(57)【要約】【課題】フィルムや紙などのシート状媒体に対して、媒体に塗布された液体などの材料の媒体への浸透過程を様々な浸透速度において高い時間分解能で、非破壊計測又は観察する。【解決手段】光干渉断層計測装置１は、光源６と、観測光学系２と、参照光学系３と、処理制御部２０とを備える。光源６からの光はファイバカプラ７により測定光と参照光に分割される。測定光は搬送装置１１により搬送されつつ液体塗布装置１８で塗布物が塗布されるシート状の計測対象物１２に照射される。処理制御部２０は、ファイバカプラ７で結合された計測対象物１２からの戻り光と参照光学系３からの戻り光との干渉光に基づいて断層画像を形成する。また、処理部２２において、搬送速度と断層画像上の浸透界面位置に基づいて、時系列の浸透界面位置変化を判断する。【選択図】図１
2017020907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部からの光を測定光と参照光とに分割する光分割部と、
前記参照光を参照ミラーに照射して参照ミラーからの戻り光を取得する参照光学系と、
前記測定光を計測対象物に照射して前記計測対象物による反射光又は散乱光による戻り光を取得する観測光学系と、
前記参照ミラーからの戻り光と前記計測対象物からの戻り光とを結合する光結合部と、
前記光結合部で結合された光の干渉信号を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果を処理する処理部と、
を備え、光干渉断層計測法により前記計測対象物の内部状態を計測する計測装置であって、
前記干渉信号に基づく前記計測対象物の内部状態の計測時に、前記計測対象物を前記測定光の照射方向と交差する方向に搬送する搬送手段と、
搬送中の前記計測対象物に塗布物を塗布する塗布手段と、
を備えることを特徴とする計測装置。
【請求項２】
前記計測対象物は膜状若しくは板状の物体、又は印刷媒体であり、前記塗布手段が塗布する塗布物は液体であることを特徴とする請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記塗布手段は、前記計測対象物を間に挟んで前記測定光の照射側とは反対側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記塗布手段は、前記搬送方向と交差する方向に沿って前記塗布物を線状に塗布することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の計測装置。
【請求項５】
前記計測対象物に対する塗布物の塗布面内において前記搬送方向と直交する方向を第一の方向とした場合、前記処理部は前記第一の方向と交差する第二の方向における前記計測対象物の断層画像を生成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記処理部は、前記塗布物の塗布時における前記断層画像と、前記塗布物の非塗布時における前記断層画像との差分である差分断層画像を生成すること特徴とする請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記処理部は、前記計測対象物の搬送速度と、前記断層画像から得られる基準位置から特定位置までの搬送方向距離、前記基準位置における前記塗布物の浸透深さ、及び前記特定位置における前記塗布物の浸透深さと、に基づいて、前記塗布物の浸透速度を算出することを特徴とする請求項５又は６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記搬送手段は、前記計測対象物の搬送速度を変更可能であることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記光源部が出力する光は、中心波長が近赤外の波長域に属した広帯域光であることを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の計測装置。
【請求項１０】
光源部と、
前記光源部からの光を測定光と参照光とに分割する光分割部と、
前記参照光を参照ミラーに照射して参照ミラーからの戻り光を取得する参照光学系と、
前記測定光を計測対象物に照射して前記計測対象物による反射光又は散乱光による戻り光を取得する観測光学系と、
前記参照ミラーからの戻り光と前記計測対象物からの戻り光とを結合する光結合部と、
前記光結合部で結合された光の干渉信号を検出する光検出部と、
前記光検出部の検出結果を処理する処理部と、
を備え、光干渉断層計測法により前記計測対象物の内部状態を計測する計測装置における計測方法であって、
前記測定光の照射方向と交差する方向に搬送中の前記計測対象物に塗布物を塗布しつつ、前記干渉信号に基づいて前記計測対象物の内部状態の計測を行うことを特徴とする計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、搬送中の媒体への塗布材料の浸透過程を非破壊で計測する計測装置、及び計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィルムやコート紙などのシート状の媒体にインクなどの液滴を塗布することにより文書や画像、あるいは電子回路のような機能性部材を形成するプリンタ及び印刷機が提供されている。このような装置においては、形成される画像品質や液滴塗布量の最適化、機能性部材の信頼性向上のため、媒体の厚さ方向における液滴の浸透状態を評価することがある。液滴の浸透状態を評価する手法として光干渉断層計測法が知られている。
【０００３】
特許文献１には、光干渉断層計測法を用いて媒体の裏面から液体が浸透する様子を断層画像として取得し、これを解析することで浸透界面位置の時間変化、即ち浸透速度を定量する技術が記載されている。即ち、特許文献１に記載の浸透過程計測装置は、光源部と、光源部からの光を参照光の光路と測定光の光路とに分割する光分割部と、参照光の光路に設けられた参照光学系と、測定光の光路に設けられかつ計測対象媒体を計測する測定光学系と、計測対象媒体による測定光の反射・散乱光と参照光学系からの参照光とを合成する光合成部と、光合成部により合成された合成光を検出して光電変換信号を出力する検出部と、光電変換信号を用いて計測対象媒体の断面を画像化する画像構築部と、画像構築部により画像化された断面画像を表示する表示部と、計測対象媒体に浸透性物質を塗布する塗布手段と、を備え、浸透性物質を計測対象媒体の裏面に塗布しながら浸透状態の計測を行う。
【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、特許文献１に記載の技術では、時間分解能より短い時間で生ずる浸透挙動を計測することが容易ではない。光干渉断層計測においては、短時間での挙動を把握するために、一般に高速で干渉測定光を検出できる光検出器を使用したり、測定光の機械的走査を光学的走査に置き換えたりすることで時間分解能を向上する工夫がなされる一方、測定可能な時間が短くなったり、測定感度が低下したり、装置部材のコストが増大したりするという問題点もあった。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、媒体を破壊することなく、媒体に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測することができる計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、光源部と、前記光源部からの光を測定光と参照光とに分割する光分割部と、前記参照光を参照ミラーに照射して参照ミラーからの戻り光を取得する参照光学系と、前記測定光を計測対象物に照射して前記計測対象物による反射光又は散乱光による戻り光を取得する観測光学系と、前記参照ミラーからの戻り光と前記計測対象物からの戻り光とを結合する光結合部と、前記光結合部で結合された光の干渉信号を検出する光検出部と、前記光検出部の検出結果を処理する処理部と、を備え、光干渉断層計測法により前記計測対象物の内部状態を計測する計測装置であって、前記干渉信号に基づく前記計測対象物の内部状態の計測時に、前記計測対象物を前記測定光の照射方向と交差する方向に搬送する搬送手段と、搬送中の前記計測対象物に塗布物を塗布する塗布手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、媒体を破壊することなく、媒体に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る光干渉断層計測装置の光学系及び制御系を示す概略図である。
【図２】同光干渉断層計測装置の観測光学系周辺の位置関係を示す概略図である。
【図３】同光干渉断層計測装置で取得した計測対象媒体搬送速度に対する取得断層画像の差異を示す概略図である。
【図４】同光干渉断層計測装置で取得した各搬送速度設定において判断された透界面位置の時刻暦を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を図面に示した実施の形態に詳細に説明する。
本発明は、媒体を破壊することなく、媒体に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測するため以下の構成を有する。
即ち、本発明の計測装置は、光干渉断層計測法を用いて計測対象物の内部状態を計測するための計測装置であって、光を発生させる光源部と、前記光源からの光を参照光と測定光に分割する分割部と、前記計測対象物からの反射光又は散乱光と前記参照光との結合光を検出する検出部と、前記検出部で検出した信号を処理したのち表示する処理部と、を備えた計測装置において、前記計測装置には、前記計測対象物に材料を塗布する塗布手段と、前記計測対象物を搬送する搬送手段が設けられており、前記材料を前記計測対象物に連続的に塗布しながら、前記搬送手段により搬送中の前記計測対象物の内部状態計測を行うことを特徴とする。
以上の構成を備えることにより、媒体を破壊することなく、媒体に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測することができる。
【００１０】
まず本発明の技術背景及び概要について説明する。
液体を吸収するシート状の媒体である計測対象物の片面に塗布物として液体を塗布すると、液体は塗布面から計測対象物深さ方向に時間の経過に伴って浸透していく。このとき、液体の浸透が完了するまで、即ち液体浸透界面が液体塗布面とは反対側に達するまで、又は液体浸透界面の移動が終了するまでに要する時間は、計測対象物と塗布する液体の組み合わせによってミリ秒程度から数時間以上まで様々である。
光干渉断層計測法においては、計測対象物の表面や内部に照射した光の反射光、あるいは散乱光を光の干渉を利用して検出し、検出した干渉信号を電気信号に変換し、電気信号を信号強度に基づいて輝度値に変換する。これにより、計測対象物の内部構造や内部状態を断層画像として知ることができる。
【００１１】
計測対象物の一部に液体が浸透した状態で断層画像を取得すると、浸透していない状態で取得した断層画像と比較して、液体が浸透している領域の画像強度は変化している。計測対象物への液体の浸透は、計測対象物内部の微細な空隙が液体で次第に満たされていくことで進んでいく。計測対象物内部の空隙の界面に光が照射されると、空気と計測対象物との間には屈折率差があるため、フレネルの関係式に基づいて反射光と透過光にある割合で分割される。
【００１２】
しかし、液体が浸透し液体で満たされた空隙の界面に光が照射された場合、一般に液体と計測対象物の屈折率差は空気と計測対象物の屈折率差と比較して異なるため、照射光が反射光と透過光に分割される割合も変化する。したがって、断層画像に基づいて液体の浸透が進んだ領域を知るためには、液体を浸透させた状態（液体の塗布時）における断層画像と、液体を浸透させていない状態（液体の非塗布時）における断層画像と比較した差分断層画像を生成し、輝度値に一定以上の差分が発生している箇所を見つければよいことになる。
【００１３】
本発明では一定速度で搬送されるシート状の媒体に連続的に液体を塗布し、計測対象物の液体塗布面上の搬送方向と直交する軸を含まない面である撮像面を断層画像として取得する。これにより、差分断層画像上の搬送方向成分を含む軸（距離を表す）のひとつを媒体搬送速度の軸方向成分で除することで時間軸に変換する。また、差分断層画像上の搬送方向軸と垂直な軸（距離を表す）を、計測対象物の厚み（深さ）方向軸に射影することで、液体塗布後経過時間に対する液体の浸透深さの変化、即ち浸透速度特性を計測することができる。
【００１４】
また、本発明によれば、計測対象物の搬送速度を調整したり、計測対象物に対する撮像面の位置関係を調整したりすることで浸透速度特性を計測できる時間領域を制御することができる。このため、浸透速度の異なる液体と計測対象物の組み合わせにおいても、光干渉断層計測の断層画像取得速度を変化させることなく、高い時間分解能で浸透速度特性を計測することができる。
【００１５】
＜実施形態＞
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。図１は本発明の実施形態に係る光干渉断層計測装置の光学系及び制御系を示す概略図である。本発明の実施形態に係る計測装置である光干渉断層計測装置１は、観測光学系２と、参照光学系３と、干渉計部４と、搬送装置１１と、液体塗布装置１８と、処理制御部２０とを備える。
【００１６】
干渉計部４は、光源部である光源６と、光分割部と光結合部を兼ねるファイバカプラ７と、光検出部１４とを備える。光源６は、中心波長が近赤外の波長域に属した広帯域光を発生させる。例えば、光源６が発生させる光は、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である。
ファイバカプラ７は、光分割手段及び光結合手段として機能する。ファイバカプラ７は、導光ファイバ７ａ、測定光ファイバ７ｂ、参照光ファイバ７ｃ、測定ファイバ７ｄ、光分割結合部７ｅを備える。光源６からの光は、導光ファイバ７ａに入射され、光分割結合部７ｅで測定光と参照光とに分割されて、測定光が測定光ファイバ７ｂから、参照光が参照光ファイバ７ｃから射出される。測定光ファイバ７ｂからの光は観測光学系２に入射され、参照光ファイバ７ｃからの光は参照光学系３に入射される。
観測光学系２からの戻り光は測定光ファイバ７ｂを経て光分割結合部７ｅに至り、参照光学系３からのからの戻り光は参照光ファイバ７ｃを経て光分割結合部７ｅに至る。これらの光は光分割結合部７ｅで結合され、測定ファイバ７ｄから射出される。この射出された光は光検出部１４に入射し、光検出部１４は測定ファイバ７ｄからの結合光の干渉状態を検出する。光検出部１４は光電変換素子で構成される。
【００１７】
観測光学系２は、レンズＬ２と、ガルバノスキャナ８と、走査レンズ１０とを備える。測定光ファイバ７ｂからの測定光は、レンズＬ２を経てガルバノスキャナ８で走査される。ガルバノスキャナ８は２台のガルバノミラー８ａ、８ｂを備える。ガルバノミラー８ａ、８ｂは、制御部２１によって駆動制御される。
本例においてガルバノミラー８ａ、８ｂは、両者とも往復振動駆動される。このようにガルバノミラー８ａ、８ｂを駆動することにより２次元及び３次元の断面画像データを取得することができる。
【００１８】
レンズＬ２は、測定光ファイバ７ｂから射出された光を平行光束に変換する。平行光束は測定光として走査レンズ１０に入射する。走査レンズ１０は、ガルバノスキャナ８からの平行光束を常に計測対象物１２に対して垂直方向から入射させてスポット光を形成する役割を有する。このように、計測対象物１２に対して垂直方向から平行光束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できる。計測対象物１２からの戻り光は、走査レンズ１０、ガルバノスキャナ８を経てレンズＬ２から測定光ファイバ７ｂに入射される。
【００１９】
また、参照光学系３は、レンズＬ３、レンズＬ４、参照ミラー１３を備える。参照光ファイバ７ｃからの参照光は、レンズＬ３、Ｌ４を経て参照ミラー１３に照射され、参照ミラー１３で全反射されてレンズＬ４、レンズＬ３を経て参照光ファイバ７ｃに戻る。
【００２０】
搬送装置１１は計測対象物１２を、計測対象物１２に照射される測定光の照射方向と交差する所定の搬送方向に搬送する。計測対象物１２は、膜状若しくは板状の物体、又は印刷媒体である。液体塗布装置１８は、計測対象物１２の内部状態の計測時に、計測対象物１２を間に挟んで、測定光の照射側である走査レンズ１０とは反対側の面に液体を塗布する。
【００２１】
処理制御部２０は制御手段である制御部２１、処理部２２、記憶部２３、表示部２４を備える。制御部２１はＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えるコンピュータとして構成されている。制御部２１においては、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部２３に記憶された所定のプログラムを読み出してＲＡＭに展開して実行することにより、各手段の機能を実現する。
処理部２２は、光検出部１４で取得された信号を光干渉断層法に基づいたプログラムにより処理する。記憶部２３は計測により取得した信号データや断層画像を格納する。また、表示部２４は計測により取得した信号データや断層画像を表示する。
【００２２】
光干渉断層計測装置１において、光源６から出力された光はレンズＬ１を通してファイバカプラ７の導光ファイバ７ａの端部に導かれる。この光は光分割結合部７ｅ内で分割され、それぞれ測定光ファイバ７ｂを経て観測光学系２へ、参照光ファイバ７ｃを経て参照光学系３へと向かう。観測光学系２へ向かった光はレンズＬ２を通して平行ビームとされた後、ガルバノスキャナ８により計測対象物１２に照射され、計測対象物１２の表面に沿って走査される。
ここで、ガルバノスキャナ８の動作について説明する。図１中、左右方向（計測対象物１２の搬送方向に沿った方向）をｘ軸方向、図１の紙面に垂直な方向をｙ軸方向、図１中上下方向をｚ軸方向と仮定する。ガルバノスキャナ８は２台のガルバノミラー８ａ、８ｂを備える。一方のガルバノミラー８ａは、ｚ軸を中心に（ｚ軸周りに）往復揺動し、測定光をｘｙ平面内で搬送方向と交差する方向に走査する。また、他方のガルバノミラー８ｂは、ｙ軸を中心に（ｙ軸周りに）往復揺動し、測定光をｘｙ平面内で搬送方向に走査する。この動作により、ガルバノスキャナ８は計測対象物１２に対して測定光を少なくとも搬送方向に走査した３次元の断面画像データを取得することができる。なお、２つのガルバノミラーの揺動方向は入れ替えても構わない。
光干渉断層計測装置１では、少なくとも一方のガルバノミラー、例えばガルバノミラー８ｂをｙ軸周りに揺動させることにより、測定光を計測対象物１２の搬送方向に走査して２次元以上の断面画像データを取得する。なお、測定光の走査方向は、少なくとも計測対象物１２の面内（ｘｙ平面内）において、搬送方向と直交しない方向であればよい。即ち、搬送方向と直交する方向（ｙ軸方向）を第一の方向とした場合に、測定光は第一の方向と交差する第二の方向に走査されればよい。これにより、少なくとも搬送方向成分を含む断面画像データを得られる。
また、ガルバノスキャナ８は制御部２１によって駆動制御される。計測対象物１２は搬送装置１１によって一定方向（図１中右方向）に搬送されている。計測対象物１２に照射された光は計測対象物１２の表面及び内部における反射及び散乱によって一部の光が、観測光学系２を介してファイバカプラ７へと戻る。一方、参照光学系３へ向かった光は、レンズＬ３とレンズＬ４を通して参照ミラー１３へ照射、反射され、参照光学系３を介して、ファイバカプラ７とへ戻る。
【００２３】
観測光学系２及び参照光学系３のそれぞれからの戻り光はファイバカプラ７の光分割結合部７ｅ内で干渉し、レンズＬ５とレンズＬ６を通して光検出部１４へ入力される。光検出部１４によって検出された干渉信号は電気信号に変換され、処理制御部２０へ取り込まれたのち、処理部２２の信号処理によって断層画像化され、そのデータは記憶部２３に記憶され、表示部２４に適宜表示される。
【００２４】
このような構成により、光干渉断層計測装置１は、制御部２１によってガルバノスキャナ８、搬送手段である搬送装置１１及び塗布手段である液体塗布装置１８を駆動して、計測対象物１２に液体塗布装置１８から塗布しつつ液体が計測対象物１２に浸透した状態又は浸透する過程を計測できる。なお、搬送装置１１は、計測対象物１２の搬送速度を自在に変更可能である。搬送速度の制御は、制御部２１によって実行される。
【００２５】
図２は本実施形態に係る光干渉断層計測装置の観測光学系周辺の位置関係を示す概略図である。この図は観測光学系２の一部を測定光の光軸と直交する方向から見た状態を示している。
測定光は走査レンズ１０通して計測対象物１２へ照射される。計測対象物１２は搬送装置１１により速度ｖで一方向に搬送されている。このため、液体は計測対象物１２中を搬送されながら浸透していく。断層画像の取得中は速度ｖを一定に保持するため、断層画像の取得タイミングや単位時間当たりの断層画像取得数によらず、見かけ上同様の浸透領域３２の形状をもつ断層画像を経時的に取得できる。図２において、液体塗布装置１８から吐出された液滴３０は、搬送装置１１で搬送される計測対象物１２に塗布物３１として塗布される。そして、塗布物３１は計測対象物１２の基体３３内に浸透し、基体３３内に浸透領域３２が形成される。
ここで、液体塗布装置１８は、液体を計測対象物１２に対して搬送方向と交差する方向に沿って線状に塗布することにより、液体が計測対象物１２の塗布面において面状に広がるようにする。これにより、ガルバノスキャナ８による走査位置の調整が容易になる。
【００２６】
図３は本実施形態に係る光干渉断層計測装置で取得した計測対象媒体搬送速度に対する取得断層画像の差異を示す概略図である。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の順に時間が経過している。尚、各図では塗布された塗布物自体の像（計測対象物に浸透していない塗布物の像）は省略している。液体塗布位置に対して搬送が進むほど浸透領域３２が計測対象物１２の基体３３の深部へと拡大していることがわかる。差分断層画像には計測対象物の不均一さに由来する差分成分が画像ノイズとして現れることがある。この影響を低減するために同じ搬送条件、塗布条件で異なる時刻に取得した差分断層画像を平均化処理したものを新たに差分断層画像として扱うことができる。
【００２７】
ここで、計測対象物１２の搬送速度をｖ０、ｖ１、ｖ２と変化させる（但し、ｖ０＞ｖ１＞ｖ２、とする）と、浸透界面位置の形状が変化する。断層画像上での液体塗布位置からの距離は、液体塗布後経過時間と搬送速度の積である。したがって、搬送速度ｖが一定かつ既知であれば、浸透界面位置の形状は液体塗布後経過時間に対する液体の浸透深さの関係を表すグラフに変換することができる。
【００２８】
計測対象物１２に対してある速度で浸透する液体の浸透速度を測定する場合、例えば計測対象物１２の搬送速度ｖ１で図３（ｂ）に示すような断層画像が取得されたとする。液体の塗布後、より長時間での浸透挙動を把握したい場合は、計測対象物１２の搬送速度をｖ２に低下させて図３（ｃ）に示すような断層画像を取得する。（液体塗布後経過時間）＝（断層画像上での液体塗布位置からの距離）／（搬送速度）の関係から速度を低下させたことにより、浸透深さが評価できる時間をより長く取ることができる。
一方、液体の塗布後、より短時間での浸透挙動を詳細に把握したい場合は、計測対象物１２の搬送速度をｖ０に上昇させて図３（ａ）に示すような断層画像を取得する。（液体塗布後経過時間）＝（断層画像上での液体塗布位置からの距離）／（搬送速度）の関係から、搬送速度を増したことにより、浸透深さが評価できる時間をより短くすることができる。
即ち、断層画像の幅とピクセルピッチは固定されているため、あるいは、測定毎に断層画像の幅とピクセルピッチを既知のものとすることにより、より短時間における浸透挙動を計測するにはより高速で、より長時間における浸透挙動を計測するにはより低速で計測対象物１２を搬送することで、浸透速度定量の時間分解能を自在に変化させることができる。
【００２９】
異なる搬送速度設定で取得した断層画像に基づいて求められた、液体塗布後経過時間に対する液体の浸透深さの関係を表すグラフは重ね合わせることができる。図４は同光干渉断層計測装置で取得した各搬送速度設定において判断された浸透界面位置の時刻暦を示す概略図である。図４においてグラフＡは搬送速度ｖ０、グラフＢは搬送速度ｖ１、グラフＣは搬送速度ｖ２で取得した断層画像に基づいて定量したものである（なお、ｖ０＞ｖ１＞ｖ２である）。例えば、図３（ａ）〜（ｃ）の断層画像上で一定のピクセルピッチごとに浸透深さのデータを取得する場合、搬送速度が大きいほど単位時間あたりのデータの個数は増大しているが、データを取得可能な時間的範囲が狭くなっていることがわかる。なお、図４では、液体の浸透速度はグラフの傾きとして現れている。
【００３０】
液体塗布直後ではなく、液体塗布から任意時間経過後の浸透特性を詳細に知りたい場合は、計測対象物１２から取得する断層画像の位置を計測対象物１２の搬送方向に（液体塗布位置から離間する方向に）移動させればよい。つまり、計測対象物１２のうち、液体の塗布から任意時間が経過した地点を含む所定範囲に測定光を照射して断層画像を取得すればよい。このような断層画像を取得するため、本実施形態に係る光干渉断層計測装置１は、液体塗布装置１８又は観測光学系２を計測対象物１２の搬送方向に沿って進退移動させるモータ等の駆動手段を備え、制御部２１が駆動手段を駆動制御する構成とすることができる。断層画像の取得位置を変更した場合、例えばグラフＤのようなデータを取得できる。
【００３１】
何れの場合も、液体の浸透速度は、断層画像上の時間軸方向における基準位置（例えば液体塗布位置や浸透計測開始位置）から特定位置（例えば浸透計測終了位置）までの搬送方向距離を計測対象物１２の搬送速度に基づいて時間軸に変換し、基準位置と特定位置における夫々の浸透深さに基づいて算出することができる。
【００３２】
光干渉断層計測装置１においては、ガルバノスキャナ８のふたつのガルバノミラー８ａ、８ｂのうち一方のみを駆動すると２次元の断層画像が、スキャナをふたつとも駆動すると２次元又は３次元の断層画像が取得できる。
２次元の断面画像を取得する場合、ガルバノスキャナ８は、測定光を取得する断層画像の何れかの軸に浸透挙動の時間変化が記録される方向に走査する。即ち、ガルバノスキャナ８のうちの一方のガルバノミラーを適切に駆動して、少なくとも計測対象物１２の搬送方向成分を含む方向、即ち搬送方向に垂直でない方向に走査する。言い換えれば、計測対象物１２に対する塗布物の塗布面内において、計測対象物１２の搬送方向と直交する方向（図３中紙面に垂直な方向）を第一の方向と定義した場合、ガルバノスキャナ８は第一の方向と交差する第二の方向に計測対象物１２を走査する。そして、処理部２２は、ガルバノスキャナ８が走査した方向を横軸に厚さ方向を縦軸に取った断層画像を取得する。この場合、搬送方向に対して斜めに角度をなすように断層画像を取得することもできる。これは浸透速度測定の時間分解能を向上させたいときに行われる。
一方、３次元の断面画像を取得する場合、測定光は任意の方向に走査される。取得した３次元の断層画像から計測対象物１２を搬送方向に沿って走査した断層画像に相当する２次元の断層画像を得ることが可能である。この場合、例えば計測対象物１２の搬送方向に沿った方向を横軸とし、計測対象物１２の厚さ方向に沿った方向を縦軸として、両軸によって規定される平面に３次元の断層画像を投影して得られる画像を２次元の断層画像とする。このようにして得られる２次元の断層画像は、測定光を計測対象物の搬送方向に走査することにより得られる断層画像として取り扱うことができる。
【００３３】
本実施形態では２次元の断層画像の一方の軸が計測対象物１２の搬送方向、もう一方の軸が媒体厚み方向である場合について説明したが、２次元断層画像の一方の軸が計測対象物１２の搬送方向とある角度をなす方向（但し、この方向は搬送方向と直交しない方向であるとする）、もう一方の軸が計測対象物の厚み方向とある角度をなす方向（但し、この方向は計測対象物の厚み方向と直交しない方向であるとする）である場合においても、それぞれの角度が既知であれば断層画像の幾何学的な関係に基づく補正等により浸透特性が定量可能である。また、３次元断層画像においても２次元断層画像と同様の手続きにより、例えば計測対象物１２の浸透特性の計測対象物の面内で搬送方向に垂直な方向分布として定量することができる。
【００３４】
以上のように、本実施形態に係る光干渉断層計測装置は、観測光学系と、参照光学系と、干渉計部と、処理制御部を備え、更に観測光学系からの測定光が照射される計測対象物を搬送する搬送手段と、搬送手段によって搬送中の計測対象物に対して測定光の照射側とは反対側の面に液体を塗布するように設置された液体塗布装置を備えている。これにより、搬送中の計測対象物に液体を塗布した後に浸透していく過程を、塗布面とは反対側からの計測により液体の光学的影響を受けずに断層画像として記録できる。計測対象物を搬送する搬送手段は、搬送速度を制御することができるので、断層画像に記録する時間情報を変化させることができる。
【００３５】
また、記憶部には計測対象物へ液体が浸透していく過程の断層画像とそれに対応する搬送速度情報が記録されており、処理部はこれらを読み出し、非浸透時の断層画像と比較処理を行い、処理結果に基づいて液体浸透界面位置の時刻暦と判断する。即ち、液体浸透速度を自在な時間分解能で算出することができる。
尚、上記実施形態では、光干渉断層計測装置１は単独で使用し、液体の媒体への浸透状態を計測するものとして説明したが、光干渉断層計測装置１をインクジェットプリンタに組み込み、媒体への印刷を行いつつ計測を行うことができる。その他、液薬や塗布材をシート材に塗布する装置やシステムに組み込むことも可能である。
【００３６】
＜本発明の実施態様例の構成、作用、効果＞
＜第１態様＞
本態様は、光源６と、光源６からの光を測定光と参照光とに分割する光分割部であるファイバカプラ７と、参照光を参照ミラー１３に照射して参照ミラー１３からの戻り光を取得する参照光学系３と、測定光を計測対象物１２に照射して計測対象物による反射光又は散乱光による戻り光を取得する観測光学系２と、参照ミラー１３からの戻り光と前記計測対象物からの戻り光とを結合する光結合部であるファイバカプラ７と、ファイバカプラ７で結合された光の干渉信号を検出する光検出部１４と、光検出部１４の検出結果を処理する処理部２２と、を備え、光干渉断層計測法により前記計測対象物の内部状態を計測する計測装置であって、干渉信号に基づく計測対象物１２の内部状態の計測時に、計測対象物１２を測定光の照射方向と交差する方向に搬送する搬送装置１１と、搬送中の計測対象物１２に塗布物を塗布する液体塗布装置１８と、を備えることを特徴とする。
本態様によれば、搬送装置１１により搬送されている計測対象物１２に液体塗布装置１８から塗布物を塗布しつつ光断層計測を行う。これにより計測対象物１２を破壊することなく、計測対象物１２に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測することができる。
【００３７】
＜第２態様＞
本態様において、計測対象物１２は膜状若しくは板状の物体、又は印刷媒体であり、塗布手段が塗布する塗布物は液体であることを特徴とする。
本態様によれば、プリンタ、印刷機における液体の膜状若しくは板状の物体、又は印刷媒体への内部への浸透状態の計測を実現できる。
【００３８】
＜第３態様＞
本態様において、液体塗布装置１８は、計測対象物１２を間に挟んで測定光の照射側とは反対側に設けられていることを特徴とする。
本態様によれば、塗布物は計測対象物１２に測定光の反対側から塗布される。これにより、液体の光学的影響を受けずに計測を行うことができる。
【００３９】
＜第４態様＞
本態様において、液体塗布装置１８は、搬送方向と交差する方向に沿って前記塗布物を線状に塗布することを特徴とする。
例えば、２次元断層画像を得る場合には測定光を搬送方向に沿って走査するが、搬送方向と交差する方向における塗布物の広がりが少ない場合、測定光の走査位置を厳密に調整する必要がある。本態様において、塗布物は計測対象物に対して搬送方向と交差する方向に線状に塗布される。計測対象物は搬送方向に搬送されているので、塗布物は計測対象物の塗布面に面状に広がる。その結果、測定光の照射位置の調整が容易になり、塗布物が浸透する状態を断層像として計測しやすくなる。
【００４０】
＜第５態様＞
本態様は、計測対象物１２の液体塗布面内において搬送方向と直交する方向を第一の方向とした場合、処理部２２は第一の方向と交差する第二の方向における計測対象物１２の断層画像を生成することを特徴とする。
第二の方向は、搬送方向とは直交しない方向であるから、断層画像には計測対象物１２の搬送による時間的変化が記録される。従って、本態様によれば、詳細に塗布物の浸透状態を測定できる。
【００４１】
＜第６態様＞
本態様において、処理部２２は、塗布物の塗布時における断層画像と、塗布物の非塗布時における断層画像との差分である差分断層画像を生成すること特徴とする。
処理部２２は、断層画像上で塗布物の浸透が進んだ領域を知るために、塗布物が計測対象物に浸透した状態での断層画像と、塗布物が計測対象物に浸透していない状態での断層画像とを比較した差分断層画像を生成する。差分断層画像において輝度値に一定以上の差分が発生している箇所が、塗布物の浸透が進んだ領域である。処理部２２は差分断層画像を生成することにより、詳細に塗布物の浸透状態を測定できる。
【００４２】
＜第７態様＞
本態様において、処理部２２は、計測対象物１２の搬送速度と、断層画像から得られる基準位置である塗布物の塗布位置から特定位置までの搬送方向距離、基準位置における前記塗布物の浸透深さ、及び前記特定位置における前記塗布物の浸透深さと、に基づいて、塗布物の浸透速度を算出する。
本態様においては、基準位置から特定位置までの搬送方向距離を計測対象物１２の搬送速度によって時間軸に変換する。従って、基準位置と特定位置における塗布物の夫々の浸透深さがわかれば、塗布物の浸透速度を算出することができる。
【００４３】
＜第８態様＞
本態様において、搬送装置１１は、計測対象物１２の搬送速度を変更可能であることを特徴とする。
本態様によれば、計測対象物１２を様々な速度で搬送しつつ測定を行うことができる。これにより、塗布物の浸透速度を任意の時間分解能で計測することができる。
【００４４】
＜第９態様＞
本態様は、光源６が出力する光は、中心波長が近赤外の波長域に属した広帯域光であることを特徴とする。
本態様によれば、光源６は計測対象物１２を中心波長が近赤外の波長域に属した広帯域光を出力する。これにより、計測対象物１２の深い領域まで観測を行うことができる。
【００４５】
＜第１０態様＞
本態様は、光源６と、前記光源部からの光を測定光と参照光とに分割する光分割部であるファイバカプラ７と、参照光を参照ミラー１３に照射して参照ミラー１３からの戻り光を取得する参照光学系３と、測定光を計測対象物１２に照射して計測対象物１２による反射光又は散乱光による戻り光を取得する観測光学系２と、参照ミラー１３からの戻り光と計測対象物１２からの戻り光とを結合する光結合部であるファイバカプラ７と、光結合部で結合された光の干渉信号を検出する光検出部１４と、光検出部の検出結果を処理する処理部２２と、を備え、光干渉断層計測法により前記計測対象物の内部状態を計測する計測装置における計測方法であって、測定光の照射方向と交差する方向に搬送中の前記計測対象物に塗布物を塗布しつつ、前記干渉信号に基づいて前記計測対象物の内部状態の計測を行うことを特徴とする。
本態様によれば、搬送装置１１により搬送されている計測対象物１２に液体塗布装置１８から塗布物を塗布しつつ光断層計測を行う。これにより計測対象物１２を破壊することなく、計測対象物１２に様々な速度で浸透する塗布物の浸透状態を任意の時間分解能をもって計測することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１…光干渉断層計測装置、２…観測光学系、３…参照光学系、４…干渉計部、６…光源、７…ファイバカプラ、８…ガルバノスキャナ、１１…搬送装置（搬送手段）、１２…計測対象物、１４…光検出部、１８…液体塗布装置（塗布手段）、２０…処理制御部、２１…制御部、２２…処理部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００４７】
【特許文献１】特開２０１５−００４６３２公報
【図１】
2017020907.tif 000003
【図２】
2017020907.tif 000004
【図３】
2017020907.tif 000005
【図４】
2017020907.tif 000006