JP3122004B2 - 液中分散粒子画像計測装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は液中に浮遊する粒子や繊
維状物を測定する液中分散粒子画像計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】粒子の粒度分布、粒子数、懸濁度などを
計測するのに、光りの散乱、光りの屈折、遮光量、レー
ザ光回折を利用するもの、または沈行流速，流れ抵抗を
利用して大きさや推定体積を求めるものが用いられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記方法はいずれも個
々の粒子を計測するものではない。また個々の粒子計測
用としてはコールター計数器、ハイアックなどの測定器
があるが、これらは粒子を含む流体（液体または気体）
を狭い透明管路を通過させ、１個ずつ計測するもので浮
遊状態で粒子、特に非円形粒を計測するものはない。ま
た透明液体中の無色またはうすい色の粒子や繊維の測定
は困難であった。

【０００４】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
もので、透明な液体中の無色またはうすい色の粒子や繊
維の撮像に適した照明および撮像装置の配置を設定した
装置を提供することを目的とする。また測定用容器が所
定の位置に設置され、照射装置や撮像装置との相対関係
が一定に保持される装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
請求項１の発明では、粒子の分散した透明な液体を入れ
た透明な測定用容器を所定位置で支持するテストステー
ジと、該テストステージの所定位置で指示された前記測
定用容器の垂直中心線に対して光軸をほぼ直交して配置
された撮像装置と、前記テストステージの所定位置で支
持された前記測定用容器の垂直中心線に対して上斜め方
向または下斜め方向で且つ周囲からほぼ均一な拡散光を
照射する照明装置と、前記テストステージの所定位置で
支持された前記測定用容器および前記撮像装置とを挟ん
だ両側に設けられた反射防止用黒色体とを備えたもので
ある。

【０００６】請求項２の発明では、前記粒子は無色であ
る。

【０００７】請求項３の発明では、前記テストステージ
には前記測定用容器を所定の位置に設定する位置決め装
置が設けられ、該位置決め装置は測定用容器の平面位置
を規定する受け部と、測定用容器をこの受け部分へ押し
入れる押込部とを有している。

【０００８】請求項４の発明では、前記撮像装置は前記
テストステージの所定位置で支持された前記測定用容器
の側壁内表面から内側へ１０ｍｍ程度の位置に焦点を合
わせるようにしている。

【０００９】請求項５の発明では、前記照明装置は前記
テストステージの所定の位置で支持された前記測定用容
器垂直中心線に対し、４５°±１０°程度の斜め方向か
ら照射する。

【００１０】

【作用】請求項１の発明では、測定用容器をテストステ
ージの所定位置に設定することにより、焦点の位置まで
の溶液の厚みが一定となり、倍率も一定となるので測定
の再現性が高くなる。撮像装置の光軸を測定用容器の垂
直中心線にほぼ直交するように配置し、また測定用容器
の上斜め方向または下斜め方向でかつ周囲からほぼ均一
な拡散光を照射することにより、撮像装置との関係から
粒子での光散乱が生じて、粒子が背景に対してコントラ
ストを示すので容易に認識できる。横方向から照射する
と光源からの光が撮像装置に入り、ガラス屈折率差によ
る反射光とも区別できないので試料が見えにくくなる。
また容器の真上又は真下方向から照明すると測定用容器
内に浮遊している粒子に横方向には光が当たらないもの
や、屈折率差による反射光が横方向に出ないものも発生
し、これらは撮像されなくなる。測定用容器と撮像装置
を挟んで両側に反射防止用黒色体を設けることにより撮
像装置の前方から、または後方の光が反射されて前方へ
ゆき、これが反射されて前方から光が撮像装置に入って
くることを防止できる。

【００１１】請求項２の発明によれば、粒子が無色の場
合、透明な液中では撮像装置で検出しにくいが、斜めか
らの均一な照明を行い、測定用容器の垂直中心線にほぼ
直交して撮像装置を配置し、撮像装置の前方及び後方に
設けられた反射防止用黒色体によって不要な方向からの
入射光を排除し、無色の粒子の溶液に対する屈折率相違
により散乱された光のみを撮像装置で撮像することによ
り、画面に粒子を表示することができる。

【００１２】請求項３の発明によれば、測定用容器の平
面上の位置を規定する受け部に測定用容器を押し部が押
し込むことにより測定用容器の平面上の位置が確定す
る。これによりいつも同じ位置に測定用容器を設置でき
るので、常に容器の表面から一定の距離に焦点を合わせ
ることができるので測定の再現性が向上する。

【００１３】請求項４の発明によれば、撮像装置の焦点
を測定用容器の側壁内表面から内側へ１０ｍｍ程度の位
置に合わせる。これにより測定用容器の表面から一定の
距離の位置を常に測定することになる。焦点が前にきて
容器表面に近いと容器内外面での光の反射の影響、光の
分散の影響を受け、遠くなると試料及び液による減衰が
多くなり、焦点付近の粒子を明瞭に撮像することが困難
になる。実験により適正な値として１０ｍｍ前後を得た
ものである。ただし円筒容器の場合には内径は６０ｍｍ
以上とする。

【００１４】請求項５の発明によれば、照明装置は測定
用容器の垂直中心線に対して４５°±１０°程度から照
射することにより鮮明な画像が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は実施例の構成を示す図である。測定用容器
１は円筒形の透明なガラスで底板はあるが頂板はない。
ガラス容器はフラスコ形でも円筒形でも方形でもよい
が、測定する領域のガラスの内外面は平行か同心円のも
のとする。試料２は透明な液体中に浮遊している粒子、
または繊維状物で無色又はうすい色のため、見えにく
い。撮像装置３はＣＣＤモノクロイメージセンサを有す
るテレビカメラで、設定位置に置かれた測定用容器１の
垂直中心線４に対し直交する水平線上に光軸の軸心を合
わせて設置され、焦点Ｇを試験容器１の側壁内面から内
側へ１０ｍｍの位置に合わせている。焦点調整可能で、
設置位置は高さ方向、軸方向に調整可能である。照明装
置５は中心線４に対し４５°の方向で垂直中心線４を中
心とする円周上にほぼ均等な間隔で設けられており、光
源として白熱灯が用いられている。実施例では４個の白
熱灯を設けたが、増減してもよいし、リング照明でもよ
い。白熱灯の前面にはすりガラスまたは網目などの拡散
板６が設けられている。これにより均一な光りを照射で
きる。白熱灯と焦点Ｇの距離は適切な距離を保つことに
より、撮像した視野内が光源からの距離によって明暗の
差が生ずることなく一様で充分な照度になるようにす
る。反射防止用の表面処理をした黒色体７が測定用容器
１と撮像装置３をはさんで前後に設けられ、測定用容器
１からの反射光など不要な方向から入る光を吸収し、撮
像装置３に入射するのを防止する。

【００１６】Ａ／Ｄ変換器８は撮像装置３からのアナロ
グデータをデジタルデータに変換する。画像解析装置９
はこのデジタルデータを画像処理し、試料２の粒度分
布、粒子数、形状、長さ、太さ、縦横比およびこれらの
分布などを計測し、ＣＲＴ１０に表示し、出力装置１１
に出力する。

【００１７】図２は実施例の平面図を示す。撮像装置３
と測定用容器１を載せるテストステージ１６は前面１２
と後面１３および両側面１４で囲まれ、底面および天井
を含めていずれも内面を黒色にして反射を吸収処理を
し、撮像装置３に各面からの反射光が入らないようにし
ている。テストステージ１６は実線で示す位置より１点
鎖線で示す位置に横移動可能であり、横移動したとき側
面１４より外側に突出し、測定用容器１の出し入れを容
易としている。このため側面１４には開口が設けられ、
扉１５がテストステージ１６の移動に連動して閉鎖する
ように構成されている。テストステージ１６は撮像装置
の光軸ｇと直交する方向に細長い形状をした台で、光軸
ｇと４５°で交差する移動線ｈ上を往復動する受け部１
７と押込部１８を有し、受け部１７が斜線で示す位置で
停止して、測定用容器１の設定位置を決める。押込部１
８は測定用容器１を押し付ける面がＶ字形で、測定用容
器１を押し付けて斜線で示す位置まで移動することによ
り、測定用容器１の位置が決定する。位置決め後受け部
１７と押込部１８は撮像装置３の視野に入らない位置ま
で移動線ｈ上を後退する。これにより測定用容器１はテ
ストステージ１６上の一定位置に設置され、撮像装置３
と照明装置５とに対する関係は常に同一条件になるの
で、測定の再現性が確保される。

【００１８】図３は図２の軸心ｇ上での縦断面図を示
す。図４は図２のテストステージ１６上での横断面図で
ある。図１，図２と同一符号は同一物を表す。設定位置
に置かれた測定用容器１の中心線４を中心として、かさ
１９が設けられ、この中に照明装置５が設けられてい
る。かさ１９は円筒形または角柱状で、照明装置５と共
にスタンド２０に取りつけられ、上下動金物２１により
上下動可能となっている。かさ１９の中央は開口２２と
なっており、照明装置５の熱を放熱する。またかさ１９
の内面は白色とし、照明光を拡散反射させる。テストス
テージ１６は測定用容器１を載せて光軸ｇに対して直交
する横方向に移動する移動台２３と移動台２３を支持
し、横方向に移動させる駆動部２４を備え、図２，図４
で１点鎖線で示す位置と実線で示す位置を往復移動す
る。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は、透明な液体中に浮遊する粒子、特に無色またはうす
い色の撮像しにくい粒子等を入れた測定用容器に対し撮
像装置を測定用容器の中心線に対してその光軸が直交す
るように配置し、測定用容器の上方または下方の斜め方
向でかつ周囲から均一な拡散光を照射し、測定用容器と
撮像装置とを挟んだ両側に反射防止用黒色体を配置する
ことにより、散乱光を用いて粒子等の鮮明な画像を得る
ことができる。また測定用容器を一定の位置に設定する
装置を設けているので測定の再現性が向上する。また撮
像装置の焦点位置を測定用容器側面より１０ｍｍ程度の
位置にすることにより鮮明な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の構成を示す図である。

【図２】実施例の平面図を示す。

【図３】図２の軸心ｇ上での縦断面図である。

【図４】図２のテストステージ上での横断面図である。

【符号の説明】

１ 測定用容器 ２ 試料 ３ 撮像装置 ４ 容器の垂直中心線 ５ 照明装置 ６ 拡散板 ７ 反射防止用黒色体 ９ 画像解析装置 １２ 前面 １３ 後面 １６ テストステージ １７ 受け部 １８ 押込部 １９ かさ ２０ スタンド ２３ 移動台 ２４ 駆動部

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 粒子の分散した透明な液体を入れた透明
   な測定用容器を所定位置で支持するテストステージと、
   該テストステージの所定位置で指示された前記測定用容
   器の垂直中心線に対して光軸をほぼ直交して配置された
   撮像装置と、前記テストステージの所定位置で支持され
   た前記測定用容器の垂直中心線に対して上斜め方向また
   は下斜め方向で且つ周囲からほぼ均一な拡散光を照射す
   る照明装置と、前記テストステージの所定位置で支持さ
   れた前記測定用容器および前記撮像装置とを挟んだ両側
   に設けられた反射防止用黒色体とを備えたことを特徴と
   する液中分散粒子画像計測装置。
2. 【請求項２】 前記粒子は無色であることを特徴とする
   請求項１記載の液中分散粒子画像計測装置。
3. 【請求項３】 前記テストステージには前記測定用容器
   を所定の位置に設定する位置決め装置が設けられ、該位
   置決め装置は測定用容器の平面位置を規定する受け部
   と、測定用容器をこの受け部分へ押し入れる押込部とを
   有していることを特徴とする請求項１または２記載の液
   中分散粒子画像計測装置。
4. 【請求項４】 前記撮像装置は前記テストステージの所
   定位置で支持された前記測定用容器の側壁内表面から内
   側へ１０ｍｍ程度の位置に焦点を合わせるようにしてい
   ることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載
   の液中分散粒子画像計測装置。
5. 【請求項５】 前記照明装置は前記テストステージの所
   定の位置で支持された前記測定用容器垂直中心線に対
   し、４５°±１０°程度の斜め方向から照射することを
   特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の液中分散粒子
   画像計測装置。