JPH06100503B2

JPH06100503B2 - 測色器等のプローブ

Info

Publication number: JPH06100503B2
Application number: JP59060240A
Authority: JP
Inventors: 三直関和; 正好船戸; 典男辻尾
Original assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Current assignee: Otsuka Electronics Co Ltd
Priority date: 1984-03-27
Filing date: 1984-03-27
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS60202317A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は測色器等のプローブに関し、より詳しくは、
拡散光を試料に投射し、試料からの反射光を取出し得る
ようにした測色器等のプローブであって、測定を容易か
つ正確に行なえるものを得ようとしている。

従来より測色器、表面粗さ測定器等のプローブとしては
種々のものが提供されているが大別して以下の三種類に
分類できる。

第３図に示すごとく、投光用開口部（3a）を通して投
光部（２）より積分球（１）内に光を投射し、内壁で拡
散して積分球（１）の試料測定用開口部（3b）より積分
球（１）内に臨ませた試料（Ｓ）に上記拡散光を照射
し、試料からの反射光を受光用開口部（3c）の外側に設
けた集光レンズ（４）で受光する積分球型。

第４図に示すように、試料（Ｓ）に対して投光部
（２）よりレンズ（５）を通して光を照射し、反射光を
ハーフミラー（６）と集光レンズ（４）による光学系で
検出器（７）へ導く検出部内蔵型。

第５図に示すように、オプチカルファイバーによる投
光部（２）と、同じくオプチカルファイバーによる受光
部（８）とをそれぞれ試料（Ｓ）と対向させて一定角度
に設けた投光部受光部分離型。

これらプローブのうち、積分球型は、少なくとも投光用
開口部（3a）、測定用開口部（3b）、受光用開口部（3
c）の三つの開口部を必要とすることから拡散光量のロ
スが多くなり高精度の測定を期待し得ないという問題が
ある。また試料（Ｓ）に直接投射光が当らないように投
光用開口部（3a）と測定用開口部（3b）を90°ずらして
配置してあると共に、両開口部（3a）（3b）間に遮光板
（Ａ）が設けられているので、試料に対する照射が非対
称となって照射均一性が悪く一層高精度の測定は困難で
ある。

さらに、積分球（１）内面に硫酸バリウム等の塗布によ
る反射層が形成されているが、光が投光側から試料側へ
届くには数回の反射を繰り返す必要があるので、試料に
対する充分な照射量を確保するには、投光部のランプを
大容量のものにする必要があり、電力消費が多く、また
発熱で装置が故障し易いという問題もある。しかも積分
球（１）の大きさとして、直径150mm程度は必要であ
り、重量もあるので試料上を自由に走査させることは困
難であって固定タイプとして使用せざるを得ない。

従って試料の方を測定開口部（3b）にセットしなければ
ならず、そのセット方向も自由度がなく、特に面積の広
い試料の場合にはその一部を切り取ってセットしなけれ
ばならない等、測定も煩わしいものであった。さらに投
射光としても投光部（２）から集光レンズ（４）に至る
まで複雑な光路を経なければならず測定安定性に欠ける
という問題があった。

また、検出部内蔵型は、レンズ（４）（５）の表面にお
ける反射損失が大きいので検出器（７）による最終受光
量が少なく測定性能が劣るほか、レンズ（４）（５）に
よる光の分散作用で、像の焦点ボケを生じたり色付き現
象としての色収差が生じるという欠点がある。この色収
差を解消するために色消レンズを使用することも考えら
れるが、コストが高くなると共に光学系が複雑となると
いう問題がある。

さらに、投光部受光部分離型は、投光部（２）のファイ
バーの投光角度に限度があって狭い範囲しか投光できな
いと共に、受光部（８）のファイバーの受光角度も限度
があって特定範囲の反射光しか受光できず、全体として
集光効率が悪く正確な測定ができないと共に測定感度も
悪いという問題がある。しかも投射方向と受光方向がず
れているので、表面に凹凸を有する試料等反射が不均一
な試料を測定する場合に影を生じて一層測定が不正確に
なるという問題がある。

この発明は上記従来の問題点を解消しようとするもので
あり、その構成としては、円筒状の光反射部の一方開口
部側に投光部を設けると共に、他方開口部側を試料に近
接する測定用開口とし、上記投光部を設けた開口部側に
は開口部に接して投射光を拡散して光反射部内に導入で
きる透過形拡散板を設け、また光反射部内の軸中心位置
には、試料からの反射光を受光するオプチカルファイバ
ーを上記透過形拡散板を通して挿入してなることを特徴
とするものである。

次いで、この発明の実施例について添付図面を参照しな
がら以下に詳述する。

第１図はプローブ（Ｐ）の断面図である。

（10）は筒状ケースであって、上部の大径部（11）と下
部の小径部（12）とで構成されており、境界部（13）は
傾斜状に連続させてある。大径部（11）の上端面は蓋
（14）で閉塞されており、蓋（14）には多数の放熱用通
気孔（14a）が形成されている。また小径部（12）は、
先端が開口形成されていると共に、その内部には円筒状
の光反射部（50）が挿入されている。（15）は小径部
（12）先端の外周に嵌入されたフードであり、小径部
（12）先端よりも突出して試料（Ｓ）と当接する。

なお、小径部（12）と大径部（11）とは分離自在に螺合
されている。

上記光反射部（50）の上方開口部（Ｘ）側である大径部
（11）内にはランプ（21）と反射鏡（22）から成る投光
部（20）が設けられており、ランプ（21）光を光反射部
（50）側へ投射できるようになっている。また、ランプ
（21）は投光部（10）の軸中心に配置される一方、大径
部（11）外周に装着されたメタルコンセント（23）に結
線されて通電可能になっている。（24）はランプ（21）
背面に設けられたバックプレートであり、（25）は反射
鏡（22）先端に設けられた仕切りプレートである。

光反射部（50）の上部開口部（Ｘ）側には、開口部に接
して投光部（20）からの光を拡散して光反射部（50）内
に導入できる透過形拡散板（30）が設けられている。こ
の透過形拡散板（30）としては石英ガラスの片面に微細
な凹凸を無数に形成したスリガラス又はオパールグラス
であり、投光部（20）からの投射光を効率よく透過拡散
できるようになっている。そして、透過形拡散板（30）
の中心部には、後述するオプチカルファイバー（60）用
の挿通孔（31）が形成されている。なお上記透過形拡散
板（30）の下方には、所定隙間（1.5mm程度）隔てて色
補度変換フィルター（40）又は干渉フィルターを設けて
おくのがより正確な測定が可能であって好ましい。

上記した光反射部（50）としては、透過形拡散板（30）
で拡散された拡散光を試料（Ｓ）に向かって対称にかつ
効率よく反射させるものであり、内周又は外周にクロ
ム、アルミニウム等を蒸着して反射面を形成した金属
筒、プラスチック筒、ガラス筒等で構成されている。そ
して、この光反射部（50）の下方開口部（Ｙ）側は試料
（Ｓ）に近接する測定用開口として構成されている。

さらに光反射部（50）内の軸中心位置には、上部の透過
形拡散板（30）の挿通孔（31）を通してオプチカルファ
イバー（60）が挿入されている。

このオプチカルファイバー（60）は、測定用開口に近接
する試料（Ｓ）からの反射光を受光して外部に取出すも
のであり、外部側の端部は色彩判別手段としての検出器
（図示せず）へ接続されている。上記オプチカルファイ
バー（60）としては、石英、ガラス、プラスチック等の
素材で構成される。

またオプチカルファイバー（60）先端には、透過形拡散
板（30）に対向させて補助透過形拡散板（30′）が嵌挿
されており、透過形拡散板（30）の挿通孔（31）とオプ
チカルファイバー（60）との隙間からの直接侵入光を拡
散できると同時に、透過形拡散板（30）による拡散光の
一部を再拡散するようになっている。上記補助透過形拡
散板（30′）は、中央部に形成された貫通孔をオプチカ
ルファイバー（60）の先端外周に嵌挿した状態で、接着
剤等によって固定されている。この透過形拡散板（3
0′）は、例えば石英ガラスの上面に約0.2mm厚の乳白色
表面層を形成したいわゆるオパールガラス又はスリガラ
スで構成されており、しかも上部の透過形拡散板（30）
の1/2以下の直径であることが均一な拡散を行なう上で
好ましい。

以上の構成であれば、投光部（20）からの投射光は透過
形拡散板（30）、補助透過形拡散板（30′）で均一に拡
散され、しかも内面反射部（50）で効率良く反射される
ので、試料（Ｓ）に対して垂直方向、水平方向、斜め方
向等いずれの方向からも光を均一に照射できると共に試
料（Ｓ）からの反射光も照射側の中心で対称的に受光す
るので非常に正確な測定が可能となる。

なお、投光部（20）の仕切プレート（25）部に、或は仕
切プレート（25）に代えて、絞り機能を有する光量調整
器を装備して実施する場合もあり、この場合は試料
（Ｓ）の明度に応じた多種多様な測定を行ない得ること
になる。また投光部（20）に光量モニターを設けておけ
ば、電圧変動やランプ（21）の劣化による光量変動にも
容易に対処できて一層正確な測定が可能となる。

さらに、光反射部（50）としては、小径部（12）の内周
面にクロム、アルミニウム等を直接蒸着して構成しても
よい。

この他透過形拡散板（30）を二枚或はそれ以上構成する
等、この発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更
を施すことができる。

以上のごとく構成されたこの発明による測色器等のプロ
ーブによれば、円筒状の光反射部の一方の開口部側に
は、開口部に接して投射光を拡散して光反射部内に導入
できる透過形拡散板を設けており、上記開口部から透過
形拡散板を通して導入された拡散光がその光反射部によ
って効率良く反射されるので、投光部からの投射光を拡
散光として試料に効率よく照射でき、しかも試料に対し
て偏りなく均一に照射できることになり、非常に正確な
測定が可能となる。また、試料からの反射光を受光する
オプチカルファイバーが光反射部内の軸中心に設けられ
ているので試料からの反射光を対称的かつ均一に受光で
きて一層正確な測定が可能となる。

しかも、光路が直線的で反射回数も少なく、かつ余分な
開口もないので、投射光のロスが非常に少なく、良好な
測定感度、測定安定性を確保できるほか、投光部のラン
プ出力も小さくてすみ、電力消費量を少なくできると共
に発熱量も少なく、装置の故障発生も生じ難いものとな
る。

また、プローブ自体の小型軽量化が図れるので、プロー
ブの方を試料側に押し当てて測定できると共に試料上を
走査させることも容易であって、大量の試料や面積の広
い試料を容易かつ迅速に測定可能となる。更には試料又
はプローブを移動させながら測定することもでき、自動
化が容易である。

従って、前述した従来の測色器等のプローブが有する問
題点をすべて解消できることになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるプローブの断面図、第２図は同
じく側面図、第３図〜第５図は従来のプローブの概略図
である。（10）……筒状ケース、（20）……投光部、（21）……
ランプ、（22）……反射鏡、（30）……透過形拡散板、
（30′）……補助透過形拡散板、（50）……光反射部、
（60）……オプチカルファイバー、（Ｐ）……プロー
ブ、（Ｓ）……試料、（Ｘ）（Ｙ）……光反射部の開口
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭50−81582（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−46074（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−52183（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状の光反射部の一方開口部側に投光部
を設けると共に、他方開口部側を試料に近接する測定用
開口とし、上記投光部を設けた開口部側には開口部に接
して投射光を拡散して光反射部内に導入できる透過形拡
散板を設け、また光反射部内の軸中心位置には、試料か
らの反射光を受光するオプチカルファイバーを上記透過
形拡散板を通して挿入してなることを特徴とする測色器
等のプローブ。
【請求項２】投光部に光量調整器を構成してある上記特
許請求の範囲第１項記載の測色器用のプローブ。
【請求項３】オプチカルファイバーの外周に補助透過形
拡散板を嵌挿してある上記特許請求の範囲第１項記載の
測色器等のプローブ。
【請求項４】投光部に、ランプの光量変動を検出する光
量モニターが設けられている上記特許請求の範囲第１項
記載の測色器等のプローブ。