JP2009080115A - 入口スリットを有する分光計および該入口スリットの製造 - Google Patents

Abstract

【課題】取付けが容易で安価な手法で製造でき、複雑な調整を必要とせず、空間的寸法が小さい、入口スリットを有する分光計および入口スリットの製造方法を提供する。
【解決手段】分光計は、ハウジング1と、入口スリット4と、ハウジング内に配置され、測定光を光電子検出素子に結像させる回折格子3とを有しており、検出素子はハウジング内に配置され、ハウジングおよび基板2は、規定された相互位置決めのための互いに協働する位置決め手段5a;5b;5c;5dによって相互連結される。入口スリット、基板の位置決め手段および検出素子を受容して取り付けるための保持手段6a;6bは、基板の恒久的な部分であり、レーザービーム切断または液体ジェット切断といった成形技術により、基板から、正確かつ適切に、規定された相互位置に作成される。基板の位置決め手段および検出素子のための保持手段のうちの少なくとも一つは、弾性要素として設けられる。
【選択図】図１

Description

本発明は、入口スリットを有する分光計および該入口スリットの製造に関し、詳細には、小型化設計されたコンパクト型分光計に関する。

このような分光計は、例えば、研究所での通常の分析である測色または工業プロセス計測技術における、非常に多くの多種多様な測定において、かなりの数が使用される。これらの理由から、安価で製造されることができ、測定時間が短くスペクトル分解能が高い、コンパクトな測定ヘッドを備える分光計システムを提供することが重要である。

入口スリット、結像用格子、列状またはマトリックス状に配置された検出素子、および制御・評価電子回路の素子で構成されるコンパクト型分光計が開示されている（例えば、特許文献１参照）。ここでは、入口スリットおよび検出素子は共通のキャリア上に配置されており、このキャリアの自由表面上には、制御・評価電子回路が配置される。結像用格子は分光計ハウジング内に配置され、このハウジングは、補助手段により、正確な嵌合および確実な組立てのために、固定された支承および固定されない支承の形態でキャリアに連結される。

測定光を入れるための入口スリットを有する分光計が開示されており、この入口スリットはハウジング形態のキャリング・ボディ上に配置される（例えば、特許文献２参照）。このキャリング・ボディは、さらに、反射・回折格子と、基板に予め固定して配置された光電子検出素子とを備える。キャリング・ボディおよび基板は、これらの部品の規定された位置決めのための、互いに協働する機械式位置決め手段を有する。

これらの先行技術の装置の以下の本質的な欠点は、特に、大量の数の連続生産に起因する。
入口スリットは高価な個別部品である。個別部品を相互関係において正確に位置決めするための調整は非常に複雑である。分光計を小型化するため入口スリットと検出素子との間の距離の縮小は、小幅に限定される。
独国特許出願公開第１０３０４３１２（Ａ１）号 欧州特許出願公開第１０４１３７２（Ａ１）号

したがって、本発明の目的は、入口スリットを有する分光計を提供することであり、この分光計は、基板および入口スリットの非常に有利な設計および製造により、取付けが容易であり安価な手法で大量に製造されることができ、非常に複雑な調整を必要とせず、空間的寸法が小さい。

本発明によると、この目的は、主請求項の特徴部分で開示される手段を用いて前提部分に従って構築された分光計によって達成される。分光計の詳細および入口スリットの製造の詳細、および、特に分光計の入口スリットの追加の実施形態は、従属請求項で開示される。

設計に関連して、および、入口スリットを安価かつ高精度に製造するという目的において、入口スリットを以下の連続した製造工程により基板内に製造することが有利である：
−基板からタブを打ち抜くまたは切断し、さらに、基板の平面から離れるようにタブを曲げる；
−作成されるスリットの幅に応じた分だけタブを圧縮する；
−基板の平面に戻るようにタブをプレスする；
−スリット、または入口スリットの開口部を完成させる。

また、レーザービーム切断によりまたは液体ジェット切断により基板からタブを切断することによって入口スリットを製造するのが有利である場合もある。
特に大量の数を安価に製造するという目的において、入口スリットと、基板の位置決め手段と、基板から離れた、精密に規定された相互位置に検出素子を保持するための手段とを、成形技術を用いた製造手法により少ない作業で形成することが有利である場合がある。

基板から離れるように形成されさらに入口スリットを範囲内に収めるタブが、台形、正方形または長方形の形状、あるいは、カーブおよび直線で構成される形状である場合に、いくつかの実施形態は有利となる。

基板が金属または適当なプラスチック材料から作れているとさらに有利である。さらに、セラミック材料で構成される基板の使用も考えられる。
以下で、例示的な実施形態を参照して本発明をさらに詳細に説明する。

図１に、小型設計された分光計の断面図を示す。この分光計は、特に、基板２によって閉鎖されるハウジング１で構成される。結像用回折格子３が、ハウジング１の内側で基板２に対向するようにハウジング１の内壁に配置される。基板２は、入口スリット４、位置決め手段５ａ；５ｃおよび５ｂ；５ｄ、さらには、回折格子３を担持しているハウジング１が基板２に対して正確に位置決めされるのを可能にし、さらには基板２上に配置される光電子検出素子７の確実かつ正確な受信および取付けを可能にする取付けまたは保持手段６ａおよび６ｂ（図２）を備える。ハウジング１は、有利には、ハウジング１上に配置され、開口部または孔として設けられる位置決め手段５ａ；５ｂとの張力下での係合のためのピン８ａ；８ｂを有しており、これらのピン８ａ；８ｂは、正確かつ確実にハウジング１と基板２とを相互連結させる。

検出素子７を基板２に取り付けるための保持手段６ａ；６ｂも、有利には、基板２の平面から離れるように曲げられた弾性ピンとして設けられる。ピン８ａ；８ｂおよび保持手段６ａ；６ｂの弾性特性により、それぞれの部品がほとんど張力の無い状態で確実に取り付けられるようになる。

図２に示した基板２の上面図では（この図ではハウジング１は図示されていない）、入口スリット４が、基板２の縁部４ａと、基板２から台形の切断エッジを有するように切断されたタブ９の縁部９ａとによって形成される。

図３に、基板２の材料を成形することによって形成され、基板２の凹部に挿入されるハウジング１のピン８ａと弾性接触する位置決め手段５ａおよび５ｃの拡大図を示す。
図４に、成形により基板２の材料から形成され、基板２の凹部に挿入されるハウジング１のピン８ｂと弾性接触する位置決め手段５ｂおよび５ｄの拡大図を示す。

弾性の位置決め手段５ａおよび５ｂは、設計においては全く同じである。しかし、有利には、これらはばね定数が異なり、その結果、ハウジング１および基板２の規定された相互位置に維持され、それに伴い、分光計の光学的に有効な要素の規定された相互位置も維持される。それにより、温度が変化する場合においても、そのほとんどにおいて、光学素子の計算によって定義される中立線１６（図２）の位置が維持される。

説明のために、図５ａから５ｃにおいて、入口スリット４を有する基板２の領域の断面図を用いて、成形による入口スリット４の製造の個々の方法の工程を示す。
例えば、図５ａは第１の方法の工程を示しており、ここでは、タブ９が基板２から打ち抜きまたは切断され、基板２の平面から離れるように曲げられる（図５ａの下方向に）。

図５ｂに示した第２の成形工程では、基板２から離れるように曲げられたタブ９が、図示されていない道具を用いて矢印１０の方向に圧縮され、その結果、切り抜きまたは切断により基板２に形成された縁部４ａおよびタブ９の縁部９ａが、作成されるべき入口スリット４の幅に応じた望ましい分だけ互いに対して横方向にオフセットされる。

入口スリット４は図５ｃに示した成形工程で仕上げられるが、ここでは、基板２から離れるように曲げられたタブ９が、適当な成形ツールにより基板２の平面内に戻るように曲げられ、それにより、入口スリット４の開口部が完成する。

図６から８に、基板２から切断されたタブの種々の切断形状を示す。例えば、図６には、台形のセンタビット１１を有するタブ９を示す。
図７に示したタブ１２の範囲はカーブ１３および直線によって限定され、そのセンタビット１４の範囲はカーブ１３によって限定される。入口スリット４の開口部は、基板２の縁部４ａおよびタブ１２の縁部１２ａによって形成される。

図８に、長方形の外形を有するタブ１５を示す。やはりここでも、入口スリット４の開口部は、基板２の縁部４ａおよびタブ１５の縁部１５ａによって形成される。
基板２のタブとして、例えば正方形の外形などの他の適当な外形も十分有効に考えられる。

分光計の断面図。 基板の上面図。 詳細部Ａの拡大図。 詳細部Ｂの拡大図。 入口スリットを製造するための方法の工程を示す図。 入口スリットを製造するための方法の工程を示す図。 入口スリットを製造するための方法の工程を示す図。 台形タングを備える入口スリットを有する基板の上面図。 直線およびカーブで構成されるタングを備える入口スリットを有する基板の上面図。 長方形タングを備える入口スリットを有する基板の上面図。

符号の説明

１…ハウジング
２…基板
３…回折格子
４…入口スリット
４ａ…縁部
５ａ；５ｂ…位置決め手段
６ａ；６ｂ…保持手段
７…検出素子
８ａ；８ｂ…ピン
９…タブ
９ａ…縁部
１０…矢印
１１…センタビット
１２…タブ
１２ａ…縁部
１３…カーブ
１４…センタビット
１５…タブ
１５ａ…縁部
１６…中立線

Claims (6)

1. 入口スリットを有する分光計および該入口スリットの製造であって、該分光計が、ハウジングと、測定光を入れるための入口スリットと、該ハウジングの内側に配置され、該測定光を分割して光電子検出素子上で結像させるための結像用回折格子とを有し、該検出素子が該ハウジングの内側に配置されており、該ハウジングおよび基板が、規定された相互位置決めのための互いに協働する位置決め手段によって相互連結される、入口スリットを有する分光計および該入口スリットの製造において、
   該入口スリット（４）、該基板（２）の該位置決め手段（５ａ；５ｂ；５ｃ；５ｄ）、および、該検出素子（７）を受容して取り付けるための保持手段（６ａ；６ｂ）が、該基板（２）の恒久的な（一体の）部分であり、これらが、レーザービームまたは液体ジェット切断といった成形技術により、該基板（２）から、正確かつ適切に、規定された相互位置に形成され、
   該基板（２）の該位置決め手段（５ａ；５ｂ；５ｃ；５ｄ）および該検出素子（７）のための該保持手段（６ａ；６ｂ）のうちの少なくとも一つが弾性要素として設けられる
   ことを特徴とする、入口スリットを有する分光計および該入口スリットの製造。
2. 前記入口スリット（４）が、以下の連続した方法の工程：
   前記基板（２）からタブ（９；１２；１５）を打ち抜くまたは切断し、前記基板（２）の平面から離れるように該タブ（９；１２；１５）を曲げる工程と；
   作成されるべき前記スリット（４）の幅に応じた分だけ該タブ（９；１２；１５）を圧縮する工程と；
   前記基板（２）の平面に戻るように該タブ（９；１２；１５）をプレスすることにより、前記入口スリット（４）の開口部を完成させる工程と、
   によって前記基板（２）内に作成されることを特徴とする、請求項１に記載の入口スリットを有する分光計。
3. 前記入口スリット（４）がレーザービーム切断または液体ジェット切断により前記基板（２）内に作成されることを特徴とする、請求項１に記載の入口スリットを有する分光計。
4. 前記入口スリット（４）、前記基板（２）の前記位置決め手段（５ａ；５ｂ；５ｃ；５ｄ）、および前記検出素子（７）のための前記保持手段（６ａ；６ｂ）が、成形技術を用いた製造手法により、精密に規定された相互位置に前記基板（２）から作成されることを特徴とする、請求項１乃至３の少なくとも１項に記載の入口スリットを有する分光計。
5. 前記入口スリット（４）の範囲を限定する前記タブ（９；１２；１５）が、台形、正方形または長方形の形状、あるいは、カーブおよび直線で構成される形状であることを特徴とする、請求項１乃至４の少なくとも１項に記載の入口スリットを有する分光計。
6. 前記基板（２）が、金属から、適当なプラスチック材料から、または、セラミック材料から作成されることを特徴とする、請求項１乃至５の少なくとも１項に記載の入口スリットを有する分光計。

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