JP2017514153A - 照準システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

分光光度計用の照準システムは、少なくともひとつの測定チャネルおよび少なくともひとつの照明チャネルを有する複数のファイバーチャネルを有する。スリットアセンブリは、複数のファイバーチャネルに隣接して配置された半透明層および、半透明層に隣接して配置された反射部を有する。ファイバーチャネルの各々は、第１端部を有し、第１端部はひとつのファイバーチャネルから隣接するファイバーチャネルへ光を伝送させるようにスリットアセンブリの反射部からオフセットされている。光源は、少なくともひとつの照明チャネルと光学的に結合されている。サンプルの面は、測定チャネルの第２端に光学的に結合されている。当該システムは、光源から照射された光が、少なくともひとつの照明チャネルを通じて、スリットアセンブリで反射され、測定チャネルを通じて伝送され、サンプル面に達するように構成されている。

Description

本開示は、分光光度計用の照準システムに関する。

分光光度計は、カラーサンプルを測定するのに通常使用されている。例えば、ここに参考文献として組み込む、本出願人の所有する米国特許第７，７７３，２２１号（以下、２２１号特許という）を参照すると、工業プロセスのさまざまなステージにおいて使用するための色測定デバイスが開示されている。２２１号特許のデバイスは、環境光、測定深さの変更、および／または、環境温度変化に対して、改良された強化をもたらす。２２１号特許のデバイスは、ＬＥＤベースの色測定分光光度計として実施される。分光光度計によるサンプルテストで生じるひとつの問題は、興味のサンプルの適切な領域（ＲＯＩ）が測定されていることを確認する必要があることである。例えば、サンプルは、異なる色を有する異なる部分を有し、特定のＲＯＩがユーザによって測定されるよう所望される。ユーザにとって、測定すべきサンプルの正確な位置を決定する単純な方法が所望される。

本開示は分光光度計用の照準システムを与える、当該照準システムは、分光光度計がサンプル（特定のＲＯＩ）の特性を測定するのと同じ位置でサンプルを照射する光源を使用する。器具によって測定される領域を正確に画定しながら、光はピックアップ光学によってサンプル面上に投射される。したがって、ユーザは分光光度計がサンプルの所望の位置で測定していることを保証することができる。

一つの態様において、分光光度計用の照準システムは、少なくともひとつの測定チャネルおよび少なくともひとつの照明チャネルを含む複数のファイバーチャネルを有する。スリットアセンブリは、複数のファイバーチャネルに隣接して配置される半透明層を有し、該半透明層に隣接して配置される反射部を有する。各ファイバーチャネルは、第１端部を有し、当該第１端部はひとつのファイバーチャネルから隣接ファイバーチャネルへ光を伝送することを可能にするようスリットアセンブリの反射部からオフセットされている。光源は、少なくともひとつの照明チャネルと光学的に結合される。サンプル面は測定チャネルの第２端部と光学的に結合される。システムは、光が光源から照射され、少なくともひとつの照明チャネルを通じて、スリットアセンブリで反射され、測定チャネルを通じて、サンプル面上まで伝送されるように構成される。

他の態様において、分光光度計用のサンプルを照準するための方法は、少なくともひとつの測定チャネルおよび少なくともひとつの照明チャネルを含む複数のファイバーチャネルを与える工程を有する。スリットアセンブリは複数のファイバーチャネルに隣接して配置される半透明層および半透明層に隣接して配置される反射部を有する。各ファイバーチャネルは、ひとつのファイバーチャネルから隣接ファイバーチャネルへの光伝送を可能にするようスリットアセンブリの反射部からオフセットされた第１端部を有する。光源は、少なくともひとつの照明チャネルと光学的に結合される。サンプルは、測定チャネルの第２端部と光学的に結合される。照準ステップにおいて、光は、光源から少なくともひとつの照明チャネルを通じ、スリットアセンブリで反射され、測定チャネルを通じて、サンプル面上に伝送される。その結果、サンプル面はＲＯＩにおいて照射される。測定ステップにおいて、光は第２光源からサンプル面に照射され、少なくともひとつの測定チャネルを通じて分光光度計に伝送される。ここで、第１光源は、分光光度計によって測定が実行されるところの位置と同じ位置でサンプルを照射する。

上述した説明は一般的な導入として与えられたものであり、以下の特許請求の範囲の態様を制限するものではない。好適実施形態が、さらなる利点とともに、添付する図面を用いて以下で詳細に説明される。

図１は、照準モードでの分光光度計用の照準システムの実施形態の略示図である。 図２は、測定モードでの図１の照準システムの実施形態の図である。 図３は、ファイバーチャネルの端部と光学スリットアセンブリとの間のインターフェースの断面図である。 図４は、ファイバーチャネルの端部と光学スリットアセンブリとの間のインターフェースの斜視図である。 図５は、スリットアセンブリの側面図である。

本願発明は、図面を参照して以下で説明される。図面において、同一の部材は同一の符号を付す。本願発明のさまざまなエレメントの関係および機能は、以下の詳細な説明によってより良く理解可能である。しかし、以下で説明する本願発明の実施形態は、例示に過ぎず、本願発明は図面に示した実施形態に制限されない。

本開示は、分光光度計用の照準システムを与える。照準システムは、分光光度計がサンプルの特性を測定するのと同じ位置で、サンプルを照射する光源を使用する。器具によって測定すべき領域を正確に画定しながら、光はピックアップ光学部品を有するサンプル面上に投影される。したがって、ユーザは、サンプル上の所望の位置で分光光度計が測定していることを保証できる。

図１は、照準モードでの分光光度計９用の照準システム１の実施形態の略示図である。図２は、測定モードでの同システムを示す、システム１は、複数のファイバーチャネル３、４を有する。ファイバーチャネルは光を伝送するための適当な光ファイバーであってよい。ファイバーチャネルは、少なくともひとつの照明チャネル３および少なくともひとつの測定チャネル４を含む。照明チャネル３は、光源１１からスリットアセンブリ８へ伸長する。測定チャネル４は、スリットアセンブリ８から、フェルール２２を通じて、測定光学部品５を通じて、サンプル６まで伸長する。フェルール１２、２２は、それぞれのファイバーチャネルの端部に配置され、それを適所に保持するように作用する。

照準モード中に、図１に示すように、光源１１からの光は、フェルール１２および照射チャネル３内を伝搬し、スリットアセンブリ８のミラーコーティングによって反射され、フェルール２２および測定光学部品５を通じて、サンプルの表面まで達する。フェルール１２はファイバーチャネル３の端部を支持する。フェルール２２はファイバーチャネル４の端部を支持する。図２に示すように、測定モード中、光は光源１４から照射され、サンプル６で反射され、測定光学部品５およびフェルール２２を通じて、測定チャネル４を通じて、スリットアセンブリ８を通じて、分光光度計９内に伝搬される。代替的に、透過率の測定に対して、光源１４からの光は、サンプル６で反射する代わりに、サンプル６を通過して伝搬することができる。測定チャネル４は、照準モード中に照明チャネルとして作用し、測定モード中に測定チャネルとして作用する。このため、照準モード中に照射されているサンプル上の同じ位置が、測定モード中に測定される。

したがって、照準モード中に、光源１１は照明チャネル３と光学的に結合される。光源１１は、レーザダイオードからの緑色レーザ光（５３２ｎｍ）であってよい。もちろん、他の光源も使用可能である。サンプル６の面は、測定チャネル４の第２端と光学的に結合されている。当該システムは、光源１１から照射された光が、照明チャネル３を通じて、スリットアセンブリ８で反射され、測定チャネル４を通じて、サンプル６の面まで伝搬されるように構成されている。分光光度計９は、測定チャネル４と光学的に結合されている。分光光度計９によって測定が実行されたのと同じ面においてサンプル６の面が照射される。サンプルの面のスポットサイズは、好適には、２．５ｍｍから２０ｍｍ、５ｍｍから１５ｍｍ、または、７ｍｍから１２ｍｍである。

図３は、ファイバーチャネルの端部と光学スリットアセンブリ８との間のインターフェースの断面図である。スリットアセンブリ８はミラーコーティング１０およびスリット１１を有する。スリットアセンブリ８は、分光光度計９に進入する光を処理する。ミラーコーティング１０は、照射チャネル３からの光を反射し、隣接する測定チャネル４内に進入させるように作用する。

図１から３には、ひとつの測定および照射チャネルのみが示されているが、図４および５に示すような典型的なシステムにおける通常の使用において、ひとつ以上の各チャネルが与えられる。したがって、２つ、３つ、４つまたは３つ以上の測定チャネル４、および、２つ、３つ、４つまたはそれ以上の照明チャネル３が存在してもよい。測定チャネル４は、基準チャネル、全反射チャネル、および、拡散反射チャネルの少なくともひとつを有してよい。全反射および拡散反射の用語は当業者に周知である。全反射は、拡散および正反射の両方を含む。拡散反射は拡散成分のみを有し、正反射成分は完全に除外される。光ファイバーの直径は概して、２００μｍと１ｍｍの間であり、好適には、４００と６００μｍの間、より好適には約５００μｍである。

スリットアセンブリに関して、図４は、ファイバーチャネルの端部と光学スリットアセンブリ８との間のインターフェースの斜視図である。各ファイバーチャネルは、ひとつのファイバーチャネルから隣接するファイバーチャネルへの光の伝送が可能になるように、スリットアセンブリの反射部からオフセットされた端部を有する。照明チャネルファイバー３は、光学スリットアセンブリ８の鏡面部１０からオフセットされた端部１３を有する。測定チャネルファイバー４は、光学スリットアセンブリ８の鏡面部１０からオフセットされた端部１４を有する。

図５に示すように、半透明層１６が、複数のファイバーチャネルの端部に隣接して配置される。反射部分１０は半透明またはクリア層１６に隣接して、ファイバーチャネルの端部の反対側に配置される。ファイバーチャネルの端部は、スリットアセンブリ８の半透明層からオフセットされるか、または、チャネルの端部が反射層１０からオフセットされていれば半透明層と接触してよい。チャネルの端部と、スリットアセンブリ８の半透明層１６との間には小さいエアギャップが存在する。他の例として、反射率が一致する光学ゲルまたはセメントを使用し、スリットアセンブリ８の半透明層１６とファイバーとが本質的に接触してもよい。第３の例として、半透明層を有せず、反射スリット１０から光が反射され、かつ、測定ファイバーに適切に戻ることができるような単純なギャップのみが作成されてもよい。

半透明層１６は次の目的のために機能する。それは、１）それがファイバーの端部と接触すれば、ファイバーの端部と反射スリット１１との間に一定のギャップがあることが保証され、２）半透明層１６は反射層１０を酸化から保護するか、または、高い反射率コーティングの曇りから保護することである。ファイバーチャネルの端部からスリットアセンブリ８までの距離は、好適には０．５ｍｍと１．２ｍｍの間、より好適には、約０．８ｍｍである。照準モード中、光は各照明チャネル３から隣接する照明測定チャネル４へ伝送される。チャネルの端部が反射部分１０からオフセットされることにより、光伝送を可能にする光学的隔たりがもたらされる。

したがって、本システムは、ユーザが、測定すべき所望のサンプルの正確な位置を容易に選択することができる、分光光度計用の照準システムを与える。当該システムは、照準および測定の両方に対して、同一の光ファイバーを使用し、それにより、正確なサンプル領域の選択が可能になる。

上述し図示した実施形態は、例示にすぎず、限定するものではない。好適実施形態が示されかつ説明されたが、特許請求の範囲に記載される発明の態様の範囲内で多くの変更および修正が可能であることは言うまでもない。上記説明で使用された、“好適に”、または、“より好適に”の用語は、その特徴が所望されることを意味するが、そのことは必須ではなく、その特徴を含まない実施形態もまた、特許請求の範囲に記載される発明の態様の範囲内に含まれる。特許請求の範囲に関連して、“ひとつの”または“少なくともひとつの”または“少なくともひとつの部分”の用語は、請求項に特に記載されていなければ、ひとつのみに限定するものではない。“少なくとも一部”および／または“一部”の用語は、特に記載がない限り、一部および／または全体を含む意味で使用される。

米国特許第７，７７３，２２１号明細書

図１から３には、ひとつの測定および照射チャネルのみが示されているが、図４および５に示すような典型的なシステムにおける通常の使用において、ひとつ以上の各チャネルが与えられる。したがって、２つ、３つ、４つまたはそれ以上の測定チャネル４、および、２つ、３つ、４つまたはそれ以上の照明チャネル３が存在してもよい。測定チャネル４は、基準チャネル、全反射チャネル、および、拡散反射チャネルの少なくともひとつを有してよい。全反射および拡散反射の用語は当業者に周知である。全反射は、拡散および正反射の両方を含む。拡散反射は拡散成分のみを有し、正反射成分は完全に除外される。光ファイバーの直径は概して、２００μｍと１ｍｍの間であり、好適には、４００と６００μｍの間、より好適には約５００μｍである。

半透明層１６は次の目的のために機能する。それは、１）それがファイバーの端部と接触すれば、ファイバーの端部と反射スリット１１との間に一定のギャップがあることが保証され、２）半透明層１６は反射層１０を酸化から保護するか、または、高い反射率コーティングの曇りから保護することである。ファイバーチャネルの端部からスリットアセンブリ８までの距離は、好適には０．５ｍｍと１．２ｍｍの間、より好適には、約０．８ｍｍである。照準モード中、光は各照明チャネル３から隣接する測定チャネル４へ伝送される。チャネルの端部が反射部分１０からオフセットされることにより、光伝送を可能にする光学的隔たりがもたらされる。

Claims (16)

1. 分光光度計用の照準システムであって、
   少なくともひとつの測定チャネルおよび少なくともひとつの照明チャネルを有する複数のファイバーチャネルと、
   前記複数のファイバーチャネルに隣接して配置された半透明層および、前記半透明層に隣接して配置された反射部であって、前記ファイバーチャネルの各々は、第１端部を有し、前記第１端部はひとつのファイバーチャネルから隣接するファイバーチャネルへ光を伝送させるように前記スリットアセンブリの前記反射部からオフセットされている、ところの反射部を有するスリットアセンブリと、
   前記少なくともひとつの照明チャネルと光学的に結合する光源と、
   前記測定チャネルの第２端に光学的に結合されたサンプルの面と、
   を備え、
   当該システムは、前記光源から照射された光が、前記少なくともひとつの照明チャネルを通じて、前記スリットアセンブリで反射され、前記測定チャネルを通じて伝送され、前記サンプルの面に達するように構成されている、ことを特徴とする照準システム。
2. 前記測定チャネルと光学的に結合された分光光度計をさらに備え、
   前記サンプルの面は、前記分光光度計によって測定が行われる位置と同じ位置で照射される、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
3. 前記複数のファイバーチャネルは、少なくとも３つの測定チャネルおよび少なくとも２つの照明チャネルを有する、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
4. 前記ファイバーチャネルの前記端部は、０．５ｍｍ以上で１．２ｍｍ以下だけ、前記スリットアセンブリの前記反射部から離れている、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
5. 前記少なくともひとつの測定チャネルは、基準チャネル、全反射チャネル、および、拡散反射チャネルの少なくともひとつを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
6. 前記複数のファイバーチャネルの直径は、２００μｍ以上で１ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
7. 前記照明チャネルを前記光源に結合するためのフェルールをさらに備える、請求項１に記載の照準システム。
8. 前記サンプルの面のスポットサイズは、２．５ｍｍから２０ｍｍの範囲である、ことを特徴とする請求項１に記載の照準システム。
9. 分光光度計用のサンプルを照準する方法であって、
   少なくともひとつの測定チャネルおよび少なくともひとつの照明チャネルを有する複数のファイバーチャネルを与える工程と、
   前記複数のファイバーチャネルに隣接して配置された半透明層および、前記半透明層に隣接して配置された反射部であって、前記ファイバーチャネルの各々は、第１端部を有し、前記第１端部はひとつのファイバーチャネルから隣接するファイバーチャネルへ光を伝送させるように前記スリットアセンブリの前記反射部からオフセットされている、ところの反射部を有するスリットアセンブリを与える工程と、
   前記少なくともひとつの照明チャネルと光学的に結合する第１光源を与える工程と、
   前記測定チャネルと光学的に結合するサンプルの面にサンプルを与える工程と、
   前記第１光源から光を照射し、前記少なくともひとつの照明チャネルを通じて、前記スリットアセンブリで反射され、前記測定チャネルを通過して、前記サンプルの面に達し、その結果前記サンプルの面がサンプル位置において照射される、照準工程と、
   第２光源から前記サンプルへ光を照射し、前記少なくともひとつの測定チャネルを通じて分光光度計へ伝送する測定工程であって、前記第１光源は、前記分光光度計によって測定が為される位置と同じ位置で前記サンプルを照射するところの測定工程と、
   を備える方法。
10. 前記複数のファイバーチャネルは、少なくとも３つの測定チャネルおよび少なくとも２つの照明チャネルを有する、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
11. 前記ファイバーチャネルの前記端部は、０．５ｍｍ以上で１．２ｍｍ以下だけ、前記スリットアセンブリの前記反射部から離れている、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
12. 前記少なくともひとつの測定チャネルは、基準チャネル、全反射チャネル、および、拡散反射チャネルの少なくともひとつを含む、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
13. 前記複数のファイバーチャネルの直径は、２００μｍ以上で１ｍｍ以下である、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
14. 前記照明チャネルを前記光源に結合するためのフェルールをさらに備える、請求項９に記載の方法。
15. 前記サンプルの面のスポットサイズは、２．５ｍｍから２０ｍｍの範囲である、ことを特徴とする請求項９に記載の方法。
16. 前記サンプルの光学的性質を測定する工程をさらに備える、請求項９に記載の方法。

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