(57)【要約】【課題】  光学系を大幅に小型化することで、マルチアングル測色計の小型化を達成できるようにする。【解決手段】  マルチアングル測色計ＭＳは、光学系Ｓ１として、試料開口面２の測定用開口２ａに置かれた試料面１を照明する照明系１０と、該照明系１０により照明された試料反射光の分光特性を測定する受光系３０とを備える。照明系１０は、試料面法線１ｎを含む測定平面１０ｐに直交すると共に試料面１に接する軸１１ｘに対して回転対称とされたトロイダル鏡１１と、前記トロイダル鏡１１の焦点群からなる焦点円周１１ｂ近傍に配置された第１〜第５の照明系１０２〜１０６とを備えている。第１〜第５の照明系１０２〜１０６からの光束は、トロイダル鏡１１で反射されて平行光束となり、試料面１へ照射される。【選択図】      図２
2006145373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料面法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記測定平面内における異なる方向から前記試料面を照明する照明手段と、
前記照明手段によって照明された試料面の特定方向の反射光を受光する受光手段と、
前記複数の光源部を順次点灯させ、それぞれの照明方向の試料面反射光を測定して、各照明方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段と
を具備することを特徴とするマルチアングル測色計。
【請求項２】
前記光源部は、焦点距離に比し十分小さい射出域を具備するものであることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項３】
前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記試料面における所定の測定領域を区画する縁部に接し、前記測定平面に平行な面よりも外側に設定されていることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項４】
前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記測定平面と平行且つ近接した平面内に設定されており、
前記複数の光源部の各々が、前記焦点円周上に配置された射出開口と、前記測定平面から離間する側に配置された光源と、前記光源の光束を前記射出開口に導く導光手段とから構成されることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項５】
前記トロイダル鏡には、前記回転対称の軸の延伸方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面と直交する方向に隣接された参照面を照明可能とされていることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項６】
前記トロイダル鏡には、その周方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面方向に隣接された参照面を照明可能とされていることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項７】
試料面を特定方向から照明する照明手段と、
前記試料面の法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、前記試料面から反射される前記測定平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で前記受光部へ入射させる受光手段と、
前記照明手段を点灯させ、それぞれの受光方向の試料面反射光を測定して、各受光方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段と
を具備することを特徴とするマルチアングル測色計。
【請求項８】
所定面積を有する第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、
前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、
前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記第２平面における異なる方向から前記第１平面を照明可能とされていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
所定面積を有する第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、
前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、
前記第１平面から発せられる前記第２平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で、前記受光部へ入射可能とされていることを特徴とする受光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明あるいは観察方向によって異なる色彩を呈するメタリック塗装やパールカラー塗装などの特殊効果塗膜を、複数の照明あるいは観察方向で測定するマルチアングル測色計、及び該マルチアングル測色計に好適に用いることができる照明装置並びに受光装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の塗装などに用いられるメタリック塗装やパールカラー塗装は、塗装塗膜内に光輝材と呼ばれるフレーク状のアルミ片やマイカ片が含まれてなり、いわゆるメタリック効果やパール効果を呈する。これは、反射特性に対する光輝材の寄与が照明および観察方向によって異なることに起因するものである。このようなメタリック塗装やパールカラー塗装の評価（色彩測定）には、複数の方向から照明して一方向から受光する（多方向照明一方向受光）、あるいは一方向から照明して複数の方向から受光する（一方向照明多方向受光）、マルチアングルジオメトリー（光学配置）を備えたマルチアングル測色計が用いられる（例えば特許文献１）。
【０００３】
図１２は、従来技術にかかる多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計の光学系Ｓ０を示す模式図である。この光学系Ｓ０は、５方向に配置された光源２２０〜２６０（５つの照明系）と、１方向に配置された受光系３００（１つの受光系）とを備え、前記５つの照明系及び１つの受光系は、いずれも透過光学系で構成されている。図中の（）内に示すように、受光系３００による受光方向は試料面１の法線からの角度（対法線角）で４５度、光源２２０〜２６０による照明方向の対法線角は−３０度、−２０度、０度、３０度、６５度である（試料面法線に対し受光方向のある方を正としている）。この受光方向に正反射光を与える照明方向（正反射方向）の対法線角は−４５度なので、各照明方向の正反射方向からの角度（対正反射角）は、図に示すように、１５度、２５度、４５度、７５度、１１０度となる。従って、当該光学系Ｓ０は、メタリック及びパールペイント測定法の２つの主要な規格であるＡＳＴＭＥ２１９４及びＤＩＮ６１７５−２  ２００１が推奨する光学配置の対正反射角である［１５度、４５度、１１０度］及び［２５度、４５度、７５度］を包含している。
【０００４】
このような光学系Ｓ０を備えるマルチアングル測色計の動作を説明すると、先ず図示省略の制御手段によって前記光源２２０〜２６０が順次点灯される。該光源２２０〜２６０からそれぞれ発せられる光束は、コリメータレンズ１２２〜１２６によって平行光束とされ、試料面１が前述の照明方向からそれぞれ照明される。そして、対法線角４５度方向の試料面反射光（試料光束）が、受光系３００の受光レンズ３３０によってスリット板３５０の試料用スリット３５０ａに収束され、結像レンズ３６０によって平行光束となって回折格子３７０に入射し、波長成分毎に分散反射される。その後、再び結像レンズ３６０によって収束され、図１３（ａ）に示すセンサーアレイ３８０の試料用アレイ３８０ａ上に、図１３（ｂ）に示す試料用スリット３５０ａの分散像を作って入射する。
【０００５】
また、５つの照明系における照明光束の変動をモニターするために、光源２２０〜２６０の出力光束の一部が参照光束として、各々モニターファイバー２２０ｆ〜２６０ｆの入射端に取り込まれる。５本のモニターファイバー２２０ｆ〜２６０ｆの射出端は、図１３（ｂ）に示すスリット板３５０の参照用スリット３５０ｂに並べて配置される。５つの射出端から順次射出される参照光束は、前記試料光束と同様に、センサーアレイ３８０の参照用アレイ３８０ｂ上にスリット３５０ｂの分散像を作って入射する。
【０００６】
試料用アレイ３８０に入射された試料光束および参照光束の分光強度に応じた信号は、図示省略の処理回路によって分光強度データとされ、図示省略の制御演算手段に送られる。前記制御演算手段は、各方向からの照明による、前記試料光束および参照光束の分光強度データから、試料の各方向の分光反射率係数を求め、さらに必要に応じて色彩値などに変換するものである。
【特許文献１】特開２００１−５０８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような光学系Ｓ０によれば、光源から試料面までの軸長が長い各方向の照明系を放射状に配置する必要があり、また隣接する２方向のコリメータレンズの干渉（ぶつかり）を避けるため、試料面とコリメータレンズとの間の距離を長くせざるを得ないという問題がある。後者の問題を具体的に説明すると、例えば図１２に示す構成で試料面１の照明域を１５ｍｍとすると、対正反射角１５度と２５度の２方向間において、コリメータレンズ１２２、１２３が互いに干渉しないようにするために必要となる試料面〜コリメータレンズ１２２、１２３間の距離は８０ｍｍ以上となってしまう。実際には、各コリメータレンズにはレンズを保持する鏡胴が備えられており、この鏡胴同士が干渉しないような距離に設定する必要がある。従って、マルチアングル測色計の大型化が避けられず、このようなマルチアングル測色計をポータブル化した場合、フィールドで使用し難いものとなる不都合がある。
【０００８】
従って本発明は、上記の照明系（受光系）やコリメータレンズなどの配置上の制約を回避し、光学系を大幅に小型化することで、マルチアングル測色計の小型化を達成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１にかかるマルチアングル測色計は、試料面法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記測定平面内における異なる方向から前記試料面を照明する照明手段と、前記照明手段によって照明された試料面の特定方向の反射光を受光する受光手段と、前記複数の光源部を順次点灯させ、それぞれの照明方向の試料面反射光を測定して、各照明方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段とを具備することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、照明手段の光源部から発せられた照明光は、トロイダル鏡で反射され、平行光となって試料面へ照射される。つまり光路としては、光源部の配置ポイントであるトロイダル鏡の焦点円周近傍を起点として、トロイダル鏡で折り返され、しかる後試料面に至る折り返し光路となる。従って、図１２に示す従来例のように、試料面の周囲に光源とコリメータレンズとを直線的に配列する構成に比べて、照明系が大幅に小型化されるようになる。しかも、トロイダル鏡は連続的な環状反射面を備えていることから、隣接する２方向の照明系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能であり、２方向の照明系を近接させて配置しても従来のようにコリメータレンズの干渉という問題が生じないことも相俟って、一層照明系の小型化が図れるようになる。
【００１１】
上記構成において、前記光源部は、焦点距離に比し十分小さい射出域を具備するものであることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、光源部の射出域がトロイダル鏡に対する焦点距離に比べて十分小さいものとされていることから、平行度の高い照明光を試料面へ照射できるようになる。
【００１２】
上記構成において、前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記試料面における所定の測定領域を区画する縁部に接し、前記測定平面に平行な面よりも外側に設定されていることが望ましい（請求項３）。この構成によれば、トロイダル鏡の焦点円周近傍に光源部を配置するという構成を採用する請求項１において、試料面の測定領域を区画する縁部に接して、前記測定平面に平行な面よりも外側に光源部が配置されることになるので、トロイダル鏡で反射されることで生成された平行光（照明光）が、光源部で遮断されないようにすることができる。
【００１３】
また、上記構成において、前記トロイダル鏡の焦点円周が、前記測定平面と平行且つ近接した平面内に設定されており、前記複数の光源部の各々が、前記焦点円周上に配置された射出開口と、前記測定平面から離間する側に配置された光源と、前記光源の光束を前記射出開口に導く導光手段とから構成されるようにすることがより望ましい（請求項４）。この構成によれば、トロイダル鏡の焦点円周が、前記測定平面と平行且つ近接した平面内に設定される構成であることから、照明光の光束は前記焦点円周に近い光束の系となるので、測定平面域各方向の照明光束あるいは反射光束の平行性を高くすることができる。さらに、上記構成の如き導光手段を設けているので、前記焦点円周を前記測定平面に近接させた場合でも、前記光源部が照明光束を遮ることがないようにすることができる。
【００１４】
上記構成において、前記トロイダル鏡には、前記回転対称の軸の延伸方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面と直交する方向に隣接された参照面を照明可能とされている構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、照明光を発生する光源部の情報を知見するために設定されている、測定平面と直交する方向に隣接された前記参照面に対して、トロイダル鏡の延長部において光源部からの光束を反射させて照明光を照射できるようになる。
【００１５】
上記構成において、前記トロイダル鏡には、その周方向に延長部が設けられ、該延長部により、前記試料面に対して前記測定平面方向に隣接された参照面を照明可能とされている構成とすることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、照明光を発生する光源部の情報を知見するために設定されている、測定平面方向に隣接された前記参照面に対して、トロイダル鏡の延長部において光源部からの光束を反射させて照明光を照射できるようになる。
【００１６】
本発明の請求項７にかかるマルチアングル測色計は、試料面を特定方向から照明する照明手段と、前記試料面の法線を含む測定平面に直交すると共に前記試料面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、前記試料面から反射される前記測定平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で前記受光部へ入射させる受光手段と、前記照明手段を点灯させ、それぞれの受光方向の試料面反射光を測定して、各受光方向における試料面の反射特性を求める制御演算手段とを具備することを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、試料面からの反射光（平行光成分）はトロイダル鏡へ入射され、該トロイダル鏡で反射され、トロイダル鏡の焦点円周近傍に複数配置されている受光部へ入射される。つまり光路としては、試料面を起点として、トロイダル鏡で折り返され、しかる後トロイダル鏡の焦点円周近傍に配置された受光部に至る折り返し光路となる。従って、請求項１の構成に比べて受光系と照明系とを逆転させた所謂逆ジオメトリー構成において、受光系を大幅に小型化できるようになる。しかも、トロイダル鏡は連続的な環状反射面を備えていることから、隣接する２方向の照明系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能であり、２方向の受光系を近接させて配置しても干渉の問題が生じないことも相俟って、一層受光系の小型化が図れるようになる。
【００１８】
本発明の請求項８にかかる照明装置は、所定面積を有する第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された光源部とを備え、前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡で反射させて平行光束とし、前記第２平面における異なる方向から前記第１平面を照明可能とされていることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の請求項９にかかる受光装置は、所定面積を有する第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記トロイダル鏡の焦点群からなる焦点円周近傍に複数配置された受光部とを備え、前記第１平面から発せられる前記第２平面内の異なる方向の反射光を前記トロイダル鏡で反射させた上で、前記受光部へ入射可能とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
請求項１にかかるマルチアングル測色計によれば、照明系の光路をトロイダル鏡で折り返す折り返し光路を採用し、またトロイダル鏡を用いることで隣接する２方向の照明系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能となるので、照明系を大幅に小型化することができる。従って、かかる照明系が組み込まれるマルチアングル測色計の小型化も達成することができるようになる。
【００２１】
請求項２にかかるマルチアングル測色計によれば、平行度の高い照明光を試料面へ照射できるので、誤差の少ない反射特性を求めることができるようになる。
【００２２】
請求項３にかかるマルチアングル測色計によれば、トロイダル鏡で反射されることで生成された平行光（照明光）が、光源部で遮断されないことから、所定量の照明光を的確に試料面へ照射でき、正確な反射特性を求めることができる。
【００２３】
請求項４にかかるマルチアングル測色計によれば、測定平面内各方向の照明光束あるいは反射光束の平行性を高くすることができ、また導光手段を設けているので、前記焦点円周を前記測定平面に近接させた場合でも、前記光源部が照明光束を遮ることがないので、一層正確に反射特性を求めることができる。
【００２４】
請求項５にかかるマルチアングル測色計によれば、先ず参照面を試料面に対して、測定平面と直交する方向に隣接させているので、照明光束と参照光束との近似性が高くなり、試料面に照射されている照明光の変動情報をより正確に参照しつつ（補正しつつ）測定を行える。そして、試料面と参照面とを近接させる場合、従来の照明系ではコリメータレンズの干渉の問題から照明系の大型化が不可避であったが、本発明ではトロイダル鏡の回転対称軸の延伸方向に延長部を設け、該延長部を介して参照面に照明光を照射する構成であるので、特に照明系が大型化することもない。従って、照明系を大幅に小型化しつつ、参照面と試料面とを隣接させることによるメリットを享受できるようになる。
【００２５】
請求項６にかかるマルチアングル測色計によれば、同様にトロイダル鏡の周方向に設けられた延長部により、試料面に対して測定平面方向に隣接された参照面に照射させるので、照明系を大幅に小型化しつつ、参照面と試料面とを隣接させることによるメリットを享受できるようになる。
【００２６】
請求項７にかかるマルチアングル測色計によれば、逆ジオメトリー構成において、受光系の光路をトロイダル鏡で折り返す折り返し光路を採用し、またトロイダル鏡を用いることで隣接する２方向の受光系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能となるので、受光系を大幅に小型化することができる。従って、かかる受光系が組み込まれるマルチアングル測色計の小型化も達成することができるようになる。
【００２７】
請求項８にかかる照明装置によれば、照明系の光路をトロイダル鏡で折り返す折り返し光路を採用し、またトロイダル鏡を用いることで隣接する２方向の照明系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能となるので、照明系を大幅に小型化することができる。従って、かかる照明系が組み込まれる各種計測機器等の小型化も達成することができるようになる。
【００２８】
請求項９にかかる受光装置によれば、受光系の光路をトロイダル鏡で折り返す折り返し光路を採用し、またトロイダル鏡を用いることで隣接する２方向の受光系でトロイダル鏡の反射面を共用することが可能となるので、受光系を大幅に小型化することができる。従って、かかる受光系が組み込まれる各種計測機器等の小型化も達成することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（マルチアングル測色計の全体構成の説明）
図１（ａ）は、本実施形態にかかるマルチアングル測色計ＭＳの外観を模式的に示す斜視図である。このマルチアングル測色計ＭＳは、外観的には、後述の照明系及び受光系からなる光学系等の各構成要素が収容された細長い箱形を呈する本体ケース２ｅで全体が構成され、該本体ケース２ｅの底壁面が測定開口面２とされており、前記測定開口面２には適宜な形状（例えば楕円形）の測定用開口２ａが穿設されている。この他、本体ケース２ｅには、ターゲットとする試料面を目視可能とするためのファインダ２ｂ、測定結果等を表示すべく頂面に配置されたＬＣＤ等からなる表示部２ｃ、オペレータが簡単に握り持ってハンドリングできるようにするためのグリップ部２ｄ等が配設されている。
【００３０】
そして、図１（ｂ）に示すように、マルチアングル測色計ＭＳの測定用開口２ａを、測定試料ｄ（例えば、メタリック塗装やパールカラー塗装が施された自動車のボディ）の試料面１（自動車のボディが測定試料ｄである場合はその塗装塗膜の表面が該当する）に対向させ、当該試料面１の測色評価（例えば、メタリックの色管理のための測色評価等）を行う。
【００３１】
このような概略構成を備えるマルチアングル測色計ＭＳにおいて、本実施形態では当該マルチアングル測色計ＭＳのコンパクト化を図るべく、その光学系Ｓにトロイダル鏡１１を具備させる構成としている。トロイダル鏡は、互いに直交する２軸方向にそれぞれ異なる曲率半径を有する凹面鏡であるが、本実施形態ではそのうちの一方の軸方向（測定平面１０ｐ方向）についての曲率半径に関し、図１（ｂ）に示すように、試料面法線１ｎを含む測定平面１０ｐに直交する（θ＝９０°）と共に前記試料面１に接するような軸１１ｘを中心軸として、測定平面１０ｐ上において回転対称となるような曲率半径ｒとされたトロイダル鏡１１が用いられている。
【００３２】
図２は、本実施形態にかかるマルチアングル測色計ＭＳの内部構造を示す構成図であり、図３は、図２の試料面法線１ｎにおける側断面図である。このマルチアングル測色計ＭＳは、光学系Ｓ１として、試料開口面２の測定用開口２ａに置かれた試料面１を照明する照明系１０と、該照明系１０により照明された試料反射光の分光特性を測定する受光系３０とを有し、さらに前記照明系１０及び受光系３０を制御し、受光系３０から出力される測定データに基づいて、試料面１の反射特性を求めて出力する制御処理系としての制御演算手段４０を備えて構成されている。なお、図２において描いている測定平面１０ｐ及び軸１１ｘ（図２では紙面垂直方向となるため点で表示）は、図１の測定平面１０ｐ及び軸１１ｘに対応するものである。
【００３３】
（照明系）
照明系１０は、前述のトロイダル鏡１１と、図２の（）内に示す試料面１の法線１ｎからの角度（対法線角）−３０度、−２０度、０度、３０度、６５度の方向にそれぞれ配置された第１〜第５の照明系１０２〜１０６とを備えている。このような配置関係とすることにより、メタリック塗装及びパールカラー塗装の評価法における２つの主要な規格であるＡＳＴＭ Ｅ２１９４と、ＤＩＮ６１７５−２，２００１が推奨する光学配置（ジオメトリー）の対正反射角である、１５度、４５度、１１０度の配置と、２５度、４５度、７５度の配置とが包含されていることとなり、メタリック塗装及びパールカラー塗装の評価用として好適なマルチアングル測色計ＭＳとされている。
【００３４】
トロイダル鏡１１は、軸１１ｘを中心軸にして測定平面１０ｐ上において、第１〜第５の照明系１０２〜１０６が配置される対法線角−３０度〜６５度の方向をカバーするよう、回転対称とされた凹型の曲面１１１を有している。また図３に示すように、トロイダル鏡１１は、軸１１ｘの延伸方向にも所定の曲率とされた凹型の曲面１１２を備えている。前記曲面１１２の焦点１１０ｂは、前記曲面１１１の半径方向の略１／２の位置であって、測定用開口２ａの縁部（試料面１における所定の測定領域を区画する縁部）に接し、前記測定平面に平行な面よりも外側に設定されている。
【００３５】
また曲面１１２は、前記焦点１１０ｂから前記軸１１ｘに降ろした垂線を対称軸とする放物線の曲面である。これにより、測定平面１０ｐ内各方向の照明光束（或いは反射光束）は、測定平面１０ｐ内の半径に平行となり、方向依存性の高いメタリック塗装面やパール塗装面に対して精度の高い測定が行えるようになる。前記焦点１１０ｂの位置は、曲面１１２の曲面設定により適宜調整できるが、測定平面１０ｐ内各方向の照明光束（或いは反射光束）の平行性をより高くする観点からは、図３に示すように、前記測定平面１０ｐになるべく近接した位置に設定することが望ましい。
【００３６】
トロイダル鏡１１は、このような焦点１１０ｂをその周方向の各ポイントにおいてそれぞれ備えており、当該焦点１１０ｂの群からなる焦点群は曲面１１１の曲率に応じた円周を形成する。図２では、かかる焦点群が形成する円周を、焦点円周１１ｂとして描いている。前述の通り、焦点１１０ｂが測定平面１０ｐに近接した位置に設定されており、また曲面１１２の曲率は曲面１１１の周方向で一定とされていることから、結果的に焦点円周１１ｂも測定平面１０ｐに近接し、且つ測定平面１０ｐに平行な平面１１０ｐ（図３参照）内に存在している。
【００３７】
第１〜第５の照明系１０２〜１０６（光源部）は、射出端１２ａ〜１６ａを有する小直角プリズム１２〜１６と、この小直角プリズム１２〜１６の入射端１２ｂ〜１６ｂに近接して配置されたクセノンランプからなるフラッシュ光源２２〜２６とを備えてそれぞれ構成されている。図３には、第３の照明系１０４における直角プリズム１４及びフラッシュ光源２４の側面構造が描かれている。フラッシュ光源２４は、細長いクセノン管２４ｇの両端に一対の電極２４ｄ，２４ｄが配置されてなる光源であり、試料面１を照明する照明光の発生源である。前記クセノン管２４ｇの中央部に、直角プリズム１４の入射端１４ｂが当接されており、フラッシュ光源２４から発せられる光が前記入射端１４ｂを介して直角プリズム１４に入射されるようになっている。
【００３８】
直角プリズム１４に入射された光（照明光）は、内部反射面１４ｃで方向を変更され、射出端１４ａからトロイダル鏡１１へ向けて射出される。ここで射出端１４ａは、トロイダル鏡１１における曲面１１２の焦点１１０ｂ位置、つまりトロイダル鏡１１の焦点円周１１ｂ上に配置されている。そして、射出端１４ａは、曲面１１２の焦点距離に比し十分小さい射出域を具備するものとされている。この構成によれば、射出端１４ａの射出域が前記焦点距離に比べて十分小さいものとされていることから、平行度の高い照明光を試料面１へ照射できるようになる。他の照明系１０２、１０３、１０５、１０６も、以上と同様な構成を備えている。
【００３９】
図１に示すように、第１〜第５の照明系１０２〜１０６から射出された光束２２ａ〜２６ａは、トロイダル鏡１１で反射され、前記測定平面１０ｐ内で、試料面法線１ｎからの角度−２０度、−３０度、０度、３０度、６５度の半径に平行な光束２２ａ〜２６ａとなって試料面１を照明することとなる。ここで、光源自体をトロイダル鏡１１へ対向配置するようにしても良いが、前述のように小直角プリズム１２〜１６に設定した射出端１２ａ〜１６ａから照明光を射出させる構成としているので、前記フラッシュ光源２２〜２６が照明光束２２ａ〜２６ａを遮ることはない。従って、焦点円周１１ｂを測定平面１０ｐに近接させて設定することができるので、トロイダル鏡１１の収差を抑え、照明光束２２ａ〜２６ａの平行性を上げることができるという利点がある。
【００４０】
試料面１に隣接させて、第１〜第５の照明系１０２〜１０６における照明光束の変動をモニターするための参照面３が設けられている。この実施形態では、前記試料面１に対して測定平面１０ｐと直交する方向に隣接されている。このような参照面３を第１〜第５の照明系１０２〜１０６それぞれにおいて照明可能とするために、前記トロイダル鏡１１には、前記回転対称の軸１１ｘの延伸方向に延長部１１ｃが設けられている。すなわち、該延長部１１ｃにより反射された光束２２ａ〜２６ａによって、試料面１に隣接する参照面３が照明される構成となっている。なお、参照面３を照明する光束については、トロイダル鏡１１の焦点円周を形成する面から離れた面が用いられるので、収差が若干大きくなるものの、参照系であるため大きな問題にならない。
【００４１】
以上のような構成の照明系１０（照明装置）とすることにより、第１〜第５の照明系１０２〜１０６から発せられた光束２２ａ〜２６ａは、トロイダル鏡１１で反射されて試料面へ至る折り返し光路を経ることから、試料面の周囲に光源とコリメータレンズとを直線的に配列する構成に比べて、照明系１０が大幅に小型化されるようになる。しかも、トロイダル鏡１１は連続的な環状反射面を備えていることから、図２に示す第１の照明系１０２（−３０度）と第２の照明系１０３（−２０度）のように、隣接する２方向の照明系でトロイダル鏡１１の反射面を共用（共用部分を図中に符合Ｗで示している）することが可能であり、２方向の照明系を近接させて配置しても従来のようにコリメータレンズの干渉という問題が生じないことも相俟って、一層照明系１０の小型化が図れるものである。
【００４２】
（受光系）
続いて、図２及び図４を参照しながら、受光系３０について説明する。受光系３０は、対物レンズ３１、光束絞り板３３、フィールドレンズ３４、入射スリット板３５、結像レンズ３６、回折格子３７、センサーアレイ３８及び光束規制板３９などを備えて構成されている。受光系３０は、測定平面１０ｐ内で試料面１の中心を通る対法線角４５度の光軸３０ｘを持つ。対法線角４５度の受光方向に対する正反射の方向は−４５度であることから、第１〜第５の照明系１０２〜１０６による対法線角−３０度、−２０度、０度、３０度、６５度の照明方向の正反射方向からの角度（対正反射角）は各々、１５度、２５度、４５度、７５度、１１０度となる。
【００４３】
なお、上記入射スリット板３５、結像レンズ３６、回折格子３７及びセンサーアレイ３８により、ポリクロメーターが構成されている。すなわち、結像レンズ３６及び回折格子３７は、入射スリット板３５のスリット３５ａ（及びスリット３５ｂ）の分散像を生成するものであり、センサーアレイ３８は前記入射スリット分散像の結像位置に置かれている。ポリクロメーターは、当該受光系３０において受光された試料面１からの反射光を波長毎に分離して光強度に応じた分光データを作成すべく、測定波長域の全波長を同時測定するためのものである。
【００４４】
対物レンズ３１は、トロイダル鏡１１に設けられた対法線角４５度の開口部１１ａに配置され、前記光軸３０ｘの方向に沿った反射光を入射スリット板３５へ収束させるものである。具体的には対物レンズ３１は、図４に示すように、照明系１０によって一括して照明された試料面１及び参照面３からの、対法線角４５度の方向の反射光（以下、試料光束１ｃ及び参照光束３ｃという）を、該対物レンズ３１の焦点面に置かれたスリット板３５へ収束させる。
【００４５】
光束絞り板３３は、光束を通過させる開口３３ａを備え、対物レンズ３１の背面側近傍に配置されている。この光束絞り板３３は、試料光束１ｃおよび参照光束３ｃの径を所定のサイズに規制するためのもので、前記開口３３ａは、規制すべきサイズに合わせて、所定のサイズに選定されている。
【００４６】
入射スリット板３５は、図４及び図５（ｂ）に示すように、試料用スリット３５ａ及びこれに並置された参照用スリット３５ｂを備えている。これらスリット３５ａ、３５ｂは、前記ポリクロメーターの入射スリットとして機能する。すなわち、前記対物レンズ３１で集光された試料光束１ｃは試料用スリット３５ａへ収束光束１ｃ’として導かれ、また参照光束３ｃは参照用スリット３５ｂへ収束光束３ｃ’として導かれる。
【００４７】
結像レンズ３６は、試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂをそれぞれ通過した試料光束１ｃ及び参照光束３ｃ（試料面反射光及び参照面反射光）を、拡散光束から平行光束に変化させて回折格子３７へ導くものである。回折格子３７は、結像レンズ３６により導かれた平行光束を、波長成分毎に分散反射させるものである。この回折格子３７で分散反射された光束は、再び結像レンズ３６によって収束され、センサーアレイ３８へ結像される。
【００４８】
センサーアレイ３８は、試料光束１ｃ及び参照光束３ｃの分光強度に応じた信号を、後述の信号処理部４３に出力する。図５（ａ）に示すように、センサーアレイ３８は、試料用アレイ３８ａ及び参照用アレイ３８ｂを備えている。この試料用アレイ３８ａ及び参照用アレイ３８ｂは、前記試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂのサイズに合わせて設定された、所定サイズの区画に配置された例えば４０画素のフォトダイオードアレイにてそれぞれ構成することができる。そして、前記試料用アレイ３８ａには試料用スリット３５ａの分散像が、また参照用アレイ３８ｂには参照用スリット３５ｂの分散像がそれぞれ入射される。
【００４９】
上記入射スリット板３５の直前（入射スリット板３５の対物レンズ３１側の面）には、フィールドレンズ３４が配置されている。フィールドレンズ３４は、光束絞り板３３の開口３３ａの像を結像レンズ３６の位置に作る機能を果たす。このようなフィールドレンズ３４を配置することにより、試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂを通過した試料光束１ｃおよび参照光束３ｃは、全て結像レンズ３６及び回折格子３７に入射されるようになり、試料用アレイ３８ａ及び参照用アレイ３８ｂへの分散像の形成に寄与する。従って、共通の受光系で効率良く試料光束１ｃ及び参照光束３ｃの分光特性を測定することができる。
【００５０】
光束規制板３９は、入射スリット板３５と対物レンズ３４との間に配置され、図４における参照光束３ｃ’の一部を遮蔽する役目を果たす。この光束規制板３９は、試料面１と参照面３とを隣接配置させた本実施形態にかかる光学系Ｓ１において、受光系３０の光路長を可及的に短くするために設置される。この点について、具体的に数値を例示して説明する。
【００５１】
図４に示すように、試料光束１ｃの光軸１ｘと参照光束３ｃの光軸３ｘとの、試料面１（参照面３）上の間隔をＤ、試料用スリット３５ａと参照用スリット３５ｂとの間隔をｄ、入射スリット板３５と対物レンズ３１との間隔をａ、試料面１（及び参照面３）と対物レンズ３１との間隔をｂとすると、
ｂ＝ａ・Ｄ／ｄ    ・・・（１）
の関係が成立する。例えば、測定用開口２ａ（測定域１ａ）の径を１２ｍｍ、参照面３の測定径（参照域３ａ）を８ｍｍとすると、上記（１）式によると、両者が重ならないための間隔Ｄは、余裕を見越すと１２ｍｍ程度が必要となる（なお、両者が重なると、参照光束３ｃのモニターが正確に行えなくなる）。この場合、スリット間隔ｄを３ｍｍ、入射スリット板３５〜対物レンズ３１の間隔ａを２５ｍｍとすると、試料面１〜対物レンズ３１の間隔ｂは１００ｍｍとなり、比較的長い距離が必要となってしまう。
【００５２】
そこで本実施形態では、光束規制板３９を入射スリット板３５と対物レンズ３１との間に配置して、この部分における参照光束３ｃ’の試料光束１ｃ’から遠い半分を遮蔽している。換言すると光束規制板３９は、試料面１の領域から反射された反射光が、入射スリット板３５の参照用スリット３５ｂへ入射されないようにしている。これにより、参照面３における参照域３ａは、図４に示すように、（試料面１上の）円形の測定域１ａに直径を向けた半円形となり、前記間隔Ｄを遮蔽した半円形部分だけ短縮できるようになる。つまり、測定域１ａと参照域３ａとを互いに重複（乃至は近接）しない円形同士として考慮（この場合、どうしても間隔Ｄ＝１２ｍｍが必要となる）するのではなく、測定域１ａと参照域３ａとを重複する円形として設定し、事後的に測定に影響しないよう参照域３ａについて重複する部分の光束（参照光束３ｃ）を光束規制板３９にて遮蔽するものである。この結果、間隔Ｄを１２ｍｍから８ｍｍに短縮することができ、これに伴い間隔ｂも１００ｍｍから６６ｍｍに縮小することができる。而して、受光系３０の光路長が大幅に短縮される。なお光束規制板３９は、対物レンズ１に入射された試料光束１ｃ’と干渉しない位置（試料光束１ｃを遮蔽しない位置）に配置される。
【００５３】
上記のような光束規制板３９を配置することにより、参照域３ａの面積は半分になってしまい、モニターに必要な参照光束が不足する場合がある。この場合、図６に示すような異方性拡散特性を有する反射板を、参照面３として配置することが望ましい。すなわち、図６（ａ）に示すように、入射した照明光束２２ａ〜２６ａを、測定平面１０ｐ内の方向には大きく拡散反射して拡散反射光３ｐを形成する一方で、図６（ｂ）に示すように、測定平面１０ｐに直交する方向には小さく拡散反射して拡散反射光３ｑを形成する異方性拡散反射板である。かかる異方性拡散反射板を用いることで、照明光束２２ａ〜２６ａを効率よく受光系３０に入射させることができ、必要な参照光束を得ることができる。このような異方性拡散反射板としては、例えば米国ＰＯＣ社の楕円プロファイルＬＳＤ（Light Shaping Diffuser）を使用することができる。
【００５４】
以上の通り構成された受光系３０によれば、参照面３を試料面１に対して、測定平面１０ｐと直交する方向に隣接させているので、照明光束１ｃと参照光束３ｃとの近似性が高くなり、試料面１に照射されている照明光の変動に対して精度良く補正しつつ測定を行える。また、光束規制板３９を用いることで、照明光束１ｃと参照光束３ｃとの分離に必要な試料面１〜対物レンズ３１の間隔ｂを縮小でき、受光系のコンパクト化を図ることができる。さらに、フィールドレンズ３４の配置により、共通の受光系３０で試料光束１ｃ及び参照光束３ｃの分光特性を測定することができる。とりわけ、本実施形態のように多方向照明〜一方向受光の光学系Ｓ０である場合、図１１に示す従来例のように参照用のモニターファイバー２２０ｆ〜２６０ｆを設ける必要がなく、全方向の照明系共通の受光系３０で参照光束３ｃもモニターできることから、光ファイバーを用いることにより生ずる種々の問題（例えば、温度などの影響を受けやすい、光ファイバーの引き回しスペースが必要等）を回避できるようになる。
【００５５】
（制御処理系）
図２に戻って、制御演算手段４０は、前述の受光系３０から出力される測定データに基づいて、試料面１の反射特性を求めて出力するもので、ＣＰＵやメモリなどを備える制御処理部４１、フラッシュ制御部４２、信号処理部４３、測定制御部４４及び表示部（図１に示す表示部２ｃに相当）から構成されている。
【００５６】
制御処理部４１は、試料面１の測色に際し、各部へ制御信号を送信し、測定動作を制御する。具体的には制御処理部４１は、測定制御部４４から測定開始信号を受けると、フラッシュ制御部４２に動作シーケンスに応じた駆動信号を与え、フラッシュ光源２２〜２６の発光を制御する。さらに、試料光束１ｃ及び参照光束３ｃの分光強度信号を受けた信号処理部４３が出力する分光強度データを受けて、照明方向毎の分光反射率係数を求め、必要に応じて色彩値や他の指標に変換して表示部２ｃに出力表示する。
【００５７】
フラッシュ制御部４２は、前記制御処理部４１から与えられる駆動信号に基づいて、実際に第１〜第５の照明系１０２〜１０６のフラッシュ光源２２〜２６を順次発光させる制御信号を生成する。
【００５８】
信号処理部４３は、照明系１０から発せられた照明光が試料面１及び参照面３で反射され、受光系３０にて受光された反射光の強度（試料光束１ｃ及び参照光束３ｃの分光強度信号）に基づいて、試料面１の分光反射特性を算出する（分光強度データを求める）。すなわち信号処理部４３は、センサーアレイ３８から出力される分光強度信号を用いて、測定平面１０ｐにおける第１〜第５の照明系１０２〜１０６による照明方向に対応する分光反射特性を算出する。当該信号処理部４３は、例えば電流電圧変換回路、帰還抵抗、マルチプレクサー、可変ゲインアンプ及びアナログ−ディジタル変換器等を備える信号処理回路にて構成することができる。
【００５９】
測定制御部４４は、マルチアングル測色計ＭＳの全体の動作を制御するもので、ユーザにより選定された測定メニューに応じた測定開始信号を制御処理部４１に与え、測定動作を実行させる、表示部２ｃは、色彩値等の測定結果データやグラフ、測定メニューなどを表示するものである。
【００６０】
以上の通り構成されたマルチアングル側色計ＭＳの動作について簡単に説明する。先ず、測定制御部４４から測定開始信号が発生されると、前記制御処理部４１からフラッシュ制御部４２に所定の駆動信号が与えられ、フラッシュ制御部４２は第１〜第５の照明系１０２〜１０６のフラッシュ光源２２〜２６を順次発光させる。各々のフラッシュ光源２２〜２６から発せられる光束は、トロイダル鏡１１で反射されて試料面１及び参照面３に照射される。
【００６１】
この点を例えば図３に示す第３の照明系１０４で説明すると、小直角プリズム１４の入射端１２ｂに入射され、内部反射面１２ｃで反射して方向を変えられた後、射出端１４ａからトロイダル鏡１１に向けて射出される。射出された光束はトロイダル鏡１１で反射され、平行な照明光束２４ａとされた上で試料面１及び参照面３に照射される。他の照明系１０２、１０３、１０５、１０６も同様な動作である。
【００６２】
そして、前記試料面１及び参照面３からの反射光のうち、測定平面１０ｐ内で対法線角４５度の半径に平行な反射光（試料光束１ｃ及び参照光束３ｃ）が、受光系３０にて受光される。具体的には、試料光束１ｃ及び参照光束３ｃは、対物レンズ３１を介して入射スリット板３５の試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂへそれぞれ収束される。この際、光束絞り板３３で光束に所定の絞りが加えられ、光束規制板３９により参照光束３ｃの半円部分が遮蔽される。
【００６３】
前記試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂを通過した試料光束１ｃ及び参照光束３ｃは、結像レンズ３６を経ることで平行光束とされた上で回折格子３７へ導かれ、該回折格子３７にて波長成分毎に分散反射される。この分散反射された光束は、再び結像レンズ３６によって収束され、センサーアレイ３８へ結像される。このような受光系３０の光路には、フィールドレンズ３０が配置されているので、試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂを通過した試料光束１ｃおよび参照光束３ｃは、全て結像レンズ３６及び回折格子３７に入射されるようになる。
【００６４】
しかる後、センサーアレイ３８により、受光された試料光束１ｃ及び参照光束３ｃに応じた分光強度信号が、信号処理部４３へ出力される。そして信号処理部４３により、前記分光強度信号に基づいて、試料面１の分光強度データを求められ、続いて制御処理部４１により、前記分光強度データに基づいて照明方向毎の分光反射率係数を求められ、必要に応じて色彩値や他の指標に変換して表示部２ｃに出力表示されるものである。
【００６５】
（変形実施形態の説明）
［１］参照域を測定平面方向に隣接させた実施形態
図７は、上述したマルチアングル測色計ＭＳに用いられる光学系の変形実施形態を示す図である。上述の実施形態における光学系Ｓ１では、参照面３を試料面１に対し、測定平面１０ｐと直交する方向に隣接させた例を示したが、図７に示す光学系Ｓ２のように、これを測定平面１０ｐ方向に隣接させる構成とすることもできる。なお、光学系Ｓ２以外の構成については、先に説明したマルチアングル測色計ＭＳの構成と同様であるので、説明を省略する。
【００６６】
図７において、この光学系Ｓ２は、照明系１０’と受光系３０’とを備えている。受光系３０’は、前述の実施形態と実質的に同様の構成である（一部構成を省略して描いている）。また照明系１０’における第１〜第５の照明系１０２〜１０６の配置や構成も前述の実施形態と同様であり、第１〜第５の照明系１０２〜１０６から発せられる照明光束２２ａ〜２６ａをトロイダル鏡１１で反射させて試料面１及び参照面３へ照射する折り返し光路を採用している点も同様である。
【００６７】
而して、この光学系Ｓ２では、参照面３を試料面１に対し、測定平面１０ｐ方向に隣接させる構成としている。この場合、各方向から参照面３を照明する光束（照明光束２２ａ〜２６ａ）は、トロイダル鏡１１の試料面１を照明する光束が反射される面と同じ周上の面で反射されるので、上述の実施形態における光学系Ｓ１のようにトロイダル鏡１１を軸１１ｘ方向に延長する延長部１１ｃを設ける必要がない。従って、トロイダル鏡１１のサイズを小さくすることができる。但し、第１の照明系１０２（対正反射角１５度の照明系）による照明光２２ａで参照面３を照明可能とするために、トロイダル鏡１１の周方向に延長部１１ｄが設けられる。
【００６８】
当該光学系Ｓ２においては、参照面３（参照域３ａ）と試料面１とは、測定平面１０ｐ方向に隣接しているので、図７に示すように、受光系３０’の入射スリット板３５において、試料用スリット３５ａ及び参照用３５ｂも測定平面１０ｐ方向に隣接させる必要がある。つまり、入射スリット板３５、結像レンズ３６、回折格子３７及びセンサーアレイ３８からなるポリクロメーターは、上述の光学系Ｓ１に比べて、光軸３０ｘの周りに９０度回転して配置される。また、この光学系Ｓ２でも上述の光学系Ｓ１と同様に、入射スリット板３５と対物レンズ３１との間において、対物レンズ３１から試料面用入射スリット３５ａに入射する試料光束を妨げない位置に参照光束規制板３８が配置されており、参照光束の半分を遮蔽し、対物レンズ３１と試料面１との間の距離を縮小する構成としている。
【００６９】
以上のような光学系Ｓ２によれば、コンパクトな照明系（照明装置）とすることができるので、これをマルチアングル測色計ＭＳに組み込むようにすれば、その小型化を達成することができる。
【００７０】
［２］一方向照明、多方向受光の光学系とした実施形態
図８は、上述したマルチアングル測色計ＭＳに用いられる光学系の変形実施形態を示す図であり、図９は図８の試料面法線１ｎにおける側断面図である。上述の実施形態における光学系Ｓ１では、多方向照明／一方向受光の光学系について例示したが、これを図８に示すように、一方向受光／多方向受光の光学系Ｓ３（逆ジオメトリーの光学構成）としてもよい。
【００７１】
図８、図９において、この光学系Ｓ３は、照明系１００と受光系３００とを備えている。照明系１００は、トロイダル鏡１１に設けられた対法線角４５度の開口部１１ａに配置されるコリメータレンズ２３１と、該コリメータレンズ２３１の焦点に置かれた開口板２３４と、該開口板２３４の開口２３４ａの背後に置かれた光源２３２とで構成されている。さらに光源２３２の光束変動をモニタするために、コリメータレンズ２３１の試料面１側の近傍において光軸に対して若干傾斜して配置された平面ガラス２３３と、前記開口２３４ａに並んで入射端２３４ｂをもつ参照用光学ファイバー２３４とが備えられている。
【００７２】
受光系３００（受光装置）は、トロイダル鏡１１と、該トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｂ上に入射端をもつ５本の受光用光学ファイバー２１２〜２１６とを備えて構成されている。前記受光用光学ファイバー２１２〜２１６の入射端は、測定平面１０ｐ内において、試料面法線１ｎからの角度（対法線角）−３０度、−２０度、０度、３０度、６５度の方向にそれぞれ配置されている。
【００７３】
受光用光学ファイバー２１２〜２１６の出射端は、図１０に示す光マルチプレクサー２２０にそれぞれ接続される。前記光マルチプレクサー２２０は図示省略の制御演算手段の制御信号によって制御され、受光用光学ファイバー２１２〜２１６の出射端を順次１端ずつ出力光学ファイバー２２１に光学的に接続させる機能を有している。出力光学ファイバー２２１及び前記参照用光学ファイバー２３４の出射端は、ポリクロメーターに導かれる。上記実施形態の構成を採用する場合は、各々入射スリット板３５の試料用スリット３５ａ及び参照用スリット３５ｂに直結すればよい。
【００７４】
このように構成された光学系Ｓ３の動作を説明する。照明系１００の光源２３２から発せられ、開口２３４ａを通過した光束は、前記コリメータレンズ２３１によって平行光束２３２ａとなって試料面１へ照射される。また、平面ガラス２３３によって反射された前記平行光束２３２ａ（照明光束）の一部の参照光束２３２ｂは、再びコリメータレンズ２３１によって収束されて、前記開口２３４ａに並んで入射端をもつ参照用光学ファイバー２３５に入射される。
【００７５】
平行光束２３２ａにより照明された試料面１からの反射光のうち、測定平面１０ｐ内の異なる５方向の反射光２１２ａ〜２１６ａがトロイダル鏡１１によって反射され、前記反射光２１２ａ〜２１６ａは焦点円周１１ｂ上に入射端をもつ５本の受光用光学ファイバー２１２〜２１６に入射される。そして前記光マルチプレクサー２２０により、受光用光学ファイバー２１２〜２１６が順次出力光学ファイバー２２１と光学的に接続され、対法線角−３０度、−２０度、０度、３０度、６５度の方向の反射光が受光用光学ファイバー２１２〜２１６から順次試料用スリット３５ａへ導かれる。この際、参照用光学ファイバー２３５からは参照光が参照用スリット３５ｂへ導かれる。そしてポリクロメーター等により、所定の対法線角毎（受光方向毎）に分光強度信号を測定し、図２に示したような制御演算手段４０により受光方向毎の分光反射率係数等が求められるものである。
【００７６】
このような光学系Ｓ３によっても、受光系３００の光路をトロイダル鏡１１で折り返す折り返し光路を採用し、またトロイダル鏡１１を用いることで隣接する２方向の受光系でトロイダル鏡１１の反射面を共用することが可能となるので、受光系３００を大幅に小型化することができる。従って、かかる受光系３００が組み込まれるマルチアングル測色計ＭＳの小型化も達成することができるようになる。
【００７７】
［３］照明系、受光系ともトロイダル鏡を用いる実施形態
図８に示したような一方向照明／多方向受光の光学系において、図１１に示す光学系Ｓ４のように、照明系４００を受光系３００と同様に、トロイダル鏡１１と、該トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｂ上であって、試料面法線１ｎから４５度の位置に射出端を有する照明用ファイバー４０１によって構成しても良い。図示省略しているが、前記照明用ファイバー４０１の入射端には、所定の光源装置が接続される。このように構成された光学系Ｓ４では、前記照明用ファイバー４０１の射出端から射出された光束は、トロイダル鏡１１によって、測定平面１０ｐ内の対法線角４５度の半径に平行な光束４０１ａとなって、試料面１を照明する。試料面１からの各方向の反射光を受光する受光系３００の構成並びに動作は、図８に示した光学系Ｓ３と同様である。
【００７８】
以上のような光学系Ｓ４によれば、レンズなどから別途構成される照明系が不要になると共に、照明系４００の光路もトロイダル鏡１１で折り返されるので、よりコンパクトにマルチアングル測色計ＭＳを構成することができる。また、照明系４００と、これに隣接する受光系３００とでトロイダル鏡１１の反射面を共用できるので、照明方向に近接した方向の反射光も測定可能となる。
【００７９】
なお図１１では、一方向照明／多方向受光の光学系について説明したが、図２に示した多方向照明／一方向受光の光学系においても、受光系を、トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｂ上であって、試料面法線１ｎから４５度の位置に入射端を有する受光用ファイバーによって構成しても良い。
【００８０】
以上、マルチアングル測色計ＭＳについての本発明の実施形態を説明したが、本発明は各種用途に用いる照明装置若しくは受光装置としても実施することができる。例えば、図２に示した光学系Ｓ１、或いは図７に示した光学系Ｓ２において、受光系３０（３０’）を除くと共に、トロイダル鏡１１の焦点円周 １１ｂ上に複数の光源を配置して、所定面積を有する平面（第１平面）を照明する照明装置とすることができる。この場合、前記第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称にトロイダル鏡１１が配置される。そして、前記複数の光源部から発せられる光束を前記トロイダル鏡１１で反射させて平行光束とし、前記第２平面における異なる方向から前記第１平面を照明することができる。
【００８１】
又は、図８に示した光学系Ｓ３において、照明系１００を除くと共に、トロイダル鏡１１の焦点円周 １１ｂ上に複数の受光装置を配置して、所定面積を有する平面（第１平面）から発せられる面発光を受光する受光装置とすることができる。この場合、前記第１平面の法線を含む第２平面に直交すると共に前記第１平面に接する軸に対して回転対称にトロイダル鏡１１が配置される。そして、前記第１平面から発せられる前記第２平面内の異なる方向の面発光を前記トロイダル鏡で反射させた上で、前記受光装置で受光することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】図１（ａ）は、本発明にかかるマルチアングル測色計ＭＳの外観を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）はその内部構造の要部を模式的に示す斜視図である。
【図２】本実施形態にかかるマルチアングル測色計ＭＳの内部構造を示す構成図である。
【図３】図２の試料面法線１ｎに垂直な方向の側断面図である。
【図４】図２における受光系３０の構成を示す、測定平面１０ｐに垂直な方向の断面図である。
【図５】図５（ａ）はセンサーアレイ３８の正面図、図５（ｂ）は試料用スリット３５の正面図である。
【図６】異方性拡散反射板の反射特性を示す模式図である。
【図７】変形実施形態にかかる光学系Ｓ２を示す構成図である。
【図８】変形実施形態にかかる光学系Ｓ３を示す構成図である。
【図９】図８の試料面法線１ｎに垂直な方向の側断面図である。
【図１０】マルチプレクサーの一例を示す平面図である。
【図１１】変形実施形態にかかる光学系Ｓ４を示す構成図である。
【図１２】従来技術にかかる多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計の光学系Ｓ０を示す構成図である。
【図１３】図１３（ａ）は図１２におけるセンサーアレイ３８０の正面図、図１３（ｂ）は試料用スリット３５０の正面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１      試料面
１ｎ    試料面法線
１０    照明系（照明手段）
１０ｐ  測定平面
１０２〜１０６  第１〜第５の照明系（光源部）
１１    トロイダル鏡
１１ｂ  焦点円周
１１ｃ、１１ｄ    延長部
１１ｘ  （トロイダル鏡の）軸
１２〜１６  小直角プリズム（導光手段）
１２ａ〜１６ａ  射出端（射出開口）
１２ｂ〜１６ｂ  入射端
２      測定開口面
２ａ    測定用開口
２２〜２６  フラッシュ光源（光源）
３      参照面
３０    受光系（受光手段）
３１    対物レンズ
３４    フィールドレンズ
３５    入射スリット板
３６    結像レンズ
３７    回折格子
３８    センサーアレイ
３９    光束規制板
４０    制御演算手段
ＭＳ    マルチアングル測色計
Ｓ１〜Ｓ４    光学系
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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