JP2000221134A - 分光分析装置用の投受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定用光が試料を長距離にわたって透過し、
光強度の強い状態で受光部に入る投受光装置を得る。 【解決手段】 投光部２１ａを環状に形成し、投光部２
１ａの内部に受光部２１ｂを配置してある。投光部２１
ａは、投光方向視において環状の内側に向けて投光する
ように構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定用光線を試料
に投光する投光部と、試料からの反射光を受光する受光
部とを、投光部の投光方向視において投光部が環状に形
成され、その内部に受光部が位置する状態で備えている
分光分析装置用の投受光装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記投受光装置において、投光部が環状
であることから、その投光部から測定用光が環状の形で
照射されるが、従来、投光部と等しい直径を有する状態
で、又は、たとえば特開平８−２９２１４７号公報に示
される如く投光部から離れるほど投光部よりも直径が大
きくなっていく状態で照射されるようになっていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】分光分析装置は、投光
部から照射されて試料で反射し、受光部に入射した測定
用光を検出光として分光分析することによって試料の成
分を分析するものであるが、従来、測定用光が投光部か
ら照射される際の光強度の割りには、受光部に入る際の
測定用光全体としての光強度が弱くなり、分析精度が悪
くなることがあった。本発明の目的は、測定用光が試料
を極力長く透過するようにして、かつ、受光部に極力強
い強度で入るようにして測定用光を照射するこができる
分光分析装置用の投受光装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、測定用光が投光部の投光方向視において投光部
の環状の内側に向けて照射され、投光部と等しい直径を
有する環状の状態で照射されていた従来の透過状態に近
い状態で試料の内部に入り込むことを可能にしながら、
かつ、試料で反射して受光部に入る測定用光全体として
は前記した従来のものよりも強い光強度を備える状態で
入るようにしながら測定用光を投受光するものである。
これにより、測定用光が試料を透過する距離が長くなっ
て試料成分の情報を極力多く得て、その割りには、試料
で反射して受光部に入る測定用光全体としては受光部に
強い光強度で入って検出光を精度よく分析して、試料成
分を精度よく分析することが可能なものになった。

【０００５】請求項２に記載の発明によれば、投光部と
受光部との間に間隔を設けて投光部からの測定用光が試
料の内部に入り込むとともに広い範囲にわたって入り込
み、内部の広い範囲からの反射光が受光部に入るように
しながら測定用光を投受光できる。その割りには、検出
部に接続する投光用光ファイバと受光用光ファイバとが
同軸プローブになっており、両光ファイバを狭い収納ス
ペースであるとか曲がったファイバ通路とかの場合でも
それにコンパクトに纏まって納まるとか、その形状に容
易に沿って入り込むとかしながら光源部や分光分析部に
接続できるものである。これにより、試料で反射した測
定用光を受光強度の強い状態で受光させて分析させられ
る他に、試料内部の広い範囲で反射した測定用光を受光
させて分析させ、試料成分をより一層精度よく分析でき
るものになった。その割りには、投光用光ファイバ及び
受光用光ファイバをコンパクトにかつ容易に組み付けて
分光分析装置をコンパクトに得られるともにコスト面な
どでも有利に得られる。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１に示すように、試料台１ａ、
及び、試料台１ａの奥側に位置する検出窓２を有する試
料保持部Ａ、この試料保持部Ａを開閉する揺動操作自在
なカバー３、試料保持部Ａの横側に位置する表示装置４
のそれぞれを分析機機体５の上部に設けるとともに、前
記検出窓２の後側に位置する検出部２１を備える分光分
析装置Ｂを前記分析機機体５の内部に設けて、分析機を
構成してある。この分析機は、リンゴ、ミカンの糖度や
酸度など、青果物の成分を分光分析装置Ｂによって分析
し、この分析結果を表示装置４によって表示するもので
あり、詳しくは次の如く構成してある。

【０００７】図２に示すように、試料保持部Ａは、遮光
材料で成る保持部ケーシング１の一部で前記試料台１ａ
を形成し、試料Ｓを一部が前記検出窓２に臨むようにし
て試料台１ａに載置するように構成してある。検出の際
には、試料保持部Ａを遮光用の前記カバー３で閉じるよ
うに構成してある。カバー３を閉じると、その検出結果
に基づいて分光分析装置Ｂが自動的に作動して検出を開
始し、検出が完了すると、カバー３を閉じ固定するフッ
ク６が電磁ソレノイド７によって自動的に解除され、カ
バー３が開きバネ８によって自動的に開放操作される。

【０００８】図３に示すように、分光分析装置Ｂは、光
源１１を備える光源部１０と、この光源１０からの測定
用光を試料Ｓに照射するとともに試料Ｓからの反射光を
検出光として受光する前記検出部２１を有する投受光装
置２０と、この投受光装置２０からの検出光を分析する
分光分析部３０と、この分光分析部３０による分析結果
を解析するとともに分析結果を前記表示装置４に表示さ
せる制御部Ｃとによって構成してある。

【０００９】光源部１０は、タングステン−ハロゲンラ
ンプで成る前記光源１１と、この光源１１に受光側が望
み、投光側が前記投受光装置２０の投光用光ファイバ２
２の受光側に継手２３によって接続している照射用光フ
ァイバ１２とによって構成してある。すなわち、光源部
１０は、光源１１によって赤外線光を放射し、この赤外
線光を計測用光として照射用光ファイバ１２によって投
受光装置２０の投光用光ファイバ２２に導く。

【００１０】分光分析部３０は、前記投受光装置２０の
受光用光ファイバ２４の投光側に前記継手２３によって
受光側が接続している入射用光ファイバ３１と、この入
射用光ファイバ３１の投光側端部が接続している暗箱３
２と、この暗箱３２の内部の一端側に前記入射用光ファ
イバ３１から投光される検出光を受光するように設けた
凹面回折格子３３と、暗箱３２の内部の他端側に前記凹
面回折格子３３からの反射光を受光するように設けたリ
ニアイメージセンサ３４とのそれぞれで成り、次の如く
分光分析するとともに分析結果を出力する。すなわち、
投受光装置２０の受光用光ファイバ２４からの検出光を
入射用光ファイバ３１によって暗箱３２の内部に導き、
凹面回折格子３３によってリニアイメージセンサ３４に
分光反射させる。リニアイメージセンサ３４は、複数の
受光素子により、凹面回折格子３３にて分光反射された
波長毎の光線束強度を検出して、波長毎に光線束強度に
応じた信号を制御部Ｃに出力する。

【００１１】制御部Ｃは、マイクロコンピュータを利用
して構成してあり、基本的には、前記リニアイメージセ
ンサ３４からの出力情報を処理して、吸光度スペクト
ル、及び、吸光度スペクトルの波長領域での二次微分値
を得ると共に、その二次微分値と所定の検量式とに基づ
いて試料Ｓの成分量を算出する。

【００１２】投受光装置２０は、測定用光を照射する投
光部２１ａと、測定用光を入射させる受光部２１ｂとを
備える前記検出部２１と、この検出部２１の前記投光部
２１ａに接続する前記投光用光ファイバ２２と、検出部
２１の前記受光部２１ｂに接続する前記受光用光ファイ
バ２４とによって構成してある。

【００１３】図４及び図５に明示するように、前記投光
用光ファイバ２２と前記受光用光ファイバ２４とは、同
軸プローブＰに形成してある。すなわち、投光用光ファ
イバ２２を環状に形成し、この投光用光ファイバ２２の
内部に受光用光ファイバ２４を両光ファイバ２２，２４
の軸芯Ｘが同一になる状態で配置してある。

【００１４】図３及び図４に示すように、検出部２１
は、前記投光用光ファイバ２２の端部を構成する複数本
のファイバ素子２２ａの端面で成る前記投光部２１ａ
と、この投光部２１ａを覆うように、かつ、リング状に
形成したガラス板で成る投光部カバー２１ｃと、前記受
光用光ファイバ２４の端面で成る前記受光部２１ｂと、
この受光部２１ｂを覆うガラス板で成る受光部カバー２
１ｅと、投光部２１ａ、投光部カバー２１ｃ、受光部２
１ｂ及び受光部カバー２１ｅを検出側の先端部に備える
とともに投光用光ファイバ２２及び受光用光ファイバ２
４それぞれの端部を内部に保持するケーシング２１ｄと
によって構成してある。投光部２１ａを構成する前記複
数本のファイバ素子２２ａの端面は、ケーシング２１ｄ
の検出側の先端部の受光部２１ｂの周囲に受光部２１ｂ
から離れて位置する環状に並べてあるとともにその環状
の内側に向かう傾斜面にしてある。これにより、投光部
２１ａは、投光方向視において環状で、かつ、投光部２
１ａの外径Ｄ１が前記同軸プローブＰの外径Ｄ２よりも
大である環状の投光部になっているとともに、前記ファ
イバ素子２２ａの端面の中心を受光部２１ｂの軸芯Ｙに
平行に通る基準線Ｚに対して投光部２１ａの環状の内側
に照射角ａをもって傾斜する方向に向けて測定用光を投
光する。受光部２１ｂは、投光部２１ａの内部に投光部
２１ａと同芯状に投光部２１ａと間隔Ｄ３を隔てて位置
している。

【００１５】投光部２１ａの直径を４０ｍｍとし、受光
部２１ｂが試料Ｓで反射した測定用光を１００ｍｓｅｃ
にわたって受光するように構成し、試料Ｓとしてリンゴ
（フジ）を採用し、前記照射角ａを０度、１０度、２０
度、３０度のそれぞれに切り換えて分光分析を行った。
すると、図６に示す如く照射角度ａと、制御部Ｃによる
吸光度２次微分値との関係が得られ、図７に示す如く照
射角度ａと、リニアイメージセンサ３４による出力電圧
値との関係が得られた。これらの結果により、前記照射
角ａを１０度に設定している。

【００１６】つまり、投受光装置２０は、光源１１から
照射用光ファイバ１２によって導かれてくる測定用光を
投光用光ファイバ２２によって検出部２１の環状の投光
部２１ａに導き、この投光部２１ａから前記検出窓２を
通して試料Ｓに照射し、試料Ｓで反射して検出窓２を通
して検出部２１に至った測定用光を受光部２１ｂに入射
させる。投光部２１ａが受光部２１ｂと間隔Ｄ３を隔て
て位置しているとともに前記照射角ａで測定用光を内向
きに照射することにより、測定用光は試料Ｓの内部に広
範囲にわたって入り込み、試料Ｓを長距離にわたって透
過した状態で、その割りには受光部２１ｂに入る測定用
光全体としての光強度が強い状態で受光部２１ａに入
る。受光部２１ａに入った測定用光を受光用光ファイバ
２４により、検出光として入射用光ファイバ３１から分
光分析部３０に入射させる。

【００１７】〔別実施形態〕投受光装置の検出部として
は、上記実施形態の如く投光部や受光部が光ファイバで
成るものの他、投光用光ファイバ２２からの測定用光を
試料に向けて案内する環状の投光用光通路で成る投光部
と、試料Ｓからの反射測定用光を受光用光ファイバ２４
に向けて案内するとともに前記環状の投光用光通路の内
部に位置する受光用光通路で成る受光部とを備える光案
内筒体で成るものを採用して実施してもよい。この場
合、検出部の検出側の先端部において、投光部と受光部
とが間隔Ｄ３を隔てて位置し、かつ、投光部の外径Ｄ１
が同軸プローブＰの外径Ｄ２より大である状態に光案内
筒体を形成する。

【００１８】本発明による投受光装置は、青果物以外の
各種試料を分析対象とする投受光装置にも適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分析機全体の斜視図

【図２】試料保持部の断面図

【図３】分光分析装置の概略図

【図４】検出部の断面図

【図５】同軸プローブの断面図

【図６】照射角度と吸光度２次微分値との関係を示す説
明図

【図７】照射角度と出力電圧値との関係を示す説明図

【符号の説明】

２１ 検出部 ２１ａ 投光部 ２１ｂ 受光部 ２２ 投光用光ファイバ ２４ 受光用光ファイバ Ｄ１ 投光部の外径 Ｄ２ 同軸プローブの外径 Ｄ３ 投光部と受光部の間隔 Ｐ 同軸プローブ

フロントページの続き (72)発明者 加洲 政幸 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 山内 良吾 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 2G059 AA01 BB11 DD13 EE02 EE12 FF06 HH01 JJ05 JJ17 JJ21 KK04 MM12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定用光線を試料（Ｓ）に投光する投光
   部（２１ａ）と、試料（Ｓ）からの反射光を受光する受
   光部（２１ｂ）とを、投光部（２１ａ）の投光方向視に
   おいて投光部（２１ａ）が環状に形成され、その内部に
   受光部（２１ｂ）が位置する状態で備えている分光分析
   装置用の投受光装置であって、 前記投光部（２１ａ）を、これの投光方向視において環
   状の内側に向けて投光するように構成してある分光分析
   装置用の投受光装置。
2. 【請求項２】 前記投光部（２１ａ）及び受光部（２１
   ｂ）を備える検出部（２１）に、投光部（２１ａ）に測
   定用光線を導く投光用光ファイバ（２２）と、受光部
   （２１ｂ）が受光した光を導く受光用光ファイバ（２
   ４）とが接続され、 前記投光用光ファイバ（２２）と前記受光用光ファイバ
   （２４）とを、投光用光ファイバ（２２）が環状に形成
   され、その内部に受光用光ファイバ（２４）が位置する
   同軸プローブ（Ｐ）に形成し、 前記検出部（２１）の先端部において、前記投光部（２
   １ａ）と前記受光部（２１ｂ）とが間隔（Ｄ３）を隔て
   ているように、かつ、投光部（２１ａ）の外径（Ｄ１）
   が前記同軸プローブ（Ｐ）の外径（Ｄ２）より大である
   ように検出部（２１）を形成してある請求項１記載の分
   光分析装置用の投受光装置。