JPS5977342A - 反射率測定用ヘツド - Google Patents

反射率測定用ヘツド

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JPS5977342A
JPS5977342A JP58126263A JP12626383A JPS5977342A JP S5977342 A JPS5977342 A JP S5977342A JP 58126263 A JP58126263 A JP 58126263A JP 12626383 A JP12626383 A JP 12626383A JP S5977342 A JPS5977342 A JP S5977342A
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JP
Japan
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light
angle
equal
distance
degrees
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JP58126263A
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English (en)
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ユルゲン・バリ−
カ−ル・ペ−タ−・ヤンスキ−
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Compur Electronic GmbH
Original Assignee
Compur Electronic GmbH
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/17Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
    • G01N21/47Scattering, i.e. diffuse reflection
    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
    • G01N21/474Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
    • GPHYSICS
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    • G01N21/4738Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
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    • G01N2021/4742Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres comprising optical fibres

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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】 本発明は、反射材料の反射率測定用のヘッド(head
 )に関し、光線案内路の形をした送光器及び受光器を
用いることに関する。
このイ重の反射率測定用ヘッドは、光反射する表面の反
射率を測定しそれに関する定量的な読み値を得るという
目的を有する。公知の反射率測定方法においては、得ら
れた読み値は、反射試料上にあるつやつやした小さな断
片部分の影響のゆえに真の読み値ではない。そこで、こ
の読み値をめ、の読み値に変えるために、公知の装置は
明るく輝くトラップ(5hine trap )又は絞
り(ダイアフラム)を備えているが、しかし、これらは
装置をより高価格にし一層複雑にし更にはその調節によ
り多くの時間と困難を生じさせる。
まさにこのD山により、本発明の1つの目的は、真の値
であり、通常の反射又は光沢の影響によっても変動しな
い読み値を示す反射率測定用ヘッドを設計することであ
る。
この目的及び本発明の記述の更なる部分を読むにつれて
気づくであろう他の目的を達成するために、光線案内路
の形で送光器及び受光器を使用する反射材料の反射率測
定用の測定ヘッドは、受光器と反射材料の反射面との間
の距離b1が次式: で与えられ、また受光案内路及び送光案内路の軸の間の
距離Xが、次式: %式% の関係にあるよ5に設計される。
ここで、αは受光器にやってくる反射光と反射材料に直
交する直線との間の角度であり、δは選択された送光案
内路の最大比ロ角又Fi開ロ角Uより大きいか又は等し
い角度であり、aは反射面から送光面までの距離と反射
面から受光面までの距離との差であり、D8は送光案内
路の直径に等しくそしてDeは受光案内路の直径に等し
い。
本発明のこの式で与えられる等価関係を保持することに
よって、製造すべき反射率測定用ヘッドとして、反射材
料から正規に(散乱とは反対K)反射する光が受光器へ
その進路をとらず、その結果、測定すべき反射面の上に
存在するかもしれずそしてそこでは通常の反射が起って
いる断片的な輝き部分が読み値の誤りを生まず又はこの
ことに関する他のいかなる悪影敏も及′ぼさないことを
確実にすることが可能である。輝き小部分が起こすよう
な読み値への影響をなくすことは、本発明においては、
特別の輝きトラップ(gloss trap )又は絞
りを用いることなく可能であるため、反射率測定用ヘッ
ドは事実上設計が簡却となり、また測定又は作動調節は
全く不要となる〇 受光案内路の開口角εは概ねα+δに等しい、すなわち
、εαα+δであることが好ましい。
このことは、受光案内路が、送光案内路によって照明を
当てられたときの反射面の全ての点から光を受光でき、
このことによって、送光案内路の充円錐によって照明が
当てられている領域又は面の全ての部分、すなわち反射
率測定中の反射材料の全ての部分を確実に考慮すること
になる。
角度αが45度と50度との間、より好ましくは45度
である場合に、反射率測定時に最良の読入値が得られる
。角度αが45度の値でかつ反射面への照明方向が試料
面に対し直交する場合に最良の反射率測定が可能となる
が、このようなシステムは0度−45度系と相称される
ものである。
受光面及び送光面が、反射又は反射面と平行な平面内に
存在することが最も好ましい。この場合、すなわち、b
、がす、と等しくされているとき、送光面及び受光面と
反射面との間に、例えば−片のガラスシートであるよう
な透明な平板を(n!iえることが有用である。こうす
ると、そのとき、送ブr7面及び受光面と反射面との間
には調節された又は正規の距離が得ら4ることになり、
その結果、そうでない場合には正規でない距離が起こす
信号又は読み値水準における変動は全く存在しない。測
定時には、反射材料を透明な平板の一方の側に、すなわ
ち、送光面と受光面を通って広がる平面の反対側に配置
する。
透明な平板の屈折率nが約15に等しい場合には、この
媒体内における角度αは約28度となる。そうしたとき
に、反射材料とガラスとの間の空気空間(反射率は1で
ある)がせまいので、45度未満の角度で反射した光は
受光されるであろう。
約15の屈折率nを有する媒体、すなわち例えばガラス
の平板における送光案内路の開口角Uは14度より小さ
いことが好ましい。このときには、正規反射(拡散反射
に対するものとして)は市販されている品質の光線案内
路を用いて抑制されるだろう。受光案内路の開口角εは
、透明な平板の屈折率が約1.5の場合には、34度よ
り大きいことが好ましい。この角度が約路度の値で角度
δが14度より小さい場合には、これら角度の総和が概
ね開口角に等しい、つまりεさα+δであるだろう。
本発明の更に有用な改良に関しては、少なくとも2個の
受光器が1つの平面内で送光器から同じ距離Xで配置さ
れているものであり、このときこの距離はす、−αであ
る。この距離Xで光案内路の形における多数の受光器を
使用することによって、一般に構造の影響が起こす読み
値の誤りをなくし、更には正規反射による場合と同様に
表面の粒状模様(grain )又は構造(5t−ru
cture )が起こす読み値の誤りケ抑制する簡単な
方法が得られる。表面構造の影響は織物では極めて普通
のことである。1台以上の送光器を用いるので、反射し
た輻射線は平均化されて、例えば試験している変色面の
不規則性によって起こる反射率それ自身の読み値の誤り
はなくなる。さもなければ、このような読み値の誤りは
問題としている材料に異なった評価を下す結果をもたら
すであろう。
本発明の更にすぐれて有用な改良部分としては、多数の
送光器及び多数の受光器を等しい間隔Xで交互にマ) 
IJラックス状単一の平面内に削屑°させることにより
、試験すべき表面構造の不規則性による読み値への影響
が更に減殺される。送光器及び受光器を対称及び交互の
形又は配列にしているので、試験している試料表面の粒
状模様、構造又は不規則性の影響からは完全に無関係な
読み値が得られる。開口角εが角度αとδの総和にほぼ
等しい、すなわち、ε=α+δである場合には、送光さ
れた異なった充円錐によって照されている別々の受光案
内路の多数の領域はこの光を受けて処理されるか又はお
おわれるので、平均化の効果が生じ、そしてまたもしそ
うでなかったら表面の不規則性及び表面の粒状模様によ
って引き起こされたであろう読み値の誤りが完全になく
なるであろう。
本発明の更に有用な効果及び詳細は、ここに図1〜図4
(Figl〜Fig4)を用いた実が1例において与え
られる記述から理h1されるであろう。
反射率測定用ヘッドとして送光器及び受光器を使用する
図1(Figl)の製置においては、角度、距離及び直
径が記されているが、そflらは本発明にとって重要で
ありまた本発明が定義するある一定値を有している。
図2(Fig2)は格子系の図で、そこでは1個の送光
器の周りに4個の受光器が配置されている。反射材料R
から反射した光は4個の異なった受光器へと進んで、反
射率が測定される4つの異なった反射方向を生ずる。こ
の系から得られる平均化の効果は、反射材料の表面の粒
状模様又は構造の影響をうまく処理する。そうでljい
場合には誤った反射率読み値として応答することであろ
う。
図3(Fig3)で、本発明の形態は送光器がその周り
に6個の受光器を配置しているので反射率が6つの方向
で測定され、その結果、表面の米ソ状模様又は斑点の影
響を解消するより一層均−な平均化効果が反射率を読入
とるときに、より大きな程度にまで生ずる。図2 (F
ig 2 )及び図3(Fig3)において、受光器及
び送光器の位置は互いに変換されてもよいが、その場合
でも、本発明は全く同様な効果をもって作動するであろ
う。
図4(Fig4)に示されている反射率測定用ヘッドの
場合には、光源りからやってくる光は、光フアイバ案内
路の形をした1群の送光器Sによって、その出口面が単
一の平面内に存在するファイバ案内路の出口又は出口面
に導ひかれる。
同様に、光フアイバ案内路の形をした受光器の人口又は
人口面にやってくる光は、測定系に進む表示信号を発信
する受光器Fへと導かれる。
この場合、受光器の人口面は送光器の出口面によって形
成されるその平面内に存在する。
反射利料Rと送光器及び受光器によって形成される平面
との間には、b、 = b2の厚みの透明な平板Gが存
在する。図4(Fig4)の左手側には、図1(Fig
l)で示されたような光路を再度明確にしである。送光
器Sからの光束は、反射拐料Rの反射面に平行な直線と
垂直に進んで該反射面に達する。この光束は太線で示し
である。反射面で反射した後、光束は角度αに位置lす
る1個の受光器Eに進む。
図4(Fig4)の左手側では、送光器の開口域SA若
しくは送光器の開口角U及び受光器の開口域EA若しく
は受光器の開口角εが示されている。
受光器の開口域EA内に異なった送光器による多数の送
光器開口域SAが存在する場合に限って、受光ファイバ
案内路の人口面では多数の送光器又は異なった送光器か
ら放射された反射用の輻射線が得られることが図1(F
igl)から即座に理解されるであろう。そのようなこ
とから、反射用の輻射線は、受光されたときに反射面の
粒状構造又は不均質性によって起るような更なる影響を
処理するように平均化される。
約15の屈折率(n)を有するガラス平板Gと反射面R
との間には空気間隙が存在するので、受光ファイバ案内
路−の人口面は45度より74%さく・角度で反射した
輻射線を1視認”又は検知することができる。
本発明の記述はその好ましい実施例に基づ(・てなされ
たが、当業者は、本発明装置にお(・てその主要な教示
及び思想を放棄することなく、非常に多数の異なった構
造及び変形に気づくであろう。そのような変形可能例の
1つを示せ&f、図1(Figl)Kおける送光器の位
置が受光器で占められている(それは、図示した0度−
45度系とは異なっていわゆる45度−0度系と呼ばれ
るだろう)等々である。この場合でも、同様の関係は依
然として真理でありそして本発明と同じ有用な効果が得
られる。
【図面の簡単な説明】
図1(Figl)は本発明の原理を明確にするための、
1つの可能な反射率測定用ヘッド系の概念図である。図
2(Fig2)は、1個の送光器とその周りに配置され
た4個の受光器を有する系の図である。図3(Fig3
)は、周りに6個の受光器が配置された1個の送光器の
図である。図4(Fig4)は、多数の送光器及び多数
の受光器を使用したマトリックス状の系の図である。 S・・・送光器     E・・・受光器R・・・反射
面 手続補正書(方式) 昭和58年11月22日 特許庁長官 若杉和夫 殿 ]、事件の表示 昭和 58年 特許 願第 126263 号2、発明
の名称 反射率測定用ヘッド 3、補正企する者 事件との関係 特許出願人 4、代 理 人 7、補正の対象 明細書の図面の簡単な説明の欄8、補
正の内容 「4、図面の簡単な説明 図1は本発明の原理を明確にするための、1つの可能な
反射率測定用ヘッド系の概念図である。図2は、1個の
送光器とその周りに配置された4個の受光器を有する系
の図である。図3は、周りに6個の受光器が配置された
1個の送光器の図である。図4は、多数の送光器及び多
数の受光器を使用したマトリックス状の系の図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 光線案内路の形をした送光器及び受光器を用いて反
    射材料の反射率を測定するためのへラドにおいて、 受光器と反射利料の反射面との間の距離b1が、−D8
    +−LDe−a−δ 次式=bI=」ニー2−一一一一、そして、−α −2
    taIIδ 受光案内路の軸と送光案内路の軸との間の距〜IFxが
    、 次式:   x=b、・iα C式中、αは受光器にやってくる反射光と反射相料に直
    交する直線との間の角度であり、δは選択された送光案
    内路の最大出口角又は開口角Uより大きいか又は等しい
    角度であり、aは反射面から送光面への距離と反射面か
    ら受光面への距離との間の差であり、D8は送光案内路
    の直径に等しく、そして、Deは受光案内路の直径に等
    しい。)で与えられることを特徴とするヘッド。 2、受光案内路の開口角εが実質的に該角度αと該角度
    δの総和に等しい特許請求の範囲第1項記載のヘッド。 3、該角度αが40度〜50度の間の値である特許請求
    の範囲第1項記載のヘッド。 4、 該角度αが実質的に45度に等しい特許請求の範
    囲第1項記載のヘッド。 5、 該値す、及びb2が互いに等しく、更に、送光面
    及び受光面と反射材料との間に、概ね1.5に等しい屈
    折率を有する透明な平板を含んでいる特許請求の範囲第
    1項記載のヘッド。 6、概ね1,5の屈折率(n) を有する媒体中で、該
    角度αが28度の値を有する特許請求の範囲第5項記載
    のヘッド。 7 少なくとも2台の受光器がそれぞれ1つの平面内で
    、送光器からの距離Xのところに配置されている特許請
    求の範囲第1項記載のへラド。 8 多数の送光器及び多数の受光器が、単一の平面内に
    互いて等しい間隔を置いて交互に格子状f配置されてい
    る特許請求の範囲第1項記載のヘッド。
JP58126263A 1982-07-14 1983-07-13 反射率測定用ヘツド Pending JPS5977342A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE32263708 1982-07-14
DE19823226370 DE3226370A1 (de) 1982-07-14 1982-07-14 Remissionsmesskopf

Publications (1)

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JPS5977342A true JPS5977342A (ja) 1984-05-02

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ID=6168426

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JP58126263A Pending JPS5977342A (ja) 1982-07-14 1983-07-13 反射率測定用ヘツド

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US (1) US4666309A (ja)
EP (1) EP0099023B1 (ja)
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AT (1) ATE23406T1 (ja)
DE (2) DE3226370A1 (ja)

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