JPH03237341A - 分光測色装置の光学系 - 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〕 積分球を用いた分光測色装置に於いて、試料及び参考標
準板との反射光束を交互に切換えて分光器に入射させる
ダブルビーム光学系に関する。

〔従来の技術〕

従来の積分球を用いたダブルビーム方式の分光測色装置
の光学系の１例を第３図ａに示す。図に於いて、積分球
１外部にある光源１１からの光束は積分球１に設けた入
射量ロアより積分球１内に入射され、積分球１内面で拡
散され、同じく積分球１に設けてあり試料２及び参考標
準板３を測定するための試料面開口５及び参考面間口６
に密着して取付けた、試料２及び参考標準板３をあらゆ
る方向から照射する。

試料２及び参考標準板３からの反射光束は、積分球１に
別々に設けた試料２及び参考標準板３用の受光開口４，
４′より積分球１外に出る。これら光束はそれぞれの光
路上に所定角度に調整、固定された反射ミラー２０．２
０’　で、それぞれ光路を変えられてセクター２１へ導
かれる。ここで、試料２からの反射光束はセクター２１
のミラー面２２で反射され再度光路を変更され、また参
考標準板３からの反射光束はセクター２１の切欠孔２３
を通過して分光器８に入射されるものである。セクター
２１の１例は第３図すに示すように、一部切欠孔２３を
有した円盤状の反射ミラーで、モーター２４等で回転さ
れ、試料２及び参考標準板３からの反射光束を交互に切
換えて分光器８に入射させる動作を行うものである。

また図示しないが、セクター２１と分光器８の間に集光
レンズを配して、試料２及び参考標準板３からの反射光
束を分光器８に導いている。

尚、分光器８の内部は公知のため図示しないが、入射し
た反射光束は凹面鏡、回折格子等を経て分光されて、例
えば固体撮像素子上に結像されるものである。さらに反
射率は、図示しない計測部等で固体撮像素子からの信号
を変換して求めるものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ダブルビーム方式の分光測色装置の測定手順は、試料の
替わりに標準板をセットしてこれを測定した時の測光量
Ｍ１　（λ）、このとき参考標準板を測定した測光量Ｓ
１　（λ）を求める。次に標準板の替わりに試料をセッ
トしてこれを測定した時の測光量Ｍ２　（λ）、このと
き参考標準板を測定した測光量Ｓ２　（λ）を求める。

ここで、標準板の分光反射率をＲ（λ）とすると、試料
の分光反射率Ｐ（λ）は次の０式で求められる。

Ｓ、　　（λ）　　Ｍ２　（λ） Ｐ　（λ）　　＝　　　　　　　　Ｘ　　　　　　　　
ＸＲ（λ）・・・■Ｓ２　　（λ）　　Ｍｌ　（λ） 従って、ダブルビーム方式の分光測色装置では、測色毎
にＭ２　　（λ）と８２　　（λ）を測定するものであ
るため、仮に光源などの変動に伴ないＭ２（λ）及びＳ
２　　（λ）が変動しても、Ｍ２　　（λ）／Ｓ２（λ
）は常に一定の値となることが必要な条件となるもので
ある。

しかし積分球を用いた従来のダブルビーム方式の分光測
色装置の光学系では、試料及び参考標準板からの反射光
束はそれぞれ別々の光路を経て別々の反射ミラーにより
光路の変更が行なわれ、セクターを経由して分光器に入
射されている。

このため、分光器までの光路長が長くなり、分光器に入
射される光量が減衰する。また、各々の光路途中に置か
れる反射ミラーやセクターは周囲温度の変化により狂い
が生じ、ダブルビーム方式の分光測色装置の本来の目的
であるところの光源の変動や、本体各部の熱変形などに
よる測光量の変動の補償を長時間にわたって実現するこ
とが困難である。従って長時間にわたる測定の場合、測
色値の安定性、測定精度が悪くなる。また各々光路を独
立して設けるため、装置の外形が大きくならざるを得な
かった。

そこで、試料及び参考標準板からの反射光束を同一光路
かつ短い光路で分光器に入射させ、光量の減衰を少なく
し、周囲温度変化の影響を受けに＜＜シ、測定値の安定
性、精度が良く、さらにコンパクトな光学系の開発が課
題となっていた。

〔課題を解決するための手段及び作用〕このような課題
を解決するために、積分球を用い、拡散光を試料及び参
考標準板に照射して反射率を測定する分光測色装置に於
いて、試料及び参考標準板からの反射光束を積分球外に
取り出すための開口を前記２つの反射光束共通の開口と
して１個所設け、さらに該反射光束のいづれか一方の光
路を切換える反射ミラーを設けた。従って、該開口から
積分球外に出た試料及び参考標準板からの反射光束は、
いづれか一方の光束が反射ミラーにより光路を変換され
て分光器に、他方の光束は直接分光器に送られる。

この動作を交互に行うものである。

〔実施例〕

（第１実施例） 第１図ａ及びｂは第１実施例の構成の要部図である。図
に於いて本実施例は積分球１に設けた試料２及び参考標
準板３からの反射光束を取り出す受光開口４と分光器８
の間に設けた光路変換部９を水平に移動する移動機構１
０などより構成されている。

積分球１にはこれを半割りにした一方の側に試料２及び
参考標準板３を測定する試料面開口５と参考面間口６を
、この他方の側に試料２及び参考標準板３からの反射光
束を積分球１外に出す受光開口４を試料面開口５と正対
する位置に設けである。さらに積分球■外部に配した光
源１１からの光を積分球１内に入射する入射量ロアを、
光源１１からの光が上記各開口を直射しない位置に設け
である。

光路変換部９は、試料面開口５と受光開口４の中心を結
ぶ直線と直交する平面上に位置するミラー固定枠１２に
、短冊形で裏面に光を吸収する黒色処理等を施した反射
ミラー１３を複数枚同一角度に固定したもので、この角
度はこれら反射ミラー１３が、参考標準板３からの反射
光束を試料面開口５と受光開口４の中心を結ぶ直線と同
一方向に反射する位置で決めである。また光路変換部９
は、受光開口４に近接して設けてあり、この間口４から
の反射光束を効率よく反射するために十分な大きさとな
っている。

移動機構１０は詳細図示しないが、移動台、モーター及
び移動台を水平に移動するためのラックとビニオンギヤ
ー、移動方向を切換える光電式スイッチなどからなり、
移動台上に前記ミラー固定枠１２を固定したもので、こ
のミラー固定枠１２を試料２からの反射光束の光路外及
び光路内に交互に移動するものである。

さらに、光路変換部９に近接して分光器８との間に集光
レンズ１４が配しである。この集光レンズは、受光開口
４を通過した光束又は光路変換部９の反射ミラー１３に
より光路を切換えられた光束を集光して、試料面開口５
と受光開口４の中心を結ぶ線上にあり、集光レンズ１４
の焦点に位置する分光器８の光取入口８′に送るもので
ある。

このように構成した本実施例の装置では、光源１１から
の光が入射量ロアから積分球１内に入射され、この内壁
で拡散反射される。この拡散反射光が、試料面開口５及
び参考面間口６に密着して取付けた試料２及び参考標準
板３よりさらに反射されて、このここで、受光開口４に
近接して配置した光路変換部９が試料２からの反射光束
の光路外にある場合（第１図ａ）、試料２からの反射光
束は集光レンズ１４により集光され直接分光器８の光取
入口８′に入射される。また光路変換部９が試料２から
の反射光束の光路内に位置する場合（第１図ｂ）、参考
標準板３からの光束が反射ミラー群により光路を切換え
られて、前記試料２からの反射光束と同一光路を経て集
光レンズ１４により集光されて分光器８の光取入口８′
に入射されるものである。

（第２実施例） 本実施例は反射ミラーｉ３全体を移動せず、受光開口４
に近接して置いたまま各反射ミラー１３の取付角度を同
時に所定角度に変更することにより、試料２及び参考標
準板３からの反射光束の光路を変換するものである。

第２図ａ及びｂは本実施例の構成の要部図、第２図Ｃは
光路変換部９及び角度切換機構１５の要部斜視図である
。図に於いて、積分球工、光路変換部９、集光レンズ１
４及び分光器８の各位置関係は第１実施例と同一であり
、また積分球１の構成も同じである。

光路変換部９は第１実施例と同様に配設したミラー固定
枠１２に、第１実施例と同一形状の反射ミラー１３を複
数枚取付けたもので、各反射ミラー１３の上下端部面の
中央に、先端が尖鋭な丸棒状の支持棒１６が固定されて
おり、各反射ミラー１３はミラー固定枠１２の対向する
一対の辺に所定間隔で対向して固定したピボット玉軸受
け１７に、支持棒１６を介して回動可能に取付けられて
いる。また各反射ミラー１３の下端部面に固定した支持
棒１６の一定位置に歯車１８が固定されている。

角度切換機構１５は、詳細図示しないがステッピングモ
ーター、タイミングベルト１９などよりなり、このタイ
ミングベルト１９を前記支持棒１６の歯車１８に掛けて
ステッピングモーターにより一定角度に切換可能とした
ものである。各反射ミラー１３は、第２図ａ、＋！：ｂ
の位置に切換わるもので、第２図ａは、反射ミラー１３
の表面が試料面開口５と受光開口４の中心を結ぶ直線と
平行であり、第２図すはこの各反射ミラー１３表面を参
考標準板３からの反射光束を上記直線と同一方向に反射
する位置にしたものである。

このように構成した本実施例の装置では、第１実施例と
同様に試料２及び参考標準板３からの反射光束は受光開
口４より積分球１外に出る。

ここで、光路変換部９の各反射ミラー１３表面が前記直
線と平行である場合（第２図ａ）、試料２からの反射光
束は、各反射ミラー１３の間を通過し、集光レンズ１４
により集光されて直接分光器８に入射される。またこの
反射ミラーを所定角度に回動可変した場合（第２図ｂ）
、参考標準板３からの反射光束が反射され、上記試料２
からの反射光束と同一経路を経て集光され、分光器８に
入射されるものである。

また図示しないが、第１及び第２実施例と同一構成の積
分球１を用い、参考標準板３からの反射光束を切換える
ために、試料２の反射光束の光路外に、参考標準板３か
らの反射光束が集光レンズを経て分光器８に入射できる
角度に反射ミラーを固定し、これらの反射光束を切換え
るために切欠孔を有する回転円盤を、積分球と反射ミラ
ーの間でこれらの反射光束が重ならない位置に設けた光
学系もある。しかしながら、この光学系は第１及び第２
実施例より光路が長くなるため光量の減衰が大きく、さ
らに装置も大きくならざるを得ないため、望ましい実施
態様とは言い難い。

尚、第１及び第２実施例に於いて、試料２及び参考標準
板３の位置を変えて、試料２からの反射光束を反射ミラ
ー１３で切換え、また参考標準板３からの反射光束をそ
のまま、集光レンズ１４を経て分光器８に導いてもよい
。また第１実施例で、移動機構１０は水平移動を行うも
のに限定されず、例えば回転移動、扉の開閉のような移
動などでもよく、受光開口４の系外に光路変換部９を移
動するものであればよい。同様に、第２実施例に於いて
も、光路変換部９及び角度切換機構１５は、受光開口４
より出す試料２及び参考標準板３からの反射光束を、反
射ミラー１３を用いて確実に切換え、これを分光器８に
送るものであればよい。

〔発明の効果〕

上述のように構成したことにより、試料及び参考標準板
からの反射光束を同一光路を経て分光器に導くため、光
路長の短縮が可能となり、分光器に入射される光量の減
衰が少なくなる。また前記反射光束の光路の切換えは１
ケ所の光路変換部で行なわれるため、周囲温度変化によ
る光量の変動は少なくなる。

従って分光器に入射される光量が増大しかつ光量の変動
が少なくなるため、測定時に於ける光量の変動率は従来
の装置よりさらに小さくなり、測定値の安定性、精度が
向上する。さらに、分光器までの光路長が短縮できるた
め、装置の小型化が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の要部構成図でａは各反射ミラーが
試料からの反射光束の光路外、ｂは同光路内にある場合
、第２図第２実施例の要部構成図でａは各反射ミラーの
表面が試料面開口と受光開口の中心を結ぶ直線と平行、
ｂは各反射ミラーが参考標準板からの反射光束をこの直
線と同一方向に反射する位置にある場合、Ｃは第２実施
例の要部斜視図、第３図３は従来のダブルビーム方式の
分光測定器の１例、Ｃはセクターの１例である。 １・・・積分球、　　２・・・試料、 ３・・・参考標準板、　４，４′　・・・受光開口、５
・・・試料面開口、　６・・・参考面間口、７・・・入
射開口、　　８・・・分光器、８′　・・・光取入口、
　９・・・光路変換部、１０・・・移動機構、　１１・
・・光源、１２・・・ミラー固定枠、１３・・・反射ミ
ラー１５・・・角度切換機構。 手続補正書（方式） 平成３年５月１４日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 積分球を用い、拡散光を試料及び参考標準板に照射して
   反射率を測定する分光測色装置に於いて、試料及び参考
   標準板からの反射光束を積分球外に取り出すための開口
   を、前記２つの反射光束共通の開口として１個所設け、
   さらに該反射光束のいづれか一方の光路を切換える反射
   ミラーを設けて、試料及び参考標準板からの反射光束を
   交互に切換えて分光器の光取入口に送ることを特徴とす
   る分光測色装置の光学系。