JPH049464B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、本体と、該本体の内側に取り付けら
れた背景スクリーンと、光源と、背景スクリーン
または背景スクリーン上に載置された紙のサンプ
ル上で光を焦点あわせするレンズと、反射光と透
過光の強さを測定する検出器と、散乱光を処理す
るアツセンブリと、散乱光の強さを測定する検出
器とより成る紙の光学的特性を測定する装置に関
する。

現在、もつとも一般的に測定されている紙の光
学的特性として、色、白さ、光沢のごとき外観を
表わすフアクターと、乳白度、透明度のごとき印
刷用紙にとつて重要なフアクターを挙げることが
できる。しかし、現在使用に供されている装置の
較正が不便であり、誤差が日常的に生じているこ
とが問題視されている。そのほか、色彩座標を決
定するにさいし、一般に３つのフイルターを使用
することと、別々の波長に対応した値を読み取る
ことが必要である。フイルターを使用する目的
は、フイルターと検出器の出力曲線の一般的な形
状をC.I.E.標準のＸとＹとＺの曲線の形状にでき
るだけ正確に合致させ、測定結果にもとづいて標
準的な係数により最終的なＸとＹとＺの成分を求
めることである。しかし、色を限定するには可視
波長範囲全体を解析することが必要であるので、
このような従来の装置を用いて得られた結果は実
際と正確には合致しない。

したがつて、本発明の目的は、称の光学的特性
を測定する従来の装置に付随する欠点が解消され
た装置を提供することである。本発明の他の目的
は、較正と使用が容易な装置を提供することであ
る。本発明のいま１つの目的は、サンプルから放
射された光の全スペクトルを測定することができ
る装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、特許請求の範囲の
各項に限定されている構成を特徴とする装置が本
発明に従がつて提案されたのである。

本発明によれば、光源から到来した光が焦点あ
わせされる背景スクリーンは装置本体に関し移動
可能であつて、光学的特性を測定するとともに本
装置を較正する手段を備えている。散乱光を処理
するアツセンブリはグリツドと少なくとも１つの
リミツターとから構成されており、該リミツター
は検出器とグリツドとの間で検出器のすぐ近傍に
取り付けられていて、スペクトルの範囲内で検出
器といつしよに移動するようになつている。検出
器は光のスペクトルのうち所要の幅をもつた区画
の強さを段階的に測定するよう構成されている。
このように構成された装置は容易に較正すること
ができ、また紙の光学的特性を簡単に測定するこ
とができる。本装置は、測定した結果がC.I.E.標
準にできるだけ正確にマツチするよう光のスペク
トルの範囲にわたつて分散光のいろいろな波長の
強さの値を測定するために使用される。

本発明によれば、スペクトルを焦点あわせする
レンズがグリツドと検出器の間に配置されている
ことが好ましい。したがつて、いろいろな波長に
対応した焦点が焦点面に設けられている。検出器
は焦点面の近傍で焦点面上を移動し、いろいろな
波長で到来した一群の波長の焦点列（スペクト
ル）の値を測定する。検出器のリミツターはでき
るだけ狭い所要幅をもつたギヤツプを備えてい
る。このギヤツプはバンド・パス・フイルターと
して使用される。したがつて、ギヤツプが小さく
なるにしたがつて、バンドパスは狭くなる。

本発明の好適した実施態様によれば、本装置は
２つのギヤツプ付きプレートを備えていて、該ギ
ヤツプ付きプレートはグリツドと検出器との間で
該検出器の近傍に配置されていて、リミツターと
して機能するようになつている。同じ幅をもつた
２つのギヤツプを直列にセツトすることによりフ
イルターのエツジ・シヤープネスを改善すること
ができる。なお、このエツジ・シヤープネスは、
前記ギヤツプの間の間隔に左右される。このタイ
プの装置では検出器とプレートは焦点面に従がい
湾曲した経路に沿つて移動するようになつてい
る。

本発明装置は散乱光を収束して焦点あわせする
レンズと小孔デイスクまたは小孔マスクを備えて
いて、該小孔デイスクの小孔がレンズの焦点と位
置が合うよう前記小孔デイスクが位置ぎめされて
いる。紙のサンプルから散乱状態で放射された光
のスペクトルを正確に組み立てるため、被測定光
はターゲツト全体の照明領域からできるだけ正確
に集光されレンズを用いてできるだけ小さい点に
再焦点あわせされる。この点が小さくなればなる
ほど、スペルトルは正確に測定される。レンズに
より形成された光点と一列に位置合わせされた小
孔デイスクの小孔はターゲツトを表わす再構成さ
れた光源を形成し、したがつてすべての光線は同
じ焦点面から放射されることになる。このことは
のちほど光を処理するうえから重要なことであ
る。光を収束し、再焦点あわせするこのような光
学系は光の強さの効率の点から使用することが非
常に望ましい。そのほか、被測定光はターゲツト
（紙）の面に関し直角に集光される。この角度で
直接反射される光の割合は非常に小さい。

本発明装置はコリメーターを備えていることが
好ましい。このコリメーターは、該コリメーター
の焦点が小孔デイスクの小孔と位置が合うよう位
置ぎめされていて、小孔を通つて放射された光を
平行な光として前記グリツドに向かつて進ませる
ようになつている。光学グリツドに到達した光は
グリツドの全使用領域にわたつて正確に平行でな
ければならない。コリメーターは小孔を通つて放
射された光を集光し、平行な光線としてグリツド
に導びく。

以下、本発明の一実施例を図解した添付図面を
参照しながら本発明を詳細に説明する。

第１図に示されている装置は本体１を備えてい
て、測定、較正ならびにモニターを行なう装置が
本体１の内側に取り付けられている。本体１は本
装置に紙を出し入れする開口を備えている。コン
ベア装置により本装置の中に紙のサンプルを搬入
することができるが、試験設備の一構成要素とし
て本発明装置を使用してもよい。後者の場合、こ
の試験設置のコンベアにより紙が移送される。本
発明装置の機能はコンピユーターを用いて従来公
知の手段により自動的にモニターされ、モニター
の結果は本発明自身の出力ユニツトまたは試験設
備の出力ユニツトにより表示される。

本装置は、本体１に関し移動可能な背景スクリ
ーン２と、光源３と、背景スクリーン２と光源３
の間に配置されたレンズ４，５とを備えている。
ランプの電気アークの放射中心は収束レンズ４の
焦点に合致するよう位置ぎめされている。収束さ
れた光線はレンズ４のうしろでは平行に延在し
て、レンズ５により受光される。該レンズ５は背
景スクリーンまたは紙のサンプルの上に光線を焦
点あわせする。背景スクリーンまたは紙のサンプ
ルに当たつた光は反射、拡散するとともに、紙の
サンプルを透過する。反射光を測定するため、本
発明装置は２つの側方検出器６と７を備えてい
て、このうち１つ６は光源の45°の固有反射角に
位置ぎめされているとともに、他方の側方検出器
７は紙面に関し45°の反射角から横へ90°角度に位
置ぎめされている。両方の光ダイオードとも検出
器の入射角を選択するために使用される小孔チユ
ーブを備えている。

背景スクリーン２はシヤフト２４上に取り付け
られた円板であつて、モーター２５により回転さ
れる。背景スクリーン２は該背景スクリーン２か
ら等距離のところに鏡１７と、黒いベース区画１
８と、背景スクリーンを貫通して延在した小孔１
９と、白いベース区画２０と、背景スクリーンを
貫通して延在した黒壁の小孔２１を備えており、
これらの諸部材較正兼測定手段と使用される。紙
を透過する光の強さを測定する検出器８が小孔１
９の底に取り付けられている。本装置が測定位置
または較正位置にセツトされているとき、較正要
素または測定要素が鏡５の焦点と正しく、位置あ
わせされるよう背景スクリーン２が配置されてい
る。背景スクリーンの動作についてはのちほど詳
しく説明する。

散乱光を集めて焦点あわせするため、本装置は
レンズ９と１０を備えていて、該レンズ９と１０
はレンズ５の焦点上に位置ぎめされている。レン
ズ９は被測定光を収束するために使用されるもの
であり、レンズ９のうしろでは光は平行に延在し
ている。レンズ１０は光を受光して、焦点に受光
した光を焦点あわせする。本装置は小孔デイスク
１１を備えていて、該小孔デイスク１１の小孔２
３がレンズ１０の焦点とあうよう小孔デイスク１
１が位置ぎめされている。小孔２３の直径は約１
mmである。

小孔２３を通過する光を集光するため、本装置
は２組の２重対物レンズを前後に並べた一連のコ
リメーシヨン・レンズより成るコリメーター１２
を備えている。コリメーター１２は平行な光線と
して光をグリツド１３に向かつて進ませる。グリ
ツド１３はコリメーター光学系に隣接して位置ぎ
めされている。光波フロントはグリツド１３に直
角に当たるようになつている。グリツド１３のう
しろではいろいろな波長の入射光がいろいろな角
度で反射する。言いかえれば、光はスペクトル容
素の中で分散する。

本装置はさらに対物レンズ１４を備えていて、
該対物レンズ１４は、分散光のスペクトルを検出
器スクリーンの面上で像の形に焦点あわせするた
め、グリツド１３と検出器１６の間に取り付けら
れている。したがつて、いろいろな角度で到来し
た一群の波長の焦点（スペクトル）を結ぶ線がコ
リメーター光学系の焦点面上に形成される。

本装置はさらにホルダー２６上に取り付けられ
た検出器１６と、該検出器１６のすぐ近傍に配置
されたギヤツプ付きリミツター１５と備えてい
る。ホルダー２６はモーター２８により移動可能
な基板２７に固定されている。スペクトル検出器
１６はホルダー上に取り付けられたベース要素と
感光面要素とから構成されている。図示の実施例
においては、感光面要素は約0.6mmの幅をもつギ
ヤツプを中心に設けたリミツターとして機能する
デイスクを頂部に備えている。前記検出器の面要
素は焦点あわせされたスペクトルの高さより高く
位置ぎめされている。ホルダー２６はスペクトル
検出器１６といつしよにスペクトルの全可視範囲
にわたり前記焦点面のすぐ近傍で段階的に移動
し、所要の光度でスペクトルの強さを測定する。
可視スペクトルの範囲に加えて、検出器は、該検
出器の位置を較正するため、スペクトルの赤外線
領域の範囲内で移動することができるようになつ
ている。

一使用例について説明された本装置は、紙の
色、白さ、乳白度、光沢、透明度のごとき紙の光
学的特性を測定するために使用することができ
る。紙の色は、たとえば、BaSO₄の塗付した板
である背景スクリーンの白いベース区画２０に光
を当て、分折波長それぞれについて相対的強さ
Irefを測定することにより判定される。この操作
に続いて、サンプルにもとづいて対等した相対強
度Ipapを測定する。比Ipap／Irefは各波長につい
て紙から放射された相対的な光のエネルギーに対
応している。紙の色の３つの成分ＸとＹとＺは、
C.I.E.の３成分曲線を使用し、正しい波長でこの
曲線から得られた加重値フアクターを使用するこ
とにより計算される。かくして、サンプルから放
射された光のC.I.E.の色彩座標ＸとＹとＺを決定
することが可能であり、計算後、所要の形で紙の
色を表示することができる。

紙の白さは本装置の中で紙を移動させることに
より連続的に測定されるが、457mmの波長の強さ
を同じ波長で基準表面（白）について得られた強
さと比較するために前記スペクトル検出器１６が
使用される。

乳白度は固定された紙の測定結果から計算され
る。測定検出器は側方検出器７である。乳白度は
Ipap（黒い背景）とIpap（白い背景）の比で表わ
される。

紙の光沢は２つの方法で移動する紙から計算さ
れる。すなわち、第１の方法では、光沢はIpap
（検出器６）とImirror（検出器）の比により表示
される。第２の方法では、光沢Ｉ−Ipap（検出器
７）とIpap（検出器６）の比で表示されている。

透明度は、以下の要領で透過検出器８と側方検
出器７の結果から計算される。すなわち、第１の
方法では透明度はIpap（検出器）とIpap（検出器
７）の比により表示される。第２の方法では透明
度はIpap（検出器８）とImirror（検出器７）の比
で表示される。

本発明が上述の実施例にのみ限定されるもので
はなく、特許請求の範囲により限定された範囲を
逸脱しない限り本発明に適宜変更を加えてさしつ
かえないことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例に従がつて構成さ
れた装置を部分的に切断した側面図。第２図は、
本発明装置に使用される背景スクリーンの平面
図。第３図は、第１図の−線で切断した本発
明装置の横断面図。 １……本体、２……背景スクリーン、３……光
源、４，５……レンズ、６，７……側方検出器、
８……検出器、９，１０……レンズ、１２……コ
リメーター、１３……レンズ、１４……対物レン
ズ、１５……リミツター、１６……検出器、１７
……鏡、１８……黒いベース区画、１９……小
孔、２０……白いベース区画、２１……黒壁の小
孔、２３……小孔、２４……シヤフト、２５……
モーター、２６……ホルダー、２７……基板、２
８……モーター。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 本体１と、該本体１の内側に取り付けられた
   背景スクリーン２と、光源３と、背景スクリーン
   または背景スクリーン上に載置された紙のサンプ
   ル上で光を焦点あわせするレンズ４，５と、反射
   光と透過光の強さを測定する検出器６，７，８
   と、散乱光を処理するアツセンブリ９−１５と、
   散乱光の強さを測定する検出器１６とより成る紙
   の光学的特性を測定する装置であつて、前記背景
   スクリーン２が本体に関し移動可能であつて、光
   学的特性を測定するとともに、本装置を較正する
   要素１７−２１を備えていることと、散乱光を処
   理する前記アツセンブリがグリツド１３と少なく
   とも１つのリミツター１５とより成り、該リミツ
   ター１５が検出器１６のすぐ近傍で該検出器１６
   と前記グリツド１３の間に位置ぎめされていて、
   スペクトルの範囲内で検出器１６といつしよに移
   動可能であり、検出器１６が所要の光度で光のス
   ペクトルのうち所要の幅をもつた区画の強さを段
   階的に測定するようになつていることを特徴とす
   る装置。 ２ 本装置がグリツド１３とスペクトルを焦点あ
   わせする検出器との間に取付けられたレンズ１４
   を備えていて、いろいろな波長に対応した焦点が
   焦点面に設けられていることと、検出器１６が焦
   点面のすぐ近傍で該焦点面上を移動可能であるこ
   ととを特徴とする特許請求の範囲の第１項記載の
   装置。 ３ 本装置がグリツド１３と検出器１６との間で
   該検出器１６の近傍に取り付けられていて、リミ
   ツターとして機能する２つのギヤツプ付きデイス
   クを備えていて、前記検出器とデイスクが焦点面
   に従がい湾曲した経路に沿つて移動するようにな
   つていることを特徴とする特許請求の範囲の第１
   項または第２項記載の装置。 ４ 本装置が小孔デイスク１１を備えていて、該
   小孔デイスク１１の小孔２３がレンズ１０の焦点
   と位置が合うよう前記小孔デイスクが位置ぎめさ
   れていることを特徴とする散乱光を収束して焦点
   あわせするレンズ９，１０を備えている特許請求
   の範囲第１項より第３項までのいずれか１項記載
   の装置。 ５ 本装置がコリメーター１２を備えていて、該
   コリメーター１２の焦点が小孔デイスク１１の小
   孔２３と位置が合うようコリメーター１２が位置
   ぎめされているとともに、前記小孔を通つて放出
   された光を平行な光として前記グリツド１３に進
   ませるようにされていることを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の装置。 ６ 前記背景スクリーン２がスクリーン中心から
   等距離のところに鏡１７と、黒いベース区画１８
   と、背景スクリーンを貫通して延在した小孔１９
   と、白いベース区画２０と、背景スクリーンを貫
   通して延在した黒壁の小孔２１とを備えており、
   これらの要素がすべて較正兼測定要素として使用
   されることを特徴とする特許請求の範囲の第１項
   より第５項までのいずれか１項記載の装置。