(57)【要約】【課題】光計測装置の計測精度をより低いコストで高める。【解決手段】光計測装置１は、収容部２と、測光器１１と、支持機構１２と、移動機構７と、を備える。収容部２は試料を収容する。測光器１１は、収容部２に接触することで遮光空間を画定可能に形成され、当該遮光空間内の光を測定する。支持機構１２は、測光器１１を変位可能に支持する。移動機構７は、支持機構１２を移動させて測光器１１と収容部２を接触させることで遮光空間を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容する収容部と、
前記収容部に接触することで遮光空間を画定可能に形成され、該遮光空間内の光を測定する測光器と、
前記測光器を変位可能に支持する支持機構と、
前記支持機構を移動させて前記測光器と前記収容部を接触させることで前記遮光空間を形成する移動機構と、を備える、光計測装置。
【請求項２】
前記測光器を前記収容部に押し付ける押付手段をさらに備える、請求項１に記載の光計測装置。
【請求項３】
前記支持機構は、シャフトと、前記測光器を揺動可能に前記シャフトに連結する連結機構と、貫通穴を含み該貫通穴に前記シャフトが通されたベース部材と、前記シャフトが前記貫通穴から抜けることを防止する抜け防止部材と、を含む、請求項１または２に記載の光計測装置。
【請求項４】
前記支持機構は、シャフトと、前記測光器を揺動可能に前記シャフトに連結する連結機構と、貫通穴を含み該貫通穴に前記シャフトが通されたベース部材と、前記シャフトが前記貫通穴から抜けることを防止する抜け防止部材と、を含み、
前記押付手段がコイルスプリングであり、
前記シャフトが前記コイルスプリングに通されている、請求項２に記載の光計測装置。
【請求項５】
前記測光器の、前記収容部に接触する接触部が環状に形成されており、前記シャフトの軸線が前記環状の接触部の内側に位置している、請求項３または４に記載の光計測装置。
【請求項６】
前記貫通穴の内部に配置されたブッシュをさらに備える、請求項３ないし５のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項７】
前記収容部から離れた前記測光器の位置を定める位置決め機構をさらに備える、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項８】
前記収容部および前記測光器の一方が遮光性の弾性部材を含み、前記収容部および前記測光器の他方が前記弾性部材に接触する、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の光計測装置。
【請求項９】
試料を収容する収容部と、前記収容部に接触することで遮光空間を画定する測光器と、を用意することと、
支持機構を用いて変位可能に前記測光器を支持することと、
前記支持機構を移動させて前記測光器と前記収容部を接触させることで前記遮光空間を形成することと、
前記測光器を用いて前記遮光空間内の光を測定することと、を含む、光計測方法。
【請求項１０】
前記測光器と前記収容部とを接触させる際に前記測光器を前記収容部に押し付けることをさらに含む、請求項９に記載の光計測方法。
【請求項１１】
前記測光器を前記収容部から離す際に前記測光器を所定の位置に移動させることをさらに含む、請求項９または１０に記載の光計測方法。
【請求項１２】
前記収容部および前記測光器の一方が遮光性の弾性部材を含み、前記遮光空間を形成する際に、前記収容部および前記測光器の他方を前記弾性部材に接触させる、請求項９ないし１１のいずれか１項に記載の光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測光器を備える光計測装置、および測光器を用いた光計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
試料から発せられる光を計測する光計測装置が知られている。光計測装置は、試料を収容する容器と、当該試料から発せられる光を測定する測定器と、測光器を容器に対して相対的に移動させる移動機構と、を備える。測光器は遮光体で囲まれており、容器は遮光ボックスで囲われている。測光器を容器に近づけることで遮光体が遮光ボックスに接触し、遮光体と遮光ボックスとで遮光空間が形成される。
前述の光計測装置では、遮光体と遮光ボックスとの間の隙間から外部の光が遮光空間内に入り、試料の光を所望の精度で測定できないという問題点があった。このような問題点を解決する技術が特許文献１，２に開示されている。特許文献１では、容器を囲う遮光ボックスに設けた凹部に測光器を囲う遮光体を差込んで遮光空間の遮光性を高める方法が開示されている。特許文献２では、遮光体と遮光ボックスとの間に遮光性のパッキンを設け、移動機構が遮光体を介してパッキンを遮光ボックスに押し付けることで、遮光空間の遮光性を高める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−３３３６５０号公報
【特許文献２】特許３８２２６３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示される光計測装置では、遮光ボックスに対する遮光体の傾きの程度によっては、遮光体が遮光ボックスの凹部へ十分に差し込まれない場合がある。このような場合、遮光体と遮光ボックスとの間に隙間が形成され、遮光性が低下する。その結果、所望の精度で光を計測することができなくなる。
特許文献２に開示されるようにパッキンが遮光体と遮光ボックスとの間に設けられた光計測装置では、パッキンが部分的に変形することで遮光体と遮光ボックスとの間の隙間を縮小することができる。しかし、移動機構が遮光体を遮光ボックスに十分近づけられない場合には、パッキンが十分に変形せず、所望の遮光性が得られない。また、移動機構が遮光体を遮光ボックスに近づけすぎた場合、測光器や収容部に比較的大きな力が作用し、測光器や収容部が変形してしまう。このような理由から測光器の位置制御に比較的高い精度が要求され、光計測装置のコストが増加する虞がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、より低いコストで計測精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明の一態様は、収容部と、測光器と、支持機構と、移動機構と、を備える光計測装置に係る。収容部は試料を収容する。測光器は、収容部に接触することで遮光空間を画定可能に形成され、当該遮光空間内の光を測定する。支持機構は、測光器を変位可能に支持する。移動機構は、支持機構を移動させて測光器と収容部を接触させて遮光空間を形成する。
また、本発明の他の態様は光計測方法に係る。光計測方法は、試料を収容する収容部と、前記収容部に接触することで遮光空間を画定する測光器と、を用意することを含む。そして、光計測方法は、支持機構を用いて測光器を変位可能に支持することと、支持機構を移動させて測光器と収容部に接触させることで遮光空間を形成することと、測光器を用いて遮光空間内の光を測定することと、を含む。
上記各発明においては、支持機構が変位可能に測光器を支持しているので、測光器の、収容部に接触する接触面が収容部に対して傾いていても、測光器が変位することにより接触面が収容部に密着する。したがって、測光器と収容部との間の隙間が小さくなり、遮光性が向上し、所望の精度で光を測定することが可能になる。また、支持機構が変位可能に測光器を支持しているので、測光器や収容部に比較的大きな力を作用させることなく測光器を収容部に近づけることができる。したがって、測光器の位置制御に比較的低い高い精度が要求されず、コストの増加を抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、より低いコストで計測制度を高めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施形態に係る光計測装置の概略斜視図。
【図２】測光器ユニットの斜視図。
【図３】測光器が容器に接触するまで支持機構を移動させた状態を示す斜視図。
【図４】遮光空間が形成されるまで支持機構を移動させた状態を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る光計測装置の概略斜視図である。図１に示されるように、光計測装置１は、試料を収容する収容部２と、収容部２に収容された試料から発せられる光を測定する測光器ユニット３と、を備える。収容部２は、例えば遮光性を有する容器４と、容器４が据え付けられる容器据付台５と、を含む。収容部２および測光器ユニット３は、遮光性を有する筐体６の内部に配置されることが好ましい。
また、光計測装置１は、第１、第２および第３の移動機構７，８，９を備える。第１の移動機構７は、測光器ユニット３を所定の方向（以下、「Ｚ１方向」と称す）に移動させる。第２の移動機構８は、Ｚ１方向と交わる方向（以下、「Ｘ方向」と称す）に測光器ユニット３を移動させる。第３の移動機構９は、Ｚ１方向およびＸ方向と交わる方向（以下、「Ｙ方向」と称す）に収容部２を移動させる。
第１、第２および第３の移動機構７，８，９は、ボールネジを有するスライダと、制御部１０に接続された駆動モーターと、を含む。駆動モーターとしては、位置決め制御が容易なモーター、例えばステッピングモーターまたはサーボモーターが用いられる。好ましくはステッピングモーターが用いられる。
第１および第２の移動機構７，８が測光器ユニット３を移動させ第３の移動機構９が収容部２を移動させることで、収容部２に対する測光器ユニット３の位置が合せられる。もちろん、本発明は、収容部２に対する測光器ユニットの位置が合わせられれば、図１に示される形態に限られない。例えば、第３の移動機構９が測光器ユニット３を移動させてもよいし、第１および第２の移動機構７，８が収容部２を移動させてもよい。
【０００９】
図２は、測光器ユニット３の斜視図である。なお、図２では容器４および第１の移動機構７も描かれている。図２に示されるように、測光器ユニット３は、測光器１１と、測光器１１を変位可能に支持する支持機構１２と、を含む。測光器１１は、Ｚ１方向から容器４（図１参照）に接触することで遮光空間を画定可能に形成されており、当該遮光空間内の光を測定する。
支持機構１２は、Ｚ１方向に延びるシャフト１３と、測光器１１を揺動可能にシャフト１３の一端に連結する連結機構１４と、貫通穴（不図示）を含み当該貫通穴にシャフト１３が通されたベース部材１５と、を備える。連結機構１４として、フローティングジョイント、球面軸受、グラブスクリューおよびスラストパッドを有する部材を用いることができる。測光器１１は、連結機構１４に直接取り付けられていてもよいし、プレート１６を介して連結機構１４に取り付けられていてもよい。
ベース部材１５は第１の移動機構７に取り付けられている。シャフト１３はベース部材１５の貫通穴よりも細い。したがって、シャフト１３はベース部材１５に対してＺ１方向に沿って変位可能である。シャフト１３とベース部材１５との間の摩擦抵抗を軽減するために、シャフト１３とベース部材１５の貫通穴との隙間にブッシュ１７が配されていることが好ましい。測光器１１の、容器４に接触する接触部１１ａが環状に形成されており、シャフト１３の軸線（不図示）が環状の接触部１１ａの内側に位置していることが好ましい。なお、測光器１１の受光面は、接触部１１ａの内側に設けられている。
シャフト１３の他端には、シャフト１３がベース部材１５の貫通穴から抜けることを防止する抜け防止部材１８が設けられている。抜け防止部材１８としては、例えばナットが用いられる。シャフト１３と抜け防止部材１８とが一体成形されていてもよい。シャフト１３と抜け防止部材１８とが一体成形されてなる部材としては、例えば、軸部とヘッド部とを有するボルトが挙げられる。測光器１１の位置決め精度を高められることから、シャフト１３と抜け防止部材１８とが一体成形されてなる部材を利用することが好ましい。
【００１０】
図３は、図２に示される状態からベース部材１５をＺ１方向に移動させた状態の斜視図である。図４は、図３に示される状態からベース部材１５をＺ１方向に移動させた状態の斜視図である。図３に示されるように、第１の移動機構７がベース部材１５をＺ１方向に移動させると、測光器１１が容器４に接触し、遮光空間が形成される。容器４が測光器１１に対して傾いている場合、測光器１１と容器４との間に隙間が形成される。
第１の移動機構７がベース部材１５をＺ１方向にさらに移動させると、図４に示されるように、測光器１１が容器４に対応して傾き、測光器１１と容器４との間の隙間が縮小する。当該隙間が縮小することで遮光空間の遮光性が向上する。遮光空間が形成されたところで、測光器１１は当該遮光空間内の光を測定する。測光器１１は遮光空間外の光を測定しなくなるので、当該遮光空間内の試料から発せられる光がより正確に測定される。
測光器１１はＺ１方向に沿って変位可能に支持されているので、測光器１１が容器４に接触した後にさらに第１の移動機構７が支持機構１２をＺ１方向に移動させても、測光器１１や容器４に過剰な力が作用しない。言い換えれば、測光器１１や容器４に比較的大きな力を作用させることなく測光器１１を容器４に当接することができる。したがって、測光器の位置制御に比較的低い高い精度が要求されず、コストの増加を抑制することが可能になる。
【００１１】
シャフト１３とベース部材１５の貫通穴との隙間にブッシュ１７が配されている形態では、シャフト１３とベース部材１５との間の摩擦抵抗が小さいので、測光器１１がより滑らかにＺ１方向とは反対のＺ２方向に沿って移動する。したがって、測光器１１や容器４に比較的大きな力がより作用しにくくなり、測光器１１や容器４の変形がより抑制される。
測光器１１の接触部１１ａ（図２参照）の内側にシャフト１３の軸線が位置している形態では、容器４から受ける反力は、Ｚ２方向に沿ってシャフト１３を移動させるようにシャフトに作用しやすくなる。したがって、測光器１１や容器４に比較的大きな力がより作用しにくくなり、測光器１１や容器４の変形がより抑制される。
また、測光器１１は変位（揺動）可能に支持されているので、容器４に接触する前の測光器１１が容器４に対して傾いていても、遮光空間が形成される際に測光器１１の傾きは修正される。したがって、測光器１１と容器４との間の隙間が小さくなり、遮光性が向上する。その結果、遮光空間内の試料から発せられる光をより正確に測定することが可能になる。
【００１２】
本発明によれば、支持機構１２を設けるだけで光計測装置１の測定精度が向上する。言い換えれば、収容部２と測光器１１の周辺の部品が比較的少なくても光計測装置１の測定精度の向上が可能になる。連結機構１４の揺動角（シャフト１３の軸方向に対して測光器１１が揺動する最大角度）は、例えば３０度であるが、これに限定されるものではない。揺動角が１０度以下の連結機構１４は、連結機構１４自身が比較的小型であるとともに、容器４に対する測光器１１の傾きを十分に修正することができるので、より好ましい。
光計測装置１は、測光器１１の自重で測光器１１が揺動する形態であってもよいが、測光器１１を容器４に押し付ける押付手段１９を備えていることが好ましい。押付手段１９は、測光器１１が容器４に接触した際に第１の移動機構７の動作に関係なく測光器１１を所定の力で容器４に押し付け、遮光空間の遮光性を向上させる。
押付手段１９としては、コイルスプリング、エアーシリンダー、エラストマーなどを用いることができる。より詳細には、バネ乗数が１ｋｇｆ／ｍｍ以下のコイルスプリングや、１ｋｇｆ以下の定負荷で押し圧調整が可能なエアーシリンダーなどが用いられる。コイルスプリングは、コイルスプリングにシャフト１３を挿入することでベース部材１５と測光器１１との間にコイルスプリングが配置されることから、支持機構１２の構造が簡単になり押付手段１９として好ましい。また、バネ乗数が２００ｇ／ｍｍのコイルスプリングは、測光器１１に押付力を加えすぎずかつ測光器１１が容器４に接触した際に測光器１１を柔軟に揺動させることができるので、さらに好ましい。
押付手段１９は、例えばベース部材１５と測光器１１との間に配置されるが、本発明はこの態様に限られない。測光器１１が遮光空間を形成している状態で容器４に押し付けられていればよく、押付手段１９の位置は特に限定されない。
【００１３】
光計測装置１は複数の容器４に個別に収容された試料を順に計測する場合がある。測光器１１は容器４に当接するたびに傾くので、光計測装置１は、測光器１１が容器４から離れた際に測光器１１が所定の位置に戻るように位置決めする位置決め機構２０をさらに備えることが好ましい。
位置決め機構２０は特に限定されないが、ベース部材１５に取り付けられ測光器１１を持ち上げる位置決め部材や、測光器１１がベース部材１５から吊り下げられるように測光器を支持するワイヤーまたはシャフトを位置決め機構２０として用いることができる。位置決め機構２０は、好ましくは、測光器１１を持ち上げるようにベース部材１５に取り付けた位置決め部材である。
光計測装置１は、測光器１１が遮光性の弾性部材（不図示）を含み、遮光空間が形成される際に当該弾性部材が容器４に接触する形態であってもよい。弾性部材が容器４に接触することで、弾性部材が容器４に対応して変形し、測光器１１と容器４との間の隙間がより小さくなる。その結果、遮光空間の遮光性が向上し、遮光空間内の試料から発せられる光をより正確に測定することが可能になる。遮光性の弾性部材としては、ゴム製のパッキンが挙げられる。
遮光性の弾性部材は、容器４に含まれていてもよい。言い換えれば、本発明は、容器４および測光器１１の一方が遮光性の弾性部材を含み、容器４および測光器１１の他方が当該弾性部材に接触する形態であってもよい。
なお、本実施形態では、測光器１１が容器４に接触することで遮光空間が形成されるが、本発明はこの形態に限られない。測光器１１が容器据付台５（図１参照）に接触することで遮光空間が形成されてもよい。言い換えれば、測光器１１は、収容部２（図１参照）に接触することで遮光空間を画定可能に形成されていればよい。
【００１４】
次に、光計測方法について図２ないし図４を用いて説明する。まず、容器４および測光器１１が用意される。測光器１１は、支持機構１２を用いて変位可能に支持される。具体的には、支持機構１２に支持された測光器１１は、揺動可能でありかつＺ１方向に沿って変位可能である。次に、第１の移動機構７は、支持機構１２をＺ１方向に移動させて測光器１１を測定対象の容器４に当接させる。第１の移動機構７は、測光器１１が容器４に接触した後にＺ１方向へ支持機構１２を所定の移動量（以下、当該所定の移動量を「余剰移動量」と称す）移動させることが好ましい。
支持機構１２が測光器１１を変位（揺動）可能に支持しているので、測光器１１が容器４に接触した際に測光器１１は容器４の傾きに対応して揺動する。その結果、測光器１１と容器４との間の隙間が小さくなり、より遮光性の高い遮光空間が測光器１１と容器４とで形成される。測光器１１が遮光空間を形成している状態で収容部に押し付けられることがより好ましい。
また、支持機構１２がＺ１方向に沿って変位可能に測光器１１を支持しているので、測光器１１が容器４に接触したあとに第１の移動機構７がＺ１方向に支持機構１２を移動させても、測光器１１はＺ１方向に移動しない。第１の移動機構７に取り付けられたベース部材１５と、ベース部材１５に取り付けられた位置決め機構２０のみが移動する。したがって、測光器１１や容器４に過剰な力が作用しない。
【００１５】
余剰移動量は、５ｍｍ以下であることが好ましい。これは、測光器１１が容器４に対応して傾くには５ｍｍの余剰移動量で十分であり、余剰移動量が大きすぎると測光器１１に容器４から過剰な負荷が加わる虞があるためである。
測定後、第１の移動機構７は、Ｚ２方向に支持機構１２を移動させ、容器４から測光器１１を離す。容器４に対応して傾いた測光器１１は、容器４から離れる際に、位置決め機構２０を用いて所定の位置に案内され、所定の位置に戻る。
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記の実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明は、当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００１６】
１    光測定装置
２    収容部
７    第１の移動機構
１１    測光器
１２    支持機構
【図１】
2015175724.tif 000003
【図２】
2015175724.tif 000004
【図３】
2015175724.tif 000005
【図４】
2015175724.tif 000006