JPS6234094B2 - - Google Patents
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- JPS6234094B2 JPS6234094B2 JP56137077A JP13707781A JPS6234094B2 JP S6234094 B2 JPS6234094 B2 JP S6234094B2 JP 56137077 A JP56137077 A JP 56137077A JP 13707781 A JP13707781 A JP 13707781A JP S6234094 B2 JPS6234094 B2 JP S6234094B2
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- JP
- Japan
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- light
- lens
- light source
- receiver
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- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 32
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 29
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 20
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 7
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/25—Colour; Spectral properties, i.e. comparison of effect of material on the light at two or more different wavelengths or wavelength bands
- G01N21/255—Details, e.g. use of specially adapted sources, lighting or optical systems
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高精度かつ安定な光透過率測定装置に
関するものである。
関するものである。
煙突中の煤煙濃度、海上等に於ける霧発生時の
視程、あるいは自動車道のトンネル内に於ける排
ガス濃度等を測定する場合、一般的には被測定媒
体中の光の透過率によつていた。第１図はこのよ
うな光透過率の測定原理を説明するための光学系
統図である。同図に於て、１はランプ等の光源、
２は光源１が発生した光を平行光線にするための
投光レンズであり、３は受光光量を電気信号に変
換する受光器、４は前記平行光線を受光器３へ集
束するために、光透過率被測定媒体５を介して前
記投光レンズ２と対向して配置された受光レンズ
である。光透過率は測定時の受光器３の出力と被
測定媒体５が完全に清浄な時に求めておいた受光
器３の出力との百分比として求めるものである。
視程、あるいは自動車道のトンネル内に於ける排
ガス濃度等を測定する場合、一般的には被測定媒
体中の光の透過率によつていた。第１図はこのよ
うな光透過率の測定原理を説明するための光学系
統図である。同図に於て、１はランプ等の光源、
２は光源１が発生した光を平行光線にするための
投光レンズであり、３は受光光量を電気信号に変
換する受光器、４は前記平行光線を受光器３へ集
束するために、光透過率被測定媒体５を介して前
記投光レンズ２と対向して配置された受光レンズ
である。光透過率は測定時の受光器３の出力と被
測定媒体５が完全に清浄な時に求めておいた受光
器３の出力との百分比として求めるものである。
従つて、この原理説明の系そのままで測定装置
を構成した場合、光源１の光量変動、受光器３の
感度変化、投、受光レンズ２，４の汚れ等の経時
的な変化があるため、絶えず、被測定媒体５の清
浄時の測定値を較正する必要があり実用的ではな
い。
を構成した場合、光源１の光量変動、受光器３の
感度変化、投、受光レンズ２，４の汚れ等の経時
的な変化があるため、絶えず、被測定媒体５の清
浄時の測定値を較正する必要があり実用的ではな
い。
第２図は実用的な光透過率測定装置の一例を示
す光学系統図である。同図に於て、１１，１２は
前記光源１と同等の光源、２１，２２は前記投光
レンズ２と同等の投光レンズ、３１，３２は前記
受光器３と同等の受光器、４１，４２は前記受光
レンズ４と同等の受光レンズ、６１，６２は投光
レンズ２１あるいは２２で平行にされた光源１１
あるいは１２よりの光源の一部の光路を変換する
ための反射鏡で、２つの固定位置に停止するよう
な回転機構を有している。投光レンズ２１と２２
とは光透過率被測定媒体５を介して対向して配置
されており、受光レンズ４１および４２は反射鏡
６２あるいは６１で光路変換された光を受光器３
１あるいは３２上に集光させる位置に配置されて
いる。
す光学系統図である。同図に於て、１１，１２は
前記光源１と同等の光源、２１，２２は前記投光
レンズ２と同等の投光レンズ、３１，３２は前記
受光器３と同等の受光器、４１，４２は前記受光
レンズ４と同等の受光レンズ、６１，６２は投光
レンズ２１あるいは２２で平行にされた光源１１
あるいは１２よりの光源の一部の光路を変換する
ための反射鏡で、２つの固定位置に停止するよう
な回転機構を有している。投光レンズ２１と２２
とは光透過率被測定媒体５を介して対向して配置
されており、受光レンズ４１および４２は反射鏡
６２あるいは６１で光路変換された光を受光器３
１あるいは３２上に集光させる位置に配置されて
いる。
この様な測定系によつて光透過率を測定する場
合、次のように行われる。先ず、反射鏡６１およ
び６２を例えば、第２図に実線で示してある一方
の固定位置に回転させ、光源１１からの光を、反
射鏡６１で光路変換して光透過率被測定媒体５を
通さずに受光器３２で検出した光量と反射鏡６２
で光路変換して光透過率被測定媒体５を通して受
光器３１で検出した光量との百分比で求める。次
に、反射鏡６１および６２を逆に破線で図示した
他方の固定位置に回転させて、光源１２の光によ
つて同様の測定を行う。
合、次のように行われる。先ず、反射鏡６１およ
び６２を例えば、第２図に実線で示してある一方
の固定位置に回転させ、光源１１からの光を、反
射鏡６１で光路変換して光透過率被測定媒体５を
通さずに受光器３２で検出した光量と反射鏡６２
で光路変換して光透過率被測定媒体５を通して受
光器３１で検出した光量との百分比で求める。次
に、反射鏡６１および６２を逆に破線で図示した
他方の固定位置に回転させて、光源１２の光によ
つて同様の測定を行う。
従つて、光源１１，１２の光量変動、受光器３
１，３２の感度変化、投、受光レンズ２１，２２
および４１，４２の汚れ等の経時的な変化に測定
結果が影響される事はなくなる。しかしながら、
光源１１，１２にムラがある場合、あるいは投、
受光レンズ２１，２２および４１，４２の汚れが
不均一になつた場合、光源１１を用いた測定と光
源１２を用いた測定で、測定値に差が生じ、正確
な光透過率が得られなくなり、従つて、この様な
場合にはランプ等の交換、レンズの清掃等をして
から測定をやり直す必要があるばかりか、投光レ
ンズ２１あるいは２２を出た光は平行光線である
ため反射鏡６１および６２の影が生じ、従つて反
射鏡６１および６２は夫々相手の影をさけて配置
する必要があり、これが、測定系のずれに対する
制約条件となつている。
１，３２の感度変化、投、受光レンズ２１，２２
および４１，４２の汚れ等の経時的な変化に測定
結果が影響される事はなくなる。しかしながら、
光源１１，１２にムラがある場合、あるいは投、
受光レンズ２１，２２および４１，４２の汚れが
不均一になつた場合、光源１１を用いた測定と光
源１２を用いた測定で、測定値に差が生じ、正確
な光透過率が得られなくなり、従つて、この様な
場合にはランプ等の交換、レンズの清掃等をして
から測定をやり直す必要があるばかりか、投光レ
ンズ２１あるいは２２を出た光は平行光線である
ため反射鏡６１および６２の影が生じ、従つて反
射鏡６１および６２は夫々相手の影をさけて配置
する必要があり、これが、測定系のずれに対する
制約条件となつている。
本発明はコンデンサレンズによる光源像の結像
位置に投光レンズを配置することによつて、反射
鏡の影、光源のムラ、レンズ汚れの不均一等によ
る測定結果への影響を除き、精度が高くかつ安定
な光透過率測定装置を提供するものである。以下
詳細に説明する。
位置に投光レンズを配置することによつて、反射
鏡の影、光源のムラ、レンズ汚れの不均一等によ
る測定結果への影響を除き、精度が高くかつ安定
な光透過率測定装置を提供するものである。以下
詳細に説明する。
第３図は本発明の原理を説明するための光学系
統図である。同図に於て、７はコンデンサレンズ
であり、８１は投光レンズ２の近傍に置かれた遮
光体、８２は投光レンズ２の結像面である。投光
レンズ２は前述の如く、コンデンサレンズ７によ
つて光源１の像が結像する結像面に配置されてい
る。従つて、投光レンズ２の位置には、光源１の
ランプのフイラメントの像が形成され、投光レン
ズ２はこのフイラメント像、いいかえればフイラ
メントの任意の１点から発せられた光を結像面８
２の位置に一様に分布させる。即ち、フイラメン
トを点光源の連続と全ての点光源からの光が同図
に実線で示す光路により、結像面８２に一様に分
布して拡がり、合成されて一様の明かるさの結像
面８２が形成される。このことは、その光の中の
一部が遮光体８１によつて遮蔽された場合、その
影による減光も同図に破線で示す光路により、結
像面８２に一様に分布することを示すものであ
る。従つて、遮光体８１の設置位置とは係わりな
く、その遮光面積に従つて光量を減ずるだけであ
り、結像面８１の明るさの一様性に影響を与える
事はない。
統図である。同図に於て、７はコンデンサレンズ
であり、８１は投光レンズ２の近傍に置かれた遮
光体、８２は投光レンズ２の結像面である。投光
レンズ２は前述の如く、コンデンサレンズ７によ
つて光源１の像が結像する結像面に配置されてい
る。従つて、投光レンズ２の位置には、光源１の
ランプのフイラメントの像が形成され、投光レン
ズ２はこのフイラメント像、いいかえればフイラ
メントの任意の１点から発せられた光を結像面８
２の位置に一様に分布させる。即ち、フイラメン
トを点光源の連続と全ての点光源からの光が同図
に実線で示す光路により、結像面８２に一様に分
布して拡がり、合成されて一様の明かるさの結像
面８２が形成される。このことは、その光の中の
一部が遮光体８１によつて遮蔽された場合、その
影による減光も同図に破線で示す光路により、結
像面８２に一様に分布することを示すものであ
る。従つて、遮光体８１の設置位置とは係わりな
く、その遮光面積に従つて光量を減ずるだけであ
り、結像面８１の明るさの一様性に影響を与える
事はない。
第４図は本発明の一実施例を示すものであり、
同図に於て、７１，７２は前述のコンデンサレン
ズであり、９１はピンホール板、９２は拡散板で
ある。投光レンズ２１および２２は、前記コンデ
ンサレンズ７１あるいは７２が作る光源１１ある
いは１２の像の結像位置であつて、互に光透過率
被測定媒体５を介して対向するような位置に配置
されている。また、反射鏡６１および６２は投光
レンズ２２あるいは２１の結像面の近傍に設置さ
れ、その設置位置は、また投光レンズ２１あるい
は２２に近接する様に相互の位置が決められてい
る。しかしながら、その設置位置はその影の影響
を考慮する必要がないため、例えば図示の如く光
学系の中心に配置しても良い。
同図に於て、７１，７２は前述のコンデンサレン
ズであり、９１はピンホール板、９２は拡散板で
ある。投光レンズ２１および２２は、前記コンデ
ンサレンズ７１あるいは７２が作る光源１１ある
いは１２の像の結像位置であつて、互に光透過率
被測定媒体５を介して対向するような位置に配置
されている。また、反射鏡６１および６２は投光
レンズ２２あるいは２１の結像面の近傍に設置さ
れ、その設置位置は、また投光レンズ２１あるい
は２２に近接する様に相互の位置が決められてい
る。しかしながら、その設置位置はその影の影響
を考慮する必要がないため、例えば図示の如く光
学系の中心に配置しても良い。
この様に構成された測定系によつて光透過率を
測定する場合、以下のように行なわれる。
測定する場合、以下のように行なわれる。
先ず、反射鏡６１および６２を例えば第４図に
実線で示してある一方の固定位置に回転させ、光
源１１からの光を反射鏡６１で光路変換した光透
過率測定媒体５を通過せず、減衰を受けていない
光と、光源１２からの光を反射鏡６２で光路変換
した光透過率測定媒体５を通過せず、減衰を受け
ていない光とをそれぞれ受光レンズ４１および４
２で集光し、受光器３１あるいは３２によつてそ
の受光光量を検知する。即ち受光器３１あるいは
３２は光透過率測定媒体５によつて減衰を受けて
いない光の光量を電気量I12あるいはI21として出
力する。また反射鏡６１あるいは６２を第４図に
破線で示す他方の固定位置に回転させ、光源１１
からの光を反射鏡６２で光路変換した光透過率測
定媒体５を通過して減衰を受けた光と、光源１２
からの光を反射鏡６１で光路変換した光透過率測
定媒体５を通過して減衰を受けた光とを、それぞ
れ受光レンズ４２あるいは４１で集光し、受光器
３２あるいは３１によつて受光光量を検知する。
即ち受光器３１あるいは３２は光透過率測定媒体
５によつて減衰を受けた光の光量を電気量I11あ
るいはI22として出力する。そこで、所望の光透
過率測定媒体５の光透過率Ｖは Ｖ＝√（11×22）（21×12） によつて求める。これによつて、光源ムラ、投光
レンズの不均一なよごれ等による誤差の圧縮がで
きる。
実線で示してある一方の固定位置に回転させ、光
源１１からの光を反射鏡６１で光路変換した光透
過率測定媒体５を通過せず、減衰を受けていない
光と、光源１２からの光を反射鏡６２で光路変換
した光透過率測定媒体５を通過せず、減衰を受け
ていない光とをそれぞれ受光レンズ４１および４
２で集光し、受光器３１あるいは３２によつてそ
の受光光量を検知する。即ち受光器３１あるいは
３２は光透過率測定媒体５によつて減衰を受けて
いない光の光量を電気量I12あるいはI21として出
力する。また反射鏡６１あるいは６２を第４図に
破線で示す他方の固定位置に回転させ、光源１１
からの光を反射鏡６２で光路変換した光透過率測
定媒体５を通過して減衰を受けた光と、光源１２
からの光を反射鏡６１で光路変換した光透過率測
定媒体５を通過して減衰を受けた光とを、それぞ
れ受光レンズ４２あるいは４１で集光し、受光器
３２あるいは３１によつて受光光量を検知する。
即ち受光器３１あるいは３２は光透過率測定媒体
５によつて減衰を受けた光の光量を電気量I11あ
るいはI22として出力する。そこで、所望の光透
過率測定媒体５の光透過率Ｖは Ｖ＝√（11×22）（21×12） によつて求める。これによつて、光源ムラ、投光
レンズの不均一なよごれ等による誤差の圧縮がで
きる。
以上詳細に説明したように、本実施例の光透過
率測定装置によれば反射鏡の影響が除かれるた
め、光源１１側の光学系の光軸と光源１２側の光
学系の光軸に多少の光軸ずれが生じても、各々の
光源からの光が反射鏡をカバーする範囲にある限
り、検知レベルに差異が生ずることはなく、測定
精度は維持される。また、反射鏡を設置する位置
も特にこれを制約するような条件はなく、どのよ
うな位置に配置しても測定結果に影響はない。
率測定装置によれば反射鏡の影響が除かれるた
め、光源１１側の光学系の光軸と光源１２側の光
学系の光軸に多少の光軸ずれが生じても、各々の
光源からの光が反射鏡をカバーする範囲にある限
り、検知レベルに差異が生ずることはなく、測定
精度は維持される。また、反射鏡を設置する位置
も特にこれを制約するような条件はなく、どのよ
うな位置に配置しても測定結果に影響はない。
また、第４図に９１で示すピンホール板はその
開口部の直径によつてコンデンサレンズ７１ある
いは７２の結像面の拡がりを規定するものであ
り、９２で示す拡散板は前記結像面の一様性をよ
り高めるための補助手段である。
開口部の直径によつてコンデンサレンズ７１ある
いは７２の結像面の拡がりを規定するものであ
り、９２で示す拡散板は前記結像面の一様性をよ
り高めるための補助手段である。
以上、２つの光学系で構成された実施例に基い
て説明したが、特にシビアな精度が要求されない
場合には前記実施例のうちの一方の光学系のみで
光透過率測定装置を構成することも可能である。
この場合、光透過率被測定媒体によつて減光され
た光は、投光レンズの結像位置に配置された受光
レンズによつて集光され受光器によつてその光量
I0が測定される。従つて、光透過率Ｖはこの光量
と光透過率被測定媒体を通らず反射鏡で光路変換
されて、減衰を受けずに受光器で測定された光量
Ｉsとの比、即ち、 Ｖ＝I0／Ｉs で求められる。このことは第４図に示す実施例に
於て、一方の光学系のみを利用して測定し Ｖ＝I11／I21＝I22／I12 で求める事と等価である。
て説明したが、特にシビアな精度が要求されない
場合には前記実施例のうちの一方の光学系のみで
光透過率測定装置を構成することも可能である。
この場合、光透過率被測定媒体によつて減光され
た光は、投光レンズの結像位置に配置された受光
レンズによつて集光され受光器によつてその光量
I0が測定される。従つて、光透過率Ｖはこの光量
と光透過率被測定媒体を通らず反射鏡で光路変換
されて、減衰を受けずに受光器で測定された光量
Ｉsとの比、即ち、 Ｖ＝I0／Ｉs で求められる。このことは第４図に示す実施例に
於て、一方の光学系のみを利用して測定し Ｖ＝I11／I21＝I22／I12 で求める事と等価である。
以上、光学系において投光側と受光側の位置関
係を長期にわたつて安定化することは技術的に困
難な事が多く、また実現できたとしても非常なコ
ストアツプとなるものであるが、本発明の光透過
率測定装置によれば光学系が比較的大きな位置関
係の変動を許容するものであるため、設置すべき
対象物が圧力、熱あるいは振動等によつて多少の
位置ずれが生じても、測定系としての精度が維持
でき、安定な光透過率測定装置を得ることができ
る。
係を長期にわたつて安定化することは技術的に困
難な事が多く、また実現できたとしても非常なコ
ストアツプとなるものであるが、本発明の光透過
率測定装置によれば光学系が比較的大きな位置関
係の変動を許容するものであるため、設置すべき
対象物が圧力、熱あるいは振動等によつて多少の
位置ずれが生じても、測定系としての精度が維持
でき、安定な光透過率測定装置を得ることができ
る。
第１図は光透過率の測定原理を示す光学系統
図、第２図は従来の光透過率測定装置の一例を示
す光学系統図、第３図は本発明の原理を説明する
ための光学系統図、第４図は本発明の一実施例を
示す光学系統図である。 １１，１２……光源、２１，２２……投光レン
ズ、３１，３２……受光器、６１，６２……反射
鏡、７１，７２……コンデンサレンズ。
図、第２図は従来の光透過率測定装置の一例を示
す光学系統図、第３図は本発明の原理を説明する
ための光学系統図、第４図は本発明の一実施例を
示す光学系統図である。 １１，１２……光源、２１，２２……投光レン
ズ、３１，３２……受光器、６１，６２……反射
鏡、７１，７２……コンデンサレンズ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光源と、この光源の前面に配置されたコンデ
ンサレンズと、このコンデンサレンズによつて前
記光源の像が結像する位置に配置された投光レン
ズと、光透過率被測定媒体中を通過した投光レン
ズよりの光の光量を検知する受光器と、投光レン
ズよりの光の一部の光路を変換するため投光レン
ズに近接して配置された反射鏡と、この反射鏡よ
りの反射光量を検知する受光器とを備えて成る光
透過率測定装置。 ２ 対向配置された１対の光源と、各光源の前面
に互に対向する様に配置された１対のコンデンサ
レンズと、各コンデンサレンズによつて作られる
前記各光源の像の結像位置に、光透過率被測定媒
体を介して対向する様に配置された１対の投光レ
ンズと、２つの固定位置に停止する回転機構を有
し、各投光レンズに近接し、かつ対向する投光レ
ンズの結像位置の近傍に設置された１対の反射鏡
と、この各反射鏡の反射光の光量を検知する受光
器とを備えて成る光透過率測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13707781A JPS5838840A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 光透過率測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13707781A JPS5838840A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 光透過率測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5838840A JPS5838840A (ja) | 1983-03-07 |
| JPS6234094B2 true JPS6234094B2 (ja) | 1987-07-24 |
Family
ID=15190356
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13707781A Granted JPS5838840A (ja) | 1981-09-02 | 1981-09-02 | 光透過率測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5838840A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01112287U (ja) * | 1988-01-23 | 1989-07-28 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244782B2 (ja) * | 1974-11-08 | 1977-11-10 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244782U (ja) * | 1975-09-26 | 1977-03-30 |
-
1981
- 1981-09-02 JP JP13707781A patent/JPS5838840A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5244782B2 (ja) * | 1974-11-08 | 1977-11-10 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01112287U (ja) * | 1988-01-23 | 1989-07-28 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5838840A (ja) | 1983-03-07 |
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