CN110018127B - 分光反射测定器 - Google Patents

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Abstract

本申请提供从多个发光元件照射于被测定物的光的角度的精度优良的分光反射测定器。其具备：第一基板(7)；第一发光元件(3)和第二发光元件(4)，设置于第一基板(7)，第一发光部高度(3b)与第二发光部高度(4b)不同，该第一发光部高度(3b)是从第一基板(7)至第一发光元件(3)的第一发光部(3a)的高度，该第二发光部高度(4b)是从第一基板(7)至第二发光元件(4)的第二发光部(4a)的高度；以及受光器(25)，接收光(27)，第二发光部高度(4b)高的第二发光元件(4)与第一发光部高度(3b)低的第一发光元件(3)相比，设置在与受光器(25)接收的光(27)的光轴(21a)的距离更近的地方。

Description

分光反射测定器
技术领域
本发明涉及分光反射测定器。
背景技术
对被测定物照射光并对反射光进行分析来测定分光光谱的分光反射测定器已得到灵活运用。此外，专利文献1公开了分光反射测定器。根据该专利文献1，分光反射测定器具备两种发光元件。一种是射出可见光的第一发光元件，一种是射出波长小于400nm的光的第二发光元件。通过将多个频率的光照射于被测定物，从而可以照射适合于分析的光。
分光反射测定器具备受光部。受光部具备受光元件及波长可变光滤波器。受光部具有示出受光灵敏度分布中的灵敏度高的方向的光轴，被测定物配置于光轴上。此外，连结第一发光元件和被测定物的线与光轴所成的角度为45度。第二发光元件向凹面镜射出光。从第二发光元件射出的光在凹面镜上反射并从多方向对被测定物照射光。
专利文献1：日本专利特开2016-138749号公报
对被测定物照射如第一发光元件射出的光那样以45度的角度与光轴交叉的光。此时，由于除了正反射之外的反射光行进到受光部，因此，可以获得适合于检测被测定物的反射光谱的良好的光。从第二发光元件射出的光将以不特定的角度与受光部的光轴交叉的光照射于被测定物。因此，反射在被测定物上的光的分布与第一发光元件射出的光呈不同的分布。这样，每个发光元件的光的照射条件不同会使受光部检测的光的光谱的测定精度降低。从多个发光元件照射光时，通过以相同的入射角照射到被测定物，从而可以抑制从各发光元件照射的光的影响。于是，期待照射从多个发光元件照射于被测定物的光的角度的精度好的光的分光反射测定器。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而完成的发明，可以作为以下的方式或适用例来实现。
[适用例1]
本适用例所涉及的分光反射测定器其特征在于，具备：基板；多种发光元件，设置于所述基板，并且发光部高度不同，所述发光部高度是从所述基板至发光部的高度；以及受光器，接收光，所述发光部高度高的所述发光元件与所述发光部高度低的所述发光元件相比，设置在与所述受光器接收的光的光轴的距离更近的地方。
根据本适用例，分光反射测定器具备基板。此外，多种发光元件设置于基板。多种发光元件的从基板至发光部的高度、即发光部高度不同。进而，分光反射测定器具备受光器。对被测定物照射发光元件射出的光，受光器接收由被测定物所反射的光。
在受光器设定有接收的光的光轴。此外，受光器接收沿光轴射入的光。发光部高度高的发光元件与发光部高度低的发光元件相比，设置在与受光器接收的光的光轴的距离更近的地方。发光部高度高的发光元件的发光部离被测定物近。该发光元件离受光器的光轴近。此外，发光部高度低的发光元件的发光部离被测定物远。该发光元件离受光器的光轴远。这样，在发光元件的发光部的高度不同的发光元件混在一起时，通过使各受光器的光轴与发光元件的发光部的距离不同，从而可以使连结各种发光元件的发光部和被测定物的直线与受光器的光轴所成的角度接近于相同的角度。其结果是，分光反射测定器可以照射从多个发光元件照射于被测定物的光的角度的精度良好的光。
[适用例2]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，从多种所述发光元件的所述发光部向所述受光器接收的光的光轴上的被测定物行进的光与所述光轴所成的角度相同。
根据本适用例，受光器有接收的光的光轴。此外，从多种发光元件射出的光向该光轴上的被测定物行进的光与受光器的光轴所成的角度相同。此时，在受光器接收照射于了被测定物的光时，可以在相同的反射状态下接收从多种发光元件照射的光。
[适用例3]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，从多种所述发光元件的所述发光部向所述光轴上的所述被测定物行进的光与所述光轴所成的角度为45度。
根据本适用例，从多种发光元件射出的光向被测定物行进的光与受光器接收的光的光轴所成的角度为45度。此时，受光器可以接收由被测定物所反射的光中去掉了正反射成分的光。
[适用例4]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，在与所述发光元件相对的地方具备透镜。
根据本适用例，分光反射测定器在与发光元件相对的地方具备透镜。透镜可以使发光元件照射的光高效地聚光、照射于被测定物。
[适用例5]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，在所述发光元件与所述光轴上的所述被测定物之间具备开口部。
根据本适用例，分光反射测定器在发光元件与受光器的光轴上的被测定物之间具备开口部。此时，仅通过开口部的光照射被测定物。因此，可以进一步限定从发光元件的发光部向被测定物行进的光的角度。
[适用例6]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，在所述发光元件射出光的一侧具备具有透光性的保护部。
根据本适用例，分光反射测定器在发光元件射出光的一侧具备具有透光性的保护部。在被测定物的附近存在灰尘、水分粒子漂浮的情况。此时，保护部可以抑制灰尘、水分粒子附着于发光元件、受光器。
[适用例7]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，所述保护部是限定通过的光的波长的滤波器。
根据本适用例，保护部是限定通过的光的波长的滤波器。此时，保护部可以抑制受光器希望接收的波长之外的光行进到受光器。
[适用例8]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，所述保护部设置为能够安装拆卸。
根据本适用例，保护部设置为能够安装拆卸。因此，即便是在保护部上附着有灰尘、水分粒子时，也可以将保护部从分光反射测定器拆下，来擦拭灰尘、水分粒子。此外，可以将清洁后的保护部重新设置于分光反射测定器。
[适用例9]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，多种所述发光元件由发光的波长分布不同的三种以上的所述发光元件构成。
根据本适用例，多种发光元件由发光的波长分布不同的三种以上的发光元件构成。一种发光元件射出的光的波长分布多被限定了波长的范围。此时，也可以通过从波长分布不同的三种以上的发光元件照射光，从而能够将接近于自然光的波长分布的光照射于被测定物。
[适用例10]
在上述适用例所涉及的分光反射测定器中，其特征在于，所述受光器具备波长可变法布里-珀罗标准具。
根据本适用例，受光器具备波长可变法布里-珀罗标准具。波长可变法布里-珀罗标准具是小型的波长可变滤波器。因此，在受光器接收特定的波长的光时，也可以使受光器小型化。
附图说明
图1是示出第一实施方式所涉及的分光反射测定器的结构的概略立体图。
图2是示出基板的构成的概略立体图。
图3是示出分光反射测定器的结构的示意性侧截面图。
图4是示出光源单元的构成的示意性平面图。
图5是用于说明发光元件的相对位置的示意性侧截面图。
图6是用于说明发光元件的相对位置的示意性侧截面图。
图7是示出波长可变滤波器的结构的示意性侧截面图。
图8是分光反射测定器的电控制框图。
图9是示出第二实施方式所涉及的分光反射测定器的结构的示意性侧截面图。
图10是示出第三实施方式所涉及的分光反射测定器的结构的示意性侧截面图。
图11是示出分光反射测定器的结构的示意性平面图。
图12是示出变形例所涉及的分光反射测定器的结构的示意性平面图。
附图标记说明
1、63、69、75分光反射测定器；3a作为发光部的第一发光部；3b作为发光部高度的第一发光部高度；4a作为发光部的第二发光部；4b作为发光部高度的第二发光部高度；5a作为发光部的第三发光部；5b作为发光部高度的第三发光部高度；6发光元件；7作为基板的第一基板；21a光轴；25受光器；27光；28保护部；30被测定物；65透镜；71、76开口部。
具体实施方式
下面，根据附图对实施方式进行说明。需要说明的是，为了使各附图中的各部件为在附图上能够识别的程度的大小，按各个部件以不同的比例尺进行了图示。
(第一实施方式)
在本实施方式中，根据附图对分光反射测定器的特征例进行说明。根据图1～图8对第一实施方式所涉及的分光反射测定器进行说明。图1是示出分光反射测定器的结构的概略立体图。如图1所示，分光反射测定器1具备筒状的壳体2。在壳体2上设置有第一开口部2a，第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5在第一开口部2a露出。第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5是各自外形形状不同的发光元件6。发光元件6向未图示的被测定物照射光。第二开口部2b设置于筒状的壳体2的轴附近。分光反射测定器1对被测定物所反射的光中通过了第二开口部2b的光进行检测。
优选多种的发光元件6由发光的波长分布不同的三种以上的发光元件6构成。为了进行测色，优选对被测定物照射可见光全域的波长的光。一种发光元件6射出的光的波长分布多被限定了波长的范围。此时，也可以通过从波长分布不同的三种以上的发光元件6照射光而将接近于自然光的波长分布的光照射于被测定物。因此，优选设置三种以上的波长分布的发光元件6。
各发光元件6的构成并没有特别的限定，但在本实施方式中，例如第一发光元件3是白LED(Light Emitting Diode：发光二极管)。第二发光元件4是紫外LED。第二发光元件4为亮度(辉度)的峰值的波长存在于400nm以下。第三发光元件5是蓝LED。第三发光元件5为亮度的峰值的波长存在于400nm至420nm。在使第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5同时照射时，可以射出接近于自然光的光。需要说明的是，发光元件6既可以是在一处发光的点发光，也可以是以面发光的面发光。此外，还可以是在发光的地方设置了透镜的方式。将照射最强光的地方作为发光部。
作为基板的第一基板7、第二基板8及第三基板9从筒状的壳体2的侧面突出。此外，第一基板7、第二基板8及第三基板9通过配线11与控制部10电连接。
图2是示出基板的构成的概略立体图，是从分光反射测定器1去掉了壳体2的图。如图2所示，第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5设置于第一基板7。在第一基板7上设置有孔7a，第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5围绕孔7a而配置。
在第一基板7上设置有开关电路12及第一连接器13。第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5通过未图示的配线与开关电路12电连接。进而，开关电路12与第一连接器13电连接。此外，第一连接器13通过配线11与控制部10电连接。
第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5采用了面安装型的LED。面安装型的LED比白炽灯、炮弹型的LED小型。因此，通过采用面安装型的LED，可以使分光反射测定器1小型化。此外，由于面安装型的LED可以通过与片状电阻、片状晶体管相同的工序来安装，因此，可以高生产率地安装于第一基板7。
控制部10向开关电路12输出电力及控制信号。控制信号是指示发光元件6点亮和熄灭的信号。开关电路12在输入指示发光元件6点亮的控制信号时，向发光元件6供给电力。开关电路12在输入指示发光元件6熄灭的控制信号时，停止向发光元件6的电力供给。因此，发光元件6按照控制部10输出的控制信号来进行点亮和熄灭。通过第一基板7、发光元件6、开关电路12等构成了光源单元14。
在第二基板8上设置有波长可变滤波器15、滤波器驱动电路16及第二连接器17。波长可变滤波器15通过未图示的配线与滤波器驱动电路16电连接。滤波器驱动电路16通过未图示的配线与第二连接器17电连接。波长可变滤波器15是波长可变法布里-珀罗标准具(Fabry-Perot etalon)。波长可变法布里-珀罗标准具是小型的波长可变滤波器15。因此，可以使分光反射测定器1小型化。滤波器驱动电路16是驱动波长可变滤波器15的电路。滤波器驱动电路16控制通过波长可变滤波器15的光的波长。
滤波器驱动电路16与第二连接器17电连接。此外，第二连接器17通过配线11与控制部10电连接。控制部10向滤波器驱动电路16输出控制信号。控制信号是指示通过波长可变滤波器15的光的波长的信号。滤波器驱动电路16按照控制信号控制通过波长可变滤波器15的波长。由波长可变滤波器15、滤波器驱动电路16及第二基板8等构成了滤波器单元18。
在第三基板9上设置有受光元件21、受光元件驱动电路22及第三连接器23。受光元件21与受光元件驱动电路22电连接。受光元件驱动电路22与第三连接器23电连接。此外，第三连接器23通过配线11与控制部10电连接。受光元件21检测射入的光的强度。此外，输出与光的强度对应的电压信号。受光元件21可以采用硅光电二极管、光IC(IntegratedCircuit：集成电路)。受光元件驱动电路22是驱动受光元件21的电路。受光元件驱动电路22向受光元件21供给电力，输入受光元件21输出的电压信号并转换为数字信号。此外，受光元件驱动电路22向控制部10输出表示光的强度的数字信号。配合波长可变滤波器15结束了通过的光的波长的调整的时机，控制部10输入受光元件驱动电路22输出的数字信号。因此，控制部10可以优质地检测特定的波长的光的强度。
由受光元件21、受光元件驱动电路22及第三基板9等构成了受光单元24。此外，由滤波器单元18及受光单元24构成了受光器25。由于滤波器单元18具备波长可变法布里-珀罗标准具，因此，受光器25具备波长可变法布里-珀罗标准具。由受光器25和光源单元14构成了传感器单元26。
受光元件21中存在示出受光灵敏度分布中的灵敏度高的方向的光轴21a。孔7a及波长可变滤波器15设置于光轴21a通过的地方。
图3是示出分光反射测定器的结构的示意性侧截面图。如图3所示，第一基板7、第二基板8及第三基板9在光轴21a方向上分别隔开间隔而配置。在第一基板7与第二基板8之间设置有壳体2的一部分，在第二基板8与第三基板9之间也设置有壳体2的一部分。壳体2是多个部分组装而成的结构。
在分光反射测定器1中，在发光元件6射出光27的一侧设置有具有透光性的保护部28。此时，发光元件6向被测定物30射出光27。此外，保护部28位于发光元件6与被测定物30之间。有时灰尘、水分粒子会漂浮在被测定物30的附近。此时，保护部28可以抑制灰尘、水分粒子附着于发光元件6、受光器25。
保护部28是限定通过的光27的波长的滤波器。例如，分光反射测定器1在进行可见光的波长区域中的分光反射测定时，保护部28采用使限定于可见光的波长区域的光27通过的滤波器。透过保护部28的光27的波长特性并没有特别的限定，但在本实施方式中，例如保护部28透过波长为350nm～700nm之间的光27。此外，保护部28不透过波长小于350nm的光27以及波长超过700nm的光27。由此，保护部28可以抑制受光器25希望接收的波长之外的光27行进到受光器25。近红外等测定的波长之外的光27是噪声成分，因此，通过保护部28不使近红外的光27通过，可以进行高精度的测定。
保护部28粘结固定于支承部29。支承部29为筒状的外周部29a与圆板状的顶板部29b接合而成的形状。在顶板部29b设置有开口部29c，保护部28设置于该开口部29c。外周部29a插入壳体2，并可以从壳体2拆除。此外，保护部28通过支承部29而可安装拆卸地设置于壳体2。因此，即便是在保护部28上附着灰尘、水分粒子时，也可以通过将保护部28从分光反射测定器1拆下，来擦拭灰尘、水分粒子。此外，可以将清洁后的保护部28重新设置于分光反射测定器1。因此，可以易于维护保护部28。
分光反射测定器1在将被测定物30设置于受光元件21的光轴21a上的地方而使用。进而，被测定物30配置于距离保护部28的距离为规定距离的地方。从发光元件6射出的光27照射被测定物30。光27在被测定物30的表面漫反射。将光轴21a上的被测定物30的表面作为观测点30a。分光反射测定器1对在观测点30a反射的光27进行分析。
在被测定物30的表面反射的光27的一部分通过保护部28。保护部28去除红外光。通过了保护部28的光27的一部分到达波长可变滤波器15。波长可变滤波器15使特定的波长的光27通过。通过的光27的波长由控制部10控制。
在保护部28与波长可变滤波器15之间设置有第二开口部2b及第三开口部2c。第二开口部2b及第三开口部2c是壳体2的一部分。第二开口部2b及第三开口部2c作为用于仅使由被测定物30所反射的光27行进到受光元件21的光圈而发挥作用。
通过了波长可变滤波器15的光27照射受光元件21。然后，受光元件21检测被照射的光27的强度并向控制部10输出。像这样地，受光器25接收光27。
图4是示出光源单元的构成的示意性平面图。图5及图6是用于说明发光元件的相对位置的示意性侧截面图。如图4所示，设置有第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5这三种发光元件6。也就是说，多种的发光元件6设置于第一基板7。将第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5发出光27的部位分别设为第一发光部3a、第二发光部4a及第三发光部5a。第一发光部3a、第二发光部4a及第三发光部5a相当于发光部。
在第一基板7上设置有三个第一发光元件3。在第一发光元件3的情况下，光轴21a与第一发光部3a之间的距离为第一距离31。在第二发光元件4的情况下，光轴21a与第二发光部4a之间的距离为第二距离32。在第三发光元件5的情况下，光轴21a与第三发光部5a之间的距离为第三距离33。
在第一基板7上，第一发光元件3、第二发光元件4、第三发光元件5按上述顺序以光轴21a为中心沿逆时针方向依次反复配置。此外，相邻的发光元件6和光轴21a所成的角度为40度。因此，以等角度排列发光元件6。
在被测定物30的表面有凹凸时，由于照射光27的方向，反射的光27的强度、光谱会有不同。在分光反射测定器1中，第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5分别从三个方向照射光27，因此，即便是在被测定物30的表面有凹凸时，也可以提高分光反射测定器1检测的光谱的测定精度。
发光元件6的发光部的形状有平面、点状、半球状、椭圆体状等，发光部的形状是多种多样的。此外，按各个种类，发光元件6相对于光轴21a为相同配置。由此，即便是在第一基板7上设置多个相同种类的发光元件6时，也可以使各发光元件6照射被测定物30的光27的分布成为类似的分布。
如图5及图6所示，将从第一基板7至第一发光部3a的高度设为作为发光部高度的第一发光部高度3b。将从第一基板7至第二发光部4a的高度设为作为发光部高度的第二发光部高度4b。第二发光部高度4b高于第一发光部高度3b。这样，与第一发光部高度3b不同的第二发光部高度4b的发光元件6设置于第一基板7。
第二发光部高度4b高的第二发光元件4与第一发光部高度3b低的第一发光元件3相比，设置在与光轴21a的距离更近的地方。
将从第一基板7至第三发光部5a的高度设为作为发光部高度的第三发光部高度5b。第三发光部高度5b高于第二发光部高度4b。这样，与第一发光部高度3b及第二发光部高度4b不同的第三发光部高度5b的发光元件6设置于第一基板7。
第三发光部高度5b高的第三发光元件5与第二发光部高度4b低的第二发光元件4相比，设置在与光轴21a的距离更近的地方。将第一发光部高度3b、第二发光部高度4b及第三发光部高度5b设为发光部高度。此时，发光部高度不同的多种发光元件6设置于第一基板7。此外，发光部高度高的发光元件6与发光部高度低的发光元件6相比，设置在与受光器25接收的光27的光轴21a的距离更近的地方。
发光部高度高的发光元件6的发光部离被测定物30近。发光部高度高的发光元件6的发光部离光轴21a近。此外，发光部高度低的发光元件6的发光部离被测定物30远。该发光元件6离光轴21a远。这样，在发光元件6的发光部的高度不同的发光元件6混在一起时，通过使各受光器25的光轴21a与发光元件6的发光部的距离不同，可以使连结各发光元件6的发光部和被测定物30的直线与光轴21a所成的角度接近于相同的角度。其结果是，分光反射测定器1可以照射从多个发光元件6照射于被测定物30的光27的角度的精度好的光27。
将从第一发光元件3的第一发光部3a向作为光轴21a上的被测定物30的观测点30a行进的光27与光轴21a所成的角度设为第一角度34。将从第二发光元件4的第二发光部4a向作为光轴21a上的被测定物30的观测点30a行进的光27与光轴21a所成的角度设为第二角度35。将从第三发光元件5的第三发光部5a向作为光轴21a上的被测定物30的观测点30a行进的光27与光轴21a所成的角度设为第三角度36。
第一角度34、第二角度35及第三角度36为相同角度。也就是说，从多种发光元件6的发光部向受光器25接收的光27的光轴21a上的被测定物30行进的光27与光轴21a所成的角度相同。此时，在受光器25接收照射在了被测定物30的光27时，可以在相同的反射状态下接收从多种发光元件6照射的光。
第一角度34、第二角度35及第三角度36为45度。也就是说，从多种发光元件6的发光部向光轴21a上的被测定物30行进的光27与光轴21a所成的角度为45度。此时，受光器25可以接收由被测定物30所反射的光中去掉了正反射成分的光27。
图7是示出波长可变滤波器的结构的示意性侧截面图。如图7所示，波长可变滤波器15具备固定基板37及可动基板38。固定基板37为四角形的板状。在固定基板37的中央设置有以圆柱状突出的反射膜设置部37a。围绕该反射膜设置部37a设置有以圆环状凹陷的电极设置槽37b。在电极设置槽37b的周围设置有向可动基板38侧突出的第一接合部37c。第一接合部37c是与可动基板38接合的部位。
固定基板37的材质是透过光27的材质，只要有强度即可，并没有特别的限定。固定基板37的材质采用了硅酸玻璃。
在反射膜设置部37a设置有第一反射膜41。在电极设置槽37b中设置有第一电极42。第一电极42为圆环状。
在可动基板38设置有围绕中央的圆环状的槽38a。将被槽38a包围的圆柱状的部分作为可动部38b。可动部38b与固定基板37的反射膜设置部37a相对配置。在槽38a的部分，可动基板38的厚度变薄，因此，可动部38b可以容易地在图中上下方向上移动。可动基板38的材质是透过光27的材质。
第二反射膜43设置于可动部38b的固定基板37侧的面。第一反射膜41与第二反射膜43相对配置。第二电极44设置于可动基板38的固定基板37侧的面。第一电极42与第二电极44相对配置。
第一电极42及第二电极44通过配线11与控制部10电连接。控制部10控制施加于第一电极42与第二电极44之间的电压。通过改变第一电极42与第二电极44之间的电压，施加于第一电极42与第二电极44之间的静电力发生变化。于是，控制部10通过控制施加于第一电极42与第二电极44之间的电压而控制第一反射膜41与第二反射膜43之间的距离。
通过控制第一反射膜41与第二反射膜43之间的距离，可以控制透过第一反射膜41及第二反射膜43的光27的波长的半值宽度。波长可变滤波器15的厚度为2mm以下，通过采用波长可变滤波器15，可以使分光反射测定器1小型化。
图8是分光反射测定器的电控制框图。在图8中，分光反射测定器1具备控制分光反射测定器1的动作的控制部10。此外，控制部10具备作为处理器进行各种运算处理的CPU45(中央运算处理装置)、以及存储各种信息的作为存储部的存储器46。受光单元24、滤波器单元18、光源单元14、输入装置47及显示装置48经由输入输出接口49及数据总线50与CPU45连接。
传感器单元26包括受光器25及光源单元14。受光器25包括受光单元24及滤波器单元18。光源单元14输入CPU45的指示信号。指示信号包括光源单元14是否射出光27的信息。于是，光源单元14根据指示信号进行光27的射出和射出停止的切换。
滤波器单元18也输入CPU45的指示信号。指示信号包括通过滤波器单元18的光27的波长的信息。于是，滤波器单元18根据指示信号限定通过的波长的光27。
受光单元24也输入CPU45的指示信号。指示信号包括是否输出表示受光单元24检测到的光27的强度的数据的信息。于是，受光单元24根据指示信号将检测到的光27的强度转换为数字数据向CPU45输出。
输入装置47是键盘、鼠标等装置。输入装置47是用于操作者对分光反射测定器1进行测定开始和测定结束、测定条件等的各种指示的装置。显示装置48是显示测定结果、与测定相关的信息的装置。显示装置48可以采用液晶显示装置、有机电致发光显示器、等离子体显示器、表面电场显示器。
存储器46是包括RAM、ROM等半导体存储器、硬盘等外部存储装置的概念。存储器46存储描述有分光反射测定器1的动作的控制规程、距离测定的运算规程的程序51。此外，存储器46还存储第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5发出的光27的强度等测定条件数据52。测定条件数据52中包括示出向滤波器单元18输出的电压与滤波器单元18透过的光27的波长的关系的数据。
此外，存储器46还存储与通过滤波器单元18的光27的波长相关的数据、即滤波器相关数据53。此外，存储器46还存储受光单元24检测到的光27的强度的数据、即受光量数据54。此外，存储器46还存储示出通过了滤波器单元18的光27的波长与受光量的关系的光谱数据55。此外，还具备作为用于CPU45进行动作的工作区、临时文件等发挥功能的存储区域、其它各种存储区域。
CPU45按照存储于存储器46内的程序51，使传感器单元26驱动。此外，CPU45对由被测定物30所反射的光27的光谱进行运算并使其显示于显示装置48。控制部10作为安装有输入装置47、显示装置48及CPU45的计算机发挥功能。程序51进行动作的CPU45具有作为具体的功能实现部的光源控制部56。光源控制部56采用测定条件数据52控制第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5发出的光27的强度。
此外，CPU45还具有滤波器控制部57。滤波器控制部57控制通过滤波器单元18的光27的波长。滤波器控制部57在测定的波长的范围内依次变更通过滤波器单元18的光27的波长。
此外，CPU45还具有受光控制部58。受光控制部58控制受光单元24检测光27的强度的时机。受光控制部58在通过滤波器单元18的光27的波长的变更结束后，输出使受光单元24检测光27的强度的指示信号。由于是在滤波器单元18的动作结束后检测光27的强度，因此，受光单元24可以优质地检测光27的强度。
此外，CPU45还具有光谱运算部59。光谱运算部59组合通过了滤波器单元18的光27的波长的数据和受光单元24检测到的光27的强度的数据。于是，光谱运算部59运算示出光27的强度相对于波长的关系的光谱数据55。
此外，CPU45还具有显示控制部60。显示控制部60进行将通过滤波器单元18的光27的波长和受光单元24检测到的光27的强度以表形式显示于显示装置48的控制。此外，显示控制部60还进行显示光谱运算部59运算出的光谱数据55的控制。
下面，对分光反射测定器1的动作进行说明。假设分光反射测定器1测定波长的范围是400nm至700nm的光谱。首先，光源控制部56使光源单元14驱动，从第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5向被测定物30射出光27。预先将第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5射出的光27的强度的数据作为测定条件数据52的一部分而设定，以使照射于被测定物30的光27的光谱接近于自然光。光源控制部56采用测定条件数据52使光源单元14驱动。由此，可以从光源单元14向被测定物30照射接近于自然光的光27。
然后，滤波器控制部57向滤波器单元18输出使400nm的光27通过的指示信号。滤波器单元18输入指示信号，将通过的光27的波长调整为400nm。接着，受光控制部58向受光单元24输出检测光27的强度的指示信号。受光单元24输入指示信号，检测照射受光单元24的光27的强度。然后，向CPU45发送表示光27的光强度的受光量数据54的数据。受光控制部58将表示光强度的受光量数据54和表示光27的波长为400nm的数据存储于存储器46。
然后，滤波器控制部57向滤波器单元18输出使405nm的光27通过的指示信号。滤波器单元18输入指示信号，将通过的光27的波长调整为405nm。接着，受光单元24检测照射受光单元24的光27的强度，向CPU45发送受光量数据54的数据。受光控制部58将表示光强度的受光量数据54和表示光27的波长为405nm的数据存储于存储器46。
然后，滤波器控制部57向滤波器单元18输出使通过的光27的波长进一步增长5nm的指示信号。然后，受光单元24检测光27的强度，受光控制部58将表示光强度的受光量数据54存储于存储器46。
如上所述，反复进行：每次使波长增加5nm直至通过的光27的波长成为700nm的步骤；受光单元24检测光27的强度的步骤；以及将受光量数据54和光27的波长数据存储于存储器46的步骤。
然后，光谱运算部59运算光谱数据55。光谱运算部59将受光单元24检测光27的强度时的波长作为横轴，在纵轴上标示受光单元24检测到的光27的强度。光谱运算部59标示对应光27的波长为400nm～700nm的光27的强度，结束运算。接着，显示控制部60在显示装置48上显示光谱数据55，结束测定。
如上所述，根据本实施方式，具有以下效果。
(1)根据本实施方式，分光反射测定器1具备第一基板7。此外，三种发光元件6设置于第一基板7。三种发光元件6中作为从第一基板7至各发光部的高度的第一发光部高度3b、第二发光部高度4b及第三发光部高度5b不同。进而，分光反射测定器1具备受光器25。对被测定物30照射发光元件6射出的光27，受光器25接收被测定物30反射的光27。
在受光器25设定有接收的光27的光轴21a。此外，受光器25接收沿光轴21a射入的光27。发光部高度高的发光元件6与发光部高度低的发光元件6相比，设置在与接收的光27的光轴21a的距离更近的地方。
发光部高度高的发光元件6离被测定物30近。此外，发光部高度高的发光元件6的发光部离受光器25的光轴21a近。此外，发光部高度低的发光元件6离被测定物30远。此外，发光部高度低的发光元件6的发光部离受光器25的光轴21a远。这样，在发光元件6的发光部的高度不同的发光元件6混在一起时，通过使各受光器25的光轴21a与发光元件6的发光部的距离不同，可以使连结三种发光元件6的发光部和被测定物30的观测点30a的直线与受光器25的光轴21a所成的角度接近于相同的角度。其结果是，分光反射测定器1可以照射从多个发光元件6照射于被测定物30的光27的角度的精度好的光27。
(2)根据本实施方式，从三种发光元件6射出的光27向作为光轴21a上的被测定物30的观测点30a行进的光27与受光器25接收的光27的光轴21a所成的角度相同。此时，在受光器25接收照射于了被测定物30的光27时，可以在相同的反射状态下接收从三种发光元件6照射的光27。
(3)根据本实施方式，从三种发光元件6射出的光27向作为光轴21a上的被测定物30的观测点30a行进的光27与受光器25接收的光27的光轴21a所成的角度为45度。此时，受光器25可以接收由被测定物30所反射的光27中去掉了正反射成分的光27。
(4)根据本实施方式，分光反射测定器1在发光元件6射出光27的一侧具备具有透光性的保护部28。在被测定物30的附近存在灰尘、水分粒子漂浮的情况。此时，保护部28可以抑制灰尘、水分粒子附着于发光元件6、受光器25。
(5)根据本实施方式，保护部28是限定通过的光27的波长的滤波器。此时，保护部28可以抑制受光器25希望接收的波长以外的光27行进到受光器25。
(6)根据本实施方式，保护部28以可安装拆卸的方式而设置。因此，即便是在保护部28上附着有灰尘、水分粒子时，也可以将保护部28从分光反射测定器1拆下，来擦拭灰尘、水分粒子。此外，可以将清洁后的保护部28重新设置于分光反射测定器1。
(7)根据本实施方式，分光反射测定器1具备发光的波长分布不同的三种发光元件6。一种发光元件6射出的光27的波长分布多被限定了波长的范围。此时，也可以通过从波长分布不同的三种发光元件6照射光27而将接近于自然光的波长分布的光27照射于被测定物30。
(8)根据本实施方式，受光器25具备波长可变法布里-珀罗标准具。波长可变法布里-珀罗标准具是小型的波长可变滤波器。因此，在受光器25接收特定波长的光时，也可以使受光器25小型化。
(第二实施方式)
下面，采用图9的示出分光反射测定器的结构的示意性侧截面图，对分光反射测定器的一实施方式进行说明。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，在发光元件6与观测点30a之间具备透镜这一点。需要说明的是，关于和第一实施方式相同的点，则省略说明。
即、在本实施方式中，如图9所示，分光反射测定器63在壳体64上设置有光源单元14。此外，在光源单元14与保护部28之间，在与发光元件6相对的地方设置有透镜65。透镜65是凸透镜。从发光元件6射出的光27通过透镜65而到达被测定物30的表面。此外，透镜65使通过的光27聚光于被测定物30的表面。因此，透镜65可以使发光元件6照射的光27高效地聚光、照射于被测定物30。
在第一基板7上设置有第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5的发光元件6。此外，各发光元件6射出的光27均通过透镜65而到达被测定物30的表面。将从透镜65朝向观测点30a的光27与光轴21a所成的角度设为照射角度66。从第一发光元件3、第二发光元件4及第三发光元件5射出的光27的照射角度66均为相同的角度，为45度。
需要说明的是，透镜65只要在发光元件6与观测点30a之间为凸透镜即可。因此，在光轴21a通过的地方既可以开孔，也可以是平板。
如上所述，根据本实施方式，具有以下效果。
(1)根据本实施方式，分光反射测定器63在与发光元件6相对的地方具备透镜65。透镜65可以使发光元件6照射的光27高效地聚光、照射于被测定物30。
(第三实施方式)
下面，采用图10～图11对分光反射测定器的一实施方式进行说明。图10是示出分光反射测定器的结构的示意性侧截面图。图11是示出分光反射测定器的结构的示意性平面图，是省略了保护部28及支承部29的图。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于，在发光元件6与观测点30a之间具备开口部这一点。需要说明的是，关于和第一实施方式相同的点，则省略说明。
即、在本实施方式中，如图10所示，分光反射测定器69在壳体70上设置有光源单元14。此外，在光源单元14与保护部28之间，于发光元件6与光轴21a上的被测定物30之间设置有开口部71。从发光元件6射出的光27通过开口部71而到达被测定物30的表面。此时，仅通过开口部71的光27照射被测定物30。因此，可以进一步限定从发光元件6的发光部向被测定物30行进的光27的角度。
开口部71设置于壳体70中的被测定物30一侧的面。光轴21a通过的中央开口部72也设置于壳体70中的被测定物30一侧的面。从发光元件6射出的光27通过开口部71而照射被测定物30的观测点30a。此外，由观测点30a所反射的光27通过中央开口部72而照射受光元件21。
如图11所示，开口部71是大致圆形，设置有与发光元件6相同数量的9个。此外，在各发光元件6与光轴21a之间设置有开口部71。
如上所述，根据本实施方式，具有以下效果。
(1)根据本实施方式，分光反射测定器69在发光元件6与光轴21a上的被测定物30之间具备开口部71。此时，仅通过开口部71的光27照射被测定物30。因此，可以进一步限定从各发光元件6的发光部向被测定物30行进的光27的角度。
需要说明的是，本实施方式并不限定于上述实施方式，本领域技术人员也可以在本发明的技术构思内进行各种变更、改良。下面，对变形例进行阐述。
(变形例1)
在前述第一实施方式中，第一角度34、第二角度35及第三角度36为45度。在被测定物30的表面上凹凸少时，第一角度34、第二角度35及第三角度36不限于45度，也可以是30度以上60度以下。此时，也可以使受光元件21不接收正反射的光27。
(变形例2)
在前述第一实施方式中，保护部28是限定通过的光27的波长的滤波器。在即便测定范围外的波长的光27通过保护部28也不会对测定产生影响时，保护部28也可以是透明的部件。此外，也可以不限定通过保护部28的光27的波长。可以高生产率地制造保护部28。
(变形例3)
在前述第一实施方式中，保护部28及支承部29设置成相对于壳体2能够进行安装拆卸。在壳体2相对于未图示的支承部件可以容易地安装拆卸时，也可以是保护部28及支承部29固定于壳体2的结构。也就是说，在无需将保护部28从壳体2上拆下即可容易地从保护部28擦掉灰尘、水分粒子时，也可以采用保护部28及支承部29固定于壳体2的结构。可以抑制在从壳体2拆下了保护部28及支承部29时灰尘进入壳体2的内部。
(变形例4)
在前述第一实施方式中，在光源单元14中设置有发光的光谱不同的三种发光元件6。发光元件6的种类并不限定于三种。既可以是一至两种，也可以设置四种以上。可以根据发光元件6发光的光谱的特性进行调整。
(变形例5)
在前述第一实施方式中，在光源单元14中设置有各种类均为三个的发光元件6。发光元件6的个数并不限定于三个。既可以是各种类均为两个，也可以设置四个以上。可以根据发光元件6发光的指向性的特性进行调整。
(变形例6)
在前述第一实施方式中，发光元件6面安装于第一基板7。也可以将发光元件6斜地设置于第一基板7。还可以以发光元件6射出光27的方向朝向观测点30a的方式将发光元件6设置于第一基板7。可以高效地照射观测点30a。
(变形例7)
在前述第一实施方式中，受光元件21采用了硅光电二极管、光IC。受光元件21也可以采用区域传感器。此外，也可以使之为对规定范围的颜色的分布进行分析的分光相机。
(变形例8)
在前述第三实施方式中，开口部71是大致圆形，并设置有与发光元件6相同数量的9个。图12是示出分光反射测定器的结构的示意性平面图。如图12的分光反射测定器75所示，也可以在壳体77设置圆弧状的开口部76以取代开口部71。在光源单元14与保护部28之间，开口部76设置于发光元件6与光轴21a上的被测定物30之间。从发光元件6射出的光27通过开口部76而到达被测定物30的表面。此时，仅通过开口部76的光27照射被测定物30。因此，可以进一步限定从发光元件6的发光部向被测定物30行进的光的角度。此外，由于减少了开口部76的个数，因此，可以易于制造成形壳体77的模具。
(变形例9)
也可以将前述实施方式所记载的分光反射测定器1、分光反射测定器63、分光反射测定器69及分光反射测定器75设置于打印机。分光反射测定器1、分光反射测定器63、分光反射测定器69及分光反射测定器75可以解析打印机印刷出的颜色。此外，也可以将分光反射测定器1、分光反射测定器63、分光反射测定器69及分光反射测定器75设置于使打印机头移动的滑架。可以在打印机刚进行了印刷后便解析所印刷的颜色。

Claims (8)

1.一种分光反射测定器，其特征在于，具备：
基板；
多种发光元件，设置于所述基板，并且发光部高度不同，所述发光部高度是从所述基板至发光部的高度；以及
受光器，接收光，
所述发光部高度高的所述发光元件与所述发光部高度低的所述发光元件相比，设置在与所述受光器接收的光的光轴的距离更近的地方，
从多种所述发光元件的所述发光部向所述受光器接收的光的光轴上的被测定物行进的光与所述光轴所成的角度相同，
多种所述发光元件由发光的波长分布不同的三种以上的所述发光元件构成。
2.根据权利要求1所述的分光反射测定器，其特征在于，
从多种所述发光元件的所述发光部向所述光轴上的所述被测定物行进的光与所述光轴所成的角度为45度。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的分光反射测定器，其特征在于，所述分光反射测定器在与所述发光元件相对的地方具备透镜。
4.根据权利要求1所述的分光反射测定器，其特征在于，
所述分光反射测定器在所述发光元件与所述光轴上的所述被测定物之间具备开口部。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的分光反射测定器，其特征在于，所述分光反射测定器在所述发光元件射出光的一侧具备具有透光性的保护部。
6.根据权利要求5所述的分光反射测定器，其特征在于，
所述保护部是限定通过的光的波长的滤波器。
7.根据权利要求5所述的分光反射测定器，其特征在于，
所述保护部设置为能够安装拆卸。
8.根据权利要求1至2中任一项所述的分光反射测定器，其特征在于，
所述受光器具备波长可变法布里-珀罗标准具。
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