JPH0612335B2 - 分光測色装置の光学系 - Google Patents

分光測色装置の光学系

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JPH0612335B2
JPH0612335B2 JP1273500A JP27350089A JPH0612335B2 JP H0612335 B2 JPH0612335 B2 JP H0612335B2 JP 1273500 A JP1273500 A JP 1273500A JP 27350089 A JP27350089 A JP 27350089A JP H0612335 B2 JPH0612335 B2 JP H0612335B2
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洋二 渡辺
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Suga Test Instruments Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 積分球を用いた分光測色装置に於いて、試料及び参考標
準板との反射光束を交互に切換えて分光器に入射させる
ダブルビーム光学系に関する。
〔従来の技術〕
従来の積分球を用いたダブルビーム方式の分光測色装置
の光学系の1例を第3図aに示す。図に於いて、積分球
1外部にある光源11からの光束は積分球1に設けた入
射開口7より積分球1内に入射され、積分球1内面で拡
散され、同じく積分球1に設けてあり試料2及び参考標
準板3を測定するための試料面開口5及び参考面開口6
に密着して取付けた、試料2及び参考標準板3をあらゆ
る方向から照射する。試料2及び参考標準板3からの反
射光束は、積分球1に別々に設けた試料2及び参考標準
板3用の受光開口4,4′より積分球1外に出る。これ
ら光束はそれぞれの光路上に所定角度に調整、固定され
た反射ミラー20,20′で、それぞれ光路が変えられ
てセクター21へ導かれる。ここで、試料2からの反射
光束はセクター21のミラー面22で反射され再度光路
を変更され、また参考標準板3からの反射光束はセクタ
ー21の切欠孔23を通過して分光器8に入射されるも
のである。セクター21の1例は第3図bに示すよう
に、一部切欠孔23を有した円盤上に反射ミラーで、モ
ーター24等で回転され、試料2及び参考標準板3から
の反射光束を交互に切換えて分光器8に入射させる動作
を行うものである。
また図示しないが、セクター21と分光器8の間に集光
レンズを配して、試料2及び参考標準板3からの反射光
束を分光器8に導いている。
尚、分光器8の内部は公知のため図示しないが、入射し
た反射光束は凹面鏡、回折格子等を経て分光されて、例
えば固体撮像素子上に結像されるものである。さらに反
射率は、図示しない計測部等で固体撮像素子からの信号
を変換して求めるものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
ダブルビーム方式の分光測色装置の測定手順は、試料の
替わりに標準板をセットしてこれを測定した時の測光量
1(λ)、このとき参考標準板を測定した測光量S
1(λ)を求める。次に標準板の替わりに試料をセット
してこれを測定した時の測光量M2(λ)、このとき参
考標準板を測定した測光量S2(λ)を求める。
ここで、標準板の分光反射率をR(λ)とすると、試料
の分光反射率P(λ)は次の式で求められる。
従って、ダブルビーム方式の分光測定装置では、測色毎
にM2(λ)とS2(λ)を測定するものであるため、仮
に光源などの変動に伴ないM2(λ)及びS2(λ)が変
動しても、M2(λ)/S2(λ)は常に一定の値となる
ことが必要な条件となるものである。
しかし積分球を用いた従来のタブルビーム方式の分光測
色装置の光学系では、試料及び参考標準板からの反射光
束はそれぞれ別々の光路を経て別々の反射ミラーにより
光路の変更が行なわれ、セクターを経由して分光器に入
射されている。
このため、分光器までの光路長が長くなり、分光器に入
射される光量が減衰する。また、各々の光路途中に置か
れる反射ミラーやセクターは周囲温度の変化により狂い
が生じ、ダブルビーム方式の分光測色装置の本来の目的
であるところの光源の変動や、本体各部の熱変形などに
よる測光量の変動の補償を長時間にわたって実現するこ
とが困難である。従って長時間にわたる測定の場合、測
色値の安定性、測定精度が悪くなる。また各々光路を独
立して設けるため、装置の外形が大きくならざるを得な
かった。
そこで、試料及び参考標準板からの反射光束を同一光路
かつ短い光路で分光器に入射させ、光量の減衰を少なく
し、周囲温度変化の影響を受けにくくし、測定値の安定
性、精度が良く、さらにコンパクトな光学系の開発が課
題となっていた。
〔課題を解決するための手段及び作用〕
このような課題を解決するために、積分球を用い、拡散
光を試料及び参考標準板に照射して反射率を測定する分
光測色装置に於いて、試料及び参考標準板からの反射光
束を積分球外に取り出すための開口を前記2つの反射光
束共通の開口として1個所設け、さらに該反射光束のい
づれか一方の光路を切換える反射ミラーを設けた。従っ
て、該開口から積分球外に出た試料及び参考標準板から
の反射光束は、いづれか一方の光束が反射ミラーにより
光路を変換されて分光器に、他方の光束は直接分光器に
送られる。この動作を交互に行うものである。
〔実施例〕
(第1実施例) 第1図a及びbは第1実施例の構成の要部図である。図
に於いて本実施例は積分球1に設けた試料2及び参考標
準板3からの反射光束を取り出す受光開口4と分光器8
の間に設けた光路変換部9を水平に移動する移動機構1
0などにより構成されている。
積分球1にはこれを半割りにした一方の側に試料2及び
参考標準板3を測定する試料面開口5と参考面開口6
を、この他方の側には試料2及び参考標準板3からの反
射光束を積分球1外に出す受光開口4を試料面開口5と
正対する位置に設けてある。さらに積分球1外部に配し
た光源11からの光を積分球1内に入射する入射開口7
を、光源11からの光が上記各開口を直射しない位置に
設けてある。
光路変換部9は、試料面開口5と受光開口4の中心を結
ぶ直線と直交する平面上に位置するミラー固定枠12
に、短冊形で裏面に光を吸収する黒色処理等を施した反
射ミラー13を複数毎同一角度に固定したもので、この
角度はこれら反射ミラー13が、参考標準板3からの反
射光束を試料面開口5と受光開口4の中心を結ぶ直線と
同一方向に反射する位置で決めてある。また光路変換部
9は、受光開口4に近接して設けてあり、この開口4か
らの反射光束を効率よく反射するために十分な大きさと
なっている。
移動機構10は詳細図示しないが、移動台、モーター及
び移動台を水平に移動するためのラックとピニオンギャ
ー、移動方向を切換える光電式スイッチなどからなり、
移動台上に前記ミラー固体枠12を固定したもので、こ
のミラー固定枠12を試料2からの反射光束の光路外及
び光路内に交互に移動するものである。
さらに、光路変換部9に近接して分光器8との間に集光
レンズ14が配してある。この集光レンズは、受光開口
4を通過した光束又は光路変換部9の反射ミラー13に
より光路を切換えられた光束を集光して、試料面開口5
と受光開口4の中心を結ぶ線上にあり、集光レンズ14
の焦点に位置する分光器8の光取入口8′に送るもので
ある。
このように構成した本実施例の装置では、光源11から
の光が入射開口7から積分球1内に入射され、この内壁
で拡散反射される。この拡散反射光が、試料面開口5及
び参考面開口6に密着して取付けた試料2及び参考標準
板3よりさらに反射されて、この反射光束が受光開口4
より積分球1外に出る。
ここで、受光開口4に近接して配置した光路変換部9が
試料2からの反射光束の光路外にある場合(第1図
a)、試料2からの反射光束は集光レンズ14により集
光された直線分光器8の光取入口8′に入射される。ま
た光路変換部9が試料2からの反射光束の光路内に位置
する場合(第1図b)、参考標準板3からの光束が反射
ミラー群により光路を切換えられて、前記試料2からの
反射光束と同一光路を経て集光レンズ14により集光さ
れて分光器8の光取入口8′に入射れるものである。
(第2実施例) 本実施例は反射ミラー13全体を移動せず、受光開口4
に近接して置いたまま各反射ミラー13の取付角度を同
時に所定角度に変更することにより、試料2及び参考標
準板3からの反射光束の光路を変換するものである。
第2図a及びbは本実施例の構成の要部図、第2図cは
光路変換部9及び角度切換機構15の要部斜視図であ
る。図に於いて、積分球1、光路変換部9、集光レンズ
14及び分光器8の各位置関係は第1実施例と同一であ
り、また積分球1の構成も同じである。
光路変換部9は第1実施例と同様に配設したミラー固定
枠12に、第1実施例と同一形状の反射ミラー13を複
数枚取付けたもので、各反射ミラー13の上下端部面の
中央に、先端が尖鋭な丸棒状の支持棒16が固定されて
おり、各反射ミラー13はミラー固定枠12の対向する
一対の辺に所定間隔で対向して固定したピポット玉軸受
け17に、支持棒16を介して回動可能に取付けられて
いる。また各反射ミラー13の下端部面に固定した支持
棒16の一定位置に歯車18が固定されている。
角度切換機構15は、詳細図示しないがステッピングモ
ーター、タイミングベルト19などよりなり、このタイ
ミングベルト19を前記支持棒16の歯車18に掛けて
ステッピングモーターにより一定角度に切換可能とした
ものである。各反射ミラー13は、第2図aとbの位置
に切換わるもので、第2図aは、反射ミラー13の表面
が試料面開口5と受光開口4の中心を結ぶ直線と平行で
あり、第2図bはこの各反射ミラー13表面を参考標準
板3からの反射光束を上記直線と同一方向に反射する位
置にしたものである。
このように構成した本実施例の装置では、第1実施例と
同様に試料2及び参考標準板3からの反射光束は受光開
口4より積分球1外に出る。
ここで、光路変換部9の各反射ミラー13表面が前記直
線と平行である場合(第2図a)、試料2からの反射光
束は、各反射ミラー13の間を通過し、集光レンズ14
により集光されて直接分光器8に入射される。またこの
反射ミラーを所定角度に回動可変した場合(第2図
b)、参考標準板3からの反射光束が反射され、上記試
料2からの反射光束と同一経路を経て集光され、分光器
8に入射されるものである。
また図示しないが、第1及び第2実施例と同一構成の積
分球1を用い、参考標準板3からの反射光束を切換える
ために、試料2の反射光束の光路外に、参考標準板3か
らの反射光束が集光レンズを経て分光器8に入射できる
角度に反射ミラーを固定し、これらの反射光束を切換え
るために切欠孔を有する回転円盤を、積分球と反射ミラ
ーの間でこれらの反射光束が重ならない位置に設けた光
学系もある。しかしながら、この光学系は第1及び第2
実施例より光路が長くなるため光量の減衰が大きく、さ
らに装置も大きくならざるを得ないため、望ましい実施
態様とは言い難い。
尚、第1及び第2実施例に於いて、試料2及び参考標準
板3の位置を変えて、試料2からの反射光束を反射ミラ
ー13で切換え、また参考標準板3からの反射光束をそ
のまま、集光レンズ14を経て分光器8に導いてもよ
い。また第1実施例で、移動機構10は水平移動を行う
ものに限定されず、例えば回転移動、扉の開閉のような
移動などでもよく、受光開口4の系外に光路変換部9を
移動するものであればよい。同様に、第2実施例に於い
ても、光路変換部9及び角度切換機構15は、受光開口
4より出す試料2及び参考標準板3からの反射光束を、
反射ミラー13を用いて確実に切換え、これを分光器8
に送るものであればよい。
〔発明の効果〕
上述のように構成したことにより、試料及び参考標準板
からの反射光束を同一光路を経て分光器に導くため、光
路長の短縮が可能となり、分光器に入射される光量の減
衰が少なくなる。また前記反射光束の光路の切換えは1
ケ所の光路変換部で行なわれるため、周囲温度変化によ
る光量の変動は少なくなる。従って分光器に入射される
光量が増大しかつ光量の変動が少なくなるため、測定時
に於ける光量の変動率は従来の装置よりさらに小さくな
り、測定値の安定性、精度が向上する。さらに、分光器
までの光路長が短縮できるため、装置の小型化が可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第1図は第1実施例の要部構成図でaは各反射ミラーが
試料からの反射光束の光路外、bは同光路内にある場
合、第2図第2実施例の要部構成図でaは各反射ミラー
の表面が試料面開口と受光開口の中心を結ぶ直線と平
行、bは各反射ミラーが参考標準板からの反射光束をこ
の直線と同一方向に反射する位置にある場合、cは第2
実施例の要部斜視図、第3図aは従来のダブルビーム方
式の分光測定器の1例、bはセクターの1例である。 1……積分球、2……試料、 3……参考標準板、4,4′……受光開口、 5……試料面開口、6……参考面開口、 7……入射開口、8……分光器、 8′……光取入口、9……光路変換部、 10……移動機構、11……光源、 12……ミラー固定枠、13……反射ミラー、 15……角度切換機構。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】積分球による拡散光を、積分球に設けた試
    料及び参考標準板用の開口に設置した試料及び参考標準
    板に照射して反射率を測定する分光測色装置に於いて、
    試料及び参考標準板からの反射光束を積分球外に取り出
    すための受光開口を、前記2つの反射光束に共通かつい
    ずれか一方の光束が分光器の光取入口を直射するように
    1個所設け、この受光開口に近接して前記2つの反射光
    束のいずれか一方の光路を切り換える反射ミラーを設
    け、分光器の光取入口を直射しない方の光束を反射し、
    その反射光が分光器の光取入口を直射する方の光束と同
    一光路となるように、この反射ミラーを移動する移動機
    構を備えて構成し、試料及び参考標準板からの反射光束
    を交互に切換えて分光器の光取入口に送るようにしたた
    ことを特徴とする分光側色装置の光学系。
JP1273500A 1989-10-20 1989-10-20 分光測色装置の光学系 Expired - Lifetime JPH0612335B2 (ja)

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