JP2016003962A

JP2016003962A - 測定方法、測定装置、およびプログラム

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Publication number: JP2016003962A
Application number: JP2014124567A
Authority: JP
Inventors: 祐介葛西; Yusuke Kasai; 與一郎今井; Yoichiro Imai
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2014-06-17
Filing date: 2014-06-17
Publication date: 2016-01-12

Abstract

【課題】測定レンジと測定精度との両立に有利な技術を提供する。【解決手段】対象物からの反射光を受光して得られる双方向反射率分布関数に基づいて該対象物の光沢度を測定する測定方法であって、複数の受光量のそれぞれに関して基準部材の双方向反射率分布関数を得る第１工程と、第１工程で得られた結果に基づいて、双方向反射率分布関数に対する補正係数と受光量との関係を得る第２工程と、特定の受光量に関して得られた対象物の双方向反射率分布関数を、補正係数と受光量との関係と特定の受光量とに基づいて得られる補正係数で補正する第３工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、測定方法、測定装置、およびプログラムに関する。

印刷物、塗装またはプラスチック材などの物体の光沢感（光学的な質感）は、品質に関わる重要な要素である。この光沢感を具体的な値で表すものとして、従来、被測定面の性質に係る様々な指標とその測定方法が存在する。この測定方法としては、例えば、鏡面光沢度測定法がある。この鏡面光沢度測定法では、被測定面の光沢度は、被測定面の反射光量と、あらかじめ測定した標準板の反射光量との相対強度によって算出される。鏡面光沢度の測定では光沢度の差が大きな試料について測定する必要がある。特許文献１は、所定範囲内に設定変更される蓄積時間に光源から出射された光の受光量を出力する撮像素子の補正テーブルの作成方法を開示している。

特開２００７−０２８２１６号公報

光沢計においては、試料（被測定物）の反射光を取り込み、上記のような相対強度の算出を行う。よって、特許文献１のように撮像素子（センサ）そのもののリニアリティを補正しても、例えばアナログ回路等を含む光沢計全体としての補正はできないため、当該補正方法は光沢測定（計測）には好適ではない。また、広いダイナミックレンジを有する高精度な光沢計を実現するためには通常コストを要する。また、測定レンジを切り替える方式では、切り替えにより測定値に不連続が生じる可能性がある。

本発明は、例えば、測定レンジと測定精度との両立に有利な技術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、本発明は、対象物からの反射光を受光して得られる双方向反射率分布関数に基づいて該対象物の光沢度を測定する測定方法であって、複数の受光量のそれぞれに関して基準部材の双方向反射率分布関数を得る第１工程と、第１工程で得られた結果に基づいて、双方向反射率分布関数に対する補正係数と受光量との関係を得る第２工程と、特定の受光量に関して得られた対象物の双方向反射率分布関数を、補正係数と受光量との関係と特定の受光量とに基づいて得られる補正係数で補正する第３工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、例えば、測定レンジと測定精度との両立に有利な技術を提供することができる。

本発明の第１実施形態の測定方法を適用可能な光沢計の構成を示す図である。標準板のＢＲＤＦを示す図である。本発明の第１実施形態に係る補正テーブルを示す図である。ある被測定物の補正前のＢＲＤＦを示す図である。ある被測定物の補正後のＢＲＤＦを示す図である。本発明の第２実施形態に係る補正テーブルを示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面などを参照して説明する。

（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る測定方法を適用可能な光沢計（光沢（度）測定装置または光沢（度）計測装置）について説明する。図１は、本実施形態に係る測定方法を適用可能な光沢計の構成を示す概略図である。国際規格として、鏡面光沢度は、例えばＩＳＯ２８１３で規定されている。また、国内規格では、例えばＪＩＳ−Ｚ８７４１のうちの第４章「測定条件」に記載されているように、光源像の開き角（投光系開き角）、受光部の開き角（受光系開き角）、入射角および受光角などが定義されている。そこで、本実施形態では、光沢計におけるレンズ、偏向部材または受光部などの寸法、構成および配置は、国際規格で示される最低限の基本条件を満たすように設定するものとする。ただし、これは一例であり、本発明は、独自の方式、例えば独自に規定した開き角等による光沢度の測定（計測）にも適用されうる。

本実施形態に係る光沢計は、光学系と、制御部１０１と、演算処理部１０２と、記憶部１０３とを有する。以下、光学系について説明する。光学系は、光源１、レンズ２、光源スリット３１、およびレンズ４１を含む。光源１からの光束は、レンズ２でおおよそ集光され、規格で規定された開き角に設定された光源スリット３１上に集光され、つまり光源スリット３１により規定の開き角の２次光源が構成される。光源スリット３１からの光束は、レンズ４１で略平行光束となり、被測定物１０に照射される。光学系は、さらにレンズ４２、受光スリット３２、受光部１００を含む。被測定物１０での反射光は、被測定物１０の状態により面特有の反射パターンとなりレンズ４２で再び集光光束となり、受光スリット３２に光源スリット３１の像が受光スリット３２上に形成される。受光スリット３２を通過した光は、受光部１００に入射し光電信号として出力される。この受光部１００は、受光エネルギー（強度）の総量を検出する機能を有するものを使用する。すなわち、光量とその受光時間（蓄積時間）の関係で出力が決まるセンサ（受光器）であるラインセンサやエリアセンサを使用しうる。

制御部１０１は、受光部１００の受光時間の制御や光源１の光量の制御を行う。演算処理部１０２は、受光部（センサ）１００で得られたＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）を元に、光沢度の算出を行う。

次に、測定フローについて説明する。まず受光時間をあらかじめ所定の値に設定して予備測定を行う。予備測定では、光源１の光量、受光部１００の受光量、受光部１００のダイナミックレンジとから、出力の飽和が発生しない範囲で適切な受光時間を決定する。この予備測定によって得られた受光時間で改めて測定を行うことで、被測定物（試料、対象物）ごとにそれぞれ適切な受光時間設定での測定が行われる。例えば、受光時間の設定を０〜４の５段階に設定できる場合、それぞれの受光時間設定で光沢計の校正に用いる標準板（基準部材）を測定する。このあらかじめ測定する標準板は、硼珪酸ガラスなどが一般的に用いられており、その光沢度は、ＪＩＳ−Ｚ８７４１で規定されている。なお、光沢度１００となる基準は、屈折率が可視波長範囲全域にわたって一定値１．５６７であるガラス表面である。ここで得られたＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）をそれぞれ対応する受光時間で除する。さらに、標準板の適切な受光時間設定を２として、受光時間設定２を基準にした正規化を行う。なお、ここで標準板の適切な受光時間設定は、受光部１００の出力が飽和しない程度の任意の時間設定としうる。例えば、受光時間設定の範囲の中間の値としたり、標準板の予備測定により決定した値としたりしうる。図２（ａ）は、標準板の正規化したＢＲＤＦを示す図であり、横軸は角度θ’の反射光の軸を０°としたときのそこからの角度を表し、縦軸は正規化した光量を表している。図２（ｂ）は、図２（ａ）の０°付近の拡大図である。この正規化したＢＲＤＦが受光時間ごとに等しくなるように、受光時間設定ごとの補正係数（補正値）を算出する。具体的には、正規化したＢＲＤＦのピーク値（最大値）あるいはピーク近傍の平均値（所定変域における値域の平均値）を関数の代表値として用いて補正係数を計算し求める。必要に応じて複数回測定し平均してもよい。図３は、上述した方法によって求めた受光時間設定ごとの補正係数を表すテーブルである。なお、ここではＢＲＤＦから補正係数を求めたが、これに限られるものではなく、例えば、光沢度から導出してもよい。ここで求めた補正係数は、記憶部１０３にて保持しておく。被測定物の測定の際には、予備測定によって得られた情報に基づいて受光時間が決まるので、記憶部１０３から同じ（特定の）受光時間の補正係数を取り出し、ＢＲＤＦに乗ずることで補正を行う。図４は、ある被測定物の補正前のＢＲＤＦを示す図であり、図５は、補正後のＢＲＤＦを示している。補正の結果、受光時間によらずＢＲＤＦが一致していることが見てとれる。また、補正前の光沢度は、受光時間設定２、３、４の順に４１．２、４０．６、３９．５であったが、補正により４１．２、４１．０、４０．８となり、受光時間の切り替わりによる不連続が低減している。なお、ここでは補正係数をＢＲＤＦに乗じたが、光沢度に乗じてもよい。また、本実施形態では、被測定物の測定の際に、あらかじめ補正係数を求めた時間と同一の受光時間を用いたが、これに限られるものではない。受光時間があらかじめ補正係数を求めた時間と同一でない場合は、補間等により測定時間と補正係数の関係から算出した補正係数を使用してもよい。

以上のように、本実施形態によれば、光沢計の標準板を使用し、受光時間（蓄積時間）を可変にすることで、センサだけでなく、アナログ回路全体を含めた光沢計全体としての補正係数を求めることできる。また、センサ、アナログ回路、ＡＤ変換器の電圧レンジの分解能が十分でない安価な構成であっても、ダイナミックレンジを拡大することができる。さらに、受光時間を切り替える際の不連続を回避することも可能である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る測定方法について説明する。第１実施形態は、受光時間を変化させて標準板を測定した際に受光部の出力が飽和しない場合についての形態である。これに対して、本実施形態では、例えば、受光時間の設定を０〜７の８段階に設定できた場合に、受光時間の設定が５以上で受光部の出力が飽和してしまうような場合を考える。なお、本実施形態に係る測定方法は、標準板の測定の際に光源の発光強度（光源への電流値）を切り替えることが異なる以外、第１実施形態に係る測定方法と同一とする。そこで、以下、本実施形態における測定フローの関連する部分以外についてはその詳細な説明を省略する。また、第１実施形態の構成要素と同一のものには同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述したように、受光時間を変化させて標準板を測定した際に、受光部の出力が飽和してしまうような場合に、制御部１０１により光源１への電流値を下げて、飽和が発生しない発光光量まで光量を下げて測定する。具体的には、例えば、図６に示すように、受光時間設定が０〜４までは電流値を５ｍＡとして測定したのち、受光時間設定が４〜７までは電流値を１／４の１．２５ｍＡに下げることで光量を下げ、飽和しないようにして測定して補正係数を求めればよい。なお、第１実施形態と同様に、ピーク値あるいはピーク近傍の平均から補正係数を求めたが、これに限定されるものではなく、例えば、光沢度から導出してもよい。また、本実施形態では、受光部の飽和を回避するために電流値を変更したが、これに限られるものではなく、例えば、プログラマブルゲインアンプで代替してもよい。

このように、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する。さらに、本実施形態によれば、発光光量（発光パワー）ごとの受光時間に対する補正係数で補正することで、受光部の飽和を回避することができ、受光時間を切り替える際の不連続を回避することができる。

なお、標準板を測定し補正係数を取得する時期は、特に限られるものではなく、被測定物を測定する前に行い、ＲＡＭあるいはＲＯＭ等の記憶装置に保持してもよい。また、出荷時の校正や定期的な校正の際の標準板測定時に取得し、初期値として記憶装置に保持してもよい。

また、上述した本発明の各実施形態に係る測定方法は、複数の受光時間ごとの標準板の反射光を測定した値を用いて補正係数を求めたが、これに限られるものではない。例えば、光源の発光強度を複数設定し、この発光強度ごとの標準板の反射光を用いてもよく、受光器の受光時間および光源の発光強度のうち少なくとも一方の変更により補正係数は求めうる。

（その他の実施例）
本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。当該コンピュータ（情報処理装置）は、制御部１０１、演算処理部１０２および記憶部１０３のうち少なくとも一つの機能を有するものとしうる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形および変更が可能である。

１光源
１０被測定物
１００受光部
１０１制御部
１０２演算処理部
１０３記憶部

Claims

対象物からの反射光を受光して得られる双方向反射率分布関数に基づいて該対象物の光沢度を測定する測定方法であって、
複数の受光量のそれぞれに関して基準部材の双方向反射率分布関数を得る第１工程と、
前記第１工程で得られた結果に基づいて、双方向反射率分布関数に対する補正係数と受光量との関係を得る第２工程と、
特定の受光量に関して得られた前記対象物の双方向反射率分布関数を、前記関係と前記特定の受光量とに基づいて得られる補正係数で補正する第３工程と、
を含むことを特徴とする測定方法。
前記複数の受光量は、受光器の受光時間および光源の発光強度のうち少なくとも一方の変更により得られることを特徴とする請求項１に記載の測定方法。
前記関係は、双方向反射率分布関数をそれに対応する受光量で除して得られた関数の代表値が前記複数の受光量に関して等しくなるように得ることを特徴とする請求項１または２に記載の測定方法。
前記代表値は、前記除して得られた関数の所定変域における値域の平均値または最大値を含むことを特徴とする請求項３に記載の測定方法。
前記補正係数は、前記関係を前記特定の受光量に基づいて補間して得ることを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項に記載の測定方法。
前記関係を記憶装置に記憶させる工程を含むことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の測定方法。
対象物からの反射光を受光して得られる双方向反射率分布関数に基づいて該対象物の光沢度を測定する測定装置であって、
請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の測定方法を用いて前記光沢度を測定することを特徴とする測定装置。
請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の測定方法を情報処理装置に実行させるためのプログラム。