JP3272471B2 - 濃度計測装置 - Google Patents
濃度計測装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は濃度計測装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】レーザプリンタ画像や印刷の網点画像等
の微細画像の画質評価を行う場合、画像の微細部分の濃
度を高精度に測定し、且つ、画像平面上の濃度分布を測
定する必要がある。
の微細画像の画質評価を行う場合、画像の微細部分の濃
度を高精度に測定し、且つ、画像平面上の濃度分布を測
定する必要がある。
【０００３】画像平面上の濃度分布を測定するために
は、画像平面上を移動しながら濃度計測を行う処理が必
要であり、この処理を一般に濃度のトレースといい、微
細部分の濃度を計測する場合を特に濃度のミクロトレー
スという。
は、画像平面上を移動しながら濃度計測を行う処理が必
要であり、この処理を一般に濃度のトレースといい、微
細部分の濃度を計測する場合を特に濃度のミクロトレー
スという。
【０００４】従来、微細部分の濃度を計測する装置とし
てはマイクロデンシトメータが知られ、また、別の装置
である分光光度計は光の波長に対する透過率、吸光度を
測定するもので、その測定部分の面積は比較的広いもの
である。
てはマイクロデンシトメータが知られ、また、別の装置
である分光光度計は光の波長に対する透過率、吸光度を
測定するもので、その測定部分の面積は比較的広いもの
である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、マイクロデ
ンシトメータは、ミクロトレースはできるものの、その
誤差は±０．０２Ｄ程度であり濃度計測の精度が不十分
である。肉眼の視覚特性はすでに知られているように、
ほぼ１ｍｍの間隔で０．００４Ｄの濃度差を識別するこ
とができる。このため、その測定誤差が±０．０２Ｄも
あるマイクロデンシトメータでは、肉眼で識別できる程
度の濃度差があったとしても同じ濃度とみなしてしまう
ことがあり得る。
ンシトメータは、ミクロトレースはできるものの、その
誤差は±０．０２Ｄ程度であり濃度計測の精度が不十分
である。肉眼の視覚特性はすでに知られているように、
ほぼ１ｍｍの間隔で０．００４Ｄの濃度差を識別するこ
とができる。このため、その測定誤差が±０．０２Ｄも
あるマイクロデンシトメータでは、肉眼で識別できる程
度の濃度差があったとしても同じ濃度とみなしてしまう
ことがあり得る。
【０００６】一方、分光光度計は、その誤差は±０．０
０２Ｄ程度であり濃度計測の精度は十分であるものの、
測定される範囲は直径１０ｍｍ程度という広い範囲であ
るし、ミクロトレースができないという欠点もある。ま
た、分光光度計は、チョッパーなどによる光束の切替え
や交流信号処理などが必要で、構成も処理も複雑になっ
ている。
０２Ｄ程度であり濃度計測の精度は十分であるものの、
測定される範囲は直径１０ｍｍ程度という広い範囲であ
るし、ミクロトレースができないという欠点もある。ま
た、分光光度計は、チョッパーなどによる光束の切替え
や交流信号処理などが必要で、構成も処理も複雑になっ
ている。
【０００７】本発明は上記の点にかんがみてなされたも
ので、ミクロ的に濃度を計測するとともにミクロトレー
スができる高精度な濃度計測装置を、簡単な構成で安価
に実現することを目的とする。
ので、ミクロ的に濃度を計測するとともにミクロトレー
スができる高精度な濃度計測装置を、簡単な構成で安価
に実現することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために、濃度を計測すべき画像試料に微細なレー
ザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記画像試料上の
レーザ光照射位置を移動するとともに前記画像試料を前
記レーザ光の光路から外すように前記レーザ光照射手段
または前記画像試料を移動する移動手段と、前記画像試
料上のレーザ光照射位置を測定する位置測定手段と、前
記画像試料を透過したレーザ光または前記画像試料で反
射したレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、この
光量検出手段により検出した光量と、前記レーザ光照射
手段の光量変動パターンに基づいて定められるタイミン
グで前記移動手段により前記画像試料をレーザ光の光路
から外し前記レーザ光照射手段から照射されるレーザ光
を前記光量検出手段に導き入れたときに前記光量検出手
段により検出した前記レーザ光照射手段からのレーザ光
の光量とに基づいて画像試料の濃度を演算する演算手段
とを備え、前記位置測定手段で測定したレーザ光照射位
置と前記演算手段で演算した画像試料の濃度とから前記
画像試料の濃度分布を求めるように濃度計測装置を構成
した。
成するために、濃度を計測すべき画像試料に微細なレー
ザ光を照射するレーザ光照射手段と、前記画像試料上の
レーザ光照射位置を移動するとともに前記画像試料を前
記レーザ光の光路から外すように前記レーザ光照射手段
または前記画像試料を移動する移動手段と、前記画像試
料上のレーザ光照射位置を測定する位置測定手段と、前
記画像試料を透過したレーザ光または前記画像試料で反
射したレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、この
光量検出手段により検出した光量と、前記レーザ光照射
手段の光量変動パターンに基づいて定められるタイミン
グで前記移動手段により前記画像試料をレーザ光の光路
から外し前記レーザ光照射手段から照射されるレーザ光
を前記光量検出手段に導き入れたときに前記光量検出手
段により検出した前記レーザ光照射手段からのレーザ光
の光量とに基づいて画像試料の濃度を演算する演算手段
とを備え、前記位置測定手段で測定したレーザ光照射位
置と前記演算手段で演算した画像試料の濃度とから前記
画像試料の濃度分布を求めるように濃度計測装置を構成
した。
【０００９】
【作用】本発明は以上の構成によって、演算手段が、光
量検出手段で検出した画像試料の透過または反射光の光
量と、レーザ光照射手段の光量変動パターンに基づいて
所定のタイミングで移動手段により画像試料をレーザ光
の光路から外したときに光量検出手段で検出したレーザ
光照射手段からのレーザ光の光量とに基づいて画像試料
の濃度を演算する。
量検出手段で検出した画像試料の透過または反射光の光
量と、レーザ光照射手段の光量変動パターンに基づいて
所定のタイミングで移動手段により画像試料をレーザ光
の光路から外したときに光量検出手段で検出したレーザ
光照射手段からのレーザ光の光量とに基づいて画像試料
の濃度を演算する。
【００１０】また、移動手段が、画像試料上のレーザ光
照射位置を移動することによって、濃度のミクロトレー
スも可能である。
照射位置を移動することによって、濃度のミクロトレー
スも可能である。
【００１１】
【実施例】以下本発明を図面に基づいて説明する。
【００１２】図１は、本発明による濃度計測装置のブロ
ック線図である。
ック線図である。
【００１３】１はＨｅ−Ｎｅレーザであり、破線で示し
たレーザ光２を照射する。一点鎖線で示した筒３は、レ
ーザ光２の光路の周囲に設けられ、レーザ光２が空気の
ゆらぎの影響を受けて屈折し光路が変動してしまうのを
防いでいる。４はハーフミラーであり、レーザ光２の全
光量の一部を反射し残部を透過させる。
たレーザ光２を照射する。一点鎖線で示した筒３は、レ
ーザ光２の光路の周囲に設けられ、レーザ光２が空気の
ゆらぎの影響を受けて屈折し光路が変動してしまうのを
防いでいる。４はハーフミラーであり、レーザ光２の全
光量の一部を反射し残部を透過させる。
【００１４】ハーフミラー４で反射したレーザ光２はホ
トダイオード１７で受光され、ホトダイオード１７は受
光したレーザ光２の光量に応じた電流を発生する。この
電流は、アンプ１８で電圧変換および増幅されＡ／Ｄ変
換器１９でデジタル値に変換された後ＣＰＵ２０に入力
される。
トダイオード１７で受光され、ホトダイオード１７は受
光したレーザ光２の光量に応じた電流を発生する。この
電流は、アンプ１８で電圧変換および増幅されＡ／Ｄ変
換器１９でデジタル値に変換された後ＣＰＵ２０に入力
される。
【００１５】一方、ハーフミラー４を透過したレーザ光
２は、シリンドリカルレンズ５でその断面が縦長のスリ
ット状に変形された後、スリット６で縦長のスリット状
の断面の上下の光量が微弱な部分をカットされ、横が２
０μｍ、縦が１０００μｍのビーム光になる。このよう
に縦長のスリット光とすることで試料の粒状性ノイズを
抑制している。また、横径のビームウエストの少し手前
（たとえば０．１ｍｍ前後Ｈｅ−Ｎｅレーザ１側）に試
料面をセットすれば、収束状態のビームが試料に照射さ
れるためさらに効果的に粒状性ノイズを抑制できる。
２は、シリンドリカルレンズ５でその断面が縦長のスリ
ット状に変形された後、スリット６で縦長のスリット状
の断面の上下の光量が微弱な部分をカットされ、横が２
０μｍ、縦が１０００μｍのビーム光になる。このよう
に縦長のスリット光とすることで試料の粒状性ノイズを
抑制している。また、横径のビームウエストの少し手前
（たとえば０．１ｍｍ前後Ｈｅ−Ｎｅレーザ１側）に試
料面をセットすれば、収束状態のビームが試料に照射さ
れるためさらに効果的に粒状性ノイズを抑制できる。
【００１６】７は一軸メカニカルステージであり、ＣＰ
Ｕ２０からの指令を受けてステージコントローラ１２に
より制御され左右方向に移動するようになっている。一
軸メカニカルステージ７には試料９が試料ホルダ８に固
定されて配置されており、一軸メカニカルステージ７を
左右に移動させることにより試料９を左右に動かして、
試料９をミクロトレースしたり、試料９をレーザ光２の
光路から外したりすることができる。一軸メカニカルス
テージ７の位置（移動距離）はレーザ測長器１１により
精密に測定されてＣＰＵ２０に報告される。本実施例で
用いられる試料９はフィルム状のものであり、この試料
９を透過するレーザ光２の光量に基づいて試料９の濃度
が測定される。
Ｕ２０からの指令を受けてステージコントローラ１２に
より制御され左右方向に移動するようになっている。一
軸メカニカルステージ７には試料９が試料ホルダ８に固
定されて配置されており、一軸メカニカルステージ７を
左右に移動させることにより試料９を左右に動かして、
試料９をミクロトレースしたり、試料９をレーザ光２の
光路から外したりすることができる。一軸メカニカルス
テージ７の位置（移動距離）はレーザ測長器１１により
精密に測定されてＣＰＵ２０に報告される。本実施例で
用いられる試料９はフィルム状のものであり、この試料
９を透過するレーザ光２の光量に基づいて試料９の濃度
が測定される。
【００１７】スリット６を通過したレーザ光２は試料９
を透過し、ホトダイオード１０で受光される。ホトダイ
オード１０では受光したレーザ光２の光量に応じた電流
を発生する。この電流は、アンプ１３で電圧変換および
増幅されてＡ／Ｄ変換器１４でデジタル値に変換された
後ＣＰＵ２０に入力されるとともに、アンプ１５でも電
圧変換および増幅されてＡ／Ｄ変換器１６でデジタル値
に変換された後ＣＰＵ２０に入力される。
を透過し、ホトダイオード１０で受光される。ホトダイ
オード１０では受光したレーザ光２の光量に応じた電流
を発生する。この電流は、アンプ１３で電圧変換および
増幅されてＡ／Ｄ変換器１４でデジタル値に変換された
後ＣＰＵ２０に入力されるとともに、アンプ１５でも電
圧変換および増幅されてＡ／Ｄ変換器１６でデジタル値
に変換された後ＣＰＵ２０に入力される。
【００１８】アンプ１３とアンプ１５は増幅率を変えて
あり、本実施例ではアンプ１５はアンプ１３の１０倍の
増幅率を有する。アンプ１３は、試料９をレーザ光２の
光路から外した場合のホトダイオード１０の出力電流を
増幅するためのものであり、一方、アンプ１５は、試料
９をレーザ光２の光路に挿入してミクロトレースする場
合のホトダイオード１０の出力電流を増幅するためのも
のである。
あり、本実施例ではアンプ１５はアンプ１３の１０倍の
増幅率を有する。アンプ１３は、試料９をレーザ光２の
光路から外した場合のホトダイオード１０の出力電流を
増幅するためのものであり、一方、アンプ１５は、試料
９をレーザ光２の光路に挿入してミクロトレースする場
合のホトダイオード１０の出力電流を増幅するためのも
のである。
【００１９】これは、試料９がなくてスリット６を通過
しただけのレーザ光２と試料９を透過したレーザ光２と
では光量に大きな差があり、ホトダイオード１０の出力
電流を同じ増幅率で増幅したのでは、デジタル値に変換
したときに、試料９を透過したレーザ光２の光量の変化
が極めて小さいため、測定分解能が悪化してしまうから
である。
しただけのレーザ光２と試料９を透過したレーザ光２と
では光量に大きな差があり、ホトダイオード１０の出力
電流を同じ増幅率で増幅したのでは、デジタル値に変換
したときに、試料９を透過したレーザ光２の光量の変化
が極めて小さいため、測定分解能が悪化してしまうから
である。
【００２０】本実施例では試料９を透過したレーザ光２
を受光したときのホトダイオード１０の出力電流を増幅
するために１つのアンプ１５を設けたが、いろいろな種
類の試料に対応するために増幅率の異なる複数のアンプ
を設け、試料の種類に応じてアンプを使い分けるように
してもよい。
を受光したときのホトダイオード１０の出力電流を増幅
するために１つのアンプ１５を設けたが、いろいろな種
類の試料に対応するために増幅率の異なる複数のアンプ
を設け、試料の種類に応じてアンプを使い分けるように
してもよい。
【００２１】ところで、Ｈｅ−Ｎｅレーザの光量は電源
投入後時間の経過とともに変動することが知られてい
る。図２は、ハーフミラー４で反射したレーザ光２の光
量電圧の変化を示す図である。
投入後時間の経過とともに変動することが知られてい
る。図２は、ハーフミラー４で反射したレーザ光２の光
量電圧の変化を示す図である。
【００２２】図２の縦軸は図１に示したホトダイオード
１７で検出したレーザ光２の光量電圧であり、横軸はＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入後の経過時間である。
１７で検出したレーザ光２の光量電圧であり、横軸はＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入後の経過時間である。
【００２３】電源投入直後は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１から
照射されるレーザ光２の光量が安定せず、図２に示すよ
うに変動する。
照射されるレーザ光２の光量が安定せず、図２に示すよ
うに変動する。
【００２４】図３は、Ｈｅ−Ｎｅレーザ１の電源を投入
した後１時間経過後の、ハーフミラー４で反射したレー
ザ光２の光量電圧の変化を示す図である。
した後１時間経過後の、ハーフミラー４で反射したレー
ザ光２の光量電圧の変化を示す図である。
【００２５】図３の縦軸は図２に示したホトダイオード
１７で検出したレーザ光２の光量電圧であり、横軸はＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入からの経過時間である。
１７で検出したレーザ光２の光量電圧であり、横軸はＨ
ｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入からの経過時間である。
【００２６】図２と比較するとよくわかるように、電源
投入後１時間（３６００秒）程度経過するとレーザ光２
の光量は電源投入直後より安定するが、なお細かな変動
が見られる。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザの特性であり、
電源の変動とは無関係に生じるものである。また、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ以外のレーザであっても多少の光量変動は
生ずる。
投入後１時間（３６００秒）程度経過するとレーザ光２
の光量は電源投入直後より安定するが、なお細かな変動
が見られる。これは、Ｈｅ−Ｎｅレーザの特性であり、
電源の変動とは無関係に生じるものである。また、Ｈｅ
−Ｎｅレーザ以外のレーザであっても多少の光量変動は
生ずる。
【００２７】一般に、試料の濃度をその透過光量に基づ
いて計測するとき、試料の濃度Ｄは、入射光量をＩ0 、
透過光量をＩとしたとき、数１で表わすことができる。
いて計測するとき、試料の濃度Ｄは、入射光量をＩ0 、
透過光量をＩとしたとき、数１で表わすことができる。
【００２８】
【数１】Ｄ＝ｌｏｇ（Ｉ0 ／Ｉ） 前述のようにＨｅ−Ｎｅレーザ１から照射されるレーザ
光２の光量は時間とともに変動するので、試料９を透過
したレーザ光２の光量も当然変動する。そのために、試
料９を透過したレーザ光２の光量（数１におけるＩ）が
変動したにもかかわらず、数１におけるＩ0 を補正しな
い場合、数１で求めた濃度Ｄの値が変化してしまい、こ
の変化は濃度測定の誤差となる。
光２の光量は時間とともに変動するので、試料９を透過
したレーザ光２の光量も当然変動する。そのために、試
料９を透過したレーザ光２の光量（数１におけるＩ）が
変動したにもかかわらず、数１におけるＩ0 を補正しな
い場合、数１で求めた濃度Ｄの値が変化してしまい、こ
の変化は濃度測定の誤差となる。
【００２９】ところで、図３からわかるように、ハーフ
ミラー４で反射したレーザ光２の光量電圧は約０．７％
変動している。たとえば、入射光量Ｉ0 が０．２３％だ
け変化したにもかかわらずＩ0 を補正しないで数１から
濃度Ｄを計算すると、濃度Ｄは約０．００１Ｄだけ真値
からずれてしまう。前述のように、肉眼の視覚特性はほ
ぼ１ｍｍの間隔で０．００４Ｄの濃度差を識別すること
ができることが知られているので、このことから考える
と、視覚の識別限界付近の濃度差の測定は、０．００１
Ｄ程度の誤差で行う必要があり、ハーフミラー４で反射
したレーザ光２の光量電圧が約０．７％変動していると
いうことは無視できないことである。
ミラー４で反射したレーザ光２の光量電圧は約０．７％
変動している。たとえば、入射光量Ｉ0 が０．２３％だ
け変化したにもかかわらずＩ0 を補正しないで数１から
濃度Ｄを計算すると、濃度Ｄは約０．００１Ｄだけ真値
からずれてしまう。前述のように、肉眼の視覚特性はほ
ぼ１ｍｍの間隔で０．００４Ｄの濃度差を識別すること
ができることが知られているので、このことから考える
と、視覚の識別限界付近の濃度差の測定は、０．００１
Ｄ程度の誤差で行う必要があり、ハーフミラー４で反射
したレーザ光２の光量電圧が約０．７％変動していると
いうことは無視できないことである。
【００３０】本発明は、数１におけるＩ0 の値を随時補
正し、入射光量が変動することによる測定誤差をなくそ
うとするものである。ところで、単に、入射光量の変動
に対応した補正であるならば、すでに前述の分光光度計
でも行われているが、分光光度計では、入射光量の変動
に対応した補正のための構成や処理が複雑であるし、ト
レースができないという欠点もある。本発明は、図１に
示したような簡単な構成と処理で濃度をミクロトレース
しながらも入射光量の変動に対応した補正を可能とした
ものである。
正し、入射光量が変動することによる測定誤差をなくそ
うとするものである。ところで、単に、入射光量の変動
に対応した補正であるならば、すでに前述の分光光度計
でも行われているが、分光光度計では、入射光量の変動
に対応した補正のための構成や処理が複雑であるし、ト
レースができないという欠点もある。本発明は、図１に
示したような簡単な構成と処理で濃度をミクロトレース
しながらも入射光量の変動に対応した補正を可能とした
ものである。
【００３１】次に、本発明の入射光量の変動に対応した
補正について説明する。
補正について説明する。
【００３２】図４は、本発明の入射光量の変動に対応し
た補正の処理のフローチャートである。
た補正の処理のフローチャートである。
【００３３】まず、初期化として、図１に示したホトダ
イオード１７で検出する光量の変動の基準値であるＩM0
を初期値の１にする（Ｆ−１）。次に、ハーフミラー４
で反射したレーザ光２の光量をホトダイオード１７で実
際に検出し、その検出した値をＩM1にセットする（Ｆ−
２）。
イオード１７で検出する光量の変動の基準値であるＩM0
を初期値の１にする（Ｆ−１）。次に、ハーフミラー４
で反射したレーザ光２の光量をホトダイオード１７で実
際に検出し、その検出した値をＩM1にセットする（Ｆ−
２）。
【００３４】ステップ（Ｆ−３）では、光量の変動が閾
値以上になったかどうかをチェックしている。本実施例
では、閾値を０．２３％とし、光量の変動が０．２３％
以上になった場合に補正動作を行う。もし、光量の変動
が０．２３％未満であればステップ（Ｆ−２）にもどっ
て処理を繰り返す。
値以上になったかどうかをチェックしている。本実施例
では、閾値を０．２３％とし、光量の変動が０．２３％
以上になった場合に補正動作を行う。もし、光量の変動
が０．２３％未満であればステップ（Ｆ−２）にもどっ
て処理を繰り返す。
【００３５】補正動作としては、ステージコントローラ
１２により一軸メカニカルステージ７を移動させ、スリ
ット６を通過したレーザ光２の光路から試料ホルダ８を
外す（Ｆ−４）。ここで、ＣＰＵ２０は、スリット６か
ら直接にホトダイオード１０に入射したレーザ光２の光
量を、アンプ１３およびＡ／Ｄ変換器１４を用いてＩ0
として取り込む（Ｆ−５）。最後に、ステージコントロ
ーラ１２により一軸メカニカルステージ７を移動させ、
スリット６を通過したレーザ光２の光路に試料ホルダ８
を移動前と同じ場所にもどし（Ｆ−６）、光量の変動の
基準値であるＩM0を更新して（Ｆ−７）ステップ（Ｆ−
２）にもどって処理を繰り返す。
１２により一軸メカニカルステージ７を移動させ、スリ
ット６を通過したレーザ光２の光路から試料ホルダ８を
外す（Ｆ−４）。ここで、ＣＰＵ２０は、スリット６か
ら直接にホトダイオード１０に入射したレーザ光２の光
量を、アンプ１３およびＡ／Ｄ変換器１４を用いてＩ0
として取り込む（Ｆ−５）。最後に、ステージコントロ
ーラ１２により一軸メカニカルステージ７を移動させ、
スリット６を通過したレーザ光２の光路に試料ホルダ８
を移動前と同じ場所にもどし（Ｆ−６）、光量の変動の
基準値であるＩM0を更新して（Ｆ−７）ステップ（Ｆ−
２）にもどって処理を繰り返す。
【００３６】試料９の濃度の計測は、ステージコントロ
ーラ１２により一軸メカニカルステージ７を移動させて
試料９をスリット６を通過したレーザ光２の光路に挿入
し、前記補正処理フローを働かせながら行う。計測手順
としては、試料９を透過したレーザ光２の光量を、ホト
ダイオード１０で検出し、アンプ１５およびＡ／Ｄ変換
器１６を介してＣＰＵ２０に取り込む。次に、この透過
光量をＩとして、図４のステップ（Ｆ−５）で取得した
Ｉ0 とともに数１を用いて濃度Ｄを求める。
ーラ１２により一軸メカニカルステージ７を移動させて
試料９をスリット６を通過したレーザ光２の光路に挿入
し、前記補正処理フローを働かせながら行う。計測手順
としては、試料９を透過したレーザ光２の光量を、ホト
ダイオード１０で検出し、アンプ１５およびＡ／Ｄ変換
器１６を介してＣＰＵ２０に取り込む。次に、この透過
光量をＩとして、図４のステップ（Ｆ−５）で取得した
Ｉ0 とともに数１を用いて濃度Ｄを求める。
【００３７】また、本実施例では一軸メカニカルステー
ジ７を微小量ずつ間欠的に移動させ、各停止位置で試料
９の濃度を計測し、このときの一軸メカニカルステージ
７の移動距離をレーザ測長器１１で精密に測定すること
により、試料９のミクロトレースを実現している。
ジ７を微小量ずつ間欠的に移動させ、各停止位置で試料
９の濃度を計測し、このときの一軸メカニカルステージ
７の移動距離をレーザ測長器１１で精密に測定すること
により、試料９のミクロトレースを実現している。
【００３８】ところで、本実施例では、図１に示したよ
うにレーザ光２の光路にそって筒３を設けてあり、筒３
の中をレーザ光２が通過するようにしてある。ここで、
この効果について述べる。
うにレーザ光２の光路にそって筒３を設けてあり、筒３
の中をレーザ光２が通過するようにしてある。ここで、
この効果について述べる。
【００３９】図５は、筒３を設けない場合に試料９を透
過した光量を示す図である。
過した光量を示す図である。
【００４０】図６は、筒３を設けた場合に試料９を透過
した光量を示す図である。
した光量を示す図である。
【００４１】図５および図６において、縦軸は図１に示
したホトダイオード１０で検出したレーザ光２の光量電
圧であり、横軸はＨｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入から１
時間以上経過した所定の時間を０として、その所定の時
間からの経過時間である。図５では透過光量電圧がかな
り散らばってしまっているのに対して、図６ではその散
らばりが極めて少なくなっていることがわかる。
したホトダイオード１０で検出したレーザ光２の光量電
圧であり、横軸はＨｅ−Ｎｅレーザ１の電源投入から１
時間以上経過した所定の時間を０として、その所定の時
間からの経過時間である。図５では透過光量電圧がかな
り散らばってしまっているのに対して、図６ではその散
らばりが極めて少なくなっていることがわかる。
【００４２】このように、筒３は、レーザ光２が空気ゆ
らぎの影響を受けて屈折し光路が変動してしまうのを防
いでいる。
らぎの影響を受けて屈折し光路が変動してしまうのを防
いでいる。
【００４３】次に、図１に示した試料ホルダ８について
説明する。
説明する。
【００４４】図７は試料ホルダ８の断面図である。
【００４５】試料ホルダ８には、外枠８ｂとともに、た
とえばガラス製の透明支持体８ａが設けられ、試料９を
この透明支持体８ａではさんで固定するようになってい
る。こうすることで、レーザ光２が試料８に入射したと
きにその熱で試料８が微妙に変形したり動いたりするの
を防ぐことができる。
とえばガラス製の透明支持体８ａが設けられ、試料９を
この透明支持体８ａではさんで固定するようになってい
る。こうすることで、レーザ光２が試料８に入射したと
きにその熱で試料８が微妙に変形したり動いたりするの
を防ぐことができる。
【００４６】図８ないし図１１は透明支持体８ａの効果
を示すもので、図８は、透明支持体８ａを設けない場合
に計測した濃度の変動幅を示す図である。
を示すもので、図８は、透明支持体８ａを設けない場合
に計測した濃度の変動幅を示す図である。
【００４７】図８において、縦軸は、一軸メカニカルス
テージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測したと
きの濃度の変動幅（２５回の計測における最大値と最小
値との差）であり、横軸は一軸メカニカルステージ７の
移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）である。
テージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測したと
きの濃度の変動幅（２５回の計測における最大値と最小
値との差）であり、横軸は一軸メカニカルステージ７の
移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）である。
【００４８】図９は、透明支持体８ａを設けない場合に
計測した濃度を示す図である。
計測した濃度を示す図である。
【００４９】図９において、縦軸は、一軸メカニカルス
テージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測したと
きの濃度平均値であり、横軸は一軸メカニカルステージ
７の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）であ
る。
テージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測したと
きの濃度平均値であり、横軸は一軸メカニカルステージ
７の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）であ
る。
【００５０】図８および図９を見てみると、試料９の濃
度が変化が大きい部分（図９の曲線の勾配が大きい部
分）で濃度変動幅が大きくなっていることがわかる。
度が変化が大きい部分（図９の曲線の勾配が大きい部
分）で濃度変動幅が大きくなっていることがわかる。
【００５１】図１０は、透明支持体８ａを設けた場合に
計測した濃度の変動幅を示す図である。
計測した濃度の変動幅を示す図である。
【００５２】図１０において、縦軸は、一軸メカニカル
ステージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測した
ときの濃度の変動幅（２５回の計測における最大値と最
小値との差）であり、横軸は一軸メカニカルステージ７
の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）であ
る。
ステージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測した
ときの濃度の変動幅（２５回の計測における最大値と最
小値との差）であり、横軸は一軸メカニカルステージ７
の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）であ
る。
【００５３】図１１は、透明支持体８ａを設けた場合に
計測した濃度を示す図である。
計測した濃度を示す図である。
【００５４】図１１において、縦軸は、一軸メカニカル
ステージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測した
ときの濃度平均値であり、横軸は一軸メカニカルステー
ジ７の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）で
ある。
ステージ７を動かさずに試料９の濃度を２５回計測した
ときの濃度平均値であり、横軸は一軸メカニカルステー
ジ７の移動距離（すなわち試料９上の濃度計測位置）で
ある。
【００５５】図８と図１０とを比較してみると、図１０
の方が明らかに濃度変動幅が小さくなっていることがわ
かり、試料ホルダ８に透明支持体８ａを設けたことの効
果が明確である。このようにレーザ光の熱などの影響で
試料９が動いたり振動したりすることのないよう透明支
持体８ａでしっかり固定することにより、特に、試料９
の位置ずれが大きく影響する濃度勾配を持つ部分で最大
濃度変動幅が０．００４２から０．００２５と６割程度
に減少できている。
の方が明らかに濃度変動幅が小さくなっていることがわ
かり、試料ホルダ８に透明支持体８ａを設けたことの効
果が明確である。このようにレーザ光の熱などの影響で
試料９が動いたり振動したりすることのないよう透明支
持体８ａでしっかり固定することにより、特に、試料９
の位置ずれが大きく影響する濃度勾配を持つ部分で最大
濃度変動幅が０．００４２から０．００２５と６割程度
に減少できている。
【００５６】また、透明支持体８ａは、試料９が動かな
いようにしっかい固定する必要があるのでガラスなどの
硬さが充分な材質であることが望まれる。さらに、この
透明支持体８ａは薄い方が好ましい。これは、試料９を
透過するレーザ光２の光量を検出するときに、試料９に
よるレーザ光２の拡散が生じるのでホトダイオード１０
をできるかぎり試料９に近づける必要があるからであ
る。
いようにしっかい固定する必要があるのでガラスなどの
硬さが充分な材質であることが望まれる。さらに、この
透明支持体８ａは薄い方が好ましい。これは、試料９を
透過するレーザ光２の光量を検出するときに、試料９に
よるレーザ光２の拡散が生じるのでホトダイオード１０
をできるかぎり試料９に近づける必要があるからであ
る。
【００５７】なお、試料ホルダ８に透明支持体を設けな
い場合であっても、試料９を試料ホルダ８に固定したと
きに試料９が露出する窓を小さくし、より強固に試料９
を固定することによって、透明支持体８ａを設けるのと
同様の効果も得られる。
い場合であっても、試料９を試料ホルダ８に固定したと
きに試料９が露出する窓を小さくし、より強固に試料９
を固定することによって、透明支持体８ａを設けるのと
同様の効果も得られる。
【００５８】ところで、上述した実施例は試料の透過光
を用いて試料の濃度を計測するものであるが、本発明は
これに限らず試料からの反射光を用いて試料の濃度を計
測するものにも適用できることはもちろんである。この
場合、試料をレーザ光の光路から外したときそれまで試
料があった位置にミラーまたは標準白色板が来るように
一軸メカニカルステージ上にミラーまたは標準白色板を
配置し、試料からの反射光を受光していたホトダイオー
ドでミラーまたは標準白色板からの反射光を受光できる
ようにすればよい。
を用いて試料の濃度を計測するものであるが、本発明は
これに限らず試料からの反射光を用いて試料の濃度を計
測するものにも適用できることはもちろんである。この
場合、試料をレーザ光の光路から外したときそれまで試
料があった位置にミラーまたは標準白色板が来るように
一軸メカニカルステージ上にミラーまたは標準白色板を
配置し、試料からの反射光を受光していたホトダイオー
ドでミラーまたは標準白色板からの反射光を受光できる
ようにすればよい。
【００５９】また、上述した実施例では、数１により濃
度Ｄを求めるときに用いる入射光量Ｉ0 を検出する際、
試料をレーザ光の光路から外すことによりそれまで透過
光を受光していたホトダイオードで入射光を受光するよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、それまで透過光を
受光していたホトダイオードを、Ｈｅ−Ｎｅレーザと試
料との間に移動させることにより入射光量Ｉ0 を検出す
るようにしてもよいことはもちろんである。また、この
方法は、試料からの反射光により試料の濃度を検出する
場合にも適用できる。
度Ｄを求めるときに用いる入射光量Ｉ0 を検出する際、
試料をレーザ光の光路から外すことによりそれまで透過
光を受光していたホトダイオードで入射光を受光するよ
うにしたが、本発明はこれに限らず、それまで透過光を
受光していたホトダイオードを、Ｈｅ−Ｎｅレーザと試
料との間に移動させることにより入射光量Ｉ0 を検出す
るようにしてもよいことはもちろんである。また、この
方法は、試料からの反射光により試料の濃度を検出する
場合にも適用できる。
【００６０】また、本実施例では試料９を移動させて濃
度のミクロトレースを行っているが、レーザ光２の光路
を移動させて試料９上でレーザ光２が照射される位置を
変えることによって濃度のミクロトレースを行うように
してもよい。
度のミクロトレースを行っているが、レーザ光２の光路
を移動させて試料９上でレーザ光２が照射される位置を
変えることによって濃度のミクロトレースを行うように
してもよい。
【００６１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
濃度測定のために照射するレーザ光を濃度測定に用いる
ホトダイオードでモニタできるので、２光束に分割し別
個のホトダイオードで光量変動補正する場合と比べて、
ビームスプリッターの経時変化やホトダイオードの個体
差による誤差がない。従って、高精度でミクロトレース
可能な濃度計測装置を、簡単な構成で安価に実現するこ
とができる。
濃度測定のために照射するレーザ光を濃度測定に用いる
ホトダイオードでモニタできるので、２光束に分割し別
個のホトダイオードで光量変動補正する場合と比べて、
ビームスプリッターの経時変化やホトダイオードの個体
差による誤差がない。従って、高精度でミクロトレース
可能な濃度計測装置を、簡単な構成で安価に実現するこ
とができる。
【００６２】また、本発明による濃度計測装置は大変に
高精度なので、たとえば、写真フィルムの粒状性をチェ
ックすることにも利用できるし、医用分野におけるＣＴ
スキャナやＭＲＩなどの医用出力フィルム画像の解析
や、印刷の網点画像の解析などに利用することもでき
る。
高精度なので、たとえば、写真フィルムの粒状性をチェ
ックすることにも利用できるし、医用分野におけるＣＴ
スキャナやＭＲＩなどの医用出力フィルム画像の解析
や、印刷の網点画像の解析などに利用することもでき
る。
【図１】本発明による濃度計測装置のブロック線図であ
る。
る。
【図２】図１に示したＨｅ−Ｎｅレーザの電源投入直後
の、ハーフミラーで反射したレーザ光の光量電圧の変化
を示した図である。
の、ハーフミラーで反射したレーザ光の光量電圧の変化
を示した図である。
【図３】図１に示したＨｅ−Ｎｅレーザの電源を投入し
た後１時間経過後の、ハーフミラーで反射したレーザ光
の光量電圧の変化を示した図である。
た後１時間経過後の、ハーフミラーで反射したレーザ光
の光量電圧の変化を示した図である。
【図４】本発明の入射光量の変動に対応した補正の処理
のフローチャートである。
のフローチャートである。
【図５】筒を設けない場合に試料を透過した光量を示す
図である。
図である。
【図６】筒を設けた場合に試料を透過した光量を示す図
である。
である。
【図７】図１に示した試料ホルダの断面図である。
【図８】透明支持体を設けない場合に計測した濃度の変
動幅を示す図である。
動幅を示す図である。
【図９】透明支持体を設けない場合に計測した濃度を示
す図である。
す図である。
【図１０】透明支持体を設けた場合に計測した濃度の変
動幅を示す図である。
動幅を示す図である。
【図１１】透明支持体を設けた場合に計測した濃度を示
す図である。
す図である。
１ Ｈｅ−Ｎｅレーザ ２ レーザ光 ３ 筒 ４ ハーフミラー ５ シリンドリカルレンズ ６ スリット ７ 一軸メカニカルステージ ８ 試料ホルダ ８ａ 透明支持体 ８ｂ 外枠 ９ 試料 １０ ホトダイオード １１ レーザ測長器 １２ ステージコントローラ １３ アンプ １４ Ａ／Ｄ変換器 １５ アンプ １６ Ａ／Ｄ変換器 １７ ホトダイオード １８ アンプ １９ Ａ／Ｄ変換器 ２０ ＣＰＵ ２１ ビームエキスパンダ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−303365（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247544（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−159543（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/00 - 21/01 G01N 21/17 - 21/61 実用ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ) 特許ファイル（ＰＡＴＯＬＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 濃度を計測すべき画像試料に微細なレー
ザ光を照射するレーザ光照射手段と、 前記画像試料上のレーザ光照射位置を移動するとともに
前記画像試料を前記レーザ光の光路から外すように前記
レーザ光照射手段または前記画像試料を移動する移動手
段と、 前記画像試料上のレーザ光照射位置を測定する位置測定
手段と、 前記画像試料を透過したレーザ光または前記画像試料で
反射したレーザ光の光量を検出する光量検出手段と、 該光量検出手段により検出した光量と、前記レーザ光照
射手段の光量変動パターンに基づいて定められるタイミ
ングで前記移動手段により前記画像試料をレーザ光の光
路から外し前記レーザ光照射手段から照射されるレーザ
光を前記光量検出手段に導き入れたときに前記光量検出
手段により検出した前記レーザ光照射手段からのレーザ
光の光量とに基づいて画像試料の濃度を演算する演算手
段とを備え、 前記位置測定手段で測定したレーザ光照射位置と前記演
算手段で演算した画像試料の濃度とから前記画像試料の
濃度分布を求めるようにしたことを特徴とする濃度計測
装置。 - 【請求項２】 前記レーザ光照射手段が照射したレーザ
光の光量を検出する照射光量検出手段をさらに備え、前
記画像試料をレーザ光の光路から外すタイミングが、前
記照射光量検出手段で検出した光量の変動量に基づいて
定められることを特徴とする請求項１に記載の濃度計測
装置。 - 【請求項３】 前記レーザ光照射手段が照射するレーザ
光の光路の周囲に筒を設けたことを特徴とする請求項１
もしくは請求項２に記載の濃度計測装置。 - 【請求項４】 前記画像試料はその濃度計測面が透明支
持体で覆われてはさみ保持されていることを特徴とする
請求項１、請求項２もしくは請求項３に記載の濃度計測
装置。 - 【請求項５】 前記光量検出手段の出力を画像試料の種
類ごとに異なる増幅率で増幅する少なくとも１つの第１
の増幅器と、前記画像試料をレーザ光の光路から外した
ときの前記光量検出手段の出力を増幅する第２の増幅器
とをさらに備え、前記第１の増幅器の増幅率を前記第２
の増幅器の増幅率よりも大きくしたことを特徴とする請
求項１、請求項２、請求項３もしくは請求項４に記載の
濃度計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10990993A JP3272471B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 濃度計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10990993A JP3272471B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 濃度計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06300693A JPH06300693A (ja) | 1994-10-28 |
| JP3272471B2 true JP3272471B2 (ja) | 2002-04-08 |
Family
ID=14522229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10990993A Expired - Fee Related JP3272471B2 (ja) | 1993-04-13 | 1993-04-13 | 濃度計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3272471B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103584037B (zh) * | 2013-11-29 | 2015-01-14 | 西华大学 | 一种多段超高压发酵液渗透技术制备茄果类泡菜的方法 |
| KR101674884B1 (ko) * | 2015-10-14 | 2016-11-22 | 한국표준과학연구원 | 초미세먼지의 유기원소탄소 분석장치 |
-
1993
- 1993-04-13 JP JP10990993A patent/JP3272471B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06300693A (ja) | 1994-10-28 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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|
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|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
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