(57)【要約】【課題】液膜の厚さを正確に求められる液膜解析方法及びその装置を提供する。【解決手段】液膜解析装置１は、励起光により発光する物質を含む発光材料を含む液膜を備える被測定物２を支持する支持手段３と、励起光を照射する光源３と、励起光による発光を撮像して画像情報を得る撮像手段５と、厚さが既知である複数の標準液膜に対する第１の画像情報を解析して標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を求める画像解析手段６１と、標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を記憶する記憶手段６２と、試料液膜に対する第２の画像情報を解析して記憶手段６２が記憶する標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係に基づいて試料液膜の厚さを判定する判定手段６３とを備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光により発光する物質を含む発光材料を含み厚さが既知である複数の標準液膜に該励起光を照射して、各標準液膜における発光を撮像手段により撮像して第１の画像情報を得る工程と、
該第１の画像情報から各標準液膜における発光の輝度を求め、各液膜の厚さと該発光の輝度との関係を求める工程と、
該発光材料を含む試料液膜に該励起光を照射して該試料液膜における発光を撮像手段により撮像して第２の画像情報を得る工程と、
各液膜の厚さと該発光の輝度との関係に基づいて、該第２の画像情報から該試料液膜の厚さを求める工程とを備えることを特徴とする液膜解析方法。
【請求項２】
請求項１記載の液膜解析方法において、前記標準液膜と前記試料液膜とは、前記撮像手段に対し等距離となる位置に配置されることを特徴とする液膜解析方法。
【請求項３】
試料液膜の厚さを解析する液膜解析装置であって、
励起光により発光する物質を含む発光材料を含む液膜を備える被測定物を支持する支持手段と、
該支持手段に支持される被測定物に対して該励起光を照射する光源と、
該支持手段に支持される被測定物に対して所定の距離を存して配置されると共に、該被測定物の表面と直交する光軸を備え、該励起光による発光を撮像して画像情報を得る撮像手段と、
該発光材料を含み厚さが既知である複数の標準液膜に対する第１の画像情報を解析して該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を求める画像解析手段と、
該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を記憶する記憶手段と、
該発光材料を含む該試料液膜に対する第２の画像情報を解析して該記憶手段が記憶する該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係に基づいて該試料液膜の厚さを判定する判定手段とを備えることを特徴とする液膜解析装置。
【請求項４】
請求項３記載の液膜解析装置において、前記支持手段は、前記複数の標準液膜を備える第１の被測定物と、該試料液膜を備える第２の被測定物とを交換自在に支持することを特徴とする液膜解析装置。
【請求項５】
請求項３又は請求項４記載の液膜解析装置において、前記光源から照射される前記励起光の光軸が前記撮像手段の光軸と同軸となるように調整する光軸調整手段を備えることを特徴とする液膜解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液膜解析方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ステージ上に載置された対象に光源から光線を照射し、その反射光を撮像して得られた画像情報を解析し、該画像情報の濃淡値を予め記憶されている基準データと比較することにより、該対象の膜厚を求める装置が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３５５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の装置では、前記対象が液体であって流動している場合には、該液体の波打ち等により前記反射光の輝度が増大し、該液体の膜厚を正確に求めることができないことがあるという不都合がある。また、前記対象となる液体が微量であって、前記ステージの一部が露出している場合には、該ステージからの反射光も前記画像情報に含まれることとなり、該液体の膜厚を正確に求めることができないことがあるという不都合がある。
【０００５】
そこで、本発明は、かかる不都合を解消して、対象が微量の液体からなる液膜であってもその厚さを正確に求めることができる液膜解析方法及びその装置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】
かかる目的を達成するために、本発明の液膜解析方法は、励起光により発光する物質を含む発光材料を含み厚さが既知である複数の標準液膜に該励起光を照射して、各標準液膜における発光を撮像手段により撮像して第１の画像情報を得る工程と、該第１の画像情報から各標準液膜における発光の輝度を求め、各液膜の厚さと該発光の輝度との関係を求める工程と、該発光材料を含む試料液膜に該励起光を照射して該試料液膜における発光を撮像手段により撮像して第２の画像情報を得る工程と、各液膜の厚さと該発光の輝度との関係に基づいて、該第２の画像情報から該試料液膜の厚さを求める工程とを備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明の液膜解析方法では、まず、励起光により発光する物質を含む発光材料を含み厚さが既知である複数の標準液膜を準備し、各標準液膜に励起光を照射する。このようにすると、前記標準液膜に含有されている前記発光材料が発光するので、該発光を撮像手段により撮像して第１の画像情報を得る。
【０００８】
前記発光材料としては、例えば蛍光材料を挙げることができる。また、前記撮像手段としては、例えばＣＣＤ素子を備えるカメラを挙げることができる。
【０００９】
次に、第１の画像情報から各標準液膜における発光の輝度を求め、各液膜の厚さと該発光の輝度との関係を求める。前記発光は、前記液膜に含有されている前記発光材料の量と正の相関関係があり、該発光材料の量は該液膜の厚さに比例する。そこで、このようにすると、前記標準液膜における液膜の厚さと前記発光の輝度との関係を求めることができる。
【００１０】
次に、前記発光材料を含む試料液膜に前記励起光を照射する。このようにすると、前記標準液膜の場合と同様に、前記試料液膜に含有されている前記発光材料が発光するので、該発光を前記撮像手段により撮像して第２の画像情報を得る。
【００１１】
このとき、前記試料液膜が微量であると、該試料液膜の容器の底部が露出し、露出した部分の情報も前記画像情報に含まれることが懸念される。しかし、本発明の解析方法によれば、前記液膜に含まれる前記発光材料の発光のみを前記画像情報とするので、該液膜自体が存在しない部分、例えば前記容器の底部の露出した部分等の情報が該画像情報に含まれることを防止することができる。
【００１２】
また、前記液膜に波打ち等があったとしても、前記発光材料の量は前記液膜の各部分の厚さに比例するので、該液膜の状態によらず、その厚さに関する正確な画像情報を得ることができる。
【００１３】
次に、先に求めた前記液膜の厚さと前記発光の輝度との関係に基づいて、前記第２の画像情報から前記試料液膜の厚さを求める。この結果、本発明の液膜解析方法によれば、対象が微量の液体からなる液膜であっても、該液膜の厚さを正確に求めることができる。
【００１４】
また、本発明の液膜解析方法において、前記標準液膜と前記試料液膜とは、前記撮像手段に対し等距離となる位置に配置されることが好ましい。このようにすることにより、前記第１の画像情報と前記第２の画像情報とを同一条件の下で得ることができる。従って、前記標準液膜における前記液膜の厚さと前記発光の輝度との関係に基づいて、前記第２の画像情報から前記試料液膜の厚さを求めるときに、該関係と該第２の画像情報との比較を容易に行うことができる。
【００１５】
本発明の液膜解析方法を実施する装置は、試料液膜の厚さを解析する液膜解析装置であって、励起光により発光する物質を含む発光材料を含む液膜を備える被測定物を支持する支持手段と、該支持手段に支持される被測定物に対して該励起光を照射する光源と、該支持手段に支持される被測定物に対して所定の距離を存して配置されると共に、該被測定物の表面と直交する光軸を備え、該励起光による発光を撮像して画像情報を得る撮像手段と、該発光材料を含み厚さが既知である複数の標準液膜に対する第１の画像情報を解析して該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を求める画像解析手段と、該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を記憶する記憶手段と、該発光材料を含む試料液膜に対する第２の画像情報を解析して該記憶手段が記憶する該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係に基づいて該試料液膜の厚さを判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の液膜解析装置によれば、前記光源から照射される励起光により、前記支持手段に支持される被測定物が備える前記液膜中の前記発光材料が発光する。このとき、前記撮像手段は、前記被測定物の表面と直交する光軸を備えているので、前記発光を効率良く確実に捕捉することができる。
【００１７】
前記被測定物は、前記複数の標準液膜を備える第１の被測定物であってもよく、該試料液膜を備える第２の被測定物であってもよい。ここで、前記支持手段は、前記第１の被測定物と、前記第２の被測定物とを交換自在に支持することが好ましい。このようにすることにより、前記第１の被測定物が備える前記標準液膜と、前記第２の被測定物が備える前記試料液膜とを、自動的に前記撮像手段に対し等距離となる位置に配置することができる。
【００１８】
また、前記発光材料の発光は、前記光源から照射される前記励起光の反射光と同一の光軸を備えている。そこで、前記光源は、前記励起光の反射光の光軸が前記撮像手段の光軸と同軸となる位置に配設されることが好ましいが、該励起光の光軸が該撮像手段の光軸と同軸となるようにされていることがさらに好ましい。
【００１９】
そこで、本発明の液膜解析装置は、前記光源から照射される前記励起光の光軸が前記撮像手段の光軸と同軸となるように調整する光軸調整手段を備えることが好ましい。前記撮像手段は、前述のように前記被測定物の表面と直交する光軸を備えている。従って、前記光軸調整手段により、前記励起光自体の光軸を該撮像手段の光軸と同軸となるようにすることにより、該励起光の反射光の光軸を自動的に該撮像手段の光軸と同軸とすることができる。
【００２０】
前記撮像手段により得られた画像情報が前記複数の標準液膜に対する第１の画像情報であるときには、該第１の画像情報は前記画像解析手段に送られる。前記複数の標準液膜は、それぞれ厚さが既知であるので、前記画像解析手段は、前記第１の画像情報を解析することにより、該標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係を求めることができる。
【００２１】
前記画像解析手段により求められた前記標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係は、前記記憶手段に記憶される。
【００２２】
一方、前記撮像手段により得られた画像情報が前記試料液膜に対する第２の画像情報であるときには、該第２の画像情報は前記判定手段に送られる。そして、前記判定手段は、前記第２の画像情報を解析して、前記記憶手段に記憶されている前記標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係に基づいて前記試料液膜の厚さを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の液膜解析装置の構成を示すシステム構成図。
【図２】本発明の液膜解析装置における制御装置の構成を示すブロック図。
【図３】複数の標準液膜を備える校正容器の校正を示す斜視図。
【図４】標準液膜における液膜の厚さと発光の輝度との関係の一例を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態の液膜解析装置１は、被測定物２を支持する支持手段としての塗装ガン３と、塗装ガン３に支持される被測定物２に対して励起光を照射する光源４と、被測定物２の励起光による発光を撮像して画像情報を得る撮像手段としてのカメラ５と、光源４とカメラ５との作動を制御する制御装置６とを備えている。
【００２６】
被測定物２は、ベルカップ２ａ又は校正容器２ｂである。ベルカップ２ａ又は校正容器２ｂは、いずれも前記励起光により発光する物質を含む発光材料としての蛍光材料を含む液膜を備えており、塗装ガン３に交換自在に取着される。また、ベルカップ２ａ又は校正容器２ｂは、前記液膜がカメラ５の光軸に対して、直交するように塗装ガン３に支持される。
【００２７】
光源４は、例えば、カメラ５の側方に、その光軸がカメラ５の光軸と直交する位置に備えられている。光源４の光軸上には、光軸調整手段としての集光レンズ４１と、励起フィルタ４２と、ダイクロイックミラー４３が配置されている。ここで、ダイクロイックミラー４３は、光源４の光軸と、カメラ５の光軸との交点に、各光軸に対して４５°の角度で交差するように配置されている。
【００２８】
集光レンズ４１は光源４から照射される光線Ｌ１を励起フィルタ４２上に集中させる作用を備えている。また、励起フィルタ４２は集光レンズ４１により集中された光線Ｌ１のうち、前記蛍光材料を励起させる光線、例えば波長４９５ｎｍ以下の光線Ｌ２のみを励起光として透過させる作用を備えている。
【００２９】
また、ダイクロイックミラー４３は、前記蛍光材料を励起させる光線Ｌ２を反射する作用を備えると共に、該蛍光材料による発光光Ｌ３を透過させる作用を備えている。この結果、光源４から照射される光線Ｌ２のうち、前記蛍光材料を励起させる励起光は、カメラ５の光軸と同一の光軸とされる。
【００３０】
カメラ５は、ＣＣＤ素子５１を備え、その光軸上に、蛍光材料による発光光Ｌ３、例えば波長５６０ｎｍ以上の光線のみ透過し、波長がそれ未満の光線を吸収する吸収フィルタ５２と、複数のレンズからなるレンズ系５３を備えている。
【００３１】
制御装置６は、図２に示すように、カメラ５により撮像された校正容器２ｂの液膜の画像を第１の画像情報として解析する画像解析部６１と、画像解析部６１による解析結果を記憶する記憶部６２と、カメラ５により撮像されたベルカップ２ａの液膜の画像を第２の画像情報としてベルカップ２ａの液膜の厚さを判定する判定部６３と、光源４とカメラ５とを操作すると共に、画像解析部６１と判定部６３との作動を制御する制御部６４とを備えている。
【００３２】
次に、本実施形態の液膜解析装置１の作動について説明する。
【００３３】
液膜解析装置１では、まず、塗装ガン３に校正容器２ｂを取着する。校正容器２ｂは、図３に示すように、正六角柱形の本体２１に、各頂点に対応して６個の液膜保持部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２２ｅ，２２ｆを備えている。各液膜保持部２２ａ〜２２ｆは、液膜の厚さを任意に調整できるようになっていると共に、カメラ５に対向する面にガラス板を備えており、液膜を所定の厚さに保持できるようになっている。また、校正容器２ｂは、中心に設けられた取付穴部２３を介して塗装ガン３の回転軸に回転自在に取着されるようになっている。
【００３４】
そこで、液膜保持部２２ａ〜２２ｆにそれぞれ異なる厚さの液膜を保持させた校正容器２ｂを塗装ガン３に取着する。前記液膜は、所定濃度の蛍光材料を含む液体であり、該蛍光材料としては、例えば、蛍光浸透探傷剤として知られるものを用いることができる。前記蛍光浸透探傷剤として、例えば、ＡＰ−６（商品名、株式会社タセト製）、Ｆ−４Ａ−Ｅ（商品名、栄進化学株式会社製）、Ｆ−６Ａ−ＳＰ／１（商品名、栄進化学株式会社製）等を挙げることができる。また、液膜保持部２２ａ〜２２ｆに保持される液膜の厚さは、既知であり、予め制御装置６内に、例えば画像解析部６１に記憶されている。
【００３５】
次に、制御装置６の制御部６４により、光源４を操作して光線を照射する。光源４の光線Ｌ１は、集光レンズ４１により励起フィルタ４２に集中され、ここで前記蛍光材料を励起させる光線、例えば波長４９５ｎｍ以下の光線Ｌ２のみが励起光として透過される。光線Ｌ２は、次いでダイクロイックミラー４３に反射されることにより、光軸の方向が９０°変換され、カメラ５の光軸と同軸となって、校正容器２ｂの液膜保持部２２ａに照射される。
【００３６】
液膜保持部２２ａでは、保持している液膜中の蛍光材料が光線Ｌ２により発光し、その発光光Ｌ３が、レンズ系５３、ダイクロイックミラー４３を透過した後、さらに吸収フィルタ５２を透過することにより、ＣＣＤ素子５１により撮像される。尚、前記蛍光材料の発光は、該蛍光材料に含まれている蛍光物質が光線Ｌ２により励起されたのち、基底状態に戻る際に発生する蛍光である。
【００３７】
また、光線Ｌ２は前記液膜で反射し、発光光Ｌ３と共に吸収フィルタ５２に達するが、吸収フィルタ５２は、発光光Ｌ３に対応する光線、例えば波長５６０ｎｍ以上の光線のみ透過し、波長がそれ未満の光線を吸収する。従って、光線Ｌ２は吸収フィルタ５２により吸収され、ＣＣＤ素子５１により撮像されることはない。
【００３８】
次に、ＣＣＤ素子５１で撮像された画像は、第１の画像情報として画像解析部６１に送られる。画像解析部６１は、制御部６４に制御されることにより、前記第１の画像情報から得られる発光光Ｌ３の発光の輝度を、予め記憶している液膜保持部２２ａの液膜の厚さと関連づけて記憶する。
【００３９】
制御装置６は、液膜保持部２２ａの液膜の液膜に対する前記発光の輝度の解析と同一の操作を、液膜保持部２２ｂ〜２２ｆについて、繰り返し行う。この結果、画像解析部６１では、液膜保持部２２ａ〜２２ｆの液膜の厚さと、それぞれの液膜の発光の輝度との関係が求められる。尚、液膜保持部２２ａ〜２２ｆに対する前記発光の輝度は、液膜保持部２２ａ〜２２ｆに保持される液膜の厚さを変えて、さらに繰り返し行ってもよい。
【００４０】
次に、前記液膜の厚さと、それぞれの液膜の発光の輝度との関係は、記憶部６２に記憶される。記憶部６２に記憶された前記関係の一例を図４に示す。
【００４１】
前記液膜の厚さと、それぞれの液膜の発光の輝度との関係が求められたならば、次に、校正容器２ｂをベルカップ２ａと交換する。そして、ベルカップ２ａ上に保持されている塗料の液膜を試料液膜として、液膜保持部２２ａ〜２２ｆの液膜に対する場合と全く同一にして、該試料液膜の発光をＣＣＤ素子５１で撮像する。
【００４２】
次に、ＣＣＤ素子５１で撮像された画像は、第２の画像情報として判定部６３に送られる。判定部６３は、制御部６４に制御されることにより、前記第２の画像情報から得られる発光光Ｌ３の発光の輝度を、記憶部６２が記憶している液膜の厚さと、それぞれの液膜の発光の輝度との関係と比較する。この結果、前記試料液膜の厚さを求めることができる。
【００４３】
本実施形態の液膜解析装置１によれば、ベルカップ２ａ上の各部の膜厚を求めることができ、ベルカップ２ａを用いて塗装を行う際に、得られる塗膜の厚さを均一にするためのデータを得ることができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…液膜解析装置、  ２…被測定物、  ３…塗装ガン、  ４…光源、  ５…カメラ、  ６…制御装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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