JP6750189B2 - Optical property measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、照明機構及び光学特性測定装置に関する。 The present invention relates to an illumination mechanism and an optical characteristic measuring device.
色彩計は、工業製品、食品等の色彩を定量的に測定するために使用される。色彩計においては、試料が照明光の光線束で照明され、試料により反射された反射光の光線束の光量が測定され、測定の結果から色彩値が導出される。色彩計においては、照明光の光線束の光量の変動が監視され、色彩値が導出される場合に照明光の光線束の光量の変動をキャンセルする補正が行われる。例えば、特許文献1に記載された技術においては、光源により放射された光線束が絞りにより制限され、制限された光線束がビームスプリッターにより照明光の光線束と参照光の光線束とに分離され、反射光の光線束の光量及び参照光の光線束の光量が測定される。
The colorimeter is used to quantitatively measure the color of industrial products, foods, and the like. In the colorimeter, the sample is illuminated with the light beam of the illumination light, the light amount of the light beam of the reflected light reflected by the sample is measured, and the color value is derived from the measurement result. In the colorimeter, the variation of the light quantity of the light flux of the illumination light is monitored, and when the color value is derived, the correction of canceling the variation of the light quantity of the light flux of the illumination light is performed. For example, in the technique described in
特許文献1に記載された技術においては、絞りにより光線束が制限された後にビームスプリッターにより光線束が照明光の光線束と参照光の光線束とに分離されるため、光線束の光量が減少した後に光線束が照明光の光線束と参照光の光線束とに分離される。このため、参照光の光線束の光量の測定において測定の信号対ノイズ比を十分にするために十分な光量を有する参照光の光線束を得た場合は、十分な光量を有する照明光の光線束を得られないため、反射光の光線束の光量の測定において測定の信号対ノイズ比が悪化する。光源により放射される光線束の光量を増やした場合は、この問題を解決できるが、光源の消費電力が増加する。これらの問題は、色彩計以外の光学特性測定装置においても同様に生じる。
In the technique described in
以下に記載される発明は、これらの問題を解決するためになされる。以下に記載される発明が解決しようとする課題は、光源の消費電力を増加させることなく十分な光量を有する照明光の光線束及び十分な光量を有する参照光の光線束の両方を得ることである。 The invention described below is made to solve these problems. The problem to be solved by the invention described below is to obtain both a ray bundle of illumination light having a sufficient light quantity and a ray bundle of reference light having a sufficient light quantity without increasing the power consumption of the light source. is there.
光学特性測定装置は、照明機構と、試料により反射された反射光の光線束又は試料を透過した透過光の光線束を受光し第1の測定の結果を出力する第1の受光機構と、参照光の光線束を受光し第2の測定の結果を出力する第2の受光機構と、第2の測定結果による補正を行い第1の測定結果から光学特性を導出する導出部と、を備える。照明機構においては、放射機構が放電灯を備え光線束を放射する。ビームスプリッターは、放射機構により放射された光線束が入射した場合に照明光の光線束を透過し参照光の光線束を反射する。絞りは、ビームスプリッターを透過した照明光の光線束を制限する。拡散板を有し、拡散板によって拡散された拡散光線束をビームスプリッターに入射する。
The optical characteristic measuring device includes an illumination mechanism, a first light receiving mechanism that receives a light beam bundle of reflected light reflected by the sample or a light beam bundle of transmitted light that has passed through the sample, and outputs a result of the first measurement. A second light receiving mechanism that receives a light beam bundle of light and outputs a result of the second measurement, and a deriving unit that performs correction based on the second measurement result and derives an optical characteristic from the first measurement result. In the illumination mechanism, the emission mechanism includes a discharge lamp and emits a light beam bundle. The beam splitter transmits the light flux of the illumination light and reflects the light flux of the reference light when the light flux emitted by the radiation mechanism enters. The diaphragm limits the bundle of illumination light that passes through the beam splitter. A diffuser plate is provided, and the diffused light beam diffused by the diffuser plate is incident on the beam splitter.
光源の消費電力を増加させることなく十分な光量を有する照明光の光線束及び十分な光量を有する参照光の光線束の両方が得られる。 Both a ray bundle of illumination light having a sufficient light quantity and a ray bundle of reference light having a sufficient light quantity can be obtained without increasing the power consumption of the light source.
(1)概略
図1の模式図は、色彩計を示す。図2の模式図は、色彩計を構成する測定機構の縦断面を示す。図3の模式図は、色彩計を構成する光線束分離機構及び参照光用の受光機構の断面を示す。図4及び図5の模式図は、色彩計を構成する積分球及び反射光用の受光機構の断面を示す。図5は、反射光用の受光機構の付近を拡大して示す。
(1) Outline The schematic diagram of FIG. 1 shows a colorimeter. The schematic view of FIG. 2 shows a vertical section of a measuring mechanism that constitutes a colorimeter. The schematic view of FIG. 3 shows a cross section of a light beam separating mechanism and a reference light receiving mechanism that constitute a colorimeter. The schematic views of FIGS. 4 and 5 show cross sections of an integrating sphere and a light receiving mechanism for reflected light that constitute a colorimeter. FIG. 5 is an enlarged view showing the vicinity of the light receiving mechanism for reflected light.
図1に示される色彩計1000は、測定機構1010及びコントローラー1011を備える。測定機構1010は、図1及び図2に示されるように、照明機構1020、積分球1021、反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023を備える。照明機構1020は、放射機構1030、光線束分離機構1031及び結像光学系1032を備える。放射機構1030及び結像光学系1032は、照明光学系を構成する。放射機構1030及び光線束分離機構1031は、参照光学系を構成する。
The
放射機構1030は、拡散光線束を放射する。拡散光線束とは、拡散反射されることにより均一化された光線束であり、望ましくは拡散多重反射されることにより均一化された光線束である。光線束分離機構1031は、放射された拡散光線束を照明光の光線束1041と参照光の光線束1042とに分離する。結像光学系1032は、照明光の光線束1041を結像させる。これにより、照明機構1020は、照明光の光線束1041で試料を照明する。
The
積分球1021は、試料により反射された反射光の光線束1043を拡散反射してから反射光用の受光機構1022へ導く。反射光用の受光機構1022は、反射光の光線束1043を受光し、反射光の三刺激値X,Y及びZの測定結果を出力する。参照光用の受光機構1023は、参照光の光線束1042を受光し、参照光の三刺激値X,Y及びZの測定結果を出力する。これにより、測定機構1010は、反射光の三刺激値X,Y及びZの測定結果及び参照光の三刺激値X,Y及びZの測定結果を出力する。
The
コントローラー1011は、放射機構1030による拡散光線束の放射を制御する。また、コントローラー1011は、反射光の三刺激値X,Y及びZの測定結果及び参照光の三刺激値X,Y及びZの測定結果を取得し、反射光の三刺激値X,Y及びZの測定結果から色彩値を導出する。色彩値が導出される場合は、参照光の三刺激値X,Y及びZの測定結果による補正が行われる。これにより、色彩値が照明光の変動の影響を受けにくくなる。
The
(2)放射機構
放射機構1030は、パルスキセノンランプ1050、反射傘1051及び拡散板1052を備える。パルスキセノンランプ1050は、光線束を放射する。反射傘1051は、光線束を拡散反射する。拡散板1052は、光線束を拡散し拡散光線束にする。
(2) Radiation Mechanism The
パルスキセノンランプ1050は、閃光を放射する。閃光が放射される場合は、試料が短時間に大光量で照明され、測定の信号対ノイズ比が改善する。パルスキセノンランプ1050が他の種類の光源に置き換えられてもよい。例えば、パルスキセノンランプ1050がタングステンランプ、発光ダイオード等に置き換えられてもよい。 The pulse xenon lamp 1050 emits a flash of light. When a flash of light is emitted, the sample is illuminated with a large amount of light for a short time, improving the signal-to-noise ratio of the measurement. The pulse xenon lamp 1050 may be replaced by other types of light sources. For example, the pulse xenon lamp 1050 may be replaced with a tungsten lamp, a light emitting diode, or the like.
反射傘1051は、拡散反射面1060を有する。反射傘1051が傘とは言い難い形状を有する反射鏡に置き換えられてもよい。
The
パルスキセノンランプ1050が光線束を放射する場合は、拡散板1052に向かって放射される光線束が、拡散板1052に拡散され、拡散光線束にされる。また、拡散反射面1060に向かって放射される光線束が、拡散反射面1060に拡散反射され、拡散光線束にされ、拡散反射面1060から拡散板1052に向かって出射する光線束が、拡散板1052に拡散され、さらに均一化された拡散光線束にされる。これにより、パルスキセノンランプ1050が放射する光線束が効率よく利用される。
When the pulse xenon lamp 1050 emits a bundle of rays, the bundle of rays emitted toward the
パルスキセノンランプ1050は、放電灯である。放電灯においては、放電の経路が閃光の放射ごとに異なるため、閃光の放射源が閃光の放射ごとに異なる。放射機構1030においては、パルスキセノンランプ1050が放射する光線束が拡散反射面1060により拡散反射され拡散板1052により拡散されるため、拡散光線束が閃光の放射源の影響を受けにくい。
The pulse xenon lamp 1050 is a discharge lamp. In the discharge lamp, since the discharge path is different for each flash emission, the emission source of the flash is different for each flash emission. In the
(3)光線束分離機構
光線束分離機構1031は、図2及び図3に示されるように、角筒状構造物1070、ビームスプリッター1071及び取り付け機構1072を備える。
(3) Ray bundle separation mechanism As shown in FIGS. 2 and 3, the ray
角筒状構造物1070に形成される空間1080は、角筒状構造物1070の内周面1090に規定され、一端に入射口1100を有し、他端に出射口1101を有する。空間1080の矢印1110で示される光軸方向と垂直をなす断面の形状は、矩形状であり、光軸方向に進んでも一定である。空間1080は、光軸方向にまっすぐに伸び、入射口1100から出射口1101へ至る。
The
内周面1090は、反射防止面1120を有する。内周面1090が反射防止面1120を有することにより、内周面1090に反射された光線束が迷光の光線束となることが抑制される。望ましくは内周面1090の全体が反射防止面1120であるが、内周面1090が反射防止面1120でない面をわずかに有してもよい。反射防止面1120は、黒色のつや消し塗料により塗装された面である。黒色を呈する内周面1090を粗くすることにより反射防止面1120が形成されてもよい。
The inner
角筒状構造物1070に形成される開口1130,1131及び1132は、それぞれ一端に入口1140,1141及び1142を有し、それぞれ他端に出口1150,1151及び1152を有し、角筒状構造物1070の内周面1090から角筒状構造物1070の外周面1091へ至る。入口1140,1141及び1142は、内周面1090にある。出口1150,1151及び1152は、外周面1091にある。開口1130,1131及び1132は、光軸方向と垂直をなす方向に伸びる。
The
ビームスプリッター1071は、平板状である。ビームスプリッター1071は、角筒状構造物1070に支持され、空間1080に収容され、光軸上に配置される。これにより、放射機構1030が放射した拡散光線束が入射口1100に入射した場合に、入射口1100に入射した拡散光線束がビームスプリッター1071に入射する。ビームスプリッター1071の入射面は、入射口1100へ向かう方向と入口1140,1141及び1142へ向かう方向との中間の方向を向く。これにより、ビームスプリッター1071に拡散光線束が入射した場合に、入射した拡散光線束の主要部が、ビームスプリッター1071を透過し、出射口1101から出射し、照明光の光線束1041になる。また、ビームスプリッター1071に入射した光線束の残部が、ビームスプリッター1071に反射され、入口1140,1141及び1142に入射し、出口1150,1151及び1152から出射し、参照光の光線束1042になる。照明光の光線束1041の強度と参照光の光線束1042の強度との比は、光線束を反射する反射面となるビームスプリッター1071の入射面及び出射面の反射率により調整される。
The
出口1150,1151及び1152からは、入射口1100を見通すことができず、専らビームスプリッター1071のみを見通すことができる。一の位置が他の位置から見通されるとは、一の位置と他の位置とを結ぶ直線上に光線の遮蔽物がなく、他の位置から一の位置へ光線が直接的に到達することをいう。出口1150,1151及び1152から専らビームスプリッター1071のみを見通すことができる場合は、出口1150,1151及び1152から出射する参照光の光線束1042に迷光の光線束が混入しにくい。
From the
角筒状構造物1070が他の種類の構造物に置き換えられてもよい。例えば、角筒状構造物1070が円筒状構造物に置き換えられてもよい。
The rectangular
取り付け機構1072には、参照光用の受光機構1023が取り付けられる。
A
(4)結像光学系
結像光学系1032は、図2に示されるように、視野絞り1160、開口絞り1161、レンズ1162及び鏡筒1163を備える。視野絞り1160及び開口絞り1161は、照明光の光線束1041を制限する。レンズ1162は、照明光の光線束1041を結像させる。鏡筒1163は、視野絞り1160、開口絞り1161及びレンズ1162を支持する。視野絞り1160により、照明光の光線束1041で照明される視野が調整される。開口絞り1161により、開口数が調整される。
(4) Imaging Optical System The imaging
視野絞り1160、開口絞り1161及びレンズ1162以外の光学素子が結像光学系1032に追加されてもよい。例えば、図6に示されるように、開口絞り1161の前に拡散板1164が追加されてもよい。
Optical elements other than the
結像光学系1032が照明光の光線束1041をコリメート化するコリメート化光学系に置き換えられてもよい。
The imaging
(5)ビームスプリッター及び絞りの位置関係
ビームスプリッター1071は、視野絞り1160及び開口絞り1161よりパルスキセノンランプ1050側に配置される。より一般的には、ビームスプリッター1071は、望ましくはパルスキセノンランプ1050から試料までの区間に設けられる全部の絞りよりパルスキセノンランプ1050側に配置され、少なくとも視野絞り1160よりパルスキセノンランプ1050側に配置される。
(5) Positional Relationship between Beam Splitter and Aperture The
絞りにより光線束が制限される前にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束1041と参照光の光線束1042とに分離される場合は、ビームスプリッター1071に入射する光線束が十分な光量を有するため、ビームスプリッター1071の反射率を低くした場合でも十分な光量を有する参照光の光線束1042が得られる。十分な光量を有する参照光の光線束1042が得られる場合は、参照光用の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比が十分なものとなる。ビームスプリッター1071の反射率を低くするは、ビームスプリッター1071の透過率を高くすることであるため、十分な光量を有する照明光の光線束1041を得ることに寄与する。このため、照明機構1020においては、パルスキセノンランプ1050の消費電力を増加させることなく十分な光量を有する照明光の光線束1041及び十分な光量を有する参照光の光線束1042の両方が得られる。十分な光量を有する照明光の光線束1041が得られることは、反射光用の受光機構1022における測定の信号対ノイズ比を改善するために利用されてもよいし、パルスキセノンランプ1050の消費電力を抑制するために利用されてもよい。
When the
光線束が制限された後に分離される場合は、光線束が制限される前に分離される場合と比較して、参照光の光線束1042が分離される位置が試料から離れる。しかし、そのような場合でも、照明光の光線束1041の光量と参照光の光線束1042の光量との相関は維持され、補正への影響は少ない。
When the ray bundle is separated after being limited, the position where the
(6)反射抑制膜
照明機構1020においては、ビームスプリッター1071の反射率が低い場合でも十分な光量を有する参照光の光線束1042が得られる。このため、反射光用の受光機構1022において測定の信号対ノイズ比を十分なものとするために、ビームスプリッター1071の反射率を低くすることにより、すなわち、ビームスプリッター1071の透過率を高くすることにより、十分な光量を有する照明光の光線束1041を得ることが望まれる。
(6) Antireflection Film In the
基材のみからなるビームスプリッターの入射面及び出射面の反射率が十分に低い場合は、基材のみからなるビームスプリッターがビームスプリッター1071として採用されてもよいが、望ましくは基材及び反射抑制膜を備えるビームスプリッターがビームスプリッター1071として採用される。
When the reflectances of the entrance surface and the exit surface of the beam splitter made of only the base material are sufficiently low, the beam splitter made of only the base material may be adopted as the
図7の模式図は、基材及び反射抑制膜を備えるビームスプリッターの断面を示す。 The schematic view of FIG. 7 shows a cross section of a beam splitter including a substrate and an antireflection film.
図7に示されるビームスプリッター1071は、基材1380並びに反射抑制膜1381及び1382を備える。反射抑制膜1381及び1382は、それぞれ、基材1380の一方の主面1390及び他方の主面1391に形成される。反射抑制膜1381及び1382により、それぞれ、ビームスプリッター1071の入射面1400及び出射面1401の反射率が基材1380のみからなるビームスプリッターの入射面及び出射面の反射率より低くなる。反射抑制膜1381及び1382の各々は、単独の層及び複数の層のいずれであってもよい。反射抑制膜1381及び1382の片方が省略されてもよい。
The
(7)照明光の光線束の光量及び参照光の光線束の光量の具体例
以下では、基材1380の屈折率が約1.5であると仮定する。約1.5という屈折率は、基材1380の典型的な材質であるガラスの屈折率である。
(7) Specific Example of Light Amount of Light Beam of Illumination Light and Light Amount of Light Beam of Reference Light In the following, it is assumed that the refractive index of the
基材1380のみからなるビームスプリッターが採用される場合は、基材1380のみからなるビームスプリッターの入射面及び出射面の各々の反射率が約4%であるため、照明光の光線束の光量と参照光の光線束の光量との比は、概ね8:92になる。
When the beam splitter made of only the
これに対して、基材1380並びに反射抑制膜1381及び1382を備えるビームスプリッター1071が採用される場合は、反射抑制膜1381及び1382により、それぞれ、ビームスプリッター1071の入射面1400及び出射面1401の反射率が約2%に低下することが期待され、照明光の光線束の光量と参照光の光線束の光量との比は、概ね4:96になる。
On the other hand, when the
したがって、反射抑制膜1381及び1382の有無にかかわらず、ビームスプリッターに入射した光線束の光量の約92%以上の光量を有する照明光の光線束が得られ、ビームスプリッターに入射した光線束の光量の約4%以上の光量を有する参照光の光線束が得られる。視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限される前にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束1041と参照光の光線束1042とに分離され、ビームスプリッター1071に入射した光線束の光量の約4%以上の光量を有する参照光の光線束1042が得られる場合は、参照光の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比が十分なものとなる。このため、視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限される前にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束1041と参照光の光線束1042とに分離される場合は、参照光の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比を十分なものとしながらビームスプリッター1071に入射した光線束の光量の約92%以上の光量を有する照明光の光線束1041が得られる。
Therefore, regardless of the presence or absence of the
これに対して、視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限された後にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束と参照光の光線束とに分離される場合は、参照光の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比を十分なものとするときは、ビームスプリッター1071に入射した光線束の光量の約50%の光量を有する照明光の光線束しか得られない。また、参照光の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比を十分なものとすることを犠牲にしたときでも、ビームスプリッター1071に入射した光線束の光量の約75%の光量を有する照明光の光線束しか得られない。このため、視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限された後にビームスプリッター1071により照明光の光線束と参照光の光線束とに分離される場合は、参照光の受光機構1023において測定の信号対ノイズ比を十分なものとすることを犠牲にしたときでも、十分な光量を有する照明光の光線束が得られない。
On the other hand, when the light beam bundle is limited by the
なお、光線束が制限される前に光線束が分離される場合は、光線束が分離された後の光線束の制限により光線束の利用効率が低下する。しかし、光線束が制限された後に光線束が分離される場合も、光線束が分離される前の光線束の制限により光線束の利用効率が低下するため、光線束が制限される前に光線束が分離される場合と光線束が制限された後に光線束が分離される場合との上記の対比においては光線束の制限による光線束の利用効率の低下を概ね無視できる。 When the light bundle is separated before the light bundle is limited, the utilization efficiency of the light bundle is reduced due to the limitation of the light bundle after the light bundle is separated. However, even if the ray bundles are separated after the ray bundles are limited, the utilization efficiency of the ray bundles is reduced due to the limitation of the ray bundles before the ray bundles are separated, so In the above comparison between the case where the bundle of rays is separated and the case where the bundle of rays is separated after the bundle of rays is limited, the reduction in the utilization efficiency of the bundle of rays due to the limitation of the bundle of rays can be almost ignored.
(8)積分球
積分球1021は、図2及び図4に示されるように、中空球状の構造物である。
(8) Integrating Sphere The integrating
積分球1021に形成される空間1170は、積分球1021の内面1180に規定される。空間1170の形状は、球状である。積分球1021に形成される試料窓1190は、積分球1021に形成される照明窓1191から見通される。試料窓1190及び照明窓1191は、積分球1021に形成される受光窓1192から見通されない。照明窓1191には、照明機構1020が結合される。受光窓1192には、反射光用の受光機構1022が取り付けられる。
The
内面1180は、拡散反射面1200を有する。望ましくは内面1180の全体が拡散反射面1200であるが、内面1180が拡散反射面1200でない面をわずかに有してもよい。
The
拡散反射面1200は、白色のつや消し塗料により塗装された面である。白色のつや消し塗料は、樹脂、白色顔料、つや消し材等を含む。樹脂は、アクリル樹脂等である。白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の粉末である。つや消し材は、シリカ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム等の微粒子である。白色のつや消し塗料が白色以外の無彩色のつや消し塗料に置き換えられてもよい。内周面1180を粗くすることにより拡散反射面1200が形成されてもよい。
The diffuse
照明機構1020が照明光の光線束1041を放射する場合は、照明光の光線束1041が、照明窓1191に入射し、内面1180に反射されることなく空間1170を進み、試料窓1190に至る。試料窓1190に試料がある場合は、試料窓1190に至った照明光の光線束1041により試料が照明され、試料が反射光の光線束1043を反射する。反射光の光線束1043は、空間1170を伝搬し、空間1170を伝搬する間に拡散反射面1200に拡散反射され、受光窓1192から出射する。
When the
(9)反射光用の受光機構
反射光用の受光機構1022は、図5に示されるように、センサーユニット1210を備える。
(9) Light-Reception Mechanism for Reflected Light The light-
センサーユニット1210は、フィルター1220,1221及び1222、絞り1230,1231及び1232、受光センサー1240,1241及び1242並びに構造物1250を備える。
The
フィルター1220,1221及び1222は、それぞれ構造物1250に形成される孔1260,1261及び1262に挿入され、構造物1250に支持される。絞り1230,1231及び1232は、それぞれ構造物1250に形成される孔1260,1261及び1262に挿入され、構造物1250に支持される。受光センサー1240,1241及び1242は、それぞれ孔1260,1261及び1262に挿入され、構造物1250に支持される。
The
構造物1250に形成される絞り1270、フィルター1220、絞り1230及び受光センサー1240は、刺激値Xを測定する受光光学系を構成する。構造物1250に形成される絞り1271、フィルター1221、絞り1231及び受光センサー1241は、刺激値Yを測定する受光光学系を構成する。構造物1250に形成される絞り1272、フィルター1222、絞り1232及び受光センサー1242は、刺激値Zを測定する受光光学系を構成する。
The
刺激値Xを測定する受光光学系、刺激値Yを測定する受光光学系及び刺激値Zを測定する受光光学系の共通点を刺激値Yを測定する受光光学系を例にとって説明する。 The common points of the light receiving optical system for measuring the stimulus value X, the light receiving optical system for measuring the stimulus value Y, and the light receiving optical system for measuring the stimulus value Z will be described by taking the light receiving optical system for measuring the stimulus value Y as an example.
絞り1271、フィルター1221、絞り1231及び受光センサー1241は、記載された順序で配列される。
The
反射光の光線束1043が孔1261に入射した場合は、反射光の光線束1043が、孔1261を進み、孔1261を進む間に絞り1271、フィルター1221及び絞り1231を記載された順序で通過し、受光センサー1241に受光される。絞り1271及び1231は、反射光の光線束1043を制限する。受光センサー1241は、反射光の光線束1043を受光し、受光量に応じた信号を出力する。これにより、刺激値Yが測定される。絞り1271及び1231により、反射光の光線束1043のフィルター1221への入射角が小さくなる。すなわち、反射光の光線束1043がフィルター1221に略垂直に入射する。
When the bundle of reflected
(10)参照光用の受光機構
参照光用の受光機構1023は、図3に示されるように、拡散板1280及びセンサーユニット1281を備える。
(10) Light Receiving Mechanism for Reference Light The
拡散板1280は、開口1130,1131及び1132とセンサーユニット1281との間に配置され、参照光の光線束1042を拡散する。
The
センサーユニット1281は、フィルター1290,1291及び1292、絞り1300,1301及び1302、受光センサー1310,1311及び1312並びに構造物1320を備える。構造物1320には、絞り1330,1331及び1332が形成され、孔1340,1341及び1342が形成される。
The
センサーユニット1281は、センサーユニット1210と同型である。センサーユニット1281がセンサーユニット1210と同型であることは、色彩計1000の製造費用を減少させる。
The
参照光用の受光機構1023が参照光の光線束1042を受光した場合は、拡散板1280が参照光の光線束1042を拡散する。拡散された参照光の光線束1042は、孔1340,1341及び1342に入射する。拡散板1280により、出口1150,1151及び1152から受光センサー1310,1311及び1312へ向かう方向以外に向かう光線束の一部が受光センサー1310,1311及び1312へ向かい、測定の信号対ノイズ比が改善される。
When the
センサーユニット1281がセンサーユニット1210と同型である場合は、センサーユニット1281が絞り1300,1301及び1302並びに絞り1330,1331及び1332を有するため、受光センサー1310,1311及び1312が出口1150,1151及び1152から離して設置される。受光センサー1310,1311及び1312が出口1150,1151及び1152から離して設置される場合は、出口1150,1151及び1152から受光センサー1310,1311及び1312へ向かう方向以外に向かう光線束が増加するため、受光センサー1310,1311及び1312に受光される光線束が減少し、測定の信号対ノイズ比が悪化する。拡散板1280は、このような受光される光線束の減少を抑制する。
When the
センサーユニット1281がセンサーユニット1210と同型でないセンサーユニットに置き換えられてもよい。センサーユニット1281がセンサーユニット1210と同型でないセンサーユニットに置き換えられる場合は、望ましくはセンサーユニット1281が絞りを備えないセンサーユニットに置き換えられる。
The
色彩計1000においては、視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限される前にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束1041と参照光の光線束1042とに分離されるため、参照光の光線束1042の断面形状が視野絞り1160及び開口絞り1161の形状の影響を受けない。このため、参照光用の受光機構1023の構造を視野絞り1160及び開口絞り1161の形状に適合させる必要はない。
In the
これに対して、視野絞り1160及び開口絞り1161により光線束が制限された後にビームスプリッター1071により光線束が照明光の光線束と参照光の光線束とに分離される場合は、参照光の光線束の断面形状が視野絞り1160及び開口絞り1161の形状の影響を受けため、参照光用の受光機構1023の構造を視野絞り1160及び開口絞り1161の形状に適合させること、又は、参照光の光線束の断面形状を参照光用の受光機構1023の構造に適合させる光学系を備えることが必要になる。例えば、視野絞り1160及び開口絞り1161の形状が円形である場合は、受光センサー1310,1311及び1312を円周上に配置すること、又は、参照光の光線束の断面形状を線状に変換する光学系を備えることが必要になる。
On the other hand, when the light beam bundle is limited by the
図8の模式図は、センサーユニットが絞りを備えないセンサーユニットに置き換えられた場合の光線束分離機構及び参照光用の受光機構の断面を示す。 The schematic diagram of FIG. 8 shows a cross section of the light beam separation mechanism and the light receiving mechanism for reference light when the sensor unit is replaced with a sensor unit having no diaphragm.
図8に示されるセンサーユニット1350は、受光センサー1360,1361及び1362並びにフィルター1370,1371及び1372を備える。受光センサー1360,1361及び1362は、出口1150,1151及び1152に近づけて設置される。
The
(11)測定方式の変更
反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023の測定方式が三刺激値方式から分光方式に変更されてもよい。反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023の測定方式が分光方式である場合は、反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023の各々が回折格子、プリズム等の波長分散素子を備えるポリクロメーター等を備える。反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023の測定方式が分光方式に変更された場合は、反射光用の受光機構1022及び参照光用の受光機構1023の各々が分光スペクトルを測定し、色彩計が分光測色計になる。測色計は、色彩計及び分光測色計に大別される。
(11) Change of measurement method The measurement method of the
(12)透過光の測定
反射光用の受光機構1022が透過光用の受光機構に置き換えられてもよい。透過光用の受光機構は、試料を透過した透過光の光線束を受光し、透過光の三刺激値X,Y及びZの測定結果を出力する。
(12) Measurement of Transmitted Light The
(13)コントローラー
コントローラー1011は、組み込みコンピューターであり、ファームウェアを実行することにより制御を行う。コントローラー1011による制御の全部又は一部がソフトウェアを伴わないハードウェアにより実現されてもよい。
(13) Controller The
コントローラー1011は、パルスキセノンランプ1050を制御し、パルスキセノンランプ1050に光線束を放射させる。また、コントローラー1011は、パルスキセノンランプ1050に光線束を放射させたときに、反射光の三刺激値X,Y及びZをそれぞれ受光センサー1240,1241及び1242から取得し、参照光の三刺激値X,Y及びZをそれぞれ受光センサー1310,1311及び1312から取得する。さらに、コントローラー1011は、反射光の三刺激値X,Y及びZから色彩値を導出する。色彩値は、マンセル表色系、L*a*b*表色系、L*C*h表色系、ハンターLab表色系、XYZ表色系等で表現される。色彩値が導出される場合は、参照光の三刺激値X,Y及びZによる補正が行われる。色彩値以外の光学特性が導出されてもよい。例えば、測定方式が分光方式である場合は、分光反射率、分光透過率等が導出されてもよい。
The
1000 色彩計
1010 測定機構
1020 照明機構
1021 積分球
1022 反射光用の受光機構
1023 参照光用の受光機構
1030 放射機構
1031 光線束分離機構
1032 結像光学系
1071 ビームスプリッター
1160 視野絞り
1161 開口絞り
1000
Claims (6)
試料により反射された反射光の光線束又は試料を透過した透過光の光線束を受光し第1の測定の結果を出力する第1の受光機構と、
参照光の光線束を受光し第2の測定の結果を出力する第2の受光機構と、
第2の測定結果による補正を行い第1の測定結果から光学特性を導出する導出部と、
を備え、
前記照明機構は、
放電灯を備え光線束を放射する放射機構と、
前記放射機構により放射された光線束が入射した場合に照明光の光線束を透過し参照光の光線束を反射するビームスプリッターと、
前記ビームスプリッターを透過した照明光の光線束を制限する絞りと、
を備え、
拡散板を有し、拡散板によって拡散された拡散光線束を前記ビームスプリッターに入射する
光学特性測定装置。 Lighting mechanism,
A first light receiving mechanism for receiving a ray bundle of reflected light reflected by the sample or a ray bundle of transmitted light transmitted through the sample and outputting a result of the first measurement;
A second light receiving mechanism for receiving the light flux of the reference light and outputting the result of the second measurement;
A deriving unit for deriving an optical characteristic from the first measurement result by performing correction based on the second measurement result,
Equipped with
The illumination mechanism is
A radiation mechanism that includes a discharge lamp and emits a light flux,
A beam splitter that transmits the light flux of the illumination light and reflects the light flux of the reference light when the light flux emitted by the radiation mechanism is incident,
A diaphragm for limiting the light flux of the illumination light transmitted through the beam splitter,
Equipped with
An optical characteristic measuring device having a diffusing plate, wherein a diffused light beam diffused by the diffusing plate is incident on the beam splitter.
請求項1の光学特性測定装置。 The optical characteristic measuring device according to claim 1, wherein the diaphragm is a field diaphragm, and a field illuminated by a bundle of illumination light is adjusted by the field diaphragm.
主面を有する板状の基材と、
前記主面に形成される反射抑制膜と、
を備える請求項1又は2の光学特性測定装置。 The beam splitter is
A plate-shaped substrate having a main surface,
An antireflection film formed on the main surface,
The optical characteristic measuring device according to claim 1 or 2, further comprising:
請求項1から3までのいずれかの光学特性測定装置。 The optical characteristic measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the illumination mechanism further includes an aperture stop that limits a light beam bundle of illumination light that has passed through the beam splitter, and the numerical aperture is adjusted by the aperture stop.
請求項1の光学特性測定装置。 The optical characteristic measuring device according to claim 1, wherein the stop is an aperture stop, and the numerical aperture is adjusted by the aperture stop.
請求項1から5までのいずれかの光学特性測定装置。 The optical characteristic measuring device according to claim 1, wherein the optical characteristic is a color value.
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