JPS6324147A - 紙様類の特徴を検出する装置および方法 - 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】 ［背景技術］ この出願は、Ｇｅｏｒｇｅ　　Ｂ、Ｐａｒｒｅｎｔ　　
Ｊｒ、Ｇｌｅｎｎ　　Ｗ、ＺｅｉｄｅｒｓおよびＪａｍ
ｅｓ　　Ｐ、Ｒｅ１ｌｌｙにより１９８５年１月８日に
ファイルされ、この発明の謀り受は人に譲渡された、「
紙様類の複数の特性を検出する装置及び方法」　（米国
出願番号第８１７，２７３号）の一部継続出願である。

この発明は紙様類のパラメータを検出する方法及び装置
に関し、特に連続して移動する巻取紙で製造された紙様
類の複数のパラメータを検出する方法及び装置に関する
。

原材料を製造する場合、製造される製品の１つ異常のパ
ラメータを監視したい場合がしばしばある。特に紙製遺
業では紙製造機械の巻取紙の厚み及び含水量を常時監視
することが特に重要である。

更に、紙の基本電量、すなわち単位面積当りの重量を連
続的に測定することが望ましい。

このような監視および測定を行うための種々の方法が知
られている。例えば、移動する巻取紙の含水量は、例え
ば米国特許第４，４８４，１３３号に開示されたマイク
ロ波技術により測定可能である。このマイクロ波技術に
よれば、マイクロ波エネルギーから出力される含水量に
関する信号が紙の厚みに対して補正される。

巻取紙の厚みを監視する方法も種々知られている。これ
らの技術の中には、例えば米国特許第３．７３７．７７
０号に開示された、移動する紙の厚みを計１定するのに
マイクロ波を用いた技術がある。

しかしながら、」二述した米国特許を含めて、ウェブの
全幅にわたって水分と厚みの空間形状を同時に発生する
手段を開示した公知技術は無い。それゆえ、このような
同時に空間形状を得られることが望ましい。

基本重量の測定を行う技術についても従来知られている
。しかしながら、従来の基本重量の測定技術は巻取紙の
全幅にわたる厚み及び水分の表示と共に基本重量の絶対
値を表示出来る技術ではない。さらに、巻取紙の表面の
パラメータを測定する従来技術は復雑な移動部スキャニ
ング機措を伴う場合か多い。従って、検出装置の可動部
品を無くした、水分、厚み及び基本重量の空間形状を同
時に発生する装置及び方法を提供する事が望ましい。

「発明の要約」 この発明によれば、電磁放射線のビームであって、異な
る周波数を有する複数のビームを発生し、適切な入射角
で紙様類にビームを方向ずける放射線発生手段から成る
紙様類の特性を検出する装置が提供される。更にこの発
明の装置は、前記紙様類から反射し、及び前記紙様類を
透過する各ビームの強度に比例し、各ビームに対して異
なる反射及び透過信号を発生する第１信号発生手段と、
前記複数の反射及び透過信号から計算した水分及び厚み
信号を出力する処理手段とを有している。好適実施例で
は、放射線発生手段は異なる周波数のマイクロ波信号を
発生する複数のマイクロ波発信器を有することが望まし
い。この発明の装置は、そのような複数の放射線発生手
段を紙様類の移動する巻取紙の全幅に渡って離間して配
置している。

また、好適実施例では、前記処理手段は各周波数に対し
て反射信号と透過信号の比を出力し、紙の含水量及び厚
みに関するコヒーレントマイクロ波放射線の強め合うお
よび・または弱め合う干渉効果を解析する連立方程式を
解く。

第１の実施例では、この装置は基準位置における基本重
量に比例した基阜信号を発生する第２発生手段を有し、
この結果前記処理手段は前記基準信号、及び水分と厚み
の信号から計算された前記紙様類の乾燥基本重量の空間
形状を発生する。

第２の好適実施例では、この発明の装置は前記紙様類に
入射する各ビームの強度に比例した異なる入射信号を発
生する入射信号発生手段を有している。この装置は更に
複数の入射信号、透過信号、及び反射信号から計算され
た水分信号、厚み信号、及び見本重量信号を出力する処
理手段を有している。第２の実施例では、前記放射線手
段は、異なる周波数のマイクロ波１２号を発生する複数
のマイクロ波発信器を白゛している。この発明の装置は
、紙様類の移動ウェブの全幅に渡って、複数のこの様な
放射線発生手段か離間して設けられている。

前記処理手段は各周波数に対する入射信号と透過信号の
比を出力し、紙の含水量、厚み、及び基本重量に関する
コヒーレントマイクロ波放射線の強め合うおよび・また
は弱め合う干渉効果を解析する連立方程式を解く。

この発明は、コヒーレント放射線の反射及び屈折により
生じる強め合う及び弱め合う干渉の原理を採用している
。それゆえ、この原理を簡単に説明することはこの発明
の好適実施例を説明するのに有効である。

マイクロ波放射線のようなコヒーレント放射線のビーム
が有限の厚みを有する誘電体材料に向けられると、いく
つかの減少が起こる。入射した放射線の一部が第１の表
面から反射され、反射されなかった部分は前記表面を貫
通し２、内部材料に一部が吸収される。内部に入射され
た放射線は誘電体の第２表面に衝突し、前記誘電体材料
の中がら反射される。透過、反射及び吸収のこのプロセ
スは、マイクロ波エネルギーが零に減少するまで繰返さ
れる。これらのプロセスは入射する放射線の状態に関係
無く生じる。即ち、マイクロ波が平行であっても、焦点
を結ぶことができても、あるいは拡散しても同じ現象が
起こる。しかしながら、繰返し反射されもしくは透過さ
れる成分が互いにｔ目方作用する方法は入射する放射線
のコヒーレントの状態に強く依有する。

ビームが拡散しない場合、反射され若しくは透過された
成分は”コヒーレントに増加する”と言われる。強め合
う干渉及び弱め合う干渉は共に起り得る、即ち放射線成
分は同相または非同相で結合出来る。いずれの場合にも
、放射線成分は、マイクロ波の波長、誘電体の厚み、屈
折率及び幾何形状によってのみ決定される一定の位相関
係で結合される。

入射放射線が拡散された場合、反射及び透過が広範囲の
角度で起こる。その作用は誘電体材料の幾何形状だけで
なく、ビーム形状の詳細な説明に複雑に依有する。マイ
クロ波ビームを用いて、例えば紙の含水量を測定する場
合、その測定の幾何学的構成を注意深く解析する必要が
ある。各透過された成・分は前のものよりも含水量を多
く含んでいる更に厚い紙様類を透過し、各成分に対して
前記紙様類は前の成分よりも厚いように見える。これ等
の現象は良く知られており、含水量のマイクロ波測定を
用いた多くの従来システムの設計に影響を与えた。

第１図は平行な側面を有する厚みＨの紙１８の誘電体シ
ートを示す。図面において同一部には同一番号が付され
ている。マイクロ波放射線のコヒーレントビームが垂直
線に対して角度ａで入射され、単一光線Ａとして第１図
に示されている。前面から反射されたこのビームの一部
が光線ＡＩである。紙を透過した一部は反対側から８斜
し光線Ｂ１として示されている。光線Ｂ１は一度紙を透
過するが、その経路長はＨに等しくなく、Ｈをａ′のコ
ブインで割った値に等しい。この場合、ａ′は紙１８の
内部を通過する間、垂直線に対して光線Ｂ１が成す角度
である。角度ａ″はスネル（Ｓｎｅ　ｌ　１）の法則に
より決定される。下面から反射され、上面を透過したビ
ームＡの一部はＡ２により示される。光線Ａ″は紙１８
を２度透過するので、紙１８の厚さの２倍紙を透過する
経路に等しい減衰を受ける。上面から反射され下面に透
過するビームＡの一部はＢ２により示される。

第１図から分るように紙を透過する３つの経路が作られ
ている。このプロセスはビームＡの透過すれ反射された
成分が零になるまで続く。

第１図から明らかなように、反射された全エネルギーか
１つの収集器で収集され、反射された全エネルギーが別
の収集器で収集されるなら、透過エネルギ・−および反
射エネルギーは共に紙１８の厚みＨと紙〕８の吸収係数
の複素関数になる。吸収は紙の含水量と乾燥紙の比誘電
率の関数である。

紙の含水量を測定するためのマイクロ波システムを構築
するためには厚みを考慮する必要がある。

従来技術に於いては、反射成分、透過成分、及び吸収成
分を含むエネルギー測定に夕・ｊするいくつかの成分と
、多重反射現象の影響があることが知られている。従来
技術の方法の特徴は、このような現象の影響を最小にす
るか、補償するかである。

しかしなから、紙の厚みが変化すると、簡単化の為の補
償と仮定を含む従来技術は有効ではなかった。

この発明においては、紙の厚みへの依存性を消去するた
めに、コヒーレントの影響を補償していない。その代わ
り、仮定を立てることなしに、紙の厚みと水分を同時に
決定するようにその影響を利用している。すなわち、波
長の異なる２９の放ｆＡＪ線ビームを紙様類に同時に照
射することにより同時測定が行われる。この結果、透過
および反射が測定される各点の２９の未知数の２９の方
程式が得られる。これら、２９の連立方程式を解くこと
により、厚みと水分が分る。あるアプリケーションでは
第３の波長を測定することによりその正当性をチェック
することができる。

解析される紙様類の反射及び透過エネルギーは反射力及
び透過力の比Ｒ／Ｔであられすことができる。

透過力対反射力の比Ｒ／Ｔは″表面係数′を５２、“か
さ”係数をＳ　ｉ　ｎ２とすると、含水紙ｎ＋ｉｋの複
素屈折率の２９の関数の積に短縮できる。

但しＨは紙の厚みを、λは波長を表し、Ｈとλは共に同
じ単位を有している。

ここで水分を０．１乃至６０％とし、紙の厚さを０．０
０１−０．２５とすると、比Ｒ／Ｔは次のように近似す
ることができる。

従って紙の厚さＨと含水量ＭはＨとＭの２９の変数の上
記式のパラメトリック解により与えられる。Ｍから次式
にｎ（！＝ｋが決定される。

ｎ−ｎｐ（１−Ｍ）　　＋ｎｖ−Ｍ ｋ＝ｋ　　（１−Ｍ）　＋ｋ　　−Ｍ　　　　・・・（
５）ｖ ここで、測定される転紙の実屈折率および成層折率であ
る。

また、ｎ　とｋｐは水による実屈折率及び偏屈折率でり
、実験的に求められた値である。これ等の値は３０乃至
１００ギガヘルツ（０，３ｃｍ−１，０ｃｍ）の周波数
レンジにおいて次の式により近似できる。

ｎ＋、−３，３３λ＋２．０６７ ｋｗ−４，０８λ−２，０４λ２　＋０．９８　　−（
６）０゜３＜λ＜　１．００ｚ 第２図はこの発明を具現化したシステム１０のブロック
図である。一対の発信機１２と１４はそれぞれ、ｆｌと
ｆｌの周波数ををする電磁放射線を発生する。最も高い
周波数の波長は、得られる結果が不明確にならないよう
に、解析される紙様類の厚さの少なくとも４倍でなけれ
ばならない。

好適実施例においては、発信機１２と１４は、それぞれ
９４ギガヘルツと４７ギガヘルツのマイクロ波放射線を
発生する。発信機１２及び４からの信号は送信アンテナ
１６に供給される。送信アンテナ１６は一対のコヒーレ
ントマイクロ放射線のビームを出力する。この一対のビ
ームは入射領域における１枚の紙１８に照射される。し
たかって、この発明は各々異なる周波数を有する複数の
ビームのコヒーレント電磁放射線を発生し、入射領域の
紙様類にビームを照射する放射線発生手段を何している
。実施例に示すように、この放射線発生手段は発信機１
２．１４とアンテナ１６とで構成される。

第２図かられかるように、アンテナ１６により照射され
たビームの一部は紙１８により反射され、反射信号受信
アンテナ２０に到達する。ｆｌとｆｌの周波数を宵する
第１及び第２のビームは第１および′：ｊＸ２の反射信
号検出器２２．２４に導かれる。検出器２２と２４は紙
１８から反射された各周波数の各ビームの強度に比例し
た反射信号を出力する。

透過信号受信アンテナ２６は紙１８の下に配置され、紙
１８を透過した、アンテナ１６からの第１及び第２ビー
ムを集める。アンテナ２６はｆｌおよびｆ２の周波数を
ｑする、透過されたビームを第１および第２の透過信号
検出器２８．３０に導く。検出器２８および３０は紙１
８を透過した各ビームの強度に比例した透過信号を出力
する。

それゆえ、この発明は、各ビームに対して異なる反射及
び透過信号を発生する第１信号発生手段を何している。

これ等の信号は、それぞれ解析される紙様類から反射さ
れるビームおよび紙様類を透過するビームの強度に比例
している。実施例に示すように、第１信号発生手段は透
過信号受信アンテナ２６、第１および第２透過信号検出
器２８．３０、アンテナ２０、および第１および第２反
射信号検出器２２．２４とで構成される。

検出器２２．２４．２８．３０からの反射信号および透
過信号は、比信号Ｒｆｌ／ＴｆｌおよびＲｆ　２／Ｔ　
ｆ　２を出力する信号プロセッサ３２に供給される。こ
の比信号は第１および第２周波数に対して紙１８から反
射されたマイクロ波放射線および紙１８を透過したマイ
クロ波放射線の強度の比に比例した値を有する信号であ
る。この比信号はコンピュータ３４に供給され、式（４
）を計算することにより、水分信号と厚み信号が得られ
る。コンピュータ３４は含水量と厚みを表す信号を出力
し、表示装置３６に供給する。信号プロセッサ３２、コ
ンピュータ３４および表示装置３６は種々の構成が考え
られる。例えば、信号プロセッサ３２は検出器２２．２
４．２８．３０からの反射信号及び透過信号をデジタル
信号に変換する複数のアナログ−デジタル変換器と、デ
ジタル比信号Ｒ／Ｔを計算するマイクロプロセッサとで
構成しうる。コンピュータ３４は中クラスの能力を有す
る、例えばＩＢＭＰＣパーソナルコンピュータが適用で
きる。表示装置３６は含水量と厚みの値を英数字で表示
するＣＲＴ表示装置で１１■成しても良いし、複数の数
値デジタル読みだし装置て構成してもよい。信号プロセ
ッサ３２とコンピュータ３４の機能は、上述した比信号
の計算と、式（４）を解くコンピュータに直接出力信号
を供給する複数のアナログデジタルコンバータでも行う
ことができる。

発信機１２．１４、送信アンテナ１６、反射信号受信ア
ンテナ２０、および検出器２２および２４により反射信
号を出力する反射装置を構成している。透過信号受ｆ＜
アンテナ２６および検出器２８．３０は透過信号を出力
する透過ユニット４０を構成する。

第３図はさらにこの発明の好適実施例のブロック図を示
す。第３図から分るように、複数の反射ユニット３８と
透過ユニット４０が、長網抄紙機で作られ矢印４２の方
向に移動する巻取紙１８の両側に配置されている。第３
図においてそれぞれＩｔおよびＩｒでしめされる周波数
の透過信号及び反射信号は信号プロセッサ３２に供給さ
れる。

第３図に示すように、いくつかのユニット３８または４
０は単一の信号プロセッサ３２に接続することができる
。信号プロセサ３２は巻きとり紙の種々の位置における
各周波数に対する巻きとり紙からの反射されたおよび巻
きとり紙を透過されたマイクロ波放射線の強度を表すデ
ジタル信号を出力する。この強度信号はコンピュータ３
４に供給され、比信号Ｒ／Ｔが計算される。逆に、ある
種のアプリケーションでは信号プロセッサ３２を反射ユ
ニット３８と透過ユニット４０の出力に接続して信号プ
ロセッサ３２でＲ／Ｔ信号を計算したほうが゛良い場合
もある。

さらに、第３図はウェブ１８の端部の固定位置の移動ウ
ェブ１８の基本重量に比例した信号を発生する基本型は
モニタ４４を示す。基本重量モニタ４４の出力は第２信
号プロセッサ４６に供給される。プロセッサ４６はモニ
タ４４により出力されたアナログ信号をデジタル信号に
変換し、コンピュータ３４に供給する前に適切なス′ケ
ール機能を行う。基本重量モニタは、好適実施例では、
オーマート社（Ｏｈｍａｒｔ　　ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏ
ｎ）のタイプ１０００か適用できる。タイプ１０００は
放射線セシウム源からのベータ放射線群を出力し、放射
線検出器を用いて移動する巻きとり紙１８を透過するベ
ータ放射線の量を測定する。放射線検出器は受取った電
子群に比例したアナログ信号を出力する。なお、例えば
電子銃と検出器を組合わせた他のタイプの基本重量モニ
タを用いても良い。

モニタ４４からの信号は信号プロセッサ４６により処理
され、コンピュータ３４により巻きとり紙１８の右側端
のモニタ４４の位置に示されるように、巻きとり紙１８
の端から離間した基準位置における湿潤紙の周辺基本重
量を表す信号に変換される。

反射ユニット３８および透過ユニット４０は強度信号１
ｒ及びＩｔを出力する。これらの信号はコンピュータ３
４が、矢印４２の方向に直交する方向の巻きとり紙１８
の複数の位置の比信号を出力する。周波数ｆ］およびｆ
２に対するこれ等の比信号は上述した方法で巻取紙の各
位置の含水量および厚みの値を計算するのに用いられる
。基本重量モニタ４４の位置における巻きとり紙の含水
量の値はモニタ４４からの湿潤基本重量値と９１１合わ
され、次式によりモニタ位置における乾燥基本重量を出
力する。

乾燥基本重量（モニタ） 一周辺湿用基本重量（モニタ×（１−水分）巻きとり紙
の厚みを、モニタ位置の基本重傷値を組合わせて、巻き
とり紙の乾燥基本重量の空間形状を発生することが出来
る。

第４図は、３００インチ長網長網機の巻きとり紙出力１
８″の幅方向の厚み、含水量および基本重量の空間形状
を出力する３２の位置の検出アレイ４６の斜視図である
。アレイとアレイとの間にはカバー出来ない部分もある
が、大部分の、巻きとり紙の幅方向における紙の特性は
３２の位置のアレイにより検出され、多くのアプリケー
ションではそのような空隙の部分は重要ではない。ある
アプリケーションではアレイ間の間隔を狭くしたほうが
望ましい場合がある。この場合には、アレイ４６の間隔
を狭めることができる。アレイ４６が十分な間隔で配置
されれば、必然的に巻きとり紙の幅方向に対して連続的
にモニタすることができる。

第４図の一番右側には、一対の反射ユニット３８が反射
取付はボード４８の両側に取付けられ反射モジュール５
０を構成している。一対の透過ユニット４０が透過取付
はボード５２の両側に取付けられ、透過モジュール５４
を構成している。

アレイ４６は１６の反射モジュール５０を有し、各モジ
ュールは、複数の水平方向の上側反射支持ビームと、下
側反射支持ビームとから成る反射フレーム５５に取付け
られている。反射フレーム５６は並列に配置された、す
なわち、水平面に並んで配置された各反射モジュール５
０を支持する。

アレイ４６は複数の水平上側透過支持ビーム６４および
下側透過支持ビーム６６により形成された透過フレーム
６２を有している。透過フレーム６２は反射モジュール
５０の水平面に平行に配置された透過モジュール５２を
支持する。

アレイ４６は更に、解析される移動する巻きとり紙１８
を通過させる伸長した開口を定義するように透過フレー
ム６２と反射フレーム５６を支持する垂直支持部材６８
で構成される。垂直支持部材６８は反射モジュール５０
を垂直方向に一対一に対応させて支持する。この結果、
対応した一対の反射ユニット３８と透過ユニット４０は
、移動する巻きとり紙１８′の等間隔に配置された入射
領域と対応ずけられている。従って、この発明は水平面
の反射モジュール及び透過モジュールと平行な伸長し、
解析される巻きとり紙を受入れる開口を定義するように
反射フレームと透過フレームを支持する手段で構成され
ている。前記支持手段は反射モジュールと透過モジュー
ルを垂直方向に一対一に対応させて支持する。実施例に
示すように、支持手段は垂直支持部６８で構成されてい
る。

ケーブルトレイは上側反射支持ビーム５８と下側透過フ
レーム６２との間に形成され、各反射ユニットおよび透
過ユニット４０に接続された複数のケーブル７２を有し
ている。ケーブル７２は反射ユニット３８および透過ユ
ニット４ｏに動作電圧を供給する電源モジュール７４に
接続されている。

ケーブル７２はさらにアレイ４６から離れた適当な位置
にあるコンピュータ３４に接続されている。

従って、コンピュータ３４と表示装置３６は第４図に示
されていない。ケーブル７２は各反射モジュールおよび
透過モジュールの信号プロセッサ３２を介して各透過検
出器および反射検出器２２．２４．２８．３０に接続さ
れている。従って、この発明は各透過検出器および反射
検出器を処理手段に接続する手段を宵している。実施例
に示すように、この様な接続手段は、信号プロセッサ３
２とケーブル７２で構成される。

なお、反射ユニット３８または透過ユニット４０は、２
９以上あるいはそれより少ない数でも、反射モジュール
５０あるいは透過モジュール５４を構成しうる。設計す
るにあたっては、コストの問題、信号プロセンサ３２の
処理能力の問題、あるいは当業者には良く知られたいろ
いろな妥協点か含まれる。

反射ユニット３８と透過ユニット４ｏの構成の詳細を第
５図に示す。発信機１２は４７？ガΔ、ルツのマイクロ
波キャリア周波数を発生するガンダイオードで構成され
る。ＦＭ変調機は発信器１２内にとりつけられており、
第５図では見えない。

この変２週機は、発信機２と協動して２０　Ｋ　Ｈｚの
Ｆ　Ｍ変調を行う。発信器２の出力は、ビーム８］を形
成する円すいホーンアンテナ８ｏに接続される。

発信器１４は９４ギガヘルツのマイクロ波キャリア周波
数を出力するガンダイオード発信２ｇで構成される。第
５図には見えない変調器が発信器１４内に取付けられ、
２１ＫＨｚの周波数で発信器１４のキャリア周波数を変
調する。発信器］４の出力は円すいホーンアンテナ８２
に接続され、と−１，８１に直交する方向に偏光したビ
ーム８３を形成する。　発信器１２と１４は米国Ｍｉｌ
ｌｉｔｅｃｈ　　ｏｆ　　５ｏｕｔｈＤｅｅｒｆｉｅｌ
ｄ社のＧ　Ｄ　Ｍガンダイオードて構成できる。

ビーム８１と８３はミラー８１と９０により反射され、
ビーム結合器として機能する、誘電体に支持されたグリ
ッドフィルタ８４に向けられる。

ミラー８８と９０は軸外し刀物ミラーで構成され、例え
ば、Ｍｉｌｌｉｔｅｃｈ社のＧＭＰタイプが提供出来る
。発信器２と１４の偏光と、グリッドフィルタの配向は
、ビーム８１がフィルタ８４の一方の表面から反射され
、ビーム８１と８３が共通路で結合されるように、ビー
ム８３がフィルタ８４を介して必然的に妨げられずに通
過するようになっている。結合されたビームは、 ＲＥＸＯＬＩＴＥ、ＴＥＦＬＯＮ、あるいはＴＰＸなど
の登録商標で知られる誘電体材料のミリメータマイクロ
波平面双曲線レンズ８６を通過する。結合ビーム８１．
８３はレンズ８６およびウィンドウ８８を通過し、巻き
とり紙１８゛の入射領域９０に像を結ぶ。

したがって、この発明は、第１および第２ビーム８１．
８３を平行にし、解析される巻きとり紙１８′に像を結
ぶ為の結像手段がフィルタ８４（ビーム結合器として機
能する）の後段に配置されている。実施例でしめされる
ように、第１フォーカス手段はレンズ８６で構成される
。

反射ユニット３８は更に巻きとり紙１８゛から反射され
たビーム８１と８３の一部を受取る第２レンズ９２をａ
している。レンズ９２を通過するビーム８１と８３は、
誘電体で支持されたグリッドフィルタで構成される反射
ビームスプリッタ９４に像を結ぶ。グリッドフィルタ８
４と９４は例えば、Ｍ　ｉ　ｌ　ｌ　ｉ　ｔ　ｅ　ｃ　
ｈ社のＧＤＳフィルタを使用することが出来る。反射ユ
ニット３８はまた第１および第２反射検出器２２．２４
を有している。検出器２．２４は、偏光を検出する検出
器で構成されている。このような検出器としては、例え
ばそれぞれ、４７ギガヘルツおよび９４ギガヘルツを受
取るショットキーバリアビームリードダイオードで構成
される。検出器２２．２４はＭ　ｉ　１　＋　ｉ　ｔ　
ｅ　ｃ　ｈ社のＤＸＰ形平開平面検出器いることができ
る。

検出器２２および２４の配向、および反射ビームスプリ
ッタ９４の配向は、反射ビームスプリッタ９４から反射
された第１ビーム８１か検出器２２に導かれるように構
成されている。ビーム８３は必然的に妨げられずに反射
ビームスプリッタ９４を通過して検出器２４に導かれる
。

従って、この発明は、解析される巻きとり紙から反射さ
れた第１および第２ビームを受取り結像する第２結像手
段を有している。実施例に示すように、第２結像手段は
レンズ９２で構成れる。

透過手段４０は巻きとり紙１８′を透過したビーム８１
．８３の一部を受取るように配向されたレンズ１００を
有している。レンズ１００は、レンズ８６．９２と同様
にＭ　ｉ　ｌ　ｌ　ｉ　ｔ　ｅ　ｃ　ｈ社のＭ　Ｍ　Ｌ
形レンズを使用することができる。透過した一部のビー
ム８１．８３はレンズ１００を介して透過ビームスプリ
ッタ１０２に導かれる。透過ビームスプリッタ１０２は
Ｍ　ｉ　１１　ｉ　ｔ　ｅ　ｃ　ｈ社のＧＤＳのような
誘電体に支持されたグリッドで構成される。透過ユニッ
ト４０はさらに、それぞれ反射検出器２２．２４と同一
の透過検出器２８．３０を宵し、透過したビームの一部
がビームスプリッタ１０２により反射され、アンテナ１
０４を介して検出器２８に導かれ、透過したビームの一
部８３が、必然的にビームスプリッタ１０２を通りアン
テナ１０６を通って検出器３０に導かれる。

反射ユニット３８と透過ユニット４０はガウスマイクロ
波光学システムを構成し、ビーム８１と８３は伝搬の軸
方向に対して直交する方向に電界のガウス分布を有して
いる。このようなガウスビームは直径が最少の部分、即
ちビームウェストから遠ざかって伝搬するさいにその形
態を保持する。

ビームウェストは第６図に示すレンズ８６および９２の
ようなレンズにより像を再生することができる。第６図
に示す入力ウェストと出力ウェストは特定の物理的構成
およびレンズの屈折率により決定される。好適実施例に
おいては、レンズ８６は結合ビーム８１．８３の像を結
び、巻きとり紙１８の入射領域における出力ウェストを
形成する。

レンズ９２は、その入力ウェストがレンズ９６の出力ウ
エスト寄りも大きくなるように形成されている。このよ
うに、ユニット３８と４０によりえられる反射信号およ
び透過信号の値は巻きとり紙１８の面の傾斜に影響され
ない。好適実施例では、レンズ８６の出力ウェストは０
．６ｃｍおよび１．５ｃｍであり、レンズ９２の入力ウ
ェストは２．５ｃｍである。

ビーム８１および８３を変調し、直交する方向に偏光す
ることはかならずしも必要でない。しかしながら、異な
る変調周波数でビームを変調し、偏光することにより、
より正確な値の比信号Ｒ／Ｔを得ることが出来る。さら
に、隣接する反射ユニットの発振器１２および発振器１
４に対して異なる変３！Ｉ周波数を選択することにより
、反射モジュール間の絶縁性か高まる。その結果、巻き
とり紙１８′の所定の幅に対するモジュールのトータル
数を増加させることができ、蓚きとり紙の幅方向のパラ
メータの詳細な解析を行うことができる。

しかしながら、もっとも低いコストでこの発明の利益を
得るために、透過モジュールおよび反射モジュールはす
べて同一である。このようなモジュールの変調器は可変
変調周波数を有している。

各モジュールは信号プロセッサ３２の一部として、それ
ぞれ反射モジュールおよび透過モジュールの取付はボー
ドに取付けられたセパレートマイクロブロセッザ３２ａ
および３２ｂを有している。各モジュールは各相関する
フレームにスライドさせ、プラグを差込む形で取付けら
れる。透過フレームおよび反射フレームの各スロットは
、隣接するモジュールと絶縁が最大となるように選択さ
れた特定の☆副層波数で、相関するアレイの製造中に指
定される。このスロットは８ピンのメスコネクタのよう
なコード化された接続手段を有している。

コネクタの各ビンはロジックロウレベルまたはロジック
ハイレベルの電圧源に接続されている。各透過および反
射モジュールは、各スロットのメスコネクタと互換性の
ある８ビンオスコネクタ１１０を有゛している。モジュ
ールが相関するスロットに完全に取付けられると、各モ
ジュールのオスコネクタはロジックハイレベルまたはロ
ジックロウレベルの信号と接続されたことになる。各モ
ジ；ニールに搭載されたマイクロプロセッサ３２ａおよ
び３２ｂは相関する８ビンオスコネクタに接続され、ロ
ジックパターンを解釈して、各反射モジュールの変調器
１２．１４に相関する変調器の変調周波数を設定する。

この様にして、最大の性能と絶縁性が得られる最適変調
周波数を、各モジュールの同じハードウェアの利点を保
持しながら？（する事ができる。

もちろん、この発明では種々の変更が可能である。例え
ば、第４図に示す実施例では移動する巻きとり紙の上側
に反射モジュールが取付けられ、下側に透過モジュール
が取付けられている。しかしながら、逆の構成にしても
良い。更に、透過フレームと反射フレームを第４図に示
すように物理的に接続してなくてもよい。ある種のアプ
リケーショでは反射フレームを移動する巻きとり紙の下
側に設け、透過フレームを移動する巻きとり紙の上側に
荷動な距離離して取付けてもよい。また適切に設計する
ことにより、−諸に動作する透過モジュールおよび反射
モジュールの間に適切な整合性が得られる限り、天井の
上に透過モジュールを取付けても良い。

また、第３の周波数て測定した比信号を得ることが望ま
しい場合がある。特に、基本重量モニタ４４の位置と同
じ、巻きとり紙の端部の位置で第３の周波数の測定を行
いたい場合がある。巻きとり紙の幅方向に、間を置いて
第１および第２周波数ｆｌ、ｆ２で比信号Ｒ／Ｔを得る
とともに、その位置における含水量に依存した基本重量
のｍ１１宇を行うために第３の周波数で電子吸収率を同
１１）に測定することも可能である。

第２のステップは上述した式（４）を解いて、湿潤紙の
屈折率の実成分および仮成分を得、巻きとり紙の幅方向
の周波数ｆ１およびｆ２の比信号Ｒ／Ｔと、前記式の解
とを用いて、含水量と厚みとを表す信号を得る事である
。最後に、これ舌の結果を用いて、濃度と基本重量を計
算し、周辺枯木重量と絶乾基本重量値を得、巻きとり紙
の幅方向の空間形状を得ることである。

第７図はコンピュータ３４の処理を示すフローチャート
である。ブロック４００ において、透過信号の強度値Ｉｔが全透過ユニット４０
から読まれる。ブロック４０２において読みとり値が正
しいかどうか判断する。正しければ、反射ユニット３８
で出力された反射強度信号Ｉｒは各位置で、各波長で読
まれる。ブロック４０６において反射読みとり値が正し
いかどうか判断する。

ブロック４０８において、正しい読みとり値を用いて全
ての位置の２９の波長のＲ／Ｔ比を計算する。ブロック
４１０において正当性が再びチェックされる。すべての
比が正しければ、基本重量モニタ４４の位置で測定され
た第３波長における反射および透過強度値が読まれる。

これ等の値の正当性がチェックされ、正しければ、各位
置の屈折率ｎが、３つの波長のＲ／Ｔ比からブロック４
１６において計算される。ブロック４１８においてこれ
等の値か正しいと判断されると、プロ・・り４２０にお
いて、各位置に対する含水量と厚さが、式（４）を解く
ことにより計算される。

ブロック４２２において、モニタ４４により、周辺の基
本重量の測定が行われる。モニタ４４の位置における絶
乾基本ｉＷが、ブロック４２４において、モニタ４４の
位置における含水量と周辺基本重瓜値とから計算される
。ブロック４２６１１−おいて、厚みと乾燥基本重量と
から濃度が計算される。次に、ブロック４２８において
全ての点における絶乾基本重量が、含水量、厚み、およ
び濃度から計算される。この情報がブロック４３０にお
いて表示される。

ブロック４０２において正しくない読みとり値が検出さ
れると、その読みとり値はブロック４０４て削除される
。この削除はブロック４３２でカウントおよび累算され
、ブロック４３４で加算される。同様な削除のカウント
値がブロック４０６．４３６．４３８；　ブロック４１
０゜４４０．４４２；およびブロック４１４．４４４、
４４２から得られる。すべての削除の値がブロック４３
４で加算される。削除のトータル数が所定の限界値を超
えると、ブロック４４４でエラー表示データか発生され
、ブロック４３０で表示される。

第２の実施例では、基本重量を示す信号が、含水量と厚
みと同じ方法で、放射線信号から直接計算される。特に
、このような基本重量信号は、巻きとり紙］８の透過と
入射の各放射線の比、および反射と入射の各放射線の比
から計算される。

式（４）の相似式において反射と入射の各放射線の比、
および透過と入射の各放射線の比を更に厳密な式で表す
事ができる。

二ｌ−ｈ＋−〆１←　　　　　←１− 式（５）の指数は同様にしてより詳細に述べることがで
きる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｎ地
αｎｙ＋βｎｐ＋ｌ−α−β １（−αに、＋βｋ　ｐ　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　ｒ上記式においてαは水の厚み屈折率、β
はパルプの厚み屈折率、（１−〔α＋β］〕は空気の屈
折率である。

これ等の式を解くことにより、含水量、厚み、および基
本型Ｑを得る真が７き７′、　Ｃａｌ″″式　　１の基
礎となる基本式について以下述べる。

複合二である第１図の入射波Ａの振幅度をＡとする。反
射波群もしくは透過波群の各構成要素ＡＩ、Ａ２．・・
・・・・ＡＮ、Ｂｌ、Ｂ２．・・・・・・ＢＮに対して
波関数の移相の可変部は媒体の２重方向移動にＦ［−１
当する量だけ先行する可変部と異なる。この位１１１差
は ４π δ−−Ｒｂｃｏｓθ′ λ で表される。

二こで、Ｈは媒体の厚み、λは空気中の波長、Ｎは媒体
の複素屈折率である。

全反射波が重畳されると、反射波の振幅度は次曵で表さ
れる。

〒とＲとの関係は次の通りである。

ヌｃｏｓθ′　＝π婁ｎ−ｊｋ Ｆ！　ｓｉｎθ’　−ｓｉｎθ− ｃｏｓθ’＝１　−５ｉｎ２　θｌ　ヨ’Ｎ　ＧＯ！ｉ
θ’　＝　ｎ　　Ｊ　ｋ＝（ｎ　−ｊＫ）２＝　（Ｎ　
−ｊＫ）２−　５ｉｎ２　θｎ　２−に２−２ｊｎｋ−
Ｎ２−に２−２ｊＮＫ−５ｉｎ２　θ実数部と仮数部と
を等式化すると、 ｎ２−に２＝Ｎ２−に２−５ｉｎ２θ ｎｋ−ＮＫ−１−Ｎ２−ｎ２に２ 従って、 Ｎ２−に２−５ｉｎ２θ→ ｎ　’−ｎ２［Ｎ２−Ｘ２−ｓｉｎ２　θ］−Ｎ２に２
−０となる。

直前の式と解くと、 および となる。

同様に、 となる。

反射波の出力Ｒは次式で与えられる。

Ｒ，、、（ｒ）Ｉｒ）＊　　１−、ａ、（１）、ａ、（
１）＊同様に、すべての透過が重畳されると、透過され
た波の振幅塵は次式で与えられる。

、、、、ＡＬ）ズｔ）＊ ’　　ａ２ａｋ［ｃ２ａｋ＋ｌｒ１４ｃｍ”ａｋ−２１
ｒ１２ｃｏｓ（２αｎ−？ｒ２）］電電気ペクトが入射
面に直交する場合 （ＴＥ波が４７ギガヘルツの場合） 入射波に対する反射波の出力の比は次式であられされる
。

条）−＋１−　　　　　　　　メＩＥ−＠二の発明の好
適実施例では媒体は紙である。この紙は水、空気、バル
ブおよびフィラーの混合物から成る。光路は紙を通過す
る光路の総和としてモデル化することかできる。

／＝、Σ　Ｈ４ｊ−ＨＮ ここでＬは光路、＋９は３番目の紙の厚み、Ｎ、はノ番
目の紙の複素屈折率である。この場合のトータルの紙の
厚さは； となる。

Ｋを紙の複素屈折率とすると、 尺Ｈ−Ｈヌ　＋Ｈ良　＋ＨＦＺ ｖｗ　　　　　　ｐｐ　　　　　　ａａここで、Ｗは水
を、ｐはバルブを、ａは空気をそれぞれ示す。

但し次のような条件がある。

ＦＪ−Ｎ−ｊＫ、Ｆ（−Ｎ　　　−ｊｙ、　　。

ｖ　　　　　　　ｖ　　　　　　　　　ν’Ｆ（−Ｎ−
ｊＫ、ヌ　−Ｎ　　−ｊＫ。

ｐｐ　　　　　　　　　ｐａａ Ｈ（Ｎ−ｊＫ）＝Ｈ（Ｎ　　　−ｊＫ　　　）　　＋ｗ
　　　　　　　ｗ　　　　　　　　　　ｗＨ（Ｎ　　　
−ｊＫ　　　）＋Ｈ（Ｎ　　　−ｊＫ　　　）ｐ　　　
　　　ｐ　　　　　　　　　ｐ　　　　　　　　　ａ　
　　　　　ａ　　　　　　　　　ａＨＮ−ｊＨＫ−ＨＮ
　　　＋ＨＮ　　　＋ｖｖ　　　　　　ｐｐ ＨＮ　　　−ｊ［ＨＫ　　　＋ＨＫ　　　＋ＨＫ　　　
］ａ’　　　ａ　　　　　　　　ｖ　　　　ｖ　　　　
　　ｐ　　　　ｐ　　　　　　ａ　　　　ａ実数部は等
しいので、 ＮＨ−Ｎ　　Ｈ＋ＨＮ　　＋ＨＨ ｗｗ　　　ｐｐ　　　ａａ および、 となる。

空気の指数はＮ　　−１およびＫ　　−０である。

ａ　　　　　　　　　　　　　　　ａ 今、 と仮定すると、 Ｎ−αＮ　＋βＮ＋　（１−（α＋β））となる。

ここで、αは水の厚み小数部、βはバルブの厚み小数部
である。

指数の仮数部に対しても同様の式が成立つ。

Ｋ　−α　Ｋ　　　＋　β　Ｋ　　　　＋［１−（α　
＋　β　）　コ　　Ｋ　ａｗ　　　　　　　　　ｐ 但し、Ｋ−０，に＝αＫ　十βＫ　である。

ａ　　　　　　　　　　　　　　　　ｖ　　　　　　　
ｐ水とバルブの指数は実験的に得られた値であり、ｎｗ
、ｎｐ、ｋｗ、ｋｐは９４ギガヘルツおよび　　　　Ｔ ４７ギガヘルツである。−および−の式から媒体の指数
を紙の指数に置換えることができる。

Ｎ−αＮ　＋βＮ　　＋１−α−３ ｗ　　　　　　　　　ｐ Ｋ−αＨ＋βＫ ｗ　　　　　　　　　ｐ Ｔ −と−の式において、α、β、およびＨの３つＩ の未知数がある。

２９の異なる周波数で動作させると、４９の測３つの未
知数に対して４９の式を解（と、水の小数部（厚み）α
と、バルブの厚みの小数部βと、紙Ｈの厚みが求まる。

紙の基本重量は、 Ｂｄ−ρｐＨｐ十ραＨα Ｂｄ−ρ、βＨ十ρ、（１−（α十β））Ｈて得られる
。但し、ρ　はバルブの濃度、ρ　はａ 空気の濃度（非常に小さい値）である。

また、水の基本重量は、Ｂ　　−ｐ　　αＨで表さＷ　
　　　　　　ｖ れ、ρ　は水の濃度である。

■ 乾燥物体と含水物体の基本重量を計算すると、水分の重
量のパセンテージが求まる。

第２図に示すように、発信器１２．１４は、それぞれ温
度センサー３．１５を有している。温度センサー３．１
５は各ガンダイオード発信器の温度に比例した信号を発
生し、信号プロセッサ３２と接続されることにより、巻
きとり紙１８に供給される入射放射線を示す信号が得ら
れる。従って、温度センサー３．１５は、発信器１２．
１４により供給された各ビームの異なる入射信号であっ
て、巻きとり紙１８に入射されるエネルギーに比例した
入射信号を発生する入射信号発生手段を構成している。

もちろん、入射信号を供給するための手段として他の構
成であってもよい。信号プロセッサ３２は透過と入射の
比、および反射と入射の比を示す信号を出力する。

コンピュータ３４による信号処理の他の実施例を第８図
に示す。このフローチャートは第７図とほぼ同じであり
、異なる部分についてのみ述べる。

ブロック４００において、透過センサの値が読まれると
、ブロック４０１において１７巻きとり紙１８への入射
出力を示す信号が読まれる。プロ様 ツク４０９までは第７図と同じ用に処理が続き、反射と
入射の比（Ｒ／Ｉ）および透過と入射の比（Ｔ／Ｉ）が
計算される。次にブロック４２１　ｉ：ｌ：進み、含水
量、厚み、および基本重量が計算される。その他の点に
ついては、すべて第７図のフローチャートと同じである
。

なお、この発明は上述の実施例に限定されるものではな
く、この発明の要旨を逸脱しない範囲で杜々変形実施で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は紙様類に入射するコヒーレント放射線のビーム
の透過と反射の態様を示す図、第２図はこの発明の好適
実施例の概略ブロック図、第３図はこの発明の他の実施
例の概略ブロック図、第４図はこの発明の他の実施例で
ある、検出アレイの斜視図、第５図は第４図のアレイの
反射モジュールおよび透過モジュールの平面図、第６図
は第５図のマイクロ波レンズの動作を示す概略図、第７
図は第２図及び第３図に示すコンピュータの処理を示す
フローチャート、および第８図は入射信号、反射信号、
および透過信号から、基本重量か計算される実施例の処
理を示すフローチャー１・である。 Ａ、Ａｌ、Ａ２．ＡＮ、Ｂｌ、Ｂ２・・・光線、ａ・・
・入射角、１８・・・紙、１２．１４・・・発信器、１
６・・・送信アンテナ、２０・・・反射信号受信アンテ
ナ、２２．２４．２８．３０・・検出器、３４・・コン
ピュータ、３６・・・表示装置、３８・・・反射ユニッ
ト、４０・・・透過ユニット、４４・・・基本重量モニ
タ、４６・・検出アレイ、５０・・・反射モジュール、
５６・・・反射フレーム、６２・・・透過フレーム、７
２・・・ケーブル、７４・・電源モジュール、８１．８
３・・・ビーム、９０・・・入射領域、９４・・・反射
ビームスプリッタ、１００・・・レンズ、１０２・・・
透過ビームスプリッタ、１０６・・・アンテナ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 図シｊ０）１占（内容に変更なし〕 第　６　図 ７２２ζ」 第　３１′１つ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、それぞれ異なる周波数を有する複数のビームの干渉
   性の電磁放射線を発生し、前記ビームを入射領域の紙様
   類に放射する放射手段と； 前記紙様類から反射し、及び前記紙様類を透過する各ビ
   ームの強度に比例し、各ビームに対して異なる反射及び
   透過信号を発生する第１信号発生手段と； 前記複数の反射及び透過信号から計算した水分及び厚み
   信号を出力する処理手段とで構成されることを特徴とす
   る紙様類の特徴を検出する装置。 ２、前記ビームは定在波であることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の紙様類の特徴を検出する装置。 ３、前記放射手段は複数の放射手段で構成され、前記各
   放射手段は、前記紙様類に離間して設けられた異なる入
   射領域にビームを放射し、前記処理手段は前記各放射手
   段に対して異なる水分及び厚み信号を出力し、それによ
   り前記紙様類に対して水分及び厚み特性の空間形状を出
   力することを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の紙
   様類の特徴を検出する装置。 ４、前記放射手段はマイクロ波放射線を発生する手段で
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第３項記載
   の紙様類の特徴を検出する装置。 ５、前記マイクロ波を発生する手段は前記紙様類の厚み
   の４倍よりも長い波長を有する放射線を発生することを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の紙様類の特徴を
   検出する装置。 ６、基準位置における基本重量に比例した基準信号を発
   生する第２発生手段を有し、前記処理手段は前記基準信
   号および前記水分及び厚み信号から計算された前記紙様
   類の基本重量の空間形状を発生することを特徴とする特
   許請求の範囲第２項記載の紙様類の特徴を検出する装置
   。 ７、前記紙様類の移動するウェブの面の一方側の静止位
   置に設けられた透過アンテナと反射受信アンテナと、前
   記紙様類の移動ウェブの前記面の反対側の静止位置に設
   けられた透過受診アンテナとで構成されることを特徴と
   する特許請求の範囲第６項記載の紙様類の特徴を検出す
   る装置。 ８、前記第２発生手段は粒子のビームを発生する手段で
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第６項記載
   の紙様類の特徴を検出する装置。 ９、前記第２発生手段は電子のビームを発生する手段で
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第８項記載
   の紙様類の特徴を検出する装置。 １０、前記第２発生手段はベータ線を発生する放射線源
   で構成されることを特徴とする特許請求の範囲第９項記
   載の紙様類の特徴を検出する装置。 １１、前記第２発生手段は電子銃で構成されることを特
   徴とする特許請求の範囲第９項記載の紙様類の特徴を検
   出する装置。 １２、前記反射及び透過信号は干渉性を有して前記紙様
   類から反射された、及び前記紙様類を透過した各ビーム
   の強度に比例することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の紙様類の特徴を検出する装置。 １３、前記処理手段は前記紙様類の含水量、厚み、及び
   複素屈折率の機能を有する連立方程式を解く手段で構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の紙
   様類の特徴を検出する装置。 １４、前記処理手段は前記紙様類の含水量、厚み、及び
   前記ビームの複素屈折率の機能を有する複数の連立方程
   式を解く手段で構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第４項記載の紙様類の特徴を検出する装置。 １５、コヒーレントマイクロ波電磁放射線を発生する複
   数の放射手段であって、前記各放射手段は異なる周波数
   を有する複数のビームを発生し、前記各放射手段は前記
   相関する複数のビームを、前記紙様類に離間して設けら
   れた異なる入射領域に方向ずける複数の放射手段と； 前記紙様類から反射された各ビームの強度及び前記紙様
   類を透過する各ビームの強度に比例した、前記各ビーム
   の異なる反射信号及び透過信号を発生する第１信号発生
   手段と； 基準位置における基本重量に比例した基準信号を発生す
   る第２発生手段と；及び前記複数の反射信号及び透過信
   号および前記基準信号から計算された前記各放射手段の
   異なる含水量信号及び厚み信号を処理し、前記紙様類の
   含水量及び厚みの空間的形状を発生する処理手段とで構
   成されることを特徴とする紙様類の特徴を検出する装置
   。 １６、異なる周波数を有する複数のビームのコヒーレン
   ト電磁放射線を発生するステップと；前記複数のビーム
   を前記紙様類の入射領域に方向ずけるステップと； 前記紙様類から反射された各ビーム及び前記紙様類を透
   過する各ビームの量に比例した異なる反射信号及び透過
   信号を発生するステップと；前記反射信号及び透過信号
   から含水量及び厚みを計算するステップとで構成される
   ことを特徴とする、紙様類の複数の特徴を同時に検出す
   る方法。 １７、あるグループの各ビームは、そのグループの他の
   ビームと異なる周波数を有する、複数のビームのコヒー
   レントな電磁放射線を発生するステップと； 前記各グループのビームを前記紙様類の異なる入射領域
   に方向ずけるステップと； 前記紙様類から反射された各ビームの強度及び前記紙様
   類を透過する各ビームの強度に比例した、ビームの異な
   る反射信号及び透過信号を発生するステップと；および
   前記各入射領域における前記反射信号及び透過信号から
   前記紙様類の含水量及び厚み信号を表す値を計算し、前
   記紙様類の含水量および厚みの空間形状を発生するステ
   ップとで構成されることを特徴とする、紙様類の複数の
   特徴を同時に検出する方法。 １８、前記複数の入射領域のある領域における前記紙様
   類の基本重量に比例した基準信号を発生するスッテプと
   ； 前記基準信号及び前記含水量及び前記厚みを表す値から
   複数の基本重量値を計算するステップとを更に有したこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１７項記載の、紙様類
   の複数の特徴を同時に検出する方法。 １９、前記基準信号を発生するステップは電子ビームを
   前記紙様類に対して透過させるように方向ずけるステッ
   プと、前記紙様類を透過する電子ビームエネルギーの量
   を測定するステップとで構成されることを特徴とする、
   特許請求の範囲第１８項記載の、紙様類の複数の特徴を
   同時に検出する方法。 ２０、前記基本重量値及び前記含水量値から複数の乾燥
   基本重量信号を発生するステップとで構成されることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１８項記載の、紙様類の
   複数の特徴を同時に検出する方法。 ２１、前記複数のビームの電磁放射線を発生するステッ
   プは複数のマイクロ波信号を発生するステップとで構成
   されることを特徴とする、特許請求の範囲第１７項記載
   の、紙様類の複数の特徴を同時に検出する方法。 ２２、前記複数の信号を発生するステップは複数のレー
   ザ信号を発生するステップで構成されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第１７項記載の、紙様類の複数の特
   徴を同時に検出する方法。 ２３、第１のビームのコヒーレントな電磁放射線源を発
   生する第１放射線源と、前記第１のビームと異なる周波
   数を有する第２のビームのコヒーレントな電磁放射線を
   発生する第２放射線源と、前記第１および第２ビームを
   平行にし、前記第１及び第２のビームを解析される紙様
   類に対して方向ずける第１フォーカス手段と、解析され
   る紙様類から反射される前記第１及び第２ビームを受取
   る第２フォーカス手段と、前記反射された第１及び第２
   ビームの強度に応答して第１及び第２反射信号を発生す
   る第１及び第２反射検出手段とで構成される反射ユニッ
   トと； 前記反射ユニットに対向して解析される紙様類の側面に
   取付けられ、解析される紙様類を透過擦る第１及び第２
   の強度に応答してそれぞれ第１および第２の透過信号を
   発生する第１及び第２透過検出手段とで構成される透過
   ユニットと；および前記反射信号及び透過信号を処理し
   、解析される紙様類の特性を表す信号を出力する手段と
   で構成されることを特徴とする紙様類を解析する装置。 ２４、前記放射線源の下段に配置され、共通路に添って
   前記第１及び第２ビームを方向ずけるビーム結合器とで
   構成されることを特徴とする特許請求の範囲第２３項記
   載の紙様類を解析する装置。 ２５、前記第２フォーカス手段の下段に設けられ、前記
   反射された第１及び第２のビームを前記第１および第２
   の反射検出段にそれぞれ方向ずける反射ビームスプリッ
   タと；および前記透過フォーカス手段の下段に設けられ
   、前記透過された第１及び第２のビームを前記第１及び
   第２の透過検出手段に方向ずける透過ビームスプリッタ
   とで構成されることを特徴とする特許請求の範囲第２４
   項記載の紙様類を解析する装置。 ２６、前記反射ユニットは前記第１及び第２のビームの
   少なくとも１つをその放射線源から前記ビーム結合器に
   反射することを特徴とする特許請求の範囲第２５項記載
   の紙様類を解析する装置。 ２７、前記反射ユニットは前記第１及び第２のビームを
   その放射線源から前記ビーム結合器に反射することを特
   徴とする特許請求の範囲第２５項記載の紙様類を解析す
   る装置。 ２８、前記反射手段は軸外し方物面ミラーで構成される
   ことを特徴とする特許請求の範囲第２７項記載の紙様類
   を解析する装置。 ２９、前記第１及び第２の反射フォーカス手段は各々誘
   電体材料のレンズから成り、前記第１反射フォーカス手
   段レンズは、前記第２反射フォーカス手段レンズの入力
   ビームウェストサイズと異なる出力ビームウェストサイ
   ズを有していることを特徴とする特許請求の範囲第２５
   項記載の紙様類を解析する装置。 ３０、前記第１反射フォーカス手段レンズは、前記第２
   反射フォーカス手段レンズの入力ビームウェストサイズ
   よりも大きい出力ビームウェストサイズを有しているて
   いることを特徴とする特許請求の範囲第２９項記載の紙
   様類を解析する装置。 ３１、透過取付けボードと、前記透過取付けボードの対
   向側に取付けられた一対の透過ユニットとで構された透
   過モジュールを備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第２５項記載の紙様類を解析する装置。 ３２、反射取付けボードと、前記反射取付けボードの対
   向側に取付けられた一対の反射ユニットとで構された反
   射モジュールを備えていることを特徴とする特許請求の
   範囲第３１項記載の紙様類を解析する装置。 ３３、複数の透過モジュールと； 前記透過モジュールと同数の反射モジュールと； 前記透過検出手段及び反射検出手段を前記処理手段に接
   続する手段と； 前記水平面に並置された透過モジュールを支持する透過
   フレームと； 前記水平面に並置された反射モジュールを支持する反射
   フレームと；および 前記水平面に平行に伸長した開口を定義し、解析される
   物体である移動する巻とり紙を受入れるように前記反射
   フレームを、前記透過フレームと垂直方向に１対１に合
   せて支持する手段とで構成されることを特徴とする特許
   請求の範囲第３２項記載の紙様類を解析する装置。 ３４、前記透過モジュールは前記伸長した開口の上に配
   置され、前記反射モジュールは前記伸長した開口の下に
   配置されることを特徴とする特許請求の範囲第３３項記
   載の紙様類を解析する装置。 ３５、前記各反射ユニットは前記第１ビームに対して第
   １の変調を行う第１変調器と、前記第２ビームに対して
   第２の変調を行う第２変調器とで構成されることを特徴
   とする特許請求の範囲第３３項記載の紙様類を解析する
   装置。 ３６、隣接する反射ユニットの前記第１変調器は異なる
   周波数の変調を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
   ３５項記載の紙様類を解析する装置。 ３７、前記反射フレームは複数の制御装置で構成され、
   前記各制御装置は脱着可能に前記反射ユニットに接続さ
   れ、前記変調器は前記制御装置に応答して変調周波数を
   決定することを特徴とする特許請求の範囲第３５項記載
   の紙様類を解析する装置。 ３８、それぞれ異なる周波数を有する複数のビームの干
   渉性の電磁放射線を発生し、前記ビームを入射領域の紙
   様類に放射する放射手段と；前記紙様類から反射し、及
   び前記紙様類を透過する各ビームの強度に比例し、各ビ
   ームに対して異なる反射及び透過信号を発生する第１信
   号発生手段と； 前記複数の反射信号、透過信号および入射信号から計算
   した水分信号、厚み信号及び基本重量信号を出力する処
   理手段とで構成されることを特徴とする紙様類の特徴を
   検出する装置。 ３９、前記ビームは定在波であることを特徴とする特許
   請求の範囲第３８項記載の紙様類の特徴を検出する装置
   。 ４０、前記放射手段は複数の放射手段で構成され、前記
   各放射手段は、前記紙様類に離間して設けられた異なる
   入射領域にビームを放射し、前記処理手段は前記各放射
   手段に対して異なる水分信号、厚み信号及び基本重量信
   号を出力し、それにより前記紙様類に対して水分特性、
   厚み特性及び基本重量特性の空間形状を出力することを
   特徴とする特許請求の範囲第３９項記載の紙様類の特徴
   を検出する装置。 ４１、前記放射手段はマイクロ波放射線を発生する手段
   で構成されることを特徴とする特許請求の範囲第４０項
   記載の紙様類の特徴を検出する装置。 ４２、前記マイクロ波を発生する手段は前記紙様類の厚
   みの４倍よりも長い波長を有する放射線を発生すること
   を特徴とする特許請求の範囲第４１項記載の紙様類の特
   徴を検出する装置。 ４３、前記反射及び透過信号は干渉性を有して前記紙様
   類から反射された、及び前記紙様類を透過した各ビーム
   の強度に比例することを特徴とする特許請求の範囲第３
   ８項記載の紙様類の特徴を検出する装置。 ４４、前記処理手段は前記紙様類の含水量、厚み、及び
   複素屈折率の機能を有する連立方程式を解く手段で構成
   されることを特徴とする特許請求の範囲第３８項記載の
   紙様類の特徴を検出する装置。 ４５、前記処理手段は前記紙様類の含水量、厚み、及び
   前記ビームの複素屈折率の機能を有する複数の連立方程
   式を解く手段で構成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第４１項記載の紙様類の特徴を検出する装置。 ４６、前記ビームは異なる偏光を有することを特徴とす
   る特許請求の範囲第３８項記載の紙様類の特徴を検出す
   る装置。 ４７、前記放射手段は一対の直交方向に偏光したビーム
   を発生することを特徴とする特許請求の範囲第４６項記
   載の紙様類の特徴を検出する装置。 ４８、異なる周波数を有する複数のビームのコヒーレン
   ト電磁放射線を発生するステップと；前記複数のビーム
   を前記紙様類の入射領域に方向ずけるステップと； 前記紙様類から反射された各ビーム及び前記紙様類を透
   過する各ビームの量に比例した異なる入射信号、反射信
   号及び透過信号を発生するステップと； 前記入射信号、反射信号及び透過信号から含水量、厚み
   及び基本重量を計算するステップとで構成されることを
   特徴とする、紙様類の複数の特徴を同時に検出する方法
   。 ４９、あるグループの各ビームは、そのグループの他の
   ビームと異なる周波数を有する、複数のビームのコヒー
   レントな電磁放射線を発生するステップと； 前記各グループのビームを前記紙様類の異なる入射領域
   に方向ずけるステップと； 前記紙様類から反射された各ビームの強度及び前記紙様
   類を透過する各ビームの強度に比例した、ビームの異な
   る入射信号、反射信号及び透過信号を発生するステップ
   と；および前記各入射領域における前記入射信号、反射
   信号及び透過信号から前記紙様類の含水量信号、厚み信
   号、及び基本重量信号を表す値を計算し、前記紙様類の
   含水量、厚み、及び基本重量の空間形状を発生するステ
   ップとで構成されることを特徴とする、紙様類の複数の
   特徴を同時に検出する方法。 ５０、前記複数のビームの電磁放射線を発生するステッ
   プは複数のマイクロ波信号を発生するステップとで構成
   されることを特徴とする、特許請求の範囲第４９項記載
   の、紙様類の複数の特徴を同時に検出する方法。 ５１、前記複数の信号を発生するステップは複数のレー
   ザ信号を発生するステップで構成されることを特徴とす
   る、特許請求の範囲第４９項記載の、紙様類の複数の特
   徴を同時に検出する方法。 ５２、第１のビームのコヒーレントな電磁放射線源を発
   生する第１放射線源と、前記第１のビームと異なる周波
   数を有する第２のビームのコヒーレントな電磁放射線を
   発生する第２放射線源と、前記第１および第２ビームを
   平行にし、前記第１及び第２のビームを解析される紙様
   類に対して方向ずける第１フォーカス手段と、解析され
   る紙様類から反射される前記第１及び第２ビームを受取
   る第２フォーカス手段と、前記反射された第１及び第２
   ビームの強度に応答して第１及び第２反射信号を発生す
   る第１及び第２反射検出手段とで構成される反射ユニッ
   トと； 前記反射ユニットに対向して解析される紙様類の側面に
   取付けられ、解析される紙様類を透過擦る第１及び第２
   の強度に応答してそれぞれ第１および第２の透過信号を
   発生する第１及び第２透過検出手段とで構成される透過
   ユニットと；前記紙様類に印加される前記第１及び第２
   ビームの強度を示す第１及び第２入射信号を発生する手
   段と；及び前記入射信号、反射信号及び透過信号を処理
   し、解析される紙様類の特性を表す信号を出力する手段
   とで構成されることを特徴とする紙様類を解析する装置
   。