JP4653148B2 - 手持ち屈折計およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、屈折計に関し、特に液体の屈折率を測定するための手持ち屈折計に関する。

従来より、液体の屈折率を測定するための手持ち屈折計が知られている。液体の屈折率が可溶性物質の含有量によって変化することから、手持ち屈折計は、一般的に、屈折率の違いを濃度や糖度に換算して液体の濃度や糖度を測定するための濃度計や糖度計として使用される。

手持ち屈折計は、被測定液と屈折率が既知の基礎プリズムとの境界面における臨界角から、被測定液の屈折率を測定するというものである。被測定液から基礎プリズムに向かって光を入射させると、境界面において臨界角で屈折した光が基礎プリズムから出射する方向に、明暗の境界線が生ずる。屈折率（あるいは濃度または糖度）を示す目盛り上に、この明暗の境界線を結像させることにより、対応する屈折率（あるいは濃度または糖度）が得られる。

図６は、光軸に沿って切断した従来の手持ち屈折計の断面図である。図示のとおり、手持ち屈折計は、フレームと光学系部品とを有する。フレームは、鏡筒１０と、鏡筒１０の内部に固定された円筒形の光学シャーシ６０とを含む。鏡筒１０は、筒型の鏡筒中央部１２と、鏡筒中央部１２の前方端部に着脱可能に固定された鏡筒先端部１４と、鏡筒中央部１２の後方端部に着脱可能に固定された鏡筒接眼部１６と、を含む。光学系部品は、鏡筒先端部１４に固定された基礎プリズム２０と、鏡筒接眼部１６に固定された元玉レンズ２２と、光学シャーシ６０の内部に固定された対物レンズ２６、斜光スプリング６２、および、目盛り６４と開玉レンズ６６とから成る光学目盛り６８を含む。

図７は、図６の線７に沿って切断した断面図である。光学目盛り６８は、対物レンズ２６と同様に、光軸を中心とする円筒形の外周面を有する。図示のとおり、光学目盛り６８は、屈折率（あるいは濃度または糖度）を示す目盛り線７０を有する。

従来の手持ち屈折計はこのような構造を有するため、製造が困難である。対物レンズ２６、斜光スプリング６２、および光学目盛り６８は、専用の治具により光学シャーシ６０の内部に押し入れ、接着されなければならない。特に、光学目盛り６８は、接着される前に、目盛り線７０が光学目盛り６８に結像される明暗の境界線と平行になるように、光学シャーシ６０に対して正確に位置決めされなければならない。この光学目盛り６８の位置決めは、光学シャーシ６０を鏡筒先端部１２に固定した後、光学シャーシ６０の端部を治具によりわずかに押し広げて光学目盛り６４を回転させながら行なうため、困難な作業であった。

本願発明の目的は、上記の問題点を解決するための、製造が容易な屈折計を提供することである。

上記課題は、被測定体の屈折率を測定するための手持ち屈折計であって、鏡筒と、前記鏡筒の第１端部に設けられた、屈折率が既知の基礎プリズムと、前記鏡筒の内部に設けられた光学組立体であって、筒形の光学シャーシと、前記光学シャーシにより所定の光軸に沿って一列に保持される、対物レンズ、基礎プリズムに接触された被測定体の屈折率を示すための目盛りを有する目盛り部材、および、開玉レンズと、を有する光学組立体と、前記鏡筒の第２端部に設けられた元玉レンズと、を備え、前記光学シャーシは、前記目盛り部材を、前記光学シャーシに対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするための光学シャーシ側位置決め部を有し、前記目盛り部材は、前記光学シャーシ側位置決め部に係合することにより、前記目盛り部材を、前記光学シャーシに対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするための目盛り部材側位置決め部を有する手持ち屈折計により達成される。

好ましくは、前記光学シャーシは、相互に接合された上側シャーシおよび下側シャーシを有する。

好ましくは、前記光学シャーシは、迷光が生じるのを防止するための遮光手段を内側に有する。

前記遮光手段は、例えば、前記光学シャーシの延伸軸方向に間隔を空けて設けられた環状凹部または環状凸部を有する。

前記遮光手段は、前記光学シャーシの延伸軸方向に沿って起伏する波形の形状を有してもよい。

あるいは、上記課題は、フレームと、プリズムと、対物レンズと、目盛り部材と、接眼レンズと、を有し、前記フレームは、前記目盛り部材を、前記フレームに対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするためのフレーム側位置決め手段を有し、前記目盛り部材は、前記フレーム側位置決め部と係合することにより、前記目盛り部材を、前記フレームに対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするための目盛り部材側位置決め部を有する屈折計によって達成される。

また、上記課題は、被測定体の屈折率を測定するための手持ち屈折計の製造方法であって、対物レンズおよび開玉レンズを下側シャーシに配置する工程と、目盛り部材の目盛り部材側位置決め部を下側シャーシの光学シャーシ側位置決め部に係合することにより、目盛り部材を下側シャーシに位置決めする工程と、上側シャーシの光学シャーシ側位置決め部を目盛り部材の目盛り部材側位置決め部に係合して、上側シャーシを下側シャーシに取り付ける工程と、を有する製造方法によって達成される。

上記製造方法は、さらに、内側に遮光手段を有する上側シャーシおよび下側シャーシを成形する工程を有することが好ましい。

したがって、本願発明によれば、製造が容易な手持ち屈折計を提供することができる。

以下、図１乃至図７を参照しながら、本願発明による屈折計の実施形態を詳細に説明する。

図１は、本願発明による屈折計の実施形態を光軸に沿って切断した断面図である。図示のとおり、この実施形態は、一般的には、鏡筒１０と、前記鏡筒１０の第１端部に設けられた、屈折率が既知の基礎プリズム２０と、前記鏡筒１０の内部に設けられた光学組立体２４であって、筒形の光学シャーシ３２と、前記光学シャーシ３２により所定の光軸に沿って一列に保持される、対物レンズ２６、基礎プリズム２０に接触された被測定体２１の屈折率を示すための目盛りを有する目盛り部材２８、および、開玉レンズ３０と、を有する光学組立体２４と、前記鏡筒１０の第２端部に設けられた元玉レンズ２２と、を備え、前記光学シャーシ３２は、前記目盛り部材２８を、前記光学シャーシ３２に対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするための光学シャーシ側位置決め部４６を有し、前記目盛り部材２８は、前記光学シャーシ側位置決め部４６に係合することにより、前記目盛り部材２８を、前記光学シャーシ３２に対して、光軸を中心とする円周方向において位置決めするための目盛り部材側位置決め部４８を有する。

より詳細には、以下の通りである。

図１に示すように、鏡筒１０は、筒形の鏡筒中央部１２と、鏡筒中央部１２の前方（光の入射側）の端部に着脱自在に固定された鏡筒先端部１４と、鏡筒中央部１２の後方（接眼側）の端部に着脱自在に固定された鏡筒接眼部１６と、を含む。

鏡筒先端部１４の前方には、蓋部１８が、ピン１９により開閉自在に取り付けられている。図１に示す蓋部１８の閉位置において、被測定体（被測定液）２１が、蓋部１８と基礎プリズム２０との間に保持される。蓋部１８は、様々な角度から被測定体２１に光を入射させるための光透過性材料からなる。

基礎プリズム２０は、蓋部１８の内側の鏡筒先端部１４に固定されている。基礎プリズム２０は、被測定体２１との境界面を形成する第１プリズム面２０ａと、第１プリズム面２０ａと共に基礎プリズム２０の頂角２０ｃを定義する第２プリズム面２０ｂとを有する。蓋部１８を透過した光は、第１プリズム面２０ａから入射し、第２プリズム面２０ｂから出射する。

光学シャーシ３２は、鏡筒中央部１２の内部に固定されている。光学シャーシ３２の形状は、筒形であり、例えば、図示のように円筒形である。光学シャーシ３２は、好ましくは、相互に接合された第１シャーシとしての上側シャーシ３４および第２シャーシとしての下側シャーシ３６を含む。上側シャーシ３４および下側シャーシ３６は、例えば、円筒をその中心軸に沿って切断した半円筒形の形状を有する。

対物レンズ２６は、光学シャーシ３２の前方側に設けられた対物レンズ保持部５４により保持される。このとき、対物レンズ２６の光軸は、第１プリズム面２０ａおよび第２プリズム面２０ｂの各法線を含む平面上にある。以下、対物レンズ２６の光軸の方向をＸ軸方向、第１プリズム面２０ａおよび第２プリズム面２０ｂの各法線を含む平面をＸＹ平面と称する。

対物レンズ２６より後方において、光学シャーシ３２は、迷光が生じるのを防止するための遮光手段３８を内側に有する。遮光手段３８は、光軸を中心とする円周方向に沿って延伸する複数の溝（凹部）３９を含む。これらの溝３９は、光軸の方向（Ｘ軸方向）に間隔を空けて設けられる。図示のとおり、溝３９は、例えば、半円形（Ｕ字型）の断面を有する。これにより、光学シャーシ３２の内部において乱反射による迷光が発生じるのを防止することができる。

目盛り部材２８は、光学シャーシ３２に設けられた目盛り部材位置決め部（光学シャーシ側位置決め部）４６により、対物レンズ２６の焦点に配置される。目盛り部材２８は、光学シャーシ側位置決め部４６に係合する目盛り部材側位置決め部４８を有する。

図２は、図１の線２−２に沿って切断した断面図である。図示のとおり、目盛り部材２８は、被測定体の屈折率を示すための複数の目盛り線４４を有する。目盛り部材２８に結像される明暗の境界線が屈折率の値を正確に示すように、目盛り部材２８は、目盛り線４４がＺ軸と平行になるように位置決めされる。より詳細には、図２に示すように、光学シャーシ側位置決め部４６は、例えば、Ｚ軸方向に延伸するＺ方向溝４６ａと、Ｙ軸方向に延伸するＹ方向溝４６ｂと、を含む。一方、目盛り部材側位置決め部４８は、目盛り線４４と平行な方向に延伸する第１外縁部４８ａと、目盛り線４４と直交する方向に延伸する第２外縁部４８ｂと、を含む。これにより、目盛り部材２８は、目盛り線４４がＺ軸と平行になるように、光軸を中心とする円周方向において位置決めされる。

図３は、図１の線３−３に沿って切断した断面図である。図示のとおり、目盛り部材側位置決め部４８は、例えば、厚さｔの矩形断面を有する。一方、光学シャーシ側位置決め部４６は、例えば、幅ｔの矩形断面の溝からなる。これにより、目盛り部材２８は、対物レンズ２６の焦点に合うように、光軸の方向（Ｘ軸方向）において位置決めされる。

再び図１を参照するに、接眼レンズ４０は、互いに対向する開玉レンズ３０と元玉レンズ２２とからなる。開玉レンズ３０は、光学シャーシ３２に設けられた開玉レンズ保持部５６により、目盛り部材２８の後方に保持されている。元玉レンズ２２は、鏡筒接眼部１６に設けられた接眼開口１５に固定されている。開玉レンズ３０および元玉レンズ２２の光軸は、対物レンズ２６の光軸と一致する。

これにより、対物レンズ２６により目盛り部材２８上に結像された明暗の境界線が示す屈折率の値は使用者によって読み取り可能であるように拡大される。

図４は、本願発明による屈折計の実施形態の製造方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１で、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６を成形する。

図５は、組み立て前の上側シャーシ３４および下側シャーシ３６を示す。好ましくは、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６は、鋳込み成形などにより容易に成形され得るように、プラスチックからなる。これにより、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６の成形用の型をあらかじめ加工しておくことによって、遮光手段３８を容易に形成することができる。

このように形成された遮光手段３８は、従来の屈折計における遮光スプリング６２（図６）と同様に、乱反射による迷光の発生を防止する効果を有する。しかも、遮光スプリング６２を使用する場合、あるいは上側シャーシ３４および下側シャーシ３６の成形後に遮光手段３８を後加工する場合に比べて、材料費および加工費を削減することができる。また、遮光スプリング６２を取り付ける工程、あるいは、遮光手段３８を後加工する工程が必要ないため、製造時間も短縮することができる。なお、遮光手段３８と同様に、対物レンズ保持部５４および開玉レンズ保持部５６が、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６の成形時に形成される。対物レンズ保持部５４および開玉レンズ保持部５６の形状は、例えば、対物レンズ２６および開玉レンズ３０の円筒形の側面に係合するように、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６の中心軸の円周方向に沿って延伸する溝からなる。

ステップＳ１０３で、下側シャーシ３６の対物レンズ保持部５４および開玉レンズ保持部５６に対物レンズ２６および開玉レンズ３０を挿入する。対物レンズ２６および開玉レンズ３０の挿入は、従来の製造方法のように、光学シャーシ６０（図６）の端部から押し込む必要がないので、特別な治具を使用する必要がなく、容易である。したがって、製造時間を短縮することができる。

ステップＳ１０５で、下側シャーシ３６に目盛り部材２８を挿入する。より詳細には、目盛り部材２８の第２外縁部４８ｂをＹ方向溝４６ｂに沿わせて、第１外縁部４８ａ（図２参照）がＸ方向溝４６ａに当接するまで、目盛り部材２８を目盛り部材位置決め部４６に挿入する。これにより、目盛り部材２８を、光軸の軸方向について位置決めすると同時に、光軸を中心とする円周方向についても位置決めすることができる。目盛り部材２８の挿入は、従来の製造方法における、光学シャーシ６０の端部から光学目盛り６８を押し込む作業に比べて、容易である。また、挿入後の目盛り部材２８は、従来の光学目盛り６８のように、光軸を中心とする円周方向における困難な位置決めを必要としない。したがって、製造時間を短縮することができる。

ステップＳ１０７で、対物レンズ２６、目盛り部材２８、および、開玉レンズ３０の各面のゴミ取りを行なう。下側シャーシに組み込んだときゴミの確認をして、ゴミがあればシャーシから取り外してゴミ取りを行なうことができる。また、シャーシに穴を開けておくことにより、組み込んだ後、従来どおりにゴミ取りを行なうこともできる。

ステップＳ１０９で、上側シャーシ３４を下側シャーシ３６に接合する。図５に示すように、上側シャーシ３４および下側シャーシ３６は、相互に接合するための接合部を有する。接合部は、例えば、穴（または溝）５０および突起５２からなる。相互接合により、上側シャーシ３４の対物レンズ保持部５４、目盛り部材位置決め部４６、および、開玉レンズ保持部５６は、下側シャーシ３６に挿入された対物レンズ２６、目盛り部材２８、および、開玉レンズ３０と係合する。

これにより、円筒形の光学シャーシ３２の内部に対物レンズ２６、目盛り部材２８、および、開玉レンズ３０が位置決めされた光学組立体２４が完成される。したがって、光学組立体２４は、従来よりも短時間かつ低コストで製造され、従来のものと同様の機能を有する。

ステップＳ１１１で、光学組立体２４を鏡筒中央部１２に取り付ける。

ステップＳ１１３で、鏡筒中央部１２に鏡筒先端部１４および鏡筒接眼部１６を取り付ける。これにより、目盛り部材２８の目盛り線４４は、光学シャーシ３２および鏡筒１０を介して、基礎プリズム２０に対して、屈折計の光軸を中心とする円周方向において正確に位置決めされる。

以上の説明から明らかなように、前記屈折計は、以下の効果を奏する。

（１）屈折計の製造において、迷光の発生を防止するための遮光手段を光学シャーシの内側に容易に形成することができる。

（２）屈折計の製造において、対物レンズ、目盛り部材および接眼レンズを容易にフレームに取り付けられる。

（３）屈折計の製造において、目盛り部材を光学シャーシに対して容易に位置決めすることができる。

なお、本願発明は、以上に説明した実施形態に限定されるものではない。例えば、光学シャーシは、必ずしも、円筒形でなくてもよい。光学組立体の組み立てについても、上側シャーシに対して対物レンズ、目盛り部材、および、開玉レンズを挿入し、その後、下側シャーシを上側シャーシに取り付けてもよい。また、遮光手段３８の溝３９は、半円形の替わりに、例えば、Ｖ字型、角形の断面を有していてもよい。

図１は、本願発明による屈折計の実施形態を光軸に沿って切断した断面図である。 図２は、図１の線２−２に沿って切断した断面図である。 図３は、図１の線３−３に沿って切断した断面図である。 図４は、本願発明による屈折計の実施形態の組み立て方法を示すフローチャートである。 図５は、上側シャーシおよび下側シャーシの平面図である。 図６は、従来の屈折計の断面図である。 図７は、図６の線７に沿って切断した断面図である。

符号の説明

１０ 鏡筒
１２ 鏡筒中央部
１４ 鏡筒対物部
１６ 鏡筒接眼部
１５ 接眼開口
１８ 蓋部
２０ 基礎プリズム
２２ 元玉レンズ
２４ 光学組立体
２６ 対物レンズ
２８ 目盛り部材２８
３０ 開玉レンズ
３２ 光学シャーシ
３４ 上側シャーシ
３６ 下側シャーシ
３８ 遮光手段
４０ 接眼レンズ
４４ 目盛り線
４６ 光学シャーシ側位置決め部
４８ 目盛り側位置決め部
５０ 穴または溝
５２ 突起
５４ 対物レンズ保持部
５６ 開玉レンズ保持部６０ 光学シャーシ
６２ 斜光スプリング
６４ 目盛り
６６ 開玉レンズ
６８ 光学目盛り
７０ 目盛り線

Claims (3)

1. 半円筒形の第１シャーシ（３４）及び第２シャーシ（３６）を成形する際に、成形用の型によって、前記第１シャーシ（３４）及び第２シャーシ（３６）の内側に円周方向に延びる複数の凹部（３９）を遮光手段（３８）として一体的に形成し、且つ前記第１シャーシ（３４）及び第２シャーシ（３６）の内側に対物レンズ保持部（５４）及び目盛り部材位置決め部（４６）を一体的に形成する工程と、
   対物レンズ（２６）及び目盛り部材（２８）をそれぞれ前記第２シャーシ（３６）に一体的に形成された前記対物レンズ保持部（５４）及び前記目盛り部材位置決め部（４６）に配置する工程と、
   前記第１シャーシ（３４）に一体的に形成された前記対物レンズ保持部（５４）及び前記目盛り部材位置決め部（４６）をそれぞれ前記対物レンズ（２６）及び前記目盛り部材（２８）と係合させ、前記第１シャーシ（３４）を前記第２シャーシ（３６）に接合する工程と、
   を有する手持ち屈折計の製造方法。
2. 前記第１シャーシ（３４）及び第２シャーシ（３６）は鋳込み成形によって製造される、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記第１シャーシ（３４）及び第２シャーシ（３６）はプラスチックから製造される、請求項１又は２に記載の製造方法。

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