JPH02147837A - 光学濃度計 - 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、試料に特定の２波長碩域の光を照射し、上記
２光の試料を透過した後の光量燈を測定し、その光を差
から試料に含まれる特定物質の濃度を測定する光学濃度
計に関する。

（従来の技術） 二の種の光学濃度計として、作物の生長具合を調査する
ための生葉の葉緑素濃度を簡易に測定する葉緑素計が用
いられるようになってきた。この装置は、葉緑素が青色
領域と赤色領域の光に対して高い吸収率を示し、緑色領
域の光に対しては低い吸収率を示し、特に赤外領域では
殆ど吸収がない特性を有していることを利用して１，１
−記波長域から、生葉に対する吸光度の異なる２波長の
光を選び、生葉に対する上記２光の透過率を求め、その
２光の透過率の差から葉緑素濃度と求めるも１のである
。測定光には、通常、葉緑素の吸光度が強く、カロチン
（黄色素）の影響３受けない赤色領域（Ｒ）と、葉緑素
による吸収が殆どない赤外領域（ＩＲ）の光が用いられ
る。

いま、上記赤色領域（Ｒ）と赤外領域＜　Ｉ　Ｒ，）の
光源の光を直接受光素子に入射させたときの出力を夫々
ｆ　ｏｒ、　　Ｉ　ｏｉｒとし、試料の葉を通して上記
各光を受光素子で計測したときの出力分、人々Ｉｒ、Ｉ
ｉｒとすれば、次式が成立する。

Ｉ　ｉｒ＝　Ｉ　ｏｉｒ　、Ｆ　ｉｒ　−１０”’ｄ”
Ｉ　ｒ　＝　Ｉ　ｏｒ−Ｆｒ　−１０−””’但し、Ｃ
Ｃ；葉の葉緑素濃度 α「　；Ｒ域での葉緑素の吸光係数 αｉｒ：ＩＲ域での葉緑素の吸光係数 ＦｒＨＲ域での葉緑素以外の葉中物質の光透過率 ＦｉｒＨＩＲ域での葉緑素以外の葉中物質の光透過率 上式より、下記の（１）式が得られる。

Ｌｏｇ（Ｉｏｒ／　Ｉｒ　）　−Ｌｏｇ（Ｉｏｉｒ　／
　Ｉ　１ｒ）＝Ｃｃ　　（ａｒ　−ａ旨）　−（Ｌｏｇ
Ｆｒ　−ＬｏｇＦｉｒ）・・・・・・・・（１） （１）式の左辺は光量の計測で求まり、右辺の第１項の
吸光係数は葉緑素の特性直であって既知であり、第２項
は植物の種類や若葉か生葉か等によって決定されるが、
植物の種類や発芽後の適齢等が決まれば、定数だから、
（１）式より葉緑素濃度Ｃｃを求めることができる。

葉緑素計は、上記（１）式のＩｏｒ、Ｉｏｉｒを試料を
挿入しない状態で計測し、Ｉｒ、Ｉｉｒを試料を挿入し
た状態で計測して（１）式により葉緑素濃度Ｃ（を求め
るものであり、Ｒ，ＩＲ域の光源として、従来、赤色発
光ダイオードと赤外発光ダイオードが用いられている。

この場合使用される光は単色光ではないので、αｉやα
ｉｒは単色光についてのデータであるから、そのままで
は使えず、近似的な意味しか持っていない。そのゆえに
、（１）式の（αｒ−αｉｒ）を測定感度の中に含ませ
て、葉緑素の濃度既知の試料を用いて測定したデータに
より検量線を作成し、この検量線から濃度を決定すべき
である。しかし、実際には葉緑素の絶対濃度は不要で、
基準とした葉に対する相対濃度を知れば充分であり、そ
の場合（１）式の（α「−αｉｒ）は測光回路のゲイン
と云う意味のみを有しており、（１）式の右辺第２項は
測光回路のオフセ・７トを適当に調整することで相殺す
ることができる。このためメーカーにおいては、適当な
濃淡２つのフィルタを葉の代わりに用いて、測光回路の
ゲインとオフセットを適当に設定している。そこでメー
カでは装置を下記のように調整して出荷している。

（１）式を変形すると、 ＋　ＬｏｇＦ　ｒ　−ＬｏｇＦ　１ｒ）−−・・（ア）
又は、 零点調！（オフセント）では、（イ）式の左辺＝０、Ｌ
ｏｇＦｒ　＝ＬｏｇＦｉｒ（＝Ｏ）なる光学フィルター
ｆ１を挿入して測定し、Ｓ　ｒｌ＋　ａ　＝　Ｏとなる
ように調整を行う（オフセットａを決める）。

ゲイン調整では、Ｃ＝Ｃｆ　、　ａｒ　＝Ｂｒ　、　ａ
ｉｒＢｉｒ　　、ＬｏｇＦｒ−ＬｏｇＦｉｒ（＝０）な
る光学フィルターｆ２を用いて測定を行い、測定結果の
Ｓｒ２から、 ｂｓｆ２＝Ｃｒ　（Ｂｒ−Ｂｉｒ）＝に−−−（１）な
るように調整する（ゲイン係数すを決める）。

このようにして、オフセットａとゲイン１系数すを設定
して、測定値から光学濃度値が回路上で公式通りに演算
されるように調整している。

このためメーカーは、生産時の調整において、同一機種
の装置を同じ材料に対して同じ値を示すように、このオ
フセットａ及びゲイン係数すを調整の上、固定して出荷
していたが、実際使用時に同じ試料を同一機種の２つの
装置で測定してみると同じ値を示さないことがある。試
料の葉が大址にあり、また、所在が各所に散らばってい
る時は、同一機種を多数用いて測定処理する必要があり
、この場合、葉緑素の相対濃度を問題にする場合でも、
同じ試料については同じ測定値を示すように各装置が調
整されていることが必要である。上述したように装置に
よって指示値がばらつく理由は、使用する２波長ｒ、ｉ
ｒ用の光源の波長分布及び受光素子の分光感度が装置毎
に多少異なっており、調整時には特定の２点で指示値が
一致するように合わせているだけなので、実試料の場き
、測定濃度域が工場調整時に想定したのと違っていると
、装置毎の特性の違いが表面（ヒしてくるためと考えら
れる。

測定する葉や状況によって透過率や吸光１系数の分光特
性が変化するためで、従来のように、測光回路のオフセ
ラ１〜ａやゲイン係数すを固定値として設定していると
、実際の測定の場合で、測定毎の分光的特性のばらつき
により同一機種装置間の測定値が比較することができな
いと云う問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上述したような問題を解消し、複数台の装置
を用いて測定を行う場合、植物の種類が異なったり、測
定条件が変化しても装置間の測定値の比較ができるよう
に、装置使用者が適宜較正て′きるようにすることを目
的とする。

（課題を解決するための手段） 試料中の特定物質の濃度を、その特定物質による吸収が
大きい波長域の光と、上記物質による吸収が小さい波長
域の光の吸収率の差（吸光度差）によって求める光学濃
度計において、吸光度差から上記特定物質の濃度を所定
の演算式を用いて演算する演算手段と、予め記憶させて
ある上記演算式で用いられる演算係数及びオフセット値
を訂正する手段を設けた。

（作用） 本発明は、演算係数設定モードに切換える手段と、オフ
セット値およびゲイン係数を補正する入力装置を設け、
ユーザーにおいてオフセット値およびゲイン係数を自由
に補正しようとするものである。ユーザーにおいてオフ
セット値およびゲイン係数を補正する場合、実際上どの
ように補正するのかといえば、葉緑素濃度は窒素濃度か
ら求めることが可能であり、葉中に含まれる窒素濃度は
、各種な方法で測定することは簡単である。この窒素濃
度を基準として、同一窒素濃度に対しては同一の表示値
を示すように補正することにより、葉の種類が異なって
も、同一の葉緑素濃度を示させることが容易にできる。

また、分光測定器を用いて、葉の分光吸収率特性スペク
トルが測定できれば、得られたスペクトルデータにより
、オフセット値およびゲイン係数を補正すれば、より正
確な調整は可能である。

また、オフセット値およびゲイン１系数をユーザーが自
由に補正できるようになれば、複数の測定装置の測定感
度を同一に調整が可能となり、異なる測定装置で得られ
たデータにおける測定誤差が大幅に軽減される。

（実施例） 第１図及び第２図に本発明の光学濃度計（葉緑素計）の
一実施例の平面図及び側面図を示す。第１図及び第２図
において、１は試料である葉を載置する試料台、２は回
動板で、上記試料台１の上部にビン３で端部２ｂが枢着
されて上下回動可能であり、不図示のスプリングで開（
上）方向に付勢されている。４，５は赤色領域及び赤外
領域の光を発生する光源である発光ダイオードで、回動
板２の可動端部２ａの下面の凹みに回動方向と垂直方向
に互いに隣接して設けられている。６は受光素子で上記
試料台１の先端部１ａの上面に上記発光ダイオード・１
，５に対向して設けられている。７は試料台１の先端部
１ａの上面に受光素子６を覆って設けられ試料を保持す
る押え板、８は演算係数及び測定結果を表示する表示部
、９は電源スィッチ、１０は入力装置でｓＷｌ、ＳＷ２
．ＳＷ３によって構成されおり、演算係数設定モードへ
の切換え及び演算係数の訂正の両方に用いられる。１１
は上記回動板２の上面に設けられた指押え凹部、１２は
葉緑素計を把持するためのホールドグリップである。上
記発光ダイオード４，５、受光素子６、押え板７、試料
台１及び回動板の先端部１ａ、２ａによって試料固定部
１３を構成している。

第３図は上記葉緑素計の回路構成を示すブロック図であ
る。同図において、２１は各回路を制御するとともに測
定に関する種々の演算を行う副脚演算回路、２２は赤色
発光ダイオード４及び赤外発光ダイオード５のオン・オ
フを制御片するり、　Ｅ　Ｄ駆動回路、２３は温度によ
る持性変１ヒを補償するために上記再発光ダイオード４
，５及び受光素子６の温度を計測する温度測定回路、２
４は受光素子６の光電流出力を電圧信号に変換するとと
もに信号を増幅する電流電圧変換回路、２５は上記温度
測定回路２３及び電流電圧変換回路２４からのアナログ
信号をディジタル信号に変換するＡＤ２換回路、２６は
デイツプスイッチやＥＥＰＲＯＭからなり、各回路の緒
特性に応じて設定される較正値、ユーザーが入力装置１
０を用いて入力設定する演算係数及び発光ダイオード４
．５の発光量とピーク波長や受光素子６の受光出力の温
度特性に関する情報を記憶する較正値記憶回路、２７は
初期較正や測定の適否をブザー音で報知する警告回路、
２８はスイッチ２９の状態を読み取って制御演算回路２
１に入力するスイッチ入力回路、３０は測定値などを表
示する表示素子３１を制御する表示素子駆動回路である
。各回路は電源スィッチを介して電源回路に接続されて
いる。

上述装置の操作および動作について概要を説明する。通
常測定の場合、電源スィッチ９をオンにすると、装置動
作は初期較正モードになる。このモードは試料を挿入し
ないで、前記（１）式におけるｆｏｒ、Ｉｏｉｒを測定
するモードで、このモードの動作が終わるとブザーが鳴
って較正モードの終了が告知されると共に、動作モード
が測定モードに代わる。そこでユーザーは回動板２を開
き、試料を試料台１上に載せて回動板２を閉じる。回動
板２の開閉と連動した測定スイッチがあって、回動板２
を閉じるとオンになり、試料透過光Ｉ　ｒ、　ｒ　ｉｒ
の測定が行われ、（１）式に基づく演算が行われて葉緑
素濃度が表示部８に表示され、動１ｔは測定モードの始
めに戻る。従って、以後ユーザーは次々と試料の測定を
行って行くことができる。つまり、電源スィッチ９をオ
ンにすると、自動的に初期較正モードになり、ｆｏｒ、
Ｉｏｉｒの測定を行って後、自動的に試料測定モードに
なるのである。ｆｏｒ等の測定で、光源４．５に対し、
受光素子６は１つであるから、まず、赤色光についての
測定、弓続いて赤外光の測定と云うように、制御演算回
路が切換えているのである。ユーザーにおいて、装置に
以前に設定されているゲイン係数す、オフセットａの値
を補正するユーザー補正を行う場合に、入力装置１０が
用いられる。ユーザー補正には３つのモードが用意され
ている。それらは上記すのみを補正する係数モード、オ
フセットａのみを補正するオフセットモードおよびｂと
ａの両方を補正するｒ糸数及びオフセットモードの３種
で、これらのモードの選択は、係数モードはスイッチＳ
Ｗ　１　、オフセットモードはスイッチＳＷ２．係数お
よびオフセットモードはスイッチＳＷ３を押すことによ
り行われ、目的に応じてこれらのスイッチの何れかを押
しながら電源スィッチ９をオンにすると装置はその動ｆ
ｊモードに設定される。同時に表示部８には以前に設定
された係数す或はオフセラｌ−ａが表示される。以後の
ステップではＳＷ２は１押し毎に設定値を１単位ずつ上
げ、ＳＷ３は１押し毎に１単位ずつ下げるように動作し
、訂正された数値が表示部８に表示されるので、適当な
所でスイッチＳＷ１を押すと、ＳＷＩが書込みスイッチ
として動作し、補正された係数或はオフセットが較正値
記憶回路２６に以前の値に代わって書込まれ、その後動
作モードが自動的に通常測定のモードに移行するつまり
、補正した係数式はオフセット値が記憶回路２６に書込
まれると、動作は初期較正モードになる。以下各モード
の動作について詳細説明を行う。

本発明の本旨であるユーザー補正動作について説明する
。通常は電源ＯＮにより初期較正モード及び測定モード
と処理が移って行くが、演算係数を補正する場合には設
定モードに切換える。モードの切換えは電源ＯＮ時に入
力装置１０のＳＷ１〜３のどれか１つを押しながら、電
源スィッチ９をＯＮすると演算係数設定モードに切換え
られる、この場合ＳＷ１を押しながら電源スィッチ９を
ＯＮすると「係数」設定モードに、ＳＷ２だと「オフセ
ット」設定モードに、ＳＷ３だと「係数およびオフセッ
ト」設定モードに切換えられる。第４図にオフセット設
定動削のフローチャーｌ−を示す、この場合ＳＷ２が押
されて電源オンにより動作がスタートする。＃Ａ１にお
いては、現在較正値記憶回路２６に記憶されているオフ
セット値を表示部８に表示させる。これはユーザーが以
前に設定しない限り０のままである。＃Ａ２では、ＳＷ
ｌが押されたかどうかの判断をする。ユーザー補正の場
合、当初Ｓ　Ｗ　１は押されないがら動作は＃Ａ８動作
に移行する。設定値を増したいならＳＷ２を、減らした
いならＳ　Ｗ　３を押し、プログラム内では＃Ａ３でＳ
Ｗ２が押されたかどうか判断し、押されていれば＃Ａ５
へ移行し、オフセット値を０．１増加し、＃Ａ７で加算
したオフセット値を表示させる。ＳＷ２が押されていな
ければ＃Ａ　４でＳＷ３が押されたかどうかを判別し、
押されていれば＃Ａ６へ移行し、オフセット値を０゜１
減らし、減算したオフセット値を表示させる。

押されていなければ、＃Ａ２へ戻ってスイッチＳＷ１の
入力を再度調べる。このようにして＃Ａ２〜＃Ａ７のル
ープを回っている間に、測定者によって変更されたオフ
セット値（＃Ａ７）を表示部８で確認して、それが所望
の値になったら測定者がＳＷＩを押すので、＃Ａ２がＹ
ＥＳとなって、ユーザー所望のオフセラ１〜値が較正値
記憶回路２６に記憶され（＃Ａ８）、又同時にステップ
＃Ａ９で「終了」の表示がなされる。係数設定モードも
オフセット設定モードとほぼ同様であるが、スイッチＳ
Ｗ２．ＳＷ３の１押しに対する１単位変化値は０．０１
にしてあり、動作のフローチャートは、従って、第５図
に示す様になる。＃Ｂ１で記憶中のゲイン係数表示を行
うが、ユーザーが先に設定していなければ、１．００と
して表示される。＃Ｂ２以降はオフセット設定と同様に
設定用のＳＷｌが押されたのかどうかを判別し、押され
ていなければ、＃Ｂ３でＳ　Ｗ　２が押されたのかどう
かを判別し、＃Ｂ４でＳＷ３が押されたのかどうかを判
別する。Ｓ　Ｗ　２又はＳ　Ｗ　３のＯＮに対応して、
表示は＃８５．＃Ｂ６で夫々＋０．０１゜−０，０１に
なってユーザーが設定したい値になるまで、＃Ｂ２から
＃Ｂ７が繰り返される。所望の値になったら＃Ｂ８で「
係数メモリ」へ記憶される。次に「係数＋オフセット」
モードの設定について説明すると、第４図と第５図を連
結した形で、まずオフセットの表示・設定が行われ（第
４図と同様）、所望値になるとＳＷＩによりオフセット
値をメモリへ記憶させ、次に係数の表示・設定が行われ
（第５図と同様）、終了すると係数がメモリへ記憶され
ると同時に「係数＋オフセット」モードであることがメ
モリに記憶され設定モードが終了し、第６図の動作＃２
に移行する。

上記構成の葉緑素計の通常動作について、第６図を参照
しつつ次に述べる。

演算係数の補正を行わない場合は、ステップ＃１で電源
スイッチ９をオンにすると、動作モードが較正モードに
設定され、演算係数の補正を行う場合には、ＳＷＩ〜３
をオンしながら電源スィッチ９をオンすることにより上
述した演算係数設定モードに設定し演算係数を補正し、
ステップ＃２に移行する。ステップ＃２は細かく見ると
、第７図の様になる。＃Ｃ１では較正値記憶回路２６に
記憶された補正のモード〈「係数」　「オフセット」　
「両方」）を＃Ｃ２では記憶された補正値を表示し、測
定者に内部の補正モードがどの様になっているかを知ら
せる。例えば、係数モードであれば、１６５秒程度係数
値とモード形式を表示した後、ｒＣＡＬＪを表示する。

オフセットモードであれば、１．５秒程度オフセット値
とモード形式を表示した後、ｒｃＡＬＪを表示する。「
係数子オフセット」モードであれば、１．５秒程度係数
値とモード形式を表示したｆＬｌ、５秒程度オフセット
値とモード形式を表示した後、表示部８に較正モードで
あることを示すｒｃＡＬＪを表示する。これらの表示は
本来の測定直に対して現在どのような操作を加えている
かを常に使用者に認識させる効果を持ち、データの管理
上有用である。

その後、表示はｒｃＡＬＪになって初期較正をうながす
、この較正モードは、試料を試料固定部１２に挿入しな
い状態で、赤色発光ダイオード４と赤外発光ダイオード
５の光量及びこれらの発光ダイオード４，５と受光素子
６の温度を測定するモードであり、ステップ＃３〜＃７
の動作を行う。

まず、ステップ＃３で測定スイッチが押されたが否かの
判断がされる。この葉緑素計は、回動板２が閉じられる
と、自動的に測定スイッチがオンになる構造になってお
り、測定スイッチがオンと判断されれば、次のステップ
＃４へ進む。ステップ＃４では両発光ダイオード４．５
の光量及び両発光ダイオード４，５と受光素子６の温度
が測定され、測光値を測定温度に応じて較正値記憶回路
２６に記憶された較正値で補正して入射光量Ｉｏｒ。

Ｉ　ｏｉｒが求められる。次に、ステップ＃５で初期較
正が正常にされたか否か、即ち、上記入射光量ｆｏｒ、
Ｉｏｉｒが適正範囲内にあるか否かが判断される。そし
て、発光ダイオード４，５が故障或は劣化したり、受光
素子６等に泥等が付着して、入射光量ｆ　ｏｒ、　　Ｉ
　ｏｉｒが適正範囲外と判断された場合、初期較正が失
敗したことを知らせるため警告回路２７がＮＧブザー音
を発する。一方、上記入射光量ｆ　ｏｒ、　　Ｉ　ｏｉ
ｒが適正範囲内と判断された場合、この入射光景が制御
演算回路２１内の記憶手段（ＲＡＭ）に格納されるとと
もに、初期較正が完了したことを知らせるためステップ
＃６でＯＫブザー音が発せられる。ＯＫブザー音が発せ
られると、ステップ＃７で表示部８の表示はブランクと
なる。

以上の較正モード処理が完了すると、試料である葉を透
過した光量を測定する測定モードに進む、まず、ステッ
プ＃８で測定スイッチが押されたか否かの判断が同様に
なされ、測定スイッチがオンと判断されれば、次のステ
ップ＃９へ進む。ステップ＃９では発光ダイオードと受
光素子の温度が測定され、両発光ダイオード４．５から
発せられ、葉を透過した光量を測定・温度補正され、そ
の温度補正された測定値−（ｒ、Ｉｉｒと制御演算回路
２１のＲＡＭに記憶されている入射光量Ｉｏｒ。

Ｉ　ｏｉｒから、前述の（１）式により葉緑素濃度Ｃｃ
が求められる０次に、ステップ＃１０で測定が正常にさ
れたか否か、即ち上記測定値Ｉｒ、Ｉｉｒが適正範囲内
にある否か判断される。そして、葉が光路に正しくセッ
トされておらず入射光が直接受光されたり、発光ダイオ
ード４．５や受光素子６に前述と同様の不具合があって
、透過光量が適正範囲外と判断された場合、ステップ＃
１３で測定値表示はブランクになり、ステップ＃１４で
測定が失敗したことを知らせるＮＧブザー音が発せられ
、次の測定を待つためステップ＃８に戻る。一方、透過
光量が適正範囲内と判断された場合、ステップ＃１１で
表示部８に葉緑素濃度Ｃｃが表示されるのであるが、＃
１１は更に詳しく第８図の様に表現できる。即ち、表示
する前に、＃Ｄ１でユーザー補正がなされているかどう
かが判別され、補正なしの場合は、そのまま表示する（
＃Ｄ７゜＃Ｄ８）。ユーザー補正があるならば、そのモ
ードが＃Ｄ２又は＃Ｄ３で判定され、各モードに応じて
＃Ｄ４．＃Ｄ５．＃Ｄ６において、ｆ糸数、オフセット
、係数士オフセットの補正が加えられる、こ１でｐは記
憶された係数であり、ｑはオフセットである。Ｓは測定
によって求まった濃度に対応する値であり、Ｓ′は補正
があった場合、その補正後の濃度を示し、＃Ｄ８で補正
後の濃度Ｓ′が表示され、ステップ＃１１が終了する。

ステップ＃１２で測定が完了したことを知らせるＯＫブ
ザー音が発せられ、次の測定を待つためステップ＃８に
戻る。

こシで、上記実施例の制御演算回路２１によって第６図
のステップ＃４．＃９で行われる測定値の温度に対する
補正について詳述する。

発光ダイオード４．５の発生光量は、温度上昇に比例し
て減少すると云う特性を持ち、受光素子の受光出力も、
同様の温度特性を持っている。従って、測定原理を示す
（１）式中の入射光量のｆｏｒ。

Ｉ　ｏｉｒは次式で表される。

Ｉｏｉｒ　＝Ｉｏｓｉｒ−ｆｉｒ（ｔ−ｔｓ　１−−１
２１１ｏｒ　　＝Ｉｏｓｒ　・ｆｒ　　（ｔ−ｔｓ　）
　−−”・（３１但し、Ｉ　ｏｓｒ；基準温度における
Ｒ域の発生光量Ｉｏｓｉｒ；基準温度におけるＩＲ域の
発生光量ｔ、ｔｓ　　；測定時温度、・基準温度ｆｒ、
ｆｉｒＨＲ域、ＩＲ域の発生光量の温度特性関数（１次
関数） また、受光素子のＲ域、ＩＲ域に対する受光出力も温度
特性関数φｒ（ｔ−ｔｓ）、φｊｒ（ｔｔｓ）で表され
る。

較正処理（ｃ）のステップ＃４で測定される両発光ダイ
オードの入射光量Ｉ　ｃｒ、　　Ｉ　ｃｉｒは、較正時
の温度をｔｃとすれば、上記＋２１ｉ３１式および受光
出力の温度補正を考慮して次のように表されるＩｅｒ＝
Ｉｏｓｒ　　−ｆｒ（ｔｃ−ｔｓ）・φｒ（ｔｃ　−ｔ
ｓ）・・・・・・・・・・・・（４） Ｉ＋：ｉｒ　　＝Ｉｏｓｉｒ・　ｆｉｒ（ｔｃ　　−ｔ
ｓ　　）・　φｉｒ　（ｔ　ｃ　　−ｔ　ｓ　　）　−
−−−−（５１また、演算処理（ｍ）のステップ＃９で
再発光ダイオードから発せられる入射光量Ｉ　ｏａｒ、
　Ｉ　ｏｍｉｒは、測定時の温度をｔＩｌｌとすれば、
上記（２１，（３１式および（４１，＋５）式から次の
ように表される。

Ｉｏｍｒ　＝Ｉｏｓｒ　　−ｆｒ　　（ｔｍ　−ｔｓ　
）＝Ｉ　ｃｒｆｒ（ｔｍ　−ｔｓ）／ ｆｒ（ｔｃ−ｔｓＬφｒ（ｔ　ｅ　−ｔ　ｓ）−−（６
１１ｏｍｉｒ＝）ｏｓｉｒ−ｆｉｒ（ｔｍ　−ｔｓ　）
＝Ｉｃｉｒ　　−ｆ　ｉｒ（ｔｍ　−ｔｓ）／ｆｉｒ（
ｔｃ−ｔｓ）・φｉｒ　（ｔ　ｃ　−ｔ　ｓ）・・・・
・１７１（６１、（７１式において、各温度特性値ｆｒ
、ｆｉｒ。

φ「、φｉｒ及び基準温度ｔｓは較正値記憶回路２６に
記憶されていて既知であり、Ｉ　ｃｒ、　　Ｉ　ｃｔｒ
　。

Ｉｃは前ステップ＃４で測定され、制御演算回路２１内
のＲＡＭに記憶されているから、これらの式で測定モー
ド（温度；ｔｍ）での入射光量が決定される。さらに、
測定モードでの透過光量については、受光出力の温度補
正をする。即ち、基準温度ｔｓ及び測定温度ｔｍでのＲ
域、ＩＲ域の透過光量を夫々Ｉ　ｓｒ、　　Ｉ　ｓｉｒ
　、　Ｉ　Ｉｌｒ、　　Ｉ　ｌ１ｉｒとすれば次式が成
立する。

Ｉｍｒ＝Ｉｓｒ−φｒ　　（ｔｍ　−ｔｓ　）Ｉ＋１ｒ
＝Ｉｉｒ−φｉｒ（”ｔｍ　−ｔｓ　）従って、 Ｉ　ｓｒ＝　Ｉ　ｍｒ／φｒ　　（ｔ　ｍ　−ｔ　！り
　−・−・・・・矧Ｉ　ｓｉｒ　＝　Ｉ　ａｉｒ　／φ
ｉｒ（ｔｍ　−ｔｓ　）＝１９１上記（８）、（９１式
により測定モードでの透過光量が基準温度下の透過光量
に補正される。

以上の測定値補正方法による補正処理の流れについて、
第９図、第１０図を参照にしつつ次に述べる。

第６図の較正モードステップ＃４における初期較正は、
第９図に示すように分解できる。即ち。

第９図のステップ＃２１では温度ｔｃにおけるＲ−ＬＥ
Ｄの光量Ｉｃｒが、ステップ＃２２ではＩＲ。

−ＬＥＤの光量Ｉ　ｃｉｒが、ステップ＃２３ではその
時の温度ｔｃが夫々測定され、ＡＤ変換されて制御演算
回路２１内のＲＡＭに記憶される。

一方、第６図の測定モードステップ＃９における葉緑素
量測定、温度測定は、第１０図に示すように分解できる
。まず、ステップ＃３１でＲ−ＬＥＤの葉を透過した透
過光量Ｉｍｒが、ステップ＃３２でＩ　Ｒ−ＬＥＤの葉
を透過した透過光量Ｉｍｉ「が、ステップ＃３３でその
時の温度ｔｍが夫々測定され、ＡＤ変換される０次に、
ステップ＃３４、ステップ＃３５では夫々Ｒ−ＬＥＤ、
ＩＲ−ＬＥＤの葉への入射光量の補正が＋６１．（７式
により行われる。ここに、ｆ　ｒ、　ｆ　ｉｒ、φ「、
φｉ「は夫々Ｒ−ＬＥＤ光量の温度特性関数及び受光出
力のＲ域ＩＲ域光に対する温度特性関数であり、既知で
ある。さらにステップ＃３６．＃３７ではＲ−ＬＥＤ光
、ＩＲ−ＬＥＤ光の葉を透過した透過光量Ｉ　ｓｒ、　
　Ｉ　ａｉｒの補正が（へ）、（９）式より行われる１
以上の補正の後、ステップ＃３８で（１）式に基づく２
波長間の光学濃度差を求める。

第１１図は、上記温度測定回路の一具体例を示す図で、
この回路は別に測温系を用いず、発光ダイオード４或は
５を利用して測温するものである、同図において、スイ
ッチングトランジスタＴｒは、制御演算回路２１からの
制御信号によって駆動され、発光ダイオードＬＥＤのオ
ン・オフを制御する。上記発光ダイオードＬＥＤの順方
向電圧降下が、発光ダイオードのアノード側電位をＡＤ
変換回路２５に入力することにより測定される。

−ｍに、発光ダイオードの順方向電圧降下と発光ダイオ
ードの温度は第６図の直線で示すような関係にあり、温
度上昇に比例して電圧が減少する。

上記直線の勾配ａおよび縦軸切片すは各発光ダイオード
毎に異なる。そのため、２点較正等により赤色発光ダイ
オード４と赤外ダイオード５の夫々の勾配と縦軸切片の
値を較正値記憶回路２６に記憶させておき、制御演算回
路２１が、記憶された勾配ａと縦軸切片すと入力される
発光ダイオードのアノード側電位Ｖに基づいて発光ダイ
オードの温度Ｔを、次式Ｔ＝ａ・ｖ十すで求めるように
なっている。

このように、上記実施例では、発光ダイオード４．５の
温度測定をその順方向電圧降下を測定することによって
行っているので、測定回路が簡素化されるとともに、発
光ダイオードそのものの温度が測定できるという利点が
ある。また、初期較正が正常に行われた場合にのみ、試
料透過光の光量を測定するようにしているので、予備調
整を正確かつ確実に行うことができ、予備調整ミスによ
る以降の無駄な測定が防止できて、測定の安定化及び能
率化に大きく寄与する。また、上記実施例では、測定モ
ードにおいても、測定光量が適正範囲内にあるか否かを
判断するとともに、較正モード及び測定モードにおける
測定光量の適否判断結果をブザー音で知らせるようにし
ているので、測定ミスが減少し、−層確実な測定を行う
ことができる。

以上が基本の演算の流れで求められた光学濃度差から所
定の計算式によって濃度Ｃｅが求められる。

実際に演算係数を決める一例を示す、第１３図において
、曲線■の波長λ「付近における傾きは［約−〇、４２
％／ｎｍ　　Ｔ＋　＝１４．０６％最低の透過率となる
波長は６７５ｎｍである」以上のデータの場合を説明す
る。

ニーでこの■の曲線とは異なる分光透過率曲線■を示し
、その最低の透過率となる波長が６８５ｎｍである葉を
試料として、その葉の葉緑素濃度を測定する場合、試料
の葉の分光透過率曲線■は記憶された曲線■が全体的に
長波長方向へずれたと考えると、測定波長６７５　ｎｍ
における透過率Ｔ２は、 Ｔ１　＝１４．０６　％→Ｔ２　　＝Ｉ４．０６　　＋
０．４２ＸｌＯ＝　１８．２６　　％ となり、光学濃度で考えれば、 Ｌｏｇ　（１８，２６／１４．０６　＞　’＝０．１１
３を測定値から減算すれば良い。

上述した方法で補正を行えば、透過率ｗｉｎの波長λｓ
ｉｎに対する補正分は下表の通りとなる。

波　長ｎ重　　６５５　６６５　６７５　　６８５　　
６９５補正分％　０．３９６０．１５４　　０　−０．
１１３　−０．２０３但し、補正分は表示値に加算する
数値 又、次に示すような補正方法もある。これは単位面積当
たりの窒素量を測定し、その窒素量と測定値を比較し、
同一窒素濃度に対しては同一測定値が得られるように補
正す不方法である。

この場合、品種■の葉において窒素濃度Ｘ！で、測定値
がｙＩを示した場合、第Ｍ図に示す測定値と窒素濃度を
関係を示す関数は一次式、３／ｌ　＝ａＸｌ　＋ｂ と表示できる。

品種■の葉において窒素濃度ｘ２で、測定値がｙ２を示
した場合、第１４図に示す測定値と窒素濃度を関係を示
す関数は一次式で、 ３／２　　＝ＣＸ２　　＋ｄ と表示できる。

従って、品種■における測定値ｙ２を、窒素濃度が同一
である品種■の測定値ｙ！で表示するには、測定値ｙ２
を、 ｙＩ　　＝　　［ａｙｚ　　−（ａｄ　　　　ｂｃ）　
　］／ｃなる式に代入して、演算を行えば良い、従って
、品種■とは異なる品種の葉を測定する時には、このよ
うな演算を行い、同一窒素濃度の品種■の葉の測定値で
表示するようにすれば、同一窒素濃度に対しては、絶え
ず同一測定値を得ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、オフセット値及びゲイン係数をユーザ
ーにおいて自由に設定可能になったことで、試料によっ
てオフセット値及びゲイン係数を補正し、種類の異なる
試料においても同一の測定値を表示させることが可能に
なった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の平面図、第２図は上記実施
例の側面図、第３図は上記実施例の回路構成図、第４図
はオフセット値設定モードのフォローチャート、第５図
はゲイン係数設定モードのフローチャート、第６図は上
記実施例の測定動作を示すフローチャート、第７図はユ
ーザー補正モード表示のフローチャート、第８図はユー
ザー補正モードのフローチャート、第９図は測定値の温
度補正動作のフローチャート、第１０図は測定値の温度
補正動作のフローチャート、第１１図は温度測定回路の
図、第１２図は発光ダイオードの温度特性図、第１３図
は葉の分光吸収率特性曲線図、第１４図は窒素濃度と葉
緑素計表示との相関を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料中の特定物質の濃度を、その特定物質による吸収が
   大きい波長域の光と、上記物質による吸収が小さい波長
   域の光の吸収率の差（吸光度差）によって求める光学濃
   度計において、吸光度差から上記特定物質の濃度を所定
   の演算式を用いて演算する演算手段と、予め記憶させて
   ある上記演算式で用いられる演算係数及びオフセット値
   を訂正する手段を設けたことを特徴とする光学濃度計。