JPS60253853A - 自動分析装置の光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はキュベツト内の情報を正しく直接測光方式によ
り測光する自動分析装置の光学系に関するものである。

［発明の技術的背景］ 自動分析装置は、近年反応液を７０−セルに吸引して測
光する方式から、微量でクロスコンタミネーション（相
互汚染）が小さいという利点がある直接測光方式（キュ
ベツト内の反応液を直接測光する方式）が多く採用され
るようになった。

この方式の光学系は、光ｍ（一般的にはハロゲンタング
ステンランプ）からの光をレンズ系で集光し若しくは平
行光とし、これをキュベツトに対する出射光線とすると
共にその透過光である出射光線を再びレンズ系で集光し
て分光器に導くようにしたものが主流である。この方式
を「後分光方式」と称する。

キュベツトの入射側は光源からの光を直接受ける光学系
として最近では光源に対する断熱、装置のコンパクト化
、す′−ビス向上を考慮し、光ファイバを用いた光力イ
ト方式の光学系が注目されている。

上述した直接測光方式は、キュベツトを含む光学ノイズ
に弱いという欠点がある。理想的にはレーザー光線のよ
うなビーム系の小さい光線をキュベツトに入射させて測
光する方式が望まれるが、光源としては連続波長光（白
色光）を有するものが必要とされるため、光学ノイズに
対する対策について技術的に苦慮しているのが現状であ
る。

［背景技術の問題点］ 従来の直接測光方式の光学系を、第４図に示す°。

第４図に示す光学系においては、光源１からの光線がレ
ンズ２で集光されて光源側の光伝達手段たる光ファイバ
３に入射し、この光ファイバ３によりガイドされた後、
レンズ４ａにより集光され恒温水槽（図示せず）の透光
ウィンドウ５　ａ’を透過して反応液７を収容したキュ
ベツト６の中心部に結像する。

そして、この光線は透光ウィンドウ５ｂを透過した後、
レンズ４ｂにより集光された分光器（図示せず）側の光
ファイバ８の端面に結像し、キュベツト６内の測光情報
を分光器に伝送する。この光学系を２枚レンズを用いた
１対１の光学系と称する。尚、レンズ４ａ、５ｂの焦点
距離をＬとする。

このような光学系における光線の光路を第５図及び第６
図を用いて説明する。第５図において、光ファイバ３、
レンズ４ａ、４ｂ及び光ファイバ８が光軸９上に正確に
一列に配設されている場合、光ファイバ３の光軸９上の
端面から出射した光線はレンズ４ａにより集光されキュ
ベツト６内の光軸９上の０点に結像した後、レンズ４ｂ
により集光されて光ファイバ８の光軸９上の端面に結像
する。

しかしながら、上述したことは理想的に光ファイバ３．
８及びレンズ４ａ、４ｂを配設した場合であり、実際に
は組み立て工程には若干の光軸からのズレが生じる。例
えば、第６図の示すように光ファイバ３が光軸９に対し
てａだけ軸ズレして配設されていた場合、光線はキュベ
ツト６内で光軸９からずれて結像し、さらに光ファイバ
８においても光軸９からｂだけズして結像する。この光
ファイバ３の光軸９からの軸ズレａと光ファイバ８での
光軸９からの軸ズレｂとの関係ｂ／ａは作図することか
ら明らかになるように１となり、光ファイバ３からズし
た分だけ光ファイバ８における結像が軸からズレること
になる。また、同様にレンズ４ａが光軸９からａだけズ
レると光ファイバ８における結像の軸からズレｂとの関
係ｂ／ａは−２となり、光ファイバ８にお【プる結像の
軸ズレはレンズ４ａの軸ズレの２倍でかつ光軸９に対し
て反対方向になる。さらに、同様にレンズ４ｂと光ファ
イバ８に対してもｂ／ａなる関係があり、それらは第６
図に示すように２と−１である。このように光学系のレ
ンズや光ファイバが光軸からズレると、相対的に分光器
（図示せず）側の光ファイバにおける結像が軸からズレ
るため、この光ファイバに入射される測光情報が漏れた
りして正確に伝送することができないことになる。

特にレンズ４ａ、４ｂの軸ズレはその２倍の軸ズレを光
ファイバ８において引き起すため、自動分析装置の光学
系のレンズや光ファイバの部品加工及び組み立て工程に
は非常に高い精度が要求されなければならないと言う欠
点があった。

また、組み立て精度を向上させるために、光ファイバ３
とレンズ４ａ、及びレンズ４ｂと光ファイバ８とをそれ
ぞれ一体構造とすることが可能であるが、この一体構造
としたものが光軸９からズしてもこの軸ズレをキャンセ
ルすることができないため、やはり部品加工や組み立て
工程には高い精度が要求されていた。

［発明の目的］ 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、レンズ
等が光軸からズして組み立てられてもこの軸ズレをキャ
ンセルさせることが可能となるため部品加工や組み立て
工程に要求される精度番低く抑えることができる自動分
析装置の光学系を提供することを目的とするものである
。

「発明の概要」 上記目的を達成するための本発明の概要は、反応液を収
容したキュベツトに光源からの光線をレンズ系を介して
入射、その出射光線をレンズ系を介して分光器に導くこ
とにより前記反応液を直接測光するようにした自動分析
装置の光学系において、前記入射側のレンズ系は光伝達
手段と第１及び第２のレンズを有し、前記出射側のレン
ズ系は第３及び第４のレンズと光伝達手段を有し、前記
入射側及び出射側のレンズ系が前記キュベツト中心に対
し共焦点配置に配列されていると共に、前記入射側の光
伝達手段と前記第１のレンズを一体構造にしかつ前記出
射側の光伝達手段と前記第４のレンズを一体構造にした
ものである。

［発明の実施例コ 以下に本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。尚、同図に示す光学系において、第４図及び
第５図に示すものと同等の機能を有するものには同一の
符号を付し、その詳細な説明は省略する。同図に示す光
学系が第４図及び第５図に示すものと相違する点は、光
源側のレンズ４ａの代りに同一焦点距離りを有する第１
及び第２のレンズ１１ａ、１１ｂを配置し、かつ光ファ
イバ３の端面とレンズ１１ａ間の、レンズ１１ｂとキュ
ベット６中心Ｃ間のそ゛れぞれの距離を焦点距離りとし
、両しンズ１１８．１１ｂ間の距離を２Ｌとしたこと、
さらに分光器側のレンズ４ｂの代りに同一の焦点距離り
を有する前記第３及び第４のレンズ１１ｃ、１１ｄを配
置し、前記光源側と同様にキュベツト６中心Ｃとレンズ
ＩＬＣ間、レンズ１１ｄと光フアイバ８間の距離をＬと
し、両しンズＬ１Ｇ、１１ｄ間の距離を２Ｌとしたこと
である。このようにして、キュベツト中心Ｃの光源側及
び分光器側に対称配置の光学系を形成する。この配置方
法を共焦点配置法と称する。

次にこれらの光ファイバ３，８及びレンズ１１ａ、１１
ｂ、１１ｃ、１１ｄはそれぞれ第２図に示すように組み
立てられる。すなわち、先ず光ファイバ３とレンズ１１
ａは円筒状の保持部材１２により一体化されており、同
様にレンズ１　’１　ｄと光ファイバ８も円筒状の保持
部材１２により一体化されている。そして、レンズ１１
ｂとレンズ１１Ｃは円筒状のハウジング１３により一体
化されており、このハウジング１３の両端の開口から前
記保持部材が挿入されて、レンズ１１ａ、’１１ｂ間と
レンズ１１ｃ、’１１ｄ間をそれぞれ距離２Ｌとする位
置でハウジング１３に設けた円筒状の取付穴１３ａに固
定用螺子１４等を挿入して保持部材１２をハウジング１
３に締結させる。この際、光ファイバ３とレンズ１１ａ
及びレンズ１’　１　ｄと光ファイバ８の保持部材１２
への取付、またレンズ１１ｂと１１ｃのハウジング１３
への取付、さらに保持部材１２のハウジング１３への取
付は、それぞれの配置距離及び光軸９との平行度などを
特に精密にする必要があるが光軸９からの軸ズレにはあ
まり精密さは必要がない。

次に、上記構成の光学系の作用を説明する。

光ファイバ３から出射される光源１からの光線は光ファ
イバ３とレンズ１１ａとの距離がレンズ１１ａの焦点距
離してあることからレンズ１１ａで平行光とされ、レン
ズ１１ｂを介しキュベツト６の中心Ｃに結像する。そし
て、さらにレンズ１１Ｇで平行光とされた後、レンズ１
１ｄを介して光ファイバ８の端面に結像され、測光情報
として分光器へ伝送される。

ここで、各光ファイバ及びレンズの光軸９からの軸ズレ
ａと光ファイバ８の結像の軸ズレｂとの関係ｂ／ａは第
１図に示すように光ファイバ３では１、レンズ１１ａで
は−１，レンズ１１ｂでは−１，レンズ１１Ｃでは１．
レンズ１１ｄでは１、光ファイバ８では−１となる。そ
のため本実施例のように光ファイバ３とレンズ１１ａを
保持部材１２により一体構造とすることによって同時に
光軸９から軸ズレした際の光ファイバ８での軸ズレはキ
ャンセルされることになる。同様にレンズ１１ｂとレン
ズ１１ｃをハウジング１３により、またレンズ１１ｄと
光ファイバ８を保持部材１２により一体構造とすること
により、それぞれの軸ズしはキャンセルされることにな
る。

また、光ファイバ３とレンズ１１ａを一体構造とした保
持部材１２とレンズ１１ｂと１１ｃを一体構造としたハ
ウジング１３との間、及びレンズ１１ｄと光ファイバ８
を一体構造として保持部材１２とハウジング１３との間
では光線は平行光となるため、保持部材１２とハウジン
グ１３の相互間での軸ズレは光ファイバ８における端面
での結像の軸ズレにはならない。このため、多数の部品
を使用した光学系ではあるが、部品加工や組み立て工程
に要求される精度を低く押えることができ、コストの低
減を図ることができる。また、光ファイバ８における端
面での結像の軸ズレが起きないため、測光情報を漏らす
ことなく正確に光ファイバ８に伝送することができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要
旨の範囲内で種々の変形が可能である。

例えば、上記実施例では同一の焦点距離を有するレンズ
を用いたが、キュベツトの光源側、分光機側にそれぞれ
異なる焦点距離を有する２枚ずつのレンズを配置しても
良い。すなわち光フアイバ側のレンズ１１ａ、１１ｄの
焦点距離をＬｌとし、キュベツト側のレンズ１１ｂ、１
１Ｃの焦点距離をＬ２とすると、前記ｂ／ａは光ファイ
バ３では１、レンズ１１ａでは−１、レンズ１１ｂでは
−Ｌｌ／Ｌ２、レンズ１１ｃではＬｌ／Ｌ２、レンズ１
１ｄでは１、光ファイバ８では−１となるため、上記実
施例と同じ組み合せを行なうことにより軸ズレは互いに
キャンセルされる。

また上記実施例では光ファイバ３とレンズ１１ａ、レン
ズ１１ｂと１１ｃ及びレンズ１１ｄと光ファイバ８の３
つの組み合せで一体構造としたが、第３図に示すように
、先ず円筒状のスリーブ１５に内設された光ファイバ３
をレンズ１１ａを配置したホルダ１６に挿入接続しその
後レンズ１１ｂを配置したハウジング１７にホルダ１６
を挿入接続する構成も可能である。この場合、図示しな
いが同様に円筒状のスリーブ１５に内設された光ファイ
バ８をレンズ１１ｄを配置したホルダ１６に挿入しその
後レンズ１１ｃを配置したハウジング１７にホルダ１６
を挿入接続する。このように、光ファイバ３とレンズ１
１ａとを組み合せたものにレンズ１１ｂを組み合せかつ
光ファイバ８とレンズ１１．６を組み合せた後に、この
両者を光学系の本体部分に取付ける方法も有効である。

さらに、前記実施例ではハウジング１３に円筒状の取付
穴１３−ａを設けて螺子１４等によりハウジング１３と
保持１部材１２を締結させたが、円筒状の取付穴の代り
にＶ字型の溝なども有効である。

また、光ファイバ３とレンズ１１ａ、し、ンズ１１ｂと
レンズ１１ｃ及びレンズ１１ｄと光ファイバ８をそれぞ
れ一体構造としたことにより、軸ズレをほとんど無視で
きることから、これら光ファイバ及びレンズは厳密に共
焦点配置でなくとも支障はない。

［発明の効果］ 以上詳述した本発明によれば、レンズなどが光軸からズ
して組み立てられても、この軸ズレをキャンセルさせる
ことが可能となるため部品加工や組み立て工程に要求さ
れる精度を低く抑えることができる自動分析装置の光学
系を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動分析装置の光学系の実施例を示す
説明図、第２図は同光学系の光ファイバ及びレンズの組
み合せを示す説明図、第３図は同他の組み合せを示す説
明図、第４図は従来の自動分析装置の光学系を示す説明
図、第５図は同光学系の理想光線の透過を示す説明図、
第６図は同光学系の光線の不具合を示す説明図である。 ３・・・光ファイバ、６・・・キュベツト、８・・・光
ファイバ、９・・・光軸、 １１ａ、１１ｂ、１１Ｃ，’Ｉｌｄ・・・レンズ、１２
・・・保持部材、１３・・・ハウジング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　反応液を収容したキュベツトに光源からの光線
   をレンズ系を介して入射、その出射光線をレンズ系を介
   して分光器に導くことにより前記反応液を直接測光する
   ようにした自動分析装置の光学系において、前記入射側
   のレンズ系は光伝達手段と第１及び第２のレンズを有し
   、前記出射側のレンズ系は第３及び第４のレンズと光伝
   達手段を有し、前記入射側及び出射側のレンズ系が前記
   キュベツト中心に対し共焦点配置に配列されていると共
   に、前記入射側の光伝達手段と前記第１のレンズを一体
   構造にしかつ前記出射側の光伝達手段と前記第４のレン
   ズを一体構造にしたことを特徴とする自動分析装置の光
   学系。 （２前記入射側の光伝達手段と第１のレンズとを一体構
   造にしだ後さらに第２のレンズを一体構造にすると共に
   前記出射側の光伝達手段と第４のレンズとを一体構造に
   しだ後さらに第３のレンズとを一対構造にすることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の自動分析装置の光
   学系。