JPH0458139A - 赤外線光学装置 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はたとえば樹脂フィルム中の水分や樹脂フィルム
の表面上の水膜等の被測定物の含有量や厚みを赤外域に
おける被測定物の特性吸収を利用して検出する赤外線光
学装置に関する。

［従来の技術］ 一般に、種々の製品の製造工程において、製品に含まれ
たり、製品の表面に付着したりする特定の成分の含有量
を検出して、その含有量か規定の範囲となるように管理
することが必要になることがある。

たとえばポリエチレンテレフタレートやポリプロピレン
等の樹脂フィルムの製造に際しては、樹脂フィルム表面
に付着させる水分量を管理することか要求される。

このため、この種の樹脂フィルムの製造に際しては、樹
脂フィルム表面に付着する水分量を検出することが必要
になるが、樹脂フィルム表面の水分量の検出には、たと
えば赤外線厚み計を使用することが考えられる。

赤外線厚み計は、厚みを測定すべき被測定物を形成する
物質か有する特性吸収域の波長を有する赤外線（以下、
測定光という。）と特性吸収帯とは適当に離れた波長を
有する参照用の赤外線（以下、単に参照光という。）と
をそれぞれ被測定物に垂直方向から入射させ、被測定物
を透過した測定光の透過強度と参照光の透過強度とから
、測定光の被測定物による吸光度を求めこの吸光度に基
づいて、当該被測定物の厚みを算定する構成を有してい
る。

このような構成を有する赤外線厚み計を用いて樹脂フィ
ルム中の水分量を測定する場合、水か有している特性吸
収域の波長（たとえばＩ、９４μ紗を有する赤外線が測
定光として使用され、この波長から適当に離れた波長を
有する赤外線が参照光として使用される。

Ｕ発明がＭ決しようとする課題］ ところで、上記のような樹脂フィルムの表面に付着する
水膜は非常に薄く、上記従来の赤外線厚み検出方式では
、このような薄い水膜の厚みの検出には、検出精度を確
保し難いという問題があった。

また、近年、フィルムの製造技術の進歩に伴って数ミク
ロンオーダの極薄フィルムの製造が可能になってきてい
るが、たとえばエチレンビニルアルコールやポリビニル
アルコールのように、内部に水分を含む極薄フィルムの
場合、上記従来の赤外線厚み検出方式では、このような
極薄フィルムに含まれる水分の検出にも、検出精度を確
保し難いという問題かあった。

これは、被測定物内における多重反射光による干渉が大
きく影響するからである。

すなわち、水膜やフィルムの厚みが厚い場合には、被測
定物内で光束の位相がランダム化し、干渉が減少すると
ともに、測定光に対する吸光度が充分に大きく、多重反
射に基づく干渉の影響は実質的に無視できるが、水膜や
フィルムの厚みが薄くなると、干渉の影響が無視し得な
くなってＳ／Ｎ比が低下し、検出精度が低下するからで
ある。

本発明の目的は、赤外域の特性吸収を利用して支持体内
もしくは支持体表面に支持された被測定物の量を大きい
Ｓ／Ｎ比で高精度に検出することかできる構造が簡単で
コンパクトな赤外線光学装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 従来の赤外線厚み検出方式が有している上記のような問
題を解消するため、本願の発明者等は、特願昭５９−８
０９７６号（特開昭６０−２２４００２号公報参照）に
おいて、以下のような考察に基づいて、被測定物内にお
ける多重反射を大幅に低下させ、多重反射光による干渉
の影響を測定精度に悪影響を与えない程度にまで抑制し
、被測定物の厚みを正確に測定することかできる赤外線
厚み計を提案した。

以下に、特開昭６０−２２４００２号公報の記載を引用
して、本願の発明者等による上記考察について説明する
。

すなわち、第１０図に示すように、光＃、１からの光を
分光器２に入射させ、分光器２により分光した赤外線を
赤外線透過性のフィルム４に垂直方向から入射させ、フ
ィルム４の分光特性を受光センサ５によって測定した。

フィルム４としては、延伸処理したポリプロピレン製（
ｏ　ｐ　ｐフィルム）で２５．１μｍの厚さのものを用
いた。その場合に得られた吸収特性のチャートを第１１
図に示す。

第１１図から明らかなように、このフィルム４は、波数
にして約２，９００　（ｃｍ−’）の所に特性吸収帯Ｃ
Ｂを有しており、この特性吸収帯ＣＢを外れたところで
は、山と谷とか交互に連続した吸収特性を示す。このよ
うに、山と谷とか交互に連続して表れる現象は、フィル
ム４内における多重反射の結果惹起される光の干渉の影
響を示すものである。

したかって、たとえば、上記フィルム４の上にフィルム
４の」二記特性吸収帯ＣＢと異なる波数の特性吸収帯を
有するたとえば接着剤を塗布して、その吸収特性を測定
しようとした場合、当該特性吸収帯は上記フィルム４の
山と谷の部分に重畳される結果、正しい吸光度か得られ
なくなる。

第１２図は、垂直入射の場合のフィルムの吸光度に対す
る干渉の幅の大きさを示すグラフであって、理想的に干
渉が起きるとして理論計算をした結果を表す。

この場合、フィルムの厚さを４０μｍ、測定光の波長を
４．４μｍとして、フィルムの屈折率をパラメータとし
た。

第１２図から明らかなように、フィルムの吸光度が大き
い場合には、干渉の幅はさほと大きくないが、吸光度か
小さい場合には、干渉の幅が著しく大きくなってＳ／Ｎ
比が大幅に低下することとなる。

ところで、光学上、Ｐ偏光をその物質の偏光角で入射さ
せると、反射が起こらないことか知られている（逆にい
えば、これが偏光角の定義を与える。）。

そこで、本願の発明者等は、第１３図に示すように、Ｐ
偏光を被測定物に対し、その物質の偏光角に等しいかそ
の近傍で入射させれば、多重反射光による干渉の影響を
排除できるものと考え、入射角の依存性を理論計算によ
って求めた。なお、第１３図において、■は赤外線光源
、２は光源からの光を分光させる分光器、３は偏光子、
４はフィルム、５は受光センサである。

その結果を第１４図と第１５図に示す。

第１４図、第１５図に示すデータは、波長４゜４μｍで
偏光度９５％のＰ偏光を用い、被測定物の屈折率ｎをそ
れぞれ１．　７．　１．　４としたときに得られたもの
である。

たとえば、吸光度０．　２で入射角５７°のとき、第１
４図では、干渉の幅は吸光度にして０．００７５である
が、第１２図に示す従来の垂直入射の場合には、吸光度
０．　２の干渉幅は０．０７５である。つまり、干渉の
幅は、入射角をその材料の偏光角５９°に近い５７°と
した場合、垂直入射の場合の１／１０となり、Ｓ／Ｎ比
でいえば１０倍大きいＳ／Ｎ比か得られることになる。

第１５図では、偏光角は約５４°であり、入射角が４〜
５°程度偏光角からずれても、充分に高Ｌ）Ｓ　／Ｎ比
が得られることが明らかである。

本発明は、特開昭６０−２２４００２号公報に記載の本
願の発明者による、光が物体を透過する際のこのような
考察に基づいてなされたものである。

すなわち、本願の請求項１に係る発明は、試料に赤外線
を投射してその吸光度から試料に含まれる含有物の含有
量を検出する赤外線光学装置であって、 上記含有物の特性吸収帯に属する測定光および参照光を
含む赤外線を発生する光源と、発生された赤外線を測定
光と参照光とに時分割的に分光する分光手段と、測定光
と参照光の入射タイミングを検出するタイミング検出手
段と、上記光源からの分光された赤外線を上記支持体に
投射する投射光学系と、この投射光学系の光軸と同じ光
軸を有し、上記試料を透過した後反射体で反射させ、そ
の反射光を再び上記試料を透過させて受光センサに導く
反射光学系と、分光された上記赤外線を入射面に平行な
Ｐ偏光に偏光させる偏光子と、上記光軸が上記支持体の
偏光角に等しいか近傍の傾斜角となるように設定する入
射角設定手段と、上記タイミング検出手段に同期して上
記受光センサからの測定光の受光強度と参照光の受光強
度とを検出し、その検出結果に基づいて特性吸収帯にお
ける吸光度を求め、この吸光度から含有物の含有量を演
算する演算装置と、この演算装置の演算結果を出力する
出力装置とを備えたことを特徴とじている。

また、本願の請求項２に係る発明は、量を測定すべき被
測定物か支持体の表面に支持され、この被測定物に赤外
線を投射してその吸光度から被測定物の厚みを検出する
赤外線光学装置であって、上記被測定物の特性吸収帯に
属する測定光および参照光を含む赤外線を発生する光源
と、発生された赤外線を測定光と参照光とに時分割的に
分光する分光手段と、測定光と参照光の入射タイミング
を検出するタイミング検出手段と、上記光源からの分光
された赤外線を上記支持体に投射する投射光学系と、こ
の投射光学系の光軸と同じ光軸を有し、上記被測定物を
透過した後反射体で反射させ、その反射光を再び上記被
測定物を透過させて受光センサに導く反射光学系と、分
光された上記赤外線を入射面に平行なＰ偏光に偏光させ
る偏光子と、上記光軸が被測定物の偏光角に等しいか近
傍の傾斜角となるように設定する入射角設定手段と、上
記タイミング検出手段に同期して上記受光センサからの
測定光の受光強度と参照光の受光強度とを検出し、その
検出結果に基づいて特性吸収帯における吸光度を求め、
この吸光度を予め記憶された上記支持体の吸光度によっ
て補正して被測定物の厚みを演算する演算装置と、この
演算装置の演算結果を出力する出力装置とを備えたこと
を特徴としている。

［作用］ 本願の請求項１に係る発明では、上記入射角設定手段は
、上記光軸を試料の偏光角に等しいか近傍の傾斜角とな
るように設定する。これにより、上記入射光学系から試
料に入射した光は試料の偏光角に等しいかその近傍の角
度で試料に入射し、多重反射なしに上記試料内を透過し
、試料に含まれる被測定物による吸収を受ける。そして
、この透過した光は、反射体により反射され、多重反射
なしに再び試料を透過して試料内の被測定物による吸収
を受け、入射光学系と同じ光軸を有する反射光学系を通
して、Ｐ偏光が受光センサに入射する。上記演算装置は
、受光センサから測定光の受光強度と参照光の受光強度
とに基づいて、特性吸収帯における吸光度を求め、この
吸光度から被測定物の含有量を演算し、出力装置にその
演算結果を出力する。

また、本願の請求項２に係る発明では、上記入射角設定
手段は、上記先軸を被測定物の偏光角に等しいか近傍の
傾斜角となるように設定する。これにより、」−記入射
光学系から被測定物に入射した光は被測定物の偏光角に
等しいかその近傍の角度で被測定物に入射し、多重反射
なしに被測定物を透過し、被測定物による吸収を受ける
。そして、この透過した光は、反射体により反射され、
多重反射なしに再び被測定物を透過して被測定物による
吸収を受け、入射光学系と同じ光軸を有する反射光学系
を通して、Ｐ偏光か受光センサに入射する。上記演算装
置は、受光センサから測定光の受光強度と参照光の受光
強度とに基づいて、特性吸収帯における吸光度を求め、
この吸光度を予め記憶された上記支持体の吸光度によっ
て補正して被測定物の厚みを演算し、出力装置にその演
算結果を出力する。

［発明の効果コ 本願の請求項１および請求項２に係る発明によれば、投
射光学系の光軸と入射光学系の光軸とが合致して構成さ
れており、かつ、入射角設定装置により試料および被測
定物の偏光角に等しいか近傍の傾斜角で光か入射するよ
うに投射および反射光学系の光軸かそれぞれ設定される
ので、光学系の構成が簡単でコンパクトになり、光学系
の設定も容易で、試料に含有される被測定物の含有量お
よび支持体の表面の被測定物の厚みを非接触で容易に測
定することができる。

［実施例］ 以下に、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する
。

本発明ヲ、エチレンビニルアルコール（ＥＶＡＬ）やポ
リビニルアルコール（ＰＶＡＬ）　等の水分を含む樹脂
フィルム中（試料）に含まれる水分量の検出に適用した
実施例を第１図に示す。

第１図に示すように、本赤外線光学装置１０は、測定部
Ａと演算部Ｂとを備え、検出された水分■は、表示記録
装置Ｃによって表示され、記録される。

測定部Ａは、樹脂フィルム１１に含まれる被測定物とし
ての水分の特性吸収帯域の赤外線である測定光Ｒａおよ
び特性吸収帯域から適当に外れて設定した波長を有する
参照用の赤外線である参照光Ｒｒを、フィルム１１の屈
折率によって決まる偏光角に等しいか、その近傍の角度
で入射させ、フィルムｌｌ中の水分による吸光度を上記
２つの赤外線Ｒａ、Ｒｒについて測定するためのもので
ある。

水の吸収スペクトルは、第３図に示すように、波長が１
４３μｉ、１．．９４μ餡こ大きな吸収が見られる。よ
って、上記測定光Ｒａの波長としてはこの波長のいずれ
かが使用される。

この測定部Ａは、たとえばタングステンランプよりなる
赤外線光源１２を備え、この赤外線光源１２からはフィ
ルム１１の測定光Ｒａおよび参照光Ｒｒを含む広い帯域
の赤外線を発生する。

赤外線光源１２から出た赤外線は、凸レンズ１３により
平行光にされた状態で回転円板１４上に投射される。

この回転円板１４は、遮光材料からなり、電動モータ１
５により、たとえば３ＱＨｚ程度の回転数で回転駆動さ
れるようになっている。この回転円板１４には、測定光
Ｒａのみを通過させる第１バンドパスフイルタ１６と参
照光Ｒｒのみを通過させる第２バンドパスフイルタＩ７
とが、１８００位相を違えて組み付けられている。これ
ら赤外線光源１２、電動モータ１５および第１、第２バ
ンドパスフィルタ１６．１７は、上記赤外線に対するチ
ョッパ手段を構成し、上記２種の赤外線をＲａ、Ｒｒを
通過させる。これら２種の赤外線Ｒａ、Ｒｒの通過のタ
イミングを検出するため、回転円板１４の周縁部に対し
ては、これを間にして対峙する発光ダイオード２１ａ、
２１ｂとフォトトランジスタ２２ａ、２２ｂの組合せよ
りなる第１、第２の光電スイッチ２３．２４が設置され
、第１バンドパスフイルタ１６の外径側には、第１゜第
２の両方の光電スイッチ２３．２４をオンさせる２個の
光通過穴２５ａ、２５ｂが、また第２バンドパスフイル
タ１７の外径側には、第１の光電スイッチ２３のみをオ
ンさせる１個の光通過穴２６がそれぞれ設けられている
。

上記回転円板１４の赤外線光源１２と反対側には、凸レ
ンズ１３の光軸２７に対して４５°傾斜して反射ミラー
２８が配置される。この反射ミラー２８は、赤外線光源
１２から入射する赤外線を凸レンズ１３の上記光軸２７
に対して９０’方向を変えて、ケーシング２９に取り付
けられたいま一つの凸レンズ３１を通して、樹脂フィル
ム１１に投射する。

いま一つの上記凸レンズ３１を出た光を、樹脂フィルム
１■の屈折率によって決まる偏光角に等しいか、偏光角
近傍の傾斜角θで上記樹脂フィルム１１に入射させるた
め、赤外線光学装置１０のケーシング２９は、第２図に
示すように、ビーム状の支持部材３２に固定されて支持
された傾斜保持部材３３により支持される。

上記フィルム１１を透過した赤外線は、上記フィルム１
１に関して赤外線光学装置１０と反対側にて支持部材４
０に固定された反射鏡３４により反射されて、再び上記
フィルム１１を透過した後、第１図に示すように、上記
ケーシング２９内に配置された集光ミラー３５に集光さ
れる。この集光ミラー３５の光軸３７は、いま一つの上
記凸レンズ３１の光軸３６と一致するように、上記ケー
シング２９内に配置される。

上記集光ミラー３５のほぼ焦点位置には、赤外線検出セ
ンサ３８が配置される。そして、この赤外線検出センサ
３８と上記集光ミラー３５との間には、偏光子３９か配
置される。この偏光子３つは、入射する赤外線（Ｒａ、
Ｒｒ）をＰ偏光させる、つまり、入射面に平行な偏光成
分のみを通過させる。

上記赤外線検出センサ３８は、２種の赤外線Ｒａ、Ｒｒ
の受光強度に比例した検出信号を検出回路４１に出力す
る。上記赤外線検出センサ３８としては、たとえば焦電
型赤外センサを有利に用いることができるが、これに限
られるものではない。

上記検出回路４１は、赤外線検出センサ３８の出力を増
幅するとともに波形整形して、次段の暗電流キャンセル
回路４２に出力する。

検出回路４１の出力信号は、第４図（ａ）に示すように
、測定光Ｒａの受光強度に比例する信号Ｖａ（以下では
、単に測定光透過信号という。）と、参照光Ｒｒの受光
強度に比例する信号Ｖｒ（以下では、単に参照光透過信
号という。）とか、暗電流成分ｖａに重畳された信号と
なっている。暗電流成分ｖａは、測定部Ａ内外の熱輻射
等によって発生される雑音である。

暗電流キャンセル回路４２は、上記第１．第２光電スイ
ッチ２３．２４の各出力を入力信号とするタイミング作
成経路４３からの第１タイミング信号Ｔ、によって赤外
線Ｒａ、Ｒｒのいずれもが投射されていないタイミング
で、検出回路４１の出力信号を読み取り、つまり暗電流
成分ｖａを読み取り、読み取った暗電流成分ｖａを検出
回路４１の出力から差引いて、第４図（ｂ）に示すよう
に、測定光透過信号Ｖａと参照光透過信号Ｖｒのみを抽
出分離する。

次に、演算部Ｂの構成を説明すると、演算部Ｂは、暗電
流キャンセル回路４２から出力される測定光透過信号Ｖ
ａと参照光透過信号Ｖｒとを、タイミング作成回路４３
から出力される第２．第３タイミング信号Ｔ、、Ｔ３の
タイミングでそれぞれ個別にサンプルホールドする（第
４図（Ｃ）、　　（ｄ）参照）サンプルホールド回路４
４と、このサンプルホールド回路４４にサンプルホール
ドされた測定光透過信号Ｖａと参照光透過信号Ｖｒとの
１ｏｇ比、すなわちｌｏｇ（Ｖｒ／Ｖａ）を演算するｌ
ｏｇ比演算回路４５と、得られたｌｏｇ比、ｌｏｇ（Ｖ
ｒ／Ｖａ）の値から、検量線によりフィルム１１中の水
分量を演算する水分演算回路４６とから構成されている
。

上記水分演算回路４６は、上記ｌｏｇ比、ｌ。

ｇ（Ｖｒ／Ｖａ）と、フィルム１１に含まれる水分とが
比例関係にあり、フィルム１１に含まれる水分がｌｏｇ
比の一次関数で表されることから、水分を決定する。こ
の場合の水分量の決定は、予め求めておいた検量線その
ものから水分量を読み取るようにしておいてもよく、予
め上記比例定数および定数項の値を与えておき、得られ
たｌｏｇ比から水分量を計算するようにしてもよい。

なお、上記検量線や比例定数および定数項は、フィルム
１１を重量測定するとともに」二記ｌｏｇ比とにより、
別途測定する等の手法で予め求めることができる。

第１図の赤外線光学装置１０を用い、Ｐ偏光を厚さ１２
μｍのエチレンビニルアルコールの樹脂フィルム１１に
偏光角入射を行い、樹脂フィルムｌｌ中の水分量を測定
した測定例を第６図に示す。

上記第６図から、水分量は光の吸光度の変化に対し、は
ぼ検量線に沿って変化していることか分る。

また、上記樹脂フィルム１１に１．　０ないし２゜６μ
肩の波長の赤外線を投射し、波長に対する吸光度の変化
を測定した際の結果を第７図に示す。この第７図から、
上記Ｐ偏光を樹脂フィルム１１の偏光角で入射させると
、波長に対する吸光度の変化はほぼ一定で、樹脂フィル
ム１１内部での多重反射が殆とないことか分る。

一方、通常光を」−記と同じ厚さ１２μどのエチレンビ
ニルアルコールの樹脂フィルム１１に、その法線方向に
対して１５度の角度で入射させて、樹脂フィルムｌｌ中
の水分値を、測定した測定例を第８図に示す。

上記第８図から分かるように、水分値の光の吸光度の変
化に対する関係は明確には読み取ることはできない。

また、」二記樹脂フィルムに１．０ないし２．６μ肩の
波長の赤外線を樹脂フィルム１１にその法線方向に対し
て１５°の角度で入射させ、波長に対する吸光度の変化
を測定した結果を第９図に示す。

この第９図から、波長に対する吸光度が大幅に変化して
おり、樹脂フィルム１１内部で多重反射か生じているこ
とが分かる。

次に、本発明のいま一つの実施例を第５図に示す。

この実施例は、たとえばポリエチレンテレフタート（Ｐ
ＥＴ）樹脂やポリプロピレン（ＰＰ）樹脂のように水分
を含まない樹脂フィルム１１−　（支持体）の上に形成
されている水膜５０の厚さを測定するようにしたもので
ある。

この場合の赤外線光学装置１０”は、第１図に示した構
成のうち、演算部Ｂに補正用フィルム吸光度記憶回路５
１とフィルム吸光度補正回路５２を付加したものである
。他に変更がないので、同一のものには同一の番号を付
して重複した説明は省略する。たたし、この実施例では
、赤外線光学装置１０−のケーシング２９は、樹脂フィ
ルム１１′の水膜５０の屈折率によって決まる偏光角に
等しいか、その近傍の傾斜角θ′で、凸レンズ３１から
出た光か投射される。

上記補正用フィルム吸光度記憶回路５１には、水膜５０
のない樹脂フィルム１１−だけについて予め測定したｌ
ｏｇ比をメモリしており、ｌｏｇ比演算回路４５によっ
て全体の（２層の）ｌｏｇ比が演算されるごとに、樹脂
フィルム１１′の１０ｇ比をフィルム吸光度補正回路５
２に出力する。

フィルム吸光度補正回路５２は、ｌｏｇ比回路５２から
出力されてくる全体のｌｏｇ比から、樹脂フィルム１１
′のみのｌｏｇ比を差引いて、水膜５０のみのｌｏｇ比
を得、その水膜５０の１゜ｇ比を厚み演算回路４６′に
出力する。その結果、厚み演算回路４６′は水膜５０の
厚さがｌｏｇ比の一次関数で表されることから、水膜５
０の厚さを決定する。この場合の水膜の厚さの決定は１
．第１図の実施例と同様に、予め求めておいた検量線そ
のものから厚さを読み取るようにしておいてもよく、予
め上記比例定数および定数項の値を与えておき、得られ
たｌｏｇ比がら水膜５ｏの厚さを計算するようにしても
よい。

以上に述べた実施例の構造では、測定光が入射される時
と参照光が入射される時のタイミングが僅かにずれるこ
とになるが、そのようなタイミングのずれはごく僅か（
１／６０秒）であるので、被測定物が余程高速で走行し
ない限り実際上問題はない。

また、以上の実施例は、被測定物が走行している場合で
あるが、本発明の原理から、もちろん、静止している被
測定物についても、同様に測定することができる。

なお、被測定物が走行している場合には、被測定物が振
動等によりゆらぎ、このゆらぎによる影響が考えられる
が、ゆらぎが激しい場合を除き、走行の場合と同様に、
ゆらぎによる影響を無視することができる。しかし、ゆ
らぎが激しい場合の対策として、本願の出願人は、既に
、特願昭５８１８３６３６号の特許出願〈発明の名称“
赤外線厚み計”において、被測定物に対する赤外線の入
射角を変化させ、反射光強度の変化から偏光角（ブリュ
ースター角）を検出して、その偏光角における吸光度か
ら厚みを検出する方式を提案している。

この方式によれば、被測定物が走行する場合や走行に伴
うゆらぎが存在する場合でも、最も正確に被測定物の厚
みを検出することができる。

本発明は、Ｐ偏光を用いる点および偏光角に着目した点
においては、上記特許出願に係る発明と基盤を共通にす
る。

しかしながら、本発明では、入射角を偏光角に正確に一
致させる必要はな（、偏光角近傍の角度に設定すれば、
充分大きいＳ／Ｎ比を得ることができる。

以上の実施例において、偏光子３９は投射光学系および
反射光学系のいずれにも配置することができるが、反射
光学系内に配置する方が赤外線検出センサ３８に入射す
る外乱光を少なくすることができる。

また、使用する波長のうち参照波長を追加し、２種類使
用することにより、にごりの影響を軽減することができ
る。

さらに、本発明は、赤外吸収スペクトルで分離できるも
のであれば、水分量以外のものの量も検出することがで
きる。

さらに、ベルトコンベヤ等により搬送されてくる粉末状
の製品に含まれる水分量を検出する場合、製品を透過し
てベルトコンベヤで反射した赤外線により製品中の水分
量を検出することもできる。

この場合、第１図や第５図の反射鏡３４は省略すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る赤外線光学装置の一実施例の構成
を示すブロック図、 第２図は第１図の赤外線光学装置の設置状態を示す説明
図、 第３図は水の吸収スペクトルの説明図、第４図（ａ）、
（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれ測定透過信号および
参照透過信号の抽出方式を順次示す各波形図、 第５図は本発明に係る赤外線光学装置のいま一つの実施
例の構成を示すブロック図、 第６図は第１図の赤外線光学装置の検量線および測定結
果を示すグラフ、 第７図はＰ偏光を偏光角入射したときの吸光度のグラフ
、 第８図は通常光による水分型の計測結果の説明図、 第９図は通常光をフィルムの法線方向に対して１５°で
入射したとき吸光度のグラフ、第１０図は一般的な分光
分析の原理的説明図、第１１図は第１０図に示す分光分
析方式で得られたチャート図、 第１２図は測定光を垂直入射させたときのフィルムの吸
光度（横軸）と干渉の幅（縦軸）との関係を示すグラフ
、 第１３図は本発明の原理的構成を示す説明図、第１４図
、第１５図はそれぞれ入射角を偏光角近傍で変化させた
ときの干渉の幅の大きさの変化を示すグラフである。 １０．１０−・・・赤外線光学装置、 １１・・・樹脂フィルム（試料）、 １１′・・・樹脂フィルム（支持体）、１２・・・赤外
線光源、 １４・・・回転円板、１５・・・電動モータ、１６・・
・第１のバンドパスフィルタ、１７・・・第２のバンド
パスフィルタ、２１ａ、２１ｂ・・・発光ダイオード、
２２ａ、２２ｂ・・・フォトトランジスタ、２３．２４
・・・光電スイッチ、 ２５ａ、２５ｂ、２６・・・光通過穴、２７・・光軸、
２８・・反射ミラー ３３・・・傾斜保持部材、３４・・・反射鏡、３５・・
・集光ミラー、３６．３７・・・光軸、３８・・・赤外
線検出センサ、３９・・・偏光子、４１・・・検出回路
、４２・・・暗電流キャンセル回路、４３・・・タイミ
ング作成回路、 ４４・・・サンプルホールド回路、 ４５・・・ｌｏｇ比演算回路、４６・・・水分演算回路
、４６′・・・厚み演算回路、５０・・・水膜、５１・
・・補正用フィルム吸光度記憶回路、５２・・・フィル
ム吸光度補正回路。 特　許　出　願　人　　倉敷紡績株式会社代理人弁理士
青山　葆　はか１名 ｉＥ３図 儂 長 （〃ｍ） 第４図 第６図 ℃屁光度 Ｗ、８図 、０２ ．０６ 、ｏ８ ．１６ １日 眼光度 第１０図 第１３図 第１２図 フィルムのＶ及九痕 第１４図 入射角 ＋”１ 第１５図 入１ハ＋”１

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）試料に赤外線を投射してその吸光度から試料に含
   まれる含有物の含有量を検出する赤外線光学装置であっ
   て、 上記含有物の特性吸収帯に属する測定光および参照光を
   含む赤外線を発生する光源と、発生された赤外線を測定
   光と参照光とに時分割的に分光する分光手段と、測定光
   と参照光の入射タイミングを検出するタイミング検出手
   段と、上記光源からの分光された赤外線を上記支持体に
   投射する投射光学系と、この投射光学系の光軸と同じ光
   軸を有し、上記試料を透過した後反射体で反射させ、そ
   の反射光を再び上記試料を透過させて受光センサに導く
   反射光学系と、分光された上記赤外線を入射面に平行な
   Ｐ偏光に偏光させる偏光子と、上記光軸が上記支持体の
   偏光角に等しいか近傍の傾斜角となるように設定する入
   射角設定手段と、上記タイミング検出手段に同期して上
   記受光センサからの測定光の受光強度と参照光の受光強
   度とを検出し、その検出結果に基づいて特性吸収帯にお
   ける吸光度を求め、この吸光度から含有物の含有量を演
   算する演算装置と、この演算装置の演算結果を出力する
   出力装置とを備えたことを特徴とする赤外線光学装置。
2. （２）量を測定すべき被測定物が支持体の表面に支持さ
   れ、この被測定物に赤外線を投射してその吸光度から被
   測定物の厚みを検出する赤外線光学装置であって、 上記被測定物の特性吸収帯に属する測定光および参照光
   を含む赤外線を発生する光源と、発生された赤外線を測
   定光と参照光とに時分割的に分光する分光手段と、測定
   光と参照光の入射タイミングを検出するタイミング検出
   手段と、上記光源からの分光された赤外線を上記支持体
   に投射する投射光学系と、この投射光学系の光軸と同じ
   光軸を有し、上記被測定物を透過した後反射体で反射さ
   せ、その反射光を再び上記被測定物を透過させて受光セ
   ンサに導く反射光学系と、分光された上記赤外線を入射
   面に平行なＰ偏光に偏光させる偏光子と、上記光軸が被
   測定物の偏光角に等しいか近傍の傾斜角となるように設
   定する入射角設定手段と、上記タイミング検出手段に同
   期して上記受光センサからの測定光の受光強度と参照光
   の受光強度とを検出し、その検出結果に基づいて特性吸
   収帯における吸光度を求め、この吸光度を予め記憶され
   た上記支持体の吸光度によって補正して被測定物の厚み
   を演算する演算装置と、この演算装置の演算結果を出力
   する出力装置とを備えたことを特徴とする赤外線光学装
   置。