(57)【要約】【課題】表面性状をはじめ表皮を三次元評価すること。【解決手段】  複数層から形成されている塗装面である表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する装置であって、表皮表面から測定深さ未満のコヒーレンス長を有する光源１１と、光源１１からの出射光を、表皮に向かわせる光と位相シフターでもあるミラー１３に向かわせる光とに分割し、また、重ね合わせるビームスプリッタ１２と、コヒーレンス長と測定深さとに基づいてミラー１３の位置を光路方向に所定間隔ずらしていく移動手段と、ずらされた各位置において干渉光を各位相について撮像する撮像素子１４と、撮像された干渉光を記録し、干渉光の振幅情報と位相差情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生する計算機１５と、を具備し、再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化する表皮評価装置１。【選択図】図１３
2019194526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層から形成されている場合を含み塗膜面、塗装面、その他の測定対象とする表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する装置であって、
表皮表面から測定最深部までの距離を測定深さとし、測定深さ未満のコヒーレンス長を有する光源と、
光源からの出射光を、表皮に向かわせる光と鏡に向かわせる光とに分割する分割手段と、
表皮からの反射光である物体光と鏡からの反射光である参照光とを重ね合わせる合成手段と、
鏡に向かわせる光または参照光の位相をシフトさせる位相シフト手段と、
コヒーレンス長と測定深さとに基づいて鏡の位置または表皮の位置をその配向方向を同一としたまま光路方向に所定間隔ずらしていく移動手段と、
移動手段によりずらされた各位置において、合成手段により重ね合わされる干渉光を位相シフト手段によりシフトされた各位相について撮像する撮像手段と、
撮像手段により撮像された干渉光を記録する記録手段と、
記録手段により記録された干渉光の振幅情報と位相情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生する再生手段と、
を具備し、
再生手段により再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化することを特徴とする表皮評価装置。
【請求項２】
再生手段により再生された強度画像と位相画像とにより表皮表面の凹凸または所定深さにおける凹凸を三次元表示する三次元表示手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の表皮評価装置。
【請求項３】
再生手段により再生された画像に基づき、深さ方向について性状の異なる境界の有無を判定する境界判定手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の表皮評価装置。
【請求項４】
深さ方向に切断した表皮の断面を強度画像の強度に応じて色分けした断面画像として出力する断面出力手段を具備したことを特徴とする請求項１に記載の表皮評価装置。
【請求項５】
可干渉距離が１０μｍ以下となる光源を用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の表皮評価装置。
【請求項６】
撮像手段により撮像する表皮の大きさが、正方形として一辺ｍｍオーダー以上または円形として半径ｍｍオーダー以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の表皮評価装置。
【請求項７】
可干渉距離が１０μｍ以下の光源による低コヒーレンスデジタルホログラフィを用いて、複数層から形成されている場合を含み塗膜面、塗装面、その他の測定対象とする表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する表皮評価方法であって、
表皮の位置または参照光用の鏡の位置を、その配向方向を同一としたまま光路方向に所定間隔ずらしていき、
各位置において参照光または物体光の位相をシフトさせて干渉光を記録し、
記録された干渉光の振幅情報と位相情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生し、
再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化することを特徴とする表皮評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塗膜面、塗装面、その他の測定対象を、深さ方向を含んで三次元評価する技術に関し、特に、低コヒーレンスデジタルホログラフィを用いて、深さ方向に水平スライスした画像の再構築により、測定対象の表面はもとより深部の性状を評価する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗膜面、塗装面、その他の測定対象（以降では深さ方向も含んだ概念として、表皮と適宜称することとする。）を評価する方法として、従来、光干渉断層画像化法（ＯＣＴ）が知られている。この手法を用いれば、たとえばメタリック塗装に関しては、干渉強度から断層画像を作成し、光輝材（アルミフレーク）の深さ方向の分布を測定することができる。
【０００３】
このほか、共焦点レーザ顕微鏡を用いて表皮を観察することにより、アルミフレークの分布を測定し、配向角度の推定も可能である。
【０００４】
しかしながら、従来の技術では以下の問題点があった。
ＯＣＴにあっては、取得できる情報が干渉強度のみであってイメージングが困難であり、塗膜表面の状態、たとえばいわゆる「ゆず肌」等の性状把握、性状分析には適していない。
また、共焦点レーザ顕微鏡にあっては、視野直径がせいぜい数１００μｍｍ程度と評価範囲がピンポイント的であり、結果にばらつきが生じやすいという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−４４６１１
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】横田正幸ら「位相シフトディジタルホログラフィと重量法による塗料乾燥評価とクリア塗料に対する減少体積の計算による蒸発用剤の推定」，塗装工学，４８，５５９−５６９，２０１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記に鑑みてなされたものであって、表面性状をはじめ表皮を三次元評価することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の表皮評価装置は、複数層から形成されている場合を含み塗膜面、塗装面、その他の測定対象とする表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する装置であって、表皮表面から測定最深部までの距離を測定深さとし、測定深さ未満のコヒーレンス長を有する光源と、光源からの出射光を、表皮に向かわせる光と鏡に向かわせる光とに分割する分割手段と、表皮からの反射光である物体光と鏡からの反射光である参照光とを重ね合わせる合成手段と、鏡に向かわせる光または参照光の位相をシフトさせる位相シフト手段と、コヒーレンス長と測定深さとに基づいて鏡の位置または表皮の位置をその配向方向を同一としたまま光路方向に所定間隔ずらしていく移動手段と、移動手段によりずらされた各位置において、合成手段により重ね合わされる干渉光を位相シフト手段によりシフトされた各位相について撮像する撮像手段と、撮像手段により撮像された干渉光を記録する記録手段と、記録手段により記録された干渉光の振幅情報と位相情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生する再生手段と、を具備し、再生手段により再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１に係る発明は、短いコヒーレンス長により干渉縞の得られる深さ方向のレンジを狭めて分解能を上げ、深さ方向の光路長をずらしていくことにより各深さにおけるホログラムを再生し、表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化する。なお、ホログラフィを利用するので、評価対象の表皮面積（平面視）を一辺数ｍｍ四方〜数１００ｍｍ四方と広くすることが可能である。
【００１０】
測定対象である表皮に特に制限はないが、塗膜面、塗装面のほか、食品（加工食品を含む。）、合成皮革、電波ステルス処理を施した物体などを挙げることができる。
測定深さに制限はないが、表皮の透明度等を考慮すれば、〜３００μｍとする例を挙げることができる。
コヒーレンス長も測定深さや所望の分解能により決定すれば良いが、数１００ｎｍ〜数１０μｍとする例を挙げることができる。
分割手段と合成手段の例としてはビームスプリッタを挙げることができる。
位相シフト手段としては、たとえば、用いる鏡をＰＺＴミラーとすることにより実現できる。シフトさせる位相は９０°すなわち、位相φ＝０，π／２，π，３π／２とする例を挙げることができる。
再生手段による再生手法としては、計算機を用いた、１−ＦＦＴ法やコンボリューション法による処理を挙げることができる。なお、振幅情報と位相情報とは、干渉光の強度に基づき抽出ないし算出できる。
【００１１】
請求項２に記載の表皮評価装置は、請求項１に記載の表皮評価装置において、再生手段により再生された強度画像と位相画像とにより表皮表面の凹凸または所定深さにおける凹凸を三次元表示する三次元表示手段を具備したことを特徴とする。
【００１２】
すなわち、請求項２に係る発明は、表面を含み表皮所定深さ（位置）の性状を具体的に可視化可能となる。
【００１３】
三次元表示とは、立体を斜め上から眺める場合など二次元に射影した表示とすることができる。適宜視点を変更して動的に表示させるようにしても良い。なお、凹凸は位相画像に基づき、また、前後の深さの強度画像と位相画像に位相接続する等して得ることができる。
【００１４】
請求項３に記載の表皮評価装置は、請求項１に記載の表皮評価装置において、再生手段により再生された画像に基づき、深さ方向について性状の異なる境界の有無を判定する境界判定手段を具備したことを特徴とする。
【００１５】
すなわち、請求項３に係る発明は、表皮が層構造であるか否かを判定可能となる。判定手法に特に限定はないが、たとえば、深さ方向について、強度画像の強度平均が大きく変化するか否かにより判定可能となる。
【００１６】
請求項４に記載の表皮評価装置は、請求項１に記載の表皮評価装置において、深さ方向に切断した表皮の断面を強度画像の強度に応じて色分けした断面画像として出力する断面出力手段を具備したことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項４に係る発明は、たとえば車などに採用されるメタリック塗装（表面のクリア層の下にベース層が形成されている。）の様相を知ることができる。
なお、色分けはカラー表示が好ましいが仕様の態様によっては、グレースケールにおける濃淡もここでいう色分けに含まれるものとする。
【００１８】
請求項５に記載の表皮評価装置は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の表皮評価装置において、可干渉距離が１０μｍ以下となる光源を用いることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、請求項５に係る発明は、深さ方向の分解能を１０μｍ以下に精細化可能となる。そのような光源として、たとえばＳＬＤ（スーパールミネッセンスダイオード）を用いることができる。なお、縦横方向の分解能は、撮像手段として具体的に採用する撮像素子の単位素子の大きさを小さく（高精細）にすることにより上げることが可能である。たとえば、１μｍの分解能とすることもできる。
【００２０】
請求項６に記載の表皮評価装置は、請求項１〜５のいずれか一つに記載の表皮評価装置において、撮像手段により撮像する表皮の大きさが、正方形として一辺ｍｍオーダー以上または円形として半径ｍｍオーダー以上であることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、請求項６に係る発明は、所定面積を確保することにより、例えば表皮が複数層からなる場合の表層厚みの測定値のばらつきを無くすことが可能となる。
【００２２】
請求項７に記載の表皮評価方法は、可干渉距離が１０μｍ以下の光源による低コヒーレンスデジタルホログラフィを用いて、複数層から形成されている場合を含み塗膜面、塗装面、その他の測定対象とする表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する表皮評価方法であって、表皮の位置または参照光用の鏡の位置を、その配向方向を同一としたまま光路方向に所定間隔ずらしていき、各位置において参照光または物体光の位相をシフトさせて干渉光を記録し、記録された干渉光の振幅情報と位相差情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生し、再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化することを特徴とする。
【００２３】
すなわち、請求項７に係る発明は、短いコヒーレンス長により干渉縞の得られる深さ方向のレンジを狭めて分解能を上げ、深さ方向の光路長をずらしていくことにより各深さにおけるホログラムを再生し、表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化する。なお、ホログラフィを利用するので、評価対象の表皮面積（平面視）は一辺数ｍｍ四方〜数１００ｍｍ四方と広くすることが可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば表面性状をはじめ表皮を三次元評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】表皮評価装置の構成例を示した説明図である。
【図２】ミラーの走査と測定範囲との関係を示した説明図である。
【図３】計算機の機能的構成を示した説明図である。
【図４】塗装片の構成断面図である。
【図５】光学顕微鏡写真によるボディパネル写真である。
【図６】測定に用いた表皮評価装置の光学系の構成および仕様概要の説明図である。
【図７】実験条件を示した表である。
【図８】各深さにおけるＤＧ○の再生強度画像である。
【図９】各深さにおけるＤＧ○の再生位相画像である。
【図１０】各深さにおけるＤＧ×の再生強度画像である。
【図１１】各深さにおけるＤＧ×の再生位相画像である。
【図１２】ＤＧ○の表面についての平面図および立体斜視図である。
【図１３】ＤＧ×の表面についての平面図および立体斜視図である。
【図１４】ＤＧ○の断面および部分拡大図である。
【図１５】ＤＧ×の断面および部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
ここでは、車に施されたメタリック塗装片を評価する例について説明する。
【００２７】
図１は、表皮評価装置の構成例を示した説明図である。図２は、ミラーの走査と測定範囲との関係を示した説明図である。図３は、計算機の機能的構成を示した説明図である。図４は、塗装片の構成断面図である。
【００２８】
＜表皮評価装置：装置概要＞
表皮評価装置１は、大きく、光源１１と、ビームスプリッタ１２と、ミラー１３と、撮像素子１４と、計算機１５とにより構成される。
光源１１からの出射光はビームスプリッタ１２によって、直進してメタリック塗装片である測定対象Ｏに向かう光と、４５°反射されてミラー１３に向かう光とに分けられる。測定対象Ｏにより反射された光（これを物体光と称することとする。）と、ミラー１３により反射された光（これを参照光と称することとする。）については、再びビームスプリッタ１２によって、前者は４５°反射され、後者は直進して、撮像素子１４上で干渉光として撮像される。撮像された情報は計算機１５により記録され、強度画像と位相画像として再生される。図示したように、光路軌跡は十字すなわち直交する。
【００２９】
ここで、ミラー１３は、法線方向を光路方向に向けたまま、すなわち配向方向・配向姿勢を維持したまま所定間隔ずつ位置を変え、かつ、各位置で参照光の位相を９０°ずつシフトさせる。位置を変えることにより、表皮表面から所定深さ（深度）におけるホログラムが当該位置における４枚の干渉光画像から再生されることとなる（図２参照）。
【００３０】
計算機１５の機能的構成について説明する。計算機１５は、図３に示した様に、記録部１５１と、再生部１５２と、三次元表示部１５３と、境界判定部１５４と、断面出力部１５５と、移動制御部１５６と、位相制御部１５７とを有する。
【００３１】
記録部１５１は、撮像素子１４により撮像された干渉光の情報を記録する。ＨＤＤその他のストレージにより実現可能である。
再生部１５２は、記録部１５１に記録された干渉光の情報のうち、振幅情報と位相差情報とに基づき、測定対象Ｏの強度画像と位相画像とを再生する。すなわち、１−ＦＦＴ法やコンボリューション法を用いてホログラムの再生計算をおこなう。処理ソフト、ＣＰＵ，ＲＡＭなどにより実現可能である。
三次元表示部１５３は、測定対象Ｏの強度画像と位相画像に基づいてグラデーション、高低をつけるなどし、表面または各深さ位置における測定対象Ｏの凹凸を三次元表示する。モニタは２次元であるので、斜視投影図のようにして立体感を看取可能なように表示する。処理ソフト、ＣＰＵ、ＶＲＡＭ、モニタなどにより実現可能である。
境界判定部１５４は、再生部１５２により再生された画像に基づき、深さ方向について性状の異なる境界の有無を判定する。処理ソフト、ＣＰＵ、ＲＡＭなどにより実現可能である。
断面出力部１５５は、深さ方向に切断した測定対象Ｏの断面を強度画像の強度に応じて色分けした断面画像として出力する。処理ソフト、ＣＰＵ，ＲＡＭなどにより実現可能である。
移動制御部１５６は、ミラー１３を光路方向に所定間隔ずつ移動する制御をおこなう。
位相制御部１５７は、位相シフター（ここではミラー１３が担うものとする。）に対して、９０°ずつ位相をずらして反射させる制御をおこなう。
【００３２】
なお、ビームスプリッタ１２が請求項にいう分割手段と合成手段に、ミラー１３が請求項にいう鏡および位相シフト手段に、撮像素子１４が請求項にいう撮像手段に、記録部１５１が請求項にいう記録手段に、再生部１５２が請求項にいう再生手段に、三次元表示部１５３が請求項にいう三次元表示手段に、境界判定部１５４が請求項にいう境界判定手段に、断面出力部１５５が請求項にいう断面出力手段に、移動制御部１５６およびミラー１３が請求項にいう移動手段に、位相制御部１５７およびミラー１３が請求項にいう位相シフト手段に対応する。
【００３３】
また、後述するように、光源１１としてはＳＬＤ（Ｓｕｐｅｒ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ  Ｄｉｏｄｅ）、ミラー１３としてはＰＺＴミラー、撮像素子１４としてはＣＭＯＳイメージセンサ、計算機１５としてはパーソナルコンピュータの例を挙げることができる。
【００３４】
次に測定対象Ｏ（表皮）について説明する。測定対象Ｏは、図４に示した様に、ここでは鉄板表面に塗装された４層構造の塗膜である。下塗りは主として防錆、中塗りは主として石跳ね等による小傷の防止を目的としている。ベース層は顔料によるボディーカラーを決定するとともに光輝材により質感を与える。最上層のクリア層はベース層の保護層でありこちらも質感に影響する。光輝材は微細なアルミフレークを使用しておりメタリックカラーとなる。なお、光輝材にパール顔料を使用する場合にはパールカラーとなる。
【００３５】
＜表皮評価装置：処理概要＞
次に、計算機１５の処理内容について説明する。
撮像素子１４上の面（ｘ，ｙ）において物体光をＵｏと参照光Ｕｒとすると、これらは以下の式で表される。
【数１】
2019194526.tif 000003
ここで，Ａｏ，φｏは物体光の振幅と位相であり、Ａｒ，φｒは参照光の振幅と位相である。
【００３６】
記録されるホログラムの干渉強度は（２）式で表される。
【数２】
2019194526.tif 000004
ここで，＊，＜・＞は共役複素数と時間平均を意味する。
【００３７】
Ｕｏ，Ｕｒは定常過程であって、どのような時間を原点として時間平均を計算しても結果は変わらないと仮定すると、所望の物体像部分の強度は、同じＩ（ｘ，ｙ）と表記するとして次式で与えられる。
【数３】
2019194526.tif 000005
Γは自己コヒーレンス関数と呼ばれ，τは物体光に対する参照光の時間遅れを表す（τ＝２ΔＬ／ｃ：ΔＬは物体光路と参照光路の光路長差であり、ｃは光速を示す）。
【００３８】
τを用いれば、参照光の複素振幅ＵｒはＵｒ（ｔ）＝Ｕｏ（ｔ＋τ）と表せ、これを用いて、Γは次式のように表せる。
【数４】
2019194526.tif 000006
ここで，Γは時間遅れτ＝０で最大となるので，（４）式をΓ（０）で除して規格化する。
【００３９】
【数５】
2019194526.tif 000007
このγ（τ）は、複素コヒーレンス度と呼ばれる値である。（５）式をΓ（τ）についてとき、（３）式に代入した結果が以下になる。
【数６】
2019194526.tif 000008
【００４０】
また，（６）式にてτ＝２ΔＬ／ｃを代入すると以下となる。
【数７】
2019194526.tif 000009
（７）式より表皮評価装置１で記録されるホログラムはコヒーレンス度γに伴って変化し，γは物体光路と参照光路の光路長差ΔＬの関数である。
【００４１】
物体光路と参照光路の光路長差ΔＬが光源１１のコヒーレンス長ｌｃを超えた場合、γは０となり、干渉縞が得られない。すなわち、光源１１のコヒーレンス長ｌｃにより測定対象Ｏの深さ方向の分解能が決まり、ＳＬＤの場合はコヒーレンス長が数１０μｍであるため、深さ方向に数１０μｍの分解能でホログラムを記録可能となる。
【００４２】
更に、ΔＬ＝０の場合にホログラムのコントラストが最も高く、ΔＬがコヒーレンス長の半値以上となるとホログラムが得られないことが確認されている。
【００４３】
記録した干渉光（干渉縞）から所望の物体像を含む実像成分のみを抽出する方法として、位相シフト法があり、本実施の形態では４ステップ位相シフト法を採用し、これについて説明する。
【００４４】
参照光側に配置された位相シフター（ここではミラー１３がＰＺＴミラーであるとする。）を用いて、参照光の位相ΦをΦｎ＝ｎπ／２（ｎ＝０，１，２，３）の４段階にシフトさせ、ホログラムの記録を行う。記録したホログラムをそれぞれＩ０，Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３とすると、不要な像の成分を除去した撮像素子１４上での物体光の複素振幅は以下の式で表される。
【数８】
2019194526.tif 000010
【００４５】
実際の物体情報を取得するためにはホログラムの情報から、測定対象Ｏが本来が存在していた面と等距離にある再生像（ホログラム像）面までの光の伝搬を計算する必要がある。再生像面の座標を（Ｘ，Ｙ）とすると、再生像面における光の複素振幅は（９）式で表される。
【数９】
2019194526.tif 000011
ここで、ｚは撮像素子１４面から再生像面までの距離（再生距離）であり、ｒ＝（（ｚ２＋（Ｘ−ｘ）２＋（Ｙ−ｙ）２）１／２である。ただし、（９）式の計算はこのままでは膨大な計算量となるので、適宜１−ＦＦＴ法またはコンボリューション法により計算をおこなう。
【００４６】
最終的に得られたＵ０（Ｘ，Ｙ）から、再生像の強度と位相は以下のようになる。
【数１０】
2019194526.tif 000012
再生像の強度Ｉｉｍ（Ｘ，Ｙ）は測定対象Ｏの明るさを，位相φ（Ｘ，Ｙ）は形状を表す。
【００４７】
＜評価例＞
次に、測定対象Ｏとして銀色のメタリック塗装片（ボディパネル）を採用し、具体的に評価した例を説明する。評価に際しては、自動車塗装工場から入手した、同じ塗装工程を経た、質感が良いと感じられるサンプルと悪いと感じられるサンプルをそれぞれ表皮評価装置１により測定した。なお、以降において、質感の良いサンプルをＤＧ○、悪いサンプルをＤＧ×と表記するものとする。仕様は、クリア層は無色透明で厚み約３０μｍ、ベース層はアルミフレーク＋黒色顔料で厚み約１．５μｍとされるものである。なお、アルミフレークのサイズは光学顕微鏡観察により、おおよそ８μｍ〜１６μｍ（厚みは１μｍ程度）であった。光学顕微鏡写真によるボディパネル写真を図５に示す。
【００４８】
用いた表皮評価装置１の光学系の構成および仕様を図６に示す。また、実験条件を図７に示す。以降ＰＺＴミラーを取り付けた直動ステージの位置Δｄについては、クリア層表面からの反射光によるホログラム再生像の強度が最も高い点を原点（０μｍ）とした（マイナスは表面からの深さ方向の深度を意味する）。
【００４９】
評価に際しては、サンプルに５ｍｍ×５ｍｍの開口部を設けて黒画用紙にてマスキングし、得られる８１９２×８１９２ピクセルの中心部９００×９００ピクセルをトリミングした画像をもとにした。各深さについて、ＤＧ○の強度画像と位相画像を図８，図９に、ＤＧ×の強度画像と位相画像を図１０，図１１にそれぞれ示す。
【００５０】
図示したように、ＤＧ〇についてはΔｄ＝−４０μｍ付近，ＤＧ×についてはΔｄ＝−６８μｍ付近に、再生強度画像に違いすなわちアルミフレークの存在がみてとれ、この深さ近傍にベース層とクリア層との境界があると推量された。すなわち、同じ製造工程を経ても、塗装に違いが発生しており、これが質感の善し悪しを決定するものと考えられた。
【００５１】
次に、サンプル表面に表れた違いを評価することとした。ＤＧ○、ＤＧ×それぞれのΔｄ＝０μｍにおける位相画像を位相接続し，形状に変換した画像を平面図および立体斜視図として図１２および図１３に示した。なお、位相接続に際しては、接続後の位相φ（ｒａｄ）を行路長Ｌ（ｍ）に変換すべく、Ｌ＝λΦ／（４π）を用いた。
【００５２】
図から明らかなように、ＤＧ×については平滑性にかけ、表面に広範に起伏があることがみてとれ、前述の塗装厚みの相違と共に、質感に影響を与えることが確認できる。起伏の大きな部分領域を測定してみたところ、凹凸は平面視の径がおおよそ１．１ｍｍ〜１．８ｍｍ、深さが０．１μｍ〜０．８μｍであった。これは、位相接続した再生画像（図１３）から評価可能である。
塗装欠陥の一つとされる「ゆず肌」は一般的に大きさが０．１ｍｍ〜３０ｍｍ、深さが０．５μｍ〜５．０μｍとされており、上記測定結果と概ね一致している。すなわち、ＤＧ×のクリア層表面にはゆず肌が生じており、定量的に測定可能であることが確認できた。
【００５３】
次に、サンプル中央付近の断面図を作成した。断面画像は、ｙ＝ｃｏｎｓｔとして、横軸を座標Ｘ、縦軸をΔdとして、再生画像の強度値を色分けしてプロットすることにより得られる。ＤＧ〇とＤＧ×の断面画像を図１４および図１５にしめした。なお、各図において，真ん中あたりの深さにおいて強度が大きくなっている部分が見受けられたのでその部分を拡大した拡大図も表示した。
【００５４】
図から明らかなように、ＤＧ○には、Δｄ＝−４０μｍ付近に、ＤＧ×には、Δｄ＝−６８μｍ付近に上層とは異なる層が見受けられる。これに基づき、層の境界の判定、クリア層とベース層のそれぞれの厚みの算出などが評価可能であることが確認できた。
【００５５】
以上説明したように、本発明の表皮評価装置によれば、表面性状をはじめ表皮を三次元評価することができる。なお、光源のコヒーレンス長を短くすることにより深さ方向の分解能を、撮像素子を高精細にすることにより縦横方向の分解能を、それぞれ高めることができるので、表面だけでなく、奥まった層に存在するアルミフレークその他の光輝材の配向等を分析することも可能となる。
【００５６】
なお、本発明は表皮評価方法として記載すれば次のとおりとなる。
可干渉距離が１０μｍ以下の光源１１による低コヒーレンスデジタルホログラフィを用いて、複数層から形成されている場合を含み塗膜面、塗装面、その他の測定対象Ｏとする表皮を、深さ方向を含んで三次元評価する方法であって、表皮の位置または参照光用のミラー１３の位置を、その配向方向を同一としたまま光路方向に所定間隔ずらしていき、各位置において参照光または物体光の位相をシフトさせて干渉光を記録し、記録された干渉光の振幅情報と位相情報とに基づき、前記各位置における強度画像および／または位相画像を再生し、再生された画像により表皮の表面の性状およびその下の性状を可視化する表皮評価方法である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明を利用して、食品の表面ないし表層、表皮の性状分析を解析することもできる。これにより、舌触りや歯ごたえの客観的な指標を構築可能となる。また、ステルス性に影響と与える塗装の評価も可能となる。
【符号の説明】
【００５８】
１     表皮評価装置
１１   光源
１２   ビームスプリッタ
１３   ミラー
１４   撮像素子
１５   計算機
１５１ 記録部
１５２ 再生部
１５３ 三次元表示部
１５４ 境界判定部
１５５ 断面出力部
１５６ 移動制御部
１５７ 位相制御部
Ｏ     測定対象
【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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【図１４】
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【図１５】
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