JP3098751B2 - 直結駆動高速揺動回折格子付き分光計 - Google Patents
直結駆動高速揺動回折格子付き分光計Info
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- G—PHYSICS
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- G01J3/06—Scanning arrangements arrangements for order-selection
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- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
- H02P7/00—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors
- H02P7/03—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors
- H02P7/04—Arrangements for regulating or controlling the speed or torque of electric DC motors for controlling the direction of rotation of DC motors by means of a H-bridge circuit
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はサンプルを狭波長帯域光により解析するよう
に設計された光学装置に関し、更に詳しくは、光の狭波
長帯域が高周期率で揺動する回折格子を有する分光計に
よって発生するシステムに関する。
に設計された光学装置に関し、更に詳しくは、光の狭波
長帯域が高周期率で揺動する回折格子を有する分光計に
よって発生するシステムに関する。
（従来の技術およびその問題点） 本発明の一般的なタイプの装置は、ランダ特許（米国
特許）第4,284,205号に開示されている。この特許に開
示されているように、受光をスペクトルに分散する光回
折格子は、共役カムにより高周期率で揺動する。共役カ
ムは、高周期率で揺動を達成するだけなく、回折格子を
入力軸の回転の各等増分について波長の等増分を回転さ
せるカム機構に、入力駆動軸に対して回折格子の回転を
も与える。したがって、等増分ごとに分光計から目盛り
を読み取ることにより、サンプルからの目盛りが等波長
増分、例えば、２ナノメートル増分ごとに得られる。
特許）第4,284,205号に開示されている。この特許に開
示されているように、受光をスペクトルに分散する光回
折格子は、共役カムにより高周期率で揺動する。共役カ
ムは、高周期率で揺動を達成するだけなく、回折格子を
入力軸の回転の各等増分について波長の等増分を回転さ
せるカム機構に、入力駆動軸に対して回折格子の回転を
も与える。したがって、等増分ごとに分光計から目盛り
を読み取ることにより、サンプルからの目盛りが等波長
増分、例えば、２ナノメートル増分ごとに得られる。
上記装置は、効果的な高解析装置であるが、共役カム
が高価な機構であるという欠点、および、装置を初期設
定するときにカムを正確に調節するのに比較的骨の折れ
る手順が必要とされるという欠点を有する。また、カム
機構には必ず遊びがあり、その結果、ランダ特許の装置
によって行われた測定は、正確に繰り返すことができな
い。この反復性の欠如は、カム機構内のベアリングが装
置の使用と共に摩耗するにつれて悪くなる。また、カム
機構は、装置の重さとサイズを増加する大きなモーター
を必要とする。また、カム機構は、装置の使用中に大量
のノイズを発生する。
が高価な機構であるという欠点、および、装置を初期設
定するときにカムを正確に調節するのに比較的骨の折れ
る手順が必要とされるという欠点を有する。また、カム
機構には必ず遊びがあり、その結果、ランダ特許の装置
によって行われた測定は、正確に繰り返すことができな
い。この反復性の欠如は、カム機構内のベアリングが装
置の使用と共に摩耗するにつれて悪くなる。また、カム
機構は、装置の重さとサイズを増加する大きなモーター
を必要とする。また、カム機構は、装置の使用中に大量
のノイズを発生する。
そこで本発明は、カム機構を除去することにより、前
述の装置の上記欠点の全てを克服できる光学装置を提供
することを目的とする。
述の装置の上記欠点の全てを克服できる光学装置を提供
することを目的とする。
（問題点を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明に係る光学測定
は、揺動するように設けられた光回折格子と、光放射線
をスペクトルに分散するために前記回折格子を光放射線
で照明するための手段と、前記回折格子によって分散さ
れたスペクトルの狭帯域幅を受け取るための手段と、前
記回折格子と一個として回転するように前記回折格子に
固定されたローターを有するモーターと、前記回折格子
を揺動し、前記受け取り手段により受け取られる狭波長
帯域を前記スペクトルを介して精査するための前記ロー
ターが揺動するように前記モーターを作動させるための
モーター制御手段と、前記回折格子の揺動方向一方およ
び他方における揺動角の限界点を設定し、前記回折格子
が各限界点に到達した時を決定する限界点決定手段と、
を備え、前記モータ制御手段が、前記限界点決定手段に
よって前記回折格子が各限界点に到達した時が決定され
る度に前記モーターの駆動方向を逆転させ、前記モータ
ーの回転方向が前記限界点の一つで逆転するごとにモー
ター速度を目標速度に加速して前記回折格子の角位置が
前記限界点の他方に到達するまで前記モーターの回転速
度を前記目標速度で維持するための速度制御手段を含む
ことを特徴としたものである。
は、揺動するように設けられた光回折格子と、光放射線
をスペクトルに分散するために前記回折格子を光放射線
で照明するための手段と、前記回折格子によって分散さ
れたスペクトルの狭帯域幅を受け取るための手段と、前
記回折格子と一個として回転するように前記回折格子に
固定されたローターを有するモーターと、前記回折格子
を揺動し、前記受け取り手段により受け取られる狭波長
帯域を前記スペクトルを介して精査するための前記ロー
ターが揺動するように前記モーターを作動させるための
モーター制御手段と、前記回折格子の揺動方向一方およ
び他方における揺動角の限界点を設定し、前記回折格子
が各限界点に到達した時を決定する限界点決定手段と、
を備え、前記モータ制御手段が、前記限界点決定手段に
よって前記回折格子が各限界点に到達した時が決定され
る度に前記モーターの駆動方向を逆転させ、前記モータ
ーの回転方向が前記限界点の一つで逆転するごとにモー
ター速度を目標速度に加速して前記回折格子の角位置が
前記限界点の他方に到達するまで前記モーターの回転速
度を前記目標速度で維持するための速度制御手段を含む
ことを特徴としたものである。
（作用） 本発明にしたがって、モーター軸は、回折格子が載置
される軸に直接連結される。高速揺動は、モーターをモ
ーター速度によって制御されるデューティーサイクルを
有するパルス変調器で駆動することにより達成される。
モーターが駆動される方向は、モーターの回線に与えら
れるパルス変調された信号の極性によって制御される。
回折格子は、モーターにより限界点の間で急速で揺動さ
れる。回折格子が限界点の一つに到達するごとに、回線
に対するパルス駆動の極性が逆になり、モーター速度に
応じたパルス変調の制御により、モーターが限界点の一
つでの各角速度の逆転後に所望角速度に素早く加速させ
る。その結果、高速揺動が、回折格子が逆転する限界点
の間で一定の角率の回転で達成される。ランダ特許の装
置におけると同様に、回折格子の揺動の多数の周期にわ
たって目盛りが読み取られて平均される。しかしなが
ら、本発明の装置においては、等波長増分ごとに目盛り
を読み取る代わりに、各等増分についての平均値を得る
ために等角増分ごとに目盛りが読み取られる。その後、
等波長増分ごとに対応する値が、等角増分ごとに平均値
間で補間することにより決定される。
される軸に直接連結される。高速揺動は、モーターをモ
ーター速度によって制御されるデューティーサイクルを
有するパルス変調器で駆動することにより達成される。
モーターが駆動される方向は、モーターの回線に与えら
れるパルス変調された信号の極性によって制御される。
回折格子は、モーターにより限界点の間で急速で揺動さ
れる。回折格子が限界点の一つに到達するごとに、回線
に対するパルス駆動の極性が逆になり、モーター速度に
応じたパルス変調の制御により、モーターが限界点の一
つでの各角速度の逆転後に所望角速度に素早く加速させ
る。その結果、高速揺動が、回折格子が逆転する限界点
の間で一定の角率の回転で達成される。ランダ特許の装
置におけると同様に、回折格子の揺動の多数の周期にわ
たって目盛りが読み取られて平均される。しかしなが
ら、本発明の装置においては、等波長増分ごとに目盛り
を読み取る代わりに、各等増分についての平均値を得る
ために等角増分ごとに目盛りが読み取られる。その後、
等波長増分ごとに対応する値が、等角増分ごとに平均値
間で補間することにより決定される。
本発明のシステムは回折格子を高速で揺動させるため
のカム機構を使用しないので、カム機構の欠点が回避さ
れる。また、速度制御システムが各方向の逆転後に回折
格子を所望速度に急速に加速するので、装置のよい性能
を維持するために回折格子の回転の最大角率を十分に小
さく維持しながら、高率の揺動を得ることができる。
のカム機構を使用しないので、カム機構の欠点が回避さ
れる。また、速度制御システムが各方向の逆転後に回折
格子を所望速度に急速に加速するので、装置のよい性能
を維持するために回折格子の回転の最大角率を十分に小
さく維持しながら、高率の揺動を得ることができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第１図に示されるように、本発明のシステムは、ラン
ダ特許（米国特許）第4,264,205号に開示されている分
光光度計と類似している分光光度計11からなる。分光光
度計11は、その分光計チャンバー内に揺動するように設
けられた光反射回折格子13を有する。回折格子13は、入
口スリット14を介して光を受け取り、反射し、その受光
を出口スリット16を超えて伸びているスペクトルに分散
する。回折格子13が揺動するにつれて、出口スリット16
を通過している狭帯域の波長がスペクトルを介して精査
される。出口スリット16を通過している光は、出口スリ
ットオプティクス18により受光され、解析されることに
なるサンプル20上に導かれる。サンプル20からの反射光
は、光検出器22により検出され、光検出器22はサンプル
からの反射の強度に対応する出力信号を出口スリットを
介して伝達されている波長で発生する。光検出器出力信
号は増幅器24により増幅され、増幅器出力信号の連続サ
ンプルはAD変換器26によりデジタル値に変換され、AD変
換器26はそのデジタル値をコンピューター47に供給し、
コンピューター47においてデジタル値が解析される。
ダ特許（米国特許）第4,264,205号に開示されている分
光光度計と類似している分光光度計11からなる。分光光
度計11は、その分光計チャンバー内に揺動するように設
けられた光反射回折格子13を有する。回折格子13は、入
口スリット14を介して光を受け取り、反射し、その受光
を出口スリット16を超えて伸びているスペクトルに分散
する。回折格子13が揺動するにつれて、出口スリット16
を通過している狭帯域の波長がスペクトルを介して精査
される。出口スリット16を通過している光は、出口スリ
ットオプティクス18により受光され、解析されることに
なるサンプル20上に導かれる。サンプル20からの反射光
は、光検出器22により検出され、光検出器22はサンプル
からの反射の強度に対応する出力信号を出口スリットを
介して伝達されている波長で発生する。光検出器出力信
号は増幅器24により増幅され、増幅器出力信号の連続サ
ンプルはAD変換器26によりデジタル値に変換され、AD変
換器26はそのデジタル値をコンピューター47に供給し、
コンピューター47においてデジタル値が解析される。
第２図に示されるように、光反射回折格子13は分光光
度計チャンバー内でモーター17により直接駆動される軸
15に揺動できるように固定され、モーター17は、回折格
子を高い率、好ましくは１秒間につき0.5周期以上、お
よび１秒間につき少なくとも0.1周期で揺動するように
作動する。モーター17のローター、軸15および回折格子
13は、一体として揺動する。モーター17は、揺動出力を
発生するように設計され、単一磁石コイルにより駆動さ
れる永久磁石ローターからなり、コイルにより駆動され
る軸15の回転方向はコイルの作動方向に依存している。
また、モーター17は従来のDCモーターであってもよい。
軸15に固定されたエンコーダ19は、矩形波形の形状の２
重チャンネル出力信号を二つのチャンネルに発生し、そ
の相対的位相は軸15の回転方向に依存している。矩形波
形は、それぞれ50％のデューティーサイクルを有する。
度計チャンバー内でモーター17により直接駆動される軸
15に揺動できるように固定され、モーター17は、回折格
子を高い率、好ましくは１秒間につき0.5周期以上、お
よび１秒間につき少なくとも0.1周期で揺動するように
作動する。モーター17のローター、軸15および回折格子
13は、一体として揺動する。モーター17は、揺動出力を
発生するように設計され、単一磁石コイルにより駆動さ
れる永久磁石ローターからなり、コイルにより駆動され
る軸15の回転方向はコイルの作動方向に依存している。
また、モーター17は従来のDCモーターであってもよい。
軸15に固定されたエンコーダ19は、矩形波形の形状の２
重チャンネル出力信号を二つのチャンネルに発生し、そ
の相対的位相は軸15の回転方向に依存している。矩形波
形は、それぞれ50％のデューティーサイクルを有する。
第３図に示されるように、エンコーダ19によって発生
した矩形波形はチャンネル23を介して位相ディコーダ25
に供給され、ディコーダ25はチャンネル23の各矩形波形
の各上昇および下降時間について狭出力パルストレイン
を出力チャンネル27に発生する。位相ディコーダ25は、
チャンネル23の信号の相対的位相に対応し、回折格子13
の回転方向を示している第２出力信号をチャンネル29に
発生する。チャンネル27のパルスおよびチャンネル29の
信号はカウンター31に供給され、カウンター31は、チャ
ンネル29の信号が一方向の回転を示すときにチャンネル
27のパルスに応じて一方向にカウントし、チャンネル29
の信号が反対方向の回転を示すときにチャンネル27のパ
ルスに応じて反対方向にカウントする。また、ディコー
ダ19は、軸15が基準位置を通過するごとにカウンター31
を基準値に再設定するために出力パルスを発生する。そ
の結果、カウンター31のカウントは回折格子13の角位置
を示すことになる。また、チャンネル27で発生した出力
パルスはカウンター35のリセット入力に供給され、カウ
ンター35は高周波数パルスをクロックパルスソース37か
ら受信する。カウンター35はクロックパルスソース37か
らのパルスを数え、クロックパルスソース37はカウンタ
ー35によって位相ディコーダ25から受信された周波数よ
り高い周波数でパルスを発生する。カウンター35は、位
相ディコーダ25からパルスを受信するごとにゼロにリセ
ットされ、位相ディコーダ25から受信される次のパルス
によってリセットされるときに、軸15の回転速度に反比
例するカウントまで数える。カウンター35がリセットさ
れるごとに、カウンター35に登録されたカウントはレジ
スター39に伝達され、レジスター39は位相ディコーダ25
からのチャンネル27のパルスに応じて数を登録する。し
たがって、レジスター39のデジタル値は、カウンター35
がリセットされるときに軸15の回転速度と反比例して変
化する値であり、レジスター39のこの値はチャンネル27
のパルストレインによってしめされるエンコーダ19から
の各増分出力で更新される。レジスター39のデジタル値
はDA変換器41に供給され、変換器41は軸15の回転の角速
度と反比例して変化する出力アナログ信号電圧を発生
し、このアナログ信号電圧をパルス幅変調器43に供給す
る。また、パルス幅変調器43は、駆動されることになる
軸15の目標速度を表しているアナログ信号電圧をもDA変
換器45から受信する。DA変換器45は、目標速度を表して
いるデジタル信号をレジスター46から受信し、受信デジ
タル信号に対応するアナログ信号をパルス幅変調器43に
供給する。レジスター46は、コンピューター47により目
標速度を表している値にセットされる。パルス幅変調器
43は、ユニトロド積分回路社（Unitrode Integrated Ci
rcuits）により販売されているOff−the−shelf積分回
路で、モデルNo.UC 1637のDCモーター駆動用のスイッ
チモードコントローラーとしての変調器である。パルス
幅変調器43は、DA変換器45から受信されたアナログ信号
とDA変換器41から受信されたアナログ信号との差に対応
するデューティーサイクルを有する出力パルストレイン
を発生し、デューティーサイクルはDA変換器41の出力信
号と直接変化する。軸15の速度はDA変換器41の出力信号
に対応減少を生じながら増加するので、パルス幅変調器
43によって発生した出力パルストレインのデューティー
サイクルは減少する。軸15の速度はDA変換器41の出力信
号に対応増加を生じながら減少するので、パルス幅変調
器43によって発生した出力パルストレインのデューティ
ーサイクルは増加する。パルス幅変調器43からの出力信
号トレインは、Ｈ−ドライブ回路49を介してモーター17
のコイル21に供給され、供給されたパルストレインにし
たがってモータートルクを制御する。Ｈ−ドライブ回路
49は、パルストレインがコイル22に与えられる方向また
は極性を制御し、したがってコイル21の作動によりモー
ター17が駆動されることになる方向を制御する。Ｈ−ド
ライブ49は、フリップ−フロップ51によって制御され、
フリップ−フロップ51はデジタル比較器54と56およびレ
ジスター58と60を介してコンピューター47とカウンター
31によって制御される。コンピューター47は、回折格子
13がモーター17により角限界点の間で揺動することにな
るその角限界点を表すデジタル値をレジスター58と60に
設定する。これらのデジタル値は、カウンター31のカウ
ントが回折格子13の角位置を表すのと同じ単位で同じ角
基準点である。カウンター31に登録されたカウントはデ
ジタル比較器54と56に与えられ、比較器54と56はそれぞ
れレジスター58と60からデジタル値を受信するように連
結さている。揺動回折格子13が、揺動の限界点の間で時
計方向に回転しながら、レジスター58の値により表され
た限界点に到達したときに、デジタル比較器54がこの限
界点を検出しフリップ−フロップ51に信号を供給し、フ
リップ−フロップ51は反時計方向の回転を引き起こす状
態にスイッチし、したがってＨ−ドライブ49がコイル21
に与えられたパルストレインの極性を逆転する。その結
果、Ｈ−ドライブ49はモーター17を逆方向に駆動し始め
る。同様な方法で、揺動回折格子13が、揺動の限界点の
間で反時計方向に回転しながら、レジスター60の値によ
り表された限界点に到達したときに、デジタル比較器56
はフリップ−フロップ51を時計方向の回転を引き起こす
状態にスイッチし、したがってモーター17の方向が逆転
する。このような方法で、回折格子13はコンピューター
47によって決定された限界点の間で揺動する。単にレジ
スター58と60における値を変えることにより、揺動の限
界点、したがって精査されるスペクトルの部分を変化さ
せることができる。
した矩形波形はチャンネル23を介して位相ディコーダ25
に供給され、ディコーダ25はチャンネル23の各矩形波形
の各上昇および下降時間について狭出力パルストレイン
を出力チャンネル27に発生する。位相ディコーダ25は、
チャンネル23の信号の相対的位相に対応し、回折格子13
の回転方向を示している第２出力信号をチャンネル29に
発生する。チャンネル27のパルスおよびチャンネル29の
信号はカウンター31に供給され、カウンター31は、チャ
ンネル29の信号が一方向の回転を示すときにチャンネル
27のパルスに応じて一方向にカウントし、チャンネル29
の信号が反対方向の回転を示すときにチャンネル27のパ
ルスに応じて反対方向にカウントする。また、ディコー
ダ19は、軸15が基準位置を通過するごとにカウンター31
を基準値に再設定するために出力パルスを発生する。そ
の結果、カウンター31のカウントは回折格子13の角位置
を示すことになる。また、チャンネル27で発生した出力
パルスはカウンター35のリセット入力に供給され、カウ
ンター35は高周波数パルスをクロックパルスソース37か
ら受信する。カウンター35はクロックパルスソース37か
らのパルスを数え、クロックパルスソース37はカウンタ
ー35によって位相ディコーダ25から受信された周波数よ
り高い周波数でパルスを発生する。カウンター35は、位
相ディコーダ25からパルスを受信するごとにゼロにリセ
ットされ、位相ディコーダ25から受信される次のパルス
によってリセットされるときに、軸15の回転速度に反比
例するカウントまで数える。カウンター35がリセットさ
れるごとに、カウンター35に登録されたカウントはレジ
スター39に伝達され、レジスター39は位相ディコーダ25
からのチャンネル27のパルスに応じて数を登録する。し
たがって、レジスター39のデジタル値は、カウンター35
がリセットされるときに軸15の回転速度と反比例して変
化する値であり、レジスター39のこの値はチャンネル27
のパルストレインによってしめされるエンコーダ19から
の各増分出力で更新される。レジスター39のデジタル値
はDA変換器41に供給され、変換器41は軸15の回転の角速
度と反比例して変化する出力アナログ信号電圧を発生
し、このアナログ信号電圧をパルス幅変調器43に供給す
る。また、パルス幅変調器43は、駆動されることになる
軸15の目標速度を表しているアナログ信号電圧をもDA変
換器45から受信する。DA変換器45は、目標速度を表して
いるデジタル信号をレジスター46から受信し、受信デジ
タル信号に対応するアナログ信号をパルス幅変調器43に
供給する。レジスター46は、コンピューター47により目
標速度を表している値にセットされる。パルス幅変調器
43は、ユニトロド積分回路社（Unitrode Integrated Ci
rcuits）により販売されているOff−the−shelf積分回
路で、モデルNo.UC 1637のDCモーター駆動用のスイッ
チモードコントローラーとしての変調器である。パルス
幅変調器43は、DA変換器45から受信されたアナログ信号
とDA変換器41から受信されたアナログ信号との差に対応
するデューティーサイクルを有する出力パルストレイン
を発生し、デューティーサイクルはDA変換器41の出力信
号と直接変化する。軸15の速度はDA変換器41の出力信号
に対応減少を生じながら増加するので、パルス幅変調器
43によって発生した出力パルストレインのデューティー
サイクルは減少する。軸15の速度はDA変換器41の出力信
号に対応増加を生じながら減少するので、パルス幅変調
器43によって発生した出力パルストレインのデューティ
ーサイクルは増加する。パルス幅変調器43からの出力信
号トレインは、Ｈ−ドライブ回路49を介してモーター17
のコイル21に供給され、供給されたパルストレインにし
たがってモータートルクを制御する。Ｈ−ドライブ回路
49は、パルストレインがコイル22に与えられる方向また
は極性を制御し、したがってコイル21の作動によりモー
ター17が駆動されることになる方向を制御する。Ｈ−ド
ライブ49は、フリップ−フロップ51によって制御され、
フリップ−フロップ51はデジタル比較器54と56およびレ
ジスター58と60を介してコンピューター47とカウンター
31によって制御される。コンピューター47は、回折格子
13がモーター17により角限界点の間で揺動することにな
るその角限界点を表すデジタル値をレジスター58と60に
設定する。これらのデジタル値は、カウンター31のカウ
ントが回折格子13の角位置を表すのと同じ単位で同じ角
基準点である。カウンター31に登録されたカウントはデ
ジタル比較器54と56に与えられ、比較器54と56はそれぞ
れレジスター58と60からデジタル値を受信するように連
結さている。揺動回折格子13が、揺動の限界点の間で時
計方向に回転しながら、レジスター58の値により表され
た限界点に到達したときに、デジタル比較器54がこの限
界点を検出しフリップ−フロップ51に信号を供給し、フ
リップ−フロップ51は反時計方向の回転を引き起こす状
態にスイッチし、したがってＨ−ドライブ49がコイル21
に与えられたパルストレインの極性を逆転する。その結
果、Ｈ−ドライブ49はモーター17を逆方向に駆動し始め
る。同様な方法で、揺動回折格子13が、揺動の限界点の
間で反時計方向に回転しながら、レジスター60の値によ
り表された限界点に到達したときに、デジタル比較器56
はフリップ−フロップ51を時計方向の回転を引き起こす
状態にスイッチし、したがってモーター17の方向が逆転
する。このような方法で、回折格子13はコンピューター
47によって決定された限界点の間で揺動する。単にレジ
スター58と60における値を変えることにより、揺動の限
界点、したがって精査されるスペクトルの部分を変化さ
せることができる。
回折格子13が方向を反対にすると、軸15の回転速度が
ゼロ速度となり、回折格子13の方向の逆転直後に、低速
度がレジスター39の対応する高デジタルナンバーにより
示され、高デジタルナンバーがDA変換器41によりパルス
幅変調器43に与えられる。その結果、パルス幅変調器43
は、モーター17を素早くDA変換器45の出力信号によって
示された目標値に加速するためにコイル21を100パーセ
ントデューティーサイクルで作動する。100パーセント
デューティーサイクルでは、パルス幅変調器45からの出
力は、パルストレインではなくて、連続D.C.動力であ
る。回折格子13の角回転がレジスター46に貯蔵されたデ
ジタル値により表された目標値に近付くにつれて、レジ
スター39のデジタル値は減少し、DA変換器41と45から与
えられたアナログ信号に応答しているパルス幅変調器43
は、モーター17のコイル21に与えられたパルストレイン
のデューティーサイクルをＨ−ドライブ49を介して減少
する。モーターの速度がレジスター39に貯蔵されたデジ
タル値により表された目標値に到達すると、与えられた
アナログ信号に応答しているパルス幅変調器43は、回折
格子13が受ける摩擦と空気抵抗を打ち勝ち回転角速度を
目標値で一定に維持するのにちょうど十分な大きさのデ
ューティーサイクルで、パルストレインを発生する。こ
のような方法で、回折格子13の回転速度は、回折格子の
回転方向が逆転するごとに目標速度に素早く駆動され
て、回折格子が再び逆転されることになる角位置に到達
するまで、目標値に対応する一定速度で回転し、その後
サイクルが繰り返す。レジスター46に設定されている目
標速度値を変えることにより、コンピューターは、目標
速度を変化させることができ、したがって、0.625サイ
クル／秒と２ 1/2サイクル／秒との間で揺動率を変化
させることができる。揺動の周期率がおそければ測定結
果を改良するが、最も良い結果は0.625サイクルで達成
されるので、回折格子を0.625サイクル／秒以下で揺動
させても利点はない。
ゼロ速度となり、回折格子13の方向の逆転直後に、低速
度がレジスター39の対応する高デジタルナンバーにより
示され、高デジタルナンバーがDA変換器41によりパルス
幅変調器43に与えられる。その結果、パルス幅変調器43
は、モーター17を素早くDA変換器45の出力信号によって
示された目標値に加速するためにコイル21を100パーセ
ントデューティーサイクルで作動する。100パーセント
デューティーサイクルでは、パルス幅変調器45からの出
力は、パルストレインではなくて、連続D.C.動力であ
る。回折格子13の角回転がレジスター46に貯蔵されたデ
ジタル値により表された目標値に近付くにつれて、レジ
スター39のデジタル値は減少し、DA変換器41と45から与
えられたアナログ信号に応答しているパルス幅変調器43
は、モーター17のコイル21に与えられたパルストレイン
のデューティーサイクルをＨ−ドライブ49を介して減少
する。モーターの速度がレジスター39に貯蔵されたデジ
タル値により表された目標値に到達すると、与えられた
アナログ信号に応答しているパルス幅変調器43は、回折
格子13が受ける摩擦と空気抵抗を打ち勝ち回転角速度を
目標値で一定に維持するのにちょうど十分な大きさのデ
ューティーサイクルで、パルストレインを発生する。こ
のような方法で、回折格子13の回転速度は、回折格子の
回転方向が逆転するごとに目標速度に素早く駆動され
て、回折格子が再び逆転されることになる角位置に到達
するまで、目標値に対応する一定速度で回転し、その後
サイクルが繰り返す。レジスター46に設定されている目
標速度値を変えることにより、コンピューターは、目標
速度を変化させることができ、したがって、0.625サイ
クル／秒と２ 1/2サイクル／秒との間で揺動率を変化
させることができる。揺動の周期率がおそければ測定結
果を改良するが、最も良い結果は0.625サイクルで達成
されるので、回折格子を0.625サイクル／秒以下で揺動
させても利点はない。
第２図に示されるように、フィルター載置板61が分光
計11のチャンバー内で出口スリット16の近傍に旋回可能
に設けられている。フィルター載置板61は、フィルター
板63と65を載置し、各フィルター板63と65はそれぞれフ
ィルターセグメント63a,63bと65a,65bに分割されてい
る。フィルター板61は、ステップモーター67により５個
の異なった位置に旋回可能である。第２図に示される第
１の位置においては、載置板61は、回折格子13により分
散されたスペクトルからの狭帯域が出口スリット16を通
過する前にフィルターセグメント63bを通過するよう
に、フィルターセグメント63bを出口スリット16の上に
位置させる。載置板61の第２の位置においては、フィル
ターセグメント63aが出口スリット16の上に位置する。
第３の位置においては、フィルターセグメント65bが出
口スリット16の上に位置し、第４の位置においては、フ
ィルターセグメント65aが出口スリット16の上に位置す
る。第５の位置においては、載置板61の不透明セグメン
ト61aが出口スリット16を遮断する。運転中、サンプル
が1100ナノメートルから2500ナノメートルまでの近赤外
範囲の光で精査されているきは、フィルターセグメント
63aと63bおよび不透明セグメント61aのみが使用され
る。回折格子が1100ナノメートルと2500ナノメートルと
の間で出口スリット16を通過しているスペクトルを精査
しながら揺動するので、載置板61は、フィルターセグメ
ント63aと63bの一つを出口スリット16の上に位置させる
ために、最初に第１の位置に位置し、次にステップモー
ター67はセグメント63aと63bの他方を出口ステップの前
に移動させるために板61を旋回させる。フィルターセグ
メント63aと63bは、一次分散のみが出口スリット16を通
過するように、高次分散を出口スリット16を通過してい
る光から除去するように機能する。二つのフィルターセ
グメントが必要とされる理由は、二次分散が一次分散の
波長の半分であり、その結果、例えば、一次分散の2400
ナノメートルが出口スリットを介して伝達されていると
き、1200ナノメートルでの二次分散の光も出口スリット
に導かれるからである。したがって、一次分散の長波端
が出口スリットを通過しているときは、載置板61はセグ
メント63aが出口スリットの前に位置するように移動す
る。フィルターセグメント63aは、一次スペクトルの一
次分散の長波端からの光を伝達するが、短波端からの光
を伝達しない。回折格子13が、一次スペクトルの短波端
が出口スリット16を介して伝達されている位置に揺動し
たときは、ステップモーター67はフィルターセグメント
63bを出口スリット16の前に位置させる。フィルターセ
グメント63bは、1100と2500ナノメートルとの間の一次
スペクトルの短波端が伝達されるように、1100ナノメー
トル以上の波長を有する光を伝達する。ステップモータ
ー67は、回折格子13の角位置を表しているカウンター31
のデジタル出力カウントを受け取るコンピューター47に
よって制御されている。回折格子が、一次スペクトルの
中間点が出口スリット16を通過している点を、通過する
ごとに、コンピューター47は、フィルターセグメント63
aが一次スペクトルの長波端で出口スリット16の前に位
置し、フィルターセグメント63bが一次スペクトルの短
波端で出口スリット16の上に位置するように、ステップ
モーター67を進めてフィルター板61を移動させる。ま
た、ステップモーター67は、回折格子の揺動の各サイク
ルの終わりで、回折格子の揺動の限界点の一つで不透明
セグメント61aを出口スリット16の上に位置させる。こ
の時、増幅器24の出力信号はDA変換器によってデジタル
値に変換され、デジタル値はコンピューター47によって
受信される。この測定（ダーク期間測定）は、出口スリ
ットを通過しているスペクトルからの狭帯域光に応じて
なされた測定から引算されるこになるゼロまたはナル値
を与える。
計11のチャンバー内で出口スリット16の近傍に旋回可能
に設けられている。フィルター載置板61は、フィルター
板63と65を載置し、各フィルター板63と65はそれぞれフ
ィルターセグメント63a,63bと65a,65bに分割されてい
る。フィルター板61は、ステップモーター67により５個
の異なった位置に旋回可能である。第２図に示される第
１の位置においては、載置板61は、回折格子13により分
散されたスペクトルからの狭帯域が出口スリット16を通
過する前にフィルターセグメント63bを通過するよう
に、フィルターセグメント63bを出口スリット16の上に
位置させる。載置板61の第２の位置においては、フィル
ターセグメント63aが出口スリット16の上に位置する。
第３の位置においては、フィルターセグメント65bが出
口スリット16の上に位置し、第４の位置においては、フ
ィルターセグメント65aが出口スリット16の上に位置す
る。第５の位置においては、載置板61の不透明セグメン
ト61aが出口スリット16を遮断する。運転中、サンプル
が1100ナノメートルから2500ナノメートルまでの近赤外
範囲の光で精査されているきは、フィルターセグメント
63aと63bおよび不透明セグメント61aのみが使用され
る。回折格子が1100ナノメートルと2500ナノメートルと
の間で出口スリット16を通過しているスペクトルを精査
しながら揺動するので、載置板61は、フィルターセグメ
ント63aと63bの一つを出口スリット16の上に位置させる
ために、最初に第１の位置に位置し、次にステップモー
ター67はセグメント63aと63bの他方を出口ステップの前
に移動させるために板61を旋回させる。フィルターセグ
メント63aと63bは、一次分散のみが出口スリット16を通
過するように、高次分散を出口スリット16を通過してい
る光から除去するように機能する。二つのフィルターセ
グメントが必要とされる理由は、二次分散が一次分散の
波長の半分であり、その結果、例えば、一次分散の2400
ナノメートルが出口スリットを介して伝達されていると
き、1200ナノメートルでの二次分散の光も出口スリット
に導かれるからである。したがって、一次分散の長波端
が出口スリットを通過しているときは、載置板61はセグ
メント63aが出口スリットの前に位置するように移動す
る。フィルターセグメント63aは、一次スペクトルの一
次分散の長波端からの光を伝達するが、短波端からの光
を伝達しない。回折格子13が、一次スペクトルの短波端
が出口スリット16を介して伝達されている位置に揺動し
たときは、ステップモーター67はフィルターセグメント
63bを出口スリット16の前に位置させる。フィルターセ
グメント63bは、1100と2500ナノメートルとの間の一次
スペクトルの短波端が伝達されるように、1100ナノメー
トル以上の波長を有する光を伝達する。ステップモータ
ー67は、回折格子13の角位置を表しているカウンター31
のデジタル出力カウントを受け取るコンピューター47に
よって制御されている。回折格子が、一次スペクトルの
中間点が出口スリット16を通過している点を、通過する
ごとに、コンピューター47は、フィルターセグメント63
aが一次スペクトルの長波端で出口スリット16の前に位
置し、フィルターセグメント63bが一次スペクトルの短
波端で出口スリット16の上に位置するように、ステップ
モーター67を進めてフィルター板61を移動させる。ま
た、ステップモーター67は、回折格子の揺動の各サイク
ルの終わりで、回折格子の揺動の限界点の一つで不透明
セグメント61aを出口スリット16の上に位置させる。こ
の時、増幅器24の出力信号はDA変換器によってデジタル
値に変換され、デジタル値はコンピューター47によって
受信される。この測定（ダーク期間測定）は、出口スリ
ットを通過しているスペクトルからの狭帯域光に応じて
なされた測定から引算されるこになるゼロまたはナル値
を与える。
また、本発明のシステムは、短い波長スペクトル、即
ち400から1100ナノメートルのスペクトルにおいて測定
するのに使用することもできる。これらの測定を行うた
めに、一次分散が用いられ、また、セグメント63aと63b
が1100ナノメートルから2500ナノメートルまでの一次ス
ペクトルにおいて作用したのと同様の方法で、高次スペ
クトルを濾過するためにフィルターセグメント65aと65b
が用いられる。
ち400から1100ナノメートルのスペクトルにおいて測定
するのに使用することもできる。これらの測定を行うた
めに、一次分散が用いられ、また、セグメント63aと63b
が1100ナノメートルから2500ナノメートルまでの一次ス
ペクトルにおいて作用したのと同様の方法で、高次スペ
クトルを濾過するためにフィルターセグメント65aと65b
が用いられる。
光検出器22の出力信号は、サンプルを現に照明してい
る波長でのサンプル20からの反射の強度を表す。この信
号は、増幅器24により増幅され、AD変換器26によりデジ
タル値に変換される。AD変換器26は、位相ディコーダ25
からパルスを受信する。位相ディコーダ25が出力パルス
をチャンネル27に発生するごとに、AD変換器は光検出器
22から受信されたアナログ信号をデジタル値に変換し、
デジタル値はコンピューター47によって受信される。位
相ディコーダ25は回折格子13の等角増分ごとに出力信号
を発生するので、サンプルからの反射の強度を表してい
るデジタル値も回折格子の等角増分ごとに受信される。
コンピューター47は、スペクトルの数回の精査または回
折格子13の数回の揺動にわたって各等増分で受信された
値を平均するようにプログラムされている。平均した
後、コンピューターは回折格子13の各角増分でのサンプ
ルからの反射強度の平均値を貯蔵する。出口スリットを
介して伝達された狭帯域の波長は、次式に基づいた回折
格子13の角位置と共に変化する： Λ＝K1sine（θ）＋K2cosineθ ここに、Λは出口スリットを介して伝達される波長、K1
とK2は分光光度計の設計に依存し幾分相互に異なってい
る定数、θは回折格子の角位置である。定数K1とK2は、
ある波長で公知のピーク反射率を有する標準サンプルを
使用することにより、各装置について決定される。これ
らのピークが装置に生じる角度から、定数K1とK2は線形
回帰により決定される。その後、これらの定数はコンピ
ューター47のメモリに永久的に貯蔵される。公知サンプ
ルの各角増分についての平均が測定されコンピューター
47に貯蔵された後、コンピューター47は２ナノメートル
の等波長増分でサンプルからの反射強度を決定する。こ
の計算は、２ナノメートルの増分が生じる角度を決定す
るための上記式を使用し、各２ナノメートルの増分につ
いての値を決定するために各等角増分で測定された値の
間で補間することにより、行われる。各２ナノメートル
の増分に対する補間された値は、次式から決定される： （Wi−Ai）（Ri+1−Ri）／（Ai+1−Ai）＋Ri ここに、Wiは２ナノメートルの増分が生じる角位置、Ai
とAi+1は反射率測定が各角増分ごとに及びWiが生じる間
で行われる隣接した角位置、RiとRi+1は角位置AiとAi+1
について決定された平均反射率値である。
る波長でのサンプル20からの反射の強度を表す。この信
号は、増幅器24により増幅され、AD変換器26によりデジ
タル値に変換される。AD変換器26は、位相ディコーダ25
からパルスを受信する。位相ディコーダ25が出力パルス
をチャンネル27に発生するごとに、AD変換器は光検出器
22から受信されたアナログ信号をデジタル値に変換し、
デジタル値はコンピューター47によって受信される。位
相ディコーダ25は回折格子13の等角増分ごとに出力信号
を発生するので、サンプルからの反射の強度を表してい
るデジタル値も回折格子の等角増分ごとに受信される。
コンピューター47は、スペクトルの数回の精査または回
折格子13の数回の揺動にわたって各等増分で受信された
値を平均するようにプログラムされている。平均した
後、コンピューターは回折格子13の各角増分でのサンプ
ルからの反射強度の平均値を貯蔵する。出口スリットを
介して伝達された狭帯域の波長は、次式に基づいた回折
格子13の角位置と共に変化する： Λ＝K1sine（θ）＋K2cosineθ ここに、Λは出口スリットを介して伝達される波長、K1
とK2は分光光度計の設計に依存し幾分相互に異なってい
る定数、θは回折格子の角位置である。定数K1とK2は、
ある波長で公知のピーク反射率を有する標準サンプルを
使用することにより、各装置について決定される。これ
らのピークが装置に生じる角度から、定数K1とK2は線形
回帰により決定される。その後、これらの定数はコンピ
ューター47のメモリに永久的に貯蔵される。公知サンプ
ルの各角増分についての平均が測定されコンピューター
47に貯蔵された後、コンピューター47は２ナノメートル
の等波長増分でサンプルからの反射強度を決定する。こ
の計算は、２ナノメートルの増分が生じる角度を決定す
るための上記式を使用し、各２ナノメートルの増分につ
いての値を決定するために各等角増分で測定された値の
間で補間することにより、行われる。各２ナノメートル
の増分に対する補間された値は、次式から決定される： （Wi−Ai）（Ri+1−Ri）／（Ai+1−Ai）＋Ri ここに、Wiは２ナノメートルの増分が生じる角位置、Ai
とAi+1は反射率測定が各角増分ごとに及びWiが生じる間
で行われる隣接した角位置、RiとRi+1は角位置AiとAi+1
について決定された平均反射率値である。
第４図のフローチャートはコンピューター47に用いら
れるコンピュータープログラムを示し、第１ステップは
数周期の揺動にわたって反射率値を平均し、第２のステ
ップは各２ナノメートルの増分での反射率値を決定す
る。
れるコンピュータープログラムを示し、第１ステップは
数周期の揺動にわたって反射率値を平均し、第２のステ
ップは各２ナノメートルの増分での反射率値を決定す
る。
第５図は位相ディコーダ25の詳細を説明するブロック
線図であり、位相ディコーダ25は、エンコーダ19からチ
ャンネル23上の二つの方形波信号を受信するように連結
された二つのフリップ−フロップ71と72からなる。フリ
ップ−フロップ71と72は、クロックパルスソース74から
の高周波クロックパルス信号により同期するように連結
され、フリップ−フロップ71と72がクロックパルスソー
ス74からクロックパルス信号を受信するときは、チャン
ネル23の一つの入力方形波と同じ状態にスイッチするよ
うに作用する。その結果、チャンネル23の入力方形波と
一致するためのフリップ−フロップ71と72のスイッチン
グは、ソース72からのクロックパルスの上昇時間と同期
する。フリップ−フロップ71と72からの出力方形波はOR
ゲート76に与えられる。ORゲート76は、ソース74からの
クロックパルスによって同期されたチャンネル23上の波
形の上昇と下降時間に対応する上昇と下降時間で、チャ
ンネル23上の方形波の２倍の周波数で、方形波トレイン
出力を発生する。ORゲート76からの出力はフリップ−フ
ロップ78に与えられ、フリップ−フロップ78はフリップ
−フロップ71、72と同じ方法でクロックパルスソース74
からの出力パルスによって同期される。その結果、フリ
ップ−フロップ78は、ORゲート76の方形波から１クロッ
クパルス時間だけ遅れた方形波出力を発生する。フリッ
プ−フロップ78からの方形波出力とORゲート76からの方
形波出力は、ORゲート80に与えられる。ORゲート80は、
ソース74からのクロックパルス幅に対応するパルス幅を
有し、ORゲート76の方形波の各上昇と下降時間、即ち、
エンコーダ19によりチャンネル23に発生した方形波の各
上昇と下降時間に対応する時間に発生する出力パルスト
レインを、発生する。ORゲート80からの出力はチャンネ
ル27を介してカウンター35、レジスター39及びAD変換器
26に与えられる。
線図であり、位相ディコーダ25は、エンコーダ19からチ
ャンネル23上の二つの方形波信号を受信するように連結
された二つのフリップ−フロップ71と72からなる。フリ
ップ−フロップ71と72は、クロックパルスソース74から
の高周波クロックパルス信号により同期するように連結
され、フリップ−フロップ71と72がクロックパルスソー
ス74からクロックパルス信号を受信するときは、チャン
ネル23の一つの入力方形波と同じ状態にスイッチするよ
うに作用する。その結果、チャンネル23の入力方形波と
一致するためのフリップ−フロップ71と72のスイッチン
グは、ソース72からのクロックパルスの上昇時間と同期
する。フリップ−フロップ71と72からの出力方形波はOR
ゲート76に与えられる。ORゲート76は、ソース74からの
クロックパルスによって同期されたチャンネル23上の波
形の上昇と下降時間に対応する上昇と下降時間で、チャ
ンネル23上の方形波の２倍の周波数で、方形波トレイン
出力を発生する。ORゲート76からの出力はフリップ−フ
ロップ78に与えられ、フリップ−フロップ78はフリップ
−フロップ71、72と同じ方法でクロックパルスソース74
からの出力パルスによって同期される。その結果、フリ
ップ−フロップ78は、ORゲート76の方形波から１クロッ
クパルス時間だけ遅れた方形波出力を発生する。フリッ
プ−フロップ78からの方形波出力とORゲート76からの方
形波出力は、ORゲート80に与えられる。ORゲート80は、
ソース74からのクロックパルス幅に対応するパルス幅を
有し、ORゲート76の方形波の各上昇と下降時間、即ち、
エンコーダ19によりチャンネル23に発生した方形波の各
上昇と下降時間に対応する時間に発生する出力パルスト
レインを、発生する。ORゲート80からの出力はチャンネ
ル27を介してカウンター35、レジスター39及びAD変換器
26に与えられる。
フリップ−フロップ72からの出力もフリップ−フロッ
プ82に与えられる。フリップ−フロップ82は、フリップ
−フロップ71、72と同じ方法でクロックパルスソース74
からのクロックパルスによって同期される。その結果、
フリップ−フロップ82は、１クロックパルス時間だけ遅
れたフリップ−フロップ72からの出力に対応する方形波
出力を発生する。この方形波はフリップ−フロップ84に
与えられ、フリップ−フロップ84はクロック74によって
同期されフリップ−フロップ71、72と同じ方法で作用す
る。その結果、フリップ−フロップ84は、フリップ−フ
ロップ72からの方形波出力から２クロック時間だけ遅れ
た出力を発生する。この方形波はORゲート86に与えら
れ、ORゲート86はフリップ−フロップ71からの方形波出
力を受信する。その結果、ORゲート86は、位相ディコー
ダが出力チャンネル27にパルスを発生するときは、入力
チャンネル23に与えられた信号の相対的位相を示す出力
を発生し、したがって、回折格子13の回転方向を示す出
力を発生する。ORゲート86の出力信号は、カウンター31
がチャンネル27に発生した各パルスにしたがってカウン
トする方向を制御するために、チャンネル29を介してカ
ウンター31に与えらる。
プ82に与えられる。フリップ−フロップ82は、フリップ
−フロップ71、72と同じ方法でクロックパルスソース74
からのクロックパルスによって同期される。その結果、
フリップ−フロップ82は、１クロックパルス時間だけ遅
れたフリップ−フロップ72からの出力に対応する方形波
出力を発生する。この方形波はフリップ−フロップ84に
与えられ、フリップ−フロップ84はクロック74によって
同期されフリップ−フロップ71、72と同じ方法で作用す
る。その結果、フリップ−フロップ84は、フリップ−フ
ロップ72からの方形波出力から２クロック時間だけ遅れ
た出力を発生する。この方形波はORゲート86に与えら
れ、ORゲート86はフリップ−フロップ71からの方形波出
力を受信する。その結果、ORゲート86は、位相ディコー
ダが出力チャンネル27にパルスを発生するときは、入力
チャンネル23に与えられた信号の相対的位相を示す出力
を発生し、したがって、回折格子13の回転方向を示す出
力を発生する。ORゲート86の出力信号は、カウンター31
がチャンネル27に発生した各パルスにしたがってカウン
トする方向を制御するために、チャンネル29を介してカ
ウンター31に与えらる。
上述のシステムにより、回折格子は高率の速度で揺動
する。この揺動において、回折格子は各逆転後に素早く
最高率の速度に到達し、回折格子が再び逆転される位置
に到達するまで、一定の角率を維持する。これにより、
回折格子は、コンピューターの補捉時間により許容され
るできるだけ早い速度で、および各角増分で読み出され
る帯幅の過度の不明瞭を引き起こすことなく、駆動され
ることが可能である。前記不明瞭は、回折格子が非常に
早い速度で回転するときに生じる現象である。回折格子
の回転の角速度は、得られている反射データの正確さに
悪影響を与えながら増加するので、読み出されている帯
幅の限界点が移動する傾向がある。回折格子を所望の速
度に素早く加速し、その所望速度で回転速度を一定に維
持することにより、回折格子は、好ましくない不明瞭を
避け、コンピューター47の補捉時間により許容された可
能限り高い周波数で揺動する。
する。この揺動において、回折格子は各逆転後に素早く
最高率の速度に到達し、回折格子が再び逆転される位置
に到達するまで、一定の角率を維持する。これにより、
回折格子は、コンピューターの補捉時間により許容され
るできるだけ早い速度で、および各角増分で読み出され
る帯幅の過度の不明瞭を引き起こすことなく、駆動され
ることが可能である。前記不明瞭は、回折格子が非常に
早い速度で回転するときに生じる現象である。回折格子
の回転の角速度は、得られている反射データの正確さに
悪影響を与えながら増加するので、読み出されている帯
幅の限界点が移動する傾向がある。回折格子を所望の速
度に素早く加速し、その所望速度で回転速度を一定に維
持することにより、回折格子は、好ましくない不明瞭を
避け、コンピューター47の補捉時間により許容された可
能限り高い周波数で揺動する。
（効果） 本発明のシステムは回折格子を高速で揺動させるため
のカム機構を使用しないので、カム機構の欠点が回避さ
れる。また、速度制御システムが各方向の逆転後に回折
格子を所望速度に急速に加速するので、装置のよい性能
を維持するために回折格子の回転の最大角率を十分に小
さく維持しながら、高率の揺動を得ることができる。
のカム機構を使用しないので、カム機構の欠点が回避さ
れる。また、速度制御システムが各方向の逆転後に回折
格子を所望速度に急速に加速するので、装置のよい性能
を維持するために回折格子の回転の最大角率を十分に小
さく維持しながら、高率の揺動を得ることができる。
第１図は本発明のシステムが用いられる本発明の装置を
示す概略図、第２図は本発明の装置に用いられる分光光
度計の透視図、第３図は分光計の回折格子を駆動する揺
動モーターを制御するために本発明のシステムの用いら
れる電子回路装置を説明するブロック線図、第４図は本
発明の分光光度計によって得られた反射率読み取りを平
均し補間するために本発明のシステムのコンピューター
に用いられるプログラムを示すフローチャート、第５図
は第４図に示されるモーター制御システムに用いられる
位相弁別器のブロック線図である。 図面において、 11……分光光度計、 13……回折格子、 14……入口スリット、 15……軸、 16……出口スリット、 17……モーター、 18……出口スリットオプティクス、 19……エンコーダ、 20……サンプル、 22……光検出器、 23……チャンネル、 24……増幅器、 25……位相ディコーダ、 26……AD変換器、 27……チャンネル、 31……カウンター、 35……カウンター、 37……クロックパルスソース、 39……レジスター、 43……パルス幅変調器、 46……レジスター、 47……コンピューター、 49……Ｈ ドライブ、 51……フリップ−フロップ、 54、56……デジタル比較器、 58、60……レジスター、 61……フィルター載置板、 63、65……フィルター板、 63a,63b,65a,65b……フィルターセグメント、 67……ステップモーター。
示す概略図、第２図は本発明の装置に用いられる分光光
度計の透視図、第３図は分光計の回折格子を駆動する揺
動モーターを制御するために本発明のシステムの用いら
れる電子回路装置を説明するブロック線図、第４図は本
発明の分光光度計によって得られた反射率読み取りを平
均し補間するために本発明のシステムのコンピューター
に用いられるプログラムを示すフローチャート、第５図
は第４図に示されるモーター制御システムに用いられる
位相弁別器のブロック線図である。 図面において、 11……分光光度計、 13……回折格子、 14……入口スリット、 15……軸、 16……出口スリット、 17……モーター、 18……出口スリットオプティクス、 19……エンコーダ、 20……サンプル、 22……光検出器、 23……チャンネル、 24……増幅器、 25……位相ディコーダ、 26……AD変換器、 27……チャンネル、 31……カウンター、 35……カウンター、 37……クロックパルスソース、 39……レジスター、 43……パルス幅変調器、 46……レジスター、 47……コンピューター、 49……Ｈ ドライブ、 51……フリップ−フロップ、 54、56……デジタル比較器、 58、60……レジスター、 61……フィルター載置板、 63、65……フィルター板、 63a,63b,65a,65b……フィルターセグメント、 67……ステップモーター。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−167226（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−26585（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−139533（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−32454（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4070111（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01J 3/06
Claims (10)
- 【請求項１】揺動するように設けられた光回折格子と、
光放射線をスペクトルに分散するために前記回折格子を
光放射線で照射するための手段と、前記回折格子によっ
て分散されたスペクトルの狭帯域幅を受け取るための手
段と、前記回折格子と一個として回転するように前記回
折格子に固定されたローターを有するモーターと、前記
回折格子を揺動し、前記受け取り手段により受け取られ
る狭波長帯域を前記スペクトルを介して精査するための
前記ローターが揺動するように前記モーターを作動させ
るためのモーター制御手段と、前記回折格子の揺動方向
一方および他方における揺動角の限界点を設定し、前記
回折格子が各限界点に到達した時を決定する限界点決定
手段と、を備え、 前記モータ制御手段が、前記限界点決定手段によって前
記回折格子が各限界点に到達した時が決定される度に前
記モーターの駆動方向を逆転させ、前記モーターの回転
方向が前記限界点の一つで逆転するごとにモーター速度
を目標速度に加速して前記回折格子の角位置が前記限界
点の他方に到達するまで前記モーターの回転速度を前記
目標速度で維持するための速度制御手段を含むことを特
徴とした光学装置。 - 【請求項２】前記モーター制御手段が、前記回折格子の
角位置を指示するための手段と、前記角位置指示手段が
前記回折格子の揺動の限界点の一つで角位置を指示する
ごとに前記モーターの回転方向を逆にすることを特徴と
した請求項第１項記載の光学装置。 - 【請求項３】前記モーターがコイルの作動に従ってロー
ターを回転するように配置されたコイルを含み、前記速
度制御手段が前記モーターの速度と反比例して変化する
デューティーサイクルを有するパルストレインで前記コ
イルを作動するための手段を含むことを特徴とした請求
項第１項記載の光学装置。 - 【請求項４】前記速度制御手段が、高周波数クロックパ
ルスを数えるように連結されたカウンターと、前記回折
格子が角増分を回転するごとに前記カウンターをリセッ
トするための手段と、前記カウンターがリセットされる
ごとに前記モーターの速度を前記限界点の間で前記カウ
ンターのカウントにしたがって制御するための手段と、
を含むことを特徴とした請求項第１項記載の光学装置。 - 【請求項５】揺動するように設けられた光回折格子と、
前記回折格子の揺動方向一方および他方における揺動角
の限界点の間で前記回折格子を揺動させるために前記回
折格子に連結されたモーターとを有し、前記モーターが
コイルの作動に従ってローターを回転するように配置さ
れたコイルを有する光学装置において、 前記モーターの回転方向が前記限界点の一つで逆転する
ごとにモーター速度を目標速度に加速するよう、前記限
界点間で前記モーターの速度と反比例するデューティー
サイクルを有するパルストレインで前記コイルを作動さ
せるモータ制御手段を設けたことを特徴とした光学装
置。 - 【請求項６】前記パルストレインのデューティーサイク
ルが前記限界点での100％から前記回折格子の回転の角
率を選択された目標速度で維持するのに十分な最小デュ
ーティーサイクルに変化することを特徴とした請求項第
５項記載の光学装置。 - 【請求項７】前記選択された目標速度が選択的に変化可
能であることを特徴とした請求項第６項記載の光学装
置。 - 【請求項８】前記モーターを作動するための前記手段
が、高周波数クロックパルスを数えるように連結された
カウンターと、前記回折格子が所定の角増分を回転する
ごとに前記カウンターをリセットするための手段と、前
記カウンターがリセットされるごとに前記デューティー
サイクルを前記カウンターのカウントにしたがって制御
するための手段と、を含むことを特徴とした請求項第５
項記載の光学装置。 - 【請求項９】揺動するように設けられた光回折格子と、
前記回折格子に連結されたモーターと、限界点間で前記
回折格子を揺動するように前記モーターを作動するため
の手段とを有する光学装置において、前記モーターを作
動するための手段が、前記モーターが前記限界点の一つ
で逆転するごとに前記モータを目標値に加速するための
モーター制御手段を含み、前記モーター速度制御手段
が、高周波数クロックパルスを数えるように連結された
カウンターと、前記回折格子が角増分を回転するごとに
前記カウンターをリセットするための手段と、前記カウ
ンターがリセットされるごとに前記モーターの速度を前
記限界点の間で前記カウンターのカウントにしたがって
制御するための手段とを含むことを特徴とした光学装
置。 - 【請求項１０】前記モーターがローターを回転するよう
に配置されたコイルを含み、 前記モーター制御手段が、前記限界点の一つで前記モー
ターを逆転させたときに、100％のデューティーサイク
ルを有するパルストレインで前記コイルに連続直流電流
を供給することを特徴とした請求項第２項記載の光学装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US294,679 | 1989-01-09 | ||
| US07/294,679 US4969739A (en) | 1989-01-09 | 1989-01-09 | Spectrometer with direct drive high speed oscillating grating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02227618A JPH02227618A (ja) | 1990-09-10 |
| JP3098751B2 true JP3098751B2 (ja) | 2000-10-16 |
Family
ID=23134468
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02000347A Expired - Lifetime JP3098751B2 (ja) | 1989-01-09 | 1990-01-05 | 直結駆動高速揺動回折格子付き分光計 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4969739A (ja) |
| EP (1) | EP0378108B1 (ja) |
| JP (1) | JP3098751B2 (ja) |
| CA (1) | CA2007272C (ja) |
| DE (1) | DE69019993T2 (ja) |
| DK (1) | DK0378108T3 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5251006A (en) * | 1991-03-07 | 1993-10-05 | Nirsystems Incorporated | Automatic spectrophotometer calibration system |
| US5132538A (en) * | 1991-05-24 | 1992-07-21 | Nirsystems Incorporated | Measuring percentage of protein in whole grain samples |
| KR940007163B1 (ko) * | 1991-07-09 | 1994-08-06 | 삼성전자 주식회사 | 캠코더의 피사체 자동추적장치 |
| US5233405A (en) * | 1991-11-06 | 1993-08-03 | Hewlett-Packard Company | Optical spectrum analyzer having double-pass monochromator |
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| US5673144A (en) * | 1994-09-14 | 1997-09-30 | International Business Machines, Corporation | Oblique viewing microscope system |
| US5477322A (en) | 1994-10-13 | 1995-12-19 | Nirsystems Incorporated | Spectrophotometer with light source in the form of a light emitting diode array |
| CA2201410A1 (en) * | 1996-04-16 | 1997-10-16 | Bogdan Kurtyka | System for matching absorbance spectra employing a library stabilization algorithm |
| US5822219A (en) | 1996-05-13 | 1998-10-13 | Foss Nirsystems, Inc. | System for identifying materials by NIR spectrometry |
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-
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- 1990-01-04 DK DK90100152.9T patent/DK0378108T3/da active
- 1990-01-04 EP EP90100152A patent/EP0378108B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-04 DE DE69019993T patent/DE69019993T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-05 JP JP02000347A patent/JP3098751B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-01-05 CA CA002007272A patent/CA2007272C/en not_active Expired - Lifetime
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| EP0378108A3 (en) | 1991-11-21 |
| JPH02227618A (ja) | 1990-09-10 |
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| DK0378108T3 (da) | 1995-10-30 |
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