JP4600763B2 - 配向計 - Google Patents
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Description
受光素子114は、光源111を中心として例えば8〜12個設けられた受光ダイオードで、被測定対象物112からの反射光を受光して電気信号に変換するもので、例えば光軸となす反射角度θを55度程度に選定して配向方向を測定する。
図14は信号の流れを示すもので、受光素子114で電気信号に変換された信号は素子信号130としてA/D変換器131に入力され、分布測定手段132により光の分布測定が行われた後、配向演算手段133により配向方向が演算されて測定値134が出力される。
その場合、A/D変換器114のコストが高く、また部品体積も大きくなるので小型化が難かしいという問題があった。
また、このような配向計とは別に垂直方向から被測定対象物に光を入射し、これを反射側に複数個配置した受光素子で反射光を検出する場合においては、導波光成分が被測定対象物の表面反射成分よりも小さくなり配向情報を得にくかったり、特に薄膜においては透過光成分が大きくなることで反射面の方向に漏れ出す導波光成分が小さくなるために配向情報を得にくくなるという問題があった。
なお、誘電率や超音波による伝播速度あるいはマイクロ波を利用して配向を調べるものもあるが、オンラインでの高速測定には向かず、また精度を確保することが難しいという問題があった。
従って本発明が解決しようとする課題は、
1)被測定対象物の繊維配向やフィルムの分子配向若しくはプラスチック中のフィラー配向及びラビング処理による配向等に代表される被測定対象物の配向特性を速やかに測定する。
2)A/D変換器を含む部品コストの削減。
3)部品体積の削減による小型化。
が可能な配向計を実現することにある。
被測定対象物に光を照射する複数の発光素子と前記被測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子と該受光素子からの信号に基づいて前記被測定対象物の配向を測定する配向計において、前記受光素子の周りに複数の発光素子を配置すると共に前記受光素子の外周付近に前記被測定対象物に対して略垂直面に光を出射してその光を反射させるゲイン調整用発光素子を配置したことを特徴とする。
前記複数の発光素子からの光が前記被測定対象物の表面でかつ、前記受光素子の直下付近に向かうための反射板もしくは導光管を配置したことを特徴とする。
前記被測定対象物の裏面側の前記受光素子に対向する位置に無配向の反射板を配置したことを特徴とする。
前記複数個配置された発光素子は円周上に等間隔に配置され、前記受光素子は前記複数の発光素子を配置した円周面と直交する中心軸上に配置されたことを特徴とする。
前記複数個配置された発光素子からの光を反射面に配置した無配向な基準面で反射させ、その反射光を受光素子で測定して各発光素子ごとの光量出力に関する個体差を記憶する記憶手段を有し、前記被測定対象物の配向方向の演算に際しては前記記憶手段に記憶された個体差に基づいて校正をおこなうことを特徴とする。
前記複数個配置された発光素子を所定のタイミングで順次発光させる発光回路と、この発光回路からの信号をタイミング信号として受信し、このタイミング信号を基準位置信号として前記受光素子からの信号を順次受信する受光回路と、この受光回路からの信号を前記被測定対象物の配向方向を演算するためのデータとして取り込むA/D変換器を備えたことを特徴とする。
前記円周上に等間隔に複数個配置された発光素子の発光順序は均等分布となるように発光させることを特徴とする。
前記被測定対象物を照射する複数の発光素子からの光はP偏光又はS偏光であることを特徴とする。
受光素子は半導体フォトディテクタ、発光素子はLED或いは、レーザダイオードであることを特徴とする。
前記複数の発光素子を順次発光させるタイミング信号若しくは順次発光した光をタイミング信号として捉える回路からの信号は、そのうちの1つ又は複数の信号のデューティーを他の信号と変化させることで基準位置信号として用い、前記受光素子からの信号を取り込むようにしたことを特徴とする。
前記複数の発光素子から発光する光の周波数を前記被測定対象物の特性に応じて変化させることを特徴とする。
前記複数の発光素子は偶数個が円周上に対向して配置され、対向する2つの発光素子を同時に発光させたことを特徴とする。
被測定対象物に光を照射する発光素子と前記被測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子と該受光素子からの信号に基づいて前記被測定対象物の配向を測定する配向計において、前記受光素子の周りに複数の発光素子を配置すると共に前記受光素子の外周付近に前記被測定対象物に対して略垂直面に光を出射してその光を反射させるゲイン調整用発光素子を配置したので、紙の繊維配向やフィルムの分子配向、プラスチック中のフィラー配向等を速やかに測定することができ、A/D変換器が一つで済むので部品コストの削減および小型化が可能となる。また、ゲイン調整用発光素子を用いて円周上に配置された複数の発光素子のゲイン調整を行うことができる。
被測定対象物の裏面側の前記受光素子に対向する位置に無配向の反射板を配置したので、被測定対象物を透過した光が無配向反射板で反射して再度被測定対象物を透過することになる。その結果、2回透過による測定成分の増加と迷光成分によるノイズの削減効果を得ることができる。
複数個配置された発光素子は円周上に等間隔に配置され、前記受光素子は前記複数の発光素子を配置した円周面と直交する中心軸上に配置したので正確な配向測定が可能である。
複数個配置された発光素子からの光を反射面に配置した無配向な基準面で反射させ、その反射光を受光素子で測定して各発光素子ごとの光量出力に関する個体差を記憶する記憶手段を有し、前記被測定対象物の配向方向の演算に際しては前記記憶手段に記憶された個体差に基づいて校正をおこなうので、正確な配向測定が可能である。
複数個配置された発光素子を所定のタイミングで順次発光させる発光回路と、この発光回路からの信号をタイミング信号として受信し、このタイミング信号を基準位置信号として前記受光素子からの信号を順次受信する受光回路と、この受光回路からの信号を前記被測定対象物の配向方向を演算するためのデータとして取り込むA/D変換器を備えたので、測定位置の正確さを保つことができる。
円周上に等間隔に複数個配置された発光素子の発光順序は均等分布となるように発光させることにより、測定面が時間的に変化するオンラインでの正確な測定が可能である。
被測定対象物を照射する複数の発光素子からの光はP偏光又はS偏光とすることにより、S/Nを高めることができる。
受光素子は半導体フォトディテクタ、発光素子はLED又はレーザダイオードとすることにより、小型化が可能である。
複数の発光素子を順次発光させるタイミング信号若しくは順次発光した光をタイミング信号として捉える回路からの信号は、そのうちの1つ又は複数の信号のデューティーを他の信号と変化させることで基準位置信号として用いるため、発光タイミングと基準位置信号を一つにまとめる事ができるので、コストダウンと小型化が可能である。
記発光素子から発光する光の周波数を前記被測定対象物の特性に応じて変化させることにより、被測定対象物の特性に応じて精度の高い測定が可能である。
複数の発光素子の偶数個を円周上に対向して配置し、対向する2つの発光素子を同時に発光させることにより、被測定対象物の表面が波打っていても平均した出力を得ることができる。また、光量が増加するのでS/Nを向上させ掃引時間を半減させることができる。
図1において、1−1〜1−8はLEDやレーザー等の発光素子、50は円板状の発光素子保持部材である。2は受光ダイオード等からなる受光素子であり、発光素子1−1〜1−8は円板状の発光素子保持部材50の周縁付近に等間隔に取付けられている。これらの発光素子は出射した光が被測定対象物30の略同一場所を照射するように被測定対象物に対して所定の角度に配置されており、被測定対象物30で反射した散乱光の一部は発光素子保持部材50の中央付近に配置された受光素子2で受光される。
図3において、校正に際しては(イ)において各発光素子を順次発光させ、(ロ)において、各素子ごとの反射光を測定し、(ハ)において各素子ごとの個体差を記憶しておく。
次に(ホ)において反射分布の計算を行い(ト)において、反射光の強度分布から強度の強い方向とアスペクト比を計算する。
A/D変換した値は、発光回路3からのタイミング信号を元に各素子位置のデータとして記憶する。
なお、CPU側に発光制御を任せ、これに同期させてアナログ信号を取り込む場合にはデジタルのタイミング信号は不要となる。
また、受光素子2からのアナログ信号は基準位置信号と合わせて用いる事で測定を繰り返しても位置対応を正確に取り続けることができる。
一連の各素子信号が揃ったら、CPU7で反射光の分布演算を行い、配向角/配向指数を必要な機器にデジタルデータやアナログデータ若しくは画面出力等の方法で出力する。
A/D変換回路を一つにし、I/O点数を抑えたことでコストパフォーマンスに優れた製品の製造が可能になる。これは被測定対象物としてのフィルム・シート・紙・配向膜板等の何れでも効果がある。また、被測定対象物は、測定対象面が略平面であれば、最終姿や途中経過が球面や波面その他の特性を持つ面であっても測定が可能であり、前述と同様の効果がある。
また、近年電池電極素材に多く用いられる炭素負極へのリチウムの挿入反応等では、不活性皮膜や高配向性熱分解グラファイト等の配向特性を明らかにすることが負極特性の改善に有効と考えられている。このような配向特性の測定に用いることも可能である。
更に発光素子の略中心に配置する受光素子は一つに限ることなく2以上設け、受信信号を増加させたり、発信周波数や受光面の特性に応じて受光素子を選択するようにしてもよい。
上述の構成によれば、発光素子の取付け孔を斜め方向に角度をつけて形成する必要がないので加工が容易である。
この実施例の場合も発光素子の数は図1で示すように円周上に8〜12個配置され対向して同数の受光素子が配置されているものとする。
例えば、図2に示す発光信号は必ずしもデューティーが50%である必要は無く、無発光時間を適宜小さくして良い。
2,114 受光素子
3 発光回路
4 受光回路
5 デジタル入力器
6,131 A/D変換器
7 CPU
30,112 被測定対象物
31,115 受光素子保持部
50 発光素子保持部
51 第1支持部材
52 第2支持部材
53 基板
54 反射板
55 ねじ
56 導光管
57 無配向反射板
111 光源
113 集光レンズ
116 鍔部
117 受光素子装着穴
118 レンズ装着穴
119 光源保持部
120 位置決め部
121 固定穴
122 受光素子固定穴
123 上部外周部
130 素子信号
132 分布測定手段
133 配向演算手段
134 測定値出力
Claims (12)
- 被測定対象物に光を照射する発光素子と前記被測定対象物で反射した反射光を受光する受光素子と該受光素子からの信号に基づいて前記被測定対象物の配向を測定する配向計において、前記受光素子の周りに複数の発光素子を配置すると共に前記受光素子の外周付近に前記被測定対象物に対して略垂直面に光を出射してその光を反射させるゲイン調整用発光素子を配置したことを特徴とする配向計。
- 前記複数の発光素子からの光が前記被測定対象物の表面でかつ、前記受光素子の直下付近に向かうための反射板もしくは導光管を配置したことを特徴とする請求項1に記載の配向計。
- 前記被測定対象物の裏面側の前記受光素子に対向する位置に無配向の反射板を配置したことを特徴とする請求項1又は2に記載の配向計。
- 前記複数個配置された発光素子は円周上に等間隔に配置され、前記受光素子は前記複数の発光素子を配置した円周面と直交する中心軸上に配置されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の配向計。
- 前記複数個配置された発光素子からの光を反射面に配置した無配向な基準面で反射させ、その反射光を受光素子で測定して各発光素子ごとの光量出力に関する個体差を記憶する記憶手段を有し、前記被測定対象物の配向方向の演算に際しては前記記憶手段に記憶された個体差に基づいて校正をおこなうことを特徴とする請求項1又は2又は4に記載の配向計。
- 前記複数個配置された発光素子を所定のタイミングで順次発光させる発光回路と、この発光回路からの信号をタイミング信号として受信し、このタイミング信号を基準位置信号として前記受光素子からの信号を順次受信する受光回路と、この受光回路からの信号を前記被測定対象物の配向方向を演算するためのデータとして取り込むA/D変換器を備えたことを特徴とする請求項1又2は又は4又は5に記載の配向計。
- 前記円周上に等間隔に複数個配置された発光素子の発光順序は均等分布となるように発光させることを特徴とする請求項1又2又は4乃至6のいずれかに記載の配向計。
- 前記被測定対象物を照射する複数の発光素子からの光はP偏光又はS偏光であることを特徴とする請求項1又2又は4乃至7のいずれか記載の配向計。
- 受光素子は半導体フォトディテクタ、発光素子はLED或いは、レーザダイオードであることを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の配向計。
- 前記複数の発光素子を順次発光させるタイミング信号若しくは順次発光した光をタイミング信号として捉える回路からの信号は、そのうちの1つ又は複数の信号のデューティーを他の信号と変化させることで基準位置信号として用い、前記受光素子からの信号を取り込むようにしたことを特徴とする請求項1又2又は4乃至9のいずれかに記載の配向計。
- 前記複数の発光素子から発光する光の周波数を前記被測定対象物の特性に応じて変化させることを特徴とする請求項1又2又は4乃至10のいずれかに記載の配向計。
- 前記複数の発光素子は偶数個が円周上に対向して配置され、対向する2つの発光素子を同時に発光させたことを特徴とする請求項1又2又は4乃至9のいずれかに記載の配向計。
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