JP3172105B2 - Refractive index measuring method and refractive index sensor - Google Patents

Refractive index measuring method and refractive index sensor

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JP3172105B2
JP3172105B2 JP30371696A JP30371696A JP3172105B2 JP 3172105 B2 JP3172105 B2 JP 3172105B2 JP 30371696 A JP30371696 A JP 30371696A JP 30371696 A JP30371696 A JP 30371696A JP 3172105 B2 JP3172105 B2 JP 3172105B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の液体試料の
屈折率を高精度に測定する屈折率測定方法に関し、より
詳細には、液体試料の全反射臨界角における明暗境界を
利用して屈折率を測定する屈折率測定方法及び屈折率セ
ンサに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring the refractive index of various liquid samples with high accuracy, and more particularly, to a method of refraction utilizing a light-dark boundary at a critical angle of total reflection of a liquid sample. The present invention relates to a refractive index measuring method for measuring a refractive index and a refractive index sensor.

【0002】[0002]

【従来の技術】物質の同定、溶液濃度の測定、混合液の
混合度の測定、不純物濃度の測定、溶液中の析出物及び
沈殿物の発生の監視、液体中での反応状態の監視、重合
の監視等において、屈折率の測定が利用されている。石
油工業の製造現場では目的とする石油製品中へ混入する
他の成分の濃度を、屈折率を測定することにより調べて
いる。例えば、オクタンを製造する際に、ブタンが混入
しやすく、ブタンが混入したオクタンの屈折率は、純粋
なオクタンの屈折率(1.39)に比べてブタンの混入
率に応じて低下する。それゆえ、生成したオクタンの屈
折率を測定することでブタンの混入率がわかる。この
他、かかる原理を利用した屈折率計は、飲料食品、薬
品、香料、醸造品、界面活性剤等を扱う分野においても
利用されている。
2. Description of the Related Art Identification of substances, measurement of solution concentration, measurement of the degree of mixing of a mixture, measurement of impurity concentration, monitoring of precipitates and precipitates in a solution, monitoring of reaction state in a liquid, polymerization Measurement of refractive index is used in monitoring and the like. At the manufacturing site of the petroleum industry, the concentration of other components mixed into the target petroleum product is determined by measuring the refractive index. For example, when producing octane, butane is likely to be mixed, and the refractive index of octane mixed with butane is lower in accordance with the mixed ratio of butane than the refractive index of pure octane (1.39). Therefore, by measuring the refractive index of the generated octane, the mixing ratio of butane can be determined. In addition, refractometers using such a principle are also used in fields dealing with beverages, foods, medicines, flavors, brews, surfactants and the like.

【0003】屈折率の測定には種々のタイプの屈折率計
が知られている。例えば、アッベの屈折率計は2個の直
角プリズムの対向する斜面の間に試料を挟み、0.1m
m程度の液体試料層を形成し、かかる試料層に光を照射
したときの臨界角に相当する出射角を測定する。アッベ
の屈折率計は透過型なので例えば、原油等のような濃着
色試料に対して使用できず、試料の注入を必要とするこ
とから製造現場での連続的な監視には適さない。透過型
屈折率計のかかる欠点を解消する屈折率計として反射型
屈折率計が知られている。例えば、特開平2−1141
51号は、光線束を試料の全反射に対する限界角度を含
むような角度領域下で測定面に照射し、測定面からの反
射光を光の強度変化として受信器で測定する反射型屈折
率計を開示している。この他にも例えば潤滑油等を対象
とする米国エレクトロマシーン社の屈折濃度計(SSR
−72型)やバルクプリズムを利用したATAGO社の
プロセス屈折率計(PRMシリーズ)がある。しかしな
がら、これらの屈折率計は、バルクプリズムやランプ光
源等を用いるため装置が大型化する、測定に長時間を要
する、測定精度が十分でない等の問題があった。
Various types of refractometers are known for measuring the refractive index. For example, Abbe's refractometer sandwiches a sample between opposing slopes of two right-angle prisms,
A liquid sample layer of about m is formed, and an emission angle corresponding to a critical angle when the sample layer is irradiated with light is measured. Since Abbe's refractometer is a transmission type, it cannot be used for, for example, a deeply colored sample such as crude oil and the like, and is not suitable for continuous monitoring at a manufacturing site because the sample needs to be injected. A reflection type refractometer is known as a refractometer for solving such a disadvantage of the transmission type refractometer. For example, JP-A-2-1141
No. 51 is a reflection type refractometer which irradiates a light beam to a measurement surface under an angle range including a limit angle with respect to total reflection of a sample, and measures a reflected light from the measurement surface as a change in light intensity with a receiver. Is disclosed. In addition to this, for example, a refractometer (SSR) manufactured by US
-72 type) and a process refractometer (PRM series) of ATAGO using a bulk prism. However, these refractometers have problems such as an increase in the size of the apparatus due to the use of a bulk prism, a lamp light source, etc., a long time for measurement, and insufficient measurement accuracy.

【0004】出願人は、国際公開番号WO94/245
43号公報においてバルクプリズムやランプ光源を使用
しない全反射型屈折率センサを開示している。このセン
サは、基板上に導波層を具備し、この導波層に光を入射
させる光ファイバと接続された光入射面と、被検体と接
触する検出面と、該検出面からの反射光を出力する光出
射面とを備え、光出射面に接続されたCCDセンサのよ
うな光検出手段を有する。光ファイバから出射される光
は固有の広がり角を有するので、被検体の検出面には中
心入射角を中心とした光束として達する。被検体の全反
射臨界角が中心入射角の広がりの範囲内にあると、この
臨界角を境に検出面での反射条件が異なるために光出射
面での光強度もその位置により変化する。この光強度の
変化は、CCDセンサによって全反射部分と透過・反射
部分との境である明暗境界として検出される。従って、
この明暗境界位置と屈折率との対応関係を予め求めてお
き、測定光と参照光との比を取ることにより被検体から
の全反射光による明暗境界位置を求め、被検体の屈折率
を容易且つ正確に求めることができる。
The applicant has filed International Publication No. WO 94/245.
No. 43 discloses a total reflection type refractive index sensor that does not use a bulk prism or a lamp light source. This sensor has a waveguide layer on a substrate, a light incident surface connected to an optical fiber that allows light to enter the waveguide layer, a detection surface that comes into contact with an object, and light reflected from the detection surface. And a light output surface for outputting the light, and light detection means such as a CCD sensor connected to the light output surface. Since the light emitted from the optical fiber has a unique spread angle, the light reaches the detection surface of the subject as a light beam centered on the central incident angle. If the critical angle of total reflection of the object is within the range of the spread of the central incident angle, reflection conditions on the detection surface differ from the critical angle, so that the light intensity on the light exit surface also changes depending on the position. This change in light intensity is detected by the CCD sensor as a light-dark boundary which is a boundary between the total reflection portion and the transmission / reflection portion. Therefore,
The correspondence between the light-dark boundary position and the refractive index is obtained in advance, and the light-dark boundary position due to the total reflection light from the subject is obtained by taking the ratio between the measurement light and the reference light, so that the refractive index of the subject can be easily determined. And it can be obtained accurately.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】ところで、本出願人に
よる特開平8−114544号に記載されたように、C
CDセンサにより明暗境界を決定する場合、全反射臨界
角近傍における明暗部の変化はそれほど顕著ではなく、
CCDの出力(光強度比)は図13に示すようCCD上
の位置(入射角に相当)に対して比較的なだらかに変化
する。従来では、明暗境界を決定するために、測定光量
を暗部から明部にかけて観測したときに測定光量とブラ
ンク光量(被検体を空気としたときに測定される光量)
が最初に等しくなる点(光強度比が100%)を明暗境
界とみなしていた。しかしながら、かかる決定方法で
は、測定結果にばらつきが多く、十分な精度で屈折率を
求めることができない。
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-114544 filed by the present applicant,
When the light-dark boundary is determined by the CD sensor, the change of the light-dark portion near the critical angle of total reflection is not so remarkable.
The output (light intensity ratio) of the CCD changes relatively gently with respect to the position on the CCD (corresponding to the incident angle) as shown in FIG. Conventionally, in order to determine a light-dark boundary, the measured light amount and the blank light amount (light amount measured when the subject is air) when the measured light amount is observed from the dark part to the bright part.
Were initially regarded as equal (the light intensity ratio was 100%) as a light-dark boundary. However, in such a determination method, the measurement results vary widely, and the refractive index cannot be obtained with sufficient accuracy.

【0006】特開平6−294737号公報は、試料境
界面からの反射光を受光する装置としてCCDセンサを
用いた全反射法による屈折率測定方法及び装置を開示し
ている。この公報では、CCDセンサにより検出された
光量分布曲線を理論光量分布曲線で補間することによっ
て全反射臨界角を算出している。しかしながら、本出願
人による特開平8−114544号において開示したよ
うに、CCDセンサ上ではフレネル回折が生じるために
理論曲線においてもそれを考慮しなければ、検出された
光量分布曲線を精度良く補間することはできない。
JP-A-6-294737 discloses a method and an apparatus for measuring a refractive index by a total reflection method using a CCD sensor as a device for receiving light reflected from a sample boundary surface. In this publication, a total reflection critical angle is calculated by interpolating a light quantity distribution curve detected by a CCD sensor with a theoretical light quantity distribution curve. However, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. HEI 8-114544, Fresnel diffraction occurs on the CCD sensor, and therefore the detected light amount distribution curve is accurately interpolated unless the theoretical curve is considered. It is not possible.

【0007】このため、CCDセンサのようなリニアア
レイ型センサを用いた屈折率測定法において正確且つ高
精度に明暗境界を決定することができる方法が要望され
ている。
For this reason, there is a demand for a method capable of accurately and accurately determining a light-dark boundary in a refractive index measurement method using a linear array type sensor such as a CCD sensor.

【0008】そこで、本発明の目的は、全反射臨界角に
おける明暗境界を正確且つ高精度で測定することができ
る屈折率測定方法及び屈折率センサを提供することにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a refractive index measuring method and a refractive index sensor capable of accurately and accurately measuring a light-dark boundary at a critical angle of total reflection.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様に従
えば、被検体に種々の入射角で光を照射し、該被検体か
らの反射光量を測定し、被検体の全反射条件に基づく明
暗境界を決定することによって被検体の屈折率を求める
屈折率測定方法において、明暗境界が既知の参照試料に
ついて入射角または反射角に対する反射光量の特性を示
す関数と、被検体について入射角または反射角に対する
反射光量の特性を示す関数をそれぞれ求める工程と、少
なくとも一方の上記関数を所定の入射角または反射角だ
けシフトさせながら両方の関数の相関を求める工程と、
上記両方の関数の相関が最も大きくなる入射角または反
射角のシフト量と参照試料の明暗境界とから被検体の明
暗境界を決定する工程を含むことを特徴とする屈折率測
定方法が提供される。
According to a first aspect of the present invention, a subject is irradiated with light at various angles of incidence, the amount of light reflected from the subject is measured, and the total reflection condition of the subject is measured. In a refractive index measuring method for determining the refractive index of an object by determining a light-dark boundary based on a function indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to an incident angle or a reflection angle for a reference sample whose light-dark boundary is known, and an incident angle for the object Or a step of obtaining a function indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the reflection angle, and a step of calculating the correlation between both functions while shifting at least one of the functions by a predetermined incident angle or reflection angle,
A method of measuring refractive index is provided, comprising the step of determining a light-dark boundary of a subject from a shift amount of an incident angle or a reflection angle at which the correlation between the two functions is greatest and a light-dark boundary of a reference sample. .

【0010】本発明の屈折率測定方法の原理を図12を
用いて説明する。図12は、全反射条件に基づく明暗境
界を検出する手段としてCCDセンサを用いた場合の被
検体からの反射光プロファイルを概念的に示している。
反射プロファイルは、反射光の全反射領域において増減
しており、フレネル回折を反映している。反射プロファ
イルとして、下記式に定義されるような、被検体(屈折
率が未知の試料)の反射プロファイルRm (x)及び参
照試料の反射プロファイルRr (x)を、CCDのピク
セル方向位置xに対するCCDセンサ出力比で表してい
る。
The principle of the refractive index measuring method of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 conceptually shows a profile of reflected light from the subject when a CCD sensor is used as a means for detecting a light-dark boundary based on the total reflection condition.
The reflection profile increases and decreases in the total reflection area of the reflected light, and reflects Fresnel diffraction. As a reflection profile, a reflection profile R m (x) of a subject (a sample whose refractive index is unknown) and a reflection profile R r (x) of a reference sample, as defined by the following equation, are calculated by the pixel position x in the CCD. Of the CCD sensor output with respect to.

【0011】[0011]

【数1】 (式中、 fb (x) は被検体に光を全く照射しない場合の
CCDセンサの出力プロファイル(バックグラウン
ド)、 fa (x) は被検体として空気を用いた場合のCC
Dセンサの出力プロファイル、 fs (x) は屈折率が未知
である被検体のCCDセンサの出力プロファイルをそれ
ぞれ表す)
(Equation 1) (Where f b (x) is the output profile (background) of the CCD sensor when the subject is not irradiated with light at all, and f a (x) is the CC when the air is used as the subject.
The output profile of the D sensor, f s (x) represents the output profile of the CCD sensor of the subject whose refractive index is unknown.)

【0012】ここで、CCDセンサ出力及びCCDセン
サのピクセル方向位置xはそれぞれ反射光強度及び反射
光の反射角に相当させているので、反射プロファイルか
ら明暗境界位置を決定することによって全反射臨界角を
得、それよりスネルの法則に基づいて屈折率を求めるこ
とができる。本発明では、明暗境界位置及び屈折率が既
知の参照試料を用い、下記式(2) に従って、参照試料の
反射プロファイルRr(x)をx方向に微小単位iずつ
ずらしながら参照試料の反射プロファイルRr(x+n
i)(nは0,±1,±2・・・±q)と被検体の反射
プロファイルR m (x)との相互相関係数φn をそれぞ
れ求める。
Here, the CCD sensor output and the CCD sensor
The pixel position x in the pixel direction is the reflected light intensity and the reflected light, respectively.
Since it corresponds to the reflection angle of light, the reflection profile
The critical angle of total reflection by determining the position of the boundary between light and dark
And then determine the refractive index based on Snell's law.
Can be. In the present invention, the light-dark boundary position and the refractive index are already set.
Using a known reference sample, according to the following equation (2),
Reflection profile Rr(X) is replaced by a small unit i in the x direction
While shifting, the reflection profile R of the reference sampler(X + n
i) (n is 0, ± 1, ± 2... ± q) and the reflection of the subject
Profile R m Cross-correlation coefficient φ with (x)n Each
Ask for it.

【0013】[0013]

【数2】 (Equation 2)

【0014】但し、反射プロファイルRr (x)及びR
m (x)は、相互相関係数が求められる所定範囲(x1
≦x≦ x2 )に渡って下記式(3) に従ってそれぞれ規
格化された関数である。
However, the reflection profiles R r (x) and R
m (x) is a predetermined range (x1
.Ltoreq.x.ltoreq.x2) are functions standardized according to the following equation (3).

【0015】[0015]

【数3】 (Equation 3)

【0016】次いで、得られた相互相関係数φn のうち
最も大きな相互相関係数をもたらす参照試料の反射プロ
ファイルRr (x)のx方向シフト量niを得る。この
シフト量niが参照試料の明暗境界からの被検体の明暗
境界のずれに相当する。従って、シフト量niと参照試
料の既知の明暗境界から被検体の明暗境界を求めること
ができ、それによって被検体の屈折率を求めることがで
きる。
Next, the x-direction shift amount ni of the reflection profile R r (x) of the reference sample which gives the largest cross-correlation coefficient among the obtained cross-correlation coefficients φ n is obtained. This shift amount ni corresponds to a shift of the light-dark boundary of the subject from the light-dark boundary of the reference sample. Therefore, the light-dark boundary of the subject can be obtained from the shift amount ni and the known light-dark boundary of the reference sample, and thereby the refractive index of the subject can be obtained.

【0017】本発明の屈折率測定方法において、上記関
数Rr (x)及びRm (x)について、CCDセンサの
出力がブランクの出力と最初に等しくなるクロスポイン
トxcr,xcmをそれぞれ求め、それらのクロスポイント
が一致するようにいずれか一方の関数をピクセル位置方
向にd1だけシフトし、上記シフト後の上記一方の関数
と他方の関数との相関係数を求め、さらに、上記一方の
関数を微小距離Δxずつピクセル方向にシフトながら上
記一方の関数と他方の関数との相関係数をそれぞれ求め
て、そのうちそれらの相関係数が最も大きくなるシフト
量d2を求め、上記各シフト量の和(d1+d2)と上
記参照試料の明暗境界とから被検体の明暗境界を決定す
ることが好ましい。こうすることにより、最初のクロス
ポイントを求める工程で明暗境界が含まれる範囲を容易
に特定することができ、次の工程でその範囲に渡って相
関係数を計算することによって、明暗境界を短時間に且
つ正確に決定することができる。
In the refractive index measuring method according to the present invention, for the functions R r (x) and R m (x), cross points x cr and x cm at which the output of the CCD sensor is first equal to the output of the blank are obtained. , One of the functions is shifted by d1 in the pixel position direction so that their cross points coincide with each other, a correlation coefficient between the one function and the other function after the shift is obtained, and While shifting the function in the pixel direction by a small distance Δx, the correlation coefficient between the one function and the other function is obtained, and the shift amount d2 at which the correlation coefficient is the largest is obtained. It is preferable to determine the light-dark boundary of the subject from the sum (d1 + d2) and the light-dark boundary of the reference sample. In this way, the range including the light-dark boundary can be easily specified in the step of obtaining the first cross point, and the correlation coefficient is calculated over the range in the next step to shorten the light-dark boundary. It can be determined on time and accurately.

【0018】また、上記一方の関数を(d1+d2)だ
けピクセル位置方向に移動した後、上記微小距離Δxよ
り小さい単位Δx’ずつ上記一方の関数をシフトながら
上記一方の関数と他方の関数との相関係数をそれぞれ求
めて、そのうちそれらの相関係数が最も大きくなるシフ
ト量d3を求め、上記各シフト量の和(d1+d2+d
3)と上記参照試料の明暗境界とから被検体の明暗境界
を決定することが一層好ましい。これにより、正確に且
つ一層高精度に明暗境界を決定することができる。
Further, after moving the one function in the pixel position direction by (d1 + d2), the phase of the one function and the other function is shifted while shifting the one function by a unit Δx ′ smaller than the minute distance Δx. The respective relation numbers are obtained, and the shift amount d3 at which the correlation coefficient becomes the largest is obtained, and the sum (d1 + d2 + d) of the respective shift amounts is obtained.
More preferably, the light-dark boundary of the subject is determined from 3) and the light-dark boundary of the reference sample. As a result, the light-dark boundary can be determined accurately and more precisely.

【0019】本発明は、上記屈折率測定方法を実行する
のに好適な屈折率センサをも提供する。すなわち、本発
明の第2の態様に従えば、屈折率が測定される被検体と
の接触面を有し、該接触面に光を入射する光入射路及び
該接触面からの反射光を出射する出射路が形成された導
波層と、該導波層に接続されて該入射路に光を供給する
光供給源と、該出射路を通じて該導波層から出射した上
記反射光を検出するためのアレイ型センサを備え、該被
検体の屈折率を該アレイ型センサから観測される全反射
臨界角に相当する明暗境界に基づいて求める屈折率セン
サにおいて、前記明暗境界が既知の参照試料と未知の被
検体について上記アレイ型センサにより検出された結果
から、参照試料についてアレイ型センサの配列位置xに
対する反射光量の特性を示す関数Rr (x)と、前記被
検体についてアレイ型センサの配列位置xに対する反射
光量の特性を示す関数Rm (x)との相互相関係数を所
定の範囲に渡って求めるとともに、Rm (x+ni)とR
r (x)との相互相関係数または、Rm (x)とRr
(x+ni)(ここで、iはアレイ型センサの配列単位以
下の値であり、nは±1,±2,・・・)との相互相関
係数を所定の範囲に渡って求める第1演算手段と、上記
得られた相互相関係数のうち最も大きな値の相互相関係
数を示すniと参照試料の既知の明暗境界位置とから被検
体の明暗境界を求める第2演算手段とを含むことを特徴
とする屈折率センサが提供される。
The present invention also provides a refractive index sensor suitable for performing the above-described refractive index measuring method. That is, according to the second aspect of the present invention, it has a contact surface with the subject whose refractive index is to be measured, and emits a light incident path on which light enters the contact surface and reflected light from the contact surface. A waveguide layer having an exit path formed therein, a light supply source connected to the waveguide layer for supplying light to the incident path, and detecting the reflected light emitted from the waveguide layer through the exit path. An array-type sensor for the, refractive index sensor to determine the refractive index of the subject based on a light-dark boundary corresponding to the total reflection critical angle observed from the array-type sensor, wherein the light-dark boundary is a known reference sample and From the result of detection of the unknown subject by the array type sensor, a function R r (x) indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the array position x of the array type sensor for the reference sample, and the array of the array type sensor for the subject Reflected light for position x The cross-correlation coefficient with determined over a predetermined range of the function showing the characteristics R m (x), R m (x + ni) and R
r (x) or R m (x) and R r
(X + ni) (where i is a value equal to or smaller than the array unit of the array type sensor, and n is ± 1, ± 2,...) Over a predetermined range. Means, and second calculation means for obtaining a light-dark boundary of the subject from ni indicating the largest cross-correlation coefficient among the obtained cross-correlation coefficients and a known light-dark boundary position of the reference sample. Is provided.

【0020】本発明の屈折率センサにおいて、前記アレ
イ型センサがx方向に配列したリニアアレイ型センサで
あり、前記参照試料及び被検体についてのリニアアレイ
型センサの配列位置xに対する反射光量の特性、関数R
r (x)及びRm (x)、並びにRm (x+ni)とRr
(x)またはRm (x)とRr (x+ni)との相互相関
係数の少なくとも一つを記憶する手段をさらに備えるこ
とが好ましい。
In the refractive index sensor according to the present invention, the array type sensor is a linear array type sensor arranged in the x direction, and the characteristics of the amount of reflected light with respect to the arrangement position x of the linear array type sensor with respect to the reference sample and the subject; Function R
r (x) and R m (x), and R m (x + ni) and R r
Preferably, the apparatus further comprises means for storing at least one of (x) or a cross-correlation coefficient between R m (x) and R r (x + ni).

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態及び実施例を
図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の全反射
型屈折率センサの一具体例の主要部の斜視図である。全
反射型屈折率センサ50は、基板1と基板6との間にク
ラッド2/コア3/クラッド4からなる導波構造を有す
る。かかる構造は、基板1上にクラッドガラス、コアガ
ラス及びクラッドガラスを順次積層し、更に接着剤5を
介して基板6を貼り付けることによって形成される。下
部基板1及び上部基板6は、例えば、Si基板や金属基
板にすることができる。コア3及びクラッド2,4の材
料としては、光ファイバ用の材料として一般に使用され
ている材料が使用でき、例えば、コア/クラッド材料を
SiO2 /SiO2 +GeO2 ,SiO2 /SiO2
TiO2 ,SiO2 +SiF4 /SiO2 等にすること
ができる。クラッド2,4及びコア3は、CVD、スパ
ッタリング等の慣用の成膜技術で下部基板1上に堆積す
ることができる。接着剤5としては、例えば、エポキシ
樹脂が使用される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments and examples of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a main part of a specific example of a total reflection type refractive index sensor according to the present invention. The total reflection type refractive index sensor 50 has a waveguide structure composed of the cladding 2 / core 3 / cladding 4 between the substrate 1 and the substrate 6. Such a structure is formed by sequentially laminating a clad glass, a core glass, and a clad glass on a substrate 1, and further attaching a substrate 6 via an adhesive 5. The lower substrate 1 and the upper substrate 6 can be, for example, a Si substrate or a metal substrate. As the material of the core 3 and the claddings 2 and 4, materials generally used as materials for optical fibers can be used. For example, the material of the core / cladding is SiO 2 / SiO 2 + GeO 2 , SiO 2 / SiO 2 +
TiO 2 , SiO 2 + SiF 4 / SiO 2 or the like can be used. The claddings 2, 4 and the core 3 can be deposited on the lower substrate 1 by a conventional film forming technique such as CVD or sputtering. As the adhesive 5, for example, an epoxy resin is used.

【0022】全反射型光センサ50の構造は上記積層構
造に限定されず、導波層の代わりにクラッド/コア/ク
ラッドなる導波構造を、コアを0.5mm〜1mm厚の
導波ガラスで形成し、そのコアをクラッドとなる材料で
挟み込むように接着し、更に必要に応じて基板で挟み込
んだ構造体を用いても構わない。コアとなる導波ガラス
には、石英ガラスや光学ガラス等のガラス、サファイ
ア、ジルコニアやダイヤモンド等の光学結晶、クラッド
の材料には、コアとなる導波ガラスより屈折率の低い石
英ガラスや光学ガラス等のガラス、サファイア、ジルコ
ニアやダイヤモンド等の光学結晶、基板には熱伝導性の
よいSiや金属等が用いられる。クラッドとコアとの接
着剤には、例えば、光学用エポキシ樹脂等が使用され、
基板とクラッドとの接着剤には、例えば、エポキシ樹脂
等が使用される。
The structure of the total reflection type optical sensor 50 is not limited to the above-described laminated structure. Instead of the waveguide layer, a waveguide structure of clad / core / clad is formed by a waveguide glass having a thickness of 0.5 mm to 1 mm. A structure may be used in which the core is formed and adhered so that the core is sandwiched between cladding materials, and further, if necessary, sandwiched between substrates. For the core waveguide glass, glass such as quartz glass or optical glass, or for optical crystals such as sapphire, zirconia or diamond, and for the cladding material, silica glass or optical glass with a lower refractive index than the core waveguide glass Glass, sapphire, optical crystals such as zirconia and diamond, and substrates having good thermal conductivity such as Si and metal are used. For the adhesive between the clad and the core, for example, epoxy resin for optical use is used,
As an adhesive between the substrate and the clad, for example, an epoxy resin or the like is used.

【0023】この積層体は、クラッド2/コア3/クラ
ッド4により形成される導波層に光を入射するための光
入射面7と、入射光を反射または透過しそして被検液M
との接触面を構成する検出面8と、反射光を出力する光
出射面9とを備えている。光入射面7はシングルモード
光ファイバ10が埋設された光ファイバ結合部11と接
続されている。光出射面9はCCDセンサ32と接続さ
れている。光ファイバ10は、例えば、GaAs−Al
GaAsのような半導体レーザ、He−Neレーザ、発
光ダイオード(LED)のような光源(図示しない)に
接続される。
This laminate has a light incident surface 7 for allowing light to enter the waveguide layer formed by the cladding 2 / core 3 / cladding 4;
And a light emitting surface 9 for outputting reflected light. The light incident surface 7 is connected to an optical fiber coupling section 11 in which a single mode optical fiber 10 is embedded. The light emitting surface 9 is connected to the CCD sensor 32. The optical fiber 10 is, for example, GaAs-Al
It is connected to a light source (not shown) such as a semiconductor laser such as GaAs, a He—Ne laser, and a light emitting diode (LED).

【0024】次に、図2により、図1の全反射型光セン
サ50の検出系及び動作原理を説明する図である。図2
は図1の導波層のコア3を含む全反射型光センサ50の
断面構造を示す。光ファイバ10は導波層の光入射面7
の光入射位置7’に接続されており、光源からの光は、
光入射位置7’で光ファイバ10の端部から導波層内に
±Δの広がり角、通常約6〜8度の角度で出射され、そ
こから広がり角±Δを保ったまま導波層(入射路)を通
って被検液Mと接触する検出面8に中心入射角αを中心
とした広がり角(α±Δ)を持って到達する。その到達
点の中央をBそして両端をA及びCとして示す。点Aで
は(α−Δ)、点Cでは(α+Δ)の入射角となる。光
が検出面8と被検液Mとの界面から反射されたとする
と、点A、B及びCからの反射光はそれぞれ光出射面9
の光出射位置9’の点D、E、Fに到達する。点D〜E
〜F間に達した光はCCDセンサ32に達する。CCD
センサ32にはDからFの方向にリニアに複数のピクセ
ルを配置したリニアアレイ型のCCDセンサ(例えば、
DからFの方向に2048ビット(2048bit)の
ピクセルを有する(14μm/ピクセル))を使用する
ことができる。
Next, FIG. 2 is a diagram for explaining the detection system and operation principle of the total reflection type optical sensor 50 of FIG. FIG.
Shows a cross-sectional structure of the total reflection type optical sensor 50 including the core 3 of the waveguide layer of FIG. The optical fiber 10 is a light incident surface 7 of the waveguide layer.
And the light from the light source is
At the light incident position 7 ′, the light is emitted from the end of the optical fiber 10 into the waveguide layer at a spread angle of ± Δ, usually about 6 to 8 degrees, from which the waveguide layer ( Through the incident path) and reaches the detection surface 8 in contact with the test liquid M with a spread angle (α ± Δ) centered on the central incident angle α. The center of the arrival point is shown as B and both ends are shown as A and C. At the point A, the incident angle is (α−Δ), and at the point C, the incident angle is (α + Δ). If the light is reflected from the interface between the detection surface 8 and the test liquid M, the reflected light from the points A, B and C
At points D, E, and F at the light emission position 9 ′. Points D to E
The light that has reached the interval between F and F reaches the CCD sensor 32. CCD
The sensor 32 includes a linear array type CCD sensor in which a plurality of pixels are linearly arranged in the direction from D to F (for example,
A pixel having 2048 bits (2048 bits) in the direction from D to F (14 μm / pixel) can be used.

【0025】出射光の明暗境界を正確に判別するためC
CDセンサ14は出力を信号線33を介して演算部34
に送る。演算部34では、後述する式で定義された関数
及び相関係数等の計算が行われる。本明細書における第
1及び第2演算部はいずれも演算部34とすることがで
きる。演算部34は、さらに、演算結果を記憶するため
のメモリ(図示しない)を備えることができる。
In order to accurately determine the light / dark boundary of the emitted light, C
The output of the CD sensor 14 is output to a calculation unit 34 via a signal line 33.
Send to The calculation unit 34 calculates a function, a correlation coefficient, and the like defined by an expression described later. Both the first and second calculation units in this specification can be the calculation unit 34. The calculation unit 34 can further include a memory (not shown) for storing the calculation result.

【0026】図2に示したように、光ファイバ10から
の入射光は広がり角α±Δを有しており、それに対応す
る反射光をCCDセンサ32で検出しているために、被
検液Mからの全反射が生じる反射角をCCDセンサ32
で明暗境界として検出することができる。予め屈折率が
異なるいくつかの被検液を用いてその明暗境界を測定す
ることにより、被検液の屈折率と全反射臨界角を示すC
CDセンサ32のピクセル位置との関係を求めておくこ
とができる。
As shown in FIG. 2, the incident light from the optical fiber 10 has a spread angle α ± Δ, and the reflected light corresponding thereto is detected by the CCD sensor 32. The reflection angle at which total reflection from M occurs is determined by the CCD sensor 32.
Can be detected as a light-dark boundary. By measuring the light-dark boundary using several test liquids having different refractive indexes in advance, the refractive index of the test liquid and the critical angle for total reflection, C, are measured.
The relationship with the pixel position of the CD sensor 32 can be obtained in advance.

【0027】次に、CCDセンサで検出される被検体M
からの反射光における明暗境界の判定方法について説明
する。本発明では、予め屈折率が判っている参照試料の
屈折率センサ50による出力パターン(CDDセンサの
出力パターン)を用いて、以下の第1〜第4工程に従っ
て被検体の出力パターンから明暗境界を決定する。
Next, the subject M detected by the CCD sensor
A method for determining a light / dark boundary in light reflected from a camera will be described. In the present invention, using the output pattern of the reference sample whose refractive index is known in advance by the refractive index sensor 50 (the output pattern of the CDD sensor), the light-dark boundary is determined from the output pattern of the subject according to the following first to fourth steps. decide.

【0028】〔第1工程−被検体の反射プロファイルの
測定〕最初に、次の3つの場合について、CCDセンサ
のピクセル位置xに対するCCDセンサの出力プロファ
イルを測定し、それらを以下のように定義する。 1)被検体に光を全く照射しない場合のCCDセンサの
出力プロファイル(オプティカルブラック): fb (x) 2)被検体として空気を用いた場合のCCDセンサの出
力プロファイル(ブランク): fa (x) 3)屈折率が未知である被検体を用いた場合のCCDセ
ンサの出力プロファイル: fs (x)
[First Step—Measurement of Reflection Profile of Subject] First, in the following three cases, the output profile of the CCD sensor with respect to the pixel position x of the CCD sensor is measured, and these are defined as follows. . 1) Output profile of the CCD sensor when the subject is not irradiated with any light (optical black): f b (x) 2) Output profile of the CCD sensor when using air as the subject (blank): f a ( x) 3) Output profile of the CCD sensor when using an object whose refractive index is unknown: f s (x)

【0029】上記各出力プロファイルを示す関数を用い
て、下記式(1) に定義したような比Rs (x) を計算す
る。
A ratio R s (x) as defined in the following equation (1) is calculated using the function indicating each output profile.

【数4】 ここで、( fs (x) − fb (x) )はピクセル位置xに対
する被検体からの反射光の光量の変化を示し、( fa
(x) − fb (x) )はピクセル位置xに対する空気からの
反射光の光量の変化を示す。これらの比Rs (x) は、空
気からの全反射光量に対する被検体の反射光量の割合を
示し、理論的には被検体からの全反射が起こったときに
s (x) =1となる。そこで、Rs (x) をxに対してグ
ラフで表し、暗部側(入射角が高い方に相当するピクセ
ル位置)から見て最初にRs (x) =1となるクロスポイ
ントxcmを求める。
(Equation 4) Here, (f s (x) - f b (x)) represents the change in the amount of light reflected from the subject for the pixel position x, (f a
(x) −f b (x)) indicates a change in the amount of reflected light from air with respect to the pixel position x. These ratios R s (x) indicate the ratio of the amount of reflected light of the subject to the total amount of reflected light from air. In theory, when total reflection from the subject occurs, R s (x) = 1. Become. Therefore, R s (x) is represented by a graph with respect to x, and a cross point x cm where R s (x) = 1 is first obtained when viewed from the dark side (a pixel position corresponding to a higher incident angle). .

【0030】〔第2工程−クロスポイント間のずれd1
の測定〕次いで、予め屈折率が判っている参照試料を用
意し、参照試料についてもクロスポイントxcsを求め
る。ここで、参照試料のRs (x) をRr (x) 、被検体の
s (x) をRm (x) でそれぞれ表すものとする。但し、
r (x) 及びRm (x) は、それぞれ、Rs (x) を後述す
る相互相関係数を求める範囲((xcm−b)〜(xcm
a))に渡って下記式(3) ’に従って規格化した関数で
ある。
[Second Step: Deviation d1 between Cross Points]
Measurement] Next, a reference sample whose refractive index is known in advance is prepared, and the cross point xcs is determined for the reference sample as well. Here, R s (x) of the reference sample is represented by R r (x), and R s (x) of the subject is represented by R m (x). However,
R r (x) and R m (x), respectively, the range for obtaining the cross-correlation coefficient to be described later R s (x) ((x cm -b) ~ (x cm +
The function is standardized according to the following equation (3) ′ over a)).

【数5】 (Equation 5)

【0031】ここで、被検体のクロスポイントxcmに参
照試料のクロスポイントxcsを一致させるためにRr
(x) を表すプロファイルをx方向に移動させる。この移
動量をd1とする。すなわち、d1=xcm−xcsであ
る。
In order to match the cross point x cs of the reference sample with the cross point x cm of the subject, R r
The profile representing (x) is moved in the x direction. This movement amount is defined as d1. That is, d1 = x cm −x cs .

【0032】〔第3工程−相互相関係数によるピクセル
ずれ量d2の測定〕次いで、上記のようにして移動した
後のRr (x) と被検体のRm (x) との相互相関係数を下
記式(2) ’に基づいて求める。相互相関係数を求める範
囲は、クロスポイントxcmの近傍で+方向にaピクセ
ル、−方向にbピクセルの範囲である。この範囲(xcm
−b)〜(xcm+a)は、フレネル回折により明暗部が
生じる位置まで含む範囲を選択するのが好ましく、この
例ではフレネル回折3次光まで取り込む範囲とした。
[Third Step—Measurement of Pixel Deviation d2 by Cross-Correlation Coefficient] Next, the mutual phase relationship between R r (x) after moving as described above and R m (x) of the subject. The number is obtained based on the following equation (2) ′. The range for obtaining the cross-correlation coefficient is a range of a pixel in the + direction and b pixel in the-direction near the cross point x cm . This range (x cm
It is preferable to select a range from -b) to (x cm + a) up to a position where a bright and dark portion is generated by Fresnel diffraction, and in this example, a range including up to the third-order Fresnel diffraction light is set.

【0033】[0033]

【数6】 次いで、Rr (x) を1ピクセルずつ移動したプロファイ
ルRr (x+d1+n ) (nは移動ピクセル量で、n=±
1,±2・・)とRm (x) の相互相関係数についてそれ
ぞれ式(2) ”に従って求める。各移動ピクセル量での相
互相関係数をそれぞれ求めた後、それらの相互相関係数
が最も大きくなる値(最も1に近い値)をもたらす移動
量nを求め、この移動量nをd2とする。
(Equation 6) Next, a profile R r (x + d1 + n) in which R r (x) is moved one pixel at a time (n is a moving pixel amount, and n = ±
1, ± 2...) And R m (x) are obtained in accordance with equation (2) ". After obtaining the cross-correlation coefficients for each moving pixel amount, the cross-correlation coefficients are obtained. Is obtained, and the amount of movement n is set to d2.

【数7】 (Equation 7)

【0034】〔第4工程−相互相関係数によるピクセル
ずれ量d3の測定〕第3工程の後、参照試料の関数Rr
(x) のプロファイルをピクセル方向(x方向)に(d1
+d2)だけ移動した後、さらに±0.9ピクセルの範
囲を0.1ピクセル単位でRr (x) のプロファイルを移
動させる毎に、下記式(4) に従ってそれぞれ相互相関係
数を求める。そしてそれらの相互相関係数のうち最も大
きな値をもたらす移動量hを求め、これをd3とする。
なお、0.1ピクセル単位のRr (x)については、 Rr
(n)とRr (n+1)またはRr (n)とRr (n-1)の補間値、R
r (n) + i(Rr (n+1)−Rr (n)) (式中、i =0.1, 0.2,
・・・, 0.8, 0.9)または Rr (n) + i(Rr (n)−Rr
(n-1)) (式中、i =-0.1, -0.2, ・・・, -0.8, -0.9)
を用いた。また、隣り合う±1ピクセルからの補間値、
例えば、(Rr (n-1) + 2Rr (n) + Rr (n+1) ) /4 + i
(Rr (n+1)−Rr (n-1)) /2 (式中、i=-0.9, -0.8,
・・, 0,・・, 0.8, 0.9) を用いて求めても構わない。
[Fourth Step—Measurement of Pixel Deviation d3 by Cross-Correlation Coefficient] After the third step, the function R r of the reference sample is obtained.
The profile of (x) is set in the pixel direction (x direction) by (d1
After moving by + d2), each time the profile of R r (x) is moved in the range of ± 0.9 pixel in 0.1 pixel units, a cross-correlation coefficient is calculated according to the following equation (4). Then, the movement amount h that gives the largest value among the cross-correlation coefficients is obtained, and this is set as d3.
Note that the R r (x) of 0.1 pixels, R r
(n) and the interpolated value of R r (n + 1) or R r (n) and R r (n-1),
r (n) + i (R r (n + 1) -R r (n)) ( where, i = 0.1, 0.2,
..., 0.8, 0.9) or R r (n) + i ( R r (n) -R r
(n-1)) (where i = -0.1, -0.2, ..., -0.8, -0.9)
Was used. Also, interpolation values from adjacent ± 1 pixels,
For example, (R r (n-1 ) + 2R r (n) + R r (n + 1)) / 4 + i
(R r (n + 1) −R r (n−1)) / 2 (where i = −0.9, −0.8,
・ ・, 0, ・ ・, 0.8, 0.9).

【数8】 (Equation 8)

【0035】第2〜4工程における相互相関係数が最も
大きくなる各ピクセル移動量の和Δd=(d1+d2+
d3)を算出する。Δdは、明暗境界が既知の参照試料
に対する被検体の明暗境界の位置のずれ量を示してい
る。従って、参照試料の明暗境界位置とΔdとから被検
体の明暗境界位置を特定することができる。本発明の方
法を一層具体的に実施した例を以下に説明する。
The sum of the pixel movement amounts Δd = (d1 + d2 +) at which the cross-correlation coefficient is the largest in the second to fourth steps.
d3) is calculated. Δd indicates a shift amount of the position of the light-dark boundary of the subject with respect to the reference sample whose light-dark boundary is known. Therefore, the light-dark boundary position of the subject can be specified from the light-dark boundary position of the reference sample and Δd. Examples in which the method of the present invention is more specifically implemented will be described below.

【0036】[0036]

【実施例】ヘキサン(n-hexane)、オクタン(n-octane)、
C10(デカン(n-decane))、C12(ドデカン(n-dod
ecane))、シクロヘキサン、四塩化炭素を被検体とし
て、図1及び図2に示した全反射型光センサ50を用い
て各被検体からの反射光のプロファイルを求めた(前述
の第1工程)。
[Example] Hexane (n-hexane), octane (n-octane),
C10 (decane (n-decane)), C12 (dodecane (n-dod)
ecane)), and using cyclohexane and carbon tetrachloride as the test subjects, the profile of the reflected light from each test subject was obtained using the total reflection optical sensor 50 shown in FIGS. 1 and 2 (the first step described above). .

【0037】全反射型屈折率センサ50を構成する材料
及び寸法は以下の通りである。コア層として厚さ1mmの
光学ガラス(Schott社製、商品名;BK7(屈折率;1.516
3))を用い、厚さ0.5mmのシリコン基板で挟み込んだ構造
とした。導波ガラスとシリコン基板は熱硬化性樹脂で互
いに接着した。この全反射型屈折率センサに入射光を供
給する光ファイバ10としてマルチモード型ファイバを
用い、その端面を研磨して出射光が6゜の広がりを持つ
ように研磨し加工した。入射光として白色光源からの光
を干渉フィルタで分光して得られた589nmの単色光
を光ファイバ10に入射した。入射角を71°とし、セ
ンサの導波層内の光路長は100mmであった。 CC
Dセンサの蓄積時間を40msとした。CCDセンサの
感度は59.4v/Lxsである。恒温槽による循環水
を用いて被検体の温度を20℃に調節した。CCDセン
サのベースライン(バックグラウンド)を測定するため
に、暗幕でセンサ部をカバーすることによって迷光を防
止した。
The materials and dimensions of the total reflection type refractive index sensor 50 are as follows. Optical glass having a thickness of 1 mm as a core layer (manufactured by Schott, trade name: BK7 (refractive index: 1.516
Using 3)), a structure sandwiched between silicon substrates having a thickness of 0.5 mm was adopted. The waveguide glass and the silicon substrate were bonded to each other with a thermosetting resin. A multi-mode fiber was used as the optical fiber 10 for supplying incident light to the total reflection type refractive index sensor, and its end face was polished so that the outgoing light had a spread of 6 °. As incident light, monochromatic light of 589 nm obtained by dispersing light from a white light source with an interference filter was incident on the optical fiber 10. The incident angle was 71 °, and the optical path length in the waveguide layer of the sensor was 100 mm. CC
The accumulation time of the D sensor was set to 40 ms. The sensitivity of the CCD sensor is 59.4v / Lxs. The temperature of the subject was adjusted to 20 ° C. using circulating water in a thermostat. In order to measure the baseline (background) of the CCD sensor, stray light was prevented by covering the sensor section with a dark curtain.

【0038】上記各被検体についての反射光のプロファ
イルを図3に示す。図3は、CCDセンサのピクセル位
置(ピクセル No.)に対するCCDの出力を示す。測定
は被検体として空気を用いた場合(refで表示)及び
CCDセンサのベースライン(ダークとして表示する)
を同時に示した。なお、CCDセンサのベースラインは
前述のオプティカルブラック fb (x) に相当する。図3
よりヘキサンの明暗境界は空気面からの全反射光の半値
幅よりも外側に位置していることがわかる。
FIG. 3 shows the profile of the reflected light for each of the above objects. FIG. 3 shows the output of the CCD with respect to the pixel position (pixel No.) of the CCD sensor. The measurement was performed using air as the subject (displayed as ref) and the baseline of the CCD sensor (displayed as dark)
At the same time. Note that the baseline of the CCD sensor corresponds to the above-described optical black f b (x). FIG.
It can be seen that the light-dark boundary of hexane is located outside the half-value width of the total reflection light from the air surface.

【0039】図3に示した各曲線から被検体毎に前述の
式(1) に従ってRs に変換した。そこで、Rs (x) をピ
クセル位置xに対してグラフで表し、暗部側(入射角が
高い方に相当するピクセル位置)から見て最初にRs
(x) =1となるクロスポイントxcmをそれぞれ求めた。
[0039] was converted into R s according to the equation from the curve shown in FIG. 3 above for each subject (1). Therefore, represent R s (x) is a graph for the pixel location x, the first R s as viewed from the dark portion side (pixels corresponding to the higher incidence angle position)
A cross point x cm where (x) = 1 was obtained.

【0040】上記被検体のうち図3の反射光プロファイ
ルの極大点がピクセル位置のほぼ中央に位置するC12
を参照試料として用いることとする。前述の第2工程に
従って規格化して各被検体及び参照試料のRs (x) をそ
れぞれRm (x) 及びRr (x)に変換した。図4に被検体
としてオクタンを用いた場合のRm (x) を示す。図4
は、測定を10回行った結果を重ねて示してあり、フレ
ネル回折一次パターン付近を拡大して示す。従来の明暗
境界決定方法では、Rm (x) =1となるクロスポイント
から明暗境界を決定していたが、この方法では10回測
定の間に明暗境界に1ピクセル程度のばらつきがあるこ
とがわかる。
The maximum point of the reflected light profile shown in FIG. 3 of the subject is located at the center of the pixel at C12.
Is used as a reference sample. Normalized in accordance with the second step described above of Rs (x) for each analyte and reference sample, respectively and converted to R m (x) and R r (x). FIG. 4 shows R m (x) when octane is used as a subject. FIG.
Shows the results of 10 measurements, superimposed, and shows the vicinity of the primary Fresnel diffraction pattern in an enlarged manner. In the conventional method for determining a light-dark boundary, a light-dark boundary is determined from a cross point where R m (x) = 1. However, in this method, there is a variation of about one pixel in the light-dark boundary between ten measurements. Understand.

【0041】次いで、前述の第2工程に従ってC12の
クロスポイントxcrを各被検体のクロスポイントxcm
一致させるシフト量d1をそれぞれ求めた後、第3工程
に従ってRm (x) とRr (x+d1) の相互相関係数を求
めた。式(3) ’における積分範囲はa=30,b=−1
0とした。オクタンとC12の場合、d1(オクタン)
=−316であった。各被検体とC12との相互相関係
数を、各被検体のクロスポイントxcmから前後5ピクセ
ルに渡ってC12の波形(Rr (x) )を1ピクセルずつ
移動した場合について求めた。オクタンとC12とのピ
クセル移動量と相互相関係数の関係を図5に示す。図5
よりオクタンのクロスポイントxcmから+1ピクセルだ
け移動した位置での両関数Rm (x) とRr (x) の相関が
高いことがわかる。すなわち、d2(オクタン)=1で
あった。
Next, after calculating the cross point x cr of C12 and the shift amount d1 for matching the cross point x cm of each subject according to the second step, R m (x) and R r are determined according to the third step. The cross-correlation coefficient of (x + d1) was determined. The integration range in equation (3) ′ is a = 30, b = −1
0 was set. For octane and C12, d1 (octane)
= -316. The cross-correlation coefficient between each subject and C12 was determined for the case where the waveform (R r (x)) of C12 was moved by one pixel from the cross point x cm of each subject over five pixels before and after. FIG. 5 shows the relationship between the pixel movement amount of octane and C12 and the cross-correlation coefficient. FIG.
It can be seen that the correlation between the two functions R m (x) and R r (x) at a position shifted by +1 pixel from the octane cross point x cm is higher. That is, d2 (octane) = 1.

【0042】次いで、前述の第4工程に従って、C12
のRr (x) を(d1+d2)だけシフトした後、すなわ
ち、Rr (x) をRr (x+d1+d2)とした後、さらに
±1ピクセルに渡ってRr (x+d1+d2)を0.1ピ
クセルずつ移動した場合において、Rm (x) とRr (x+
d1+d2+h)との相互相関係数をそれぞれ求めた
(hは±0.1,±0.2・・±0.9)。なお、0.
1ピクセル単位のRr (x)については、 Rr (n)とRr
(n+1)またはRr (n)とRr (n-1)の補間値、 Rr (n) +
i(Rr (n+1)−Rr (n)) または Rr (n) + i(Rr (n)−
r (n-1)) (式中、i =0.1, 0.2, ・・・, 0.8, 0.9)
を用いた。結果を図6に示す。図6よりC12の波形
(関数Rr (x+d1+d2))を−0.2ピクセルだけ
移動したときに両関数Rr (x+d1+d2)とRm (x)
(オクタン)の相関が最も高くなることがわかる。すな
わち、d3=−0.2である。
Then, according to the fourth step described above, C12
After shifting R r a (x) (d1 + d2) , i.e., R r (x) is after the R r (x + d1 + d2 ), R r (x + d1 + d2) portionwise 0.1 pixels over more ± 1 pixel When moving, R m (x) and R r (x +
d1 + d2 + h) (h is ± 0.1, ± 0.2... ± 0.9). Note that 0.
For R r (x) in units of one pixel, R r (n) and R r
(n + 1) or the interpolated value of R r (n) and R r (n-1), R r (n) +
i (R r (n + 1) −R r (n)) or R r (n) + i (R r (n) −
R r (n-1)) (where i = 0.1, 0.2, ..., 0.8, 0.9)
Was used. FIG. 6 shows the results. Figure 6 than C12 waveform (function Rr (x + d1 + d2) ) when the moved by -0.2 pixels both function R r (x + d1 + d2 ) and R m (x)
(Octane) has the highest correlation. That is, d3 = −0.2.

【0043】以上の結果より、オクタンの明暗境界は、
C12の明暗境界からd1+d2+d3=−316+1
−0.2=−315.2ピクセル移動した位置に存在す
ることがわかった。
From the above results, the light-dark boundary of octane is
D1 + d2 + d3 = −316 + 1 from the light / dark boundary of C12
−0.2 = −315.2 pixels were found to be present at the position shifted.

【0044】オクタン以外の他の被検体についても、オ
クタンの場合と同様にして前述の第4工程を行ってC1
2の明暗境界対するピクセル移動量を求めた。結果を下
記表に示す。
The same procedure as that for octane was carried out for the other specimens other than octane, and the above-described fourth step was carried out.
The amount of pixel movement for the light-dark boundary of No. 2 was determined. The results are shown in the table below.

【0045】[0045]

【表1】 被検体 ピクセル移動量(d1+d2+d3) ヘキサン -568.4ピクセル オクタン -315.2ピクセル C10 -133.1ピクセル シクロヘキサン + 62.5ピクセル 四塩化炭素 +594.0ピクセル[Table 1] Object Pixel movement amount (d1 + d2 + d3) Hexane -568.4 pixels Octane -315.2 pixels C10 -133.1 pixels Cyclohexane + 62.5 pixels Carbon tetrachloride +594.0 pixels

【0046】上記のようにして求められた明暗境界及び
それから得られた屈折率を以下のような方法で検証し
た。液体の屈折率は、慨して、約4.3×10-4/℃の傾
きで温度変化することがわかっている。このため、ま
ず、上記の被検体の明暗境界及び屈折率を種々の温度で
測定し、被検体の明暗境界から屈折率を求めた。15℃〜
25℃の温度範囲で幾つかの温度で測定を行い、温度と屈
折率の関係式を求めた。温度はPt−100オームの抵
抗測温体を用いて測定した。次に、被検体としてオクタ
ンを用いた場合について、10回〜20回測定を行い、関係
式を基に温度20℃における屈折率を求めた。図7(a)に
温度20℃における屈折率とその頻度の関係を示す。比較
のために、従来の方法に相当するクロスポイントのみか
ら明暗境界及び屈折率を求めた場合についても同様に試
験した。従来法で得られた結果も同様に図7(b)に示し
た。
The light-dark boundary obtained as described above and the refractive index obtained therefrom were verified by the following method. It has been found that the refractive index of a liquid generally changes with a slope of about 4.3 × 10 −4 / ° C. Therefore, first, the light-dark boundary and the refractive index of the subject were measured at various temperatures, and the refractive index was determined from the light-dark boundary of the subject. 15 ° C ~
The measurement was performed at several temperatures in a temperature range of 25 ° C., and a relational expression between the temperature and the refractive index was obtained. The temperature was measured using a Pt-100 ohm resistance thermometer. Next, in the case of using octane as a subject, measurement was performed 10 to 20 times, and a refractive index at a temperature of 20 ° C. was obtained based on a relational expression. FIG. 7A shows the relationship between the refractive index at a temperature of 20 ° C. and its frequency. For comparison, the same test was performed for the case where the light-dark boundary and the refractive index were determined only from the cross points corresponding to the conventional method. The results obtained by the conventional method are also shown in FIG.

【0047】図7において、第1工程〜第4工程で得ら
れた本発明の結果の方が従来技術の場合に比べて得られ
た屈折率のばらつきが小さいことがわかる。標準偏差σ
n-1を求めたところ、本方法の結果では1.4×10-5、従来
技術の場合では、4.3×10-5と大きかった。従って、本
発明の明暗境界の決定方法から求められた屈折率は、従
来の方法に比べて信頼性が高いといえる。
In FIG. 7, it can be seen that the results of the present invention obtained in the first to fourth steps have smaller variations in the obtained refractive index than in the case of the prior art. Standard deviation σ
When n-1 was obtained, the result of this method was as large as 1.4 × 10 -5 and in the case of the prior art, as large as 4.3 × 10 -5 . Therefore, it can be said that the refractive index obtained by the method for determining a light-dark boundary of the present invention has higher reliability than the conventional method.

【0048】上記と同様にしてオクタン以外の被検体に
ついても同様に温度と屈折率の関係式を求め、温度20℃
における屈折率を求めた。図8に被検体としてヘキサン
を用いた場合、図9に被検体としてC10を用いた場
合、図10に被検体としてシクロヘキサンを用いた場
合、図11に被検体として四塩化炭素を用いた場合をそ
れぞれ示した。以下の表に本方法の結果と従来の方法の
結果より求めた標準偏差σn-1について示した。
In the same manner as above, the relational expression between the temperature and the refractive index is obtained for the test object other than octane.
Was determined. FIG. 8 shows a case where hexane is used as a subject, FIG. 9 shows a case where C10 is used as a subject, FIG. 10 shows a case where cyclohexane is used as a subject, and FIG. 11 shows a case where carbon tetrachloride is used as a subject. Each is shown. The following table shows the results of this method and the standard deviation σ n-1 obtained from the results of the conventional method.

【0049】[0049]

【表2】 標準偏差σn-1 被検体 従来の方法 本発明の方法 オクタン 4.3×10-5 1.4×10-5 ヘキサン 1.0×10-4 1.6×10-5 C10 2.0×10-5 5.7×10-6 シクロヘキサン 2.4×10-5 7.9×10-6 四塩化炭素 2.5×10-5 1.7×10-5 上記のヘキサン、C10、シクロヘキサン、四塩化炭素
の結果から、本発明の方法は従来法に比べて良好な結果
が得られていることがわかる。
Table 2 Standard deviation σn-1 Subject Conventional method Method of the present invention Octane 4.3 × 10 -5 1.4 × 10 -5 Hexane 1.0 × 10 -4 1.6 × 10 -5 C10 2.0 × 10 -5 5.7 × 10 − 6 Cyclohexane 2.4 × 10 -5 7.9 × 10 -6 Carbon tetrachloride 2.5 × 10 -5 1.7 × 10 -5 From the above results of hexane, C10, cyclohexane and carbon tetrachloride, the method of the present invention is compared with the conventional method. It can be seen that good results have been obtained.

【0050】以上、本発明の屈折率測定方法及び屈折率
センサを実施の形態及び実施例を用いて具体的に説明し
てきたが、本発明はそれらに限定されず、開示した具体
例の変形及び改良を包含することはいうまでもない。例
えば、実施例では被検体の波形を固定して参照試料の波
形をシフトしたが、被検体の波形をシフトして参照試料
の波形を固定してもよい。また、両者の波形を動かして
もよい。また、シフト量や相関係数を求める積分範囲も
被検体や参照試料の種類に応じて任意の値を採り得る。
また、参照試料の波形としてC12の波形を用いたが、屈
折率の近いそのほかの試料の波形、この波形を相似形に
変形させた波形やフレネル回折の理論式から求められる
波形等を用いても良い。さらに、屈折率センサを構成す
る材料及び構造は本発明の原理を実行することができる
範囲で任意のものを採用することができる。例えば、光
ファイバとしてシングルモード光ファイバを用いたり、
入射面にレンズを設けることにより参照光の形状を変化
させ、参照光の光強度の弱い部分に明暗境界を持つ被検
体の屈折率の測定について精度を向上させることが可能
である。
As described above, the refractive index measuring method and the refractive index sensor of the present invention have been specifically described with reference to the embodiments and the examples. However, the present invention is not limited to these, and the modified examples of the disclosed specific examples can be used. It goes without saying that it includes improvements. For example, in the embodiment, the waveform of the reference sample is shifted by fixing the waveform of the subject, but the waveform of the reference sample may be fixed by shifting the waveform of the subject. Further, both waveforms may be moved. In addition, the integration range for obtaining the shift amount and the correlation coefficient may take any value according to the type of the subject or the reference sample.
In addition, although the waveform of C12 was used as the waveform of the reference sample, it is also possible to use a waveform of another sample having a similar refractive index, a waveform obtained by deforming this waveform into a similar shape, or a waveform obtained from a theoretical formula of Fresnel diffraction. good. Further, as the material and the structure of the refractive index sensor, any material can be adopted as long as the principle of the present invention can be implemented. For example, using a single mode optical fiber as the optical fiber,
By providing a lens on the incident surface, it is possible to change the shape of the reference light and improve the accuracy of the measurement of the refractive index of an object having a light-dark boundary at a portion where the light intensity of the reference light is weak.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の屈折率測定方法によれば、明暗
境界が既知の参照試料の反射プロファイルを被検体の反
射プロファイルに対してシフトしながら、両者の相互相
関係数が最大となるシフト量を求めることによって被検
体の明暗境界を決定しているので、極めて正確且つ高精
度に明暗境界を決定することができる。また、反射プロ
ファイルにフレネル回折が現れても、それに影響されず
に明暗境界を正確に決定することができる。また、最初
にクロスポイントにより明暗境界が現れる範囲を特定し
た後に、相互相関係数を用いてシフト量を決定すること
により効率よく且つ正確に明暗境界を決定することがで
きる。さらに、シフト量を数段階に分けて参照試料の反
射プロファイルをシフトしながら相関係数を演算するこ
とにより、短時間で且つ一層高精度な測定が可能とな
る。
According to the refractive index measuring method of the present invention, while the reflection profile of the reference sample having a known light-dark boundary is shifted with respect to the reflection profile of the object, the shift that maximizes the cross-correlation coefficient between the two. Since the light-dark boundary of the subject is determined by obtaining the amount, the light-dark boundary can be determined extremely accurately and with high accuracy. Further, even if Fresnel diffraction appears in the reflection profile, the light-dark boundary can be accurately determined without being affected by the Fresnel diffraction. Further, after first specifying the range where the light-dark boundary appears by the cross point, the shift amount is determined using the cross-correlation coefficient, so that the light-dark boundary can be determined efficiently and accurately. Further, by calculating the correlation coefficient while shifting the reflection profile of the reference sample by dividing the shift amount into several steps, it is possible to perform measurement in a shorter time and with higher accuracy.

【0052】かかる屈折率測定方法に基づいて使用され
る本発明の屈折率計は、屈折率をパラメータとして測定
される他の物理量、例えば、温度、析出点、濃度等の高
精度な計測に極めて有効となる。
The refractometer of the present invention used on the basis of such a refractive index measuring method is extremely suitable for highly accurate measurement of other physical quantities measured using the refractive index as a parameter, for example, temperature, precipitation point, concentration and the like. Becomes effective.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る全反射型屈折率センサの一具体例
の主要部の斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a specific example of a total reflection type refractive index sensor according to the present invention.

【図2】図1に示したセンサのコア層を含むセンサの断
面図であり、センサの検出系及び動作原理を説明する図
である。
FIG. 2 is a sectional view of a sensor including a core layer of the sensor shown in FIG. 1, illustrating a detection system and an operation principle of the sensor.

【図3】各種の被検体の反射プロファイルを示すグラフ
である。
FIG. 3 is a graph showing reflection profiles of various subjects.

【図4】被検体としてオクタンを用いた場合のRm
(x)を示すグラフである。
FIG. 4 shows R m when octane is used as a subject.
It is a graph which shows (x).

【図5】オクタンとC12との反射プロファイルの相互
相関係数とピクセル移動量(1ピクセル単位)との関係
を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the cross-correlation coefficient of the reflection profile of octane and C12 and the amount of pixel movement (1 pixel unit).

【図6】Rs (x+d1+d2)とオクタンの反射プロフ
ァイルRm (x)との相互相関係数とピクセル移動量
(0.1ピクセル単位)との関係を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing a relationship between a cross-correlation coefficient between R s (x + d1 + d2) and an octane reflection profile R m (x) and a pixel movement amount (0.1 pixel unit).

【図7】図7(a)は本発明の方法得られたオクタンの温
度20℃における屈折率とその測定頻度、図7(b)は従来
の方法によって得られたオクタンの温度20℃における屈
折率とその測定頻度の関係を示すグラフである。
7 (a) shows the refractive index of octane obtained by the method of the present invention at a temperature of 20 ° C. and its measurement frequency, and FIG. 7 (b) shows the refraction of octane obtained by a conventional method at a temperature of 20 ° C. It is a graph which shows the relationship between a rate and the measurement frequency.

【図8】図8(a)は本発明の方法得られたヘキサンの温
度20℃における屈折率とその測定頻度、図8(b)は従来
の方法によって得られたヘキサンの温度20℃における屈
折率とその測定頻度の関係を示すグラフである。
8 (a) shows the refractive index of hexane obtained at the temperature of 20 ° C. obtained by the method of the present invention and its measurement frequency, and FIG. 8 (b) shows the refractive index of hexane obtained at 20 ° C. obtained by the conventional method. It is a graph which shows the relationship between a rate and the measurement frequency.

【図9】図9(a)は本発明の方法得られたC10の温度20℃
における屈折率とその測定頻度、図9(b)は従来の方法
によって得られたC10の温度20℃における屈折率とその
測定頻度の関係を示すグラフである。
FIG. 9 (a) shows the temperature of C10 obtained by the method of the present invention at 20 ° C.
9 (b) is a graph showing the relationship between the refractive index of C10 at a temperature of 20 ° C. and the measurement frequency obtained by the conventional method.

【図10】図10(a)は本発明の方法得られたシクロヘ
キサンの温度20℃における屈折率とその測定頻度、図1
0(b)は従来の方法によって得られたシクロヘキサンの
温度20℃における屈折率とその測定頻度の関係を示すグ
ラフである。
FIG. 10 (a) shows the refractive index of cyclohexane obtained at the temperature of 20 ° C. and the measurement frequency thereof,
0 (b) is a graph showing the relationship between the refractive index of cyclohexane obtained by the conventional method at a temperature of 20 ° C. and the measurement frequency.

【図11】図11(a)は本発明の方法得られた四塩化炭
素の温度20℃における屈折率とその測定頻度、図11
(b)は従来の方法によって得られた四塩化炭素の温度20
℃における屈折率とその測定頻度の関係を示すグラフで
ある。
FIG. 11 (a) is a graph showing the refractive index of carbon tetrachloride obtained by the method of the present invention at a temperature of 20 ° C. and its measurement frequency.
(b) is the temperature of carbon tetrachloride obtained by the conventional method at 20.
5 is a graph showing the relationship between the refractive index at ° C. and the measurement frequency.

【図12】本発明の屈折率測定方法の原理を説明するグ
ラフである。
FIG. 12 is a graph illustrating the principle of the refractive index measuring method of the present invention.

【図13】従来技術による明暗境界の決定方法を説明す
るグラフである。
FIG. 13 is a graph illustrating a method for determining a light-dark boundary according to the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 下部基板 2,4 クラッド 3 コア 5 接着層 6 上部基板 7 光入射面 8 検出面 9 光出射面 10 光ファイバ 32 CCDセンサ 34 演算部 50 全反射型屈折率センサ M 被検液 Reference Signs List 1 lower substrate 2, 4 clad 3 core 5 adhesive layer 6 upper substrate 7 light incidence surface 8 detection surface 9 light emission surface 10 optical fiber 32 CCD sensor 34 operation unit 50 total reflection type refractive index sensor M test liquid

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 21/00 - 21/61 ECLA────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01N 21/00-21/61 ECLA

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 被検体に種々の入射角で光を照射し、該
被検体からの反射光量を測定し、被検体の全反射条件に
基づく明暗境界を決定することによって被検体の屈折率
を求める屈折率測定方法において、 明暗境界が既知の参照試料について入射角または反射角
に対する反射光量の特性を示す関数と、被検体について
入射角または反射角に対する反射光量の特性を示す関数
をそれぞれ求める工程と、 少なくとも一方の上記関数を所定の入射角または反射角
だけシフトさせながら両方の関数の相関を求める工程
と、 上記両方の関数の相関が最も大きくなる入射角または反
射角のシフト量と参照試料の明暗境界とから被検体の明
暗境界を決定する工程を含むことを特徴とする屈折率測
定方法。
An object is irradiated with light at various angles of incidence, the amount of light reflected from the object is measured, and a light-dark boundary is determined based on the condition of total reflection of the object, whereby the refractive index of the object is determined. In the method for measuring the refractive index to be determined, a step of obtaining a function indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the incident angle or the angle of reflection for the reference sample having a known light-dark boundary and a function of indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the angle of incidence or the reflection angle of the subject And calculating a correlation between at least one of the functions while shifting at least one of the functions by a predetermined incident angle or a reflection angle; and a shift amount of the incident angle or the reflection angle and a reference sample at which the correlation between the two functions is maximized. Determining a light-dark boundary of the subject from the light-dark boundary of the object.
【請求項2】 上記全反射条件に基づく明暗境界をCC
Dセンサを用いて観測し、参照試料及び被検体の上記入
射角または反射角に対する反射光量の特性を示す関数を
CCDセンサのピクセル位置xに対するCCDセンサの
出力波形関数Rr (x)及びRm (x)として求めるこ
とを特徴とする請求項1記載の屈折率測定方法。
2. A light-dark boundary based on the total reflection condition is defined as CC
Observed using a D sensor, a function indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the incident angle or the reflected angle of the reference sample and the subject is represented by the output waveform functions R r (x) and R m of the CCD sensor with respect to the pixel position x of the CCD sensor. The refractive index measuring method according to claim 1, wherein the refractive index is determined as (x).
【請求項3】 上記関数Rr (x)及びRm (x)につ
いて、CCDセンサの出力がブランクの出力と最初に等
しくなるクロスポイントxcr,xcmをそれぞれ求め、そ
れらのクロスポイントが一致するようにいずれか一方の
関数をピクセル位置方向にd1だけシフトし、 上記シフト後の上記一方の関数と他方の関数との相関係
数を求め、さらに、上記一方の関数を微小距離Δxずつ
ピクセル方向にシフトながら上記一方の関数と他方の関
数との相関係数をそれぞれ求めて、そのうちそれらの相
関係数が最も大きくなるシフト量d2を求め、 上記シフト量の和(d1+d2)と上記参照試料の明暗
境界とから被検体の明暗境界を決定することを特徴とす
る請求項2に記載の屈折率測定方法。
3. For the functions R r (x) and R m (x), cross points x cr , x cm at which the output of the CCD sensor is first equal to the output of the blank are obtained, and the cross points match. One of the functions is shifted by d1 in the pixel position direction so as to obtain a correlation coefficient between the one function and the other function after the shift, and further, the one function is shifted by a small distance Δx for each pixel. While shifting in the direction, the correlation coefficient between the one function and the other function is obtained, and the shift amount d2 at which the correlation coefficient becomes the largest is obtained. The sum of the shift amounts (d1 + d2) and the reference sample are obtained. 3. The method according to claim 2, wherein a light-dark boundary of the subject is determined from the light-dark boundary.
【請求項4】 上記一方の関数を(d1+d2)だけピ
クセル位置方向に移動した後、上記微小距離Δxより小
さい単位Δx’ずつ上記一方の関数をピクセル位置方向
にシフトながら上記一方の関数と他方の関数との相関係
数をそれぞれ求めて、そのうちそれらの相関係数が最も
大きくなるシフト量d3を求め、 上記各シフト量の和(d1+d2+d3)と上記参照試
料の明暗境界とから被検体の明暗境界を決定することを
特徴とする請求項3に記載の屈折率測定方法。
4. After moving the one function in the pixel position direction by (d1 + d2), the one function and the other function are shifted by a unit Δx ′ smaller than the minute distance Δx in the pixel position direction. The correlation coefficient with the function is obtained, and the shift amount d3 at which the correlation coefficient is the largest is obtained. The light-dark boundary of the object is obtained from the sum (d1 + d2 + d3) of the shift amounts and the light-dark boundary of the reference sample. The refractive index measuring method according to claim 3, wherein
【請求項5】 関数Rr (x)及びRm (x)は、相関
係数が計算される範囲に渡って規格化されていることを
特徴とする請求項2〜4のいずれか一項記載の屈折率測
定方法。
5. The function according to claim 2, wherein the functions R r (x) and R m (x) are standardized over a range in which the correlation coefficient is calculated. The described refractive index measuring method.
【請求項6】 屈折率が測定される被検体との接触面を
有し、該接触面に光を入射する光入射路及び該接触面か
らの反射光を出射する出射路が形成された導波層と、該
導波層に接続されて該入射路に光を供給する光供給源
と、該出射路を通じて該導波層から出射した上記反射光
を検出するためのアレイ型センサを備え、該被検体の屈
折率を該アレイ型センサから観測される全反射臨界角に
相当する明暗境界に基づいて求める屈折率センサにおい
て、 前記明暗境界が既知の参照試料と未知の被検体について
上記アレイ型センサにより検出された結果から、参照試
料についてアレイ型センサの配列位置xに対する反射光
量の特性を示す関数Rr (x)と、前記被検体について
アレイ型センサの配列位置xに対する反射光量の特性を
示す関数Rm (x)との相互相関係数を所定の範囲に渡
って求めるとともに、Rm (x+ni)とRr (x)との
相互相関係数または、Rm (x)とRr (x+ni)(こ
こで、iはアレイ型センサの配列単位以下の値であり、
nは±1,±2,・・・)との相互相関係数を所定の範
囲に渡って求める第1演算手段と、 上記得られた相互相関係数のうち最も大きな値の相互相
関係数を示すniと参照試料の既知の明暗境界位置とから
被検体の明暗境界を求める第2演算手段とを含むことを
特徴とする屈折率センサ。
6. A light guide having a contact surface with an object whose refractive index is to be measured, wherein a light incident path for entering light to the contact surface and an exit path for emitting reflected light from the contact surface are formed. A wave layer, a light source connected to the waveguide layer and supplying light to the incident path, and an array-type sensor for detecting the reflected light emitted from the waveguide layer through the emission path, A refractive index sensor for determining a refractive index of the subject based on a light-dark boundary corresponding to a critical angle of total reflection observed from the array-type sensor, wherein the light-dark boundary is a known reference sample and an unknown object. From the result detected by the sensor, a function R r (x) indicating the characteristic of the amount of reflected light with respect to the array position x of the array type sensor for the reference sample and the characteristic of the amount of reflected light with respect to the array position x of the array type sensor for the subject are shown. shows the function R m ( ) And a cross-correlation coefficient with determined over a predetermined range of, the cross-correlation coefficient between R m (x + ni) and R r (x) or, R m and (x) R r (x + ni) ( where , I are values equal to or less than the array unit of the array type sensor,
n is ± 1, ± 2,...) over a predetermined range, a first calculating means, and a cross-correlation coefficient having the largest value among the obtained cross-correlation coefficients And a second calculating means for obtaining a light-dark boundary of the subject from ni and a known light-dark boundary position of the reference sample.
【請求項7】 前記アレイ型センサがx方向に配列した
リニアアレイ型センサであり、前記参照試料及び被検体
についてのリニアアレイ型センサの配列位置xに対する
反射光量の特性、関数Rr (x)及びRm (x)、並び
にRm (x+ni)とRr (x)またはRm (x)とRr
(x+ni)との相互相関係数の少なくとも一つを記憶す
る手段をさらに備えることを特徴とする請求項6に記載
の屈折率センサ。
7. A linear array sensor in which the array sensors are arranged in the x direction, and a characteristic of a reflected light amount with respect to an arrangement position x of the linear array sensor for the reference sample and the subject, a function R r (x). And R m (x), and R m (x + ni) and R r (x) or R m (x) and R r
7. The refractive index sensor according to claim 6, further comprising means for storing at least one of the cross-correlation coefficients with (x + ni).
【請求項8】 上記アレイ型センサがCCDセンサであ
ることを特徴とする請求項6または7記載の屈折率セン
サ。
8. The refractive index sensor according to claim 6, wherein said array type sensor is a CCD sensor.
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