JPH1172388A - 反射特性測定装置 - Google Patents

反射特性測定装置

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JPH1172388A
JPH1172388A JP9232721A JP23272197A JPH1172388A JP H1172388 A JPH1172388 A JP H1172388A JP 9232721 A JP9232721 A JP 9232721A JP 23272197 A JP23272197 A JP 23272197A JP H1172388 A JPH1172388 A JP H1172388A
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reflection
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亘 山口
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Naoki Sagisaka
直樹 鷺坂
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 試料からの反射光による再照明も含めて異な
る機種間に生じる誤差を厳密に補正することにより、測
定データの互換性を高くする。 【解決手段】 第１の照明手段１０により積分球１の内
壁１ａの広い直接照明域５に向けて光束を導き、試料３
をほぼ一様に拡散照明し、第２の照明手段２０により積
分球１の内壁１ａの直接照明域４に向けて光束を導き、
試料３を鏡面反射を強調するような拡散照明光によって
照明する。光源１１，２１を個別に発光させ、試料用分
光手段３０の分光データから演算処理手段５３によって
第１、第２の見かけの反射率を算出する。そして、記憶
手段５１に予め記憶されている第１、第２の重み係数を
用いて、第１、第２のみかけの反射率及びその２乗を線
形結合し、所望の照明条件における試料３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
光測色計等に適用されるもので、試料の反射特性を測定
する反射特性測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、試料の反射特性の測定は、照明
系と受光系の光学的条件（ジオメトリ）によって大きい
影響を受ける。従って、分光測色計等の反射特性測定装
置の多くは、ＣＩＥ（国際照明委員会）が推奨する45／
0（45°照明、垂直受光）、0／45（垂直照明、45°受
光）や、d／0（拡散照明、垂直受光）、0／d（垂直照
明、拡散受光）のいずれかのジオメトリを採用してい
る。
【０００３】従来、それらの内でもd／0の一種であるd
／8（拡散照明、8°受光）ジオメトリは、試料表面の構
造に影響されず安定性が高い鏡面反射成分を含む(Specu
larComponent Included)反射特性と、目視に近い鏡面反
射成分を含まない(SpecularComponent Excluded)反射特
性の双方の測定が可能であることから、広く用いられて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の反射特性測定装
置が有する課題の一つは、同一のジオメトリであっても
異なる機種間において厳密な測定データの互換性がない
ことである。その要因として、異なる機種間において分
光手段の特性やジオメトリが厳密な意味で一致していな
い点が上げられる。分光手段の波長精度や半値幅等の特
性の相違を補正するのは容易ではなく、ジオメトリを高
精度で一致させるのは更に困難である。
【０００５】また、d／8ジオメトリの測定装置は、一般
に試料を拡散照明するための積分球を備えているが、た
とえ積分球の大きさや試料の測定径が同一であっても、
試料面における照明特性は機種毎に少しずつ異なってい
るために、測定データの互換性に限界を与えている。
【０００６】ここで、図２、図３を用いて測定データの
互換性に限界を与える問題点，について説明する。
【０００７】積分球による拡散照明といっても、図２
(ａ)、(ｂ)に示すように、積分球の構造や内壁の反射特
性によって、照明光の配光は機種毎に異なる。図２(ａ)
に示す拡散照明光Ｉ0は、試料３の表面の法線に対して
−8°方向の成分が相対的に弱くなっており、図２(ｂ)
に示す拡散照明光Ｉ0は、同成分が相対的に強くなって
いる。なお、各々の照明光Ｉ0の全光量は等しいとす
る。
【０００８】試料３の表面が光沢面の場合には、試料３
からの反射光は拡散反射光Ｒdと鏡面反射光Ｒsとからな
る。拡散反射光Ｒdは、照明光Ｉ0の配光による影響を受
けないため、図２(ａ)、図２(ｂ)とも、その配光及び強
度はほぼ等しくなるが、鏡面反射光Ｒsは、照明光Ｉ0の
配光を反映して、図２(ｂ)の場合には、図２(ａ)の場合
に比べて8°方向の成分が相対的に強くなっている。
【０００９】従って、観察される8°方向の反射光Ｒ8に
おいても、試料特有の波長依存性を有する拡散反射光Ｒ
dに対する波長依存性のない鏡面反射成分の相対強度
が、図２(ｂ)の場合には図２(ａ)の場合に比べて強くな
っており、これによって分光反射率に差が生じる。
【００１０】図３に示すように、積分球９１に入射し
た光源９２の光束Ｆは、積分球９１の内壁９１ａで多重
反射され、拡散光の一部Ｉ0は試料３を照明し、それに
よって反射される。拡散光の他の一部Ｍ0は参照用光フ
ァイバ９３に入射し、参照光となる。なお、図３中、カ
ッコを付加した符号は、その一部のみを示していること
を表わす。
【００１１】試料３と参照用光ファイバ９３の入射端は
部位が異なるため、拡散光Ｉ0，Ｍ0は等しくはないが比
例関係にあり(Ｉ0∝Ｍ0)、その比例係数はジオメトリに
のみ依存する。
【００１２】試料３の反射率をｒとすると、反射光Ｉ0・
ｒは、再び積分球９１の内壁９１ａで拡散反射され、そ
のごく一部Ｉsが試料３を再照明する。この再照明に寄
与する拡散光の一部Ｍsが、やはり参照用光ファイバ９
３に入射する。
【００１３】この拡散光の一部Ｉs，Ｍsもジオメトリに
のみ依存する比例関係にあるが、この場合の光源は試料
３自身であり、その部位も光源９２と異なるため、その
比例係数は拡散光Ｉ0，Ｍ0間の比例係数とは異なる。
【００１４】それぞれの比例係数が異なること、及び照
明光に占める再照明光の割合が試料３の反射率ｒに依存
することから、再照明光を含む照明光を正確に測定する
ことはできない。
【００１５】これによる誤差は、再照明光が試料の反射
率ｒに比例することから、反射率の２乗(ｒ2)に比例す
る。これを例えば反射率90％の白色標準試料で校正する
と、図４に示すように、再照明の影響により実線のよう
に高反射率の試料で正にずれた反射率を90％で破線のよ
うに校正することになるため、特に中間反射率の試料に
ついて負の測定誤差が生じる。
【００１６】この再照明は、いわゆる積分球効果による
もので、試料３を照明するための試料用開口近傍の構造
による影響を受けやすい。通常、図３に示すように、光
源９２が試料３を直接照明するのを防止するためのバッ
フル９４が試料用開口に近接して配設されている。この
場合には、試料３からの反射光がバッフル９４により反
射されて試料３を再照明することとなる。バッフル９４
の位置や大きさは機種毎に異なるので、これが機種間差
の原因となるが、この機種間差は、やはり反射率の２乗
(ｒ2)に比例する。
【００１７】これらの問題点に対して、の配光の相違
による機種間差を補正するために、特開平６−５０８１
７号公報記載の測定装置では、図５に示すように、２つ
の照明手段１１０，１２０を有する積分球１００を用い
ている。各照明手段１１０，１２０は、それぞれ積分球
１００の内壁の異なる直接照明域１１７，１２７を最初
に照明している。これによって、各照明手段１１０，１
２０による拡散照明光の配光は相違している。
【００１８】そして、これらの拡散照明光により試料３
を順次照明し、得られた２つの反射特性を適切な重み係
数で線形結合し、所望の配光における反射率に近似する
反射特性を求めることによって、上記問題点の配光の
相違による機種間差を補正している。
【００１９】ところが、従来、上記問題点の積分球効
果による再照明に起因する誤差を補正するものは提供さ
れていない。
【００２０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされた
もので、試料からの反射光による再照明も含めて異なる
機種間に生じる誤差を厳密に補正することにより、測定
データの互換性の高い反射特性測定装置を提供すること
を目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本発明は、照明用開口、
試料用開口及び受光用開口を有し、上記試料用開口に配
置された試料を照明する積分球と、上記照明用開口に配
設され、上記積分球内に光束を導く照明手段と、上記受
光用開口に配設され、上記試料からの反射光を受光して
その光強度に対応する受光データを出力する受光手段
と、上記照明手段を発光させて上記受光手段から上記受
光データを出力させる測定制御手段と、上記試料の見か
けの反射特性及び当該反射特性の２乗からなる線形結合
が所望の照明条件における上記試料の反射特性に近似す
るように設定された上記反射特性の重み係数及び上記反
射特性の２乗の重み係数を記憶する記憶手段と、上記受
光データに基づいて上記試料の見かけの反射特性を求め
るとともに、求めた反射特性及び当該反射特性の２乗の
各々に対応する上記各重み係数を乗じて線形結合するこ
とにより上記所望の照明条件における上記試料の反射特
性を求める演算処理手段とを備えたものである（請求項
１）。
【００２２】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照明手段が発光すると、試料か
らの反射光の光強度に対応する受光データが得られ、こ
の受光データに基づいて試料の見かけの反射特性が求め
られる。そして、予め記憶されている見かけの反射特性
の重み係数及び当該反射特性の２乗の重み係数を乗じて
線形結合することにより所望の照明条件における試料の
反射特性が求められることにより、所望の照明条件につ
いて互換性の高い反射特性データが得られることとな
る。
【００２３】また、請求項１記載の反射特性測定装置に
おいて、上記積分球は、互いに異なる位置に形成された
複数の上記照明用開口を有するもので、上記照明手段
は、上記各照明用開口に配設され、上記積分球内に光束
を導く複数の照明手段からなり、上記測定制御手段は、
上記各照明手段をそれぞれ個別に発光させ、上記受光手
段から上記各照明手段に対応する上記受光データをそれ
ぞれ個別に出力させるもので、上記記憶手段は、上記各
照明手段による上記試料の見かけの反射特性及び当該各
反射特性の２乗からなる線形結合が所望の照明条件にお
ける反射特性に近似するように設定された上記線形結合
の各重み係数を記憶するもので、上記演算処理手段は、
上記各照明手段に対応する上記受光データに基づいて上
記試料の見かけの反射特性を求めるとともに、求めた上
記各照明手段に対応する見かけの反射特性及び当該各反
射特性の２乗の各々に対応する上記各重み係数を乗じて
線形結合することにより上記所望の照明条件における上
記試料の反射特性を求めるものである（請求項２）。
【００２４】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各照明手段が個別に発光して積
分球内に光束が導かれ、各照明手段の発光毎に試料から
の反射光の光強度に対応する受光データが得られ、各受
光データに基づいて各照明手段による試料の見かけの反
射特性が求められる。そして、予め記憶されている各照
明手段による見かけの反射特性の重み係数及び当該各反
射特性の２乗の重み係数を乗じて線形結合することによ
り所望の照明条件における試料の反射特性が求められる
ことにより、所望の照明条件について更に互換性の高い
反射特性データが得られることとなる。
【００２５】また、請求項２記載の反射特性測定装置に
おいて、上記受光用開口は、上記試料の表面の法線から
略8°の方向に形成され、上記受光手段は、上記試料か
らの反射光の内で上記略8°の方向の成分を受光するも
ので、上記照明手段は、上記積分球内の所定の領域に向
けて光束を導く第１の照明手段と、上記積分球内の上記
略8°の方向と上記法線に関して対称な方向の領域に向
けて光束を導く第２の照明手段とからなるもので、上記
記憶手段は、上記第１、第２の照明手段による上記試料
の見かけの反射特性及び当該各反射特性の２乗からなる
線形結合が所望の照明条件における反射特性に近似する
ように設定された上記線形結合の各重み係数を記憶する
もので、上記演算処理手段は、上記第１、第２の照明手
段に対応する上記受光データに基づいて上記試料の見か
けの反射特性を求めるとともに、求めた上記第１、第２
の照明手段に対応する見かけの反射特性及び当該各反射
特性の２乗の各々に対応する上記各重み係数を乗じて線
形結合することにより上記所望の照明条件における上記
試料の反射特性を求めるものである（請求項３）。
【００２６】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、第２の照明手段が個別に
発光し、第１の照明手段が発光すると積分球内の所定の
領域に向けて光束が導かれ、試料は略均一な拡散照明光
によって照明され、第２の照明手段が発光すると積分球
内の試料の表面の法線から略8°の方向と上記法線に関
して対称な方向の領域に向けて光束が導かれ、試料は鏡
面反射を強調するような配光を有する拡散照明光によっ
て照明される。
【００２７】積分球の受光用開口は、上記略8°の方向
に形成され、受光手段により試料からの反射光の内で上
記略8°の方向の成分が受光されて、第１、第２の照明
手段の発光毎に試料からの反射光の光強度に対応する受
光データが得られ、各受光データに基づいて第１、第２
の照明手段による試料の見かけの反射特性が求められ
る。
【００２８】そして、予め記憶されている第１、第２の
照明手段による見かけの反射特性の重み係数及び当該各
反射特性の２乗の重み係数を乗じて線形結合することに
より所望の照明条件における試料の反射特性が求められ
ることにより、所望の照明条件について更に互換性の高
い反射特性データが精度よく得られることとなる。
【００２９】
【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、底部に形成さ
れ、測定対象である試料３を照明するための試料用開口
２と、側面のほぼ中央に形成され、第１の照明手段１０
からの光束を入射させるための光源用開口１６と、試料
用開口２の側方に形成され、第２の照明手段２０からの
光束を入射させるための光源用開口２６と、試料３表面
の法線２ａに対して8°だけ傾斜した方向に形成され、
試料３からの反射光を受光光学系３２に入射させるため
の受光用開口３１とを備えている。
【００３０】第１の照明手段１０は、光源１１、発光回
路１２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１１は、Ｘｅフラッシュ等が用いられ、
積分球１内に光束を供給して、内壁１ａの広い直接照明
域５を最初に照明するものである。発光回路１２は、光
源１１を発光させるもので、後述する測定制御手段５２
により動作が制御される。
【００３１】第２の照明手段２０は、光源２１、発光回
路２２、マスク板２３、照明光学系２４、反射鏡２５及
び拡散板２７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。発光回
路２２は、光源２１を発光させるもので、測定制御手段
５２により動作が制御される。
【００３２】拡散板２７は、光源２１に近接して配置さ
れ、光源２１から入射する光束を拡散する半透明板であ
る。マスク板２３は、開口２３ａを有し、光源２１から
の光束による照射域を制限するものである。照明光学系
２４は、レンズ等からなり、反射鏡２５を介して開口２
３ａの像を積分球１の内壁１ａの直接照明域４に結像す
るものである。この直接照明域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、受光用開口
３１とは法線２ａに関して対称な位置になるように、第
２の照明手段２０が配設されている。
【００３３】受光光学系３２は、レンズ等からなり、そ
の光軸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からの反射光の内で8°方
向の成分を試料用分光手段３０の受光面に集束するもの
である。試料用分光手段３０は、試料３からの反射光を
受光して、その分光強度に対応する受光データを出力す
るもので、受光データは後述する制御手段５０に送られ
る。
【００３４】このような構成により、第１の照明手段１
０の光源１１が発光すると、積分球１の内壁１ａの広い
直接照明域５に向けて光束が導かれた後、内壁１ａで多
重反射する。従って、第１の照明手段１０により、試料
３はあらゆる方向からほぼ一様に拡散照明されることと
なる。
【００３５】また、第２の照明手段２０の光源２１が発
光すると、積分球１の内壁１ａの直接照明域４に向けて
光束が導かれ、この直接照明域４が限定的に照明され
る。直接照明域４で反射した後、やはり多重反射される
が、一定部分の反射光は試料３を直接照明し、試料面で
鏡面反射された光束は、受光用開口３１を通って受光光
学系３２に入射する。従って、第２の照明手段２０によ
り、試料３は拡散照明に加えて鏡面反射を強調するよう
な配光を有する照明光によって照明されることとなる。
【００３６】積分球１には、更に、参照用光ファイバ４
１が取り付けられている。この参照用光ファイバ４１
は、入射端に入射する積分球１内の照明光の一部を参照
用分光手段４０に導くものである。参照用分光手段４０
は、照明光を受光して、その分光強度に対応する受光デ
ータを出力するもので、受光データは制御手段５０に送
られる。
【００３７】制御手段５０は、ＣＰＵなどからなり、こ
の反射特性測定装置の動作を制御するもので、記憶手段
５１と、測定制御手段５２と、演算処理手段５３とを備
えている。
【００３８】記憶手段５１は、測定のための制御プログ
ラム、後述する予め設定された重み係数などを記憶する
とともに、試料用分光手段３０及び参照用分光手段４０
から送られる受光データなどを一時的に記憶するもので
ある。
【００３９】測定制御手段５２は、発光回路１２，２２
を介して光源１１，２１を個別に発光させて、試料用分
光手段３０及び参照用分光手段４０から各光源１１，２
１に対応する受光データをそれぞれ出力させるものであ
る。
【００４０】演算処理手段５３は、試料用分光手段３０
及び参照用分光手段４０から送られる光源１１，２１に
対応する各受光データと、記憶手段５１に記憶されてい
る重み係数とに基づいて、後述する手順にしたがって試
料３の反射特性を求めるものである。
【００４１】次に、本実施形態の測定原理について説明
する。図１において、Ｉを光源１１を発光させたときの
試料３の表面における照明光、Ｍを参照用光ファイバ４
１の入射端における照明光とし、Ｉ0，Ｍ0を試料用開口
２に何も配置されていないとき、すなわち試料３からの
反射がないときの各照明光とすると、
【００４２】
【数１】ａ＝Ｉ0／Ｍ0 は、光源１１による拡散照明光の不均一性を表わす。
【００４３】試料用開口２に配置した試料３の反射率を
ｒとすると、各照明光Ｉ，Ｍは、試料３からの反射光Ｉ
0・ｒによる再照明を考慮することによって、下記数２、
数３で表わされる。
【００４４】
【数２】 Ｉ＝Ｉ0＋Ｉ0・ｒ・ｓ1 ＝Ｉ0(１＋ｒ・ｓ１）
【００４５】
【数３】 Ｍ＝Ｍ０＋Ｉ0・ｒ・ｓ2 ＝Ｍ0(１＋Ｉ0／Ｍ0・ｒ・ｓ2) 但し、ｓ1，ｓ2は、試料３からの反射光Ｉ0・ｒが積分球
効果によって試料３及び参照用光ファイバ４１の入射端
を再照明する比率で、通常極めて微小な値である。
【００４６】ここで、観察される試料３からの反射光を
Ｓとし、見かけの反射率を
【００４７】
【数４】Ｒ＝Ｓ／Ｍ とする。このとき、Ｉ／Ｍは、数１〜数３より、下記数
５で表わされる。
【００４８】
【数５】 I／M＝I0(1＋r・s1)／{M0(1＋I0／M0・r・s2)} ＝ａ(1＋r・s1)／(1＋a・r・s2) ≒ａ(1＋r・s1)(1−a・r・s2) ≒ａ{1＋r(s1−a・s2)} ＝ａ(１＋ｂ・ｒ) 但し、ｂ＝s1−a・s2≪１で、試料３からの反射光による
再照明の不均一性を表わす。従って、
【００４９】
【数６】Ｉ＝ａ(１＋ｂ・ｒ)・Ｍ である。従って、試料３の反射率ｒは、下記数７で表わ
される。
【００５０】
【数７】 ｒ＝ｋ・Ｓ／Ｉ ＝ｋ・Ｓ／{ａ(１＋ｂ・ｒ)・Ｍ} ≒ｋ・Ｒ・ｃ(１−ｂ・ｒ) ≒ｋ・Ｒ・ｃ(１−ｂ・Ｒ) ＝ｋ・(ｘ・Ｒ＋ｙ・Ｒ2) 但し、ｘ＝ｃ＝1／a，ｙ＝−(ｂ・ｃ)である。
【００５１】また、ｋは校正係数で、試料３の測定に先
立って標準反射率が与えられている白色標準試料を試料
用開口２に配置して測定し、上記数７によって算出され
た反射率ｒが既知の標準反射率に一致するように設定さ
れ、測定における光学条件の僅かな経時変化を補正す
る。
【００５２】上記数７に示すように、試料３の反射率ｒ
は、見かけの反射率Ｒと見かけの反射率の２乗Ｒ2との
線形結合で表わされ、見かけの反射率Ｒの重み係数は
ｘ、見かけの反射率の２乗Ｒ2の重み係数はｙである。
【００５３】このように、反射率ｒと見かけの反射率Ｒ
との関係は線形関係ではなく、微小値ｙを重み係数とす
る２次項を含んでいるが、これは試料３からの反射光に
よる再照明の寄与を表わしている。
【００５４】以上説明した測定原理を本実施形態に適用
すると、第１の照明手段１０を発光させたときの第１の
見かけの反射率Ｒ1及び第２の照明手段２０を発光させ
たときの第２の見かけの反射率Ｒ2の各々について、そ
の２次項までの寄与を考慮し、係数を単純化すると、下
記数８が得られる。
【００５５】
【数８】ｒ1＝ｐ1・Ｒ1＋ｑ1・Ｒ1 2 ｒ2＝ｐ2・Ｒ2＋ｑ2・Ｒ2 2 但し、ｐ1，ｑ1及びｐ2，ｑ2は、それぞれ第１、第２の
照明手段１０，２０に対応する係数、ｒ1，ｒ2は、それ
ぞれ第１、第２の照明手段１０，２０に対応する反射率
である。
【００５６】ここで、試料の反射率ｒは適切な重み係数
Ａ，Ｂによる線形結合で表現され、以下の式で表わされ
る。
【００５７】
【数９】 ｒ＝ｋ・(Ａ・ｒ1＋Ｂ・ｒ2) ＝k・(g1・R1＋h1・R1 2＋g2・R2＋h2・R2 2) 但し、ｇ1＝Ａ・ｐ1，ｈ1＝Ａ・ｑ1，ｇ2＝Ｂ・ｐ2，ｈ2＝
Ｂ・ｑ2である。
【００５８】そこで、係数ｇ1，ｈ1及びｇ2，ｈ2として
適切な値を用いることによって、所望の照明条件に近い
条件での試料３の反射率を求めることができる。
【００５９】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、測定制御手段５２により発光回
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が拡散照明される。
【００６０】そして、試料用分光手段３０から試料３の
反射光の受光データＳ1(λ)が、参照用分光手段４０か
ら照明光の受光データＭ1(λ)が、それぞれ演算処理手
段５３に送られる。なお、以下において、説明の便宜
上、各データに対する(λ)の記載を省略する。
【００６１】これらの受光データから、演算処理手段５
２により下記数１０に従って、第１の見かけの反射率Ｒ
1が算出される。
【００６２】
【数１０】Ｒ1＝Ｓ1／Ｍ1 続いて、測定制御手段５２により発光回路２２が動作
し、光源２１が発光して試料３が−8°方向からの光束
が強調された照明光で照明される。そして、同様に第２
の見かけの反射率Ｒ2が算出される。
【００６３】
【数１１】Ｒ2＝Ｓ2／Ｍ2 次いで、下記数１２により、記憶手段５１に予め記憶さ
れている所望の照明条件における第１の照明手段１０に
対する第１の重み係数ｇ1，ｈ1と、第２の照明手段２０
に対する第２の重み係数ｇ2，ｈ2と、校正係数ｋとを用
いて、所望の照明条件における試料３の反射率ｒが算出
される。
【００６４】
【数１２】r＝k・(g1・R1＋h1・R1 2＋g2・R2＋h2・R2 2) 上記数１２に示すように、試料３の反射率ｒは、第１の
見かけの反射率Ｒ1及び第１の見かけの反射率の２乗Ｒ1
2の線形結合と、第２の見かけの反射率Ｒ2及び第２の見
かけの反射率の２乗Ｒ2 2の線形結合とを更に結合したも
ので表わされる。
【００６５】また、上記数１２において、第１の見かけ
の反射率Ｒ1の重み係数はｇ1、第１の見かけの反射率の
２乗Ｒ1 2の重み係数はｈ1、第２の見かけの反射率Ｒ2の
重み係数はｇ2、第２の見かけの反射率の２乗Ｒ2 2の重
み係数はｈ2である。
【００６６】なお、所望の照明条件として、試料の反射
光による再照明がなく、照明光の配光も理想に近い均一
なものとする照明条件を採用してもよい。また、試料の
反射光による特有の再照明を有するとともに、照明光の
配光に不完全性を有する特定の機種に対応するような照
明条件を採用してもよい。
【００６７】次に、第１の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の
重み係数ｇ2，ｈ2を求める手順について説明する。第１
の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の重み係数ｇ2，ｈ2は、積
分球１の構造によって決まるもので、本実施形態では、
第１の基準試料Ｓ１〜第６の基準試料Ｓ６の６個の基準
試料を測定することによって求めている。
【００６８】第１の基準試料Ｓ１〜第６の基準試料Ｓ６
は、光沢面及びマット面のそれぞれ異なる３種の明度を
有する無彩色の試料で、それぞれ所望の照明条件におけ
る基準反射率ｒ1〜ｒ6が与えられている。
【００６９】まず、第１の基準試料Ｓ１を試料用開口２
に配置し、第１の照明手段１０による見かけの反射率Ｒ
11と、第２の照明手段２０による見かけの反射率Ｒ21と
を測定する。
【００７０】次いで、第２の基準試料Ｓ２〜第６の基準
試料Ｓ６についても、同様に、第１の照明手段１０によ
る見かけの反射率Ｒ12〜Ｒ16と、第２の照明手段２０に
よる見かけの反射率Ｒ22〜Ｒ26とを測定する。
【００７１】ここで、見かけの反射率Ｒ1i，Ｒ2i、第１
の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の重み係数ｇ2，ｈ2を用い
て上記数１２に従って算出される反射率と、既知の基準
反射率ｒiとの誤差ｅi(ｉ＝１〜６)は下記数１３とな
る。
【００７２】
【数１３】 ei＝ri−(g1・R1i＋h1・R1i 2＋g2・R2i＋h2・R2i 2) 但し、ｉ＝１〜６である。
【００７３】そして、下記数１４に示す誤差ｅi(ｉ＝１
〜６)の２乗和Ｔが最小になるように最小２乗法によっ
て最適化した第１の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の重み係
数ｇ2，ｈ2を採用する。
【００７４】
【数１４】 T＝(e1)2＋(e2)2＋(e3)2＋(e4)2＋(e5)2＋(e6)2 このような手順で第１の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の重
み係数ｇ2，ｈ2を予め求めておき、記憶手段５１に記憶
しておく。
【００７５】なお、上記説明では(λ)の記載を省略して
いるが、反射率、受光データや照明特性などは波長依存
性を有するので、それらから導かれる第１、第２の重み
係数も波長依存性を有している。従って、各重み係数も
波長毎に求められ、それぞれ重み係数ｇ1(λ)，ｈ
1(λ)，ｇ2(λ)，ｈ2(λ)と表現することができる。
【００７６】このように、本実施形態によれば、それぞ
れ異なる配光で試料３を照明する第１の照明手段１０及
び第２の照明手段２０を備え、記憶手段５１に予め記憶
されている所望の照明条件における第１の照明手段１０
に対する第１の重み係数ｇ1，ｈ1と、第２の照明手段２
０に対する重み係数ｇ2，ｈ2と、校正係数ｋとを用い
て、上記数１２に従って試料３の反射率ｒを求めるよう
にしたので、機種間差の有無に関わりなく反射率ｒを求
めることができ、これによって、各機種間における互換
性の高い測定データを得ることができる。
【００７７】また、積分球１の構造に依存する第１の重
み係数ｇ1，ｈ1及び第２の重み係数ｇ2，ｈ2を所望の照
明条件に近似するように最適化して求めることによっ
て、試料３の反射率ｒを所望の照明条件に近似したもの
とすることができる。
【００７８】また、例えば所望の照明条件として特定の
機種が有する照明条件に近似したものとすることによ
り、当該機種について互換性の高い測定データを得るこ
とができる。
【００７９】なお、本発明は、上記実施形態に限られ
ず、以下の（１）〜（５）に示す変形形態を採用するこ
とができる。
【００８０】（１）上記実施形態では、拡散照明と−8
°方向からの照明光が強調された照明光とを用いて、試
料３からの鏡面反射成分を含む反射特性を求めている
が、第１の基準試料Ｓ１〜第６の基準試料Ｓ６の鏡面反
射込み（ＳＣＩ）の反射率データを基準とすることによ
りＳＣＩのための係数を得ることができ、第１の基準試
料Ｓ１〜第６の基準試料Ｓ６の鏡面反射を含まない（Ｓ
ＣＥ）反射率データを基準とすることによりＳＣＥのた
めの係数を得ることができる。
【００８１】（２）上記実施形態において、第１の照明
手段１０のみを備え、第２の照明手段２０を備えていな
い形態でもよい。この場合には、第１の照明手段１０に
よる第１の重み係数ｇ1，ｈ1のみを記憶手段５１に記憶
しておき、測定原理の説明において導いた上記数７を用
いればよい。但し、数７においてｘ＝ｇ1，ｙ＝ｈ1とす
ればよい。
【００８２】この形態によれば、積分球効果による再照
明に起因する機種間差を補正することができるととも
に、第２の照明手段２０を備えていない分だけ装置の構
成を簡素化することができる。
【００８３】（３）予め求められた第１の重み係数
ｇ1，ｈ1及び第２の重み係数ｇ2，ｈ2に対して、受光デ
ータ及び校正係数ｋの種々の値に基づき上記数１２を用
いて予め反射率を算出して得られたテーブルデータを記
憶手段５１に記憶しておくようにしてもよい。この場合
には、演算処理手段５３は、試料用分光手段３０及び参
照用分光手段４０から受光データが送られてくると、テ
ーブルデータを参照して対応する値を反射率とすればよ
い。
【００８４】この形態によれば、演算処理を行うことな
く試料３の反射特性を求めることができる。
【００８５】（４）第１の重み係数ｇ1，ｈ1及び第２の
重み係数ｇ2，ｈ2を求めるときに用いる基準試料は、６
個に限られない。互いに反射率及び表面状態が異なり、
所望の照明条件において測定した基準反射率が既知の４
個以上の基準試料を用いることによっても、各重み係数
を求めることができる。
【００８６】（５）照明手段として、図５に示す従来の
装置と同様に、照明手段１１０，１２０を備えたもので
もよい。照明手段１１０は、最初に直接照明域１１７を
照明することにより、試料３の表面に浅い角度で入射す
る照明光が強調された拡散光により試料３を照明するも
のである。照明手段１２０は、最初に直接照明域１２７
を照明することにより、試料３の表面に垂直に近い角度
で入射する照明光が強調された拡散光により試料３を照
明するものである。
【００８７】この形態によれば、上記実施形態と同様に
それぞれ異なる配光で試料３を照明することができ、こ
れによって積分球効果による再照明に起因する機種間差
を補正することができる。
【００８８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
積分球の試料用開口に試料を配置した状態で照明手段を
発光させ、試料からの反射光の光強度に対応する受光デ
ータに基づいて試料の見かけの反射特性を求め、予め記
憶されている見かけの反射特性の重み係数及び当該反射
特性の２乗の重み係数を乗じて線形結合することにより
所望の照明条件における試料の反射特性を求めるように
したので、所望の照明条件について互換性の高い反射特
性データを得ることができる。
【００８９】また、積分球の試料用開口に試料が配置さ
れた状態で複数の照明手段を個別に発光させて積分球内
のそれぞれ異なる領域に光束を導き、各照明手段の発光
毎に得られる試料からの反射光の光強度に対応する各受
光データに基づいて各照明手段による試料の見かけの反
射特性を求め、予め記憶されている各照明手段による見
かけの反射特性の重み係数及び当該各反射特性の２乗の
重み係数を乗じて線形結合することにより所望の照明条
件における試料の反射特性を求めることにより、所望の
照明条件について更に互換性の高い反射特性データを得
ることができる。
【００９０】また、試料からの反射光の内で試料の表面
の法線から略8°の方向の成分を受光する受光手段と、
積分球内の広い領域に向けて光束を導く第１の照明手段
と、積分球内の上記略8°の方向と上記法線に関して対
称な方向の領域に向けて光束を導く第２の照明手段とを
備えることにより、所望の照明条件について更に互換性
の高い反射特性データを精度よく得ることができる。
【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一実施形態の
構成図である。
【図２】(ａ)(ｂ)は配光の相違に起因する機種間差を説
明する図である。
【図３】試料からの反射光による再照明に起因する誤差
を説明する図である。
【図４】試料からの反射光による再照明に起因する誤差
の例を示す図である。
【図５】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 ３ 試料 ４ 第２の照明手段の直接照明域 ５ 第１の照明手段の直接照明域 １０ 第１の照明手段 １１，２１ 光源 １２，２２ 発光回路 １６，２６ 光源用開口 ２０ 第２の照明手段 ２３ マスク板 ２４ 照明光学系 ２５ 反射鏡 ２７ 拡散板 ３０ 試料用分光手段（受光手段） ３１ 受光用開口 ３２ 受光光学系 ４０ 参照用分光手段 ４１ 参照用光ファイバ ５０ 制御手段 ５１ 記憶手段 ５２ 測定制御手段 ５３ 演算処理手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山口 亘 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 高阪 裕史 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 鷺坂 直樹 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 照明用開口、試料用開口及び受光用開口
    を有し、上記試料用開口に配置された試料を照明する積
    分球と、上記照明用開口に配設され、上記積分球内に光
    束を導く照明手段と、上記受光用開口に配設され、上記
    試料からの反射光を受光してその光強度に対応する受光
    データを出力する受光手段と、上記照明手段を発光させ
    て上記受光手段から上記受光データを出力させる測定制
    御手段と、上記試料の見かけの反射特性及び当該反射特
    性の２乗からなる線形結合が所望の照明条件における上
    記試料の反射特性に近似するように設定された上記反射
    特性の重み係数及び上記反射特性の２乗の重み係数を記
    憶する記憶手段と、上記受光データに基づいて上記試料
    の見かけの反射特性を求めるとともに、求めた反射特性
    及び当該反射特性の２乗の各々に対応する上記各重み係
    数を乗じて線形結合することにより上記所望の照明条件
    における上記試料の反射特性を求める演算処理手段とを
    備えたことを特徴とする反射特性測定装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の反射特性測定装置におい
    て、上記積分球は、互いに異なる位置に形成された複数
    の上記照明用開口を有するもので、上記照明手段は、上
    記各照明用開口に配設され、上記積分球内に光束を導く
    複数の照明手段からなり、上記測定制御手段は、上記各
    照明手段をそれぞれ個別に発光させ、上記受光手段から
    上記各照明手段に対応する上記受光データをそれぞれ個
    別に出力させるもので、上記記憶手段は、上記各照明手
    段による上記試料の見かけの反射特性及び当該各反射特
    性の２乗からなる線形結合が所望の照明条件における反
    射特性に近似するように設定された上記線形結合の各重
    み係数を記憶するもので、上記演算処理手段は、上記各
    照明手段に対応する上記受光データに基づいて上記試料
    の見かけの反射特性を求めるとともに、求めた上記各照
    明手段に対応する見かけの反射特性及び当該各反射特性
    の２乗の各々に対応する上記各重み係数を乗じて線形結
    合することにより上記所望の照明条件における上記試料
    の反射特性を求めるものであることを特徴とする反射特
    性測定装置。
  3. 【請求項３】 請求項２記載の反射特性測定装置におい
    て、上記受光用開口は、上記試料の表面の法線から略8
    °の方向に形成され、上記受光手段は、上記試料からの
    反射光の内で上記略8°の方向の成分を受光するもの
    で、上記照明手段は、上記積分球内の所定の領域に向け
    て光束を導く第１の照明手段と、上記積分球内の上記略
    8°の方向と上記法線に関して対称な方向の領域に向け
    て光束を導く第２の照明手段とからなるもので、上記記
    憶手段は、上記第１、第２の照明手段による上記試料の
    見かけの反射特性及び当該各反射特性の２乗からなる線
    形結合が所望の照明条件における反射特性に近似するよ
    うに設定された上記線形結合の各重み係数を記憶するも
    ので、上記演算処理手段は、上記第１、第２の照明手段
    に対応する上記受光データに基づいて上記試料の見かけ
    の反射特性を求めるとともに、求めた上記第１、第２の
    照明手段に対応する見かけの反射特性及び当該各反射特
    性の２乗の各々に対応する上記各重み係数を乗じて線形
    結合することにより上記所望の照明条件における上記試
    料の反射特性を求めるものであることを特徴とする反射
    特性測定装置。
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