JPH0542349Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案はフーリエ変換赤外分光光度計の干渉計
で用いられる固定鏡の傾きを調節する機構に関す
るものである。

（従来の技術） 第３図にフーリエ変換赤外分光光度計に用いら
れるマイケルソン干渉計を示す。

２は赤外光源、４はビームスプリツタ、６は固
定鏡、８は移動鏡であり、光源からの赤外線はビ
ームスプリツタ４で２分され、一方は固定鏡６で
反射されてビームスプリツタ４に戻り、他方は移
動鏡８で反射されてビームスプリツタ４に戻り、
固定鏡６で反射された光と移動鏡８で反射された
光がビームスプリツタ４で合一して干渉波とな
り、デイテクタへ導かれて検出される。

固定鏡６には、外乱による干渉のずれを補正す
るために調節機構１０が設けられている。

従来の調節機構としては、第４図及び第５図に
示されるものがある。第５図は第４図のＢ−Ｂ線
位置での断面図である。

表面で固定鏡６を保持するミラーホルダ１２の
裏面の３点に調節部材として積層圧電アクチユエ
ータ１４−１〜１４−３が取りつけられている。
１６は積層圧電アクチユエータを保持する微調整
ホルダであり、積層圧電アクチユエータ１４−１
〜１４−３はネジ１８によつて微調整ホルダ１６
に取りつけられている。微調整ホルダ１６自体も
固定鏡６の法線方向の傾きを調整する調整機構を
独自に備えている。

積層圧電アクチユエータ１４−１〜１４−３は
それぞれ調節用の電圧が印加されることによつて
矢印で示されるように軸方向に伸縮し、３個の積
層圧電アクチユエータ１４−１〜１４−３の伸縮
の割合によつてミラーホルダ１２を介して固定鏡
６の傾きが調節される。

（考案が解決しようとする問題点） 第４図及び第５図に示されるように３点でミラ
ーホルダ１２を支持して調節する方式では、固定
鏡６の傾きを調節するために３個の積層圧電アク
チユエータ１４−１〜１４−３を全て動作させな
ければならず、その制御は容易ではない。

積層圧電アクチユエータ１４−１〜１４−３の
先端をミラーホルダ１２の裏面に固定しておかな
くてはならないので、その固定部分で歪が発生
し、調節機構の寿命を短かくする問題がある。

本考案は、固定鏡６の傾きの調節が容易で、し
かも積層圧電アクチユエータに歪が発生しにく
く、寿命を長くすることのできる固定鏡調節機構
を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 実施例を示す第１図及び第２図を参照して説明
すると、本考案固定鏡調節機構では、ミラーホル
ダ１２の裏面の中心にセンターバー２０を取りつ
けてミラーホルダの法線方向が調節できるように
支持し、ミラーホルダ２０の裏面上でセンターバ
ー２０の取りつけ位置を中心とする円上の互いに
90度をなす４点にそれぞれ調節部材２２，２２
ａ，２４，２４ａの先端のボール３０を点接触さ
せ、180度の位置に配置されている一対の調節部
材２２，２４，２２ａ，２４ａは一方が積層圧電
アクチユエータ、他方が皿バネ３６を備えたバネ
ユニツトであり、調節部材２２，２２ａ，２４，
２４ａはミラーホルダ１２を点接触で押しつける
ボール３０を先端に備えており、かつ、センター
バー２０及び調節部材２２，２２ａ，２４，２４
ａをハウジング１６，３８により支持し、ハウジ
ング１６，３８は固定鏡６の法線の上下方向及び
左右方向の傾きを調整する２方向の調整機構４
０，４４，４６を備えている。

（実施例） 第１図は一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線位置での断面図である。

固定鏡６はミラーホルダ１２の表面に取りつけ
られている。ミラーホルダ１２の裏面の中心には
センターバー２０がネジ留めされている。センタ
ーバー２０は微調整ホルダ１６を貫通して設けら
れ、センターバー２０の他端は微調整ホルダ１６
のミラーホルダ１２とは反対側の面でネジ留めさ
れている。センターバー２０が曲がることによつ
て固定鏡６の法線方向の角度が自由に変化する。

固定鏡６の法線方向の角度の調節可能な範囲は
±２分程度であるが、固定鏡６の調節範囲として
はこの程度の大きさで十分である。

微調整ホルダ１６にはセンターバー２０を中心
とする円の円周上に互いに90度の位置に４個の調
節部材２２，２２ａ，２４，２４ａが設けられて
いる。４個の調節部材２２，２２ａ，２４，２４
ａのうち、互いに180度の位置にある対をなす調
節部材２２と２４，２２ａと２４ａは、各対の一
方は積層圧電アクチユエータ２２，２２ａであ
り、他方はバネユニツト２４，２４ａである。

積層圧電アクチユエータ２２，２２ａの基端部
はネジ２６に接着され、ネジ２６はミラーホルダ
１２とは反対側において微調整ホルダ１６にネジ
留めされる。積層圧電アクチユエータ２２，２２
ａの先端にはタングステンカーバイトを素材とす
る当接部材２８が設けられており、この当接部材
２８とミラーホルダ１２の間にはステンレス製の
ボール３０が設けられている。

バネユニツト２４，２４ａでは、バネのガイド
３２の軸３２ａがネジ３４にスライドできるよう
に挿入されており、バネのガイド３２とネジ３４
の間の軸３２ａには皿バネ３６が複数枚組み合わ
されて嵌め込まれている。皿バネ３６としては、
例えば直径８mmのものを２枚重ねで12〜14枚を用
いる。

ネジ３４はミラーホルダ１２とは反対側で微調
整ホルダ１６にネジ留めされており、また、バネ
のガイド３２の先端部にはタングステンカーバイ
トを素材とする調節部材２８が設けられている。

当接部材２８とミラーホルダ１２の間には、や
はりステンレス製のボール３０が設けられてい
る。

積層圧電アクチユエータ２２とバネユニツト２
４の一対の調節部材の先端間の方向は、他の一対
の調節部材である積層圧電アクチユエータ２２ａ
とバネユニツト２４ａの先端間の方向と直交して
いる。積層圧電アクチユエータ２２と２２ａは同
じ構造をしており、バネユニツト２４と２４ａは
同じ構造をしている。

ハウジングは微調整ホルダ１６と微調整ベース
３８の２つの部分からなつている。微調整ホルダ
１６は微調整ベース３８にピン４０によつて支持
され、矢印４２で示す方向に回転して固定鏡６の
法線方向を上下方向に調整することができる。ピ
ン４０の周りの微調整ホルダ１６の回転は締めつ
けネジ４３によつて固定することができる。

微調整ベース３８はネジ４４，４６によつてベ
ース（図示略）に取り付けられており、これらの
ネジ４４，４６を緩めてベースの孔の範囲で微調
整ベース３８を移動させ、再びネジ４４，４６を
固定することによつて、固定鏡６の法線方向の角
度を左右方向に調整することができる。微調整ホ
ルダ１６と微調整ベース３８による調整は、光軸
合わせや干渉合わせとして行なわれ、積層圧電ア
クチユエータ２２，２２ａとバネユニツト２４，
２４ａをセンター位置に設定した後、調節部材の
調節とは独立に粗調整として行なわれる。

ミラーホルダ１２の裏面において４個のボール
３０と当接する部分にはタングステンカーバイト
を素材とする当接部材４８がそれぞれ設けられて
いる。

次に、本実施例の動作について説明する。

積層圧電アクチユエータ２２，２２ａとバネユ
ニツト２４，２４ａをセンター位置に設定し、微
調整ホルダ１６と微調整ベース３８を粗調整した
後、干渉計を動作させる。

干渉計の動作中に外乱によつて干渉のずれが発
生した場合、積層圧電アクチユエータ２２と２２
ａの一方又は両方に印加する電圧を変化させる。
この印加電圧の変化によつて積層圧電アクチユエ
ータ２２，２２ａが変位してその軸方向の長さが
変化する。この変化に伴なつてミラーホルダ１２
と固定鏡６がセンターバー２０を中心として回転
し、それらの法線方向の傾きが調節される。

バネユニツト２４，２４ａのネジ３４を閉め込
むことによつて皿バネ３６の反力を大きくするこ
とができる。皿バネ３６はバネ定数が非常に大き
いので、微小な変位で大きい反力を得ることがで
きる。例えば積層圧電アクチユエータ２２，２２
ａの最大パワーＰ＝85KgFに対して皿バネ３６
では50〜60KgF程度の反力を得ることができ、
十分に釣り合うことができる。

実施例ではボール３０と当接する部分にタング
ステンカーバイト（WC）を素材とする当接部材
２８，４８を設けている。この当接部材２８，４
８の材質をWCとCoの焼結合金、TiC，TiN、も
しくはTaCなどの焼結合金、又はこれらの混合
物の焼結合金、それらの合金の表面にアルミナを
コーテイングした複合材、割れにくいセラミツク
など、ロツクウエル硬さで87以上程度の硬さをも
つものを使用するのが好都合である。

本考案ではミラーホルダ１２の当接部分にボー
ル３０を用いて点接触によつて当接するようにし
ているので、ミラーホルダ１２や積層圧電アクチ
ユエータ２２，２２ａ及びバネユニツトのガイド
３２に過大な応力がかかり、それらの部分が凹む
などの変形がおこり、固定鏡６の正確な傾き調整
が困難になることがある。また、積層圧電アクチ
ユエータ２２，２２ａに過大な圧力がかかつて組
立て時にクラツクが入ることがある。そこで実施
例のように高度の高い材質の当接部材２８，４８
を設けることによつてボール３０との当接部分の
変形やクラツクの発生を防止し、固定鏡６の調節
の誤差をなくしたり、組立て時の積層圧電アクチ
ユエータ２２，２２ａの破損を防止することがで
きる。

センターバー２０としてはステンレス、アルミ
ニウム又はFRP樹脂などを用いることができる。
しかしながら、これらの材質は積層圧電アクチユ
エータ２２，２２ａと線膨張係数が大きく違うた
め、温度変化によつて固定鏡６の傾きが変化し、
温度変化が大きくなるとその温度変化による固定
鏡６の傾きを補正するので困難になることがあ
る。そこで、センターバー２０と積層圧電アクチ
ユエータ２２，２２ａとの軸方向の熱膨張量を等
しく又はほぼ等しくするために、センターバー２
０の材質としてコバールを使用することができ
る。コバールはまた、動作時のセンターバー２０
の曲げに対しても、弾性係数が小さいので好都合
である。

（考案の効果） 本考案では固定鏡を保持するミラーホルダの裏
面の中央をセンターバーで支持し、その周囲の４
点を調節部材で調節するようにしたので、固定鏡
の調節の制御が容易になる。

互いに180度の位置にある一対の調節部材の一
方を積層圧電アクチユエータ、他方をバネユニツ
トとしたので、それらの調節部材の先端とミラー
ホルダとの間を固定する必要がなく、したがつて
積層圧電アクチユエータなどに歪が入らない。

ミラーホルダと調節部材の間にはボールを介在
させて点接触によつてミラーホルダを押しつける
ようにしたので、調節部材の先端の形状や加工精
度によつてミラーホルダの当接部分の位置が変化
せず、調節の精度が向上する。

調節部材のバネユニツトのバネとして皿バネを
使用したので、固定鏡の角度の調節の応答速度を
速くすることができる。もしバネユニツトにコイ
ルバネを用いた場合には、コイルバネのバネ定数
が小さく、時定数が大きいため応答速度が遅くな
る。また、積層圧電アクチユエータの出す力と比
較してコイルバネの反力が小さいため、固定鏡の
角度調節の応答速度が遅くなる。

バネユニツトに皿バネを用いると、バネユニツ
ト及び積層圧電アクチユエータの位置を少し変化
させても皿バネの反力が大きく変化する。そこで
本考案では、ハウジングで調節部材と独立に粗調
整される調整機構を備えたので、積層圧電アクチ
ユエータやバネユニツトのセンター位置の設定後
はそれらの調節部材の条件を変えないで粗調整を
行なうことができる。

このように、本考案によれば固定鏡の傾きの調
節が容易になり、しかも調節の周波数を高くする
ことができ、外乱による干渉のずれの補正を良好
に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す縦断面図、第２図は第
１図のＡ−Ａ線位置での断面図、第３図は本考案
が適用されるマイケルソン干渉計を示す概略図、
第４図は従来の固定鏡調節機構を示す縦断面図、
第５図は第４図のＢ−Ｂ線位置での断面図であ
る。 ６……固定鏡、１２……ミラーホルダ、１６…
…微調整ホルダ、２０……センターバー、２２，
２２ａ……積層圧電アクチユエータ、２４，２４
ａ……バネユニツト、３０……ボール、３６……
皿バネ、３８……微調整ベース、４０……ピン、
４４，４６……ネジ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 表面に固定鏡を保持するミラーホルダの裏面の
   中心にセンターバーを取りつけてミラーホルダの
   法線方向が調節できるように支持し、ミラーホル
   ダの裏面上で前記センターバーの取りつけ位置を
   中心とする円上の互いに90度をなす４点にそれぞ
   れの調節部材の先端のボールを点接触させ、180
   度の位置に配置されている一対の調節部材は一方
   が積層圧電アクチユエータ、他方が皿バネを備え
   たバネユニツトであり、各調節部材はミラーホル
   ダを点接触で押しつけるボールを先端に備えてお
   り、かつ、前記センターバー及び前記４個の調節
   部材をハウジングにより支持し、このハウジング
   は固定鏡の法線の上下方向及び左右方向の傾きを
   調整する２方向の調整機構を備えているフーリエ
   変換赤外分光光度計の固定鏡調節機構。