光学フィルタホイ−ルの駆動方法及びその駆動装置

【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。

【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、Ｐ１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

【特許請求の範囲】
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。

【図３】