が磁石から構成されてもよい。
【００４０】
球体５０および固定鏡１１５は磁力の作用によって相互に引き付け合う。姿勢調整機構１００が組立てられた状態において、台座３０の表面３０Ａと固定鏡１１５の裏面１１５Ｂとの接触状態（接合状態）は上記磁力の作用によって維持される。固定鏡１１５は、台座３０に対して接着（固着）されていないため、容易に交換することができる。台座３０の裏面３０Ｂと球体５０との接触状態（接合状態）も、上記磁力の作用によって維持される。
【００４１】
台座３０が球体５０に常に接触していることによって、台座３０は球体５０上で揺動することができる。台座３０が球体５０上で揺動する際、球体５０は磁力の作用によって台座３０に押し付けられているため、台座３０の揺動の支点である台座３０の裏面３０Ｂと球体５０との接触部５２は、台座３０の揺動に合わせて円滑に移動することができる。
【００４２】
姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、球体５０は中間体６０に接合される。たとえば、中間体６０および球体５０が相互に引き合う方向に磁力が発生する磁性体である場合、球体５０は中間体６０に対して接合される。球体５０と中間体６０との接合状態は、上記の磁力の作用によって維持される。たとえば、球体５０および中間体６０の一方が磁石から構成され、球体５０および中間体６０の他方が金属から構成されるとよい。
【００４３】
球体５０は、中間体６０の上部開口端６６Ａ（詳細は後述する）に嵌合しているか、もしくは上部開口端６６Ａに接着されていてもよい。球体５０は中間体６０の上部開口端６６Ａに挟持固定されていてもよく、ネジ止めなどの手段によって球体５０が中間体６０に固定されていてもよい。
【００４４】
中間体６０に球体５０が接合されることによって、台座３０は上部体１０および中間体６０からは離れた状態で、球体５０の表面上で揺動することが可能となる。換言すると、台座３０は、上部体１０および中間体６０に接触しない状態で、球体５０の表面上で揺動することが可能となる。当該揺動に伴って、台座３０上に配置された固定鏡１１５も揺動する。台座３０の裏面３０Ｂに環状凸部３２が設けられていることによって、球体５０の表面上で台座３０が揺動する際、台座３０の球体５０に対する過度な位置ずれが防止される。
【００４５】
台座３０を揺動させるために設けられる移動片４０，４１（図４参照）は、台座３０の外周の一部に接合される。台座３０の中心から見て、移動片４０，４１は相互に９０°の間隔を空けている。移動片４０，４１は、上クランプ部４４，４５と、円筒部４２，４３と、下クランプ部４６，４７とをそれぞれ有する。
【００４６】
上クランプ部４４，４５と下クランプ部４６，４７とによって台座３０がそれぞれ挟まれる。当該構成によって、台座３０は、球体５０、移動片４０、および移動片４１によって３箇所で支持される。円筒部４２，４３が変位（移動）することによって、台座３０は球体５０との接触状態を維持しながら揺動する。円筒部４２，４３には、後述する駆動軸７０，７１がそれぞれ嵌め込まれる。
【００４７】
中間体６０は平板状に形成される。中間体６０は表面６０Ａおよび裏面６０Ｂ（図７参照）を有する。中間体６０の厚さ（表面６０Ａと裏面６０Ｂとの間隔）は、たとえば２．７ｍｍである。中間体６０は、表面６０Ａの略中央にくり抜き部６７と、くり抜き部６７の底面に円形凹部６６と、表面６０Ａにネジ穴６１〜６３と、くり抜き部６７から外方に向かう切欠部６８，６９と、切欠部６８，６９のそれぞれの底面に貫通孔６４，６５と、裏面６０Ｂに垂下部６６Ｍ（図５および図７参照）とを有している。貫通孔６４，６５の直径はたとえば１．０ｍｍである。
【００４８】
円形凹部６６の中心から見て、貫通孔６４，６５は相互に９０°の間隔を空けている。くり抜き部６７の直径は、台座３０の直径よりも若干大きい。姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、台座３０、移動片４０、および移動片４１は、くり抜き部６７、切欠部６８、および切欠部６９の内にそれぞれ位置する（図４および図５参照）。
【００４９】
球体５０は、円形凹部６６の上部開口端６６Ａ上に配置される。上述のとおり、球体５０は中間体６０に磁力等の作用によって接合されるとよい。上述のとおり、球体５０は、中間体６０の上部開口端６６Ａに嵌合してもよく、もしくは上部開口端６６Ａに接着されていてもよい。球体５０は中間体６０の上部開口端６６Ａに挟持固定されてもよく、ネジ止めなどの手段によって球体５０が中間体６０に固定されてもよい。
【００５０】
ネジ穴６１〜６３の位置は、上部体１０における貫通孔１１〜１３の位置に対応している。上述のとおり、姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、ボルト２１〜２３はネジ穴６１〜６３にそれぞれ螺合する。ボルト２１〜２３とネジ穴６１〜６３との螺合によって、上部体１０と中間体６０とが接合される（図５参照）。
【００５１】
垂下部６６Ｍは、中間体６０の裏面６０Ｂから円柱状に垂設される。垂下部６６Ｍの外側に、後述する圧電素子８０，８１が設けられる（図５および図７参照）。垂下部６６Ｍの下端にはナット６６Ｎが設けられる。
【００５２】
駆動軸７０，７１は、円柱状の部材である。駆動軸７０，７１の軸方向の長さは、たとえば４．０ｍｍである。駆動軸７０，７１は、一端部８６，８７がそれぞれ基台８８，８９に固定された圧電素子８０，８１（伸縮部８２，８３）の他端部８４，８５にそれぞれ設けられる。姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、駆動軸７０，７１は、中間体６０の貫通孔６４，６５、移動片４０，４１の円筒部４２，４３、および上部体１０の貫通孔１４，１５にそれぞれ順に挿入される（図５参照）。駆動軸７０，７１は、円筒部４２，４３に対してはそれぞれ所定の摩擦力をもって摩擦係合する。
【００５３】
移動片４０，４１（円筒部４２，４３）は、駆動軸７０，７１に対してそれぞれ摺動可能に構成される。具体的には、圧電素子８０，８１に所定の電圧が印加されることによって、圧電素子８０，８１はそれぞれ伸縮する。圧電素子８０，８１の伸縮によって駆動軸７０，７１が緩慢に進退移動するときは、移動片４０，４１は駆動軸７０，７１とともにそれぞれ進退移動する。圧電素子８０，８１の伸縮によって駆動軸７０，７１が急峻に進退移動するときは、移動片４０，４１は駆動軸７０，７１に対してそれぞれ滑り移動する。
【００５４】
圧電素子８０，８１は、電圧制御回路（図示せず）に接続された伸縮部８２，８３をそれぞれ有している。圧電素子８０，８１の伸縮部８２，８３における長さ（初期長さ）は、たとえば９．０ｍｍである。伸縮部８２，８３は、積層された多数の圧電板から構成され、電圧制御回路から独立した所定の電圧がそれぞれ印加される。伸縮部８２，８３は、所定の電圧が印加されることによって、軸方向（図４における矢印ＡＲ８２，ＡＲ８３参照）にそれぞれ伸縮する。
【００５５】
上述の通り、駆動軸７０，７１は、伸縮部８２，８３の他端部８４，８５上にそれぞれ設けられる。伸縮部８２，８３が伸縮することによって、駆動軸７０，７１は伸縮部８２，８３の伸縮方向に沿ってそれぞれ進退移動する。
【００５６】
伸縮部８２，８３の一端部８６，８７には、基台８８，８９がそれぞれ設けられる。姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、基台８８，８９は下部体９０上にそれぞれ固定される（図５参照）。当該構成によって、伸縮部８２，８３の他端部８４，８５が、圧電素子８０，８１としての伸縮の自由端をそれぞれ構成している。伸縮部８２，８３の一端部８６，８７が、圧電素子８０，８１としての伸縮の固定端をそれぞれ構成している。
【００５７】
下部体９０は平板状に形成される。下部体９０の略中央部には凸部９１が設けられる。凸部９１の中央には貫通孔９２が設けられる。姿勢調整機構１００が組立てられた状態においては、ボルト２４が貫通孔９２内に嵌め込まれ、ボルト２４はナット６６Ｎに螺合する（図５参照）。ボルト２４とナット６６Ｎとの螺合によって、下部体９０と中間体６０とが接合される。
【００５８】
フーリエ変換分光分析装置１０００、マイケルソン干渉計１１０、および光学部材の姿勢調整機構１００は、以上のように構成される。
【００５９】
（フーリエ変換分光分析装置１０００等の動作）
フーリエ変換分光分析装置１０００は、研究所内または開発室内などの所定の場所に設置される。フーリエ変換分光分析装置１０００が設置された後、固定鏡１１５の姿勢が調整される。固定鏡１１５の姿勢は、上記の姿勢調整機構１００によって調整される。
【００６０】
また、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を参照して上述したように、姿勢調整機構１００は、信号処理部１２６（図１参照）における検出結果（固定鏡１１５からの反射光と移動鏡１１６からの反射光との相対的な傾き）に基づいて、固定鏡１１５の姿勢（ビームスプリッタ１１４に対する角度）を調整する。当該調整によって、固定鏡１１５における反射光の光路が補正され、２光路間での光の傾きを無くす（若しくは減少させる）ことが可能となる。干渉光は、より精度高く生成されることが可能となる。
【００６１】
以下、図８〜図１１を参照して、固定鏡１１５の姿勢を調整するための姿勢調整機構１００の動作について詳細に説明する。固定鏡１１５の姿勢は、まず大まかに調整され（以下、粗調整という）、その後必要に応じて細かく調整される（以下、微調整という）。
【００６２】
図８を参照して、粗調整の際は、圧電素子８０，８１（伸縮部８２，８３）に対して図８（または図１１）に示すようなパルス電圧（鋸歯状波）が印加される。圧電素子８１は圧電素子８０と同様に動作するため、圧電素子８０（伸縮部８２）の動作を例に以下説明する。
【００６３】
伸縮部８２に図８に示すようなパルス電圧が印加されると、伸縮部８２は繰り返し伸縮する。各パルス電圧のうち、伸縮部８２に印加する電圧が緩慢に増加する傾斜部Ｖ１（立上部）においては、伸縮部８２はゆっくりと伸長する。傾斜部Ｖ１においては、たとえば２５マイクロ秒の時間をかけて、印加電圧が０Ｖから６Ｖまで増加される。各パルス電圧のうち、伸縮部８２に印加する電圧が急峻に減少する立下部Ｖ２においては、伸縮部８２は急速に収縮した後、初期長さに戻る。立下部Ｖ２においては、たとえば２マイクロ秒の時間をかけて、印加電圧が６Ｖから０Ｖまで減少される。
【００６４】
図９（Ａ）を参照して、上述のとおり、伸縮部８２の一端部８６は（下部体９０に固定された）基台８８に固定され、伸縮の固定端を構成している。伸縮部８２の他端部８４は、伸縮の自由端を構成している。他端部８４上に駆動軸７０が固定される。駆動軸７０は他端部８４とともに進退移動する。
【００６５】
伸縮部８２がゆっくりと伸長する際は、駆動軸７０は他端部８４に押圧されて紙面右方向に移動片４０とともにゆっくりと移動する。伸縮部８２が急速に収縮し初期長さに戻る際は、駆動軸７０は他端部８４に引っ張られて紙面左方向に急速に移動する。
【００６６】
駆動軸７０が紙面左方向に急速に移動する際（伸縮部８２が急速に収縮し初期長さに戻る際）、移動片４０、台座３０、および固定鏡１１５（図５参照）のそれぞれ自重による慣性の作用によって、駆動軸７０と移動片４０との摩擦係合状態は解除される。駆動軸７０は、移動片４０に対して滑り移動する。移動片４０、台座３０、および固定鏡１１５（図５参照）の位置はほとんど変わらず、駆動軸７０のみが紙面左方向に移動する。
【００６７】
伸縮部８２は、傾斜部Ｖ１（図８参照）の電圧の印加によって再びゆっくりと伸長する。その後、伸縮部８２は、立下部Ｖ２の電圧の印加（電圧の解除）によって再び急速に収縮し初期長さに復帰する。
【００６８】
図９（Ｂ）に示すように、上記の動作が繰り返されることによって、移動片４０は矢印ＡＲ１方向に徐々に移動する。移動片４０は、圧電素子８０に対する一回のパルス電圧によって、同方向にたとえば１００ｎｍ移動する。移動片４０が複数回の移動によって距離Ｌ１だけ同方向に移動することによって、台座３０（の外周部）も距離Ｌ１だけ同方向に移動する。伸縮部８２は、伸長のあと初期長さへの復帰を繰り返すため、駆動軸７０の位置は変わらない。
【００６９】
移動片４０が移動した後、必要に応じて微調整が行なわれる。移動片４０が既に所望の位置に到達しているときは、微調整は行なわれなくてもよい。微調整の際は、伸縮部８２には一定の電圧（連続波）が印加される。
【００７０】
図９（Ｃ）に示すように、微調整の際は、伸縮部８２は矢印ＡＲ２方向にわずかに伸長し、他端部８４も微小な距離だけ同方向に移動する。駆動軸７０は他端部８４に押圧されて同方向に移動片４０とともに移動する。伸縮部８２が距離Ｌ２だけ伸長することによって、台座３０（の外周部）も距離Ｌ２だけ同方向に移動する。圧電素子８０にたとえば１０Ｖの電圧が印加された場合、距離Ｌ２として、台座３０はたとえば０．５μｍ移動する。
【００７１】
図１０を参照して、移動片４０は、上記の粗調整（および微調整）によって矢印ＡＲ３方向に移動し、所望の位置に到達する。移動片４０の移動に合わせて、台座３０の外周部も移動する。台座３０は、球体５０との接触部５２を支点として、矢印ＡＲ４方向に回動する。台座３０に接合された固定鏡１１５も同方向に回動する。
【００７２】
上述では、移動片４０を図９および図１０の紙面右方向に移動させる場合について説明した。図１１を参照して、移動片４０を紙面左方向に移動させる場合には、伸縮部８２に図１１に示すようなパルス電圧（鋸歯状波）が印加される。
【００７３】
伸縮部８２に図１１に示すようなパルス電圧が印加されると、伸縮部８２は繰り返し伸縮する。各パルス電圧のうち、伸縮部８２に印加する電圧が緩慢に減少する傾斜部Ｖ３（立下部）においては、伸縮部８２はゆっくりと収縮し初期長さに戻る。伸縮部８２がゆっくりと収縮する際は、駆動軸７０は移動片４０とともにゆっくりと移動する。各パルス電圧のうち、伸縮部８２に印加する電圧が急峻に増加する立上部Ｖ４においては、伸縮部８２は急速に伸長する。伸縮部８２が急速に伸長する際は、駆動軸７０は移動片４０に対して滑り移動する。伸縮部８２に図８に示すようなパルス電圧が印加される場合と同様に、移動片４０に対する粗調整の後、移動片４０に対して微調整が行なわれてもよい。
【００７４】
（作用・効果）
圧電素子８０，８１における伸縮部８２，８３に、図８または図１１に示すようなパルス電圧が印加されることによって、光学部材の姿勢調整機構１００は、台座３０に接合された固定鏡１１５の姿勢を大まかに調節することができる（粗調整）。その後、必要に応じて圧電素子８０，８１における伸縮部８２，８３に一定の電圧が印加されることによって、光学部材の姿勢調整機構１００は、台座３０に接合された固定鏡１１５の姿勢を細かく調節することができる（微調整）。これらの粗調整および微調整によって、固定鏡１１５の表面１１５Ａ（光学面）は、所望の方向に向けられることが可能となる。
【００７５】
固定鏡１１５の姿勢（表面１１５Ａの向き）は、フーリエ変換分光分析装置１０００が所定の場所に設置された後、またはフーリエ変換分光分析装置１０００の起動時などに調整されるとよい。固定鏡１１５の姿勢は、干渉光を生成する際に、信号処理部１２６における検出結果に基づいて調整されてもよい。この場合、干渉光は、より精度高く生成されることが可能となる。
【００７６】
本実施の形態における光学部材の姿勢調整機構１００は、冒頭に説明した特開２００２−１１９０７４号公報（特許文献１）とは異なり、モータ、および上記モータの回転動力を直線運動に変換する運動変換機構（ギア、円柱体、および螺入孔など）を備えていない。本実施の形態における光学部材の姿勢調整機構１００は、同文献に比べて簡素に構成されることができる。
【００７７】
（実施の形態の他の構成）
図１２を参照して、上述の実施の形態の他の構成（変形例）について説明する。上述の実施の形態においては、台座３０の支点を構成する台座支持部材として、中間体６０とは別に球体５０が用いられる。
【００７８】
図１２に示すように、台座３０の揺動の支点を構成する台座支持部材は、中間体６０と一体的に構成された凸部６０Ｔであってもよい。凸部６０Ｔは、表面の一部（台座３０の裏面３０Ｂと接する部分）が球面状に形成されている。この場合、固定鏡１１５および中間体６０は相互に引き合う方向に磁力が発生する磁性体からそれぞれ構成されるとよい。当該構成によっても、凸部６０Ｔとの接触部５２を中心として台座３０は揺動可能であり、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７９】
上述の実施の形態においては、台座３０および球体５０が、磁力の作用によって接合される（接触状態が維持される）。図１２に示すように、台座３０と凸部６０Ｔ（球体５０としてもよい）との接触状態は、板バネ部材６０Ｓによって維持されてもよい。
【００８０】
板バネ部材６０Ｓは、たとえば中間体６０の表面６０Ａに取り付けられる。板バネ部材６０Ｓの先端には、表面が球面状に形成された先端凸部６０Ｕが設けられる。先端凸部６０Ｕは、台座３０の表面３０Ａを矢印ＡＲ５方向に付勢する。当該付勢によって、台座３０は凸部６０Ｔに押し付けられ、台座３０と凸部６０Ｔとの接触状態が維持される。当該構成によっても、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８１】
上述の実施の形態においては、移動片４０，４１が９０°の間隔を空けている。移動片４０，４１は、たとえば４５°、６０°、１２０°、１３５°などの間隔を空けていてもよい。移動片４０，４１の間隔に合わせて、駆動軸７０，７１および圧電素子８０，８１などが配置される。当該構成によっても、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８２】
上述の実施の形態においては、固定鏡１１５は、移動片４０，４１に支持（把持）された台座３０上に配置され、移動片４０，４１の移動（台座３０の揺動）によって揺動される。台座３０は、必要に応じて用いられるとよい。台座３０が用いられない場合、固定鏡１１５は、その外周側の一部（２箇所）が移動片４０，４１によって直接支持される。当該構成によっても、上述の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
上述の実施の形態においては、台座３０は、球体５０、移動片４０、および移動片４１によって３箇所で支持される。当該構成によって、光学部材としての固定鏡１１５は３次元方向に姿勢を調節されることができる。光学部材としては、２次元方向にのみ姿勢を調整されればよい場合もある。この場合、台座３０は、球体５０と移動片４０とによって２箇所で支持されていてもよい。台座３０は、球体５０との接触部５２を支点として、移動片４０の進退移動によって２次元方向にのみ姿勢を調節されることができる。
【００８４】
以上、本発明に基づいた実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００８５】
１０  上部体、１１〜１６，６４，６５，９２  貫通孔、２１〜２４  ボルト、３０  台座、３０Ａ，６０Ａ，１１６Ａ  表面、３０Ｂ，６０Ｂ，１１５Ｂ  裏面、３２  環状凸部、４０，４１  移動片、４２，４３  円筒部、４４，４５  上クランプ部、４６，４７  下クランプ部、５０  球体（台座支持部材）、５２  接触部、６０  中間体、６０Ｓ  板バネ部材、６０Ｔ，９１  凸部、６０Ｕ  先端凸部、６１〜６３  ネジ穴、６６  円形凹部、６６Ａ  上部開口端、６６Ｍ  垂下部、６６Ｎ  ナット、６７  くり抜き部、６８，６９  切欠部、７０，７１  駆動軸、８０，８１  圧電素子（電気機械変換素子）、８２，８３  伸縮部、８４，８５  他端部、８６，８７  一端部、８８，８９  基台、９０  下部体、１００  光学部材の姿勢調整機構、１１０  マイケルソン干渉計、１１１  分光光学系、１１２  光源、１１３  コリメート光学系、１１４  ビームスプリッタ、１１５  固定鏡、１１５Ａ  表面（光学面）、１１６  移動鏡、１１７  集光光学系、１１８  検出器、１１９  駆動機構、１２０  演算部、１２１  参照光学系、１２２  参照光源、１２３  光路合成鏡、１２４  光路分離鏡、１２５  参照検出器、１２６  信号処理部、１３０  出力部、１０００  フーリエ変換分光分析装置、ＡＲ１〜ＡＲ５，ＡＲ８２，ＡＲ８３，ＡＲ１１６  矢印、Ｄ  スポット、Ｅ１〜Ｅ４  受光領域、Ｌ１，Ｌ２  距離、Ｓ  試料、Ｖ１，Ｖ３  傾斜部、Ｖ２  立下部、Ｖ４  立上部。
【図１】
2012063551.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
2012063551.tif 000015
2012063551.tif 000016
2012063551.tif 000017
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