JPH07128145A

JPH07128145A - 分光器用スリット切替機構

Info

Publication number: JPH07128145A
Application number: JP5302346A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Yamura; 浩明矢村; Shigenori Hashimoto; 茂徳橋本; Takeshi Shikamata; 健鹿又; Takahiro Kadota; 高広門田; Shinichi Kikuchi; 真一菊池
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1993-11-08
Filing date: 1993-11-08
Publication date: 1995-05-19
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: JP2700607B2; US5627671A

Abstract

(57)【要約】【目的】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【構成】上下方向に延びる２本の平行な直線上にそれ
ぞれ複数の入射スリット２１と出射スリット２２を形成
したスリット板２０を、その両端に形成した移動筒体２
３を介して底板１０上に回転自在に起立配置された支柱
１１，１２の外周面に形成されたネジ部１１ａ，１２ａ
に螺合させる。支柱１１は、ステッピングモータ１８の
出力軸に連繋され、また、両支柱はその上端に取り付け
られた平歯車１６及びタイミングベルト１７により連繋
され、同期して回転する。これにより、支柱が移転する
と、スリット板が昇降する。切替機構の厚さは薄くな
り、また、ステッピングモータを停止してもスリット板
は下降しないので、制止トルクを発生するための励磁電
流を供給する必要もない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、分光器用スリット切替
機構に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の分光器に設置される入射スリット
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。

【０００３】そしてスリットの切替を行なう場合には、
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。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した従来
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。

【０００５】さらに、スリットに対して光が斜めに入射
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。

【０００６】また、上記したようにステッピングモータ
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。

【０００７】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
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。

【０００９】

【作用】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。

【００１０】

【実施例】以下本発明に係る分光器用スリット切替機構
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。

【００１１】また、支柱１１，１２は、その外周面の中
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。

【００１２】更に、底板１０に設けた一対のベアリング
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。

【００１３】一方、両支柱１１，１２の上端には平歯車
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。

【００１４】そして本例では、一方の支柱１１を、ステ
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。

【００１５】更に、上記支柱１１，１２間には、多数の
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。

【００１６】そしてスリット板２０の両端には、内面に
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。

【００１７】更に一方の移動筒体２３の外側には、基準
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。

【００１８】更に、センサ２５の出力及びステッピング
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。

【００１９】そして制御部２６が検出信号を受け取った
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。

【００２０】なお、この上昇移動量の制御は、本実施例
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。

【００２１】そして、上記構成のスリット切替機構を分
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。

【００２２】次に上記した実施例の作用について説明す
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。

【００２３】そして、その回転にともないスリット板２
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。

【００２４】そして、指定されたスリットが、光路上に
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。

【００２５】図３は本発明の第２実施例の要部を示して
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。

【００２６】そこで本例では同図に示すように、スリッ
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。

【００２７】図４は、本発明の第３実施例を示してい
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。

【００２８】そこで本実施例では、スリット板３５を中
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。

【００２９】更に、図５に示すように、スリット板４０
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。

【００３０】図６は本発明の第４実施例を示している。
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。

【００３１】ここで本実施例では、スリット板４５と底
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。

【００３２】さらに、スリット板４５に形成した入射ス
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。

【００３３】さらに、これにともないスリット板４５に
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。

【００３４】これにより、実際のスリットとして機能す
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。

【００３５】なお、その他の構成並びに作用効果は、上
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。

【００３６】なおまた、上記した各実施例では、いずれ
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。

【００３７】さらにまた、上記した各実施例では、支柱
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。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る分光器用ス
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。

【００３９】また、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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る分光器用スリット切替機構の第１
実施例を示す斜視図である。

【図２】図１に示す切替機構の支柱１１，平歯車１６，
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。

【図３】本発明の第２実施例を示す要部平面図である。

【図４】本発明の第３実施例を示す要部平面図である。

【図５】本発明の第３実施例の変形例を示す要部平面図
である。

【図６】本発明の第４実施例を示す斜視図である。

【図７】その要部拡大正面図である。

【図８】従来の切替機構を示す図である。

【符号の説明】

１１，１２支柱１１ａ，１２ａネジ部１８ステッピングモータ２０，３０，３５，４０，４５スリット板２１，３１，３６，４１，４６入射スリット２２，３２，３６，４２，４７出射スリット５０スプリング５２固定スリット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者門田高広東京都八王子市石川町2967番地の５日本分光株式会社内 (72)発明者菊池真一東京都八王子市石川町2967番地の５日本分光株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【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。