JPH05142036A - Photo sensor device - Google Patents

Photo sensor device

Info

Publication number
JPH05142036A
JPH05142036A JP11740792A JP11740792A JPH05142036A JP H05142036 A JPH05142036 A JP H05142036A JP 11740792 A JP11740792 A JP 11740792A JP 11740792 A JP11740792 A JP 11740792A JP H05142036 A JPH05142036 A JP H05142036A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
chamber
optical sensor
sensor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11740792A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3272767B2 (en
Inventor
Tsunenori Chiba
常則 千葉
Yuji Takeshita
裕二 竹下
Rei Morimoto
玲 森本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Original Assignee
Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsui Mining and Smelting Co Ltd filed Critical Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
Priority to JP11740792A priority Critical patent/JP3272767B2/en
Publication of JPH05142036A publication Critical patent/JPH05142036A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3272767B2 publication Critical patent/JP3272767B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a photo sensor with a self-calibration function by eliminating an environmental influence such as temperature fluctuation. CONSTITUTION:A title item is provided with a first chamber 11 which accommodates a power-supply part, a calibration device 25, and light sources 21a and 21b for irradiating light to an object 1 to be measured and a second chamber 12 for housing a spectral optical system 30. Fans 20a and (20b) are provided within the first chamber 11 and the first chamber 11 is temperature- controlled by a first temperature-control device 15 and the fans 20a and (20b). The second chamber 12 is nearly closed and is in heat-insulation structure by a heat-insulation material 17 and the temperature is made constant by a second temperature-control device 16. The self-calibration device 25 moves to a calibration position at the time of calibration automatically and light from the light sources 21a and 21b impinge on the spectral optical system 30, thus achieving calibration.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、熱発生源と、光センサ
手段を有する光学系とを箱体中に含む光センサ装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical sensor device including a heat generating source and an optical system having optical sensor means in a box.

【0002】[0002]

【従来の技術】分光光学系を有する光センサ装置は、実
験室内における使用のみならず、工場その他の生産ライ
ンや品質検査ライン等においても用いられている。この
ような光センサ装置は、分光光学系の他に、電源や被測
定体に光を照射するための光源等を箱体中に組込んで構
成されている。
2. Description of the Related Art Optical sensor devices having a spectroscopic optical system are used not only in laboratories but also in factories and other production lines and quality inspection lines. Such an optical sensor device is configured by incorporating, in addition to the spectroscopic optical system, a power source, a light source for irradiating light to the object to be measured, and the like in a box.

【0003】上記分光光学系は、例えば凸レンズ、凹面
鏡、ミラー、回折格子板および分光輝度を測定するため
の光センサ部等から構成されている。この光センサ部か
ら分光輝度に対応した信号を得て、この信号を処理して
必要な情報を得ている。また、このような光センサ装置
の校正は、被測定体の位置に標準反射板を置き、この反
射板に光源から光を照射し、この反射光を分光光学系に
入射させることによって行なわれている。
The spectroscopic optical system is composed of, for example, a convex lens, a concave mirror, a mirror, a diffraction grating plate, and an optical sensor section for measuring the spectral brightness. A signal corresponding to the spectral brightness is obtained from this optical sensor unit, and this signal is processed to obtain necessary information. The calibration of such an optical sensor device is performed by placing a standard reflection plate at the position of the object to be measured, irradiating the reflection plate with light from a light source, and causing the reflected light to enter a spectroscopic optical system. There is.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述のよう
な生産ラインや品質検査ラインにおいて使用される光セ
ンサ装置には次のような問題点があった。 (1)光センサ装置内の電源部および光源等は、それら
の消費電力の一部が熱に変わるため熱発生源となって、
装置内部の温度上昇の原因となる。 (2)光センサ装置は、比較的クリーンな実験室等で使
用されるのではなく、温度変動が比較的大きくかつダス
トが比較的多い環境で使用されることが多い。 (3)分光光学系は精密に調整された光学系であり、ま
た光センサは例えば近赤外光のための受光素子としてG
e、PbS等を用いているが、これらの材料から成る受
光素子は温度依存性が大きい。従って、上述のようなダ
ストや温度変化は、分光測定に悪影響を与えてしまい易
い。 (4)上述のような実際の使用における測定は、比較的
長時間にわたって行なわれることが多いので、上述のよ
うな温度変化の影響が比較的大きく、またそのために装
置の校正の頻度が増える。 (5)光センサ装置の校正は、被測定体の位置に測定者
自身が標準反射板をその都度置いて行なわれるものであ
るため校正に手間がかかるものであった。また、装置の
使用環境条件は上述のように比較的条件が悪いものであ
るため、このような環境での使用は校正の精度にも悪影
響を与え、校正の再現性の維持が困難なことが多かっ
た。
However, the optical sensor device used in the above-mentioned production line or quality inspection line has the following problems. (1) The power supply unit, the light source, and the like in the optical sensor device become heat generation sources because part of their power consumption is changed to heat.
This may cause the temperature inside the device to rise. (2) The optical sensor device is not used in a relatively clean laboratory or the like, but is often used in an environment where the temperature fluctuation is relatively large and the dust is relatively large. (3) The spectroscopic optical system is a precisely adjusted optical system, and the optical sensor is, for example, a G light receiving element for near infrared light.
Although e, PbS and the like are used, the light receiving element made of these materials has a large temperature dependency. Therefore, the dust and the temperature change as described above are likely to adversely affect the spectroscopic measurement. (4) Since the measurement in actual use as described above is often performed for a relatively long time, the influence of the temperature change as described above is relatively large, and therefore the frequency of calibration of the device increases. (5) The calibration of the optical sensor device is time-consuming because the measurer himself places the standard reflector at the position of the object to be measured. Further, since the environmental conditions of use of the device are relatively poor as described above, use in such an environment may adversely affect the accuracy of calibration, and it may be difficult to maintain reproducibility of calibration. There were many.

【0005】本発明は、光センサ装置における上述のよ
うな問題点を解決するものであって、装置内の温度上昇
および光学系における温度変動を抑制して長時間にわた
って安定した測定を可能とし、また装置の校正を簡単に
かつ再現性よく行なうことができるようにした光センサ
装置を提供することである。
The present invention solves the above-mentioned problems in the optical sensor device, and suppresses the temperature rise in the device and the temperature fluctuation in the optical system to enable stable measurement for a long time, Another object of the present invention is to provide an optical sensor device capable of easily and reproducibly calibrating the device.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、電源
部や光源等の熱発生源と、外部光が入射するとともに光
センサ手段を有する光学系とを箱体中に含む光センサ装
置において、前記熱発生源を収容し第1の温度制御手段
を備える第1の室と、前記光学系を収容し第2の温度制
御手段を備えるとともに略密閉され断熱構造を有する第
2の室とを具備するものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical sensor device including a heat generating source such as a power source section or a light source, and an optical system having an optical sensor means in the box body, into which external light is incident. In, a first chamber for accommodating the heat generation source and having a first temperature control means, and a second chamber for accommodating the optical system and having a second temperature control means and having a substantially sealed heat insulating structure It is equipped with.

【0007】請求項2の発明は、前記光学系を校正する
ための校正手段と前記電源部と前記光源とを収容し第1
の温度制御手段を備えるとともに外気とは略遮断された
第1の室と、前記光学系を収容し第2の温度制御手段を
備えるとともに略密閉され断熱構造を有する第2の室と
を具備し、前記校正手段は、校正時に前記光源からの光
が前記光学系に入射できる校正位置に自動的に移動する
ように構成されているものである。
According to a second aspect of the present invention, a calibration means for calibrating the optical system, the power source section and the light source are housed in the first aspect.
And a second chamber that houses the optical system and that includes the second temperature control unit and that is substantially sealed and has a heat insulating structure. The calibration means is configured to automatically move to a calibration position where the light from the light source can enter the optical system during calibration.

【0008】請求項3の光センサ装置では、前記第1の
温度制御手段は前記第1の室内の空気を対流させるため
のファン等の空気循環手段を備えることによって第一の
室内の空気が対流するように構成されている。
In the optical sensor device according to a third aspect of the present invention, the first temperature control means is provided with an air circulating means such as a fan for convection the air in the first room, so that the air in the first room is convected. Is configured to.

【0009】請求項4の光センサ装置では、第2の室に
ゴムやスプリング等の制振材料から構成される制振手段
が設けられており、外部から光学系に加わる振動を除去
することができるから、測定精度の向上をはかることが
できる。
According to another aspect of the optical sensor device of the present invention, the second chamber is provided with a vibration damping means made of a vibration damping material such as rubber or a spring, so that the vibration applied to the optical system from the outside can be removed. Therefore, the measurement accuracy can be improved.

【0010】請求項5の光センサ装置では、前記光源と
前記被測定体との間に反射手段を配置し、前記光源から
の光が前記反射手段を介して前記被測定体に少なくとも
二方向から入射するように構成し、測定精度を向上をは
かることができる。
According to another aspect of the optical sensor device of the present invention, reflecting means is arranged between the light source and the object to be measured, and the light from the light source is transmitted through the reflecting means to the object to be measured from at least two directions. It can be configured to be incident, and the measurement accuracy can be improved.

【0011】請求項6の光センサ装置では、前記光源と
前記反射手段との間に前記光源からの光を所定の周波数
でチョッピングする手段を配置し、前記光学系における
測定精度を向上をはかることができる。
In the optical sensor device according to a sixth aspect, means for chopping the light from the light source at a predetermined frequency is arranged between the light source and the reflecting means to improve the measurement accuracy in the optical system. You can

【0012】請求項7〜11の各光センサ装置の具体的
な構成、及び作用効果は以下の実施例において明らかに
される。
The concrete constitutions and operational effects of the respective optical sensor devices of claims 7 to 11 will be clarified in the following embodiments.

【0013】[0013]

【作用】熱発生源を含む第1の室は第1の温度制御手段
によって、光学系を含む第2の室は第2の温度制御手段
によって、それぞれ独立して温度調節される。そして、
第2の温度制御手段に第1の温度制御手段が協動するこ
とによって、そして略密閉されかつ断熱構造を有する第
2の室の構成によって、第2の室は長時間にわたって恒
温状態が保たれることが可能となる。また、外気とは略
遮断された第1の室内に設けた校正手段によって装置内
部で校正を行うことができる。校正手段は、校正時に校
正位置に自動的に移動するとともに、光学系による測定
時に校正位置から自動的に退避するように構成すること
が可能となる。よって、自動化された自己校正機能を具
備する光センサ装置が実現可能となる。
The temperature of the first chamber containing the heat generation source is adjusted by the first temperature control means, and the temperature of the second chamber containing the optical system is adjusted by the second temperature control means. And
By the cooperation of the first temperature control means with the second temperature control means, and by the configuration of the second chamber which is substantially sealed and has a heat insulating structure, the second chamber is kept in a constant temperature state for a long time. Can be done. Further, the calibration can be performed inside the apparatus by the calibration means provided in the first chamber that is substantially shielded from the outside air. The calibrating means can be configured to automatically move to the calibrating position during calibrating and automatically retract from the calibrating position during measurement by the optical system. Therefore, an optical sensor device having an automated self-calibration function can be realized.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明による実施例1〜4を図面を参
照しながら説明する。実施例1 本実施例1の光センサ装置の内部を側面から見た図を図
1に、同じく上面から見た図を図2にそれぞれ示す。図
1および図2に示すように、光センサ装置の箱体2内に
は、変圧器、抵抗等から構成される電源部(図示省略)
等をその下部に含む第1の室11と、分光光学系30を
含む第2の室12とが形成されている。また、第1の室
内の上側部分13に、被測定体1に光を照射するための
光源21a、21bおよび校正装置25等を備えてい
る。第2の室12はほぼ密閉され、また、第1の室11
は外気からほぼ遮断される構造となっている。なお、第
1の室11および第2の室12は外部からの光が、各開
口部40、41からしか入射しないように構成されてい
る。
Embodiments 1 to 4 according to the present invention will be described below with reference to the drawings. Example 1 FIG. 1 shows a side view of the inside of the optical sensor device of the first example, and FIG. 2 shows a view from the top. As shown in FIGS. 1 and 2, a power supply unit (not shown) including a transformer and a resistor is provided in the box body 2 of the optical sensor device.
A first chamber 11 including the above components and a second chamber 12 including the spectroscopic optical system 30 are formed. Further, light sources 21a and 21b for irradiating the DUT 1 with light, a calibration device 25, and the like are provided in the upper portion 13 of the first chamber. The second chamber 12 is substantially sealed and the first chamber 11
Has a structure that is almost shielded from the outside air. The first chamber 11 and the second chamber 12 are configured so that light from the outside enters only through the openings 40 and 41.

【0015】第1の室11は第1の温度制御装置15を
備え、第2の室12は第2の温度制御装置16を備えて
いる。第1の室11内には、図2に示すように2つのフ
ァン20a、20bが設けられている。第1の温度制御
装置15は第1の室11が一定温度に達したときに作動
し、一定温度以下となったときに停止するようなON/
OFF制御法による構成である。第2の温度制御装置1
6はPID(比例積分微分)制御法による構成であっ
て、正確に第2の室12内の温度を制御する。この第2
の温度制御装置16は外気に対して温度調節を行い、加
熱および冷却を行うことができるように構成されてい
る。また、第1の温度制御装置15は、第2の温度制御
装置16よりもラフな温度調節を行う構成でよい。
The first chamber 11 is provided with a first temperature control device 15, and the second chamber 12 is provided with a second temperature control device 16. As shown in FIG. 2, two fans 20a and 20b are provided in the first chamber 11. The first temperature control device 15 is turned on / off so that it operates when the first chamber 11 reaches a certain temperature and stops when the first chamber 11 has a certain temperature or less.
This is a configuration based on the OFF control method. Second temperature control device 1
Reference numeral 6 denotes a PID (Proportional Integral Derivative) control method, which accurately controls the temperature in the second chamber 12. This second
The temperature control device 16 is configured to control the temperature of the outside air and perform heating and cooling. In addition, the first temperature control device 15 may be configured to perform a rougher temperature adjustment than the second temperature control device 16.

【0016】第2の室12は箱体2の上部に位置し、そ
の前面には光源21a、21b、校正装置25等が配置
されている。第1の室11内ではその下部と上部とは、
図2に示すように箱体2の両側面側に設けられた開口3
および4によって連通されている。従って、ファン20
aおよび20bによって第1の室11内で上方へ図1の
矢印m方向へ空気が上昇させられ、この空気は第1の室
11の天井近傍で矢印n方向へ流れ、第2の室12の両
側面を通って開口3、4に向って矢印m’方向へ下降す
る。このようにして、第1の室11内の温度調節された
空気は、強制的に対流させられ、第1の室11の上部を
通って再びその下部に戻るように循環するから、第1の
室11全体の温度制御を第1の温度制御装置15によっ
て行うことが可能となる。
The second chamber 12 is located in the upper part of the box body 2, and the light sources 21a and 21b, the calibration device 25 and the like are arranged on the front surface thereof. In the first chamber 11, the lower part and the upper part are
As shown in FIG. 2, the openings 3 provided on both sides of the box body 2
And 4 communicate with each other. Therefore, the fan 20
Air is moved upward in the first chamber 11 in the direction of the arrow m in FIG. 1 by a and 20b, and this air flows in the direction of the arrow n in the vicinity of the ceiling of the first chamber 11, and It descends in the direction of the arrow m ′ toward the openings 3 and 4 through both sides. In this way, the temperature-controlled air in the first chamber 11 is forcibly convected and circulates through the upper part of the first chamber 11 and back to the lower part thereof. The temperature control of the entire chamber 11 can be performed by the first temperature control device 15.

【0017】第2の室12は、比較的厚みのある外壁1
2aによって第1および第3の室11、13から隔離さ
れて密閉構造とされている。この外壁12a内には第2
の室12の周囲のほぼ全面にわたって断熱材17が充填
されて断熱構造を構成している。第2の室12内には分
光光学系30を収容するための内箱12bがさらに設け
られている。なお、分光光学系30に光を入射させるた
めに外壁12aには開口部40が設けられているが、こ
の開口部40は透光板39によって覆われて密閉されて
いる。
The second chamber 12 has a relatively thick outer wall 1
2a separates the first and third chambers 11 and 13 from each other to form a closed structure. In the outer wall 12a, the second
A heat insulating material 17 is filled almost entirely around the chamber 12 to form a heat insulating structure. An inner box 12b for housing the spectroscopic optical system 30 is further provided in the second chamber 12. Although an opening 40 is provided in the outer wall 12a for allowing light to enter the spectroscopic optical system 30, the opening 40 is covered and sealed by a transparent plate 39.

【0018】図1に示すように、分光光学系30は、対
物レンズ31、入射スリット31a、第1のミラー3
2、第1の凹面鏡33、第2のミラー34、回折格子板
35、第2の凹面鏡36、シリンドリカルレンズ37お
よび受光素子38から構成されている。対物レンズ31
は被測定体1を指向している。対物レンズ31の中心と
被測定体1の測定点とを結ぶ線を光軸aとしている。受
光素子38には信号処理装置(図示省略)が接続され受
光素子からの信号に基づいて所定の信号処理が行われる
ように構成されている。
As shown in FIG. 1, the spectroscopic optical system 30 includes an objective lens 31, an entrance slit 31a, and a first mirror 3.
2, a first concave mirror 33, a second mirror 34, a diffraction grating plate 35, a second concave mirror 36, a cylindrical lens 37 and a light receiving element 38. Objective lens 31
Is directed to the DUT 1. An optical axis a is a line connecting the center of the objective lens 31 and the measurement point of the DUT 1. A signal processing device (not shown) is connected to the light receiving element 38 and is configured to perform predetermined signal processing based on a signal from the light receiving element.

【0019】光軸a上を通って対物レンズ31に入射し
た光は、入射スリット31aを通り、第1のミラー32
で第1の凹面鏡33に向けて鋭角的に反射し、第1の凹
面鏡33で平行光となって第2のミラー34に入射しこ
のミラー34でほぼ直角に回折格子板35に向けて反射
する。回折格子板35において回折されて分光された光
は、第2の凹面鏡36に入射しこの凹面鏡36からシリ
ンドルカルレンズ37を介して光センサ部としての受光
素子38に入射する。受光素子38はライン状のセンサ
として構成されており、所定の波長範囲にわたって分光
輝度を測定する。受光素子38は、例えば400〜10
00nmの波長範囲の分光輝度を測定できる。この分光
輝度に基づく信号は信号処理装置(図示省略)で所定の
信号処理が行われる。
The light that has entered the objective lens 31 through the optical axis a passes through the entrance slit 31a and the first mirror 32.
At an acute angle toward the first concave mirror 33, the parallel light is converted by the first concave mirror 33, enters the second mirror 34, and is reflected by the mirror 34 toward the diffraction grating plate 35 at a substantially right angle. .. The light diffracted and dispersed by the diffraction grating plate 35 enters the second concave mirror 36, and then enters from the concave mirror 36 through the cylindrical lens 37 to the light receiving element 38 as an optical sensor unit. The light receiving element 38 is configured as a linear sensor, and measures the spectral brightness over a predetermined wavelength range. The light receiving element 38 is, for example, 400 to 10
The spectral brightness in the wavelength range of 00 nm can be measured. The signal based on this spectral luminance is subjected to predetermined signal processing by a signal processing device (not shown).

【0020】上述の分光光学系30は第2のミラー34
を中心にして光学要素(31、32、33)と他の光学
要素(37、36、35)とがほぼ対称な関係で配置さ
れており、入射した光が受光素子38に至るまでクロス
しないように構成されている。これによってコンパクト
で迷光の少ない分光光学系とすることができる。なお、
シリンドリカルレンズ37は、ライン状のセンサである
受光素子38に対して、光軸と垂直方向(ライン状のセ
ンサの長手直角方向)に効率よく集光するために用いて
いる。
The spectroscopic optical system 30 described above includes a second mirror 34.
The optical elements (31, 32, 33) and the other optical elements (37, 36, 35) are arranged in a substantially symmetrical relationship with respect to each other so that the incident light does not cross until reaching the light receiving element 38. Is configured. This makes it possible to provide a compact spectroscopic optical system with little stray light. In addition,
The cylindrical lens 37 is used to efficiently collect light on the light receiving element 38, which is a linear sensor, in the direction perpendicular to the optical axis (the direction perpendicular to the longitudinal direction of the linear sensor).

【0021】図3は被測定体1、光源21a、21b、
校正装置25および対物レンズ31等の光学的配置を概
略的に示す斜視図である。図3に示すように、第3の室
13内の光源21a、21bは、これらの光が絞り用板
22a、22b、凸レンズ23a、23bおよびミラー
24a、24bをそれぞれ介して二方向から被測定体1
に照射されるように構成されている。そして、被測定体
1からの反射光が光軸aに沿って上述の分光光学系30
の対物レンズ31に入射する。なお、光源21a、21
bは例えばハロゲンランプのような白色光源である。
FIG. 3 shows a device under test 1, light sources 21a and 21b,
It is a perspective view which shows roughly the optical arrangement of the calibration apparatus 25, the objective lens 31, etc. As shown in FIG. 3, in the light sources 21a and 21b in the third chamber 13, these lights are transmitted from two directions through the diaphragm plates 22a and 22b, the convex lenses 23a and 23b, and the mirrors 24a and 24b, respectively. 1
It is configured to be irradiated. Then, the reflected light from the DUT 1 is transmitted along the optical axis a along the above-mentioned spectroscopic optical system 30.
Is incident on the objective lens 31. The light sources 21a, 21
b is a white light source such as a halogen lamp.

【0022】第1の室11の上部部分13に設けられて
いる校正装置25は、図3に示すように、さらにベース
板26上に一対のミラー27a、27bおよび光透過拡
散板28を備えている。なお、ベース板26には図の一
点鎖線で示すようにミラー27a、27bを囲むように
遮光板29を設けてもよい。
As shown in FIG. 3, the calibration device 25 provided in the upper portion 13 of the first chamber 11 further includes a pair of mirrors 27a and 27b and a light transmission diffusion plate 28 on the base plate 26. There is. A light shielding plate 29 may be provided on the base plate 26 so as to surround the mirrors 27a and 27b as shown by the dashed line in the figure.

【0023】上述の校正装置25は、光センサ装置の校
正時には図示省略の校正装置上昇下降機構によって図3
の矢印V方向に上昇するように構成されている。校正装
置25は所定の高さだけ上昇して図3の破線で示す校正
位置で停止する。この破線で示す校正位置において、光
源21a、21bから出射しミラー24a、24bで被
測定体1に向けて反射された各光は、校正装置25のミ
ラー27a、27bでそれぞれ遮られ、ミラー27a、
27bから光透過拡散板28のほぼ中心に向かって反射
するように構成されている。この光透過拡散板28のほ
ぼ中心を光軸aが通る。なお、光透過拡散板28は、例
えばスリガラス状のフロスト型のものを用いることがで
きる。
The above-described calibration device 25 uses a calibration device raising / lowering mechanism (not shown) to calibrate the optical sensor device as shown in FIG.
Is configured to rise in the arrow V direction. The calibration device 25 rises by a predetermined height and stops at the calibration position shown by the broken line in FIG. At the calibration position indicated by the broken line, the lights emitted from the light sources 21a and 21b and reflected by the mirrors 24a and 24b toward the device under test 1 are blocked by the mirrors 27a and 27b of the calibration device 25, respectively, and are reflected by the mirrors 27a and 27b.
It is configured to reflect from 27b toward almost the center of the light transmitting / diffusing plate 28. The optical axis a passes through substantially the center of the light transmitting / diffusing plate 28. As the light transmitting / diffusing plate 28, for example, a ground glass frost type can be used.

【0024】図1に示すように、第2の室12内の内箱
12bの下部には制振部材18が設けられており、外部
(第1の室11等)からの振動が第2の室12内の分光
光学系30に伝わるのを抑制できる。これによって、分
光光学系30の各光学要素が振動して不測に測定誤差が
生じることを効果的に防止できる。なお、箱体2の下部
にはベース部材19が設けられているが、装置の外部か
らの振動を抑制するためにこのベース部材19を制振材
料で構成してもよい。
As shown in FIG. 1, a vibration damping member 18 is provided below the inner box 12b in the second chamber 12 so that vibration from the outside (the first chamber 11 or the like) causes the second vibration. Transmission to the spectroscopic optical system 30 in the chamber 12 can be suppressed. As a result, it is possible to effectively prevent each optical element of the spectroscopic optical system 30 from vibrating and causing an unexpected measurement error. Although the base member 19 is provided in the lower portion of the box body 2, the base member 19 may be made of a damping material in order to suppress vibration from the outside of the device.

【0025】第1の室11の上部部分13の前面には、
光軸a上の光が通過するように開口部41が設けられて
おり、この開口部41は透光板42によって覆われてお
り、第1の室11は外気とはほぼ遮断される。
On the front surface of the upper part 13 of the first chamber 11,
An opening 41 is provided so that the light on the optical axis a passes therethrough, and the opening 41 is covered with a translucent plate 42, so that the first chamber 11 is almost shielded from the outside air.

【0026】次に、上述のような光センサ装置の動作に
ついて説明する。光センサ装置の図示省略のスイッチ手
段によって、測定のために電源および光源21a、21
bがオンされると、ファン20a、20bも動作する。
電源部および光源21a、21bは熱発生源であるか
ら、第1の室11内の温度が上昇する。そして、第1の
室11内の温度が一定温度に達すると第1の温度制御装
置15が作動し、一定温度以下になるまで稼動される。
同時に、ファン20a、20bによって第1の室1内全
体が温度制御され一定に調節される。
Next, the operation of the above optical sensor device will be described. Switch means (not shown) of the optical sensor device is used to measure the power supply and the light sources 21 a, 21.
When b is turned on, the fans 20a and 20b also operate.
Since the power supply unit and the light sources 21a and 21b are heat sources, the temperature inside the first chamber 11 rises. Then, when the temperature in the first chamber 11 reaches a certain temperature, the first temperature control device 15 operates and is operated until the temperature becomes less than the certain temperature.
At the same time, the temperature inside the entire first chamber 1 is controlled by the fans 20a and 20b to be adjusted to be constant.

【0027】さらに、第2の温度制御装置16も作動
し、第2の室12内の温度はPID制御法によって、約
±1℃好ましくは約±0.5℃の範囲内で正確に制御さ
れる。そして、第2の室12はほぼ密閉され、かつ断熱
材17による断熱構造であるから、第2の室12内の温
度は、第1の室11の温度上昇および外気温の変動から
独立して恒温化されほぼ一定に保たれる。そして、第1
の温度制御装置15によって第1の室11の温度上昇は
上述のように一定温度に制限されるから、第2の温度制
御装置16の負担が軽くなる。
Further, the second temperature control device 16 is also operated, and the temperature in the second chamber 12 is accurately controlled by the PID control method within a range of about ± 1 ° C., preferably about ± 0.5 ° C. It Then, since the second chamber 12 is almost sealed and has a heat insulating structure by the heat insulating material 17, the temperature inside the second chamber 12 is independent of the temperature rise in the first chamber 11 and the fluctuation of the outside air temperature. The temperature is kept constant and kept almost constant. And the first
Since the temperature control device 15 limits the temperature rise of the first chamber 11 to the constant temperature as described above, the load on the second temperature control device 16 is lightened.

【0028】また、第1及び第2の室11、12は外界
からほぼ遮断されているから、本光センサ装置は、防じ
ん構造に構成されるが、このような防じん構造を採用し
て装置内部がほぼ密閉状態となっても、温度制御装置1
5、16によって装置内の温度は上述のように一定に保
たれることになる。
Further, since the first and second chambers 11 and 12 are almost shielded from the outside world, the present optical sensor device has a dustproof structure. Temperature control device 1
The temperature in the apparatus is kept constant by 5 and 16 as described above.

【0029】以上のようにして、第2の室12における
分光光学系30は外界の影響(温度変化、ダスト、振動
等)をほぼ除去し得て、正確な分光測定が可能となる。
As described above, the spectroscopic optical system 30 in the second chamber 12 can almost eliminate the influence of the external environment (temperature change, dust, vibration, etc.), and accurate spectroscopic measurement can be performed.

【0030】また、光センサ装置は、例えば図1の被測
定体1がコンベア上で移動させられて、連続的に所定の
測定が行なわれるように使用されて長時間の運転となる
ことが多い。このような場合は、特に装置の温度変化が
問題となるが、本実施例の光センサ装置によれば、この
ような温度変化に対してほぼ無関係に安定した測定が可
能となる。
Further, the optical sensor device is often used for a long time by being used, for example, so that the object to be measured 1 in FIG. 1 is moved on a conveyor and a predetermined measurement is continuously performed. .. In such a case, the temperature change of the device becomes a particular problem, but the optical sensor device of the present embodiment enables stable measurement irrespective of such temperature change.

【0031】次に、校正装置25の作動について説明す
る。光センサ装置の始動時等における校正のために、図
3に示すように下方位置に待機している校正装置25が
図示省略したスイッチ手段により作動する校正装置上昇
下降機構(図示省略)によって上昇し、図3の破線で示
す校正位置で自動的に停止する。これによって、光源2
1a、21bから被測定体1へ照射される光が校正装置
25のミラー27a、27bに入射し、その反射光が光
透過拡散板28に照射される。この照射による光透過拡
散板28からの光が光軸a上を通って分光光学系30の
対物レンズ31に入射する。
Next, the operation of the calibration device 25 will be described. For calibration at the time of starting the optical sensor device, the calibration device 25 standing by at the lower position as shown in FIG. 3 is raised by a calibration device raising / lowering mechanism (not shown) operated by a switch means (not shown). , And automatically stops at the calibration position shown by the broken line in FIG. Thereby, the light source 2
The light emitted from 1a and 21b to the DUT 1 is incident on the mirrors 27a and 27b of the calibration device 25, and the reflected light is emitted to the light transmission diffusion plate 28. The light from the light transmitting / diffusing plate 28 due to this irradiation passes on the optical axis a and enters the objective lens 31 of the spectroscopic optical system 30.

【0032】分光光学系30の標準状態において、この
光透過拡散板28からの光が参照光として入射した時の
受光素子38の信号レベルと、被測定体1の近傍に反射
率が既知の標準反射板を置いて測定したときの信号レベ
ルとを信号処理装置に予め記憶させておく。実際に対象
物からの反射光を測定する時には、その測定反射光の出
力信号とそれぞれの校正時における参照光の出力信号と
の比を、上記各信号レベルと比較することにより被測定
体の反射率を算出する。出力信号において温度変動等に
より変化が生じても両出力信号の比を取ることにより、
温度変動等による系の変化をキャンセルすることがで
き、正しい被測定体の反射率を得ることができる。
In the standard state of the spectroscopic optical system 30, the signal level of the light receiving element 38 when the light from the light transmitting / diffusing plate 28 is incident as the reference light, and the standard in which the reflectance in the vicinity of the DUT 1 is known. The signal level measured when the reflector is placed is stored in the signal processing device in advance. When actually measuring the reflected light from the object, the ratio of the output signal of the measured reflected light to the output signal of the reference light at the time of each calibration is compared with each of the above signal levels to measure the reflection of the measured object. Calculate the rate. Even if the output signal changes due to temperature fluctuations, etc., by taking the ratio of both output signals,
It is possible to cancel changes in the system due to temperature fluctuations and the like, and it is possible to obtain the correct reflectance of the measured object.

【0033】必要な校正が終了すると、校正装置25は
校正装置上昇下降機構(図示省略)によって校正位置か
ら元の位置まで下降して、光センサ装置は分光測定でき
る状態に戻る。
When the necessary calibration is completed, the calibration device 25 is lowered from the calibration position to the original position by a calibration device raising / lowering mechanism (not shown), and the optical sensor device returns to a state in which spectroscopic measurement can be performed.

【0034】また、校正装置25に図3の一点鎖線で示
すような遮光板29を設けておくと、図1および図2に
示すように校正装置25が上昇位置にあって校正が行な
われる場合に、第1の室の上部部分13にある開口部4
1を遮光板29がほぼ覆うから、外部からの光をほぼ遮
断できる。そして、第1の室11は外気からほぼ遮られ
ているから、上述の校正はダスト、外部光等の外界から
の影響を受けずに行うことが可能となって、しかも人手
によらず自動的に行うことができる。以上のことから、
本実施例の光センサ装置の校正は、精度および再現性が
従来のものよりも向上しかつ簡単に自動的に行うことが
可能となる。
When the calibrating device 25 is provided with a light shielding plate 29 as shown by the one-dot chain line in FIG. 3, when the calibrating device 25 is in the raised position as shown in FIGS. 1 and 2, calibration is performed. At the opening 4 in the upper part 13 of the first chamber
Since the light-shielding plate 29 substantially covers the light source 1, the light from the outside can be substantially blocked. Further, since the first chamber 11 is almost shielded from the outside air, the above-mentioned calibration can be performed without being affected by the outside environment such as dust and external light. Can be done. From the above,
The calibration of the optical sensor device according to the present embodiment has improved accuracy and reproducibility as compared with the conventional one, and can be easily and automatically performed.

【0035】なお、上述の校正装置25は、一例であっ
て、光源21a、21bからの光を被測定体1に至る前
に分割し分光光学系30の対物レンズ31に入射させ得
るようなものであればよい。
The above-described calibration device 25 is an example, and is capable of dividing the light from the light sources 21a and 21b into the object lens 31 of the spectroscopic optical system 30 before reaching the object to be measured 1. If

【0036】実施例2 図4に本実施例2を示す。実施例2は上述の実施例1の
光センサ装置において用いることのできる校正装置の他
の例を示し、図3と同一部分には同一符号を付してその
説明を省略する。
Embodiment 2 This embodiment 2 is shown in FIG. The second embodiment shows another example of the calibration device that can be used in the optical sensor device of the first embodiment. The same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0037】図4に示す校正装置75は、パルスモータ
50、パルスモータ50の回転軸50aに連結されたギ
ア51、このギア51とそれぞれ噛合うギア52、5
3、ギア52に連結されたミラー回転軸60、ギア53
に連結された拡散板回転軸61、ミラー回転軸60に取
り付けられたミラー27a、27b、及び拡散板回転軸
61に取り付けられた光透過拡散板28をそれぞれ備え
ている。ミラー27a、27bはミラー回転軸60と共
にほぼ90°回転し、また光透過拡散板28は拡散板回
転軸61と共にほぼ90°回転するようにそれぞれ校正
されている。
The calibration device 75 shown in FIG. 4 includes a pulse motor 50, a gear 51 connected to the rotary shaft 50a of the pulse motor 50, gears 52 and 5 meshing with the gear 51, respectively.
3, a mirror rotating shaft 60 connected to the gear 52, a gear 53
And a mirror 27a, 27b attached to the mirror rotation shaft 60, and a light transmission diffusion plate 28 attached to the diffusion plate rotation shaft 61. The mirrors 27a and 27b are calibrated so that they rotate about 90 ° together with the mirror rotation shaft 60, and the light transmission diffusion plate 28 rotates about 90 ° together with the diffusion plate rotation shaft 61.

【0038】次に、上記校正装置75の動作について説
明する。ミラー27a、27b、及び光透過拡散板28
は光センサ装置による被測定体1の測定時には、図4で
実線で示す位置に倒れた状態にあり、光源21a、21
bからの光は被測定体1に照射されそこからの反射光が
光軸aを通って対物レンズ31に入り所定の測定が行わ
れる。
Next, the operation of the calibration device 75 will be described. The mirrors 27a and 27b and the light transmission diffusion plate 28
Is in a state of falling to the position shown by the solid line in FIG. 4 when the object to be measured 1 is measured by the optical sensor device.
The light from b is irradiated onto the object to be measured 1 and the reflected light from the light enters the objective lens 31 through the optical axis a, and a predetermined measurement is performed.

【0039】校正装置75による光センサ装置の校正時
には、パルスモータ50が回転することにより、ギア5
1は回転軸50aと共に図4の矢印r方向に所定量回転
する。このギア51の回転と共にギア52、53が回転
すると、回転軸60、61がそれぞれ所定量回転してミ
ラー27a、27b、及び光透過拡散板28が図4の破
線で示す位置に起き上がるように回転移動する。この状
態で光源21a、21bからの光がミラー27a、27
bで反射して光透過拡散板28に入射することによっ
て、上述の実施例1と同様に光センサ装置の校正を行う
ことができる。なお、光センサ装置を上記校正状態から
測定状態に戻すにはパルスモータ50をr方向と反対方
向に回転させるか、またはそのままr方向に回転させれ
ばよい。
When the calibration device 75 calibrates the optical sensor device, the gear motor 5 is rotated by the rotation of the pulse motor 50.
1 rotates a predetermined amount in the direction of arrow r in FIG. When the gears 52 and 53 rotate together with the rotation of the gear 51, the rotating shafts 60 and 61 rotate by a predetermined amount, respectively, and the mirrors 27a and 27b and the light transmitting / diffusing plate 28 rotate to the positions shown by the broken lines in FIG. Moving. In this state, the light from the light sources 21a and 21b is reflected by the mirrors 27a and 27b.
The light sensor device can be calibrated in the same manner as in the above-described first embodiment by reflecting the light at b and entering the light transmission diffusion plate 28. To return the optical sensor device from the calibration state to the measurement state, the pulse motor 50 may be rotated in the direction opposite to the r direction or may be rotated in the r direction as it is.

【0040】実施例2の校正装置75によれば、光セン
サ装置の校正装置をその移動機構と共に簡単にかつコン
パクトに校正することが可能となる。
According to the calibration device 75 of the second embodiment, the calibration device of the optical sensor device can be easily and compactly calibrated together with its moving mechanism.

【0041】実施例3 図5に本実施例3を示す。実施例3はその校正装置が実
施例2の校正装置と同じ構成であるが、校正装置全体の
位置及び光源等の構成が実施例2の構成と異なり、これ
らは同様に実施例1の光センサ装置において用いること
のできるものである。したがって、本実施例3では図3
及び図4と同一部分には同一符号を付してその説明を省
略する。
Third Embodiment FIG. 5 shows the third embodiment. The calibration device of the third embodiment has the same configuration as the calibration device of the second embodiment, but the configuration of the entire calibration device and the configuration of the light source and the like are different from those of the second embodiment. It can be used in a device. Therefore, in the third embodiment, as shown in FIG.
The same parts as those in FIG. 4 are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.

【0042】図5に示す光源21a、21bは互いによ
り接近して配置され、それらの光軸a’、b’がそれぞ
れ所定の角度だけ光進行方向に開くように傾いている。
これに対応して絞り用板22a、22b、凸レンズ23
a、23b及びミラー24a、24bがそれぞれ配置さ
れ、光源21a、21bの中心間距離(n)はミラー2
4a、24bの中心間距離(m)よりも狭い。絞り用板
22a及び22bと凸レンズ23a及び23bとの間に
チョッピング用回転板80が配置されている。チョッピ
ング用回転板80は、互いにその中心に対称に形成され
た複数の窓80a、80b、80c、80dを備え、図
示省略した駆動モータにより一定の回転速度で回転され
る。複数の各窓80a〜80dにおける光軸a’〜b’
間距離(n’)は、上記mよりも短く、nよりも長い。
The light sources 21a and 21b shown in FIG. 5 are arranged closer to each other, and their optical axes a'and b'are inclined so as to open in the light traveling direction by a predetermined angle.
Corresponding to this, diaphragm plates 22a and 22b, convex lens 23
a, 23b and mirrors 24a, 24b are respectively arranged, and the distance (n) between the centers of the light sources 21a, 21b is the mirror 2
It is narrower than the distance (m) between the centers of 4a and 24b. A chopping rotary plate 80 is arranged between the diaphragm plates 22a and 22b and the convex lenses 23a and 23b. The chopping rotary plate 80 is provided with a plurality of windows 80a, 80b, 80c, 80d symmetrically formed at the centers thereof, and is rotated at a constant rotational speed by a drive motor (not shown). Optical axes a'-b 'in each of the plurality of windows 80a-80d
The distance (n ′) is shorter than m and longer than n.

【0043】チョッピング用回転板80は、光源21
a、21bからの両方の光を窓80a、80b、80
c、80dにより同期させながら一定周期で断続させて
チョッピングし、その周波数成分を有する光を被測定体
1に照射することができる。この周波数成分を有する反
射光が光センサ装置において、図1の分光光学系30を
通して受光素子38に入射するが、この受光素子38か
らの信号の処理を上記周波数と同期させながら行うこと
によって、S/N比の向上及び外乱光の影響の排除を達
成できる。この効果は、例えば本出願人による特願平3
−249148号において提案されているように、移動
する被測定体をオンラインでかつほぼリアルタイムで測
定するときに、特に有効である。
The chopping rotary plate 80 is used for the light source 21.
Both light from a, 21b is transmitted through windows 80a, 80b, 80
It is possible to irradiate the DUT 1 with light having the frequency component by intermittently chopping and chopping at a constant cycle while synchronizing with c and 80d. In the optical sensor device, the reflected light having this frequency component is incident on the light receiving element 38 through the spectroscopic optical system 30 of FIG. 1. By performing the processing of the signal from this light receiving element 38 in synchronization with the above frequency, S It is possible to improve the / N ratio and eliminate the influence of ambient light. This effect can be obtained, for example, by Japanese Patent Application No.
It is particularly effective when measuring a moving object to be measured online and in almost real time, as proposed in US Pat. No. 4,249,148.

【0044】チョッピング用回転板80は、図5に示す
ように、絞り用板22a、22bの両方とレンズ23
a、23bの両方との間に配置され、光源21a、21
bからの両方の光を上述のようにチョッピングする。し
たがって、光源21a、21bが離れて位置する(中心
間距離nが長くなる)と、チョッピング用回転板80の
径も大きくならざるを得ない。もし、この回転板80の
径が大きくなるとその質量が増し、駆動モータ(図示省
略)の負荷が大きくなるため回転板の回転軸(図示省
略)の摩耗等が生じ易くなり、また回転板が振動し易く
なり測定に好ましくない影響を与えてしまう。このた
め、チョッピング用回転板80の径は小さいことが好ま
しいから、本実施例では光源21a、21bを近接して
(中心間距離nを短く)配置している。なお、各光源そ
れぞれにチョッピング用回転板を個別に配置することが
考えられるが、これは両方の光を同期させるのが困難と
なる。
The chopping rotary plate 80, as shown in FIG. 5, includes both the diaphragm plates 22a and 22b and the lens 23.
The light sources 21a, 21 are arranged between the light sources 21a, 23b.
Both lights from b are chopped as above. Therefore, when the light sources 21a and 21b are located apart from each other (the center-to-center distance n becomes long), the diameter of the chopping rotary plate 80 must be increased. If the diameter of the rotating plate 80 increases, the mass increases, and the load of the drive motor (not shown) increases, so that the rotating shaft (not shown) of the rotating plate is easily worn, and the rotating plate vibrates. It becomes easy to do so, and it has an unfavorable influence on the measurement. Therefore, it is preferable that the diameter of the chopping rotary plate 80 is small. Therefore, in this embodiment, the light sources 21a and 21b are arranged close to each other (the center-to-center distance n is short). Although it is conceivable to separately arrange a chopping rotary plate for each light source, this makes it difficult to synchronize both lights.

【0045】ところで、被測定体1に光を照射する場
合、複数方向から行うと、被測定体1の凹凸の測定への
影響を少なくできる、光軸aにおいて全反射の影響を排
除できる等の利点がある。そこで、本願実施例では二方
向から照射しているが、この効果は光が被測定体1に余
り小さい角度(後述のβ)で照射されると減少するか
ら、βは5°〜30°程度、好ましくは10°〜20°
がよい。この角度はミラー24a、24bの中心間距離
(m)が短くなると小さくなるから、本実施例では、光
源の光軸a’,b’を光進行方向に拡がるように傾け上
記中心間距離(m)をある程度長くし、以下のようにミ
ラー24a、24bの位置を決めている。
By the way, when irradiating the measured object 1 with light from a plurality of directions, it is possible to reduce the influence on the measurement of the unevenness of the measured object 1 and to eliminate the influence of total reflection on the optical axis a. There are advantages. Therefore, in the embodiment of the present application, irradiation is performed from two directions. However, this effect is reduced when light is applied to the DUT 1 at a too small angle (β described later), so β is about 5 ° to 30 °. , Preferably 10 ° to 20 °
Is good. This angle becomes smaller as the center distance (m) between the mirrors 24a and 24b becomes shorter. Therefore, in the present embodiment, the optical axes a'and b'of the light source are tilted so as to spread in the light traveling direction, and the center distance (m) is increased. ) Is lengthened to some extent, and the positions of the mirrors 24a and 24b are determined as follows.

【0046】図6に、光源21aの光軸光軸が垂直線c
に対して所定角度(α)だけ傾き光軸a’を通って進
み、ミラー24aで反射した光が光軸aに対して所定角
度(β)で被測定体1に入射する関係を示す。また、図
7は、壁面99に対するミラー24aの傾斜角度(ξ)
及びミラー24aの回転角度(η)をそれぞれ示す。な
お、図6、図7に示す関係は光源21bに関しても同様
である。
In FIG. 6, the optical axis of the light source 21a is the vertical line c.
In contrast, the relationship is shown in which the light that has traveled through the optical axis a ′ by a predetermined angle (α) and is reflected by the mirror 24a is incident on the DUT 1 at a predetermined angle (β) with respect to the optical axis a. Further, FIG. 7 shows the inclination angle (ξ) of the mirror 24a with respect to the wall surface 99.
And the rotation angle (η) of the mirror 24a. The relationships shown in FIGS. 6 and 7 are the same for the light source 21b.

【0047】ミラー24aの三次元的な固定位置は、光
源21aからの光が入射する位置であれば、上記傾斜角
度(ξ)及び回転角度(η)により決まり、これらの角
度は壁面99に対する法線単位ベクトルを(nx
y,nz )として次の式(1)、(2)から求められ
る。 ξ=cos-1z (1) η=tan-1(nx /ny ) (2) ここで、nx =(1/k)(sinα+sinβ)、 ny =−(1/k)(cosα)、 nz =(1/k)(cosβ)、 k=(2(sin2(( α+β)/2)+cos2(( α−β)/2))1/2 である。
The three-dimensional fixed position of the mirror 24a is determined by the tilt angle (ξ) and the rotation angle (η) at the position where the light from the light source 21a is incident, and these angles are normal to the wall surface 99. Let the line unit vector be (n x ,
ny , nz ) is obtained from the following equations (1) and (2). ξ = cos -1 n z (1 ) η = tan -1 (n x / n y) (2) where, = n x (1 / k ) (sinα + sinβ), n y = - (1 / k) ( cos α), nz = (1 / k) (cos β), k = (2 (sin 2 ((α + β) / 2) + cos 2 ((α-β) / 2)) 1/2 .

【0048】ここで、例えば、α=12°、β=14.
8°とすると、ξ=48.23°,η=−25.35°
となる。これから、上記光源21a、21bを近接して
配置し、上記チョッピング用回転板80の窓間における
距離n’を短くしかつミラー24a、24b間の中心点
間距離(m)を長くしても十分に好ましい角度で光を被
測定体1に照射できることがわかる。したがって、チョ
ッピング用回転板80の径も十分に小さくすることがで
きるから、回転板の回転軸の摩耗・振動等の不具合が生
じることなく安定した測定を続けることができる。ま
た、光源を近接して配置できることから、その構成をコ
ンパクトにでき、また光源を冷却するための手段(ファ
ン等)を一個ですますことができる。
Here, for example, α = 12 °, β = 14.
If 8 °, ξ = 48.23 °, η = −25.35 °
Becomes Therefore, it is sufficient to dispose the light sources 21a and 21b close to each other, shorten the distance n'between the windows of the chopping rotary plate 80 and increase the center point distance (m) between the mirrors 24a and 24b. It can be seen that the object 1 can be irradiated with light at a preferable angle. Therefore, the diameter of the chopping rotary plate 80 can be made sufficiently small, and stable measurement can be continued without causing problems such as wear and vibration of the rotary shaft of the rotary plate. Also, since the light sources can be arranged close to each other, the structure can be made compact and only one means (fan, etc.) for cooling the light source can be installed.

【0049】また、本実施例3において校正装置は、図
4のものと同じであるが、校正装置75の全体は、光透
過散乱板28がミラー24a、24b間に位置するよう
に配置されている。これにより、実施例2と同様に光セ
ンサ装置の校正を行うことができ、校正装置、光源等の
構成をよりコンパクトにできる。
In the third embodiment, the calibration device is the same as that of FIG. 4, but the entire calibration device 75 is arranged such that the light transmission / scattering plate 28 is located between the mirrors 24a and 24b. There is. As a result, the optical sensor device can be calibrated similarly to the second embodiment, and the configuration of the calibration device, the light source, etc. can be made more compact.

【0050】実施例4 図8に本実施例4を示す。実施例4はその校正装置が実
施例2の校正装置と同じ構成であるが、光源等の構成が
実施例2の構成と異なり、これらは同様に実施例1の光
センサ装置において用いることのできるものである。し
たがって、本実施例4では図3及び図4と同一部分には
同一符号を付してその説明を省略する。
Fourth Embodiment FIG. 8 shows a fourth embodiment. The calibration device of the fourth embodiment has the same configuration as the calibration device of the second embodiment, but the configuration of the light source and the like is different from that of the second embodiment, and these can be similarly used in the optical sensor device of the first embodiment. It is a thing. Therefore, in the fourth embodiment, the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0051】本実施例4の光源は一個から構成され、ビ
ームスプリッタ等の光分割手段を用いて2つの光を得る
ように構成され、図8に示すように、光源21a、板2
3a、複数の窓90a、90b、90c、90dを有す
るチョッピング用回転板90、凸レンズ23a、ハーフ
ミラー91、及びミラー92を備えている。
The light source of the fourth embodiment is composed of one light source, and is configured to obtain two lights by using a light splitting means such as a beam splitter. As shown in FIG.
3a, a chopping rotating plate 90 having a plurality of windows 90a, 90b, 90c, 90d, a convex lens 23a, a half mirror 91, and a mirror 92.

【0052】光源21aからの光はハーフミラー91に
おいて直進してミラー23aに入射し、一方ハーフミラ
ー91において折り曲げられた光はミラー92で反射
し、この反射光がミラー24bに入射する。このように
して、単一の光源から2つの光を照射光として得ること
ができる。また、本実施例4によれば、チョッピング用
回転板90の径をさらに小さくでき、回転板の回転軸の
摩耗・振動等を防止できる。
The light from the light source 21a goes straight on the half mirror 91 and is incident on the mirror 23a, while the light bent by the half mirror 91 is reflected on the mirror 92, and the reflected light is incident on the mirror 24b. In this way, two lights can be obtained as irradiation light from a single light source. Further, according to the fourth embodiment, the diameter of the chopping rotary plate 90 can be further reduced, and wear and vibration of the rotary shaft of the rotary plate can be prevented.

【0053】[0053]

【発明の効果】請求項1の発明の構成によれば、第2の
室は略密閉されかつ長時間にわたって恒温状態が保たれ
るので、外界からの影響、および外気温と装置内部の熱
発生源とからの温度変化の影響をそれぞれ排除できる。
従って、第2の室に収容される光学系の光センサ手段か
らの出力において温度変化の影響を除去でき、長時間に
わたって安定で精度のよい測定が可能となる。
According to the structure of the first aspect of the present invention, since the second chamber is substantially sealed and kept in a constant temperature state for a long time, the influence from the outside world, the outside air temperature and the heat generation inside the device are generated. The effects of temperature changes from and to the source can be eliminated.
Therefore, the influence of the temperature change can be eliminated in the output from the optical sensor means of the optical system housed in the second chamber, and stable and accurate measurement can be performed for a long time.

【0054】また、請求項2の発明の構成によれば、請
求項1と同様に第2の室は、外界からの影響および温度
変化の影響を排除でき、長時間にわたって安定で精度の
よい測定が可能となる。そして、外界の影響をほぼ除去
できる第1の室内に設けた校正手段によって装置内部で
校正を行うことができ、しかもこの校正は、自動的に行
うように構成することが可能となる。従って、装置の校
正を簡単にかつ再現性よく行うことが可能となる。
According to the configuration of the invention of claim 2, the second chamber can eliminate the influence from the outside and the influence of the temperature change as in the case of the first aspect, and the stable and accurate measurement can be performed for a long time. Is possible. Then, it is possible to calibrate the inside of the apparatus by the calibrating means provided in the first chamber that can almost eliminate the influence of the outside world, and this calibration can be configured to be carried out automatically. Therefore, it becomes possible to calibrate the device easily and with good reproducibility.

【0055】また、請求項5及び6の発明によれば、光
源と被測定体との間に反射手段を配置し、前記光源から
の光が前記反射手段を介して前記被測定体に少なくとも
二方向から入射するように構成し、また、光源と反射手
段との間に光源からの光を所定の周波数でチョッピング
する手段を配置することにより、測定精度を向上させる
ことができる。
According to the fifth and sixth aspects of the present invention, the reflecting means is arranged between the light source and the object to be measured, and the light from the light source passes through the reflecting means to the object to be measured by at least two. The measurement accuracy can be improved by arranging the light source from the direction and arranging means for chopping the light from the light source at a predetermined frequency between the light source and the reflecting means.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による実施例1の光センサ装置の側面図
である。
FIG. 1 is a side view of an optical sensor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す光センサ装置の上面図である。FIG. 2 is a top view of the optical sensor device shown in FIG.

【図3】図1に示す光センサ装置についての、被測定
体、校正装置、光源および分光光学系の対物レンズ等の
光学的配置を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing an optical arrangement of an object to be measured, a calibration device, a light source, an objective lens of a spectroscopic optical system, and the like in the optical sensor device shown in FIG.

【図4】本発明による実施例2における校正装置を光源
等と共に示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing a calibration device according to a second embodiment of the present invention together with a light source and the like.

【図5】本発明による実施例3における校正装置、光
源、チョッピング用回転板等の配置を示す斜視図であ
る。
FIG. 5 is a perspective view showing an arrangement of a calibration device, a light source, a chopping rotating plate, and the like according to a third embodiment of the present invention.

【図6】図5に示す光源、ミラー、被測定体等の光学的
配置を示す斜視図である。
6 is a perspective view showing an optical arrangement of a light source, a mirror, an object to be measured and the like shown in FIG.

【図7】図6に示すミラーの配置を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing the arrangement of the mirrors shown in FIG.

【図8】本発明による実施例4における光源、チョッピ
ング用回転板、ハーフミラー等の配置を示す斜視図であ
る。
FIG. 8 is a perspective view showing the arrangement of a light source, a chopping rotating plate, a half mirror, etc. according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 被測定体 11 第1の室 12 第2の室 15 第1の温度制御装置 16 第2の温度制御装置 17 断熱材 18 制振部材 20a、20b ファン(空気循環手段) 21a、21b 光源 24a、24b ミラー(反射手段) 25、75 校正装置 30 分光光学系 80、90 チョッピング用回転板(チョッピング手
段) 80a〜80d、90a〜90d 窓部 91 ハーフミラー(光分割手段) m 各反射手段の中心点間の距離 n 各光源の中心間の距離 n’窓部間の距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Measured object 11 1st chamber 12 2nd chamber 15 1st temperature control apparatus 16 2nd temperature control apparatus 17 Heat insulating material 18 Damping member 20a, 20b Fan (air circulation means) 21a, 21b Light source 24a, 24b Mirror (reflecting means) 25, 75 Calibration device 30 Spectroscopic optical system 80, 90 Rotating plate for chopping (chopping means) 80a-80d, 90a-90d Window section 91 Half mirror (light splitting means) m Center point of each reflecting means Distance n Distance between centers of each light source n Distance between windows

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熱発生源と、外部光が入射するとともに
光センサ手段を有する光学系とを箱体中に含む光センサ
装置において、 前記熱発生源を収容し第1の温度制御手段を備える第1
の室と、 前記光学系を収容し第2の温度制御手段を備えるととも
に略密閉され断熱構造を有する第2の室とを具備する光
センサ装置。
1. A photosensor device including a heat generation source and an optical system, which has an optical sensor unit and which receives external light, in a box body, the heat generation source is housed, and a first temperature control unit is provided. First
And a second chamber for accommodating the optical system, having a second temperature control means, and having a substantially hermetically insulating structure.
【請求項2】 電源部と、被測定体に光を照射するため
の光源と、前記被測定体からの反射光が入射するととも
に光センサ手段を有する光学系とを箱体中に含む光セン
サ装置において、 前記光学系を校正するための校正手段と前記電源部と前
記光源とを収容し第1の温度制御手段を備えるとともに
外気とは略遮断された第1の室と、 前記光学系を収容し第2の温度制御手段を備えるととも
に略密閉され断熱構造を有する第2の室とを具備し、 前記校正手段は前記光源からの光が校正時に前記光学系
に入射できる校正位置に自動的に移動するように構成さ
れている光センサ装置。
2. A light sensor including a power source section, a light source for irradiating light to the object to be measured, and an optical system having a light sensor means while the reflected light from the object to be measured is incident in a box body. In the apparatus, a calibrating unit for calibrating the optical system, the power supply unit and the light source are provided, a first temperature control unit is provided, and a first chamber substantially shielded from the outside air, and the optical system are provided. And a second chamber having a second temperature control means and being substantially sealed and having a heat insulating structure, wherein the calibration means automatically moves to a calibration position where light from the light source can enter the optical system during calibration. An optical sensor device configured to move to.
【請求項3】 前記第1の温度制御手段は前記第1の室
内の空気を対流させるための空気循環手段を備えている
請求項2記載の光センサ装置。
3. The optical sensor device according to claim 2, wherein the first temperature control means includes an air circulation means for convection of air in the first chamber.
【請求項4】 前記第2の室に制振手段が設けられてい
る請求項1、2または3記載の光センサ装置。
4. The optical sensor device according to claim 1, 2 or 3, wherein vibration damping means is provided in the second chamber.
【請求項5】 前記光源と前記被測定体との間に反射手
段を配置し、前記光源からの光が前記反射手段を介して
前記被測定体に少なくとも二方向から入射するように構
成された請求項2、3または4記載の光センサ装置。
5. A reflecting means is arranged between the light source and the object to be measured, and the light from the light source is configured to enter the object to be measured from the at least two directions via the reflecting means. The optical sensor device according to claim 2, 3 or 4.
【請求項6】 前記光源と前記反射手段との間に前記光
源からの光を所定の周波数でチョッピングする手段を配
置した請求項5記載の光センサ装置。
6. The optical sensor device according to claim 5, wherein means for chopping the light from the light source at a predetermined frequency is arranged between the light source and the reflecting means.
【請求項7】 前記光源は互いに接近して配置された二
個の光源から構成され、前記反射手段を二つ配置した請
求項5または6記載の光センサ装置。
7. The optical sensor device according to claim 5, wherein the light source is composed of two light sources arranged close to each other, and two reflecting means are arranged.
【請求項8】 前記各光源からの各光が前記各反射手段
において反射する各中心点間の距離(m)が前記各光源
の中心間の距離(n)よりも長い構成である請求項7記
載の光センサ装置。
8. A configuration in which a distance (m) between center points at which each light from each light source is reflected by each reflection means is longer than a distance (n) between centers of each light source. The optical sensor device described.
【請求項9】 前記光源は単一であり、この光源からの
光を分割するための光分割手段を備えるとともに前記反
射手段を二つ配置した請求項5または6記載の光センサ
装置。
9. The optical sensor device according to claim 5, wherein the light source is single, and a light splitting means for splitting light from the light source is provided and two reflecting means are arranged.
【請求項10】前記チョッピング手段は前記光源からの
光が通過する複数の窓部を有する回転板から構成され、
これらの窓部間の距離(n’)が前記反射手段の中心点
間距離(m)よりも短い構成である請求項8記載の光セ
ンサ装置。
10. The chopping means comprises a rotating plate having a plurality of windows through which light from the light source passes,
9. The optical sensor device according to claim 8, wherein the distance (n ′) between the windows is shorter than the distance (m) between the center points of the reflecting means.
JP11740792A 1991-05-10 1992-05-11 Optical sensor device Expired - Lifetime JP3272767B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11740792A JP3272767B2 (en) 1991-05-10 1992-05-11 Optical sensor device

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3-105502 1991-05-10
JP10550291 1991-05-10
JP11740792A JP3272767B2 (en) 1991-05-10 1992-05-11 Optical sensor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001131196A Division JP3330137B2 (en) 1991-05-10 2001-04-27 Optical sensor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05142036A true JPH05142036A (en) 1993-06-08
JP3272767B2 JP3272767B2 (en) 2002-04-08

Family

ID=26445776

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11740792A Expired - Lifetime JP3272767B2 (en) 1991-05-10 1992-05-11 Optical sensor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3272767B2 (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094265A (en) * 1998-05-18 2000-07-25 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Calibrator for non-destructive transmission optical measuring apparatus
WO2002066175A1 (en) * 2001-02-19 2002-08-29 Fps Food Processing Systems B.V. Calibrator for calibrating a light beam
US6504154B2 (en) 2000-04-24 2003-01-07 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Non-destructive sugar content measuring apparatus
US6798503B2 (en) * 2002-03-28 2004-09-28 Raytex Corporation Edge flaw inspection device
WO2012157190A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 コニカミノルタオプティクス株式会社 Optical system for reflection characteristic measuring apparatus, and reflection characteristic measuring apparatus
WO2021220531A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 株式会社島津製作所 Spectroscopic measurement device

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6094265A (en) * 1998-05-18 2000-07-25 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Calibrator for non-destructive transmission optical measuring apparatus
US6504154B2 (en) 2000-04-24 2003-01-07 Sumitomo Metal Mining Co., Ltd. Non-destructive sugar content measuring apparatus
WO2002066175A1 (en) * 2001-02-19 2002-08-29 Fps Food Processing Systems B.V. Calibrator for calibrating a light beam
US6798503B2 (en) * 2002-03-28 2004-09-28 Raytex Corporation Edge flaw inspection device
WO2012157190A1 (en) * 2011-05-13 2012-11-22 コニカミノルタオプティクス株式会社 Optical system for reflection characteristic measuring apparatus, and reflection characteristic measuring apparatus
JP5672376B2 (en) * 2011-05-13 2015-02-18 コニカミノルタ株式会社 Optical system for reflection characteristic measuring apparatus and reflection characteristic measuring apparatus
WO2021220531A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04 株式会社島津製作所 Spectroscopic measurement device
JPWO2021220531A1 (en) * 2020-04-27 2021-11-04

Also Published As

Publication number Publication date
JP3272767B2 (en) 2002-04-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4247202A (en) Automatic computing color meter
US5659397A (en) Method and apparatus for measuring total specular and diffuse optical properties from the surface of an object
US4123172A (en) Comparison type colorimeter
US4165180A (en) Automatic computing color meter
AU753282B2 (en) Apparatus for measuring characteristics of optical angle
JP3272767B2 (en) Optical sensor device
HU186069B (en) Spectrophotometer operating on discrete wave-lengths
JP3330137B2 (en) Optical sensor device
US2739246A (en) Exposure head for photometric comparator instruments
JPS6147373B2 (en)
HU188795B (en) Detecting arrangement for meassuring the intensity of radiation scattering at a given angle from a sample exposed to radiation of given angle of incidence
JP2002517717A (en) Turbidimeter calibration test system
HU192395B (en) Optical reflexion concentration meter
US6407864B1 (en) Automated system for testing two dimensional detector arrays and optical systems using sequential filters
JP3295418B2 (en) Spectrometer
US3143046A (en) Camera exposure control
JPS6336134A (en) Gas measuring device by spectral analysis
JP3338567B2 (en) Image sensor for three-dimensional shape measuring device
JPS5924378B2 (en) Rotating cuvette type rapid analysis device
JP3113708B2 (en) Optical transmission characteristics measurement device
KR890004719B1 (en) A spectrometry photometer
JPH0478981B2 (en)
JP2696069B2 (en) Optical system of near infrared component analyzer
KR910009195Y1 (en) Reflective index measuring apparatus of a sample
JP4569316B2 (en) Spectral colorimeter

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20020107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080125

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090125

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090125

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100125

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110125

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120125

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 11

EXPY Cancellation because of completion of term
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130125

Year of fee payment: 11