JPS61110014A - ステツプ駆動制御式変調装置用の位相同期装置 - Google Patents

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】 〔発明の目的〕 奮呈上段笠亙豆互 本発明は中でもマルチビームスペクトル分析表ばにおい
て用いるための、ステップ駆動で制御される各種変調装
置のための位相同期用装置に関する６本発明は中でも、
光路が機械的／光学的に変調されて同期的に且つ正しい
位相で種々の電気的な評価用信号を取り出し、そして光
学的装置によって作り出された電気的な各測定信号を処
理しなければならないようなところに適用することがで
きる。その他の特別な利用分野は種々のフォトメータ、
カロリメータおよびその他の物理光学的分析測定装置で
ある。

凹１ 種々の分析測定装置の光学豹変５１１１ＩｉＩｉ！の駆
動は一般に同期モータによって行なわれている（例えば
東ドイツ特許第６５４６８号公報）。

回転反射鏡／または絞りよりなる変調装置は例えばダブ
ルビームフォトメータにおいて、評価されるべき少なく
とも二つ以上の信号（測定信号および照合信号）を作り
出す。

評価および制御のためにマイクロプロセッサを有する各
種装置においては測定精度を上昇させるために一変調周
期の間に零信号を測定することも有利である。

交流増幅器中で増幅した後でその際失われてしまう各時
間順の測定信号、照合信号および零信号の平均値はいわ
ゆる保持回路によって再生される。

光信号を電気的に評価するための別な各種評価信号が積
分器の解放、積分器の消去、Ａ／Ｄコンバータのスター
トおよび測定信号、照合信号および零信号の識別のため
に必要となる。

これらの評価信号は周知のように多数の検出器（例えば
オプトカプラ）によってその制御ディスクまたは制御ト
ラックで拡幅されたｆｙＡ装置から取出される。その結
果その検出器は機械的に非常に精密に調節しなければな
らず、そして対応する位置変化可能な固定手段および調
節手段を備える必要があり、これは比較的高い技術的煩
瑣と経済的出費とを伴う。

この調節は装置の運転中に行なわなければならないので
各光ビームの光路は遮断されてはならず。

また散乱光がその調節の間に光路内に侵入することも許
してはならない、このような条件のもとで正確な調節は
非常に時間がかかり且つ複雑な取扱い操作技術を必要と
する。加えて、数多くの機械的な調節部材がその位相同
期の信頼性を低下させる。更に、スペクトル分析装置に
おいて光チョッパとしてステップモータを使用すること
が知られている（例えば西ドイツ特許出願公開第３２０
２８０７号公報）。

このサーボモータによって駆動される光束チョッパはパ
ルス化された光ビームを作り出す、この光ビームに応答
する装置が位相的に同期した復調信号の発生のために用
いられる。高周波クロックパルス信号がこれを上記ステ
ップモータに加えるに先立ってデバイダ回路によってス
テップダウンされる。

復調信号を発生させるためには周波数分割器を用い、或
るデバイダ装置中でその光束と同じ周波数に達するまで
分割された同じ高周波クロックパルスから出発する。

分析装置の光信号より出発するときは、復調信号は検出
器およびこれと結合された零検出器によってその走査信
号（＝光学的測定信号）と位相同期される。この検出器
は同時に走査信号、すなわちその光学的に活性な試料を
通過した後の信号を作り出すのに、およびその復調信号
を作り出すのに用いられる。その光学的試料の吸収が高
い場合にはこの復調はノイズによって弱められ、または
全くかき消されてしまう、上述の公知の技術手段は単一
ビーム装置にしか適していない。

が解決しようとするｒｕ　　へ 本発明の目的は技術的煩瑣や経済的出費を低下させ、そ
して調節の労作を省き且つ信頼性を高めることである。

すなわち本発明の課題は、中でもマルチビームスペクト
ル分析装置における、ステップ駆動によりコントロール
された種々の変調装置のための位相同期装置として機械
的な調節部材を全く含まず、迅速に調節できる簡単な構
造の装置を作り出すことである。

〔発明の構成〕

ａ　占を　　するための 本発明によれば上述の課題はステップ駆動で制御され、
そして測定値評価のための光束の測定チャンネルの照合
チャンネルへの光学的トリガのためおよび好ましくは切
り換えのための反射鏡および／または絞りを有する変調
装置と、上記ステップ駆動のためのクロックパルスで制
御されるカウンタと、および各光信号より作り出された
電気的測定信号のアナログ的むよびデジタル的処理のた
めに各評価段階に加えられる″保持／消去ｔ＊、ｕアナ
ログーデジタル変換パ、および″光信号の識別”のだめ
の各評価信号を作りだすための装置とを包含する。中で
もマルチビームスペクトル分析装置用の、ステップ駆動
で制御される変ｗ４装置のための位相同期装置において
、上記ステップ駆動の制御周波数のための入力が、好本
しくは単安定フリップフロップとして構成されて遅延時
間の調節の可能な遅延段階と、後続のパルス幅短縮段階
とを介してカウンタのカウント入力に結合されているこ
と、変調装置に、光信号と位相的に固定され且つその信
号情報とは無関係でｈ記カウンタのリセット用の同期信
号を作り出すための後続のスレスホールド段階を有する
好ましくはオプト電子学的反射カプラとして構成された
位置固定的検出器が或るパルス幅短縮段階を介して設け
ら九でいること、および上記カウンタのカウント出力お
よび転送出力に各評価信号を作り出すためのロジック結
合段階が接続されていることを特徴とする位相同期装置
によって解決される。

好ましくは上記ロジック結合段階は上記ｔ′保持／消去
″および゛アナログーデジタル変換”のための各評価信
号を作り出すための、上記カウンタのカウント出力およ
び転送出力によってセットされ、リセットされ、またト
リガされる双安定フリップフロップ段階と、および上記
”光信号の識別”のためのカウンタとからなり、このカ
ウンタのカウント入力には上記双安定フリップフロップ
段階によって形成された各評価信号の一つが、そしてそ
のリセット入力には上記パルス幅短縮された同期信号が
加えられるのがよい。

化■ 本発明によれば、同期信号が光学的分析信号の信号情報
とは独立に変調装置のところに設けられた変位不可能な
検出器から作り出される。この同期信号は光学的に分析
される試料が非常に吸収性の高い場合でもそれに影響を
受けることなく作り出されるが、この同期信号によって
、従来は煩わしい機械的な調節によって調節しなければ
ならなかった各評価段階のコントロール並びに信号の識
別のための全ての評価信号を（中でもマルチビーム分析
装置の場合に）純粋に電気的な手段によって、その変調
装置のステップ駆動のための制御周波数から直接導き出
された調節可能に遅延され且つパルス幅短縮処理された
パルス列との論理的結合によって作り出される。

変調装置のところに設けられて位相同期用の調節部材と
しては用いられない゛唯一つの検出器によって、その光
学的分析信号と等価の電気的測定信号の評価のためにそ
の評価段階の１ｍｌ御用の全ての評価信号が論理的結合
を介して得られる。

上述した各評価信号を作り出す過程における全ての同期
化プロセスの調節は唯一つの調節部材（単安定フリップ
フロップ段階として表わされる時間遅延段階の制御装置
）の電気的な調節によって高い信頼性のもとに煩労なく
行なうことができる。

個々の評価信号を作り出すための論理的振作は多くの変
法によって技術的に実現することが可能である。

中でも実用上の゛理由から、上記パルス幅短縮処理され
た同期化信号により同期されたカウンタのカウント出力
と転送出力とによって双安定フリップフロップ段階をそ
れぞれセットし、リセットし。

そしてトリガするのが非常に好都合であることが示され
ており、それらの出力には先ず″保持／／ｇ去”および
”アナログ−デジタル変換”のためのそれぞれの評価信
号が現われる。これら評価信号の一つがもう一つのカウ
ンタを作動させ、これはそのパルス幅短縮された同期信
号によってリセットされる。このカウンタの出力のとこ
ろに″光信号の識別”のための評価信号が供給される。

本発明に従う装置はその変調装置の特別な構造の一つに
のみ制限されるものではなく、というのはこのものが例
えば追加的な制御用ディスクや制御用トラックのような
特別な構成要素をその位相同期のために備えてはならな
いからである。

その検出器１例えばその変調装置に変位不可能に取り付
けられるべきオプトカプラはそれら変調のために備えら
れている反射鏡および絞りに対して直接整列している。

叉産五 以下本発明を添付の図面に示す具体例によって更に詳細
に説明する。

この具体例は約４０　Ｈｚの変調周波数を有する紫外線
−可視光線範囲用のダブルビームスペクトロメータを対
象とする。この変調装置は同じ軸の上に存在する絞りを
備えた２分体よりなる回転変調反射鏡からなっている。

光路はこの反射鏡／絞すコンビネーションによって切り
換えられ、遮断される。

このようにして作り出される光学的アナログ信号は時間
的に分離して各アナログＲ，測定信号Ｍおよび零信号Ｎ
を含んでいる。

或る機械的装置によって組立ての際にその変調反射鏡と
絞りとの、励振されているけれども停止しでいるステッ
プモータに対するポジションとその反射カプラ（センサ
）の光路に対するポジションとが固定される。このステ
ップモータは６＠のステップ角を有する。　＋８０’の
１変調周期については６′″／１８０”　＝　３０ステ
ップが必要となる。

この装置にスイッチを入れた後でのそのステップモータ
のコンピュータにより制御された高速度での運転によっ
て、従来同期モータでの駆動の際に必要であった起動カ
プリングは省略することができる。

４０　Ｈｚの変調周波数は１．２　ｋＨｚのクロックパ
ルス周波数を用い丁作り出される。

第１図に、本発明に従う位相同期用の各評価信号を形成
して調節する装置が示されている。上述した変調装置の
原理が示されている。見易さのために唯一つの変調反射
鏡だけが示されている（Ｎ単のためにその同じ駆動軸の
上の絞りを示すことは省略しである）、　　１．２　ｋ
Ｈｚの周波数のクロックパルス周波数７５が駆動ユニッ
ト１およびステップモータ２よりなるステップ駆動装置
を制御する。

ステップモータは変調反射鏡３（絞りは示していない）
を回転させる。

この変調装置は図示されていない光ビームを測定チャン
ネルと照合チャンネルとに切り換え、光学的にトリガし
、そして零信号を形成するのに用いられる。

変調反射鏡３の近傍にオプト電子学的カプラ４が位置変
化不可能な態様で設けられており、このものの光路は変
調反射鏡３の運動によって接続される。この反射カプラ
４の電圧供給は詳細には記述されない二つの抵抗によっ
て示されている。スレスホールド５およびインバータ６
を介してこの反射カプラ４は同期信号Ｓを作り出すが、
このものの分析装置の光信号（第３図ａ）に対する時間
的な経過が第３図すに示されている。

アナログ信号（光信号）、同期化信号Ｓおよびクロック
パルス周波数Ｔｓ（第３図Ｃ）は固定的な位相関係を有
している。パルス幅短縮段階７が上記同期化信号ＳのＬ
Ｈ縁からカウンタ１３の消去（リセット）のための信号
８を作り出すが、このカウンタはこの具体例の場合には
十進カウンタである。

上記クロックパルス周波数は更に単安定フリップフロッ
プ１１　をトリガし、このものはその保持時間ＴＨによ
って第３図ｄに示すようなパルスを作り出し、その際そ
の保持時間ＴＭは抵抗９と容景１０とによって決定され
る。

抵抗９はＩＪＴ変であってそれにより保持時間ＴＨは電
気的に調節可能である。単安定フリップフロップ１１は
パルス幅短縮段階１２を介してカウントパルスＴ、　（
第３図ｅ）を通じてカウンタ　１３のカウント入力を制
御する。

このカウンタ１３のカウント出力および転送出力０Ａ、
０．、鴨は二つのＤ−フリッププロップ１４、　Ｉｓお
よび２ビツトのカウンタ１６からなるロジック部材に結
合されている。Ｄ−フリップフロップ１４は評価信号′
°保持／消去″（第３図ｉ）を作り出す、それによって
カウンタ１３からの転送信号ＩＪｖ（第３図ｈ）がこの
Ｄ−フリップフロップ１４　をセットし、そしてカウン
タ　１３の出力信号ＱＡ　（第３図ｆ）の次のＬＨ縁が
このＤ−フリップ７０ツブ１４　をトリガする。評価信
号″保持／消去″は電位りに戻り、と言うのはＤ−フリ
ップフロップ１４のＤ−人力に電位りが加えられている
からである。

Ｄ−フリップフロップ１５はＬ′アナログ−デジタル転
換″のための評価信号（＾Ｄ−ｓｔａｒｔ）を供給する
。これはカウンタ１３のＤ＝）Ｉのとき、すなわちカウ
ンタ　１３のカウンタ状態゛８′　からカウンタ状態′
９″への移行のところの出力信号Ｑ＾のＬＨ縁からもた
らされる。カウンタ１３の転送信号ｕｖ（第３図ｈ）は
Ｒ−人力を介してＤ−フリップフロップ１５の出力信号
を電位りにリセットする。この出力信号（″アナログー
デジタル転換”の評価信号）は同時に前記２ビツトカウ
ンタ１６のカウント入力を制御するが、このカウンタは
パルス幅短縮された同期信号Ｓによってリセットされる
。Ｄ−フリップフロップ１５からの次の最初の出力信号
が上記２ビツトカウンタ　１６のカウンタ状態を′１′
　にスイッチする。このカウンタ状態はアナログ信号の
照合信号（第３図ａ）を特徴付けるものである。このＤ
−フリップフロップ１５のそれ以降のそれぞれの出力信
号が上記２ビツトカウンタ１６のカウンタ状態を′２′
　および′３′　ヘスイッチする。カウンタ状態２２′
　は測定値を示し、そしてカウンタ状態′３″はアナロ
グ信号の零値（第３図ａ）を表わす。

このようにして″光信号の識別′″の各評価信号が″ア
ナログーデジタル転換”の各評価信号（ＡＤ−ｓｔａｒ
ｔ）と上記パルス幅短縮された同期信号Ｓとの論理的結
合から導き出される。

第２図は分析測定装置の測定値を電気的に処理するため
のアナログ増幅装置を極めて単純化して（原理の説明）
示す。

光電子増倍管１７がアナログ信号を増幅器１８へ送り込
む、コンデンサ１９がこのアナログ信号から直流分を分
離する。光電子増倍管１７が図示されていない光学的絞
りによってブラックアウトされたときにスイッチ２０に
よって増幅器２１の入力のところの電位を零ボルトに保
持する。このスイッチ２０は示されているように″保持
／消去”のための評価信号によって制御される０次いで
抵抗器２２、増幅器２３およびコンデンサ２４からなる
積分器がアナログ信号（第３図ｋ）の各信号Ｒ，Ｍ、Ｎ
を積分する。それら信号Ｒ，Ｍ−Ｎの間で上記の積分器
はスイッチ２５によって消去される。これに対しては、
示されているように再び″保持／消去”のための評価信
号が用いられる。

Ａ／Ｄコンバータ２６が″アナログーデジタル転換”の
ための評価信号（ＡＤ−ｓｔａｒｔ）によって始動しく
第３図ｊ）、そして次いで積分された各アナログ信号Ｒ
，Ｍ、Ｎを数値化する。同期信号Ｓの”Ｈｌｇｈ”電位
における＾Ｄ−ｓｔａｒｔは例えば信号Ｒの数値化され
た値を特徴付ける。

引き続いて、　”ＡＤ−ｓｔａｒｔ”のところの次のそ
れぞれの評価信号と共にアナログ信号ＭおよびＮのそれ
ぞれの数値化された値がもたらされる。

Ａ／Ｄコンバータは回路を僅かに変更して電圧周波数コ
ンバータに置き換えることもできる。このコンバータは
Ｒ，ＭおよびＮの信号の継続期間の間中はオン状態であ
る。

第１図および第３図は、角度で表わした各信号Ｒ，Ｍお
よびＮの信号幅およびそのステップモータのステップ角
を適当に選んだときに各制御信号を作り出す作業が極め
て僅かになることを示している。

１１ｆ３図には作動の態様をより良く示すために既述の
各信号を時間の函数としての曲線でグラフ表示しである
。

第３図：反射１１／絞りのコンビネーションの回転角に
ついてそれぞれの信号を時間の函数としてプロットした
。１８０°が　Ｔ＝１／ｆ　＝　１／（４０Ｈｚ）　＝
　２５　ｍｓの周期に対応する。

ａ：このフォトメータの反射鏡／絞りのコンビネーショ
ンによって作り出されたアナログ信号の曲線、これは時
間の順に照合信号Ｒ１測定信号Ｍ、零信号Ｎを含んでい
る。簡単のために電子的増幅器の位相のシフトを零とし
である。従って第３図ａは光信号並びに電気的アナログ
信号を表わしている。

ｂ：変調反射鏡によって反射カプラ４から作り出された
同期信号、これは光路のスイッチングを行なう、そのＬ
）ｌ縁をカウンタ１３の消去に利用し、そして照合信号
Ｒの識別にはＨ−信号を用いる。

Ｃニステップ駆動のための、マイクロコンピュータから
のクロックパルス周波数丁３゜ｄ：単安定フリップフロ
ップ１１の出力信号Ｑ、そのＬＨ縁はＴ５　から導かれ
る。保持時間Ｔ８は抵抗器９によって調節可能である。

ｅ：単安定フリップフロップ１１のＱのｌ（Ｌ縁から導
かれた、カウンタ１３のためのクロックパルス信号丁２
゜ ｆ、ｇ：カウンタ１３の出力信号ＱＡおよびＯＤｈ：カ
ウンタ１３の順方向転送信号Ｕｖ。

、ｉ：カウンタ１３のＱＡからのＬＨ縁とり７とから導
かれた、第２図のアナログ増幅器のための”保持および
消去″信号に／Ｌ。

ｊ：Ｑ、＝ｌ＋におけるＱＡのＬ）Ｉ縁およびカウンタ
１３のｕｖから作り出された。第２図のＡ／Ｄコンバー
タのための＾叶ｓｔ（＾Ｄ−ｓｔａｒｔ）。

ｋ　：　Ａ／Ｄコンバータの積分器のそれぞれ出力およ
び入力のところの信号、　ＡＤ−ｓｔのＬＨａのそれぞ
れの時点においてＲ，ＭおよびＮの積分値が存在し、こ
れらが数値化される。

【図面の簡単な説明】

第ｉｌｌは本発明に従う装置の説明図、第２図は光学的
分析信号に等価な電気的測定信号を処理するための評価
段階の回路図、第３図は位相同期のための各パルス信号
の位相ダイヤグラムである。 １・・・駆動装［２・・・ステップモータ３・・・変調
反射鏡　　４・・・反射カプラ５・・・スレスホールド ６・・・インバータ ７．１２・・・パルス幅短縮段階 ８・・・リセット信号　９，２２・・・抵抗器１Ｏ１１
９，２４・・・コンデンサ １１・・・単安定フリップフロップ １３．１６・・・カウンタ １４．１５・・・Ｄ−フリップフロップ１７・・・光電
子増倍管 １８、２１・・・増幅器 ２０、２５・・・スイッチ ２６・・・Ａ／Ｄコンバータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステップ駆動で制御され、そして測定値評価のた
   めの光束の測定チャンネルから照合チャンネルへの切り
   換えおよび光学的トリガのための反射鏡および／または
   絞りを有する変調装置と、上記ステップ駆動のためのク
   ロックパルスで制御されるカウンタと、および各光信号
   より作り出された電気的測定信号のアナログ的およびデ
   ジタル的処理のために各評価段階に加えられる“保持／
   消去”、“アナログ−デジタル変換”、および“光信号
   の識別”のための各評価信号を作りだすための装置とを
   包含する、中でもマルチビームスペクトル分析装置用の
   、ステップ駆動で制御される変調装置のための位相同期
   装置において、 上記ステップ駆動の制御周波数のための入力が、単安定
   マルチバイブレータとして構成されて遅延時間の調節の
   可能な遅延段階と、後続のパルス幅短縮段階とを介して
   カウンタのカウント入力に結合されていること、 変調装置に、光信号と位相的に固定され且つその信号情
   報とは無関係で上記カウンタのリセット用の同期信号を
   作り出すための後続のスレスホールド段階を有する好ま
   しくはオプト電子学的反射カプラとして構成された位置
   固定的検出器が或るパルス幅短縮段階を介して設けられ
   ていること、および 上記カウンタのカウント出力および転送出力に各評価信
   号を作り出すためのロジック結合段階が接続されている
   こと を特徴とする、上記位相同期装置。
2. （２）ロジック結合段階が上記“保持／消去”および“
   アナログ−デジタル変換”のための各評価信号を作り出
   すための、上記カウンタのカウント出力および転送出力
   によってセットされ、リセットされ、またトリガされる
   双安定フリップフロップ段階と、および上記“光信号の
   識別”のためのカウンタとからなり、このカウンタのカ
   ウント入力には上記双安定フリップフロップ段階によっ
   て形成された各評価信号の一つが、そしてそのリセット
   入力には上記パルス幅短縮された同期信号が加えられる
   、特許請求の範囲第１項記載の位相同期装置。