JPH0515976B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は、塗膜表面等の仕上げ面の光沢感や
鮮映感などを定量的に評価する光沢度測定装置に
関する。 〔従来の技術〕 塗膜などの光沢感や鮮映感などの外観性状の評
価方法としては、主として、JIS Z8741、あるい
は、ASTM E167等に規定された鏡面光沢測定法
が用いられている。また、これらの規格に準拠し
た変角光沢計や顕微光沢計等の光沢計も種々上市
されている。これら光沢計は、被測定面に平行光
束を照射し、その反射光を単一の受光素子で受光
して、その光強度から鏡面光沢度を知ろうとする
ものである。 光沢感は、通常、正反射光のピーク強度、正反
射光近傍の分布の広がりやスロープ、広角度散乱
光強度、ピーク強度と広角度散乱光強度との比、
等で特徴付けられる。ところが、前記方法におい
ては、受光素子が単一であり、また受光角が大き
いため、通常は、正反射光と、その近傍の反射光
を含んだ光強度しか測定できない。変角光沢計の
ように、受光素子を動かして分布の広がりを測定
できるものもあるが、その角度設定分解能が1°前
後と粗いため、必要な空間分解能が得られず、ま
た、その変角（メカニカルスキヤン）に時間がか
かる等の問題もある。 最近の自動車用塗料を初めとする高い光沢感を
もつ塗料の要求に伴い、塗料製造工程における顔
料分散の程度の評価や、最終仕上がり塗膜の光沢
感の評価などの重要性が増大してきており、前記
方法による評価では不充分となりつつある。 そこで、これに代わるものとして、ASTM
E430等の規格や、新たな方法、装置が種々提案
されている。 たとえば、特開昭61−145436号公報に記載され
た発明は、上記新たな方法、装置の一つであり、
第５図に示した構成を有している。 すなわち、投光手段２より平行光束を被測定面
１に垂直に入射させるとともに、その反射光をビ
ームスプリツタ６によつて前記平行光束外へ取り
出す。取り出された反射光は、レンズ４を介して
フオトダイオードアレイ２１の表面に収束され
る。 フオトダイオードアレイ２１は、収束された光
のうち、正反射光成分の光強度と、この正反射光
成分から0.5〜2°程度ずれた成分の光強度とを検
出する。そして、この両成分の光強度や、あるい
は、その比が、処理手段５によつて演算され、表
示されるのである。なお、図中２２は投光手段か
らの光を平行光束にするための光束調整手段、２
３は演算結果を表示するための表示器である。 検出された正反射光成分の光強度からは鏡面に
近い被測定面における光沢の差異を知ることがで
き、正反射光成分を含む±1°程度の範囲の光強度
分布パターンからは被測定面の表面形状（いわゆ
るウネリの状態）を知ることができる。また、正
反射光成分の光強度と、この正反射光成分から2°
程度ずれた成分の光強度との比からは塗膜中の散
乱粒子の分散状態等、いわゆるボケの状態を知る
ことができる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、これらの方法や規格において使
用しているフオトダイオードアレイは、通常、そ
の空間分解能が、角分解能であらわして0.3°程度
であり、±1°前後の広がりしかない正反射光成分
近傍の光強度分布を測定するには分解能が充分で
ない、と言う問題がある。このように、正反射光
成分とその近傍の成分の1°前後の広がりの光強度
分布を検出する素子の分解能が低いと、正確なウ
ネリの状態を知ることが困難となる。 また、塗膜面からの反射光分布モデルを第６図
に示すが、このモデルにおいて、正反射光成分と
その近傍の成分の光強度は、それら以外の反射光
（以下「散乱光成分」と記す）に比べて著しく大
きいため、単一のフオトダイオードアレイでこれ
を測定したのでは、センサのダイナミツクレンジ
が不足し、散乱光成分の光強度を正確に測定でき
なくなる。このことは、被測定面のボケの状態を
知るのが困難なことを意味する。 以上のように、これら方法や規格では、被測定
面における重要な因子であるウネリ（ゆず肌等）
と、ボケのいずれをも充分正確に測定することが
できないことになり、特に、両者が混在した被測
定面では、両者が互いに影響しあつて、表面性状
の正しい評価を行えないと言う問題がある。 この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので
あつて、極めて高い空間分解能と広い測定レンジ
を有しており、被測定面の表面性状の正しい評価
を行うことができる光沢度測定装置を提供するこ
とを目的としている。 〔問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するため、この発明の光沢度測
定装置は、実施例をあらわす第１図ａ〜ｃ、第２
図ａ〜ｃにみるように、被測定面１へ向かわせる
光を発生する投光手段２と、被測定面からの反射
光を受けて検出する検出手段３とを備え、前記投
光手段２から検出手段３に至る光の経路上には検
出手段に光を収束させる光学系４が設けられてお
り、検出手段からの検出信号が処理手段５によつ
て処理され光強度が測定されるようになつてい
る。そして、前記検出手段３は、反射光中の正反
射光成分とその近傍の成分のうちの少なくとも正
反射光成分を検出する空間的分解能の高い第１の
検出手段３１と、正反射光成分から離れた成分の
光強度に合わせた検出レベルを有する第２の検出
手段３２の二つを備えたものであり、このうち、
第１の検出手段の空間的分解能が、角分解能であ
らわして、 0.1°≧tan^-1ｄ／ｌ 〔ただし、上記式中ｄは第１の検出手段により測
定可能な最小空間距離間隔、ｌは被測定面から第
１の検出手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、その検出角度が、 1°≧｜tan^-1ｒ／ｌ｜≧0° 〔ただし、上記式中ｒは第１の検出手段で測定可
能な空間距離範囲、ｌは被測定面から第１の検出
手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、第２の検出手段の空間的分解能
が、角分解能であらわして、 1°≧tan^-1d′／l′ 〔ただし、上記式中d′は第１の検出手段により測
定可能な最小空間距離間隔、l′は被測定面から第
２の検出手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、その検出角度が、 90°−θ≧｜tan^-1r′／l′｜≧0° 〔ただし、上記式中r′は第２の検出手段で測定可
能な空間距離範囲、l′は被測定面から第２の検出
手段までの距離、そして、θは入射角度をあらわ
す。〕 の範囲内であることを特徴とする。 〔作用〕 以下にこの発明を、実施例をあらわす図面を参
照しつつ、詳しく説明する。 投光手段２から被測定面１を介して検出手段３
に至る光の経路や、光学系４の位置等の構成は、
この発明では特に限定されない。たとえば、第１
図ａ〜ｃ、第２図ａ〜ｃにみるように、種々の構
成とすることができる。 第１図ａおよび第２図ａの実施例は、投光手段
２より被測定面１へ入射する光が平行光束である
とともに、レンズ等からなる光学系４が前記被測
定面１で反射した光を検出手段３上に収束させる
構成を有している。第１図ａの実施例は、投光手
段２からの平行光束を被測定面１に斜めに入射さ
せたあと、その反射光を反射側に設けられた検出
手段３で受けて検出するようになつている。ま
た、第２図ａの実施例では、投光手段２からの平
行光束を被測定面１に垂直に入射させたあと、そ
の反射光ビームスプリツタ６を用いて平行光束外
に取り出し、そこに設けられた検出手段３で受け
て検出するようになつている。これらの構成、特
に第２図ａの構成は、先に説明した特開昭61−
145436号公報のものとほぼ同じである。 このような平行光束を発する投光手段２とし
て、これら実施例ではレーザーを用いているが、
ハロゲンランプやアークランプ等通常の拡散投光
手段と、オンデンサレンズと、スリツトまたはピ
ンホールと、コーリメートレンズとからなるもの
を用いてもよい。また、これらのうち、スリツト
やピンホールは省略することができる。 これらの図の実施例におけるスリツト７とコー
リメートレンズ８は、平行光束の幅を調整するた
めに用いられるもので、上記通常の投光手段から
の光を平行光束にするためのものではない。した
がつて、これらスリツト７やコーリメートレンズ
８は、投光手段がレーザーである以上、必ずしも
必要なものではない。 これら平行光束の平行度は、この発明では特に
限定されないが、通常、このような平行光束に必
要とされる平行度である0.05°以下であることが
好ましく、0.01°以下であることがより好ましい。 第１図ｂおよび第２図ｂの実施例は、投光手段
２からの光が被測定面１で収束する収束光束であ
るとともに、この被測定面１で反射した光が光学
系４によつて検出手段３上に再収束されるもので
ある。この構成では、被測定面１上に照射される
光は点または線状となる。なお、その他の構成
は、先の二つの実施例の場合と同様であつて、第
１図ｂの実施例が光束を被測定面に斜めに入射さ
せるもの、第２図ｂの実施例が光束を被測定面に
垂直に入射させるものである。これらの構成は、
後述するように、被測定面の表面性状のうち、ウ
ネリの影響をカツトして、ボケの状態のみを測定
するために用いることができる。 投光手段２からの光は、スリツト７（あるいは
ピンホール）と収束レンズ９によつて被測定面１
上で収束させられるようになつている。投光手段
２としては、先の実施例同様レーザーを用いてい
るが、このようにスリツト７と収束レンズ９を用
いて収束光束を得る場合には、前記ハロゲンラン
プやアークランプ等の拡散投光手段をそのまま用
いることもできる。その場合には、拡散投光手段
とスリツト７との間にコンデンサレンズを挟むよ
うにしてもよい。また、前記レーザーを投光手段
として用いる場合には、スリツト７がなく、収束
レンズ９のみでも収束光束を得ることができる。 第１図ｃおよび第２図ｃの実施例は、投光手段
２から被測定面１へ入射する光が、光学系４によ
つて検出手段３上で収束するようあらかじめ収束
された収束光束である場合を示している。その他
の構成は、以上の各実施例の場合と同様であつ
て、第１図ｃの実施例が光束を被測定面に斜めに
入射させるもの、第２図ｃの実施例が光束を被測
定面に垂直に入射させるものである。 これらの構成では、被測定面１には、先の第１
図ａ、第２図ａの実施例における平行光束と似
た、ある広がりを持つた光束が照射される。しか
も、その光束は、厳密さを要求される平行光束で
ある必要はない。単に検出手段３上で収束するよ
うになつていればよいのである。したがつて、こ
れらの図にみるように、投光手段２に高価なレー
ザーを使用する必要がなくなるばかりでなく、装
置全体を簡略化することもできる。たとえば、こ
れらの図の実施例では、投光手段２としてハロゲ
ンランプやアークランプ等の拡散投光手段が使用
され、その投光手段からの光が、コンデンサレン
ズ１０、スリツト７を介して光学系４に供給され
ている。このように、この第１図ｃ、第２図ｃの
実施例の構成は、いわば、前記第１図ａ、第２図
ａの実施例を簡略化したものであると言える。な
お、これらの実施例においては、検出手段上にお
ける収束光の理論的幅（散乱光がないとしての）
ω₁と、後述する第１の検出手段３１の空間分解
能ｄとが、ｄ＞ω₁の関係のあることが好ましい。 この発明は、被測定面１からの反射光を受けて
検出する前記検出手段３が、反射光中の正反射光
成分とその近傍の成分のうちの少なくとも正反射
光成分を検出する空間的分解能の高い第１の検出
手段３１と、正反射光成分から離れた成分の光強
度に合わせた検出レベルを有する第２の検出手段
３２の二つを備えたものであることを特徴とする
ので、以下にこれを詳しく述べることにする。 第１の検出手段３１は、光強度の分布を空間的
に高い分解能を持つて検出するためのもので、第
６図にみる反射パターンのうち、正反射光成分
と、その近傍の成分からなるピークの、細かい形
状、ならびに、その光強度を知るために用いられ
る。したがつて、この第１の検出手段３１の空間
分解能は高ければ高いほど好ましいのであるが、
実用的には、下記式の範囲内であることが好まし
い。なお、下記式中ｄは第１の検出手段３１によ
り測定可能な最小空間距離間隔、ｌは被測定面１
から第１の検出手段３１までの距離をあらわして
いる。 0.1°≧tan^-1ｄ／ｌ 検出手段３１にリニアイメージセンサを使用し
た場合、これを図であらわすと第４図になる。図
中３１ａ…は、第１の検出手段３１を構成するリ
ニアイメージセンサの各セルをあらわしている。 第１の検出手段３１の検出角度は、上記正反射
光成分とその近傍の成分のみを検出し、その他の
散乱光成分を検出しないようにするためには、下
記式の範囲内であることが好ましい。なお、下記
式中ｒは、第４図にみるように、第１の検出手段
３１で測定可能な空間距離範囲をあらわし、ｌは
先の式と同じく、被測定面から第１の検出手段ま
での距離をあらわしている。 1°≧｜tan^-1ｒ／ｌ｜≧0° 以上のような空間分解能と検出角度を有する第
１の検出手段３１としては、これに限定されるも
のではないが、たとえば、フオトダイオードアレ
イ、MOSあるいはCCD等のリニアイメージセン
サや同心円イメージセンサ、リニアフアイバーバ
ンドルと複数のデイスクリート光検出器の組み合
わせ、微小アパーチヤ付のデイスクリート光検出
器とメカニカルスキヤニング機構の組み合わせ、
等を用いることができる。第１の検出手段３１と
して、上記リニアイメージセンサや同心円イメー
ジセンサ、フオトダイオードアレイ等を使用する
場合、前述した空間分解能範囲を実現するために
は、被測定面までの距離にもよるが、たとえば、
セル間隔50μｍピツチのものや28μｍピツチのも
の等、セル間隔がμｍ単位であるものを用いるよ
うにすればよい。リニアフアイバーバンドルを用
いるものでは、そのフアイバー先端のピツチを、
やはりその程度の間隔にすればよい。また、微小
アパーチヤ付のデイスクリート光検出器を用いる
場合は、その微小アパーチヤの間隔をその程度に
すればよい。 以上のような構成からなる第１の検出手段３１
では、前述した正反射光成分を含む±1°程度の範
囲の光強度分布パターンを、0.1°以下の単位で検
出できるため、被測定面のウネリ状態等の表面形
状を、従来のものに比べて極めて正確に知ること
ができるようになる。 正反射光成分を含む±1°程度の範囲の光強度分
布パターンから、被測定面のウネリ状態を知るこ
とができるのは、以下の理由による。 すなわち、被測定面１に、前記第１図ａ、第２
図ａ等の平行光束や、第１図ｃ、第２図ｃ等の光
束等、ある程度の広がりをもつた光束を照射する
と、被測定面が完全な平滑面である場合には、光
束を構成する全ての光線が正反射光成分となる。
したがつて、正反射光成分を含む±1°前後の範囲
の光強度分布パターンは、理論的には、正反射光
成分だけとなる（実際には、光の回折やレンズな
どの光学部品の収差等が影響して、完全に正反射
光成分だけとはならないが）。これに対し、被測
定面にゆず肌等のウネリがあると、そのウネリに
応じて、光束を構成する光線は反射する角度が変
えられてしまう。したがつて、前記光強度分布パ
ターンをみると、正反射光成分の比率が減少し、
その他の成分の比率が増大する。そこで、完全な
平滑面における正反射光成分の比率を100とし、
そこから、どれだけ正反射光成分の比率が減つた
かを調べれば、ウネリの状態を同定することがで
きるようになるのである。 逆に、前記第１図ｂ、第２図ｂの構成におて
は、被測定面のウネリの影響をカツト、ボケの状
態のみを測定できる。これは、以下の理由によ
る。 前述したように、ウネリの状態は、被測定面に
照射される光束の広がりがあつて初めて測定され
るものである。一方、被測定面のボケの状態を調
べるには、後述するように、散乱光成分のみを、
第２の検出手段３２で測定する必要がある。とこ
ろが、被測定面に照射される光束に広がりがある
と、その周辺の光線が、表面のウネリによつて第
２の検出手段３２に到達し、散乱光強度に影響す
る。この影響は、光束の広がりやウネリの程度が
大きいほど増大し、たとえば、細かいウネリが多
い試料や、表面状態が悪い試料では、光束に広が
りがあつては、正確な測定をすることができなく
なる。なお、ウネリが充分大きい場合には、その
ような影響がないため、光束に広がりがあつても
測定することは可能である。 そこで、第１図ｂや第２図ｂにみるように、被
測定面に照射される光束を、その被測定面で収束
する収束光束にして広がりを無くしてやる。そう
すると、ウネリの測定はできなくなるが、第２の
検出手段３２による散乱光強度の検出にウネリが
影響を与えることがなくなる。したがつて、被測
定面での光束の広がりは、小さければ小さいほど
好ましいのであるが、実用的には、下記の式であ
らわされた範囲内であることが好ましい。なお、
下記式中ω₂は被測定面上の光束の幅、m₂は結像
手段４の結像倍率、ｄは第１の検出手段を構成す
る各セルの間隔をあらわしている。 ω₂＜ｄ／m₂ このような光学系を用いることにより、たとえ
ば、このピーク強度と、前記散乱光強度との比を
計算すれば、被測定面のボケの状態を、ウネリの
影響をカツトした状態で測定することができるよ
うになるのである。なお、ピーク強度は、正反射
光成分の光強度に代表させることもできるし、正
反射光成分とその近傍成分の光強度でもつてあら
わすこともできる。 以上のような散乱光強度を検出するための第２
の検出手段３２は、第６図にみる反射パターンの
うち、散乱光成分を、それに見合つた検出レベル
で測定する必要がある。したがつて、この第２の
検出手段３２は、前記第１の検出手段３１よりも
その感度が高いことが好ましい。 散乱光は、前述したように、光強度分布ではな
く、その光強度を知ることが重要である。しか
も、第６図にみるように、この第２の検出手段３
２で検出しようとする散乱光は、その強度分布が
ほぼ均一であることが多い。したがつて、この第
２の検出手段３２の空間分解能は、前述した第１
の検出手段３１のそれほど高い必要はなく、従来
のものと同程度、すなわち、下記式の範囲内であ
ればよい。なお、下記式中d′は第２の検出手段に
より測定可能な最小空間距離間隔、l′は被測定面
から第２の検出手段までの距離をあらわしてい
る。 1°≧tan^-1d′／l′ 前述した特開昭61−145436号公報の方法では、
検出角度（空間的検出範囲）が0.5〜20°程度であ
り、ASTM E430においても、その検出角度は±
5°程度であつた。ところが、このように検出角度
が狭いと、やはり、散乱光強度を検出することが
困難になる。これは、散乱光が前述したように微
弱であるため、受光面積が狭いと受光々量が不足
するのと、散乱光の中でも、正反射光成分に近い
部分では、前述したウネリよる影響が出て、正確
な散乱光強度を検出できないのが主たる原因であ
る。 したがつて、いわば、受光面積を広くして受
光々量を稼ぐため、第２の検出手段３２は、でき
るだけ広い角度の散乱光成分を検出できるように
することが好ましい。このため、その検出角度が
あまり広すぎると、散乱光以外の成分がノイズと
して検出される危険性が大きくなる。そこで、検
出角度は、下記式の範囲内であることが好まし
い。なお、下記式中r′は第２の検出手段で測定可
能な空間距離範囲、θは入射角度をあらわし、
l′は先の式と同じく、被測定面から第２の検出手
段までの距離をあらわしている。 90°−θ≧｜tan^-1r′／l′｜≧0° 以上のような空間分解能と検出角度とを有する
第２の検出手段３２としては、これに限定される
ものではないが、たとえば、単一または複数のデ
イスクリート光検出器、デイスクリート光検出器
とメカニカルスキヤニング機構の組み合わせ等を
用いることができる。また、フオトダイオードア
レイや、通常のピツチを有するリニアイメージセ
ンサ、同心円イメージセンサ等を用いるようであ
つてもよい。 以上のような構成からなる第２の検出手段３２
は、前記第１の検出手段３１とは別の素子である
ため、その感度設定を違えることも容易であり、
正反射光成分とその近傍の成分よりも遥かに強度
の低い散乱光成分の強度を正確に知ることができ
る。このため、この散乱光成分の強度と正反射光
成分の強度との比である被測定面のボケの度合
を、従来のものに比べて極めて正確に知ることが
できるようになる。 以上のような第１の検出手段３１と第２の検出
手段３２とで検出された正反射光成分とその近傍
の成分の光強度分布の信号ならびに散乱光成分の
光強度信号は、処理手段５中に取り込まれ、演算
されて、被測定面のウネリやボケの状態が測定さ
れる。 処理手段５の構成も、この発明では特に限定さ
れないが、たとえば、第３図ａ，ｂに示したよう
な構成とすることができる。 第３図ａの処理手段５は、第１の検出手段３１
からの光強度分布信号がドライブ／アンプ５ａを
介して演算回路５ｂに取り込まれ、第２の検出手
段３２からの光強度信号がマルチプレクサ５ｃ、
アンプ５ｄを介して演算回路５ｂに取り込まれる
構成を有している。 第１の検出手段３１と演算回路５ｂとを繋ぐド
ライブ／アンプ５ａは、文字どおり、この第１の
検出手段３１のドライバをも兼ねている。また、
第２の検出手段３２とアンプ５ｄとを繋ぐマルチ
プレクサ５ｃは、多くの光検出器で構成された、
たとえば、フオトダイオードアレイ等らなる第２
の検出手段３２において用いられるもので、その
各光検出器からの光強度信号を多重化し、前記第
１の検出手段３１からの光強度分布信号と同じモ
ードの信号にしてから演算手段５ｂに取り込ませ
るために働く。 第３図ｂの処理手段５は、第１の検出手段３１
からの光強度分布信号を受ける部分については、
先の第３図ａの場合と同じで、ドライブ／アンプ
５ａが用いられている。図の処理手段５は、第２
の検出手段３２が、それぞれ独立した単一の光検
出器からなつている場合に用いられるもので、そ
のそれぞれの光検出器からの光強度信号が、アン
プ５ｄを介して演算回路５ｂに接続されている点
が、先の場合と異なつている。 なお、これら処理手段５において用いているド
ライブ／アンプ５ａやアンプ５ｄとしては、広い
ダイナミツクレンジを確保するため、自動レンジ
アンプやプログラマブルアンプを使用することが
好ましい。 以上のような構成からなる、この発明の光沢度
測定装置においては、外光の影響を避けるため、
投受光系を暗室やケース内に入れた状態で試料の
測定を行うようにすることが好ましい。また、測
定の標準板として、たとえば、黒ガラス板等を用
いて装置の較正と異常チエツクを行うようにすれ
ばよい。 〔実施例〕 （実験１） 反射光中のピーク強度と散乱光強度との比か
ら、被測定面のボケの程度を知ることができるこ
とを証明するため、以下の実験を行つた。 第７図にみるように、投光手段２としてHe−
Neレーザー（出力１ｍＷ、ビーム径0.8mm、波長
623.8nｍ）を使用し、この投光手段からの光を被
測定面１に対しθ₀＝20°の角度で入射して、反射
した光をフオトダイオード３′（アンリツ(株)製
MA97A、受光窓11.3mmφ、受光角θ′＝3.2°）で受
光する測定光学系を作成した。なお、フオトダイ
オード３′は、図にみるように、被測定面１に対
する角度（θ）が変えられるようになつていると
ともに、このフオトダイオード３′は光パワーメ
ータ５′（アンリツ(株)製ML93A）に接続されてい
る。上記測定光学系は、この発明の光沢度測定装
置の、第１の検出手段におけるピーク強度測定機
能と、第２の検出手段に相当する働きを有してい
る。 つぎに、分散媒体としてガラスビーズを使用し
サンドミルによつて下記各成分を分散させる際、
顔料ペーストの分散時間を変え、得られる塗膜の
ボケの程度を違えるようにした５種類の塗料を調
製した。 ＜塗料成分＞ 顔料：キナクリドンレツドペースト 樹脂：アクリル樹脂 溶剤：キシロール これら塗料を4milのドクターブレードでガラ
ス板に塗布、乾燥させて塗膜を形成し、被測定面
たる、ボケの程度の異なる５種のサンプルを作成
した。得られたサンプルに対し、上記測定光学系
を用いて、各受光角度（0°≦θ≦80°）における
反射光強度を測定した。結果を第８図に示す。な
お、図中の各記号は、それぞれのサンプルと、下
記のように対応している。 −○−○−：分散時間60分 −●−●−：分散時間120分 −◇−◇−：分散時間180分 −▲−▲−：分散時間300分 −▽−▽−：分散時間420分 また、得られたデータより、正反射光成分（θ
＝20°）の光強度と、θ＝25°、30°、35°における
散乱光成分の光強度との比を算出した。この算出
結果と、各サンプルにおける像のコントラスト
（NSIC＊）とを比較したところ、第９図にみる
ように、いずれの場合もほぼ直線上に並び、反射
光中のピーク強度と散乱光強度との比が、ボケの
パラメータたる像のコントラストとよく合致して
いることが判つた。なお、図中の各記号は、上記
第８図と同じである。 ここで言う像のコントラスト（NSIC＊）と
は、矩形波パターンを被測定面における反射を介
して結像光学系により結像面上に投影結像させた
際、その結像波形の空間的光強度分布をフーリエ
変換して得られるパワースペクトルのうち、基本
空間周波数のパワースペクトルの強度から導き出
されるもので、基準板たる黒ガラス板におけるそ
れを100としたときの百分率であらわされる。上
記各サンプルの結像波形は、第１０図ａ〜ｅのよ
うになつている。各図は、各サンプルと、下記の
ように対応している。 第１０図ａ：分散時間60分 同図ｂ：分散時間120分 同図ｃ：分散時間180分 同図ｄ：分散時間300分 同図ｅ：分散時間420分 （実験２） 正反射光成分とその近傍成分の光強度分布か
ら、被測定面のウネリの程度を知ることができる
ことを証明するため、以下の実験を行つた。 下記の各構成部材を使用して、第１１図に示し
た測定光学系を作成した。この光学系は、この発
明の光沢度測定装置の、第１の検出手段に相当す
る働きを有している。 スリツト７：幅5μｍ コーリメートレンズ８：ｆ＝200mm F3.5 光学系（レンズ）４：ｆ＝200mm F3.5 第１の検出手段31：フオトダイオードアレイ ピツチ28μｍ セル数512 以上の測定光学系を用い、種々のウネリ状態の
被測定面を有するサンプルの、正反射光成分とそ
の近傍成分の光強度分布（ピーク）を測定した。
得られたピークの半値幅Ｈの1/2に相当する開き
角度（第１１図中θH／２であらわす）と、サン
プルのウネリの断面曲線のパワースペクトル和と
の関係を第１２図ａ，ｂに示す。また、第１２図
ｂには、各試料のピークの形を示す。なお、同図
中の各記号は、下記各サプルに相当する。 ◎：黒ガラス板（ウネリなし） ◆：ソリツド赤 △：ソリツド白 ウネリの断面曲線のパワースペクトル和は、サ
ンプル表面の断面曲線をフーリエ変換して得られ
るパワースペクトルのうち、ウネリに相当する範
囲の周期を有する成分のパワースペクトルの総和
ΣPiであらわされる。 第１２図ａは、スペクトルの周期が0.257〜
11.52mmの成分のパワーの和（相対値）とθH／２
の関係をあらわし、同図ｂは、スペクトルの周期
が0.257〜9.22mmの成分のパワーの和（相対値）
とθH／２の関係をあらわしている。 以上の図の結果より、被測定面のウネリの程度
と、正反射光成分とその近傍成分の光強度分布の
状態とが、よく合致していることがわかつた。 （実験３） 被測定面で収束する光束を用いれば、ウネリの
影響を排除して、ボケの測定をより正確に行える
ことを証明するため、以下の実験を行つた。 下記の各構成部材を使用して、第１３図に示し
た測定光学系を作成した。この光学系は、この発
明の光沢度測定装置のうち、第１図ｂのものの第
１の検出手段に相当する働きを有している。 スリツト７：幅5μｍ 収束レンズ９：ｆ＝55mm F1.8 光学系（レンズ）４：ｆ＝55mm F1.8 第１の検出手段31：MOSイメージセンサ ピツチ28μｍ セル数512 上記測定光学系を用い、ボケとウネリの組み合
わせからなるの四つの被測定面サンプルの、正反
射光成分を中心とする±0.3°の範囲の光強度分布
を測定した。なお、上記各試料のうち、ボケあり
の試料のボケの程度およびウネリありの試料のウ
ネリの程度は、それぞれの試料間でほぼ同程度と
した。結果を第１４図ａ〜ｄに示す。 また、比較のため、前記第１１図で示した測定
光学系（第１図ａのものの第１の検出手段に相
当）でも、同様に測定を行つた。これらの結果を
第１４図ｅ〜ｈに示す。 なお、各図は、各サンプルと下記のように対応
している。

〔発明の効果〕

この発明の光沢度測定装置は、以上のようであ
り、極めて高い空間分解能を有する第１の検出手
段と、散乱光成分の光強度に合わせた検出レベル
を有する第２の検出手段とを有しているため、被
測定面の表面性状の正しい評価を行うことができ
るようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成のうち、光束を被測定
面に斜めに入射して、反射光を斜めから受光する
構成を有する実施例を説明する図であつて、同図
ａは被測定面に入射する光束が平行光束である場
合の構成を説明する説明図、同図ｂは被測定面に
入射する光束が被測定面で収束する収束光束であ
る場合の構成を説明する説明図、同図ｃは被測定
面に入射する光束が被測定面で反射したのち検出
手段上で収束する収束光束である場合の構成を説
明する説明図、第２図はこの発明の構成のうち、
光束を被測定面に垂直に入射して、反射光をビー
ムスプリツタを用いて取り出す構成を有する実施
例を説明する図であつて、同図ａは被測定面に入
射する光束が平行光束である場合の構成を説明す
る説明図、同図ｂは被測定面に入射する光束が被
測定面で収束する収束光束である場合の構成を説
明する説明図、同図ｃは被測定面に入射する光束
が被測定面で反射したのち検出手段上で収束する
収束光束である場合の構成を説明する説明図、第
３図ａ，ｂはこの発明に用いられる処理手段の構
成の一例をあらわすブロツク図、第４図は空間分
解能と検出手段との関係を説明する説明図、第５
図は従来の光沢度測定装置の一例の構成を説明す
る説明図、第６図は反射光の光強度分布の一例を
説明する説明図、第７図は反射光中のピーク強度
と散乱光強度との比から被測定面のボケの程度を
知ることができることを調べるための測定光学系
の構成を説明する説明図、第８図は第７図の測定
光学系によるサンプルの測定結果をあらわすグラ
フ、第９図は散乱光成分の光強度との比と各サン
プルにおける像のコントラスト（NSIC＊）との
関係をあらわすグラフ、第１０図ａ〜ｅは各サン
プルの結像波形をあらわすグラフ、第１１図は正
反射光成分とその近傍成分の光強度分布から被測
定面のウネリの程度を知ることができることを調
べるための測定光学系の構成を説明する説明図、
第１２図ａ，ｂは第１１図の測定光学系で得られ
たピークの半値幅Ｈの1/2に相当する開き角度
（第１１図中θH／２であらわす）とサンプルのウ
ネリの断面曲線のパワースペクトル和ならびにピ
ークの形状の関係をあらわすグラフ、第１３図は
被測定面で収束する光束を用いればウネリの影響
を排除してボケの測定をより正確に行えることを
調べるための測定光学系の構成を説明する説明
図、第１４図ａ〜ｈは第１３図の測定光学系およ
び第１１図の測定光学系を用いて被測定面サンプ
ルの光強度分布を測定した結果をあらわすグラフ
である。 １……被測定面、２……投光手段、３……検出
手段、４……光学系、３１……第１の検出手段、
３２……第２の検出手段、５……処理手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被測定面に向かわせる光を発生する投光手段
   と、被測定面からの反射光を受けて検出する検出
   手段とを備え、前記投光手段から検出手段に至る
   光の経路上には検出手段に光を収束させる光学系
   が設けられており、検出手段からの検出信号が処
   理手段によつて処理され光沢度が測定されるよう
   になつている光沢度測定装置であつて、前記検出
   手段が、反射光中の正反射光成分を検出する空間
   的分解能の高い第１の検出手段と、正反射光成分
   から離れた成分の光強度に合わせた検出レベルを
   有する第２の検出手段の二つを備えたものであ
   り、このうち、第１の検出手段の空間的分解能
   が、角分解能であらわして、 0.1°≧tan^-1ｄ／ｌ 〔ただし、上記式中ｄは第１の検出手段により測
   定可能な最小空間距離間隔、ｌは被測定面から第
   １の検出手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、その検出角度が、 1°≧｜tan^-1ｒ／ｌ｜≧0° 〔ただし、上記式中ｒは第１の検出手段で測定可
   能な空間距離範囲、ｌは被測定面から第１の検出
   手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、第２の検出手段の空間的分解能
   が、角分解能であらわして、 1°≧tan^-1d′／l′ 〔ただし、上記式中d′は第２の検出手段により測
   定可能な最小空間距離間隔、l′は被測定面から第
   ２の検出手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、その検出角度が、 90°−θ≧｜tan^-1r′／l′｜≧0° 〔ただし、上記式中r′は第２の検出手段で測定可
   能な空間距離範囲、l′は被測定面から第２の検出
   手段までの距離、そして、θは入射角度をあらわ
   す。〕 の範囲内であることを特徴とする光沢度測定装
   置。 ２ 被測定面へ入射する光が平行光束であるとと
   もに、光学系が前記被測定面で反射した光を検出
   手段上に収束させるようになつている特許請求の
   範囲第１項記載の光沢度測定装置。 ３ 被測定面へ入射する光がこの被測定面で収束
   する収束光束であるとともに、光学系が前記被測
   定面で反射、分散した光を検出手段上に再収束さ
   せるようになつている特許請求の範囲第１項記載
   の光沢度測定装置。 ４ 被測定面へ入射する光が、光学系によつて検
   出手段上で収束するようにあらかじめ収束された
   収束光束である特許請求の範囲第１項記載の光沢
   度測定装置。 ５ 入射光束を被測定面に対して略垂直に入射さ
   せるとともに、被測定面からの反射光をビームス
   プリツタによつて前記入射光束外へ取り出し、検
   出手段上に収束させるようになつている特許請求
   の範囲第１項から第４項までのいずれかに記載の
   光沢度測定装置。