特許第6765722号(P6765722)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6765722
(24)【登録日】2020年9月18日
(45)【発行日】2020年10月7日
(54)【発明の名称】光学特性測定器
(51)【国際特許分類】
   G01N 21/27 20060101AFI20200928BHJP
   G01J 3/50 20060101ALI20200928BHJP
   G01N 21/57 20060101ALN20200928BHJP
【FI】
   G01N21/27 Z
   G01J3/50
   !G01N21/57
【請求項の数】4
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2017-178166(P2017-178166)
(22)【出願日】2017年9月15日
(65)【公開番号】特開2019-52972(P2019-52972A)
(43)【公開日】2019年4月4日
【審査請求日】2020年3月26日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000107583
【氏名又は名称】スガ試験機株式会社
(72)【発明者】
【氏名】須賀 茂雄
(72)【発明者】
【氏名】喜多 英雄
(72)【発明者】
【氏名】田中 智
(72)【発明者】
【氏名】横井 俊一
(72)【発明者】
【氏名】山田 園子
【審査官】 嶋田 行志
(56)【参考文献】
【文献】 特開2014−105991(JP,A)
【文献】 特開平05−172632(JP,A)
【文献】 特開2002−243550(JP,A)
【文献】 特開2003−315153(JP,A)
【文献】 実開昭56−153849(JP,U)
【文献】 特開2010−237075(JP,A)
【文献】 国際公開第2016/093043(WO,A1)
【文献】 特開昭62−175646(JP,A)
【文献】 実開昭58−063557(JP,U)
【文献】 特開昭58−118947(JP,A)
【文献】 特開2006−153738(JP,A)
【文献】 特開昭56−128444(JP,A)
【文献】 特開昭51−072495(JP,A)
【文献】 特開2001−074648(JP,A)
【文献】 実開昭56−103848(JP,U)
【文献】 特開2004−361347(JP,A)
【文献】 特開2004−117502(JP,A)
【文献】 特開2015−225285(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01N 21/00−21/61
G01J 3/00− 3/52
JSTPlus/JST7580/JSTChina(JDreamIII)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
積分球を用いて紙の白色度を測定する白色度計において、
前記積分球は、光源からの光を導入するための照射開口部と、
試料を設置し、前記光源からの光を前記試料へ照射するための試料開口と、
前記試料から反射した光を前記積分球の外部に設けた受光器で受光するための測定開口部とを備え、
前記試料の表面上に対し垂直方向に反射した反射光の向きを前記受光部側に変えるミラーと、
前記試料開口または前記受光部あるいは前記試料開口と前記受光部との両方に光を透過する材質からなる仕切りを有し、
前記測定開口部を前記試料の表面に対し垂直方向上に設け、
前記仕切りを前記測定開口部に設置し、
前記試料の表面に対し垂直方向に反射した光が前記測定開口部から前記仕切りを透過して前記ミラーにより受光器に導かれる白色度計。
【請求項2】
前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する清掃時期通知機能を有する請求項1に記載の白色度計
【請求項3】
前記清掃時期通知機能は、前記仕切りの設置後に行った最初の測定から一定時間経過した際に、前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する請求項2に記載の白色度計
【請求項4】
前記清掃時期通知機能は、前記仕切りの設置後最初に校正した時に前記受光部が受光した光量を第一の値とし、その後校正した時に前記受光部が受光した光量を第二の値とし、前記第一の値と前記第二の値との差が所定の値を超えた場合に前記仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する請求項2に記載の白色度計
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、光学特性測定器に関する。更に詳しくは測定機構に塵埃等の汚れが付着することを防ぐ光学特性測定器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、各種の色材(例えば、染色、印刷、塗料、食品等の色材)を扱う際には、客観的な色情報の管理が重要視されてきた。すなわち、色は人間の眼が感ずる心理物理量として表現される性質のものであるため、人によって対象となる色に対する感覚が異なるものとなる。また、照明する光源によっても、色味が変わって見える。これらのことから、共通の色の表現伝達手段として、色を数値化あるいは記号化する試みがなされてきた。
【0003】
このような客観的な色情報を測定する(測色を行う)ための装置として、従来より各種の光学特性測定器が提案されている(例えば特許文献1)。その中の一例として、白色度計が挙げられる。白色度計は紙及びパルプ製品等の白色度を測定するもので、白色度の測定は光源(キセノンランプ等)からの光を、積分球を用いて試料に対してあらゆる方向から均等に照射し、試料の表面の法線方向の反射光を受光する「拡散照明0度受光」と言われる条件で行われる。そしてこのような条件で得られた受光データに基づいて処理を行い、測色データを得るようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平5−215681
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
このような光学特性測定器は一般に、光源からの光を試料へ照射するため、試料を載置する試料台に試料開口を有しており、また、試料を反射あるいは透過した光を受光し測定するための受光部を有した構造となっている。
【0006】
しかし、このような構造の光学特性測定器の場合、試料に付着していた塵埃等が受光部付近へ侵入することで受光部に塵埃等が付着し測定値の誤差が生じるなどの問題があった。
【0007】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、簡易な構成で受光部に塵埃等の汚れが付着することを防ぎ、測定精度の低下を防止することが可能な光学特性測定器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、積分球を用いて紙の白色度を測定する白色度計において、積分球は、光源からの光を導入するための照射開口部と、試料を設置し光源からの光を試料へ照射するための試料開口部と、試料から反射した光を積分球の外部に設けた受光器で受光するための測定開口部とを備え、試料の表面に対し垂直方向に反射した反射光の向きを受光部側に変えるミラーと、試料開口または受光部あるいは試料開口と受光部の両方に光を透過する材質からなる仕切りとを有し、測定開口部を試料の表面に対し垂直方向上に設け、仕切りを測定開口部に設置し、試料の表面に対し垂直方向に反射した光が測定開口部から仕切りを透過してミラーにより受光器に導かれるものである。これにより塵埃等の汚れが受光部に付着するのを防ぐことができる。
【0009】
本発明の白色度計では、仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知する清掃時期通知機能を設けた。
【0010】
本発明の白色度計では、清掃時期通知機能は、仕切りの設置後に行った最初の測定から一定時間経過した際に、仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知するものであってもよい。
【0011】
本発明の白色度計では、清掃時期通知機能は、仕切り設置後に最初に校正した時に受光部が受光した光量を第一の値とし、その後、校正した時に受光部が受光した光量を第二の値とし、第一の値と第二の値の差が所定の値を超えた場合に仕切りの交換または清掃を促す情報をユーザーに通知するものであってもよい。

【発明の効果】
【0012】
本発明の白色度計によれば、試料開口または受光部あるいは試料開口と受光部の両方に光を透過する材質の仕切りを設けたことで、受光部に塵埃等が侵入することを防止することができる。これにより、受光部に塵埃等が侵入した際に生じる光量の減少や受光器への迷光等の測定値の誤差を防ぐことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
図1】本発明の第一の実施の形態の光学特性測定器である白色度計の概略図である。
図2】本発明の第一の実施の形態の光学特性測定器である白色度計の制御装置のブロック図である。
図3】本発明の第一の実施の形態の変形例1に係る制御装置のブロック図である。
図4】本発明の第一の実施の形態の変形例2に係る制御装置のブロック図である。
図5】本発明の第二の実施の形態の光学特性測定器である光沢計の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
1.第一の実施の形態(仕切りを設けた白色度計の構成例)
2.第一の実施の形態の変形例
変形例1(時間測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置の構成例)
変形例2(光量測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置の構成例)
3.第二の実施の形態(仕切りを設けた光沢計の構成例)
4.その他の変形例
【0015】
<1.第一の実施の形態>
[白色度計1の構成]
図1は、本発明の光学特性測定器である白色度計1の概略図である。白色度計1は、積分球3、光源4、試料台2、補償部分5、仕切り6、受光部7、制御装置8を備えている。
【0016】
積分球3は、照射開口部H1、試料開口部H2、測定開口部H3の3つの開口部を有する球面状体であり、内面が拡散反射面となっている。このような積分球3は、例えば、鋳物や樹脂等で成形されていると共に、その表面に光拡散反射性を持たせるため、硫酸バリウムや酸化マグネシウム等による塗装がされている。
【0017】
積分球3の照射開口部H1には光源4が設置されており、光源4からの光が照射開口部H1から積分球3内に入り、拡散反射面で拡散反射して生成された拡散照明光が試料Sへ照射される。
【0018】
積分球3の試料開口部H2には、試料台2が設置されており、積分球3の外側に試料Sが固定配置され、試料台2は、開口を有し、積分球3内の拡散照明光が試料Sを照射するようになっている。試料開口部H2を介して、試料Sの表面が積分球3内へ露呈している。
【0019】
試料台2の開口には、積分球3内の拡散照明光を規格に沿った状態で試料Sに照射するためのアパーチャー21が設けられている。試料Sの測定は、試料台2に設置したアパーチャー21の上に試料Sを載置し、載置した試料Sを試料押さえ22で固定した状態で行う。
【0020】
また、積分球3の内壁の一部には外部から制御装置8と接続された補償部分5を有する。補償部分5は、積分球3内の光量を測定し、光源4の点灯強度の変動を検知・補償することで長時間の安定した測定を行うためのものである。
【0021】
積分球3の測定開口部H3の下部付近には受光部7が設けられている。受光部7は、ミラー71、集光レンズ72、受光器73で構成され、受光器73は制御装置8に接続されている。測定開口部H3は、試料開口部H2の法線方向に設けてあり、積分球3内の拡散照明光が、試料開口部H2に載置した試料Sの表面で法線方向に反射した光が測定開口部H3から積分球3の外部に出て受光部7に導かれる。これにより試料を「拡散照明0度受光」で測定することができる。
【0022】
測定開口部H3と受光部7の間には仕切り保持部61により着脱可能な仕切り6が設けられている。仕切り6により測定開口部H3と受光部7を隔てることで測定開口部H3から塵埃等が受光部7付近へ侵入するのを防ぐことができる。なお、仕切り6は光透過材(例えば、ガラスやプラスチックなど)でできているため、試料Sからの反射光は受光部7に送られるようになっている。
【0023】
ミラー71は、試料Sの表面上で反射した反射光の向きを集光レンズ72及び受光器73側へ変えるためのものであり、試料Sから受光器73に向けての光路上に配置されている。
【0024】
集光レンズ72は、ミラー71により導かれた反射光(試料Sからの反射光)を集光するためのレンズである。
【0025】
受光器73は、集光レンズ72により集光した反射光を受光するものであり、例えば光ファイバや分光センサ等を用いて構成されている。この受光器73では、反射光を波長領域ごとに分光して受光することが可能となっている。受光器73からの入力情報に基づき制御装置8により測定結果が得られる。
【0026】
図2は、白色度計1における制御装置8のブロック図である。制御装置8は入力側に受光器73および補償部分5を接続する一方、出力側には光源4を接続している。制御装置8は白色度計1の操作を行う操作部81と、入力データの表示や測定結果などを表示する表示部82と、光源4の点灯・消灯を制御する光源制御部83と、受光器73および補償部分5からの入力情報の計算を行う計測部84と、測定結果などを記録する記録部85を備えている。なお、上述した各部の一部を制御装置8と別体に形成することも可能である。
【0027】
次に測定手順について説明する。まず、試料Sを測定する前に、予め操作部81を利用して制御装置8に表示方法や測定項目を設定、入力し、校正を行う。ここでいう校正とは、白色度計1で標準白色面を測定し、その分光反射率の測定値が、標準白色面の分光反射率と一致するよう、白色度計1を補正することである。これらの作業が終わった後に試料台2に試料Sを載置し、試料押さえ22で試料Sを固定する。その後、光源4により生じた拡散照明光を試料Sに照射し試料Sからの反射光を受光部7により受光し、計測部84により入力情報の計算を行い、数値化する。数値化した測定結果は、記録部85に順次記録され、必要に応じて表示部82に表示され、または、図示しないパソコンへデータ送信される。
【0028】
[白色度計1の作用・効果]
本実施の形態の白色度計1では、積分球3の測定開口部H3に光透過材でできた仕切り6を設けることで、試料Sからの反射光を受光部7へ導くことを可能にした状態で、受光部7へ塵埃等が侵入するのを防ぐことができる。
【0029】
また、仕切り6は着脱可能に設けられているため、仕切り6の交換あるいは清掃をする際は仕切り6を白色度計1から簡便に取り外すことができる。これにより、ユーザーが容易に仕切り6の交換あるいは清掃を行うことが可能となる。
【0030】
<2.第一の実施の形態の変形例>
続いて、上記第一の実施の形態の変形例(変形例1〜2)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【0031】
[変形例1]
図3は、変形例1に係る制御装置8aのブロック図である。本変形例1では第一の実施の形態において説明した制御装置8に時間測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置8aの機能を利用し、仕切り6の設置後最初に行った測定の日時から一定時間経過した際にユーザーに仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報を通知するものである。
【0032】
時間測定型清掃時期通知機能は、制御装置8aの計測部84aにより仕切り6設置後最初に測定を行った時の日時のデータを記録部85aに記録させ、記録した日時から一定時間経過したことを計測部84aが認識した場合に、表示部82aに仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報を通知する構造となっている。(ここでいう仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報とは、例えば、仕切り6を交換してから経過した時間、あるいは仕切り6の交換、清掃を要求するメッセージ等である。)
【0033】
これにより、ユーザーが一定時間仕切り6の交換あるいは清掃を行っていないことを認識することが可能であり、ユーザーが通知に従い仕切り6の交換あるいは清掃を行うことで仕切り6に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。
【0034】
更に、時間測定型清掃時期通知機能は、受光部7や積分球3等の白色度計1の各部品に追加加工することなく設けることが可能なため、ユーザーは白色度計1の測定方法は変更することなく仕切り6の交換あるいは清掃時期を知ることができる。
【0035】
これにより、本変形例1の時間測定型清掃時期通知機能を備えた白色度計1においても、受光部7への塵埃等の侵入を仕切り6により防ぐことができるようになっている。更に、時間測定型清掃時期通知機能を設けたことで、ユーザーが一定時間仕切り6の交換あるいは清掃を行っていないことを認識することが可能となり、ユーザーが通知に従い仕切り6の交換あるいは清掃を行うことで仕切り6に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。また、時間測定型清掃時期通知機能は、制御装置8の機能を利用して構成されるため、受光部7や積分球3等の白色度計1の各部品に追加加工することなく設けることができる。
【0036】
[変形例2]
図4は、変形例2に係る制御装置8bのブロック図である。第一の実施の形態において説明した制御装置8に光量測定型清掃時期通知機能を備えた制御装置8bの機能を利用し、仕切り6の設置後最初に標準白色面で校正した時に受光器73が受光した光量の値と、再び標準白色面で校正した時に受光器73で受光した光量の値を比較し、その差が所定の値を超えた場合にユーザーに仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報を通知するものである。
【0037】
本変形例2に係る光量測定型清掃時期通知機能は制御装置8bを利用して構成される。光量測定型清掃時期通知機能は、制御装置8bの計測部84bにより、仕切り6を設置後、最初に標準白色面で校正をした時に、受光器73が受光した光量を測定し、その光量の値を記録部85bによって第一の値として記録する。その後、再び計測部84bにより、標準白色面で校正したときに受光器73が受光した光量を測定し、その光量の値を第二の値として、計測部84bで第一の値と第二の値を比較し、その比較した値の差が所定の値を超えたことを計測部84bが認識した場合に、表示部82bにより仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報を通知する構造となっている。(ここでいう仕切り6の交換あるいは清掃を促す情報とは、例えば、光量の減少の度合い、あるいは仕切り6の交換、清掃を要求するメッセージ等である。)
【0038】
このように、本変形例2では、制御装置8に光量測定型清掃時期通知機能を設けたことにより、ユーザーが仕切り6に塵挨等が付着していることを認識することが可能となる。これにより、ユーザーが通知に従い仕切り6の交換あるいは清掃を行うことで仕切り6に塵挨等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことが可能となる。
【0039】
更に、光量測定型清掃時期通知機能は、仕切り6設置後最初に行った校正時に受光器73が受光した光量と、その後再び行った校正時に受光器73が受光した光量とを比較してその差から仕切り6に塵埃等が付着しているかを判断し、通知を行うため、実際に仕切り6に塵埃等が付着している時のみ、ユーザーが通知により交換あるいは清掃が必要だと認識することが可能となる。
【0040】
これにより、本変形例2も変形例1同様、仕切り6による受光部7への塵埃等の侵入を防ぐことができるようになっている。更に、光量測定型清掃時期通知機能を設けたことで、ユーザーが仕切り6に塵埃等が付着したことを認識することが可能となり、ユーザーが通知に従い仕切り6の交換あるいは清掃を行うことで仕切り6に塵埃等が付着したことによる測定値の誤差を減らすことができる。また、光量測定型清掃時期通知機能は、制御装置8の機能を利用して構成されるため、受光部7や積分球3等の白色度計1の各部品に追加加工することなく設けることができる。
【0041】
<3.第二の実施の形態>
[光沢計1Aの構成]
図5は、本発明の第二の実施の形態に係る光学特性測定器である光沢計1Aの概略図である。以下の記載では、第一の実施の形態(白色度計1)と異なる構成要素に関する説明を行い、第一の実施の形態と実質的に同様の構成要素についてはその説明を適宜省略する。
【0042】
図5に示したように、光沢計1Aは光源4A、スリット41A、集光レンズ42A、受光部7A、制御装置8が本体内部に配置されており、さらに、本体の上部に開口を有した試料台2が設けられている。
【0043】
光源4A(例えばLED等)、スリット41A、集光レンズ42Aは試料台2に載置された試料Sに光を照射するためのものである。照射する際の入射角および受光角は試料Sの種類によって異なるが、20°、45°、60°、75°、85°のいずれか一つを選んで測定が行われている。
【0044】
測定する際には、光源4Aの発光した光をスリット41A、集光レンズ42Aにより照射光にし、試料台2に載置した試料Sに照射する。照射した光は試料Sの表面で反射し、正反射した光(反射光)は本体内部に設けられた受光部7Aおよび制御装置8により光沢度として測定される。
【0045】
受光部7Aは集光レンズ72、受光器73で構成され、受光器73は制御装置8に接続されている。
【0046】
試料開口部H2Aの下部には仕切り保持部61により着脱可能な仕切り6Aが設けられている。仕切り6Aにより試料開口部H2Aと光沢計1Aの内部を隔てることで試料開口部H2Aから塵埃等が光源4Aおよび受光部7A付近へ侵入するのを防ぐことができる。なお、仕切り6Aは光透過材で出来ているため、試料Sからの反射光は受光部7Aに送られるようになっている。
【0047】
次に測定手順について説明する。まず、試料Sを測定する前に、予め制御装置8の操作部81を利用して表示方法や測定項目を設定、入力し、校正を行う。ここでいう校正とは、光沢計1Aで一次標準面を測定し、その鏡面光沢度が、一次標準面の鏡面光沢度と一致するよう、光沢計1Aを補正することである。これらの作業が終わった後に試料台2に試料Sを載置し、試料押さえ22で試料Sを固定する。その後、光源4Aにより照射光を試料Sに照射し試料Sからの反射光を受光部7Aにより受光し、制御装置8の計測部84により入力情報の計算を行い、数値化する。数値化した測定結果は、制御装置8の記録部85に順次記録され、必要に応じて表示部82に表示され、または、図示しないパソコンへデータ送信される。
【0048】
[光沢計1Aの作用・効果]
このような構成の光沢計1Aにおいても、上記第一の実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。具体的には、光沢計1Aでは、試料開口部H2Aの下部に仕切り6Aを設けたことにより、試料Sの表面に付着した塵埃等が光沢計1A内部に設けた光源4Aや受光部7Aに付着するのを防ぐことができる。
【0049】
また、仕切り6Aは着脱可能に設けられているため、仕切り6Aの交換あるいは清掃をする際は仕切り6Aを光沢計1Aから簡便に取り外すことができる。さらに、第一の実施の形態で述べた、変形例1の時間測定型清掃時期通知機能、または変形例2の光量測定型清掃時期通知機能を備えることができる。これにより、ユーザーが容易に仕切り6Aの交換あるいは清掃を行うことが可能となる。
【0050】
<4.その他の変形例>
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、光学特性測定器として白色度計および光沢計を用いたが、これに限らず、例えば測色計、ヘーズメーター、像鮮明度測定器などの他の光学特性測定器に用いることができる。
【0051】
また、仕切りを設ける位置について、白色度計では測定開口部と受光部の間とし、光沢計では、試料開口部の下部としたが、これに限らず、例えば白色度計においては試料開口部の下部や、光沢計においては受光部付近など、他の位置に設けることができる。
【0052】
さらに、本発明では、清掃時期通知機能からの通知に基づいてユーザーが手動で仕切りの交換または清掃を行うものとしたが通知に基づいて仕切りが自動的に交換または清掃されるようにしてもよい。例えば、仕切りに塵挨等が付着したと認識した際に、仕切り部分に塵挨等を吹き飛ばす風を送る機構を設けてもよい。
【符号の説明】
【0053】
1…白色度計、1A…光沢計、2…試料台、21…アパーチャー、22…試料押さえ、3…積分球、4,4A…光源、41A…スリット、42A,72…集光レンズ、5…補償部分、73…受光器、6,6A…仕切り、61…仕切り保持部、7,7A…受光部、71…ミラー、8,8a,8b…制御装置、81…操作部、82,82a,82b…表示部、83…光源制御部、84,84a,84b…計測部、85,85a,85b…記録部、H1…照射開口部、H2,H2A…試料開口部、H3…測定開口部、S…試料
図1
図2
図3
図4
図5