JPH11201817A - 光学フィルタホイ−ルの駆動方法及びその駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】エンコ−ダホイ−ルの取り付けを容易にして、
なお外因によっても位置がズレないように、またズレて
も初期の位置を容易に確保できるようにした光学フィル
タホイ−ルの駆動装置を得る。 【手段】円盤状の光学フィルタホイ−ル２はホイ−ル３
の周囲に複数の狭帯域フィルタ４を設けたものである。
駆動部としてステップモ−タ５を備え、光学フィルタホ
イ−ル２は、その中心がステップモ−タ５の駆動軸６に
よって回転自在に設けられている。更にこのステップモ
−タ５の駆動軸７には、スリット部８を有するエンコ−
ダホイ−ル９が設けられている。エンコ−ダホイ−ル８
の円周側部には、スリット部８を検出するフォトセンサ
による検出部１０が配置されている。また、光学フィル
タホイ−ル２の駆動制御を制御装置１７により行い、制
御装置１７は制御部１８と駆動制御部１９を備え、更
に、駆動制御部１９がステップモ−タ５を駆動制御する
ために出力する駆動信号の信号パタ−ンを記憶する記憶
部２０を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】被測定物に特定波長の光を照
射して、その透過光または反射光を検出することによ
り、被測定物の成分を測定するようにした分光分析装置
に係り、特に特定波長の光を照射するために、光源と被
測定物の間に設けられる複数の狭帯域フィルタを切り換
える光学フィルタホイ−ルの駆動方法及びその駆動装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学フィルタホイ−ルの駆動装置５０の
従来技術を図４及び図５により説明する。図４で示すよ
うに、一般的には光学フィルタホイ−ル５１はホイ−ル
５２の周囲に複数の狭帯域フィルタ５３を設けたもので
あり、ステップモ−タ５４の駆動軸５５に設けられてい
る。更にこのステップモ−タ５４の駆動軸５６にはエン
コ−ダホイ−ル５７が設けられ、光学フィルタホイ−ル
５１とエンコ−ダホイ−ル５７とは同時に同じ方向に回
転駆動される。狭帯域フィルタ５３ａの一方側には光源
５８が配置され、他方側には被測定物を充填した測定セ
ル５９と、更に測定セル５９を透過した位置に受光素子
６０が配置される。

【０００３】光学フィルタホイ−ル５１の回転駆動を制
御する制御装置６１は、制御装置６１の駆動制御部６２
からステップモ−タ５４へ駆動信号を出力している。ま
た、フォトセンサ検出部６３によりエンコ−ダホイ−ル
５７の円周に設けられたスリット部６４（図４）を検出
して光学フィルタホイ−ル５１を回転駆動する制御の原
点位置としている。

【０００４】以上のような構成において、まず制御装置
６１は、フォトセンサ検出部６３がスリット部６４を検
出するまで駆動制御部６２からステップモ−タ５４に駆
動信号を出力させる。スリット部６４が検出されること
により、スリット部６４の位置を原点として、複数の狭
帯域フィルタ５３それぞれの位置をあらかじめ定めた角
度にしておくことにより、原点位置からの角度を制御す
るよう駆動制御部６２からステップモ−タ５４に駆動信
号を出力することで、複数の狭帯域フィルタ５３のうち
目的の狭帯域フィルタ５３ａは光源５８と測定セル５９
を結ぶ位置に配置される。

【０００５】このようにスリット部６４を検出して原点
位置とするやり方は、エンコ−ダホイ−ル５７の熱膨張
に伴う形状変化が容易に予測される。また、駆動部をス
テップモ−タ５４で構成した場合、１ステップの角度が
１度未満のものが多い。更にスリット部６４を刻んだエ
ンコ−ダホイ−ル５７の取り付けは手作業によることが
多く、装置個々においてその取り付け位置は微妙に異な
ってくる。これらのことにより生じる障害について以下
に説明する。

【０００６】図６（Ａ）または（Ｂ）に示すように、取
り付けの微妙なズレによってフォトセンサ検出部６３に
対するスリット部６４の位置が微妙にズレてくる。図６
（Ａ）のように駆動信号Ｐ１から順にＰ２へステップ移
動するが、Ｐ２の駆動信号でフォトセンサ検出部６３は
スリット部６４を検出する。つまり、Ｐ２の駆動信号に
より移動した位置が原点位置とされる。

【０００７】図６（Ｂ）に見られるように、同じように
信号Ｐ２のステップ位置でスリット部６４を検出するこ
とになるが、この場合には次のような不都合が生じるこ
とがある。つまり、エンコ−ダホイ−ル５７の熱膨張に
伴う形状変化が生じた場合、その変化が回転方向へのズ
レとして生じると、図６（Ｃ）または図６（Ｄ）のいず
れかが考えられる。図６（Ｄ）のようにズレた場合に
は、同じようにＰ０，Ｐ１とステップしＰ２でスリット
部６４を検出するので支障はないが、図６（Ｃ）のよう
にズレた場合には、Ｐ０からＰ１位置にステップした時
にスリット部６４を既に検出してしまい、この駆動信号
Ｐ１を出力して移動した位置が原点位置となってしま
う。

【０００８】この熱膨張等の外因による原点位置の変化
は、狭帯域フィルタ位置の微妙な変化を伴い、常に安定
した光の照射を行わなければならない検出装置にとって
は、検出誤差の発生要因となってしまうものである。狭
帯域フィルタはフィルタの光の通過位置によって微妙に
波長がシフトするものであり、これらのシフトが測定中
に発生したならば、つまり熱膨張による原点位置の微妙
なズレが発生したならば、１ステップのズレが生じる可
能性があり、隣の狭帯域フィルタに切り替わることはな
いにしても、同じ狭帯域フィルタ中でも光の通過位置が
大きく違うため、被測定物へ照射される光の波長が安定
したものであるとはいえない。このことは、装置単体の
測定精度にも影響し、製品全体でみれば製品のばらつき
を生じるものである。

【０００９】これらのことが生じないように、図６
（Ａ）のような位置となるように全ての装置へ組み付け
れば多少の外因による変化にも対応できるものの、１ス
テップ角が１度未満であるような部品に対抗して微妙な
調整を手作業で行うことは不可能である。高価な製造過
程により精度よく製造することは可能であるが好ましい
ものではない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】以上のことから、製造
コストを高価にすることなく、エンコ−ダホイ−ルの取
り付けを容易にして、なお外因によっても原点位置がズ
レないように、またズレても原点位置を容易に確保でき
るようにした光学フィルタホイ−ルの駆動方法及び装置
の提供を課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によると、光源か
ら発せられる光のうち特定波長の光を通過させる狭帯域
フィルタが複数個設けられた光学フィルタホイ−ルを有
し、該光学フィルタホイ−ルを駆動手段により回転させ
て、光源に対して複数の狭帯域フィルタ−を切り換える
ことで、被測定物に照射する光の波長を切り換える光学
フィルタホイ−ルの駆動方法において、前記課題を解決
するために、初期時に前記光学フィルタホイ−ルと同様
に回転するエンコ−ダホイ−ルに設けられたスリット
と、該スリットを検出した時の駆動手段に指令される駆
動信号とを記憶し、使用時の前記光学フィルタホイ−ル
の切換設定において、スリットと該スリットに対応する
駆動信号パタ−ンとにより前記光学フィルタホイ−ルの
位置を確定する光学フィルタホイ−ルの駆動方法とし
た。

【００１２】初期時にスリットに対応した駆動信号パタ
−ンを記憶しておくので、使用時にはスリットと駆動信
号パタ−ンとの両方で位置確定が可能となる。まず１つ
の方法として、スリットだけによる光学フィルタホイ−
ルの駆動制御も可能であるが、その都度スリットに対応
した駆動信号の信号パタ−ンを確認しておくことにより
チェックが可能である。さらに他の方法として、スリッ
トにより大まかな位置を確定して、そのスリットに対応
して記憶した駆動信号パタ−ンに基づく駆動信号を発す
るようにすれば、常に正しい光学フィルタホイ−ルの位
置確定が可能となる。

【００１３】請求項２によると、使用時に検出部がスリ
ットを検出した時の駆動信号と前記記憶した駆動信号と
を比較して、異なる場合には記憶した駆動信号を発して
定位置とする光学フィルタホイ−ルの駆動方法とした。
このことにより、スリットに対する駆動信号パタ−ンが
異なっていれば、スリットに対応した正しい駆動信号を
発することができるので、スリットの外因による変化も
容易に補正することができる。

【００１４】また、円盤の周囲に複数の狭帯域フィルタ
が設けられた光学フィルタホイ−ルと、該光学フィルタ
ホイ−ルを回転駆動する駆動部と、該駆動部により前記
光学フィルタホイ−ルと同時に回転駆動されその周囲に
スリットを有するエンコ−ダホイ−ルと、前記スリット
を検出する検出部と、前記光学フィルタホイ−ルを回転
させて前記複数の狭帯域フィルタを同一位置で停止させ
る駆動信号を駆動部に出力すると共に前記検出部が接続
された制御部とからなる光学フィルタホイ−ルの駆動装
置において、前記課題を解決するために、請求項３によ
り前記制御部は、初期時に、回転するエンコ−ダホイ−
ルのスリットを検出したスリット信号が検出部から出力
された時の駆動部への駆動信号をスリットに対応する駆
動信号として記憶する記憶部を有し、使用時にスリット
と該スリットに対応する前記駆動信号とにより光学フィ
ルタホイ−ルの位置を確定する光学フィルタホイ−ルの
駆動装置とした。

【００１５】このためこれまでの製造手法のままで、記
憶部にスリットに対応した駆動信号の信号パタ−ンを記
憶させておくことにより、容易に課題が解決できるの
で、大きなコストアップにはならず、製造過程における
技術の向上を伴うような大きな設備投資も必要ない。記
憶部の駆動信号パタ−ンは、スリットの検出に合わせて
都度読みだして確認することもできるし、別のやり方と
して、スリットの検出により大まかな位置を決定し、最
終的に記憶部からスリットに対応する駆動信号パタ−ン
を読みだしてその駆動信号を出力させるように制御する
こともある。

【００１６】請求項４によると制御部は、使用時に検出
部がスリットを検出した時の駆動信号と前記記憶した駆
動信号とを比較して、異なる場合には記憶した駆動信号
を発して定位置とする光学フィルタホイ−ルの駆動装置
とした。このようにすると、制御部における信号の比較
という簡便な手段で、スリットに対応した駆動信号が正
しいものかを即座に判断でき、さらに正しい駆動信号を
発して正しい位置に補正することができる。これは製造
過程における製造技術に全く依存されないものである。

【００１７】請求項５によると、駆動部がステップモ−
タであることにより、駆動信号の信号パタ−ンは容易に
認識できるものであり、記憶部への信号パタ−ンの記憶
が極めて容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明による光学フィルタホイ−
ルの駆動装置１を図１により説明する。図１で示すよう
に、円盤状の光学フィルタホイ−ル２はホイ−ル３の周
囲に、それぞれ通過波長が異なる複数の狭帯域フィルタ
４を設けたものである。駆動部としてステップモ−タ５
を備え、光学フィルタホイ−ル２は、その中心がステッ
プモ−タ５の駆動軸６によって回転自在に設けられてい
る。

【００１９】更にこのステップモ−タ５の駆動軸７に
は、スリット部８（原点部）を有するエンコ−ダホイ−
ル９が設けられ、光学フィルタホイ−ル２とエンコ−ダ
ホイ−ル９とは同時に同じ方向に回転駆動される。エン
コ−ダホイ−ル９の円周側部には、スリット部８を検出
するフォトセンサ等による検出部１０が配置されてい
る。

【００２０】光軸１１上に位置する狭帯域フィルタ４ａ
の一方から、ハロゲンランプ等による光源１２より光が
入射し、狭帯域フィルタ４ａにより特定波長の光となっ
て、光軸１１上に配置された、被測定物を充填した測定
セル１３の測定窓１４に光は入射する。測定セル１３内
ではこの特定波長に共振する成分分子の多少によって透
過光量が増減する。このようにして測定セル１３の透過
側窓１５から透過した光は光検出器１６により測定され
る。測定された光量から吸光度が演算され、このように
して求められた複数の吸光度とあらかじめ作成された演
算式とにより被測定物の特定成分が算出される。

【００２１】さて本発明では、光学フィルタホイ−ル２
の駆動制御を制御装置１７により行う。制御装置１７は
制御部１８と駆動制御部１９を備え、前記ステップモ−
タ５の回転を駆動制御する。また、駆動制御部１９がス
テップモ−タ５を駆動制御するために出力する駆動信号
の信号パタ−ンを記憶する記憶部２０を備える。この記
憶部２０には、装置稼働の初期時において、検出部１０
によりエンコ−ダホイ−ル９のスリット部８が検出され
たときの駆動制御部１９から出力された駆動信号の信号
パタ−ンを記憶しておくものである。

【００２２】したがって、本発明では検出部１０により
エンコ−ダホイ−ル９のスリット部８を検出し、そのと
きの駆動信号の信号パタ−ンと、記憶部２０に記憶され
たスリット部８に対応した信号パタ−ンとを制御部１８
が比較して駆動位置を確定するものである。このとき、
スリット部８を検出したときの駆動制御部１９の駆動信
号パタ−ンが記憶部２０の信号パタ−ンと一致していれ
ば、制御部１８はスリット部８により確定した位置は正
確であると判断し、一致しなければズレていると判断す
る。ここで確定した位置を原点位置とすれば、スリット
は１つでもよく、この原点さえ変化しなければ複数の狭
帯域フィルタ位置も変化することはない。原点位置を中
心として駆動制御部１９は決められたステップでステッ
プモ−タ５に駆動信号を送出すればよい。

【００２３】これ以外に、あくまでスリットの検出は目
安としておこない、都度記憶した信号パタ−ンを読みだ
してその信号パタ−ンによる駆動信号を駆動制御部１９
から発することも可能である。この場合、スリットを原
点としてのみ設けるのではなく、図３のように狭帯域フ
ィルタのそれぞれに対してスリットを設けるとよい。

【００２４】

【実施例】図２及び図６とにより更に説明する。ステッ
プモ−タ５は、複数のモ−タ巻線に流す電流を順序よく
切り換えることにより、１ステップあたりの角度やモ−
タの特性が変わるものであるが、下記仕様のものを前提
に説明する。 ｛仕様｝ ステップ ：４００ステップ（１ステップ０．９度） 励磁方式 ：１−２相励磁方式 機器の初期時において、図６（Ｂ）のＰ２位置でフォト
センサ１０がスリット部８を検出した場合のステップモ
−タ５の励磁状態を図２の４位置とする。この時の励磁
パタ−ン（２相励磁）を記憶部２０に記憶しておく。

【００２５】２回目以降あるいは使用途中においても、
制御部１８によって、図６（Ｂ）のＰ２位置でのステッ
プモ−タ５の励磁パタ−ンと、その位置に対応して記憶
した記憶部２０の励磁パタ−ンと一致すれば、初期時に
確定した位置がスレていないと判断することができる。

【００２６】さて、２回目以降あるいは使用途中におい
ても、何らかの作用でエンコ−ダホイ−ル９と他の位置
関係が、例えば図６（Ｃ）のようにズレていた場合、Ｐ
１位置においてフォトセンサ１０がスリット部８を検出
するが、ここにおけるステップモ−タ５の励磁パタ−ン
は、記憶部２０に記憶した励磁パタ−ンの１つ前の信号
パタ−ンであり、制御部１８は初期時の信号パタ−ンで
確定した位置と異なると判断することができ、更に本発
明では、制御部１８の指令で制御励磁ステップを１つす
すめて、つまり、記憶部２０に記憶した励磁パタ−ンと
することで、当初の原点位置に補正することが可能とな
る。

【００２７】このようなズレは１ステップ程度であるた
め、励磁方式が変わって１ステップの角度が変わって
も、エンコ−ダホイ−ルの変化が例えば数ステップ範囲
であれば十分この駆動方法によりいつでも確定位置を取
り戻すことが可能である。

【００２８】

【発明の効果】環境温度が変化したり機器の経時変化に
よって光学フィルタホイ−ルの初期の確定位置がズレて
も、ズレたことを確実に検出できるだけでなく確実に初
期の位置を取り戻すことができる。

【００２９】しかも、これらは、励磁パタ−ンを記憶す
る記憶部を備え励磁パタ−ンを比較するという非常に簡
便な手段で実施できるだけでなく、装置の製造に当たっ
ても、スリット部の位置調整のために高価な調整器具や
製造手法を用いることなく、安価に製造できることによ
り、製品の安定性は向上し製品のばらつきが生じること
はない。

【００３０】なお、駆動部をステップモ−タで構成する
ことにより、回転位置とステップモ−タの励磁パタ−ン
が一致しているので、本発明による駆動が極めて容易に
行えるものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による光学フィルタホイ−ルの駆動装置
を示した斜視図である。

【図２】ステップモ−タの励磁パタ−ンを示した図であ
る。

【図３】別のエンコ−ダホイ−ルの例である。

【図４】従来の光学フィルタホイ−ルの駆動装置を示し
た斜視図である。

【図５】従来の光学フィルタホイ−ルの駆動装置のエン
コ−ダホイ−ルを示した図である。

【図６】フォトセンサとエンコ−ダホイルの位置関係を
示した図である。

【符号の説明】

１ 光学フィルタホイ−ルの駆動装置 ２ 光学フィルタホイ−ル ３ ホイ−ル ４ 狭帯域フィルタ ５ ステップモ−タ ６ 駆動軸 ７ 駆動軸 ８ スリット部 ９ エンコ−ダホイ−ル １０ 検出部 １１ 光軸 １２ 光源 １３ 測定セル １４ 測定窓 １５ 透過側窓 １６ 光検出器 １７ 制御装置 １８ 制御部 １９ 駆動制御部 ２０ 記憶部 ５０ 光学フィルタホイ−ル駆動装置 ５１ 光学フィルタホイ−ル ５２ ホイ−ル ５３ 狭帯域フィルタ ５４ ステップモ−タ ５５ 駆動軸 ５６ 駆動軸 ５７ エンコ−ダホイ−ル ５８ 光源 ５９ 測定セル ６０ 受光素子 ６１ 制御装置 ６２ 駆動制御部 ６３ フォトセンサ検出部 ６４ スリット部６４

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源から発せられる光のうち特定波長の光
   を通過させる狭帯域フィルタが複数個設けられた光学フ
   ィルタホイ−ルを有し、該光学フィルタホイ−ルを駆動
   手段により回転させて、光源に対して複数の狭帯域フィ
   ルタ−を切り換えることで、被測定物に照射する光の波
   長を切り換える光学フィルタホイ−ルの駆動方法であっ
   て、 初期時に前記光学フィルタホイ−ルと同様に回転するエ
   ンコ−ダホイ−ルに設けられたスリットと、該スリット
   を検出した時の駆動手段に指令される駆動信号パタ−ン
   とを記憶し、使用時の前記光学フィルタホイ−ルの切換
   設定において、スリットと該スリットに対応する駆動信
   号パタ−ンとにより前記光学フィルタホイ−ルの位置を
   確定することを特徴とする光学フィルタホイ−ルの駆動
   方法。
2. 【請求項２】使用時に検出部がスリットを検出した時の
   駆動信号パタ−ンと前記記憶した駆動信号パタ−ンとを
   比較して、異なる場合には記憶した駆動信号パタ−ンを
   発して定位置とすることを特徴とする光学フィルタホイ
   −ルの駆動方法。
3. 【請求項３】円盤の周囲に複数の狭帯域フィルタが設け
   られた光学フィルタホイ−ルと、該光学フィルタホイ−
   ルを回転駆動する駆動部と、該駆動部により前記光学フ
   ィルタホイ−ルと同時に回転駆動されその周囲にスリッ
   トを有するエンコ−ダホイ−ルと、前記スリットを検出
   する検出部と、前記光学フィルタホイ−ルを回転させて
   前記複数の狭帯域フィルタを同一位置で停止させる駆動
   信号を駆動部に出力すると共に前記検出部が接続された
   制御部とからなる光学フィルタホイ−ルの駆動装置であ
   って、 前記制御部は、初期時に、回転するエンコ−ダホイ−ル
   のスリットを検出したスリット信号が検出部から出力さ
   れた時の駆動部への駆動信号パタ−ンをスリットに対応
   する駆動信号として記憶する記憶部を有し、使用時に検
   出されたスリットと該スリットに対応する駆動信号パタ
   −ンとにより光学フィルタホイ−ルの位置を確定するこ
   とを特徴とする光学フィルタホイ−ルの駆動装置。
4. 【請求項４】制御部は、使用時に検出部がスリットを検
   出した時の駆動信号パタ−ンと前記記憶した駆動信号パ
   タ−ンとを比較して、異なる場合には記憶した駆動信号
   パタ−ンを発して定位置とすることを特徴とする光学フ
   ィルタホイ−ルの駆動装置。
5. 【請求項５】駆動部がステップモ−タであることを特徴
   とする請求項４または５記載の光学フィルタホイ−ルの
   駆動装置。