JP2019082451A - 反射特性測定装置、加工システム、反射特性測定方法、物体の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】物体表面の反射特性としてより信頼性の高い反射特性を取得するための技術を提供すること。【解決手段】物体表面からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得する取得手段と、前記２次元強度分布において前記反射角方向とは異なる規定方向の強度分布に基づいて、前記物体表面の反射特性を求める演算手段とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、物体表面の反射特性を測定するための技術に関するものである。

印刷物、塗装、プラスチック材などの物体の表面（物体表面）の反射特性は、品質に関わる重要な要素である。物体表面の反射特性としては、例えば、鏡面光沢度、ヘイズ、ＤＯＩ（Distinctness of Image、写像性）などの指標がある。また、これら従来の国内規格／国際規格に準じた指標だけでなく、計測したＢＲＤＦ等から独自の計算を行い、規格に準じてはいない新たな指標を算出して出力することが増えている。なお、ＢＲＤＦとは、Bidirectional Reflectance Distribution Function（双方向反射率分布）を意味する。特許文献１は、従来の規格で求められた客観評価値は主観評価値との相関が悪いという問題に対し、主観的な光沢感との相関が高い反射特性の評価が可能な技術を開示している。

特開２００７−２７８９４９号公報

特許文献１に開示の技術では、反射角方向のみの変角反射光分布に基づいて評価パラメータを抽出しており、評価対象は高光沢（低散乱）サンプルが前提となっている。近年では、低光沢（高散乱）サンプルも評価することが求められている。しかし、低光沢（高散乱）サンプルと高光沢（低散乱）サンプルとでは反射光の拡散具合が異なるので、従来技術では、低光沢（高散乱）サンプルの評価パラメータとして、反射特性の評価に利用可能な高い信頼度の評価パラメータを抽出することは困難であった。例えば、シボ加工が施されたような低光沢（高散乱）サンプルの場合、反射角方向の変角反射光分布がほとんど平らになってしまうことがある。このような場合、変角反射光分布からの評価パラメータの抽出は困難となってしまう。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、物体表面の反射特性としてより信頼性の高い反射特性を取得するための技術を提供する。

本発明の一様態は、物体表面からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得する取得手段と、前記２次元強度分布において前記反射角方向とは異なる規定方向の強度分布に基づいて、前記物体表面の反射特性を求める演算手段とを備えることを特徴とする。

本発明の構成によれば、物体表面の反射特性としてより信頼性の高い反射特性を取得することができる。

反射特性測定装置の外観例を示す図。 左側面１１ｄ側から見た反射特性測定装置１０の内部構成例を示す図。 反射特性測定装置１０の機能構成例を示すブロック図。 物体表面２０の反射特性の測定処理のフローチャート。 ２次元強度分布、２次元要素配列、変角反射光分布の一例を示す図。 ２次元強度分布、２次元要素配列、変角反射光分布の一例を示す図。 システムの構成例を示すブロック図。

以下、添付図面を参照し、本発明の実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態は、本発明を具体的に実施した場合の一例を示すもので、特許請求の範囲に記載した構成の具体的な実施例の１つである。

［第１の実施形態］
先ず、本実施形態に係る反射特性測定装置の外観例について、図１を用いて説明する。図１に示す如く、本実施形態に係る反射特性測定装置１０の筐体１１は略直方体形状を有しており、該筐体１１の上面１１ｂには、ＬＣＤ等の表示部１４と、ボタン群を含む操作部１５と、が設けられている。図１に示す如く、上面１１ｂ、該上面１１ｂと向かい合う下面（図２に１１ａとして図示している）、のそれぞれはｘｙ平面と略平行であり、左側面１１ｄ、該左側面１１ｄと向かい合う右側面（不図示）、のそれぞれはｚｙ平面と略平行であるものとする。なお、図１では、ｘ軸の正方向を、上面１１ｂの上辺（下辺）と平行に左側面１１ｄから右側面に向かう方向、と規定している。また、筐体１１の下側側面１１ｃ、該下側側面１１ｃと向かい合う上側側面（図２に１１ｅとして図示している）、のそれぞれはｚｘ平面と略平行である。

左側面１１ｄ側から見た反射特性測定装置１０の内部構成例（筐体１１内に収まっている機器の構成例）について、図２を用いて説明する。上記の如く、表示部１４及び操作部１５は筐体１１の上面１１ｂに取り付けられている。

制御部１６は、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のプロセッサと、該プロセッサが実行するコンピュータプログラムやデータを保持しているメモリと、を有する。該プロセッサは該メモリに格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて処理を実行することで、反射特性測定装置１０全体の動作制御を行うと共に、反射特性測定装置１０が行うものとして後述する各処理を実行若しくは制御する。なお、制御部１６は、ＭＣＵ等のプロセッサに代えて若しくは加えて、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）やＦＰＧＡ（FieldProgrammable Gate Array）などを含んでもよい。

制御部１６は、表示部１４の表示制御及び操作部１５からの指示に応じた処理の実行に加え、測定対象（図２では物体表面２０）の反射特性を測定するべく、光源制御回路１２ｃ、光源１２ａ、センサ１２ｄ（受光部）の動作制御を行う。

反射特性測定装置１０を用いて物体表面２０の反射特性を測定する場合、先ずユーザは、筐体１１の下面１１ａが物体表面２０と接触するように該反射特性測定装置１０を該物体表面２０上に載置する。そしてユーザは操作部１５を操作して測定の開始指示を入力する。制御部１６は測定の開始指示を検知すると、光源制御回路１２ｃを制御して光源１２ａに入射光を照射させる。光源１２ａの発光強度は光源制御回路１２ｃによって制御される。入射光はレンズ１２ｂにより平行光に変換され、下面１１ａに設けられた開口部１７を介して物体表面２０に到達し、該物体表面２０で反射光として反射する。該反射光はレンズ１２ｅを通ってセンサ１２ｄに入射する。図２では入射光に対する正反射光がレンズ１２ｅを介してセンサ１２ｄ上に入射している様子を示しているため、反射光はセンサ１２ｄ上の１点に入射している。しかし、実際には、開口部１７を介して物体表面２０に到達した入射光は、物体表面２０において様々な方向に反射するため、レンズ１２ｅには正反射光だけでなく、非正反射光も入射することになる。レンズ１２ｅを通った正反射光及び非正反射光のそれぞれは、入射光の入射点（物体表面２０において該入射光が反射した点）からの反射角及び方位角に応じたセンサ１２ｄ上の位置に入射することになる。センサ１２ｄは、ＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成された光電変換素子が２次元的に配列されたエリアセンサであり、それぞれの光電変換素子は、該光電変換素子に入射した光の強度に応じた値（要素値）を出力する。つまりセンサ１２ｄからは、要素値の２次元配列（２次元要素配列）が出力されることになる。この２次元要素配列はいわゆる、物体表面２０からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布（２次元のＢＲＤＦ）を表す情報である。つまりこの２次元要素配列の各水平ラインは、物体表面２０からの反射光の（各反射角に対する）「方位角方向の１次元強度分布」を表している。また、該２次元要素配列の各垂直ラインは、物体表面２０からの反射光の（各方位角方向に対する）「反射角方向の１次元強度分布」を表している。ここで、反射光の方位角とは、例えば、光源１２ａからの入射光の入射点とセンサ１２ｄの中心位置とを結ぶ直線を物体表面２０に投影した投影直線と、該反射光を表す直線を物体表面２０に投影した投影直線と、が成す角度である。

また、反射角方向とは、物体表面（被検体表面、被検面）への光の入射方向或いは出射方向と、物体表面の法線とを含む面内の方向のこととする。ここで、入射方向とは、物体表面への入射光の中心光線、或いは発光面の中心と光学系の中心、或いは絞りの中心を通る光線の方向である。また、出射方向とは、この入射方向で定義される直線上を通った光線が物体表面で反射された後に進む方向のこと、別の言い方をすれば、物体表面で正反射した光の進行方向のことである。また、方位角方向とは、物体表面（被検体表面、被検面）への光の入射方向或いは出射方向と、物体表面の法線とを含む面と直交する面内の方向のこととする。

制御部１６は、センサ１２ｄから出力された２次元要素配列の１本以上の水平ライン、すなわち、方位角方向の１つ以上の１次元強度分布に基づいて、物体表面２０の反射特性を求める。反射特性としては、独自の指標値でも良いし、鏡面光沢度、ヘイズ、ＤＯＩ等の既存の規格指標値でも良い。本実施形態では、物体表面２０の反射特性に関連する情報であれば、如何なるものであっても良い。また、反射特性として、センサ１２ｄから出力された２次元要素配列の水平ライン、すなわち、方位角方向の１次元強度分布そのものを用いても良い。

このように、本実施形態に係る反射特性測定装置１０は、筐体１１により外光を遮断した状態で物体表面２０からの反射光の２次元強度分布を収集し、該２次元要素配列における方位角方向の１次元強度分布に基づいて、物体表面２０の反射特性を求める。

そして制御部１６は、求めた反射特性に係る情報を表示部１４に表示する。反射特性に係る情報の表示形態については特定の表示形態に限らない。例えば、反射特性として光沢度を求めた場合、光沢度を数値として表示しても良いし、光沢度に応じた画像を表示しても良い。また、表示する画像や文字の色やサイズ等を光沢度に応じて変えても良い。これにより、ユーザは、表示部１４を閲覧することで、物体表面２０の反射特性を視認することができる。また表示部１４には、反射特性測定装置１０による測定条件などの様々な設定情報を表示することができ、ユーザは表示部１４を見て設定情報を確認しながら、操作部１５を操作することで設定情報を設定／調整することができる。

ここで、図２に示す如く、光源１２ａからレンズ１２ｂ及び開口部１７を介して物体表面２０に到達する入射光（平行光）の入射角（物体表面２０に対して垂直な軸と入射光とが成す角）をθとする。このとき、正反射光の反射角（物体表面２０に対して垂直な軸と反射光とが成す角）もθ（図２では混同を防ぐためにθ’としている）となる。この入射角θは、ＪＩＳやＩＳＯなどの規格に従い、反射特性ごとに規定される。例えば、反射特性として鏡面光沢度も計測する場合、入射角θ（反射角θ’）は、２０度、４５度、６０度、７５度、８５度のいずれかに規定される。また、反射特性としてヘイズも計測する場合、入射角θ（反射角θ’）は、２０度、３０度のいずれかに規定される。反射特性としてＤＯＩ（写像性）も計測する場合、入射角θ（反射角θ’）は、２０度、３０度、４５度、６０度のいずれかに規定される。

本実施形態では、図２に示す如く、反射特性測定装置１０は、１つの入射角θに対する反射特性を求めるべく、光源制御回路１２ｃ、光源１２ａ、レンズ１２ｂ、レンズ１２ｅ、センサ１２ｄの機器セットを１セットを有しているものとした。しかし前述のように、入射角θ（反射角θ’）は、反射特性の規格ごとに規定される。然るに、複数種類の入射角θ（反射角θ’）に対する反射特性を測定できるようにするべく、互いに入射角θ（反射角θ’）が異なる複数の機器セットを反射特性測定装置１０に搭載しても良い。例えば、入射角θ（反射角θ’）が２０度となる機器セット、入射角θ（反射角θ’）が６０度となる機器セット、を反射特性測定装置１０に搭載して使用することで、鏡面光沢度、ヘイズ、ＤＯＩの全てを計測することが可能となる。また、複数の機器セットを反射特性測定装置１０に搭載するのではなく、反射特性測定装置１０に１つの機器セットを搭載すると共に、該機器セットの入射角θ（反射角θ’）を変更可能な駆動部を反射特性測定装置１０に搭載するようにしても良い。

次に、本実施形態に係る反射特性測定装置１０の機能構成例について、図３のブロック図を用いて説明する。制御部１６には、上記の表示部１４及び操作部１５に加えて、検出部１２が接続されている。検出部１２は、図２に示した光源制御回路１２ｃ、光源１２ａ、レンズ１２ｂ、レンズ１２ｅ、センサ１２ｄ、を含み、物体表面２０からの反射光の２次元強度分布を示す情報である２次元要素配列を取得する。

表示制御部１６１は、表示部１４に反射特性に係る情報を表示させるための表示制御を行う。通信制御部１６４は、反射特性測定装置１０が他の機器との間のデータ通信を行うための通信制御を行う。例えば、通信制御部１６４は、反射特性測定装置１０において取得した情報（例えば、上記の２次元要素配列）や、反射特性測定装置１０において求めた情報（例えば、物体表面２０の反射特性）を、外部の機器に対して送信する。外部の機器との間の通信は無線通信であっても良いし、有線通信であっても良い。また、通信制御部１６４は、外部の機器から送信された情報を取得することもできる。例えば、通信制御部１６４は、他の反射特性測定装置において求めた反射特性を該反射特性測定装置から受信することもできる。この場合、例えば表示部１４には、同じ物体表面２０について自装置及び他装置のそれぞれで測定した反射特性を比較可能なように表示することもできる。

生成部１６５は、検出部１２（センサ１２ｄ）から出力された２次元要素配列の１本以上の水平ラインに基づいて方位角方向の１次元強度分布を求める。抽出部１６６は、生成部１６５が求めた１次元強度分布から、評価パラメータを求める。算出部１６７は、抽出部１６６が求めた評価パラメータから、物体表面２０の反射特性を求める。

記憶部１６２は、上記の設定情報や算出部１６７が求めた反射特性など、保存する情報として取得した情報を保存するためのメモリである。メモリ部１６３は、表示制御部１６１、通信制御部１６４、生成部１６５、抽出部１６６、算出部１６７のそれぞれが各種の処理を実行する際に用いるワークエリアを有する。

なお、表示制御部１６１、通信制御部１６４、生成部１６５、抽出部１６６、算出部１６７は、上記のＭＰＵ等のプロセッサの機能部としてハードウェアで実装しても良いが、ソフトウェア（コンピュータプログラム）で実装しても良い。後者の場合、このソフトウェアを記憶部１６２に格納しておき、上記のＭＣＵ等のプロセッサがこのソフトウェアをメモリ部１６３に読み出して実行することで、対応する機能部の機能を実現することができる。

なお、反射特性測定装置１０が図１〜３に示した全ての機能部を有することに限らず、例えば、表示部１４、操作部１５、記憶部１６２等を外部デバイスとして反射特性測定装置１０に取り付けるようにしても良い。また、図２，３に示した構成は、本実施形態に関連する主要な構成であって、反射特性測定装置１０の全ての構成を示したわけではない。例えば、反射特性測定装置１０は、図２，３に示した構成に加え、電源ボタン、内蔵バッテリー、給電用及び通信用のＵＳＢケーブルのコネクタ等を有するようにしても良い。

次に、反射特性測定装置１０による物体表面２０の反射特性の測定処理について、図４のフローチャートを用いて説明する。図４のフローチャートに従った処理は、光源１２ａが入射光を照射した後に行われる処理である。

ステップＳ１０１では、センサ１２ｄの各光電変換素子は、該光電変換素子に入射した反射光の強度に応じた値（要素値）を出力する。これによりセンサ１２ｄからは要素値の２次元配列である２次元要素配列が出力されることになる。なお、ステップＳ１０１では、ゴニオフォトメータ等を用いてセンサ１２ｄを移動させながらより幅広い範囲の反射光を受光することで、より広い２次元要素配列を取得するようにしても良い。

ステップＳ１０２では、生成部１６５は、ステップＳ１０１においてセンサ１２ｄから出力された２次元要素配列の１本以上の水平ラインから方位角方向の１次元強度分布（変角反射光分布）を求める。２次元要素配列の１本以上の水平ラインから方位角方向の１次元強度分布を求めるための方法には様々な方法があり、本実施形態では特定の方法に限らない。

例えば生成部１６５は、２次元要素配列において任意の１本の水平ライン（例えば中央の水平ライン若しくは中央近傍の１本の水平ライン）における要素値列を、「方位角方向の変角反射光分布」として取得しても良い。または、センサ１２ｄをラインセンサとして方位角方向に設置することで「方位角方向の変角反射光分布」の取得を実現しても良い。あるいは、センサ１２ｄをフォトダイオードとして方位角方向に複数個並べて設置することで実現しても良い。

また例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各水平ラインの要素値列の平均を、「方位角方向の変角反射光分布」として取得するようにしても良い。例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各垂直ラインについて、該垂直ラインを構成する各要素の要素値の平均値を求める。そして生成部１６５は、２次元要素配列において左端からＮ（１≦Ｎ≦Ｍ Ｍは垂直ライン数）番目の垂直ラインについて求めた平均値を左端からＮ番目の要素値とする要素値列を、「方位角方向の変角反射光分布」として取得しても良い。

また例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各水平ラインの要素値列の合計を、「方位角方向の変角反射光分布」として取得するようにしても良い。例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各垂直ラインについて、該垂直ラインを構成する各要素の要素値の合計値を求める。そして生成部１６５は、２次元要素配列において左端からＮ（１≦Ｎ≦Ｍ Ｍは垂直ライン数）番目の垂直ラインについて求めた合計値を左端からＮ番目の要素値とする要素値列を、「方位角方向の変角反射光分布」として取得しても良い。

また、上記の平均値や合計値を求める際には、全ての垂直ラインを使用するのではなく、Ｌ（Ｌは１以上の整数）本置きの垂直ラインを用いて上記の平均値や合計値を求めても良い。また、２次元要素配列の中央ほどより高い重み付けをするなど、垂直ラインごとに要素値の重み付け平均を求めても良い。

ステップＳ１０３では、抽出部１６６は、ステップＳ１０２において生成部１６５が求めた変角反射光分布に基づいて評価パラメータを求める。ステップＳ１０２において求めた変角反射光分布は離散的であって連続関数ではない。然るに、例えば抽出部１６６は、該変角反射光分布に対してガウシアンフィッティング等のフィッティング処理を行うことで、該変角反射光分布の形状を近似した連続関数（例えばガウシアン関数）を求める。そして抽出部１６６は、該求めた連続関数の標準偏差値やFWHM（半値全幅）を評価パラメータとして求める。フィッティング処理の他に補間処理を用いて、変角反射光分布の形状を近似する連続関数を取得するようにしても良い。また、変角反射光分布の形状を近似した連続関数を求めることなく、該変角反射光分布から上記の評価パラメータを取得するようにしても良い。また、評価パラメータは、標準偏差値やFWHM（半値全幅）に限らない。例えば評価パラメータは、連続関数（変角反射光分布）のピーク値でも良いし、連続関数（変角反射光分布）において正反射光やその近傍の反射光の光強度であっても良いし、連続関数（変角反射光分布）の任意の位置における微分値であっても良い。

ステップＳ１０４では、算出部１６７は、ステップＳ１０３において抽出部１６６が求めた評価パラメータから、物体表面２０の反射特性（反射特性評価値）を求める（演算）。例えば、評価パラメータの値をそのまま物体表面２０の反射特性としても良いし、評価パラメータの値を定数倍したり、オフセットを加えたりした結果を物体表面２０の反射特性としても良い。また、評価パラメータの値の逆数や対数の計算結果を物体表面２０の反射特性としても良い。また、これらの組み合わせを物体表面２０の反射特性としても良い。また、評価パラメータが複数ある場合も、同様に計算して１つの反射特性評価値として算出しても良いし、複数の反射特性評価値として算出しても良い。このように、評価パラメータから物体表面２０の反射特性を導出するための方法には様々な方法があり、本実施形態では如何なる方法を採用しても良い。そして表示制御部１６１は、算出部１６７が求めた物体表面２０の反射特性に係る情報を表示部１４に表示する。

物体表面２０がシボ加工の施された低光沢（高散乱）サンプルの場合における、該物体表面２０からの反射光に基づく２次元要素配列が表す２次元強度分布の一例を図５（ａ）に示す。図５（ａ）において軸５０１は２次元要素配列の各要素の水平方向の位置、軸５０２は２次元要素配列の各要素の垂直方向の位置、軸５０３は、要素値（＝光強度）を表している。図５（ａ）において５００は、２次元要素配列の各要素位置における要素の要素値をプロットした点群が表す「物体表面２０からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布」を表している。図５（ａ）に示す如く、２次元強度分布５００において軸５０２に沿った方向には光強度の変化は殆どないが、軸５０１に沿った方向には、正反射光の方位角により近い方位角に対応する要素位置の光強度ほどより高くなっている。図５（ｂ）の上側及び図５（ｃ）の左側に示す２次元要素配列は、図５（ａ）の２次元強度分布５００を表す２次元要素配列であり、より白い部分はより光強度が高い部分、より黒い部分はより光強度が低い部分を表している。

従来では、このような２次元要素配列における垂直ラインの要素値列が表す変角反射光分布（反射角方向の変角反射光分布）から評価パラメータを求めていた。しかし、図５（ｂ）の上側の２次元要素配列から収集した反射角方向の変角反射光分布は図５（ｂ）の下側に示す如く、ほとんど平らであり、このような変角反射光分布から信頼度の高い評価パラメータを求めることは困難である。ここで、図５（ｂ）の下側において横軸は２次元要素配列における各要素の垂直方向の位置、縦軸は光強度を表している。

係る点、本実施形態では、このような２次元要素配列における水平ラインの要素値列が表す変角反射光分布（方位角方向の変角反射光分布）を評価パラメータの算出に用いる。方位角方向の変角反射光分布は図５（ｃ）の右側に示す如く平らとはならない。然るに、このような変角反射光分布から上記の標準偏差値やFWHM（半値全幅）のような評価パラメータの抽出は可能となり、従来よりも信頼度の高い評価パラメータを求めることができる。ここで、図５（ｃ）において横軸は２次元要素配列における各要素の水平方向の位置、縦軸は光強度を表している。

このように、本実施形態によれば、物体表面２０が低光沢（高散乱）サンプルであったとしても、従来よりも信頼性の高い評価パラメータを得ることができるため、結果として従来よりも信頼度の高い反射特性を取得することができる。なお、本実施形態に係る物体表面２０の反射特性の測定方法は、物体表面２０が高光沢（低散乱）サンプルであったとしても同様に適用可能である。この点について、図６を用いて説明する。

物体表面２０が高光沢（低散乱）サンプルの場合における、該物体表面２０からの反射光に基づく２次元要素配列が表す２次元強度分布の一例を図６（ａ）に示す。図６（ａ）において軸６０１は２次元要素配列の各要素の水平方向の位置、軸６０２は２次元要素配列の各要素の垂直方向の位置、軸６０３は、要素値（＝光強度）を表している。図６（ａ）において６００は、２次元要素配列の各要素位置における要素の要素値をプロットした点群が表す「物体表面２０からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布」を表している。図６（ａ）に示す如く、２次元強度分布６００において軸６０１に沿った方向には、正反射光の方位角により近い方位角に対応する要素位置の光強度ほどより高くなっている。また２次元強度分布６００において軸６０２に沿った方向には、正反射光の反射角により近い反射角に対応する要素位置の光強度ほどより高くなっている。図６（ｂ）の上側及び図６（ｃ）の左側に示す２次元要素配列は、図６（ａ）の２次元強度分布６００を表す２次元要素配列であり、より白い部分はより光強度が高い部分、より黒い部分はより光強度が低い部分を表している。

高光沢（低散乱）サンプルからの反射光に基づく２次元要素配列の場合、垂直ラインの要素値列が表す変角反射光分布（反射角方向の変角反射光分布）は図６（ｂ）の下側に示す如く、平らとはならない。また、高光沢（低散乱）サンプルからの反射光に基づく２次元要素配列の場合、水平ラインの要素値列が表す変角反射光分布（方位角方向の変角反射光分布）は図６（ｃ）の右側に示す如く、平らとはならない。然るに、物体表面２０が高光沢（低散乱）サンプルであったとしても、２次元要素配列の水平ラインの要素値列が表す変角反射光分布（方位角方向の変角反射光分布）から信頼性の高い反射特性を求めることができる。

＜変形例＞
図４の処理ステップの順番は、図４に示した順番に限らない。例えば、処理ステップの内容に応じて適宜前後しても良いし、処理ステップによっては省略しても良いし、１つの処理ステップを複数の処理ステップに分割しても良いし、複数の処理ステップを１つの処理ステップに統合しても良い。また、処理ステップによっては、他の処理ステップと平行して行うようにしても良い。

また、制御部１６として複数の処理部を設け、物体表面２０の反射特性を求めるための処理を含む様々な処理を、該複数の処理部で分担するようにしても良い。また、第１の実施形態では、反射特性測定装置１０の筐体１１の形状を略直方体としたが、反射特性測定装置１０の筐体１１の形状は略直方体に限らない。

また、第１の実施形態では、物体表面２０の反射特性などを表示でもってユーザに通知していたが、通知方法は表示に限らず、音声でもって通知しても良いし、表示と音声の両方でもって通知しても良い。

［第２の実施形態］
本実施形態を含む以下の各実施形態や各変形例では、第１の実施形態との差分について説明し、以下で特に触れない限りは、第１の実施形態と同様であるものとする。本実施形態では、反射角方向の変角反射光分布からも評価パラメータＰ１を求め、該評価パラメータＰ１と、方位角方向の変角反射光分布から求めた評価パラメータＰ２と、を評価パラメータＰ１に応じた比で合計した評価パラメータＰ３を求める。そして物体表面２０の反射特性は、この評価パラメータＰ３に基づいて求める。

本実施形態では、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０２，Ｓ１０３のそれぞれが以下の点で第１の実施形態と異なる。第１の実施形態では、ステップＳ１０２において生成部１６５は、２次元要素配列の１つ以上の水平ラインから方位角方向の１次元強度分布（変角反射光分布）を求めていた。本実施形態では、方位角方向の変角反射光分布に加えて、２次元要素配列の１つ以上の垂直ラインから反射角方向の１次元強度分布（変角反射光分布）を求める。２次元要素配列の１つ以上の垂直ラインから反射角方向の変角反射光分布を求める方法は、２次元要素配列の１つ以上の水平ラインから方位角方向の変角反射光分布を求める方法と同様である。

例えば生成部１６５は、２次元要素配列において任意の１本の垂直ライン（例えば中央の垂直ライン若しくは中央近傍の１本の垂直ライン）における要素値列を、「反射角方向の変角反射光分布」として取得するようにしても良い。また例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各垂直ラインの要素値列の平均を、「反射角方向の変角反射光分布」として取得するようにしても良い。また例えば生成部１６５は、２次元要素配列の各垂直ラインの要素値列の合計を、「反射角方向の変角反射光分布」として取得するようにしても良い。また、上記の平均値や合計値を求める際には、全ての水平ラインを使用するのではなく、Ｌ（Ｌは１以上の整数）本置きの水平ラインを用いて上記の平均値や合計値を求めても良い。また、２次元要素配列の中央ほどより高い重み付けをするなど、水平ラインごとに要素値の重み付け平均を求めても良い。

本実施形態に係るステップＳ１０３では、抽出部１６６は、反射角方向の変角反射光分布から評価パラメータＰ１を求めると共に、方位角方向の変角反射光分布から評価パラメータＰ２を求める。反射角方向の変角反射光分布であっても、方位角方向の変角反射光分布であっても、変角反射光分布から評価パラメータを求める方法については、第１の実施形態と同様である。

そしてステップＳ１０３では更に抽出部１６６は、評価パラメータＰ１に対応する比率Ｒで評価パラメータＰ１と評価パラメータＰ２とを合計した評価パラメータＰ３を求める。例えば、評価パラメータＰ１、Ｐ２が標準偏差値であったとする。このとき、例えば０．１≦Ｐ１＜α（＞０．１）であればＲ＝１、α≦Ｐ１＜β（＞α）であればＲ＝（Ｐ１−β）／（α−β）、β≦Ｐ１であればＲ＝０、と規定し、Ｐ３＝Ｒ×Ｐ１＋（１−Ｒ）×Ｐ２を計算することで評価パラメータＰ３を求める。比率Ｒと評価パラメータＰ１との間の関係はこの例に限らない。また、比率Ｒは、評価パラメータＰ２に応じて決定されても良いし、鏡面光沢度やヘイズあるいはＤＯＩ等の既存の規格指標値を同時に測定している場合はその規格指標値の大きさに従って決定されても良い。

また、Ｐ１＜αであればＰ３＝Ｐ１、α≦Ｐ１であれば、Ｐ３＝Ｐ２というように、閾値を境に評価パラメータＰ３として評価パラメータＰ１を用いるのか、それとも評価パラメータＰ２を用いるのか、を切り替えても良い。αとの大小比較対象としてＰ１の代わりにＰ２や規格指標値の大きさを用いても構わない。

また、評価パラメータＰ３として評価パラメータＰ１を用いるのか、それとも評価パラメータＰ２を用いるのか、をユーザが操作部１５を操作することで決定しても良い。この操作は図４のフローチャートに従った処理の開始前に行っても良いし、ステップＳ１０３において行っても良い。

そしてステップＳ１０４では、算出部１６７は、ステップＳ１０３において抽出部１６６が求めた評価パラメータＰ３から、物体表面２０の反射特性（反射特性評価値）を求める。なお、評価パラメータＰ３を求めることなく、評価パラメータＰ１及び評価パラメータＰ２のそれぞれから物体表面２０の反射特性を求めるようにしても良い。

Ｐ３の求め方、Ｐ１（Ｐ２、規格指標値）と比率Ｒとの関係を表す関数（テーブル）、閾値、Ｐ３を求めることなくＰ１及びＰ２のそれぞれから物体表面２０の反射特性を求めるのか否か等の設定事項については予め設定しておいて記憶部１６２に格納しておく。また、上記の関数や閾値などは、これらを編集するためのＧＵＩ（グラフィカルユーザインターフェース）を表示部１４に表示し、ユーザが操作部１５を操作することで編集するようにしても良い。

このように、本実施形態によれば、２次元ＢＲＤＦの２次元形状が等方的でない場合（すなわち、２次元ＢＲＤＦに異方性がある場合）も考慮した反射特性の評価がさらに可能となる。

［第３の実施形態］
本実施形態に係るステップＳ１０２では、生成部１６５は、ステップＳ１０１においてセンサ１２ｄから出力された２次元要素配列において垂直ライン及び水平ライン以外の１ラインから１次元強度分布（変角反射光分布）を求める。「垂直ライン及び水平ライン以外の１ライン」とは、例えば、２次元要素配列において、垂直ライン（水平ライン）に対して斜め方向の１ラインである。本実施形態に係るステップＳ１０２では例えば、２次元要素配列において左上隅（右上隅）の要素と右下隅（左下隅）の要素とを結ぶライン上の各要素の要素値からなる要素値列を変角反射光分布として取得する。ステップＳ１０３以降は第１の実施形態と同様である。

［第４の実施形態］
第３の実施形態では、２次元要素配列において垂直ライン及び水平ライン以外の１ラインの要素値列を取得していた。しかし、同様の目的を達成するために、センサ１２ｄのセンサ面（反射光の受光面）の中心位置を通り且つ該センサ面に対して垂直な方向の軸周りにセンサ１２ｄを規定角度γだけ回転させて配置するようにしても良い。第３の実施形態では、２次元要素配列の中心を軸にして水平ラインを角度γだけ回転させたライン上の各要素の要素値列を取得するためには、２次元要素配列の中心を軸にして水平ラインを角度γだけ回転させたライン上の各要素の位置を求める必要があった。しかし本実施形態によれば、２次元要素配列の水平ラインの要素値列を取得するだけで、回転前の２次元要素配列の中心を軸にして水平ラインを角度γだけ回転させたライン上の要素値列を取得することができる。これにより、斜め方向のラインの要素値列の取得が第３の実施形態よりも簡便になる。

［第５の実施形態］
センサ１２ｄを反射光の正反射角度を中心にして入射面内で任意の位置に移動させるための駆動部を反射特性測定装置１０に設けることで、より広い範囲で反射光を受光するようにしても良い。

また、２次元要素配列の中心を通る複数の方向のラインのそれぞれについて、該ライン上の要素値列から第１の実施形態と同様にして評価パラメータを求め、該求めた評価パラメータのうち、基準を満たす１つの評価パラメータを決定しても良い。「基準」としては、例えば、評価パラメータが標準偏差値である場合、「標準偏差値が規定値以内」である。この評価パラメータの決定処理は、評価パラメータが基準を満たす方向の決定処理でもある。なお、評価パラメータが基準を満たす方向として決定した方向を規定する情報（例えば角度）を、次回ユーザが反射特性測定装置１０を物体表面２０上に載置する際に該ユーザに通知する情報、他の装置に通知するための情報として記憶部１６２に格納しても良い。なお、この格納する情報の使用用途は特定の使用用途に限らない。そして、該特定した評価パラメータを第１〜４の実施形態で使用する。

［第６の実施形態］
第１〜５の実施形態では反射特性測定装置１０単体で、物体表面２０に入射光を照射し、物体表面２０からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得していた。そして反射特性測定装置１０単体で、該２次元強度分布において反射角方向とは異なる規定方向の強度分布に基づいて物体表面２０の反射特性を求めていた。しかし、この２次元要素配列を取得する検出部１２と、該検出部１２による２次元要素配列から物体表面２０の反射特性を求める情報処理装置と、を別個の装置としても良い。本実施形態に係るシステムの構成例について図７のブロック図を用いて説明する。

図７に示す如く本実施形態に係るシステムは、検出部１２と、該検出部１２による２次元要素配列から物体表面２０の反射特性を求める情報処理装置７００と、を有する。そして、検出部１２と情報処理装置７００との間は、有線を介してデータ通信が可能なように構成されている。なお検出部１２と情報処理装置７００との間の接続形態は有線に限らず無線であっても良い。また、検出部１２と情報処理装置７００との間は１つ以上の機器を介して接続されていても良い。

先ず、検出部１２について説明する。検出部１２は上記の如く、図２に示した光源制御回路１２ｃ、光源１２ａ、レンズ１２ｂ、レンズ１２ｅ、センサ１２ｄを含み、情報処理装置７００からの測定の開始指示を受けると動作し、センサ１２ｄは上記の２次元要素配列を情報処理装置７００へ出力する。

次に、情報処理装置７００について説明する。情報処理装置７００は、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレット端末装置、スマートフォン等の機器であり、検出部１２へ測定の開始指示を送出し、該開始指示に応じて検出部１２から出力された２次元要素配列に基づいて物体表面２０の反射特性を求める。

ＣＰＵ７０１は、ＲＡＭ７０２やＲＯＭ７０３に格納されているコンピュータプログラムやデータを用いて処理を実行する。これによりＣＰＵ７０１は、情報処理装置７００全体の動作制御を行うと共に、上記の制御部１６が行うものとして説明した上記の各処理を実行若しくは制御する。

ＲＡＭ７０２は、Ｉ／Ｆ（インターフェース）７０５を介して検出部１２から受信した２次元要素配列、ＲＯＭ７０３や外部記憶装置７０７からロードされたコンピュータプログラムやデータ、を格納するためのエリアを有する。更にＲＡＭ７０２は、ＣＰＵ７０１が各種の処理を実行する際に用いるワークエリアを有する。このようにＲＡＭ７０２は各種のエリアを適宜提供することができる。ＲＯＭ７０３には、ＢＩＯＳのコンピュータプログラムやデータなど、書換不要のコンピュータプログラムやデータが格納されている。

操作部７０４やキーボードやマウスなどのユーザインターフェースにより構成されており、ユーザが操作することで各種の指示をＣＰＵ７０１に対して入力することができる。例えばユーザは操作部７０４を操作することで上記の測定の開始指示を入力することができる。

Ｉ／Ｆ７０５は、検出部１２との間のデータ通信を行うためのインターフェースとして機能するものである。上記の測定の開始指示はＩ／Ｆ７０５を介して検出部１２に対して送出され、該開始指示に応じて検出部１２が測定して取得した２次元要素配列はＩ／Ｆ７０５を介して検出部１２から受信される。

表示部７０６は、ＣＲＴや液晶画面などにより構成されており、ＣＰＵ７０１による処理結果を画像や文字などでもって表示することができる。例えば表示部７０６は、上記の表示部１４が表示するものとして説明した各種の情報を表示することができる。なお、操作部７０４と表示部７０６とを一体化させてタッチパネル画面を構成しても良い。

外部記憶装置７０７は、ハードディスクドライブ装置に代表される大容量情報記憶装置である。この外部記憶装置７０７には、ＯＳ（オペレーティングシステム）や、上記の制御部１６が行うものとして上述した各処理をＣＰＵ７０１に実行させるためのコンピュータプログラムやデータが保存されている。外部記憶装置７０７に保存されているコンピュータプログラムには、図３の表示制御部１６１、通信制御部１６４、生成部１６５、抽出部１６６、算出部１６７の各機能部の機能をＣＰＵ７０１に実行させるためのコンピュータプログラムが含まれている。また、外部記憶装置７０７に保存されているデータには、上記の説明において既知の情報として取り扱ったもの（閾値や設定情報や設定事項など）が含まれている。外部記憶装置７０７に保存されているコンピュータプログラムやデータは、ＣＰＵ７０１による制御に従って適宜ＲＡＭ７０２にロードされ、ＣＰＵ７０１による処理対象となる。上記のＣＰＵ７０１、ＲＡＭ７０２、ＲＯＭ７０３、操作部７０４、Ｉ／Ｆ７０５、表示部７０６、外部記憶装置７０７、は何れも、バス７０８に接続されている。

［第７の実施形態］
本実施形態では、物体表面に加工を施す加工装置と、該加工を施された物体表面の反射特性を求める反射特性測定装置（上記の何れかの実施形態に係る反射特性測定装置）と、を備える加工システムについて説明する。この加工システムでは、反射特性測定装置が求めた物体表面の反射特性が所望の範囲に入っていない場合には、加工装置は、物体表面を再加工する。

以上説明した各実施形態や各変形例の一部若しくは全部を適宜組み合わせても構わない。また、以上説明した各実施形態や各変形例の一部若しくは全部を選択的に使用しても構わない。

（その他の実施例）
本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１２ａ：光源 １２ｂ：レンズ １２ｅ：レンズ １２ｄ：センサ １６：制御部

Claims (17)

1. 物体表面からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得する取得手段と、
   前記２次元強度分布において前記反射角方向とは異なる規定方向の強度分布に基づいて、前記物体表面の反射特性を求める演算手段と
   を備えることを特徴とする反射特性測定装置。
2. 前記取得手段は、
   前記物体表面に入射光を照射する光源と、
   前記物体表面からの反射光を受光することで、該反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得する受光部と
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の反射特性測定装置。
3. 前記取得手段は、
   前記物体表面に入射光を照射する光源と、
   前記物体表面からの反射光を受光することで、該反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得する受光部と
   を備える外部のセンサから、前記２次元強度分布を取得することを特徴とする請求項１に記載の反射特性測定装置。
4. 前記受光部は、該受光部の中心位置を通り且つ該受光部に対して垂直な方向の軸周りに傾いていることを特徴とする請求項２又は３に記載の反射特性測定装置。
5. 前記受光部は、反射光の正反射角度を中心にして入射面内で移動が可能であることを特徴とする請求項２又は３に記載の反射特性測定装置。
6. 前記演算手段は、
   前記２次元強度分布における前記規定方向の１つの１次元強度分布に基づいて前記物体表面の反射特性を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の反射特性測定装置
7. 前記演算手段は、
   前記２次元強度分布における前記規定方向の複数の１次元強度分布の平均に基づいて前記物体表面の反射特性を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
8. 前記演算手段は、
   前記２次元強度分布における前記規定方向の複数の１次元強度分布の合計に基づいて前記物体表面の反射特性を求めることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
9. 前記演算手段は、
   前記２次元強度分布において前記反射角方向の強度分布と、前記２次元強度分布において前記規定方向の強度分布と、に基づいて前記物体表面の反射特性を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
10. 前記演算手段は、
    前記２次元強度分布における複数の方向の強度分布に基づいて前記規定方向を決定し、該決定した規定方向の強度分布に基づいて、前記物体表面の反射特性を求めることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
11. 前記規定方向は、前記方位角方向であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
12. 前記規定方向は、前記反射角方向及び前記方位角方向とは異なる方向であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の反射特性測定装置。
13. 物体表面に加工を施す加工装置と、
    前記加工を施された前記物体表面の反射特性を求める、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の反射特性測定装置と、
    を備えることを特徴とする加工システム。
14. 物体表面からの反射光の反射角方向及び方位角方向の強度分布を表す２次元強度分布を取得し、
    前記２次元強度分布において前記反射角方向とは異なる規定方向の強度分布に基づいて、前記物体表面の反射特性を求める
    ことを特徴とする反射特性測定方法。
15. 物体表面に加工を施す加工工程と、
    前記加工を施された前記物体表面の反射特性を求める、請求項１４に記載の反射特性測定方法を用いた測定工程と、
    を備えることを特徴とする物体の加工方法。
16. 前記測定工程の結果、前記物体表面の反射特性が所望の範囲に入っていない場合に、前記物体表面を再加工する再加工工程を備えることを特徴とする請求項１５に記載の物体の加工方法。
17. コンピュータを、請求項１乃至１２の何れか１項に記載の反射特性測定装置の各手段として機能させるためのコンピュータプログラム。