JPS6154430A - 光学的表面物性測定装置 - Google Patents
光学的表面物性測定装置Info
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- JPS6154430A JPS6154430A JP17681884A JP17681884A JPS6154430A JP S6154430 A JPS6154430 A JP S6154430A JP 17681884 A JP17681884 A JP 17681884A JP 17681884 A JP17681884 A JP 17681884A JP S6154430 A JPS6154430 A JP S6154430A
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、物買の反射率を測定する光学的表面物性測定
装置に関するものである。
装置に関するものである。
従来の技術
本発明における反射率測定装置の基本形態は、参照文献
ｒＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｊ７９１８、 １５・０ｃｔｏｂｅｒ −１
９８３，Ｐ、 ３７０１〜３７０９に記載されたもので
ある。以下、この測定装置の基本概念を第３図に基いて
説明する。
ｒＪｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｈｙｓ
ｉｃｓ Ｊ７９１８、 １５・０ｃｔｏｂｅｒ −１
９８３，Ｐ、 ３７０１〜３７０９に記載されたもので
ある。以下、この測定装置の基本概念を第３図に基いて
説明する。
放射源ｌからの放射束３−１．３−２は楕円反射鏡２に
よって平行な放射束３−３となって、モノクロメータ−
４へ入射する。モノクロメータ−４からの出射放射束は
、Ｙ字型ファイバー５０の入力部５を経てファイバー６
．７へ各々伝達される。放射束はファイバー６と９及び
７とＩＯの間にあるチゴッパ８によって交互に伝達され
、ファイバー９からの放射束はその端面１１から被検面
２８へ、ファイバー１０からの放射束はその端面１２か
ら参照面３０に各々交互に照射される。被検面２９から
の反射放射束１３は端面１１からファイバー１５へ、参
照面３０からの反射放射束１４は端面１２からファイバ
ー１８へ伝達され、１７のモノクロメータ−に入射する
。
よって平行な放射束３−３となって、モノクロメータ−
４へ入射する。モノクロメータ−４からの出射放射束は
、Ｙ字型ファイバー５０の入力部５を経てファイバー６
．７へ各々伝達される。放射束はファイバー６と９及び
７とＩＯの間にあるチゴッパ８によって交互に伝達され
、ファイバー９からの放射束はその端面１１から被検面
２８へ、ファイバー１０からの放射束はその端面１２か
ら参照面３０に各々交互に照射される。被検面２９から
の反射放射束１３は端面１１からファイバー１５へ、参
照面３０からの反射放射束１４は端面１２からファイバ
ー１８へ伝達され、１７のモノクロメータ−に入射する
。
モノクロメータ−１７からの射出放射束３４は、遮光筒
３５等を経てフォトマルチプライヤ−１８へ入力され、
その後ログアンブリファイヤー２０、バイパスフィルタ
ー２１、アンブリファイヤー２２、位相間Ｊ１回路２３
、Ａ−Ｄコンバータ２５を経てマイクロコンピュータ−
２７にデジタル信号として入力される。
３５等を経てフォトマルチプライヤ−１８へ入力され、
その後ログアンブリファイヤー２０、バイパスフィルタ
ー２１、アンブリファイヤー２２、位相間Ｊ１回路２３
、Ａ−Ｄコンバータ２５を経てマイクロコンピュータ−
２７にデジタル信号として入力される。
なお、モノクロメータ−４と１７は、マイクロコンピュ
ータ−２７にあらかじめ記憶されている信号３３により
ステップモーター１８−１．１８−２を介して各々同期
させて波長走査される。またチョッパ８の走査信号２４
は、位相同期回路を経てマイクロコンピュータ−２７へ
入力される。
ータ−２７にあらかじめ記憶されている信号３３により
ステップモーター１８−１．１８−２を介して各々同期
させて波長走査される。またチョッパ８の走査信号２４
は、位相同期回路を経てマイクロコンピュータ−２７へ
入力される。
次に、マイクロコンピュータ−２７に入力される信号に
ついて説明する。
ついて説明する。
第３図において、被検面２９、参照面３ｏから反射して
電気的増巾系を経てマイクロコンピュータ−２７へ入る
信号を、各々ｒｌ＋ｒ２とすると、ｒｌ＋ｒ２は次のよ
うに表わされる。
電気的増巾系を経てマイクロコンピュータ−２７へ入る
信号を、各々ｒｌ＋ｒ２とすると、ｒｌ＋ｒ２は次のよ
うに表わされる。
ｒ ｌ＝ Ｉ ６ Ｘ ｔ １Ｘ Ｒ１ｒ２ ＝１．Ｘ
ｔ２ ＸＲ２ 但し、各記号は下記事項を表わす。
ｔ２ ＸＲ２ 但し、各記号は下記事項を表わす。
■。：光源強度（増巾系による増巾率もこの項へ入って
いるものとする） Ｌｌ ：被検面検出側光学系透過率 ｔ２ ：参照面検出側光学系透過率 Ｒ１：被検面反射率 Ｒ２：参照面反射率 被検面２８の反射率Ｒ１は前記ｒｌをｒｌで徐し、更に
ｔｌとｔ２の違いを補正する為の項Ａｓで除したものに
参照面と同物質の理論反射率Ｒ丁を乗じたものにより得
られる。これを式に表わすと次のようになる。
いるものとする） Ｌｌ ：被検面検出側光学系透過率 ｔ２ ：参照面検出側光学系透過率 Ｒ１：被検面反射率 Ｒ２：参照面反射率 被検面２８の反射率Ｒ１は前記ｒｌをｒｌで徐し、更に
ｔｌとｔ２の違いを補正する為の項Ａｓで除したものに
参照面と同物質の理論反射率Ｒ丁を乗じたものにより得
られる。これを式に表わすと次のようになる。
・・・・・・・・・（１）
なお゛（１）式においてはＲ２＃Ｒ丁 とし、Ａｓに
関しては、被検面に参照面と同一物質を置いた時、そこ
から反射して増巾系を経てマイクロコンピュータ−２７
に入る信号値（Ｉｏ Ｘｔｌ ＸＲ２）を、参照面から
反射して増巾系を経て同じくマイクロコンピュータ−２
７へ入る信号（工。Ｘｔ２ＸＲ２）で除したもの、すな
わち また、被検面２８、参照面３０から反射した放射束の電
気的に増巾された信号ｒ１＋ｒ２は、チョッパ８の周期
Ｔに同期して、その周期Ｔの間隔で交互に伝達される。
関しては、被検面に参照面と同一物質を置いた時、そこ
から反射して増巾系を経てマイクロコンピュータ−２７
に入る信号値（Ｉｏ Ｘｔｌ ＸＲ２）を、参照面から
反射して増巾系を経て同じくマイクロコンピュータ−２
７へ入る信号（工。Ｘｔ２ＸＲ２）で除したもの、すな
わち また、被検面２８、参照面３０から反射した放射束の電
気的に増巾された信号ｒ１＋ｒ２は、チョッパ８の周期
Ｔに同期して、その周期Ｔの間隔で交互に伝達される。
第２図は、ｒｌ＋ｒ２と周期Ｔの関係を表わしたもので
ある。したがって、何個分かのｒｌの和を取ったものの
平均値をｒｌの値、また何個分かのｒｌの和を取ったも
のの平均値をｒｌの値とすることもできる。
ある。したがって、何個分かのｒｌの和を取ったものの
平均値をｒｌの値、また何個分かのｒｌの和を取ったも
のの平均値をｒｌの値とすることもできる。
この様にｒｌ＋ｒ２と（１）式を用いることにより得ら
れた被検面からの反射率Ｒ１のモノクロメータ−による
可変波長に対する関係、更には二種類の被検面からの反
射率の相対差のモノクロメータ−による可変波長に対す
る関係を、プロッター２８やブラウン管３Ｂに表示させ
たりディスク３７に記録させる。
れた被検面からの反射率Ｒ１のモノクロメータ−による
可変波長に対する関係、更には二種類の被検面からの反
射率の相対差のモノクロメータ−による可変波長に対す
る関係を、プロッター２８やブラウン管３Ｂに表示させ
たりディスク３７に記録させる。
尚上記文中におけるファイバーは、ファイバーに限定さ
れることなくセルフォックや、レンズによる結像のリレ
ーや、内面反射を呈した導波路の様なものでも良い。
れることなくセルフォックや、レンズによる結像のリレ
ーや、内面反射を呈した導波路の様なものでも良い。
［発明が解決しようとする問題点］
従来の測定装置においては、被検面上の反射率を測定す
る端面部において、各種光学素子がファイバー端面に密
着していなかったため、試料への位置ぎめ等、その操作
性の点で問題があり、測定作業をする上で大変不便であ
った。
る端面部において、各種光学素子がファイバー端面に密
着していなかったため、試料への位置ぎめ等、その操作
性の点で問題があり、測定作業をする上で大変不便であ
った。
本発明はこのような従来の欠点を改良するためになされ
たもので、ファイバー端面部と各種光学素子を一体化す
ることにより、測定作業における操作性の向上を計るこ
とを目的としている。
たもので、ファイバー端面部と各種光学素子を一体化す
ることにより、測定作業における操作性の向上を計るこ
とを目的としている。
［問題点を解決するための手段］
第１図は、本発明の基本概念を示すもので、第３図の破
線部に相当するものである。図中４０は絞り板で両面と
も塗料等による反射防止が呈されている。４１は絞り板
上の絞り開口部で、ファイバーからの射出放射束ビーム
径を可変とする為の絞りを示す、この絞り板４０をファ
イバー端面１１又は１２に接合させている。
線部に相当するものである。図中４０は絞り板で両面と
も塗料等による反射防止が呈されている。４１は絞り板
上の絞り開口部で、ファイバーからの射出放射束ビーム
径を可変とする為の絞りを示す、この絞り板４０をファ
イバー端面１１又は１２に接合させている。
［作 用］
絞り開口部を可変とし、かつファイバー端面に接合し一
体化したことにより操作性が向上し、装置を小型化する
ことができる。
体化したことにより操作性が向上し、装置を小型化する
ことができる。
［実施例］
本実施例は、第３図に示した装置図において、被検面２
８又は参照面３０への照射部端面に各種光学素子を取り
付けるようにしたものである。したがって、それ以外の
各装置の構成及び信号の流れは、前記［従来の技術］で
説明した通りである。
８又は参照面３０への照射部端面に各種光学素子を取り
付けるようにしたものである。したがって、それ以外の
各装置の構成及び信号の流れは、前記［従来の技術］で
説明した通りである。
第１図において、ファイバー端面に接合した絞り板の絞
り開口部に、さらに波長選択性フィルター、ＨＤフィル
ター、偏光板等の取り付けを可能としたことにより、装
置の操作性向上及び測定作業の能率化を図ることができ
る。
り開口部に、さらに波長選択性フィルター、ＨＤフィル
ター、偏光板等の取り付けを可能としたことにより、装
置の操作性向上及び測定作業の能率化を図ることができ
る。
第４図及び第５図は、本発明の他の実施例を示すもので
、試料の面内の配向特性を検出するためのものである。
、試料の面内の配向特性を検出するためのものである。
すなわち、試料中の色素等に面内配向がある場合は、照
射光を直線偏光とすると、その振動方向に従い吸収され
る大きさが異なる。その為、反射光強度にも差が生ずる
。これを検出することにより、試料の面内特性を求める
ことができるのである。
射光を直線偏光とすると、その振動方向に従い吸収され
る大きさが異なる。その為、反射光強度にも差が生ずる
。これを検出することにより、試料の面内特性を求める
ことができるのである。
具体的には、第４図に、示すように被検面照射するファ
イバー１０の射出側開口部に偏光板６１を取り付け、直
線偏光として試料２３を照射する。試料内で反射した光
も垂直入射の為、偏光状態は保存され、同一偏光板６１
を透過し、検出用ファイバー１６を通ってモノクロメー
タ−１７へ入り、さらにフォトマルチプライヤ−１８で
検出される。
イバー１０の射出側開口部に偏光板６１を取り付け、直
線偏光として試料２３を照射する。試料内で反射した光
も垂直入射の為、偏光状態は保存され、同一偏光板６１
を透過し、検出用ファイバー１６を通ってモノクロメー
タ−１７へ入り、さらにフォトマルチプライヤ−１８で
検出される。
本実施例では、第４図に示すように、ファイバー全体を
照射軸８２を中心に回転させることによって直線偏光の
方向を変えることができる。また、第５図に示すように
偏光板６１に、回転台６３を取り付け、偏光板だけを回
転させることもできる。
照射軸８２を中心に回転させることによって直線偏光の
方向を変えることができる。また、第５図に示すように
偏光板６１に、回転台６３を取り付け、偏光板だけを回
転させることもできる。
なお、ファイバー自体の偏光特性は、参照試料による補
正によりその影響を低減することができる。
正によりその影響を低減することができる。
第６図は、本発明のさらに他の実施例を示すもノテ、フ
ァイバー端面１１又は１２にコーン状の反射筒４２を取
り付けたものである。この反射筒４２の内面は、放射束
に対して高反射率を有するよう処理されており、ファイ
バー端面側の口径は、被検面側の口径に比べ等しいか又
は大きくなっている。
ァイバー端面１１又は１２にコーン状の反射筒４２を取
り付けたものである。この反射筒４２の内面は、放射束
に対して高反射率を有するよう処理されており、ファイ
バー端面側の口径は、被検面側の口径に比べ等しいか又
は大きくなっている。
この反射筒４２によって、本来ならば第５図において破
線で示される方向に広がる放射束も、筒内面で反射され
て収束ぎみになる。
線で示される方向に広がる放射束も、筒内面で反射され
て収束ぎみになる。
このため測定時における被照射面を小さく、かつ被検面
への放射畜産を高めることができる。
への放射畜産を高めることができる。
なお、被検面に用いられる物質としては、Ｌ−Ｂ（ラン
グミュア−ブロジェット）膜の様な物も含まれる。
グミュア−ブロジェット）膜の様な物も含まれる。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明は、ファイバー端面部と各
種光学素子を一体化する構造としたため、測定作業にお
ける操作性の向上に大きな効果が得られる。
種光学素子を一体化する構造としたため、測定作業にお
ける操作性の向上に大きな効果が得られる。
第１図は、本発明の基本概念を示す構成図、第２図は、
信号ｒ１ｔｒ２と周期Ｔとの関係を表わすグラフ、第３
図は、本発明に係わる反射率測定装置の基本形態を示す
構成図、第４図及び第５図は本発明の実施例を示す構成
図、第６図は本発明の他の実施例を示す構成図。 ｌ：放射源 ２；楕円反射鏡 ３−１．３−２；放射束 ３−３；平行な放射束 ４．１７；モノクロメータ− ５；Ｙ字型ファイバー人力郁 ６ 、７ 、９ 、１０．１５．１６，８０．ファイバ
ー８．４０；チョッパ １１．１２；ファイバー端面 １３．１４；反射放射束 １８−１．１８−２；ステップモーター１８；フォトマ
ルチプライヤ− ２０；ログアンブリファイヤー ２１；バイパスフィルター ２２；アンブリファイヤー ２３；位相同期回路 ２４；チョッパ８の走査信号 ２５；Ａ−ロコンバータ ２７；マイクロコンピュータ− ２８：プロッター ２９；被検面 ３０；参照面 ３１；冷却器 ３２；安定化電源 ３３；ステップモータ１８−１．１８−２走査信号３４
；モノクロメーター１７からの射出放射束３５；遮光筒 ３６；ブラウン管 ３７；ディスク ３８；第２放射源 ３８；光吸収体 ４０；絞り板 ４１：絞り開口部 ４２；反射筒 ５０；Ｙ字型ファイバー ８１：偏光板 ６２；照射軸 ６３；回転台 ｒｌ ；被検面２８から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 ｒｌ ；参照面３０から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 Ｔ；チョッパ８の走査周期 Ｔ１〜Ｔｎ ； ｒｌ 、ｒｌのパルスタイミング第
１図 第２図 手 続 補 正 書 （力式）昭和５９年１２
月６ 日
信号ｒ１ｔｒ２と周期Ｔとの関係を表わすグラフ、第３
図は、本発明に係わる反射率測定装置の基本形態を示す
構成図、第４図及び第５図は本発明の実施例を示す構成
図、第６図は本発明の他の実施例を示す構成図。 ｌ：放射源 ２；楕円反射鏡 ３−１．３−２；放射束 ３−３；平行な放射束 ４．１７；モノクロメータ− ５；Ｙ字型ファイバー人力郁 ６ 、７ 、９ 、１０．１５．１６，８０．ファイバ
ー８．４０；チョッパ １１．１２；ファイバー端面 １３．１４；反射放射束 １８−１．１８−２；ステップモーター１８；フォトマ
ルチプライヤ− ２０；ログアンブリファイヤー ２１；バイパスフィルター ２２；アンブリファイヤー ２３；位相同期回路 ２４；チョッパ８の走査信号 ２５；Ａ−ロコンバータ ２７；マイクロコンピュータ− ２８：プロッター ２９；被検面 ３０；参照面 ３１；冷却器 ３２；安定化電源 ３３；ステップモータ１８−１．１８−２走査信号３４
；モノクロメーター１７からの射出放射束３５；遮光筒 ３６；ブラウン管 ３７；ディスク ３８；第２放射源 ３８；光吸収体 ４０；絞り板 ４１：絞り開口部 ４２；反射筒 ５０；Ｙ字型ファイバー ８１：偏光板 ６２；照射軸 ６３；回転台 ｒｌ ；被検面２８から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 ｒｌ ；参照面３０から反射した放射束の電気的に増巾
された信号 Ｔ；チョッパ８の走査周期 Ｔ１〜Ｔｎ ； ｒｌ 、ｒｌのパルスタイミング第
１図 第２図 手 続 補 正 書 （力式）昭和５９年１２
月６ 日
Claims (1)
- 放射源からの光を第１のモノクロメーターを介して被検
面へ照射し、その反射放射束を第２のモノクロメーター
に入射させ、電気的に情報を検出する測定装置において
、前記被検面に至る光路の少なくとも一部を光ファイバ
ーで構成し、被検面に対向するファイバー端部を、各種
光学素子が取り付け可能に形成したことを特徴とする光
学的表面物性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17681884A JPS6154430A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 光学的表面物性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17681884A JPS6154430A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 光学的表面物性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6154430A true JPS6154430A (ja) | 1986-03-18 |
Family
ID=16020378
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17681884A Pending JPS6154430A (ja) | 1984-08-27 | 1984-08-27 | 光学的表面物性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6154430A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1994004892A1 (de) * | 1992-08-13 | 1994-03-03 | Maechler Meinrad | Spektroskopische systeme zur analyse von kleinen und kleinsten substanzmengen |
| US5335152A (en) * | 1991-10-11 | 1994-08-02 | Nioptics Corporation | Nonimaging optical illumination system |
| US5586013A (en) * | 1991-07-19 | 1996-12-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nonimaging optical illumination system |
-
1984
- 1984-08-27 JP JP17681884A patent/JPS6154430A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5586013A (en) * | 1991-07-19 | 1996-12-17 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nonimaging optical illumination system |
| US5335152A (en) * | 1991-10-11 | 1994-08-02 | Nioptics Corporation | Nonimaging optical illumination system |
| WO1994004892A1 (de) * | 1992-08-13 | 1994-03-03 | Maechler Meinrad | Spektroskopische systeme zur analyse von kleinen und kleinsten substanzmengen |
| US6108083A (en) * | 1992-08-13 | 2000-08-22 | Hewlett-Packard Company | Spectroscopic systems for the analysis of small and very small quantities of substance |
| US5816693A (en) * | 1993-04-28 | 1998-10-06 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Nonimaging optical illumination system |
| US6019485A (en) * | 1993-04-28 | 2000-02-01 | Minnesota Mining & Mfg. Co. | Nonimaging optical illumination system |
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