JPS5977341A - 反射率測定方法及びそのための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光束を送信する送元器（ｔｒａｎｓｍｉｔｔ
ｅｒ　）と反射した後の光束を受光する受光器（ｒｅｃ
ｅｉｖｅｒ　）を用いて、測定域の反射面における反射
率を測定する方法に１３（１する。更に詳しくは、送光
器及び受光器を用いる反射面の反射率測定用装置の構造
に関する。

反射率測定法は、読み値を反射率又は反射率の変化につ
いて読み値を求め、かつ定量的な記録を得るために、九
反則面の反射率を測定することを目的として行なわれる
。正確にいえば、この種の測定は、測定すべき反射面の
距離、すなわち、測定域が送光器及び／又は受光器から
離れている距離に非常に大きく依存する１９反射光束の
強度及びぞれゆえの１Ｈｌｌ定結束として得られるＭｆ
　不値は、反射面若しくは測定域と送元器及び／又は愛
九面との間の距１４ｆＦ、　Ｋ極めて大きく依存するの
で、通常の又は先行技術の反射率測定用の処理及び装置
の場合には、試験又は測定されるべき面（ラーなわら、
測定域）を受光器及び／又は送光器から非常に再現性よ
くある距離に齢くことが極めて重要な間眺である。ある
公知の反射率測光器（独１１・４公開特許３．０１’　
１，２３３明細書参照）の場合には、測定域と受光器又
は送光器との間を望ましい距肉１Ｆに保持するために、
また、装置の組立て時にとの距甥の正確な調整が可能に
なるととを確実たらしめるために、非常に複雑な手段を
用いねはならなかった。

このような公知の装置の使用は非常に煩雑であり、かつ
、よく訓練された人のみが装置の操作上の問題に関与す
るが、そうであっても、また読み間違いをする危険があ
る。

本発明の目的又は対象の１つは、真の反射率の読み値が
、ｍ１単にかつ複Ｈな機構を用いることなくイ１７られ
る反射率測定用装置の操作及び構造を設計することでを
）る。

木兄り１の更なる目的は、−力の送光器及び／又は受）
Ｙ；器と他力の測定域との間の距離の許容範囲を狩＜イ
ソ持する必要がなく、第１の目的を可能たらしめること
である。

これらの目的及び本発明の記述を更に読み進めるにつれ
て明確になるであろう他の更なる目的を達成するために
、本発明の測定力法は、第１の送ガ；器の光束が、少な
くとも１台の他の送光器の光束と、測定域内の一ヒで少
なくとも部分的に重ね合わされることを特徴とする。

本発明が依拠する具体的な思想を記述するために、ここ
では図１　（Ｐｉり１）　、　２　（Ｆｉｙ、２）及び
３（Ｆｉり３）を用いる。

これらの図は、１台の受光器と２台の送光器Ｓ１及びＳ
２とで構成された装置の３枚の図面であシ、ここで、送
光器Ｓ１及びＳ２は受光器との関係では対称泣面にかつ
そこから等間隔を置いて配置される。しｌ　４　＜Ｆｉ
ｙ４）では、受光器と図３（ＦｉＰ３）の送光器との幾
何学的な配置が水平軸に沿って再度しるされておシ、こ
こでは、番号８１は受光光束軸として用められまた番号
８２及び８３は２台の送光器Ｓ１及びＳ２の送元光束軸
として用いられている。受光又は照明の強度は、垂直軸
に沿ってしるされている。曲線８４はその照明又はその
強度分布の関数であシ、それは、２台の送光５Ｓ１及び
Ｓ２の照明関数を重ね合せる又は加算するととによって
形づくられている。受光器Ｅの受光関数又は受光強度分
布は８５にしるされている。

これらの関数又は曲線８４及び８５は、ある場合は照明
関数であシ、他の場合には、図１（Ｆｉり１）から明ら
かなように、反射面几の距＃ｔにおける受光関数である
。これら２つの関数８４及び８５を一緒にすることによ
って、総体的又は全体的な関数８６が得られるが、この
関数において目、照明及び受光の関数８４及び８５の値
が水平軸」二の全ての点で掛は合わされている。関数８
４．８５及び８６は、反射率を測定すべき面Ｈへの送光
器Ｓ１若しくはＳ２及び／又は受光器Ｅからの最適距１
’ｉｌｌ’ａｐｔ　　について得られる。

反射率を測定すべき又は測定域の而Ｒが、最適距離【。

ｐｔでシ：１ない送光面及び／又は受光面からの距離ｔ
の１〜′Ｌｌｉ”＋’にある場合には、全体関数は同様
にその形が変化ラーるだろう。

送光量及び／又は受光面から測定域Ｒへの距離、ｔがｆ
ｌｔｉ適距Ｐｊｌ＃”ｏｐｔより小さい場合には、距離
が小はいので照明１３ｉ−Ｉ数８４の中央部にょシ大き
くしるさ１１．る凹みが４１ユする。更に、’　＜　’
ａｐｔのときは、照明ｌノ１数８４の形の変化によって
、照明強度の全体がより小さくなる。

他の場合Ｖ・一ついて言えば、すなわぢ、’　＞　’ｏ
ｐｔのＪｉｈ台ｒ１．ｉ　す−Ｊ、照明関数、８４の凹
みはより小きくなる。ＢＪ、１に、ｔがｔ。ｐｔ、ｌ：
、！ｌ）大きい場合には、照明関数８４の形の変化によ
って照明強度の全体はよシ大きくなる。

ｊ’ｉ！＾１１〜ｔが送ｙＬ器の而及び／又は受光器の
１１から測＞ｉｆ城Ｉｔへの最適距離ｔ０μよシ小込い
場合には、受光器によつ°Ｃ測定される強度は逆にいえ
ばよシ太さくなる。すなわち、照明の全体強度に関して
いえば、受光器で測定される強度は、送光器の而及び／
又は受）０器の面から測定域１（・への距離の変化とは
反対の変化を受ける。

総合し−Ｃ考えれば、ｔ′／Ｊ″−’　ｏｐｔより小芒
い（４，）合には、中央に凹みヶもつ全体関数８７が生
れ、−カ、ｔがｔ、ｐｔよシ大きい、協会にｔ」、上方
にふくらみを・もつ全体関数８８が生するといってＪ２
いであろう。

しかしながら、上ｔｊＬの場合に対し全体関数８６゜８
７及び８８の面積分値を比較すると、送光器の面及び／
又は受光器の面から測定減寸での距離が異ンよっている
にもかかわらず、これら、Ｉ）’を分値は机ね等しいこ
とが理芹ｆできるであろう。すなわち、送光器の面及び
／又は受光器の曲から測定減寸での距離が異なった値で
あっても、♀体としては同一の強度が受光器で測定され
る。又は、いいがえれば、測定域Ｒと送元器の面及び／
又ｔ」、受光器の面との間の距離がどんなに異なってい
ても、少なくともめる幅をもった操作における読み値に
は全熱影響を与えないか父は殆んど影響を与えず、だか
らこの読み値が送光器の而及び２／又は受光器の面から
測定減寸での距離に本質的には依存しないといってもよ
い。

今や明らかなように、この凹みの深さの補正は本発明て
ｉｃｌ、１台の受光器と組合せた２台の送光器を用い２
．ことによって可能になる。

５１５’に　ｉ：＞と組合せた２台の送）Ｙ、器をｌｆ
ｉ」えるこのシステムは全ての場合において対称形でな
ｌｌ″）れに１゛ならないということではない。送ｙＣ
器及び受光器がＩＩ徹ｚｌ称に配置された場合、そのと
きは、非対称の照明及び受光の関数又は特性、亜ひに、
それゆえ同様に非対称の全体関数が得られるでろろう。

本発明の好ましい改良に関しては、送光器Ｓ１及びＳ２
がそれぞれ対称に、すなわち、受光器から同一の間隔で
配置される。そしてそのとき図４（Ｊ“’１ｚ４）のよ
うに対称形の関数曲線が得られる。

出発点として、反射面での反射率１ｌｌｌ定用でかつ１
台の送光器及び１台の受光器を用いる公知の装〃ｑを用
い、本発明の目的は、少なくとももう１台の送光器を受
光光束の軸に関し概して軸対称に配置トイすることによ
って更には達成されるであろう。

本発明の好ましい構造に関しては、送光光束の２本の軸
は受光光束の軸に対し角度αで存在するが、この角度α
はＯ＃よシ大きくしかし９０度よシ小さいか又は等しい
（又−は大きく７よい）。より詳しくいえば、２つの角
変αは対称角であるような等しい大きさの角度である。

、しかし、１銖光元束の軸を異なった角度にすることも
７ｉｌ能であ、５゜本発明装置の更に好貰しいり３施例
構造のｐ’１＋、分としては送光器が受）“Ｃ光束の軸
のル１」シＱ）躬、ｉ状に配置１（・′される。この関
係の場合に妹、送芳、器のむ、送光器を互いに好ましく
は等間隔に配置することについての選択が自由である。

受光光束の軸の周シに輪状に配置される送光器の数が多
くなればなる６ＹＪど、読み値における試料の面の粒状
模様（ｇｒａ団）又は構造（５ｔｒｕｃｔｕｒｅ　）　
（例えに織物月相の（〕）合のような）の影響はそれだ
り少なくなる、このことから、よシ好ましく有用である
本発明の仇］急の１９は、別々の送光器に代えて、送光
器が受光）０束の軸に関し概して軸対称に配置されて輪
の汀でになっている１台の送光器が用いられることであ
る。

送光器の軸対称の系に代えて、送光器が、受光光束が配
置される平面に関し概ね対称に配置される場合には、更
に有用な効果が得られる。

本発明の更に好ましい構造に関しては、送光光束の軸が
、受光光束の軸に対し概ね等しい角度αで存在する仁と
である。ここでαは０度より大きく９０度より小さめか
又は等しＩＡ。

本発明の一層好１しく有用な構造としては、送元光束の
軸が概ね互いに平行であυ、がっ、受光光束の軸に対し
角度αで存在することである。ここで角度αは０度よシ
大きく９０度より小さｂが又は等しい。

試験試料の形状が長くまた幅が狭い場合には、本発明の
一部としてそれぞれが２台の送光器を備える少なくとも
２台の受光器を単一の平面内に互いに対称に配置せしめ
ることが更には可能である。

ある与えられた場合の状態及び要求に応じて、１台の所
与の受光器と一緒に用すられるために配置されたこれら
送光器の輻射線のみがこの受光器で受光されるであろう
し、又は、この受光器の隣シに６Ｄ受光器と一緒に用い
られるために配置された送元器の光が受光されてもよい
。

更にまた、本発明の目的は、送光器と受光器とがお互い
の位置関係を変えているような装置の構造によって達成
されてもよい。１台の受光器との関係では対称に配置さ
れた２台の送光器を備える上述の装置の場合、その各場
合においてこの変換の結果として２台の受光器が１台の
送光器との関係では対称に配置されるであろう。本発明
の全体的な状態及び教示はこの場合でも同様に依然とし
て維持されるであろう。

本発明に関する装置の操作及び構造は、音響学的測定及
び更には光のような電磁輻射線を用いる測定に適用され
てもよい。

詳細は、光を使った反射率測定と関連づけいくつかの図
面を例示して本発明のｋｎ　（っがの＋ｔｌ造について
与えられるだろう。

この明細誉で前述したように、図１〜図３　（Ｆｒｙ１
〜Ｆけ３）の本発明の構造は、１台の受光器と２台の送
光器だけを備えていて、これらは受光光束の軸を有Ｊ−
る平面に関して対称に配置されている。図１（ＦｉＦｌ
）の系の側面図は図３（ＦｉＰ３）に見られ、これは反
射面上で送光強度が重なシ合っていることを明らかにし
ている。ｔは、送光ｚ：（の面及び受−）（−、器の面
から反射率を測定すべき面Ｒ・°までの間の距離である
。これに関連して、受光器の面によ送）”０器の而と必
ずしも同−又は同列に並べられている必要かないという
ことに留意すべきである。小火、受光器の面が反射率測
定の試料口Ｒが受）を器によシ近接し父は送光器の平面
からよシ遠くに離れているような、而ｒｔからおる距離
を置いているような本発明の構造も可能であろう。

し＋４（Ｆｉり４）（ｄ、本発明の動作の概論を明確に
するために示されておシ、そしてそれは既に記述されて
いる。

図５　（Ｆｉり５）は、２台の送光器と１台の受光器を
ｌ１ｉＲえる本発明の簡単な構造の図で、受光器の周シ
には２台の送ツＣ５がそれと概して軸対称となるように
配置されている。

Ｌｖ〈ｌ　６　（ｌｉ’ｉり６）では受光器Ｅが示され
、それはその周シに机（してＩｌｌ対称（１ヒ造で４台
のき光器をイ１ｉｉｉえている。当然にも、それは、受
光器の周りに軸対称に配置された４台の送光器よりもよ
シ多くの送光熱を同様にしてそこに配置することが可能
てちるだろう。

本発明の特に有用な実施例をし１７　＜Ｆｌｙ　７　）
で理解すべきである。ここでは、１台の受光器の周シに
６０対称に配置された１台の環状送元器かわる。

この環状送光器は有用な効果をもたらす。すなわち、お
互いの関係では別々の送光器を１列に並べる必要が全く
ないので、非常に単純でそしてそうであるにもかかわら
ず、織物の場合のような表面粒状模様又は表面構造で４
、つても、胱の値にはどんな影響も及ぼきない有能な測
定装置又はシステムが得られるということである。

医療用の試験片のような長く幅の狭いか（、オ′１の反
射率を測定する場合に＃−１，特に、図Ｂ　（ｌｉ’ｉ
り８）姓二示されるシステムは優れた効果をうみ出して
いる３゜このシステムでは、多数の受光器が１つの平面
内に配置され、各受光器はそれと一緒に用いる２台の；
ｙ：　、γ（−４を備えている。更には、個々の送光器
は単一の送光器の数が減少するようにそれぞれを受光器
の両ｔ＋ｌｂに送光管の形で配置してもよく、そのとき
にに１、開学で低価格の測定装置となる。ある種の用途
に対しては、１列に配置された受光器群をハう−・の受
光管として設計してもよい。

図１９〜図］　ｔ　（Ｆ’ｉＰ９〜Ｆｉｙ　１１）では
、図１〜図３　（Ｆｉり１〜Ｆｉｙ　３　）で略図的に
示されているシステｌ、に基づき光フアイバ案内路を適
用した本発明の実施例が示されている。本発明のこの実
施例は、送光光束が反射率を測定すべき面に４５度に等
しい角度シで当り、つめで、反射面からの反射光束が直
角に光案内路Ｅｍ　で受光される（これは、４５度−０
度測定系と指称される）場合における反射率の測定のた
めに特に設計されている。この送光及受光の光案内路Ｓ
ｅ及びＥｍはある種のサンドインチ構造にあるので、こ
のシステムが占有する空間は非常に小さい。

図１２　（Ｆｉり］２）は、受光した光の強度ＢＰの変
化を送光面及び受光面から測定域までの距離ｔの関数と
して明らかにするグラフである。そこでの受光信号１１
ｉ：ｐｍａｘに対する読み値が最大である、送光器の面
及び受光器の面から測定域までの距離は水平軸に沿って
’ｏｐｔとしてしるされている。最適距＃ｔｏｐｔをい
ずれの場合も１５％まで異なるように測定域の位置を変
化しても、受光強助の変化は最大受光強度ＥＰｍａＸ０
２％でしがない。このことから即座に明らかでろること
は、測定値又は読み値が相対的には広い作動範囲に亘っ
て非常に小さな変化しか受けないということである。別
の言葉でいえば、本発明に関する測定装置は充分な補償
操作が可能でｓｂ、広め作動範囲に亘シ、反射率の読み
は受光面及び送光面から測定域への正確な距離には依存
しないであろう。こういうことなので、更には受光器及
び送光器の面と測定域の面との間の距離設定を正確に保
持することは不要である。すなわち、このような距離設
定を非常に正確に再現することは不要である。更に、試
料は必ずしも同じ厚さのものでなくてもよく、読みｆｌ
？ｉにおける好ましくないいかなる影響も派生すること
なく曲っていたシねじれていたシしていてもよい。

この特徴からして、医療用の試験片に関し反射率のｕ’
ｌｎみイ１「１を得る場合に、１台の同じ装置を読み値
にどんな影贋ンも与えることなしに厚さの異なる試験片
に適用してもよいという限シにおいて、とくに一層価値
のある新規なシステムがつくれる。

更に、本発明の反射率測定装置は、例えは製紙業及び織
物業の場合のように、試験すべき材料と装［６の測定ヘ
ッド（ｈｅａｄ　）　　の間の距離を不変に維持するこ
とに特別の注意を全く払う必要がないという限りにおい
て、読み値が読み取られながら、反射率測定用の測定ヘ
ッドのところを動き続けまた７１°行し続けるイ１７拐
又はテープ材の反射率を測定するためには特ｌこ価値が
大きい。

本発明の今笠での記述は少数の特殊な実施例に限定され
′Ｃいるが、しかし、当業者にとっては、本発明の方法
と装置の多数の改良及び教示の展開は可能であり、また
、その異なった用途は本発明で提起された重要な教示及
び思想に伺随して可能であることが明白でおるだろう。

【図面の簡単な説明】

シ１１（ＦＩｙｌ）−１台の受光器と２賛の送光器（１
）上刃から見た概略図；図２　（）’ｉミグ）と［ス］
３（Ｆｉり３）は図１（ＦｉＰｌ）のシステムの（ｉｌ
ｌｌｊ’ｌ１図；図４（１′ｌり４）は本発明の作動を
明瞭にするための関数を示すグラフ；図５　（１＋’ｉ
り５）は１台の受光器の周りに軸対称に配置された２台
の送光器を備えるシステムの平面図；図６（１パ１ｙ６
）は１台の受光器の周りに’ｔ’ｌｌ＋対称に配置され
た４台の送ＭＳ器を備えるシステムの平面図；図７（Ｆ
Ｉｙｌ）は１台の環状送光器が１台の受光器の周シに配
置された場合のシステムの棚略図−図８（１“’１Ｐ８
）ね、長く幅の狭い測定域又は試料の反射率を測定する
ために１列に配慮されていて図１　（１’″ｉｙ１　＞
に示された多数のシステムから構成される装置の檀１略
図；図９（ＦｉＰ９）〜図１１（Ｆｉり１１）は図１（
ＦｉＰｌ）〜図３（ｌ！゛１ｙ３）の（ｊ♂１“造ト同
系列で、多くの異なった図では光フアイバ路を用いた本
発明の１借造の図；図１２　（Ｆｉり１２）は図９　＜
ｐｉｙ　９　＞〜図１１　（Ｆｉり１１）で示す不発明
の実施例に関し、送光面及び受光面から測定域への距１
ｉ、ｉｆの関数としての受光信号の強度曲線である。 Ｓ・・φ光器、Ｅ・・受光器、几・・・測定域。 ＦＩＧ、　３ １−＋ 手続補正書（方式） 昭和５８年１１月２−日 ′Ｉｉ許庁長官　若杉和夫　殿 ］、事件の表示 昭和５８年　特　許願第　１２６２６１　号２、発明の
名称 反射率測定方法及びそのための装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ７、補正のヌ、］象　　明細書の図面の簡単な説明の欄
８、補正の内容　　　　　　　　　　、　’、、１１−
ブリ、　　　　−リ　Ｊｌ−ノ　。 「４、図面の簡単な説明 図１は１台の受光器と２台の送光器の上方から見た概略
図；図２と図３は図１のシステムの側面図：図４は本発
明の作動を明瞭にするだめの関数を示すグラフ；図５は
１台の受光器の周りに軸対称に配置された２台の送光器
を備えるシステムの平面図；図６は１台の受光器の周り
に軸対称に配置された４台の送光器を備えるシステムの
平面図；図７は１台の環状送光器が１台の受光器の周り
に配置された場合のシステトの概略図；図８は長く幅の
狭い測定域又は試料の反射率を測定するために１列に配
置されていて図１に示された多数のシステムから構成さ
れる装置の概略図；図９〜図１１は図１〜図３の構造と
同系列で、多くの異なった図では光フアイバ路を用いた
本発明の１構造の図：図１２は図９〜図１１で示す本発
明の実施例に関し、送光面及び受光面から測定域への距
離の関数としての受光信号の強度曲線である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　送光器からの送光光束を用いまた試料からの反射光
   束を受光する受光器を用いる試料表面の反射率を測定す
   る方法において、 測定域の中で、送光器からの光束が、少なくとももう１
   台の送光器の光束をその上に少なくとも部分的に重ね合
   わせていることを特徴とする方法。 ２　測定域内で互いに重ね合わされた光束が、受光光束
   の１１１１に関して、実質的に対称になっている４’！
   Ｊ′ｆｔ請求の範囲第１項記載の方法。 ３　試料面の反射率を測定するだめの装置であって、該
   試料に向かって送光光束を直進させるための送光器及び
   試料面の上で反射した後に該試料から進んでくる輻射線
   のための受光器、並びに該受光光束の軸に関し概ね軸対
   称に配置された更なる送光器から成ることを特徴とする
   装置。 ４　該送光光束の軸が、該受光光束の軸に対し、０度よ
   シ大きく９０度よシは大きくない角度αをなしている特
   許請求の範囲第３項記載の装置。 ５、　該送光器が、該受光光束の該軸の周りを囲む輪の
   上に配置されている特許請求の範囲第３項記載の装置。 ６　該受光光束の該軸の周υに配置された環状送光器を
   含む特許請求の範囲第３項記載の装ｊｐＶ。 ７、　試料の表面の反射率を測定するだめの装置であっ
   て、該試料上に輻射線を直進させるための送光器、該試
   料で反射した後の輻射線の光束を受光する受光器、及び
   、該受光光束の軸を含む平面内に概ね対称に配置された
   少なくとももう１台の送光器とから成ることを特徴とす
   る装置。 ８、　該送光光束の軸が、該受光光束の軸に対し、それ
   ぞれ０度より大きく９０度よシ大きくない角度αをなし
   、ている特許請求の範囲第７項記載の装置。 ９、　送光光束の軸が、概ねお互いに平行であり、かつ
   、受光光束の軸に対し、０度よシ大きく９０度よシ大き
   くない角度αをなしている特許請求の範囲第７項記載の
   装置。 ］０　少４・くとも２台の受光器が１列に配置されてい
   る特許Ｎ！’Ｊ求の範囲第７項記載の装置。 １】　送光器が受Ｘ器の位置になるように配置変換さ７
   ＬＬ、かつ、受光器が送光器の位置になるように配置変
   換されている特Ｒ′［請求の範囲第３項記載の装置？’
   ｆ、ｔ、