JPS6113176B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、温度変化により変わる試料の屈折率
を基準温度（通常20℃）における屈折率に補正し
て表示する温度補償を施した屈折計に関する。

液体の屈折率は、液体の温度が変わると変化す
る。その為、屈折率の表示は、測定温度にかかわ
らず、常に基準温度（通常20℃）における値に直
して表示されると都合が良い。従来、このような
屈折計は、液体と接する試料面を持つた屈折率既
知の基準プリズムと、この基準プリズムからの射
出光束を結像して明暗の境界を作る為の結像レン
ズを有する全反射の臨界角を利用した屈折計にお
いて提案されている。すなわち、外部温度の変化
により移動する明暗の境界をその移動方向と逆の
方向に移動させるように、バイメタル等の変形を
利用して結像レンズを光軸と直角な方向へ移動す
るものである。しかしながら、実際の屈折計では
レンズの移動量を大きくする為に、バイメタル等
の長さを長くする等の工夫が必要であつた。それ
故、従来の屈折計では屈折計を小型に構成しよう
とするに際し、温度補正の機構が障害となつてい
た。

本発明の目的は、温度補償を施した小型の屈折
計を提供することにある。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。

第１図に本発明の実施例を示す。屈折率既知の
基準プリズム２の端面４には試料６が接してい
る。試料６の側から入射した光束のうち基準プリ
ズム２と試料６の境界面へ入射した光束は、基
準プリズム２と試料６との屈折率で定まる全反射
の臨界角θで基準プリズム２中を進み、その後基
準プリズム２から射出する。それ故、試料６の全
面に入射した光束は、基準プリズム２を角度θ以
下で射出した後、ミラー８で反射し、結像レンズ
１０によりスケール１２上に結像する。よく知ら
れているように、スケール１２上の像は、光束
の結像位置を境とする明暗の像である。スケール
１２上に生じた明暗の境界の位置する目盛を接眼
レンズ１４により読取れば、試料６の屈折率を知
ることができる。ミラー８を収容しているミラー
ホルダー９は、一端を板バネ１６により回動可能
に保持されていると共に、他端を熱膨張材１８と
接触している。基準プリズム２と熱膨張材１８は
熱伝導の良い基材２０に固定することにより、お
互いの温度を同一に維持されている。

次に第２図によつて、その作用を説明する。

外部温度が変化すると、それに伴なつて試料６
の屈折率が変化するので、入射光束に対応する
基準プリズム２からの射出光束の方向は、△θだ
け傾いてしまう。一方、熱膨張材１８は外部温度
変化に伴なつて△ｌだけ伸び、ミラーホルダー９
を支点Ｐの回りに△θ／２だけ回転する。その為、ミ ラー８で反射した光束は、基準温度における光束
２０と平行な光束２２となり、スケール上の明暗
の境界は、外部温度の変化にかかわらず、常に基
準温度での屈折率を示すことになる。

このようにして補正を行なつた実例を第３図に
示す。第３図中Ａは、試料として純水を用いた場
合、温度変化（横軸）に対するスケール位置での
明暗の境界線の移動量（縦軸）をとつた変化特性
である。第３図中Ｂは、熱膨張材１８として熱膨
張率が約６×10^-5〔cm/cm/℃〕の芳香族ポリエス
テル系樹脂（ＵポリマーＵ−1060、ユニチカ製
品）を用い、その長さｌ＝35mm、ミラーホルダー
９の回転支点Ｐから熱膨張材１８の中心までの距
離l₁＝30mmにし、板バネとして厚さ0.3mmのバネ用
リン青銅板を用いた場合温度変化に対して、ミラ
ー８を反射後の光速のスケール上での移動量を示
したものである。第３図中Ｃは、20℃を基準とし
曲線ＡとＢの和をとつたものである。第３図中Ｃ
は試料の持つ屈折率の温度特性が、基準温度（20
℃）における屈折率に補正されたものであり、補
正後の明暗の境界の移動量は温度20℃〜30℃にお
いて零であり、温度15℃〜40℃においては0.04mm
程であつて実用上問題ないほどに補正することが
できるということを示している。

なお以上述べた実施例では、板バネ１６、熱膨
張材１８、基板２０に以下のような注意が必要で
ある。

(イ) 板バネ１６はバネ用リン青銅板等のようにバ
ネ定数が小さくかつ耐蝕性の優れているものを
使用することが望ましいが、第４図のように、
ミラーホルダー９の一部にバネ効果を持たした
もの等、他の形状のバネ効果を持たらすものに
置き換えることもできる。ただし、熱膨張材１
８の膨張変化は自由膨張が理想であるから、バ
ネ効果の持たらすバネ定数は小さなものが必要
である。

(ロ) 熱膨張材１８は耐熱性、可撓性に優れかつ耐
衝撃特性、耐クリープ特性の機械的性質が優
れ、さらに屈折計使用温度範囲において熱膨張
係数が一定な材料が望ましい。具体的には、金
属よりも合成樹脂の方が勝れている。すなわ
ち、熱膨張係数は金属よりも合成樹脂の方がオ
ーダとして一ケタ大きく10^-5〔cm/cm/℃〕程で
あり、小型のものを選ぶことができる。

(ハ) 基板２０は試料６の温度と熱膨張材１８の温
度を等しくする為のものであるから、熱伝導の
良い金属で作る必要がある。

また、本発明ではミラーの傾きが外部の温度
変化に忠実に追従する機構であれば良いのだか
ら、ミラーを回転させる手段としては第１図の
実施例に示した構成の外に、第４図ａ，ｂで示
したような他実施例を考えることができる。第
４図ａは、ミラーホルダー９自体の一部１１に
バネ効果を持たせた例である。第４図ｂは、ミ
ラーホルダー９に設けた穴に軸１３を通し、ミ
ラーホルダー９に先端を固着した熱膨張材１８
の伸縮に追従して、ミラーホルダー９を軸１３
の回りに回転するものである。第４図ｂの構成
のものは、熱膨張材１８にバネによる余計な力
が加わらず、熱膨張材１８をほぼ自由膨張で働
かせることができるが、ミラーホルダー９に設
けた穴と軸１３のガタの為に、バネを用いたも
のに比し振動に弱い。

また、本実施例ではミラー８を基準プリズム
２と結像レンズ１０の間の光路中に配置した
が、ミラー８の位置は結像レンズ１０とスケー
ル１２の間の光路中であつても良いことは明ら
かである。

以上述べたように、本発明はミラーホルダーを
保持機能兼用の板バネにて回転付勢し、基材によ
つて基準プリズムと温度的に結合した合成樹脂製
の棒状部材により、温度に依存せしめた量だけホ
ルダーを回転した構造なので、安定な温度補償を
施した振動に強い小型の屈折計を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例、第２図は第１実
施例の作用説明図、第３図は本発明による補正
例、第４図ａは第２実施例、第４図ｂは第３実施
例である。 〔主要部分の符号の説明〕、２……基準プリズ
ム、６……試料、８……ミラー、１０……結像レ
ンズ、９……ミラーホルダー、１６……板バネ、
１８……熱膨張材、２０……熱伝導の良い基材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料に接する試料面を持つた屈折率既知の基
   準プリズムと該基準プリズムからの射出光束を結
   像して明暗の境界を作る為の結像レンズとを有す
   る全反射の臨界角を利用した屈折計において、 前記基準プリズムと前記結像レンズの結像位置
   との間の光路中にホルダーに固設したミラーを配
   設し、前記ホルダーと屈折計本体との間に両者を
   一体に成すと共に前記ホルダーに一方向への回転
   力を与える板バネを設け、前記基準プリズムを熱
   伝導性の基材に保持せしめ、前記ホルダーにその
   回転を阻止する如く一端が当接すると共に、他端
   が前記基材に固設され、それによつて基準温度か
   らの温度変化に伴なつて変化する前記射出光束の
   射出方向を、基準温度における射出方向に一致せ
   しめる如く前記ホルダーを回転させる合成樹脂製
   の棒状部材を設け、 前記結像レンズにより生ずる明暗の境界を基準
   温度におけると同一の位置に自動的に作ることを
   特徴とする屈折計。