JP6185864B2

JP6185864B2 - 積分球

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Publication number: JP6185864B2
Application number: JP2014049969A
Authority: JP
Inventors: 裕考原田; 謙司松本
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2013-06-07
Filing date: 2014-03-13
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2034-03-13
Also published as: JP2015014590A; EP2811272B1; US9638627B2; EP2811272A1; US20140362380A1

Description

この発明は積分球に関し、より具体的にはその構造に関する。

光源の光束や測定対象の色彩を測定（解析）するために使用される積分球は一般に、球面を有する構造体を備え、光源から照射された光は球面で拡散反射を繰り返して空間的に積分されるように構成されており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。

特許文献１記載の技術においては、元来、粉末状態の白色塗料は剥離強度が著しく低いためにバインダを使用して強度を高めていたが、バインダを使用しても白色塗料は十分な強度を持たず、またバインダは熱や紫外線によって変色してしまうことから、バインダを使用せず、入射光に対して使用波長域において拡散反射性を有する溶射皮膜で球面を被覆するように構成している。

特許第４２７２６２９号公報

特許文献１記載の技術も含め、積分球では通例、光源にタングステンランプやハロゲンランプなどの赤外線放射量が大きいランプを使用することから、測定対象は強い赤外線の入射によって瞬間的に加熱される。そのため、有機物のような熱に弱い測定対象を観察する際には測定対象が変色してしまい、正確な色を測定できないという不都合があった。

また、特許文献１記載の溶射皮膜によって球面の劣化はある程度回避することができるが、それでも球面は光源から照射される赤外線や、赤外線あるいは光源からの熱によって劣化し易い不都合があった。また、溶射には大掛かりな装置が必要となる不都合があった。

従って、この発明は上記した不都合を解消し、光源から照射されて球面で拡散反射させて得た光を利用して測定対象の色彩を測定すると共に、球面や測定対象に与える熱負荷を減少させて球面の劣化や測定精度の低下を可能な限り抑えるようにした積分球を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る積分球にあっては、球面を有する構造体と、入射ポートにおいて一端に前記球面に光を照射可能な発光素子が取り付けられると共に、他端にヒートシンクが取り付けられたＬＥＤ回路基板と、前記構造体に穿設される測定ポートと、前記構造体に穿設されると共に、前記発光素子から照射されて前記球面で拡散反射された光を前記測定ポートを介して測定対象に反射させて得た反射光を外部に出射可能な出射ポートと、前記構造体の外部において前記出射ポートに接続可能な測定器と、測定対象物の測定面に設置されると共に、前記測定ポートの外部から前記構造体に接続可能な測定ガイドと、を備え、前記測定ガイドは、前記測定面に当接する面を有すると共に、その反対側に前記構造体の内壁を臨んで前記内壁と同一の曲率を有する面を有する如く構成した。

請求項２に係る積分球にあっては、前記入射ポートと出射ポートと測定ポートは、前記球面空間において、前記入射ポートの中心軸線と出射ポートの中心軸線の交差角が略９０度となると共に、前記出射ポートの中心軸線と前記測定対象が保持される測定面から前記測定ポートの中心を通って前記球面空間に延びる法線の交差角が所定範囲内の角度となるように前記構造体に穿設される如く構成した。

請求項３に係る積分球にあっては、前記測定ポートは、前記法線が前記球面空間の中心点を通るように前記構造体に穿設される如く構成した。

請求項４に係る積分球にあっては、前記測定器は、前記出射ポートに光吸収部を介して接続可能である如く構成した。

請求項５に係る積分球にあっては、前記ＬＥＤ回路基板が前記構造体の外部に配置され、よって前記発光素子から照射された光が前記構造体に穿設された入射ポートを介して前記球面に入射される如く構成した。

請求項６に係る積分球にあっては、前記ＬＥＤ回路基板は、断熱材からなる遮光板を介して前記構造体の外部から前記入射ポートに取り付けられる如く構成した。

請求項７に係る積分球にあっては、前記出射ポートと測定ポートは、前記拡散反射された光が通過自在な窓で閉鎖される如く構成した。

請求項８に係る積分球にあっては、前記測定ガイドは、それぞれ径の異なる孔が穿設される複数個のガイドからなる如く構成した。

請求項９に係る積分球にあっては、前記測定ガイドは、前記球面の内壁を臨む面に前記内壁と同一の拡散反射コーティングが施される如く構成した。

請求項１０に係る積分球にあっては、前記測定ガイドは、前記測定面に当接する面に光の侵入を防止する光侵入防止部を備える如く構成した。

請求項１に係る積分球にあっては、球面を有する構造体と、入射ポートにおいて一端に球面に光を照射可能な発光素子が取り付けられると共に、他端にヒートシンクが取り付けられたＬＥＤ回路基板と、発光素子から照射されて球面で拡散反射された光を測定ポートを介して測定対象に反射させて得た反射光を外部に出射可能な出射ポートと、構造体の外部において出射ポートに接続可能な測定器とを備える如く構成したので、球面や測定対象に与える熱負荷を減少させて球面の劣化や測定（解析）精度の低下を可能な限り抑えることができる。

即ち、発光素子から照射されて球面で拡散反射された光を出射ポートから外部に出射して測定器で測定することで、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対照に反射させることができて測定対象の色彩を精度良く測定することができると共に、測定角度に依存する測定対象であっても、その色彩を精度良く測定することができる。また、ＬＥＤ回路基板の熱をヒートシンクで取り除くことができ、構造体の内部への熱の拡散を防止することができる。

また、光を照射する光源としてＬＥＤ発光素子を用いることで、照射する波長領域を選択して赤外線の放射を抑制することができるため、測定対象の赤外線による過度の加熱を防止することができ、有機物のような熱に弱い測定対象を変色させずに測定することができる。

また、内面に拡散反射コーティングが施された球面を有する構造体とした場合、拡散反射コーティングの劣化を進展させる赤外線や紫外線などの波長域の光を除くことができることから、球面の劣化を抑えることができると共に、ＬＥＤ発光素子は発熱量も比較的少ないので、素子から伝わる熱による劣化も抑えることができ、耐久性を向上させることができる。また、請求項１に係る積分球にあっては、測定対象物の測定面に設置されると共に、測定ポートの外部から構造体に接続可能な測定ガイドを備え、測定ガイドは、測定面に当接する面を有すると共に、その反対側に構造体の内壁を臨んで内壁と同一の曲率を有する面を有する如く構成したので、測定対象を測定ポートに確実に位置させることができる。また、測定ガイドによって測定ポートを測定対象に容易に位置させることができる。即ち、例えば測定対象が車体の塗装色であるときなどは探すのは簡単であるが、車の部品のなかの局所的な微小な箇所である場合など、そこに測定ポートを迅速に位置させるのが困難である。しかしながら、上記のように構成することで、測定ガイドを構造体から取り外し、目視によって測定対象を探し、そこに測定ガイドを位置させ、次いで構造体を測定ガイドに接続することで、測定ポートを測定対象に容易かつ迅速に位置させることができる。また、内壁と同様、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象に反射させることができ、測定精度を一層向上させることができる。

請求項２に係る積分球にあっては、入射ポートと出射ポートと測定ポートは、球面空間において、入射ポートの中心軸線と出射ポートの中心軸線の交差角が略９０度となると共に、出射ポートの中心軸線と測定対象が保持される測定面から測定ポートの中心を通って球面空間に延びる法線の交差角が所定範囲内の角度となるように構造体に穿設される如く構成したので、上記した効果に加え、構造体の製作を容易にすることができる。

即ち、構造体には入射ポートと出射ポートにおいてＬＥＤ回路基板や発光素子あるいは測定器を固定（あるいは接続）するための固定部を形成する必要があるが、そのままでは製作が煩瑣となるところ、入射ポートと出射ポートのそれぞれの中心軸線の交差角が略９０度（より具体的には９０度またはその近傍の角度）となるように構成することで、構造体の構成を単純化することができ、その製作を容易にすることができる。

また、出射ポートの中心軸線と測定対象が保持される測定面から測定ポートの中心を通って球面空間に延びる法線の交差角が所定範囲内の角度、例えば０度より大きくて１０度以下の角度となるように構造体に穿設される如く構成したので、測定器から測定対象に入射した光が入射角と反射角が等しくなる正反射角度で測定器に直接入射されるのを防止することができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、出射ポートの中心軸線と測定対象が保持される測定面から測定ポートの中心を通って球面空間に延びる法線の交差角が所定範囲内の角度となるように構成したので、発光素子から測定対象への直接入射を防止する遮光板を小さくすることができる。

請求項３に係る積分球にあっては、測定ポートは、法線が球面空間の中心点を通るように構造体に穿設される如く構成したので、上記した効果に加え、発光素子から照射されて球面で拡散反射された光を均等に入射して測定対象に反射させることができ、それによって測定精度を一層向上させることができる。

請求項４に係る積分球にあっては、測定器は、出射ポートに光吸収部を介して接続可能である如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象以外からの光の入射を効果的に防止することができ、それによって測定精度を一層向上させることができる。

請求項５に係る積分球にあっては、ＬＥＤ回路基板が構造体の外部に配置され、よって発光素子から照射された光が構造体に穿設された入射ポートを介して球面に入射される如く構成したので、構造体の内側に光源を配置することがないので、球面の劣化を一層抑えることができると共に、遮光板を構造体の内部に配置する必要がないので、内部に遮光板を配置することに起因してスループットが低下するのを防止することができる。

請求項６に係る積分球にあっては、ＬＥＤ回路基板は、断熱材からなる遮光板を介して構造体の外部から入射ポートに取り付けられる如く構成したので、光源からの熱を球面に一層伝え難くすることができる。

請求項７に係る積分球にあっては、出射ポートと測定ポートは、拡散反射された光が通過自在な窓で閉鎖される如く構成したので、上記した効果に加え、構造体の内部に水や油の蒸気を含む異物が侵入するのを防止することができ、球面の劣化や着色を防止することができる。

請求項８に係る積分球にあっては、測定ガイドは、それぞれ径の異なる孔が穿設される複数個のガイドからなる如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象に応じて測定ガイドの孔径を選択することができ、よって測定精度を一層向上させることができる。

請求項９に係る積分球にあっては、測定ガイドは、球面の内壁を臨む面に拡散反射コーティングが施される如く構成したので、上記した効果に加え、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象に反射させることができ、測定精度を一層向上させることができる。

請求項１０に係る積分球にあっては、測定ガイドは、測定面に当接する面に光の侵入を防止する光侵入防止部を備える如く構成したので、上記した効果に加え、積分球外部の光が測定ポートから積分球内部に侵入するのを防止することができ、測定精度を一層向上させることができる。

この発明の第１実施例に係る積分球を概略的に示す模式図である。この発明の第２実施例に係る積分球を概略的に示す模式図である。図２に示す積分球への測定ガイドの接続を示す説明図である。同様に図２に示す積分球への測定ガイドの接続を示す説明図である。図３に示す測定ガイドを説明する説明図である。同様に図３に示す測定ガイドを説明する説明図である。図３に示す測定ガイドを使用して測定対象の位置に積分球を設置するときの手順を模式的に示す説明図である。この発明の第３実施例に係る積分球を部分的に示す説明図である。図８に示す砲弾型の発光素子の説明図である。この発明の第４実施例に係る積分球を部分的に示す説明図である。

以下、添付図面に即してこの発明の第１実施例に係る積分球を実施するための形態を説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る積分球を概略的に示す模式図である。

図１において、符号１０は積分球を示す。積分球１０は図示のような球形の構造体１２を備える。構造体１２は拡散反射コーティングが施され、所定の曲率を持って湾曲させられた球面の内壁１２ａを有すると共に、入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄが穿設される。

拡散反射コーティングは、光が球面の内壁１２ａを拡散反射するように公知の手法で施されると共に、構造体１２の内部には球面空間１２ｅが形成される。

構造体１２には、ＬＥＤ回路基板１４が配置される。ＬＥＤ回路基板１４の一端（構造体１２に接近する側）には入射ポート１２ｂにおいて構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間１２ｅに挿入されて光（白色光）を照射可能なＬＥＤ（発光ダイオード）からなる発光素子（光源。図１で模式的に示す）１４ａが取り付けられると共に、他端（構造体１２から離間する側）には放熱用のヒートシンク（放熱フィン）１４ｂが取り付けられる。

公知の如く、ＬＥＤは電球と蛍光灯に比して発熱量が小さく、使用時間が延びるにつれても発熱量が比較的増えないという特性を有する。また、白色ＬＥＤは発光成分のほぼ全てが可視光領域となる。

構造体１２の内部において発光素子１４ａの付近には遮光板（バッフル）１６が配置される。

積分球１０において、入射ポート１２ｂにおいて発光素子１４ａから入射された光は内壁１２ａで拡散反射を繰り返して空間的に積分される。即ち、構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間１２ｅにおいて入射された光は発光素子１４ａの広がりや入射角度に依存することなく、光源の強度に比例した均一な強度分布となる。

構造体１２は内壁１２ａの球面で拡散反射された光を、測定ポート１２ｄを介して測定対象（具体的には測定対象物２０の測定箇所（測定対象物２０の局地的な部位。図１で誇張して示す）２０ａに反射させて得た反射光を出射ポート１２ｃから外部に出射するように構成される。

このように、発光素子１４ａから照射される光は入射ポート１２ｂから構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間１２ｅに向けて照射されるが、発光素子１４ａから照射される光が測定対象２０ａを直接照射（入射）しないように、遮光板１６によって入射角が制限される。

構造体１２の外部において出射ポート１２ｃには測定器２２が接続可能に設けられる。測定器２２は、刺激値直読式のＲＧＢフォトトランジスタからなるセンサ２２ａと、センサ２２ａの出力に基づいて出射された光から測定対象２０ａの色彩を測色（測定）するマイクロコンピュータからなる測色回路２２ｂと、電源回路（バッテリ）２２ｃと、液晶画面（図示せず）を備える。

ＬＥＤ回路基板１４はケーブル１４ｃを介して電源回路２２ｃに接続され、電源回路２２ｃから直流電源の供給を受けることで駆動され、発光素子１４ａを発光させる。

測定器２２においてセンサ２２ａは出射ポート１２ｃを臨む位置に形成される筒状通路（光吸収部）２２ａ１の内側に配置される。筒状通路２２ａ１の内壁は直接入射などを防止するために黒色に塗装（形成）される。

積分球１０は構造体１２とそれに一体に取り付けられた（接続可能に設けられた）測定器２２からなり、測定器２２には電源回路２２ｃと液晶画面が設けられると共に、端部にグリップ（図示せず）が形成され、作業者が積分球１０をグリップで把持して携行して測色作業可能なように構成される。

図示の如く、構造体１２において出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、拡散反射された光が通過自在な窓（破線で示す）２４で閉鎖される。窓２４は合成石英などの、可視光に対して透明な素材からなる。窓２４は出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄの周縁にＯリング２４ａを介して構造体１２に気密・液密に取り付けられる。

これにより、窓２４は防水機能を有することとなって構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間は密閉され、外部からの水や油の蒸気を含む異物の侵入は阻止される。

また、図示の如く、入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、球面空間１２ｅにおいて、入射ポート１２ｂの中心軸線１２ｂ２と出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１の交差角θ１が略９０度となると共に、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度となるように、詳しくは０度より大きいが、１０度以下となるように構造体１２に穿設される。

即ち、測定ポートの付近には測定ガイド３０が測定ポート１２ｄの外部から構造体１２に接続可能に設けられ、測定ガイド３０は測定対象２０ａをこの測定面に保持、より具体的には出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定面２０ｂからの法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度となるように保持するように構成される。測定ガイド３０は大略逆円錐台状を呈し、測定面２０ｂに当接する平坦面３０ｅを有する。

また、測定ポート１２ｄは、その法線１２ｄ１が球面空間１２ｅの中心点１２ｅ１を通るように構造体１２に穿設、換言すれば測定ポート１２ｄにおいて測定ガイド３０を介して測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂが球面空間１２ｅの中心点１２ｅ１を向くように穿設される。尚、入射ポート１２ｂも、その中心軸線１２ｂ２が球面空間１２ｅの中心点１２ｅ１を通るように構造体１２に穿設される。

この実施例にあっては上記の如く構成したので、入射ポート１２ｂにおいて発光素子１４ａによって照射されて球面で拡散反射された光を出射ポート１２ｃから外部に出射して測定器２２で測定することで、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象２０ａに反射させることができ、例えば金属のような色が測定角度に依存する測定対象であっても、その色彩を精度良く測定（解析）することができる。また、ＬＥＤ回路基板１４の熱をヒートシンク１４ｂで取り除くことができ、構造体１２の内部への熱の拡散を防止することができる。

また、光を照射する光源としてＬＥＤ発光素子１４ａを用いることで、拡散反射コーティングされた球面の劣化を抑えることができると共に、発熱量も比較的少ないので、熱による劣化も抑えることができ、耐久性を向上させることができる。

また、ＬＥＤ回路基板１４が構造体１２の外部に配置される如く構成したので、拡散反射コーティングされた球面の劣化を一層抑えることができる。

また、入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、球面空間１２ｅにおいて、入射ポート１２ｂの中心軸線１２ｂ２と出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１の交差角θ１が略９０度となると共に、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度となるように、詳しくは０度より大きいが、１０度以下となるように構造体１２に穿設される如く構成したので、構造体１２の製作を容易にすることができる。

即ち、構造体１２には入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃにおいてＬＥＤ回路基板１４や発光素子１４ａあるいは測定器２２を固定（あるいは接続）するための固定部を形成する必要があり、そのままでは製作が煩瑣となるが、入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃのそれぞれの中心軸線１２ｂ２，１２ｃ１の交差角θ１が略９０度となるように構成することで、構造体１２の構成を単純化することができ、その製作を容易にすることができる。

また、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度、例えば０度より大きいが、１０度以下となるように構造体１２に穿設される如く構成したので、測定器２２から測定対象２０ａに入射した光が入射角と反射角が等しくなる正反射角度で測定器２２に直接入射されるのを防止することができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、測定ポート１２ｄは、その法線１２ｄ１が球面空間１２ｅの中心点１２ｅ１を通るように構造体１２に穿設される如く構成したので、発光素子１４ａから照射されて球面で拡散反射された光を均等に入射して測定対象２０ａに反射させることができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度となるように構造体１２に穿設される如く構成したので、発光素子１４ａから測定対象２０ａへの直接入射を防止する遮光板１６を小さくすることができる。

また、測定器２２は、出射ポート１２ｃに筒状通路（光吸収部）２２ａ１を介して接続可能である如く構成したので、測定対象２０ａ以外からの光の入射を効果的に防止することができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、拡散反射された光が通過自在な窓２４で閉鎖される如く構成したので、構造体１２の内部に異物が侵入するのを防止でき、拡散反射コーティングされた球面の劣化や着色を防止することができる。

図２は、この発明の第２実施例に係る積分球１０ａを概略的に示す模式図である。

第２実施例に係る積分球１０ａは第１実施例に係る積分球１０と構造が基本的に同一であるので、同一の部位には同一の符号を付して説明を省略し、以下、第１実施例と相違する点に焦点をおいて説明する。

図示の如く、第２実施例に係る積分球１０ａにおいて発光素子１４ａは表面実装型からなり、例えば白色ＬＥＤの場合、青色ＬＥＤと黄色発光体から構成されて白色光を、入射ポート１２ｂにおいて（より具体的には入射ポート１２ｂを介して）構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間１２ｅに向けて照射するように構成される。遮光板（バッフル）１６はＬＥＤ回路基板１４と構造体１２の間に配置される。

尚、第１実施例と同様、第２実施例に係る積分球１０ａも、構造体１２の測定ポート１２ｄの付近において、測定対象（測定対象物２０の測定箇所）２０ａに測定ポート１２ｄを接続自在な測定ガイド３０を備える。

図３と図４に良く示す如く、第２実施例（および後述する第４実施例）において測定ガイド３０は、構造体１２の測定ポート１２ｄの孔径と同径の蓋部と、それより大径の大径部とを備え、測定ポート１２ｄの外部（構造体１２の外部側）から構造体１２に接続（取り付け）可能であるように構成される。

また、図５と図６に示す如く、測定ガイド３０は複数個、具体的には３個のガイド３０ａ，３０ｂ，３０ｃからなる。より具体的には、測定ガイド３０はそれぞれ径の異なる孔３０ａ１，３０ｂ１，３０ｃ１が穿設された３個のガイド３０ａ，３０ｂ，３０ｃからなる。

尚、ガイド３０ａ，３０ｂ，３０ｃは全て、構造体１２の内壁１２ａを臨む蓋部の面３０ａ２，３０ｂ２，３０ｃ２に内壁１２ａの球面と同一の拡散反射コーティングが施されると共に、前記内壁１２ａを臨む蓋部の面３０ａ２，３０ｂ２，３０ｃ２は壁面１２ａと同一の曲率を有するように構成される。

第２実施例にあっては上記の如く構成したので、第１実施例と同様、発光素子１４ａから照射されて球面で拡散反射された光を出射ポート１２ｃから外部に出射して測定器２２で測定することで、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象２０ａに反射させることができ、例えば金属のような色が測定角度に依存する測定対象であっても、その色彩を精度良く測定（解析）することができる。また、ＬＥＤ回路基板１４の熱をヒートシンク１４ｂで取り除くことができ、構造体１２の内部への熱の拡散を防止することができる。

また、ＬＥＤ回路基板１４が構造体１２の外部に配置される如く構成したので、拡散反射コーティングされた球面の劣化を一層抑えることができると共に、外部に遮光板１６を配置することでスループットが低下するのを防止することができる。

また、ＬＥＤ回路基板１４は、断熱材からなる遮光板１６を介して構造体１２の外部から入射ポート１２ｂに取り付けられる如く構成したので、光源からの熱を拡散反射コーティングされた球面に一層伝え難くすることができる。

また、測定対象２０ａに接続自在な測定ガイド３０を備えると共に、測定ガイド３０を測定ポート１２ｄの外部から構造体１２に取り付け可能である如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象２０ａの測定したい箇所に応じて測定ポート１２ｄを容易に位置させることができる。

それについてさらに説明すると、図７は、測定ガイド３０を使用して測定対象２０ａの位置に積分球１０ａを設置（接続）するときの手順を模式的に示す説明図である。

以下説明すると、同図（ａ）に示す如く、測定対象２０ａを目視によって探し、その付近に測定ガイド３０（例えば３０ａ）を設置する。次いで同図（ｂ）に示す如く、目標とする測定対象２０ａが孔３０ａ１に入るように測定ガイド３０ａの位置を微調整する。次いで同図（ｃ）に示す如く、測定ガイド３０ａの上に積分球１０ａを設置する（測定ガイド３０を積分球１０ａに接続する（取り付ける））。

前記した如く、測定対象２０ａとしては車体の表面のどこでも良い場合などの探すのが簡単な測定対象と、部品の表面の局地的で微小な部位などの探すのが極めて困難な測定対象とがある。後者の場合、測定ガイド３０がないとすると、作業者は目標とする測定対象２０ａが測定ポート１２ｄに入るように積分球１０ａを移動させなければならない。

そのとき、積分球１０ａによって測定対象２０ａが隠されてしまうため、積分球１０ａの横から測定対象２０ａに向けて測定ポート１２ｄを位置決めせざるを得ず、積分球１０ａの位置決め作業が不正確で煩瑣となる。しかしながら、上記のように構成することで、積分球１０ａを測定対象２０ａ上に正確かつ迅速に位置させることができる。尚、残余の構成および効果は第１実施例と異ならない。

図８はこの発明の第３実施例に係る積分球１０ｂを部分的に示す説明図である。

第２実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第３実施例に係る積分球１０ｂにおいてＬＥＤ回路基板１４は、図２に示した表面実装型の発光素子１４ａと異なり、第１実施例と同様、砲弾型の発光素子１４ａを備えるように構成した。

より具体的には、発光素子１４ａは、図９に示す如く、エポキシ樹脂１４ａ１で封止された砲弾型の形状を呈し、例えば白色ＬＥＤの場合、青色ＬＥＤと黄色発光体から構成されて白色光を構造体１２の内壁１２ａで形成される球面空間１２ｅに向けて照射するように構成される。発光素子１４ａは±３０度程度の指向性を有する。

ＬＥＤ回路基板１４はケーブル１４ｃを介して電源回路２２ｃに接続されると共に、発光素子１４ａはリード１４ｄを介して電源回路２２ｃに接続される。ＬＥＤ回路基板１４は電源回路２２ｃから直流電源の供給を受けることで駆動され、発光素子１４ａを発光させる。

第３実施例においては±３０度の指向性を有する発光素子１４ａを光源として用い、構造体１２の出射ポート１２ｃの端部と入射ポート１２ｂと測定ポート１２ｄの端部のなす角度が６０度となる位置に設置し、６０度より外側の光を遮光板１６で遮ることで、一層効率の良い照明を実現することができる。尚、残余の構成および効果は第２実施例および第１実施例と異ならない。

図１０はこの発明の第４実施例に係る積分球１０ｃを部分的に示す説明図である。

第２実施例と相違する点に焦点をおいて説明すると、第４実施例に係る積分球１０ｃにおいては、第２実施例で図示した構造体１２の出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄを閉鎖する窓２４を除去するようにした。また、構造体１２の入射ポート１２ｂは第２実施例の入射ポート１２ｂに比して狭小に形成されると共に、第３実施例と同様に砲弾型からなる発光素子１４ａをその入射ポート１２ｂから構造体１２の内部に挿入して突出させるように構成した。

また、測定ガイド３０は、測定面２０ｂに当接する平坦面３０ｅに光の侵入を防止する光侵入防止部３０ｆを備え、積分球外部の光が測定ポート１２ｄから構造体１２の内部に侵入するのを防止するように構成される。

第４実施例に係る積分球１０ｃにあっては、上記のように構成することで第２、第３実施例の構成に比して密閉性では劣るものの構造が簡易となる効果を有する。尚、第２実施例の構造体１２から窓２４を除去する例を示したが、第１実施例の構造体１２から窓２４を除去しても良い。

また、測定ガイド３０は、測定面２０ｂに当接する平坦面３０ｅに光の侵入を防止する光侵入防止部３０ｆを備える如く構成したので、積分球外部の光が測定ポート１２ｄから積分球内部に侵入するのを防止することができ、測定精度を一層向上させることができる。

上記した如く、第１から第４実施例に係る積分球１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃにあっては、球面を有する構造体１２と、入射ポート１２ｂにおいて一端に前記球面に光を照射可能な発光素子１４ａが取り付けられると共に、他端にヒートシンク１４ｂが取り付けられたＬＥＤ回路基板１４と、前記構造体１２に穿設される測定ポート１２ｄと、前記構造体１２に穿設されると共に、前記発光素子から照射されて前記球面で拡散反射された光を前記測定ポート１２ｄを介して測定対象２０ａに反射させて得た反射光を外部に出射可能な出射ポート１２ｃと、前記構造体１２の外部において前記出射ポートに接続可能な測定器２２とを備える如く構成したので、球面や測定対象２０ａに与える熱負荷を減少させて球面の劣化や測定（解析）精度の低下を可能な限り抑えることができる。

即ち、発光素子１４ａから照射されて球面で拡散反射された光を出射ポート１２ｃから外部に出射して測定器２２で測定することで、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象２０ａに反射させることができて測定対象の色彩を精度良く測定することができると共に、測定角度に依存する測定対象２０ａであっても、その色彩を精度良く解析することができる。また、ＬＥＤ回路基板１４の熱をヒートシンク（放熱フィン）１４ｂで取り除くことができ、構造体１２の内部への熱の拡散を防止することができる。

また、光を照射する光源としてＬＥＤ発光素子１４ａを用いることで、照射する波長領域を選択して赤外線の放射を抑制することができるため、測定対象２０ａの赤外線による過度の加熱を防止することができ、有機物のような熱に弱い測定対象２０ａを変色させずに測定することができる。

また、内面に拡散反射コーティングが施された球面を有する構造体からなる場合、拡散反射コーティングの劣化を進展させる赤外線や紫外線などの波長域の光を除くことができることから、球面の劣化を抑えることができると共に、ＬＥＤ発光素子１４ａは発熱量も比較的少ないので、素子１４ａから伝わる熱による劣化も抑えることができ、耐久性を向上させることができる。

また、前記入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、前記球面空間１２ｅにおいて、前記入射ポート１２ｂの中心軸線１２ｂ２と出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１の交差角θ１が略９０度となると共に、前記出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅを延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定範囲内の角度となるように前記構造体１２に穿設される如く構成したので、上記した効果に加え、構造体１２の製作を容易にすることができる。

即ち、構造体１２には入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃにおいてＬＥＤ回路基板１４や発光素子１４ａあるいは測定器２２を固定（あるいは接続）するための固定部を形成する必要があるが、そのままでは製作が煩瑣となるところ、入射ポート１２ｂと出射ポート１２ｃのそれぞれの中心軸線１２ｂ２，１２ｃ１の交差角θ１が略９０度（より具体的には９０度またはその近傍の角度）となるように構成することで、構造体１２の構成を単純化することができ、その製作を容易にすることができる。

また、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角θ２が所定角度範囲内の角度、例えば０度より大きくて１０度以下の角度となるように構造体１２に穿設される如く構成したので、測定器２２から測定対象２０ａに入射した光が入射角と反射角が等しくなる正反射角度で測定器２２に直接入射されるのを防止することができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、出射ポート１２ｃの中心軸線１２ｃ１と測定対象２０ａが保持される測定面２０ｂから測定ポート１２ｄの中心を通って球面空間１２ｅに延びる法線１２ｄ１の交差角が所定範囲内の角度となるように構成したので、発光素子から測定対象への直接入射を防止する遮光板を小さくすることができる。

また、前記測定ポート１２ｄは、前記法線１２ｄ１が前記球面空間１２ｅの中心点１２ｅ１を通るように前記構造体１２に穿設される如く構成したので、上記した効果に加え、発光素子１４ａから照射されて球面で拡散反射された光を均等に入射して測定対象２０ａに反射させることができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、前記測定器２２は、前記出射ポート１２ｃに筒状通路（光吸収部）２２ａ１を介して接続可能である如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象２０ａ以外からの光の入射を効果的に防止することができ、それによって測定精度を向上させることができる。

また、前記ＬＥＤ回路基板１４が前記構造体１２の外部に配置され、よって前記発光素子１４ａから照射された光が前記構造体１２に穿設された入射ポート１２ｂを介して前記球面に入射される如く構成したので、構造体１２の内側に光源を配置することがないので、拡散反射コーティングされた球面の劣化を一層抑えることができると共に、遮光板１６を構造体１２の内部に配置する必要がないので、内部に遮光板１６を配置することに起因してスループットが低下するのを防止することができる。

また、前記ＬＥＤ回路基板１４は、断熱材からなる遮光板１６を介して前記構造体１２の外部から前記入射ポート１２ｂに取り付けられる如く構成したので、光源からの熱を球面に一層伝え難くすることができる。

また、前記出射ポート１２ｃと測定ポート１２ｄは、拡散反射された光が通過自在な窓２４で閉鎖される如く構成したので、上記した効果に加え、構造体１２の内部に水や油の蒸気を含む異物が侵入するのを防止することができ、球面の劣化や着色を防止することができる。

また、前記測定対象２０ａを前記測定面２０ｂに保持する測定ガイド３０を備えると共に、前記測定ガイド３０を前記測定ポート１２ｄの外部から前記構造体１２に接続可能である如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象２０ａを測定ポート１２ｄに確実に位置させることができる。

また、測定ガイド３０によって測定ポート１２ｄを測定対象２０ａに容易に位置させることができる。即ち、例えば測定対象２０ａが車体の塗装色であるときなどは探すのは簡単であるが、車の部品のなかの局所的な微小な箇所である場合など、そこに測定ポート１２ｄを迅速に位置させるのが困難である。

しかしながら、上記のように構成することで、測定ガイド３０を構造体１２から取り外し、目視によって測定対象２０ａを探し、そこに測定ガイド３０を位置させ、次いで構造体１２を測定ガイド３０に接続することで、測定ポート１２ｄを測定対象２０ａに容易かつ迅速に位置させることができる。

また、前記測定ガイド３０は、それぞれ径の異なる孔３０ａ１，３０ｂ１，３０ｃ１が穿設される複数個のガイド３０ａ，３０ｂ，３０ｃからなる如く構成したので、上記した効果に加え、測定対象２０ａに応じて測定ガイド３０の孔径を選択することができ、よって測定精度を向上させることができる。

また、前記測定ガイド３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は、前記内壁１２ａを臨む面３０ａ２，３０ｂ２，３０ｃ２に前記内壁と同一の拡散反射コーティングが施される如く構成したので、上記した効果に加え、内壁１２ａと同様、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象に反射させることができ、測定精度を向上させることができる。

また、前記測定ガイド３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）は、前記内壁１２ａを臨む面３０ａ２，３０ｂ２，３０ｃ２が前記内壁１２ａと同一の曲率を有する如く構成したので、上記した効果に加え、内壁１２ａと同様、拡散反射によって得られた均一の強度の光を測定対象２０ａに反射させることができ、測定精度を向上させることができる。

また、前記測定ガイド３０は、測定面２０ｂに当接する面（平坦面）３０ｅに光の侵入を防止する光侵入防止部３０ｆを備える如く構成したので、上記した効果に加え、積分球外部の光が測定ポート１２ｄから積分球内部に侵入するのを防止することができ、測定精度を一層向上させることができる。

尚、上記において発光素子を白色ＬＥＤから構成したが、それに限られるものではなく、赤外線と紫外線の発生がなく、測定対象とする波長領域の光を照射できれば、どのような構成であっても良い。

また、測定対象の色彩を測定する場合を例にとって積分球の構成を説明したが、この発明に係る積分球の構成はそれに限られるものではなく、光源の光束を測定する場合など種々の用途の積分球に妥当するものである。

また、拡散反射コーティングを塗布する場合を例にとって積分球の構成を説明したが、それに限られるものではなく。バリウムを含有させた樹脂で一体成形するなど、測定対象とする波長領域で反射率が高いように構成されていれば、どのような構成であっても良い。

１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ積分球、１２構造体、１２ａ内壁、１２ｂ入射ポート、１２ｂ１端部、１２ｂ２中心軸線、１２ｃ出射ポート、１２ｃ１中心軸線、１２ｄ測定ポート、１２ｄ１法線、１２ｅ球面空間、１２ｅ１球面空間の中心点、１４ＬＥＤ回路基板、１４ａ発光素子、１４ｂヒートシンク、１６遮光板、２０測定対象物、２０ａ測定対象（測定箇所）、２０ｂ測定面、２２測定器、２２ａセンサ、２２ｂ測色回路、２２ｃ電源回路、２４窓、２４ａＯリング、３０（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）測定ガイド、３０ａ１，３０ｂ１，３０ｃ１孔、３０ａ２，３０ｂ２，３０ｃ２面、３０ｅ面（平坦面）、３０ｆ光侵入防止部

Claims

球面を有する構造体と、入射ポートにおいて一端に前記球面に光を照射可能な発光素子が取り付けられると共に、他端にヒートシンクが取り付けられたＬＥＤ回路基板と、前記構造体に穿設される測定ポートと、前記構造体に穿設されると共に、前記発光素子から照射されて前記球面で拡散反射された光を前記測定ポートを介して測定対象に反射させて得た反射光を外部に出射可能な出射ポートと、前記構造体の外部において前記出射ポートに接続可能な測定器と、測定対象物の測定面に設置されると共に、前記測定ポートの外部から前記構造体に接続可能な測定ガイドと、を備え、前記測定ガイドは、前記測定面に当接する面を有すると共に、その反対側に前記構造体の内壁を臨んで前記内壁と同一の曲率を有する面を有することを特徴とする積分球。
前記入射ポートと出射ポートと測定ポートは、前記球面空間において、前記入射ポートの中心軸線と出射ポートの中心軸線の交差角が略９０度となると共に、前記出射ポートの中心軸線と前記測定対象が保持される測定面から前記測定ポートの中心を通って前記球面空間に延びる法線の交差角が所定範囲内の角度となるように前記構造体に穿設されることを特徴とする請求項１記載の積分球。
前記測定ポートは、前記法線が前記球面空間の中心点を通るように前記構造体に穿設されることを特徴とする請求項２記載の積分球。
前記測定器は、前記出射ポートに光吸収部を介して接続可能であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の積分球。
前記ＬＥＤ回路基板が前記構造体の外部に配置され、よって前記発光素子から照射された光が前記構造体に穿設された入射ポートを介して前記球面に入射されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の積分球。
前記ＬＥＤ回路基板は、断熱材からなる遮光板を介して前記構造体の外部から前記入射ポートに取り付けられることを特徴とする請求項１または５記載の積分球。
前記出射ポートと測定ポートは、前記拡散反射された光が通過自在な窓で閉鎖されることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の積分球。
前記測定ガイドは、それぞれ径の異なる孔が穿設される複数個のガイドからなることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の積分球。
前記測定ガイドは、前記球面の前記内壁を臨む面に拡散反射コーティングが施されることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の積分球。
前記測定ガイドは、前記測定面に当接する面に光の侵入を防止する光侵入防止部を備えることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の積分球。