JP2004233271A - 光学的測定装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】テストピースに設けられた穴を用いて、照射する光の光軸のずれを検出し、簡便に精度良く校正を行うことのできる光学的測定装置を提供する。
【解決手段】光学的測定装置を、半導体レーザ１より出射された光を反射させるビームスプリッタと、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子と、ビームスプリッタ４を透過した光を、測定領域８に配置した穴３１に導く集光レンズ７と、穴３１からの反射散乱光１０を受光する受光素子１２と、穴３１からの透過散乱光１１を受光する受光素子１３と、受光素子６の出力、および受光素子１２あるいは受光素子１３の出力より吸光度を算出する減算器１４と、減算器１４が出力する吸光度の、光軸が正規の位置である場合の吸光度に対する差に基づいて、光軸が正規の位置となるよう校正する校正制御部１５と、を有するものとした。
【選択図】 図１
【解決手段】光学的測定装置を、半導体レーザ１より出射された光を反射させるビームスプリッタと、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子と、ビームスプリッタ４を透過した光を、測定領域８に配置した穴３１に導く集光レンズ７と、穴３１からの反射散乱光１０を受光する受光素子１２と、穴３１からの透過散乱光１１を受光する受光素子１３と、受光素子６の出力、および受光素子１２あるいは受光素子１３の出力より吸光度を算出する減算器１４と、減算器１４が出力する吸光度の、光軸が正規の位置である場合の吸光度に対する差に基づいて、光軸が正規の位置となるよう校正する校正制御部１５と、を有するものとした。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片の濃度を測定する光学的測定装置に関し、特に、テストピースに設けられた穴を用いて、照射するビームの光軸のずれを検出し、校正を行う光学的測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、色により濃度を示す試験片に光を照射し、試験片からの透過光あるいは反射光を検出して吸光度を算出し、該吸光度より濃度を読み取っていた。
以下に、従来の、吸光度を用いて濃度を測定する光学的測定装置の構成について説明する。図１０は、従来の光学的測定装置の概略構成図である。
【０００３】
図１０において、１は光源となる半導体レーザ、２は、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ、４は、開口３を通過した光を反射させることにより光路を変更するビームスプリッタ、６は、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子、７は、ビームスプリッタ４を透過した光をテストピース７０に導く集光レンズ、１２は、テストピース７０からの反射散乱光１０を受光する受光素子、１３は、テストピース７０からの透過散乱光１１を受光する受光素子、１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と、受光素子１２あるいは受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算する減算器である。
【０００４】
ここで、テストピース７０には、吸光度が明確に認識されている特殊なフィルタあるいは色板からなる校正板７１が取り付けられている。この校正板７１は、光学的測定装置の校正を行う際に用いられるものであり、光学的測定装置の所定の位置に載置した際に半導体レーザ１の光が照射される測定領域に取り付けられている。また、この校正板７１の吸光度は、校正を行う前には、光学的測定装置が認識しているものである。
【０００５】
次に、従来の光学的測定装置において、校正を行う方法を説明する。
半導体レーザ１から出射された光は、コリメートレンズ２および開口３を介して、ビームスプリッタ４に入射される。ビームスプリッタ４を反射した光は、参照光５として受光素子６で受光される。一方、ビームスプリッタ４を透過した光は、集光レンズ７を介してテストピース７０に照射される。このテストピース７０からの反射散乱光１０は、受光素子１２で受光され、また、透過散乱光１１は、受光素子１３で受光される。そして、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１２の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。また、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算して、吸光度信号を出力する。
【０００６】
ここで、テストピース７０には校正板７１が取り付けられているため、減算器１４が出力する吸光度信号は、校正板７１の色を示した信号である。この光学的測定装置は、校正板７１の色を測定することにより取得した校正板７１の吸光度と、予め認識している校正板の吸光度とを比較し、校正を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、プログラムソフト・測定結果・測定パラメータを格納する記憶装置と、液体に浸すことで発色する試験片を架設する架設部と、光源から試験片に光を照射し、試験片からの反射光より、試験片の発色度合いを測定する測光部とを有し、該光源を、一つの波長に対して二つ以上の光源で構成するようにした濃度計もある。このような濃度計においては、各光源から反射基準板に光を照射してその反射光を測定し、同一波長の光源で、光量の値が同値となるような補正値をＣＰＵ部で各々の光源に対して算出し、試験片を測定する時に、この補正値を、各々の光源の測定値に対応させて用いることにより、光源の調整を自動化し、経年変化や、温度変化による光量の変動を自動的に校正するようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、測定用試験具を、測定しようとする項目の試験紙片と、試験紙片の測定値を補正するための白色標準部とを有するものとし、該測定用試験具からの反射光を測定する検出器を備えた測定部と、測定毎の測定用試験具および検出器の距離の変動によって生じる測定値の差を、白色標準部の測定値に基づいて補正する演算部と、を有する測定用試験具の検体成分分析装置もある。（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−９８６３１号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−１０５１９６号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−４００２２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザの光量は正確に制御されているため、光源にレーザを使用する光学的測定装置においては、光源劣化による光量変化の発生の可能性は非常に低い。従来の光学的測定装置における測定値の変動の要因は、主に照射光の光軸のずれである。この光軸のずれは、光学的測定装置に振動や衝撃が加わった時などに、光学部がずれることによって生じるものであり、光軸がずれると、照射光が測定領域に照射されなくなってしまう。
【００１３】
これに対して、フィルタや色板、反射基準板、白色標準部からの反射光のみに基づく校正は、色に関する測定値の異常を検出および校正するものであり、光学部の異常、すなわち、照射光の光軸のずれや、照射光のビーム径に関しては、検出素子の大きさにもよるが、十分に検査することができない。
【００１４】
また、従来の光学的測定装置の校正に用いる校正板は、特殊なフィルタや色板を利用しているため、高価なものとなっている。
本発明は、以上のような課題を解消するためになされたものであり、高価な校正板を用いることなく、安価なテストピースにより、測定装置の物理的位置の異常を簡便に、精度良く検出し、校正を行うことのできる光学的測定装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された穴を有するテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００１６】
請求項２に係る光学的測定装置は、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記光学的な校正は、上記照射光の、正規の光軸位置からのずれ量に基づいて行うもの、としたものである。
【００１７】
請求項３に係る光学的測定装置は、請求項１または請求項２に記載の光学的測定装置において、上記穴の穴径は、上記照射光のビーム径に対して、０〜３０％減少させた大きさである、としたものである。
【００１８】
請求項４に係る光学的測定装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記穴の側面を傾斜させたもの、としたものである。
【００１９】
請求項５に係る光学的測定装置は、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記穴を、該穴の断面が２段以上の段を有する形状としたものである。
【００２０】
請求項６に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、底面を斜面とした穴が、あらかじめ精度良く形成されているテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２１】
請求項７に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された複数の穴を有するテストピースを用い、上記複数の穴に照射光を照射したときの透過光または反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の補正値の算出および光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２２】
請求項８に係る光学的測定装置は、請求項７に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴を、走査方向およびその垂直方向に等間隔でずらせて配置したものである。
【００２３】
請求項９に係る光学的測定装置は、請求項７または請求項８に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴の位置情報と、上記各穴に照射光を照射し走査したときの透過光あるいは反射光の強弱とに基づいて、上記照射光の、正規の光軸位置に対するずれ量を算出するもの、としたものである。
【００２４】
請求項１０に係る光学的測定装置は、試験片を保持した保持具を装置に挿入し、上記試験片に照射光を照射し、上記試験片上で照射光を走査させて、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記保持具を、あらかじめ精度良く形成された穴を有するものとし、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２５】
請求項１１に係る光学的測定装置は、請求項１０に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴は、上記保持具に、上記試験片の保持位置を避けて形成され、上記光学的測定装置は、試験片の濃度を測定する前に、上記穴に照射光を照射し、その透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２６】
請求項１２に係る光学的測定装置は、請求項１０または請求項１１に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴を、上記保持された試験片に試料を点着する位置とは反対側に設けたもの、としたものである。
【００２７】
請求項１３に係る光学的測定装置は、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記保持具は、上記穴を保護する機構を、さらに備えたもの、としたものである。
【００２８】
請求項１４に係る光学的測定装置は、請求項１、請求項７、請求項１０のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、所定のテストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の初期値を記憶しており、該テストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の、上記初期値からの変化量に基づいて校正を行うもの、としたものである。
【００２９】
請求項１５に係る光学的測定装置は、請求項１４に記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光と、上記初期値とから、穴の形状が、校正に用いることのできる形状であるか判断するもの、としたものである。
【００３０】
請求項１６に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記テストピースは、非測定時には上記穴を被覆し、測定時には該穴を露出させる、スライドするカバーを有するもの、としたものである。
【００３１】
請求項１７に係る光学的測定装置は、請求項１６に記載の光学的測定装置において、上記カバーの上記穴側の面に、上記穴を清掃する機構を、さらに設けたもの、としたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の請求項１〜６に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態１として、図１〜４を用いて説明する。
図１は、本実施の形態１における光学的測定装置の概略構成図である。
【００３３】
図１において、１は光源となる半導体レーザ、２は、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ、４は、開口３を通過した光を反射させることにより光路を変更するビームスプリッタ、６は、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子、７は、ビームスプリッタ４を透過した光を、測定対象物の測定領域８に導く集光レンズ、９は、測定対象物であるテストピース３０を、光の光路に対して垂直方向に移動可能に載置する載置台、１２は、テストピース３０からの反射散乱光１０を受光する受光素子、１３は、テストピース３０からの透過散乱光１１を受光する受光素子、１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と、受光素子１２あるいは受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算する減算器、１５は、減算器１４が出力する吸光度信号に基づいて光学的測定装置の校正を行う校正制御部、３１は、光学的測定装置の校正のためにテストピース３０に形成された穴である。
【００３４】
次に、以上のような構成の、本実施の形態１による光学的測定装置の動作について説明する。
半導体レーザ１から出射された光は、コリメートレンズ２および開口３を介して、ビームスプリッタ４に入射される。ビームスプリッタ４を反射した光は、参照光５として受光素子６で受光される。一方、ビームスプリッタ４を透過した光は、集光レンズ７を介してテストピース３０に照射される。このテストピース３０からの反射散乱光１０は、受光素子１２で受光され、また、透過散乱光１１は、受光素子１３で受光される。そして、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１２の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。また、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。
【００３５】
この光学的測定装置により濃度を測定する際には、テストピース３０の代わりに、色によって濃度を示す試験片（図示しない）を用いる。すなわち、試料を付着させた試験片を、載置台９に載置し、この試験片に対して半導体レーザ１より光を照射する。そして、ビームスプリッタ４を反射した参照光５をＬｏｇ変換した信号と、ビームスプリッタ４を透過し試験片に照射された光からの反射散乱光１０をＬｏｇ変換した信号と、を減算器１４により減算し、吸光度信号を得る。また、ビームスプリッタ４を反射した参照光５をＬｏｇ変換した信号と、ビームスプリッタ４を透過し試験片に照射された光の透過散乱光１１をＬｏｇ変換した信号と、を減算器１４により減算し、吸光度信号を得る。この吸光度信号が濃度を示す信号であり、光学的測定装置は、吸光度信号が意味する吸光度に基づいて、試料の濃度を判定する。また、濃度は、参照光５および反射散乱光１０より得た吸光度、あるいは、参照光５および透過散乱光１１より得た吸光度のいずれかによって、判定可能であるが、参照光５および反射散乱光１０より得た吸光度と、参照光５および透過散乱光１１より得た吸光度との両方より、判定してもよい。
【００３６】
次に、本実施の形態１による光学的測定装置の校正を行う方法を説明する。
テストピース３０には、穴３１が設けられており、光学的測定装置は、測定領域８に穴３１が位置するように、載置台９にテストピース３０を載置し、穴３１に光を照射して吸光度を測定し、その測定値に基づいて、光が測定領域８に照射されるよう光軸を校正する。
【００３７】
図２は、テストピース３０に光（以下、ビームＢと称すこともある）を照射する際の、ビームＢおよびビームＢの強度分布と、穴３１との位置関係を示す図であり、（ａ）は、照射したビームＢの光軸がずれていない場合（正規の位置）、（ｂ）は光軸がずれた場合を示している。
【００３８】
図２に示したように、テストピース３０の穴３１の穴径は、照射するビームＢのビーム径より小さくされている。この穴径は、照射するビームＢのビーム径に対して０〜３０％小さくするのが望ましい。また、ビームＢ被照射面の穴径を、その裏面の穴径より小さくすることにより、穴３１の側面（穴側面３２）を傾斜させている。
【００３９】
また、照射するビームＢの強度分布は略ガウス分布となっている。図２に示したビーム強度分布において、ハッチング部分が穴３１を通過するビームＢの強度を示し、残りの部分が反射するビームＢの強度を示している。
【００４０】
光学的測定装置の光軸が正規の位置である場合、図２（ａ）に示したように、ビームＢの照射位置と測定領域８とが一致するため、穴３１の中央に、ビームＢの最大強度となる部分が照射される。一方、光軸が正規の位置よりずれた場合、図２（ｂ）に示したように、ビームＢの照射位置と測定領域８とが一致しないため、穴３１を通過するビームＢの強度（強度分布のハッチング部分参照）が、光軸が正規の位置である場合より減少している。このように、光軸がずれることにより、テストピース３０を反射する反射散乱光１０の光量は増加し、穴３１を通過する透過散乱光１１の光量は減少する。校正制御部１５は、このような反射散乱光１０、透過散乱光１１の光量の増減を利用して校正を行う。
【００４１】
校正制御部１５は、穴径と、当該穴径の穴より得られる吸光度（以下、吸光度の絶対値と称す）とを、予め記憶している。そして、校正制御部１５は、穴３１に対して光を照射した時の反射散乱光１０を用いて得た吸光度と、記憶している吸光度の絶対値との差、あるいは、透過散乱光１１を用いて得た吸光度と、吸光度の絶対値との差、より得られる光軸ずれ量に基づいて、ビームＢが測定領域８に照射されるように載置台９を移動させ、光軸が正規の位置となるよう校正する。
【００４２】
また、ビームＢのビーム径が変化している場合も、反射散乱光１０および透過散乱光１１の光量が、ビーム径が変化していない場合より増減する。このことを利用して、校正制御部１５を、反射散乱光１０および透過散乱光１１の光量の増減に伴う吸光度の増減に基づいて、ビーム径が変化しているか否かをも、判定するようにしてもよい。
【００４３】
以上のように、本実施の形態１による光学的測定装置においては、テストピース３０に、穴３１を設け、半導体レーザ１より穴３１に光を照射して測定した吸光度の、光軸が正規の位置である場合に得られる吸光度に対する差に基づいて、光学的測定装置の校正を行うようにしたため、光学的測定装置の光軸を簡便に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００４４】
また、穴３１の側面（穴側面３２）を傾斜させたことにより、穴側面３２での光の乱反射がなくなるため、光量の変化を正しく測定することができる。
また、穴３１の穴径を、ビームＢのビーム径より０〜３０％小さくしたことにより、光軸がずれた際の、テストピース３０を反射する反射散乱光１０あるいは穴３１を通過する透過散乱光１１の光量の変化が大きくなるため、光量の変化を感度良く検出することがきる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、穴を、テストピース３０を貫通した穴３１としたが、反射散乱光１０のみを測定する場合は、貫通している穴でなくても良いため、図３にその断面を示したように、底面を有する穴３３としてもよい。穴底面部を斜面３４とすることにより、底面からの反射を防止することができる。
【００４６】
また、穴３５を、図４にその断面を示したように、校正に用いる校正用穴３６と、校正用穴３６を保護するために校正用穴の上下に形成された保護用穴３７とを有する２段穴としてもよい。保護用穴３７の穴径を、校正用穴３６の穴径より大きくしたことにより、例えば指Ｆでテストピース３０に触れた場合、保護用穴３７によって、指Ｆによる校正用穴３６への直接接触を防ぐことができるため、校正用穴３６の汚染や損傷を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
次に、本発明の請求項１４、１５に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態２として、図５を用いて説明する。
本実施の形態２による光学的測定装置は、校正制御部１５に、校正に用いるテストピース３０の穴３１より得られる吸光度の初期値を記憶させ、吸光度の初期値に基づいて光学的測定装置の校正を行うようにしたものである。
【００４８】
図５は、穴径が、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合の吸光度特性図である。図５に示したように、正規の光軸位置における吸光度（吸光度の初期値）は穴径が大きくなるに従って高くなる。ところが、テストピース３０に形成された穴３１の穴径には、製造時の誤差によるばらつきが生じることがある。したがって、吸光度の絶対値で校正を行うと、穴が精度よく形成されていない場合、校正の精度を低下させてしまう。
【００４９】
穴の精度に伴い校正の精度が変化することを防止するために、校正に用いるテストピース３０の穴３１より得られる吸光度の初期値を校正制御部１５に記憶させ、当該テストピースを用いて校正を行う。すなわち、当該テストピース３０に対して光を照射した時の反射散乱光１０を用いて得た吸光度と、記憶している吸光度の初期値との差、あるいは、透過散乱光１１を用いて得た吸光度と、吸光度の初期値との差、より得られる光軸ずれ量に基づいて、光が測定領域８に照射されるように載置台９を移動させ、光軸が正規の位置となるよう校正する。
【００５０】
このように、吸光度の初期値を用いて校正を行うことにより、テストピース３０の穴３１の精度の影響を受けることなく、精度よく光学的測定装置の校正を行うことができる。また、この吸光度の初期値より算出した穴径により、穴の形状を確認することができるため、校正に用いることのできないテストピースを検出することができる。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、本発明の請求項７〜９に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態３として、図６、図７を用いて説明する。
【００５２】
図６は、本実施の形態３における光学的測定装置の概略構成図、図７は、テストピースの穴の配置を示す概略図（ａ）、およびテストピースを走査して得られる吸光度特性を示した吸光度特性図（ｂ）である。なお、図６において、図１に示すものと同一または相当する部分には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００５３】
図６において、１６は、テストピース４０を載置する載置台である。この載置台１６は、吸光度を測定するときには、光路に垂直な走査方向に移動し、校正時には、走査方向および走査方向に垂直な方向に移動する。また、１７は、走査により取得した複数の吸光度に基づいて、光学的測定装置の校正を行う校正制御部である。
【００５４】
また、テストピース４０には、走査方向に距離Ｌ間隔、走査方向に垂直な方法に距離Ｍ間隔でずらせて、穴径Ｄの、穴４１、穴４２、穴４３が形成されている。ここで、間隔Ｌと穴径Ｄとは、Ｌ＞Ｄとなるようにされ、穴４１〜４３は、穴同士が交差しないように配置されている。
【００５５】
次に、以上のような構成の、本実施の形態３による光学的測定装置の校正方法を説明する。
光軸が正規の位置である場合、テストピース４０を載置した載置台１６を走査方向に移動させながら、吸光度を測定すると、走査距離に伴い、距離Ｌ間隔で、穴４１、穴４２、穴４３の順に、各穴により測定した吸光度が得られる。走査して得られた吸光度の例を、図７（ｂ）の吸光度特性図に示す。光軸が正規の位置である場合は、穴４２の中心と光軸の中心とが一致しているので、穴４２による測定値は、高い吸光度となる。一方、光軸が走査方向に対して垂直方向にずれた場合、光軸が正規の位置である場合と比較して、穴４２の吸光度は低下し、穴４１または穴４３のいずれかの吸光度が上昇、低下する。
【００５６】
校正制御部１７は、これら穴４１〜４３より得た吸光度の、相互の変化量に基づいて、光軸のずれた方向と距離とを計算する。そして、校正制御部１７は、算出値に基づいて、光軸が正規の位置となるように、載置台１６を走査方向および走査方向に垂直な方向に移動させて、光学的測定装置の校正を行う。また、校正制御部１７は、校正に用いるテストピース４０の穴４１〜４３より得られる吸光度の初期値を予め記憶し、その吸光度の初期値に基づいて光学的測定装置の校正を行うものであってもよい。
【００５７】
以上のように、本実施の形態３による光学的測定装置においては、テストピース４０に複数の穴４１〜４３を、走査方向に距離Ｌ間隔、走査方向に垂直な方向に距離Ｍ間隔でずらせて設け、テストピース４０を載置した載置台１６を所定距離間隔で移動させながら測定した複数の吸光度に基づいて、光学的測定装置の校正を行うようにしたので、光学的測定装置の光軸の校正の精度を向上させることができる。
【００５８】
（実施の形態４）
次に、本発明の請求項１０〜１３に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態４として、図８を用いて説明する。
図８は、本実施の形態４における光学的測定装置の概略構成図である。
【００５９】
図８において、５０は、光学的測定装置の校正のための穴５１を有し、試料５２の濃度を測定するための試験片５３を保持する保持具、５４は、穴５１を被覆するために穴５１の上に装着するカバーである。また、２１は、濃度を測定する測定機構を収納する筐体、２２は、保持具５０を挿入する挿入口である。
【００６０】
ここで、穴５１は、保持具５０に試験片５３を取り付けた際に、試験片５３と重ならない位置に形成されている。さらに、試料５２による穴５１への汚れを防ぐために、穴５１は、試料５２を点着する側とは反対側に設けられている。
【００６１】
また、筐体２１に収納した測定機構（図示しない）は、例えば、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ２、および開口３を通過した光を反射させるビームスプリッタ４、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子６、ビームスプリッタ４を透過した光を測定領域８に導く集光レンズ７、保持具５０を載置し、保持具５０の２箇所を測定領域８に供する載置台１８、測定対象物からの反射散乱光１０を受光する受光素子１２、測定対象物からの透過散乱光１１を受光する受光素子１３、受光素子６の出力と受光素子１２あるいは受光素子１３の出力とをＬｏｇ変換した信号を減算する減算器１４、減算器１４が出力する吸光度信号に基づいて光学的測定装置の校正を行う校正制御部１５、を有するものである。
【００６２】
載置台１８は、挿入口２２より保持具５０が挿入されると、これを載置するものである。この載置台１８は、保持具５０を載置すると、まず、穴５１を測定領域８に配置し、その後、試験片５３の試料５２が点着された部分を測定領域８に配置する。また、載置台１８は、校正制御部１５の出力に基づいて、光が測定領域８に照射されるように移動し、光軸を、正規の位置となるようにする。
【００６３】
次に、以上のような構成の、本実施の形態４による光学的測定装置の動作について説明する。
試験片５３が小さくて薄く、また液体の試料５２を使用するので汚れやすいため、試験片５３のみを載置台に載置して吸光度を測定するのが困難となるような場合、保持具５０に試験片５３を取り付けて測定を行う。試料５２が点着された試験片５３を取り付けた保持具５０が、筐体２１の挿入口２２より挿入されると、載置台１８は、この保持具５０を載置する。そして、載置台１８は、まず穴５１を測定領域８に配置する。測定領域８に供された穴５１に対して光が照射され、穴５１による吸光度が測定されると、校正制御部１５は、測定された吸光度に基づいて光軸ずれ量を算出し、光軸が正規の位置となるように載置台１８を移動させ、光学的測定装置の校正を行う。次に、載置台１８は、試験片５３の試料５２が点着された位置を、測定領域８に供する。すると、測定領域８に供された試料５２に対して光を照射して検出した吸光度に基づいて、濃度が測定される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態４による光学的測定装置においては、試験片５３を保持具５０に取り付けるようにしたことにより、小さい試験片、あるいは薄い試験片を用いて、濃度を測定することができるようになる。
【００６５】
また、穴５１を、保持具５０に装着した試験片５３と重ならない位置に設けたことにより、測定の際に校正と濃度の測定とを行うことができるようになるため、測定毎の校正が可能となり、測定の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また、試料５２を点着する側とは反対側に穴５１を設けたため、試料５２による穴５１の汚染を防ぐことができる。
また、保持具５０を、穴５１にカバー５４を装着可能なものとしたため、保持具５０にカバー５４を装着することにより、汚れや傷から穴５１を保護することができる。
【００６７】
（実施の形態５）
次に、本発明の請求項１６、請求項１７に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態５として、図９を用いて説明する。
図９は、本実施の形態５における光学的測定装置の概略構成図である。
【００６８】
図９において、６０は、光学的測定装置の校正のための穴６１を有するテストピース、６２は、穴６１を被覆するスライドカバー、６３は、テストピース６０を挿入口２２に挿入する際に、スライドカバー６２が挿入口２２より内部に入らないようにするための凸部、６４は、スライドカバー６２のテストピース６０側の面に設けられ、穴６１を清掃するブラシ、６５は、スライドカバーを支持し、テストピース６０を使用しないときに、スライドカバー６２を、穴６１を保護可能な位置に配置するバネである。また、２３は、実施の形態１による光学的測定装置を収納した筐体である。なお、実施の形態４による光学的測定装置の筐体２１に収納したものとは、載置台９が、テストピース６０の１箇所のみを測定領域８に供する点が異なっている。
【００６９】
次に、以上のような構成の、本実施の形態５による光学的測定装置の動作について説明する。
テストピース６０に設けられているスライドカバー６２は、テストピース６０を使用しないときには、バネ６５により押され、穴６１を保護している。
【００７０】
テストピース６０を、筐体２３の挿入口２２より挿入すると、スライドカバー６２の凸部６３が挿入口２２に押されて、スライドカバー６２が移動し、穴６１を露出させる。また、スライドカバー６２の移動と同時に、スライドカバー６２に設けられているブラシ６４は、穴６１を清掃する。
【００７１】
このようにして筐体２３に挿入されたテストピース６０の穴６１は、載置台９により測定領域８に供される。すると、校正制御部１５は、穴６１に光を照射して測定した吸光度に基づいて、光軸が正規の位置となるように光学的測定装置の校正を行う。
テストピース６０が筐体２３より取り出されると、バネ６５は、再びスライドカバー６２を、穴６１を保護可能な位置に配置する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態５による光学的測定装置においては、テストピース６０の穴６１を、開閉可能なスライドカバー６２で被覆するようにしたため、テストピース６０を使用しないときの、穴６１の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、スライドカバー６２にブラシ６４を設けたことにより、スライドカバー６２を開閉すると同時に穴６１を清掃することができるため、校正の精度および信頼性を、さらに向上させることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された穴を有するテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００７５】
本発明の請求項２による光学的測定装置によれば、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記光学的な校正は、上記照射光の、正規の光軸位置からのずれ量に基づいて行うもの、としたので、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００７６】
本発明の請求項３による光学的測定装置によれば、請求項１または請求項２に記載の光学的測定装置において、上記穴の穴径は、上記照射光のビーム径に対して、０〜３０％減少させた大きさとしたので、光軸がずれた際の、上記反射光あるいは透過光の光量の変化が大きくなるため、光量の変化を感度良く検出することができる。
【００７７】
本発明の請求項４による光学的測定装置によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記穴の側面を傾斜させたので、上記穴の側面での光の乱反射がなくなるため、上記反射光あるいは上記透過光の光量を正確に測定することができる。
【００７８】
本発明の請求項５による光学的測定装置によれば、請求項１に記載の濃度計において、上記穴を、該穴の断面が２段以上の段を有する形状としたので、例えば指で上記テストピースに触れた場合であっても、上記穴の、校正に用いる部分に対する直接接触を妨ぐことができるため、上記穴の、校正に用いる部分の汚染や損傷を防止することができる。このため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００７９】
本発明の請求項６による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、底面を斜面とした穴が、あらかじめ精度良く形成されているテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、上記反射光を用いて、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００８０】
本発明の請求項７による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された複数の穴を有するテストピースを用い、上記複数の穴に照射光を照射したときの透過光または反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の補正値の算出および光学的な校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００８１】
本発明の請求項８による光学的測定装置によれば、請求項７に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴を、走査方向およびその垂直方向に等間隔でずらせて配置したので、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００８２】
本発明の請求項９による光学的測定装置によれば、請求項７または請求項８に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴の位置情報と、上記各穴に照射光を照射し走査したときの透過光あるいは反射光の強弱とに基づいて、上記照射光の、正規の光軸位置に対するずれ量を算出するもの、としたので、該算出されたずれ量に基づいて、上記光学的測定装置の光軸を、容易に、精度良く、校正することができる。
【００８３】
本発明の請求項１０による光学的測定装置によれば、試験片を保持した保持具を装置に挿入し、上記試験片に照射光を照射し、上記試験片上で照射光を走査させて、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記保持具を、あらかじめ精度良く形成された穴を有するものとし、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、校正を行った直後に濃度を測定することができるため、濃度の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
本発明の請求項１１による光学的測定装置によれば、請求項１０に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴は、上記保持具に、上記試験片の保持位置を避けて形成され、上記光学的測定装置は、試験片の濃度を測定する前に、上記穴に照射光を照射し、その透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うものである、としたので、常に、校正を行った直後に濃度を測定することができるため、濃度の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
本発明の請求項１２による光学的測定装置によれば、請求項１０または請求項１１に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴を、上記保持された試験片に試料を点着する位置とは反対側に設けたもの、としたので、試験片に試料を点着する際に、試料により穴を汚染することを防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００８６】
本発明の請求項１３による光学的測定装置によれば、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記保持具は、上記穴を保護する機構を、さらに備えたもの、としたので、上記穴の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の請求項１４による光学的測定装置によれば、請求項１、請求項７、請求項１０のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、所定のテストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の初期値を記憶しており、該テストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の、上記初期値からの変化量に基づいて校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。
【００８８】
本発明の請求項１５による光学的測定装置によれば、請求項１４に記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光と、上記初期値とから、穴の形状が、校正に用いることのできる形状であるか判断するもの、としたので、校正に用いることのできない穴を有するテストピースを検出し、削除することにより、校正の精度を向上させることができる。
【００８９】
本発明の請求項１６による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記テストピースは、非測定時には上記穴を被覆し、測定時には該穴を露出させる、スライドするカバーを有するもの、としたので、上記テストピースを使用しないときの上記穴の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００９０】
本発明の請求項１７による光学的測定装置によれば、請求項１６に記載の光学的測定装置において、上記カバーの上記穴側の面に、上記穴を清掃する機構を、さらに設けたので、上記カバーを開閉すると同時に上記穴を清掃することができるため、校正の精度および信頼性を、さらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光学的測定装置の概略構成図である。
【図２】テストピースにビームを照射する際の、ビームおよびビームの強度分布と、穴との位置関係を示す図であり、光軸が正規の位置にある場合（ａ）、光軸がずれた場合（ｂ）、を示している。
【図３】本発明の実施の形態１における光学的測定装置が校正に用いる、底面を有する穴の断面を示す穴断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光学的測定装置が校正に用いる２段穴の断面を示す、穴断面図である。
【図５】穴径が、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合の吸光度特性を示した吸光度特性図である。
【図６】本発明の実施の形態３における光学的測定装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光学的測定装置が用いるテストピースの穴の配置を示す概略図（ａ）、およびテストピースを走査して得られる吸光度特性を示した吸光度特性図（ｂ）である。
【図８】本発明の実施の形態４における光学的測定装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５における光学的測定装置の概略構成図である
【図１０】従来の光学的測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメートレンズ
４ ビームスプリッタ
５ 参照光
６、１２、１３ 受光素子
７ 集光レンズ
８ 測定領域
９、１６、１８ 載置台
１０ 反射散乱光
１１ 透過散乱光
１４ 減算器
１５、１７ 校正制御部
Ｂ ビーム
３０、４０、６０、７０ テストピース
３１、３３、３５、４１、４２、４３、５１、６１ 穴
３２ 穴側面
３４ 斜面
３６ 校正用穴
３７ 保護用穴
５０ 保持具
５３ 試験片
２１、２３ 筐体
２２ 挿入口
６２ スライドカバー
６４ ブラシ
６５ バネ
【発明の属する技術分野】
本発明は、試験片の濃度を測定する光学的測定装置に関し、特に、テストピースに設けられた穴を用いて、照射するビームの光軸のずれを検出し、校正を行う光学的測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、色により濃度を示す試験片に光を照射し、試験片からの透過光あるいは反射光を検出して吸光度を算出し、該吸光度より濃度を読み取っていた。
以下に、従来の、吸光度を用いて濃度を測定する光学的測定装置の構成について説明する。図１０は、従来の光学的測定装置の概略構成図である。
【０００３】
図１０において、１は光源となる半導体レーザ、２は、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ、４は、開口３を通過した光を反射させることにより光路を変更するビームスプリッタ、６は、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子、７は、ビームスプリッタ４を透過した光をテストピース７０に導く集光レンズ、１２は、テストピース７０からの反射散乱光１０を受光する受光素子、１３は、テストピース７０からの透過散乱光１１を受光する受光素子、１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と、受光素子１２あるいは受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算する減算器である。
【０００４】
ここで、テストピース７０には、吸光度が明確に認識されている特殊なフィルタあるいは色板からなる校正板７１が取り付けられている。この校正板７１は、光学的測定装置の校正を行う際に用いられるものであり、光学的測定装置の所定の位置に載置した際に半導体レーザ１の光が照射される測定領域に取り付けられている。また、この校正板７１の吸光度は、校正を行う前には、光学的測定装置が認識しているものである。
【０００５】
次に、従来の光学的測定装置において、校正を行う方法を説明する。
半導体レーザ１から出射された光は、コリメートレンズ２および開口３を介して、ビームスプリッタ４に入射される。ビームスプリッタ４を反射した光は、参照光５として受光素子６で受光される。一方、ビームスプリッタ４を透過した光は、集光レンズ７を介してテストピース７０に照射される。このテストピース７０からの反射散乱光１０は、受光素子１２で受光され、また、透過散乱光１１は、受光素子１３で受光される。そして、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１２の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。また、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算して、吸光度信号を出力する。
【０００６】
ここで、テストピース７０には校正板７１が取り付けられているため、減算器１４が出力する吸光度信号は、校正板７１の色を示した信号である。この光学的測定装置は、校正板７１の色を測定することにより取得した校正板７１の吸光度と、予め認識している校正板の吸光度とを比較し、校正を行う（例えば特許文献１参照）。
【０００７】
また、データ処理および機構を制御するＣＰＵ部と、プログラムソフト・測定結果・測定パラメータを格納する記憶装置と、液体に浸すことで発色する試験片を架設する架設部と、光源から試験片に光を照射し、試験片からの反射光より、試験片の発色度合いを測定する測光部とを有し、該光源を、一つの波長に対して二つ以上の光源で構成するようにした濃度計もある。このような濃度計においては、各光源から反射基準板に光を照射してその反射光を測定し、同一波長の光源で、光量の値が同値となるような補正値をＣＰＵ部で各々の光源に対して算出し、試験片を測定する時に、この補正値を、各々の光源の測定値に対応させて用いることにより、光源の調整を自動化し、経年変化や、温度変化による光量の変動を自動的に校正するようにしている（例えば特許文献２参照）。
【０００８】
また、測定用試験具を、測定しようとする項目の試験紙片と、試験紙片の測定値を補正するための白色標準部とを有するものとし、該測定用試験具からの反射光を測定する検出器を備えた測定部と、測定毎の測定用試験具および検出器の距離の変動によって生じる測定値の差を、白色標準部の測定値に基づいて補正する演算部と、を有する測定用試験具の検体成分分析装置もある。（例えば特許文献３参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−９８６３１号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−１０５１９６号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−４００２２号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、レーザの光量は正確に制御されているため、光源にレーザを使用する光学的測定装置においては、光源劣化による光量変化の発生の可能性は非常に低い。従来の光学的測定装置における測定値の変動の要因は、主に照射光の光軸のずれである。この光軸のずれは、光学的測定装置に振動や衝撃が加わった時などに、光学部がずれることによって生じるものであり、光軸がずれると、照射光が測定領域に照射されなくなってしまう。
【００１３】
これに対して、フィルタや色板、反射基準板、白色標準部からの反射光のみに基づく校正は、色に関する測定値の異常を検出および校正するものであり、光学部の異常、すなわち、照射光の光軸のずれや、照射光のビーム径に関しては、検出素子の大きさにもよるが、十分に検査することができない。
【００１４】
また、従来の光学的測定装置の校正に用いる校正板は、特殊なフィルタや色板を利用しているため、高価なものとなっている。
本発明は、以上のような課題を解消するためになされたものであり、高価な校正板を用いることなく、安価なテストピースにより、測定装置の物理的位置の異常を簡便に、精度良く検出し、校正を行うことのできる光学的測定装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された穴を有するテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００１６】
請求項２に係る光学的測定装置は、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記光学的な校正は、上記照射光の、正規の光軸位置からのずれ量に基づいて行うもの、としたものである。
【００１７】
請求項３に係る光学的測定装置は、請求項１または請求項２に記載の光学的測定装置において、上記穴の穴径は、上記照射光のビーム径に対して、０〜３０％減少させた大きさである、としたものである。
【００１８】
請求項４に係る光学的測定装置は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記穴の側面を傾斜させたもの、としたものである。
【００１９】
請求項５に係る光学的測定装置は、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記穴を、該穴の断面が２段以上の段を有する形状としたものである。
【００２０】
請求項６に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、底面を斜面とした穴が、あらかじめ精度良く形成されているテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２１】
請求項７に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された複数の穴を有するテストピースを用い、上記複数の穴に照射光を照射したときの透過光または反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の補正値の算出および光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２２】
請求項８に係る光学的測定装置は、請求項７に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴を、走査方向およびその垂直方向に等間隔でずらせて配置したものである。
【００２３】
請求項９に係る光学的測定装置は、請求項７または請求項８に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴の位置情報と、上記各穴に照射光を照射し走査したときの透過光あるいは反射光の強弱とに基づいて、上記照射光の、正規の光軸位置に対するずれ量を算出するもの、としたものである。
【００２４】
請求項１０に係る光学的測定装置は、試験片を保持した保持具を装置に挿入し、上記試験片に照射光を照射し、上記試験片上で照射光を走査させて、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記保持具を、あらかじめ精度良く形成された穴を有するものとし、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２５】
請求項１１に係る光学的測定装置は、請求項１０に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴は、上記保持具に、上記試験片の保持位置を避けて形成され、上記光学的測定装置は、試験片の濃度を測定する前に、上記穴に照射光を照射し、その透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたものである。
【００２６】
請求項１２に係る光学的測定装置は、請求項１０または請求項１１に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴を、上記保持された試験片に試料を点着する位置とは反対側に設けたもの、としたものである。
【００２７】
請求項１３に係る光学的測定装置は、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記保持具は、上記穴を保護する機構を、さらに備えたもの、としたものである。
【００２８】
請求項１４に係る光学的測定装置は、請求項１、請求項７、請求項１０のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、所定のテストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の初期値を記憶しており、該テストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の、上記初期値からの変化量に基づいて校正を行うもの、としたものである。
【００２９】
請求項１５に係る光学的測定装置は、請求項１４に記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光と、上記初期値とから、穴の形状が、校正に用いることのできる形状であるか判断するもの、としたものである。
【００３０】
請求項１６に係る光学的測定装置は、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記テストピースは、非測定時には上記穴を被覆し、測定時には該穴を露出させる、スライドするカバーを有するもの、としたものである。
【００３１】
請求項１７に係る光学的測定装置は、請求項１６に記載の光学的測定装置において、上記カバーの上記穴側の面に、上記穴を清掃する機構を、さらに設けたもの、としたものである。
【００３２】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下に、本発明の請求項１〜６に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態１として、図１〜４を用いて説明する。
図１は、本実施の形態１における光学的測定装置の概略構成図である。
【００３３】
図１において、１は光源となる半導体レーザ、２は、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ、４は、開口３を通過した光を反射させることにより光路を変更するビームスプリッタ、６は、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子、７は、ビームスプリッタ４を透過した光を、測定対象物の測定領域８に導く集光レンズ、９は、測定対象物であるテストピース３０を、光の光路に対して垂直方向に移動可能に載置する載置台、１２は、テストピース３０からの反射散乱光１０を受光する受光素子、１３は、テストピース３０からの透過散乱光１１を受光する受光素子、１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と、受光素子１２あるいは受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算する減算器、１５は、減算器１４が出力する吸光度信号に基づいて光学的測定装置の校正を行う校正制御部、３１は、光学的測定装置の校正のためにテストピース３０に形成された穴である。
【００３４】
次に、以上のような構成の、本実施の形態１による光学的測定装置の動作について説明する。
半導体レーザ１から出射された光は、コリメートレンズ２および開口３を介して、ビームスプリッタ４に入射される。ビームスプリッタ４を反射した光は、参照光５として受光素子６で受光される。一方、ビームスプリッタ４を透過した光は、集光レンズ７を介してテストピース３０に照射される。このテストピース３０からの反射散乱光１０は、受光素子１２で受光され、また、透過散乱光１１は、受光素子１３で受光される。そして、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１２の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。また、減算器１４は、受光素子６の出力をＬｏｇ変換した信号と受光素子１３の出力をＬｏｇ変換した信号とを減算し、吸光度信号を出力する。
【００３５】
この光学的測定装置により濃度を測定する際には、テストピース３０の代わりに、色によって濃度を示す試験片（図示しない）を用いる。すなわち、試料を付着させた試験片を、載置台９に載置し、この試験片に対して半導体レーザ１より光を照射する。そして、ビームスプリッタ４を反射した参照光５をＬｏｇ変換した信号と、ビームスプリッタ４を透過し試験片に照射された光からの反射散乱光１０をＬｏｇ変換した信号と、を減算器１４により減算し、吸光度信号を得る。また、ビームスプリッタ４を反射した参照光５をＬｏｇ変換した信号と、ビームスプリッタ４を透過し試験片に照射された光の透過散乱光１１をＬｏｇ変換した信号と、を減算器１４により減算し、吸光度信号を得る。この吸光度信号が濃度を示す信号であり、光学的測定装置は、吸光度信号が意味する吸光度に基づいて、試料の濃度を判定する。また、濃度は、参照光５および反射散乱光１０より得た吸光度、あるいは、参照光５および透過散乱光１１より得た吸光度のいずれかによって、判定可能であるが、参照光５および反射散乱光１０より得た吸光度と、参照光５および透過散乱光１１より得た吸光度との両方より、判定してもよい。
【００３６】
次に、本実施の形態１による光学的測定装置の校正を行う方法を説明する。
テストピース３０には、穴３１が設けられており、光学的測定装置は、測定領域８に穴３１が位置するように、載置台９にテストピース３０を載置し、穴３１に光を照射して吸光度を測定し、その測定値に基づいて、光が測定領域８に照射されるよう光軸を校正する。
【００３７】
図２は、テストピース３０に光（以下、ビームＢと称すこともある）を照射する際の、ビームＢおよびビームＢの強度分布と、穴３１との位置関係を示す図であり、（ａ）は、照射したビームＢの光軸がずれていない場合（正規の位置）、（ｂ）は光軸がずれた場合を示している。
【００３８】
図２に示したように、テストピース３０の穴３１の穴径は、照射するビームＢのビーム径より小さくされている。この穴径は、照射するビームＢのビーム径に対して０〜３０％小さくするのが望ましい。また、ビームＢ被照射面の穴径を、その裏面の穴径より小さくすることにより、穴３１の側面（穴側面３２）を傾斜させている。
【００３９】
また、照射するビームＢの強度分布は略ガウス分布となっている。図２に示したビーム強度分布において、ハッチング部分が穴３１を通過するビームＢの強度を示し、残りの部分が反射するビームＢの強度を示している。
【００４０】
光学的測定装置の光軸が正規の位置である場合、図２（ａ）に示したように、ビームＢの照射位置と測定領域８とが一致するため、穴３１の中央に、ビームＢの最大強度となる部分が照射される。一方、光軸が正規の位置よりずれた場合、図２（ｂ）に示したように、ビームＢの照射位置と測定領域８とが一致しないため、穴３１を通過するビームＢの強度（強度分布のハッチング部分参照）が、光軸が正規の位置である場合より減少している。このように、光軸がずれることにより、テストピース３０を反射する反射散乱光１０の光量は増加し、穴３１を通過する透過散乱光１１の光量は減少する。校正制御部１５は、このような反射散乱光１０、透過散乱光１１の光量の増減を利用して校正を行う。
【００４１】
校正制御部１５は、穴径と、当該穴径の穴より得られる吸光度（以下、吸光度の絶対値と称す）とを、予め記憶している。そして、校正制御部１５は、穴３１に対して光を照射した時の反射散乱光１０を用いて得た吸光度と、記憶している吸光度の絶対値との差、あるいは、透過散乱光１１を用いて得た吸光度と、吸光度の絶対値との差、より得られる光軸ずれ量に基づいて、ビームＢが測定領域８に照射されるように載置台９を移動させ、光軸が正規の位置となるよう校正する。
【００４２】
また、ビームＢのビーム径が変化している場合も、反射散乱光１０および透過散乱光１１の光量が、ビーム径が変化していない場合より増減する。このことを利用して、校正制御部１５を、反射散乱光１０および透過散乱光１１の光量の増減に伴う吸光度の増減に基づいて、ビーム径が変化しているか否かをも、判定するようにしてもよい。
【００４３】
以上のように、本実施の形態１による光学的測定装置においては、テストピース３０に、穴３１を設け、半導体レーザ１より穴３１に光を照射して測定した吸光度の、光軸が正規の位置である場合に得られる吸光度に対する差に基づいて、光学的測定装置の校正を行うようにしたため、光学的測定装置の光軸を簡便に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００４４】
また、穴３１の側面（穴側面３２）を傾斜させたことにより、穴側面３２での光の乱反射がなくなるため、光量の変化を正しく測定することができる。
また、穴３１の穴径を、ビームＢのビーム径より０〜３０％小さくしたことにより、光軸がずれた際の、テストピース３０を反射する反射散乱光１０あるいは穴３１を通過する透過散乱光１１の光量の変化が大きくなるため、光量の変化を感度良く検出することがきる。
【００４５】
なお、本実施の形態１では、穴を、テストピース３０を貫通した穴３１としたが、反射散乱光１０のみを測定する場合は、貫通している穴でなくても良いため、図３にその断面を示したように、底面を有する穴３３としてもよい。穴底面部を斜面３４とすることにより、底面からの反射を防止することができる。
【００４６】
また、穴３５を、図４にその断面を示したように、校正に用いる校正用穴３６と、校正用穴３６を保護するために校正用穴の上下に形成された保護用穴３７とを有する２段穴としてもよい。保護用穴３７の穴径を、校正用穴３６の穴径より大きくしたことにより、例えば指Ｆでテストピース３０に触れた場合、保護用穴３７によって、指Ｆによる校正用穴３６への直接接触を防ぐことができるため、校正用穴３６の汚染や損傷を防止することができる。
【００４７】
（実施の形態２）
次に、本発明の請求項１４、１５に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態２として、図５を用いて説明する。
本実施の形態２による光学的測定装置は、校正制御部１５に、校正に用いるテストピース３０の穴３１より得られる吸光度の初期値を記憶させ、吸光度の初期値に基づいて光学的測定装置の校正を行うようにしたものである。
【００４８】
図５は、穴径が、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合の吸光度特性図である。図５に示したように、正規の光軸位置における吸光度（吸光度の初期値）は穴径が大きくなるに従って高くなる。ところが、テストピース３０に形成された穴３１の穴径には、製造時の誤差によるばらつきが生じることがある。したがって、吸光度の絶対値で校正を行うと、穴が精度よく形成されていない場合、校正の精度を低下させてしまう。
【００４９】
穴の精度に伴い校正の精度が変化することを防止するために、校正に用いるテストピース３０の穴３１より得られる吸光度の初期値を校正制御部１５に記憶させ、当該テストピースを用いて校正を行う。すなわち、当該テストピース３０に対して光を照射した時の反射散乱光１０を用いて得た吸光度と、記憶している吸光度の初期値との差、あるいは、透過散乱光１１を用いて得た吸光度と、吸光度の初期値との差、より得られる光軸ずれ量に基づいて、光が測定領域８に照射されるように載置台９を移動させ、光軸が正規の位置となるよう校正する。
【００５０】
このように、吸光度の初期値を用いて校正を行うことにより、テストピース３０の穴３１の精度の影響を受けることなく、精度よく光学的測定装置の校正を行うことができる。また、この吸光度の初期値より算出した穴径により、穴の形状を確認することができるため、校正に用いることのできないテストピースを検出することができる。
【００５１】
（実施の形態３）
次に、本発明の請求項７〜９に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態３として、図６、図７を用いて説明する。
【００５２】
図６は、本実施の形態３における光学的測定装置の概略構成図、図７は、テストピースの穴の配置を示す概略図（ａ）、およびテストピースを走査して得られる吸光度特性を示した吸光度特性図（ｂ）である。なお、図６において、図１に示すものと同一または相当する部分には同一符号を付して、詳しい説明を省略する。
【００５３】
図６において、１６は、テストピース４０を載置する載置台である。この載置台１６は、吸光度を測定するときには、光路に垂直な走査方向に移動し、校正時には、走査方向および走査方向に垂直な方向に移動する。また、１７は、走査により取得した複数の吸光度に基づいて、光学的測定装置の校正を行う校正制御部である。
【００５４】
また、テストピース４０には、走査方向に距離Ｌ間隔、走査方向に垂直な方法に距離Ｍ間隔でずらせて、穴径Ｄの、穴４１、穴４２、穴４３が形成されている。ここで、間隔Ｌと穴径Ｄとは、Ｌ＞Ｄとなるようにされ、穴４１〜４３は、穴同士が交差しないように配置されている。
【００５５】
次に、以上のような構成の、本実施の形態３による光学的測定装置の校正方法を説明する。
光軸が正規の位置である場合、テストピース４０を載置した載置台１６を走査方向に移動させながら、吸光度を測定すると、走査距離に伴い、距離Ｌ間隔で、穴４１、穴４２、穴４３の順に、各穴により測定した吸光度が得られる。走査して得られた吸光度の例を、図７（ｂ）の吸光度特性図に示す。光軸が正規の位置である場合は、穴４２の中心と光軸の中心とが一致しているので、穴４２による測定値は、高い吸光度となる。一方、光軸が走査方向に対して垂直方向にずれた場合、光軸が正規の位置である場合と比較して、穴４２の吸光度は低下し、穴４１または穴４３のいずれかの吸光度が上昇、低下する。
【００５６】
校正制御部１７は、これら穴４１〜４３より得た吸光度の、相互の変化量に基づいて、光軸のずれた方向と距離とを計算する。そして、校正制御部１７は、算出値に基づいて、光軸が正規の位置となるように、載置台１６を走査方向および走査方向に垂直な方向に移動させて、光学的測定装置の校正を行う。また、校正制御部１７は、校正に用いるテストピース４０の穴４１〜４３より得られる吸光度の初期値を予め記憶し、その吸光度の初期値に基づいて光学的測定装置の校正を行うものであってもよい。
【００５７】
以上のように、本実施の形態３による光学的測定装置においては、テストピース４０に複数の穴４１〜４３を、走査方向に距離Ｌ間隔、走査方向に垂直な方向に距離Ｍ間隔でずらせて設け、テストピース４０を載置した載置台１６を所定距離間隔で移動させながら測定した複数の吸光度に基づいて、光学的測定装置の校正を行うようにしたので、光学的測定装置の光軸の校正の精度を向上させることができる。
【００５８】
（実施の形態４）
次に、本発明の請求項１０〜１３に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態４として、図８を用いて説明する。
図８は、本実施の形態４における光学的測定装置の概略構成図である。
【００５９】
図８において、５０は、光学的測定装置の校正のための穴５１を有し、試料５２の濃度を測定するための試験片５３を保持する保持具、５４は、穴５１を被覆するために穴５１の上に装着するカバーである。また、２１は、濃度を測定する測定機構を収納する筐体、２２は、保持具５０を挿入する挿入口である。
【００６０】
ここで、穴５１は、保持具５０に試験片５３を取り付けた際に、試験片５３と重ならない位置に形成されている。さらに、試料５２による穴５１への汚れを防ぐために、穴５１は、試料５２を点着する側とは反対側に設けられている。
【００６１】
また、筐体２１に収納した測定機構（図示しない）は、例えば、半導体レーザ１より出射された光を平行な光に変換するコリメートレンズ２、および開口３を通過した光を反射させるビームスプリッタ４、ビームスプリッタ４を反射した参照光５を受光する受光素子６、ビームスプリッタ４を透過した光を測定領域８に導く集光レンズ７、保持具５０を載置し、保持具５０の２箇所を測定領域８に供する載置台１８、測定対象物からの反射散乱光１０を受光する受光素子１２、測定対象物からの透過散乱光１１を受光する受光素子１３、受光素子６の出力と受光素子１２あるいは受光素子１３の出力とをＬｏｇ変換した信号を減算する減算器１４、減算器１４が出力する吸光度信号に基づいて光学的測定装置の校正を行う校正制御部１５、を有するものである。
【００６２】
載置台１８は、挿入口２２より保持具５０が挿入されると、これを載置するものである。この載置台１８は、保持具５０を載置すると、まず、穴５１を測定領域８に配置し、その後、試験片５３の試料５２が点着された部分を測定領域８に配置する。また、載置台１８は、校正制御部１５の出力に基づいて、光が測定領域８に照射されるように移動し、光軸を、正規の位置となるようにする。
【００６３】
次に、以上のような構成の、本実施の形態４による光学的測定装置の動作について説明する。
試験片５３が小さくて薄く、また液体の試料５２を使用するので汚れやすいため、試験片５３のみを載置台に載置して吸光度を測定するのが困難となるような場合、保持具５０に試験片５３を取り付けて測定を行う。試料５２が点着された試験片５３を取り付けた保持具５０が、筐体２１の挿入口２２より挿入されると、載置台１８は、この保持具５０を載置する。そして、載置台１８は、まず穴５１を測定領域８に配置する。測定領域８に供された穴５１に対して光が照射され、穴５１による吸光度が測定されると、校正制御部１５は、測定された吸光度に基づいて光軸ずれ量を算出し、光軸が正規の位置となるように載置台１８を移動させ、光学的測定装置の校正を行う。次に、載置台１８は、試験片５３の試料５２が点着された位置を、測定領域８に供する。すると、測定領域８に供された試料５２に対して光を照射して検出した吸光度に基づいて、濃度が測定される。
【００６４】
以上のように、本実施の形態４による光学的測定装置においては、試験片５３を保持具５０に取り付けるようにしたことにより、小さい試験片、あるいは薄い試験片を用いて、濃度を測定することができるようになる。
【００６５】
また、穴５１を、保持具５０に装着した試験片５３と重ならない位置に設けたことにより、測定の際に校正と濃度の測定とを行うことができるようになるため、測定毎の校正が可能となり、測定の信頼性を向上させることができる。
【００６６】
また、試料５２を点着する側とは反対側に穴５１を設けたため、試料５２による穴５１の汚染を防ぐことができる。
また、保持具５０を、穴５１にカバー５４を装着可能なものとしたため、保持具５０にカバー５４を装着することにより、汚れや傷から穴５１を保護することができる。
【００６７】
（実施の形態５）
次に、本発明の請求項１６、請求項１７に記載された発明に対応する光学的測定装置を、実施の形態５として、図９を用いて説明する。
図９は、本実施の形態５における光学的測定装置の概略構成図である。
【００６８】
図９において、６０は、光学的測定装置の校正のための穴６１を有するテストピース、６２は、穴６１を被覆するスライドカバー、６３は、テストピース６０を挿入口２２に挿入する際に、スライドカバー６２が挿入口２２より内部に入らないようにするための凸部、６４は、スライドカバー６２のテストピース６０側の面に設けられ、穴６１を清掃するブラシ、６５は、スライドカバーを支持し、テストピース６０を使用しないときに、スライドカバー６２を、穴６１を保護可能な位置に配置するバネである。また、２３は、実施の形態１による光学的測定装置を収納した筐体である。なお、実施の形態４による光学的測定装置の筐体２１に収納したものとは、載置台９が、テストピース６０の１箇所のみを測定領域８に供する点が異なっている。
【００６９】
次に、以上のような構成の、本実施の形態５による光学的測定装置の動作について説明する。
テストピース６０に設けられているスライドカバー６２は、テストピース６０を使用しないときには、バネ６５により押され、穴６１を保護している。
【００７０】
テストピース６０を、筐体２３の挿入口２２より挿入すると、スライドカバー６２の凸部６３が挿入口２２に押されて、スライドカバー６２が移動し、穴６１を露出させる。また、スライドカバー６２の移動と同時に、スライドカバー６２に設けられているブラシ６４は、穴６１を清掃する。
【００７１】
このようにして筐体２３に挿入されたテストピース６０の穴６１は、載置台９により測定領域８に供される。すると、校正制御部１５は、穴６１に光を照射して測定した吸光度に基づいて、光軸が正規の位置となるように光学的測定装置の校正を行う。
テストピース６０が筐体２３より取り出されると、バネ６５は、再びスライドカバー６２を、穴６１を保護可能な位置に配置する。
【００７２】
以上のように、本実施の形態５による光学的測定装置においては、テストピース６０の穴６１を、開閉可能なスライドカバー６２で被覆するようにしたため、テストピース６０を使用しないときの、穴６１の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００７３】
また、スライドカバー６２にブラシ６４を設けたことにより、スライドカバー６２を開閉すると同時に穴６１を清掃することができるため、校正の精度および信頼性を、さらに向上させることができる。
【００７４】
【発明の効果】
以上のように、本発明の請求項１による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された穴を有するテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００７５】
本発明の請求項２による光学的測定装置によれば、請求項１に記載の光学的測定装置において、上記光学的な校正は、上記照射光の、正規の光軸位置からのずれ量に基づいて行うもの、としたので、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００７６】
本発明の請求項３による光学的測定装置によれば、請求項１または請求項２に記載の光学的測定装置において、上記穴の穴径は、上記照射光のビーム径に対して、０〜３０％減少させた大きさとしたので、光軸がずれた際の、上記反射光あるいは透過光の光量の変化が大きくなるため、光量の変化を感度良く検出することができる。
【００７７】
本発明の請求項４による光学的測定装置によれば、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記穴の側面を傾斜させたので、上記穴の側面での光の乱反射がなくなるため、上記反射光あるいは上記透過光の光量を正確に測定することができる。
【００７８】
本発明の請求項５による光学的測定装置によれば、請求項１に記載の濃度計において、上記穴を、該穴の断面が２段以上の段を有する形状としたので、例えば指で上記テストピースに触れた場合であっても、上記穴の、校正に用いる部分に対する直接接触を妨ぐことができるため、上記穴の、校正に用いる部分の汚染や損傷を防止することができる。このため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００７９】
本発明の請求項６による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、底面を斜面とした穴が、あらかじめ精度良く形成されているテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、上記反射光を用いて、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００８０】
本発明の請求項７による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、あらかじめ精度良く形成された複数の穴を有するテストピースを用い、上記複数の穴に照射光を照射したときの透過光または反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の補正値の算出および光学的な校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。また、高価な校正板を用いることなく校正を行うことができるため、校正に要する費用を大幅に削減することができる。
【００８１】
本発明の請求項８による光学的測定装置によれば、請求項７に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴を、走査方向およびその垂直方向に等間隔でずらせて配置したので、上記光学的測定装置の光軸を容易に、精度良く校正することができる。
【００８２】
本発明の請求項９による光学的測定装置によれば、請求項７または請求項８に記載の光学的測定装置において、上記複数の穴の位置情報と、上記各穴に照射光を照射し走査したときの透過光あるいは反射光の強弱とに基づいて、上記照射光の、正規の光軸位置に対するずれ量を算出するもの、としたので、該算出されたずれ量に基づいて、上記光学的測定装置の光軸を、容易に、精度良く、校正することができる。
【００８３】
本発明の請求項１０による光学的測定装置によれば、試験片を保持した保持具を装置に挿入し、上記試験片に照射光を照射し、上記試験片上で照射光を走査させて、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記保持具を、あらかじめ精度良く形成された穴を有するものとし、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うもの、としたので、校正を行った直後に濃度を測定することができるため、濃度の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００８４】
本発明の請求項１１による光学的測定装置によれば、請求項１０に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴は、上記保持具に、上記試験片の保持位置を避けて形成され、上記光学的測定装置は、試験片の濃度を測定する前に、上記穴に照射光を照射し、その透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行うものである、としたので、常に、校正を行った直後に濃度を測定することができるため、濃度の測定値の信頼性を向上させることができる。
【００８５】
本発明の請求項１２による光学的測定装置によれば、請求項１０または請求項１１に記載の光学的測定装置において、上記保持具の穴を、上記保持された試験片に試料を点着する位置とは反対側に設けたもの、としたので、試験片に試料を点着する際に、試料により穴を汚染することを防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００８６】
本発明の請求項１３による光学的測定装置によれば、請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記保持具は、上記穴を保護する機構を、さらに備えたもの、としたので、上記穴の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００８７】
本発明の請求項１４による光学的測定装置によれば、請求項１、請求項７、請求項１０のいずれかに記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、所定のテストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の初期値を記憶しており、該テストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の、上記初期値からの変化量に基づいて校正を行うもの、としたので、上記光学的測定装置の物理的位置を容易に、精度良く校正することができる。
【００８８】
本発明の請求項１５による光学的測定装置によれば、請求項１４に記載の光学的測定装置において、上記光学的測定装置は、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光と、上記初期値とから、穴の形状が、校正に用いることのできる形状であるか判断するもの、としたので、校正に用いることのできない穴を有するテストピースを検出し、削除することにより、校正の精度を向上させることができる。
【００８９】
本発明の請求項１６による光学的測定装置によれば、試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、上記テストピースは、非測定時には上記穴を被覆し、測定時には該穴を露出させる、スライドするカバーを有するもの、としたので、上記テストピースを使用しないときの上記穴の汚染や破損を防止することができるため、校正の精度および信頼性を向上させることができる。
【００９０】
本発明の請求項１７による光学的測定装置によれば、請求項１６に記載の光学的測定装置において、上記カバーの上記穴側の面に、上記穴を清掃する機構を、さらに設けたので、上記カバーを開閉すると同時に上記穴を清掃することができるため、校正の精度および信頼性を、さらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１における光学的測定装置の概略構成図である。
【図２】テストピースにビームを照射する際の、ビームおよびビームの強度分布と、穴との位置関係を示す図であり、光軸が正規の位置にある場合（ａ）、光軸がずれた場合（ｂ）、を示している。
【図３】本発明の実施の形態１における光学的測定装置が校正に用いる、底面を有する穴の断面を示す穴断面図である。
【図４】本発明の実施の形態１における光学的測定装置が校正に用いる２段穴の断面を示す、穴断面図である。
【図５】穴径が、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３である場合の吸光度特性を示した吸光度特性図である。
【図６】本発明の実施の形態３における光学的測定装置の概略構成図である。
【図７】本発明の実施の形態３における光学的測定装置が用いるテストピースの穴の配置を示す概略図（ａ）、およびテストピースを走査して得られる吸光度特性を示した吸光度特性図（ｂ）である。
【図８】本発明の実施の形態４における光学的測定装置の概略構成図である。
【図９】本発明の実施の形態５における光学的測定装置の概略構成図である
【図１０】従来の光学的測定装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 半導体レーザ
２ コリメートレンズ
４ ビームスプリッタ
５ 参照光
６、１２、１３ 受光素子
７ 集光レンズ
８ 測定領域
９、１６、１８ 載置台
１０ 反射散乱光
１１ 透過散乱光
１４ 減算器
１５、１７ 校正制御部
Ｂ ビーム
３０、４０、６０、７０ テストピース
３１、３３、３５、４１、４２、４３、５１、６１ 穴
３２ 穴側面
３４ 斜面
３６ 校正用穴
３７ 保護用穴
５０ 保持具
５３ 試験片
２１、２３ 筐体
２２ 挿入口
６２ スライドカバー
６４ ブラシ
６５ バネ
Claims (17)
- 試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、
あらかじめ精度良く形成された穴を有するテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１に記載の光学的測定装置において、
上記光学的な校正は、上記照射光の、正規の光軸位置からのずれ量に基づいて行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１または請求項２に記載の光学的測定装置において、
上記穴の穴径は、上記照射光のビーム径に対して、０〜３０％減少させた大きさである、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光学的測定装置において、
上記穴の側面を傾斜させた、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１に記載の光学的測定装置において、
上記穴を、該穴の断面が２段以上の段を有する形状とした、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 試験片に照射光を照射し、上記試験片からの反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、
底面を斜面とした穴が、あらかじめ精度良く形成されているテストピースを用い、上記穴に照射光を照射したときの反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、
あらかじめ精度良く形成された複数の穴を有するテストピースを用い、上記複数の穴に照射光を照射したときの透過光または反射光に基づいて、該測定装置の物理的位置の補正値の算出および光学的な校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項７に記載の光学的測定装置において、
上記複数の穴を、走査方向およびその垂直方向に等間隔でずらせて配置した、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項７または請求項８に記載の光学的測定装置において、
上記複数の穴の位置情報と、上記各穴に照射光を照射し走査したときの透過光あるいは反射光の強弱とに基づいて、上記照射光の、正規の光軸位置に対するずれ量を算出する、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 試験片を保持した保持具を装置に挿入し、上記試験片に照射光を照射し、上記試験片上で照射光を走査させて、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、
上記保持具を、あらかじめ精度良く形成された穴を有するものとし、
上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１０に記載の光学的測定装置において、
上記保持具の穴は、上記保持具に、上記試験片の保持位置を避けて形成され、
上記光学的測定装置は、試験片の濃度を測定する前に、上記穴に照射光を照射し、その透過光または反射光にもとづいて、該測定装置の物理的位置の光学的な校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１０または請求項１１に記載の光学的測定装置において、
上記保持具の穴を、上記保持された試験片に試料を点着する位置とは反対側に設けた、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１０ないし請求項１２のいずれかに記載の光学的測定装置において、
上記保持具は、上記穴を保護する機構を、さらに備えた、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１、請求項７、請求項１０のいずれかに記載の光学的測定装置において、
上記光学的測定装置は、所定のテストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の初期値を記憶しており、該テストピースの穴に照射光を照射したときの透過光または反射光の、上記初期値からの変化量に基づいて校正を行う、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１４に記載の光学的測定装置において、
上記光学的測定装置は、上記穴に照射光を照射したときの透過光または反射光と、上記初期値とから、穴の形状が、校正に用いることのできる形状であるか判断する、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 試験片に照射光を照射し、上記試験片からの透過光または反射光により上記試験片の濃度を読みとる光学的測定装置において、
上記テストピースは、非測定時には上記穴を被覆し、測定時には該穴を露出させる、スライドするカバーを有する、
ことを特徴とする光学的測定装置。 - 請求項１６に記載の光学的測定装置において、
上記カバーの上記穴側の面に、上記穴を清掃する機構を、さらに設けた、
ことを特徴とする光学的測定装置
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