JPH0266429A

JPH0266429A - 横方向光透過測定器

Info

Publication number: JPH0266429A
Application number: JP21882088A
Authority: JP
Inventors: Koichiro Oba; 大庭　弘一郎
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1988-09-01
Filing date: 1988-09-01
Publication date: 1990-03-06
Anticipated expiration: 2009-08-03
Also published as: JPH0658325B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は被測定物体の横方向の光透過性を測定器するた
めの横方向光透過測定器に関するもので、自動車の車体
や家具の塗装の外観上の品質評価あるいは人間の肌の美
的な評価などに広く用いられる。

〔従来の技術〕

自動車の車体や家具の塗装の品質評価にあたっては、そ
の表面の光反射を測定することがなされている。また、
特殊な塗装効果を評価する場合には、その反射スペクト
ルや吸収スペクトルの評価もなされている。

第１３図は従来の評価方法の一例を示す図である。同図
において、光源９１から発せられた白色光または単色光
は、基体９２およびその表面に形成された塗装部９３に
照射される。そして、これによって反射、透過あるいは
屈折された光は集光レンズ９４を介して光検出器９５に
入射され、検出信号として図示しない評価装置に送られ
る。

ここで、光検出器９５で検出される光としては、基体９
２の表面あるいは塗装部９３の表面で反射された光（第
１３図にて実線、−点鎖線で図示）のほか、塗装部９３
の内部で散乱された光（同図にて点線で図示）や、基体
９２で反射された後に塗装部９３の内部で散乱された光
（同図にて二点鎖線で図示）などが含まれる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このように、塗装を施した物体からの光は、反射光の他
に散乱光も含まれているが、従来はこの検出を一括して
行なっている。このため、塗装部内での散乱光などを特
別に評価することは困難であった。

ところが、物体の外観上の品質評価（美的品質の評価）
においては、上記の散乱光の評価は極めて重要である。

例えば、物体表面に非常に小さなスポット光を照射した
場合に、上記のような塗装部による散乱がないときには
反射光は非常に小さなスポット光となる。これに対し、
物体表面に散乱を生じさせる塗装が施しであるときには
、反射光のスポットを囲むように散乱光の広がり（にじ
み）が生じる。そして、これが物体表面の外観上の品質
を大きく左右することになる。

そこで本発明は、物体表面の外観上の品質を正確に評価
することのできる横方向光透過測定器を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る横方向光透過測定器は、光源と、この光源
からの光（測定光）を伝送し、これを被測定物体に向け
て出射する少なくとも１本の出射用光ファイバと、被測
定物体からの光（透過検出光）を入射して伝送する少な
くとも１本の入射用光ファイバと、この入射用光ファイ
バからの透過検出光を検出する光検出器と、出射用光フ
ァイバの出射端面と入射用光ファイバの入射端面が所定
の間隔あけてほぼ同一の平面上に配置されるように、出
射用光ファイバと入射用光ファイバを一体に保持する保
持部材とを備えることを特徴とする。

ここで、入射用光ファイバを所定の位置関係で入射端面
が配設された複数本の光ファイバで構成し、光検出器を
入射用光ファイバをなす複数本の光ファイバごとに設け
、かつ、この光検知器ごとに検知された光量を相互に比
較する比較手段を更に備えるようにしてもよい。さらに
、光検出器の前面に複数本の光ファイバからの光路を切
り換える手段を設け、切り換えられた光の光量を上記比
較手段で比較するようにしてもよい。

〔作用〕

本発明の構成によれば、出射用光ファイバからの測定光
は物体表面の塗装部内を横方向に透過し、入射用光ファ
イバに透過検出光として入射される。

ここで、出射用光ファイバの出射端面と入射用光ファイ
バの入射端面はサイズが十分に小さく、かつその間隔が
所定値に設定されている。従って、横方向透過光の検出
を精度よく行なうことができる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を詳細に〜説
明する。

第１図は、第１実施例の構成を示している。同図（ａ）
は一部を破砕して示した側面図であり、同図（ｂ）は先
端部（プローブ部）の正面図である。ΔＩＩＩ定光を出
射するための出射用光ファイバ１は、中心部のコアおよ
び外側のクラッドからなるガラスファイバ１ａと、この
外側のコーティング層１ｂから構成され、これにはナイ
ロンなどの保護被覆ＩＣが施されている。透過検出光を
入射するための入射用光ファイバ２についても、中心部
のコアおよび外側のクラッドからなるガラスファイバ２
ａと、この外側のコーティング層２ｂから構成され、こ
れには保護被覆２Ｃが施されている。

この出射用光ファイバ１および入射用光ファイバ２の先
端部は保持ケース３内に収容されて互いに隣接させられ
る。そして、出射用光ファイバ１の他端には発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）などからなる光源４が接続され、入射用
光ファイバ２の他端には光電子増倍管やフォトダイオー
ド（ＰＤ）などからなる光検出器５が接続されている。

ここで、出射用光ファイバ１と入射用光ファイバ２の間
でクロストークが生じないようにするため、反射や透過
を生じない樹脂をコーティング層ｌｂ、２ｂなどとして
、あるいは別途に保持ケース３中に介在させておくのが
望ましい。また、光ファイバ１．２の端面は鏡面に研磨
しておき、物体との密着性を良好にしておくのが望まし
い。さらに、外光が測定の障害にならないようにするた
め、外光遮蔽用のゴム製などのカバー７をプローブ部の
先端に取り付けておく。

次に、上記第１実施例の作用を第２図により説明する。

物体表面の品質評価に際しては、基体９２に施された塗
装部９３の表面に保持ケース３を操作して出射用光ファ
イバ１および入射用光ファイバ２の端面を当接させる。

そして、光源４から１ｌＰＩ定光を出射用光ファイバ１
に入射する。この入射光（測定光）はガラスファイバ１
ａのコアを通って出射端面から塗装部９３中に入り、例
えば、第２図中に点線、−点鎖線および二点鎖線で示す
ような経路を通り、入射用光ファイバ２のガラスファイ
バ２ａ中のコアに入射される。このように入射された光
は透過検出光として光検出器５に送られ、第１図のよう
に透過光信号に変換されて図示しない評価装置に送られ
る。

ここで、出射用光ファイバ１および入射用光ファイバ２
を構成するガラスファイバｌａ、２ａの径は数１０〜数
１−００μｍ程度にすることができ、従って入射光（Ｉ
ｌ′ｌＩＩ定光）のスポット径と出射光（透過検出光）
の検出範囲を十分に小さくできる。

また、ガラスファイバ１ａのコアによる出射端面とガラ
スファイバ２ａのコアによる入射端面の中心間隔は、出
射用光ファイバ１および入射用光ファイバ２の外径値な
どにより一定に設定できるので、光の透過距離を定量的
に把握できる。このため、スポット光が照射されたとき
の光の広がり（にじみ）を正確に検知できるので、塗装
部９３における光の散乱を精度よく検出できる。また、
外光はカバー７により遮蔽されるので、測定環境によっ
て測定結果が左右されることはない。さらに、塗装部９
３の表面で反射された成分は入射用光ファイバ２のコア
１ａに入射することがないので、塗装部９３の表面状態
によって測定結果が左右されることもない占次に、第３図および第４図を参照して、第１実施例の変
形例を説明する。

第３図は第１の変形例の断面図である。この場合には、
保持ケース３１は出射用光ファイバ１および入射用光フ
ァイバ２のみならず、光源としてのＬＥＤ４１およびＬ
ＥＤ駆動回路４２、光検出器としての光電子増倍管（Ｐ
ＭＴ）５１、さらに電源ブリーダ１００をも内部に収容
する構造となっている。そして、保持ケース３１の後端
部には電源入力端子１０１と出力端子１０２が設けられ
ている。第４図は第２の変形例の構成図であり、この場
合には、第１の変形例と異なり光源４が保持ケース３２
の外部に設けられている。そして、ＰＭＴ５１と電源ブ
リーダ１００はソケット１０３を介して接続されている
。

上記変形例のいずれの場合にも、出射用光ファイバ１お
よび入射用光ファイバ２は保持ケース３１．３２の先端
部（プローブ部）において第１図（ｂ）のように保持さ
れている。従って、第２図を参照して説明したのと同様
の効果を奏する。

更に、光検出器としてＰＭＴ５１が用いられているので
、光源の発光量が少ない場合や透過光の弱い場合に適用
でき、検出感度を著しく向上できるだけでなく、構成も
コンパクトで操作性にも優れている。

次に、第２の実施例について説明する。

第５図はその要部（プローブ部）の構成を示す斜視図で
ある。図示の通り、この実施例では、入射用光ファイバ
２は４本の光ファイバ２１〜２４から構成され、これら
は出射用光ファイバ２と直線的に配設されている。この
第２実施例の全体構成は第６図のようになっている。出
射用光ファイバ１の後端には発光素子４３が接続され、
この発光素子４３は発光素子駆動回路４４によって駆動
されるようになっている。入射用光ファイバ２を構成す
る４本の光ファイバ２１〜２４の後端には、それぞれ光
検出器５、〜５４が接続され、その出力信号（透過光信
号）は入射光量比較装置１１０に与えられるようになっ
ている。

ここで、プローブ部における光ファイバの配列は、第５
図に示すように直線的になっている。そして、各ファイ
バの光出射および入射端面の中心間隔ａは、光ファイバ
２．１１〜１４の外径寸法およびその間に介在する樹脂
組成物８によって一定に設定されている。従って、塗装
部９３に入った光の横方向透過の程度を、透過距離との
関係で定量的に観測できるようになっている。

次に、上記第２実施例の作用を説明する。

まず、測定にあたっては保持ケース３の先端部（プロー
ブ部）を基体９２に施させた塗装部９３に当接させる。

そして、発光素子４３を点灯させると測定光ＬＯが出射
用光ファイバ１のコア部から出射され、塗装部９３中に
入る。測定光ＬＯは塗装部９３中で散乱され、あるいは
基体９２の表面で反射され、再び塗装部９３の表面に戻
ってくる。そして、透過検出光ＬＩ、〜ＬＩ４として入
射用光ファイバ２を構成する各光ファイバ２１〜２４に
入射され、これらは光検出器５□〜５４で光電変換され
、透過光信号として入射光量比較装置１１０に入力され
る。入射光量比較装置１１０では各透過光信号の光量レ
ベルを比較し、そのレベル変化のパターンを調べる。そ
して、そのパターンをあらかじめ設定されているパター
ンと対比し、塗装部９３を施した基体９２の外観上の品
質を評価する。例えば、第７図に示すように、パターン
が図中の実線のようになるときは品質は「しっとりした
感じ」と判断され、点線のようになるときは「乾いた感
じ」と判断される。

第８図は第２実施例の変形例の要部を斜視図にて示して
いる。

この場合には、入射用光ファイバ２の周囲に６本の入射
用光ファイバ２１〜２６が配置されている。そして、こ
れらの先端は保持ケース３によって一体に保持されてい
る。このプローブを用いれば、透過光が方向によってど
の様に異なるかを定量的に検出できる。

光ファイバの配列の態様については、第５図および第８
図の例に限られず、種々の態様が可能であるが、基本的
には第９図のような４態様にまとめることができる。同
図（ａ）は一方向のみへの透過を測定する場合で、出射
用光ファイバ１に対しても８本の入射用光ファイバ２が
一方向に配置されている。同図（ｂ）は互いに反対の２
方向への透過を測定する場合で、１本の出射用光ファイ
バ１に対して各６本の入射用光ファイバ２が反対方向に
直線的に配置されている。同図（Ｃ）はＸ方向およびｙ
方向の透過を同時にΔＰＩ定する場合のもので、１本の
出射用光ファイバ１に対して５Ｘ４本の入射用光ファイ
バ２が十文字に配置されている。さらに、同図（ｄ）は
透過分布を二次元的に測定する場合のもので、１本の出
射用光ファイバ１を中心にして多数の入射用光ファイバ
２が分散させられている。

第９図（ａ）のような配列に関して、本発明者は第１０
図および第１１図のような実験を行なった。

第１０図は実験系の構成を示しており、第１１図はその
結果を示している。まず、第１１図のように外径が１０
０μｍの光ファイバを６本用意し、１本を出射用光ファ
イバ１とし、他の５本を入射用光ファイバ２１〜２５と
した。そして、樹脂組成物８を用いて中心間隔が２００
μｍとなるように各ファイバ１，２１〜２５を固定し、
光源としてＬＥＤを用い、さらに光検出器としてＰＭＴ
を用い、その出力をフォトカウンタで計数するようにし
た。なお、入射用光ファイバ２１〜２５からの透過検出
光はファイバからの光路を図中の矢印のように切り換え
ることでＰＭＴに順次に与えられるようにし、光源（Ｌ
ＥＤ）についてはＤＣ点灯を行なった。

以上の実験系の装置を用い、被測定物体として人間の顔
の肌を調べたところ、しっとりした顔の場合には測定値
は第１１図の実線のようになり、乾いた顔の場合にはａ
ｌｌ定値は点線のようになった。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく
、種々の変形が可能である。

例えば、光ファイバの材料としては二酸化シリコン製の
ものあるいはプラスチック製のものなど各種のものを用
いることができ、光ファイバの寸法についても適宜に変
更することができる。光源についても、ＬＥＤのほか半
導体レーザ（ＬＤ）、タングステン（Ｗ）ランプ、水銀
（Ｈｇ　）ランプやハロゲンランプなどを用いることが
できる。また、光検出器についても、フォトダイオード
やＰＭＴに限られない。ここで、特定波長の光のみを利
用して分光透過特性を調べたいときには、例えば分光器
や光フィルタを用いればよい。第１２図はＰＭＴ５１の
前面に光フィルタ５８を設けた例を示している。

出射用光ファイバ１および入射用光ファイバ２のプロー
ブ部での固定については、実施例のように樹脂組成物に
よる接着剤を用いることができるが、各光ファイバの間
に適当なスペーサを介在させることにより、光出射およ
び入射端面の間隔を所望に設定することができる。また
、外光遮蔽用のカバーは第５図、第８図等のプローブ部
にも備えることができ、その形状および材料についても
適宜に変更できる。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明した通り本発明では、出射用光ファイ
バからの測定光は物体表面の塗装部内等を横方向に透過
し、入射用光ファイバに透過検出光として入射される。

ここで、出射用光ファイバの出射端面と入射用光ファイ
バの入射端面はサイズが十分に小さく、かつその間隔が
所定値に設定されている。従って、横方向透過光の検出
を精度よく行なうことができるので、物体の表面の外観
上の美的品質を正確に評価することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の第１実施例の構成を示す図、第２図
は、ｍｌ実施例の作用を説明する図、第３図および第４
図は、それぞれ第１実施例の第１および第２の変形例を
示す図、第５図は、本発明の第２実施例の要部の斜視図
、第６図は、その全体構成を示す図、第７図は、その特
有の作用を示す図、第８図は、第２実施例の変形例の要
部の斜視図、第９図は、光ファイバの配列の態様を示す
図、第１０図は、本発明者による実験系の装置の構成図
、第１１図は、実験の結果を示す図、第１２図は、変形
例に係る光検出器の構成図、第１３図は、来技術を示す
図である。１・・・出射用光ファイバ、２．２１〜２６・・・入射
用光ファイバ、３゜３１゜２・・・保持ケース、４・・・光源、５・・・光検出器、７・・・カバー２・・・基体、３・・・塗装部。

Claims

【特許請求の範囲】１、光源と、この光源からの光を伝送し、これを被測定物体に向けて
出射する少なくとも１本の出射用光ファイバと、前記被測定物体からの光を入射して伝送する少なくとも
１本の入射用光ファイバと、この入射用光ファイバからの光を検出する光検出器と、前記出射用光ファイバの出射端面と前記入射用光ファイ
バの入射端面が、所定の間隔あけてほぼ同一の平面上に
配置されるように、前記出射用光ファイバと入射用光フ
ァイバを一体に保持する保持部材とを備えることを特徴とする横方向光透過測定器。２、前記光源は特定波長の光を選択的に発することを特
徴とする請求項１記載の横方向光透過測定器。３、前記光検出器は、前記入射用光ファイバとの結合端
面に特定波長の光のみを透過するフィルタを有すること
を特徴とする請求項１または２記載の横方向光透過測定
器。４、前記出射用光ファイバおよび入射用光ファイバは、
樹脂を介して前記保持部材に固定されている請求項１な
いし３のいずれかに記載の横方向光透過測定器。５、前記保持部材は被測定物体の測定領域への外光の入
射を遮蔽する部材を有することを特徴とする請求項１な
いし４のいずれかに記載の横方向光透過測定器。６、前記入射用光ファイバは所定の位置関係で入射端面
が配設された複数本の光ファイバであり、前記光検出器
は前記入射用光ファイバをなす複数本の光ファイバごと
に設けられ、かつ、前記光検出器ごとに検知された光量
を相互に比較する比較手段を更に備えることを特徴とす
る請求項１記載の横方向光透過測定器。７、前記光検出器と前記複数本の光ファイバの間には光
路を切り換える切換手段が設けられ、前記比較手段は切
り換えられた前記複数本の光ファイバからの光量を相互
に比較することを特徴とする請求項６記載の横方向光透
過測定器。８、前記入射用光ファイバは、前記出射用光ファイバを
取り囲むように配設された複数本の光ファイバからなる
ことを特徴とする請求項６または７記載の横方向光透過
測定器。９、前記入射用光ファイバは前記出射用光ファイバと同
一直線上に配置された複数本の光ファイバからなること
を特徴とする請求項６または７記載の横方向光透過測定
器。