JPS63295945A - Glossiness measuring apparatus - Google Patents

Glossiness measuring apparatus

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JPS63295945A
JPS63295945A JP13223987A JP13223987A JPS63295945A JP S63295945 A JPS63295945 A JP S63295945A JP 13223987 A JP13223987 A JP 13223987A JP 13223987 A JP13223987 A JP 13223987A JP S63295945 A JPS63295945 A JP S63295945A
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light
detection means
reflected light
detection
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Misao Morita
森田 操
Koji Nakajima
孝司 中島
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Abstract

PURPOSE:To enable accurate evaluation of surface character of a surface to be measured with high spatial resolution and a wide measuring range, by arranging a projection means, a detecting means, a processing means and the like. CONSTITUTION:Parallel luminous flux from a projection means 2 is made incident slantly into a surface 1 to be measured via a slit 7 for adjusting the width of the luminous flux and a collimation lens 8 and the reflected light thereof is received by a detection means 3 provided on the opposite side via an optical system 4 to detect. The means 3 has a first detection means 31 with high spatial resolutions to detect at least a directly reflected light component out of that and components near it in the reflected light and a second detection means 32 with a detection level enough to match the light intensity of components separated from the directly reflected light component. Signals of light intensity distributions of the directly reflected light component and components near it as detected with the means 31 and 32 and a light intensity signal of a scattered light component are brought into a processing means 5 to compute, thereby enabling accurate evaluation of surface character with the measurement of waviness and blur of the surface 1 being measured.

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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Field of Application] The present invention relates to a gloss measuring device that quantitatively evaluates the glossiness, sharpness, etc. of a finished surface such as a paint film surface.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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 Z 874Lあるいは、A
STM 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針
や顕微光沢針等の光沢計も種々上型されている。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。
JIS Z 874L or A
A specular gloss measurement method specified in STM E167 and the like is used. In addition, various types of glossmeters such as angle glossy needles and microscopic glossy needles conforming to these standards have also been manufactured. These gloss meters irradiate a surface to be measured with a parallel beam of light, receive the reflected light with a single light-receiving element, and determine the degree of specular gloss from the intensity of the light.

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。
Glossiness is usually characterized by the peak intensity of specularly reflected light, the spread and slope of the distribution near the specularly reflected light, the intensity of wide-angle scattered light, the ratio of the peak intensity to the intensity of wide-angle scattered light, and the like.

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
沢針のように、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(メカニカルスキャン)に時間がかかる等の問題もあ
る。
However, in the above method, since the light receiving element is single and the light receiving angle is large, it is usually possible to measure only the light intensity including specularly reflected light and reflected light in the vicinity thereof. There are some devices, such as a glossy variable angle needle, that can measure the spread of the distribution by moving the light receiving element, but their angular setting resolution is coarse, around 1°, so the necessary spatial resolution cannot be obtained, and the angle of change cannot be measured. There are also problems such as (mechanical scan) taking a long time.

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。
With the recent demand for paints with high gloss, including automotive paints, the importance of evaluating the degree of pigment dispersion in the paint manufacturing process and the gloss of the final finished paint film is increasing. However, evaluation using the above method is becoming insufficient.

そこで、これに代わるものとして、ASTHE430等
の規格や、新たな方法、装置が種々提案されている。
Therefore, as an alternative to this, various standards such as ASTHE430 and new methods and devices have been proposed.

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。
For example, the invention described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 145436/1986 is one of the new methods and apparatuses described above, and has the configuration shown in FIG.

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ッタ
6によっ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を介してフォトダイオードアレイ21
の表面に収束されるフォ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によって演算され、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、23は演算結果を表示する
ための表示器である。
That is, a parallel light beam is made perpendicularly incident on the surface to be measured 1 from the light projecting means 2, and the reflected light is extracted out of the parallel light beam by the beam splitter 6. The reflected light taken out passes through the lens 4 to the photodiode array 21.
The photodiode array 21 converged on the surface of the light detects the light intensity of the specularly reflected light component and the light intensity of the component shifted by about 0.5 to 2'' from the specularly reflected light component of the converged light. Then, the light intensity of these two components, or
The ratio is calculated and displayed by the processing means 5. In the figure, numeral 22 is a luminous flux adjusting means for converting the light from the light projecting means into a parallel luminous flux, and 23 is a display for displaying the calculation results.

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。
From the light intensity of the detected specularly reflected light component, it is possible to know the difference in gloss on the surface to be measured, which is close to a mirror surface, and from the light intensity distribution pattern within a range of about ±1", which includes the specularly reflected light component, In addition, the ratio of the light intensity of the specularly reflected light component to the light intensity of the component that is shifted by about 2 degrees from this specularly reflected light component can be used to determine the surface shape of the paint film (so-called undulating state). It is possible to know the state of so-called blur, such as the state of dispersion of scattering particles.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかしながら、これらの方法や規格において使用してい
るフォトダイオードアレイは、通常、その空間分解能が
、鶏骨解能であられして0.36程度であり、±16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。
However, the photodiode arrays used in these methods and standards usually have a spatial resolution of about 0.36 (chicken bone resolution), and the specular reflection light component has a spread of only about ±16. There is a problem in that the resolution is not sufficient to measure the light intensity distribution in the vicinity. In this way, if the resolution of the element that detects the light intensity distribution of the specularly reflected light component and its neighboring components with a spread of around 1° is low, it becomes difficult to know the exact state of the undulation.

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、単一のフォトダイ
オードアレイでこれを測定したのでは、センサのグイナ
ミソクレンジが不足し、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。
Furthermore, a reflected light distribution model from the coating surface is shown in Figure 6. In this model, the light intensity of the specularly reflected light component and its neighboring components are determined by the intensity of the other reflected light (hereinafter referred to as the "scattered light component").
Since the light intensity is significantly larger than that of the scattered light component, measuring it with a single photodiode array would result in insufficient sensor cleanliness, making it impossible to accurately measure the light intensity of the scattered light component. This means that it is difficult to know the state of blur on the surface to be measured.

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
響しあって、表面性状の正しい評価を行えないと言う問
題がある。
As described above, with these methods and standards, it is not possible to measure both undulations (such as citrus skin) and blur, which are important factors on the surface to be measured, with sufficient accuracy. On the surface to be measured, there is a problem in that the two influence each other, making it impossible to accurately evaluate the surface properties.

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
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。
This invention was made in view of the above circumstances, and
It has extremely high spatial resolution and wide measurement range.
It is an object of the present invention to provide a glossiness measuring device that can accurately evaluate the surface properties of a surface to be measured.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するため、この発明の光沢度測定装置は
、実施例をあられす第1図(a)〜(C)、第2図(a
)〜(C)にみるように、被測定面l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、検追手段からの検出信号が
処理手段5によって処理され光強度が測定されるように
なっている。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3
1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。
In order to achieve the above object, the glossiness measuring device of the present invention is shown in FIGS. 1(a) to (C) and FIG. 2(a).
) to (C), the light projecting means includes a light projecting means 2 that generates light directed toward the surface to be measured l, and a detecting means 3 that receives and detects the reflected light from the surface to be measured, and the light projecting means An optical system 4 for converging the light on the detection means is provided on the path of light from 2 to the detection means 3, so that the detection signal from the detection means is processed by the processing means 5 and the light intensity is measured. It has become. The detecting means 3 is a first detecting means 3 having a high spatial resolution that detects at least the specularly reflected light component of the specularly reflected light component in the reflected light and its neighboring components.
1 and a second detection means 32 having a detection level matched to the light intensity of a component distant from the specularly reflected light component.

〔作 用〕[For production]

以下にこの発明を、実施例をあられす図面を参照しつつ
、詳しく説明する。
The present invention will be described in detail below with reference to the drawings showing examples.

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(al〜(C)、第
2図(al〜(C)にみるように、種々の構成とするこ
とができる。
The configuration of the path of light from the light projecting means 2 to the detecting means 3 via the surface to be measured 1, the position of the optical system 4, etc. is not particularly limited in this invention. For example, as shown in FIG. 1 (al to (C)) and FIG. 2 (al to (C)), various configurations can be adopted.

第1図(a)および第2図(al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。
In the embodiments shown in FIGS. 1(a) and 2(al), the light incident on the surface to be measured 1 from the light projecting means 2 is a parallel beam of light, and the optical system 4 consisting of lenses etc. It has a configuration in which the light reflected by the detector is converged onto the detection means 3.

第1図fa)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、その反射光を反対
側に設けられた検出手段3で受けて検出するようになっ
ている。また、第2図(al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、
その反射光をビームスプリッタ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
るようになっている。これらの構成、特に第2図(al
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。
In the embodiment shown in Fig. 1fa), the parallel light beam from the light projecting means 2 is made obliquely incident on the surface to be measured 1, and then the reflected light is received and detected by the detection means 3 provided on the opposite side. It has become. In addition, in the embodiment shown in FIG.
After making the parallel light beam from
The reflected light is taken out of the parallel beam using a beam splitter 6, and is received and detected by a detection means 3 provided there. These configurations, especially in Figure 2 (al
The configuration is almost the same as that of Japanese Patent Application Laid-Open No. 145436/1983 described above.

このような平行光束を発する投光手段2とじて、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、コンデンサレン
ズと、スリッ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
、スリットやピンホールは省略することができる。
Although a laser is used in these embodiments as the light projecting means 2 that emits such a parallel light beam, ordinary diffuse light projecting means such as a halogen lamp or an arc lamp, a condenser lens, a slit or a pinhole, and a collimator may also be used. A lens consisting of a mate lens may also be used. Moreover, among these, slits and pinholes can be omitted.

これらの図の実施例におけるスリット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。したがって、これらスリット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。
The slit 7 and the collimating lens 8 in the embodiments shown in these figures are used to adjust the width of the parallel light beam, and are not used to convert the light from the normal light projecting means into a parallel light beam. Therefore, these slits 7 and collimating lenses 8 are not necessarily necessary as long as the light projecting means is a laser.

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、0.0
1’以下であることがより好ましい。
The parallelism of these parallel light beams is not particularly limited in the present invention, but it is preferably 0.05° or less, which is the parallelism required for such parallel light beams, and 0.0
More preferably, it is 1' or less.

第1図(b)および第2図(blの実施例は、投光手段
2からの光が被測定面lで収束する収束光束であるとと
もに、この被測定面lで反射した光が光学系4によって
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。
In the embodiment shown in FIG. 1(b) and FIG. 2(bl), the light from the light projecting means 2 is a convergent beam that converges on the surface to be measured l, and the light reflected from this surface to be measured is used in the optical system. 4, the light is refocused onto the detection means 3. In this configuration, the light irradiated onto the surface to be measured 1 is in the form of a point or a line.

なお、その他の構成は、先の二つの実施例の場合と同様
であって、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
の影響をカットして、ボケの状態のみを測定するために
用いることができる。
The other configurations are the same as those of the previous two embodiments; the embodiment shown in FIG. 1(b) makes the light beam obliquely incident on the surface to be measured, and the embodiment shown in FIG. 2(b) In this embodiment, the light beam is incident perpendicularly onto the surface to be measured. These configurations can be used to cut out the influence of waviness among the surface properties of the surface to be measured and measure only the state of blur, as will be described later.

投光手段2からの光は、スリット7(あるいはピンホー
ル)と収束レンズ9によって被測定面1上で収束させら
れるようになっている。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、このようにスリット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
とスリット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、スリット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。
The light from the light projecting means 2 is converged onto the surface to be measured 1 by a slit 7 (or pinhole) and a converging lens 9. As the light projecting means 2, a laser is used as in the previous embodiment, but the slit 7 is
When obtaining a convergent light beam using the converging lens 9, the diffused light projecting means such as the halogen lamp or arc lamp can be used as is. In that case, a condenser lens may be interposed between the diffused light projection means and the slit 7. Further, when the laser is used as a light projecting means, the slit 7 is not necessary, and a convergent light beam can be obtained with only the converging lens 9.

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によって検
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って、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。
In the embodiments shown in FIGS. 1(C) and 2(C), the light incident on the surface to be measured 1 from the light projecting means 2 is converged in advance by the optical system 4 so that it is converged on the detecting means 3. The case where it is a luminous flux is shown. The other configurations are the same as those of the above embodiments, and the embodiment shown in FIG. 1(C) makes the light beam obliquely incident on the surface to be measured, and the embodiment shown in FIG. 2(C)
In this embodiment, the light beam is made perpendicular to the surface to be measured.

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
広がりを持っ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っていればよいのであ
る。したがって、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、スリット
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(C1の実施例の構成は、いわ
ば、前記第1図(a)、第2図(al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)C1と、後述する第1の検出手段31の
空間分解能dとが、d〉ω、の関係のあることが好まし
い。
In these configurations, the surface to be measured 1 is as shown in FIG. 1(a).
, a light beam with a certain spread similar to the parallel light beam in the embodiment of FIG. 2(a) is irradiated. Furthermore, the light beam does not need to be a strictly parallel light beam. It is only necessary that the light converges on the detection means 3. Therefore, as shown in these figures, the light projecting means 2
Not only does this eliminate the need to use expensive lasers, but the entire device can also be simplified. For example,
In the embodiments shown in these figures, a diffused light projecting means such as a halogen lamp or an arc lamp is used as the light projecting means 2, and the light from the light projecting means is transmitted to the optical system 4 via a condenser lens 10 and a slit 7. Supplied. In this way, the configuration of the embodiment shown in FIGS. 1(C) and 2(C1) is, so to speak, a simplified version of the embodiment shown in FIGS. 1(a) and 2(al). In addition, in these embodiments, the theoretical width C1 of the convergent light on the detection means (assuming there is no scattered light) and the spatial resolution d of the first detection means 31, which will be described later, are d〉ω It is preferable that there is a relationship between .

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。
In the present invention, the detection means 3 that receives and detects the reflected light from the surface to be measured 1 detects at least the specularly reflected light component of the specularly reflected light component in the reflected light and the component in the vicinity thereof. It is characterized by having two elements: a first detection means 31 with high resolution and a second detection means 32 having a detection level matched to the light intensity of the component far from the specularly reflected light component. , which will be discussed in detail below.

第1の検出手段31は、光強度の分布を空間的に高い分
解能を持っ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。したがって、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までの距離をあられしている。
The first detection means 31 is for detecting the distribution of light intensity with high spatial resolution, and consists of a specularly reflected light component and components in the vicinity of the specularly reflected light component of the reflection pattern shown in FIG. It is used to know the detailed shape of the peak and its light intensity. Therefore, the higher the spatial resolution of this first detection means 31, the more preferable it is, but practically it is preferable that it be within the range of the following formula. In the following formula, d is the minimum spatial distance that can be measured by the first detection means 31, and l is the distance from the surface to be measured 1 to the first detection means 31.

0.1°≧tan −’ − 検出手段31にリニアイメージセンサを使用した場合、
これを図であられすと第4図になる。図中313・・・
は、第1の検出手段31を構成するリニアイメージセン
サの各セルをあられしている。
0.1°≧tan −' − When a linear image sensor is used as the detection means 31,
If you visualize this in a diagram, it becomes Figure 4. 313 in the diagram...
represents each cell of the linear image sensor constituting the first detection means 31.

第1の検出手段31の検出角度も、この発明では特に限
定されないが、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れし、!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
られしている。
The detection angle of the first detection means 31 is not particularly limited in the present invention, but in order to detect only the specularly reflected light component and components in its vicinity and not detect other scattered light components, the following steps are required: It is preferably within the range of the formula. Note that r in the following formula represents the spatial distance range that can be measured by the first detection means 31, as shown in FIG. As in the previous equation, represents the distance from the surface to be measured to the first detection means.

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、フォトダイオードアレイ、MOSあるいはC
CD等のリニアイメージセンサや同心円イメージセンサ
、リニアファイバーバンドルと複数のディスクリート光
検出器の組み合わせ、微小アパーチャ付のディスクリー
ト光検出器とメカニカルスキャ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、
フォ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501rmピッチのも
のや28−ピッチのもの等、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。リニアファイバーバン
ドルを用いるものでは、そのファイバー先端のピッチを
、やはりその程度の間隔にすればよい。また、微小アパ
ーチャ付のディスクリート光検出器を用いる場合は、そ
の微小アパーチャの間隔をその程度にすればよい。
Although the first detection means 31 having the spatial resolution and detection angle as described above is not limited to this,
For example, photodiode array, MOS or C
A linear image sensor such as a CD, a concentric image sensor, a combination of a linear fiber bundle and a plurality of discrete photodetectors, a combination of a discrete photodetector with a minute aperture and a mechanical scanning mechanism, etc. can be used. As the first detection means 31, the linear image sensor, the concentric image sensor,
When using a photodiode array, etc., in order to achieve the above-mentioned spatial resolution range, depending on the distance to the surface to be measured, for example, a cell spacing of 501 rm pitch or a 28-pitch cell spacing, etc. It is sufficient to use one in which the value is in μm. In the case of using a linear fiber bundle, the pitch of the fiber tips may be set to the same distance. Furthermore, when using a discrete photodetector with a minute aperture, the distance between the minute apertures may be set to the same extent.

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、0.16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。
The first detection means 31 having the above-described configuration can detect a light intensity distribution pattern in a range of approximately ±1'' including the specularly reflected light component described above, in units of 0.16 or less.
It becomes possible to know the surface shape of the surface to be measured, such as the undulation state, much more accurately than with conventional methods.

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。
The reason why the undulating state of the surface to be measured can be determined from the light intensity distribution pattern in the range of approximately ±1° including the specularly reflected light component is as follows.

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(C1等の
光束等、ある程度の広がりをもっ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。
That is, on the surface 1 to be measured, the above-mentioned FIG.
When you irradiate a light beam with a certain degree of spread, such as a parallel light beam as shown in a) or a light beam as shown in Figures 1 (C) and 2 (C1),
When the surface to be measured is a completely smooth surface, all the light rays making up the luminous flux become specularly reflected light components.

したがって、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。したがって、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ったかを調べれば、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。
Therefore, the light intensity distribution pattern in the range of around ±1° that includes the specularly reflected light component is theoretically composed of only the specularly reflected light component (in reality, it is caused by light diffraction, aberrations of optical parts such as lenses, etc.). (However, due to this influence, it is not completely composed of specularly reflected light components.) On the other hand, if there is an undulation such as an orange skin on the surface to be measured, the angle at which the light rays forming the luminous flux are reflected will be changed depending on the undulation. Therefore, looking at the light intensity distribution pattern, the ratio of the specularly reflected light component decreases, and the ratio of other components increases. Therefore, by setting the ratio of the specularly reflected light component on a perfectly smooth surface to 100 and examining how much the ratio of the specularly reflected light component has decreased from there, it becomes possible to identify the swell state.

逆に、前記第1図(b)、第2図(blの構成において
は、被測定面のウネリの影響をカットし、ボケの状態の
みを測定できる。これは、以下の理由による。
On the other hand, in the configurations shown in FIGS. 1(b) and 2(bl), it is possible to cut out the influence of undulations on the surface to be measured and measure only the state of blur. This is for the following reason.

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って初めて測定されるものである。
As described above, the state of undulation can only be measured when the light beam irradiated onto the surface to be measured spreads.

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
って第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、光束に広がりがあっては、正確
な測定をすることができな(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
がりがあっても測定することは可能である。
On the other hand, in order to check the state of blur on the surface to be measured, it is necessary to measure only the scattered light component with the second detection means 32, as will be described later. However, if there is a spread in the light beam irradiated onto the surface to be measured, the surrounding light rays will reach the second detection means 32 due to the undulations of the surface, affecting the scattered light intensity. This effect increases as the spread of the luminous flux and the degree of undulation increase. For example, for samples with many fine undulations or samples with poor surface conditions, if the luminous flux spreads, accurate measurements cannot be made. (Note that if the undulation is large enough, there will be no such effect, so it is possible to measure even if the luminous flux spreads.

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(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。したがって、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
の式であられ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、m!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
の間隔をあられしている。
Therefore, as shown in Figure 1 (b) and Figure 2 (b), the light beam irradiated onto the surface to be measured is made into a convergent beam that converges on the surface to be measured, thereby eliminating the spread. However, the swell will not affect the detection of the scattered light intensity by the second detection means 32. Therefore, the spread of the light beam on the surface to be measured is preferably as small as possible. Practically speaking, it is preferable that the range is within the range expressed by the following formula.In the following formula, ω2 is the width of the light beam on the surface to be measured, m! is the imaging magnification of the imaging means 4, and d is The intervals between the cells constituting the first detection means are shown.

ω2 〈 □ 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、ウネリの影響をカットした状態
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っ
てあられすこともできる。
ω2 〈 □ By using such an optical system, for example, by calculating the ratio between this peak intensity and the above-mentioned scattered light intensity, it is possible to measure the state of blur on the surface to be measured while cutting out the effects of undulation. You will be able to do so. Note that the peak intensity can be represented by the light intensity of the specularly reflected light component, or can be represented by the light intensity of the specularly reflected light component and its neighboring components.

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、それに見合った検出レベルで測定する必要がある
。したがって、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。
The second detection means 32 for detecting the intensity of scattered light as described above needs to measure the scattered light component in the reflection pattern shown in FIG. 6 at a detection level commensurate with the reflected light component. Therefore, it is preferable that the second detection means 32 has higher sensitivity than the first detection means 31.

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書である。しかも、第6図にみる
ように、この第2の検出手段32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
たがって、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れしている。
As mentioned above, it is important to know the light intensity of scattered light, not the light intensity distribution. Moreover, as shown in FIG. 6, the scattered light to be detected by the second detection means 32 often has a substantially uniform intensity distribution. Therefore, the spatial resolution of this second detection means 32 does not need to be as high as that of the first detection means 31 described above.
It suffices if it is the same as the conventional one, that is, within the range of the following formula. In the following equation, d' is the minimum spatial distance that can be measured by the second detection means, and l' is the distance from the surface to be measured to the second detection means.

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″程度であった。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。
In the method of JP-A-61-145436 mentioned above,
The detection angle (spatial detection range) is approximately 0.5 to 20'', and even in ASTM E430, the detection angle is ±
However, when the detection angle is narrow like this, it becomes difficult to detect the scattered light intensity.This is because the scattered light is weak as mentioned above, and the light receiving area is small. The main reasons are that if the area is too narrow, the amount of light received will be insufficient, and the part of the scattered light near the specularly reflected light component will be affected by the undulations mentioned above, making it impossible to accurately detect the intensity of the scattered light.

したがって、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、その検出角度の上限範囲は、この発明では限定
されるべきでないが、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は入射角度をあられし、l
′は先の式と同じく、被測定面から第2の検出手段まで
の距離をあられしている。
Therefore, in order to increase the amount of light received by widening the light receiving area, it is preferable that the second detection means 32 be able to detect scattered light components at as wide an angle as possible. Therefore, although the upper limit range of the detection angle should not be limited in the present invention, if the detection angle is too wide, there is a high risk that components other than the scattered light will be detected as noise. Therefore, it is preferable that the detection angle falls within the range of the following formula. In the following formula, r' is the spatial distance range that can be measured by the second detection means, θ is the incident angle, and l
As in the previous equation, '' represents the distance from the surface to be measured to the second detection means.

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ィスクリート光検出器
、ディスクリート光検出器とメカニカルスキャニング機
構の組み合わせ等を用いることができる。また、フォト
ダイオードアレイや、通常のピッ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
ってもよい。
The second detection means 32 having the above-described spatial resolution and detection angle may include, but is not limited to, a single or multiple discrete photodetector, a discrete photodetector, and a mechanical scanning device. A combination of mechanisms, etc. can be used. Alternatively, a photodiode array, a linear image sensor with a normal pitch, a concentric image sensor, or the like may be used.

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。
Since the second detection means 32 having the above-mentioned configuration is a separate element from the first detection means 31, its sensitivity setting can be easily changed, and the specular reflection light component and its vicinity can be easily differentiated. It is possible to accurately know the intensity of the scattered light component, which is much lower in intensity than the other components. Therefore, the degree of blurring of the surface to be measured, which is the ratio of the intensity of the scattered light component to the intensity of the specularly reflected light component, can be determined more accurately than in the conventional method.

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。
The first detection means 31 and the second detection means 32 as described above
The signals of the light intensity distribution of the specularly reflected light component and its neighboring components, as well as the light intensity signal of the scattered light component, detected by the above are taken into the processing means 5 and calculated to eliminate undulations and blur on the surface to be measured. Condition is measured.

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(al、 (b)に示したような構
成とすることができる。
Although the configuration of the processing means 5 is not particularly limited in the present invention, it can be configured as shown in FIGS. 3(al) and (b), for example.

第3図(al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。
In the processing means 5 of FIG. It has a configuration in which the signal is taken into the arithmetic circuit 5b via a multiplexer 5C and an amplifier 5d.

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、フォ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
A drive connecting the first detection means 31 and the arithmetic circuit 5b/
The amplifier 5a literally also serves as a driver for this first detection means 31. Further, the multiplexer 5c connecting the second detection means 32 and the amplifier 5d is used in the second detection means 32 composed of many photodetectors, for example, a photodiode array. It works to multiplex the light intensity signal from the photodetector and convert it into a signal of the same mode as the light intensity distribution signal from the first detection means 31, and then input it into the calculation means 5b.

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
+8)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っている場合に
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、先の場合と異なっている。
The processing means 5 in FIG. 3(b) is the same as in the case of FIG. ing. In the illustrated processing means 5, the second detection means 32
This is used when each photodetector is made up of a single independent photodetector, and the light intensity signal from each photodetector is connected to the arithmetic circuit 5b via an amplifier 5d. This is different from the case of

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、広いグイナミソクレ
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。
In addition, the drive/drive used in these processing means 5
As the amplifier 5a and the amplifier 5d, it is preferable to use an automatic range amplifier or a programmable amplifier in order to ensure a wide range.

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ェックを行
うようにすればよい。
In the glossiness measuring device of the present invention having the above configuration, it is preferable to measure the sample with the light emitting/receiving system placed in a dark room or in a case in order to avoid the influence of external light. . Further, as a standard plate for measurement, for example, a black glass plate or the like may be used to calibrate the device and check for abnormalities.

〔実施例〕〔Example〕

(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
、以下の実験を行った。
(Experiment 1) In order to prove that the degree of blur on the surface to be measured can be determined from the ratio between the peak intensity in reflected light and the intensity of scattered light, the following experiment was conducted.

第7図にみるように、投光手段2としてl1e−Neレ
ーザー(出力1mW、ビーム径0.8w1)1波長62
3、8 nm)を使用し、この投光手段からの光を被測
定面1に対しθ。=20°の角度で入射して、反射した
光をフォトダイオード3′(アンリッ■製MA97A、
受光窓1).3uiφ、受光角θ’ = 3.2°)で
受光する測定光学系を作成した。なお、フオドダイオー
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っているとともに、このフォ
トダイオード3′は光パワーメータ5′(アンリッ■製
ML 93 A)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。
As shown in FIG. 7, the light projecting means 2 is an l1e-Ne laser (output 1 mW, beam diameter 0.8 w1), 1 wavelength 62
3,8 nm), and the light from this light projecting means is directed to the surface to be measured 1 at an angle of θ. = 20°, and the reflected light is transferred to the photodiode 3' (MA97A manufactured by Anri Corporation,
Light receiving window 1). A measurement optical system was created that receives light at an angle of 3uiφ and a light receiving angle θ' = 3.2°. In addition, as shown in the figure, the photodiode 3' has an angle (
θ) can be changed, and this photodiode 3' is connected to an optical power meter 5' (ML 93 A manufactured by Anri Corporation). The measuring optical system has a function corresponding to the peak intensity measuring function of the first detecting means and the second detecting means of the glossiness measuring device of the present invention.

つぎに、分散媒体としてガラスピーズを使用シサンドミ
ルによっ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。
Next, five types of paints were prepared in which the following components were dispersed using a schisand mill using glass peas as a dispersion medium, and the dispersion time of the pigment paste was varied to vary the degree of blurring of the resulting coating film.

(塗料成分〉 顔料:キナクリドンレッドペースト 樹脂ニアクリル樹脂 溶剤:キシロール これら塗料を4 rnil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≦800)における反射光強度を測定した。
(Paint components) Pigment: Quinacridone Red Paste Resin Niacrylic Resin Solvent: Xylol These paints are applied to a glass plate with a 4 rnil doctor blade, dried to form a coating film, and used as the surface to be measured. Five types with different degrees of blur are used. A sample was prepared.For the obtained sample, the intensity of reflected light at each light reception angle (0'≦θ≦800) was measured using the measurement optical system described above.

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。
The results are shown in FIG. Note that each symbol in the figure corresponds to each sample as shown below.

一〇−〇−二分散時間60分 −・−・−: 〃  100分 一〇−〇−: 〃  100分 一ムームー :”300分 一−一 :   420分 また、得られたデータより、正反射光成分(θ=20”
)(7)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った。なお、図中の
各記号は、上記第8図と同じである。
10-0-2 Dispersion time 60 minutes -・--: 〃 100 minutes 10-0-: 〃 100 minutes 1 Mumu: 300 minutes 1-1: 420 minutes Also, from the obtained data, specular reflection Light component (θ=20”
) (7) The ratio between the light intensity and the light intensity of the scattered light component at θ = 25°, 30”, and 35° was calculated. This calculation result and the image contrast (NSIC*
”), as shown in Figure 9, they line up almost on a straight line in all cases, and the ratio of the peak intensity in the reflected light to the intensity of the scattered light is well matched to the contrast of the image, which is a parameter of blur. It was found that they matched.The symbols in the figure are the same as in FIG. 8 above.

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れされる
。上記各サンプルの結像波形は、第10図Tal〜(9
1のようになっている。各図は、各サンプルと、下記の
ように対応している。
The image contrast (NSIC*) referred to here refers to the spatial light of the imaged waveform when a rectangular wave pattern is projected onto the imaged surface by the imaging optical system through reflection on the surface to be measured. Among the power spectra obtained by Fourier transforming the intensity distribution, it is derived from the intensity of the power spectrum of the fundamental spatial frequency, and is expressed as a percentage when the intensity of the black glass plate, which is the reference plate, is taken as 100. The imaging waveforms of each sample above are shown in FIG.
It looks like 1. Each figure corresponds to each sample as shown below.

第1O図(a)二分散時間60分 同図(bl    :  //   120分同図(C
)    :  〃  180分同図(d)    :
  //   300分同図(e)    :  〃 
 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、以下の実験を行った。
Figure 1O (a) Bidispersion time 60 minutes Same figure (bl: // 120 minutes Same figure (C
): 〃 180 minutes Same figure (d):
// 300 minutes Same figure (e): 〃
420 minutes (Experiment 2) The following experiment was conducted to prove that the degree of undulation on the surface to be measured can be determined from the light intensity distribution of the specularly reflected light component and its neighboring components.

下記の各構成部材を使用して、第1)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存している。
The measurement optical system shown in Fig. 1) was created using the following components. This optical system has a function corresponding to the first detection means of the glossiness measuring device of the present invention.

スリット7二幅5μm コーリメートレンズ8:f−200m層F3.5 光学系(レンズ)4:f=200m+*F3.5 第1の検出手段31:フォトダイオードアレイピソチ2
81rm 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。
Slit 7 width 5μm Collimating lens 8: f-200m layer F3.5 Optical system (lens) 4: f=200m+*F3.5 First detection means 31: Photodiode array pisochi 2
Using a measurement optical system with 81 rm and 512 or more cells, the light intensity distribution (peak) of the specularly reflected light component and its neighboring components was measured for samples having measurement surfaces in various undulating states.

得られたピークの半値幅Hの2に相当する開き角度(第
1)図中θ%であられす)とへ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121b)には、各試料のピ
ークの形を示す。なお、同図中の各記号は、下記各サン
プルに相当する。
Figure 12 (a) shows the relationship between the opening angle (denoted as θ% in Figure 1) corresponding to 2 of the half-width H of the obtained peak and the power spectrum sum of the cross-sectional curve of the undulation of the sample.
Shown in (b). In addition, No. 121b) shows the shape of the peak of each sample. Note that each symbol in the figure corresponds to each sample below.

◎ :黒ガラス板(ウネリなし) ◆ :ソリッド赤 △ :ソリッド白 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であられされる。
◎: Black glass plate (no undulations) ◆: Solid red △: Solid white The sum of the power spectra of the cross-sectional curves of the undulations is the sum of the power spectra of the cross-sectional curves of the sample surface obtained by Fourier transformation, in the range corresponding to the undulations. The sum ΣPi of the power spectra of the components having a period is expressed as ΣPi.

第12図(a)は、スペクトルの周期が0.257〜1
).52鰭の成分のパワーの和(相対値)とθ%の関係
をあられし、同図(b)は、スペクトルの周期が0.2
57〜9.22mの成分のパワーの和(相対値)とθ%
の関係をあられしている。
In Fig. 12(a), the period of the spectrum is 0.257 to 1.
). The relationship between the sum (relative value) of the powers of the 52 fin components and θ% is shown in Figure (b) when the period of the spectrum is 0.2.
Sum of powers of components from 57 to 9.22 m (relative value) and θ%
I'm worried about the relationship.

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った。
From the results shown in the above figures, it was found that the degree of undulation on the surface to be measured and the state of the light intensity distribution of the specularly reflected light component and its neighboring components match well.

(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、以下の実験を行った。
(Experiment 3) The following experiment was conducted to prove that by using a light beam that converges on the surface to be measured, the effect of undulation can be eliminated and blur can be measured more accurately.

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(blのものの第1の検出手段に相
当する働きを有している。
The measurement optical system shown in FIG. 13 was created using the following components. This optical system has a function corresponding to the first detection means of the glossiness measuring apparatus of the present invention in FIG. 1 (bl).

スリット7:幅5− 収束レンズ9:f=551m Fl、8 光学系(レンズ)4:f=55mm F1.8 第1の検出手段31:MOSイメージセンサピッチ28
μm 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)〜(dl
に示す。
Slit 7: Width 5 - Converging lens 9: f=551m Fl, 8 Optical system (lens) 4: f=55mm F1.8 First detection means 31: MOS image sensor pitch 28
μm Number of cells: 512 Using the measurement optical system described above, the light intensity distribution in a range of ±0.3° centered on the specularly reflected light component was measured for four measurement surface samples consisting of a combination of blur and undulation. Note that, among the above-mentioned samples, the degree of blur in the sample with blur and the degree of undulation in the sample with waviness were approximately the same among the respective samples. The results are shown in Figure 14 (a) to (dl
Shown below.

また、比較のため、前記第1)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
様に測定を行った。これらの結果を第14図(e)〜(
h)に示す。
For comparison, the measurement optical system (
Measurements were also made in the same way using the first detection means (corresponding to the first detection means in FIG. 1(a)). These results are shown in Figure 14(e)-(
Shown in h).

なお、各図は、各サンプルと下記のように対応している
Each figure corresponds to each sample as shown below.

図にみるように、第1)図の測定光学系では、被測定面
にウネリがあると、分布ピーク全体が崩れてしまい、ボ
ケの有無を判断できなくなった(第14図(f)、 T
h))が、第13図の測定光学系ではそのようなことが
な(、ボケのあるサンプルではピークの高さが低くなり
、ボケの有無の判断をピークの高さで判断することがで
きた。
As shown in the figure, in the measurement optical system shown in Figure 1), if there is any undulation on the surface to be measured, the entire distribution peak collapses, making it impossible to determine the presence or absence of blur (Figure 14 (f), T
h)) However, this is not the case with the measurement optical system shown in Figure 13 (for samples with blur, the peak height is low, and the presence or absence of blur can be determined by the peak height. Ta.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

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。
The glossiness measuring device of the present invention is as described above, and includes a first detection means having an extremely high spatial resolution and a second detection means having a detection level matched to the light intensity of the scattered light component. This makes it possible to accurately evaluate the surface properties of the surface to be measured.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

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って、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
リンタを用いて取り出す構成を有する実施例を説明する
図であって、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(C1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れすブロック図、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
れすグラフ、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
関係をあられすグラフ、第10図(a)〜(elは各サ
ンプルの結像波形をあられすグラフ、第1)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(al、 (b
lは第1)図の測定光学系で得られたピークの半値幅ト
Iの2に相当する開き角度(第1)図中θ%であられす
)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れすグラフ、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
l〜(h)は第13図の測定光学系および第1)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
した結果をあられすグラフである。 1・・・被測定面 2・・・投光手段 3・・・検出手
段4・・・光学系 3I・・・第1の検出手段 32・
・・第2の検出手段 5・・・処理手段 代理人 弁理士  松 本 武 彦 第1図 第3図 第5図 第6図 第7図 竿9図 N5IC* (/、 ”) 第8図 A pl(e) 第10図 (e) 第1)図 第12図 (a) (b) 第13図 第14図
FIG. 1 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention having a configuration in which a luminous flux is obliquely incident on a surface to be measured and reflected light is received obliquely, and FIG. An explanatory diagram illustrating the configuration when the luminous flux incident on the measurement surface is a parallel luminous flux. Figure (b) explains the configuration when the luminous flux incident on the measured surface is a convergent luminous flux that converges on the measured surface. Explanatory diagram,
Figure 2 (C) is an explanatory diagram illustrating a configuration in which the light flux incident on the surface to be measured is a convergent light flux that is reflected on the surface to be measured and then converged on the detection means. ,
FIG. 2 is a diagram illustrating an embodiment having a configuration in which a light beam is perpendicularly incident on a surface to be measured and reflected light is extracted using a beam splinter, and FIG. An explanatory diagram illustrating the configuration when
is an explanatory diagram illustrating the configuration when the light flux incident on the surface to be measured is a convergent light flux that converges on the surface to be measured, (C1 is a detection means after the light flux incident on the surface to be measured is reflected by the surface to be measured) 3(a) and 3(b) are block diagrams showing an example of the configuration of the processing means used in the present invention, and FIG. 4 is a spatial Explanatory diagram explaining the relationship between resolution and detection means, fifth
The figure is an explanatory diagram explaining the configuration of an example of a conventional glossiness measuring device. Figure 6 is an explanatory diagram explaining an example of the light intensity distribution of reflected light. Figure 7 is an explanatory diagram explaining an example of the light intensity distribution of reflected light. Figure 7 shows the peak intensity and scattered light intensity in reflected light. An explanatory diagram illustrating the configuration of the measurement optical system for investigating the degree of blur on the surface to be measured can be determined from the ratio of Figure 9 is a graph showing the relationship between the ratio of the light intensity of the scattered light component and the image contrast (NSIC*) of each sample, and Figures 10 (a) to (el are the imaging waveforms of each sample). Figure 1) is an explanatory diagram illustrating the configuration of the measurement optical system for investigating the degree of undulation of the surface to be measured from the light intensity distribution of the specularly reflected light component and its neighboring components; Figure 12 (al, (b)
l is the power spectrum sum of the opening angle (θ% in Figure 1) corresponding to 2 of the half-width of the peak obtained with the measurement optical system in Figure 1) and the cross-sectional curve of the undulation of the sample. and a graph showing the relationship between peak shapes, No. 13.
The figure is an explanatory diagram illustrating the configuration of a measurement optical system for investigating the possibility of eliminating the effects of undulation and measuring blur more accurately by using a light beam that converges on the surface to be measured.
1-(h) are graphs showing the results of measuring the light intensity distribution of the sample surface to be measured using the measuring optical system shown in FIG. 13 and the measuring optical system shown in FIG. 1). 1... Surface to be measured 2... Light projecting means 3... Detecting means 4... Optical system 3I... First detecting means 32.
...Second detection means 5...Processing means agent Patent attorney Takehiko Matsumoto pl(e) Figure 10 (e) Figure 1) Figure 12 (a) (b) Figure 13 Figure 14

Claims (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って処理され光沢度
が測定されるようになっている光沢度測定装置であって
、前記検出手段が、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
束させるようになっ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って
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、光学系によって検出手
段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ッタによ
って前記入射光束外へ取り出し、検出手段上に収束させ
るようになっ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。 (6)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^−^1(d/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^−^1(r/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。〕 の範囲内である特許請求の範囲第1項から第5項までの
いずれかに記載の光沢度測定装置。 (7)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^−^1(d′/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^−^1(r′/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。〕 の範囲内である特許請求の範囲第1項から第6項までの
いずれかに記載の光沢度測定装置。
[Claims] (1) Light projecting means for generating light directed toward the surface to be measured;
a detection means for receiving and detecting reflected light from the surface to be measured; an optical system for converging the light on the detection means is provided on the path of the light from the light projecting means to the detection means; The glossiness measuring device is configured to measure the glossiness by processing a detection signal from A device comprising a first detection means with high spatial resolution that detects at least a specularly reflected light component, and a second detecting means that has a detection level matched to the light intensity of a component distant from the specularly reflected light component. A glossiness measuring device characterized by: (2) The gloss according to claim 1, wherein the light incident on the surface to be measured is a parallel beam, and the optical system is configured to converge the light reflected by the surface to be measured onto the detection means. Degree measuring device. (3) The light incident on the surface to be measured is a convergent beam that converges on the surface to be measured, and the optical system refocuses the light reflected and dispersed on the surface to be measured onto the detection means. A glossiness measuring device according to claim 1. (4) The glossiness measuring device according to claim 1, wherein the light incident on the surface to be measured is a convergent light beam that is preconverged by an optical system so as to be converged on the detection means. (5) The incident light beam is made to enter the surface to be measured substantially perpendicularly, and the reflected light from the surface to be measured is taken out of the incident light beam by a beam splitter and converged on the detection means. The glossiness measuring device according to any one of the ranges 1 to 4. (6) The spatial resolution of the first detection means is expressed as the angular resolution, and is 0.1°≧tan^-^1 (d/l) [However, in the above formula, d is measured by the first detection means. The minimum possible spatial distance interval, l, represents the distance from the surface to be measured to the first detection means. ], and the detection angle is 1°≧|tan^−^1(r/l)|≧0° [however,
In the above formula, r represents the spatial distance range that can be measured by the first detection means, and l represents the distance from the surface to be measured to the first detection means. ] The glossiness measuring device according to any one of claims 1 to 5, which is within the scope of the following. (7) The spatial resolution of the second detection means is expressed as the angular resolution, 1°≧tan^-^1(d'/l') [However, in the above formula, d' is The minimum measurable spatial distance interval, l', represents the distance from the surface to be measured to the second detection means. ] within the range of 90°-θ>|tan^-^1(r'/l')|≧0°
[However, in the above formula, r' represents the spatial distance range that can be measured by the second detection means, l' represents the distance from the surface to be measured to the second detection means, and θ represents the incident angle. ] The glossiness measuring device according to any one of claims 1 to 6, which is within the scope of the following.
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