JP2943343B2 - 微粒子測定装置 - Google Patents
微粒子測定装置Info
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、被測定流体をビーム光
で照射することによってこの流体中の微粒子や細胞から
出射される前記ビーム光の散乱光を検出して、該微粒子
や細胞の個数、大きさなどを測定するようにした微粒子
測定装置、特に製作並びに運転が容易な構成でありなが
ら粒径測定の精度向上を図ることができる装置に関す
る。
で照射することによってこの流体中の微粒子や細胞から
出射される前記ビーム光の散乱光を検出して、該微粒子
や細胞の個数、大きさなどを測定するようにした微粒子
測定装置、特に製作並びに運転が容易な構成でありなが
ら粒径測定の精度向上を図ることができる装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】図４は従来の９０度測方散乱光受光式微
粒子測定装置１の構成図である。図４において、２は微
粒子３を含む測定流体４が本図の紙面に垂直に流れるよ
うにした方形断面を有する管路状のフローセル，５はレ
ーザー６から出射されたレーザービーム７を収束レンズ
８で収束して円形断面を有ししかも光軸Ｘ−Ｘが本図の
紙面上に存在する細いレーザー光９にし、かつこのレー
ザー光９でセル２中の流体４を照射して、しかる後セル
２を透過した光９が迷光とならないようにこの光９をビ
ームブロック１０で吸収するようにした、レーザー６と
レンズ８とブロック１０とからなるビーム光照射部、１
１は、レーザー光９の光軸としての空間軸Ｘ−Ｘに対し
て本図の紙面内で垂直になりかつ軸Ｘ−Ｘ上にあってし
かもセル２内にある点Ｏで軸Ｘ−Ｘと交わるように仮想
した空間軸Ｙ−Ｙに光軸が一致するように配置されて点
Ｏ付近で発生した光を集光するようにした集光レンズ、
１２はレンズ１１で集光された光をピンホール１３を介
して受光して受光光量に応じた値を有する電気信号とし
ての光電変換信号１２ａを出力するようにした光検出器
で、もちろん、この場合セル２はレーザー光９に対して
透明な材料で形成されている。そうして、ここに、ピン
ホール１３は迷光が検出器１２に入射しないようにする
ためと検出器１２で光検出を行う該検出器の視野領域１
４をレンズ８によって点Ｏの付近に形成されたレーザー
光９のビームウェスト部に限定するためとの二つの理由
で設けられており、また、１５はレンズ１１とピンホー
ル１３と光検出器１２とからなる受光機構である。
粒子測定装置１の構成図である。図４において、２は微
粒子３を含む測定流体４が本図の紙面に垂直に流れるよ
うにした方形断面を有する管路状のフローセル，５はレ
ーザー６から出射されたレーザービーム７を収束レンズ
８で収束して円形断面を有ししかも光軸Ｘ−Ｘが本図の
紙面上に存在する細いレーザー光９にし、かつこのレー
ザー光９でセル２中の流体４を照射して、しかる後セル
２を透過した光９が迷光とならないようにこの光９をビ
ームブロック１０で吸収するようにした、レーザー６と
レンズ８とブロック１０とからなるビーム光照射部、１
１は、レーザー光９の光軸としての空間軸Ｘ−Ｘに対し
て本図の紙面内で垂直になりかつ軸Ｘ−Ｘ上にあってし
かもセル２内にある点Ｏで軸Ｘ−Ｘと交わるように仮想
した空間軸Ｙ−Ｙに光軸が一致するように配置されて点
Ｏ付近で発生した光を集光するようにした集光レンズ、
１２はレンズ１１で集光された光をピンホール１３を介
して受光して受光光量に応じた値を有する電気信号とし
ての光電変換信号１２ａを出力するようにした光検出器
で、もちろん、この場合セル２はレーザー光９に対して
透明な材料で形成されている。そうして、ここに、ピン
ホール１３は迷光が検出器１２に入射しないようにする
ためと検出器１２で光検出を行う該検出器の視野領域１
４をレンズ８によって点Ｏの付近に形成されたレーザー
光９のビームウェスト部に限定するためとの二つの理由
で設けられており、また、１５はレンズ１１とピンホー
ル１３と光検出器１２とからなる受光機構である。
【０００３】図４ではビーム光照射部５と受光機構１５
とが上述のように構成されているので、視野領域１４内
にありかつレーザー光９の照射領域内にある流体４中の
微粒子３がレーザー光９で照射されることによってこの
微粒子３から出射される９０度測方散乱光４０が光検出
器１２で検出されることは明らかで、この場合、流体４
が上述したように流動しているので、上記の散乱光４０
が発生すると光電変換信号１２ａに一個のパルス１６が
現れてこのパルス１６の波高は、散乱光４０の光量が微
粒子３の大きさに依存しかつパルス１６の波高がこの場
合検出器１２が受光した散乱光４０の光量に対応してい
るので、微粒子３の大きさを表している。図４における
１７は信号１２ａが入力され、信号１２ａに現れるパル
ス１６の個数とこのパルス１６の波高とから流体４中の
微粒子３の個数と大きさとを求めるようにした計測部
で、微粒子測定装置１は上述したフローセル２とビーム
光照射部５と受光機構１５と計測部１７とで構成されて
いる。
とが上述のように構成されているので、視野領域１４内
にありかつレーザー光９の照射領域内にある流体４中の
微粒子３がレーザー光９で照射されることによってこの
微粒子３から出射される９０度測方散乱光４０が光検出
器１２で検出されることは明らかで、この場合、流体４
が上述したように流動しているので、上記の散乱光４０
が発生すると光電変換信号１２ａに一個のパルス１６が
現れてこのパルス１６の波高は、散乱光４０の光量が微
粒子３の大きさに依存しかつパルス１６の波高がこの場
合検出器１２が受光した散乱光４０の光量に対応してい
るので、微粒子３の大きさを表している。図４における
１７は信号１２ａが入力され、信号１２ａに現れるパル
ス１６の個数とこのパルス１６の波高とから流体４中の
微粒子３の個数と大きさとを求めるようにした計測部
で、微粒子測定装置１は上述したフローセル２とビーム
光照射部５と受光機構１５と計測部１７とで構成されて
いる。
【０００４】測定装置１では上述のようにして微粒子３
の個数と大きさとが測定されるが、この場合、レーザー
光９はその内部の光強度分布１８が図５に示したように
レーザー光９の円形断面９ａの中心Ｃで最大となる吊鐘
状の不均一分布となっているのが通例で、したがって、
測定装置１においては、微粒子３の大きさが同じでもこ
の微粒子３が横切るレーザー光９内の位置によって散乱
光量が異なる結果、計測部１７で行う微粒子３の大きさ
測定結果に大きい誤差が生じることになり、このため、
従来、図６に示したようにビーム光照射部５にレーザー
光偏向機構２２を付加してこの機構２２でレーザー光９
を図６の紙面内で軸Ｙ−Ｙの方向に直線状に繰り返して
往復させることによって図７に示した（図７に示したＺ
−Ｚは点Ｏにおいて図６の紙面に垂直に仮想した空間軸
である。）帯状断面１９を有する一本のビーム光２０を
等価的に形成してこの光２０で流体４を照射することが
行われていて、こうすると、ビーム光２０が上述のよう
にして形成された光であるから、この光２０のＹ−Ｙ軸
上の光強度分布２１が図７に示したようになっているこ
とは明らかで、したがって、この場合流体４が光強度分
布のほぼ均一なビーム光２０で照射されることになるの
で微粒子粒径の測定誤差の低減が図られることになる
（特開昭６１−２８８１３９号参照）。図６に示した２
３は図示の各部からなる微粒子測定装置である。
の個数と大きさとが測定されるが、この場合、レーザー
光９はその内部の光強度分布１８が図５に示したように
レーザー光９の円形断面９ａの中心Ｃで最大となる吊鐘
状の不均一分布となっているのが通例で、したがって、
測定装置１においては、微粒子３の大きさが同じでもこ
の微粒子３が横切るレーザー光９内の位置によって散乱
光量が異なる結果、計測部１７で行う微粒子３の大きさ
測定結果に大きい誤差が生じることになり、このため、
従来、図６に示したようにビーム光照射部５にレーザー
光偏向機構２２を付加してこの機構２２でレーザー光９
を図６の紙面内で軸Ｙ−Ｙの方向に直線状に繰り返して
往復させることによって図７に示した（図７に示したＺ
−Ｚは点Ｏにおいて図６の紙面に垂直に仮想した空間軸
である。）帯状断面１９を有する一本のビーム光２０を
等価的に形成してこの光２０で流体４を照射することが
行われていて、こうすると、ビーム光２０が上述のよう
にして形成された光であるから、この光２０のＹ−Ｙ軸
上の光強度分布２１が図７に示したようになっているこ
とは明らかで、したがって、この場合流体４が光強度分
布のほぼ均一なビーム光２０で照射されることになるの
で微粒子粒径の測定誤差の低減が図られることになる
（特開昭６１−２８８１３９号参照）。図６に示した２
３は図示の各部からなる微粒子測定装置である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】微粒子測定装置２３で
は上述のようにして微粒子３に対する精度のよい測定が
行われるが、この場合、図８に示したように、視野領域
１４内の斜線を施した領域１４ａ内からレンズ１１に向
かって出射された散乱光はすべて検出器１２に入射する
のに対して、ドットを施した領域２４内からレンズ１１
に向かって出射された散乱光２５は一部が検出器１２に
入射し残部はピンホール１３に遮られて検出器１２に入
射しないことになる。したがって、測定装置２３による
微粒子粒径の測定結果にはビーム光２０の強度分布にも
とづく誤差は殆どないものの散乱光の発生場所が領域２
４内にあることに起因する誤差が含まれることになって
（以後、上述の理由で領域２４を不完全受光領域とい
い、領域１４ａを完全受光領域ということがある。）、
このため、従来、流動するシース流体で鞘状に形成した
シースフロー中を測定流体４が流れるようにすることに
よって該流体４が領域１４ａ内のみを流れるようにする
ことが考えられているが、微粒子測定装置をこのような
シースフロー式に構成しようとすると、シースフローを
形成するための機構やシース流体の流量制御機構等がフ
ローセル２を除く測定装置２３の各部以外に必要となっ
て、したがって、このようなシースフロー式の微粒子測
定装置には装置構成が複雑であるため製作が面倒である
という問題点がある。
は上述のようにして微粒子３に対する精度のよい測定が
行われるが、この場合、図８に示したように、視野領域
１４内の斜線を施した領域１４ａ内からレンズ１１に向
かって出射された散乱光はすべて検出器１２に入射する
のに対して、ドットを施した領域２４内からレンズ１１
に向かって出射された散乱光２５は一部が検出器１２に
入射し残部はピンホール１３に遮られて検出器１２に入
射しないことになる。したがって、測定装置２３による
微粒子粒径の測定結果にはビーム光２０の強度分布にも
とづく誤差は殆どないものの散乱光の発生場所が領域２
４内にあることに起因する誤差が含まれることになって
（以後、上述の理由で領域２４を不完全受光領域とい
い、領域１４ａを完全受光領域ということがある。）、
このため、従来、流動するシース流体で鞘状に形成した
シースフロー中を測定流体４が流れるようにすることに
よって該流体４が領域１４ａ内のみを流れるようにする
ことが考えられているが、微粒子測定装置をこのような
シースフロー式に構成しようとすると、シースフローを
形成するための機構やシース流体の流量制御機構等がフ
ローセル２を除く測定装置２３の各部以外に必要となっ
て、したがって、このようなシースフロー式の微粒子測
定装置には装置構成が複雑であるため製作が面倒である
という問題点がある。
【０００６】そうして、また、シースフローを採用した
微粒子測定装置では、前述の完全受光領域１４ａのＸ−
Ｘ軸方向の長さを数十μｍ乃至数百μｍ程度とした場
合、シースフローの内径をこの程度の微小な寸法にしな
ければならないので、シースフロー形成機構の製作並び
にシース流体の流量制御がいずれも極めて困難になっ
て、したがって、このようなシースフロー式の微粒子測
定装置には該装置の製作が上記した面倒さ以上に面倒で
あってかつ測定装置の運転も非常に面倒になるという問
題点がある。そうして、さらに、上述したシースフロー
式測定装置では測定流体４以上に清浄なシース流体が必
要であるから、このような測定装置を超純水などの清浄
な流体４中の微粒子の測定に採用しようとすると極めて
きれいなシース流体が必要となって、このようにきれい
なシース流体は通常入手不可能であるから、シース流体
の入手という面からもシースフロー式微粒子測定装置に
は製作が面倒であるという問題点がある。
微粒子測定装置では、前述の完全受光領域１４ａのＸ−
Ｘ軸方向の長さを数十μｍ乃至数百μｍ程度とした場
合、シースフローの内径をこの程度の微小な寸法にしな
ければならないので、シースフロー形成機構の製作並び
にシース流体の流量制御がいずれも極めて困難になっ
て、したがって、このようなシースフロー式の微粒子測
定装置には該装置の製作が上記した面倒さ以上に面倒で
あってかつ測定装置の運転も非常に面倒になるという問
題点がある。そうして、さらに、上述したシースフロー
式測定装置では測定流体４以上に清浄なシース流体が必
要であるから、このような測定装置を超純水などの清浄
な流体４中の微粒子の測定に採用しようとすると極めて
きれいなシース流体が必要となって、このようにきれい
なシース流体は通常入手不可能であるから、シース流体
の入手という面からもシースフロー式微粒子測定装置に
は製作が面倒であるという問題点がある。
【０００７】本発明の目的は、シースフロー式の構成を
採用しなくても精度の高い微粒子粒径の測定が可能にな
るようにして、製作並びに運転のいずれもが容易な微粒
子測定装置が得られるようにすることにある。
採用しなくても精度の高い微粒子粒径の測定が可能にな
るようにして、製作並びに運転のいずれもが容易な微粒
子測定装置が得られるようにすることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、
め、本発明によれば、
【０００９】１）微粒子を含む測定流体にビーム光を照
射するビーム光照射部と、平面状受光面および演算部が
設けられかつ前記受光面に形成された光像の面積と前記
光像における図心の前記受光面上の位置とがそれぞれ所
定条件を満足していると前記光像の各部における局部的
入射光量の前記光像の全域にわたる合計値に応じた光量
信号を出力する受光部と、前記ビーム光の照射によって
前記微粒子から出射される散乱光を集光して前記受光面
に入射させるレンズ機構とを備え、前記光量信号によっ
て前記微粒子の大きさを測定する微粒子測定装置であっ
て、前記所定条件は、前記演算部において，前記受光面
に形成された光像の面積とこの光像における図心の前記
受光面上の位置とから前記光像を生じた微粒子の視野領
域内の位置を認識し，この位置が散乱光の発生場所に起
因する測定誤差が含まれない領域としてあらかじめ特定
された所定の領域内にあると認識する条件であるように
微粒子測定装置を構成し、また、
射するビーム光照射部と、平面状受光面および演算部が
設けられかつ前記受光面に形成された光像の面積と前記
光像における図心の前記受光面上の位置とがそれぞれ所
定条件を満足していると前記光像の各部における局部的
入射光量の前記光像の全域にわたる合計値に応じた光量
信号を出力する受光部と、前記ビーム光の照射によって
前記微粒子から出射される散乱光を集光して前記受光面
に入射させるレンズ機構とを備え、前記光量信号によっ
て前記微粒子の大きさを測定する微粒子測定装置であっ
て、前記所定条件は、前記演算部において，前記受光面
に形成された光像の面積とこの光像における図心の前記
受光面上の位置とから前記光像を生じた微粒子の視野領
域内の位置を認識し，この位置が散乱光の発生場所に起
因する測定誤差が含まれない領域としてあらかじめ特定
された所定の領域内にあると認識する条件であるように
微粒子測定装置を構成し、また、
【００１０】２）上記１）項に記載の装置において、微
粒子から出射される９０度測方散乱光が受光面に垂直に
入射するようにビーム光照射部とレンズ機構と受光部と
を配置し、かつビーム光の光軸に平行な細いレーザー光
をレーザー光偏向機構によって前記ビーム光の光軸と前
記レンズ機構の光軸とがなす平面内で前記レンズ機構の
光軸の方向に直線状に繰り返して往復させて前記ビーム
光を形成するように微粒子測定装置を構成し、また、
粒子から出射される９０度測方散乱光が受光面に垂直に
入射するようにビーム光照射部とレンズ機構と受光部と
を配置し、かつビーム光の光軸に平行な細いレーザー光
をレーザー光偏向機構によって前記ビーム光の光軸と前
記レンズ機構の光軸とがなす平面内で前記レンズ機構の
光軸の方向に直線状に繰り返して往復させて前記ビーム
光を形成するように微粒子測定装置を構成し、また、
【００１１】３）上記１）項または２）項のいずれかに
記載の装置において、受光部を、光入射窓に光が入射す
ることによってこの入射光の光量と前記光入射窓の位置
とを表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する単
位光電変換器の複数個からなりかつそれぞれの前記単位
光電変換器の前記光入射窓を密接して配置することによ
って一つの平面状受光面が形成された光電変換部と、前
記光電変換部から出力されるすべての前記一次ビデオ信
号からこの一次ビデオ信号に含まれている前記光入射窓
に入射した背景光にもとづくバックグランド信号を除く
ことによって前記受光面に形成された微粒子の散乱光像
に対応した判定対象画像を形成する複数個の二次ビデオ
信号を得る二次ビデオ信号生成部と、前記二次ビデオ信
号を用いて前記判定対象画像に対応した前記散乱光像の
面積とこの散乱光像の図心の前記受光面上の位置とを算
出して前記面積と前記位置とがそれぞれ所定条件を満足
している場合にのみすべての前記二次ビデオ信号の各値
の和に比例した光信号を出力するビデオ信号演算部とか
らなるようにして微粒子測定装置を構成する。
記載の装置において、受光部を、光入射窓に光が入射す
ることによってこの入射光の光量と前記光入射窓の位置
とを表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する単
位光電変換器の複数個からなりかつそれぞれの前記単位
光電変換器の前記光入射窓を密接して配置することによ
って一つの平面状受光面が形成された光電変換部と、前
記光電変換部から出力されるすべての前記一次ビデオ信
号からこの一次ビデオ信号に含まれている前記光入射窓
に入射した背景光にもとづくバックグランド信号を除く
ことによって前記受光面に形成された微粒子の散乱光像
に対応した判定対象画像を形成する複数個の二次ビデオ
信号を得る二次ビデオ信号生成部と、前記二次ビデオ信
号を用いて前記判定対象画像に対応した前記散乱光像の
面積とこの散乱光像の図心の前記受光面上の位置とを算
出して前記面積と前記位置とがそれぞれ所定条件を満足
している場合にのみすべての前記二次ビデオ信号の各値
の和に比例した光信号を出力するビデオ信号演算部とか
らなるようにして微粒子測定装置を構成する。
【００１２】
【作 用】上記のように構成すると、いずれの微粒子測
定装置においても、光量信号が散乱光を生じた微粒子の
粒径を表していて、この信号の中には微粒子散乱光の発
生場所にもとづく微粒子粒径の誤差が含まれていないこ
とが明らかであり、またいずれの微粒子測定装置でもシ
ースフローを必要としないことが明らかであるから、製
作並びに運転が容易でかつ高精度の粒径測定が行なえる
微粒子測定装置が得られることになる。
定装置においても、光量信号が散乱光を生じた微粒子の
粒径を表していて、この信号の中には微粒子散乱光の発
生場所にもとづく微粒子粒径の誤差が含まれていないこ
とが明らかであり、またいずれの微粒子測定装置でもシ
ースフローを必要としないことが明らかであるから、製
作並びに運転が容易でかつ高精度の粒径測定が行なえる
微粒子測定装置が得られることになる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明の一実施例としての微粒子測定
装置２６の構成図で、本図においては図６におけるもと
同じものに図６の場合と同じ符号がつけてある。さて、
図１において、２７はそれぞれ前述した照射部５とレー
ザー光偏向機構２２とからなるビーム光照射部、２８は
平面状の受光面２９を有するイメージインテンシファイ
ア２８ａと蛍光面２８ｂとが設けられ、かつ受光面２９
の軸心が空間軸Ｙ−Ｙに一致する姿勢で集光レンズ１１
によって集光された微粒子散乱光４０が受光面２９に入
射するように配置され、かつ受光面２９上の各部につい
て輝度増幅を行って面２９上に形成された一次パターン
の形状並びに位置に関して相似の関係にありしかもこの
一次パターンよりも明るい二次パターンを蛍光面２８ｂ
に形成するようにした光検出増幅器、３０は、蛍光面２
８ｂに形成された二次パターンを光電変換するようにし
たＣＣＤ半導体装置等を用いた撮像装置３１と、装置３
１の光電変換によって得られた前記二次パターンの各部
の輝度データを記憶しかつ出力指令信号３３が入力され
ると既に記憶している前記輝度データとこのデータが得
られた上記二次パターンの部分の位置とを表す一次ビデ
オ信号３４を上記二次パターンのすべての部分について
出力するビデオメモリ３２と、前述の光検出増幅器２８
とからなる光電変換部で、変換部３０は上述のように構
成されているので、この変換部３０が、光入射窓に光が
入射することによってこの入射光の光量と光入射窓の位
置とを表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する
単位光電変換器の複数個からなりかつそれぞれの前記単
位光電変換器の光入射窓を密接して配置することによっ
て一つの平面状受光面２９が形成された光電変換部と等
価なものであることは明らかである。
装置２６の構成図で、本図においては図６におけるもと
同じものに図６の場合と同じ符号がつけてある。さて、
図１において、２７はそれぞれ前述した照射部５とレー
ザー光偏向機構２２とからなるビーム光照射部、２８は
平面状の受光面２９を有するイメージインテンシファイ
ア２８ａと蛍光面２８ｂとが設けられ、かつ受光面２９
の軸心が空間軸Ｙ−Ｙに一致する姿勢で集光レンズ１１
によって集光された微粒子散乱光４０が受光面２９に入
射するように配置され、かつ受光面２９上の各部につい
て輝度増幅を行って面２９上に形成された一次パターン
の形状並びに位置に関して相似の関係にありしかもこの
一次パターンよりも明るい二次パターンを蛍光面２８ｂ
に形成するようにした光検出増幅器、３０は、蛍光面２
８ｂに形成された二次パターンを光電変換するようにし
たＣＣＤ半導体装置等を用いた撮像装置３１と、装置３
１の光電変換によって得られた前記二次パターンの各部
の輝度データを記憶しかつ出力指令信号３３が入力され
ると既に記憶している前記輝度データとこのデータが得
られた上記二次パターンの部分の位置とを表す一次ビデ
オ信号３４を上記二次パターンのすべての部分について
出力するビデオメモリ３２と、前述の光検出増幅器２８
とからなる光電変換部で、変換部３０は上述のように構
成されているので、この変換部３０が、光入射窓に光が
入射することによってこの入射光の光量と光入射窓の位
置とを表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する
単位光電変換器の複数個からなりかつそれぞれの前記単
位光電変換器の光入射窓を密接して配置することによっ
て一つの平面状受光面２９が形成された光電変換部と等
価なものであることは明らかである。
【００１４】３５は、すべての信号３４が入力され、か
つ信号３４のそれぞれの値から信号３４に含まれている
受光面２９に入射した背景光にもとづくバックグランド
信号の値を差し引くことによって受光面２９に形成され
た上述の一次パターンとしての微粒子３の散乱光像３９
に対応した判定対象画像を形成する複数個の二次ビデオ
信号３６を得るようにした二次ビデオ信号生成部、３７
は信号３６を用いて前記判定対象画像に対応した散乱光
像３９の面積Ｓとこの光像３９の図心の受光面２９上の
位置Ｐとを算出して面積Ｓと位置Ｐとがそれぞれ所定の
条件を満足している場合にのみすべての信号３６の各値
の和に比例した光量信号３７ａを出力するようにしたビ
デオ信号演算部、３８は変換部３０と信号生成部３５と
演算部３７とからなる受光部で、上述の測定装置２６は
この受光部３８とフローセル２とレンズ１１とビーム光
照射部２７とで構成されている。
つ信号３４のそれぞれの値から信号３４に含まれている
受光面２９に入射した背景光にもとづくバックグランド
信号の値を差し引くことによって受光面２９に形成され
た上述の一次パターンとしての微粒子３の散乱光像３９
に対応した判定対象画像を形成する複数個の二次ビデオ
信号３６を得るようにした二次ビデオ信号生成部、３７
は信号３６を用いて前記判定対象画像に対応した散乱光
像３９の面積Ｓとこの光像３９の図心の受光面２９上の
位置Ｐとを算出して面積Ｓと位置Ｐとがそれぞれ所定の
条件を満足している場合にのみすべての信号３６の各値
の和に比例した光量信号３７ａを出力するようにしたビ
デオ信号演算部、３８は変換部３０と信号生成部３５と
演算部３７とからなる受光部で、上述の測定装置２６は
この受光部３８とフローセル２とレンズ１１とビーム光
照射部２７とで構成されている。
【００１５】次に演算部３７で説明した所定の条件につ
いて説明する。すなわち、測定装置２６においては各部
が上述のように構成されているので微粒子３の散乱光像
３９がレンズ１１によって受光面２９に形成されるが、
この場合、図２に示したａ点（ａ点は上述のＯ点に一致
した点）にある微粒子３の像が円形受光面２９の中心に
結像するようにレンズ１１と増幅器２８とが構成されて
いるので、微粒子３が図２にａ〜ｄで示した各位置にあ
る場合の散乱光像３９はそれぞれ図３における（ａ）〜
（ｄ）の各図に示したように受光面２９上に形成される
ことが明らかで、また、図３から散乱光４０の出射位置
に応じて光像３９の直径Ｄと図心（図３においては光像
３９は円であるからこの円の中心が像３９の図心とな
る。）の受光面２９上の位置Ｐとが変化することが明ら
かである。故に、測定装置２６の場合、直径ＤまたはＤ
の直径を有する円の面積Ｓと位置Ｐとを知ることによっ
て光像３９を生じた微粒子３の位置を知ることができる
わけで、したがって、ＤまたはＳと、Ｐとがそれぞれ
「所定条件」を満足していると散乱光出射位置が完全受
光領域１４ａ内にあると判定することができることにな
る。そこで、測定装置２６においては、演算部３７で面
積Ｓと位置Ｐとがそれぞれ散乱光出射位置が領域１４ａ
内にあることを表す前述の「所定条件」を満足している
と判断すると、散乱光像３９を生じた微粒子３が領域１
４ａ内にあるので光像３９に対応した上述の判定対象画
像を形成する複数個の信号３６のそれぞれの値の和Ｗが
光像３９を生じた散乱光の光量に正しく対応した値にな
っているものとして、和Ｗに比例した信号３７ａを出力
するように演算部３７が構成されている。
いて説明する。すなわち、測定装置２６においては各部
が上述のように構成されているので微粒子３の散乱光像
３９がレンズ１１によって受光面２９に形成されるが、
この場合、図２に示したａ点（ａ点は上述のＯ点に一致
した点）にある微粒子３の像が円形受光面２９の中心に
結像するようにレンズ１１と増幅器２８とが構成されて
いるので、微粒子３が図２にａ〜ｄで示した各位置にあ
る場合の散乱光像３９はそれぞれ図３における（ａ）〜
（ｄ）の各図に示したように受光面２９上に形成される
ことが明らかで、また、図３から散乱光４０の出射位置
に応じて光像３９の直径Ｄと図心（図３においては光像
３９は円であるからこの円の中心が像３９の図心とな
る。）の受光面２９上の位置Ｐとが変化することが明ら
かである。故に、測定装置２６の場合、直径ＤまたはＤ
の直径を有する円の面積Ｓと位置Ｐとを知ることによっ
て光像３９を生じた微粒子３の位置を知ることができる
わけで、したがって、ＤまたはＳと、Ｐとがそれぞれ
「所定条件」を満足していると散乱光出射位置が完全受
光領域１４ａ内にあると判定することができることにな
る。そこで、測定装置２６においては、演算部３７で面
積Ｓと位置Ｐとがそれぞれ散乱光出射位置が領域１４ａ
内にあることを表す前述の「所定条件」を満足している
と判断すると、散乱光像３９を生じた微粒子３が領域１
４ａ内にあるので光像３９に対応した上述の判定対象画
像を形成する複数個の信号３６のそれぞれの値の和Ｗが
光像３９を生じた散乱光の光量に正しく対応した値にな
っているものとして、和Ｗに比例した信号３７ａを出力
するように演算部３７が構成されている。
【００１６】測定装置２６では、演算部３７が上述のよ
うに構成されているので、図２及び図８に示した不完全
受光領域２４内で発生した散乱光にもとづいて光量信号
３７ａが出力されるということはなくて、信号３７ａは
常に領域１４ａ内で発生した散乱光の光量を正しく表す
ことになり、また、この場合、領域１４ａ内のビーム光
２０が上述したように強度分布の均一な光となっている
ので信号３７ａが微粒子３の粒径に正しく対応した信号
になっていることが明らかである。故に、測定装置２６
によれば信号３７ａによって微粒子粒径を散乱光４０の
発生場所にもとづく誤差を含むことなく正しく測定する
ことができるわけで、しかも、この場合、シースフロー
を必要としないことが上述した所から明らかであるか
ら、測定装置２６は製作並びに運転が容易でかつ高精度
の粒径測定が行なえる微粒子測定であるということにな
る。
うに構成されているので、図２及び図８に示した不完全
受光領域２４内で発生した散乱光にもとづいて光量信号
３７ａが出力されるということはなくて、信号３７ａは
常に領域１４ａ内で発生した散乱光の光量を正しく表す
ことになり、また、この場合、領域１４ａ内のビーム光
２０が上述したように強度分布の均一な光となっている
ので信号３７ａが微粒子３の粒径に正しく対応した信号
になっていることが明らかである。故に、測定装置２６
によれば信号３７ａによって微粒子粒径を散乱光４０の
発生場所にもとづく誤差を含むことなく正しく測定する
ことができるわけで、しかも、この場合、シースフロー
を必要としないことが上述した所から明らかであるか
ら、測定装置２６は製作並びに運転が容易でかつ高精度
の粒径測定が行なえる微粒子測定であるということにな
る。
【００１７】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、
【００１８】１）微粒子を含む測定流体にビーム光を照
射するビーム光照射部と、平面状受光面および演算部が
設けられかつ前記受光面に形成された光像の面積と前記
光像における図心の前記受光面上の位置とがそれぞれ所
定条件を満足していると前記光像の各部における局部的
入射光量の前記光像の全域にわたる合計値に応じた光量
信号を出力する受光部と、前記ビーム光の照射によって
前記微粒子から出射される散乱光を集光して前記受光面
に入射させるレンズ機構とを備え、前記光量信号によっ
て前記微粒子の大きさを測定する微粒子測定装置であっ
て、前記所定条件は、前記演算部において，前記受光面
に形成された光像の面積とこの光像における図心の前記
受光面上の位置とから前記光像を生じた微粒子の視野領
域内の位置を認識し，この位置が散乱光の発生場所に起
因する測定誤差が含まれない領域としてあらかじめ特定
された所定の領域内にあると認識する条件であるように
微粒子測定装置を構成し、また、
射するビーム光照射部と、平面状受光面および演算部が
設けられかつ前記受光面に形成された光像の面積と前記
光像における図心の前記受光面上の位置とがそれぞれ所
定条件を満足していると前記光像の各部における局部的
入射光量の前記光像の全域にわたる合計値に応じた光量
信号を出力する受光部と、前記ビーム光の照射によって
前記微粒子から出射される散乱光を集光して前記受光面
に入射させるレンズ機構とを備え、前記光量信号によっ
て前記微粒子の大きさを測定する微粒子測定装置であっ
て、前記所定条件は、前記演算部において，前記受光面
に形成された光像の面積とこの光像における図心の前記
受光面上の位置とから前記光像を生じた微粒子の視野領
域内の位置を認識し，この位置が散乱光の発生場所に起
因する測定誤差が含まれない領域としてあらかじめ特定
された所定の領域内にあると認識する条件であるように
微粒子測定装置を構成し、また、
【００１９】２）上記１）項に記載の装置において、微
粒子から出射される９０度測方散乱光が受光面に垂直に
入射するようにビーム光照射部とレンズ機構と受光部と
を配置し、かつビーム光の光軸に平行な細いレーザー光
をレーザー光偏向機構によってビーム光の光軸とレンズ
機構の光軸とがなす平面内でレンズ機構の光軸の方向に
直線状に繰り返して往復させて前記ビーム光を形成する
ように微粒子測定装置を構成し、また、
粒子から出射される９０度測方散乱光が受光面に垂直に
入射するようにビーム光照射部とレンズ機構と受光部と
を配置し、かつビーム光の光軸に平行な細いレーザー光
をレーザー光偏向機構によってビーム光の光軸とレンズ
機構の光軸とがなす平面内でレンズ機構の光軸の方向に
直線状に繰り返して往復させて前記ビーム光を形成する
ように微粒子測定装置を構成し、また、
【００２０】３）上記１）項または２）項のいずれかに
記載の装置において、受光部を、光入射窓に光が入射す
ることによってこの入射光の光量と光入射窓の位置とを
表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する単位光
電変換器の複数個からなりかつそれぞれの単位光電変換
器の光入射窓を密接して配置することによって一つの平
面状受光面が形成された光電変換部と、この光電変換部
から出力されるすべての一次ビデオ信号からこの一次ビ
デオ信号に含まれている光入射窓に入射した背景光にも
とづくバックグランド信号を除くことによって受光面に
形成された微粒子の散乱光像に対応した判定対象画像を
形成する複数個の二次ビデオ信号を得る二次ビデオ信号
生成部と、二次ビデオ信号を用いて判定対象画像に対応
した前記散乱光像の面積とこの散乱光像の図心の受光面
上の位置とを算出して前記面積と前記位置とがそれぞれ
所定条件を満足している場合にのみすべての二次ビデオ
信号の各値の和に比例した光信号を出力するビデオ信号
演算部とからなるようにして微粒子測定装置を構成し
た。
記載の装置において、受光部を、光入射窓に光が入射す
ることによってこの入射光の光量と光入射窓の位置とを
表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する単位光
電変換器の複数個からなりかつそれぞれの単位光電変換
器の光入射窓を密接して配置することによって一つの平
面状受光面が形成された光電変換部と、この光電変換部
から出力されるすべての一次ビデオ信号からこの一次ビ
デオ信号に含まれている光入射窓に入射した背景光にも
とづくバックグランド信号を除くことによって受光面に
形成された微粒子の散乱光像に対応した判定対象画像を
形成する複数個の二次ビデオ信号を得る二次ビデオ信号
生成部と、二次ビデオ信号を用いて判定対象画像に対応
した前記散乱光像の面積とこの散乱光像の図心の受光面
上の位置とを算出して前記面積と前記位置とがそれぞれ
所定条件を満足している場合にのみすべての二次ビデオ
信号の各値の和に比例した光信号を出力するビデオ信号
演算部とからなるようにして微粒子測定装置を構成し
た。
【００２１】このため、上記のように構成すると、いず
れの微粒子測定装置においても、光量信号が散乱光を生
じた微粒子の粒径を表していて、この信号の中には微粒
子散乱光の発生場所にもとづく微粒子粒径の誤差が含ま
れていないことが明らかであり、またいずれの微粒子測
定装置でもシースフローを必要としないことが明らかで
あるから、本発明には製作並びに運転が容易でかつ高精
度の粒径測定が行なえる微粒子測定装置が得られる効果
がある。
れの微粒子測定装置においても、光量信号が散乱光を生
じた微粒子の粒径を表していて、この信号の中には微粒
子散乱光の発生場所にもとづく微粒子粒径の誤差が含ま
れていないことが明らかであり、またいずれの微粒子測
定装置でもシースフローを必要としないことが明らかで
あるから、本発明には製作並びに運転が容易でかつ高精
度の粒径測定が行なえる微粒子測定装置が得られる効果
がある。
【図１】本発明の一実施例の構成図
【図２】図１に示した一実施例における要部の作用を説
明する説明図
明する説明図
【図３】図２に示した各点から出射された散乱光にもと
づく微粒子散乱光像の説明図
づく微粒子散乱光像の説明図
【図４】従来の微粒子測定装置の構成図
【図５】図４に示した測定装置における要部の機能説明
図
図
【図６】図４に示した測定装置とは異なる従来の微粒子
測定装置の構成図
測定装置の構成図
【図７】図６に示した測定装置における要部の機能説明
図
図
【図８】従来の微粒子測定装置における問題点の説明図
３ 微粒子 ４ 測定流体 ５ ビーム光照射部 ９ レーザー光 １１ 集光レンズ １４ａ 完全受光領域 ２０ ビーム光 ２２ レーザー光偏向機構 ２５ 散乱光 ２６ 微粒子測定装置 ２７ ビーム光照射部 ２９ 受光面 ３０ 光電変換部 ３４ 一次ビデオ信号 ３５ 二次ビデオ信号生成部 ３６ 二次ビデオ信号 ３７ ビデオ信号演算部 ３７ａ 光量信号 ３８ 受光部 ３９ 散乱光像 ４０ 散乱光
フロントページの続き (72)発明者 星川 寛 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 佐々木 明徳 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01N 15/00 - 15/14
Claims (3)
- 【請求項１】微粒子を含む測定流体にビーム光を照射す
るビーム光照射部と、平面状受光面および演算部が設け
られかつ前記受光面に形成された光像の面積と前記光像
における図心の前記受光面上の位置とがそれぞれ所定条
件を満足していると前記光像の各部における局部的入射
光量の前記光像の全域にわたる合計値に応じた光量信号
を出力する受光部と、前記ビーム光の照射によって前記
微粒子から出射される散乱光を集光して前記受光面に入
射させるレンズ機構とを備え、前記光量信号によって前
記微粒子の大きさを測定する微粒子測定装置であって、
前記所定条件は、前記演算部において，前記受光面に形
成された光像の面積とこの光像における図心の前記受光
面上の位置とから前記光像を生じた微粒子の視野領域内
の位置を認識し，この位置が散乱光の発生場所に起因す
る測定誤差が含まれない領域としてあらかじめ特定され
た所定の領域内にあると認識する条件であることを特徴
とする微粒子測定装置。 - 【請求項２】請求項１に記載の装置において、微粒子か
ら出射される９０度測方散乱光が受光面に垂直に入射す
るようにビーム光照射部とレンズ機構と受光部とを配置
し、かつビーム光の光軸に平行な細いレーザー光をレー
ザー光偏向機構によって前記ビーム光の光軸と前記レン
ズ機構の光軸とがなす平面内で前記レンズ機構の光軸の
方向に直線状に繰り返して往復させて前記ビーム光を形
成したことを特徴とする微粒子測定装置。 - 【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記載
の装置において、受光部を、光入射窓に光が入射するこ
とによってこの入射光の光量と前記光入射窓の位置とを
表す電気信号としての一次ビデオ信号を出力する単位光
電変換器の複数個からなりかつそれぞれの前記単位光電
変換器の前記光入射窓を密接して配置することによって
一つの平面状受光面が形成された光電変換部と、前記光
電変換部から出力されるすべての前記一次ビデオ信号か
らこの一次ビデオ信号に含まれている前記光入射窓に入
射した背景光にもとづくバックグランド信号を除くこと
によって前記受光面に形成された微粒子の散乱光像に対
応した判定対象画像を形成する複数個の二次ビデオ信号
を得る二次ビデオ信号生成部と、前記二次ビデオ信号を
用いて前記判定対象画像に対応した前記散乱光像の面積
とこの散乱光像の図心の前記受光面上の位置とを算出し
て前記面積と前記位置とがそれぞれ所定条件を満足して
いる場合にのみすべての前記二次ビデオ信号の各値の和
に比例した光量信号を出力するビデオ信号演算部とから
なるようにしたことを特徴とする微粒子測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015612A JP2943343B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 微粒子測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3015612A JP2943343B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 微粒子測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04254740A JPH04254740A (ja) | 1992-09-10 |
| JP2943343B2 true JP2943343B2 (ja) | 1999-08-30 |
Family
ID=11893530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3015612A Expired - Lifetime JP2943343B2 (ja) | 1991-02-07 | 1991-02-07 | 微粒子測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2943343B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527997A (ja) * | 2004-03-06 | 2007-10-04 | マイケル トレイナー， | 粒子のサイズおよび形状を決定する方法および装置 |
| US8634072B2 (en) | 2004-03-06 | 2014-01-21 | Michael Trainer | Methods and apparatus for determining characteristics of particles |
-
1991
- 1991-02-07 JP JP3015612A patent/JP2943343B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007527997A (ja) * | 2004-03-06 | 2007-10-04 | マイケル トレイナー， | 粒子のサイズおよび形状を決定する方法および装置 |
| JP2012103259A (ja) * | 2004-03-06 | 2012-05-31 | Michael Trainer | 粒子のサイズおよび形状を決定する方法および装置 |
| US8634072B2 (en) | 2004-03-06 | 2014-01-21 | Michael Trainer | Methods and apparatus for determining characteristics of particles |
| JP2016026301A (ja) * | 2004-03-06 | 2016-02-12 | トレイナー， マイケルＴＲＡＩＮＥＲ， Ｍｉｃｈａｅｌ | 粒子のサイズおよび形状を決定する方法および装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04254740A (ja) | 1992-09-10 |
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