(57)【要約】【課題】高価なプリズムまたは高価な付加光学素子を必要としないで実質的に永久的にアライメントの状態を維持できる、新規で改善されたコンパクトでポータブルな干渉計を提供することにある。【解決手段】互いに固定して配置されたハウジング（４１）と、ビームスプリッタ（４）と、ミラー（９）とを備えた固定組立体（４０）を有するフーリエ変換赤外線分光用干渉計（１）。可動組立体（２２）は、互いに固定して配置されたハウジング（２１）と、ミラー（８）と、モータコイル（２５）とを備えている。第一フラットスプリング（２７ａ）は、通過する放射ビームの妨げられない光路を形成する開口を備えている。可動組立体が第一フラットスプリングを介して固定組立体に対して移動できるように、第一フラットスプリングの第一端部が固定組立体に固定され、第一フラットスプリングの第二端部が可動組立体に固定されている。【選択図】図２
2010515918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに固定して配置されたハウジングと、ビームスプリッタと、ミラーとを備えた固定組立体と、
互いに固定して配置されたハウジングと、ミラーと、モータコイルとを備えた可動組立体と、
通過する放射ビームの妨げられない光路を形成する開口を備えた第一フラットスプリングとを有し、可動組立体が第一フラットスプリングを介して固定組立体に対して移動できるように、第一フラットスプリングの第一端部が固定組立体に固定されかつ第一フラットスプリングの第二端部が可動組立体に固定されており、ビームスプリッタと可動組立体のミラーとの間の光学的関係は、可動組立体と固定組立体との間の距離とは無関係に維持されることを特徴とするフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項２】
前記光学的関係を維持するため、可動組立体のミラーを含む平面は、可動組立体と固定組立体との間のそれぞれの距離で可動組立体のミラーを含む全ての平面に対して平行であることを特徴とする請求項１記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項３】
前記ビームスプリッタと可動組立体のミラーとの間の光学的関係は、ビームスプリッタの表面の角度が、可動組立体のミラーの表面の角度に対して維持されるときに満たされることを特徴とする請求項１記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項４】
前記ビームスプリッタと可動組立体のミラーとの間の光学的関係は、ビームスプリッタから可動組立体のミラーに向かうビームの角度が可動組立体のミラーの表面に対して所定角度に維持されるときに満たされることを特徴とする請求項１記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項５】
第二フラットスプリングを更に有し、該第二フラットスプリングは、ｉ）これを通る放射ビームの妨げられない光路、およびｉｉ）可動組立体のミラーおよびモータコイルの少なくとも一方のクリアランスの少なくとも１つを形成し、第二フラットスプリングの第一端部は固定組立体に固定され、第二フラットスプリングの第二端部は可動組立体に固定されていることを特徴とする請求項１記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項６】
前記第二フラットスプリングは、第一フラットスプリングの開口と実質的に等しいサイズ、形状および厚さをもつ開口を有していることを特徴とする請求項５記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項７】
前記ビームスプリッタ、固定組立体のミラーおよび可動組立体のミラーは、第一および第二フラットスプリングがそれぞれのフラット状態にある間に、第一フラットスプリングを含む平面と第二フラットスプリングを含む平面との間のスペース内に配置されることを特徴とする請求項５記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項８】
前記第一および第二フラットスプリングは、固定組立体に対する可動組立体の移動を制限し、
可動組立体の制限移動は、可動組立体と固定組立体との間のそれぞれの距離で、可動組立体のミラーを含む平面を、可動組立体のミラーを含む全ての平面に対して平行に維持することを特徴とする請求項５記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項９】
前記第一フラットスプリングを、固定ハウジングおよび可動ハウジングに固定する手段を更に有することを特徴とする請求項５記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項１０】
前記第二フラットスプリングを、固定ハウジングおよび可動ハウジングに固定する手段を更に有することを特徴とする請求項９記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項１１】
前記固定組立体のハウジング、可動組立体のハウジング、第一および第二フラットスプリング、第一フラットスプリングを固定する手段および第二フラットスプリングを固定する手段はスチールであることを特徴とする請求項１０記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項１２】
前記固定組立体のハウジング、可動組立体のハウジング、第一および第二フラットスプリング、第一フラットスプリングを固定する手段および第二フラットスプリングを固定する手段はチタンであることを特徴とする請求項１０記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項１３】
前記両ミラーは、赤外線範囲内で優れた反射性を得るための金属被膜を有していることを特徴とする請求項１記載のフーリエ変換赤外線分光用干渉計。
【請求項１４】
赤外線放射ビームの発生源と、
赤外線放射ビームを受入れるフーリエ変換赤外線分光用干渉計を有するフーリエ変換赤外線分光システムにおいて、干渉計は、
互いに固定して配置されたハウジングと、ビームスプリッタと、ミラーとを備えた固定組立体と、
互いに固定して配置されたハウジングと、前記発生源からの赤外線放射ビームを受入れる孔と、ミラーと、モータコイルとを備えた可動組立体とを有し、赤外線放射ビームは前記孔からビームスプリッタへと通り、ビームスプリッタは、放射ビームを、固定組立体のミラーに向かいかつ該ミラーから反射される第一成分と、可動組立体のミラーに向かいかつ該ミラーから反射される第二成分とに分割し、放射ビームの反射された第一成分および第二成分は、ビームスプリッタで再結合放射ビームに結合され、
通過する再結合された赤外線放射ビームの妨げられない光路を形成する開口を備えた第一フラットスプリングを更に有し、該第一フラットスプリングの第一端部は固定組立体に固定され、第一フラットスプリングの第二端部は可動組立体に固定され、可動組立体のミラーを含む平面は、可動組立体と固定組立体との間のそれぞれの遅延で可動組立体のミラーを含む全ての平面に対して平行であり、これにより、ビームスプリッタから可動組立体のミラーに向かうビームの軸線が、任意の遅延で可動組立体のミラーの表面に対して所定角度に維持され、
再結合された放射ビームを受入れる検出システムを更に有することを特徴とするフーリエ変換赤外線分光システム。
【請求項１５】
第二フラットスプリングを更に有し、該第二フラットスプリングは、ｉ）これを通る放射ビームの妨げられない光路、およびｉｉ）可動組立体のミラーおよびモータコイルの少なくとも一方を移動させるクリアランスの少なくとも１つを形成し、第二フラットスプリングの第一端部は固定組立体に固定され、第二フラットスプリングの第二端部は可動組立体に固定されていることを特徴とする請求項１４記載のフーリエ変換赤外線分光システム。
【請求項１６】
前記第二フラットスプリングは、第一フラットスプリングの開口と実質的に等しいサイズ、形状および厚さをもつ開口を有していることを特徴とする請求項１５記載のフーリエ変換赤外線分光システム。
【請求項１７】
前記ビームスプリッタ、固定組立体のミラーおよび可動組立体のミラーは、第一フラットスプリングを含む平面と第二フラットスプリングを含む平面との間のスペース内に配置されることを特徴とする請求項１５記載のフーリエ変換赤外線分光システム。
【請求項１８】
赤外線放射ビームを干渉計の可動ハウジング内に受入れる段階と、
干渉計の固定組立体のビームスプリッタと干渉計の可動組立体のミラーとの間の光学的関係を、固定組立体と可動組立体との間のそれぞれの距離で不変に維持する段階と、
サンプルに関連してコード化された放射ビームを発生させるべく、放射ビームを、可動ハウジングからサンプルにおよびサンプルを通して導く段階と、
コード化された放射ビームを検出システムで受入れる段階とを有していることを特徴とするフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項１９】
前記維持する段階は、
ビームスプリッタからのビームと可動組立体のミラーの表面との間の所定の角度を維持することを含むことを特徴とする請求項１８記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項２０】
前記光学的関係を維持する段階は、
固定組立体と可動組立体との間のそれぞれの距離で、可動組立体のミラーを含む平面を、可動組立体のミラーを含む全ての平面に対して平行に維持する段階を含むことを特徴とする請求項１８記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項２１】
前記平面を維持する段階は、
固定組立体に固定された第一フラットスプリングの第一端部を、可動組立体に固定された第一フラットスプリングの第二端部に対して撓ませることを含むことを特徴とする請求項２０記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項２２】
前記平面を維持する段階は更に、
固定組立体に固定された第二フラットスプリングの第一端部を、可動組立体に固定された第二フラットスプリングの第二端部に対して撓ませることを含むことを特徴とする請求項２１記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項２３】
前記赤外線放射ビームを受入れる段階は、
赤外線放射ビームを、第二フラットスプリングを通る妨げられない光路に沿って導く段階を含むことを特徴とする請求項２２記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【請求項２４】
コード化された放射ビームに関連してサンプルを識別する段階を更に有することを特徴とする請求項１８記載のフーリエ変換赤外線分光方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は干渉計に関する。本発明は、干渉計のアライメント（位置合わせ）の維持に関連する特定用途を見出し、かつ当該特定用途についての特定関係を説明する。しかしながら、本発明は他の用途にも適用できることを理解されたい。
【背景技術】
【０００２】
マイケルソン干渉計は既知であり、多くの商業用途に使用されている。また、光学素子に僅かなミスアライメントがあっても、干渉計の性能に大きい影響を与える変調変化が引起こされることは良く知られている。ミスアライメントを低減させるか、ミスアライメントの効果を低減させることを確保するため、マイケルソン干渉計を含む商業用干渉計の設計に多くの試みがなされている。これらの試みとして、キューブコーナミラー、レトロミラーおよび／または好ましくない効果を補償する他の手段を用いた受動手段がある。他の手段として数ある中で、ダイナミックミラーアライメントコントロールまたはサーマルコントロール等の能動手段が使用されている。或いは、干渉計の使用者または保守者は、許容可能なアライメント状態を維持するための光学的コンポーネンツの関係の周期的または必要な回復を考慮に入れた干渉計の容易にアクセスできる調節機構を使用できる。
【０００３】
マイケルソン干渉計の機能は、１８９１年のマイケルソンの設計に基いたものであることは良く知られている。下記非特許文献１には、マイケルソン干渉計の作動が説明されている。ミラーが新しい位置に移動する間または移動されたときに波面（wave front）に対するミラーの直角度および／または平面度を維持する可動ミラーを設ける必要がある。波面に対する固定ミラーまたは可動ミラーの直角度または平面度の変化は、いかなる短期間変化または長期間変化でも悪い結果が生じる。ミラーのミスアライメントの効果は非特許文献１に説明されているが、非特許文献１の著者は、光学的不安定性または変調効率の損失の根本的原因の詳細について対処することを試みていない。
【０００４】
歴史的に、干渉計は、機械的、音響的および熱的外乱のミスアライメント効果を低減させることを目的として、大きい質量および熱容量をもつように設計されてきた。明白なことであるが、質量の大きい干渉計を用いた機器は容易に運搬できず、或いは容易に移動させることすらできない。より最近になって、可搬性に優れかつアライメントを維持できるように設計された機器が存在する。このような１つの機器が下記非特許文献２に開示されかつ下記特許文献１として特許されており、この機器はリアライメント（再位置合わせ）の必要なく３年間使用されたことが報告されている。残念なことに、これらの文献に開示された干渉計は、非常に厳格な製造公差を必要とする赤外線透過プリズムの使用を必要とし、したがって製造コストを増大させてしまう。
【０００５】
より最近になって、下記特許文献２に開示のピボット−レトロリフレクタを用いた干渉計が発明された。特許文献２は、この干渉計が安定しており、容易に位置合わせでき、かつコンパクトな形状を有していると述べているが、この特許文献２に開示の発明は、複数の付加ミラー面を必要としかつ熱的変化から生じる光学的不安定性に大きい影響を与える関連光路長を増大させる。また、付加される光学素子および関連構造は、「コンパクト」の用語を用いることに確かな疑念を抱くものである。
【０００６】
干渉計にはフラットスプリング／ベアリングが使用されている。しかしながら、今日まで、このようなフラットスプリング／ベアリングは、干渉計の作動環境に大きい温度変化が生じるときは周期的なリアライメントが必要である。一般に、リアライメント手段は、正確なステッパモータを介して付勢される自動アライメントアルゴリズムにより達成されるが、リアライメントの必要性は、しばしば、都合の悪い時に生じるため、使用者の大きい不便性およびフラストレーションを引起こす。また、リアライメントを行うには、大きいコスト（一時的コストおよび空間的コストの両方）が負担される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１７３，７４４号明細書（Dybwad）
【特許文献２】米国特許第５，３０９，２１７号明細書（Simon等）
【０００８】
【非特許文献１】GriffithsおよびdeHasethの著書「フーリエ変換赤外線分光（Fourier Transform Infrared Spectroscopy）」
【非特許文献２】Korb等の「応用光学（Applied Optics）」（１９９６年４月１日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、高価なプリズムまたは高価な付加光学素子を必要としないで実質的に永久的にアライメントの状態を維持できる、新規で改善されたコンパクトでポータブルな干渉計を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
要約
フーリエ変換赤外線分光用干渉計は、互いに固定して配置されたハウジングと、ビームスプリッタと、ミラーとを備えた固定組立体を有している。可動組立体は、互いに固定して配置されたハウジングと、ミラーと、モータコイルとを備えている。第一フラットスプリングは、通過する放射ビームの妨げられない光路を形成する開口を備えている。可動組立体が第一フラットスプリングを介して固定組立体に対して移動できるように、第一フラットスプリングの第一端部が固定組立体に固定され、第一フラットスプリングの第二端部が可動組立体に固定されている。ビームスプリッタと可動組立体のミラーとの間の光学的関係は、可動組立体と固定組立体との間の距離とは無関係に維持される。
【００１１】
本明細書の一部を構成する添付図面には本発明の実施形態が示されており、これらの実施形態は、本発明についての上記概略的説明および下記の詳細説明とともに、本発明の実施形態を例示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第一実施形態における光学素子を示す側断面図である。
【図２】本発明の第一実施形態を示す側断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に使用されるスプリングペアを示す正面図である。
【図４】固定ミラー、および該固定ミラーを固定干渉計ハウジングに取付ける機構の細部を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１および図２を参照すると、本発明の第一実施形態による干渉計１における、ビームスプリッタ４、可動ミラー８および固定ミラー９を含む光学素子が示されている。赤外線放射ビーム源２からの赤外線放射ビーム３は、ビーム分割面５を備えたビームスプリッタ４に向けられる。一実施形態では、干渉計は、フーリエ変換赤外線（Fourier transform infrared：ＦＴＩＲ）分光に使用される。赤外線放射ビーム３は、ビーム分割面５により、反射部分６ａと透過部分７ａとに分割される。反射部分６ａは可動ミラー８に向かい、該可動ミラー８は反射部分６ａを反射ビーム６ｂとして反射部分６ａ上に反射し返し、反射ビーム６ｂはビーム分割面５に戻る。同様な態様で、透過部分７ａは固定ミラー９に向かい、該固定ミラー９は透過部分７ａを反射ビーム７ｂとして透過部分７ａ上に反射し返し、反射ビーム７ｂはビーム分割面５に戻る。両反射ビーム６ｂ、７ｂはビーム分割面５で再結合され、反射ビーム６ｂ、７ｂの一部は再結合放射ビーム１０として反射される。再結合放射ビーム１０は次にサンプリング装置１１に向かう。該サンプリング装置１１は、再結合放射ビーム１０を、サンプリング装置１１内のサンプル１１ａに関連して、サンプルコード化放射ビーム（sample encoded radiation）１２に変更する。サンプルコード化放射ビーム１２は、検出システム１３に向かう。サンプル１１ａは、コード化放射ビーム１２に関連して識別される。
【００１４】
ビーム分割面５からミラー８、９までのそれぞれの光学的距離が実質的に等しいときは、再結合放射ビーム１０は、光学的遅延が全くないフェーズに維持される。可動ミラー８がビーム分割面５に近付くように、またはビーム分割面５から遠ざかるように移動すると（但し、反射部分６ａの反射ビーム６ｂに対して垂直に維持される）、遅延変化が創出される。遅延変化は、再結合放射ビーム１０を変調する。
【００１５】
迅速走査フーリエ変換赤外線（ＦＴＩＲ）システム６０の一部として干渉計１を用いるとき、再結合放射ビーム１０を既知の方法で変調し、その後フーリエ変換して再結合放射ビーム１０および／またはサンプルコード化赤外線放射ビーム１２の周波数情報を復元すべく、可動ミラー８が一般に一定速度で駆動される。
【００１６】
ビームスプリッタ４、可動ミラー８および／または固定ミラー９を含む１つ以上の光学素子が位置を変化させる場合、または光学的関係がビームスプリッタ４と、可動ミラー８とおよび／または固定ミラー９との間で変化する場合には、再結合放射ビーム１０に或る大きさの変調変化が生じる。このような意図しない変調変化により、好ましくない効果が生じ、したがって望ましいことではない。
【００１７】
固定ハウジング４１は、固定ハウジング組立体４０の構造部材として機能する。固定ハウジング組立体４０は、ビームスプリッタ４と、固定ミラー９と、クランプ４２ａ、４２ｂと、ファスナ４３ａ、４３ｂと、ビームスプリッタファスナ４４ａ、４４ｂと、Оリング４５とを有している。干渉計１を、例えばフレーム、機器ハウジングまたはベースプレート（図示せず）に取付けるための多数のねじ付き孔４６が設けられている。固定ハウジング４１には、ビームスプリッタ４を受入れるためのキャビティ４７が設けられている。孔４８、４９が、再結合放射ビーム１０およびビーム分割された放射ビーム部分７ａ、７ｂ用のクリアランスを形成している。
【００１８】
赤外線放射ビーム源２からの赤外線放射ビーム３は、可動ハウジング２１の壁２０により形成された貫通孔を通って干渉計１の可動ハウジング２１内に入る。可動ハウジング２１は、クランプ部材２３ａ、２３ｂ、ファスナ２４ａ、２４ｂ、可動ミラー８およびモータコイル組立体２５を含む可動組立体（全体を参照番号２２で示す）の構造部材である。可動組立体２２の全てのコンポーネンツは可動ハウジング２１に強固に固定され、モータコイル組立体２５に加えられる電磁力２６により付勢されるときに一体となって移動する剛性ユニットを形成している。電磁力２６は、モータコイル組立体２５に印加される電圧の極性に基いて、図示のように左右に大きく加えられる。固定組立体４０と可動組立体２２との間の遅延（例えば距離）を達成するのに、干渉計の可動ミラーを駆動するモータコイルを使用することは当業界において知られている。
【００１９】
可動組立体２２は更に、可動ハウジング２１の各端部において、クランプ部材２３ａ、２３ｂおよびファスナ２４ａ、２４ｂを介してフラットスプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂに強固に固定されている。２つのフラットスプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂは、実質的に同じサイズ、形状および厚さを有している。また、スプリング／ベアリング２７ａがクランプ部材２３ａ、４２ａおよびファスナ２４ａ、４３ａにより可動ハウジング２１および固定ハウジング４１にクランプされるとき、およびスプリング／ベアリング２７ｂがクランプ部材２３ｂ、４２ｂおよびファスナ２４ｂ、４３ｂにより可動ハウジング２１および固定ハウジング４１にクランプされるときは、スプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂは、実質的に同じ非制限能動スプリング／ベアリング長３０を有する。
【００２０】
クランプ部材２３ａ、２３ｂ、４２ａ、４２ｂおよびファスナ２４ａ、２４ｂ、４３ａ、４３ｂは、フラットスプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂをハウジング２１、４１に固定する手段として機能すると同時に、可動組立体２２と固定組立体４１との間の移動を可能にする。他の実施形態では、フラットスプリング／ベアリングをハウジングに固定するのに、接着剤、ロウ付、溶接、エポキシおよび押出し金属を使用できる。
【００２１】
図示の実施形態では、ビームスプリッタ４、固定組立体４０のミラー９および可動組立体２２のミラー８が、フラット状態にある第一および第二フラットスプリング２７ａ、２７ｂを含む平面７０、７２間のスペース内に配置されている。第一および第二フラットスプリング２７ａ、２７ｂは、可動組立体２２の移動を制限する。この制限移動のため、可動組立体２２のミラー８を含む平面は、固定組立体４０と可動組立体２２との間の全ての遅延（距離）で、可動組立体２２のミラー８を含む全ての平面に対して平行になり、このため、ビームスプリッタ４と可動組立体２２のミラー８との間の光学的関係が、遅延を除き実質的に不変に維持されるという利益が得られる。換言すれば、ビームスプリッタ４と可動組立体２２のミラー８との間の光学的関係は、可動組立体２２と固定組立体４０との間の距離とは無関係に維持される。
【００２２】
ビームスプリッタ４と可動組立体２２のミラー８との間の光学的関係は、ビームスプリッタ４の表面の角度が、可動組立体２２のミラー８の表面の角度に対して維持されるときに満たされる。同様に、ビームスプリッタ４と可動組立体２２のミラー８との間の光学的関係は、ビームスプリッタ４から可動組立体２２のミラー８に向かうビームの軸線の角度が、可動組立体２２のミラー８の表面の角度に対して所定角度に維持されるときに満たされる。
【００２３】
前述のように、ビームスプリッタ４、固定組立体４０のミラー９および可動組立体２２のミラー８は、フラット状態にある第一および第二フラットスプリング２７ａ、２７ｂを含む平面７０、７２間のスペース内に配置されている。しかしながら、ビームスプリッタ４、固定組立体４０のミラー９および可動組立体２２のミラー８の１つ以上が両平面７０、７２間のスペース内に位置しない他の実施形態を考えることもできる。
【００２４】
図３には、スプリング／ベアリング２７ａが示されている。スプリング／ベアリング２７ａはスプリング／ベアリング２７ｂをも代表すると理解すべきである。図１−図３に示すように、スプリング／ベアリング２７ａは、再結合放射ビーム１０の制限されない透過を行う実質的に矩形の開口３１を有している。矩形開口３１はまた、可動組立体の重量の支持および周囲の力により加えられる好ましくない衝撃、トルクおよび剪断に対する抵抗の付与の両方にとって適当なモジュラス特性を与える。また、サンプリング装置１１および検出システム１３と一緒に赤外線放射ビーム源２の位置を変えることは当業者に知られていることを理解すべきである。図示の実施形態では開口３１は矩形であるが、スプリング／ベアリングの開口の他の形状を含む他の実施形態を考えることができることを理解すべきである。
【００２５】
図示の実施形態では、スプリング／ベアリング２７ａはクランプ部材２３ａ、４２ａ（スプリング／ベアリング２７ｂの場合はクランプ部材２３ｂ、４２ｂ）の縁部に整合する。ファスナ２４ａ、４３ａ用（スプリング／ベアリング２７ｂの場合はファスナ２４ｂ、４３ｂ用）のクリアランス孔３３が設けられており、かつ正確な位置決めを行うための高公差ピン（図示せず）に適合するアライメント孔３４が設けられている。図示の実施形態では開口３１は矩形であるが、開口３１が長円形、楕円形、円形または頑丈さおよび／または安定性を向上させる他の形状である他の実施形態も考えられることを理解すべきである。
【００２６】
図２および図４に示すように、固定ミラー９は、固定ミラーキャビティ５０内に配置される。より詳しくは、固定ハウジング４１の球面部分５１は、固定ミラー９の球面部分５２と接触している。６つの調節ねじ（これらの１つが参照番号５４で示されている）が、固定ミラー９の円錐セクション５３と接触している。一実施形態では、調節ねじ５４は、円錐面５３の周囲でほぼ対称的に配置されている。このようにして、調節ねじ５４は、ひとたび調節が完了したならば、固定ミラー９の方向の調節および固定ハウジング４１へのミラー９の確実な固定の両方に使用される。
【００２７】
使用中の光学的ミスアライメントおよび不安定性の２つの主要原因は、干渉計１に作用する機械的応力および熱的応力から生じる歪みである。一実施形態では、フラットスプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂは、一致した組として製造されかつそれぞれ可動組立体２２および固定組立体４０に組付けられて、実質的に正確に反復可能なトラジェクトリおよび可動組立体２２のミラー８と互いに正確に固定された状態に維持されたビームスプリッタ４および固定ミラー９との間の関係を確保する。
【００２８】
干渉計の光学素子（例えば、ビームスプリッタ４、可動ミラー８および固定ミラー９）を収容するスペース６２の境界を定めるそれぞれの平面を有する少なくとも１対のフラットスプリング２７ａ、２７ｂを使用することにより、高度の対称性、放射ビームの最小光路長および最小構造長が得られる。これらの特徴は、適正な材料の選択と相俟って、周囲のスペースの熱的変化の効果を最小にする。図示の設計はまた、入力放射ビームおよび出力放射ビームの明瞭な光路と、ミラー８を含む可動組立体２２を便利に駆動する機械的手段とが得られる。同時に、フラットスプリング２７ａ、２７ｂの対称性およびコンパクト性は、熱的応力および機械的応力から生じる歪みを最小にする。高度に低減された歪みは、高度に改善された光学的安定性をもたらす。
【００２９】
多くの機器作動環境において、一般に、温度変化を常時予測することはできない。このような環境において機能する必要がある干渉計は、一般に、（１）変化から隔絶し、（２）変化の効果を抑制する補償手段を設け、および／または（３）このような変化の効果が最小になるように設計する必要がある。歴史的に、干渉計は、環境的変化から隔絶されかつ環境的変化の効果を抑制するように設計されてきた。本発明の図示の実施形態は、環境的変化の効果を低下させおよび／または最小にすることを補助する。
【００３０】
一般に、物体の寸法は、物体自体の温度上昇につれて増大する。この関係は、一般に、次式にしたがって表される。
Ｌ＝Ｌ0（１＋Ａ（ｔ−ｔ0））
ここで、Ｌ0は、温度ｔ0での物体の長さ
Ａは、線膨張係数、および
Ｌは、温度ｔでの物体の長さである。
【００３１】
一般に知られている殆どの材料について、線膨張係数Ａは知られておりかつ文書に記載されている。赤外線干渉計では、ビームスプリッタ材料の選択により機器の有効周波数範囲が決定される。一般的に使用される１つの材料であるセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）の線膨張係数Ａは、７．２×１０-6／Ｃである。一般的な直径１インチ（２５．４ｍｍ）のビームスプリッタを使用する場合、直径が拘束されていないときは、１０℃毎の温度変化に対して約１．５ミクロンの直径変化が生じる。この変化は比較的小さいけれども、ビームスプリッタが拘束されている場合には、非常に大きい応力が発生する。例えば、アルミニウムハウジングに固定されたＺｎＳｅビームスプリッタ（商業用ＦＴＩＲでは非常に一般的な構成である）の場合には、アルミニウムは、ＺｎＳｅの変化の約３倍変化しようとする。この結果生じる応力は、適切に消散されない場合には、表面歪みおよび／または角度（例えば傾斜）変化をもたらし、このため変調変化および不安定性が引起こされる。
【００３２】
一実施形態では、固定ハウジング４１、可動ハウジング２１、第一および第二フラットスプリング２７ａ、２７ｂ、クランプ部材２３ａ、２３ｂ、４２ａ、４２ｂ、ファスナ２４ａ、２４ｂ、４３ａ、４３ｂおよびミラー８、９はスチールである。また、ミラー８、９には、赤外線範囲内で優れた反射性を得るため、金属被膜を設けることを考えることもできる。
【００３３】
スチールおよびチタンの熱膨張係数とＺｎＳｅの熱膨張係数とは非常に近い値を有する。したがって、ハウジングのアルミニウムの代わりにスチールまたはチタンを用いることにより、ＺｎＳｅとハウジングとの間の歪み差が低減される。しかしながら、数ある中で、形状、熱伝導率、吸熱性および放熱性等の他のファクタを改善すべくアルミニウムからスチールまたはチタンに変更することにより歪み差を改善することの利益は、これまでに証明されていない。多分、他のファクタが光学的不安定性の主要原因であることから、歪み差を改善するだけでは優れた結果は得られない。この点で、本発明は、形状の役割および対称性の役割は等しいものであり、差のある熱膨張係数の役割より大きくはないが重要であることを強く示唆する。
【００３４】
本発明の図示の実施形態は、高度に対称的な最小体積形状および干渉計のそれぞれ反射部分６ａおよび透過部分７ａの対応する最小光路と、反射ビーム６ｂ、７ｂとを組合せることにより、広い温度範囲に亘って高度に安定した変調が得られることを確立した。熱膨張係数間の差を最小にすることにより、光学的安定性が更に改善される。
【００３５】
再び図２を参照すると、図示の実施形態は、干渉計１が、該干渉計１の側部間の中間に位置する平面６４および図２の断面が示された紙面の平面の回りで対称的であることを示している。フラットスプリング／ベアリング２７ａ、２７ｂに対する温度変化は実質的に等しい。なぜならば、スプリングの表面積は実質的に等しくかつ全く同じ態様で対流に曝されるからである。光学的コンポーネンツ間の構造的差異は、干渉計および使用されるビームスプリッタのサイズにとって可能な最高の解決により決定される最小の差異に保持される。
【００３６】
以上、本発明をその実施形態の説明により示しかつ実施形態をかなり詳細に説明したが、特許請求の範囲をいかなる意味においてもそのような細部に限定することは本出願人の意図するものではない。当業者ならば、他の長所および変更は容易に明らかになるであろう。したがって、本発明は、その広い見地において、図示しかつ説明した特定細部、代表的装置および図示の例に限定されるものではない。したがって、本出願人の広い発明概念の精神または範囲から逸脱することなく、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  干渉計
２  赤外線放射ビーム源
４  ビームスプリッタ
８  可動ミラー
９  固定ミラー
２２  可動組立体
２３ａ、２３ｂ、４２ａ、４２ｂ  クランプ部材
２４ａ、２４ｂ、４３ａ、４３ｂ  ファスナ
２７ａ、２７ｂ  フラットスプリング／ベアリング
５４  調節ねじ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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