JP2007057650A - 光学素子の保持機構 - Google Patents

Abstract

【課題】
光学素子の固定方法において、光学素子に応力がかからず、光学素子が歪むことがなく、光学素子が変動することがなく、尚且つ、光学素子だけの着脱が容易で、再設置の時の再現性が良い光学素子の保持機構を提供する。
【解決手段】
プリズム１１の底面に磁石１２を接着する。強磁性体で構成された保持台１３に磁石１２より充分大きな凹部１４と３本のピン１５を設ける。磁石１２が凹部１４に引きつけられる方向が、プリズム１１の２つの面が３本のピン１５に押し付けられる方向であるように磁石１２は凹部１４に対して偏位した位置にある。
【選択図】 図２

Description

本発明は、試料元素の定性・定量測定等を行うＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置や分光光度計及び比色計などの精密光学機器において、精密光学素子を保持台に保持させる機構に関する。

一般に、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置や分光光度計及び比色計などの精密光学機器においては、反射鏡やレンズ及びプリズム等の光学素子が多く用いられている。特に、プリズムについては、光を分光するために重要な部品であり、そのプリズムの保持機構として、位置精度が高く、安定して保持され、尚且つ、取り外しの容易さや再装着の時の位置再現性の高い機構が要求されている。

図５に、接着による固定方法の従来例を斜視的に示す。１は、プリズムであり、２は、プリズム１を保持する保持台である。３は接着部であり、プリズム１の底面と保持台２の上面を合わせて、その密着面の一部に接着剤を塗布してなり、プリズム１は、硬化した後の接着力により保持台２に保持される。

図４に、プリズム１の上面に板状の部材を当てて固定する方法の従来例を、図５の中央縦断面として示す。４はプリズム１を上方から押さえるための板状の部材であり、プリズム１の上面に当る部分が少し突起している。５は壁ブロックで、板状の部材４をプリズム１の上面の位置に合わせて取り付けるため保持台２に垂直に設けられている。６は止めネジで、壁ブロック５の上面に板状の部材４を取り付け、且つ、プリズム１を押さえつけるために設けられている。７は、プリズム１の位置決めのためのピンであり、プリズム１を位置決めすると同時にプリズム１の固定を助ける。

図３に、プリズム１を基準面に押し付けて固定する方法の従来例を、図５の中央縦断面として示す。８は、天井ブロックで、保持台２と一体になるよう設けられている。９は、天井ブロック８と保持台２におのおの設けられた基準面を持つ突起部であり、プリズム１の側面の端部が当ることによりプリズム１を位置決めする。
１０は、プリズム１を突起部９の基準面に押し付けるためのネジであり、天井ブロック８の中央付近に設けられた対応するネジ穴にねじ込まれており、ネジ１０を回すことによってプリズム１を突起部９の基準面に押し付けて保持する。
特開２００４−２４０１４０号公報

プリズム等の光学素子を保持台に接着により保持した場合、接着剤の熱膨張や硬化後の体積変化により光学素子に応力がかかり、光学素子が歪んだり割れたりする。また、接着してしまった場合、光学素子と保持台は着脱ができない。
プリズム等の光学素子を保持台に設けられた板状の部材でプリズム等の側面を押し付けて保持した場合、押し付ける力によって応力がかかり光学素子が歪む。また、プリズム等の薄い光学素子の場合は、その側面を押さえ付けると素子が傾く等の問題がある。また、光学素子を着脱した後、再度同じ位置に再現できない。
プリズム等の光学素子を保持台に設けられた基準面に押し付けて保持した場合、押し付ける力によって応力がかかり光学素子が歪む。また、光学素子がプリズムのように面が斜めになっている場合は、斜めの面に対して押し付け力を与えなければならず、押し付ける力の方向等に工夫が必要であった。

本発明が第１に提供する光学素子の保持機構は、上記課題を解決するために、プリズム等の光学素子とその光学素子を保持する保持台とで構成され、この保持台に光学素子を位置決めして保持する位置決め手段と、磁力にて光学素子を位置決め手段に付勢させる付勢手段を設けたものである。従って、光学素子と保持台は磁力により引き合っており、光学素子の形状によらず、また、局所的に応力がかかることが少なく保持ができる。

本発明が第２に提供する光学素子の保持機構は、上記課題を解決するために、光学素子に付設された磁性体と、この磁性体の位置から付勢方向に偏位した位置で保持台に設けられた磁性体から構成されている。従って、光学素子は保持台にたいして常に一定の方向に向かう力を受けるため安定した保持ができる。

本発明が第３に提供する光学素子の保持機構は、上記課題を解決するために、位置決め手段が、保持台に付設された３本以上の位置決め用のピンから構成されている。従って、光学素子がそれら３本のピンに接している限り光学素子の位置は一義的に決めることができるので位置再現性が保たれる。

本発明が第４に提供する光学素子の保持機構は、上記課題を解決するために、光学素子に付設された磁性体と保持台に設けられた磁性体の位置関係がそれらの間に働く磁力により、光学素子の側面が３本のピンのいずれにも押し付けられるように配置される。従って、押し付ける力により光学素子は保持台の３本のピンで決まる唯一の位置に安定して保持される。

本発明が第５に提供する光学素子の保持機構は、上記課題を解決するために、光学素子に付設された磁性体と、保持台に設けられた磁性体は、非接触に構成されている。従って、光学素子は唯一ピンにより位置決めされ、それら磁性体同士が接触することは無いため、磁性体同士の接触による位置の変動がなく、位置再現性が保たれる。また、光学素子に付設された磁性体と、保持台に設けられた磁性体は、引き合ってはいても、容易に離すことができる。

本発明の光学素子の保持機構は、ＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置や分光光度計及び比色計などの精密光学機器において、光学素子に応力や歪みを与えることなく安定に保持することができる。また、光学素子は容易に取り外すことができ、尚且つ、再度取り付ける場合の位置再現性も容易に保たれる。プリズム等の精密な光学部品を位置精度が高く安定に保持すると同時に着脱を容易にし、且つ、容易に再現できるため、装置の安定的且つ高精度な動作に寄与する。一方、据付、移動、清掃、保守などの時の光学素子の取り外しが容易であり、また、再組み立て後でも位置の再現性がよいため位置の再調整が不要であるので、装置の操作性及び保守等の作業効率の向上に寄与する。

本発明は、光学素子及び保持台に磁石及び強磁性体等の磁性体を設けたことを特徴とするが、これら磁石及び強磁性体の設置の仕方としては、光学素子であるプリズムに磁石を接着し、且つ、保持台には強磁性体を用いることが最も実用的であり、最良の形態である。

図２は本発明の一実施例を斜視的に示す図で、１１がプリズム、１２が本発明の磁石であり、１３は、保持台、１４は保持台１３に設けられた凹部、１５が保持台１３に設けられた位置決め用の３本のピンである。理解を助けるため、便宜上、図２では、プリズム１１と保持台１３は離して図示してあるが、実際は、プリズム１１が矢印方向に下がり、凹部１４に磁石１２が入り込み、尚且つ、プリズム１１の側面は、３本のピン１５と接するように保持される。

磁石１２はプリズム１１に接着により装着され一体化されている。また、保持台１３は強磁性体である鉄にて作製されており、保持台１３と磁石１２とは磁力による吸引力が働き密着しようとするが、プリズム１１が保持台１３上の３本のピン１５に拘束された位置において、磁石１２は丁度保持台１３の上面に設けられた磁石１２の外形より大きな内径を有する凹部１４に嵌まり込むため、磁石１２と強磁性体からなる保持台１３とは磁力による吸引力は保ちながらも密着することはない。また、同様に、磁石１２は凹部１４の底面付近の強磁性体とも磁力による吸引力により引き合っており、そのために磁石１２と一体となっているプリズム１１は下方に引っ張られ、保持台１３の上面の上に吸引力により自立して保持されている。

一般的に、平面にある三角形の指定された２辺が、同一平面内の一直線に無い３箇所の定点を全て通過するのであれば、その三角形は、唯一一義的に絶対位置が確定される。
三角柱であるプリズム１１の水平断面は三角形であり、保持台１３の上面は平面であるので、上記原理から、プリズム１１の２つの側面が３箇所のピン１５に接すれば、プリズム１１の位置は決めることができる。

一方、磁石１２にかかる力の方向と位置決め用の３本のピン１５とプリズム１１の関係を説明するため、保持台１３にプリズム１１が保持された状態の保持台１３の上面の位置での水平断面を図１に示す。プリズム１１が３本のピン１５により保持台１３に対して位置決めされた状態において、磁石１２は凹部１４の中心に位置するのではなく少し偏った位置になるようプリズム１１に接着されている。

一般的に磁石では、一方の端がＮ極ならば他方の端がＳ極となっている。Ｎ極からＳ極には磁力線が走っており磁石の一方の端のＮ極から出た磁力線は外部の空間を通り磁石のもう一方の端のＳ極に向かうループとなって閉じている。Ｎ極の近くに強磁性体が存在した場合、強磁性体の表面が磁化してＳ極が現れ磁石のＮ極から出た磁力線はそのＳ極に引き込まれ強磁性体の内部を通り、強磁性体の離れた一方の端から外部に出て磁石のＳ極に戻るループを形成する。磁石と強磁性体との間に存在する吸引力は、磁石表面近傍のある単位断面あたりの磁力線の数が増える方向に向かい、そのときの力の強度は同じく磁石表面近傍の磁力線方向に垂直なある単位断面あたりの磁力線の数に比例する。
そのため、磁石と強磁性体は近づけば近づく程吸引力は増し、その力の方向はまた同様に近づけば近づく程吸引力が増す方向に向かう。

図１のように、磁石１２は凹部１４の中心に位置するわけでなく少し偏った位置になるように設けられている。偏った位置にある磁石１２は、上記の原理により、周囲の強磁性体の中でも最も近くにある強磁性体の方向に向かって吸引力を受ける。図１の矢印はその力の方向を参考のため示している。この方向は、プリズム１１の２つの側面が３箇所のピン１５に押し付けられる方向であるためプリズム１１の位置を確定することができる。
また、磁石１２と強磁性体は引き合ってはいるがピン１５が当たるため、密着することがなく容易に取り外しが可能であり、また、再度の取り付けのときも３本のピン１５により再現性良く元の位置に再設置することができる。従って、据付、移動、清掃、保守などの時に光学素子を取り外しした場合でも、再組み立て後の位置の再現性がよいため再調整が不要であるので、装置の操作性及び保守等の作業効率がよい。

磁石１２の形状は、実施例では円柱で図示したが、棒状や角型でもよく、また、凹部１４の形状は、実施例では楕円形で示したが、丸穴や四角穴でもよい。また、ピン１５は３本で必要且つ十分であるが数種類のプリズムの位置を設定したい場合は、４本以上を設けることでもよい。また、上記説明でＮ極をＳ極、あるいはＳ極をＮ極と読み替えても物理上の作用に変化はない。また、実施例ではプリズム１１に磁石１２を接着し設けたが、強磁性体をプリズムに接着して設けてもよく、その場合は、保持台１３が磁石であればよい。また、一方、いずれも磁石で構成することも可能である。また、保持台全部を鉄等の強磁性体で構成する必要もなく、凹部の周辺や一部にだけ磁石や強磁性体を設けることでも良い。また、強磁性体は磁性体でも代用可能である。

本発明はＩＣＰ（高周波誘導結合プラズマ）発光分光分析装置や分光光度計及び比色計などの精密光学機器などに利用可能である。

本発明の一実施例の水平方向断面を示す図である。 本発明の一実施例を斜視的に示す図である。 従来における基準面に押し付けた光学素子の保持機構の実施例の断面を示す図である。 従来における板状の部材を利用した光学素子の保持機構の実施例の断面を示す図である。 従来における接着を利用した光学素子の保持機構の実施例を斜視的に示す図である。

符号の説明

１ プリズム
２ 保持台
３ 接着部
４ 板状の部材
５ 壁ブロック
６ 止めネジ
７ ピン
８ 天井ブロック
９ 突起部
１０ ネジ
１１ プリズム
１２ 磁石
１３ 保持台
１４ 凹部
１５ ピン

Claims (5)

1. 光学素子を保持する保持台と、この保持台に光学素子を位置決めして保持する位置決め手段と、磁力にて光学素子を位置決め手段に付勢させる付勢手段を設けたことを特徴とする光学素子の保持機構。
2. 付勢手段は、光学素子に付設された磁性体と、この磁性体の位置から付勢方向に偏位した位置で保持台に設けられた磁性体からなることを特徴とする請求項１記載の光学素子の保持機構。
3. 位置決め手段は、保持台に付設された３本以上の位置決め用のピンから構成されていることを特徴とする請求項１記載の光学素子の保持機構。
4. 光学素子に付設された磁性体と保持台に設けられた磁性体の位置関係は、それらの間に働く磁力により、光学素子が３本のピンのいずれにも押し付けられるように配置されることを特徴とする請求項２あるいは請求項３記載の光学素子の保持機構。
5. 光学素子に付設された磁性体と、保持台に設けられた磁性体は、非接触に構成されていることを特徴とする請求項４記載の光学素子の保持機構。

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