(57)【要約】【課題】被測定物の光学特性の測定を高速かつ高精度に行いつつ、その場合であっても装置の小型化およびメンテナンス性向上に対応できるようにする。【解決手段】第一焦点１４ａおよび第二焦点１４ｂを有する回転楕円体１４ｃの一部に相当する曲面を備える楕円透過ドーム１４と、光の反射により前記第一焦点１４ａからの光を前記第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂに集光させるとともに前記鏡像反転位置１５ｂからの光を前記第一焦点１４ａに集光させる鏡面反射板１５と、前記第一焦点１４ａに位置する被測定物１ｂに対して前記鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から光を照射するとともに、少なくとも照射する光の照射角度を可変させる機能を有する光源部１１と、前記光源部１１からの照射光に応じて前記被測定物１ｂから発せられる光を前記鏡像反転位置１５ｂで受光する受光部１３と、を備えて光学特性測定装置１０を構成する。【選択図】図２
2019020305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一焦点および第二焦点を有する回転楕円体の前記第一焦点側の一部に相当する曲面を備えるとともに、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により前記曲面が形成されてなる楕円透過ドームと、
前記第一焦点から前記曲面に向けて照射され当該曲面で反射される光について、当該光を正反射して前記曲面を透過させ前記第二焦点の鏡像反転位置に集光させるとともに、前記鏡像反転位置から照射され前記曲面を透過する光について、当該光を前記曲面に向けて正反射して当該曲面で反射させ前記第一焦点に集光させる鏡面反射板と、
前記第一焦点に位置する被測定物に対して前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置から光を照射するとともに、少なくとも照射する光の照射角度を可変させる機能を有する光源部と、
前記光源部からの照射光に応じて前記被測定物から発せられる光を前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置で受光し、その受光結果を前記被測定物からの光の分布特性の測定に供する受光部と、
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
【請求項２】
光束の分割により前記鏡像反転位置とは別に当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置を設定する光束分割部
を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記楕円透過ドームと同一構成の第二楕円透過ドームおよび前記鏡面反射板と同一構成の第二鏡面反射板が、前記楕円透過ドームおよび前記鏡面反射板の鏡面対称位置にそれぞれ配されており、
前記光源部または前記受光部のいずれかは、前記第二楕円透過ドームの第二焦点の鏡像反転位置に配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
光束の分割により前記鏡像反転位置とは別に当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置を設定する光束分割部を備え、
前記楕円透過ドームと同一構成の第二楕円透過ドームおよび前記鏡面反射板と同一構成の第二鏡面反射板が、前記楕円透過ドームおよび前記鏡面反射板の鏡面対称位置にそれぞれ配されており、
前記楕円透過ドームの第二焦点の鏡像反転位置に加えて、前記第二楕円透過ドームの第二焦点の鏡像反転位置にも、前記光源部または前記受光部の少なくとも一方が配置されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
前記被測定物からの再帰反射光を、前記楕円透過ドームを介して、前記受光部に受光させるように構成されている
請求項１、２または４のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
前記鏡面反射板は、上面に前記被測定物が載置された状態で当該被測定物を支持するとともに、当該被測定物への光または当該被測定物からの光を透過させる貫通測定穴を有して構成されている
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項７】
前記鏡面反射板の板厚は、当該鏡面反射板の上面側における前記貫通測定穴の中心から前記楕円透過ドームの側に向けた少なくとも８５°方向の光を遮らないように設定されている
ことを特徴とする請求項６に記載の光学特性測定装置。
【請求項８】
前記楕円透過ドームの厚さは、当該楕円透過ドームの表面反射光と裏面反射光との光路のズレが、前記表面反射光および前記裏面反射光が前記貫通測定穴に入射する際の当該貫通測定穴の径方向の余弦成分の大きさより小さくなるように設定されている
ことを特徴とする請求項６または７に記載の光学特性測定装置。
【請求項９】
前記光束分割部は、板状部材によって構成され、
前記光束分割部の板厚は、当該光束分割部の表面反射光と裏面反射光との光路のズレまたは表面透過光と裏面透過光との光路のズレが、前記受光部に光が入射する際の入射角誤差が所定の許容範囲内に収まるように設定されている
ことを特徴とする請求項２に記載の光学特性測定装置。
【請求項１０】
前記楕円透過ドームは、その表面または裏面の少なくとも一方に光の反射率を調整するコーティング処理が施されている
ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１１】
前記楕円透過ドームは、前記曲面の頂部を含む頂部近傍領域に形成されたピンホールを有する
ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１２】
前記光源部は、照射条件が互いに異なる複数の光の同時照射を行う機能を有する
ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１３】
前記光源部は、照射する光の照射角度を可変させる機能に加えて、当該光の波長および光量を可変させる機能を有する
ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１４】
前記受光部でのハイダイナミックレンジ測定のために前記光源部による照射光量を制御する光源制御部
を備えることを特徴とする請求項１３に記載の光学特性測定装置。
【請求項１５】
前記受光部でのハイダイナミックレンジ測定のために前記受光部が受光結果を得る際の取得条件を制御する受光制御部
を備えることを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１６】
標準物についての光の分布特性に関するデータを予め保持しておくデータ保持部と、
前記被測定物から発せられる光について前記受光部で得た受光結果と、前記標準物についての前記データ保持部による保持データに基づいて、前記被測定物についての光の分布特性の測定結果を算出する情報処理部と、
を備えることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１７】
前記データ保持部は、前記第一焦点に前記被測定物がない状態で前記受光部にて得られる受光結果に基づいて特定されるノイズ成分データを保持しており、
前記情報処理部は、前記被測定物についての光の分布特性の測定結果を算出する際に、前記データ保持部が保持するノイズ成分データに基づいて、当該ノイズ成分データの影響を排除する補正演算処理を行う
ことを特徴とする請求項１６に記載の光学特性測定装置。
【請求項１８】
被測定物の光学特性として当該被測定物からの光の分布特性を測定する光学特性測定方法であって、
第一焦点および第二焦点を有する回転楕円体の前記第一焦点側の一部に相当する曲面を備えるとともに、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により前記曲面が形成されてなる楕円透過ドームと、前記第二焦点に向かう光を正反射して当該第二焦点の鏡像反転位置に集光させる鏡面反射板と、光束の分割により前記鏡像反転位置とは別に当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置を設定する光束分割部と、を用意するステップと、
前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置から前記光束分割部を介して前記楕円透過ドームに対して照射角度を可変させつつ光を照射し、当該光のうち前記楕円透過ドームの前記曲面を透過する光を前記鏡面反射板で正反射させ、これにより当該曲面に到達した光のうち当該曲面で反射される光を前記第一焦点に集光させるステップと、
前記第一焦点に集光させる光に応じて当該第一焦点に位置する被測定物から発せられる光のうち、前記楕円透過ドームの前記曲面に到達して当該曲面で反射される光について、当該光を前記鏡面反射板で正反射させ、これにより当該曲面に到達した光のうち当該曲面を透過する光を、前記光束分割部を介して、前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置に集光させるステップと、
前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置において光を受光し、その受光結果を前記被測定物からの光の分布特性の測定に供するステップと、
を備えることを特徴とする光学特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被測定物の光学特性を測定する光学特性測定装置および光学特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被測定物となる物体の光学特性としては、照射光に対する透過成分についての双方向透過率分布関数（Bidirectional Transmittance Distribution Function：以下「ＢＴＤＦ」と略す）や、照射光に対する反射成分についての双方向反射率分布関数（Bidirectional Reflectance Distribution Function：以下「ＢＲＤＦ」と略す）等が知られている。
【０００３】
光学特性の測定は、例えば、ゴニオメータと呼ばれるゴニオ型の光学特性測定装置を用いて行うことが知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２２４８２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
光学特性の測定に際しては被測定物に対する光の照射を様々な照射角度について行う必要があるが、ゴニオ型の光学特性測定装置では、それぞれの照射角度について順次光を照射するため、光学特性の測定に膨大な時間を要してしまう。
また、光学特性測定装置については、小型化および低価格化を実現することが強く求められている。ところが、ゴニオ型の光学特性測定装置では、光の照射角度を可変させるための機構部分が必要となるため、装置構成の大型化や複雑化等を招く傾向が高く、小型化やメンテナンス性の向上等の実現が困難である。
【０００６】
本発明は、被測定物の光学特性の測定を高速かつ高精度に行いつつ、その場合であっても装置の小型化およびメンテナンス性向上に対応することのできる光学特性測定装置および光学特性測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために案出されたものである。
本発明の一態様は、
第一焦点および第二焦点を有する回転楕円体の前記第一焦点側の一部に相当する曲面を備えるとともに、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により前記曲面が形成されてなる楕円透過ドームと、
前記第一焦点から前記曲面に向けて照射され当該曲面で反射される光について、当該光を正反射して前記曲面を透過させ前記第二焦点の鏡像反転位置に集光させるとともに、前記鏡像反転位置から照射され前記曲面を透過する光について、当該光を前記曲面に向けて正反射して当該曲面で反射させ前記第一焦点に集光させる鏡面反射板と、
前記第一焦点に位置する被測定物に対して前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置から光を照射するとともに、少なくとも照射する光の照射角度を可変させる機能を有する光源部と、
前記光源部からの照射光に応じて前記被測定物から発せられる光を前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置で受光し、その受光結果を前記被測定物からの光の分布特性の測定に供する受光部と、
を備えることを特徴とする光学特性測定装置である。
【０００８】
本発明の他の態様は、
被測定物の光学特性として当該被測定物からの光の分布特性を測定する光学特性測定方法であって、
第一焦点および第二焦点を有する回転楕円体の前記第一焦点側の一部に相当する曲面を備えるとともに、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により前記曲面が形成されてなる楕円透過ドームと、前記第二焦点に向かう光を正反射して当該第二焦点の鏡像反転位置に集光させる鏡面反射板と、光束の分割により前記鏡像反転位置とは別に当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置を設定する光束分割部と、を用意するステップと、
前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置から前記光束分割部を介して前記楕円透過ドームに対して照射角度を可変させつつ光を照射し、当該光のうち前記楕円透過ドームの前記曲面を透過する光を前記鏡面反射板で正反射させ、これにより当該曲面に到達した光のうち当該曲面で反射される光を前記第一焦点に集光させるステップと、
前記第一焦点に集光させる光に応じて当該第一焦点に位置する被測定物から発せられる光のうち、前記楕円透過ドームの前記曲面に到達して当該曲面で反射される光について、当該光を前記鏡面反射板で正反射させ、これにより当該曲面に到達した光のうち当該曲面を透過する光を、前記光束分割部を介して、前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置に集光させるステップと、
前記鏡像反転位置または当該鏡像反転位置と光学的に等価な位置において光を受光し、その受光結果を前記被測定物からの光の分布特性の測定に供するステップと、
を備えることを特徴とする光学特性測定方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被測定物の光学特性の測定を高速かつ高精度に行いつつ、その場合であっても装置の小型化およびメンテナンス性向上に対応することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】被測定物からの光の分布特性の概要を例示する説明図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の基本的な構成例を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置における光照射の概要を例示する説明図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置において測定する光学特性の一具体例を示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置において測定する光学特性の他の具体例を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成の一例を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成の他の例を示す説明図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成のさらに他の例を示す説明図である。
【図９】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成のまたさらに他の例を示す説明図である。
【図１０】本発明の他の実施形態に係る光学特性測定装置の基本的な構成例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づき本発明に係る光学特性測定装置および光学特性測定方法について説明する。
【００１２】
＜１．本発明の概要＞
先ず、本発明の概要を説明する。
【００１３】
本発明は、被測定物の光学特性として、その被測定物からの光の分布特性を測定するためのものである。光の分布特性としては、具体的にはＢＴＤＦまたはＢＲＤＦが挙げられる。
【００１４】
図１は、被測定物からの光の分布特性の概要を例示する説明図である。
例えば、図１（ａ）に示すように、拡散透過材からなる試料が被測定物１ａである場合には、入射光２に応じて被測定物１ａから発せられる拡散透過光３ａの三次元輝度分布を計測する。この計測結果を解析すればＢＴＤＦが得られる。
また、例えば、図１（ｂ）に示すように、拡散反射材からなる試料が被測定物１ｂである場合には、入射光２に応じて被測定物１ｂから発せられる拡散反射光３ｂの三次元輝度分布を計測する。この計測結果を解析すればＢＲＤＦが得られる。
【００１５】
上述したいずれの場合においても、光の三次元輝度分布の計測は、被測定物１ａへの入射光２を発する光源部と、その入射光２に応じて被測定物１ｂから発せられる光３ａ，３ｂを受光する受光部と、その受光部による撮像結果を解析する情報処理装置（例えば、所定プログラムを実行するコンピュータ装置）と、を用いて行う。
【００１６】
本発明においては、光源部からの入射光２を被測定物１ａ，１ｂに導くとともに、被測定物１ａ，１ｂから発せられる光を受光部へ導く光学系に大きな特徴がある。
【００１７】
＜２．光学特性測定装置の基本構成＞
次に、本発明に係る光学特性測定装置の基本的な構成例について、特に光学系の構成に着目しつつ、具体的に説明する。
なお、以下の説明では、拡散反射材からなる試料が被測定物１ｂであり、その被測定物１ｂから発せられる拡散反射光３ｂの三次元輝度分布を計測する場合を例に挙げて説明する。
【００１８】
（全体構成）
図２は、本実施形態に係る光学特性測定装置の基本的な構成例を示す説明図である。
ここで例に挙げる光学特性測定装置１０は、被測定物１ｂに光を照射する光源ユニット１１と、その光源ユニット１１から照射される光および被測定物１ｂから発せられる光の光路を制御する光学系１２と、その光学系１２に導かれた光を受光する輝度分布カメラ１３と、を備えて構成されている。光学系１２は、主として、楕円透過ドーム１４と、鏡面反射板１５と、ビームスプリッタ１６と、によって構成されている。これらの各構成要素は、天地方向（重力に沿った方向）の下方側から、輝度分布カメラ１３、ビームスプリッタ１６、光源ユニット１１、楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５の順で配置されている。なお、輝度分布カメラ１３、ビームスプリッタ１６および楕円透過ドーム１４の外周側は、光遮蔽部材１７によって覆われている。また、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３は、情報処理部２０と通信可能に接続されている。
以下、これらの各構成要素について順に説明する。
【００１９】
（光源ユニット）
光源ユニット１１は、被測定物１ｂに対して光を照射するためのもので、本発明の「光源部」として機能するものである。
【００２０】
光源ユニット１１としては、例えば、レーザープロジェクタまたはレーザー光源プロジェクタと呼ばれるプロジェクタ装置を用いる。かかるプロジェクタ装置は、半導体レーザーを光源とするもので、情報処理部２０からの動作制御によって、所望の光束径、波長および光量の光を、所望の照射角度で出射し得るように構成されたものである。つまり、光源ユニット１１は、照射する光の照射角度を可変させる機能を有しており、さらには照射する光の波長および光量を可変させる機能をも有している。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る光学特性測定装置における光照射の概要を例示する説明図である。
光源ユニット１１は、例えば、被測定物１ｂに対する照射角度が０°から８０°までの１０°刻みに対応しつつ、各照射角度の光を照射し得るように構成されている。ここでいう照射角度は、被測定物１ｂに鉛直方向から入射するときを０°とする。各照射角度の光は、いずれかを選択的に照射してもよいし、複数のものを同時に照射してもよい。つまり、光源ユニット１１は、照射条件（照射角度等）が互いに異なる複数の光の同時照射を行う機能を有したものであってもよい。
また、各照射角度の光は、光源ユニット１１の画角のアスペクト比の関係から、図３（ａ）に示すように、図中の左右方向に振るように設定すると、照射角度の大きさを確保する上で好ましいものとなる。
このような態様で光源ユニット１１が照射した光は、詳細を後述する光学系１２を経て被測定物１ｂに到達することで、図３（ｂ）に示すように、照射角度が０°から８０°までの１０°刻みに対応しつつ、各照射角度の光として被測定物１ｂに入射することになる。
【００２２】
なお、ここでは０°から８０°までの１０°刻みの照射角度に対応する場合を例に挙げているが、必ずしもこれに限定されることはなく、光源ユニット１１は、例えば、０°から８０°までの任意の角度で掃引しつつ、各照射角度の光を照射し得るように構成されていてもよい。
また、光源ユニット１１は、詳細を後述する鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から光を出射するように配置されているものとする。ただし、鏡像反転位置１５ｂから光を出射するように配置されていてもよい。
【００２３】
（輝度分布カメラ）
また図２において、輝度分布カメラ１３は、光学系１２に導かれた光を受光して、その受光結果を被測定物１ｂからの光の分布特性の測定に供するように構成されたものである。つまり、輝度分布カメラ１３は、本発明の「受光部」として機能するものである。輝度分布カメラ１３は、光の三次元輝度分布の計測に用いることが可能なものであれば、公知技術を利用して構成されたものであればよく、ここではその詳細な説明を省略する。
なお、輝度分布カメラ１３は、詳細を後述する鏡像反転位置１５ｂで光を受光するように配置されているものとする。ただし、鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´で光を受光するように配置されていてもよい。
【００２４】
（楕円透過ドーム）
楕円透過ドーム１４は、天地方向の下方側に向けて膨出するドーム状の曲面を備えて構成されたものである。
【００２５】
楕円透過ドーム１４の曲面は、第一焦点１４ａおよび第二焦点１４ｂを有する回転楕円体１４ｃの第一焦点１４ａ側の一部に相当する形状に形成されている。つまり、楕円透過ドーム１４の曲面は、回転楕円体１４ｃの一部を構成するものである。回転楕円体１４ｃは、楕円をその長軸を回転軸として得られる回転体である。
【００２６】
また、楕円透過ドーム１４の曲面は、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により形成されている。より具体的には、例えば、照射された光のうち、８％程度の光成分を被照射面で反射し、残りの９２％程度の光成分を透過する材質により形成されているものとする。このような光透過性を有した材質としては、例えば、０．２〜０．４ｍｍ程度の薄厚に成型されたポリエチレンテレフタラート（polyethylene terephthalate：以下「ＰＥＴ」と略す）材が挙げられる。ただし、必ずしもＰＥＴ材に限定されるものではなく、光透過性を有した他の樹脂材料を用いても構わない。また、反射光と透過光の割合についても、必ずしも上述した値に限定されるものではなく、他の割合のものであっても構わない。
【００２７】
以上のような構成の楕円透過ドーム１４は、金型を用いた真空成型によって形成することが考えられる。その場合には、楕円透過ドーム１４は、樹脂成型品によって構成されることになる。樹脂成型品であれば、比較的高精度のものを低い製造コストで作製することが容易に実現可能である。
ただし、楕円透過ドーム１４は、必ずしも真空成型による樹脂成型品である必要はなく、他の製法や材質等によるものであっても構わない。例えば、樹脂材料の射出成型品や切削加工品等であってもよいし、また硝子材等の他の透明部材を用いて形成されたものであってもよい。
【００２８】
（鏡面反射板）
鏡面反射板１５は、楕円透過ドーム１４の上方側に位置する板状のもので、その板状の法線方向が第一焦点１４ａと第二焦点１４ｂとを通る直線方向と一致するように配置されたものである。
【００２９】
鏡面反射板１５における楕円透過ドーム１４の側の面（すなわち下面）は、光を正反射（鏡面反射）する鏡面状に仕上げられている。ここで、正反射とは、一方向からの光が別の一方向に反射されて出ていくことをいい、光の入射角と反射角は反射面（すなわち鏡面反射板１５の下面）に対して同じ角度となる。
【００３０】
一方、鏡面反射板１５における上方側の面（すなわち上面）は、被測定物１ｂが載置された状態で、その被測定物１ｂを支持するように構成されている。つまり、鏡面反射板１５は、下面で光を正反射する機能の他に、上面で被測定物１ｂを支持する支持台としての機能を兼ね備えている。なお、鏡面反射板１５は、支持する被測定物１ｂが第一焦点１４ａに位置することになるように配置されているものとする。
【００３１】
また、鏡面反射板１５は、被測定物１ｂへの光または被測定物１ｂからの光を透過させる貫通測定穴１５ａを有している。なお、貫通測定穴１５ａは、鏡面反射板１５に設けられた貫通穴からなるものであるが、その穴内に光透過部材が充填されたものであっても構わない。
【００３２】
以上のような構成の鏡面反射板１５は、下面が鏡面状なので、第一焦点１４ａから楕円透過ドーム１４の曲面に向けて照射され当該曲面で反射される光について、その光を正反射する。これにより、鏡面反射板１５によって正反射される光は、詳細を後述するように、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂに集光されることになる。また、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂから照射され楕円透過ドーム１４の曲面を透過する光について、その光を楕円透過ドーム１４の曲面に向けて正反射する。これにより、鏡面反射板１５によって正反射される光は、詳細を後述するように、楕円透過ドーム１４の曲面で反射された分が第一焦点１４ａに集光されることになる。
【００３３】
（ビームスプリッタ）
ビームスプリッタ１６は、入射光の一部を反射し他部を透過させ、これにより光束を分割することで、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂとは別に当該鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´を設定するためのもので、本発明の「光束分割部」として機能するものである。
【００３４】
ビームスプリッタ１６としては、例えば、ハーフミラーのように、板状部材によって構成されたものを用いる。
【００３５】
以上のようなビームスプリッタ１６は、光束を分割することで、鏡像反転位置１５ｂと光学的に同等に取り扱える箇所を複数の位置１５ｂ，１５ｂ´に設ける。したがって、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３について、これらをいずれも鏡像反転位置１５ｂに相当する位置（すなわち、同一の焦点位置）に配置することが実現可能となる。
【００３６】
（光遮蔽部材）
光遮蔽部材１７は、輝度分布カメラ１３、ビームスプリッタ１６および楕円透過ドーム１４の外周側を覆うように配されたものである。そして、光遮蔽部材１７は、例えばこれらの外周側を覆う筒状に形成されており、その筒状部分の内壁面が光を吸収するように構成されている。具体的には、光を吸収するために、筒状部分の内壁面が黒色に塗られている。
【００３７】
以上のような構成の光遮蔽部材１７は、第一焦点１４ａおよび鏡面反射板１５の側から発せられた光のうち、楕円透過ドーム１４における曲面を透過した光について、その光を測定に影響が無いレベルまで吸収する。したがって、楕円透過ドーム１４の曲面を透過した光が光遮蔽部材１７の筒内で散乱して迷光となってしまうことはない。
【００３８】
（情報処理部）
情報処理部２０は、例えば所定プログラムを実行するコンピュータ装置からなるもので、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３の動作を制御しつつ、輝度分布カメラ１３による受光結果（すなわち撮像結果）を受け取って、その受光結果を解析することで、被測定物１ｂからの光の分布特性の測定を行うものである。なお、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３に対する動作制御の内容、並びに、光の分布特性の測定を行う際の情報処理の内容については、その詳細を後述する。
【００３９】
また、情報処理部２０は、情報処理のために必要となる各種データを予め保持しておくデータ保持部としての機能を有している。なお、各種データの内容については、その詳細を後述する。
【００４０】
以上のような情報処理部２０を実現するための所定プログラムは、情報処理部２０にインストールされて用いられるが、そのインストールに先立ち、情報処理部２０が読み取り可能な記憶媒体に格納されて提供されるものであってもよいし、あるいは情報処理部２０と接続する通信回線を通じて当該情報処理部２０へ提供されるものであってもよい。
【００４１】
＜３．光学特性測定の基本的な手順＞
次に、上述した構成の光学特性測定装置１０における処理動作例、すなわち光学特性測定装置１０を用いて行う光学特性測定の基本的な手順について、図２，４，５を参照しながら具体的に説明する。
ここでは、光学特性測定の基本的な手順を、拡散反射光の三次元輝度分布の計測と、その計測結果を基にしたＢＲＤＦの算出と、に分けて説明する。
【００４２】
（三次元輝度分布の計測）
図２に示すように、三次元輝度分布の計測にあたっては、先ず、計測対象となる被測定物１ｂを鏡面反射板１５の上面に載置する。このとき、鏡面反射板１５が支持台としての機能を兼ねているので、その鏡面反射板１５上の所定位置に被測定物１ｂを載置するだけで、その被測定物１ｂは、第一焦点１４ａに位置することになる。なお、鏡面反射板１５上の被測定物１ｂについては、公知の留め具等を利用して位置固定をするようにしても構わない。
【００４３】
鏡面反射板１５上に被測定物１ｂを載置したら、その後は、光源ユニット１１が、鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から、例えば照射角度が０°から８０°までのいずれかの光を照射する（図中矢印Ａ参照）。光源ユニット１１が光を照射すると、その光は、ビームスプリッタ１６に到達し、そのビームスプリッタ１６によって楕円透過ドーム１４の曲面に向けて反射される。そして、反射された光が楕円透過ドーム１４の曲面に到達すると、その曲面が光透過性を有した材質により形成されていることから、一部（例えば楕円透過ドーム１４の表面と裏面で４％ずつの計８％程度）の光成分を除き、他部（例えば９２％程度）の光成分は、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、鏡面反射板１５の下面に到達する（図中矢印Ｂ参照）。
【００４４】
鏡面反射板１５の下面に到達した光成分は、その下面で楕円透過ドーム１４の曲面に向けて正反射される（図中矢印Ｃ参照）。そして、正反射された光成分が楕円透過ドーム１４の曲面に到達すると、その曲面が光透過性を有した材質により形成されていることから、一部（例えば８％程度）の光成分を除き、他部（例えば９２％程度）の光成分は、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、光遮蔽部材１７の筒内壁面に到達する（図中矢印Ｄ参照）。光遮蔽部材１７の内壁面に到達した光は、測定に影響が無いレベルまで吸収され、光遮蔽部材１７内で散乱して迷光となってしまうことがない。
【００４５】
一方、一部（例えば８％程度）の光成分については、楕円透過ドーム１４の曲面に到達すると、その到達した曲面で反射される。このとき、楕円透過ドーム１４の曲面を構成する回転楕円体１４ｃの特性により、反射光成分は、第一焦点１４ａに向けて反射されることになる（図中矢印Ｅ参照）。
【００４６】
なお、光源ユニット１１からの照射光のうち、第一焦点１４ａに向けて直射される光成分については、その一部の光成分を除き、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、第一焦点１４ａに到達することになる。
【００４７】
第一焦点１４ａには、被測定物１ｂが位置している。そのため、反射光成分または直射光成分が鏡面反射板１５の貫通測定穴１５ａを通じて第一焦点１４ａに到達すると、その光は、被測定物１ｂによって反射される。このとき、被測定物１ｂで反射される光は、当該被測定物１ｂを構成する媒質中で散乱する。したがって、被測定物１ｂからは、楕円透過ドーム１４の側に向けて、拡散反射光が発生することになる（図中矢印Ｆ参照）。
【００４８】
被測定物１ｂからの拡散反射光が鏡面反射板１５の貫通測定穴１５ａを通じて楕円透過ドーム１４の曲面に到達すると、その曲面が光透過性を有した材質により形成されていることから、一部（例えば８％程度）の光成分を除き、他部（例えば９２％程度）の光成分は、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、光遮蔽部材１７の内壁面に到達する（図中矢印Ｇ参照）。光遮蔽部材１７の内壁面に到達した光は、測定に影響が無いレベルまで吸収され、光遮蔽部材１７内で散乱して迷光となってしまうことがない。
【００４９】
一方、一部（例えば８％程度）の光成分については、楕円透過ドーム１４の曲面に到達すると、その到達した曲面で反射される。このとき、楕円透過ドーム１４の曲面を構成する回転楕円体１４ｃの特性により、反射光成分は、第二焦点１４ｂに向けて反射されることになる（図中矢印Ｈ参照）。
【００５０】
ただし、第二焦点１４ｂに向けた光路上には、鏡面状の面が楕円透過ドーム１４の側に位置する状態で、鏡面反射板１５が配置されている。そのため、楕円透過ドーム１４の曲面で反射された光成分は、第二焦点１４ｂに到達することなく、鏡面反射板１５における楕円透過ドーム１４の側の面（すなわち下面）で正反射される。そして、鏡面反射板１５で正反射された光成分は、その一部の光成分を除き、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、ビームスプリッタ１６に到達し、そのビームスプリッタ１６を透過した後に、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂに到達する（図中矢印Ｉ参照）。
【００５１】
つまり、楕円透過ドーム１４の曲面で反射された光は、本来であれば第二焦点１４ｂに集光されることになるが、その光路上に鏡面反射板１５が配置されていることから、その鏡面反射板１５で正反射されて、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂに集光されるのである。
【００５２】
なお、被測定物１ｂから発生した拡散反射光のうち、鏡像反転位置１５ｂに向けて直射される光成分については、その一部の光成分を除き、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、鏡像反転位置１５ｂに到達することになる。
【００５３】
このようにして、楕円透過ドーム１４と鏡面反射板１５とを備えて構成される光学系１２は、照射角度の可変機能を有した光源ユニット１１によって第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から照射された光を第一焦点１４ａに集光させる。より詳しくは、光学系１２は、光源ユニット１１からの照射光の全成分ではなく、光透過性を有する楕円透過ドーム１４の曲面で反射される一部の光成分に着目し、主としてその一部の光成分を第一焦点１４ａに集光させるのである。
さらに、楕円透過ドーム１４と鏡面反射板１５とを備えて構成される光学系１２は、第一焦点１４ａに位置する被測定物１ｂから発生した拡散反射光を、第二焦点１４ｂの鏡像反転位置１５ｂに集光させる。より詳しくは、光学系１２は、被測定物１ｂからの拡散反射光の全成分ではなく、光透過性を有する楕円透過ドーム１４の曲面で反射される一部の光成分に着目し、主としてその一部の光成分を鏡像反転位置１５ｂに集光させるのである。
【００５４】
鏡像反転位置１５ｂには、輝度分布カメラ１３が配置されている。したがって、光学系１２によって鏡像反転位置１５ｂに導かれた光は、輝度分布カメラ１３によって受光されることになる。
【００５５】
つまり、光学系１２は、鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から光を照射して第一焦点１４ａに集光させる場合も、また第一焦点１４ａから発せられる光を鏡像反転位置１５ｂに集光させる場合も、いずれの場合についても楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５を利用して光路を制御する。そして、楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５は、第一焦点１４ａと第二焦点１４ｂとを通る直線を囲うように、その全周にわたって形成されている。したがって、楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５を備えた構成の光学系１２であれば、例えば、被測定物１ｂが再帰反射光に対応している場合、すなわち入射光と同一方向に再帰反射的に被測定物１ｂが光を反射する場合であっても、その再帰反射光を鏡像反転位置１５ｂに集光させて、輝度分布カメラ１３に受光させることが実現可能となる。
【００５６】
このような光学系１２に導かれた光を受光すると、輝度分布カメラ１３は、その受光結果を情報処理部２０に送信して、被測定物１ｂからの拡散反射光の分布特性の測定に供する。
【００５７】
そして、輝度分布カメラ１３による受光結果を受け取ると、情報処理部２０は、受け取った受光結果を基に、被測定物１ｂからの拡散反射光の三次元輝度分布を計測する。
【００５８】
図４は、本実施形態に係る光学特性測定装置において測定する光学特性の一具体例を示す説明図である。図例は、ＢＲＤＦの算出に必要となる三次元輝度分布の一具体例を示している。なお、図中においては、ＣＣＢＲＤＦ＝ＢＲＤＦ×ｃｏｓθの関係に基づき（θ：鉛直角［°］）、便宜上ＣＣＢＲＤＦへの変換を加えて表示を行っている。
三次元輝度分布の計測にあたり、情報処理部２０は、輝度分布カメラ１３が受光した各角度の拡散反射光の輝度を一括して画像化した輝度分布画像を取得する。輝度分布画像は、光を受光した画素部分が円状に配置されたもの、すなわち輝度円を有して構成されたものとなる（図中符号Ｊ，Ｋ参照）。そして、輝度分布画像を取得したら、その輝度分布画像を構成する輝度値を、拡散反射光の角度成分（具体的には、鉛直方向に対して拡散反射光がなす鉛直角の値）と対応付けを行いつつ認識し、鉛直角毎の輝度値の集合を三次元輝度分布の計測結果とする（図中符号Ｍ，Ｎ参照）。
【００５９】
以上のように、輝度分布カメラ１３を用いて拡散反射光についての計測を行えば、被測定物１ｂから発せられるあらゆる角度の拡散反射光を一度に受光して、その三次元輝度分布を計測することができる。より具体的には、拡散反射光の角度情報を輝度分布カメラ１３におけるＣＣＤ撮像素子の画素位置情報に変換して取得することが可能となるので、例えばゴニオ機構を利用しなくても、各角度の拡散反射光情報を一括して計測することができる。
また、拡散反射光を得るための照射光についても、照射角度の可変機能を有した光源ユニット１１を用いれば、光源ユニット１１自体を物理的に移動させることなく、光の照射方向を自由に制御することが可能となる。より具体的には、光源ユニット１１による投影パターンを可変させることで、様々な照射角度の光を出射し得るようになるので、例えばゴニオ機構を利用しなくても、様々な照射角度について拡散反射光情報を計測することができる。
したがって、例えばゴニオ型の光学測定機器を用いた場合に比べると、拡散反射光の三次元輝度分布についての高速測定が実現可能となる。
そして、三次元輝度分布の計測結果を得たら、その計測結果を基にして、ＢＲＤＦの算出を行うことが可能となる。
【００６０】
（ＢＲＤＦの算出）
ＢＲＤＦの算出にあたっては、先ず、測定対象となる被測定物１ｂとは別に、ＢＲＤＦが既知である拡散反射材（以下、「標準物」または「リファレンス物」という。）を用意する。標準物のＢＲＤＦは、他の公知の光学特性測定装置を用いて測定したものであってもよいし、当該標準物の製造メーカからの提供データに基づくものであってもよい。標準物のＢＲＤＦは、光角度（具体的には鉛直角）θと光角度（具体的には水平角）φの関数ｆref（θ，φ）によって規定されるものとする（図中符号Ｐ参照）。
【００６１】
標準物を用意したら、その標準物について、上述した構成の光学特性測定装置１０を用いて、拡散反射光の三次元輝度分布を計測しておく。これにより、標準物についての計測結果Ｌrefが得られることになる（図中符号Ｍ参照）。
【００６２】
標準物について、関数ｆref（θ，φ）によって規定される既知のＢＲＤＦと、光学特性測定装置１０による計測結果Ｌrefとを得たら、これらに関するデータを、標準物についての光の分布特性に関するデータとして、情報処理部２０におけるデータ保持部としての機能を利用して、その情報処理部２０に予め保持させておく。
【００６３】
その後は、測定対象となる被測定物１ｂについて、上述した構成の光学特性測定装置１０を用いて、拡散反射光の三次元輝度分布を計測する。これにより、被測定物１ｂについての計測結果Ｌsampleが得られることになる（図中符号Ｎ参照）。
【００６４】
標準物についての計測結果Ｌrefと、被測定物１ｂについての計測結果Ｌsampleとを得たら、その被測定物１ｂのＢＲＤＦは、以下の式（１）によって求められる。なお、被測定物１ｂのＢＲＤＦは、光角度（具体的には鉛直角）θと光角度（具体的には水平角）φの関数ｆsample（θ，φ）によって規定されるものとする。
【００６５】
【数１】
2019020305.tif 000003
【００６６】
以上のような手順を経ることで、被測定物１ｂについてのＢＲＤＦを算出することが可能となる（図中符号Ｑ参照）。つまり、情報処理部２０は、被測定物１ｂについての計測結果Ｌsampleと、標準物についての保持データ（すなわち、標準物についての計測結果Ｌref、および、同標準物についての関数ｆref（θ，φ））とに基づいて、被測定物１ｂについての光の分布特性の測定結果である関数ｆsample（θ，φ）を算出するのである。
【００６７】
図５は、本実施形態に係る光学特性測定装置において測定する光学特性の他の具体例を示す説明図である。
図例は、被測定物１ｂの一具体例である乳白拡散材について、照射角度（被測定物１ｂへの入射角）が４０°のときのＢＲＤＦの測定結果を示している。なお、図例では、本実施形態に係る光学特性測定装置１０を用いた場合の算出結果と併せて、既存のＢＲＤＦ測定器の一つである米国ラディエントビジョンシステムズ（RadientVision Systems，LLC）社の散乱分布測定システムである装置名「ＩＳ−ＳＡ」を用いた場合の測定結果も示している。
図例から明らかなように、本実施形態に係る光学特性測定装置１０を用いた場合の算出結果は、既存測定器を用いた場合の測定結果とほぼ同じ値を示していることがわかる。つまり、本実施形態に係る光学特性測定装置１０における光学系１２と情報処理部２０の処理機能とが有用であることが確認できた。
【００６８】
＜４．光学系の細部構成＞
次に、光学特性測定装置１０における光学系１２の細部構成について説明する。
【００６９】
（貫通測定穴の穴径）
先ず、鏡面反射板１５が有する貫通測定穴１５ａの穴径について説明する。
鏡面反射板１５が有する貫通測定穴１５ａは、輝度分布カメラ１３を用いて光の三次元輝度分布を計測する際の角度分解能との関係に基づいて、その穴径が設定されている。さらに詳しくは、低い角度分解能でも構わなければ貫通測定穴１５ａの穴径が大きく設定されるが、高い角度分解能を必要とする場合には貫通測定穴１５ａの穴径が小さく設定される。
【００７０】
具体的には、光の三次元輝度分布の計測にあたり被測定物１ｂから輝度分布カメラ１３までの光路長（すなわち、図２中における矢印Ｆ、ＨおよびＩの距離の総計）として３００ｍｍ程度を確保できる場合を想定すると、貫通測定穴１５ａの穴径は、例えば、１°程度の角度分解能を実現しようとする場合には、φ５ｍｍ程度に設定されていなければならない。以下の説明では、貫通測定穴１５ａの穴径がφ５ｍｍに設定されているものとする。
【００７１】
（鏡面反射板の板厚）
続いて、鏡面反射板１５の板厚について説明する。
図６は、本実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成の一例を示す説明図である。
【００７２】
鏡面反射板１５上の被測定物１ｂについては、その鏡面反射板１５が有する貫通測定穴１５ａを通じて、照射光が入射したり、拡散反射光が発せられたりする。そのため、被測定物１ｂに斜め方向から照射光が入射したり、斜め方向へ拡散反射光が発せられたりする場合、その光の角度と鏡面反射板１５の板厚ｔ１との関係によっては、貫通測定穴１５ａの側壁部分との干渉により光が遮られてしまい、拡散反射光の三次元輝度分布の計測を正しく行えないおそれが生じてしまう。
【００７３】
このことから、鏡面反射板１５は、その板厚ｔ１が以下のように設定されていることが好ましい。具体的には、鏡面反射板１５の板厚ｔ１は、その鏡面反射板１５の上面側における貫通測定穴１５ａの中心１５ｃから楕円透過ドーム１４の側に向けた少なくとも８５°方向の光（図中符号Ｒ参照）を遮らないように設定されている。少なくとも８５°方向とあるのは、かかる照射角度を担保し得れば、被測定物１ｂのＢＲＤＦを解析する上で必要十分だからである。
【００７４】
例えば、上述のように、貫通測定穴１５ａの穴径ｄがφ５ｍｍに設定されていれば、鏡面反射板１５の板厚ｔ１は、ｔ１≦（ｄ／２）×ｔａｎ（９０°−８５°）の式による計算結果から、その計算結果である０．１ｍｍ程度に近い所定の板厚範囲（例えば、０．２ｍｍ以下となる板厚範囲）内で、使用用途に合わせて剛性が担保できる厚さに設定することが好ましい。このような板厚ｔ１の鏡面反射板１５は、例えば、ステンレス等の薄板金属板の一面に鏡面研磨加工を施すことによって実現することが可能である。
【００７５】
（楕円透過ドームの厚さ）
続いて、楕円透過ドーム１４の厚さについて説明する。
図７は、本実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成の他の例を示す説明図である。
【００７６】
楕円透過ドーム１４は、照射された光の一部を反射し他部を透過する光透過性を有した材質により形成されており、光を反射する際に表面と裏面とのそれぞれで光の反射が生じる。つまり、楕円透過ドーム１４においては、光を反射する際に、表面反射光と裏面反射光との間で光路のズレｇ１が生じ得る。そのため、そのズレｇ１の量と、鏡面反射板１５が有する貫通測定穴１５ａの大きさとの関係によっては、反射光の一部と鏡面反射板１５との干渉が生じてしまい、拡散反射光の三次元輝度分布の計測を正しく行えないおそれが生じてしまう。
【００７７】
このことから、楕円透過ドーム１４は、曲面の厚さｔ２が以下のように設定されていることが好ましい。具体的には、楕円透過ドーム１４の厚さｔ２は、その楕円透過ドーム１４の表面反射光と裏面反射光との光路のズレｇ１が、表面反射光および裏面反射光が鏡面反射板１５の貫通測定穴１５ａに入射する際の当該貫通測定穴１５ａの径方向の余弦成分の大きさｇ２より小さくなるように設定されている。ここでいう貫通測定穴１５ａの径方向の余弦成分の大きさｇ２は、貫通測定穴１５ａの直径そのものではなく、表面反射光および裏面反射光の照射角度に対応した大きさ（すなわち、当該照射角度θによって表されるｃｏｓθを貫通測定穴１５ａの直径の値に乗じた大きさ）である。
【００７８】
例えば、上述のように、貫通測定穴１５ａの穴径ｄがφ５ｍｍに設定されていれば、楕円透過ドーム１４の厚さｔ２は、０．３ｍｍ厚程度に設定することが考えられる。このような厚さｔ２の楕円透過ドーム１４は、例えば、ＰＥＴ材を用いた真空成型品によって実現することが可能である。
【００７９】
（ビームスプリッタの板厚）
続いて、ビームスプリッタ１６の板厚について説明する。
図８は、本実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成のさらに他の例を示す説明図である。
【００８０】
ビームスプリッタ１６は、ハーフミラー等の板状部材であることから、例えば光を反射する場合について考えると、表面と裏面とのそれぞれで光の反射が生じ、表面反射光と裏面反射光との間で光路のズレｇ３が生じ得る。このことは、例えば光を透過する場合についても同様である。このように、ビームスプリッタ１６において光路のズレｇ３が生じてしまうと、そのズレｇ３の影響が楕円光学系で増幅されて輝度分布カメラ１３への入射光にまで及んでしまい、その結果として拡散反射光の三次元輝度分布の計測を正しく行えないおそれが生じてしまう。
【００８１】
このことから、ビームスプリッタ１６は、その板厚ｔ３が以下のように設定されていることが好ましい。具体的には、ビームスプリッタ１６の板厚ｔ３は、そのビームスプリッタ１６の表面反射光と裏面反射光との光路のズレｇ３、または、表面透過光と裏面透過光との光路のズレが、輝度分布カメラ１３に光が入射する際の入射角誤差が所定の許容範囲内に収まるように設定されている。ここでいう所定の許容範囲内とは、輝度分布カメラ１３の仕様（例えば解像度）から導き出される範囲内であり、入射角誤差が輝度分布カメラ１３における数画素内に収まることをいう。
【００８２】
例えば、上述のように、輝度分布カメラ１３への入射角誤差を０．１°以下程度に収める場合であれば、ビームスプリッタ１６の板厚ｔ３は、２０〜３０μｍ厚程度に設定することが考えられる。このような板厚ｔ３のビームスプリッタ１６は、例えば、ニトロセルロース膜を用いることによって実現することが可能である。
【００８３】
（楕円透過ドームの表面処理）
続いて、楕円透過ドーム１４の表面処理について説明する。
【００８４】
楕円透過ドーム１４については、上述の説明において、照射された光のうち、８％程度（表面と裏面で４％ずつの計８％程度）の光成分を反射し、残りの９２％程度の光成分を透過する場合を例に挙げたが、反射光と透過光との割合はこれに限定されるものではない。例えば、上述した構成の光学系１２を用いて光の三次元輝度分布の計測を行う上で、光の損失を抑制（すなわち、光遮蔽部材１７の壁面で吸収される光量の抑制）して、計測のスループット向上（光源ユニット１１からの照射光の効率的な利用）を図るためには、５０％程度の光成分を反射するように楕円透過ドーム１４を構成することが考えられる。
【００８５】
５０％程度の光成分の反射を実現するためには、例えば、楕円透過ドーム１４の曲面の表面と裏面で２５％ずつの計５０％程度の光成分を反射するように、その表面および裏面のそれぞれに光の反射率を調整するコーティング処理を施せばよい。また、例えば、表面で５０％程度の光成分を反射するように、表面側に光の反射率を調整するコーティング処理を施すとともに、裏面での反射率を０％に抑えるように、裏面側に反射防止のためにコーティング処理を施すようにしてもよい。つまり、表面と裏面との反射率を０〜５０％の間で適宜調整し、それぞれの合計で５０％程度の反射率となるように、光の反射率を調整するコーティング処理を施せばよい。なお、光の反射率を調整するコーティング処理（反射防止のためのコーティング処理を含む）については、例えば、金属膜や誘電体膜等の蒸着といった公知技術を利用すればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。
【００８６】
つまり、楕円透過ドーム１４については、その表面または裏面の少なくとも一方に、光の反射率を調整するコーティング処理が施されているものであってもよい。コーティング処理を施したものであれば、楕円透過ドーム１４の形成材料等に依存することなく、所望の光反射率を得ることが容易に実現可能となるので、その結果として楕円透過ドーム１４および光学系１２を構成する際の自由度や汎用性等を十分に確保し得るようになる。
【００８７】
（楕円透過ドームにおけるピンホール）
続いて、楕円透過ドーム１４に設けられるピンホールについて説明する。
図９は、本実施形態に係る光学特性測定装置における光学系の細部構成のまたさらに他の例を示す説明図である。
【００８８】
光の三次元輝度分布の計測にあたり、被測定物１ｂから発生した拡散反射光のうち、鏡像反転位置１５ｂに向けて直射される光成分については、その一部の光成分を除き、楕円透過ドーム１４の曲面を透過して、輝度分布カメラ１３に到達する。つまり、輝度分布カメラ１３に対する直射方向（以下、この方向については、傾き角（鉛直角）θが０°であることから、「０°方向」と称す。）だけは、楕円透過ドーム１４の曲面による反射光ではなく、楕円透過ドーム１４の曲面を透過した直接光を計測することになる。
【００８９】
ただし、０°方向の光については、楕円透過ドーム１４が一部の光成分を反射するように構成されていることから、その楕円透過ドーム１４と被測定物１ｂとの間において多重反射が生じることが考えられる。このような多重反射が生じると、拡散反射光の三次元輝度分布の計測を正しく行えないおそれが生じてしまう。
【００９０】
このことから、楕円透過ドーム１４には、その曲面の頂部を含む頂部近傍領域に、ピンホール１４ｃが形成されていることが好ましい。ピンホール１４ｃは、楕円透過ドーム１４に形成された微小径の貫通孔からなるものである。具体的には、ピンホール１４ｃの穴径は、例えば、φ０．５ｍｍ〜φ１．５ｍｍ程度、好ましくはφ１．０ｍｍ程度とする。φ１．０ｍｍ程度の穴径であれば、上述した多重反射の発生を抑制する上で必要十分だからである。
【００９１】
以上のように、楕円透過ドーム１４がピンホール１４ｃを有していれば、０°方向の光について、被測定物１ｂと楕円透過ドーム１４との間における多重反射の影響を排除することが可能となる。
【００９２】
＜５．情報処理部による処理の詳細＞
次に、光学特性測定装置１０における情報処理部２０の処理動作について詳しく説明する。
【００９３】
（光源ユニットの投影パターン制御）
光学特性測定装置１０を用いた光の三次元輝度分布の計測にあたり、情報処理部２０は、先ず、光源ユニット１１に対して動作指示を与え、その光源ユニット１１に光の照射を行わせる。具体的には、情報処理部２０は、例えば照射角度が０°から８０°までのいずれかの光を照射するように、光源ユニット１１に対して動作指示を与える。また、このとき、情報処理部２０は、照射光の光束径、波長および光量の少なくとも一つを適宜調整するように、光源ユニット１１に対して動作指示を与えるものであってもよい。つまり、情報処理部２０は、光源ユニット１１がプロジェクタ装置であることから、そのプロジェクタ装置による投影パターンを適宜可変させるように、光源ユニット１１への動作指示を行うのである。
【００９４】
これにより、光源ユニット１１は、任意の照射角度および任意の波長で、任意の光量の照射光を出射することができ、その結果、被測定物１ｂへの照射光の入射角、入射波長、入射光量等を自由に可変させることができる。このことは、光学特性測定装置１０において、その入射光学系の側で、光源ユニット１１による投影パターンを調整することで、被測定物１ｂへの照射光の入射角等を自由に制御できることを意味する。
【００９５】
このように、照射角度の可変に対応し得る光源ユニット１１を用いれば、光源ユニット１１自体を物理的に移動させることなく、光の照射方向を自由に制御することが可能となる。より具体的には、光源ユニット１１による投影パターンを順次可変させることで、様々な照射角度の光を順に出射し得るようになるので、例えばゴニオ機構を利用しなくても、様々な照射角度の照射光を被測定物１ｂに対して順に照射し得るようになる。したがって、例えばゴニオ型の光学測定機器を用いた場合に比べると、拡散反射光の三次元輝度分布についての高速測定が実現可能となる。
【００９６】
また、照射光の波長の可変に対応し得る光源ユニット１１を用いれば、一つの光源で光の波長を自由に制御することが可能となる。より具体的には、光源ユニット１１による投影パターンを可変させることで、様々な波長（色）の光を出射し得るようになるので、例えば複数の光源を用意しなくても、色毎のＢＲＤＦ等を図れるようになり、彩色された部材の光分布特性を測るのにあたって非常に好適なものとなる。
【００９７】
さらに、照射光の光量の可変に対応し得る光源ユニット１１を用いれば、一つの光源で光の光量を自由に制御することが可能となる。より具体的には、光源ユニット１１による投影パターンを可変させることで、様々な光量の光を出射し得るようになるので、光源ユニット１１の側で輝度分布測定の際のレンジ調整等を行い得るようになる。なお、光源ユニット１１の側でのレンジ調整については、その一具体例を後述する。
【００９８】
なお、ここでは、光源ユニット１１による投影パターンを調整することで、被測定物１ｂに対して様々な照射角度の光を順に照射する場合、すなわち単一の照射条件の光を都度照射する場合を例に挙げたが、必ずしもこれに限定されることはなく、複数の照射条件の光を同時に照射するようにしてもよい。つまり、光源ユニット１１は、照射条件が互いに異なる複数の光の同時照射を行う機能を有するものであってもよい。具体的には、例えば、照射角度が０°から８０°までのそれぞれの光を被測定物１ｂに対して同時に照射する。その場合に、例えばミラー部材のように被測定物１ｂにおける光の拡散の度合いが小さければ、各照射角度についての輝度分布を輝度分布カメラ１３の側で一度に得ることができるので、その輝度分布の測定の効率化を図る上で非常に好適なものとなる。
【００９９】
（輝度分布のダイナミックレンジ制御）
光源ユニット１１による投影パターンを調整して、被測定物１ｂに対して光を照射した後は、これに応じて被測定物１ｂから拡散反射光が発せられるので、その拡散反射光を輝度分布カメラ１３で受光して、その拡散反射光の三次元輝度分布を得る。このとき、受光光学系の側においても、入射光学系の側と同様に、楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５を経るので、再帰反射方向や垂直方向等を含む全半球領域において、死角なしに被測定物１ｂからの拡散反射光を一括して取得することが可能である。
【０１００】
ところで、入射光学系および受光光学系を含む光学特性測定装置１０の光学系１２は、光の一部を反射し他部を透過する楕円透過ドーム１４を利用しているため、光源ユニット１１による照射から輝度分布カメラ１３での受光までに光損失が生ぜざるを得ない。このことを勘案して、情報処理部２０は、拡散反射光の三次元輝度分布の計測にあたり、いわゆるハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）測定のための処理動作を行い得ることが好ましい。ＨＤＲ測定とは、一般的な撮像技法に比べて幅広いダイナミックレンジを実現したものである。
【０１０１】
情報処理部２０が行うＨＤＲ測定のための処理動作としては、光源ユニット１１に対する動作制御が主となる場合と、輝度分布カメラ１３に対する動作制御が主となる場合との二つがある。情報処理部２０は、これら両方の場合に対応するものであってもよい。
【０１０２】
光源ユニット１１に対する動作制御が主となる場合、情報処理部２０は、輝度分布カメラ１３での三次元輝度分布の計測をＨＤＲ測定に対応しつつ行うために、光源ユニット１１による照射光量を制御する。つまり、情報処理部２０は、本発明の「光源制御部」として機能することになる。
【０１０３】
具体的には、情報処理部２０は、先ず、輝度分布カメラ１３における露光時間を設定可能な最小時間に固定するように、輝度分布カメラ１３に対して動作指示を与える。その上で、情報処理部２０は、光源ユニット１１の光量調整機能を利用して、被測定物１ｂに対する照射光を特定の光量に設定して、その光量の光を出射するように、光源ユニット１１に対して動作指示を与える。そして、情報処理部２０は、これに応じた拡散反射光を輝度分布カメラ１３に最小露光時間で受光させて、その受光結果を認識する。その結果、上記の条件で輝度分布カメラ１３がサチュレーションを起こした場合には、情報処理部２０は、光源ユニット１１による照射光量を所定量だけ下げた上で、再度、拡散反射光を輝度分布カメラ１３に最小露光時間で受光させる。このような処理を輝度分布カメラ１３がサチュレーションを起こさなくなるまで繰り返し行い、輝度分布カメラ１３がサチュレーションを起こさなければ、情報処理部２０は、処理完了とする。
このような制御処理を情報処理部２０が行うことで、輝度分布カメラ１３の側でのサチュレーションを回避しつつ、輝度ピーク部およびその周辺部の輝度を複数の輝度画像から合成できるようになり、これによりＨＤＲ測定に対応することが実現可能となる。
【０１０４】
一方、輝度分布カメラ１３に対する動作制御が主となる場合、情報処理部２０は、輝度分布カメラ１３での三次元輝度分布の計測をＨＤＲ測定に対応しつつ行うために、その輝度分布カメラ１３が受光結果を得る際の取得条件を制御する。つまり、情報処理部２０は、本発明の「受光制御部」として機能することになる。
【０１０５】
具体的には、情報処理部２０は、輝度分布カメラ１３のＩＳＯ感度や露光時間等といった取得条件について、これを段階的に可変させるように調整しつつ、それぞれの取得条件で受光結果を得るように、輝度分布カメラ１３に対して動作指示を与える。これにより、輝度分布カメラ１３からは、例えば、被測定物１ｂからの拡散反射光の輝度ピークに合わせた取得条件での受光結果と、当該輝度ピークの周辺部分に合わせた取得条件での受光結果とのそれぞれが得られる。したがって、それぞれの受光結果を合成すれば、様々な輝度に応じた拡散反射光の受光結果を輝度分布カメラ１３の側で積分的に得ることができ、これによりＨＤＲ測定に対応することが実現可能となるのである。
【０１０６】
以上のようなＨＤＲ測定に対応することが可能であれば、光損失が生ぜざるを得ない楕円透過ドーム１４を利用して光学系１２を構成した場合であっても、拡散反射光の三次元輝度分布の計測を行う上で好適なものとなり、その三次元輝度分布の計測の高精度化等が期待できる。つまり、上述したＨＤＲ測定のための処理動作は、楕円透過ドーム１４を備えた光学系１２と組み合わせて用いることで、特に顕著な作用効果を奏するのである。
【０１０７】
（輝度分布画像の解析）
被測定物１ｂからの拡散反射光を輝度分布カメラ１３で受光すると、情報処理部２０は、その輝度分布カメラ１３から輝度分布画像を取得して、被測定物１ｂからの拡散反射光の三次元輝度分布を計測する。このとき、情報処理部２０は、拡散反射光の三次元輝度分布を計測するために、取得した輝度分布画像を構成する輝度値を、拡散反射光の角度成分（具体的には鉛直角の値）と対応付ける。つまり、情報処理部２０は、輝度分布画像を構成する輝度値と被測定物１ｂからの拡散反射光の角度成分（鉛直角）との対応付けを行いつつ、鉛直角毎の輝度値の集合を三次元輝度分布の計測結果とするのである。
【０１０８】
情報処理部２０が取得する輝度分布画像は、輝度分布カメラ１３が受光した各角度の拡散反射光の輝度を一括して画像化したものであり、高輝度値の輝度円が光を受光した画素部分に位置するように構成されたものである。
【０１０９】
このような輝度分布画像を構成する輝度値と拡散反射光の鉛直角との対応付けにあたって、情報処理部２０は、以下のような処理を行う。
具体的には、先ず、前処理として、予め光源ユニット１１からの照射光の照射角度を分度器等によって校正しておく。詳しくは、例えば０°から８０°までの１０°毎に、照射角を校正しておく。そして、被測定物１ｂとしてミラーのような正反射物を選んだ上で、その被測定物１ｂに対して、これら９種の角度の光を同時に入射し、輝度分布カメラ１３での測定を行う。これにより、測定された輝度分布画像には、９個の分離した輝度円が、その輝度分布画像における画像中央部から一列に並んだ状態で生じることになる。
９個の輝度円が存在する輝度分布画像を得たら、情報処理部２０は、それぞれの輝度円の中心画素位置を基準位置とした上で、これら９個の一列に並ぶ中心画素位置のそれぞれに対して、画像中央部（すなわち、画素全体の中心位置）に近いものから順に０°，１０°，２０°，・・・，８０°の各値を割り当てる。これにより、輝度分布画像の各画素に鉛直角を割り当てることができる。
【０１１０】
以上のような対応付けを行うことで、各角度の光について、輝度分布画像上のどの輝度値に対応するかが特定されることになる。このような対応付けを行った後は、その対応付けの結果に基づいて、被測定物１ｂについてのＢＲＤＦの算出を行うことになる。
【０１１１】
（ＢＲＤＦ算出の詳細）
既に説明したように、ＢＲＤＦの算出にあたっては、情報処理部２０のデータ保持部としての機能による保持データを利用する。保持データとしては、標準物（リファレンス物）についての三次元輝度分布の計測結果Ｌrefと、同標準物についての既知のＢＲＤＦの関数ｆref（θ，φ））と、を保持しておく。そして、被測定物１ｂについての三次元輝度分布の計測結果Ｌsampleを得た上で、上記の式（１）で規定される演算を行うことで、被測定物１ｂのＢＲＤＦの関数ｆsample（θ，φ）を算出するのである。
【０１１２】
このように、標準物についての保持データを利用しつつ、それぞれの信号値の比から被測定物１ｂのＢＲＤＦを算出する所定の演算式を用いることで、情報処理部２０は、測定物１ｂについてのＢＲＤＦの算出を迅速かつ高精度に行うことを実現可能にする。
【０１１３】
ところで、ＢＲＤＦの算出にあたっては、光学系１２によって光源ユニット１１からの照射光が被測定物１ｂに導かれるとともに、その被測定物１ｂから発せられた拡散反射光が輝度分布カメラ１３まで導かれる。このとき、光路の途中に存在する楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５およびビームスプリッタ１６においては、光が反射または透過する際に、意図せぬ微小な拡散光成分が発生してしまう可能性がある。このような意図せぬ微小な拡散光成分は、ノイズ成分として、ＢＲＤＦの算出結果に悪影響を及ぼしてしまうおそれがある。
【０１１４】
このことから、情報処理部２０は、ＢＲＤＦの算出にあたり、以下に述べる処理動作を行い得ることが好ましい。すなわち、情報処理部２０は、その情報処理部２０におけるデータ保持部としての機能を利用して、ノイズ成分に関するデータをノイズ成分データとして保持しておく。そして、ＢＲＤＦの算出にあたり、ノイズ成分データに基づいて、そのノイズ成分データの影響を排除する補正演算処理を行う。
【０１１５】
具体的には、ノイズ成分データを特定するために、ＢＲＤＦの算出に先立ち、鏡面反射板１５上に被測定物１ｂがなく、かつ、その鏡面反射板１５の貫通測定穴１５ａを通った光が鏡面反射板１５の上方側で散乱せずに吸収されるように覆いを被せた状態で、各種照射条件にて光源ユニット１１から照射光を出射する。そして、その状態で得られる輝度分布カメラ１３での計測結果Ｌnoiseを、楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５またはビームスプリッタ１６のいずれかにおいて意図せずに生じる微小な拡散光成分として特定する。つまり、このようにして得られた輝度分布カメラ１３での計測結果Ｌnoiseを、微小な拡散光成分に関するノイズ成分データとして、情報処理部２０のデータ保持部としての機能を利用して保持しておくのである。
【０１１６】
その後、ＢＲＤＦの算出にあたり、情報処理部２０は、標準物（リファレンス物）についての保持データのみならず、上述したノイズ成分データも基にしつつ、被測定物１ｂのＢＲＤＦを算出するために演算処理を行う。
【０１１７】
具体的には、被測定物１ｂについての計測結果Ｌsampleを得たら、情報処理部２０は、標準物についての保持データ（すなわち、標準物についての計測結果Ｌref、および、同標準物についての関数ｆref（θ，φ））を読み出すとともに、これに加えてノイズ成分データについても読み出す。そして、以下の式（４）を用いた演算処理を行うことで、被測定物１ｂのＢＲＤＦを求めるとともに、その演算結果からノイズ成分データの影響を排除する補正演算処理を行う。
【０１１８】
【数２】
2019020305.tif 000004
【０１１９】
以上のような手順を経ることで、被測定物１ｂについて、ノイズ成分データの影響を排除した状態のＢＲＤＦ（すなわち、意図する光成分だけによるＢＲＤＦ）を算出することが可能となる。
【０１２０】
つまり、情報処理部２０がノイズ成分データの影響を排除する補正演算処理を行えば、被測定物１ｂについてのＢＲＤＦの算出にあたり、より一層の高精度化に対応することが実現可能となる。
【０１２１】
＜６．本実施形態の効果＞
本実施形態によれば、以下に示す一つまたは複数の効果を奏する。
【０１２２】
（ａ）本実施形態においては、楕円透過ドーム１４と鏡面反射板１５とを備えた光学系１２が第一焦点１４ａと鏡像反転位置１５ｂとの間の光路を制御するとともに、鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から照射光を出射する光源ユニット１１が照射光の照射角度を可変させる機能を有している。
したがって、光源ユニット１１自体を物理的に移動させなくても、光の照射方向を自由に制御することが可能となり、例えばゴニオ型の光学測定機器を用いた場合に比べると、拡散反射光の三次元輝度分布についての高速測定が実現可能となる。しかも、ゴニオ型の光学測定機器の場合とは異なり、光の照射角度を可変させるための機構部分が不要であるため、装置構成の大型化や複雑化等を抑制でき、小型化やメンテナンス性の向上等の実現が容易である。
つまり、本実施形態によれば、照射角度の可変機能を有する光源ユニット１１を用いることで、被測定物１ｂの光学特性の測定を高速かつ高精度に行いつつ、その場合であっても装置の小型化およびメンテナンス性向上に対応することができるようになる。
【０１２３】
（ｂ）本実施形態においては、楕円透過ドーム１４と鏡面反射板１５とを備えた光学系１２が、第一焦点１４ａと鏡像反転位置１５ｂとの間の光路を制御する。つまり、光学系１２は、光路上の光の全成分ではなく、光透過性を有する楕円透過ドーム１４の曲面で反射される一部の光成分に着目し、主としてその一部の光成分を第一焦点１４ａおよび鏡像反転位置１５ｂのそれぞれに集光させるように構成されている。
そのため、楕円透過ドーム１４については、例えば光透過性を有した材質を成型加工することによって得ることができ、高精度の楕円鏡に比べると容易に製造し得るので、光学特性測定装置１０の低価格化の実現が容易となる。
また、鏡面反射板１５による全反射を利用することによって、光路を折り返すことになるので、光源ユニット１１等の構造物が光路を遮ってしまうことがなく、装置構成の大型化や複雑化等を抑制することができる。
つまり、本実施形態によれば、楕円透過ドーム１４と鏡面反射板１５とを備えた光学系１２を用いることで、被測定物１ｂの光学特性の測定を高速かつ高精度に行いつつ、その場合であっても装置の小型化および低価格化に対応することができるようになる。
【０１２４】
（ｃ）本実施形態においては、光学系１２がビームスプリッタ１６を有して構成されており、そのビームスプリッタ１６が光束を分割することで鏡像反転位置１５ｂとは別に当該鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´を設定する。したがって、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３について、それぞれが互いに干渉することなく、これらをいずれも同一焦点位置に配置することが実現可能となる。つまり、本実施形態によれば、ビームスプリッタ１６を用いることで、装置の小型化等を容易に実現し得るようになり、特にＢＲＤＦを算出するための構成に適用して非常に好適なものとなる。
【０１２５】
（ｄ）本実施形態においては、光学系１２を構成する楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５が被測定物１ｂを全周にわたって囲っているので、被測定物１ｂからの再帰反射光についても、輝度分布カメラ１３に受光させることが実現可能となる。したがって、本実施形態によれば、被測定物１ｂの光学特性の測定を高精度化する上で非常に好適である。また、様々な種類の被測定物１ｂを測定対象とし得るようになるので、光学特性の測定についての汎用性等を向上させる上でも非常に好適である。
【０１２６】
（ｅ）本実施形態においては、光学系１２を構成する鏡面反射板１５が被測定物１ｂを支持する支持台としての機能を兼ねている。したがって、鏡面反射板１５とは別に支持台を設ける場合に比べると、装置構成の簡素化や小型化等を容易に実現することが可能となる。
【０１２７】
（ｆ）本実施形態においては、被測定物１ｂの支持にあたり、その被測定物１ｂが鏡面反射板１５の上面に載置されるようになっている。したがって、被測定物１ｂを鏡面反射板１５上に載置するだけで（すなわち、留め具等による位置固定を行わなくても）、その被測定物１ｂが第一焦点１４ａに位置した状態で支持されることになるので、被測定物１ｂの支持を容易かつ簡便に行うことができる。しかも、鏡面反射板１５上に被測定物１ｂを載置しても、鏡面反射板１５には貫通測定穴１５ａが設けられており、その貫通測定穴１５ａを被測定物１ｂからの拡散反射光が通過するので、その拡散反射光の三次元輝度分布の計測が鏡面反射板１５によって阻害されてしまうことがない。
【０１２８】
（ｇ）本実施形態においては、天地方向の下方側から、輝度分布カメラ１３、光源ユニット１１、楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５の順で配置されて、光学特性測定装置１０が構成されている。したがって、重量物である光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３が光学系１２よりも下方側に位置し、これにより装置重心が下方側に存在することになるので、光学特性測定装置１０を設置する際の安定性向上が図れるようになる。
【０１２９】
（ｈ）本実施形態においては、鏡面反射板１５の板厚ｔ１が、その鏡面反射板１５の上面側における貫通測定穴１５ａの中心１５ｃから楕円透過ドーム１４の側に向けた少なくとも８５°方向の光を遮らないように設定されている。このような設定とすることで、広角の光であっても、貫通測定穴１５ａの側壁部分との干渉により光が遮られてしまうのを抑制でき、その広角の光を含めて三次元輝度分布の計測を正しく行えるようになり、その結果としてＢＲＤＦの算出結果の高精度化が図れる。
【０１３０】
（ｉ）本実施形態においては、楕円透過ドーム１４の表面反射光と裏面反射光との光路のズレｇ１が、表面反射光および裏面反射光が貫通測定穴１５ａに入射する際の当該貫通測定穴１５ａの径方向の大きさｇ２より小さくなるように、楕円透過ドーム１４の曲面の厚さｔ２が設定されている。このような設定とすることで、表面反射光または裏面反射光の一部と鏡面反射板１５との干渉を抑制できるので、三次元輝度分布の計測を正しく行えるようになり、その結果としてＢＲＤＦの算出結果の高精度化が図れる。
【０１３１】
（ｊ）本実施形態においては、ビームスプリッタ１６の表面反射光と裏面反射光との光路のズレｇ３、または、表面透過光と裏面透過光との光路のズレが、輝度分布カメラ１３に光が入射する際の入射角誤差が所定の許容範囲内に収まるように、ビームスプリッタ１６の板厚ｔ３が設定されている。このような設定とすることで、ビームスプリッタ１６における光路のズレの影響が輝度分布カメラ１３への入射光にまで及んでしまうのを抑制できるので、三次元輝度分布の計測を正しく行えるようになり、その結果としてＢＲＤＦの算出結果の高精度化が図れる。
【０１３２】
（ｋ）本実施形態で説明したように、楕円透過ドーム１４の表面または裏面の少なくとも一方に光の反射率を調整するコーティング処理を施せば、楕円透過ドーム１４の形成材料等に依存することなく、所望の光反射率を得ることが容易に実現可能となるので、その結果として楕円透過ドーム１４および光学系１２を構成する際の自由度や汎用性等を十分に確保し得るようになる。
【０１３３】
（ｌ）本実施形態においては、楕円透過ドーム１４の曲面の頂部を含む頂部近傍領域にピンホール１４ｃが形成されている。したがって、例えば０°方向の光についての多重反射の影響を排除することが可能となるので、三次元輝度分布の計測を正しく行えるようになり、その結果としてＢＲＤＦの算出結果の高精度化が図れる。
【０１３４】
（ｍ）本実施形態においては、光源ユニット１１が、照射光の照射角度を可変させる機能に加えて、照射光の波長および光量を可変させる機能を有している。これにより、光源ユニット１１は、任意の照射角度および任意の波長で、任意の光量の照射光を出射することができ、その結果、被測定物１ｂへの照射光の入射角、入射波長、入射光量等を自由に可変させることができる。
例えば、照射光の波長の可変させる場合には、一つの光源で光の波長を自由に制御することが可能となるので、様々な波長（色）の光を出射し得るようになり、例えば複数の光源を用意しなくても、色毎のＢＲＤＦ等を図れるようになる。このことは、特に、彩色された部材の光分布特性を測るのにあたって利用に非常に好適なものとなる。
また、例えば、照射光の光量の可変させる場合には、一つの光源で光の光量を自由に制御することが可能となるので、様々な光量の光を出射し得るようになり、例えば輝度分布測定の際のレンジ調整等を行う上で非常に好適なものとなる。
【０１３５】
このような機能を有する光源ユニット１１として、本実施形態では、レーザープロジェクタまたはレーザー光源プロジェクタと呼ばれるプロジェクタ装置を用いる。かかるプロジェクタ装置であれば、投影パターンを可変させることで、所望の光束径、波長および光量の光を所望の照射角度で出射することができ、しかも、投影パターンの可変制御を情報処理部２０からの動作指示を通じて容易かつ的確に行うことができる。
かかるプロジェクタ装置は、本実施形態における光学系１２と組み合わせて用いる上で非常に好適なものとなる。本実施形態における光学系１２は、光の一部を反射し他部を透過する楕円透過ドーム１４を利用するため、光量等に関してセンシティブである傾向が高いが、光源ユニット１１としてプロジェクタ装置を用いれば、必要とされる照射光を的確に出射することが可能となり、センシティブな光学系１２に柔軟かつ適切に対応し得るようになる。
なお、レーザー光源を測定に用いる際には干渉効果によるスペックルの問題が生ずる可能性があるが、光源ユニット１１として高速スキャンタイプのレーザープロジェクタ装置を用いれば、この影響を小さくすることができ、測定上問題の無いレベルを実現することができる。
【０１３６】
（ｎ）本実施形態で説明したように、光源ユニット１１が照射条件（照射角度等）の異なる複数の光の同時照射を行うものであれば、例えば被測定物１ｂにおける光の拡散の度合いが小さい場合に、各照射条件についての輝度分布を輝度分布カメラ１３の側で一度に得ることができるので、その輝度分布の測定の効率化を図る上で非常に好適なものとなる。
【０１３７】
（ｏ）本実施形態においては、拡散反射光の三次元輝度分布の計測にあたり、情報処理部２０がＨＤＲ測定のための処理動作を行う。すなわち、情報処理部２０は、三次元輝度分布の計測をＨＤＲ測定に対応しつつ行うために、光源ユニット１１による照射光量を制御する。または、情報処理部２０は、三次元輝度分布の計測をＨＤＲ測定に対応しつつ行うために、輝度分布カメラ１３が受光結果を得る際の取得条件を制御する。
したがって、本実施形態によれば、光損失が生ぜざるを得ない楕円透過ドーム１４を利用して光学系１２を構成した場合であっても、拡散反射光の三次元輝度分布の計測を行う上で好適なものとなり、その三次元輝度分布の計測の高精度化等が期待できる。つまり、本実施形態におけるＨＤＲ測定のための処理動作は、光の一部を反射し他部を透過する楕円透過ドーム１４を利用して構成された光学系１２と組み合わせることで、特に顕著な作用効果を奏するのである。
【０１３８】
（ｐ）本実施形態においては、ＢＲＤＦの算出にあたり、標準物（リファレンス物）についての光の分布特性に関するデータを予め保持しておき、その保持データを利用しつつ、情報処理部２０が所定の演算式を用いて測定物１ｂについてのＢＲＤＦを算出する。したがって、本実施形態によれば、測定物１ｂについてのＢＲＤＦの算出を、情報処理部２０が迅速かつ高精度に行うことができる。
【０１３９】
（ｑ）本実施形態においては、ノイズ成分に関するデータをノイズ成分データとして予め保持しておき、ＢＲＤＦの算出にあたり、そのノイズ成分データに基づいて、そのノイズ成分データの影響を排除する補正演算処理を、情報処理部２０が行う。したがって、本実施形態によれば、被測定物１ｂについて、ノイズ成分データの影響を排除した状態のＢＲＤＦ（すなわち、意図する光成分だけによるＢＲＤＦ）を算出することが可能となり、被測定物１ｂについてのＢＲＤＦの算出にあたり、より一層の高精度化に対応することが実現可能となる。
【０１４０】
＜７．本発明の他の実施形態＞
以上に本発明の一実施形態を説明したが、上記の開示内容は、本発明の例示的な実施形態を示すものである。すなわち、本発明の技術的範囲は、上記の例示的な実施形態に限定されるものではない。
【０１４１】
（ＢＴＤＦの算出）
例えば、上述した実施形態では、被測定物１ｂが拡散反射材からなる試料であり、被測定物１ｂから発せられる拡散反射光の三次元輝度分布を計測し、その計測結果からＢＲＤＦを得る場合を例に挙げて説明したが、本発明は、ＢＲＤＦではなく、ＢＴＤＦを得る場合にも適用可能である。
【０１４２】
ここで、被測定物が拡散透過材からなる試料であり、その被測定物からの拡散透過光の三次元輝度分布を計測し、その計測結果からＢＴＤＦを得る場合について、簡単に説明する。
【０１４３】
図１０は、本発明の他の実施形態に係る光学特性測定装置の基本的な構成例を示す説明図である。
図例の光学特性測定装置４０は、ＢＴＤＦを得るための構成を備えたものであり、上述の実施形態で説明した光学特性測定装置１０が備える構成に加えて、第二光学系４１を備えて構成されている。第二光学系４１は、主として、楕円透過ドーム１４と同一構成の第二楕円透過ドーム４２と、鏡面反射板１５と同一構成の第二鏡面反射板４３とが、楕円透過ドーム１４および鏡面反射板１５の鏡面対称位置にそれぞれ配されて構成されている。
そして、第二楕円透過ドーム４２の第二焦点の鏡像反転位置４３ａには、光源ユニット１１と同一構成の光源ユニット４４が配されている。なお、鏡像反転位置４３ａには、光源ユニット４４または輝度分布カメラ１３と同一構成の輝度分布カメラ（不図示）のいずれかが配されていればよいが、構成時の位置合わせアライメントの容易さや部品コスト等を考慮すると、図例のように光源ユニット４４を配することが好ましい。
また、第二光学系４１および光源ユニット４４の外周側は、光遮蔽部材１７と同一構成の光遮蔽部材４５によって覆われている。
【０１４４】
このように構成された光学特性測定装置４０を用いてＢＴＤＦを算出する場合には、先ず、計測対象となる被測定物１ａを鏡面反射板１５上面に載置して、第二鏡面反射板４３との間で挟持する。そして、その状態で光源ユニット４４から光を照射し、第二楕円透過ドーム４２および第二鏡面反射板４３を介して、照射光を被測定物１ａに到達させる（図中矢印Ａ´〜Ｅ´参照）。
照射光が到達すると、被測定物１ａからは、拡散透過光が発生する。そして、被測定物１ａから発せられた拡散透過光は、上述した実施形態においてＢＲＤＦを得る場合と同様に、楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５およびビームスプリッタ１６を介して、輝度分布カメラ１３によって受光される（図中矢印Ｆ〜Ｉ参照）。
輝度分布カメラ１３が拡散透過光を受光したら、その後は、上述した実施形態においてＢＲＤＦを算出した場合と同様の処理動作を情報処理部２０が行うことで、被測定物１ａについてのＢＴＤＦを算出することが可能となる。
【０１４５】
このようにしてＢＴＤＦを算出する場合であっても、上述の実施形態の場合と同様に、既に説明した一つまたは複数の効果を奏する。
【０１４６】
なお、ここでは、他の実施形態に係る光学特性測定装置４０として、ＢＲＤＦの算出とＢＴＤＦの算出との両方に対応し得るように構成されたものを例に挙げている。つまり、光学特性測定装置４０として、光学系１２の鏡面対称位置に第二光学系４１が配されているとともに、光学系１２がビームスプリッタ１６を含んでおり、光学系１２の鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´に加えて、第二光学系４１の鏡像反転位置４３ａにも、光源ユニット１１，４４が配置されて構成されたものを例に挙げている。ただし、本発明に係る光学特性測定装置は、これに限定されず、ＢＲＤＦの算出とＢＴＤＦの算出とのいずれか一方のみに対応し得るものであってもよい。ＢＲＤＦの算出のみに対応し得るものとしては、図２に示した光学特性測定装置１０が挙げられる。また、ＢＴＤＦの算出のみに対応し得るものとしては、図１０に示した光学特性測定装置４０において、光源ユニット１１およびビームスプリッタ１６を備えずに構成されたものが挙げられる。
【０１４７】
（光源ユニット）
以上に説明した各実施形態では、光源部として機能する光源ユニット１１，４４としてプロジェクタ装置を用いた場合を例に挙げたが、照射する光の照射角度を可変させる機能を有するもの、すなわち光源ユニット１１，４４自体を物理的に移動させなくても照射角度の可変が可能なものであれば、プロジェクタ装置以外のものを用いてもよい。プロジェクタ装置以外のものとしては、例えば、ガルバノミラーまたはガルバノスキャナを利用して構成された光源ユニットが挙げられる。かかる構成の光源ユニットについては、照射角度毎の凹面を有するレンズ形状の逆シリンドリカルレンズを介在させることで、照射光を平行光化するものであってもよい。
【０１４８】
（輝度分布カメラ）
また、以上に説明した各実施形態では、受光部として機能する輝度分布カメラ１３を用いた場合を例に挙げたが、光の三次元輝度分布の計測を行うことが可能であれば、輝度分布カメラ１３以外のものを用いてもよい。輝度分布カメラ１３以外のものとしては、例えば、ハイパースペクトルカメラと呼ばれるものが挙げられる。
【０１４９】
（その他の構成）
また、以上に説明した各実施形態では、ＢＲＤＦの算出に際して、鏡像反転位置１５ｂと光学的に等価な位置１５ｂ´から光源ユニット１１が光を照射し、鏡像反転位置１５ｂにて輝度分布カメラ１３が光を受光する場合を例に挙げたが、光源ユニット１１および輝度分布カメラ１３は、それぞれが逆に配置されていてもよい。
【０１５０】
また、以上に説明した各実施形態では、天地方向の下方側から輝度分布カメラ１３、楕円透過ドーム１４、鏡面反射板１５等の各構成要素が縦型に配列されている場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、被測定物を留め具等で位置固定し得るように構成されていれば、各構成要素が水平方向に並ぶように横型に配列されていても構わない。さらには、全ての構成要素の上下を反転させた配列になっていても構わない。
【０１５１】
また、以上に説明した各実施形態では、光学系１２を構成する鏡面反射板１５が被測定物の支持台としての機能を兼ね備えている場合を例に挙げたが、本発明がこれに限定されることはない。すなわち、被測定物の支持台は、鏡面反射板１５とは別体で設けられていてもよく、その場合には鏡面反射板１５等の配置の自由度が増すことになる。
【０１５２】
また、上述した実施形態においては、本発明の把握を容易化するために、楕円透過ドーム１４で按分される光成分の割合、貫通測定穴１５ａの穴径等について、具体的な数値を挙げているが、これらの数値は単なる例示に過ぎず、本発明がこれらの数値に限定されないことは勿論である。
【符号の説明】
【０１５３】
１ａ，１ｂ…被測定物、２…入射光、３ａ…拡散反射光、３ｂ…拡散反射光、１０，４０…光学特性測定装置、１１…光源ユニット（光源部）、１２…光学系、１３…輝度分布カメラ（受光部）、１４…楕円透過ドーム、１４ａ…第一焦点、１４ｂ…第二焦点、１４ｃ…回転楕円体、１５…鏡面反射板、１５ａ…貫通測定穴、１５ｂ…鏡像反転位置、１５ｂ´…鏡像反転位置と光学的に等価な位置、１６…ビームスプリッタ（光束分割部）、１７…光遮蔽部材、２０…情報処理部、４１…第二光学系、４２…第二楕円透過ドーム、４３…第二鏡面反射板、４３ａ…鏡像反転位置、４４…光源ユニット
【図１】
2019020305.tif 000005
【図２】
2019020305.tif 000006
【図３】
2019020305.tif 000007
【図４】
2019020305.tif 000008
【図５】
2019020305.tif 000009
【図６】
2019020305.tif 000010
【図７】
2019020305.tif 000011
【図８】
2019020305.tif 000012
【図９】
2019020305.tif 000013
【図１０】
2019020305.tif 000014