JPS6383635A - 材料表面測定装置 - Google Patents
材料表面測定装置Info
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- JPS6383635A JPS6383635A JP61230531A JP23053186A JPS6383635A JP S6383635 A JPS6383635 A JP S6383635A JP 61230531 A JP61230531 A JP 61230531A JP 23053186 A JP23053186 A JP 23053186A JP S6383635 A JPS6383635 A JP S6383635A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/46—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
- G01J3/50—Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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- G01J3/501—Colorimeters using spectrally-selective light sources, e.g. LEDs
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
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、PLZTの電気光学効果と印加電圧による波
長特性を利用した材料表面測定装置に関し、例えば、被
測定材料の表面の状態の色調および位置を正確に測定す
る材料表面測定装置に関するものである。
長特性を利用した材料表面測定装置に関し、例えば、被
測定材料の表面の状態の色調および位置を正確に測定す
る材料表面測定装置に関するものである。
各種の材料の色の識別は、従来から半導体素子を用いた
色識別センサが使用されている1例えば。
色識別センサが使用されている1例えば。
第4a図および第4b図に示すように、被測定材料の表
面に白色光を照射し、この反射光を三色のフィルタ〔赤
(R)、緑(G)、青(B))(図示せず)を通して、
それぞれ3個のフォトダイオードD 1 + D2 +
03で受光するように構成することにより、物体から
の反射光を三原色(R,G。
面に白色光を照射し、この反射光を三色のフィルタ〔赤
(R)、緑(G)、青(B))(図示せず)を通して、
それぞれ3個のフォトダイオードD 1 + D2 +
03で受光するように構成することにより、物体から
の反射光を三原色(R,G。
B)に分解し、それぞれの色の光の光量をフォトダイオ
ードD 1 + D 2 + D3で検出し、このフォ
トダイオ−下D 1 r D2 + D3の出力x、y
、zの大きさから被測定材料の色識別を行っている〔例
えば、情報調査会発行[センサー技術」増刊号「センサ
ー回路デザインブックJ (1985年5月)57頁
参照]。
ードD 1 + D 2 + D3で検出し、このフォ
トダイオ−下D 1 r D2 + D3の出力x、y
、zの大きさから被測定材料の色識別を行っている〔例
えば、情報調査会発行[センサー技術」増刊号「センサ
ー回路デザインブックJ (1985年5月)57頁
参照]。
しかしながら、このような方法による被測定材料の色の
識別方式では、例えば、第5図に示したように被測定材
料15の位置や厚みが変動した場合には光学的に照射位
置がずれるため、測定に誤差を生じたり、甚しい場合に
は測定が困難になるような事態を来たすことがある。ま
た、被測定材料の表面形状(粗度)によって反射光が拡
散し、各フォトダイオードに検知される光の強度は小さ
くなり、しかも光の拡散の程度は、波長に依存するため
、これらの点からも測定誤差を生じることになる。
識別方式では、例えば、第5図に示したように被測定材
料15の位置や厚みが変動した場合には光学的に照射位
置がずれるため、測定に誤差を生じたり、甚しい場合に
は測定が困難になるような事態を来たすことがある。ま
た、被測定材料の表面形状(粗度)によって反射光が拡
散し、各フォトダイオードに検知される光の強度は小さ
くなり、しかも光の拡散の程度は、波長に依存するため
、これらの点からも測定誤差を生じることになる。
本発明は上記のような従来技術の問題点を解決し、被測
定材料の厚みや変動や位置の変動に対しても測定誤差を
生じることなく、常に正確に被測定材料の表面状態の色
調2位置等を測定することを目的とする。
定材料の厚みや変動や位置の変動に対しても測定誤差を
生じることなく、常に正確に被測定材料の表面状態の色
調2位置等を測定することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明においては、集光ミラ
ー、白色光源、スリットおよびPLZTを直列に配設し
た投光部、該投光部から照射されて被測定材料の表面か
ら反射した光を受光するアレイセンサを配設した受光部
、前記PLZTの作動を制御する制御回路、および、該
制御回路からの信号によりアレイセンサの信号を判別し
て処理する信号増幅判別回路を備える。
ー、白色光源、スリットおよびPLZTを直列に配設し
た投光部、該投光部から照射されて被測定材料の表面か
ら反射した光を受光するアレイセンサを配設した受光部
、前記PLZTの作動を制御する制御回路、および、該
制御回路からの信号によりアレイセンサの信号を判別し
て処理する信号増幅判別回路を備える。
ここでのPLZTはセラミック機能デバイスで、二次電
気光学効果をもち、光シャッタや光変調器などに利用さ
れていることは周知のとおりである。
気光学効果をもち、光シャッタや光変調器などに利用さ
れていることは周知のとおりである。
このPLZTは、第6a図および第6b図に示すように
、光源1からの光を偏光子1g、PLZT6、検光子1
9を透過させると直線偏光として取出すことができる機
能を有しており、このとき抽出光の光量および色調はP
LZTに印加する電圧の値によって制御することができ
る。第6a図および第6b図において、16.17はP
LZT6に印加する電圧を加える電極である。第6a図
は横モードで用いる場合を、第6b図は縦モードで用い
る場合を示している。また第2図はPLZT6の電極に
電圧を加えた場合において、印加電圧と透過光の色調と
の関係を示すものである。
、光源1からの光を偏光子1g、PLZT6、検光子1
9を透過させると直線偏光として取出すことができる機
能を有しており、このとき抽出光の光量および色調はP
LZTに印加する電圧の値によって制御することができ
る。第6a図および第6b図において、16.17はP
LZT6に印加する電圧を加える電極である。第6a図
は横モードで用いる場合を、第6b図は縦モードで用い
る場合を示している。また第2図はPLZT6の電極に
電圧を加えた場合において、印加電圧と透過光の色調と
の関係を示すものである。
このようにPLZT6は、その電極に印加する電圧を変
化させることにより、その透過光の色調を変化させるこ
とができる。このため、投光部においては、制御回路に
より電圧が変化する駆動信号をPLZTに供給し、この
PLZTの透過光の色調を変化させ、受光部においては
受光する反射光を、このPLZT作動を制御する制御回
路からの信号により変化した色調の投射光による反射光
に対応したものとして、信号増幅判別回路により判別し
て処理する。また、ここでは、受光部としてアレイセン
サを用いろ。このため、第5図に示すように、被測定材
料の位置が変位した場合、反射光の光路が点線に示すよ
うに変化し、アレイセンサの受光位置が変化し、この変
化量は被測定材料の変位量に比例するので、アレイセン
サの受光位置を検出することにより、被測定材料の位置
の測定を行なうことができる構成となっている。
化させることにより、その透過光の色調を変化させるこ
とができる。このため、投光部においては、制御回路に
より電圧が変化する駆動信号をPLZTに供給し、この
PLZTの透過光の色調を変化させ、受光部においては
受光する反射光を、このPLZT作動を制御する制御回
路からの信号により変化した色調の投射光による反射光
に対応したものとして、信号増幅判別回路により判別し
て処理する。また、ここでは、受光部としてアレイセン
サを用いろ。このため、第5図に示すように、被測定材
料の位置が変位した場合、反射光の光路が点線に示すよ
うに変化し、アレイセンサの受光位置が変化し、この変
化量は被測定材料の変位量に比例するので、アレイセン
サの受光位置を検出することにより、被測定材料の位置
の測定を行なうことができる構成となっている。
第1図は本発明を一態様で実施する材料表面測定装置の
概略構成を示すブロック図である。図において、1は白
色光源であり、例えばハロゲンランプを用い、電源装置
2により点灯する。3は白色光源1の後方に設けた集光
ミラーである。この集光ミラー3で反射して光は白色光
源lの前方に設けたスリット4の位置に集光し、さらに
レンズ5−1により平行光となってPLZT6を透過す
る。投光部Sが、これら集光ミラー3.白色光源1、ス
リット4.レンズ5−1およびPLZT6により形成さ
れる。このPLZT6には、第3b図に示すような駆動
信号がPLZT制御回路8により、PLZTドライバ回
路7を経て加えられる。
概略構成を示すブロック図である。図において、1は白
色光源であり、例えばハロゲンランプを用い、電源装置
2により点灯する。3は白色光源1の後方に設けた集光
ミラーである。この集光ミラー3で反射して光は白色光
源lの前方に設けたスリット4の位置に集光し、さらに
レンズ5−1により平行光となってPLZT6を透過す
る。投光部Sが、これら集光ミラー3.白色光源1、ス
リット4.レンズ5−1およびPLZT6により形成さ
れる。このPLZT6には、第3b図に示すような駆動
信号がPLZT制御回路8により、PLZTドライバ回
路7を経て加えられる。
このPLZTに加えられる駆動信号は、第3a図に示す
ようなタイミング信号A、Bにより、3つの状態が区別
されて、順次にR(赤)、B(青)、G(緑)に対応し
て、その振幅電圧が変化する信号を一定周波数の交流信
号により変調したものである(第3b図)。この駆動信
号の振幅電圧値は、第2図に示すようなPLZTの特性
から、目的の色調(R,G、B)の光を透過させるに合
致した電圧値である。したがって、このような駆動信号
により制御されろPLZT6を透過した光は、タイミン
グ信号A、Bにより区別されている3つの状態のタイミ
ングにより、順次にR(赤)、B(青)。
ようなタイミング信号A、Bにより、3つの状態が区別
されて、順次にR(赤)、B(青)、G(緑)に対応し
て、その振幅電圧が変化する信号を一定周波数の交流信
号により変調したものである(第3b図)。この駆動信
号の振幅電圧値は、第2図に示すようなPLZTの特性
から、目的の色調(R,G、B)の光を透過させるに合
致した電圧値である。したがって、このような駆動信号
により制御されろPLZT6を透過した光は、タイミン
グ信号A、Bにより区別されている3つの状態のタイミ
ングにより、順次にR(赤)、B(青)。
G(禄)の透過光に切換えられて、被測定材料の表面に
照射される。投光部でPLZT6を透過した平行光20
は被測定材料15に達し、その表面で反射する。この反
射光21は受光部Rに設けたレンズ5−2によって集光
され、アレイセンサ9で受光され、その光の強度に比例
した信号に変換される。一方、PLZT制御回路8から
信号増幅判別回路10にタイミング信号A、Bが伝送さ
れているので、この信号増幅判別回路10では、アレイ
センサ9からの信号を増幅し、かつタイミング信号A、
Bにより、その時に照射されているR2B、Gの平行光
の区別を行なって、その時の受光信号に対して、それぞ
れR,B、Gに対応しての信号検出の判別を行う。信号
増幅判別回路1oからの信号は、信号処理回路11に送
られ、検出した電圧信号の大きさから色識別モデルにし
たがって、被測定材料15の表面の色を判定する。
照射される。投光部でPLZT6を透過した平行光20
は被測定材料15に達し、その表面で反射する。この反
射光21は受光部Rに設けたレンズ5−2によって集光
され、アレイセンサ9で受光され、その光の強度に比例
した信号に変換される。一方、PLZT制御回路8から
信号増幅判別回路10にタイミング信号A、Bが伝送さ
れているので、この信号増幅判別回路10では、アレイ
センサ9からの信号を増幅し、かつタイミング信号A、
Bにより、その時に照射されているR2B、Gの平行光
の区別を行なって、その時の受光信号に対して、それぞ
れR,B、Gに対応しての信号検出の判別を行う。信号
増幅判別回路1oからの信号は、信号処理回路11に送
られ、検出した電圧信号の大きさから色識別モデルにし
たがって、被測定材料15の表面の色を判定する。
このPLDT6に加える駆動信号の変調周波数。
印加電圧の具体的数値例を示せば、例えば、変調周波数
は5kHzで、印加電圧は、赤(R)のとき+150V
、緑(G)のとき+200V、青(B)のとき±170
vである。
は5kHzで、印加電圧は、赤(R)のとき+150V
、緑(G)のとき+200V、青(B)のとき±170
vである。
また、この材料表面測定装置では、アレイセンサ9とし
ては、シリコンホトダイオード1024bitのダイオ
ードアレイを用い、材料に照射する平行光を3mmφと
している。このように構成されているため、第1図に示
すように、被測定材料15の位置がylからy2に変位
した場合、反射光21の光路は点線に示すように変化し
、アレイセンサ9の受光位置が変化するが、この変化量
は被測定材料15の変位量に比例するので、アレイセン
サ9の受光位置から被測定材料15の位置の測定を行な
うことができる構成となっている。
ては、シリコンホトダイオード1024bitのダイオ
ードアレイを用い、材料に照射する平行光を3mmφと
している。このように構成されているため、第1図に示
すように、被測定材料15の位置がylからy2に変位
した場合、反射光21の光路は点線に示すように変化し
、アレイセンサ9の受光位置が変化するが、この変化量
は被測定材料15の変位量に比例するので、アレイセン
サ9の受光位置から被測定材料15の位置の測定を行な
うことができる構成となっている。
被測定材料15の表面は、ある粗度を有しているから反
射光21は拡散する。拡散の大きさは波長に依存するの
で、平行光20の径よりも1反射光21は大きくなる。
射光21は拡散する。拡散の大きさは波長に依存するの
で、平行光20の径よりも1反射光21は大きくなる。
したがってアレイセンサ9が受光する面積もそれに比例
して大きくなる。そこで、アレイセンサ9の受光分布、
即ちホトダイオードアレイの電圧分布から、分布中心点
(最大電圧点)と分布状態(σ)を求めて、被測定材料
の表面の粗度の程度を測定する。これは、アレイセンサ
9の各ビットのホトダイオードで検出される電圧信号を
信号処理回路11に入力し、演算処理することにより求
める。信号処理回路11は、例えば、アナログ/デジタ
ル変換入力ポートを有するマイクロコンピュータであり
、信号増幅判定回路10からの信号を受けて、内蔵した
プログラムにしたがって演算処理する。したがって、信
号処理回路11の出力としては、材料の色識別1分布中
心点から材料の位置、分布状態(σ)から材料の粗度の
大きさが得られる。
して大きくなる。そこで、アレイセンサ9の受光分布、
即ちホトダイオードアレイの電圧分布から、分布中心点
(最大電圧点)と分布状態(σ)を求めて、被測定材料
の表面の粗度の程度を測定する。これは、アレイセンサ
9の各ビットのホトダイオードで検出される電圧信号を
信号処理回路11に入力し、演算処理することにより求
める。信号処理回路11は、例えば、アナログ/デジタ
ル変換入力ポートを有するマイクロコンピュータであり
、信号増幅判定回路10からの信号を受けて、内蔵した
プログラムにしたがって演算処理する。したがって、信
号処理回路11の出力としては、材料の色識別1分布中
心点から材料の位置、分布状態(σ)から材料の粗度の
大きさが得られる。
以上説明したように本発明の材料表面測定装置によれば
、被測定材料の色9位置2表面の粗度の測定を行うこと
ができる。ところで、本発明の材料表面測定装置におい
て、更に特徴とするところは、PLZTに交流電圧を印
加しかつ電圧を制御することにある。すなわち通常PL
ZTに電圧を印加し、その印加電圧によって抽出光(波
長)を制御する場合には、直流電圧を用い、その電圧値
を変化させるが、PLZTは物性的にコンデンサと見な
すことができるので1本発明においては交流電圧を印加
する方式を採用した。その理由は、(1)外部からの光
に影響されない。PLZTからの光は、PLZTの駆動
周波数fで変化しているから、被測定材料から検出され
る反射光も周波数fのみの光を検出すればよい。従って
外部からの光(照明、太陽)に影響されずに測定できる
。
、被測定材料の色9位置2表面の粗度の測定を行うこと
ができる。ところで、本発明の材料表面測定装置におい
て、更に特徴とするところは、PLZTに交流電圧を印
加しかつ電圧を制御することにある。すなわち通常PL
ZTに電圧を印加し、その印加電圧によって抽出光(波
長)を制御する場合には、直流電圧を用い、その電圧値
を変化させるが、PLZTは物性的にコンデンサと見な
すことができるので1本発明においては交流電圧を印加
する方式を採用した。その理由は、(1)外部からの光
に影響されない。PLZTからの光は、PLZTの駆動
周波数fで変化しているから、被測定材料から検出され
る反射光も周波数fのみの光を検出すればよい。従って
外部からの光(照明、太陽)に影響されずに測定できる
。
(2)装置構造が簡単である。一般に、ランプ光を交流
化する場合は1回転式の光チョッパを利用するが、回転
式のチョッパは、回転ムラを生じることが多く、その周
波数が乱れることが多い。また装置も大きくなり、測定
装置の構成が複雑になる。これに対して、PLZTは交
流電圧を印加するのみでよいから、周波数の安定性もよ
く小型で耐久性にも優れている。
化する場合は1回転式の光チョッパを利用するが、回転
式のチョッパは、回転ムラを生じることが多く、その周
波数が乱れることが多い。また装置も大きくなり、測定
装置の構成が複雑になる。これに対して、PLZTは交
流電圧を印加するのみでよいから、周波数の安定性もよ
く小型で耐久性にも優れている。
本発明は、以上述べたように従来の材料色識別装置にな
い機能を持っている。その特徴は(1)材料の色識別が
正確である。本方式は、材料にR,G、Bの平行光を照
射し反射光の強度と分布状態から材料の色識別を行って
いる。
い機能を持っている。その特徴は(1)材料の色識別が
正確である。本方式は、材料にR,G、Bの平行光を照
射し反射光の強度と分布状態から材料の色識別を行って
いる。
(2)材料が振動しても色識別可能であり、材料の位置
変化も計測できる。
変化も計測できる。
(3)反射光の強度と分布状態から材料表面の粗度も計
測できる。
測できる。
第1図は本発明を一態様で実施する材料表面測定装置の
概略構成を示すブロック図、第2図はPLZTの印加電
圧とその透過光の色調の関係を示す説明図、第3a図お
よび第3b図は本発明の材料表面測定装置におけるPL
ZTへの印加電圧とそのタイミングを示す説明図である
。 第4a図、第4b図および第5図は、従来において材料
の色調を測定する装置の概略構成および動作を説明する
図である。 第6a図および第6b図はPLZTの基本動作を示す説
明図である。 1:白色光源 2:電源装置 3:集光ミラー 4ニスリツト 5.5−1.5−2:レンズ 6 : PLZT7 :
PLZTドライバ回路 8 : PLZT制御回路9
ニアレイセンサ 10:信号増幅判定回路11:信
号処理回路 15:被測定材料16.17:電極
18:偏光子19:検光子 R:受
光部 S:投光部 PD:フォトダイオード第21
丈 qfx:L覧fr−、(V) 悴3a1図 一一争を 悌3b図 下4a図 ]5 埠4b図 <:〉へ−5 ゛、l
概略構成を示すブロック図、第2図はPLZTの印加電
圧とその透過光の色調の関係を示す説明図、第3a図お
よび第3b図は本発明の材料表面測定装置におけるPL
ZTへの印加電圧とそのタイミングを示す説明図である
。 第4a図、第4b図および第5図は、従来において材料
の色調を測定する装置の概略構成および動作を説明する
図である。 第6a図および第6b図はPLZTの基本動作を示す説
明図である。 1:白色光源 2:電源装置 3:集光ミラー 4ニスリツト 5.5−1.5−2:レンズ 6 : PLZT7 :
PLZTドライバ回路 8 : PLZT制御回路9
ニアレイセンサ 10:信号増幅判定回路11:信
号処理回路 15:被測定材料16.17:電極
18:偏光子19:検光子 R:受
光部 S:投光部 PD:フォトダイオード第21
丈 qfx:L覧fr−、(V) 悴3a1図 一一争を 悌3b図 下4a図 ]5 埠4b図 <:〉へ−5 ゛、l
Claims (1)
- 集光ミラー、白色光源、スリットおよびPLZTを直列
に配設した投光部、該投光部から照射され被測定材料の
表面から反射した光を受光するアレイセンサを配設した
受光部、前記PLZTの作動を制御する制御回路、およ
び、該制御回路からの信号によりアレイセンサの信号を
判別して処理する信号増幅判別回路を備えることを特徴
とする材料表面測定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61230531A JPS6383635A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 材料表面測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61230531A JPS6383635A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 材料表面測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6383635A true JPS6383635A (ja) | 1988-04-14 |
Family
ID=16909205
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61230531A Pending JPS6383635A (ja) | 1986-09-29 | 1986-09-29 | 材料表面測定装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6383635A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0458168A2 (en) * | 1990-05-24 | 1991-11-27 | National Research Council Of Canada | Three dimensional color imaging |
KR100478137B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2005-03-21 | 주식회사 마크로젠 | 여기광 집속효율이 향상된 바이오 칩 스캐너 |
-
1986
- 1986-09-29 JP JP61230531A patent/JPS6383635A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0458168A2 (en) * | 1990-05-24 | 1991-11-27 | National Research Council Of Canada | Three dimensional color imaging |
KR100478137B1 (ko) * | 2002-07-19 | 2005-03-21 | 주식회사 마크로젠 | 여기광 집속효율이 향상된 바이오 칩 스캐너 |
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