(57)【要約】【課題】  被測定対象物の温度を検出することが可能な照射集光装置を実現する。【解決手段】  光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの反射光を集光して供給する照射集光装置において、光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、被測定対象物からの反射光を伝播させる集光用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、照射用光ファイバの出射光を平行光にして温度検出フィルタを介して被測定対象物上に照射させると共に被測定対象物上からの反射光を集光用光ファイバに集光させるレンズとを設ける。【選択図】                    図１
2009063406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの反射光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、
被測定対象物からの反射光を伝播させる集光用光ファイバと、
温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、
前記照射用光ファイバの出射光を平行光にして前記温度検出フィルタを介して前記被測定対象物上に照射させると共に前記被測定対象物上からの反射光を前記集光用光ファイバに集光させるレンズと
を備えたことを特徴とする照射集光装置。
【請求項２】
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの透過光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、前記照射用光ファイバの出射光を平行光にして前記温度検出フィルタを介して前記被測定対象物上に照射させる照射用のレンズとから構成される照射装置と、
前記被測定対象物からの透過光を伝播させる集光用光ファイバと、前記被測定対象物上からの透過光を前記集光用光ファイバに集光させる集光用のレンズとから構成される集光装置と
を備えたことを特徴とする照射集光装置。
【請求項３】
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの透過光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、この照射用光ファイバの出射光を平行光にして被測定対象物上に照射させる照射用のレンズとから構成される照射装置と、
前記被測定対象物からの透過光を伝播させる集光用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、前記被測定対象物上から前記温度検出フィルタを介して入射される透過光を前記集光用光ファイバに集光させる集光用のレンズとから構成される集光装置と
を備えたことを特徴とする照射集光装置。
【請求項４】
前記温度検出フィルタが、
前記測定対象物と同一温度になる位置に設置されたことを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置。
【請求項５】
前記温度検出フィルタが、
前記被測定対象物との温度相関が明らかな部分の温度と同一温度となる位置に設置されたことを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置。
【請求項６】
前記温度検出フィルタが、
温度変化によってフィルタ波長が変化することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置。
【請求項７】
前記温度検出フィルタが、
温度変化によって透過率が変化することを特徴とする
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置。
【請求項８】
分光分析装置に適用したことを特徴とする
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の照射集光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの反射光、或いは、透過光を集光して分光手段等に供給する照射集光装置に関し、特に被測定対象物の温度を検出することが可能な照射集光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの反射光、或いは、透過光を集光して分光手段等に供給する照射集光装置に関連する先行技術文献としては次のようなものがある。
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−０５２７３９号公報
【特許文献２】特開平０８−０５００９２号公報
【特許文献３】特開平１１−０７０１０１号公報
【特許文献４】特開２００１−２９９７２７号公報
【特許文献５】特開２００２−１３１２２９号公報
【０００４】
図７はこのような従来の照射集光装置を用いた分光分析装置の一例を示す構成ブロック図である。図７において、１は光源、２及び５は光ファイバ、３は照射集光装置、４は被測定対象物、６は分光手段である。また、１，２，３，５及び６は分光分析装置５０を構成している。
【０００５】
光源１からの出力光は、光ファイバ２を伝播して照射集光装置３に供給され、照射集光手段３からの出射光が被測定対象物４に照射される。
【０００６】
例えば、図７中”ＬＧ０１”に示すように照射集光装置３から出射された照射光は、図７中”ＳＰ０１”に示す被測定対象物４上の部分に照射される。
【０００７】
また、被測定対象物４からの反射光（或いは、反射光の一部）は、照射光が出射されたものと同じ照射集光装置３に入射し集光された後に、光ファイバ５を伝播して分光手段６に供給される。
【０００８】
例えば、図７中”ＳＰ０１”に示す被測定対象物４上の部分で反射された反射光（或いは、反射光の一部）は、図７中”ＬＧ０２”に示すように照射集光装置３に入射される。
【０００９】
ここで、図７に示す従来例の動作を図８を用いて説明する。図８はこのような従来の照射集光装置の一例を示す構成ブロック図である。図８において、２，４及び５は図７と同一符号を付してあり、７は集光手段であるレンズである。また、レンズ７は照射集光装置５１を構成している。
【００１０】
光源１から出力光は、図８中”ＬＧ１１”示すように光ファイバ２を伝播し、照射集光装置５１内のレンズ７によってコリメートされ、図８中”ＬＧ１２”に示すように平行光として伝播して、図８中”ＳＰ１１”に示す被測定対象物４上の部分に照射される。
【００１１】
一方、被測定対象物４からの反射光（或いは、反射光の一部）は、図８中”ＬＧ１３”に示すように照射集光装置５１に入射し、照射集光装置５１内のレンズ７によって光ファイバ５に集光される。そして、集光された光は、図８中”ＬＧ１４”に示すように光ファイバ５を伝播して分光手段６に供給され、分光分析される。
【００１２】
この結果、分光分析装置に照射集光装置を用いることにより、１つの照射集光装置で被測定対象物に対する照射及び反射光の集光を行なうことが可能になる。
【００１３】
但し、図７に示す従来例では、被測定対象物の温度が変化すると分光分析されたスペクトラムも変化する場合が多く、当該スペクトラムの変化が被測定対象物の特性の変化なのか、温度変化なのかを切り分ける必要性がある。
【００１４】
この場合、予め温度毎の被測定対象物のスペクトラムを取得しておき、実際に分光分析されたスペクトラムに対して多変数解析等の手法を用いて、被測定対象物の温度変化を補償することが可能になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、予め温度毎の被測定対象物のスペクトラムを取得しておく場合、直接、被測定対象物の温度を検出できないため、非常に多数のスペクトラムを取得しておく必要性があり、煩雑であると言った問題点があった。
【００１６】
また、スペクトラムを変化させる温度以外の他のパラメータが複数存在する場合には、極めて煩雑になってしまうと言った問題点があった。さらに、温度変化の影響を補償するデータ処理を行えない場合も存在する。
従って本発明が解決しようとする課題は、被測定対象物の温度を検出することが可能な照射集光装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの反射光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、被測定対象物からの反射光を伝播させる集光用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、前記照射用光ファイバの出射光を平行光にして前記温度検出フィルタを介して前記被測定対象物上に照射させると共に前記被測定対象物上からの反射光を前記集光用光ファイバに集光させるレンズとを備えたことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００１８】
請求項２記載の発明は、
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの透過光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、前記照射用光ファイバの出射光を平行光にして前記温度検出フィルタを介して前記被測定対象物上に照射させる照射用のレンズとから構成される照射装置と、前記被測定対象物からの透過光を伝播させる集光用光ファイバと、前記被測定対象物上からの透過光を前記集光用光ファイバに集光させる集光用のレンズとから構成される集光装置とを備えたことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００１９】
請求項３記載の発明は、
光源からの光を被測定対象物に照射し被測定対象物からの透過光を集光して供給する照射集光装置において、
光源からの光を伝播させる照射用光ファイバと、この照射用光ファイバの出射光を平行光にして被測定対象物上に照射させる照射用のレンズとから構成される照射装置と、前記被測定対象物からの透過光を伝播させる集光用光ファイバと、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタと、前記被測定対象物上から前記温度検出フィルタを介して入射される透過光を前記集光用光ファイバに集光させる集光用のレンズとから構成される集光装置とを備えたことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００２０】
請求項４記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置において、
前記温度検出フィルタが、
前記測定対象物と同一温度になる位置に設置されたことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００２１】
請求項５記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置において、
前記温度検出フィルタが、
前記被測定対象物との温度相関が明らかな部分の温度と同一温度となる位置に設置されたことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００２２】
請求項６記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置において、
前記温度検出フィルタが、
温度変化によってフィルタ波長が変化することにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００２３】
請求項７記載の発明は、
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照射集光装置において、
前記温度検出フィルタが、
温度変化によって透過率が変化することにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００２４】
請求項８記載の発明は、
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の照射集光装置を分光分析装置に適用したことにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば次のような効果がある。
請求項１，２，３，４，５，６，７及び請求項８の発明によれば、温度変化によってフィルタ特性が変化する温度検出フィルタを被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置、或いは、被測定対象物との温度相関が明らかな部分の温度と同一温度となる位置に設置することにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る照射集光装置を用いた分光分析装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【００２７】
図１において、８は光源、９及び１２は光ファイバ、１０は照射集光装置、１１は被測定対象物、１３は分光手段である。また、８，９，１０，１２及び１３は分光分析装置５２を構成している。
【００２８】
光源８からの出力光は、光ファイバ９を伝播して照射集光装置１０に供給され、照射集光手段１０からの出射光が被測定対象物１１に照射される。
【００２９】
例えば、図１中”ＬＧ２１”に示すように照射集光装置１０から出射された照射光は、図１中”ＳＰ２１”に示す被測定対象物１１上の部分に照射される。
【００３０】
また、被測定対象物１１からの反射光（或いは、反射光の一部）は、照射光が出射されたものと同じ照射集光装置１０に入射し集光された後に、光ファイバ１２を伝播して分光手段１３に供給される。
【００３１】
例えば、図１中”ＳＰ２１”に示す被測定対象物１１上の部分で反射された反射光（或いは、反射光の一部）は、図１中”ＬＧ２２”に示すように照射集光装置１０に入射される。
【００３２】
ここで、図１に示す実施例の動作を図２、図３、図４及び図５を用いて説明する。図２は本発明に係る照射集光装置の一実施例を示す構成ブロック図、図３は被測定対象物から反射光のスペクトラムの一例を示す特性曲線図、図４は温度検出フィルタの透過光のスペクトラムの一例を示す特性曲線図、図５は合成されたスペクトラムの一例を示す特性曲線図である。
【００３３】
図２において、９，１１及び１２は図１と同一符号を付してあり、１４は集光手段であるレンズ、１５は温度変化によってフィルタ特性（例えば、フィルタ波長）が変化する温度検出フィルタである。また、レンズ１４及び温度検出フィルタ１５は照射集光装置５３を構成している。
【００３４】
光源８から出力光は、図２中”ＬＧ３１”示すように光ファイバ９を伝播し、照射集光装置５３内のレンズ１４によってコリメートされると共に温度検出フィルタ１５を介して、図２中”ＬＧ３２”に示すように平行光として伝播して、図２中”ＳＰ３１”に示す被測定対象物１１上の部分に照射される。
【００３５】
一方、被測定対象物１１からの反射光（或いは、反射光の一部）は、図２中”ＬＧ３３”に示すように照射集光装置５３に入射し、照射集光装置５３内のレンズ１４によって光ファイバ１２に集光される。そして、集光された光は、図２中”ＬＧ３４”に示すように光ファイバ１２を伝播して分光手段１３に供給され、分光分析される。
【００３６】
例えば、被測定対象物１１からの反射光（或いは、反射光の一部）のスペクトラムが図３中”ＣＨ４１”に示すようなスペクトラムであり、一方、温度検出フィルタ１５の透過光のスペクトラムが図４中”ＣＨ５１”に示すようなスペクトラムである場合、分光手段１３の供給される光のスペクトラムは図５中”ＣＨ６１”に示すようになる。
【００３７】
すなわち、被測定対象物１１と温度検出フィルタ１５が同一温度となる位置に温度検出フィルタ１５を設置することにより、図５中”ＣＨ６１”に示すスペクトラムのうち、図５中”ＰＫ６１”に示す温度検出フィルタ１５のフィルタ波長に起因するピークの波長に基づき被測定対象物１１の温度を検出することができる。
【００３８】
このため、検出された被測定対象物１１の温度を用いて取得された被測定対象物１１からの反射光（或いは、反射光の一部）のスペクトラムの温度変化の影響を補償することが可能になる。
【００３９】
この結果、温度変化によってフィルタ波長が変化する温度検出フィルタを被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置に設置することにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００４０】
また、図６は本発明に係る照射集光装置の他の実施例を示す構成ブロック図であり、被測定対象物の透過光を集光するものである。
【００４１】
図６において、１６は照射用光ファイバ、１７は照射（コリメート）用のレンズ、１８は温度変化によってフィルタ波長（フィルタ特性）が変化する温度検出フィルタ、１９は被測定対象物、２０は集光用のレンズ、２１は集光用光ファイバである。また、レンズ１７及び温度検出フィルタ１８は照射手段５４を、レンズ２０は集光装置５５をそれぞれ構成している。
【００４２】
光源（図示せず。）から出力光は、図６中”ＬＧ７１”示すように光ファイバ１６を伝播し、照射装置５４内の照射（コリメート）用のレンズ１７によってコリメートされると共に温度検出フィルタ１８を介して、図６中”ＬＧ７２”に示すように平行光として伝播して、図６中”ＳＰ７１”に示す被測定対象物１９上の部分に照射される。
【００４３】
一方、被測定対象物１９からの透過光（或いは、透過光の一部）は、図６中”ＬＧ７３”に示すように集光装置５５に入射し、集光装置５５内の集光用のレンズ２０によって光ファイバ２１に集光される。そして、集光された光は、図６中”ＬＧ７４”に示すように光ファイバ２１を伝播して分光手段（図示せず。）に供給され、分光分析される。
【００４４】
前述と同様に、例えば、被測定対象物１９と温度検出フィルタ１８が同一温度となる位置に温度検出フィルタ１８を設置することにより、図５中”ＣＨ６１”に示すスペクトラムのうち、図５中”ＰＫ６１”に示す温度検出フィルタ１８のフィルタ波長に起因するピークの波長に基づき被測定対象物１９の温度を検出することができる。
【００４５】
このため、検出された被測定対象物１９の温度を用いて取得された被測定対象物１９からの透過光（或いは、透過光の一部）のスペクトラムの温度変化の影響を補償することが可能になる。
【００４６】
この結果、温度変化によってフィルタ波長が変化する温度検出フィルタを被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置に設置することにより、被測定対象物の温度を検出することが可能になる。
【００４７】
なお、図２に示す実施例の説明に際しては、温度検出フィルタは、温度変化によってフィルタ波長が変化する旨記載しているが、当該フィルタ波長は被測定対象物の反射光（或いは、透過光）のスペクトラムに干渉しない波長であればどのような波長であっても構わない。
【００４８】
また、図２に示す実施例の説明に際しては、温度検出フィルタは、温度変化によってフィルタ波長が変化する旨記載しているが、温度変化によって透過率が変化するものであっても構わない。
【００４９】
また、図２に示す実施例の説明に際しては、温度検出フィルタは、ノッチ型のフィルタを例示しているが、勿論、バンドパス型のフィルタであっても構わない。
【００５０】
また、図５に示す実施例の説明に際しては、照射装置側に温度検出フィルタを備え、被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置に設置する旨記載しているが、集光装置側に温度検出フィルタを備え、被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置に設置しても構わない。
【００５１】
また、図２及び図５に示す実施例の説明に際しては、被測定対象物と温度検出フィルタが同一温度となる位置に温度検出フィルタを設置する旨記載しているが、被測定対象物との温度相関が明らかな部分があれば、温度検出フィルタがその部分の温度と同一温度となる位置に温度検出フィルタを設置しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る照射集光装置を用いた分光分析装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図２】本発明に係る照射集光装置の一実施例を示す構成ブロック図である。
【図３】被測定対象物から反射光のスペクトラムの一例を示す特性曲線図である。
【図４】温度検出フィルタの透過光のスペクトラムの一例を示す特性曲線図である。
【図５】合成されたスペクトラムの一例を示す特性曲線図である。
【図６】本発明に係る照射集光装置の他の実施例を示す構成ブロック図である。
【図７】従来の照射集光装置を用いた分光分析装置の一例を示す構成ブロック図である。
【図８】従来の照射集光装置の一例を示す構成ブロック図である。
【符号の説明】
【００５３】
１，８光源
２，５，９，１２，１６，２１  光ファイバ
３，１０，５１，５３  照射集光装置
４，１１，１９  被測定対象物
６，１３  分光手段
７，１４，１７，２０  レンズ
１５，１８  温度検出フィルタ
５０，５２  分光分析装置
５４  照射手段
５５  集光装置
【図１】
2009063406.tif 000003
【図２】
2009063406.tif 000004
【図３】
2009063406.tif 000005
【図４】
2009063406.tif 000006
【図５】
2009063406.tif 000007
【図６】
2009063406.tif 000008
【図７】
2009063406.tif 000009
【図８】
2009063406.tif 000010