JP2702885B2 - 光学測定方法および光学測定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定対象物からの反射
光や透過光あるいは放射光を各々が特定の波長を透過す
る複数の分光手段で分光し、測定対象物が有している情
報を検出する光学測定方法および光学測定装置に関し、
より詳しくは、測定対象物からの反射光や透過光あるい
は放射光の強度を測定して、移動するプラスチックフィ
ルムや紙シートあるいは鋼板等に塗布されたコート材の
膜厚、含水率や成分濃度あるいは測定対象物の温度等を
測定する光学測定方法および光学測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、測定対象物に光を投射し、測定
対象物における透過光あるいは反射光の強度を測定し、
測定対象物が特性吸収波長の光を吸収する度合いを検出
して、測定対象物の厚みや成分濃度あるいは含水率など
の定性や定量を行ったり、測定対象物自体からの放射光
の強度を測定して測定対象物の温度を測定することは周
知である。

【０００３】従来、製造ライン等におけるこの種の測定
では、上記特性吸収波長の分光のために、干渉フィルタ
等の不連続な分光素子が用いられている。また、測定対
象物からの光を、測定する特性に相関のある波長（測定
波長）と、それと少し異なった波長（参照波長）に、時
分割で交互に分光して、センサ面に集光したり、あるい
はあらかじめ各波長に分光した光を測定対象物に照射
し、その戻り光をセンサ面に集光して入射し、測定波長
強度と参照波長強度とを比較演算することにより、光源
のふらつき誤差、センサ素子自体の感度変動、光学系の
変化、測定対象物の表面反射による迷光による誤差を除
去するようにした複数波長を用いた測定を行う光学測定
装置が実用化されている。

【０００４】上記光学測定装置としては、たとえば図１
４や図１５に示すようなものが提案されている（たとえ
ば、特開昭４９−１０７８２号公報参照）。図１４の光
学測定装置は、測定対象物１を通過もしくは測定対象物
１から反射して光検出器２に至る光の受光側の光路の途
中に、複数の干渉フィルタ３，３，…を保持して矢印Ａ
₁で示すように回転する回転ディスク４を配置するとと
もに、この回転ディスク４に設けられたスリット（図示
せず。）等を検出して、測定対象物１からの上記光が各
干渉フィルタ３，３，…を通過するタイミングを検出す
るタイミング検出器５を備える。そして、上記回転ディ
スク４を回転させて、各々の干渉フィルタ３を通過した
光の強度を一つの上記光検出器２から時系列的に検出す
るとともに、上記タイミング検出器５から出力する干渉
フィルタ３，３，…の切替位置の認識信号から、個々の
干渉フィルタ３に対応する特定の波長の光の強度信号を
分離し、分離されたこれら光の強度信号を演算処理して
吸光度を検出し、この吸光度に基づいて上記測定対象物
１が有している厚みや成分濃度あるいは含水率などの定
性や定量を行う。

【０００５】また、図１５に示すものは、測定対象物１
から光検出器２ａおよび２ｂに至る受光側の光路をビー
ムスプリッタ等の光学部品６により複数の光路７ａ，７
ｂに分岐し、分岐された光路７ａ，７ｂの途中に干渉フ
ィルタ８，９を配置したものである。各干渉フィルタ
８，９を透過した光の強度は、個別の光検出器２ａ，２
ｂでそれぞれ検出され、検出されたこれら光の強度信号
は演算処理されて吸光度が検出され、上記と同様に、上
記測定対象物１が有している厚みや成分濃度あるいは含
水率などの定性や定量を行う。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記図１４
の光検出装置では、回転ディスク４の回転により特性吸
収波長の光と参照波長の光とをサンプリングし、いわゆ
る時分割方式により測定しているので、測定対象物１が
静止していたり、測定対象物１の特性が時間的に変化し
ない場合には、正しい測定が可能である。しかし、測定
対象物１が移動するときは、特性吸収波長の光と参照波
長の光を測定するタイミングが異なるので、測定対象物
１が移動するとそれぞれの波長の測定位置が異なる。

【０００７】このとき、測定対象物１が、特性吸収波長
の光および参照波長の光について、透過率や吸光度等の
場所的な変化が少ないものである場合には、正しい測定
値に近い値を得ることができるが、透過率や吸光度の場
所的な変化が大きいものである場合や、測定対象物１の
移動速度が速い場合には、以下に述べるように、正しい
測定データを得ることは困難になる。

【０００８】いま、図１４において、光検出器１の光の
感度を含めた出力が、測定対象物１の位置Ｐにおける特
性吸収波長の光に対してはＡ_pであり、参照波長の光に
対してはＢ_pであるとする。また、上記光検出器２の出
力が、測定対象物１の位置Ｑにおける特性吸収波長の光
に対してはＡ_qであり、参照波長の光の強度に対しては
Ｂ_qであるとする。干渉フィルタ３，３，…の切替には
時間が必要であるから、測定対象物１の位置Ｐでは特性
吸収波長の光の強度の測定が行われ、位置Ｑでは参照波
長の光の強度の測定が行われるものとすると、測定吸光
度は、次の数１で表される。

【０００９】

【数１】−ｌｏｇ（Ａ_p／Ｂ_q）

【００１０】これに対して、吸光度の真値は、測定対象
物１の位置Ｐについては、次の数２であらわされる。

【００１１】

【数２】−ｌｏｇ（Ａ_p／Ｂ_p）

【００１２】また、測定対象物１の位置Ｑについては、
次の数３であらわされる。

【００１３】

【数３】−ｌｏｇ（Ａ_q／Ｂ_q）

【００１４】上記数２および数３を数１と対比すれば明
らかなように、測定対象物１が場所的に透過率や吸光度
の変化が大きいときや、測定対象物１の移動速度が速い
ときには、Ｂｑ≠Ｂｐであり、また、Ａｐ≠Ａｑであ
る。したがって、数１であらわされる測定吸光度は、数
２や数３であらわされる真値とは異なることになる。

【００１５】なお、上記光学測定装置が適用されるプラ
スチックフィルムや紙などの製造では、１００ｍ／分以
上の移動速度は普通である。また、化学反応などのよう
に、測定対象物の状態が時間的に変化する場合について
も、上記と同様の問題が生じる。

【００１６】さらに、図１４の光学測定装置では、回転
ディスク４の回転による特性吸収波長の光と参照波長の
光のサンプリング周波数と測定対象物１の凹凸の周波数
との間の干渉によるビートが発生するという問題もあっ
た。

【００１７】一方、図１５の光学測定装置では、測定対
象物１からの光を分岐させて同時測定を行っているの
で、図１４の光学測定装置のような干渉フィルタ３，
３，…の切替に伴う問題は解消される。しかしながら、
図１５の光学測定装置では、複数の光検出器２ａ，２ｂ
を用いているので、光検出器２ａ，２ｂ相互間に外的要
因による光強度とその出力信号との関係、すなわち感度
の変化に差が生じ、正しい吸光度測定が困難であるとい
う問題があった。

【００１８】特に、光検出器２ａ，２ｂは、その感度が
温度に関係する。一定の光強度を有する光が光検出器２
ａ，２ｂに入射しているときに、これら光検出器２ａ，
２ｂの温度が一定であれば、一定の出力信号が得られる
が、光検出器２ａ，２ｂの出力は、その温度が変化する
と、いわゆる温度ドリフトにより変化する。

【００１９】この温度ドリフトは、光検出器２ａ，２ｂ
の各々により異なっているので、図１５の光学測定装置
では、温度変化により測定精度が大きな影響を受ける。
たとえば電源が投入されることによる光学測定装置自体
の発熱に基づく温度変化、一日のうちの早朝と日中と夜
半などの温度変化、あるいは一年のうちの季節毎の温度
変化等の長時間にわたってゆっくりと変化する温度変化
があり、この温度変化に基づく温度ドリフトが、上記光
学測定装置による測定結果に経時的な誤差となってあら
われる。

【００２０】本発明の目的は、移動したり状態が変化す
る測定対象物からの反射光、透過光あるいは放射光につ
いて、個々の光検出器が有している特性の差および温度
ドリフトの影響を受けることなく、正確な情報を得るこ
とができる光学測定方法および光学測定装置を提供する
ことである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１にかかる光学測定方法は、測定対象物に光
を投射してその反射光、透過光もしくは放射光を特定の
複数の波長の光に分光し、分光した光を異なる光−電気
変換手段にそれぞれ入射して同時測光し、これら光−電
気変換手段からそれぞれ得られる同時測光値を処理して
上記測定対象物が有している情報を検出する光学測定方
法であって、分光した上記光とこれら光がそれぞれ入射
する光−電気変換手段との組合せを順次時系列的に切り
替え、上記組合せの各々に対応して出力する光−電気変
換手段の各同時測光出力と上記組合せの情報に基づいて
上記測定対象物が有している情報を演算することを特徴
としている。

【００２２】上記目的を達成するため、請求項２にかか
る光学測定方法は、請求項１記載の光学測定方法におい
て、２つの波長の光に分光し、分光した２つの波長の上
記光とこれら光が入射する２つの上記光−電気変換手段
との組合せを時系列的に切り替えることを特徴としてい
る。

【００２３】上記目的を達成するため、請求項３にかか
る光学測定方法は、請求項１記載の光学測定方法におい
て、３つの波長の光に分光し、分光した３つの波長の上
記光とこれら光が入射する３つの上記光−電気変換手段
との組合せを時系列的に切り替えることを特徴としてい
る。

【００２４】上記目的を達成するため、請求項４にかか
る光学測定方法は、請求項１から３のいずれか一記載の
光学測定方法において、上記測定対象物が印刷機のＰＳ
版ローラに供給される湿し水の水膜であることを特徴と
している。

【００２５】上記目的を達成するため、請求項５にかか
る光学測定装置は、測定対象物からの反射光、透過光も
しくは放射光を各々が特定の波長を透過する複数の分光
手段で分光し、分光された光を光−電気変換手段で電気
信号にそれぞれ変換し、変換されたこれら電気信号を処
理して上記測定対象物が有している情報を検出する光学
測定装置であって、測定対象物からの上記反射光、透過
光もしくは放射光を複数の光路にそれぞれ分岐して上記
光−電気変換手段にそれぞれ入射させる光路分岐光学系
手段と、この光路分岐光学系手段により分岐された光を
それぞれ上記分光手段を通過させて光−電気変換手段に
入射させるとともに、上記分光手段と光−電気変換手段
との組合せを時系列的に順次切り替える切替手段と、上
記分光手段と光−電気変換手段との組合せを検出する組
合せ検出手段と、この組合せ検出手段からの上記分光手
段と光−電気変換手段との組合せ情報とこの組合せ情報
に対応する光−電気変換手段の各出力とに基づいて上記
測定対象物が有している情報を演算する演算手段とを備
えたことを特徴としている。

【００２６】上記目的を達成するため、請求項６にかか
る光学測定装置は、請求項５記載の光学測定装置におい
て、上記切替手段が複数の上記分光手段を保持するとと
もに光路分岐光学系手段と光−電気変換手段との間に配
置され、分岐された上記複数の光路に対して複数の上記
分光手段を同時に切り替え、分光手段と光−電気変換手
段との組合せを時系列的に切り替える分光手段の切替手
段であることを特徴とする。

【００２７】上記目的を達成するため、請求項７にかか
る光学測定装置は、請求項６記載の光学測定装置におい
て、上記分光手段の切替手段が分光手段を保持して回転
する回転円板からなることを特徴とする。

【００２８】上記目的を達成するため、請求項８にかか
る光学測定装置は、請求項５記載の光学測定装置におい
て、上記切替手段が複数の上記分光手段と上記光−電気
変換手段との間に配置されて上記分光手段を通過した光
の光−電気変換手段に至る光路を切り替えて上記分光手
段と光−電気変換手段との組合せを時系列的に切り替え
る光路切替手段であることを特徴とする。

【００２９】上記目的を達成するため、請求項９にかか
る光学測定装置は、請求項８記載の光学測定装置におい
て、光路切替手段は、各一端側が上記分光手段に対向し
てそれぞれ固定されてなる光ファイバと、これら光ファ
イバの各他端側を保持して上記光−電気変換手段の光入
射面に沿って往復変位させる切替板とからなることを特
徴とする。

【００３０】上記目的を達成するため、請求項１０にか
かる光学測定装置は、請求項８記載の光学測定装置にお
いて、光路切替手段は、各一端側が上記光−電気変換手
段に対向してそれぞれ固定されてなる光ファイバと、こ
れら光ファイバの各他端側を保持して上記分光手段の光
入射面に沿って往復変位させる切替板とからなることを
特徴とする。

【００３１】上記目的を達成するため、請求項１１にか
かる光学測定装置は、請求項５記載の光学測定装置にお
いて、切替手段が上記光−電気変換手段を保持して複数
の上記分光手段に対して光−電気変換手段をそれぞれ同
時に切り替え、分光手段と光−電気変換手段との組合せ
を時系列的に切り替える光−電気変換手段の切替手段で
あることを特徴とする。

【００３２】上記目的を達成するため、請求項１２にか
かる光学測定装置は、請求項１１記載の光学測定装置に
おいて、上記光−電気変換手段の切替手段が光−電気変
換手段を保持して回転する回転円板からなることを特徴
とする。

【００３３】上記目的を達成するため、請求項１３にか
かる光学測定装置は、請求項５から１２のいずれか一に
記載の光学測定装置において、上記分光手段が色ガラス
フィルタであることを特徴とする。

【００３４】上記目的を達成するため、請求項１４にか
かる光学測定装置は、請求項５から１２のいずれか一に
記載の光学測定装置において、上記分光手段が干渉フィ
ルタであることを特徴とする。

【００３５】

【発明の作用および効果】請求項１にかかる光学測定方
法によれば、分光手段と光−電気変換手段との組合せを
時系列的に順次切り替えることにより、順次時系列的に
複数の光−電気変換手段の各々の出力を基準の出力とし
て他の光−電気変換手段の出力を評価することができ、
各光−電気変換手段の温度による感度特性の差に基づく
測定値の温度ドリフトの影響のない測定値を得ることが
できる。

【００３６】請求項２にかかる光学測定方法によれば、
分光した２つの波長の光とこれら光が入射する２つの光
−電気変換手段との２つの組合せを時系列的に順次切り
替えることにより、一つの組合せにおける吸光度といま
一つの組合せにおける測定吸光度の平均値を求める簡単
な演算処理によりドリフトのない測定値を得ることがで
きる。

【００３７】請求項３にかかる光学測定方法によれば、
分光した３つの波長の光にとこれら光が入射する３つの
光−電気変換手段との３つの組合せを時系列的に切り替
えることにより、３つの測定吸光度の平均値を求める簡
単な演算処理によりドリフトがないより精度の高い測定
値を得ることができる。

【００３８】請求項４にかかる光学測定方法によれば、
印刷機のＰＳ版ローラに供給される湿し水の水膜を安定
して測定することができ、この測定値に基づいてＰＳ版
ローラに湿し水を供給することができる。

【００３９】請求項５にかかる光学測定装置によれば、
測定対象物からの反射光、透過光もしくは放射光が光路
分岐光学系手段により複数の光路にそれぞれ分岐される
とともに、分岐された各光に対して切替手段により分光
手段と光−電気変換手段との組合せが時系列的に順次切
り替えられて、測定対象物からの反射光、透過光もしく
は放射光が測定され、順次時系列的に複数の光−電気変
換手段の各々の出力を基準の出力として他の光−電気変
換手段の出力を評価することができるので、光−電気変
換手段の出力の演算処理により各光−電気変換手段の温
度による感度特性の差に基づく測定値の温度ドリフトが
相殺される一方、測定対象物が移動しても同じ位置の光
が分岐されて同時に測定されるので、測定対象物の凹凸
の周波数がサンプリング周波数と干渉してビートが発生
するといったこともなく、精度の高い測光を行うことが
できる。

【００４０】請求項６にかかる光学測定装置によれば、
切替手段が分光手段を保持して分光手段と光−電気変換
手段との組合せを時系列的に切り替えるので、切替手段
を移動させることにより簡単に分光手段と光−電気変換
手段との組合せを時系列的に切り替えることができる。

【００４１】請求項７にかかる光学測定装置によれば、
回転円板を回転させることにより、簡単に分光手段と光
−電気変換手段との組合せを時系列的に切り替えること
ができる。

【００４２】請求項８にかかる光学測定装置によれば、
分光手段を通過した光の光−電気変換手段に至る光路が
光路切替手段により切り替えられて分光手段と光−電気
変換手段との組合せが時系列的に切り替えられるので、
分光手段が回折格子式のもの等大掛かりな構成を有する
もので移動することができないものの場合にも、分光手
段と光−電気変換手段との組合せを時系列的に切り替え
ることができる。

【００４３】請求項９にかかる光学測定装置によれば、
光ファイバの分光手段側が固定されて、光ファイバによ
り分光手段と光−電気変換手段との組合せが時系列的に
切り替えられるので、分光手段が大掛かりで切替が困難
な場合にも、分光手段と光−電気変換手段との組合せを
時系列的に切り替えることができる。

【００４４】請求項１０にかかる光学測定装置によれ
ば、光ファイバの光−電気変換手段側が固定されて、光
ファイバにより分光手段と光−電気変換手段との組合せ
が時系列的に切り替えられるので、分光手段が大掛かり
で切替が困難な場合にも、分光手段と光−電気変換手段
との組合せを時系列的に切り替えることができる。

【００４５】請求項１１にかかる光学測定装置によれ
ば、光−電気変換手段が切替手段に保持されて複数の分
光手段に対してそれぞれ同時に切り替えられて、分光手
段と光−電気変換手段との組合せが時系列的に切り替え
られるので、分光手段が回折格子式のもの等大掛かりな
構成を有するもので移動することができないものの場合
にも、分光手段と光−電気変換手段との組合せを時系列
的に切り替えることができる。

【００４６】請求項１２にかかる光学測定装置によれ
ば、回転円板の回転により、分光手段と光−電気変換手
段との組合せが時系列的に容易に切り替えることができ
る。

【００４７】請求項１３にかかる光学測定装置によれ
ば、色ガラスフィルタの使用により分光手段をコンパク
トに実現することができる。

【００４８】請求項１４にかかる光学測定装置によれ
ば、干渉フィルタの使用により分光手段をコンパクトに
実現することができる。

【００４９】

【実施例】以下に、添付の図面を参照して、本発明の実
施例を説明する。本発明にかかる光学測定方法および光
学測定装置の一実施例を図１に示す。

【００５０】図１に示す上記光学測定装置１０は、鋼板
１１の表面に塗布されたコート材１２の厚み測定に本発
明を適用したもので、上記鋼板１１は矢印Ａ₂で示す向
きに連続的に移動する。上記光学測定装置１０は、光源
１３、この光源１３からの光を集光する集光レンズ１
４、鋼板１１の表面での上記光源１３からの光の反射光
の光路１５を光路１５ａ，１５ｂに分岐する光路分岐光
学系１６、この光路分岐光学系１６で分岐された光をそ
れぞれ分光するとともにその切替を行う分光切替機構系
１７、およびこの分光切替機構系１７からの光の強度を
検出して上記コート材１２の厚みを演算する演算処理系
１８からなる。

【００５１】上記光源１３は、たとえばハロゲンランプ
等からなり、上記集光レンズ１４は、光源１３からの光
を集光し、上記コート材１２を通して鋼板１１の表面に
投射する。上記光路分岐光学系１６は、鋼板１１の表面
からの上記コート材１２を透過して反射する上記光源１
３の光の反射光が入射し、その一部が反射するとともに
その一部が透過する、たとえばハーフミラーからなるビ
ームスプリッタ２１と、このビームスプリッタ２１にて
反射した光を、ビームスプリッタ２１を透過した光の上
記光路１５ａと平行な光路１５ｂに沿って反射させるミ
ラー２２とからなる。

【００５２】上記分光切替機構系１７は、上記光路１５
ａ，１５ｂに垂直な面内で回転する回転ディスク２３
と、この回転ディスク２３に保持されて２つの上記光路
１５ａ，１５ｂを通過する光が交互に透過する２つの光
学フィルタ２４，２５と、上記回転ディスク２３を回転
駆動する駆動モータ２６とからなる。上記回転ディスク
２３は、図２に示すように、金属板等を円形に打ち抜い
た円板形状を有するもので、その内部には１８０度の角
度間隔（位相）をもって、２枚の上記光学フィルタ２
４，２５がそれぞれ保持される。これら光学フィルタ２
４，２５としては、色ガラスフィルタや干渉フィルタ等
を使用することができる。２枚の上記光学フィルタ２
４，２５のうち、一方の光学フィルタ２４は、鋼板のコ
ート材の特性吸収波長の光を透過させる透過波長特性を
有し、他方の光学フィルタ２５は、コート材の上記特性
吸収波長とは異なる波長域に設定された参照波長を透過
させる透過波長特性を有する。上記回転ディスク２３は
また、上記光路１５ａ，１５ｂの光が光学フィルタ２
４，２５を透過するタイミングを検出するためのタイミ
ング検出孔２７，２８をその周縁部に備える。

【００５３】上記回転ディスク２３の中心を貫通して固
定されたシャフト２９に設けられたプーリ３１と駆動モ
ータ２６の出力軸２６ａに設けられたプーリ３２との間
にはベルト３３が張り渡される。これにより、回転ディ
スク２３には、上記駆動モータ２６の出力が伝達され、
回転ディスク２３は、２つの上記光路１５ａ，１５ｂに
垂直な面内で回転駆動される。

【００５４】上記回転ディスク２３の外周部には、タイ
ミング検出孔２７，２８を検出して、上記光路１５ａ，
１５ｂの光が光学フィルタ２４，２５を透過するタイミ
ングを検出するタイミング検出器３４が配置される。こ
のタイミング検出器３４は、具体的には図示しないが、
上記回転ディスク２３の周縁部を間にして発光ダイオー
ド等の光源とこの光を受光するフォトダイオード等の検
出器を対向して支持してなり、上記発光ダイオードの光
がタイミング検出孔２７もしくは２８を通過したことを
上記フォトダイオードの出力により検出し、上記光路１
５ａ，１５ｂの光が光学フィルタ２４，２５を透過する
タイミングを検出する、いわゆるフォトインタラプタ方
式のものである。上記タイミング検出器３４としては、
たとえば磁気センサを用いたもの等を採用することもで
きる。

【００５５】以上にその構成を説明した分光切替機構系
１７で分光された光は、上記回転ディスク２３の背後に
配置された演算処理系１８の光電変換素子３５，３６に
それぞれ入射し、電気信号に変換される。上記演算処理
系１８は、光電変換素子３５，３６、これら光電変換素
子３５，３６の出力をそれぞれ増幅する増幅回路３７，
３８、およびこれら増幅回路３７，３８の出力をそれぞ
れデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路３９を備え
る。

【００５６】上記演算処理系１８はまた、鋼板１１のコ
ート材１２における光の吸光度を演算する吸光度演算回
路４０、この吸光度演算回路４０での吸光度の演算結果
を記憶する記憶回路４１、吸光度の演算結果の平均化回
路４２、およびこの平均化回路４２の出力を表示する表
示装置４３を備える。

【００５７】上記吸光度演算回路４０は、Ａ／Ｄ変換回
路３９でデジタル信号に変換された２つの増幅回路３
７，３８の出力に基づいて、光学フィルタ２４，２５と
光電変換素子３５，３６との各組合せについて、後述す
るように、順次、鋼板１１のコート材１２による吸光度
を演算する。上記記憶回路４１は、この吸光度演算回路
４０で演算された光学フィルタ２４，２５と光電変換素
子３５，３６との現在の組合せについて、吸光度を記憶
する。上記平均化回路４２は、記憶回路４１に記憶され
た吸光度と現在の組合せに引き続く光学フィルタ２４，
２５と光電変換素子３５，３６との組合せについて、上
記吸光度演算回路４０から出力する吸光度を平均する。
上記吸光度演算回路４０および記憶回路４１には、タイ
ミング検出器３４から、光学フィルタ２４，２５を光路
分岐光学系１６のビームスプリッタ２１を透過した光お
よびミラー２２で反射した光が透過するタイミングを示
すタイミング信号が入力する。上記平均化回路４２およ
び記憶回路４１は、このタイミング信号に同期して、平
均化演算および記憶動作を実行する。

【００５８】次に、図３を参照して、図１の光学測定装
置１０の動作を説明する。なお、本実施例では、特性吸
収波長および参照波長は説明の都合上、いずれも一波長
としているが、複数の波長の場合も同様である。

【００５９】いま、図３に示すように、タイミング検出
器３４がタイミングパルスｐ_iを出力している期間にお
いて、光源１３からの光は鋼板１１のＰの位置に入射し
ており、強度がＡ_pの特性吸収波長の光が光電変換素子
３５に入射し、強度がＢ_pの参照波長の光が光電変換素
子３６に入射しているとする（図１の状態）。このと
き、光電変換素子３５の出力はα₁×Ａ_pであり、光電変
換素子３６の出力はβ₁×Ｂ_pである。ここで、α₁およ
びβ₁はそれぞれ、上記タイミングパルスｐ_iが出力して
いる期間における光電変換素子３５および３６の検出感
度である。

【００６０】上記タイミング検出器３４からのタイミン
グパルスｐ_iにより、吸光度演算回路４０は、次の数４
により、位置Ｐにおける測定吸光度を演算する。そし
て、その演算結果は、記憶回路４１に記憶される。

【００６１】

【数４】−ｌｏｇ（α₁×Ａ_p／β₁×Ｂ_p）

【００６２】次に、回転ディスク２３が図１に示す状態
から１８０度回転し、光源１３からの光が鋼板１１のＱ
の位置（図１参照）に入射し、図３に示すように、タイ
ミング検出器３４がタイミングパルスｐ_i+1を出力して
いる状態では、強度がＢ_qの参照波長の光が光電変換素
子３５に入射し、強度がＡ_qの測定波長の光が光電変換
素子３６に入射し、光電変換素子３５の出力はα₂×Ｂ_q
であり、光電変換素子３６の出力はβ₂×Ａ_qとなる。こ
こで、α₂およびβ₂はそれぞれ、上記タイミングｐ_i+1
における光電変換素子３５および３６の検出感度であ
る。

【００６３】したがって、上記タイミング検出器３４か
らのタイミングパルスｐ_i+1により、吸光度演算回路４
０は、次の数５により、上記位置Ｑにおける測定吸光度
を演算する。

【００６４】

【数５】−ｌｏｇ（β₂×Ａ_q／α₂×Ｂ_q）

【００６５】平均化回路４２は、記憶回路４１から入力
する上記数４であらわされる位置Ｐにおける測定吸光度
と吸光度測定回路４０から入力する数５であらわされる
上記位置Ｑにおける測定吸光度との平均演算を行う。

【００６６】以下、上記平均化回路４２において実行さ
れるこの平均演算について説明する。上記数４であらわ
される位置Ｐにおける測定吸光度と上記数５であらわさ
れる位置Ｑにおける測定吸光度とを加算すると、次の数
６で示すようになる。

【００６７】

【数６】 −ｌｏｇ（α₁×Ａ_p／β₁×Ｂ_p）−ｌｏｇ（β₂×Ａ_q／α₂×Ｂ_q） ＝−ｌｏｇ（α₁β₂Ａ_pＡ_q／α₂β₁Ｂ_pＢ_q）

【００６８】ところで、上記回転ディスク２３が１８０
度回転する時間は、数ミリ秒から数十ミリ秒である。こ
の短い時間経過では、光電変換素子３５，３６の周囲温
度はほぼ一定であり、その感度変化もほぼ零で、α₁≒
α₂，β₁≒β₂である。したがって、α₁＝α₂＝α，β₁
＝β₂＝βとおくと、上記数６は次の数７で示すように
なる。

【００６９】

【数７】 −ｌｏｇ（α×Ａ_p／β×Ｂ_p）−ｌｏｇ（β×Ａ_q／α×Ｂ_q） ＝−ｌｏｇ（Ａ_pＡ_q／Ｂ_pＢ_q） ＝−ｌｏｇ（Ａ_p／Ｂ_p）−ｌｏｇ（Ａ_q／Ｂ_q）

【００７０】ところで、上記数７において、−ｌｏｇ
（Ａ_p／Ｂ_p）は、位置Ｐにおける吸光度の真値であり、
また、−ｌｏｇ（Ａ_q／Ｂ_q）は、位置Ｑにおける吸光度
の真値である。

【００７１】上記数７からわかるように、位置Ｐにおけ
る吸光度の測定値と位置Ｑにおける吸光度の測定値とを
加算した値は、位置Ｐにおける吸光度の真値と位置Ｑに
おける吸光度の真値とを加算した値に等しい。したがっ
て、図１の光学測定装置１０において、平均化回路４２
から出力して表示装置４３に表示される、位置Ｐにおけ
る吸光度の測定値と位置Ｑにおける吸光度の測定値とを
加算して２で割算した吸光度の測定値の平均値は、位置
Ｐにおける吸光度の真値と位置Ｑにおける吸光度の真値
との平均値に等しく、温度により変化する光電変換素子
３５，３６の感度α，βには無関係になる。また、光電
変換素子３５，３６に入射する光の光路分岐光学系１６
の差異や経時変化による調整ずれ等も、上記感度αおよ
びβに含めることができるので、これらの影響も相殺さ
れる。

【００７２】以下、図１の光学測定装置１０は、図３の
タイミングパルスｐ_i+2，ｐ_i+3，…においても上記と全
く同じ動作を実行し、鋼板１１のコート材１２の厚みを
測定して表示装置４３に表示する。

【００７３】ここで、図１４において説明した従来の光
学測定装置と、図１で説明した上記実施例にかかる光学
測定装置１０とを使用し、印刷機のＰＳ版ローラに供給
される湿し水の水膜の厚みの測定データを図６および図
７にそれぞれ示す。上記ＰＳ版ローラには印刷パターン
がエッチングにより形成された拡散アルミ板が取り付け
られている。上記ＰＳ版ローラはその直径が３０ｃｍ
で、零ｒｐｍ（静止）から６０００ｒｐｍまで回転数を
変化させた。

【００７４】上記図６および図７からも分かるように、
図１４の従来の光学測定装置では、回転ディスク４の回
転に対応する特性吸収波長の光および参照波長の光のサ
ンプリング周波数とＰＳ版ローラの回転に伴う拡散アル
ミ板表面の凹凸による反射光の散乱変動とが干渉し、Ｐ
Ｓ版ローラの３０００ｒｐｍと４０００ｒｐｍとの間で
測定結果にビートが発生している。これに対し、本発明
にかかる図１の装置では、安定した測定結果が得られて
いることが分かる。

【００７５】また、図１５において説明した従来の光学
測定装置および図１で説明した上記実施例にかかる光学
測定装置の温度変化に伴う吸光度の測定値の経時変化
（温度ドリフト）特性を図８に示す。この図８におい
て、吸光度換算値が零の軸に沿う折れ線が本発明にかか
る図１の光学測定装置の温度ドリフト特性である。上記
折れ線の下側の折れ線が図１５の光学測定装置において
光検出器２ａにＡ波長の光が入射し、光検出器２ｂにＢ
波長の光が入射しているときの吸光度の真値ｌｏｇ（Ａ
１／Ｂ２）である。また、上記折れ線の上側の折れ線が
図１５の光学測定装置において光検出器２ａにＢ波長の
光が入射し、光検出器２ｂにＡ波長の光が入射している
ときの吸光度の真値ｌｏｇ（Ａ２／Ｂ１）である。

【００７６】図１の実施例では、回転ディスク２３によ
る光学フィルタ２４と２５との切替により、上記吸光度
の真値ｌｏｇ（Ａ１／Ｂ２）と上記吸光度の真値ｌｏｇ
（Ａ２／Ｂ１）が得られ、その平均値として、図８にお
いて、吸光度換算値が零の軸に沿う上記折れ線で示され
るように、温度ドリフトが小さい安定した相補償された
吸光度の測定結果を得ることができることが分かる。

【００７７】以上のように、本実施例によれば、複数の
光電変換素子３５，３６を用いても、光電変換素子３
５，３６と光学フィルタ２４，２５との組合せを切り替
えることにより、光電変換素子３５，３６の各々の感度
変化および光路分岐光学系１６等の経時変化等の影響が
相殺され、コート材１２の膜厚を高い精度で安定して測
定することができる。また、上記測定結果からも明らか
なように、回転するローラの上に配置された拡散アルミ
の表面の水膜のように、測定対象物が移動しても同じ位
置の光が分散されて同時に測定されるので、測定対象物
の凹凸の周波数がサンプリング周波数と干渉してビート
が発生することもなくすことができる。

【００７８】本発明にかかる光学測定装置のいま一つの
実施例を図４に示す。この実施例の光学測定装置５０
は、測定対象物５１からの光を分岐するビームスプリッ
タ５２により分岐された複数（図４では２つ）の光路５
３ａ，５３ｂの途中に分光装置５４，５５をそれぞれ固
定する一方、これら分光装置５４，５５にそれぞれ対応
して光電変換素子３５，３６を配置し、分光装置５４，
５５と光電変換素子３５，３６の間に次に説明する光路
切替装置５６を配置したものである。

【００７９】上記光路切替装置５６は、各分光装置５
４，５５に各一端側の端面を対向させて各一端側を固定
した光ファイバ５７，５８、これら光ファイバ５７，５
８の各他端側を支持し、たとえば１８０度往復回動する
回動部材５９、およびこの回動部材５９を回動させる駆
動モータ２６からなる。上記回動部材５９は、光ファイ
バ５７，５８の各々の他端側を支持して駆動モータ２６
により、１８０度、往復して回動され、分光装置５４を
出た光を光電変換素子３５と光電変換素子３６に交互に
入射させ、分光装置５５を出た光を光電変換素子３６と
光電変換素子３５に交互に入射させ、分光装置５４，５
５から光電変換素子３５，３６に至る光路を切り替え
る。上記光ファイバ５７，５８としては、ガラスや樹脂
ファイバ等を使用することができる。

【００８０】図４の光学測定装置５０では、分光装置５
４，５５が固定されているので、分光装置５０がたとえ
ば回折格子式分光装置等の大掛かりな構成を有するもの
で回転させることが困難な場合に、有利に採用すること
ができる。上記分光装置５４，５５としては、勿論、色
ガラスフィルタや干渉フィルタ等の光学フィルタを使用
することもできる。

【００８１】なお、具体的には図示しないが、図４の実
施例において、回動部材５９は、分光装置５４，５５に
対向する光ファイバ５７，５８の各々の一端側を支持
し、駆動モータ２６により、１８０度、往復して回動さ
せ、分光装置５４，５５から光電変換素子３５，３６に
至る光路を切り替えるようにしてもよい。このようにし
ても、図４のものと同様の効果を奏することができる。

【００８２】本発明にかかる光学測定装置のさらにいま
一つの実施例を図５に示す。この光学測定装置６０は、
図４の光学測定装置５０において、光ファイバ５７，５
８を省略し、光電変換素子３５，３６を回転部材５９に
取り付けて光電変換素子３５，３６をたとえば１８０
度、往復して回動させ、分光装置５４を出た光を光電変
換素子３５および３６で交互に受光し、また、分光装置
５５を出た光を光電変換素子３６および３５で交互に受
光するようにしたものである。なお、上記光電変換素子
３５，３６が、回転部材５９に取り付けられて回転する
ようにすることもでき、この場合は、その出力信号の伝
送に、スリップリング、回転トランスのほか、無線によ
る伝送を利用することもできる。なお、図５において、
図４に対応する部分には対応する符号を付して示し、重
複した説明は省略する。

【００８３】本発明にかかる光学測定装置のさらにいま
一つの実施例を図９に示す。この図９の光学測定装置７
０は、ステンレス鋼板１１ａの表面に形成したフッ素樹
脂コート１２ａの厚みを測定するものである。上記光学
測定装置７０は、図１において説明した光学測定装置１
０の光路分岐光学系１６として、光源１３から出射し、
ステンレス鋼板１１ａの表面からフッ素樹脂コート１２
ａを透過して反射する反射光を分離するビームスプリッ
タ２１に代えて、ランダム３分岐光ファイバ７１を採用
している。上記光学測定装置７０において、ランダム３
分岐光ファイバ７１を採用した理由は、フッ素樹脂コー
ト１２ａを透過して反射するステンレス鋼板１１ａの表
面の上記反射光の分岐をできるかぎり均質にするためで
ある。

【００８４】上記ランダム３分岐光ファイバ７１は、光
路１５に配置された集光レンズ７２を通して入射する上
記反射光を分岐し、その３つの分岐部分７１ａ，７１ｂ
および７１ｃの先端にそれぞれ配置された集光レンズ７
３ａ，７３ｂおよび７３ｃを通して、分岐した光を分光
切替機構系１７の回転円板２３ａに入射する。この回転
円板２３ａには、３枚の干渉フィルタ２４ａ，２４ｂお
よび２４ｃがシャフト２９を中心として１２０度の角度
間隔をおいて取着されている。

【００８５】ところで、ステンレス鋼板１１ａ上のフッ
素樹脂コート１２ａは、図１０に示すようなスペクトル
を示す。上記ステンレス鋼板１１ａを構成するステンレ
ス材料の種類、フッ素樹脂コート１２ａを構成するフッ
素樹脂の種類、および光の散乱状態の変化によりスペク
トルが変化する。そこで、回転円板２３ａには上記のよ
うに、３枚の干渉フィルタ２４ａ，２４ｂおよび２４ｃ
を設けて、上記フッ素樹脂コート１２ａの厚みを測定す
る。図１１に示すように、上記干渉フィルタ２４ａはフ
ッ素樹脂コート１２ａの特性吸収帯（３．４μｍ）の光
を透過し、上記干渉フィルタ２４ｂは上記特性吸収帯
（３．４μｍ）の左側の比較波長帯（２．５μｍ）の光
を透過し、また、上記干渉フィルタ２４ｃは上記特性吸
収帯（３．４μｍ）の右側の比較波長帯（３．８μｍ）
の光を透過させる。なお、以下では、説明の便宜上、上
記特性吸収帯の光の波長３．４μｍをａ波長、上記比較
波長帯の光の波長２．５μｍをｂ波長、上記比較波長帯
の光の波長３．８μｍをｃ波長と記す。

【００８６】上記干渉フィルタ２４ａ，２４ｂおよび２
４ｃを透過した光は、上記回転ディスク２３ａの背後に
設けられた信号処理系１８の光電変換素子３５，３６−
１および３６−２にそれぞれ入射し、電気信号に変換さ
れる。これら光電変換素子３５，３６−１および３６−
２の出力は、増幅器３７ａ，３７ｂおよび３７ｃにそれ
ぞれ入力して増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路３９にてそ
れぞれデジタル信号に変換される。これらデジタル信号
は、以下、図１にて説明した光学測定装置１０と同様の
構成を有する演算処理系１８の吸光度演算回路４０、記
憶回路４１、平均化回路４２にて処理され、その演算結
果が表示装置４３に表示される。

【００８７】上記演算処理系１８における演算処理は次
のように行われる。すなわち、図１２に示すように、タ
イミング検出器３４がタイミングパルスｐ_iを検出して
いる期間には、上記光源１３からの光は、ステンレス鋼
板１１のＰ点の位置に入射している。このとき、上記光
電変換素子３５には強度がＡ_pのａ波長の光が、また、
上記光電変換素子３６−１には強度Ｂ_pのｂ波長の光
が、さらに、上記光電変換素子３６−２には強度Ｃ_pの
ｃ波長の光がそれぞれ入射する。

【００８８】ここで、上記タイミングパルスｐ_iが出力
している期間における光電変換素子３５，３６−１およ
び３６−２の検出感度をそれぞれα₁，β₁およびγ₁と
すると、光電変換素子３５の出力はα₁×Ａ_pとなり，ま
た、光電変換素子３６−１の出力はβ₁×Ｂ_pとなり、さ
らに、光電変換素子３６−２の出力はγ₁×Ｃ_pとなる。

【００８９】上記タイミング検出器３４からのタイミン
グパルスｐ_iにより、上記吸光度演算回路４０は、次の
数８により、上記位置Ｐにおける測定吸光度を演算す
る。

【００９０】

【数８】 −ｌｏｇ（α₁×Ａ_p） ＋（λＡ−λＣ）／（λＢ−λＣ） ×［ｌｏｇ（β₁×Ｂ_p）−ｌｏｇ（γ₁×Ｃ_p）］ ＋ｌｏｇ（γ₁×Ｃ_p）

【００９１】ここで、 λＡは３．４μｍをｃｍ^-1単位で表した数値であり、λ
Ａ＝２９４１ｃｍ^-1， λＢは２．５μｍをｃｍ^-1単位で表した数値であり、λ
Ｂ＝４０００ｃｍ^-1， λＣは３．８μｍをｃｍ^-1単位で表した数値であり、λ
Ｃ＝２６３１ｃｍ^-1 であって、ベースライン法を行っている。これにより散
乱等によるスペクトルのベース変動を除去することがで
きる。

【００９２】次に、回転ディスク２３ａが図９に示す状
態から１２０度回転すると、光源１３からの光がステン
レス鋼板１１ａのＱ位置に入射し、図１２に示すよう
に、タイミング検出器３４がタイミングパルスｐ_i+1を
検出している状態では、上記光電変換素子３５には強度
がＣ_qのｃ波長の光が、また、上記光電変換素子３６−
１には強度Ａ_qのａ波長の光が、さらに、上記光電変換
素子３６−２には強度Ｂ_qのｂ波長の光がそれぞれ入射
する。

【００９３】ここで、上記タイミングパルスｐ_i+1が出
力している期間における光電変換素子３５，３６−１お
よび３６−２の検出感度をそれぞれα₂，β₂およびγ₂
とすると、光電変換素子３６−１の出力はβ₂×Ａ_qとな
り，また、光電変換素子３６−２の出力はγ₂×Ｂ_qとな
り、さらに、光電変換素子３５の出力はα₂×Ｃ_qとな
る。

【００９４】上記タイミング検出器３４からのタイミン
グパルスｐ_i+1により、上記吸光度演算回路４０は、次
の数９により、上記位置Ｑにおける測定吸光度を演算す
る。

【００９５】

【数９】 −ｌｏｇ（β₂×Ａ_q） ＋（λＡ−λＣ）／（λＢ−λＣ） ×［ｌｏｇ（γ₂×Ｂ_q）−ｌｏｇ（α₂×Ｃ_q）］ ＋ｌｏｇ（α₂×Ｃ_q）

【００９６】次に、回転ディスク２３ａが図９に示す状
態から２４０度回転すると、光源１３からの光がステン
レス鋼板１１ａのＲ位置に入射し、図１２に示すよう
に、タイミング検出器３４がタイミングパルスｐ_i+2を
検出している状態では、上記光電変換素子３５には強度
がＢ_rのｂ波長の光が、また、上記光電変換素子３６−
１には強度Ｃ_rのｃ波長の光が、さらに、上記光電変換
素子３６−２には強度Ａ_rのａ波長の光がそれぞれ入射
する。

【００９７】ここで、上記タイミングパルスｐ_i+2が出
力している期間における光電変換素子３５，３６−１お
よび３６−２の検出感度をそれぞれα₃，β₃およびγ₃
とすると、光電変換素子３６−１の出力はγ₃×Ａ_rとな
り，また、光電変換素子３６−２の出力はα₃×Ｂ_rとな
り、さらに、光電変換素子３５の出力はβ₃×Ｃ_rとな
る。

【００９８】上記タイミング検出器３４からのタイミン
グパルスｐ_i+2により、上記吸光度演算回路４０は、次
の数１０により、上記位置Ｑにおける測定吸光度を演算
する。

【００９９】

【数１０】 −ｌｏｇ（γ₃×Ａ_r） ＋（λＡ−λＣ）／（λＢ−λＣ） ×［ｌｏｇ（α₃×Ｂ_r）−ｌｏｇ（β₃×Ｃ_r）］ ＋ｌｏｇ（β₃×Ｃ_r）

【０１００】図９の平均化回路４２には、上記数８で表
される位置Ｐにおける上記測定吸光度と上記数９で表さ
れる位置Ｑにおける上記測定吸光度とが記憶回路４１か
ら入力する一方、吸光度測定回路４０からは上記数１０
で表される位置Ｒにおける上記測定吸光度が入力する。
上記平均化回路４２は、これら３つの測定吸光度の平均
演算を行なう。

【０１０１】上記平均演算は次のように行われる。すな
わち、上記数８で表される図９の位置Ｐにおける測定吸
光度と、上記数９で表される図９の位置Ｑにおける測定
吸光度と、上記数１０で表される図９の位置Ｒにおける
測定吸光度とを加算すると、その結果は次の数１１で表
される。

【０１０２】

【数１１】 −ｌｏｇ（α₁×β₂×γ₃×Ａ_p×Ａ_q×Ａ_r） ＋ｋ×［ｌｏｇ（α₃×β₁×γ₂×Ｂ_p×Ｂ_q×Ｂ_r） −ｌｏｇ（α₂×β₃×γ₁×Ｃ_p×Ｃ_q×Ｃ_r）］ ＋ｌｏｇ（α₂×β₃×γ₁×Ｃ_p×Ｃ_q×Ｃ_r） ここで、ｋ＝（λＡ−λＣ）／（λＢ−λＣ）である。

【０１０３】ところで、上記回転ディスク２３ａが２４
０度回転する時間は、数ミリ秒から数１０ミリ秒であ
る。この短い時間経過では、上記光電変換素子３５，３
６−１および３６−２の周囲温度はほぼ一定である。し
たがって、その感度変化もほぼ零で、α₁≒α₂≒α₃，
β₁≒β₂≒β₃，γ₁≒γ₂≒γ₃である。この条件を数１
１に代入すると、上記数１１は次の数１２に示すように
なる。

【０１０４】

【数１２】 −ｌｏｇ（Ａ_p×Ａ_q×Ａ_r）／（Ｃ_p×Ｃ_q×Ｃ_r） ＋ｋ×［ｌｏｇ（Ｂ_p×Ｂ_q×Ｂ_r）／（Ｃ_p×Ｃ_q×Ｃ_r）］

【０１０５】この数１２は、次の数１３のように変形す
ることができる。

【０１０６】

【数１３】 −ｌｏｇ（Ａ_p／Ｃ_p）＋ｋ×ｌｏｇ（Ｂ_p／Ｃ_p） −ｌｏｇ（Ａ_q／Ｃ_q）＋ｋ×ｌｏｇ（Ｂ_q／Ｃ_q） −ｌｏｇ（Ａ_r／Ｃ_r）＋ｋ×ｌｏｇ（Ｂ_r／Ｃ_r）

【０１０７】上記数１３からも明らかなように、図９の
位置Ｐにおける測定吸光度と、図９の位置Ｑにおける測
定吸光度と、図９の位置Ｒにおける測定吸光度とを加算
した結果は、上記位置Ｐ，ＱおよびＲの３波長演算の測
定真値の加算値となっている。したがって、上記数１３
から得られる上記測定真値の平均値は、光電変換素子３
５，３６−１および３６−２の感度変動量が相殺された
変動のない値である。

【０１０８】なお、上記では、α_i，β_iおよびγ_i（ｉ
＝１，２，３）を、光電変換素子３５，３６−１および
３６−２の感度として説明したが、ランダム３分岐光フ
ァイバ７１の光分岐割合も同じ係数で式に表され、上記
と同じ手法により、光分岐に差異があっても、その変動
をキャンセルすることができる。

【０１０９】３波長同時測光は、以上に説明した手法に
より行うことができるが、干渉フィルタ２４ａ，２４ｂ
および２４ｃの中の参照側の透過帯が図１３に示すｂ波
長およびｃ波長をそれぞれ透過させるものを採用して２
波長２光電変換素子により、図１において説明した実施
例と同様にして吸光度を測定することもできる。この場
合、次のようにして、疑似的にベースライン補正を行う
ことができる。

【０１１０】いま、ａ波長（測定波長）の光の強度の微
小変動量をε₁とし、ｂ波長（参照波長）の光の強度の
微小変動量をε₂とし、ｃ波長（参照波長）の光の強度
の微小変動量をε₃とすると、この場合、数４に相当す
る測定吸光度は、次の数１４で表される。

【０１１１】

【数１４】 −ｌｏｇ｛α₁×Ａ_p（１＋ε₁） ／［β₁×（Ｂ_p（１＋ε₂）＋Ｃ_p（１＋ε₃））］｝

【０１１２】上記数１４において、ε₁ないしε₃は微小
値であるから、上記数１４は次の数１５で近似すること
ができる。

【０１１３】

【数１５】 −ｌｏｇ（α₁×Ａ_p）−ε₁ ＋ｌｏｇ｛β₁×（Ｂ_p＋Ｃ_p）｝ ＋１／２×（ε₂＋ε₃）

【０１１４】ベースライン変動の場合、ａ波長（測定波
長）の波数値とｂ波長およびｃ波長（参照波長）の波数
値との差の絶対値が等しければ、ε₁＝１／２×（ε₂＋
ε₃）が近似的に成り立ち、上記数１５のε₁ないしε₃
の項が消え、ベースライン補正ができることが分かる。

【０１１５】以上では、鋼板１１やステンレス鋼板１１
ａに塗布されたコート材１２やフッ素樹脂コート１２ａ
の膜厚を測定する光学測定装置に本発明を適用した実施
例について説明したが、本発明は、プラスチックシート
や紙シート等の膜厚、含水率や成分濃度あるいは温度等
の測定装置にも適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明にかかる光学測定装置の一実施例の構
成を示す説明図である。

【図２】 図１の光学測定装置において光学フィルタの
切替に使用される回転ディスクの平面図である。

【図３】 図１の光学測定装置の光電変換素子の出力と
タイミング検出器から出力するタイミングパルスとの関
係を示すタイミングチャートである。

【図４】 本発明にかかる光学測定装置のいま一つの実
施例の光学系部分の説明図である。

【図５】 本発明にかかる光学測定装置のさらにいま一
つの実施例の光学系部分の説明図である。

【図６】 図１４に示す従来の光学測定装置の測定対象
物の凹凸の周波数とサンプリング周波数とが干渉してビ
ートが発生した状態を示す水膜の厚みの測定データであ
る。

【図７】 図１に示す本発明の一実施例にかかる光学測
定装置による水膜の厚みの測定データである。

【図８】 図１５に示す従来の光学測定装置の温度ドリ
フト特性および本発明にかかる図１の光学測定装置の温
度ドリフト特性の測定データである。

【図９】 本発明にかかる光学測定装置のさらにいま一
つの実施例の構成を示す説明図である。

【図１０】 ステンレス鋼板上のフッ素樹脂コートが示
すスペクトルである。

【図１１】 フッ素樹脂コートの特性吸収帯の波長の光
とその比較波長帯の波長の光を透過させる干渉フィルタ
の透過特性のデータである。

【図１２】 図９の光学測定装置の光電変換素子の出力
とタイミング検出器から出力するタイミングパルスとの
関係を示すタイミングチャートである。

【図１３】 ２波長、２光電変換素子により図１と同様
の手法を用いて吸光度を測定する場合の干渉フィルタの
参照側の透過特性のデータである。

【図１４】 従来の光学測定装置の説明図である。

【図１５】 従来のいま一つの光学測定装置の説明図で
ある。

【符号の説明】

１０ 光学測定装置 １１ 鋼板 １１ａ ステンレス鋼板 １２ コート材 １２ａ フッ素樹脂コート １３ 光源 １４ 集光レンズ １５ 光路 １５ａ 分岐された光路 １５ｂ 分岐された光路 １６ 光路分岐光学系 １７ 分岐切替機構系 １８ 演算処理系 ２１ ビームスプリッタ ２２ ミラー ２３ 回転ディスク ２３ａ 回転ディスク ２４ 光学フィルタ ２５ 光学フィルタ ２４ａ 光学フィルタ ２４ｂ 光学フィルタ ２４ｃ 光学フィルタ ２６ 駆動モータ ２６ａ 駆動モータ ２７ タイミング検出孔 ２８ タイミング検出孔 ３４ タイミング検出器 ３５ 光電変換素子 ３６ 光電変換素子 ３６−１ 光電変換素子 ３６−２ 光電変換素子 ３７ 増幅回路 ３８ 増幅回路 ３７ａ 増幅回路 ３７ｂ 増幅回路 ３７ｃ 増幅回路 ４０ 吸光度演算回路 ４１ 記憶回路 ４２ 平均化回路 ４３ 表示装置 ５０ 光学測定装置 ５１ 測定対象物 ５２ ビームスプリッタ ５３ａ 光路 ５３ｂ 光路 ５４ 分光装置 ５５ 分光装置 ５６ 光路切替装置 ５７ 光ファイバ ５８ 光ファイバ ５９ 回動部材 ６０ 光学測定装置 ７０ 光学測定装置 ７１ ランダム３分岐光ファイバ ７１ａ 分岐部分 ７１ｂ 分岐部分 ７１ｃ 分岐部分 ７２ 集光レンズ ７３ａ 集光レンズ ７３ｂ 集光レンズ ７３ｃ 集光レンズ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０１Ｎ 21/35 Ｇ０１Ｎ 21/35 Ａ (72)発明者 東 昇 大阪府寝屋川市下木田町14番５号 倉敷 紡績株式会社技術研究所内 (56)参考文献 特開 平５−72038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−3653（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−123060（ＪＰ，Ａ)

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定対象物に光を投射してその反射光、
   透過光もしくは放射光を特定の複数の波長の光に分光
   し、分光した光を異なる光−電気変換手段にそれぞれ入
   射して同時測光し、これら光−電気変換手段からそれぞ
   れ得られる同時測光値を処理して上記測定対象物が有し
   ている情報を検出する光学測定方法であって、 分光した上記光とこれら光がそれぞれ入射する光−電気
   変換手段との組合せを順次時系列的に切り替え、上記組
   合せの各々に対応して出力する光−電気変換手段の各同
   時測光出力と上記組合せの情報に基づいて上記測定対象
   物が有している情報を演算することを特徴とする光学測
   定方法。
2. 【請求項２】 ２つの波長の光に分光し、分光した２つ
   の波長の上記光とこれら光が入射する２つの上記光−電
   気変換手段との組合せを時系列的に切り替えることを特
   徴とする請求項１記載の光学測定方法。
3. 【請求項３】 ３つの波長の光に分光し、分光した３つ
   の波長の上記光とこれら光が入射する３つの上記光−電
   気変換手段との組合せを時系列的に切り替えることを特
   徴とする請求項１記載の光学測定方法。
4. 【請求項４】 上記測定対象物が印刷機のＰＳ版ローラ
   に供給される湿し水の水膜であることを特徴とする請求
   項１から３のいずれか一記載の光学測定方法。
5. 【請求項５】 測定対象物からの反射光、透過光もしく
   は放射光を各々が特定の波長を透過する複数の分光手段
   で分光し、分光された光を光−電気変換手段で電気信号
   にそれぞれ変換し、変換されたこれら電気信号を処理し
   て上記測定対象物が有している情報を検出する光学測定
   装置であって、 測定対象物からの上記反射光、透過光もしくは放射光を
   複数の光路にそれぞれ分岐して上記光−電気変換手段に
   それぞれ入射させる光路分岐光学系手段と、この光路分
   岐光学系手段により分岐された光をそれぞれ上記分光手
   段を通過させて光−電気変換手段に入射させるととも
   に、上記分光手段と光−電気変換手段との組合せを時系
   列的に順次切り替える切替手段と、上記分光手段と光−
   電気変換手段との組合せを検出する組合せ検出手段と、
   この組合せ検出手段からの上記分光手段と光−電気変換
   手段との組合せ情報とこの組合せ情報に対応する光−電
   気変換手段の各出力とに基づいて上記測定対象物が有し
   ている情報を演算する演算手段とを備えたことを特徴と
   する光学測定装置。
6. 【請求項６】 上記切替手段が複数の上記分光手段を保
   持するとともに光路分岐光学系手段と光−電気変換手段
   との間に配置され、分岐された上記複数の光路に対して
   複数の上記分光手段を同時に切り替え、分光手段と光−
   電気変換手段との組合せを時系列的に切り替える分光手
   段の切替手段であることを特徴とする請求項５記載の光
   学測定装置。
7. 【請求項７】 上記分光手段の切替手段が分光手段を保
   持して回転する回転円板からなることを特徴とする請求
   項６記載の光学測定装置。
8. 【請求項８】 上記切替手段が複数の上記分光手段と上
   記光−電気変換手段との間に配置されて上記分光手段を
   通過した光の光−電気変換手段に至る光路を切り替えて
   上記分光手段と光−電気変換手段との組合せを時系列的
   に切り替える光路切替手段であることを特徴とする請求
   項５記載の光学測定装置。
9. 【請求項９】 上記光路切替手段は、各一端側が上記分
   光手段に対向してそれぞれ固定されてなる光ファイバ
   と、これら光ファイバの各他端側を保持して上記光−電
   気変換手段の光入射面に沿って往復変位させる切替板と
   からなることを特徴とする請求項８記載の光学測定装
   置。
10. 【請求項１０】 上記光路切替手段は、各一端側が上記
    光−電気変換手段に対向してそれぞれ固定されてなる光
    ファイバと、これら光ファイバの各他端側を保持して上
    記分光手段の光入射面に沿って往復変位させる切替板と
    からなることを特徴とする請求項８記載の光学測定装
    置。
11. 【請求項１１】 上記切替手段が上記光−電気変換手段
    を保持して複数の上記分光手段に対して光−電気変換手
    段をそれぞれ同時に切り替え、分光手段と光−電気変換
    手段との組合せを時系列的に切り替える光−電気変換手
    段の切替手段であることを特徴とする請求項５記載の光
    学測定装置。
12. 【請求項１２】 上記光−電気変換手段の切替手段が光
    −電気変換手段を保持して回転する回転円板からなるこ
    とを特徴とする請求項１１記載の光学測定装置。
13. 【請求項１３】 上記分光手段が色ガラスフィルタであ
    ることを特徴とする請求項５から１２のいずれか一に記
    載の光学測定装置。
14. 【請求項１４】 上記分光手段が干渉フィルタであるこ
    とを特徴とする請求項５から１２のいずれか一に記載の
    光学測定装置。