JPS6327734A - 単一ファイバ−反射計 - Google Patents
単一ファイバ−反射計Info
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- JPS6327734A JPS6327734A JP62166758A JP16675887A JPS6327734A JP S6327734 A JPS6327734 A JP S6327734A JP 62166758 A JP62166758 A JP 62166758A JP 16675887 A JP16675887 A JP 16675887A JP S6327734 A JPS6327734 A JP S6327734A
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- optical fiber
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Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、単一ファイバー反射計、詳細に述べれば、正
反射面に使用する単一ファイバー反射計に関するもので
ある。
反射面に使用する単一ファイバー反射計に関するもので
ある。
発明が解決しようとする問題点
電子光学工業においては、発光素子、例えば、発光ダイ
オードの表面の近くに光ファイバーを設置して発光素子
からの放射束を光ファイバー・ガイドの中に送り込むこ
とが広く行われている。このように、損失を最小限にす
るため、最大限のエネルギー量が光ガイドに送り込まれ
る。
オードの表面の近くに光ファイバーを設置して発光素子
からの放射束を光ファイバー・ガイドの中に送り込むこ
とが広く行われている。このように、損失を最小限にす
るため、最大限のエネルギー量が光ガイドに送り込まれ
る。
従来の技術では、単一ファイバーを使用して光学的パワ
ーをセンサへ伝搬し、センサによる振幅または位相変調
のあと、光学的パワーを検出器へ伝搬する方法が知られ
ている。典型的な装置では、光源からの光が、レンズで
平行にされ、ビーム・スプリッタまたは偏光ビーム分割
チューブで一部が反射されたあと、レンズで光ファイバ
ーの端面に集束される。光エネルギーは、光ファイバー
に沿って感知ヘッドまで伝播し、感知ヘッドで変調され
たあと、同じ光ファイバーに沿って戻る。戻された光は
、レンズで平行にされ、ビーム・スプリッタまたは偏光
ビーム分割チューブを透過したあと、レンズにより検出
器の上に集束される。偏光子を調節して、レンズの表面
や光ファイバーの端面によって検出器へ反射される光エ
ネルギーを最小限にすることができる。この構成は、パ
3レンズ°式反射計と呼ばれる。
ーをセンサへ伝搬し、センサによる振幅または位相変調
のあと、光学的パワーを検出器へ伝搬する方法が知られ
ている。典型的な装置では、光源からの光が、レンズで
平行にされ、ビーム・スプリッタまたは偏光ビーム分割
チューブで一部が反射されたあと、レンズで光ファイバ
ーの端面に集束される。光エネルギーは、光ファイバー
に沿って感知ヘッドまで伝播し、感知ヘッドで変調され
たあと、同じ光ファイバーに沿って戻る。戻された光は
、レンズで平行にされ、ビーム・スプリッタまたは偏光
ビーム分割チューブを透過したあと、レンズにより検出
器の上に集束される。偏光子を調節して、レンズの表面
や光ファイバーの端面によって検出器へ反射される光エ
ネルギーを最小限にすることができる。この構成は、パ
3レンズ°式反射計と呼ばれる。
米国特許第4,201,479号は、正反射面からの光
を測定する反射計の光ファイバーを開示している。
を測定する反射計の光ファイバーを開示している。
詳細に述べると、測定用放射ビームが集光レンズを透過
して測定すべき表面の上に導かれ、その表面から反射さ
れた放射ビームが同じレンズを透過して受光素子の上に
導かれるようになっている。
して測定すべき表面の上に導かれ、その表面から反射さ
れた放射ビームが同じレンズを透過して受光素子の上に
導かれるようになっている。
米国特許第4,314,760号は、反射面と感光素子
との間に設置して、感光素子に達する反射光の量を、感
光素子と反射面間の間隔の定められた関数として変える
マスクを開示している。
との間に設置して、感光素子に達する反射光の量を、感
光素子と反射面間の間隔の定められた関数として変える
マスクを開示している。
極めて薄いクラッドまたは簡単に除けるプラスチック・
クラッドを有する光ファイバーの場合は、光学部品を追
加せずに、単一ファイバー反射計を作ることができる。
クラッドを有する光ファイバーの場合は、光学部品を追
加せずに、単一ファイバー反射計を作ることができる。
このtIi或は、“3フアイバー″゛またはY”ファイ
バー反射計と呼ばれる。光源ファイバーと検出器ファイ
バーは、−緒にまとめられて信号ファイバーに突き合わ
されている。
バー反射計と呼ばれる。光源ファイバーと検出器ファイ
バーは、−緒にまとめられて信号ファイバーに突き合わ
されている。
クラッドを薄くすれば、光源ファイバーまたは検出器フ
ァイバーと信号ファイバーとの断面の重なりは、0.3
9の幾何学的な最大限に近づくであろう。これは、光源
ファイバーを伝播する光エネルギーの39%が信号ファ
イバーに結合されることを意味する。同様に、検出ヘッ
ドから信号ファイバーを伝播して戻る光エネルギーの3
9%が検出器ファイバーに送り込まれるので、15%の
総合伝搬効率が得られる。この数字は、3フアイバ一反
射計で得られる25%の最良光伝送効率に十分匹敵する
。
ァイバーと信号ファイバーとの断面の重なりは、0.3
9の幾何学的な最大限に近づくであろう。これは、光源
ファイバーを伝播する光エネルギーの39%が信号ファ
イバーに結合されることを意味する。同様に、検出ヘッ
ドから信号ファイバーを伝播して戻る光エネルギーの3
9%が検出器ファイバーに送り込まれるので、15%の
総合伝搬効率が得られる。この数字は、3フアイバ一反
射計で得られる25%の最良光伝送効率に十分匹敵する
。
反射計は、正反射面上のパターン、例えば、感光体上の
現像されたパッチを監視するのに使用されることが多い
。そのような反射計の使用に伴う問題点は、反射計の軸
線と反射面の法線との角度が、例えば、感光体ベル1〜
のフラッタ−によって変化すると、検出器へ入射する光
エネルギーも変動することである。この検出器へ入射す
る光エネルギーの変動は、透明陽画の検出に反射計を使
用する場合にも問題になることがある。
現像されたパッチを監視するのに使用されることが多い
。そのような反射計の使用に伴う問題点は、反射計の軸
線と反射面の法線との角度が、例えば、感光体ベル1〜
のフラッタ−によって変化すると、検出器へ入射する光
エネルギーも変動することである。この検出器へ入射す
る光エネルギーの変動は、透明陽画の検出に反射計を使
用する場合にも問題になることがある。
したがって、反射計の軸線と反射面の法線との角度が変
わることがあっても、検出器へ入射する光エネルギーが
変動しない反射計が得られれば望ましい。
わることがあっても、検出器へ入射する光エネルギーが
変動しない反射計が得られれば望ましい。
したがって、本発明の第1の目的は、正反射面に使用す
ることができる新規な、改良された単一ファイバー反射
計、詳細には、感光体または透明陽画のフラッタ−によ
り反射計の軸線と正反射面の法線との角度が変化しても
、検出器に入射する光エネルギーが一様である反射計を
提供することである。
ることができる新規な、改良された単一ファイバー反射
計、詳細には、感光体または透明陽画のフラッタ−によ
り反射計の軸線と正反射面の法線との角度が変化しても
、検出器に入射する光エネルギーが一様である反射計を
提供することである。
本発明の第2の目的は、正反射面で反射された反射光は
、反射計の軸線と正反射面の法線との角度が一定範囲内
のときは検出器に達しないが、拡散反射面からの反射光
は、同じ角度範囲内でも検出器に達するようにした、マ
クベス式濃度計に匹敵する新規な単一ファイバー反射計
を提供することである。
、反射計の軸線と正反射面の法線との角度が一定範囲内
のときは検出器に達しないが、拡散反射面からの反射光
は、同じ角度範囲内でも検出器に達するようにした、マ
クベス式濃度計に匹敵する新規な単一ファイバー反射計
を提供することである。
本発明の他の目的および利点は、添付図面を参照し、以
下の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろう。
下の詳細な説明を読まれれば明らかになるであろう。
問題点を解決するための手段
簡単に述べると、本発明の目的は、正反射面に入射する
光の強さを角度の関数として調整し、かつ反射計の軸線
と正反射面の法線間の一定の角度範囲にわたって、例え
ば、感光体または透明陽画のフラッタ−角度範囲よりも
大きな角度範囲にわたって、検出器の受光円錐内に反射
される光が本質的に一定またはゼロであるように、検出
器の受光円錐角を制限することである。一般に、マルチ
モード光ファイバーの一端に、ある軸ずれ角度で入射し
た細い光ビームは、高次モードで伝播して、他端から円
JL j2の状態で比射する。もし入射光を高次モード
に制よし、反射光を絞りで低次モードに制限すれば、光
は、反射計の軸線と反射面の法線間の角度がゼロでない
ときだけ、検出器に入射するはずである。入射モード光
および検出器の受光角を調整する1つの考えられる方法
は、3レンズ式反射計を使用し、光を平行にするレンズ
とビーム・スプリッタとの間に花弁形絞りを設置し、光
を検出器の上に集束するレンズの前に開口絞り ゛
を設置することである。
光の強さを角度の関数として調整し、かつ反射計の軸線
と正反射面の法線間の一定の角度範囲にわたって、例え
ば、感光体または透明陽画のフラッタ−角度範囲よりも
大きな角度範囲にわたって、検出器の受光円錐内に反射
される光が本質的に一定またはゼロであるように、検出
器の受光円錐角を制限することである。一般に、マルチ
モード光ファイバーの一端に、ある軸ずれ角度で入射し
た細い光ビームは、高次モードで伝播して、他端から円
JL j2の状態で比射する。もし入射光を高次モード
に制よし、反射光を絞りで低次モードに制限すれば、光
は、反射計の軸線と反射面の法線間の角度がゼロでない
ときだけ、検出器に入射するはずである。入射モード光
および検出器の受光角を調整する1つの考えられる方法
は、3レンズ式反射計を使用し、光を平行にするレンズ
とビーム・スプリッタとの間に花弁形絞りを設置し、光
を検出器の上に集束するレンズの前に開口絞り ゛
を設置することである。
本発明をよく理解できるように、添付図面を参照して説
明するが、各図を通じて、同じ部品には同じ参照番号が
付しである。
明するが、各図を通じて、同じ部品には同じ参照番号が
付しである。
本発明による正反射面に使用する単一ファイバー反射計
は、ゼログラフィー式複写機に関して、2つの異なる利
用がある。第1の利用は、感光体のフラッタ−による正
反射の変動のために単純な反射計測定が困難な感光体上
の試験現像バッチの濃度を測定することである。この利
用には、2つの異なる態様がある。すなわち、第1は、
感光体上のトナーの存在が正反射光を減衰させる場合で
あり、第2は、正反射光を抑制し、トナーからの拡散反
射光を測定する場合である(マクベス式濃度計と同じ)
。
は、ゼログラフィー式複写機に関して、2つの異なる利
用がある。第1の利用は、感光体のフラッタ−による正
反射の変動のために単純な反射計測定が困難な感光体上
の試験現像バッチの濃度を測定することである。この利
用には、2つの異なる態様がある。すなわち、第1は、
感光体上のトナーの存在が正反射光を減衰させる場合で
あり、第2は、正反射光を抑制し、トナーからの拡散反
射光を測定する場合である(マクベス式濃度計と同じ)
。
第2の利用は、紙通路における透明陽画の検出である。
透明陽画からの正反射光の検出は、通常の反射式紙通路
センサを使用すると、透明陽画のフラッタ−により困難
である。強度は犠牲になるが、狭い角度範囲、例えば、
法線から±10°にわって、正反射光の強度が本質的に
透明陽画の法線と反射計の軸線間の角度で影響されない
ようにすることができる。したがって、反射光の強度を
、拡散反射体、例えば、紙からの反射光と同程度にする
ことができるので、透明陽画は、反射計に関する限り、
まさに紙のシートのように見える。
センサを使用すると、透明陽画のフラッタ−により困難
である。強度は犠牲になるが、狭い角度範囲、例えば、
法線から±10°にわって、正反射光の強度が本質的に
透明陽画の法線と反射計の軸線間の角度で影響されない
ようにすることができる。したがって、反射光の強度を
、拡散反射体、例えば、紙からの反射光と同程度にする
ことができるので、透明陽画は、反射計に関する限り、
まさに紙のシートのように見える。
本発明による反射計の作用は、マルチモード光ファイバ
ーにおいて、もし光ファイバーが、例えば、モード変換
器によるような、異常な曲がりを受けなければ、モード
構造が保存されるという事実によっている。このことは
、もし光がファイバーの軸線に対し角度θで端面に入射
すれば、方位角方向にミキシングが生じるが、光線とフ
ァイバー軸線間の角度は、はとんど変わらないことを意
味する。したがって、異なるモードの光線を励起するこ
とにより、多重使用が可能である。
ーにおいて、もし光ファイバーが、例えば、モード変換
器によるような、異常な曲がりを受けなければ、モード
構造が保存されるという事実によっている。このことは
、もし光がファイバーの軸線に対し角度θで端面に入射
すれば、方位角方向にミキシングが生じるが、光線とフ
ァイバー軸線間の角度は、はとんど変わらないことを意
味する。したがって、異なるモードの光線を励起するこ
とにより、多重使用が可能である。
第1図は、光ファイバーを軸ずれ照明した場合を示す。
細い光ビームは、軸ずれ角θでマルチモード光ファイバ
ー12の端面13を照明している。光は、高次モードで
伝播して、ファイバーの末端16から円錐18の状態で
出射する。
ー12の端面13を照明している。光は、高次モードで
伝播して、ファイバーの末端16から円錐18の状態で
出射する。
次に、どのようにしてモードを選択的に励起することが
できるかを述べる。 最も簡単な方法は、第2a図〜第
2d図にように、平行にされた光ビーム内に絞りまたは
開口絞り、すなわちアパーチャを設置して、そのあと光
をファイバーの端面に集束する方法である。第2a図の
場合は、開口絞り20は、平行光線22の一部分を阻止
し、レンズ24で一部の光線のみをファイバー28の端
面に集束させる。図示のように、ファイバーの末端30
では、水平線に対し小さい角度θをなす低次モードの光
線32だけがファイバー28から出射される。グラフ3
4は、ファイバーから出射する光線の強度を、ファイバ
ーの軸線に対する角度の関数として示す。
できるかを述べる。 最も簡単な方法は、第2a図〜第
2d図にように、平行にされた光ビーム内に絞りまたは
開口絞り、すなわちアパーチャを設置して、そのあと光
をファイバーの端面に集束する方法である。第2a図の
場合は、開口絞り20は、平行光線22の一部分を阻止
し、レンズ24で一部の光線のみをファイバー28の端
面に集束させる。図示のように、ファイバーの末端30
では、水平線に対し小さい角度θをなす低次モードの光
線32だけがファイバー28から出射される。グラフ3
4は、ファイバーから出射する光線の強度を、ファイバ
ーの軸線に対する角度の関数として示す。
第2b図の場合は、平行な光ビーム22の通路に設置さ
れた完全絞り(solid 5top)36を示す。平
行な光ビーム22の外側部分38が、レンズ26によっ
てファイバー28の端面に集束されるので、ファイバー
28内に高次モードの光線だけが励起される。ファイバ
ー28の末端30では、水平なファイバー軸線に対しよ
り大きな角度θをなす高次モードの光線40だけが出射
する。グラフ42は、ファイバー28の末端から出射さ
れる光の強度を、ファイバー軸線に対する角度θの関数
として示す。
れた完全絞り(solid 5top)36を示す。平
行な光ビーム22の外側部分38が、レンズ26によっ
てファイバー28の端面に集束されるので、ファイバー
28内に高次モードの光線だけが励起される。ファイバ
ー28の末端30では、水平なファイバー軸線に対しよ
り大きな角度θをなす高次モードの光線40だけが出射
する。グラフ42は、ファイバー28の末端から出射さ
れる光の強度を、ファイバー軸線に対する角度θの関数
として示す。
第2c図の場合は、絞り44によって生じた平行な光ビ
ーム22の環状リング形部分46がレンズ26によって
ファイバー28の端面に集束される。グラフ48は、フ
ァイバー28の末端30から出射する光の角度と光の強
度との関係を示す。第2d図は、平行な光ビーム22の
通路に配置され、(半径方向に変化する)光の分布52
をレンズ26を通してファイバー28に投射する花弁形
絞り50を示す。グラフ54は、ファイバー28の末端
30から出射する光の角度と光の強度の関係を示す。最
後に、第3図とグラフ56は、光ビーム22に干渉する
絞りが存在しない場合に、ファイバー28から出射する
光の角度と光の強度との関係を示す。・ 類推により、同様なやり方で、絞りを使用して検出器に
入射する光のモードを制御することができる。例えば、
第4図は、ファイバー60から出射した光58が、レン
ズ62によって平行にされ、第2a図の絞りと同じ絞り
20に投射される。絞りを通過した光線63だけがレン
ズ64によって検出器66の上に集束されるので、低次
モードの光線だけが検出される。
ーム22の環状リング形部分46がレンズ26によって
ファイバー28の端面に集束される。グラフ48は、フ
ァイバー28の末端30から出射する光の角度と光の強
度との関係を示す。第2d図は、平行な光ビーム22の
通路に配置され、(半径方向に変化する)光の分布52
をレンズ26を通してファイバー28に投射する花弁形
絞り50を示す。グラフ54は、ファイバー28の末端
30から出射する光の角度と光の強度の関係を示す。最
後に、第3図とグラフ56は、光ビーム22に干渉する
絞りが存在しない場合に、ファイバー28から出射する
光の角度と光の強度との関係を示す。・ 類推により、同様なやり方で、絞りを使用して検出器に
入射する光のモードを制御することができる。例えば、
第4図は、ファイバー60から出射した光58が、レン
ズ62によって平行にされ、第2a図の絞りと同じ絞り
20に投射される。絞りを通過した光線63だけがレン
ズ64によって検出器66の上に集束されるので、低次
モードの光線だけが検出される。
ビーム・スプリッタとレンズを使用すれば、モードの励
起と検出の両方を同時に制御することができる。その利
用の1つは、第5a図、第5b図、および第5C図に示
すように、法線のまわりの一定の角度範囲にわたって正
反射を抑制することである。もし入射する光エネルギー
を高次モードに制限し、検出器に入射する光エネルギー
を開口絞りで低次モードに制限すれば、光は、反射計の
軸線と反射体の法線間の角度がゼロでないときだけ検出
器に入射するはずである。第5a図において、光源70
は、レンズ72を通してファイバー74の端面に光を投
射する。ファイバー74を通過して戻ってきた反射光は
、レンズ76によって開口絞り78を介して検出器80
の上に投射される。開口絞り78は、第2a図に示した
開口絞り20と同じものであり、検出器に入射する光エ
ネルギーを低次モードに制限する。第5a図かられかる
ように、光は、ファイバー74の末端から円錐84の状
態で出射するが、ミラー(図示せず)で反射され、ファ
イバー74を透過して戻ってきたとき、検出器80は、
ファイバーの端面82に入射した受光円錐86内の光の
みを見る。第5b図は、ミラー90が光軸に対して角度
αだけ傾いている場合に、検出器が見る光線88を示す
。 第5C図は、検出器の信号を、レンズおよびファイ
バーの軸線とミラーの法線間の角度の関数として示す。
起と検出の両方を同時に制御することができる。その利
用の1つは、第5a図、第5b図、および第5C図に示
すように、法線のまわりの一定の角度範囲にわたって正
反射を抑制することである。もし入射する光エネルギー
を高次モードに制限し、検出器に入射する光エネルギー
を開口絞りで低次モードに制限すれば、光は、反射計の
軸線と反射体の法線間の角度がゼロでないときだけ検出
器に入射するはずである。第5a図において、光源70
は、レンズ72を通してファイバー74の端面に光を投
射する。ファイバー74を通過して戻ってきた反射光は
、レンズ76によって開口絞り78を介して検出器80
の上に投射される。開口絞り78は、第2a図に示した
開口絞り20と同じものであり、検出器に入射する光エ
ネルギーを低次モードに制限する。第5a図かられかる
ように、光は、ファイバー74の末端から円錐84の状
態で出射するが、ミラー(図示せず)で反射され、ファ
イバー74を透過して戻ってきたとき、検出器80は、
ファイバーの端面82に入射した受光円錐86内の光の
みを見る。第5b図は、ミラー90が光軸に対して角度
αだけ傾いている場合に、検出器が見る光線88を示す
。 第5C図は、検出器の信号を、レンズおよびファイ
バーの軸線とミラーの法線間の角度の関数として示す。
マクベス式濃度計に匹敵する反射計の原理を用いて上記
の効果を達成する実際の方法を第6図に示す。光源92
は、平行ビームを作るレンズ96の上に光を投射する。
の効果を達成する実際の方法を第6図に示す。光源92
は、平行ビームを作るレンズ96の上に光を投射する。
ビーム98の一部分は、完全絞り100によって阻止さ
れ、残り光線102がビーム・スプリッタ104に導か
れる。光線102は、ビーム、スプリッタ104によっ
てレンズ106へ反射され、マルチモード光ファイバー
110の端面]08に集束され、ファイバーに送り込ま
れる。光エネルギーは、マルチモード光ファイバー11
0の末端112から照明円錐114の状態でレンズ11
6へ投射され、 正反射体118の上に集束される。光
エネルギーは、面法線と光軸間の角度αだけ傾いている
正反射体118から反射され、マルチモード光ファイバ
ー110を透過してレンズ106へ戻り、ビーム・スプ
リッタ104を透過し、開口絞り122を通ってレンズ
124に入り、検出器126の上に集束される。αを変
化させると、光は、反射されて、すべてのファイバー・
モードになるが、受光円錐120内に反射された光だけ
が検出器に入射する。グラフ127は、光軸に対する正
反射体の法線の角度の関数として、検出器光束を示す。
れ、残り光線102がビーム・スプリッタ104に導か
れる。光線102は、ビーム、スプリッタ104によっ
てレンズ106へ反射され、マルチモード光ファイバー
110の端面]08に集束され、ファイバーに送り込ま
れる。光エネルギーは、マルチモード光ファイバー11
0の末端112から照明円錐114の状態でレンズ11
6へ投射され、 正反射体118の上に集束される。光
エネルギーは、面法線と光軸間の角度αだけ傾いている
正反射体118から反射され、マルチモード光ファイバ
ー110を透過してレンズ106へ戻り、ビーム・スプ
リッタ104を透過し、開口絞り122を通ってレンズ
124に入り、検出器126の上に集束される。αを変
化させると、光は、反射されて、すべてのファイバー・
モードになるが、受光円錐120内に反射された光だけ
が検出器に入射する。グラフ127は、光軸に対する正
反射体の法線の角度の関数として、検出器光束を示す。
第7図に、透明陽画検出器として、また赤外線濃度計に
匹敵する反射計として使用できる光学装置を示す。この
装置では、花弁形絞り128を入射ビーム内に設置し、
小開口絞り130を検出ビーム内に設置しである。この
結果、正反射は、一定の角度範囲にわたって角度に影響
されない。グラフ132は、図示の絞りを設置したとき
検出器に入射した正反射光の強度(実線)および絞りを
除いたとき検出器に入射した正反射光の強度(点線)を
角度の関数として示す。
匹敵する反射計として使用できる光学装置を示す。この
装置では、花弁形絞り128を入射ビーム内に設置し、
小開口絞り130を検出ビーム内に設置しである。この
結果、正反射は、一定の角度範囲にわたって角度に影響
されない。グラフ132は、図示の絞りを設置したとき
検出器に入射した正反射光の強度(実線)および絞りを
除いたとき検出器に入射した正反射光の強度(点線)を
角度の関数として示す。
第8a図、第8b図および第8C図は、マクベス式濃度
計に匹敵する反射計を示す。前と同様に、光源92は、
光線94をレンズ96に投射する。レンズ96とビーム
・スプリッタ104の間に設置された絞り100の外側
を通過した光線102は、ビーム・スプリッタ104に
よって反射され、レンズ106によってマルチモード光
ファイバー110に送り込まれる。
計に匹敵する反射計を示す。前と同様に、光源92は、
光線94をレンズ96に投射する。レンズ96とビーム
・スプリッタ104の間に設置された絞り100の外側
を通過した光線102は、ビーム・スプリッタ104に
よって反射され、レンズ106によってマルチモード光
ファイバー110に送り込まれる。
光線は、参照番号114で示すようにマルチモード光フ
ァイバー110の末端112から出射される。これらの
光線は、レンズ116で感光体または紙138の上に集
束される。検出器受光円錐140内に反射された光線は
、レンズ116によってマルチモード光ファイバー11
0に送り込まれ、ファイバー110を通過してレンズ1
06へ戻される。レンズ106によって平行にされた光
線141は、ビーム・スプリッタ104を透過して、開
口絞り122を通り、集光レンズ124によって検出器
126の上に集束される。明確にするため、検出器円錐
内j1140の外側の反射光は、省略しである。図示の
ように、入射放射によってファイバー内に高次モードだ
けが励起され、感光体に入射する放射は、円錐内にある
。垂直入射放射は存在しない。
ァイバー110の末端112から出射される。これらの
光線は、レンズ116で感光体または紙138の上に集
束される。検出器受光円錐140内に反射された光線は
、レンズ116によってマルチモード光ファイバー11
0に送り込まれ、ファイバー110を通過してレンズ1
06へ戻される。レンズ106によって平行にされた光
線141は、ビーム・スプリッタ104を透過して、開
口絞り122を通り、集光レンズ124によって検出器
126の上に集束される。明確にするため、検出器円錐
内j1140の外側の反射光は、省略しである。図示の
ように、入射放射によってファイバー内に高次モードだ
けが励起され、感光体に入射する放射は、円錐内にある
。垂直入射放射は存在しない。
正反射は、第6図に示すように、感光体または紙の法線
が光軸に対しθ/2の角度となすときだけ、生じる。他
方、トナーは、正反射体てなく、拡散反射体であり、そ
の反射率は小さいけれども、光は図示のように反射され
る。一部の光は、検出器円錐内に反射され、最終的に検
出器の上に集束される。第8b図は、恣光体上のトナー
パッチ142によって反射された検出器光束を時間の関
数として示す。第8c図は、紙上のトナーバッチによっ
て反射された検出器光束を時間の関数として示す。
が光軸に対しθ/2の角度となすときだけ、生じる。他
方、トナーは、正反射体てなく、拡散反射体であり、そ
の反射率は小さいけれども、光は図示のように反射され
る。一部の光は、検出器円錐内に反射され、最終的に検
出器の上に集束される。第8b図は、恣光体上のトナー
パッチ142によって反射された検出器光束を時間の関
数として示す。第8c図は、紙上のトナーバッチによっ
て反射された検出器光束を時間の関数として示す。
紙は、拡散反射体で、トナーより反射率か大きいので、
トナーバッチによって光が反射されたとき、検出器に達
する反射エネルギーは少ない。ファイバーの端面108
,112やレンズ表面から反射される光は、検出器に達
しないことに留意されたい。
トナーバッチによって光が反射されたとき、検出器に達
する反射エネルギーは少ない。ファイバーの端面108
,112やレンズ表面から反射される光は、検出器に達
しないことに留意されたい。
第9a図および第9b図は、向きが連続的に変化する正
反射面に使用できる、赤外線濃度計に匹敵する反射計を
示す。第9a図に示すように、感光体138によって正
反射される光は、感光体表面上のトナー142によって
減衰される。正反射光の強度は、感光体の角フラッタ−
の点線で示す範囲にわたって一定であることが(トナー
が存在しないとき)望ましい。これは、入射照明通路に
花弁形絞り128を使用し、検出ビーム通路に小径開口
絞り122を使用し、ファイバーのモード分布を調整す
ることによって達成される。明確にするため、ここでも
検出器受光円錐の外側の反射光は、省略しである。第9
b図は、感光体で反射された検出器光束を時間の関数と
して示す。レベルXは、感光体のフラッタ−に影響され
ない正反射レベルの基線である。
反射面に使用できる、赤外線濃度計に匹敵する反射計を
示す。第9a図に示すように、感光体138によって正
反射される光は、感光体表面上のトナー142によって
減衰される。正反射光の強度は、感光体の角フラッタ−
の点線で示す範囲にわたって一定であることが(トナー
が存在しないとき)望ましい。これは、入射照明通路に
花弁形絞り128を使用し、検出ビーム通路に小径開口
絞り122を使用し、ファイバーのモード分布を調整す
ることによって達成される。明確にするため、ここでも
検出器受光円錐の外側の反射光は、省略しである。第9
b図は、感光体で反射された検出器光束を時間の関数と
して示す。レベルXは、感光体のフラッタ−に影響され
ない正反射レベルの基線である。
第10a図および第10b図は、第9図に示した光学装
置を透明陽画検出器として使用する場合を示す。第10
a図は、第9a図の光学装置の一部と、透明陽画144
と、感光体138に代わる非反射面または孔146を示
す。第10b図は、透明陽画に対する検出器光束を時間
の関数として示す。
置を透明陽画検出器として使用する場合を示す。第10
a図は、第9a図の光学装置の一部と、透明陽画144
と、感光体138に代わる非反射面または孔146を示
す。第10b図は、透明陽画に対する検出器光束を時間
の関数として示す。
入射ビーム内に完全絞りまたは花弁形絞りを配置し、反
射ビーム、すなわち検出ビーム内に開口絞りを配置した
場合について発明を説明したが、完全絞りと開口絞りと
を置き換えても同一効果が得られることは明らかである
。
射ビーム、すなわち検出ビーム内に開口絞りを配置した
場合について発明を説明したが、完全絞りと開口絞りと
を置き換えても同一効果が得られることは明らかである
。
現時点で本発明の好ましい実施例と考えられるものを例
示し説明したが、おそらくこの分野の専門家は数多くの
変更および修正を思い浮かべるであろうと思われる。し
たがって、特許請求の範囲には、本発明の真の精神と広
義の範囲に入ると思われるすべての変更および修正が包
含されているものとする。
示し説明したが、おそらくこの分野の専門家は数多くの
変更および修正を思い浮かべるであろうと思われる。し
たがって、特許請求の範囲には、本発明の真の精神と広
義の範囲に入ると思われるすべての変更および修正が包
含されているものとする。
第1図は、光ファイバーを軸ずれ照明した場合を示す略
図、 第2a図〜第2d図は、平行にされた光ビーム内に完全
絞りまたは開口絞りを設置して、どのようにしてモード
を選択的に励起することができるかを示す略図、 第3図は、絞りが存在しない場合の光の強度を示す略図
、 第4図は、開口絞りを使用して、検出器に対する入射光
の受光角を制御する方法を示す略図、第5a図〜第5c
図は、一定の角度範囲にわたって正反射を抑制する方法
を示す略図、第6図は、第5a図および第5b図の装置
を実施する場合を示す略図、 第7図は、本発明の反射計を透明陽画検出器として使用
する場合の略図、 第8a図〜第8c図は、本発明による反射計の別の実施
例の略図、 第9a図E −j、 f’第9b図は、感光体ベルト上
の現像されたパッチを測定する本発明による反射計の別
の実施例の略図、 第10a図げ\)し第10(図は、第9a図および第9
b図の実施例を透明陽画検出器として使用する場合の略
図である。 符号の説明 12・・・マルチモード光ファイバー、13・・・端面
、 14・・・細いビーム、16・・・末端
、 18・・・円錐、20・・・開口絞り、
22・・・平行光線、24・・・平行光線の一
部分、26・・・レンズ、28・・・光ファイバー、
3o・・・末端、32・・・低次モードの光線、34
・・・グラフ、36・・・完全絞り、 38・・
平行光線のタド側部分、40・・・高次モードの光線、
42・・・グラフ、44・・・環状開口絞り、 46
・・・平行光線の環状部分、48・・・グラフ、
5o・・・花弁形絞り、52・・・平行光線の一部
分、54.56・・・グラフ、58・・・光線、
60・・・光ファイバー、62・・・レンズ、
63・・・低次モードの光線、64・・・レン
ズ、 66・・・検出器、70・・・光源、
72・・・レンズ、74・・・光ファイバー
、 76・・・レンズ、78・・・開口絞り、
80・・・検出器、82・・・末端、 8
4・・・円錐、86・・・受光円錐、 88・・
・光線、90・・・ミラー、 92・・・光
源、94・・・光線、 96・・・レンズ、
98・・・光線の一部分、 100・・・完全絞り、
102・・・光線の残部分、 104・・・ビーム・ス
プリッタ、106・・・レンズ、 108・・・
端面、110・・・マルチモード光ファイバー、112
・・・末端、 114・・・照明円錐、116
・・・レンズ、 118・・・正反射体、120
・・・検出円錐、 122・・・開口絞り、124
・・・レンズ、 126・・・検出器、127・
・・グラフ、 128・・・花弁形絞り、130
・・・小開口絞り、 132・・・グラフ、138・
・・感光体、 140・・・検出器受光円錐、1
41・・・光線、 142・・・トナーバッチ
、144・・・透明陽画、 146・・・孔。 FIG、5b 自 度 (度) FIG、5c FIG、6 斗黄出器光朱 FIG、7 FIG、8σ 語間 → FIG、 9b FIG、10σ
図、 第2a図〜第2d図は、平行にされた光ビーム内に完全
絞りまたは開口絞りを設置して、どのようにしてモード
を選択的に励起することができるかを示す略図、 第3図は、絞りが存在しない場合の光の強度を示す略図
、 第4図は、開口絞りを使用して、検出器に対する入射光
の受光角を制御する方法を示す略図、第5a図〜第5c
図は、一定の角度範囲にわたって正反射を抑制する方法
を示す略図、第6図は、第5a図および第5b図の装置
を実施する場合を示す略図、 第7図は、本発明の反射計を透明陽画検出器として使用
する場合の略図、 第8a図〜第8c図は、本発明による反射計の別の実施
例の略図、 第9a図E −j、 f’第9b図は、感光体ベルト上
の現像されたパッチを測定する本発明による反射計の別
の実施例の略図、 第10a図げ\)し第10(図は、第9a図および第9
b図の実施例を透明陽画検出器として使用する場合の略
図である。 符号の説明 12・・・マルチモード光ファイバー、13・・・端面
、 14・・・細いビーム、16・・・末端
、 18・・・円錐、20・・・開口絞り、
22・・・平行光線、24・・・平行光線の一
部分、26・・・レンズ、28・・・光ファイバー、
3o・・・末端、32・・・低次モードの光線、34
・・・グラフ、36・・・完全絞り、 38・・
平行光線のタド側部分、40・・・高次モードの光線、
42・・・グラフ、44・・・環状開口絞り、 46
・・・平行光線の環状部分、48・・・グラフ、
5o・・・花弁形絞り、52・・・平行光線の一部
分、54.56・・・グラフ、58・・・光線、
60・・・光ファイバー、62・・・レンズ、
63・・・低次モードの光線、64・・・レン
ズ、 66・・・検出器、70・・・光源、
72・・・レンズ、74・・・光ファイバー
、 76・・・レンズ、78・・・開口絞り、
80・・・検出器、82・・・末端、 8
4・・・円錐、86・・・受光円錐、 88・・
・光線、90・・・ミラー、 92・・・光
源、94・・・光線、 96・・・レンズ、
98・・・光線の一部分、 100・・・完全絞り、
102・・・光線の残部分、 104・・・ビーム・ス
プリッタ、106・・・レンズ、 108・・・
端面、110・・・マルチモード光ファイバー、112
・・・末端、 114・・・照明円錐、116
・・・レンズ、 118・・・正反射体、120
・・・検出円錐、 122・・・開口絞り、124
・・・レンズ、 126・・・検出器、127・
・・グラフ、 128・・・花弁形絞り、130
・・・小開口絞り、 132・・・グラフ、138・
・・感光体、 140・・・検出器受光円錐、1
41・・・光線、 142・・・トナーバッチ
、144・・・透明陽画、 146・・・孔。 FIG、5b 自 度 (度) FIG、5c FIG、6 斗黄出器光朱 FIG、7 FIG、8σ 語間 → FIG、 9b FIG、10σ
Claims (21)
- (1)光源、検出器、マルチモード光ファイバー、およ
びビーム・スプリッタを備え、一定の角度範囲にわたっ
て正反射を抑制する単一ファイバー反射計であって、 光源と、高次モードの光線を反射するビーム・スプリッ
タとの間に設置された第1絞り、 高次モードの光線をマルチモード光ファイバーの上に集
束する第1レンズ、 マルチモード光ファイバーから出射した高次モードの光
線を反射して光ファイバーを通して第1レンズへ送り戻
す正反射体、 ビーム・スプリッタと検出器との間に設置され、前記第
1レンズにより集束されビーム・スプリッタを透過した
高次モードの光線を阻止する開口絞り、および 前記開口絞りの近くに設置され、前記開口絞りを出た光
線を検出器の上に集束する第2レンズ、 を備えていることを特徴とする反射計。 - (2)前記第1絞りは、環状開口絞りであることを特徴
とする特許請求の範囲第1項記載の反射計。 - (3)前記第1絞りは、花弁形であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の反射計。 - (4)マルチモード光ファイバーの端面と正反射体との
間に設置され、マルチモード光ファイバーから出射した
光線を反射体の上に集束させ、反射体から反射された光
線をマルチモード光ファイバーへ送り戻す第3レンズを
備えていることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の反射計。 - (5)前記開口絞りは、高次モードの光線を阻止し、低
次モードの光線を第2レンズへ通すことを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の反射計。 - (6)前記正反射体は、感光面であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の反射計。 - (7)前記正反射体は、透明陽画であることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の反射計。 - (8)光源、検出器、マルチモード光ファイバー、およ
びビーム・スプリッタを備え、一定の角度範囲にわたっ
て正反射を抑制する単一ファイバー反射計であって、 光源と、高次モードの光線を反射するビーム・スプリッ
タとの間に設置された花弁形絞り、高次モードの光線を
マルチモード光ファイバーの上に集束する第1レンズ、 正反射体、 マルチモード光ファイバーの端面と正反射体との間に設
置され、光ファイバーから出射した高次モードの光線を
正反射体の上に集束し、正反射体から反射された光線を
マルチモード光ファイバーへ送り戻す第2レンズ、 ビーム・スプリッタと検出器との間に設置され、前記第
1レンズによって集束されビーム・スプリッタを透過し
た高次モードの光線を阻止する開口絞り、および 前記開口絞りの近くに設置され、正反射体のフラッター
を補償するため前記開口絞りを出た光線を検出器の上に
集束する第3レンズ、 を備えていることを特徴とする反射計。 - (9)光源、検出器、およびマルチモード光ファイバー
を備え、一定の角度範囲にわたって正反射を抑制する単
一ファイバー反射計であって、光源とマルチモード光フ
ァイバーとの間に設置された第1絞り、 高次モードの光線をマルチモード光ファイバーの上に集
束する第1レンズ、 マルチモード光ファイバーから出射した高次モードの光
線を反射して光ファイバーを通して第1レンズへ送り戻
す正反射体、 マルチモード光ファイバーと検出器との間に設置され、
前記第1レンズで集束された高次モードの光線を阻止す
る第2絞り、および 前記第2絞りの近くに設置され、前記第2絞りを出た光
線を検出器の上に集束する第2レンズ、 を備えていることを特徴とする反射計。 - (10)前記第1絞りは、円柱形であることを特徴とす
る特許請求の範囲第9項記載の反射計。 - (11)前記第1絞りは、花弁形であることを特徴とす
る特許請求の範囲第9項記載の反射計。 - (12)前記正反射体は、感光面であることを特徴とす
る特許請求の範囲第9項記載の反射計。 - (13)前記正反射体は、透明陽画であることを特徴と
する特許請求の範囲第9項記載の反射計。 - (14)光源、検出器、マルチモード光ファイバー、お
よびビーム・スプリッタを備え、一定の角度範囲にわた
って正反射を抑制する単一ファイバー反射計であって、 光源と、高次モードの光線を反射するビーム・スプリッ
タとの間に設置された開口絞り、 高次モードの光線をマルチモード光ファイバーの上に集
束する第1レンズ、 マルチモード光ファイバーから出射した高次モードの光
線を反射して光ファイバーを通して第1レンズへ送り戻
す正反射体、 ビーム・スプリッタと検出器との間に設置され、前記第
1レンズにより集束されてビーム・スプリッタを通過し
た高次モードの光線を阻止する絞り、および 前記絞りの近くに設置され、前記絞りを出た光線を検出
器の上に集束する第2レンズ、 を備えていることを特徴とする反射計。 - (15)前記絞りは、円柱形であることを特徴とする特
許請求の範囲第14項記載の反射計。 - (16)前記絞りは、花弁形であることを特徴とする特
許請求の範囲第14項記載の反射計。 - (17)マルチモード光ファイバーの端面と正反射体と
の間に設置され、マルチモード光ファイバーから出射し
た光線を正反射体の上に集束させ、正反射体から反射さ
れた光線をマルチモード光ファイバーへ送り戻すための
第3レンズを備えていることを特徴とする特許請求の範
囲第14項記載の反射計。 - (18)前記絞りは、高次モードの光線を阻止し、低次
モードの光線を第2レンズへ通すことを特徴とする特許
請求の範囲第14項記載の反射計。 - (19)前記正反射体は、感光面であることを特徴とす
る特許請求の範囲第14項記載の反射計。 - (20)前記正反射体は、透明陽画であることを特徴と
する特許請求の範囲第14項記載の反射計。 - (21)光源、検出器、マルチモード光ファイバー、お
よびビーム・スプリッタを備え、一定の角度範囲にわた
って正反射を抑制する単一ファイバー反射計であって、 光源と、高次モードの光線を反射するビーム・スプリッ
タとの間に設置された開口絞り、 高次モードの光線をマルチモード光ファイバーの上に集
束する第1レンズ、 正反射体、 マルチモード光ファイバーの端面と正反射体との間に設
置され、光ファイバーから出射した高次モードの光線を
正反射体の上に集束し、正反射体から反射された光線を
ファイバーへ送り戻す第2レンズ、 ビーム・スプリッタと検出器との間に設置され、前記第
1レンズにより集束されビーム・スプリッタを通過した
高次モードの光線を阻止する花弁形絞り、および 前記花弁形絞りの近くに設置され、正反射体のフラッタ
ーを補償するため前記花弁形絞りを出た光線を検出器の
上に集束する第3レンズ、を備えていることを特徴とす
る反射計。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US88414286A | 1986-07-10 | 1986-07-10 | |
| US884142 | 1986-07-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6327734A true JPS6327734A (ja) | 1988-02-05 |
Family
ID=25384042
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62166758A Pending JPS6327734A (ja) | 1986-07-10 | 1987-07-03 | 単一ファイバ−反射計 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6327734A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503724A (ja) * | 2004-06-17 | 2008-02-07 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシー | 同軸拡散反射読取ヘッド |
| JP2010025558A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Topcon Corp | 測定用光学系 |
-
1987
- 1987-07-03 JP JP62166758A patent/JPS6327734A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008503724A (ja) * | 2004-06-17 | 2008-02-07 | バイエル・ヘルスケア・エルエルシー | 同軸拡散反射読取ヘッド |
| US7952716B2 (en) | 2004-06-17 | 2011-05-31 | Bayer Healthcare Llc | Coaxial diffuse reflectance read head |
| JP2010025558A (ja) * | 2008-07-15 | 2010-02-04 | Topcon Corp | 測定用光学系 |
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