JPH08233732A - 分光分析装置 - Google Patents

分光分析装置

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JPH08233732A
JPH08233732A JP6202295A JP6202295A JPH08233732A JP H08233732 A JPH08233732 A JP H08233732A JP 6202295 A JP6202295 A JP 6202295A JP 6202295 A JP6202295 A JP 6202295A JP H08233732 A JPH08233732 A JP H08233732A
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JP
Japan
Prior art keywords
dark room
sensor
slit
light
filter
Prior art date
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Pending
Application number
JP6202295A
Other languages
English (en)
Inventor
Toshitaka Fukuda
敏隆 福田
Yutaka Nakanishi
豊 中西
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SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO
Original Assignee
SAIKA GIJUTSU KENKYUSHO
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Publication date
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  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 暗室内での迷光による悪影響や、センサ面へ
の結露を防止すると共に、センサのピント合わせが簡単
な分光分析装置を提供する。 【構成】 全体装置は投光部1と受光部2とからなる。
受光部2は集光用レンズ4と、スリット7と、リファレ
ンス用NDフィルタ9と、回折格子14とリニアイメー
ジセンサ15とを有する。フィルタ9はスリット7の前
面に位置し、開放自在である。スリット7はボディ8に
組込まれていて、ボディ8の背面にはケース12で囲わ
れた暗室13がある。暗室13内には回折格子14と、
センサ15と、乾燥剤18とが入っている。センサ15
は、センサ支持体16に固定され、暗室13の外から位
置調節できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は赤外線などを被測定物
に照射し、その透過光を受光計測して、被測定物の内部
性状を光学的に非破壊で検査測定するのに用いる分光分
析装置に関する。
【0002】
【従来の技術】青果物の内部性状、例えば糖度値を、光
学方式で非破壊検査する測定装置は既に本発明者によっ
て提案(特開平6−213804号)されている。この
測定装置の概要は、近赤外線を青果物に照射し、その透
過光を回析格子で分光させた上で、センサ上に焦点を結
ばせ、糖度によって大きな影響を受ける特定波長の分光
の光量値から、演算によってその青果物の糖度値を割り
出さんとするものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
測定装置では、スリット、リファレンス用NDフィル
タ、回折格子、センサなどの受光部の各部品が全て一つ
の暗室内に設けられ、かつ、フィルタがスリットの後方
位置に設けられていた為、フィルタやスリットでの反射
光などが暗室内で散乱して、計測に支障を与え、精度の
向上を妨げる原因となっている。また、従来装置ではセ
ンサの温度ドリフトを防止するため、センサ本体を冷却
するが、このときセンサの表面に結露が発生し、光量計
測に悪影響を与える上に、センサが暗室内に収容されて
いるので、ピント合わせの都度、暗室を開けなければな
らず、作業が面倒である。
【0004】また、従来装置では、リファレンス用ND
フィルタは被測定物の透過率レベルにほぼ合致する1種
類だけを組込んでいる。この為、透過率の異なる被測定
物を計測する場合には、フィルタを取替えなければなら
ず、作業上、不便である。
【0005】本発明はこのような点に鑑み、暗室内に於
ける反射光などの迷光の存在をなくして、高精度での計
測を可能にした分光分析装置を提供せんとするものであ
る。また、本発明は、センサ面への結露を防止して、常
に正常な計測が行える分光分析装置を提供せんとするも
のである。更に、本発明はセンサの焦点合わせを暗室の
外から簡単に行える分光分析装置を提供せんとするもの
である。更にまた、本発明は、被測定物の種類の変更に
対応できる分光分析装置を提供せんとするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の分光分析装置の
技術的手段は、集光用レンズと、スリットと、分光用回
折格子と、分光検出用リニアイメージセンサと、暗室と
からなり、スリットは暗室と外部との境界に取付けら
れ、スリットの入射側前方位置には開放自在なリファレ
ンス用NDフィルタが設けられ、また、回折格子は暗室
内に設置され、リニアイメージセンサは暗室内に位置
し、かつ、暗室外から位置微調節できるように設けられ
ていることにある。
【0007】また、暗室を気密にして、室内に乾燥剤を
収容するようにしてもよい。
【0008】更に、リニアイメージセンサを、暗室環境
を保持しつつ、前後方向への移動及び傾斜移動が自在な
センサ支持体に固定するようにしてもよい。
【0009】また、リファレンス用NDフィルタとし
て、透過率の異なる複数のフィルタを、移動自在な基盤
に取付けたものを用いてもよい。
【0010】
【作用】本発明の分光分析装置では、投光部から被測定
物に向かって光線が照射され、被測定物を透過した光線
は受光部に入る。光線は被測定物内を透過する間に、被
測定物の内部性状による影響を受ける。従って透過光を
分光して、所定波長の光量を計測することにより、被測
定物の内部性状、例えば、青果物の糖度値や酸度値など
を知ることができる。
【0011】受光部に入った透過光は、集光用レンズで
収束させられ、暗室と外部との境界にあるスリットを通
過し、回折格子に達する。回折格子では光を反射させる
際に、波長によって分光する。リニアイメージセンサで
は到来した光を、各波長の分光ごとにその光量を計測す
る。リファレンス用NDフィルタはスリットの前方位置
に設けられているので、スリットの後方に位置する暗室
内ではフィルタ面からの反射光の影響を受けず、この結
果、高精度でのリファレンス調整が可能となる。また、
スリットは暗室と外部との境界に組付けられ、暗室内に
は回折格子と、センサしか存在しないので、迷光の影響
は全く受けない。また、センサは暗室内に位置するが、
外部から位置微調節できるので、センサのピント合わせ
作業は簡単である。
【0012】
【実施例】本発明の分光分析装置の実施例を図面につい
て説明する。図1は装置全体の概略を示し、1は投光部
で、2は受光部であり、Aは被測定物である。投光部1
には光源ランプ3が内蔵されている。また、このランプ
3には、測定に必要な波長の光を出せるものを選定して
用い、例えば、糖度測定などで近赤外線を利用する場合
にはハロゲンランプなどが適する。この投光部1から照
射された光は被測定物Aを透過して、受光部2に入る。
【0013】受光部2の詳細は図2に示されている。集
光用レンズ4は筒体5に収められ、外ケース6から突出
状に設けられている。7はスリットで、ボディ8内に組
込まれており、集光された光はこのスリット7の孔を通
過する。このスリット7の前方位置にはリファレンス用
のNDフィルタ(ニュートラルフィルタ)9が設けられ
ており、かつ、このNDフィルタ9はソレノイド10に
よって光路に対して開放自在である。なお、光線の透過
光量は被測定物Aの種類によって異なるので、これに合
わせてNDフィルタ9を選定する。また、このNDフィ
ルタ9はあくまで光源の状態や、測定環境を知る為のリ
ファレンス用であるから、実際の測定時には用いず、開
放状態で測定する。11は赤色フィルタである。
【0014】ボディ8の背面には、ケース12で囲われ
た暗室13があり、その中に回折格子14とセンサ15
とが設置されている。なお、暗室13はボディ8、ケー
ス12、センサ支持体16、及び伸縮・傾斜自在なジャ
バラ17からなり、完全に遮光され、かつ、気密に保持
されている。また、回折格子14にはフラットフィール
ド凹面型のものが用いられていて、各波長の分光を全
て、平面状の分光検出用リニアイメージセンサ15上に
焦点を結ばせることができる。このセンサ15はマルチ
チャンネル分光光量検出器で、センサ上に焦点を結んだ
各分光の光量を一括して読み取ることができる。このセ
ンサ15はセンサ支持体16に固定され、センサ支持体
16はジャバラ17を介してボディ8に取付けられてい
る。回折格子14からの光線は孔19及びジャバラ17
を通ってセンサ15に達する。
【0015】暗室13の内部には、シリカゲルなどの乾
燥剤18が多孔筒などに収容されて設けられている。な
お、この乾燥剤18はその収容筒の上端が暗室ケース1
2の壁面から突出していて、乾燥機能が低下した時に
は、収容筒ごと簡単に取替えうるようになっている。
【0016】センサ支持体16のボディ8に対する取付
状態は図3に示されている。センサ支持体16は、上下
2本のネジ棒20によって支持されている。即ち、ネジ
棒20はボディ8にネジ込み固定されていて、センサ支
持体16はこのネジ棒20に球軸受21を介して結合し
ている。従って、センサ支持体16はネジ棒20に対し
て前後(軸線)方向へのスライド移動及び傾斜移動が自
由である。また、センサ支持体16は、バネ22と、押
えナット23と、調節ネジ24とによって両面から挟ま
れていて、押えナット23の回動によってセンサ支持体
16をネジ棒20に沿って移動させることができる。こ
の調節ネジ24は、ボディ8にネジ込まれ、ネジの先端
はセンサ支持体16に当接している。従って、ネジ24
の回動によってセンサ支持体16の傾斜角度を自由に調
節できる。なお、この押えナット23及び調節ネジ24
はセンサ15のピント(焦点)合わせに利用する。即
ち、先ず、押えナット23を調節して、一方端の焦点F
1を合わせ、次に調節ネジ24によって他方端の焦点F
2を合わせるようにする。この際、図4のように球軸受
21の中心を、センサ15の必要最大波長あるいは必要
最小波長の受光点に一致させておくと、1回の調整で分
析に必要な波長の全範囲で焦点が合うようになるので、
ピント合わせ作業が楽になる。同時に、このナット23
やネジ24は暗室13の外に位置するので、暗室ケース
12を外さずに、受光状態のままで外部から調整でき
る。
【0017】図2中の、30は冷却用のペルチェ素子
で、センサ15が温度変化して感度が狂うのを防止す
る。31は放熱フィンで、冷却ファン(図示せず)によ
る風で空冷されている。32は通気口に設けられた通気
フィルタである。
【0018】図5、6にはリファレンス用NDフィルタ
9の他の実施例が示されている。これではサーボモータ
36で回転させられる円盤35に、透過率の異なった複
数種のフィルタ9が取付けられている。即ち、円盤35
には図5に示されるように4個の窓P,Q,R,Sがあ
り、この内、窓Pは開放で、ここにはフィルタは取付け
られておらず、他の窓Q,R,Sには、それぞれ透過率
が1.0%(トマト用)、0.5%(ミカン用)、0.
1%(リンゴ用)と異なる3種のNDフィルタ9が取付
けられている。この円盤35は測定中は常時回転させて
おく。円盤35を、例えば毎秒1回転で回転させれば、
各窓での測定可能時間は150ms程度となり、測定に
は充分である。そして、窓Pは実際の測定時に利用し、
他の窓Q,R,Sは各被測定物のリファレンス測定時に
利用する。
【0019】また、前記のように複数のNDフィルタを
用いるものに於いて、フィルタの一つに透過率が0%の
ものを使用してもよい。この場合には、リファレンスと
同様に、センサの暗レベル時の測定も行うことができ、
測定精度の向上を図れる。なお、複数のNDフィルタの
取付け方式としては、前記の回転円盤35の他に、揺動
する扇形盤やスライド盤なども使用可能である。また、
暗レベルの測定の為に、スリット7を移動自在にして、
スリット部を閉にすることによって、暗室内への光の入
射を断つようにすることも可能である。
【0020】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲の記載の範囲内で自由に変
形実施可能である。特に、ボディ8や暗室13の形状、
センサ支持体16の取付機構などは図示例に限定され
ず、自由である。
【0021】
【発明の効果】本発明の分光分析装置は、スリットを暗
室と外部との境界に組付け、リファレンス用のNDフィ
ルタはスリットの前方に位置させ、更に、暗室内には回
折格子と、センサとを設けた構造であるので、迷光など
の外乱光の影響を受けず、精度の高い光量測定ができ
る。また、センサの位置調節部は暗室の外に設けられて
いるので、センサのピント合わせ作業を、暗室を開ける
ことなく、受光状態のままで簡単かつ、短時間に行うこ
とができる。
【0022】請求項2のものでは、暗室が気密で、室内
に乾燥剤が収容されているので、室内の湿度を常に低く
保持でき、センサ面上への結露を防止して、常に、測定
の正常化を保持できる。
【0023】請求項3のものでは、リニアイメージセン
サがセンサ支持体に取付けられ、かつ、このセンサ支持
体は位置微調節自在に設けられているので、センサのピ
ント合わせを極めて簡単に行うことができる。
【0024】請求項4のものでは、透過率の異なった複
数種のNDフィルタが付いているので、被測定物の種類
に対応でき、実用上、極めて便利である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分光分析装置の全体の概略図。
【図2】受光部の拡大断面図。
【図3】センサ支持体の取付状態を示す断面図。
【図4】センサ支持体への各部材の取付位置を示す図
【図5】NDフィルタの他の実施例の正面図。
【図6】NDフィルタの回転機構部の断面図。
【符号の説明】
1 投光部 2 受光部 3 光源 4 集光用レンズ 6 外ケース 7 スリット 8 ボディ 9 NDフィルタ 10 ソレノイド 12 暗室ケース 13 暗室 14 回折格子 15 リニアイメージセンサ 16 センサ支持体 17 ジャバラ 18 乾燥剤 20 ネジ棒 21 球軸受 22 バネ 23 押えナット 24 調節ネジ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集光用レンズと、スリットと、分光用回
    折格子と、分光検出用リニアイメージセンサと、暗室と
    からなり、スリットは暗室と外部との境界に取付けら
    れ、スリットの入射側前方位置には開放自在なリファレ
    ンス用NDフィルタが設けられ、また、回折格子は暗室
    内に設置され、リニアイメージセンサは暗室内に位置
    し、かつ、暗室外から位置微調節できるように設けられ
    ている分光分析装置。
  2. 【請求項2】 暗室は気密で、室内に乾燥剤が収容され
    ている請求項1記載の分光分析装置。
  3. 【請求項3】 リニアイメージセンサは、暗室環境を保
    持しつつ、前後方向への移動及び傾斜移動が自在なセン
    サ支持体に固定されている請求項1記載の分光分析装
    置。
  4. 【請求項4】 透過率の異なる複数のリファレンス用N
    Dフィルタが移動自在な基盤に取付けられて、スリット
    の入射側前方位置に設置されている請求項1記載の分光
    分析装置。
JP6202295A 1995-02-23 1995-02-23 分光分析装置 Pending JPH08233732A (ja)

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