JP2022521420A - コーティング中の干渉顔料を識別する方法及び装置 - Google Patents

コーティング中の干渉顔料を識別する方法及び装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、コーティング（１０１）中の干渉顔料（１０３）を識別する方法にであって、少なくとも以下のステップ：－ 表面に適用された前記コーティング（１０１）を、前記表面の法線に関して第１照射角度（θｉｎｃ１）で光によって照射するステップと、－ 前記第１照射角度（θｉｎｃ１）に割り当てられたブラッグ角度（θｓｐｅｃ１）に関して測定された第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）で、光によって、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の第１画像を記録するステップと、－ 前記表面の法線に関して、前記第１照射角度とは異なる少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）を照射するステップと、－ 前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられたブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記第１アスペキュラ測定角度で、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の少なくとも１つの第２画像を記録するステップと、－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像を空間的に及びスペクトル的に分析し、評価するステップと、－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像、前記第１照射角度と前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ１，θｉｎｃ２）、及び前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）に基づいて、前記干渉顔料（１０３）を識別するステップと、を含む、方法に関する。また、対応する装置及びコンピュータ可読媒体も開示されている。【選択図】図１ｂ

Description

本発明は、表面に適用されたコーティング中の干渉顔料を識別する方法及び装置に関する。
コーティング、特にカラーコーティングは、車体構造、建築、娯楽用電子機器及び日用品など、あらゆる場所で出くわす。このようなコーティングは、それぞれのコーティングされた表面を保護し、様々な色、光沢及び輝きの効果によって、デザイン性を高め、結果として製品の魅力を高めることができる。エフェクト顔料によって、個々の紛れもない色彩効果が生成され得る。さらに、その結果として、耐候性や耐紫外線性が得られることが多い。
このようなコーティングの塗料の正確な色調整は、それぞれの場合において使用される個々の顔料の種類とそれらの量を正確に識別することを要する。白、黒、又は塗料及び塗料ベースに生成されたコーティングの中に細かく分散するように存在するカラー顔料は、入射光とほぼ等方的に相互作用する。このことは、それぞれの反射スペクトルは低い角度依存性のみを有し、カラー顔料によって生成される色の印象は、コーティングを施された表面が照射される照射角度、又はコーティングを施された表面が見られるもしくは測定される観察角度からほとんど独立であることを意味する。
これとは対照的に、塗料又は塗料に基づくコーティング中に細かく分散するように存在するカラー顔料は、一般に干渉顔料を含むコーティングが施された表面に入る光の照射角度にほとんど確実に依存性を有する。この場合、一般的に黒、白、又はカラー顔料を含む塗料は、干渉顔料の反射スペクトルに影響する。さらに、このような干渉顔料は、鏡面反射角度のまわりの角度発散の狭い範囲内でしか検知又は観察されない。このような干渉顔料に固有のこれらの特性は、このような干渉顔料を含むそれぞれのコーティングの、個々の、スペクトル的に分解された写真又は画像による干渉顔料の明確な識別を妨げる。
ＵＳ２０１７／０２００２８８は、対象となるコーティングの画像がプロセッサの助けを借りて生成され、こうして生成された画像が画像分析にかけられ、それによって光沢点が識別され、それらの色が色相分析の助けを借りて決定され、光沢色分布が統計的に計算される方法を記載している。しかし、この方法では、個々の干渉顔料を局所的に識別することはできない。
したがって、本発明の１つの目的は、コーティング内の個々の干渉顔料でさえも、可能な限り正確かつ容易に決定することができる方法を提供することである。
この目的は、独立請求項の特徴を有する方法及び装置によって達成される。本発明の改良は、従属請求項及び明細書から得ることができる。
コーティング中の干渉顔料を識別する方法が提供され、該方法は少なくとも以下のステップ：
－ （サンプル小板の）表面に適用されたコーティングを、前記表面の法線に関して第１照射角度で光によって照射するステップと、
－ ブラッグ角度又は鏡面反射角度に関して測定された前記表面の法線を基準にして前記第１照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度又は観察角度で、前記表面に適用されたコーティングの第１画像を記録するステップと、
－ 前記表面の法線に関して、前記第１照射角度とは異なる少なくとも１つの第２照射角度で、前記表面に適用されたコーティングを光で照射するステップと、
－ ブラッグ角度又は鏡面反射角度に関して測定された前記表面の法線を基準にして前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた前記第１アスペキュラ測定角度又は観察角度で、又は、ブラッグ角度に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度で、前記表面に適用されたコーティングの少なくとも１つの第２画像を記録するステップであって、前記補正第１アスペキュラ測定角度は、前記第１照射角度と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度から得られる、ステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像を空間的に分析し、評価するステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像をスペクトル的に分析し、評価するステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の前記空間的とスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度と前記少なくとも１つの第２照射角度、及び前記第１アスペキュラ測定角度又は前記補正第１アスペキュラ測定角度に基づいて、前記干渉顔料を識別するステップと、
を含む。
「測定構成」という用語は、本開示の文脈において、測定対象の物体の表面に測定スポットを光で照射するように機能する、及びこの測定スポットから反射される光を取得するように機能する、又は、第１画像及び少なくとも１つの第２画像を取得するように機能する、色測定器のそれらの構成要素の全体を意味すると理解される。「表面の法線」という用語は、装置に対して固定された（想像上の）線を意味すると理解されるべきであり、色測定器の実際の使用時には、測定対象物体の表面に対して（理想的には）垂直であり、測定スポットの中心点を定義する。照射角度又は照射方向は、測定スポットが光で照射される角度又は方向を意味すると理解されるべきである。類推により、観察方向もしくは測定方向又は観察角度もしくは測定角度は、測定スポットから反射された光が記録及び測定される方向又は角度を意味すると理解されるべきである。「鏡面反射方向」又は「ブラッグ角度」は、(平面の)測定対象物体の表面で反射される公称の観察方向又は観察角度もしくは測定角度を意味するものと理解されるべきである。測定器の可能な照射方向がいくつかある場合は、結果としてそれぞれの鏡面反射方向がいくつか存在する。それぞれの照射方向に依存して得られるそれぞれの鏡面反射方向に関連して、第１画像及び少なくとも１つの第２画像がそれぞれ記録されるアスペキュラ観察角度又はアスペキュラ測定角度は、それぞれの場合で測定される。「測定平面」とは、法線（機器に垂直）と、すべての照射方向及び観察方向を、及び鏡面反射方向をも通過する平面を意味すると理解されるべきである。すべての角度の表示は、測定平面内にある方向に関するものである。測定対象の物体は、表面にコーティングが適用されたサンプル小板であり、該コーティングは担体材料に（微細に）分散された顔料を含む。
本発明による方法によれば、表面又は表面に適用されたコーティングが照射される照射角度すなわち入射角度（ＡＯＩ）は、コーティングが記録された画像、すなわち第１画像及び少なくとも１つの第２画像に基づいてスペクトル的及び空間的の双方によって評価されている間に、同一を維持したアスペキュラ観察角度か変化した光屈折に従って補正されたアスペキュラ観察角度により、それに応じて変化する。
照射角度を変化させている間、個々の干渉顔料（空間分解分析）の反射のスペクトル変化（スペクトル分解分析）は、それぞれの場合において、同じままか変化した光屈折にしたがって補正されたアスペキュラ観察角度で評価されるが、関連によって面法線に関して変化した観察角度又は測定角度で評価される。結果として、それぞれの干渉顔料の種類を明確に識別することができる。照射角度の変化に伴うスペクトル反射又は色の変化は、干渉顔料を含むコーティング内の光波長の変化により、それぞれの干渉顔料の種類が照射角度に依存するスペクトル反射の特性変化を示すため、それぞれの干渉顔料の識別のための新しい測定変数を示す。それぞれの干渉顔料の種類に割り当てられた、照射角度に依存するスペクトル反射の特性変化は、データベースに保存される。
さらに、それぞれの干渉顔料の種類に特徴的なそれぞれのアスペキュラ観察角度は、それぞれの場合でそれでも反射を示すそれぞれのアスペキュラ観察角度についての角度発散又は許容の範囲とできれば一緒に、それぞれの干渉顔料種類に割り当てられたデータベースに検索可能に保存されることができる。
ＵＳ２０１７／０２００２８８Ａ１からの境界として、本発明による方法の場合、塗料の配合を決定するために、塗料中に分布する顔料フレーク（顔料小板）の色の統計的分布は決定されず、代わりに、個々の顔料の種類を識別するために、個々の効果顔料のスペクトル変化が評価される。
干渉顔料は、その効果が薄い高屈折率層において光の干渉に主として又は完全に基づく効果顔料である。入射光は、この場合、干渉顔料とコーティングのさらなる構成要素となる担体材料との境界面で部分的に反射される。残りの部分は、コーティングの内部に屈折する。最後に、残りの光又はさらなる光は、コーティングと、基板の表面又はサンプル小板の表面、又は多層システムの場合はさらに薄い層との間の境界面で反射され、その後、コーティングから離れる前に、その表面で再び反射される。コーティングの同じ点でコーティングの表面を離れる光線は、異なる波長をカバーしていなければならず、これによって、ある波長は除去され、他の波長は重なりによって強化される。その結果、色は可視スペクトル範囲内で生成され、正確には、波長の差は光が放射して入る入射角度すなわち照射角度に依存するため、角度依存の色の印象（カラーフロップ）が生成される。非可視スペクトル範囲内では、効果は一般的に反射光の検出可能な角度依存波長によって明らかにされる。
一般的に、本開示の文脈では、「光」は、可視スペクトル範囲の電磁放射線と、例えば赤外線範囲又はＵＶ範囲の非可視スペクトル範囲の電磁放射線の両方を意味すると理解されるべきである。これは、本発明による方法及び本発明によるシステムが、可視スペクトル範囲及び非可視スペクトル範囲の両方で適用又は使用され得ることを意味する。干渉顔料は、その効果を特に又は特に赤外範囲で示し、例えば、コーティングを施された例えば車両の範囲又は速度を測定するためのライダの場合など、多くの種類のセンサシステムに関連する可能性がある。
干渉顔料は、多くの場合、小板（フレーク）の形態をしており、これらの小板は、コーティング又は塗料の中でそれぞれの方向に配向しており、この方向は一般的にコーティングの表面と平行には延びていない。測定対象物体の表面の法線に関して所定の照射角度で入射した光を意図した観察方向に反射させるためには、コーティング又は塗料中の小板は、正確に具体的に入射光がそれぞれの小板に衝突したときに意図された観察方向に正確に鏡面反射されるように、特定の方向に配向されている必要がある。干渉顔料の種類には、それ自体をよく整列させるもの、すなわち測定対象物体の表面に平行又はほぼ平行に整列させるもの、及び、比較的整列させないもの、つまり測定対象物体の表面に対して０°よりも大きい明確に測定可能な角度に整列させるものがある。
本発明によれば、未知の配合のコーティング又は塗料でコーティングされたサンプル小板の表面を、光、特に白色光で、表面の法線に関して特定の照射角度で、又は表面の法線に関して４５°の角度（θｉｎｃ、図１参照）で照射することが想定される。既知の従来のクリアコートが未知の配合のコーティングの上に塗布されてもよい。次いで、センサ又はカメラの助けにより、測定対象物体の表面から反射されるスペクトル放射が、空間的に分解された方法で、特に例えばａｓ１５°（ここで「ａｓ」は「アスペキュラ」を表す）、すなわちブラッグ角度（θｓｐｅｃ、図１参照）に関して１５°などの特定のアスペキュラ測定角度（θａｓ、図１参照）での画像の形で取得される。
未知の配合のコーティングが干渉顔料を含む場合、それらの干渉顔料すなわちそれらの干渉顔料小板（該干渉顔料小板はそれらがアスペキュラ測定角度の方向（図１参照）に鏡面反射するようにテスト小板の表面に対して整列されている）は、取得された画像で見られる。周囲の屈折率（典型的には空気、ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ＝１）及び干渉顔料を囲むコーティングの屈折率（典型的にはｎｃｏａｔｉｎｇ＝１．５、図１を参照）に関する知識により、照射方向（照射角度）と観察方向（測定角度）の対の組み合わせに注入的に配向α（図１参照）（該配向αでは干渉顔料フレーク(小板)はコーティング又は塗料中に入射光の照射を観察方向に鏡面反射させるために配向させられていなければならない）を割り当てることができる。表面に対してαで配向した干渉顔料が鏡面反射するアスペキュラ角度θａｓについては、テストピースの表面における光の入射角度θｉｎｃ（法線に関して測定）に依存して、図１に応じて以下が適用される。
θａｓ＝ａｒｃｓｉｎ［ｎｃｏａｔｉｎｇ／ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ ＊ｓｉｎ（ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ／ｎｃｏａｔｉｎｇ ＊ｓｉｎ（θｉｎｃ））＋α）］－θｉｎｃ
（１）
変化された光の入射角度θｉｎｃ２については、上式によれば、表面に関してαで配向された干渉顔料の鏡面反射のため観察方向も変化する（図１ｂを参照）。しかし、第一近似（小さな角度θ、α）では、θａｓ１≒θａｓ２となり、結果的に、干渉顔料は同じアスペキュラ観察角度で鏡面反射され続ける（図１ｃ参照）。さらに、使用されるカメラの光学系には一定の許容角度（開口数）があるため、実際にはθａｓのわずかな偏差が許容され得る。
したがって、個々の干渉顔料は、アスペキュラ観察角度を維持したまま、様々な測定幾何学的形状、例えば４５ａｓ１５及び５５ａｓ１５などについて測定されることができる。必要であれば、上記の式は、アスペキュラ角度の補正に使用されることができ、続いて前述の補正第１アスペキュラ角度を生じ得る。アスペキュラ観察角度が第１画像及び少なくとも１つの第２画像を記録するときに、すなわち第１画像及び少なくとも１つの第２画像を少なくとも２回の測定で記録するときに、（ほぼ）維持されるため、同じ干渉顔料は観察方向に鏡面反射を示し、及びそれによって第１画像と少なくとも１つの第２画像の両方で可視である。この場合、異なる照射角度又は入射角度における同じ干渉顔料の鏡面反射が評価される。２つ以上の異なる入射角度が次々に使用され、スペクトル反射が個別に及び全体的に評価することも可能である。上述したように、それぞれの干渉顔料の種類は、照射角度に依存して鏡面反射の変化特性を示す。
さらなるステップでは、第１入射角度又は照射角度とは異なる照射角度が選択されるが、さらなる画像の記録は、照射角度から生じるブラッグ角度に関する（ほぼ）同じアスペキュラ角度で行われる。これは、測定対象物体の表面の法線に関する実際の観察角度はそれに応じて決定され及び変更されなければならないことを意味する。
本発明による方法のさらなる改良においては、スペクトル分析及び評価のステップは、第１画像及び少なくとも１つの第２画像についてそれぞれのレミッションスペクトルを導出することを含む。
本発明による方法のさらなる改良では、第１画像及び少なくとも１つの第２画像についてそれぞれのレミッションスペクトルを導出することが、シミュレーションアルゴリズムによって行われる。
本発明による方法のさらに別の改良では、第１画像及び少なくとも１つの第２画像を記録するために、少なくとも１つのカメラ、特に多角度カラーカメラ又はハイパースペクトルカメラが使用される。
上記で既に説明したように、対応する複数の第２照射角度で表面に適用されたコーティングの複数の第２画像を、ブラッグ角度に関して測定されそれぞれの第２照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度又は式（１）によって補正された第１アスペキュラ測定角度で記録することが考えられる。
さらに、多数の異なる干渉顔料を識別するために、本方法は対応して数回実施されることができ、一方、アスペキュラ測定角度は、同様に、多数回変更されることができる。
本開示はまた、コーティング中の干渉顔料又は干渉顔料の種類を識別するためのコンピュータ実装方法に関し、該方法は、少なくとも以下のステップ：
－ 第１画像を受信するステップであって、（サンプル小板の）表面に適用されたコーティングの前記第１画像は、表面の法線に関する第１照射角度での光による表面に適用されたコーティングへの照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度に関して測定された表面法線を基準として前記第１照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で記録される、ステップと、
－ 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティングの前記少なくとも１つの第２画像は、表面の法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度での光による前記表面に適用されたコーティングへの照射の下で、ブラッグ角度に関して測定された前記表面の法線を基準として前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で、又は、ブラッグ角度に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度は、前記第１照射角度と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度で変化した光の光屈折に従って補正（式（１）に従って）によって前記第１アスペキュラ測定角度から得られる、ステップと、
－ 少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
－ 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像内の干渉顔料を検出するステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度、及び前記第１アスペキュラ測定角度又は前記補正第１アスペキュラ測定角度に基づいて、前記干渉顔料又は前記干渉顔料の種類を識別するステップと、
を含む。
さらに、本開示の主題は、装置でもあって、該装置は少なくとも以下の：
－ データベースと、
－ 前記データベースと通信接続され、前記データベースとデータを通信又は交換するように構成されたプロセッサとを含み、前記プロセッサは以下のステップ：
－ 第１画像を受信するステップであって、（サンプル小板の）表面に適用されたコーティングの前記第１画像は、表面の法線に関する第１照射角度での光による表面に適用されたコーティングへの照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度に関して測定された表面法線を基準として前記第１照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で記録される、ステップと、
－ 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティングの前記少なくとも１つの第２画像は、表面の法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度での光による前記表面に適用されたコーティングへの照射の下で、ブラッグ角度に関して測定された前記表面の法線を基準として前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた前記第１アスペキュラ測定角度で、又は、ブラッグ角度に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた（式（１）に基づく）補正第１アスペキュラ測定角度で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度は前記第１照射角度と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度から得られる、ステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
－ 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像内の干渉顔料を検出するステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度、及び前記第１アスペキュラ測定角度又は前記補正第１アスペキュラ測定角度に基づき、及び、異なる照射角度におけるすなわち照射角度に依存する鏡面反射のそれぞれの特性変化（前記特性変化は前記データベースに保存されそれぞれの干渉顔料（又は干渉顔料の種類）に割り当てられている）と比較することにより、前記干渉顔料又は前記干渉顔料の種類を識別するステップと、
を実行するようにプログラムされている。
画像取得ユニットは、カメラ、特にカラーカメラ又はハイパースペクトルカメラ、好ましくは多角度カラーカメラであってよい。ハイパースペクトルカメラの場合、それぞれのレミッションスペクトルは直接出力され、したがって、単に評価されればでよい。また、画像取得ユニットは、例えばマルチスペクトルカメラ（ＵＶからＮＩＲまで）などの、非可視スペクトル範囲で(も)動作するシステムであってもよい。
改良例において、本発明による装置は、プロセッサと通信接続され、第１画像及び少なくとも１つの第２画像を記録するように構成された画像取得ユニットをさらに備えている。
本発明による装置は、特に、上記で説明した特徴を備えた方法を実行するように構成されている。
本開示はまた、コンピュータプログラムがコンピューティングユニット、特に上述の装置のプロセッサ上で実行されるときに、以下のステップ：
－ 第１画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティングの前記第１画像は、表面の法線に関する第１照射角度での光による表面に適用されたコーティングへの照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度に関して測定された表面法線を基準として前記第１照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で記録される、ステップと、
－ 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティングの前記少なくとも１つの第２画像は、表面の法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度での光による前記表面に適用されたコーティングへの照射の下で、ブラッグ角度に関して測定された前記表面の法線を基準として前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で、又は、ブラッグ角度に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度は、前記第１照射角度と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度で変化した光の光屈折に従って補正（式（１）に従って）によって前記第１アスペキュラ測定角度から得られる、ステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
－ 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像内の干渉顔料を検出するステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
－ 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度、及び前記第１アスペキュラ測定角度又は前記補正第１アスペキュラ測定角度に基づき、及び、前記データベースに保存されそれぞれの干渉顔料（又は干渉顔料の種類）に割り当てられる鏡面反射のそれぞれの特性変化と比較することにより、前記干渉顔料又は前記干渉顔料の種類を識別するステップと、
を実行するように設計されたプログラムコード化手段を有する、コンピュータプログラムを有する不揮発性コンピュータ可読媒体にも関する。
不揮発性のコンピュータ可読媒体は、特に、コンピュータプログラムがコンピューティングユニット、特に上述の装置のプロセッサ上で実行されるときに、上述の方法を実行するように設計されている。
本発明は、図面の例示的な実施形態によって概略的に表され、図面を参照してさらに説明される。
図１ａは、表面に適用されたその中に顔料小板を含むサンプル小板のコーティングの画像を取得するための可能な測定幾何学的形状を、図１ｂは、表面に適用されたその中に顔料小板を含むサンプル小板のコーティングの第１及び少なくとも１つの第２画像を取得するための可能な測定幾何学的形状を、図１ｃは、コーティングの表面に対する干渉顔料の配向に対するアスペキュラ観察角度の依存性を、それぞれ概略的に示す図である。 ここで選択された照射角に割り当てられたブラッグ角度に関して測定されたアスペキュラ測定角度で記録された、カメラによる記録されたコーティングの画像を示す図である。 様々な照射角度と、それぞれの照射角度に対して（ほぼ）固定されたアスペキュラ測定角度を有する測定幾何学的形状の場合における、ＴｉＯ２コーティングのシミュレーション及び正規化されたレミッションスペクトルを示す図である。
本発明による方法、本発明による装置、及び本発明によるコンピュータプログラム製品は、自動車又は自動車のボディ又はボディのスタイリングパーツ用の自動車補修用塗料、及び着色剤及び工業用仕上げ剤を含む他の種類のコーティングの両方に使用されることができる。以下に説明する本発明の実施形態は限定することを意図しない。
本発明による方法、本発明による装置、及び本発明によるコンピュータ可読媒体の実施形態は、例えば、デザイン及び／又はファッション製品を比較及び／又は調整するためなどの、多くの分野で使用されることができる。
本発明による方法の実施形態は、コンピュータシステムによって少なくとも部分的に実行されることができ、又はコンピュータシステムに実装されることができ、該コンピュータシステムは、独立したユニットであってもよく、又は例えばインターネットやイントラネットなどのネットワークを介して中央コンピュータと通信する１つ以上の外部端末もしくは装置を含んでいてもよい。
したがって、本開示に記載されているコンピュータ又はプロセッサ、及びそれに結合され又はそれに統合されたコンポーネントは、ローカルコンピュータシステム又はリモートコンピュータ又はオンラインシステム、又はそれらの組み合わせの一部であってよい。
本開示の文脈で説明されるデータベース及びここで説明されるコンピュータプログラムは、内部コンピュータメモリ又は不揮発性のコンピュータ可読媒体に保存又は検索可能に保存されてよい。
本発明による方法及び／又は本発明による装置の実施形態は画像取得ユニットを使用し、該画像取得ユニットは、例えば、おそらくスペクトル光度計と組み合わされた多角度カラーカメラ又は多角度マルチスペクトルカメラであってよく、それによって、顔料の特徴付け又はサンプル特性の改善されたかつ簡単化された結果が生成されることができる。
以下の説明は、以下の図の説明に適用され：個々の参照符号が図に記入されていない場合、この点に関しては、他の図及び説明の関連部分を参照されたい。
「鏡面反射方向」とは、照射方向から見て、測定対象の平面物体の表面で反射される公称観察方向を意味するものと理解されるべきである。照射方向及び／又は観察（測定）方向に依存してコーティングの鏡面反射変化を測定するための多角度カラー測定器又は一般に多角度測定器は、多数の照射方向及び多数の観察方向を有する。測定面は、測定器の法線及び照射方向及び観察方向及び鏡面反射方向のすべてを通る平面を意味すると理解されるべきである。角度の表示はすべて、測定平面内にある方向に関するものである。
図１ａは、角度θｉｎｃでコーティング１０１に入射し、そしてコーティング内に存在しコーティング表面に非平行に整列している干渉顔料１０３によって測定対象物体の表面方向に反射される光ビームのビーム経路１０２を概略的な表示で示している。測定対象物体は、この場合、サンプル小板表面にコーティングが施されたサンプル小板に相当する。
本発明によれば、光、特に白色光によって、表面法線に関して所定の照射角度で、例えば表面法線に関して４５°の角度θｉｎｃで、未知の配合のコーティング１０１又は塗料でコーティングされたサンプル小板の表面を照射することが想定される。未知の配合のコーティング１０１の上に、既知の従来のクリアコートが塗布されてもよい。次いで、センサ又はカメラを用いて、測定対象物体の表面から反射されたスペクトル放射を、空間的に分解された形で、特に画像の形で、例えばａｓ１５°、すなわちブラッグ角度θｓｐｅｃに関して１５°などの特定のアスペキュラ測定角度θａｓで取得する（ここで「ａｓ」は「アスペキュラ」を表す）。
未知の配合のコーティングが干渉顔料１０３を含む場合、それらの干渉顔料１０３は、すなわち、アスペキュラ測定角度θａｓの方向に鏡面反射するよう測定対象物体の表面に対して配置された干渉顔料小板は、取得された画像で見える。周囲の屈折率（典型的には空気、ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ＝１）及び干渉顔料を囲むコーティングの屈折率（典型的にはｎｃｏａｔｉｎｇ＝１．５）に関する知識により、照射又は入射光１０２を観察方向θｓｐｅｃ＋θａｓに鏡面反射（θｐｉｇ）させるために、コーティング１０１又は塗料中で干渉顔料フレーク(小板)が配向されていなければならない配向αを、照射方向θｉｎｃ（照射角度）とアスペキュラ測定角度θａｓの対の組み合わせに、注入的に割り当てることができる。表面に対してαに配向した干渉顔料１０３が鏡面反射（θｐｉｇ）されるアスペキュラ角度θａｓについて、測定対象物体の表面の光の入射角度θｉｎｃ（法線に関して測定）に依存して、図１ａに従って下式が適用される。
θａｓ＝ａｒｃｓｉｎ［ｎｃｏａｔｉｎｇ／ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ ＊ｓｉｎ（ａｒｃｓｉｎ（ｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｓ／ｎｃｏａｔｉｎｇ ＊ｓｉｎ（θｉｎｃ））＋α）］－θｉｎｃ （１）
図１ｂは、測定対象物体の表面に適用された、中に顔料小板１０３が含まれるコーティング１０１の第１画像と第２画像の可能な２つの測定幾何学形状を示しており、ここでは簡単のために顔料小板の１つだけが示されている。第１測定幾何学的形状は、コーティング１０１を第１入射角度θｉｎｃ１で照射する位置１１１における照射と、コーティング１０１の第１画像を、ブラッグ角度θｓｐｅｃ１に関して測定され第１入射角度θｉｎｃ１に割り当てられた第１アスペキュラ角度θａｓ１で、又は第１観察方向θａｓ１＋θｓｐｅｃ１で記録する位置１２１におけるカメラとを有している。第２測定幾何学的形状は、コーティングを光によって第２入射角度θｉｎｃ２で照射する位置１１２における照射と、第２観察方向θａｓ２＋θｓｐｅｃ２で第２画像を記録する（そこでは変化する入射角度によってブラッグ角度θｓｐｅｃ２もそれにしたがって変化するがアスペキュラ角度θａｓ２≒θａｓ１はほぼ同じままである）位置１２２におけるカメラとを有している。
第１入射角度θｉｎｃ１に対して変化する光の入射角度θｉｎｃ２については、表面に対してαで配向された干渉顔料１０３の鏡面反射の上式（１）に基づいて、第１入射角度θｉｎｃ１に割り当てられた第１観察方向θａｓ１＋θｓｐｅｃ１に対して、したがって、観察方向θａｓ２＋θｓｐｅｃ２も変化する。しかし、第一の近似（小さな角度θ、α）では、θａｓ１≒θａｓ２となり、結果的に、干渉顔料１０３は同じアスペキュラ測定角度でアスペキュラ的に反射され続ける（図１ｃ参照）。さらに、使用されるカメラの光学系には一定の許容角度（開口数）を有するため、実際にはθａｓにおけるわずかな偏差は許容されることができる。
図１ｃは、様々な照射角度θｉｎｃにおける、コーティング表面又は測定対象物体の表面に対する干渉顔料の配向αに対する、コーティング内に位置する干渉顔料の鏡面反射のアスペキュラ観察角度θａｓの依存性を示す。干渉顔料の配向αは、ｘ軸上の角度［°］で示されている。干渉顔料のブラッグ角度、すなわちアスペキュラ角度θａｓは、ｙ軸上に角度［°］で示されている。曲線１５１は、照射角度θｉｎｃが５°のときの依存性を示し、曲線１５２は、照射角度θｉｎｃが１５°のときの依存性を示し、曲線１５３は、照射角度θｉｎｃが２５°のときの依存性を示し、曲線１５４は、照射角度θｉｎｃが３５°のときの依存性を示し、曲線１５５は、照射角度θｉｎｃが４５°のときの依存性を示し、曲線１５６は、照射角度θｉｎｃが５５°のときの依存性を示し、曲線１５７は、照射角度θｉｎｃが６５°のときの依存性を示している。
図２は、本発明による装置の実施形態の一部としてのカメラによって記録された画像を示している。この場合において、干渉顔料を含むコーティングが表面に適用されたサンプル小板を含む測定対象物体の表面は、白色の平行光によって所定の入射角度で照射されている。画像を記録したカメラは、この場合、表面法線を基準にして入射角度によって与えられるブラッグ角度に関して所定のアスペキュラ角度に配置されていた。ここで見える光沢点は、コーティングに含まれた干渉顔料を示しており、該干渉顔料は一般的に、干渉顔料フレーク又はコーティング中に細かく分散された小板の形態をとっている。次のステップでは、別のさらなる画像すなわち第２画像が記録され、この場合、コーティングで被覆されたサンプル小板の表面は、別の第２入射角度で照射され、しかし、画像の記録は、第２入射角度で与えられたブラッグ角度に関して、同じ第１アスペキュラ角度、又は境界面での光屈折を補正された第１アスペキュラ測定角度で記録される。第２画像を記録するときにアスペキュラ角度が（ほぼ）保持されるため、コーティング内の同じ干渉顔料はカメラの方向に鏡面反射を示し、結果的に両方の画像で見ることができる。それぞれの入射角度から生じるブラッグ角度に関する保持された（少なくともほぼ保持された）アスペキュラ角度に基づいて、それぞれの画像、すなわち第１画像及び少なくとも１つの第２画像で見ることができる干渉顔料フレークの配向が、導き出されることができる。それぞれの画像の分析後、したがって、画像から導き出すことができる入射角度に依存するスペクトル反射の特徴的な変化に基づいて、データベースを用いて干渉顔料の種類を明確に推測することができる。
図３は、様々な入射角度を有する測定幾何学的形状についての、標準マトリックス（一定の屈折率ｎ＝１．５）に埋め込まれた個々のＴｉＯ２コーティングされたマイカ小板のシミュレーション及び正規化された反射スペクトルを示している。この場合、反射光の波長は、ｘ軸２０１にナノメートル単位でプロットされている。正規化された反射率は、ｙ軸２０２にプロットされている。反射スペクトル２１１は、２５°の入射角度と、入射角度から生じるブラッグ角度にアスペキュラ的に関連して１５°の測定角度におけるコーティングされたマイカ小板（＝測定対象物体）から反射された光を示している。この場合、４６０ｎｍの領域に強い反射が見られ、５７５ｎｍの領域により小さな極大値が見られる。反射スペクトル２１２は、４５°の入射角度と、入射角度から生じるブラッグ角度に関して測定された１５°の保持されたアスペキュラ角度における、コーティングされたマイカ小板又はその表面から反射された光を示している。ここでは、４５０ｎｍの領域に反射最大値があり、５６０ｎｍの領域により小さな極大値がある。反射スペクトル２１３は、入射角度が６５°で記録され、反射スペクトルを記録するために設けられた測定器は、１５°のアスペクト角度で配置されていた。ここでは、４４０ｎｍの領域で反射最大値が得られ、５４０ｎｍの領域でより小さな極大値が得られた。結果として得られた反射スペクトルを評価する場合、特に、入射角度に依存して反射スペクトルから導出されることができる、それぞれの場合にそれぞれの干渉顔料種類の特徴であるスペクトル反射又はスペクトル反射プロファイルの変化／変更を考慮する場合に、正確にこの反射プロファイル又は正確にこの変化を示す干渉顔料が明確に推測されることができる。

Claims (12)

  1. コーティング（１０１）中の干渉顔料（１０３）を識別する方法であって、少なくとも以下のステップ：
    － 表面に適用された前記コーティング（１０１）を、前記表面の法線に関して第１照射角度（θｉｎｃ１）で光によって照射するステップと、
    － 前記第１照射角度（θｉｎｃ１）に割り当てられたブラッグ角度（θｓｐｅｃ１）に関して測定された第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）で、光によって、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の第１画像を記録するステップと、
    － 前記表面の法線に関して、前記第１照射角度とは異なる少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）を照射するステップと、
    － 前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられたブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記第１アスペキュラ測定角度で、又は、前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた前記ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）で、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の少なくとも１つの第２画像を記録するステップであって、前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）は、前記第１照射角度（θｉｎｃ１）と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）から得られる、ステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像を空間的に分析し、評価するステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像をスペクトル的に分析し、評価するステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の前記空間的及びスペクトル的分析と評価、前記第１照射角度と前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ１，θｉｎｃ２）、及び前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）又は前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）に基づいて、前記干渉顔料（１０３）を識別するステップと、
    を含む、方法。
  2. 前記スペクトル的に分析及び評価するステップが、前記第１画像と前記少なくとも１つの第２画像についてそれぞれのレミッションスペクトルを導出することを含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記第１画像と前記少なくとも１つの第２画像についてそれぞれのレミッションスペクトルを導出することが、シミュレーションアルゴリズムによって実行される、請求項２に記載の方法。
  4. 少なくとも１つのカメラ、特に多角度カラーカメラ及び／又はハイパースペクトルカメラ及び／又はそれに同等のカメラシステム、特に非可視スペクトル範囲でも作動するシステムが、前記第１画像と前記少なくとも１つの第２画像のために使用される、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 前記表面に適用された前記コーティングの対応する複数の第２照射角度における複数の第２画像は、いずれの場合も前記それぞれの第２照射角度に割り当てられ前記ブラッグ角度に関して測定された前記第１アスペキュラ測定角度で、又は前記補正第１アスペキュラ測定角度で記録される、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 多数の顔料を識別するために、対応して多数回実行され、前記アスペキュラ測定角度が同様に対応して多数回変化され、一方、それぞれの場合に１つの干渉顔料を識別するために、それぞれのアスペキュラ測定角度は一定に維持されるか、又は前記第１照射角度と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度で変化した光の光屈折にしたがって補正されるのみである、請求項１～５のいずれか１項に記載の方法。
  7. コーティング（１０１）中の干渉顔料（１０３）を識別するためのコンピュータ実装方法であって、少なくとも以下のステップ：
    － 第１画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティング（１０１）の前記第１画像は、表面の法線に関する第１照射角度（θｉｎｃ１）での光による前記表面に適用された前記コーティング（１０１）への照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ1）に関して測定された前記第１照射角度に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度（θａｓ1）で記録される、ステップと、
    － 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の前記少なくとも１つの第２画像は、前記表面の前記法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度（θｉｎｃ２）での光による前記表面に適用されたコーティング（１０１）への照射の下で、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度で、又は、前記ブラッグ角度に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）は、前記第１照射角度（θｉｎｃ１）と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）から得られる、ステップと、
    － 少なくとも１つのプロセッサを用いて、前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
    － 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像中の干渉顔料（１０３）を検出するステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ１，θｉｎｃ２）、及び前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）又は前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）に基づいて、前記干渉顔料（１０３）を識別するステップと、
    を含む、コンピュータ実装方法。
  8. 装置であって、少なくとも以下の：
    － データベースと、
    － 前記データベースと通信接続され、前記データベースとデータを交換するように構成されたプロセッサとを含み、
    前記プロセッサは以下のステップ：
    － 第１画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティング（１０１）の前記第１画像は、前記表面の法線に関する第１照射角度（θｉｎｃ１）での光による前記表面に適用された前記コーティング（１０１）への照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ１）に関して測定された前記第１照射角度（θｉｎｃ１）に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）で記録される、ステップと、
    － 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、前記表面に適用されたコーティング（１０１）の前記少なくとも１つの第２画像は、前記表面の前記法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度（θｉｎｃ２）での光による前記表面に適用されたコーティング（１０１）への照射の下で、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた前記第１アスペキュラ測定角度で、又は、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）は前記第１照射角度（θｉｎｃ１）と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）から得られる、ステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
    － 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像内の前記干渉顔料（１０３）を検出するステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ１，θｉｎｃ２）、及び前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）又は前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）に基づき、前記干渉顔料（１０３）を識別するステップと、
    を実行するようにプログラムされている、装置。
  9. 前記プロセッサと通信接続され、前記第１画像と前記少なくとも１つの第２画像を記録するように構成されている画像取得ユニットをさらに有する、請求項８に記載の装置。
  10. 請求項１～７のいずれか１項に記載の方法を実行するように構成されている、請求項８又は９に記載の装置。
  11. コンピュータプログラムがコンピューティングユニット、特に請求項８，９，１０のいずれか１項に記載の装置のプロセッサ上で実行されたときに以下のステップ：
    － 第１画像を受信するステップであって、表面に適用されたコーティング（１０１）の前記第１画像は、前記表面の法線に関する第１照射角度（θｉｎｃ１）での光による前記表面に適用されたコーティング（１０１）への照射の下で、画像取得ユニットによって、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ１）に関して測定された前記第１照射角度（θｉｎｃ１）に割り当てられた第１アスペキュラ測定角度（θａｓ）で記録される、ステップと、
    － 少なくとも１つの第２画像を受信するステップであって、前記表面に適用された前記コーティング（１０１）の前記少なくとも１つの第２画像は、前記表面の前記法線に関して前記第１照射角度と異なる第２照射角度（θｉｎｃ２）での光による前記表面に適用された前記コーティング（１０１）への照射の下で、ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた前記第１アスペキュラ測定角度で、又は、前記ブラッグ角度（θｓｐｅｃ２）に関して測定された前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）に割り当てられた補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）で、画像取得ユニットによって記録され、前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）は、前記第１照射角度（θｉｎｃ１）と比較して前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ２）で変化した光の光屈折に従って補正によって前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）から得られる、ステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の画像解析を実行するステップと、
    － 前記画像の空間的分解分析によって前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像内の干渉顔料（１０３）を検出するステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像のそれぞれのレミッションスペクトルを評価、計算、及び／又はシミュレートするステップと、
    － 前記第１画像及び前記少なくとも１つの第２画像の空間的及びスペクトル的分析及び評価、前記第１照射角度及び前記少なくとも１つの第２照射角度（θｉｎｃ１，θｉｎｃ２）、及び前記第１アスペキュラ測定角度（θａｓ１）又は前記補正第１アスペキュラ測定角度（θａｓ２）に基づいて、前記干渉顔料（１０３）を識別するステップと、
    を実行するように設計されたプログラムコーディング手段を有するコンピュータプログラムを有する不揮発性のコンピュータ可読媒体。
  12. コンピュータプログラムがコンピューティングユニット、特に請求項８，９，１０のいずれか１項に記載の装置のプロセッサ上で実行されたときに、請求項１～７のいずれか１項に記載の方法を実行するように設計されたプログラムコーディング手段を有するコンピュータプログラムを有する不揮発性のコンピュータ可読媒体。
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