JPH1038793A

JPH1038793A - 光学的測定装置

Info

Publication number: JPH1038793A
Application number: JP8212047A
Authority: JP
Inventors: Isao Hishikari; 功菱刈; Katsuyuki Miyauchi; 克之宮内; Takao Shimizu; 孝雄清水
Original assignee: Chino Corp
Current assignee: Chino Corp
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】自動的に光源等の劣化の状態を知ることができ
る光学的測定装置を提供することである。【解決手段】光源１からの光をフィルタ３１〜３４を介
して測定対象６に投光する回転板（投光手段）２と、測
定対象らの光又はフィルタを透過して測定対象を介さな
いモニタ光を検出する検出素子７と、この検出素子の出
力のうちモニタ光についての出力の変化から光源の劣化
状態を知り寿命を報知することができる処理手段９とを
備えるようにした光学的測定装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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不
明で、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】特に光源が劣化して光が減衰すると基本的
な測定性能が損なわれるので、この光源の劣化の状態、
寿命時期を予測し、交換時期を報知し、いちはやく交換
等の処置を行うことが望まれる。

【０００５】この発明の目的は、以上の点に鑑み、自動
的に光源等の劣化の状態を知り寿命を報知することがで
きる光学的測定装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は、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、
測定対象からの光又はフィルタを透過して測定対象を介
さないモニタ光を検出する検出素子と、この検出素子の
出力のうちモニタ光についての出力の変化から光源の劣
化状態を知り寿命を報知することができる処理手段とを
備えるようにした光学的測定装置である。

【０００７】

【発明の実施の形態】図１、図２は、この発明の一実施
例を示す構成説明図である（特願平７−２９０３９０号
参照）。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、モータＭで回転する投光
手段としての回転板２に投光される。この回転板２は、
光源１の投光軸Ｌに対し斜設され、図２で示すように交
互に円周上に配置されたフィルタ３１〜３４及び反射部
４１〜４４を有し、投光軸Ｌに沿った光源１からの光
は、測定時に各フィルタ３１〜３４のいずれかを順次透
過し、ミラー５１を介し、測定対象６に投光される。測
定対象６からの反射した光は、凹面鏡５２で集光され、
凸面鏡５３を反射し検出素子７に入射する。これら凹面
鏡５２、凸面鏡５３等で集光手段を構成している。ま
た、非測定時、光源１の投光軸Ｌ上の投光位置におい
て、回転板２のフィルタ３１〜３４のない反射部４１〜
４４の部分で光源１の光は反射され、その光はミラー等
の反射手段８１で折り返し反射され回転板２の投光軸Ｌ
からずれた位置にあるフィルタ３１〜３４のいずれかを
透過し、ミラー等の反射手段８２で再び反射され凹面鏡
５２、凸面鏡５３等の集光手段で集光され検出素子７に
入射する。この検出素子７の出力は、μｃｐｕのような
処理手段９で後述する所定の演算が行なわれる。また、
上記フィルタ３１〜３４、反射部４１〜４４の位置は図
示しない同期検出器で検出され、処理手段９に出力さ
れ、検出素子７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。なお、光源１の次や、
ミラー５１の次等に必要な集光レンズ等の光学系を設け
てもよい。

【０００８】つまり、測定時、光源１からの光は、回転
セクタ２の各フィルタ３１〜３４を順次透過し、測定対
象６に投光され、その反射光は、集光手段で集光され、
検出素子７で検出され、同期検出器の同期信号を用いて
図３で示すような出力Ｅｉが時刻ｔ１，…でサンプリン
グされ、処理手段９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６の性状を
測定している。

【０００９】他方、非測定時、回転セクタ２のフィルタ
３１〜３４が光源１の光軸Ｌ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６へ投光されるべき
光が測定対象６を介さずに、回転板２の反射部４１〜４
４で反射され、反射手段８１で折り返し反射され、回転
板のフィルタ３１〜３４のいずれかを透過し、反射手段
８２で反射し、凹面鏡８２等の集光手段で集光され、検
出素子７にモニタ光として入射して検出され、図３で示
すような出力Ｅｃが時刻ｔ１´…で取り込まれる。ここ
で、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３１〜３
４を透過し、測定対象６を反射しない各波長の光につい
ての検出素子７の出力やその変化量に基いて、測定対象
６についての各波長に対応した出力の補正演算を処理手
段９で行う。このことにより、光源１の光量の変化・ド
リフト、フィルタ３１〜３４のドリフト、ミラー・レン
ズ等の光学系の汚れや変化、検出素子７の感度変化・ド
リフトが検出されて、その補正が自動的に行なわれ、こ
れらの影響のない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
らの各波長のモニタ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。また、フィルタ
の温度ドリフトは測定対象に関しては残るので、回転板
２の近くに温度センサ１０を設けその出力を処理手段９
に入力させ、この温度センサ１０の検出温度で各フィル
タ３１〜３４温度を代表させ、処理手段９で温度センサ
１０の出力に基いてフィルタの温度による出力変化の補
正を行ようにしてもよい。なお、光源１の次や、ミラー
５１の次等に必要なレンズ等を設けてもよい。

【００１３】ところで、長期間にわたり測定を行ってい
ると光源１のランプ等が劣化しその光が減衰してくるの
で、処理手段９で検出素子７の出力のうちモニタ光につ
いての時間と出力の関係である出力の変化から光源１の
劣化状態等を知り寿命を報知する。

【００１４】つまり、図４で示すように、処理手段９に
より光源１又は装置の稼働時間ｔを内部の積算タイマ等
で計時し、検出素子７のモニタ光についての出力Ｅｃの
うち初期時ｔ０のときの１００％の出力をＶ０とし、つ
いで所定のレベルＶ１（例えば７７％）となったときの
時刻ｔ１を記憶し、時間計算を行い、そして、次の所定
のレベルＶ２（例えば５５％）となったときの時刻ｔ２
を記憶し、この時刻、時間間隔から、初期電圧Ｖ０の１
／３（例えば３３％）となる時刻ｔ３を所定の関数に基
いて計算して推定する。例えば初期光量の１／３のとき
がランプの寿命とされているので、この時刻ｔ３が分か
れば、今後どれ位の時間使用可能かの交換時期までの寿
命時間（ｔ３−ｔ２）が分かり、寿命時期を報知、警報
することができる。

【００１５】この初期光量の１／３になるまでの間に所
定出力として２点程度の測定を行えばよく、その基準の
値は任意にとることができる。また、上記のように出力
の大きさに対する時間の関係を求めるほかに、任意の時
間に対するのモニタ光についての出力の大きさやその変
化の関係から、所定の関数を用い寿命時刻ｔ３を予測し
光源１の劣化状態を判別して光源１の寿命を報知しても
よい。この劣化状態判別・寿命予知は常時行うことがと
ができる。

【００１６】劣化検知をする場合、複数の波長のフィル
タの内、任意の一個のフィルタについて、上記劣化判別
をすればよく、また、複数の波長についての出力を平均
化したものについて上記劣化検知してもよい。また、複
数のフィルタについての出力を個別にモニタし、それら
から光源の輝度分布全体の様子を把握し、よりきめ細か
い波長毎の劣化予測を行ってもよい。特に、特定の波長
について、急激に下降した場合はそのフィルタが汚れ等
の劣化したと判別して報知してもよい。

【００１７】なお、以上、反射形の装置について説明し
たが光学系は上記の例に限るものではなく、出願人がす
でに提出した光ファイバを利用してモニタ光を得るよう
にしたものでもよく（特開平７−１２８１３５、７−１
２８１３６号公報参照）、また、反射形でなく透過形等
の光学系でもよい。

【００１８】

【発明の効果】この発明は、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、測定対象からの
光又はフィルタを透過して測定対象を介さないモニタ光
を検出する検出素子と、この検出素子の出力のうちモニ
タ光についての出力の変化から光源の劣化状態を知り寿
命を報知することができる処理手段とを備えるようにし
た光学的測定装置である。このため、モニタ光を利用し
てオートキャリブレーションが容易に実現でき、光源の
光量変化やドリフト、フィルタのドリフト、ミラー等の
光学系の汚れや劣化、検出素子の感度変化や温度ドリフ
ト等に対し、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、モニタ光につ
いての出力の変化に基いて光源の劣化状態を判別して報
知することができるので、劣化が進み補正限界を越えた
場合等には、自己診断警報を外部に発生し、必要な処置
をとることができる。また、特に光源が劣化すると基本
的な測定性能が損なわれるので、この劣化の状態、寿命
時期を事前に予測・予知し、交換時期を報知し、いちは
やく交換等の保全・メンテナンス処置を行うことができ
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構成説明図である。

【図３】この発明の一実施例を示す動作説明図である。

【図４】この発明の一実施例を示す動作説明図である。

【符号の説明】

１光源２回転板（投光手段）３１〜３４フィルタ４１〜４４反射部５１ミラー５２凹面鏡５３凸面鏡６測定対象７検出素子８１、８２反射手段９、処理手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、測定対象からの光又はフィルタ
を透過して測定対象を介さないモニタ光を検出する検出
素子と、この検出素子の出力のうちモニタ光についての
出力の変化から光源の劣化状態を知り寿命を報知するこ
とができる処理手段とを備えたことを特徴とする光学的
測定装置。