特開 2023-88157 濁度計及び濁度測定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023088157

(43)【公開日】2023-06-26

(54)【発明の名称】濁度計及び濁度測定方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 21/49 20060101AFI20230619BHJP

   G01N 21/59 20060101ALI20230619BHJP

   G01N 21/17 20060101ALI20230619BHJP

【ＦＩ】

G01N21/49 A

G01N21/59 Z

G01N21/17 A

【審査請求】有

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021202848

(22)【出願日】2021-12-14

(71)【出願人】

【識別番号】000006507

【氏名又は名称】横河電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100169823

【弁理士】

【氏名又は名称】吉澤 雄郎

(74)【代理人】

【識別番号】100202326

【弁理士】

【氏名又は名称】橋本 大佑

(72)【発明者】

【氏名】客野 智彦

【テーマコード（参考）】

2G059

【Ｆターム（参考）】

2G059AA01

2G059EE01

2G059FF01

2G059KK04

2G059MM01

(57)【要約】

【課題】濁度測定の精度を向上させることが可能な濁度計を提供する。
【解決手段】本開示に係る濁度計１は、被測定物Ｓの濁度を測定する濁度計１であって、照射光Ｌ１を被測定物Ｓに対して照射する光源部２１と、被測定物Ｓに対して照射された照射光Ｌ１に基づく透過光Ｌ２１及び散乱光Ｌ２２を含む被測定光Ｌ２の検出信号を出力する固体撮像素子２２２を含む受光部２２と、被測定光Ｌ２の検出信号に基づいて固体撮像素子２２２の受光面Ａにおける被測定光Ｌ２の強度の空間分布Ｄを算出し、算出された空間分布Ｄに基づいて濁度を算出する制御部３１と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被測定物の濁度を測定する濁度計であって、
照射光を前記被測定物に対して照射する光源部と、
前記被測定物に対して照射された前記照射光に基づく透過光及び散乱光を含む被測定光の検出信号を出力する固体撮像素子を含む受光部と、
前記被測定光の検出信号に基づいて前記固体撮像素子の受光面における前記被測定光の強度の空間分布を算出し、算出された前記空間分布に基づいて前記濁度を算出する制御部と、
を備える、
濁度計。

【請求項2】

前記制御部は、前記空間分布の幅に基づいて前記濁度を算出する、
請求項１に記載の濁度計。

【請求項3】

前記制御部は、前記空間分布において前記散乱光が検出されている少なくとも１つの第１領域と、前記空間分布において前記透過光が検出されている第２領域と、に基づいて前記透過光の検出信号強度に対する前記散乱光の検出信号強度の比を算出することで前記濁度を算出する、
請求項１又は２に記載の濁度計。

【請求項4】

前記受光部は、少なくとも１つの第１レンズを含むレンズ系であって、前記固体撮像素子に前記被測定光を導く前記レンズ系を含む、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の濁度計。

【請求項5】

前記光源部は、前記被測定物が位置する領域を外部空間と隔てる測定窓を通過させて前記領域に前記照射光を導く第２レンズであって、前記照射光を平行光にする前記第２レンズを含み、
前記制御部は、前記第２レンズにおける前記被測定物側の面、前記測定窓の外面及び内面、並びに前記被測定物の内部のいずれかに焦点が合うように前記レンズ系を制御する、
請求項４に記載の濁度計。

【請求項6】

前記制御部は、前記空間分布が前記受光面よりも小さいとき、前記空間分布を拡大するように前記レンズ系を制御する、
請求項４又は５に記載の濁度計。

【請求項7】

前記制御部は、前記空間分布が前記受光面よりも大きいとき、前記空間分布を縮小するように前記レンズ系を制御する、
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の濁度計。

【請求項8】

前記受光部は、前記固体撮像素子による撮像対象を光で照らす光源を含む、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の濁度計。

【請求項9】

前記固体撮像素子は、カラーＣＣＤを含む、
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の濁度計。

【請求項10】

被測定物の濁度を測定する濁度測定方法であって、
照射光を前記被測定物に対して照射するステップと、
前記被測定物に対して照射された前記照射光に基づく透過光及び散乱光を含む被測定光を、固体撮像素子を用いて検出するステップと、
前記被測定光の検出信号に基づいて前記固体撮像素子の受光面における前記被測定光の強度の空間分布を算出するステップと、
算出された前記空間分布に基づいて前記濁度を算出するステップと、
を含む、
濁度測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、濁度計及び濁度測定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、水などを含む被測定物の濁り具合を測定する濁度計に関する技術が知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、被測定物中の浮遊物質の濃度が低い領域から高い領域まで幅広く同一のセル長及び検出器配置で直線性を保ち正確に測定を行うことができる濁度計が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－３２９６２９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

被測定物に対して照射された照射光に基づく散乱光は、受光部の受光面において強度の空間分布を有するのが通常である。すなわち、散乱光は、当該受光面において連続的に広がる。一方で、特許文献１に記載のような従来の濁度計では、受光部を構成する複数の散乱光検出器は、受光面において離散的に配置されている。したがって、連続的に広がる散乱光の全てを検出することが困難であり、濁度測定の精度が低かった。

【0006】

本開示は、濁度測定の精度を向上させることが可能な濁度計及び濁度測定方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

幾つかの実施形態に係る濁度計は、被測定物の濁度を測定する濁度計であって、照射光を前記被測定物に対して照射する光源部と、前記被測定物に対して照射された前記照射光に基づく透過光及び散乱光を含む被測定光の検出信号を出力する固体撮像素子を含む受光部と、前記被測定光の検出信号に基づいて前記固体撮像素子の受光面における前記被測定光の強度の空間分布を算出し、算出された前記空間分布に基づいて前記濁度を算出する制御部と、を備える。

【0008】

これにより、濁度測定の精度を向上させることが可能である。濁度計は、受光部が固体撮像素子を含むことで、透過光検出器及び散乱光検出器が離散的に配置され、数個の受光素子しか用いない従来の濁度計と比較して、数万個から数百万個以上に値する受光素子を用いて濁度測定を実行することができる。濁度計では、受光素子間の隙間が極端に低減するので、受光素子間の隙間に導かれて検出されない被測定光の割合が大幅に低減する。すなわち、連続的に広がる被測定光の略全体を検出することが可能となる。濁度計は、固体撮像素子の受光面における被測定光の強度の空間分布を精度良く算出可能である。結果として、濁度計は、より精度の高い濁度測定を実行することができる。

【0009】

一実施形態において、前記制御部は、前記空間分布の幅に基づいて前記濁度を算出してもよい。これにより、濁度計は、受光面において広がる被測定光の検出情報の全体を利用しながら濁度を測定可能である。したがって、濁度計は、より精度の高い濁度測定を実行することができる。

【0010】

一実施形態において、前記制御部は、前記空間分布において前記散乱光が検出されている少なくとも１つの第１領域と、前記空間分布において前記透過光が検出されている第２領域と、に基づいて前記透過光の検出信号強度に対する前記散乱光の検出信号強度の比を算出することで前記濁度を算出してもよい。これにより、濁度計は、従来の濁度計と同様の方法で濁度を算出することも可能となる。したがって、ユーザは、濁度計を用いた濁度測定の結果と、数個の受光素子によって離散的に被測定光を検出するような従来の濁度計を用いた濁度測定の結果と、を容易に比較することができる。

【0011】

一実施形態において、前記受光部は、少なくとも１つの第１レンズを含むレンズ系であって、前記固体撮像素子に前記被測定光を導く前記レンズ系を含んでもよい。これにより、濁度計は、被測定物から拡散されて受光部に入射する被測定光を漏れなく固体撮像素子に導くことが可能である。加えて、濁度計は、レンズ系によって、受光部としてのカメラモジュールに対し焦点調整機能及びズーム機能の少なくとも一方を付与することも可能となる。

【0012】

一実施形態において、前記光源部は、前記被測定物が位置する領域を外部空間と隔てる測定窓を通過させて前記領域に前記照射光を導く第２レンズであって、前記照射光を平行光にする前記第２レンズを含み、前記制御部は、前記第２レンズにおける前記被測定物側の面、前記測定窓の外面及び内面、並びに前記被測定物の内部のいずれかに焦点が合うように前記レンズ系を制御してもよい。これにより、濁度計は、カメラモジュールの焦点調整機能を用いて異なる事象を捕捉することが可能となる。ユーザは、各場所に焦点が合った画像を視認することで、自身の目的に合った事象を観測することが可能となる。ユーザは、リアルタイムな撮像により出力される画像に基づいて、各事象をリアルタイムに観測することが可能となる。

【0013】

一実施形態において、前記制御部は、前記空間分布が前記受光面よりも小さいとき、前記空間分布を拡大するように前記レンズ系を制御してもよい。これにより、濁度計は、カメラモジュールの拡大機能を用いて、常に最大分解能で被測定光を検出することが可能となる。したがって、濁度計は、濁度測定の精度をさらに向上させることが可能になる。

【0014】

一実施形態において、前記制御部は、前記空間分布が前記受光面よりも大きいとき、前記空間分布を縮小するように前記レンズ系を制御してもよい。これにより、濁度計は、カメラモジュールの縮小機能を用いて、常に最大分解能で被測定光を検出することが可能となる。したがって、濁度計は、濁度測定の精度をさらに向上させることが可能になる。

【0015】

一実施形態において、前記受光部は、前記固体撮像素子による撮像対象を光で照らす光源を含んでもよい。これにより、濁度計は、光源をカメラ用のストロボ光源として機能させることも可能となる。したがって、濁度計は、受光部としてのカメラモジュールによる撮像時に光源部側の光源の光量が不足するような場合に、受光部側の光源を用いて光量を改善することもできる。同様に、濁度計は、受光部側の光源を用いて逆光での見にくさを改善することもできる。

【0016】

一実施形態において、前記固体撮像素子は、カラーＣＣＤを含んでもよい。これにより、濁度計は、被測定物の濁度に加えて、色度も測定可能である。

【0017】

幾つかの実施形態に係る濁度測定方法は、被測定物の濁度を測定する濁度測定方法であって、照射光を前記被測定物に対して照射するステップと、前記被測定物に対して照射された前記照射光に基づく透過光及び散乱光を含む被測定光を、固体撮像素子を用いて検出するステップと、前記被測定光の検出信号に基づいて前記固体撮像素子の受光面における前記被測定光の強度の空間分布を算出するステップと、算出された前記空間分布に基づいて前記濁度を算出するステップと、を含む。

【0018】

これにより、濁度測定の精度を向上させることが可能である。濁度測定方法を実行する濁度計は、受光部が固体撮像素子を含むことで、透過光検出器及び散乱光検出器が離散的に配置され、数個の受光素子しか用いない従来の濁度計と比較して、数万個から数百万個以上に値する受光素子を用いて濁度測定を実行することができる。濁度計では、受光素子間の隙間が極端に低減するので、受光素子間の隙間に導かれて検出されない被測定光の割合が大幅に低減する。すなわち、連続的に広がる被測定光の略全体を検出することが可能となる。濁度計は、固体撮像素子の受光面における被測定光の強度の空間分布を精度良く算出可能である。結果として、濁度計は、より精度の高い濁度測定を実行することができる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、濁度測定の精度を向上させることが可能な濁度計及び濁度測定方法を提供可能である。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本開示の一実施形態に係る濁度計の概略構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図１の光学モジュールの概略構成を示す模式図である。

【図3】図１の制御部による濁度算出処理の第１例を説明するための模式図である。

【図4】図１の制御部による濁度算出処理の第２例を説明するための模式図である。

【図5】図１の制御部による付加的な処理の第１例を説明するための第１模式図である。

【図6】図１の制御部による付加的な処理の第１例を説明するための第２模式図である。

【図7】図１の制御部による付加的な処理の第２例を説明するためのフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

濁度計によって測定される被測定物の濁りは、被測定物の中に存在する粒子、すなわち濁質の量によって決まる。濁質の量を測定するためのいくつかの方法が知られている。例えば、透過光・散乱光比較方式の濁度計においては、被測定物中の濁質による照射光の吸収及び散乱が利用されている。濁質を含む被測定物に照射光が照射されると、透過光は、粒子の吸収によって濁度が大きいほど弱まる。一方で、散乱光は、粒子の散乱によって濁度が大きいほど強まる。

【0022】

透過光は、その光強度がランベルトベールの法則によって対数的に変化することから、高濁度において非常に弱くなる。したがって、透過光単独を用いて高濁度の被測定物を測定することは困難である。散乱光は、理論的には濁度に比例する一方で、実際の測定では高濁度の被測定物において吸収の影響を受ける。したがって、散乱光に関する検出信号強度が濁度に比例しない。そこで、透過光・散乱光比較方式の濁度計では、散乱光の検出信号強度を透過光の検出信号強度で除算した値が利用され、検出信号値と濁度値との間の単調増加関係が作り出されている。

【0023】

従来の濁度計は、例えば特許文献１に示すとおり、ランプ光源、集光レンズ、透明ガラスによって構成される液槽、透過光を検出する透過光検出器、及び散乱光を検出する複数の散乱光検出器を有する。ランプ光源から照射された白色光は集光レンズによって平行光となる。平行光となった白色光は、液槽内を流れる測定液に入射する。液槽の両端は透明ガラスにより仕切られている。例えば、下から上へと液槽を流れる測定液の濁質によって平行光の一部は散乱される。散乱光は、液槽の後段に配置された散乱光検出器によって検出される。散乱されずに透過した透過光は、同様に液槽の後段に配置された透過光検出器によって検出される。検出された透過光の検出信号強度と散乱光の検出信号強度とを演算回路などにより以下の式１のとおりに計算することで、測定液の濁度Ｎが求められる。

【0024】

【数1】

【0025】

ここで、Ｉ_Ｔは、測定液を透過した透過光の検出信号強度、Ｉ_Ｓは、測定液によって散乱された散乱光の検出信号強度を示す。Ｉ_Ｔ（０）は、濁度０度の液を透過した透過光の検出信号強度、Ｉ_Ｓ（０）は、濁度０度の液によって散乱された散乱光の検出信号強度を示す。ｃは、測定液中の濁質、並びに検出部の形状及び特性により定まる定数であり、Ｌは、測定対象となる液槽の光路長である。式１に示すとおり、比率Ｉ_Ｓ／Ｉ_Ｔは、濁度Ｎに対して一次関数的に変化する。

【0026】

従来の濁度計では、透過光検出器及び散乱光検出器を含む検出器において、フォトダイオード（以下、ＰＤと呼称する。）が受光素子として用いられていた。液槽を挟んでランプ光源と対向する位置に透過光検出器のＰＤが配置され、その周囲に散乱光検出器のＰＤが複数個、離散的に配置されている。これにより、透過光の強度と散乱光の強度とが区別して測定される。濁度計は、両者の測定結果に基づいて濁度値を算出する。

【0027】

測定液などを含む被測定物に対して照射された照射光に基づく散乱光は、受光部の受光面において強度の空間分布を有するのが通常である。すなわち、散乱光は、当該受光面において連続的に広がる。一方で、特許文献１に記載のような従来の濁度計では、受光部を構成する複数の散乱光検出器は、受光面において離散的に配置されている。

【0028】

離散的に配置されている複数個のＰＤを用いた濁度測定の場合、透過光及び散乱光を含む被測定光であって、正規分布する被測定光を検出する受光素子の数が限られる。一のＰＤと他のＰＤとの間に入射する被測定光を検出することが困難となる。したがって、連続的に広がる散乱光の全てを検出することが困難であり、濁度測定の精度が低かった。すなわち、正規分布する本来の情報が離散的となり、被測定光の正確な分布を得ることが困難であった。全ての散乱光を検出するためには、受光面において隙間無くＰＤを実装する必要があった。加えて、ＰＤは、明暗、すなわち透過光及び散乱光を含む被測定光の強度を識別することは可能であるが、色合いを識別することはできない。

【0029】

液槽を構成する透明ガラスの外面、例えば受光部側の外面が結露すると、濁度測定の精度がさらに低下する。同様に、液槽を構成する透明ガラスの内面、例えば受光部側の外面の裏側に位置する内面が被測定物中の異物の付着などにより汚れると、濁度測定の精度がさらに低下する。

【0030】

ユーザ及び濁度計は、透明ガラスの外面の結露及び透明ガラスの内面の汚れの少なくとも一方により濁度が異常値を示したとしても、その原因が結露及び汚れのいずれか、又は両方にあることを迅速に判断することができない。すなわち、ユーザ及び濁度計は、濁度値の異常の原因を正確かつ迅速に把握することができない。

【0031】

被測定物の中を落ち葉などの異物が流れて濁度計を構成する光路を通過すると、濁度計によって算出される濁度は、瞬間的に異常な値を示す。このような場合も同様に、ユーザ及び濁度計は、濁度値の瞬間的な異常の原因を正確かつ迅速に把握することができない。

【0032】

本開示は、以上のような問題点を解決することができる濁度計及び濁度測定方法を提供することを目的とする。以下では、添付図面を参照しながら本開示の一実施形態について主に説明する。

【0033】

（構成）
図１は、本開示の一実施形態に係る濁度計１の概略構成を示す機能ブロック図である。

【0034】

一実施形態に係る濁度計１は、一例として透過光・散乱光比較方式の濁度計である。濁度計１は、被測定物Ｓの濁度を測定する。本明細書において、「被測定物Ｓ」は、例えば水、溶液、及び測定対象となり得る任意の他の液体などを含む。濁度計１は、大きな構成要素として、光学モジュール２と制御モジュール３とを有する。

【0035】

光学モジュール２は、光源部２１と、受光部２２と、を有する。光源部２１は、光源２１１と、第２レンズ２１２と、を含む。受光部２２は、レンズ系２２１と、固体撮像素子２２２と、光源２２３と、を含む。受光部２２は、例えばカメラモジュールとして機能する。

【0036】

光源部２１の光源２１１は、例えばランプ光源を含む。光源２１１は、可視光領域において広帯域の発光スペクトルを有する白色光を照射光として照射する。光源部２１の第２レンズ２１２は、例えば集光レンズを含む。光源部２１は、光源２１１から出射した照射光を、第２レンズ２１２を介して被測定物Ｓに対して照射する。

【0037】

受光部２２のレンズ系２２１は、少なくとも１つの第１レンズを含む。レンズ系２２１は、被測定物Ｓに対して照射された照射光に基づく透過光及び散乱光を含む被測定光を、固体撮像素子２２２に導く。レンズ系２２１は、受光部２２としてのカメラモジュールが焦点調整機能及びズーム機能を有するように、レンズ系２２１に含まれる少なくとも１つの第１レンズを光軸などに沿って移動させるための駆動機構を含む。

【0038】

受光部２２の固体撮像素子２２２は、例えばＣＣＤ（Charge Coupled Device）を含む。すなわち、固体撮像素子２２２は、光を検出可能な素子が数万個から数百万個以上の数で小さなチップ上に集積されることで構成されている。固体撮像素子２２２は、被測定物Ｓに対して照射された照射光に基づく被測定光の検出信号を出力する。固体撮像素子２２２の波長帯域は、被測定物Ｓに対して照射された照射光に基づく透過光及び散乱光が有する光スペクトルの波長帯域を含む。

【0039】

受光部２２の光源２２３は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）を含む。光源２２３は、固体撮像素子２２２による撮像対象を光で照らす。光源２２３は、例えば受光部２２としてのカメラモジュールによる撮像時に光源２１１の光量が不足するような場合、及び逆光を抑制したい場合などにカメラ用のストロボ光源として機能する。

【0040】

制御モジュール３は、制御部３１と、記憶部３２と、入力部３３と、表示部３４と、通信部３５と、を有する。

【0041】

制御部３１は、１つ以上のプロセッサを含む。一実施形態において「プロセッサ」は、汎用のプロセッサ、又は特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限定されない。制御部３１は、濁度計１に関する処理を可能にするプロセッサを含む。制御部３１は、濁度計１を構成する各構成部と通信可能に接続され、各構成部をはじめとして濁度計１全体の動作を制御する。

【0042】

制御部３１は、光源部２１の光源２１１の点灯及び消灯を制御する。制御部３１は、受光部２２の光源２２３の点灯及び消灯を制御する。制御部３１は、受光部２２の固体撮像素子２２２から出力される被測定光の検出信号を取得し、取得された検出信号に基づいて被測定物Ｓの濁度を算出する。その他にも、制御部３１は、被測定物Ｓの濁度を算出するために必要なパラメータを算出する。

【0043】

記憶部３２は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＲＯＭ（Read-Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）などを含む任意の記憶モジュールを含む。記憶部３２は、濁度計１に内蔵されているものに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデジタル入出力ポートによって接続されている外付け型の記憶モジュールを含んでもよい。記憶部３２は、例えば、主記憶装置、補助記憶装置、又はキャッシュメモリとして機能する。記憶部３２は、濁度計１の動作を実現するために必要な任意の情報を記憶する。

【0044】

記憶部３２は、受光部２２から出力される、被測定光の検出信号に基づく検出情報を記憶する。記憶部３２は、制御部３１により算出された情報を記憶する。記憶部３２は、システムプログラム及びアプリケーションプログラムなどを記憶する。

【0045】

入力部３３は、濁度計１のユーザによる入力操作を受け付ける任意の入力インタフェースを含む。入力部３３は、濁度計１のユーザによる入力操作を受け付け、当該ユーザによる入力情報を取得する。入力部３３は、取得した入力情報を制御部３１に出力する。例えば、ユーザは、入力部３３を用いて、濁度計１の動作を実現するために必要な任意の情報を入力する。

【0046】

表示部３４は、画像を出力する任意の出力インタフェースを含む。表示部３４は、例えば液晶ディスプレイを含む。表示部３４は、例えば、制御部３１によって算出された各種情報を濁度計１のユーザに対して表示する。表示部３４は、例えば、濁度計１の動作を実現する任意の情報をユーザが入力するために必要な設定画面をユーザに対して表示する。

【0047】

通信部３５は、有線又は無線に基づく任意の通信プロトコルに対応した任意の通信インタフェースを含む。通信部３５は、制御部３１によって算出された各種情報を任意の外部装置に送信してもよい。通信部３５は、濁度計１の動作を実現するために必要な任意の情報を任意の外部装置から受信してもよい。例えば、通信部３５は、光学モジュール２を制御するための制御信号を任意の外部装置から受信してもよい。

【0048】

図２は、図１の光学モジュール２の概略構成を示す模式図である。図２を参照しながら、光学モジュール２の構成及び機能について主に説明する。

【0049】

光源部２１の光源２１１は、被測定物Ｓが例えば下方から上方に向けて内部を流れている領域Ｒを挟んで受光部２２と反対側に位置する。光源部２１の第２レンズ２１２は、被測定物Ｓが位置する領域Ｒを外部空間と隔てる測定窓Ｗを通過させて領域Ｒに光源２１１からの照射光Ｌ１を導く。第２レンズ２１２は、光源２１１からの照射光Ｌ１を平行光にする。光源部２１は、平行光となった照射光Ｌ１を被測定物Ｓに対して照射する。光源部２１から照射された照射光Ｌ１は、測定窓Ｗを通過して領域Ｒに入射し、被測定物Ｓの内部を伝搬する。測定窓Ｗは、透明ガラスによって形成されている。

【0050】

被測定物Ｓに対して照射された照射光Ｌ１に基づいて被測定光Ｌ２が発生する。濁度計１が透過光・散乱光比較方式である場合、被測定光Ｌ２は、被測定物Ｓを直進して照射光Ｌ１が透過した透過光Ｌ２１と、被測定物Ｓによって照射光Ｌ１が散乱された散乱光Ｌ２２と、を含む。このような被測定光Ｌ２は、測定窓Ｗを通過して外部空間へと出射し、受光部２２のレンズ系２２１に入射する。レンズ系２２１は、固体撮像素子２２２に被測定光Ｌ２を導く。

【0051】

受光部２２の固体撮像素子２２２は、被測定物Ｓに対して照射された照射光Ｌ１に基づく被測定光Ｌ２の検出信号を出力する。固体撮像素子２２２は、被測定光Ｌ２の検出信号として、検出電流又は検出電圧を出力する。出力される検出信号の強度は、固体撮像素子２２２によって検出される被測定光Ｌ２の光強度に対応する。

【0052】

制御部３１は、被測定光Ｌ２の検出信号に基づいて固体撮像素子２２２の受光面における被測定光Ｌ２の強度の空間分布を算出する。制御部３１は、算出された空間分布に基づいて濁度を算出する。以下では、このような濁度算出方法について、２つの例を挙げて説明する。

【0053】

（濁度の算出処理）
図３は、図１の制御部３１による濁度算出処理の第１例を説明するための模式図である。図３は、図１の固体撮像素子２２２の受光面Ａにおける被測定光Ｌ２の強度の空間分布Ｄを示す。図３において、受光面Ａに沿った２つの軸は、空間分布Ｄに対する直交座標系を示す。受光面Ａに直交する軸は、被測定光Ｌ２の強度に対応する。図３では、一例として、空間分布Ｄの大きさと受光面Ａの大きさとは、互いに略同一である。

【0054】

本明細書において、「空間分布Ｄ」は、例えば、受光面Ａ上で二次元に広がる被測定光Ｌ２の強度分布Ｄ１、並びに互いに直交する２つの軸のうち一方の軸に沿って広がる被測定光Ｌ２の強度分布Ｄ２及び他方の軸に沿って広がる被測定光Ｌ２の強度分布Ｄ３を含む。強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３は、正規分布として想定されている。

【0055】

制御部３１は、強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の少なくとも一方の標準偏差σを算出する。制御部３１は、正規分布である強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の少なくとも一方において算出された標準偏差σに基づいて空間分布Ｄの幅を決定する。例えば、制御部３１は、強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３のいずれか一方において算出された標準偏差σを、空間分布Ｄの幅として決定してもよい。例えば、制御部３１は、強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の両方において算出された標準偏差σの平均値を、空間分布Ｄの幅として決定してもよい。例えば、制御部３１は、空間分布Ｄ１における分布のピーク位置を中心に、互いに直交する２つの軸を、直交関係を維持したまま一回転させて、回転位置ごとに強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の両方の標準偏差σを算出してもよい。制御部３１は、このようにして算出された全ての標準偏差σの平均値を、空間分布Ｄの幅として決定してもよい。制御部３１は、決定された空間分布Ｄの幅に基づいて濁度を算出する。

【0056】

被測定物Ｓの透明度が高く、濁度が低い場合、被測定光Ｌ２のうち散乱光の割合が減少する。したがって、被測定光Ｌ２が受光部２２の受光面Ａの中央部に集中することになる。すなわち、標準偏差σが小さくなり、空間分布Ｄの幅が狭くなる。一方で、被測定物Ｓの透明度が低く、濁度が高い場合、被測定光Ｌ２のうち散乱光の割合が増大する。したがって、被測定光Ｌ２が受光部２２の受光面Ａの広範囲に拡散することになる。すなわち、標準偏差σが大きくなり、空間分布Ｄの幅が広くなる。

【0057】

このように空間分布Ｄの幅と濁度との間には相関関係が見られる。すなわち、濁度が高くなるほど空間分布Ｄの幅が広くなる。制御部３１は、例えば、算出された標準偏差σの値に所定の比例係数を乗算することで濁度を算出してもよい。その他にも、制御部３１は、標準偏差σの値をパラメータとする任意の一次関数又は任意の高次関数に基づいて濁度を算出してもよい。

【0058】

図４は、図１の制御部３１による濁度算出処理の第２例を説明するための模式図である。図４の図示内容は、空間分布Ｄに対して後述する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を示した点以外は図３と同様である。

【0059】

制御部３１は、空間分布Ｄにおいて散乱光が検出されている少なくとも１つの第１領域Ｒ１と、空間分布Ｄにおいて透過光が検出されている第２領域Ｒ２と、を決定する。制御部３１は、濁度計１の入力部３３から取得したユーザからの入力情報又は通信部３５を介して外部装置から受信したユーザからの入力情報に基づいて、ユーザが意図する第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を決定する。図４では、制御部３１は、空間分布Ｄの中央部を第２領域Ｒ２として決定し、中央部から離間した四隅の領域をそれぞれ第１領域Ｒ１として決定する。

【0060】

制御部３１は、決定された４つの第１領域Ｒ１に基づいて、式１の散乱光の検出信号強度を算出する。例えば、制御部３１は、４つの第１領域Ｒ１に含まれる散乱光の検出信号強度の加算値を式１の散乱光の検出信号強度Ｉ_Ｓとして算出する。これに限定されず、制御部３１は、４つの第１領域Ｒ１に含まれる散乱光の検出信号強度の平均値を式１の散乱光の検出信号強度Ｉ_Ｓとして算出してもよい。同様に、制御部３１は、決定された第２領域Ｒ２に基づいて、式１の透過光の検出信号強度を算出する。例えば、制御部３１は、第２領域Ｒ２に含まれる透過光の検出信号強度を式１の透過光の検出信号強度Ｉ_Ｔとして算出する。

【0061】

制御部３１は、決定された少なくとも１つの第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに基づいて透過光の検出信号強度Ｉ_Ｔに対する散乱光の検出信号強度Ｉ_Ｓの比を算出する。制御部３１は、上述した式１を用いながら、算出された透過光の検出信号強度Ｉ_Ｔに対する散乱光の検出信号強度Ｉ_Ｓの比から濁度Ｎを算出する。

【0062】

濁度計１は、図３及び図４を用いて説明した２つの濁度算出方法のいずれか一方のみを実行してもよいし、両方を実行してもよい。

【0063】

（付加的な処理）
図５は、図１の制御部３１による付加的な処理の第１例を説明するための第１模式図である。図６は、図１の制御部３１による付加的な処理の第１例を説明するための第２模式図である。制御部３１は、上述した濁度の算出処理に加えて、受光部２２としてのカメラモジュールのレンズ系２２１を用いたズーム機能により、被測定物Ｓの濁度に応じて受光面Ａにおける空間分布Ｄの拡大倍率又は縮小倍率を変化させてもよい。

【0064】

被測定物Ｓの透明度が高く、濁度が低い場合、被測定光Ｌ２が受光部２２の受光面Ａの中央部に集中することになる。すなわち、図５に示すとおり、空間分布Ｄは、受光面Ａの中央部に集中し、受光面Ａよりも小さくなる。制御部３１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも小さいとき、カメラモジュールのズーム機能を用いて、空間分布Ｄを拡大するようにレンズ系２２１を制御してもよい。例えば、制御部３１は、図３に示すように空間分布Ｄの大きさと受光面Ａの大きさとが互いに略同一となるように、空間分布Ｄを拡大する。

【0065】

被測定物Ｓの透明度が低く、濁度が高い場合、被測定光Ｌ２が受光部２２の受光面Ａの外側にも拡散することになる。すなわち、図６に示すとおり、空間分布Ｄは、受光面Ａの外側にも存在し、受光面Ａよりも大きくなる。制御部３１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも大きいとき、カメラモジュールのズーム機能を用いて、空間分布Ｄを縮小するようにレンズ系２２１を制御してもよい。例えば、制御部３１は、図３に示すように空間分布Ｄの大きさと受光面Ａの大きさとが互いに略同一となるように、空間分布Ｄを縮小する。

【0066】

図７は、図１の制御部３１による付加的な処理の第２例を説明するためのフローチャートである。制御部３１は、上述した濁度の算出処理に加えて、受光部２２としてのカメラモジュールのレンズ系２２１を用いた焦点調整機能により、レンズ系２２１の焦点位置を適宜変更してもよい。

【0067】

ステップＳ１００では、制御部３１は、光源部２１を用いて、照射光Ｌ１を被測定物Ｓに対して照射する。

【0068】

ステップＳ１０１では、制御部３１は、ステップＳ１００において被測定物Ｓに対し照射された照射光Ｌ１に基づく被測定光Ｌ２を、固体撮像素子２２２を用いて検出する。被測定光Ｌ２は、透過光Ｌ２１及び散乱光Ｌ２２を含む。

【0069】

ステップＳ１０２では、制御部３１は、ステップＳ１０１において固体撮像素子２２２より出力された被測定光Ｌ２の検出信号に基づいて、固体撮像素子２２２の受光面Ａにおける被測定光Ｌ２の強度の空間分布Ｄを算出する。

【0070】

ステップＳ１０３では、制御部３１は、ステップＳ１０２において算出された空間分布Ｄに基づいて濁度を算出する。

【0071】

ステップＳ１０４では、制御部３１は、ステップＳ１０３において算出された濁度が異常値を示すか否かを判定する。制御部３１は、例えば算出された濁度が所定の閾値を超えると異常値を示すと判定する。制御部３１は、濁度が異常値を示すと判定するとステップＳ１０５の処理を実行する。制御部３１は、濁度が異常値を示さない、すなわち正常であると判定すると、処理を終了する。

【0072】

ステップＳ１０５では、制御部３１は、ステップＳ１０４において濁度が異常値を示すと判定すると、カメラモジュールの焦点調整機能を用いてレンズ系２２１の焦点位置を変更する。制御部３１は、第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面、測定窓Ｗの外面及び内面、並びに被測定物Ｓの内部のいずれかに焦点が合うようにレンズ系２２１を制御する。

【0073】

制御部３１は、通常の濁度測定においては、レンズ系２２１の焦点位置を第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面に合わせる。制御部３１は、ステップＳ１０４において濁度が異常値を示すと判定すると、このような焦点位置を、例えば受光部２２側の測定窓Ｗの外面及び内面、並びに被測定物Ｓの内部のいずれかに変更してもよい。制御部３１は、レンズ系２２１の焦点位置の変更先を任意に選択してもよいし、入力部３３又は外部装置から取得したユーザの入力情報に適合する変更先を選択してもよい。

【0074】

ステップＳ１０６では、制御部３１は、ステップＳ１０５において変更された焦点位置で、受光部２２としてのカメラモジュールを用いて画像の撮像処理を実行する。本明細書において、「画像」は、例えば静止画及び動画の少なくとも一方を含む。

【0075】

ステップＳ１０７では、制御部３１は、ステップＳ１０６において撮像された画像を出力する。例えば、制御部３１は、濁度計１の表示部３４に画像を表示させる。例えば、制御部３１は、通信部３５を介して画像を外部装置に送信し、当該外部装置のディスプレイに画像を表示させる。

【0076】

濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの外面に合わせることで、測定窓Ｗの結露を検出する。同様に、ユーザは、ステップＳ１０７において出力された画像であって、レンズ系２２１の焦点が測定窓Ｗの外面に合っている画像を視認することで、測定窓Ｗの結露を把握する。

【0077】

濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの内面に合わせることで、測定窓Ｗの汚れを検出する。同様に、ユーザは、ステップＳ１０７において出力された画像であって、レンズ系２２１の焦点が測定窓Ｗの内面に合っている画像を視認することで、測定窓Ｗの汚れを把握する。

【0078】

濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を被測定物Ｓの内部に合わせることで、被測定物Ｓの中を流れる落ち葉などの異物を検出する。同様に、ユーザは、ステップＳ１０７において出力された画像であって、レンズ系２２１の焦点が被測定物Ｓの内部に合っている画像を視認することで、被測定物Ｓの中を流れる落ち葉などの異物を把握する。

【0079】

以上のように、制御部３１がカメラモジュールの焦点調整機能を用いながら、目的に合った場所にレンズ系２２１の焦点を合わせることで、ユーザは、異なる事象を観測することが可能になる。

【0080】

制御部３１は、上述した濁度の算出処理に加えた付加的な処理の第３例として、受光部２２としてのカメラモジュールの撮像対象を、光源２２３を用いて光で照らしてもよい。制御部３１は、レンズ系２２１の焦点位置が第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面に合っている通常の濁度測定においては、光源２２３を点灯させない。制御部３１は、レンズ系２２１の焦点位置が測定窓Ｗの外面及び内面、並びに被測定物Ｓの内部のいずれかに変更されたときに、光源２２３を点灯させてもよい。このとき、制御部３１は、光源部２１の光源２１１を点灯させてもよいし消灯させてもよい。

【0081】

例えば、制御部３１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの外面に合わせて測定窓Ｗの結露を検出するときに、逆光での見にくさを改善するために光源２２３を点灯させてもよい。例えば、制御部３１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの内面に合わせて測定窓Ｗの汚れを検出するときに、逆光での見にくさを改善するために光源２２３を点灯させてもよい。例えば、制御部３１は、レンズ系２２１の焦点を被測定物Ｓの内部に合わせて被測定物Ｓの中の異物を検出する場合であって、カメラモジュールによる撮像時の光源２１１の光量が不足するようなときに、光量を改善するために光源２１１に加えて光源２２３も点灯させてもよい。

【0082】

（効果）
以上のような一実施形態に係る濁度計１によれば、濁度測定の精度を向上させることが可能である。濁度計１は、受光部２２が固体撮像素子２２２を含むことで、透過光検出器及び散乱光検出器が離散的に配置され、数個の受光素子しか用いない従来の濁度計と比較して、数万個から数百万個以上に値する受光素子を用いて濁度測定を実行することができる。濁度計１では、受光素子間の隙間が極端に低減するので、受光素子間の隙間に導かれて検出されない被測定光Ｌ２の割合が大幅に低減する。すなわち、連続的に広がる被測定光Ｌ２の略全体を検出することが可能となる。濁度計１は、固体撮像素子２２２の受光面Ａにおける被測定光Ｌ２の強度の空間分布Ｄを精度良く算出可能である。結果として、濁度計１は、より精度の高い濁度測定を実行することができる。

【0083】

濁度計１は、受光面Ａにおいて連続的に広がる被測定光Ｌ２の強度の空間分布Ｄの幅に基づいて濁度を算出することで、受光面Ａにおいて広がる被測定光Ｌ２の検出情報の全体を利用しながら濁度を測定可能である。したがって、濁度計１は、より精度の高い濁度測定を実行することができる。

【0084】

濁度計１は、少なくとも１つの第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とに基づき透過光Ｌ２１の検出信号強度に対する散乱光Ｌ２２の検出信号強度の比を算出して濁度を算出することで、従来の濁度計と同様の方法で濁度を算出することも可能となる。したがって、ユーザは、濁度計１を用いた濁度測定の結果と、数個の受光素子によって離散的に被測定光を検出するような従来の濁度計を用いた濁度測定の結果と、を容易に比較することができる。

【0085】

加えて、従来の濁度計では、被測定物の濁度測定ごとに複数の散乱光検出器の配置を変更する必要があった。複数の散乱光検出器をどのように配置させるかは、ユーザの経験的な知識が強く要求されていた。したがって、複数の散乱光検出器の配置を変更するための作業負荷が大きかった。濁度計１では数万個から数百万個以上に値する受光素子を有する固体撮像素子２２２が用いられているので、ユーザは、受光素子の配置を変更する必要はなく、固体撮像素子２２２上で第１領域Ｒ１を変更するだけで容易に異なる濁度測定に対応することが可能となる。濁度計１では、散乱光Ｌ２２の検出領域の選択に関する自由度が従来技術と比較して大幅に向上する。例えば、ユーザは、濁度計１の入力部３３又は通信部３５と通信可能に接続されている外部装置を用いて第１領域Ｒ１の選択操作を行うだけで、様々な被測定物Ｓの濁度測定に容易に対応することができる。

【0086】

受光部２２がレンズ系２２１を含むことで、濁度計１は、被測定物Ｓから拡散されて受光部２２に入射する被測定光Ｌ２を漏れなく固体撮像素子２２２に導くことが可能である。加えて、濁度計１は、レンズ系２２１によって、受光部２２としてのカメラモジュールに対し焦点調整機能及びズーム機能の少なくとも一方を付与することも可能となる。

【0087】

濁度計１は、第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面、測定窓Ｗの外面及び内面、並びに被測定物Ｓの内部のいずれかに焦点が合うようにレンズ系２２１を制御することで、カメラモジュールの焦点調整機能を用いて異なる事象を捕捉することが可能となる。ユーザは、各場所に焦点が合った画像を視認することで、自身の目的に合った事象を観測することが可能となる。ユーザは、リアルタイムな撮像により出力される画像に基づいて、各事象をリアルタイムに観測することが可能となる。

【0088】

例えば、濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの外面に合わせることで、測定窓Ｗの結露を検出可能である。ユーザは、受光部２２としてのカメラモジュールのズーム機能も利用することで、目視では確認できないような細かい結露も容易に把握することができる。例えば、ユーザは、マイクロメートル程度の細かい結露も容易に把握することができる。

【0089】

例えば、濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を測定窓Ｗの内面に合わせることで、測定窓Ｗの汚れを検出可能である。ユーザは、受光部２２としてのカメラモジュールのズーム機能も利用することで、目視では確認できないような小さな汚れも容易に把握することができる。

【0090】

例えば、濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を被測定物Ｓの内部に合わせることで、被測定物Ｓの中を流れる落ち葉などの異物を検出可能である。加えて、濁度計１は、被測定物Ｓの中に発生している泡なども検出可能である。ユーザは、受光部２２としてのカメラモジュールのズーム機能も利用することで、目視では確認できないような小さな異物及び小さな泡も容易に把握することができる。例えば、ユーザは、マイクロメートル程度の小さな泡も容易に把握することができる。さらに、ユーザは、焦点調整機能及びズーム機能に加えて受光部２２の光源２２３も利用することで、マイクロメートル程度の金属片などの小さな異物が散乱する様子も容易に把握することができる。

【0091】

逆に、ユーザは、被測定物Ｓの中に存在する大きな対象物も容易に把握することができる。例えば、ユーザは、魚類などを飼育する水槽の水質を管理するために、被測定物Ｓとしての測定水の中を泳いでいる魚類そのものを監視することも可能となる。

【0092】

例えば、濁度計１は、レンズ系２２１の焦点を被測定物Ｓの内部に合わせ、かつ受光部２２として高速撮像カメラモジュールを用いることで、検出感度をさらに向上させて画像の撮像を実行することができる。これにより、ユーザは、設備の破損につながるような重大な異物などもスローモーション画像によってより正確に把握することができる。ユーザは、設備の破損につながるような重大な異物などをリアルタイム監視によって発見した場合には、設備の稼働を直ちに停止させることも可能となる。例えば、ユーザは、プラントで稼働するポンプなどのタービン破損につながる金属粉などの異物、気泡、及びキャビテーションなどをリアルタイムで監視及び発見することも可能となる。

【0093】

ユーザ及び濁度計１は、濁度が異常値を示したときに、その原因が例えば測定窓Ｗの外面の結露及び測定窓Ｗの内面の汚れのいずれか、又は両方にあることを迅速に判断することが可能となる。すなわち、ユーザ及び濁度計１は、濁度値の異常の原因を正確かつ迅速に把握することができる。同様に、濁度計１によって算出される濁度が、被測定物Ｓの中を流れる落ち葉などの異物によって瞬間的に異常な値を示す場合であっても、ユーザ及び濁度計１は、濁度値の瞬間的な異常の原因を正確かつ迅速に把握することができる。

【0094】

ユーザは、濁度計１の表示部３４又は通信部３５と通信可能に接続されている外部装置に表示された画像を視認しながら濁度値の異常の原因を正確かつ迅速に把握することができる。ユーザは、外部装置を遠隔モニタとして使用しながら、濁度計１の設置場所から離れた場所で画像を視認することも可能となる。遠隔モニタとして大型モニタが利用されれば、不特定多数のユーザが画像を視認することも可能となる。外部装置として携帯端末が利用されれば、ユーザは、場所を問わずに画像をリアルタイムに視認することも可能となる。

【0095】

以上により、ユーザは、濁度計１が設置されている現場に赴き、濁度計１を分解してその内部を確認することで濁度値の異常の原因を調べる作業を行う必要がない。これにより、ユーザによる濁度計１の点検作業が容易になる。

【0096】

濁度計１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも小さいとき、空間分布Ｄを拡大するようにレンズ系２２１を制御することで、カメラモジュールの拡大機能を用いて、常に最大分解能で被測定光Ｌ２を検出することが可能となる。したがって、濁度計１は、濁度測定の精度をさらに向上させることが可能になる。

【0097】

濁度計１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも大きいとき、空間分布Ｄを縮小するようにレンズ系２２１を制御することで、カメラモジュールの縮小機能を用いて、常に最大分解能で被測定光Ｌ２を検出することが可能となる。したがって、濁度計１は、濁度測定の精度をさらに向上させることが可能になる。

【0098】

濁度計１は、受光部２２が、固体撮像素子２２２による撮像対象を光で照らす光源２２３を含むことで、光源２２３をカメラ用のストロボ光源として機能させることも可能となる。したがって、濁度計１は、受光部２２としてのカメラモジュールによる撮像時に光源２１１の光量が不足するような場合に、光源２２３を用いて光量を改善することもできる。同様に、濁度計１は、光源２２３を用いて逆光での見にくさを改善することもできる。

【0099】

（変形例）
本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形及び修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形及び修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成又は各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成又はステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。

【0100】

例えば、本開示は、上述した濁度計１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラム又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得る。本開示の範囲には、これらも包含されると理解されたい。

【0101】

例えば、上述した各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、上記の説明及び図面における図示の内容に限定されない。各構成部の形状、配置、向き、及び個数は、その機能を実現できるのであれば、任意に構成されてもよい。

【0102】

上記実施形態では、制御部３１は、強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の少なくとも一方の標準偏差σに基づいて空間分布Ｄの幅を決定すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、二次元平面上の強度分布Ｄ１に基づいて直接的に空間分布Ｄの幅を決定してもよい。

【0103】

上記実施形態では、制御部３１は、空間分布Ｄの中央部を第２領域Ｒ２として決定し、中央部から離間した四隅の領域をそれぞれ第１領域Ｒ１として決定すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、任意の数の第１領域Ｒ１を空間分布Ｄ上の任意の位置で決定してもよい。上記実施形態では、制御部３１は、空間分布Ｄのうち強度分布Ｄ１に基づいて第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を決定すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、空間分布Ｄのうち強度分布Ｄ２及び強度分布Ｄ３の少なくとも一方に基づいて第１領域Ｒ１及び第２領域Ｒ２を決定してもよい。

【0104】

上記実施形態では、空間分布Ｄは、正規分布として想定されていると説明したが、これに限定されない。空間分布Ｄは、被測定物Ｓから拡散しながら受光面Ａに入射してくる被測定光Ｌ２の実際の分布に従った任意の分布を含んでもよい。

【0105】

上記実施形態では、受光部２２はレンズ系２２１を含むと説明したが、これに限定されない。濁度計１では、被測定物Ｓからの被測定光Ｌ２を固体撮像素子２２２に正確に導くことができ、かつ焦点調整機能及びズーム機能のいずれも不要であるのであれば、受光部２２がレンズ系２２１を含まなくてもよい。又は、濁度計１は、受光部２２に含まれない別の構成としてレンズ系２２１を有してもよい。すなわち、レンズ系２２１は、受光部２２の外部であって、測定窓Ｗと受光部２２との間に配置されていてもよい。

【0106】

上記実施形態では、制御部３１は、第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面、測定窓Ｗの外面及び内面、並びに被測定物Ｓの内部のいずれかに焦点が合うようにレンズ系２２１を制御すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、受光部２２としてのカメラモジュールの焦点調整機能を用いて、光学モジュール２における任意の位置に焦点を合わせてもよい。一方で、制御部３１は、このような焦点調整処理を実行せずに、第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面に焦点位置を常時固定してもよい。

【0107】

上記実施形態では、制御部３１は、濁度が異常値を示すと判定すると、カメラモジュールの焦点調整機能を用いてレンズ系２２１の焦点位置を変更すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、光学モジュール２における複数の場所にそれぞれ焦点が合うような複数の光学系をレンズ系２２１が含むことで、当該複数の場所における画像を同時並行で取得して画像情報として記憶部３２に格納してもよい。制御部３１は、複数の場所における画像を画像情報として記憶部３２に常時格納してもよいし、定期的又は非定期的に格納してもよいし、濁度が異常値を示したときに限定して格納してもよい。

【0108】

これにより、ユーザは、濁度が異常値を示した原因を、記憶部３２に格納されている過去の画像に基づいて容易に調べることができる。例えば、ユーザは、濁度が異常値を示している時刻と対応する時刻において撮像された複数の場所における画像をそれぞれ再生することで、濁度が異常値を示した原因を容易に調べることができる。ユーザは、濁度が異常値を示した原因が、例えば測定窓Ｗの外面の結露及び測定窓Ｗの内面の汚れのいずれか、又は両方にあることを過去の画像に遡って容易に判断することが可能となる。ユーザは、濁度が異常値を示した原因が、例えば被測定物Ｓの中を流れる落ち葉などの異物にあることを過去の画像に遡って容易に判断することが可能となる。

【0109】

上記実施形態では、制御部３１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも小さいとき、空間分布Ｄを拡大するようにレンズ系２２１を制御すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、このような拡大処理を実行しなくてもよい。

【0110】

上記実施形態では、制御部３１は、空間分布Ｄが受光面Ａよりも大きいとき、空間分布Ｄを縮小するようにレンズ系２２１を制御すると説明したが、これに限定されない。制御部３１は、このような縮小処理を実行しなくてもよい。

【0111】

上記実施形態では、受光部２２は、固体撮像素子２２２による撮像対象を光で照らす光源２２３を含むと説明したが、これに限定されない。受光部２２は、このような光源２２３を含まなくてもよい。上記実施形態では、制御部３１は、レンズ系２２１の焦点位置が第２レンズ２１２における被測定物Ｓ側の面に合っている通常の濁度測定においては、光源２２３を点灯させないと説明したが、これに限定されない。制御部３１は、光源部２１の光源２１１に代えて、又は加えて受光部２２の光源２２３を点灯させてもよい。制御部３１が光源２１１に代えて光源２２３を点灯させるとき、濁度測定の機能を実現するための光源部２１は、光源２１１ではなく光源２２３を含んでよい。すなわち、濁度計１は、光源２２３を用いて濁度測定を行ってもよい。

【0112】

制御部３１は、付加的な処理の第１例、第２例、及び第３例において説明した上記の処理の少なくとも１つを実行してもよいし、全て実行しなくてもよい。

【0113】

上記実施形態では、光源部２１の光源２１１は、例えばランプ光源を含むと説明したが、これに限定されない。光源２１１は、濁度測定を実現可能な任意の他の光源を含んでもよい。例えば、光源２１１は、ランプ光源の発光スペクトルと類似する発光スペクトルを有するＬＥＤを含んでもよい。

【0114】

上記実施形態では、光源部２１の第２レンズ２１２は、例えば集光レンズを含むと説明したが、これに限定されない。第２レンズ２１２は、濁度測定を実現可能な任意の他のレンズを含んでもよい。又は、濁度計１は、濁度測定を実行可能であれば、第２レンズ２１２を有さなくてもよい。

【0115】

上記実施形態では、固体撮像素子２２２は、例えばＣＣＤを含むと説明したが、これに限定されない。固体撮像素子２２２は、光を検出可能な素子が数万個から数百万個以上の数で小さなチップ上に集積される任意の他の撮像素子を含んでもよい。例えば、固体撮像素子２２２は、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide Semiconductor）を含んでもよい。

【0116】

上記実施形態では、受光部２２の光源２２３は、例えばＬＥＤを含むと説明したが、これに限定されない。光源２２３は、カメラ用のストロボ光源として機能する任意の他の光源を含んでもよい。例えば、光源２２３は、ランプ光源を含んでもよい。

【0117】

上記実施形態では、濁度計１は、受光部２２としてのカメラモジュールを１台有すると説明したが、これに限定されない。濁度計１は、濁度測定用のカメラモジュールとは別に、測定窓Ｗなどの別の場所を監視するための少なくとも１台の専用のカメラモジュールを任意の位置に付加的に有してもよい。

【0118】

上記実施形態では、濁度計１は、透過光・散乱光比較方式の濁度計であると説明したが、これに限定されない。濁度計１は、光源部２１に対して９０度に配置された受光部２２を用いて被測定物Ｓからの直角散乱光を検出することで、被測定物Ｓの濁度を算出してもよい。又は、濁度計１は、透過光・散乱光比較方式及び直角散乱光方式の両方の機能を有し、適宜切り替え可能に構成されてもよい。このとき、濁度計１は、受光部２２としてのカメラモジュールを複数有してもよい。

【0119】

上記実施形態では、濁度計１は、被測定物Ｓの濁度のみを測定すると説明したが、これに限定されない。濁度計１は、被測定物Ｓの濁度に加えて、色度も測定可能に構成されてもよい。

【0120】

このとき、受光部２２の固体撮像素子２２２は、カラーＣＣＤを含んでもよい。カラーＣＣＤは、例えば可視光領域に受光帯域を有するものであってもよいし、可視光領域に加えて紫外線領域及び赤外線領域の少なくとも一方にまで受光帯域が延びているものであってもよい。

【0121】

光源部２１の光源２１１は、発光スペクトルの中心波長を可視光領域において複数の波長に切り替え可能な任意の光源を含んでもよい。例えば、光源２１１は、狭帯域で互いに中心波長が異なる複数のＬＥＤを含んでもよいし、可視光領域の全体を包含する広帯域なＬＥＤ及び狭帯域波長可変バンドパスフィルタを組み合わせた光源を含んでもよい。

【0122】

制御部３１は、光源２１１から照射される照射光Ｌ１の光スペクトルの中心波長を色度の測定に必要と定められている複数の波長に切り替えて、被測定物Ｓの色度を測定する。

【0123】

従来の色度計では、透過させる光の波長が異なる光学フィルタを駆動機構により切り替えて色度の測定が行われていた。一方で、濁度計１は、従来の高価な機械式光学回転型フィルタ、レンズ、及び切替回路などを必要とせず、簡便な構成で安価に製造可能である。濁度計１では消耗部品の数が大幅に低減するので、製品としての耐久性及び信頼性が向上する。

【0124】

濁度計１は、被測定物Ｓの色度も測定可能とすることで、被測定物Ｓの濁り具合のみならず、色合いを監視することも可能となる。濁度計１は、被測定物Ｓの色合いをリアルタイムに監視することができる。例えば、濁度計１は、清涼飲料水の炭酸量などに応じた泡の出方に加えて色合いを監視することができる。このとき、被測定物Ｓは、清涼飲料水を含む。その他にも、被測定物Ｓは、醤油及びドレッシングなどを含む調味料、ワイン、日本酒、及びウイスキーなどを含む酒類、並びにインク、ペンキ、及び墨汁などを含む塗料を含んでもよい。さらに、濁度計１は、ガソリン及びオイルなどを含む燃料の汚れ度合いを監視してもよいし、潤滑用オイルなどの金属粉混入及び劣化度合いを監視してもよい。

【0125】

被測定物Ｓは液体のみならず固体を含んでもよい。例えば、濁度計１は、ガラス製品の色合いを監視してもよい。さらに、濁度計１は、耐熱設計となっていれば、高温の溶解ガラスをリアルタイムに監視することも可能となる。濁度計１は、色のついたガラスではなくて、一般家庭で用いられるような透明ガラスの透明度を監視することも可能となる。

【0126】

被測定物Ｓは液体及び固体に限定されず、気体を含んでもよい。例えば、濁度計１は、色のついたガスを監視することも可能である。

【符号の説明】

【0127】

１ 濁度計
２ 光学モジュール
２１ 光源部
２１１ 光源
２１２ 第２レンズ
２２ 受光部
２２１ レンズ系
２２２ 固体撮像素子
２２３ 光源
３ 制御モジュール
３１ 制御部
３２ 記憶部
３３ 入力部
３４ 表示部
３５ 通信部
Ａ 受光面
Ｄ 空間分布
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３ 強度分布
Ｌ１ 照射光
Ｌ２ 被測定光
Ｌ２１ 透過光
Ｌ２２ 散乱光
Ｒ 領域
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｓ 被測定物
Ｗ 測定窓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】