JPH1183721A - 粒度分布測定装置のオートアライメント機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】光検出器を移動させることなく光軸の自動調整
をおこなうことのできる構成が簡易でコンパクトなオー
トアライメント機構を提供する。 【解決手段】 光源１と、平行光束を発生させるための
第１レンズ系２と、平行光束を集光させるための第２レ
ンズ系３と、光検出器９とを具備し、試料に光を照射さ
せて発生した散乱光を前記光検出器９で検出することに
より得られる散乱光強度パターンに基づいて試料の粒度
分布を測定するようにした散乱式の粒度分布測定装置の
オートアライメント機構にあって、前記光検出器９の受
光面に光軸調整用のチェックパターン９１を設けると共
に、前記第２レンズ系３を前記光軸６に対して直交する
方向に移動させるためのアクチュエータ４，５を設ける
一方、予め設定・記憶させた光軸調整プログラムに従
い、前記チェックパターン９１からの検出信号に基づい
て、前記光軸６を調整するための制御信号を前記アクチ
ュエータ４，５に送出する光軸調整処理部１１を設けて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は光源からの光を試料
に照射することによって得られる散乱光を光検出器で検
出し、その散乱光強度パターンに基づいて試料中の粒度
分布を測定するようにした粒度分布測定装置におけるオ
ートアライメント機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】散乱式の粒度分布測定装置の構成は、例
えば図７に示され、同図において、符号ａはレーザ光ｂ
を発生させるレーザ管、ｃはレーザ光を拡大して平行光
束とするビーム拡大器、ｄは試料ｅを収容するセル、ｆ
はセルｄの後方に配置される集光レンズ、ｇは集光レン
ズｆから出射される散乱光を検出するためのフォトダイ
オードよりなる光検出器、ｈは光検出器ｇからの信号を
取り込むマルチプレクサ、ｉはマルチプレクサｈからの
信号が入力され、散乱光強度パターンに基づいて演算を
おこない粒度分布を求めるＣＰＵである。

【０００３】このような粒度分布測定装置では、レーザ
管ａと光検出器ｇの光軸が精度よく一致していなければ
ならないが、レーザ管ａが熱歪みを起こしたり、セル
ｄ，集光レンズｆ，光検出器ｇ等を設けたベンチ（図示
省略）が熱で歪んだり、また、セルｄを交換したりする
場合、その取付位置が変化するなどにより、光軸にずれ
が生じることがあり、測定の度毎に光軸の調整がおこな
われる。

【０００４】そのために、光検出器ｇの光軸中心部に、
図示は省略するが、例えばフォトダイオードよりなる４
分割の光軸調整用受光部を設け、その光軸調整用受光部
を構成する４つの受光素子からそれぞれ出力される強度
信号の大きさが等しくなるように、光検出器ｇをＸＹ軸
方向に移動させることにより、測定に先立って光軸合わ
せがおこなわれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の光検出器ｇをＸ
Ｙ軸方向に移動させるために、通常、圧電素子やステッ
ピングモータ等の２つのアクチュエータｍ，ｎが用いら
れ、かつ、その光検出器ｇはリングディテクタとも称さ
れるように円弧状に形成した複数個のフォトダイオード
よりなる受光素子を板面に扇形状に配列して大きな板状
体に形成されていた。従って、光軸調整のために必要と
される移動量（またはステップ数）を確保するためには
装置内に比較的大きなスペースを要し、また、構成も複
雑になるという難点があった。

【０００６】本発明はこのような実情に鑑みてなされ、
光検出器を移動させることなく光軸の自動調整をおこな
うことのできる構成が簡易でコンパクトなオートアライ
メント機構を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するための手段を以下のように構成している。すなわ
ち、請求項１に記載の発明では、光源と、平行光束を発
生させるための第１レンズ系と、平行光束を集光させる
ための第２レンズ系と、光検出器とを具備し、試料に光
を照射させて発生した散乱光を前記光検出器で検出する
ことにより得られる散乱光強度パターンに基づいて試料
の粒度分布を測定するようにした散乱式の粒度分布測定
装置のオートアライメント機構にあって、前記光検出器
の受光面に光軸調整用のチェックパターンを設けると共
に、前記第２レンズ系を光軸に対して直交する方向に移
動させるためのアクチュエータを設ける一方、予め設定
・記憶させた光軸調整プログラムに従い、前記チェック
パターンからの検出信号に基づいて、前記光軸を調整す
るために前記第２レンズ系を移動させるための制御信号
を前記アクチュエータに送出する光軸調整処理部を設け
てなることを特徴としている。

【０００８】請求項２に記載の発明では、光源と、平行
光束を発生させるための第１レンズ系と、平行光束を集
光させるための第２レンズ系と、光検出機とを具備し、
試料に光を照射させて発生した散乱光を前記光検出器で
検出することにより得られる散乱光強度パターンに基づ
いて試料の粒度分布を測定するようにした散乱式の粒度
分布測定装置のオートアライメント機構にあって、前記
光検出器の受光面に光軸調整用のチェックパターンを設
けると共に、前記第１レンズ系を構成するレンズを光軸
に対して直交する方向に移動させるためのアクチュエー
タを設ける一方、予め設定・記憶させた光軸調整プログ
ラムに従い、前記チェックパターンからの検出信号に基
づいて、前記光軸を調整するために前記第１レンズ系を
構成するレンズを移動させるための制御信号を前記アク
チュエータに送出する光軸調整処理部を設けてなること
を特徴としている。

【０００９】請求項３に記載の発明では、光源と、平行
光束を発生させるための第１レンズ系と、平行光束を集
光させるための第２レンズ系と、光検出機とを具備し、
試料に光を照射させて発生した散乱光を前記光検出器で
検出することにより得られる散乱光強度パターンに基づ
いて試料の粒度分布を測定するようにした散乱式の粒度
分布測定装置のオートアライメント機構にあって、前記
光検出器の受光面に光軸調整用のチェックパターンを設
けると共に、前記第１レンズ系および第２レンズ系を光
軸に対して直交する方向に移動させるためのアクチュエ
ータを設ける一方、予め設定・記憶させた光軸調整プロ
グラムに従い、前記チェックパターンからの検出信号に
基づいて、前記光軸を調整するために前記第１レンズ系
および第２レンズ系を移動させるための制御信号を前記
アクチュエータに送出する光軸調整処理部を設けてなる
ことを特徴としている。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明の散乱式の粒度分布
装置のオートアライメント機構の実施例を図面に基づい
て詳細に説明する。図１は装置の構成を示し、符号１は
レーザ光を発生する光源、２はレーザ光を適宜に拡大し
て平行光束とするビーム拡大器（本発明でいう第１レン
ズ系）で、例えば２つの凸レンズ２１，２２（図４
（Ａ）参照）よりなる。３は凸レンズよりなる集光レン
ズ（本発明でいう第２レンズ系）、４，５はその集光レ
ンズ３を光軸６に対して直交するＸＹ軸方向に移動させ
るためのアクチュエータで、例えばステップモータより
なり互いに直交する方向に配置される。

【００１１】８はフローセル、９はフォトダイオードよ
りなる受光素子を配列した光検出器（図３参照）で、４
つの受光素子よりなる光軸調整用の透過光検出用測定部
（チェックパターン）９１と、その透過光検出用測定部
９１を含む一つの検出平面（受光面）に設けられる散乱
光検出用測定部９２，９３よりなる。１０は光検出器９
からの検出信号を取り込むマルチプレクサ、１１はＣＰ
Ｕであり、マルチプレクサ１０からの信号が入力され、
予め設定・記憶されている所定の制御プログラムに従
い、散乱光強度パターンに基づいて粒度分布の測定をお
こなうと共に、その測定に先立ち、光軸を調整するため
にアクチュエータ４，５に制御信号を送出する光軸調整
処理部を含むものである。

【００１２】このような構成により、フローセル８内の
試料にレーザ光を照射すると、レーザ光の一部が試料中
の粒子を照射して散乱光となり、残りの光りは粒子と粒
子との間を通過して透過光となり、共に光検出器９に至
る。

【００１３】このような構成の粒度分布測定装置では、
測定に先立ち、測定対象となる試料をフローセル８内に
注入した状態にて、まず、光軸調整処理部からの指令に
よってオートアライメント（光軸自動調整）がおこなわ
れる。すなわち、透過光検出用測定部９１の４つの受光
素子９１１〜９１４における各受光強度が全て等しくな
るように両アクチュエータ４，５に対して制御信号が送
出され、集光レンズ３のＸＹ軸方向への移動により光軸
６が自動調整される（図２参照）。なお、その集光レン
ズ３の曲率や屈折率などの光学的特性を変えることによ
りアクチュエータ４，５の駆動量と光軸の移動量を調整
することができる。

【００１４】この場合、集光レンズ３のみを移動させる
ので、アクチュエータ４，５の駆動力が少なくて済む。
従って、従来より迅速にオートアライメントが可能とな
り、また、装置をよりコンパクトに形成することもでき
る。上述のアクチュエータ４（５）はモータの回転によ
りその回転軸と連係させた作動軸が進退動作するもので
あり、基本的には、この作動軸と戻しバネ４１との間に
集光レンズ３を挟持させることによってその集光レンズ
３を移動させるようにし、互いに直交する方向に配置さ
れる２つのアクチュエータ４，５によって光軸６と直交
するＸＹ軸方向への移動調整が可能となる。なお、その
アクチュエータ４，５には、ステップモータに代えて圧
電抵抗素子（ＰＺＴ）を用いてもよい。

【００１５】上述のオートアライメントが完了した後
に、散乱光検出用測定部９２により粒度分布の測定がお
こなわれる。その散乱光検出用測定部９２は、図３に示
されるように、円弧状に形成した複数個の受光素子列９
２（９２１〜９２５）を扇形状に配列したものである。

【００１６】なお、本発明は光検出器９における受光素
子の配列を図３に示すものに限定するものではなく、少
なくとも受光面にチェックパターンと散乱光検出用測定
部とが適宜な受光素子の配列で形成されていればよい。

【００１７】一方、上述のフローセル８の位置は図１に
示す位置に限られることなく、ビーム拡大器２と集光レ
ンズ３との間に配置してもよい。また、ビーム拡大器を
構成する第１レンズ系２のレンズの組み合わせは、例え
ば図４（Ａ）〜（Ｃ）および図５（Ａ）〜（Ｃ）に示さ
れる中から適宜に選択されてよい。なお、図４（Ａ）は
凸レンズ２１，２２の組み合わせであり、図４（Ｂ）は
凹レンズ２３と凸レンズ２４、図４（Ｃ）は凹レンズ２
３と合わせレンズ（凹レンズ２４と凸レンズ２５）、図
５（Ａ）は凸レンズ２６と２７、図５（Ｂ）は合わせレ
ンズ（凸レンズ２６と凹レンズ２３）、（凹レンズ２４
と凸レンズ２５）同士、図５（Ｃ）は合わせレンズ（凸
レンズ２６と凹レンズ２３）、（凹レンズ２４と凸レン
ズ２５）同士の組み合わせである。

【００１８】図６は異なる実施例を示し、この場合、集
光レンズ３は固定し、第１レンズ系２の一方の凸レンズ
２２を２つのアクチュエータ４，５によって光軸６と直
交するＸＹ軸方向に移動させるようにしている。また、
その一方の凸レンズ２２は固定し、他方の凸レンズ２１
を移動させるようにしてもよく、図４（Ｂ），（Ｃ）、
図５（Ａ）〜（Ｃ）に示す第１レンズ系２の中から適宜
に選択したレンズをアクチュエータ４，５で移動させる
ようにしてもよい。あるいは、図示は省略するが、適宜
に選択した第１レンズ系２と第２レンズ系３とを一体化
し、これらをアクチュエータ４，５で移動させるように
してもよい。なお、以上の実施形態では、２つのアクチ
ュエータ４，５を用いているが、リンク機構やガイド機
構等を介して単一のアクチュエータでレンズを光軸６と
直交するＸＹ軸方向に移動させるようにしてもよいのは
いうまでもない。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の粒度分布
測定装置のオートアライメント機構によれば、光検出器
の受光面に光軸調整用のチェックパターンを設けると共
に、平行光束を集光する第２レンズ系を光軸に対して直
交する方向に移動させるためのアクチュエータを設ける
一方、予め設定・記憶させた光軸調整プログラムに従
い、前記チェックパターンからの検出信号に基づいて、
前記アクチュエータを作動させることにより、前記光軸
を自動調整するようにしたので、アクチュエータの駆動
量を少なくしてより迅速に光軸の調整が可能となり、構
成が簡易となり、装置のコンパクト化も可能となる。ま
た、平行光束を発生させる第１レンズ系のレンズを移動
させるようにしても、あるいはその第１レンズ系と第２
レンズ系とを移動させるようにしても、同様の効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の粒度分布測定装置のオートアライメン
ト機構の一実施例を示す構成図である。

【図２】同第２レンズ系を移動させた場合の説明図であ
る。

【図３】同光検出器の受光素子の配列の一例を示す正面
図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は同第１レンズ系のレンズの組
み合わせの例を示す図面である。

【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は同第１レンズ系のレンズの組
み合わせの別の例を示す図面である。

【図６】同異なる実施例を示す構成図である。

【図７】従来の粒度分布測定装置の一例を示す構成図で
ある。

【符号の説明】

１…光源、２…第１レンズ系、３…第２レンズ系、４，
５…アクチュエータ、６…光軸、９…光検出器、９１…
チェックパターン、１１…光軸調整処理部（ＣＰＵ）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、平行光束を発生させるための第
   １レンズ系と、平行光束を集光させるための第２レンズ
   系と、光検出器とを具備し、試料に光を照射させて発生
   した散乱光を前記光検出器で検出することにより得られ
   る散乱光強度パターンに基づいて試料の粒度分布を測定
   するようにした散乱式の粒度分布測定装置のオートアラ
   イメント機構であって、前記光検出器の受光面に光軸調
   整用のチェックパターンを設けると共に、前記第２レン
   ズ系を光軸に対して直交する方向に移動させるためのア
   クチュエータを設ける一方、予め設定・記憶させた光軸
   調整プログラムに従い、前記チェックパターンからの検
   出信号に基づいて、前記光軸を調整するために前記第２
   レンズ系を移動させるための制御信号を前記アクチュエ
   ータに送出する光軸調整処理部を設けてなることを特徴
   とする粒度分布測定装置のオートアライメント機構。
2. 【請求項２】 光源と、平行光束を発生させるための第
   １レンズ系と、平行光束を集光させるための第２レンズ
   系と、光検出器とを具備し、試料に光を照射させて発生
   した散乱光を前記光検出器で検出することにより得られ
   る散乱光強度パターンに基づいて試料の粒度分布を測定
   するようにした散乱式の粒度分布測定装置のオートアラ
   イメント機構であって、前記光検出器の受光面に光軸調
   整用のチェックパターンを設けると共に、前記第１レン
   ズ系を構成するレンズを光軸に対して直交する方向に移
   動させるためのアクチュエータを設ける一方、予め設定
   ・記憶させた光軸調整プログラムに従い、前記チェック
   パターンからの検出信号に基づいて、前記光軸を調整す
   るために前記第１レンズ系を構成するレンズを移動させ
   るための制御信号を前記アクチュエータに送出する光軸
   調整処理部を設けてなることを特徴とする粒度分布測定
   装置のオートアライメント機構。
3. 【請求項３】 光源と、平行光束を発生させるための第
   １レンズ系と、平行光束を集光させるための第２レンズ
   系と、光検出器とを具備し、試料に光を照射させて発生
   した散乱光を前記光検出器で検出することにより得られ
   る散乱光強度パターンに基づいて試料の粒度分布を測定
   するようにした散乱式の粒度分布測定装置のオートアラ
   イメント機構であって、前記光検出器の受光面に光軸調
   整用のチェックパターンを設けると共に、前記第１レン
   ズ系および第２レンズ系を光軸に対して直交する方向に
   移動させるためのアクチュエータを設ける一方、予め設
   定・記憶させた光軸調整プログラムに従い、前記チェッ
   クパターンからの検出信号に基づいて、前記光軸を調整
   するために前記第１レンズ系および第２レンズ系を移動
   させるための制御信号を前記アクチュエータに送出する
   光軸調整処理部を設けてなることを特徴とする粒度分布
   測定装置のオートアライメント機構。