JP2000234997A - 分光分析装置用の投受光装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 照射用光ファイバと受光用光ファイバとを同
軸プローブに形成して検出部に接続してある分光分析装
置用の投受光装置を、測定用光を試料の内部まで透過す
るように照射できる割りにはコンパクトに得られるよう
にする。 【解決手段】 検出部１１の照射部１１ａを、照射用光
ファイバ１２の環状の照射端部で形成してある。検出部
１１の受光部１１ｂを、受光用光ファイバ１３の受光端
部で形成してある。照射用光ファイバ１２に屈曲部１４
を備えさせるとともに、この屈曲部１４は、照射部１１
ａをこれの環状の外向きに形成して照射部１１ａから照
射される測定用光を照射部１１ａの外向きに案内するよ
うに構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、測定用光を試料に
照射する照射部と、試料からの反射光を受光する受光部
とを、照射部の照射方向視において照射部が環状に形成
され、その内部に受光部が位置する状態で備え、前記照
射部及び受光部を備える検出部に、照射部に測定用光を
導く照射用光ファイバと、受光部が受光した光を導く受
光用光ファイバとが接続され、前記照射用光ファイバと
前記受光用光ファイバとを、照射用光ファイバが環状に
形成され、その内部に受光用光ファイバが位置する同軸
プローブに形成してある分光分析装置用の投受光装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】上記投受光装置は、照射用光ファイバと
前記受光用光ファイバとが同軸プローブに形成され、両
光ファイバを比較的狭いとか曲がったファイバ通路にも
容易に沿わせて装着するとかコンパクトに纏めて装着す
ることが可能なものである。この種の投受光装置におい
て、従来、たとえば特開平８−２９２１４７号公報に示
されように、照射用光ファイバ及び受光用光ファイバの
端部に基端側が連結するとともに先端側ほど径が大きく
なる先太り形状の外筒体と内筒体とによって検出部を構
成されるものがあった。すなわち、照射部が環状に形成
されるとともに受光部が照射部の内部に位置し、照射用
光ファイバからの測定用光を受光部のまわりから試料に
照射し、試料からの反射光を照射部の内側で受光して受
光用光ファイバに導くものである。また、照射部はこれ
の外側に向けて測定用光を照射するものであり、測定用
光が試料の内部まで透過して内部情報を得やすいなど有
利に投受光することが可能なものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の投受光
装置の場合、検出部が同軸プローブに比して著しく大き
な外径を備えるものになり、検出部の面から大型になっ
ていた。この結果、たとえば、分光分析による分析機を
構成するに当たり、検出部を配置しにくいとか、検出部
の設置に必要なスペースのために大型化するとかの問題
があった。本発明の目的は、試料の内部情報が得やすい
など有利に投受光できる割りにはコンパクトに得られる
分光分析装置用の投受光装置を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、照射部も受光部も光ファイバの端部で形成する
とともに、測定用光を照射部の外側向きにする案内手段
を同軸プローブの外径以内に位置する状態で備え、検出
部を外径が同軸プローブとさほど変わらないものにしな
がら測定用光を照射部の外側に向かわせられるものだか
ら、測定用光が試料の内部まで透過して内部情報が得や
すいように投受光させられる割りには検出部をコンパク
ト化でき、試料の内部まで分析できる精度のよい分光分
析装置を狭いスペースでも設置できるとか取扱いがしや
すいなど小型に得られるようになった。

【０００５】請求項２に記載の発明によれば、前記案内
手段を照射用光ファイバ自体が備えるものである。すな
わち、照射用光ファイバの環状に並ぶ芯材それぞれにこ
れの照射端部を外向きにする屈曲部を備えさせるとか、
照射用光ファイバの環状に並ぶ芯材それぞれの照射端部
を外向きの傾斜端部にするとかし、照射用光ファイバ自
体を案内手段に利用して測定用光を外側向きにするもの
であるから、検出部を特別な案内部材が不要なより一層
コンパクトなものにでき、試料の内部も分析できる精度
のよい分光分析をさらに小型な装置によって行わせられ
る。

【０００６】請求項３に記載の発明によれば、測定用光
を反射によって外側向きにさせるものである。すなわ
ち、反射角を変更することによって外向き角度が変化す
るとともに、外向き角度が変化しても測定用光の強さな
どが変化しにくく、外向き角度が比較的広範囲にわたっ
て異なる状態を現出しやすいものである。したがって、
試料が小さくても測定用光が強い状態で確実に照射され
るように外向き角度を小にするとか、試料が大きくても
その内部の広範囲にわたって測定用光が透過していくよ
うに外向き角度を大にするなど、試料の大きさなどが異
なってもそれに応じた外向き角度を有する状態を容易に
現出して精度のよい分光分析を行わせられる。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１に示すように、試料台１ａ、
及び、試料台１ａの奥側に位置する検出窓２を有する試
料保持部Ａ、この試料保持部Ａを開閉する揺動操作自在
なカバー３、試料保持部Ａの横側に位置する表示装置４
のそれぞれを分析機機体５の上部に設けるとともに、前
記検出窓２の後側に位置する検出部１１を備える分光分
析装置Ｂを前記分析機機体５の内部に設けて、分析機を
構成してある。この分析機は、リンゴ、ミカンの糖度や
酸度など、青果物の成分を分光分析装置Ｂによって分析
し、この分析結果を表示装置４によって表示するもので
あり、詳しくは次の如く構成してある。

【０００８】図２に示すように、試料保持部Ａは、遮光
材料で成る保持部ケーシング１の一部で前記試料台１ａ
を形成し、試料Ｓを一部が前記検出窓２に臨むようにし
て試料台１ａに載置するように構成してある。検出の際
には、試料保持部Ａを遮光用の前記カバー３で閉じるよ
うに構成してある。カバー３を閉じると、その検出結果
に基づいて分光分析装置Ｂが自動的に作動して検出を開
始し、検出が完了すると、カバー３を閉じ固定するフッ
ク６が電磁ソレノイド７によって自動的に解除され、カ
バー３が開きバネ８によって自動的に開放操作される。

【０００９】図３に示すように、分光分析装置Ｂは、光
源９と、この光源９からの測定用光を試料Ｓに照射する
とともに試料Ｓからの反射光を検出光として受光する前
記検出部１１を有する投受光装置１０と、この投受光装
置１０からの検出光を分析する分光分析部２０と、この
分光分析部２０による分析結果を解析するとともに分析
結果を前記表示装置４に表示させる制御部Ｃとによって
構成してある。

【００１０】光源９は、タングステン−ハロゲンランプ
で成り、赤外線光を測定用光として放射し、投受光装置
１０の照射用光ファイバ１２の受光側端部１２ａに導入
させる。

【００１１】分光分析部２０は、投受光装置１０の受光
用光ファイバ１３の照射側端部１３ａに受光部が接続し
ている暗箱２１と、この暗箱２１の内部の一端側に前記
受光用光ファイバ１３から投光される検出光を受けるよ
うに設けた凹面回折格子２２と、暗箱２１の内部の他端
側に前記凹面回折格子２２からの反射光を受けるように
設けたリニアイメージセンサ２３とのそれぞれで成り、
次の如く分光分析するとともに分析結果を出力する。す
なわち、投受光装置１０の受光用光ファイバ１３からの
検出光を暗箱２１の内部に導き、凹面回折格子２２によ
ってリニアイメージセンサ２３に分光反射させる。リニ
アイメージセンサ２３は、複数の受光素子により、凹面
回折格子２２にて分光反射された波長毎の光線束強度を
検出して、波長毎に光線束強度に応じた信号を制御部Ｃ
に出力する。

【００１２】制御部Ｃは、マイクロコンピュータを利用
して構成してあり、基本的には、前記リニアイメージセ
ンサ２３からの出力情報を処理して、吸光度スペクト
ル、及び、吸光度スペクトルの波長領域での二次微分値
を得ると共に、その二次微分値と所定の検量式とに基づ
いて試料Ｓの成分量を算出する。

【００１３】投受光装置１０は、測定用光を照射する照
射部１１ａ、測定用光を入射させる受光部１１ｂ、この
照射部１１ａや受光部１１ｂを内部に保持するケーシン
グ１１ｃを備える前記検出部１１と、この検出部１１に
投光側が接続している前記照射用光ファイバ１２と、前
記検出部１１に入射側が接続している前記受光用光ファ
イバ１３とによって構成してある。

【００１４】図３及び図４に示すように、前記照射用光
ファイバ１２のうちの光源９の付近に位置する前記受光
側端部１２ａを除くファイバ部分と、前記受光用光ファ
イバ１３のうちの暗箱２１に接続する前記照射側端部１
３ａを除くファイバ部分とは、同軸プローブＰに形成し
てある。すなわち、図４に明示するように、照射用光フ
ァイバ１２を構成するとともに被覆材１２ｂで覆われて
いる複数本の芯材を照射用光ファイバ１２の軸芯に沿う
方向視での環状に並べることにより、照射用光ファイバ
１２を環状に形成してある。そして、この環状の照射用
光ファイバ１２の内部に受光用光ファイバ１３を両光フ
ァイバ１２，１３の軸芯Ｘが同一になる状態で配置して
ある。

【００１５】図４及び図５に明示するように、検出部１
１の照射部１１ａは、照射用光ファイバ１２を構成して
いるとともにケーシング１１ｃの内部で環状に並んでい
る複数本の芯材の照射端部によって形成してある。これ
により、照射部１１ａは、照射用光ファイバ１２の照射
端部で形成されるとともに照射方向視において環状にな
っている。照射用光ファイバ１２を構成している前記複
数本の芯材それぞれに屈曲部１２ｃを備えさせるととも
に、各屈曲部１２ｃは、同軸プローブＰの内部に配置す
るとともに芯材の照射端部が照射部１１ａの環状の外側
に向かわせるように構成してある。これにより、各芯材
の屈曲部１２ｃで成る照射用光ファイバ１２の屈曲部１
４が、照射部１１ａから照射される測定用光を照射部１
１ａの環状の外側に向ける案内手段になっているととも
に同軸プローブＰの外径以内に位置している。

【００１６】検出部１１の受光部１１ｂは、受光用光フ
ァイバ１３を構成している複数本の芯材の照射端部によ
って形成してある。したがって、受光部１１ｂは、照射
部１１ａの環状の内部に位置しているとともに受光用光
ファイバ１３の受光端部で形成されている。

【００１７】これにより、投受光装置１０は、光源９が
放射する測定用光を照射用光ファイバ１２によって検出
部１１の照射部１１ａに導き、この照射部１１ａから試
料Ｓに照射する。このとき、照射部１１ａの環状形状と
屈曲部１４で成る案内手段とのために測定用光を受光部
１１ｂのまわりから照射部１１ａの外側に向かわせなが
ら照射する。すなわち、測定用光が試料Ｓの表面だけで
反射しないで内部まで透過して反射するように照射す
る。そして、試料Ｓで反射した測定用光を検出光として
受光部１１ｂで受光し、受光用光ファイバ１３によって
分光分析部２０の暗箱２１の内部に導いて凹面回折格子
２２に投射する。

【００１８】〔別実施形態〕図６は、別の実施形態を備
える検出部１１を示し、図４に示す同軸プローブＰと同
様の同軸プローブＰに形成された照射用光ファイバ１２
の照射端部で成る環状の照射部１１ａと、照射部１１ａ
の環状の内部に受光用光ファイバ１３の受光端部で形成
された受光部１１ｂと、照射部１１ａや受光部１１ｂを
内部に保持するケーシング１１ｃとによって構成してあ
る。

【００１９】照射用光ファイバ１２を構成している複数
本の芯材それぞれの端部を芯材の軸芯に対して傾斜する
切断線Ｌで切断処理することによって各芯材に傾斜切断
面Ｚを備えさせ、この傾斜切断面Ｚによって前記照射部
１１ａを形成してある。これにより、照射部１１ａはこ
れの環状の外側を向く傾斜形状を備え、この傾斜形状
が、照射部１１ａから照射される測定用光を照射部１１
ａの環状の外側に向かわせるとともに同軸プローブＰの
外径以内に位置する案内手段になっている。

【００２０】図７は、さらに別の実施形態を備える検出
部１１を示し、図４に示す同軸プローブＰと同様の同軸
プローブＰに形成された照射用光ファイバ１２の照射端
部で成る環状の照射部１１ａと、照射部１１ａの環状の
内部に受光用光ファイバ１３の受光端部で形成された受
光部１１ｂと、照射部１１ａや受光部１１ｂを内部に保
持するケーシング１１ｃとによって構成してある。

【００２１】ケーシング１１ｃの内部に、照射部１１ａ
から照射される測定用光のための環状通路１５と、試料
Ｓからの反射光のための通路１６とを形成するケーシン
グ部分１１ｄを備えさせ、照射部１１ａに対向する反射
面１７ａを備える反射部１７を、照射部１１ａの照射方
向視で同軸プローブＰの外径以内に位置するように配置
してケーシング部分１１ｄに備えさせてある。前記反射
部１７ａは、照射部１１ａから照射される測定用光を反
射面１７ａによって反射させることにより、照射部１１
ａの環状の外側に向かわせるように構成してある。

【００２２】本発明による投受光装置は、青果物以外の
各種試料を分析対象とする分光分析装置の投受光装置に
も適用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】分析機全体の斜視図

【図２】試料保持部の断面図

【図３】分光分析装置の概略図

【図４】検出部の断面図

【図５】照射部と受光部の平面図

【図６】別の実施形態を備える検出部の断面図

【図７】別の実施形態を備える検出部の断面図

【符号の説明】

１１ 検出部 １１ａ 照射部 １１ｂ 受光部 １２ 照射用光ファイバ １４，１７ 案内手段 １３ 受光用光ファイバ Ｓ 試料 Ｐ 同軸プローブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三宅 博之 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 Ｆターム(参考） 2G059 AA02 BB11 DD13 EE02 EE12 HH01 JJ05 JJ17 KK04

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定用光を試料に照射する照射部と、試
   料からの反射光を受光する受光部とを、照射部の照射方
   向視において照射部が環状に形成され、その内部に受光
   部が位置する状態で備え、 前記照射部及び受光部を備える検出部に、照射部に測定
   用光を導く照射用光ファイバと、受光部が受光した光を
   導く受光用光ファイバとが接続され、 前記照射用光ファイバと前記受光用光ファイバとを、照
   射用光ファイバが環状に形成され、その内部に受光用光
   ファイバが位置する同軸プローブに形成してある分光分
   析装置用の投受光装置であって、 前記照射部を前記照射用光ファイバの照射端部で形成
   し、前記受光部を前記受光用光ファイバの受光端部で形
   成し、 前記照射部から照射される測定用光を照射部の環状の外
   側に向ける案内手段が、照射部の照射方向視において前
   記同軸プローブの外径以内に位置する状態で備えられて
   いる分光分析装置用の投受光装置。
2. 【請求項２】 前記案内手段が前記照射用光ファイバ自
   体に備えられている請求項１記載の分光分析装置用の投
   受光装置。
3. 【請求項３】 前記案内手段が、照射部からの測定用光
   を照射部の外側に向けて反射させることによって外向き
   にさせる手段である請求項１記載の分光分析装置用の投
   受光装置。