JPS6129452B2 - - Google Patents
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- JPS6129452B2 JPS6129452B2 JP51160825A JP16082576A JPS6129452B2 JP S6129452 B2 JPS6129452 B2 JP S6129452B2 JP 51160825 A JP51160825 A JP 51160825A JP 16082576 A JP16082576 A JP 16082576A JP S6129452 B2 JPS6129452 B2 JP S6129452B2
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- 239000011521 glass Substances 0.000 description 21
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
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- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
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- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/17—Systems in which incident light is modified in accordance with the properties of the material investigated
- G01N21/47—Scattering, i.e. diffuse reflection
- G01N21/4738—Diffuse reflection, e.g. also for testing fluids, fibrous materials
- G01N21/474—Details of optical heads therefor, e.g. using optical fibres
Landscapes
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
- Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、物体の光学的拡散反射特性を測定す
る測定ヘツドに関する。
る測定ヘツドに関する。
表面の光学的拡散反射特性の測定はよく知られ
ているように、この測定を規定された規格に従つ
て行うときに始めて有効な結果が得られる。これ
らの規格の１つは米国標準規格PH2.17−1985であ
る。この標準規格ではとくに、測定物体をその表
面に垂直に入射し10゜の開き角を持つ光ビームで
照明し、入射垂直線に対し45゜±５゜の角度を挾
んで拡散反射する光だけを調べることを規定して
いる。この場合可逆的にもできるがそうすると好
ましくないエネルギ平衡を生じ従つて、比較的弱
い光源だけしか利用できない場合特に適合しなく
なる。
ているように、この測定を規定された規格に従つ
て行うときに始めて有効な結果が得られる。これ
らの規格の１つは米国標準規格PH2.17−1985であ
る。この標準規格ではとくに、測定物体をその表
面に垂直に入射し10゜の開き角を持つ光ビームで
照明し、入射垂直線に対し45゜±５゜の角度を挾
んで拡散反射する光だけを調べることを規定して
いる。この場合可逆的にもできるがそうすると好
ましくないエネルギ平衡を生じ従つて、比較的弱
い光源だけしか利用できない場合特に適合しなく
なる。
前述したような公知の測定ヘツドは集光光学装
置として単一の円錐形環状鏡を備えている。この
環状鏡は測定物体から拡散反射する光を光電子増
倍管の入射窓に投射する。この装置の実質的な欠
点は、円錐形鏡が強い球面収差を生じ、従つて測
定物体の通常極めて小さい測定点を比較的小さな
表面に結像できないことである。従つて、拡散反
射光の光電測定のために光電子増倍管だけしか実
際上使うことができない。その理由は、光電子増
倍管だけが充分に大きい入射窓または充分に大き
い感光面および適当な感度を持つからである。し
かしながら光電子増倍管は種々の点で比較的費用
がかかり、従つてとくに携帯できる測定器では不
適当でありまたは少くとも不利である。
置として単一の円錐形環状鏡を備えている。この
環状鏡は測定物体から拡散反射する光を光電子増
倍管の入射窓に投射する。この装置の実質的な欠
点は、円錐形鏡が強い球面収差を生じ、従つて測
定物体の通常極めて小さい測定点を比較的小さな
表面に結像できないことである。従つて、拡散反
射光の光電測定のために光電子増倍管だけしか実
際上使うことができない。その理由は、光電子増
倍管だけが充分に大きい入射窓または充分に大き
い感光面および適当な感度を持つからである。し
かしながら光電子増倍管は種々の点で比較的費用
がかかり、従つてとくに携帯できる測定器では不
適当でありまたは少くとも不利である。
光電子増倍管は現在では特定の用途は別として
次第に使われなくなつてくる。光電子増倍管の代
りに半導体の光電変換器、たとえばシリコンダイ
オード板が、量の増大に伴いその価格が安く取付
けが問題がなく簡単であるので次第に使われるよ
うになつている。しかし、サイズの大きい半導体
素子は比較的高価であるのでこれらの素子はたと
え拡散反射測定ヘツドに対し極めて有利な性質を
持つているとしても少くとも前記した光ビームに
は従来使われていない。たとえば比較的複雑な凹
面鏡（楕円体面鏡）および／または若干のレンズ
からなる多重レンズ系により小さなこのような半
導体素子で満足できる集光光学装置を構成するこ
とができることは明らかである。しかしこのよう
な光学装置は極めて費用がかかり半導体素子が光
電子増倍管に勝るという費用上の利点が滅殺され
る。
次第に使われなくなつてくる。光電子増倍管の代
りに半導体の光電変換器、たとえばシリコンダイ
オード板が、量の増大に伴いその価格が安く取付
けが問題がなく簡単であるので次第に使われるよ
うになつている。しかし、サイズの大きい半導体
素子は比較的高価であるのでこれらの素子はたと
え拡散反射測定ヘツドに対し極めて有利な性質を
持つているとしても少くとも前記した光ビームに
は従来使われていない。たとえば比較的複雑な凹
面鏡（楕円体面鏡）および／または若干のレンズ
からなる多重レンズ系により小さなこのような半
導体素子で満足できる集光光学装置を構成するこ
とができることは明らかである。しかしこのよう
な光学装置は極めて費用がかかり半導体素子が光
電子増倍管に勝るという費用上の利点が滅殺され
る。
したがつて本発明の目的は、拡散反射光の測定
のために小形のフオト半導体を使うことができ、
また構造的にできるだけ簡単安価で、従つて持運
びできる測定装置にそう入できるように前述した
種類の測定ヘツドを改良することにある。
のために小形のフオト半導体を使うことができ、
また構造的にできるだけ簡単安価で、従つて持運
びできる測定装置にそう入できるように前述した
種類の測定ヘツドを改良することにある。
本発明の拡散反射性測定ヘツドは、光ビームを
拡散反射性が測定される表面の所定の領域に対し
て実質的に０度の入射角で放射する、光源を含む
第１の光学系と、 前記領域に当たる光ビームの光軸に共軸に取付
けられた平らで平行な環状の透明板であつて、測
定される前記表面と向かい合うその表面は、共軸
で平らな環状の鏡でおおわれ、この環状の鏡の内
径は透明板の内径より大きい透明板と、 前記領域に当たる光ビームの光軸と共軸で、か
つ透明板の測定される前記表面から遠く隔つた側
に取付けられた環状で球状の鏡と、 環状の透明板と共軸に取付けられ、前記の平ら
な環状の鏡から受け取つた光を感光素子に向ける
第２の光学系からなり、 測定される前記表面の領域から実質的に45゜の
空間角度で拡散反射した光が環状の透明板の内側
のおおわれていない領域を通つて環状で球状の鏡
に達し、そこで反射され環状の透明板の外側領域
を通つて平らな環状の鏡に達し、そこで再び反射
され透明板を通つて、光を感光素子に向ける第２
の光学素子に達するように、前記各光学部品は互
には配置されていることを特徴とする。
拡散反射性が測定される表面の所定の領域に対し
て実質的に０度の入射角で放射する、光源を含む
第１の光学系と、 前記領域に当たる光ビームの光軸に共軸に取付
けられた平らで平行な環状の透明板であつて、測
定される前記表面と向かい合うその表面は、共軸
で平らな環状の鏡でおおわれ、この環状の鏡の内
径は透明板の内径より大きい透明板と、 前記領域に当たる光ビームの光軸と共軸で、か
つ透明板の測定される前記表面から遠く隔つた側
に取付けられた環状で球状の鏡と、 環状の透明板と共軸に取付けられ、前記の平ら
な環状の鏡から受け取つた光を感光素子に向ける
第２の光学系からなり、 測定される前記表面の領域から実質的に45゜の
空間角度で拡散反射した光が環状の透明板の内側
のおおわれていない領域を通つて環状で球状の鏡
に達し、そこで反射され環状の透明板の外側領域
を通つて平らな環状の鏡に達し、そこで再び反射
され透明板を通つて、光を感光素子に向ける第２
の光学素子に達するように、前記各光学部品は互
には配置されていることを特徴とする。
以下、本発明の実施例について添付図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
装置全体の主要部品は、上端に平らな反射鏡２
を有し、両端が開いた光トンネル、すなわち光筒
１である。光筒１のほぼ中央に集光レンズ３が設
けられている。光筒１の下端には互に平行な面を
持つ環状のガラス板４が設けられている。このガ
ラス板４にはその下側４′に環状の鏡５が蒸着さ
れている。鏡５はガラス板４の全下面をおおわ
ず、環状の光透過窓６が残されている。
を有し、両端が開いた光トンネル、すなわち光筒
１である。光筒１のほぼ中央に集光レンズ３が設
けられている。光筒１の下端には互に平行な面を
持つ環状のガラス板４が設けられている。このガ
ラス板４にはその下側４′に環状の鏡５が蒸着さ
れている。鏡５はガラス板４の全下面をおおわ
ず、環状の光透過窓６が残されている。
環状のガラス体８がスペーサ環７によりガラス
板４上に取付けられ、このガラス体８はその下側
に球状に彎曲した凹状の環状の面９を備え、この
環状の面９には対応する球面状の環状の鏡１０が
蒸着されている。
板４上に取付けられ、このガラス体８はその下側
に球状に彎曲した凹状の環状の面９を備え、この
環状の面９には対応する球面状の環状の鏡１０が
蒸着されている。
反射鏡２の上方には平らな光出口面１２を有す
るアプラナート１１が設けられている。光出口面
１２にはシリコンプレーナダイオード１３の形の
光電変換器が固定されている。
るアプラナート１１が設けられている。光出口面
１２にはシリコンプレーナダイオード１３の形の
光電変換器が固定されている。
光源１４からレンズ１５を経て反射鏡１２に当
たる光は、反射鏡１２から光筒１内に偏向し、計
測するのに拡散反射を必要とする上面１７の、た
とえば約３mmの直径の測定部１６に集光レンズ３
により集中させられる。この場合前記した米国標
準規格に記載されているように光線１８は85゜な
いし90゜の範囲の角度で上面１７に入射する。測
定部１６から拡散反射する光の一部分１９は、光
透過窓６およびガラス板４を通過し、球面状の環
状の鏡１０に当たり、還状の鏡１０から反射し、
ふたたびガラス板４を通過し、平らな環状の鏡５
から反射し、最後に、アプラナート１１に達す
る。アプラナート１１はこの光をフオトダイオー
ド１３に当てる。装置全体の幾何学的構造は、表
面１７に対し45゜±５゜の範囲の角度で拡散反射
した光だけしかフオトダイオード１３に達するこ
とができないようになつている。
たる光は、反射鏡１２から光筒１内に偏向し、計
測するのに拡散反射を必要とする上面１７の、た
とえば約３mmの直径の測定部１６に集光レンズ３
により集中させられる。この場合前記した米国標
準規格に記載されているように光線１８は85゜な
いし90゜の範囲の角度で上面１７に入射する。測
定部１６から拡散反射する光の一部分１９は、光
透過窓６およびガラス板４を通過し、球面状の環
状の鏡１０に当たり、還状の鏡１０から反射し、
ふたたびガラス板４を通過し、平らな環状の鏡５
から反射し、最後に、アプラナート１１に達す
る。アプラナート１１はこの光をフオトダイオー
ド１３に当てる。装置全体の幾何学的構造は、表
面１７に対し45゜±５゜の範囲の角度で拡散反射
した光だけしかフオトダイオード１３に達するこ
とができないようになつている。
拡散反射光の集光用の光学系は、４つの部分、
すなわち両面の平行なガラス板４と球面状の環状
鏡１０と平らな環状鏡５とアプラナート１１とか
らなつている。これらは一般に比較的簡単、した
がつて安価に作ることができる。ガラス板４の主
な機能は環状の鏡１０による球面収差を除くこと
である。ガラス板４はその目的を果せるように、
約1.55の屈折率を持つ普通のガラスから作るとき
は球面状で環状の鏡１０の曲率半径の約0.15ない
し0.25倍の厚さにしなければならない。さらにガ
ラス板４、球面状で環状の鏡１０および平らな鏡
５からなる装置の倍率が約３またはそれ以下にな
るように作ることが実際上便宜である。この特長
はアプラナート１１に直接関連している。その理
由はアプラナート１１により生ずる最大の縮小率
はガラスの種類に従つて約３の付近だからであ
る。もちろん、前記の特長は、フオトダイオード
１３のアクテイブ面が測定部の照射面積とほぼ等
しい場合に関係するだけである。比較的大きいフ
オトダイオードでは倍率の要求はあまり重要でな
い。しかし、３mmより大きい直径を持つフオトダ
イオードは費用が高くなり、また６mmを越える直
径を持つフオトダイオードは実際上市販されてい
ないので、使用できるフオトダイオードの寸法に
は限度がある。
すなわち両面の平行なガラス板４と球面状の環状
鏡１０と平らな環状鏡５とアプラナート１１とか
らなつている。これらは一般に比較的簡単、した
がつて安価に作ることができる。ガラス板４の主
な機能は環状の鏡１０による球面収差を除くこと
である。ガラス板４はその目的を果せるように、
約1.55の屈折率を持つ普通のガラスから作るとき
は球面状で環状の鏡１０の曲率半径の約0.15ない
し0.25倍の厚さにしなければならない。さらにガ
ラス板４、球面状で環状の鏡１０および平らな鏡
５からなる装置の倍率が約３またはそれ以下にな
るように作ることが実際上便宜である。この特長
はアプラナート１１に直接関連している。その理
由はアプラナート１１により生ずる最大の縮小率
はガラスの種類に従つて約３の付近だからであ
る。もちろん、前記の特長は、フオトダイオード
１３のアクテイブ面が測定部の照射面積とほぼ等
しい場合に関係するだけである。比較的大きいフ
オトダイオードでは倍率の要求はあまり重要でな
い。しかし、３mmより大きい直径を持つフオトダ
イオードは費用が高くなり、また６mmを越える直
径を持つフオトダイオードは実際上市販されてい
ないので、使用できるフオトダイオードの寸法に
は限度がある。
アプラナート１１の代わりに適当なレンズ装置
を使うことができ、またフオトダイオード１３を
アプラナート１１に直接当てがわないでこれから
間隔を隔てて配置してもよい。さらに、ガラス板
４は必ずしも平らで、かつ互に平行な面を持たな
くてもよく、たとえば球状の殻の形状であつても
よい。しかし、この球状の殻の半径はこの場合、
球状で環状の鏡１０の曲率半径の約３倍より小さ
くなつてはならない。大切なことは、本発明の測
定ヘツドの全部品に通用できることがあるが、容
易かつ簡単に作れることである。さらに各鏡１
０，５は必ずしもガラス体に蒸着しなくてもよ
い。平らな鏡ではこれがガラス板４の下側に配置
してある限りはガラス板４に光学的に接触してい
れば有効である。後者の特長は必ずしも重要でな
いが本測定ヘツド全体の大きさを小さくすること
に役立つ。最後にまた幾つかの透明な部品に対し
ガラスの代りに適宜なプラスチツク材を使つても
よいのは明らかである。
を使うことができ、またフオトダイオード１３を
アプラナート１１に直接当てがわないでこれから
間隔を隔てて配置してもよい。さらに、ガラス板
４は必ずしも平らで、かつ互に平行な面を持たな
くてもよく、たとえば球状の殻の形状であつても
よい。しかし、この球状の殻の半径はこの場合、
球状で環状の鏡１０の曲率半径の約３倍より小さ
くなつてはならない。大切なことは、本発明の測
定ヘツドの全部品に通用できることがあるが、容
易かつ簡単に作れることである。さらに各鏡１
０，５は必ずしもガラス体に蒸着しなくてもよ
い。平らな鏡ではこれがガラス板４の下側に配置
してある限りはガラス板４に光学的に接触してい
れば有効である。後者の特長は必ずしも重要でな
いが本測定ヘツド全体の大きさを小さくすること
に役立つ。最後にまた幾つかの透明な部品に対し
ガラスの代りに適宜なプラスチツク材を使つても
よいのは明らかである。
添付図面は本発明の測定ヘツドの一実施例を一
部を縦断面にして示す斜視図である。 ２：反射鏡、３：集光レンズ、４：ガラス板、
５：環状の鏡、６：光透過窓、８：ガラス体、１
０：環状の鏡、１１：アプラナート（第２の光学
系）、１３：フオトダイオード、１５：レンズ、
１６：測定部、１７：表面。
部を縦断面にして示す斜視図である。 ２：反射鏡、３：集光レンズ、４：ガラス板、
５：環状の鏡、６：光透過窓、８：ガラス体、１
０：環状の鏡、１１：アプラナート（第２の光学
系）、１３：フオトダイオード、１５：レンズ、
１６：測定部、１７：表面。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 光ビームを拡散反射性が測定される表面の所
定の領域に対して実質的に０度の入射角で放射す
る、光源を含む第１の光学系と、 前記領域に当たる光ビームの光軸に共軸に取付
けられた平らで平行な環状の透明板であつて、測
定される前記表面と向かい合うその表面は、共軸
で平らな環状の鏡でおおわれ、この環状の鏡の内
径は透明板の内径より大きい透明板と、 前記領域に当たる光ビームの光軸と共軸で、か
つ透明板の測定される前記表面から遠く隔つた側
に取付けられた環状で球状の鏡と、 環状の透明板と共軸に取付けられ、前記の平ら
な環状の鏡から受け取つた光を感光素子に向ける
第２の光学系からなり、 測定される前記表面の領域から実質的に45゜の
空間角度で拡散反射した光が環状の透明板の内側
のおおわれていない領域を通つて環状で球状の鏡
に達し、そこで反射され環状の透明板の外側領域
を通つて平らな環状の鏡に達し、そこで再び反射
され透明板を通つて、光を感光素子に向ける第２
の光学素子に達するように、前記各光学部品は互
に配置されていることを特徴とする拡散反射性測
定ヘツド。 ２ 透明板の厚さが、環状で球状の鏡の曲率半径
の約0.15〜0.25倍である特許請求の範囲第１項記
載の拡散反射性測定ヘツド。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH1687275A CH607021A5 (ja) | 1975-12-30 | 1975-12-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5283275A JPS5283275A (en) | 1977-07-12 |
| JPS6129452B2 true JPS6129452B2 (ja) | 1986-07-07 |
Family
ID=4420970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16082576A Granted JPS5283275A (en) | 1975-12-30 | 1976-12-29 | Scattering reflectivity measuring head |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4078858A (ja) |
| JP (1) | JPS5283275A (ja) |
| CH (1) | CH607021A5 (ja) |
| DE (1) | DE2600604A1 (ja) |
| FR (1) | FR2337332A1 (ja) |
| GB (1) | GB1525150A (ja) |
| HK (1) | HK58380A (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4275966A (en) * | 1979-01-18 | 1981-06-30 | Claus Kleesattel | Method and apparatus for the measurement of hardness testing indentations |
| CH649161A5 (de) * | 1979-09-28 | 1985-04-30 | Gretag Ag | Beleuchtungsvorrichtung fuer ein densitometer und damit ausgeruestetes densitometer. |
| ATE3590T1 (de) * | 1979-09-28 | 1983-06-15 | Gretag Aktiengesellschaft | Messkopf fuer ein densitometer. |
| US4320442A (en) * | 1979-10-11 | 1982-03-16 | Kollmorgen Technologies Corporation | Annular illuminator |
| EP0065484A1 (de) * | 1981-05-08 | 1982-11-24 | GRETAG Aktiengesellschaft | Messkopf für ein Remissions-Farbmessgerät |
| FR2516785A1 (fr) * | 1981-11-20 | 1983-05-27 | Rech Geolog Miniere | Procede de mesure de la repartition spectrale de la lumiere diffusee par des dents ou objets en vue de leur reproduction et moyen de mise en oeuvre |
| HU188795B (en) * | 1982-05-28 | 1986-05-28 | Koezponti Elelmiszeripari Kutato Intezet,Hu | Detecting arrangement for meassuring the intensity of radiation scattering at a given angle from a sample exposed to radiation of given angle of incidence |
| US4865456A (en) * | 1987-10-01 | 1989-09-12 | Gretag Aktiengesellschaft | Measuring head |
| EP0331629B1 (de) * | 1988-02-02 | 1992-01-08 | GRETAG Aktiengesellschaft | Handgerät zur Erfassung der optischen Remissionseigenschaften |
| US4929084A (en) * | 1988-02-02 | 1990-05-29 | Gretag Aktiengesellschaft | Measuring head |
| US4968140A (en) * | 1988-02-02 | 1990-11-06 | Gretag Aktiengesellschaft | Manual device for the determination or measurement of photometric data using a measuring head |
| DE3830732C2 (de) * | 1988-09-09 | 2000-05-25 | Heidelberger Druckmasch Ag | Verfahren zur Feuchtmittelführung bei einer Offset-Druckmaschine |
| DE102006008552A1 (de) * | 2005-09-23 | 2007-04-05 | Kappner, Helmut A. | Prüfeinrichtung |
| JP5672709B2 (ja) * | 2010-02-04 | 2015-02-18 | セイコーエプソン株式会社 | 生体情報検出器、生体情報測定装置および生体情報検出器における反射部の設計方法 |
| US10983050B2 (en) | 2018-07-30 | 2021-04-20 | Thermo Electron Scientific Instruments Llc | Diffuse reflectance apparatus |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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