JP7106674B2 - 分光測定装置 - Google Patents
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Description
具体的には、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定することが可能な分光測定装置を提供することを目的とする。
上記の構成であれば、照射部又は測定対象物が移動範囲を一回移動する間に、測定対象物の被照射面における各領域について、照射角度の種類数、設定角度の種類数、及び設定波長の種類数に応じた数の分光特性を測定する。これにより、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より一層多く測定することが可能となる。
上記の構成であれば、照射部が照射する光の種類(厳密には、色)を変更する必要がない。また、検知部は、各チャンネルにて、対応する設定波長の反射光を検知することができる。これにより、検知部は、チャンネル数と同数の設定波長のそれぞれについて、反射光を同時に検知することが可能となる。
上記の構成であれば、各チャンネルを、波長別のフィルタがオンチップされた受光素子によって構成するので、より汎用的な構成の検知部が実現されることになる。
上記の構成では、複数のチャンネルを設けなくても、検知部が、様々な設定波長の反射光を検知することができる。
上記の構成では、反射光の光路が光路変更部によって変更されることにより、設定角度別に分かれた反射光の各々が、検知部において、互いに異なるセンサ列に到達する。これにより、検知部は、設定角度別に分かれた反射光の各々を同時に検知することが可能となる。
上記の構成では、各反射光が、コリメートレンズを通過することで平行光となり、検知部において互いに異なるセンサ列に到達するようになる。つまり、上記の構成であれば、設定角度別に分かれた反射光のそれぞれを、対応するセンサ列に良好に導くことが可能となる。
上記の構成では、設定角度別に分かれた反射光のそれぞれが、コリメートレンズを通過して平行光となった後に、検知部の手前位置にて集光用レンズによって集光され、対応するセンサ列に到達する。つまり、集光用レンズによって反射光間のピッチが短くなり、これに伴って、センサ列間の間隔が短くなる。この結果、検知部をより小型化させることが可能となる。
上記の構成では、移動機構によって照射部と共に移動するシリンドリカルレンズによって、設定角度別に分かれた反射光の各々が平行光となるように、各反射光の光路を変更することができる。
上記の構成では、複数の光源ユニットのうち、光照射時に用いる光源ユニットを切り替えることにより、照射角度を確実に変更させることができる。
上記の構成では、本発明の効果がより有意義なものとなる。具体的に説明すると、視認角度に応じて画像が変化する測定対象物の分光特性は、光の照射角度及び反射光の反射角度に応じて変動する。このような測定対象物の分光特性の測定に本発明の分光測定装置を適用すれば、光の照射角度及び反射角度に応じて変わる分光特性を、より多く、且つより短時間に測定するという効果が有意義に発揮されることになる。
上記の構成では、照射角度の種類数が3以上であると、照射角度のバリエーションが増えるので、分光特性をより一層多く測定することが可能となる。
また、本明細書において、「同じ」、「同様」及び「同一」は、本発明が属する技術分野において一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
また、本明細書において、「全部」、「いずれも」及び「全面」等というとき、100%である場合のほか、本発明が属する技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
また、本明細書において、「平行」は、基準となるライン、面若しくは方向に対して平行であることは勿論のこと、略平行である場合、及び数度程度傾いている場合を含むものとする。
本実施形態に係る分光測定装置10は、図1に示すように、測定対象物12の被照射面14に光を照射し、被照射面14にて反射した反射光を検知することで、測定対象物12の分光特性を測定する。図1は、分光測定装置10の内部構成を示す概略図である。
なお、視認角度は、画像記録部16において画像が形成された表面の法線に対する角度であり、視認者側に向かって反射される光の反射角度と捉えることができる。
分光測定装置10の構成について説明すると、分光測定装置10は、図1に示すように、筐体20の上部に設けられた無色透明の載置台22に測定対象物12の被照射面14を載せた状態で分光測定を実施するフラットベッド型の装置である。なお、筐体20に対しては、開閉自在な不図示のカバーが取り付けられている。つまり、分光測定装置10は、クラムシェル型の開閉構造を備えている。
照射部30は、被照射面14における各領域に対して光を照射する。照射部30は、図1に示すように、載置台22の直下に配置されている。照射部30が照射した光は、載置台22を通じて被照射面14における各領域に到達する。なお、各領域に到達した光は、各領域にて反射し、その反射光は、載置台22を通過した後に、後述するコリメートレンズ62に向かって進む(例えば、図9参照)。
なお、照射角度0度は、副走査方向において一端(スキャン開始地点)から他端(スキャン終了地点)に向かう向きに光を照射した際の照射角度である。反対に、照射角度180度は、副走査方向において他端(スキャン終了地点)から一端(スキャン開始地点)に向かう向きに光を照射した際の照射角度である。
移動機構40は、照射部30及び測定対象物12のうちの一方を他方に対して移動させるものである。特に、本実施形態に係る移動機構40は、載置台22上に静置させた測定対象物12に対して照射部30を副走査方向に移動させる。これにより、照射部30は、所定の移動範囲をその一端から他端に向かって移動することができ、その後に、他端から一端に戻って再び移動範囲を移動する。ここで、照射部30の移動範囲の一端とは、分光測定の開始時点での照射部30の位置(つまり、スキャン開始地点)であり、他端は、分光測定の終了時点での照射部30の位置(つまり、スキャン終了地点)である。
ただし、キャリッジ42及び照射部30が所定の距離ずつ断続的に移動する構成に限定されるものではなく、キャリッジ42及び照射部30が一定速度にて連続的に移動する構成であってもよい。
検知部50は、被照射面14における複数の領域の各々にて反射された反射光を検知する。より詳しく説明すると、照射部30から出射された光束が1ライン中の各領域(すなわち、主走査方向に並ぶN個の領域)に当たると、各領域で光が反射し、検知部50は、N個の領域の各々での反射光を同時に検知する。また、本実施形態に係る検知部50は、被照射面14の各領域にて反射した反射光を、反射角度に関して複数設定された設定角度別に検知する。
なお、0度以上且つ90度未満の反射角度は、副走査方向において一端(スキャン開始地点)寄りの向きに反射した光の反射角度である。反射角度90度は、被照射面14に対して垂直な反射光の反射角度であり、90度超且つ180度以下の反射角度は、副走査方向において他端(スキャン終了地点)寄りの向きに反射した光の反射角度である。
図8は、変形例に係るセンサ列52の構成を示す図である。また、図8中には、一つのセンサ列52の構成を拡大して図示している。ちなみに、図8では、色別センサ列52xの個数Lが6となっているが、当然ながら、これに限定されるものではない。
なお、本実施形態において、各センサ54(画素)は、対応する設定角度にて反射された反射光を受光する際に、画素の大きさに相当する角度範囲内(具体的には、設定角度の中央値±d度の範囲内)にて光を受光する。
光路変更部60は、複数の光学機器によって構成されており、反射光の光路を反射角度に応じて変更する。光路変更部60は、図1に示すように、光路の上流側から順にコリメートレンズ62、第一反射ミラー64a、第二反射ミラー64b、第三反射ミラー64c及び集光用レンズ66を有する。ここで、光路における「上流側」とは、光路において測定対象物12に近い側を意味し、「下流側」とは、光路において検知部50に近い側を意味する。
図9は、反射光の光路についての説明図であり、図中では光路を一点鎖線にて図示している。なお、図示を分かり易くする目的から、図9には、分光測定装置10の構成要素のうち、載置台22、光源ユニット32、光路変更部60及び検知部50のみを図示している。
制御部70は、分光測定装置10に内蔵のマイクロコンピュータからなり、制御回路71を介して照射部30及び移動機構40を制御する。本実施形態において、制御部70は、被照射面14中の1ラインに対して光を照射する際に、複数の光源ユニット32の各々をオンオフ制御し、照射部30が光を照射する際に用いる光源ユニット32を順次切り替える。これにより、制御部70は、1ラインに対する光の照射角度を変更させることができる。
次に、本実施形態に係る分光測定装置10の動作例について説明する。
まず、照射部30が、副走査方向において移動方向の一端(スキャン開始地点)に位置している間に光を照射する。
上記の実施形態では、照射部30が、副走査方向において互いに異なる位置に配置された複数の光源ユニット32を有することとした。そして、上記の実施形態では、照射部30が光を照射する際に用いる光源ユニット32が切り替わることで、光の照射角度が変わることとした。ただし、照射角度を変えるための機構については、上記の機構に限定されず、他の機構も考えられる。
12 測定対象物
14 被照射面
16 画像記録部
20 筐体
22 載置台
30 照射部
32 光源ユニット
34 導光体
36 光源
38 保持部材
40 移動機構
42 キャリッジ
44 モータ
46 ガイドシャフト
50 検知部
52 センサ列
52x 色別センサ列
54 センサ
56 受光素子
60 光路変更部
62 コリメートレンズ
64a 第一反射ミラー
64b 第二反射ミラー
64c 第三反射ミラー
66 集光用レンズ
70 制御部
71 制御回路
Claims (11)
- 測定対象物の分光特性を測定する縮小光学系の分光測定装置であって、
前記測定対象物の被照射面における複数の領域の各々に対して、光を照射する照射部と、
前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる移動機構と、
前記照射部を制御して、前記照射部が光を照射する際の照射角度を変更させる制御部と、
前記複数の領域の各々にて反射した反射光を、前記反射光の前記被照射面に対する反射角度に関して複数設定された設定角度別に検知する検知部と、
前記反射光の光路を前記反射角度に応じて変更する光路変更部と、を有し、
前記検知部には、前記設定角度の種類数と同数のセンサ列が並んで設けられており、
前記移動機構によって前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方が移動範囲の一端から他端まで移動する間に、前記制御部が、前記複数の領域の各々に対する前記照射角度を複数の角度に変更させ、
前記照射角度が変わる度に、前記検知部が、前記反射光を前記設定角度別に検知し、
前記光路変更部が前記光路を変更することにより、前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々が、互いに異なる前記センサ列に到達することを特徴とする分光測定装置。 - 前記検知部は、前記照射部が照射する光に関して複数設定された設定波長のそれぞれについて、前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項1に記載の分光測定装置。
- 前記照射部は、白色光を照射し、
前記検知部は、前記設定波長毎に設けられた複数のチャンネルを有し、前記複数のチャンネルのそれぞれにて、対応する前記設定波長の前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項2に記載の分光測定装置。 - 前記複数のチャンネルのそれぞれは、対応する前記設定波長に応じたフィルタを備えた受光素子によって構成されている請求項3に記載の分光測定装置。
- 前記照射部が照射する光の色は、前記設定波長毎に切り替わり、
前記照射部が照射する光の色が切り替わる度に、前記検知部が前記反射光を前記設定角度別に検知する請求項2に記載の分光測定装置。 - 前記光路変更部は、前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々を平行光とするためのコリメートレンズを有し、
前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々は、前記コリメートレンズを通過することにより、互いに異なる前記センサ列に到達する請求項1乃至5のいずれか一項に記載の分光測定装置。 - 前記光路変更部は、前記光路において前記コリメートレンズの配置位置よりも下流側の位置に、前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々を平行光である状態から集光させるための集光用レンズを有し、
前記設定角度別に分かれた前記反射光の各々が前記集光用レンズを通過した後、前記反射光の前記光路の間隔が、前記検知部に近づくにつれて短くなる請求項6に記載の分光測定装置。 - 前記移動機構は、前記照射部を前記測定対象物に対して移動させ、
前記コリメートレンズは、前記移動機構によって前記照射部と共に移動するシリンドリカルレンズである請求項6又は7に記載の分光測定装置。 - 前記照射部は、複数の光源ユニットを有し、
前記複数の光源ユニットの各々は、前記移動機構が前記照射部及び前記測定対象物のうちの一方を他方に対して移動させる際の移動方向において、互いに異なる位置に配置されており、
前記制御部は、前記複数の光源ユニットのうち、前記照射部が光を照射する際に用いる光源ユニットを切り替えることにより、前記照射角度を変更させる請求項1乃至8のいずれか一項に記載の分光測定装置。 - 画像が記録された画像記録部を有する前記測定対象物であって、前記被照射面側から前記画像記録部を視認した際に前記画像が視認角度に応じて変化する前記測定対象物の分光特性を測定する請求項1乃至9のいずれか一項に記載の分光測定装置。
- 前記制御部の制御によって変更可能な前記照射角度の種類数が、3以上である請求項1乃至10のいずれか一項に記載の分光測定装置。
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