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    公开号:WO1990001172A1
    申请号:PCT/JP1989/000717
    申请日:1989-07-17
    公开日:1990-02-08
    发明作者:Koichi Oka；William Otani；Yasuhiro Kubo；Yasushi Zasu；Motonobu Akagi
    申请人:Otsuka Electronics Co., Ltd.；
    IPC主号:G01S17-00
    专利说明:
    [0001] 明 細 書
    [0002] 光 散 乱 測 定 装 置
    [0003] 従来技術
    [0004] 本発明は、 任意の散乱角度において、 試料からの散乱光の ドプラ ーシフ トを測定することのできる光散乱測定装置に関する。 背景技術
    [0005] 光散乱測定装置は、 レーザー光を流体中のコロイ ド粒子、 血液中 の血球等に照射し、 散乱光の ドプラーシフ トを観測することにより 粒子の走行速度を測定する光学測定機器である。
    [0006] 上記光散乱測定装置においては、 同一光源から分岐させて得た参 照光を使用して散乱光のへテロダイ ン検出を行い、 散乱光の振動数 分布を精度よく検出するへテロダイ ン方式の光散乱測定装置が広く 採用されている。
    [0007] 上記のへテロダイ ン方式光散乱測定装置において、 光の散乱測定 角を連続的に変化させることができれば、 様々な粒径を有する粒子 を効率的に測定でき、 かつ、 粒径分布を有する粒子についても散乱 角に応じた速度分布が測定できるので好ま しく、 現在までに種々の 光散乱測定装置が提案されている。
    [0008] 例えば、 （1) 第 6図に示すように、 ハーフ ミ ラー B S と反射鏡 P とを用いて、 レーザービーム L Bから互いに平行な直接光 L Dおよ び参照光 L Rを作り出し、 両光を大径の凸レンズ L Eに入射し、 凸 レンズ L Eの焦点位置 Fに試料 Sを置いて、 試料 Sからの散乱光 L Sを参照光 L Rとともに測定するものが提案されている （E. E. Uzgir is, D. H. Cluxton, Rev. Sci. Inst rum.51 (1), Jan.1980) 0
    [0009] 上記光散乱測定装置であれば、 ヘテロダイ ン方式により、 ドプラ 一シフ トが観測できるのであるが、 散乱角 0を可変するには、 「凸 レンズに入射した光の屈折角は入射点が凸レンズの中心から離れる に従って大きく なる」 という一般的性質を利用して、 上記参照光 L Rの入射位置を調節する必要がある。 そのためには、 反射鏡 Pを移 動させて直接光 L Dと参照光 L Rとの間隔 Xを変化させる必要があ る。 また、 反射鏡 Pの移動とは別に散乱光 L Sを受ける光検出器 D E Tの位置を、 レンズ L Eの焦点 Fを中心と して回転移動させる必 要が、ある。
    [0010] しかし、 上記反射鏡 Pの移動操作を行っても、 光路は目に見えな いために、 散乱角 0を直接確認することができず、 間隔 Xと散乱角 0 とを関係付ける計算式、 あるいは、 光検出器 D E Tにぉぃて最大 受光感度が得られた角度等から推定すること しかできなかつたので、 誤差が発生する可能性があった。 また、 参照光 L Rが試料中を通過 するので、 信号中の雜音成分が増加し、 散乱強度の小さな小粒径の 測定が困難となり、 分解能が低下するという問題もある。
    [0011] あるいは、 （2) 第 7図に示すように、 直接光 L Dのみを凸レンズ L E 1を通して試料 Sに入射させ、 得られた散乱光 L Sと、 別の光 路から導かれる参照光 L Rとを再度ハーフ ミ ラー B Sで合流させて 光検出器 D E Tに入射させて測定するものも提案されている。 この 構成においても、 試料 Sと レンズ L E 1 , L E 2 とを方向 Aに沿 て一体的に移動させることにより、 上記（1 ) と同様の測定が行える のであるが、 上記と同様、 散乱角 0の直接確認が困難となる。
    [0012] また、 （3) 試料台を回転させる回転軸に沿って参照光を導き、 試 料台の回転操作のみによって、 散乱角を変化させることができる光 散乱測定装置が提案されている（P. J. Nash, T. A. K i ng, J. Phys. E： Sc i . Instriim. , Vo l. l8， 1985 )。 この光散乱測定装置においては、 第 8図 に示すように、 垂直な回転軸 Aを中心に回転自在な回転台 Tが設け られており、 回転台 Tの上には、 試料 Sを収容する収容室 S H、 プ リ ズム P 5 P 7、 フ ミ ラー B S 2、 な らびにピンホール P H レンズ L E、 偏光子 P L、 光検出器 D E Tがそれぞれ回転台 Tと 体的に回転可能なように固定されている。 上記収容室 S Hおよびプ リズム P 5 は回転軸 Aと交わる位置に設けられている。 また、 回転 台 Tの下方には、 プリズム P 3が回転轴 Aと交わる位置に設けられ ている。
    [0013] レーザー Lから出射した光線のうち、 フ ミ ラー B S 1 で反射 した参照光 L Rは、 プリズム P 1 を通って回転台の下方に導かれ、 プリズム P 3 により反射されて上記回転軸 Aに沿って回転台 Tの上 部に達する。 そして、 プリズム P 5 により反射されて水平方向に進 み、 プリズム P 7 に反射されてハーフ ミ ラー B S 2 に入射する。 方、 ヽーフ ミ ラ一 B S 1 を通過した直接光 L Dは、 プリズム P 2 P 4 により反射されて試料収容室 S Hを通過し、 ハーフ ミ ラー B S 2に入射する。 両光は、 ハーフ ミ ラ一 B S 2 において空間合成され、 光検出器 D E Tに入射する。
    [0014] 以上の光散乱測定装置であれば、 参照光 L Rの光路の一部を回転 軸 Aと合致させることにより、 回転台 Tを回転させるだけで、 試料 Sに対する直接光 L Dの入射角、 すなわち散乱角を自由に設定でき る。
    [0015] しかし、 上記の光散乱測定装置によれば、 回転に連れて、 回転台 Tを基準と した、 照光 L Rの偏光状態が変化する。 すなわち、 回転 軸 Aに沿って導かれる参照光 L Rの偏光方向は、 回転台 Tとともに 回転する座標系から見れば、 回転台 Tの回転角 0に応じて変化する ので、 参照光 L Rは、 回転台 Tに固定されたプリズム P 5 , P 7を 通過してハーフ ミ ラー B S 2 に入射する際には、 回転台 Tの回転角 Θに対応した偏光方向を有することになる。 例えば第 9図（a)，（b ) を用いて説明すると、 レーザー Lの出射光が図に示すように紙面に 平行な偏光方向を有しているとすると、 第 9図（a) では、 ビームス プリ ッ ター B S 2 において空間合成された光は図示のように同一の 偏光方向 Yを有している。 そこで、 回転台 Tを 0 = 9 0 ° 回転させ ると、 プリズム P 5 も 9 0 ° 回転し、 プリズム P 5から紙面に垂直 方向に出た参照光 L Rの偏光方向は、 第 9図（b ) に示すように、 紙 面と平行方向 Zになる。 したがって、 ハーフ ミ ラ一 B S 2 において 合流される光は、 互いに直角方向の偏光関係となり、 偏光子 P Lを 通して得られる信号の強度が低下する。
    [0016] これを解決するために、 こめ文献では、 参照光 L R 光路に 1 /4 波長板を挿入し、 直線偏光を円偏光に変換するか、 参照光 L Rのパ ヮーを大き く して偏光からはずれた光 （一般に直線偏光の光でも、 完全に直線偏光となっている訳ではなく、 必ず若干の直角成分を有 している） を利用することを提案している。
    [0017] しかし、 1/4 波長板を挿入すると、 部品点数が増加するという欠 点がある。 また、 参照光 L Rのパワーを大きくするためには、 大型 のレーザー装置を使用する必要があり、 装置全体が大きく なるとい う欠点か'ある。
    [0018] 本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、 光の偏光のず れを生じることなく、 簡単な回転操作で散乱角を連続的、 かつ正確 に設定することができ、 設定した角度の確認も容易に行える光散乱 測定装置を提供することを目的とする。 発明の開示 上記の目的を達成するための本発明の光散乱測定装置は、 コ ヒー レン ト光を、 試料に入射する直接光と試料に入射しない参照光とに 分割する分割手段と、 直接光が入射された試料から散乱される散乱 光を入射させるハーフ ミ ラーと、 ハーフ ミ ラーから出射される光を 受光する光検出器と、 参照光を導く参照光導出手段とを有し、 上記 ハーフ ミ ラ一および光検出器は試料を通る第 1 の回転軸を中心と し て一体的に回転可能に設けられ、 上記参照光導出手段は第 2の回転 軸を中心と して出射方向が回転可能に設けられ、 上記ハーフ ミ ラ一 は第 3の回転軸を中心と して自転可能に設けられ、 上記各回転軸は 互いに平行に設定されており、 上記直接光、 参照光、 散乱光は各回 転軸と直角な同一平面上を伝搬し、 かつ、 上記第 1 の回転軸の回り の回転角に応じて、 参照光導出手段から出射された参照光をハーフ ミ ラーに入射させるベく第 2の回転軸の回転角を変化させるとと も に、 ハーフ ミ ラーの出射側において参照光の光路と散乱光の光路と を一致させるベく第 3の回転軸の回転角を変化させる連動回転機構 を傭えることにより、 試料により散乱された散乱光と上記参照光と で空間合成された光を観測するものである。
    [0019] 上記の構成の光散乱測定装置によれば、 参照光導出手段から参照 光を導いてハーフ ミ ラーに入射させ、 ハーフ ミ ラーにおいて、 試料 から出射する散乱光と合成して光検出器に入射させ、 光検出器の出 力信号を処理することにより、 ドプラ一シフ トを観測することがで §る 0
    [0020] 任意の散乱角における散乱光を測定する時には、 ハーフ ミ ラーお よび光検出器を、 試料を通る第 1 の回転軸を中心と して回転させる ことにより、 所望の散乱角に設定する。 このとき、 上記連動回転機 構により、 参照光出射方向が所定角変化し、 参照光を常時ハーフ ミ ラー方向に向けるとともに、 ハーフ ミ ラーも所定角自転し、 出射側 における散乱光の方向と参照光の方向とを一致させる。
    [0021] したがって、 任意に設定した散乱角において、 参照光と散乱光と の空間合成を実現することができる。 図面の簡単な説明
    [0022] 第 1図は光散乱測定装置の光学素子の配置を示す概略図、
    [0023] 第 2図は要部における光路計算図、
    [0024] 第 3図は光散乱測定装置の連動回転機構を示す断面図、
    [0025] 第 4図、 第 5図は、 第 3図の変更例を示す断面図、
    [0026] 第 6図、 第 7図は従来のレンズを用いた光散乱測定装置を示す概 略図、
    [0027] 第 8図は従来の回転型の光散乱測定装置を示す部分断面概略図、 第 9図は前図の光散乱測定装置における光学素子の配置を示す概 略図、
    [0028] 第 1 0図、 第 1 1 図は参照光導出手段の変更例を説明する図であ る。 発明を実施するための最良の形態
    [0029] 次いで、 本発明の実施例について図を参照しながら以下に説明す る。
    [0030] 第 1図（a) は光散乱測定装置における光学素子の配置を示す平面 図である。 周囲の振動から隔離されたベンチ 1 に、 レーザー装置 2 . 反射鏡 3、 第 1 のハーフ ミ ラー 4、 反射鏡 5， 6、 参照光導出手段 として機能する回転反射鏡 7、 および回転載置台 1 1 を載置してい る。 回転載置台 1 1 の回転中心 Aには、 試料 Sを収容するセル 1 2 を載置している。 さ らに、 回転載置台 1 1 にはハーフ ミ ラー 8、 一 対のピンホール 9、 および光検出器 1 0が載置されている。 光検出 器 1 0 は、 光電子增倍管、 アバランシヱフォ トダイォー ド等が用い れ^ )
    [0031] 上記回転反射鏡 7 は、 ベンチ 1 に設けられた第 2 の回転 ίώ Βを中 心に回転可能であり、 回転載置台 1 1 は、 ベンチ 1 に設けられた、 試料 Sを通る第 1 の回転軸 Αを中心と して回転可能であり、 ハーフ ミ ラー 8 は、 回転載置台 1 1 に設けられた第 3 の回転軸 Cを中心と して回転可能である。 反射鏡 5 による直接光 L Dの反射方向は、 第 1 の回転軸 A、 第 3の回転軸（：、 およびピンホール 9を通して光検 出器 1 0 に向かっている。 また、 反射鏡 6 による反射方向は回転反 射鏡 7の第 2の回転軸 Bに向かっており、 その延長線は第 1 の反射 軸 Aと交わる。 両方向のなす角 C A Bを 0 , とする。 これらの回転 軸 A〜Cは、 回転載置台 1 1 の下部に設置された連動回転機構 （後 述） により、 互いに連動して所定角ずつ回転するように設定されて いる。
    [0032] レーザ一装置 2から出射されたレーザー光は、 反射鏡 3 により反 射され、 第 1 のハーフ ミ ラー 4 に入射される。 第 1 のハーフ ミ ラー 4は、 レーザー光を、 試料 Sに入射する直接光 L Dと試料 Sに入射 しない参照光 L Rとに分割する。 直接光 L Dは、 反射鏡 5 により反 射され、 試料 Sに入射する。 そして、 試料 Sにより散乱され、 散乱 光 L Sと して取出される。 散乱光 L Sはハーフ ミ ラー 8 に入射され る。 一方、 第 1 のハーフ ミ ラー 4で分割された参照光 L Rは、 反射 鏡 6で反射された後、 回転反射鏡 7 に入射される。 そ ,Λして、 回転反 射鏡 7 により所定の角度で反射された後、 ハーフ ミ デヒ 8 に入射さ れる。 ハーフ ミ ラー 8 においては、 上記散乱光 L Sおよび参照光 L Rが一つの光路に合流し、 合流した光はピンホール 9を通して光検 出器 1 0 に入射する。
    [0033] 上記のように、 試料 Sを通した散乱光 L Sと参照光 L Rとが空間 合成された状態で光検出器 1 0に入射されるので、 光検出器 1 0 に より光検出信号を得、 スペク トラム観測を行う ことにより、 ドプラ 一シフ トを観測することができる。
    [0034] 上記構成において、 光の散乱角を連続的に変化させる場合につい て説明する。 第 1 図（b) は、 光の散乱角を 0に設定して測定する配 置を示している。 回転載置台 1 1 は、 第 1 の回転軸 Aを中心と して 同図（a). の状態より時計方向に角度 0だけ回転しており、 これに伴 い、 回転反射鏡 7が第 2の回転軸 Bを中心と して時計方向に角度△ だけ.回転し、 ハーフ ミ ラー 8が第 3の回転軸 Cを中心と して回転 載置台 1 1 に対して反時計方向に厶 αだけ回転している。 角度 、 厶な、 厶 相互間には、 後述の関係が保たれているため、 回転載置 台 1 1が回転しても回転反射鏡 7から反射された参照光 L Rの方向 は常に第 3の回転軸 Cの方向を向き、 ハーフ ミ ラー 8の出射側にお いて、 散乱光 L Sの光路と、 反射された参照光 L Rの光路とが一致 することとなる。
    [0035] 第 2図は、 回転前後の、 光の光路および角度関係のみを取出して 描いた図である。 図中 Αは回転載置台 1 1 の回転中心、 Bは回転反 射鏡 7の回転中心、 C 1 は回転載置台 1 1が回転する前のハ一フ ミ ラー 8 の回転中心を示す。 A C 1 = ί！ 、 A Β = ^ 2 と し、 B Aと B C 1 とのなす角を 7 , 、 A C 1 とハーフ ミ ラ一 8 とのなす角を i とする。 破線は回転角 0のときの散乱光 L Sの光路を示し、 C 2 は 回転により移動した回転中心 Cの移動位置を示している。 回転後、 B Aと B C 2 とのなす角をァ 2 、 A C 2 とハーフ ミ ラー 8 とのなす 角を な 2 とする。 Ί r 2 は下記式を満た している
    [0036] 厂 ·ί 1 Sin Θ i
    [0037] 1 = tan
    [0038] し £ 2 - ί COS θ ：
    [0039] ν 一 tan -. Γ ■ sin( Θ t - θ η
    [0040] 7 2 — tan L £ ζ - ίί ^ cos ( 一 」
    [0041] A C2 と B C 1 との交点を P とすると、 P Bと P Aとの成す角 Sは
    [0042] Θ + 2 a I = δ = β + 2 a 2 〜（1)
    [0043] なる関係を満たす。 ここに、 は、 B C2 と B C 1 とのなす角であ り、
    [0044] ^ = 2 厶 /S = ァ 2 - 7！ …（2)
    [0045] で表される。
    [0046] ハーフ ミ ラー 8 の回転載置台 1 1 に対する回転角
    [0047] Δ a = a 2 一 l
    [0048] は、 上記（1) (2)式を用いて、
    [0049] Δ α = { 0— （ァ 2 — ァ， ） } ノ 2 - (3)
    [0050] で表される。 したがって、 Δ αを の関数で表すことができる。 ま た、 反転反射鏡 7 の回転角 Δ は、 上記（1) (2)式を用いて、
    [0051] A B ^ / 2 = 0 t2 - A a …（
    [0052] で求めることができる。 以上のようにして、 回転載置台 1 1 の回転 角 0を設定したときに、 ハーフ ミ ラー 8 の回転載置台 1 1 に対する 回転角 Δ な、 反転反射鏡 7 の回転角 をそれぞれ求めることがで きる。 ；
    [0053] 上記において、 回転載置台 1 1 の回転中心 Aと回転反射鏡 7 の回 転中心 Bとの距離 £ 2 と、 回転載置台 1 1 の回転中心 Aとハ一フ ミ ラー 8の回転中心 Cとの距離】 , とを等しく設定した場合を仮定す ると、 三角形 A B C 1 および三角形 A B C2 はそれぞれ二等辺三角 形となる。 したがって、 角 7 , は、 7 i = (180 ° 一 Θ 、 ) / 2
    [0054] 角 7 2 は、
    [0055] r z = {180 。 一 （ 0に }ノ 2
    [0056] T表される。
    [0057] したがって、 厶 αは、
    [0058] A a = { ^ - ( r 2 - r i ) } / 2
    [0059] = 0Ζ4 〜（5)
    [0060] Δ βは、
    [0061] Δ = 0 / 2 — Δな = 0 / 4 〜（6〉
    [0062] となり、 それぞれ に比例する関係となる。
    [0063] したがって、 回転載置台 1 1 を 0だけ回転すれば、 回転反射鏡 7 を 0 4だけ回転し、 ハーフ ミ ラー 8を逆方向に 0 Z 4だけ回転す ればよいことになる。
    [0064] 次に上記回転載置台 1 1、 ハーフ ミ ラー 8および回転反射鏡 7を それぞれ所定角連動回転させる連動回転機構について説明する。 第 3図（a) は、 第 1 の回転軸 Aと第 3の回転軸 Cとを通る断面で 光散乱測定装置を切断した断面図、 第 3図（b) は第 1 の回転軸 Aと 第 2の回転軸 Bとを通る断面で光散乱測定装置を切断した靳面図で ある。 第 3図の例および以下第 4図、 第 5図の例では、 第 1 の回転 軸 Aと第 3の回転軸 Cとの間隔 £ , が、 第 1の回転軸 Aと第 2の回 転軸 Bとの間隔 jg 2 と相等しく設定されている。
    [0065] まず、 第 3図（a) に示すように、 ベンチ 1 の下部には、 ウォーム 2 1 と、 回転載置台 1 1 の中心轴 Aと同軸の回転歯車 2 2 とからな る回転機構が備えられており、 回転歯車 2 2 は回転載置台 1 1 と一 体回転可能となっている。 Mはウォーム 2 1 を回転駆動するパルス モータ、 P Gはパルス信号発生器である。 また、 ベンチ 1 と回転載 置台 1 1 との間には、 中心軸 Aと同軸の固定プー リ 2 3がベンチ 1 に固定された状態で設けられている。 一方、 回転載置台 1 1 の所定 位置には回転軸 Eが回転自在に設けられており、 回転軸 Eには 2段 プーリ 2 5が装着されている。 そして、 ハーフ ミ ラー 8 の第 3 の回 転軸 Cにはプーリ 2 7が装着されている。 上記固定プーリ 2 3 とプ ーリ 2 5の上段 （大径） にはベル 卜 2 4が巻き掛けられており、 プ ーリ 2 5の下段 （小径） とプーリ 2 7 との間にはベル 卜 2 6が巻き 掛けられている。 各プーリ 2 3 , 2 5 , 2 7の直径比は、 回転歯車 2 2め回転角とプーリ 2 7の回転角とが上記（5 ) 式で示される関係 ( 4 : 1 ) になるように設定されている。
    [0066] 次に、 第 3図（b ) を参照して、 第 1 の回転軸 Aと第 2 の回転軸 B との連動について説明す'る。 回転歯車 2 2 の下面には、 プーリ 2 .2 aが回転歯車 2 2 と同軸かつ一体に固定されている。 一方、 ベンチ 1 の所定位置には、 回転反射鏡 7 の第 2 の回転軸 Bが立設され、 第 2の回転軸 Bの下端には、 プーリ 2 9が装着されている。 プー リ 2 2 a とプーリ 2 9 との間にはベル ト 2 8が巻き掛けられているとと もに， 両プーリ 2 2 a , 2 9の直径比は上記（6 ) 式に従って 1 ： 4 の比率に設定されている。
    [0067] したがって、 ウォーム 2 1 を回転させていく と、 ウォーム 2 1 の 回転に連れて回転歯車 2 2が回転し、 これに伴って回転載置台 1 1 が回転 る。 回転載置台 1 1からみると、 回転載置台 1 1が回転す るに連れて、 固定プーリ 2 3が逆回転し、 この固定プーリ 2 3の逆 回転に応じて、 ベル ト 2 4を介してプー リ 2 5が回転する。 そ して、 ブー,リ 2 5 の回転はベル ト 2 6を介してプーリ 2 7 に伝達され、 第 3の 1§転铀 Cが回転し、 これに伴いハーフ ミ ラー 8が回転する。 以 上のようにして、 回転載置台 1 1 と、 ハーフ ミ ラー 8 とを逆方向に かつ 4 ： 1 の角度で回転させることができる。
    [0068] これと同時に、 回転載置台 1 1 の回転に連れて、 第 2の回転軸 B に取り付けられた回転反射鏡 7を同方向かつ 1 Z 4 の角度だけ回転 させることができる。
    [0069] 以上のように、 回転載置台 1 1 を回転させるという簡単な操作で、 上記連動回転機構により、 ハーフ ミ ラー 8および回転反射鏡 7を、 自動的にかつ精度よく、 必要な角度関係を満足する状態で回転させ ることができるので、 任意の角度で散乱された光に対して、 ドプラ ーシフ トを簡単に測定することができる。 また回転載置台 1 1 に目 盛りを取り付ければ、 設定した散乱角の確認も直接容易に行.える。 また、 散乱光 L Sと参照光 L Rとの偏光面がずれてしまう こともな い o
    [0070] なお、 連動回転機構の実施例は上記に限定されるものではなく、 例えば、 第 4図に示すように、 ベル 卜に代えて、 すべて回転歯車を 用いてもよい。 第 4図（a) は、 第 1 の回転軸 Aと第 3 の回転軸 Cと を通る断面で光散乱測定装置を切断した断面図であり、 ベンチ 1 の 下部には、 前述と同様、 ウォーム 2 1 と回転歯車 2 2 とが備えられ ており、 ベンチ 1 と回転載置台 1 1 との間には、 中心軸 Aと同軸の 回転歯車 2 3 aがベンチ 1 に固定された状態で設けら ¾ている。 ― 方、 ハーフ ミ ラー 8 の第 3の回転軸 Cの下端部には、 回転歯車 2 7 aが装着されている。 そして、 両回転歯車 2 3 a , 2 7 aの間には, 中継歯車 3 0が回転自在に装着されている。 回転歯車 2 a と回転 歯車 2 7 a との回転比は、 4 ： 1 に設定されている。 さらに、 第 4 図（b ) は、 第 1 の回転軸 Aと第 2 の回転軸 Bとを通る新面で光散乱 測定装置を切断した断面図であり、 回転歯車 2 2 の下面には、 回転 歯車 2 2 bが回転歯車 2 2 と同軸かつ一体に固定されて ^る n —方. ベンチ 1 の所定位置には、 回転反射鏡 7 の第 2 の回転軸 Bが立設さ れ、 第 2 の回転軸 Bの下端には、 回転歯車 2 9 aが装着されている 回転歯車 2 2 b と回転歯車 2 9 a とは互いに嚙み合っており、 両回 転歯車 2 2 b , 2 9 aの回転比は、 上記比率 1 ： 4 に設定されてい る o
    [0071] ウォーム 2 1 を回転させていく と、 回転歯車 2 2が回転し、 これ に伴って回転載置台 1 1 が回転するとともに、 回転歯車が 2 3 aが 回転載置台 1 1 に対して逆方向に回転することとなり、 これに連れ て回転歯車 2 7 aが同方向に回転する。 以上のようにして、 回転載 置台 1 1 と、 ハーフ ミ ラー 8 とを逆方向にかつ 1 ： 4 の角度で回転 させることができる。 また、 回転載置台 1 1 の回転に連れて、 第 2 の回転軸 Bに取り付けられた回転反射鏡？を同方向かつ 1 Z 4角度 で回転させることができる。
    [0072] したがって、 第 4図の実施例においても、 前述第 3図の実施例と 同様、 回転載置台 1 1 を回転させるだけの簡単な操作で、 ハ一フ ミ ラー 8、 および回転反射鏡 7を、 必要な角度関係を自動的に满足し ながら回転させることができ、 試料から任意の角度で散乱された光 に対して、 ドプラ一シフ トを簡単に測定することができる。
    [0073] なお、 上記第 3図、 第 4図の例において回転載置台 1 1 を回転さ せる場合、 モータ M、 ウォーム 2 1、 回転歯車 2 2を設けないで、 回転載置台 1 1 を手で回転させることも可能である。
    [0074] 第 5図は、 さらに他の実施例を示す図であり、 第 3図と異なると ころは、 回転反射鏡 7の第 2の回転軸 Bをパルスモータ 3 1 により 回転駆動しているこ とである。 ノ、。ルスモータ 3 1 には、 パルス信号 発生器 P Gから駆動パルスが供給されている。 パルスモータ 3 1 に 供給される駆動パルスと、 パルスモータ Mに供給される駆動パルス とのパルス間隔は、 第 1 の回転軸 Aと、 第 2 の回転軸 B との回転比 率が上記（5) 式および（6 ) 式を満足するように設定されている。 し たがって、 前述の実施例と同様、 回転載置台 1 1、 ハーフ ミ ラー 8 および回転反射鏡 7 について、 必要な角度関係を自動的に満足しな がら回転させることができる。
    [0075] さらに、 第 5図において、 ノ、 °ルスモータ 3 1 に対して、 パルス信 号発生器 P Gから駆動パルスを供給する代わりに、 回転歯車 2 2 の 回転角を読取る回転角センサを設けて、 この回転角センサの検出信 号 基づきパルスモータ 3 1 に供給するパルス信号を得るようにし てもよい。
    [0076] なお、 以上第 3図〜第 5図では、 J2 t = £ 2 の条件下の実施例を 説明したが、 i ≠ SL 2 の一般的な場合の実施 可能である。 この 場合、 回転軸（B C)の回転角と、 第 1 の回転軸 Aの回転角との関係 は、 必ずしも比例関係にならない。 そこで、 第 2 の回転軸 B， に それぞれ別個のパルスモータを記置し、 各パルスモータの回転量を 式（3) 、 （4) に応じて電気的に制御するようにすればよい。
    [0077] 以上、 図に基づいて、 本発明の光散乱測定装置を説明してきたが、 本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、 例えば、 参照光 導出手段である回転反射鏡 7に代えて、 偏光面を保持可能な光ファ ィバを用いて、 出射端を回転させるようにしてもよい。
    [0078] 第 1 0図は光ファイバを用いた実施例を示す。 レーザー装置 2か ら出た光は、 光ファイバ 3 0に導 ^かれ、 光分岐器 3 1 により 2方向 に別れる。 一方の光フアイバ 3 3 に導かれた光は、 直接光 L Dとし て試料 Sに入射する。 他方の光フアイバ 3 2 に導かれた光は、 出射 端 3 4から参照光 L Rとして第 3 の回転軸 Cに入射する。 出射端 3 4をアーム 3 5 に保持し、 アーム ¾ 5を回転軸 Bを中心と して回転 させることにより、 参照光 L Rを常に第 3 の回転軸 Cに入射させる ことができる。
    [0079] 第 1 1 図は、 回転反射鏡 7 (第 1 1 図（a ) ) に変えて、 屈折プリ ズム 7 a (第 1 1 図（b ) ) を用いた変更例である。 屈折プリ ズム 7 aを回転軸 Bを中心に回転させることにより屈折光の角度を変える ことができる。
    [0080] その他本発明の範囲から逸脱しない範囲において、 種々の設計変 更を施すことが可能である。
    [0081] 以上のように、 本発明の光散乱測定装置によれば、 ハーフ ミ ラー および光検出器を、 試料を通る第 1 の回転軸を中心と して連続的に 回転させ、 所望の散乱角に設定できる。 これと同時に、 連動回 機 構により、 参照光出射方向を所定角回転させ、 参照光を.常時ハーフ ミ ラー方向に向け、 ハーフ ミ ラ一も所定角自.転させ、 ハーフ ミ ラー の出射側における散乱光の方向と参照光の方向とを一致させること ができる。 したがって、 任意の散乱角において、 参照光と散乱光と の合成を実現し、 散乱光方向の ドプラーシフ 卜を観測することがで さる
    [0082] ハーフ ミ ラーおよび光検出器を手動または自動いずれかの方法に よって一体回転させる構造と しているので、 回転角を正確に設定で きるとともに、 設定された回転角を随時確認することができる。 ま た、 ハーフ ミ ラ一および光検出器の回転とともに、 連動回転機構に より、 ハーフ ミ ラーの自転角および参照光導出手段からの出射方向 を自動的に設定できるので、 複雑な光路合わせや角度調節操作が不 要になる。 また、 いかなる角度においても、 参照光、 散乱光の偏光 状態が保存されるので、 従来のように人為的な偏光素子を挿入して 偏光状態を矯正する必要もなく、 装置構成が簡単となる。
    权利要求:
    Claims
    請 求 の 範 囲 コヒーレン ト光を、 試料に入射する直接光と試料に入射し ない参照光とに分割する分割手段と、 直接光が入射された試 料から散乱される散乱光を入射させるハーフ ミ ラーと、 ハー フ ミ ラーから出射される光を受光する光検出器と、 参照光を 導く参照光導出手段とを有し、
    上記ハーフ ミ ラーおよび光検出器は試料を通る第 1 の回転 軸を中心と して一体的に回転可能に設けられ、 上記参照光導 出手段は第 2 の回転轴を中心と して出射方向が回転可能に設 けられ、 上記ハーフ ミ ラ一は第 3 の回転軸を中心と して自転 可能に設けられ、 上記各回転軸は互いに平行に設定されてお り、 上記直接光、 参照光、 散乱光は各回転軸と直角な同一平 面上を伝搬し、 かつ、
    上記第 1 の回転軸の回りの回転角に応じて、 参照光導出手 段から出射された参照光をハーフ ミ ラーに入射させるベく第 2の回転軸の回転角を変化させるとともに、 ハーフ ミ ラーの 出射側において参照光の光路と散乱光の光路とを一致させる ベく第 3の回転軸の回転角を変化させる連動回転機構を備え 試料により散乱された散乱光と上記参照光とで空間合成さ れた光を観測する光散乱測定装置。
    第 1 の回転軸と第 2の回転軸との間隔が、 第 1の回転軸と 第 3の回転軸との間隔と相等しく、 かつ、 連動回転機構が、 第 2の回転軸の回転角および第 3の回転軸の回転角を、 とも に第 1 の回転軸の回転角の 1 Z 4 とするように回転制御する も である請求項 1記載の光散乱測定装置。
    3 . 上記第 1 の回転軸がモータにより 自動回転可能な請求項 1 記載の光散乱測定装置。
    4 . 上記第 1 の回転軸が手動回転可能な請求項 1 記載の光散乱 測定装置。
    5 . 連動回転機構が、 所定の回転比に設定されたプーリ とベル 卜で構成される請求項 1記載の光散乱測定装置。
    6 . 連動回転機構が、 所定の回転比に設定された歯車で構成さ れる請求項 1 記載の光散乱測定装置。
    7 . 連動回転機構が、 モータと、 モータの回転量を制御する回 転量制御手段により構成される請求項 1記載の光散乱測定装 参照光導出手段が反射鏡である請求項 1記載の光散乱測定
    9 . 参照光導出手段が光ファイバであり、 分割手段が光分岐器 である請求項 1記載の光散乱測定装置。
    . 参照光導出手段が屈折プリズムである請求項 1記載の光散 乱測定装置。
    1 . 分割手段がハーフ ミ ラーである請求項 1記載の光散乱測定
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
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    JPH0235393A|1990-02-05|
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    JPH0752227B2|1995-06-05|
    GB2229599B|1992-09-09|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1990-02-08| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DE GB US |
    1990-07-19| RET| De translation (de og part 6b)|Ref document number: 3990827 Country of ref document: DE Date of ref document: 19900719 |
    1990-07-19| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 3990827 Country of ref document: DE |
    优先权:
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