JPH049749A - 光学式センサー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学工業、食品製造分野や医薬学分野、分析
化学分野なとに利用できる光学式センサ装置に関するも
のである。

〔発明の概要〕

本発明の光学式センサー装置は、光透過性を有し、かつ
その光透過面の少なくとも一面が曲面であるセル及び発
光部、受光部から構成され、発光部と受光部の光路中に
前記セルを設置した構造である。発光部からの光は、セ
ルを透過した後、受光部に到達する。この際、セルの光
透過面の少なくとも一面か曲面であるため、この部分で
の光の屈折もしくは散乱が、セル内部に物質が存在した
場合と、存在しない場合、すなわち、液体が存在する場
合とセル内部に空気が存在する場合では異なり、受光部
に到達する光量に差異が生じる。本センサー装置によっ
て受光部で検出した光量の差異から、セル中に物質が存
在しているか否かを判定することが可能である。また、
セル部における光の屈折もしくは散乱はセル内部に存在
する物質の光学的性質に依存するため、受光部に到達す
る光量は物質によって異なる。従って、本センサー装置
によって、この光量の差異によりセル内部に存在する物
質を特定することが可能である。

〔従来の技術〕

従来の光学式センサー装置は、光透過性を有するセル及
び発光部、受光部から構成されているが、一般的にセル
の光透過面は平面が用いられていた。

ここで、発光部からの光は、セルを透過し、受光部に到
達するが、セル内部に物質が存在した場合、その物質が
光を吸収したり、また、物質により光が遮断されること
によって、受光部に到達する光の量は減少する。この光
の減少によって、セル内部に物質が存在するか否かの判
定が行われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の光学式センサー装置では、セル中に存在する物質
の光の吸収もしくは、光の遮断により、セル内部の物質
の有無を検出していた。このため、水、エタノールなど
のように無色透明な物質の場合、空気との光の吸収の差
異を検出するためには、光の波長をうまく選択するか、
受光部を高感度化しなければならないという問題点があ
った。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では光学式センサー装置を、光透過面の少なくと
も一面が曲面であるセル及び、発光部、受光部から構成
した。このようにセルの光透過面の少なくとも一面を曲
面とすることにより、この部分での光の屈折もしくは散
乱が、セル内部に物質が存在する場合と存在しない場合
、すなわち、セル内部に液体が存在する場合と空気が存
看する場合では異なり、受光部に到達する光量に差異か
生じる。この光量の差異を受光部の検出回路にて検出し
、セル中に物質が存在しているか否かを検出することが
可能である。このため、屈折率が空気と大きく異なる物
質であれば、水のような透明の物質でも検出力可能であ
る。またこの場論１．受光部に到達する光量は、セル内
部に存在する物質の光学的性質に依存するため、この光
量の差異によりセル内部に存在する物質の特定が可能で
ある。

〔作用〕

本発明の光学式センサーは、光透過面の少なくとも一面
が曲面であるセル及び、発光部、受光部から構成されて
いる。発光部から照射された光はセルを通過した後、受
光部で検出される。光がセルを通過する際、セル内部が
空気である場合、すなわち、セル内部に検出しようとす
る物質が存在しない場合、セル（透明の固体）と空気で
は屈折率が大きく異なるため、セルの曲面部で光は散乱
され、受光部へ到達する光量は少なくなる。セル内部に
検出しようとする物質が存在する場合は、セル（透明の
固体）と被検出物質（主に液体）の屈折率がそれほど違
わないために、曲面部での光の散乱はそれほど大きくな
い。よって受光部へ到達する光量は多くなる。この両者
の差異を検出することにより、セル内に物質が存在する
か否かを検出することが可能となる。また、受光部に到
達する光量は、セル内部に存在する物質の光学的性質に
依存するため、受光部に到達する光量によりセル内部に
存在する物質の特定が可能である。セルの材質は、光透
過性を有し、その屈折率が空気に比較して大きいもの、
ガラスをはじめ、ポリメタクリル酸メチル樹脂、ポリス
チレン等のポリマーが使用可能である。また、検出可能
な物質は水をはじめ、無機水溶液、有機化合物なと、あ
る程度光を透過するものであればどのような物質でも検
出可能である。

〔実施例〕

以下、本発明の光学式センサー装置の実施例を図面に基
づいて説明する。

第１図に示されるのか本発明の光学式センサー装置の模
式図である。この光学式センサー装置は赤外線発光ダイ
オードを用いた発光部１とガラス管を用いたセル２およ
びＰＩＮ赤外線フォトダイオードを用いた受光部３から
構成されている。発光部１と受光部３は対向に配置され
、その中間にセル２が配置されている。発光部１からの
光はセル２を透過した後、受光部３へと到達するような
構造になっている。また、発光部１と受光部２を駆動す
るための電気回路を第２図に示す。第２図に示される電
気回路により、受光部３における光量が電圧に変換され
る。またこの受光部３は光量の変化を検出する回路（図
示せず）を含んでいる。

〈チューブ内を流れる水の有無の検出への応用例〉 本発明の光学式センサー装置をチューブ内を流れる水の
有無の検出に応用した結果について述べる。第３図に実
験に用いたシステムを示す。本発明の光学式センサー装
置４にポンプ５を接続し、さらにポンプ５に空気／水切
り換え用の三方弁６を接続した。三方弁６を適宜切り換
えながら、ポンプ５により光学式センサー装置４へ空気
または水を供給し、光学式センサー装置４の応答をＡＩ
定した。その場合の応答曲線を第４図に示す。第４図中
の（ａ）がセル中に水が存在する場合の応答Ｌ／　ヘ／
Ｉ／であり、第４図中の（ｂ）かセル中に水が存在しな
い場合、すなわち空気が存在する場合の応答レベルであ
る。両者の差は約０．３Ｖあり、チューブ内の水の検出
か十分可能であった。

く水位検知器への応用例〉 本発明の光学式センサー装置を水位検知器への応用した
例を第５図に示す。容器７にガラス製の連通管８を設け
、これに赤外線発光ダイオードを用いた発光部１と赤外
線フォトダイオ−）・を用いた受光部３を連通管８をは
さんて対向に配置した。

連通管８の内部の水位を受光部３の光量を第２図に示さ
れる回路でモニターすることにより容器７内部の水位が
ある一定レベルに達したか否かを検出することが可能で
あった。

〈セル内部に存在する液体の特定への応用例〉本発明の
光学式センサー装置を用いてセル内部に各種の液体を入
れた場合の応答値の差異を第６図に示す。エーテル、エ
タノール、水でそれぞれ数十ｍＶずつ応答値に差が生し
た。この応答値の違いからセル内部に存在する物質がエ
ーテル、エタノール、水のいずれであるのか特定するこ
とが可能であることが明らかとなった。

〔発明の効果〕

以上、説明してきた通り本発明の光学式センサー装置を
用いることにより、水のような透明な物質の有無の検知
を行うことか可能となった。また、物質の光学的性質の
違いにより、セル内部に存在する物質の特定が可能とな
った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光学式センサー装置の模式図、第２図
は本発明の光学式センサー装置の駆動電気回路の概略図
、第３図は本発明をチューブ内を流れる水の有無の検出
へ応用した模式図、第４図は本発明の光学式センサー装
置の応答曲線を示す図、第５図は本発明を水位検知器へ
の応用した模式図、第６図は物質の違いによる応答値の
違いを示す図である。 第１図 １、発光部（赤外線発光ダイオード） 本発明の光学式センサーの模式図 １・・・発光部 ２・・・セル 第２図 本発明の光学式センサーの駆動電気回路のイ跣語辺３・
・・受光部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）光透過性を有し、光透過面の少なくとも一面が曲
   面であるセルおよび、発光部、受光部から構成され、前
   記発光部と前記受光部の光路中に前記セルが設置され、
   前記受光部は前記発光部からの光が、前記セル部分での
   散乱もしくは屈折することにより生ずる前記受光部に到
   達する光量の差を検出する手段を有することを特徴とす
   る光学式センサー装置。
2. （２）前記受光部に到達する光量の差から、前記セル内
   部に物質が存在するか否かを検出する請求項１記載の光
   学式センサー装置。
3. （３）前記受光部に到達する光量の差から、前記セル内
   部に存在する物質の種類を特定する請求項１記載の光学
   式センサー装置。
4. （４）前記受光部がＰＩＮフォトダイオードである特許
   請求の範囲第１項もしくは第２項記載の光学式センサー
   装置。