JP2012233764A - マルチアングル測色計 - Google Patents

Abstract

【課題】手間と時間を要することなく、内部機構の信頼性や耐久性を維持しながら、測定面の相対的傾斜による姿勢誤差を低減可能にするマルチアングル測色計を提供する。
【解決手段】マルチアングル測色計では、基準平面の所定の測定点に向かって光照射を行う照明部と、光検出部４０であって、該基準平面を挟んで対称的に配置され、それぞれが該測定点に対向する第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗと、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ受光した第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２の合成光を受けて電気的な信号ＳＧに変換する光電変換素子を備えた光検出ユニット４１とを備える。また、演算部７２では、該信号ＳＧに基づいて、第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２の合成光の検出値を求め、該検出値に基づいて、該測定点に存在する測定面の色情報を得る。
【選択図】図６

Description

本発明は、マルチアングル測色計に関するもので、特に、測定面に対する測色計の姿勢誤差の影響を低減させるための光学配置の改良技術に関する。

自動車の塗装などに用いられるメタリック塗装やパールカラー塗装などは、内部の光輝材の影響で観察者の方向によって色彩が異なるように見えることがあるため、その塗装評価（塗装色の評価）には複数角度で照明もしくは受光をおこなうマルチアングル測色計が用いられる。

すなわち、自動車の塗装などに用いられるメタリック塗装やパールカラー塗装は、塗装塗膜内に光輝材と呼ばれるフレーク状のアルミ片やマイカ片が含まれてなり、いわゆるメタリック効果やパール効果を呈する。これは、反射特性に対する光輝材の寄与が照明および観察方向によって異なることに起因するものである。このようなメタリック塗装やパールカラー塗装の評価（色彩測定）には、被測定物の測定面に対して複数の方向から照明して一方向から受光する（多方向照明一方向受光）、あるいは、被測定物の測定面に対して一方向から照明して複数の方向から受光する（一方向照明多方向受光）、マルチアングルジオメトリー（光学配置）を備えたマルチアングル測色計が用いられる。

ところが、測定対象が自動車のバンパーなど曲率を持つ試料であると、測定時に試料法線と測色計の基準軸とが一致しない姿勢誤差が生じる可能性が高い。中でも正反射光に近い角度方向は反射特性の角度依存性が大きいため、この誤差の影響が無視できない。

そこで、この姿勢誤差を低減する目的で、例えば、特許文献１で開示する方法では、測定光学系を内蔵する光学ベースユニットが、筺体に対してばねなどの弾性体で保持され、試料と筺体との接触角度によらず照明・受光ジオメトリを一定に保つことで測定誤差を低減する技術が提案されている。

また、他の公知技術としては、試料接触面に複数の接触ピンを配置し、すべて均等に押圧されれば測定トリガーがかかる構成にすることで、測色計の姿勢誤差を抑えるという技術もある。

特開２００２−５８３０号公報

ところで、マルチアングル測色計の代表的な用途として、自動車の外装評価が挙げられるが、製造ライン等で用いられる場合、特にバンパーなどの車体側面を測定する場合には、測色計を傾けて使用することは容易に想像される。

しかしながら、上記特許文献１の技術では、機構上に工夫を施すことによって姿勢誤差の低減を目指したものであるが、内部機構を弾性体で保持するという、構造上、複雑なメカ構成が必要となり、装置が大型になる。また、内部機構が移動する構造であるため、自動車の製造ラインにおいて測定対象が動いている場合などの厳しい条件で使用された場合の信頼性や耐久性に乏しいということが懸念される。

また、上記公知技術では、測定者が手動で姿勢調整をおこなう必要があり、測定開始までに手間と時間を要するという欠点がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、測定面に対して測色計を傾けて使用する場合においても、内部機構の信頼性や耐久性を維持し、手間と時間を要することなく姿勢誤差を低減させることが可能なマルチアングル測色計を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、(a)所定の基準線を含む仮想的な基準平面上に配置され、前記基準線上に規定された所定の測定点に向かって光照射を行う照明手段と、(b)光検出手段であって、前記基準平面を挟んで対称的に配置され、それぞれが前記測定点に対向する第１と第２の受光窓と、前記第１と第２の受光窓でそれぞれ受光した第１と第２の光を受けて電気的な信号に変換する光電変換素子を備えた光検出ユニットと、を備える光検出手段と、(c)前記信号に基づいて、前記第１と第２の光の検出値を求め、前記検出値に基づいて、前記測定点に存在する測定面の色情報を得る演算手段と、を備えることを特徴とするマルチアングル測色計である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のマルチアングル測色計であって、前記光検出手段は、前記第１と第２の光を、単一の光路中に合成して前記光電変換素子に与える合成導光手段、を備えることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１に記載のマルチアングル測色計であって、前記第１と第２の受光窓の組が複数設けられ、各組の前記第１と第２の光を、組ごとに時分割して前記光電変換素子に与える切替導光手段、をさらに備えることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項３に記載のマルチアングル測色計であって、前記切替導光手段は、前記第１と第２の受光窓の各組ごとに、前記第１と第２の光の光路の開閉を行う開閉手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１ないし請求項４の発明によれば、基準平面を挟んで対称的に配置された第１と第２の光学窓から得られる反射光の情報に基づいて測色を行うため、基準面が測定面の法線から傾いても適切な測色を行うことができる。

また、内部機構を弾性体で保持する必要もないため、機構部品内部機構の信頼性や耐久性を維持し、手間と時間を要することなく、適切な測色を行うことができる。

特に、請求項２の発明では、第１と第２の光を単一の光路中に合成して光電変換素子に与えるため、第１と第２の光の検出のために、個別の光電変換素子（あるいは光電変換素子の複数の光電変換面）を準備する必要がない。かつ、複数の光電変換素子を用いる場合に生じる光電変換素子間の個体差を考慮せずにすむ。

特に、請求項３および請求項４の発明では、多角度受光のように第１と第２の受光窓の組が複数設けられる場合に、各組の第１と第２の光を、組ごとに時分割して光電変換素子に与えることにより、組ごとに個別の光電変換素子（あるいは光電変換素子の複数の光電変換面）を準備する必要がない。かつ、複数の光電変換素子を用いる場合に生じる光電変換素子間の個体差を考慮せずにすむ。

本発明の各実施形態に係るマルチアングル測色計について、（ａ）外観を示す斜視図および（ｂ）測定器本体の中心軸と被測定物の測定面との角度関係を説明する模式図である。 第１実施形態の各変形例に係るマルチアングル測色計の機能的構成例を示す図である。 光学系の配置による主ジオメトリ面と副ジオメトリ面とを説明する図である。 反射光強度を示すグラフについて、（ａ）傾斜環境にない場合と（ｂ）傾斜環境にある場合とを説明する図である。 第１実施形態に係るマルチアングル測色計の光検出部の構成を示す図である。 第１実施形態に係る光検出部の機能的構成を示す図である。 傾斜環境にない場合の副ジオメトリ面における光検出部の構成と反射光強度のグラフとの関係を示す図である。 傾斜環境にある場合の副ジオメトリ面における光検出部の構成と反射光強度のグラフとの関係を示す図である。 第１実施形態の第１変形例に係るマルチアングル測色計の光検出部の構成を示す図である。 第１実施形態の第２変形例に係るマルチアングル測色計の光検出部の構成を示す図である。 第１実施形態に係るマルチアングル測色計の動作フローを示すフローチャートである。 第２実施形態に係るマルチアングル測色計について、（ａ）機能的な構成例を示す図および（ｂ）副ジオメトリ面における光検出部の一構成例を示す図である。 第２実施形態に係るマルチアングル測色計の動作フローを示すフローチャートである。

＜１．各実施形態の概要＞
＜１−１．外観と使用態様＞
図１は、本発明の各実施形態に係るマルチアングル測色計に共通する外観を示す斜視図および測定器本体と被測定物の測定面との位置関係を説明する模式図である。

図１（ａ）はマルチアングル測色計の外観を示す斜視図である。図１（ａ）に示すように、このマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）は、後述する各構成要素（図２参照）が収容された箱形状の測定器本体２からなる。この測定器本体２は、底壁に穿設された測定用開口３と、表面適所に配設され、測定結果を示すディスプレイや操作スイッチなどを備えた操作表示パネル４とを備え、持ち運び可能なポータブル測色計を構成している。

そして、図１（ｂ）は同マルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）の測定器本体の中心軸と測定試料の測定面との角度を説明する模式図である。図１（ｂ）に示すように、マルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）の測定用開口３を被測定物５に向けて測定を行い、測定用開口３に対向する被測定物５の領域が測定域５ａとなる。測定の際には、測定器本体２の中心軸２ｎ（測定用開口３の法線）と測定域５ａの法線５ｎとが一致するように、測定器本体２を被測定物５の表面に対向するように配置する。

被測定物５が自動車のバンパーのような曲面である場合には、測定器本体２の中心軸２ｎを測定面の法線５ｎと正確に一致させることが困難であるため、一般には、中心軸２ｎは測定面の法線５ｎとは一致しないことが多く、測定面の法線に対して傾斜した状態となる。以下このような測定環境を「傾斜環境」と呼ぶことにする。

＜１−２．マルチアングル測色計の基本的な機能構成＞
本発明の各実施形態に係るマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）の機能構成について説明する。図２は、多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ）の基本的な機能構成例を示す図であり、図１２（ａ）は、一方向照明多方向受光タイプのマルチアングル測色計１００ｃの基本的な機能構成例を示す図である。

図２で示されるように、多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ）の基本的な構成は、所定の基準線（測定器本体２の中心軸２ｎ）を含む仮想的な基準平面上に配置され、中心軸２ｎ上に規定された所定の測定点Ｐに向かって異なる角度で光照射を行う複数の照明部１Ａ〜５Ａと、測定点Ｐに配置された測定面からの反射光を受けて電気的な信号に変換する光検出部４０（４０ａ，４０ｂ）とを備える。

一方、図１２（ａ）で示されるように、一方向照明多方向受光タイプのマルチアングル測色計１００ｃの基本的な構成は、測定器本体２の中心軸２ｎを含む仮想的な基準平面上に配置され、中心軸２ｎ上に規定された所定の測定点Ｐに向かって所定の角度で光照射を行う照明部６Ａと、測定点Ｐに配置された測定面からの反射光を異なる角度で受光し電気的な信号に変換する光検出部４０ｃとを備える。

さらに、両タイプともに共通して、制御部７０において、該信号に基づいて、光の検出値を求め、該検出値に基づいて、測定点Ｐに存在する測定面の色情報を得る演算部７２を備えるほか、操作表示パネル４と、測定スイッチ６５と、表示部６６と、メモリ部６０と、測定制御部７１とが設けられている（図２および図１２（ａ）参照）。

上記の基準平面は、中心軸２ｎが測定面に対して垂直であるような場合には、中心軸２ｎを含み、かつ測定面に対して垂直な平面であって「主ジオメトリ面」と呼ぶことができる。また、中心軸２ｎを含み、この基準平面（主ジオメトリ面）に直交する仮想平面は「副ジオメトリ面」と呼ぶことができる。

以下、図２および図１２（ａ）を参照しながら、マルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）が有する構成および機能を説明する。

照明部１Ａ〜６Ａのそれぞれは、例えば、キセノンフラッシュランプからなる光源と、光源からの光線を規制する規制板と、コリメートレンズとから構成される（不図示）。この光源を発光させる発光回路１１〜１６は、照明部１Ａ〜６Ａの近傍にそれぞれ設けられている。

発光回路１１〜１６は、例えば、数百Ｖの直流高電圧を光源の電極に印加するためのメインコンデンサ、このメインコンデンサを充電するための充電回路、光源に密着して巻かれた金属ワイヤからなるトリガ電極に数万Ｖの交流高電圧を印加するためのトリガ発生回路、例えばＩＧＢＴからなる例えばＩＧＢＴからなる半導体スイッチ素子、およびこの半導体スイッチ素子に駆動電圧を印加するための駆動回路を有してなる。

そして、半導体スイッチ素子をオンにしておき、メインコンデンサにより光源の両端電極に直流高電圧を印加した状態で、トリガ発生回路のトリガコンデンサによりトリガトランスを介してトリガ電極に交流高電圧を瞬間的に印加すると、光源がトリガされ、メインコンデンサから直流電流が流れて発光することとなる。

規制板は、規制板の開口がコリメートレンズの焦点に一致するように配置されており、規制板の開口を通過した光源からの光線は、コリメートレンズによってコリメートされて平行光線となって、被測定物５の測定点Ｐを照明する。

光検出部４０（４０ａ〜４０ｃ）は、被測定物５の測定点Ｐからの反射光を受けて、電気的な信号に変換する機能を備えており、機能構成についての詳細は後述する。

操作表示パネル４は、測定開始を指示するための測定スイッチ６５や、測定結果を表示するための例えば液晶表示パネルからなる表示部６６などを備えている。

メモリ部６０は、ＲＡＭやＥＥＰＲＯＭなどからなり、測定結果などを一時的に保管するとともに、制御部７０を動作させるための制御プログラムを記憶している。

制御部７０は、ＣＰＵやＡ／Ｄ変換器などの電子回路を備え、機能ブロックとして、測定制御部７１と、演算部７２とを備え、メモリ部６０に格納されている制御プログラムに従って、マルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ）の各部の動作を制御する。

測定制御部７１では、測定スイッチ６５が操作されると、照明部１Ａ〜５Ａのそれぞれの光源を時間順次に発光させて測色を行わせる。また、測定制御部７１は、演算部７２による算出結果を測定結果として表示部６６に表示する。

演算部７２では、光検出部４０にて変換された電気的な信号に基づいて、光の検出値（分光反射特性）をそれぞれ求め、該検出値に基づいて、測定点Ｐに存在する測定面の色情報（例えば、三刺激値）を得る。

＜１−３．傾斜環境における反射光特性の一般的性質と前提事情＞
本発明の各実施形態に係るマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）の詳細を説明する準備として、各実施形態の前提となる反射光特性の一般的性質と、それに伴って生じる事情、すなわち従来技術で生じていた事情を説明しておく。

図３は、多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計において、複数の照明部１Ａ〜５Ａから照射された光Ｌ１〜Ｌ５が測定面５Ｓの測定点Ｐにて反射され、受光器４１にて受光されることを説明する図である。図３（ａ）は、図２で示された主ジオメトリ面から見た図であり、図３（ｂ）は、副ジオメトリ面から見た図である。

以下では、図３（ｂ）で示されるような副ジオメトリ面で生じる事情を説明する。

図４は、測定器本体の中心軸２ｎと測定面５Ｓの法線５ｎとのずれによって生じる事情を説明した図である。なお、以下では、紙面右方向への角度をプラスとし、紙面左方向への角度をマイナスとして定義する。

図４（ａ）では、傾斜環境にない（測定器本体２の中心軸２ｎと測定面５Ｓの法線５ｎとが一致する）場合における反射光強度を示すグラフである。また、図４（ｂ）では、傾斜環境にある（法線５ｎが中心軸２ｎから角度−θ傾いた）場合の反射光強度を示すグラフである。なお、このグラフの縦軸は反射光強度とし、横軸は中心軸２ｎからの角度のずれ（以下、「角度Ａ」と称する。）とする。

図４（ａ）および（ｂ）で示されるように、中心軸２ｎ上にある照明部１Ａ〜５Ａから照明光Ｌ１〜Ｌ５が照射され、照明光Ｌ１〜Ｌ５は測定面５Ｓの測定点Ｐにて反射され、受光器４１によって受光される。照明部１Ａ〜５Ａからの照明光Ｌ１〜Ｌ５に対しての正反射光は、法線５ｎに対して、それぞれ照明光Ｌ１〜Ｌ５に対称となる方向に射出される。すなわち、正反射光は、図４（ａ）では、中心軸２ｎと法線５ｎとが一致しているため、照明光Ｌ１〜Ｌ５に対する正反射光は照明部１Ａ〜５Ａの位置する方向に射出されるのに対して、図４（ｂ）では、法線５ｎが中心軸２ｎから角度−θ方向に傾いているため、照明光Ｌ１〜Ｌ５に対する正反射光は照明部１Ａ〜５Ａの位置する方向から角度−２θ傾いた方向に射出される。

また、正反射光以外にも様々な方向に反射光が射出されるが、反射光強度と角度Ａとの関係を見ると、図４（ａ）および（ｂ）のグラフで示されるように当該正反射光の角度を中心として対称的な位置関係にある両側の角度で対称的に減衰する特性をもつ。このため、図４（ａ）では、近似関数Ｆとして、正反射に比較的近い０°付近については、反射光強度と角度Ａとの関係は単純なガウス関数Ｇ（Ａ）で近似することができるのに対して、図４（ｂ）のガウス関数は、角度−２θ一律にシフトしたＧ（Ａ＋２θ）の分布で近似できる。なお、正反射光強度ＧＰは、図４（ａ）および図４（ｂ）ともに、ほぼＧ（０）となる。

一方、受光器４１が、図４（ａ）では正反射光方向と一致する方向に位置するのに対して、図４（ｂ）では正反射光方向からの角度＋２θ傾いた方向に位置する。

このため、図４（ａ）では受光器４１にて検出される反射光量Ｓは、

である。ここで、±ｄは、受光器４１の中心からの幅を中心軸２ｎからの角度で示している。一方、図４（ｂ）では、

となる。したがって、測定面５Ｓの法線５ｎが測定器本体２の中心軸２ｎに対して角度−θ方向に傾いた場合（図４（ｂ）参照）には、中心軸２ｎと法線５ｎとが一致している場合（図４（ａ）参照）と比較して、受光器４１の受光した光量が（Ｓ−Ｓ’）だけ少なくなるという性質をもつ。

このように、測定器本体２の中心軸２ｎと測定面５Ｓの法線５ｎとが一致しない姿勢で測定した場合、測定点Ｐに存在する測定面の色情報を正しく得ることができないという課題が生じている。

このような背景の下、本発明の各実施形態では、光検出部４０（４０ａ，４０ｂ，４０ｃ）が従来技術と比較して改良されたことにより、上記のような姿勢誤差を低減し、測定点Ｐに存在する測定面の測色を正確に行う。

以上の準備の下で、各実施形態の具体的機能構成と動作とを以下に説明する。

＜２．第１実施形態＞
第１実施形態に係る多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ，１００ｃ）の基本的な機能構成は既に説明を行ったため、ここでは、光検出部４０の機能構成を説明するとともに、本実施形態などによる姿勢誤差の補正原理についても併せて説明する。

＜２−１．光検出部の機能構成＞
ここでは、マルチアングル測色計１００の光検出部４０の機能的構成を説明する（図２参照）。

図５は、本実施形態に係るマルチアングル測色計１００の副ジオメトリ面における光検出部４０の一構成例を示す図であり、図６は、光検出部４０の機能的構成を示す図である。

図５で示されるように、光検出部４０では、主ジオメトリ面を挟んで対称的に第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗが測定点Ｐに対向するように配置されている。この図では、測定器本体２の中心軸２ｎを通って図の紙面に垂直な面が主ジオメトリ面であり、紙面が副ジオメトリ面に相当する。また、光検出部４０では、測定点Ｐに配置された測定面５Ｓからの反射光を第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ受光し、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ受光された第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２を電気的な信号（光電変換信号）ＳＧに変換する光電変換素子４１Ｔを備えた光検出ユニット４１を備える（図５，６参照）。

また、光電変換素子４１Ｔを有する光検出ユニット４１としては、例えば、ポリクロメータなどを用いることができる（図５参照）。

すなわち、ポリクロメータ４１は、入射光線を波長ごとに分離して光強度に応じた分光データを出力する光検出ユニットであり、凹面回折格子５１とラインセンサ（光電変換素子）４１Ｔとを備え、入射スリット５０から入射した第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２は、凹面回折格子５１で分光され、ラインセンサ４１Ｔで受光し、電気的な信号ＳＧに変換する。

図７および図８は、副ジオメトリ面における光検出部４０の構成と反射光強度を示すグラフであり、図７は、図４（ａ）に対応する傾斜環境にない場合であり、図８は、図４（ｂ）に対応する傾斜環境にある場合を示す。

図７で示されるように、中心軸２ｎに対して角度±δに配置された第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介して、ガウス関数Ｇ（Ａ）の斜線の領域ＳＡ，ＳＢに相当する反射光量を得る。具体的に、第１の受光窓４２Ｗを介して検出される第１の光Ｖ１の反射光量ＳＡは、

であり、第２の受光窓４３Ｗを介して検出される第２の光Ｖ２の反射光量ＳＢは、

である。なお、第１の受光窓４２Ｗ（または第２の受光窓４３Ｗ）の中心からの受光範囲の幅は、中心軸２ｎから角度±ｄの幅としている。

上記数式３および数式４より、傾斜環境にない場合は、ＳＡ＝ＳＢの関係が成り立つ。一方、図８では、測定面５Ｓの法線５ｎが測定器本体２の中心軸２ｎに対して角度−θ方向に傾いた場合には、ガウス関数は、角度−２θ一律にシフトしたＧ（Ａ＋２θ）の分布となるため、補助受光器４２にて検出される第１の補助成分光Ｖ１の反射光量ＳＡ’は、

となり、図７および図８で示されるように、ＳＡ＞ＳＡ’の関係があるため、姿勢誤差が生じたときには、姿勢誤差がない場合よりも第１の受光窓４２Ｗを介して少なく受光されることがわかる。これに対して、第２の受光窓４３Ｗを介して検出される第２の光Ｖ２の反射光量ＳＢ’は、

となり、図７および図８で示されるように、ＳＢ＜ＳＢ’の関係があるため、姿勢誤差が生じたときには、姿勢誤差がない場合よりも第２の受光窓４３Ｗを介して多く受光されることがわかる。

このように、傾斜環境にある場合、すなわち、姿勢誤差が生じることで、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ検出される光量は異なることがわかる。しかしながら、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介して検出される全受光量で見ると、それぞれの場合でほぼ等しく、「ＳＡ＋ＳＢ＝ＳＡ’＋ＳＢ’」の関係が近似的に成立する。

第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ検出される光量の合成に関しては、２つの光電変換素子の出力の演算上で合成する構成も採用することができるが、本実施形態では、装置の簡素化のため、受光窓のみ２つ配置し、光を合成して１つの光電変換素子に導く構成を採用することにする。その実施形態では、複数の光電変換素子を用いる場合に生じる光電変換素子間の個体差を考慮せずにすむ。

そこで、本実施形態による姿勢誤差の補正では、主ジオメトリ面に対し互いに対称となる角度に第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを配置し、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを通ったそれぞれの光を、集光レンズＬＳを光ファイバ４４に導入して合成して光検出ユニット４１に導光する。そして、光検出ユニット４１において合成光の光量を検出することにより、それらの光量の和に応じた値、すなわちそれらの光量の和そのものや、それらの光量の平均値などに基づいて測色を行うことで、副ジオメトリ方向の姿勢誤差の影響を低減する（図５と図６参照）。

以後の他の実施形態においても、対称配置した第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗで受光した光の光量の和に応じた値に基づいて測色を行うという基本原理は共通である。以下、このような合成を「対称合成」と呼ぶことにする。

この第１実施形態での集光レンズＬＳと光ファイバ４４とは、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを通った第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２を、単一の光路中に合成して光電変換素子に与える合成導光手段として機能する。

＜２−２．光検出部のその他の機能構成例（１）＞
図９は、図５におけるマルチアングル測色計１００の光検出部４０の第１の変形例として、マルチアングル測色計１００ａの光検出部４０ａの機能構成を示す図である。図５におけるマルチアングル測色計１００の光検出部４０と異なる点は、光検出部４０ａにおいては、入射側（下端側）２股、出射側（上端側）１股のバンドルファイバとしての光ファイバ４４ａを介して光検出ユニット４１へ導光するところである。

光ファイバ４４ａの２つの分岐では、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介してそれぞれ第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２が入射され、第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２の光量が合成されて、入射スリット５０に出射される。

この第１変形例では、光ファイバ４４ａが、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを通った第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２を、単一の光路中に合成して光電変換素子に与える合成導光手段として機能する。

＜２−３．光検出部のその他の機能構成例（２）＞
図１０は、図５におけるマルチアングル測色計１００の光検出部４０の第２の変形例として、マルチアングル測色計１００ｂの光検出部４０ｂの機能構成を示す図である。図５におけるマルチアングル測色計１００の光検出部４０と異なる点は、光検出部４０ｂにおいて、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗでそれぞれ検出される光量は、拡散板ＢＤを用いてミキシングして光検出ユニット４１へ導光するところである。

すなわち、拡散板ＢＤを用いてミキシングすることで、第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２の光量が合成されて、入射スリット５０に出射される。

ここで、拡散板ＢＤは、光検出ユニット４１の外部側に面して入射スリット５０の位置に設けられている。なお、入射スリット５０のサイズに対応し、拡散板ＢＤは回折格子５１の分散方向に垂直な方向に長辺をもつ長方形の形状が望ましい。

この第２変形例では、拡散板ＢＤが、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを通った第１と第２の光Ｖ１，Ｖ２を、単一の光路中に合成して光電変換素子に与える合成導光手段として機能する。

＜２−４．マルチアングル測色計の制御例＞
続いて、マルチアングル測色計の制御例を、上記３つのマルチアングル測色計１００，１００ａ，１００ｂの測定動作について説明する。これらの動作は、制御部７０が、メモリ部６０内に記憶されているプログラムに従って自動的に実行する。

図１１は、マルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ）において実現される動作のフローを例示するフローチャートである。既に各部の個別機能の説明は行ったため、ここでは全体の流れのみ説明する。まず、例えば、ユーザーによる測定スイッチ６５に対する操作に応じて、本動作フローが開始されるが、測定開始状態では、全照明を消灯した上で、ステップＳ１に移行する。

ステップＳ１では、測定制御部７１により、照明部１Ａを点灯し、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介して光検出値Ｄ１を取得し、メモリ部６０にて記憶する。

ステップＳ２では、測定制御部７１により、照明部１Ａを消灯し、照明部２Ａを点灯し、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介して光検出値Ｄ２を取得し、メモリ部６０にて記憶する。

ステップＳ３〜ステップＳ５においても、ステップＳ２と同様に、時間順次に照明部３Ａ〜５Ａの点灯消灯を繰り返し、第１と第２の受光窓４２Ｗ，４３Ｗを介して対称合成された光検出値Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５をそれぞれ取得し、メモリ部６０にて時間順次に記憶する。

ステップＳ６では、演算部７２により、メモリ部６０にて記憶された光検出値Ｄ１〜Ｄ５を各角度の測定値として出力することで、測定点Ｐに存在する測定面の色情報を得る。

ステップＳ７では、測定制御部７１が、演算部７２によって算出された測定点Ｐに存在する測定面の色情報を測定結果として表示部６６に表示することで、本動作フローが終了される。

以上のように、多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計１００（１００ａ，１００ｂ）では、主ジオメトリ面を挟んで対称的に配置された第１と第２の光学窓４２Ｗ，４３Ｗから得られる反射光の合成光の光量の情報に基づいて測色を行うため、傾斜環境にある場合においても適切な測色を行うことができる。

＜３．第２実施形態＞
多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計の場合は、上記のいずれかの構成を１つだけ設ければ良いが、一方向照明多方向受光タイプの場合は、上記の構成を受光角度の数だけ設ける必要がある。そこで、例えば、図５に対応する構成として図１２で示すような構成がとられる。

＜３−１．マルチアングル測色計の機能構成＞
図１２で示されるように、本発明の第２実施形態における一方向照明多方向受光タイプのマルチアングル測色計１００ｃの基本的な機能構成は既に説明を行ったため、ここでは、第１実施形態と異なる点として、光検出部４０ｃの機能構成について説明する。なお、残余の構成は第１実施形態の装置と同様であるため、ここでは異なる点のみ説明する（図１２参照）。

図１２（ａ）で示されるように、主ジオメトリ面から見た光検出部４０ｃの機能構成は、入射側は受光角度の個数だけ分岐し、出射側は１個に結束されたバンドルファイバ４４ｃを配置し、機構的もしくは光学的なシャッタＴ１〜Ｔ６をそれぞれ入射口Ｂ１〜Ｂ６の前面側に設け、シャッタＴ１〜Ｔ６の開閉を制御することで、各受光角度での受光を時間順次に切り替えて測定を行う。

図１２（ｂ）で示されるように、各受光角度では、主ジオメトリ面を基準として対称になるように２つの受光窓が設けられている。具体的には、入射口Ｂ１に対しては、シャッタＴ１の開口により、第１と第２の受光窓４２Ｗ１，４３Ｗ１を介して反射光が入射され、入射口Ｂ２〜Ｂ６に対しても同様に、シャッタＴ２〜Ｔ６の開口により、第１と第２の受光窓４２Ｗ２〜４２Ｗ６，４３Ｗ２〜４３Ｗ６を介して反射光がそれぞれ入射される構成である。

このように、ファイバ４４ｃの入射口に開閉可能なシャッタＴ２〜Ｔ６を設けることで、一のシャッタを開口している間、他のシャッタは閉口とし、測定値に寄与しないようにすることが可能となり、時分割受光が実現されため、光検出ユニット４１のラインセンサ４１Ｔを単一にする構成が維持できる。

ここで、シャッタＴ１〜Ｔ６と、それらを個別に駆動する駆動手段（たとえば小型モータ）は、第１と第２の受光窓４２Ｗ１〜４２Ｗ６，４３Ｗ１〜４３Ｗ６からのそれぞれの光を、第１と第２の受光窓の組（４２Ｗ１，４３Ｗ１），（４２Ｗ２，４３Ｗ２），（４２Ｗ３，４３Ｗ３），…ごとに時分割して光電変換素子に与える切替導光手段として機能している。

＜３−２．マルチアングル測色計の制御例＞
続いて、マルチアングル測色計１００ｃの測定動作について説明する。これらの動作は、制御部７０が、メモリ部６０内に記憶されているプログラムに従って自動的に実行する。

図１３は、マルチアングル測色計１００ｃにおいて実現される動作のフローを例示するフローチャートである。既に各部の個別機能の説明は行ったため、ここでは全体の流れのみ説明する。まず、例えば、ユーザーによる測定スイッチ６５に対する操作に応じて、本動作フローが開始されて、図１２のステップＳＴ１に進む。

ステップＳＴ１では、測定制御部７１により、シャッタＴ１を開き、シャッタＴ２〜Ｔ６を閉じる。

ステップＳＴ２では、測定制御部７１により、照明部６Ａが点灯し、第１と第２の受光窓４２Ｗ１，４３Ｗ１を介して光検出値Ｅ１を取得し、メモリ部６０にて記憶する。

ステップＳＴ３では、測定制御部７１により、シャッタＴ１を閉じ、シャッタＴ２を開く。

ステップＳＴ４では、測定制御部７１により、第１と第２の受光窓４２Ｗ２，４３Ｗ２を介して光検出値Ｅ２を取得し、メモリ部６０にて記憶する。

ステップＳＴ５〜ステップＳＴ１２においても、ステップＳＴ３とステップＳＴ４と同様のステップを踏むことで、時間順次にシャッタＴ２〜Ｔ６の開閉を行い、第１と第２の受光窓４２Ｗ３〜４２Ｗ６，４３Ｗ３〜４３Ｗ６を介して光検出値Ｅ３，Ｅ４，Ｅ５，Ｅ６をそれぞれ取得し、メモリ部６０にて時間順次に記憶する。

ステップＳＴ１３では、演算部７２により、メモリ部６０にて記憶された光検出値Ｅ１〜Ｅ６を各角度の測定値として出力することで、測定点Ｐに存在する測定面の色情報を算出する。

ステップＳＴ１４では、測定制御部７１が、演算部７２によって算出された測定点Ｐに存在する測定面の色情報を測定結果として表示部６６に表示することで、本動作フローが終了される。

以上のように、一方向照明多方向受光タイプのマルチアングル測色計１００ｃでは、主ジオメトリ面を挟んで対称的に配置された第１と第２の光学窓４２Ｗ，４３Ｗから得られる反射光の情報に基づいて対称合成による測色を行うため、傾斜環境にある場合においても適切な測色を行うことができる。

＜４．変形例＞
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

各実施形態では、光検出ユニットとしてポリクロメータを採用したが、他の分光測定器でも良く、また刺激値直読型の測色機でも同様の構成が可能である。

第２実施形態における一方向照明多方向受光タイプのマルチアングル測色計の光検出部４１ｃは図５に対応する図１２のような構成がとられたが、これに限られず、各受光角度で、主ジオメトリ面を基準として対称になるように２つの受光窓を設ける構成であればよい。例えば、第１実施形態の変形例で挙げた図９および図１０のような構成にシャッタを設けて、各受光窓を通った光を合成することで、副ジオメトリ方向の姿勢誤差を低減することができる。

１００，１００ａ〜１００ｃ マルチアングル測色計
２ 測定器本体
２ｎ 中心軸
３ 測定用開口
５ 被測定物
５Ｓ 測定面
５ｎ 法線
１Ａ〜６Ａ 照明部
４０ 光検出部
４２Ｗ，４２Ｗ１〜４２Ｗ６ 第１の受光窓
４３Ｗ，４３Ｗ１〜４３Ｗ６ 第２の受光窓
６０ メモリ部
６６ 表示部
７０ 制御部
７１ 測定制御部
７２，７２ｃ 演算部
ＳＧ 光電変換信号
Ｖ１ 第１の光
Ｖ２ 第２の光
Ｂ１〜Ｂ６ 入射口
Ｔ１〜Ｔ６ シャッタ

Claims (4)

1. (a) 所定の基準線を含む仮想的な基準平面上に配置され、前記基準線上に規定された所定の測定点に向かって光照射を行う照明手段と、
   (b) 光検出手段であって、
   前記基準平面を挟んで対称的に配置され、それぞれが前記測定点に対向する第１と第２の受光窓と、
   前記第１と第２の受光窓でそれぞれ受光した第１と第２の光を受けて電気的な信号に変換する光電変換素子を備えた光検出ユニットと、
   を備える光検出手段と、
   (c) 前記信号に基づいて、前記第１と第２の光の検出値を求め、前記検出値に基づいて、前記測定点に存在する測定面の色情報を得る演算手段と、
   を備えることを特徴とするマルチアングル測色計。
2. 請求項１に記載のマルチアングル測色計であって、
   前記光検出手段は、
   前記第１と第２の光を、単一の光路中に合成して前記光電変換素子に与える合成導光手段、
   を備えることを特徴とするマルチアングル測色計。
3. 請求項１に記載のマルチアングル測色計であって、
   前記第１と第２の受光窓の組が複数設けられ、
   各組の前記第１と第２の光を、組ごとに時分割して前記光電変換素子に与える切替導光手段、
   をさらに備えることを特徴とするマルチアングル測色計。
4. 請求項３に記載のマルチアングル測色計であって、
   前記切替導光手段は、
   前記第１と第２の受光窓の各組ごとに、前記第１と第２の光の光路の開閉を行う開閉手段、
   を備えることを特徴とするマルチアングル測色計。

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