JP2006145373A - マルチアングル測色計、照明装置及び受光装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 マルチアングル測色計MSは、光学系S1として、試料開口面2の測定用開口2aに置かれた試料面1を照明する照明系10と、該照明系10により照明された試料反射光の分光特性を測定する受光系30とを備える。照明系10は、試料面法線1nを含む測定平面10pに直交すると共に試料面1に接する軸11xに対して回転対称とされたトロイダル鏡11と、前記トロイダル鏡11の焦点群からなる焦点円周11b近傍に配置された第1〜第5の照明系102〜106とを備えている。第1〜第5の照明系102〜106からの光束は、トロイダル鏡11で反射されて平行光束となり、試料面1へ照射される。
【選択図】 図2
Description
(マルチアングル測色計の全体構成の説明)
図1(a)は、本実施形態にかかるマルチアングル測色計MSの外観を模式的に示す斜視図である。このマルチアングル測色計MSは、外観的には、後述の照明系及び受光系からなる光学系等の各構成要素が収容された細長い箱形を呈する本体ケース2eで全体が構成され、該本体ケース2eの底壁面が測定開口面2とされており、前記測定開口面2には適宜な形状(例えば楕円形)の測定用開口2aが穿設されている。この他、本体ケース2eには、ターゲットとする試料面を目視可能とするためのファインダ2b、測定結果等を表示すべく頂面に配置されたLCD等からなる表示部2c、オペレータが簡単に握り持ってハンドリングできるようにするためのグリップ部2d等が配設されている。
照明系10は、前述のトロイダル鏡11と、図2の()内に示す試料面1の法線1nからの角度(対法線角)−30度、−20度、0度、30度、65度の方向にそれぞれ配置された第1〜第5の照明系102〜106とを備えている。このような配置関係とすることにより、メタリック塗装及びパールカラー塗装の評価法における2つの主要な規格であるASTM E2194と、DIN6175−2,2001が推奨する光学配置(ジオメトリー)の対正反射角である、15度、45度、110度の配置と、25度、45度、75度の配置とが包含されていることとなり、メタリック塗装及びパールカラー塗装の評価用として好適なマルチアングル測色計MSとされている。
続いて、図2及び図4を参照しながら、受光系30について説明する。受光系30は、対物レンズ31、光束絞り板33、フィールドレンズ34、入射スリット板35、結像レンズ36、回折格子37、センサーアレイ38及び光束規制板39などを備えて構成されている。受光系30は、測定平面10p内で試料面1の中心を通る対法線角45度の光軸30xを持つ。対法線角45度の受光方向に対する正反射の方向は−45度であることから、第1〜第5の照明系102〜106による対法線角−30度、−20度、0度、30度、65度の照明方向の正反射方向からの角度(対正反射角)は各々、15度、25度、45度、75度、110度となる。
b=a・D/d ・・・(1)
の関係が成立する。例えば、測定用開口2a(測定域1a)の径を12mm、参照面3の測定径(参照域3a)を8mmとすると、上記(1)式によると、両者が重ならないための間隔Dは、余裕を見越すと12mm程度が必要となる(なお、両者が重なると、参照光束3cのモニターが正確に行えなくなる)。この場合、スリット間隔dを3mm、入射スリット板35〜対物レンズ31の間隔aを25mmとすると、試料面1〜対物レンズ31の間隔bは100mmとなり、比較的長い距離が必要となってしまう。
図2に戻って、制御演算手段40は、前述の受光系30から出力される測定データに基づいて、試料面1の反射特性を求めて出力するもので、CPUやメモリなどを備える制御処理部41、フラッシュ制御部42、信号処理部43、測定制御部44及び表示部(図1に示す表示部2cに相当)から構成されている。
[1]参照域を測定平面方向に隣接させた実施形態
図7は、上述したマルチアングル測色計MSに用いられる光学系の変形実施形態を示す図である。上述の実施形態における光学系S1では、参照面3を試料面1に対し、測定平面10pと直交する方向に隣接させた例を示したが、図7に示す光学系S2のように、これを測定平面10p方向に隣接させる構成とすることもできる。なお、光学系S2以外の構成については、先に説明したマルチアングル測色計MSの構成と同様であるので、説明を省略する。
図8は、上述したマルチアングル測色計MSに用いられる光学系の変形実施形態を示す図であり、図9は図8の試料面法線1nにおける側断面図である。上述の実施形態における光学系S1では、多方向照明/一方向受光の光学系について例示したが、これを図8に示すように、一方向受光/多方向受光の光学系S3(逆ジオメトリーの光学構成)としてもよい。
図8に示したような一方向照明/多方向受光の光学系において、図11に示す光学系S4のように、照明系400を受光系300と同様に、トロイダル鏡11と、該トロイダル鏡11の焦点円周11b上であって、試料面法線1nから45度の位置に射出端を有する照明用ファイバー401によって構成しても良い。図示省略しているが、前記照明用ファイバー401の入射端には、所定の光源装置が接続される。このように構成された光学系S4では、前記照明用ファイバー401の射出端から射出された光束は、トロイダル鏡11によって、測定平面10p内の対法線角45度の半径に平行な光束401aとなって、試料面1を照明する。試料面1からの各方向の反射光を受光する受光系300の構成並びに動作は、図8に示した光学系S3と同様である。
1n 試料面法線
10 照明系(照明手段)
10p 測定平面
102〜106 第1〜第5の照明系(光源部)
11 トロイダル鏡
11b 焦点円周
11c、11d 延長部
11x (トロイダル鏡の)軸
12〜16 小直角プリズム(導光手段)
12a〜16a 射出端(射出開口)
12b〜16b 入射端
2 測定開口面
2a 測定用開口
22〜26 フラッシュ光源(光源)
3 参照面
30 受光系(受光手段)
31 対物レンズ
34 フィールドレンズ
35 入射スリット板
36 結像レンズ
37 回折格子
38 センサーアレイ
39 光束規制板
40 制御演算手段
MS マルチアングル測色計
S1〜S4 光学系
Claims (9)
- 試料面法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記測定平面内における異なる方向から前記試料面を照明する照明手段と、
前記照明手段によって照明された試料面の特定方向の反射光を受光する受光手段と、
前記複数の光源部を順次点灯させ、それぞれの照明方向の試料面反射光を測定して、各照明方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段と
を具備することを特徴とするマルチアングル測色計。 - 前記光源部は、焦点距離に比し十分小さい射出域を具備するものであることを特徴とする請求項1記載のマルチアングル測色計。
- 前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記試料面における所定の測定領域を区画する縁部に接し、前記測定平面に平行な面よりも外側に設定されていることを特徴とする請求項1記載のマルチアングル測色計。
- 前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記測定平面と平行且つ近接した平面内に設定されており、
前記複数の光源部の各々が、前記焦点円周上に配置された射出開口と、前記測定平面から離間する側に配置された光源と、前記光源の光束を前記射出開口に導く導光手段とから構成されることを特徴とする請求項1記載のマルチアングル測色計。 - 前記トロイダル鏡には、前記回転対称の軸の延伸方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面と直交する方向に隣接された参照面を照明可能とされていることを特徴とする請求項1記載のマルチアングル測色計。
- 前記トロイダル鏡には、その周方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面方向に隣接された参照面を照明可能とされていることを特徴とする請求項1記載のマルチアングル測色計。
- 試料面を特定方向から照明する照明手段と、
前記試料面の法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、前記試料面から反射される前記測定平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で前記受光部へ入射させる受光手段と、
前記照明手段を点灯させ、それぞれの受光方向の試料面反射光を測定して、各受光方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段と
を具備することを特徴とするマルチアングル測色計。 - 所定面積を有する第1平面の法線を含む第2平面に直交すると共に前記第1平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、
前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、
前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記第2平面における異なる方向から前記第1平面を照明可能とされていることを特徴とする照明装置。 - 所定面積を有する第1平面の法線を含む第2平面に直交すると共に前記第1平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、
前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、
前記第1平面から発せられる前記第2平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で、前記受光部へ入射可能とされていることを特徴とする受光装置。
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