JP6394825B1 - 測定装置および測定方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】シート状の測定対象物の物理量を精度よく測定する測定装置。
【解決手段】シート状の測定対象物の物理量を測定する測定装置であって、測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、第１面に対向する第１開口を有し、物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない第１積分球と、測定対象物の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、測定対象物を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、第１積分球の内部に光を照射する光源と、第２積分球の内部の光の強度を検出する光検出部と、光検出部が検出した光の強度に基づいて、測定対象物の物理量を算出する算出部とを備える測定装置を提供する。
【選択図】図８

Description

本発明は、測定装置および測定方法に関する。
従来、測定対象物に光を照射し、反射光および透過光を検出することにより、当該測定対象物の透過率等を測定していた。このような透過率等の物理量を精度よく測定すべく、積分球を用いて反射光および透過光を測定することが知られていた（例えば、特許文献１および２を参照）。また、互いに光波長が異なる参照光および測定光を測定対象物に照射することが知られていた（例えば、特許文献３および４を参照）。
特許文献１ 特開２００４−３６１１４９号公報
特許文献２ 特開２０１２−６３３３３号公報
特許文献３ 特開昭５６−１６８５０２号公報
特許文献４ 特開２０１６−９５２５８号公報
しかしながら、測定対象物が複屈折性を有する場合等は、反射光に干渉が発生してしまい、物理量を正確に測定することが困難になることがあった。
本発明の第１の態様においては、シート状の測定対象物の物理量を測定する測定装置であって、測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、第１面に対向する第１開口を有し、物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない第１積分球と、測定対象物の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、測定対象物を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、第１積分球の内部に光を照射する光源と、第２積分球の内部の光の強度を検出する光検出部と、光検出部が検出した光の強度に基づいて、測定対象物の物理量を算出する算出部とを備える測定装置を提供する。
本発明の第２の態様においては、シート状の測定対象物の物理量を測定する測定方法であって、第１積分球の内部に光を照射する段階と、第２積分球の内部の光の強度を検出する段階と、検出する段階において検出した光の強度に基づいて、測定対象物の物理量を算出する段階とを備え、第１積分球は、測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、第１面に対向する第１開口を有し、物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられず、第２積分球は、測定対象物の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、測定対象物を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する測定方法を提供する。
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
本実施形態に係る測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。 本実施形態に係る測定対象物１０に測定光がブリュースター角で入射した例を示す。 本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の第１例を示す。 図３に示す測定対象物１０の透過特性の一例を示す。 本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の第２例を示す。 図５に示す測定対象物１０の透過特性の一例を示す。 本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の分布の一例を示す。 本実施形態に係る測定ヘッド１２０の構成例を測定対象物１０と共に示す。 本実施形態に係る測定対象物１０の吸収スペクトルの一例を示す。 本実施形態に係る光源部２２０の構成例を示す。 本実施形態に係る測定ヘッド１２０の変形例を示す。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１は、本実施形態に係る測定装置１００の構成例を測定対象物１０と共に示す。測定対象物１０は、シート状の形状を有してよい。測定対象物１０は、例えば、数μｍから数ｍｍ程度の厚さを有する。また、測定対象物１０は、例えば、予め定められた幅を有する。また、測定対象物１０は、長さ方向に連続した形状でよい。測定対象物１０は、例えば、長さ方向に延伸する。測定対象物１０は、例えば、数ｍ程度の幅を有する。図１は、測定対象物１０がＹ方向において予め定められた幅を有し、Ｘ方向が長さ方向である例を示す。また、測定対象物１０は、例えば、紙、樹脂（ＰＥＴ等）の材料を少なくとも有する。
本実施形態に係る測定装置１００は、測定対象物１０の表面および裏面の反射光強度を用いずに、このようなシート状の測定対象物１０の物理量を測定する。本実施形態において、測定装置１００は、測定対象物１０の物理量として厚みを検出する例を説明する。測定装置１００は、フレーム１１０と、測定ヘッド１２０と、ヘッド移動部１３０と、対象物移動部１４０とを備える。
フレーム１１０は、測定対象物１０を通過させる開口部を有する。図１は、フレーム１１０の位置が固定され、測定対象物１０がＸ方向に搬送される例を示す。フレーム１１０は、開口部内を通過する測定対象物１０の物理量を測定可能となるように、当該開口部の内部に測定ヘッド１２０が取り付けられる。
測定ヘッド１２０は、光源および光検出器等の光学部品を有し、測定対象物１０の物理量を光学的に測定する。測定ヘッド１２０は、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４を有する。第１ヘッド１２２は測定対象物の第１面側に設けられ、第２ヘッド１２４は測定対象物の第１面とは反対側の第２面側に設けられる。図１は、測定対象物１０の＋Ｚ方向を向く面を第１面とし、−Ｚ方向を向く面を第２面とした例を示す。
第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４は、測定対象物１０を挟んで対向するように設けられる。即ち、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４は、いずれか一方から測定対象物１０に測定光を照射した場合に、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４の他方により測定対象物１０を通過した測定光を検出可能に配置される。このような測定ヘッド１２０による物量の検出については後述する。
ヘッド移動部１３０は、測定対象物１０の搬送方向とは略垂直方向に測定ヘッド１２０を移動させる。即ち、ヘッド移動部１３０は、測定ヘッド１２０を幅方向に移動させる。言い換えると、ヘッド移動部１３０は、測定ヘッド１２０をＹ方向に移動可能にフレーム１１０に固定する。ヘッド移動部１３０は、第１ヘッド移動部１３２および第２ヘッド移動部１３４を有する。
第１ヘッド移動部１３２は、測定対象物の第１面側において、第１ヘッド１２２を幅方向に移動させる。第２ヘッド移動部１３４は、測定対象物の第２面側において、第２ヘッド１２４を幅方向に移動させる。第１ヘッド移動部１３２および第２ヘッド移動部は、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４が測定対象物１０を挟んで対向させたまま、幅方向に移動させる。これにより、測定ヘッド１２０は、ヘッド移動部１３０によって移動しつつ、測定対象物１０の測定を継続可能であることが望ましい。
対象物移動部１４０は、測定対象物１０を長さ方向に送る。図１の例は、矢印で示すように、対象物移動部１４０による測定対象物１０の搬送方向がＸ方向と略平行である。対象物移動部１４０は、例えば、測定対象物１０の第１面および／または第２面にローラー等を有し、測定対象物１０を搬送する。また、対象物移動部１４０は、測定対象物１０をローラー等によって巻き取ることにより、当該測定対象物１０を搬送してもよい。
以上のヘッド移動部１３０および対象物移動部１４０は、連動する移動部として機能してよい。即ち、移動部は、測定ヘッド１２０を測定対象物１０に対して面方向に相対的に移動させる。移動部は、例えば、測定対象物１０を長さ方向に移動させつつ、測定ヘッド１２０を測定対象物１０の幅方向に往復移動させる。これにより、移動部は、測定対象物１０の面方向において、相対的にジグザグに測定ヘッド１２０を移動させてよい。これにより、測定ヘッド１２０は、測定対象物１０の任意の位置の物理量を測定可能であることが望ましい。
図１は、測定対象物１０の面方向において、測定ヘッド１２０の相対的な移動方向を測定ライン１２として示した。測定ヘッド１２０は、このような測定ライン１２における測定対象物１０の物理量を測定する。移動部は、測定対象物１０の測定ヘッド１２０が測定している間に、当該測定ヘッド１２０を測定対象物１０に対して相対的に連続移動させることが望ましい。
なお、本実施形態に係る測定装置１００が、ヘッド移動部１３０および対象物移動部１４０を備える例を説明したが、これに限定されることはない。例えば、測定装置１００は、簡易的に、ヘッド移動部１３０および対象物移動部１４０のうち、いずれか一方を備えてもよい。また、測定装置１００は、複数の測定ヘッド１２０を備えてもよい。この場合、測定装置１００は、複数の測定ヘッド１２０をそれぞれ移動させるヘッド移動部１３０を備えてよい。また、測定装置１００は、測定対象物１０を移動させる対象物移動部１４０に代えて、フレーム１１０を移動させるフレーム移動部を備えてもよい。
以上のような測定装置１００において、例えば、第１ヘッド１２２から測定光を測定対象物１０に照射する場合、測定対象物１０の表面からの反射光が第１ヘッド１２２に向かい、測定対象物１０を透過した透過光が第２ヘッド１２４に向かうことになる。このような反射光および透過光に基づき、測定対象物１０の測定光の光吸収量、光吸収率、光吸収係数、および光透過率、ならびに、測定対象物１０の水分率、厚み、および坪量といった、種々の物理量を測定することができる。
例えば、測定光の強度をＩＩＮ、反射光強度をＩＲＥＦ、透過光強度をＩＴＲとすると、測定対象物１０による測定光の光吸収量ＩＡＢＳ、光吸収率ＣＡＢＳ、および光透過率ＣＴＲは、次式で示される。
（数１）
ＩＡＢＳ＝（ＩＩＮ−ＩＲＥＦ）−ＩＴＲ
ＣＡＢＳ＝ＩＡＢＳ／（ＩＩＮ−ＩＲＥＦ）
ＣＴＲ＝ＩＴＲ／（ＩＩＮ−ＩＲＥＦ）
また、測定対象物１０の厚みをｔとし、光吸収係数をαとすると、次式が成立する。
（数２）
（ＩＩＮ−ＩＲＥＦ）ｅｘｐ（−αｔ）＝ＩＴＲ
そこで、第１ヘッド１２２に反射光を検出する光検出器を、第２ヘッド１２４に透過光を検出する光検出器をそれぞれ設けて、反射光強度ＩＲＥＦおよび透過光強度ＩＴＲをそれぞれ検出して、種々の物理量を測定することが知られていた。なお、測定光の強度ＩＩＮは、第１ヘッド１２２の光検出器によって検出してもよい。これに代えて、光源に供給する電流および／または電圧等と、光出力との関係を予め観測することにより、電流および／または電圧等の供給量に応じた測定光の強度ＩＩＮを換算してもよい。
しかしながら、測定対象物１０の反射光強度が大きくなると、干渉が発生して反射光の強度が変動してしまうことがある。即ち、反射光強度ＩＲＥＦの検出結果と実際に反射された光の強度との間に誤差が生じてしまうことがある。そこで、測定対象物１０に対する測定光の入射角をブリュースター角で入射させることで、反射光の発生を抑制し、このような干渉の影響を低減できることが知られている。しかしながら、測定対象物１０が複屈折性を有する場合、測定対象物１０の表面では反射光の発生を抑制できるが、裏面側において反射が発生することがある。ここで、複屈折性とは、物質内部に入射した直線偏光の一部が偏光軸の回転により楕円偏光に変わる性質である。
図２は、本実施形態に係る測定対象物１０に測定光がブリュースター角で入射した例を示す。図２は、測定対象物１０が複屈折性を有することにより、Ｐ偏光の測定光がブリュースター角で入射したにもかかわらず、干渉が発生する例を示す図である。測定対象物１０の表面から入射する測定光は、測定対象物１０を透過して測定対象物１０の裏面に達する。測定対象物１０が複屈折性を有すると、測定対象物１０の裏面においてＰ偏光の測定光の一部が楕円偏光に変わり、当該楕円偏光の光の一部が反射する。ブリュースター角で測定光を入射させても、このような反射によって測定対象物１０の表面および裏面で干渉等が発生し、物理量の測定結果が不自然な挙動を示すことがある。
また、ＰＥＴの多くは２軸延伸によって生産される。２軸延伸とは熱可塑性樹脂（プラスチック）を縦および横方向に引き伸ばす（延伸する）ことである。測定対象物１０は、このように延伸することにより薄膜化が可能となる。また、各軸方向の延伸する力を制御して分子配向を調整することで、測定対象物１０に機械的強度および／または光学特性を付与することができる。
このように、測定対象物１０の両端（耳端）をつかんで引き伸ばすと、分子配向の方向と強さが幅方向で変化する現象（ボーイング現象）が生じることがある。例えば、測定対象物１０の延伸前の原反に直線を引いた場合、当該直線は、延伸後の測定対象物１０において円弧状に変形することがある。このようなボーイング現象が生じると、測定対象物１０の表面上では光学特性が異なる分布を持つことになる。この場合、反射の影響を低減するように測定光の入射角を設定しても、当該分布に応じて反射率等が異なることになる。即ち、測定対象物１０に対して一様なブリュースター角で測定光を入射させることが困難になることがあった。
図３は、本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の第１例を示す。第１例の配向方向は、Ｘ方向と略平行な方向である例を示す。例えば、図３に示す測定対象物１０の配向角を０度とする。
図４は、図３に示す測定対象物１０の透過特性の一例を示す。図４の横軸は、測定対象物１０に入射する光の波長（１．６７〜２．５０μｍ）を示し、縦軸は透過率［％］を示す。なお、測定対象物１０に入射する光はＰ偏光の光である。図４は、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy、フーリエ変換赤外分光法）による透過特性の測定結果の例を示す。
図５は、本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の第２例を示す。第２例の配向方向は、図３に示す測定対象物１０の配向方向を略４５度旋回させた例を示す。例えば、図５に示す測定対象物１０の配向角を４５度とする。
図６は、図５に示す測定対象物１０の透過特性の一例を示す。図４と同様に、図６の横軸は、測定対象物１０に入射する光の波長（１．６７〜２．５０μｍ）を示し、縦軸は透過率［％］を示す。なお、測定対象物１０に入射する光はＰ偏光の光である。図４と同様に、図６は、ＦＴＩＲ（Fourier Transform Infrared Spectroscopy、フーリエ変換赤外分光法）によるに透過特性の測定結果の例を示す。
図４および図６は、測定対象物１０に入射する光が、ともにブリュースター角で入射した例である。図４および図６を比較することにより、測定対象物１０の旋回によって、干渉の発生あるいは抑制の状態が異なることがわかる。このように、測定対象物１０の配向角に応じて、当該測定対象物１０の干渉の度合いが変化することがわかる。
図７は、本実施形態に係る測定対象物１０の配向方向の分布の一例を示す。図７は、２軸延伸された測定対象物１０の幅方向（Ｙ方向）の面内における屈折率楕円の模式図の一例を示す。測定対象物１０は、２軸延伸されることにより、一の幅方向において異なる力および方向で延伸することがあり、配向角に違いが現れる。この場合、例えば、幅方向にかけて同じ入射角で測定光を入射させても、測定対象物１０上の幅方向の位置に応じて、干渉の発生具体に違いが現れる。このように、ボーイング現象が生じる場合、図４および図６で示したように、光学特性が変化してしまう傾向が現れる。
以上の例は、複屈折性を有する測定対象物１０の測定結果の一例であるが、測定対象物１０の表面および／または裏面に散乱光が発生する場合も、同様に、測定結果が不自然な挙動を示すことがある。即ち、測定対象物１０の表面および／または裏面からの反射光は、干渉によって大きく変動することがある。したがって、例えば、（数１）式および（数２）式のように、反射光強度ＩＲＥＦを用いて物理量を算出しても、実際の物理量から誤差が生じることがある。
例えば、透過光強度等を０．１％程度の誤差で測定したくても、干渉によって反射光強度ＩＲＥＦは数％程度変動することがあるので、大きな問題となることがある。そこで、本実施形態に係る測定装置１００は、積分球を用いて測定光を測定対象物１０に照射することにより、このような干渉の発生を抑制する。そして、測定装置１００は、干渉を抑制した上で、透過光強度ＩＴＲの検出結果に基づき、測定対象物１０の物理量を精度よく測定する。このような測定装置１００の測定ヘッド１２０について次に説明する。
図８は、本実施形態に係る測定ヘッド１２０の構成例を測定対象物１０と共に示す。測定ヘッド１２０は、図１で説明したように、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４を有する。また、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４の間に測定対象物１０が配置される。測定ヘッド１２０は、第１積分球２１０と、光源部２２０と、遮蔽板２２２と、第２積分球２３０と、光検出部２４０と、遮蔽板２４２とを備える。また、測定装置１００は、算出部２５０を更に備える。
第１積分球２１０は、測定対象物１０の第１面に対してギャップを有する位置に設けられる。第１積分球２１０は、測定対象物１０とは接触しない位置に配置されることが望ましい。第１積分球２１０は、第１面に対向する第１開口を有する。第１積分球２１０は、球の一部を平面で切断した形状を有し、切断面が第１開口として形成されてよい。第１積分球２１０の第１開口の開口面は、円形状でよい。また、第１積分球２１０の第１開口は、当該第１積分球２１０の球の中心と第１面との間に位置してよい。即ち、第１積分球２１０の外形の形状は、半球と比較して、表面積が大きく、球形状により近い形状でよい。
第１積分球２１０の内壁は、入力する光を反射して開口から測定対象物１０に向けて出力する。第１積分球２１０の内壁は、高反射率かつ拡散面が好適である。たとえば、荒らした粗面に金メッキした表面、または、荒らした粗面に炭酸バリウムのような高反射率かつ高拡散の材料を塗布した表面等が好適である。第１積分球２１０は、物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない。即ち、第１積分球２１０は、測定対象物１０からの反射光を測定するための光検出器が設けられない。なお、第１積分球２１０は、反射光以外の光、例えば、測定光強度等を検出するための光検出器が設けられてもよい。また、第１積分球２１０に光検出器が設けられ、反射光を検出したとしても、測定対象物１０の物理量算出には利用されなくてよい。
光源部２２０は、第１積分球２１０の内部に光を照射する。光源部２２０は、測定対象物１０に照射される測定光となる光を、第１積分球２１０の内部に照射する。光源部２２０は、第１積分球２１０の内部に設けられてよく、これに代えて、第１積分球２１０の外部に設けられてもよい。光源部２２０は、第１積分球２１０の外部に設けられる場合、第１積分球２１０の第１開口とは異なる開口から、光を照射してよい。光源部２２０は、例えば、赤外光を照射する。光源部２２０は、１または複数の波長の光を照射してよい。
遮蔽板２２２は、光源部２２０から照射された光の一部を遮蔽する。遮蔽板２２２は、光源部２２０から照射された光が、第１積分球２１０の内壁で反射されずに、測定対象物１０へとダイレクトに到達することを防止する。即ち、光源部２２０から照射された光は、第１積分球２１０の内壁で１回以上反射してから、測定対象物１０に照射される。これにより、第１ヘッド１２２は、種々の入射角で測定光を測定対象物１０に照射することができる。また、測定対象物１０に入射する角度を０度よりも大きくすることができ、測定対象物１０で吸収される光の量を増加させて、厚みの薄い測定対象物１０の測定精度を向上できる。なお、測定対象物１０の第１面に対して略垂直に光が入射する場合の入射角度を０度とした。
ここで、干渉の発生は、例えば、測定対象物１０の表面で反射した光と裏面で反射した光との光路差が、測定光の波長の（ｍ＋１／２）倍の場合に強め合うことと、ｍ倍の場合に弱め合うこととに起因する（ｍ＝０、１、２、・・・）。ここで、第１ヘッド１２２が種々の入射角で測定光を照射すると、測定対象物１０の表面および裏面で反射した光の光路差は、一定の値にはならず、種々の光路差が発生することになる。このような種々の光路差により、強め合う干渉と弱め合う干渉とが混在して平均化されるので、反射光全体の干渉の影響は低減することになる。
したがって、第１ヘッド１２２を用いることにより、測定対象物１０が複屈折性を有しても、表面および／または裏面で反射光を有しても、干渉の影響を抑制することができる。また、第１ヘッド１２２は、第１積分球２１０の多重反射により、反射光を再利用して、効率よく測定光を測定対象物１０に照射することができる。
第２積分球２３０は、測定対象物１０の第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられる。第２積分球２３０は、測定対象物１０とは接触しない位置に配置されることが望ましい。即ち、第１積分球２１０および第２積分球２３０は、予め定められた距離だけ離間した位置に設けられ、第１積分球２１０および第２積分球２３０の間のギャップ内に測定対象物１０が位置する。そして、移動部は、このような第１積分球２１０および第２積分球２３０を測定対象物１０に対して面方向に相対的に移動させる。
第２積分球２３０は、測定対象物１０を挟んで第１開口に対向する第２開口を有する。第２積分球２３０は、球の一部を平面で切断した形状を有し、切断面が第２開口として形成されてよい。第２積分球２３０の第２開口の開口面は、円形状でよい。また、第２積分球２３０の第２開口は、当該第２積分球２３０の球の中心と第２面との間に位置してよい。即ち、第２積分球２３０の外形の形状は、半球と比較して、表面積が大きく、球形状により近い形状でよい。
第２積分球２３０の形状は、第１積分球２１０の形状と相似する形状でよい。第２積分球２３０の形状は、第１積分球２１０の形状と略同一であってよく、これに代えて、異なる形状であってもよい。例えば、第２積分球２３０の第２開口は、第１積分球２１０の第１開口よりも大きく形成されてよい。第２積分球２３０の内壁は、入力する光を反射して光検出部２４０に照射する。第２積分球２３０の内壁は、高反射率かつ拡散面が好適である。たとえば、荒らした粗面に金メッキした表面、または、荒らした粗面に炭酸バリウムのような高反射率かつ高拡散の材料を塗布した表面等が好適である。
光検出部２４０は、第２積分球２３０の内部の光の強度を検出する。光検出部２４０は、第２積分球２３０の内部に設けられてよく、これに代えて、第２積分球２３０の外部に設けられてもよい。光検出部２４０は、第２積分球２３０の外部に設けられる場合、第２積分球２３０の第２開口とは異なる開口から、光を受光してよい。光検出部２４０は、フォトダイオード等といった、光等の電磁気的エネルギーを検出するセンサでよい。
遮蔽板２４２は、第２積分球２３０の内部で反射されて外部へと漏洩する光の少なくとも一部を反射して、再び第２積分球２３０の内部へと伝達する。光検出部２４０が受光する光の強度は、光を反射する第２積分球２３０と、測定対象物１０との間の相対位置に応じて変動することがある。例えば、第２積分球２３０の内部で反射された光が光検出部２４０で検出されずに第２積分球２３０の外部へと出力する光が、第２積分球２３０および測定対象物１０の間の相対位置（ギャップ、測定対象物１０の傾斜、皺等の測定対象物１０の表面状態等）に応じて変動する。そこで、遮蔽板２４２は、このような光を再び第２積分球２３０の内部へと伝達することで、光検出部２４０の受光量の変動を低減させる。
また、遮蔽板２４２の測定対象物１０に向く面は、測定対象物１０から第２積分球２３０に入射する光を測定対象物１０へと反射する。このような遮蔽板２４２からの反射光は、例えば、測定対象物１０を透過して第１積分球２１０に戻り、第１積分球２１０および／または遮蔽板２２２で反射され、測定対象物１０を透過してから再び第２積分球２３０に入射する。この場合、第２積分球２３０に再び入射する光は、測定対象物１０を３回透過するので、測定対象物１０による吸収量を増加させることができる。即ち、遮蔽板２２２および／または遮蔽板２４２により、第１積分球２１０および第２積分球２３０の間で測定光を複数回再利用することができ、また、再利用の回数に応じて、測定対象物１０の測定光の吸収量を増加させることができる。これにより、測定装置１００は、測定対象物１０が数μｍ程度の薄膜であっても、精度よく測定することができる。
なお、遮蔽板２４２の大きさと配置は、遮蔽板２２２の大きさと配置に対応するように設計されてよい。例えば、遮蔽板２４２および測定対象物１０の間の距離が、遮蔽板２２２および測定対象物１０の間の距離と略同一の場合、遮蔽板２４２のＸ方向およびＹ方向の長さは、遮蔽板２２２のＸ方向およびＹ方向の長さと略同一または短くてよい。
算出部２５０は、光検出部２４０が検出した光の強度に基づいて、測定対象物１０の物理量を算出する。算出部２５０は、例えば、既知の測定光の強度と光検出部２４０が検出した光の強度との関係を用いて、測定対象物１０の物理量を算出する。本実施形態において、算出部２５０は、物理量として測定対象物１０の厚みを算出する。この場合、算出部２５０は、記憶部２５２と、厚み算出部２５４とを有する。
記憶部２５２は、厚みが既知である基準対象物を第１開口および第２開口の間に配置した状態で検出された光強度と、基準対象物の厚みとを記憶する。なお、記憶部２５２が記憶する光強度は、予め定められた光強度の測定光を基準対象物に照射した場合に検出された光強度であることが望ましい。記憶部２５２は、例えば、このような光強度と基準対象物の厚みとの組み合わせを対応付けて記憶する。また、記憶部２５２は、異なる厚みの複数の基準対象物に対してそれぞれ検出された光強度を、当該基準対象物の厚みと対応付けて記憶することが望ましい。記憶部２５２は、複数の基準対象物の厚みおよび光強度の組み合わせを、テーブルで記憶してよい。
厚み算出部２５４は、測定対象物１０を第１開口および第２開口の間に配置した状態で検出された光強度と、基準対象物について記憶部２５２に記憶された光強度および厚みとに基づいて、当該測定対象物１０の厚みを算出する。厚み算出部２５４は、例えば、複数の基準対象物の厚みおよび光強度の組み合わせに基づいて、光強度に対する厚みの関係式を算出する。厚み算出部２５４は、最小二乗法等の回帰分析により、関係式を算出してよい。そして、厚み算出部２５４は、測定対象物１０を配置した場合に検出された光強度を当該関数に代入することで、当該測定対象物１０の厚みを算出する。なお、記憶部２５２は、厚み算出部２５４が算出した関係式を記憶してもよい。
以上の算出部２５０は、測定対象物１０の厚みを直接的に算出する例を説明したが、これに限定されることはない。算出部２５０は、例えば、測定対象物１０の坪量を算出してから、厚みに換算してもよい。この場合、記憶部２５２は、基準対象物の坪量を記憶してもよい。
以上のように、算出部２５０は、基準対象物の既知の物理量と測定対象物１０の透過光の強度とを用いて測定対象物１０の厚さを算出する。したがって、測定装置１００は、反射光の強度を用いずに、測定対象物１０の物理量を算出することができる。即ち、干渉等が発生することにより反射光強度が変動しても、測定装置１００は、精度よく測定対象物１０の物理量を測定できる。
また、測定装置１００は、積分球を用いて測定光を測定対象物１０に照射し、積分球を用いて透過光を検出するので、入射角をブリュースター角にして測定するような測定装置と比較して、容易な光学調整で精度よく測定できる。また、第１ヘッド１２２および第２ヘッド１２４の相対位置が変動しても（アライメント変動）、光軸のズレ等による影響が少ないので、オンライン測定等のリアルタイム性を有する測定に、容易に適用できる。
また、このようなオンライン測定は、測定中に測定ヘッド１２０および測定対象物１０の相対位置が変動するので、第１積分球２１０および第２積分球２３０の間のギャップ内において、測定対象物１０の位置が第１積分球２１０側または第２積分球２３０側へと（即ち、Ｚ方向に）、揺れ動くことがある（パスライン変動）。測定装置１００は、このような測定対象物１０の位置の変動が生じても、積分球を用いることで、光検出部２４０が受光する光強度の変動を低減でき、安定な測定結果を出力することができる。また、測定光を照射する側の第１積分球２１０に、反射光を検出する検出器を設けなくてもよいので、コストを低減させ、また、空間の自由度を向上させることができる。
以上の本実施形態に係る測定装置１００は、測定対象物１０の厚みに応じて変化する測定光の透過光、即ち、測定光の吸収量に応じて、当該測定対象物１０の厚みを測定する例を説明した。この場合、測定対象物１０は、当該測定対象物１０に含まれる材質に応じて、固有の吸収スペクトルを有する。測定対象物１０が、紙、樹脂（ＰＥＴ等）の材料を含む場合、赤外の波長帯域で固有の吸収スペクトルを有することが多い。したがって、光源部２２０は、赤外帯域の光を照射できることが望ましい。
図９は、本実施形態に係る測定対象物１０の吸収スペクトルの一例を示す。図９の横軸は波長を示し、縦軸は透過率を示す。図９において、透過率が小さくなる波長は、測定対象物１０の吸収が強い波長であることを示す。本実施形態に係る測定装置１００は、図９に示すような測定対象物１０の測定光の吸収の強さに基づいて、当該測定対象物１０の厚みを測定する。したがって、光源部２２０が照射する測定光の波長は、測定対象物１０の透過率が最も低くなる波長とすることが望ましい。
なお、測定装置１００は、測定対象物１０の測定光に対するヘイズ（濁り）、表面の反射率の変化、および外乱等により、測定対象物１０の厚みとは無関係に光検出部２４０が検出した光強度に変動が生じることがある。そこで、光源部２２０は、測定光とは異なる波長の参照光も照射してよい。この場合、光源部２２０は、測定対象物１０の吸収が強い波長帯域とは異なる波長の参照光を照射することが望ましい。図９は、測定光Ｍよりも波長の短い第１参照光Ｒ１と、測定光Ｍよりも波長の長い第２参照光Ｒ２とを、光源部２２０が照射する例を示す。
第１参照光Ｒ１および第２参照光Ｒ２は、測定光Ｍよりも測定対象物１０による吸収が弱い。即ち、第１参照光Ｒ１および第２参照光Ｒ２を光検出部２４０が検出した光強度に変動が生じた場合、当該変動の要因のほとんどは、測定対象物１０の厚みとは無関係なものである。したがって、第１参照光Ｒ１および第２参照光Ｒ２が測定対象物１０を透過した光の検出結果と、測定光Ｍが測定対象物１０を透過した光の検出結果とを比較することで、測定対象物１０の厚みとは無関係な光強度の変動成分を低減させることができる。
このように、３つの波長の光を測定対象物１０に照射して光強度の変動を精度良く測定する手法は、３波長測定として既知である。３波長測定において、測定光の強度をＭ、第１参照光および第２参照光の強度をそれぞれＲ１およびＲ２とすると、測定光および参照光の間の関係は、次式で示される。
（数３）
Ｉ０＝Ｍ／（ａ１・Ｒ１＋ａ２・Ｒ２）
ａ１＋ａ２＝１
ここで、Ｉ０は、測定対象物１０に入射する前の測定光強度および参照光強度の比率を示す。（数２）式と同様に、測定対象物１０の厚みをｔとし、光吸収係数をαとすると、次式が成立する。
（数４）
Ｉ＝Ｉ０・ｅｘｐ（−αｔ）
ここで、Ｉは、測定対象物１０を透過した後の測定光強度および参照光強度の比率を示す。このように、測定光および参照光を含めた（数４）式の形で、基準対象物および測定対象物１０の透過光の検出結果を比較することで、測定対象物１０の厚みとは無関係な光強度の変動を相殺して低減させることができる。以上のような３波長測定を実行する場合の光源部２２０について、次に説明する。
図１０は、本実施形態に係る光源部２２０の構成例を示す。図１０に示す光源部２２０は、測定光および参照光の波長を含む波長帯域を発光帯域とする光源から、光フィルタを用いて、測定光および参照光を切り出して照射する例を示す。光源部２２０は、光源３１０と、フィルタ部３２０と、回転制御部３３０とを有する。
光源３１０は、測定光および参照光の波長を含む波長帯域で発光する。光源３１０は、赤外帯域に発光帯域を有するハロゲンランプおよびＬＥＤ等の光源でよい。
フィルタ部３２０は、測定光および参照光にそれぞれ対応する複数のフィルタを含む。複数のフィルタは、予め定められた波長を通過させる光バンドパスフィルタでよい。フィルタ部３２０は、円板状に形成され、複数のフィルタが設けられる複数の貫通孔を含む。フィルタ部３２０は、例えば、測定光を通過させる第１フィルタ３２２を含む。また、フィルタ部３２０は、第１参照光を通過させる第２フィルタ３２４と、第２参照光を通過させる第３フィルタ３２６とを含む。
回転制御部３３０は、フィルタ部３２０を回転させて、複数のフィルタの配置を制御する。回転制御部３３０は、複数のフィルタのうち、光源部２２０が照射すべき光に対応するフィルタが光源３１０に対向するようにフィルタ部３２０を回転させる。例えば、光源部２２０が測定光を照射する場合、回転制御部３３０は、第１フィルタ３２２を光源３１０に対向させ、光源３１０が出力する光スペクトルのうち、測定光の波長の光を切り出して光源部２２０の外部へと出力させる。
このように、光源３１０の発光帯域から、照射すべき波長を光フィルタで切り出して照射できるので、異なる波長の複数の光を照射する光源部２２０を安価に構成することができる。以上の光源部２２０は、３つの波長の光をそれぞれ照射できる例を説明したが、これに限定されることはない。光源部２２０は、１つの波長、２つの波長、または４以上の波長の光を照射する光源であってもよい。光源部２２０は、照射すべき波長に対応する光フィルタをフィルタ部に設けることで、１または複数の波長の光を照射することができる。
また、図１０は、光源３１０がランプまたはＬＥＤ等の例を説明したが、これに限定されることはない。光源３１０は、予め定められた波長の光を出力するレーザ等を１または複数含んでもよい。また、光源３１０は、可変波長光源を含んでもよい。この場合、光源部２２０は、回転制御部３３０の代わりに、光源３１０から出力する波長を直接制御する制御部を有してよい。
なお、図１０に示すような光源部２２０は、回転制御部３３０がフィルタ部３２０を回転させることで、測定光および参照光の光強度を変調することができる。即ち、光源部２２０は、互いに光波長が異なる参照光および測定光のそれぞれを変調周波数で変調して、第１積分球２１０の内部に照射することができる。
この場合、光検出部２４０は、測定対象物１０を透過した変調光を受光することになる。そして、算出部２５０は、光検出部が検出した変調光の光強度を復調することで、参照光および測定光のそれぞれの光強度を算出する。算出部２５０は、光源部２２０より、変調周波数の情報を受け取り、復調してよい。これにより、測定装置１００は、参照光および測定光を同期検波することができ、雑音等の影響を低減させて、精度よく物理量を測定することができる。
なお、図１０に示すフィルタ部３２０は、第１フィルタ３２２、第２フィルタ３２４、および第３フィルタ３２６を１つずつ含む例を示す。この場合、フィルタ部３２０の１秒当たりの回転数ｋは、参照光および測定光の変調周波数ｋに相当することになる。
そこで、フィルタ部３２０は、第１フィルタ３２２、第２フィルタ３２４、および第３フィルタ３２６を２以上含んでもよい。例えば、フィルタ部３２０は、各フィルタをｎ個含んでよい。この場合、ｎ個の第１フィルタ３２２、ｎ個の第２フィルタ３２４、ｎ個の第３フィルタ３２６は、それぞれ円周方向に対して等間隔に配置される。フィルタ部３２０は、例えば、円周方向に３・ｎ個に分割され、第１フィルタ３２２、第２フィルタ３２４、および第３フィルタ３２６が、順に配置される。
これにより、フィルタ部３２０の１秒当たりの回転数ｋに対して、参照光および測定光の変調周波数をｎ倍のｎ・ｋにすることができる。即ち、測定装置１００は、より高周波数の変調を容易に実現することができる。
また、フィルタ部３２０は、互いに異なる数の第１フィルタ３２２、第２フィルタ３２４、および第３フィルタ３２６を含んでもよい。フィルタ部３２０は、例えば、ｎ個の第１フィルタ３２２、ｍ個の第２フィルタ３２４、ｌ個の第３フィルタ３２６を含んでよい。フィルタ部３２０は、例えば、半径方向に３分割して３つのリング状の領域を形成され、そして、第１のリング領域が円周方向にｎ分割され、第２のリング領域が円周方向にｍ分割され、第３のリング領域が円周方向にｌ分割されてよい。
これにより、ｎ個の第１フィルタ３２２を第１リング領域に、ｍ個の第２フィルタ３２４を第２リング領域に、ｌ個の第３フィルタ３２６を第３リング領域に、円周方向にそれぞれ等間隔に配置することができる。これにより、フィルタ部３２０の１秒当たりの回転数ｋに対して、参照光および２つの測定光の変調周波数を、それぞれ異なる周波数ｎ・ｋ、ｍ・ｋ、およびｌ・ｋにすることができる。即ち、光源部２２０は、互いに光波長が異なる参照光および測定光のそれぞれを互いに異なる変調周波数で変調した合成光を第１積分球２１０の内部に照射できる。
光検出部２４０は、互いに異なる周波数で変調された参照光および測定光の合成光が測定対象物１０を透過した光を受光することになる。この場合、算出部２５０は、光検出部２４０が検出した合成光の光強度を復調して参照光および測定光のそれぞれの光強度を算出する。そして、厚み算出部２５４は、参照光に対する測定光の減衰量に基づいて、測定対象物１０の物理量を算出する。
なお、算出部２５０は、測定光および２つの参照光に対して、それぞれ異なる周波数を用いて復調する。例えば、算出部２５０は、合成光を周波数ｎ・ｋで復調することにより、測定光の光強度を算出できる。また、算出部２５０は、合成光を周波数ｍ・ｋで復調することにより、第１参照光の光強度を算出できる。算出部２５０は、合成光を周波数ｌ・ｋで復調することにより、第２参照光の光強度を算出できる。
これにより、測定装置１００は、略同一の合成光の検出結果から、３つの光の光強度を算出できるので、リアルタイム性を向上させることができる。即ち、移動部は、測定対象物１０の物理量の算出に用いる光の強度を光検出部２４０が検出している間に、第１積分球２１０および第２積分球２３０を測定対象物１０に対して相対的に連続移動させて、物理量の測定を連続して実行することができる。
また、略同一の合成光から３つの光の光強度を算出できることに加え、外部からのノイズに対する耐性が著しく改善される。例えば、測定対象物１０が連続生産される樹脂シートまたは紙である場合、高熱状態で連続的に運ばれてくる。この場合、測定光および参照光等の測定に用いる光と略同一波長の近赤外線が測定対象物１０から発生することになり、ノイズ成分として重畳してしまうことがある。このようなノイズ成分と分離できない程度の微小信号は、演算に用いることは出来ず、精度良い測定が得られない。そのため環境に影響されない程度に強い発光強度の光源が必要となるが、例えば、測定装置１００が可搬型の装置の場合、搭載される測定ヘッドのサイズおよび排熱の関係等から上限がある。
このような微小信号を捕えて精度良く演算するために、信号成分（Ｓ）を向上させること、または、ノイズ成分（Ｎ）を低減すること、といったＳ／Ｎの向上が要求されることがある。そこで、測定装置１００は、このようなＳ／Ｎの向上の目的で、変調信号の同相成分および／または直交成分を抽出するロックインアンプを用いてよい。例えば、算出部２５０は、ロックインアンプを有し、光検出部２４０が検出した合成光の光強度を当該ロックインアンプにより復調して、参照光および測定光のそれぞれの光強度を算出する。これにより、測定装置１００は、微小信号を精度良く演算することができる。
以上の本実施形態に係る測定装置１００は、予め定められた距離だけ離間した２つの積分球の間に測定対象物１０を配置して、非接触で測定対象物１０の物理量を測定することを説明した。このような測定装置１００は、測定ヘッド１２０が測定対象物１０に接触することを防止できるように構成されてもよい。このような測定ヘッド１２０について、次に説明する。
図１１は、本実施形態に係る測定ヘッド１２０の変形例を示す。本変形例の測定ヘッド１２０において、図８に示された本実施形態に係る測定ヘッド１２０の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。本変形例の測定ヘッド１２０は、ギャップ制御部４１０を更に備える。
ギャップ制御部４１０は、第１開口および第２開口と測定対象物１０との間のギャップを維持する。ギャップ制御部４１０は、第１ヘッド１２２側の第１制御部４１２と、第２ヘッド１２４側の第２制御部４１４とを有する。ギャップ制御部４１０は、気圧を用いてそれぞれのギャップを維持してよい。ギャップ制御部４１０は、積分球の内部に設けられてよく、これに代えて、積分球の外部に設けられてもよい。図１１は、第１制御部４１２が第１積分球２１０の内部に設けられ、第２制御部４１４が第２積分球２３０の内部に設けられた例を示す。
この場合、第１制御部４１２は、第１積分球２１０内部の気圧を外気圧より高くし、第２制御部４１４は、第２積分球２３０内部の気圧を外気圧より高くしてよい。これに代えて、第１制御部４１２は、第１積分球２１０内部の気圧を外気圧より低く、第２制御部４１４は、第２積分球２３０内部の気圧を外気圧より低くしてもよい。ギャップ制御部４１０は、第１積分球２１０および第２積分球２３０の内部を略同一の気圧にすることで、測定対象物１０の第１面および第２面を略同一の力で圧するか、または吸引して、当該測定対象物１０のＺ方向の位置を安定化させる。
また、ギャップ制御部４１０は、測定対象物１０が接触可能な材料の場合、測定対象物１０と物理的に接触するガイド等を有してよい。また、ギャップ制御部４１０は、移動部の異常等により、測定対象物１０が測定ヘッドと１２０と接触することを防止すべく、測定対象物１０との距離を検出する距離センサを有してもよい。
即ち、第１制御部４１２は、第１積分球２１０および測定対象物１０の間のギャップを計測する。また、第２制御部４１４は、第２積分球２３０および測定対象物１０の間のギャップを計測する。第１制御部４１２および第２制御部４１４は、例えば、異常を検出した場合に、測定対象物１０の移動を停止させる通知を移動部に通知する。これにより、測定装置１００は、測定対象物１０に接触することを防止しつつ、移動部の異常等を検出できる。
以上の本発明の様々な実施形態は、フローチャート及びブロック図を参照して記載されてよい。フローチャート及びブロック図におけるブロックは、（１）オペレーションが実行されるプロセスの段階又は（２）オペレーションを実行する役割を持つ装置の「部」として表現されてよい。特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。
特定の段階及び「部」が、専用回路、コンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプログラマブル回路、及び／又はコンピュータ可読記憶媒体上に格納されるコンピュータ可読命令と共に供給されるプロセッサによって実装されてよい。なお、専用回路は、デジタル及び／又はアナログハードウェア回路を含んでよく、集積回路（ＩＣ）及び／又はディスクリート回路を含んでよい。プログラマブル回路は、例えば、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、及びプログラマブルロジックアレイ（ＰＬＡ）等のような、論理積、論理和、排他的論理和、否定論理積、否定論理和、及び他の論理演算、フリップフロップ、レジスタ、並びにメモリエレメントを含む、再構成可能なハードウェア回路を含んでよい。
コンピュータ可読記憶媒体は、適切なデバイスによって実行される命令を格納可能な任意の有形なデバイスを含んでよい。これにより、当該有形なデバイスに格納される命令を有するコンピュータ可読記憶媒体は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を作成すべく実行され得る命令を含む、製品を備えることになる。
コンピュータ可読記憶媒体の例としては、電子記憶媒体、磁気記憶媒体、光記憶媒体、電磁記憶媒体、半導体記憶媒体等が含まれてよい。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例としては、フロッピー（登録商標）ディスク、ディスケット、ハードディスク、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＰＲＯＭ又はフラッシュメモリ）、電気的消去可能プログラマブルリードオンリメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、コンパクトディスクリードオンリメモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイ（登録商標）ディスク、メモリスティック、集積回路カード等が含まれてよい。
コンピュータ可読命令は、アセンブラ命令、命令セットアーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、マシン命令、マシン依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ等を含んでよい。また、コンピュータ可読命令は、Ｓｍａｌｌｔａｌｋ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ＋＋等のようなオブジェクト指向プログラミング言語、及び「Ｃ」プログラミング言語又は同様のプログラミング言語のような従来の手続型プログラミング言語を含む、１又は複数のプログラミング言語の任意の組み合わせで記述されたソースコード又はオブジェクトコードを含んでよい。
コンピュータ可読命令は、ローカルに又はローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、インターネット等のようなワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を介して、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路に提供されてよい。これにより、汎用コンピュータ、特殊目的のコンピュータ、若しくは他のプログラム可能なデータ処理装置のプロセッサ、又はプログラマブル回路は、フローチャート又はブロック図で指定されたオペレーションを実行するための手段を生成するために、当該コンピュータ可読命令を実行できる。なお、プロセッサの例としては、コンピュータプロセッサ、処理ユニット、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ等を含む。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０ 測定対象物、１２ 測定ライン、１００ 測定装置、１１０ フレーム、１２０ 測定ヘッド、１２２ 第１ヘッド、１２４ 第２ヘッド、１３０ ヘッド移動部、１３２ 第１ヘッド移動部、１３４ 第２ヘッド移動部、１４０ 対象物移動部、２１０ 第１積分球、２２０ 光源部、２２２ 遮蔽板、２３０ 第２積分球、２４０ 光検出部、２４２ 遮蔽板、２５０ 算出部、２５２ 記憶部、２５４ 厚み算出部、３１０ 光源、３２０ フィルタ部、３２２ 第１フィルタ、３２４ 第２フィルタ、３２６ 第３フィルタ、３３０ 回転制御部、４１０ ギャップ制御部、４１２ 第１制御部、４１４ 第２制御部

Claims (11)

  1. シート状の測定対象物の物理量を測定する測定装置であって、
    前記測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記第１面に対向する第１開口を有し、前記物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない第１積分球と、
    前記測定対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記測定対象物を挟んで前記第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、
    前記第１積分球の内部に光を照射する光源部と、
    前記第２積分球の内部の光の強度を検出する光検出部と、
    前記光検出部が検出した光の強度に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する算出部と
    を備え、
    前記光源部は、互いに光波長が異なる参照光および測定光のそれぞれを互いに異なる変調周波数で変調した合成光を前記第１積分球の内部に照射し、
    前記算出部は、
    前記光検出部が検出した前記合成光の光強度を復調して前記参照光および前記測定光のそれぞれの光強度を算出し、
    前記参照光に対する前記測定光の減衰量に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する
    測定装置。
  2. 前記算出部は、ロックインアンプを有し、前記光検出部が検出した前記合成光の光強度を当該ロックインアンプにより復調して、前記参照光および前記測定光のそれぞれの光強度を算出する請求項１に記載の測定装置。
  3. シート状の測定対象物の物理量を測定する測定装置であって、
    前記測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記第１面に対向する第１開口を有し、前記物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない第１積分球と、
    前記測定対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記測定対象物を挟んで前記第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球と、
    前記第１積分球の内部に光を照射する光源部と、
    前記第２積分球の内部の光の強度を検出する光検出部と、
    前記光検出部が検出した光の強度に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する算出部と、
    前記第１開口および前記第２開口と前記測定対象物との間のギャップを、気圧を用いて維持するギャップ制御部と
    を備える測定装置。
  4. 前記ギャップ制御部は、前記第１積分球および前記第２積分球の内部の気圧を外気圧より高くする請求項３に記載の測定装置。
  5. 前記第１積分球および前記第２積分球を前記測定対象物に対して面方向に相対的に移動させる移動部を更に備える請求項１から４のいずれか一項に記載の測定装置。
  6. 前記移動部は、前記測定対象物の物理量の算出に用いる光の強度を前記光検出部が検出している間に、前記第１積分球および前記第２積分球を前記測定対象物に対して相対的に連続移動させる請求項５に記載の測定装置。
  7. 前記移動部は、
    予め定められた幅を有する前記測定対象物を長さ方向に送る対象物移動部と、
    前記第１積分球および前記第２積分球を設けた測定ヘッドを前記幅方向に移動させるヘッド移動部と、
    を備える請求項５または６に記載の測定装置。
  8. 前記算出部は、前記物理量として前記測定対象物の厚みを算出する請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
  9. 前記算出部は、
    厚みが既知である基準対象物を前記第１開口および前記第２開口の間に配置した状態で検出された光強度と前記基準対象物の厚みとを記憶する記憶部と、
    前記測定対象物を前記第１開口および前記第２開口の間に配置した状態で検出された光強度と、前記基準対象物について前記記憶部に記憶された光強度および厚みとに基づいて、前記測定対象物の厚みを算出する厚み算出部と
    を有する請求項８に記載の測定装置。
  10. シート状の測定対象物の物理量を測定する測定方法であって、
    第１積分球の内部に光を照射する段階と、
    第２積分球の内部の光の強度を検出する段階と、
    前記検出する段階において検出した光の強度に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する段階と
    を備え、
    前記第１積分球は、前記測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記第１面に対向する第１開口を有し、前記物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられず、
    前記第２積分球は、前記測定対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記測定対象物を挟んで前記第１開口に対向する第２開口を有し、
    前記照射する段階において、互いに光波長が異なる参照光および測定光のそれぞれを互いに異なる変調周波数で変調した合成光を前記第１積分球の内部に照射し、
    前記算出する段階は、
    前記第２積分球の内部の光の強度を検出する段階において検出された前記合成光の光強度を復調して前記参照光および前記測定光のそれぞれの光強度を算出する段階と、
    前記参照光に対する前記測定光の減衰量に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する段階と
    を有する
    測定方法。
  11. シート状の測定対象物の物理量を測定する測定方法であって、
    前記測定対象物の第１面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記第１面に対向する第１開口を有し、前記物理量を算出するために用いる光の強度を検出する光検出器が設けられない第１積分球の内部に光を照射する段階と、
    前記測定対象物の前記第１面とは反対側の第２面に対してギャップを有する位置に設けられ、前記測定対象物を挟んで前記第１開口に対向する第２開口を有する第２積分球の内部の光の強度を検出する段階と、
    前記検出する段階において検出した光の強度に基づいて、前記測定対象物の物理量を算出する段階と、
    前記第１開口および前記第２開口と前記測定対象物との間のギャップを、気圧を用いて維持する段階と
    を備える測定方法。
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