JP2009085600A - Optical characteristic measuring instrument and method - Google Patents

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Yoshiyuki Nagashima
義幸 長嶋
克敏 ▲鶴▼谷
Katsutoshi Tsuruya
Shinji Shimizu
晋二 清水
Tomohiro Fukamizu
智博 深水
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Konica Minolta Opto Inc
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable measurement at an arbitrary light receiving open angle while keeping the interchangeability of an apparatus. <P>SOLUTION: An optical characteristic measuring instrument includes an illumination part for illuminating a measuring target, a light receiving part for receiving the reflected light reflected by the measuring target under the illumination state by the illumination part, a light receiving control part for allowing the light receiving part to receive the reflected light at a plurality of the light receiving angles within a predetermined angle range containing a preset light receiving angle, and an arithmetic part for performing not only predetermined weighting operation but also predetermined adding and subtracting operation with respect to the photometric values at the respective light receiving angles obtained by the light receiving part. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

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及び光学特性測定方法に関する。   The present invention relates to an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method used for measuring optical characteristics of special effect coatings such as metallic paint and pearl paint having different colors depending on illumination direction and observation direction.

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。   Conventionally, metallic paints and pearl color paints used for, for example, automobile body painting, include glitter materials made of flaky aluminum or mica, and due to variations in reflected light due to the orientation of the glitter materials. The reflected light intensity from the glittering material varies depending on the viewing direction, and thereby a metallic effect and a pearl effect can be obtained. When measuring the optical properties of materials such as metallic and pearl color coatings that have such properties, the difference in optical properties due to variations in glittering materials can be evaluated even if measurements are made using only reflected light viewed from one angle. In general, the difference in optical characteristics is evaluated by measuring reflected light at a plurality of angles. Here, as an optical characteristic measuring device capable of measuring reflected light at a plurality of angles, a multi-angle colorimeter using a multi-directional illumination one-way light reception or a one-way illumination multi-directional light reception method has been used.

前記塗膜の特性として、入射角に応じて分光反射率が変化するので、姿勢差などの影響により測定再現性が悪いという問題がある。これを解決するべく例えば特許文献1には、補正の基礎となる姿勢誤差量を、45°方向の照明に対する反射特性の方向依存性を関数近似して姿勢誤差を推定し、この推定値に基づいて誤差補正を行う技術が開示されている。また、例えば特許文献2には、照明光学系とは別系統の測定系で構成された姿勢誤差検出用照明系(検出専用光源)を備え、姿勢誤差検出用照明系により、測定面に向けて、測定面と直交する面内の略法線角方向から照明光を照明し、その反射光強度に基づいて姿勢誤差を検出する技術が開示されている。
特開2001−50817号公報 特開2006−10508号公報
As a characteristic of the coating film, since the spectral reflectance changes according to the incident angle, there is a problem that the measurement reproducibility is poor due to the influence of the posture difference or the like. In order to solve this problem, for example, in Patent Document 1, an attitude error amount that is a basis of correction is estimated by estimating the attitude error by function approximation of the direction dependency of the reflection characteristic with respect to illumination in the 45 ° direction, and based on this estimated value. A technique for performing error correction is disclosed. For example, Patent Document 2 includes an attitude error detection illumination system (detection-dedicated light source) configured by a measurement system different from the illumination optical system, and is directed toward the measurement surface by the attitude error detection illumination system. A technique for illuminating illumination light from a substantially normal angle direction in a plane orthogonal to the measurement surface and detecting an attitude error based on the intensity of the reflected light is disclosed.
JP 2001-50817 A JP 2006-10508 A

より高度(高精度)な測色を行うためには、測光するポイント(角度)を増やし、且つ受光光学系の角度純度を高める(受光角分布特性を狭める)必要があるが、そうすると、以前の測定で用いた装置(マルチアングル測色計;同じ測色計或いは別の測色計)の受光光学系の角度純度と異なる角度純度となってしまい、受光開き角が変化するという問題が生じる。受光開き角が変化すると、得られる光学特性(受光角分布特性)値も異なるものとなり、装置(装置間)の互換性が保てなくなる。   In order to perform more advanced (high accuracy) color measurement, it is necessary to increase the point (angle) for photometry and to increase the angle purity of the light receiving optical system (narrow the light receiving angle distribution characteristics). The angle purity is different from the angle purity of the light receiving optical system of the apparatus used in the measurement (multi-angle colorimeter; the same colorimeter or another colorimeter), causing a problem that the light reception opening angle changes. When the light reception opening angle changes, the obtained optical characteristic (light reception angle distribution characteristic) value also differs, and the compatibility of the devices (between devices) cannot be maintained.

また、装置の互換性に関して問題となるのは、受光角分布特性が波長依存性を有する場合である。すなわち、或る波長で受光角分布特性が同じとなるように受光光学系を設計したとしても、波長が変わると、得られる光学特性値も異なるものとなり、結局、装置の互換性が保てなくなる。   In addition, a problem with the compatibility of devices is when the light-receiving angle distribution characteristic has wavelength dependency. In other words, even if the light receiving optical system is designed so that the light receiving angle distribution characteristics are the same at a certain wavelength, if the wavelength is changed, the obtained optical characteristic value will be different, so that the compatibility of the apparatus cannot be maintained. .

本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、受光開き角を可変とすることができるすなわち任意の受光開き角での測定が可能であるとともに、受光角分布特性が波長依存性を有する場合であっても(波長依存性を有さない場合も含む)、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ(装置の互換性を保つ)ことが可能な光学特性測定装置及び光学特性測定方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the light reception opening angle can be made variable, that is, measurement at an arbitrary light reception opening angle is possible, and the light reception angle distribution characteristic is wavelength-dependent. Be compatible with measured values from other devices or previous measured values from the same device (maintain device compatibility). An object of the present invention is to provide an optical characteristic measuring apparatus and an optical characteristic measuring method capable of performing the above.

本発明に係る光学特性測定装置は、被測定物を照明する照明部と、前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部とを備えることを特徴とする。   An optical characteristic measuring apparatus according to the present invention includes an illumination unit that illuminates an object to be measured, a light receiving unit that receives reflected light reflected by the object under illumination by the illumination unit, and a preset setting A light receiving control unit that causes the light receiving unit to receive the reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a light receiving angle, and a predetermined photometric value at each light receiving angle obtained by the light receiving unit. And a calculation unit for performing a predetermined addition / subtraction calculation.

上記構成によれば、照明部によって被測定物が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部によって受光される。そして、受光制御部によって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、演算部によって、受光部により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。   According to the above configuration, the object to be measured is illuminated by the illumination unit, and the reflected light reflected by the object to be measured under the illumination state by the illumination unit is received by the light receiving unit. Then, the light receiving control unit receives reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset set light receiving angle by the light receiving unit, and the calculation unit receives each light receiving angle obtained by the light receiving unit. A predetermined weighting calculation and a predetermined addition / subtraction calculation are performed on the photometric value at.

また、本発明に係る光学特性測定方法は、被測定物を照明し、前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行うことを特徴とする。   Further, the optical characteristic measuring method according to the present invention illuminates the object to be measured and is reflected light reflected by the object to be measured under the illumination state, and includes a predetermined angle including a preset set light receiving angle. Reflected light at a plurality of light receiving angles within a range is received, and a predetermined weighting operation and a predetermined addition / subtraction operation are performed on a photometric value at each light receiving angle obtained by the light reception. .

上記構成によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。   According to the above configuration, the object to be measured is illuminated, and is reflected light reflected by the object to be measured under the illumination state, and a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset set light receiving angle. Reflected light is received, and a predetermined weighting operation and a predetermined addition / subtraction operation are performed on the photometric values at the respective light receiving angles obtained by the light reception.

これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の(目標とする)測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角(受光角度範囲;角度範囲)での測光値から、任意の(別の)測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ(装置の互換性を保つ)ことが可能となる。また、測光値(受光角分布特性)が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。   As described above, reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset set light receiving angle is received by the light receiving unit, and for each photometric value obtained by this light reception, a predetermined value is obtained. Since a weighting operation and a predetermined addition / subtraction operation are performed, a desired (target) photometric value can be obtained from each photometric value, that is, a certain light receiving opening angle (light receiving angle range; angle) in the light receiving unit. An arbitrary (other) photometric value, that is, another light receiving opening angle can be obtained from the light measuring value in the range), that is, the light receiving opening angle can be made variable. Therefore, it is possible to measure at an arbitrary light receiving opening angle. Further, since it becomes possible to obtain an arbitrary photometric value based on the certain photometric value, compatibility with a measured value by another device or a previous measured value by the same device is maintained (the compatibility of the device is reduced). Can be maintained). In addition, even when the photometric value (light-receiving angle distribution characteristic) has wavelength dependency, it is possible to obtain an arbitrary photometric value from a certain photometric value by weighting for each wavelength. Can be maintained.

また、上記構成において、前記受光制御部は、前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the light receiving control unit causes the light receiving unit to receive reflected light at the plurality of light receiving angles at predetermined angular pitch positions within the angle range.

これによれば、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲内の所定角度ピッチ位置における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値(第1の受光角分布特性)から、目標とする(所望の)任意の測光値(第2の受光角分布特性)を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置(測光値)を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。   According to this, since the reflected light at the plurality of light receiving angles at the predetermined angle pitch positions within the predetermined angle range including the set light reception angle is received by the light receiving unit by the light receiving control unit, the plurality of light beams at the predetermined angle pitch positions are received. The desired (desired) desired photometric value (second received light angle distribution characteristic) can be easily obtained from the measured photometric value (first received light angle distribution characteristic). In addition, it becomes possible to obtain | require arbitrary target photometry value more accurately and more accurately by making this angle pitch smaller and increasing a light-receiving position (photometry value).

また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、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おり、前記受光制御部は、前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。   In the above configuration, the light receiving unit is orthogonal to a geometry plane including an optical axis of incident light incident on the object to be measured and an optical axis of reflected light from the object to be measured, and the optical axis of the incident light. And an axis passing through the intersection of the reflected light and the optical axis of the reflected light. The light receiving control unit is configured to rotate within the predetermined angle range including the set light receiving angle by rotating the light receiving unit. Reflected light at a plurality of light receiving angles may be received by the light receiving unit.

これによれば、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、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、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。   According to this, the light receiving unit is orthogonal to the geometry plane including the optical axis of the incident light incident on the object to be measured and the optical axis of the reflected light from the object to be measured, and the optical axis of the incident light and the light of the reflected light. It is configured to be rotatable about an axis passing through the intersection with the axis, and the light receiving control unit rotates the light receiving unit so that the reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including the set light receiving angle is obtained. Since the light receiving unit receives the light, the configuration in which the reflected light at the plurality of light receiving angles is received by the light receiving unit can be realized with a simple configuration.

また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、前記受光制御部は、前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。   Further, in the above configuration, the light receiving unit is rotatable about a toroidal mirror having a reflection surface rotationally symmetric with respect to a central axis in contact with the measurement surface of the object to be measured, and a rotational axis that coincides with the central axis. A rotating optical system configured to reflect reflected light corresponding to a rotation angle among reflected light reflected by the reflecting surface of the toroidal mirror, and a light receiving sensor that receives light guided by the rotating optical system. The light receiving control unit may cause the light receiving unit to receive reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including the set light receiving angle by rotating the rotating optical system.

これによれば、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる(装置の小型化を図ることができる)。   According to this, the light receiving part is configured to be rotatable about a toroidal mirror having a reflection surface rotationally symmetric with respect to the central axis in contact with the measurement surface of the object to be measured, and a rotational axis that coincides with the central axis. Of the reflected light reflected by the reflecting surface of the mirror, it is provided with a rotating optical system that reflects the reflected light corresponding to the rotation angle, and a light receiving sensor that receives the light guided by the rotating optical system. As the rotating optical system is rotated by the control unit, reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a set light receiving angle is received by the light receiving unit, so that reflection at the plurality of light receiving angles is performed. A configuration in which light is received by the light receiving unit can be realized with a compact configuration (the device can be miniaturized).

また、上記構成において、前記重み付け演算における重み値は、前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第1の受光角分布特性と、該第1の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第2の受光角分布特性との関係から求められる値であることが好ましい。   In the above configuration, the weight value in the weighting calculation is based on the known first light reception angle distribution characteristic that is the characteristic of the photometric value at the light reception opening angle of the light receiving unit, and the first light reception angle distribution characteristic. It is preferable that the light reception angle distribution characteristic is calculated from the relationship with the known second light reception angle distribution characteristic in the optical characteristic measurement apparatus or another optical characteristic measurement apparatus different from the apparatus.

これによれば、重み付け演算における重み値が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第1の受光角分布特性と、該第1の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第2の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値(第1の受光角分布特性)から所望の(目標とする)測光値(第2の受光角分布特性)を求めることが可能となる。   According to this, the weight value in the weighting calculation is calculated based on the known first light reception angle distribution characteristic which is the characteristic of the photometric value at the light reception opening angle of the light receiving unit and the first light reception angle distribution characteristic. Since the angle distribution characteristic is a value obtained from the relationship with the known second light receiving angle distribution characteristic in the optical characteristic measurement device or another optical characteristic measurement device different from the device, the weight value is used, Obtaining a desired (target) photometric value (second light receiving angle distribution characteristic) from the photometric value (first light receiving angle distribution characteristic) at each light receiving angle obtained by the light receiving unit with high accuracy and ease. It becomes possible.

また、上記構成において、前記第1の受光角分布特性と第2の受光角分布特性との関係は前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の(1)式であることが好ましい。
Σ(第1の受光角分布特性×重み値)=第2の受光角分布特性 ・・・(1)
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第1の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
In the above configuration, the relationship between the first light receiving angle distribution characteristic and the second light receiving angle distribution characteristic is preferably the following expression (1) when the angle range and the angle pitch are fixed.
Σ (first acceptance angle distribution characteristic × weight value) = second acceptance angle distribution characteristic (1)
However, the symbol “Σ” indicates that a sum is obtained for each first light receiving angle distribution characteristic obtained by photometry at the predetermined angular pitch position, and the symbol “×” indicates multiplication.

これによれば、第1の受光角分布特性と第2の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、上記(1)式であるので、当該(1)式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値(第1の受光角分布特性)から所望の測光値(第2の受光角分布特性)を容易に求めることができる。   According to this, since the relationship between the first light reception angle distribution characteristic and the second light reception angle distribution characteristic is the above expression (1) when the angle range and the angle pitch are fixed, the expression (1) The weight value can be easily obtained by using a simple expression. In other words, a desired photometric value (second light receiving angle distribution characteristic) can be easily obtained from the photometric value (first light receiving angle distribution characteristic) at each light receiving angle obtained by the light receiving unit using the weight value. Can do.

また、上記構成において、前記重み値は、前記受光部に受光される光の波長毎に前記(1)式を満たす重み値として算出される値であることが好ましい。   In the above configuration, it is preferable that the weight value is a value calculated as a weight value satisfying the equation (1) for each wavelength of light received by the light receiving unit.

これによれば、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に(1)式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値(第1の受光角分布特性)から所望の測光値(第2の受光角分布特性)を求めることができ、ひいては、より一層、装置間(測光値間、受光角分布特性間)の互換性を保つことが可能となる。   According to this, since the weight value is a value calculated as a weight value satisfying Equation (1) for each wavelength of light received by the light receiving unit, even if the photometric value has wavelength dependency, Therefore, a desired photometric value (second light receiving angle distribution characteristic) can be obtained from the photometric value (first light receiving angle distribution characteristic), and further, between devices (between the photometric value and the light receiving angle distribution characteristic). ) Compatibility can be maintained.

また、上記構成において、前記演算部は、前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することが好ましい。   Further, in the above configuration, the calculation unit further performs a calculation using a predetermined value for calculating reflection characteristics on a calculated photometric value obtained by performing a predetermined weighting calculation and a predetermined addition / subtraction calculation on the photometric value. Thus, it is preferable to calculate the reflection characteristic value of the object to be measured.

これによれば、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出することができる。   According to this, a calculation using the predetermined value for calculating the reflection characteristic is further performed by the calculation unit on the calculated photometric value obtained by performing the predetermined weighting calculation and the predetermined addition / subtraction calculation on the photometric value. Thus, the reflection characteristic value of the object to be measured is calculated, so that the reflection characteristic value can be easily calculated based on the photometric value at each light receiving angle obtained by the light receiving unit.

本発明によれば、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の(目標とする)測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角(受光角度範囲;角度範囲)での測光値から、任意の(別の)測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ(装置の互換性を保つ)ことが可能となる。また、測光値(受光角分布特性)が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。   According to the present invention, the reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset set light receiving angle is received by the light receiving unit, and for each photometric value obtained by this light reception, a predetermined value is obtained. Since a predetermined addition / subtraction calculation is performed, a desired (target) photometric value can be obtained from each photometric value, that is, a certain light reception opening angle (light reception angle range; An arbitrary (other) photometric value, that is, another light receiving opening angle can be obtained from the light measuring value in the angle range), that is, the light receiving opening angle can be made variable. Therefore, it is possible to measure at an arbitrary light receiving opening angle. Further, since it becomes possible to obtain an arbitrary photometric value based on the certain photometric value, compatibility with a measured value by another device or a previous measured value by the same device is maintained (the compatibility of the device is reduced). Can be maintained). In addition, even when the photometric value (light-receiving angle distribution characteristic) has wavelength dependency, it is possible to obtain an arbitrary photometric value from a certain photometric value by weighting for each wavelength. Can be maintained.

図1は、本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であ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、持ち運び可能なポータブル構造(ハンディタイプ)となっている。   FIG. 1 is a diagram illustrating an external appearance example of a multi-angle colorimeter that is an example of an optical characteristic measuring apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the multi-angle colorimeter 1 includes a holding unit 1a held by an operator, an operation display unit 1b provided on one end side of the holding unit 1a, and the other end of the holding unit 1a. It comprises a contact portion 1c provided on the side, and has a portable structure (handy type) that can be carried.

保持部1aには、被測定物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。   The holding unit 1 a is provided with a measurement trigger button 1 a-1 for performing an input for instructing start of a measurement operation for the object to be measured. The measurement trigger button 1a-1 is installed at a position where the thumb abuts when the measurer grips the holding unit 1a in consideration of the operability of the measurement operation start instruction input, for example. The operation display unit 1b includes a display unit 1b-1 for displaying measurement results, a power button for switching on / off of the power source, a display switching button for switching on / off of the display operation by the display unit 1b-1, and the like. 1b-2. The abutting portion 1c is a portion having a bottom surface 1c-1 that is brought into contact with the measurement surface of the object to be measured, and a measurement opening 3 is formed in the bottom surface 1c-1.

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といい、また、測定開口3の中心を開口中心O、前記開口平面Xに直交し、開口中心Oを通る直線を法線Gというものとする。なお、図2では、開口平面Xを示すため、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、被測定物Sの測定面が均一な平面の場合には、当接部1cの底面1c−1と被測定物Sの測定面と密着する。   FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration in the vicinity of the measurement opening 3. As shown in FIG. 2, the bottom surface 1 c-1 of the contact portion 1 c has a flat surface, and the measurement opening 3 has an elliptical shape, for example, in this flat surface. Hereinafter, this plane is referred to as an aperture plane X, the center of the measurement aperture 3 is referred to as an aperture center O, and a straight line that is orthogonal to the aperture plane X and passes through the aperture center O is referred to as a normal G. In FIG. 2, the bottom surface 1 c-1 of the contact portion 1 c and the measurement surface of the measurement object S are illustrated separately from each other to show the opening plane X, but the measurement surface of the measurement object S is uniform. In the case of a flat surface, the bottom surface 1c-1 of the contact portion 1c and the measurement surface of the object S to be measured are in close contact.

図3は、前記マルチアングル測色計1の内部構成の一例(第1の実施形態)を示す図である。図4は、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および図4に示すように、マルチアングル測色計1は、照明部10と、受光部20と、制御部30とを備えている。照明部10は、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等からなる光源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。光源は、法線Gに対して所定角度(例えば45°)を有する位置に設置されている。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(集光)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。   FIG. 3 is a diagram illustrating an example (first embodiment) of the internal configuration of the multi-angle colorimeter 1. FIG. 4 is a block diagram showing a control system of the multi-angle colorimeter 1. As shown in FIGS. 3 and 4, the multi-angle colorimeter 1 includes an illumination unit 10, a light receiving unit 20, and a control unit 30. The illuminating unit 10 includes a light source 11 composed of a halogen lamp, a xenon flash lamp, or the like, a light emitting circuit 12 that drives the light source 11, a light beam restricting plate 13 that restricts a light beam output from the light source 11, and a collimating lens 14. Configured. The light source is installed at a position having a predetermined angle (for example, 45 °) with respect to the normal G. The light beam restricting plate 13 is arranged so that its opening 13 a coincides with the focal position of the collimating lens 14. The light beam from the light source 11 that has passed through the opening 13 a of the light restricting plate 13 is collimated (collected) by the collimating lens 14. Light) is converted into a parallel light beam and guided to the measurement surface of the object S to be measured.

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22a(図5参照)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。図5は、分光部22の一例を示す構成図である。   The light receiving unit 20 is disposed at a light receiving optical system 21 that focuses the parallel light beam reflected from the object S to be measured, and an image forming position of the light receiving optical system 21, and restricts light that has passed through the light receiving optical system 21. And a light receiving sensor 23 that outputs spectral data corresponding to the light intensity, and a light receiving sensor 23 that outputs spectral data corresponding to the light intensity. The spectral intensity of the light beam that has passed through the light receiving optical system 21 and entered the entrance slit 22a is measured. FIG. 5 is a configuration diagram illustrating an example of the spectroscopic unit 22.

図5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、受光センサ23上に前記入射スリット22aの分散像を結像させるものである。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。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り電流に変換される。   As shown in FIG. 5, the spectroscopic unit 22 includes a lens 22b and a diffraction grating 22c in a case 22d in which the entrance slit 22a is formed at an appropriate position. The lens 22 b converts the measured light that has passed through the incident slit 22 a into parallel light and guides it to the diffraction grating 22 c, and forms a dispersed image of the incident slit 22 a dispersed by the diffraction grating 22 c on the light receiving surface of the light receiving sensor 23. The diffraction grating 22c has a function of reflecting and dispersing incident measurement light according to the wavelength, and forms a dispersion image of the incident slit 22a on the light receiving sensor 23. The light receiving sensor 23 includes a plurality of light receiving channels (pixels) arranged at a predetermined interval, and is constituted by, for example, a silicon photodiode array in which silicon photodiodes are arranged in one line in one direction. The dispersed light (incident slit dispersion image) incident on each light receiving channel of the light receiving sensor 23 is converted into a current by the photoelectric conversion action of each photodiode.

図3、図4に戻り、受光センサ23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り増幅処理とA/D変換部24によりA/D変換処理とが行われた後、制御部30により取り込まれ、制御部30において、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算出される。   3 and 4, the analog light reception signal output from each light receiving channel of the light receiving sensor 23 is subjected to amplification processing by an unillustrated amplifier circuit and A / D conversion processing by the A / D conversion unit 24. Thereafter, the light is taken in by the control unit 30, and the control unit 30 calculates the spectral intensity of the light to be measured and the reflection characteristic value based on the spectral intensity.

分光部22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が接続されている。また、分光部22と受光センサ23とは一体化されている。そして、アーム26がモータ25から駆動力を受けると、分光部22及び受光センサ23は、前記被測定物Sに入射される入射光の光軸L1と前記被測定物Sによる反射光の光軸L2とを含む平面R(図1の紙面:以下、ジオメトリー平面という)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(開口中心O)を通る軸を回転軸として、図1に示す矢印Qの方向に回転する。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、前記受光位置は、受光角で規定されるものであり、該受光角とは、本実施形態では、法線Gと受光部20(受光光学系21)の光軸とのなす角をいう。   The spectroscopic unit 22 is connected to an arm 26 as an example of a driving force transmission member that receives a driving force from the motor 25. The spectroscopic unit 22 and the light receiving sensor 23 are integrated. When the arm 26 receives a driving force from the motor 25, the spectroscopic unit 22 and the light receiving sensor 23 cause the optical axis L1 of the incident light incident on the measurement object S and the optical axis of the reflected light from the measurement object S to be measured. Rotate an axis that is orthogonal to a plane R including L2 (paper surface in FIG. 1; hereinafter referred to as a geometry plane) and that passes through the intersection (opening center O) of the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light. As an axis, it rotates in the direction of arrow Q shown in FIG. With this configuration, the light receiving unit 20 can change the light receiving position of the reflected light, and can receive the reflected light at a plurality of light receiving positions. The light receiving position is defined by a light receiving angle, and in the present embodiment, the light receiving angle is an angle formed between the normal G and the optical axis of the light receiving unit 20 (light receiving optical system 21). .

制御部30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)、及び一時的にデータを保管するRAM等の記憶部などを備えて構成されており、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30は、機能的に、光源11の発光動作を制御する照明制御部31と、受光センサ23の受光動作を制御する受光制御部32と、受光センサ23からの出力信号に基づいて被測定物Sの反射特性値等を求める演算処理部33と、モータ25の駆動を制御する駆動制御部34とを備える。   The control unit 30 is a storage unit such as a CPU (Central Processing Unit), a ROM (Read Only Memory) that stores a program that defines the operation of the CPU, and a RAM that temporarily stores data. Etc., and controls the overall operation of the multi-angle colorimeter 1. The control unit 30 is functionally based on an illumination control unit 31 that controls the light emission operation of the light source 11, a light reception control unit 32 that controls the light reception operation of the light reception sensor 23, and an output signal from the light reception sensor 23. An arithmetic processing unit 33 for obtaining the reflection characteristic value of the object S and a drive control unit 34 for controlling the driving of the motor 25 are provided.

ここで、マルチアングル測色計(以降、適宜、測定器という)の受光角分布特性について説明する。一般的に、受光における受光開き角或いは受光角分布特性は、ある幅を持ち、その特性は、測定器毎に(或いは同じ測定器であっても、例えば前回の測定と今回の測定とで)異なるものとなる。図6(a)は、或る光学特性測定装置(マルチアングル測色計)の受光角分布特性の一例を模式的に示した図であり、横軸は受光角度(受光角;例えば後述の或るアスペキュラー角)、縦軸は受光の相対感度を示す。図6(b)は、図6(a)の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする謂わば目標となる光学特性測定装置(マルチアングル測色計)の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。ここでは、図6(b)の受光角分布特性が、図6(a)の受光角分布特性と比べて謂わば広い受光角分布特性となっている場合を考える。   Here, the light reception angle distribution characteristics of a multi-angle colorimeter (hereinafter referred to as a measuring device as appropriate) will be described. In general, a light reception opening angle or light reception angle distribution characteristic in light reception has a certain width, and the characteristic is different for each measuring device (or even in the same measuring device, for example, in the previous measurement and the current measurement). It will be different. FIG. 6A is a diagram schematically showing an example of the light receiving angle distribution characteristic of a certain optical characteristic measuring device (multi-angle colorimeter), and the horizontal axis represents the light receiving angle (light receiving angle; The vertical axis indicates the relative sensitivity of light reception. FIG. 6B schematically shows an example of the light receiving angle distribution characteristic of a so-called target optical property measuring device (multi-angle colorimeter) that is compatible with the optical property measuring device of FIG. FIG. Here, a case is considered in which the light reception angle distribution characteristic of FIG. 6B is a so-called wide light reception angle distribution characteristic compared to the light reception angle distribution characteristic of FIG.

図7(a)、(b)は、受光角分布特性の違いにより測定値(測光値)が異なることを説明するための模式図であり、図7(a)は前記図6(a)の受光角分布特性が得られる場合に、図7(b)は前記図6(b)の受光角分布特性が得られる場合に対応している。ただし、図7においては、照明系(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つまり角度毎の反射強度Mを開口中心Oからの距離の大小で示している。この反射強度Mにおいて突出した部分(ピーク位置)は正反射光(正反射光成分)を示し、他の部分は拡散光(拡散光成分)を示す。   FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams for explaining that the measured value (photometric value) varies depending on the difference in the light-receiving angle distribution characteristics. FIG. 7A is a diagram of FIG. FIG. 7B corresponds to the case where the light reception angle distribution characteristic of FIG. 6B is obtained when the light reception angle distribution characteristic is obtained. However, in FIG. 7, when the measurement surface of the object to be measured S is illuminated by the illumination system (light source 11), the intensity distribution of reflected light reflected by the measurement surface, that is, the reflection intensity M for each angle, is measured from the opening center O. The distance is shown in magnitude. The protruding portion (peak position) in the reflection intensity M indicates specularly reflected light (specularly reflected light component), and the other portion indicates diffused light (diffused light component).

具体的には図7(a)、(b)は、それぞれ45°照明下における、或る被測定物Sの反射強度M(反射特性)と、符号Aで示す正反射光の位置からアスペキュラー角+15°だけ移動した符号Bで示す測定位置での受光の様子を示している。ただし、図中、符号Jで示す角度すなわち被測定物Sの測定面に対する法線Gからの角度が前記受光角(受光角J)であり、符号K又は符号K’で示す角度が、当該測定位置Bでの受光系(受光部20、具体的には受光光学系21)に対する受光開き角(受光開き角K’、K;この受光開き角のことを「受光開き角」とも表現する)である。同図に示すように、受光開き角K’の方が受光開き角Kよりも大きく、当該受光開き角が大きい方が反射強度Mにおける斜線部の面積(測光値)が大きくなる、すなわち受光開き角Kであるときの受光角分布特性(図6(a))が得られる場合と、受光開き角K’であるときの受光角分布特性(図6(b))が得られる場合とでは、換言すれば、受光角分布特性が狭い測定器の場合と受光角分布特性が広い測定器とでは、測定結果が異なることが分かる。なお、測光値には、光輝材からの様々な反射光成分が含まれていることからも、測光値が違う値になるということは、単に光量が違うのではなく謂わば「色み」が変わることを示している。   Specifically, FIGS. 7A and 7B show the specularity from the reflection intensity M (reflection characteristic) of a certain object S to be measured and the position of specular reflection light indicated by symbol A under 45 ° illumination. The state of light reception at the measurement position indicated by the symbol B moved by the angle + 15 ° is shown. However, in the figure, the angle indicated by the symbol J, that is, the angle from the normal G to the measurement surface of the object S to be measured is the light receiving angle (light receiving angle J), and the angle indicated by the symbol K or K ′ is the measurement. With a light receiving opening angle (light receiving opening angles K ′, K; this light receiving opening angle is also expressed as “light receiving opening angle”) with respect to the light receiving system at the position B (the light receiving unit 20, specifically, the light receiving optical system 21). is there. As shown in the figure, the light receiving opening angle K ′ is larger than the light receiving opening angle K, and the larger the light receiving opening angle, the larger the area (photometric value) of the shaded portion in the reflection intensity M, that is, the light receiving opening. When the light reception angle distribution characteristic (FIG. 6A) when the angle K is obtained and when the light reception angle distribution characteristic (FIG. 6B) when the light reception opening angle K ′ is obtained, In other words, it can be seen that the measurement results are different between a measuring instrument with a narrow acceptance angle distribution characteristic and a measuring instrument with a wide acceptance angle distribution characteristic. In addition, since the photometric value includes various reflected light components from the glitter material, the fact that the photometric value is different does not mean that the amount of light is different, but so-called “color”. It shows changing.

ところで、受光角分布特性は波長によっても異なる。図8(a)は、波長の違いに応じて、ここでは例えば波長400nm、500nm及び600nmの違いに応じて、受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示している。図6と同様、横軸は受光角、縦軸は相対感度である。このような特性は、例えば測定器の受光光学系の所謂ミキシング性が悪く、受光角毎に入射スリット面(入射スリット22a)への集光特性が変わってしまう場合に現れる。また、図8(b)は、波長の違いに応じて、ここでも同様に例えば波長400nm、500nm及び600nmの違いに応じて、受光角分布特性の広がり方(相対感度が低い部分、或いは受光角分布特性グラフの裾部における広がり)が異なる場合の一例を示している。このような特性は、例えば測定器の受光光学系に光ファイバーを用いた場合に、該光ファイバーが波長によりそのNAが変化することに起因して起こる。   By the way, the light receiving angle distribution characteristic varies depending on the wavelength. FIG. 8A shows an example in which the peak positions of the light reception angle distribution characteristics differ according to the difference in wavelength, for example, according to the difference in wavelength of 400 nm, 500 nm, and 600 nm. Similar to FIG. 6, the horizontal axis represents the light receiving angle, and the vertical axis represents the relative sensitivity. Such a characteristic appears when, for example, the so-called mixing property of the light receiving optical system of the measuring instrument is poor, and the light condensing characteristic on the incident slit surface (incident slit 22a) changes for each light receiving angle. Further, FIG. 8B shows how the light reception angle distribution characteristic spreads (a portion with a low relative sensitivity or a light reception angle) according to the difference in wavelength, and here again, for example, according to the difference between the wavelengths of 400 nm, 500 nm, and 600 nm. An example in which the spread at the bottom of the distribution characteristic graph is different is shown. Such characteristics occur, for example, when an optical fiber is used in the light receiving optical system of the measuring instrument, because the NA of the optical fiber changes depending on the wavelength.

このように受光角分布特性は、測定器の違いに応じて、また波長の違いに応じて異なるものとなる。本実施形態では、謂わばこのような受光角分布特性の差違を補間するべく、目標とするつまり所望の受光角分布特性(任意の受光角分布特性)の測光値を、実際に測定して得た受光角分布特性の測定値(測光値)に対して所定の演算を施すことによって求めることを主な特徴点とする。   As described above, the light reception angle distribution characteristic varies depending on the difference between the measuring instruments and the difference in wavelength. In the present embodiment, so-called so-called difference in the received light angle distribution characteristics is obtained by actually measuring a photometric value of a desired received light angle distribution characteristic (arbitrary received light angle distribution characteristic) in order to interpolate the difference in the received light angle distribution characteristics. The main characteristic point is to obtain the measured value (photometric value) of the received light angle distribution characteristic by performing a predetermined calculation.

図9(a)、(b)は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト(重み)を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性(目標受光角分布特性という)の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。横軸及び縦軸は前記と同様に受光角及び相対感度である。   FIGS. 9A and 9B show a case where a predetermined calculation is performed on the reception angle distribution characteristic obtained by measuring with a measuring instrument, specifically, a calculation for multiplying a predetermined weight (weight) is performed. It is a schematic diagram illustrating that it is possible to obtain a photometric value of a target light reception angle distribution characteristic (referred to as a target light reception angle distribution characteristic) by further performing addition / subtraction calculation. The horizontal axis and the vertical axis represent the light receiving angle and the relative sensitivity as described above.

図9(a)は、測定器の受光角分布特性の広がり方を変える場合を想定し、元の受光角分布特性(前記測定器で測定して得た受光角分布特性のことを「元の受光角分布特性」と表現している)よりも広がった受光角分布特性を作り出せることを示すものである。ここでは、図中、点線(破線)で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して1つの受光角分布特性H(謂わば擬似的な受光角分布特性)を求める。具体的には、点線に示す離散的な受光角の各感度(受光角分布特性は或る受光角における相対感度であることから受光角分布特性を「感度」と表現している。この意味において前記元の受光角分布特性のことを「元感度」とも表現する)に、例えば中心(複数の元感度を全体として見たときに定める所定の中心位置)を境として左右対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、裾が広がった受光角分布特性H(前記元感度を合成してなる「合成感度H」とも表現する)を得ることができる。したがって、さらには、波長毎に角度範囲(受光角の範囲)及びピッチ(例えば後述する受光部20の移動角度ピッチ;0.4°ピッチ)並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性(感度)を得ることができる。   FIG. 9A assumes the case where the spread of the light reception angle distribution characteristic of the measuring device is changed, and the original light reception angle distribution characteristic (the light reception angle distribution characteristic obtained by measuring with the measurement device is referred to as “original This indicates that it is possible to create a light receiving angle distribution characteristic that is broader than "light receiving angle distribution characteristic". Here, a plurality of so-called small reception angle distribution characteristics at each reception angle indicated by dotted lines (broken lines) in the figure are synthesized to obtain one reception angle distribution characteristic H (so-called pseudo reception angle distribution characteristic). Specifically, each sensitivity of the discrete light receiving angles indicated by the dotted lines (the light receiving angle distribution characteristics are expressed as “sensitivity” because the light receiving angle distribution characteristics are relative sensitivities at a certain light receiving angle. The original light receiving angle distribution characteristic is also expressed as “original sensitivity”), for example, by multiplying a weight that is symmetrical with respect to the center (a predetermined center position determined when the plurality of original sensitivities are viewed as a whole) as a boundary. By adding together, it is possible to obtain a light receiving angle distribution characteristic H (also expressed as “combined sensitivity H” obtained by combining the original sensitivities). Therefore, if the angle range (light reception angle range) and pitch (for example, the movement angle pitch of the light receiving unit 20 described later; 0.4 ° pitch) and the weight are set appropriately for each wavelength, the desired light reception is achieved. Angular distribution characteristics (sensitivity) can be obtained.

図9(b)は、測定器の受光角分布特性のピーク位置をシフトさせた受光角分布特性を作り出せることを示すものである。この場合も、点線で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して1つの受光角分布特性I(擬似的な受光角分布特性)を求める。すなわち、点線に示す離散的な受光角の各感度(元感度、元の受光角分布特性)に中心を境として左右非対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、ピーク位置をシフトさせた受光角分布特性I(合成感度I)を得ることができる。この場合も、波長毎に、角度範囲及びピッチ並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性(感度)を得ることができる。   FIG. 9B shows that the light receiving angle distribution characteristic in which the peak position of the light receiving angle distribution characteristic of the measuring device is shifted can be created. In this case as well, one light reception angle distribution characteristic I (pseudo light reception angle distribution characteristic) is obtained by synthesizing a plurality of so-called small light reception angle distribution characteristics at the respective light reception angles indicated by dotted lines. In other words, the distribution of the received light angle with the peak position shifted by adding each asymmetrical weight from the center to each sensitivity (original sensitivity, original received light angle distribution characteristic) of the discrete received light angle shown by the dotted line. Characteristic I (synthesis sensitivity I) can be obtained. In this case as well, desired angle distribution characteristics (sensitivity) can be obtained if the angle range, pitch, and weight are set appropriately for each wavelength.

一般的に、例えば同じような構造的配置であったとしても、受光光学系の特性などによって受光角分布特性(測光値)が違ってきてしまうので、測定器間の互換性をとることができない。しかしながら、前記のように或る元の受光角分布特性から合成受光角分布特性を作り出すことができるようになれば、測定器間の互換性を保つ、すなわち受光角分布特性(の測光値)が異なる測定器(同じ測定器の場合も含む)であっても、互換性を保つことができるようになる。   In general, even if the arrangement is similar, for example, the light receiving angle distribution characteristic (photometric value) varies depending on the characteristics of the light receiving optical system, so that compatibility between measuring instruments cannot be achieved. . However, if a combined light reception angle distribution characteristic can be created from a certain original light reception angle distribution characteristic as described above, compatibility between measuring instruments is maintained, that is, the light reception angle distribution characteristic (photometric value) is Even with different measuring instruments (including the same measuring instrument), compatibility can be maintained.

ところで、前記“ウエイト”は、予め調べて求めておいた自身の測定器における受光角分布特性(受光角分布特性st1)と、予め調べて求めておいた目標となる測定器(自身の測定器でもよいし、別の測定器でもよい)の受光角分布特性(受光角分布特性st2)とから、謂わば逆算して求めたものである。つまり、既知である自身の受光角分布特性を用いて、既知である所望の受光角分布特性を擬似的に作り出せる(これら2つの受光角分布特性の測定値の合わせ込みが行える)ような重み値である。制御部30(例えば演算処理部33)は、この予め求めておいたウエイトデータが記憶されている。ただし、このウエイト値だけを記憶しておいてそのままこの値を用いてもよいし、前記それぞれ既知の受光角分布特性データを記憶しておき、必要に応じて(測定の都度)これらから所要のウエイトを算出するようにしてもよい。   By the way, the “weight” refers to the light reception angle distribution characteristic (light reception angle distribution characteristic st1) of its own measuring device that has been obtained in advance and the target measuring device that has been obtained in advance (the own measuring device). Alternatively, it may be obtained by so-called reverse calculation from the light receiving angle distribution characteristic (light receiving angle distribution characteristic st2) of another measuring device. That is, a weight value that can create a desired desired reception angle distribution characteristic in a pseudo manner by using the known reception angle distribution characteristic of itself (the measurement values of these two reception angle distribution characteristics can be combined). It is. The control unit 30 (for example, the arithmetic processing unit 33) stores the weight data obtained in advance. However, only this weight value may be stored and this value may be used as it is, or each of the known light receiving angle distribution characteristic data may be stored, and if necessary (every measurement), a required value may be obtained. The weight may be calculated.

また、自身の測定器における受光角分布特性に対するウエイトとは、同じ測定器において或る受光角分布特性を任意な受光角分布特性に変換したいような場合、例えば、或る規格測定位置における角度範囲±5°での受光角分布特性を、同規格測定位置における角度範囲±10°での受光角分布特性に変換したい場合に、この前者の受光角分布特性に対して用いる重み値である。自身の測定器(同じ測定器)における後述の波長毎の受光角分布特性に対しても同様にこのウエイトを用いる方法は適用できる。   Further, the weight for the light reception angle distribution characteristic in its own measuring device is, for example, an angle range at a certain standard measurement position when it is desired to convert a certain light reception angle distribution characteristic into an arbitrary light reception angle distribution characteristic in the same measuring device. This is a weight value used for the former acceptance angle distribution characteristic when it is desired to convert the acceptance angle distribution characteristic at ± 5 ° to the acceptance angle distribution characteristic in the angle range ± 10 ° at the same standard measurement position. The method using this weight can also be applied to the reception angle distribution characteristics for each wavelength described later in its own measuring device (same measuring device).

ウエイトの具体的な算出方法としては、当該ウエイトを「Wt」とすると、
Σ(受光角分布特性st1×Wt)=受光角分布特性st2
の式を満たすウエイトWtを求めるとよい。ただし、Σ(受光角分布特性st1×Wt)は、角度範囲(例えば±1°)及び角度ピッチ(例えば0.4°)の値を固定した状態で求めるものとする。所望の精度が出ない場合には、この角度範囲や角度ピッチを変えることで最適解を求めるようにすればよい。
As a specific calculation method of the weight, when the weight is “Wt”,
Σ (light receiving angle distribution characteristic st1 × Wt) = light receiving angle distribution characteristic st2
The weight Wt that satisfies the following equation may be obtained. However, Σ (light receiving angle distribution characteristic st1 × Wt) is obtained in a state in which values of an angle range (for example, ± 1 °) and an angle pitch (for example, 0.4 °) are fixed. If the desired accuracy cannot be obtained, the optimum solution may be obtained by changing the angle range and the angle pitch.

また、前記式からウエイトWtを求めることを、波長毎に行うことで、受光角分布特性が波長依存性を有する場合にも対応することができる。通常、受光角分布特性には波長依存性まで考慮しないが(そこまで考慮して測定器を設計しないが)、本実施形態のように波長毎のウエイト(1つの波長に対するウエイト)を用いる構成とすることで、波長の違いによる受光角分布特性の違いにも対応することができ、つまり或る波長での受光角分布特性から、目標とする別の波長での受光角分布特性を作り出すことが可能となり、同じ測定器或いは異なる測定器間における、測定精度及び測定自由度が高くなり、互換性が高くなる。なお、当該「波長」とは、分光部22による分光後の波長域、例えば反射色での400nm〜700nmの可視域における例えば10nmピッチ毎の波長を示している。   Further, by obtaining the weight Wt from the above formula for each wavelength, it is possible to cope with the case where the light reception angle distribution characteristic has wavelength dependency. Normally, although the wavelength dependence is not considered in the light receiving angle distribution characteristic (the measuring instrument is not designed considering that much), the weight per wavelength (weight for one wavelength) is used as in this embodiment. Therefore, it is possible to cope with the difference in the reception angle distribution characteristic due to the difference in wavelength. That is, the reception angle distribution characteristic at another target wavelength can be created from the reception angle distribution characteristic at a certain wavelength. This makes it possible to increase the measurement accuracy and the degree of freedom of measurement between the same measuring devices or different measuring devices, and the compatibility is increased. Note that the “wavelength” indicates, for example, a wavelength for every 10 nm pitch in a wavelength range after spectral separation by the spectroscopic unit 22, for example, in a visible range of 400 nm to 700 nm in a reflected color.

なお、前記受光角分布特性st1からの前記受光角分布特性st2の作成は、実際には、本実施形態の測定器と、例えば業界標準の測定器とを用意し、同じ測定試料を測定してその測定結果が一致するように当該ウエイトを掛けていくようにして行う。原理的には、上式のように受光角分布特性st1に対してウエイトを掛けると受光角分布特性st2が得られる。   Note that the generation of the light reception angle distribution characteristic st2 from the light reception angle distribution characteristic st1 is actually performed by preparing the measuring instrument of this embodiment and, for example, an industry standard measuring instrument, and measuring the same measurement sample. The weights are multiplied so that the measurement results match. In principle, the light reception angle distribution characteristic st2 is obtained by multiplying the light reception angle distribution characteristic st1 by weight as in the above equation.

また、上述では受光角分布特性H、Iが対称形(左右対称)となる例を示したが、非対称となってもよい。実際には被測定物Sに対して受光部20が回転方向に傾いた状態で測光することからも一般的には当該非対称となる。また、各受光角分布特性を謂わば変換して所望の受光角分布特性を求めるべく、前記ウエイトを掛けたり加減演算を行うことを「受光角分布特性変換演算」と表現する。   In the above description, the light receiving angle distribution characteristics H and I are symmetric (laterally symmetric), but may be asymmetric. In practice, the light is measured with the light receiving unit 20 tilted in the rotation direction with respect to the object S to be measured. In addition, so-called so-called conversion of the respective light reception angle distribution characteristics to obtain a desired light reception angle distribution characteristic, multiplying the weight or performing addition / subtraction calculation is expressed as “light reception angle distribution characteristic conversion calculation”.

また、前記図9(a)、(b)の各場合において、ウエイトを掛ける代わりに、測定時における受光センサ23の露光時間(露光量)を変えてもよい。この場合、全波長一律のウエイトを掛けたことに相当するので、波長毎にウエイトを変える(異なる値のウエイトを用いる)必要がない場合であれば、余計な演算を省略することができ(演算時間を短縮することができ)、ひいてはマルチアングル測色計1による測定効率を向上させることができる。   In each of the cases shown in FIGS. 9A and 9B, the exposure time (exposure amount) of the light receiving sensor 23 at the time of measurement may be changed instead of applying a weight. In this case, it is equivalent to multiplying all wavelengths uniformly, so if there is no need to change the weight for each wavelength (using different weights), the extra calculation can be omitted (calculation Time can be shortened), and the measurement efficiency by the multi-angle colorimeter 1 can be improved.

このように所望の受光角分布特性を得ることに関し、本実施形態では、制御部30における各機能部31〜33が以下のような処理を行う。図10は、制御部30による一連の処理を示すフローチャートである。図10に示すように、制御部30は、先ずダーク測光を行う(ステップS1)。このダーク測光とは、受光センサ23や受光部20に備えられる各種回路のオフセット値(受光センサ23に光が略完全に入射されない状態で得られる出力値)をキャンセルするべく、光源11を消灯させた状態で受光センサ23の受光動作を行わせて出力値を得る動作である。前記出力値(オフセット値)は、制御部30内のRAMやROM等の記憶部に格納される。ただし、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。   In this embodiment, the functional units 31 to 33 in the control unit 30 perform the following processing with respect to obtaining a desired light reception angle distribution characteristic as described above. FIG. 10 is a flowchart showing a series of processing by the control unit 30. As shown in FIG. 10, the control unit 30 first performs dark photometry (step S1). In this dark photometry, the light source 11 is turned off in order to cancel offset values (output values obtained when light is not substantially incident on the light receiving sensor 23) of various circuits provided in the light receiving sensor 23 and the light receiving unit 20. In this state, the light receiving operation of the light receiving sensor 23 is performed to obtain an output value. The output value (offset value) is stored in a storage unit such as a RAM or a ROM in the control unit 30. However, this dark metering may be omitted when the electrical stability is achieved.

次に、制御部30は、光源11を点灯させ(ステップS2)、受光部20を測定位置近傍、具体的には測定位置をゼロとすると、この測定位置から所定角度例えば−1°ずれた位置まで移動させる(ステップS3)。ところで、ここでいう「測定位置」とは、例えばDIN(ドイツ工業標準規格)の規格では、メタリック塗装の測色を行う場合、正反射光の位置から法線G側へ向けて+15°、+25°、+45°、+75°、+110°の各角度(以下、アスペキュラー角という)だけ移動した位置が測定位置として設定されるが、このうちのいずれかの角度の測定位置、このステップS3では例えば+15°の測定位置を示している。したがって、ステップS3では、この+15°よりも−1°移動した位置つまりアスペキュラー角+14°の位置まで受光部20(の光軸位置)が移動することになる。   Next, the control unit 30 turns on the light source 11 (step S2) and sets the light receiving unit 20 in the vicinity of the measurement position, specifically, when the measurement position is zero, a position deviated from the measurement position by a predetermined angle, for example, −1 °. (Step S3). By the way, the “measurement position” here is a standard of DIN (German Industrial Standard), for example, when performing color measurement of metallic coating, + 15 °, +25 from the position of regular reflection light toward the normal G side. A position moved by an angle of each of °, + 45 °, + 75 °, and + 110 ° (hereinafter, referred to as an aspecular angle) is set as a measurement position. A measurement position of + 15 ° is shown. Accordingly, in step S3, the light receiving unit 20 (the optical axis position thereof) moves to a position moved by -1 ° from this + 15 °, that is, a position of the aspecular angle + 14 °.

制御部30は、移動したこの測定位置で受光部20に測光動作を行わせる。このとき、受光部20による測光回数をカウントするカウンタ(図示省略)を動作させてそのカウント値NをN=0に設定する(ステップS4)。次に、受光部20を、予め定められた比較的微小な角度ピッチ(例えば0.4°)だけ図1に示す矢印Q方向における法線G側に回転移動させ(ステップS5)、その位置で受光部20に次の測光動作を行わせる(ステップS6)。このとき測光回数の現在のカウント値Nに+1(カウントアップ)する(N=N+1)(ステップS7)。制御部30は、カウント値Nが予め定められた値(Ntとする)例えば「5」に達したか(N=Nt)否かを判定し、「5」に達していない場合には(ステップS8のNO)、ステップS5に戻り、「5」に達するまでステップS5〜S7の動作を繰り返し実行する。これにより、前記微小角度ピッチ0.4°の回転移動が順に5回実施され、各位置での測光動作が合計6回行われる。なお、このN=0〜N=5までの回転移動により、+15°を中心とした前記−1°から+1°の範囲(15°の±1°の角度範囲;0.4°×5=2°の範囲)を移動することになる。   The control unit 30 causes the light receiving unit 20 to perform a photometric operation at the moved measurement position. At this time, a counter (not shown) that counts the number of times of photometry by the light receiving unit 20 is operated to set the count value N to N = 0 (step S4). Next, the light receiving unit 20 is rotated and moved to the normal G side in the arrow Q direction shown in FIG. 1 by a predetermined relatively small angular pitch (for example, 0.4 °) (step S5). The light receiving unit 20 is caused to perform the next photometric operation (step S6). At this time, the current count value N of the photometry count is incremented by 1 (N = N + 1) (step S7). The controller 30 determines whether or not the count value N has reached a predetermined value (Nt), for example, “5” (N = Nt). Step S5 returns to Step S5, and Steps S5 to S7 are repeated until “5” is reached. Thereby, the rotational movement with the minute angle pitch of 0.4 ° is performed five times in order, and the photometric operation at each position is performed six times in total. In addition, by the rotational movement from N = 0 to N = 5, the range from −1 ° to + 1 ° centered on + 15 ° (angle range of ± 1 ° of 15 °; 0.4 ° × 5 = 2) ° range) will be moved.

カウント値が「5」に達するとすなわち前記15°の±1°の角度範囲における0.4°ピッチの全ての位置での測定動作が完了すると(ステップS8のYES)、制御部30は、前記+15°、+25°、+45°、+75°、+110°の全ての角度位置での測定が完了したか否かを判別し、完了していない場合には(ステップS9のNO)、ステップS3に戻って、次の測定位置つまり+25°の位置、具体的には前記と同様、+25°よりも−1°移動した位置(+24°の位置)まで受光部20を回転移動させ、同様に0.4°ずつ回転移動して測定を行い、以下同様に各測定位置+45°±1°、+75°±1°、+110°±1°においてステップS4〜S8の動作を繰り返し実行する。なお、このことは、測定毎に設定受光角とその近傍の複数の受光角を細かく測光すると言える。当該全ての位置での測定が完了すると(ステップS9のYES)、制御部30は、光源11を消灯させるとともに(ステップS10)、受光部20を所定の初期位置例えば正反射光の位置に移動させる(ステップS11)。   When the count value reaches “5”, that is, when the measurement operation is completed at all positions of 0.4 ° pitch in the 15 ° ± 1 ° angle range (YES in step S8), the control unit 30 It is determined whether or not measurement is completed at all angular positions of + 15 °, + 25 °, + 45 °, + 75 °, and + 110 °. If not completed (NO in step S9), the process returns to step S3. Then, the light receiving unit 20 is rotated and moved to the next measurement position, that is, the position of + 25 °, specifically, the position moved by −1 ° from + 25 ° (the position of + 24 °) as described above, and 0.4 similarly. The measurement is performed by rotating and moving in increments of degrees, and the operations of steps S4 to S8 are repeated at the measurement positions + 45 ° ± 1 °, + 75 ° ± 1 °, and + 110 ° ± 1 °. In addition, this can be said to measure finely the set light reception angle and a plurality of light reception angles in the vicinity thereof for each measurement. When the measurement at all the positions is completed (YES in step S9), the control unit 30 turns off the light source 11 (step S10) and moves the light receiving unit 20 to a predetermined initial position, for example, a position of regular reflection light. (Step S11).

そして、制御部30(演算処理部33)は、前記DIN規格による+15°、・・・+110°の各測定位置(規格測定位置と表現する)における0.4°毎の各測定位置(ピッチ測定位置と表現する)での測光動作により受光センサ23から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する。具体的には、この各出力値から、前記ステップS1で格納しておいたオフセット値を差し引いた後、受光角分布特性変換演算を行うつまりこの各出力値に対して所定のウエイトを掛けたり(重み付けを行う)加減演算を行うことにより、所望の受光角分布特性相当の測光値を求める(ステップS12)。さらに制御部30(演算処理部33)は、ステップS12で求めた測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて(乗じて)、当該各規格測定位置での反射特性値を算出する(ステップS13)。この反射特性値を算出するための演算を「反射特性値算出演算」と表現する。   And the control part 30 (arithmetic processing part 33) is each measurement position (pitch measurement) in each +15 degree measurement position (it expresses as a standard measurement position) +15 degrees by said DIN standard (it expresses as a standard measurement position). Based on each output value obtained from the light receiving sensor 23 by a photometric operation at (expressed as a position), a photometric value of a target light receiving angle distribution characteristic is calculated. Specifically, after subtracting the offset value stored in step S1 from each output value, a light receiving angle distribution characteristic conversion calculation is performed, that is, each output value is multiplied by a predetermined weight ( By performing addition / subtraction calculation (weighting is performed), a photometric value corresponding to a desired light receiving angle distribution characteristic is obtained (step S12). Further, the control unit 30 (calculation processing unit 33) uses (multiplies) the photometric value obtained in step S12 and other calibration coefficients necessary for the calculation of the reflection characteristic value to reflect the reflection characteristic value at each standard measurement position. Is calculated (step S13). The calculation for calculating the reflection characteristic value is expressed as “reflection characteristic value calculation calculation”.

なお、前記角度範囲は±1°に限らず、例えば±5°など任意の角度範囲でよい。移動角度ピッチも前記0.4°に限らず、0.1°や0.2°或いは1°など任意のピッチでよい。この場合、例えば0.2°ピッチで±1°の範囲、或いはこれよりも所謂粗い測定を行う場合の例えば1°ピッチで±5°の範囲などとしてもよい。また、前記規格測定位置は、+15°、・・・+110°以外の角度であってもよいし、DIN規格による測定位置を採用せずともよい。要は任意に設定した角度位置で評価してよい。   The angle range is not limited to ± 1 °, and may be an arbitrary angle range such as ± 5 °. The moving angle pitch is not limited to 0.4 °, but may be any pitch such as 0.1 °, 0.2 °, or 1 °. In this case, for example, a range of ± 1 ° at a pitch of 0.2 °, or a range of ± 5 ° at a pitch of 1 ° when so-called coarse measurement is performed may be used. The standard measurement position may be an angle other than + 15 °,... + 110 °, or the measurement position according to the DIN standard may not be adopted. In short, the evaluation may be performed at an arbitrarily set angular position.

本件は、前記各実施形態に代えて、或いは前記各実施形態に加えて次の変形形態も採用可能である。
[1]被測定物Sから反射される反射光を受光する受光角を変える構成は、前記実施形態のように一体化された分光部22及び受光センサ23をモータ25により図1に示す矢印Qの方向に駆動する構成に限らず、次のような構成も採用可能である。図11は、マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図、図12は、図11の法線Gにおける側断面図、図13は、図11に示す光源の位置における側断面図、図14は、マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。
In this case, the following modifications may be employed instead of or in addition to the above embodiments.
[1] The configuration for changing the light receiving angle for receiving the reflected light reflected from the object S to be measured is that the spectroscopic unit 22 and the light receiving sensor 23 integrated as in the above-described embodiment are moved by the motor 25 to the arrow Q shown in FIG. In addition to the configuration of driving in this direction, the following configuration can also be adopted. 11 is a cross-sectional view showing another example of the internal configuration of the multi-angle colorimeter, FIG. 12 is a side cross-sectional view taken along the normal line G in FIG. 11, and FIG. 13 is a side cross-sectional view taken at the position of the light source shown in FIG. FIG. 14 and FIG. 14 are perspective views showing the internal configuration of the multi-angle colorimeter in three dimensions.

図11〜図14に示すように、本実施形態のマルチアングル測色計100は、測定面Saに接する中心軸Z(図12〜図14参照)に対して回転対称の反射面を有するトロイダル鏡110と、前記測定面Saに対して照明光を照射する照明部120と、前記測定面Saからの反射光を受光する受光部130と、制御部30とを備えている。なお、制御部30は、前記第1の実施形態における制御部30と同様である。   As shown in FIGS. 11 to 14, the multi-angle colorimeter 100 of the present embodiment includes a toroidal mirror having a reflection surface that is rotationally symmetric with respect to a central axis Z (see FIGS. 12 to 14) that is in contact with the measurement surface Sa. 110, an illumination unit 120 that emits illumination light to the measurement surface Sa, a light receiving unit 130 that receives reflected light from the measurement surface Sa, and a control unit 30. The control unit 30 is the same as the control unit 30 in the first embodiment.

トロイダル鏡110は、互いに直交する面内で異なる断面を有する凹面鏡である。本実施形態で例示しているトロイダル鏡110は、中心軸Zを有し、この中心軸Zに直交する面内の断面形状は図11に示すように比較的大きな円弧111とされ、中心軸Zを含む面内の断面形状は図12に示すように比較的小さい円弧112とされた、半円環状の光学部材である。すなわち、測定面Saの中心Pにおける法線Gを含む面を測定平面R(図11参照)とすると、トロイダル鏡110は、前記測定平面Rに直交し且つ前記測定面Saに接する中心軸Zを有する。また、トロイダル鏡110は、前記中心軸Zに直交する面内では、中心軸Zを中心とする大きな円弧状の断面(円弧111)を有し、前記中心軸Zを含む面内では、放物線状の断面(円弧112)を有している。但し、前記円弧112(放物線)は、前記測定平面Rに平行で所定距離だけ離れた面内の中心軸Zを中心とし、前記円弧111のおよそ1/2の半径を有する焦点円周111f上に焦点Fを有し、前記焦点Fから中心軸Zに降ろした垂線hを対称軸とする放物線である。   The toroidal mirror 110 is a concave mirror having different cross sections in planes orthogonal to each other. The toroidal mirror 110 illustrated in the present embodiment has a central axis Z, and the cross-sectional shape in a plane orthogonal to the central axis Z is a relatively large arc 111 as shown in FIG. 12 is a semi-circular optical member whose in-plane cross-sectional shape is a relatively small arc 112 as shown in FIG. That is, when a plane including the normal G at the center P of the measurement surface Sa is defined as a measurement plane R (see FIG. 11), the toroidal mirror 110 has a central axis Z perpendicular to the measurement plane R and in contact with the measurement plane Sa. Have. The toroidal mirror 110 has a large arc-shaped cross section (arc 111) centered on the central axis Z in a plane orthogonal to the central axis Z, and a parabolic shape in the plane including the central axis Z. The cross section (arc 112). However, the arc 112 (parabola) is centered on a central axis Z in a plane parallel to the measurement plane R and separated by a predetermined distance, and is on a focal circumference 111f having a radius approximately half that of the arc 111. It is a parabola having a focal point F and having a perpendicular line h from the focal point F to the central axis Z as a symmetry axis.

このようなトロイダル鏡110を具備させることで、測定面Saからの反射光のうち、前記中心軸Zに垂直な測定平面Rに平行で、且つ前記中心軸Z上で反射された反射光がトロイダル鏡110により反射される。そして、当該トロイダル鏡110の焦点円周111f上の、前記測定面Saで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置に光束が収束されるようになる。   By providing such a toroidal mirror 110, the reflected light reflected from the measurement surface Sa, which is parallel to the measurement plane R perpendicular to the central axis Z and reflected on the central axis Z, is toroidal. Reflected by the mirror 110. Then, the light flux is converged at a position corresponding to the reflection direction of the reflected light reflected by the measurement surface Sa on the focal circumference 111f of the toroidal mirror 110.

照明部120は、トロイダル鏡110の焦点円周111f上であって、法線Gに対して45°傾いた位置に配置された光源121を有している。光源121から出力される照明光束は、直接測定面Saへ照射されるのではなく、図11、図13に示すように、一旦トロイダル鏡110で反射されることで平行光束に変換された上で測定面Saに照射される。このような構成とすることで、測定面Saの周囲に光源121と前記第1の実施形態のようなコリメートレンズ14(図3参照)とを設置する構成に比べて、照明部120を大幅に小型化できるようになる。   The illuminating unit 120 includes a light source 121 disposed on the focal circumference 111f of the toroidal mirror 110 and inclined at 45 ° with respect to the normal G. The illumination light beam output from the light source 121 is not directly irradiated onto the measurement surface Sa, but is once reflected by the toroidal mirror 110 and converted into a parallel light beam, as shown in FIGS. The measurement surface Sa is irradiated. By adopting such a configuration, the illumination unit 120 can be greatly increased compared to a configuration in which the light source 121 and the collimating lens 14 (see FIG. 3) as in the first embodiment are installed around the measurement surface Sa. It becomes possible to reduce the size.

受光部130は、回転光学系として機能する平面鏡131と、リレー光学系としてのリレーレンズ132とを有する受光光学系と、前記実施形態と略同様の分光部22及び受光センサ23とを備える。なお、リレーレンズ132は、回転しない固定光学系である。分光部22及び受光センサ23は、前記実施形態と略同様であるからその説明を省略し、前記実施形態と同一の番号を付している。   The light receiving unit 130 includes a light receiving optical system having a plane mirror 131 that functions as a rotating optical system and a relay lens 132 as a relay optical system, and a spectroscopic unit 22 and a light receiving sensor 23 that are substantially the same as those in the above embodiment. The relay lens 132 is a fixed optical system that does not rotate. Since the spectroscopic unit 22 and the light receiving sensor 23 are substantially the same as those in the above embodiment, the description thereof is omitted, and the same numbers as those in the above embodiment are given.

平面鏡131は、楕円形(図14参照)を有する高反射率の反射面を有する光学部品であって、前記トロイダル鏡110の中心軸Zと一致する回転軸131x(図12参照)を有している。具体的には、平面鏡131は、回転軸131xに対して所定角度だけ傾斜して設置されており、制御部30により、回転軸131x周り(図11、図14に示す矢印cの方向)に回転駆動されるようになっている。平面鏡131の回転範囲は、トロイダル鏡110における前記円弧111の全範囲に対向できるよう、回転軸131x周りに180°程度回転するように設定されている。   The plane mirror 131 is an optical component having an elliptical shape (see FIG. 14) and a reflective surface with a high reflectance, and has a rotation axis 131x (see FIG. 12) that coincides with the central axis Z of the toroidal mirror 110. Yes. Specifically, the plane mirror 131 is installed at a predetermined angle with respect to the rotation axis 131x, and is rotated around the rotation axis 131x (in the direction of the arrow c shown in FIGS. 11 and 14) by the control unit 30. It is designed to be driven. The rotation range of the plane mirror 131 is set to rotate about 180 ° around the rotation axis 131x so as to face the entire range of the arc 111 in the toroidal mirror 110.

すなわち、平面鏡131は、トロイダル鏡110で反射され焦点円周111f上に収束した全ての光束が入射可能な位置に、且つ、中心軸Z(回転軸131x)の方向に前記光束を反射させることが可能な所定の傾斜角度で回転自在に配置される。そして、平面鏡131の回転角度により、前記焦点円周111f上における光束の収束位置が選択され、特定方向の光束のみが分光部22の入射スリット22a(入射開口)へ導かれる。このように、平面鏡131の回転により、前記被測定物Sから反射される反射光のうち、受光する反射光を変えることができ、ひいては複数の受光角で反射光を受光することができる。なお、本実施形態における受光角とは、測定面Saで反射されトロイダル鏡110に入射される光束(後述する反射光束121c)の光軸と法線Gとのなす角をいう。   That is, the plane mirror 131 reflects the light beam at a position where all the light beams reflected by the toroidal mirror 110 and converged on the focal circumference 111f can enter, and in the direction of the central axis Z (rotation axis 131x). It is arranged so as to be rotatable at a possible predetermined inclination angle. Then, the convergence position of the light beam on the focal circumference 111f is selected according to the rotation angle of the plane mirror 131, and only the light beam in a specific direction is guided to the entrance slit 22a (incident aperture) of the spectroscopic unit 22. Thus, by the rotation of the plane mirror 131, the reflected light to be received among the reflected light reflected from the measurement object S can be changed, and as a result, the reflected light can be received at a plurality of light receiving angles. In the present embodiment, the light receiving angle refers to an angle formed by the normal line G and the optical axis of a light beam (reflected light beam 121c described later) reflected by the measurement surface Sa and incident on the toroidal mirror 110.

図15は、平面鏡131の機能を説明するための図であって、図14に示した平面鏡131の反射面と中心軸Zとの交点Tを通り、中心軸Zに直交する面における断面を模式的に示す図である。図15の実線で示すように、平面鏡131の断面の稜線が測定面Saに平行な場合、測定面Saからの反射光のうち、前記法線Gに一致する半径RP1に平行な成分が、トロイダル鏡110における前記測定面Saと正対する反射面部分A1で反射され、焦点円周111f上の点F1に収束された後、入射スリット22aへ選択的に再収束される。   FIG. 15 is a diagram for explaining the function of the plane mirror 131, and schematically shows a cross section in a plane that passes through the intersection T between the reflection surface of the plane mirror 131 and the central axis Z shown in FIG. 14 and is orthogonal to the central axis Z. FIG. As indicated by the solid line in FIG. 15, when the ridgeline of the cross section of the plane mirror 131 is parallel to the measurement surface Sa, the component parallel to the radius RP1 that coincides with the normal line G among the reflected light from the measurement surface Sa is toroidal. The light is reflected by the reflection surface portion A1 facing the measurement surface Sa in the mirror 110, converged at the point F1 on the focal circumference 111f, and selectively refocused on the entrance slit 22a.

一方、図15の点線で示すように、平面鏡131の断面の稜線が測定面Saに平行な状態から所定角度θだけ回転した場合、前記法線Gから角度θだけ回転した半径RP2に平行な成分が、トロイダル鏡110における前記測定面Saと正対する反射面部分A2で反射され、焦点円周111f上の点F2に収束された後、入射スリット22aへ選択的に再収束される。このように平面鏡131は、その回転角度に応じて反射光の方向を選択し、入射スリット22aへ入射させることができる。すなわち、平面鏡131は、照明方向に対する受光方向の角度が、該平面鏡131の回転角度に応じて可変とされるものである。リレーレンズ132は、正の光学的パワーを有する光学レンズからなり、平面鏡131で反射された中心軸Z(回転軸131x)方向の反射光を、入射スリット22aに収束させるものである。これにより、平面鏡131の回転角度に応じて選択された焦点円周111f上の所定位置に収束した光束が入射スリット22aに入射することとなる。   On the other hand, when the ridgeline of the cross section of the plane mirror 131 is rotated by a predetermined angle θ from the state parallel to the measurement surface Sa as shown by the dotted line in FIG. 15, the component parallel to the radius RP2 rotated from the normal G by the angle θ. Is reflected by the reflecting surface portion A2 facing the measurement surface Sa in the toroidal mirror 110, converged at a point F2 on the focal circumference 111f, and selectively refocused on the entrance slit 22a. Thus, the plane mirror 131 can select the direction of the reflected light according to the rotation angle, and can enter the incident slit 22a. That is, the angle of the light receiving direction with respect to the illumination direction of the plane mirror 131 is variable according to the rotation angle of the plane mirror 131. The relay lens 132 is an optical lens having a positive optical power, and converges the reflected light in the direction of the central axis Z (rotation axis 131x) reflected by the plane mirror 131 to the entrance slit 22a. Thereby, the light beam converged at a predetermined position on the focal circumference 111f selected in accordance with the rotation angle of the plane mirror 131 enters the entrance slit 22a.

以上のように構成されたマルチアングル測色計100の動作(光路)を、図11、図12、図14を参照しつつ説明する。法線Gに対して45度傾いた位置に配置された光源121から、トロイダル鏡110に向けて出力された光束121aは、トロイダル鏡110により反射され、測定平面Rに平行であって対法線角45度の方向の平行光束121bとなって測定面Saに照射される。前記平行光束121bは、この測定面Saにより当該測定面Saの反射特性に応じて反射される。   The operation (optical path) of the multi-angle colorimeter 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 11, 12, and 14. A light beam 121a output from the light source 121 disposed at a position inclined by 45 degrees with respect to the normal G toward the toroidal mirror 110 is reflected by the toroidal mirror 110, is parallel to the measurement plane R, and is a normal line. The measurement surface Sa is irradiated with a parallel light beam 121b having a direction of an angle of 45 degrees. The parallel light beam 121b is reflected by the measurement surface Sa according to the reflection characteristics of the measurement surface Sa.

この反射光のうち、前記測定平面Rに平行な成分である反射光の光束121c(図11、図12では、法線G方向の光束のみを示している)が、トロイダル鏡110にて反射される。そして、この反射光束121dは、トロイダル鏡110の円弧112が前記垂線hを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周111f上の、前記測定面Saで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置(トロイダル鏡110での反射方向に依存する点)に収束される。   Of this reflected light, a reflected light beam 121c (components parallel to the measurement plane R) is reflected by the toroidal mirror 110 (FIGS. 11 and 12 show only the light beam in the normal G direction). The Then, since the arc 112 of the toroidal mirror 110 is a parabola with the perpendicular h as the target axis, the reflected light beam 121d is reflected by the measurement surface Sa on the focal circumference 111f. It is converged to a position corresponding to the reflection direction (a point depending on the reflection direction at the toroidal mirror 110).

焦点円周111f上の各点は、前記平面鏡131とリレーレンズ132とによって、分光部22の入射スリット22aと結像関係を有する。また、平面鏡131の回転によって、前記焦点円周111f上の各点に収束した光束が選択される。したがって、平面鏡131の回転角に応じて、トロイダル鏡110から入射スリット22aへ至る光路が形成される。すなわち、平面鏡131で選択された焦点Fからの拡散光束121eは、平面鏡131にて中心軸Z(回転軸131x)方向へ反射され、リレーレンズ132へ入射する。そして、該リレーレンズ132により収束された光束121fとされて入射スリット22aへ入射する。   Each point on the focal circumference 111 f has an imaging relationship with the entrance slit 22 a of the spectroscopic unit 22 by the plane mirror 131 and the relay lens 132. Further, the light beam converged at each point on the focal circumference 111f is selected by the rotation of the plane mirror 131. Therefore, an optical path from the toroidal mirror 110 to the entrance slit 22a is formed according to the rotation angle of the plane mirror 131. That is, the diffused light beam 121e from the focal point F selected by the plane mirror 131 is reflected by the plane mirror 131 in the direction of the central axis Z (rotation axis 131x) and enters the relay lens 132. And it is made into the light beam 121f converged by this relay lens 132, and injects into the entrance slit 22a.

このとき、受光センサ23により計測される分光強度は、平面鏡131の回転角度で決定する方向の反射光の分光強度となる。図11の例では、平面鏡131の回転角度が、法線G方向の反射光が選択される回転角度とされているので、前記照明光に対する対法線角0度方向の反射光の分光強度が測定されることとなる。   At this time, the spectral intensity measured by the light receiving sensor 23 is the spectral intensity of the reflected light in the direction determined by the rotation angle of the plane mirror 131. In the example of FIG. 11, since the rotation angle of the plane mirror 131 is the rotation angle at which the reflected light in the normal G direction is selected, the spectral intensity of the reflected light in the direction of 0 ° to the normal angle with respect to the illumination light is Will be measured.

本変形形態[1]でも上記実施形態(図10のフローチャートでの測定動作)と同様に、制御部30によって、順に例えば+15°、+25°、+45°、+75°、+110°の各規格測定位置における±1°の角度範囲での0.4°毎のピッチ測定位置で測光動作を行い、この測光動作により受光センサ23から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する(受光角分布特性変換演算を行う)とともに、当該算出した測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて当該各規格測定位置での反射特性値を算出する(反射特性値算出演算を行う)。前記実施形態では、受光センサ23(受光部20)を回転移動させることで、任意の受光角から受光する構成であったが、変形形態[1]では、受光センサ23は固定しておいて、平面鏡131を回転させてトロイダル鏡110の各方向からの反射光を受光センサ23に入射させることで任意の受光角から受光する構成としている。換言すれば、測定位置(規格測定位置、ピッチ測定位置)の移動を、平面鏡131を回転させて該回転角度に応じて受光方向の角度を変化させることで実現している。この測定動作(演算方法)は、以下の変形形態[2]でも同様である。   Similarly to the above-described embodiment (measurement operation in the flowchart of FIG. 10), this modified embodiment [1] is sequentially controlled by the control unit 30, for example, + 15 °, + 25 °, + 45 °, + 75 °, and + 110 °. The photometry operation is performed at a pitch measurement position of every 0.4 ° in the ± 1 ° angle range, and based on each output value obtained from the light receiving sensor 23 by this photometry operation, the target photo acceptance angle distribution characteristic Calculates the photometric value (performs the acceptance angle distribution characteristic conversion calculation) and calculates the reflection characteristic value at each standard measurement position using the calculated photometric value and other calibration coefficients necessary for the calculation of the reflection characteristic value (Reflection characteristic value calculation calculation is performed). In the embodiment, the light receiving sensor 23 (the light receiving unit 20) is configured to receive light from an arbitrary light receiving angle by rotating the light receiving sensor 23. However, in the modification [1], the light receiving sensor 23 is fixed. The plane mirror 131 is rotated so that reflected light from each direction of the toroidal mirror 110 is incident on the light receiving sensor 23 to receive light from an arbitrary light receiving angle. In other words, the movement of the measurement position (standard measurement position, pitch measurement position) is realized by rotating the plane mirror 131 and changing the angle of the light receiving direction according to the rotation angle. This measurement operation (calculation method) is the same in the following modified embodiment [2].

[2]前記変形形態[1]を実用化するに際しては、次の(1)〜(3)の点を解決することが望ましい。
(1)平面鏡131の回転軸131x、リレーレンズ132の光軸及び分光部22の入射スリット22aが、測定面Saに接するトロイダル鏡110の中心軸Zに一致する構成であることから、平面鏡131、リレーレンズ132及び分光部22の一部が、測定面Saよりも下側に配置され(図12参照)、測定面Saとマルチアングル測色計100の一部とが干渉することから大きな被測定物を測定対象とすることができない。
(2)トロイダル鏡110で反射された光束は、焦点円周111f上の各点に収束した後、再び拡散して平面鏡131、リレーレンズ132に入射するため、大きな有効径を有する平面鏡131やリレーレンズ132を必要とし、マルチアングル測色計100が大型化する懸念がある。
(3)光源11の変動をモニタする参照光学系を組み込む必要がある。
[2] In putting the modified embodiment [1] into practical use, it is desirable to solve the following points (1) to (3).
(1) Since the rotation axis 131x of the plane mirror 131, the optical axis of the relay lens 132, and the incident slit 22a of the spectroscopic unit 22 are configured to coincide with the central axis Z of the toroidal mirror 110 in contact with the measurement surface Sa, the plane mirror 131, A part of the relay lens 132 and the spectroscopic unit 22 are arranged below the measurement surface Sa (see FIG. 12), and the measurement surface Sa and a part of the multi-angle colorimeter 100 interfere with each other, so that a large measurement target is obtained. Things cannot be measured.
(2) Since the light beam reflected by the toroidal mirror 110 converges at each point on the focal circumference 111f and then diffuses again and enters the plane mirror 131 and the relay lens 132, the plane mirror 131 or relay having a large effective diameter. There is a concern that the lens 132 is required and the multi-angle colorimeter 100 is increased in size.
(3) It is necessary to incorporate a reference optical system that monitors fluctuations in the light source 11.

図16は、前記(1)〜(3)の点を考慮したマルチアングル測色計200の構成を示す正面図であり、図17は、図16の側断面図である。このマルチアングル測色計200が、先に説明した変形形態[1]のマルチアングル測色計100と相違する点は、トロイダル鏡110と被測定物Sとの間に、トロイダル鏡110の実際の中心軸Zと所定の角度をなして前述の測定平面R(図11、図12参照)を折り曲げる反射鏡201を備えている点である。これにより、前記(1)の問題を解消することができ、自動車ボティのような大きなサイズの測定面Saの光学特性の測定を行うことができる。また、リレー光学系として平面鏡131と焦点円周111fとの間に第2リレーレンズ202を配置した点、及び参照光学系250を具備させた点においてもマルチアングル測色計100と相違する。これにより、前記(2)、(3)の問題を解消している。以下、これら相違点を中心に説明する。なお、前記変形形態[1]と同様の機能を有する部材については、その説明を省略し、前記変形形態[1]と同一の番号を付するものとする。   FIG. 16 is a front view showing the configuration of the multi-angle colorimeter 200 considering the points (1) to (3), and FIG. 17 is a side sectional view of FIG. The multi-angle colorimeter 200 is different from the multi-angle colorimeter 100 of the modification [1] described above in that the actual toroidal mirror 110 is disposed between the toroidal mirror 110 and the object S to be measured. This is the point that a reflecting mirror 201 is provided that bends the measurement plane R (see FIGS. 11 and 12) at a predetermined angle with the central axis Z. Thereby, the problem (1) can be solved, and the optical characteristics of the measurement surface Sa having a large size such as an automobile body can be measured. The multi-angle colorimeter 100 is different from the multi-angle colorimeter 100 in that the second relay lens 202 is disposed between the plane mirror 131 and the focal point circumference 111f as a relay optical system and the reference optical system 250 is provided. Thereby, the problems (2) and (3) are solved. Hereinafter, these differences will be mainly described. In addition, about the member which has a function similar to the said modification [1], the description is abbreviate | omitted and shall attach | subject the same number as the said modification [1].

反射鏡201は、細長い矩形状を有する平面ミラーからなり、トロイダル鏡110の中心軸Zとトロイダル鏡110の反射面との間に、測定平面Rを90°折り曲げる傾斜角度で固定して配置されている(図17参照)。なお、測定面Saの位置は、反射鏡201で光路が折り曲げられるものの、実質的にはトロイダル鏡110の中心軸Zに接する位置と等価な位置である。このように、トロイダル鏡110と測定面Saとの関係については、先のマルチアングル測色計100のようにトロイダル鏡110の中心軸Zに実際に接するように測定面Saを配置しても、このマルチアングル測色計200のように反射鏡201を介在させることで、実際には中心軸Zに接していないが接している態様と等価な態様で測定面Saを配置することができる。   The reflecting mirror 201 is a flat mirror having an elongated rectangular shape, and is fixed between the central axis Z of the toroidal mirror 110 and the reflecting surface of the toroidal mirror 110 and is fixed at an inclination angle that bends the measurement plane R by 90 °. (See FIG. 17). The position of the measurement surface Sa is substantially equivalent to the position in contact with the central axis Z of the toroidal mirror 110, although the optical path is bent by the reflecting mirror 201. Thus, regarding the relationship between the toroidal mirror 110 and the measurement surface Sa, even if the measurement surface Sa is arranged so as to actually touch the central axis Z of the toroidal mirror 110 as in the previous multi-angle colorimeter 100, By interposing the reflecting mirror 201 as in the multi-angle colorimeter 200, the measurement surface Sa can be arranged in an aspect equivalent to an aspect that is not actually in contact with the central axis Z but is in contact therewith.

リレー光学系は、平面鏡131と入射スリット22aとの間に配置された第1リレーレンズ132に加えて、平面鏡131と焦点円周111fとの間に配置された第2リレーレンズ202とを備えて構成されている。第2リレーレンズ202は、図示を簡略化しているが、平面鏡131が回転駆動されると、該平面鏡131と一体的に回転する。第2リレーレンズ202を加えることで、焦点円周111f上の各点に収束した光束の拡散を抑えることができ、これにより平面鏡131及び第1リレーレンズ132に入射する光束が絞られることから、平面鏡131並びに第1リレーレンズ132の有効径を抑えることが可能となる。従って、マルチアングル測色計100のコンパクト化が図れる。   The relay optical system includes a second relay lens 202 disposed between the plane mirror 131 and the focal circumference 111f in addition to the first relay lens 132 disposed between the plane mirror 131 and the entrance slit 22a. It is configured. Although the illustration of the second relay lens 202 is simplified, when the plane mirror 131 is driven to rotate, the second relay lens 202 rotates integrally with the plane mirror 131. By adding the second relay lens 202, it is possible to suppress the diffusion of the light beam converged at each point on the focal circumference 111f, and thereby the light beam incident on the plane mirror 131 and the first relay lens 132 is reduced. The effective diameters of the plane mirror 131 and the first relay lens 132 can be suppressed. Therefore, the multi-angle colorimeter 100 can be made compact.

参照光学系250は、拡散板251と参照用ファイバ252とを具備してなり、トロイダル鏡110の中心軸Z方向に延設された延長部110xで反射された参照光束260r(光源11から出力される光束の一部)が入射する位置に設置されている。拡散板251は、参照光学系250の入射面を構成するものであって、入射光を拡散透過させる性質を有する光学部材からなり、トロイダル鏡110の中心軸Z上に配置される。なお、拡散板251は、図17に示すように、反射鏡201と干渉しない位置に設置されている。また、参照用ファイバ252は、前記拡散板251の裏面側にその入射端252aが配置され、拡散板251に入射しこの拡散板251を拡散透過した参照光束260rの一部の光束251rが参照用ファイバ252の入射端252aに参照光として入射する。   The reference optical system 250 includes a diffusing plate 251 and a reference fiber 252, and the reference light beam 260 r (output from the light source 11) reflected by the extension 110 x extending in the central axis Z direction of the toroidal mirror 110. It is installed at a position where a part of the luminous flux enters. The diffusing plate 251 constitutes an incident surface of the reference optical system 250, is made of an optical member having a property of diffusing and transmitting incident light, and is disposed on the central axis Z of the toroidal mirror 110. Note that the diffusion plate 251 is installed at a position where it does not interfere with the reflecting mirror 201, as shown in FIG. The reference fiber 252 has an incident end 252a disposed on the back side of the diffuser plate 251, and a reference light beam 251r of the reference light beam 260r incident on the diffuser plate 251 and diffused and transmitted through the diffuser plate 251 is used for reference. The light enters the incident end 252a of the fiber 252 as reference light.

なお、前記拡散板251を設置せず、参照用ファイバ252の入射端252aを、トロイダル鏡110の中心軸Z上に直接配置して参照光を取り入れるようにしても良い。しかしながら、この実施形態のように、拡散板251を介して参照用ファイバ252の入射端252aに参照光を取り入れる構成としておけば、拡散板251によって拡散された参照光束260rの一部が入射端252aに入射することから、例えば焦点円周111f上に複数の光源を配置したような場合であっても、各方向の光源についての参照光を参照用ファイバ252の入射端252aに取り入れることができるという利点がある。   Instead of installing the diffuser plate 251, the incident end 252 a of the reference fiber 252 may be arranged directly on the central axis Z of the toroidal mirror 110 to take in the reference light. However, if the configuration is such that the reference light is introduced into the incident end 252a of the reference fiber 252 via the diffuser plate 251 as in this embodiment, a part of the reference light beam 260r diffused by the diffuser plate 251 is incident on the incident end 252a. For example, even when a plurality of light sources are arranged on the focal circumference 111f, the reference light for the light source in each direction can be taken into the incident end 252a of the reference fiber 252. There are advantages.

本実施形態の分光部22には、リレー光学系を経由する反射光が入射する前述の入射スリット22aと、参照光を入射させるための参照光スリット22eとの2つの入射スリットを備えるデュアルチャンネル型の構成を有する。入射スリット22aは、中心軸Zの延長線上に配置され、また、参照光スリット22eには、前記参照用ファイバ252の出射端252bが接続される。   The spectroscopic unit 22 according to the present embodiment includes a dual channel type including two incident slits, the above-described incident slit 22a through which the reflected light passing through the relay optical system enters and a reference light slit 22e for allowing the reference light to enter. It has the composition of. The entrance slit 22a is disposed on an extension line of the central axis Z, and the output end 252b of the reference fiber 252 is connected to the reference light slit 22e.

平面鏡131を回転駆動させる機構として、本実施形態では、パルスモータ及びパルスモータ駆動回路を備えるモータ部253を用いる例を示している(図17参照)。前記パルスモータの出力軸は、平面鏡131の回転軸253aに直結されており、パルスモータ駆動回路から所定の駆動パルスがパルスモータに与えられることで、平面鏡131が回転軸253a周りに回転駆動されるように構成されている。モータ駆動回路の動作は、制御部30により制御される。   As a mechanism for driving the plane mirror 131 to rotate, the present embodiment shows an example in which a motor unit 253 including a pulse motor and a pulse motor drive circuit is used (see FIG. 17). The output shaft of the pulse motor is directly connected to the rotation shaft 253a of the plane mirror 131, and a predetermined drive pulse is applied to the pulse motor from the pulse motor drive circuit, so that the plane mirror 131 is rotated around the rotation shaft 253a. It is configured as follows. The operation of the motor drive circuit is controlled by the control unit 30.

このように構成されたマルチアングル測色計200の動作(光路)を、図16及び図17を参照しつつ説明する。法線Gに対して45度傾いた位置に配置された光源11から出力された光束121aは、トロイダル鏡110にて反射され、対法線角45度の方向の平行光束121bとなって反射鏡201に入射され、該反射鏡201で反射された平行光束121cが測定面Saに照射される。この測定面Saにて、当該測定面Saの反射特性に応じて前記平行光束121cが反射され、その反射光束121dが再び反射鏡201に入射して、反射される。   The operation (optical path) of the multi-angle colorimeter 200 configured as described above will be described with reference to FIGS. The light beam 121a output from the light source 11 disposed at a position inclined by 45 degrees with respect to the normal line G is reflected by the toroidal mirror 110 to become a parallel light beam 121b in the direction of the normal line angle of 45 degrees. A parallel light beam 121c that is incident on 201 and reflected by the reflecting mirror 201 is irradiated onto the measurement surface Sa. On the measurement surface Sa, the parallel light beam 121c is reflected according to the reflection characteristics of the measurement surface Sa, and the reflected light beam 121d is incident on the reflection mirror 201 again and reflected.

この反射光のうち、中心軸Zに垂直な測定平面Rに平行な成分である反射光の光束121eがトロイダル鏡110にて反射される。そして、この反射光束121fは、トロイダル鏡110の円弧112が前記垂線hを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周111f上の、前記測定面Saで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置121gに収束される。この収束位置121gは、前述の通り平面鏡131の回転角に応じて選択される。その後、平面鏡131で選択された収束位置121gからの拡散光束121hは、第2リレーレンズ202により絞られた上で、この透過光束121iが平面鏡131にて中心軸Z方向へ反射され、リレーレンズ132へ入射する。そして、該リレーレンズ132により収束され、その光束121jが入射スリット22aへ入射する。   Of the reflected light, a reflected light beam 121e, which is a component parallel to the measurement plane R perpendicular to the central axis Z, is reflected by the toroidal mirror 110. Since the arc 112 of the toroidal mirror 110 is a parabola with the perpendicular h as the target axis, the reflected light beam 121f is reflected by the measurement surface Sa on the focal circumference 111f. The light is converged to a position 121g corresponding to the reflection direction. The convergence position 121g is selected according to the rotation angle of the plane mirror 131 as described above. Thereafter, the diffused light beam 121h from the convergence position 121g selected by the plane mirror 131 is narrowed down by the second relay lens 202, and the transmitted light beam 121i is reflected by the plane mirror 131 in the central axis Z direction. Incident to Then, the light is converged by the relay lens 132, and the light beam 121j enters the entrance slit 22a.

一方、参照光については、光源121から出力される光束の一部であってトロイダル鏡110の延長部110xで反射された参照光束260rが拡散板251に照射され、拡散板251を拡散透過した光の一部が参照光として参照用ファイバ252の入射端252aに入射する。そして、参照用ファイバ252により前記参照光が伝送されて、参照光スリット22eへ入射する。   On the other hand, with respect to the reference light, a part of the light beam output from the light source 121 and the reference light beam 260r reflected by the extension 110x of the toroidal mirror 110 is applied to the diffusion plate 251 and diffused and transmitted through the diffusion plate 251. Is incident on the incident end 252a of the reference fiber 252 as reference light. The reference light is transmitted by the reference fiber 252 and enters the reference light slit 22e.

[3]前記変形形態[1]、[2]では、光源121を、焦点円周111f上に配置する例について例示したが、この形態に代えて、図18に示すような構成を有する照明部120’を設置しても良い。なお、図18は、前記変形形態[2]の構成に、本実施形態の構成を適用した図を示している。図18に示すように、照明部120’は、光源121、光源反射鏡122及び集光レンズ123を備えて構成されている。光源反射鏡122は、トロイダル鏡110の焦点円周111f上において所定の角度で配置され、光源121から出力された、集光レンズ123で収束された光束124aを反射し、トロイダル鏡110の反射面に拡散光束124bとして射出する。この拡散光束124bは、トロイダル鏡110で反射されることで平行光束124cとされ、測定面Saに(前記変形形態[1]の場合は直接測定面Saに、また、前記変形形態[2]の場合は反射鏡201を介して測定面Saに)照射される。なお、トロイダル鏡110の延長部110xで反射された光束124aは、参照光束260rとして拡散板251(図17参照)上に照射される。   [3] In the modified embodiments [1] and [2], the example in which the light source 121 is disposed on the focal circumference 111f is illustrated. However, instead of this embodiment, the illumination unit having the configuration shown in FIG. 120 'may be installed. FIG. 18 is a diagram in which the configuration of the present embodiment is applied to the configuration of the modification [2]. As shown in FIG. 18, the illumination unit 120 ′ includes a light source 121, a light source reflecting mirror 122, and a condenser lens 123. The light source reflecting mirror 122 is disposed at a predetermined angle on the focal circumference 111f of the toroidal mirror 110, reflects the light beam 124a output from the light source 121 and converged by the condenser lens 123, and reflects the reflecting surface of the toroidal mirror 110. Are emitted as a diffused light beam 124b. The diffused light beam 124b is reflected by the toroidal mirror 110 to be converted into a parallel light beam 124c. The diffused light beam 124b is directly reflected on the measurement surface Sa (in the case of the modification [1], directly on the measurement surface Sa, or in the modification [2]. In this case, the measurement surface Sa is irradiated through the reflecting mirror 201). Note that the light beam 124a reflected by the extension 110x of the toroidal mirror 110 is irradiated on the diffusion plate 251 (see FIG. 17) as a reference light beam 260r.

[4]変形形態[1]〜[3]のようなトロイダル鏡110を製造する場合に、トロイダル鏡110全体を一体成型で製造する方法を採用すると、均一で高い反射率を曲面の内面全域で確保することが難しい。そこで、トロイダル鏡110を、分割した複数の部品から構成されるようにし、これら各部品を繋ぎ合わせて(結合して)トロイダル鏡110を構成するようにするとよい。ただし、この場合、製造上の誤差により図19の矢印Wで示すような各部品の繋ぎ目部分の表面には凹部や凸部が生じ、トロイダル鏡110の反射面の曲面連続性が損なわれる。このような繋ぎ目部分では、図20に示すように、光の反射が乱れて光の反射率にロスが生じる。そして、この繋ぎ目部分が、被測定物Sの測定面Saから受光センサ23により受光されるまでの光路上に位置するときには、受光センサ23によりスキャンを行ったときに平面鏡131の回転角度に応じて損失量が変化し、その損失量の変化が誤差となって現れる。そこで、前記繋ぎ目部分が、照明に使うエリアに位置すれば、すなわち光源121から被測定物Sの測定面Saまでの光路上に位置するように各部品の設計を行えば、平面鏡131の回転角度が変化しても損失量は略一定となるので、前述のような誤差は殆ど発生しない(予め校正しておけばこの誤差をキャンセルできる)。   [4] When manufacturing the toroidal mirror 110 as in the modified embodiments [1] to [3], adopting a method of manufacturing the entire toroidal mirror 110 by integral molding provides a uniform and high reflectivity over the entire inner surface of the curved surface. It is difficult to secure. Therefore, the toroidal mirror 110 may be configured by a plurality of divided parts, and the toroidal mirror 110 may be configured by connecting (combining) these parts. However, in this case, due to a manufacturing error, a concave portion or a convex portion is formed on the surface of the joint portion of each component as indicated by an arrow W in FIG. 19, and the curved surface continuity of the reflecting surface of the toroidal mirror 110 is impaired. In such a joint portion, as shown in FIG. 20, the reflection of light is disturbed and a loss occurs in the reflectance of light. When the joint portion is located on the optical path from the measurement surface Sa of the object S to be received by the light receiving sensor 23, depending on the rotation angle of the plane mirror 131 when scanning is performed by the light receiving sensor 23. The loss amount changes, and the change in the loss amount appears as an error. Therefore, if the parts are designed so that the joint portion is located in an area used for illumination, that is, on the optical path from the light source 121 to the measurement surface Sa of the object S to be measured, the plane mirror 131 is rotated. Even if the angle changes, the amount of loss becomes substantially constant, so the above error hardly occurs (this error can be canceled if calibrated in advance).

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、100、200)によれば、照明部(照明部10、120)によって被測定物(被測定物S)が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部(受光部20、130)によって受光される。そして、受光制御部(制御部30)によって、予め設定された設定受光角(規格測定位置)を含む所定の角度範囲内(設定受光角の近傍)における複数の受光角(角度ピッチ位置)での反射光が受光部により受光され、演算部(制御部30、演算処理部33)によって、受光部により得られた各受光角における測光値(元感度、元の受光角分布特性)に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。   As described above, according to the optical characteristic measuring apparatus (multi-angle colorimeter 1, 100, 200) according to the present embodiment, the measurement object (measurement object S) is illuminated by the illumination unit (illumination unit 10, 120). Then, the reflected light reflected by the object to be measured under the illumination state by the illuminating unit is received by the light receiving unit (the light receiving units 20 and 130). Then, the light receiving control unit (control unit 30) at a plurality of light receiving angles (angle pitch positions) within a predetermined angle range (near the set light receiving angle) including a preset set light receiving angle (standard measurement position). The reflected light is received by the light receiving unit, and the photometric value (original sensitivity, original light receiving angle distribution characteristic) at each light receiving angle obtained by the light receiving unit is calculated by the calculation unit (control unit 30, calculation processing unit 33). A predetermined weighting calculation is performed and a predetermined addition / subtraction calculation is performed.

また、本実施形態における光学特性測定方法によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内(設定受光角の近傍)における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。   Further, according to the optical characteristic measuring method in the present embodiment, the object to be measured is illuminated, and the reflected light is reflected by the object to be measured under the illumination state, and includes a predetermined light receiving angle that is set in advance. Reflected light at a plurality of light reception angles within the angle range (near the set light reception angle) is received, and a predetermined weighting calculation is performed and predetermined addition / subtraction is performed on the photometric values at each light reception angle obtained by the light reception. An operation is performed.

これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の(目標とする)測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角(受光角度範囲;角度範囲)での測光値(元感度、元の受光角分布特性)から、任意の(別の)測光値つまり別の受光開き角(合成受光角分布特性、受光角分布特性H、I、合成感度H、I)を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ(装置の互換性を保つ)ことが可能となる。また、測光値(受光角分布特性)が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。   As described above, reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset set light receiving angle is received by the light receiving unit, and for each photometric value obtained by this light reception, a predetermined value is obtained. Since a weighting operation and a predetermined addition / subtraction operation are performed, a desired (target) photometric value can be obtained from each photometric value, that is, a certain light receiving opening angle (light receiving angle range; angle) in the light receiving unit. Range (photometric value) (original sensitivity, original light reception angle distribution characteristic), any (other) photometric value, that is, another light reception opening angle (combined light reception angle distribution characteristic, light reception angle distribution characteristic H, I, composite sensitivity) H, I) can be obtained, that is, the light receiving opening angle can be made variable. Therefore, it is possible to measure at an arbitrary light receiving opening angle. Further, since it becomes possible to obtain an arbitrary photometric value based on the certain photometric value, compatibility with a measured value by another device or a previous measured value by the same device is maintained (the compatibility of the device is reduced). Can be maintained). In addition, even when the photometric value (light-receiving angle distribution characteristic) has wavelength dependency, it is possible to obtain an arbitrary photometric value from a certain photometric value by weighting for each wavelength. Can be maintained.

また、上記構成において、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲(例えば±1°)内の所定角度ピッチ位置(例えば0.4°ピッチ毎の位置)における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値(第1の受光角分布特性)から、目標とする(所望の)任意の測光値(第2の受光角分布特性)を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置(測光値)を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。   Further, in the above configuration, the light reception control unit can detect a plurality of light reception angles at a predetermined angle pitch position (for example, every 0.4 ° pitch) within a predetermined angle range (for example, ± 1 °) including the set light reception angle. Since the reflected light is received by the light receiving unit, a desired (desired) arbitrary photometric value (second light receiving angle distribution) from a plurality of photometric values (first light receiving angle distribution characteristics) at the predetermined angular pitch position. Characteristics) can be easily obtained. In addition, it becomes possible to obtain | require arbitrary target photometry value more accurately and more accurately by making this angle pitch smaller and increasing a light-receiving position (photometry value).

また、上記構成において、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、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、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。   In the above configuration, the light receiving unit is orthogonal to the geometry plane including the optical axis of the incident light incident on the object to be measured and the optical axis of the reflected light from the object to be measured, and the optical axis of the incident light and the reflected light. Reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a set light receiving angle when the light receiving unit is rotated by the light receiving control unit by rotating around the axis passing through the intersection with the optical axis. Is received by the light receiving unit, the configuration in which the reflected light at the plurality of light receiving angles is received by the light receiving unit can be realized with a simple configuration.

また、上記構成において、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡(トロイダル鏡110)と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系(平面鏡131)と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサ(受光センサ23)とを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる(装置の小型化を図ることができる)。   Further, in the above configuration, the light receiving unit rotates about a toroidal mirror (toroidal mirror 110) having a reflection surface rotationally symmetric with respect to the center axis in contact with the measurement surface of the object to be measured, and a rotation axis coinciding with the center axis. Among the reflected lights reflected by the reflecting surface of the toroidal mirror, the rotating optical system (plane mirror 131) that reflects the reflected light corresponding to the rotation angle, and the light reception that receives the light guided by the rotating optical system. The sensor (light receiving sensor 23) is provided, and reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a set light receiving angle is received by rotating the rotating optical system by the light receiving control unit. Therefore, the configuration in which the reflected light at the plurality of light receiving angles is received by the light receiving unit can be realized with a compact configuration (the device can be downsized).

また、上記構成において、重み付け演算における重み値(ウエイト、Wt)が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第1の受光角分布特性と、該第1の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第2の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値(第1の受光角分布特性)から所望の(目標とする)測光値(第2の受光角分布特性)を求めることが可能となる。   In the above configuration, the weight value (weight, Wt) in the weighting calculation is a known first light receiving angle distribution characteristic, which is a characteristic of a photometric value at the light receiving opening angle of the light receiving unit, and the first light receiving angle distribution characteristic. Is a value obtained from the relationship with the known second light receiving angle distribution characteristic in the optical characteristic measuring apparatus or another optical characteristic measuring apparatus different from the optical characteristic measuring apparatus. Using the weight value, a desired (target) photometric value (second light-receiving angle distribution) can be accurately and easily obtained from a photometric value (first light-receiving angle distribution characteristic) at each light-receiving angle obtained by the light receiving unit. Characteristic).

また、上記構成において、第1の受光角分布特性と第2の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の(1)式であるので、当該(1)式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値(第1の受光角分布特性)から所望の測光値(第2の受光角分布特性)を容易に求めることができる。
Σ(第1の受光角分布特性×重み値)=第2の受光角分布特性 ・・・(1)
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第1の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。ただし、この(1)式は、上述のΣ(受光角分布特性st1×Wt)=受光角分布特性st2の式を示すものである。
Further, in the above configuration, the relationship between the first light receiving angle distribution characteristic and the second light receiving angle distribution characteristic is the following expression (1) when the angle range and the angle pitch are fixed. The weight value can be easily obtained by using a simple expression such as). In other words, a desired photometric value (second light receiving angle distribution characteristic) can be easily obtained from the photometric value (first light receiving angle distribution characteristic) at each light receiving angle obtained by the light receiving unit using the weight value. Can do.
Σ (first acceptance angle distribution characteristic × weight value) = second acceptance angle distribution characteristic (1)
However, the symbol “Σ” indicates that a sum is obtained for each first light receiving angle distribution characteristic obtained by photometry at the predetermined angular pitch position, and the symbol “×” indicates multiplication. However, the equation (1) indicates the equation of Σ (light reception angle distribution characteristic st1 × Wt) = light reception angle distribution characteristic st2.

また、上記構成において、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に(1)式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値(第1の受光角分布特性)から所望の測光値(第2の受光角分布特性)を求めることができ、ひいては、より一層、装置間(測光値間、受光角分布特性間)の互換性を保つことが可能となる。   Further, in the above configuration, since the weight value is a value calculated as a weight value satisfying the expression (1) for each wavelength of light received by the light receiving unit, the photometric value has wavelength dependency. In addition, a desired photometric value (second light receiving angle distribution characteristic) can be obtained from the photometric value (first light receiving angle distribution characteristic). As a result, between devices (between photometric values, light receiving angle distribution characteristics). Compatibility) can be maintained.

さらに、上記構成において、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出する(反射特性を求める)ことができる。   Further, in the above configuration, the calculation unit further performs a calculation using the predetermined value for calculating the reflection characteristic for the calculated photometric value obtained by performing the predetermined weighting calculation and the predetermined addition / subtraction calculation on the photometric value. Thus, since the reflection characteristic value of the object to be measured is calculated, the reflection characteristic value can be easily calculated (the reflection characteristic is obtained) based on the photometric value at each light receiving angle obtained by the light receiving unit.

本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であるマルチアングル測色計の外観例を示す図である。It is a figure which shows the example of an external appearance of the multi-angle colorimeter which is an example of the optical characteristic measuring apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 測定開口近傍の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of measurement aperture vicinity. 上記マルチアングル測色計の内部構成の一例(第1の実施形態)を示す図である。It is a figure which shows an example (1st Embodiment) of the internal structure of the said multi-angle colorimeter. 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。It is a block diagram which shows the control system of the said multi-angle colorimeter. 上記マルチアングル測色計の分光部の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of the spectroscopy part of the said multi-angle colorimeter. (a)は、或る光学特性測定装置(マルチアングル測色計)の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。(b)は、(a)の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする目標となる光学特性測定装置(マルチアングル測色計)の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。(A) is the figure which showed typically an example of the light reception angle distribution characteristic of a certain optical characteristic measuring apparatus (multi-angle colorimeter). (B) is the figure which showed typically an example of the light reception angle distribution characteristic of the optical characteristic measuring apparatus (multi-angle colorimeter) used as the target which is going to make compatibility with the optical characteristic measuring apparatus of (a). is there. 受光角分布特性の違いにより測定値(測光値)が異なることを説明するための模式図であり、(a)は上記図6(a)の受光角分布特性が得られる場合に、図7(b)は上記図6(b)の受光角分布特性が得られる場合に対応する図である。It is a schematic diagram for demonstrating that a measured value (photometric value) changes with the difference in a light reception angle distribution characteristic, (a) is a case where the light reception angle distribution characteristic of the said FIG. FIG. 6B is a diagram corresponding to the case where the light reception angle distribution characteristic of FIG. (a)は、波長の違いに応じて受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示す図である。(b)は、波長の違いに応じて、受光角分布特性の広がり方が異なる場合の一例を示す図である。(A) is a figure which shows an example in case the peak position of a light reception angle distribution characteristic changes according to the difference in a wavelength. (B) is a figure which shows an example in case the way of acceptance angle distribution characteristic changes according to the difference in wavelength. (a)、(b)は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト(重み)を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性(目標受光角分布特性という)の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。(A), (b) is a further calculation after applying a predetermined calculation to the acceptance angle distribution characteristic obtained by measuring with a measuring instrument, specifically, applying a predetermined weight (weight). It is a schematic diagram illustrating that it is possible to obtain a photometric value of a target light reception angle distribution characteristic (referred to as a target light reception angle distribution characteristic) by performing calculation. 制御部による一連の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows a series of processes by a control part. マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the internal structure of a multi-angle colorimeter. 図11の法線Gにおける側断面図である。It is a sectional side view in the normal line G of FIG. 図11に示す光源の位置における側断面図である。It is a sectional side view in the position of the light source shown in FIG. マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。It is the perspective view which showed the internal structure of the multi-angle colorimeter three-dimensionally. 平面鏡の機能を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the function of a plane mirror. マルチアングル測色計の他の構成を示す正面図である。It is a front view which shows the other structure of a multi-angle colorimeter. 図16の側断面図である。FIG. 17 is a side sectional view of FIG. 16. 照明部の変形形態を示す図である。It is a figure which shows the deformation | transformation form of an illumination part. トロイダル鏡を複数の部品で構成した場合を示す図である。It is a figure which shows the case where a toroidal mirror is comprised with several components. 繋ぎ目部分における光の反射について説明するための図である。It is a figure for demonstrating reflection of the light in a joint part.

符号の説明Explanation of symbols

1、100、200 マルチアングル測色計
3 測定開口
10、120 照明部
11、121 光源
20、130 受光部
23 受光センサ
25 モータ
26 アーム
30 制御部
31 照明制御部
32 受光制御部
33 演算処理部
34 駆動制御部
110 トロイダル鏡
131 平面鏡
131x 回転軸
201 反射鏡
253 モータ部
253a 回転軸
A 開口中心
F 焦点
G 法線
H、I 受光角分布特性、合成感度
J 受光角
K、K’ 受光開き角
M 反射強度
R 測定平面、ジオメトリ平面
Sa 測定面
X 開口平面
Z 中心軸
S 被測定物
Sf 光輝材
1, 100, 200 Multi-angle colorimeter 3 Measuring aperture 10, 120 Illumination unit 11, 121 Light source 20, 130 Light receiving unit 23 Light receiving sensor 25 Motor 26 Arm 30 Control unit 31 Illumination control unit 32 Light reception control unit 33 Calculation processing unit 34 Drive control unit 110 Toroidal mirror 131 Flat mirror 131x Rotating shaft 201 Reflecting mirror 253 Motor unit 253a Rotating shaft A Aperture center F Focal point G Normal line H, I Light receiving angle distribution characteristics, composite sensitivity J Light receiving angle K, K 'Light receiving opening angle M Reflection Intensity R Measurement plane, geometry plane Sa Measurement plane X Aperture plane Z Center axis S Object Sf Bright material

Claims (9)

被測定物を照明する照明部と、
前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、
予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、
前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
An illumination unit for illuminating the object to be measured;
A light receiving unit that receives reflected light reflected by the object under measurement by the lighting unit;
A light receiving control unit that causes the light receiving unit to receive the reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset light receiving angle set in advance;
An optical characteristic measurement apparatus comprising: a calculation unit that performs a predetermined weighting calculation and a predetermined addition / subtraction calculation on a photometric value at each light receiving angle obtained by the light receiving unit.
前記受光制御部は、
前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させ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。
The light reception controller is
The optical characteristic measurement apparatus according to claim 1, wherein reflected light at the plurality of light receiving angles at predetermined angular pitch positions within the angle range is received by the light receiving unit.
前記受光部は、
前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、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おり、
前記受光制御部は、
前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させ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。
The light receiving unit is
The intersection of the optical axis of the incident light and the optical axis of the reflected light is perpendicular to the geometric plane including the optical axis of the incident light incident on the object to be measured and the optical axis of the reflected light from the object to be measured. It is configured to be rotatable with the passing axis as the rotation axis,
The light reception controller is
The optical characteristic according to claim 1, wherein the light receiving unit receives reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including the set light receiving angle by rotating the light receiving unit. measuring device.
前記受光部は、
前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、
前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、
前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、
前記受光制御部は、
前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させ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。
The light receiving unit is
A toroidal mirror having a reflection surface rotationally symmetric with respect to a central axis in contact with the measurement surface of the object to be measured;
A rotating optical system that is configured to be rotatable about a rotation axis that coincides with the central axis, and that reflects reflected light corresponding to a rotation angle among reflected light reflected by a reflecting surface of the toroidal mirror,
A light receiving sensor for receiving light guided by the rotating optical system,
The light reception controller is
3. The optical according to claim 1, wherein the light receiving unit receives reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including the set light receiving angle by rotating the rotating optical system. Characteristic measuring device.
前記重み付け演算における重み値は、
前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第1の受光角分布特性と、該第1の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第2の受光角分布特性との関係から求められる値であることを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の光学特性測定装置。
The weight value in the weighting operation is
A known first light-receiving angle distribution characteristic that is a characteristic of the photometric value at a light-receiving opening angle of the light-receiving unit, and a light-receiving angle distribution characteristic that is calculated based on the first light-receiving angle distribution characteristic, the optical characteristics 5. The optical characteristic according to claim 2, wherein the optical characteristic is a value obtained from a relationship with a known second light receiving angle distribution characteristic in a measuring apparatus or another optical characteristic measuring apparatus different from the apparatus. measuring device.
前記第1の受光角分布特性と第2の受光角分布特性との関係は、
前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の(1)式であることを特徴とする請求項5に記載の光学特性測定装置。
Σ(第1の受光角分布特性×重み値)=第2の受光角分布特性 ・・・(1)
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第1の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
The relationship between the first light receiving angle distribution characteristic and the second light receiving angle distribution characteristic is:
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 5, wherein the following expression (1) is obtained when the angular range and the angular pitch are fixed.
Σ (first acceptance angle distribution characteristic × weight value) = second acceptance angle distribution characteristic (1)
However, the symbol “Σ” indicates that a sum is obtained for each first light receiving angle distribution characteristic obtained by photometry at the predetermined angular pitch position, and the symbol “×” indicates multiplication.
前記重み値は、
前記受光部に受光される光の波長毎に前記(1)式を満たす重み値として算出される値であることを特徴とする請求項6に記載の光学特性測定装置。
The weight value is
The optical characteristic measuring apparatus according to claim 6, wherein the optical characteristic measuring apparatus is a value calculated as a weight value satisfying the expression (1) for each wavelength of light received by the light receiving unit.
前記演算部は、
前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の光学特性測定装置。
The computing unit is
A reflection characteristic value of the object to be measured is calculated by performing a calculation using a predetermined value for calculating reflection characteristics on a calculation photometric value obtained by performing a predetermined weighting calculation and a predetermined addition / subtraction calculation on the photometric value. The optical property measuring device according to claim 1, wherein the optical property measuring device is calculated.
被測定物を照明し、
前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、
前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う
ことを特徴とする光学特性測定方法。
Illuminates the object to be measured,
Receiving reflected light at a plurality of light receiving angles within a predetermined angle range including a preset light receiving angle that is reflected by the object under measurement in the illumination state;
A method for measuring optical characteristics, comprising performing a predetermined weighting operation and a predetermined addition / subtraction operation on the photometric values at the respective light receiving angles obtained by the light reception.
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