(57)【要約】 【課題】  【解決手段】  光源によって光を照射される効果顔料を備える塗膜の視覚的特性の分析方法であって、第1偏光フィルタが、光源と塗膜との間に位置し、第２偏光フィルタが、塗膜と撮像検出器との間に位置し、偏光器のうちの少なくとも１つの偏光軸が、他の偏光器の偏光軸の向きに対してほぼ垂直となる向きと、２つの偏光軸の間の角度がそれよりも小さくなる向きとの間を移動することを特徴とする方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源に（３）によって光を照射される効果顔料を備える塗膜（２）の視覚的特性の分析方法であって、第1偏光フィルタ（４）が、光源（３）と塗膜（２）との間に位置し、第２偏光フィルタ（５）が、塗膜（２）と撮像検出器（６）との間に位置し、偏光器（４）または（５）のうちの少なくとも１つの偏光軸（７）または（８）が、他方の偏光器（５）または（４）の偏光軸（８）または（７）の向きに対してほぼ垂直となる向きと、２つの偏光軸（７）および（８）の間の角度がより小さい向きとの間を移動することを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、撮像検出器（６）の観察方向（Ｂ）と塗膜（２）との間の角度は、正反射角と一致することを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法において、撮像検出器（６）は、デジタルカメラなどのデジタル撮像装置および／または人間の観察者であることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１つに記載の方法において、第1偏光器（４）の偏光軸（７）は、照射方向（Ａ）および観察方向（Ｂ）とほぼ同一平面上にあることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１つに記載の方法において、第２偏光器（５）の偏光軸（８）は、第1偏光器（４）の偏光軸（７）の向きに対してほぼ垂直の向きと、第１偏光器（４）の偏光軸（７）の向きとほぼ同一平面上にある向きとの間を移動することを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１つに記載の方法において、画像分析ソフトウエアを用いてテクスチャを分析することを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１つに記載の方法において、自動車の修理用塗料の視覚的特性を元の、工場にて塗布された塗料と一致させるために実施される方法。
【請求項８】
光源（３）と、試料ホルダと、光源（３）と試料ホルダとの間に位置する第1偏光フィルタ（４）と、試料ホルダと撮像検出器（６）との間に位置する第２偏光フィルタ（５）とを備える撮像装置（１）であって、偏光器（４）および（５）のうち１つまたは両方の偏光軸（７）または（８）が、他方の偏光器（５）または（４）の偏光軸（８）または（７）の向きに対してほぼ垂直の向きと、２つの偏光軸（７）と（８）との間の角度がより小さい向きとの間を移動可能であり、該撮像装置（１）が、効果顔料を備える塗膜（２）の視覚的特性の分析に用いられることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源によって光を照射される効果顔料を備える塗膜の視覚的特性の分析方法に関わる。金属顔料、真珠光沢顔料、干渉色または多色顔料などの効果顔料を含む塗膜は、色と光沢を示すだけでなく、しばしばテクスチャと呼ばれる他の様々な種類の視覚的効果をも示す。テクスチャには、きめの粗さ、輝き、微小輝度、曇り、色むら、まだら紋または光彩などの現象が含まれる。以下において、テクスチャとは、材料の小さな構成成分の寸法と組織によって視認できる塗膜面における表面構造であると定義する。本文において、テクスチャは塗膜の粗さは含まず、塗膜面における目に見える不規則性と不均等性を含むのみである。色とテクスチャとの関係は、Ｍａｅｎｐａａらによる「色とテクスチャの識別のための色とパターン情報との分離」２００２年、パターン認識についての第２６回国際会議議事録における論文において考察されている。
【０００２】
一般に、人間の目の解像度よりも小さな構造物は「色」となり、それよりも大きな構造物は一般に「テクスチャ」となる。しかしながら、そのように直接観察可能ではない粒子もまた塗膜の可視テクスチャとなりうる。ディスオリエンタはそのような粒子の例である。効果顔料は一般的に硬化膜において水平配向を取る傾向のある薄片である。これを防止し、薄片配向に多くの変化を得るためには、ディスオリエンタと称される球状の粒子を用いる。金属塗料にディスオリエンタを用いることで、観察角度によってより多くの光彩が得られる結果となる。
【０００３】
色やテクスチャのような視覚的特性の分析は、品質管理工程において利用することができるが、また、例えば自動車修理の分野において、元の塗料と視覚的に一致しなければならない修理用塗料を処方する工程においても利用することができる。
【背景技術】
【０００４】
ＷＯ０１／２５７３７には、デジタル撮像装置を用いた効果顔料を備える塗膜の撮像方法が開示されている。純粋測色スペクトルデータを分離したテクスチャデータと組み合わせて得るためには、テクスチャを撮像するデジタルカメラと、スペクトル反射率と三刺激値とを測定する分光光度計または三刺激測定器とをそれぞれ組み合わせて用いることができる。
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ０１／２５７３７
【非特許文献１】Ｍａｅｎｐａａらによる「色とテクスチャの識別のための色とパターン情報との分離」２００２年、パターン認識についての第２６回国際会議議事録における論文
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、テクスチャ効果の干渉のない純粋比色分析とテクスチャ分析との切り替えを１つよりも多い検出装置を必要とせずに可能とする塗膜の視覚的特性の分析方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、光源によって光を照射される効果顔料を備える塗膜の視覚的特性の分析方法であって、第1偏光フィルタが、光源と塗膜との間に位置し、第２偏光フィルタが、塗膜と撮像検出器との間に位置し、１つまたは両方の偏光器の偏光軸が、他の偏光器の偏光軸の向きに対してほぼ垂直となる向き、つまり、２つの偏光フィルタの偏光軸がほぼ垂直である位置と、２つの偏光軸の間の角度がそれよりも小さくなる向きとの間を移動する方法によって達成される。光源からの光は、第1偏光器によって偏光され、次に塗膜によって反射される。光は塗膜内の顔料によって主に反射／散乱される。効果顔料が偏光光をほぼ同一偏光で反射する一方、しばしば固体顔料と称される他の顔料は光を任意の偏光状態で散乱する。第２偏光器の偏光軸が第１偏光器の偏光軸に対してほぼ垂直である場合、第２偏光器は、固体顔料によって散乱された任意の偏光光を除くすべての光を遮断する。その結果、光沢、輝き、光彩などの正反射効果は除外される。このような条件が満たされる場合、たとえ２つの偏光軸の実際の角度が９０度の角度から数度ずれているとしても、偏光軸はほぼ直交していると考えられる。第２偏光器の偏光軸の向きが２つの偏光軸の間の角度が小さくなる向きに変化すると、これらの正反射効果は、観察者によって検出される画像に戻ってくる。２つの偏光軸間の角度が小さくなるほど、観察される正反射効果は強くなる。両偏光軸がほぼ平行または同一平面上である場合、正反射効果は最大となる。その角度が、例えば５度未満のように小さくなると、塗膜の光沢効果は遮断されたままであるが、効果顔料の輝きと光彩の効果は認識できる。効果的に、この２つの偏光器を用いる交差偏光技術は、効果塗装の色からテクスチャを光学的に除外する。
【０００８】
米国特許５，００３，５００には、光源と塗膜との間に位置する第１偏光フィルタと塗膜と分光光度計との間に位置する第２偏光フィルタとを用いた塗膜の色の分析方法が開示されている。偏光フィルタが光沢効果を遮断するために用いられ、純粋な比色データが得られるようになっている。効果塗料と、効果塗装からテクスチャをどのようにして除外するかという問題については述べられていない。
【０００９】
観察者もしくは検出器は、人間の観察者、カメラなどでよい。画像分析ソフトウエアを使用する場合、デジタルビデオもしくは写真カメラなどのデジタル撮像装置を使用するのが好ましい。または、アナログカメラをデジタイザと組み合わせて用いて、得られた画像をデジタル化することもできる。試料の特定の単一点における光強度を走査する光学パワー検出器も使用することができる。
【００１０】
画像分析ソフトウエアを用いてテクスチャを分析することができる。このために、例えば米国特許公開公報２００１／００３６３０９に開示されているようなパラメータ化された計算上のテクスチャモデルを用いることができる。適切な画像処理ソフトウエアの例としては、共にＭｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓから市販されているＯｐｔｉｍａｓ（登録商標）およびＩｍａｇｅ  ＰｒｏＰｌｕｓ、三谷株式会社から市販されているＭａｃＳｃｏｐｅ（登録商標）、またはＴｈｅ  ＭａｔｈＷｏｒｋｓ株式会社から市販されているＭａｔｌａｂ（登録商標）が挙げられる。
【００１１】
光源は直接光源でよい。または、拡散光の光源としてもよい。光源は自然の昼光としてもよいし、レーザ、ＣＩＥ標準光Ｄ６５または光源Ｆ、または、発光ダイオード（ＬＥＤｓ）からの光などの人工光とすることができる。
【００１２】
光学的には、光は偏光器かまたはその先に予め配置された光ファイバを通過するようにしてもよい。
【００１３】
適切な偏光器としては、例えば、グラントムソンプリズムなどの偏光プリズムに記載されているような偏光膜、または他のどのような直線偏光フィルタでもよい。
【００１４】
本発明による方法は、修理用塗料の視覚的特性が元の工場にて塗布された塗料の色だけではなく金属または真珠光沢顔料効果とも一致しなくてはならないような、自動車修理用塗料の仕事において実施することができる。しかし、当該方法は、品質管理工程にも適用でき、例えば塗布面上の傷や欠陥を検出することができる。欠陥の検出は、正反射角度においてでも行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、添付の図面によってさらに明らかになる。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明に係る効果顔料を備える塗膜２の視覚的特性の分析方法に適する装置１の実施例を示す。装置１は、光源３と、塗膜の付着したパネルを保持する試料ホルダ（不図示）と、光源３と塗膜２との間に位置する第１偏光フィルタ４と、塗膜２とデジタルカメラ６との間に位置する第２偏光フィルタもしくは検光器５とを備える。図において、線分Ａは、照射方向を示し、線分Ｂはカメラ６の光軸によって与えられる観察方向を示す。図１に示す装置において、観察方向と基板との角度は正反射角度もしくは光沢角度と一致するがこれは必要ではない。第１偏光器４は、照射方向と観察方向とによって画成される面内に偏光軸７を有する。第２偏光器５の偏光軸８は、第１偏光器４の偏光軸７の向きに対してほぼ垂直の向きと、偏光軸７および８の間の角度がそれよりも小さくなるかもしくは、同一平面上である向きとの間を移動可能である。
【００１７】
光源３は、非偏光光を放射する。偏光器４を通過して、光は偏光する。光が塗膜にぶつかると、色顔料はその光を偏光を解消するように反射し、一方、効果顔料は同一偏光の光を反射する。カメラ６の方向に反射する光の一部は、カメラ６にたどり着く前に偏光フィルタ５を通過する。色顔料によって反射した非偏光光は偏光フィルタ５を通過する。偏光フィルタ５の偏光軸８が第１偏光器４の偏光軸に対して垂直であれば、第２偏光器５は効果顔料によって反射された偏光光を遮断する。この条件のもとで、第２変更フィルタ５を通して観察した塗膜の画像は、テクスチャ効果がまったくない均質の塗膜面に見える。２つの偏光フィルタの偏光軸の間の角度が小さくなるほど、偏光光が遮断される割合が少なくなる。双方の偏光器の軸が同一平面にある場合、偏光光であっても非偏光光であってもすべての反射光が第２偏光器を通り、カメラ６で観察される。２つの偏光軸の間の角度がごく小さい場合、例えば５度未満である場合、光沢効果はまだかなりの程度除外されるが、効果顔料からの正反射効果はまだ観察することができる。
【００１８】
任意に、試料ホルダは１本以上の傾斜軸に対して傾斜可能として光学幾何学の効果を調べるようにしてもよい。
【００１９】
一つの実施例では、第１偏光器４の偏光軸７は照射方向Ａおよび観察方向Ｂとほぼ同一平面上にある。
【００２０】
図２ａおよびｂに、金属塗料を塗布したパネルを示す。双方の画像は同一の観察角度から撮影されているが同一の光沢角度または正反射角度ではない。画像において、矢印は、両偏光器の偏光軸の相互の配列を示す。図２ａにおいて、第1偏光器の偏光軸は第２偏光器の軸に対して垂直である。その結果、テクスチャ効果のない均質の色としての塗膜の画像が観察される。図２ｂにおいて、第1偏光器の偏光軸は、第２偏光器の軸に対して５度未満の角度をなした。この写真において、輝きと光彩とを含むテクスチャ情報が色情報と共にカメラで観察される。画像が光沢角度もしくは正反射角度から撮影される場合、図２ａの画像は同一に見えて図２ｂにおいて、同一のテクスチャおよび色情報が小さな光沢成分とともに得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明による使用に適した装置を示す。
【図２】図２ａ〜ｂは、金属顔料を備える塗膜の第２偏光器の偏光軸の異なる向きにおいて観察された画像を示す。
【符号の説明】
【００２２】
１  ・・・装置
２  ・・・塗膜
３  ・・・光源
４  ・・・第１偏光フィルタ
５  ・・・第２偏光フィルタ
６  ・・・デジタルカメラ
７  ・・・偏光軸
８  ・・・偏光軸
Ａ  ・・・照射方向
Ｂ  ・・・観察方向
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【国際調査報告】
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