JP2700607B2 - 分光器用スリット切替機構 - Google Patents
分光器用スリット切替機構Info
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Description
機構に関するものである。
と出射スリットの切替機構として、例えば特開昭57−
67826号公報に示された発明がある。この発明は、
図8に示すように、ステッピングモータ1の出力軸2に
円板状の回転板3を取付ける。そして回転板3には、同
一半径上の所定位置に一対の入射スリット4,出射スリ
ット5を所定の間隔をおいて設ける。そして、これら対
となる入射スリット4,出射スリット5を複数組設置
し、各組のスリット幅をそれぞれ異ならせる。
ステッピングモータ1を所定角度回転させて、所望のス
リット幅を有する入射スリット4及び出射スリット5を
分光器の光路上に位置させる。
の切替機構では、以下に示す問題を有している。すなわ
ち、スリットを通過する光束は、上記各スリットの位置
で結像するように設計されるが、入射スリット3及び出
射スリット4は、ステッピングモータ1の出力軸2に垂
直な同一平面上に位置していたため、入射光及び出射光
をその同一平面上で結像させなければならず、設計の自
由度が狭くなる。そして、入射光と出射光の結像位置が
異なるような光学設計はできない。
すると、有効スリット幅が実際のスリット幅に比較して
狭くなるため、正確な測定ができない。その結果、入射
スリット及び出射スリットに対して、各光束を垂直に入
射させる必要がある。よって、両光束は、平行になるよ
うに光学設計を行なう必要があり、設計の自由度がさら
に狭くなる。
1を回転駆動させて所望のスリット4,5を光路上に位
置させた後測定が終了するまでの間は、それら両スリッ
トをその位置に停止させておく必要がある。そのため、
ステッピングモータ1に対して制止トルクを発生するた
めに、所定の励磁電流を流すことになる。しかし、小型
のステッピングモータでは制止トルクが小さいため、ス
リットを所定位置に確実に固定しておくことが困難であ
る。その結果、大型のステッピングモータを使うことに
なるが、寸法形状が大型化してしまう。また、回転板3
を所定の角度位置に停止させている間、ステッピングモ
ータ1に対して励磁電流を流し続けなければならないた
め、発熱を生じてしまう。そして、放熱のためにある程
度のスペースが必要となり、特に、試料や光検出素子等
の熱による影響を受けるものはステッピングモータ1の
周囲に配置できず、レイアウトの自由度が更に縮小し、
小型化を阻害する。
もので、その目的とするところは、光学設計の自由度を
高くすることができ、発熱も小さく、小型化を図ること
のできる分光器用スリット切替機構を提供することにあ
る。
ために、本発明に係る分光器用スリット切替機構では、
所定位置に複数組の入射スリットと出射スリットを形成
したスリット板と、前記スリット板をその板面に沿って
前後進移動可能に支持する支柱と、少なくとも1つの支
柱の外周に、前記スリット板に連繋するネジ部を形成す
ると共に、その支柱に回転駆動力を伝達する駆動モータ
とを備えた。そして、前記複数の入射スリットはスリッ
ト板の移動方向と同一の一直線上に配置されるととも
に、前記出射スリットは前記入射スリットの形成位置か
ら所定距離だけ離れた平行な同一直線上に配置するよう
にした。
板を昇降移動させ、スリット板に形成した複数のスリッ
トのうち所望の入射スリット,出射スリットを、光路上
に位置させる。そして、駆動モータを停止すると、支柱
に設けたネジ部との連繋によりスリット板は、下降移動
等せず、停止位置にとどまる。また、複数のスリット
は、スリット板の上下方向同一直線上に配置すると共
に、スリット板の移動方向も上下方向としたため、切替
機構全体を非常に薄型に形成され、これを実装する分光
器も小型化する。
について添付図面を参照にして詳述する。図1,図2は
本発明の第1実施例を示している。同図に示すように、
細長な平板からなる底板10の上面両側に同一外径から
なる支柱11,12を起立させる。支柱11,12は、
底板10の所定位置に設けられたベアリング13,13
に対して回転自在に装着されている。
間部分に同一ピッチからなる螺旋状のネジ部11a,1
2aが形成されている。そして、それら両支柱11,1
2の上方部位は、底板10の上方に平行配置された連結
板14の両側所定位置に上下に貫通状態で装着されたベ
アリング15,15内に挿入配置される。
13,13の間隔と、連結板14に設けた一対のベアリ
ング15,15の間隔とを等しくしている。これによ
り、支柱11,12は、平行状態を維持しつつ起立配置
される。
16,16が取り付けられ、その平歯車16,16間
に、タイミングベルト17を掛け渡している。これによ
り、両支柱11,12は同一方向に同期して回転するよ
うになっている。
ッピングモータ18の出力軸と一体化し、そのステッピ
ングモータ18を正逆回転することにより、支柱11も
正逆回転し、その回転力がタイミングベルト17を介し
て他方の支柱12に伝達され、同一方向に正逆回転する
ことになる。
スリットを有するスリット板20を軸方向に移動可能に
取りつけている。すなわち、このスリット板20は、上
下方向の同一線上にスリット幅の異なる多数の入射スリ
ット21が形成される。また、その入射スリット21と
平行に出射スリット22が形成され、対となる入射スリ
ット21と出射スリット22は同一形状でしかも同一の
高さ位置に形成される。
上記ネジ部11a,12aに螺合する雌ネジ部を形成し
た移動筒体23,23を連結し、その移動筒体23,2
3を対応する各支柱11,12のネジ部11a,12a
に装着する。これにより、支柱11,12が正逆回転す
ると、移動筒体23,23も昇降移動する。よって、ス
リット板20も昇降移動することになる。そして、その
移動距離は、ステッピングモータ18の回転角度,回転
数により決定される。
位置検出用の突起24が形成され、その突起24を検出
するためのホトインタラプタ,近接スイッチ等のセンサ
25を、底板10の上面所定位置に配置する。そして、
スリット板20が下降移動して基準位置に来たならば、
突起24をセンサ25が検出するように位置調整がされ
ている。
モータ18の出力軸に連結されたエンコーダからの検出
信号を制御部26に送るようになっている。また、この
制御部26には、入力部27から使用するスリット番号
が与えられる。そして、制御部26では、入力部27か
ら、スリット番号情報、すなわち、切替命令信号が与え
られると、まずステッピングモータ18に対し、スリッ
ト板20を下降移動させる方向に回転するように命令を
送る。そして、センサ25からの検出信号を受けるまで
ステッピングモータ18を同一方向に回転駆動させる。
なら、ステッピングモータ23に対し逆回転するための
命令を送るようになっている。そして、下降移動の際の
回転方向と逆向きとしてスリット板20を上昇移動させ
る。そしてその上昇移動の際にエンコーダから出力され
るパルス数をカウントすることにより、スリット板20
の上昇量すなわち現在のスリット21,22の存在位置
を検出できるようにしている。
のようにエンコーダを設けることなく、例えば制御部2
6が上記検出信号を受け取ったなら、所望のスリットが
所定位置に移動するまでに必要なパルス数だけステッピ
ングモータ25を回転させるようにしても良く、種々の
制御が可能である。
光器に実装するには、底板10をネジ等の取付具を介し
て分光器本体の所定位置に固定する。
る。まず、入力部27から、使用するスリット番号が制
御部26に与えられる。すると、制御部26はステッピ
ングモータ18に対して回転始動命令を送り、これによ
りスリット板20が下降する方向にステッピングモータ
18が回転する。
0が下降移動し、基準位置までくると、突起24がセン
サ25内に挿入され、これによりセンサ25から検出信
号が出力される。この検出信号を制御部26が受信する
と、制御部26はステッピングモータ18に対して逆回
転駆動命令を送り、これにともないステッピングモータ
18は逆方向に回転し、スリット板20が上昇する。そ
して、この上昇時にステッピングモータ18に取り付け
たエンコーダからのパルス出力を制御部26がカウント
し、現在のスリット板20の位置を算出する。
来たならばステッピングモータ18の回転を停止する。
これによりスリットの切替作業が完了する。尚、ステッ
ピングモータ18を停止しても、スリット板20はその
停止位置に止まるため、ステッピングモータ18に励磁
電流を流す必要はない。
いる。上記した実施例では、スリット板20を平板で形
成したため、焦点距離は入射側の光束の焦点距離と出射
側の光束の焦点距離も等しくしておく必要がある。これ
は各スリットの位置で結像させるためである。したがっ
て、焦点距離が異なる場合には、いずれか一方ではスリ
ット通過時に結像されず、ぼやけた像となる。
ト板30を折曲形成し、入射スリット31の形成面30
aと出射スリット32の形成面30bとが同一平面状に
こないようにしている。具体的には本例では支柱11,
12に装着した移動筒体23に接続したスリット板30
は、両支柱11,12を結ぶ面を基準として、入射スリ
ット31の形成面30aを片側に突出させ、出射スリッ
ト32の形成面30bを反対側に突出させている。そし
て、支柱11,12を結ぶ面から各スリット31,32
までの各突出量は、そのスリットを通過する光束が結像
するように調整される。これにより、スリットの位置で
そこを通過する光束は結像するため、像がぼやけたりす
ることがなく、精密な測定を行なうことができる。
る。上記した各実施例では、入射スリット21,31と
出射スリット22,32の形成面は同一,平行に位置さ
せている。したがって、入射スリットを通過する光束と
出射スリットを通過する光束も平行になるように光学系
を調整しなければならない。すなわち、仮に斜めから入
射すると有効スリット幅が狭くなり、それが測定誤差の
原因となる。そして、分光器の小型化にともない、スリ
ット切替機構も小型化になると、上記有効スリット幅の
変動が無視できなくなる。一方、入射スリットを通過し
た光束が凹面鏡等で反射されて戻ってきた光束が直接出
射スリットを通過することを考えると、両光束を平行に
することは困難である。
間の所定位置で折り曲げることにより、入射スリット3
6の形成面35aと、出射スリット37の形成面35b
を所定角度で交差するようにしている。そして、両形成
面35a,35bのなす角は、各スリット36,37へ
の光束の入射角が零となるように調整される。これによ
り、有効スリット幅は実際のスリット幅と等しくなり、
スリット部分での誤差がなくなり、精密な測定ができ
る。また、各光学系を構成する部品の配置に関する設計
の自由度が向上する。
に対する入射スリット41,出射スリット42の形成位
置を異ならせることにより、上記した第2実施例と同様
に、焦点距離の異なる光束に対しても確実にスリット上
で結像させることができるといった作用効果を発揮させ
ることもできる。
同図に示すように、本例では、上記第3実施例を基本と
し、さらに改良を図ったものである。すなわち、広幅な
底板44の上に支柱11,12を形成し、その支柱に形
成したネジ部11a,12aに移動筒体23を介してス
リット板45を連結する。そして、ステッピングモータ
18を正逆回転することにより、スリット板45を昇降
移動させるようになっている。尚、本例では、スリット
板45は、入射スリット46の形成面45aと出射スリ
ット47の形成面45bとが所定角度で傾斜配置された
構成のものを用いている。
板44に、スプリング50の両端を連結し、スリット板
45を常時下方に向けて付勢するようにしている。これ
により、支柱11,12のネジ部11a,12aと移動
筒体23の内周面に形成した雌ネジとの間でのバックラ
ッシュ等によるがたつきにより、スリット板45の停止
位置がばらついたり、測定中などに周囲の振動を受け
て、上下に揺れるのを確実に抑制できる。
リット46,出射スリット47に沿うように、底板44
の上面所定位置に高さ位置決め板51を起立配置してい
る。この高さ位置決め板51は、高さ方向所定位置に固
定スリット52を設けている。この固定スリット52
は、図7に拡大して示すように、分光器における所定の
光路上に位置するように形成され、その高さhは、本来
配置されるべきスリットの所定高さ(長さ)としてい
る。そして、その幅は、スリット板45に形成される各
スリット46,47のスリット幅よりも広く設定してい
る。
形成する入射スリット,出射スリット47の上下方向の
長さ(高さ)Hは、上記所定高さhに比べ、所定のマー
ジンを取って長くしている。
る部分は、固定スリット52と入射スリット46,出射
スリット47との交差部分Aであるため、その実際のス
リット部分Aの高さは固定スリット52で規定され、ス
リット幅は入射スリット,出射スリットで規定されるこ
とになる。よって、スリット板45の停止位置を比較的
ラフに制御しても、実際のスリット部分Aは、所望の位
置に正確に形成することができる。これにより、簡易な
制御系でもって、高精度なスリットの位置出しが行な
え、分光器での高精度な測定が可能となる。
記した各実施例と同様であるため、同一符号を付し、そ
の説明を省略する。
もスリット板の両側で支柱に連繋すると共に、両支柱に
ネジ部を形成したが、本発明はこれに限ることはなく、
一方の支柱12はネジ部を設けずにガイド支柱としても
良い。さらには、スリット板を上下移動可能に支持する
支柱の設置数も、上記した各実施例のように2本に限る
ことなく、1または3本以上でも良いのはもちろんであ
る。
を起立配置させてスリット板を上下移動するようにした
が、本発明はこれに限ることなく、水平方向に移動する
ようにしても良く、その配置方向は任意である。
リット切替機構では、駆動モータを正逆回転することに
よりスリット板を昇降移動することができるため、その
スリット板に形成した所定幅からなる所望の入射スリッ
ト,出射スリットを、光路上に位置させることができ
る。そして、非常に薄型に形成することができるため、
これを実装する分光器全体の小型化を図ることができ
る。尚、切り替えるための各スリットの設置数を多くし
た場合には、上下方向の高さは増すものの、厚さは変動
することがなく、しかも分光器の場合、各部品を平面配
置するため上下の空間には余裕があるため、厚さ方向を
抑えることが重要であることから、本発明は分光器の特
性にあったものとなる。
けたネジ部との連繋によりスリット板は、下降移動等し
ないので、測定中に駆動モータに対して励磁電流を流す
必要がなく、発熱も抑制できる。その結果、放熱のため
の余分なスペースや、放熱機構を設置する必要がなく、
しかも、この切替機構の周囲に熱の影響を受ける試料室
やセンサなどを配置することができ、実装する分光器に
おける各部品の配置レイアウト設計の自由度が向上し小
型化を図ることができる。
実施例を示す斜視図である。
ステッピングモータ18等の連結状態を示す部分断面図
である。
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 所定位置に複数組の入射スリットと出射
スリットを形成したスリット板と、 前記スリット板を、その板面と平行な方向に前後進移動
可能に支持する支柱と、 少なくとも1つの支柱の外周に、前記スリット板に連繋
するネジ部を形成すると共に、その支柱に回転駆動力を
伝達する駆動モータとを備え、 かつ前記複数の入射スリットは前記スリット板の移動方
向と同一の直線上に配置されるとともに、前記出射スリ
ットは前記入射スリットの形成位置から所定距離だけ離
れた平行な同一直線上に配置されてなるスリット切替機
構。 - 【請求項2】 前記スリット板が、前記入射スリットの
形成面と、前記出射スリットの形成面の位置を、同一平
面から異なる位置に配置されて構成されてなる請求項1
に記載の分光器用スリット切替機構。 - 【請求項3】 前記スリット板が、前記入射スリットの
形成面と、前記出射スリットの形成面とが、所定角度で
傾斜配置されて構成され、 各スリットを通過する光束が、そのスリットに対し入射
角ゼロで通過するようにした請求項1または2に記載の
分光器用スリット切替機構。 - 【請求項4】 前記スリット板に形成する前記入射スリ
ット及び出射スリットの上下方向の長さを、所定長さよ
りも長く設定し、 かつ、前記各スリットを通過する光束の光路上に、高さ
方向の位置決めを正確に行なうとともに、その上下方向
の長さを前記所定長さに設定した固定スリットを備え、 その固定スリットと、その固定スリットに対向した所定
組の入射スリット及び出射スリットにより、所望のスリ
ット幅を得るようにした請求項1〜3のいずれか1項に
記載の分光器用スリット切替機構。 - 【請求項5】 前記駆動モータの出力軸と、その駆動モ
ータにより回転駆動力を受ける前記支柱の配置方向を略
同一直線上に配置した請求項1〜4のいずれか1項に記
載の分光器用スリット切替機構。
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JPH07128145A (ja) | 1995-05-19 |
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