JPH08128951A - 光沢度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被測定面が曲面であっても、適正な光沢度の
値を測定できるようにする。 【構成】 光源１０から出た光を、明暗パターン１２に
設けた合焦用明部３４を透過し、投影レンズ１４で集光
して被測定面１６に反射させ、受光部１８のピンホール
３０を通して光電変換素子３２に照射した状態で、投影
レンズ１４を移動する。このとき、光電変換素子３２の
光出力が最大値となる合焦位置を検出し、この合焦位置
に投影レンズ１４をセットした状態で光沢度の測定を行
ない、適正な光沢度を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、曲面部位の光沢を正確
に測定可能にした光沢度測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、明暗部を有する明暗パターン
を用いて塗装面等の光沢度測定を定量的に行う光沢度測
定装置が提案されている（特公昭５７−５９４９０号公
報等）。

【０００３】かかる光沢度測定装置には、明部および暗
部を少なくとも１対有する明暗パターンが備えられてい
る。この明暗パターンは、光軸に対し垂直方向に移動可
能な摺動テーブルに取り付けられている。この摺動テー
ブルは、減速ギア、ボールネジ等を介してパルスモータ
に連結されている。また、当該装置には、明暗パターン
の明部を通過する光を被測定面に照射するレンズ系を備
えている。この被測定面から反射された光を受光可能な
位置には、入射された光強度に応じた電気信号を出力す
る光電変換素子が配設されている。この光電変換素子の
入射側にはピンホールが設けられており、このピンホー
ルは、前記レンズ系により前記パターンが結像される結
像面の位置に配設されている。また、前記光電変換素子
は、制御部に接続されている。この制御部は、前記光電
変換素子からの電気信号を入力し、後述する方法により
光沢度を求める。

【０００４】この制御部は、光沢度を測定する際に明暗
パターンを光源と光電変換素子との間の光軸に対し垂直
方向に移動させる。

【０００５】この明暗パターンの移動に従って、明暗パ
ターン像の明暗の境界部分がピンホール上を通過する。
これにより、ピンホール上を通過する明暗パターンの投
影像の光強度が変化し、この光強度の変化に応じた電気
信号が光電変換素子より制御部に出力される。

【０００６】ここで、被測定面を介して結像された明暗
パターン像の明暗境界部のボケ、すなわち境界部の鮮明
度と被測定面の光沢度との関係は、被測定面が低光沢の
ときには明暗境界部のボケが大きく、高光沢のときには
明暗境界部のボケが小さいことが実験により確認されて
いる。また、明暗パターンを移動させることにより得ら
れる光強度の暗部から明部に変化する曲線の接線勾配が
統計的に求められた被測定面の光沢官能値（視感度）と
相関があり、この曲線の接線勾配の最大値、すなわち、
光強度の微分値の最大値が被測定面の光沢度に対応する
ことも実験により確認されている。

【０００７】従って、上記電気信号に基づいて明暗境界
部の移動に伴う明暗パターン像の光強度を検出し、その
明暗パターンを移動させることにより得られる光強度曲
線から、光強度の微分値の最大値を求め光沢度を求めて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述のような従来の光
沢度測定装置では、光沢を有する被測定面が平面である
ことを前提として光学系を設定してある。すなわち、明
暗パターン像の光を平面である被測定面に反射させたと
き、光電変換素子の受光面となるピンホール部分に焦点
が合うように設定してある。しかし、光沢を有する被測
定面が凸状の曲面であると、明暗パターン像の光線が、
凸状の曲面に反射したとき、拡散する方向に屈折するの
で、受光面となるピンホールより後方の位置に焦点が移
動する。このため受光面となるピンホール部分では明暗
パターン像のピントがぼけてしまう。

【０００９】また、光沢を有する被測定面が凹状の曲面
であると、明暗パターン像の光線が凹状の曲面に反射し
たとき、集束する方向に屈折するので、受光面となるピ
ンホールより前方の位置に焦点が移動する。このため、
受光面となるピンホール部分では明暗のパターン像のピ
ントがぼけてしまう。

【００１０】また、このピントのぼけを生ずる現象は、
曲面の曲率が強い程焦点のずれが大きくなり大きな影響
を受ける。

【００１１】このように、被測定面が曲面である場合に
は、この曲面の曲率に応じてピンホール部分の光電変換
素子受光面上に結像された明暗パターンの像のピントが
ぼける。すなわち、結像位置が曲面の曲率に応じてピン
ホールの位置から離れた位置となる。従って、輝度が低
下し、明部の像の明るさが低下する。このため、暗部の
像から明部の像に移行するときの光信号の勾配により光
沢度の値が決定されるので、明部の像の明るさが低下す
ると、その勾配が小さくなり、測定される光沢度の測定
値が、本来の光沢度の値より低くなってしまう。

【００１２】本発明は上記事実を考慮し、被測定面が曲
面であっても平面測定時と変わらない正確な光沢度の値
を測定可能な光沢度測定装置を得ることが目的である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の光沢度測定装置
は、光源から照射された光を透過する明暗パターンと、
明暗パターンを透過した光を集光し、被測定面で反射さ
せてから受光部のピンホール部分に像を結ぶようにする
投影レンズと、ピンホールから入射した光に応じた光出
力信号を出す光電変換素子と、投影レンズの光軸を横切
る方向に移動操作される明暗パターンの暗部に、ピンホ
ール上に結像された明部の幅が同じ大きさとなるよう形
成された合焦用明部と、投影レンズを移動し、曲面であ
る被測定面に反射した光を受けた光電変換素子の光出力
が最大となった合焦位置に、投影レンズを移動してセッ
トするようにした制御部とを有することを特徴とする。

【００１４】

【作用】上述のように構成することにより、曲面の光沢
度の測定前に、投影レンズで集光された光が曲面である
被測定面に反射する際、拡散又は集光する方向に屈折し
ても受光部のピンホール上に焦点を合わせて結像される
ように投影レンズの位置を合焦位置に自動的に移動して
セットできるので、ピンホール上の結像がピンぼけとな
らないようにして、輝度の低下を防止し、明部の像の明
るさが低下しないようにする。この後、光沢度測定の
際、明暗パターンを光軸に対し垂直方向に移動し、ピン
ホールに結像される暗部の像から明部の像に移行すると
きの光出力信号の勾配がピンぼけによって低下しないよ
うにする。これにより、曲面の光沢度の値を平面の測定
時と同じ正確さで、測定可能とする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の光沢度測定装置の実施例を図
１〜図５によって説明する。

【００１６】本例装置の光学系、及びその制御測定部の
概略は、図１に示す如くである。この光学系は、図１に
向って左側の光源１０の発する光が明暗パターン１２を
透過し、投影レンズ１４を通って、被測定面１６で反射
し、受光部１８に入射する光路により構成される。

【００１７】この光路に用いる光源１０は、タングステ
ンランプ、ハロゲンランプ、ＬＥＤ等の発光素子により
構成される。また、明暗パターン１２は、両面が研磨さ
れたガラスの一方の面における図で上半分にアルミ等を
蒸着して暗部２０を構成し、残されたガラス部分を明部
２２として構成される。なお、明部２２と暗部２０との
境２１は、明確な直線となるように区分けされる。

【００１８】投影レンズ１４は、明暗パターン１２を透
過した光を被測定面１６で反射させた後、受光部１８上
に焦点を合わせて結像させるよう構成される。

【００１９】受光部１８には、所定の径の孔が穿設され
たピンホール３０を設け、このピンホール３０を通った
光が入射する光電変換素子（フォトディテクタ）３２が
設けられる。このピンホール３０は投影レンズ１４によ
る明暗パターン１２の結像位置に配置され、この投影レ
ンズ１４を通り被測定面１６で反射した光がピンホール
３０を通過して光電変換素子３２に入射される。この光
電変換素子３２は、入射した光強度に比例した光電流を
生ずる。

【００２０】また、上述した光学系において、投影レン
ズ１４のピント合わせを自動的に行なえるようにするた
め、受光部１８のピンホール３０に対応した合焦用明部
３４が、明暗パターン１２の暗部２０に設けられる。す
なわち、図２に示すように明暗パターン１２における暗
部２０の中央部に所定幅Ｈのスリット状にアルミ等の蒸
着材を除いて明部とした合焦用明部３４が設けられる。
この合焦用明部３４の幅Ｈは、この合焦用明部３４の像
がピンホール３０上に結像したとき、この像の大きさが
ピンホール３０の径と同等になるように設定する。例え
ば投影レンズ１４の光学系の倍率が５倍のときに、ピン
ホール３０の直径が０．２５ミリメートルであるなら
ば、合焦用明部３４の幅を０．０５ミリメートルとす
る。

【００２１】なお、合焦用明部３４の形状は、スリット
形状ばかりでなく、所定幅ｈの長円形、又は所定長ｈの
直径を有する円形に形成しても良い。

【００２２】次に、本例装置の制御測定部について、図
１により説明する。この制御測定部では、中央処理部３
６の指令信号により、明暗パターン１２と投影レンズ１
４との動作制御、及び受光部１８からの信号を受けて測
定処理を行う。

【００２３】明暗パターン１２の移動動作部は、中央処
理部３６の指令により、モータドライバ３８によってモ
ータ２６が回転制御され、明暗パターン１２が動作され
るように構成される。そして、明暗パターン１２の暗部
２０と明部２２との境２１が光軸２４を横切るように光
軸２４と直角の方向に移動動作され、又は、合焦用明部
３４の中心が光軸２４と一致するように明暗パターン１
２が移動される。

【００２４】投影レンズ１４の動作部は、中央処理部３
６の指令によりモータドライバ４０によってモータ２８
が回転制御され、投影レンズ１４が動作されるように構
成される。そして、投影レンズ１４を光軸２４に沿っ
て、そのピント合わせを行なわせる。

【００２５】測定処理のため受光部１８で発生した信号
は以下のように処理されて、中央処理部３６に伝達され
るよう構成される。まず、受光部１８の光電変換素子３
２で発生した光電流は、Ｉ−Ｖ変換器４２により、電流
から電圧に変換され、増幅器４４に送られる。増幅器４
４で増幅された信号は、Ａ／Ｄ変換器４６に送られ、こ
こで、アナログ信号からデジタル信号に変換されて、中
央処理部３６に送られるように構成してある。

【００２６】以下、本例装置により、曲面である被測定
面１６の光沢度を測定するときの作用及び動作を図３の
フローチャートに従って説明する。まず、曲面を測定す
る場合には、パターン明部照射処理（ステップ１００）
を行う。このため中央処理部３６から指令信号をモータ
ードライバ３８に送ってモータ２６を駆動し、明暗パタ
ーン１２を、その合焦用明部３４の中心が光軸２４に合
致する位置まで移動する。

【００２７】この状態では、光源１０から出た光が暗部
２０にある合焦用明部３４を透過し、投影レンズを通
り、被測定面１６に反射して受光部１８に照射される状
態にある。次に、投影レンズによるスキャン処理（ステ
ップ１０２）を行う。このため中央処理部３６から指令
信号をモータドライバ４０に送って、モータ２８を駆動
し、投影レンズ１４を光軸２４に沿って一定距離前後に
移動動作させる。

【００２８】この投影レンズ１４を通った光線の焦点が
ピンホール３０の前後に移動する。このとき、ピンホー
ル３０を通った光が入射した光電変換素子３２の出力
と、投影レンズ１４の位置との関係は、図４に示す如く
なる。この線図における出力の最大のところが合焦位置
となる。

【００２９】よって、次の合焦位置検出処理１０４で
は、光電変換素子３２側から中央処理部３６に送られた
出力信号から、出力の最大値を検出する。

【００３０】次に、投影レンズを合焦位置へセットする
処理（ステップ１０６）を行う。これには２つの手段が
ある。まず第１の手段は、光電変換素子３２で発生した
光出力信号を、中央処理部３６で遂時検出し、光出力信
号が最大となった時点で、中央処理部３６から停止信号
をモータドライバ４０に送り、モータ２８を停止して投
影レンズ１４を合焦位置にセットする手段である。

【００３１】第２の手段は、投影レンズ１４の移動位置
をパルスモータ、エンコーダ等で検出し、これを光電変
換素子３２で発生した光出力信号の出力と対応させて検
出し、中央処理部３６でこの光出力信号が最大となった
ときの投影レンズ１４の合焦位置を割り出す。そして中
央処理部３６から制御信号をモータドライバ４０に送
り、モータ２８を駆動して投影レンズ１４を移動し合焦
位置へセットする手段である。この第１、又は第２のい
ずれの手段を用いても良い。

【００３２】次に光沢度測定のため、明暗パターンスキ
ャン処理（ステップ１０８）を行う。この処理は、中央
処理部３６から制御信号をモータドライバ３８に送り、
モータ２６を駆動して明暗パターン１２を光軸２４に垂
直な方向に移動するものである。これにより、光源１０
から明暗パターン１２を透過した光は、投影レンズ１４
により集光され、被測定面１６により反射されて、ピン
ホール３０上に焦点を合わせて結像し、この結像の暗部
２０と明部２２との境２１がピンホール３０を横切るよ
うに移動する。

【００３３】次に、光沢値検出ステップ１１０では、境
２１がピンホール３０を横切ったときの光電変換素子３
２の光出力信号を中央処理部３６に送り、光出力信号の
大きさ（輝度）の変化を正確に検出する。すなわち、光
出力信号と明暗パターンの位置との関係は図５に実線で
示す曲線４８の如くなり、この実線の勾配θを検出する
ことになる。

【００３４】なお、図５に破線で示す曲線５０は、被測
定面１６が曲面であって、ピンホール３０上に焦点が合
わなくなったピンぼけ状態で測定したときの値を表わす
ものであり、実線で示す曲線５０の本来の値よりも明る
さが低く、勾配も緩やかになっていて、光沢度が低くな
っていることが解る。さらに、現実に被測定面１６の光
沢度が低い場合には、図５に一点鎖線で示す曲線５２の
ようになるので、ピンぼけのときの曲線５０では、明る
さが低くなっていることが解る。

【００３５】次に、拡大倍率補正処理（ステップ１１
２）により、検出した勾配θの正確な値を、投影レンズ
１４の拡大倍率を補正する処理をして、光沢度の値を中
央処理部３６で算出し、図示しない表示部に被測定面が
平面である場合と同等に正確な光沢度の値を表示し、測
定動作を終了する。

【００３６】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、被測定面
が曲面であっても、平面測定時と変わらない正確な光沢
度の値を測定可能な光沢度測定装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る光沢度測定装置の概略
説明線図である。

【図２】上記実施例装置における明暗パターン部分を取
り出して示す正面図である。

【図３】上記実施例装置の作動を示すフローチャートで
ある。

【図４】上記実施例装置の合焦用投影レンズスキャン時
における光出力信号と投影レンズ位置との関係を示すグ
ラフである。

【図５】上記実施例装置の明暗パターンスキャン時にお
ける光出力と、明暗パターンの位置との関係を示す線図
である。

【符号の説明】

１０ 光源 １２ 明暗パターン １４ 投影レンズ １６ 被測定面 １８ 受光部 ２０ 暗部 ２１ 境 ２２ 明部 ２４ 光軸 ３０ ピンホール ３２ 光電変換素子 ３４ 合焦用明部 ３６ 中央処理部（制御部）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源から照射された光を透過する明暗パ
   ターンと、 前記明暗パターンを透過した光を集光し、被測定面で反
   射させてから受光部のピンホール部分に像を結ぶように
   する投影レンズと、 前記ピンホールから入射した光に応じた光出力信号を出
   す光電変換素子と、を有する光沢度測定装置において、 前記投影レンズの光軸を横切る方向に移動操作される前
   記明暗パターンの暗部に、前記ピンホール上に結像され
   た明部の像の幅が同じ大きさとなるよう形成された合焦
   用明部と、 前記投影レンズを移動し、光沢を有する曲面である被測
   定面に反射した光を受けた光電変換素子の光出力が最大
   となった合焦位置に、投影レンズを移動してセットする
   ようにした制御部とを有することを特徴とする光沢度測
   定装置。