JP2000241345A

JP2000241345A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JP2000241345A
Application number: JP11042905A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Takao Shimizu; 孝雄清水; Kosei Aikawa; 孝生相川
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【目的】自動的に出力の補正を行い、常に正しい出力が
得られるようにした光学的測定装置を提供することであ
る。【構成】光源１からの光を透過するフィルタ３１〜３Ｎ
を有し測定時に測定対象６に投光するための回転板２
と、非測定時に回転板からの光を反射する反射手段４０
と、測定対象からの光又は反射手段からの光を検出する
検出素子７と、検出素子の出力のうち反射手段からの光
についての出力に基いて測定対象からの光についての出
力の補正演算を行う演算手段８とを備えるようにした光
学的測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定対象の性状を測
定する光学的測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】測定対象に所定の波長の光を投光し、そ
の反射光や、透過光から材質、厚さ、成分、水分等を測
定する光学的測定装置が知られている。これには、光源
や、検出素子、各種光学部品を用いるため、経時、経年
変化が発生しやすい。このため、従来、測定対象に代
え、定期的にチェッカー板を測定することで、ゼロ点や
スパン点の補正を人為的に行い装置の校正を行なってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人為的
に校正を行なおうとすると、手数を多く必要とし、煩雑
であり、また、どの程度の測定誤差があるのか常時知る
ことができず、正しい測定が行われているかどうかも分
りにくく、校正の最適時期も分りにくく、測定誤差を招
くおそれがあった。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、自動
的に出力の補正、校正を行い、常に正しい出力が得られ
るようにした光学的測定装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、光源からの
光を透過するフィルタを有し測定時に測定対象に投光す
るための回転板と、非測定時に回転板からの光を反射す
る反射手段と、測定対象からの光又は前記反射手段から
の光を検出する検出素子と、検出素子の出力のうち反射
手段からの光についての出力に基いて測定対象からの光
についての出力の補正演算を行う演算手段とを備えるよ
うにした光学的測定装置である。

【０００６】

【実施例】図１（ａ）は、この発明の一実施例を示すミ
ラー形の光学的測定装置の構成説明図である。図１にお
いて、投光ランプのような光源１から放射される放射エ
ネルギー光は、レンズ１１を介しモータＭ１で回転する
回転板２に投光される。この回転板２は、円盤の円周上
に配置された複数のフィルタ３１〜３Ｎを有し、光源１
からの光は、測定時に各フィルタ３１〜３Ｎのいずれか
を順次透過しレンズ１２で集光され、ミラー５１を介
し、測定対象６に投光される。測定対象６からの反射な
いし透過した光は、凹面鏡５２で集光され、凸面鏡５３
を反射し検出素子７に入射する。これら凹面鏡５２、凸
面鏡５３等で集光手段を構成している。また、非測定
時、回転板２とミラー５１との間の投光軸Ｌ上に反射手
段４０をモータＭ２を駆動することで介在させ、この反
射手段４０を反射した光は凹面鏡５２、凸面鏡５３を反
射し、検出素子７に入射する。

【０００７】反射手段４０は、図１（ａ）、（ｂ）を参
照し、屈曲状のアーム４の一端部とされるか、又はこの
一端部に取り付けられた板状の材料よりなる。この材料
は所定の分光特性をもつ光学フィルタ、プラスチック、
金属などよりなる。このアーム４の他端部は、モータＭ
２の駆動軸に設けられ、非測定時のみに光軸Ｌ上に反射
手段４０が来るようにし、測定対象６には光は到達しな
い。そして、検出素子７の出力は、ｃｐｕのような演算
手段８で所定の演算が行なわれる。なお、上記フィルタ
３１〜３Ｎの位置は図示しない同期検出器で検出され、
演算手段８に出力され、検出素子７の信号をサンプリン
グホールドするような信号の取り込みに用いられる。な
お、ミラー５１の次等に必要な集光レンズ等の光学系を
設けてもよい。

【０００８】つまり、測定時、反射手段４０が光軸上に
介在しないので、光源１からの光は、回転板２の各フィ
ルタ３１〜３Ｎを順次透過し、測定対象６に投光され、
その反射光等は、集光手段で集光されて検出素子７で検
出され、図示しない同期検出器の同期信号を用いてサン
プリングされ、演算手段８で各波長についての信号を得
て、その比等を演算することで測定対象６の性状を測定
している。

【０００９】他方、非測定時、モータＭ２が駆動して反
射手段４０が光軸Ｌ上に来たときは、回転セクタ２のフ
ィルタ３１〜３Ｎを透過し、測定対象６へ投光されるべ
き光が、この反射手段４０で遮断されて反射する。この
光は凹面鏡５２、凸面鏡５３を反射し、検出素子７に入
射する。そして、各フィルタ３１〜３Ｎを透過し、反射
手段４０を反射した各波長の光についての検出素子７の
出力やその変化量に基いて、測定対象６についての各波
長に対応した出力の補正演算を演算手段９で行う。この
ことにより、光源１の光量の変化・ドリフト、フィルタ
３１〜３４のドリフト、ミラー・レンズ等の光学系の汚
れや変化、検出素子７の感度変化・ドリフトが検出され
て、その補正が自動的に行なわれ、これらの影響のない
正しい出力を常に得ることができる。

【００１０】また、反射手段４０の材料として、所定の
分光特性をもつ光学フィルタ、プラスチック、金属など
を用いるることで、これを基準とし、光源１の光量の変
化・ドリフト、フィルタ３１〜３Ｎのドリフト、ミラー
・レンズ等の光学系の汚れや変化、検出素子７の感度変
化・ドリフトが検出されて、その補正が自動的に行なわ
れ、これらの影響のない正しい出力が常に得られること
になる。

【００１１】たとえば、補正前の測定対象５からの各波
長についての検出素子６の出力を、Ｅｉ´、反射手段４
０からの各波長の光についての出力をＥｃとすれば、各
波長につき次式のような補正演算を行い、正しい出力Ｅ
ｉが得られる。

【００１２】Ｅｉ＝Ｅｉ´・ｆ（Ｅｃ）（１）ここでｆは、実験等で求めた任意の関数で、たとえば初
期の基準出力ＥｃがＥｃ＋Ｅｃと変動したとき、その相
対値（Ｅｃ＋Ｅｃ）／Ｅｃの逆関数のようなものが考
えられ、次式となる。

【００１３】Ｅｉ＝Ｅｉ´／［（Ｅｃ＋Ｅｃ）／Ｅｃ］（２）なお、以上の例では、これらの各波長の出力について補
正を加えているが、総合演算結果に対する補正も可能
で、また、補正関数は最適なものを選択し補正演算すれ
ばよい。また、上記補正の時期は、常時行ってもよい
し、平均演算したり、所定時間毎に行うなどしてもよ
い。なお、回転板２の近くに温度センサを設けその出力
を演算手段８に入力させ、この温度センサの検出温度で
各フィルタ３１〜３Ｎの温度を代表させ、フィルタの温
度による出力変化の補正を行ようにしてもよい。

【００１４】次に、図２は、ファイバ形の光学的測定装
置の構成説明図で、図１と同一符号は同等の構成要素を
示す。図において、測定時、回転板２のフィルタ３１〜
３Ｎを透過した光源１の光はミラー５１を反射し光コネ
クタ９Ａから光ファイバ９１に導かれ、測定対象６に達
する。測定対象６を透過ないし反射した光は再び光ファ
イバ９２で導かれ光コネクタ９Ｂから入射し、検出素子
７で検出される。つまり、測定時、反射手段４０が光軸
上に介在しないので、光源１からの光は、回転板２の各
フィルタ３１〜３Ｎを順次透過し、測定対象６に投受光
されて、集光され、検出素子７で検出され、図示しない
同期検出器の同期信号を用いてサンプリングされ、演算
手段８で各波長についての信号を得て、その比等を演算
することで測定対象６の性状を測定している。

【００１５】他方、非測定時、モータＭ２を駆動するこ
とにより反射手段４０が光源１の光軸Ｌ上に来たとき
は、測定対象６へ投光されるべき光が投光されず、反射
手段４０で遮断されて反射し、反射した光はプリズム５
０等の導光手段で導かれて検出素子７に入射する。この
回転板２の各フィルタ３１〜３Ｎを透過し、測定対象６
を透過しない各波長の光についての検出素子７の出力や
その変化量に基いて、測定対象６についての各波長に対
応した出力の補正演算を演算手段８で行う。このことに
より、光源１の光量の変化・ドリフト、フィルタ３１〜
３Ｎのドリフト、ミラー・レンズ等の光学系の汚れや変
化、検出素子７の感度変化・ドリフトが検出されて、そ
の補正が自動的に行なわれ、これらの影響のない正しい
出力を常に得ることができる。

【００１６】

【発明の効果】この発明は、光源からの光を透過するフ
ィルタを有し測定時に測定対象に投光するための回転板
と、非測定時に回転板からの光を反射する反射手段と、
測定対象からの光又は前記反射手段からの光を検出する
検出素子と、検出素子の出力のうち反射手段からの光に
ついての出力に基いて測定対象からの光についての出力
の補正演算を行う演算手段とを備えるようにした光学的
測定装置である。このため、回転板で光源の光を透過さ
せて測定対象へ投光させる他に、光源の光を、測定に使
用するフィルタ、所定の分光特性を持つ材料等の反射手
段を介し、検出素子で検出し、これにより各フィルタに
ついての出力の補正を行うようにしているので、オート
キャリブレーションが容易に実現でき、光源の光量変化
やドリフト、フィルタのドリフト、ミラー等の光学系の
汚れや劣化、検出素子の感度変化や温度ドリフト等に対
し、リアルタイムで自動的に補正でき、常に高精度で安
定した測定が可能となる。また、モータで反射手段を駆
動する機構を付加して光を検出素子に入射させ補正する
ことにより、光学系の構成が簡素で済み、小形、安価、
高信頼性のものとなる。更に、演算手段により、回転板
の近くに設けた温度センサの出力に基いてフィルタの温
度による出力変化の補正を行うことで、フィルタの温度
ドリフトを除去できる。また、劣化が進み補正限界を越
えた場合等には、自己診断警報を外部に発生し、必要な
処置をとることができる。ミラーを用いた反射式にも光
ファイバを用いた透過などにも共通の光学機構、共通の
反射手段で測定、補正、校正が可能なので、部品の共通
化、コストの低減、信頼性の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１光源２回転板３１〜３Ｎフィルタ４０反射手段５１ミラー５２凹面鏡５３凸面鏡６測定対象７検出素子８演算手段９１，９２光ファイバ９Ａ，９Ｂ光コネクタ５０プリズム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G059 AA01 AA03 CC09 DD13 EE01 EE02 EE11 FF09 GG07 JJ02 JJ11 JJ13 JJ14 JJ17 JJ30 KK01 MM01 MM11 MM14 MM17 MM19 MM20 NN05 NN06 NN07 NN08 PP01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光源からの光を透過するフィルタを有し測
定時に測定対象に投光するための回転板と、非測定時に
回転板からの光を反射する反射手段と、測定対象からの
光又は前記反射手段からの光を検出する検出素子と、検
出素子の出力のうち反射手段からの光についての出力に
基いて測定対象からの光についての出力の補正演算を行
う演算手段とを備えたことを特徴とする光学的測定装
置。
【請求項２】前記反射手段は、所定の分光特性を有する
材料とされたことを特徴とする請求項１記載の光学的測
定装置。