(57)【要約】      （修正有）【課題】小型軽量で、単純な構造であるために安価である反射スペクトル測定器を提供する。【解決手段】測定対象物２００の反射スペクトルを測定するための反射スペクトル測定器１００であって、測定対象物２００に対して光を照射する光源１と、測定対象物２００の反射光の波長ごとの光強度に関する情報を検出する分光センサ２と、光源１と分光センサ２を内蔵すると共に、光源１の光照射部１１および分光センサ本体の受光面２１が内面３２に配置された凹部３１を有する筐体３と、を具備する。【選択図】図１
0003211863.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の反射スペクトルを測定するための反射スペクトル測定器であって、
前記測定対象物に対して光を照射する光源と、
前記測定対象物の反射光の波長ごとの光強度に関する情報を検出する分光センサと、
前記光源と前記分光センサを内蔵すると共に、前記光源の光照射部および前記分光センサ本体の受光面が内面に配置された凹部を有する筐体と、
を具備することを特徴とする反射スペクトル測定器。
【請求項２】
前記光源が照射した光の正反射光が前記分光センサに入射するのを抑制する正反射抑制手段を具備することを特徴とする請求項１記載の反射スペクトル測定器。
【請求項３】
前記正反射抑制手段は、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する偏光子と、前記偏光Ａを円偏光又は楕円偏光に変換可能な位相差素子と、からなることを特徴とする請求項２記載の反射スペクトル測定器。
【請求項４】
前記正反射抑制手段は、前記光源の前記測定対象物側に配置され、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する第１の偏光子と、前記分光センサの前記測定対象物側に配置され、偏光Ｂを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ａを吸収又は反射する第２の偏光子と、からなることを特徴とする請求項２記載の反射スペクトル測定器。
【請求項５】
前記分光センサが検出した情報を情報処理端末に無線接続で送るためのインターフェース部を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項６】
前記光源および前記分光センサに電力を供給する電源を具備することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項７】
前記凹部の内面は光を吸収するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項８】
前記凹部の内面は前記光源からの光が前記測定対象物で反射される前に前記分光センサへ散乱されないように反射する鏡面であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項９】
前記光源は、前記測定対象物へ光を導くための光ファイバを具備することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１０】
前記光源は、リング光源であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１１】
前記光源は、前記分光センサに対して前記凹部とは反対側に配置され、
前記光ファイバは、前記筐体と前記分光センサの間を通るように配置されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１２】
前記筐体はペン型に形成されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１３】
前記凹部は、開口側に弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、反射スペクトル測定器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、測定対象物の反射スペクトルの分光特性を測定する分光技術が様々な分野で利用されている。例えば、古くから行われている天体観測や、果実の糖度測定、牛肉の等級付けのための測定等に用いられており、その有用性は枚挙に暇がない（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／１０８０８６
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の分光器は、ポータブル型といえどもかなりの大きさがあり、日常的に持ち歩くことができるサイズではなかった。また、高価であるために個人が気軽に購入して使用することは難しかった。
【０００５】
そこで本考案は、小型軽量で、単純な構造であるために安価である反射スペクトル測定器を提供することを目的とする。また、更にＷｉ−ＦｉやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線通信手段を通じてスマートフォンやタブレット端末等の普及しているデバイスをデータ処理及び表示装置として使用することができる反射スペクトル測定器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】
【０００６】
本考案の反射スペクトル測定器は、測定対象物の反射スペクトルを測定するためのものであって、前記測定対象物に対して光を照射する光源と、前記測定対象物の反射光の波長ごとの光強度に関する情報を検出する分光センサと、前記光源と前記分光センサを内蔵すると共に、前記光源の光照射部および前記分光センサ本体の受光面が内面に配置された凹部を有する筐体と、を具備することを特徴とする。
【０００７】
この場合、前記光源が照射した光の正反射光が前記分光センサに入射するのを抑制する正反射抑制手段を具備する方が好ましい。
【０００８】
前記正反射抑制手段は、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する偏光子と、前記偏光Ａを円偏光又は楕円偏光に変換可能な位相差素子と、で構成するか、あるいは、前記光源の前記測定対象物側に配置され、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する第１の偏光子と、前記分光センサの前記測定対象物側に配置され、偏光Ｂを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ａを吸収又は反射する第２の偏光子と、で構成すれば良い。
【０００９】
また、本考案の反射スペクトル測定器は、前記分光センサが検出した情報を情報処理端末に無線接続で送るためのインターフェース部を具備する方が好ましい。
【００１０】
また、本考案の反射スペクトル測定器は、前記光源および前記分光センサに電力を供給する電源を具備する方が好ましい。
【００１１】
また、前記凹部の内面は光を吸収するものであるか、あるいは、前記光源からの光が前記測定対象物で反射される前に前記分光センサへ散乱されないように反射する鏡面である方が好ましい。
【００１２】
また、前記光源は、前記測定対象物へ光を導くための光ファイバを具備していても良い。また、前記光源は、リング光源を用いることができる。
【００１３】
また、前記光源は、前記分光センサに対して前記凹部とは反対側に配置され、前記光ファイバは、前記筐体と前記分光センサの間を通るように配置すれば良い。
【００１４】
また、前記筐体はペン型に形成することができる。
【００１５】
また、前記凹部は、開口側に弾性部材が配置されている方が好ましい。
【考案の効果】
【００１６】
本考案の反射スペクトル測定器は、筐体内に光源と分光センサを内蔵し、筐体の凹部内面に光源の光照射部と分光センサの受光面が配置されるので、反射スペクトルの測定を簡易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の第１の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図２】本考案の別の第１の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図３】本考案の第２の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図４】本考案の別の第２の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図５】本考案の別の第２の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図６】本考案の別の第２の反射スペクトル測定器を示す概略断面図である。
【図７】情報端末を接続した本考案の第２の反射スペクトル測定器を示す概略斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本考案の第１の反射スペクトル測定器100について図１、図２を用いて説明する。
【００１９】
本考案の反射スペクトル測定器100は、例えば図１に示すように、測定対象物200の反射スペクトルを測定するためのものであって、光源１と、分光センサ２と、筐体３と、で主に構成される。
【００２０】
光源１は、測定対象物200に対して光を照射し、測定対象物200から反射光を発生させるためのものである。光源１としては、測定対象物200に対して光を照射できればどのようなものでも良く、例えばＬＥＤのような発光素子を用いることができる。
【００２１】
分光センサ２は、測定対象物200の反射光の波長ごとの光強度に関する情報を検出するものである。分光センサ２は、できるだけ小型で個人が携帯でき簡易に使用可能な大きさが良く、測定対象物200の反射光を受ける受光面21が１０ｍｍ以下、好ましくは５ｍｍ以下が良い。このような分光センサ２としては、特定波長の光を照射すると表面プラズモンが発生するようにナノ構造が形成された金属表面を受光面21とするものが良い。例えば、ナノラムダ社（nanoLambda）製の超小型分光光度計「apollo」を用いることができる。
【００２２】
筐体３は、光源１と分光センサ２を内蔵するものである。また、当該筐体３は、光源１の光照射部11および分光センサ２の受光面21が内面32に配置された凹部31を有する。当該凹部31は、当該開口を測定対象物200に当接して閉鎖することにより閉鎖空間を形成する。これにより、分光センサ２は、測定対象物200の反射光のみを受けることができる。凹部31の形状は、光源１の光照射部11と分光センサ２の受光面21を、光が光源１から直接分光センサ２の受光面21に照射されないように、内面32に配置するものであればどのようなものでも良い。例えば、図１に示すように光源１の光照射部11が分光センサ２の受光面21よりも凹部31の開口側に配置される球面状とすれば良い。
【００２３】
この場合、分光センサ２の受光面21を配置する部分は、図１に示すように、測定対象物200の反射光を受けやすいように、凹部31の上面中央に形成すれば良い。
【００２４】
また、凹部31の内面32は、光源１の光照射部11からの光が散乱して直接受光面21に入射したり、凹部31の内面32自体の反射光がノイズとなったりするのを抑制するため、光を吸収するものである方が良い。例えば、植毛紙等を用いることができる。また、凹部31の内面32は、同様の理由から鏡面であっても良い。
【００２５】
また、凹部31は、開口側に弾性部材を配置し、測定対象物200と密着させて外部からの光が入射しないように構成しても良い。
【００２６】
なお、光源１の光照射部11は、光を凹部31の開口側に照射するように配置される。また、分光センサ２の受光面21は、測定対象物200の反射光を受けることができるように、凹部31の開口側に向けて配置される。
【００２７】
また、本考案の反射スペクトル測定器100は、光源１が照射した光の正反射光が分光センサ２に入射するのを抑制する正反射抑制手段を更に具備していても良い。
【００２８】
正反射抑制手段としては、例えば、図１に示すように、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する偏光子41と、偏光Ａを円偏光又は楕円偏光に変換可能な位相差素子42と、で構成すれば良い。
【００２９】
偏光子41としては、従来から知られているものを用いれば良く、例えば、基板の一方の表面上にラインアンドスペース状に互いに平行に形成された複数の金属線からなるワイヤグリッドを用いることができる。
【００３０】
位相差素子42としては、従来から知られているものを用いれば良い。例えば、延伸による高分子の配向によって生じる複屈折を利用したものや、基板上に形成される凹凸構造によって生じる複屈折を利用したものがある。位相差素子42による変換後の楕円率は０．６以上、好ましくは０．７以上、最も好ましくは１であることが良い。なお、本明細書中で楕円率とは、光の軌跡を光の進行方向に垂直な面に投影した際に、その楕円の長軸の長さαと短軸の長さβの比β／αを意味する。この楕円率の絶対値が０．７以上であると、透過波は３ｄＢ以内の円偏光とみなせる。なお、位相差素子42は１つである必要はなく、複数を用いて入射した直線偏光を円偏光又は楕円偏光に変換するものであっても構わない。
【００３１】
正反射抑制手段をこのように構成することにより、光源１の光は、偏光子41で偏光Ａのみが透過する。次に、当該偏光Ａは位相差素子42で円偏光又は楕円偏光に変換される。当該円偏光又は楕円偏光は、測定対象物200の表面で正反射すると回転方向が逆の円偏光又は楕円偏光になる。この円偏光又は楕円偏光が再び位相差素子42を通過すると、偏光Ｂに変換される。当該偏光Ｂは偏光子41を通過することができないので、光源１が照射した光の正反射光が分光センサ２に入射するのを抑制することができる。
【００３２】
また、正反射抑制手段としては、例えば、図２に示すように、光源１の測定対象物200側に配置され、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する第１の偏光子45と、分光センサ２の測定対象物200側に配置され、偏光Ｂを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ａを吸収又は反射する第２の偏光子46と、で構成することも可能である。
【００３３】
第１の偏光子45、第２の偏光子46としては、従来から知られているものを用いれば良く、例えば、基板の一方の表面上にラインアンドスペース状に互いに平行に形成された複数の金属線からなるワイヤグリッドを用いることができる。
【００３４】
正反射抑制手段をこのように構成することにより、光源１の光は、第１の偏光子45で偏光Ａのみが透過する。次に、当該偏光Ａは測定対象物200の表面で正反射する。正反射した偏光Ａは第２の偏光子46を通過することができないので、光源１が照射した光の正反射光が分光センサ２に入射するのを抑制することができる。
【００３５】
また、本考案の第２の反射スペクトル測定器100は、例えば図３に示すように、筐体３の形状を手に持つことができる筒状に形成したものである。この場合も、反射スペクトル測定器100は、光源１と、分光センサ２と、当該筐体３と、で主に構成されるため、第１の反射スペクトル測定器100と同一部分については同一符号を付して、説明は省略する。
【００３６】
本考案の第２の反射スペクトル測定器100の筐体３の筒の断面は円状でも多角形状でも良い。筒の最大径は、１５ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以下に形成される。具体的には、円筒状のペン型の筐体３とすれば良い。
【００３７】
また、凹部31は、例えば図３示すように、光源１の光照射部11が分光センサ２の受光面21よりも凹部31の開口側に配置される形状とすれば良い。
【００３８】
また、分光センサ２の受光面21を配置する部分は、図４に示すように、測定対象物200の反射光を受けやすいように、凹部31の中央の底面に円錐台状に形成しても良い。また、図５に示すように、円錐台の側面を外側に凸となる曲面状にした形状としても良い。また、光源１の光照射部11からの光が直接受光面21に入射するのを抑制するため、凹部31の内面32のうち、受光面21近傍の内面32ａは、受光面21に垂直な円柱状に形成する方が好ましい。
【００３９】
また、凹部31の内面32は、光源１の光照射部11からの光が散乱して直接受光面21に入射したり、凹部31の内面32自体の反射光がノイズとなったりするのを抑制するため、光を吸収するものである方が良い。例えば、植毛紙等を用いることができる。また、凹部31の内面32は、同様の理由から鏡面であっても良い。
【００４０】
また、凹部31は、開口側に弾性部材を配置し、測定対象物200と密着させて外部からの光が入射しないように構成しても良い。
【００４１】
なお、光源１の光照射部11は、光を凹部31の開口側に照射するように配置される。また、分光センサ２の受光面21は、測定対象物200の反射光を受けることができるように、凹部31の開口側に向けて配置される。
【００４２】
なお、筐体３の最大径を小さくするためには、光源１を分光センサ２に対して凹部31とは反対側に配置する必要がある。この場合には、光源１から測定対象物200へ光を導くために、光源１から光照射部11まで光を導く光ファイバ12を有していても良い。当該光ファイバ12は、図３〜図６に示すように、筐体３と分光センサ２の間を通るように配置される。ここで光ファイバ12を筐体３と分光センサ２の間を通るようにするためには、筐体３の内面32の形状と分光センサ２の形状を異ならせて隙間を形成すれば良い。例えば、筐体３を円筒状に形成し、分光センサ２は受光面21側から見た形状を正方形や長方形等の多角形にすれば良い。
【００４３】
また、分光センサ２や光ファイバ12は固定フォルダ33によって筐体３に固定される。
【００４４】
また、光源１が照射した光の正反射光が分光センサ２に入射するのを抑制する正反射抑制手段を更に具備していても良い。
【００４５】
正反射抑制手段としては、例えば、図３〜図５に示すように、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する偏光子41と、偏光Ａを円偏光又は楕円偏光に変換可能な位相差素子42と、で構成すれば良い。
【００４６】
また、正反射抑制手段としては、例えば、図６に示すように、光源１の測定対象物200側に配置され、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する第１の偏光子45と、分光センサ２の測定対象物200側に配置され、偏光Ｂを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ａを吸収又は反射する第２の偏光子46と、で構成することも可能である。
【００４７】
また、本考案の反射スペクトル測定器100は、図３〜図７に示すように、分光センサ２からの情報を処理する情報処理端末300と分光センサ100とを接続するためのインターフェース部５を有していても良い。
【００４８】
情報処理端末300としては、コンピュータを用いれば良い。また、インターフェース部５としては、従来から知られているものを用いれば良く、例えば、ＵＳＢコネクタ等を用いることができる。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）のように無線接続するためのものであっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１  光源
２  分光センサ
３  筐体
５  インターフェース部
11  光照射部
12  光ファイバ
21  受光面
31  凹部
32  内面
41  偏光子
42  位相差素子
45  第１の偏光子
46  第２の偏光子
100  反射スペクトル測定器
200  測定対象物
300  情報処理端末
【図１】
0003211863.tif 000003
【図２】
0003211863.tif 000004
【図３】
0003211863.tif 000005
【図４】
0003211863.tif 000006
【図５】
0003211863.tif 000007
【図６】
0003211863.tif 000008
【図７】
0003211863.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成29年6月12日(2017.6.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物の反射スペクトルを測定するための反射スペクトル測定器であって、
前記測定対象物に対して光を照射する光源と、
前記測定対象物の反射光の波長ごとの光強度に関する情報を検出する分光センサと、
前記光源と前記分光センサを内蔵すると共に、前記光源の光照射部および前記分光センサ本体の受光面が内面に配置された凹部を有する筐体と、
を具備することを特徴とする反射スペクトル測定器。
【請求項２】
前記光源が照射した光の正反射光が前記分光センサに入射するのを抑制する正反射抑制手段を具備することを特徴とする請求項１記載の反射スペクトル測定器。
【請求項３】
前記正反射抑制手段は、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する偏光子と、前記偏光Ａを円偏光又は楕円偏光に変換可能な位相差素子と、からなることを特徴とする請求項２記載の反射スペクトル測定器。
【請求項４】
前記正反射抑制手段は、前記光源の前記測定対象物側に配置され、入射した光のうち予め定められた基準方向と平行な偏光軸の偏光Ａを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ｂを吸収又は反射する第１の偏光子と、前記分光センサの前記測定対象物側に配置され、偏光Ｂを透過し、当該基準方向と垂直な偏光軸の偏光Ａを吸収又は反射する第２の偏光子と、からなることを特徴とする請求項２記載の反射スペクトル測定器。
【請求項５】
前記分光センサが検出した情報を情報処理端末に無線接続で送るためのインターフェース部を具備することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項６】
前記光源および前記分光センサに電力を供給する電源を具備することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項７】
前記凹部の内面は光を吸収するものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項８】
前記凹部の内面は前記光源からの光が前記測定対象物で反射される前に前記分光センサへ散乱されないように反射する鏡面であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項９】
前記光源は、前記測定対象物へ光を導くための光ファイバを具備することを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１０】
前記光源は、リング光源であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１１】
前記光源は、前記分光センサに対して前記凹部とは反対側に配置され、
前記光ファイバは、前記筐体と前記分光センサの間を通るように配置されることを特徴とする請求項９記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１２】
前記筐体はペン型に形成されることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。
【請求項１３】
前記凹部は、開口側に弾性部材が配置されていることを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の反射スペクトル測定器。