JP6635849B2 - Optical measuring device and measuring method - Google Patents
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Description
本発明は、光学測定装置及び測定方法に関する。 The present invention relates to an optical measuring device and a measuring method.
従来、ウインドウフィルムや壁材等の建造物外皮に再帰反射特性を付与することで、日射を水平面より上方の天空方向に反射させる技術が実用化されている。このような技術によって、地表方向に反射する日射を低減し、ヒートアイランド(HI)現象の緩和や、温熱環境の改善に一定の効果が得られることが確認されている(例えば、特許文献1及び2参照)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a technique has been put to practical use in which solar radiation is reflected in a sky direction above a horizontal plane by providing a retroreflective property to a building skin such as a window film or a wall material. It has been confirmed that such a technique can reduce the amount of solar radiation reflected in the direction of the ground surface, and can provide a certain effect in alleviating the heat island (HI) phenomenon and improving the thermal environment (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).
再帰反射は、入射光が入射方向に反射する現象であるため、再帰反射による反射光を測定するためには、入射光路上の反射光を測定する必要がある。しかし、受光器を入射光路上に設置すると、受光器によって入射光が遮られてしまう。そこで、ハーフミラー等の光束を分割する光学素子を入射光路上に設置し、入射光源側に反射した光の進行方向を変えることで、入射光を遮らない位置に設置した受光器によって再帰反射による反射光を測定することが、従前より行われている(例えば、特許文献3参照)。このような再帰反射による反射光は、ゴニオメーターを用いて測定される。その測定値は、特定の反射角度における立体角反射率に相当し、反射角度特性を表すのに用いられる。 Since retroreflection is a phenomenon in which incident light is reflected in the incident direction, it is necessary to measure reflected light on an incident optical path in order to measure reflected light due to retroreflection. However, if the light receiver is placed on the incident light path, the light is blocked by the light receiver. Therefore, by installing an optical element such as a half mirror that divides the light beam on the incident light path and changing the traveling direction of the light reflected to the incident light source side, the light reflected by the light receiver installed at a position where the incident light is not blocked Measuring reflected light has been conventionally performed (for example, see Patent Document 3). The light reflected by such retroreflection is measured using a goniometer. The measured value corresponds to the solid angle reflectance at a specific reflection angle, and is used to represent the reflection angle characteristic.
一方、広い角度範囲の反射率の測定には、一般的に積分球を用いた測定系が用いられ、上述の建造物外皮への日射に相当する、高角度入射での反射光測定が可能なものが提案されている(例えば、特許文献4参照)。 On the other hand, for measurement of the reflectance in a wide angle range, a measurement system using an integrating sphere is generally used, and reflected light measurement at a high angle incidence, which is equivalent to the above-described solar radiation on the building skin, is possible. Some have been proposed (for example, see Patent Document 4).
ところで、建造物外皮の再帰反射特性には、反射面の構造等によって、反射光の拡散や分離が生じる。そこで、HI現象の改善効果の定量化に当たっては、図1に示すように、水平面より上方(天空)の全方位(天空側角度範囲)に反射した光を測定し、反射率を求めることが要求される。 By the way, in the retroreflection characteristics of the building outer skin, diffusion and separation of reflected light occur depending on the structure of the reflection surface and the like. Therefore, in quantifying the improvement effect of the HI phenomenon, as shown in FIG. 1, it is necessary to measure the light reflected in all directions (sky side angle range) above the sky plane (sky) and obtain the reflectance. Is done.
従来のゴニオメーターを用いた測定方法によって、上述のような三次元方向に広く分布する反射光を測定する場合、反射光の分布に対して受光器が小さいことから、受光器の角度を連続的に変化させて測定し、各測定値を積分することで反射率を求める方法が考えられる。しかしながら、この場合、広い角度範囲の測定に時間を要し、また角度送りの際の機械誤差、測定エリアの重なりや抜け等が生じやすいため、精度的にも測定が困難であった。一方、積分球での反射測定は、主に試料の全方位の反射(半球反射)を測定するものであり、特定角度範囲の反射率を測定することはできなかった。このように、従来は、立体角反射率及び半球反射率をそれぞれ異なる測定方法で測定することは可能であったが、所望の角度範囲の反射率を測定することはできなかった。 When measuring the reflected light widely distributed in the three-dimensional direction as described above by the measuring method using the conventional goniometer, since the receiver is small relative to the distribution of the reflected light, the angle of the receiver is continuously changed. And a method of calculating the reflectance by integrating the measured values. However, in this case, it takes time to measure a wide angle range, and it is difficult to accurately measure the angle because a mechanical error at the time of angle feed and an overlap or omission of measurement areas are likely to occur. On the other hand, the reflection measurement with the integrating sphere mainly measures the omnidirectional reflection (hemispherical reflection) of the sample, and cannot measure the reflectance in a specific angle range. As described above, conventionally, it was possible to measure the solid angle reflectance and the hemispherical reflectance by different measurement methods, but it was not possible to measure the reflectance in a desired angle range.
上記のような課題に鑑みてなされた本発明の目的は、所望の角度範囲の反射率を測定することができる光学測定装置及び測定方法を提供することにある。 An object of the present invention, which has been made in view of the above problems, is to provide an optical measuring device and a measuring method capable of measuring a reflectance in a desired angle range.
上記した課題を解決すべく、本発明に係る光学測定装置は、開口部を有し、当該開口部を介して外部の光源からの入射光を入射する積分球と、表面が前記積分球内に露出して配置される試料の、前記入射光が入射する位置における法線を含む平面のうち、前記入射光と鏡面反射光とを含む入射面以外の任意の平面である境界面を介して、前記入射光と反対側の全方位の反射光を吸収するように設置される反射光吸収体と、を備える。 In order to solve the above-described problem, an optical measuring device according to the present invention has an opening, an integrating sphere through which incident light from an external light source is incident, and a surface inside the integrating sphere. Of the sample placed exposed, of the plane including the normal at the position where the incident light is incident, through a boundary surface that is any plane other than the incident surface including the incident light and the specular reflected light, A reflected light absorber installed to absorb omnidirectional reflected light on the side opposite to the incident light.
また、本発明に係る光学測定装置は、前記開口部の全体を覆う着脱可能なハーフミラーをさらに備えることが好ましい。 It is preferable that the optical measurement device according to the present invention further includes a detachable half mirror that covers the entire opening.
また、本発明に係る光学測定装置は、前記試料の裏面側に設置され、前記試料を透過する透過光を吸収する透過光吸収体をさらに備えることが好ましい。 In addition, it is preferable that the optical measurement device according to the present invention further includes a transmitted light absorber that is provided on the back surface side of the sample and absorbs transmitted light transmitted through the sample.
また、本発明に係る光学測定装置は、前記透過光吸収体は、前記試料を透過する透過光が入射する開口を有する箱状体からなることが好ましい。 Further, in the optical measuring device according to the present invention, it is preferable that the transmitted light absorber is formed of a box-shaped body having an opening through which the transmitted light transmitted through the sample enters.
また、上記した課題を解決すべく、本発明に係る測定方法は、前記光学測定装置を用いる測定方法であって、前記積分球内で前記入射光が入射しない位置に前記試料を配置し、かつ、標準反射体を前記入射光が入射する位置に配置して、基準反射光量を得るステップと、前記試料と前記標準反射体とを入れ替えて、入射側全方位反射光量を得るステップと、前記基準反射光量と前記入射側全方位反射光量とに基づいて、入射側全方位反射率を求めるステップと、を含む。 Further, in order to solve the above-described problem, a measurement method according to the present invention is a measurement method using the optical measurement device, wherein the sample is arranged at a position where the incident light does not enter in the integrating sphere, and Arranging a standard reflector at a position where the incident light is incident, and obtaining a reference reflected light amount; exchanging the sample and the standard reflector to obtain an incident side omnidirectional reflected light amount; Obtaining an incident-side omnidirectional reflectance based on the amount of reflected light and the amount of incident-side omnidirectional reflected light.
また、上記した課題を解決すべく、本発明に係る測定方法は、前記光学測定装置を用いる測定方法であって、前記ハーフミラーの反射率をρh、前記ハーフミラー設置時の測定反射率をRh、前記ハーフミラー非設置時の測定反射率をRnとすると、前記開口部から前記積分球の外部に散逸する再帰反射光を補償した散逸光補償反射率を、式:Rn+(Rh−Rn)/ρhによって得る。 In order to solve the above-mentioned problem, a measuring method according to the present invention is a measuring method using the optical measuring device, wherein the reflectance of the half mirror is ρh, and the measured reflectance when the half mirror is installed is Rh. Assuming that the measured reflectance when the half mirror is not installed is Rn, the dissipated light-compensated reflectance that compensates for the retroreflected light that escapes from the opening to the outside of the integrating sphere is represented by the formula: Rn + (Rh−Rn) / Obtained by ρh.
本発明に係る光学測定装置及び測定方法によれば、所望の角度範囲の反射率を測定することができる。 According to the optical measuring device and the measuring method according to the present invention, it is possible to measure the reflectance in a desired angle range.
以下、諸図面を参照しながら、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図2(a)及び図2(b)に示すように、本発明の一実施形態に係る光学測定装置1は、積分球10と、反射光吸収体30と、受光部40とを備える。
(First embodiment)
As shown in FIGS. 2A and 2B, the optical measurement device 1 according to one embodiment of the present invention includes an
積分球10は、開口部11を有する。積分球10は、この開口部11を介して外部の光源からの入射光Lを入射可能である。開口部11には、この開口部11の全体を覆うハーフミラーが着脱可能に設置される。
The
ここで、光学測定装置1は、試料100を、積分球10内に露出するように設置可能である。光学測定装置1は、具体的には、試料100を、外部の光源からの入射光Lが試料表面110に入射角θ(例えば、図2では60°)で直接入射する位置に設置可能である。なお、試料100は、図2(a)に示すように、積分球10の底面に設けられた外部に連通する開口を塞ぐように設置されてもよい。この場合、試料100は、例えば、図2(a)に示すように試料台20の上に設置されてもよい。また、積分球10が底面に開口を有さない場合には、試料100は積分球10内部の底面に設置されてもよい。
Here, the optical measurement device 1 can be installed so that the
反射光吸収体30は、光吸収膜等によって構成され、試料100における鏡面反射側全方位の反射光を吸収するように、試料100の試料表面110上に設置される。ここで、鏡面反射側全方位とは、試料表面110の入射光Lが入射する位置における法線Oを含む平面のうち、入射光Lと鏡面反射光とを含む入射面以外の任意の平面を境界面Pとするとき、境界面Pを介して入射光と反対側の全方位を意味する。
The reflected light absorber 30 is formed of a light absorbing film or the like, and is disposed on the
反射光吸収体30は、例えば図3に示すように、入射光Lと鏡面反射光とを含む入射面と交差する斜面31と、斜面31と連結する一対の側面32とから構成され、鏡面反射側全方位を覆うようにして設置される。なお、拡散性が小さく、鏡面反射光の光束の広がりが小さい試料を用いる場合は、反射光吸収体30は、図4に示すような板状の斜面31のみからなるものを用いてもよい。反射光吸収体30は、鏡面反射側全方位の反射光を吸収するものである限り、測定を行う試料の反射方位の範囲等によらず、その形態は適宜変更することができる。なお、反射光吸収体30を設置しない状態での光量が一般的な半球反射による光量であるため、基準反射光量との比から半球反射率を求めることができる。
For example, as shown in FIG. 3, the reflected
ところで、試料100として拡散性の大きいものを用いる場合には、入射光Lが入射する入射領域内で入射側への再帰反射光と鏡面反射方向への反射が混在する。そのため、鏡面反射方向の反射光を選択的に吸収することができない。例えば、図5(a)及び図5(b)に示す例では、入射領域Sが、境界面Pによって区画される入射光側(再帰反射側)と入射光と反対側(鏡面反射側)との両側にまたがって存在している。ここで、図5(a)及び図5(b)では、入射側への反射光を実線の矢印で示し、鏡面反射側への反射光を破線の矢印で示す。
By the way, when a
図5(a)及び図5(b)に示すように、入射領域Sの鏡面反射側の端である地点Aでは、受光部40で取り込まれるべき再帰反射側へ向かう反射光の一部が反射光吸収体30に吸収される。一方、入射領域Sの再帰反射側の端である地点Bでは、反射光吸収体30に吸収されるべき鏡面反射側へ向かう反射光の一部が反射光吸収体30に吸収されることなく積分球10の内面に向かい、受光部40に取り込まれる。従って、結果的にこれら過不足分が相殺されることになる。例えば、試料100として完全拡散性の試料を用いた場合、受光部40によって取り込まれる反射光の光量は、反射光吸収体30を設置しない場合に受光部40によって取り込まれる光量の50%となることが知られている。
As shown in FIGS. 5A and 5B, at a point A which is an end on the specular reflection side of the incident area S, a part of the reflected light to be captured by the
ここで、光学測定装置1において、試料100が透過性を有する場合は、図6(a)に示すように、透過光吸収体50を備えることが好ましい。透過光吸収体50は、光吸収膜等によって構成され、試料100を透過する透過光が入射する位置に配置される。透過光吸収体50は、図6(a)に示すように、試料100の試料表面110と対向する面(試料裏面120)側に設置され、好ましくは試料裏面120に近接するように配置される。透過光吸収体50を設けることで、試料100を透過した透過光を吸収することができる。これにより、試料100の透過光が反射して再度試料100を透過して積分球10内に入射し、受光部40によって反射光として取り込まれることにより生じる測定誤差を低減することができる。
Here, in the optical measurement device 1, when the
しかしながら、入射角が高角度になると、透過光吸収体50の界面反射(フレネル反射)が増大する。これにより、図6(a)に示すように、透過光の一部が吸収されずに積分球10内に戻り、反射光として検出されうる。図6(b)は、試料100を用いずに透過光吸収体50に直接入射光を入射させたときの、入射角θ=10°と、入射角θ=70°とのそれぞれの場合における分光反射率を測定した結果を示す図である。図6(b)に示すように、入射角θ=70°では、各波長で約10%反射されることが分かる。
However, when the incident angle becomes high, the interface reflection (Fresnel reflection) of the transmitted
そこで、透過光吸収体50は、図7(a)に示すように、試料100を透過する透過光が入射する開口を有し、内部空間Rを区画する箱状体からなる箱状透過光吸収体51であることが好ましい。これにより、箱状透過光吸収体51の底面に所定以上の大きさの入射角で入射した透過光が、箱状透過光吸収体51の側面に向けて反射されて吸収されるので、積分球10内への透過光の戻りを低減することができる。図7(b)は、試料100を用いずに箱状透過光吸収体51に直接入射光を入射させたときの、入射角θ=10°と、入射角θ=70°とのそれぞれの場合における分光反射率を測定した結果を示す図である。図7(b)から明らかなように、図6(b)と比較して、入射角θ=70°では、反射光として検出される割合が低減された。
Therefore, as shown in FIG. 7A, the transmitted
受光部40は、積分球10の内部で、入射光L及び試料100からの反射光が直接入射しないように光を遮る形態をとり任意の位置に設置される。受光部40は、例えば光ファイバ等の光学部材と、この光学部材に反射光を集光させるレンズ等の光学系とを含んで構成される。受光部40に取り込まれた光は、積分球10の外部に設置された分光器等で検出され、例えば300nm〜1650nmの波長域の紫外線、可視光、赤外線等の強度が検出される。
The
次に、光学測定装置1を用いた再帰反射光の測定方法について説明する。ここで、本測定方法に使用する光学測定装置1は、上述した箱状透過光吸収体51を備えるものとする。
Next, a method of measuring retroreflected light using the optical measurement device 1 will be described. Here, it is assumed that the optical measuring device 1 used in the present measuring method includes the box-shaped transmitted
光学測定装置1が備える反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51は、入射光Lが試料100に入射した際の鏡面反射側全方位の反射光と、試料100の透過光とをそれぞれ吸収する目的で設置されるものである。しかしながら、図8に示すように、積分球10の壁面で拡散反射、多重反射が生じる過程で、検出されるべき光の一部が反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51によって吸収されるため、測定誤差が生じうる。
The reflected
このような測定誤差の要因となる光量の損失は、以下のようにして測定される。まず、図9(a)に示すように、積分球10内に、標準反射体200のみを、設置し、標準反射体200に例えば入射角θ=10°で入射光Lを入射させた際の反射光量を基準光量する。同じく、標準反射体200に入射光Lを入射させた状態で、図9(b)に示すように、その隣接する位置に試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51を配置して測定した光量を測定光量とする。基準光量から測定光量を減じたものを吸収光量とし、吸収光量を基準光量で除することで、吸収率を求める。これらの結果から、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51による光量の損失が明らかとなる。
The light amount loss that causes such a measurement error is measured as follows. First, as shown in FIG. 9A, only the
そこで、この光量の損失が生じた状態の光量を基準反射光量とすることで、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51による吸収の影響を除外することが可能となる。また、標準反射体200の反射率が積分球10内壁の反射率と一致しない場合、標準反射体200の測定時も同様に積分球10内の拡散反射、多重反射の過程で光量の誤差が生じることから、標準反射体200と、試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51とを入れ替えて入射光照射位置に配置し、基準反射光量と測定光量を測定することにより、各々の誤差を補正することができる。
Therefore, by setting the light amount in the state where the light amount loss occurs as the reference reflected light amount, the influence of the absorption by the reflected
なお、本発明は、上記実施形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形又は変更が可能である。 It should be noted that the present invention is not limited only to the above-described embodiment, and various modifications or changes can be made.
以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.
本実施例に用いた光学測定装置1が備える各構成は、以下のとおりである。積分球10として、ラムダビジョン社製の反射用入射可変積分球を用いた。光の検出には分光器及び分光光度計を用いた。具体的には、分光器として、ラムダビジョン社製の分光器1(350〜1100nm)及び分光器2(950〜1650nm)を用い、分光光度計として、日立ハイテクサイエンス社製の分光光度計(商品名:U4100)を用いた。反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51として、Acktar社製の吸収体(商品名:Spectral Black)を用いた。ハーフミラーとして、シグマ光機社製のハーフミラー(商品名:PMH−25.4C03−10−4/20)を用いた。標準反射体200として、Labsphere社製の標準反射体(商品名:Spectralon SRS−99−020)を用いた。
The components of the optical measuring device 1 used in the present embodiment are as follows. As the integrating
また、本実施例で用いた試料100は、以下の試料A及び試料Bである。試料Aは、熱線再帰フィルム(商品名:ALBEEDO、デクセリアルズ社製)とフロートガラス(50mm×40mm×t3mm)とを粘着剤にて貼合し、フロートガラス表面が試料表面となるように成形した熱線再帰フィルム貼合ガラス(50mm×40mm×t3.2mm)である。試料Aが有する熱線再帰フィルムは、図10に示すように、光が入射する平滑な面を有する光学層151と、該光学層151内に1次元配列された略三角断面形状の凹凸部152と、該凹凸部152の形状面上に形成された赤外波長を選択的に反射する反射層153とを有する。試料Bは、フロートガラス(50mm×40mm×t3mm)である。
The
[測定誤差の補正]
上述した、検出されるべき光が反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51に吸収されることで生じる測定誤差を、以下のように補正した。
[Correction of measurement error]
The above-described measurement error caused by the light to be detected being absorbed by the reflected
まず、図9(a)に示したように、積分球10内に標準反射体200のみを設置し、標準反射体200に入射角θ=10°で入射光Lを入射させた際の反射光量を基準光量とした。同じく、標準反射体200に入射光Lを入射させた状態で、図9(b)に示したように、その隣接する位置に試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51を配置して測定した光量を測定光量とした。基準光量から測定光量を減じたものを吸収光量とし、吸収光量を基準光量で除することで、吸収率を求めた。図11(a)に、吸収体として箱状透過光吸収体51のみを用いたときの吸収率を示し、図11(b)に、吸収体として反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51を用いたときの吸収率を示す。ここで、吸収体として箱状透過光吸収体51のみを用いた際は、図11(a)に示すように、試料A及び試料Bの測定に加えて、試料無しでの測定も行った。一方、吸収体として反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51を用いた際は、反射光吸収体30は試料100の上に設置されるものであるため、試料無しでの測定は行わず、試料A及び試料Bの測定を行った。これらの結果から、吸収体による光量の損失が明らかとなり、また、同じ吸収体を用いても、試料の反射特性によってその吸収率が異なることが分かった。
First, as shown in FIG. 9A, only the
そこで、この光量の損失が生じた状態の光量を基準反射光量とすることで、吸収体による吸収の影響を除外することが可能となる。また、標準反射体200の反射率が積分球10内壁の反射率と一致しない場合、標準反射体200測定時も同様に積分球10内の拡散反射、多重反射の過程で光量の誤差が生じることから、標準反射体200と、試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51とを入れ替えて入射光照射位置に配置し、基準反射光量と測定光量を測定することにより、各々の誤差を補正することができる。
Therefore, the influence of absorption by the absorber can be excluded by setting the light amount in the state where the light amount loss occurs as the reference reflected light amount. If the reflectance of the
上述の測定法において、試料Aについて、箱状透過光吸収体51のみを用いて反射用入射可変積分球で測定した半球反射率と、市販の分光光度計(商品名:U4100)で測定した半球反射率との比較を行った結果を図12に示す。試料への入射角度はいずれも、θ=10°、Φ=10°とした。ここで、Φは、試料表面に沿って凹凸部152の稜線と垂直となる角度を0°としたときの、試料Aへの入射光Lの方位角である。測定装置及び測定方法は異なるものの、両者は良好に一致した。
In the above-mentioned measurement method, the hemispherical reflectance of the sample A measured with the incident variable integrating sphere for reflection using only the box-shaped transmitted
[入射側全方位反射率の測定]
測定には試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51を内部に設置するものであって、かつ、入射光Lが入射する開口部11以外の開口を有さない積分球10を用いた。そして、図13(a)及び図13(b)に示すように、標準反射体200と、試料100、反射光吸収体30及び箱状透過光吸収体51とを入れ替える測定法で反射率を求めた。
[Measurement of incident-side omnidirectional reflectance]
For the measurement, the
[測定例1]
試料100への入射角度をθ=60°、Φ=10°とした。これにより、入射側への反射光は積分球10の内壁に入射するため、開口部11からの反射光の散逸を防ぐことができる。ここで、上記の条件で開口部11からの反射光の散逸を防ぐことができる理由について説明する。
[Measurement Example 1]
The incident angle on the
試料Aは、図14(a)及び図14(b)に示すように、試料表面に対して入射角θ=60°、試料表面に沿い凹凸部152の稜線と垂直となる方向からの方位角Φ=0°で、入射方向へ赤外波長域のみが選択的に再帰反射するように設計されている。また、試料Aは、拡散性がなく、試料表面が略平面で形成されているため、入射角θ=60°を保ったまま方位角Φを変化させた場合、光の広がりは小さく、図15に示すように、主に試料表面であるフロートガラス表面での鏡面反射光L1と、方位角2Φとする入射側への反射光L2とに分かれる。よって、前述のθ=60°、Φ=0°の条件では、入射側への反射光L2の大部分が入射光Lと同じ角度で再帰反射され、開口部11から散逸することになるため、測定誤差が生じる。一方、本測定例の条件である、θ=60°、Φ=10°では、入射側への反射光L2が積分球10の内壁に入射するため、開口部11から散逸が生じない。そのため、開口部11からの反射光の散逸を防ぐことができる。
As shown in FIGS. 14A and 14B, the sample A has an incident angle θ = 60 ° with respect to the sample surface, and an azimuth from a direction along the sample surface and perpendicular to the ridgeline of the
試料Aを用い、開口部11のハーフミラー設置の有無による、半球反射率の測定を行った。結果を図16に示す。図16に示すように、ハーフミラー設置の有無による反射率の差異は非常に小さく、反射光の散逸がないことが確認できた。
Using Sample A, the hemispherical reflectance was measured depending on whether or not a half mirror was provided in the
次に、試料A及び試料Bを用い、それぞれ、反射光吸収体30の有無による測定を行い、半球反射率と入射側全方位反射率とを求めた。また、半球反射率と入射側全方位反射率との差分から、鏡面反射側の全方位反射率を計算で求めた。試料Aの結果を図17、試料Bの結果を図18にそれぞれ示す。
Next, using the sample A and the sample B, measurement was performed with and without the reflected
図17に示すように、試料Aの入射側全方位反射率は、可視域の反射率が非常に低く、近赤外域の反射率が高いことが確認された。これは、熱線再帰フィルム150の反射層である光学層151は赤外波長の選択反射層であり、また光学層151は反射方向が入射側となる凹凸面上に形成されているため、設計上、入射側への反射光は近赤外光に限定されるためと考えられる。
As shown in FIG. 17, it was confirmed that the incident-side omnidirectional reflectance of the sample A was very low in the visible region and high in the near-infrared region. This is because the
一方、図18に示すように、試料Bの反射は、空気界面の鏡面反射のみであるため、入射側全方位反射率はほぼゼロであり、鏡面反射側全方位反射率が半球反射率と等しくなる。試料Aの鏡面反射側全方位反射率は、試料Bのものにほぼ等しいことから、これも上述の設計上の特性を再現している結果と考えられる。 On the other hand, as shown in FIG. 18, since the reflection of the sample B is only specular reflection at the air interface, the omnidirectional reflectance on the incident side is almost zero, and the omnidirectional reflectance on the specular reflection side is equal to the hemispherical reflectance. Become. Since the specular reflection side omnidirectional reflectance of the sample A is almost equal to that of the sample B, this is also considered to be a result of reproducing the above-described design characteristics.
[測定例2]
試料への入射角度をθ=60°、Φ=0°とした。これにより、上述のとおり入射側への反射光の大部分が入射光Lと同じ角度で再帰反射されるため、開口部11から散逸する。
[Measurement Example 2]
The incident angle on the sample was θ = 60 ° and Φ = 0 °. As a result, most of the reflected light on the incident side is retroreflected at the same angle as the incident light L as described above, and is thus scattered from the
試料Aを用い、開口部11にハーフミラーを設置した場合と設置しなかった場合の半球反射率の測定をそれぞれ行った。結果を図19に示す。図19に示すように、ハーフミラーの有無いずれの場合も、散逸光の光量損失によって、前述の散逸光のないθ=60°、Φ=10°の入射条件での反射率よりも検出される反射率が低下することが確認された。
Using the sample A, the measurement of the hemispherical reflectance in the case where the half mirror was installed in the
次に、このハーフミラーの有無による半球反射率、及び図20に示すハーフミラーの反射率から、散逸光補償反射率を関係式(散逸光補償反射率=Rn+(Rh−Rn)/ρh)より求めた。ここで、ハーフミラー設置時の測定反射率をRh、ハーフミラー非設置時の測定反射率をRn、ハーフミラーの反射率をρhとする。本関係式において、ハーフミラー有無の反射率の差分(Rh−Rn)がハーフミラーで積分球内に反射された光量に相当するため、これをハーフミラーの反射率(ρh)で除することにより、ハーフミラーに入射した試料からの反射光の光量を求めることができる。ハーフミラーへの反射光は、すなわち開口部11からの散逸光となるため、これとハーフミラーを設置しなかったときの反射率Rnとの和を取ることにより、散逸光を含む全反射光量の反射率を求めることができる。
Next, based on the hemispherical reflectance depending on the presence or absence of the half mirror and the reflectance of the half mirror shown in FIG. 20, the dissipated light compensation reflectance is calculated from a relational expression (dissipated light compensation reflectance = Rn + (Rh−Rn) / ρh). I asked. Here, the measured reflectance when the half mirror is installed is Rh, the measured reflectance when the half mirror is not installed is Rn, and the reflectance of the half mirror is ρh. In this relational expression, since the difference (Rh−Rn) between the reflectances with and without the half mirror corresponds to the amount of light reflected into the integrating sphere by the half mirror, this is divided by the reflectance (ρh) of the half mirror. The amount of reflected light from the sample that has entered the half mirror can be determined. Since the reflected light to the half mirror is the dissipated light from the
図21に示すように、上述の散逸光補償反射率は、測定例1で測定された、散逸光無しでの反射率とほぼ完全に一致することが確認され、入射光Lの入射角と同じ反射角の再帰反射光が測定可能であることが分かった。 As shown in FIG. 21, it was confirmed that the above-described scattered light-compensated reflectance almost completely coincided with the reflectance measured without measurement of the scattered light, and was the same as the incident angle of the incident light L. It has been found that the retroreflected light at the reflection angle can be measured.
本発明によれば、所望の角度範囲の反射率を測定することができる。 According to the present invention, it is possible to measure the reflectance in a desired angle range.
1 光学測定装置
10 積分球
11 開口部
20 試料台
30 反射光吸収体
31 斜面
32 側面
40 受光部
50 透過光吸収体
51 箱状透過光吸収体
100 試料
110 試料表面
120 試料裏面
150 熱線再帰フィルム
151 光学層
152 凹凸部
153 反射層
160 フロートガラス
200 標準反射体
L 入射光
L1 鏡面反射光
L2 入射側への反射光
O 法線
P 境界面
R 内部空間
S 入射領域
REFERENCE SIGNS LIST 1
Claims (6)
表面が前記積分球内に露出して配置される試料の、前記入射光が入射する位置における法線を含む平面のうち、前記入射光と鏡面反射光とを含む入射面以外の任意の平面である境界面を介して、前記入射光と反対側の全方位の反射光を吸収するように設置される反射光吸収体と、
光学測定装置。 An integrating sphere having an opening, and receiving incident light from an external light source through the opening;
Among the planes including the normal line at the position where the incident light is incident on the sample whose surface is disposed exposed in the integrating sphere, any plane other than the incident plane including the incident light and the specular reflected light Through a certain boundary surface, a reflected light absorber installed to absorb omnidirectional reflected light opposite to the incident light,
Optical measuring device.
前記積分球内で前記入射光が入射しない位置に前記試料を配置し、かつ、標準反射体を前記入射光が入射する位置に配置して、基準反射光量を得るステップと、
前記試料と前記標準反射体とを入れ替えて、入射側全方位反射光量を得るステップと、
前記基準反射光量と前記入射側全方位反射光量とに基づいて、入射側全方位反射率を求めるステップと、
を含む測定方法。 A measurement method using the optical measurement device according to any one of claims 1 to 4,
Arranging the sample at a position where the incident light does not enter in the integrating sphere, and arranging a standard reflector at a position where the incident light enters, to obtain a reference reflected light amount,
Replacing the sample and the standard reflector to obtain an incident-side omnidirectional reflected light amount;
Based on the reference reflected light amount and the incident-side omnidirectional reflected light amount, obtaining the incident-side omnidirectional reflectance,
Measurement method including:
前記ハーフミラーの反射率をρh、前記ハーフミラー設置時の測定反射率をRh、前記ハーフミラー非設置時の測定反射率をRnとすると、前記開口部から前記積分球の外部に散逸する再帰反射光を補償した散逸光補償反射率を、
式:Rn+(Rh−Rn)/ρh
によって得る測定方法。 A measurement method using the optical measurement device according to claim 2,
Assuming that the reflectance of the half mirror is ρh, the measured reflectance when the half mirror is installed is Rh, and the measured reflectance when the half mirror is not installed is Rn, the retroreflection dissipated from the opening to the outside of the integrating sphere. The light-compensated diffused light compensation reflectance is
Formula: Rn + (Rh−Rn) / ρh
Measurement method obtained by
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