JP3238305B2 - 水中粉体の画像検出装置 - Google Patents

水中粉体の画像検出装置

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume, or surface-area of porous materials
    • G01N15/10—Investigating individual particles
    • G01N15/14—Electro-optical investigation, e.g. flow cytometers
    • G01N2015/1497—Particle shape

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水中に懸濁している微
小粉体の特徴を解析するために、水中粉体の大小にかか
わりなく鮮明な画像を検出することができる水中粉体の
画像検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】水中、特に汚染された河川、湖沼、海
洋、浄水場、または下水処理場および顔料製造などの工
程水などに、動物、植物および鉱物等が懸濁浮遊してい
る。これら動物、植物および砿・鉱山の形状は、従来か
ら広く自動化されている水質の物理化学的分析装置によ
り検出されているが、検出されない有効な情報も多く存
在している。しかしながら、これらの懸濁物は、非常に
小さく、いわゆる顕微鏡でしか見ることができず、その
うえ懸濁物は大小さまざまであり、倍率が一定の顕微鏡
では小さな粉体は不鮮明になり、大きな粉体の場合には
顕微鏡の視界にはいらなくなり撮影することができな
い。
【０００３】従来、大小さまざまな水中粉体の全体を撮
影する手段として、拡大鏡を複数用意し、目的の倍率を
交換しながら選択する装置が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、拡大鏡
を交換し倍率を上げて、より小さな粉体を拡大して撮影
しようとする際、拡大した撮影画面中に粉体がはいって
いなければならない。このような場合、従来の技術では
拡大鏡の倍率を拡大すると、粉体が撮影できなくなるこ
とがある。
【０００５】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、より微小な水中粉体を拡大して撮影し粉体
の全体像を正確に把握することができる水中粉体の画像
検出装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、対向する一対
のガラス窓により形成され、粉体を含有する液状検体を
収納する検体室と、この検体室の隣に一方のガラス窓を
介して設けられ、倍率が可変のズーム拡大鏡を経た検体
を撮影して検体画像を得るカメラと、検体室とズーム拡
大鏡との間に設けられ、検体側からの光軸を変化させる
光軸角変換器と、カメラからの検体画像情報に基づい
て、光軸角変換器を作動させて検体画像中の粉体画像が
画面中心にくるよう制御するとともに、ズーム拡大鏡を
所定の拡大倍率に設定する画像制御装置と、を備えたこ
とを特徴とする水中粉体の画像検出装置である。
【０００７】本発明によれば、検体室内の物体を有する
検体から出た光が、一方のガラス窓および光軸角度機器
を通り、ズーム拡大鏡により拡大されてカメラにより撮
影される。カメラからの検体画像は画像制御装置に入力
され、この画像制御装置により光軸角変換器が作動し、
検体からの光の光軸を変化させて検体画像中の粉体画像
が画面中心にくるよう調整される。同時に画像制御装置
によりズーム拡大鏡が所定の拡大倍率に設定される。こ
のため粉体画像を画面中心にもってきて、粉体の全体像
を正確に把握することができる。
【０００８】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１乃至図７は本発明による水中粉体の画
像検出装置の実施例を示す図である。
【０００９】図１において、水中粉体の画像検出装置は
筐体１９を備え、筐体１９内には対向する投影ガラス窓
１１および照明ガラス窓１２が配設されている。これら
投影ガラス窓１１と照明ガラス窓１２との間には検体室
１３が形成され、この検体室１３内に微細な粉体を含有
する液状検体が流入するようになっている。また検出体
１３の下端にはドレンバルブ５が設けられている。
【００１０】検体室１３には開口１８を有する導水管１
７を介してタンク４が接続され、さらにタンク４には検
水導水管３から液状検体が採取されるようになってい
る。
【００１１】タンク４内には、タンク４内を洗浄するた
めの洗浄器６が配設され、さらにまたタンク４にはエア
ポンプ１がエアバルブ２を介して接続されている。また
タンク４内の洗浄器６には、洗浄液供給ポンプ７が洗浄
液供給バルブ８を介して接続され、さらにタンク４には
薬液注入装置１０が薬液注入管９を介して接続されてい
る。このうち洗浄器６および洗浄液供給ポンプ７は、い
ずれもタンク４内を洗浄するためのものであり、エアポ
ンプ１は液状検体をタンク４内に吸引するためのもので
ある。
【００１２】また検体室１３内にスライドガラス１４が
上下方向に移動自在に設けられており、このスライドガ
ラス１４はシャフト１５を介してアクチュエータ１６に
より駆動されるようになっている。
【００１３】さらに、筐体１９内に照明ガラス窓１２に
よって照明室６２が形成され、この照明室６２内に光源
６０が収納配置されている。また照明室６２の照明ガラ
ス窓１２以外内壁には、光源６０を検体室１３側へ導く
反射鏡６１が設けられている。
【００１４】他方、筐体１９内に投影ガラス１１によっ
て撮影室６３が形成され、この撮影室６３内には検体室
１３側から順に光の向きを変化させる光路角度機器２０
と、光路長変換器２３と、ズーム拡大鏡２１が取付けら
れたＣＣＤカメラ２２とが配設されている。また、これ
ら光路角変換器２０と、光路長変換器２３と、ＣＣＤカ
メラ２２には制御器２５が接続されている。この制御器
２５はエアポンプ１、エアバルブ２、洗浄液供給路ボン
プ７、洗浄液供給バルブ８および薬液注入装置１０を制
御するようになっている。
【００１５】次に光路角変換器２０について図２により
詳述する。図２において、図２（ａ）は光路角変換器の
平面図であり、図２（ｂ）はその側面図であり、図２
（ｃ）は図２（ｂ）のＣ線方向矢視図である。
【００１６】図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、光
路角変換器２０はプリズム２６を有しており、検体室１
３のうち撮影ガラス窓１２とスライドガラス１４に挾ま
れた部分の検体からの光はＡからプリズム２６のＢ点で
反射され、ＣＣＤカメラ２２の方向Ｃへと向うようにな
っている。プリズム２６はシャフト２７に固定され、シ
ャフト２７は玉軸受２８を支点として揺動可能となって
いる。またシャフト２７のプリズム２６と反対側にはバ
ネ２９により筐体１９に連結され、シャフト２７の他端
は２本のワイヤ３０，３１に接続されている。ワイヤ３
０とワイヤ３１の交わる角度は、図２（ｃ）に示すよう
に略９０°となっている。またワイヤ３０とワイヤ３１
は、各々Ｘ軸巻上機３２とＹ軸巻上機３３にプーリー３
４，３５を介して連結されている。
【００１７】次に光路長変換器２３について図３（ａ）
（ｂ）（ｃ）により詳述する。
【００１８】このうち図３（ａ）（ｂ）は光路長変換器
２３の原理図であり、図３（ｃ）は光路長変換器２３の
詳細図である。図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、
検体からの光はＤからプリズム３５のＥ点に入り、Ｅ点
で直角に反射される。次に光はプリズム３６のＦ，Ｇ点
で反射されて、プリズム３７のＨ点よりズーム拡大鏡２
１の方向Ｉへと進むようになっている。このようにＤか
らＩまでの光路は距離ＥＦとＧＨとの和の分だけ長くな
る。従って、プリズム３６をプリズム３５、３７に対し
て離接し、ＥＦとＧＨとの和を変化させることにより光
路長を調節することができる。
【００１９】図３（ｃ）に示すように、光路長変換器２
３は、プリズム３５、３６、３７を有し、このうちプリ
ズム３５、３７はケース３８内に収納され、プリズム３
６はケース３９内に収納されている。
【００２０】図３（ｃ）に示すようにケース３７はケー
ス３８の外側にスライド移動できるように配設されてお
り、ケース３９の一方はスプリング４０を介して固定さ
れ、ケース３９の他方はワイヤ４１とプーリ４２を介し
て巻上機４３に連結されている。
【００２１】次にタンク４内に配設された洗浄器６につ
いて図４（ａ）（ｂ）により説明する。図４（ａ）
（ｂ）に示すように、洗浄器６はフランジ４６ａを有す
る回転チューブ４６を備えている。タンク４の上蓋４４
の下側にはおねじが形成され、このおねじにキャップ４
５のめねじが係合して、回転チューブ４６のフランジ４
６ａを上下２枚のテフロンリング４７を介して緩く挾持
している。回転チューブ４６の下端には一対のノズル４
８が設けられ、各ノズル４８は回転チューブ４６の円周
方向に延びている。洗浄液供給ポンプ７から上蓋４４の
導入口４９を経て注入された洗浄液が回転チューブ４６
を通り一対のノズル４８より噴出すると、回転チューブ
４６が回転し、ノズル４８から噴出する洗浄液がタンク
４の内壁を洗浄するようになっている。またタンク４に
はエアポンプ１側に連通する出口５０が設けられ、さら
にタンク４には薬液乱入管９の取付点５１が取付けられ
ている。
【００２２】次にこのような構成からなる本実施例の作
用について説明する。まず図１に示すように検体室１３
下端に設けられたドレンバルブ５を閉とし、エアバルブ
２を開としてエアポンプ１を作動させる。この場合、タ
ンク４内は陰圧となり検水導入管３を通って微細な粉体
６５ａを含む液状検体６５がタンク４内に流入する。図
５に示すように、タンク４内の検体６５の水位がＳ点以
上になった時、エアポンプ１が停止し、エアバルブ２が
外界に解放され空気がタンク４内に流れ込む。
【００２３】このとき、余分の検体６５が検水導入管３
を逆流して排出され、検体６５の水位はＳ点のところま
で降下する。ここで所定の時間静止しておくと、タンク
４内の検体６５中の粉体６５ａは沈降し、Ｔ点に界面を
有するまでに十分に濃縮される（図５の実線参照）。こ
の間、照明ガラス窓１２と撮影ガラス窓１１とにより気
密に仕切られた検体室１３中のスライドガラス１４は、
導水管１７の開口１８より上側に位置している。次に十
分に濃縮した４内の検体６５は、ドレンバルブ５を所定
の時間開とすることにより、導水管１７を経て検体室１
３に流入する（図５の二点鎖線位置）。
【００２４】次いで、スライドガラス１４を静かに降下
させることにより、このスライドガラス１４と撮影ガラ
ス窓１１の間にいわゆるプレパレートが形成される。こ
のように形成されたプレパシート内の検体６５が、光軸
角変換器２０、光軸長変換器２３、およびズーム拡大鏡
２１を通してＣＣＤカメラ２２により撮影される。な
お、エアポンプ１およびエアバルブ２の作動およびドレ
ンバルブ５の開閉は制御器２５の指令でおこなわれる。
【００２５】次に検体６５をＣＣＤカメラ２２により撮
影する作用について詳述する。まず照明室６２内の光源
６０からの光が反射鏡６１により集光され、照明ガラス
窓１２を経て検体室１３に入り、検体６５を照らす。検
体６５からの光は上述のように、撮影ガラス窓１１、光
軸角変換器２０、光軸長変換器２３およびズーム拡大鏡
２１を経てＣＣＤカメラ２２により撮影される。
【００２６】ＣＣＤカメラ２２により得られた検体画像
を図６（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。このうち図６（ａ）
はズーム拡大鏡２１を低倍率として撮影した場合の検体
画像を示したものであり、画面の中心に検体６５からの
光の光軸０が位置している。
【００２７】ＣＣＤカメラ２２により得られた検体画像
は、制御器２５に送られ、その後制御器２５から画像解
析装置（パソコン）５２に送られる。この画像解析装置
５２において、検体画像は粉体の分級および各々の重心
の位置が計算され、所定の粒度の粉体が選択される。そ
して粉体の重心Ｐの座標（ｘ1 ，ｙ1 ）が制御器２５に
送られ、制御器２５により光路角変換器２０を作動させ
て検体６５からの光の光軸０をずらし、粉体の重心Ｐが
画面の中心にくるように調整する。次いで制御器２５に
よりズーム拡大鏡２１が所定の高倍率に変換され、その
結果図６（ｂ）に示す検体画像が得られる。この時、同
時に制御器２５により光路長変換器２３を作動させて検
体６５からの光の光路長を調整し、ＣＣＤカメラ２２に
より撮影される検体画像の焦点合せを行う。
【００２８】なお、検体６５からの光の光軸０を調整す
ることなくズーム拡大鏡２１により高倍率とした場合の
検体画像を図６（ｃ）に示す。この場合は図６（ｃ）に
示すように、粉体の全体像は得ることができない。
【００２９】このように本実施例によれば、図６（ｂ）
に示すように、粉体を画面中心にもってきて、粉体の全
体像を正確に把握することができる。この場合、制御器
２５および画像解析装置５２により画像制御装置が構成
される。
【００３０】ところで、このような粉体画像を何回か検
出する作業を繰り返すと、タンク４内が汚れてくるの
で、制御器２５により定期的にタンク４内を洗浄する。
すなわち、タンク４内を空にした後、制御器２５により
洗浄液供給ポンプ７が作動し、洗浄液が洗浄液供給バル
ブ８から洗浄器６の回転チューブ４６内に流入する。次
に回転チューブ４６内の洗浄液がノズル４８から流出
し、回転チューブ４６の回転に伴って洗浄液がタンク４
内面に噴出される。このようにしてタンク４内が定期的
に洗浄される。
【００３１】また、薬液注入装置１０から必要な薬液が
タンク４内の検体６５内に注入されて、検体６５中の粉
体６５ａを鮮明に映し出すことができる。なお薬液注入
装置１０からタンク４内の洗浄に必要な薬液を注入して
もよい。
【００３２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、検体画像
中の粉体画像を画面中心にもってきた状態で画像を拡大
することができる。このため、検体中の微細な粉体の全
体像を正確に把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による水中粉体の画像検出装置の一実施
例を示す構成図。
【図２】光軸角変換器の構成を示す構成図。
【図３】光軸長変換器の原理と構成を示す図。
【図４】洗浄器の構成を示す図。
【図５】本発明の作用を示す水中粉体の濃縮状態を示す
図。
【図６】本発明の作用を示す検体画像の図。
【図７】本発明における制御器と画像解析装置を示す
図。
【符号の説明】
６ 洗浄器 １０ 薬液注入装置 １１ 撮影ガラス窓 １２ 照明ガラス窓 １６ アクチュエータ ２０ 光路角変換器 ２１ ズーム拡大鏡 ２２ ＣＣＤカメラ ２３ 光路長変換器 ２５ 制御器 ５２ 画像解析装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/02 G01B 11/00 G02B 21/26 G02B 21/36

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】対向する一対のガラス窓により形成され、
    粉体を含有する液状検体を収納する検体室と、 この検体室の隣に一方のガラス窓を介して設けられ、倍
    率が可変のズーム拡大鏡を経た検体を撮影して検体画像
    を得るカメラと、 検体室とズーム拡大鏡との間に設けられ、検体側からの
    光軸を変化させる光軸角変換器と、 カメラからの検体画像情報に基づいて、光軸角変換器を
    作動させて検体画像中の粉体画像が画面中心にくるよう
    制御するとともに、ズーム拡大鏡を所定の拡大倍率に設
    定する画像制御装置と、 を備えたことを特徴とする水中粉体の画像検出装置。
  2. 【請求項２】検体室とズーム拡大鏡との間に、更に検体
    側からの光の光路長を調節する光路長変換器を設けたこ
    とを特徴とする請求項１記載の水中粉体の画像検出装
    置。
  3. 【請求項３】検体室内にはスライドガラスが移動可能に
    設けられ、このスライドガラスと一方のガラス窓とによ
    ってプリパレートを形成することを特徴とする請求項１
    記載の水中粉体の画像検出装置。
  4. 【請求項４】検体室の隣に他方のガラス窓を介して照明
    装置を設け、この照明装置は光源と反射鏡とからなるこ
    とを特徴とする請求項１記載の水中粉体の画像検出装
    置。
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