JPS63132139A - 液体屈折率計 - Google Patents
液体屈折率計Info
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- JPS63132139A JPS63132139A JP27837186A JP27837186A JPS63132139A JP S63132139 A JPS63132139 A JP S63132139A JP 27837186 A JP27837186 A JP 27837186A JP 27837186 A JP27837186 A JP 27837186A JP S63132139 A JPS63132139 A JP S63132139A
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- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 2
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- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 6
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 5
- 230000008878 coupling Effects 0.000 abstract 1
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- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 3
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は液体の屈折率を測定するための素子に関する。
［従来技術の説明］
従来、液体の屈折率を測定する装置として、第５図に示
すものが知られている。
すものが知られている。
同図において光源１から出射した発散光はレンズ２を通
してプリズム３の測定面３Ａに一定範囲の角度θＩ〜θ
２で入射し、検知面３Ａ上の液体４との界面で反射され
た後、多数配列された光検出器５に入射する。ここで、
液体４の屈折率が変化するとプリズム３との界面におけ
る全反射臨界角が変化し、上記界面で反射して検出器５
群に入射する光の強度分布が変化し、液体屈折率と受光
強度分布との間に一定の関係が成り立つ。
してプリズム３の測定面３Ａに一定範囲の角度θＩ〜θ
２で入射し、検知面３Ａ上の液体４との界面で反射され
た後、多数配列された光検出器５に入射する。ここで、
液体４の屈折率が変化するとプリズム３との界面におけ
る全反射臨界角が変化し、上記界面で反射して検出器５
群に入射する光の強度分布が変化し、液体屈折率と受光
強度分布との間に一定の関係が成り立つ。
したがって、検出器５群の受光強度分布を測定すること
によってプリズム測定面上の液体４の屈折率を知ること
ができる。
によってプリズム測定面上の液体４の屈折率を知ること
ができる。
［発明が解決しようとする問題点］
従来の装置では、光源、レンズ、プリズムおよび光検出
器の組み合せ光学系を用いているため、各部品の位置あ
るいは角度のズレなどにより光学系の光軸が組立て時に
僅かに変化しても検出精度に影響がでる。また検出光の
ビームが広がっているため、光検出器とのカップリング
が難しく、損失も大きくなる。このため測定する屈折率
のデータにも誤差が発生しやすい、などの欠点があった
。
器の組み合せ光学系を用いているため、各部品の位置あ
るいは角度のズレなどにより光学系の光軸が組立て時に
僅かに変化しても検出精度に影響がでる。また検出光の
ビームが広がっているため、光検出器とのカップリング
が難しく、損失も大きくなる。このため測定する屈折率
のデータにも誤差が発生しやすい、などの欠点があった
。
口問題点を解決するための手段］
透光性基板（１０）内に少なくとも１つの入力導波路（
２１）と、複数の反射光受光導波路（３１，３２，３３
）とを、その一端を基板表面に露出させ、且つ該部分で
両導波路を連通させて設けるとともに、両導波路端近傍
を前記露出面の法線に対し対称に一定角θで傾けて配置
し、前記導波路露出部を測定液体検知部（４０）として
、検知部（４０）での反射角度に応じて異なる受光導波
路（３１，３２，３３）に入射するようにした。
２１）と、複数の反射光受光導波路（３１，３２，３３
）とを、その一端を基板表面に露出させ、且つ該部分で
両導波路を連通させて設けるとともに、両導波路端近傍
を前記露出面の法線に対し対称に一定角θで傾けて配置
し、前記導波路露出部を測定液体検知部（４０）として
、検知部（４０）での反射角度に応じて異なる受光導波
路（３１，３２，３３）に入射するようにした。
上記の両導波路の接続構造としては、入力導波路と反射
光受光導波路とを１対１で連゛通させると走もに、この
導波路を複数並列させ、且つ各導波路間で前記角θを相
違させてもよいし、あるいは単一の入力導波路に複数の
反射光受光導波路を検知部で並列的に接続して、反射角
に応じて各受光導波路に入射するようにしてもよい。
光受光導波路とを１対１で連゛通させると走もに、この
導波路を複数並列させ、且つ各導波路間で前記角θを相
違させてもよいし、あるいは単一の入力導波路に複数の
反射光受光導波路を検知部で並列的に接続して、反射角
に応じて各受光導波路に入射するようにしてもよい。
［作 用コ
入力導波路を伝送される光は、検知部において液体上の
界面で反射され、受光導波路に入射する。
界面で反射され、受光導波路に入射する。
上記液体の屈折率が変化すると全反射臨界角が変化し、
これに伴なって強い反射光受光強度の得られる受光導波
路の位置が相違する。
これに伴なって強い反射光受光強度の得られる受光導波
路の位置が相違する。
したがって受光導波路のピーク出力位置と液体屈折率と
の関係を予め把んでおけば、受光導波路からの出力光強
度を測定することにより、検知面上の液体の屈折率を知
ることができる。
の関係を予め把んでおけば、受光導波路からの出力光強
度を測定することにより、検知面上の液体の屈折率を知
ることができる。
［実 施 例コ
以下本発明を図面に示した実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第１図は本発明の屈折率計の平面図、第２図（１）、（
２）、（３）はそれぞれ第１図の各導波路軸線に沿う側
断面図を示す。
２）、（３）はそれぞれ第１図の各導波路軸線に沿う側
断面図を示す。
図において１０はガラス、プラスチック等の透光性材料
から成る基板であり、この基板１０内には、間隔をおい
て複数の入力導波路２１，２２゜２３と、複数の反射光
受光導波路３１，３２゜３３が埋め込み形成しである。
から成る基板であり、この基板１０内には、間隔をおい
て複数の入力導波路２１，２２゜２３と、複数の反射光
受光導波路３１，３２゜３３が埋め込み形成しである。
人力導波路２１，２２．２３は一端が基板１０の一側面
１１に露出しており、この端部から延びて曲線路部分を
経て基板表面１２に他端が露出している。また受光導波
路３１．３２．３３はそれぞれ入力導波路２１，２２．
２３に、露出部すなわち測定液体検知部４０で連通して
おり、他端は基板１０の他側面１３に露出している。モ
して両導波路２１と３１．２２と３２．２３と３３とは
、上記検知部４０近傍において互いの光軸を検知部面法
線４１に対し対称に、且つ角度θで傾斜させた形状とし
である。
１１に露出しており、この端部から延びて曲線路部分を
経て基板表面１２に他端が露出している。また受光導波
路３１．３２．３３はそれぞれ入力導波路２１，２２．
２３に、露出部すなわち測定液体検知部４０で連通して
おり、他端は基板１０の他側面１３に露出している。モ
して両導波路２１と３１．２２と３２．２３と３３とは
、上記検知部４０近傍において互いの光軸を検知部面法
線４１に対し対称に、且つ角度θで傾斜させた形状とし
である。
さらに、上記角度θに関し、導波路２１と３１の成す角
θｌ、２２と３２の成す角０２，２３と３３の成す角θ
３が互いに相違させである。
θｌ、２２と３２の成す角０２，２３と３３の成す角θ
３が互いに相違させである。
例えばθｌ、θ２．θ３の順に一定角・度ピッチをおい
て順次大きくする。
て順次大きくする。
上記のような構造をもつ先導波回路は、例えば独立して
いる導波路単位にそれぞれ基板中にイオン交換法等で形
成してこのような基板を多数枚接合する方法、あるいは
イオン交換で単一基板中に複数の独立導波路を形成する
とともに、検知部４０付近の部分でイオン交換深さを導
波路毎に変える方法などの手段で製作することができる
。屈折率の測定に当っては、基板１０の検知部４０に被
測定液体５０を置き、基板側面１１の入力導波路端にそ
れぞれ光ファイバ６０を接続してファイバの他端を光源
に接続し、また基板側面１３の各出力導波路端にも光フ
ァイバθＯを接続してファイバの他端をそれぞれ光検出
器８０に接続する。
いる導波路単位にそれぞれ基板中にイオン交換法等で形
成してこのような基板を多数枚接合する方法、あるいは
イオン交換で単一基板中に複数の独立導波路を形成する
とともに、検知部４０付近の部分でイオン交換深さを導
波路毎に変える方法などの手段で製作することができる
。屈折率の測定に当っては、基板１０の検知部４０に被
測定液体５０を置き、基板側面１１の入力導波路端にそ
れぞれ光ファイバ６０を接続してファイバの他端を光源
に接続し、また基板側面１３の各出力導波路端にも光フ
ァイバθＯを接続してファイバの他端をそれぞれ光検出
器８０に接続する。
なお光ファイバ６０を省略して、光検出器８０群を基板
側面導波路端に直接接合してもよい。入力導波路２１，
２２．２３を伝送される光は、検知面４０において液体
５０と基板１０との界面で−部または全品が反射されて
受光導波路３１，３２゜３３にそれぞれ入射する。この
反射光量は液体の屈折率及び入射角θに依存する。
側面導波路端に直接接合してもよい。入力導波路２１，
２２．２３を伝送される光は、検知面４０において液体
５０と基板１０との界面で−部または全品が反射されて
受光導波路３１，３２゜３３にそれぞれ入射する。この
反射光量は液体の屈折率及び入射角θに依存する。
一例として導波路の開口数（ＮＡ）を０．２とし、θを
７０″から８０°まで１″ ピッチで変化させた場合に
おける液体屈折率とエネルギー反射率（ｄＢ）との関係
を第３図の図表に示す。
７０″から８０°まで１″ ピッチで変化させた場合に
おける液体屈折率とエネルギー反射率（ｄＢ）との関係
を第３図の図表に示す。
同図表から、例えば測定計の受光導波路をθ＝７６°１
７８°１８０＠の三種類設けておけば、屈折率が１．４
２〜１．５１の範囲が充分測定でき、θ＝７６６の導波
路の損失１．５ｄＢであれば液体の屈折率は１．４６５
と求めることができる。さらに、他の角度θの受光導波
路における検出値も合せて用いればより高精度に屈折率
値の補正ができる。
７８°１８０＠の三種類設けておけば、屈折率が１．４
２〜１．５１の範囲が充分測定でき、θ＝７６６の導波
路の損失１．５ｄＢであれば液体の屈折率は１．４６５
と求めることができる。さらに、他の角度θの受光導波
路における検出値も合せて用いればより高精度に屈折率
値の補正ができる。
第４図に本発明の他の実施例を示す。
本例は径を相対的に大とした１つの入力導波路２１に対
し複数（図示例で３本）の反射光受光導波路３１，３２
．３３を、入力導波路２１の光軸を含む面内で該光軸方
向に並列して接続している。
し複数（図示例で３本）の反射光受光導波路３１，３２
．３３を、入力導波路２１の光軸を含む面内で該光軸方
向に並列して接続している。
本例構造では入力導波路２１内を伝搬して検知部４０界
面で反射される光線のうち、相対的に小さい反射角θｌ
の光は、検知ＦｆＪ４０の法線により近い個の受光導波
路３１に入射し、また大きい反射角θ３の光は基板表面
に近い側の受光導波路３３に入射する。
面で反射される光線のうち、相対的に小さい反射角θｌ
の光は、検知ＦｆＪ４０の法線により近い個の受光導波
路３１に入射し、また大きい反射角θ３の光は基板表面
に近い側の受光導波路３３に入射する。
このようにして前述実施例と同様に、検知部４０上に置
かれた液体５０の屈折率が変化すると、すなわち界面の
全反射臨界角が変化すると最大反射光量の得られる受光
導波路の位置が変化し、受光導波路からの出力分布をモ
ニタすることによって検知部４０上の液体の屈折率を知
ることができる。
かれた液体５０の屈折率が変化すると、すなわち界面の
全反射臨界角が変化すると最大反射光量の得られる受光
導波路の位置が変化し、受光導波路からの出力分布をモ
ニタすることによって検知部４０上の液体の屈折率を知
ることができる。
［発明の効果］
本発明によれば、液体屈折率計を入射角及び反射角に相
当する角度を保持した光導波路で構成しているので、コ
ンパクトで信頼性の高い屈折率計が得られ、また空間伝
搬部が無いため全体として低損失になり、微少な光量変
化も明瞭に判別でき、精度の高い測定を行なうことがで
きる。
当する角度を保持した光導波路で構成しているので、コ
ンパクトで信頼性の高い屈折率計が得られ、また空間伝
搬部が無いため全体として低損失になり、微少な光量変
化も明瞭に判別でき、精度の高い測定を行なうことがで
きる。
図；ｆ、：の節単を脱１ガ
第１図は本発明の一実施例を示す平面図、第２図は第１
図の各導波路軸線に沿う側断面図、第３図は液体屈折率
、光線入射角及びエネルギー反射率（ｄＢ）の相互関係
の一例を示す線図、第４図は本発明の他の実施例を示す
側断面図、第５図は従来の屈折率計を示す側断面図であ
る。
図の各導波路軸線に沿う側断面図、第３図は液体屈折率
、光線入射角及びエネルギー反射率（ｄＢ）の相互関係
の一例を示す線図、第４図は本発明の他の実施例を示す
側断面図、第５図は従来の屈折率計を示す側断面図であ
る。
１０・・・・・・透光性基板 ２１，２２．２３・・・
・・・入力導波路 ３１．３２．３３・・・・・・反射
光受光導波路 ４０・・・・・・検知部 ５０・・・・
・・液体６０・・・・・・光ファイバ ８０・・・・・
・光出器第１図 第３図 第５図
・・・入力導波路 ３１．３２．３３・・・・・・反射
光受光導波路 ４０・・・・・・検知部 ５０・・・・
・・液体６０・・・・・・光ファイバ ８０・・・・・
・光出器第１図 第３図 第５図
Claims (3)
- （１）透光性基板内に少なくとも１つの入力導波路と、
複数の反射光受光導波路とを、その一端を基板表面に露
出させ且つ該部分で両導波路を連通させて設けるととも
に、両導波路端近傍を前記露出面の法線に対称に一定角
θで傾けて配置し、前記導波路露出部を測定液体検知部
としたことを特徴とする液体屈折率計。 - （２）特許請求の範囲第１項において、入力導波路と反
射光受光導波路とを１対１で連通させた導波路を複数並
列して設け、且つ各導波路間で前記角度θを異ならしめ
た液体屈折率計。 - （３）特許請求の範囲第１項において、相対的に径の大
な単一の入力導波路に、相対的に径の小な複数の反射光
受光導波路を前記検知部で連通させて設けた液体屈折率
計。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27837186A JPS63132139A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 液体屈折率計 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27837186A JPS63132139A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 液体屈折率計 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63132139A true JPS63132139A (ja) | 1988-06-04 |
Family
ID=17596402
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27837186A Pending JPS63132139A (ja) | 1986-11-21 | 1986-11-21 | 液体屈折率計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63132139A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6261827A (ja) * | 1985-09-11 | 1987-03-18 | Shinko Electric Co Ltd | 全方向移動車の動輪機構 |
| JPH01270646A (ja) * | 1988-04-21 | 1989-10-27 | Mitsubishi Electric Corp | アルコール含有率検知装置 |
| JPH0317550U (ja) * | 1989-06-30 | 1991-02-21 | ||
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|---|---|---|---|---|
| JPS60209143A (ja) * | 1984-03-31 | 1985-10-21 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | 液体感知器 |
| JPS6111637A (ja) * | 1984-06-27 | 1986-01-20 | Nec Corp | 液体センサ |
-
1986
- 1986-11-21 JP JP27837186A patent/JPS63132139A/ja active Pending
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