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技術 反射率測定装置および反射率測定方法

出願人 ウシオ電機株式会社
発明者 亀田洋幸水野修
出願日 1994年4月15日 (26年7ヶ月経過) 出願番号 1994-101519
公開日 1995年10月31日 (25年0ヶ月経過) 公開番号 1995-286958
状態 拒絶査定
技術分野 光学的手段による材料の調査、分析
主要キーワード 伸縮距離 標準基板 投光用ファイバ 反射率測定器 調節つまみ 受光用ファイバ 受光角θ 認識機構
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年10月31日)のものです。
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図面 (11)

目的

被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、精度よく被測定物の絶対反射率測定可能である反射率測定器および反射率測定方法を提供することにある。

構成

光源と、光源からの光を被測定物の測定面に照射する投光手段と、前記測定面からの反射光受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の光量を測定する光量測定手段からなる反射率測定装置において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する測定位置調整機構具備する。

概要

背景

一般に、ブラウン管レンズ等の曲面絶対反射率を測定する場合には、絶対反射率既知標準サンプル反射率と、反射率未知被測定物の反射率を比較して求められる。

図5は従来の曲面反射率測定装置の構成例を示す。1は例えばキセノンランプである光源である。光源1から放射される光は、投光用ファイバ2を介して一定の入射角θサンプル測定位置3にある被測定物の測定面に照射される。測定面からの反射光は、受光角θの位置に設置された受光用ファイバ4を介して分光器5に取り込まれる。尚、入射角および受光角はいずれもサンプル測定位置3における法線となす角度を示す。

反射率測定は以下の手順で行われる。まず、サンプル測定位置3に絶対反射率Ra既知の、例えばアルミニウム平面ミラーのような標準サンプルを設置する。そして投光用ファイバ2から照射された光が標準サンプルの測定面によって反射された反射光を受光用ファイバ4で受光し、分光器5でその光量を測定する。この値を参照値I0 とする。次にサンプル測定位置3より標準サンプルを取り除いて被測定物を設置し、同様の手順で光量を測定する。この値をImとする。標準サンプルを基準とした被測定物の相対反射率Rr=Im/I0 と、標準サンプルの絶対反射率Raを比較することにより、被測定物の絶対反射率Rm=Rr・Ra(=(Im/I0 )・Ra)が求められる。

概要

被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、精度よく被測定物の絶対反射率が測定可能である反射率測定器および反射率測定方法を提供することにある。

光源と、光源からの光を被測定物の測定面に照射する投光手段と、前記測定面からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の光量を測定する光量測定手段からなる反射率測定装置において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する測定位置調整機構具備する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
3件
牽制数
1件

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請求項1

光源と、光源からの光を被測定物の測定面に照射する投光手段と、前記測定面からの反射光受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の光量を測定する光量測定手段からなる反射率測定装置において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する測定位置調整機構具備することを特徴とする反射率測定装置。

請求項2

前記測定位置調整機構が、投光手段および受光手段を一定の角度で保持し、被測定物と接触する部分が被測定物の測定面の法線方向に伸縮することにより、投光手段および受光手段と被測定物の測定面との距離を調整する可動アタッチメントであることを特徴とする請求項1に記載の反射率測定装置。

請求項3

前記測定面調整機構が、投光手段および受光手段を一定の角度で保持する保持手段を被測定物の測定面の法線方向にさせることにより、投光手段および受光手段と被測定物の測定面との距離を調整する可動式保持機構であることを特徴とする請求項1に記載の反射率測定装置。

請求項4

前記投光手段および受光手段が光ファイバであることを特徴とする請求項1から請求項3に記載の反射率測定装置。

請求項5

光源からの光を投光手段により被測定物の測定面に照射し、前記測定面からの反射光を受光手段により受光し、前記反射光の光量を測定して被測定物の反射率を求める反射率測定方法において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整することを特徴とする反射率測定方法。

請求項6

光源からの光を投光手段により被測定物の測定面に照射し、前記測定面からの反射光を受光手段により受光し、前記反射光の光量を測定して被測定物の反射率を求める反射率測定方法において、前記投光手段および受光手段を一定の角度で保持し、投光手段および受光手段と被測定物の測定面との距離が、投光手段および受光手段と標準サンプルの測定面との距離と一致するように調整することを特徴とする反射率測定方法。

技術分野

0001

この発明は、反射率測定装置および反射率測定方法に関するものである。

背景技術

0002

一般に、ブラウン管レンズ等の曲面絶対反射率を測定する場合には、絶対反射率既知標準サンプル反射率と、反射率未知被測定物の反射率を比較して求められる。

0003

図5は従来の曲面反射率測定装置の構成例を示す。1は例えばキセノンランプである光源である。光源1から放射される光は、投光用ファイバ2を介して一定の入射角θサンプル測定位置3にある被測定物の測定面に照射される。測定面からの反射光は、受光角θの位置に設置された受光用ファイバ4を介して分光器5に取り込まれる。尚、入射角および受光角はいずれもサンプル測定位置3における法線となす角度を示す。

0004

反射率測定は以下の手順で行われる。まず、サンプル測定位置3に絶対反射率Ra既知の、例えばアルミニウム平面ミラーのような標準サンプルを設置する。そして投光用ファイバ2から照射された光が標準サンプルの測定面によって反射された反射光を受光用ファイバ4で受光し、分光器5でその光量を測定する。この値を参照値I0 とする。次にサンプル測定位置3より標準サンプルを取り除いて被測定物を設置し、同様の手順で光量を測定する。この値をImとする。標準サンプルを基準とした被測定物の相対反射率Rr=Im/I0 と、標準サンプルの絶対反射率Raを比較することにより、被測定物の絶対反射率Rm=Rr・Ra(=(Im/I0 )・Ra)が求められる。

0005

この従来の反射率測定器においては、標準サンプルの測定面と被測定物の測定面の測定位置が同等であることが求められる。そこで設置位置のずれがどの程度被測定物の絶対反射率の算出値に影響を及ぼすかを調査した。

0006

図6はその実験系を示す。光源としてはキセノンランプを用いた。投光用ファイバ2のファイバー部の直径は1.3mm、受光用ファイバ4の直径は1.05mmである。標準サンプルとしてはアルミニウム平面ミラー(シグマ光機社製)を、被測定物としては、裏面に黒塗装を施した直径30mmのBK7ガラス(塚田光学社製)を使用した。そして図6に示すように標準サンプルの設置位置を原点として、BK7ガラスをZ軸方向に移動させ、Z軸上の数点においてBK7ガラスの絶対反射率を算出した。ここでZ軸とは標準サンプルの測定面の法線方向であり、それとBK7ガラスの測定面の法線方向と等しくなるように、BK7ガラスを移動させた。

0007

結果を図7に示す。尚、分光器では波長400nmの光について測定した。図中縦軸はBK7ガラスの算出した絶対反射率、横軸図6に示すZ軸上のBK7ガラスの位置を示す。原点である標準サンプルの測定面の位置から、被測定物であるBK7の測定面が投光用ファイバ2や受光用ファイバ4に接近すると、算出される被測定物の絶対反射率は増加し、一定の距離以上接近すると逆に減少している。標準サンプルの測定面の位置から、被測定物の測定面がファイバーのある方向と逆方向に遠ざかっていくと、算出される被測定物の絶対反射率は減少している。このように標準サンプルの測定面の位置と被測定物の測定面の位置が変化すると、算出される被測定物の絶対反射率の値に誤差が発生してしまう。

0008

一般に、標準サンプルとしてはアルミニウム平面ミラーが採用される。また投光用ファイバ2と受光用ファイバ4は、入射角θ並びに受光角θが変化しないように図8に示すようにアタッチメント6に固定され、アタッチメント6ごと被測定物と所定の位置関係になるように設置される。ところが図9図10に示すように、被測定物の測定面が凸面であったり、凹面であったりすると、例えばアルミニウム平面ミラーである標準サンプルの測定面3sの位置と一致しているサンプル測定位置3と、被測定物の測定面3mの位置とが不一致となる。したがって、先に述べたように算出される絶対反射率に誤差が含まれてしまう。

0009

本発明は、かかる課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、精度よく被測定物の絶対反射率が測定可能である反射率測定装置および方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

かかる目的を達成するために、本発明の反射率測定装置は、光源と、光源からの光を被測定物の測定面に照射する投光手段と、前記測定面からの反射光を受光する受光手段と、前記受光手段で受光した光の光量を測定する光量測定手段からなる反射率測定装置において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する測定位置調整機構具備する。

0011

また本発明の反射率測定方法は、光源からの光を投光手段により被測定物の測定面に照射し、前記測定面からの反射光を受光手段により受光し、前記反射光の光量を測定して被測定物の反射率を求める反射率測定方法において、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する。

0012

サンプル測定位置と被測定物の測定面が一致するように調整する測定位置調整機構により、被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、標準サンプルの測定面と被測定物の測定面の不一致に起因する誤差が抑制され、精度のよい被測定物の絶対反射率の測定が可能となる。

0013

図1図2に本発明の第1の実施例である反射率測定装置の測定部の概略図を示す。2は不図示の光源から放射される光を、サンプル測定位置3に照射するための投光用ファイバである。また4はサンプル測定位置3にある被測定物からの反射光を受光するための受光用ファイバである。受光された光は例えば分光器であるような不図示の光量測定手段によって、光量が測定される。7は可動式アタッチメントであり、投光用ファイバ2および受光用ファイバ4を一定の角度で保持部11において保持する。可動式アタッチメント7の被測定物と接触する部分は伸縮し、一定の角度で保持された投光用ファイバ2および受光用ファイバ4と、被測定物の測定面との距離を調整する。8は調節つまみであり、例えば歯車組合せ等により可動式アタッチメント7の伸縮距離Lを調整する。

0014

図3図4は第2の実施例である反射率測定装置の測定部の概略図を示す。図中の符号と図1図2に示す符号が同一なものは、同一の構成要素を示す。12は可動式保持機構であり、投光用ファイバ2と受光用ファイバ4を一定の角度で保持する。可動式保持機構12はアタッチメント6と接続されており、被測定物の測定面の法線方向に移動可能な構造となっており、一定の角度で保持された投光用ファイバ2および受光用ファイバ4各ファイバと、被測定物の測定面との距離を調整する。81は調節つまみであり、例えば歯車の組合せ等により可動式保持機構12の高さL’を調整する。

0015

反射率測定を行うためのサンプル測定位置3と被測定物の測定面を一致させる調整は以下のように行われる。まず標準サンプル9を設置して、可動式アタッチメント7の伸縮距離Lを調整してサンプル測定位置3と標準サンプル9の測定面3sを一致させる。そして反射率測定を行ったあと、標準サンプル9と被測定物10を交換する。図2図4のように被測定物10の測定面が凸のとき、図1および図2に示す第1の実施例の場合は、投光用ファイバ2および受光用ファイバ4が被測定物10の測定面3mから高くなるように可動式アタッチメント7が伸縮距離Lを調整する。そうして一定の角度で保持部11において保持された各ファイバと測定面3mを所定の距離に保つ。すなわち、標準サンプル9の測定面3sと各ファイバとの距離と同じになるように、被測定物10の測定面3mと各ファイバとの距離を調整する。この調整により、サンプル測定位置3と被測定物10の測定面3mとが一致する。図3図4に示す第2の実施例の場合は、可動式保持機構12の高さL’が高くなるように調整して、第1の実施例の場合と同様に一定の角度で保持された各ファイバと測定面3mを所定の距離に保つ。尚、被測定物10の測定面が凹のときは、これらの動作と逆の動作を実行すればよい。

0016

図1図2に示す第1の実施例の可動アタッチメント7および図3、4に示す第2の実施例の可動式保持機構12の調整は手動に限るものではなく、例えば駆動機構サーボモータを組み込んだ自動制御可能な構造であってもよい。この場合、予め被測定物の曲率等の表面形状が既知の場合には、そのデータを自動制御部に記憶させ、演算処理により自動調整可能となるシステム構築してもよい。

0017

また本発明の反射率測定装置に、被測定物の表面形状認識機構を追加することもできる。標準サンプルおよび被測定物の表面形状を表面形状認識機構によって記憶し、そのデータに応じて可動アタッチメント7や可動式保持機構12の自動調整を行えば、任意の形状の被測定物の絶対反射率を測定することも可能となる。

発明の効果

0018

以上説明したように、本発明の反射率測定装置においては、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整する測定位置調整機構を具備しているので、被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、精度のよい被測定物の絶対反射率の測定を行うことができる。

0019

また前記移動機構が自動制御が可能である場合、表面形状認識手段を付加すれば、前記表面形状認識手段により記憶したデータを処理することにより、投光手段および受光手段と被測定物の測定面との距離を、投光手段および受光手段と標準サンプルとの距離と等しくなるように自動設定することが可能となる。すなわち、サンプル測定位置と被測定物の測定面とが常に一致するように自動調整でき、任意の形状の被測定物の絶対反射率を測定することも可能となる。

0020

本発明の反射率測定方法においては、サンプル測定位置と被測定物の測定面が常に一致するように調整するので、被測定物の測定面形状が標準サンプルの測定面形状と異なっている場合においても、精度のよい被測定物の絶対反射率の測定を行うことができる。

0021

また、一定の角度で保持された投光手段および受光手段と被測定物の測定面との距離が、前記投光手段および受光手段と標準サンプルの測定面との距離と一致させることでも、精度のよい被測定物の絶対反射率の測定を行うことができる。

図面の簡単な説明

0022

図1本発明の第1の実施例である反射率測定器による標準サンプル測定時の測定部の概略図を示す。
図2本発明の第1の実施例である反射率測定器による被測定物測定時の測定部の概略図を示す。
図3本発明の第2の実施例である反射率測定器による標準サンプル測定時の測定部の概略図を示す。
図4本発明の第2の実施例である反射率測定器による被測定物測定時の測定部の概略図を示す。
図5従来の曲面反射率測定装置の構成例を示す。
図6ファイバと測定面の距離の可変実験の実験系を示す図である。
図7実験結果を示す図である。
図8従来の反射率測定器による標準サンプル測定時の測定部の概略図を示す。
図9従来の反射率測定器による凸面表面を有する被測定物測定時の測定部の概略図を示す。
図10従来の反射率測定器による凹面表面を有する被測定物測定時の測定部の概略図を示す。
符号の簡単な説明
1光源2投光用ファイバ3サンプル測定位置3s 標準サンプルの測定面3m 被測定物の測定面4受光用ファイバ5分光器6アタッチメント7可動式アタッチメント8調節つまみ81 調節つまみ9 標準サンプル10 被測定物11 固定部12 可動式保持機構θ入射角、受光角Ra標準基板の絶対反射率Rr 被測定物の相対反射率Rm 被測定物の絶対反射率I0参照値Im 被測定物の反射光量L伸縮距離L’ 可動式保持機構の高さ

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