JP2005091172A - 測色装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メタリック塗料が塗布された対象物を測定する場合に、対象物の曲率や測定位置・向き等に影響されず、測色した値に誤差が生じにくい装置の提供。
【解決手段】入射平面２０ａ内において、光源３０ａからの照射光は、レンズ３２ａにより平行にされた後、試料７０の測定点を照射する。測定点からの反射光は、分光器４０ａ，５０ａ，６０ａによりそれぞれ分光されたのち、受光部４２ａ，５２ａ，６２ａで受光される。測色装置１０は、測定点への入射方向が互いに異なる入射平面内においても同様な光学系を備える。各入射平面における受光結果を平均化することにより、対象物の曲率や測定位置・向き等の影響を少なくし、測色結果の誤差を小さくすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、物体の色を測定する装置に関する。特に本発明は、メタリックやパールマイカ等の塗色を測定する装置に関する。

自動車塗装の塗色は、メタリックやパールマイカ等、見る方向によって色や意匠性の変わるものが多く採用されている。その塗色を管理する方法として、測色装置を用いて測色する方法が採られてきた。従来の測色装置としては、光源と受光部が一直線上に一方向にのみ設置されているタイプ（特開平７−２７０２３８号公報参照）、および光源をリング状に配置し、試料からの反射光を１つの受光部のみで受光するタイプ（たとえば、特開平１０−２８１８７４号公報参照）が知られている。

特開平７−２７０２３８号公報 特開平１０−２８１８７４号公報

光源及び受光部を一直線上に一方向にのみ設けられている測色装置は、測定しようとする対象物の曲率や測定位置・向き等に影響を受けやすく、測色した値に誤差が生じやすくなるという問題があった。

また、光源をリング状に配置した測色装置では、物理的に角度設定に制約が生じ、９０度以上の大きな角度を設定することや、多角度の設定ができなかった。そのため、対象物の色を正確に測定することができなかった。

本発明のある態様は、試料に光を照射する光照射手段と、試料への入射光軸と試料の法線とを含む入射平面内において、試料に照射された光の反射光を受光する受光手段と、を含む複数の照射・受光系を備え、各光照射・受光系の光照射手段は、試料上の共通の測定点に互いに異なる方向から光を照射する。

本発明の他の態様は、前記光照射・受光系の数が奇数であり、隣合う光照射・受光系の光照射方向が互いに逆である。

なお、隣合う光照射・受光系の光照射方向が互いに逆とは、光照射方向が正反対であることに限定されず、測定点対する光照射方向が互い違いであることを含む。

本発明によれば、対象物の曲率や測定位置・向き等の影響を少なくし、測色結果の誤差を小さくすることができる。

また、本発明によれば、受光角度を９０度以上の大角度にすることができる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。

図１は、実施形態１に係る測色装置１０の全体概略図である。また、図２は、測色装置１０における入射面の配置を示す上面図である。

測色装置１０は、方向がそれぞれ異なる入射平面２０ａ〜ｒに対応する光照射・受光系を備える。各入射平面は試料への入射光軸と試料の法線とを含む。各入射平面における入射光は、試料上の共通の測定点に照射される。図２中の矢印は、各入射平面における入射光の向きを示す。

なお、入射平面は実施形態１のごとく１８面に限られず、複数であればよい。ただし、入射平面は数が多いほど周方向における測色精度を上げることができる。

図１は、１つの入射平面２０ａについての構成を示すが、他の入射平面２０ｂ〜ｒにおける構成も図１と同様である。

光源３０ａは、試料７０上の測定点に対して試料７０の法線から４５°の角度で光を照射する。光源３０ａは、可視光領域で強度がフラットであることが好ましく、たとえば光Ｄ６５光（標準光）や、測定用補助イルミナントＣのようなＣＩＥやＪＩＳで定められた光源を用いることが好適である。光源３０ａには、タングステンランプ、蛍光灯、キセノンランプ等を用いることができる。光源３０ａに輝線が含まれる場合には、輝線を除去するフィルターを使用してもよい。

また、試料に蛍光材料が含まれる場合には、蛍光材料の励起を防止するために、ＵＶカットフィルタを用いてもよい。これにより、試料からの蛍光が抑制され、試料の反射特性のみを的確に測定することができる。

レンズ３２ａは、光源３０ａから照射された光を平行光にする。レンズ３２ａにより平行にされた光は、測定点において任意の方向に反射される。

正反射方向から２５°、４５°、７５°の角度において、それぞれ、分光器と受光部からなる受光系が配置されている。分光器４０ａ，５０ａ，６０ａは、試料７０の測定点からの反射光を所定の波長に分光する。分光器４０ａ，５０ａ，６０ａで分光された反射光は、それぞれ受光部４２ａ，５２ａ，６２ａにより受光される。受光部４２ａ，５２ａ，６２ａは、たとえば、ＣＣＤ、光電子増倍管などの光検出器である。受光部４２ａ，５２ａ，６２ａにより、可視光領域の波長範囲での分光分布が測定される。

本実施形態では、受光系が３組であるが、受光系の数はこれに限られず、１組以上あればよい。たとえば、受光系が４組の場合には、各受光系の正反射方向からの角度を２５°、４５°、７５°、１１０°に設定することができる。

なお、光源３０ａおよび各受光系は可動式にすることにより、入射光の角度および、受光角度を各構成部分が互いに干渉しない範囲内で任意に設定することが可能である。

制御部８０は、光源３０ａによる光照射のオンオフ制御、信号処理部９０による受光部４２ａ，５２ａ，６２ａからの信号処理の動作制御、および演算部１００による測色データの演算処理の動作制御を行う。

信号処理部９０は、たとえば、受光部４２ａ，５２ａ，６２ａからのアナログ信号を所定の増幅率で増幅するアンプおよびアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器を有し、受光部４２ａ，５２ａ，６２ａによるアナログ信号をデジタル信号に変換した後、演算部１００に送る。

演算部１００は、各受光角について入射平面２０ａ〜ｒの受光結果に基づいて三刺激値を算出する。また、算出された三刺激値からＬ＊ａ＊ｂ＊色空間におけるＬ＊値、ａ＊値、およびｂ＊値が算出される。

なお、測色結果を表すのに用いる色空間はＬ＊ａ＊ｂ＊色空間に限られず、ハンターＬａｂ色空間などの他の公知の色空間を用いて測色結果を表現することが可能である。

表示部１１０は、演算部１００で算出された測色結果をモニター上に表示する。また、記憶部１２０は、演算部１００で算出された測色結果をハードディスクなどの記憶装置に保存する。

〔測定方法〕
図３は、本実施形態における測色方法を示すフローチャートである。

まず、各入射平面２０ａ〜ｒにおいて、各受光角における白色板による反射光の分光分布を順次測定し、白色板の分光立体角反射率Rw_i(λ,θ)を得る（Ｓ１０）。ここで、iは入射平面に対応する指数（1〜18）であり、λは波長を示し、θは受光角を示す。

次に、各入射平面２０ａ〜ｒにおいて、各受光角における試料による反射光の分光分布を順次測定し、試料の試料の分光立体角反射率R_i(λ,θ)を得る（Ｓ２０）。

次式（１）を用いて、白色板の分光立体角反射率Rw_i(λ,θ)により試料の分光立体角反射率R_i(λ,θ)を較正する（Ｓ３０）。
［数１］
R'_i(λ,θ)=R_i(λ,θ)/R_w_i(λ,θ)・・・（１）

各受光角について、次式（２）により、全入射平面における分光立体角反射率の平均値を算出する（Ｓ４０）。
［数２］
<R>(λ,θ)=ΣR'_i(λ,θ)/18・・・（２）

各受光角について、三刺激値を算出し（Ｓ５０）、三刺激値からＬ＊値、ａ＊値、およびｂ＊値が算出される（Ｓ６０）。

〔評価〕
本実施形態に係る測色装置１０および比較例として従来型の測色装置を用いて、シルバーメタリック塗料を塗布した試料の測色を行った。

〈試料〉
シルバーメタリック塗料を塗布した自動車のボディを試料とした。試料とした自動車ボディは、電着、中塗り、メタリックベース、クリアを塗布したもので、通常のラインで生産されるものである。

〈比較例〉
ＭＡ６８II（Ｘ−Ｒｉｔｅ社製）を用いて、上述の塗色試料を測色した。この測色装置は、入射平面が１方向である。

〈測定結果〉
表１に、測色結果を示す。試料上の測定点は、２０カ所である。各測定点は、測定位置による値のばらつきを最小限にするために、極めて近い範囲（約５ｃｍ角）で行った。各受光角ともに、実施形態１によるＬ＊値、ａ＊値、およびｂ＊値は、比較例に比べてばらつきが小さいことが確かめられた。

〔実施形態２〕
図４は、実施形態２に係る測色装置１２における入射面の配置を示す上面図である。図４中の矢印は、各入射平面における入射光の向きを示す。測色装置１２は、入射平面の数および入射光の向きが測色装置１０と異なる他は、測色装置１０と同様な構成を備える。

測色装置１２では、互いに隣り合う入射平面２２ａ〜ｉにおける入射方向（ハイライト方向）が逆向きとなっている。各入射平面２２ａ〜ｉにおける入射光は、試料上の共通の測定点に照射される。なお、入射平面の数は９に限られず、３以上の奇数であればよい。

これによれば、互いに隣り合う入射平面からの反射光の影響を軽減することができるので、全入射平面において同時に光源をオンにして試料の測色を行うことが可能となる。このため、測定制御系を単純化することができるとともに、測定時間を短縮することができる。

実施形態１に係る測色装置１０の全体概略図である。 測色装置１０における入射面の配置を示す上面図である。 本実施形態における測色方法を示すフローチャートである。 実施形態２に係る測色装置１２における入射面の配置を示す上面図である。

符号の説明

１０ 測色装置、３０ａ 光源、３２ａ レンズ、４２ａ，５２ａ，６２ａ 受光部、７０ 試料、８０ 制御部、９０ 信号処理部、１００ 演算部。

Claims (2)

1. 試料に光を照射する光照射手段と、
   試料への入射光軸と試料の法線とを含む入射平面内において、試料に照射された光の反射光を受光する受光手段と、
   を含む複数の照射・受光系を備え、
   各光照射・受光系の光照射手段は、試料上の共通の測定点に互いに異なる方向から光を照射することを特徴とする測色装置。
2. 前記光照射・受光系の数が奇数であり、隣合う光照射・受光系の光照射方向が互いに逆であることを特徴とする請求項１に記載の測色装置。

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