JP2001165854A - 透過光屈折計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 透過光屈折計（１０）は、第１および第２の検出経路
（６０、６２）の間で光を分割するためのビームスプリ
ッタ（６４）に光を屈折させる試料を通った透過光を再
指向するために、可動式ミラー（５０）を有する光学系
（２４）を含む。第１の検出経路（６０）は、接眼レン
ズ（１４）に誘導し、それによって操作者は、可動式ミ
ラー（５０）の位置を調整することによって、接眼レン
ズ（１４）の視野に生じる照射境界のシャドーラインを
見ることができる。第２の検出経路（６２）は、検出器
のシャドーラインの位置を表している信号情報を発生す
るために、好ましくは線形走査型アレイである感光式検
出器（６６）に誘導する。可動式ミラーに関連する光学
位置センサ（８４）は、可動式ミラーの位置を表す信号
情報を形成する位置検出器を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の屈折率を測
定するための屈折計の分野に関し、さらに詳細には、行
われる測定に対する操作者の影響を軽減する自動透過光
屈折計に関する。

【０００２】

【従来の技術】アッべ屈折計は、液体試料の屈折率を測
定するために広く使用されている。従来技術のアッべ屈
折計は、試料が配置される光透過型プリズム組立品に対
して移動可能であるミラーを含むことが知られており、
臨界角に依存するシャドーラインが、透過光を再指向す
るミラーの配向または位置を調整することによって、接
眼レンズを通して見ることができる。そのような計器に
関して、操作者は、プリズム組立品に対して外部に取付
けられた照射源を調整し、ミラーを調整することによっ
て十字線または他の基準線のマーキングとシャドーライ
ンが、視角的に一直線を成すように整列させなければな
らない。屈折率の読取りは、読取りが実行される時間ご
とに作動する動力付きゲージによって決定されるような
ミラーの位置に基づく。十字線を基準線と視覚的に一直
線を成すように整列するステップは、特に異なる操作者
の中では、人為的な誤差を生じさせる。また、ミラーの
位置を決定するために動力付きゲージを使用すること
は、読取りを記録する際に遅れの原因になる。

【０００３】米国特許第４，６４０，６１６号は、自動
反射光屈折計を教示し、その中では、計器の光路を決定
するさまざまな光学素子が、互いに対して固定される。
屈折率を算出するためのシャドーラインの位置を検出す
るために、光路は、操作書の目と対向するように線形走
査型アレイに向ける。米国特許第４，６４０，６１６号
に記載される計器は、可動式ミラーを有する屈折計と比
較すると、比較的狭い範囲の屈折率を測定し、手動モー
ドは存在しない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、試料の読取り中に、操作者によって目で認識さ
れるような基準マーカとシャドーラインが一直線を成す
ように整列されるまで、操作者が手動でシャドーライン
の位置を調整することの必要性を排除するような改良さ
れた透過光屈折計を提供することにある。

【０００５】本発明の別の目的は、屈折計の可動式ミラ
ーの位置を瞬時に決定することができる改良された透過
光屈折計を提供することにある。

【０００６】本発明のさらなる目的は、調整の必要性を
排除するために、内部に固定された照射源を組込んだ改
良された透過光屈折計を提供することにある。

【０００７】本発明のさらなる目的は、きわめて広い可
視光の範囲のいずれに対しても調整できる改良された透
過光屈折計を提供することにある。

【０００８】本発明のさらなる目的は、所望であればそ
の全体領域を通じて半自動から全自動に簡単に更新でき
る改良された透過光屈折計を提供することにある。

【０００９】本発明のさらに別の目的は、透過光屈折率
測定に加えて、反射光屈折率測定用の第２の照射源を組
込んだ改良された透過光屈折計を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】これらおよび他の目的を
考慮して、本発明によって製作される屈折計は、試料が
配置される光透過型プリズム組立品に対して、可動式の
光学素子を調節可能に支持するためのエレベータ組立品
を含む。ビームスプリッタは、一対の検出経路、すなわ
ち接眼レンズに導かれる第１の検出経路および感光式シ
ャドーライン検出器に導かれる第２の検出経路に光を分
割するために、可動式光学素子から下流側に配置され、
それによって屈折計は、自動または手動モードで機能す
ることができる。エレベータ組立品は、可動式光学素子
の位置を表す信号情報を瞬時に形成するために、可動式
光学素子と共に移動し、位置検出器と協働する位置表示
光源を含む。好ましい実施態様において、位置検出器お
よびシャドーライン検出器の両方が、同一の線形走査型
アレイである。両検出器からの出力は、試料の屈折率を
得るために、ディジタル形式に変換され、屈折率と検出
器セル番号との間の記憶された関係のほかに、較正オフ
セットおよび倍率係数を用いて処理される。

【００１１】

【発明の実施の形態】はじめに、図面の図１および図２
を参照すると、本発明の好ましい実施態様によって製作
される透過光屈折計が示されており、概ね参照符号１０
によって識別されている。屈折計１０は、光を透過する
試料物質の屈折率を測定するために使用され、Ｄ線屈折
率、固体の割合およびこれらの値を温度補償値に換算し
て、このような測定値を記録する。屈折計１０は、傾斜
のある前面１２Ａ、左右の対向する側面パネル１２Ｂ、
１２Ｃ、水平な背面１２Ｄおよび水平な背面１２Ｄと交
差している直立している背面１２Ｅを有する筐体１２を
具備するように示されている。集束可能な接眼レンズ１
４は、傾斜のある前面１２Ａから上前方に延在し、電子
ユーザインターフェイス１６が接眼レンズ１４の真下の
前面に配置される。電源スイッチ１８および回転可能な
シャドーライン調整つまみ２０が、右側面パネル１２Ｂ
に設けられる。一組のＲＳ２３２シリアル通信ポート２
２が、左側面パネル１２Ｃに配置される。

【００１２】屈折計１０は、試験用として光を透過する
試料物質を収容するために、水平な背面１２Ｄの上に露
光されるプリズム組立品２４をさらに含む。図４で最も
よくわかるように、プリズム組立品２４は、試料を収容
するために上部の水平な入射面２６Ａを有する屈折プリ
ズム２６を有する。プリズム組立品２４はまた、枢軸ア
ームの近い方の端を直立している背面１２Ｅに枢支可能
であるように接続する枢軸ピン３４によって規定される
軸を中心とした回転のために、枢軸アーム３２の遠い方
の端に取り付けられた照射プリズム３０を含む。見て取
ることができるように、照射プリズム３０は、操作者が
試料物質を屈折プリズム２６の試料を収容する入射面２
６Ａに追加することができるようにするために、屈折プ
リズム２６から離れて枢動され、試料が屈折プリズム２
６および照射プリズム３０の対向する面の間に閉じ込め
られるように試料が一旦追加されると、逆方向に枢動さ
れる。屈折率測定の当業界で公知であるように、屈折プ
リズム２６および照射プリズム３０の温度調節用として
所定の温度で液体を巡回させるために、市場で入手可能
な水槽を用いて伝導することができるようにするため
に、２つの水槽口３６は屈折プリズム２６に隣接するよ
うに設けられ、別の２つの水槽口３８は照射プリズム３
０に隣接するように設けられる。最後に、照射窓４０
が、照射プリズム３０に対向する直立している背面１２
Ｅに配置される。

【００１３】図３は、筐体１２の内部に取付けられた屈
折計１０の内部構成要素を示している分解組立図であ
る。屈折計１０の内部構成要素には、照射窓４０を介し
て光を透過するように配置された照射源４２、電源４６
を支持するベース組立品４４、左側面パネル１２Ｃに隣
接する直立している主電子論理回路基板４８、可動式光
学素子５０およびエレベータ組立品７２がある。

【００１４】図４は、屈折計１０の光学構成を概略的に
示している。照射源４２は、照射窓４０を介して光を照
射プリズム３０に指向するように配置される複数の発光
ダイオード（ＬＥＤ）４５から構成されるエリアアレイ
４３を具備することが好ましい。例として、エリアアレ
イ４３は、公称波長５８９ｎｍを有する光を放射するＬ
ＥＤ４５の２×３アレイとして選択されることもでき
る。ＬＥＤエリアアレイ４３から光を受光する照射プリ
ズム３０は、射出面３０Ａ、射出面３０Ａに対して４５
°の鋭角を成す内部反射面３０Ｂ、射出面３０Ａに平行
な上面３０Ｃおよび上面３０Ｃおよび射出面３０Ａと直
角に交わる入射面３０Ｄを含む。照射プリズム３０は、
５８９ｎｍで公称屈折率１．７９１９０を有するＳｃｈ
ｏｔｔ ＳＦ１１ガラスで製作されることが好ましい。
入射面３０Ｄおよび射出面３０Ａ以外の照射プリズム３
０のすべての面は、好ましくは二酸化ケイ素で被覆した
保護アルミニウムである反射コーティングで被覆され、
保護用の黒の塗料がこれらの被覆面に塗布される。理解
されているように、ＬＥＤエリアアレイ４３からの光
は、入射面３０Ｄで照射プリズム３０に入射し、光が射
出面３０Ａを介して拡散光の照射フィールドとして照射
プリズム３０から射出するまで被覆された面による内部
反射で遮断される。

【００１５】屈折プリズム２６は、照射プリズム３０の
射出面３０Ａに対向する入射面２６Ａ、入射面２６Ａに
対して６０°の鋭角を成す射出面２６Ｂおよび入射面２
６Ａから角度９０°で延在する背面２６Ｃを含むように
示されている。屈折プリズム２６は、５８９ｎｍで公称
屈折率１．７８６７７を有するＳｃｈｏｔｔ ＬａＦ２
２Ａガラスで製作されることが好ましい。入射面２６Ａ
および射出面２６Ｂ以外の屈折プリズム２６のすべての
面は、望ましくない内部反射および迷光の入射を効果的
に軽減するために、光沢のない平坦な黒のエナメル塗料
を用いて塗布される。系が検査用に設定される場合に
は、検査対象の液体試料は、射出面３０Ａの上と平行な
入射面２６Ａの下との間に閉じ込められる。

【００１６】オプションの特徴として、反射光の屈折率
測定を実行するために、背面２６Ｃを経た光を試料／入
射面２６Ａに指向するように、追加照射源４７を配置す
ることができる。図２に示されている表面板４９がこの
目的のために取外し可能であり、このオプションが所望
である場合には、背面２６Ｃは塗料を施されないままで
ある。

【００１７】一面の拡散照射光は、試料によって透過さ
れ、入射面２６Ａに斜めに入射する。試料媒体からさら
に高い屈折率の屈折プリズム媒体へ伝達する際に、臨界
角未満の角度で入射する光は屈折されるが、臨界角より
大きな角度で入射する光は、鋭い識別可能な境界線が射
出面２６Ｂを経て屈折プリズム２６から出ている光によ
って規定されるように、入射面２６Ａによって反射され
る。この境界、または「シャドーライン」が生じる角度
は、臨界角の測定および試料の未知の屈折率を考慮す
る。

【００１８】反射面５２を有するミラーが最も好ましい
可動式光学素子５０は、透過光を受光し、５８９ｎｍフ
ィルタ５６およびその上に配置されるコリメーティング
レンズシステム５８を有する検出経路部分５４に沿って
光を反射するように配置構成される。一例として、コリ
メーティングレンズシステム５８は、両凹レンズ５８Ｂ
を伴う色消しの正のダブレット５８Ａを含む。

【００１９】本発明によれば、検出経路部分５４は、コ
リメーティングレンズシステム５８の後の検出経路部分
５４に対して角度４５°で指向されるビームスプリッタ
６４によって規定される第１および第２の検出経路６
０、６２の一致する区間を含むものとして考えることが
できる。したがって、第１の検出経路６０は、ビームス
プリッタ６４を介して接眼レンズ１４に向かって透過さ
れる光を伴うのに対し、第２の検出経路６２は、ビーム
スプリッタ６４によって感光式検出器６６に向かって反
射される光を伴う。操作者の目６７および検出器６６の
両方で像形成される平行光が、照射される領域と隣接す
る暗視野との間の境界のシャドーラインを規定すること
を理解されたい。以下に説明されるように、シャドーラ
インとして測定基準位置を確立するために使用される操
作者の十字線の像を表示するために、十字線レチクル６
５が、接眼レンズ１４の前の第１の検出経路６０に配置
される。シャドーライン検出器は、２６２４セルを有す
るＳＯＮＹ ＩＬＸ ５０５Ａ線形走査型アレイである
が、本発明から逸脱しなければ、他の光電検出装置を使
用してもよい。

【００２０】図５は、接眼レンズ１４を介して見た場合
に操作者が見ると考えられるものを示している図であ
る。シャドーライン２は、暗視野４と照射領域６との間
の境界によって規定される。視野の中心と交差している
基準十字線８の像は、十字線レチクル６５によって形成
される。

【００２１】屈折プリズム２６の射出面２６Ｂから出る
光の指向は、試料の屈折率を変化させることから、光学
素子５０は、光を光学素子５０によって再指向させるこ
とができるように入射角を調整するために、射出面２６
Ｂに対して移動可能である。したがって、前述のシャド
ーラインは、図５に示されているように、接眼レンズ１
４の視野およびシャドーライン検出器６６の視野に現れ
る。示されている実施態様において、約１．３〜約１．
７の範囲の屈折率を有する異なる試料に適応させるため
に、角度に範囲を設けることによって反射面５２は、水
平な調整軸７０を中心にして回転することができる。移
動の範囲は、光学素子５０を表す交互のごく細線によっ
て概略的に示されている。

【００２２】今度は、図６および図７も参照すると、可
動式光学素子５０は、筐体１２内部に含まれるエレベー
タ組立品７２によって調整軸７０を中心にしてＬＥＤの
回転を手動制御するために取付けられ、外部の調整つま
み２０に連動することが好ましい。エレベータ組立品７
２は一般に、左側面パネル１２Ｃの内面に固定するよう
に接着される支持板７４、調整軸７０と対向し、支持板
７４の先端に固定されるＬ字型調整台７６、調整台７６
によって枢支されるクラッチシャフト７８および調整軸
７０を中心とする回転用にその第１の端で支持板７４に
枢支され、弓形の調整ブレード８２によってその第２の
端でクラッチシャフト７８に作動可能であるように連結
されるエレベータアーム８０を含む。クラッチシャフト
７８の端は、右側面パネル１２Ｂを貫通して延在し、調
整つまみ２０に接続され、それによって、調整つまみ２
０の回転は、調整軸７０を中心とするエレベータアーム
８０の回転をさせるようにするために、調整ブレード８
２に伝達される。可動式光学素子５０は、可動式光学素
子５０がエレベータアーム８０によって支持されるよう
にエレベータアーム８０の中央部分に固定されるブラケ
ット８２に取付けられる。

【００２３】エレベータ組立品７２は、調整軸７０を中
心として回転する際に移動可能である光学素子の位置を
表す電子信号情報を形成するための位置検知手段８４を
さらに含む。示されている実施態様において、位置検知
手段８４は、支持板７４に固定される感光式位置検出器
８８に対して、可動式光学素子５０と共に移動させるた
めに、エレベータアーム８０に固定するように取付けら
れる位置表示光源８６を具備する。位置表示光源８６
は、エレベータアーム８０上の中空の位置表示台９４の
端に接着されるスリットアパーチャ９２に面するＬＥＤ
９０のまっすぐな列で構成される線光源を含むことが好
ましい。もちろん、点光源またはレーザダイオードを含
む他の位置表示光源も可能である。位置表示光源８６か
らの光がエレベータアームを貫通して指向され、位置検
出器８８で焦点を結ぶようにするために、位置表示台９
４は、エレベータアーム８０を貫通する孔９８の中に設
定されるポジションレンズ９６と一列を成すように配置
される。シャドーライン検出器に関して、好ましい位置
検出器は、２６２４セルを有するＳＯＮＹ ＩＬＸ５０
５Ａ線形走査型アレイであるが、他の光電検出装置も使
用可能である。感光式位置検出器８８が可動式光学素子
５０と共に移動するためにエレベータアーム８０に取付
けられ、位置表示光源８６が支持板７４に固定されてい
るような別の配置構成も可能であることを理解された
い。いずれの配置構成においても、ピーク出力信号を発
生するために、位置検出器の素子またはセルが位置表示
光源と一列を成すような構成に基づく可動式光学素子５
０の位置に関連付けることができる信号情報を形成する
ように、位置表示光源８６および位置検出器８８が協働
する。

【００２４】したがって、本発明において、屈折光学系
によって表示される信号情報を発生するための２つの検
出器アレイ、すなわち位置検出器８８およびシャドーラ
イン検出器６６が存在する。屈折計１０が自動モードで
ある場合には、このような検出器アレイからの信号情報
は、計器の光学手段の操作に関連して配置される試料の
屈折率を算出するために処理される。

【００２５】図８は、ブロック図形式の屈折計１０の電
子回路を示している。回路は、中央処理装置９２のほ
か、照射用ＬＥＤアレイ４３および位置表示光源８６に
も接続される電源制御回路９０を含む。ＣＰＵ９２は、
アドレス／データバス９４を介して他の電子回路構成要
素および屈折計１０の電子入出力装置に連結される。パ
ーソナルコンピュータなどの周辺装置とのデータ通信
は、ユニバーサル非同期受信器／送信器９６によってそ
れぞれデータバス９４に接続されるシリアルポート２２
を介して実行される。ユーザインターフェイス１６は、
液晶ディスプレイ１０２を包囲し、図１に示されている
以下のコマンドボタン：ＭＥＮＵボタン１０４、ＲＥＡ
Ｄボタン１０６、Ｄｏｗｎボタン１０８、Ｕｐボタン１
１０およびＳＥＬＥＣＴボタン１１２を有するキーパッ
ド入力部１００を含む。メモリブロックは、計器の電源
を切る際には保存する必要がないプログラム変数を格納
するための１２８キロバイト静的ランダムアクセス記憶
装置（ＳＲＡＭ）１１４、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ
Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｆｏｒ Ｕｎｉｆｏｒｍ Ｍ
ｅｔｈｏｄｓ ｏｆ Ｓｕｇａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓに
よって設けられる実行可能コードおよびサッカロース変
換係数を格納するための２５６キロバイトフラッシュ電
気消去可能なプログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＥ
ＰＲＯＭ）１１６および変更可能な使用者設定値、較正
データおよび設定表示可能な変換表（カスタムチャネ
ル）を格納するための３２キロバイトＥＥＰＲＯＭ１１
８を含む。リアルタイムクロック１２０は、実験室の記
録のために測定時間日付情報を提供する。プリズム組立
品２４に関連する温度検知器１２６から得られた温度の
値および位置検出器８８ならびにシャドーライン検出器
６６のアレイ素子から得られた信号情報を含む測定情報
の読取りは、プログラム可能タイマ回路１２４およびプ
ログラム可能論理回路１２８によって制御される。上述
したように、位置検出器８８は、位置表示光源８６に光
学的に結合される。位置検出器８８の各走査で得られた
アナログ信号情報は、アナログディジタル変換器１３２
が後に続く低域フィルタ１３０に入力される。同様に、
シャドーライン検出器６６は、ＬＥＤアレイ４５に光学
的に連結され、シャドーライン検出器６６の各走査で得
られたアナログ信号情報は、低域フィルタ１３４、次い
でアナログディジタル変換器１３６に入力される。

【００２６】実現可能なオプションの特徴として、シャ
ドーライン調整つまみ２０を用いる手動位置調整とは対
照的に、可動式光学素子５０の自動位置調整を行うため
に、ステッパモータ１３８をエレベータアーム８０に連
動することができる。

【００２７】位置検出器８８およびシャドーライン検出
器６６からの信号情報は、屈折光学系を表していること
を思い出されたい。さらに具体的には、可動式光学素子
５０の位置に応じた位置にあるシャドーラインおよび試
料の屈折率を規定するために、位置表示光源８６からの
光は、可動式光学素子５０の位置に応じた位置で位置検
出器８８に衝突し、試料によって透過される光は、シャ
ドーライン検出器６６を照射する。位置表示光源８６か
らの光が位置検出器８８に衝突する位置は、セル番号Ｃ
Ｎ１によって表現される。シャドーライン検出器６６上
のシャドーラインの位置は、シャドーライン検出器の暗
視野が照射される領域に移動するセル番号ＣＮ２によっ
て特定される。

【００２８】図９は、位置検出器８８の走査に関してセ
ル番号の関数として信号強度の代表的なプロットを示し
ている。位置表示光源８６およびアーパチャ９２は、ス
リット光源を規定するため、合理的にうまく規定された
ピークが検出器アレイに生じる。一般的に有用な構成に
おいて、ピークセルが記録され、振幅の増大が再び発見
されるまでスパイクのそれぞれの側を移動することによ
って、雑音レベルが決定される。次に、スパイクの下か
つ雑音レベルの上の陰影をつけた領域の支点が、決定さ
れ、対応するセル番号または分別セル番号がＣＮ１とし
て選択される。

【００２９】ＣＮ２の決定については、図１０に関して
示されており、シャドーライン検出器６６の走査に対し
てセル番号の関数として信号強度の代表的なプロットを
表している。ここで、明るい部分から検出器アレイ上の
多数のセルを越えて広がっている暗い部分へ移行してい
る。ＣＮ２に到達するための適切な構成としては、ピー
クセルを記録すること、ピークセルの右側に沿って最も
急峻なスロープが連続するセルの間で発見されるまで下
降すること、「暗」線を確立するためにピークセルの右
で最も薄暗いセルを発見すること、最も急峻なスロープ
線と暗線との間の交点を発見することおよび交点に対応
するセル番号または分別セル番号としてＣＮ２を選択す
ることが挙げられる。

【００３０】図１１〜１３のフローチャートは、試料の
屈折率を測定するために、屈折計１０を較正し、屈折計
を使用するための操作論理ステップを示している。較正
は一般に、２段階で行われる。第１の段階において、実
際の計器の光学構成要素が「公称の計器」の光学構成要
素とどれだけ異なるかを確認し、オフセット値を確定す
るために、蒸留水が較正用液体として使用される。較正
の第２の段階において、一連の較正用液体は、算出され
た測定値を調整するための局所的な倍率係数を確定する
ために使用される。

【００３１】フローチャートを参照する前に、フラッシ
ュＥＥＰＲＯＭ１１６の中に予めプログラムされた関係
関数について説明する必要がある。関数ｆ（ＣＮ１，Ｃ
Ｎ２）は、屈折率ｎＤとＣＮ１およびＣＮ２との間の関
係である。したがって、ｎＤ＝ｆ（ＣＮ１，ＣＮ２）で
ある。関数ｆ（ＣＮ１，ＣＮ２）は、既知の屈折率を有
するさまざまな試料およびシャドーライン検出器６６の
視野を表すセル領域にわたるインターバルにおいて調整
されるＣＮ２の値に関して、値ｎＤ、ＣＮ１およびＣＮ
２の表として格納されることができる。たとえば、好ま
しい実施態様において、シャドーライン検出器６６の視
野は一般に、セル７５０〜セル１２５０であり、セル１
０００が十字線基準交点を表している。したがって、シ
ャドーラインは、セル番号７５０（ＣＮ２）で現れるよ
うに調整され、一組の測定は既知の屈折率に対応するＣ
Ｎ１の値を決定すると考えられ、次に、５０セルステッ
プによってセル番号８００に調整され、一組の測定が既
知の屈折率に対応するＣＮ１の値を決定するために、Ｃ
Ｎ１＝１２５０が終了するまで反復される。

【００３２】屈折計の電源が入ると、操作者は、較正メ
ニューオプションを選択するために、キーパッド入力部
１００を使用し、次に、表示された選択リストから１〜
７の較正点の番号（６つの較正油および水）を選択す
る。次いで、ディスプレイは、操作者に完全な較正を行
うように促す較正用スクリーンを示す。まず、操作者
は、屈折プリズム面２６Ａに直接蒸留水を配置し、試料
の上部に照射プリズム３０を近づけ、次に、操作者は、
接眼レンズ１４を介して見たシャドーラインと十字線基
準が一直線を成すようにシャドーライン調整つまみ２０
を回転する。このとき、操作者は、ＲＥＡＤボタン１０
６を押すことによって読取りを開始し、前述したように
実際の値ＣＮ１Ａ、ＣＮ２Ａおよび温度が得られる。読
取り温度における水の真の屈折率は格納されている温度
補償データを用いて計算され、理論値ＣＮ１Ｔは水の温
度補償された屈折率および関数ｆを用いて算出される。
したがって、期待値または理論値ＣＮ１Ｔと実際の値Ｃ
Ｎ１Ａとの差を表すオフセットＣＮ１Ｏを算出すること
ができる。同様のオフセットＣＮ２Ｏが、ＣＮ２Ｔが十
字線にあるセル１０００に等しいと仮定し、その値から
実際の値ＣＮ２Ａを減じることによって、同様のオフセ
ットＣＮ２Ｏが算出される。

【００３３】一旦、ＣＮ１およびＣＮ２に関するオフセ
ットを確定するために操作者が水に対する較正を十分に
行うと、較正の第２の段階が図１２に示されているよう
に開始される。操作者は、温度補償される屈折率を算出
することができるようにするために、較正溶液のための
屈折率情報を入力するように促される。プリズム２６、
３０の間の較正溶液に対して、操作者は、接眼レンズ１
４の視野のいずれかにシャドーラインを配置するように
調整つまみ２０を手動で回転し、次にＲＥＡＤボタン１
０６を押す。読取りによって得られた実際のセル番号値
は、それぞれのオフセットによって調整される。読取ら
れた温度における較正溶液の屈折率は、操作者によって
予め入力された情報を用いて算出され、次に屈折率の理
論値が、関数関係ｆ２における実際のセル番号（オフセ
ットとして）を入力し、必要であれば補間することによ
って算出される。倍率係数は、理論的に導出される屈折
率によって除される実際または真の屈折率にすぎない。
一旦、操作者がすべての較正溶液を完了すると、ＣＮ
１、ＣＮ２および倍率係数ＭＦの表が格納される。

【００３４】オフセットおよび倍率係数を確定するため
の較正に続いて、屈折計１０は、自動モードで作動する
準備が行われる。プリズム２６、３０の間の試料に関し
て、シャドーラインは、シャドーライン調整つまみ２０
を回転することによって、接眼レンズ１４の視野のどこ
に配置されてもよい。操作者は、セル番号の値を得るた
めに読取りを行い、較正によって得られたオフセットの
格納されている値にそれを追加させる。オフセットとし
てのセル番号を用いて、倍率係数は、較正の第２の段階
を通じて格納された倍率係数から補間される。次に、関
係ｆ２および補間された倍率係数を用いて、屈折率が算
出される。

【００３５】上述の関数関係を用いた別のアプローチと
して、ＣＮ２＝１０００と仮定することによって、屈折
率とＣＮ１のみの関数関係を確定し、次に、、「中心か
ら離れている」（１０００を越えているか、または１０
００未満のいずれか）ＣＮ２を考慮して、屈折率の算出
前にＣＮ１がどの程度まで調整されなければならないか
を決定することもできる。

【００３６】測定値の出力は、ＬＣＤディスプレイ１０
２によって伝達され、シリアルポート２２を介して周辺
装置にダウンロードされることができる。操作者の選択
に応じて、屈折率、固体の割合、温度補償された屈折率
および温度補償された個体の割合について、読取りを行
うことができる。

【００３７】本発明は、試料の読取りを行う前に、視覚
を用いてシャドーラインを十字線と一直線を成すように
整列させることに関する人為的な誤差を排除することに
よって、測定の再現性を向上することができることを認
識されたい。第１および第２の検出経路の使用によっ
て、本発明はまた、所望であれば手動モードで作動する
こともできる。さらに、接眼レンズ１４の視野内のいず
れかに配置されるシャドーラインを用いて、計器の読取
りを実現することに関連して、可動式光学素子５０の調
節可能性によって、屈折計１０をさらに広範囲の用途に
使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の好ましい実施態様によって製作され
る透過光屈折計の前面斜視図である。

【図２】 図１に示された屈折計の背面斜視図である。

【図３】 屈折計の分解組立斜視図である。

【図４】 屈折計の光学系を示す概略図である。

【図５】 屈折計の操作者が見た場合の測定シャドーラ
インおよび基準十字線を示している。

【図６】 屈折計のエレベータ組立品を示している斜視
図である。

【図７】 図６に示されたエレベータ組立品の部分を示
している分解組立斜視図である。

【図８】 図１に示された屈折計の回路を示している電
子ブロック図である。

【図９】 屈折計の位置検出の一般的な走査用のセル番
号の関数として表された信号強度のグラフである。

【図１０】 屈折計のシャドーライン検出器の走査に関
してセル番号の関数として表された信号強度のグラフで
ある。

【図１１】 本発明の屈折計の操作論理を示している概
略的なフローチャートである。

【図１２】 本発明の屈折計の操作論理を示している概
略的なフローチャートである。

【図１３】 本発明の屈折計の操作論理を示している概
略的なフローチャートである。

【符号の説明】

２ シャドーライン、４ 暗視野、 ６ 照射領域、
８ 基準用十字線、 １０ 透過光屈折計、 １２Ａ、
前面、 １２Ｂ、 右側面パネル、 １２Ｃ左側面パ
ネル、 １２Ｄ 水平な背面、 １２Ｅ 直立している
背面、 １２筐体、 １４ 接眼レンズ、 １６ 電子
ユーザインターフェイス、 １８ 電源スイッチ、 ２
０ シャドーライン調整つまみ、 ２２ ＲＳ２３２シ
リアル通信ポート、 ２４ プリズム組立品、 ２６
屈折プリズム、 ２６Ａ 入射面、 ２６Ｂ 射出面、
２６Ｃ 背面、 ３０ 照射プリズム、 ３０Ａ 射
出面、 ３０Ｂ 内部反射面、 ３０Ｃ 上面、 ３０
Ｄ 入射面、 ３２ 枢軸アーム、 ３４ 枢軸ピン、
３６ 水槽口、 ３８ 水槽口、 ４０ 照射窓、
４２ 照射源、 ４３ エリアアレイ、 ４４ ベース
組立品、４５ 発光ダイオード（ＬＥＤ）、 ４６ 電
源、 ４７ 追加照射源、 ４８ 主電子論理回路基
板、 ４９ 表面板、 ５０ 可動式光学素子、 ５２
反射面、５４ 検出経路部分、 ５８Ａ 色消しの正
のダブレット、 ５８Ｂ 両凹レンズ、 ５６ ５８９
ｎｍフィルタ、 ５８ コリメーティングレンズシステ
ム、６０ 第１の検出経路、 ６２ 第２の検出経路、
６４ ビームスプリッタ、 ６５ 十字線レチクル、
６６ 感光式検出器、 ６７ 操作者の目、 ７０ 調
整軸、 ７２ エレベータ組立品、７４ 支持板、 ７
６ 調整台、７８ クラッチシャフト、 ８０エレベー
タアーム、 ８２ 調整ブレード、 ８３ ブラケッ
ト、 ８４ 位置検出装置、８６ 位置表示光源、 ８
８ 感光式検出器、 ９０ ＬＥＤまたは電源制御回
路、 ９２ スリットアパーチャまたは中央処理装置
（ＣＰＵ）、９４ 位置表示台またはアドレス／データ
バス、 ９６ ポジションレンズまたはユニバーサル非
同期受信器／送信器、 ９８ 孔、 １００ キーパッ
ド入力部、１０２ 液晶ディスプレイ、 １０４ ＭＥ
ＮＵボタン、１０６ ＲＥＡＤボタン、 １０８ Ｄｏ
ｗｎボタン、 １１０ Ｕｐボタン、１１４ １２８キ
ロバイト静的ランダムアクセス記憶装置（ＳＲＡＭ）、
１１６ ２５６キロバイトフラッシュ電気消去可能な
プログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）、
１１８ ３２キロバイトフラッシュ電気消去可能なプ
ログラム可能読取り専用記憶装置（ＥＥＰＲＯＭ）、
１２０ リアルタイムクロック、 １２４ プログラム
可能タイマ回路、 １２６ 温度検知器、 １２８ プ
ログラム可能論理回路、 １３０ 低域フィルタ、 １
３２ アナログディジタル変換器、 １３４ 低域フィ
ルタ、 １３６ アナログディジタル変換器、 １３８
ステッパモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カイル、アール、ブレイル アメリカ合衆国、ニューヨーク州14086、 ランカスター、タウンラインロード540 (72)発明者 ケシャブ、ディー、シャルマ アメリカ合衆国、ニューヨーク州14086、 ランカスター、グレースウェイ８ (72)発明者 ロバート、シー、アトキンソン アメリカ合衆国、ニューヨーク州14214、 バッファロー、クレセントアベニュー492 (72)発明者 デビッド、ジェイ、カッシュ アメリカ合衆国、ニューヨーク州14223、 ケンモア、ヒーステラス123

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 照射境界シャドーラインを規定するため
   に、光学手段（２４）に連動するように配置される試料
   によって透過される光を受光するための光学手段（２
   ４）と、 第１および第２の検出経路（６０，６２）に沿って、前
   記シャドーラインを投影するためのビームスプリッタ
   （６４）と、 操作者に前記シャドーラインの像を示すために、前記第
   １の検出経路（６０）にある接眼レンズ（１４）と、 感光式検出器（６６）上の前記シャドーラインの位置を
   表す信号情報を発生し、前記位置が前記試料の屈折率に
   応じるようになっている前記第２の検出経路（６２）上
   の感光式検出器（６６）と、 前記試料の屈折率を算出するために、前記信号情報を数
   値で表すための処理手段（９２，９４）と、を具備する
   透過光屈折計（１０）。
2. 【請求項２】 前記光学手段（２４）が、前記シャドー
   ラインを獲得し、前記シャドーラインを前記ビームスプ
   リッタ（６４）に再指向するために、前記ビームスプリ
   ッタ（６４）の前にある可動式光学素子（５０）および
   前記可動式光学素子（５０）の位置を表す位置信号情報
   を発生するための位置検知手段（８４）を含み、前記処
   理手段（９２，９４）が、前記試料の屈折率を算出する
   ために、前記感光式検出器（６６）から得た前記信号情
   報および前記位置信号情報を数値で表すようになってい
   る、請求項１に記載の透過光屈折計（１０）。
3. 【請求項３】 前記位置検知手段（８４）が、位置表示
   光源（８６）および前記位置表示光源（８６）と協働す
   る感光式位置検出器（８８）を含み、前記位置表示光源
   （８６）および前記位置検出器（８８）の一方が、前記
   位置表示光源（８６）および前記位置検出器（８８）の
   他方に対して、前記可動式光学素子（５０）と共に移動
   するように取付けられている、請求項２に記載の透過光
   屈折計（１０）。
4. 【請求項４】 前記位置表示光源（８６）が、前記可動
   式光学素子（５０）と共に移動するように取付けられて
   いる、請求項４に記載の透過光屈折計（１０）。