(57)【要約】【課題】２個の光検出器の切換えを、低廉なコストで、高速且つ高い位置再現性で行う。【解決手段】モータ１５の軸と一体に回転するピン１８は、軸１９を中心に回転自在である連結板２１の長穴２２に挿入され、光検出器４、７が設置されたキャリッジ３上に立設されたピン２４は連結板２１の切欠２３に挿入され、連結板２１はばね２５によりその回転範囲のほぼ中央を境界に両側に向かって付勢されている。キャリッジ３が位置規制ピン１０に当接した状態からモータ１５が時計回り方向に回転すると、ピン１８は付勢力に抗して連結板２１を回動させ、上記境界を通過すると付勢力の方向が反転し連結板２１は更に回動する。それによってキャリッジ３は移動するが、位置規制ピン１１に当たる前に、ピン１８は長穴２２の進行後方に当たり付勢力に抗して連結板２１の移動速度を抑制する。したがって、移動の高速性を損なうことなく、位置規制ピン１１とキャリッジ３との衝突音を和らげることができる。【選択図】　図２
2004012164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同種の２個の光学部材と、該２個の光学部材の一方を所定光路上に進出、他方を後退させることにより該光学部材を機械的に切り換える切換手段と、を具備する分光光度計において、該切換手段は、
ａ）直線状の案内手段と、
ｂ）第１、第２なる２個の光学部材が搭載され、前記案内手段に沿って直線往復動可能な移動台と、
ｃ）前記案内手段の延伸方向に前記移動台を挟んだ両側にそれぞれ設けられ、該移動台に当接することによって、第１光学部材の選択に対応した第１位置と、第２光学部材の選択に対応した第２位置とに該移動台を位置規制する位置規制手段と、
ｄ）係合部が設けられた駆動軸を回転駆動する回転駆動手段と、
ｅ）前記駆動軸とほぼ同軸上の軸を中心に回転自在であって、前記係合部に対し所定の角度範囲で自由回転するように該係合部と係合する被係合部と、その回動に伴って回動方向に応じた方向に前記移動台を移動させる動力伝達部とを有する回動体と、
ｆ）該回動体が所定角度位置にある地点を境界にして、その両側で該境界から離れる方向に該回動体を付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴とする分光光度計。
【請求項２】
前記光学部材は、測定光を受光する光検出器であることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項３】
前記光学部材は、測定光の元となる光を放射する光源であることを特徴とする請求項１に記載の分光光度計。
【請求項４】
前記移動台が第１位置から第２位置、又はその逆に移動しているとき、少なくとも該移動台が前記位置規制手段に当接する直前においては、前記駆動軸の回転速度を遅くして当接時の衝撃を和らげるように前記回転駆動手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の分光光度計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可視紫外分光光度計等の分光光度計に関し、更に詳しくは、複数の光検出器や光源を切換え可能に備えた分光光度計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
分光光度計において、使用する波長に応じた検出特性を有する光検出器を切り替え可能に備えたものが知られている。図５はこうした分光光度計の概略構成図である。図５において、光源３１から発した光はモノクロメータ３２に導入され、所定の波長を有する単色光が取り出されて試料３３に照射される。試料３３は特有の透過特性又は反射特性を有しており、その特性を反映した透過光又は反射光である測定光は、光検出器切換機構３４により機械的に位置が交替される光検出器４又は７のいずれかに入射する。光検出器切換駆動部３５は図示しない制御部の制御の下に、光検出器切換機構３４を駆動する。光検出器４又は７による受光信号は信号処理部３６へと入力され、ここで演算処理等が実行されることにより、試料３３による透過率や反射率が算出される。
【０００３】
図６及び図７はそれぞれ、こうした光検出器切換機構３４の従来の概略構成図であり、いずれも（Ａ）は上面図、（Ｂ）は要部の縦断面図である。
【０００４】
図６の例では、ギアヘッド付モータ４１の出力軸４２に扇形状板４３が固着され、その上面の同軸円周上に２種類の光検出器４、７がそれぞれホルダ４４、４５を用いて外向きに取り付けられている。出力軸４２の回転により扇形状板４３は直接的に回動されるため、切換え時の光検出器４、７の位置（水平方向の位置）の再現性はモータ４１のギアヘッドの減速比に依存する。そのため、高い位置再現性を得るには、ギアヘッドの機械的精度が高いことが必要であって、部品点数は少なくて済む反面、高価なモータが必要である。
【０００５】
一方、図７の例では、ギアヘッド付モータ４１の出力軸４２に、ガイドピン５３を突設した円盤体５２が固着される。扇形状板５５は軸５４を中心に回動自在であって、略径方向に延伸して形成された長穴５６に上記ガイドピン５３が挿入されている。出力軸４２の回転によりガイドピン５３が出力軸４２周りを回動すると、ガイドピン５３を介して長穴５６の内壁面の一部が力を受け、それによって扇形状体板５５は回動する。この構成においても、高い位置再現性を得るためにギアヘッドの機械的精度を要することは、図６の例と同様である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の光検出器切換機構では、コストが高くつくという以外に次のようないくつかの問題がある。
【０００７】
すなわち、上記従来の光検出器切換機構３４ではいずれも、光検出器４、７の固定位置は回転軸（図６では出力軸４２、図７では軸５４）から離れており、図６の例ではｄ１、図７の例ではｄ２である。そのため、例えば、ホルダ４４、４５の取付時の締付け等に起因する扇形状板４３、５５の撓みや上下方向のガタなどの影響が無視できず、測定光の光束を光検出器４、７の受光面の中央に照射するべく調整を行うのが困難になる。例えば、光検出器に入射する直前の測定光の光束寸法が１．５×２ｍｍ程度であるのに対し、光検出器の受光面サイズはφ３ｍｍとあまり大きくない。そのため、垂直方向の位置調整のずれが大きいと、光束の一部が受光面を外れるおそれさえある。
【０００８】
上記構成では、扇形状板４３、５５の半径を小さくして回転中心から光検出器４、７の固定位置までの距離を短くすれば、上述したような撓みやガタの影響を小さくすることができる。しかしながら、そうすると切換え時の扇形状板４３、５５の必要回転角度が大きくなるため、切換え所要時間が長くなり実用的でなくなる。更にまた、水平方向の位置再現性を確保するために、モータ４１のギアの減速比を大きくすることが考えられるが、これも切替え所要時間を長くするから好ましくない。
【０００９】
なお、分光光度計には、光検出器ではなく、発光波長の異なる２個の光源を切換え可能に備えたものもあるが、そうした分光光度計でも同様の問題が生じることは言うまでもない。
【００１０】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、複数の光検出器や光源を切換え可能に備える分光光度計にあって、比較的低廉なコストで高い位置再現性と高速の切換えを達成することができる分光光度計を提供することにある。また、本発明の他の目的とするところは、光検出器や光源の切換え動作時に大きな騒音を発することがない分光光度計を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために成された本発明は、光源や光検出器などの同種の２個の光学部材と、該２個の光学部材の一方を所定光路上に進出、他方を後退させることにより該光学部材を機械的に切り換える切換手段と、を具備する分光光度計において、該切換手段は、
ａ）直線状の案内手段と、
ｂ）第１、第２なる２個の光学部材が搭載され、前記案内手段に沿って直線往復動可能な移動台と、
ｃ）前記案内手段の延伸方向に前記移動台を挟んだ両側にそれぞれ設けられ、該移動台に当接することによって、第１光学部材の選択に対応した第１位置と、第２光学部材の選択に対応した第２位置とに該移動台を位置規制する位置規制手段と、
ｄ）係合部が設けられた駆動軸を回転駆動する回転駆動手段と、
ｅ）前記駆動軸とほぼ同軸上の軸を中心に回転自在であって、前記係合部に対し所定の角度範囲で自由回転するように該係合部と係合する被係合部と、その回動に伴って回動方向に応じた方向に前記移動台を移動させる動力伝達部とを有する回動体と、
ｆ）該回動体が所定角度位置にある地点を境界にして、その両側で該境界から離れる方向に該回動体を付勢する付勢手段と、
を備えることを特徴としている。
【００１２】
ここで、前記光学部材は、測定光を受光する光検出器、或いは、測定光の元となる光を放射する光源である構成とすることができる。
【００１３】
また、本発明に係る分光光度計では、前記移動台が第１位置から第２位置、又はその逆に移動しているとき、少なくとも該移動台が前記位置規制手段に当接する直前においては、前記駆動軸の回転速度を遅くして当接時の衝撃を和らげるように前記回転駆動手段を制御する制御手段を備える構成とすることが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係る分光光度計において、例えばいま第１光学部材が選択されている（つまり所定光路上に第１光学部材が位置している）状態から、第２光学部材に切換えが行われる（つまり第１光学部材に代わって所定光路上に第２光学部材を進出させる）際に、切換手段は次のように動作する。
【００１５】
すなわち、第１光学部材が選択されている状態では、回動体は付勢手段により所定回転方向に付勢され、動力伝達部を介して受ける力によって、移動台は位置規制手段に当接して第１位置に在る。この状態から回転駆動手段により駆動軸を上記付勢による所定回転方向とは逆方向に回転させると、係合部と被係合部との係合によって駆動軸の回転動力が回動体に伝達され、回動体は付勢力に抗して駆動軸と同一方向に回動する。それによって、移動台は第１位置から離れて第２位置へ向かって移動し始める。
【００１６】
回動体が上記境界である所定角度位置に達し、それを超えると、付勢手段による付勢力の作用する方向は反転し、回動体の回動方向と同一になる。そのため、駆動軸からの力ではなく付勢手段の付勢力によって回動体は瞬間的に回動し、移動台の移動も促進される。このとき、回動体は駆動軸よりも速く回動するため、係合部と被係合部との係合が一時的に解除されるが、係合部に対する回動体の自由回転の角度は制限されているため、その角度分だけ回動体が回動すると、係合部と被係合部とは再び係合する。
【００１７】
但し、先の係合時と異なり、回動体は付勢手段によってその時点での回動方向に付勢されているため、係合部と被係合部との係合によって駆動軸から回動体へ付与される力は、上記付勢力と抗する方向、つまり回動体の回動方向とは反対の方向となる。したがって、このとき、係合部と被係合部との係合は付勢力による回動体の回動を抑制するように作用し、付勢力があるにも拘わらず、回動体の回動速度は駆動軸の回転速度と同一となる。そして、駆動軸の回転に伴って回動体が所定位置まで達したとき、移動台は位置規制手段に当接して第２位置に留まり、第１光学部材から第２光学部材への切換えが完了する。したがって、上記のように、少なくとも移動台が位置規制手段に当接する直前において、駆動軸の回転速度を遅くしておけば、移動台が位置規制手段に当接する際の衝撃は小さくて済む。
【００１８】
なお、第２光学部材から第１光学部材への切換時にも、駆動軸や回動体の回動方向や移動台の移動方向は逆であるが、基本的な動作は上記と同一である。
【００１９】
【発明の効果】
この発明に係る分光光度計では、移動台は案内手段により摺動自在に保持されており、この案内手段の上方に２個の光学部材を位置させることができる。したがって、光学部材の切換時に移動台が移動しても、光学部材が上下動したりガタついたりすることがないので、光学部材の垂直方向の位置精度を容易に高くすることができる。また、移動台を位置規制手段に当接させることで第１位置及び第２位置が決まるため、水平方向の位置再現性も非常に高くなる。
【００２０】
更にまた、ギアヘッドによる減速が不要であるので、ギアヘッドを有しない安価なモータを使用することができる。また、位置規制手段により移動台、つまりは光学部材の位置を決めることができるため、モータとしてステッピングモータを使用したときにも、回転位置を検出するための位置センサを設ける必要がない。そのため、従来よりも、位置再現性を向上させつつコストも抑えることができる。
【００２１】
また、移動台の移動の一部はばね等の付勢手段による付勢力によって達成されるため、通常、その間の移動速度は非常に高速であり、光学部材の切換えに要する時間も短くすることができる。更にまた、移動台が位置規制手段に当接する際には、付勢手段による付勢力を抑制して回転駆動手段の回転速度に対応する移動速度で当接するため、上述したように、そのときの速度を遅くすることによって、移動台、位置規制手段が共に金属であったとしても、当接の際に発生する衝撃音を小さなものとすることができる。
【００２２】
【実施例】
以下、本発明に係る分光光度計の一実施例について、図面を参照して説明する。図１及び図２は本実施例による分光光度計における光検出器切換機構の要部の構成を示す上面図、図３は要部の縦断面図、図４はこの光検出器切換機構の動作説明図である。
【００２３】
この光検出器切換機構では、ベース１上に上記案内手段としてリニアガイド２が固定され、リニアガイド２の上にはそのリニアガイド２に沿って往復動自在に、上記移動台である略平板状のキャリッジ３が設けられている。キャリッジ３の上面には、第１光検出器４としてのＰｂＳ検出器を保持するための第１光検出器ホルダ５と、第２光検出器７としてのＩｎＧａＡｓ検出器を保持するための第２検出器ホルダ８とが、それぞれネジ６、９で固定されている。ベース１上にはリニアガイド２の延伸方向にキャリッジ３を挟むように、上記位置規制手段として第１、第２なる２本の位置決め用ピン１０、１１が立設されており、この位置決め用ピン１０、１１にキャリッジ３が当接することによって、キャリッジ３の位置決めが行われる。また、リニアガイド２左方のベース１上面には、第１、第２なる２つの反射鏡１２、１３が位置や角度の微調整が可能であるように固定されている。図１及び図２に示すように、右方から到来する測定光Ｓ及び参照光Ｒが同一位置（つまり選択された光検出器４又は７の受光面）に集光するように、反射鏡１２、１３の位置や角度は調整される。
【００２４】
リニアガイド２右方のベース１には上下に貫通して開口１４が設けられ、その開口１４の下面には回転駆動手段としてのステッピングモータ１５が、そのモータ軸１６を開口１４から上方に突出させた状態で固定されている。モータ軸１６には上部にガイドピン１８が立設された略円柱形状のボス１７が固定され、ボス１７の上部には、フランジ付ベアリング２０を介してモータ軸１６と同軸である軸１９に対して回転自在である連結板２１が上記回転体として装着されている。この連結板２１の所定箇所には長円状の長穴２２が形成されており、上記ガイドピン１８はこの長穴２２に挿入されている。したがって、ガイドピン１８は上記係合部、長穴２２は被係合部として機能する。また、連結板２１の外縁部には径方向に延伸する切欠２３が形成され、キャリッジ３の上面に立設された円柱形状のピン２４は切欠２３内を移動自在に挿入されている。したがって、切欠２３はピン２４と協働して上記動力伝達部として機能する。また、連結板２１上面の移動ポスト２６とベース１上に設けられた固定ポスト２７との間には、上記付勢手段として引張コイルばね２５が架設されている。
【００２５】
上記構成において、連結板２１の長穴２２はガイドピン１８の移動範囲を制限しており、モータ１５の駆動によりボス１７が回転する際に、ガイドピン１８が長穴２２の縁部に当接してこれを押すことによって、連結板２１に対して回転動力を与える。また、連結板２１が回転するとき、切欠２３の周縁部がピン２４を押圧するため、その力によってキャリッジ３はリニアガイド２に沿って直線的に移動する。キャリッジ３の往復動の範囲はキャリッジ３の手前側端面及び奥側端面が第１及び第２位置決めピン１０、１１に当接する位置で決まるから、それによって連結板２１の回動範囲も制限される。また、連結板２１は軸１９を中心に回動するのに対し、コイルばね２５の固定端（固定ポスト２７）は移動端（移動ポスト２６）から見ると軸１９よりも遠い位置にある。そのため、コイルばね２５は連結板２１の回動範囲のほぼ中央で最も伸長しており、そこから左右いずれの回転方向に対してもコイルばね２５は圧縮付勢力を連結板２１に付与する。
【００２６】
次に、上記構成を有する光検出器切換機構における光検出器の切換動作について、図４を参照しながら説明する。
いま、キャリッジ３、ボス１７、連結板２１の初期位置を図４（Ａ）に描く位置であるとする。このとき、コイルばね２５の圧縮力によって連結板２１は反時計回り方向に付勢されており、これによりキャリッジ３は手前方向に付勢され、第１位置決めピン１０に当接した位置で制止されている。この状態は図２と同一であり、反射鏡１２、１３で反射した光は第１光検出器４に導入されるようになっている。
【００２７】
第１光検出器４から第２光検出器７への切換えが指示されると、モータ１５には時計回り方向に回転駆動する制御信号が入力される。これによって、モータ軸１６が回転してボス１７も時計回り方向に回動するが、始めガイドピン１８は長穴２２内側を周方向に移動するので、ガイドピン１８は連結板２１に対して力を及ぼさず、連結板２１及びキャリッジ３は静止したままである。例えば、ガイドピン１８が長穴２２内を移動するのに相当する角度は約１３．５°である。
【００２８】
上記のようにガイドピン１８が移動してその進行方向の長穴２２の縁部に当接すると（図４（Ｂ）参照）、ガイドピン１８は軸１９の周りを時計回り方向に連結板２１を押し始める。このとき、連結板２１はコイルばね２５の圧縮力により反時計回り方向の力を受けるが、モータ１５の回転動力はばね２５による付勢力に抗して連結板２１を時計回り方向へと回動させる。このように連結板２１が時計回り方向に回転すると、キャリッジ３は奥方向に移動する。ガイドピン１８が約３５．５°回転したとき、コイルばね２５は最も伸長する（図４（Ｃ）参照）。それまでは、連結板２１は一貫してコイルばね２５により反時計回り方向の力を受ける。
【００２９】
連結板２１が上記コイルばね２５が最も伸長する回転位置を通り過ぎると、コイルばね２５の圧縮力は連結板２１を時計回り方向に回転させるように作用する。そのため、連結板２１はコイルばね２５の付勢力によって瞬間的に大きく時計回り方向に例えば約１９°回転する（図４（Ｄ）参照）。このとき、連結板２１の回転速度はモータ１５の回転速度よりも遙かに速いため、連結板２１の長穴２２の進行後方の縁部にガイドピン１８が当接し、それによって連結板２１は制止されて回転は一時的に停止する。この当接時に小さな衝撃音が発生するが、連結板２１の回転のストロークは小さいため、衝撃音は小さい。
【００３０】
更に、モータ１５は時計回り方向に駆動されて、それに伴ってガイドピン１８はモータ軸１６と同一速度で回転する。ガイドピン１８はコイルばね２５による連結板２１の回動を制止しているから、ガイドピン１８の回動に従って連結板２１も時計回り方向に回動する。連結板２１の回動に応じてキャリッジ３が奥方向へ移動して第２位置決めピン１１に当接すると、連結板２１の回動は停止する（図４（Ｅ）参照）。そして、更にモータ１５が回転駆動すると、ガイドピン１８は長穴２２の内側を移動し、進行方向の縁部に当たる（図４（Ｆ）参照）。この状態は図１と同一であり、反射鏡１２、１３で反射した光は第２光検出器７に導入される。
【００３１】
このようにキャリッジ３が手前側から奥に向かって移動する際、その途中ではコイルばね２５の付勢力によって高速移動するが、第２位置決めピン１１に衝突する前にその速度は緩くなり、モータ１５の回転速度に応じたゆっくりした速度で第２位置決めピン１１に当接する。そのため、当接の際に大きな衝突音が発生することを回避することができる。
【００３２】
また、上記説明は第１光検出器４から第２光検出器７への切換え時の動作であるが、逆の切換えの際にも同様の動作となることは明らかである。
また、上記実施例は、本発明を光検出器の切換えに適用した例であるが、分光光度計の他の光学部材、具体的には、光源の切換えにも同様の構成を用いることができることは当然である。
【００３３】
また、上記実施形態は一例であって、本発明の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る分光光度計の一実施例における光検出器切換機構の要部の構成を示す上面図。
【図２】本実施例における光検出器切換機構の要部の構成を示す上面図。
【図３】本実施例における光検出器切換機構の要部の構成を示す縦断面図。
【図４】本実施例における光検出器切換機構の動作説明図。
【図５】光検出器を切換え可能に備える分光光度計の概略構成図。
【図６】従来の光検出器切換機構の概略構成を示す上面図及び縦断面図。
【図７】従来の光検出器切換機構の概略構成を示す上面図及び縦断面図。
【符号の説明】
１…ベース
２…リニアガイド
３…キャリッジ
４…第１光検出器
５…第１光検出器ホルダ
６，９…ネジ
７…第２光検出器
８…第２検出器ホルダ
１０，１１…位置規制ピン
１２，１３…反射鏡
１４…開口
１５…ステッピングモータ
１６…モータ軸
１７…ボス
１８…ガイドピン
１９…軸
２０…フランジ付ベアリング
２１…連結板
２２…長穴
２３…切欠
２４…ピン
２５…コイルばね
２６…移動ポスト
２７…固定ポスト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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