JPH0961243A

JPH0961243A - 反射特性測定装置

Info

Publication number: JPH0961243A
Application number: JP21596095A
Authority: JP
Inventors: Kenji Imura; 健二井村
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1995-08-24
Filing date: 1995-08-24
Publication date: 1997-03-07
Anticipated expiration: 2015-08-24
Also published as: JP3353560B2; US5859709A

Abstract

(57)【要約】【課題】信頼性が高く、短時間でＳＣＥの反射特性を
求める。【解決手段】第１の光源部１０の光源１１は積分球１
の内壁１ａの広い部分領域５を最初の直接照射域として
照射し、第２の光源部２０の光源２１は鏡面反射光源領
域４を限定的に照射する。鏡面反射光源領域４は、試料
３表面の法線２ａに関して測定用開口３１と対称な位置
になっている。そして、光源１１，２１を個別に点灯し
て、試料用分光手段３０によって、試料３の反射光の第
１、第２の分光強度を測定し、この分光強度から演算制
御手段５０によって、第１、第２の見かけの反射率を算
出する。そして、鏡面反射光を含まない場合の試料の反
射特性が得られるように設定された第１の鏡面反射除去
重み係数及び第２の鏡面反射除去重み係数を用いて、第
１、第２の見かけの反射率を線形結合し、鏡面反射光を
含まない場合の試料の反射特性を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、積分球を用いた分
光色彩計等に適用される試料の反射特性測定装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】積分球を用いた分光色彩計では、試料か
らの鏡面反射成分を含む(Specular Component Include
d、以下ＳＣＩという)分光反射率と、鏡面反射成分を含
まない(Specular Component Excluded、以下ＳＣＥとい
う)分光反射率の双方が必要とされることがある。例え
ば、ＣＣＭ(Computer Color Matching)を行う場合には
表面状態の影響を受けにくいＳＣＩでのデータが、色な
どの評価を行う場合には目視との相関の高いＳＣＥのデ
ータが用いられることが多い。

【０００３】従来、積分球によって拡散照明し、試料面
の法線に対して８°の方向に配設された受光部で受光す
る拡散照明、８°受光のｄ／８光学系の場合では、ＳＣ
Ｉ及びＳＣＥのデータを得るために、試料面の法線に対
して−８°方向に相当する積分球内壁の部分領域を開閉
可能なトラップとして構成し、その開閉によって受光部
に入射する鏡面反射光を制御するようにしている。

【０００４】図４は、このような従来の反射特性測定装
置を示す図である。積分球１の内壁１ａには高拡散、高
反射率の例えばBaSO₄等が塗布されている。光源１１か
らの光束は開口１６から積分球１内に入射し、その内面
で多重反射して、試料用開口２に配置された試料３を拡
散照明する。

【０００５】試料３からの反射光は開口３１を通って受
光光学系３２を介して試料用分光手段３０に導かれ、同
時に拡散照明光の一部がライトガイド４１によって取り
込まれてモニタ用分光手段４０に導かれる。そして、試
料用分光手段３０及びモニタ用分光手段４０の出力か
ら、試料３の分光反射率が求められる。

【０００６】受光光学系３２の光軸３２ａは、図４に示
すように試料３の表面の法線２ａに対して８°だけ傾斜
している。一方、試料３の表面の法線２ａに対して受光
光学系３２の光軸３２ａと対称な方向、すなわち−８°
方向に相当する積分球１の内壁の部分領域４ａが、開閉
可能なトラップ４’として形成されている。この部分領
域４ａは、試料３の表面が平滑なとき、受光光学系３２
に対する試料３の鏡面反射光の光源となる。

【０００７】従って、このトラップ４’が、図４のよう
に開いた状態でＳＣＥの分光反射率を測定することがで
き、トラップ４’を閉じて本来の位置である部分領域４
ａに配置した状態でＳＣＩの分光反射率を測定すること
ができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
ようにトラップ４’を開閉する方式では、試料３を入れ
替える毎にトラップ４’を開閉する必要があるために、
測定に時間と手間を要するだけでなく、機械的可動部分
を有するので測定結果の信頼性が低下することが避けら
れない。

【０００９】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、信頼性が高く、短時間でＳＣＥの反射特性が求めら
れる反射特性測定装置を提供することを目的とする。

【００１０】また、本発明は、信頼性が高く、短時間で
ＳＣＩの反射特性が精度良く求められる反射特性測定装
置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、第１の光源用
開口、第２の光源用開口、試料用開口及び測定用開口が
形成され、上記試料用開口に配置された試料を照明する
積分球と、上記測定用開口に配設され、上記試料からの
反射光を受光してその反射強度を測定する測定手段と、
上記第１の光源用開口に配設され、上記積分球内に光束
を導く第１の光源と、上記第２の光源用開口に配設さ
れ、上記測定用開口から上記試料への光軸と上記試料に
関して鏡面関係を有する上記積分球の位置から上記試料
への光軸を中心に光束が形成されるように上記積分球内
に光束を導く第２の光源と、上記第１の光源と第２の光
源をそれぞれ個別に点灯させ、上記第１の光源が点灯し
たときの上記試料からの反射光の反射強度である第１の
反射強度及び上記第２の光源が点灯したときの上記試料
からの反射光の反射強度である第２の反射強度を測定さ
せる測定制御手段と、鏡面反射光を含まない場合の試料
の反射強度が得られるように設定された第１の鏡面反射
除去重み係数及び第２の鏡面反射除去重み係数を記憶す
る鏡面反射除去記憶手段と、上記第１、第２の反射強度
から上記試料の第１、第２の反射特性を算出するととも
に、上記第１の反射特性と上記第２の反射特性とを上記
第１、第２の鏡面反射除去重み係数を用いて線形結合し
て、鏡面反射光を含まない場合の上記試料の反射特性を
算出する鏡面反射除去演算制御手段とを備えたものであ
る（請求項１）。

【００１２】この構成によれば、積分球の試料用開口に
試料が配置された状態で第１の光源が点灯されると、試
料に対してほぼ一様な拡散照明が行われ、試料からの反
射光の第１の反射強度が得られ、第２の光源が点灯され
ると、試料の鏡面反射光の光源となる方向の光束が他の
方向からの光束より強調された配光特性を有する照明が
試料に対して行われ、試料からの反射光の第２の反射強
度が得られる。そして、第１、第２の反射強度から試料
の第１、第２の反射特性が算出され、第１、第２の反射
特性にそれぞれ第１、第２の鏡面反射除去重み係数を乗
算し、この乗算結果を加算することにより、鏡面反射光
を含まない場合の試料の反射特性が算出される。

【００１３】また、請求項１記載の反射特性測定装置に
おいて、鏡面反射光を含む場合の試料の反射強度が得ら
れるように設定された第１、第２の鏡面反射込み重み係
数を記憶する鏡面反射込み記憶手段と、上記第１、第２
の反射強度から上記試料の第１、第２の反射特性を算出
するとともに、上記第１の反射特性と上記第２の反射特
性とを上記第１、第２の鏡面反射込み重み係数を用いて
線形結合して、鏡面反射光を含む場合の上記試料の反射
特性を算出する鏡面反射込み演算制御手段とを備えたも
のである（請求項２）。

【００１４】この構成によれば、請求項１記載の発明と
同様にして、試料からの反射光の第１の反射強度及び第
２の反射強度が得られる。そして、第１、第２の反射強
度から試料の第１、第２の反射特性が算出され、第１、
第２の反射特性にそれぞれ第１、第２の鏡面反射込み重
み係数を乗算し、この乗算結果を加算することにより、
鏡面反射光を含む場合の試料の反射特性が算出される。

【００１５】また、請求項２記載の反射特性測定装置に
おいて、鏡面反射光を含む場合の反射特性である鏡面反
射込み反射特性及び鏡面反射光を含まない場合の反射特
性である鏡面反射除去反射特性が既知で、上記鏡面反射
込み反射特性及び鏡面反射除去反射特性がそれぞれ互い
に異なる値を有する第１の標準試料と第２の標準試料と
が上記試料用開口にそれぞれ個別に配置されると、上記
第１の光源と第２の光源をそれぞれ個別に点灯させて、
それぞれ上記第１、第２の光源が点灯したときの上記第
１の標準試料からの反射光の反射強度である第１１、第
１２の標準反射強度と、それぞれ上記第１、第２の光源
が点灯したときの上記第２の標準試料からの反射光の反
射強度である第２１、第２２の標準反射強度とを測定さ
せる第２の測定制御手段と、上記第１１、第１２の標準
反射強度から、上記第１の標準試料の第１１、第１２の
標準反射特性を算出し、上記第２１、第２２の標準反射
強度から、上記第２の標準試料の第２１、第２２の標準
反射特性を算出するとともに、上記第１１、第１２、第
２１、第２２の標準反射特性、上記第１の標準試料の鏡
面反射込み反射特性及び上記第２の標準試料の鏡面反射
込み反射特性から上記第１、第２の鏡面反射込み重み係
数を算出し、上記第１１、第１２、第２１、第２２の標
準反射特性、上記第１の標準試料の鏡面反射除去反射特
性及び上記第２の標準試料の鏡面反射除去反射特性から
上記第１、第２の鏡面反射除去重み係数を算出する係数
演算制御手段とを備えたものである（請求項３）。

【００１６】この構成によれば、積分球の試料用開口に
第１の標準試料が配置された状態で第１の光源が点灯さ
れると、試料に対してほぼ一様な拡散照明が行われ、第
１１の標準反射強度が得られ、第２の光源が点灯される
と、試料の鏡面反射光の光源となる方向の光束が他の方
向からの光束より強調された配光特性を有する照明が試
料に対して行われ、第１２の標準反射強度が得られる。
また、同様にして、試料用開口に第２の標準試料が配置
された状態で第１の光源が点灯されると第２１の標準反
射強度が得られ、第２の光源が点灯されると第２２の標
準反射強度が得られる。この第１１、第１２の標準反射
強度から、第１の標準試料の第１１、第１２の標準反射
特性が算出され、第２１、第２２の標準反射強度から、
第２の標準試料の第２１、第２２の標準反射特性が算出
される。

【００１７】そして、第１１、第１２、第２１、第２２
の標準反射特性及び既知の第１、第２の標準試料の鏡面
反射込み反射特性から第１、第２の鏡面反射込み重み係
数が算出される。また、第１１、第１２、第２１、第２
２の標準反射特性及び既知の第１、第２の標準試料の鏡
面反射除去反射特性から第１、第２の鏡面反射除去重み
係数が算出される。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る反射特性測
定装置の第１実施形態の構成図である。積分球１は、そ
の内壁１ａに高拡散、高反射率の例えばMgOやBaSO₄等の
白色拡散反射塗料が塗布された中空の球で、試料３を照
明するための試料用開口２、第１の光源部１０からの光
束を入射させるための光源用開口１６、第２の光源部２
０からの光束を入射させるための光源用開口２６、試料
３からの反射光を受光光学系３２に入射させるための測
定用開口３１が形成されている。

【００１９】第１の光源部１０は、光源１１等から構成
され、光源用開口１６の近傍に配設されている。光源１
１は、Ｘｅフラッシュ等が用いられ、積分球１内に光束
を供給するものである。

【００２０】第２の光源部２０は、光源２１、照射域制
限板２３、結像系２４及び反射鏡２５等から構成され、
光源用開口２６の近傍に配設されている。光源２１は、
Ｘｅフラッシュ等が用いられ、積分球１内に光束を供給
するものである。照射域制限板２３は、光源２１による
光束の照射域を制限するものである。結像系２４は、レ
ンズ等からなり、反射鏡２５を介して照射域制限板２３
の像を積分球１の内壁１ａの鏡面反射光源領域４に結像
するものである。

【００２１】受光光学系３２は、レンズ等からなり、光
軸３２ａが試料３表面の法線２ａに対して８°だけ傾斜
した方向に設定されて拡散照明、８°受光のｄ／８光学
系を形成しており、試料３からの８°方向の反射光を試
料用分光手段３０の受光面に集束するものである。

【００２２】上記鏡面反射光源領域４は、試料３表面の
法線２ａに対して−８°の方向に位置しており、測定用
開口３１とは、この法線２ａに関して対称な位置になっ
ている。従って、鏡面反射光源領域４は受光光学系３２
に入射する試料３の表面からの鏡面反射光の光源とな
る。

【００２３】そして、第１の光源部１０の光源１１を点
灯すると、積分球１の内壁１ａの広い部分領域５が光源
１１の最初の直接照射域として照射され、試料３はあら
ゆる方向からほぼ一様に拡散照明される（図２(ａ)参
照）。

【００２４】また、第２の光源部２０の光源２１を点灯
すると、積分球１の内壁１ａの鏡面反射光源領域４が光
源２１の光束により限定的に照射され、試料３は拡散照
明に加えて−８°の方向からの強い光束が重なったよう
な配光特性を有する照明光によって照明される（図２
(ｂ)参照）。

【００２５】発光回路１２，２２は、光源１１，２１を
発光させるもので、演算制御手段５０からの制御信号に
より動作する。試料用分光手段３０は、試料３の反射光
の分光強度を測定するもので、得られた測定データは演
算制御手段５０に送られる。

【００２６】また、積分球１にはライトガイド４１が取
り付けられている。ライトガイド４１は、光ファイバ等
からなり、入射端に入射する積分球１内の照明光の一部
をモニタ用分光手段４０に導くものである。モニタ用分
光手段４０は、照明光の分光強度をモニタするもので、
得られたデータは演算制御手段５０に送られる。

【００２７】演算制御手段５０は、ＣＰＵ等からなり、
この反射特性測定装置の動作を制御するもので、メモリ
５１を内蔵している。メモリ５１は、測定のための制御
プログラムや測定データなどを記憶するものである。ま
た、演算制御手段５０は、発光回路１２，２２を介して
光源１１，２１の点灯を制御するとともに、試料用分光
手段３０及びモニタ用分光手段４０から送られるデータ
から後述する重み係数を算出し、算出された重み係数を
用いてＳＣＩ及びＳＣＥの反射特性を算出するものであ
る。

【００２８】次に、図２を用いて測定原理について波長
成分をλとして説明する。図中、Ｉ(λ)は照明光、Ｐ
(λ)は試料からの反射光を示し、Ｓ(λ)は反射光Ｐ(λ)
の内で測定用開口３１を介して試料用分光手段３０に受
光される光を示す。図２(ａ)は、第１の測定条件として
光源１１を点灯したときの積分球１の照明光及び試料３
からの反射光の配光特性を示す図である。

【００２９】この場合には、照明光Ｉ₁(λ)は拡散性を
有している。試料３の鏡面反射率をｒ_s(λ)、拡散反射
率をｒ_d(λ)とすると、反射光Ｐ₁(λ)は、拡散反射光Ｉ
₁(λ)・ｒ_d(λ)と鏡面反射光Ｉ₁(λ)・ｒ_s(λ)の和にな
る。

【００３０】照明光Ｉ₁(λ)が拡散性を有するため、Ｉ₁
(λ)・ｒ_d(λ)及びＩ₁(λ)・ｒ_s(λ)も拡散性を有し、反
射光Ｐ₁(λ)の８°方向の成分Ｓ₁(λ)が受光される。こ
のとき、見かけの反射率ｒ₁(λ)は、

【００３１】

【数１】ｒ₁(λ)＝Ｓ₁(λ)／Ｉ₁(λ) ＝Ｋ(λ)・{Ｉ₁(λ)・ｒ_d(λ)＋Ｉ₁(λ)・ｒ_s(λ)}／Ｉ₁(λ) ＝Ｋ(λ)・ｒ_d(λ)＋Ｋ(λ)・ｒ_s(λ) によって求められる。

【００３２】但し、Ｋ(λ)は、全拡散反射光に対して試
料用分光手段３０に受光される光の比率を表わし、装置
の受光光学系の構成によって決まる定数で、Ｋ(λ)≪１
である。

【００３３】図２(ｂ)は、第２の測定条件として光源２
１を点灯したときの積分球１の照明光及び試料３からの
反射光の配光特性を示す図である。

【００３４】この場合には、照明光Ｉ₂(λ)は鏡面反射
光源領域４から直接試料３を照明する−８°方向の指向
性光束Ｉ_2s(λ)と、鏡面反射光源領域４から他の内壁部
分を照射し、内壁１ａで多重反射した後で試料３を照明
する拡散性光束Ｉ_2d(λ)とからなり、Ｉ₂(λ)＝Ｉ_2s(λ)＋Ｉ_2d(λ) になる。

【００３５】このとき、反射光Ｐ₂(λ)は、Ｉ₂(λ)の拡
散反射光Ｉ₂(λ)・ｒ_d(λ)、拡散性光束Ｉ_2d(λ)の鏡面
反射光Ｉ_2d(λ)・ｒ_s(λ)及び指向性光束Ｉ_2s(λ)の鏡面
反射光Ｉ_2s(λ)・ｒ_s(λ)からなる。

【００３６】これらの各反射光の内で、Ｉ₂(λ)・ｒ
_d(λ)はｒ_d(λ)が拡散性を有するため拡散性で、Ｉ
_2d(λ)・ｒ_s(λ)はＩ_2d(λ)が拡散性を有するため拡散性
であり、それぞれの８°方向の成分が受光される。一
方、Ｉ_2s(λ)・ｒ_s(λ)は指向性を保存しており、その全
てが受光されるため、見かけの反射率ｒ₂(λ)への寄与
が大きい。このとき、見かけの反射率ｒ₂(λ)は、

【００３７】

【数２】ｒ₂(λ)＝Ｓ₂(λ)／Ｉ₂(λ) ＝K(λ){I₂(λ)・r_d(λ)＋I_2d(λ)・r_s(λ)}/I₂(λ)＋I_2s(λ)・r_s(λ)/I₂(λ) ＝Ｋ(λ)・ｒ_d(λ)＋{Ｋ(λ)・Ｉ_2d(λ)＋Ｉ_2s(λ)}／Ｉ₂(λ)・ｒ_s(λ) によって求められる。

【００３８】図２(ｃ)は、ＳＣＥの照明条件における照
明光及び試料からの反射光の配光特性を示す図である。

【００３９】照明光Ｉ_e(λ)は、図２(ａ)の照明光と同
様に拡散性を有するが、−８°方向の成分が欠落してい
る。

【００４０】また、反射光Ｐ_e(λ)も図２(ａ)の反射光
と同様に拡散反射光Ｉ_e(λ)・ｒ_d(λ)及び鏡面反射光Ｉ_e
(λ)・ｒ_s(λ)からなるが、照明光Ｉ_e(λ)に−８°方向
の成分が欠落しているため、鏡面反射光Ｉ_e(λ)・ｒ
_s(λ)は８°方向の成分が欠落している。そして、反射
光Ｐ_e(λ)を８°方向から受光すると、見かけの反射率
ｒ_e(λ)は、

【００４１】

【数３】ｒ_e(λ)＝Ｓ_e(λ)／Ｉ_e(λ) ＝Ｋ(λ)・Ｉ_e(λ)・ｒ_d(λ)／Ｉ_e(λ) ＝Ｋ(λ)・ｒ_d(λ) によって得られる。

【００４２】なお、ＳＣＩの照明条件は図２(ａ)の場合
と同一になり、その見かけの反射率ｒ_i(λ)は、

【００４３】

【数４】ｒ_i(λ)＝ｒ₁(λ) ＝Ｋ(λ)・ｒ_d(λ)＋Ｋ(λ)・ｒ_s(λ) によって得られる。

【００４４】すなわち、上記数１〜数４に示したよう
に、第１及び第２の測定条件における見かけの反射率ｒ
₁(λ)，ｒ₂(λ)も、ＳＣＩ及びＳＣＥの照明条件におけ
る見かけの反射率ｒ_i(λ)，ｒ_e(λ)も、試料３に固有の
拡散反射率ｒ_d(λ)と鏡面反射率ｒ_s(λ)との線形結合で
表される。

【００４５】但し、数２のｒ_s(λ)項の係数{Ｋ(λ)・Ｉ
_2d(λ)＋Ｉ_2s(λ)}／Ｉ₂(λ)は光学系によって決まる定
数である。

【００４６】

【数５】ｒ_i(λ)＝ａ₁(λ)・ｒ₁(λ)＋ａ₂(λ)・ｒ₂(λ)

【００４７】

【数６】ｒ_e(λ)＝ｂ₁(λ)・ｒ₁(λ)＋ｂ₂(λ)・ｒ₂(λ) 従って、ＳＣＩ及びＳＣＥの見かけの反射率ｒ_i(λ)，
ｒ_e(λ)は、適切な係数ａ₁(λ)，ａ₂(λ)，ｂ₁(λ)，ｂ
₂(λ)を用いることによって、上記数５、数６に示すよ
うに第１及び第２の測定条件における見かけの反射率ｒ
₁(λ)，ｒ₂(λ)の線形結合で表すことができる。

【００４８】次に、モニタ用分光手段４０でモニタする
照明光データについて説明する。照明光Ｉ₁(λ)，Ｉ
₂(λ)，Ｉ_2d(λ)，Ｉ_2s(λ)と、第１及び第２の測定条
件においてライトガイド４１に入射した照明光の一部を
モニタ用分光手段４０で測定した出力データＭ₁(λ)，
Ｍ₂(λ)との間には、

【００４９】

【数７】Ｉ₁(λ)＝ｃ₁(λ)・Ｍ₁(λ)

【００５０】

【数８】Ｉ₂(λ)＝ｃ₂(λ)・Ｍ₂(λ) Ｉ_2d(λ)＝ｃ_2d(λ)・Ｍ₂(λ) Ｉ_2s(λ)＝ｃ_2s(λ)・Ｍ₂(λ) のような関係がある。

【００５１】ここで、ｃ₁(λ)，ｃ₂(λ)，ｃ_2d(λ)，ｃ
_2s(λ)は光学系によって決まる定数であり、数１、数２
は、数７、数８を用いることによって、Ｉ₁(λ)，Ｉ
₂(λ)，Ｉ_2d(λ)，Ｉ_2s(λ)を測定可能なＭ₁(λ)，Ｍ
₂(λ)で置き換えても、見かけの反射率ｒ₁(λ)，ｒ
₂(λ)が拡散反射率ｒ_d(λ)と鏡面反射率ｒ_s(λ)との線
形結合で表されるという点が維持され、数５、数６も維
持される。

【００５２】次に、見かけの反射率ｒ_i(λ)，ｒ_e(λ)を
真の反射率Ｒ_i(λ)，Ｒ_e(λ)に校正する反射率の校正に
ついて説明する。真の反射率Ｒ_i(λ)，Ｒ_e(λ)は、見か
けの反射率ｒ_i(λ)，ｒ_e(λ)を用いて以下のように表さ
れる。

【００５３】

【数９】Ｒ_i(λ)＝Ｃ_i(λ)・ｒ_i(λ)

【００５４】

【数１０】Ｒ_e(λ)＝Ｃ_e(λ)・ｒ_e(λ) 但し、Ｃ_i(λ)，Ｃ_e(λ)は光学系で決まる定数である。

【００５５】そこで、数５、数６は、数７、数８及び数
９、数１０を包括した新しい重み係数Ａ₁(λ)，Ａ₂(λ)
及びＢ₁(λ)，Ｂ₂(λ)を用いることによって、

【００５６】

【数１１】Ｒ_i(λ)＝Ａ₁(λ)・ｒ₁(λ)＋Ａ₂(λ)・ｒ₂(λ)

【００５７】

【数１２】Ｒ_e(λ)＝Ｂ₁(λ)・ｒ₁(λ)＋Ｂ₂(λ)・ｒ₂(λ) と表すことができる。

【００５８】この第１の鏡面反射込み重み係数Ａ₁(λ)
及び第２の鏡面反射込み重み係数Ａ₂(λ)によって、Ｓ
ＣＩの反射率が得られる。また、第１の鏡面反射除去重
み係数Ｂ₁(λ)及び第２の鏡面反射除去重み係数Ｂ₂(λ)
によって、ＳＣＥの反射率が得られる。

【００５９】次に、上記重み係数Ａ₁(λ)，Ａ₂(λ)及び
Ｂ₁(λ)，Ｂ₂(λ)を求める手順の一例について説明す
る。重み係数Ａ₁(λ)，Ａ₂(λ)及びＢ₁(λ)，Ｂ₂(λ)は
光学系に固有の定数であり、ＳＣＩ及びＳＣＥの分光反
射率が既知で、異なる値の分光反射率を有する２つの標
準試料を測定することによって求めることができる。

【００６０】ここで、２つの標準試料Ｓａ，ＳｂのＳＣ
Ｉにおける反射率をＲａ_i(λ)，Ｒｂ_i(λ)とし、ＳＣＥ
における反射率をＲａ_e(λ)，Ｒｂ_e(λ)とする。この２
つの標準試料Ｓａ，Ｓｂを第１及び第２の測定条件で測
定することにより、見かけの反射率ｒａ₁(λ)，ｒｂ
₁(λ)及びｒａ₂(λ)，ｒｂ₂(λ)が得られる。

【００６１】これらの値の間には、数１１より、

【００６２】

【数１３】Ｒａ_i(λ)＝Ａ₁(λ)・ｒａ₁(λ)＋Ａ₂(λ)・ｒａ₂(λ)

【００６３】

【数１４】Ｒｂ_i(λ)＝Ａ₁(λ)・ｒｂ₁(λ)＋Ａ₂(λ)・ｒｂ₂(λ) の関係がある。

【００６４】また、数１２より、

【００６５】

【数１５】Ｒａ_e(λ)＝Ｂ₁(λ)・ｒａ₁(λ)＋Ｂ₂(λ)・ｒａ₂(λ)

【００６６】

【数１６】Ｒｂ_e(λ)＝Ｂ₁(λ)・ｒｂ₁(λ)＋Ｂ₂(λ)・ｒｂ₂(λ) の関係がある。

【００６７】上記数１３、数１４の連立方程式を解くこ
とにより第１、第２の鏡面反射込み重み係数Ａ₁(λ)，
Ａ₂(λ)を、上記数１５、数１６の連立方程式を解くこ
とにより第１、第２の鏡面反射除去重み係数Ｂ₁(λ)，
Ｂ₂(λ)を、それぞれ求めることができる。

【００６８】なお、第１の測定条件はＳＣＩの照明条件
と同一であるので、Ａ₂(λ)＝０としてもよい。しかし
ながら、基準としている反射率Ｒａ_i(λ)，Ｒｂ_i(λ)を
与えた基準測定装置の光学系と、実際に用いられている
測定装置の光学系が完全に一致することはあり得ないの
で、Ａ₂(λ)≠０として数１３、数１４からＡ₂(λ)を求
めることによって、より基準測定装置に近いＳＣＩの反
射率を求めることができ、高精度の測定データが得られ
る。

【００６９】次に、この反射特性測定装置の測定手順に
ついて説明する。まず、演算制御手段５０によって発光
回路１２が動作し、光源１１が発光して積分球１の試料
用開口２に配置された試料３を上記図２(ａ)に示した第
１の測定条件で照明する。そして、試料用分光手段３０
から試料３の反射光の分光データＳ₁(λ)が、モニタ用
分光手段４０から照明光の分光データＭ₁(λ)が、それ
ぞれ演算制御手段５０に入力され、この２つの分光デー
タから見かけの反射率ｒ₁(λ)＝Ｓ₁(λ)／Ｍ₁(λ)が算
出される。

【００７０】続いて、発光回路２２が動作し、光源２１
が発光して試料３を上記図２(ｂ)に示した第２の測定条
件で照明する。そして、同様に見かけの反射率ｒ₂(λ)
＝Ｓ₂(λ)／Ｍ₂(λ)が算出される。

【００７１】これらの第１及び第２の測定条件における
測定を、予め試料３としてＳＣＩ及びＳＣＥでの反射率
が既知の、反射率の異なる２つの標準試料を積分球１の
試料用開口２に配置して行い、係数Ａ₁(λ)，Ａ₂(λ)，
Ｂ₁(λ)，Ｂ₂(λ)を求め、演算制御手段５０のメモリ５
１に記憶しておく。

【００７２】その後で、試料３として一般の試料を試料
用開口２に配置して上記第１及び第２の測定条件におけ
る測定を行い、見かけの反射率ｒ₁(λ)，ｒ₂(λ)を求
め、記憶されている係数Ａ₁(λ)，Ａ₂(λ)，Ｂ₁(λ)，
Ｂ₂(λ)を用いて、数１１、数１２によって真の反射率
Ｒ_i(λ)，Ｒ_e(λ)を求める。

【００７３】このように、第１実施形態によれば、積分
球１に開閉可能なトラップを設けることなく、ＳＣＥの
照明条件における測定データを得ることが可能になる。
従って、従来の測定装置におけるＳＣＩ，ＳＣＥの測定
のようにトラップの機械的開閉を必要としないので、測
定データの精度を向上できるとともに、長期間に亘って
測定装置の高い信頼性を維持することができる。また、
上述した第１及び第２の測定条件における測定は実際に
は数１０ｍｓで完了するので、トラップの開閉を伴う場
合に比べて測定時間を大幅に短縮することができる。

【００７４】図３は、本発明に係る反射特性測定装置の
第２実施形態の構成図である。なお、第１実施形態と同
一の構成要素については同一番号を付し、説明を省略す
る。第２実施形態は、積分球１の鏡面反射光源領域４を
拡散透過性の窓として形成するとともに、第２の光源部
２０を鏡面反射光源領域４の窓の近傍に配置している。
そして、第２の測定条件では、光源２１を点灯してこの
窓を通して積分球１内に光束を入射させることによっ
て、受光光学系３２に入射する試料３の鏡面反射光の光
源としている。

【００７５】このように構成された第２実施形態では、
第１及び第２の測定条件において拡散透過性の窓である
鏡面反射光源領域４を通して光束の一部が積分球１の外
へ逃げるので、第１実施形態の場合より照明光の拡散性
は多少低下するが、基本的に数１１、数１２は成立す
る。従って、第１実施形態と同様の手順で測定を行うこ
とができ、同様の効果を得ることができる。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、積分球の試料用開口に試料を配置した状態で第
１の光源と第２の光源を個別に点灯して試料からの反射
光の第１、第２の反射強度を測定し、第１、第２の反射
強度から試料の第１、第２の反射特性を算出し、第１の
反射特性と第２の反射特性とを、鏡面反射光を含まない
場合の試料の反射特性が得られるように設定された第
１、第２の鏡面反射除去重み係数を用いて線形結合する
ことにより、鏡面反射光を含まない場合の試料の反射特
性を算出するようにしたので、積分球に機械的な可動部
を設けることなく簡易な構成で鏡面反射光を含まない場
合の試料の反射特性が得られ、装置の信頼性を高めるこ
とができる。また、短時間で鏡面反射光を含まない場合
の試料の反射特性を求めることができる。

【００７７】また、請求項２の発明によれば、請求項１
記載の発明と同様にして試料からの反射光の第１、第２
の反射強度を測定し、第１、第２の反射強度から試料の
第１、第２の反射特性を算出し、第１の反射特性と第２
の反射特性とを、鏡面反射光を含む場合の試料の反射特
性が得られるように設定された第１、第２の鏡面反射込
み重み係数を用いて線形結合することにより、鏡面反射
光を含む場合の試料の反射特性を算出するようにしたの
で、短時間、かつ高精度で鏡面反射光を含む場合の試料
の反射特性を求めることができる。

【００７８】また、請求項３の発明によれば、鏡面反射
光を含む場合の反射特性である鏡面反射込み反射特性及
び鏡面反射光を含まない場合の反射特性である鏡面反射
除去反射特性が既知で、上記鏡面反射込み反射特性及び
鏡面反射除去反射特性がそれぞれ互いに異なる値を有す
る第１の標準試料と第２の標準試料とを用いて第１、第
２の鏡面反射込み重み係数及び第１、第２の鏡面反射除
去重み係数を算出するようにしたので、重み係数として
それぞれ最適な値を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射特性測定装置の第１実施形態
の構成図である。

【図２】(ａ)は、第１の測定条件として光源１１を点灯
したときの積分球１の照明光及び試料３からの反射光の
配光特性を示す図、(ｂ)は、第２の測定条件として光源
２１を点灯したときの積分球１の照明光及び試料３から
の反射光の配光特性を示す図、(ｃ)は、ＳＣＥの照明条
件における照明光Ｉ_e(λ)及び試料からの反射光Ｓ_e(λ)
の配光特性を示す図である。

【図３】本発明に係る反射特性測定装置の第２実施形態
の構成図である。

【図４】従来の反射特性測定装置の構成図である。

【符号の説明】

１積分球１ａ内壁２試料用開口１６，２６光源用開口３１測定用開口３試料１０第１の光源部１１，２１光源１２，２２発光回路２０第２の光源部２３照射域制限板２４結像系２５反射鏡３０試料用分光手段（測定手段）３２受光光学系４０モニタ用分光手段４１ライトガイド５０演算制御手段（測定制御手段、鏡面反射除去演算
制御手段、鏡面反射込み演算制御手段、第２の測定制御
手段、係数演算制御手段）５１メモリ（鏡面反射除去記憶手段、鏡面反射込み記
憶手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の光源用開口、第２の光源用開口、
試料用開口及び測定用開口が形成され、上記試料用開口
に配置された試料を照明する積分球と、上記測定用開口
に配設され、上記試料からの反射光を受光してその反射
強度を測定する測定手段と、上記第１の光源用開口に配
設され、上記積分球内に光束を導く第１の光源と、上記
第２の光源用開口に配設され、上記測定用開口から上記
試料への光軸と上記試料に関して鏡面関係を有する上記
積分球の位置から上記試料への光軸を中心に光束が形成
されるように上記積分球内に光束を導く第２の光源と、
上記第１の光源と第２の光源をそれぞれ個別に点灯さ
せ、上記第１の光源が点灯したときの上記試料からの反
射光の反射強度である第１の反射強度及び上記第２の光
源が点灯したときの上記試料からの反射光の反射強度で
ある第２の反射強度を測定させる測定制御手段と、鏡面
反射光を含まない場合の試料の反射特性が得られるよう
に設定された第１の鏡面反射除去重み係数及び第２の鏡
面反射除去重み係数を記憶する鏡面反射除去記憶手段
と、上記第１、第２の反射強度から上記試料の第１、第
２の反射特性を算出するとともに、上記第１の反射特性
と上記第２の反射特性とを上記第１、第２の鏡面反射除
去重み係数を用いて線形結合して、鏡面反射光を含まな
い場合の上記試料の反射特性を算出する鏡面反射除去演
算制御手段とを備えたことを特徴とする反射特性測定装
置。
【請求項２】請求項１記載の反射特性測定装置におい
て、鏡面反射光を含む場合の試料の反射特性が得られる
ように設定された第１、第２の鏡面反射込み重み係数を
記憶する鏡面反射込み記憶手段と、上記第１、第２の反
射強度から上記試料の第１、第２の反射特性を算出する
とともに、上記第１の反射特性と上記第２の反射特性と
を上記第１、第２の鏡面反射込み重み係数を用いて線形
結合して、鏡面反射光を含む場合の上記試料の反射特性
を算出する鏡面反射込み演算制御手段とを備えたことを
特徴とする反射特性測定装置。
【請求項３】請求項２記載の反射特性測定装置におい
て、鏡面反射光を含む場合の反射特性である鏡面反射込
み反射特性及び鏡面反射光を含まない場合の反射特性で
ある鏡面反射除去反射特性が既知で、上記鏡面反射込み
反射特性及び鏡面反射除去反射特性がそれぞれ互いに異
なる値を有する第１の標準試料と第２の標準試料とが上
記試料用開口にそれぞれ個別に配置されると、上記第１
の光源と第２の光源をそれぞれ個別に点灯させて、それ
ぞれ上記第１、第２の光源が点灯したときの上記第１の
標準試料からの反射光の反射強度である第１１、第１２
の標準反射強度と、それぞれ上記第１、第２の光源が点
灯したときの上記第２の標準試料からの反射光の反射強
度である第２１、第２２の標準反射強度とを測定させる
第２の測定制御手段と、上記第１１、第１２の標準反射
強度から、上記第１の標準試料の第１１、第１２の標準
反射特性を算出し、上記第２１、第２２の標準反射強度
から、上記第２の標準試料の第２１、第２２の標準反射
特性を算出するとともに、上記第１１、第１２、第２
１、第２２の標準反射特性、上記第１の標準試料の鏡面
反射込み反射特性及び上記第２の標準試料の鏡面反射込
み反射特性から上記第１、第２の鏡面反射込み重み係数
を算出し、上記第１１、第１２、第２１、第２２の標準
反射特性、上記第１の標準試料の鏡面反射除去反射特性
及び上記第２の標準試料の鏡面反射除去反射特性から上
記第１、第２の鏡面反射除去重み係数を算出する係数演
算制御手段とを備えたことを特徴とする反射特性測定装
置。