JPH1183722A - 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】 （修正有） 【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粒度
分布測定装置のオートアライメント機構を提供する。 【解決手段】 散乱式の粒度分布測定装置のオートアラ
イメント機構１２にあって、光検出器９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、光源１と光
検出器９との間に光透過板３，５を設け、その光透過板
３，５を光軸１１と直交する軸まわりに回動させるため
のアクチュエータ４，６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、光軸１１を調整するため
に光透過板３，５を回動させるための制御信号をアクチ
ュエータ４，６に送出する光軸調整処理部１２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１４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、前記光源と光検出器との間に光透過板を設け、その
光透過板を光軸と直交する軸まわりに回動させるための
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光
透過板を回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レンズ系と光検出器との間にプリ
ズムを配置し、そのプリズムを光軸と直交する方向また
は光軸と平行な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プリズムを移動さ
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レンズ系と光検出器との間に、液
体の充填量を調整することによりプリズム状となるプリ
ズム形成体と、そのプリズム形成体に対する液体の充填
量を調整するための調整手段を設ける一方、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
ために前記プリズム形成体をプリズム状とするための制
御信号を前記調整手段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（レーザ管）、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２１，２
２（図４（Ａ）参照）よりなる。３は光軸１１と直交す
る方向の軸を中心に回動する平行平板状のガラス体より
なる光透過板、４はその光透過板３を回動させるステッ
プモータよりなるアクチュエータ、５は光透過板３の軸
と直交し、かつ光軸１１と直交する軸を中心に回動する
平行平板状のガラス体よりなる光透過板、６は光透過板
５を回動させるためのステップモータよりなるアクチュ
エータである。７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）、８はフローセルである。

【００１１】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９
２，９３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、１２はＣＰＵ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１１を調整するためにアクチュエー
タ４，６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４，６に対して制御信号が送
出され、両光透過板３，５の回動により、光軸１１が自
動調整される（図２参照）。なお、光透過光板３，５の
厚さや屈折率を変えることにより、アクチュエータ４，
６の駆動量と光軸１１の移動量を調整することができ
る。

【００１４】この場合、嵩高い光検出器９は固定状態と
して、寸法形状の比較的小さな光透過板３，５を回動さ
せるのみでよく、移動のためのスペースを別途要するこ
となく、また、その光透過板３，５のわずかな回動によ
って光軸１１の調整量を大きくとれるので、従来よりも
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可能となる。

【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と光透過
板３との間に配置してもよく、光透過板５と集光レンズ
７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２３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，図７は異なる実施例を示し、この場
合、両光透過板３，５を集光レンズ７と光検出器９の間
に配置し、その集光レンズ７とビーム拡大器２との間に
フローセル８を配置している。この場合においても、フ
ローセル８は集光レンズ７と光透過板３の間、または光
透過板５と光検出器９との間に配置してもよい。

【００１９】図８は別の実施例を示し、この場合、平行
平板状のガラス体よるなる光透過板３，５に代えて、図
示のようなテーパ状断面を有するプリズム１３，１５を
集光レンズ７と光検出器９との間に配置し、かつ、その
プリズム１３，１５を光軸１１と直交する方向であり、
かつ互いに直交する方向に移動させるためのアクチュエ
ータ１４，１６を設けている。

【００２０】上述のアクチュエータ１４，１６はモータ
（例えばステップモータ等）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、その作動軸と戻しばね１４１，１６１との間にプリ
ズム１３を挟持させることによってそのプリズム１３を
移動させるようにし、このようなプリズム１３，１５を
互いに直交する方向に配置することによって、光軸１１
のＸＹ軸方向への調整が可能となる。なお、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。
また、プリズム１３，１５はフローセル８と集光レンズ
７との間に配置してもよく、あるいは第２レンズ系２と
フローセル８との間に配置してもよい。さらに、フロー
セル８は集光レンズ７とプリズム１３との間またはプリ
ズム１５と光検出器９との間に配置してもよい。

【００２１】図９，図１０はさらに異なる実施例を示
し、この場合、集光レンズ７と光検出器９との間に、光
軸１１と平行な方向に移動するプリズム２３と光透過板
３とを配置している。なお、２４はアクチュエータ、２
４１は戻しばねであり、そのアクチュエータ２４は図８
に示すアクチュエータ１４等と同様のものである。この
ような構成により、プリズム２３の光軸１１に沿う方向
への移動によって光軸１１を上下に移動調整することが
でき、また、光透過板３を光軸１１と直交する軸まわり
に回動させることにより光軸１１を左右に移動調整する
ことができる。なお、このプリズム２３と光透過板３は
位置を入れ替えてもよく、また、フローセル８は集光レ
ンズ７とプリズム２３の間、または光透過板３と光検出
器９の間に配置してもよい。なお、光透過板３に替え
て、プリズム２３と同様のプリズムを光軸を回転軸とし
てプリズム２３に対して９０°回転させた位置に配置し
てもよい。

【００２２】図１１ないし図１２はさらに別の実施例を
示し、この場合、集光レンズ７と光検出器９との間に、
液体（例えば水）の充填量を調整することによってプリ
ズム状となるプリズム形成体３３と光透過板３とを配置
している。そのプリズム形成体３３（図１３参照）は、
弾力性のある耐水性合成ゴム３３２と蛇腹状の耐水性合
成ゴム３３３の両側にガラス板等の光透過板３３１，３
３１を貼着し、その蛇腹状の耐水性合成ゴム３３３に設
けた接続管３３４を給排水チューブ３３５と接続し、そ
の給排水チューブ３３５を三方電磁弁３４を介して給排
水シリンダ（調整手段）３５と接続している。

【００２３】その給排水シリンダ３５は水の充填された
シリンダ本体３６と、ピストン３７と、そのピストンロ
ッドに形成されたラック３８と、そのラック３８と噛み
合うピニオン３９と、そのピニオン３９を回転させるス
テップモータ４０とよりなり、上述の光透過板３を光軸
１１と直交する軸まわりに回動させるアクチュエータ４
と、三方電磁弁３４と、ステップモータ４０とがＣＰＵ
１２からの制御信号によって作動し、光軸１１の調整が
おこなわれる。

【００２４】すなわち、図１１の状態にてピストン３７
を左に作動させるとプリズム形成体３３内に水が充填さ
れ、蛇腹状の耐水性合成ゴム３３３が伸びプリズム形成
体３３が下拡がりのプリズム状に拡開する（図１２参
照）。その開き角度は、ピストン３７の移動量（ステッ
プモータ４０の歩進数）によって決定され、これによ
り、光軸１１を上下に調整できる。一方、アクチュエー
タ４により光透過板３を回動させることによって光軸１
１を左右に調整することができる。他方、三方電磁弁３
４をオン操作することにより、プリズム形成体３３内の
水をドレン受け４１に排水させ、水抜きをおこなうこと
ができる。なお、この場合においても、プリズム形成体
３３と光透過板３の位置は入れ替えてもよく、また、フ
ローセル８は集光レンズ７とプリズム形成体３３の間、
または、光透過板３と光検出器９の間に配置してもよ
い。

【００２５】上述のプリズム形成体３３およびその調整
手段３５の構成は上述のものに限定されることなく、適
宜に選択・設計されてよく、少なくとも、液体の充填量
を調整することによりプリズム状となるものであれば、
構成の如何を問わず採用できる。

【００２６】

【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パターンを設けると共に、光源
と光検出器との間に光透過板を設け、アクチュエータに
よりその光透過板を光軸と直交する軸まわりに回動させ
るようにする一方、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、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な光軸の調整が可能と
なる。

【００２７】また、上述の光透過板に代えて、プリズム
を設け、アクチュエータによりそのプリズムを光軸と直
交する方向または光軸と平行な方向に移動させるように
してもよく、あるいは、液体の充填量を調整することに
よりプリズム状となるプリズム形成体を用いても、同様
の効果を得ることができる。

【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】同光軸調整時の説明図である。

【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２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６】同異なる実施例を示す構成図である。

【図７】同光軸調整時の説明図である。

【図８】同別の実施例を示す構成図である。

【図９】同さらに異なる実施例を示す構成図である。

【図１０】同光軸調整時の説明図である。

【図１１】同さらに別の実施例を示す構成図である。

【図１２】同光軸調整時の説明図である。

【図１３】同プリズム構成体の断面構成図である。

【図１４】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、３，５…光透過板、４，
６…アクチュエータ、７…第２レンズ系、９…光検出
器、９１…チェックパターン、１１…光軸、１２…光軸
調整処理部（ＣＰＵ）、１３，１５，２３…プリズム，
１４，１６，２４…アクチュエータ、３３…プリズム形
成体、３５…調整手段。

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、前記光源と光
   検出器との間に光透過板を設け、その光透過板を光軸と
   直交する軸まわりに回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光透過板を回動させ
   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２レン
   ズ系と光検出器との間にプリズムを配置し、そのプリズ
   ムを光軸と直交する方向または光軸と平行な方向に移動
   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
   ために前記プリズム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２レン
   ズ系と光検出器との間に、液体の充填量を調整すること
   によりプリズム状となるプリズム形成体と、そのプリズ
   ム形成体に対する液体の充填量を調整するための調整手
   段を設ける一方、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プリズム形成体
   をプリズム状とするための制御信号を前記調整手段に送
   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。