JP2014077739A

JP2014077739A - 透明度測定装置

Info

Publication number: JP2014077739A
Application number: JP2012226427A
Authority: JP
Inventors: Seiya Koshino; 誠也越野; Sadashige Takada; 定樹高田; Jun Yamada; 山田　　純
Original assignee: Shiseido Co Ltd; Shibaura Institute of Technology
Current assignee: Shiseido Co Ltd; Shibaura Institute of Technology
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-05-01
Anticipated expiration: 2032-10-11
Also published as: JP6054130B2

Abstract

【課題】計測対象物に接触させることなく、計測対象物の透明度を測定することができる透明度測定装置を提供すること。
【解決手段】測定対象物に光を照射するための光照射手段と、前記光照射手段と前記測定対象物との間に配置されたスリットマスクと、前記光照射手段が照射する前記光の正反射の方向以外の方向に配置され、前記測定対象物から放射された散乱光を受光する、受光手段と、受光した前記散乱光に基づいて、前記測定対象物の透明度を算出する、算出手段と、を含む、透明度測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は透明度測定装置に関する。

従来、物体の透明度を測定する装置として、特許文献１に開示されている装置が知られている。具体的には、光源から計測対象物の表面に投光し、計測対象物内で散乱した散乱光を受光し、解析することにより、計測対象物の透明度を測定する。

特開２００９−２４０６４４号公報

しかしながら、特許文献１などの方法では、透明度を測定する装置を計測対象物の表面に接触させる必要があった。計測対象物に接触させて応力がかかると、計測対象物が変形し、反射光の強度が変わるため、正確な透明度を測定することが困難であった。また、計測対象物の表面が平滑でない場合、測定装置と計測対象物を密着させることが出来ないため、正確な計測が出来なかった。

そのため、本発明は、計測対象物に接触させることなく、計測対象物の透明度を測定することができる透明度測定装置を提供することを目的とする。

測定対象物に光を照射するための光照射手段と、
前記光照射手段と前記測定対象物との間に配置されたスリットマスクと、
前記光照射手段が照射する前記光の正反射の方向以外の方向に配置され、前記測定対象物から放射された散乱光を受光する、受光手段と、
受光した前記散乱光に基づいて、前記測定対象物の透明度を算出する、算出手段と、
を含む、透明度測定装置が提供される。

本発明によれば、以下の効果を奏する。

計測対象物に接触させることなく、計測対象物の透明度を測定することができる透明度測定装置を提供できる。

図１は、本実施形態の透明度測定装置の例の概略図である。図２は、測定対象物周辺での、入射光及び散乱光の様子の例を説明するための、概略図である。図３は、受光素子により受光した散乱光の例を説明するための概略図である。図４は、本実施形態の透明度測定装置の計測例を説明するための概略図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

［透明度測定装置］
図１に、本実施形態の透明度測定装置の例の概略図を示す。

本発明の透明度測定装置１は、主に、投射光学系２及び撮像光学系３を含む。

（投射光学系）
投射光学系２は、測定対象物に光を投射するための光学系であり、通常、光源４（光照射手段）を含む。また、投射光学系２は、光源４から測定対象物Ｏに発せられた入射光Ｌ１が、測定対象物表面の測定領域において明部（光照射部）及び暗部（光非照射部）を形成するように構成された、スリットマスク５を含む。これにより、後述する方法により、計測対象物に接触させることなく、計測対象物の透明度を測定することができる。

投射光学系２の光源４としては、特に制限はないが、例えば、ハロゲンランプ、メタルハロゲンランプ、キセノンランプ、ＬＥＤランプ、白熱球、レーザー光源、紫外線ランプなどを使用することができる。

また、投射光学系２は、その他の構成要素を含んでも良い。具体的には、投射光学系２は、光源４とスリットマスク５との間に配置され、光源４から発せられた光をスリットマスク５へと集光させるための、図示しない集光レンズを含んでも良い。また、投射光学系２は、スリットマスク５と計測対象物Ｏとの間に配置され、スリットマスクを拡大投射するための、図示しない拡大投影用レンズを含んでも良い。さらに、光源４と計測対象物Ｏとの間にフィルターなどを配置して、特定の波長域を有する光だけが投光されるように構成しても良い。

光源４から発せられた入射光の投光角αは、特に制限されず、計測測定物の屈折率などに応じて、当業者が適宜選択することができる。

スリットマスク５のスリット形状は、通常、四辺形であり、好ましくは矩形である。また、スリットマスク５のスリット幅は、特に制限はなく、測定対象物における、所望の測定領域幅、計測対象物の材質などに応じて、適宜選択することができる。さらに、スリットマスク５のスリット数は、特に制限はなく、通常、１個以上である。

（撮像光学系）
撮像光学系３は、計測対象物Ｏに入射した光が測定対象物内部で散乱した、散乱光Ｌ２を撮像するための光学系であり、通常、受光素子６（受光手段）を含む。なお、散乱光を受光する方向は、入射光が正反射する方向以外の方向とすることが好ましい。散乱光を受光する方向が、入射光が正反射する方向と同じである場合、受光する光が、計測測定物の表面で正反射した光の影響を大きく受けるため、正確な透明度を測定できない場合がある。

また、撮像光学系３は、計測対象物Ｏと受光素子６との間に、分光光学素子７を含むことが好ましい。分光光学素子７とは、光を、特定の波長毎に分光することができる素子であり、撮像光学系３が分光光学素子７を含むことにより、透明度の分光特性を計測することができる。

受光素子６としては、計測対象物Ｏに入射した光が測定対象物内部で散乱した、散乱光Ｌ２を受光、結合することができれば特に制限はなく、例えば、ＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラなどを使用することができる。

受光素子６は、通常、図示しない処理装置（算出手段）に接続されている。処理装置は、受光素子６が受光した光を、後述する方法などで解析することにより、透明度を算出する演算機能を有する。

分光光学素子７としては、散乱光Ｌ２を波長毎に分光することができれば特に制限はなく、例えば、透過型回折格子、反射型回折格子などを使用することができる。

撮像光学系３は、その他の構成を有しても良く、例えば、図示しない集光レンズ、アパーチャ、絞り及び／又はコリメータ、リレーレンズなどを含む構成であっても良い。

［透明度］
本実施形態における透明度について、図を参照して説明する。

図２に、測定対象物周辺での、入射光及び散乱光の様子の例を説明するための、概略図を示す。また、図３に、受光素子により受光した散乱光の例を説明するための概略図を示す。

図２に示すように、測定対象物に入射される入射光Ｌ１は、測定対象物内部で散乱して、光が照射された位置とは異なる位置から放射される。このとき、本実施形態では、入射光Ｌ１を、スリットマスクを介して、明部（光照射部）及び暗部（光非照射部）を形成させる。測定対象物内部で散乱して放射された散乱光Ｌ２は、測定対象物の透明度に応じて、光照射部由来の光が、光非照射部に染み出す。本実施形態では、光照射部由来の散乱光量と光非照射部由来の散乱光量とのコントラスト比から、透明度を算出した。

より具体的な例として、図３（ａ）に透明度が０％である測定対象物の、散乱光の例を示すが、透明度が０％である測定対象物では、光非照射部の散乱光量は０となる。一方、図３（ｂ）に透明度が５５％である測定対象物の、散乱光の例を示す。透明度が５５％である測定対象物では、光照射部の光が、光非照射部に染み出すため、図３（ａ）の場合と比較して、コントラスト比が小さくなる。

本実施形態では、散乱光を解析して透明度を算出する方法として、光照射部と光非照射部とのコントラスト比を利用する例について説明したが、本発明はこの例に限定されない。他にも、散乱光の減衰を利用して透明度を測定する方法、を利用して透明度を測定する方法などが知られており、本発明ではこれらの方法を利用して透明度を測定しても良い。

［第１の実施形態］
次に、上述した実施形態の透明度測定装置を使用して、測定対象物の透明度を測定した実施形態について説明する。なお、上述した実施形態の透明度測定装置における、測定対象物は、測定対象物の相状態に依存されず、固体、液体又は気体のいずれの相状態のものでも測定することができる。具体的には、例えば、皮膚（地肌）、化粧後の皮膚、人口皮膚などの生体材料、樹脂材料、陶器、ガラス、車のボディ、粉末材料などの固体や、化粧料などの液体、更には気体の透明度を測定することができる。

また、本実施形態の透明度測定装置における、測定対象物の表面性状は、平滑であっても良く、平滑でなくても良い。

測定対象物として、男性パネルの腕及び顔、並びに、人工皮膚（ビューラックス社製）の透明度を、透明度測定装置１を使用して測定した。

図４に、本実施形態の透明度測定装置の計測結果の例を説明するための概略図を示す。図４の縦軸は透明度であり、横軸は光の波長である。

図４より明らかであるように、本実施形態の透明度測定装置を使用することにより、測定対象物に接触させることなく、波長毎に、測定対象物の透明度を測定することができる。

１透明度測定装置
２投射光学系
３撮像光学系
４光源
５スリットマスク
６受光素子
７分光光学素子
Ｌ１入射光
Ｌ２散乱光
Ｏ計測対象物

Claims

測定対象物に光を照射するための光照射手段と、
前記光照射手段と前記測定対象物との間に配置されたスリットマスクと、
前記光照射手段が照射する前記光の正反射の方向以外の方向に配置され、前記測定対象物から放射された散乱光を受光する、受光手段と、
受光した前記散乱光に基づいて、前記測定対象物の透明度を算出する、算出手段と、
を含む、透明度測定装置。
前記受光手段と前記測定対象物との間に配置された分光光学素子を更に含む、
請求項１に記載の透明度測定装置。
前記受光手段はＣＣＤカメラである、請求項１又は２に記載の透明度測定装置。
前記分光光学素子は、透過型回折格子又は反射型回折格子である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の透明度測定装置。
前記スリットマスクと前記計測対象物との間には、前記スリットマスクを通過した前記光を、前記計測対象物へと拡大投影するためのレンズを更に含む、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の透明度測定装置。
光をスリット状に測定対象物へと照射するステップと、
前記測定対象物から放射された散乱光を受光するステップと、
受光した前記散乱光に基づいて、前記測定対象物の透明度を算出するステップと、
を有する、測定対象物の透明度を測定する方法。
前記受光するステップの前に、前記散乱光を分光するステップを更に有する、
請求項６に記載の測定対象物の透明度を測定する方法。