(57)【要約】【課題】迷光の抑制による検出精度の向上を図る。【解決手段】光検出方法は、外部からの光を遮断した状態として、設置部１３に設置された試料Ｓに光源１２からの光を照射し、試料Ｓからの光を光検出部１４により検出する。光検出部１４は、試料Ｓの表面の検出点Ｓ１から光検出部１４に入射する光を検出する。試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が入射する位置に対して、正反射光Ｍ１を、検出点Ｓ１に入射しない方向に正反射させる反射面１５ａを有する反射部１５を配置する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部からの光を遮断した状態として、設置部に設置された試料に光源からの光を照射し、前記試料からの反射光及び透過光の少なくとも一方を光検出部により検出する光検出方法であって、
前記光検出部は、前記試料の表面の検出点から前記光検出部に入射する光を検出し、
前記試料に照射された光の正反射光が入射する位置、及び前記試料に照射された光の透過光が入射する位置の少なくとも一方に対して、前記正反射光又は前記透過光を、前記検出点に入射しない方向に正反射させる反射面を有する反射部を配置することを特徴とする光検出方法。
【請求項２】
前記光検出部として、前記光検出部が検出する光の光軸が、前記光源から前記試料に入射する光の光軸を通る仮想平面上に位置するように移動して、前記試料に対する位置を変更可能な光検出部を用い、
前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記仮想平面に対して交差する方向に正反射させることを特徴とする請求項１に記載の光検出方法。
【請求項３】
前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記設置部に設置された前記試料に入射しない方向に正反射させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光検出方法。
【請求項４】
前記反射部は、前記反射面に光を入射させた場合の反射率と透過率の合計が７％以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光検出方法。
【請求項５】
試料を設置する設置部と、
前記設置部に設置された前記試料に光を照射する光源と、
前記試料に対する位置を変更可能に構成され、前記試料からの反射光及び透過光の少なくとも一方を検出する光検出部と、
前記設置部及び前記光検出部を内部に収容するとともに、外部からの光を遮断する遮光ケースとを備える変角光度計であって、
前記光検出部は、前記試料の表面の検出点から前記光検出部に入射する光を検出するとともに、前記光検出部が検出する光の光軸が、前記光源から前記試料に入射する光の光軸を通る仮想平面上に位置するように移動して、前記試料に対する位置を変更可能に構成され、
前記試料に照射された光の正反射光が入射する位置、及び前記試料に照射された光の透過光が入射する位置の少なくとも一方に配置される反射部を備え、
前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記仮想平面に対して交差する方向に正反射させる反射面を有することを特徴とする変角光度計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光検出方法及び変角光度計に関する。
【背景技術】
【０００２】
変角光度計は、角度によって変化する試料の反射率や透過率を測定する測定器であり、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されるものが知られている。
図８に示すように、変角光度計は、試料Ｓを設置する設置部２１と、設置部２１に設置された試料Ｓに光を照射する光源２２と、試料Ｓからの反射光や透過光を検出する光検出部２３と、設置部２１及び光検出部２３を内部に収容するとともに、外部からの光を遮断する遮光ケース２４とを備えている。光検出部２３は、例えば、設置部２１に設置された試料Ｓの周囲を回転移動する等して、試料Ｓに対する位置を変更可能に構成され、角度によって変化する試料Ｓからの反射光や透過光を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１５９０３１号公報
【特許文献２】実開平４−３０４４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の変角光度計の遮光ケースにおいては、遮光ケースの内面で反射して試料に入射する光（迷光）が測定に影響を与えることを抑制するために、遮光ケースの内面を黒塗りして、黒い光沢の無い面にする処理が行われている。近年、測定対象となる試料の高品質化等にともなって、微弱な反射光及び透過光や、反射光及び透過光の僅かな変化を検出することが求められている。この場合には、測定に与える迷光の僅かな影響も無視できないものになる。そのため、遮光ケースの内面を黒塗りとする従来の迷光対策では不十分であり、更なる迷光の抑制による検出精度の向上を図る必要がある。
【０００５】
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、迷光の抑制による検出精度の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するための光検出方法は、外部からの光を遮断した状態として、設置部に設置された試料に光源からの光を照射し、前記試料からの反射光及び透過光の少なくとも一方を光検出部により検出する光検出方法であって、前記光検出部は、前記試料の表面の検出点から前記光検出部に入射する光を検出し、前記試料に照射された光の正反射光が入射する位置、及び前記試料に照射された光の透過光が入射する位置の少なくとも一方に対して、前記正反射光又は前記透過光を、前記検出点に入射しない方向に正反射させる反射面を有する反射部を配置する。
【０００７】
上記構成によれば、試料に照射された光の正反射光又は透過光が遮光ケースの内面に入射することにより生じる散乱光等の反射光が、試料の検出点に直接、入射することが抑制される。これにより、測定結果に与える迷光の影響が抑制されて、微弱な反射光及び透過光や、反射光及び透過光の僅かな変化も検出することが可能になり、検出精度が向上する。
【０００８】
上記光検出方法において、前記光検出部として、前記光検出部が検出する光の光軸が、前記光源から前記試料に入射する光の光軸を通る仮想平面上に位置するように移動して、前記試料に対する位置を変更可能な光検出部を用い、前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記仮想平面に対して交差する方向に正反射させることが好ましい。
【０００９】
上記構成によれば、試料の形状や試料の向き等の設置状態に関係なく、光検出部及び光源の構成に基づいて、反射部の反射面の角度を、試料に照射された光の正反射光の反射光又は透過光の反射光が試料の検出点に入射しない角度に容易に設定することができる。
【００１０】
上記光検出方法において、前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記設置部に設置された前記試料に入射しない方向に正反射させることが好ましい。
上記構成によれば、反射面における、試料に照射された光の正反射光の反射光又は透過光の反射光を試料に入射させないことにより、測定結果に与える迷光の影響をより効果的に抑制することができ、検出精度が更に向上する。
【００１１】
上記光検出方法において、前記反射部は、前記反射面に光を入射させた場合の反射率と透過率の合計が７％以下であることが好ましい。
上記構成によれば、試料に照射された光の正反射光に対して、反射面にて反射した正反射光が弱くなることにより、当該正反射光が間接的に、測定結果に影響を与えたとしても、その影響が小さくなる。また、反射部を透過する透過光が弱くなることにより、当該透過光が遮光ケースの内面にて散乱して測定結果に影響を与えたとしても、その影響が小さくなる。
【００１２】
上記の目的を達成するための変角光度計は、試料を設置する設置部と、前記設置部に設置された前記試料に光を照射する光源と、前記試料に対する位置を変更可能に構成され、前記試料からの反射光及び透過光の少なくとも一方を検出する光検出部と、前記設置部及び前記光検出部を内部に収容するとともに、外部からの光を遮断する遮光ケースとを備える変角光度計であって、前記光検出部は、前記試料の表面の検出点から前記光検出部に入射する光を検出するとともに、前記光検出部が検出する光の光軸が、前記光源から前記試料に入射する光の光軸を通る仮想平面上に位置するように移動して、前記試料に対する位置を変更可能に構成され、前記試料に照射された光の正反射光が入射する位置、及び前記試料に照射された光の透過光が入射する位置の少なくとも一方に配置される反射部を備え、前記反射部は、前記正反射光又は前記透過光を、前記仮想平面に対して交差する方向に正反射させる反射面を有する。
【００１３】
上記構成によれば、試料に照射された光の正反射光又は透過光が遮光ケースの内面に入射することにより生じる反射光が、試料の検出点に直接、入射することが抑制される。これにより、測定結果に与える迷光の影響が抑制されて、微弱な反射光及び透過光や、反射光及び透過光の僅かな変化も検出することが可能になり、検出精度が向上する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、光検出方法及び変角光度計の検出精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の変角光度計の内部の説明図。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１の３−３線断面図。
【図４】変角光度計を用いた反射散乱光分布の測定方法の説明図。
【図５】変角光度計における迷光発生のメカニズムの説明図。
【図６】迷光抑制のメカニズムの説明図。
【図７】反射散乱光分布の測定結果を示すグラフ。
【図８】従来の変角光度計の概略断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１及び図２に示すように、変角光度計は、内部に収容空間を区画し、外部からの光を遮断する遮光ケース１１を備えている。遮光ケース１１の内面には、黒い光沢の無い面に塗装する黒塗り処理が施されている。
【００１７】
遮光ケース１１の周壁１１ａの外面側には、遮光ケース１１の内部に光を照射する光源１２が設けられている。光源１２は、照射される光の光軸Ｌ１が、水平面（図面のＸ−Ｚ平面）と平行になるように設けられる。光源１２としては、レーザー光源やハロゲン光源等の公知の光源を用いることができるが、出力が大きい点からレーザー光源を用いることが好ましい。
【００１８】
遮光ケース１１の内部において、遮光ケース１１の下壁１１ｂの上面中央部には、光源１２から照射される光の光軸Ｌ１上に試料Ｓを設置するための設置部１３が設けられている。また、遮光ケース１１の内部には、設置部１３に設置された試料Ｓの周囲を移動して、設置部１３に設置された試料Ｓからの光（反射光及び透過光の少なくとも一方）を、角度の異なる様々な方向から検出可能な光検出部１４が設けられている。
【００１９】
光検出部１４は、設置部１３の中央付近において上下方向（図面のＹ軸方向）に延びる軸線Ｐを中心として回転する駆動アーム１４ａと、設置部１３の径方向外側に位置するように駆動アーム１４ａに取り付けられて、試料Ｓからの光を検出するセンサ部１４ｂとを備えている。軸線Ｐを中心として駆動アーム１４ａが回転することにより、設置部１３に設置された試料Ｓの周囲をセンサ部１４ｂが移動する。これにより、試料Ｓに対する光検出部１４の位置、即ち光検出部１４による測定方向を変更できる。
【００２０】
また、センサ部１４ｂは、検出する光の光軸Ｌ２が水平面（図面のＸ−Ｚ平面）と平行、且つ光源１２から照射される光の光軸Ｌ１と同じ上下位置となるように、駆動アーム１４ａに取り付けられている。したがって、駆動アーム１４ａが回転した際に、センサ部１４ｂは、センサ部１４ｂが検出する光の光軸Ｌ２が常に、光源１２から照射される光の光軸Ｌ１を通る仮想平面Ａ上に位置するように移動する。本実施形態においては、仮想平面Ａは、水平面（図面のＸ−Ｚ平面）と平行な面となる。
【００２１】
図１及び図３に示すように、遮光ケース１１の内部において、遮光ケース１１の周壁１１ａと光検出部１４（センサ部１４ｂの回転軌跡）との間において、試料Ｓに照射された光の正反射光が入射する位置には、反射部１５が配置されている。反射部１５の配置は、試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が入射するように、試料Ｓの形状や試料Ｓの向き等の設置状態に応じて適宜、調整される。
【００２２】
図３に示すように、反射部１５は、設置部１３に設置された試料Ｓ側を向く反射面１５ａを有している。反射面１５ａは、反射面１５ａに入射した光を正反射させる。例えば、反射光に占める正反射の割合が９５％以上となるように、反射面１５ａに入射した光を正反射させる。
【００２３】
反射部１５の反射面１５ａの角度は、入射した正反射光Ｍ１を、センサ部１４ｂが検出する光の光軸Ｌ２が移動する仮想平面Ａに対して交差する方向に反射する角度に設定する。特に、反射面１５ａの角度は、入射した正反射光を、試料Ｓに入射しない方向に反射する角度に設定することが好ましい。なお、反射面１５ａの角度を、反射面１５ａと仮想平面Ａとがなす角度θ（小さい方の角度）と規定した場合、その角度θは、９０°未満である。
【００２４】
反射部１５は、光を吸収する性質を有するものであることが好ましい。例えば、反射面１５ａに光を入射させた場合の反射率と透過率の合計が７％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。光を吸収する性質を有する反射部１５としては、例えば、黒色ガラスが挙げられる。
【００２５】
次に、本実施形態の作用について説明する。
本発明者は、従来の変角光度計において、遮光ケースの内部の迷光が検出結果に影響を与える原因が、試料に照射された光の正反射光が遮光ケースの黒塗り処理された内面に入射した際の散乱にあることを見出した。以下、板ガラスの表面の反射散乱光分布を測定する場合を例に挙げて、そのメカニズムを説明する。
【００２６】
図４は、本実施形態の変角光度計から反射部１５を除いた変角光度計を示す。
図４に示すように、変角光度計において、試料Ｓの表面の反射散乱光分布を測定する場合には、設置部１３に設置された試料Ｓの表面に、光源１２から照射された光を入射する。これにより、試料Ｓの表面にて散乱して正反射光Ｍ１及び散乱光Ｍ２が生じる。試料Ｓに対する光検出部１４の位置を変更しつつ、試料Ｓの表面における検出点Ｓ１から光検出部１４に入射する正反射光Ｍ１及び散乱光Ｍ２を検出することにより、反射散乱光分布が測定される。
【００２７】
図５に示すように、反射散乱光分布の測定の際に、試料Ｓの表面で反射した正反射光Ｍ１は、その光軸上に光検出部１４が位置していない場合、遮光ケース１１の内面に入射する。このとき、黒塗り処理された内面に吸収しきれない一部の光が、内面にて散乱して散乱光等の反射光Ｍ３が生じる。この反射光Ｍ３が試料Ｓの検出点Ｓ１に入射すると、反射光Ｍ３の反射光Ｍ４も、光検出部２３が検出する光の光軸に入り込み、光検出部１４の検出結果に影響を与えるノイズとなる。
【００２８】
そこで、図６に示すように、本実施形態の変角光度計においては、正反射光Ｍ１が入射する位置に反射部１５を配置している。そして、反射部１５の反射面１５ａにて、正反射光Ｍ１を、光検出部１４のセンサ部１４ｂが検出する光の光軸Ｌ２が移動する仮想平面Ａに対して交差する方向に正反射させている（図３参照。）。これにより、正反射光Ｍ１の反射光Ｍ３が試料Ｓの検出点Ｓ１に直接、入射することが抑制されて、検出精度が向上する。
【００２９】
図７のグラフは、反射部１５を配置した変角光度計を用いて測定した板ガラスの表面の反射散乱光分布と、反射部１５を配置していない変角光度計を用いて測定した板ガラスの表面の反射散乱光分布を示す。測定条件は、以下のとおりである。
【００３０】
試料：アンチグレア面を有する厚さ１ｍｍの板ガラス
光源：レーザー光源
試料に対する入射角度：５０°
測定範囲（反射角度）：−９０°〜９０°
反射部：黒色ガラス（反射面の反射光に占める正反射の割合が９８％、反射率と透過率の合計が５％）
反射面の角度：入射した正反射光を、試料に入射しない方向に反射する角度
図７に示すように、反射部１５を配置した場合には、ピークに対するベースラインの位置が低くなっている。この結果から、測定結果に与える迷光の影響が抑制されていることが分かる。
【００３１】
次に、本実施形態の効果について記載する。
（１）光検出方法は、外部からの光を遮断した状態として、設置部１３に設置された試料Ｓに光源１２からの光を照射し、試料Ｓからの光を光検出部１４により検出する。光検出部１４は、試料Ｓの表面の検出点Ｓ１から光検出部１４に入射する光を検出する。試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が入射する位置に対して、正反射光Ｍ１を、検出点Ｓ１に入射しない方向に正反射させる反射面１５ａを有する反射部１５を配置する。
【００３２】
上記構成によれば、試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が遮光ケース１１の内面に入射することにより生じる反射光Ｍ３が、試料Ｓの検出点Ｓ１に直接、入射することが抑制される。これにより、測定結果に与える迷光の影響が抑制されて、微弱な反射光や反射光の僅かな変化も検出することが可能になり、検出精度が向上する。
【００３３】
（２）光検出部１４として、光検出部１４が検出する光の光軸Ｌ２が、光源１２から試料Ｓに入射する光の光軸Ｌ１を通る仮想平面Ａ上に位置するように移動して、試料Ｓに対する位置を変更可能な光検出部を用いている。反射部１５は、正反射光Ｍ１を、仮想平面Ａに対して交差する方向に正反射させる。
【００３４】
上記構成によれば、試料Ｓの形状や試料Ｓの向き等の設置状態に関係なく、光検出部１４及び光源１２の構成に基づいて、反射部１５の反射面１５ａの角度を、正反射光Ｍ１の反射光Ｍ３が試料Ｓの検出点Ｓ１に入射しない角度に容易に設定することができる。
【００３５】
（３）反射部１５は、正反射光Ｍ１を、設置部１３に設置された試料Ｓに入射しない方向に正反射させる。
上記構成によれば、正反射光Ｍ１の反射光Ｍ３を試料Ｓに入射させないことにより、測定結果に与える迷光の影響をより効果的に抑制することができ、検出精度が更に向上する。
【００３６】
（４）反射部１５は、反射面１５ａに光を入射させた場合の反射率と透過率の合計が７％以下である。
上記構成によれば、正反射光Ｍ１に対して、反射面１５ａにて反射した正反射光が弱くなることにより、当該正反射光が間接的に、測定結果に影響を与えたとしても、その影響が小さくなる。また、反射部１５を透過する透過光が弱くなることにより、当該透過光が遮光ケース１１の内面にて散乱して測定結果に影響を与えたとしても、その影響が小さくなる。
【００３７】
（５）変角光度計は、試料Ｓを設置する設置部１３と、設置部１３に設置された試料Ｓに光を照射する光源１２と、試料Ｓに対する位置を変更可能に構成され、試料Ｓからの反射光を検出する光検出部１４と、設置部１３及び光検出部１４を内部に収容するとともに、外部からの光を遮断する遮光ケース１１とを備えている。光検出部１４は、試料Ｓの表面における検出点Ｓ１から光検出部１４に入射する光を検出するとともに、光検出部１４が検出する光の光軸Ｌ２が、光源１２から試料Ｓに入射する光の光軸Ｌ１を通る仮想平面Ａ上に位置するように移動して、試料Ｓに対する位置を変更可能に構成されている。試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が入射する位置に配置される反射部１５を備えている。反射部１５は、正反射光Ｍ１を、仮想平面Ａに対して交差する方向に正反射させる反射面１５ａを有している。
【００３８】
上記構成によれば、試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が遮光ケース１１の内面に入射することにより生じる反射光Ｍ３が、試料Ｓの検出点Ｓ１に直接、入射することが抑制される。これにより、測定結果に与える迷光の影響が抑制されて、微弱な反射光や反射光の僅かな変化も検出することが可能になり、検出精度が向上する。
【００３９】
なお、本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・反射部１５は、反射面１５ａの角度を調整可能な調整機構を有していてもよい。
【００４０】
・反射部１５は、遮光ケース１１の壁部の内面を構成するものであってもよい。例えば、遮光ケース１１の周壁１１ａの一面を、仮想平面Ａに対して傾斜する面とし、その面に反射部１５としての黒色ガラスを取り付けてもよい。遮光ケース１１の壁部と反射部１５とを一体化することにより、部品点数を少なくすることや、装置の小型化を図ることが容易になる。
【００４１】
また、遮光ケース１１の周壁１１ａの内面全体を反射部１５により構成してもよい。例えば、円錐台形状又は角錐台形状の遮光ケース１１として、周壁１１ａの内面全面を、仮想平面Ａに対して傾斜する面とし、周壁１１ａの内面全面に反射部１５としての黒色ガラスを取り付けてもよい。
【００４２】
・反射部１５の反射面１５ａは、正反射光Ｍ１を検出点Ｓ１に入射しない方向に正反射させない範囲において、仮想平面Ａと平行に正反射させる面であってもよい。
・試料Ｓが光を透過させるものである場合、光源１２から照射された光を試料Ｓに入射した際に生じる透過光も、遮光ケース１１の内面に入射すると、内面にて散乱光等の反射光Ｍ３を生じさせることから、正反射光Ｍ１と同様に、光検出部１４の検出結果に影響を与える要因になる。例えば、板ガラスの透過散乱光分布を測定する場合には、透過光による検出結果に与える影響が大きくなりやすい。
【００４３】
そのため、試料Ｓに照射された光の透過光が入射する位置に対して、透過光を、検出点Ｓ１に入射しない方向に正反射させる反射面１５ａを有する反射部１５を配置してもよい。また、反射部１５は、試料Ｓに照射された光の正反射光Ｍ１が入射する位置、及び試料Ｓに照射された光の透過光が入射する位置のいずれか一方のみに配置してもよいし、両方に配置してもよい。
【００４４】
・上記実施形態では、図面のＸ−Ｚ平面が水平面である場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図面のＸ−Ｙ平面が水平面であってもよい。
・光検出部１４の移動方向を変更してもよい。例えば、直線的に移動する構成としてもよいし、３次元的に移動する構成としてもよい。
【００４５】
・光源１２は、試料Ｓに入射する光の光軸Ｌ１の角度を変更可能な構成であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…仮想平面、Ｌ１…（光源から照射される光の）光軸、Ｌ２…（光検出部が検出する光の）光軸、Ｓ…試料、Ｓ１…検出点、１１…遮光ケース、１２…光源、１３…設置部、１４…光検出部、１５…反射部、１５ａ…反射面。
【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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