JP6765722B2 - 光学特性測定器 - Google Patents

Description

本発明は、光学特性測定器に関する。更に詳しくは測定機構に塵埃等の汚れが付着することを防ぐ光学特性測定器に関するものである。

従来、各種の色材（例えば、染色、印刷、塗料、食品等の色材）を扱う際には、客観的な色情報の管理が重要視されてきた。すなわち、色は人間の眼が感ずる心理物理量として表現される性質のものであるため、人によって対象となる色に対する感覚が異なるものとなる。また、照明する光源によっても、色味が変わって見える。これらのことから、共通の色の表現伝達手段として、色を数値化あるいは記号化する試みがなされてきた。

このような客観的な色情報を測定する（測色を行う）ための装置として、従来より各種の光学特性測定器が提案されている（例えば特許文献１）。その中の一例として、白色度計が挙げられる。白色度計は紙及びパルプ製品等の白色度を測定するもので、白色度の測定は光源（キセノンランプ等）からの光を、積分球を用いて試料に対してあらゆる方向から均等に照射し、試料の表面の法線方向の反射光を受光する「拡散照明０度受光」と言われる条件で行われる。そしてこのような条件で得られた受光データに基づいて処理を行い、測色データを得るようになっている。

特開平５−２１５６８１

このような光学特性測定器は一般に、光源からの光を試料へ照射するため、試料を載置する試料台に試料開口を有しており、また、試料を反射あるいは透過した光を受光し測定するための受光部を有した構造となっている。

しかし、このような構造の光学特性測定器の場合、試料に付着していた塵埃等が受光部付近へ侵入することで受光部に塵埃等が付着し測定値の誤差が生じるなどの問題があった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成で受光部に塵埃等の汚れが付着することを防ぎ、測定精度の低下を防止することが可能な光学特性測定器を提供することにある。

本発明は、積分球を用いて紙の白色度を測定する白色度計において、積分球は、光源からの光を導入するための照射開口部と、試料を設置し光源からの光を試料へ照射するための試料開口部と、試料から反射した光を積分球の外部に設けた受光器で受光するための測定開口部とを備え、試料の表面に対し垂直方向に反射した反射光の向きを受光部側に変えるミラーと、試料開口部または受光部あるいは試料開口部と受光部との両方に光を透過する材質からなる仕切りとを有し、測定開口部を試料の表面に対し垂直方向上に設け、仕切りを測定開口部に設置し、試料の表面に対し垂直方向に反射した光が測定開口部から仕切りを透過してミラーにより受光器に導かれるものである。これにより塵埃等の汚れが受光部に付着するのを防ぐことができる。

本発明の白色度計では、仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する清掃時期通知機能を設けた。

本発明の白色度計では、清掃時期通知機能は、仕切りの設置後に行った最初の測定から一定時間経過した際に、仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知するものであってもよい。

本発明の白色度計では、清掃時期通知機能は、仕切り設置後に最初に校正した時に受光部が受光した光量を第一の値とし、その後、校正した時に受光部が受光した光量を第二の値とし、第一の値と第二の値の差が所定の値を超えた場合に仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知するものであってもよい。

本発明の白色度計によれば、試料開口または受光部あるいは試料開口と受光部の両方に光を透過する材質の仕切りを設けたことで、受光部に塵埃等が侵入することを防止することができる。これにより、受光部に塵埃等が侵入した際に生じる光量の減少や受光器への迷光等の測定値の誤差を防ぐことが可能となる。

本発明の第一の実施の形態の光学特性測定器である白色度計の概略図である。 本発明の第一の実施の形態の光学特性測定器である白色度計の制御装置のブロック図である。 本発明の第一の実施の形態の変形例１に係る制御装置のブロック図である。 本発明の第一の実施の形態の変形例２に係る制御装置のブロック図である。 本発明の第二の実施の形態の光学特性測定器である光沢計の概略図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第一の実施の形態（仕切りを設けた白色度計の構成例）
２．第一の実施の形態の変形例
変形例１（時間測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置の構成例）
変形例２（光量測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置の構成例）
３．第二の実施の形態（仕切りを設けた光沢計の構成例）
４．その他の変形例

＜１．第一の実施の形態＞
［白色度計１の構成］
図１は、本発明の光学特性測定器である白色度計１の概略図である。白色度計１は、積分球３、光源４、試料台２、補償部分５、仕切り６、受光部７、制御装置８を備えている。

積分球３は、照射開口部Ｈ１、試料開口部Ｈ２、測定開口部Ｈ３の３つの開口部を有する球面状体であり、内面が拡散反射面となっている。このような積分球３は、例えば、鋳物や樹脂等で成形されていると共に、その表面に光拡散反射性を持たせるため、硫酸バリウムや酸化マグネシウム等による塗装がされている。

積分球３の照射開口部Ｈ１には光源４が設置されており、光源４からの光が照射開口部Ｈ１から積分球３内に入り、拡散反射面で拡散反射して生成された拡散照明光が試料Ｓへ照射される。

積分球３の試料開口部Ｈ２には、試料台２が設置されており、積分球３の外側に試料Ｓが固定配置され、試料台２は、開口を有し、積分球３内の拡散照明光が試料Ｓを照射するようになっている。試料開口部Ｈ２を介して、試料Ｓの表面が積分球３内へ露呈している。

試料台２の開口には、積分球３内の拡散照明光を規格に沿った状態で試料Ｓに照射するためのアパーチャー２１が設けられている。試料Ｓの測定は、試料台２に設置したアパーチャー２１の上に試料Ｓを載置し、載置した試料Ｓを試料押さえ２２で固定した状態で行う。

また、積分球３の内壁の一部には外部から制御装置８と接続された補償部分５を有する。補償部分５は、積分球３内の光量を測定し、光源４の点灯強度の変動を検知・補償することで長時間の安定した測定を行うためのものである。

積分球３の測定開口部Ｈ３の下部付近には受光部７が設けられている。受光部７は、ミラー７１、集光レンズ７２、受光器７３で構成され、受光器７３は制御装置８に接続されている。測定開口部Ｈ３は、試料開口部Ｈ２の法線方向に設けてあり、積分球３内の拡散照明光が、試料開口部Ｈ２に載置した試料Ｓの表面で法線方向に反射した光が測定開口部Ｈ３から積分球３の外部に出て受光部７に導かれる。これにより試料を「拡散照明０度受光」で測定することができる。

測定開口部Ｈ３と受光部７の間には仕切り保持部６１により着脱可能な仕切り６が設けられている。仕切り６により測定開口部Ｈ３と受光部７を隔てることで測定開口部Ｈ３から塵埃等が受光部７付近へ侵入するのを防ぐことができる。なお、仕切り６は光透過材（例えば、ガラスやプラスチックなど）でできているため、試料Ｓからの反射光は受光部７に送られるようになっている。

ミラー７１は、試料Ｓの表面上で反射した反射光の向きを集光レンズ７２及び受光器７３側へ変えるためのものであり、試料Ｓから受光器７３に向けての光路上に配置されている。

集光レンズ７２は、ミラー７１により導かれた反射光（試料Ｓからの反射光）を集光するためのレンズである。

受光器７３は、集光レンズ７２により集光した反射光を受光するものであり、例えば光ファイバや分光センサ等を用いて構成されている。この受光器７３では、反射光を波長領域ごとに分光して受光することが可能となっている。受光器７３からの入力情報に基づき制御装置８により測定結果が得られる。

図２は、白色度計１における制御装置８のブロック図である。制御装置８は入力側に受光器７３および補償部分５を接続する一方、出力側には光源４を接続している。制御装置８は白色度計１の操作を行う操作部８１と、入力データの表示や測定結果などを表示する表示部８２と、光源４の点灯・消灯を制御する光源制御部８３と、受光器７３および補償部分５からの入力情報の計算を行う計測部８４と、測定結果などを記録する記録部８５を備えている。なお、上述した各部の一部を制御装置８と別体に形成することも可能である。

次に測定手順について説明する。まず、試料Ｓを測定する前に、予め操作部８１を利用して制御装置８に表示方法や測定項目を設定、入力し、校正を行う。ここでいう校正とは、白色度計１で標準白色面を測定し、その分光反射率の測定値が、標準白色面の分光反射率と一致するよう、白色度計１を補正することである。これらの作業が終わった後に試料台２に試料Ｓを載置し、試料押さえ２２で試料Ｓを固定する。その後、光源４により生じた拡散照明光を試料Ｓに照射し試料Ｓからの反射光を受光部７により受光し、計測部８４により入力情報の計算を行い、数値化する。数値化した測定結果は、記録部８５に順次記録され、必要に応じて表示部８２に表示され、または、図示しないパソコンへデータ送信される。

［白色度計１の作用・効果］
本実施の形態の白色度計１では、積分球３の測定開口部Ｈ３に光透過材でできた仕切り６を設けることで、試料Ｓからの反射光を受光部７へ導くことを可能にした状態で、受光部７へ塵埃等が侵入するのを防ぐことができる。

また、仕切り６は着脱可能に設けられているため、仕切り６の交換あるいは清掃をする際は仕切り６を白色度計１から簡便に取り外すことができる。これにより、ユーザーが容易に仕切り６の交換あるいは清掃を行うことが可能となる。

＜２．第一の実施の形態の変形例＞
続いて、上記第一の実施の形態の変形例（変形例１〜２）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［変形例１］
図３は、変形例１に係る制御装置８ａのブロック図である。本変形例１では第一の実施の形態において説明した制御装置８に時間測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置８ａの機能を利用し、仕切り６の設置後最初に行った測定の日時から一定時間経過した際にユーザーに仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報を通知するものである。

時間測定型清掃時期通知機能は、制御装置８ａの計測部８４ａにより仕切り６設置後最初に測定を行った時の日時のデータを記録部８５ａに記録させ、記録した日時から一定時間経過したことを計測部８４ａが認識した場合に、表示部８２ａに仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報を通知する構造となっている。（ここでいう仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報とは、例えば、仕切り６を交換してから経過した時間、あるいは仕切り６の交換、清掃を要求するメッセージ等である。）

これにより、ユーザーが一定時間仕切り６の交換あるいは清掃を行っていないことを認識することが可能であり、ユーザーが通知に従い仕切り６の交換あるいは清掃を行うことで仕切り６に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。

更に、時間測定型清掃時期通知機能は、受光部７や積分球３等の白色度計１の各部品に追加加工することなく設けることが可能なため、ユーザーは白色度計１の測定方法は変更することなく仕切り６の交換あるいは清掃時期を知ることができる。

これにより、本変形例１の時間測定型清掃時期通知機能を備えた白色度計１においても、受光部７への塵埃等の侵入を仕切り６により防ぐことができるようになっている。更に、時間測定型清掃時期通知機能を設けたことで、ユーザーが一定時間仕切り６の交換あるいは清掃を行っていないことを認識することが可能となり、ユーザーが通知に従い仕切り６の交換あるいは清掃を行うことで仕切り６に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。また、時間測定型清掃時期通知機能は、制御装置８の機能を利用して構成されるため、受光部７や積分球３等の白色度計１の各部品に追加加工することなく設けることができる。

［変形例２］
図４は、変形例２に係る制御装置８ｂのブロック図である。第一の実施の形態において説明した制御装置８に光量測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置８ｂの機能を利用し、仕切り６の設置後最初に標準白色面で校正した時に受光器７３が受光した光量の値と、再び標準白色面で校正した時に受光器７３で受光した光量の値を比較し、その差が所定の値を超えた場合にユーザーに仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報を通知するものである。

本変形例２に係る光量測定型清掃時期通知機能は制御装置８ｂを利用して構成される。光量測定型清掃時期通知機能は、制御装置８ｂの計測部８４ｂにより、仕切り６を設置後、最初に標準白色面で校正をした時に、受光器７３が受光した光量を測定し、その光量の値を記録部８５ｂによって第一の値として記録する。その後、再び計測部８４ｂにより、標準白色面で校正したときに受光器７３が受光した光量を測定し、その光量の値を第二の値として、計測部８４ｂで第一の値と第二の値を比較し、その比較した値の差が所定の値を超えたことを計測部８４ｂが認識した場合に、表示部８２ｂにより仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報を通知する構造となっている。（ここでいう仕切り６の交換あるいは清掃を促す情報とは、例えば、光量の減少の度合い、あるいは仕切り６の交換、清掃を要求するメッセージ等である。）

このように、本変形例２では、制御装置８に光量測定型清掃時期通知機能を設けたことにより、ユーザーが仕切り６に塵挨等が付着していることを認識することが可能となる。これにより、ユーザーが通知に従い仕切り６の交換あるいは清掃を行うことで仕切り６に塵挨等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことが可能となる。

更に、光量測定型清掃時期通知機能は、仕切り６設置後最初に行った校正時に受光器７３が受光した光量と、その後再び行った校正時に受光器７３が受光した光量とを比較してその差から仕切り６に塵埃等が付着しているかを判断し、通知を行うため、実際に仕切り６に塵埃等が付着している時のみ、ユーザーが通知により交換あるいは清掃が必要だと認識することが可能となる。

これにより、本変形例２も変形例１同様、仕切り６による受光部７への塵埃等の侵入を防ぐことができるようになっている。更に、光量測定型清掃時期通知機能を設けたことで、ユーザーが仕切り６に塵埃等が付着したことを認識することが可能となり、ユーザーが通知に従い仕切り６の交換あるいは清掃を行うことで仕切り６に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。また、光量測定型清掃時期通知機能は、制御装置８の機能を利用して構成されるため、受光部７や積分球３等の白色度計１の各部品に追加加工することなく設けることができる。

＜３．第二の実施の形態＞
［光沢計１Ａの構成］
図５は、本発明の第二の実施の形態に係る光学特性測定器である光沢計１Ａの概略図である。以下の記載では、第一の実施の形態（白色度計１）と異なる構成要素に関する説明を行い、第一の実施の形態と実質的に同様の構成要素についてはその説明を適宜省略する。

図５に示したように、光沢計１Ａは光源４Ａ、スリット４１Ａ、集光レンズ４２Ａ、受光部７Ａ、制御装置８が本体内部に配置されており、さらに、本体の上部に開口を有した試料台２が設けられている。

光源４Ａ（例えばＬＥＤ等）、スリット４１Ａ、集光レンズ４２Ａは試料台２に載置された試料Ｓに光を照射するためのものである。照射する際の入射角および受光角は試料Ｓの種類によって異なるが、２０°、４５°、６０°、７５°、８５°のいずれか一つを選んで測定が行われている。

測定する際には、光源４Ａの発光した光をスリット４１Ａ、集光レンズ４２Ａにより照射光にし、試料台２に載置した試料Ｓに照射する。照射した光は試料Ｓの表面で反射し、正反射した光（反射光）は本体内部に設けられた受光部７Ａおよび制御装置８により光沢度として測定される。

受光部７Ａは集光レンズ７２、受光器７３で構成され、受光器７３は制御装置８に接続されている。

試料開口部Ｈ２Ａの下部には仕切り保持部６１により着脱可能な仕切り６Ａが設けられている。仕切り６Ａにより試料開口部Ｈ２Ａと光沢計１Ａの内部を隔てることで試料開口部Ｈ２Ａから塵埃等が光源４Ａおよび受光部７Ａ付近へ侵入するのを防ぐことができる。なお、仕切り６Ａは光透過材で出来ているため、試料Ｓからの反射光は受光部７Ａに送られるようになっている。

次に測定手順について説明する。まず、試料Ｓを測定する前に、予め制御装置８の操作部８１を利用して表示方法や測定項目を設定、入力し、校正を行う。ここでいう校正とは、光沢計１Ａで一次標準面を測定し、その鏡面光沢度が、一次標準面の鏡面光沢度と一致するよう、光沢計１Ａを補正することである。これらの作業が終わった後に試料台２に試料Ｓを載置し、試料押さえ２２で試料Ｓを固定する。その後、光源４Ａにより照射光を試料Ｓに照射し試料Ｓからの反射光を受光部７Ａにより受光し、制御装置８の計測部８４により入力情報の計算を行い、数値化する。数値化した測定結果は、制御装置８の記録部８５に順次記録され、必要に応じて表示部８２に表示され、または、図示しないパソコンへデータ送信される。

［光沢計１Ａの作用・効果］
このような構成の光沢計１Ａにおいても、上記第一の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。具体的には、光沢計１Ａでは、試料開口部Ｈ２Ａの下部に仕切り６Ａを設けたことにより、試料Ｓの表面に付着した塵埃等が光沢計１Ａ内部に設けた光源４Ａや受光部７Ａに付着するのを防ぐことができる。

また、仕切り６Ａは着脱可能に設けられているため、仕切り６Ａの交換あるいは清掃をする際は仕切り６Ａを光沢計１Ａから簡便に取り外すことができる。さらに、第一の実施の形態で述べた、変形例１の時間測定型清掃時期通知機能、または変形例２の光量測定型清掃時期通知機能を備えることができる。これにより、ユーザーが容易に仕切り６Ａの交換あるいは清掃を行うことが可能となる。

＜４．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光学特性測定器として白色度計および光沢計を用いたが、これに限らず、例えば測色計、ヘーズメーター、像鮮明度測定器などの他の光学特性測定器に用いることができる。

また、仕切りを設ける位置について、白色度計では測定開口部と受光部の間とし、光沢計では、試料開口部の下部としたが、これに限らず、例えば白色度計においては試料開口部の下部や、光沢計においては受光部付近など、他の位置に設けることができる。

さらに、本発明では、清掃時期通知機能からの通知に基づいてユーザーが手動で仕切りの交換または清掃を行うものとしたが通知に基づいて仕切りが自動的に交換または清掃されるようにしてもよい。例えば、仕切りに塵挨等が付着したと認識した際に、仕切り部分に塵挨等を吹き飛ばす風を送る機構を設けてもよい。

１…白色度計、１Ａ…光沢計、２…試料台、２１…アパーチャー、２２…試料押さえ、３…積分球、４，４Ａ…光源、４１Ａ…スリット、４２Ａ，７２…集光レンズ、５…補償部分、７３…受光器、６，６Ａ…仕切り、６１…仕切り保持部、７，７Ａ…受光部、７１…ミラー、８，８ａ，８ｂ…制御装置、８１…操作部、８２，８２ａ，８２ｂ…表示部、８３…光源制御部、８４，８４ａ，８４ｂ…計測部、８５，８５ａ，８５ｂ…記録部、Ｈ１…照射開口部、Ｈ２，Ｈ２Ａ…試料開口部、Ｈ３…測定開口部、Ｓ…試料

Claims (4)

1. 積分球を用いて紙の白色度を測定する白色度計において、
   前記積分球は、光源からの光を導入するための照射開口部と、
   試料を設置し、前記光源からの光を前記試料へ照射するための試料開口部と、
   前記試料から反射した光を前記積分球の外部に設けた受光器で受光するための測定開口部とを備え、
   前記試料の表面上に対し垂直方向に反射した反射光の向きを前記受光部側に変えるミラーと、
   前記試料開口部または前記受光部あるいは前記試料開口部と前記受光部との両方に光を透過する材質からなる仕切りとを有し、
   前記測定開口部を前記試料の表面に対し垂直方向上に設け、
   前記仕切りを前記測定開口部に設置し、
   前記試料の表面に対し垂直方向に反射した光が前記測定開口部から前記仕切りを透過して前記ミラーにより受光器に導かれる白色度計。
2. 前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する清掃時期通知機能を有する請求項１に記載の白色度計。
3. 前記清掃時期通知機能は、前記仕切りの設置後に行った最初の測定から一定時間経過した際に、前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する請求項２に記載の白色度計。
4. 前記清掃時期通知機能は、前記仕切りの設置後最初に校正した時に前記受光部が受光した光量を第一の値とし、その後校正した時に前記受光部が受光した光量を第二の値とし、前記第一の値と前記第二の値との差が所定の値を超えた場合に前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する請求項２に記載の白色度計。