"機能表面22を有するハウジング4と、入射光ビーム30を前記機能表面22から材料層10内に導く、前記ハウジング4内に配置された光源8と、前記材料層10を通って伝播する反射ビーム32、34の少なくとも一部分を検出する、前記ハウジング4内に配置された受光部18と、放射光を前記受光部18により検出される前に前記材料層10を通して複数回反射させるための手段12、16とを含む、材料層を検知するための装置。前記材料層10に向かって放射光を反射する前記機能表面22に固定されたミラー16を含む、請求項1に記載の装置。ディフューザ素子62、73、または前記ミラー16の表面上の透明な保護層64、74を有する、請求項2に記載の装置。前記材料層10を透過する反射光が前記光源8から前記受光部18に導かれるように、前記反射光ビームを拡散するための手段62、73をさらに含む、請求項1に記載の装置。反射面13を含み、放射光に対して透過性がある前記材料層は、前記機能表面23と前記反射面13との間に配置され、その結果、前記材料層11を透過する放射光は、反射され前記材料層11に戻り、また前記機能表面23へと向かう、請求項1に記載の装置。入射赤外線ビーム30をシート生成物6内に導く光源8、および受光部18を支持するハウジング4と、放射光を前記シート前記生成物6に向かって反射させ、その結果、放射光が前記放射光検出器18に到達する前に複数回、前記シート生成物を通して反射され、前記放射光が前記シート生成物6を通って縦方向に伝播するようにする、前記光源8と前記受光部18との間に配置された反射手段16とを含む、縦方向に移動する前記シート生成物の厚さまたは重量を測定するための片面型赤外線センサ。前記シート生成物7は、放射光に対して透過性がある材料層11を含み、前記センサ3は、反射面13を含み、前記材料層11は、前記ハウジング5と前記反射面13との間に配置され、その結果、前記材料層11を透過した放射光は、反射され前記材料層11内に戻る、請求項6に記載の片面型赤外線センサ。前記ハウジングは、第1の走査機ヘッド5を含み、前記反射面13は、i第2の走査機ヘッド59上に配置され、前記第1および第2の走査機ヘッド5、59は、同期しながら横方向に沿って移動し、またはiiロールまたは金属箔またはプレートは、2つのエンドサポート間に搭載され、前記シート生成物の横方向幅全体に及ぶ、請求項7に記載の片面型赤外線センサ。前記シート生成物6は、反射性材料のシート12上に形成された材料層10を含む、請求項6に記載の片面型赤外線センサ。パスに沿って移動する材料層の特性を測定する方法であって、a前記パスの第1の側に配置された光源からの放射光を前記材料層に導くステップと、b放射光を、同様に前記パスの前記第1の側に配置された受光部により検出される前に前記材料層内で複数回、反射させるステップとを含む、方法。0005本発明は、層状材料、特に光反射性基材上に形成される層状生成物の厚さ、重量、および他の物理的特性を測定するための非接触光センサに関する。本発明は、プラスチック被覆金属箔の場合などの、被覆部が反射性基材上に形成される際、先行技術の片面型赤外線センサの光学的構造が被覆部重量測定値の精度を制約するという認識に部分的に基づいている。特に、先行技術のセンサ構造を用いれば、センサの光源からの入射光は、大部分が反射方向に反射する。その結果、先行技術の測定値は、反射性基材の表面仕上げ、センサに対する層状生成物の方向、および層状生成物とセンサとの間の距離の影響を極めて受けやすい。0006本発明のセンサは、センサの本体とセンサ光源とセンサ受光部との間に反射ミラーなどの反射部材を配置することにより、これらの制約を解消し、その結果、光源からの入射光は、監視される材料層を通って伝播する。特に好ましい実施形態では、反射部材と材料層との間に拡散素子が配置される。拡散素子は、光が縦方向に検出器に向かって進行するとき、光源と共に、拡散照明源として機能する。拡散素子により生成されるランバート型散乱光は、多くの利点をもたらす。光が、材料層複数可と複数回、相互作用するので、層内の選択された成分に対するセンサの感度が改善される。最終的に、ランバート型散乱光は、角度情報を確実に失わせ、それが、材料層に関連する、反射性基材からの鏡面反射のセンサ精度における負の影響を最小化する。0007したがって、1つの態様では、本発明は、以下のものを含む材料層を検知するための装置に関する。0008機能表面を有するハウジング、0009入射光ビームを機能表面から材料層内に導く、ハウジング内に配置された光源、0010材料層を通って伝播する反射ビームの少なくとも一部分を検出する、ハウジング内に配置された受光部、および0011放射光を受光部により検出される前に材料層を通して複数回反射させるための手段。0012別の態様では、本発明は、以下のものを含む、縦方向に移動するシート生成物の厚さまたは重量を測定するための片面型赤外線センサに関する。0013入射赤外線ビームをシート生成物内に導く光源、および受光部を支持するハウジング、および0014放射光をシート生成物に向かって反射させ、その結果、放射光が放射光検出器に到達する前に複数回、シート生成物を通して反射され、放射光がシート生成物を通って縦方向に伝播するようにする、光源と受光部との間に配置された反射手段。0015さらに別の態様では、本発明は、以下のステップを含むパスに沿って移動する材料層の特性を測定する方法に関する。0016aパスの第1の側に配置された光源からの放射光を材料層に導くステップ、および0017b放射光を、同様にパスの第1の側に配置された受光部により検出される前に材料層内で複数回、反射させるステップ。0022図1Aは、移動するウェブ6の品質、特性、または特徴を測定するためのセンサ要素を収容する包囲体4走査機ヘッドまたはヘッドとも呼ばれるを含む非接触光センサ2を示す。監視することができる層状物質には、限定されないが、単一組成物および多層組成物、被覆部、フィルム、ウェブ、またはシートが含まれる。センサが紙およびプラスチックの特性を測定するように示されるが、センサは、例えば被覆された材料、織物などを含む、いくつかの異なる材料内の様々な成分を検出するために使用することができることが理解される。センサ2は、特に、反射性ラミネート基材12上に被覆された材料層10の厚さまたは重量を測定するのに適している。センサ2は、ヘッド4内に配置された、光源8および受光部すなわち検出器18を含む。ヘッド4の下部機能表面22に固定された反射組立体20は、反射ミラーなどの反射部材16を含む。反射組立体20は、透明または半透明のガラスまたはプラスチックなどの適当な任意の材料から作成される、透明な保護層26により覆われるのが好ましい。0023開口部36および56は、それぞれ、光源8および検出器18へのアクセスを提供する。レンズ14は、開口部36を通して、移動するウェブ6に向かって入射光ビーム30を絞るように配置され、レンズ24は、開口部56を通して移動するウェブ6の反射性ラミネート基材12から反射される放射光34を集めるように配置される。光源8および検出器18が移動するウェブ6の同じ側に配置されるので、片面型センサ2は、反射モードで動作する。光源8は、例えば、本明細書にさらに説明する基準波長バンドおよび測定波長バンドと呼ばれる電磁スペクトルの少なくとも第1および第2の別個の波長領域内の波長を有する放射光を被覆された基材に照射するために、白熱ランプを含むことができる。図1Aに示すように、センサ2は、移動するウェブ6の縦方向MDに沿って並ぶのが好ましい軸を光源8および受光部18が画定するように配置される。0024片面型センサのこの構成を用いれば、光源8からの入射光30は、受光部18が光を検出する前に、反射性ラミネート基材12および上部反射部材16により複数回、反射される。反射光32がMDと平行な方向に進行するように移動するウェブ6に対してセンサ2を配置することにより、センサ2の横方向CD分解能は維持される。図1Aに示す反射光32が、ウェブ6と同じ縦方向の上流に進行するように示されるが、この特徴は、センサの機能にとって重大ではない。言い換えれば、センサ2は、ウェブ6が反対方向に移動し、その結果、反射光がウェブに対して下流に移動しても、動作する。重大な特徴は、反射光32が検出器18に向かって進行するとき、光源8から放射される入射光30が、移動するウェブ6のパスと平行なパスに沿って進行することである。0025図1Aに示すように、非接触光センサ2は、反射性ラミネート基材12上に被覆された材料層10の特性を測定する。同センサ2は、反射性ラミネート基材12上に被覆される前に材料層10を測定するように機能することができることは明らかである。言い換えれば、反射性ラミネート基材12が、放射光を反射するために材料層10の真下にある限り、センサ2は機能する。0026本発明の片面型赤外線センサは、反射性ラミネート基材上には形成されない材料層を分析するように構成することもできる。これは、材料層の下部表面に隣接して配置される外部反射部材を使用することにより容易に達成される。それに加えて、好ましい実施形態では、センサは、光源9が拡散する照明源になるように拡散素子を含むこともできる。これらの特徴は、光源9と、放射光に対して透過的である材料層11を含む移動するウェブ7の特性を測定する検出器19とを収容する包囲体すなわち走査機ヘッド5を含む、図1Bに示す光センサ3に示される。ヘッド5の下部表面23に固定された反射組立体21は、ミラー17と、バルク型ディフューザbulkdiffuserを含む可能性がある拡散素子27とを含む。0027センサ3は、材料層11の下部表面に隣接して配置される、反射ミラーなどの反射面13を有する下部走査機ヘッド59をさらに含む。上部走査機ヘッド5および下部走査機ヘッド59は、上部走査機ヘッド5のミラー17が反射面13と平行に面するように並ぶ。それに加えて、上部走査機ヘッド5および下部走査機ヘッド59の横方向の移動は、放射光33が材料層11を通って伝播するとき、ミラー17と反射面13との間で光が反射されるように調整される。好ましい実施形態では、下部ヘッド59が必要とされず、反射面は、シート製造機械の一部分または走査機の一部分である。走査機ヘッド5は、ロールなどの、シート製造機械の要素から光が反射するように配置することができる。あるいは、材料層の横方向幅全体に及ぶ箔または金属板などの反射素子は、走査機に取り付けられるか、または走査機の一部分であり、材料層の下部表面に隣接して配置される。開口部37および57は、それぞれ、光源9および検出器19へのアクセスを提供する。レンズ15は、開口部37を通して、移動するウェブ7に向かって入射光ビーム31を絞るように配置され、レンズ25は、開口部57を通して、反射面13から反射される放射光35を集めるように配置される。具体的には、光源9からの入射光31は、光が受光部19に入る前に、下部反射面13および上部ミラー17により複数回、反射される。0028光を散乱または拡散させる光拡散素子は、一般に、2つの方法、すなわちa光をいくつかの方向に散乱させるために表面粗さを使用する表面光拡散素子、またはb外側平坦面および埋込式光散乱素子を含むバルク式光拡散素子のうちの1つとして機能する。バルク式ディフューザは、光を材料内に拡散させる。拡散は、光が屈折率を変化させながら材料を通過するとき、光散乱により達成される。用語ディフューザまたはディフューザ部材は、反射光主方向を有する光を拡散光ランダムな方向を有する光にすることができる任意の材料を意味する。用語光は、本発明のセンサにより層状材料の特性を測定するのに適した領域の波長を有する電磁放射線を意味する。赤外線および/または近赤外線は、特に、紙およびプラスチック生成物の物理的特性を測定するのに適している。0029図2A、2B、および2Cは、ディフューザ素子を含む反射組立体の代替的な構造を示す。図2Aでは、反射組立体60は、透明な保護層64により保護された粗面を有する反射性材料を含む表面光拡散素子62を含む。表面光拡散素子62は、アルミニウム、金、または他の金属板などの適当な任意の光反射性材料から形成することができる。光源からの光は、開口部または光パイプ66を介して表面光拡散素子62を通して導かれ、光は、対応する開口部または光パイプ68を通して受光部に入る。あるいは、表面光拡散素子62は、滑らかな基材および粗面赤外線ウィンドウ材料の層の上に堆積される金属板または金属被覆部などの反射素子を堆積させることにより作成することができる。この実施形態では、赤外線ウィンドウは、透明な層64により保護される必要がない。1つの実施形態は、粗面を有する石英またはフッ化カルシウムCaF2ウィンドウに隣接するポリイミドKAPTONフィルム上のアルミニウム被覆部からなる。0030図2Bは、ディフューザ素子73が下部表面に積層され外側に透明な保護層74を有するミラー72を含む、反射組立体70を示す。ディフューザ素子73は、適当な任意のバルク式ディフューザ材料から作成することができる。赤外線が材料層の特性を測定するのに使用される場合、好ましい拡散材料には、例えば、TEFLONとして利用可能なポリテトラフルオロエチレンPTFEまたは酸化アルミニウムAl2O3などの赤外線透過材料を含まれる。開口部または光パイプ76、78は、光源および受光部と連通する。しかし、これらの光チャネルは、ディフューザ素子73を通して透明な保護層74まで延長できるが、そうする必要はない。透明な保護層74は、石英、サファイア、またはCaF2から作成される赤外線透過ウィンドウとすることができる。0031図2Cは、表面光拡散素子82、バルク式ディフューザ材料の層83、および透明な保護層84を含む反射組立体80を示す。開口部または光パイプ86、88は、光源および受光部と連通する。0032図3は、材料層の3つの特性を測定するための6チャネルセンサを収容する検出器組立体100を含む、適当な受光部を示す。本構成では、3つの測定フィルタ/検出器104A、106A、および108Aと、3つの対応する基準フィルタ/検出器104B、106B、および108Bとが存在する。別個の赤外線バンドパスフィルタは、各検出器の前に配置され、この方式で、赤外線検出器のそれぞれは、関連のフィルタのバンドパス内にある赤外線ビームスペクトルの一部分のみの強度を測定する。ブロードバンド赤外線エネルギー源図示せずは、分析するために入射光を材料層上に導き、反射光102は、ビームスプリッタ110、112、114および適当なフィルタを通してビームを個々の検出器に通すことにより波長分析される。測定用および基準用の検出器/フィルタの追加の対を必要に応じて組み込むことができることは明らかである。適当な光源および関連の検出器構成は、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Howarthへの米国特許第4,957,770号、Haranらへの米国特許第7,291,856号、およびTixierらへの米国特許第7,382,456号に記載されている。あるいは、図4に示すように、受光部は、反射光122を分析する分析計124を使用する検出器組立体120を含む。0033図5は、図1Bに示すセンサの1つの特定の実装形態を示し、センサは、連続するプラスチック製造プロセスにおいて透明な基材上に堆積されるフィルム内のポリマー濃度を測定するために使用される走査機システム40のデュアルヘッド走査機58に組み込まれる。片面型センサを収容する上部走査機ヘッド50は、MD方向に移動する移動シート46の幅全体にわたってCD方向に繰り返し往復し、その結果、シート全体の特性を測定することができる。走査機58は、上部および下部の走査機ヘッド50、52が取り付けられた2つの横方向ビーム42、44により支持される。上部および下部の走査機ヘッド50、52の機能表面は、シート46を収容する測定ギャップを画定する。下部走査機ヘッド52は、エアベアリングスタビライザ図示せずなどのシート安定化システムを含み、シートが測定ギャップを通過するとき、シートを一定の平面上に維持することができる。デュアル走査機ヘッド50、52の移動は、速度および方向に同期され、その結果、これらのヘッドは互いに並ぶ。本発明のセンサは、透明なプラスチックフィルム、または金属箔層上に積層されるプラスチックフィルムの連続生産用の適当な任意の装置と共に使用することができる。代表的なプラスチック製造装置は、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Kirjavainenへの米国特許第6,793,854号、Kryckiへの米国特許第6,565,343号、Hirokawaらへの米国特許第5,230,923号、Reinkeらへの米国特許第4,797,246号、およびNicollへの米国特許第4,311,658号にさらに記載されている。0034プラスチックフィルムの厚さを監視する1つの技法は、フィルムを形成する特定のポリマーの濃度通常、1平方メートル当りのグラム数、gsmで測定される、単位面積当りの重量を測定する。多層フィルムは、通常、互いに積層された複数の層を含む。多層構造では、隣接する層は、様々なポリマー材料から形成されるのが好ましい。様々な物理的特性を有する様々なポリマーを使用することにより、多層フィルムは、単一層フィルムに存在しない物理的属性の組合せを有する可能性がある。例えば、多層フィルムは、防湿性、耐摩耗性を有し、さらに柔軟性を維持することができる。本発明のセンサは、とりわけ、多層フィルムの製造を制御するときに効果的であり、多層フィルムが特性の正しい組合せを有するように、フィルム内の各層が適当な厚さまたは重量gsmを有することを確実にする。0035多層フィルム内の特定のポリマー成分の密度が既知の場合、フィルム成分の厚さを特定することができる。この厚さは、コンピュータにより計算することができる。一般に、フィルム厚さは計算されず、成分の重量gsmが、品質管理においてユーザより求められるすべてである。0036プラスチック被覆された生成物を測定することに加えて、新規の拡散プレートを含む、本発明のセンサは、適当な基準用および測定用の波長バンドを選択することにより被覆された生成物内の他の物質を監視するように容易に構成することができる。例えば、シリコーン、ラテックス、CaCO3、および他の材料を検出するために赤外線を使用する技法は、参照により本明細書に組み込まれている、Belotserkovskyへの米国特許第6,179,918号、Belotserkovskyへの米国特許第6,183,561号、およびBelotserkovskyらへの米国特許第5,795,394号に記載されている。本発明のセンサに同じ基準用および測定用の波長バンドを使用することができることが予想される。0037以上に、本発明の原理、好ましい実施形態、および好ましい動作モードについて説明してきた。しかし、本発明は、説明した特定の実施形態に限定されるものとみなすべきでない。したがって、以上に説明した実施形態は、限定的なものでなく例示的なものとみなすべきであり、当業者は以下の特許請求の範囲により規定される本発明の範囲から逸脱することなく、これらの実施形態の変形を行うことができることを理解されたい。"