JP2009236486A - 蛍光試料の光学特性測定方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蛍光増白試料の全分光放射率係数を求めるにあたって、蛍光基準試料や煩雑な校正作業を必要とすることなく、さらに前記蛍光増白試料の二分光蛍光放射率係数の選択についてユーザに負担をかけることなく、高い精度で蛍光試料の光学特性を求める。
【解決手段】代表的な蛍光増白紙であるコート紙と通常紙との二分光蛍光放射率係数を二分光データメモリ８３に予め記憶しておき、ＣＰＵ８０が、共に励起域にあって分光分布の異なる２つの照明光（紫光）３３，（紫外光）４３で被測定試料１を照明して励起効率を測定し、その相対比に基づいて、ＣＰＵ８０が前記記憶されている二分光蛍光放射率係数から、被測定試料１のものに相対的に近似する二分光蛍光放射率係数を係数メモリ８４から自動選択し、選択された二分光蛍光放射率係数に基づいて、蛍光増白試料の評価用照明光による全分光放射率係数を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、蛍光増白試料および蛍光増白基材上の印刷試料などの蛍光試料の光学特性を測定するための方法および装置に関する。

近年、生産されている紙や繊維の多くは、蛍光増白剤によって蛍光増白されており、これらおよびこれらを基材とする印刷面の白さ（白色度、ブライトネス）や色彩は、その蛍光の影響を無視して評価できないということが、関連する業界で問題となっている。すなわち、人の目に見えない紫外域の光が蛍光体に吸収されると、該蛍光体を励起させ、より波長の長い可視の光が放射される。このため、同じ測定試料であっても、光源によって励起の程度が異なり、したがって見え方が違ってくるということになる。そのような事情から、蛍光の影響を配慮した当該紙や繊維、ならびにこれらを基材とする印刷面に対する測色技術の向上が求められている。

一般的に、反射試料の視覚的な光学特性は、白色との相対比、すなわち或る照明・受光条件において照明、受光された該反射試料からの放射光の、同一条件で照明、受光された完全拡散反射体からの放射光に対する波長λ毎の比である全分光放射率係数Ｂ（λ）で表される。

しかしながら、前記の蛍光増白試料および該蛍光増白基材上の印刷試料（以降、蛍光試料という）では、反射光に、前記のように励起光で自発光した蛍光が重畳されて観察されることになる。すなわち、蛍光試料からの放射光は、該蛍光試料からの反射光（反射光成分）と蛍光（蛍光成分）との和として与えられる。したがって、蛍光試料における前記全分光放射率係数Ｂ（λ）は、上記と同様、或る照明・受光条件において照明、受光された蛍光試料からの反射光および蛍光それぞれの、同一条件で照明、受光された完全拡散反射体からの放射光に対する比である反射分光放射率係数Ｒ（λ）と蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）との和として与えられる。これは以下の式（１）で示される。

Ｂ（λ）＝Ｒ（λ）＋Ｆ（λ） …（１）
ただし、上記完全拡散反射体は蛍光を放射せず、その反射率は照明光の波長に依存しないので、比例定数を別にすれば、これら全分光放射率係数Ｂ（λ）、反射分光放射率係数Ｒ（λ）、および蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）は、それぞれ波長λの放射光、反射光、および蛍光の、同じ波長の照明光に対する比として表される。なお、当該測色の目的は目視に準じる測定値を得ることにあり、物体色として感じられる蛍光試料の場合、求められるべきは全分光放射率係数Ｂ（λ）であり、この全分光放射率係数Ｂ（λ）から色彩値が導かれる。

ここで、測色用の照明光としては、ＣＩＥ（国際照明委員会）が分光分布（分光強度）を定義しているＤ６５（昼光）やＡ（白熱光源）、或いはＤ５０、Ｄ７５、Ｆ１１、Ｃなどの標準照明光が用いられる（蛍光試料には通常、標準照明光ＣやＤ５０が用いられる）。そして、これらの照明光によって照明された蛍光試料（蛍光物質）の励起・蛍光特性は、該蛍光試料面を単位強度で照明する波長μの励起光（入射光）、すなわち単位エネルギーをもつ単波長光によって励起される波長λの蛍光の強度を表すマトリクスデータ、二分光蛍光放射率係数（Bispectral Luminescent Radiance Factor）Ｆ（μ，λ）によって記述される。

上記マトリクスデータは、たとえば図８に示す３次元データであり、特定の蛍光波長λに沿った断面（たとえばλ＝５５０ｎｍの断面）は、波長λの蛍光を励起する励起光の波長毎の励起効率である分光励起効率を表し、励起波長μに沿った断面（たとえばμ＝４５０ｎｍの断面）は、４５０ｎｍの照明光によって励起される蛍光の分光強度を表す。このことからも、蛍光現象は波長μから波長λへの波長変換を伴う現象であると言える。したがって、分光分布Ｉ（μ）を有する照明光Ｉで照明された、二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）を有する蛍光試料の蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）は、比例定数を別にすれば、以下の式（２）によって求められる。

Ｆ（λ）＝∫Ｆ（μ，λ）・Ｉ（μ）ｄμ／Ｉ（λ） …（２）
つまり、Ｆ（λ）は、照明光Ｉの分光分布Ｉ（μ）と二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）との畳み込み積分と、Ｉ（λ）との比で与えられる。また、Ｉ（λ）は、比例定数を別にすれば、前記完全拡散反射体（面）からの反射光と等価である。また、式中、「・」、「／」および「∫」の記号は、それぞれ乗算、除算および積分を示すものとする（以降も同様）。

このように、蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）は、照明光Ｉの分光分布Ｉ（μ）に依存するので、この蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）と、それ自身は照明光Ｉの分光分布Ｉ（μ）に依存しない反射分光放射率係数Ｒ（λ）との和である全分光放射率係数Ｂ（λ）も分光分布Ｉ（μ）に依存する。すなわち、蛍光試料に対する照明光の分光分布の違いによって、測定される全分光放射率係数Ｂ（λ）およびそれから導かれる色彩値も異なるものとなる。

したがって、蛍光試料に対する光学特性の評価においては、照明光（以降、Ｆ（λ）やＢ（λ）等の光学特性の評価に用いる照明光のことを評価用照明光という）の分光分布を特定する必要があり、実際の測定では、測定装置の照明光の分光分布をこの特定の評価用照明光と一致させる必要がある。しかしながら、当該特定の評価用照明光に一致させること、すなわち評価用照明光として一般的に用いられる上記標準照明光（Ｄ５０やＣ等）と同じ分光分布の照明光を実現することは非常に困難である。

そこで、他の方法として、二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）、或いは二分光放射率係数Ｂ（μ，λ）を求め、これらの係数Ｆ（μ，λ）またはＢ（μ，λ）と、数値的に与えた評価用照明光の分光分布Ｉ（λ）とから、前記式（２）を用いて、蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）、或いは全分光放射率係数Ｂ（λ）を数値的に求める方法がある。ただし、この二分光放射率係数Ｂ（μ，λ）は、前記二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）と同様に、蛍光試料面を単位強度で照明する波長μの照明光による、波長λの蛍光と反射光との和として与えられる波長λの全放射光の強度を表すマトリクスデータであり、全分光放射率係数Ｂ（λ）は、以下の式（３）に示すように照明光Ｉの分光分布Ｉ（μ）と二分光放射率係数Ｂ（μ，λ）との畳み込み積分と、Ｉ（λ）との比で与えられる。

Ｂ（λ）＝∫Ｂ（μ，λ）・Ｉ（μ）ｄμ／Ｉ（λ） …（３）
しかしながら、二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）や二分光放射率係数Ｂ（μ，λ）（ここで、両者を二分光特性と総称し、各々によって算出される蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）や全分光放射率係数Ｂ（λ）を分光蛍光特性と総称する。）の測定は、照明、受光系の双方に分光手段を備え、大掛かりで測定時間のかかる二分光器法測定器（ダブルモノクロメーター）を必要とすることから実用的ではない。このため、代表的な蛍光試料である蛍光増白紙等の品質管理などには、専ら以下の２つの簡易手法が用いられている。

先ず第１の手法であるＧａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの測定方法によれば、図９の光学特性測定装置６００に示すように、蛍光試料６０１が積分球６０２の試料用開口６０３に配設される。そして、キセノンランプなど紫外域（ＵＶ域）に充分な強度を有する光源６０４からの光束６０５が、光源用開口を通って前記積分球６０２内に入射される。この光束６０５中には紫外カットフィルタ６０６が挿入可能となっており、前記光束６０５のうちの該紫外カットフィルタ６０６を通過した光束からは紫外成分が除去されるので、該紫外カットフィルタ６０６の挿入の程度を調節することで、照明光の可視域に対する紫外域（励起域）強度の相対比（相対紫外強度）を調整することができる。前記紫外カットフィルタ６０６を透過した光束および透過しなかった光束は、共に積分球６０２の内部で拡散多重反射され、合成されて蛍光試料６０１を拡散照明する。

そして、合成された照明光によって照明されることで得られる蛍光試料６０１からの試料放射光の所定方向の成分（放射光成分６０７）が、放射光分光部６０８に入射し、該放射光成分６０７の分光分布Ｓｘ（λ）が測定される。一方、照明光と略同じ分光分布を有する光束６０９が、直接参照用光ファイバ６１０に入射して、この参照用光ファイバ６１０から照明光分光部６１１に入射し、該光束６０９の分光分布Ｍｘ（λ）が測定される。そして、これらの分光分布Ｓｘ（λ）およびＭｘ（λ）の測定情報に基づいて、演算制御部６１２において、前記全分光放射率係数Ｂｘ（λ）が求められる。

ここで、前記相対紫外強度の校正は、蛍光試料６０１に近似した励起・蛍光特性（二分光蛍光放射率係数）を有し、評価用照明光で照明したときの色彩値（たとえばＣＩＥの白色度ＷＩ）が既知である蛍光基準試料を用い、該蛍光基準試料を試料用開口６０３に配設してこれに対する全分光放射率係数Ｂ（λ）を測定し、この全分光放射率係数Ｂ（λ）から算出した白色度ＷＩが前記の既知の白色度ＷＩｓと一致するように、紫外カットフィルタ６０６の挿入度を調節することで行われる。

しかしながら、このＧａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの測定方法は、機械的に複雑で信頼性に問題があるだけでなく、上記白色度ＷＩが既知の白色度ＷＩｓと一致するまで、紫外カットフィルタ６０６の挿入度の調節と測定とを繰返し行う煩雑な校正作業が必要となる。また、自由度が「１」であるので、白色度ＷＩや色度Ｔｉｎｔなどの２つ以上の色彩値を同時に校正したり、或いは全分光放射率係数Ｂ（λ）そのものを既知の評価用照明光で照明したときの全分光放射率係数Ｂｓ（λ）と一致させるような校正を行うことは原理的に不可能である。

そこで提案されたのが特許文献１による第２の手法である。この特許文献１の測定方法は、紫外カットフィルタ６０６の挿入度に応じて照明光を合成し、結果的に全分光放射率係数Ｂ（λ）を合成するという前記Ｇａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの測定方法と同じ原理であり、また自由度も「１」であるものの、波長λ毎に相対紫外強度を調整して、先ず全分光放射率係数Ｂ（λ）を数値的に合成し、結果的にこれを与える照明光を合成するという点で異なる。具体的に説明すると、図１０の光学特性測定装置７００に示すように、積分球７０２に、紫外強度をもつ光束７０３を出力する第1照明部７０４、紫外強度をもたない光束７０５を出力する第２照明部７０６、試料用開口７０７に配設された蛍光試料７０１からの放射光（放射光成分７０８）の分光分布を測定する放射光分光部７０９、そのときの照明光の光束７１０の分光分布を光ファイバ７１１を介して測定する照明光分光部７１２、および演算制御部７１３を備える。そして、蛍光試料７０１を第１および第２照明部７０４，７０６で照明し、該蛍光試料７０１からの放射光の分光分布Ｓｘ１（λ），Ｓｘ２（λ）と、そのときの照明光の分光分布Ｍｘ１（λ），Ｍｘ２（λ）とを測定し、これらの分光分布Ｓｘ１（λ），Ｓｘ２（λ）とＭｘ１（λ），Ｍｘ２（λ）とから、蛍光試料７０１に対する第１および第２照明部７０４，７０６の照明光による全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）を求める。その後、この全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）を、以下の式（４）に示すように、予め波長毎に設定して記憶しておいた重み係数Ｗ（λ）（以降、重み係数のことを「重み」と表現する）を用いて線形結合することで合成分光放射率係数Ｂｘｃ（λ）を求め、この合成分光放射率係数Ｂｘｃ（λ）を、評価用照明光で照明された蛍光試料７０１の全分光放射率係数とする。

Ｂｘｃ（λ）＝Ｗ（λ）・Ｂｘ１（λ）＋（１−Ｗ（λ））・Ｂｘ２（λ）…（４）
ただし、前記重みＷ（λ）は、蛍光試料７０１に近似した励起・蛍光特性を有し、評価用照明光で照明された場合の全分光放射率係数Ｂｓ（λ）が既知である蛍光基準試料を用いて設定される。すなわち、重みＷ（λ）は、蛍光基準試料を第１および第２照明部７０４，７０６によって照明して測定した分光放射率係数Ｂ１（λ），Ｂ２（λ）を該重みＷ（λ）によって線形結合させて得られるＷ（λ）・Ｂ１（λ）＋（１−Ｗ（λ））・Ｂ２（λ）の値が、前記既知の全分光放射率係数Ｂｓ（λ）と等しくなるように、波長毎に数値的に求められる（たとえば、特許文献１の図２参照）。

この方法は、前述のＧａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの測定方法による相対紫外強度の校正を、全分光放射率係数Ｂ（λ）をパラメータとして波長毎に数値的に行うことに相当する。したがって、全分光放射率係数Ｂ（λ）について校正されるので、これから算出される全ての色彩値に対しても校正がなされるという特徴がある。また、測定に際しての機械的可動部や、煩雑な紫外カットフィルタ６０６の挿入度の調節作業が不要になるなど、Ｇａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの測定方法の多くの欠点を解決することができる。しかしながら、いずれも蛍光基準試料やそれを用いた事前の校正作業を必要とし、校正後の光源変動による誤差が避けられないという欠点があった。また、前記蛍光基準試料における蛍光物質は有機材料から成り、劣化の関係で、月に１度程度で交換しなければならないという問題もある。

そこで、このような問題を解決する他の従来技術として、本願発明者が提案した特許文献２が挙げられる。その特許文献２における最も有力な測定方法では、所定の二分光蛍光放射率係数（特許文献２では放射率係数は放射輝度率としている）で表される特定の二分光特性に近似の二分光特性を有する蛍光試料ｘを、共に可視域に強度を持ち、励起域と蛍光域との相対強度の異なる２つの照明光Ｉ１，Ｉ２によって照明して、全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）を測定するとともに、前記照明光Ｉ１，Ｉ２の分光分布Ｉ１（μ），Ｉ２（μ）を測定する。さらに、照明光Ｉ１，Ｉ２および特定の評価用照明光Ｉｓによる蛍光分光放射率係数Ｆ１（λ），Ｆ２（λ）およびＦｓ（λ）を、下記のように、測定された照明光Ｉ１，Ｉ２の分光分布Ｉ１（μ），Ｉ２（μ）と、予めデータとして与えられている評価用照明光Ｉｓの分光分布Ｉｓ（μ）と、前記所定の二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）とを用いて、数値的に算出する。

Ｆ１（λ）＝∫Ｆ（μ，λ）・Ｉ１（μ）ｄμ／Ｉ１（λ） …（５）
Ｆ２（λ）＝∫Ｆ（μ，λ）・Ｉ２（μ）ｄμ／Ｉ２（λ） …（６）
Ｆｓ（λ）＝∫Ｆ（μ，λ）・Ｉｓ（μ）ｄμ／Ｉｓ（λ） …（７）
ここで、評価用照明光Ｉｓによる蛍光分光放射率係数Ｆｓ（λ）が、下式に示す照明光Ｉ１，Ｉ２による蛍光分光放射率係数Ｆ１（λ），Ｆ２（λ）の重み係数Ｗ（λ），１−Ｗ（λ）による重み付き線形結合で表されるように、前記重み係数Ｗ（λ），１−Ｗ（λ）を決定する。

Ｆｓ（λ）＝Ｗ（λ）・Ｆ１（λ）＋（１−Ｗ（λ））・Ｆ２（λ） …（８）
そして、式（１）が示すように全分光放射率係数Ｂ（λ）は、蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）と照明光の分光分布に依存しない反射分光放射率係数Ｒ（λ）との和であるので、前記式（８）で得られた同じ重み係数Ｗ（λ），１−Ｗ（λ）を、測定された全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）にも適用でき、
Ｂｘｃ（λ）＝Ｗ（λ）・Ｂｘ１（λ）＋（１−Ｗ（λ））・Ｂｘ２（λ）…（９） によって、特定の評価用照明光による全分光放射率係数Ｂｘｓ（λ）に近似するＢｘｃ（λ）を求めることができる。なお、上記では、重み係数Ｗ（λ），１−Ｗ（λ）を、二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）を用いて求めた蛍光分光放射率係数Ｆ（λ）から決定したが、二分光放射率係数Ｂ（μ，λ）を用いて求めた全分光放射率係数Ｂ（λ）から決定することもできる。
特開平８−３１３３４９号公報 特開２００６‐２９２５１０号公報

前記特許文献２の手法は、蛍光基準試料や、それを用いた校正作業を行うことなく、蛍光増白紙、或いは蛍光増白紙上の印刷試料の光学特性を測定することを可能にするが、Ｇａｅｒｔｎｅｒ−Ｇｒｉｓｓｅｒの手法や、特許文献１の手法が、蛍光試料と蛍光基準試料との励起蛍光特性が近似していることを前提としているのと同様、試料の蛍光増白紙の二分光特性（以下では、二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ））が、算出に用いられる所定の二分光蛍光放射率係数に近似していることを前提としており、近似しない場合は、誤差が大きくなるという問題がある。しかしながら、前述のように、試料の二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）の測定は、二分光法測定器を要するために、一般には困難である。これに代わる実用的な手段として、予め保存された複数の代表的な二分光蛍光放射率係数の中から試料に近いものを選択する方法がある。しかし、選択をユーザに委ねることはユーザの負担を増し、また試料の二分光特性は一般には公開されていないので、誤選択による誤差の可能性を大きくする。

本発明の目的は、ユーザに負担をかけることなく、高い精度で蛍光試料の光学特性を求めることができる蛍光試料の光学特性測定方法および装置を提供することである。

本発明の蛍光試料の光学特性測定方法は、蛍光試料の光学特性を測定するための方法において、複数の二分光特性を予め記憶しておく工程と、分光分布の相互に異なる複数の励起光による前記蛍光試料の励起効率を測定する工程と、測定された各励起光による励起効率の相対比に基づいて、前記予め記憶されている複数の二分光特性の中から、前記蛍光試料の二分光特性に相対的に近似する二分光特性を選択する工程と、相対分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光による前記蛍光試料の全分光放射率係数を測定する工程と、前記選択された二分光特性と、前記第１および第２の照明光の分光分布と、予め与えられている評価用照明光の分光分布とから、前記第１および第２の照明光と評価用照明光とによる前記蛍光試料の分光蛍光特性を数値的に算出する工程と、前記第１および第２の照明光による分光蛍光特性の重み付き線形結合が前記評価用照明光による分光蛍光特性に一致するように波長毎の重み係数を求める工程と、前記測定された第１および第２の照明光による全分光放射率係数を前記重み係数で線形結合して、前記蛍光試料の前記評価用照明光による全分光放射率係数を算出する工程とを含むことを特徴とする。

また、本発明の蛍光試料の光学特性測定装置は、前記蛍光試料を分光分布の相互に異なる複数の励起光で照明する複数の励起光照明手段と、前記蛍光試料を分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光で照明する第１および第２の照明手段と、前記複数の励起光または第１および第２の照明光で照明された蛍光試料からの放射光の分光分布と、前記複数の励起光または第１および第２の照明光の分光分布とを測定して出力する受光手段と、前記の工程に従って、前記複数の励起光照明手段、前記第１および第２の照明手段ならびに前記受光手段を制御し、前記受光手段の出力を処理して、前記蛍光試料の評価用照明光による全分光放射率係数を算出する制御処理手段とを含むことを特徴とする。

上記の構成によれば、相対分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光によって蛍光試料（蛍光増白試料および蛍光増白基材上の印刷試料など）の全分光放射率係数と、前記第１および第２の照明光の分光分布とを測定した後、前記測定された第１および第２の照明光の分光分布と予め与えられている評価用照明光の分光分布と、試料の二分光特性に近似する二分光特性とから、前記第１および第２の照明光と評価用照明光とによる前記蛍光試料の分光蛍光特性を数値的に算出し、前記第１および第２の照明光による分光蛍光特性の重み付き線形結合が前記評価用照明光による分光蛍光特性に一致するように波長毎の重み係数を求め、その重み係数で測定された前記第１および第２の照明光による全分光放射率係数を線形結合して、前記蛍光試料の前記評価用照明光による全分光放射率係数を算出することで、蛍光基準試料や煩雑な校正作業を不要にした蛍光試料の光学特性測定方法において、代表的な蛍光増白紙であるコート紙および通常紙などの典型的な二分光特性のような複数の二分光特性を予め記憶しておき、分光分布の相互に異なる複数の励起光によって前記蛍光試料を照明して、その励起効率を測定し、測定された各励起光による励起効率の相対比に基づいて、前記予め記憶されている複数の二分光特性の中から、前記蛍光試料の二分光特性に相対的に近似する二分光特性を自動選択して、試料の二分光蛍光放射率係数に近似する二分光蛍光放射率係数とする。

したがって、蛍光試料の二分光蛍光放射率係数の選択についてユーザに負担をかけることなく、高い精度で蛍光試料の光学特性を求めることができる。

さらにまた、本発明の蛍光試料の光学特性測定方法は、前記複数の二分光特性を予め記憶しておく工程では、前記コート紙と通常紙とのような代表的な蛍光試料の代表的な二分光蛍光放射率係数が記憶され、前記二分光特性の選択工程は、共に前記代表的な蛍光試料の励起域にあって、分光分布の相互に異なる複数の励起光で前記蛍光試料を照明する工程と、各励起光による前記蛍光試料からの放射光および励起光の分光分布をそれぞれ測定する工程と、前記蛍光試料からの放射光および励起光の分光分布から、各励起光による励起効率を求める工程と、前記各励起光による励起効率の相対比を求める工程と、求められた前記相対比を所定の閾値で弁別することで、前記蛍光試料のものに相対的に近似する二分光蛍光放射率係数を選択する工程とを備え、前記第１および第２の照明光と評価用照明光とによる分光蛍光特性を数値的に算出する工程では、蛍光分光放射率係数が算出されることを特徴とする。

上記の構成によれば、誤選択のリスクを回避して、実用上充分な精度での測定が可能な二分光特性を与えることができる。

また、本発明の蛍光試料の光学特性測定方法では、前記蛍光試料が、蛍光増白紙に印刷された印刷試料から成る場合、前記二分光特性を選択する工程では、前記蛍光増白紙の二分光特性に相対的に近似する二分光特性を選択し、さらに選択された二分光特性と、印刷されているインクの実効的な透過率とから、前記印刷試料の実効的な相対二分光特性を推定することを特徴とする。

上記の構成によれば、ユーザに負担をかけることなく、蛍光増白紙に印刷された印刷試料の光学特性を実用上充分な高精度で測定することができる。

さらにまた、本発明の蛍光試料の光学特性測定装置では、前記複数の励起光照明手段は、前記励起域に相互に異なる中心波長をもつ単色光の光源であることを特徴とする。

上記の構成によれば、適切に中心波長を選択して、二分光特性を選択し易くすることができる。

また、本発明の蛍光試料の光学特性測定装置では、前記複数の励起光照明手段は、２種のＬＥＤであることを特徴とする。

上記の構成によれば、充分な強度と安定性とをもつ単色の励起光照射手段を容易に低コストで実現できる。

さらにまた、本発明の蛍光試料の光学特性測定装置では、前記２種のＬＥＤは、紫ＬＥＤと、紫外ＬＥＤとであり、前記第１および第２の照明光が、前記２種のＬＥＤと白色ＬＥＤとの出力光の相互に異なる組み合わせであることを特徴とする。

上記の構成によれば、充分な強度と安定性とをもつ２つの励起光照射手段と、２つの照明手段とを容易に低コストで実現できる。

本発明の蛍光試料の光学特性測定方法および装置は、以上のように、相対分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光によって蛍光試料の全分光放射率係数を測定した後、前記第１および第２の照明光の分光分布と予め与えられている評価用照明光の分光分布と、試料の二分光蛍光放射率係数に近似する二分光蛍光放射率係数とから、前記第１および第２の照明光と評価用照明光とによる前記蛍光試料の蛍光分光放射率係数を数値的に算出し、前記第１および第２の照明光による蛍光分光放射率係数の重み付き線形結合が前記評価用照明光による蛍光分光放射率係数に一致するように波長毎の重み係数を求め、その重み係数で前記測定された第１および第２の照明光による全分光放射率係数を線形結合して、前記蛍光試料の前記評価用照明光による全分光放射率係数を算出することで、蛍光基準試料や煩雑な校正作業を不要にした蛍光試料の光学特性測定方法において、代表的な蛍光増白紙であるコート紙および通常紙などの典型的な二分光蛍光放射率係数のような複数の二分光特性を予め記憶しておき、分光分布の相互に異なる複数の励起光によって前記蛍光試料を励起して、その励起効率を測定し、測定された各励起光による励起効率の相対比に基づいて、前記予め記憶されている複数の二分光蛍光放射率係数の中から、前記蛍光試料の二分光蛍光放射率係数に相対的に近似する二分光蛍光放射率係数を自動選択して、試料の二分光蛍光放射率係数に近似する二分光蛍光分光放射率係数とする。

それゆえ、蛍光試料の二分光蛍光放射率係数の選択についてユーザに負担をかけることなく、高い精度で蛍光試料の光学特性を求めることができる。

図１は、本発明の実施の一形態に係る光学特性測定装置１０の一例を示す概略構成図である。この光学特性測定装置１０は、被測定試料１の光学特性（白さ（白色度、ブライトネス）や色彩）を測定するものであり、第１照明部２、第２照明部３、第３照明部４、参照面部５、受光部６、２チャンネル分光部７および制御部８を備えて構成されている。

前記被測定試料１は、蛍光増白剤によって蛍光増白された紙や繊維およびこれらを基材とする印刷面から成る測定対象となる試料であり、該光学特性測定装置１０の所定の測定位置に配置される。第１照明部２は、被測定試料１を照明するものであり、光源としての白色ＬＥＤ２１と、該白色ＬＥＤ２１を点灯駆動する第１駆動回路２２とを備えて構成される。第２照明部３は、前記第１照明部２と同様に、被測定試料１を照明するものであり、紫域の光束を出力する紫ＬＥＤ３１と、該紫ＬＥＤ３１を点灯駆動する第２駆動回路３２とを備えて構成される。第３照明部４は、紫外域の光束を出力する光源（紫外光源）としての紫外ＬＥＤ４１と、該紫外ＬＥＤ４１を点灯駆動する第３駆動回路４２とを備えて構成される。

参照面部５は、白色拡散面から成る参照面（反射面）を有するものであり、被測定試料１の測定域の近傍に配設されている。受光部６（受光系）は、光学レンズまたはレンズ群から成り、第１、第２および第３照明部２，３，４からの照明光２３，３３，４３によって照明された被測定試料１からの蛍光を含む放射光および参照面部５からの蛍光を含まない反射光の法線方向の成分を受光するとともに、該受光した光束を後述の２チャンネル分光部７へ向けて入射させるものである。

前記２チャンネル分光部７は、受光部６からの入射光に対する分光測定を行うものであり、第１および第２入射スリット７１，７２を備えている。前記照明光２３，３３，４３によって照明された被測定試料１からの放射光は、第１入射スリット７１に入射する一方、これらの照明光２３，３３，４３によって照明された参照面部５（参照面）からの反射光は、第２入射スリット７２に入射する。２チャンネル分光部７は、第１入射スリット７１に入射した試料放射光に対する分光測定を行い、第１チャンネル出力として当該試料放射光の分光分布データを出力するとともに、第２入射スリット７２に入射した参照面反射光（参照光）、すなわち前記照明光２３，３３，４３そのものに対する分光測定を行い、第２チャンネル出力として当該照明光２３，３３，４３の分光分布データを出力する。このように、２チャンネル分光部７は、分光測定して出力する受光手段として機能する。

制御部８は、各種制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理用のデータを格納するＲＡＭ（Random Access Memory）、および前記制御プログラム等をＲＯＭから読み出して実行するＣＰＵ（中央演算処理装置）等を備えて構成され、該光学特性測定装置１０全体の動作制御を司るものである。具体的には、前記第１、第２および第３照明部２，３，４の点灯動作や、２チャンネル分光部７の受光・分光動作に関する駆動制御を行い、２チャンネル分光部７からの情報（分光情報）に基づいて、被測定試料１に対する全分光放射率係数の算出や二分光蛍光放射率係数の選択、印刷試料の実効的な相対二分光蛍光放射率係数の推定等に関する各種演算処理を実行する制御処理手段として機能する。制御部８のこれら各種演算機能等については後に詳述する。

このような各部を備える光学特性測定装置１０において、制御部８における後述のＣＰＵ８０が、第１駆動回路２２を介して（駆動させて）白色ＬＥＤ２１を点灯させると、白色ＬＥＤ２１は、被測定試料１を、該被測定試料１の法線に対して約４５°の方向から（入射角度で）照明光（光束）２３で照明する。同様に、ＣＰＵ８０が第２駆動回路３２を介して紫ＬＥＤ３１を点灯させると、紫ＬＥＤ３１は、被測定試料１を、法線に対して約４５°の方向から照明光（光束）３３で照明する。一方、ＣＰＵ８０が第３駆動回路４２を介して紫外ＬＥＤ４１を点灯させると、紫外ＬＥＤ４１は、被測定試料１を、上記４５°よりも法線に近い方向から照明光（光束）４３で照明する。図２に、これらの白色ＬＥＤ２１、紫ＬＥＤ３１および紫外ＬＥＤ４１からの出力光の相対分光分布を示す。

ここで、本実施形態において、第１および第２照明部２，３は第１の照明手段として機能し、それらを同時点灯させて合成した照明光２３，３３を第１の照明光Ｉ１とし、第１、第２および第３照明部２，３，４は第２の照明手段として機能し、それらを同時点灯させて合成した照明光２３，３３，４３を第２の照明光Ｉ２とする。前記第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２では、共に白色ＬＥＤ２１および紫ＬＥＤ３１を点灯させているので、図２に示すように可視域（４００−７００ｎｍ）をカバーし、それぞれ特許文献２における第１および第２の照明光に対応する。紫外ＬＥＤの照明光４３を含む第２の照明光Ｉ２は、当該紫外ＬＥＤの照明光４３を含まない第１の照明光Ｉ１に比べて、一般的な蛍光増白剤に高い励起強度を有する。

これらの第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２によって照明された被測定試料１からの放射光のうち、略法線方向の成分が受光部６によって２チャンネル分光部７の第１入射スリット７１に入射して分光測定され、第１チャンネル出力としてその分光分布Ｓｘ１（λ）およびＳｘ２（λ）が制御部８に出力される。一方、被測定試料１の測定域の近傍に配置された参照面部５が、被測定試料１の試料面と同時に前記第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２によって照明され、この参照面部５からの反射光のうち、略法線方向の成分が受光部６によって２チャンネル分光部７の第２入射スリット７２に入射して分光測定され、第２チャンネル出力としてその分光分布Ｍｘ１（λ）およびＭｘ２（λ）が制御部８に出力される。

なお、第２照明部３における紫ＬＥＤ３１の中心波長は約４１０ｎｍ、第３照明部４における紫外ＬＥＤ４１の中心波長は約３７５ｎｍであり、共に一般的な蛍光増白剤の励起域にある。本発明の技術では、最も広い照明光２３，３３，４３（第２の照明光Ｉ２）の分光分布を把握する必要性があるので、２チャンネル分光部７は、紫外ＬＥＤ３１による放射光の波長域を含む約３６０ｎｍから７００ｎｍの波長域をカバーする（この波長域の分光が可能である）。

また、この光学特性測定装置１０での光学系は、上述のような第１照明部２および第２照明部３と受光部６との組合わせ（配置）によって、４５／０ジオメトリー（反射特性の測定ジオメトリー４５°／０°）を構成している。このようなジオメトリーの目的は、被測定試料１からの正反射光の制御にあるが、可視域に分布をもたない第３照明部４による正反射光は測色に影響を与えることがないので、この第３照明部４は、ジオメトリーの制約を受けることなく任意に配置することができる。

ここで、制御部８における各機能部の詳細について説明する。制御部８は、図１に示すように、ＣＰＵ８０、分光データメモリ８１、評価用照明光データメモリ８２、二分光データメモリ８３および係数メモリ８４等を備えている。ＣＰＵ８０は、前記第１、第２および第３照明部２，３，４、ならびに２チャンネル分光部７の駆動制御に関する演算、或いは被測定試料１に対する全分光放射率係数の算出や相対分光感度の校正に関する演算等の各種演算処理を行う上記中央演算処理装置（ＣＰＵ）である。

分光データメモリ８１は、２チャンネル分光部７で分光測定され、該２チャンネル分光部７から送信されてきた被測定試料１の放射光、および参照面部５の反射光、すなわち照明光の分光分布データを記憶するものである。評価用照明光データメモリ８２は、予め与えられた評価用照明光の分光分布データを記憶するものである。二分光データメモリ８３は、複数の典型的な二分光蛍光放射率係数データを予め記憶するものである。

係数メモリ８４は、２チャンネル分光部７で測定された、参照面部５からの反射光（以降、参照面反射光という）の分光分布を、被測定試料１に対する照明光（以降、試料面照明光という）の分光分布に変換する変換係数、および被測定試料１からの放射光（以降、試料放射光という）と参照面反射光との分光分布から、被測定試料１の全分光放射率係数を求める校正係数等の係数データを記憶するものである。

上述のように構成される光学特性測定装置１０において、制御部８は、上記各メモリ８１〜８４に記憶された、放射光および照明光の分光分布データ、評価用照明光の分光分布データ、二分光蛍光放射率係数データ、ならびに変換係数および校正係数等のデータに基づいて、以下の各プロセスに関する測定制御（演算）を行う。

先ず、被測定試料１の全分光放射率係数を測定する。詳しくは、図３に示す４つのプロセスで行われる。実際の試料測定に先立ち、ステップＳ１の白色校正によって、試料放射光と照明光との分光分布を被測定試料１の反射率係数に変換する校正係数が求められ、係数メモリ８４に記憶される。次いで、ステップＳ２で、予め前記二分光データメモリ８３に記憶されている２つの典型的な二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）の内、被測定試料１の二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）に相対的に近似するものが選択される。さらに、前記被測定試料１が蛍光増白基材への印刷試料の場合は、ステップＳ３で、印刷されたインクの透過率を考慮した実効的な相対二分光蛍光放射率係数Ｆｅ（μ，λ）が推定される。最後に、ステップＳ４で、選択された二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）、或いは推定された実効的な相対二分光蛍光放射率係数Ｆｅ（μ，λ）に基づいて、評価用照明光Ｉｓでの被測定試料１の全分光放射率係数Ｂｘｃ（λ）が算出される。複数の被測定試料１を測定する場合は、ステップＳ５から、上記ステップＳ２〜Ｓ４が繰返される。ステップＳ１での白色校正と、ステップＳ３での印刷試料での実効的な相対二分光蛍光放射率係数Ｆｅ（μ，λ）の推定とについては、特許文献２で詳述されているので、ここでは触れない。

前記ステップＳ２での二分光蛍光放射率係数の選択について、以下に説明する。図４に、複数の代表的な蛍光増白紙について、４５０ｎｍ（蛍光強度のピーク）の蛍光に対する分光励起効率と、紫ＬＥＤ３１および紫外ＬＥＤ４１の出力光の分光分布とを示す。４５０ｎｍの蛍光に対する分光励起効率は、各蛍光波長の分光励起効率である二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）から抽出される。図４に示されているように、代表的な蛍光増白紙の分光励起効率は、短波長域で励起光が吸収されるために３６０ｎｍ以下の効率が極端に低いコート紙タイプ（Ｂ，Ｅ）と、３６０ｎｍ以下でも効率が維持される通常紙タイプ（Ａ，Ｃ，Ｄ）とに大別できる。

これらの蛍光増白紙を、紫ＬＥＤ３１単体による第３の照明光Ｉ３（４１０ｎｍ）および紫外ＬＥＤ４１単体による第４の照明光Ｉ４（３７５ｎｍ）で照明して測定された蛍光域の試料放射光の分光分布をＳｘ３（λ），Ｓｘ４（λ）とし、同時に測定された参照面からの反射光の分光分布から求めた第３および第４の照明光Ｉ３，Ｉ４の分光分布をＩ３（μ），Ｉ４（μ）とすると、第３および第４の照明光Ｉ３，Ｉ４による励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４は、以下で求めることができる。前記のように紫ＬＥＤ３１および紫外ＬＥＤ４１は、単体動作するときは、励起光照明手段として機能する。

Ｅｘ３＝Ｓｘ３（４５０）ｄλ／∫Ｉ３（μ）ｄμ …（１０）
Ｅｘ４＝Ｓｘ４（４５０）ｄλ／∫Ｉ４（μ）ｄμ …（１１）
上記式（１０），（１１）による励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４の相対比Ｒｅｘは、
Ｒｅｘ＝Ｅｘ３／Ｅｘ４ …（１２）
であり、通常紙タイプが、コート紙タイプより明らかに小さくなる。

したがって、適切な閾値で前記相対比Ｒｅｘを弁別することで、被測定試料１がコート紙タイプか、通常紙タイプかを判別することができる。したがって、予めコート紙タイプと通常紙タイプとの代表的な二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）を二分光データメモリ８３に記憶しておけば、ＣＰＵ８０は、上述の弁別を行って、被測定試料１のタイプに応じた二分光蛍光放射率係数を係数メモリ８４から選択することができ、それを用いて実用上充分な精度での光学特性の測定が可能になる。

図５は、光学特性測定装置１０による上述のような被測定試料１に対する二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）の選択に関する動作の一例を示すフローチャートである。制御部８のＣＰＵ８０は、測定開口に配設された前記被測定試料１に対し、ステップＳ２０で、第２照明部３（紫ＬＥＤ３１）単体を点灯させて、照明光３３（第３の照明光Ｉ３）によって照明する。そして、ステップＳ２１で、２チャンネル分光部７によって、照明光３３による試料放射光の分光分布Ｓｘ３（λ）を測定するとともに、参照面反射光の分光分布を測定し、係数メモリ８４に保存されている変換係数によって第３の照明光の分光分布Ｉ３（λ）に変換して分光データメモリ８１に保存し、ステップＳ２２で第２照明部３を消灯させる。

続いて、ＣＰＵ８０は、ステップＳ２３で、第３照明部４（紫外ＬＥＤ４１）単体を点灯させて、照明光４３（第４の照明光Ｉ４）によって被測定試料１を照明し、ステップＳ２４で、ステップＳ２１と同様に、２チャンネル分光部７によって、照明光４３による試料放射光の分光分布Ｓｘ４（λ）を測定するとともに、参照面反射光の分光分布を測定し、第４の照明光の分光分布Ｉ４（λ）に変換して、分光データメモリ８１に保存し、ステップＳ２５で第３照明部４を消灯させる。

次に、ＣＰＵ８０は、上記ステップＳ２１，Ｓ２４において保存された分光分布Ｉ３（λ），Ｉ４（λ）と、分光分布Ｓｘ３（λ），Ｓｘ４（λ）とから、ステップＳ２６で、前記式（１０），（１１）によって、第３および第４の照明光Ｉ３，Ｉ４による励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４を求め、ステップＳ２７で、前記式（１２）によってそれらの相対比Ｒｅｘを求める。続いて、ステップＳ２８で、求められた相対比Ｒｅｘと予め設定された閾値Ｒｔｈとを比較し、前記二分光データメモリ８３に予め保存されているコート紙タイプと通常紙タイプとの代表的な二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）から、前記閾値Ｒｔｈより大きい場合はステップＳ２９でコート紙タイプの蛍光分光放射率係数Ｆｃ（μ，λ）を選択し、閾値Ｒｔｈより小さい場合はステップＳ３０で通常紙タイプの蛍光分光放射率係数Ｆｎｃ（μ，λ）を選択して処理を終了する。

こうして、コート紙タイプと通常紙タイプとの何れであるかの選択が終了すると、制御部８のＣＰＵ８０は、以下で示すようにして、被測定試料１の評価用照明光による全分光放射率係数Ｂｘｃの算出を行う。図６は、その全分光放射率係数の測定に関する動作の一例を示すフローチャートであり、前述の図３におけるステップＳ４を詳細に示すものである。先ず、測定に先立って、ＣＰＵ８０は、ステップＳ４０で評価用照明光Ｉｓを選択する。具体的には、ＣＰＵ８０は、評価用照明光データメモリ８２から、選択する評価用照明光Ｉｓの分光分布データＩｓ（λ）（すなわち分光分布Ｉｓ（μ））を読み出す。続いて、ステップＳ４１で、測定開口に配設された被測定試料１に対し、第１照明部２（白色ＬＥＤ２１）と第２照明部３（紫ＬＥＤ３１）とを点灯させて、第１の照明光Ｉ１によって照明する。そして、ステップＳ４２で、２チャンネル分光部７によって、当該第１の照明光Ｉ１による試料放射光の分光分布Ｓｘ１（λ）を測定するとともに、参照面反射光の分光分布を測定し、係数メモリ８４に保存されている変換係数によって、第１の照明光Ｉ１の分光分布Ｉ１（λ）に変換して分光データメモリ８１に保存する。

続いて、ＣＰＵ８０は、前記ステップＳ４２での第１照明部２と第２照明部３との点灯を維持させた状態で、ステップＳ４３で、第３照明部４（紫外ＬＥＤ４１）を点灯させて、第１、第２および第３照明部２，３，４による第２の照明光Ｉ２によって被測定試料１を照明し、ステップＳ４２と同様にステップＳ４４で、２チャンネル分光部７によって、当該第２の照明光Ｉ２による試料放射光の分光分布Ｓｘ２（λ）を測定するとともに、参照面反射光の分光分布を測定し、第２の照明光Ｉ２の分光分布Ｉ２（λ）に変換して、分光データメモリ８１に保存する。その後、ステップＳ４５で、第１、第２および第３照明部２，３，４を消灯する。

次に、ＣＰＵ８０は、上記ステップＳ４２，Ｓ４４において保存された分光分布Ｉ１（λ），Ｉ２（λ）と、分光分布Ｓｘ１（λ），Ｓｘ２（λ）とから、ステップＳ４６で、係数メモリ８４に保存されている校正係数Ｋ（λ）を用い、下記の式（１３），（１４）によって、照明光Ｉ１，Ｉ２による全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）を算出する。

Ｂｘ１（λ）＝Ｋ（λ）・Ｓｘ１（λ）／Ｉ１（λ） …（１３）
Ｂｘ２（λ）＝Ｋ（λ）・Ｓｘ２（λ）／Ｉ２（λ） …（１４）
続いて、上記ステップＳ４０において読み出した分光分布データＩｓ（μ）とステップＳ４２，Ｓ４４において保存された分光分布Ｉ１（λ），Ｉ２（λ）と、ステップＳ２で選択された二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）、或いはステップＳ３で前記選択された二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）に基づいて推定された実効的な相対二分光蛍光放射率係数Ｆｅ（μ，λ）とから、ステップＳ４７で、式（５），（６），（７）によって、第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２による蛍光分光放射率係数Ｆ１（λ），Ｆ２（λ）ならびに評価用照明光Ｉｓによる蛍光分光放射率係数Ｆｓ（λ）を算出する。

次に、ステップＳ４８で、当該算出した蛍光分光放射率係数Ｆ１（λ），Ｆ２（λ），Ｆｓ（λ）に基づき、式（８）を波長毎に解くことで、重みＷ（λ）を求める。そして、ステップＳ４６で算出された全分光放射率係数Ｂｘ１（λ），Ｂｘ２（λ）と、前記ステップＳ４８において算出した重みＷ（λ）とから、ステップＳ４９で、式（９）によって評価用照明光Ｉｓによる全分光放射率係数に近似するＢｘｃ（λ）を算出する。

このように構成することで、相対分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２によって、蛍光増白試料および蛍光増白基材上の印刷試料などの被測定試料１の評価用照明光Ｉｓによる光学特性（全分光放射率係数Ｂｘｃ（λ））を求めるにあたって、代表的な蛍光増白紙であるコート紙と通常紙との典型的な二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）を二分光データメモリ８３に予め記憶しておき、分光分布の相互に異なる複数の励起光（第３および第４の照明光Ｉ３，Ｉ４）によって前記被測定試料１を照明して、その励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４を測定し、それらの励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４の相対比Ｒｅｘに基づいて、前記予め記憶されている複数の二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）の中から、前記被測定試料１の二分光特性に相対的に近似する二分光蛍光放射率係数を自動選択し、選択された二分光蛍光放射率係数を用いて前記全分光放射率係数Ｂｘｃ（λ）を求めるので、蛍光基準試料や煩雑な校正作業を不要にすることができるとともに、被測定試料１の二分光蛍光放射率係数の選択についてユーザに負担をかけることなく、高い精度で被測定試料１の光学特性（全分光放射率係数Ｂｘｃ（λ））を求めることができる。

また、選択される二分光蛍光放射率係数としては、前記コート紙と通常紙との二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）であり、それを選択する工程は、共にそれらの励起域にあって、分光分布の相互に異なる第３および第４の照明光Ｉ３，Ｉ４で前記被測定試料１および参照面部５を照明する工程（ステップＳ２０，Ｓ２２；Ｓ２３、Ｓ２５）と、各照明光Ｉ３，Ｉ４による前記被測定試料１および参照面部５からの放射光および反射光の分光分布をそれぞれ測定する工程（ステップＳ２１，Ｓ２４）と、前記被測定試料１および参照面部５からの放射光および反射光の分光分布Ｓｘ３（λ），Ｓｘ４（λ）；Ｉ３（λ），Ｉ４（λ）から、各照明光Ｉ３，Ｉ４による励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４を求める工程（ステップＳ２６）と、前記各照明光Ｉ３，Ｉ４による励起効率Ｅｘ３，Ｅｘ４の相対比Ｒｅｘを求める工程（ステップＳ２７）と、求められた前記相対比Ｒｅｘを所定の閾値Ｒｔｈで弁別することで、前記被測定試料１のものに相対的に近似する二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ）またはＦｎｃ（μ，λ）を選択する工程（ステップＳ２８〜ｓ３０）とを行うので、誤選択のリスクを回避して、実用上充分な精度での測定が可能な二分光蛍光放射率係数を与えることができる。

さらにまた、前記被測定試料１が、蛍光増白紙に印刷された印刷試料から成る場合、前記二分光蛍光放射率係数Ｆ（μ，λ）を選択する工程（ステップＳ２）では、印刷されていない蛍光増白紙の前記各照明光Ｉ３，Ｉ４による励起効率を求め、上述と同様に前記蛍光増白紙の二分光蛍光放射率係数に相対的に近似する二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）を選択し、さらに選択された二分光蛍光放射率係数と、印刷されているインクの実効的な透過率とから、前記被測定試料１の実効的な二分光蛍光放射率係数Ｆｅ（μ，λ）を推定する（ステップＳ３）ので、ユーザに負担をかけることなく、蛍光増白紙に印刷された印刷試料の全分光放射率係数Ｂｘｃ（λ）を実用上充分な高精度で測定することができる。

また、複数の励起光照明手段であるＬＥＤ３１，４１は、励起域に相互に異なる中心波長をもつ単色光の光源であるので、適切に中心波長を選択して、二分光蛍光放射率係数Ｆｃ（μ，λ），Ｆｎｃ（μ，λ）を選択し易くすることができる。

さらにまた、複数の励起光照明手段は、２種の前記ＬＥＤ３１，４１であることで、充分な強度と安定性とをもつ単色の励起光照射手段を容易に低コストで実現できる。

また、前記２種のＬＥＤ３１，４１を、紫ＬＥＤ３１と、紫外ＬＥＤ４１とし、前記第１および第２の照明光Ｉ１，Ｉ２を、前記２種のＬＥＤ３１，４１と白色ＬＥＤ２１との出力光の相互に異なる組み合わせで実現することで、充分な強度と安定性とをもつ２つの励起光照射手段と、２つの照明手段とを容易に低コストで実現できる。

上述の説明では、第１の照明光Ｉ１として第１および第２照明部２，３を同時点灯させ、第２の照明光Ｉ２として第１、第２および第３照明部２，３，４を同時点灯させて得ているけれども、第１、第２および第３照明部２，３，４をそれぞれ単独で点灯させて、各照明光（白色ＬＥＤ２１単体による照明光を第５の照明光Ｉ５とする）の分光分布Ｉ５（λ），Ｉ３（λ），Ｉ４（λ）と、各照明光Ｉ５，Ｉ３，Ｉ４による試料面放射光の分光分布Ｓｘ５（λ），Ｓｘ３（λ），Ｓｘ４（λ）とを上記と同様に求め、これらを数値的に合成して、下式のように、第１の照明光Ｉ１および第２の照明光Ｉ２の分光分布Ｉ１（λ），Ｉ２（λ）と、各照明光Ｉ１，Ｉ２による試料面放射光の分光分布Ｓｘ１（λ），Ｓｘ２（λ）とを求めてもよい。

Ｉ１（λ）＝Ｉ５（λ）＋Ｉ３（λ） …（１５）
Ｉ２（λ）＝Ｉ５（λ）＋Ｉ３（λ）＋Ｉ４（λ） …（１６）
Ｓｘ１（λ）＝Ｓｘ５（λ）＋Ｓｘ３（λ） …（１７）
Ｓｘ１（λ）＝Ｓｘ５（λ）＋Ｓｘ３（λ）＋Ｓｘ４（λ） …（１８）
この場合の図３のステップＳ４における詳細なフローチャートを図７に示す。図６と同様に、測定に先立って、ＣＰＵ８０は、ステップＳ４０で評価用照明光Ｉｓを選択する。次に、ステップＳ５１で、測定開口に配設された被測定試料１に対し、上述のように第１照明部２（白色ＬＥＤ２１）のみを点灯させて、第５の照明光Ｉ５によって照明する。そして、ステップＳ５２で、２チャンネル分光部７によって、当該第５の照明光Ｉ５による試料放射光の分光分布Ｓｘ５（λ）を測定するとともに、参照面反射光の分光分布を測定し、係数メモリ８４に保存されている変換係数によって、第５の照明光Ｉ５の分光分布Ｉ５（λ）に変換して分光データメモリ８１に保存する。

続いて、ＣＰＵ８０は、ステップＳ５３で、第１照明部２（白色ＬＥＤ２１）を消灯させた後、求められた分光分布Ｓｘ５（λ），Ｉ５（λ）ならびにステップＳ２１，Ｓ２４で求められた分光分布Ｓｘ３（λ），Ｉ３（λ）およびＳｘ４（λ），Ｉ４（λ）から、ステップＳ５４，Ｓ５５において、上記式（１５）〜（１８）を用いて、分光分布Ｓｘ１（λ），Ｉ１（λ）およびＳｘ２（λ），Ｉ２（λ）を求める。以降は、前記図６のステップＳ４６〜Ｓ４９を同様に行う。

本発明の実施の一形態に係る光学特性測定装置の一例を示す概略構成図である。 白色ＬＥＤ、紫ＬＥＤ、紫外ＬＥＤの分光分布を示すグラフである。 本発明の光学特性測定装置による蛍光試料の全分光放射率係数の測定処理の全体を示すフローチャートである。 代表的な蛍光増白紙の４５０ｎｍ蛍光に対する分光励起効率を示すグラフである。 前記全分光放射率係数の測定にあたって行われる本発明に係る蛍光試料の二分光蛍光放射率係数の選択処理のフローチャートである。 前記全分光放射率係数の測定処理の詳細を示すフローチャートである。 前記全分光放射率係数の他の測定処理の詳細を示すフローチャートである。 二分光蛍光放射率係数の強度マトリクスの一例を示すグラフである。 従来の光学特性測定装置の一例を示す概略構成図である。 従来の光学特性測定装置の他の例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 被測定試料（蛍光試料、試料）
２ 第１照明部
２１ 白色ＬＥＤ
２２ 第１駆動回路
３ 第２照明部
３１ 紫ＬＥＤ
３２ 第２駆動回路
４ 第３照明部
４１ 紫外ＬＥＤ
４２ 第３駆動回路
５ 参照面部
６ 受光部
７ ２チャンネル分光部（放射光分光手段、照明光分光手段）
７１ 第１入射スリット
７２ 第２入射スリット
８ 制御部（演算制御手段）
８０ ＣＰＵ
８１ 分光データメモリ
８２ 評価用照明光データメモリ（記憶手段）
８３ 二分光データメモリ（記憶手段）
８４ 係数メモリ（記憶手段）
１０ 光学特性測定装置

Claims (7)

1. 蛍光試料の光学特性を測定するための方法において、
   複数の二分光特性を予め記憶しておく工程と、
   分光分布の相互に異なる複数の励起光による前記蛍光試料の励起効率を測定する工程と、
   測定された各励起光による励起効率の相対比に基づいて、前記予め記憶されている複数の二分光特性の中から、前記蛍光試料の二分光特性に相対的に近似する二分光特性を選択する工程と、
   相対分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光による前記蛍光試料の全分光放射率係数を測定する工程と、
   前記選択された二分光特性と、前記第１および第２の照明光の分光分布と、予め与えられている評価用照明光の分光分布とから、前記第１および第２の照明光と評価用照明光とによる前記蛍光試料の分光蛍光特性を数値的に算出する工程と、
   前記第１および第２の照明光による分光蛍光特性の重み付き線形結合が前記評価用照明光による分光蛍光特性に一致するように波長毎の重み係数を求める工程と、
   前記測定された第１および第２の照明光による全分光放射率係数を前記重み係数で線形結合して、前記蛍光試料の前記評価用照明光による全分光放射率係数を算出する工程とを含むことを特徴とする蛍光試料の光学特性測定方法。
2. 前記複数の二分光特性を予め記憶しておく工程では、代表的な蛍光試料における二分光蛍光放射率係数が記憶され、
   前記二分光特性の選択工程は、
   共に前記代表的な蛍光試料の励起域にあって、分光分布の相互に異なる複数の励起光で前記蛍光試料を照明する工程と、
   各励起光による前記蛍光試料の放射光および励起光の分光分布をそれぞれ測定する工程と、
   前記蛍光試料の放射光および励起光の分光分布から、各励起光による励起効率を求める工程と、
   前記各励起光による励起効率の相対比を求める工程と、
   求められた前記相対比を所定の閾値で弁別することで、前記蛍光試料のものに相対的に近似する二分光蛍光放射率係数を選択する工程とを備え、
   前記第１および第２の照明光と前記評価用照明光とによる分光蛍光特性を数値的に算出する工程では、蛍光分光放射率係数が算出されることを特徴とする請求項１記載の蛍光試料の光学特性測定方法。
3. 前記蛍光試料が、蛍光増白紙に印刷された印刷試料から成る場合、前記二分光特性を選択する工程では、前記蛍光増白紙の二分光特性に相対的に近似する二分光特性を選択し、さらに選択された二分光特性と、印刷されているインクの実効的な透過率とから、前記印刷試料の実効的な相対二分光特性を推定することを特徴とする請求項１または２記載の蛍光試料の光学特性測定方法。
4. 前記蛍光試料を分光分布の相互に異なる複数の励起光で照明する複数の励起光照明手段と、
   前記蛍光試料を分光分布の相互に異なる第１および第２の照明光で照明する第１および第２の照明手段と、
   前記複数の励起光または第１および第２の照明光で照明された蛍光試料からの放射光の分光分布と、前記複数の励起光または第１および第２の照明光の分光分布とを測定して出力する受光手段と、
   前記請求項１〜３のいずれか１項に記載の工程に従って、前記複数の励起光照明手段、前記第１および第２の照明手段ならびに前記受光手段を制御し、前記受光手段の出力を処理して、前記蛍光試料の評価用照明光による全分光放射率係数を算出する制御処理手段とを含むことを特徴とする蛍光試料の光学特性測定装置。
5. 前記複数の励起光照明手段は、前記励起域に相互に異なる中心波長をもつ単色光の光源であることを特徴とする請求項４記載の蛍光試料の光学特性測定装置。
6. 前記複数の励起光照明手段は、２種のＬＥＤであることを特徴とする請求項５記載の蛍光試料の光学特性測定装置。
7. 前記２種のＬＥＤは、紫ＬＥＤと、紫外ＬＥＤとであり、前記第１および第２の照明光が、前記２種のＬＥＤと白色ＬＥＤとの出力光の相互に異なる組み合わせであることを特徴とする請求項６記載の蛍光試料の光学特性測定装置。

Images