JP3456007B2 - 光チョッピング装置 - Google Patents

光チョッピング装置

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JP3456007B2
JP3456007B2 JP10423394A JP10423394A JP3456007B2 JP 3456007 B2 JP3456007 B2 JP 3456007B2 JP 10423394 A JP10423394 A JP 10423394A JP 10423394 A JP10423394 A JP 10423394A JP 3456007 B2 JP3456007 B2 JP 3456007B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、紫外線,可視光線,赤
外線等の連続光線を間欠光に変換する光チョッピング装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】紫外線,可視光線,赤外線等の各種の波
長の連続光がある。これ等の光線は連続光として使用さ
れる他、この連続光を間欠光にし、その間欠光線を用い
て装置類を作動させる用途も多い。例えば、間欠光は撮
像装置のストロボ光に用いられる。或は光学測定装置の
参照光に用いられる。連続光を間欠光に変える光チョッ
ピング装置として各種形式のものがあるが、例えば透過
部と遮蔽部を周方向に沿って回転円盤上に設け、当該回
転円盤を回転させ前記透過部からのみ光を通過させて間
欠光を出力するものがある。この場合、チョッピング回
数は透過部と遮蔽部の対のパタンの数に応じたものにな
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記した従来の光チョ
ッピング装置の場合は回転円盤の1回転当り透過部と遮
蔽部の対のパタンの数に対応するためチョッピング回数
を増加させるには対のパタンの数を増すしかなく、限界
がある。また、回転円盤の回転数を高速にする方法もあ
るがこれにも限界がある。
【0004】本発明は、以上の事情に鑑みて創案された
ものであり、比較的小形で簡便な手段により1回転当り
のチョッピング回数を従来のものの少なくとも倍にし高
速のチョッピング周波数を実現し得る光チョッピング装
置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の目的を
達成するために、円筒面を有し、該円筒面の回転方向に
沿って透過部と遮蔽部との対からなるパタンを奇数個配
列する回転ドラムと、該回転ドラムを覆う同心円状の円
筒体であって、前記回転ドラムの回転軸と直交する光軸
に沿って互いに離間配置され前記パタンと相対面する位
置に入射窓および出射窓を形成するドラムカバと、前記
回転ドラムを前記回転軸まわりに回転させるモータとか
らなり、前記入射窓から前記光軸に沿って進入した連続
光を回転移動する前記パタンで断続して間欠光に変換し
前記出射窓から放射するようにした光チョッピング装置
を構成するものである。また、前記回転ドラムは、前記
連続光の波長に対し不透明なものから形成されることを
特徴とし、間欠光の間欠回数をモニタし、モニタ信号を
出力するモニタ手段を備えることを特徴とし、前記モニ
タ手段が非接触のものであることを特徴とする。更に、
モニタ信号をカウントしカウント信号を出力するカウン
ト手段を備えることを特徴とし、前記カウント手段によ
るカウント信号と設定値とを比較判定し、補正信号を出
力する比較判定手段を備えることを特徴とし、前記比較
判定手段の補正信号を前記モータ側にフィードバックす
るフィードバック手段を備えることを特徴とし、前記モ
ニタ手段と、前記カウント手段のカウント信号を外部に
出力する外部出力手段を備えることを特徴とするもので
ある。
【0006】
【作用】本発明によると、回転ドラムに形成される奇数
の透過部と遮蔽部の対のパタンが、ドラムカバの入射窓
と出射窓に断続的に整合することにより回転ドラムの1
回転当りのチョッピング回数が増加し、従来の少なくと
も倍の周波数の間欠光を得ることが出来る。すなわち、
入射窓から出射窓に到る光路中で透過部と遮蔽部の対の
パターンが異なる位相で2回横切るため、チョッピング
回数が倍増することになる。
【0007】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき説明す
る。図1は本発明の一実施例に係る光チョッピング装置
の概念的構成を示す斜視図、図2は透過部および遮蔽部
の対のパタンを設けた場合における図1のX−Y平面に
おける断面図、図3は図2におけるチョッピング作用を
説明するための説明用平面図、図4は図3におけるチョ
ッピング作用を経時的に示した線図、図5は本発明の請
求項1又は2に対応する実施例の構成図、図6は本発明
の別の実施例の構成図、図7は更に別の構成図である。
【0008】図1において、光チョッピング装置1は垂
直の回転軸(以下、Z軸という)まわりに回転する円筒
状の回転ドラム10と、それを覆う同心円状の円筒体の
ドラムカバ40とからなる。回転ドラム10には、透過
部20と遮蔽部30が対のパタンとして円筒面に沿って
奇数組形成される。なお、Z軸と直交して原点Cで交差
する水平面における直交軸をX軸,Y軸とする。一方、
固定側のドラムカバ40の円周面には透過部20および
遮蔽部30と相対面して入射窓50と出射窓60が形成
される。入射窓50と出射窓60はX軸に沿って相対面
して配置され両者を結ぶ光軸(X軸)は原点Cを通る。
チョッピングされる光線はX軸に沿って進行するもので
入射窓50から入り出射窓60から出射される。回転ド
ラム10がZ軸まわりに回転することにより、多数組の
対のパタンの透過部20および遮蔽部30が順次入射窓
50および出射窓60を通過し、窓の開閉が行われ、光
線はチョッピングされる。
【0009】図1には5組の透過部20と遮蔽部30と
が示されているが、説明の都合上図2に示す3組の対の
パタンを有する光チョッピング装置について説明する。
図2は図1を原点Cの位置でZ軸に直角に切断したX,
Y平面図である。回転ドラム11には90°の中心角を
有する透過部21,22,23と30°の中心角を有す
る遮蔽部31,32,33が交互に対のパタンとして形
成される。一方、ドラムカバ41には中心角30°の入
射窓51と同じく中心角30°の出射窓61がそれぞれ
開口形成される。
【0010】まず、図2は回転ドラム11の初期位置
(図3の位置)を示す。すなわち、遮蔽部31の時計
方向の側端部が出射窓61の反時計方向側端部に合致し
て配置される位置を位置とする。この場合、前記した
中心角の配分から遮蔽部33の反時計方向側端部はドラ
ムカバ41の入射窓51の時計方向側端部と一致する位
置にあり、遮蔽部32は入射窓51と出射窓61の中間
位置に配置される。
【0011】図3は更に前記の位置から回転ドラム1
1を角度15°づつ回転させた状態を示す。位置は
位置より時計方向に15°だけ進んだ位置であり、位
置乃至位置は更に15°づつ順次進んだ位置をそれぞ
れ表わす。入射光線L1は入射窓51から入り、出射光
線L2は出射窓61から出射される。図4は位置から
位置およびこの繰り返しによる入射窓51の開閉(O
N,OFF)の状態と、出射窓61のON,OFFの状
態と、出射窓61から出射される出射光線L2のON,
OFFの状態、すなわちチョッピング回数の状態を経時
的に示したものである。図においてONのレベルがもっ
とも開いた状態を示し、OFFのレベルが閉止状態を示
すものである。チョッピング回数は出射光線L2のON
状態の数により決められる。
【0012】次に、図3と図4により本実施例のチョッ
ピング動作を説明する。前記したように遮蔽部31,3
2,33は位置にあり、入射窓51および射出窓61
における入射光線L1は遮蔽部31,32,33のいず
れにも遮光されずに原点Cを通過し、射出窓61より射
出光線L2が射出される。この状態を図4のとし、O
Nで示す。以降、射出光線L2が遮光された場合はOF
Fで示す。次に、遮蔽部31,32,33および透過部
21,22,23が一体となって時計方向に15度回転
した位置の場合、入射光線L1は入射窓51から遮蔽
部31,32,33のいずれにも遮光されずに、原点C
を通過するが、出射窓61からは遮蔽部31にて出射窓
61の開口角度の半角分が遮光される。従って、この場
合の射出光線L2は透過から遮光への経過段階にあり、
図4においてONとOFFの中間の位置で右下がりのグ
ラフとなる。更に、遮蔽部31,32,33および透過
部21,22,23が一体となって時計方向に15度回
転した位置の場合、入射光線L1は入射窓51から遮
蔽部31,32,33のいずれにも遮光されずに、原点
Cを通過するが、遮蔽部31にて完全に遮光される。従
って、この場合は射出光線L2は遮光され、図4におい
てOFFとなる。前記の回転を順次行い、遮光部31を
位置を起点に1回転させたときの射出光線L2のチョ
ッピング回数は図4の通り6回となり、従来と同一の透
過部と遮蔽部の組数によるチョッピング回数である3回
にくらべ、2倍の回数がチョッピングされる。
【0013】回転ドラム10,11およびドラムカバ4
0,41は、入射光線が入射窓50,51および出射窓
60,61以外の部分を通過して不正確なチョッピング
状態が生じないように入射される連続光の波長に対して
不透明な材質から形成されることが必要である。例え
ば、金属,樹脂,石英等が上げられる。特に、金属は紫
外線から赤外線までの波長領域に対して不透明であり好
ましい。
【0014】図5は図1に示した光チョッピング装置に
回転ドラム10回転用のモータ80を付設すると共に、
それを制御するモータ制御部100およびシステム制御
部110等を設けた実施例である。図5において、回転
ドラム10の底面に回転軸取り付け板70が固定されて
おり、Z軸を回転軸とするモータ80の駆動軸80aと
接続される。モータ80はドラムカバ40と同一直径の
モータ台座90に固定されており、ドラムカバ40はモ
ータ台座90に連結されている。ドラムカバ40にはド
ラムカバ40の内部へ迷光を防ぐためのドラムカバ蓋1
60が係合している。モータ80はモータ制御部100
により制御される。このモータ制御部100によるモー
タ80の駆動、停止、チョッピング周波数等の動作条件
の指令はシステム制御部110を介して行われ、キーボ
ード130をオペレータが入力操作する事により与えら
れる。入力された指令はシステム制御部110を介して
表示部170に表示される。本実施例においてモータ8
0としてはサーボモータ,ステッピングモータ,超電導
モータ,超音波モータ,インダクションモータ等が挙げ
られる。特に、サーボモータが小型で、かつ制御性のよ
い点から望ましい。
【0015】図6は図5のものに更にモニタ手段として
センサ120,カウント手段としてカウント部140,
比較判定手段として比較判定部150やフィードバック
手段等を設けた実施例を示す。モニタ手段を構成するセ
ンサ120は回転ドラム10に対面して付設されるもの
でモータ80の回転が一定速度で安定しているか否かを
モニタするものである。センサ120は接触式又は非接
触式の何れでもよいが、ホトダイオード,透過型光電ス
イッチ,反射型光電スイッチ,磁気近接スイッチ等の非
接触型が回転ドラム10側に負荷を与えない点から望ま
しい。カウント部140はセンサ120から出力された
モニタ信号をカウントしカウント信号を出力するもので
あり、比較判定部150はカウント信号と設定値を比較
判定し、判定結果である補正信号を出力するものであ
る。また、フィードバック手段は補正信号を基にしてモ
ータ80の回転をコントロールするものである。本実施
例ではこのセンサ120により得られた透過部20,遮
蔽部30に対応するONまたはOFF回数をカウントし
て、回転速度を監視すると共に、モータ制御部100へ
フィードバックする事により回転速度の変動を補正する
ものである。この実施例において前記実施例と同様な構
成要素については同一の参照符号を付して示す。図6に
おいてシステム制御部110はキーボード130から初
期条件を設定される。ここで初期条件としては、駆動、
停止、チョッピング周波数である。前記のように設定信
号S1が与えられ、システム制御部110がモータ制御
部100へ回転信号S5を与えると以下のように一定回
転となるように制御される。まず、モータ制御部100
に回転信号S5が与えられモータ80が回転する。モー
タ80が回転するとセンサ120からON,OFFの周
期的なモニタ信号S2がカウント部140に与えられ
る。カウント部140はカウント信号S3を発生し比較
判定部150に入力する。比較判定部150ではS3と
システム制御部110より与えられたチョッピング周波
数に対応する設定数値S6とを比較し、その差分を補正
信号S4としてシステム制御部110に与える。システ
ム制御部110では補正信号S4にしたがってモータ制
御部100へ補正された回転信号S5を与える。以上の
動作を繰り返す事により、モータ80の回転数の変動を
補正し、初期条件で与えられたチョッピング周波数とな
るよう、制御される。初期条件と動作中のチョッピング
周波数は表示部170に表示される。
【0016】図7は本発明の更に別の実施例を示すもの
である。図6の実施例をロックイン計測法等に使用する
際に必要である参照用チョッピング周波数の外部信号出
力機能を更に追加した実施例である。システム制御部1
10より、外部に対して参照チョッピング周波数信号S
7を出力する。
【0017】
【発明の効果】本発明によれば、次のような顕著な効果
を奏する。 1)回転ドラムに透過部と遮蔽部の奇数組の対のパタン
を設け、これを入射窓と出射窓を有するドラムカバに組
み込んで回転することにより、従来の倍のチョッピング
回数を設けることが出来、高速なチョッピング周波数が
実現される。 2)モータ制御部,シテスム制御部,カウンタ手段,比
較判定手段およびフィードバック手段,外部信号出力手
段等を設けることにより、所望のチョッピング回数が正
確に得られると共に、これを外部出力として利用するこ
とが出来る。 3)同心円状に配置される回転ドラムとドラムカバを採
用することにより装置構造が小型、かつコンパクトにま
とめられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の概念的構成を示す斜視図。
【図2】透過部と遮蔽部の対のパタンを設けた図1の
X,Y平面における断面図。
【図3】図2のチョッピング作用を説明するための説明
用平面図。
【図4】図3のチョッピング作用を経時的に示す線図。
【図5】モータ制御部を有する本発明の実施例の構成図
【図6】モニタ手段,カウント手段,比較判定手段,フ
ィードバック手段等を有する本発明の実施例の構成図。
【図7】信号の外部出力機能を追加した実施例の構成
図。
【符号の説明】
10 回転ドラム 11 回転ドラム 20 透過部 21 透過部 22 透過部 23 透過部 30 遮蔽部 31 遮蔽部 32 遮蔽部 33 遮蔽部 40 ドラムカバ 41 ドラムカバ 50 入射窓 51 入射窓 60 出射窓 61 出射窓 70 回転軸取り付け板 80 モータ 80a 駆動軸 90 モータ台座 100 モータ制御部 110 システム制御部 120 センサ 130 キーボード 140 カウント部 150 比較判定部 160 ドラムカバ蓋 170 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02B 26/04

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 円筒面を有し、該円筒面の回転方向に沿
    って透過部と遮蔽部との対からなるパタンを奇数個配列
    する回転ドラムと、該回転ドラムを覆う同心円状の円筒
    体であって、前記回転ドラムの回転軸と直交する光軸に
    沿って互いに離間配置され前記パタンと相対面する位置
    に入射窓および出射窓を形成するドラムカバと、前記回
    転ドラムを前記回転軸まわりに回転させるモータとから
    なり、前記入射窓から前記光軸に沿って進入した連続光
    を回転移動する前記パタンで断続して間欠光に変換し前
    記出射窓から放射することを特徴とする光チョッピング
    装置。
  2. 【請求項2】 前記回転ドラムは、前記連続光の波長に
    対し不透明なものから形成されてなる請求項1の光チョ
    ッピング装置。
  3. 【請求項3】 間欠光の間欠回数をモニタし、モニタ信
    号を出力するモニタ手段を備える請求項1および2のい
    ずれかの項の光チョッピング装置。
  4. 【請求項4】 前記モニタ手段が非接触のものである請
    求項3の光チョッピング装置。
  5. 【請求項5】 モニタ信号をカウントしカウント信号を
    出力するカウント手段を備えてなる請求項3および4の
    いずれかの項の光チョッピング装置。
  6. 【請求項6】 前記カウント手段によるカウント信号と
    設定値とを比較判定し補正信号を出力する比較判定手段
    を備えてなる請求項5の光チョッピング装置。
  7. 【請求項7】 前記比較判定手段の補正信号を前記モー
    タ側にフィートバックするフィートバック手段を備えて
    なる請求項6の項の光チョッピング装置。
  8. 【請求項8】 前記カウント手段のカウント信号を外部
    に出力する外部出力手段を備えてなる請求項5の光チョ
    ッピング装置。
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CN113866978B (zh) * 2021-08-31 2023-05-26 电子科技大学 一种用于高能射线的脉冲调制装置及斩波片结构

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