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JPH06100501B2 - Wavelength selection driving method in spectroscopic device - Google Patents
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JPH06100501B2 - Wavelength selection driving method in spectroscopic device - Google Patents

Wavelength selection driving method in spectroscopic device

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Publication number
JPH06100501B2
JPH06100501B2 JP60295782A JP29578285A JPH06100501B2 JP H06100501 B2 JPH06100501 B2 JP H06100501B2 JP 60295782 A JP60295782 A JP 60295782A JP 29578285 A JP29578285 A JP 29578285A JP H06100501 B2 JPH06100501 B2 JP H06100501B2
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JP
Japan
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wavelength
belt
rotation
stepping motor
driven piece
Prior art date
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JP60295782A
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JPS62153719A (en
Inventor
勝治 若林
賢治 佐藤
秀樹 小西
Original Assignee
日本分光工業株式会社
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Publication date
Application filed by 日本分光工業株式会社 filed Critical 日本分光工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は分光光度計などの分光装置に使用される分光
素子を波長選択のために精密に回動させるための駆動方
法に関するものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a driving method for precisely rotating a spectroscopic element used in a spectrophotometer or other spectroscopic device for wavelength selection.

従来の技術 周知のように分光装置においては光源から与えられる白
色光を分光素子(分散素子)により所定波長域の単色光
に分光する必要があり、またその場合波長走査を行なう
必要があることが多い。このような分光素子としては回
折格子(グレーティング)やプリズムを用いるのが一般
的であり、またその場合波長走査は分光素子を小角度ず
つ回動させることによって行なうが、正確に所望の波長
域の単色光を得るためには、分光素子の回動角度を精密
に制御する必要がある。
2. Description of the Related Art As is well known, in a spectroscopic device, it is necessary to disperse white light provided from a light source into monochromatic light in a predetermined wavelength range by a dispersive element (dispersion element), and in that case, it is necessary to perform wavelength scanning. Many. As such a spectroscopic element, a diffraction grating (prism) or a prism is generally used, and in that case, the wavelength scanning is performed by rotating the spectroscopic element in small increments. In order to obtain monochromatic light, it is necessary to precisely control the rotation angle of the spectroscopic element.

従来の分光光度計において分光素子としての回折格子を
回動させるための駆動装置としては、所謂サインバーと
送りネジを用いたものが一般的である。その一例を第12
図に概略的に示す。
In a conventional spectrophotometer, a driving device for rotating a diffraction grating as a spectroscopic element generally uses a so-called sine bar and a feed screw. The 12th example
It is shown schematically in the figure.

第12図において、モータ等の回転駆動源1の駆動軸2に
は、送りネジ3が形成されており、この送りネジ3に
は、進退基台4が螺合されて、前記送りネジ3の回転に
よりガイド枠5により案内されつつ進退基台4が送りネ
ジ3の軸線方向に沿って直線移動するように構成されて
いる。一方、回折格子6を支持する回動基台7からはバ
ー8が回折格子6の回動軸線に対し直交する面内で前記
進退基台4へ向けて延長されており、そのバー8の先端
に設けられたローラ9が進退基台4に押接されている。
したがって前記進退基台4の直線移動に従って回折格子
6が回動する。
In FIG. 12, a feed screw 3 is formed on a drive shaft 2 of a rotary drive source 1 such as a motor, and an advancing / retreating base 4 is screwed onto the feed screw 3 to allow the feed screw 3 to move. The advancing / retreating base 4 is configured to move linearly along the axial direction of the feed screw 3 while being guided by the guide frame 5 by rotation. On the other hand, a bar 8 is extended from the rotating base 7 supporting the diffraction grating 6 toward the advancing / retreating base 4 in a plane orthogonal to the rotating axis of the diffraction grating 6, and the tip of the bar 8 is extended. The roller 9 provided at the position is pressed against the advancing / retreating base 4.
Therefore, the diffraction grating 6 rotates according to the linear movement of the advancing / retreating base 4.

回折格子による選択波長λは後述するように回折格子の
回転角θのサイン関数となっているから、第12図に示す
ように所謂サインバー方式を用いた駆動装置では進退基
台4の移動量と波長の関係が直線関係となり、そのため
波長選択のための駆動制御を比較的容易に行ない得る利
点はある。しかしながら第12図に示されるような駆動装
置においては、回転駆動を一旦直線運動に変換してから
再び回転運動に変換する関係上、装置を構成する部品の
点数が多くならざるを得ず、かつ装置全体が大きくなら
ざるを得なかった。また送りネジ3と進退基台4との螺
合部分においてバックラッシュが生じて波長選択の再現
性が悪くなる問題があり、これを避けるためには螺合部
分を極めて高精度で仕上げなければならないが、その場
合には加工コストが高くなる問題が生じ、また如何に高
精度で仕上げても若干のバックラッシュが避け得なかっ
た。さらに第12図の装置では、波長走査速度も遅くなら
ざるを得ないという問題があった。
The wavelength λ selected by the diffraction grating is a sine function of the rotation angle θ of the diffraction grating, as will be described later. Therefore, in the drive device using the so-called sine bar system as shown in FIG. And the wavelength have a linear relationship, which is an advantage that drive control for wavelength selection can be performed relatively easily. However, in the drive device as shown in FIG. 12, since the rotary drive is once converted into the linear motion and then converted into the rotary motion again, the number of parts constituting the device must be increased, and The entire device had to grow. Further, there is a problem that backlash occurs in the screwed portion between the feed screw 3 and the advancing / retreating base 4 and the reproducibility of wavelength selection deteriorates. To avoid this, the screwed portion must be finished with extremely high precision. However, in that case, there arises a problem that the processing cost becomes high, and some backlash is unavoidable no matter how highly accurate the finish is. Further, the apparatus shown in FIG. 12 has a problem that the wavelength scanning speed must be slowed down.

そこで本発明者等は既に特願昭60-291666号(特公平5-6
0535号)により、ステッピングモータ等の回転駆動源の
駆動軸の回転を一旦直線運動に変換することなく、スチ
ールベルト等のベルトにより直接回折格子の駆動軸に伝
達して、波長選択を行なうようにした駆動装置を提案し
ている。具体的には、上記の特許出願における第1の発
明の駆動装置は、回動させるべき光学素子、例えば回折
格子の回動軸に、その回動軸線を中心とする円筒面の少
なくとも一部を形成する周面を有する被駆動片を固定し
ておき、その被駆動片の周面に近接する位置にはステッ
ピングモータ等の回転駆動源により回転せしめられる駆
動軸を前記回動軸線と平行に配置し、駆動軸と被駆動片
とのうちいずれか一方の部材の周面に、実質的に伸びが
なくかつ可撓性を有するスチールベルト等からなるベル
トの長さ方向の中間部を1重または2重以上に巻掛ける
とともに、その巻掛けた部分の一部を前記一方の部材の
周面の一部に固定し、かつそのベルトの両端部側が回動
軸線に対し直交する平面に投影した投影図上で交叉する
ように、そのベルトの両端部側を他方の部材の周面に沿
って互いに反対方向へ延長させて、その両端部をその他
方の部材に固定したことを特徴とするものである。また
上記特許出願の第2発明の駆動装置は、回動させるべき
光学素子、例えば回折格子の回動軸に、その回動軸線を
中心とする円筒面の少なくとも一部を形成する周面を有
する被駆動片を固定しておき、その被駆動片の周面に近
接する位置にはステッピングモータ等の回転駆動源によ
り回転せしめられる駆動軸を前記回動軸線と平行に配置
し、駆動軸と被駆動片とのうちいずれか一方の部材の周
面に、実質的に伸びがなくかつ可撓性を有するスチール
ベルト等からなる第1のベルトおよび第2のベルトのそ
れぞれの一端側の部分を1重または2重以上に巻掛けて
その先端部を前記一方の部材に固定し、かつ第1のベル
トおよび第2のベルトの他端部側が回動軸線に対し直交
する平面に投影した投影図上で互いに交叉するように、
各ベルトの他端部側を他方の部材の周面に沿って互いに
反対方向へ延長させて、各端部を前記他方の部材に固定
したことを特徴とするものである。
Therefore, the present inventors have already filed Japanese Patent Application No. 60-291666 (Japanese Patent Publication No. 5-6
No. 0535), the rotation of the drive shaft of a rotary drive source such as a stepping motor is directly converted to a linear motion by a belt such as a steel belt so that the wavelength can be selected. We have proposed a drive device that does. Specifically, in the drive device of the first invention in the above patent application, the optical element to be rotated, for example, the rotation axis of the diffraction grating, has at least a part of a cylindrical surface centered on the rotation axis. A driven piece having a peripheral surface to be formed is fixed, and a drive shaft rotated by a rotary drive source such as a stepping motor is arranged in parallel with the rotation axis at a position close to the peripheral surface of the driven piece. However, the intermediate portion in the longitudinal direction of the belt made of a steel belt or the like having substantially no elongation and flexibility is provided as a single layer on the peripheral surface of one of the drive shaft and the driven piece. Projection in which the belt is wound twice or more, a part of the wound portion is fixed to a part of the peripheral surface of the one member, and both end sides of the belt are projected on a plane orthogonal to the rotation axis. Both ends of the belt so that they intersect in the figure By extending along the side peripheral surface of the other member opposite directions, it is characterized in that fixed to both end portions at the other of the members. Further, the driving device of the second invention of the above patent application has a peripheral surface forming at least a part of a cylindrical surface centering on the rotation axis of the rotation axis of the optical element to be rotated, for example, the diffraction grating. The driven piece is fixed, and at a position close to the peripheral surface of the driven piece, a drive shaft rotated by a rotary drive source such as a stepping motor is arranged parallel to the rotation axis, and One portion of each of the first belt and the second belt made of a steel belt or the like having substantially no elongation and flexibility is provided on the peripheral surface of one of the driving piece and the driving piece. On a projection view in which the end portions of the first belt and the second belt are wound on each other in a double or double or more manner, and the other ends of the first belt and the second belt are projected on a plane orthogonal to the rotation axis. So that they cross each other at
The other end of each belt is extended in opposite directions along the peripheral surface of the other member, and each end is fixed to the other member.

これらの駆動装置によれば、駆動軸の回転運動を直接的
に回折格子へ回転として伝達しているため、従来のサイ
ンバーと送りネジを用いた装置の如く回転運動を一旦直
線運動に変換してから再度回転運動に変換して回折格子
を回動させる方式と比較して格段に部品点数が少なくな
るとともに装置構成が簡単となって低コスト化を期待す
ることができるばかりでなく、ベルトのある部分が駆動
軸に固定され、ベルトの他の部分が回折格子側の被駆動
片に固定されているため、原理的にバックラッシュが皆
無であり、しかもベルトと駆動軸、被駆動片との間にす
べりが生じず、したがってバックラッシュやすべりによ
る波長再現性の低下を招かない等の利点がある。
According to these drive devices, since the rotational movement of the drive shaft is directly transmitted as rotation to the diffraction grating, the rotational movement is once converted into a linear movement like the conventional device using a sine bar and a feed screw. After that, the number of parts is remarkably reduced compared to the method of converting the motion into rotary motion and rotating the diffraction grating. Since one part is fixed to the drive shaft and the other part of the belt is fixed to the driven piece on the diffraction grating side, there is no backlash in principle, and moreover, there is no backlash between the belt, the drive shaft and the driven piece. There is an advantage that slipping does not occur between them, and therefore the wavelength reproducibility is not deteriorated due to backlash or slippage.

しかしながら、前述のように波長λは回折格子の回動角
度θのサイン関数となっているため、サインバー方式を
用いずにステッピングモータの駆動軸の回転をそのまま
回転運動として回折格子に伝達した場合、駆動軸の回転
角度は後述するように波長λのsin-1の関数となり、し
たがってステッピングモータを駆動するためのパルス数
と選択すべき波長λの関係も特殊なsin-1の関数とな
る。そのため選択すべき波長を設定するために与えるべ
きパルス数を割出すための計算時間も長くなり、かつメ
モリーも多数必要となる。
However, as described above, the wavelength λ is a sine function of the rotation angle θ of the diffraction grating. Therefore, when the rotation of the drive shaft of the stepping motor is transmitted as it is to the diffraction grating without using the sine bar method. The rotation angle of the drive shaft is a function of sin −1 of the wavelength λ, as will be described later, and therefore the relationship between the number of pulses for driving the stepping motor and the wavelength λ to be selected is also a special function of sin −1 . Therefore, the calculation time for calculating the number of pulses to be given to set the wavelength to be selected becomes long, and a large number of memories are required.

この発明は以上の事情を背景としてなされたもので、前
述のようなサインバー方式を用いずに、すなわちステッ
ピングモータの回転軸を直線運動に変換せずに、前記特
許出願の第1発明、第2発明の場合と同様な構成の回転
伝達機構を用いて回転運動として回折格子等の分光素子
の回動軸に伝達するようにした場合において、分光素子
の波長選択を簡単かつ容易に行ない得るようにした波長
選択駆動方法を提供することを目的とするものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances. The first invention of the above patent application, the first invention of the above patent application, without using the sine bar method as described above, that is, without converting the rotary shaft of the stepping motor into a linear motion. In the case where the rotation transmission mechanism having the same configuration as that of the second invention is used to transmit the rotation motion to the rotation axis of the spectroscopic element such as the diffraction grating, the wavelength selection of the spectroscopic element can be performed easily and easily. It is an object of the present invention to provide a wavelength selective driving method as described above.

問題点を解決するための手段 第1発明の波長選択駆動方法は、 分光素子の角度を変えることによって出射させるべき光
の波長を変えるようにした分光装置における波長選択駆
動方法において、 a:波長選択駆動源としてステッピングモータを用い、 b:かつそのステッピングモータの回転軸の回転を、分光
素子の回動軸に伝達するための回転伝達機構として; 分光素子の回動軸に、その回動軸線を中心とする円筒面
の少なくとも一部を形成する周面を有する被駆動片を固
定しておき、その被駆動片の周面に近接する位置にはス
テッピングモータの回転軸を前記回動軸線と平行に配置
し、前記回転軸の周面に、実質的に伸びがなくかつ可撓
性を有するベルトの長さ方向の中間部を1重または2重
以上に巻掛けるとともに、その巻掛けた部分の一部を前
記回転軸の周面の一部に固定し、かつそのベルトの両端
部側が回動軸線に対し直交する平面に投影した投影図上
で交叉するように、そのベルトの両端部側を被駆動片の
周面に沿って互いに反対方向へ延長させて、その両端部
をその被駆動片に固定した構成とされているものを用
い、 c:しかも予め波長または/および波数とステッピングモ
ータを駆動させためのパルス数との関係をテーブル化し
て記憶させておき、 d:波長選択時に前記テーブルを参照して設定すべき波長
もしくは波数に対応するパルス数を読出し、その数のパ
ルスをステッピングモータに与えることにより分光素子
を所要角度回動させて波長もしくは波数を設定する、 ことを特徴とするものである。
Means for Solving the Problems The wavelength selection driving method of the first invention is a wavelength selection driving method in a spectroscopic device in which the wavelength of light to be emitted is changed by changing the angle of the spectroscopic element, wherein a: wavelength selection Using a stepping motor as a drive source, b: and as a rotation transmission mechanism for transmitting the rotation of the rotation axis of the stepping motor to the rotation axis of the spectroscopic element; A driven piece having a peripheral surface forming at least a part of a cylindrical surface as a center is fixed, and the rotation axis of the stepping motor is parallel to the rotation axis at a position close to the peripheral surface of the driven piece. And wrapping the intermediate portion in the length direction of the belt, which has substantially no elongation and flexibility, on the peripheral surface of the rotating shaft in a single or double or more manner. part Both end portions of the belt are fixed to a part of the peripheral surface of the rotating shaft, and both end portions of the belt are driven so as to intersect with each other on a projection view projected on a plane orthogonal to the rotation axis. , Which are configured so that both ends are fixed to the driven piece by extending in opposite directions along the peripheral surface of c, and in order to drive the stepping motor with wavelength or / and wave number in advance. The relationship between the number of pulses and the number of pulses is stored as a table, and d: the number of pulses corresponding to the wavelength or wave number to be set is read by referring to the table when selecting a wavelength, and that number of pulses is given to the stepping motor. Is characterized by rotating the spectroscopic element by a required angle to set the wavelength or the wave number.

また第2発明の波長選択駆動方法は、 分光素子の角度を変えることによって出射させるべき光
の波長を変えるようにした分光装置における波長選択駆
動方法において、 a:波長選択駆動源としてステッピングモータを用い、 b:かつそのステッピングモータの回転軸の回転を、分光
素子の回動軸に伝達するための回転伝達機構として; 分光素子の回動軸に、その回動軸線を中心とする円筒面
の少なくとも一部を形成する周面を有する被駆動片を固
定しておき、その被駆動片の周面に近接する位置には、
ステッピングモータの回転軸を前記回動軸線と平行に配
置し、前記回転軸の周面に、実質的に伸びがなくかつ可
撓性を有する第1のベルトおよび第2のベルトのそれぞ
れの一端側の部分を1重または2重以上に巻掛けてその
先端部を前記回転軸に固定し、かつ第1のベルトおよび
第2のベルトの他端部側が回動軸線に対し直交する平面
に投影した投影図上で互いに交叉するように、各ベルト
の他端部側を前記被駆動片の周面に沿って互いに反対方
向へ延長させて、各端部を被駆動片に固定した構成とさ
れているものを用い、 c:しかも予め波長または/および波数とステッピングモ
ータを駆動させためのパルス数との関係をテーブル化し
て記憶させておき、 d:波長選択時に前記テーブルを参照して設定すべき波長
もしくは波数に対応するパルス数を読出し、その数のパ
ルスをステッピングモータに与えることにより分光素子
を所要角度回動させて波長もしくは波数を設定する、 ことを特徴とするものである。
The wavelength selection driving method of the second invention is a wavelength selection driving method in a spectroscopic device in which the wavelength of light to be emitted is changed by changing the angle of the spectroscopic element, wherein: a stepping motor is used as a wavelength selection driving source. , B: and as a rotation transmission mechanism for transmitting the rotation of the rotation shaft of the stepping motor to the rotation shaft of the spectroscopic element; the rotation shaft of the spectroscopic element has at least a cylindrical surface centered on the rotation axis. A driven piece having a peripheral surface forming a part is fixed, and at a position close to the peripheral surface of the driven piece,
The rotation shaft of the stepping motor is arranged in parallel with the rotation axis, and one end side of each of the first belt and the second belt which is substantially inextensible and has flexibility on the peripheral surface of the rotation shaft. Part is wound in a single layer or in a double layer or more and its tip end is fixed to the rotating shaft, and the other ends of the first belt and the second belt are projected on a plane orthogonal to the rotation axis. The other end side of each belt is extended in the opposite direction along the peripheral surface of the driven piece so that each end is fixed to the driven piece so as to intersect with each other on the projection view. C: Moreover, the relationship between the wavelength or / and the wave number and the pulse number for driving the stepping motor should be tabulated and stored in advance, and d: should be set by referring to the table when selecting the wavelength. Pulse corresponding to wavelength or wave number Reading, the spectral element by giving the number of pulses to the stepping motor is required angle rotated to set the wavelength or wave number, it is characterized in.

作用 先ず第1発明の波長選択駆動方法に用いられる回転伝達
機構について説明すると、この回転伝達機構において
は、ベルトの中間部がステッピングモータの回転軸の周
面に巻掛けられてその巻掛けられた部分の一部が回転軸
の周面に固定されておりかつベルトの両端部が被駆動片
の側に固定されているため、回転軸がある角度回動すれ
ば、その回転軸の周面の一部に固定されているベルト
は、その回動角度に対応する回転軸の周面の長さ分だけ
一方の端部側が回転軸に巻込まれて引張られ、これによ
りそのベルトの端部において固定されている被駆動片
は、その巻込まれた長さと相等しい被駆動片の周長に相
当する角度だけ回動することになる。なおこの時ベルト
の他方の端部側は、回転軸の回動角度に対応する長さ分
だけ回転軸から繰出され(巻戻され)、したがってその
繰出し長さ(=巻込み長さ)と相等しい被駆動片の周長
に相当する角度だけ被駆動片が回動する(すなわち分光
素子が回動する)ことを許容するのである。
First, the rotation transmission mechanism used in the wavelength selection driving method of the first invention will be described. In this rotation transmission mechanism, the intermediate portion of the belt is wound around the peripheral surface of the rotation shaft of the stepping motor. Part of the part is fixed to the peripheral surface of the rotating shaft, and both ends of the belt are fixed to the driven piece side. A part of the belt is fixed at the end of the belt because one end is wound around the rotary shaft and pulled by the length of the circumference of the rotary shaft corresponding to the rotation angle. The driven piece being rotated rotates by an angle corresponding to the circumferential length of the driven piece that is equal to the wound length. At this time, the other end side of the belt is unwound (rewound) from the rotary shaft by a length corresponding to the rotation angle of the rotary shaft, and therefore, the unwound length (= winding length) corresponds to the unwound length. The driven piece is allowed to rotate (that is, the spectroscopic element rotates) by an angle corresponding to the circumference of the driven piece.

このようにステッピングモータの回転軸の回動に伴なっ
て被駆動片が回動し、分光素子が回動するが、このとき
回転軸と被駆動片はそれぞれその一部においてベルトに
固定されており、しかもベルトは実質的に伸びがないも
のであるから、回転軸の回動角とベルトの巻込み長さ
(繰出し長さ)は常に一低の対応関係となり、またベル
トの巻込み長さ(繰出し長さ)と被駆動片の回動角度
(すなわち分光素子の回動角度)とも常に一定の対応関
係となり、回転軸の回動方向が反転する際もバックラッ
シュは原理的に全く生じず、かつベルトと回転軸との間
およびベルトと被駆動片との間にすべりが生じることも
ない。
In this way, the driven piece rotates in accordance with the rotation of the rotation shaft of the stepping motor, and the spectroscopic element rotates.At this time, the rotation shaft and the driven piece are partially fixed to the belt. Moreover, since the belt does not substantially stretch, the rotation angle of the rotary shaft and the winding length (feeding length) of the belt always have a correspondence relationship of one low. The (feeding length) and the rotation angle of the driven piece (that is, the rotation angle of the spectroscopic element) always have a constant correspondence relationship, and no backlash occurs in principle even when the rotation direction of the rotation shaft is reversed. Moreover, slippage does not occur between the belt and the rotating shaft and between the belt and the driven piece.

一方、第2発明の波長選択駆動方法に用いられる回転伝
達機構の場合には、ステッピングモータの回転軸がある
角度回動すれば、2本のベルトのうち一方のベルトがそ
の回動角度に対応する回転軸の周面長さ分だけ回転軸に
巻込まれるとともに他方のベルトが同じ長さだけ回転軸
から繰出され、これにより被駆動片はそのベルトの巻込
み長さ(=繰出し長さ)に等しい被駆動片の周長に対応
する角度だけ回動することになる。この場合も第1の発
明の方法に用いられる回転伝達機構と同様にバックラッ
シュは皆無となり、すべりも皆無となる。
On the other hand, in the case of the rotation transmission mechanism used in the wavelength selection driving method of the second invention, if the rotation shaft of the stepping motor rotates by a certain angle, one of the two belts corresponds to the rotation angle. Is wound around the rotary shaft by the length of the circumference of the rotary shaft, and the other belt is unwound from the rotary shaft by the same length, so that the driven piece becomes the unwound length (= unwinding length) of the belt. It will rotate by an angle corresponding to the same circumference of the driven piece. In this case as well, as with the rotation transmitting mechanism used in the method of the first invention, there is no backlash and no slippage.

次に上述のような回転伝達機構を用いた波長選択駆動方
法の全体的な作用について説明する。
Next, the overall operation of the wavelength selection driving method using the rotation transmission mechanism as described above will be described.

分光素子、例えば回折格子による波長λとその回折格子
の回転角θとの関係は、格子定数をd、回折次数をm、
入射光と回折光とのなす角度を2γとすれば、次の
(1)式で表わされる。
The relationship between the wavelength λ of the spectroscopic element, for example, a diffraction grating and the rotation angle θ of the diffraction grating is as follows.
If the angle formed by the incident light and the diffracted light is 2γ, it is expressed by the following equation (1).

λ=(2d/m)・cosγ・sinθ …(1) ここで具体例として格子定数dが1200本/mm、回折次数
mが1(すなわち1次光)、2γ=30°であるとすれ
ば、(1)式は次の(2)式に書き換えられる。
λ = (2d / m) · cosγ · sinθ (1) As a specific example, if the lattice constant d is 1200 lines / mm, the diffraction order m is 1 (that is, first-order light), and 2γ = 30 ° , (1) can be rewritten as the following expression (2).

λ=1609.87×sinθ …(2) したがって(2)式から θ=sin-1(λ/1609.87) …(3) が成立する。λ = 1609.87 × sin θ (2) Therefore, from formula (2), θ = sin −1 (λ / 1609.87) (3) holds.

この発明においては、ステッピングモータの回転を、サ
インバー方式の如く直線運動に変換することなく、回転
運動として回折格子の回転軸に伝達しているから、ステ
ッピングモータの回転軸の回転角度φは回折格子の回転
角度θと直線関数で比例する。例えば回転伝達機構の減
衰比を 1/10.2とすれば、 φ=10.2×θ =10.2×sin-1λ/1609.87 …(4) となる。
In the present invention, the rotation of the stepping motor is transmitted to the rotary shaft of the diffraction grating as a rotary motion without being converted into a linear motion as in the sine bar method. It is proportional to the rotation angle θ of the lattice by a linear function. For example, if the damping ratio of the rotation transmission mechanism is 1 / 10.2, then φ = 10.2 × θ = 10.2 × sin −1 λ / 1609.87 (4).

このようにステッピングモータの回転角φは波長λに対
して特殊な関数(sin-1)となっているから、波長選択
時にその波長に対応するステッピングモータ送りパルス
数を計算によって求めようとすれば計算時間が長くな
り、またメモリーも多数必要となる。そこでこの発明で
は予め波長とステッピングモータ送りパルス数との関係
をテーブル化して記憶しておき、波長選択時にはそのテ
ーブルを参照して所望の波長に対応するパルス数を読出
し、その数のパルスをステッピングモータに与えてその
回転軸を所要角度回転させ、回転伝達機構を介して回折
格子を所要角度回動させて、所要の波長に設定するので
ある。
In this way, the rotation angle φ of the stepping motor has a special function (sin −1 ) with respect to the wavelength λ. Therefore, when the wavelength is selected, if the stepping motor feed pulse number corresponding to the wavelength is calculated, The calculation time becomes long and a lot of memory is required. Therefore, in the present invention, the relationship between the wavelength and the stepping motor feed pulse number is stored in advance as a table, and at the time of wavelength selection, the table is referenced to read the pulse number corresponding to the desired wavelength, and the number of pulses is stepped. It is given to the motor to rotate its rotation shaft by a required angle, and the diffraction grating is rotated by a required angle via the rotation transmission mechanism to set a required wavelength.

このように予めテーブルを作成して記憶させておくこと
により、波長選択時の計算時間を短縮し、かつメモリー
の数も少なくすることができる。
By thus creating and storing the table in advance, it is possible to shorten the calculation time at the time of wavelength selection and reduce the number of memories.

なおテーブルにない波長に設定したい場合には、テーブ
ルに記憶されている波長から近似式により補間計算を行
なってパルス数を求め、そのパルス数でステッピングモ
ータを駆動すれば良い。
When it is desired to set a wavelength that is not in the table, interpolation calculation is performed from the wavelengths stored in the table by an approximate expression to obtain the number of pulses, and the stepping motor may be driven by the number of pulses.

なおまた、波長−パルス数テーブル代りに、またはそれ
とともに、波数−パルス数テーブルを記憶させておいて
も良く、この場合は波数で選択することができる。
Further, instead of or in addition to the wavelength-pulse number table, a wave number-pulse number table may be stored, and in this case, the wave number can be selected.

実施例 先ずこの発明の方法を実施するための装置における機械
的構成部分、特に分光素子としての回折格子を駆動する
部分について説明する。
Embodiments First, mechanical components of an apparatus for carrying out the method of the present invention, particularly a portion for driving a diffraction grating as a spectroscopic element, will be described.

第1図はステッピングモータ10の回転軸11の回転を減速
して回折格子12の回動軸13に伝達するための回転伝達機
構14として、ベルト15を用いた例を示し、また第2図、
第3図には第1図の機構に用いられるベルト15の一例を
示す。
FIG. 1 shows an example in which a belt 15 is used as a rotation transmission mechanism 14 for decelerating the rotation of the rotation shaft 11 of the stepping motor 10 and transmitting it to the rotation shaft 13 of the diffraction grating 12, and FIG.
FIG. 3 shows an example of the belt 15 used in the mechanism shown in FIG.

第1図において、回折格子12は回動基枠16に取付けられ
ており、この回動基枠16は回動軸13に取付けられてい
る。さらにこの回動軸13には、その半径方向に延長され
る被駆動片17が固定されている。この被駆動片17は、前
記回動軸13の軸線を中心とする円筒面の一部を構成する
円弧状の周面17Aを有するものである。被駆動片17の周
面17Aに近接する位置には、ステッピングモータ10の回
転軸11が、回動軸13の軸線と平行となるように配設され
ている。
In FIG. 1, the diffraction grating 12 is attached to a rotary base frame 16, and the rotary base frame 16 is attached to a rotary shaft 13. Further, a driven piece 17 extending in the radial direction is fixed to the rotary shaft 13. The driven piece 17 has an arcuate peripheral surface 17A that constitutes a part of a cylindrical surface centered on the axis of the rotating shaft 13. At a position close to the peripheral surface 17A of the driven piece 17, the rotary shaft 11 of the stepping motor 10 is arranged so as to be parallel to the axis of the rotary shaft 13.

回転軸11と被駆動片17との間に介在するベルト15は、実
質的に伸びがなくかつ可撓性を有する材質のベルト、例
えばステンレス鋼からなるスチールベルトで構成された
ものでり、その展開図を第3図に示す。第3図におい
て、ベルト15は、その中央部15Aに対し一方の側15Bに、
長さ方向に沿って所定の幅の長孔18を形成し、中央部15
Aに対し他方の側15Cを、前記長孔18に挿入し得るような
狭い幅に作ったものであり、また中央部と一方の端部お
よび他方の端部には取付け固定用の取付孔19A、19B、19
Cが形成されている。このようなベルト15は、第1図、
第2図に示すように、中央部15A付近が回転軸11の外周
面11Aに一重に巻掛けられ、そのベルト15の一方側の長
孔18に他方側の狭幅部15Cが挿入されてそれぞれの端部
側が被駆動片17の周面17Aに沿って互いに反対方向に延
長されている。そしてベルト15の中央部15Aが取付孔19A
において取付ビス20により回転軸11に固定されるととも
に、ベルト15の両端部がそれぞれ取付孔19B、19Cにおい
て取付ビス20により被駆動片17に固定されている。
The belt 15 interposed between the rotating shaft 11 and the driven piece 17 is a belt made of a material having substantially no elongation and flexibility, for example, a steel belt made of stainless steel. The development view is shown in FIG. In FIG. 3, the belt 15 has one side 15B with respect to the central portion 15A,
A long hole 18 having a predetermined width is formed along the length direction, and a central portion 15
The other side 15C with respect to A is made narrow so that it can be inserted into the elongated hole 18, and the central portion and one end portion and the other end portion have mounting holes 19A for mounting and fixing. , 19B, 19
C is formed. Such a belt 15 is shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the vicinity of the central portion 15A is wound around the outer peripheral surface 11A of the rotary shaft 11 in a single layer, and the narrow portion 15C on the other side is inserted into the elongated hole 18 on one side of the belt 15, respectively. End portions of the driven parts 17 extend in opposite directions along the peripheral surface 17A of the driven piece 17. And the central portion 15A of the belt 15 is the mounting hole 19A
Is fixed to the rotating shaft 11 by the mounting screw 20, and both ends of the belt 15 are fixed to the driven piece 17 by the mounting screw 20 in the mounting holes 19B and 19C, respectively.

第1図に示すような機構において、ステッピングモータ
10の回転軸11が例えば第4図に示すように時計方向へ角
度αだけ回動すれば、ベルト15はその角度分の回転軸11
の周長だけ一方側が回転軸11に巻込まれるとともに他方
側が繰出される。すなわち回転軸11の半径をrとすれ
ば、2πr×α/360の長さだけベルト15の回転軸11に対
する巻込み状態が変位する。これによりそのベルト15の
両端部が固定されている被駆動片17は、そのベルト15の
変位量(2πr×α/360)に相当する被駆動片17の周長
分の角度βだけ回動する。すなわち、被駆動片17の周面
17Aの半径をRとすれば、β=α×r/Rだけ回動する。し
たがって回転軸11の回動角度αと被駆動片17の回動角度
βとは、それぞれの半径の比に反比例することになる。
そして、このように被駆動片17を角度βだけ回動させる
ことによって、回折格子12もその角度βだけ回動し、所
定位置に設けられた図示しない出射スリットから射出さ
せる光の波長が角度βに対応する分だけ変化することに
なる。
In the mechanism shown in FIG. 1, a stepping motor
If the rotary shaft 11 of 10 rotates clockwise by an angle α as shown in FIG. 4, the belt 15 rotates the rotary shaft 11 corresponding to the angle.
One side is wound around the rotating shaft 11 and the other side is paid out by the circumference of. That is, when the radius of the rotating shaft 11 is r, the winding state of the belt 15 with respect to the rotating shaft 11 is displaced by a length of 2πr × α / 360. As a result, the driven piece 17 to which both ends of the belt 15 are fixed is rotated by an angle β corresponding to the circumferential length of the driven piece 17 corresponding to the displacement amount (2πr × α / 360) of the belt 15. . That is, the peripheral surface of the driven piece 17
Assuming that the radius of 17A is R, it rotates by β = α × r / R. Therefore, the rotation angle α of the rotary shaft 11 and the rotation angle β of the driven piece 17 are inversely proportional to the ratio of the respective radii.
By rotating the driven piece 17 by the angle β in this way, the diffraction grating 12 also rotates by the angle β, and the wavelength of the light emitted from the exit slit (not shown) provided at a predetermined position is the angle β. Will be changed by the amount corresponding to.

なお第1図において21は回折格子12の基準位置を検出す
るための基準位置検出器、例えばフォトカプラであり、
前記被駆動片17の所定位置にはそのフォトカプラ21を作
動させるための作動片22が設けられている。
In FIG. 1, reference numeral 21 is a reference position detector for detecting the reference position of the diffraction grating 12, for example, a photo coupler,
An operating piece 22 for operating the photocoupler 21 is provided at a predetermined position of the driven piece 17.

第1図〜第3図に示す例においては、ベルト15としてそ
の一方側15Bに長孔18を形成して他方側の狭幅部15Cを長
孔18に挿入することによって両端側を交叉状としてる
が、必ずしもこのように構成する必要はない。すなわち
ベルト15の両端部が被駆動片17および回動軸13の回動軸
線に対して直交する面に投影した投影図上で交叉するよ
うに、そのベルトの両端部側を被駆動片17の周面に沿っ
て互いに反対方向に延長させれば良く、したがって例え
ば第5図に示すように単純な帯状のベルト15を用い、ス
テッピングモータ10の回転軸11に一重または2重以上に
螺旋状に巻掛けてその一部を回転軸11の周面に取付ビス
20A等により固定し、ベルト15の両端部側を互いに逆方
向へ被駆動片17の周面に沿って延長させ、その先端部を
それぞれ取付ビス20B、20Cにより被駆動片17に固定して
も良い。
In the example shown in FIGS. 1 to 3, the belt 15 has a long hole 18 formed on one side 15B thereof, and the narrow portion 15C on the other side is inserted into the long hole 18 so that both ends are cross-shaped. However, it is not always necessary to configure in this way. That is, both end sides of the belt 15 of the driven piece 17 are arranged so that both ends of the belt 15 intersect with each other on a projection view projected on a plane orthogonal to the rotational axis of the driven piece 17 and the rotary shaft 13. It suffices to extend them in opposite directions along the circumferential surface. Therefore, for example, as shown in FIG. 5, a simple belt-shaped belt 15 is used, and the rotation shaft 11 of the stepping motor 10 is spirally wound in a single or double layer or more. Wind it and attach a part of it to the peripheral surface of the rotating shaft 11 with screws.
Even if it is fixed by 20A or the like, both end sides of the belt 15 are extended in opposite directions along the peripheral surface of the driven piece 17, and the tips thereof are fixed to the driven piece 17 by mounting screws 20B and 20C, respectively. good.

但し、第5図の構成の場合、回転軸11の回動時に、その
回転軸11をねじる力が作用してしまうから、これを避け
るためには、例えば第6図に示すように、第5図に示す
ベルト15を2本用いて、各ベルト15によるねじれ力をバ
ランスさせるようにすることが望ましい。
However, in the case of the configuration shown in FIG. 5, when the rotating shaft 11 is rotated, a force for twisting the rotating shaft 11 acts. Therefore, in order to avoid this, for example, as shown in FIG. It is desirable to use two belts 15 shown in the figure to balance the twisting forces of the belts 15.

第7図には、回転伝達機構14として2本のベルト151、15
2を用いた例を示す。2本のベルト151、152としては実質
的に伸びがなくかつ可撓性を有するスチールベルト等か
らなり、かつ第5図の例と同様に単純な帯状のものが用
いられている。各ベルト151、152はそれぞれその一端側1
5B1、15B2がステッピングモータ10の回転軸11に1重また
は2重以上に螺旋状に巻掛けられるとともにその先端が
取付ビス23A1、23A2により回転軸11の周面11Aに固定さ
れ、他方の端部側15C1、15C2は被駆動片17の周面17Aに沿
って延長されて、その先端が取付ビス23B1、23B2等によ
って被駆動片17に固定されている。但し、両ベルト151
152の他端部側15C1、15C2の延長方向は互いに逆方向とさ
れ、これにより回動軸線に対し直交する平面に投影した
投影図上で交叉するようにされている。
In FIG. 7, two belts 15 1 and 15 are provided as the rotation transmission mechanism 14.
An example using 2 is shown. As the two belts 15 1 and 15 2 , steel belts or the like having substantially no elongation and flexibility, and simple belt-shaped belts are used as in the example of FIG. Each belt 15 1 and 15 2 has one end 1
5B 1 and 15B 2 are wound around the rotary shaft 11 of the stepping motor 10 in a single or double or more spiral shape, and the tips thereof are fixed to the peripheral surface 11A of the rotary shaft 11 by mounting screws 23A 1 and 23A 2 . The other end portions 15C 1 and 15C 2 are extended along the peripheral surface 17A of the driven piece 17, and the tips thereof are fixed to the driven piece 17 by mounting screws 23B 1 and 23B 2 . However, both belts 15 1 ,
15 the other end side 15C 1 of 2, the extension direction of the 15C 2 are opposite to each other, thereby being adapted to cross in projection drawing projected on a plane perpendicular to the rotation axis.

この第7図の例では、第1図または第5図に示すベルト
15を、回転軸11に固定している部分を境にして2本に分
けたものと考えることができ、したがって前記と同様に
して動作する。
In the example of FIG. 7, the belt shown in FIG. 1 or FIG.
It is possible to consider that 15 is divided into two with the part fixed to the rotating shaft 11 as a boundary, and therefore operates in the same manner as described above.

以上の各例で示されるような回転伝達機構14を用いてこ
の発明の方法を実施する装置の全体構成の一例を第8図
に示す。
FIG. 8 shows an example of the overall configuration of an apparatus for carrying out the method of the present invention using the rotation transmission mechanism 14 as shown in each of the above examples.

第8図において、マイクロコンピュータあるいは専用の
IC等からなる制御部30には、操作パネル31、記憶部(メ
モリ)32、および入出力インターフェース回路33が接続
されている。そして入出力インターフェース回路33に
は、ステッピングモータ駆動回路34が接続されて、その
ステッピングモータ駆動回路34によりステッピングモー
タ10が駆動されるようになっている。このステッピング
モータ10の回転軸11は既に述べたように回転伝達機構14
を介して回折格子12の回動軸13に連結されている。そし
て回折格子12の基準位置を検出するための基準位置検出
器21の出力信号は、前記入出力インターフェース回路33
を介して制御部30に加えられるようになっている。
In FIG. 8, a microcomputer or a dedicated
An operation panel 31, a storage unit (memory) 32, and an input / output interface circuit 33 are connected to the control unit 30 including an IC or the like. A stepping motor drive circuit 34 is connected to the input / output interface circuit 33, and the stepping motor drive circuit 34 drives the stepping motor 10. The rotation shaft 11 of the stepping motor 10 has a rotation transmission mechanism 14 as described above.
Is connected to the rotating shaft 13 of the diffraction grating 12 via. The output signal of the reference position detector 21 for detecting the reference position of the diffraction grating 12 is the input / output interface circuit 33.
It is adapted to be added to the control unit 30 via.

前記操作パネル31は、選択すべき光の波長もしくは波
数、その他の情報を入力させるためのものである。前記
記憶部31は、制御プログラム35のほか、波長とステッピ
ングモータ送りパルス数との関係をテーブル化した波長
−パルス数テーブル36が記憶されている。この波長−パ
ルス数テーブル36は通常はRAMエリアに記憶されてい
る。ここで上記の波長−パルス数テーブル36は、回折格
子12の回転角度θと波長λとの関数と、ステッピングモ
ータ10が1パルス分回転した時の回折格子12の回転角と
の関係(したがってこれは回転伝達機構14の減速比にも
関係する)に基いて、予め計算により波長とパルス数の
関係を求めておき、その数をテーブル化しておいたもの
である。
The operation panel 31 is for inputting the wavelength or wave number of light to be selected and other information. In addition to the control program 35, the storage unit 31 stores a wavelength-pulse number table 36 in which the relationship between the wavelength and the stepping motor feed pulse number is tabulated. The wavelength-pulse number table 36 is normally stored in the RAM area. In the wavelength-pulse number table 36, the relationship between the function of the rotation angle θ and the wavelength λ of the diffraction grating 12 and the rotation angle of the diffraction grating 12 when the stepping motor 10 rotates by one pulse (hence this) Is also related to the reduction ratio of the rotation transmission mechanism 14), and the relationship between the wavelength and the number of pulses is previously calculated, and the number is tabulated.

なおこのテーブル36は、単に計算によって求めるだけで
なく、実際の分光による波長較正によって、予めテーブ
ル内の数値を修正しておいても良いことは勿論である。
あるいはまた実際の分光による波長較正によってテーブ
ル内の数値に対する補正係数を求めておき、その補正係
数を別にメモリーしておいて通常の波長選択時にその補
正係数を自動的にテーブル内の数値に乗じて自動較正を
行なうようにしたり、またその補正係数を操作パネルか
ら入力させることによって較正するようにしても良い。
It is needless to say that the table 36 may be obtained not only by calculation but also by correcting the numerical values in the table in advance by wavelength calibration by actual spectroscopy.
Alternatively, the correction coefficient for the numerical value in the table is obtained by wavelength calibration by actual spectroscopy, and the correction coefficient is stored in a separate memory and the numerical value in the table is automatically multiplied by the correction coefficient when the normal wavelength is selected. The calibration may be performed automatically or by inputting the correction coefficient from the operation panel.

なおまた、波長−パルス数テーブル36に設定しておくパ
ルス数としては、後述するように回折格子12の0次光の
位置からのパルス数を設定しておく場合と、回折格子12
の基準位置(通常は0次光位置よりも若干負の方向へ回
転した位置)からのパルス数を設定しておく場合との2
通りがある。前者の場合には、基準位置から0次光位置
までの角度に対応するパルス数を別に記憶しておく必要
がある。
As the number of pulses to be set in the wavelength-pulse number table 36, the number of pulses from the position of the 0th order light of the diffraction grating 12 and the diffraction grating 12 will be described later.
And the case where the number of pulses from the reference position (usually a position rotated in the direction slightly negative from the 0th-order light position) is set
There is a street. In the former case, it is necessary to separately store the number of pulses corresponding to the angle from the reference position to the 0th-order light position.

前記制御部30からの制御信号や波長−パルス数テーブル
36から読出されたステッピングモータ送りパルス数の情
報は、入出力インターフェース回路33を介してステッピ
ングモータ駆動回路34へ与えられ、この駆動回路34から
ステッピングモータ10へ与えられる励磁シーケンスに従
ってステッピングモータ10は駆動される。このステッピ
ングモータ10としては、例えば5相モータが用いられ、
例えば1パルス当りの回転角は0.18°とされる。また第
1図に示すような回転伝達機構14を用いて、例えばステ
ッピングモータ10の回転軸11の半径を5mm、被駆動片17
の周面17Aの半径を51mmととすれば、その回転伝達機構1
4の減速比は10.2:1となる。したがってこの場合、ステ
ッピングモータ10が1パルス分回転する時に回折格子12
は0.18°/10.2=0.017647°回転することになる。
Control signal or wavelength-pulse number table from the control unit 30
The information of the stepping motor feed pulse number read from 36 is given to the stepping motor drive circuit 34 via the input / output interface circuit 33, and the stepping motor 10 is driven according to the excitation sequence given from the drive circuit 34 to the stepping motor 10. To be done. A 5-phase motor, for example, is used as the stepping motor 10.
For example, the rotation angle per pulse is 0.18 °. Further, using the rotation transmission mechanism 14 as shown in FIG. 1, for example, the radius of the rotating shaft 11 of the stepping motor 10 is 5 mm, and the driven piece 17 is
If the radius of the peripheral surface 17A is 51 mm, the rotation transmission mechanism 1
The reduction ratio of 4 is 10.2: 1. Therefore, in this case, when the stepping motor 10 rotates by one pulse, the diffraction grating 12
Will rotate 0.18 ° / 10.2 = 0.017647 °.

次に第8図に示されるような装置を用いて実際に波長選
択を行なう際の手順について第9図〜第11図に示すフロ
ーチャートに従って説明する。なおここでは波長−パル
ス数テーブル36には、0次光位置からの各波長のパルス
数が記憶されているものとする。
Next, the procedure for actually performing wavelength selection using the apparatus shown in FIG. 8 will be described with reference to the flowcharts shown in FIGS. Here, it is assumed that the wavelength-pulse number table 36 stores the number of pulses of each wavelength from the 0th-order light position.

装置起動開始時には、第9図の0次光位置検出シーケン
スに従い、先ず回折格子12の回転方向が初期位置(0次
光位置附近)に対し負の方向となるように1パルスずつ
ステッピングモータ10を負方向へ駆動する。回折格子12
が0次光位置に対し負方向に数度回転した位置には、基
準位置検出器21が配設されており、この位置が検出され
れば、負の方向への回転を停止させ、基準位置の割出し
が行なわれる。続いて予め調整時に記憶されている基準
位置から0次光位置までのパルス数だけ正方向へステッ
ピングモータ10を駆動する。この状態で回折格子12は0
次光位置にセットされたことになる。引続き第10図に示
す初期波長設定シーケンスに従い、波長−パルス数テー
ブル36から設定すべき波長に相当するパルス数を読出
し、そのパルス数だけステッピングモータ10を正方向へ
駆動する。このようにすれば、回折格子12は基準位置か
ら正方向へ所定の角度だけ回転して、設定波長が選択さ
れた状態となる。
At the time of starting the apparatus, first, according to the 0th-order light position detection sequence of FIG. 9, the stepping motor 10 is pulsed one pulse at a time so that the rotation direction of the diffraction grating 12 becomes a negative direction with respect to the initial position (close to the 0th-order light position). Drive in the negative direction. Diffraction grating 12
A reference position detector 21 is provided at a position rotated by a few degrees in the negative direction with respect to the zero-order light position. If this position is detected, the rotation in the negative direction is stopped and the reference position is detected. Is indexed. Then, the stepping motor 10 is driven in the positive direction by the number of pulses from the reference position to the 0th-order light position stored in advance during adjustment. In this state, the diffraction grating 12 is 0
It has been set to the next light position. Subsequently, according to the initial wavelength setting sequence shown in FIG. 10, the number of pulses corresponding to the wavelength to be set is read from the wavelength-pulse number table 36, and the stepping motor 10 is driven in the positive direction by the number of pulses. By doing so, the diffraction grating 12 is rotated from the reference position in the positive direction by a predetermined angle, and the set wavelength is selected.

その後、選択波長を変更する際には、第11図に示す波長
変更シーケンスに従い、基準位置から新たな設定波長ま
でのパルス数と、同じく基準位置から現在の設定波長ま
でのパルス数とを前記波長−パルス数テーブル36から読
出し、それらのパルス数の差を算出するとともに、新し
い設定波長と現在の波長とを比較(または各パルス数を
比較)して、前者が後者より大きい場合には回転方向を
正方向に、逆の場合には回転方向を負方向にセットし
て、前記差のパルス数だけその方向へステッピングモー
タ10を駆動する。このようにして新しい波長が選択され
るのである。
After that, when changing the selected wavelength, according to the wavelength changing sequence shown in FIG. 11, the number of pulses from the reference position to the new setting wavelength and the number of pulses from the reference position to the current setting wavelength are the wavelengths. Reading from the pulse number table 36, calculating the difference between these pulse numbers and comparing the new set wavelength with the current wavelength (or comparing each pulse number), if the former is larger than the latter the direction of rotation Is set in the positive direction, and in the opposite case, the rotation direction is set in the negative direction, and the stepping motor 10 is driven in that direction by the pulse number of the difference. In this way a new wavelength is selected.

なお上述の説明では装置起動開始時に負方向へ回転して
基準位置を検出した後、一旦0次光位置までの予め記憶
されているパルス数だけ正方向へ回転させ、その後テー
ブル36から読出された設定波長に対応するパルス数で駆
動して設定波長位置まで回転させているが、もちろん基
準位置を検出した時点で基準位置から0次光位置までの
パルス数とテーブル36による0次光位置から設定波長位
置までのパルス数とを加算し、その加算されたパルス数
だけ正方向へ回転させることによって設定波長位置まで
回転させても良い。
In the above description, after the apparatus starts to rotate, it rotates in the negative direction to detect the reference position, then temporarily rotates in the positive direction by the number of pulses stored in advance up to the 0th light position, and then read from the table 36. It is driven by the number of pulses corresponding to the set wavelength and rotated to the set wavelength position. Of course, when the reference position is detected, it is set from the number of pulses from the reference position to the 0th-order light position and the 0th-order light position according to table 36. It is also possible to add the number of pulses up to the wavelength position and rotate in the positive direction by the added number of pulses to rotate to the set wavelength position.

また、既に述べたように波長−パルス数テーブル36とし
ては、0次光位置ではなく基準位置から各波長位置まで
のパルス数と波長との関係をテーブル化したものでも良
く、この場合には装置起動開始時に前記同様に初期位置
から基準位置まで回転させて基準位置を検出した後、そ
のテーブルによる設定波長のパルス数だけただちに正方
向へ駆動することができる。
Further, as already described, the wavelength-pulse number table 36 may be a table in which the relationship between the number of pulses from the reference position to each wavelength position and the wavelength, rather than the 0th-order light position, is tabulated. After the start-up is started, the reference position is detected by rotating from the initial position to the reference position in the same manner as described above, and then it is possible to immediately drive in the positive direction by the number of pulses of the wavelength set by the table.

さらに、波長−パルス数テーブルにない波長に設定した
い場合、例えば第8図に示されるテーブル36中の波長λ
1とλ2との間の波長λPを設定した場合には、その両側
の波長λ1、λ2のパルス数S1、S2から直線近似してλP
におけるパルス数を補間計算し、そのパルス数によって
既に述べたように駆動すれば良い。もちろんより正確に
補間計算するためには、直線近似ではなく2次式による
近似、あるいはより高次の近似を行なえば良い。
Further, when it is desired to set a wavelength not included in the wavelength-pulse number table, for example, the wavelength λ in the table 36 shown in FIG.
When a wavelength λ P between 1 and λ 2 is set, a linear approximation is performed from the number of pulses S 1 and S 2 of wavelengths λ 1 and λ 2 on both sides of λ P.
It is sufficient to interpolate the number of pulses in and drive according to the number of pulses as described above. Of course, in order to perform more accurate interpolation calculation, approximation by a quadratic expression or higher order approximation may be performed instead of linear approximation.

ここで、既に述べたように波長λと回折格子の角度(0
次光位置からの角度)θとの関係は前記(1)式で表わ
される。そして特定の条件下で、前記(3)式が成立す
る。(3)式において、使用波長を190〜700nmとすれ
ば、1nm当りのθの変化は0.034〜0.038°となり、した
がって0.034°以下の精密さでθを変化させることがで
きれば、波長正確さとして±1nm以下が実現されること
になる。使用するステッピングモータとして既に述べた
ように1パルス当り回転角0.18°のモータを用い、また
ステッピングモータの回転軸と回折格子の回動軸との減
速比が10.2:1である場合、ステッピングモータが1パル
ス分回転すれば回折格子は0.017647°回転することにな
り、この角度は前記の0.034°の約半分であるから、こ
の場合波長正確さとして約±0.5nm以下が実現できるこ
とを意味する。もちろんステッピングモータの回転軸と
回折格子の回動軸との減速比を一層大きくすれば、波長
正確さをさらに向上させることができ、±0.2nm以下程
度までは実現可能である。第1表に、波長パルス数(0
次光位置からの送りパルス数)とテーブルの一例とし
て、前述のような条件下におけるテーブルを示す。
Here, as described above, the wavelength λ and the angle (0
The relationship with the angle from the next light position) θ is expressed by the above equation (1). Then, under a specific condition, the equation (3) is established. In equation (3), if the wavelength used is 190 to 700 nm, the change in θ per 1 nm is 0.034 to 0.038 °. Therefore, if θ can be changed with a precision of 0.034 ° or less, the wavelength accuracy is ± 1nm or less will be realized. As described above, the stepping motor used is a motor with a rotation angle of 0.18 ° per pulse, and when the reduction ratio between the rotation axis of the stepping motor and the rotation axis of the diffraction grating is 10.2: 1, the stepping motor is The rotation of one pulse causes the diffraction grating to rotate by 0.017647 °, which is about half of the above-mentioned 0.034 °, which means that in this case, wavelength accuracy of about ± 0.5 nm or less can be realized. Of course, if the reduction ratio between the rotation axis of the stepping motor and the rotation axis of the diffraction grating is further increased, the wavelength accuracy can be further improved, and it is possible to achieve up to ± 0.2 nm or less. Table 1 shows the number of wavelength pulses (0
As an example of the number of pulses sent from the next light position) and the table, a table under the above-mentioned conditions is shown.

なお以上の説明では波長とステッピングモータ送りパル
ス数との関係をテーブル化しておくものとしたが、設定
すべき波長の光をその波数で設定したい場合には、波数
とパルス数との関係をテーブル化しておき、その波数−
パルス数テーブルを参照して選択波数位置までのパルス
数を読出し、そのパルス数をステッピングモータに与え
て設定波数の位置まで回折格子を回転させても良い。さ
らに、場合によっては波長−パルス数テーブルと波数−
パルス数テーブルとの両者を記憶させておき、操作時に
波長設定かまたは波数設定かを指定することによってい
ずれか一方のテーブルからパルス数を読出すようにして
も良く、この場合には同一の装置で波長設定と波数設定
の両者を行ない得る。このようにこの発明では装置構成
を何ら変更することなく、波長設定と波数設定とを任意
に変更し得ることも重要な特徴の一つである。
In the above description, the relationship between the wavelength and the stepping motor feed pulse number was tabulated, but if you want to set the light of the wavelength to be set with that wave number, you should create a table of the relationship between the wave number and the pulse number. Wave number-
The number of pulses up to the selected wave number position may be read by referring to the pulse number table, and the pulse number may be given to the stepping motor to rotate the diffraction grating to the position of the set wave number. Furthermore, in some cases, the wavelength-pulse number table and wave number-
Both the pulse number table and the pulse number table may be stored and the pulse number may be read from either one of the tables by designating the wavelength setting or the wave number setting during operation. In this case, the same device is used. Both wavelength setting and wave number setting can be performed with. As described above, in the present invention, it is also an important feature that the wavelength setting and the wave number setting can be arbitrarily changed without changing the device configuration.

なおまた、上記各説明では分光素子として回折格子を用
いているが、分光素子としてプリズムを用いた場合にも
適用できることは勿論である。但しプリズムの場合には
波長と分光素子の回転角との関係に対して屈折率も関係
するから、波長(または波数)−ステッピングモータ送
りパルス数テーブルは、プリズムの屈折率の値をも盛り
込んだ関係式から作成しておく必要があることは勿論で
ある。
In addition, although the diffraction grating is used as the spectroscopic element in the above description, it is needless to say that the present invention can be applied to the case where a prism is used as the spectroscopic element. However, in the case of a prism, since the refractive index is related to the relationship between the wavelength and the rotation angle of the spectroscopic element, the wavelength (or wave number) -stepping motor feed pulse number table also includes the value of the refractive index of the prism. Of course, it is necessary to create it from the relational expression.

発明の効果 この発明の分光素子の波長選択駆動方法は、ステッピン
グモータによる回転運度を直接的に回転運動として回折
格子に与えるための回転伝達機構として、実質的に伸び
がないベルトのある部分をステッピングモータの回転軸
の周面の一部に固定し、他の部分を分光素子と一体化さ
れた被駆動片に固定した構成を適用しているため、分光
素子の回転駆動時にバックラッシュが原理的に生じず、
またベルトと回転軸の間やベルトと被駆動片との間にす
べりが生じず、そのため波長選択の再現性が良好である
とともに波長走査速度も向上される。さらにこの発明の
場合、予め波長または/および波数とステッピングモー
タの送りパルス数との関係をテーブル化しておき、波長
設定時にそのテーブルを参照して所要のパルス数をステ
ッピングモータに与え、波長を設定するから、波長設定
のためのパルス数割り出しに要する時間が短縮されかつ
メモリ数も少なくて済む利点がある。またこの発明の方
法では、得るべき光の波長を設定するにあたって、その
設定を波長の値で行なう状態から波数の値で行なう状態
へ変更する場合、あるいは逆に変更する場合でも、特に
装置構成を変更することなく、テーブルの入れ替えある
いはテーブルの指定のみによって変更することができる
利点もある。
EFFECTS OF THE INVENTION The wavelength selection driving method of the spectroscopic element of the present invention is a rotation transmission mechanism for directly giving a rotation motion by a stepping motor to the diffraction grating as a rotation motion, and a portion having a belt which is substantially inextensible is provided. Backlash is the principle when the spectroscopic element is driven to rotate, because it is fixed to a part of the peripheral surface of the rotation shaft of the stepping motor, and the other part is fixed to a driven piece that is integrated with the spectroscopic element. Does not occur,
Further, no slippage occurs between the belt and the rotating shaft or between the belt and the driven piece, so that the reproducibility of wavelength selection is good and the wavelength scanning speed is improved. Further, in the case of the present invention, the relationship between the wavelength or / and the wave number and the number of feed pulses of the stepping motor is made into a table in advance, and when the wavelength is set, the table is referred to give the required number of pulses to the stepping motor to set the wavelength. Therefore, there is an advantage that the time required for calculating the number of pulses for wavelength setting is shortened and the number of memories is small. Further, in the method of the present invention, when setting the wavelength of the light to be obtained, even when the setting is changed from the state of setting the wavelength value to the state of setting the wave number value, or vice versa, the apparatus configuration is There is also an advantage that it is possible to change the table only by exchanging the table or designating the table without changing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図はこの発明の方法を実施するために用いられる装
置の機械的構成部分の一例、特に回転伝達機構にベルト
を用いた場合の一例を示す斜視図、第2図は第1図の装
置で用いるベルトの巻掛け状態の斜視図、第3図は同上
ベルトの展開図、第4図は第1図に示される回転伝達機
構の動作を説明するための略解的な平面図、第5図から
第7図まではそれぞれ回転伝達機構にベルトを用いた場
合の他の例を示す斜視図、第8図はこの発明の方法を実
施するために用いられる装置の全体的な構成の一例を示
すブロック図、第9図から第11図まではこの発明の方法
を実施する具体的手順の一例を示すフローチャート、第
12図は従来の分光装置における回折格子駆動方法の一例
を示す略解的な平面図である。 10……ステッピングモータ、11……回転軸、12……分光
素子としての回折格子、13……回動軸、14……回転伝達
機構、15……ベルト、17……被駆動片、21……基準位置
検出器、30……制御部、31……操作パネル、32……記憶
部、34……ステッピングモータ駆動回路、35……制御プ
ログラム、36……波長−パルス数テーブル。
FIG. 1 is a perspective view showing an example of mechanical components of an apparatus used for carrying out the method of the present invention, particularly an example in which a belt is used for a rotation transmission mechanism, and FIG. 2 is an apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a perspective view of a belt wound around the belt used in FIG. 3, FIG. 3 is a developed view of the same belt, FIG. 4 is a schematic plan view for explaining the operation of the rotation transmission mechanism shown in FIG. 1, and FIG. 7 to 7 are perspective views showing other examples in which a belt is used for the rotation transmission mechanism, and FIG. 8 shows an example of the overall constitution of the apparatus used for carrying out the method of the present invention. FIG. 9 is a block diagram, FIG. 9 to FIG. 11 are flow charts showing an example of concrete procedures for carrying out the method of the present invention.
FIG. 12 is a schematic plan view showing an example of a diffraction grating driving method in a conventional spectroscopic device. 10 ... Stepping motor, 11 ... Rotation axis, 12 ... Diffraction grating as a spectroscopic element, 13 ... Rotation axis, 14 ... Rotation transmission mechanism, 15 ... Belt, 17 ... Driven piece, 21 ... ... Reference position detector, 30 ... control section, 31 ... operation panel, 32 ... storage section, 34 ... stepping motor drive circuit, 35 ... control program, 36 ... wavelength-pulse number table.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−127649(JP,A) 特開 昭60−33019(JP,A) 特開 昭52−20844(JP,A) 特開 昭58−55723(JP,A) 特開 昭62−103528(JP,A) 実開 昭60−41834(JP,U) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-50-127649 (JP, A) JP-A-60-33019 (JP, A) JP-A-52-20844 (JP, A) JP-A-58- 55723 (JP, A) JP 62-103528 (JP, A) Actually developed 60-41834 (JP, U)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】分光素子の角度を変えることによって出射
させるべき光の波長を変えるようにした分光装置におけ
る波長選択駆動方法において、 a:波長選択駆動源としてステッピングモータを用い、 b:かつそのステッピングモータの回転軸の回転を、分光
素子の回動軸に伝達するための回転伝達機構として; 分光素子の回動軸に、その回動軸線を中心とする円筒面
の少なくとも一部を形成する周面を有する被駆動片を固
定しておき、その被駆動片の周面に近接する位置にはス
テッピングモータの回転軸を前記回動軸線と平行に配置
し、前記回転軸の周面に、実質的に伸びがなくかつ可撓
性を有するベルトの長さ方向の中間部を1重または2重
以上に巻掛けるとともに、その巻掛けた部分の一部を前
記回転軸の周面の一部に固定し、かつそのベルトの両端
部側が回動軸線に対し直交する平面に投影した投影図上
で交叉するように、そのベルトの両端部側を被駆動片の
周面に沿って互いに反対方向へ延長させて、その両端部
をその被駆動片に固定した構成とされているものを用
い、 c:しかも予め波長または/および波数とステッピングモ
ータを駆動させるためのパルス数との関係をテーブル化
して記憶させておき、 d:波長選択時に前記テーブルを参照して設定すべき波長
もしくは波数に対応するパルス数を読出し、その数のパ
ルスをステッピングモータに与えることにより分光素子
を所要角度回動させて波長もしくは波数を設定する、 ことを特徴とする分光装置における波長選択駆動方法。
1. A wavelength selection driving method in a spectroscopic device in which a wavelength of light to be emitted is changed by changing an angle of a spectroscopic element, wherein a: a stepping motor is used as a wavelength selection driving source, and b: and its stepping As a rotation transmission mechanism for transmitting the rotation of the rotation shaft of the motor to the rotation shaft of the spectroscopic element; the circumference of the rotation shaft of the spectroscopic element forming at least a part of a cylindrical surface centered on the rotation axis. A driven piece having a surface is fixed, and a rotation shaft of a stepping motor is arranged parallel to the rotation axis at a position close to the peripheral surface of the driven piece. The belt having no flexibility and flexibility is wound around the intermediate portion in the length direction in a single or double layer, and a part of the wound part is attached to a part of the peripheral surface of the rotating shaft. Fixed and its bell Both end sides of the belt are extended in opposite directions along the peripheral surface of the driven piece so that both end sides of the belt intersect on a projection view projected on a plane orthogonal to the rotation axis. Using a structure in which both ends are fixed to the driven piece, c: In addition, the relationship between the wavelength or / and the wave number and the pulse number for driving the stepping motor is tabulated and stored in advance, d: When selecting a wavelength, refer to the table above to read the number of pulses corresponding to the wavelength or wave number to be set, and apply that number of pulses to the stepping motor to rotate the spectroscopic element a required angle to set the wavelength or wave number. A method for driving a wavelength selection in a spectroscopic device, comprising:
【請求項2】分光素子の角度を変えることによって出射
させるべき光の波長を変えるようにした分光装置におけ
る波長選択駆動方法において、 a:波長選択駆動源としてステッピングモータを用い、 b:かつそのステッピングモータの回転軸の回転を、分光
素子の回動軸に伝達するための回転伝達機構として; 分光素子の回動軸に、その回動軸線を中心とする円筒面
の少なくとも一部を形成する周面を有する被駆動片を固
定しておき、その被駆動片の周面に近接する位置には、
ステッピングモータの回転軸を前記回動軸線と平行に配
置し、前記回転軸の周面に、実質的に伸びがなくかつ可
撓性を有する第1のベルトおよび第2のベルトのそれぞ
れの一端側の部分を1重または2重以上に巻掛けてその
先端部を前記回転軸に固定し、かつ第1のベルトおよび
第2のベルトの他端部側が回動軸線に対し直交する平面
に投影した投影図上で互いに交叉するように、各ベルト
の他端部側を前記被駆動片の周面に沿って互いに反対方
向へ延長させて、その各端部を被駆動片に固定した構成
とされているものを用い、 c:しかも予め波長または/および波数とステッピングモ
ータを駆動させるためのパルス数との関係をテーブル化
して記憶させておき、 d:波長選択時に前記テーブルを参照して設定すべき波長
もしくは波数に対応するパルス数を読出し、その数のパ
ルスをステッピングモータに与えることにより分光素子
を所要角度回動させて波長もしくは波数を設定する、 ことを特徴とする分光装置における波長選択駆動方法。
2. A wavelength selection driving method in a spectroscopic device in which a wavelength of light to be emitted is changed by changing an angle of a spectroscopic element, wherein a: a stepping motor is used as a wavelength selection driving source, and b: and its stepping As a rotation transmission mechanism for transmitting the rotation of the rotation shaft of the motor to the rotation shaft of the spectroscopic element; the circumference of the rotation shaft of the spectroscopic element forming at least a part of a cylindrical surface centered on the rotation axis. A driven piece having a surface is fixed, and at a position close to the peripheral surface of the driven piece,
The rotation shaft of the stepping motor is arranged in parallel with the rotation axis, and one end side of each of the first belt and the second belt which is substantially inextensible and has flexibility on the peripheral surface of the rotation shaft. Part is wound in a single layer or in a double layer or more and its tip end is fixed to the rotating shaft, and the other ends of the first belt and the second belt are projected on a plane orthogonal to the rotation axis. The other end side of each belt is extended in opposite directions along the peripheral surface of the driven piece so that each end is fixed to the driven piece so as to intersect with each other on the projection view. C: Moreover, the relationship between the wavelength or / and the wave number and the pulse number for driving the stepping motor is tabulated and stored in advance, and d: set by referring to the table when selecting the wavelength. Corresponds to the desired wavelength or wave number Reads the pulse number, the wavelength selection drive method in the spectral apparatus that number of pulses the spectral element is required angle rotated by providing a stepper motor to set the wavelength or wavenumber, characterized in that.
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