JP2009080044A - 光学特性測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メカスイッチ等を備えることなく、測定対象の形状に依らず、精度良い光学特性の測定を行う。
【解決手段】光学特性測定装置を、被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、被測定物を所定角度で照明する照明手段と、光学特性を測定するべく照明による被測定物からの反射光を受光する測定用受光手段と、装置の振れを検出するべく被測定物からの反射光における正反射方向成分の光を受光することが可能に配設された振れ検出用受光手段とを備えるものとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、照明方向や観察方向によって異なる色彩を有するメタリック塗装やパール塗装などの特殊効果塗膜の光学特性の測定に用いられる光学特性測定装置に関する。

従来、例えば自動車のボディ塗装などに用いられるメタリック塗料やパールカラー塗料には、薄片状のアルミニウムやマイカなどからなる光輝材が含まれており、この光輝材の向きに起因する反射光のばらつきにより、光輝材からの反射光強度が見る方向によって異なり、これによってメタリック効果やパール効果が得られる。このような性質を有するメタリック塗装やパールカラー塗装などの素材の光学特性を測定する場合は、１つの角度から見た反射光のみで測定を行っても光輝材のばらつきによる光学特性の違いを評価することができないことから、通常、複数の角度の反射光を測定することで前記光学特性の違いを評価する。ここで、複数の角度の反射光を測定できる光学特性測定装置として、多方向照明１方向受光、或いは１方向照明多方向受光方式によるマルチアングル測色計が用いられてきた（特許文献１参照）。一般的に、かかるマルチアングル測色計は、上記自動車等、種々の場所の測定を行うべく携帯可能すなわちハンディタイプが望ましい。

マルチアングル測色計の場合、１回の測定において多方向での照明或いは多方向での受光を行うため、比較的測定時間が長くなり、ハンディタイプでは測定中に手振れ等が発生し易くなる。当該測定中の手振れはマルチアングル測色計の測定再現性悪化の主原因となっている。

そこで、このような問題を解決するべく、測定開口部の傍らに試料と測定装置との距離に応じてＯＮ／ＯＦＦするメカスイッチを配設し、測定中にこのスイッチの変動（ＯＮ／ＯＦＦ変動）をモニタすることにより、測定装置が試料に対して傾きや浮きが生じていないかを検出する手法が考案されている。
特開２００６−１０５０８号公報

しかしながら、上記手法では、メカスイッチのＯＮ／ＯＦＦによる謂わば二値での判定であるため、製造時或いは使用時等における当該スイッチ調整（閾値調整、感度調整）に手間を要してしまう。また、メカスイッチであるが故に、メカスイッチ部全体を試料に密着させる必要があることから、自動車のような曲面部の多い測定対象に対してはこれを適用することができず、すなわち測定箇所を平面部に限定しなければならず、本来測定を行いたい箇所とは異なる箇所（メカスイッチが試料と当接して押下可能な箇所）での測定を余儀なくされることが多かった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、メカスイッチ等を備えることなく、曲面のような測定対象であってもすなわち測定対象の形状に依らず、精度良く光学特性の測定が可能な光学特性測定装置を提供することを目的とする。

本発明に係る光学特性測定装置は、被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、前記被測定物を所定角度で照明する照明手段と、前記光学特性を測定するべく前記照明による前記被測定物からの反射光を受光する測定用受光手段と、装置の振れを検出するべく前記被測定物からの反射光における正反射方向成分の光を受光することが可能に配設された振れ検出用受光手段とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、光学特性測定装置が、被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、被測定物を所定角度で照明する照明手段と、光学特性を測定するべく照明による被測定物からの反射光を受光する測定用受光手段と、装置の振れを検出するべく被測定物からの反射光における正反射方向成分の光を受光することが可能に配設された振れ検出用受光手段とを備えたものとされるので、メカスイッチ等を備えることなく、被測定物の形状に依らず測定を行うことができるとともに、測定用受光手段による反射光の受光中につまり光学特性の測定中に生じた装置の振れを振れ検出用受光手段による正反射方向成分光の受光値に基づいて検出することが可能となり、被測定物の光学特性を、振れが検出されなかった場合における測定用受光手段による受光値を用いて求めるなどして、精度良い光学特性の測定を行うことができる。なお、正反射方向成分光を受光する構成としているのは、この正反射方向成分が反射光における所謂ピーク値となっており、振れにより被測定物に対して装置が傾斜したことをこのピーク位置の時間的変動を検出することによって（僅かな振れであっても）検出することが可能となる。反射光における正反射方向成分以外の拡散成分では、振れが生じても受光値に顕著な変化を生じないため、当該装置の傾斜の検出は困難である。

また、上記構成において、前記振れ検出用受光手段は、受光センサを含んでおり、該受光センサが、前記照明手段による前記所定角度の照明方向に対して正反射角となる受光方向近傍位置に固設されていることが好ましい。

これによれば、振れ検出用受光手段は、受光センサを含んでおり、該受光センサが、照明手段による所定角度の照明方向に対して正反射角となる受光方向近傍位置に固設するという簡易な構成で振れ検出が行えるようになる。

また、上記構成において、前記振れ検出用受光手段による前記正反射方向成分光の受光により得られた受光値に基づいて、該正反射方向成分光の時間的変動を求める演算を行う第１演算手段をさらに備えることが好ましい。

これによれば、第１演算手段によって、振れ検出用受光手段による正反射方向成分光の受光により得られた受光値に基づいて、該正反射方向成分光の時間的変動を求める演算が行われるので、この求めた正反射方向成分光の時間的変動（変化量）に基づいて、振れが生じたことの判別（検出）を容易に行うことが可能となる。

また、上記構成において、前記測定用受光手段による反射光の受光中における前記時間的変動の値が所定の閾値の範囲内であるときのみ、前記測定用受光手段により得られた受光値に基づいて前記光学特性を求める演算を行う第２演算手段をさらに備えることが好ましい。

これによれば、第２演算手段によって、測定用受光手段による反射光の受光中における時間的変動の値が所定の閾値の範囲内であるときのみ、測定用受光手段により得られた受光値に基づいて光学特性を求める演算が行われるので、振れが生じていないとき、或いは振れが大きくないとき（時間的変動値が閾値未満であるような謂わば小さな振れのとき）の測定用受光手段による受光値を用いて、精度良く光学特性を求めることができる。

また、上記構成において、前記測定用受光手段は、前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物からの反射光の光軸とを含むジオメトリ平面に直交し、且つ、前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されていることが好ましい。

これによれば、測定用受光手段が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物からの反射光の光軸とを含むジオメトリ平面に直交し、且つ、入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されているので、測定用受光手段を当該回転させながら容易に多方向から反射光を受光することができ、上述の振れ検出と併せて、精度良い１方向照明多方向受光のマルチアングル測定が可能となる。

本発明によれば、メカスイッチ等を備えることなく、被測定物の形状に依らず測定を行うことができるとともに、測定用受光手段による反射光の受光中につまり光学特性の測定中に生じた装置の振れを振れ検出用受光手段による正反射方向成分光の受光値に基づいて検出することが可能となり、被測定物の光学特性を、振れが検出されなかった場合における測定用受光手段による受光値を用いて求めるなどして、精度良く光学特性の測定を行うことができる。

本発明に係るマルチアングル測色計の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るマルチアングル測色計の外観例を示す図である。図１に示すように、マルチアングル測色計１は、作業者により保持される保持部１ａと、該保持部１ａの一端側に設けられた操作表示部１ｂと、前記保持部１ａの他端側に設けられた当接部１ｃとを備えて構成されており、携帯性に優れたハンディタイプ（持ち運び可能なポータブル構造）となっている。

保持部１ａには、被測定物（試料）に対する測定動作の開始を指示する入力を行うための測定トリガボタン１ａ−１が備えられている。測定トリガボタン１ａ−１は、前記測定動作の開始指示入力の操作性を考慮して、例えば保持部１ａを測定者が把持した際に親指が当接する位置に設置されている。操作表示部１ｂは、測定結果を表示する表示部１ｂ−１と、電源のオンオフを切り替えるための電源ボタン、表示部１ｂ−１による表示動作のオンオフを切り替えるための表示切替ボタン等からなる操作部１ｂ−２とを備える。当接部１ｃは、被測定物の測定面（試料面）に接触させる底面１ｃ−１を備えた部位であり、該底面１ｃ−１には測定開口３が穿設されている。

図２は、測定開口３近傍の構成を示す断面図である。図２に示すように、当接部１ｃの底面１ｃ−１は平面をなし、測定開口（測定開口部）３は、この平面内で例えば楕円形状を有して形成されている。以下、この平面を開口平面Ｘ、また、測定開口３の中心を開口中心Ａ、上記開口平面Ｘに直交し、開口中心Ａを通る直線を法線Ｇという。なお、図２では、開口平面Ｘを明示するべく当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面とを離間して図示しているが、実際には被測定物Ｓの測定面Ｓａが均一な平面の場合、当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面とは密着する。

図３は、上記マルチアングル測色計１の内部構成の一例を示す図である。図４は、上記マルチアングル測色計１の制御系を示すブロック図である。図３に示すように、マルチアングル測色計１は、照明部１０、受光部２０、振れ検出部３０及び制御部４０を備えている。照明部１０は、ハロゲンランプやＬＥＤ（発光ダイオード）等からなる光源１１と、光源１１を駆動する発光回路１２と、光源１１から出力される光束を規制する光束規制板１３と、コリメートレンズ１４とを備えて構成されている。光源１１は、被測定物Ｓの測定面法線Ｇに対して所定角度（ここでは４５°）を有する位置に固定配置されている。光束規制板１３は、その開口１３ａがコリメートレンズ１４の焦点位置に一致するように配置されており、光束規制板１３の開口１３ａを通過した光源１１からの光束は、コリメートレンズ１４によってコリメートされて平行光束となって被測定物Ｓの測定面に導かれる。なお、照明部１０は、後述の測定ジオメトリ平面内の所定の角度から被測定物Ｓの測定面（の測定域）を照明するとも言える。

受光部２０は、被測定物Ｓから反射された平行光束を集束する受光光学系２１と、この受光光学系２１の結像位置に配設され、受光光学系２１を透過した光を制限する後述の入射スリット２２ａ及び入射光束を波長ごとに分離する後述の回折格子２２ｃを備えた分光部２２と、光強度に応じた分光データを出力する測定用受光センサ２３とを備えて構成されており、受光光学系２１を透過して入射スリット２２ａに入射した光束の分光強度を測定するものである。なお、受光部２０は、後述するように矢印Ｑ方向に回動可能に構成されている。

図５は、分光部２２の一例を示す構成図である。同図に示すように、分光部２２は、前記入射スリット２２ａが適所に形成されたケース２２ｄ内に、レンズ２２ｂと回折格子２２ｃとを備えて構成されている。レンズ２２ｂは、入射スリット２２ａを通過した被測定光を平行光にして回折格子２２ｃへ導くとともに、回折格子２２ｃによって分散された入射スリット２２ａの分散像を測定用受光センサ２３の受光面に結像させる。回折格子２２ｃは、入射した測定光を波長に応じて反射・分散させる機能を有し、測定用受光センサ２３上に上記入射スリット２２ａの分散像を結像させるものである。

測定用受光センサ２３は、所定の間隔で配列された複数の受光チャンネル（画素）を備えてなり、例えばシリコンフォトダイオードが一方向に１列に配列されたシリコンフォトダイオードアレイにより構成される。測定用受光センサ２３の各受光チャンネルに入射した分散光（入射スリット分散像）は、各々のフォトダイオードの光電変換作用によって電流に変換され、後述のＡ／Ｄ変換部２４に出力される。

振れ検出部３０は、被測定物Ｓから反射された平行光束を集束する受光光学系３１と、受光光学系３１の結像位置に配設され、受光光学系３１を透過した光を制限する入射スリット３２ａから入射した光束の光量（光強度）に応じたデータを出力する振れ用受光センサ３２とを備えて構成されており、測定時に手振れ等のブレが発生したこと、すなわち被測定物Ｓの測定面に対してマルチアングル測色計１が（後述の矢印Ｑ方向に）傾斜したことを検出するべく、正反射方向の光量（光量変動；時間的な光量変化）を検出する、換言すれば反射光の変動をモニタするものである。この振れ検出部３０は、照明系による照明角α（照射角γ）に対して正反射角となる正反射方向位置（正反射方向近傍位置も含む）に固定配置されている、すなわち、入射角α（入射光線が入射点に立てた法線Ｇに対してなす角）に対して反射角β（上記法線Ｇと反射光線とのなす角であって、入射角αと共通の平面内にあり且つ入射角に等しい角）が得られるような受光方向位置に固定配置されている。換言すれば、振れ検出部３０は、後述の正反射光成分の光（正反射光）を取得（受光）することが可能な位置に配置されている。ただし、当該正反射方向位置とは、厳密な正反射方向（正反射角）の位置を示しているのではなく、正反射方向に相当する位置を含む所定領域内、すなわち例えば正反射方向から±５°の角度範囲で表される位置であることを示している。要は、正反射光成分が受光できる位置であれば振れ検出部３０は多少位置がずれて配置されていてもよい。なお、受光光学系３１の代わりに、正反射成分のみを通過させる光束規制絞りを設けてもよい。あるいは、光ファイバを正反射位置に設けて受光センサに導くように構成されてもよい。

なお、振れ用受光センサ３２は、例えば測定用受光センサ２３と同様、シリコンフォトダイオードにより構成されており、上記正反射光が各フォトダイオードの光電変換作用によって電流に変換され、後述のＡ／Ｄ変換部２４に出力される。

図３、図４に戻り、測定用受光センサ２３（の各受光チャンネル）及び振れ用受光センサ３２の各受光チャンネルから出力されるアナログ受光信号は、図略の増幅回路による増幅処理とＡ／Ｄ変換部２４によるＡ／Ｄ変換処理とが施された後、制御部４０によって取り込まれ、制御部４０において、測定用受光センサ２３の出力に対しては被測定光の分光強度及び該分光強度に基づく反射特性値が、振れ用受光センサ３２の出力に対しては光量変動（光量変化）が算出される。

ところで、受光部２０には、モータ２５からの駆動力を受ける駆動力伝達部材の一例としてのアーム２６（連結部材）が接続されている。図５に示すように受光部２０は、受光光学系２１と分光部２２と測定用受光センサ２３とが一体化されたものであり、アーム２６がモータ２５から駆動力を受けると、受光部２０は、上記被測定物Ｓに入射される入射光の光軸Ｌ１と上記被測定物Ｓによる反射光の光軸Ｌ２又はＬ３とを含む平面Ｒ（図３の紙面：以下、測定ジオメトリ平面という）に直交し、且つ、上記入射光の光軸と上記反射光の光軸との交点（開口中心Ａ）を通る軸を回転軸として、図３に示す矢印Ｑの方向に回転（回動）する。この構成により、受光部２０は反射光の受光位置を変えることができ、複数の受光位置で反射光を受光することができる。なお、上記受光位置は受光角で規定されるものであり、該受光角とは法線Ｇと受光部２０（受光光学系２１）の光軸Ｌ２とのなす角をいう。図３の場合は、受光部２０が丁度、法線Ｇの位置つまり受光角がゼロの位置にきている状態を示している。

制御部４０は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理部）や、そのＣＰＵの動作を規定するプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）や一時的にデータを保管するＲＡＭ等の記憶部などを有して構成されており、マルチアングル測色計１の全体の動作を制御するものである。制御部４０は、機能的に、照明制御部４１、受光制御部４２、演算処理部４３、駆動制御部４４及び振れ制御部４５を備えている。照明制御部４１は、光源１１の発光（点灯、消灯）動作を制御するものであり、発光回路１２の駆動を制御することでこの発光動作の制御を行う。駆動制御部４４は、モータ２５の駆動すなわち受光部２０の回転駆動（受光位置の変更）を制御するものである。受光制御部４２は、測定用受光センサ２３の受光動作を制御するものである。振れ制御部４５は、振れ用受光センサ３２の受光動作を制御するものである。

演算処理部４３は、測定用受光センサ２３からの出力信号に基づいて被測定物Ｓの反射特性値を求める演算処理（反射特性値算出）を行うものである。また演算処理部４３は、振れ用受光センサ３２からの出力信号に基づいて上記正反射光の変動すなわち正反射光の時間的な光量変化（光量変動量）を求める演算処理（変動量算出処理）を行うとともに、この光量変動量が所定の閾値未満の値であるか否かの判定処理を行うものである。なお、演算処理部４３による当該変動量算出処理は、具体的には例えば、測定中つまり受光部２０が回動して受光位置を変えながら反射光を受光している最中に、複数回例えば所定の間隔を於いたタイミングで連続的に振れ用受光センサ３２から受光情報（振れ用受光値という）を読み出し、例えば最初に読み出した振れ用受光値と、その後に読み出された各振れ用受光値とを順次比較して（例えば差分演算を行い）当該差分値を算出する処理である。

演算処理部４３は、この差分値を上記判定処理において予め定めた所定の閾値と順次比較し、閾値以上の値であると判定した時点でエラー処理を行う、すなわち例えば測定のやり直しを行うための指示信号を各部に出力し、測定（上記受光位置を変えながら受光部２０により反射光を受光する動作）を再度実行させる処理（再測定処理という）を行う。この場合、表示部１ｂ−１等に例えば測定が手振れにより失敗した旨を示すエラー表示を行ってもよい（上記再測定処理を行わずに先ずエラー表示を行い、再度、測定開始ボタン等を押下して測定を行うようにユーザに促すような構成としてもよい）。なお、上記閾値は、測定値が所要の測定精度或いは許容誤差範囲内の値となるような好適な値（手振れ許容量）が設定される。この閾値は例えば複数種類が記憶されており、測定の都度、ユーザの選択等によって切り替えることが可能に構成してもよい。演算処理部４３は、予めこの閾値情報を記憶している。

本実施形態のマルチアングル測色計１は、上記正反射光の時間的変動（振れ用受光センサ３２からの出力の時間変動）を検出することにより、手振れ等が生じたことを検出（判定）することを主な特徴点とするが、この振れが生じたときの正反射光の変動について説明する。図７は、光源１１により被測定物Ｓの測定面を照明したときに該測定面で反射される反射光の強度分布を開口中心Ａからの距離の大小で示した図である。図７（ａ）、（ｂ）に示す強度分布Ｍ、Ｍ’において、突出した部分は正反射光（正反射光成分）を示し、他の部分は拡散光を示す。図７（ａ）に示すように、マルチアングル測色計１における測定開口３の開口平面Ｘと被測定物Ｓの測定面Ｓａとが略一致している場合、正反射光の想定位置と実際の正反射光の位置とは一致する。したがって、図７（ａ）の強度分布Ｍに示すように、正反射光の想定位置（図７（ａ）の「Ａ」で示す位置）にピーク値が存在し、その想定位置からアスペキュラー角だけ移動した位置（図７（ａ）の「Ｂ」で示す位置）を測定位置として設定することができる。

ところが、手振れ等が発生することによりマルチアングル測色計１が（上記矢印Ｇ方向に）傾斜した状態となり、測定開口３の開口平面Ｘと被測定物Ｓの測定面Ｓａとが一致しない場合には、正反射光の想定位置と実際の正反射光の位置とが一致せず、例えば、ピーク値が得られる位置が、図７（ｂ）に示すように「Ａ」で示す位置から「Ａ’」で示す位置に移動する。ここで、被測定物Ｓからの反射光を、この「Ａ」で示す位置を基準とした「Ｂ」で示す位置で受光すると、正反射光の位置が図７（ａ）に示すＢの位置（図７（ｂ）のＢ’の位置に相当）とずれているため、測定用受光センサ２３による出力値に誤差が生じてしまう（ここでは図７（ａ）に示す場合より大きな出力値となる）。すなわち、同じ受光角の位置で測定しているのに、受光した反射光の出力値が異なることになる。そのため、このように振れが生じて強度分布Ｍ（Ｍ’）の違う場所を測定してしまっていることを検出する必要があるが、そこで本実施形態では、当該測定位置の変化を顕著に検出することが可能であろうと想定される上記突出した部分（ピーク値をもつ部分；正反射光成分；光沢度が高いところ）つまり正反射方向の反射光を、正反射方向位置に配置した振れ用受光センサ３２でモニタする構成としている。なお、強度分布Ｍ（Ｍ’）における拡散光（光沢度が低いところ）成分の箇所では、受光位置が違ったとしても同レベルの強度（光量）しか得られないので受光量の変化（分光強度の変化）が判別できず、振れが発生したことも検出できないことになる。

図６は、制御部４０による一連の処理を示すフローチャートである。図６に示すように、先ず、制御部４０はダーク測光を行う（ステップＳ１）。ダーク測光とは、受光系のセンサ（測定用受光センサ２３や振れ用受光センサ３２）或いは演算制御系（制御部４０等）の各種回路のオフセット（例えば測定用受光センサ２３に光が完全に入射されない状態で得られる出力値）をキャンセルするために、光源１１を消灯させた状態で測定用受光センサ２３の受光動作を行わせて出力値を得る動作である。この出力値（ダーク値という）は、制御部４０内の図略の記憶部に格納されてもよい。なお、当該各部が電気的に安定している場合はこのダーク測光を省略してもよい。

次に、照明制御部４１は、光源１１を点灯させる（ステップＳ２）。そして、振れ用受光センサ３２を振れ制御部４５で制御し、正反射方向の光量（正反射方向成分光）を測定する。この測定値（上記振れ用受光値）は例えば制御部４０の記憶領域（ＲＡＭ等）に記憶される（ステップＳ３）。そして、受光部２０を受光制御部４２及び駆動制御部４４で制御し、被測定物Ｓの反射特性を測定する。具体的には、先ず受光部２０を所定の初期位置に移動させた後、正反射光の位置から例えばＤＩＮ（ドイツ工業標準規格）の規格による＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°及び＋１１０°の各受光角の位置まで駆動制御部４４によって順に移動させて、該各位置において反射光の測定を行う（ステップＳ４）。なお、当該測定による受光情報（測定用受光値という）も例えば上記と同様に制御部４０の記憶領域に記憶される。全ての測定位置での測定動作が完了した後、受光部２０が初期位置まで移動して戻されてもよい。

次に、振れ用受光センサ３２を振れ制御部４５で制御し、反射方向の光量（正反射方向成分光）を測定する。この測定値（振れ用受光値）はステップＳ１と同様、制御部４０の記憶領域に記憶される（ステップＳ５）。演算処理部４３は、当該制御部４０の記憶領域に記憶されている、反射特性測定に対する謂わば前後タイミング（ステップＳ４の前後のステップＳ３、Ｓ５）で測定した各振れ用受光値を比較すなわち差分演算を行い差分値を算出し、算出したこの差分値と閾値とを比較して、該差分値が閾値未満であるか否かを判定する。この判定の結果、閾値未満である場合には（ステップＳ６のＹＥＳ）、終了処理に移行する、すなわち照明制御部４１によって光源１１が消灯され（ステップＳ７）、演算処理部４３によって、上記測定用受光センサ２３から得られた測定用受光値に基づいて各測定位置での反射特性値が算出される（ステップＳ８）。この反射特性値の算出においては、上記ダーク測光によるダーク値や、その他反射特性値算出に必要な情報例えば校正係数が用いられてもよい。

上記ステップＳ６において閾値未満でないと判定された場合には（ステップＳ６のＮＯ）、当該閾値未満と判定されるまで、ステップＳ３に戻って再度ステップＳ３〜Ｓ５の動作が繰り返される。なお、本フローチャートでは、振れ用受光センサ３２による測定は、最低限必要な反射特性測定の前後１回づつ行う場合を記載したが、実際には各アスペキュラー角での反射特性測定中も継続して（所定間隔で複数回）行う、謂わば常時モニタすることが好ましい。この場合、取得される振れ用受光値データも多くなるが、データが多いほど振れ検出精度が高くなり、ひいては被測定物Ｓの反射特性値を正確に測定することが可能となる。

以上のように、本実施形態における光学特性測定装置（マルチアングル測色計１）によれば、光学特性測定装置が、被測定物（被測定物Ｓ）の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、被測定物を所定角度（照明角α；入射角α）で照明する照明手段（照明部１０）と、光学特性を測定するべく照明による被測定物からの反射光を受光する測定用受光手段（受光部２０）と、装置の振れを検出するべく被測定物からの反射光における正反射方向成分（例えば図７（ａ）に示す反射光の強度分布Ｍにおけるピーク部）の光を受光することが可能に配設された振れ検出用受光手段（振れ検出部３０）とを備えたものとされるので、メカスイッチ等を備えることなく、被測定物の形状に依らず測定を行うことができるとともに、測定用受光手段による反射光の受光中につまり光学特性の測定中に生じた装置の振れを振れ検出用受光手段による正反射方向成分光の受光値に基づいて検出することが可能となり、被測定物の光学特性を、振れが検出されなかった場合における測定用受光手段による受光値を用いて求めるなどして、精度良い光学特性の測定を行うことができる。

上記正反射方向成分光を受光する構成としているのは、この正反射方向成分が反射光における所謂ピーク値（上記ピーク部）となっており、非常に多くの光量が得られるためである。また、正反射方向或いは正反射方向近傍というのは、受光角が僅かに変化するだけで光量が大きく変動する受光領域である。振れにより被測定物に対して装置が傾斜したことをこのピーク位置の時間的変動を検出することによって検出することが可能となる（僅かな手振れも検出可能である）。反射光における正反射方向成分以外の拡散成分では、振れが生じても受光値に顕著な変化を生じないため、当該装置の傾斜の検出は困難である。このように、本実施形態では、振れによる誤測定を検知することができ、再現性の良い測定が可能となる。

なお、上述のように光量変動をモニタすることによって振れ（手振れ）を検出する方法を採るので、メカスイッチ等を備えてメカ的な調整を行うことは不要となり、例えば閾値を変更することで調整が完了するため、製造の工程が簡便なものとなる。また、閾値は該当するシステム組み込み後も変更可能であるため、振れに対する感度の強弱を変更することが容易に行えるようになる。また、当該メカ的な機構がないため、故障等の発生率が軽減されるため、システムの信頼性が向上する。

また、上記構成において、振れ検出用受光手段は、受光センサ（振れ用受光センサ３２）を含んでおり、この受光センサが、照明手段による所定角度の照明方向に対して正反射角となる受光方向近傍位置に固設されているので、受光センサを当該正反射角となる受光方向近傍位置に固設するという簡易な構成で振れ検出が行えるようになる。

また、上記構成において、第１演算手段（制御部４０、演算処理部４３）によって、振れ検出用受光手段による正反射方向成分光の受光により得られた受光値に基づいて、該正反射方向成分光の時間的変動（光量変動量；例えば上述の振れ用受光値の差分値）を求める演算が行われるので、この求めた正反射方向成分光の時間的変動（変化量；例えば初期値つまり例えば測定開始前に取得した振れ用受光値からどれくらい光量或いは光強度がズレを生じたかを示す量；変化量）に基づいて、振れが生じたことの判別（検出）を容易に行うことが可能となる。

また、上記構成において、第２演算手段（制御部４０、演算処理部４３）によって、測定用受光手段による反射光の受光中における時間的変動の値が所定の閾値の範囲内であるときのみ、測定用受光手段により得られた受光値に基づいて光学特性を求める演算が行われるので、振れが生じていないとき、或いは振れが大きくないとき（時間的変動値が閾値未満であるような謂わば小さな振れのとき）の測定用受光手段による受光値を用いて精度良く光学特性を求めることができる。

さらに、上記構成において、測定用受光手段が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物からの反射光の光軸とを含むジオメトリ平面に直交し、且つ、入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されているので、測定用受光手段を当該回転させながら容易に多方向から反射光を受光することができ、上述の振れ検出と併せて、精度良い１方向照明多方向受光のマルチアングル測定が可能となる。

本発明の一実施形態に係るマルチアングル測色計の外観例を示す図である。 上記マルチアングル測色計の測定開口近傍の構成を示す断面図である。 上記マルチアングル測色計の内部構成の一例を示す図である。 上記マルチアングル測色計の制御系を示すブロック図である。 分光部の一例を示す構成図である。 制御部による一連の処理を示すフローチャートである。 光源により被測定物の測定面を照明したときに該測定面で反射される反射光の強度分布を開口中心からの距離の大小で示した図であり、（ａ）は測定開口の開口平面と被測定物の測定面とが略一致している場合、（ｂ）は測定開口の開口平面と被測定物の測定面とが一致していない場合を示す図である。

符号の説明

１ マルチアングル測色計
１ａ 保持部
１ａ−１ 測定トリガボタン
１ｂ 操作表示部
１ｂ−１ 表示部
１ｃ−１ 底面
３ 測定開口
１０ 照明部（照明手段）
１１ 光源
１４ コリメートレンズ
２０ 受光部（測定用受光手段）
２１ 受光光学系
２２ 分光部
２２ｃ 回折格子
２２ａ 入射スリット
２２ｂ レンズ
２３ 測定用受光センサ
３０ 振れ検出部（振れ検出用受光手段）
３１ 受光光学系
３２ 振れ用受光センサ（請求項２に記載の受光センサ）
２５ モータ
２６ アーム
４０ 制御部（第１演算手段、第２演算手段）
４１ 照明制御部
４２ 受光制御部
４３ 演算処理部（第１演算手段、第２演算手段）
４４ 駆動制御部
４５ 振れ制御部
Ｘ 開口平面
Ｓ 被測定物

Claims (5)

1. 被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置であって、
   前記被測定物を所定角度で照明する照明手段と、
   前記光学特性を測定するべく前記照明による前記被測定物からの反射光を受光する測定用受光手段と、
   装置の振れを検出するべく前記被測定物からの反射光における正反射方向成分の光を受光することが可能に配設された振れ検出用受光手段と
   を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
2. 前記振れ検出用受光手段は、受光センサを含んでおり、該受光センサが、前記照明手段による前記所定角度の照明方向に対して正反射角となる受光方向近傍位置に固設されていることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
3. 前記振れ検出用受光手段による前記正反射方向成分光の受光により得られた受光値に基づいて、該正反射方向成分光の時間的変動を求める演算を行う第１演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
4. 前記測定用受光手段による反射光の受光中における前記時間的変動の値が所定の閾値の範囲内であるときのみ、前記測定用受光手段により得られた受光値に基づいて前記光学特性を求める演算を行う第２演算手段をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の光学特性測定装置。
5. 前記測定用受光手段は、
   前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物からの反射光の光軸とを含むジオメトリ平面に直交し、且つ、前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学特性測定装置。

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