JPH053989U

JPH053989U - 反射率測定装置

Info

Publication number: JPH053989U
Application number: JP5773891U
Authority: JP
Inventors: 光喜田中
Original assignee: Hioki EE Corp
Current assignee: Hioki EE Corp
Priority date: 1991-06-28
Filing date: 1991-06-28
Publication date: 1993-01-22

Abstract

(57)【要約】【目的】構成が簡素で、光源が単一波長の場合に好適
な反射率測定装置を提供すること。【構成】レーザ光源から発する光を所定量（ｍ％）反
射する半透過ミラーと、同ミラーにて反射したレーザ光
を電流に変換する第１の光電変換素子と、上記ミラーを
透過したレーザ光が測定対象物を照射しその反射光が上
記ミラーにより反射した光を電流に変換する第２の光電
変換素子と、同第２の光電変換素子の出力電流を所定の
増幅度で増幅する増幅器と、同増幅器の出力電流を上記
第１の光電変換素子の出力電流にて割り算し上記測定対
象物の反射率を算出する除算器を備えている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は光の反射率測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

光の反射率を測定する場合には一般に分光測色計を用い、その分光反射率測定機能を利用するようにしている。すなわち、図２に示すように例えば上記装置の白色光源１から試料板２に光を照射し、その反射光を同装置内の分光光度計３により測定してそのデータを図示しないメモリに記憶させる。次に、上記試料板２を標準白色板４と交換して同様の測定を行ない、そのデータを上記メモリに記憶させる。この測定を交互に数回繰リ返し、そのデータの平均値から試料板２の反射率を算出するようにしている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

上記の測定方法においては白色光源と標準白色板を使用するので、試料板の反射率を厳密に測定できるという長所がある。また、装置の機能上、光源の波長を変えて試料板の反射率を測定することもできる。しかしながら、光応用計測等の分野で単一波長の光源を使用するような場合に、例えば光源の強さや検出器の利得を設定するため対象物の反射率がおよそどの程度であるかを測定しようとするには、従来の装置は過大機能でかつ高価ともなり必ずしも適当ではない。

【０００４】この考案は上記の事情を考慮してなされたもので、その目的は、構成が比較的簡素で、光源が単一波長の場合に好適な反射率測定装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この考案の実施例が示されている図１を参照すると、上記課題を解決するため例えば下記（イ）ないし（ハ）の手段を備えている。

【０００６】（イ）単一波長の光を送出するレーザ光源５と測定対象物８間の光路に設けられた分割比５０％のハーフミラー６。

【０００７】（ロ）上記ハーフミラー６にて分岐させた一方のレーザビームを参照光となし、同ハーフミラー６を透過した他方のビームが測定対象物に入射してその表面から反射したビームを上記ハーフミラー６により分岐させて信号光となし、これら参照光と信号光をそれぞれ光電変換する２つのホトダイオード７及び９。

【０００８】（ハ）上記信号光用ホトダイオード９の光電変換電流を増幅器１０にて２倍に増幅した電流を一方の入力Ｘとなし、上記参照光用ホトダイオード７の光電変換電流を他方の入力Ｙとなし、Ｘ÷Ｙの割り算を行なうアナログ除算器１１。

【０００９】

【作用】

上記図１において、測定対象物８の反射率は同測定対象物に入射する光とその反射する光の光量比で表せる。ここで、測定対象物に入射する光の量は、５０％ハーフミラー６により分岐してホトダイオード７に加わる参照光の光量と等しい。一方、測定対象物から反射した光はハーフミラー６により分岐して信号光となりホトダイオード９に加わるが、この場合その光量は上記反射光の半分になっている。よって、ホトダイオード９の光電変換電流を２倍に増幅し、除算器１１においてこの２倍増幅電流を上記ホトダイオード７の光電変換電流で割り算すれば、反射率＝反射光／入射光が得られる。

【００１０】

【実施例】

再び図１を参照し、レーザ光源５から送出するレーザビームをＰ、５０％ハーフミラー６にて分岐した参照光をＰ（ｒｅｆ）、同ハーフミラー６を透過して測定対象物８に入射する光をＰ（ｉ）とし、各参照符号は当該光の光量も意味するものとすると、光量に関してはＰ（ｒｅｆ）＝Ｐ（ｉ）＝Ｐ／２（１）である。

【００１１】また、測定対象物８の入射光Ｐ（ｉ）に対する反射光をＰ（ｒ）、同測定対象物８の反射率をρとすると、Ｐ（ｒ）＝ρＰ（ｉ）（２）である。この反射光Ｐ（ｒ）は上記ハーフミラー６にて分岐し、光量が反射光Ｐ（ｒ）の半分の信号光Ｐ（ｓｉｇ）となってホトダイオード９に加わる。よってその光量に関してはＰ（ｓｉｇ）＝Ｐ（ｒ）／２（３）ここで、上記ホトダイオード７と９の光電変換特性はほぼ等しいものとし、参照光Ｐ（ｒｅｆ）に対するホトダイオード７の光電変換電流をＩ（ｒｅｆ）、変換定数をｋとすると、Ｉ（ｒｅｆ）＝ｋＰ（ｒｅｆ）（４）である。この電流Ｉ（ｒｅｆ）は例えば除算器１１へＹ入力として加えられる。また、信号光Ｐ（ｓｉｇ）に対するホトダイオード９の光電変換電流をＩ（ｓｉｇ）、変換定数を同様にｋとすると、Ｉ（ｓｉｇ）＝ｋＰ（ｓｉｇ）（５）となる。この電流Ｉ（ｓｉｇ）は例えば増幅器１０により２倍に増幅され、２Ｉ（ｓｉｇ）＝２ｋＰ（ｓｉｇ）（５ａ）となって上記除算器１１にＸ入力として加えられる。

【００１２】除算器１１はＸ÷Ｙなる割り算を行なう。その結果をＺとすると、Ｚ＝Ｘ／Ｙ上式に式（４）と（５ａ）を代入すると、Ｚ＝２Ｉ（ｓｉｇ）／Ｉ（ｒｅｆ）＝２ｋＰ（ｓｉｇ）／ｋＰ（ｒｅｆ）（６）式（６）右辺の分母と分子にそれぞれ式（１）及び式（３）を代入するとＺ＝Ｐ（ｒ）／Ｐ（ｉ）となる。上式右辺の分子に式（２）を代入するとＺ＝ρ となり、割り算により測定対象物８の反射率ρが得られる。

【００１３】上記の説明はハーフミラー２の光量分割比が５０％、すなわちＰ（ｒｅｆ）：Ｐ＝０．５：１Ｐ（ｉ）：Ｐ＝０．５：１の場合の例であるが、一般にレーザビームＰのｍ％を参照光Ｐ（ｒｅｆ）に分割するミラーを用いた場合は、Ｐ（ｒｅｆ）：Ｐ＝ｍ：１であり、透過光すなわち測定対象物への照射光Ｐ（ｉ）についてはＰ（ｉ）：Ｐ＝（１−ｍ）：１となる。ただし、ｍ＜１とする。また、測定対象物８からの反射光Ｐ（ｒ）とホトダイオード９に入射する信号光Ｐ（ｓｉｇ）との光量比については、上記ＰとＰ（ｒｅｆ）の関係と同様であるから、Ｐ（ｓｉｇ）：Ｐ（ｒ）＝ｍ：１となる。

【００１４】上記各関係式を書き直すとＰ（ｒｅｆ）＝ｍＰ（７）Ｐ（ｉ）＝（１−ｍ）Ｐ（８）Ｐ（ｓｉｇ）＝ｍＰ（ｒ）（９）となる。ここで、前記式（２）のＰ（ｒ）＝ρＰ（ｉ）を式（９）に代入するとＰ（ｓｉｇ）＝ｍρＰ（ｉ）上式に式（８）を代入するとＰ（ｓｉｇ）＝ｍρ（１−ｍ）Ｐとなる。この信号光をホトダイオード９にて光電変換しその変換電流をＩ（ｓｉｇ）とすると、上式（５）にならいＩ（ｓｉｇ）＝ｋＰ（ｓｉｇ）＝ｋｍρ（１−ｍ）Ｐこの電流を増幅する増幅器１０の増幅度をＡとすると、ＡＩ（ｓｉｇ）＝Ａｋｍρ（１−ｍ）Ｐ（１０）となる。

【００１５】また、式（７）に示す参照光Ｐ（ｒｅｆ）をホトダイオード７にて光電変換しその変換電流をＩ（ｒｅｆ）とすると、上記式（４）にならいＩ（ｒｅｆ）＝ｋＰ（ｒｅｆ）＝ｋｍＰ（１１）となる。式（１０）及び（１１）の値をそれぞれ除算器１１のＸ，Ｙ入力として割り算を行なうと、Ｚ＝Ｘ／Ｙ＝ＡＩ（ｓｉｇ）／Ｉ（ｒｅｆ）＝ＡｋｍρＰ（１−ｍ）Ｐ／ｋｍＰ＝Ａρ（１−ｍ）上式において、割り算値ＺをＺ＝ρとするための増幅度Ａの値はＡ＝１／（１−ｍ）となる。ちなみにｍ＝０．５とすると、上記実施例に示す増幅度Ａ＝２が得られる。

【００１６】

【効果】

以上、詳細に説明したように、この考案においては例えばレーザ光源５から発する光ビームを所定量（ｍ％）反射する半透過ミラー６を有し、同ミラーにて分岐した光を参照光となすとともに上記ミラーを透過した光を測定対象物８に照射しその反射光を上記ミラーにより分岐させて信号光となし、上記参照光と信号光をそれぞれ電流に変換するホトダイオード７，９と、同信号光用ホトダイオード９の光電変換電流を上記ミラー６の反射率（ｍ％）に関連する増幅度にて増幅する増幅器１０と、該増幅器の出力電流を一方の入力Ｘとなし、上記参照光用ホトダイオード７の光電変換電流を他方の入力Ｙとなしてその割り算Ｘ÷Ｙを行ない上記測定対象物８の反射率を求める除算器１１とを備えている。

【００１７】したがってこの考案によると、単一波長の光における測定対象物の反射率を簡単に求めることができ、光応用計測器等の設計、調整用データ収集に極めて便利である。また、装置構成が比較的簡素なため製作が容易で、かつ低価格である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案を適用した反射率測定装置の構成を示
すブロック線図。

【図２】従来装置による反射率測定方法説明用の原理
図。

【符号の説明】

５レーザ光源６ハーフミラー７，９ホトダイオード８測定対象物１０増幅器１１除算器Ｐレーザ光源光Ｐ（ｒｅｆ）参照光Ｐ（ｉ）測定対象物への照射光Ｐ（ｒ）測定対象物からの反射光Ｐ（ｓｉｇ）信号光Ｉ（ｒｅｆ）参照光の光電変換電流Ｉ（ｓｉｇ）信号光の光電変換電流

Claims

【実用新案登録請求の範囲】【請求項１】レーザ光源５から発する光Ｐを所定量
（ｍ％）反射する半透過ミラー６と、該ミラー６にて反射した分岐光を参照光Ｐ（ｒｅｆ）と
なすとともに同ミラー６を透過した光を測定対象物８に
照射しその反射光を上記ミラー６により反射させて信号
光Ｐ（ｓｉｇ）となし、上記参照光Ｐ（ｒｅｆ）と信号
光Ｐ（ｓｉｇ）をそれぞれ電流に変換する参照光用光電
変換素子７及び信号光用光電変換素子９と、同信号光用光電変換素子９の光電変換電流を上記ミラー
６の反射率ｍに関連する増幅度にて増幅する増幅器１０
と、該増幅器１０の出力電流を一方の入力となし、上記参照
光用光電変換素子７の出力電流を他方の入力となして前
者の電流値を後者の電流値で割り算することにより上記
測定対象物８の反射率を算出する除算器１１とを備えて
いることを特徴とする反射率測定装置。