JPWO2020059269A1 - 反射特性測定装置及び該方法 - Google Patents

Abstract

本発明の反射特性測定装置は、測定対象の反射特性を測定する少なくとも１つの光学測定部を備え、測定対象が照明光により照明されたときに撮像部を動作させて基準反射部を撮像させ、撮像部により撮像された基準反射部の画像から、測定対象の反射広がり角を求め、求められた反射広がり角と光学測定部の測定値とから、測定対象の表面反射率を求め、求められた測定対象の表面反射率に対応する、光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係と光学測定部の測定値とから、補正量を求め、光学測定部の測定値から補正量を減算して、補正測定値を求める。

Description

本発明は、測定対象の反射特性を測定する反射特性測定装置及び該方法に関する。

一般に、測定対象の反射特性の測定は、照明光学系及び受光光学系の光学的条件（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、国際照明委員会（ＣＩＥ）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）等のジオメトリを採用している。従来、それらの内でもｄ／８（拡散照明、８°受光）ジオメトリは、測定対象の表面の構造に影響されず安定性が高いという特徴を有する鏡面反射成分を含む反射特性（ＳＣＩ反射特性）と、目視に近いという特徴を有する鏡面反射成分を含まない反射特性（ＳＣＥ反射特性）と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。

ｄ／８ジオメトリでは、照明光学系として一般に積分球が用いられるが、積分球による照明では、測定対象からの反射光が再度測定対象を照明する再照明が発生する。積分球の径や積分球の内部構造により、この再照明の量は異なるため、異なる機種間での測定値の互換性を確保することは容易ではない。この課題を解決するための方法として、特許文献１で提案されている技術がある。この特許文献１には、ｄ／８ジオメトリの反射特性測定装置において、測定値の２次関数で前記再照明による誤差を補正する方法が記載されている。

また、物体表面の光学特性を評価する装置において、複数の特性を併せて測定したいという要望があるので、例えば測色計と６０°光沢計とを一体化した測定器が開発されている。このような測色計と光沢計とが一体化された測定器の中で、例えば測色計がｄ／８ジオメトリの場合、測定対象を均一な拡散光で照明する必要がある。このため、そのような測色計の照明光学系では、多くの場合、例えば積分球の内壁で形成され測定対象を囲むように配置された高反射率の拡散反射面を光源によって照明することで、間接的に測定対象を拡散光で照明する方法が用いられる。

このような拡散反射面を有する照明光学系を持つ測色計に６０°光沢計を一体化させる場合、光沢計は、投光光学系によって略平行光で測定対象を照明する。しかし、測定対象の表面が例えば粗面などである場合、拡散反射が発生する．このため、反射された光の一部は、前記拡散反射面を有する照明光学系に入射し、その拡散反射面で反射された光が測定対象を再照明することになる。この再照明は、一般の拡散反射面を有する照明光学系を持たない光沢計では発生しない。このため、測色計との一体化によって拡散反射面を有する照明光学系を持つ光沢計で同一の測定対象を計測した場合に、測定誤差が生じることとなる。

この課題を解決するための技術として、特許文献２で提案されている技術がある。この特許文献２に記載された方法では、照明光学系に補正光源と補正センサとが配置され、補正光源発光時の補正センサ出力および光沢センサ出力と、光沢計用の光源発光時の補正センサ出力および光沢センサ出力とから、再照明の光量が推定されて光沢計の測定値の補正が実行される。また、上記特許文献２には、異なる方法として、測色計と光沢計とを有する測定器において、事前に測色計用の光源の発光時の測色センサ出力と光沢センサ出力との関係を測定器に記憶し、光沢計用の光源の発光時の測色センサ出力と前記記憶した関係とから光沢計の測定値の補正量を決定して補正する方法が記載されている。

一般に、物体の表面反射率は、材質によって異なる。例えば、鏡面に研磨されたアルミニウムの可視光領域の表面反射率は、８０％〜９０％程度である。一方、ガラスの表面反射率は、垂直入射では約４％であり、６０°入射では約１０％である。

上記特許文献１に記載された方法では、上述のように、事前に２次関数の係数を測定装置に記憶させている。しかし、その係数が、例えば材質がガラスの基準試料に基づき決定されていた場合には、測定対象が金属のように表面反射率の大きく異なる材質の場合、正しく補正されないことがある。

また、上記特許文献２に記載された技術では、実測又は光学シミュレーションにより補正センサ出力及び光沢センサ出力と、再照明誤差との対応関係が予め求められているが、特許文献２には、この対応関係は、表面反射率によって異なることが記載されている。したがって、ある材質の基準試料に基づいて求めた対応関係を用いて測定値を補正すると、測定対象が基準試料と表面反射率が異なる材質の場合、正しく補正されずに、測定誤差を発生させてしまうことになる。

特開平１１−７２３８８号公報 国際公開第２０１７／２０８９３７号

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、測定対象の表面反射率を予め求め、求められた表面反射率に対応する補正量を用いて補正して、測定誤差を精度良く低減することができる反射特性測定装置及び該方法を提供することである。

上述した目的を実現するために、本発明の一側面を反映した反射特性測定装置は、
測定対象の反射特性を測定する少なくとも１つの光学測定部を備え、
前記測定対象が照明光により照明されたときに撮像部を動作させて基準反射部を撮像させ、
前記撮像部により撮像された前記基準反射部の画像から、前記測定対象の反射広がり角を求め、求められた前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値とから、前記測定対象の表面反射率を求め、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する、前記光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係と前記光学測定部の測定値とから、前記補正量を求め、前記光学測定部の測定値から補正量を減算して、補正測定値を求める。

発明の１又は複数の実施形態により与えられる利点及び特徴は以下に与えられる詳細な説明及び添付図面から十分に理解される。これら詳細な説明及び添付図面は、例としてのみ与えられるものであり本発明の限定の定義として意図されるものではない。

第１実施形態における反射特性測定装置の電気的構成例を概略的に示すブロック図である。 反射特性測定装置の光学的構成例を概略的に示す平面図である。 図２のＩＩＩ方向から見た断面図である。 図２のＩＶ方向から見た断面図である。 物体における光の反射を説明する図である。 基準反射部及び基準反射部が撮像された画像を概略的に示す図である。 カメラによって撮像された基準反射部の画像の一例を示す図である。 複数の反射広がり角に対する基準反射部の画像の画素値の一例を示す図である。 図８における基準画像に対する他の画像の画素値の差分を示す図である。 画素値の差分の絶対値の積分値と反射広がり角との対応関係を示す図である。 表面反射率ごとの測色値と反射広がり角との第２対応関係の一例を概略的に示す図である。 特定サンプル測定時の分光測色計の測定誤差を概略的に示す図である。 分光測色計の補正量を概略的に示す図である。 分光測色計の補正量の異なる例を概略的に示す図である。 補正関係式を求める手順を概略的に示すフローチャートである。 第１実施形態における反射特性測定装置の測定動作の手順を概略的に示すフローチャートである。 第２実施形態における反射特性測定装置の電気的構成例を概略的に示すブロック図である。 反射特性測定装置の光学的構成例を概略的に示す、図３と同じ方向から見た断面図である。 表面反射率ごとの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係の一例を概略的に示す図である。 特定サンプルを測定したときの光沢計の測定誤差を概略的に示す図である。 図２０の測定誤差を補正するための光沢計の補正量を概略的に示す図である。 第２実施形態における補正関係式を求める手順を概略的に示すフローチャートである。 第２実施形態における反射特性測定装置の測定動作の手順を概略的に示すフローチャートである。 第２実施形態の反射特性測定装置で測定可能な条件を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 第２実施形態の反射特性測定装置をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率ごとの分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係を概略的に示す図である。 図２５の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。 図２６の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。 図２７の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。 図２８の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。 図２９の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。 図３０の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。

以下、本発明の１または複数の実施の形態が、図面を参照しながら説明される。しかし、発明の範囲は、開示された実施形態に限定されない。なお、各図面において、同じ構成要素には同じ符号が用いられ、詳細な説明は、適宜、省略される。

（第１実施形態の構成）
図１は、第１実施形態における反射特性測定装置１００の電気的構成例を概略的に示すブロック図である。図２は、反射特性測定装置１００の光学的構成例を概略的に示す平面図である。図３は、図２のＩＩＩ方向から見た断面図である。図４は、図２のＩＶ方向から見た断面図である。

図１に示されるように、反射特性測定装置１００は、測色用の光源１０５、測色用の受光センサ１１０、移動機構１１５、カメラ１２０、制御回路１４０、及び記憶装置１７０を備える。記憶装置１７０は、例えばハードディスク又は半導体メモリ等により構成される。記憶装置１７０は、画像情報記憶部１７１、反射率情報記憶部１７２、補正情報記憶部１７３を含む。各記憶部１７１〜１７３は、互いに別の媒体で構成されてもよい。代替的に、各記憶部１７１〜１７３は、記憶領域が分けられた一つの媒体で構成されてもよい。各記憶部１７１〜１７３の記憶内容は、後述される。

制御回路１４０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１５０、メモリ１６０、周辺回路（図示省略）を含む。メモリ１６０は、例えば半導体メモリ等により構成される。メモリ１６０は、例えばリードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的に消去書き換え可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）などを含む。メモリ１６０の例えばＲＯＭは、ＣＰＵ１５０を動作させる本実施形態の制御プログラムを記憶する。ＣＰＵ１５０は、メモリ１６０に記憶された本実施形態の制御プログラムにしたがって動作することによって、測色計制御部１５１、カメラ制御部１５２、補正処理部１５３として機能する。測色計制御部１５１、カメラ制御部１５２、補正処理部１５３の機能は、後述される。

図２〜図４に示されるように、反射特性測定装置１００は、積分球１を備える。積分球１（照明光学系の一例に相当）は、その内壁１ａ（拡散反射面の一例に相当）に高拡散、高反射率の例えば酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、酸化亜鉛等の白色拡散反射塗料が塗布された中空の球である。積分球１は、底部に形成され、測定対象３を照明するための測定開口５と、積分球１の中心より少し高い位置に形成され、光源１０５からの照明光を入射させるための光源用開口７と、測定開口５の開口面の法線（測定対象３が平滑な場合には測定対象３の法線に一致する）に対して８°傾斜した方向に形成され、測定対象３からの反射光を受光光学系９に入射させるための受光用開口１１と、光源用開口７とほぼ同じ高さの位置に形成され、カメラ１２０が測定対象３を視認するためのカメラ用開口１３と、受光光学系９の光軸と対称な方向（つまり測定開口５の開口面の法線に対して−８°傾斜した方向）に形成されたトラップ用開口１５と、トラップ用開口１５を閉塞するための閉塞部材１７と、を備える。

移動機構１１５（図１）は、制御回路１４０（図１）に電気的に接続され、測色計制御部１５１により制御されて、閉塞部材１７を、トラップ用開口１５が閉塞される閉塞位置（図３中、実線）とトラップ用開口１５が開放される退避位置（図３中、二点鎖線）とに移動させる。閉塞位置（図３中、実線）に配置された閉塞部材１７は、測定対象３が平滑なときに、受光光学系９に対する測定対象３の鏡面反射光の光源となる。一方、閉塞部材１７が退避位置（図３中、二点鎖線）に配置されると、トラップ用開口１５が開放されるため、受光光学系９に対する測定対象３の鏡面反射光の光源が無くなる。よって、図３において、閉塞位置（図３中、実線）に配置された閉塞部材１７によりトラップ用開口１５が閉塞された状態で、測定対象３のＳＣＩ反射特性が測定され、閉塞部材１７が退避位置（図３中、二点鎖線）に移動してトラップ用開口１５が開放された状態で、測定対象３のＳＣＥ反射特性が測定される。

光源１０５は、例えば白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）等で構成される。光源１０５からの照明光は、積分球１の内壁１ａで多重反射されて、拡散照明光として測定対象３を照明する。受光光学系９は、レンズ等からなり、受光光学系９の光軸が測定開口５の開口面の法線に対して８°傾斜するように配置されている。受光光学系９は、測定対象３からの反射光のうち８°傾斜した方向の成分を集光して分光部２１に導く。これによって、反射特性測定装置１００では、拡散照明、８°受光のｄ／８ジオメトリが形成されている。

分光部２１は、筐体２３と、光学系２５，２７と、反射型回折格子２９と、受光センサ１１０と、を備える。筐体２３は、箱形状を有し、光学系２５，２７、反射型回折格子２９、及び受光センサ１１０を収容する。筐体２３には、受光光学系９からの光を入射させるためのスリット状の開口部２３ａが形成されている。光学系２５は、レンズ等からなり、受光光学系９からの光を平行光にして、その平行光を反射型回折格子２９に導く。反射型回折格子２９は、光学系２５からの平行光を回折して反射する。

光学系２７は、レンズ等からなり、反射型回折格子２９により回折された光を波長の順に受光センサ１１０の異なる位置に導く。受光センサ１１０（受光部の一例に相当）は、ライン状に並べられた複数の受光素子（例えばフォトダイオード）を含む。受光センサ１１０の各受光素子は、それぞれ異なる波長の光を受光し、受光した光強度を表す受光信号を出力する。受光センサ１１０は、制御回路１４０（図１）に電気的に接続されており、受光センサ１１０の各受光素子が受光した波長ごとの光強度を表す受光信号は、制御回路１４０へ出力される。反射特性測定装置１００は、上記のように、積分球１、光源１０５、受光光学系９、分光部２１、及び測色計制御部１５１によって構成される分光測色計（光学測定部の一例に相当）を含む。

カメラ１２０（撮像部の一例に相当）は、測定対象３の正反射を介して、積分球１の内壁１ａの一部である撮像領域１ｂを撮像する。カメラ１２０は、測定開口５の開口面の法線に対して３０°〜６０°の範囲内の所定角度傾いた角度から、測定対象３を視認するように配置されている。カメラ１２０は、制御回路１４０（図１）に電気的に接続されており、撮像により得られた画像を制御回路１４０へ出力する。

図５は、物体における光の反射を説明する図である。図６は、積分球１の撮像領域１ｂに設けられた基準反射部及び基準反射部が撮像された画像を概略的に示す図である。

図５において、物体ＭＴが鏡面のときに、入射光ＩＬが物体ＭＴに入射すると、入射角θと同じ反射角θで、正反射光（鏡面反射光）ＳＲＬが出射される。一方、物体ＭＴが完全拡散反射面のときに、入射光ＩＬが物体ＭＴに入射すると、全ての方向に均一に反射された、ランベルトの余弦則に従う拡散反射光ＤＲＬが出射される。

物体ＭＴが鏡面と完全拡散反射面との間の粗面のときに、入射光ＩＬが物体ＭＴに入射すると、表面散乱反射光ＳＳＬが出射される。表面散乱反射光ＳＳＬは、正反射光ＳＲＬの方向を中心に、粗面の面粗さに対応する角度で広がっている。光学シミュレーションのモデルでは、広がり成分は、正反射角（図５ではθ）の延びる方向（正反射光ＳＲＬの方向）に対して任意の反射広がり角を標準偏差とする正規分布になると仮定されている。反射広がり角が０°の表面散乱反射光ＳＳＬは、正反射光ＳＲＬに等しい。

積分球１の撮像領域１ｂには、周囲と反射率の異なる基準反射部３１（図６）が設けられている。基準反射部３１は、本実施形態では、図６に示されるように、黒色の十字形状を有している。測定対象３の反射広がり角が０°（つまり測定対象３が鏡面）の場合には、カメラ１２０によって撮像されると、基準反射部３１の鮮明な画像が得られる。これに対して、測定対象３の反射広がり角が０°を超える（つまり測定対象３が粗面の）場合には、正反射方向の反射光は、正反射光ＳＲＬではなくて、広がりを持つ表面散乱反射光ＳＳＬとなる。このため、図６に示されるように、反射広がり角が大きくなるにつれて、基準反射部３１の画像はぼやけて、画像のエッジが、より不鮮明になる。画像情報記憶部１７１（図１）には、複数の反射広がり角と、その複数の反射広がり角に対応する基準反射部３１の複数の画像情報との第１対応関係が、事前に求められて保存されている。

図７は、カメラ１２０によって撮像された基準反射部３１の画像３１Ａの一例を示す図である。図８は、複数の反射広がり角に対する基準反射部３１の画像３１Ａの画素値の一例を示す図である。図９は、図８における反射広がり角０°の基準画像に対する他の反射広がり角の画像の画素値の差分を示す図である。図１０は、画素値の差分の絶対値の積分値と反射広がり角との第１対応関係を示す図である。図７〜図１０を用いて、測定対象３の反射広がり角を求める手法の一例が説明される。

事前に、反射広がり角が既知の複数の基準試料が積分球１の測定開口５に配置され、カメラ１２０によって基準反射部３１が撮像されて、基準反射部３１の画像が、それぞれ得られる。次に、例えば図７において、カメラ１２０によって撮像された基準反射部３１の画像３１Ａの断面ＣＳに沿った位置の画素値が抽出される。図８には、反射広がり角０°、０．５°、１．０°、２．０°の基準試料が用いられたときの、基準反射部３１の画像における断面ＣＳに沿った位置の画素値が示されている。

次に、反射広がり角０°の基準画像に対する、他の反射広がり角の画像の画素値の差分が算出される。図９には、反射広がり角０°の基準画像に対する、反射広がり角０．５°、１．０°、２．０°の画像の画素値の差分が、それぞれ示されている。図１０には、これらの画素値の差分の絶対値を積分した積分値（基準反射部の画像情報の一例に相当）と反射広がり角との第１対応関係が示されている。図１０に示される第１対応関係が、画像情報記憶部１７１に予め記憶されている。反射広がり角０°の基準画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値が、画像情報記憶部１７１に予め記憶されている。

反射特性測定装置１００で測定する際には、測定対象３が積分球１の測定開口５に配置された状態で、カメラ制御部１５２（撮像制御部の一例に相当）は、カメラ１２０を制御して、基準反射部３１を撮像する。補正処理部１５３は、撮像画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値を抽出する。補正処理部１５３は、画像情報記憶部１７１に記憶されている反射広がり角０°の基準画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値に対する、撮像画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値の差分を算出する。補正処理部１５３は、この差分の絶対値を積分した積分値を算出し、算出した積分値に対応する反射広がり角を、画像情報記憶部１７１に記憶されている第１対応関係（図１０）から求める。この求められた反射広がり角が、測定対象３の反射広がり角である。

なお、基準反射部３１は、カメラ１２０の光軸を含み測定開口５の中心及び基準反射部３１の中心を通る基準平面に平行な方向の長さと基準平面に直交する方向の長さとが、カメラ１２０により撮像された画像において略同じ値になるように、形成されている。例えば、基準反射部３１は、基準平面に平行な方向のサイズが、基準平面に直交する方向のサイズに比べて、大きくなるように形成されている。本実施形態では、例えば、図６に示される十字形状の基準反射部３１において、縦軸の幅が横軸の幅より長くなるように形成され、横軸の長さが縦軸の長さより長くなるように形成されている。

図１１は、表面反射率ごとの測色値と反射広がり角との第２対応関係の一例を概略的に示す図である。図１１を用いて、第１実施形態における測定対象３の表面反射率を求める手法の一例が説明される。

事前に、積分球１のモデル（例えばｄ／８ジオメトリ、積分球１の直径、測定開口５の直径、測定対象上の測定径、光源１０５の種類等）が設定され、測色値の波長が設定されて、光学シミュレーションが実行される。この光学シミュレーションにおいて、図１１の例では、入力データとして、測定対象の表面反射率が４％、５０％、９０％の３種類に設定され、かつ、測定対象の反射広がり角が０°〜８°の範囲に設定される。光学シミュレーションの結果として、それぞれの入力データについて、ＳＣＩ反射特性の測色値とＳＣＥ反射特性の測色値とが得られる。

ＳＣＩ反射特性の測色値からＳＣＥ反射特性の測色値を減算した測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）が算出され、測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）を縦軸とし、反射広がり角を横軸として、表面反射率ごとに光学シミュレーションの結果をまとめると図１１が得られる。図１１では、表面反射率が４％、５０％、９０％のときの測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）と反射広がり角との第２対応関係４ＣＣ、５ＣＣ、９ＣＣが、それぞれ示されている。この図１１に示される、複数（図１１の例では３個）の表面反射率ごとの測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）と反射広がり角との第２対応関係が、反射率情報記憶部１７２（図１）に予め記憶される。

反射特性測定装置１００で測定する際には、測定対象３が積分球１の測定開口５に配置された状態で、測色計制御部１５１（測定制御部の一例に相当）は、閉塞部材１７を閉塞位置に配置してトラップ用開口１５を閉じて光源１０５を発光させて、受光センサ１１０から出力される波長ごとの受光信号をＳＣＩ反射特性の測色値として取得し、メモリ１６０に一時的に保存する。次に、測色計制御部１５１は、閉塞部材１７を退避位置に配置してトラップ用開口１５を開いて光源１０５を発光させて、受光センサ１１０から出力される波長ごとの受光信号をＳＣＥ反射特性の測色値として取得し、メモリ１６０に一時的に保存する。

補正処理部１５３は、光学シミュレーションで設定された波長の、ＳＣＩ反射特性の測色値からＳＣＥ反射特性の測色値を減算して、測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）を算出する。光源１０５が発光されたときに、カメラ制御部１５２（図１）は、カメラ１２０を動作させて基準反射部３１を撮像する。補正処理部１５３は、上述のように、測定対象３の反射広がり角を求める。

補正処理部１５３は、測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）と、測定対象３の反射広がり角とに基づき、反射率情報記憶部１７２（図１）に記憶されている図１１の第２対応関係から、測定対象３の表面反射率を求める。例えば、求められた測定対象３の反射広がり角が約２°で、測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）が約８４であれば、測定対象３の表面反射率は、約９０％と求められる。

表面反射率が約４％の材質は、例えば、屈折率が約１．５の誘電体（プラスチック又はガラス等）である。表面反射率が約５０％の材質は、例えば、鉄等の反射率の低い金属である。表面反射率が約９０％の材質は、例えば、アルミニウム等の反射率の高い金属である。なお、屈折率が約１．５の誘電体の材質では、一般に、垂直入射のときに表面反射率は約４％となるが、６０°入射のときは表面反射率が約１０％となる。一方、金属のような材質では、表面反射率は入射角にあまり依存しない。

図１２は、特定サンプルを測定したときの分光測色計の測定誤差を概略的に示す図である。図１３は、図１２の測定誤差を補正するための分光測色計の補正量を概略的に示す図である。図１４は、分光測色計の補正量の異なる例を概略的に示す図である。図１２〜図１４を用いて、分光測色計の補正手法の一例が説明される。

図１２において、特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５は、それぞれ、分光測色計の基準機で値付けされた標準試料である。特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５は、例えば、可視光波長域において凡そ一定の反射率を示し、反射率が０％〜１００％の間でサンプル毎に凡そ等間隔に反射率が異なる表面を持つ平板で構成されている。基準機の測定値は、予め定められた基準波長における測定値である。分光測色計の測定値は、それぞれ、特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５を積分球１の測定開口５に配置して測定したときの、上記基準波長における測定値である。分光測色計の測定誤差は、それぞれ、特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５毎に、分光測色計の測定値から基準機の測定値を減算した値である。なお、本実施形態では、図１２に示される基準機の測定値及び分光測色計の測定値は、例えばＳＣＩ反射特性の測定値である。

図１３において、横軸は、分光測色計の測定値を表し、縦軸は、分光測色計の補正量を表す。黒丸は、それぞれ、図１２に示される分光測色計の測定誤差をプロットしたものである。すなわち、測定誤差を補正量とすることにより、測定値から補正量を減算すると、測定誤差をゼロに近づけることができる。曲線は、プロットされた黒丸との誤差が最小になるように最小二乗法で係数が求められた２次多項式（補正関係式の一例に相当）で表されている。この２次多項式が事前に求められ、分光測色計の測定値と分光測色計の補正量との第３対応関係として、補正情報記憶部１７３（図１）に予め記憶されている。

図１４において、横軸は、分光測色計の測定値を表し、縦軸は、分光測色計の補正量を表す。黒丸は、それぞれ、表面反射率が４％の特定サンプルを用いたときの、分光測色計の測定誤差をプロットしたものである。実線は、プロットされた黒丸との誤差が最小になるように最小二乗法で係数が求められた２次多項式で表されたものである。白丸は、それぞれ、表面反射率が４０％の特定サンプルを用いたときの、分光測色計の測定誤差をプロットしたものである。破線は、プロットされた白丸との誤差が最小になるように最小二乗法で係数が求められた２次多項式で表されたものである。なお、本実施形態では、図１４に示される分光測色計の測定値及び測定誤差の算出に用いた基準機の測定値も、例えばＳＣＩ反射特性の測定値である。

図１４の例では、表面反射率が４％の２次多項式（補正関係式の一例に相当）と、表面反射率が４０％の２次多項式（補正関係式の一例に相当）とが事前に求められて、分光測色計の測定値と分光測色計の補正量との第３対応関係として、補正情報記憶部１７３（図１）に予め記憶されている。

反射特性測定装置１００で測定する際には、求められた測定対象３の表面反射率が４％のときは、補正処理部１５３（図１）は、実線（表面反射率が４％）の２次多項式を補正情報記憶部１７３から読み出して、補正量を求める。一方、求められた測定対象３の表面反射率が４０％のときは、補正処理部１５３（図１）は、破線（表面反射率が４０％）の２次多項式を補正情報記憶部１７３から読み出して、補正量を求める。

なお、図１４の例では、表面反射率が４％と４０％との２種類の補正量が示されているが、これに限られない。更に、例えば表面反射率が９０％の特定サンプルを用いて、分光測色計の測定誤差を求め、表面反射率が９０％の２次多項式を事前に求めて、補正情報記憶部１７３（図１）に予め記憶するようにしてもよい。

（第１実施形態の動作）
図１５は、補正関係式を求める手順を概略的に示すフローチャートである。図１５の動作は、反射特性測定装置１００を用いた測定が行われる前に実行される。

ステップＳ１５００において、測色計制御部１５１は、分光測色計の基準機で値付けされた複数の特定サンプル（図１２の例では、特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５）が、それぞれ積分球１の測定開口５に配置された状態で、測色を行う。ステップＳ１５０５において、補正処理部１５３は、各特定サンプルの測定値の、基準機の測定値に対する測定誤差を算出する。ステップＳ１５１０において、補正処理部１５３は、測定誤差を用いて補正関係式（本実施形態では２次多項式）を求め、求められた補正関係式を補正情報記憶部１７３に保存する。

図１５の動作は、表面反射率ごとに繰り返して実行される。例えば特定サンプルＳＳ１〜ＳＳ５の表面反射率が１０％の場合には、次に、例えば表面反射率が５０％の５個の特定サンプルを用いて、ステップＳ１５００〜Ｓ１５１０が実行され、更に、例えば表面反射率が９０％の５個の特定サンプルを用いて、ステップＳ１５００〜Ｓ１５１０が実行される。なお、後述の第２実施形態で図２４を用いて説明されるように、測定条件が変更される場合には、図１５の動作は、さらに、測定条件ごとに繰り返して実行される。

図１６は、第１実施形態における反射特性測定装置１００の測定動作の手順を概略的に示すフローチャートである。例えばユーザにより、積分球１の測定開口５が測定対象３の表面に接触するように反射特性測定装置１００が配置され、反射特性測定装置１００の表面に設けられた測定スイッチ（図示省略）が操作されると、図１６に示される動作が開始される。

ステップＳ１６００において、測色計制御部１５１は、測色用の光源１０５を発光させる。ステップＳ１６０５（撮像工程の一例に相当）において、カメラ制御部１５２は、カメラ１２０を動作させて基準反射部３１を撮像させ、基準反射部３１の画像をメモリ１６０に保存する。

ステップＳ１６１０（第１取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３は、画像情報記憶部１７１に記憶されている反射広がり角０°の基準画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値と、メモリ１６０に保存された基準反射部３１の画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値と、画像情報記憶部１７１に記憶されている上記積分値と反射広がり角との第１対応関係（図１０）と、を用いて、測定対象３の反射広がり角を求める。

ステップＳ１６１５（測定工程の一例に相当）において、測色計制御部１５１は、測定対象３の測色を行う。すなわち、測色計制御部１５１は、受光センサ１１０の各受光素子から出力される受光信号をメモリ１６０に保存する。このとき、測色計制御部１５１は、移動機構１１５を動作させて閉塞部材１７を移動させ、トラップ用開口１５が開いた状態でＳＣＥ反射特性の測色値を測定し、トラップ用開口１５が閉じた状態でＳＣＩ反射特性の測色値を測定する。

ステップＳ１６２０（第２取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３は、求められた反射広がり角と、測定されたＳＣＥ反射特性の測色値及びＳＣＩ反射特性の測色値と、反射率情報記憶部１７２に記憶されている、複数の表面反射率ごとの、測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）と反射広がり角との第２対応関係（図１１）と、を用いて、測定対象３の表面反射率を求める。

ステップＳ１６２５において、補正処理部１５３は、補正情報記憶部１７３に記憶されている補正関係式のうち、求められた表面反射率に対応する補正関係式を補正情報記憶部１７３から読み出す。ステップＳ１６３０（第３取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３は、読み出した補正関係式を用いて、分光測色計の測定値に対応する補正量を求める。ステップＳ１６３５（第４取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３は、分光測色計の測定値から補正量を減算し、減算結果を分光測色計の補正後の測定値である補正測定値として、メモリ１６０に保存する。

（第１実施形態の効果）
以上説明されたように、第１実施形態によれば、測定対象３の正反射を介してカメラ１２０により撮像された、基準反射部３１の画像を用いて、測定対象３の反射広がり角が求められる。求められた測定対象３の反射広がり角と測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）とを用いて、表面反射率ごとの測色値（ＳＣＩ−ＳＣＥ）と反射広がり角との第２対応関係から、測定対象３の表面反射率が求められる。分光測色計の測定値と分光測色計の補正量との関係を表す２次多項式のうち、求められた測定対象３の表面反射率に対応する２次多項式が読み出され、分光測色計の測定値に対応する補正量が求められる。求められた補正量が分光測色計の測定値から減算されて、減算結果が、分光測色計の補正後の測定値である補正測定値として、メモリ１６０に保存される。このように、測定対象３の表面反射率を求めて、測定対象３の表面反射率に対応する２次多項式を用いて補正されるので、精度良く測定誤差を低減することができる。

第１実施形態によれば、カメラ１２０は、測定開口５の開口面の法線に対して３０°から６０°までの範囲内の所定角度傾いた角度から測定対象３を視認するように、配置されている。測定開口５の開口面の法線に対して３０°未満の上記法線に対して平行に近い角度から測定対象３を視認すると、測定対象３の正反射を介して撮像される範囲は、カメラ１２０に近くなるため、基準反射部３１の大きさ及び位置に制約が生じる。一方、測定開口５の開口面の法線に対して６０°を超えるような大きい角度θから長さＬの測定対象３を視認すると、測定対象３の見た目の大きさがＬｃｏｓθと小さくなる。このため、測定対象３の正反射を介して撮像される基準反射部３１の画像の大きさが、基準反射部３１の大きさに比べて小さくなるので、反射広がり角を求める精度が低下する懸念がある。これに対して、第１実施形態によれば、測定開口５の開口面の法線に対して３０°から６０°までの範囲内の所定角度傾いた角度から、測定対象３が視認されるので、上記のような問題が生じないという利点がある。

第１実施形態によれば、基準反射部３１は、カメラ１２０の光軸を含み測定開口５の中心及び基準反射部３１の中心を通る基準平面に平行な方向の長さと基準平面に直交する方向の長さとが、カメラ１２０により撮像された画像において略同じ値になるように、形成されている。カメラ１２０が測定対象３の正反射を介して基準反射部３１を撮像する際に、カメラ１２０の光軸に対して傾いた方向については、撮像された基準反射部３１の画像が縮小される。基準反射部３１の画像が小さくなると、反射広がり角を求める精度が低下する懸念がある。これに対して、第１実施形態によれば、上記のように形成されているので、上記のような問題が生じないという利点がある。

（第２実施形態の構成）
図１７は、第２実施形態における反射特性測定装置２００の電気的構成例を概略的に示すブロック図である。図１８は、反射特性測定装置２００の光学的構成例を概略的に示す、図３と同じ方向から見た断面図である。

図１７に示されるように、反射特性測定装置２００は、光源１０５、受光センサ１１０、移動機構１１５、カメラ１２０、光沢測定用の光源１２５、光沢測定用の受光センサ１３０、制御回路１４０Ａ、及び記憶装置１７０Ａを備える。記憶装置１７０Ａは、例えばハードディスク又は半導体メモリ等により構成される。記憶装置１７０Ａは、画像情報記憶部１７１、反射率情報記憶部１７２Ａ、補正情報記憶部１７３Ａを含む。各記憶部１７１，１７２Ａ，１７３Ａは、互いに別の媒体で構成されてもよい。代替的に、各記憶部１７１，１７２Ａ，１７３Ａは、記憶領域が分けられた一つの媒体で構成されてもよい。各記憶部１７２Ａ，１７３Ａの記憶内容は、後述される。

制御回路１４０Ａは、ＣＰＵ１５０Ａ、メモリ１６０Ａ、周辺回路（図示省略）を含む。メモリ１６０Ａは、例えば半導体メモリ等により構成される。メモリ１６０Ａは、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭなどを含む。メモリ１６０Ａの例えばＲＯＭは、ＣＰＵ１５０Ａを動作させる本実施形態の制御プログラムを記憶する。ＣＰＵ１５０Ａは、メモリ１６０Ａに記憶された本実施形態の制御プログラムにしたがって動作することによって、測色計制御部１５１、カメラ制御部１５２、補正処理部１５３Ａ、光沢計制御部１５４として機能する。測色計制御部１５１、カメラ制御部１５２、補正処理部１５３Ａ、光沢計制御部１５４の機能は、後述される。

図１８に示されるように、反射特性測定装置２００は、積分球１Ａを備える。積分球１Ａ（照明光学系の一例に相当）は、第１実施形態の積分球１と同様に、その内壁１ａに高拡散、高反射率の白色拡散反射塗料が塗布された中空の球である。積分球１Ａは、測定開口５、光源用開口７、受光用開口１１、カメラ用開口１３、トラップ用開口１５、閉塞部材１７に加えて、光沢測定用の光源１２５からの照明光を入射させるための光源用開口４１と、測定対象３からの反射光を光沢測定用の受光光学系４３に入射させるための受光用開口４５と、を備える。

光源１２５は、例えば白色のＬＥＤ等で構成される。光源１２５と光源用開口４１との間に、照明光学系４７が配置されている。照明光学系４７は、レンズ等からなり、照明光学系４７の光軸が測定開口５の開口面の法線に対して６０°傾斜するように配置されている。照明光学系４７は、光源１２５からの照明光を平行光にして、測定開口５の開口面の法線に対して６０°傾斜する方向から、測定対象３を照明する。

受光光学系４３は、レンズ等からなり、受光光学系４３の光軸が測定開口５の開口面の法線に対して照明光学系４７の反対側に６０°傾斜するように配置されている。受光光学系４３は、測定対象３からの反射光のうち６０°傾斜した方向の成分を集光して受光センサ１３０に結像する。これによって、反射特性測定装置２００では、拡散照明、８°受光のｄ／８ジオメトリと、６０°照明、６０°受光のジオメトリとが形成されている。

受光光学系４３と受光センサ１３０との間に、光学フィルタ４９が配置されている。光学フィルタ４９は、受光光学系４３から受光センサ１３０に導かれる光のうち、予め定められた分光分布の光を通過させるバンドパスフィルタである。光学フィルタ４９の分光透過率と、光源１２５の分光スペクトルとを乗算することにより光沢計の分光感度が決められる。この第２実施形態では、光学フィルタ４９を通過する光の波長範囲が、測色用の受光センサ１１０に入射する光の波長範囲に一致するような光学フィルタ４９が用いられている。一方、測色計では分光反射率が求められるが、求まった分光反射率に対して、光学フィルタ４９の分光透過率と光源１２５の分光スペクトルとを乗算して波長方向に積算することで、光沢計と同じ分光感度で得られる測定値と見做すことができる。

受光センサ１３０（受光部の一例に相当）は、受光素子（例えばフォトダイオード）を含む。受光センサ１３０の受光素子は、光学フィルタ４９を通過した光を受光し、受光した光強度を表す受光信号を出力する。受光センサ１３０は、制御回路１４０Ａに電気的に接続されており、受光センサ１３０の受光素子が受光した光強度を表す受光信号は、制御回路１４０Ａへ出力される。

反射特性測定装置２００は、上記のように、積分球１Ａ、光源１０５、受光光学系９、分光部２１、測色計制御部１５１によって構成される分光測色計（光学測定部の一例に相当）と、光源１２５、照明光学系４７、受光光学系４３、光学フィルタ４９、光沢計制御部１５４によって構成される光沢計（光学測定部の一例に相当）と、を含む。

図１９は、表面反射率ごとの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係の一例を概略的に示す図である。図１９を用いて、第２実施形態における測定対象３の表面反射率を求める手法の一例が説明される。

事前に、光沢計のモデル（例えば６０°照明／６０°受光のジオメトリ、測定開口５の直径、測定対象上の測定径、光源１２５の種類、光学フィルタ４９の通過波長等）が設定されて、光学シミュレーションが実行される。この光学シミュレーションにおいて、図１９の例では、入力データとして、測定対象の表面反射率が１０％、２０％、５０％、９０％の４種類に設定され、かつ、測定対象の反射広がり角が０°〜１０°の範囲に設定される。光学シミュレーションの結果として、それぞれの入力データについて、光沢計の測定値が得られる。

光沢計の測定値を縦軸とし、反射広がり角を横軸として、表面反射率ごとに光学シミュレーションの結果をまとめると図１９が得られる。図１９では、表面反射率が１０％、２０％、５０％、９０％のときの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係ＲＲ、２ＲＲ、５ＲＲ、９ＲＲが、それぞれ示されている。この図１９に示される、表面反射率ごとの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係が、反射率情報記憶部１７２Ａ（図１７）に予め記憶される。

反射特性測定装置２００で測定する際には、測定対象３が積分球１Ａの測定開口５に配置された状態で、光沢計制御部１５４（測定制御部の一例に相当）は、光源１２５を発光させて、受光センサ１３０から出力される受光信号を光沢計の測定値として取得し、メモリ１６０に一時的に保存する。測色用の光源１０５が発光されたときに、カメラ制御部１５２（図１７）は、カメラ１２０を動作させて基準反射部３１を撮像する。補正処理部１５３Ａは、第１実施形態と同様に、測定対象３の反射広がり角を求める。

補正処理部１５３Ａは、光沢計の測定値と、測定対象３の反射広がり角とに基づき、反射率情報記憶部１７２Ａ（図１７）に記憶されている図１９の第２対応関係から、測定対象３の表面反射率を求める。例えば、求められた測定対象３の反射広がり角が約１°で、光沢計の測定値が約３．７ＧＬであれば、測定対象３の表面反射率は、約５０％と求められる。

図２０は、特定サンプルを測定したときの光沢計の測定誤差を概略的に示す図である。図２１は、図２０の測定誤差を補正するための光沢計の補正量を概略的に示す図である。図２０、図２１を用いて、光沢計の補正手法の一例が説明される。

図２０において、特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５は、それぞれ、光沢計の基準機で値付けされた標準試料である。基準機の測定値は、基準となる光沢計による標準試料の測定値である。光沢計の測定値は、それぞれ、特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５が積分球１Ａの測定開口５に配置されて測定されたときの測定値である。分光測色計の測定値は、それぞれ、特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５が積分球１Ａの測定開口５に配置されて測定されたときの分光反射率に対し、光沢計の分光感度を乗算し、波長で積分した値である。光沢計の測定誤差は、それぞれ、特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５毎に、光沢計の測定値から基準機の測定値を減算した値である。なお、この第２実施形態では、図２０に示される分光測色計の測定値は、例えばＳＣＩ反射特性の測定値である。

図２１において、横軸は、分光測色計の測定値を表し、縦軸は、光沢計の補正量を表す。黒丸は、それぞれ、図２０に示される光沢計の測定誤差をプロットしたものである。すなわち、測定誤差を補正量とすることにより、測定値から補正量を減算すると、測定誤差をゼロに近づけることができる。曲線は、プロットされた黒丸との誤差が最小になるように最小二乗法で係数が求められた２次多項式（補正関係式の一例に相当）で表されている。この２次多項式が事前に求められて、分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係として、補正情報記憶部１７３Ａ（図１７）に予め記憶されている。

（第２実施形態の動作）
図２２は、第２実施形態における補正関係式を求める手順を概略的に示すフローチャートである。図２２の動作は、反射特性測定装置２００を用いた測定が行われる前に実行される。

ステップＳ２２００において、測色計制御部１５１及び光沢計制御部１５４は、光沢計の基準機で値付けされた複数の特定サンプル（図２０の例では、特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５）が、それぞれ積分球１Ａの測定開口５に配置された状態で、測色及び光沢測定を行う。ステップＳ２２０５において、補正処理部１５３Ａは、各特定サンプルの光沢計の測定値の、基準機の測定値に対する測定誤差を算出する。ステップＳ２２１０において、補正処理部１５３Ａは、測定誤差を用いて補正関係式（本実施形態では２次多項式）を求め、求められた補正関係式を補正情報記憶部１７３Ａに保存する。

図２２の動作は、表面反射率ごとに繰り返して実行される。例えば特定サンプルＳＳ１１〜ＳＳ１５の表面反射率が１０％の場合には、次に、例えば表面反射率が５０％の５個の特定サンプルを用いて、ステップＳ２２００〜Ｓ２２１０が実行され、更に、例えば表面反射率が９０％の５個の特定サンプルを用いて、ステップＳ２２００〜Ｓ２２１０が実行される。なお、図２４を用いて後述されるように、測定条件が変更される場合には、図２２の動作は、さらに、測定条件ごとに繰り返して実行される。

図２３は、第２実施形態における反射特性測定装置２００の測定動作の手順を概略的に示すフローチャートである。例えばユーザにより、積分球１Ａの測定開口５が測定対象３の表面に接触するように反射特性測定装置２００が配置され、反射特性測定装置２００の表面に設けられた測定スイッチ（図示省略）が操作されると、図２３に示される動作が開始される。

ステップＳ１６００〜Ｓ１６０５は、図１６のステップＳ１６００〜Ｓ１６０５と同じである。ステップＳ２３００（第１取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３Ａは、画像情報記憶部１７１に記憶されている反射広がり角０°の基準画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値と、基準反射部３１の画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値と、画像情報記憶部１７１に記憶されている上記積分値と反射広がり角との第１対応関係（図１０）と、を用いて、測定対象３の反射広がり角を求める。

ステップＳ２３０５（測定工程の一例に相当）において、分光測色計、光沢計により測定対象３が測定される。すなわち、測色計制御部１５１は、受光センサ１１０の各受光素子から出力される受光信号をメモリ１６０Ａに保存する。なお、この第２実施形態では、例えば、測色計制御部１５１は、移動機構１１５を動作させて、トラップ用開口１５が閉じた状態でＳＣＩ反射特性の測色値を測定する。測色計制御部１５１は、測定終了後、測色用の光源１０５を消灯する。次いで、光沢計制御部１５４は、測定対象３の光沢測定を行う。すなわち、光沢計制御部１５４は、光沢測定用の光源１２５を発光し、光沢測定用の受光センサ１３０の受光素子から出力される受光信号をメモリ１６０Ａに保存する。

ステップＳ２３１０（第２取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３Ａは、求められた反射広がり角と、測定された光沢計の測定値と、反射率情報記憶部１７２Ａに記憶されている、表面反射率ごとの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係（図１９）と、を用いて、測定対象３の表面反射率を求める。

ステップＳ２３１５において、補正処理部１５３Ａは、補正情報記憶部１７３Ａに記憶されている補正関係式のうち、求められた表面反射率に対応する補正関係式を補正情報記憶部１７３Ａから読み出す。ステップＳ２３２０（第３取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３Ａは、読み出した補正関係式を用いて、分光測色計の測定値に対応する光沢計の補正量を求める。ステップＳ２３２５（第４取得工程の一例に相当）において、補正処理部１５３Ａは、光沢計の測定値から補正量を減算し、減算結果を光沢計の補正後の測定値である補正測定値として、メモリ１６０Ａに保存する。

（第２実施形態の効果）
図２４は、第２実施形態の反射特性測定装置２００で測定可能な測定条件を概略的に示す図である。一般に、反射特性測定装置では、複数の測定条件で測定可能に構成されている。図２４において、測色計条件の測定径は、測定対象３からの反射光を受光光学系９が受光する際の反射光の直径である。受光光学系９の入射側（つまり測定対象３側）に、所定の開口径を有する絞りを配置することにより、測定径が規定される。第２実施形態では、受光光学系９は、直径２５［ｍｍ］以上の範囲の測定対象３からの反射光を受光可能に構成されている。受光光学系９の入射側に、開口径が２５，８，４［ｍｍ］の絞りを配置すると、それぞれ、測定径が２５，８，４［ｍｍ］に規定される。

測色計条件の測定開口径は、測定対象３が測定開口５に露出する領域の直径である。第２実施形態では、測定開口５の直径は、３０［ｍｍ］である。測定開口５の直ぐ外側に、開口径が１１，７［ｍｍ］のマスク板を配置すると、それぞれ、測定開口径が１１，７［ｍｍ］に規定される。マスク板を配置しなければ、測定開口径は３０［ｍｍ］となる。

光沢計条件の測定径は、測定対象３からの反射光を受光光学系４３が受光する際の反射光の直径である。受光光学系４３の入射側（つまり測定対象３側）に、所定の開口径を有する絞りを配置することにより、測定径が規定される。第２実施形態では、受光光学系４３は、直径１０［ｍｍ］以上の範囲の測定対象３からの反射光を受光可能に構成されている。受光光学系４３の入射側に、開口径が１０，３［ｍｍ］の絞りを配置すると、それぞれ、測定径が１０，３［ｍｍ］に規定される。

図２５〜図３０は、それぞれ、第２実施形態の反射特性測定装置２００をモデルとし、図２４に示される測定条件の１つで光学シミュレーションを行ったときの、表面反射率が１０％、５０％、９０％における分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係をそれぞれ概略的に示す図である。図２５〜図３０において、横軸は、分光測色計の測定値を表し、縦軸は、光沢計の補正量を表す。図２５〜図３０の黒丸は、それぞれ、光学シミュレーションの結果として得られた光沢計の測定誤差をプロットしたものである。図２５〜図３０の曲線は、プロットされた黒丸との誤差が最小になるように最小二乗法で係数が求められた２次多項式（補正関係式の一例に相当）で表されている。

図２５、図２８の測定条件ＭＣ１は、光沢計条件の測定径がΦ１０［ｍｍ］、測色計条件の測定開口径がΦ３０［ｍｍ］、測定径がΦ２５．４［ｍｍ］である。図２６、図２９の測定条件ＭＣ２は、光沢計条件の測定径がΦ１０［ｍｍ］、測色計条件の測定開口径がΦ１１［ｍｍ］、測定径がΦ８［ｍｍ］である。図２７、図３０の測定条件ＭＣ３は、光沢計条件の測定径がΦ３［ｍｍ］、測色計条件の測定開口径がΦ７［ｍｍ］、測定径がΦ４［ｍｍ］である。図２５〜図２７は、ＳＣＩ反射特性の測定値であり、図２８〜図３０は、ＳＣＥ反射特性の測定値である。

図３１〜図３６は、それぞれ、図２５〜図３０の光沢計の補正量で補正したときの光沢計の各測定値の補正残差を概略的に示す図である。図２５〜図３０に示されるように、表面反射率ごとに第３対応関係を備え、測定対象の表面反射率に対応する第３対応関係を用いて補正することにより、図３１〜図３６に示されるように、光沢計の各測定値の補正残差を低減できることが明らかとなった。

以上説明されたように、第２実施形態によれば、測定対象３の正反射を介してカメラ１２０により撮像された、基準反射部３１の画像を用いて、測定対象３の反射広がり角が求められる。求められた測定対象３の反射広がり角と光沢計の測定値とを用いて、表面反射率ごとの光沢計の測定値と反射広がり角との第２対応関係から、測定対象３の表面反射率が求められる。記憶されている、複数の表面反射率に対応する各２次多項式のうち、求められた測定対象３の表面反射率に対応する２次多項式が読み出され、分光測色計の測定値に対応する光沢計の補正量が求められ、光沢計の測定値から補正量が減算されて、減算結果が、光沢計の補正後の測定値である補正測定値として、メモリ１６０Ａに保存される。このように、測定対象３の表面反射率を求め、求められた測定対象３の表面反射率に対応する２次多項式を用いて補正されるので、測定誤差を精度良く低減することができる。

（その他）
（１）上記第１実施形態では、分光測色計の測定値と分光測色計の補正量との第３対応関係として、２次多項式が補正情報記憶部１７３に予め記憶され、上記第２実施形態では、分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係として、２次多項式が補正情報記憶部１７３Ａに予め記憶されているが、これに限られない。

例えば、分光測色計の測定値と分光測色計の補正量との第３対応関係をテーブル形式で表した補正テーブルが補正情報記憶部１７３に予め記憶されてもよく、分光測色計の測定値と光沢計の補正量との第３対応関係をテーブル形式で表した補正テーブルが補正情報記憶部１７３Ａに予め記憶されてもよい。

（２）上記第１、第２実施形態では、積分球１，１Ａが照明光学系に含まれる拡散照明、８°受光のｄ／８ジオメトリが形成されているが、これに限られない。例えば、積分球１，１Ａが受光光学系に含まれる８°照明、拡散受光の８／ｄジオメトリが形成されていてもよい。この場合、上記各実施形態と同様に、カメラ１２０は、積分球１，１Ａに対して配置され、基準反射部３１は、積分球１，１Ａの内壁１ａに設けられてもよい。

例えば、積分球が用いられないジオメトリであってもよい。この場合には、反射特性測定装置の筐体の内壁に、周囲と反射率が異なる基準反射部３１が設けられてもよい。カメラ１２０は、測定対象３の正反射を介して、反射特性測定装置の筐体の内壁の基準反射部３１が設けられた領域を含む撮像領域を撮像してもよい。

（３）上記第１、第２実施形態では、反射広がり角０°に対する反射広がり角の大きさを表す指標として、反射広がり角０°の基準画像に対する、他の反射広がり角の画像の画素値の差分の絶対値を積分した積分値が用いられているが、これに限られない。

例えば図８に示される、反射広がり角０°、０．５°、１．０°、２．０°等の基準試料が用いられたときの、基準反射部３１の画像における断面ＣＳに沿った位置の画素値が、それぞれの反射広がり角と対応付けられて、画像情報記憶部１７１に予め記憶されていてもよい。

例えば反射特性測定装置１００で測定する際には、測定対象３が積分球１の測定開口５に配置された状態で、カメラ制御部１５２は、カメラ１２０を制御して、基準反射部３１を撮像してもよい。補正処理部１５３は、撮像画像の断面ＣＳに沿った位置の画素値を抽出してもよい。補正処理部１５３は、抽出した画素値を、画像情報記憶部１７１に予め記憶されている、反射広がり角０°、０．５°、１．０°、２．０°等の基準試料が用いられたときの画素値と、１つずつ比較してもよい。補正処理部１５３は、抽出した画素値と最も相関の高い画素値の反射広がり角を測定対象３の反射広がり角として求めてもよい。

（４）上記第１、第２実施形態は、測色計として、分光測色計を備えているが、これに限られない。例えば、測色計として、３刺激値型測色計を備えてもよい。３刺激値型測色計は、それぞれＸ、Ｙ、Ｚの等色関数のフィルターを備える３つのセンサーを有する。そこで、この場合には、光沢計の分光感度は、３つのうちいずれかのセンサーの分光感度と一致していればよい。

以上のように、本実施形態によれば、測定対象の表面反射率を予め求め、求められた表面反射率に対応する補正量を用いて測定値を補正しているので、測定誤差を精度良く低減することができる。

本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。

第１態様に係る反射特性測定装置は、
測定開口と、
前記測定開口を介して照明光で測定対象を照明する照明光学系、前記照明光で照明された前記測定対象からの反射光を集光する受光光学系、前記受光光学系によって集められた光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力する受光部、及び、前記照明光で前記測定対象が照明されたときに前記受光信号に基づき前記測定対象の反射特性を測定する測定制御部を有する少なくとも１つの光学測定部と、
前記照明光学系及び前記受光光学系の一方に含まれ、入射光を拡散反射する拡散反射面と、
前記測定開口を介して前記測定対象を視認する位置に設けられた撮像部と、
前記撮像部により前記測定対象の正反射を介して撮像される位置に設けられ、前記撮像部の撮像範囲に収まる大きさを有し、反射率が周囲と異なる基準反射部と、
複数の反射広がり角と、前記複数の反射広がり角にそれぞれ対応する前記基準反射部の複数の画像情報との第１対応関係を予め記憶する画像情報記憶部と、
複数の表面反射率ごとに、前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値との第２対応関係をそれぞれ予め記憶する反射率情報記憶部と、
前記複数の表面反射率ごとに、前記光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係をそれぞれ予め記憶する補正情報記憶部と、
前記測定対象が前記照明光により照明されたときに前記撮像部を動作させて前記基準反射部を撮像させる撮像制御部と、
前記撮像部により撮像された前記基準反射部の画像から、前記第１対応関係に基づき、前記測定対象の反射広がり角を求め、求められた前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値とから、前記第２対応関係に基づき、前記測定対象の表面反射率を求め、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記第３対応関係と前記光学測定部の測定値とから、前記補正量を求め、前記光学測定部の測定値から前記補正量を減算して、補正測定値を求める補正処理部と、
を備えるものである。

第２態様に係る反射特性測定方法は、
測定開口と、
前記測定開口を介して照明光で測定対象を照明する照明光学系、前記照明光で照明された前記測定対象からの反射光を集光する受光光学系、前記受光光学系によって集められた光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力する受光部、及び、前記照明光で前記測定対象が照明されたときに前記受光信号に基づき前記測定対象の反射特性を測定する測定制御部を有する少なくとも１つの光学測定部と、
前記照明光学系及び前記受光光学系の一方に含まれ、入射光を拡散反射する拡散反射面と、
前記測定開口を介して前記測定対象を視認する位置に設けられた撮像部と、
前記撮像部により前記測定対象の正反射を介して撮像される位置に設けられ、前記撮像部の撮像範囲に収まる大きさを有し、反射率が周囲と異なる基準反射部と、
を備える反射特定測定装置における反射特性測定方法であって、
前記測定対象が前記照明光により照明されたときに前記撮像部を動作させて前記基準反射部を撮像させる撮像工程と、
複数の反射広がり角と、前記複数の反射広がり角にそれぞれ対応する前記基準反射部の複数の画像情報との第１対応関係に基づき、前記撮像工程において撮像された前記基準反射部の画像から、前記測定対象の反射広がり角を求める第１取得工程と、
前記測定制御部により前記測定対象の反射特性を測定して前記光学測定部の測定値を求める測定工程と、
複数の表面反射率ごとの、前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値との第２対応関係に基づき、求められた前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値とから、前記測定対象の表面反射率を求める第２取得工程と、
前記複数の表面反射率ごとの、前記光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係のうち、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記第３対応関係と前記光学測定部の測定値とから、前記補正量を求める第３取得工程と、
前記光学測定部の測定値から前記補正量を減算して、補正測定値を求める第４取得工程と、
を備えるものである。

第１、第２態様によれば、測定対象が照明光により照明されたときに、測定対象の正反射を介して基準反射部が撮像されて、基準反射部の画像が得られる。測定対象が鏡面のときは、基準反射部の鮮明な画像が得られる。一方、測定対象が粗面のときは、測定対象で光が拡散反射するため、基準反射部のぼやけた画像が得られる。そこで、基準反射部の画像から、第１対応関係に基づき、測定対象の反射広がり角が求められる。求められた反射広がり角と光学測定部の測定値とから、第２対応関係に基づき、測定対象の表面反射率が求められる。求められた測定対象の表面反射率に対応する第３対応関係と光学測定部の測定値とから、補正量が求められ、光学測定部の測定値から補正量が減算されて、補正測定値が求められる。このように、測定対象の表面反射率を予め求め、求められた表面反射率に対応する補正量を用いて測定値を補正しているので、測定誤差を精度良く低減することができる。

上記第１態様において、例えば、
前記撮像部は、前記測定開口の開口面の法線に対して３０°から６０°までの範囲内の所定角度傾いた角度から前記測定対象を視認するように、配置されていてもよい。

測定開口の開口面の法線に対して３０°未満の上記法線に対して平行に近い角度から測定対象を視認すると、測定対象の正反射を介して撮像される範囲は、撮像部に近くなるため、基準反射部の大きさ及び位置に制約が生じる。一方、測定開口の開口面の法線に対して６０°を超えるような大きい角度θから長さＬの測定対象を視認すると、測定対象の見た目の大きさがＬｃｏｓθと小さくなる。このため、測定対象の正反射を介して撮像される基準反射部の画像の大きさが、基準反射部の大きさに比べて小さくなるので、反射広がり角を求める精度が低下する懸念がある。これに対して、この態様によれば、測定開口の開口面の法線に対して３０°から６０°までの範囲内の所定角度傾いた角度から、測定対象が視認される。したがって、上記のような問題が生じないという利点がある。

上記第１態様において、例えば、
前記基準反射部は、前記撮像部の光軸を含み前記測定開口の中心及び前記基準反射部の中心を通る基準平面に平行な方向の長さと前記基準平面に直交する方向の長さとが、前記撮像部により撮像された画像において略同じ値になるように、形成されていてもよい。

撮像部が測定対象の正反射を介して基準反射部を撮像する際に、撮像部の光軸に対して傾いた方向については、撮像された基準反射部の画像が縮小される。基準反射部の画像が小さくなると、反射広がり角を求める精度が低下する懸念がある。これに対して、この態様によれば、基準反射部の画像において、撮像部の光軸を含み測定開口の中心及び基準反射部の中心を通る基準平面に平行な方向の長さと基準平面に直交する方向の長さとが、略同じになる。したがって、上記のような問題が生じないという利点がある。例えば、基準反射部を、撮像部の光軸に対して傾いた方向が、撮像部の光軸に平行な方向に比べて、長くなるように形成しておけばよい。

上記第１態様において、例えば、
前記拡散反射面は、積分球の内壁により形成されていてもよい。

この態様によれば、光学測定部が測色計の場合、積分球が照明光学系に含まれると、ｄ／８ジオメトリ又はｄ／０ジオメトリの測色計とすることができ、積分球が受光光学系に含まれると、８／ｄジオメトリ又は０／ｄジオメトリの測色計とすることができる。

上記第１態様において、例えば、
前記補正情報記憶部は、前記複数の表面反射率ごとに、前記光学測定部の測定値と前記補正量との関係を表す補正関係式を、前記第３対応関係としてそれぞれ予め記憶してもよく、
前記補正処理部は、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記補正関係式を前記補正情報記憶部から読み出し、読み出された前記補正関係式において前記光学測定部の測定値に対応する前記補正量を求めてもよい。

測定対象の材質が異なると、測定対象の表面反射率も異なってくる。測定対象の表面反射率が異なると、光学測定部の測定値と補正量との関係も異なってくる。そこで、この態様によれば、複数の表面反射率ごとに、光学測定部の測定値と補正量との関係を表す補正関係式が、それぞれ予め記憶されている。求められた測定対象の表面反射率に対応する補正関係式が読み出され、読み出された補正関係式において光学測定部の測定値に対応する補正量が、求められる。したがって、表面反射率が異なる種々の材質からなる測定対象について、補正精度の低下を防止することができる。

上記第１態様において、例えば、
前記光学測定部は、複数であってもよく、
前記複数の光学測定部のそれぞれの分光感度が互いに一致していてもよい。

例えば、複数の光学測定部において照明光を発する各光源の分光放射輝度が互いに異なる場合には、各光学測定部の受光部が受光する光のそれぞれの分光スペクトルが異なるものとなる。測定対象によって、波長が異なると表面反射率も異なる場合がある。このため、複数の光学測定部のうち１つの光学測定部の受光部から出力される受光信号に基づく測定値を、他の光学測定部の受光部から出力される受光信号に基づく測定値の補正に使用すると、正確な補正が困難になる場合がある。これに対して、この態様によれば、複数の光学測定部のそれぞれの分光感度が互いに一致しているため、異なる光学測定部の測定値に基づいた補正をより正確に行うことが可能になる。

本発明の実施形態が詳細に図示され、かつ、説明されたが、それは単なる図例及び実例であって限定ではない。本発明の範囲は、添付されたクレームの文言によって解釈されるべきである。

２０１８年９月２１日に提出された日本国特許出願番号２０１８−１７７７８１の全体の開示は、その全体において参照によりここに組み込まれる。

本開示の反射特定測定装置及び該方法は、測定対象の反射特性を測定する装置に用いられる。

Claims (7)

1. 測定開口と、
   前記測定開口を介して照明光で測定対象を照明する照明光学系、前記照明光で照明された前記測定対象からの反射光を集光する受光光学系、前記受光光学系によって集められた光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力する受光部、及び、前記照明光で前記測定対象が照明されたときに前記受光信号に基づき前記測定対象の反射特性を測定する測定制御部を有する少なくとも１つの光学測定部と、
   前記照明光学系及び前記受光光学系の一方に含まれ、入射光を拡散反射する拡散反射面と、
   前記測定開口を介して前記測定対象を視認する位置に設けられた撮像部と、
   前記撮像部により前記測定対象の正反射を介して撮像される位置に設けられ、前記撮像部の撮像範囲に収まる大きさを有し、反射率が周囲と異なる基準反射部と、
   複数の反射広がり角と、前記複数の反射広がり角にそれぞれ対応する前記基準反射部の複数の画像情報との第１対応関係を予め記憶する画像情報記憶部と、
   複数の表面反射率ごとに、前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値との第２対応関係をそれぞれ予め記憶する反射率情報記憶部と、
   前記複数の表面反射率ごとに、前記光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係をそれぞれ予め記憶する補正情報記憶部と、
   前記測定対象が前記照明光により照明されたときに前記撮像部を動作させて前記基準反射部を撮像させる撮像制御部と、
   前記撮像部により撮像された前記基準反射部の画像から、前記第１対応関係に基づき、前記測定対象の反射広がり角を求め、求められた前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値とから、前記第２対応関係に基づき、前記測定対象の表面反射率を求め、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記第３対応関係と前記光学測定部の測定値とから、前記補正量を求め、前記光学測定部の測定値から前記補正量を減算して、補正測定値を求める補正処理部と、
   を備える反射特性測定装置。
2. 前記撮像部は、前記測定開口の開口面の法線に対して３０°から６０°までの範囲内の所定角度傾いた角度から前記測定対象を視認するように、配置されている、
   請求項１に記載の反射特性測定装置。
3. 前記基準反射部は、前記撮像部の光軸を含み前記測定開口の中心及び前記基準反射部の中心を通る基準平面に平行な方向の長さと前記基準平面に直交する方向の長さとが、前記撮像部により撮像された画像において略同じ値になるように、形成されている、
   請求項１又は２に記載の反射特性測定装置。
4. 前記拡散反射面は、積分球の内壁により形成されている、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の反射特性測定装置。
5. 前記補正情報記憶部は、前記複数の表面反射率ごとに、前記光学測定部の測定値と前記補正量との関係を表す補正関係式を、前記第３対応関係としてそれぞれ予め記憶し、
   前記補正処理部は、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記補正関係式を前記補正情報記憶部から読み出し、読み出された前記補正関係式において前記光学測定部の測定値に対応する前記補正量を求める、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の反射特性測定装置。
6. 前記光学測定部は、複数であり、
   前記複数の光学測定部のそれぞれの分光感度が互いに一致している、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の反射特性測定装置。
7. 測定開口と、
   前記測定開口を介して照明光で測定対象を照明する照明光学系、前記照明光で照明された前記測定対象からの反射光を集光する受光光学系、前記受光光学系によって集められた光を受光して受光強度に応じた受光信号を出力する受光部、及び、前記照明光で前記測定対象が照明されたときに前記受光信号に基づき前記測定対象の反射特性を測定する測定制御部を有する少なくとも１つの光学測定部と、
   前記照明光学系及び前記受光光学系の一方に含まれ、入射光を拡散反射する拡散反射面と、
   前記測定開口を介して前記測定対象を視認する位置に設けられた撮像部と、
   前記撮像部により前記測定対象の正反射を介して撮像される位置に設けられ、前記撮像部の撮像範囲に収まる大きさを有し、反射率が周囲と異なる基準反射部と、
   を備える反射特定測定装置における反射特性測定方法であって、
   前記測定対象が前記照明光により照明されたときに前記撮像部を動作させて前記基準反射部を撮像させる撮像工程と、
   複数の反射広がり角と、前記複数の反射広がり角にそれぞれ対応する前記基準反射部の複数の画像情報との第１対応関係に基づき、前記撮像工程において撮像された前記基準反射部の画像から、前記測定対象の反射広がり角を求める第１取得工程と、
   前記測定制御部により前記測定対象の反射特性を測定して前記光学測定部の測定値を求める測定工程と、
   複数の表面反射率ごとの、前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値との第２対応関係に基づき、求められた前記反射広がり角と前記光学測定部の測定値とから、前記測定対象の表面反射率を求める第２取得工程と、
   前記複数の表面反射率ごとの、前記光学測定部の測定値と補正量との第３対応関係のうち、求められた前記測定対象の表面反射率に対応する前記第３対応関係と前記光学測定部の測定値とから、前記補正量を求める第３取得工程と、
   前記光学測定部の測定値から前記補正量を減算して、補正測定値を求める第４取得工程と、
   を備える反射特性測定方法。

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