(57)【要約】【課題】異色表示が可能な液面検知装置における異色光の拡散板透過混色を防ぐと共に、その輝度分布を均等化すること。【解決手段】液体タンクのゲージ体に設けたプリズム斜面状透視辺の中央に対向配置した第１光源近くに異色の第２光源を前記各透視辺の広がり側に配置し、各光源と透視辺との間における拡散板の中央付近と両側部に形成した縦の遮光帯域と二つの拡散透過帯域に各光源から照射した異色照射部を前記中央付近の遮光帯域で分離してその混色拡散を防止する一方、前記両側部の各遮光帯域の内面に向け照射した光で各拡散透過帯域を互いに異色で間接照明したり、上記透過帯域の各中央部に各光源からの光軸照射光を部分的に遮光する縦の遮光細域を設けることで、拡散板透過帯域における輝度分布を均等化し、前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を防止できた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下一対の連通管を介し液体タンクの外周面に立設して用いるゲージ体に、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの透視辺を有する通液孔を縦設し、前記各透視辺をそれぞれ対向面が平行平面の透明体で液密封止すると共に、この透明体の中央付近に対向配置した第１光源の近くで、この光源の発光色と異なる発光色の第２光源を前記各透明体の広がり側に片寄せて配置し、これら異色の各光源と前記透明体との間には、入射光を拡散透過する拡散板を介在する一方、前記ゲージ体を挟んだ各光源の反対側には、前記各透視辺の中心に対向した透視部を有する遮光体を配置した液面検知装置において、前記各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域にそれぞれ各光源から異色光を各別照射することで、これら各異色照射部を前記中央部の遮光帯域で分離し、拡散板透過光の混色拡散を防止したことを特徴とする液面検知装置。
【請求項２】
上下一対の連通管を介し液体タンクの外周面に立設して用いるゲージ体に、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの透視辺を有する通液孔を縦設し、前記各透視辺をそれぞれ対向面が平行平面の透明体で液密封止すると共に、この透明体の中央付近に対向配置した第１光源の近くで、この光源の発光色と異なる発光色の第２光源を前記各透明体の広がり側に片寄せて配置し、これら異色の各光源と前記透明体との間には、入射光を拡散透過する拡散板を介在する一方、前記ゲージ体を挟んだ各光源の反対側には、前記各透視辺の中心に対向した透視部を有する遮光体を配置した液面検知装置において、前記各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、前記両側部の各遮光帯域の内面にそれぞれ異色光を各別照射し、各遮光帯域間に設けた二つの拡散透過帯域を互いに異色で各別に間接照明することで、これらの拡散透過帯域における輝度分布を満遍なく均等化し、前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を防止したことを特徴とする液面検知装置。
【請求項３】
上下一対の連通管を介し液体タンクの外周面に立設して用いるゲージ体に、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの透視辺を有する通液孔を縦設し、前記各透視辺をそれぞれ対向面が平行平面の透明体で液密封止すると共に、この透明体の中央付近に対向配置した第１光源の近くで、この光源の発光色と異なる発光色の第２光源を前記各透明体の広がり側に片寄せて配置し、これら異色の各光源と前記透明体との間には、入射光を拡散透過する拡散板を介在する一方、前記ゲージ体を挟んだ各光源の反対側には、前記各透視辺の中心に対向した透視部を有する遮光体を配置した液面検知装置において、前記各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域の各中央部にそれぞれ各光源からの光軸照射光を部分的に遮光する縦の遮光細域を設け、各遮光細域に対向配置した各光源からそれぞれ異色光を前記各遮光細域に向けて各別照射し、前記二つの拡散透過帯域における輝度分布をそれぞれ前記遮光細域で満遍なく均等化することで、各拡散透過帯域を前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を防止したことを特徴とする液面検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不透明な液体タンクの周面に上下一対の連通管を介し縦設したゲージ体により、上記液体タンク内に有る熱水やオイル等の透明な液体の面を知るための液面検知装置に係り、特に本発明は、異色表示が可能な液面検知装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の異色表示が可能な液面検知装置としては、例えば本件出願人が先に提案した特開２００３−１７２６５１号公報（特許文献１）に記載の液面検知装置が周知である。
この液面検知装置は、先ず、液体容器の外面に突設した上下一対の連通管を介してコラム（ゲージ体）を立設し、このコラムの液面監視用通液孔の横断面形状をほぼ台形となし、その透視辺にほぼ方形のガラス体を対設する。
【０００３】
次いで、上記各透視辺の中心に向けて配置した光源の近くで、この光源の発光色と異なる光源を前記各透明体の広がり側に片寄せて配置し、これら各光源と前記透視辺との間には、擦りガラス等の光線緩和透過板（透過光拡散板）を介在する一方、前記通液孔を挟んだ各光源の反対側には、前記通液孔の中心に対向した透視部を有する液面検知用遮光体を配置した液面検知装置である。
【０００４】
上記特許文献１の液面検知装置は、前記通液孔透視辺間に透明液体が存在しない場合、前記通液孔斜面の広がり側に片寄せて配置した例えば緑色の光源から前記透過板を経た光は、透視部外に直進させて、その光路を遮光体で遮断して遮光でき、通液孔の中心に対向して配置した例えば赤色の光源から透過板を経た光は、前記透視部内に直進照射できるから、この赤色照射により上記通液孔内に液体が無い表示を実行できるとしている。
【０００５】
一方、前記透視辺間に透明液体が存在している場合には、この液体の光屈折作用で、前記赤色の光源から光線緩和透過板を経た光は、前記透視部外に屈折させて、その光路を遮光体で遮断して遮光できると共に、前記緑色の光源から光線緩和透過板を経た光だけを遮光体の透視部内に屈折照射して、この緑色照射により上記通液孔内に液体が有る表示を実行できるとしている。
【０００６】
ところが、本件出願人が先に提案した前記特許文献１には、擦りガラス等の光線緩和透過板（透過光拡散板）に照射した異色光の拡散透過に伴う混色を厳重に防止しようとする着眼点と製品開発意図が最初から無かったので、上記透過板の入光面側の各光源間に遮光板を介在しただけの構造に止まり、この構造では、透過板の拡散出光面に遮光帯域が存在しないので、この拡散出光面における異色光は、上記透過板の中央部付近で互いに密に隣接した結果となる。
【０００７】
したがって、上記異色光同士は、光線緩和透過板の光拡散作用により互いの照射領域まで拡散し合うため、上記透過板の中央部付近で互いに入り混じり、混色残存部が生じる結果、例えば赤色と緑色との混色拡散で黄色や橙色がかった表示となってしまい、その程度によっては、液面表示が不可能になるという致命的な問題点となる。
【０００８】
このほかに、前記特許文献１における各光源から光線緩和透過板に照射した異色光の拡散透過光は、肉眼では異色光として見えても、前記透視部からカラーテレビカメラで撮像すると、カメラ撮像素子に入射する被写体光度が撮像素子の許容光度よりも大きい高輝度部分には、その中央付近に入射光度オーバーによる色飽和現象が生じる。
【０００９】
したがって、上記カメラのカラーモニタ画像の中央付近には、前記色飽和現象による通常「白トビ」とか「白ツブレ」・「ハレーション」と称する丸い白色化部分（白班部）が生じる結果、その色彩判別が著しく困難となり、これまた液面表示に大きな錯誤や錯覚が生じ易くなるという根源的で切実な問題点が生じる。
【００１０】
ところが、本件出願人が先に提案した前記特許文献１には、上記問題点を解決する着眼点と製品開発意図が最初から無かったので、この文献１（特開２００３−１７２６５１号公報）には、前記撮像素子の入射光量オーバーによる色飽和現象の記載を初めとして、上記部分白色化による色判別困難性に付いての記載は全く無い。
【００１１】
なお、上記特許文献１のほかに、特開２００５−２２７１４７号公報（特許文献２）のように、ゲージ体の両側における通液用縦長可視溝に設けた液体透視用縦長ガラスをＬＥＤステックで照明する水面計用照明器も周知であるが、この従来例には、混色防止に付いての記載を初めとして、前記異色撮像色の白色化防止に付いての記載も一切無く、示唆すらも無い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−１７２６５１号公報
【特許文献２】特開２００５−２２７１４７号公報
【発明の概要】
【課題を解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、互いに異色の光源から拡散板に照射した異色光の拡散透過に伴う混色を防止すると共に、テレビカメラにおける撮像素子の高輝度部分の色飽和による撮像色の部分白色化を防止することで、錯誤や錯覚の無い液面検知を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による液面検知装置の基本構成は、上下一対の連通管を介し液体タンクの外周面に立設して用いるゲージ体に、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの透視辺を有する通液孔を縦設し、前記各透視辺をそれぞれ対向面が平行平面の透明体で液密封止すると共に、この透明体の中央付近に対向配置した第１光源の近くで、この光源の発光色と異なる発光色の第２光源を前記各透明体の広がり側に片寄せて配置し、これら異色の各光源と前記透明体との間には、入射光を拡散透過する拡散板を介在する一方、前記ゲージ体を挟んだ各光源の反対側には、前記各透視辺の中心に対向した透視部を有する遮光体を配置して本発明による液面検知装置の基本構成とする。
【００１５】
本発明の第１の目的は、前記基本構成における各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域にそれぞれ各光源から異色光を各別照射することで、これら各異色照射部を前記中央部の遮光帯域で分離し、拡散板透過光の混色拡散を防止したことで達成できた。
【００１６】
本発明の第２の目的は、前記基本構成における各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、前記両側部の各遮光帯域の内面にそれぞれ異色光を各別照射し、各遮光帯域間に設けた二つの拡散透過帯域を互いに異色で各別に間接照明することで、これらの拡散透過帯域における輝度分布を均等化し、前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を防止したことで達成できた。
【００１７】
本発明の第３の目的は、前記基本構成における各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域の各中央部にそれぞれ各光源からの光軸照射光を部分的に遮光する縦の遮光細域を設け、これら各遮光細域に対向配置した各光源からそれぞれ異色光を前記各遮光細域に向けて各別照射し、前記二つの拡散透過帯域における輝度分布をそれぞれ前記遮光細域で満遍なく均等化することで、各拡散透過帯域を前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を防止したことで達成できた。
【発明の効果】
【００１８】
本発明における請求項１から請求項３までの各発明によれば、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの前記透視辺間に透明液体が存在しない場合は、第２光源から拡散板を経た例えば緑色の拡散透過光は、遮光体内面に向け斜めに直進するから、この光路を遮光体で遮断できると共に、第１光源から拡散板を経た例えば赤色の拡散透過光は、前記透明体が斜めでも、そのまま直進して前記透視部から外部に向けて照射でき、この赤色照射により上記二つの透視辺間に液体が無い旨の表示を実行できる。
【００１９】
一方、前記二つの透視辺間に透明液体が存在している場合には、前記第１光源から拡散板を経た例えば赤色の拡散透過光の光路は、上記液体の光屈折作用で遮光体内面に向け屈折するので、その光路を遮光体で遮断できると共に、第２光源から拡散板を経た例えば緑色の拡散透過光は、その光路を前記液体の光屈折作用で、遮光体の透視部内に向けて屈折進行し、透視部外に照射させ得るから、この緑色照射により上記二つの透視辺間に液体が有る旨の表示を実行できる。
【００２０】
そして、本発明における請求項１の発明によれば、前記異色光による液面表示に当たり、各光源の中間部に対向した拡散板中央付近と両側部にそれぞれ縦の遮光帯域を設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域に各光源から異色光を多少オーバラップさせて照射しても、この異色照射部を前記拡散板中央付近の遮光帯域で確実に分離でき、拡散板透過光の混色拡散を厳重に防止できるから、液面表示が常に正確に実行できるという優れた効果が有る。
【００２１】
本発明における請求項２の発明では、前記異色光による液面表示に当たり、前記両側部の各遮光帯域の内面にそれぞれ異色光を各別照射し、各遮光帯域間に設けた二つの拡散透過帯域を互いに異色で各別に間接照明することで、これらの拡散透過帯域における輝度分布を満遍なく均等化できたので、前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を厳重に防止できたという優れた効果が有る。
【００２２】
本発明における請求項３の発明では、前記異色光による液面表示に当たり、前記二つの拡散透過帯域の各中央部にそれぞれ各光源からの光軸照射光を部分的に遮光する縦の遮光細域を設け、これら各遮光細域に対向配置した各光源からそれぞれ異色光を前記各遮光細域に向けて各別照射することで、前記二つの拡散透過帯域における輝度分布をそれぞれ前記遮光細域で満遍なく均等化できるから、各拡散透過帯域を前記透視部から撮像したテレビカメラ画像の色飽和による部分白色化を厳重に防止できたという優れた効果が有る。
【００２３】
したがって、本発明における請求項２および請求項３の各発明によれば、前記各光源から拡散板に照射した互いに異色の拡散板透過光の混色拡散を厳重に防止できると共に、上記互いに異色の拡散板透過光を前記透視部からカラーテレビカメラで撮像し、前記液体タンク内の液体面を遠所のカラーモニタで監視するに当たり、上記カメラにおける撮像素子の高輝度部分における色飽和による撮像色の部分白色化、すなわち、「白トビ」とか「白ツブレ」を防止できるから、液面表示が遠所でも常時正確に実行できた。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態の一例を示す要部横断平面図
【図２】図１に示すものと状態を異にした要部横断平面図
【図３】本発明の実施形態例を示す要部の縦断側面図
【図４】本発明に用いる光源の照射指向特性チャート
【図５】本発明に用いるゲージ体要部の組立例を示す分解斜視図
【図６】本発明における光源と拡散板との関係を設示す説明図
【図７】本発明における光源と拡散板との関係を設示す説明図
【図８】本発明における光源と拡散板との関係を設示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の基本的な形態は、図３のように上下一対の連通管Ｐを介し液体タンクＴの外周面に立設して用いるゲージ体１に通液孔２を縦設して、この通液孔２の所要部分に図１・図２のような横断面がプリズム斜面状に対向する二つの透視辺３を設け、これら各透視辺３をそれぞれ対向面が平行平面の透明体４で後述する手段により液密封止すると共に、一方の透明体４の中央付近に上記各図のように対向配置した例えば赤色の第１光源５の近くで、この光源５の発光色と異なる例えば緑色の第２光源６を前記各透明体４の広がり側に片寄せて配置する。
【００２６】
次いで、上記異色の各光源５・６と透明体４との間には、入射光を拡散させて透過する拡散板７を図１・図２・図３のように、ねじ止め等の現用一般的な板材取着手段で介在する一方、前記ゲージ体１を挟んだ各光源５・６の反対側には、前記各透視辺３の中心に対向した透視部８を有する遮光体９と遮光枠体１０とを一般的な取着手段で上記各図のように配置することで、本発明による液面検知装置の基本的な実施形態を構成できた。
【００２７】
ただし、上記各光源５・６には、図４に示す指向特性チャートのように、照射角度が水平・垂直共に３５°程度の例えば同心円照射特性を有する集光レンズ付きの赤色および緑色に発色する発光ダイオードを用い、拡散板７には、すりガラスまたはアクリル樹脂等の透明プラスチック成形用素材にシリカ粒子を分散させて板状に成形固化した拡散板７を用いた。
【００２８】
なお、前記各透視辺３を対向面が平行平面の透明体４で気密・液密封止するには、前記各透視辺３に図５のように形成した直径１０〜３０ｍｍ程度の丸孔や縦長の孔による透視孔３Ａにそれぞれ横断面ほぼ方形の円盤状または縦長の透明体４を図５のように気密・液密嵌入した金属リング体Ｗを、さらに気密・液密保持ワッシャＷ１・Ｗ２で挟んで図５のように孔明き圧接体４Ａでねじｎにより圧接固定することで、図５のように前記二つの透視辺３を上記透明体４で気密・液密的に封止できた。
【００２９】
次に、本発明による第１実施形態の具体例を説明する。
この第１実施形態は、前記基本的な実施形態に加えて、各光源５・６の中間部に対向した拡散板７の中央付近と両側部に、それぞれ図１および図６のＡ・Ｂのような遮光テープや遮光帯板を貼着したり、遮光印刷等で縦の遮光帯域７Ａを設け、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域７Ｂにそれぞれ各光源５・６から異色光を各別照射する。
【００３０】
横断面がプリズム斜面状に対向する二つの前記透視辺３・３間に図１のように透明液体が存在しない場合は、上記異色光の各別照射により、第２光源６から拡散板７を経た例えば緑色の第２光路６Ａは、遮光体９の内面に向け斜めに直進するから、この光路６Ａを遮光体９で遮断できると共に、第１光源５から拡散板７を経た例えば赤色の第１光路５Ａは、各透明体４が斜めでも、そのまま直進して前記透視部８から外部に向けて照射でき、この赤色照射により上記透視辺３・３間に液体が無い旨の表示を実行できる。
【００３１】
一方、横断面がプリズム斜面状に対向する二つの前記透視辺３・３間に透明液体ａが図２のように存在している場合には、前記第１光源５から拡散板７を経た例えば赤色の第１光路５Ａは、上記液体ａの光屈折作用で遮光体９の内面に向け屈折するので、この光路５Ａは、遮光体９で遮断できると共に、第２光源６から拡散板７を経た例えば緑色の第２光路６Ａは、前記液体ａ自体の光屈折作用で、遮光体９の透視部８の外部に向かい屈折進行するから、この光路６Ａにより上記透視部外部を照射でき、この緑色照射により上記透視辺３・３間に液体ａが存在している旨の表示を実行できる。
【００３２】
そして、本発明における請求項１の発明によれば、前記基本構成と液体有無の前記各表示に加え、各光源５・６の中間部に対向した拡散板７の中央付近と両側部にそれぞれ図１および図６のＡ・Ｂのような遮光テープや遮光帯板・遮光印刷等による縦の遮光帯域７Ａを設けたので、これら各帯域間における二つの拡散透過帯域７Ｂにそれぞれ各光源５・６から異色光を密に隣接して照射しても、この異色照射部を前記拡散板７の中央付近の遮光帯域７Ａで確実に分離でき、前記液面表示に当たり、拡散板透過光の混色拡散を厳重に防止できた。
【００３３】
本発明による第２実施形態の具体例では、前記基本構成と液体有無の前記各表示に加え、各光源５・６の中間部に対向した拡散板７の中央付近と両側部に、それぞれ図１および図７のＡ・Ｂのような遮光テープ等による縦の遮光帯域７Ａを設け、前記両側部の各遮光帯域７Ａの内面にそれぞれ異色光を図７のＡ・Ｂのように各別照射し、各遮光帯域７Ａ間に設けた二つの拡散透過帯域７Ｂを互いに異色で各別に間接照明できたので、前記液面表示に当たり、拡散透過帯域７Ｂにおける輝度分布を満遍なく均等化でき、図３のように前記透視部８から撮像したテレビカメラＣＡにおける撮像素子の高輝度色飽和による撮像色の部分白色化を防止できた。
【００３４】
本発明による第３実施形態では、前記基本構成と液体有無の前記各表示に加え、拡散板７に前記各例と同様に図１および図８のＡ・Ｂのような遮光テープ等による縦の遮光帯域７Ａを設け、これらの帯域間における二つの拡散透過帯域７Ｂの各中央部にそれぞれ各光源５・６からの光軸照射光を部分的に遮光する図８のＡ・Ｂのような遮光テープ等による縦の遮光細域７Ｃを設ける。
【００３５】
そして、上記各遮光細域７Ｃに対向配置した各光源５・６からそれぞれ異色光を前記各遮光細域７Ｃに向けて図８のＡ・Ｂのように各別照射することで、前記二つの拡散透過帯域７Ｂにおける輝度分布をそれぞれ前記遮光細域７Ｃで分散させ満遍なく均等化できるから、各拡散透過帯域７Ｂを前記透視部から図３のように撮像したテレビカメラＣＡにおける撮像素子の高輝度色飽和による撮像色の部分白色化を防止できた。
【００３６】
以上要するに、本発明における前記各発明によれば、互いに異色の拡散板透過光の混色拡散を拡散板中央付近に設けた遮光帯域で厳重に防止できたし、上記拡散板透過光を前記透視部からカラーテレビカメラＣＡで撮像し、前記液体タンク内の液体ａの面を遠所のカラーモニタで監視するに当たり、上記カメラ撮像素子の高輝度部分における色飽和による撮像色の部分白色化、すなわち、「白トビ」とか「白ツブレ」を防止できるから、液面表示が遠所でも常時正確に実行できた。
【００３７】
ただし、図６・図７・図８における符号Ａで示す図は、それぞれ拡散板７と各光源５・６との関係を示す左側面図であり、図６・図７・図８における符号Ｂで示す図は、それぞれ拡散板７と各光源５・６との関係を示す横断平面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１…ゲージ体              ７…拡散板
２…通液孔                ７Ａ…拡散板の遮光帯域
３…透視辺                ７Ｂ…拡散板の拡散透過帯域
４…透明体                ７Ｃ…拡散板の遮光細域
５…第１光源              ８…透視部
５Ａ…第１光路            ９…遮光体
６…第２光源              １０…遮光枠体
６Ａ…第２光路            ａ…透明液体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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