JP6011665B2 - 光学素子の光軸調整機構 - Google Patents

Description

本発明は、光学素子の光軸調整機構に関し、特に吸光分光光度計、蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのＵＶ検出器や蛍光検出器等の構成要素として用いられる分光器の内部に配置される光学素子の光軸調整機構に関する。

分光装置は、ハロゲンランプや重水素ランプやキセノンランプ等の光源が発する広範な波長領域に亘る光を出射したり、ある特定の波長の光のみを選択的に出射したりする機能を有しており、吸光分光光度計、蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのＵＶ検出器や蛍光検出器等の構成要素として広く一般的に利用されている。

図６は、従来の分光装置の一例を示す概略構成図である。なお、垂直方向（紙面に垂直な直線）をＺ方向とし、Ｚ方向に水平な一方向をＸ方向とし、Ｚ方向とＸ方向とに垂直な方向をＹ方向とする。
分光装置１１０は、光源ユニット１と分光ユニット１０２とによって構成されている（例えば、特許文献１参照）。

光源ユニット１は、光源４と、凹面を有する集光鏡５とを備える。このような光源ユニット１によれば、光源４から放射された光が集光鏡５によって収束光となり、窓板６を通過した後、外部の一点に焦点を結ぶようになっている。
上記光源としては、吸光分光光度計に利用される場合には重水素ランプやハロゲンランプ、蛍光分光光度計に利用される場合にはキセノンランプ、液体クロマトグラフ用ＵＶ検出器に利用される場合には重水素ランプ、液体クロマトグラフ用蛍光検出器に利用される場合には重水素ランプやキセノンランプが一般的に用いられ、それぞれの種類に対応したものが使用される。

分光ユニット１０２は、ケース状のシャーシ（器壁）１０２ａを有し、その内部には光束が経由する順に、窓板７と、入口スリット８と、凹面を有するコリメータ鏡９と、回折格子１０と、凹面を有する集光鏡１１と、平面鏡１２と、出口スリット１３と、窓板１４とを備える。コリメータ鏡９は、入口スリット８からコリメータ鏡９に至る光路長がコリメータ鏡９の焦点距離に等しくなるように配置されている。また、集光鏡１１は、集光鏡１１から平面鏡１２を介して出口スリット１３に至る光路長が集光鏡１１の焦点距離に等しくなるように配置されている。
このような分光ユニット１０２によれば、入口スリット８を出た拡散光は、コリメータ鏡９によって並行光束となり、回折格子１０に入射する。そして、回折格子１０によって反射された並行光束は、集光鏡１１によって集光されて出口スリット１３上に焦点を結ぶようになっている。

なお、回折格子１０は、平板形状をしており、紙面に垂直な直線（Ｚ方向）を回転軸として回転可能な構造になっている。そして、回折格子１０の回転角を変化させると、出口スリット１３と窓板１４とを通して外部に出射する光の波長が変化する。つまり、出射する光の波長を選択することができるようになっている。

このような分光装置１１０の窓板１４から外部に出射した光は、目的に応じた各種の測定部に導かれる。例えば、液体クロマトグラフ用蛍光検出器であれば、集光光学系を介して試料の通るフローセルに入射する。その結果、励起されて発せられた試料の蛍光は、別の光学系によって検出器に送られて、検出・測定される。

ところで、分光装置１１０では、コリメータ鏡９や回折格子１０や集光鏡１１や平面鏡１２の光軸が、あらかじめ調整されている必要がある。このような光軸調整は、分光装置１１０を組み立てる組立時に組立作業者等によって行われている。
ここで、図７は、分光ユニット１０２の内部に配置された集光鏡１１を示す斜視図である。集光鏡ユニット１２０は、平板形状の光学素子ベース１２１と、光学素子ベース１２１に固定されたホルダ２２と、ホルダ２２に接着された集光鏡１１とを備える。

ホルダ２２は、ＸＹ平面の平板部２２ａと、平板部２２ａに立節する立節部２２ｂとを備え、水平方向から見るとＬ字型をしている。そして、光学素子ベース１２１の上面の中央部と平板部２２ａの下面とが重なるようにして、Ｚ方向に貫通する４本のネジ２２ｃで固定されている。そして、立節部２２ｂの前面に集光鏡１１が接着されている。

光学素子ベース１２１は、平板部２２ａより大きいＸＹ平面の平板形状をしており、周縁部でＺ方向に貫通する２個の楕円形状の貫通孔２１ａ、２１ｂ（図３参照）が形成されているとともに、下面に下方に突出する円柱形状の突起部（図示せず）が形成されている。楕円形状の貫通孔２１ａと楕円形状の貫通孔２１ｂとのほぼ中央に、円柱形状の突起部は形成されており、楕円形状の貫通孔２１ａと楕円形状の貫通孔２１ｂとの長軸は、円柱形状の突起部を中心とする円の接線方向となっている。
これにより、光学素子ベース１２１の突起部が、シャーシ１０２ａの円柱形状の開口（図示せず）に挿入されて配置されることで、位置合わせされるとともに回転軸となるようになっている。そして、２個の貫通孔２１ａ、２１ｂに２本の固定ネジ２１ｃが上方（−Ｚ方向）から挿入されて締め付けられることで、シャーシ１０２ａに固定されるようになっている。

次に、組立時における集光鏡１１の光軸調整について説明する。まず、組立作業者等は、２個の貫通孔２１ａ、２１ｂに２本の固定ネジ２１ｃを挿入して軽く締め付けることで、集光鏡ユニット１２０をシャーシ１０２ａに仮配置する。次に、組立作業者等は、集光鏡１１の光軸調整を行うために、手で突起部を回転軸として光学素子ベース１２１を移動させるのであるが、手で回転移動させると、回転角度の微調整が困難となるため、回転角度を微調整する場合には、ホルダ２２の立節部２２ｂの側面や裏面の上部付近をマイナスドライバ等でコンコンと叩いて回転移動させている。このとき、光の像を見ながら、ホルダ２２の立節部２２ｂの側面や裏面の上部付近を叩いて回転移動させるのであるが、最適な調整回転位置から行き過ぎてしまうと、立節部２２ｂの側面や裏面の上部付近を先程と反対方向に叩き、再度行き過ぎてしまうと、再度逆方向に叩くという作業を繰り返して調整している。そして、集光鏡１１が調整回転位置にくると、２本の固定ネジ２１ｃを強く締め付けて集光鏡ユニット２０をシャーシ１０２ａに固定している。

特開２０１１−０６９８４１号公報

しかしながら、上述したような光軸調整方法では、調整の際に集光鏡１１が調整回転位置から行き過ぎたりして非常に手間がかかり、作業完了までに時間を要すこともあった。なお、分光装置１１０における光軸調整は、組立時のみに必要であることから、複雑な機構を設けることはコスト面からみて好ましくない。
そこで、本発明は、簡単な構造で容易に光軸調整することができる光学素子の光軸調整機構を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本発明の光学素子の光軸調整機構は、外部と内部とを分離する器壁を有し、当該内部に光学素子が配置される分光装置に用いられる光学素子の光軸調整機構であって、前記光学素子は、台座を介して前記器壁に取り付けられ、前記台座には、上方から見ると四角形の切欠きを有する台座切欠き部が形成されており、前記台座切欠き部に対向する前記器壁には、上方から見ると三角形の切欠きを有する器壁切欠き部が形成され、前記器壁に取り付けられた際の前記台座切欠き部と前記器壁切欠き部との両方に、１本のドライバの先端が挿入可能となっており、前記ドライバの回転によって前記器壁に対して前記台座が上下方向を軸として回転移動するようにしている。

本発明の光学素子の光軸調整機構によれば、例えば、組立作業者等は、集光鏡等の光学素子を分光装置の器壁に仮配置する。次に、組立作業者等は、光学素子の光軸調整を行うために、台座切欠き部と器壁切欠き部との両方に、１本のマイナスドライバの先端を挿入する。そして、光の像を見ながら、マイナスドライバを回転させる。これによって器壁に対して台座が上下方向を軸として回転移動し、台座を連続的に回転移動させることができる。その後、光学素子が調整回転位置にくると、台座を分光装置の器壁に固定する。

以上のように、本発明の光学素子の光軸調整機構によれば、簡単な構造で容易に光軸調整することができる。また、光学素子に手等が接触して汚してしまうことがない。

（他の課題を解決するための手段および効果）
上記発明において、前記器壁切欠き部は、上方から見ると三角形の切欠きを有するようにしている。
そして、上記発明において、前記台座切欠き部は、上方から見ると四角形の切欠きを有し、前記器壁切欠き部に対して水平方向に対向する位置に配置されるようにしている。

さらに、上記発明において、前記器壁に取り付けられた際の前記台座切欠き部と前記器壁切欠き部との両方に、１本のドライバの先端が挿入可能となっており、前記ドライバの回転によって前記器壁に対して前記台座が上下方向を軸として回転移動するようにしている。

本願実施形態に係る分光装置の一例を示す概略構成図。 分光ユニットの内部に設置された集光鏡を示す斜視図。 光学素子ベースの一例を示す斜視図。 マイナスドライバが挿入された際の斜視図。 マイナスドライバが挿入された際の斜視図。 従来の分光装置の一例を示す概略構成図。 分光ユニットの内部に配置された集光鏡を示す斜視図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれる。

図１は、本願実施形態に係る分光装置の一例を示す概略構成図である。また、図２は、分光ユニットの内部に設置された集光鏡を示す斜視図である。なお、分光装置１１０と同様のものについては、同じ符号を付している。
分光装置１０は、光源ユニット１と分光ユニット２とによって構成されている。

分光ユニット２のシャーシ２ａの底面上には、上方（Ｚ方向）から見るとＶ字形状となり、Ｚ方向に突出したＶ字突出体（器壁切欠き部、光軸調整機構）２ｂ、すなわち二等辺三角形の切欠きが形成されている。二等辺三角形の切欠きの頂角の大きさは、例えば２８°となり、辺の長さは、例えば８ｍｍとなっている。なお、Ｖ字突出体２ｂは、後述する光学素子ベース２１の突起部ｃに向かって切欠き（開口）が形成されている。
このようなＶ字突出体２ｂによれば、二等辺三角形の切欠きにマイナスドライバの先端を上方（−Ｚ方向）から挿入して、一の辺に接触する角度から他の辺に接触する角度までの間でマイナスドライバを回転させることができる。

集光鏡ユニット２０は、平板形状の光学素子ベース（台座）２１と、光学素子ベース２１に固定されたホルダ２２と、ホルダ２２に取り付けられた集光鏡１１とを備える。
ここで、図３は、光学素子ベースの一例を示す斜視図である。光学素子ベース２１は、平板部２２ａ（図２参照）より大きいＸＹ平面の平板形状をしており、周縁部でＺ方向に貫通する２個の楕円形状の貫通孔２１ａ、２１ｂが形成されているとともに、下面に下方に突出する円柱形状の突起部ｃが形成されている。
光学素子ベース２１の突起部ｃが、シャーシ２ａの円柱形状の開口（図示せず）に挿入されて配置されることで、位置合わせされるとともに回転軸となるようになっている。そして、２個の貫通孔２１ａ、２１ｂに２本の固定ネジ２１ｃが上方（−Ｚ方向）から挿入されて締め付けられることで、シャーシ２ａに光学素子ベース２１が固定されるようになっている。

また、光学素子ベース２１の側部には、上方（Ｚ方向）から見ると四角形の台座切欠き部（光軸調整機構）２１ｄが形成されている。四角形の台座切欠き部２１ｄの大きさは、例えば２．８ｍｍ×３ｍｍとなっている。なお、四角形の台座切欠き部２１ｄは、Ｖ字突出体２ｂに向かって切欠き（開口）が形成されるようになっている。
そして、台座切欠き部２１ｄは、集光鏡ユニット２０が分光ユニット２のシャーシ２ａに取り付けられた際には、Ｖ字突出体２ｂに対して水平方向に対向する位置に配置されるようになっている。これにより、Ｖ字突出体２ｂと台座切欠き部２１ｄとで五角形の環状が形成され、この五角形の環状内にマイナスドライバの先端が挿入されるようになっている。

ここで、図４及び図５は、マイナスドライバが挿入された際の斜視図である。このようなＶ字突出体２ｂと台座切欠き部２１ｄとによれば、Ｖ字突出体２ｂの二等辺三角形の切欠きにマイナスドライバの先端の右半分が挿入され、台座切欠き部２１ｄにマイナスドライバの先端の左半分が挿入されることになる。そして、Ｖ字突出体２ｂの一の辺に接触する角度から他の辺に接触する角度までの間でマイナスドライバを右回転させた場合には、台座切欠き部２１ｄを有する光学素子ベース２１がＶ字突出体２ｂに対して左回転することになる（図４参照）。逆に、Ｖ字突出体２ｂの他の辺に接触する角度から一の辺に接触する角度までの間でマイナスドライバを左回転させた場合には、台座切欠き部２１ｄを有する光学素子ベース２１がＶ字突出体２ｂに対して右回転することになる（図５参照）。よって、集光鏡ユニット２０がシャーシ２ａに対して連続的に回転移動することになる。

次に、組立時における集光鏡１１の光軸調整ついて説明する。まず、組立作業者等は、２個の貫通孔２１ａ、２１ｂに２本の固定ネジ２１ｃを挿入して軽く締め付けることで、集光鏡ユニット２０を分光ユニット２のシャーシ２ａに仮配置する。次に、組立作業者等は、集光鏡１１の光軸調整を行うために、台座切欠き部２１ｄとＶ字突出体２ｂとの両方に、１本のマイナスドライバの先端を挿入する。そして、光の像を見ながら、マイナスドライバを回転させる。これによって分光ユニット２のシャーシ２ａに対して集光鏡ユニット２０が突起部ｃを回転軸として回転する（図４及び図５参照）。このとき、集光鏡ユニット２０をシャーシ２ａに対して連続的に回転させることができることになる。その後、集光鏡１１が調整回転位置にくると、２本の固定ネジ２１ｃを強く締め付けることで、集光鏡ユニット２０を分光ユニット２のシャーシ２ａに固定する。

以上のように、本発明の分光装置１０によれば、簡単な構造で容易に光軸調整することができる。また、集光鏡１１に手等が接触して汚してしまうことがない。

＜他の実施形態＞
上述した分光装置１０においては、集光鏡１１の光軸が調整される構成としたが、コリメータ鏡や回折格子や平面鏡の光軸が同様に調整されるような構成としてもよい。

本発明は、吸光分光光度計、蛍光分光光度計、液体クロマトグラフのＵＶ検出器や蛍光検出器等に好適に利用できる。

２ 分光ユニット
２ａ シャーシ（器壁）
２ｂ Ｖ字突出体（器壁切欠き部、光軸調整機構）
１１ 集光鏡（光学素子）
２１ 光学素子ベース（台座）
２１ｄ 台座切欠き部（光軸調整機構）

Claims (1)

1. 外部と内部とを分離する器壁を有し、当該内部に光学素子が配置される分光装置に用いられる光学素子の光軸調整機構であって、
   前記光学素子は、台座を介して前記器壁に取り付けられ、
   前記台座には、上方から見ると四角形の切欠きを有する台座切欠き部が形成されており、
   前記台座切欠き部に対向する前記器壁には、上方から見ると三角形の切欠きを有する器壁切欠き部が形成され、
   前記器壁に取り付けられた際の前記台座切欠き部と前記器壁切欠き部との両方に、１本のドライバの先端が挿入可能となっており、
   前記ドライバの回転によって前記器壁に対して前記台座が上下方向を軸として回転移動することを特徴とする光学素子の光軸調整機構。