(57)【要約】【課題】計測対象媒体に付着した浸透性物質の浸透過程について、測定光が十分に透過しない厚みのある計測対象媒体においても、計測対象媒体の表面から裏面にわたる浸透過程の経時的変化を観察することができる浸透過程計測装置を提供する。【解決手段】スポット光Ｐ５を計測対象媒体７に照射し、断層画像の取得を開始し、計測対象媒体表面７ａへ浸透性物質９を塗布した後、回転機構１３により計測対象媒体７の表裏を反転させ、表面７ａからの断層画像の取得を行う。浸透が進行し、浸透界面１１ａの移動が観測されなくなったとき、計測対象媒体７の表裏を再度反転させ、裏面７ｂからの断層画像の取得を行う。それぞれの観察方向で取得した断層画像について、浸透界面１１ａを画像又は信号処理により自動的に算出・特定し、場合によっては補間処理により、計測対象媒体７の厚み方向全域の浸透界面１１ａの移動を記録・表示する。【選択図】  図２Ａ
2016121965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
浸透性物質を計測対象媒体に塗布する塗布機構と、前記計測対象媒体を保持し前記計測対象媒体における前記浸透性物質の浸透状態の計測を行う計測対象媒体保持機構と、前記計測対象媒体の表裏を反転させる回転機構とを備えたことを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項２】
請求項１に記載の浸透過程計測装置において、前記浸透性物質が液体であることを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の浸透過程計測装置において、
前記計測対象媒体における前記浸透性物質の浸透過程の計測は、光干渉断層計測により前記計測対象媒体の断層画像を取得した後、前記計測対象媒体に前記浸透性物質を塗布し、前記計測対象媒体の表裏を反転させ、前記断層画像中において前記浸透性物質の浸透界面の移動が観測されなくなった後、前記計測対象媒体の表裏を反転させ、前記断層画像を取得する構成を有することを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の浸透過程計測装置において、
前記計測対象媒体に散乱抑制透明物体が設けられていることを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の浸透過程計測装置において、
前記塗布機構は、前記計測対象媒体に対して測定光が入射する面と反対側の面の側に設けられていることを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の浸透過程計測装置において、
前記計測対象媒体の断層画像を時系列順に記憶する記憶手段を備え、前記記憶手段に記憶された断層画像に基づいて、前記計測対象媒体に塗布された前記浸透性物質の浸透界面の位置を特定する特定手段を備えたことを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項７】
請求項６に記載の浸透過程計測装置において、
前記特定手段は、前記記憶手段に蓄積された前記計測対象媒体の厚さ方向と該厚さ方向に垂直な方向からなる２次元又は３次元の断層画像について、該断層画像の厚さ方向の干渉強度信号分布の形状に対して、予め前記記憶手段に蓄積された形状の特徴を特定することを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項８】
請求項６又は請求項７に記載の浸透過程計測装置において、
前記特定手段は、予め前記記憶手段に蓄積された前記浸透性物質と前記浸透性物質が浸透した前記計測対象媒体それぞれの屈折率に関する情報に基づいて、前記浸透性物質と前記浸透性物質が浸透した前記計測対象媒体の前記断層画像の厚さ方向についての浸透性物質の浸透界面の位置の変位量を補正することを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項９】
請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の浸透過程計測装置において、
前記特定手段によって求められた前記浸透性物質の浸透界面の時刻暦のうち、数値の欠落した時刻の前記浸透界面の位置に関する情報は、当該時刻の前後の数値に基づいた数学的に補間して処理することで数値を決定し、記憶又は表示することを特徴とする浸透過程計測装置。
【請求項１０】
測定光学系を用いて、計測対象媒体における浸透性物質の浸透過程を計測する浸透過程計測方法であって、
光干渉断層計測により前記計測対象媒体の断層画像を取得するステップと、
前記計測対象媒体の表裏を反転させるステップと、
前記計測対象媒体に前記浸透性物質を塗布するステップと、
前記浸透性物質を塗布した後に前記計測対象媒体の表裏を反転させるステップと、
前記断層画像中において前記浸透性物質の浸透界面の移動を観測するステップと、
前記浸透性物質の浸透界面の移動が観測されなくなった後に前記計測対象媒体の表裏を反転させて前記断層画像を取得するステップとを含むことを特徴とする浸透過程計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浸透過程計測装置及びその計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
印刷機では、フィルム、コート紙等のシート状媒体にインク液等の浸透性物質としての液体を液滴として付着させることにより、文書、画像，電子回路のような機能性部品（印刷物）を形成することが行われている。
この種の印刷機では、シート状媒体に付着した液滴の浸透状態を評価している。
【０００３】
この液滴の浸透状態の評価結果は、例えば、画像品質の向上、液滴塗布量の最適化、機能性部品の信頼性の向上を図るのに用いられる。
その印刷物の液滴の浸透状態の評価は、例えば、その液滴が浸透した印刷物等の計測対象媒体を切削してその断面を、質量分析装置、走査電子顕微鏡を用いて観察することにより行われている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
その特許文献１に開示の技術では、計測対象媒体の表面に対して計測対象媒体を所定の角度で切削し、切削面の画像を撮像することにより、液体の計測対象媒体に対する浸透状態を評価している。
【０００５】
しかし、この計測対象媒体を切削して切削面を観察する技術では、計測対象媒体を切削する際に計測対象媒体の構造組織が破壊されるおそれがあるうえ、経時的な浸透過程を把握することは困難である。そこで、特許文献２に開示の技術では、光干渉断層計測法を利用し、計測対象媒体の液体塗布面と反対側の面から測定光を照射して、計測対象媒体の厚み方向への液体の浸透過程の経時的変化を連続して観察することを実現している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献２に開示の方法では、液体が計測対象媒体の液体塗布面近傍にのみ浸透する場合や、計測対象媒体の厚さが大きい場合には、測定光の減衰の影響のため、鮮明に観察できない部分が発生する。このような不鮮明な断層画像あるいは断層データを基に解析し、浸透過程を定量評価するため、測定精度が低下してしまうという不都合がある。
【０００７】
本発明の目的は、計測対象媒体への浸透性物質の浸透状態を精度よく観察することができる浸透性物質の浸透過程計測装置及びその計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決するために、本発明に係る浸透過程計測装置は、浸透性物質を計測対象媒体に塗布する塗布機構と、前記計測対象媒体を保持し前記計測対象媒体における前記浸透性物質の浸透状態の計測を行う計測対象媒体保持機構と、前記計測対象媒体の表裏を反転させる回転機構とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、計測対象媒体において、浸透性物質の浸透現象を精度よく観察することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る浸透過程計測装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２Ａ】図１に示す測定光学系の部分拡大図であり、計測対象媒体保持機構部の概略構成断面図であり、計測対象媒体の裏面からの観察状態を示す説明図である。
【図２Ｂ】図１に示す測定光学系の部分拡大図であり、計測対象媒体保持機構部の概略構成断面図であり、計測対象媒体の表面からの観察状態を示す説明図である。
【図３Ａ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す断層画像の概略図であり、計測対象媒体の表面に浸透性物質を塗布する前の断層画像である。
【図３Ｂ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す断層画像の概略図であり、計測対象媒体の表面に浸透性物質を塗布した直後の断層画像である。
【図３Ｃ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す断層画像の概略図であり、図３Ｂの状態から計測対象媒体に浸透性物質が浸透し始めた時点の断層画像である。
【図３Ｄ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す断層画像の概略図であり、図３Ｃの状態からさらに浸透性物質が計測対象媒体に浸透した時点の断層画像である。
【図３Ｅ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す断層画像の概略図であり、図３Ｄの状態からさらに浸透が進み、浸透界面が測定可能領域の端部に達し、計測対象媒体の表裏を反転させ、裏面からスポット光を照射した断層画像である。
【図４Ａ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す干渉強度信号分布の概略図であり、計測対象媒体の表面に浸透性物質を塗布する前の概略図である。
【図４Ｂ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す干渉強度信号分布の概略図であり、計測対象媒体の表面に浸透性物質を塗布した直後の概略図である。
【図４Ｃ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す干渉強度信号分布の概略図であり、図４Ｂの状態から計測対象媒体に浸透性物質が浸透し始めた時点の概略図である。
【図４Ｄ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す干渉強度信号分布の概略図であり、図４Ｃの状態からさらに計測対象媒体に浸透性物質が浸透した時点の概略図である。
【図４Ｅ】計測対象媒体への浸透性物質が浸透する過程を示す干渉強度信号分布の概略図であり、図４Ｄの状態からさらに計測対象媒体に浸透性物質が浸透し、浸透界面の位置が測定可能領域を超えた時点の概略図である。
【図５】計測対象媒体に対する浸透性物質の浸透界面の時刻暦を示すグラフの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１１】
以下に、本発明に係る浸透過程計測装置及び浸透過程計測方法の実施例を示す。図面を参照しつつ本発明を説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る浸透過程計測装置の要部構成を示すブロック図である。浸透性物質の浸透過程計測装置は、光源部１と、光合成・分割部２（合成部・分割部）と、測定光学系３と、参照光学系４と、検出部５と、信号処理制御部６とから概略構成されている。
【００１２】
光源部１は、光源１ａと、集光レンズ１ｂとから概略構成されている。光源１ａは、例えば、中心波長が０.７マイクロメートル〜２.０マイクロメートルの近赤外の波長域にあり、可干渉距離が２０マイクロメートル以下の広帯域光Ｐ１を発生する。その広帯域光Ｐ１は部分干渉性を有する。また、その広帯域光Ｐ１は、集光レンズ１ｂにより集光され、かつ、導光ファイバ２ａの入射端面２ａ'に集束されて、導光ファイバ２ａにより光合成・分割部２に導かれる。
【００１３】
光合成・分割部２は、例えば、ファイバカップラから構成されている。導光ファイバ２ａに導かれた広帯域光Ｐ１は、光合成・分割部２により測定光Ｐ２と参照光Ｐ３とに分割される。例えば、広帯域光Ｐ１はファイバカップラに入射することにより、その光量が１対１に分割される。測定光Ｐ２は測定光路としての導光ファイバ２ｂに導かれ、参照光Ｐ３は参照光路としての導光ファイバ２ｃに導かれる。
【００１４】
この光合成・分割部２は、光源部１からの光の光路を測定光Ｐ２の光路と参照光Ｐ３の光路とに分割する光分割部として機能する。また、光合成・分割部２は、計測対象媒体保持機構１２に保持された後述する計測対象媒体７による測定光Ｐ２の反射・散乱光と参照光Ｐ３とを合成して合成光を生成する光合成部として機能する。
【００１５】
図２Ａ、図２Ｂは、図１に示す測定光学系３の部分拡大図であり、計測対象媒体保持機構１２によりそれぞれ計測対象媒体７の裏面７ｂ及び表面７ａの観察状況を示している。
測定光学系３は、コリメートレンズ３ａ、ガルバノミラー（ガルバノスキャナ）３ｂ、３ｃ、コリメートレンズ３ｄ、試料台３ｅを有する。試料台３ｅには、計測対象媒体７が表裏から保持され、計測対象媒体７を表裏から観測する観測窓８が設けられている。計測対象媒体７は、例えば、シート状媒体としての紙、フィルム等である。
【００１６】
コリメートレンズ３ａは、導光ファイバ２ｂの入射・出射端面２ｂ'に臨んでいる。コリメートレンズ３ａは、導光ファイバ２ｂから射出された測定光Ｐ２を集光して平行光束Ｐ４に変換する。その平行光束Ｐ４はガルバノミラー３ｂ、３ｃに導かれる。
【００１７】
ガルバノミラー３ｂ、３ｃは、両方とも往復振動するため、３次元の断面（断層）画像データを取得することができる。なお、いずれかのガルバノミラー３ｂ、３ｃを駆動することにより１次元の断面画像データを取得することができる。
【００１８】
その平行光束Ｐ４は走査光としてコリメートレンズ３ｄに導かれる。このコリメートレンズ３ｄは、図２Ａ、図２Ｂに示すように、平行光束Ｐ４をスポット光Ｐ５に変換する役割を果たす。なお、このコリメートレンズ３ｄは、図２Ａ、図２Ｂに拡大して示すように、平行光束Ｐ４を常に計測対象媒体７に対して垂直方向から入射させてスポット光Ｐ５を形成する役割を有する。このように、計測対象媒体７に対して垂直方向から平行光束Ｐ４を入射させて結像させることにより、断面画像を正確に取得することが可能となる。
【００１９】
計測対象媒体７の表面７ａ、裏面７ｂは、図２Ａ、図２Ｂに拡大して示すように、観測窓８を通じてそのスポット光Ｐ５により、２次元的に走査される。その図２Ａ、図２Ｂにおいて、矢印Ｚはコリメートレンズ３ｄの光軸方向を示し、矢印Ｘ、Ｙはその光軸方向Ｚと直交する走査方向を示している。
【００２０】
その測定光学系３には、計測対象媒体７に浸透性物質９を塗布する塗布機構１０として、計測対象媒体７に向かって浸透性物質９を液滴として定量的に吐出する液体吐出装置が設けられている。ここで、浸透性物質９は、液体に限らず、計測対象媒体７に対して浸透性を有する物質であればよい。なお、液体としては、純水やインク液が用いられる。
また、この実施例においては、塗布機構１０は、計測対象媒体７に対して測定光Ｐ２が入射する面と反対側の面の側に設けられているが、この位置に限定されるものではない。
【００２１】
浸透性物質９は計測対象媒体７に付着すると、時間の経過に伴って計測対象媒体７に浸透する。図２Ａにおいて、浸透領域１１は、計測対象媒体７の表面７ａに浸透性物質９が付着して所定時刻が経過した時点における浸透性物質９の浸透領域を示している。
【００２２】
浸透領域１１は、時間の経過に伴って広がるとともに深く、つまり、厚み方向に浸透することになる。その浸透性物質９の計測対象媒体７への浸透状態の計測については、後に詳細に説明する。
【００２３】
スポット光Ｐ５は、その一部が計測対象媒体７の裏面７ｂにおいて散乱反射され、残りの一部は計測対象媒体７の内部に到達する。また、残余のスポット光Ｐ５は計測対象媒体７に吸収される。
【００２４】
その計測対象媒体７の内部に到達したスポット光Ｐ５は、その一部が浸透領域１１の浸透界面１１ａにおいて反射され、残りの一部はその浸透界面１１ａにおいて屈折され、その浸透領域１１の内部に到達する。ここで、浸透領域１１とは、計測対象媒体７の内部において空隙が浸透性物質９で満たされた状態の領域をいう。また、浸透界面１１ａとは、計測対象媒体７の内部において空隙が浸透性物質９で満たされていない状態の領域（非浸透領域）と浸透領域１１との境界面をいう。
【００２５】
その浸透界面１１ａにおいて反射された反射光、その計測対象媒体７の裏面７ｂにおいて反射された反射・散乱光は、コリメートレンズ３ｄにより集光され、平行光束Ｐ４又は測定光Ｐ２（戻り光ともいう）としてガルバノミラー３ｃ、３ｂに導かれる。
【００２６】
そのガルバノミラー３ｃ、３ｂに導かれた測定光Ｐ２は、コリメートレンズ３ａにより集束されて導光ファイバ２ｂの入射・出射端面２ｂ'に導かれ、この導光ファイバ２ｂを通って光合成・分割部２に達する。
【００２７】
参照光学系４は、コリメートレンズ４ａ、４ｂと参照ミラー４ｃとを有する。コリメートレンズ４ａは導光ファイバ２ｃの入射・出射端面２ｃ'に臨んでいる。コリメートレンズ４ａは入射・出射端面２ｃ'から射出された参照光Ｐ３を平行光束に変換する役割を果たす。この参照光Ｐ３はコリメートレンズ４ｂにより集光されて、参照光Ｐ３を全反射する参照ミラー４ｃに導かれる。
【００２８】
その参照ミラー４ｃにより反射された参照光Ｐ３は元の光路を通って導光ファイバ２ｃを経由して、光合成・分割部２に導かれる。
導光ファイバ２ｂから光合成・分割部２に導かれた測定光Ｐ２と導光ファイバ２ｃから光合成・分割部２に導かれた参照光Ｐ３とは合成されて干渉光Ｐ６として導光ファイバ２ｄを経由して検出部５に導かれる。なお、光合成・分割部２から計測対象媒体７までの光路長と、光合成・分割部２から参照ミラー４ｃまでの光路長は、互いに等しいが、後述する計測対象媒体７の断面画像が取得できる範囲内で差異を設けることができる。
【００２９】
その検出部５は、集光レンズ５ａ、５ｂ及び光電変換素子５ｃを有する。その干渉光Ｐ６は導光ファイバ２ｄの出射端面２ｄ'から射出され、集光レンズ５ａにより集光され、平行光束とされて集光レンズ５ｂに導かれ、この集光レンズ５ｂにより光電変換素子５ｃに集束される。
【００３０】
その光電変換素子５ｃは、その干渉光Ｐ６を光電変換し、その光電変換信号Ｓ１は信号処理制御部６に入力される。
その信号処理制御部６は、制御部６ａと、信号処理部（画像構築部）６ｂと、記憶部６ｃ（記憶手段）と、表示部６ｄとを有する。
制御部６ａは、光源１ａの発光制御と、ガルバノミラー３ｂ、３ｃの振動制御と、液体吐出装置の吐出制御と、光電変換信号Ｓ１の取得タイミング制御と、信号処理部６ｂ、記憶部６ｃ及び表示部６ｄの制御とを適宜実行する。その制御部６ａは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等のハードウエアと所定の制御プログラムとから構成されている。
【００３１】
信号処理部６ｂは光干渉断層法に従ったソフトウエアプログラムにより光電変換信号Ｓ１を処理する。また、信号処理部６ｂは、その光電変換信号Ｓ１に基づく画像強度データ（輝度データ）を用いて画像化することにより、計測対象媒体７の表面７ａから裏面７ｂにわたる３次元断面画像を構築するための画像構築部としての機能等を有する。さらに、信号処理部６ｂは浸透領域１１の浸透界面１１ａの位置を特定する特定手段としても機能する。
【００３２】
以下に、光干渉断層法に基づいた断面画像取得の基本的な概念を説明する。
光干渉断層法においては、光電変換素子５ｃとして例えば分光素子とラインセンサからなる光検出装置を用いる。
この光検出装置は、光源１ａから射出される光の波長帯の全域にわたってスペクトルを検出できる。
【００３３】
干渉光Ｐ６には、計測対象媒体７の裏面７ｂ及び内部からの戻り光である測定光Ｐ２と参照光Ｐ３とが含まれている。
ここで、測定光学系３において、光合成・分割部２から参照ミラー４ｃまでの光路長と等しい光路長となる位置からのみ戻り光が発生した場合、光検出装置においてスペクトル干渉を観測できる。
この状態で、光合成・分割部２から参照ミラー４ｃまでの光路長を固定したまま、戻り光が発生する位置を光軸方向に変化させると、光合成・分割部２から参照ミラー４ｃまでの光路長と光合成・分割部２から戻り光の発生する位置までの光路長とに差が生じる。この光路差が増すほど観測されるスペクトル干渉の干渉縞間隔は狭くなる。
すなわち、観測される干渉縞間隔は戻り光の発生する位置によって決まる。
【００３４】
干渉光Ｐ６には、計測対象媒体７の裏面７ｂ及び内部のあらゆる位置からの戻り光が合成されているため、観測されるスペクトル干渉にもあらゆる縞間隔の干渉縞が現れる。
このスペクトル干渉の光電変換信号Ｓ１を信号処理部６ｂにおいてフーリエ変換処理する。このフーリエ変換処理により、スペクトル干渉に含まれるあらゆる間隔の干渉縞が分解され、これにより、戻り光の発生位置が特定される。
【００３５】
また、スペクトル干渉の振幅は、戻り光の光の強度によって決まる。フーリエ変換処理後の信号（フーリエ変換信号という）において、ある戻り光の発生位置に対応するフーリエ変換信号の信号強度が相対的に大きいことは、その戻り光の発生位置においての反射または散乱光の強度が相対的に大きいことを意味する。
フーリエ変換信号の信号強度に応じて、輝度値分布を決定すれば、計測対象媒体７の厚み方向の分布が１次元断面画像として取得できる。
ガルバノミラー３ｂ、３ｃを駆動しながら得られたスペクトル干渉データに対して、この一連の処理を行えば、計測対象媒体７の２次元的な断面画像が、計測対象媒体７の裏面７ｂや内部の反射又は散乱光の強度分布として取得できる。
【００３６】
記憶部６ｃはその断面画像を時系列順に記憶する機能と、信号処理部６ｂが信号処理を行うのに必要なソフトウエアプログラムを格納する機能とを有する。加えて、記憶部６ｃは、信号処理部６ｂが行う境界領域（浸透界面１１ａ）の位置の特定に必要なデータ、浸透速度を計算するのに必要なデータ、例えば、断面画像のスケールや断面画像取得時刻等を記憶する機能をも有する。表示部６ｄは、少なくとも断面画像を表示する機能を有する。
【００３７】
計測対象媒体７は表面７ａ及び裏面７ｂから少なくとも２枚の観測窓８付き試料台３ｅによって挟持されている。この計測対象媒体保持機構１２には、回転機構１３が設けられている。例えば、この計測対象媒体保持機構１２は、計測対象媒体７の表面７ａ上に位置する直線を回転中心として１８０度回転し、計測対象媒体７を表裏反転するような挙動をとる。
【００３８】
ここで、計測対象媒体７の裏面７ｂに照射したスポット光Ｐ５が、計測対象媒体７の表面７ａに測定するのに必要十分な量だけ到達しない場合、光干渉断層計測では計測対象媒体７の裏面７ｂから表面７ａにわたった厚み方向の断層画像を取得することができない。計測対象媒体７の表面７ａに測定するのに必要十分な量だけ到達しない場合とは、例えば大きな厚みを持った計測対象媒体７の浸透過程を観察する場合である。
【００３９】
この場合、浸透性物質９の塗布面である計測対象媒体７の表面７ａ付近の位置に相当する戻り光としての測定光Ｐ２が、その往路及び復路である計測対象媒体７の裏面７ｂ側の厚みにより減衰し微弱となるため、断層画像を得るのに十分な光強度が得られない。したがって、浸透性物質９を塗布した時点から浸透界面１１ａが測定可能領域に到達する時点までは、浸透状態を把握できないことになる。ここで、測定可能領域とは、十分な光強度が得られ、断層画像が取得できる断層画像上の領域及びそれに相当する計測対象媒体７中の領域をいう。
【００４０】
そのような場合は、計測対象媒体７へ浸透性物質９を塗布した直後に回転機構１３を動作させ、計測対象媒体７の表裏を反転させる。このときスポット光Ｐ５は、計測対象媒体７の表面７ａに照射されることとなる。そして、スポット光Ｐ５は、表面７ａに残った浸透性物質９、次第に裏面７ｂ側へと浸透性物質９が浸透し拡大する浸透領域１１、浸透性物質９が浸透していない非浸透領域の順に通過し、これらの距離（厚み）の情報が断層画像として捉えられることになる。
【００４１】
図３Ａないし図３Ｅに、大きな厚みを持った計測対象媒体７の表面７ａに浸透性物質９を塗布し、計測対象媒体７に対してスポット光Ｐ５を照射したときの断層画像の概略図を示した。図３Ｂにおいて、浸透性物質９は計測対象媒体７上に矩形状に留まり、媒体中へ均等に浸透するものとして簡略的に図示するものである。
【００４２】
図３Ａは、浸透性物質９を滴下する前の計測対象媒体７の断層画像であり、計測対象媒体７の表面７ａにスポット光Ｐ５を照射した場合の断層画像である。詳細には、上下の層に分かれ、上の層は白、下の層は白黒のグラデーションとなっているが、下の層が計測対象媒体７の断層である。上層部分（空白部分）と下層である計測対象媒体７の断層（白黒のグラデーション）との境界は計測対象媒体７の表面７ａである。図中の破線は測定可能領域の端部位置を示し、この線より上側である計測対象媒体７の表面７ａ側でのみ、浸透評価が可能な断層画像が取得される。
【００４３】
この図３Ａの状態から、回転機構１３によって計測対象媒体７の表裏を反転させ、表面７ａに浸透性物質９を塗布する。その後、すぐに再度表裏を反転させた後の状態が図３Ｂである。
【００４４】
図３Ｂに示すとおり、断層画像は浸透性物質９が塗布された位置の厚み方向について状態が変化する。浸透性物質９が計測対象媒体７の表面７ａに付着すると、その屈折率の影響により断層画像の表面が窪んだように見え、その下部の計測対象媒体７内部の断層画像もそれに合わせて歪みが発生する。また、浸透性物質９と空気の界面では強い反射光が発生し断層画像上でも界面が観測できる。
【００４５】
浸透性物質９が浸透し始めると図３Ｃのように変化し、浸透領域１１では計測対象媒体７中の空隙に浸透性物質９が充填され、スポット光Ｐ５の透過性が上昇する。そのため断層画像中では浸透領域１１に相当する位置の画像の輝度が低下する。さらに浸透が進行すると、図３Ｄのようになり、やがて浸透領域１１は測定可能領域の端部にまで達し、これ以降の浸透挙動は把握できなくなる。
【００４６】
浸透界面１１ａが測定可能領域の端部にまで達したら、回転機構１３によって再び計測対象媒体７の表裏を反転させ、計測対象媒体７の裏面７ｂから観察を行う。表面７ａからの測定可能領域と裏面７ｂからの測定可能領域が重複していれば、図３Ｅのように、浸透界面１１ａの移動を断層画像として時系列的にシームレスに取得することができる。ただし、回転機構１３の動作中の浸透挙動は取得できず、不連続なデータとなる。
【００４７】
計測対象媒体７の表面７ａからの測定可能領域と裏面７ｂからの測定可能領域によって計測対象媒体７の厚み方向全域を網羅できない場合、裏面７ｂからの観察を行っても直ちに浸透領域１１が確認できるとは限らない。その場合は浸透界面１１ａが裏面７ｂからの測定可能領域に到達するまで測定を継続するか、または、予め計測対象媒体７の裏面７ｂを切削して実質的な厚さを縮小して、あらためて観察を行う。
【００４８】
測定に使用するコリメートレンズ３ｄのワーキングディスタンスや塗布機構１０と計測対象媒体７との距離によっては、回転機構１３の動作時に計測対象媒体保持機構１２がコリメートレンズ３ｄや塗布機構１０に機械的に干渉してしまう。そこで、退避手段として、例えば計測対象媒体保持機構１２を、計測対象媒体７の表面７ａと水平方向である紙面垂直方向（Ｙ方向）へ移動し、表裏反転させた上で元の位置に戻すという動作を行っても良い。
【００４９】
この実施例では、計測対象媒体７の裏面７ｂに図２Ａ、図２Ｂに示すように散乱抑制透明物体１４が設けられている。この散乱抑制透明物体１４には、計測対象媒体７に対して浸透しにくい物質として、例えば、広帯域光Ｐ１に対して透明性の高い粘着材料を有する粘着性シートを用いる。
ここで、粘着性シートを用いるのは、計測対象媒体７の裏面７ｂにおける反射を避けるために、密着状態を作る必要があるからである。このような散乱を避けると、透過光量の割合が増し、断層画像のＳ/Ｎ比を向上させることができる。なお、粘着性シートは柔軟性を有するものが良い。
【００５０】
計測対象媒体７の裏面７ｂからの散乱光、反射光等の戻り光が過度に大きい場合には、計測対象媒体７の内部に侵入するスポット光Ｐ５の光量が相対的に少なくなる。このため、断層画像の構築の際に支障を生じるおそれがある。これに対して、散乱抑制透明物体１４を設けると、計測対象媒体７の裏面７ｂからの散乱自体が抑制されるため、計測対象媒体７の内部に導かれるスポット光Ｐ５の光量が相対的に増加する。
【００５１】
また、散乱抑制透明物体１４の表面１４ａからの散乱・反射光と計測対象媒体７の裏面７ｂからの散乱・反射光とは、裏面７ｂと表面１４ａとが離間しているため、分離が容易である。したがって、計測対象媒体７の裏面７ｂからの戻り光に基づく画像強度のデータの取得が容易となる。
【００５２】
なお、散乱抑制透明物体１４を計測対象媒体７の裏面７ｂに貼り付けるのが困難な場合には、裏面７ｂからの散乱光を減少させるために、裏面７ｂそのものを滑らかに仕上げる方法を採用することもできる。
【００５３】
このように、この実施例では、計測対象媒体７の裏面７ｂからの強い戻り光に計測対象媒体７の内部からの散乱・反射光が埋もれるのが防止される。したがって、計測精度が向上し、断面画像を鮮明に構築できる。
【００５４】
計測対象媒体７の裏面７ｂからの測定によって観察された浸透挙動は、例えば、浸透前の断層画像と浸透後の断層画像との比較によって、浸透性物質９を塗布した時点からの経過時間に対する浸透界面１１ａの移動量として定量化することができる。浸透以前の断層画像に対して浸透後の断層画像は浸透領域１１においてのみ、画像の輝度が変化しているので、その部分を画像処理的に領域抽出し端部を浸透界面１１ａとして扱う。
【００５５】
計測対象媒体７の表面７ａからの測定によって観察された浸透挙動は、上記の方法では正しく定量することができない。なぜなら、断層画像中の非浸透領域の中に浸透領域の影響を受けて画像輝度が変化する部分が存在するためである。この場合は、断層画像の数値データを計測対象媒体７の厚み方向に順に走査して読み取り、その信号（干渉強度信号）の形状の特徴から浸透界面１１ａの位置を特定する。
【００５６】
図４Ａは、浸透性物質９が付着浸透する前の計測対象媒体７の厚み方向の干渉強度信号分布である。ここで、Ｚは、計測対象媒体７の厚み方向であり、コリメートレンズ３ｄの光軸方向でもある。Ｚ１は、計測対象媒体７の表面７ａの位置である。浸透性物質９が付着浸透する前であるため、表面７ａからの反射・散乱光（戻り光）が最も大きく、表面７ａと空気との界面では反射・散乱光により鋭く立ち上がる直線となる。Ｚ１より厚み方向に行くに連れて計測対象媒体７の裏面７ｂ側に近づいていき、裏面７ｂ側ほど干渉信号強度は減衰している。
【００５７】
図４Ｂは、浸透性物質９が付着したときの干渉強度信号分布であり、計測対象媒体７上の浸透性物質９の表面の強い反射光と浸透性物質９中で発生する散乱光による微弱な信号が存在する。Ｚ２は、計測対象媒体７上の浸透性物質９の表面の位置である。浸透性物質９の屈折率と空気の屈折率が異なるため、断層画像上では計測対象媒体７の表面７ａの位置Ｚ１が、浸透性物質９が付着する前と比較して厚み方向に移動する。
【００５８】
浸透性物質９が計測対象媒体７へ浸透すると干渉強度信号分布は図４Ｃのようになり、白抜き矢印で示した箇所が浸透界面１１ａであると判断することができる。さらに浸透が進行し計測対象媒体７の表面７ａ上に浸透性物質９が見られなくなると、干渉強度信号分布は図４Ｄのようになる。この場合においても白抜き矢印で示した箇所が浸透界面１１ａの位置である。
【００５９】
図４Ｅにおいて、Ｚ３とＺ１の間が測定可能領域である。図４Ｅのように浸透界面１１ａが測定可能領域外となった場合には、特有の信号形状が、干渉強度信号分布上の浸透界面１１ａにノイズレベルに埋もれてしまうため、浸透界面１１ａの位置の特定精度（推定精度ともいう）が低下する。このとき計測対象媒体７を表裏反転させて裏面７ｂから測定し、以降は先述の方法で浸透界面１１ａの定量を行う。
【００６０】
計測対象媒体７の表面７ａから断層画像を取得した場合は、浸透性物質９の層、計測対象媒体７の浸透領域１１（すなわち、浸透性物質９が浸透した計測対象媒体７）の屈折率増大により、浸透界面１１ａの位置がそれぞれの厚みの分だけ移動する。そのため、この移動量（変位量）の補正を行う必要がある。
【００６１】
予め、浸透性物質９や浸透性物質９が浸透した計測対象媒体７の実際の厚みに対して断層画像上の厚みがどの程度であるかを計測し、光路長増大率を計算しておき、記憶部６ｃに蓄積させておく。そして、浸透界面１１ａの定量を行う際に、浸透性物質９の層や計測対象媒体７の浸透領域１１の断層画像上での厚みは干渉強度信号分布から求めることができるので、それぞれの厚みに対して光路長増大率を除算してやればよい。この操作により、実際の浸透界面１１ａ、すなわち、計測対象媒体７の表面７ａからの浸透の深さが求められる。
【００６２】
計測対象媒体７の表面７ａと裏面７ｂを反転させたときに、それぞれ取得される断層画像上での表面位置と裏面位置は予め較正されている。そのため、表裏を反転させて表面側からと裏面側からの２つの断層画像を取得すれば計測対象媒体７の厚みが把握できる。加えて、表裏それぞれの方向から取得した断層画像から算出した浸透界面１１ａの時系列変化の情報も絶対値として比較可能であり、時刻暦としてひとつのグラフにまとめて表示することが可能である。
【００６３】
図５のグラフがその例である。縦軸は浸透界面１１ａ、横軸は時刻ｔを表示するものである。ｔ１は浸透性物質９を計測対象媒体７の表面７ａに塗布した時点であり、その後、回転機構１３の動作によって計測対象媒体７の表裏を反転させ、ｔ２からｔ３の間は計測対象媒体７の表面７ａから観察する。そして、ｔ３の時点で再び計測対象媒体７の表裏を反転させ、ｔ４以降は計測対象媒体７の裏面７ｂから観察する。
【００６４】
ｔ３からｔ４の間のように、回転機構１３の動作によって断層画像が取得できずに数値が欠落した時間の浸透界面１１ａの変化は、例えば毛管への液体の浸透を表す物理式であるＬｕｃａｓ−Ｗａｓｈｂｕｒｎ式を参考に数学的に補間してもよい。あるいは、前後の値の変化から補間して記憶又は表示してよい。
以上のように、計測対象媒体７の表面７ａから裏面７ｂにわたった浸透性物質９の浸透が、浸透界面１１ａの移動量として定量評価することが可能となる。
【００６５】
このように、この実施例によれば、回転機構１３によって計測対象媒体７の表裏を反転させることにより、表面７ａ及び裏面７ｂの両側から測定光Ｐ２を照射し、浸透性物質９が表面７ａから裏面７ｂにわたって浸透していく挙動を計測することができる。したがって、測定光Ｐ２が計測対象媒体７の厚み方向にわたって十分に透過しない場合においても、厚み方向にわたった浸透界面１１ａの移動を観察又は特定することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…光源部、２…光合成・分割部（合成部、分割部）、３…測定光学系、
４…参照光学系、５…検出部、７…計測対象媒体、９…浸透性物質、１０…塗布機構、
１２…計測対象媒体保持機構（計測対象媒体保持手段）、１３…回転機構、
６ｂ…信号処理部（画像構築部）、６ｄ…表示部、
Ｐ２…測定光、Ｐ３…参照光、Ｐ５…スポット光、
Ｓ１…光電変換信号
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６７】
【特許文献１】特開２００５−１２７９３８
【特許文献２】特開２０１１−２４０１５５
【図１】
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【図２Ａ】
2016121965.tif 000004
【図２Ｂ】
2016121965.tif 000005
【図３Ａ】
2016121965.tif 000006
【図３Ｂ】
2016121965.tif 000007
【図３Ｃ】
2016121965.tif 000008
【図３Ｄ】
2016121965.tif 000009
【図３Ｅ】
2016121965.tif 000010
【図４Ａ】
2016121965.tif 000011
【図４Ｂ】
2016121965.tif 000012
【図４Ｃ】
2016121965.tif 000013
【図４Ｄ】
2016121965.tif 000014
【図４Ｅ】
2016121965.tif 000015
【図５】
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