(57)【要約】【課題】粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することのできる校正装置を提供する。【解決手段】校正装置は、両表面の少なくとも一方に反射防止膜が設けられた複数の透明基材と、透明基材とは異なる屈折率及び被測定体と略一致する透過率を有し、各透明基材の両表面の少なくとも一方に固定された標準粒子と、透明基材と交互に積層され、各透明基材の両表面を光軸に対して略垂直に保つスペーサを備えている。そして、積層された透明基材において、入射側と出射側の両端部間距離が被測定体の光路長と略一致され、標準粒子が固定された透明基材の一表面と同一位置に対応する被測定体の断面とで、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が略一致されている。さらに、積層方向において、隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、
前記光学測定装置の測定光に対して透明で、前記測定光が透過される両表面の少なくとも一方に反射防止膜が設けられた平板状の複数の透明基材と、
前記透明基材とは異なる屈折率及び前記被測定体と略一致する透過率を有しており、各透明基材の両表面の少なくとも一方に対し、直接若しくは前記反射防止膜を介して固定された標準粒子と、
前記透明基材と交互に前記測定光の光軸方向に積層され、前記測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つスペーサと、を備え、
前記スペーサを介して積層された複数の前記透明基材において、前記測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、前記被測定体における前記測定光の光路長と略一致され、
前記透明基材の同一表面に固定された前記標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、前記被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、
積層方向において、互いに隣接する前記標準粒子がそれぞれ固定された前記透明基材の表面間の距離が、前記被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、前記反射防止膜を含む透明基材の厚さと前記スペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする校正装置。
【請求項２】
前記標準粒子は樹脂からなり、その表面の溶着により前記透明基材に対して固定されていることを特徴とする請求項１に記載の校正装置。
【請求項３】
前記標準粒子は、各透明基材の両表面に対してそれぞれ固定され、
前記反射防止膜を含む透明基材の厚さと前記スペーサの厚さが、前記被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の校正装置。
【請求項４】
３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、
前記光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、
前記屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２と、前記被測定体と略一致する透過率とを有し、前記測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、
前記透明基材と交互に前記測定光の光軸方向に積層され、前記測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つスペーサと、
前記スペーサを介して隣接する前記透明基材の相対する表面間の領域に充填され、前記測定光に対して透明で、前記屈折率ｎ１と略一致する屈折率ｎ３を有する充填材と、を備え、
前記スペーサを介して積層された複数の前記透明基材において、前記測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、前記被測定体における前記測定光の光路長と略一致され、
前記透明基材の同一表面に固定された前記標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、前記被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、
積層方向において、互いに隣接する前記標準粒子がそれぞれ固定された前記透明基材の表面間の距離が、前記被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、前記透明基材の厚さと前記スペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする校正装置。
【請求項５】
３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、
前記光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、
前記屈折率ｎ１よりも大きい屈折率ｎ２と、前記被測定体と略一致する透過率とを有し、前記測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、
前記透明基材と交互に前記測定光の光軸方向に積層され、前記測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つスペーサと、
前記スペーサを介して隣接する前記透明基材の相対する表面間の領域に充填され、前記測定光に対して透明で、前記屈折率ｎ１よりも小さく屈折率１よりも大きい屈折率ｎ３を有する充填材と、を備え、
前記スペーサを介して積層された複数の前記透明基材において、前記測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、前記被測定体における前記測定光の光路長と略一致され、
前記透明基材の同一表面に固定された前記標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、前記被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、
積層方向において、互いに隣接する前記標準粒子がそれぞれ固定された前記透明基材の表面間の距離が、前記被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、前記透明基材の厚さと前記スペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする校正装置。
【請求項６】
３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、
前記光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、
前記屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２と、前記被測定体と略一致する透過率とを有し、前記測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、
前記透明基材と交互に前記測定光の光軸方向に積層され、前記測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つスペーサと、
前記スペーサを介して隣接する前記透明基材の相対する表面間の領域に充填され、前記測定光に対して透明で、前記屈折率ｎ１よりも大きく、前記屈折率ｎ１との差が屈折率ｎ１と屈折率１との差よりも小さい屈折率ｎ３を有する充填材と、を備え、
前記スペーサを介して積層された複数の前記透明基材において、前記測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、前記被測定体における前記測定光の光路長と略一致され、
前記透明基材の同一表面に固定された前記標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、前記被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、
積層方向において、互いに隣接する前記標準粒子がそれぞれ固定された前記透明基材の表面間の距離が、前記被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、前記透明基材の厚さと前記スペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする校正装置。
【請求項７】
前記標準粒子は樹脂からなり、その表面の溶着により前記透明基材に対して固定されていることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載の校正装置。
【請求項８】
前記屈折率ｎ１と略一致する屈折率ｎ４を有し、前記透明基材の両表面の少なくとも一方に設けられた紫外線硬化樹脂からなる接着層をさらに備え、
前記標準粒子は、各透明基材における前記接着層に接着固定されていることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載の校正装置。
【請求項９】
前記標準粒子は、各透明基材の両表面に対してそれぞれ固定され、
前記透明基材の厚さと前記スペーサの厚さが、前記被測定体における対応する位置での前記平均粒子間隔と略一致されていることを特徴とする請求項４〜８いずれか１項に記載の校正装置。
【請求項１０】
複数の前記透明基材は、前記スペーサを介して互いに積層された状態で、積層方向における両端側から保持部材によって挟持され、一体化されていることを特徴とする請求項１〜９いずれか１項に記載の校正装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料微粒子や粉体、液体中の気泡などの粒子の集合体である被測定体の粒度分布を測定する装置として、影写真・散乱光撮影などの画像計測、レーザ回折・散乱法を用いた光学測定装置が知られている。そして、例えば特許文献１や非特許文献１，２には、上記光学測定装置において、２値化レベルなどの校正に適用される校正装置（校正サンプル）が示されている。
【０００３】
特許文献１に示される校正装置は、ガラス基板（透明基材）の一面上に標準サンプル（標準粒子）を配置し、その後、溶融したガラスを流し込むことにより、標準サンプルがガラスに埋設されたものとなっている。
【０００４】
また、非特許文献１に示される校正装置は、ガラス基板（透明基材）上に、クロム薄膜からなる不透明な円盤（標準粒子）を重ならないように敷き詰めたものとなっている。
【０００５】
また、非特許文献２に示される校正装置は、所定の粒子径分布を有する球形の検定用粒子（標準粒子）を、液中で攪拌などによって分散させたものとなっている。
【特許文献１】特開２００１−１６５８４６号公報
【非特許文献１】山川、他４名、「パルスレーザーホログラフィー法による噴霧粒径の三次元計測システムの開発」、微粒化シンポジウム、１９９９、第２３巻、第８号、ｐ.１９−２６
【非特許文献２】森、「レーザ回折・散乱法粒子径分布測定装置による検定用粒子のラウンドロビン試験結果」、粉体と工業、２００６、第３８巻、第６号、ｐ.３５−４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このような校正装置では、標準粒子の分散状態を被測定体に近い状態とするほど、校正の精度を高めることができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１及び非特許文献１に示される校正装置は、透明基材上に標準粒子が配置された所謂２次元構造となっており、測定光の光軸方向において、粒子により何度も測定光が散乱される多重散乱の影響が考慮されていない。したがって、これら校正装置を、燃料微粒子や粉体、液体中の気泡などの粒子が３次元的に配置されてなる被測定体（３次元配置された被測定体）の粒度分布を測定する光学測定装置の校正に適用したとしても、精度よく校正することができない。
【０００８】
また、特許文献１に示される校正装置の場合、溶融したガラスを流し込むので、ガラス基板上に配置された標準サンプルに位置ズレが生じ、基板上における標準サンプルの配置が偏る（例えば所定の平均粒子間隔を確保することができない）。したがって、２次元的に見ても、粒子の分散状態を被測定体と近い所定状態とすることが困難である。
【０００９】
さらには、非特許文献２に示される校正装置の場合、液中において標準粒子の位置が経時的に（時々刻々と）変化するため、測定点（カメラ撮影による画像計測の場合は焦点位置）での標準粒子の分散状態が、被測定体に近い状態となっているか否かが不明確である。特に、測定光の光軸方向において、異なる位置（断面）での分散状態が互いに異なる場合には、精度よく校正することができない。
【００１０】
本発明は上記問題点に鑑み、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することのできる校正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】
【００１１】
上記目的を達成する為に、請求項１に記載の発明は、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、光学測定装置の測定光に対して透明で、測定光が透過される両表面の少なくとも一方に反射防止膜が設けられた複数の透明基材と、透明基材とは異なる屈折率及び被測定体と略一致する透過率を有しており、各透明基材の両表面の少なくとも一方に対し、直接若しくは反射防止膜を介して固定された標準粒子と、透明基材と交互に測定光の光軸方向に積層され、測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つ（換言すれば、測定光が透過される各透明基材の両表面を光軸に対して略垂直に保つスペーサと、を備えている。そして、スペーサを介して積層された複数の透明基材において、測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、被測定体における測定光の光路長と略一致され、透明基材の同一表面に固定された標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、積層方向において、互いに隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間の距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、反射防止膜を含む透明基材の厚さとスペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、透明基材の表面に標準粒子が固定され、標準粒子を有する透明基材が測定光の光軸に沿って多層に積層されて校正装置が構成されており、その積層方向において、透明基材の入射側端部と出射側端部との間の距離が、被測定体における測定光の光路長と略一致されている。
【００１３】
また、透明基材の表面に固定された標準粒子は、同一表面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、測定光の入射部位からの距離が互いに略等しい位置関係にある被測定体の断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致されている。すなわち、透明基材の積層方向（測定光の光軸方向）において、いずれの透明基材の表面に固定された標準粒子も、光学的な位置が略等しい関係にある被測定体の断面での(カメラ撮影の場合、被測定体における焦点位置が等しい位置での)粒子の分散状態とほぼ等しくなっている。なお、標準粒子が固定された各層の透明基材としては、光学的な位置が略等しい関係にある被測定体の断面での粒子の分散状態のデータ（粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔）を元に、既知の径の標準粒子を、エアブラシなどによる噴霧や公知の乾式分散ユニットを用いて透明基材の表面上に配置しつつ固定し、その後、顕微鏡などで光学的に計測することで、被測定体の対応する断面と分散状態の略一致が確認されたものを用いている。
【００１４】
また、積層方向において、互いに隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間の距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、反射防止膜を含む透明基材の厚さとスペーサの厚さがそれぞれ設定されている。すなわち、標準粒子は、積層方向においても光学的な位置が略等しい関係にある被測定体の部位での平均粒子間隔と略一致されている。
【００１５】
このように本発明では、粒子が３次元配置された被測定体における粒子の分散状態により近い状態で、標準粒子が３次元配置されている。したがって、上記した校正装置を用いれば、被測定体での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００１６】
また、本発明では、透明基材における両表面の少なくとも一方に反射防止膜（所謂ＡＲコート）を設けており、これにより、反射防止膜が設けられた透明基材表面での反射が抑制される。したがって、透明基材を多層に積層した構成でありながら、透過光量を確保することができる。好ましくは、透明基材の両表面に反射防止膜が設けられた構成とすると良い。なお、反射防止膜を設けることで、繰り返し反射によるゴーストやフレアを抑制（像のコントラストの低下を抑制）し、校正の精度をより高めることもできる。
【００１７】
請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、標準粒子が樹脂からなり、その表面の溶着により透明基材に対して固定された構成としても良い。このように樹脂製の標準粒子を用いると、標準粒子の表面のみが溶融（軟化）するように加熱することで、別途接着剤等を必要とせずに、粒子形状を確保しつつ標準粒子を透明基材に対して固定（溶着）させることができるので光学的に好ましい。
【００１８】
請求項１又は請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、標準粒子が各透明基材の両表面に対してそれぞれ固定され、反射防止膜を含む透明基材の厚さとスペーサの厚さが、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致された構成とすると良い。
【００１９】
これによれば、透明基材の両表面に標準粒子が固定されているので、平均粒子間隔が同じであれば、一方の表面のみに標準粒子が固定される構造に比べて、透明基材やスペーサの厚さを厚くすることができる。特に透明基材は、その厚さが薄くなるほど機械的加工の特性により平面度が低下するため、像に歪が生じやすくなるが、上記によれば、このような歪を生じにくくすることができる。
【００２０】
次に、請求項４に記載の発明は、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、屈折率ｎ１とは異なる屈折率ｎ２と、被測定体と略一致する透過率とを有し、測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、透明基材と交互に測定光の光軸方向に積層され、測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つ（換言すれば、測定光が透過される各透明基材の両表面を光軸に対して略垂直に保つスペーサと、スペーサを介して隣接する透明基材の相対する表面間の領域に充填され、測定光に対して透明で、屈折率ｎ１と略一致する屈折率ｎ３を有する充填材と、を備えている。そして、スペーサを介して積層された複数の透明基材において、測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、被測定体における測定光の光路長と略一致され、透明基材の同一表面に固定された標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、積層方向において、互いに隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間の距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、透明基材の厚さとスペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする。
【００２１】
このように本発明でも、請求項１に記載の発明と同様に、３次元配置された被測定体における粒子の分散状態により近い状態で、標準粒子が３次元配置されている。したがって、上記した校正装置を用いれば、被測定体での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００２２】
また、本発明では、透明基材の屈折率ｎ１と充填材の屈折率ｎ３が略一致され、これにより、屈折率分布の殆どない一様な透明部材内に、標準粒子が３次元配置された構成となっている。したがって、校正装置が、空気中に噴射された燃料微粒子や液中の気泡など、媒体（雰囲気）中の被測定体の状態により近い状態となっており、これにより、校正の精度をより高めることができる。また、透明基材の表面のうち、隣接する透明基材と相対する表面での反射が殆ど生じないので、これにより透過光量を確保することができる。さらには、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。
【００２３】
また、透明基材の表面に反射防止膜を設けることで反射を抑制する場合、反射防止膜も透明基材の平面度の影響を受けるため、透明基材の厚さを薄くするほど、像に歪が生じやすくなる。これに対し、本発明では、隣接する透明基材の相対する表面間に充填材を充填するので、このような歪を低減することができる。
【００２４】
次に、請求項５に記載の発明は、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、屈折率ｎ１よりも大きい屈折率ｎ２と、前記被測定体と略一致する透過率とを有し、測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、透明基材と交互に測定光の光軸方向に積層され、測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つ（換言すれば、測定光が透過される各透明基材の両表面を光軸に対して略垂直に保つスペーサと、スペーサを介して互いに隣接する透明基材の相対する表面間の領域に充填され、光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１よりも小さく屈折率１よりも大きい屈折率ｎ３を有する充填材と、を備えている。そして、スペーサを介して積層された複数の透明部材において、測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、被測定体における測定光の光路長と略一致され、透明基材の同一表面に固定された標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、積層方向において、互いに隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間の距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、透明基材の厚さと前記スペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする。
【００２５】
このように本発明でも、請求項１に記載の発明と同様に、３次元配置された被測定体における粒子の分散状態により近い状態で、標準粒子が３次元配置されている。したがって、上記した校正装置を用いれば、被測定体での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００２６】
また、本発明では、標準粒子の屈折率ｎ２のほうが、透明基材の屈折率ｎ１よりも大きく、例えば空気中に噴射された燃料微粒子を影写真撮影した場合のように、粒子が影として写る被測定体用の校正装置となっている。そして、このような校正装置において、隣接する透明基材の相対する表面間の領域に、測定光に対して透明で、屈折率ｎ１よりも小さく屈折率１よりも大きい屈折率ｎ３を有する充填材が充填されている。したがって、透明基材の表面に空気（屈折率１）が隣接する構成よりも、隣接する２つの媒質の屈折率の差が小さいので、透明基材の表面における反射を低減し、透明基材を多層に積層した構成でありながら、透過光量を確保することができる。また、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。さらには、屈折率ｎ３が屈折率ｎ１よりも小さいので、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２とが近い値であっても、像のコントラストの低下を抑制することができる。
【００２７】
また、透明基材の表面に反射防止膜を設ける場合、反射防止膜が透明基材の平面度の影響を受けるため、透明基材の厚さを薄くするほど、像に歪が生じやすくなる。これに対し、本発明では、隣接する透明基材の相対する表面間に充填材を充填するので、このような歪を低減することができる。
【００２８】
次に、請求項６に記載の発明は、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を校正するための校正装置であって、光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１を有する平板状の複数の透明基材と、屈折率ｎ１よりも小さい屈折率ｎ２と、被測定体と略一致する透過率とを有し、測定光が透過される各透明基材の両表面の少なくとも一方に対して固定された標準粒子と、透明基材と交互に測定光の光軸方向に積層され、測定光が透過される各透明基材の表面を互いに略平行に保つ（換言すれば、測定光が透過される各透明基材の両表面を光軸に対して略垂直に保つスペーサと、スペーサを介して隣接する透明基材の相対する表面間の領域に充填され、光学測定装置の測定光に対して透明で、屈折率ｎ１よりも大きく、屈折率ｎ１との差が屈折率ｎ１と屈折率１との差よりも小さい屈折率ｎ３を有する充填材と、を備えている。そして、スペーサを介して積層された複数の透明部材において、測定光の入射側端部と出射側端部との間の距離が、被測定体における測定光の光路長と略一致され、透明基材の同一表面に固定された標準粒子の、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体の同一位置に対応する断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致され、積層方向において、互いに隣接する標準粒子がそれぞれ固定された透明基材の表面間の距離が、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致するように、透明基材の厚さとスペーサの厚さがそれぞれ設定されていることを特徴とする。
【００２９】
このように本発明でも、請求項１に記載の発明と同様に、３次元配置された被測定体における粒子の分散状態により近い状態で、標準粒子が３次元配置されている。したがって、上記した校正装置を用いれば、被測定体での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００３０】
また、本発明では、標準粒子の屈折率ｎ２のほうが、透明基材の屈折率ｎ１よりも小さく、例えば液中の気泡などを影写真撮影した場合のように、粒子が明るく写る被測定体用の校正装置となっている。そして、このような校正装置において、隣接する透明基材の相対する表面間の領域に、測定光に対して透明で、屈折率ｎ１よりも大きく、屈折率ｎ１との差が屈折率ｎ１と屈折率１との差よりも小さい屈折率ｎ３を有する充填材が充填されている。したがって、透明基材の表面に空気（屈折率１）が隣接する構成よりも、隣接する２つの媒質の屈折率の差が小さいので、透明基材の表面における反射を低減し、透明基材を多層に積層した構成でありながら、透過光量を確保することができる。また、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。さらには、屈折率ｎ３が屈折率ｎ１よりも大きいので、屈折率ｎ１と屈折率ｎ２とが近い値であっても、像のコントラストの低下を抑制することができる。
【００３１】
また、透明基材の表面に反射防止膜を設ける場合、反射防止膜が透明基材の平面度の影響を受けるため、透明基材の厚さを薄くするほど、像に歪が生じやすくなる。これに対し、本発明では、隣接する透明基材の相対する表面間に充填材を充填するので、このような歪を低減することができる。
【００３２】
請求項４〜６いずれかに記載の発明においては、例えば請求項７に記載のように、標準粒子が樹脂からなり、その表面の溶着により透明基材に対して固定された構成としても良い。本発明の作用効果は、請求項２に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【００３３】
また、請求項４〜６いずれかに記載の発明においては、例えば請求項８に記載のように、屈折率ｎ１と略一致する屈折率ｎ４を有し、透明基材の両表面の少なくとも一方に設けられた紫外線硬化樹脂からなる接着層をさらに備え、標準粒子が各透明基材における接着層に接着固定された構成としても良い。
【００３４】
これによれば、接着層の屈折率が透明基材と略一致されているので、接着層によって標準粒子を透明基材に固定する構成でありながら、接着層での光学的なロスを低減することができる。特に請求項４に記載の構成においては、透明基材、接着層、充填材の屈折率が略一致され、これにより、屈折率分布の殆どない一様な透明部材内に、標準粒子が３次元配置された構成となる。
【００３５】
また、請求項４〜８いずれかに記載の発明においては、請求項９に記載のように、標準粒子が各透明基材の両表面に対してそれぞれ固定され、透明基材の厚さとスペーサの厚さが、被測定体における対応する位置での平均粒子間隔と略一致された構成としても良い。本発明の作用効果は、請求項３に記載の発明の作用効果と同じであるので、その記載を省略する。
【００３６】
なお、請求項１〜９いずれかに記載の発明では、請求項１０に記載のように、複数の透明基材が、スペーサを介して互いに積層された状態で、積層方向における両端側から保持部材によって挟持され、一体化された構成を採用すると良い。これによれば、保持部材による挟持により、複数の透明基材が一体化されているので、一部の透明基材の差し替えなどを容易に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、被測定体の光学測定装置による粒度分布測定の概略構成を示す図である。図２は、第１実施形態に係る校正装置の概略構成を示す断面図である。図３は、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。図４は、図２に示す校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。
【００３８】
本実施形態に示す校正装置は、燃料微粒子や粉体、液体中の気泡などの粒子が３次元配置された被測定体の粒度分布を測定する影写真・散乱光撮影などの画像計測、レーザ回折・散乱法を用いた光学測定装置の校正に適用することができる。影写真による画像計測に適用した一例として、本実施形態に示す校正装置は、図１に示すように、インジェクター１０１から噴射された燃料微粒子１００ａ（以下、単に粒子１００ａと示す）の集合体である被測定体１００としての噴霧の所定位置に、図示しない光源から所定の測定光１０２（以下、単に測定光と示す）を照射し、測定光１０２が照射された被測定体１００の所定エリア（撮像エリア）を測定光１０２と同軸上に設置したＣＣＤカメラなどの撮像装置１０３にて撮像して、得られた画像データに基づき粒度分布を算出する光学測定装置を校正するための装置となっている。なお、図１に示すように、被測定体１００における測定光１０２の照射部位の長さ（光路長）は長さＬとなっている。すなわち、被測定体１００における幅Ｌの部分に、測定光１０２が照射されるようになっている。
【００３９】
図２に示すように、校正装置１０は、主たる特徴部分である積層ユニット２０、積層ユニット２０における測定光の入射側端部と出射側端部を保護する保護部材３０、積層ユニット２０及び保護部材３０を積層状態で保持するホルダ４０を有している。
【００４０】
積層ユニット２０は、校正装置１０のうち、光学測定装置を校正すべく被測定体を模した部分である。具体的には、図４に示すように、要部として、複数枚の透明基材２１、透明基材２１の表面２１ａに設けられた反射防止膜２２、透明基材２１に固定された標準粒子２３、標準粒子２３の固定された透明基材２１と交互に積層されるスペーサ２４を有している。
【００４１】
透明基材２１は、測定光１０２に対して透明であり、測定光１０２が透過される表面２１ａ上に標準粒子２３を支持する平板状の部材である。そして、標準粒子２３が固定された複数枚の透明基材２１が、スペーサ２４を介して測定光１０２の光軸方向に積層されている。本実施形態においては、透明基材２１が、標準粒子２３を構成する材料よりも融点温度が高く、屈折率の小さい材料（例えば屈折率１．５２４のクラウンガラス）を用いて形成されている。また、透明基材２１の枚数は、スペーサ２４の枚数とともに、光路長の長さＬと平均粒子間隔により決定されている。
【００４２】
反射防止膜２２は、各透明基材２１において、測定光１０２の透過面である入射側の表面２１ａと出射側の表面２１ａの少なくとも一方に設けられ、表面２１ａでの測定光の反射を相殺的干渉によって低減する単層又は多層の薄膜（所謂ＡＲコート）である。本実施形態では、図４に示すように、各透明基材２１において、入射側の表面２１ａ全面と出射側の表面２１ａ全面の両方に、反射防止膜２２が設けられている。
【００４３】
そして、反射防止膜２２を含む透明基材２１が複数枚積層されてなる積層ユニット２０において、その積層方向（測定光１０２の光軸方向）における外面間（反射防止膜２２を含む）の距離（測定光１０２の入射側端部２０ａと出射側端部２０ｂとの間の距離）が、被測定体１００における測定光１０２の光路長と長さＬで略一致されている。また、積層方向において、両表面２１ａに設けられた反射防止膜２２を含む各透明基材２１の厚さが、被測定体１００における対応する位置での平均粒子間隔と略一致する厚さとなっている。なお、対応する位置とは、測定光１０２の入射側端部（又は出射側端部）を基準とした位置である。すなわち、被測定体１００において、測定光１０２の入射側端部からの距離がＸ付近での平均粒子間隔が１００μｍ程度とすると、積層ユニット２０において、入射側端部２０ａからの距離がＸ付近での透明基材２１の厚さ（反射防止膜２２を含む）も、１００μｍ程度となっている。
【００４４】
標準粒子２３は、透明基材２１とは異なる屈折率及び被測定体１００（粒子１００ａ）と略一致する透過率を有する球状や楕円（球）状などの既知の径のサンプル粒子（ビーズ）であり、各透明基材２１の両表面２１ａの少なくとも一方に対し、直接若しくは反射防止膜２２を介して固定されている。この標準粒子２３が、被測定体１００の粒子１００ａに相当する部分であり、透明基材２１の同一表面２１ａに固定された標準粒子２３は、その粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体１００における対応する位置の断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致されている。すなわち、積層された複数の透明基材２１のうち、標準粒子２３が固定された表面２１ａのいずれにおいても、その粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が、被測定体１００の撮像エリアにおける光学的な位置が略等しい関係（焦点位置が等しい関係にある）にある断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔と略一致されている。したがって、被測定体１００での粒子１００ａの分散状態によっては、積層方向において、測定光１０２の入射側端部からの距離によらず粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が一定の場合もあるし、入射側端部からの距離によって粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔が異なる場合もある。
【００４５】
本実施形態では、標準粒子２３が、被測定体１００における対応する位置の断面での、粒径分布、単位面積当たりの個数と略一致するように、径が既知の球状のサンプル粒子を複数種類混合して構成されている。また、標準粒子２３として、透明基材２１よりも融点が低く、屈折率の大きい樹脂製の材料（例えば屈折率が１．５９の架橋ポリスチレン）からなる標準粒子を採用している。そして、透明基材２１の表面２１ａにおける測定光１０２が照射される撮像エリア（中央部）に樹脂製の標準粒子２３が配置され、標準粒子２３の表面のみが溶融されて反射防止膜２２に溶着されている。すなわち、標準粒子２３は、反射防止膜２２を介して透明基材２１に固定されている。
【００４６】
スペーサ２４は、透明基材２１と交互に測定光１０２の光軸方向に積層され、測定光１０２が透過される各等名基材２１の両表面２１ａが測定光１０２の光軸に対して略垂直となるように、各透明基材２１の表面２１ａを互いに略平行に保ち、且つ、隣接する透明基材２１間を所定距離に保つべく、所定の厚さを有する平板状の部材である。このスペーサ２４は、透明基材２１の表面２１ａにおいて、測定光１０２が照射される撮像エリア（中央部）を取り囲む周辺部上に配置されている。本実施形態では、図３に示すように、各スペーサ２４が撮像エリアを取り囲む環状とされ、積層方向において、各スペーサ２４の厚さが、透明基材１０の厚さ同様、被測定体１００における対応する位置での平均粒子間隔と略一致する厚さとなっている。
【００４７】
このように構成される積層ユニット２０では、スペーサ２４を介して互いに隣接する透明基材２１の、相対する表面２１ａ間（反射防止膜２２間）の領域に、空気２５が充填されている。これにより、積層ユニット２０は、透明基材２１（屈折率１．５２４）及び空気（屈折率１）の中、すなわち、屈折率の小さい媒体中に、それよりも屈折率の大きい標準粒子２３（屈折率１．５９）が３次元的に配置されたもの（標準粒子２３が影として写る構成）となっている。そして、これにより、空気（屈折率１）中に燃料微粒子１００ａ（屈折率１．３８７６のｎ−ヘプタン）が３次元配置された被測定体１００（粒子１００ａが影として写る構成）を模した構成となっている。
【００４８】
保護部材３０は、測定光１０２に対して透明であり、積層ユニット２０における測定光の入射側端部２０ａ及び出射側端部２０ｂ上にそれぞれ積層されて、入射側端部２０ａ及び出射側端部２０ｂ（積層方向において最外面となる表面２１ａ）を保護する平板状の部材である。本実施形態では、透明基材２１と同じ材料からなるガラス製の保護部材３０が、スペーサ２４を介して、積層ユニット２０における測定光の入射側端部２０ａ及び出射側端部２０ｂ上に積層されている。また、保護部材３０の両表面（透過面）にも、反射防止膜２２と同様の反射防止膜３１が設けられている。
【００４９】
ホルダ４０は、反射防止膜２２を介して表面２１ａに標準粒子２３の固定された透明基材２１を、スペーサ２４と交互に複数枚積層した状態で狭持し、一体化された積層ユニット２０として保持するものであり、特許請求の範囲に記載の保持部材に相当する。本実施形態では、積層ユニット２０とともに保護部材３０も挟持して、これらを一体的に保持するようにホルダ４０が構成されている。
【００５０】
具体的には、ホルダ４０が、積層ユニット２０の外周を取り囲む筒状の外周部４１と、この外周部４１と螺子締結などにより一体化された状態で、積層された積層ユニット２０及び保護部材３０を、積層方向の両端側から挟持する環状の入射側挟持部４２及び出射側挟持部４３と、を有している。筒状の外周部４１は、その内周面が積層ユニット２０の外周形状と略一致しており、その大きさが積層ユニット２０の外周とほぼ同じか若干大きめ（図２に示す例では若干大きめ）となっている。また、環状の入射側挟持部４２は、対応する保護部材３０の端面及び入射側表面における周辺部に接しており、環状の出射側挟持部４３は、対応する保護部材３０の外周面及び出射側表面における周辺部に接している。そして、入射側挟持部４２の内周面がホルダ４０における入射側開口壁部４４となり、出射側挟持部４３の内周面がホルダ４０における出射側開口壁部４５となっている。すなわち、入射側開口壁部４４によって囲まれた開口部を通じて測定光１０２が積層ユニット２０に照射され、その透過光が、出射側開口壁部４５によって囲まれた開口部を通じて外部に放射されるようになっている。
【００５１】
次に、校正装置１０の製造方法について説明する。先ず、図１に示したように、光学測定装置により、幅Ｌの部分での被測定体１００の粒度分布測定を実施する。このとき、積層方向（測定光１０２の光軸方向）において、撮像装置１０３の焦点位置を変えながら複数点で撮像することにより、焦点の合った粒子１００ａから、入射側端部からの距離（焦点位置）ごとの粒子１００ａの分散状態（粒径分布、単位面積当たりの個数、及び平均粒子間隔）の２次元データをそれぞれ取得する。また、入射側端部からの距離に応じた積層方向における平均粒子間隔のデータを取得する。
【００５２】
そして、得られた分散状態の２次元データをもとに、標準粒子２３として採用する、球状や楕円（球）状などのサンプル粒子（ビーズ）の径（１種類又は複数種類の混合）や個数（混合比率）を決定する。また、積層方向において、異なる表面２１ａに固定された隣接する標準粒子２３の平均粒子間隔が、被測定体１００における対応する位置で得られた積層方向における平均粒子間隔のデータと略一致するように、入射側端部からの距離に応じて反射防止膜２２を含む透明基材２１の厚さ及びスペーサ２４の厚さを決定する。
【００５３】
次に、エアブラシなどによる噴霧や、公知の乾式分散ユニット（具体的には、ＭＡＬＶＥＲＮ社製の乾式分散ユニット）を用い、透明基材２１の表面２１ａの撮像エリアにおいて所定の分散状態（単位面積当たりの個数及び粒子間距離）となるように、標準粒子２３を、反射防止膜２２の設けられた透明基材２１の表面２１ａ上に配置する。例えばエアブラシの場合、吹き付け圧力に応じて、単位面積当たりの個数や平均粒子間距離を変化させることができる。
【００５４】
また、本実施形態では、標準粒子２３を透明基材２１の表面２１ａ（反射防止膜２２）上に配置する際に、標準粒子２３の表面のみが溶融（軟化）する程度まで加熱しながら標準粒子２３を透明基材２１上に配置する。したがって、標準粒子２３が、透明基材２１（反射防止膜２２）上に配置されつつ溶着固定される。
【００５５】
標準粒子２３の固定後、標準粒子２３の固定された各透明基材２１を顕微鏡などで光学的に計測し、固定された表面２１ａにおける標準粒子２３の分散状態（粒度分布、単位面積当たりの個数、平均粒子間隔）が、被測定体１００の対応する断面での粒子１００ａの分散状態と略一致しているか否かを判別する。そして、分散状態が略一致するものを選択して、積層ユニット２０を構成する所定位置の透明基材２１とする。
【００５６】
そして、選択された各透明基材２１を、スペーサ２４と交互に積層して積層ユニット２０とするとともに、積層ユニット２０における測定光１０２の入射側端部２０ａ及び出射側端部２０ｂ上に、スペーサ２４を介して保護部材３０を積層する。そして、これら積層状態をホルダ４０にて保持する。以上により、標準粒子２３が固定された透明基材２１を複数枚積層してなる校正装置１０が形成される。
【００５７】
次に、このような校正装置１０による光学測定装置の校正方法について説明する。図５は、校正方法を説明するための模式図である。なお、図５においては、便宜上、校正装置のうちの積層ユニットのみを図示している。
【００５８】
光学測定装置の光源から測定光１０２を校正装置１０に照射した状態で、積層ユニット２０における光照射側から例えばｎ番目の透明基材２１に撮像装置１０３の焦点を合わせて画像を撮影する。撮影された画像には、焦点の合った標準粒子２３と、焦点外のぼけた標準粒子２３が撮影される。焦点の合った標準粒子２３は、積層前に予め顕微鏡などで計測したｎ番目の透明基材２１に固定された標準粒子２３であるので、積層前にｎ番目の透明基材２１を撮影した画像における標準粒子２３と、積層後に撮影した画像内における焦点の合った標準粒子２３とで、位置と粒子径が同じくなるように、例えば２値化レベルを校正する。このようにして、光学測定装置を校正することができる。なお、上記例では、透明基材２１を焦点位置としたが、透明基材２１における両表面２１ａの一方を焦点位置としても良い。
【００５９】
次に、上記構成の校正装置１０の効果について説明する。上記したように、本実施形態では、透明基材２１の各表面２１ａに固定された標準粒子２３の分散状態が、被測定体１００における対応する位置の断面での、粒子１００ａの分散状態と略一致されている。そして、表面２１ａに標準粒子２３が固定された透明基材２１を、測定光１０２の光軸に沿って多層に積層することで、校正装置１０（積層ユニット２０）が構成されている。したがって、積層方向において、校正装置１０を構成する複数枚の透明基材２１の表面２１ａのいずれを撮像装置１０３の焦点位置としても、焦点位置とされた透明基材２１の表面２１ａにおける標準粒子２３の分散状態は、被測定体１００における対応する位置の断面での、粒子１００ａの分散状態と略一致することとなる。
【００６０】
また、積層方向において、積層ユニット２０の入射側端部２０ａと出射側端部２０ｂとの間の距離が、被測定体１００における測定光１０２の光路長と長さＬで略一致されている。そして、各透明基材２１の両表面２１ａに標準粒子２３が固定されており、積層方向において、反射防止膜２２を含む透明基材２１の厚さとスペーサ２４の厚さが、被測定体１００の対応する位置での平均粒子間隔と略一致されている。
【００６１】
このように本実施形態においては、被測定体１００における粒子１００ａの分散状態（３次元の分散状態）により近い状態で、標準粒子２３が３次元配置されている。したがって、上記した校正装置１０を用いれば、被測定体１００での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体１００の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００６２】
また、本実施形態では、透明基材２１の両表面２１ａに反射防止膜２２が設けられている。したがって、透明基材２１を多層に積層した構成でありながら、表面２１ａでの反射が抑制され、透過光量を確保することができる。なお、この反射防止膜２２により、繰り返し反射によるゴーストやフレアを抑制（像のコントラストの低下を抑制）し、校正の精度をより高めることもできる。
【００６３】
また、本実施形態では、標準粒子２３が樹脂からなり、その表面の溶着により透明基材２１に対して固定されている。このように、融点温度が透明基材２１よりも低い樹脂製の標準粒子２３を採用すると、別途接着剤等を必要とせずに、粒子形状を確保しつつ標準粒子２３を透明基材に対して固定（溶着）させることができるので光学的に好ましい。
【００６４】
また、本実施形態では、標準粒子２３が各透明基材２１の両表面２１ａに対してそれぞれ固定され、反射防止膜２２を含む透明基材２１の厚さとスペーサ２４の厚さが、被測定体１００における対応する位置での平均粒子間隔と略一致されている。このように、透明基材２１の両表面２１ａに標準粒子２３が固定された構造とすると、平均粒子間隔が同じであれば、一方の表面２１ａのみに標準粒子２３が固定される構造に比べて、透明基材２１やスペーサ２４の厚さを厚くすることができる。特に透明基材２１は、その厚さが薄くなるほど機械的加工の特性（研磨の特性）により平面度が低下する（周辺部よりも中央部が落ち込んだ形状となる）ため、像に歪が生じやすくなるが、上記によれば、このような歪を生じにくくすることができる。
【００６５】
また、本実施形態では、複数の透明基材２１が、スペーサ２４を介して互いに積層された状態で、積層方向における両端２０ａ，２０ｂ側からホルダ４０（挟持部４２，４３）によって挟持され、これにより複数枚の透明基材２１が一体化されて積層ユニット２０となっている。したがって、複数枚の透明基材２１のうち、一部のみの差し替えなどを容易に行うことができる。
【００６６】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図６〜図８に基づいて説明する。図６は、第２実施形態に係る校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。
【００６７】
第２実施形態に係る校正装置は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００６８】
第１実施形態においては、透明基材２１の表面２１ａに反射防止膜２２を設けることで、表面２１ａにおける測定光１０２の反射を抑制し、多層構造でありながら透過光量を確保する例を示した。これに対し、本実施形態においては、図６に示すように、スペーサ２４を介して互いに隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａの間に領域に、測定光１０２に対して透明な充填材２６が充填され、この充填材２６により、表面２１ａでの反射が低減される点を特徴とする。
【００６９】
なお、図６に示す例においては、透明基材２１の表面２１ａの反射防止膜２２が設けられておらず、樹脂製の標準粒子２３が、その表面の溶融により透明基材２１に直接固定されている。また、透明基材２１の厚さが、被測定体１００における対応する位置での平均粒子間隔と略一致されている。そして、それ以外の構成は、第１実施形態と同じとなっている。
【００７０】
本実施形態においても、第１実施形態同様、透明基材２１の構成材料として、屈折率１．５２４のクラウンガラスを採用し、標準粒子２３の構成材料として、屈折率１．５９の架橋ポリスチレンを採用している。そして、充填材２６の構成材料として、測定光１０２に対して透明で、透明基材２１の屈折率よりも小さく、空気の屈折率１よりも大きい屈折率を有するイオン交換水（屈折率１．３３）を採用している。
【００７１】
このように本実施形態でも、第１実施形態に示した校正装置１０（積層ユニット２０）と同様に、３次元配置された被測定体１００における粒子１００ａの分散状態により近い状態で、標準粒子２３が３次元配置されている。したがって、本実施形態に係る校正装置１０を用いれば、被測定体１００での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体１００の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００７２】
また、本実施形態では、標準粒子２３の屈折率のほうが、透明基材２１の屈折率及び充填材２６の屈折率よりも大きくなっている。すなわち、屈折率の小さい媒体中に、それよりも屈折率の大きい標準粒子２３（屈折率１．５９）が３次元的に配置されたものとなっている。そして、これにより、空気（屈折率１）中に燃料微粒子１００ａ（屈折率１．３８７６のｎ−ヘプタン）が３次元配置された被測定体１００を模した構成となっている。そして、このような校正装置１０において、隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間の領域に、測定光１０２に対して透明で、透明基材よりも屈折率が小さく空気よりも屈折率の大きい充填材２６が充填されている。したがって、透明基材２１の表面２１ａに空気（屈折率１）が隣接する構成よりも、隣接する２つの媒質の屈折率の差が小さいので、透明基材２１の表面２１ａにおける反射を低減し、透明基材２１を多層に積層した構成でありながら、透過光量を確保することができる。また、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。
【００７３】
また、第１実施形態に示したように、透明基材２１の表面２１ａに反射防止膜２２を設ける場合、一般的に蒸着法などによる反射防止膜２２を設けるため、反射防止膜２２も透明基材２１の平面度の影響を受けることとなり、透明基材２１の厚さを薄くするほど、像に歪が生じやすくなる。これに対し、本実施形態では、隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間に充填材２６を隙間なく充填するので、このような歪を低減することができる。
【００７４】
なお、隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間に充填材２６を隙間なく充填する方法としては特に限定されるものではない。その一例として、本実施形態では、図７及び図８に示すように、スペーサ２４が略Ｃ字状とされ、ホルダ４０を構成する外周部４１に、スペーサ２４におけるＣ字状端部間の開口部を介して、隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間の領域と連通する空気抜き孔４１ａが設けられている。そして、空気抜き孔４１ａが止め栓４６にて閉塞される前の状態で、空気抜き孔４１ａを上にして充填材２６内に校正装置１０が浸漬され、空気が抜けた状態で、空気抜き孔４１ａに止め栓４６をすることで、校正装置１０が形成されるようになっている。なお、図７に示す符号４７は、シール用のガスケットである。また、積層ユニット２０における端部と保護部材３０との間にも充填材２６が充填されており、保護部材３０における積層ユニット２０と相対する面の裏面のみに反射防止膜３１が設けられている。図７は、校正装置の概略構成を示す断面図である。図８は、図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【００７５】
なお、充填材２６の屈折率を透明基材２１の屈折率と略一致させると、透明基材２１の表面２１ａでの反射を殆どなくすことができる。しかしながら、本実施形態に示すように、標準粒子２３の屈折率（１．５９）が透明基材２１の屈折率（１．５２４）よりも大きいものの、両者が近い値の場合には、充填材２６として、透明基材２１とほぼ同じ屈折率の所謂インデックスマッチングオイル（例えば屈折率１．５２のシリコンオイル）を採用すると、標準粒子２３と充填材２６との屈折率の差が小さくなる。すなわち、充填材２６を透過した測定光１０２が標準粒子２３によって屈折する角度が小さくなる。したがって、透明基材２１の枚数が多いほど、図９（ａ）に示すように、画像上での標準粒子２３のコントラストが、図９（ｃ）に示す被測定体１００の画像（粒子１００ａのコントラスト）と比べて低下してしまう。この場合、被測定体１００の粒度分布を測定する際とは異なる２値化レベルで精度を検証しなければならないため、校正装置１０としては好ましくない。これに対し、本実施形態では、上記したように、充填材２６の構成材料として、測定光１０２に対して透明で、透明基材２１の屈折率よりも小さく、空気の屈折率１よりも大きい屈折率を有する材料を採用している。したがって、透明基材２１と標準粒子２３の屈折率が近い値であっても、図９（ｂ）に示すように標準粒子２３のコントラストの低下を抑制して、図９（ｃ）に示す被測定体１００の画像（粒子１００ａのコントラスト）と同程度とすることができる。図９は、光学測定装置により撮影された画像を模式的に示した図であり、（ａ）は充填材の屈折率を透明基材と略一致させた場合の画像、（ｂ）は充填材の屈折率を透明基材よりも小さく１よりも大きくした場合の画像、（ｃ）は参考例としての被測定体の画像を示している。
【００７６】
なお、本実施形態においては、粒子１００ａの屈折率がその周囲の媒体の屈折率よりも大きい被測定体１００を模した校正装置１０の例を示した。しかしながら、標準粒子２３の屈折率のほうが、透明基材２１の屈折率及び充填材２６の屈折率よりも小さい、すなわち粒子１００ａの屈折率がその周囲の媒体の屈折率よりも小さい被測定体１００（例えば液中における気泡などの粒子が明るく写る被測定体）を模した校正装置１０にも適用することができる。なお、充填材２６としては、屈折率が透明基材２１よりも大きく、透明基材２１との屈折率の差が透明基材２１と空気の屈折率の差よりも小さい屈折率を有する材料を採用することができる。これによれば、透明基材２１の表面２１ａに空気（屈折率１）が隣接する構成よりも、隣接する２つの媒質の屈折率の差が小さいので、透明基材２１の表面２１ａにおける反射を低減し、透明基材２１を多層に積層した構成でありながら、透過光量を確保することができる。また、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。さらには、充填材２６に屈折率が透明基材２１よりも大きいので、透明基材２１と標準粒子２３の屈折率が近い値であっても、像のコントラストの低下を抑制することができる。
【００７７】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を、図１０に基づいて説明する。図１０は、第３実施形態に係る校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。なお、図１０においては、積層ユニットとともに積層される保護部材も併せて図示している。
【００７８】
第３実施形態に係る校正装置は、上記した各実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、各実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００７９】
第２実施形態においては、標準粒子２３の屈折率（１．５９）が透明基材２１の屈折率（１．５２４）よりも大きいものの、両者の値が近く、透明基材２１とは異なる屈折率を有する充填材２６が、スペーサ２４を介して隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間の領域に充填されている例を示した。これに対し、本実施形態では、図１０に示すように、標準粒子２３の屈折率が透明基材２１の屈折率とは異なり、スペーサ２４を介して隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間の領域に充填された充填材２７の屈折率が、透明基材２１の屈折率と略一致されている点を特徴とする。
【００８０】
本実施形態では、第１実施形態同様、空気（屈折率１）中に燃料微粒子１００ａ（屈折率１．３８７６のｎ−ヘプタン）が３次元配置された被測定体１００（粒子１００ａが影として写る構成）を模した構成となっている。具体的には、透明基材２１の構成材料として石英（屈折率１．４６）、標準粒子２３の構成材料としてユニチカ製のチタンバリウム系ガラス（屈折率１．９３）、充填材２７の構成材料としてモリテック製の屈折率適合液（屈折率１．４６）を採用している。また、ガラス製の標準粒子２３を石英からなる透明基材２１の表面２１ａに固定するために、透明基材２１の両表面２１ａにＮＴＴＡＴ製の紫外線硬化性樹脂からなる接着層２８（屈折率１．４６）を設けている。そして、透明基材２１の表面２１ａに設けられた接着層２８上に、標準粒子２３を配置した状態で、紫外線を照射することにより、標準粒子２３の固定された透明基材２１を得るようにしている。なお、接着層２８を含む透明基材２１の厚さが、被測定体１００における対応する位置での平均粒子間隔と略一致されている。それ以外の積層ユニット２０の構成は、第１実施形態と同じとなっている。また、積層ユニット２０における端部と保護部材３０との間にも充填材２７が充填されており、保護部材３０における積層ユニット２０と相対する面の裏面のみに反射防止膜３１が設けられている。
【００８１】
このように本実施形態でも、第１実施形態に示した校正装置１０（積層ユニット２０）と同様に、３次元配置された被測定体１００における粒子１００ａの分散状態により近い状態で、標準粒子２３が３次元配置されている。したがって、本実施形態に係る校正装置１０を用いれば、被測定体１００での多重散乱を再現することができ、これにより、３次元配置された被測定体１００の粒度分布を測定する光学測定装置を、精度よく校正することができる。
【００８２】
また、本実施形態では、透明基材２１の屈折率、充填材２７の屈折率、接着層２８の屈折率が略一致され、これにより、屈折率分布の殆どない一様な媒体（透明部材）内に、標準粒子２３が３次元配置された構成となっている。したがって、校正装置１０が、空気中に噴射された燃料微粒子など、粒子１００ａが影として写る被測定体１００の状態により近い状態となっており、これにより、校正の精度をより高めることができる。また、本実施形態では、透明基材２１の表面２１ａでの反射が殆ど生じないので、これにより透過光量を確保することができる。さらには、繰り返し反射による像のコントラストの低下を抑制し、校正の精度をより高めることもできる。
【００８３】
特に本実施形態では、透明基材２１、充填材２７、及び接着層２８として、屈折率が１．４６の材料がそれぞれ採用され、標準粒子２３として屈折率１．９３のガラスが採用されている。これにより、屈折率分布の殆どない一様な媒体（屈折率１．４６）内に、標準粒子２３（屈折率１．９３）が３次元配置された構成となっている。ここで、媒体に対する標準粒子２３の屈折率の比は１．３２２であり、媒体である空気に対する燃料微粒子１００ａ（ｎ−ヘプタン）の屈折率の比１．３８７６とほぼ同じ値となっている。したがって、本実施形態に示した校正装置１０は、特に燃料微粒子１００ａの集合体である被測定体１００の粒度分布を測定する光学測定装置の校正に好適である。
【００８４】
また、本実施形態においても、隣接する透明基材２１の相対する表面２１ａ間に充填材２７を隙間なく充填することで、透明基材２１における反射を低減するようにしている。したがって、第２実施形態同様、透明基材２１の平面度に起因する像の歪を低減することができる。
【００８５】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨（表面２１ａに標準粒子２３が固定された透明基材２１を複数枚積層してなる校正装置１０）を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００８６】
第１実施形態においては、反射防止膜２２が透明基材２１の両表面２１ａに設けられ、両表面２１ａの反射防止膜２２上に、樹脂製の標準粒子２３が溶着によって固定される例を示した。しかしながら、透明基材２１の一方の表面２１ａのみに反射防止膜２２が設けられた構成としても良い。また、標準粒子２３が透明基材２１の表面２１ａ（反射防止膜２２が設けられた表面２１ａの裏面）に直接固定された構成としても良い。なお、標準粒子２３が透明基材２１の表面２１ａに直接固定される場合には、透明基材２１の構成材料として樹脂を、標準粒子２３の構成材料として透明基材２１よりも融点の高い材料（例えばガラス）を採用し、加熱により透明基材２１の表面（表面２１ａを含む）を溶融させて標準粒子２３が固定された構成としても良い。
【００８７】
第１実施形態においては、標準粒子２３の屈折率が透明基材２１の屈折率よりも大きい例を示した。しかしながら、粒子１００ａの屈折率が粒子１００ａの周囲の媒体の屈折率よりも小さい被測定体１００を模した校正装置１０とする場合には、標準粒子２３として、透明基材２１よりも屈折率の小さい材料を採用すればよい。
【００８８】
第２実施形態においては、透明基材２１の表面２１ａに、樹脂製の標準粒子２３が溶着によって直接固定される例を示した。しかしながら、透明基材２１の表面２１ａへの標準粒子２３の固定構造は、上記例に限定されるものではない。例えば、上記したように、透明基材２１の構成材料として樹脂を、標準粒子２３の構成材料として透明基材２１よりも融点の高い材料（例えばガラス）を採用し、加熱により透明基材２１の表面（表面２１ａを含む）を溶融させて標準粒子２３が固定された構成としても良い。また、屈折率が透明基材２１と略一致する接着層２８を透明基材２１の表面２１ａに設け、接着層２８を介して標準粒子２３が透明基材２１に固定された構成としても良い。さらには、第１実施形態に示したように透明基材２１の表面２１ａ上に反射防止膜２２を設け、反射防止膜２２を介して標準粒子２３が固定された構成としても良い。この場合、反射防止膜２２と充填材２６の効果により、透明基材２１の表面２１ａでの反射をより低減することができる。
【００８９】
第３実施形態においては、屈折率が透明基材２１と略一致する接着層２８を透明基材２１の表面２１ａに設け、接着層２８を介して標準粒子２３が透明基材２１に固定される例を示した。しかしながら、被測定体１００での媒体に対する粒子１００ａの屈折率の比によっては、透明基材２１と標準粒子２３とを直接固定する構造とすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】図１は、被測定体の光学測定装置による粒度分布測定の概略構成を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る校正装置の概略構成を示す断面図である。
【図３】図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図４】図２に示す校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図５】校正方法を説明するための模式図である。
【図６】第２実施形態に係る校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。
【図７】校正装置の概略構成を示す断面図である。
【図８】図７に示すＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う断面図である。
【図９】光学測定装置により撮影された画像を模式的に示した図であり、（ａ）は充填材の屈折率を透明基材と略一致させた場合の画像、（ｂ）は充填材の屈折率を透明基材よりも小さく１よりも大きくした場合の画像、（ｃ）は参考例としての被測定体の画像を示している。
【図１０】第３実施形態に係る校正装置のうち、主たる特徴部分である積層ユニットの概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０・・・校正装置
２０・・・積層ユニット
２１・・・透明基材
２１ａ・・・表面
２２・・・反射防止膜
２３・・・標準粒子
２４・・・スペーサ
２５・・・空気
２６，２７・・・充填材
１００・・・被測定体
１００ａ・・・燃料微粒子（粒子）
１０１・・・インジェクター
１０２・・・測定光
１０３・・・撮像装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2009300182.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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