(57)【要約】【課題】  少ないエネルギーで回転鏡を反復回動させて正確にセンターバースト位置に停止できる二光束干渉計の提供。【解決手段】  光源Ａからの光を固定鏡２と一対の回転鏡３ａ、３ｂとに二分割し、これら固定鏡２並びに回転鏡３ａ、３ｂから戻った光を再び合成して干渉光を得る二光束干渉計であって、上下方向に沿って延設され、その上下に前記一対の回転鏡３ａ、３ｂを互いに平行な姿勢で保持する回転アーム４と、回転アーム４を回動可能に保持する支持軸５と、回転アーム４の下端部で支持軸５を支点として回転アーム４を反復揺動させる駆動源７と、回転鏡３ａ、３ｂからの光を反射して回転鏡３ａ、３ｂに戻す固定反射鏡９とからなり、回転アーム４の回動を停止して回転アーム４が自重により静止した位置で、二分割された固定鏡側の光と回転鏡側の光の光路差が０のセンターバースト位置となるように、上下の回転鏡３ａ、３ｂの位置が予め調整される構成とする。【選択図】  図２
2012194102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発した光をビームスピリッタにより固定鏡と一対の回転鏡とに向けて二分割し、これら固定鏡並びに回転鏡から戻された光を再び合成して干渉光を得る二光束干渉計であって、
上下方向に沿って延設され、その上部と下部に前記一対の回転鏡を互いに平行な姿勢でかつ鏡面を対面させた状態で保持する回転アームと、
水平方向を回転軸として回転アームを回動可能に保持する支持軸と、
自重により安定した位置で静止して重心を下げるように、下部の回転鏡が保持された位置より下方となる回転アームの下端部で回転アームを支持軸を支点として反復揺動させる駆動源と、
回転鏡からの光を反射して回転鏡に戻す固定反射鏡とからなり、
回転アームの回動を停止して回転アームが自重により静止したときに、ビームスピリッタにより二分割された固定鏡側の光と回転鏡側の光の光路差が０となるセンターバースト位置となるように、上下の回転鏡の位置が予め調整されている二光束干渉計。
【請求項２】
前記回転アームは左右一対で構成され、左右の回転アームの上下方向における中間部位に支持軸が配置されており、左右の回転アームの下端部に、水平方向に伸びた力点軸が配置されており、前記駆動源が力点軸と連結されている請求項１に記載の二光束干渉計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの赤外光を二分するビームスピリッタと、二分されたそれぞれの光をビームスピリッタに戻す一対の回転鏡並びに固定鏡を備えた二光束干渉計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
二光束干渉計は、例えばフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）において、インターフェログラムデータ収集のために使用される。このような二光束干渉計は、光源から発した赤外光をビームスピリッタで二方向に分割し、一方の光の光路長を一定に固定し、他方の光の光路長を変化させてそれぞれの光をビームスピリッタに戻して合成すると、光路長の変化に応じて光の強度が変化する干渉光（インターフェログラム）となる。この干渉光を光検出器に送って干渉光データを収集する。
【０００３】
ビームスピリッタで二方向に分割された一方の光の光路長を変化させる方法として、図５に示すものがある。
レーザ等の光源１０から発した光は、反射鏡２０を介してビームスピリッタ１１で固定鏡１２側と移動鏡１３側の二方向に分割され、その固定鏡１２及び移動鏡１３でそれぞれ反射して戻ってきた光はビームスピリッタで合成されて光検出器１４に送られる。移動鏡１３は入射光軸方向に前後に移動することによって移動鏡１３に分かれた光の光路長を変化させる。移動鏡１３を前後に直動させる機構として、例えば図６に示すように、移動鏡１３から後方に向かって直線的に延びるスライダ１５をリニアガイド１６等で往復移動可能に保持させ、スライダ１５の後端を原動機１７で揺動するアーム１８に連結することによって駆動するものがある。
なお、赤外光源２１を点灯させたときには、赤外光源２１から発した赤外光が、平行鏡２２を介してビームスピリッタ１１で固定鏡１２側と移動鏡１３側の二方向に分割され、その固定鏡１２及び移動鏡１３でそれぞれ反射して戻ってきた光がビームスピリッタ１１で合成されて光検出器１４に送られることになる。
【０００４】
干渉計の干渉効率を最良に保つためには、センターバースト位置（移動鏡の往復運動を停止したときに固定鏡側と移動鏡側の光路差が０の位置）で止まることが望ましい。しかし上記の直動機構を用いた場合、移動鏡１３を停止したときに運動の慣性等によって前後にぶれてセンターバースト位置に正確に停止させることが容易ではない。
【０００５】
また、移動鏡を前後に移動させる別の手段として特許文献１で開示されたものがある。図７は、この特許文献１の第３図を示す。干渉計の枠体部分に固定されるボディ２０にベース２１が左右の平行なプレート２２、２３を介して吊り下げられており、ベース２１に移動鏡１３が取り付けられている。プレート２２、２３はそれぞれボディ２０とベース２１との４ケ所の連結部分ａで揺動可能に連結されている。ベース２１はコイル２４が固定されており、コイル２４に電流を流すことにより、コイル２４がマグネット２５とポールピース２６の磁界によってローレンツ力を受け、これによりベース２１を介して移動鏡１３が矢印方向に移動する構成となっている。
【０００６】
この図７の構成によれば、移動鏡１３を停止したときに移動鏡１３を保持するベース２１が自重により静止した位置でセンターバーストとなるように、移動鏡の位置を予め調整しておくことにより、センターバースト位置での停止が容易であるといった効果がある。しかし、移動鏡１３の動作時に自ら微振動が生じないように、しかもプレート２２、２３の揺動がスムーズに行うように左右のプレート２２、２３の４ケ所の連結部分ａを樹脂フイルム等のフレキシブルな連結素材で柔軟に連結させる必要がある。そのため、移動鏡１３の停止時に重力方向に対する衝撃等の外乱に対して弱くなるといった欠点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公平０７−１０４２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
また、移動鏡を前後に移動させる別の手段として、図８に示すものがある。この手段では前記移動鏡に変えて、平行に配置された一対の回転鏡１３ａ、１３ｂが用いられている。回転鏡１３ａ、１３ｂは鉛直方向に延びる駆動軸２７を介して回動する回動アーム２８の両端に保持されている。光源１０から発した光は、反射鏡２０を介してビームスピリッタ１１で固定鏡１２側と回転鏡１３ａ、１３ｂ側の二方向に分割される。回転鏡１３ａ、１３ｂに向かった光は、回転鏡１３ａから回転鏡１３ｂを経て固定された反射鏡２９で反射され、入射時の逆光路を経てビームスピリッタ１１に戻されて固定鏡１２からの光と合成され、光検出器１４に送られる。この際、回転アーム２８を駆動軸２７を介して反転揺動させることにより、光源１０からの回転鏡１３ａの光入射角度を変えて、回転鏡１３ａと１３ｂ間の光路長を変化させる構成となっている。
【０００９】
しかし、この構成によれば、回転鏡１３ａ、１３ｂを支持する回転アーム２８の中心に配置した駆動軸２７を反復回転運動させて回転鏡１３ａ、１３ｂを回動するようにしているから、駆動軸２７に大きな駆動力が必要となる。特に、反復回転運動は、正方向に回転運動している回転鏡１３ａ、１３ｂを制動停止させるとともに逆方向に回転させる運動を反復させるものであるから、大きなエネルギーを必要とするとともに、回転鏡１３ａ、１３ｂをセンターバースト位置で正確に停止させることが困難であるといった問題点があった。
【００１０】
そこで本発明は、一対の回転鏡を用いた干渉計であって、回転鏡をセンターバースト位置で正確に停止させることができるとともに、少ないエネルギーで回転鏡を反復回動させて低消費電力で正確にセンターバースト位置に停止させることのできる二光束干渉計を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明では次のような技術的手段を講じた。即ち、本発明の二光束干渉計にあっては、光源から発した光をビームスピリッタにより固定鏡と一対の回転鏡とに向けて二分割し、これら固定鏡並びに回転鏡から戻された光を再び合成して干渉光を得る二光束干渉計であって、上下方向に沿って延設され、その上部と下部に前記一対の回転鏡を互いに平行な姿勢でかつ鏡面を対面させた状態で保持する回転アームと、水平方向を回転軸として回転アームを回動可能に保持する支持軸と、自重により安定した位置で静止して重心を下げるように、下部の回転鏡が保持された位置より下方となる回転アームの下端部で回転アームを支持軸を支点として反復揺動させる駆動源と、回転鏡からの光を反射して回転鏡に戻す固定反射鏡とからなり、回転アームの回動を停止して回転アームが自重により静止したときに、ビームスピリッタにより二分割された固定鏡側の光と回転鏡側の光の光路差が０となるセンターバースト位置となるように、上下の回転鏡の位置が予め調整されている構成とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の二光束干渉計は上記のごとく構成されているので、上下に回転鏡を保持する回転アームの回動を停止したときに、回転アームが自重により安定した位置で静止する。この静止した位置で、ビームスピリッタにより二分割された固定鏡側の光と回転鏡側の光の光路差が０となるセンターバースト位置となるように予め調整されているので、複雑な付帯機器を使用することなく正確に回転鏡をセンターバースト位置に停止させることができ、これにより簡単な機構で干渉効率の高い干渉計を得ることができる。
また、重心の下がった回転アームの下端部に回転アームを反復揺動させる駆動源が連結されているので、回動アームを反復揺動させるエネルギーは小さくてすみ、特に重心の下がった回転アームの揺動運動は支持軸を支点とした振り子運動として動作し、一度振り子運動が始まると、摩擦力と空気抵抗により減衰したエネルギーを与えれば振り子運動を続けることができるので、駆動源の消費電力を著しく低減したランニングコストの安い干渉計を得ることができる。
さらに、回転アームの支持軸は回転アームを回動可能に支持すればよいから、支持軸やこれを受ける軸受けには鋼製の軸やベアリング等の強固な部品を使用することができ、これにより重力方向に加えられた衝撃等の外乱に対して十分に耐えることができるといった効果がある。
【００１３】
（その他の課題を解決するための手段及び効果）
本発明において、前記回転アームは左右一対で構成され、左右の回転アームの上下方向における中間部位に支持軸が配置されており、左右の回転アームの下端部に、水平方向に伸びた力点軸が配置されており、前記駆動源が力点軸と連結されている構成とするのがよい。
これにより、上下一対の回転鏡は安定した状態で保持できるとともに、駆動源からの駆動力を回転アームに効果的に伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明にかかる二光束干渉計の一実施態様を示す概略的な説明図。
【図２】上記干渉計の要部を示す斜視図。
【図３】上記干渉計における回転鏡側の光の光路を説明するための説明図。
【図４】回転アームを少し回動させたときの回転鏡側の光の光路を説明するための図３同様の説明図。
【図５】従来の二光束干渉計の一例を示す説明図。
【図６】従来の二光束干渉計における移動鏡の駆動機構の一例を示す側面図。
【図７】従来の二光束干渉計における移動鏡の駆動機構の他の例を示す断面図。
【図８】従来の二光束干渉計の他の例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明にかかる二光束干渉計の詳細を、図１ないし図４で示した実施形態に基づいて詳細に説明する。この実施例で示された二光束干渉計は、フーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）において、インターフェログラム（干渉光）のデータ収集のために使用される。
【００１６】
図１における符号Ａはレーザ発信器等の光源であり、符号１は光源Ａからの光を固定鏡２と、上下一対の回転鏡３ａ、３ｂに二分割するビームスピリッタである。回転鏡３ａ、３ｂは上下方向に沿って延設された左右の回転アーム４の上部と下部とにその鏡面を対面させた状態で互いに平行に固定保持されている。上下の回転鏡３ａ、３ｂは、ビームスピリッタ１から送られてくる光を上部の回転鏡３ａで受けて下部の回転鏡３ｂに送れるように光路に対して傾斜して配置されており、さらに下部の回転鏡３ｂで反射した光を受けて再び下部の回転鏡３ｂに戻す固定反射鏡９が設けられている。
【００１７】
左右の回転アーム４は上下方向における中間部位において支持軸５を介して干渉計の機枠部分６に支持されている。左右の回転アーム４の下端部には、水平方向に伸びた力点軸８ａが配置されており、回転アーム４を支持軸５を支点として反復揺動させる駆動源７が力点軸８ａと連結シャフト８を介して連結されている。なお、駆動源７を停止したときに、駆動源７との伝導が絶たれて回転アーム４がフリーとなるように駆動源７と回転アーム４とが連携されている。そのため、駆動源７として、例えばボイスモータと呼ばれる電磁ソレノイドを用いるのが好ましいが、往復運動を行う機械的な機構のものを使用することもできる。
【００１８】
さらに、駆動源７を停止して回転アーム４の回動が止まったときに、回転アーム４が自重により安定した姿勢に静止できるように重心を下げて支持軸５に保持されている。また、回転アーム４の回動を停止して回転アーム４が自重により静止したときに、ビームスピリッタ１により二分割された固定鏡２側の光と回転鏡３ａ、３ｂ側の光の光路差が０となるセンターバースト位置となるように、上下の回転鏡３ａ、３ｂの位置が予め調整されている。
【００１９】
上記の構成において、光源Ａから発した光は、反射鏡２０を介してビームスピリッタ１で固定鏡２側と回転鏡３ａ、３ｂ側の二方向に分割され、固定鏡２に向かった光は固定鏡２で反射されてビームスピリッタに戻される。また回転鏡３ａ、３ｂに向かった光は、先ず上部の回転鏡３ａで屈曲されて下部の回転鏡３ｂに送られ、さらにこの光は固定反射鏡９に送られて反射する。
固定反射鏡９で反射された光は、入射時の逆光路となる下部の回転鏡３ｂから上部の回転鏡３ａを経てビームスピリッタ１に戻され、固定鏡２からの光と再合成されて干渉光となり、光検出器Ｂに送られてデータが収集される。この際、回転鏡３ａ、３ｂ側に送られた光の光路長は、回転アーム４の揺動量によって変化する。即ち、図３で示す上部回転鏡３ａの光反射点Ｐ１と下部回転鏡３ｂの光反射点Ｐ２を結ぶ光路長Ｌ１は、図４で示すように、回転アーム４を反時計方向に揺動させたときにはＬ２で示したように長くなる。
【００２０】
また、回転アーム４の回動を停止したときに、回転アーム４は自重により安定した位置で静止する。この静止した位置で、ビームスピリッタ１により二分割された固定鏡２側の光と回転鏡３ａ、３ｂ側の光の光路差が０となるセンターバースト位置となるように予め回転鏡３ａ、３ｂの位置が調整されているので、複雑な付帯機器を使用することなく正確に回転鏡３ａ、３ｂをセンターバースト位置に停止させることができる。
【００２１】
さらに、重心の下がった回転アーム４の下端部に回転アーム４を反復揺動させる駆動源７が連結されているので、回動アーム４を反復揺動させるエネルギーは小さくてすむ。特に、重心の下がった回転アーム４の揺動運動は支持軸５を支点とした振り子運動として動作し、一度振り子運動が始まると、摩擦力と空気抵抗により減衰したエネルギーを補給すれば振り子運動を続けることができるので、低消費電力の干渉計を得ることができる。
【００２２】
また、回転アーム４の支持軸５は回転アーム４を回動可能に支持すればよいものであるから、支持軸５やこれを受ける軸受けには鋼製の軸やベアリング等の強固な部品を使用することが可能となり、これにより重力方向に加えられた衝撃等の外乱に対して十分に耐えることができる丈夫な支持構造を得ることができる。
【００２３】
以上本発明の代表的な実施例について説明したが、本発明は必ずしも上記の実施形態に特定されるものではなく、その目的を達成し、請求の範囲を逸脱しない範囲内で適宜修正、変更することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明の二光束干渉計は、例えばフーリエ変換型赤外分光光度計（ＦＴＩＲ）において、インターフェログラムのデータ収集のために使用できる。また、赤外線の他に紫外線の領域で透過率などの光学特性を測定する分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ  光源
Ｂ  光検出器
１  ビームスピリッタ
２  固定鏡
３ａ  上部の回転鏡
３ｂ  下部の回転鏡
４  回転アーム
５  支持軸
６  機枠
７  駆動源
９  固定反射鏡
【図１】
2012194102.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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