JPH07128136A

JPH07128136A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JPH07128136A
Application number: JP29281693A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Takao Shimizu; 孝雄清水; Hiromichi Omiya; 弘道大宮; Toshio Takahashi; 敏男高橋
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】自動的に出力の補正を行い常に正しい出力が得
られる光学的測定装置を提供する。【構成】回転セクタ３は所定の波長の光を透過するフィ
ルタ４１〜４５を有し、光源１からの光をフィルタを介
して測定対象５に投光する。非測定時、回転セクタ３の
フィルタ４１〜４５、光ファイバ８を介し集光した光
は、検出素子６に入射する。この検出素子６の出力のう
ち光ファイバ８についての出力に基いて測定対象につい
ての出力の補正演算を演算手段７で行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、測定対象の性状を測
定する光学的測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】測定対象に所定の波長の光を投光し、そ
の反射光や、透過光から材質、厚さ、成分、水分等を測
定する光学的測定装置が知られている。これには、光源
や、検出素子、各種光学部品を用いるため、経時、経年
変化が発生しやすい。このため、従来、測定対象に代
え、定期的にチェッカー板を測定することで、ゼロ点や
スパン点の補正を人為的に行い装置の校正を行なってい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、人為的
に校正を行なおうとすると、手数を多く必要とし、煩雑
であり、また、どの程度の測定誤差があるのか常時知る
ことができず、正しい測定が行われているかどうかも分
りにくく、校正の最適時期も分りにくく、測定誤差を招
くおそれがあった。

【０００４】この発明の目的は、以上の点に鑑み、自動
的に出力の補正を行い、常に正しい出力が得られるよう
にした光学的測定装置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、所定の波長
の光を透過するフィルタを有し光源からの光をフィルタ
を介して測定対象に投光する投光手段と、測定しないと
き投光手段からの光または光源からの光を集光する集光
手段と、測定対象からの光または前記集光手段で集光さ
れフィルタを透過した光を検出する検出素子と、この検
出素子の出力のうち集光手段についての出力に基いて測
定対象についての出力の補正演算を行う演算手段とを備
えるようにした光学的測定装置である。

【０００６】

【実施例】図１（ａ）、（ｂ）は、この発明の一実施例
を示す構成説明図である。

【０００７】図において、投光ランプのような光源１か
ら放射される放射エネルギー光はレンズ２１で集光さ
れ、モータＭで回転する回転セクタ（チョッパ）３に集
光する。この光等の切換ないし投光手段としての回転セ
クタ３には、異なった透過波長をもつフィルタ４１、４
２、４３、４４、４５が載置されている。光源１の光
は、各フィタ４１〜４５を透過し、所定の波長の光とし
て反射鏡２２、投光用のレンズ２３を介し、測定対象５
に投光され、また、光源１の光は各フィタ４１〜４５の
ない遮蔽部の部分では投光されず、遮断される。測定対
象５からの反射した光は、凹面鏡２４で集光され、凸面
鏡２５等の光学手段で検出素子６に入射する。この検出
素子６の出力はμｃｐｕのような演算手段７で後述する
所定の演算が行なわれる。この回転セクタ３のフィルタ
４１〜４５が光源１の光軸上の投光位置からずれた位置
に来たとき、光源１の光はフィルタ４１〜４５を介し投
光軸からずれた位置にある光ファイバ８の一端８１で集
光され、検出素子６へ測定光を導く凸面鏡２５の中央に
設けられた他端８２から検出素子６に入射される。ま
た、上記フィルタ４１〜４５、遮蔽部等に対応した回転
セクタ３の各開孔３１は、光インタラプタのような投受
光素子をもつ同期検出器９で検出され、演算手段７に出
力され、検出素子６の信号をサンプリングホールドする
ような信号の取り込みに用いられる。

【０００８】つまり、測定時、光源１からの光は、回転
セクタ３の各フィルタ４１〜４５を順次透過し、測定対
象５に投光され、その反射光は、検出素子６で検出さ
れ、同期検出器９の同期信号を用いて図２で示すような
出力Ｅｉが時刻ｔ１，…でサンプリングされ、演算手段
７で分離され、各波長についての信号を得て、その比等
を演算することで測定対象５の性状を測定している。

【０００９】他方、非測定時、回転セクタ３のフィルタ
４１〜４５が光源１の光軸上の投光位置からずれ測定し
ない位置に来たときは、測定対象５へ投光されるべき光
のもれ光が、ずれた位置にある光ファイバ８に入射して
集光され、検出素子６に入射して検出され図２で示すよ
うな出力Ｅｃが時刻ｔ１´…で取り込まれる。時刻ｔ１
´…は、時刻ｔ１…より所定時間Δｔ分遅れて取り込ま
れるようにする。この各フィルタ４１〜４５を透過し、
集光手段としての光ファイバ８からの測定対象５を反射
しない各波長の光についての検出素子６の出力やその変
化量に基いて、測定対象５についての各波長に対応した
出力の補正演算を演算手段７で行う。このことにより、
レンズ２１等の光学系や、光源１の光量の変化や、検出
素子６の感度変化が検出されて、その補正が自動的に行
なわれ、常に正しい出力が得られることになる。

【００１０】たとえば、補正前の測定対象５からの各波
長についての検出素子６の出力をＥｉ´、集光手段８か
らの各波長の光についての出力をＥｃとすれば、各波長
につき次式のような補正演算を行い、正しい出力Ｅｉが
得られる。

【００１１】Ｅｉ＝Ｅｉ´・ｆ（Ｅｃ）（１）ここではｆは、実験等で求めた任意の関数で、たとえば
出力ＥｃがＥｃ＋ΔＥｃと変動したとき、その相対値
（Ｅｃ＋ΔＥｃ）／Ｅｃの逆関数のようなものが考えら
れ、次式となる。

【００１２】Ｅｉ＝Ｅｉ´／［（Ｅｃ＋ΔＥｃ）／Ｅｃ］（２）なお、以上の例では、これらの各波長の出力について補
正を加えているが、総合演算結果に対する補正も可能
で、補正関数は最適なものを選択すればよい。また、上
記補正の時期は、常時行ってもよいし、平均演算した
り、所定時間毎に行うなどしてもよい。さらに、以上、
反射形の装置について説明したが透過形でも同様であ
る。また、光ファイバ８の位置は任意の位置でよく、そ
れ以外の光ロッドのようなものでもよい。

【００１３】図３（ａ）、（ｂ）は、この発明の他の一
実施例を示す構成説明図で、図１と同一符号は同等の構
成要素である。

【００１４】図において、投光ランプのような光源１か
ら放射される放射エネルギー光はレンズ２１で集光さ
れ、モータＭで回転する回転セクタ（チョッパ）３に集
光する。この光等の切換ないし投光手段としての回転セ
クタ３には、異なった透過波長をもつフィルタ４１、４
２、４３、４４、４５が載置されている。各フィタ４１
〜４５を透過した所定の波長の光が反射鏡２２、投光用
のレンズ２３を介し、測定対象５に投光され、また、光
源１の光は各フィタ４１〜４５のない部分では投光され
ず、遮断される。測定対象５からの反射した光は、凹面
鏡２４で集光され、凸面鏡２５等の光学手段で検出素子
６に入射しカセグレン光学系の受光系を構成している。
この検出素子６の出力はμｃｐｕのような演算手段７で
後述する所定の演算が行なわれる。また、回転セクタ３
には各フィルタ４１〜４５等に対応した位置を検出する
ための複数の開孔３１が設けられ、また、各フィルタ４
１〜４５等と１８０度離れた位置は光源１の光を透過し
ない遮蔽部とされている。各開孔３１はこのフィルタの
ない位置にも設けられ、その遮断位置も検出する。この
回転セクタ３の遮蔽部が光源１の光軸上の投光位置に来
たとき、光源１の光は第１の光ファイバ８Ａの一端８１
で集光され、他端８２から、回転セクタ３の１８０度離
れた他のフィルタ４１〜４５を介し、第２の光ファイバ
８Ｂに伝達する。この第２の光ファイバ８Ｂの一端８３
に入射した光は、検出素子６へ測定光を導く凸面鏡２５
の中央に設けられた他端８４から検出素子６に入射され
る。また、上記回転セクタの各開孔４０は、光インタラ
プタのような投受光素子をもつ同期検出器９で検出さ
れ、演算手段７に出力される。

【００１５】つまり、測定時、光源１からの光は、回転
セクタ３の各フィルタ４１〜４５を順次透過し、測定対
象５に投光され、その反射光は、検出素子６で検出さ
れ、同期検出器９の同期信号を用いて演算手段７で分離
され、各波長についての信号を得て、その比等を演算す
ることで測定対象５の性状を測定している。

【００１６】他方、非測定時、回転セクタ３の遮蔽部が
光源１の光軸上の投光位置に来た測定しないときは、測
定対象５へ投光される光は遮断され、このとき光ファイ
バ８Ａに入射して集光され、このとき回転セクタ３の１
８０度離れたフィルタ４１〜４５を介し、もう一方の光
ファイバ８Ｂに光が伝達され、検出素子６に入射して検
出される。この集光手段としての光ファイバ８Ａ、８
Ｂ、各フィルタ４１〜４５を透過し、測定対象５を反射
しない各波長の光についての検出素子６の出力やその変
化量に基いて、測定対象５についての各波長に対応した
出力の補正演算を演算手段７で行う。このことにより、
レンズ２１等の光学系や、光源１の光量の変化や、検出
素子６の感度変化が検出されて、前述の（１）、（２）
式のような演算を行い、その補正が自動的に行なわれ、
常に正しい出力が得られることになる。

【００１７】なお、光ファイバ８Ａ，８Ｂの位置は任意
の位置でよく、それ以外の光ロッドのようなものでもよ
い。

【００１８】

【発明の効果】この発明は、回転セクタのような切換な
いし投光手段のフィルタで光源の光を透過させて測定対
象へ投光させる他に、光源の光をフィルタ、集光手段を
介し、検出素子で検出して、これにより、各フィルタに
ついての出力の補正を行うようにしているので、光源の
光量変化や、検出素子の感度変化に対し、リアルタイム
で自動的に補正でき、常に高精度で安定した測定が可能
となる。また、光ファイバを利用して検出素子に入射さ
せるようにすれば、光路のとり方は任意となり、小型化
が図れる。また、投光手段として回転セクタを用いれ
ば、余分な駆動装置の付加は不要となり、光ファイバの
光路を、この回転セクタで断続し伝送することができ
る。また、カセグレン光学系のような受光系の場合、検
出素子に光を導く凸面鏡のような光学手段の中央位置に
光ファイバの他端を設けて検出素子に光を入射させる
と、ハーフミラーのような余分の部品は不要で、光学的
に使用しない部分を利用でき、小型のものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成説明図である。

【図２】この発明の一実施例を示す動作説明図である。

【図３】この発明の他の一実施例を示す構成説明図であ
る。

【符号の説明】１光源３回転セクタ４１、４２、４３、４４、４５フィルタ５測定対象６検出素子７演算手段８、８Ａ、８Ｂ光ファイバ９同期検出器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高橋敏男東京都板橋区熊野町32番８号株式会社チノー内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の波長の光を透過するフィルタを有し
光源からの光をフィルタを介して測定対象に投光する投
光手段と、投光手段からの光または光源からの光を集光
する集光手段と、測定対象からの光または前記フィルタ
を透過し集光手段で集光された光を検出する検出素子
と、この検出素子の出力のうち集光手段についての出力
に基いて測定対象についての出力の補正演算を行う演算
手段とを備えたことを特徴とする光学的測定装置。
【請求項２】前記集光手段として光ファイバを用いたこ
とを特徴とする請求項１記載の光学的測定装置。
【請求項３】前記集光手段の他端は検出素子へ光を導く
光学手段に設けられたことを特徴とする請求項１または
請求項２記載の光学的測定装置。