JPH0378569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は全般的には位相同期化装置に関するも
ので、さらに特定化すれば、分光計（スペクトロ
メーター）に用いられる位相同期化装置に関する
ものである。 １般的な分光計においては、試験されているサ
ンプル（試料）材料に関する試験情報は放射光線
ビーム装置を介して検出機構に伝達される。この
放射光線ビームはサンプル材料を通過する際に情
報を得るものである。この分野で良く知られてい
る理由により、通常この放射光線ビームは初期的
に、機械式チヨツパーのブレードを通過し、結果
的にパルス列と見なされるものとなる。多くの１
般的な分光計においては、試験されているサンプ
ルを通過した後、光線のパルス列は検出器に衝突
し、この検出器は光線パルスに応答してパルス化
された電子信号を発生する。検出器からの結果と
してのパルス化された電子信号は、ビームのパル
ス化された特性により、光線パルス列と同じ周波
数で表わされる周期的な波形を持つ。 サンプル検出器の周期的な電子信号からサンプ
ル情報を抽出するために、この信号を復調（デモ
ジユレート）する必要がある。復調の間に、サン
プルを通過する以前の放射光線ビームを表わす電
子信号を、検出器から得られた電子信号から差し
引くことが行なわれ、結果としてビームによつて
運ばれたサンプル情報のみが残る。最大のサンプ
ル情報は、１般的に基準信号または復調信号とし
て知られる、サンプルを通過する以前の放射光線
ビームを表わす電子信号が、検出器からの周期的
信号またはサンプル信号と位相において正確に１
致している時に得られる。 通常、光検出器が、これに入射した光線パルス
と同じ周波数を持つ電子信号を発生するように設
けられる。これは光検出器が光線チヨツパーの近
くに位置することにより行なわれる。しかし、光
検出器の位置誤差による不都合が発生する。１つ
の構成においては、光検出器が光チヨツパーのサ
ンプル側に置かれ、電子信号は近似的にサンプル
検出器からのサンプル信号と同位相として発生さ
れる。反対に、ビームがチヨツパーを通らない時
のみ光検出器が光パルスを受けるように配置され
ておれば、光検出器からの信号とサンプル検出器
からの信号とは近似的に180°の位相ずれとなる。
しかし、前述の状態の位相関係は、関連した光学
路が等しく、また結合するいかなる電子装置にお
いても位相の進みや遅れが無視できると仮定した
場合にのみ確実で実用的なものである。結合する
電子装置の位相の進みや遅れは、信号が比較的低
い周波数、例えば約15Hz、であるため実際には無
視できるものである。当然、光検出器の配慮され
た位置決めによつて、位相誤差のいくらかは減少
する。しかし、光検出器は１般的に工場において
調整される項目のうちにあり、固有の位置誤差に
加えて、誤差の程度は光源からのビームの周波数
によつて変化する。結果としてサンプル信号は最
高度の復調はされない。これはサンプル情報のロ
スを結果として生じさせ、測定器全体としての感
度を低下させる結果となる。 前述の観点から、本発明の目的の１つは基準信
号または復調信号と、信号をのせているサンプル
情報とを位相同期させるために分光計において用
いられる装置を提供することである。この目的
は、電子クロツク機構により駆動され増分的にス
テツプ可能なモータが設けられており、該モータ
はその軸に取り付けられた光ビームチヨツパーを
有しており、これにより前記光ビームチヨツパー
が光ビームの進路中にある場合には前記光ビーム
が遮断されるため、この遮断に関連づけられた周
波数を有するパルス化された光ビームが形成され
るようにし、 さらに該パルス化された光ビームに応動して、
このパルス化された光ビームと等しい周波数を有
する電子サンプル信号を発生させる手段が設けら
れており、この場合前記電子サンプル信号は前記
パルス化された光ビームと位相同期化されてお
り、 さらに電子復調信号を発生させる手段が設けら
れており、この手段は、直列に接続され、前記電
子クロツク機構から信号を受信する複数個のカウ
ンタを含み、その際前記カウンタは、初期化によ
り前記パルス化された光ビームの周波数と等しい
周波数を有する復調信号を発生し、 この場合、前記電子復調信号を発生させる手段
を前記サンプル信号の位相に応動して初期化する
手段が設けられており、これにより前記復調信号
と前記サンプル信号とが位相同期化されるように
したによつて解決される。 他の目的と改善点は、添付図面とその説明とか
ら明らかとなる。 第１図において全体的に１０として示される装
置は本発明の原理を具体化したものであり、それ
自身の可転可能な駆動軸１６に取付けられた光ビ
ームチヨツパー１４を持つ駆動モーター１２を有
している。望ましい実施例においては、駆動モー
ター１２はステツピングモーターであり、等角度
回転の前進ステツプによつて回転するものであ
る。 モーター１２はパルス化された、または少なく
とも周期的な電子信号に応答して回転する。さら
に、モーター１２はこれに与えられる各パルス毎
に１前進ステツプを回転するように適応されてい
る。 １つの実施例においては、パルス化された信号
が電子クロツク機構１８によつてモーター１２に
与えられる。このようなクロツク１８は前もつて
選定された周波数における連続的なパルス列を出
力するように設計される。通常は、クロツク周波
数はモーター１２の実用応答能力をはるかに超え
るものである。このため、装置２０がクロツク１
８の周波数を減じさせるために設けられる。装置
２０は電子カウンターを用いることによつて満足
される。良く知られているように、周波数デバイ
ダーとして利用される電子カウンターは、例えば
クロツクからの、多数の、前もつて選定された数
のパルスを受けた後にのみパルスを発生する装置
である。 装置１０はさらに、サンプル信号からサンプル
情報を抽出するために１般的に用いられて適用さ
れている基準信号、または復調信号を発生させる
ための装置２１を有している。本実施例において
は、基準信号を発生するための装置２１は、クロ
ツク１８に機能上連続的に接続された３つのカウ
ンター２２，２４および２６を有している。カウ
ンター２２，２４及び２６は、装置２０と類似の
方法で動作することが望ましい。事実、装置２０
とカウンター２２とは実質的に互いに同等なもの
であることが望ましい。装置２１は基準信号、ま
たは復調信号の発生を開始させるための装置２７
によつて制御される。 望ましい実施例では、開始装置２７は、スター
トスイツチ装置３２を介して、３４として表わさ
れる所定のタイムデイレイ（遅延、第２図にて
TDとして表わされる。）の後に効果的に作動さ
れる初期化器（イニシヤライザ）２８を有してい
る。当然このタイムデイレイ３４はその分野にお
いて知られているあらゆる装置で満足されるもの
であつて、実際、公知のＲ−Ｃ構成による単純な
方法によつて実施できる。スタートスイツチ装置
３２は単純な機械的押しボタン、またはあらゆる
関連回路から与えられる電子信号によつてトリガ
される複雑な電子装置であつてもよい。 作動状態になると、初期化器２８は装置２１の
カウンター２２，２４および２６を新しい位置
（係数状態）にリセツトする。この後、装置２１
は初期化器２８からの電子的命令を受けて基準信
号または復調信号を発生するために準備される。
望ましい位相同期化を確実なものとするため、初
期化器からの命令信号はサンプル信号を表わす信
号に応答したものとされる。このサンプル信号を
表わす信号はゼロクロス検出器３０から伝達され
る。ゼロクロス検出器３０は、その構成および動
作がこの分野で知られているものであり、これに
対する入力信号が任意の基準レベルに達する都度
に出力信号を発生するものである。このため、ゼ
ロクロス検出器３０への入力が所定周波数の正弦
波であれば、その出力は同じ周波数のパルス列で
ある。ゼロクロス検出器３０への入力信号、即ち
サンプル信号を表わす信号、は既知の光−電子信
号変換器を用いて得られる。前に述べたように、
サンプル材料を通るように方向づけられ、その後
に検出器３６の上に投射される光学信号は、パル
ス化されまた所定の周波数を有している。 １つの特定の実施例においては、装置１０は原
子分光計の１部として用いられる。試験されるサ
ンプル材料を通過する光学信号を用いる分光計は
サンプル材料に関する単元的な情報を提供する。
光源（示されていない）から分光計に入射した光
学信号は、チヨツパー１４を介してパルス化され
た信号に変換される。チヨツパー１４の位置は、
１回転当り48ステツプを持つステツピングモータ
ー１２によつて制御される。この時、いわゆるバ
タフライ型のチヨツパーは、軸１６の回転毎に２
つの光ビームパルスを発生するように用いられ
る。 ステツピングモーター１２は、クロツク１８を
経て発生されたパルス化された信号に応答して前
進的にステツプし、または回転する。便宜上、
2MHzのクロツク駆動が用いられると、他のクロ
ツク速度もまた確定することができる。2MHzク
ロツクは、5555分の１分周回路として働くカウン
ター２０によつて360Hzに分周されて、周波数低
下される。即ち、2MHzクロツクからカウンター
２０に入る各5555パルス毎に１パルスがステツピ
ングモーター１２に与えられ、このパルスに応答
してモーターは１ステツプ、即ち1/48回転だけ前
進する。こうして、ステツピングモーターは１秒
間に360回前進する。このことは、7.5回転／秒の
回転周波数と同義である。しかし、実際面から見
れば、光ビームチヨツパー１４が１回転当り２度
の光伝達を許していることから、光ビームの実際
周波数は１秒当り15パルス、即ち15Hzである。こ
うして、サンプル材料を通過する光学ビームは１
般的技術を用いることによつて、検出器３６の上
に15Hzの周波数で入射する。 検出器３６はこの分野で知られているあらゆる
１般的機構、例えばあらゆる光−電気トランスジ
ユーサ、光学ビームの照度に温度的に反応する熱
電対、または同様機構であつてよい。前述のよう
に、理想的な測定精度を得るために、検出器３６
によつて発生されるサンプル信号は、本発明実施
例において第１図の点Ａとして表わされる、カウ
ンター２６の出力に発生する復調信号または基準
信号と位相同期されなくてはならない。 復調信号または基準信号の発生およびそのサン
プル信号との同期は後に説明される。検出器３６
で作られた周期的電子サンプル信号はサンプル信
号の振幅が符号を変える都度に応答して出力パル
スを発生するゼロクロス検出器３０によつて監視
される。こうして、いかなる１般的ゼロクロス検
出器であつてもよいようなゼロクロス検出器３０
はサンプル信号の周波数と同じ周波数を持つ出力
パルスを発生する。加えて、１般的なゼロクロス
検出器３０は入力振幅が負から生に変化する時に
正パルスを、またその入力振幅が正から負に変化
する時に負パルスを発生する。このため、第２図
に示すようにゼロクロス検出器３０の出力はサン
プル信号の周波数のみでなく、その位相をも表現
している。 初期化器２８の特有なセグメントの例が第３図
に示されている。この中でナンドゲート３８およ
び４０は実質的に望ましい初期化信号を生ずるよ
うに相互接続されている。各ナンドゲートは２つ
の入力と信号出力とを有している。例えばナンド
ゲート３８は入力１Ａと２Ａおよび出力３Ａを有
している。ナンドゲート４０は入力１Ｂと２Ｂお
よび出力３Ｂを有している。第３図の回路から容
易に理解できるように、第１ナンドゲート３８の
出力は第２ナンドゲート４０の入力の１つに接続
されている。加えて、第２ナンドゲート４０の出
力は第１ナンドゲート３８の入力の１つに接続さ
れている。第１ナンドゲート３８の残りの入力
は、ゼロクロス検出器３０から与えられる信号を
受けるよう適用される。第２ナンドゲート４０の
残りの入力はスタートスイツチ３２およびタイム
デイレイ回路３４からの信号を受けるよう適用さ
れる。第２ナンドゲート４０の出力は装置２１
（特にカウンター２２，２４および２６）への開
始命令パルスを発生する。この技術分野では良く
知られていることであるが、十分な理解のため
に、ナンドゲートの真理値表を下の表１に示して
再確認しておく。ここでＨは論理ハイを、Ｌは論
理ローを表わす。

【表】 また、後に詳説されるが表２は前述の、しかも
第３図に示された構成配置に関する真理値表であ
る。

【表】 左側に示された３つのステツプは、本発明を含
む機構の動作のための異なる処理ステツプであ
る。例えば、電源が投入された初期状態では、第
１ステツプに示される論理条件が初期化器２８に
おいて得られる。所定の遅延時間（デイレイタイ
ム第２図TD）、例えばこの期間のうちに特定の
容量が十分に充電されるような時間、の後にナン
ドゲート４０の２Ｂ部への入力がローからハイに
変化すると第２ステツプとなる。結果として、論
理ハイから論理ローへその状態を変化させるゼロ
クロス検出器からのパルスがナンドゲート３８の
入力に受取られた時に、第１ナンドゲートからの
出力は論理ローから論理ハイに変化するよう、こ
の回路は動作する。この結果、第２ナンドゲート
４０の入力１Ｂは論理ローから論理ハイに変化
し、第２ナンドゲート４０の出力は論理ハイから
論理ローへと変化する。この変化は単独のパルス
で表わされるものであり、これはカウンター２
２，２４および２６にクロツク１８からのパルス
の計数を開始させる。結果として、基準パルスは
サンプル信号と位相同期される。 特定の動作においては、分光計が作動されて、
サンプル信号と基準信号の位相同期化が前もつて
安定化されている。安定化の後に、スタートスイ
ツチ３２が作動され、カウンター２２，２４およ
び２６がゼロにセツトされる。遅延時間（第２図
TD）の後、ステツピングモーター１２を制御す
る2MHzクロツク１８に応答して計数するカウン
ター２２，２４および２６における計数を、信号
が開始させる。クロツク１８はステツピングモー
ター１２への制御信号と、基準信号を作るための
カウタンー２２，２４および２６への信号とを両
方ともに供給しているため、またリセツトおよび
初期化の後に基準信号が光学信号同位相となるた
め、カウンター２０および２２は同等のものであ
ることが望ましい。 ここで説明された種々のエレメントは、部分的
に、その分野において公知のあらゆる方法によつ
て満足させることができる。例えば、クロツク１
８は１般的な良く知られた回路を用いたパルスゼ
ネレーターまたは半導体装置であり得る。実際、
エレメントのいくつかは、デイスクリートエレメ
ントに代るマイクロプロセツサを用いることによ
り実現できる。 当業分野技術者は、本明細の説明が例を用いて
行なわれたこと、ならびに特許請求の範囲および
その必然的解釈とによつて限定明示される本発明
の精神および観点から逸脱することなく、多数の
変更が行なわれ得ることを認められるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を具体化した装置のブロ
ツク図であり、第２図は第１図の装置中の異なる
ポイントにおける信号の位相関係を時間（横軸）
に関して表わした図であり、第２図ａはゼロクロ
ス検出器３０の出力、第２図ｂは初期化器２８の
出力を示す図、第２図ｃは基準信号を示す図、第
３図は本発明の原理を具体化した初期化器の回路
図である。 １０……同期化装置、１２……モーター、１４
……チヨツパー、１６……モーター軸、１８……
クロツク発生器、２０……デバイダー（カウンタ
ー）、２１……基準信号発生装置、２２，２４，
２６……デバイダー（カウンター）、２７……復
調信号開始装置、２８……初期化器、３０……ゼ
ロクロス検出器、３２……スタートスイツチ、３
４……タイムデイレイ（遅延回路）、３６……検
出器、３８，４０……ナンドゲート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分光分析装置におけるサンプル信号と復調信
   号とを位相同期化させる装置において、 電子クロツク機構１８により駆動され増分的に
   ステツプ可能なモータ１２が設けられており、該
   モータ１２はその軸に取り付けられた光ビームチ
   ヨツパー１４を有しており、これにより前記光ビ
   ームチヨツパーが光ビームの進路中にある場合に
   は前記光ビームが遮断されるため、この遮断に関
   連づけられた周波数を有するパルス化された光ビ
   ームが形成されるようにし、 さらに該パルス化された光ビームに応動して、
   このパルス化された光ビームと等しい周波数を有
   する電子サンプル信号を発生させる手段３６が設
   けられており、前記電子サンプル信号は前記パル
   ス化された光ビームと位相同期化されており、 さらに電子復調信号を発生させる手段２１が設
   けられており、この手段２１は、直列に接続さ
   れ、前記電子クロツク機構１８から信号を受信す
   る複数個のカウンタ２２，２４，２６を含み、そ
   の際前記カウンタは、初期化により前記パルス化
   された光ビームの周波数と等しい周波数を有する
   復調信号を発生し、 この場合、前記電子復調信号を発生させる手段
   ２１を前記サンプル信号の位相に応動して初期化
   する手段２７が設けられており、これにより前記
   復調信号と前記サンプル信号とが位相同期化され
   るようにしたことを特徴とする位相同期化装置。 ２ 前記モータの回転が第１信号によつて制御さ
   れ、前記信号は比較的高い周波数のクロツク信号
   から、前記モータを前進させる（増分的に制御す
   る）前記信号にまでクロツク信号の周波数を減じ
   ることによつて得られるような、特許請求の範囲
   第１項記載の装置。 ３ 前記サンプル信号発生装置が、前記光ビーム
   を前記光ビームと等しい周波数を持つ出力電子信
   号に変換するための光学検出器を有するような、
   特許請求の範囲第１項記載の装置。 ４ 前記サンプル信号発生装置が、前記光ビーム
   を前記光ビームと等しい周波数を持つ出力電子信
   号に変換するための熱電対変換器を有するよう
   な、特許請求の範囲第１項記載の装置。 ５ 前記サンプル信号発生器がさらに、前記出力
   電子信号を前記光ビームに位相同期化された前記
   電子的サンプル信号に変換するゼロクロス検出器
   を有するような、特許請求の範囲第３項または第
   ４項記載の装置。 ６ 前記復調信号を動作開始させる前記装置が、
   前記復調信号発生装置に命令信号を供給し、前記
   命令信号は前記サンプル信号に応答したものであ
   つてしかもそれと位相同期化されたものであるよ
   うな、特許請求の範囲第５項記載の装置。