JP2014048143A - 分光光度計 - Google Patents

Abstract

【課題】分光光度計の回折格子の波長走査駆動機構において回転駆動用モータにより回転角度精度を向上させコスト低減、省スペース化、波長送りの分解能・波長精度の向上する事を提供する。
【解決手段】回転駆動用モータ５−１と、モータの出力軸と、モータの出力軸に設けられた駆動歯車５−２と、駆動歯車５−２と組み合わされた従動歯車５−３と、従動歯車５−３に固定された回折格子５−４を備え、駆動歯車５−２のピッチ円直径が回転駆動用モータ出力軸の直径以下である分光光度計。
【選択図】図５

Description

本発明は、分光光度計に関し、特に分光光度計の駆動モータに関する。

分光光度計では、従来、任意の波長の単色光を得るために波長走査駆動機構が用いられている。波長走査駆動機構は一般的に、回折格子と、回折格子を回転させるための回転駆動用モータと、減速機構で構成される回転駆動機構で構成される。波長走査駆動機構は、光源をでた光を回折格子によって単色光に分光する。回転駆動機構により回折格子の角度を変えることで、光源をでた光から任意の波長の単色光を取り出すことができる。従って、波長正確さは回折格子の角度精度に依存しており、高い波長正確さを得るには、精度の高い回転駆動機構が必須となる。
従来、中形・大形の分光光度計の回転駆動機構には、主にサインバードライブ方式が用いられてきた。サインバードライブ方式とは、回転駆動用モータにより送りネジが回転してスライダーがスライドすることで、スライダーに接触しているサインバーが回転して回折格子が回転する機構である。サインバードライブ方式では、サインバーを用いるため省スペース化・低コスト化が困難であった。サインバー駆動方式として、引用文献１があげられる。
また、歯車を用いたギヤドライブ方式では、省スペース化、小型化と波長送りの高分解能化の両立が困難であった。高精度・高分解能分析が求められると共に、低コスト化が求められている分光光度計に組み込むことは難しい。分光光度計では、低コスト化、省スペース化が可能で、高精度・高分解能が同時得られるような機能が求められている。

特開平１−８３１２２号公報

従来技術において、分光光度計の回折格子の波長走査駆動機構では、サインバードライブ方式およびギヤドライブ方式を用いている。しかし、サインバードライブ方式においては省スペース化、低コスト化が困難であり、またギヤドライブ方式においても、省スペース化、小型化と波長送りの高分解能化の両立が困難であった。

回転駆動用モータと、モータの出力軸と、モータの出力軸に設けられた駆動歯車と、駆動歯車と組み合わされた従動歯車と、前記従動歯車に固定された回折格子を備え、前記駆動歯車のピッチ円直径が回転駆動用モータ出力軸の直径以下であることを特徴とする分光光度計。

本発明では、歯車を用いた減速機構においてモータ側である駆動歯車のピッチ円直径を小さくすることが可能となる。そのため同様の減速比でも減速機構の小型化が可能となり、減速比を大きくとることができるため波長送りの分解能が向上すると共に、回転駆動用モータが持つ回転角度の誤差が分散するため回折格子の回転角度精度の向上が実現できる。また、駆動歯車の製作コストの低減ができる。よって、分光光度計で課題となる、コスト低減、省スペース化、波長送りの分解能・波長精度の向上の両立を実現できる。

分光光度計の基本的な構成の概要を示す構成図である。 波長走査駆動系の構成の概要を示す構成図である。 分光光度計の一部の構成を示す平面図である。 分光光度計の一部の構成を示す側面図である。 分光光度計の一部の構成を示す側面図である。 分光光度計の一部の構成を示す側面図である。

図1は分光光度計の基本的な構成の概要を示す構成図である。破線は光路を示している。光源1-1から放射された光から、波長走査駆動機構1-2により任意の波長の単色光を取り出す。取出した単色光は試料1-3を透過して、光検知手段である検出器1-4で検出される。試料に入射する単色光の波長を変化させることで、試料に吸収あるいは反射する光の波長を知ることができる。そして、例えば吸収の場合は、横軸を波長、縦軸を光強度とした吸収スペクトルを演算装置で作成して表示することで、ユーザーは試料の成分を知ることができる。

図2は波長走査駆動機構の構成図である。波長走査駆動機構は、回転駆動用モータ2-4と回折格子2-2、回折格子2-2と回転駆動用モータ2-4の間にある減速機構2-3、回転駆動用モータの制御部2-5で構成されている。回転駆動用モータ2-4と減速機構2-3で構成される回転駆動機構により回折格子2-2が回転する。光源2-1からでた光が回折格子に照射され、試料2-6に入射する。この波長走査駆動機構で回折格子2-2の角度を調整して、試料2-6に入射する単色光の波長を変化させることができる。

図3は歯車を用いた減速機構の構成図であり、出力軸3-1に設けられた駆動歯車と従動歯車3-3で構成される。駆動歯車を備える出力軸3-1はモータ3-2側でモータの回転により回転する。その回転が従動歯車3-3に伝達し従動歯車3-3に固定された回折格子3-4が回転する機構である。歯車を用いた減速機構の減速比は駆動歯車と従動歯車の歯数の比で決まる。歯車のピッチ円直径とは、簡略化すると一対の歯車を摩擦車に置き換え、減速比が等しくなるようにした場合の摩擦車の直径と考えることができる。すなわち減速比とピッチ円直径の比は等しくなる。よって駆動歯車のピッチ円直径が小さくなると、減速比に準じて従動歯車のピッチ円直径も小さくなるため減速機構の小型化が可能となる。本発明では、従来駆動軸に歯車を取り付けていたが、本発明では、出力軸3-1上に直接歯車を作り込んでいるので、従来、出力軸3-1に歯車を別部品として固定していた場合に比べてピッチ円直径が小さくなり、減速比に準じて従動歯車のピッチ円直径も小さくなるため減速機構の小型化が可能となる。さらに出力軸3-1に歯車を別部品として固定していないので、がたつき無くより精度が向上する。

図4は回転駆動機構に含まれる駆動歯車の一実施例であり、回転駆動用モータ4-1の出力軸4-2を切削加工して駆動歯車とすることで、歯車を用いた減速機構における駆動歯車が回転駆動用モータ出力軸と一体化している。この回転駆動用モータを図5で示すような回転駆動機構で用いることで、回転駆動用モータ5-1の出力軸5-2が駆動歯車の役目を果たすことが可能である。この駆動歯車が従動歯車5-3とかみ合うことで、回転駆動用モータの回転を、回折格子5-4にきめられた減速比で減速しながら伝達する。このような構造によれば、駆動歯車のピッチ円直径を回転駆動用モータ軸（出力軸4-2）の直径以下にすることが可能である。

図6は回転駆動機構に含まれる駆動歯車の一実施例であり、回転駆動用モータ出力軸6-2を切削加工して径を小さくし、ピッチ円直径が回転駆動用モータ出力軸の直径以下の歯車6-3を圧入したものを駆動歯車とする。この駆動歯車を図5で示すような回転駆動機構で用いることで従動歯車5-3とかみ合うことで、回転駆動用モータの回転を、回折格子5-4にきめられた減速比で減速しながら伝達する。このような構造によれば、駆動歯車のピッチ円直径を回転駆動用モータ軸の直径以下にすることが可能である。

本実施例によれば、駆動歯車のピッチ円直径を小さくすることができ、同じ減速比を得ながら減速機構の小型化が可能となる。また、減速比を大きくとることができ、波長送りの分解能の向上と共に、回転駆動用モータが持つ回転角度誤差の分散が可能となるため波長精度の向上ができる。

1-1 光源
1-2 波長走査駆動系
1-3 試料
1-4 検知器
2-1 光源
2-2 回折格子
2-3 減速機構
2-4 回転駆動用モータ
2-5 モータ制御部
3-1出力軸
3-2 モータ本体部
3-3 従動歯車
3-4 回折格子
4-1 モータ本体部
4-2 モータ出力軸
5-1 回転駆動用モータ
5-2 駆動歯車
5-3 従動歯車
5-4 回折格子
6-1 モータ本体部
6-2 モータ出力軸
6-3 駆動歯車

Claims (3)

1. 回転駆動用モータと、モータの出力軸と、
   モータの出力軸に設けられた駆動歯車と、駆動歯車と組み合わされた従動歯車と、前記従動歯車に固定された回折格子を備え、
   前記駆動歯車のピッチ円直径が回転駆動用モータ出力軸の直径以下であることを特徴とする分光光度計。
2. 請求項１の分光光度計において、
   前記駆動歯車は、前記出力軸に圧入により固定されていることを特徴とする分光光度計。
3. 請求項１の分光光度計において、
   前記駆動歯車は、前記出力軸を加工して設けられたことを特徴とする分光光度計。