JP2009222441A - Retroreflective intensity measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、塗料やシートなどの材料表面の再帰反射性能の評価に用いられる再帰反射性強度測定装置、より詳細には、塗料やシートなどの材料表面の角度依存性、分布、波長依存性などの再帰反射性能の特性を評価するために用いられる再帰反射性強度測定装置に関する。 The present invention relates to a retroreflective intensity measuring device used for evaluating the retroreflective performance of a material surface such as a paint or a sheet, and more specifically, the angle dependency, distribution, wavelength dependency, etc. of the material surface such as a paint or sheet. The present invention relates to a retroreflective intensity measuring device used for evaluating the characteristics of retroreflective performance.
再帰反射材料は、光源から発せられる光を光源に向けて反射する性質を有する材料である。再帰反射材料は、例えば、道路標識や看板などに広く用いられている。再帰反射材料は、その用途の性質上十分な反射性質を有している必要がある。再帰反射材料の反射性能は、例えば、JIS Z8714(1995)「再帰性反射体−光学的測定−測定方法」およびJIS Z9117(1984)「保安用反射シート及びテープ」に定められている。 The retroreflective material is a material having a property of reflecting light emitted from the light source toward the light source. Retroreflective materials are widely used for road signs and signboards, for example. The retroreflective material must have sufficient reflective properties due to the nature of its application. The reflection performance of the retroreflective material is defined in, for example, JIS Z8714 (1995) “Retroreflector-Optical Measurement-Measurement Method” and JIS Z9117 (1984) “Security Reflective Sheet and Tape”.
近年、建築物や自動車表面に再帰反射タイルや再帰反射塗料などの再帰反射材を用いることが試みられている。建築物や自動車表面に再帰反射材を用いることで、鏡面反射による場合に問題となる周辺への影響を軽減することができる。表面形状が複雑な建築物の施工現場において、再帰反射材を施工する際に、再帰反射材の反射性能を測定しながら施工することで、より効果的な施工が可能となる。また、このような目的で再帰反射材の反射性能を測定する場合は、再帰反射材の表面にほぼ垂直な方向から入射した光の反射性能を測定するだけでは足りない。例えば、太陽光は、入射方向が、日動、年動する。このような場合に、より実情に沿った再帰反射材の反射性能を測定するためには、簡易に入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布、反射光の波長分布などを測定する必要がある。 In recent years, attempts have been made to use retroreflective materials such as retroreflective tiles and retroreflective coatings on buildings and automobile surfaces. By using a retroreflective material on the surface of a building or automobile, it is possible to reduce the influence on the surroundings that becomes a problem in the case of specular reflection. When constructing a retroreflective material at a construction site where the surface shape is complex, more effective construction is possible by constructing the retroreflective material while measuring the reflection performance of the retroreflective material. Further, when measuring the reflection performance of the retroreflective material for such a purpose, it is not sufficient to measure the reflection performance of light incident from a direction substantially perpendicular to the surface of the retroreflective material. For example, the incident direction of sunlight is daily and annual. In such a case, in order to measure the reflection performance of the retroreflective material according to the actual situation, simply measure the reflection performance when the incident direction changes, the reflection distribution of reflected light, the wavelength distribution of reflected light, etc. There is a need to.
上記した従来の再帰反射材料の反射性能の測定方法は、標識や看板などを対象とする。このため、反射性能の測定には、大きな空間を必要とする。したがって、施工現場において簡便に反射性能を測定するためには適さない。また、サンプルを切り出して測定する必要があり、再帰反射材の反射性能を測定しながら施工することはできない。 The method for measuring the reflection performance of the conventional retroreflective material described above targets signs and signs. For this reason, the measurement of reflection performance requires a large space. Therefore, it is not suitable for simply measuring the reflection performance at the construction site. Moreover, it is necessary to cut out and measure a sample, and it cannot be applied while measuring the reflection performance of the retroreflective material.
再帰反射性能測定装置としては例えば以下の装置が提案されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
For example, the following devices have been proposed as retroreflective performance measuring devices (see, for example,
特許文献1に記載の装置では、サンプルを切り出すことなく、省スペースで再帰反射材料の反射性能を測定できる再帰性反射性能測定装置が提案されている。この再帰性反射性能測定装置は、光源からの光を反射部材で反射して測定試料に照射し、反射部材を透過した反射光の光度を測定する。すなわち、この再帰性反射性能測定装置では、光源と、反射部材と、受光素子とが一定の位置関係を有する必要がある。このため、入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布などを測定するためには、位置関係の調整が容易ではないという問題がある。
In the apparatus described in
特許文献2に記載の装置では、照射光の光束径が大きくなることを防止するために光源にLEDを用い、投光、受光部に光ファイバを用い、受光ファイバの周りに同心円状に投光ファイバを配置して、装置を小型化し、測定精度を向上させたものが開示されている。しかし、この装置では、サンプルを切り出して測定する必要がある。また、ほぼ垂直に入射した光の反射性能を測定することを想定した構造となっているので、簡易に入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布、反射光の波長分布などを測定するには適さない。
In the apparatus described in
特許文献3に記載の装置では、光ファイバとミラーと凸レンズとを組み合わせて光路を折り曲げ、さらに遮光器を用いてノイズとなる散乱光の量を減らしたものが開示されている。しかし、この装置では、光ファイバとミラーと凸レンズとを組み合わせて光路を折り曲げるため、入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布などを測定するためには、位置関係の調整が容易ではないという問題がある。
すなわち、本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的は、サンプルを切り出すことなく、入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布、反射光の波長分布などを簡易に測定する再帰反射性強度測定装置を提供することにある。 That is, the present invention has been made in view of the above problems, and its purpose is to simplify reflection performance, reflection distribution of reflected light, wavelength distribution of reflected light, and the like when the incident direction changes without cutting out a sample. It is an object of the present invention to provide a retroreflective intensity measuring device for measuring in the first place.
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、以下の発明を完成した。すなわち、本発明は、以下のとおりである。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have completed the following invention. That is, the present invention is as follows.
本発明の再帰反射性強度測定装置は、光源と、受光部と、光ファイバと、前記光ファイバの頭部を、回動させる回動部とを備える。 The retroreflective intensity measuring device of the present invention includes a light source, a light receiving unit, an optical fiber, and a rotating unit that rotates the head of the optical fiber.
すなわち、本発明では、回動部を用いて、光ファイバ頭部を回動させる。具体的には、光ファイバ頭部の先端部(光を投受光する部分)の延長線と試料表面とがなす角(投光角度)を変えるように、光ファイバ頭部を回動する。これにより、光ファイバを、試料表面への投光角度を変化させることができる。この結果、角度依存性の再帰反射強度を測定することができる。 In other words, in the present invention, the optical fiber head is rotated using the rotating portion. Specifically, the optical fiber head is rotated so as to change the angle (light projection angle) formed by the extension line of the tip of the optical fiber head (portion for projecting and receiving light) and the sample surface. Thereby, the light projection angle to the sample surface of the optical fiber can be changed. As a result, the angle-dependent retroreflection intensity can be measured.
上記再帰反射性強度測定装置は、上記光ファイバの頭部または試料を移動させる移動手段を備える。これにより、投光角度および距離を維持したままで、試料表面の再帰反射強度の表面分布を測定することができる。 The retroreflective intensity measuring device includes moving means for moving the head of the optical fiber or the sample. Thereby, the surface distribution of the retroreflection intensity on the sample surface can be measured while maintaining the projection angle and the distance.
上記受光部は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、または分光器である。この構成により、試料表面における再帰反射性の波長分布あるいは特定の波長域での値を測定できる。 The light receiving unit is a photodiode, a phototransistor, or a spectroscope. With this configuration, the retroreflective wavelength distribution on the sample surface or the value in a specific wavelength range can be measured.
本発明の再帰反射性強度測定装置では、回動部を用いて、光ファイバからの投光角度を変えるように、光ファイバ頭部を回動する。光ファイバを上記のように回動させることで、サンプルを切り出すことなく、簡易な構成で、入射方向が変化した場合の反射性能を測定できる。
また、投受光一体型の光ファイバの頭部または試料を移動させる移動手段を備える。この結果、表面特性の変化に応じた反射光の反射分布を測定できる。
さらに、本発明では、受光部を容易に代えることができる。この結果、測定条件を変えて反射光の波長分布や特定の波長域での値を測定することができる。
In the retroreflective intensity measuring device of the present invention, the optical fiber head is rotated using the rotating unit so as to change the projection angle from the optical fiber. By rotating the optical fiber as described above, the reflection performance when the incident direction is changed can be measured with a simple configuration without cutting out the sample.
In addition, a moving means for moving the head or sample of the optical fiber integrated with the light projecting and receiving unit is provided. As a result, it is possible to measure the reflection distribution of the reflected light according to the change in surface characteristics.
Furthermore, in the present invention, the light receiving part can be easily replaced. As a result, it is possible to measure the wavelength distribution of the reflected light and the value in a specific wavelength range by changing the measurement conditions.
以下に、本発明を図面により詳細に説明する。
図1は、本発明の再帰反射性強度測定装置の概略を説明する図である。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the retroreflective intensity measuring apparatus of the present invention.
図1に示すように、本発明の再帰反射性強度測定装置は、光源1と、受光部2と、光ファイバ3と、回動部5とを備える。この回動部5は、投受光一体型の同軸光ファイバ頭部4の先端部を中心側に、頭部他端部を周縁側にして、投受光一体型の同軸光ファイバの頭部を回動させる。
As shown in FIG. 1, the retroreflective intensity measuring device of the present invention includes a
本発明で使用することができる光ファイバは、投受光を行えるものであれば、特に制限はなく、同軸型、平行型、分割型など、公知の光ファイバを用いることができる。これらの光ファイバは、使用する目的に応じて適宜使用すればよい。例えば、精密な測定を行う場合には、同軸型の光ファイバを用い、簡易な測定を行う場合は、平行型、分割型の光ファイバを用いるなどである。 The optical fiber that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it can project and receive light, and known optical fibers such as a coaxial type, a parallel type, and a split type can be used. These optical fibers may be used as appropriate according to the purpose of use. For example, a coaxial type optical fiber is used for precise measurement, and a parallel type or split type optical fiber is used for simple measurement.
図2は、本発明で投受光一体型の同軸光ファイバを用いた場合の投受光一体型の同軸光ファイバ頭部の断面図である。図2に示すように、光ファイバの頭部4は、複数の投光用の光ファイバ9を同心円上に備え、受光用の光ファイバ8を同心円の中心に備える。投受光一体型の同軸光ファイバは、同心円の半径の異なるものを用いてもよい。従来の再帰反射性強度測定装置では、レンズ等を用いて、再帰反射の角度などを調整していた。しかし、投受光一体型の同軸光ファイバを用いると、同心円の半径の大きさと、光ファイバの頭部の最先端と試料表面との距離を調整することで、再帰反射の角度の調整を容易に行える。利用できる投受光一体型の同軸光ファイバとしては、この構成に限られず、同心円が2以上のものであってもよい。このように投受光一体型の同軸光ファイバを用いることにより、簡易な構成で再帰反射光度を測定できる。同軸光ファイバの頭部4の外径は、1〜6mm程度である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a head portion of a coaxial optical fiber integrated with a light emitting / receiving unit when a coaxial optical fiber integrated with a light projecting / receiving unit is used in the present invention. As shown in FIG. 2, the
投光用の光ファイバ9は、その一端は試料に面し、他端は光源1に接続されている。受光用の光ファイバ8は、受光素子2に接続されている。図1の例では、装置の簡便のため、光源・受光素子一体型のものを用いている。この構成に限られず、光源と受光素子とが分離したものを用いてもよい。
The projecting optical fiber 9 has one end facing the sample and the other end connected to the
光源1としては、LED(発光ダイオード)、LD(レーザダイオード)、ハロゲンランプなど、公知の光源が使用できる。本発明では、投光用の光ファイバ9に接続する光源1を代えることで、測定の目的に応じた光源による再帰反射強度を容易に測定できる。
As the
受光用の光ファイバ8は、その一端は試料に面し、他端は、受光部2に接続している。受光部2としては、測定する目的に応じて、フォトダイオード、フォトトランジスタ、分光器などの受光素子が使用できる。本発明では、受光用の光ファイバに接続する受光素子を容易に代えることができる。これにより、可視光域、近赤外域など波長に依存する再帰反射強度の測定を容易に行える。
The light receiving
光源1、受光部2には、電圧計6が接続されている。これにより、光源から投光する光の強さなどの条件を調整することができる。また、光源1や受光素子2と、電圧計6との間には、ゲイン調整回路を設けてもよい。電圧を調整して、出射光度を調整した光を光源1から投光される。この光が投光用の光ファイバ9を通り、試料7面に照射される。試料表面から反射される反射光は、受光用の光ファイバ8から受光部2に伝わる。受光部2を構成する受光素子の特性に応じた波長の光が受光素子で受光される。この受光した光の強度を電圧計6で測定することにより、再帰反射強度を測定することができる。なお、この図の例では、電圧計6を用いたが、出射光度の調整や受光した光の強度を他の信号に変えて測定できるものであれば、電圧計に限られない。
A
本発明では、上記投光用の同軸光ファイバに、回動部5を設けることを特徴の一つとする。図3に示すように、この回動部5は、試料7表面に対して、光ファイバからの投光角度を変えるように、光ファイバ頭部を回動する。このように投受光一体型の同軸光ファイバ頭部4は、回動する。照射距離は、垂直方向に投下した場合の投受光一体型の同軸光ファイバ頭部5の先端部と、試料7表面との距離hが、斜め方向垂直方向に投下した場合の投受光一体型の同軸光ファイバ頭部5の先端部と、試料7表面との距離h’となる。しかし、この距離hとh’との相違は、数学的に測定結果を補正することにより解消される。例えば、太陽光のように、入射方向が変化する光の反射性能を容易に測定することができる。
In the present invention, one feature is that the
回動部5は、特に制限はなく、基体と可動部と前記基体と可動部とを連結する軸とを有する構造のものであればよい。この可動部に光ファイバ頭部5を固定する。可動部を、軸を中心に動かすことで、光ファイバ頭部を回動できる。また、この回動部5には、例えば角度計や回転型の可変抵抗器と連動させておけばよい。この構成によれば、可動部を動かすことにより、回動の角度を容易に測定することができる。また、可動部を動かすのは、手動でもよく、駆動装置を用いてもよい。
The
本発明の再帰反射性強度測定装置は、前記投受光一体型の光ファイバの頭部または試料を移動させる移動手段10を備えていてもよい。この構成とすることで、試料が広い面積であっても、光ファイバの頭部を試料上で二次元に移動させることができる、あるいは試料を二次元に移動させることができる。このように移動手段10により移動させることで、広範囲にわたる再帰反射強度を容易に測定することができる。この結果、再帰反射強度の試料表面の分布を測定できる。 The retroreflective intensity measuring apparatus of the present invention may include a moving means 10 for moving the head or the sample of the light projecting / receiving integrated optical fiber. With this configuration, even if the sample has a large area, the head of the optical fiber can be moved two-dimensionally on the sample, or the sample can be moved two-dimensionally. By moving the moving means 10 in this way, the retroreflection intensity over a wide range can be easily measured. As a result, the distribution of the retroreflective intensity on the sample surface can be measured.
移動手段10は、図4に示すように、投受光一体型の光ファイバの頭部5を移動させるものであっても、図5に示すように、試料を移動させるものであってもよい。
The moving means 10 may move the
移動手段10は、車輪が取り付けられた可動台、試料との距離を一定保ちながら試料壁面と水平に移動するトラバース装置などの移動手段を用いて、回動部ごと光ファイバの頭部や、試料を移動できるものであればよい。これらの移動手段には、スライド式ボリウムなどを接続しておけばよい。これにより、移動量、移動方向を容易に調整できる。この構成により、再帰反射強度の角度移動性と、表面分布とを同時に測定することができる。 The moving means 10 uses a moving means such as a movable table with wheels attached thereto, a traverse device that moves horizontally with the sample wall surface while maintaining a constant distance from the sample, and the head of the optical fiber together with the rotating part, the sample As long as it can move. A sliding volume or the like may be connected to these moving means. Thereby, a movement amount and a moving direction can be adjusted easily. With this configuration, the angular mobility of the retroreflection intensity and the surface distribution can be measured simultaneously.
このように、本発明の再帰反射性強度測定装置は、簡単な構成で、様々な条件下における再帰反射強度の測定が行える。この結果、入射方向が変化した場合の反射性能、反射光の反射分布、反射光の波長分布などを簡易に測定することができる。また、これらの構成に加え、より正確な測定を行うための補正手段などの構成を任意に付加して使用してもよい。 Thus, the retroreflective intensity measuring apparatus of the present invention can measure the retroreflective intensity under various conditions with a simple configuration. As a result, it is possible to easily measure the reflection performance when the incident direction changes, the reflection distribution of reflected light, the wavelength distribution of reflected light, and the like. In addition to these configurations, a configuration such as a correction unit for performing more accurate measurement may be arbitrarily added and used.
1 光源
2 受光部
3 投受光一体型の光ファイバ
4 光ファイバの頭部
5 回動部
6 電圧計
7 試料
8 投光用の光ファイバ
9 受光用の光ファイバ
10 移動手段
DESCRIPTION OF
Claims (3)
受光部と、
光ファイバと、
前記光ファイバの頭部を回動させる回動部と
を備える、再帰反射性強度測定装置。 A light source;
A light receiver;
Optical fiber,
A retroreflective intensity measuring device comprising: a rotating unit that rotates the head of the optical fiber.
前記光ファイバの頭部または試料を移動させる移動手段を備える、請求項1に記載の再帰反射性強度測定装置。 The retroreflective intensity measuring device is
The retroreflective intensity measuring apparatus according to claim 1, further comprising moving means for moving the head or sample of the optical fiber.
The retroreflective intensity measuring apparatus according to claim 1, wherein the light receiving unit is a photodiode, a phototransistor, or a spectroscope.
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