JPH02186226A

JPH02186226A - 旋光計

Info

Publication number: JPH02186226A
Application number: JP1230572A
Authority: JP
Inventors: Toma Tomoff; トーマ・トムホフ
Original assignee: Bodenseewerk Perkin Elmer and Co GmbH
Current assignee: PE Manufacturing GmbH
Priority date: 1988-09-07
Filing date: 1989-09-07
Publication date: 1990-07-20
Anticipated expiration: 2014-02-10
Also published as: EP0358057A3; JP2856779B2; EP0358057A2; DE3830398C2; DE3830398A1; US5046850A

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔従来の技術〕出願公告第１１５９１８０号明細書に基づいて公知であ
り、七力場合偏光子と検光子との間は光学活性試料が挿
入されかつ偏光子は光軸な中心として回転振動せしめら
れる。放射線受信器の出力信号は、偏光面の回動時に検
光子の追従に磁化された円筒形の永久磁石に接続されて
いる。該永久磁石は、交流電圧によって励磁される電磁
石の凹面円筒形の極面によって取囲まれている。半径方
向の板ばねが永久磁石と偏光子をその静止位置に拘束し
ている。

従って公知の駆動装置でをま偏光子は、該偏光子と永久
磁石と板ばねとによって形成された振動系の共振域付近
において商用周波数によって正弦状に振動する。その結
果、振動系の共振周波数が商用周波数と実質的に合致す
るように板ばねの長さを調整することが必要になる。こ
れは常時設定を必要とする。また板ばねは緊締部におい
て摩耗を生じる。

振動角を一定に保つために駆動電圧ひいては１（動機構
は正確に安定化されねばならない。

測定信号は回路網電圧の周波数と商用周波数グ）第２調
波を有している。このような信号は回路網電圧によって
妨害を受は易く、ノ・ム・ノイズが生じ、これによって
信号処理が困難になる。

装置をスイッチ・オンにしても、安定化の理由から比較
的長い稼働開始時間が必要である。

それゆえに振動偏光子は実地においては、測定を行わな
い場合にもオン状態に保たれる。

更に又、公知の駆動装置では振動の振幅は常に一定であ
り、かつ造作なく特定の仕方で変化させることができな
い。検査される試料の回転角が犬である場合、要するに
検光子が多量の光を通過させる場合、２倍の商用周波数
を以て・得られる交流信号は小さく、その感度は低い。

〔発明が解決しようとする課題〕

公知技術に対して本発明の課題は、商用周波数には無関
係で、従って測定信号が商用周波数の外乱の影響を受け
ないように作動することができ、機械的な振動系を必要
とせず、かつコンピュータ制菌を可能にする振動偏光子
を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決する本発明の構成手段は、偏光子と、該
偏光子を振動駆動するためのステッピングモータと、該
ステッピングモータを往復動きせるための制御手段とか
ら成っている。

〔作用〕

本発明では振動偏光子は、往復動させるように制御され
るステッピングモータによって駆動される。

該ステッピングモータはコンピュータによって制御する
ことができる。ステッピングモータの運動ひいては又、
振動偏光子の運動も商用・周波数には関連しない。従っ
て振動偏光子は、商用周波数とは著しく異なった周波数
で稼働することができる。それゆえに信号処理は商用周
波数の外乱を容易に消去することができる。また本発明
はいかなる機械式振動系も必要としない。

〔実施例〕次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

ハウジング１０内に軸受１４，１６を介してロータ１２
が回転可能に支承されＣいる。該ロータ１２はロータ本
体１８から成っている。ロータ本体１８は大体において
円筒形の形状を有］〜かつ中心孔２０を有している。中
心孔２０は縮径部２２と拡径部２４とから成っている。

縮径部２２と拡径部２４との間には肩２６が形成さ才１
ている。縮径部２２から離反した方の側で拡径部２４は
雌ねじ山部２８を有している。

ロータ１２内に偏光子３０が配置されている。

該偏光子３０は偏光プリズムとして構成されている。偏
光子３０はホールダ３４内に埋込み部３２　Ｋよって保
持される。ホールダ３４は中心孔２０Ｊ）拡径部２４内
に配置されており、かつホールダ端面は肩２６に係合し
ている。中心孔２０の拡径部２４の雌ねじ山部２８内に
は、締付ブンユ３６が螺入されている。このようにして
偏光子３Ｃ１保持装置３４によって肩２６と締付ブシュ
３６との間に保持される。

ハウジング１０の固定ラグ３８にライト・バリア４ｏが
装着されている。ロータ１２にはベーン４２が配置され
ており、該ベーン４２はライトバリア４０と協働する。

ライト）＜＋Ｊア４０とベーン４２は、ロータ１２が特
定位置にあってベー７４２がライトバリア内へ入るとき
に基準信号を送出する基準点センサ４４を形成する。

測定光ビーム４６　Ｆｉロータ１２の軸線に沿つ′Ｃ中
心孔２０を通過する。

またハウジング１０内にはステッピングモータ４８が配
置さねている。ステッピングモータ４８の軸線はロータ
１２の回転軸線に平行に延びている。符号５０はステッ
ピングモータ４８のモータ軸である。該モータ軸５０に
は駆動円板５２が配置きれている。駆動円板５２はセッ
トねじ５４によってモータ軸５０に緊定されている。駆
動円板５２はロータ１２の円筒面５６の下位に配置され
ている。駆動円板５２と円筒面５６とに巻掛けられてコ
ード５８がガイドされている。該コード５８は締付ねじ
６０によって駆動円板５２に締結されている。またコー
ド５８は締付ねじ６２によって円筒面５６に締結されて
いる１、捷た該締付ねじ６２はロータ１２妬ベーン４２
を締結するためにも使用される。

第２図から判るようにコード５８は２つの端部６４．６
６をｎしている。締付ねじ６２は、コード５８がぴんと
張るように両端部６４．６６を固定する。この固定され
たコード５８によってステッピングモータ４８の回転運
動はステップ・ダウン比でロータ１２及び偏光子３０に
遊びなく伝達される。

第３図及び第４図に示した実施例ではステッピングモー
タ４８とロータ１２は金属テープ６８殊に什利１ｃ［鋼
テープによって結合されている。

この場合も金属テープ６８の端部７０．７２は共に締付
ねじ６２によってロータ１２に締付されている。第３図
及び第４図に示した実施例の構成は第１図及び第２図の
実施例にほぼ等しいので、相当エレメントには第１図及
び第２図と同じ符号を付した。

ム４６は光源７４から照射される。測定光ビーム４６は
フィルタ７６、偏光子３０．試料セルフ８及び検光子８
０を通過し、かつ光電子増倍光子８０には符号器８４が
結合されており、該符号器は回転角パルスを線路８６を
介してコン表示きれる。

ステッピングモータ４８ｉｄコンピュータ８８により駆
動回路９２を介して制御される。検光子８０は、ステッ
ピングモータ４８と同様にステッピングモータ９４によ
って回転可能である。

またステッピングモータ９４もコンピュータ８８によっ
て駆動回路９６を介して制御される。符号９８は、光電
検出器８２の出力信号が供給されて信号分離を生せしめ
る回路である。該回路９８は検光子の左回転と右回転の
ため及び自動利得制御のための制御信号を供給する。

前記装置の作動態様は次の通りである。

先ず偏光子３０は、ベーン４２がライトバリア４０内へ
丁度入り込んで基準位置センサ４４が応ｔ−ｔ−るまで
、ステッピングモータ４８によって、第２図で見て右手
へ向って回動される。

次いでこの位置がステッピングモータ４８によって固定
ステップ数分だけ、例えば１０ステツプだけ逆回転埒ワ
る。こうして得られた位置はロータ１２の零点位置とし
て規定される。これは例えば第２図に示した位置である
。

この零点位置からロータ１２はステッピングモータ４８
の適正制御によって左と右へ周期的に回動される。第６
図の第１線図に示した例ではロータ１２は前記零点位置
から＋０．９°と−０，９゜との間で回動される。第５
図の第１線図では時間の関数としての回転運動は曲線１
００で示（〜たように台形状の波形を有している。この
回転運動の周波数は商用周波数とは著しく異なることが
できる。

ロータ１２の前記回動に相応して偏光子３０ひいては測
定光ビーム４６の偏光面が回動される。

偏光面のこの周期的な回動は、試料セルフ８内の試料に
よる偏光面の回動に重畳される。光電検出器８２ｆＣ当
たる光の強度は、測定光ビーム４６の偏光面と、検光子
８０の偏光方向に対して直角な方向との成す角度に関連
している１、前記光の強度は、前記角度が正であるか負
であるかＩＣけ関わりがない。従って試料なしに前記零
点位置における偏光子３０と検光子８０との偏光方向と
が互に直交している場合には、偏光子３０の振動時に、
第６図の第２線図の曲線ｌＯ２に相当する信号が生じる
。偏光面が試料によって回動される場合には強度曲線経
過は、第６図の第２線図に曲線１０４によって示したよ
うに、零線に対してシフトされかつ非対称的になる。光
電検出器８２における前記の強度波形と相当する信号波
形とから３つの信号が信号分離回路９８によって派生す
る。該信号は、第６図の第３線図、第４線図及び第５線
図に示されている。偏光子３０の零点位置における走光
比率又は定電圧比率１０６は自動利得制御もしくは自動
増倍制御のために役立つ。実際に即して云えば、光電子
増倍管として構成された光電検出器８２における電圧は
、光電子増倍管の過制御を避けるために、それ相応に低
減される。更に又、偏光子３０が第２図に示したように
左へ回動されかつ右へ回動さ■る場合に、定電圧比率に
対して得られる信号１０８及び１１０が検出される。こ
れらの信号の差はコンピュータ８８を介して、検光子が
試料による偏光面の回動に追従せしめられるようにステ
ッピングモータ９４を制御するために使用される。

またコンピュータは、平衡位置からの検光子８０の偏差
に関連してステッピングモータ４８を制御して、偏光子
３０の振動振幅が小偏差の場合よりも大偏差の場合に大
きくなるようにすることができる。その際、平衡位置か
らの偏差が大きい場合には、通常観察されるような感度
低下が防止され、他面において小偏差の場合には振動振
幅の減少によって平衡精度は増大される。

第７図に示した振動偏光子の実施例では、ブ光電検出器
を有している。

ハウジング１１２内には偏光子ロータ１１４は玉軸受１
１６．１１８を介して軸線１２０を中心として回転可能
に支承されている。偏光子ロータ１１４は円筒軸１２２
とヘッド部１２４を有している。円筒軸１２２Ｖｉ玉軸
受１１６及び１１８内に配置さ才１ている。円筒軸１２
２は縦孔１２６を有している。ヘッド部１２４は前記縦
孔１２６と連通ずる大径の孔１２８を有している。該孔
１２８の軸線１３０は縦孔１２６の軸線１２０と角度β
を成している。縦孔１２６と孔１２８との間には環状肩
１３２が形成されている。該環状肩１３２には平らな反
射板１３４が配置されており、該反射板は、孔１２８の
雌ねじ山に螺入されたねじスリーブ１３６によって固定
さ才゛１ている。角度βと反射板１３４の屈折率は、角
度βがブルースター角に等しくなるように選ばねている
。

捷たヘッド部１２４内には孔１３８も設けられており、
該孔の軸線１４０は縦孔１２６の軸線１２０と角度βを
形成している。これによって軸線１４０は、軸線１２０
と１３０とによって規定された平面内に位置しかつ軸線
１４０と１３０は軸線１２０に関して対称である。孔１
３８内にはブシュ１４２が配置されている。ブシュ１４
２は内側でレンズ１４４によって閉じられている。また
ブシュ１４２の外端部に光電検出器１４６が配置されて
いる。

偏光子ロータ１１４は、ハウジング１１２に設けたステ
ッピングモータ１４８によって駆動され、該ステッピン
グモータはコード式伝動機構１５０によって偏光子ロー
タ１１４に結合されている。コード式伝動機構１５０は
第１同友に検光子として配置されている。

第８図によれば光源１５２の光はフィルタ１５４と絞り
１５６とを通過する。該絞り１５６から出る光ビーム１
５８はレンズ１６０によって集束きれかつ角度βで反射
板１６２に入射する。石英製反射板の例えば５６°の角
度βＶｉ２５０ｎｍ波長の光のためのブルースター角に
等しい。

これによって光は偏光される。

次いで、偏光された光ビーム１６４は光学活性試料を収
容した試料セル１６６を通過する。

こうして得られた光ビームは前記の検光子として働く偏
光子１６８に入射する。該偏光子１６８は反射板１３４
．レンズ１４４及び光電検出器１４６を有している。反
射板１３４で光ビーム１６４は再びブルースター角βで
光電検出器１４６に向って反射される。偏光子ロータは
ステッピングモータによって振動せしめられる。偏光面
が試料によって回動芒れると、非対称信号が光電検出器
で生じ、該信号は従来のように平衡化のために使用する
ことができる。

第８図では図面を判り易くするために反射板１６２と１
３４Ｖｉ、直交配列の代りに平行配列で示さｊている。

また前記偏光子ｔｒｉ　２５０　ｎｍ以下の短波長の光
で使用することができる。ブルースター角は関係式ｔａ
ｎβ−ｎに従って屈折率ｎに関連してはいるが、ブルー
スター角の変化が、使用波長域によって最小限の調整を
所要の精度で以て行えるように僅かであることが判った
。

【図面の簡単な説明】

第１図はステップモータによって駆動される振動偏光子
の概略側面図、第２図は光ビームの方向とは逆方向に、
すなわち第１図の右手から見た振動偏光子の正面図、第
３図は金属テープによる振動偏光子とステッピングモー
タとの連結を示す側面図、第４図は第３図の右手から見
を示す図、第７図はブルースター角における反射によっ
て偏光な生せしめる、検光子として使略示図である。１０・・ハウジング、１２・・・ロータ、１４，１６・
・・軸受、１８・・・ロータ本体、２０・・・中心孔、
２２・・・縮径部、２４・・拡径部、２６・・・肩、２
８・雌ねじ山部、３０・・・偏光子、３２・・・埋込み
部３４・・・ホールダ、３６・・・締付ブシュ　３８・
・・固定ラグ、４０・・・ライトバリア、４２・・・ベ
ーン、４４・・・基準位置センサ、４６・・測定光ビー
ム、４８・・・ステッピングモータ、５０・・・モータ
軸、５２・・駆動円板、５４・・・セットねじ、５６・
・・円筒面、５８・・・コード、６０．６２・・・締付
ねじ、６４．６６・・・端部、６８・・・金属テープ、
７０゜７２・・端部、７４・・・光源、７６・・・フィ
ルタ、７８・・試料セル、８０・・・検光子、８２・・
・光電検出器、８４・・・符号器、８６・・・線路、８
８・・・コンピュータ、９０・・・ディジタル表示器、
９２・・駆動回路、９４・・・ステッピングモータ、９
６・・駆動回路、９８・・・信号分離回路、１１２・・
・ハウジング、１１４・・・偏光子ロータ、１１６．１
１８・・・玉軸受、１２０・・・軸線、１２２・・・円
筒軸、１２４・・・ヘッド部、１２６・・・縦孔、１２
８・・・孔、１３０・・・軸線、１３２・・・環状肩、
１３４・・・反射板、１３Ｇ・ねじスリーブ、１３８・
・・孔、１４０・・軸線、１４２・・ブシュ　１４４・
・・レンズ、１４６・・・光電検出器、１４８・・・ス
テッピングモータ、１５０・・・コード式伝動機構、１
５２・・・光源、１５４・・・フィルタ、１５６・・・
絞り、１５８　・光ビーム、１６０・・レンズ、１６２
・・・反射板、１６４・・・光ビーム、１６６・・・試
料セル、１６８・・・偏光子ＩＧ手続（方式）発明の名称年特許願旋尤計補正をする者事件との関係

Claims

【特許請求の範囲】１、偏光子と、該偏光子を振動駆動するためのステッピ
ングモータと、該ステッピングモータを往復動させるた
めの制御手段とから成ることを特徴とする旋光計。２、振動偏光子と、該振動偏光子に接続されていて、該
振動偏光子が規定位置にある時に基準信号を生ぜしめる
ための基準位置センサとを有している、請求項１記載の
旋光計。３、基準位置センサが定置のライトバリアから成つてお
り、かつ該ライトバリアと協働するベーンが振動偏光子
に結合されている、請求項２記載の旋光計。４、ステッピングモータが、基準位置センサの応答位置
に対して該基準位置センサの零点位置を確定するために
該基準位置センサを特定の基準位置から、前記ステッピ
ングモータの特定のステップ数分だけ離間させる、請求
項３記載の旋光計。５、ステッピングモータを制御するためのコンピュータ
を有している、請求項４記載の旋光計。６、ステッピングモータのステップ数によつて定まる振
動振幅が制御により可変である、請求項５記載の旋光計
。７、振動振幅が平衡状態に近づくとコンピュータが該振
動振幅を自動的に減少する、請求項６記載の旋光計。８、ステッピングモータに偏光子を連結するためのコー
ド式又はテープ式伝動機構を有している、請求項７記載
の旋光計。９、ステッピングモータによつて回転される軸と、該軸
に装着された駆動円板と、偏光子を支持するロータと、
該ロータを前記駆動円板に連結するコード又はテープと
を有している、請求項８記載の旋光計。１０、コード又はテープの中央部分がコードドラムに巻
掛けられてロータとステッピングモータとの軸線を含む
中心平面内で前記コードドラムに締付ねじによつて固定
されており、また前記コード又はテープの両端部が互に
逆方向に前記ロータに巻掛けられて緊張状態で共通の締
付ねじによつてロータに緊定されている、請求項９記載
の旋光計。１１、テープが鋼鉄である、請求項１０記載の旋光計。１２、偏光子ロータが反射板を有し、該反射板の面法線
が光ビームの光軸に対してブルースター角（β）で位置
している、請求項１１記載の旋光計。１３、光軸と面法線とを含む１つの平面内で偏光子ロー
タに配置された光電検出器と、反射板によつて反射され
る光ビームを生ぜしめる手段とを有する、請求項１２記
載の旋光計。