JPH024852B2

JPH024852B2 -

Info

Publication number: JPH024852B2
Application number: JP59280643A
Authority: JP
Inventors: Susumu Nakagawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-30
Filing date: 1984-12-30
Publication date: 1990-01-30
Also published as: JPS61159137A; US4650323A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は糖度計等に最適な濃度計に関する。

従来技術とその問題点従来より糖濃度を測定する糖度計としてプリズ
ムを利用した接眼鏡方式のものが知られている。
この糖度計は第１図Ａに示すようにプリズム１の
第１面を採光面２、第２面を着色した反射面３、
第３面を光出射面４とし、採光面２に検液５を全
面塗着し、該検液５の透過光線をプリズム１に通
し検液濃度に応じた角度に屈折して光出射面４よ
り出射させ、該着色光反射面３を反射して出射し
た光P1と、該着色光反射面３で反射せずに出射
した光P2とを、ゲージプレート６を通し、着色
光と白色光の境界線Ｐがゲージプレート６の目盛
７を横切る位置で濃度を読み取るものである（第
１図Ｂ参照）。

しかし、この糖度計は明暗の境界線を小さな接
眼窓から片目で検視するために非常に見憎い上
に、境界線が接眼姿勢、角度等によつてその都度
視界に振れを生じ、更に境界線上に明暗何れにも
属さない半暗色部が存在してぼやけを生じ、正確
な境界を把握し憎い等の欠点があり、誤検出を来
し易く、その上使い憎い等の問題を有しているこ
とに加え、プリズム採光面に付着させる検液の厚
薄に斑が生じ、透過光量が不均一となつたり、検
液が厚くつきすぎ、透過光量を著しく減殺して測
定誤差等を生じ高信頼の濃度検出が期待し得ない
欠点があつた。

そこで、多数の光電変換素子を列配置して構成
されたイメージセンサを上記プリズム出射光の検
光素子として使用した濃度計を提案した（実願昭
58−第177269号）。この糖度計によれば、プリズ
ムを通して糖濃度に応じた角度に屈折した光をイ
メージセンサで受け、イメージセンサを構成する
個々の光電変換素子からの電気信号を、情報源と
してデジタル又はアナログにて濃度表示するもの
であり、これによれば前記した第１図Ａに示すよ
うな従来の糖度計の欠点、問題点を解消すること
ができる。

本発明は上記出願人の先願例を活用しつつ更に
その検液部における改善を図り、その作用効果の
向上を図つたものである。

而して第１図に示す糖度計においては、検液５
の透過光線の光源として自然光を使用しているた
め、周囲が非常に暗い場合には測定が不可能とな
り、又種々の強度、波長の光を含む自然光を光源
とするため、測定場所や時間等の環境条件によつ
て測定値に誤差を生じ正確な測定ができない等の
欠点があつた。

更に、プリズムの採光面が外部に開放され、あ
らゆる方向から光がプリズムに入射するため、外
乱要因を取込み易い等の欠点がある。

以上の問題点を解決するため、本発明では検液
の透過光線をプリズムに通し、検液濃度に応じた
角度に屈折して出射させ、該出射光角度の検知に
て検液の濃度測定を行う濃度計において、濃度計
容器に遮光カバーを開閉可に取付け、該遮光カバ
ーが閉合される濃度計容器の開放面に上記プリズ
ムを配設すると共に、上記遮光カバーに遊動板を
設け、該遊動板に上記プリズムの採光面に重ね合
せられる採光板を取付けると共に、該採光板に近
接して上記検液透過光線の光源ランプを設け、遮
光カバー内光源において検液濃度測定が行えるよ
うに構成したものである。

上記によつて本発明は周囲の明暗、太陽光線の
有無に拘らず、安定且つ高信頼の測定が可能であ
り、外乱要因に左右されない濃度測定を可能とし
た濃度計を提供するものである。

更に本発明は遮光カバーの開閉にてプリズムと
採光板と光源ランプとの相対位置が確保され直ち
に検液可能な状態が形成されるようにした濃度計
を提供するものである。

実施例以下、本発明を図示の実施例に基いて説明す
る。第２図〜第４図は、本発明を適用した濃度計
の原理機構と濃度測定方法を示すものである。

プリズム１０は第１面を採光面１２、第２面を
光吸収面１３とする。尚、第１図ではプリズム１
の第２面は着色反射面としていたが、この実施例
では第２面を光吸収面１３とし、この面に到達す
る検液透過光はできるだけ出射させないよう、即
ち光反射を来さないようなブラツク面とし外乱要
因を除去するようにしている。

又第３面を光出射面１４とし、光吸収面１３に
到達しない検液透過光を濃度検出用として出射す
る。

該プリズム１０の光出射面１４と対峙し光結像
用のレンズ１５を配し、更に該レンズ１５の焦面
Ｆにイメージセンサ１６を配置する。

光出射面１４、上記光結像用のレンズ１５、イ
メージセンサ１６は外乱要因を除去すべく遮光筒
体１８内で夫々対峙させる。

上記イメージセンサ１６はホトトランジスタ等
の多数の光変換素子（半導体）１７を列配置し、
光を電気信号化する回路ICと共にパツケージし
たもので、光電変換素子を縦列した面を採光窓と
する。

上記イメージセンサ１６の採用はプリズム１０
から出射する検液透過光が濃度に略比例しその臨
界光線の出射角度が変化する現象をヒントとす
る。

即ち、第３図に示すようにプリズム１０の採光
面１２に検液１９を塗着し採光板２４で覆つた場
合、採光板２４に入射した光は検液に接するガラ
ス面で乱反射し、あらゆる方向の光線となるが検
液を通過し、同液の接するプリズム採光面１２を
透過した光線（プリズム内光線）は検液１９の屈
折率とプリズム１０の屈折率によつて決まる臨界
角により、臨界角γ以上の角度では存在しない。
今臨界角γの光線を便宜上臨界光線Ｑ１と称す
る。

この臨界光線Ｑ１は更にプリズム１０の光出射
面１４で屈折され、角度θで出射する。

従つてプリズム１０から出射する光線は角度θ
以下でのみ存在し、角度θ以上の、例えば光線Ｘ
１は存在しない。

そして上記臨界光線Ｑ１は検液の濃度に比例し
た角度θを以つて出射され、光結像用のレンズ１
５に入射され、これを通し該レンズ１５の焦面Ｆ
に配した前記イメージセンサ１６に受光させる。

第４図においてＱ１は前記角度θの仰角を以つ
てプリズム１０を出射しレンズ１５に入射された
臨界光線を示し、該レンズ１５を通しイメージセ
ンサ１６で受光される光線は前記の如く上記臨界
光線Ｑ１の出射角度以下に存在し、該臨界光線Ｑ
１が結ぶ像の位置より下は各角度の光線、例えば
光線Ｑ２，Ｑ３が像を結び明るくなる。

この結果、臨界光線Ｑ１を受光する位置を明・
暗の境界Ｓとし、Ｓ以下の区間を明区間W1、Ｓ
以上の区間を暗区間W2とする。即ち境界Ｓと上
記暗区間W2と明区間W1は、前記理由から検液濃
度に比例し上下し、同明区間W1内にある光電変
換素子１７を照射する。

この結果、検液濃度に応じた区間内にある数の
各光電変換素子１７が応動し、各々電気信号（電
圧）を出力する。

この電気信号をデータ変換回路Ａ１に与えて濃
度値を表すデジタル又はアナログ信号に変換し、
これを表示器Ａ２に与え、検液１９の濃度を明瞭
にデジタル又はアナログ表示する。

第５図〜１０図に示すように、プリズム１０、
レンズ１５、イメージセンサ１６、データ変換回
路Ａ１、表示器Ａ２は濃度計容器２０内に収容さ
れ、プリズム１０はその採光面１２が濃度計容器
２０の開放面２０ａに位置するように固定する。

２１は開放面２０ａの遮光カバーで、該遮光カ
バー２１はその一端をヒンジ２２で濃度計容器に
枢着し、開放面２０ａに対して開放と閉合とが可
能な構成としてある。

遮光カバー２１の内側には遊動板２３が設けら
れる。該遊動板２３の中央には採光板２４が取付
けられ、更に採光板２４の両側の遊動板２３上面
には中程に段部２５ａを有する筒部２５が設けら
れ、該筒部２５には遮光カバー２１の内面から垂
設したガイド柱２６が緩挿され、該ガイド柱２６
の下端にワツシヤをビス２８で固定する等して段
部２５ａに衝合する鍔２７を形成し、抜止めとす
る。

よつて遊動板２３をガイド柱２６とこれを緩挿
した筒部２５の隙間の範囲内で左右方向或は捻り
方向に遊動可にすると共に、遮光カバー２１の下
面と筒部２５の上端及び筒部２５の段部２５ａと
ワツシヤの間で上下方向に遊動可に吊持する。

即ち、本発明では遊動板２３を上記範囲内でプ
リズムの採光面１２に対して調場可能としてあ
る。

又遊動板２３の上面に上記採光板２４を跨ぐよ
うに重り２９を設ける。

又、採光板２４の下面は、上記プリズム１０の
採光面１２に重ね合せられるように配置され、そ
の間に検液１９を介在させる構成とする。

上記の如く遊動板２３を調動可能であり、且つ
その上面に重り２９が設けられ、両者の協働にて
検液１９に平均して垂直な荷重を加える。よつ
て、検液１９はプリズム１０と採光板２４間にお
いて均等に薄く展伸され、ひいては透過光量の均
一化を図る。

又、この実施例では遮光カバー２１で囲まれた
遊動板２３上面には採光板一端の光入射面２４ｂ
と対向して光源ランプ３３（LED）が設置され、
更に該光源ランプは採光板２４に最良の角度で透
過光を入射できるようにその向きを調整可に設置
している。

この一例を第８〜１０図に基いて説明する。遊
動板２３上面に、採光板２４一端の光入射面２４
ｂ前方に位置して半円弧状のガイド片３０ａ，３
０ａを互いに同心円となるように起立させる。

他方、半円弧状の側面を有する回動片３１ａ，
３１ａと、その中心部に光源ランプ３３の挿入穴
３２を有するランプ保持駒３１ｂとからランプホ
ルダーを構成し、ランプ保持駒３１ｂの両側に上
記回動片３１ａ，３１ａを添設し、該添設面に一
方から突設した柄３１ｃ，３１ｃを他方に穿設し
た孔３１ｄ，３１ｄに挿入し、互いに回動可に組
立る。

斯くして組立られたランプホルダーは、ガイド
片３０ａ，３０ａの内側に回動片３１ａ，３１ａ
の外側円弧面と滑合させるように回動可に嵌め込
み、穴３２には光源ランプ３３を挿入する。

而してランプホルダーは回動片３１ａ，３１ａ
を介し、ガイド片３０ａ，３０ａ間で回動可とな
され（第９図の矢印方向）、或はランプ保持駒３
１ｂを回動片３１ａ，３１ａ間で上下に回動可と
なされる（第８図の矢印方向）。よつて光源ラン
プ３３の最良の角度を定めた後、ランプホルダー
の構成部品及びランプホルダーとガイド片３０
ａ，３０ａを接着する等して固定する。

又採光板２４の上面には半三角錐形の導光部２
４ａを形成し、該導光部２４ａの端面に前記光源
ランプ３３を正対させる。この場合、光入射面２
４ｂ及びランプ３３はプリズム採光面に対し一定
の傾斜角で入光するように傾斜させる。

上述の如くして、光源ランプ３３の光は入射面
２４ｂとから入射して導光部２４ａに入り、更に
導光部２４ａに導びかれて検液１９に採用の角度
で入射される。実施に応じ上記採光板２４は全体
を直方体形としてもよい。

前記の如くプリズム採光面は遮光カバー１で覆
われ、更に上記光源ランプ３３及び採光板２４は
遮光カバー１と一体にその内側に配置されカバー
１の閉合によつて、上記プリズム採光面に重なり
合う。

よつて自然光を確保し得ない条件下での測定が
可能であり、又自然光を利用する場合の外乱要因
が取り除かれ、常に一定の条件において安定なる
測定を可能とする。

又、濃度計容器２０内でなされた測定結果を濃
度計容器２０上面に設けた表示窓３４に表示し、
外部にて観察可とする。

発明の効果以上詳述したように本発明は、検液の透過光線
をプリズムに通し検液濃度に応じた角度に屈折し
て出射させ、該出射光角度の検知にて検液の濃度
測定を行う濃度計に関するものであり、該濃度計
において検液を塗布するプリズム採光面を外的環
境に露した状態で自然光を取り入れ、測定を行う
従来例とは異つて、容器に遮光カバーを開閉可に
取付け、該遮光カバーが閉合される濃度計容器の
開放面に上記プリズムを配設し、上記遮光カバー
に上記プリズムの採光面に重ね合せられる採光板
を取付けると共に、該採光板に近接して上記検液
透過光線の光源ランプを設ける構成としたので、
外部の環境条件に左右されることなく安定した条
件の下で濃度測定が行なえる。

本発明によれば、自然光を確保し得ない条件下
でも測定が可能であり、又自然光を利用する場合
の外乱要因を取り除き適正且つ高信頼のなる測定
を可能とする。

又本発明は遮光カバーを開け、涙滴状に滴下し
カバーを閉じるのみで採光板とプリズムと光源ラ
ンプとの相対位置が直ちに設定され、適正な測定
可能な状態が容易に提供できる。又本発明におい
ては、遮光カバーを閉合して採光板をプリズムの
採光面に重ね、ランプ照射する場合に、該採光板
とこれに対峙させる光源ランプの両者を上記遮光
カバーの内側に設けた遊動板に取付け支持させた
ので、採光板と光源ランプとの相対位置を適正に
保ちながら、遊動板の調動作用にて採光板をプリ
ズムの採光面に確実に密着させ適正な採光状態を
形成すると同時に、採光板とプリズム採光面間に
滴下された検液を均一に薄く展伸し、最良の検液
状態を形成してプリズムによる高信頼の濃度測定
が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａは従来の糖度計の原理をプリズム及び
検液透過光線を以つて略示する側面図、同Ｂ図は
同糖度計の接眼部における糖度計指示状態を略示
する正面図、第２図以降は本発明に係る濃度計の
実施例を示し、第２図は同濃度計の原理動作機構
をプリズム、レンズ、イメージセンサの配置を以
つて略示する側面図、第３図は同上のプリズムに
おける検液透過光の状態を説明する側面図、第４
図は該プリズムを透過した光線がレンズを通しイ
メージセンサに受光される状態を説明する側面
図、第５図は同濃度計の外観を示す斜視図、第６
図は同上の遮光カバーを一部切欠し内部構造を開
示する斜視図、第７図は同上の濃度計における遊
動板と遮光カバーの遊動機構部を摘示する断面
図、第８図は同上の濃度計における遮光カバー内
部機構を示す断面図、第９図は同上の濃度計にお
ける光源ランプと採光板との配置を示す平面図、
第１０図はランプホルダーの分解斜視図である。１０……プリズム、１２……採光面、１３……
光吸収面、１４……光出射面、１５……レンズ、
１６……イメージセンサ、１７……光変換素子、
１９……検液、２０……濃度計容器、２０ａ……
開放面、２１……遮光カバー、２２……ヒンジ、
２３……遊動板、２４……採光板、２５……筒、
２６……ガイド柱、２７……鍔、２９……重り、
３０ａ，３０ａ……ランプホルダーのガイド片、
３１ａ……回動片、３１ｂ……ランプ保持駒、３
３……光源ランプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１検液の透過光線をプリズムに通し検液濃度に
応じた角度に屈曲して出射させ、該出射光角度の
検知にて検液の濃度測定を行なう濃度計におい
て、濃度計容器に遮光カバーを開閉可に取付け、
該遮光カバーが閉合される濃度計容器の解放面に
は上記プリズムを配設し、上記遮光カバーの内側
には遊動板を設け、該遊動板に上記プリズムの採
光面に重ね合せられる採光板と、該採光板に近接
せる上記検液透過光線の光源ランプとを設けたこ
とを特徴とする濃度計。