JPH0438281Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は、光学式の微粒子検出装置の光学系
に使用されるレーザ光とコリメータレンズの光軸
調整治具に関するものである。

〔従来の技術〕

流体中に微少な粒子を間隔をおいて一列に並べ
て流し、そこへ光を照射し、粒子から発せられる
散乱光を検出することにより粒子の個数や大きさ
を測定する微粒子検出装置において、光源にレー
ザダイオードを使用する場合には、レーザダイオ
ードから発散される光をコリメータレンズによつ
て平行光線に収束し、さらにコンデンサレンズに
よつて微少なスポツトに絞り込む必要がある。

ところが、一般にレーザダイオードは、そのケ
ースの中心に厳密に発光点が存在するわけではな
く、発光点の位置は部品ごとにある範囲内でばら
ついてくる。また、発光の中心軸（光軸）はケー
スの中心軸に対してある範囲内で傾いている。た
とえば、シヤープ株式会社製LTO21MDレーザ
ダイオードでは、発光点精度は位置で±80μm、
振れ角で垂直、水平方向それぞれ±3°，±2°であ
る。また、発光点の大きさは３平方ミクロン程度
である。

レーザダイオードとコリメータレンズの中心軸
が一致しないまま光学系が組みたてられると、レ
ーザ光が粒子に当る照射部において適正なビーム
スポツト強度分布（通常はスポツト中心が最も強
度の強い正規分布状の分布）が得られず、粒子測
定に悪影響を及ぼす。

そこで、これらの中心軸を合わせるための微動
調整に、ビーム位置センサーまたはCCD等の受
光装置によつて発光源からの光の強度分布を測定
し、光軸特性を個々に算出し、光源の位置を調整
する方法もある。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上記方法は高価な受光装置を必要とし
光軸特性の計算も複雑であり、また、部品の機械
精度も非常に高いものが要求される。そのため、
コストが高く調整が面倒である。

この考案の目的は、高価な受光装置および高精
度の部品が不要でコストが安く、複雑な光軸特性
の計算が不要で容易に調整が行えるレーザ光とコ
リメータレンズの光軸調整治具を提供することで
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案のレーザ光とコリメータレンズの光軸
調整治具は、レーザ光を発光するレーザ発光源を
内装したレーザ発光源ユニツトを保持して第１軸
上にレーザ光軸を揃えて配置された発光源ユニツ
ト保持部と、 この発光源ユニツト保持部を前記第１軸と直交
して前記第１軸上で相交わる第２軸および第３軸
の方向へ移動調整可能な第１調整装置と前記発光
源ユニツト保持部を前記レーザ発光源を略中心と
して前記第１軸上で相交わる第１平面内および第
２平面内で回転調整可能な第２調整装置とを互い
に連結してなり、一端部に前記発光源ユニツト保
持部の後部を取付けた発光源ユニツト調整部と、
この発光源ユニツト調整部の他端部を前記第１軸
のまわりに回転可能に保持し台上に配置された第
１保持体と、 前記発光源ユニツト保持部と対向して前記レー
ザ光の照射方向側に略第１軸上に配置されコリメ
ータレンズユニツトを保持するレンズユニツト保
持部と、 このレンズユニツト保持部を前記発光源ユニツ
ト保持部側と反対側で保持し前記第１保持体に対
し互いの距離を相対的に伸縮可能に前記台上に配
置された第２保持体とを備えたものである。

〔作用〕

この考案の構成によれば、レーザ発光源ユニツ
トを保持し第１軸上にレーザ光軸を揃えて配置さ
れた発光源ユニツト保持部は、第１調整装置によ
り、第１軸と直交して第１軸上で相交わる第２軸
と第３軸の方向へ移動調整可能である。すなわ
ち、レーザ発光源を第１軸上に合わせることがで
きる。また、発光源ユニツト保持部は、第２調整
装置により、レーザ発光源を略中心として第１軸
上で相交わる第１平面と第２平面の方向へ回転調
整可能である。すなわち、レーザ光軸の振れを調
整して第１軸上に合わせることができる。

ここで、発光源ユニツト保持部は、第１軸のま
わりに回転可能な発光源ユニツト調整部に取付け
られているので、発光源ユニツト保持部を回転さ
せながら螢光板等にレーザ光を照射して描かれる
円軌道の半径を最小にする方向へ調整すれば、レ
ーザ光の中心軸をコリメータレンズの光軸上に合
致させることができる。

さらに、発光源ユニツト保持部を取付けた発光
源ユニツト調整部を保持する第１保持体とレンズ
ユニツト保持部を保持する第２保持体との距離が
相対的に伸縮可能なので、レーザ発光源をコリメ
ータレンズの焦点に合致させることができる。

このように、レーザ光とコリメータレンズの光
軸の調整が、高価な受光装置および高精度の部品
が不要でコストが安く行える。また、複雑な光軸
特性の計算が不要で調整が容易である。

実施例 この考案の一実施例を第１図ないし第６図に基
づいて説明する。このレーザ光とコリメータレン
ズの光軸調整治具は、レーザ光を発光するレーザ
発光源１３を内装したレーザ発光源ユニツト１を
保持して第１軸Ａ上にレーザ光軸を揃えて配置さ
れた発光源ユニツト保持部２を設け、この発光源
ユニツト保持部２を第１軸Ａと直交して第１軸Ａ
上で相交わる第２軸Ｂおよび第３軸Ｃの方向へ移
動調整可能な第１調整装置３と発光源ユニツト保
持部２をレーザ発光源１３を略中心として第１軸
Ａ上で相交わる第１平面内および第２平面内で回
転調整可能な第２調整装置４とを互いに連結して
なり、一端部に発光源ユニツト保持部２の後部を
取付けた発光源ユニツト調整部５を設け、この発
光源ユニツト調整部５の他端部を前記第１軸Ａの
まわりに回転可能に保持し台８上に配置された第
１保持体７を設け、発光源ユニツト保持部２と対
向して前記レーザ光の照射方向側に略第１軸Ａ上
に配置されコリメータレンズユニツト９を保持す
るレンズユニツト保持部１０を設け、このレンズ
ユニツト保持部１０を発光源ユニツト保持部２側
と反対側で保持し第１保持体７に対し互いの距離
を相対的に伸縮可能に台８上に配置された第２保
持体１２を設けたものである。

発光源ユニツト１は、レーザ発光源１３、発光
源取付具１４およびレーザ駆動部１５とで構成さ
れる。レーザ発光源１３はレーザダイオードから
成る。発光源取付具１４は、第３図に示すように
取付具本体１６とフランジ部１７とから成る。取
付具本体１６は上面の開口した円筒形状をしてお
り、この円筒の中心軸上の底面にレーザ発光源１
３が取り付けられている。この円筒の側面には周
上に複数の貫通したねじ孔１８が設けられてい
る。また、この円筒の側面には、レーザ発光源１
３の発生する熱を外部へ逃す空気孔１９が周上に
複数設けられている。ねじ孔２０は、この円筒の
底面に複数設けられており、発光源取付具１４と
レーザ駆動部１５との連結に用いられる。フラン
ジ部１７は、この円筒の底面部に外嵌されてい
る。２１は、レーザダイオードに電源を供給する
端子部である。

レーザ駆動部１５は、角形断面形状をしてお
り、円筒形状の発光源取付具１４の底面と接して
連結されてレーザダイオードを駆動する駆動装置
を内装している。

発光源ユニツト保持部２は、レーザ駆動部１５
を挿入させてレーザ駆動部１５の外面を固定する
ことのできる角形断面孔のチヤツク部２２を有し
ている（第４図）。このチヤツク部２２には、レ
ーザ駆動部１５の二対の対辺間を締めつけるねじ
２３が、２個ずつ設けられている。第１軸Ａは、
このチヤツク部２２の水平な中心軸である。

発光源ユニツト調整部５は、第１調整装置３と
第２調整装置４とから成る。

第１調整装置３は、発光源ユニツト保持部２の
後部を取り付けており、発光源ユニツト保持部２
を水平な第１軸Ａ上で相交わる水平な第２軸Ｂお
よび鉛直な第３軸Ｃの方向へ、各々、調整つまみ
２４および調整つまみ２５により移動調整可能で
ある。

第２調整装置４は、第１平面内振れ調整装置４
ａと第２平面内振れ調整装置４ｂとで構成され
る。第１平面内振れ調整装置４ａは、レーザ発光
源１３を略中心として第１軸Ａを通る鉛直な第１
平面内で調整つまみ２６により発光源ユニツト保
持部２を回転調整可能である。第２平面振れ調整
装置４ｂは、レーザ発光源１３を略中心として第
１軸Ａを通る水平な第２平面内で調整つまみ２７
により発光源ユニツト保持部２を回転調整可能で
ある。

第３調整装置６は、発光源ユニツト調整部５を
発光源ユニツト保持部２と反対側で保持し、第１
軸Ａ上で相交わる水平な第４軸Ｄおよび鉛直な第
５軸Ｅの方向へ、各々、調整つまみ２８および調
整つまみ２９により発光源ユニツト調整部５を移
動調整可能である。第３調整装置６は、発光源ユ
ニツト調整部５と反対側で第１軸Ａ上にシヤフト
部３０を有している。

第１保持体７は、台部７ａとベアリング部７ｂ
とから成る。台部７ａは水平な台８上に固定され
ている。ベアリング部７ｂは、台部７ａ上に立設
され、第１軸Ａ上にラジアル軸受から成るベアリ
ング３１を有している。第１保持体７は、ベアリ
ング３１の内輪部に第３調整装置６のシヤフト部
３０を嵌合させ第３調整装置６を第１軸Ａのまわ
りに回転可能に保持している。

コリメータレンズユニツト９は、第５図に示す
ようにコリメータレンズ３２、コリメータレンズ
取付具３３および円筒ねじ３４から成る。コリメ
ータレンズ３２は、レーザ光を透過させて平行光
線にさせる円柱状のレンズであり、一端に突起部
３２ａを有している。コリメータレンズ取付具３
３は、円筒部３５とフランジ部３６とから成る。
円筒部３５は、コリメータレンズを内嵌する内周
部３５ａとこの内周部３５ａより径の大きい内周
ねじ部３５ｂを有している。内周部３５ａと内周
ねじ部３５ｂとは、各々、円筒部３５の両端部か
ら中央部まで延びている。円筒ねじ３４は、内周
に引つ掛かり部３４ａを有し、外周に外周ねじ部
３４ｂを有する。コリメータレンズ３２は、円筒
部３５の内周部３５ａに内嵌され、突起部３２ａ
を円筒ねじ３４の引つ掛かり部３４ａに引つ掛け
られて保持され、円筒ねじ３４を円筒部３５の内
周ねじ部３５ｂにねじ込むことにより内周部３５
ａ内を移動調整可能である。フランジ部３６は、
円筒部３５の外周中央部に周方向に設けられた円
板部であり、円板の周上中央部に軸方向に貫通す
るねじ孔３６ａを有している。コリメータレンズ
ユニツト９は、円筒ねじ３４側でフランジ部３６
を含まない部分の外周をレーザ発光源ユニツト１
４の取付具本体１６の内周部に内嵌されて、ねじ
孔１８を貫通するねじ４０により発光源ユニツト
１４と固定される。

レンズユニツト保持部１０は、第１軸Ａ方向か
ら見ると第６図に示すように中央に円孔部１０ａ
を有する円板形状をしており、円板の外周部から
円孔部１０ａへ貫通する水平な切欠き部１０ｂを
有している。円孔部１０ａの中心軸は第１軸Ａと
一致している。この切欠部１０ｂの上方にはねじ
挿入孔１０ｃ、下方にはねじ孔１０ｄは同一鉛直
軸上に設けられており、上方のねじ挿入孔１０ｃ
よりねじ（図示せず）が挿入され下方のねじ孔１
０ｄにねじ込まれることにより円孔部１０ａを締
め付けて円孔を小さくする。コリメータレンズユ
ニツト９は、コリメータレンズ３２側でフランジ
３６を含まない部分の外周をレンズユニツト保持
部１０の円孔部１０ａに内嵌され切欠部１０ｂを
締め付けられて固定される。

第４調整装置１１は、レンズユニツト保持部１
０をコリメータレンズユニツト９側と反対側で保
持し、レンズユニツト保持部１０を第１軸Ａ上で
相交わる水平な第６軸Ｆおよび鉛直な第７軸Ｇの
方向へ、各々、調整つまみ３７および調整つまみ
３８により移動調整可能である。

第２保持体１２は、台部１２ａ、第５調整装置
１２ｂおよび連結部１２ｃとから成る。台部１２
ａは、水平な台８上に固定されている。第５調整
装置１２ｂは、台部１２ａ上に固定されており、
調整つまみ３９を有している。連結部１２ｃは、
Ｌ形部材であり水平部を第５調整装置１２ｂに、
垂直部を第４調整装置１１の後部に連結されてい
る。第５調整装置１２ｂは、調整つまみ３９によ
り連結部１２ｃを第１軸Ａ方向に移動調整可能で
ある。

次にこの治具を用いた調整の手順について説明
する。

ａ レンズユニツト保持部１０を第１軸Ａ上に移
動させる調整をする。

これは、第１保持体７側の発光源ユニツト保持
部２、発光源ユニツト調整部５および第３調整装
置６を取りはずした状態で、第１保持体７のベア
リング３１に丸棒から成る軸出し用シヤフト（図
示せず）を嵌入させて、軸出し用シヤフトの先端
部がレンズユニツト保持部１０にも嵌入される様
に、第４調整装置１１にてレンズユニツト保持部
１０を移動調整する。このようにして、レンズユ
ニツト保持部１０が第１軸Ａ上に移動調整されれ
ば、第４調整装置１１の調整つまみ３７および調
整つまみ３８は固定する。

ｂ 発光源ユニツト保持部２、発光源ユニツト調
整部５および第３調整装置６を第１保持体７に
取り付け、さらに発光源ユニツト保持部２に発
光源ユニツト１を取り付ける。コリメータレン
ズユニツト９をレンズユニツト保持部１０に取
付けて、コリメータレンズユニツト９の先端部
を発光源ユニツト１の取付具本体１６の内周部
に嵌挿させる。このとき、まだ、ねじ４０は締
めつけず、発光源ユニツト１とコリメータレン
ズユニツト９とは、固定しない状態にしてお
く。すなわち、発光源ユニツト１とコリメータ
レンズユニツト９は独立して動くことができる
状態にしておく。

ｃ レーザ発光源１３をコリメータレンズ３２の
焦点とほぼ一致させる。

レーザ発光源１３から数メートル離れた位置に
配置された第１軸Ａと直交する螢光板を設け、こ
の螢光板にコリメータレンズ３２を透過したレー
ザ光を照射させる。そして、螢光板を第１軸Ａの
方向へ移動させたときに、螢光板に形成されるビ
ームスポツトの大きさができるだけ変化が少ない
様に、第４調整装置１１によりコリメータレンズ
ユニツト９を第１軸Ａの方向へ移動調整する。こ
れは、レーザ発光源１３がコリメータレンズ３２
の焦点とほぼ一致すれば、コリメータレンズ３２
を透過したレーザ光は、ほぼ平行光線となるから
である。

ｄ レーザ発光源１３をコリメータレンズ３２の
光軸上に合わせる。

第３調整装置６のシヤフト部３０を第１軸Ａの
まわりに回転させることによりレーザ発光源１３
を第１軸Ａのまわりに回転させる。このとき、レ
ーザ光が描く螢光板上のビームスポツトの円軌道
の半径をできるだけ小さくする様に、第３調整装
置６によりレーザ発光源１３を第４軸Ｄおよび第
５軸Ｅの方向へ移動調整して行う。

ｅ レーザ光の中心軸をコリメータレンズ３２の
光軸と一致させる。

第２調整装置４により、レーザ発光源１３を略
中心として発光源ユニツト保持部２の鉛直な第１
平面内での振れと水平な第２平面内での振れとを
調整する。これは、螢光板上に描いた前記円軌道
の中心にビームスポツトを移動させるように調整
して行う。すなわち、レーザ発光源１３を第１軸
Ａのまわりに回転させたとき、螢光板上のビーム
スポツトがビームスポツト自身の中心を回転中心
として回転するよう調整する。

ここで、前記振れ調整は、レーザ発光源１３を
略中心とする調整で、レーザ発光源１３の位置を
正確に中心とはしていない。したがつて、レーザ
発光源１３の位置が、コリメータレンズ３２の光
軸上からややずれてしまう。そこで、第１調整装
置３により、第２軸Ｂおよび第３軸Ｃの方向へ発
光源ユニツト保持部２を移動微調整して、レーザ
発光源１３を再びコリメータレンズ３２の光軸上
に合わせる。この微調整の量は、第１平面内振れ
調整装置４ａおよび第２平面内振れ調整装置４ｂ
の回転角度から簡単に計算できるので、調整は容
易である。

ｆ レーザ発光源１３をコリメータレンズ３２の
焦点に完全に一致させる。

コリメータレンズユニツト９の円筒ねじ３４を
回転させてコリメータレンズ３２に第１軸Ａ上を
移動させる。そして、螢光板を第１軸Ａ方向に移
動させてもビームスポツトの大きさが全く変化し
ない様に、コリメータレンズ３２の位置を調整す
る。

ｇ レーザ発光源ユニツト１とコリメータレンズ
ユニツト９とを固定する。

螢光板上のビームスポツトが動かない様にバラ
ンスとりながらねじ４０を締めつけて固定する。

この光軸調整されたレーザ発光源ユニツト１と
コリメータレンズユニツト９との結合体は、この
光軸調整治具から取りはずされる。そして微粒子
検出装置の光学系に組み込まれて使用されること
が可能となる。

以上のように、この実施例によれば、レーザ発
光源ユニツト１を保持し第１軸Ａ上にレーザ光軸
を揃えて配置された発光源ユニツト保持部２は、
第１調整装置３により、第１軸Ａと直交して第１
軸Ａ上で相交わる第２軸Ｂと第３軸Ｃの方向へ移
動調整可能である。すなわち、レーザ発光源１３
を第１軸Ａ上に合わせることができる。また、発
光源ユニツト保持部２は、第２調整装置４によ
り、レーザ発光源１３を略中心として第１軸Ａ上
で相交わる第１平面と第２平面の方向へ回転調整
可能である。すなわち、レーザ光軸の振れを調整
して第１軸Ａ上に合わせることができる。

ここで、発光源ユニツト保持部２は、第１軸Ａ
のまわりに回転可能な発光源ユニツト調整部５に
取付けられているので、発光源ユニツト保持部２
を回転させながら螢光板等にレーザ光を照射して
描かれる円軌道の半径を最小にする方向へ調整す
れば、レーザ光の中心軸をコリメータレンズ３２
の光軸上に合致させることができる。

さらに、発光源ユニツト保持部２を取付けた発
光源ユニツト調整部５を保持する第１保持体７と
レンズユニツト保持部１０を保持する第２保持体
１２との距離が相対的に伸縮可能なので、レーザ
発光源１３をコリメータレンズ３２の焦点に合致
させることができる。

このように、レーザ光とコリメータレンズ３２
の光軸の調整が、高価な受光装置および高精度の
部品が不要でコストが安く行える。また、複雑な
光軸特性の計算が不要で調整が容易である。

第２保持体１２を台８上に固定し、第１保持体
７を第２保持体１２に対し互いの距離を移動調整
可能としても良い。双方とも移動調整可能として
も良い。

第１調整装置３と第２調整装置４との位置関係
は、第２調整装置４を発光源ユニツト保持部２側
にしても良い。

第３調整装置６および第４調整装置１１は設け
なくても良い。

第１軸Ａ、第２軸Ｂ、第４軸Ｄおよび第６軸Ｆ
は水平軸でなくても良い。

第３軸Ｃ、第５軸Ｅおよび第７軸Ｇは鉛直軸で
なくても良い。

第１平面は鉛直面でなくても良い。第２平面は
水平面でなくても良い。

発光源ユニツト保持部２とレンズユニツト保持
部１０の位置を逆にしても良い。

〔考案の効果〕

この考案のレーザ光とコリメータレンズの光軸
調整治具によれば、レーザ発光源ユニツトを保持
し第１軸上にレーザ光軸を揃えて配置された発光
源ユニツト保持部は、第１調整装置により、第１
軸と直交して第１軸上で相交わる第２軸と第３軸
の方向へ移動調整可能である。すなわち、レーザ
発光源を第１軸上に合わせることができる。ま
た、発光源ユニツト保持部は、第２調整装置によ
り、レーザ発光源を略中心として第１軸上で相交
わる第１平面と第２平面の方向へ回転調整可能で
ある。すなわち、レーザ光軸の振れを調整して第
１軸上に合わせることができる。

ここで、発光源ユニツト保持部は、第１軸のま
わりに回転可能な発光源ユニツト調整部に取付け
られているので、発光源ユニツト保持部を回転さ
せながら螢光板等にレーザ光を照射して描かれる
円軌道の半径を最小にする方向へ調整すれば、レ
ーザ光の中心軸をコリメータレンズの光軸上に合
致させることができる。

さらに、発光源ユニツト保持部を取付けた発光
源ユニツト調整部を保持する第１保持体とレンズ
ユニツト保持部を保持する第２保持体との距離が
相対的に伸縮可能なので、レーザ発光源をコリメ
ータレンズの焦点に合致させることができる。

このように、レーザ光とコリメータレンズの光
軸の調整が、高価な受光装置および高精度の部品
が不要でコストが安く行える。また、複雑な光軸
特性の計算が不要で調整が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例の使用時の側面
図、第２図はその使用前の側面図、第３図はその
発光源取付具の断側面図、第４図はその発光源ユ
ニツト保持部の正面図、第５図はそのコリメータ
レンズユニツトの断側面図、第６図はそのレンズ
ユニツト保持部の正面図である。 １……レーザ発光源ユニツト、２……発光源ユ
ニツト保持部、３……第１調整装置、４……第２
調整装置、５……発光源ユニツト調整部、７……
第１保持体、８……台、９……コリメータレンズ
ユニツト、１０……レンズユニツト保持部、１２
……第２保持体、１３……レーザ発光源、Ａ……
第１軸、Ｂ……第２軸、Ｃ……第３軸。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 レーザ光を発光するレーザ発光源を内装したレ
   ーザ発光源ユニツトを保持して第１軸上にレーザ
   光軸を揃えて配置された発光源ユニツト保持部
   と、 この発光源ユニツト保持部を前記第１軸と直交
   して前記第１軸上で相交わる第２軸および第３軸
   の方向へ移動調整可能な第１調整装置と前記発光
   源ユニツト保持部を前記レーザ発光源を略中心と
   して前記第１軸上で相交わる第１平面内および第
   ２平面内で回転調整可能な第２調整装置とを互い
   に連結してなり、一端部に前記発光源ユニツト保
   持部の後部を取付けた発光源ユニツト調整部と、
   この発光源ユニツト調整部の他端部を前記第１軸
   のまわりに回転可能に保持し台上に配置された第
   １保持体と、 前記発光源ユニツト保持部と対向して前記レー
   ザ光の照射方向側に略第１軸上に配置されコリメ
   ータレンズユニツトを保持するレンズユニツト保
   持部と、 このレンズユニツト保持部を前記発光源ユニツ
   ト保持部側と反対側で保持し前記第１保持体に対
   し互いの距離を相対的に伸縮可能に前記台上に配
   置された第２保持体とを備えたレーザ光とコリメ
   ータレンズの光軸調整治具。