(57)【要約】【課題】白色校正が短時間ででき、正確な測定ができる、参照系を有さない反射特性測定装置を提供する。【解決手段】試料１を照明して試料１の分光反射特性を測定する反射特性測定装置１０であって、試料１を照明するＬＥＤ光源２ａと、ＬＥＤ光源２ａからの照明光２ｃによって照明された試料１からの反射光の成分１ａの分光強度を測定する分光強度測定部４と、ＬＥＤ光源２ａの温度変化に応じて変化する、ＬＥＤ光源２ａの順電圧値を検出する電圧検出部と、予め求められた順電圧のある値に対する基準試料の反射光の成分１ａの分光特性を与える基準データを記憶している記憶部５ａと、白色校正において測定された白色校正用試料９の反射光の分光特性およびその際のＬＥＤ光源２ａの順電圧である校正用順電圧を含む校正用データおよび記憶された基準データを用いて、分光強度測定部４により測定した試料１の反射光の分光強度から試料の分光反射特性を算出する演算部５ｂとを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を照明して前記試料の分光反射特性を測定する反射特性測定装置であって、
前記試料を照明するＬＥＤ光源と、
前記ＬＥＤ光源からの照明光によって照明された試料からの反射光の分光強度を測定する分光強度測定部と、
前記ＬＥＤ光源の温度変化に応じて変化する、前記ＬＥＤ光源の順電圧値を検出する電圧検出部と、
予め求められた前記順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える基準データを記憶している記憶部と、
白色校正において測定された白色校正用試料の反射光の分光特性およびその際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む校正用データおよび前記記憶された基準データを用いて、前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から前記試料の前記分光反射特性を算出する演算部とを備えたことを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項２】
前記基準データは、予め測定された、複数の異なる順電圧と、前記順電圧に対する基準試料の反射光の分光特性である請求項１に記載の反射特性測定装置。
【請求項３】
前記基準データは、前記順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える、波長ごとに異なる順電圧の関数を定義するために予め求められた複数の係数である請求項１に記載の反射特性測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記基準データを用いて、前記校正用順電圧に対する前記基準試料の反射光の分光特性を取得し、
前記取得した分光特性と、前記白色校正用試料の反射光の分光特性との比である補正係数を算出し、
前記基準データを用いて、前記分光強度測定部が前記試料からの反射光の分光強度を測定している際に前記電圧検出部が検出した測定時順電圧に対する分光特性を取得し、
前記補正係数、前記測定時順電圧に対する分光特性、前記白色校正用試料の分光反射率係数および前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から、前記試料の分光反射特性を算出する請求項１に記載の反射特性測定装置。
【請求項５】
前記ＬＥＤ光源は複数種類であって、
前記記憶部は、複数種類のＬＥＤ光源を個別に駆動した場合の、前記順電圧のある値に対する前記基準試料の反射光の分光特性を与える、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記基準データを記憶し、
前記演算部は、複数種類の各ＬＥＤ光源を個別に駆動した白色校正により測定された、前記白色校正用試料の反射光の分光特性およびその際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記校正用データおよび前記記憶された基準データを用いて、複数種類の前記ＬＥＤ光源すべてを同時に駆動して、前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から前記分光反射特性を算出する請求項１に記載の反射特性測定装置。
【請求項６】
前記演算部は、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記基準データを用いて、対応するＬＥＤ光源の前記校正用順電圧に対する分光特性を取得し、
前記取得した分光特性と、前記対応するＬＥＤ光源における白色校正用試料の反射光の分光特性との比である補正係数を前記複数種類のＬＥＤ光源ごとに算出し、
前記基準データを用いて、前記分光強度測定部が前記試料からの反射光の分光強度を測定している際に前記電圧検出部が検出した前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの測定時順電圧に対する分光特性を前記複数種類のＬＥＤ光源ごとに取得し、
前記各補正係数、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記測定時順電圧に対する各分光特性、前記白色校正用試料の分光反射率係数および前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から、前記分光反射特性を算出する請求項５に記載の反射特性測定装置。
【請求項７】
試料を、所定の定電流で駆動されるＬＥＤ光源により照明して前記試料の分光反射特性を測定する反射特性の測定方法であって、
前記ＬＥＤ光源の順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える基準データを測定により求め、記憶する基準データ記憶工程と、
白色校正用試料の反射光の分光特性および前記白色校正用試料の反射光の分光特性が測定された際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む校正用データを測定により求め、記憶する白色校正用試料測定工程と、
前記試料の反射光の分光特性と前記試料の反射光の分光特性が測定された際の前記ＬＥＤ光源の順電圧、記憶された前記基準データおよび前記校正用データに基づいて、前記試料の分光反射特性を算出する、分光反射特性算出工程とを備えた、反射特性の測定方法。
【請求項８】
前記基準データの測定において、前記所定の定電流で前記ＬＥＤ光源を駆動して、前記ＬＥＤ光源の順電圧と前記順電圧に対する前記基準試料の反射光の分光特性を測定する期間と、複数の異なる大きさの電流で前記ＬＥＤ光源を駆動する期間とを交番する、請求項７に記載の反射特性の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の反射特性を測定する反射特性測定装置に関し、特に白色校正を短時間で行うことができる反射特性測定装置および反射特性の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の印刷パッチの反射特性を連続測定する反射特性測定装置（印刷用分光測色計）は、光源より試料に向けて照明光を照射し、試料からの反射光の分光特性を測定するものである。このような、反射特性測定装置は、コストダウンのために参照用分光器（参照系）を省いた構成とされることがよくある。ここで、参照用分光器とは、光源からの照明光の分光特性を測定するものである。例えば、照明光の分光特性が何らかの原因により変化した場合には、試料からの反射光の分光特性にも変化が生じる。そこで、参照用分光器において、照明光の分光特性を測定していることで、照明光の分光特性が変化した場合であっても、それによる、試料からの反射光の分光特性変化を補正することで、正しい反射特性を測定することができる。
【０００３】
したがって、反射光の参照用分光器を備えていない反射特性測定装置において、測定誤差を生じにくくするためには、照明光の分光特性が変化しないことが必要である。ここで、近年光源として、白熱灯の代わりに用いられている白色ＬＥＤ光源は白熱灯に比べ寿命が長いという効果を奏している。しかし、白色ＬＥＤ光源はその分光特性が温度に依存するという特性を有している。したがって、上記参照用分光器を備えていない反射特性測定装置において、光源を白色ＬＥＤ光源とした場合は、長時間使用すると、白色ＬＥＤ光源の温度が上昇し、分光特性が変化するため、大きな測定誤差が生じるという問題がある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１等のように、参照用分光器を備えない構成であっても、定電流駆動される白色ＬＥＤの温度を順電圧によってモニタすることで、照明光の分光特性を推定して、正確な測定を可能とする反射特性測定装置が提案されている。
【特許文献１】特願２００７−１４４９５４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の従来の反射特性測定装置について説明する。図１０は、従来の反射特性測定装置の構成を示すブロック図である。従来の反射特性測定装置１１０は、図１０に示すような構成を有している。白色ＬＥＤ光源１０２ａおよび駆動回路１０２ｂを備えた照明部１０２は、測定試料１０１に対して照明光１０２ｃを照射する。具体的には、駆動回路１０２ｂにより点灯駆動された白色ＬＥＤ光源１０２ａは、測定試料１０１の法線方向に対して４５°の方向からこの測定試料１０１を照明する。この照明による測定試料１０１の反射光の法線方向の成分１０１ａが対物レンズ１０３で集光されて分光装置１０４に導かれる。分光装置１０４は、この測定試料１０１からの反射光の成分１０１ａの分光強度を測定し、得られた分光強度データを演算制御装置１０５に送信する。演算制御装置１０５の記憶部１０５ａには、試料の測定前に行われる白色校正の際に得られた分光強度データテーブルが記憶されている。そして、演算制御装置１０５は試料を測定することで得た分光強度データから、前記分光強度データテーブルを用いて分光反射特性を算出する。
【０００６】
ここで、白色校正について説明する。白色校正とは、白色校正板（白色基準板）を反射特性測定装置で測定した分光反射特性測定値が前記白色校正板の分光反射特性と一致するように反射特性測定装置を補正することであり、反射特性測定装置を用いて測定を行う前に操作者が行う補正作業である。なお、白色校正板とは、既知の分光反射特性を有し、このように反射特性測定装置の補正等に用いられるものである。一般的に、反射特性測定装置は、製造した際に、例えば出荷時等に校正を行っても、使用している内に例えば各部品の経時変化またはレンズにほこりや、環境によっては有機溶剤等が付着すること等により、測定値に誤差が生じてくる。そのため、正しい測定値を得るためには、反射特性測定装置を随時補正し直すことが必要になってくる。そのための、補正作業が白色校正である。
【０００７】
ところで、反射特性測定装置１１０における測定値の誤差の主たる原因は、上述の各部品の経時変化、レンズ等光学系の効率変化および白色ＬＥＤ光源１０２ａの温度変化によるものである。そこで、従来の反射特性測定装置１１０では、白色校正において、基準となる既知の分光反射特性を有する白色校正板１０９を基準試料として設置して、白色ＬＥＤ光源１０２ａの各温度に対する白色校正板１０９の反射光の分光強度を測定することで校正用の分光強度データテーブルを作成し、記憶部１０５ａに記憶する。なお、ＬＥＤの素子温度を測定するのは難しいことから、ＬＥＤの素子温度が上昇すると、それに伴って順電圧は降下するという関係より、白色ＬＥＤ光源１０２ａの順電圧を検出しそれに対する分光強度を測定して、これらの関係を校正用の分光強度データテーブルとして記憶部１０５ａに記憶する。具体的には、白色校正板１０９の反射光の分光強度と、このときの白色ＬＥＤ光源１０２ａの順電圧とを連続的に取得し、この両者を対応付けて分光強度データテーブルとして記憶部１０５ａに記憶している。
【０００８】
つぎに、実際に測定試料１０１の反射特性を測定する場合について説明する。演算制御装置１０５は、記憶部１０５ａが記憶している分光強度データテーブルにおける、測定した際の白色ＬＥＤ光源１０２ａの順電圧に対する分光強度を選択し、その分光強度を用いて、測定された測定試料１０１の反射光の分光強度を補正することで、測定試料１０１の反射特性を算出する。従来の反射特性測定装置１１０においては、白色校正により取得した、白色ＬＥＤ光源１０２ａの各温度に対する分光強度を含む分光強度データテーブルを用いて照明光の分光強度変化を補正するので、部品等の経時変化等に起因する測定誤差だけでなく、白色ＬＥＤ光源１０２ａの温度変化に起因する測定誤差までも補正することができ、正確な測定ができる。
【０００９】
しかし、上記従来の反射特性測定装置１１０は、以下に示す問題を有する。上述のように、白色校正において白色ＬＥＤ光源１０２ａの測定において想定され得る温度範囲のすべてについて分光強度を測定しなければならない。したがって、実際の白色ＬＥＤ光源１０２ａを駆動させて、白色ＬＥＤ光源１０２ａの温度が想定され得る温度範囲の上限値になるまで駆動させ続けなければならないため、白色校正の時間がかかるという問題がある。白色校正は、部品の経時変化等による測定誤差を調整するためでもあるので、随時行う必要があり、通常は一日に一度以上行う必要がある。しかし、操作者は、そのたびに長時間を要することになり、負担が大きい。
【００１０】
本発明は、上述の事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、白色校正が短時間ででき、正確な測定ができる、参照系を有さない反射特性測定装置および反射特性の測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、種々検討した結果、上記目的は、以下の本発明により達成されることを見出した。すなわち、本発明に係る一態様に係る反射特性測定装置は、試料を照明して前記試料の分光反射特性を測定する反射特性測定装置であって、前記試料を照明するＬＥＤ光源と、前記ＬＥＤ光源からの照明光によって照明された試料からの反射光の分光強度を測定する分光強度測定部と、前記ＬＥＤ光源の温度変化に応じて変化する、前記ＬＥＤ光源の順電圧値を検出する電圧検出部と、予め求められた前記順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える基準データを記憶している記憶部と、白色校正において測定された白色校正用試料の反射光の分光特性およびその際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む校正用データおよび前記記憶された基準データを用いて、前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から前記試料の前記分光反射特性を算出する演算部とを備えている。
【００１２】
これにより、温度依存性を有するＬＥＤ光源の分光特性の変化に起因する測定誤差および部品等の経時変化等に起因する測定誤差を補正することができ、測定において正確な測定値を得ることができる反射特性測定装置を実現できる。また、操作者が行う、白色校正については、短時間で行うことができる。
【００１３】
また、上述の反射特性測定装置における、前記基準データは、予め測定された、複数の異なる順電圧と、前記順電圧に対する基準試料の反射光の分光特性であることが好ましい。
【００１４】
これにより、例えば反射特性測定装置を製造した際に、基準データを測定により得ることができる。この基準データを用いることで、実際の測定値を補正して、正確な測定値を得ることができる。
【００１５】
また、上述の反射特性測定装置における、前記基準データは、前記順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える、波長ごとに異なる順電圧の関数を定義するために予め求められた複数の係数であることが好ましい。
【００１６】
これにより、記憶されている係数によって、波長ごとに定義される順電圧の関数を用いて、順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光分布を推定し、測定値を補正することができる。記憶するデータ数が順電圧ごとの分光特性データよりはるかに少ないので、メモリーを節約することができる。
【００１７】
また、上述の反射特性測定装置における、前記演算部は、前記基準データを用いて、前記校正用順電圧に対する前記基準試料の反射光の分光特性を取得し、前記取得した分光特性と、前記白色校正用試料の反射光の分光特性との比である補正係数を算出し、前記基準データを用いて、前記分光強度測定部が前記試料からの反射光の分光強度を測定している際に前記電圧検出部が検出した測定時順電圧に対する分光特性を取得し、前記補正係数、前記測定時順電圧に対する分光特性、前記白色校正用試料の分光反射率係数および前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から、前記試料の分光反射特性を算出することが好ましい。
【００１８】
これにより、実際の測定値を補正して、正確な測定値を得ることができる。
【００１９】
また、上述の反射特性測定装置によれば、前記ＬＥＤ光源は複数種類であって、前記記憶部は、複数種類の各ＬＥＤ光源を個別に駆動した場合の、前記順電圧のある値に対する前記基準試料の反射光の分光特性を与える、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記基準データを記憶し、前記演算部は、複数種類のＬＥＤ光源を個別に駆動した白色校正により測定された、前記白色校正用試料の反射光の分光特性およびその際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記校正用データおよび前記記憶された基準データを用いて、複数種類の前記ＬＥＤ光源すべてを同時に駆動して、前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から前記分光反射特性を算出することが好ましい。
【００２０】
これにより、複数種類のＬＥＤ光源からの光を照明光として用いても、正確な測定が可能である。例えば、１種類のＬＥＤ光源では、カバーできない波長域の光を複数種類のＬＥＤ光源を備えることで、カバーできる。なお、その場合でも、照明光の分光強度変化に起因する測定誤差は正確に補正される。より具体的には、可視光の範囲において白色ＬＥＤ光源からの照明光が、カバーできない波長域を紫色ＬＥＤ光源によりカバーすることで、正確な測色が可能となる。
【００２１】
また、上述の反射特性測定装置における、前記演算部は、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記基準データを用いて、対応するＬＥＤ光源の前記校正用順電圧に対する分光特性を取得し、前記取得した分光特性と、前記対応するＬＥＤ光源における白色校正用試料の反射光の分光特性との比である補正係数を前記複数種類のＬＥＤ光源ごとに算出し、前記基準データを用いて、前記分光強度測定部が前記試料からの反射光の分光強度を測定している際に前記電圧検出部が検出した前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの測定時順電圧に対する分光特性を前記複数種類のＬＥＤ光源ごとに取得し、前記各補正係数、前記複数種類のＬＥＤ光源ごとの前記測定時順電圧に対する各分光特性、前記白色校正用試料の分光反射率係数および前記分光強度測定部により測定した前記試料の反射光の前記分光強度から、前記分光反射特性を算出することが好ましい。
【００２２】
これにより、複数種類のＬＥＤ光源を備えている反射特性測定装置であっても、実際の測定値を補正して、正確な測定値を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の一態様に係る反射特性の測定方法は、試料を、所定の定電流で駆動されるＬＥＤ光源により照明して前記試料の分光反射特性を測定する反射特性の測定方法であって、前記ＬＥＤ光源の順電圧のある値に対する基準試料の反射光の分光特性を与える基準データを測定により求め、記憶する基準データ記憶工程と、白色校正用試料の反射光の分光特性および前記白色校正用試料反射光の分光特性が測定された際の前記ＬＥＤ光源の順電圧である校正用順電圧を含む校正用データを測定により求め、記憶する白色校正用試料測定工程と、前記試料の反射光の分光特性と前記試料の反射光の分光特性が測定された際の前記ＬＥＤ光源の順電圧、記憶された前記基準データおよび前記校正用データに基づいて、前記試料の分光反射特性を算出する、分光反射特性算出工程とを備えている。
【００２４】
これにより、温度依存性を有するＬＥＤ光源の分光特性の変化に起因する測定誤差および部品等の経時変化等に起因する測定誤差を補正することができる。この測定方法により、反射特性測定装置は、基準データおよび校正用データを用いて、測定された試料の反射光の分光強度から、正確な分光反射特性を算出することができる。また、この方法によれば、白色校正については、短時間で行うことができる。
【００２５】
また、上述の反射特性の測定方法において、前記基準データの測定において、前記所定の定電流で前記ＬＥＤ光源を駆動して、前記ＬＥＤ光源の順電圧と前記順電圧に対する前記基準試料の反射光の分光特性を測定する期間と、複数の異なる大きさの電流で前記ＬＥＤ光源を駆動する期間とを交番することが好ましい。
【００２６】
このように、所定の定電流で連続駆動するだけでなく、所定の定電流と、所定の定電流より高い電流とを交互に供給することで、所定の定電流で連続駆動するより高い素子温度を得ることができる。また、所定の定電流と、所定の定電流より低い電流とを交互に供給するか、所定の定電流の供給と停止を交番することで、所定の定電流で連続駆動するより低い素子温度を得ることができる。これにより、ＬＥＤ光源の温度を強制的に高くかつ低くすることができ、広範囲に亘る素子温度における基準データを得ることができる。また、短時間で素子温度を変化させることもできる。したがって、実際の測定において想定されるＬＥＤ光源の温度範囲における基準データをより短時間で取得でき、基準データの取得にかかる時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、白色校正が短時間ででき、正確な測定ができる、参照系を有さない反射特性測定装置および反射特性の測定方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
【００２９】
本発明の実施形態に係る反射特性測定装置について説明する。図１は、本実施形態に係る反射特性測定装置の一例を示すブロック図である。本実施形態に係る反射特性測定装置１０は、照明部２、対物レンズ３、分光装置（分光強度測定部）４および演算制御装置５を備えている。照明部２は、測定試料１を照明するものであり、光源としての白色ＬＥＤ光源２ａと白色ＬＥＤ光源２ａを駆動して点灯させるための駆動回路２ｂとを備えている。本実施形態では、駆動回路２ｂは白色ＬＥＤ光源２ａを定電流駆動して発光させる。また、駆動回路２ｂは、白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧を検出する検出回路（電圧検出部）２ｄを有している。対物レンズ３は、測定試料１からの反射光（試料反射光）における、測定試料１の面に対して法線（試料面法線）方向の成分１ａを受光するとともに、該受光した光束を分光装置４へ向けて入射させる光学レンズまたはレンズ群である。分光装置４は、上記試料反射光の成分１ａの分光強度を測定するものである。分光装置４は、具体的には、入射された光の波長ごとの強度を算出する。例えば、分光測定部４は、入射スリットと、凹面回折格子と、複数の受光素子が同一直線状に並ぶように配置された受光ラインセンサとを備えて構成されている。そして、対物レンズ３からの光を入射スリットに収束、入射させて凹面回折格子に導き、凹面回折格子によって光束を波長に応じて分散し、受光ラインセンサの波長に応じた受光素子に結像、入射させ、分光強度に応じた電流値である電気信号へと変換して出力する。
【００３０】
演算制御装置５は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶装置およびＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理装置）を備え、反射特性測定装置１０全体の動作制御を司るものである。演算制御装置５は、照明部２および分光装置４の動作制御および、分光装置４や照明部２からの出力情報に基づいて、校正に関する各種演算処理を実行する。なお、演算制御装置５には、白色ＬＥＤ光源２ａの分光特性が素子温度によって変化するために生じる測定誤差を補正するためのテーブルデータ（基準データ）が記憶されている。
【００３１】
演算制御装置５は、記憶部５ａと演算部５ｂとを有している。記憶部５ａには、例えば、反射特性測定装置１０を作動させるための動作プログラムが記憶されている。さらに、製造の際に測定された前記基準データが記憶されている。また、記憶部５ａは、操作者が行う白色校正により得られた校正のためのデータ（校正用データ）を記憶する容量を有している。なお、この白色校正によるデータは白色校正のたびに順次更新されていくものである。演算部５ｂは、前記基準データおよび前記校正用データを用いて演算処理を行い測定試料１の反射特性を算出する。
【００３２】
ここで、記憶部５ａに記憶されている基準データについて説明する。基準データは製造時あるいは出荷時等に測定され、記憶部５ａに記憶される。この基準データは、白色ＬＥＤ光源２ａの複数の異なる順電圧と各順電圧に対する白色校正板（基準試料）の反射光の分光特性である。白色ＬＥＤ光源２ａの分光特性は、その素子温度に依存するが、ＬＥＤを定電流で駆動させた場合には、ＬＥＤの順電圧Ｖｆと素子温度との間に、個々のＬＥＤに固有の関係が成り立つことから、順電圧Ｖｆに応じて白色ＬＥＤ光源２ａの分光特性は変化する。図２は、白色ＬＥＤ光源のジャンクション温度と順電圧の関係を示したグラフである。また、図３は、白色ＬＥＤ光源の動作について説明するための図である。なお、ジャンクション温度とは、白色ＬＥＤ光源２ａのｐｎ接合部の温度であり、素子温度である。図３に示しているように、白色ＬＥＤ光源２ａに定電流である所定の駆動電流Ｉｆを流すことで、白色ＬＥＤ光源２ａは白色光２ｃを測定試料１に向けて照射する。ここで、図３に示すように、順電圧Ｖｆとは、白色ＬＥＤ光源２ａのアノード・カソードの間に生じる電圧降下である。順電圧Ｖｆとジャンクション温度との間には図２に示すように、Ｔ（℃）の値が大きくなるにつれてＶｆ（Ｖ）の値が小さくなるという関係がある。なお、図２において、横軸がジャンクション温度Ｔ（℃）であり、縦軸が順電圧Ｖｆ（Ｖ）である。このように、白色ＬＥＤ光源２ａの分光特性は素子温度に依存することから、反射特性測定装置１０を連続使用することで、白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度が上昇すると、測定誤差が生じる可能性がある。本実施形態の反射特性測定装置１０によれば、白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧に関連づけられた既知の白色校正板（基準試料）の反射光における分光特性である基準データを用いて、この測定誤差を補正することができる。
【００３３】
基準データは、実際の測定において想定され得る白色ＬＥＤ光源２ａの温度上昇範囲における順電圧と分光強度分布を含んでいる必要がある。したがって、基準データを取得するためには、白色ＬＥＤ光源２ａを連続駆動させてジャンクション温度を徐々に上昇させ、それに応じて下降する順電圧Ｖｆに対応させて、順次分光強度分布を測定する必要があり、それら測定したデータが記憶部５ａに記憶されている。具体的には、基準試料の反射光の分光強度ＩｗＶ０（λ）と、そのときの順電圧の値Ｖ０とを、関連づけて記憶部５ａに記憶させている。ここで、λは光の波長である。例えば、ＩｗＶ０（４５０）は、白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧がＶ０のときの、基準試料の反射光のうち波長が４５０ｎｍの光に対する、分光装置４の出力を示す。
【００３４】
ここで、製造時または出荷時に測定、記憶される基準データは、反射特性測定装置１０の使用温度範囲で想定される白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度の範囲をカバーしている必要がある。図４は、ＬＥＤにおける駆動時間と素子温度との関係を示すグラフである。図４において、横軸は駆動時間であり縦軸はＬＥＤの素子温度である。図４に示されるグラフは、周囲温度Ｔａが４０℃、２３℃、１０℃の場合に、ＬＥＤ素子を駆動電流Ｉｆ＝２０ｍＡで駆動させた場合のＬＥＤ素子の温度を示している。図４に示すように、周囲温度Ｔａがいずれの場合も、連続駆動されたＬＥＤ素子の素子温度は２０分後に周囲温度Ｔａから２０℃程度上昇して飽和している。つまり、周囲温度が一定であれば、およそ２０℃の範囲でしか基準データを取得できない。そこで、さらに温度範囲を広げるためには、例えば、恒温槽内で周囲温度を、例えば１０℃、２３℃、４０℃に変えて白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させればよい。しかし、この方法は、時間とコストがかかる。
【００３５】
そこで、短時間に白色ＬＥＤ光源２ａの温度範囲を変化させるために、例えば基準データの測定において、白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させる所定の駆動電流（２０ｍＡ）だけでなく、別の駆動電流との交番電流により白色ＬＥＤ光源２ａを駆動することで、素子温度の範囲を広範囲とすることができる。この方法について、具体的に図５および図６を用いて説明する。図５は駆動電流と駆動時間との関係を示したグラフであり、図６は、交番電流により駆動されたＬＥＤにおける駆動時間と素子温度との関係を示すグラフである。図５に示すように、基準データを取得する期間を３つに分割し、各期間で異なる駆動電流を白色ＬＥＤ光源２ａに供給する。まず、第１期間Ｔ１には、駆動電流として定電流である２０ｍＡと、２０ｍＡよりも小さい定電流として０ｍＡとをデューティ比１：５となるように交番させ白色ＬＥＤ光源２ａに供給して、白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させる。第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２には、２０ｍＡを白色ＬＥＤ光源２ａに連続供給して、白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させる。第２期間Ｔ２の後の第３期間Ｔ３には、所定の定電流２０ｍＡと、所定の定電流よりも大きい定電流として３０ｍＡとをデューティ比１：５となるように交番させ、白色ＬＥＤ光源２ａに供給して、白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させる。このように、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２および第３期間Ｔ３を順番に行うことで、白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度は、図６に示すように上昇する。なお、図６に示すグラフは、周囲温度Ｔａが２３℃である場合である。第１期間Ｔ１においては、白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度は２３℃から略４０℃まで上昇する。そして、第２期間Ｔ２において、白色ＬＥＤ光源２ａは略４０℃から略６０℃まで上昇する。そして、第３期間Ｔ３において、白色ＬＥＤ光源２ａは略６０℃から略８０℃まで上昇する。このように、所定の定電流よりも小さい電流と所定の定電流との交番電流を白色ＬＥＤ光源２ａに供給することで、所定の定電流を連続供給した場合に比べて素子温度が小さくなる。また、所定の定電流よりも大きい電流と所定の定電流との交番電流を白色ＬＥＤ光源２ａに供給することで、所定の定電流を連続供給した場合に比べて素子温度が大きくなる。これによって、白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度は図６に示すように、段階的に上昇し、図４に示す周囲温度Ｔａの使用温度範囲１０℃〜４０℃の反射特性測定装置１０の想定される白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度の範囲を略カバーする。なお、基準データとなる順電圧と基準試料の反射光の分光強度は、どの期間においても所定の定電流２０ｍＡによる駆動時に測定される。これにより、基準データの測定において、恒温槽を用いることなく低コストで、短時間に素子温度の範囲を広範囲とすることができる。
【００３６】
本実施形態に係る反射特性測定装置１０の動作について説明する。このような、反射特性測定装置１０を用いて、測定試料１の反射特性を測定する際に、まず、操作者は白色校正を行う。白色校正とは、操作者が行う反射特性測定装置１０の補正作業である。つまり、光源の分光強度変化および各部品の経時変化やレンズ等光学系の効率変化により生じる測定誤差を補正するための校正データを得る作業である。したがって、操作者は、白色校正を随時行うことが必要である。ここで、白色校正の方法について説明する。操作者は、白色校正に用いる、反射特性が既知の白色校正板である白色校正用試料９を反射特性測定装置１０に設置する。そして、図示していないが、例えばスイッチ回路等の入力装置によって白色校正開始の指示がなされると、演算制御装置５は、白色ＬＥＤ光源２ａが白色光を白色校正用試料９に向けて照射するよう制御する。具体的には、演算制御装置５は、駆動回路２ｂに駆動電流Ｉｆ（例えば２０ｍＡ）を白色ＬＥＤ光源２ａに印加させる。それにより、白色ＬＥＤ光源２ａは定電流駆動させられ、白色ＬＥＤ光源２ａから白色光２ｃが白色校正用試料９に出射され、入射角４５°（白色校正用試料９の主面の法線に対して４５°）で照射される。白色校正用試料９の反射光のうち、白色校正用試料９の主面の法線方向の成分である反射光の成分１ａが対物レンズ３により集光されて分光装置４に導かれる。演算制御装置５は、分光装置４を制御して、反射光の成分１ａの分光強度ＩｗＶ１（λ）を測定させる。分光装置４は、これにより得られた分光強度データを演算制御装置５に送信する。また、演算制御装置５の指示により検出回路２ｄは、白色校正用試料９における分光強度の測定時の白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧Ｖ１を検出して、演算制御装置５に送信する。そして、これら分光強度ＩｗＶ１（λ）および順電圧Ｖ１は、校正用データとして記憶部５ａに記憶される。なお、記憶部５ａには、分光強度ＩｗＶ１（λ）および順電圧Ｖ１以外に、白色校正における白色校正用試料の分光反射率係数Ｒｗ（λ）も記憶される。
【００３７】
さらに、演算制御装置５は、演算部５ｂに、測定試料１に関して分光装置４で測定された測定値の測定誤差を補正するための補正係数Ｃ（λ）を算出させる。まず、記憶部５ａに記憶された基準データを補間し、記憶されている校正用データの順電圧Ｖ１における分光強度ＩｗＶ１０（λ）を取得する。具体的には、基準データのＶ１を挟む前後２つの順電圧に対応する分光強度を、順電圧に基づいて補間することで、順電圧Ｖ１における分光強度ＩｗＶ１０（λ）を算出する。そして、この分光強度ＩｗＶ１０（λ）と、白色校正における分光強度ＩｗＶ１（λ）との比をとることで、補正係数Ｃ（λ）を求める。補正係数Ｃ（λ）は、式１により示される。
【００３８】
Ｃ（λ）＝ＩｗＶ１（λ）／ＩｗＶ１０（λ）  ・・・（１）
そして、演算制御部５は、演算部５ｂにより求められた補正係数Ｃ（λ）を記憶部５ａに記憶させる。上述した、白色校正は例えば一日一度等、定期的になされる必要がある。また、反射特性測定装置１０の設置場所を移動させる等した際にも行うことが好ましい。そして、白色校正を行った場合は、白色校正用分光特性データおよび補正係数Ｃ（λ）は最新のものに置き換えられる。この補正係数Ｃ（λ）に基づいて、部品の経時変化や光学系の効率変化に起因する誤差を補正する。
【００３９】
測定試料１の反射特性を測定する場合には、操作者は、測定試料１を反射特性測定装置１０に設置する。そして、図示していないが、例えばスイッチ回路等の入力装置によって操作者が測定開始の指示をすると、反射特性測定装置１０は測定試料１の反射特性の測定を開始する。まず、演算制御装置５により、駆動回路２ｂは白色ＬＥＤ光源２ａが白色光２ｃを照射するように、駆動電流Ｉｆ（例えば２０ｍＡ）を白色ＬＥＤ光源２ａに印加し、白色ＬＥＤ光源２ａは定電流駆動させられる。白色ＬＥＤ光源２ａから白色光２ｃが出射され、測定試料１に入射角４５°（測定試料１の主面の法線に対して４５°）で照射される。測定試料１の反射光のうち、測定試料１の主面の法線方向成分である反射光の成分１ａが対物レンズ３により集光されて分光装置４に導かれる。演算制御装置５の指示により、分光装置４は、反射光の成分１ａの分光強度Ｉｓ（λ）を測定し、これにより得られた分光強度データを演算制御装置５に送信する。また、演算制御装置５の指示により検出回路２ｄは、測定試料１における分光強度の測定時の白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧Ｖｓを検出して、演算制御装置５へと送信する。演算制御装置５の演算部５ｂにおいて、分光装置４により測定した分光強度分布を基準データおよび校正用データを用いて補正することで、測定試料１の反射特性を算出する。
【００４０】
演算部５ｂは、記憶部５ａに記憶された基準分光特性データを補間し、測定試料１の測定により得られた順電圧Ｖｓにおける分光強度ＩｗＶｓ０（λ）を取得する。具体的には、基準データのＶｓを挟む前後２つの、順電圧に対応する分光強度を順電圧に基づいて補間することで、順電圧Ｖｓにおける分光強度ＩｗＶｓ０（λ）を算出する。さらに、演算部５ｂは、式２に示すように、基準試料の反射光の分光強度ＩｗＶｓ０（λ）を、補正係数Ｃ（λ）を用いて測定時の照明光による白色校正用の反射光の分光強度ＩｗＶｓ（λ）に変換する。
【００４１】
ＩｗＶｓ（λ）＝Ｃ（λ）×ＩｗＶｓ０（λ）  ・・・（２）
さらに、演算部５ｂは、白色校正用試料９の分光反射率係数Ｒｗ（λ）を用いて、測定試料１の分光反射率係数Ｒｓ（λ）を算出する。なお、分光反射率係数Ｒｓ（λ）は以下の式３により表される。
【００４２】
Ｒｓ（λ）＝Ｒｗ（λ）×Ｉｓ（λ）／ＩｗＶｓ（λ）  ・・・（３）
以上のように、式１〜３の演算を行うことで、演算部５ｂは、分光装置４により測定された、測定試料１の反射光の成分１ａの分光強度Ｉｓ（λ）を基に、基準データおよび校正用データを用いて、測定試料１の分光反射特性を算出する。なお、補正係数Ｃ（λ）には、基準データを取得時に用いた基準試料および白色校正において用いた白色校正用試料のそれぞれの分光反射率係数の寄与が含まれていることから、これらの差は補正される。したがって、基準データ取得時に用いる基準試料および白色校正において用いる白色校正用試料を、同一の分光反射率係数を有する白色校正板とする必要はない。
【００４３】
演算制御装置５は、図示していないが、表示装置や印刷機等である出力装置により、演算部５ｂで算出した測定試料１の分光反射率係数Ｒｓ（λ）を出力する。
【００４４】
ここで、白色校正から測定値の算出にいたるプロセスを波長が４５０ｎｍと５５０ｎｍの場合を例にして、図７を用いて説明する。図７は、本実施形態に係る白色校正から測定にいたるプロセスを示すグラフである。図７において、横軸は白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧Ｖｆであり、縦軸は反射光の相対強度である。また、横軸において、数字の下の括弧内には、その順電圧の際のジャンクション温度が記載されている。図７において、太い実線および太い一点鎖線は、予め記憶部５ａに記憶されている基準データの内、波長４５０ｎｍおよび５５０ｎｍについての分光強度と順電圧との関係であるＶ０−ＩｗＶ０（λ）を示している。まず、白色校正時、白色ＬＥＤ光源２ａによって照明された白色校正用試料である白色校正用試料９からの反射光の分光強度ＩｗＶ１（λ）（ここでは、ＩｗＶ１（４５０）およびＩｗＶ１（５５０））と白色校正時の順電圧Ｖ１が測定されて、記憶部５ａに保存される。そして、基準データであるＶ０−ＩｗＶ０（４５０）およびＶ０−ＩｗＶ０（５５０）を補間して、順電圧Ｖ１に対する分光強度ＩｗＶ１０（４５０）およびＩｗＶ１０（５５０）が推定される。そして、ＩｗＶ１（４５０）およびＩｗＶ１（５５０）と、推定されたＩｗＶ１０（４５０）およびＩｗＶ１０（５５０）とから、式１によって、補正係数Ｃ（４５０）、Ｃ（５５０）が算出される。また、図７において、細い実線および細い一点鎖線は、補正係数Ｃ（４５０）、Ｃ（５５０）によって、補正された波長４５０ｎｍと５５０ｎｍについてのＶ０−ＩｗＶ０（λ）を示している。
【００４５】
測定試料１の反射光の成分１ａの波長４５０ｎｍおよび５５０ｎｍの分光強度Ｉｓ（４５０）およびＩｓ（５５０）と測定時の順電圧Ｖｓが測定されると、まず、Ｖ０−ＩｗＶ０（λ）を補間して、順電圧Ｖｓに対する分光強度ＩｗＶｓ０（４５０）およびＩｗＶｓ０（５５０）が推定される。補正係数Ｃ（４５０）およびＣ（５５０）を用い、式２によってＩｗＶｓ（４５０）およびＩｗＶｓ（５５０）に補正した後、白色校正用試料の分光反射率係数Ｒｗ（４５０）およびＲｗ（５５０）を用いて、式３によって試料の分光反射率係数Ｒｓ（４５０）およびＲｓ（５５０）を算出する。
【００４６】
このように、本実施形態に係る反射特性測定装置１０によれば、基準データを予め記憶部５に記憶していて、測定した測定試料１の反射光の分光強度と、基準データとに基づいて推定した白色校正用試料の反射光の分光強度とを用いて、測定試料１の分光反射特性を算出するため、白色ＬＥＤ光源２ａの素子温度の変化により生じる測定誤差を補正することができ、より正確な分光反射特性を算出することができる。
【００４７】
なお、本実施形態では、基準データとして複数の異なる順電圧Ｖ０と、それに対応する基準試料反射光の分光強度ＩｗＶ０（λ）を記憶し、校正時あるいは測定時の順電圧Ｖ１あるいはＶｓに対応する分光強度ＩｗＶ１０（λ）あるいはＩｗＶｓ０（λ）は、分光強度ＩｗＶ０（λ）を順電圧Ｖ０について補間して求めている。しかし、図７に示すように、各波長の照明光の強度は順電圧Ｖｆの変化に対し固有の変化をするので、これを順電圧Ｖ０の関数Ｉｗλ（Ｖ０）として求めてもよい。具体的には、Ｉｗλ（Ｖ０）は式４で示される。
【００４８】
Ｉｗλ（Ｖ０）＝Ａλ×Ｖ０２＋Ｂλ×Ｖ０＋Ｃλ  ・・・（４）
式４中、Ａλ、Ｂλ、Ｃλは波長λごとに異なる係数であり、この係数を基準データとして記憶部５ａに記憶することとしてもよい。この場合、白色校正時あるいは測定時の順電圧Ｖ１あるいはＶｓに対応する分光強度ＩｗＶ１０（λ）またはＩｗＶｓ０（λ）は式４より直接求めることができる。そして、演算部５ｂは、式４より分光強度ＩｗＶ１０（λ）およびＩｗＶｓ０（λ）を求め、上述と同様に、測定試料１の分光反射特性を算出すればよい。
【００４９】
また、波長毎に３つの係数（Ａλ、Ｂλ、Ｃλ）を記憶すればよいので、記憶するデータ量が小さくてすむため、記憶部５ａの記憶容量を節約することができる。なお、近似関数である式４は二次関数としたが、二次関数以外の、例えば一次関数でもよい。また、１つの一次関数による近似では誤差が大きい場合は、順電圧をその大きさにより複数の領域に分割し、領域毎に定義された一次関数を用いて近似してもよい。
【００５０】
また、本実施形態に係る反射特性測定装置１０によれば、操作者が行う白色校正により取得した校正用データを記憶部５ａに記憶し、前記推定した白色校正用試料の反射光の分光強度を、校正用データを用いて補正するため、部品の経時変化や光学系の効率変化により生じる測定誤差を補正することができる。白色校正は、例えば測定の直前等に操作者が行うが、１つの温度条件で白色校正用試料９の反射光の分光特性を測定するだけなので、短時間で行うことができる。なお、白色校正をするたびに、校正用データは更新され、最新のデータのみが記憶部５ａに記憶され、古いデータは記憶部５ａから削除されることとすればよい。
【００５１】
このように、本実施形態に係る反射特性測定装置１０は白色校正を行うだけで、白色ＬＥＤ光源２ａの温度変化により生じる測定誤差および部品の経時変化や光学系の効率変化により生じる測定誤差を補正して、正確な反射特性を測定できるという効果を奏する。また、白色校正は短時間で行うことができる。また、本実施形態に係る反射特性測定装置１０は、白色ＬＥＤ光源２ａからの照明光の分光特性を測定する参照系を備えていないため、低コスト化および小型化が可能である。
【００５２】
なお、本実施形態では、白色ＬＥＤ光源２ａが一つの白色ＬＥＤから構成されているが、例えば、測定試料１の法線に対して対称に環状配置された複数の白色ＬＥＤから構成されることとしてもよい。なお、この場合は、各白色ＬＥＤの順電圧の和を、上述した順電圧Ｖ１、Ｖ０、Ｖｓとすればよい。なお、白色ＬＥＤ光源２ａにおいて、すべての各白色ＬＥＤを直列接続とすれば、これらの順電圧の和を直接測定することができる。また、いずれか１つの白色ＬＥＤの順電圧を代表値として、その値を、上述した順電圧Ｖ１、Ｖ０、Ｖｓとしてもよい。
【００５３】
また、光源としては白色ＬＥＤ光源を用いているが、白色ＬＥＤには、一般的に３種類のタイプがある。具体的には、青色ＬＥＤチップの光を蛍光体材料に当てて黄色の光を出力し、青色と黄色の混色で白色光を作り出すものおよび近紫外ＬＥＤチップから出射する光を複数の蛍光体材料に当てて混色して白色光を作り出すものがある。これらすべてにおいて、本実施形態の照明部として用いることが可能であり、いずれを用いた場合であっても、正確な測定を実現できる。
【００５４】
ここで、反射特性測定装置においては、上述の白色ＬＥＤのうち青色ＬＥＤチップの光を蛍光体材料に当てて黄色の光を励起させて出力し、青色と黄色の混色で白色光を作り出すタイプが一般的に白色ＬＥＤ光源２ａに用いられる。このタイプの白色ＬＥＤから照射される光は、４００ｎｍ〜４３０ｎｍの波長帯域の強度が低い。そこで、反射特性測定装置においては、この波長帯域の光の強度を補うために、白色ＬＥＤに加えて紫色ＬＥＤを備えることで、測色に必要な４００〜７００ｎｍの可視域を含む照明光とすることができ、この照明光を用いて、反射特性の測定を行うことができる。図８は紫色ＬＥＤと白色ＬＥＤとの各出射光の分光強度を示すグラフである。図８において、横軸が波長であり、縦軸が光の相対強度を示している。図８に示すように、白色ＬＥＤにおける出射光は２つのピークを有し、約４３０ｎｍから約７００ｎｍの間の波長域において、光強度を有している。また、紫色ＬＥＤにおける出射光は約４２０ｎｍで光強度のピークを有する。図８に示すような特性を有する白色ＬＥＤおよび紫色ＬＥＤを同時に照射することで、測色に必要な４００〜７００ｎｍの可視域を含む光を構成することができる。
【００５５】
そこで、本発明において、白色ＬＥＤ光源２ａを含む照明部２だけでなく、紫色ＬＥＤ光源２２ａをも含む紫色照明部２２を備えた構成である他の実施形態に係る反射特性測定装置について説明する。まず、図９を用いて他の実施形態に係る反射特性測定装置の構成について説明する。図９は他の実施形態に係る反射特性測定装置の構成を示すブロック図である。図９に示すように、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０は、図１に示す反射特性測定装置１０に紫色照明部２２が追加された構成であり、その他の構成は同様である。そこで、反射特性測定装置２０の構成のうち、反射特性測定装置１０と同様の機能を有する部材については、同一の符号を付し、説明を省略する。図９に示すように、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０は、照明部（白色照明部）２、紫色照明部２２、対物レンズ３、分光装置（分光強度測定部）４および演算制御装置５を備えている。紫色照明部２２は、測定試料１を照明する光源である紫色ＬＥＤ光源２２ａと紫色ＬＥＤ光源２２ａを駆動して点灯させるための駆動回路２２ｂとを備えている。また、白色ＬＥＤ光源２ａと同様に、駆動回路２２ｂは、演算制御装置５に制御され、紫色ＬＥＤ光源２２ａを定電流駆動して発光させる。また、駆動回路２２ｂは、紫色ＬＥＤ光源２２ａの順電圧を検出する検出回路（電圧検出部）２２ｄを有している。
【００５６】
紫色ＬＥＤ光源２２ａも白色ＬＥＤ光源２ａと同様に、分光特性が素子温度に依存する。また、紫色ＬＥＤ光源２２ａにおいても定電流駆動した場合には順電圧と素子温度との間に、固有の関係が成り立つ。したがって、紫色ＬＥＤ光源２２ａの温度変化に依存する分光特性により生じる測定誤差についても補正することができる。具体的には、白色ＬＥＤ光源２ａと同様に、紫色ＬＥＤ光源２２ａを連続駆動させてジャンクション温度を上昇させ、それに応じて下降する順電圧Ｖｆに対応させて、分光強度分布を測定してそのデータ（紫色基準データ）を記憶部５ａに記憶させる。そして、測定した試料の反射光の分光強度から反射特性を算出する際にそのデータを用いて補正すればよい。具体的には、紫色ＬＥＤ光源２２ａにより照明された白色基準試料の反射光の分光強度ＩｗＶ０ｐ（λ）（以下、紫色基準分光強度ＩｗＶ０ｐ（λ）という）と、そのときの順電圧の値Ｖ０ｐとを、関連づけて記憶部５ａに記憶させている。なお、白色ＬＥＤ光源２ａに関するデータか、紫色ＬＥＤ光源２２ａに関するデータかを明確に表示するために、紫色ＬＥＤ光源２２ａに関するデータには記号に「ｐ」を付し、白色ＬＥＤ光源２ａに関するデータには記号に「ｗ」を付すこととする。
【００５７】
予め記憶部５ａに記憶させるデータは白色ＬＥＤ光源２ａに関する順電圧と分光強度とを関連づけたデータテーブルである白色基準データおよび紫色ＬＥＤ光源２２ａに関する順電圧と分光強度とを関連づけたデータテーブルである紫色基準データとである。これらは、別々に作成し、記憶部５ａに記憶させておく。つまり、例えば、紫色ＬＥＤ光源２２ａを消灯して、白色ＬＥＤ光源２ａのみ点灯させて連続駆動させ、変化する白色ＬＥＤ光源２ａの順電圧に対する白色基準試料の反射光の分光特性を測定する。この測定により得られた、白色分光強度ＩｗＶ０ｗ（λ）および順電圧の値Ｖ０ｗを関連づけた、白色基準データを記憶部５ａに記憶させておく。そして、白色ＬＥＤ光源２ａを消灯して、紫色ＬＥＤ光源２２ａのみ点灯させて連続駆動させ、変化する紫色ＬＥＤ光源２２ａの順電圧に対する、白色基準試料反射光の分光特性を測定する。この測定により得られた、紫色分光強度ＩｗＶ０ｐ（λ）および順電圧の値Ｖ０ｐを関連づけた、紫色基準データを記憶部５ａに記憶させておく。
【００５８】
次に、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０の動作について説明する。このような、反射特性測定装置２０を用いて、測定試料１の反射特性を測定する際に、まず、操作者は白色校正を行う。上述のように、この白色校正により、例えば各部品の経時変化またはレンズの汚れ等による光学系の効率変化に起因する測定誤差を補正するための校正データを得ることができる。したがって、操作者は、白色校正を随時行うことが必要である。ここで、白色校正の方法について説明する。操作者は、白色校正に用いる、反射特性が既知の白色校正板である白色校正用試料９を反射特性測定装置２０に設置する。そして、図示していないが、例えばスイッチ回路等の入力装置によって白色校正開始の指示がなされると、演算制御装置５は、どちらか一方の光源を駆動させる。例えば、演算制御装置５は白色ＬＥＤ光源２ａを駆動させ、白色光が白色校正用試料９に向けて照射されるようにする。この際には、演算制御装置５は紫色ＬＥＤ光源２２ａを駆動させない。具体的には、演算制御装置５に制御されて、駆動回路２ｂが駆動電流Ｉｆｗ（例えば２０ｍＡ）を白色ＬＥＤ光源２ａに印加し、白色ＬＥＤ光源２ａは定電流駆動させられる。白色ＬＥＤ光源２ａから白色光２ｃが白色校正用試料９に出射され、入射角４５°（白色校正用試料９の主面の法線に対して４５°）で照射される。白色校正用試料９の反射光のうち、白色校正用試料９の主面の法線方向成分である反射光の成分１ａが対物レンズ３により集光されて分光装置４に導かれる。演算制御装置５は、分光装置４を制御して、反射光の成分１ａの白色分光強度ＩｗＶ１ｗ（λ）を測定させる、分光装置４は、これにより得られた分光強度データを演算制御装置５に送信する。また、演算制御装置５の指示により検出回路２ｄは、白色校正用試料９の反射光における分光強度測定時の白色ＬＥＤ光源２ａの白色順電圧Ｖ１ｗを検出して、演算制御装置５に送信する。そして、これら白色分光強度ＩｗＶ１ｗ（λ）および白色順電圧Ｖ１ｗは、校正用データとして記憶部５ａに記憶される。
【００５９】
白色ＬＥＤ光源２ａに関する校正用分光特性データが記憶部５ａに記憶されると、演算制御装置５は、駆動回路２ｂにより白色ＬＥＤ光源２ａを消灯させ、駆動回路２２ｂにより紫色ＬＥＤ光源２２ｂを駆動させる。具体的には、演算制御装置５は、駆動回路２２ｂに駆動電流Ｉｆｐ（例えば２０ｍＡ）を紫色ＬＥＤ光源２２ａに印加させる。それにより、紫色ＬＥＤ光源２２ａは定電流駆動させられ、紫色ＬＥＤ光源２２ａから紫色光２２ｃが白色校正用試料９に出射され、入射角４５°（白色校正用試料９の主面の法線に対して４５°）で照射される。白色校正用試料９の反射光のうち、白色校正用試料９の主面の法線方向の成分である反射光成分９ａが対物レンズ３により集光されて分光装置４に導かれる。演算制御装置５は、分光装置４を制御して、反射光成分９ａの紫色分光強度ＩｗＶ１ｐ（λ）を測定させる。分光装置４は、これにより得られた分光強度データを演算制御装置５に送信する。また、演算制御装置５の指示により検出回路２２ｄは、白色校正用試料９の反射光の分光強度の測定時の紫色ＬＥＤ光源２２ａの紫色順電圧Ｖ１ｐを検出して、演算制御装置５に送信する。そして、これら紫色分光強度ＩｗＶ１ｐ（λ）および紫色順電圧Ｖ１ｐは、校正用データとして記憶部５ａに記憶される。なお、記憶部５ａには、白色分光強度ＩｗＶ１ｗ（λ）、白色順電圧Ｖ１ｗ、紫色分光強度ＩｗＶ１ｐ（λ）および紫色順電圧Ｖ１ｐ以外に、白色校正用試料９の分光反射率係数も記憶されている。
【００６０】
このように、白色校正においては、白色ＬＥＤ光源２ａおよび紫色ＬＥＤ光源２２ａのそれぞれについて、個別に校正用データを取得し、記憶部５ａに記憶させる。そして、演算制御装置５は、演算部５ｂに、測定試料１に関して分光装置４で測定された測定値の測定誤差を補正するための補正係数Ｃｗ（λ）およびＣｐ（λ）を算出させる。まず、記憶部５ａに記憶された基準データ（白色および紫色基準データ）を補間し、校正用データに記憶されている白色および紫色順電圧Ｖ１ｗおよびＶ１ｐにおける白色および紫色分光強度ＩｗＶ１０ｗ（λ）およびＩｗＶ１０ｐ（λ）をそれぞれ読み取る。そして、白色および紫色分光強度ＩｗＶ１０ｗ（λ）およびＩｗＶ１０ｐ（λ）と、白色校正における分光強度ＩｗＶ１ｗ（λ）およびＩｗＶ１ｐ（λ）との比をとることで、白色および紫色補正係数Ｃｗ（λ）およびＣｐ（λ）を求める。白色および紫色補正係数Ｃｗ（λ）およびＣｐ（λ）は、具体的には式５および式６により表される。
【００６１】
Ｃｗ（λ）＝ＩｗＶ１ｗ（λ）／ＩｗＶ１０ｗ（λ）  ・・・（５）
Ｃｐ（λ）＝ＩｗＶ１ｐ（λ）／ＩｗＶ１０ｐ（λ）  ・・・（６）
記憶部５ａは、演算部５ｂにより求められた白色および紫色補正係数Ｃｗ（λ）およびＣｐ（λ）を記憶する。
【００６２】
次に、測定試料１の反射特性を測定する場合には、操作者は、測定試料１を反射特性測定装置２０に設置する。そして、図示していないが、例えばスイッチ回路等の入力装置によって操作者が測定開始の指示をすると、反射特性測定装置２０は測定試料１の反射特性の測定を開始する。まず、演算制御装置５により、駆動回路２ｂは白色ＬＥＤ光源２ａが白色光２ｃを照射するように、駆動電流Ｉｆｗ（例えば２０ｍＡ）を白色ＬＥＤ光源２ａに印加させる。なお、白色ＬＥＤ光源２ａは定電流駆動させられる。また、同一のタイミングで演算制御装置５は、駆動回路２２ｂにより紫色ＬＥＤ光源２２ａが紫色光２２ｃを照射するように、駆動電流Ｉｆｐ（例えば２０ｍＡ）を紫色ＬＥＤ光源２２ａに印加させる。なお、紫色ＬＥＤ光源２２ａは定電流駆動させられる。これにより、白色ＬＥＤ光源２ａから白色光２ｃが出射され、かつ紫色ＬＥＤ光源２２ａから紫色光２２ｃが出射され、白色光２ｃおよび紫色光２２ｃのそれぞれが入射角４５°（測定試料１の主面の法線に対して４５°）で測定試料１に照射される。これらの混合光による測定試料１の反射光のうち、測定試料１の主面の法線方向成分である反射光の成分１ａが対物レンズ３により集光されて分光装置４に導かれる。演算制御装置５の指示により、分光装置４は、反射光の成分１ａの分光強度Ｉｓ（λ）を測定し、これにより得られた分光強度データを演算制御装置５に送信する。また、演算制御装置５の指示により検出回路２ｄは、測定試料１における分光強度の測定時の白色ＬＥＤ光源２ａの白色順電圧Ｖｓｗを検出して、演算制御装置５へと送信する。また、同様に、演算制御装置５の指示により検出回路２２ｄは、測定試料１における分光強度の測定時の紫色ＬＥＤ光源２２ａの紫色順電圧Ｖｓｐを検出して、演算制御装置５へと送信する。演算制御装置５の演算部５ｂにおいて、測定した分光強度分布を、白色および紫色基準データと、白色および紫色補正係数とを用いて補正することで、測定試料１の反射特性を算出する。
【００６３】
演算部５ｂは、記憶部５ａに記憶された白色および紫色基準データを補間し、測定試料１の測定時に得られた白色順電圧Ｖｓｗにおける白色分光強度ＩｗＶｓ０ｗ（λ）および、紫色順電圧Ｖｓｐにおける紫色分光強度ＩｗＶｓ０ｐ（λ）を求める。さらに、演算部５ｂは、式７に示すように、白色分光強度ＩｗＶｓ０ｗ（λ）および白色補正係数Ｃｗ（λ）の積と、紫色分光強度ＩｗＶｓ０ｗ（λ）および紫色補正係数Ｃｐ（λ）の積との和から、測定時の照明光に換算した白色校正用試料の反射光の分光強度ＩｗＶｓ（λ）を求める。
【００６４】
ＩｗＶｓ（λ）＝Ｃｗ（λ）×ＩｗＶｓ０ｗ（λ）
＋Ｃｐ（λ）×ＩｗＶｓ０ｐ（λ）  ・・・（７）
さらに、演算部５ｂは、白色校正用試料９の分光反射率係数Ｒｗ（λ）を用いて、測定試料１の分光反射率係数Ｒｓ（λ）を算出する。なお、分光反射率係数Ｒｓ（λ）は上述の式３により示される。
【００６５】
以上のように、式５〜７および式３の演算を行うことで、演算部５ｂは、分光装置４により測定された、測定試料１の反射光の成分１ａの分光強度Ｉｓ（λ）を基に、基準データおよび校正用データを用いて、測定試料１の反射特性を算出する。演算制御装置５は、図示していないが、表示装置や印刷機等である出力装置により、演算部５ｂで算出した測定試料１の分光反射率係数Ｒｓ（λ）を出力する。
【００６６】
このように、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０によれば、光源として、白色ＬＥＤ光源２ａだけでなく、紫色ＬＥＤ光源２２ａも用いていることから、測色に必要な可視光域をすべて含む照明光を用いて分光反射特性を測定することができるという効果を奏する。
【００６７】
また、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０によれば、白色ＬＥＤ光源２ａおよび紫色ＬＥＤ光源２２ａの温度変化により生じる測定誤差を補正するための基準データを予め記憶部５に記憶していて、測定した測定試料１の分光強度と、基準データを基準に推定した白色校正用試料の反射光の分光強度とを用いて、測定試料１の分光反射特性を算出するため、白色および紫色ＬＥＤ光源２ａおよび２２ａの温度変化により生じる測定誤差を補正することができ、より正確な分光反射特性を算出することができる。
【００６８】
また、他の実施形態に係る反射特性測定装置２０によれば、操作者が行う白色校正により取得した校正用データを記憶部５ａに記憶し、前記推定した白色校正用試料の反射光の分光強度を、校正用データを用いて補正するため、部品等の経時変化により生じる測定誤差を校正することができる。白色校正は、例えば測定の直前等に操作者が行うが、１つの温度条件で白色校正用試料９の反射光の分光特性を測定するだけなので、短時間で行うことができる。なお、白色校正をするたびに、校正用データは更新され、最新のデータのみが記憶部５ａに記憶され、古いデータは記憶部５ａから削除されることとすればよい。
【００６９】
また、本実施形態に係る反射特性測定装置１０は、白色ＬＥＤ光源２ａからの照明光の分光特性を測定する参照系を備えていないため、低コスト化および小型化が可能である。
【００７０】
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態に係る反射特性測定装置の一例を示すブロック図である。
【図２】白色ＬＥＤ光源のジャンクション温度と順電圧の関係を示したグラフである。
【図３】白色ＬＥＤ光源の動作について説明するための図である。
【図４】ＬＥＤにおける駆動時間と素子温度との関係を示すグラフである。
【図５】駆動電流と駆動時間との関係を示したグラフである。
【図６】交番電流により駆動されたＬＥＤにおける駆動時間と素子温度との関係を示すグラフである。
【図７】本実施形態に係る白色校正から測定にいたるプロセスを示すグラフである。
【図８】紫色ＬＥＤと白色ＬＥＤとの各出射光の分光強度を示すグラフである。
【図９】他の実施形態に係る反射特性測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】従来の反射特性測定装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００７２】
１            測定試料
１ａ、９ａ    成分
２            照明部
２ａ          白色ＬＥＤ光源
２ｂ、２２ｂ  駆動回路
２ｃ          白色光
２ｄ、２２ｄ  検出回路
３            対物レンズ
４            分光装置
５            演算制御装置
５ａ          記憶部
５ｂ          演算部
９            白色校正用試料
１０、２０    反射特性測定装置
２２          紫色照明部
２２ａ        紫色ＬＥＤ光源
２２ｃ        紫色光
１０１        試料
１０１ａ      反射光成分
１０２        照明部
１０２ａ      白色ＬＥＤ光源
１０２ｂ      駆動回路
１０２ｃ      照明光
１０３        対物レンズ
１０４        分光装置
１０５        演算制御装置
１０５ａ      記憶部
１０９        白色校正板
１１０        反射特性測定装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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