JPH01316640A - シート状物体の特性測定装置 - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、シート状物体に含まれる水分量或は厚さ等の
物理的特性を測定する装置に関する。

〈従来の技術〉 第６図及び第７図は、抄紙機等においてシート状物体の
水分量を測定する水分計の従来例を示す。

第６図において、１は投光部１２は受光部で、これらは
被測定体である紙３を挾んで対向配置されている。

投光部１では、光源６からの光がレンズ７で平行光とさ
れ、更にチョッパー・ホイール８で断続光とされた後、
照射窓４を介し紙３に照射される。

チョッパー・ホイール８には水分による吸収を受ける１
、９４μｍの光（測定光）を透過するフィルタ９と、水
分による吸収を受けない１．８μｍの光（比較光）を透
過するフィルタ１０とが設けられ１回転に従い測定光と
比較光とを交互に紙３に照射する。受光部２では、入射
窓５より紙３を透過した光が入射し、レンズ１１で集束
され受光素子１２に集光される。この受光素子では測定
光Ｍと比較光ｒｔとを時系列的に検出し、演算器１３に
与えＭ／Ｒの演算を行い出力する。

第７図に示す従来例では、投光部１において光源６から
の光をレンズ７で平行光とし、チョッパー・ホイール８
′で断続光とした後、照射窓４より紙３に照射する。こ
のチョッパー・ホイールには第２図の従来例のようなフ
ィルタは載置されておらず、ホイールは専ら迷光の影響
を除去するためにだけ使用される。照射窓４より照射さ
れた白色光は紙３を挾んで投光部１と受光部２の対向面
に設けられた乱反射面１６．１７で多重反射され。

照射窓４とずれた位置に設けられた入射窓５より受光部
２内に入る。

受光部２において、入射光はプリズム１８で２分され、
一方は測定光を透過するフィルタ９．レンズ１１を経て
受光素子１２に導かれ、他方は比較光を透過するフィル
タ１０．レンズ１１′を経て受光素子１２′に導かれる
。受光素子１２で検出された測定光Ｍと受光素子１２′
で検出された比較光Ｒは同時に演算器１３に与えられ、
Ｍ／Ｈの演算が行なわれ出力される。

〈発明が解決しようとする課題〉 上記従来の装置において、第６図に示す構成のものは、
構造が簡単で、光量減衰も少ないという利点が有る半面
、測定対象は紙１枚であるため。

この紙の厚さが薄い場合は感度のよいものが得られない
という問題が有る。また、第７図に示す構成のものは、
投光部と受光部の光軸が数＋ｍｍ離れた所に配置され、
散乱面によって紙を透過散乱しながら受光部に達するの
で光の減衰量が多くなり信号自体が小さくなるという問
題が有った。

本発明は上記従来技術の問題を解決するために成された
もので、光が紙を′Ｐｌ数回透過するとともに減衰量の
少ない装置を提供することを目的とする。

く課題を解決するための手段〉 上記従来技術の課題を解決する為の本発明の構成は、投
光部からの光をシート状物体を介して受光する受光素子
を有し、前記受光素子からの信号に基づいて前記シート
状物体の物理的特性を測定するシート状物体の特性測定
装置において、複数の光ファイバ束を折返し、それら光
ファイバの両端を集めて半円球状に形成するとともに、
一端が前記半円球の一部を構成し、他端から光の入出射
が可能な入出射光ファイバ束を有する第１゜第２の反射
部材からなり、前記第１の反射部材を投光部とシート状
物体の間に、前記第２の反射部材を前記シー）・状物体
を挟んで前記第１の反射部材に対向して配置し、前記投
光部からの光を前記第１の反射部材の入出射光ファイバ
束に入射して第１の反射部材の内面に導くとともに、前
記シート状物体を介して前記第１．第２の反射部材の間
で往復する光の一部を前記入出射光ファイバ束から出射
させ、前記受光素子に入射する様に構成したものであり
。

また、投光部からの光をシート状物体を介して受光する
受光素子を有し、前記受光素子からの信号に基づいて前
記シート状物体の物理的特性を測定するシート状物体の
特性測定装置において、半球状に形成され、その表面が
屈折率分布を有する第３の反射部材と、光ファイバが管
状に形成された出射光ファイバ束と前記出射光ファイバ
束の管の中心近ｆ〃に配置された入射光ファイバ束また
は入射光ファイバプリフォームで構成された入出射光フ
ァイバからなり、前記入出射光ファイバを投光部とシー
ト状物体の間に、前記第３の反射部材を前記シート状物
体を挟んで前記入出射光ファイバに対向して配置し、前
記投光部がらの光を前記入射光ファイバ束に入射して前
記シート状物体を介して前記第３の反射部材の間で反射
した光を前記出射光ファイバ束がら出射させ、前記受光
素子に入射する様に構成したことを特徴とするものであ
る。

〈作用〉 請求項１においては第１の反射部材の内部に導入された
光が紙を透過し、この第１の反射部材に対向して配置さ
れた第２の反射部材を構成する光ファイバに入射し、折
返して再び第１の反射部材側に出射する。この光は第２
の反射部材を構成する光ファイバに入射し、折返して再
び第２の反射部材側に出射する。このように往復する光
の一部を出射光ファイバから取出して測定光とする。

請求項２においては入射光ファイバ束または入射光ファ
イバプリフォームから出射した光が紙を透過して半円球
状の第３の反射部材の表面から内部に導入され反射部材
の内部で折返し、その折返した光は再び紙を透過して出
射光ファイバ束から測定口として取り出される。

〈実施例〉 以下１図面に従い本発明の一実施例を説明する。

第１図は第６図、第７図に示す投光部、受光部を省略し
た本発明の要部を示す断面構成図であり。

２０は第１の反射部材、２０ａは第２の反射部材である
。

２１．２１ａは光フアイバ固定部材であり、これらの固
定部材は半球状に形成され、その外表面から内側に向か
って複数の孔が高密度に形成されている。２３は複数の
折返し光ファイバ束で、これら光ファイバ束２３の両端
が固定部材２０．２０ａの孔に差込まれ、その先端は固
定部材の内面に面位置に固定されている（点線２３は折
返し光ファイバ束が高密度に植え込まれている状態を省
略して示している）、２４．２４ａは入出射光ファイバ
束で、その一端が折返し光ファイバ束と同様に固定部材
の内面に固定されている。即ち、固定部材の内面は光フ
ァイバ端が高密度に敷きつめられた状態となっており、
これら第１．第２の反射部材は紙３を挟んで対向して配
置されている。

上記構成において２図示しない投光部からの光が第１の
反射部材２０の入出射光ファイバ束２４の矢印イから入
射し、この入出射光ファイバ束２４からの光は紙３を透
過または反射して散乱光となる。透過した光は折返し光
ファイバ束が敷きつめられた第２の反射部材に入射して
折返し、再び紙３を透過して第１の反射部材に入射する
。また反射した散乱光も第１の反射部材２０の内部に入
射し折返して祇３を透過して第２の反射部材２０ａに入
射し、この第２の反射部材で折返して第１の反射部材２
０に入射する。

上記構成によれば、光は第１．第２の光ファイバ束の間
を紙を介して往復し、その光の一部が入出射光ファイバ
東２４ａの矢印口から出射する。

この様な構成によれば第６図の従来例に比較して感度を
向」ニさせることが出来、第７図の従来例に比較して信
号の減衰を少なくすることが出来る。

また１反射部材が半球状に形成されているので測定領域
からの光の漏れを少なくすることが出来る。

なお１本実施例においては折返し光ファイバ束を半球状
の固定部材に固定したが、固定部材を用いることなく光
ファイバ束の先端を接着材で固定して半球状に形成して
もよい、また、光ファイバ束の形状や入出射口の位置も
図示の例に限ることなく任意である。

また、往復光の一部を取出す為の入出射光ファイバ束は
第１の反射部材側に設ｃ１てもよい。

第２図は本発明の請求項２に関する一実施例を示すもの
で（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は要部側面図である。

図において３２は複数の光ファイバを管状に形成した出
射光ファイバ束であり、この出射光ファイバの中に入射
光ファイバ束３１が配置されている。なお図では省略す
るが出射光ファイバ束と入射光ファイバ束の間には充填
部材が配置されており入射光ファイバは出射光ファイバ
束の中央に位置し、その端面が面一になるように保持さ
れている。なお、この入射光ファイバ束と出射光ファイ
バ束の直径方向の関係は入射光ファイバ束から出射した
光が紙で反射し、その光が直接出射光ファイバ束に入射
しない程度の位置にあるのが望ましい、３３は半球状の
第３の反射部材であり、その屈折率の分布が同一面上で
異なるように形成されている。

第３図は第３の反射部材３３の屈折率分布の一例を示す
もので（ａ）は平面図（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ断面図で
ある。この例においては屈折率の高い石英硝子ｎ１と屈
折率の低い石英硝子ｎ２が半球状に交互に配置されてお
り矢印４１口がら入射した光は反射部材中を相互に反対
方向に伝搬して矢印イ１ロ側に出射する。同様にハニポ
ヘトチ側から入射した光も折返して反対側に出射する。

第２図に戻り、入射光ファイバ束３１から光が出射する
と、光は紙を透過しまたは表面で反射する。透過した光
は第３の反射部材３３に入射する。

この場合、開口角の関係から直進する光は透過するが大
部分の光は反射部材３３の内部を伝搬して折返し、再び
紙を透過して出射光ファイバ束３２に入射して図示しな
い受光素子に導かれる。なお。

紙に含まれる水分子に当ならず直進した光は測定量とは
無関係なのでその背側定精度が向上する。

第４図、第５図は第３の反射部材の側面と屈折率分布の
状態を示すもので、第４図は半球の中心から外周方向に
向かって次第に屈折率を高くしたものであり、第５図は
半球の中心部と外周の屈折率を高くしたものである。こ
の様に屈折率を分布させても第３図の反射部材と同様な
効果を得る事が出来る。

〈発明の効果〉 以上実施例とともに具体的に説明した様に本発明の請求
項１によれば、シート状物体を挾んで半球状の反射部材
を対向して配置し、投光部からの光がシート状物体を介
して往復する様にしたので。

感度の向上をはかるとともに光の減衰量を少なくするこ
とが出来る。

また、第１．第２の反射部材は光ファイバ束により構成
しているので小形化が可能であり、測定領域を小さくす
ることが出来る。その結果、光量の密度を向上させるこ
とが出来るので測定精度を向上させることが出来る。

また、請求項２によれば入出射光ファイバの先端を平坦
状とし、第３の反射部材を半球状としてその入射面が屈
折率分布を持つように形成したので、請求項１のものに
比較して製作が簡単となり。

紙の水分子に当たらず直進した光は透過するので測定精
度を高くする事が出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の請求項１に関する一実施例を示す断面
構成図、第２図は請求項２に関する一実施例を示す斜視
図（ａ）及び側面図（ｂ）第３図は第３の反射部材の構
成の一例を示す平面図（ａ）および断面図、第４図、第
５図は第３の反射部材能の構成例を示す側面図、第６図
、第７図は従来装置の構成例を示す図である。 １・・・投光部、２・・・受光部、３・・・紙、２０・
・・第１の反射部材、２０ａ・・・第２の反射部材、２
１・・・固定部材、２４．２４ａ・・・入出射光ファイ
バ束。 ３】・・・入射光ファイバ束、３２・・・出射光ファイ
バ第ｆ図 ｚＯ Ｚ４α 第６図 Ｊ 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）投光部からの光をシート状物体を介して受光する受
   光素子を有し、前記受光素子からの信号に基づいて前記
   シート状物体の物理的特性を測定するシート状物体の特
   性測定装置において、複数の光ファイバ束を折返し、そ
   れら光ファイバの両端を集めて半円球状に形成するとと
   もに、一端が前記半円球の一部を構成し、他端から光の
   入出射が可能な入出射光ファイバ束を有する第１、第２
   の反射部材からなり、前記第１の反射部材を投光部とシ
   ート状物体の間に、前記第２の反射部材を前記シート状
   物体を挟んで前記第１の反射部材に対向して配置し、前
   記投光部からの光を前記第１の反射部材の入出射光ファ
   イバ束に入射して第１の反射部材の内面に導くとともに
   、前記シート状物体を介して前記第１、第２の反射部材
   の間で往復する光の一部を前記入出射光ファイバ束から
   出射させ、前記受光素子に入射する様に構成したことを
   特徴とするシート状物体の特性測定装置。 ２）投光部からの光をシート状物体を介して受光する受
   光素子を有し、前記受光素子からの信号に基づいて前記
   シート状物体の物理的特性を測定するシート状物体の特
   性測定装置において、半球状に形成され、その表面が屈
   折率分布を有する第３の反射部材と、光ファイバが管状
   に形成された出射光ファイバ束と前記出射光ファイバ束
   の管の中心近傍に配置された入射光ファイバ束または入
   射光ファイバプリフォームで構成された入出射光ファイ
   バからなり、前記入出射光ファイバを投光部とシート状
   物体の間に、前記第３の反射部材を前記シート状物体を
   挟んで前記入出射光ファイバに対向して配置し、前記投
   光部からの光を前記入射光ファイバ束に入射して前記シ
   ート状物体を介して前記第３の反射部材の間で反射した
   光を前記出射光ファイバ束から出射させ、前記受光素子
   に入射する様に構成したことを特徴とするシート状物体
   の特性測定装置。