(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、光源の基部を中心として前記ＸＹ軸方向に揺動自在となるように前記基部が支持部材で支持されると共に、光源の先端部が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源を揺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。
【請求項２】
光源と、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系と一体化させ、その光源と第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、前記光源と前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系をケース体内に固定状態に収納し、前記ケース体の一端側を支持部材で支持させ、前記ケース体の他端側を前記ＸＹ軸方向に揺動操作できるように前記ケース体の他端側が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源とレンズ系とを揺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。
【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９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ＸＹ軸方向に移動させるために、通常、図９に示すように、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、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、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、光源の基部を中心として前記ＸＹ軸方向に揺動自在となるように前記基部が支持部材で支持されると共に、光源の先端部が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源を揺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、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系と一体化させ、その光源と第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、前記光源と前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系をケース体内に固定状態に収納し、前記ケース体の一端側を支持部材で支持させ、前記ケース体の他端側を前記ＸＹ軸方向に揺動操作できるように前記ケース体の他端側が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源とレンズ系とを揺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】
【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形態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２１，２２（図４（Ａ）参照）よりなる。上述の光源１はその基部を中心として紙面に垂直な面内におけるＸＹ軸方向に揺動自在となるようにその基部が支持部材３で支持されると共に、球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設けられる一対のアクチュエータ４，５とこれらアクチュエータ４，５に対向して設けた戻しばね４１，５１（図示省略）によって支持され、その光源１の揺動操作によって光軸１１をＸＹ軸方向に移動調整できるようになっている（図２参照）。
【００１０】
上述のアクチュエータ４，５は例えばステップモータよりなり、そ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、上述のように、この作動軸の前記球面でなる先端部と戻しばね４１，５１との間に光源１の先端部を挟持させることによってその光源１を揺動させることができるが、スプッテモータに代えて圧電抵抗素子（ＰＺＴ）を用いてもよい。
【００１１】
６はフローセル、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）、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４，５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６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６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、光源１が光検出器９の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動されることにより光軸１１が自動調整される（図２参照）。
【００１４】
この場合、第１レンズ系２から嵩高い光検出器９に至るまでの構成は固定状態として、寸法形状の比較的小さな光源１をわずかに揺動させるのみでよく、余分なスペースを別途要することなく、また、その光源１のわずかな揺動によって光軸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９２（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６の位置は図１に示す位置に限られることなく、集光レンズ７と光検出器９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は異なる実施形態を示し、この場合、光源１と第１レンズ系２を一体化すると共に、ケース体８内にその第１レンズ系２とフローセル６および集光レンズ７を固定状態に収納し、そのケース体８の一端側を支持部材３で揺動自在に支持させる一方、その他端側を互いに直交し合う方向に設けた一対のアクチュエータ４，５の球面でなる先端部と戻しばね４１，５１（図示省略）によって支持させ、そのケース体８の他端側を紙面に垂直な面内のＸＹ軸方向に揺動操作できるように構成されている。このような構成によっても、嵩高い光検出器９を動かすことなく、光軸１１の自動調整を迅速に済ませることができ、かつ、装置をコンパクトに形成することができる。この場合もフローセル６が集光レンズ７と光検出器９との間にあってもよい。
【００１９】
図８は別の実施形態を示し、この場合、ケース体８内には光源１と一体化された第１レンズ系２と集光レンズ７を固定状態に収納し、フローセル６はそのケース体８と光検出器９の間に固定状態に配置し、両アクチュエータ４，５によって光源１と第１レンズ系２および集光レンズ７を一体的にＸＹ軸方向に揺動させることにより光軸１１の自動調整ができる。
【００２０】
この場合においても、その自動調整を迅速におこなうことができ、かつ、装置をコンパクトに形成することもできる。また、図示は省略するが、ケース体８内に光源１と一体化させた第１レンズ系２を固定状態に収納し、この光源１と第１レンズ系２を揺動させるようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、光源と、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、光源の基部を中心として前記ＸＹ軸方向に揺動自在となるように前記基部が支持部材で支持されると共に、光源の先端部が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源を揺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ることにより、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、装置の構成が簡易なものとなり、コンパクト化も可能となる。
また、本発明では、光源と、第１レンズ系と、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、複数の受光素子よりなる、光軸調整用の透過光検出用測定部としてのチェックパターンを設けると共に、前記光源を前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系と一体化させ、その光源と第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系を前記光検出器の受光面に対してＸＹ軸方向に揺動操作するための一対のアクチュエータを球面でなるその先端部が互いに直交し合う方向に設け、これら一対のアクチュエータに対向させて戻しばねを設け、更に、前記光源と前記第１レンズ系、または、第１レンズ系及び第２レンズ系をケース体内に固定状態に収納し、前記ケース体の一端側を支持部材で支持させ、前記ケース体の他端側を前記ＸＹ軸方向に揺動操作できるように前記ケース体の他端側が前記一対のアクチュエータの前記先端部と戻しばねとの間に挟持される一方、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、前記チェックパターンの前記複数の受光素子における各受光強度が全て等しくなるように前記光軸を調整するために前記光源とレンズ系とを揺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ることにより、迅速に光軸の調整が可能となり、装置の構成が簡易なものとなり、コンパクト化も可能となる。
【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形態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６】  同異なる実施形態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】  同別の実施形態を示す構成図である。
【図９】  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…支持部材、４，５…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）、４１，５１…戻しばね、９１１〜９１４…受光素子。
【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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【図８】
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【図９】
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