JP3211089B2 - 繊維又はその他の試料の単独の存在物を測定する電気光学装置 - Google Patents
繊維又はその他の試料の単独の存在物を測定する電気光学装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は単独の存在物の特性，特に流体の流れの中の
単繊維の速度，長さ，幅の特性や表面特性などの測定に
関連した装置に関する。
単繊維の速度，長さ，幅の特性や表面特性などの測定に
関連した装置に関する。
発明の背景 繊維の性質について，より多くの，より良い情報を得
たいという要求は，産業革命の初めから今日まで常に高
まつてきている。繊維処理機械の生産割合は特に過去25
年の間に著しく増大した。これに対応して，生産速度と
品質要求が高くなるにつれて繊維特性のバラツキにおけ
る許容限度は著しく狭くなつた。生産速度を上げなが
ら，品質についてより良くコントロールできるようにす
ることは，近代的生産における主要な挑戦であり，この
挑戦は繊維製造用の原料，天然繊維（綿，毛など）及び
合繊繊維（ポリエステル，ナイロンなど）について，非
常に多量の，しかも改善された情報を基にしてのみ達成
できる。
たいという要求は，産業革命の初めから今日まで常に高
まつてきている。繊維処理機械の生産割合は特に過去25
年の間に著しく増大した。これに対応して，生産速度と
品質要求が高くなるにつれて繊維特性のバラツキにおけ
る許容限度は著しく狭くなつた。生産速度を上げなが
ら，品質についてより良くコントロールできるようにす
ることは，近代的生産における主要な挑戦であり，この
挑戦は繊維製造用の原料，天然繊維（綿，毛など）及び
合繊繊維（ポリエステル，ナイロンなど）について，非
常に多量の，しかも改善された情報を基にしてのみ達成
できる。
近代繊維製造についてのかかる観察は近代的なエアゾ
ール生産においても当てはめることができる。生産割合
が増大すると特定の寸法に対するバラツキの許容幅は狭
くなり，より多くのそしてより良い情報が要求されるよ
うになる。
ール生産においても当てはめることができる。生産割合
が増大すると特定の寸法に対するバラツキの許容幅は狭
くなり，より多くのそしてより良い情報が要求されるよ
うになる。
従つて，本発明は，繊維やエアゾールの物理的性質の
電気−光学的測定の分野に属し，従来は不可能であつた
精度，確度，信頼性，迅速性を持つシステムの一部であ
り，又これを可能とするものであつて，繊維やエアゾー
ルの広範な物理特性について，費用効率の高い情報が求
められる。
電気−光学的測定の分野に属し，従来は不可能であつた
精度，確度，信頼性，迅速性を持つシステムの一部であ
り，又これを可能とするものであつて，繊維やエアゾー
ルの広範な物理特性について，費用効率の高い情報が求
められる。
繊維試験における従来の方法を簡単に歴史的に振り返
つてみることで，本発明のシステムの繊維試験への関連
が明かとなり，特に本発明が繊維試験で果たす主たる改
善が明かとなろう。同様な回顧はエアゾール試験にも求
めることができる。
つてみることで，本発明のシステムの繊維試験への関連
が明かとなり，特に本発明が繊維試験で果たす主たる改
善が明かとなろう。同様な回顧はエアゾール試験にも求
めることができる。
天然繊維のみを用いていた1800年代の中ごろ，この期
間の革新的技術は水力又は蒸気機械で，既により多くの
より良い情報が求められていた。
間の革新的技術は水力又は蒸気機械で，既により多くの
より良い情報が求められていた。
例えば，綿花に対する標準が確立され，綿花のクラツ
サ，即ち格付者は苦心してこれを学び，彼らの取引に適
用して，“円滑に流れる”ことを保証するロツトが工場
に出荷されていた。リバプールステープル標準というも
のが最も広く用いられていたが，その後,1900年代のは
じめには米国農務省（USDA）がとつて代わつて，全世界
的な綿花の定義づけ，プレパレーシヨン，標準綿花の提
供などを開始し，今日でもこれは行われている。
サ，即ち格付者は苦心してこれを学び，彼らの取引に適
用して，“円滑に流れる”ことを保証するロツトが工場
に出荷されていた。リバプールステープル標準というも
のが最も広く用いられていたが，その後,1900年代のは
じめには米国農務省（USDA）がとつて代わつて，全世界
的な綿花の定義づけ，プレパレーシヨン，標準綿花の提
供などを開始し，今日でもこれは行われている。
1960年代に入り，より多くの，そしてより良い情報と
言う要求にこたえて,USDAは計器による繊維試験の統合
的開発に取り掛かつた。USDAのためにスタンフオード研
究所で行われた１つのアプローチは，綿繊維の繊維長と
直径を光学的に求めようとするものであつた。繊維を空
気力学と静電的な力で１本１本測定領域に供給しようと
した。単繊維に分離し供給することが困難であること，
毎秒１本以下という低いデータレートのため，このアプ
ローチは断念された。
言う要求にこたえて,USDAは計器による繊維試験の統合
的開発に取り掛かつた。USDAのためにスタンフオード研
究所で行われた１つのアプローチは，綿繊維の繊維長と
直径を光学的に求めようとするものであつた。繊維を空
気力学と静電的な力で１本１本測定領域に供給しようと
した。単繊維に分離し供給することが困難であること，
毎秒１本以下という低いデータレートのため，このアプ
ローチは断念された。
いわゆる，“ハイボリユーム装置HIV"（多量処理装
置）の方向のアプローチは成功し，既存の試験室装置の
高速運転型が使用された。しかしこれらの試験室装置は
繊維長，強力，直径，色などの間接測定を行うものであ
つた。プロトタイプは1970年代中ごろに完成したが，こ
の技術はある団体によつて商取引に使用することを拒否
され，冬眠に入つてしまつた。1980年になつて，手動で
のクラス分けの不満足な結果からの圧力がラメサ，テキ
サスの農民にHVIを主張させた。今日は米綿の50％はHVI
で格付けされており,1992年には略100％がこれによる格
付けとなろう。2000年頃には世界中で生産されるほとん
どの綿が機械的に格付けされるようになると期待されて
いる。用いられる機械は現行の世代のものとは限らず，
改善された繊維試験技術であろうし，その中のあるもの
は本発明の主題である。
置）の方向のアプローチは成功し，既存の試験室装置の
高速運転型が使用された。しかしこれらの試験室装置は
繊維長，強力，直径，色などの間接測定を行うものであ
つた。プロトタイプは1970年代中ごろに完成したが，こ
の技術はある団体によつて商取引に使用することを拒否
され，冬眠に入つてしまつた。1980年になつて，手動で
のクラス分けの不満足な結果からの圧力がラメサ，テキ
サスの農民にHVIを主張させた。今日は米綿の50％はHVI
で格付けされており,1992年には略100％がこれによる格
付けとなろう。2000年頃には世界中で生産されるほとん
どの綿が機械的に格付けされるようになると期待されて
いる。用いられる機械は現行の世代のものとは限らず，
改善された繊維試験技術であろうし，その中のあるもの
は本発明の主題である。
現在の世代のHVI測定の基本技術は，これらを自動化
したりデータを処理するためのコンピユータを除けば,2
5〜75年も古いものである。残念なことに，これら古い
試験法では進んだ繊維情報，即ち最新式の繊維処理で要
求されるような，より多くのより良い情報を提供しない
し，又できないことが明らかになつてきた。
したりデータを処理するためのコンピユータを除けば,2
5〜75年も古いものである。残念なことに，これら古い
試験法では進んだ繊維情報，即ち最新式の繊維処理で要
求されるような，より多くのより良い情報を提供しない
し，又できないことが明らかになつてきた。
２ないし３人のオペレータが必要であり，試験時間は
約1/2分である。にもかかわらず，現在の世代のHVIは主
要な市場問題を解決したといえる。
約1/2分である。にもかかわらず，現在の世代のHVIは主
要な市場問題を解決したといえる。
1980年代の初めに，次世代HVIについての研究開発は
直ちに開始されるべきであることが認識された。それ以
前に既にHVIは広く受け入れられるか，知られるように
なつていた。本発明の筆頭発明者によつて進められた測
定概念，即ち，直接，高速で繊維サンプル中の個々の存
在物を測ると言う概念は，繊維試験とマーケテイングの
先見的な指導者達に熱望すべき技術として受け入れられ
た。これらの，より基本的な測定は，最新式繊維装置で
必要とされるような，より多くの，より良い情報を提供
する。この測定では個々の独立した存在物（単繊維，個
々のネツプ，個々の挟雑物，個々のマイクロダストな
ど）が，塊や束の状態から間接的に測定されるのではな
くて，直接測定されるので，より基礎的なものである。
直ちに開始されるべきであることが認識された。それ以
前に既にHVIは広く受け入れられるか，知られるように
なつていた。本発明の筆頭発明者によつて進められた測
定概念，即ち，直接，高速で繊維サンプル中の個々の存
在物を測ると言う概念は，繊維試験とマーケテイングの
先見的な指導者達に熱望すべき技術として受け入れられ
た。これらの，より基本的な測定は，最新式繊維装置で
必要とされるような，より多くの，より良い情報を提供
する。この測定では個々の独立した存在物（単繊維，個
々のネツプ，個々の挟雑物，個々のマイクロダストな
ど）が，塊や束の状態から間接的に測定されるのではな
くて，直接測定されるので，より基礎的なものである。
同様に大切なことは，最新のエレクトロニツク技術の
統計的分布が容易に求められるので，より基礎的なもの
といえる。
統計的分布が容易に求められるので，より基礎的なもの
といえる。
これらの概念はアドバンストフアイバーインフオーメ
ーシヨンシステム（進んだ繊維情報システム）AFISと呼
ばれる，色々なプロトタイプシステムを生み出した；即
ち（１）空気機械的分離，即ち，繊維の１本１本の繊維
への分離，（２）高速であり，単独の存在物に対するセ
ンサ，（３）高い情報割合，パーソナルコンピユータな
ど。最後のものだけが最新エレクトロニクスで公知であ
る。
ーシヨンシステム（進んだ繊維情報システム）AFISと呼
ばれる，色々なプロトタイプシステムを生み出した；即
ち（１）空気機械的分離，即ち，繊維の１本１本の繊維
への分離，（２）高速であり，単独の存在物に対するセ
ンサ，（３）高い情報割合，パーソナルコンピユータな
ど。最後のものだけが最新エレクトロニクスで公知であ
る。
空気機械的分離器については米国特許第4512060号明
細書，第4631781号明細書，第4686744号明細書に示され
ている。
細書，第4631781号明細書，第4686744号明細書に示され
ている。
単繊維強力測定に対するセンサ手段は，米国特許出願
「繊維試験装置及び方法」シリアルNo.07/460292に示さ
れている。
「繊維試験装置及び方法」シリアルNo.07/460292に示さ
れている。
電気光学的センサの以前の種類のものは米国特許第42
49244号明細書；第4396286号明細書；第4473296号明細
書；第4885473号明細書に述べられている。
49244号明細書；第4396286号明細書；第4473296号明細
書；第4885473号明細書に述べられている。
AFIS繊維試験の適用に関しては，次のようないろいろ
な公開文献が出されている。
な公開文献が出されている。
１ 「Advanced Fiber Information Systems」:A New T
echnology for Evaluating Cotton;by F.M.Shofner,G.
F.Willams,C.K.Bragg and P.E.Sasser（December 88 pr
esented at the Textile Institute Conference Fiber
Science Group,U.K.）． ２ 「Advanced Technology for Measuring Cotton Fib
er Length,Diameter,and Trash Content」by C.K.Bragg
（March 88）． ３ 「An Objective Method for Counting and Sizing
Neps」by P.F.Sasser（March 88）． 簡単のため，我々の以前の方法であるAFIS0のプロト
タイプの電気−光学的（Ｅ−０）繊維試験技術を参照す
る。AFIS0は単繊維分離器，流体の流れ，流体の流れの
加速器，収れん光束，前方散乱光検出器を含む。ただし
これには速度センサ，減光モードセンサ，本質的に平行
な光束などは含まれていなかつた。本発明による繊維や
エアゾールの試験のために改善されたＥ−０技術をAFIS
1として参照する。AFIS1ではあるものあ以前では不可能
であつたような新しいデータ群を与え,AFIS0よりも新し
い電気−光学的Ｅ−０手段を提供する。
echnology for Evaluating Cotton;by F.M.Shofner,G.
F.Willams,C.K.Bragg and P.E.Sasser（December 88 pr
esented at the Textile Institute Conference Fiber
Science Group,U.K.）． ２ 「Advanced Technology for Measuring Cotton Fib
er Length,Diameter,and Trash Content」by C.K.Bragg
（March 88）． ３ 「An Objective Method for Counting and Sizing
Neps」by P.F.Sasser（March 88）． 簡単のため，我々の以前の方法であるAFIS0のプロト
タイプの電気−光学的（Ｅ−０）繊維試験技術を参照す
る。AFIS0は単繊維分離器，流体の流れ，流体の流れの
加速器，収れん光束，前方散乱光検出器を含む。ただし
これには速度センサ，減光モードセンサ，本質的に平行
な光束などは含まれていなかつた。本発明による繊維や
エアゾールの試験のために改善されたＥ−０技術をAFIS
1として参照する。AFIS1ではあるものあ以前では不可能
であつたような新しいデータ群を与え,AFIS0よりも新し
い電気−光学的Ｅ−０手段を提供する。
AFIS0での実際的経験によれば，単独の存在物の高速
試験を統計的分布の計算で補うと言う概念は緊急に必要
であることが示された。以前の方法での測定は不適当で
あることが段々と明らかとなり，また最新の繊維製造に
誤解を招く恐れさえある。事実，最近加速的に要求され
るようになつた，より多くの，より良い情報ということ
は,AFIS0からAFIS1への改善の研究と開発を推進する動
機を与え，これは既に現世代のHVIに多くの改善をもた
らしている。
試験を統計的分布の計算で補うと言う概念は緊急に必要
であることが示された。以前の方法での測定は不適当で
あることが段々と明らかとなり，また最新の繊維製造に
誤解を招く恐れさえある。事実，最近加速的に要求され
るようになつた，より多くの，より良い情報ということ
は,AFIS0からAFIS1への改善の研究と開発を推進する動
機を与え，これは既に現世代のHVIに多くの改善をもた
らしている。
繊維のいろいろな性質を測定するための他の公知の方
法では，本発明の主題であるAFIS1装置の高処理速度で
の運転ができない。例えばダンカンは，米国特許第3816
001号明細書で，繊維ステープルフイラメント試料の長
さを測定する１つの装置と方法を発明しているが，そこ
では１つの毛細管を用い，その中を空気流で繊維を移送
する。この毛細管は繊維の大きさのオーダの直径を持
ち，この大きさのため繊維がまつすぐに伸ばされる。毛
細管の長さに沿つて複数の光源，検出器が配置されてい
て，繊維の速度が測られる。しかしこのダンカンの装置
ではAFIS1装置の速度で運転することは不可能であり，
またAFIS1のような装置で試験されるサンプル中に存在
する繊維のネツプや挟雑物などは取り扱えないであろ
う。
法では，本発明の主題であるAFIS1装置の高処理速度で
の運転ができない。例えばダンカンは，米国特許第3816
001号明細書で，繊維ステープルフイラメント試料の長
さを測定する１つの装置と方法を発明しているが，そこ
では１つの毛細管を用い，その中を空気流で繊維を移送
する。この毛細管は繊維の大きさのオーダの直径を持
ち，この大きさのため繊維がまつすぐに伸ばされる。毛
細管の長さに沿つて複数の光源，検出器が配置されてい
て，繊維の速度が測られる。しかしこのダンカンの装置
ではAFIS1装置の速度で運転することは不可能であり，
またAFIS1のような装置で試験されるサンプル中に存在
する繊維のネツプや挟雑物などは取り扱えないであろ
う。
また粒子測定システムの異なつたタイプのものが国際
特許出願公開第89/01610号明細書で公表されている。こ
の装置では，良く知られた空気力学的粒子寸法分類技術
が用いられており，粒子の大きさを予め定めた距離だけ
飛行する時間と関連づけている。この装置は粒子の断面
特性が粒子の空気力学性質を決めると言う原理に基づい
ており，従つて大きい粒子ほどより大きい空気力学的抗
力を受け，設定した距離を移動するのにより長い時間を
要することとなる。
特許出願公開第89/01610号明細書で公表されている。こ
の装置では，良く知られた空気力学的粒子寸法分類技術
が用いられており，粒子の大きさを予め定めた距離だけ
飛行する時間と関連づけている。この装置は粒子の断面
特性が粒子の空気力学性質を決めると言う原理に基づい
ており，従つて大きい粒子ほどより大きい空気力学的抗
力を受け，設定した距離を移動するのにより長い時間を
要することとなる。
その他の粒子や繊維測定システムも，米国特許第4027
162号明細書，フランス特許第2408117号明細書，欧州特
許第0225009号明細書に公表されているが，何れも同様
にAFIS1の対象とはなり得ない。
162号明細書，フランス特許第2408117号明細書，欧州特
許第0225009号明細書に公表されているが，何れも同様
にAFIS1の対象とはなり得ない。
この様にして，本発明の最大の目的はAFIS0を含む以
前の方法を改善した，繊維及びエアゾール測定を提供す
ることである。改善は精度，確度，信頼度，費用効率の
全ての主たる分野に実施される。最も重要なのは，ここ
に述べるＥ−０技術の改善は今まで可能であつたものよ
りずつと基礎的な情報を提供する。
前の方法を改善した，繊維及びエアゾール測定を提供す
ることである。改善は精度，確度，信頼度，費用効率の
全ての主たる分野に実施される。最も重要なのは，ここ
に述べるＥ−０技術の改善は今まで可能であつたものよ
りずつと基礎的な情報を提供する。
本発明の他の目的は，いろいろな特性を組み合わせ
て，単繊維の強力又は色の如き測定を試験環境制御と共
に１人のHVIシステムオペレータで，かつ究極的には試
験時間1/4分で操作できるような繊維試験システムを提
供することにある。更に本発明の目的は，試験室品質管
理装置になるようなエアゾール試験装置，ひいてはエア
ゾール製造用のオンライン閉ループ制御システムを提供
することにある。
て，単繊維の強力又は色の如き測定を試験環境制御と共
に１人のHVIシステムオペレータで，かつ究極的には試
験時間1/4分で操作できるような繊維試験システムを提
供することにある。更に本発明の目的は，試験室品質管
理装置になるようなエアゾール試験装置，ひいてはエア
ゾール製造用のオンライン閉ループ制御システムを提供
することにある。
本発明の他の目的は，繊維試料中の存在物，例えば繊
維自体の長さ，直径，繊度，成熟度，色，形状，表面の
アラサ；ネツプ，挟雑物；ダストとマイクロダスト物質
などについての単変量統計的分布情報を提供することに
ある。ネツプ，挟雑物，ダストとマイクロダストは繊維
試料中の好ましくない成分と見なされている。
維自体の長さ，直径，繊度，成熟度，色，形状，表面の
アラサ；ネツプ，挟雑物；ダストとマイクロダスト物質
などについての単変量統計的分布情報を提供することに
ある。ネツプ，挟雑物，ダストとマイクロダストは繊維
試料中の好ましくない成分と見なされている。
更に本発明の目的は，例えば繊維長と直径の二変量分
布，あるいは粒子の直径，形状，表面粗さと言つた三変
量分布の如き多変量統計的分布の情報を提供することに
ある。
布，あるいは粒子の直径，形状，表面粗さと言つた三変
量分布の如き多変量統計的分布の情報を提供することに
ある。
この様な，より広範なユーザに関連した目標は，繊維
又はエアゾールの物理特性について，より多くの，より
良い情報を提供する一方，電気−光学的な本発明の更な
る特徴的な目標は，繊維又はエアゾールの散乱領域にお
ける速度と加速度の測定を可能とし，このデータを更に
絶対的な長さの読み取りに用い，また直径，繊度，成熟
度，色，形状，表面粗さ等の多くの物理特性に，改善さ
れた読みを提供することにある。
又はエアゾールの物理特性について，より多くの，より
良い情報を提供する一方，電気−光学的な本発明の更な
る特徴的な目標は，繊維又はエアゾールの散乱領域にお
ける速度と加速度の測定を可能とし，このデータを更に
絶対的な長さの読み取りに用い，また直径，繊度，成熟
度，色，形状，表面粗さ等の多くの物理特性に，改善さ
れた読みを提供することにある。
また更に本発明の目的は,2つ又はそれ以上の散乱角で
の同時測定を提供することにある。
の同時測定を提供することにある。
更に本発明の同様な目的は，同時放射される２つ又は
それ以上の基本波長または平均波長を持ち,2つ又はそれ
以上の偏光状態を持つ電磁放射成分を用いての測定を提
供することにある。
それ以上の基本波長または平均波長を持ち,2つ又はそれ
以上の偏光状態を持つ電磁放射成分を用いての測定を提
供することにある。
最後の目的は，最新式生産に要求される，より多く
の，より良い繊維又はエアゾール情報を提供することが
できるよう，これらの新しい電気−光学的センサ手段
を，適切な繊維又はエアゾールの単独分離手段及び最新
式エレクトロニクス手段とを１つのシステムに組合せ，
提供することにある。
の，より良い繊維又はエアゾール情報を提供することが
できるよう，これらの新しい電気−光学的センサ手段
を，適切な繊維又はエアゾールの単独分離手段及び最新
式エレクトロニクス手段とを１つのシステムに組合せ，
提供することにある。
本発明のまとめ 本発明によれば，繊維の如き単独の存在物の特性を迅
速に測定することができる。装置には単独の存在物と流
体の流れのソースが含まれる。単独の存在物は一時に１
つだけこのソースから流体の流れに供給され，また個々
の存在物をその長さ（主軸）が流体の流れの方向と平行
になり，かくて存在物の先端と後端を流れの方向に向く
ように配置する配向手段を有する。サンプル領域は，上
記配向手段より流体の流れの下流で，流体の流れの中に
配置され，また少なくとも１個のセンサがサンプル領域
に配置されて，これを各存在物が通過する間に特性を感
知する。好ましくは，少なくとも１つの速度センサが存
在物の速度を検出するように設けられる。
速に測定することができる。装置には単独の存在物と流
体の流れのソースが含まれる。単独の存在物は一時に１
つだけこのソースから流体の流れに供給され，また個々
の存在物をその長さ（主軸）が流体の流れの方向と平行
になり，かくて存在物の先端と後端を流れの方向に向く
ように配置する配向手段を有する。サンプル領域は，上
記配向手段より流体の流れの下流で，流体の流れの中に
配置され，また少なくとも１個のセンサがサンプル領域
に配置されて，これを各存在物が通過する間に特性を感
知する。好ましくは，少なくとも１つの速度センサが存
在物の速度を検出するように設けられる。
装置には更に各存在物の先端がサンプル領域中の選ば
れた点を通過する時間，また後端が同じ選択点を通過す
る時間を感知する手段が含まれる。また選択点を先端が
通過した時と，後端が通過した時との時間差を求める手
段，また存在物の速度と時間差に基づいて各存在物の長
さを計算する手段も設けられる。
れた点を通過する時間，また後端が同じ選択点を通過す
る時間を感知する手段が含まれる。また選択点を先端が
通過した時と，後端が通過した時との時間差を求める手
段，また存在物の速度と時間差に基づいて各存在物の長
さを計算する手段も設けられる。
１つの存在物と他の存在物を比較すると，存在物の速
度は著しく変化していることが見いだされている。また
存在物はサンプル領域中にあつても実際加速されている
ことが見いだされており，多くの目的のためには，存在
物の速度をサンプル領域にある間に１回だけ測つたので
は不十分である。従つてこの速度センサはサンプル領域
を通過する如く配置された平行光束を含み，第１の光セ
ンサはサンプル領域に隣接し，該平行光束から光を受け
る如く配置される。また第２の光センサもサンプル領域
に隣接し，該平行光束から光を受ける如く配置される。
第１と第２のセンサは予め定められた距離だけ離れてい
る。第２の光センサは第１の光センサより流体の流れの
下流側に位置しているが，流体の流れ中にある必要はな
い。第1,第２光センサは存在物がサンプル領域を通過す
ることに依つて生ずる光の減少を検出するよう配置され
る。第１の光センサは各存在物の先端がサンプル領域の
最初の点を通過するのを検出し，第２の光センサは各存
在物の先端がサンプル領域の第１の点の下流の第２の点
を通過するのを検出する。同様にして，第１のセンサは
存在物の後端が第１の点を通過するのを検出し，第２の
センサは存在物の後端が第２の点を通過するのを検出す
る。第1,第２センサに連結されたエレクトロニクスで先
ず，各存在物がサンプル領域を通過するときの先端通過
時間を求める。ここで先端通過時間とは各存在物の先端
が第１の点を通過してから第２の点を通過するまでに要
する時間に対応する。同様にエレクトロニクスで各存在
物の後端通過時間を求める。ここで後端通過時間とは各
存在物の後端が第１の点を通過してから第２の点を通過
するまでに要する時間に対応する。２つの測定点の距離
はセンサの物理的寸法を表すものではなく，光学システ
ムで形成される客観的空間を指す。この等価な作用距離
は光学的システムでいろいろな速度範囲と存在物の大き
さに適応して変化でき，独立した手段で要求される精度
に較正できる。
度は著しく変化していることが見いだされている。また
存在物はサンプル領域中にあつても実際加速されている
ことが見いだされており，多くの目的のためには，存在
物の速度をサンプル領域にある間に１回だけ測つたので
は不十分である。従つてこの速度センサはサンプル領域
を通過する如く配置された平行光束を含み，第１の光セ
ンサはサンプル領域に隣接し，該平行光束から光を受け
る如く配置される。また第２の光センサもサンプル領域
に隣接し，該平行光束から光を受ける如く配置される。
第１と第２のセンサは予め定められた距離だけ離れてい
る。第２の光センサは第１の光センサより流体の流れの
下流側に位置しているが，流体の流れ中にある必要はな
い。第1,第２光センサは存在物がサンプル領域を通過す
ることに依つて生ずる光の減少を検出するよう配置され
る。第１の光センサは各存在物の先端がサンプル領域の
最初の点を通過するのを検出し，第２の光センサは各存
在物の先端がサンプル領域の第１の点の下流の第２の点
を通過するのを検出する。同様にして，第１のセンサは
存在物の後端が第１の点を通過するのを検出し，第２の
センサは存在物の後端が第２の点を通過するのを検出す
る。第1,第２センサに連結されたエレクトロニクスで先
ず，各存在物がサンプル領域を通過するときの先端通過
時間を求める。ここで先端通過時間とは各存在物の先端
が第１の点を通過してから第２の点を通過するまでに要
する時間に対応する。同様にエレクトロニクスで各存在
物の後端通過時間を求める。ここで後端通過時間とは各
存在物の後端が第１の点を通過してから第２の点を通過
するまでに要する時間に対応する。２つの測定点の距離
はセンサの物理的寸法を表すものではなく，光学システ
ムで形成される客観的空間を指す。この等価な作用距離
は光学的システムでいろいろな速度範囲と存在物の大き
さに適応して変化でき，独立した手段で要求される精度
に較正できる。
第1,第２センサ間の有効距離は既知であり，光束は平
行化されているので，第1,第２測定点の距離も既知であ
る。従つて繊維の先端の速度は第1,第２測定点間距離を
先端通過時間で除して求められる。同様に繊維の後端の
速度も第1,第２測定点間距離を後端通過時間で除して求
められる。提示した例では，繊維は一般に加速されるの
で，後端速度は先端速度よりも速い。従つて平均繊維速
度は繊維の先端速度と後端速度を平均するか，あるいは
先端通過時間と後端通過時間を平均するか，又は先端通
過時間と後端通過時間に基づく他の数学的手段で求めら
れる。
行化されているので，第1,第２測定点の距離も既知であ
る。従つて繊維の先端の速度は第1,第２測定点間距離を
先端通過時間で除して求められる。同様に繊維の後端の
速度も第1,第２測定点間距離を後端通過時間で除して求
められる。提示した例では，繊維は一般に加速されるの
で，後端速度は先端速度よりも速い。従つて平均繊維速
度は繊維の先端速度と後端速度を平均するか，あるいは
先端通過時間と後端通過時間を平均するか，又は先端通
過時間と後端通過時間に基づく他の数学的手段で求めら
れる。
また第1,第２センサで発生する信号は，繊維に沿つて
の物理的特性に対応して特徴的なピークと谷を示すこと
が判る。第１センサの信号のピークと谷を第２センサの
信号のピークと谷と比較することによつて異なつた時間
と空間における多くの繊維速度を計算でき，これにより
高度な精度で繊維がセンサを通過する運動の間の加速度
と実際の速度を求めることができる。この様に繊維の速
度を測るのに観測できる，その多くの物理的特徴の中
で，繊維の先端と後端は特に重要な２つのものと考えら
れる。
の物理的特性に対応して特徴的なピークと谷を示すこと
が判る。第１センサの信号のピークと谷を第２センサの
信号のピークと谷と比較することによつて異なつた時間
と空間における多くの繊維速度を計算でき，これにより
高度な精度で繊維がセンサを通過する運動の間の加速度
と実際の速度を求めることができる。この様に繊維の速
度を測るのに観測できる，その多くの物理的特徴の中
で，繊維の先端と後端は特に重要な２つのものと考えら
れる。
第1,第２のセンサから受け取られる信号は，繊維で減
光された光の量に関する情報をも含んでおり，この情報
は繊維のリボン幅に対応する。ほとんどの綿繊維は断面
が円形ではなく，一方から見たとき一様な幅を持つてい
るものではなく，むしろ捻じつたリボンに似た形状を示
し，従つて繊維の幅は観測する角度に依存して変化す
る。しかし繊維はサンプル室を通過するので，平均リボ
ン幅は繊維がサンプル室を通過するとき生ずる減光の量
を観測することによつて求められる。
光された光の量に関する情報をも含んでおり，この情報
は繊維のリボン幅に対応する。ほとんどの綿繊維は断面
が円形ではなく，一方から見たとき一様な幅を持つてい
るものではなく，むしろ捻じつたリボンに似た形状を示
し，従つて繊維の幅は観測する角度に依存して変化す
る。しかし繊維はサンプル室を通過するので，平均リボ
ン幅は繊維がサンプル室を通過するとき生ずる減光の量
を観測することによつて求められる。
第1,第２光センサに加えて第３の光センサを設け，平
行光束の方向に関して約40゜の角度で繊維から前方に散
乱される光を受けるようにする。前方散乱には繊維の表
面特性に関する情報が含まれる。特に前方への光の散乱
は繊維のマイクロネア値，従つて繊維の円形度と成熟度
によく対応している。第1,第２センサは減光モードの信
号を与え，従つて繊維のマイクロネア値に比例し，円形
度と成熟度に逆比例する。かくして第1,第２信号からの
信号と第３センサからの信号とを組合わせ（減光モー
ド，散乱モードの組合せ）て円形度，断面積，成熟度，
幾何学的形状その他関連するパラメータに対応する信号
を発生することができる。フイルタ素子を散乱光の経路
に配置し使用することにより，個々の繊維の色特性と偏
光特性を分解することもできる。第４のセンサを設け，
個々の繊維からの後方散乱光を検出するのも好ましい。
これらのセンサは適当なフイルタと組合せ，繊維の色特
性を確認するのに用いられる。
行光束の方向に関して約40゜の角度で繊維から前方に散
乱される光を受けるようにする。前方散乱には繊維の表
面特性に関する情報が含まれる。特に前方への光の散乱
は繊維のマイクロネア値，従つて繊維の円形度と成熟度
によく対応している。第1,第２センサは減光モードの信
号を与え，従つて繊維のマイクロネア値に比例し，円形
度と成熟度に逆比例する。かくして第1,第２信号からの
信号と第３センサからの信号とを組合わせ（減光モー
ド，散乱モードの組合せ）て円形度，断面積，成熟度，
幾何学的形状その他関連するパラメータに対応する信号
を発生することができる。フイルタ素子を散乱光の経路
に配置し使用することにより，個々の繊維の色特性と偏
光特性を分解することもできる。第４のセンサを設け，
個々の繊維からの後方散乱光を検出するのも好ましい。
これらのセンサは適当なフイルタと組合せ，繊維の色特
性を確認するのに用いられる。
図面の簡単な説明 本発明は添付の図を詳細な記述と共に関連してみると
より良く理解できよう。
より良く理解できよう。
図１は単繊維測定装置のブロツクダイアグラムであ
る。
る。
図2aと2bは装置のセンサとサンプル領域の斜視図で，
図2bは図2aに関して水平軸を約90゜回転したものであ
る。
図2bは図2aに関して水平軸を約90゜回転したものであ
る。
図３はサンプル領域中に配置されたノズルとセンサを
示している。
示している。
図４はセンサとサンプル領域中に用いられる間隔をお
いて配置した２つの減光センサを示している。
いて配置した２つの減光センサを示している。
図５はセンサの作用と，センサと制御エレクトロニク
スおよびコンピユータとの接続を示す図である。
スおよびコンピユータとの接続を示す図である。
図６は２つの減光センサでその前を繊維が通過すると
き生ずる代表的な信号例を示している。
き生ずる代表的な信号例を示している。
図７は２つの減光センサの信号を重ねたもので,2つの
信号の時間遅れを示す図である。
信号の時間遅れを示す図である。
図８は後方散乱光に対するセンサとフイルタを持ち，
繊維の色と偏光特性を求めるための実施例を示してい
る。
繊維の色と偏光特性を求めるための実施例を示してい
る。
実施例の詳細な説明 図１は本発明の実施例よりなる装置10を含むブロツク
図である。本装置10は繊維の測定を意図したものである
が，エアゾールのような非繊維存在物の特性を測るのに
も用いられる事が理解されるべきである。ここに用いた
ように，存在物という言葉は繊維及び／又は非繊維粒子
を指す。綿の様な繊維試料12は分繊器14に供給され，こ
こでサンプル12は１本１本の繊維に分繊され，単繊維は
導管16に供給される。分繊器14はZellweger,Knoxville,
TennesseeにおいてAFIS0システムの一部として製造され
ている。流体の流れ，好ましくは空気流は導管16中に分
繊器14からセンサとサンプル領域18の方向に形成され
る。この様にして１度に１本づつの単繊維が導管16から
センサとサンプル領域18に供給される。ここで繊維は感
知され，各繊維の特性に応じて電気信号が形成される。
これらの信号はライン20を介して電子システム22に伝送
される。システム22は条件を整えて信号を分析し，分析
された繊維の特性に対応する受信信号に対応した情報を
蓄える。
図である。本装置10は繊維の測定を意図したものである
が，エアゾールのような非繊維存在物の特性を測るのに
も用いられる事が理解されるべきである。ここに用いた
ように，存在物という言葉は繊維及び／又は非繊維粒子
を指す。綿の様な繊維試料12は分繊器14に供給され，こ
こでサンプル12は１本１本の繊維に分繊され，単繊維は
導管16に供給される。分繊器14はZellweger,Knoxville,
TennesseeにおいてAFIS0システムの一部として製造され
ている。流体の流れ，好ましくは空気流は導管16中に分
繊器14からセンサとサンプル領域18の方向に形成され
る。この様にして１度に１本づつの単繊維が導管16から
センサとサンプル領域18に供給される。ここで繊維は感
知され，各繊維の特性に応じて電気信号が形成される。
これらの信号はライン20を介して電子システム22に伝送
される。システム22は条件を整えて信号を分析し，分析
された繊維の特性に対応する受信信号に対応した情報を
蓄える。
導管24はセンサとサンプル領域18からサクシヨン源26
につながれている。サクシヨン源26は導管24に吸引を与
え，これは次に領域18と導管16に吸引を生じ，導管16中
に流体の流れを作る。
につながれている。サクシヨン源26は導管24に吸引を与
え，これは次に領域18と導管16に吸引を生じ，導管16中
に流体の流れを作る。
図2aには，領域18の一部の側面を示している。ノズル
ブロツク28は１対のノズル20と32を離れて対向した位置
に保持する。ノズル30は導管16からの流体の流れと繊維
を受けるようにつながれ，流体と繊維はノズル30を通過
するとき加速されるので加速ノズル30と呼ぶ。同様にし
て，ノズル32は導管34につながれ，繊維と流体ノズル32
に入る時には減速されるので減速ノズル32と呼ぶ。ノズ
ル30と32はそれぞれの傾斜端が対向しており，従つて導
管24で加えられる吸引は導管24と26と一線になつた流体
の流れを作り，流れの方向は円錐状ノズル30,32の中心
軸と一線になる。ノズル30と32は一線上にあるので，加
速ノズル30から出た加速された繊維はノズル30と32間の
間隙を通つて直接減速ノズル32に入る。
ブロツク28は１対のノズル20と32を離れて対向した位置
に保持する。ノズル30は導管16からの流体の流れと繊維
を受けるようにつながれ，流体と繊維はノズル30を通過
するとき加速されるので加速ノズル30と呼ぶ。同様にし
て，ノズル32は導管34につながれ，繊維と流体ノズル32
に入る時には減速されるので減速ノズル32と呼ぶ。ノズ
ル30と32はそれぞれの傾斜端が対向しており，従つて導
管24で加えられる吸引は導管24と26と一線になつた流体
の流れを作り，流れの方向は円錐状ノズル30,32の中心
軸と一線になる。ノズル30と32は一線上にあるので，加
速ノズル30から出た加速された繊維はノズル30と32間の
間隙を通つて直接減速ノズル32に入る。
また図2aには平行光34の光束がノズル30,32の間隙を
照射していることが示されている。ノズル30,32の間の
間隙はここではしばしば測定ゾーンとして参照される。
照射していることが示されている。ノズル30,32の間の
間隙はここではしばしば測定ゾーンとして参照される。
図2bにはセンサとサンプル領域の詳細が示されてい
る。領域18にはサンプル室36が含まれ，該室はノズル3
0,32（図2a）の周辺の領域を遮閉し，導管24（図１及び
2a）で与えられる吸引がノズル30と導管16（図１及び2
a）中に流体の流れを生成するようになつている。平行
光束34は好ましくは880mmの波長を持ち，形成されてい
る光学窓38を通り，サンプル領域36に入る。平行光束34
はブロツク28に形成された開口部36を通して，ノズル3
0,32（図2a）の間の間隙上に至る。ノズル30,32の間を
通過する繊維は平行光束34の一部の光を遮り，また光の
散乱を生ずる。光の零度前方散乱は点線42で示し，また
繊維で生ずる約40゜前方散乱は点線44で示した。零度前
方散乱光は先ず，繊維による減光を示し，光センサ46b
の様な減光センサがこれを受け，かかる零度前方散乱光
を感知するよう配置されている。２個の減光センサがあ
るが，センサ46b1個のみが図2bには示されている。他の
１つはセンサ46bの後ろに隠れている。円形シールド48
とレンズ50は減光センサ46bの後ろに配置され,40゜散乱
光44を集め，光センサ52上に焦点を結ぶようになつてい
る。
る。領域18にはサンプル室36が含まれ，該室はノズル3
0,32（図2a）の周辺の領域を遮閉し，導管24（図１及び
2a）で与えられる吸引がノズル30と導管16（図１及び2
a）中に流体の流れを生成するようになつている。平行
光束34は好ましくは880mmの波長を持ち，形成されてい
る光学窓38を通り，サンプル領域36に入る。平行光束34
はブロツク28に形成された開口部36を通して，ノズル3
0,32（図2a）の間の間隙上に至る。ノズル30,32の間を
通過する繊維は平行光束34の一部の光を遮り，また光の
散乱を生ずる。光の零度前方散乱は点線42で示し，また
繊維で生ずる約40゜前方散乱は点線44で示した。零度前
方散乱光は先ず，繊維による減光を示し，光センサ46b
の様な減光センサがこれを受け，かかる零度前方散乱光
を感知するよう配置されている。２個の減光センサがあ
るが，センサ46b1個のみが図2bには示されている。他の
１つはセンサ46bの後ろに隠れている。円形シールド48
とレンズ50は減光センサ46bの後ろに配置され,40゜散乱
光44を集め，光センサ52上に焦点を結ぶようになつてい
る。
センサ46aと46bの平面図を図３に示した。この図で
は，流体の流れは矢印52,54で示され，繊維56はノズル3
0を出てセンサ46aと46bの前を通過しているところが示
されている。平行光束34はセンサ46a,46bの直接前方の
領域で繊維56上に照射されることに注目すべきである。
センサ46aと46bは光束34にさらされる繊維が存在しない
ときは，平行光束34の全強度に応答するであろう。繊維
が光束34中に存在すると，センサ46aと46bは光束34の全
強度から繊維56で生ずる減光量だけ少ない光と，繊維56
でセンサ46a及び46bのまわりに散乱された光の量だけ少
ない光を受光する。実際には繊維56の存在によつてセン
サ46a,46bで受けられる光の減少は主として繊維56で生
ずる減光によるものである。
は，流体の流れは矢印52,54で示され，繊維56はノズル3
0を出てセンサ46aと46bの前を通過しているところが示
されている。平行光束34はセンサ46a,46bの直接前方の
領域で繊維56上に照射されることに注目すべきである。
センサ46aと46bは光束34にさらされる繊維が存在しない
ときは，平行光束34の全強度に応答するであろう。繊維
が光束34中に存在すると，センサ46aと46bは光束34の全
強度から繊維56で生ずる減光量だけ少ない光と，繊維56
でセンサ46a及び46bのまわりに散乱された光の量だけ少
ない光を受光する。実際には繊維56の存在によつてセン
サ46a,46bで受けられる光の減少は主として繊維56で生
ずる減光によるものである。
図３には円形シールド48とレンズ50も示されている。
好ましくは，シールド48とレンズ50は１つの環状開口58
を形成し，平行光束34の方向に関して約40゜の角度の前
方散乱光を受光する。この約40゜は平行光束34の軸方向
に対して360゜の全周を覆つている。
好ましくは，シールド48とレンズ50は１つの環状開口58
を形成し，平行光束34の方向に関して約40゜の角度の前
方散乱光を受光する。この約40゜は平行光束34の軸方向
に対して360゜の全周を覆つている。
図４にセンサ46a,46bの詳細を示す。センサ46a,46bは
Slicon Detector Corp.製の１対のソリツドステートフ
オトデイテクタで，シングルチツプ上に形成されたもの
である。図４に示すようにセンサ46aの左端と46bの左端
間の距離60は530ミクロンである。同様にセンサ46a,46b
の中央間，またセンサ46aの右端と46bの右端との距離も
530ミクロンである。センサ46aの右端とセンサ46bの左
端との距離62は約20ミクロンであり，センサ46a,46bの
上下の端の間の距離64は4.57ミリメータである。
Slicon Detector Corp.製の１対のソリツドステートフ
オトデイテクタで，シングルチツプ上に形成されたもの
である。図４に示すようにセンサ46aの左端と46bの左端
間の距離60は530ミクロンである。同様にセンサ46a,46b
の中央間，またセンサ46aの右端と46bの右端との距離も
530ミクロンである。センサ46aの右端とセンサ46bの左
端との距離62は約20ミクロンであり，センサ46a,46bの
上下の端の間の距離64は4.57ミリメータである。
センサ46aと46bは本来繊維56（図３）の様な存在物に
よつて生ずる減光を検出する。しかし，センサ46aと46b
が繊維56の位置を決めるのに充分な精度でその様な減光
を測れるかどうかは直観的には明らかではない。綿繊維
は典型的には約20ミクロンのリボン幅を持つている。こ
の微小なリボン幅故に，光が綿繊維に当たつたとき，光
は急速に繊維の後ろに回折され拡散回折像を作る。換言
すれば，繊維が小さすぎて，より大きい対象物で期待さ
れる様な鋭さで影を作らない。回折像，即ち零度に近い
前方散乱光は通常の言い方ですれば影になぞらえる事は
できない。しかしここでは２つの検出器からは等価な，
対称的な，一定の応答が得られるので，通常の鋭く定義
された影を得ることは重要ではない。我々はもし光束の
強度が検出器の領域の空間において実質的に一定なら，
センサ46aと46bは上記のように反応することを見いだし
た。また更に，測定ゾーン中のノズル30と32の間で測つ
た有効間隔Ｄ（図５）は，光束が検出器対の方向,Yの方
向に動くときは，光束を少し発散（Ｄ′＜ｄ）又は収れ
ん（Ｄ′＞ｄ）（図４と５）することによつて，正確に
調節することができることが判つた。
よつて生ずる減光を検出する。しかし，センサ46aと46b
が繊維56の位置を決めるのに充分な精度でその様な減光
を測れるかどうかは直観的には明らかではない。綿繊維
は典型的には約20ミクロンのリボン幅を持つている。こ
の微小なリボン幅故に，光が綿繊維に当たつたとき，光
は急速に繊維の後ろに回折され拡散回折像を作る。換言
すれば，繊維が小さすぎて，より大きい対象物で期待さ
れる様な鋭さで影を作らない。回折像，即ち零度に近い
前方散乱光は通常の言い方ですれば影になぞらえる事は
できない。しかしここでは２つの検出器からは等価な，
対称的な，一定の応答が得られるので，通常の鋭く定義
された影を得ることは重要ではない。我々はもし光束の
強度が検出器の領域の空間において実質的に一定なら，
センサ46aと46bは上記のように反応することを見いだし
た。また更に，測定ゾーン中のノズル30と32の間で測つ
た有効間隔Ｄ（図５）は，光束が検出器対の方向,Yの方
向に動くときは，光束を少し発散（Ｄ′＜ｄ）又は収れ
ん（Ｄ′＞ｄ）（図４と５）することによつて，正確に
調節することができることが判つた。
たとえ繊維や他の存在物がＹ方向に動いても，繊維又
は他の存在物により生ずる減光は１対のセンサに対称的
に同じ応答を生じ，その差は間隔Ｄ′に正確に対応する
時間だけずれることになる。この様にして速度が測られ
る。事実センサ46aと46bは繊維で生ずる減光を充分な精
度で検出でき，繊維の前端と後端の存在，また繊維の他
の物理的な特性の存在を求める事ができる。換言すれ
ば，繊維の回折や光の減少の効果が繊維のリボン幅に比
べてかなり大きいセンサ46a,46bの領域に広がつても，
センサ46a,46bはその前を繊維の前端，後端が通過した
ことを示す信号を生ずることができる。また，センサ46
a,46bからの信号はこれら２つの信号のピークや谷に基
づいて比較することができ，従つて繊維の速度が繊維の
時間的，空間的に異なつた位置で繰り返し計算できる。
は他の存在物により生ずる減光は１対のセンサに対称的
に同じ応答を生じ，その差は間隔Ｄ′に正確に対応する
時間だけずれることになる。この様にして速度が測られ
る。事実センサ46aと46bは繊維で生ずる減光を充分な精
度で検出でき，繊維の前端と後端の存在，また繊維の他
の物理的な特性の存在を求める事ができる。換言すれ
ば，繊維の回折や光の減少の効果が繊維のリボン幅に比
べてかなり大きいセンサ46a,46bの領域に広がつても，
センサ46a,46bはその前を繊維の前端，後端が通過した
ことを示す信号を生ずることができる。また，センサ46
a,46bからの信号はこれら２つの信号のピークや谷に基
づいて比較することができ，従つて繊維の速度が繊維の
時間的，空間的に異なつた位置で繰り返し計算できる。
センサ46a,46bの寸法は，繊維の運動に平行な方向で
かなり小さいことが好ましい。しかし繊維の走る方向に
直角な方向では，センサはかなり大きい寸法を持ち，繊
維が何時でも同じ一般の線上を走らなくても繊維による
減光を感知できるようにする。またセンサに生ずる回折
パターンが繊維それ自体よりもずつと大きくても，少な
くとも繊維の走行方向に直角な方向においては，全体の
パターンはやはり46a,46bに感知される。換言すれば，
繊維は図４に示した様にＸ方向に走行し，繊維で発生す
る回折パターンはＺ方向にぼやけ拡大される。しかしセ
ンサ46a,46bのＺ方向の寸法が繊維リボン幅に比してか
なり大きく，繊維回折パターン又は46a,46bのＸ方向の
寸法などのため，センサはＺ方向に沿つての減光データ
を受けることができる。このＺ方向のデータを受けるこ
とで，充分な分解能で繊維の物理特性を検出し，繊維の
走行の正確なタイミングを決めることができる。
かなり小さいことが好ましい。しかし繊維の走る方向に
直角な方向では，センサはかなり大きい寸法を持ち，繊
維が何時でも同じ一般の線上を走らなくても繊維による
減光を感知できるようにする。またセンサに生ずる回折
パターンが繊維それ自体よりもずつと大きくても，少な
くとも繊維の走行方向に直角な方向においては，全体の
パターンはやはり46a,46bに感知される。換言すれば，
繊維は図４に示した様にＸ方向に走行し，繊維で発生す
る回折パターンはＺ方向にぼやけ拡大される。しかしセ
ンサ46a,46bのＺ方向の寸法が繊維リボン幅に比してか
なり大きく，繊維回折パターン又は46a,46bのＸ方向の
寸法などのため，センサはＺ方向に沿つての減光データ
を受けることができる。このＺ方向のデータを受けるこ
とで，充分な分解能で繊維の物理特性を検出し，繊維の
走行の正確なタイミングを決めることができる。
次に図５にセンサとサンプル領域18と電子システム22
の他のダイアグラムを示す。ここでは繊維56は前端66,
後端68を持つものとして示されている。前端66が平行光
束34に入ると，光は散乱され減光を生ずる。図５におい
て，点線70は光束34の最左端から繊維56で50゜の散乱角
で散乱される光を示す。同様に点線72は光束34の左端か
らの30゜前方散乱光を示す。点線74は光束34の右端で生
ずる50゜前方散乱光，点線76は同じく30゜前方散乱光で
ある。点線70と72間の光，及び点線74と76の間の光はレ
ンズ50で集められたセンサ52上に焦点を結ばれる。かく
てレンズ50は図３で示した様な環状パターンの30゜と50
゜の間の前方散乱光を集める。
の他のダイアグラムを示す。ここでは繊維56は前端66,
後端68を持つものとして示されている。前端66が平行光
束34に入ると，光は散乱され減光を生ずる。図５におい
て，点線70は光束34の最左端から繊維56で50゜の散乱角
で散乱される光を示す。同様に点線72は光束34の左端か
らの30゜前方散乱光を示す。点線74は光束34の右端で生
ずる50゜前方散乱光，点線76は同じく30゜前方散乱光で
ある。点線70と72間の光，及び点線74と76の間の光はレ
ンズ50で集められたセンサ52上に焦点を結ばれる。かく
てレンズ50は図３で示した様な環状パターンの30゜と50
゜の間の前方散乱光を集める。
光束34の中央で繊維56で散乱される光は50゜以上の散
乱角を持つこともあろう。しかし図５に示した装置は約
40゜の前方散乱光を考えて，これを例示することを意図
している。
乱角を持つこともあろう。しかし図５に示した装置は約
40゜の前方散乱光を考えて，これを例示することを意図
している。
図５に示した様に，センサ46a,46bで検出された光は
電気信号に変換されて，ライン78と80を通つて増幅器8
2,84に伝達され，そこから制御エレクトロニクス86に伝
えられる。同様にしてレンズ50でセンサ52上に焦点を結
ばれた光は電気信号に変換され，ライン88を通つて増幅
器90を経て制御エレクトロニクス86に伝えられる。
電気信号に変換されて，ライン78と80を通つて増幅器8
2,84に伝達され，そこから制御エレクトロニクス86に伝
えられる。同様にしてレンズ50でセンサ52上に焦点を結
ばれた光は電気信号に変換され，ライン88を通つて増幅
器90を経て制御エレクトロニクス86に伝えられる。
センサ46a,46bから受けた信号が存在する場合，エレ
クトロニクス86はセンサ46a,46bの前を通過する繊維で
生ずる減光に対応して電圧の減少を検出するように条件
付けられる。センサ46a,46bから受ける信号は，表示器9
2,好ましくはオシロスコープ上のアナログ領域に表示さ
れる。また，これらの信号はデイジタルに変換され，コ
ンピユータ94に送られ，ここにストアされまた更に解析
される。表示器96がコンピユータに接続されていて，セ
ンサ46a,46bからの信号に対応したデイジタルデータか
ら作られる視覚的表示を行うこともできる。
クトロニクス86はセンサ46a,46bの前を通過する繊維で
生ずる減光に対応して電圧の減少を検出するように条件
付けられる。センサ46a,46bから受ける信号は，表示器9
2,好ましくはオシロスコープ上のアナログ領域に表示さ
れる。また，これらの信号はデイジタルに変換され，コ
ンピユータ94に送られ，ここにストアされまた更に解析
される。表示器96がコンピユータに接続されていて，セ
ンサ46a,46bからの信号に対応したデイジタルデータか
ら作られる視覚的表示を行うこともできる。
センサ52からの信号は繊維56の存在によつて電圧を上
げ，これはセンサ46a,46bが受ける光の中に繊維56が存
在するときの効果と逆である。従つて制御エレクトロニ
クス86はセンサ52からの信号の電圧増加を検出するよう
に適合される。前述のようにセンサ52からの信号も表示
器92アナログ領域に表示でき，またデイジタル変換して
コンピユータ94にストアすることもできる。またセンサ
52からの信号に対応したデイジタルデータも表示器96上
に示すことができる。
げ，これはセンサ46a,46bが受ける光の中に繊維56が存
在するときの効果と逆である。従つて制御エレクトロニ
クス86はセンサ52からの信号の電圧増加を検出するよう
に適合される。前述のようにセンサ52からの信号も表示
器92アナログ領域に表示でき，またデイジタル変換して
コンピユータ94にストアすることもできる。またセンサ
52からの信号に対応したデイジタルデータも表示器96上
に示すことができる。
図５と関連して図６で装置10の動作がよく理解できよ
う。図６は２つの信号100と102のオシロスコープ表示を
示し，これらは各々センサ46a,46bから受けた信号を示
す。グラフの縦軸は信号の電圧，横軸は時間を示す。信
号100は信号102の上方に少しずれているが,2つの信号の
基線電圧は等しいと理解すべきである。ここでは例示の
ために信号100のグラフは信号102のグラフに対して上方
にわざわざずらしてある。言い換えれば信号100の零基
線は信号102の零基線より上に置かれていると言うこと
になる。
う。図６は２つの信号100と102のオシロスコープ表示を
示し，これらは各々センサ46a,46bから受けた信号を示
す。グラフの縦軸は信号の電圧，横軸は時間を示す。信
号100は信号102の上方に少しずれているが,2つの信号の
基線電圧は等しいと理解すべきである。ここでは例示の
ために信号100のグラフは信号102のグラフに対して上方
にわざわざずらしてある。言い換えれば信号100の零基
線は信号102の零基線より上に置かれていると言うこと
になる。
繊維56の前端がセンサ46aの前を通過し始めると，信
号100のグラフは記号104で特徴づけられるように急速に
立ち上がり，その後信号は予め決められたレベルまで上
がる。この事から繊維の前端がセンサ46aのすぐ前の空
間の予め決められた点を通過し始めたことが判る。同様
に信号102が記号106で特徴づけられるように予め定めた
電圧に上昇すると，繊維の前端がセンサ46bのすぐ前の
空間の予め定めた点にきたことが判る。特徴的な特性10
4と106はそれぞれのグラフの零電圧参照線から予め定め
た同一の電圧だけ上にある点を示している。そして信号
100は特性104で示した様に予め定めたレベルに，信号10
2が特性106で示すように予め定めたレベルに達するより
も前に到達している。この時間差は繊維の前端がセンサ
46aの前の予め定めた点からセンサ46bの前の予め定めた
点まで移動するのに要する時間である。
号100のグラフは記号104で特徴づけられるように急速に
立ち上がり，その後信号は予め決められたレベルまで上
がる。この事から繊維の前端がセンサ46aのすぐ前の空
間の予め決められた点を通過し始めたことが判る。同様
に信号102が記号106で特徴づけられるように予め定めた
電圧に上昇すると，繊維の前端がセンサ46bのすぐ前の
空間の予め定めた点にきたことが判る。特徴的な特性10
4と106はそれぞれのグラフの零電圧参照線から予め定め
た同一の電圧だけ上にある点を示している。そして信号
100は特性104で示した様に予め定めたレベルに，信号10
2が特性106で示すように予め定めたレベルに達するより
も前に到達している。この時間差は繊維の前端がセンサ
46aの前の予め定めた点からセンサ46bの前の予め定めた
点まで移動するのに要する時間である。
同様にして，信号100が特性108で示されるように予め
定めた参照レベルより下に下降すると，繊維の後端がセ
ンサ56aの前方の予め定めた点にきたことを示す。そし
て繊維56の後端がセンサ56bの前方の予め定めた点にく
ると電圧信号102は特性110に示すように降下する。
定めた参照レベルより下に下降すると，繊維の後端がセ
ンサ56aの前方の予め定めた点にきたことを示す。そし
て繊維56の後端がセンサ56bの前方の予め定めた点にく
ると電圧信号102は特性110に示すように降下する。
特性108と110で示される位置の間の時間差は，繊維56
の後端がセンサ46aの前の予め定めた点からセンサ46bの
前の同様に定めた点まで移動するのに要する時間を示
す。同様に２つの信号の中の特徴的なピークや谷の特性
を観察することによつて，信号100上のピークと谷は信
号102上のピークや谷よりも早く起こつていることが判
る。これらのピークや谷は繊維の物理特性を示し，信号
100中のピークの発生は特定の物理的な特徴がセンサ46a
の前に現われたことを示す。次いで信号102中の対応す
るピークや谷は同じ特徴が今度はセンサ46bの前に現わ
れたことを示す。ピークや谷の時間的位置を信号100と1
02の間で比較することによつて，ここでもその様な繊維
上の特徴がセンサ46aからセンサ46bまで通過する時間を
計算することができる。
の後端がセンサ46aの前の予め定めた点からセンサ46bの
前の同様に定めた点まで移動するのに要する時間を示
す。同様に２つの信号の中の特徴的なピークや谷の特性
を観察することによつて，信号100上のピークと谷は信
号102上のピークや谷よりも早く起こつていることが判
る。これらのピークや谷は繊維の物理特性を示し，信号
100中のピークの発生は特定の物理的な特徴がセンサ46a
の前に現われたことを示す。次いで信号102中の対応す
るピークや谷は同じ特徴が今度はセンサ46bの前に現わ
れたことを示す。ピークや谷の時間的位置を信号100と1
02の間で比較することによつて，ここでもその様な繊維
上の特徴がセンサ46aからセンサ46bまで通過する時間を
計算することができる。
上記装置中の繊維は，ノズル30と32の間を通過し，セ
ンサ46aと46bの前を通過するとき加速されることが見出
されている。繊維が加速されるため，繊維の後端が先端
と同じ距離を移動するのには，先端よりも少ない時間し
かかからない。この現象は図７によく示されている。こ
こではセンサ46aと46bからの信号を重ね合わせてある。
この中で２つの曲線上の対応する２つのピークを特性11
2として示している。この２つのピークは繊維先端近く
の物理特性を示している。同様に対応する他の２つのピ
ークを参照特性114として示しているが，特性112の２つ
のピークは特性114で示した２つのピークよりも離れて
いる。ということは，同じ距離を移動するのに繊維前端
の方が後端よりも時間がかかつていると言うことを意味
する。この様にして繊維の前端はセンサ46aと46bを通過
するとき，繊維後端よりもゆつくり走ることとなる。２
つの信号の各々対応するピーク間の時間差を信号全体に
沿つて測ることによつて，いろいろな時点，場所におけ
る繊維の実際の速度を正確に求め,2つの測定の間の速度
と時間における変化に基づき，また速度の変化は加速度
に時間を乗じたものという知識に基づいてコンピユータ
94で加速戸を求めることができる。繊維の加速度は直線
的なものではなく僅かに放物線に近いことが判つた。し
かし加速度は充分に直線に近いので，前端速度，後端速
度を測り，これを平均して繊維の平均速度を求めること
によつて繊維の長さを正確に求めることができる。繊維
の長さを求めるためには，先ず繊維前端がセンサ46aか4
6bの前の特定点を通過する時間と後端が同じ点を通過す
る時間との間の時間差を求める。この時間差に平均速度
を乗ずることにより積は繊維の長さに等しくなる。
ンサ46aと46bの前を通過するとき加速されることが見出
されている。繊維が加速されるため，繊維の後端が先端
と同じ距離を移動するのには，先端よりも少ない時間し
かかからない。この現象は図７によく示されている。こ
こではセンサ46aと46bからの信号を重ね合わせてある。
この中で２つの曲線上の対応する２つのピークを特性11
2として示している。この２つのピークは繊維先端近く
の物理特性を示している。同様に対応する他の２つのピ
ークを参照特性114として示しているが，特性112の２つ
のピークは特性114で示した２つのピークよりも離れて
いる。ということは，同じ距離を移動するのに繊維前端
の方が後端よりも時間がかかつていると言うことを意味
する。この様にして繊維の前端はセンサ46aと46bを通過
するとき，繊維後端よりもゆつくり走ることとなる。２
つの信号の各々対応するピーク間の時間差を信号全体に
沿つて測ることによつて，いろいろな時点，場所におけ
る繊維の実際の速度を正確に求め,2つの測定の間の速度
と時間における変化に基づき，また速度の変化は加速度
に時間を乗じたものという知識に基づいてコンピユータ
94で加速戸を求めることができる。繊維の加速度は直線
的なものではなく僅かに放物線に近いことが判つた。し
かし加速度は充分に直線に近いので，前端速度，後端速
度を測り，これを平均して繊維の平均速度を求めること
によつて繊維の長さを正確に求めることができる。繊維
の長さを求めるためには，先ず繊維前端がセンサ46aか4
6bの前の特定点を通過する時間と後端が同じ点を通過す
る時間との間の時間差を求める。この時間差に平均速度
を乗ずることにより積は繊維の長さに等しくなる。
繊維速度を求める他の方法は，繊維の前端がセンサ46
aの前の１点からセンサ46bの１点まで移動する時間（繊
維前端時間）を求め，また繊維の後端が上記の点間を移
動する時間（繊維後端時間）を求める。そして繊維前端
時間と繊維後端時間の平均を求める。この場合には２つ
の測定点の間の距離を平均時間で除して繊維速度が求め
られる。繊維の加速は一定ではないので，平均した即ち
このようにして予測された繊維速度は，速度の計算に上
記何れの方法を採つたかによつて異なるが，何れにして
も一定速度であると仮定したり，速度を１度しか測定し
ないものよりはずつと正確である。また平均速度，繊維
速度あるいは繊維長さなどを予測するのに２つ又はそれ
以上の時間測定に基づいて他の数学的モデルを使うこと
もできよう。
aの前の１点からセンサ46bの１点まで移動する時間（繊
維前端時間）を求め，また繊維の後端が上記の点間を移
動する時間（繊維後端時間）を求める。そして繊維前端
時間と繊維後端時間の平均を求める。この場合には２つ
の測定点の間の距離を平均時間で除して繊維速度が求め
られる。繊維の加速は一定ではないので，平均した即ち
このようにして予測された繊維速度は，速度の計算に上
記何れの方法を採つたかによつて異なるが，何れにして
も一定速度であると仮定したり，速度を１度しか測定し
ないものよりはずつと正確である。また平均速度，繊維
速度あるいは繊維長さなどを予測するのに２つ又はそれ
以上の時間測定に基づいて他の数学的モデルを使うこと
もできよう。
再び図６にもどつて，信号102と104のグラフ下の面積
を積分したものは繊維の平均リボン幅によく対応するこ
とが判つた。換言すれば，センサ46a又は46bで発生する
信号の平均振幅は繊維の平均リボン幅に対応あるいは指
示する。かくして，コンピユータ94はセンサ46a又は46b
の内の何れかから受ける信号の平均振幅を計算しストア
して，平均リボン幅に対応するデータを生成する。コン
ピユータ94で１度繊維長さとリボン幅が求められると，
コンピユータ94は繊維の縦横比（長さ対リボン幅）を計
算し，これは１つの形状情報となる。またコンピユータ
94はセンサ46a,46bからの信号の平均周波数を記録す
る。周波数は繊維中の低周波的旋回の量を示すので，更
なる形状情報が得られる。
を積分したものは繊維の平均リボン幅によく対応するこ
とが判つた。換言すれば，センサ46a又は46bで発生する
信号の平均振幅は繊維の平均リボン幅に対応あるいは指
示する。かくして，コンピユータ94はセンサ46a又は46b
の内の何れかから受ける信号の平均振幅を計算しストア
して，平均リボン幅に対応するデータを生成する。コン
ピユータ94で１度繊維長さとリボン幅が求められると，
コンピユータ94は繊維の縦横比（長さ対リボン幅）を計
算し，これは１つの形状情報となる。またコンピユータ
94はセンサ46a,46bからの信号の平均周波数を記録す
る。周波数は繊維中の低周波的旋回の量を示すので，更
なる形状情報が得られる。
図６と図７では繊維56が光束34中でセンサ46aと46bの
前に存在することによつて電圧は上昇するように示し
た。実際にはセンサ46aと46bの前に繊維56が存在するこ
とによつてセンサ46a,46b上への光の量又は強度は減少
する。しかし例示を明確にするために制御エレクトロニ
クスは信号を逆さにし，センサ46a,46bからの減少する
信号を増加する方向の信号として，好ましくはオシロス
コープよりなるデイスプレイ92上に表示する。
前に存在することによつて電圧は上昇するように示し
た。実際にはセンサ46aと46bの前に繊維56が存在するこ
とによつてセンサ46a,46b上への光の量又は強度は減少
する。しかし例示を明確にするために制御エレクトロニ
クスは信号を逆さにし，センサ46a,46bからの減少する
信号を増加する方向の信号として，好ましくはオシロス
コープよりなるデイスプレイ92上に表示する。
図５に示したシステムは１本ずつ綿繊維の特性を測る
のに特に適している。綿繊維は非常に複雑なのでその断
面的特性を記述するのに多数のパラメータが使われてき
た。ここの議論に関係あるものとしては,Dr＝リボン幅,
A＝断面積（中空を含むもの，含まぬもの），Θ＝円形
度（Ａを同一周長Ｐを持つ円の面積で割つたもの）,Mic
＝マイクロネアによる空気流透過度。その他のパラメー
タとしては,F＝繊度あるいは綿密度でgm/km＝texで測ら
れるもの,M＝成熟度などがある。成熟度はいくつかの方
法で測られるが，何れも収穫時の繊維の細胞膜の厚さｔ
で植物学的成熟度に関連づけたものである。基本的な繊
維物理からみればＦ＝pAで，ここにｐはセルローズ密度
gm/cm3で，Θは最も直接的な成熟度Ｍの測度である。従
つてＦはＡに比例し，ΘはＭに比例する。
のに特に適している。綿繊維は非常に複雑なのでその断
面的特性を記述するのに多数のパラメータが使われてき
た。ここの議論に関係あるものとしては,Dr＝リボン幅,
A＝断面積（中空を含むもの，含まぬもの），Θ＝円形
度（Ａを同一周長Ｐを持つ円の面積で割つたもの）,Mic
＝マイクロネアによる空気流透過度。その他のパラメー
タとしては,F＝繊度あるいは綿密度でgm/km＝texで測ら
れるもの,M＝成熟度などがある。成熟度はいくつかの方
法で測られるが，何れも収穫時の繊維の細胞膜の厚さｔ
で植物学的成熟度に関連づけたものである。基本的な繊
維物理からみればＦ＝pAで，ここにｐはセルローズ密度
gm/cm3で，Θは最も直接的な成熟度Ｍの測度である。従
つてＦはＡに比例し，ΘはＭに比例する。
実験的にまた技術的に図５のシステムについて次のよ
うな結論が引出せる。
うな結論が引出せる。
１ センサ52の前方散乱信号（Vs）は繊維幅よりも繊維
の表面積の方により高い相関を持つ， ２ センサ46a又は46bの何れの減光モードの信号（Ve）
は逆に繊維の表面積よりも繊維幅の方により高い相関を
持つ， ３ VsとVeの相関は低く，従つて繊維の断面のパラメー
タには部分的に独立なデータを与える。
の表面積の方により高い相関を持つ， ２ センサ46a又は46bの何れの減光モードの信号（Ve）
は逆に繊維の表面積よりも繊維幅の方により高い相関を
持つ， ３ VsとVeの相関は低く，従つて繊維の断面のパラメー
タには部分的に独立なデータを与える。
これらの結論の一部に基づいてVsとVeの繊度（Ｆ）の
成熟度（Ｍ）に関連するデータを提供するのに使えるか
も知れないと言うことになつた。この関連を評価するた
めAFIS1のデータをイメージアナライザとマイクロネア
法によるデータと比較した。判つたことはイメージアナ
ライザ，マイクロネア及びAFIS1のデータは次の関係を
持つ： Mic＝0.679ｓ−5.505,r2＝0.84 （１） ・＝1.218Mic＋2.625,r2＝0.90 （２） 従つて，平均円形度（）と断面積（）を予測する１
つの手続きは次のようになる； 式（１）を用いAFIS1のVsデータによつてMicを予測す
る。予測されたMicの値と測定されたVeを式（２）に代
入しを予測する。この様にしてとMicについて計算
された値を用い次式を解いてを求めることができる； ・＝0.450Mic2＋16.081Mic＝3.591 （３） ＦはＡに比例するのではまた繊度の測度ともなる。
またＭはΘに比例するのでは成熟度Ｍの測度ともな
る。
成熟度（Ｍ）に関連するデータを提供するのに使えるか
も知れないと言うことになつた。この関連を評価するた
めAFIS1のデータをイメージアナライザとマイクロネア
法によるデータと比較した。判つたことはイメージアナ
ライザ，マイクロネア及びAFIS1のデータは次の関係を
持つ： Mic＝0.679ｓ−5.505,r2＝0.84 （１） ・＝1.218Mic＋2.625,r2＝0.90 （２） 従つて，平均円形度（）と断面積（）を予測する１
つの手続きは次のようになる； 式（１）を用いAFIS1のVsデータによつてMicを予測す
る。予測されたMicの値と測定されたVeを式（２）に代
入しを予測する。この様にしてとMicについて計算
された値を用い次式を解いてを求めることができる； ・＝0.450Mic2＋16.081Mic＝3.591 （３） ＦはＡに比例するのではまた繊度の測度ともなる。
またＭはΘに比例するのでは成熟度Ｍの測度ともな
る。
図５において，実際上コンピユータ94は各繊維に対し
上述した繊維長，リボン幅の様な他の情報に加えVsとVe
を記録する。サンプル中の全繊維が試験された後，コン
ピユータ94は適切な計算により，,Micなどを，必要
なときはVsとVeを用いて計算する。
上述した繊維長，リボン幅の様な他の情報に加えVsとVe
を記録する。サンプル中の全繊維が試験された後，コン
ピユータ94は適切な計算により，,Micなどを，必要
なときはVsとVeを用いて計算する。
図８には本発明の他の実施例を示す。ここでは１対の
後方散乱センサ100と102が光束34が繊維56で後方散乱さ
れた光を受けるように配置されている。図８で光源33は
色測定に都合の良いように白色光（広範囲の波長分布を
持つ）の平行光束34を与える。フイルタ104が検出器100
とレンズ106の前に置かれ，レンズ106がフイルタ104を
通つた光を検出器100上に集光するように配置されてい
る。同様にフイルタ108が検出器102の前に配置され，レ
ンズ110はフイルタ108を通つた光を検出器102上に集光
するよう配置されている。フイルタ112がセンサ46aと46
bの前に配置され，フイルタ114がセンサ52の前に配置さ
れる。かくして図８の実施例におけるすべてのセンサ，
検出器はフイルタを通して受光する。
後方散乱センサ100と102が光束34が繊維56で後方散乱さ
れた光を受けるように配置されている。図８で光源33は
色測定に都合の良いように白色光（広範囲の波長分布を
持つ）の平行光束34を与える。フイルタ104が検出器100
とレンズ106の前に置かれ，レンズ106がフイルタ104を
通つた光を検出器100上に集光するように配置されてい
る。同様にフイルタ108が検出器102の前に配置され，レ
ンズ110はフイルタ108を通つた光を検出器102上に集光
するよう配置されている。フイルタ112がセンサ46aと46
bの前に配置され，フイルタ114がセンサ52の前に配置さ
れる。かくして図８の実施例におけるすべてのセンサ，
検出器はフイルタを通して受光する。
フイルタ104,108,112,114は制御エレクトロニクス86
とコンピユータ94によつてライン116,118,120,122で制
御される。これらのラインから信号を与えることによつ
て，制御エレクトロニクス86はフイルタ104,08,112,114
の偏光性と周波数応答性を制御する。この様にして，図
８の装置は繊維56で生ずる偏光特性と色特性を前方散乱
モード（フイルタ114とセンサ52），減光モード即ちほ
ぼ零度前方散乱モード（センサ46a,46bとフイルタ112）
及び後方散乱モード（フイルタ104,108とセンサ100,10
2）で観測するよう運転できる。これらのフイルタ全て
を色と偏光特性の情報を検出するのに用いることはでき
るが，綿繊維の“グレイネス”を観測するにはフイルタ
104と検出器110を用いるのが好ましく，綿繊維の“イエ
ロネス”を観測するにはフイルタ108と検出器102を用い
るのが好ましい。また偏光特性情報を観測するにはフイ
ルタ112と114及びセンサ46a,46b,52を用いるのが好まし
い。試験される各繊維についてのグレイネス，イエロネ
ス及び偏光性に関する情報は制御エレクトロニクスを通
つて伝達され，コンピユータ94にストアされる。
とコンピユータ94によつてライン116,118,120,122で制
御される。これらのラインから信号を与えることによつ
て，制御エレクトロニクス86はフイルタ104,08,112,114
の偏光性と周波数応答性を制御する。この様にして，図
８の装置は繊維56で生ずる偏光特性と色特性を前方散乱
モード（フイルタ114とセンサ52），減光モード即ちほ
ぼ零度前方散乱モード（センサ46a,46bとフイルタ112）
及び後方散乱モード（フイルタ104,108とセンサ100,10
2）で観測するよう運転できる。これらのフイルタ全て
を色と偏光特性の情報を検出するのに用いることはでき
るが，綿繊維の“グレイネス”を観測するにはフイルタ
104と検出器110を用いるのが好ましく，綿繊維の“イエ
ロネス”を観測するにはフイルタ108と検出器102を用い
るのが好ましい。また偏光特性情報を観測するにはフイ
ルタ112と114及びセンサ46a,46b,52を用いるのが好まし
い。試験される各繊維についてのグレイネス，イエロネ
ス及び偏光性に関する情報は制御エレクトロニクスを通
つて伝達され，コンピユータ94にストアされる。
上述の如く，本発明は繊維の速度の極めて正確な測定
を可能とするものであり，この速度を用いて，繊維の長
さを計算するのに適している。更に減光情報を用いて，
平均リボン幅が迅速に求められ，前方散乱光から表面デ
ータの信号が発生され，繊維の表面特性が示される。特
に表面データ信号（Vs）は直接マイクロネアと関連づけ
られ，式（１），（２），（３）を用いてとが計算
される。このようにして本発明は迅速にサンプルからの
単繊維の分析に有効であり，また各繊維の多くの特性が
測定されるので，多変量データがコンピユータで生成さ
れる。例えば１つのサンプルに対する長さ分布に加え
て，コンピユータはそのサンプルに対して長さ対直径の
分布も計算できるし，また色，形状，マイクロネア，
，あるいは他の測定された如何なる特性をベースに
した多変量分布を計算することもできる。
を可能とするものであり，この速度を用いて，繊維の長
さを計算するのに適している。更に減光情報を用いて，
平均リボン幅が迅速に求められ，前方散乱光から表面デ
ータの信号が発生され，繊維の表面特性が示される。特
に表面データ信号（Vs）は直接マイクロネアと関連づけ
られ，式（１），（２），（３）を用いてとが計算
される。このようにして本発明は迅速にサンプルからの
単繊維の分析に有効であり，また各繊維の多くの特性が
測定されるので，多変量データがコンピユータで生成さ
れる。例えば１つのサンプルに対する長さ分布に加え
て，コンピユータはそのサンプルに対して長さ対直径の
分布も計算できるし，また色，形状，マイクロネア，
，あるいは他の測定された如何なる特性をベースに
した多変量分布を計算することもできる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チユー，ユエ―テイー アメリカ合衆国 テネシー37923 ノツ クスヴイル プレインフイールド ロー ド 620 (56)参考文献 特開 昭49−58865（ＪＰ，Ａ) 仏国特許2408117（ＦＲ，Ｂ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 15/02 G01B 11/02 G01B 11/10 G01N 21/49
Claims (11)
- 【請求項１】繊維，ネツプ又は夾雑物の大きさに対比可
能な大きさを持つ単独の存在（12）を移送し，分類し，
存在物の特性を測定する装置であつて， 存在物（56）を移送する第１の導管（16）， 第１の導管（16）へ存在物を一度に１つずつ供給する手
段（14）， 第１の導管（16）内に流体流（51）を生じる手段（2
6）， 第１の導管（16）に接続されて存在物を加速するノズル
（30）， 第１の導管（16）からの存在物を受けて移送する第２の
導管（24）， 第１の導管（16）と第２の導管（24）との間に形成され
る空隙， 第１の導管（16）及び第２の導管（24）の端部を挿入さ
れかつ存在物及び流体流により横断されるこの空隙を含
むサンプル室（18,36）， 空隙において流体流を横断しかつ流体流中の存在物及び
存在物を検出する光センサ手段に当たる光束（34）を放
射する光ソースを含んでいるものにおいて， 光センサ手段が，空隙において存在物の移動経路に対し
て平行な方向に互いに離れて設けられる上流側センサ
（46a）及び下流側センサ（46b）を含み， センサが，存在物による光の減光に感じるように光のソ
ースへ向けられ，各センサが出力信号を供給し， 各存在物の前端及び後端が各センサを通過する時点を求
めるためこれらのセンサからの出力信号を使用するコン
ピユータ手段（94）が設けられ， コンピユータ手段（94）が，存在物の前端及び後端がセ
ンサの１つを通過する時点の間の時間差を計算し，これ
らの時点及びセンサの間隔から，存在物の前端速度及び
後端速度を計算し，これから存在物の平均速度を計算
し，前記の時間差に存在物の平均速度を乗算して，存在
物の長さを求める ことを特徴とする，繊維又はその他の試料の存在物を測
定する電気光学装置。 - 【請求項２】繊維，ネツプ又は夾雑物の大きさに対比可
能な大きさを持つ単独の存在物（12）を移送し，分類
し，存在物の特性を測定する装置であつて， 存在物（56）を移送する第１の導管（16）， 第１の導管（16）へ存在物を一度に１つずつ供給する手
段（14）， 第１の導管（16）内に流体流（51）を生じる手段（2
6）， 第１の導管（16）に接続されて存在物を加速するノズル
（30）， 第１の導管（16）からの存在物を受けて移送する第２の
導管（24）， 第１の導管（16）と第２の導管（24）との間に形成され
る空隙， 第１の導管（16）及び第２の導管（24）の端部を挿入さ
れかつ存在物及び流体流により横断されるこの空隙を含
むサンプル室（18,36）， 空隙において流体流を横断しかつ流体流中の存在物及び
存在物を検出する光センサ手段に当たる光束（34）を放
射する光ソースを含んでいるものにおいて， 光センサ手段が，空隙において存在物の移動経路に対し
て平行な方向に互いに離れて設けられる上流側センサ
（46a）及び下流側センサ（46b）を含み， センサが，存在物による光の減光に感じるように光のソ
ースへ向けられ，各センサが出力信号を供給し， 各存在物の前端及び後端が各センサを通過する時点を求
めるためこれらのセンサからの出力信号を使用するコン
ピユータ手段（94）が設けられ， コンピユータ手段（94）が，存在物の前端及び後端がセ
ンサの１つを通過する時点の間の時間差を計算し，存在
物の前端及び後端が上流側センサから下流側センサへ移
動するための前端時間及び後端時間を求め，この前端時
間と後端時間との間の平均時間をとり，センサの間隔を
この平均時間で割算することにより存在物の平均速度を
求め，前記の時間差に存在物の平均速度を乗算すること
により，存在物の長さを求める， ことを特徴とする，繊維又はその他の試料の存在物を測
定する電気光学装置。 - 【請求項３】上流側センサ及び下流側センサが，平行光
線の光束から光を受けて減光信号（Ve）を発生するサン
プル室に接近して配置されている，請求項１又は２に記
載の装置。 - 【請求項４】光センサ手段が，サンプル室に接近して配
置された別の光センサ（52）を含み，サンプル室を通過
する存在物により散乱される前方光を受けて散乱信号
（Vs）を発生するように位置せしめられている，請求項
３に記載の装置。 - 【請求項５】サンプル室を通過する各存在物の平均直径
を減光に基いて計算する手段を含んでいる，請求項１又
は２に記載の装置。 - 【請求項６】サンプル室を通過する存在物に対応する表
面性質データを発生する散乱信号に応答する手段を含ん
でいる，請求項４に記載の装置。 - 【請求項７】光センサが，光束の方向に対して約40゜の
散乱角で存在物により前方へ散乱される光を受けるよう
に構成されかつ配置されている，請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】センサが光束の方向に対して30゜ないし50
゜の散乱角で存在物により前方へ散乱される光を受ける
ように構成されかつ配置されている，請求項６に記載の
装置。 - 【請求項９】光散乱信号（Vs）及び減光信号（Ve）に基
いて円形度を計算する手段を含んでいる，請求項４に記
載の装置。 - 【請求項１０】光散乱信号（Vs）及び減光信号（Ve）に
基いて平均断面積を計算する手段を含んでいる，請求項
４に記載の装置。 - 【請求項１１】コンピユータ手段が，各存在物の前端及
び後端が各センサを通過する時点に基いて各存在物の加
速度を求める，請求項１又は２に記載の装置。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US493,961 | 1990-03-14 | ||
| US07/493,961 US5270787A (en) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | Electro-optical methods and apparatus for high speed, multivariate measurement of individual entities in fiber or other samples |
| PCT/US1991/001650 WO1991014169A1 (en) | 1990-03-14 | 1991-03-12 | Electro-optical methods and apparatus for high speed, multivariate measurement of individual entities in fiber or other samples |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07500660A JPH07500660A (ja) | 1995-01-19 |
| JP3211089B2 true JP3211089B2 (ja) | 2001-09-25 |
Family
ID=23962430
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50621291A Expired - Fee Related JP3211089B2 (ja) | 1990-03-14 | 1991-03-12 | 繊維又はその他の試料の単独の存在物を測定する電気光学装置 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5270787A (ja) |
| EP (1) | EP0519975B1 (ja) |
| JP (1) | JP3211089B2 (ja) |
| AU (1) | AU649028B2 (ja) |
| DE (1) | DE69123246T2 (ja) |
| ES (1) | ES2094221T3 (ja) |
| WO (1) | WO1991014169A1 (ja) |
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| US5430301A (en) * | 1990-03-14 | 1995-07-04 | Zellweger Uster, Inc. | Apparatus and methods for measurement and classification of generalized neplike entities in fiber samples |
| US5539515A (en) * | 1990-03-14 | 1996-07-23 | Zellweger Uster, Inc. | Apparatus and methods for measurement and classification of trash in fiber samples |
| US5410401A (en) * | 1990-03-14 | 1995-04-25 | Zellweger Uster, Inc. | Methods and apparatus for mechanically and electronically correcting presentation of entities in a fluid flow |
| JP3070786B2 (ja) * | 1990-11-22 | 2000-07-31 | 株式会社佐竹製作所 | 粒体分析方法およびその装置と該装置による粉砕機ロール間隙調節装置 |
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| US5394480A (en) * | 1991-09-19 | 1995-02-28 | Zellweger Uster, Inc. | Topological map maker |
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| EP0606620B1 (en) * | 1993-01-11 | 2000-02-09 | Zellweger Uster, Inc. | Apparatus and methods for measurement and classification of trash in fiber samples |
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