JPS6017340A - 紙の光学的な特性を測定する装置 - 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、本体と、該本体の内側に取シ付けられた背景
スクリーンと、光源と、背景スクリーンまたは背景スク
リーン上に載置された紙のサンプル上で光を焦点あわせ
するレンズと、反射光と透過光の強さを測定する検出器
と、散乱光を処理するアッセンブリと、散乱光の強さを
測定する検出器とよ構成る紙の光学的特性を測定する装
置に関する。

現在、もっとも一般的に測定されている紙の光学的特性
として、色、白さ、光沢のごとき外観を表わすファクタ
ーと、乳白度、透明度のごとき印刷用紙にとって重要な
ファクターを挙げることができる。しかし、現在使用に
供されている装置の較正が不便であシ、誤差が日常的に
生じていることが問題視されている。そのほか、色彩座
標を決定するにさいし、一般に３つのフィルターヲ使用
することと、別々の波長に対応した値を読み取ることが
必要である。フィルターを使用する目的は、フィルター
と検出器の出力曲線の一般的な形状をＣ，１，Ｅ、標準
のＸ、！：ＹとＺの曲線の形状にできるだけ正確に合致
させ、測定結果にもとづいて標準的な係数によシ最終的
なＸとＹとＺの成分をめることである。しかし、色を限
定するには可視波長範囲全体を解析することが必要であ
るので、このような従来の装置を用いて得られた結果は
実際と正確には合致しない。

したがって、本発明の目的は、称の光学的特性を測定す
る従来の装置に付随する欠点が解消された装置を提供す
ることである。本発明の他の目的は、較正と使用が容易
な装置を提供することである。本発明のいま１つの目的
は、サンプル力ζら放射された光の全スペクトルを測定
することができる装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、特許請求の範囲の各項に限
定されている構成を特徴とする装置が本発明に従がって
提案されたのである。

不発明によれば、光源から到来した光が焦点あわせされ
る背景スクリーンは装置本体に関し移動可能でちって、
光学的特性を測定する゛とともに本装置を較正する手段
を備えている。散乱光を処理するアッセンブリはグリッ
ドと少なくとも１つのりミノターとから構成されておシ
、該リミッタ−は検出器とグＩＪ　ソドとの間で検出器
のすぐ近傍に取っ付けられていて、スペクトルの範囲内
で検出器といっしょに移動するようになっている。検出
器は光のスペクトルのうち所要の幅をもった区画の強さ
を段階的に測定する↓う構成されている。

このように構成された装置は容易に較正することができ
、また紙の光学的特性を簡単に測定することができる。

本装置は、測定した結果がＣ，１，Ｅ。

標準にできるだけ正確にマツチするよう光のスペクトル
の範囲にわたって分散光のいろいろな波長の強さの値を
測定するために使用される。

本発明によれば、スペクトルを焦点あわせするレンズが
グリッドと検出器の間に配置されていることが好ましい
。したがって、いろいろな波長に対応した焦点が焦点面
に設けられている。検出器は焦点面の近傍で焦点面上を
移動し、いろいろな波長で到来した一群の波長の焦点列
（スペクトル）の値を測定する。検出器のりミノターは
できるだけ狭い所要幅をもったギャップを備えている。

このギャップはバンド・ノくス・フィルターとして使用
される。したがって、ギヤノブが小さくなるにしたがっ
て、バンドパスは狭くなる。

本発明の好適した実施態様によれば、本装置は２つのギ
ヤノブ付きプレートを備えていて、該ギヤノブ付きプレ
ートはグリッドと検出器との間で該検出器の近傍に配置
されていて、リミッタ−として機能するようになってい
る。同じ幅をもった２つのギャップを直列にセットする
ことによりフィルターのエツジ・シャープネスを改善す
ることができる。なお、このエツジ・シャープネスは、
前記ギャップの間の間隔に左右される。このタイプの装
置では検出器とプレートは焦点面に従がい湾曲した径路
に沿って移動するようになっている。

本発明装置は散乱光を収束して焦点あわせするレンズと
小孔ディスクまたは小孔マスクを備えていて、該小孔デ
ィスクの小孔がレンズの焦点と位置が合うよう前記小孔
ディスクが位置ぎめされている。紙のサンプルから散乱
状態で放射された光のスペクトルを正確に組み立てるた
め、被測定光はクーゲット全体の照明領域からできるだ
け正確に集光されレンズを用いてできるだけ小さい点に
再焦点あわせされる。この点が小さくなればなるほど、
スペクトルは正確に測定される。レンズによシ形成され
た光点と一列に位置合わせされた小孔ディスクの小孔は
ターゲットを表わす再構成された光源を形成し、したが
ってすべての光線は同じ焦点面から放射されることにな
る。このことはのちほど光を処理するうえから重要なこ
とである。

光を収束し、再焦点あわせするこのような光学系は光の
強さの効率の点から使用することが非常に望ましい。そ
のほか、被測定光はターゲット（紙）の面に関し直角に
集光される。この角度で直接反射される光の割合は非常
に小さい。

本発明装置はコリメーターを備えていることが好ましい
。このコリメーターは、該コリメーターの焦点が小孔デ
ィスクの小孔と位置が合うよう位置ぎめされていて、小
孔を通って放射された光を平行な光として前記グＩＪ　
ノドに向かって進ませるようになっている。光学グＩＪ
　ノドに到達した光はグリッドの全使用領域にわたって
正確に平行でなければならない。コリメーターは／Ｊ一
孔を通って放射された光を集光し、平行な晃線としてグ
リッドに導びく。

以下、本発明の一実施例を図解した添付図面を参照しな
がら本発明の詳細な説明する。

第１図に示されている装置は本体１を備えていて、測定
、較正ならびにモニターを行なう装置が本体１の内側に
取シ付けられている。本体１は本装置に紙を出し入れす
る開口を備えている。コンベア装置によシ本装置の中に
紙のサンプルを搬入することができるが、試験設備の一
構成要素として本発明装置を使用してもよい。後者の場
合、この試験設置のコンベアによシ紙が移送される。本
発明装置の機能はコンピー−ターを用いて従来公知の手
段によシ自動的にモニ、ターされ、モニターの結果は本
発明自身の出カニニットまたは試験設備の出カニニット
によシ表示される。

不装置は、本体１に関し移動可能な背景スクリーン２と
、光源３と、背景スクリーン２と光源３０間に配置され
たレンズ４，５とを備えている。

ランプの電気アークの放射中心は収束レンズ４の焦点に
合致するよう位置ぎめされている。収束された光線はレ
ンズ４のうしろでは平行に延在して、レンズ５によシ受
光される。該レンズ５は背景スクリーンまたは紙のサン
プルの上に光線を焦点あわせする。背景スクリーンまた
は紙のサンプルに当たった光は反射、拡散するとともに
、紙のサンプルを透過する。反射光を測定するため、不
発、明装置は２つの側方検出器６と７を備えていて、こ
のうち１つ６は光源の４５°の固有反射角に位置ぎめさ
れているとともに、他方の側方検出器７は紙面に関し４
５°の反射角から横へ９０°の角度に位置ぎめされてい
る。両方の光ダイオードとも検出器の入射角を選択する
ために使用される小孔チ２−プを備えている。

背景スクリーン２はシャフト２４上に取シ伺けられた円
板であって、モーター２５によシ回転される。背景スク
リーン２は該背景スクリーン２から等距離のところに鏡
１７と、黒いベース区画１８と、背景スクリーンを貫通
して延在した小孔１９と、白いベース区画２０と、背景
スクリーンを貫通して延在した黒壁の小孔２１を備えて
おシ、これらの諸部材は較正兼測定手段として使用され
る。紙を透過する光の強さを測定する検出器８が小孔１
９の底に取シ付けられている。本装置が測定位置または
較正位置にセットされているとき、較正要素または測定
要素が鏡５の焦点と正しく、位置あわせされるよう背景
スクリーン２が配置されている。背景スクリーンの動作
についてはのちほど詳しく説明する。

散乱光を集めて焦点あわせするため、本装置はレンズ９
と１０を備えていて、該レンズ９と１０はレンズ５の焦
点上に位置ぎめされている。レンズ９は被測定光を収束
するために使用されるものであり、レンズ９のうしろで
は光は平行に延在している。レンズ１０は光を受光して
、焦点に受光した光を焦点あわせする。本装置は小孔デ
ィスク１１を備えていて、該小孔ディスク１１の小孔２
３がレンズ１０の焦点とあうよう小孔ディスク１１が位
置ぎめされている。小孔２３の直径は約１門である。

／」一孔２３を通過する光を集光するため、本装置は２
組の２重対物レンズを前後に並べた一連のコリメーショ
ン・レンズよ構成るコリメーター１２を備えている。コ
リメーター１２は平行な光線として光をグリッド１３に
向か・て進ませる。グリッド１３はコリメーター光学系
に隣接して位置ぎめされている。光波フロントはグリッ
ド１３に直角に当たるようになっている。グリッド１３
のうしろではいろいろな波長の入射光がいろいろな角度
で反射する。言いかえれば、光はスペクトル容素の中で
分散する。

本装置はさらに対物レンズ１４を備えていて、該対物レ
ンズ１４は、分散光のスペクトルを検出器スクリーンの
面上で像の形に焦点あわせするため、グリッド１３と検
出器１６０間に取シ付けられている。したがって、いろ
いろな角度で到来した一群の波長の焦点（スペクトル）
を結ぶ線がコリメーター光学系の焦点面上に形成される
。

本装置はさらにホルダー２６上に取シ付けられた検出器
１６と、該検出器１６のすぐ近傍に配置されたギャップ
付きリミッタ−１５と備えている。

ホルダー２６はモーター２８によシ移動可能な基板２７
に固定されている。スペクトル検出器１６はホルダー上
に取シ付けられたベース要素と感光面要素とから構成さ
れている。図示の実施例においては、感光面要素は約０
．６　ｗｎの幅をもつギャップを中心に設けたりミソタ
ーとして機能するディスクを頂部に備えている。前記検
出器の面要素は焦点あわせされたスペクトルの高さよシ
高く位置ぎめされている。ホルダー２６はスペクトル検
出器１６といっしょにスペクトルの全可視範囲にわたシ
前記焦点面のすぐ近傍で段階的に移動し、所要の光度で
スペクトルの強さを測定する。可視スペクトルの範囲に
加えて、検出器は、該検出器の位置を較正するため、ス
ペクトルの赤外線領域の範囲内で移動することができる
ようになっている。

−使用例について説明された本装置は、紙の色。

白さ、乳白度、光沢、透明度のごとき紙の光学的特性を
測定するために使用することができる。紙の色は、たと
えば、Ｂａ５Ｏ，＋を塗付した板である背景スクリーン
の白いベース区画２０に光を当て、分析波長それぞれに
ついて相対的強さＩｒｅｆを測定することにより判定さ
れる。この操作に続いて、サンプルにもとづいて対等し
た相対強度Ｉ　ｐａｐを測定する。比Ｉ　ｐａｐ　／　
Ｉ　ｒｅｆは各波長について紙から放射された相対的な
光のエネルギーに対応している。

紙の色の３つの成分ＸとＹとＺは、Ｃ，Ｉ、Ｅ、の３成
分曲線を使用し、正しい波長でこの曲線から得られた加
重値ファクターを使用することによシ計算され、ｈｉｓ
＜ｔ、て、サンプルから放射された光のＣ，１，Ｅ、の
色彩座標ＸとＹと２を決定することが可能であシ、計算
後、所要の形で紙の色を表示することができる。

紙の白さは本装置の中で紙を移動させることによシ連続
的に測定されるが、４５７洞の波長の強さを同じ波長で
基準表面（白）について得られた強さと比較するために
前記スペクトル検出器１６が使用される。

乳白度は固定された紙の測定結果から計算される。測定
検出器は側方検出器７である。乳白度はＩｐａｐ（黒い
背景）とＩｐａｐ（白い背景）の比で表わされる。

紙の光沢は２つの方法で移動する紙から計算される。す
なわち、第１の方法では、光沢はＩ　ｐａｐ（検出器６
）とＩｍｊｒｒｏｒ　（検出器）の比によシ表示される
。第２の方法では、光沢Ｉ　−Ｉｐａｐ　（検出器７）
とＩｐａｐ（検出器６）の比で表示されている。

透明度は、以下の要領で透過検出器８と側方検出器７の
結果から計算される。すなわち、第１の方法では透明度
はＩｐａｐ（検出器）とＩｐａｐ（検出器７）の比によ
シ表示される。第２の方法では透明度はＩｐａｐ（検出
器８）とＩｍｊｒｒｏｒ（検出器７）の比で表示される
。

本発明が上述の実施例にのみ限定されるものではなく、
特許請求の範囲によシ限定された範囲を逸脱しない限シ
本発明に適宜変更を加えてさしつかえないことはいうま
でもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、不発明の一実施例に従が−て構成された装置
を部分的に切断した側面図。第２図は、本発明装置シに
使用される背景スクリーンの平面図。 第３図は、第１図の■−■線で切断した本発明装置の横
断面図。 １・・・・本体、２・・・背景スクリーン、３・・・・
光源、４，５・　・レンズ、６，７　・・・側方検出器
、８・・・検出？、Ｌ、　９　、１０　・・・・レンズ
、１２・・　コリメーター、１３・・、・・レンズ、１
４　対物レンズ、１５・・・・・リミッタ−１１６・　
検出器、１７・・鏡、１８　・・黒いベース区画、１９
・　・小孔、２０・・・・白いベース区画、２１　・・
黒壁の小孔、２３・・・・小孔、２４・・・・・シャフ
ト、２５・　・モーター、２６・・・ホルダー、２７・
・・　・基板、２８・・・・モーター。 手続補正書（方式） 昭和５９年８月」　日 昭和５９年　特許類　第０９００４８号２発明の名称 紙の光学的な特性を測定する装置 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所　フィンランド国　カンガスランピエスエフ・−７
９４８０ケーラーシャンティー　１名　称　エルディー
　−テスターズ　オーワイ代表者　オラビ　レーテフス
キ 国　籍　フィンランド国

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）本体１と、該本体１の内側に取シ付けられた背景
   スクリーン２と、光源３と、背景スクリーンまたは背景
   スクリーン上に載置された紙のサンプル上で光を焦点あ
   わせするレンズ４，５と、反射光と透過光の強さを測定
   する検出器６，７．８と、散乱光を処理するアッセンブ
   リ９−１５と、散乱光の強さを測定する検出器１６とよ
   シ成る紙の光学的特性を測定する装置であって、前記背
   景スクリーン２が本体に関し移動可能でちって、光学的
   特性を測定するとともに、本装置を較正する要素１７−
   ２１を備えていることと、散乱光を処理する前記アッセ
   ンブリがグリッド１３と少なくとも１つのリミッタ−１
   ５とよシ成シ、該リミッタ−１５が検出器１６のすぐ近
   傍で該検出器１６と前記グリッド１３の間に位置ぎめさ
   れていて、スペクトルの範囲内で・検出器１６といっし
   ょに移動可能であり、検出器１６が所要の光度で光のス
   ペクトルのうち所要の幅をもった区画の強さを段階的に
   測定するようになっていることを特徴とする装置。
2. （２）　本装置がグリッド１３とスペクトルヲ焦点あわ
   せする検出器との間に取っ付けられたレンズ１４を備え
   ていて、いろいろな波長に対応した焦点が焦点面に設け
   られていることと、検出６．１６が焦点面のすぐ近傍で
   該焦点面上を移動可能であることとを特徴とする特許請
   求の範囲の第１項記載の装置。
3. （３）　本装置がグリッド１３と検出器１６との間で該
   検出器１６の近傍に取り付けられていて、リミッタ−と
   して機能する２つのギャップ付きディスクを備えていて
   、前記検出器とディスクが焦点面に従がい湾曲した径路
   に沿って移動するようになっていることを特徴とする特
   許請求の範囲の第１項または第２項記載の装置。
4. （４）　本装置が小孔ディスク１１を備えていて、該小
   孔ディスク１１の小孔２３がレンズ１ｏの焦点と位置が
   合うよう前記小孔ディスクが位置ぎめされていることを
   特徴とする散乱光を収束して焦点あわせするレンズ９，
   １０を備えている特許請求の範囲の第１項よシ第３項ま
   でのいずれか１項記載の装置。
5. （５）　不装置がコリメーター１２を備えていて、該コ
   リター、！ｙ、−１２の焦点が小孔ディスク１１の小孔
   ２３と位置が合うようコリメーター１２が位置ぎめされ
   ているとともに、前記小孔を通って放出された光を平行
   な光として前記グリッド１３に進ませるようにされてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲の第４項記載の装置
   。
6. （６）　前記背景スクリーン２がスクリーン中心から等
   距離のところに鏡１７と、黒いベース区画１８と、背景
   スクリーンを貫通して延在した小孔１９と、白いベース
   区画２０と、背景スクリーンを貫通して延在した黒壁の
   小孔２１とを備えておシ、これらの要素がすべて較正兼
   測定要素として使用されることを特徴とする特許請求の
   範囲の第１項よシ第５項までのいずれか１項記載の装置
   。