(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な構成で、高精度の測定が可能な光学的測定装置を提供することである。【解決手段】光源の光を測定対象に投光して測定対象の材質、厚さ、成分、水分などの性状を測定する光学的測定装置において、測定対象の形状に対応した開口形状を有するスリットを回転セクタの光学フィルタ上に設け、スリットは光源からの光の結像位置に配置した。このことにより、スリット用のスペースが不要となり、回転セクタ用の設置部品と共用することでスリット設置専用の部品などが不要となり、簡易な装置構成となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源の光を測定対象に投光して測定対象の性状を測定する光学的測定装置において、前記測定対象の形状に対応した開口形状を有するスリットを回転セクタの光学フィルタ上に設け、前記スリットの位置は前記光源からの光の結像位置であることを特徴とする光学的測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、測定対象の材質、厚さ、成分、水分等の性状を測定する光学的測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測定対象に光源からの所定の波長の光を投光し、その反射光や、透過光から材質、厚さ、成分、水分等の性状を測定する光学的測定装置が知られている。例えば、水が近赤外線領域において１．２μｍ、１．４３μｍ、１．９４μｍなどに吸収波長を持っていることを利用した赤外線成分計がある。この波長の赤外線を測定対象に投光する。薄いシート状の物体なら透過光を測定するが、粉粒体などでは反射光を測定する。物体にあたった光は、物体内へ部分的に侵入し、物体内部で吸収・反射を繰返して拡散反射光として外部に出てくる。従ってこの拡散反射光は物体内部の水分により減衰しているので、この強度を測定して物体の水分量を測定することができる。しかし、水の吸収波長のみの計測では、物質までの測定距離、表面状態、粒子の大きさ、色などの影響を受け、安定した水分測定が困難となる。そこで、水の吸収波長の近くに比較波長を設け、吸収波長と比較波長の比率から水分値に演算する。
【０００３】
図４にミラー式の赤外線成分計の構成例を示す。光源１から出た光Ｌはレンズ１Ａで集光された後、モータＭで回転している回転セクタ２を通過する。回転セクタ２には複数枚の光学フィルタ３１〜３Ｎが取付けられており、所定の波長の近赤外線を通過させる。これらの光はミラー６を介し、投光窓ないし投光レンズよりなる光学体７１より、測定対象８に投光される。測定対象８からの反射ないし透過した光は、受光窓ないし受光レンズよりなる光学体７２を介して、凹面鏡９１で集光され、凸面鏡９２を反射し検出素子１０に入射する。
【０００４】
検出素子１０で検出されたアナログ出力信号は、図示しない同期検出器で波長毎に分離されＡＤ変換器などを内蔵したμＣＰＵ等の処理手段１１に入力される。また、周囲温度Ｔを検出する温度検出器２０の出力、およびＬＣＤ表示器等の表示手段１３を参照してキースイッチ等の設定手段１２その他で設定された検量線データなどの設定信号データ等の必要な他の信号が処理手段１１に入力される。水分計で求められた値は、試料を加熱乾燥させて水分の減少量を測定する乾燥重量法や、カールフィッシャー試薬を滴定して試料の水分量を測定するカールフィッシャー法などの他の水分測定方法と一定の関係がある。この関係式が検量線であり、測定対象毎に異なった特性を示す。
【０００５】
処理手段１１は、内蔵したＡＤ変換器でアナログ信号をデジタル信号に変換し、設定データ等を用いて所定の演算処理を行い、測定対象の所望の水分率、厚み等の性状信号を得ることができる。例えば、水分吸収波長帯の光の信号と非吸収波長帯の光の信号との比を取ることで水分率等が測定できる。
【０００６】
例えば、測定対象である塗布糊と塗布糊が塗布されたシートの成分の吸収波長域が重複している場合に、塗布糊が塗布されていないシート部分を含んだ領域の測定を行なうと、シート部分の性状信号が影響して測定精度が低下する。
【０００７】
このような光学的測定装置の測定精度の向上を目的として、図４に示すように光源からの光の結像位置に測定対象である、例えば塗布糊の塗布形状に応じた任意形状の開口を有する光束を規制する固定スリット５を設けた本件出願人による特開２００１−２９６２４２号公報がある。固定スリットは、帯状の移動する測定対象の場合は移動方向に沿って長い長方形や、測定対象の形状に対応した凹形状又は二重丸形状などの開口である。このことにより、測定対象の各点につき流れ方向に関してより多くの光量が得て、流れ方向に沿った測定分布精度を向上させたり、静止している測定対象としての塗布糊などのパターンが凹形状あるいは二重丸形状などのとき、これに合わせた形状の光束を規制するスリットを用いて、測定対象の形状に相当する投光パターンとすることで、測定対象の必要部分からの無駄のない大きな測定光量を得て、測定精度の向上を図っている。
【特許文献１】特開２００１‐２９６２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１において、固定スリット用のスペースや、固定スリット設置用の部品などが必要となり、装置の構成が複雑になり、設計の自由度が減少するという問題点があった。
【０００９】
この発明の目的は以上の点に鑑み、簡易な構成で、高精度の測定が可能な光学的測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を達成するため、本発明は、光源の光を測定対象に投光して測定対象の性状を測定する光学的測定装置において、前記測定対象の形状に対応した開口形状を有するスリットを回転セクタの光学フィルタ上に設け、前記スリットの位置は前記光源からの光の結像位置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、光源の光を測定対象に投光して測定対象の性状を測定する光学的測定装置において、前記測定対象の形状に対応した形状の開口を有するスリットを回転セクタの光学フィルタ上に設け、前記スリットを前記光源からの光の結像位置に配置したことを特徴とする光学的測定装置である。このことにより、固定スリット用のスペースが不要となり、回転セクタ用の設置部品と共用することで固定スリット設置専用の部品などが不要となり、簡易な装置構成となる。
【００１２】
さらに、測定対象のパターンに合わせた開口を有するスリットを用い、測定対象の形状に対応した投光パターンとすることで、測定対象の必要部分からの無駄のない大きな測定光量が得られ、測定精度の向上が図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１は、この発明の一実施例を示すミラー形の光学的測定装置の構成説明図である。図４と同じ構成部品には同一符号を付している。図１において、投光ランプのような光源１から放射される光Ｌは、レンズ１Ａを介しモータＭで回転する回転セクタ２に投光される。この回転セクタ２は、円盤の上に配置された複数の光学フィルタ３１〜３Ｎを有しこれが分光手段を構成し、光源１からの光Ｌは、測定時に各光学フィルタ３１〜３Ｎのいずれかを順次透過する。
【００１４】
この回転セクタに、光源１の集光・結像位置に任意形状の開口を有するスリット４１が各光学フィルタ３１〜３Ｎ上に設けられ、光学フィルタを透過した所定波長の光は、ミラー６を介し、投光窓ないし投光レンズよりなる光学体７１より、スリット４１の任意形状の開口に対応したパターンの光として、測定対象８に投光される。
【００１５】
測定対象８からの反射ないし透過した光は、受光窓ないし受光レンズよりなる光学体７２を介して、凹面鏡９１で集光され、凸面鏡９２を反射し検出素子１０に入射する。
【００１６】
検出素子１０で検出されたアナログ出力信号は、図４に示した赤外線成分計と同様に、図示しない同期検出器で波長毎に分離されＡＤ変換器などを内蔵したμＣＰＵ等の処理手段１１に入力される。また、周囲温度Ｔを検出する温度検出器２０の出力、およびＬＣＤ表示器等の表示手段１３を参照してキースイッチ等の設定手段１２その他で設定された検量線データなどの設定信号データ等の必要な他の信号が処理手段１１に入力される。処理手段１１は、内蔵したＡＤ変換器でアナログ信号をデジタル信号に変換し、設定データ等を用いて所定の演算処理を行い、測定対象の所望の水分率、厚み等の性状信号を得ることができる。
【００１７】
図２（ａ）は回転セクタの平面図を示している。図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。回転セクタはモータＭの取付け孔２２を中心に、例えば１秒間に３０回転程度の速度で回転する。本例では、同心円上に４つの光学フィルタが設けられているが、測定条件に応じた数の光学フィルタを配置可能である。
【００１８】
各光学フィルタ３１、３２、３３、３４（３Ｎ）上には、光遮蔽部（斜線部）と測定対象の形状に対応した開口である光透過部からなるスリット４１が設けられ、光学フィルタとともに回転する。
【００１９】
例えば、光学フィルタ３１が水分測定の吸収波長の光を透過し、光学フィルタ３２が水分測定の比較波長の光を透過する。光学フィルタ３１、３２には、同一の開口形状のスリット４１が配置されている。同様に、光学フィルタ３３が高分子測定の吸収波長、光学フィルタ３４が高分子測定の比較波長の組み合わせであり、同一の開口形状のスリット４１が配置されている。水分の吸収波長信号と水分の比較波長信号の比率、あるいは、高分子の吸収波長信号と高分子の比較波長信号の比率から水分、高分子成分が測定される。本例では、同心円上に４つの光学フィルタが設けられているが、測定条件に応じた数の光学フィルタを、設置スペースが許す限り配置可能である。
【００２０】
図３（ａ）〜（ｄ）は、スリット４１の例を示しており、図の斜線部が光遮蔽部である。スリット４１は光遮蔽部と、測定対象の形状に対応した開口である光透過部からなる。
【００２１】
なお、以上で述べたスリット４１の開口形状は、どのようなものでもよく、測定対象に合わせた最適な形状となるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の光学的測定装置の一実施形態を示す構成説明図である。
【図２】回転セクタの平面図および断面図である。
【図３】スリットの例を示す図である。
【図４】従来の光学的測定装置の一例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１ 光源
２ 回転セクタ
３１〜３Ｎ 光学フィルタ
４１  スリット
６ ミラー
７１、７２ 光学体
８ 測定対象
９１ 凹面鏡
９２ 凸面鏡
１０ 検出素子
１１ 処理手段
１２ 設定手段
１３ 表示手段
２０ 温度検出器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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