JP2015215296A - Surface characteristic measuring device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面特性測定装置に関する。 The present invention relates to a surface property measuring apparatus.
測色計及び光沢計を兼ねる測色光沢計において、光沢測定用の照明機構が照明光で被照明面を照明し、光沢測定用の受光機構が反射光を受光し、測色用の照明機構が環状照明光で被照明面を照明し、測色用の受光機構が反射光を受光する場合がある。特許文献1は、その一例である。測色用の照明機構が環状照明光で被照明面を照明するのは、被照明面の反射特性が異方性を有する場合でも被照明面の向きによって反射光が大きく変動しないようにし、測色の安定性を向上するためである。 In a colorimetry gloss meter that also functions as a colorimeter and gloss meter, the illumination mechanism for gloss measurement illuminates the illuminated surface with illumination light, and the light reception mechanism for gloss measurement receives reflected light, and the illumination mechanism for color measurement May illuminate the surface to be illuminated with annular illumination light, and a light-measuring mechanism for colorimetry may receive reflected light. Patent document 1 is an example. The illumination mechanism for colorimetry illuminates the surface to be illuminated with annular illumination light so that the reflected light does not fluctuate greatly depending on the orientation of the surface to be illuminated even when the reflection characteristics of the surface to be illuminated are anisotropic. This is for improving the color stability.
測色光沢計においては、小型化も求められる。 In colorimetric gloss meters, miniaturization is also required.
しかし、測色光沢計が小型化された場合は、光沢測定用の照明機構、光沢測定用の測定機構、測色用の受光機構が測色用の照明機構に干渉し、環状照明光に光線束の欠落が生じる。環状照明光に光線束の欠落が生じた場合は、環状照明光が不均一になり、測色の安定性が低下する。この問題は、測色計以外の反射特性測定装置及び光沢計を兼ねる表面特性測定装置においても生じる。 However, when the colorimetric gloss meter is miniaturized, the illumination mechanism for gloss measurement, the measurement mechanism for gloss measurement, and the light measurement mechanism for color measurement interfere with the illumination mechanism for color measurement, and light is incident on the annular illumination light. Missing bundle occurs. When the light flux is lost in the annular illumination light, the annular illumination light becomes non-uniform and the colorimetric stability is lowered. This problem also occurs in a reflection characteristic measurement device other than a colorimeter and a surface characteristic measurement device that also serves as a gloss meter.
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の課題は、光沢測定及び反射特性測定の両方を行うことができる小型の表面特性測定装置において環状照明光の均一性を向上することである。 The present invention is made to solve this problem. An object of the present invention is to improve the uniformity of annular illumination light in a small surface characteristic measuring apparatus capable of performing both gloss measurement and reflection characteristic measurement.
表面特性測定装置は、第1の照明機構、第1の受光機構、第2の照明機構及び第2の照明機構を備える。 The surface property measuring apparatus includes a first illumination mechanism, a first light receiving mechanism, a second illumination mechanism, and a second illumination mechanism.
第1の照明機構は、照明光を第1の光軸に沿って進ませ、照明光で被照明面を照明する。 The first illumination mechanism advances the illumination light along the first optical axis, and illuminates the surface to be illuminated with the illumination light.
第1の受光機構は、第1の反射光を受光し、第1の反射光に対する測定の結果を出力する。第1の反射光は、被照明面が前記照明光を正反射することにより生成される。 The first light receiving mechanism receives the first reflected light and outputs a measurement result for the first reflected light. The first reflected light is generated when the surface to be illuminated regularly reflects the illumination light.
第2の照明機構は、環状照明光で被照明面を照明する。環状照明光は、照明角45°の方向から被照明面に入射する。 The second illumination mechanism illuminates the illuminated surface with annular illumination light. The annular illumination light enters the surface to be illuminated from a direction with an illumination angle of 45 °.
第2の受光機構は、第2の反射光を受光し、第2の反射光を第2の光軸の第1の区間に沿って進ませた後に第2の光軸の第2の区間に沿って進ませ、第2の反射光に対する測定の結果を出力する。第2の反射光は、被照明面が環状照明光を反射することにより生成され、被照明面から受光角0°の方向へ出射する。第2の光軸の第1の区間は、受光角0°の方向に伸びる。第2の光軸の第2の区間は、第2の光軸の第1の区間と異なる方向に伸びる。 The second light receiving mechanism receives the second reflected light, advances the second reflected light along the first section of the second optical axis, and then enters the second section of the second optical axis. The measurement result for the second reflected light is output. The second reflected light is generated when the illuminated surface reflects the annular illumination light, and is emitted from the illuminated surface in the direction of the light receiving angle of 0 °. The first section of the second optical axis extends in the direction of the light receiving angle of 0 °. The second section of the second optical axis extends in a different direction from the first section of the second optical axis.
第2の光軸の第2の区間は、第1の光軸及び被照明面の法線を含む平面に含まれる。 The second section of the second optical axis is included in a plane including the first optical axis and the normal line of the illuminated surface.
表面特性測定装置が小型化された場合に第2の照明機構に干渉し環状照明光に光線束の欠落を生じさせる第1の照明機構、第1の受光機構及び第2の受光機構が同一の平面に沿って配置される。光線束の欠落が専ら平面に沿う部分にのみ生じ、環状照明光が均一になる。光沢測定及び反射特性測定の両方を行うことができる小型の表面特性測定装置において環状照明光が均一になる。 When the surface characteristic measuring device is downsized, the first illumination mechanism, the first light receiving mechanism, and the second light receiving mechanism that interfere with the second illumination mechanism and cause the annular illumination light to be lost are the same. Arranged along a plane. The loss of the light bundle occurs only in the portion along the plane, and the annular illumination light becomes uniform. The annular illumination light becomes uniform in a small surface characteristic measuring apparatus capable of performing both gloss measurement and reflection characteristic measurement.
1 測色光沢計
図1の模式図は、光沢測色計を示す。
1 Colorimetric Gloss Meter The schematic diagram of FIG. 1 shows a gloss colorimeter.
図1に示される光沢測色計1000は、光沢計及び分光測色計を兼ね、試料の光沢及び分光反射率を測定する。分光反射率以外の反射特性が測定されてもよい。例えば、色彩値が測定されてもよい。すなわち、光沢測色計1000が持つ分光測色計の機能が分光測色計以外の反射特性測定装置の機能に変更され、光沢測色計1000が光沢計及び反射特性測定装置を兼ねる表面特性測定装置に変更されてもよい。例えば、光沢測色計1000が持つ分光測色計の機能が色彩計の機能に変更されてもよい。
A
光沢は、照明角及び受光角が60°となるジオメトリーにより測定される。分光反射率は、照明角が45°となり受光角が0°となるジオメトリーにより測定される。光沢が測定される場合は、一方向照明により被照明面が照明される。分光反射率が測定される場合は、環状照明により被照明面が照明される。被照明面は、試料の表面である。ジオメトリー及び照明の両方又は片方が変更されてもよい。 The gloss is measured by a geometry with an illumination angle and a light reception angle of 60 °. Spectral reflectance is measured by a geometry with an illumination angle of 45 ° and a light receiving angle of 0 °. When the gloss is measured, the illuminated surface is illuminated by one-way illumination. When the spectral reflectance is measured, the illuminated surface is illuminated by the annular illumination. The illuminated surface is the surface of the sample. Geometry and / or lighting may be changed.
光沢が測定される場合の被照明面と分光反射率が測定される場合の被照明面とは共通である。光沢測色計1000は、被照明面の光沢のみを測定する場合もあるし、被照明面の分光反射率のみを測定する場合もあるし、被照明面の光沢及び被照明面の分光反射率を連続して測定する場合もある。
The surface to be illuminated when the gloss is measured is the same as the surface to be illuminated when the spectral reflectance is measured. The
光沢測色計1000は、測定機構1010、コントローラー1011、筐体1012等を備える。測定機構1010は、光沢の測定及び測色を担う。コントローラー1011は、測定機構1010を制御する。筐体1012は、測定機構1010、コントローラー1011等を収容する。
The
2 測定機構
図2の模式図は、測定機構の上面を示す。図3の模式図は、測定機構の下面を示す。図4の模式図は、測定機構の横断面を示す。図5の模式図は、測定機構の縦断面を示す。図6の模式図は、光軸等を示す斜視図である。
2 Measuring Mechanism The schematic diagram of FIG. 2 shows the top surface of the measuring mechanism. The schematic diagram of FIG. 3 shows the lower surface of the measurement mechanism. The schematic diagram of FIG. 4 shows a cross section of the measurement mechanism. The schematic diagram of FIG. 5 shows a longitudinal section of the measurement mechanism. The schematic diagram of FIG. 6 is a perspective view showing an optical axis and the like.
図2から図5までに示される測定機構1010は、光沢測定用の照明機構1030、光沢測定用の受光機構1031、測色用の照明機構1032、測色用の受光機構1033、補正用の受光機構1034等を備える。光沢測定用の照明機構1030は、照明光1040で被照明面1050を照明する。光沢測定用の受光機構1031は、反射光1041を受光し、反射光1041に対する測定の結果を出力する。測色用の照明機構1032は、環状照明光1042で被照明面1050を照明する。測色用の受光機構1033は、反射光1043を受光し、反射光1043に対する測定の結果を出力する。補正用の受光機構1034は、光1045を受光し、光1045に対する測定の結果を出力する。
The
3 光沢測定用の照明機構
図3及び図4に示される光沢測定用の照明機構1030は、図4に示されるように、ランプ1070、開口板1071、ミラー1072、開口板1073、レンズ1074、鏡筒1075等を備える。ランプ1070は、照明光1040を放射する。開口板1071は、照明光1040の光線束を制限する。ミラー1072は、照明光1040を反射する。開口板1073は、照明光1040の光線束を制限する。レンズ1074は、照明光1040をコリメート化する。鏡筒1075は、ランプ1070、開口板1071、ミラー1072、開口板1073、レンズ1074等を保持する。
3 Illumination mechanism for gloss measurement The
ミラー1072の反射面1080は、ランプ1070に向かう方向と被照明面1050に向かう方向との中間の方向を向く。開口板1071に形成される開口1090は、ランプ1070と反射面1080との間にある。開口板1073に形成される開口1100及びレンズ1074は、反射面1080と被照明面1050との間にある。
The reflecting
照明光1040は、光軸1110に沿って進む。照明光1040は、ランプ1070から出射し、開口1090を通過し、ミラー1072に反射され、開口1100及びレンズ1074を順次に通過し、照明角60°の方向から被照明面1050に入射する。照明角60°の方向は、被照明面1050の法線1120と60°をなす方向である。照明光1040が開口1090を通過することにより、照明光1040の光線束が制限される。開口1090により、照明光1040の光線束の開き角が決まる。照明光1040がミラー1072に反射されることにより、光軸1110が屈曲させられる。照明光1040が開口1100を通過することにより、照明光1040の光線束が制限される。開口1100により、照明領域の大きさが決まる。照明光1040がレンズ1074を通過することにより、照明光1040がコリメート化される。
The
図6に示されるように、光軸1110及び被照明面1050の法線1120は、同一の平面1130に含まれる。光軸1110の第1の区間1140は、ランプ1070から反射面1080までの区間であり、法線1120が伸びる方向と平行をなす方向に伸び、光軸1110の第2の区間1141が伸びる方向と異なる方向に伸びる。第1の区間1140は、反射面1080に近づくにつれて、被照明面1050を含む平面に近づく。第2の区間1141は、反射面1080から被照明面1050までの区間であり、照明角60°の方向に伸びる。照明光1040が第1の区間1140に沿って進んだ後に第2の区間1141に沿って進むように光軸1110が屈曲されることにより、光沢測定用の照明機構1030を大きくすることなく照明光1040の光路を延長でき、レンズ1074の焦点距離を延長できる。レンズ1074の焦点距離が延長される場合は、レンズ1074から開口1090までの光路が延長され、レンズ1074から見た開口1090の開き角を一定にしたまま開口1090を拡大できる。開口1090を拡大することは、照明光1040の光量を増やし、光源の位置のずれの影響を緩和し、照明光1040の光線束を太くすることに寄与する。照明光1040の光線束が太い場合は、被照明面1050の反射特性が不均一であるときでも被照明面1050の位置によって反射光1041が大きく変動せず、光沢測定の安定性が向上する。第1の区間1140が伸びる方向が法線1120が伸びる方向と平行をなす方向から若干傾斜してもよい。光沢測定用の照明機構1030が若干大きくなることが許容される場合は、ミラー1072が省略され光軸1110が屈曲されないことも許容される。
As shown in FIG. 6, the
ミラー1072が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1072がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー1072以外の屈曲光学素子が追加され、光軸1110の第1の区間1140及び第2の区間1141の両方又は片方が屈曲されてもよい。ミラー1072及びレンズ1074からなる光学系が光軸1110を屈曲させ照明光1040をコリメート化する他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1072及びレンズ1074からなる光学系が凹面反射面を有するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。照明光1040がレンズ1074を通過した後にミラー1072に反射されてもよい。開口板1071及び開口板1073の両方又は片方が板と呼び難い形状を有する光線束制限機構に置き換えられてもよい。
The
4 光沢測定機構の受光機構
図2から図4までに示される光沢測定用の受光機構1031は、図4に示されるように、レンズ1150、ミラー1151、開口板1152、センサー1153及び鏡筒1154を備える。レンズ1150は、反射光1041の光線束を収束させる。ミラー1151は、反射光1041を反射する。開口板1152は、反射光1041の光線束を制限する。センサー1153は、反射光1041の光量に応じた信号を出力する。
4 Light Receiving Mechanism of Gloss Measurement Mechanism The
ミラー1151の反射面1180は、被照明面1050に向かう方向とセンサー1153に向かう方向との中間の方向を向く。レンズ1150は、被照明面1050と反射面1180との間にある。開口板1152に形成される開口1160は、反射面1180とセンサー1153との間にある。
The reflecting
反射光1041は、光軸1111に沿って進む。反射光1041は、被照明面1050が照明光1040を正反射することにより生成され、被照明面1050から受光角60°の方向へ出射し、レンズ1150を通過し、ミラー1151に反射され、開口1160を通過し、センサー1153に受光される。受光角60°の方向は、被照明面1050の法線1120と60°をなす方向である。センサー1153は、反射光1041の光量に応じた信号を出力する。センサー1153が出力する信号は、反射光1041に対する測定の結果になる。反射光1041がレンズ1150を通過することにより、反射光1041の光線束が収束させられる。反射光1041がミラー1151に反射されることにより、光軸1111が屈曲させられる。反射光1041が開口1160を通過することにより、反射光1041の光線束が制限される。開口1160により、反射光1041の光線束の開き角が決まる。
The reflected light 1041 travels along the
図6に示されるように、光軸1111は、平面1130に含まれる。光軸1111の第1の区間1170は、被照明面1050から反射面1180までの区間であり、受光角60°の方向に伸びる。光軸1111の第2の区間1171は、反射面1180からセンサー1153までの区間であり、第1の区間1170が伸びる方向と異なる方向に伸びる。第2の区間1171は、センサー1153に近づくにつれて被照明面1050を含む平面に近づく。反射光1041が第1の区間1170に沿って進んだ後に第2の区間1171に沿って進むように光軸1111が屈曲されることにより、光沢測定用の受光機構1031を大きくすることなく反射光1041の光路を延長でき、レンズ1150の焦点距離を延長できる。レンズ1150の焦点距離が延長される場合は、レンズ1150から開口1160までの光路が延長され、レンズ1150から見た開口1160の開き角を一定にしたまま開口1160を拡大できる。開口1160を拡大することは、反射光1041の光量を増やし、センサー1153の位置のずれの影響を緩和し、反射光1041の光線束を太くすることに寄与する。反射光1041の光線束が太い場合は、被照明面1050の反射特性が不均一であるときでも被照明面1050の位置によって反射光1041が大きく変動せず、光沢測定の安定性が向上する。第2の区間1171がセンサー1153に近づくにつれて被照明面1050を含む平面に近づくことにより、開口板1152及びセンサー1153が測色用の受光機構1033から離れ、開口板1152及びセンサー1153が測色用の受光機構1033に干渉することが抑制される。光沢測定用の受光機構1031が若干大きくなることが許容される場合は、ミラー1151が省略され光軸1111が屈曲されないことも許容される。
As shown in FIG. 6, the
ミラー1151が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1151がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー1151以外の屈曲光学素子が追加され、光軸1111の第2の区間1171が屈曲されてもよい。レンズ1150及びミラー1151からなる光学系が光軸1111を屈曲させ反射光1041の光線束を収束させる他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、レンズ1150及びミラー1151からなる光学系が凹面反射面を有するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。反射光1041がミラー1151に反射され後にレンズ1150を通過してもよい。
The
5 測色用の照明機構
図2から図5までに示される測色用の照明機構1032は、図4及び図5に示されるように、光放射機構1190、反射機構1191等を備える。光放射機構1190は、光1044、光1045等を放射する。反射機構1191は、光1044を環状照明光1042にする。
5. Illumination mechanism for color measurement The
6 光放射機構
図7は、光放射機構の断面を示す。
6 Light Emission Mechanism FIG. 7 shows a cross section of the light emission mechanism.
図4、図5及び図7に示される光放射機構1190は、直管型キセノンランプ1200、積分球1201、バッフル1202等を備える。直管型キセノンランプ1200は、光を放射する。積分球1201は、光を均一にする。バッフル1202は、光が均一にされないまま出射することを抑制する。
The
積分球1201に形成される球状の空間1210は、積分球1201の内面1220に規定される。積分球1201に形成される丸孔状の出射口1211は、積分球1201の内周面1221に規定される。出射口1211は、空間1210と積分球1201の外部とを連絡する。出射口1211の径は、空間1210の側の一端から積分球1201の外部の側の他端へ向かって末広がりになる。
A
空間1210が球状であるといえるためには、内面1220の主要部に沿う球面を有する球を把握できれば足りる。出射口1211が丸孔状であるといえるためには、内周面1221の主要部に沿う外周面を有する回転対称体を把握できれば足りる。したがって、内面1220又は内周面1221が若干の凹凸を有してもよいし、内面1220又は内周面1221に若干の孔が露出していてもよい。内面1220に露出する出射口1211、挿入孔1270及び挿入孔1271も、当該孔に該当する。
In order to say that the
空間1210及び出射口1211は、共通の中心軸1230を有する。把握される球の対称軸及び把握される回転対称体の対称軸は、中心軸1230上にある。積分球1201の中心1240は、把握される球の中心であり、中心軸1230上にある。中心軸1230は、被照明面1050の法線1120に一致する。
The
内面1220は、拡散反射面1245を有する。望ましくは内面1220の全体が拡散反射面1245となるが、内面1220が拡散反射面1245でない面をわずかに有してもよい。拡散反射面1245は、白色のつや消し塗料により塗装された面である。白色のつや消し塗料は、樹脂、白色顔料、つや消し材等を含む。樹脂は、アクリル樹脂等である。白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の粉末である。つや消し材は、シリカ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム等の微粒子である。白色のつや消し塗料が白色以外の無彩色のつや消し塗料に置き換えられてもよい。内面1220を粗くすることにより拡散反射面1245が形成されてもよい。
The
図8の模式図は、直管型キセノンランプの一部及びバッフルの一部の斜視図である。 The schematic diagram of FIG. 8 is a perspective view of a part of a straight tube type xenon lamp and a part of a baffle.
図4、図5、図7及び図8に示される直管型キセノンランプ1200は、図7に示されるように、発光管1250、電極1251、電極1252、封入ガス1253等を備える。電極1251は、発光管1250の一端に封着される。電極1252は、発光管1250の他端に封着される。封入ガス1253は、発光管1250に封入される。封入ガス1253の主成分は、キセノンガスである。直管型キセノンランプ1200は、管軸1310が伸びる管軸方向に伸びる。直管型キセノンランプ1200は、放電区間1260を有する。放電区間1260は、電極1251と電極1252との間にある。電極1251と電極1252との間に電圧が印加された場合は、放電区間1260に放電が発生し、直管型キセノンランプ1200から光が放射される。直管型キセノンランプ1200は、安価であり可視域の全域にわたって放射する光の光量が大きいという利点を有する。この利点は、光沢測色計1000の製造原価を下げ、測色の信号対ノイズ比を改善することに寄与する。
As shown in FIG. 7, the straight tube
直管型キセノンランプ1200は、挿入孔1270及び挿入孔1271に挿入され、積分球1201に固定される。直管型キセノンランプ1200は、空間1210を横断する。直管型キセノンランプ1200が空間1210を横断する場合は、直管型キセノンランプ1200を大きくすることと積分球1201を小さくすることとを両立しやすくなる。直管型キセノンランプ1200を大きくすることは、直管型キセノンランプ1200が放射する光の光量を大きくし直管型キセノンランプ1200の寿命を長くすることに寄与する。
The straight tube
バッフル1202は、放電区間1260と出射口1211との間にある。バッフル1202は、放電区間1260から出射口1211の一部又は全部が見通されないようにし、望ましくは放電区間1260から出射口1211の全部が見通されないようにする。一の位置が他の位置から見通されるとは、一の位置と他の位置とを結ぶ直線上に光線の遮蔽物がなく一の位置から他の位置へ光線が直接的に到達することをいう。バッフル1202により、放電区間1260から出射口1211に直接的に向かう光線が遮蔽され、放電区間1260から放射された光が拡散反射面1245に拡散反射されることなく出射口1211から出射することが抑制され、迷光が抑制され、測色の精度が向上する。また、放電区間1260から放射された光が拡散反射面1245に拡散反射された後に出射口1211から出射する場合は、均一化された光1045が補正用の受光機構1034に受光され、出射口1211から出射する光1044の変動が適切に監視される。逆に、放電区間1260から放射された光が拡散反射面1245に拡散反射されることなく出射口1211から出射する場合は、水平配光特性が均一でないという直管型キセノンランプ1200の欠点の影響を受け、出射口1211から出射する光1045の変動が適切に監視されない。ただし、バッフル1202が省略された場合も、光を均一にするという積分球1201の機能は失われず、光放射機構1190の有用性は失われない。
The
バッフル1202は、部分円筒状であり、放電区間1260が伸びる方向と平行をなす方向に伸びる。部分円筒とは、円筒の一の周方向位置から他の周方向位置までの部分を切り取った形状をいう。バッフル1202の内周面1275は、放電区間1260に向けられる。バッフル1202の外周面1276は、出射口1211に向けられる。バッフル1202の形状が変更されてもよい。
The
バッフル1202の表面1280は、拡散反射面1290を有する。望ましくは表面1280の全体が拡散反射面1290とされるが、表面1280が拡散反射面1290でない面をわずかに有してもよい。ただし、バッフル1202の表面が拡散反射面1290を有しない場合も、光を均一にするという積分球1201の機能は失われず、光放射機構1190の有用性は失われない。
The
直管型キセノンランプ1200が光を放射した場合は、光が空間1210及び出射口1211を順次に進み最終的に積分球1201の外部に出射する。光は、空間1210を進む間に少なくとも1回は拡散反射面1245に拡散反射される。光の大部分は、空間1210を進む間に繰り返し拡散反射面1245に拡散反射される。光が拡散反射面1245に拡散反射された後に出射口1211から出射することにより、光放射機構1190から出射する光が均一になり、光放射機構1190が実質的にランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有するようになる。光放射機構1190がランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有する場合は、中心軸1230と角度θをなす方向に出射する光の光度が角度θの余弦cosθに比例する。
When the straight
直管型キセノンランプ1200は、鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従わないという欠点を有する。また、直管型キセノンランプ1200は、水平配光特性が均一でないという欠点を有する。しかし、これらの欠点は、積分球1201により実質的に問題とならない程度まで緩和される。
The straight tube
7 直管型キセノンランプの配置
放電区間1260の中心1300は、中心軸1230に沿い、望ましくは中心軸1230上にある。放電区間1260の一端1301及び他端1302は、内面1220に沿い、望ましくは把握される球の球面上にある。放電区間1260の一端1301及び他端1302が内面1220に沿う場合は、空間1210からの直管型キセノンランプ1200のはみ出しが小さくなり、光放射機構1190が小型になる。また、放電区間1260の大部分が空間1210に収容され、直管型キセノンランプ1200から放射される光の大部分が空間1210に放射され、光放射機構1190の効率が向上する。
7 Arrangement of Straight Tube Xenon Lamp The
放電区間1260の中心1300は、直管型キセノンランプ1200の管軸1310上であって電極1251及び電極1252からの距離が等しい点にある。空間1210の中心1240は、放電区間1260が存在する領域にある。
The
出射口1211は、放電区間1260から見て管軸1310から離れる管径方向1320にある。放電区間1260は、望ましくは、中心軸1230が伸びる軸方向1330と垂直をなし出射口1211が広がる方向と平行をなす方向に伸び、被照明面1050と平行をなす方向に伸び、平面1130に含まれる。
The
8 反射機構
図9の模式図は、平面反射面の配置を示す斜視図である。
8 Reflecting Mechanism The schematic diagram of FIG. 9 is a perspective view showing the arrangement of the planar reflecting surface.
図4及び図5に示される反射機構1191は、図9に示されるように、10個の平面反射面1340を有する。10個の平面反射面1340の各々は、鏡面であり、光1044を反射する。10個の平面反射面1340は、中心軸1230の周りに中心軸1230の周りを周る周方向1350に分散して配置される。10個の平面反射面1340は、中心軸1230に近づく径方向内側1355を向く。10個の平面反射面1340は、光1044が入射光となり反射光が環状照明光1042となるように配置される。環状照明光1042は、照明角45°の方向から被照明面1050に入射する。照明角45°の方向は、被照明面1050の法線1120と45°をなす方向である。
The
光放射機構1190の鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従い、出射口1211から中心軸1230と45°をなす方向に出射する光1044が照明角45°の方向から被照明面1050に入射する照明光になる場合は、被照明面1050が基準位置から軸方向1330に移動した場合でも照度が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。
The vertical light distribution characteristic of the
周方向1350に分散して2個以上の平面反射面1340が配置される場合は、周方向1350に分散した2個以上の方向から被照明面1050が照明される。周方向1350に分散した2個以上の方向から被照明面1050が照明される場合は、被照明面1050の反射特性が異方性を有する場合も被照明面1050の向きによって反射光1043が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。被照明面1050の反射特性が異方性を有する場合には、被照明面1050にしわ、筋状の模様、凹凸等がある場合がある。
In the case where two or more
10個の平面反射面1340は、光1044のうち軸方向1330から見て管軸1310が伸びる管軸方向1357に出射する光線束の光路を避けて配置される。当該光線束は、平面1130に沿って進む光線束である。これにより、当該光線束で被照明面1050が照明されなくなる。当該光線束で被照明面1050が照明されない場合は、ランバートのコサイン則からのずれが相対的に大きい光線束で被照明面1050が照明されず、被照明面1050が基準位置から軸方向1330に移動した場合でも照度が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。ただし、当該光線束を環状照明光1042を構成する光線束にする反射面が設けられてもよい。当該反射面が設けられる場合は、被照明面1050が基準位置から軸方向1330に移動した場合に照度が変動しやすいが、照度が大きくなる。
The ten
望ましくは、当該光線束の光路に黒色面等の光吸収面が配置される。当該光線束の光路に光吸収面が配置される場合は、当該光線束が光吸収面に吸収され、迷光が抑制される。 Desirably, a light absorption surface such as a black surface is disposed in the optical path of the light beam. When the light absorption surface is disposed in the optical path of the light beam, the light beam is absorbed by the light absorption surface, and stray light is suppressed.
反射機構1191が他の種類の照明光化機構に置き換えられてもよい。例えば、反射機構1191が2本以上の光ファイバーを備える導光機構に置き換えられてもよい。この場合は、2本以上の光ファイバーの各々の一端に光1045が入射し、2本以上の光ファイバーの各々の他端から環状照明光1042が出射する。
The
10個の平面反射面1340が9個以下又は11個以上の平面反射面に置き換えられてもよい。
The ten
10個の平面反射面1340が中心軸1230の周りを周る円筒反射面、回転楕円反射面等に置き換えられてもよい。
The ten
9 測色用の受光機構
図2から図5までに示される測色用の受光機構1033は、図4に示されるように、ミラー1360、レンズ1361、分光測定機構1362及び鏡筒1363を備える。ミラー1360は、反射光1043を反射する。レンズ1361は、反射光1043の光線束を収束させる。分光測定機構1362は、反射光1043の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。鏡筒1363は、鏡筒1075及び鏡筒1154と一体化され、鏡筒集合体を構成する。
9 Colorimetric Light-Receiving Mechanism The colorimetric light-receiving
ミラー1360は、法線1120上にある。ミラー1360の反射面1380は、被照明面1050へ向かう方向と分光測定機構1362へ向かう方向との中間の方向を向く。レンズ1361は、反射面1380と分光測定機構1362との間にある。
The
反射光1043は、光軸1112に沿って進む。反射光1043は、被照明面1050が環状照明光1042を反射することにより生成され、被照明面1050から受光角0°の方向に出射し、ミラー1360に反射され、レンズ1361を通過し、分光測定機構1362に受光される。受光角0°の方向は、被照明面1050の法線1120と0°をなす方向である。分光測定機構1362は、反射光1043の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。分光測定機構1362が出力する信号は、反射光1043に対する測定の結果になる。反射光1043がミラー1360に反射されることにより、光軸1112が屈曲させられる。反射光1043がレンズ1361を通過することにより、反射光1043の光線束が収束させられる。
The reflected light 1043 travels along the
図6に示されるように、光軸1112は、平面1130に含まれる。光軸1112の第1の区間1370は、被照明面1050から反射面1380までの区間であり、受光角0°の方向に伸びる。光軸1112の第2の区間1371は、反射面1380から分光測定機構1362までの区間であり、第1の区間1370が伸びる方向と異なる方向に伸びる。反射光1043は、第1の区間1370に沿って進んだ後に第2の区間1371に沿って進む。
As shown in FIG. 6, the
ミラー1360が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1360がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー1360以外の屈曲光学素子が追加され、第2の区間1371が屈曲されてもよい。ミラー1360及びレンズ1361からなる光学系が光軸1112を屈曲させ反射光1043の光線束を収束させる他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1360及びレンズ1361からなる光学系が凹面反射面を執するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。光沢測色計1000が備える分光測色計が色彩計に変更される場合は、分光測定機構1362が三刺激値を測定する機構に置き換えられてもよい。
The
10 補正用の受光機構
図2及び図4に示される補正用の受光機構1034は、図4に示されるように、ミラー1390、光ファイバー1391、分光測定機構1392及びホルダー1393を備える。分光測定機構1392は、分光測定機構1362と共通化される。分光測定機構1392が分光測定機構1362と共通化されない構成物であってもよい。ミラー1390は、光1045を反射する。光ファイバー1391は、光1045を導く。分光測定機構1392は、光1045の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。ホルダー1393は、光ファイバー1391を保持し、鏡筒1363に結合される。
10. Correction Light Receiving Mechanism The correction
ミラー1390は、中心軸1230上にある。ミラー1390の反射面1400は、空間1210の中心1240へ向かう方向と光ファイバー1391の入射口1410へ向かう方向との中間の方向を向く。
The
光1045は、光軸1113に沿って進む。光1045は、出射口1211から中心軸1230と0°をなす方向に出射し、ミラー1390に反射され、光ファイバー1391に導かれ、分光測定機構1392に受光される。分光測定機構1392は、光1045の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。分光測定機構1392が出力する信号は、光1045に対する測定の結果になる。光1045がミラー1390に反射されることにより、光軸1113が屈曲させられる。
The light 1045 travels along the
図6に示されるように、光軸1113は、平面1130に含まれる。光軸1113の第1の区間1395は、出射口1211から反射面1400までの区間であり、中心軸1230と0°をなす方向に伸びる。光軸1113の第2の区間1396は、反射面1400から光ファイバー1391の入射口1410までの区間であり、第1の区間1395が伸びる方向と異なる方向に伸びる。光1045は、第1の区間1395に沿って進んだ後に第2の区間1396に沿って進む。
As shown in FIG. 6, the
ミラー1390が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー1390がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー1390以外の屈曲光学素子が追加され、第2の区間1396が屈曲されてもよい。光ファイバー1391が他の種類の導光機構に置き換えられてもよい。例えば、光ファイバー1391が屈曲光学素子に置き換えられてもよい。光ファイバー1391が省略され、光1045が反射面1400から分光測定機構1392まで直進してもよい。
The
出射口1211から中心軸1230と0°をなす方向に出射する光1045に対して補正のための測定が行われる場合は、補正のための測定が行われる光を得るために出射口1211とは別の出射口を積分球1201に形成する必要がなく、光放射機構1190の効率が向上する。
When measurement for correction is performed on the light 1045 emitted from the
11 照明機構及び受光機構の配置
図6に示されるように、光軸1111、光軸1112及び光軸1113は、光軸1110及び法線1120を含む平面1130に含まれる。光軸1111、光軸1112及び光軸1113が平面1130に含まれる場合は、光沢測定用の照明機構1030、光沢測定用の受光機構1031、測色用の受光機構1033及び補正用の受光機構1034が平面1130に沿って配置される。光沢測定用の照明機構1030、光沢測定用の受光機構1031、測色用の受光機構1033及び補正用の受光機構1034が平面1130に沿って配置される場合は、光沢測定用の照明機構1030、光沢測定用の受光機構1031、測色用の受光機構1033及び補正用の受光機構1034が測色用の照明機構1032に干渉し環状照明光1042に光線束の欠落を生じさせる場合でも、光線束の欠落が専ら平面1130に沿う部分にのみ生じ、環状照明光1042が均一になる。光沢測定用の照明機構1030、光沢測定用の受光機構1031、測色用の受光機構1033及び補正用の受光機構1034が測色用の照明機構1032に干渉する事態は、光沢測色計1000を小型にした場合に生じやすい。このため、光軸1111、光軸1112及び光軸1113が平面1130に含めることは、光沢測定及び測色の両方を行うことができる小型の光沢測色計1000において環状照明光1042を均一にすることに寄与する。環状照明光1042が均一になることは、被照明面1050の反射特性が異方性を有する場合に測色の安定性を向上することに寄与する。平面1130に沿う光線束は、ランバートのコサイン則からのずれが相対的に大きいため、欠落しても大きな問題を生じない。
11 Arrangement of Illumination Mechanism and Light-Reception Mechanism As shown in FIG. 6, the
12 コントローラー
図1に示されるコントローラー1011は、組み込みコンピューター、制御回路等を備え、ファームウェアを組み込みコンピューターに実行させる。組み込みコンピューターによる処理の全部又は一部がプログラムを実行しないハードウェアにより実現されてもよい。
12 Controller The
コントローラー1011は、測定機構1010を制御する。コントローラー1011は、ランプ1070及び直管型キセノンランプ1200の点灯を制御し、センサー1153から測定の結果を取得し、分光測定機構1362及び分光測定機構1392から測定の結果を取得する。コントローラー1011は、センサー1153から取得した測定の結果から光沢情報を求め、分光測定機構1362から取得した測定の結果から測色情報を求める。コントローラー1011は、測色情報を求める場合に分光測定機構1392から取得した測定の結果を反映させる補正を行う。これにより、光放射機構1190が放射する光の変動が測色情報に与える影響が緩和される。光沢情報は、光沢度等である。測色情報は、分光スペクトル、色彩値等である。
The
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。 While the invention has been shown and described in detail, the above description is illustrative in all aspects and not restrictive. Accordingly, it is understood that numerous modifications and variations can be devised without departing from the scope of the present invention.
1000 光沢測色計
1010 測定機構
1011 コントローラー
1030 光沢測定用の照明機構
1031 光沢測定用の受光機構
1032 測色用の照明機構
1033 測色用の受光機構
1034 補正用の受光機構
1190 光放射機構
1191 反射機構
1200 直管型キセノンランプ
1201 積分球
1202 バッフル
1000
Claims (6)
前記被照明面が前記照明光を正反射することにより生成される第1の反射光を受光し、前記第1の反射光に対する測定の結果を出力する第1の受光機構と、
照明角45°の方向から前記被照明面に入射する環状照明光で前記被照明面を照明する第2の照明機構と、
前記被照明面が前記環状照明光を反射することにより生成され前記被照明面から受光角0°の方向へ出射する第2の反射光を受光し、前記第2の反射光を第2の光軸の第1の区間に沿って進ませた後に前記第2の光軸の第2の区間に沿って進ませ、前記第2の光軸の第1の区間が受光角0°の方向に伸び、前記第2の光軸の第2の区間が前記第2の光軸の第1の区間と異なる方向に伸び前記平面に含まれ、前記第2の反射光に対する測定の結果を出力する第2の受光機構と、
を備える表面特性測定装置。 Illumination light travels along a first optical axis, illuminates a surface to be illuminated with the illumination light, and the first illumination includes normal lines of the first optical axis and the illuminated surface in the same plane. Mechanism,
A first light-receiving mechanism that receives first reflected light generated by specularly reflecting the illumination light by the surface to be illuminated, and that outputs a measurement result for the first reflected light;
A second illumination mechanism that illuminates the illuminated surface with annular illumination light incident on the illuminated surface from an illumination angle of 45 °;
The illuminated surface receives second reflected light that is generated by reflecting the annular illumination light and is emitted from the illuminated surface in a direction with a light receiving angle of 0 °, and the second reflected light is reflected as the second light. Advancing along the first section of the axis and then along the second section of the second optical axis, the first section of the second optical axis extends in the direction of the light receiving angle of 0 ° The second section of the second optical axis extends in a direction different from the first section of the second optical axis and is included in the plane, and outputs a measurement result for the second reflected light. The light receiving mechanism of
A surface property measuring apparatus comprising:
中心軸と45°をなす方向に第1の光を放射し、前記中心軸と0°をなす方向に第2の光を放射する光放射機構と、
前記第1の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記第2の光を受光し、前記第2の光を第3の光軸の第1の区間に沿って進ませた後に前記第3の光軸の第2の区間に沿って進ませ、前記第3の光軸の第1の区間が前記中心軸と0°をなす方向に伸び、前記第3の光軸の第2の区間が前記第3の光軸の第1の区間と異なる方向に伸び前記平面に含まれ、前記第2の光に対する測定の結果を出力する第3の受光機構と、
前記第2の反射光に対する測定の結果から測色情報を導出し、前記測色情報を導出する場合に前記第2の光に対する測定の結果を反映する補正を行う導出部と、
をさらに備える請求項1の表面特性測定装置。 The second illumination mechanism includes:
A light emitting mechanism that emits first light in a direction that forms 45 ° with the central axis, and that emits second light in a direction that forms 0 ° with the central axis;
An illumination opticalization mechanism that changes the first light into the annular illumination light;
With
Receiving the second light, traveling the second light along the first section of the third optical axis, and then proceeding along the second section of the third optical axis; The first section of the third optical axis extends in a direction forming 0 ° with the central axis, and the second section of the third optical axis is in a direction different from the first section of the third optical axis. A third light receiving mechanism that is included in the plane and outputs a measurement result for the second light;
A derivation unit for deriving colorimetric information from the measurement result for the second reflected light and performing correction to reflect the measurement result for the second light when deriving the colorimetry information;
The surface property measuring apparatus according to claim 1, further comprising:
前記照明光を放射するランプと、
前記照明光の光線束を制限する第1の光線束制限機構と、
前記照明光が第1の光線束制限機構を通過した後に通過するように配置され、前記第1の光軸を屈曲させ前記照明光をコリメート化する第1の光学系と、
を備える請求項1又は2の表面特性測定装置。 The first illumination mechanism includes:
A lamp that emits the illumination light;
A first beam bundle limiting mechanism for limiting the beam bundle of the illumination light;
A first optical system that is arranged so that the illumination light passes after passing through the first beam bundle limiting mechanism, bends the first optical axis, and collimates the illumination light;
A surface property measuring apparatus according to claim 1 or 2.
前記第1の受光機構は、
前記第4の光軸を屈曲させ前記第1の反射光を収束させる第2の光学系と、
前記第1の反射光が前記第2の光学系を通過した後に通過するように配置され、前記第1の反射光の光線束を制限する第2の光線束制限機構と、
前記第1の反射光が前記第2の光線束制限機構を通過した後に前記第1の反射光を受光するように配置され、前記第1の反射光の光量に応じた信号を出力するセンサーと、
を備える請求項1から3までのいずれかの表面特性測定装置。 The first light receiving mechanism advances the first reflected light along a fourth optical axis,
The first light receiving mechanism includes:
A second optical system that bends the fourth optical axis and converges the first reflected light;
A second light flux limiting mechanism that is arranged so that the first reflected light passes after passing through the second optical system, and limits the light flux of the first reflected light;
A sensor configured to receive the first reflected light after the first reflected light passes through the second light beam limiting mechanism, and to output a signal corresponding to the amount of the first reflected light; ,
A surface property measuring apparatus according to any one of claims 1 to 3.
ランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有し、前記中心軸と45°をなす方向に第1の光を放射する光放射機構と、
前記第1の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記照明光化機構は、
2個以上の平面反射面を有し、前記2個以上の平面反射面が前記中心軸の周りに前記中心軸の周りを周る周方向に分散して配置され、前記第1の光が入射光になり反射光が前記環状照明光になるように前記2個以上の平面反射面が配置される反射機構
を備える請求項1から4までのいずれかの表面特性測定装置。 The second illumination mechanism includes:
A light emission mechanism having a vertical light distribution characteristic according to Lambert's cosine law and emitting a first light in a direction of 45 ° with the central axis;
An illumination opticalization mechanism that changes the first light into the annular illumination light;
With
The illumination light mechanism is
Two or more plane reflection surfaces are arranged, and the two or more plane reflection surfaces are distributed around the central axis and distributed in a circumferential direction around the central axis, and the first light is incident The surface characteristic measuring apparatus according to claim 1, further comprising a reflection mechanism in which the two or more planar reflection surfaces are arranged so that reflected light becomes the annular illumination light.
中心軸と45°をなす方向に第1の光を放射する光放射機構と、
前記第1の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記光放射機構は、
球状の空間及び丸孔状の出射口が形成され、前記空間を規定する内面を有し、前記内面が拡散反射面を有し、前記出射口が前記空間と外部とを連絡し、前記空間及び前記出射口が共通の中心軸を有する積分球と、
前記空間を横断し、放電区間を有し、前記放電区間の中心が前記中心軸に沿い、前記放電区間の一端及び他端が前記内面に沿い、前記放電区間が前記被照明面と平行をなす方向に伸び前記平面に含まれる直管型キセノンランプと、
を備える請求項1から5までのいずれかの表面特性測定装置。 The second illumination mechanism includes:
A light emitting mechanism that emits the first light in a direction that forms 45 ° with the central axis;
An illumination opticalization mechanism that changes the first light into the annular illumination light;
With
The light emission mechanism is:
A spherical space and a round hole-shaped exit port are formed, the inner surface defines the space, the inner surface has a diffuse reflection surface, the exit port connects the space and the outside, and the space and Integrating spheres having a common central axis of the exit ports;
Crossing the space, having a discharge section, the center of the discharge section is along the central axis, one end and the other end of the discharge section are along the inner surface, and the discharge section is parallel to the surface to be illuminated. A straight tube type xenon lamp extending in the direction and included in the plane;
A surface property measuring apparatus according to any one of claims 1 to 5.
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