(57)【要約】【課題】被測定物からの射出光束の形状及び方向によらず、透過率の測定を可能とする小型で高精度な透過率測定装置を提供する。【解決手段】被測定物からの反射、透過光などの光量を測定する際に用いられる積分球と、光源、光源からの光束を収束させる光源集光系、受光器とを有する透過率測定装置において、前記積分球が、被測定物の一部を該積分球の内部に挿入した状態で保持し、該積分球の内側に面する部分は該積分球の内壁と同様の性質である保持部を球体の表面に有する構成とする。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物からの反射、透過光などの光量を測定する際に用いられる積分球と、光源、光源からの光束を収束させる光源集光系、受光器とを有する透過率測定装置において、
前記積分球が、被測定物の一部を該積分球の内部に挿入した状態で保持する保持部を、球体の表面に有することを特徴とする透過率測定装置。
【請求項２】
前記保持部が、前記積分球の内側に面する部分が該積分球の内壁と同様の性質を有することを特徴とする請求項１に記載の透過率測定装置。
【請求項３】
前記積分球の保持部は、被測定物のサイズに応じて、それを挿入する開口面積を段階的に変化させることができ、積分球に設けられた開口をふさぐ蓋と兼用可能な保持部であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の透過率測定装置。
【請求項４】
前記積分球は、積分球体上に入射光が入射する為の開口及び受光器を取り付ける為の開口を複数有し、測定時に使用する入射光用開口と受光器用開口との位置の組み合わせを変えられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の透過率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過率測定装置に関し、特に光学素子等の反射、透過光といった光量を測定する際に用いられる積分球、及びそれを用いた測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
透過率を測定する装置では、光量を測定する為に、一般的に積分球を用いる。図７は分光透過率を測定する場合の一般的なシングルビーム方式の装置図である。一般的な分光透過率測定器は、主に、光源１６、光源からの光束を集光するための集光系１７、分光器１９、分光器からの射出光を収束させるための集光系２０、積分球２４から成る。
【０００３】
透過率は、被測定物に入射する光量に対する、被測定物を射出した光量の割合として算出することが出来るので、まず、被測定物を配さないで入射光量を測定し、次に被測定物２２を集光系２０と積分球２４との間に配置し、射出した光量を測定する。より正確な透過率を得るために、積分球内部へ光束を適当に導く必要がある。そのために、積分球の入射光用開口には、入射光束の位置を確認するためのモニター２３が配されている。また、被測定物２２を透過した光束の径が、積分球に入射する際に入射光用開口よりも大きい場合は、図８に記したように被測定物２２とモニター２３との間に新たな集光系２６を配して、積分球内部に全射出光束を導いている。
【０００４】
また、積分球の入射光用の開口と、受光器２５は正対しない位置に配されている。これは、積分球に入射した光束が一様な反射率を持った完全拡散反射面である積分球の内壁によって相互反射した照度を測定するためである。入射光束が内壁で反射することなく直接受光器に入射する場合は、測定再現性が低下するに加えて、受光器表面と積分球の内壁の完全拡散反射面との反射率の差が影響し、測定精度が低下してしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の分光透過率測定器は、被測定物が小型の場合、被測定物を保持するステージが測定物に対して大きく、装置の大型化を招いている。また、被測定物から射出した光束の径が、積分球の開口付近において大きい場合、図８に記したように、被測定物と積分球との間に新たに集光系を挿入する必要があり、その分装置が巨大化してしまう。その他、被測定物が、被測定物に入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない場合、特に１８０度反転する場合は射出光を検出する機構が被測定物に入射する光束を遮ってしまう為に測定が不可能となってしまう。それには射出光束をミラー等で折り曲げるなどの対策が考えられるが、これも被測定物が小型で入射光束と射出光束との間隔が狭い場合には限界があり、しかも、被測定物による吸収光量が微量の場合には、光束を折り曲げる目的で配置したミラーによる光損失が測定精度の低下に影響することがある。また、被測定物に入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない被測定物の場合、積分球の入射光用の開口と、受光器は正対しない位置に配されていても、受光器に射出光束が直接取り込まれることがあり得る。この場合、被測定物に入射する光量を測定する際は入射光束を相互反射光のみから検出し、被測定物を透過した光量を測定する際は、直接光も取り込まれるといった違いが生じる為に、正確な透過率を測定することが出来ない。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、被測定物からの射出光束の形状及び方向によらず、透過率の測定を可能とする小型で高精度な透過率測定装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、つぎのように構成した透過率測定装置を提供するものである。
本発明の透過率測定装置は、被測定物からの反射、透過光などの光量を測定する際に用いられる積分球と、光源、光源からの光束を収束させる光源集光系、受光器とを有する透過率測定装置において、前記積分球が、被測定物の一部を該積分球の内部に挿入した状態で保持する保持部を、球体の表面に有することを特徴としている。その際、前記積分球の保持部は、前記積分球の内側に面する部分が該積分球の内壁と同様の性質を有し、また、被測定物のサイズに応じて、それを挿入する開口面積を段階的に変化させることができ、積分球に設けられた開口をふさぐ蓋と兼用可能な保持部として構成することができる。
また、前記積分球は、積分球体上に入射光が入射する為の開口及び受光器を取り付ける為の開口を複数有し、測定時に使用する入射光用開口と受光器用開口との位置の組み合わせを変えられるように構成することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記構成を適用して、被測定物の保持部を積分球に取り付けられられるようにすることで、被測定物からの射出光束を集光するための集光系、及び、被測定物からの射出光束が積分球に取り込まれているかを確認するためのモニターを不要とすることができ、装置の小型化を図ることができる。また、被測定物からの射出光束を直接積分球に取り込む構成とすることで、測定精度の向上が可能となり、しかも、被測定物に入射する光束の方向と被測定物から射出する光束の方向が同一でない被測定物であっても、高精度な透過率の測定が可能となる。
また、被測定物の保持部は、被測定物を挿入する部分のサイズを変更するように構成することで、取り付ける被測定物のサイズの違いに対応することが可能となる。
【０００９】
【実施例】
以下に本発明の実施例について説明する。
［実施例１］
以下、本発明の第１実施例を図面を参照して説明する。図１は入射する光束４ａの方向と被測定物からの射出光束４ｂの方向が同一でない被測定物が取り付けられた積分球の断面の一部を示す。積分球の入射光用開口には、被測定物を固定するための複数の固定ネジ３を有する保持部２が、被測定物４が挿入された状態で、はめ込まれている。被測定物４は、保持部２によって光束の入射する面を積分球の外に、射出する面を積分球の内部に位置する状態で取り付けられている。また、１は積分球の内壁を示しており、内壁１には拡散反射率が高い硫酸バリウム等の白色塗料が均一に塗布されている。
【００１０】
図２は保持部２の一例で、積分球の内側に入る面を斜め上方から見た図である。積分球にはめ込んだ時に積分球の内側にある面は、積分球の内壁と同様に白色塗料が塗布されている。保持部は図２にあるようにサイズの異なる複数のリング５ａ，５ｂ，５ｃらが接続され、構成されている。６は保持部の開口を示し、ここに被測定物が挿入される。また、７は保持部の開口６の外周を示す。
【００１１】
保持部を構成する、最も径の小さいリングの内周が、開口６の外周７となるので、リングを外したり、取り付けたりすることで、開口面積を段階的に変化させることができる。本実施例では、保持部は、内周及び外周が円である複数のリングから成っているが、その形状は円に限らず、しかも、一つのリングの内周と外周の形状が同じである必要はないので、保持部を構成するリングによっては、開口面積だけでなく、開口の形を変えることができる。保持部は以上のような構成になっているので、被測定物のサイズや形状に応じて保持部を複数個用意する必要はなく、一つの保持部で対応することができる。
【００１２】
接するリング同士の取り付けは、一方のリング外周の側面にある突起と、もう一方のリング内周の側面にある溝を対応させることにより行う。図３では、リング５ｃの外周の側面にある突起物８をリング５ｂの内周の側面にある溝に対応させて、リング同士を固定する。また、保持部に開口を有さない部分を接続することで、被測定物の保持部としてではなく、積分球の開口をふさぐ蓋としての役割を果たすことができる。
【００１３】
図４は保持部を積分球の外側に出る面の上方から見た図であり、その表面には、複数の固定ネジ３が配されている。固定ネジ３は、ネジを３ａで押し引きすることにより、その先端３ｂを被測定物に押し付け、被測定物を固定する。
【００１４】
図５は被測定物が取り付けられた積分球の断面図である。積分球１５には複数の開口があり、そのうちの一つは受光器１４が取り付けられている。また、そのうち一つの開口には、保持部１２により固定された被測定物１３が取り付けられている。その他の開口９、１０、１１には、開口のない状態の保持部が、積分球体上の開口の蓋として取り付けられている。仮に、開口１１に受光器１４が取り付けられている場合、射光用の開口と、受光器は正対していなくとも、被測定物１３からの射出光は直接受光器に取り込まれてしまう。しかし、本発明における積分球では、被測定物を取り付ける開口を選択できることから、被測定物からの射出光束の方向によって、受光器または入射口の位置の組み合わせを変えることが出来る。
【００１５】
［実施例２］
図６に、本発明の実施例２における積分球に、負のパワーを有するレンズが取り付けられた状態における断面の一部を示す。同図において、被測定物１５は、開口面積を被測定物のサイズにあわせた保持部２によって、光束の入射する面を積分球の外側に、射出する面を積分球の内側になるように、積分球に取り付けられている。被測定物から射出する光束１５ｂは発散しているが、被測定物の射出面は積分球の内部にあることから、積分球内部へ光束を導くために新たに集光系を配する必要がなく、装置が大きくなることはない。同様の効果は、被測定物が、焦点が短い凸レンズの場合にも得ることができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、被測定物からの射出光束の形状及び方向によらず、透過率の測定を可能とする小型で高精度な透過率測定装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない被測定物が取り付けられた積分球の断面の一部を示す概略図。
【図２】本発明の実施例１における保持部を積分球の内側に入る面を斜め上方から見た概略図。
【図３】本発明の実施例１における保持部を積分球の外側に出る面の上方から見た概略図。
【図４】本発明の実施例１における保持部が被測定物のサイズに合わせて、開口面積を変化させることが出来る　ことを示す説明図。
【図５】本発明の実施例１における入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない被測定物が取り付けられた積分球の断面を示す概略図。
【図６】本発明の実施例２における負のパワーを有する被測定物が取り付けられた積分球の断面の一部を示す概略図。
【図７】従来の分光透過率測定装置の説明図。
【符号の説明】
１：積分球の内壁
２：被測定物の保持部
３：被測定物の固定ネジ３
３ａ：固定ネジのつまみ部
３ｂ：固定ネジの先端部
４：入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない被測定物
４ａ：被測定物に入射する光束
４ｂ：被測定物から射出する光束
５ａ：保持部を構成するリング１
５ｂ：保持部を構成するリング１
５ｃ：保持部を構成するリング１
６：保持部の開口
７：保持部の開口の外周
８：接するリング同士を接続する為の突起部
９：被測定物を取り付けない開口１
１０：被測定物を取り付けない開口２
１１：被測定物を取り付けない開口３
１２：被測定物を取り付けるための保持部
１３：入射する光束の方向と被測定物から射出する方向が同一でない被測定物
１４：受光器
１５：負のパワーを有する被測定物
１５ａ：被測定物に入射する光束
１５ｂ：被測定物から射出する光束
１６：光源
１７：光源からの光束を集光するための集光系
１８：スリット
１９：分光器
２０：分光器からの射出光を収束させるための集光系
２１：偏光子
２２：被測定物
２３：モニター
２４：積分球
２５：受光器
２６：集光系
【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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