(57)【要約】【課題】材料の光学特性の測定負荷を軽減し、簡便で高精度な測定を短時間で行うことを可能にする光学特性測定装置及び光学特性測定方法を提供する。【解決手段】ＢＲＤＦ測定装置１１（光学特性測定装置）は、試料１６に対して光を照射する光源部４０（複数の点光源４２）と、試料１６からの光を受光する受光ユニット（撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６）と、を備える。センサアレイ２６は、複数の受光体を含む受光センサ（画素センサ）を有する。センサアレイ２６のマイクロレンズと撮影レンズ２５とは、試料１６からの光を受光センサに導く導光部を構成する。複数の受光体の各々は、試料１６の位置と、光の進行方向とに対応づけられている。導光部は、試料１６からの光を、光の試料１６における位置（照射位置）及び進行方向に対応する受光体によって受光されるように導く。【選択図】図１３
2015049079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料に対して光を照射する光照射ユニットと、
前記試料からの光を受光する受光ユニットと、を備える光学特性測定装置であって、
前記受光ユニットは、複数の受光体を含む受光センサと、前記試料からの光を受光センサに導く導光部と、を有し、
前記導光部は、前記試料からの光を、当該光の前記試料における位置及び進行方向に応じて、前記複数の受光体のうちの異なる受光体に導く光学特性測定装置。
【請求項２】
前記試料からの光は、前記試料の第１の位置からの光と、前記試料の第２の位置からの光とを含み、
前記試料の第１の位置からの光は、第１の方向に進行する光と、第２の方向に進行する光とを含み、
前記試料の第２の位置からの光は、第３の方向に進行する光と、第４の方向に進行する光とを含み、
前記複数の受光体は、第１の受光体と、第２の受光体と、第３の受光体と、第４の受光体と、を含み、
前記導光部は、前記試料の前記第１の位置からの光であって前記第１の方向に進行する光を前記第１の受光体に導き、前記試料の前記第１の位置からの光であって前記第２の方向に進行する光を前記第２の受光体に導き、前記試料の前記第２の位置からの光であって前記第３の方向に進行する光を前記第３の受光体に導き、前記試料の前記第２の位置からの光であって前記第４の方向に進行する光を前記第４の受光体に導く請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記光照射ユニットは、発光部を含み、
前記発光部は、前記試料と前記導光部との間に配置される請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記光照射ユニットは、
発光部と、
前記試料と前記導光部との間に配置され、前記発光部からの光を前記試料に導くと共に、前記試料からの光を透過する光誘導部と、を有する請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
前記光照射ユニットは、前記試料に対して平行光を照射する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
前記光照射ユニットは、
発光部と、
前記発光部からの光を平行光とするコリメート部と、
前記試料と前記導光部との間に配置され、前記平行光を前記試料に導くと共に、前記試料からの光を透過する光誘導部と、を有する請求項５に記載の光学特性測定装置。
【請求項７】
前記発光部は、複数の光源を含む請求項３、４及び６のうちいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項８】
前記導光部は、第１の導光体と、複数の導光レンズを含む第２の導光体とを有し、
前記第１の導光体は、前記試料からの光を、当該光の前記試料における位置に応じて、前記複数の導光レンズのうちの異なる導光レンズに導き、
前記複数の導光レンズの各々は、前記第１の導光体を介して導かれた光を、当該光の前記試料における位置及び進行方向に応じて、前記複数の受光体のうちの異なる受光体に導く請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項９】
前記受光ユニットは、前記試料によって反射された光を受光する請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１０】
前記受光ユニットは、前記試料を透過した光を受光する請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１１】
前記受光ユニットは、反射光用受光ユニットと透過光用受光ユニットとを含み、
前記反射光用受光ユニットは、複数の反射光用受光体を含む反射光用受光センサと、前記試料によって反射された光を前記反射光用受光センサに導く反射光用導光部と、を有し、
前記透過光用受光ユニットは、複数の透過光用受光体を含む透過光用受光センサと、前記試料を透過した光を前記透過光用受光センサに導く透過光用導光部と、を有し、
前記反射光用導光部は、前記試料から反射された光を、当該光の前記試料における位置及び進行方向に応じて、前記複数の反射光用受光体のうちの異なる反射光用受光体に導き、
前記透過光用導光部は、前記試料を透過した光を、当該光の前記試料における位置及び進行方向に応じて、前記複数の透過光用受光体のうちの異なる透過光用受光体に導く請求項１〜８のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１２】
前記反射光用受光ユニットと前記透過光用受光ユニットとは、前記試料を挟み込む位置に配置される請求項１１に記載の光学特性測定装置。
【請求項１３】
前記複数の受光体の各々から出力される受光信号の信号処理を行う画像処理部を更に備える請求項１〜１２のいずれか一項に記載の光学特性測定装置。
【請求項１４】
前記画像処理部は、前記複数の受光体の各々から出力される前記受光信号のソーティングを行う請求項１３に記載の光学特性測定装置。
【請求項１５】
光照射ユニットにより試料に対して光を照射するステップと、
受光ユニットにより前記試料からの光を受光するステップと、を備える光学特性測定方法であって、
前記受光ユニットは、複数の受光体を含む受光センサと、前記試料からの光を受光センサに導く導光部と、を有し、
前記導光部は、前記試料からの光を、当該光の前記試料における位置及び進行方向に応じて、前記複数の受光体のうちの異なる受光体に導く光学特性測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は材料の光学特性の測定技術に係り、特に反射・透過・屈折等の光学特性を測定するための光学特性測定装置及び光学特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータグラフィックスや印刷等の技術分野では、材料の光学特性をモデリングし、そのモデリングされた光学特性に基づいて材料の質感を忠実に再現することが一般に行われている。そのようなモデリングされた材料光学特性として、例えば双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ：Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｒｅｆｌｅｃｔａｎｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、双方向透過率分布関数（ＢＴＤＦ：Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）、双方向散乱分布関数（ＢＳＤＦ：Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ  Ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ  Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）等の光学関数が知られている。
【０００３】
正確で質感豊かなレンダリングや詳細な素材研究を行う見地からは、所望材料の光学特性を的確に測定し、その測定結果を忠実にＢＲＤＦ等の光学関数に反映させることが重要である。
【０００４】
例えば特許文献１は、物体の光強度を測定するための装置を開示する。この装置は集光器システムを備え、この集光記システムの屈折型中央部分及び反射屈折型周縁部分が、物体により拡散された光線から相互に交差しない二つのビームを生成することで、角度分解能の向上、装置の簡素化及びクロストークの回避等が図られている。
【０００５】
また特許文献２は、自由に変形及び操作した対象物体を、任意の視点及び光源下で写実的に再現するための画像データ計測装置を開示する。この画像データ計測装置は、ターンテーブル、複数台のカメラ、半円弧状の複数のアーム及び複数の光源等を備え、視点及び光源に関する複数の条件下において対象物を自動的に撮影するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表２００７−５０８５３２号公報
【特許文献２】特開２００３−０９０７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述のように、実際の材料（試料）に光を照射してその材料からの光（反射光、透過光、屈折光等）を正確に測定することが、ＢＲＤＦ等の光学関数を算出する上で有効である。
【０００８】
しかしながら、実際の材料からの光（光学特性）を正確に測定することは、非常に面倒で手間が掛かり、比較的長時間に亘る作業を伴い、また計測装置自体も大型で複雑な構成となり易い。
【０００９】
例えば材料の質感情報を得るために試料の反射光を計測する場合、様々な方向から試料に光を照射する必要があり、また試料からの反射光は様々な方向に進行するため、異なる方向に進行する反射光を様々な角度で測定する必要がある。すなわち試料の表面特性（反射特性）を計測するためには、試料に対する光の照射位置（照射光方位）を２次元的に変え、試料からの反射光の測定位置（観察方位）を２次元的に変え、また試料上の計測位置（被写体観察領域）を２次元的に変える必要がある。したがって材料の光学特性を計測する際には「照射光方位：２次元」×「観察方位：２次元」×「被写体観察領域：２次元」（計６次元）に亘って、「光の照射位置」、「反射光の測定位置」及び「試料上の計測位置」を変えながら測定を行う必要がある。これは、試料の反射特性を計測する場合だけではなく、試料の透過・屈折特性等を計測する場合にも同様である。
【００１０】
このように材料の光学特性の計測は測定負荷が大きいため、負荷（手間）を軽減して簡便且つ高精度に測定を行うことが可能な手法を採用することが好ましい。
【００１１】
しかしながら従来の計測手法では、そのような「負荷の軽い簡便且つ高精度な計測」という要望を満たすのに有効な手法は見当たらない。特に特許文献１や特許文献２等に開示の従来の計測装置では、計測装置の各部や測定対象（試料）を所要の計測位置に移動（走査）するための駆動構成（メカニカル構造）が必要とされるが、物理的な位置変動を伴う光学特性測定を短時間に行うことは難しい。また計測装置の各部や試料の物理的移動を伴う計測では、移動に時間が掛かるだけではなく、移動の度に相応の精度で配置を行う必要があるが、高精度な配置を実現するためには精緻且つ的確な移動コントロールが求められ、装置自体も大型で複雑な構成となる。
【００１２】
本発明は上述の事情に鑑みてなされたものであり、材料の光学特性の測定負荷を軽減し、簡便で高精度な測定を短時間で行うことを可能にする光学特性測定装置及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】
【００１３】
本発明の一態様は、試料に対して光を照射する光照射ユニットと、試料からの光を受光する受光ユニットと、を備える光学特性測定装置であって、受光ユニットは、複数の受光体を含む受光センサと、試料からの光を受光センサに導く導光部と、を有し、導光部は、試料からの光を、光の試料における位置及び進行方向に応じて、複数の受光体のうちの異なる受光体に導く光学特性測定装置に関する。
【００１４】
本態様によれば、試料からの光は導光部によって導かれ、「試料における位置」及び「進行方向」に対応する受光体によって受光される。この受光ユニットを用いることによって、試料上の照射位置から様々な方向に進行する光の強度（特性）を同時的に測定することができるため、試料（材料）の光学特性の測定負荷を軽減し、簡便で高精度な測定を短時間で行うことができる。また試料の測定対象部位の全域に対して光照射ユニットにより光を一度に照射することによって、「試料における位置」及び「進行方向」が異なる光の強度（特性）を同時的に測定することが可能である。
【００１５】
ここでいう「受光ユニット」は、例えばライトフィールドセンサと呼ばれるタイプのセンサを応用することが可能である。このライトフィールドセンサは、試料からの光を「試料上における光の照射位置」に応じて誘導する第１の光学器（撮影レンズ、メインレンズ）と、「試料上における光の照射位置」に応じて設けられる第２の光学器（マイクロレンズ）であって第１の光学器からの光を「試料からの光の進行方向」に応じて誘導する第２の光学器と、「試料からの光の進行方向」に応じて設けられる受光器（画素センサ）であって第２の光学器からの光を「試料上における光の照射位置」及び「試料からの光の進行方向」に応じて受光する受光器とによって構成されうる。この場合、第１の光学器及び第２の光学器によって本態様の「導光部」が構成され、受光器によって本態様の「受光体」及び「受光センサ」が構成される。
【００１６】
また「光学特性測定装置」が計測する試料の光学特性も特に限定されず、例えば双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）、双方向透過率分布関数（ＢＴＤＦ）、或いは双方向散乱分布関数（ＢＳＤＦ）を得るために、試料の反射特性（表面特性）や透過特性（屈折特性）を計測する装置をここでいう「光学特性測定装置」としうる。
【００１７】
双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）は、双方向散乱面反射率分布関数を特殊化したものであり、ある位置にある方向から光が入射した場合に、各方向にどの程度の光成分が反射されるかを表す反射位置に固有の関数である。また双方向透過率分布関数（ＢＴＤＦ）は、ある位置にある方向から光が入射した場合に、各方向にどの程度の光成分が透過及び進行するかを表す透過位置に固有の関数である。また双方向散乱分布関数（ＢＳＤＦ）は、双方向反射率分布関数（ＢＲＤＦ）及び双方向透過率分布関数（ＢＴＤＦ）を組み合わせて、反射特性及び透過特性の両者を表す関数である。
【００１８】
したがってＢＲＤＦ、ＢＴＤＦ或いは／ＢＳＤＦを測定する光学特性測定装置において上述のライトフィールドセンサ（指向性センサ）を用いることで、測定精度を落とすことなく、装置構成を簡素化（コンパクト化）して測定の手間を簡便化し、試料の所望の光学特性（反射特性、透過・屈折特性等）を迅速且つ低コストに測定することができる。
【００１９】
望ましくは、試料からの光は、試料の第１の位置からの光と、試料の第２の位置からの光とを含み、試料の第１の位置からの光は、第１の方向に進行する光と、第２の方向に進行する光とを含み、試料の第２の位置からの光は、第３の方向に進行する光と、第４の方向に進行する光とを含み、複数の受光体は、試料の第１の位置からの光であって第１の方向に進行する光に対応づけられた第１の受光体と、試料の第１の位置からの光であって第２の方向に進行する光に対応づけられた第２の受光体と、試料の第２の位置からの光であって第３の方向に進行する光に対応づけられた第３の受光体と、試料の第２の位置からの光であって第４の方向に進行する光に対応づけられた第４の受光体と、を含み、導光部は、試料の第１の位置からの光であって第１の方向に進行する光を第１の受光体に導き、試料の第１の位置からの光であって第２の方向に進行する光を第２の受光体に導き、試料の第２の位置からの光であって第３の方向に進行する光を第３の受光体に導き、試料の第２の位置からの光であって第４の方向に進行する光を第４の受光体に導く。
【００２０】
本態様によれば、第１の受光体〜第４の受光体により「試料における位置（照射位置）」及び「試料からの光の進行方向」に応じて光が受光され、各光成分の強度（光学特性）を個別に得ることができる。
【００２１】
試料に対する光の照射位置は第１の位置及び第２の位置に限定されず多数の位置であってもよく、また試料からの光の進行方向も第１の方向〜第４の方向に限定されず多方向であってもよい。また「第１の方向及び第２の方向」と「第３の方向及び第４の方向」とは同じであってもよいし異なっていてもよい。
【００２２】
望ましくは、光照射ユニットは、発光部を含み、発光部は、試料と導光部との間に配置される。
【００２３】
本態様によれば、試料と導光部との間に配置された発光部により、試料に光が照射される。なお発光部から発せられた光は、直接的に試料に照射されてもよいし、間接的に試料に照射されてもよい。
【００２４】
望ましくは、光照射ユニットは、発光部と、試料と導光部との間に配置され、発光部からの光を試料に導くと共に、試料からの光を透過する光誘導部と、を有する。
【００２５】
本態様によれば、光誘導部を介して発光部から試料に光が照射され、また光誘導部を介して試料から受光ユニットに光が入射する。この光誘導部を採用することによって、発光部を柔軟に配置することができ、光学特性測定装置をコンパクトな構成とし、計測を簡便にすることが可能となる。なお本態様における「光誘導部」は、例えばハーフミラー等によって構成可能である。
【００２６】
望ましくは、光照射ユニットは、試料に対して平行光を照射する。
【００２７】
本態様によれば、試料に平行光が照射されるため、「受光ユニットを介して得られる光の強度（光学特性）のデータ」と「試料に対する光の入射角」との対応付けの処理を簡便化することが可能である。
【００２８】
望ましくは、光照射ユニットは、発光部と、発光部からの光を平行光とするコリメート部と、試料と導光部との間に配置され、平行光を試料に導くと共に、試料からの光を透過する光誘導部と、を有する。
【００２９】
本態様によれば、コリメート部によって発光部の光を平行光とすることができ、試料に平行光を照射することができる。
【００３０】
望ましくは、発光部は、複数の光源を含む。
【００３１】
本態様によれば、複数の光源の各々から試料に光を照射することができる。したがって試料に対する光の照射角度を変える必要がある場合、その可変の照射角度に対応する位置の各々に光源を配置し、発光対象の光源を順次変えながら計測を行うことで、機械的な移動を一切行うことなく計測を行うことが可能となる。
【００３２】
望ましくは、導光部は、第１の導光体と、複数の導光レンズを含む第２の導光体とを有し、第１の導光体は、試料からの光を、光の試料における位置に応じて、複数の導光レンズのうちの異なる導光レンズに導き、複数の導光レンズの各々は、第１の導光体を介して導かれた光を、光の試料における位置及び進行方向に応じて、複数の受光体のうちの異なる受光体に導く。
【００３３】
本態様によれば、試料からの光は、第１の導光体によって「光の試料における位置に対応する導光レンズ」に導かれ、また複数の導光レンズ（第２の導光体）の各々によって「光の試料における位置及び進行方向に対応する受光体」に導かれる。したがって試料からの光は「試料における位置」及び「進行方向」に対応する受光体によって適切に受光される。
【００３４】
望ましくは、受光ユニットは、試料によって反射された光を受光する。
【００３５】
本態様によれば、試料の表面特性（反射特性）を計測することができる。
【００３６】
望ましくは、受光ユニットは、試料を透過した光を受光する。
【００３７】
本態様によれば、試料の透過特性（屈折特性）を計測することができる。
【００３８】
望ましくは、受光ユニットは、反射光用受光ユニットと透過光用受光ユニットとを含み、反射光用受光ユニットは、複数の反射光用受光体を含む反射光用受光センサと、試料によって反射された光を反射光用受光センサに導く反射光用導光部と、を有し、透過光用受光ユニットは、複数の透過光用受光体を含む透過光用受光センサと、試料を透過した光を透過光用受光センサに導く透過光用導光部と、を有し、反射光用導光部は、試料から反射された光を、光の試料における位置及び進行方向に応じて、複数の反射光用受光体のうちの異なる反射光用受光体に導き、透過光用導光部は、試料を透過した光を、光の試料における位置及び進行方向に応じて、複数の透過光用受光体のうちの異なる透過光用受光体に導く。
【００３９】
本態様によれば、試料からの反射光及び透過光の強度（光学特性）を測定することができ、利便性が非常に高い。特に、反射光用受光ユニットと透過光用受光ユニットとの間で光照射ユニットを共用することで、試料の反射特性及び透過特性を同時的に計測することが可能となり、測定負荷の軽減、測定プロセスの簡便化及び短縮化等の効果が非常に高い。
【００４０】
望ましくは、反射光用受光ユニットと透過光用受光ユニットとは、試料を挟み込む位置に配置される。
【００４１】
本態様によれば、装置構成がシンプルになり、反射光用受光ユニット及び透過光用受光ユニットの各々による計測を同時的に行うことが可能になる。
【００４２】
望ましくは、光学特性測定装置は、複数の受光体の各々から出力される受光信号の信号処理を行う画像処理部を更に備える。例えば、画像処理部は、複数の受光体の各々から出力される前記受光信号のソーティングを行うことが望ましい。
【００４３】
本態様によれば、画像処理部によって各受光体からの受光信号の信号処理が行われ、所望のデータを取得することが可能となる。画像処理部における信号処理は特に限定されず、画像処理部は例えば受光信号（受光データ）のソーティングを行って受光信号を所望の形式に並べ替え・分類することも可能であり、また受光信号に基づいて他のデータを算出することも可能である。
【００４４】
本発明の他の態様は、光照射ユニットにより試料に対して光を照射するステップと、受光ユニットにより試料からの光を受光するステップと、を備える光学特性測定方法であって、受光ユニットは、複数の受光体を含む受光センサと、試料からの光を受光センサに導く導光部と、を有し、導光部は、試料からの光を、光の試料における位置及び進行方向に応じて、複数の受光体のうちの異なる受光体に導く光学特性測定方法に関する。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、試料からの光は導光部により導かれて「試料における位置」及び「進行方向」に対応する受光体によって受光されるため、試料上の照射位置から様々な方向に進行する光の強度（特性）を同時的に測定することができる。そのため、試料（材料）の光学特性の測定負荷を軽減し、簡便で高精度な測定を短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】光学特性測定装置の基本構成の一例を示すブロック図である。
【図２】光照射ユニットの基本構成の一例を示すブロック図である。
【図３】受光ユニットの基本構成の一例を示すブロック図である。
【図４】受光ユニット（ライトフィールドセンサ）の一例を示す側方断面図である。
【図５】センサアレイの一部の例を示す側方断面図である。
【図６】画素センサの一部の例を示す平面図である。
【図７】試料〜撮影レンズ〜センサアレイにおける光の種類を示す概念図である。
【図８】マイクロレンズによる導光を説明するためのセンサアレイの一部の側方断面図であり、（ａ）は試料の第１の位置からの光の導光状態を示し、（ｂ）は試料の第２の位置からの光の導光状態を示し、（ｃ）は試料の第３の位置からの光の導光状態を示す。
【図９】第１実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示し、試料に対する光の照射を説明するための図である。
【図１０】第１実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示し、試料からの光（反射光）の受光を説明するための図である。
【図１１】センサアレイの一部の例を示す側方断面図であって、光の反射方向（マイクロレンズに対する光の入射方向）と受光画素センサとの対応関係を説明するための図である。
【図１２】第２実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示す図である。
【図１３】第３実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示す図である。
【図１４】第３実施形態における光源部（点光源）の一例を示す斜視図である。
【図１５】第３実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示し、試料に対する光の照射を説明するための図である。
【図１６】第３実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置の構成を示し、試料からの光（反射光）の受光を説明するための図である。
【図１７】第４実施形態に係るＢＴＤＦ測定装置の構成を示す図である。
【図１８】第５実施形態に係るＢＳＤＦ測定装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。以下では、主として「材料（試料）の反射特性（ＢＲＤＦ）」を計測する装置に本発明を適用する例について説明する。ただし本発明はこれに限定されるものではなく、試料からの光を測定して材料の光学的な特性（ＢＴＤＦ、ＢＳＤＦ等）を測定する光学特性測定装置及びその関連技術に広く適用可能である。
【００４８】
図１は、光学特性測定装置１０の基本構成の一例を示すブロック図である。光学特性測定装置１０は、試料１６に対して光（照射光）を照射する光照射ユニット１２と、試料１６からの光（反射光、透過光等）を受光する受光ユニット１４と、光照射ユニット１２及び受光ユニット１４を制御するコントローラ１３とを備える。コントローラ１３は、「光照射ユニット１２から試料１６に対する光照射」や「受光ユニット１４による受光」を制御し、後述の「点光源による発光」や「受光用の画素センサの画素値の読み出し及び保存」等を統括的に行う。
【００４９】
図２は、光照射ユニット１２の基本構成の一例を示すブロック図である。光照射ユニット１２は、光（照射光）を発光する発光部１８と、発光部１８からの光を試料１６に導く光誘導部２０と有する。発光部１８による発光態様は特に限定されず、複数の光源が設けられていてもよいし、白色ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）等の任意の種類の光源が用いられてもよい。また光誘導部２０としてミラー（ハーフミラー）等を好適に使用可能であるが、光誘導部２０は省略されてもよく、発光部１８から試料１６に対して直接的に光が照射されてもよい（後述の第３実施形態〜第５実施形態参照）。
【００５０】
＜ライトフィールドセンサ＞
図３は、受光ユニット１４の基本構成の一例を示すブロック図である。受光ユニット１４は、複数の受光体（図５及び図６の「画素センサ３０」参照）を含む受光センサ２４と、試料１６からの光（反射光、透過光等）を受光センサ２４に導く導光部２２（図４の「撮影レンズ２５」及び図５の「マイクロレンズ２８」参照）とを有する。
【００５１】
本発明の各実施形態に係る受光ユニット１４（導光部２２及び受光センサ２４）では、光の２次元強度及び２次元方位を検出することができるセンサ（ライトフィールドセンサ）が用いられる。すなわち受光センサ２４を構成する複数の受光体の各々は、試料１６の位置と、光（反射光、透過光等）の進行方向とに対応づけられている。また導光部２２は、試料１６からの光（反射光、透過光等）を、この光の「試料１６における位置（照射位置）」及び「試料１６からの進行方向」に応じて複数の受光体のうちの異なる受光体に導いて、対応する受光体によって受光させる。
【００５２】
これまでのライトフィールドセンサの用途は、３Ｄ撮影（３次元立体撮影）やリフォーカス撮影程度しか知られていなかった。一方、従来の光学特性測定装置（ＢＲＤＦ測定装置等）は、非常に大きなメカニカル走査機構を有する装置であった。このように従来のライトフィールドセンサ及び光学特性測定装置は、その構成（大きさ）及び動作（作用）が全く異なるため、これまではライトフィールドセンサ及び光学特性測定装置の両者を結びつける着想は全くなかった。しかしながら本件発明者は、鋭意研究の結果、光学特性測定装置に対してライトフィールドセンサを応用することで、コンパクトな装置構成によって光学特性の測定負荷を軽減し、簡便で高精度な測定を短時間で行うことが可能であるという知見を得るに至った。
【００５３】
図４は、受光ユニット１４（ライトフィールドセンサ）の一例を示す側方断面図（Ｙ−Ｚ平面図）である。本例の受光ユニット１４は撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６を有し、試料１６からの光（反射光、透過光等）は撮影レンズ２５によって誘導され、センサアレイ２６において結像される。
【００５４】
図５は、センサアレイ２６の一部の例を示す側方断面図（Ｙ−Ｚ平面図）である。本例のセンサアレイ２６は、複数のマイクロレンズ２８、複数の画素センサ３０及び信号伝送部３２を有する。試料１６から撮影レンズ２５を介してセンサアレイ２６に到達した光はマイクロレンズ２８及び画素センサ３０の順に入射し、画素センサ３０からの信号（電荷）が信号伝送部３２を介してコントローラ１３（図１参照）に送られる。
【００５５】
本例のコントローラ１３は、複数の画素センサ３０（受光体）の各々から出力される受光信号を受信し、受信した受光信号の信号処理を行う画像処理部としても働く。すなわちコントローラ１３は所要の信号処理を行って、所望形式のデータ（画像データ）を受光信号（受光データ）から取得する。コントローラ１３における信号処理は特に限定されず、例えば受光信号のソーティングが行われてもよいし、受光信号から他のデータが算出されてもよい。特に本例では後述のように、画素センサ３０の各々から出力される受光信号が「試料１６上における照射光の照射位置（被写体観察領域）」、「試料１６に対する照射光の入射角（照射光方位）」及び「試料１６からの反射角（観察方位）」に関連付けられる。したがってコントローラ１３は、画素センサ３０からの受光信号を一旦メモリ（図示省略）に保存し、メモリに保存される受光信号を「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」のいずれかに基づいてソーティングすることで、試料１６の反射特性を理解し易い形式に変換することも可能である。
【００５６】
図６は、画素センサ３０の一部の例を示す平面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。マイクロレンズ２８と画素センサ３０とは相互に対応づけられており、本例では、１つのマイクロレンズ２８に対して複数の画素センサ３０（図５及び図６に示す例では２５個の画素センサ３０）が対応づけられている。すなわち、１つのマイクロレンズ２８とそのマイクロレンズ２８に対応づけられた複数の画素センサ３０とによって位置対応ユニット３４が構成され、各位置対応ユニット３４のマイクロレンズ２８に入射した光は、マイクロレンズ２８に対応づけられた複数の画素センサ３０のいずれかによって受光される。
【００５７】
本例ではマイクロレンズ２８と画素センサ３０との対応個数の関係が「マイクロレンズ２８：画素センサ３０＝１：２５」となっているが、これに限定されない。例えば、１つのマイクロレンズ２８に対して他の個数（例えば「Ｘ方向に７個」及び「Ｙ方向に７個」の計４９個、等）の画素センサ３０が対応づけられてもよい。
【００５８】
上述の構成を有する受光ユニット１４において、本例の導光部２２（図３参照）は、撮影レンズ２５によって構成される第１の導光体と、複数のマイクロレンズ２８（導光レンズ）を含む第２の導光体とを有し、受光センサ２４（図３参照）は画素センサ３０を有する。複数のマイクロレンズ２８（位置対応ユニット３４）の各々は試料１６における位置に対応づけられており、撮影レンズ２５は試料１６からの光を、その光の試料１６における位置に応じて、複数のマイクロレンズ２８のうちの異なるマイクロレンズ２８に導いて、対応するマイクロレンズ２８に向かって進行させる。
【００５９】
図７は、試料１６〜撮影レンズ２５〜センサアレイ２６における光の種類を示す概念図である。試料１６からの光（反射光、透過光等）は撮影レンズ２５に入射し、撮影レンズ２５は、試料１６からの光を、この光の試料１６における位置に対応するマイクロレンズ２８（導光レンズ）に導く。例えば試料１６上の「第１の位置」からの光（反射光、透過光等）は様々な方向に進行する成分を含みうるが、撮影レンズ２５によって進行方向が調整され、最終的にはこの「第１の位置」に対応づけられた位置対応ユニット３４（マイクロレンズ２８及び画素センサ３０）によって受光される。同様に試料１６上の「第２の位置」及び「第３の位置」からの光（反射光、透過光等）も、撮影レンズ２５によって進行方向が調整され、それぞれ「第２の位置」に対応づけられた位置対応ユニット３４及び「第３の位置」に対応づけられた位置対応ユニット３４によって受光される。
【００６０】
そしてマイクロレンズ２８の各々は、撮影レンズ２５を介して導かれた光を、その光の試料１６における位置及び進行方向に応じて、複数の画素センサ３０（受光体）のうち異なる画素センサ３０に導き、対応する画素センサ３０（受光体）によって受光させる。
【００６１】
図８は、マイクロレンズ２８による導光を説明するためのセンサアレイ２６の一部の側方断面図であり、（ａ）は試料１６の第１の位置からの光の導光状態を示し、（ｂ）は試料１６の第２の位置からの光の導光状態を示し、（ｃ）は試料１６の第３の位置からの光の導光状態を示す。
【００６２】
上述のように試料１６の第１の位置からの光は撮影レンズ２５によって第１の位置に対応するマイクロレンズ２８に入射するが、そのマイクロレンズ２８は、マイクロレンズ２８への入射角に応じて、対応の画素センサ３０に光を誘導する。例えば図８に示すように、入射角Ｌ１の光は画素センサ３０−１によって受光され、入射角Ｌ２の光は画素センサ３０−２によって受光され、入射角Ｌ３の光は画素センサ３０−３によって受光され、入射角Ｌ４の光は画素センサ３０−４によって受光され、入射角Ｌ５の光は画素センサ３０−５によって受光されるように、マイクロレンズ２８は光を誘導する。マイクロレンズ２８への光の入射角は撮影レンズ２５への入射角に応じて定まるため、試料１６からの光の進行方向（反射方向、透過方向、屈折方向等）によって受光される画素センサ３０が定まる。
【００６３】
上述の構成を有する受光ユニット１４（撮影レンズ２５、センサアレイ２６）を用いることによって、試料１６からの光を簡便且つ確実に受光センサ２４（画素センサ３０）によって受光することが可能となる。すなわち、試料１６からの光は様々な位置からの光を含み、試料１６の各位置からの光は様々な方向に進行する光を含む。例えば試料１６の第１の位置からの光は、第１の方向に進行する光と、第２の方向に進行する光とを含み、試料１６の第２の位置からの光は、第３の方向に進行する光と、第４の方向に進行する光とを含む。一方、センサアレイ２６の複数の画素センサ（受光体）３０は「試料１６上の位置」及び「試料１６からの光の進行方向」にそれぞれ対応づけられており、例えば試料１６の第１の位置からの光であって第１の方向に進行する光に対応づけられた「第１の画素センサ（第１の受光体）３０」と、試料１６の第１の位置からの光であって第２の方向に進行する光に対応づけられた「第２の画素センサ（第２の受光体）３０」と、試料１６の第２の位置からの光であって第３の方向に進行する光に対応づけられた「第３の画素センサ（第３の受光体）３０」と、試料１６の第２の位置からの光であって第４の方向に進行する光に対応づけられた「第４の画素センサ（第４の受光体）３０」とを含む。そして導光部２２（撮影レンズ２５及びマイクロレンズ２８）は、「試料１６上の位置」及び「試料１６からの光の進行方向」に応じて試料１６からの光を対応の画素センサ３０に誘導し、例えば試料１６の第１の位置からの光であって第１の方向に進行する光を第１の画素センサ３０に導き、試料１６の第１の位置からの光であって第２の方向に進行する光を第２の画素センサ３０に導き、試料１６の第２の位置からの光であって第３の方向に進行する光を第３の画素センサ３０に導き、試料１６の第２の位置からの光であって第４の方向に進行する光を第４の画素センサ３０に導く。
【００６４】
このように、試料１６からの光は「試料１６上の位置」及び「試料１６からの光の進行方向」に応じて対応の画素センサ３０に受光される。したがって本例の光学特性測定装置１０によれば、「試料１６上の計測位置（被写体観察領域）に関する２次元的な情報」及び「試料１６からの光の測定位置（観察方位）に関する２次元的な情報」を一度の計測で得ることができる。すなわち受光ユニット１４（ライトフィールドセンサ）を用いることで、被写体観察領域及び観察方位を順次変えることなく、試料１６に対する１度の光の照射によって、その照射光に対する被写体観察領域及び観察方位に関する測定情報を即座に得ることが可能となる。
【００６５】
したがって本例の光学特性測定装置１０によれば、従来必要とされていた「試料１６に対する光の照射位置、反射光の測定位置及び試料上の計測位置の２次元的な変更」のうち「反射光の測定位置及び試料上の計測位置の２次元的な変更」が不要となり、材料の光学特性の計測を非常に簡便にすることができる。また光照射ユニット１２による試料１６に対する光照射についても、機器類や試料１６の物理的移動を伴わずに所望の光を試料１６に照射可能な構成とすることで、より一層、計測を簡便化及び高速化することが可能である。
【００６６】
以下、上述の受光ユニット１４（ライトフィールドセンサ）を用いた種々の実施形態について説明する。なお受光ユニット１４は、試料１６によって反射された光を受光してもよいし（第１実施形態〜第３実施形態）、試料１６を透過した光を受光してもよいし（第４実施形態）、或いは試料１６からの反射光及び透過光（屈折光）の両者を受光してもよい（第５実施形態）。
【００６７】
＜第１実施形態＞
図９及び図１０は本発明の第１実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置１１の構成を示し、図９は試料１６に対する光の照射を説明するための図であり、図１０は試料１６からの光（反射光）の受光を説明するための図である。なお図９及び図１０は、理解を容易にするため、主として光照射ユニット１２、試料１６及び受光ユニット１４が示され、コントローラ１３（図１参照）の図示は省略されている。
【００６８】
本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１（図１の「光学特性測定装置１０」参照）は、上述の撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６を有する受光ユニット１４と、光源部（発光部）４０及びハーフミラー（光誘導部）４４を有する光照射ユニット１２（図１参照）とを備える。
【００６９】
光源部４０は複数の点光源４２を含み、コントローラ１３（図１参照）に制御されて各点光源４２の点灯及び消滅（発光の有無、発光時間等）がコントロール可能となっている。光源部４０の位置は、各点光源４２からの光がハーフミラー４４及び試料１６に適切に入射可能な位置であれば特に限定されないが、本実施形態では点光源４２からの光がセンサアレイ２６に対して直接的に入射しない配置とすることが好ましい。
【００７０】
ハーフミラー４４は、試料１６と撮影レンズ（導光部）２５との間に配置され、光源部４０（点光源４２）からの光を反射して試料１６に導くと共に、試料１６からの光（反射光）を透過する。ハーフミラー４４を透過した試料１６からの光は、撮影レンズ２５を介してセンサアレイ２６（画素センサ３０）によって受光される。
【００７１】
なお光源部４０（点光源４２）、試料１６、ハーフミラー４４、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６の配置（位置、角度）等は、相互に関連付けられた所望の配置となるように予め調整される。したがって光源部４０及びハーフミラー４４は、各点光源４２の発光によって試料１６上の所望位置に所望角度で光が照射されるように配置される。またハーフミラー４４、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（マイクロレンズ２８、画素センサ３０）は、試料１６からの光が「試料１６上の反射位置」及び「反射角度」に応じた画素センサ３０によって適切に受光されるように配置される。この配置を実現するため、例えば撮影レンズ２５の光軸ＯＡを基準に、光源部４０（点光源４２）、試料１６、ハーフミラー４４、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６の配置を調整してもよい。
【００７２】
上述の構成を有するＢＲＤＦ測定装置１１では、光源部４０及びハーフミラー４４（光照射ユニット１２）により試料１６に対して光が照射され（光照射ステップ）、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（受光ユニット１４）により試料１６からの光が受光される（受光ステップ）。
【００７３】
光照射ステップでは、コントローラ１３（図１参照）によって光源部４０のうちの１つの点光源４２を発光させ、その点光源４２からの光をハーフミラー４４により反射して試料１６に照射する。点光源４２から発光される光は様々な方向に進行する光成分（図９の「ωｉ１」、「ωｉ２」及び「ωｉ３」参照）を含み、各光成分はハーフミラー４４に反射されてその進行方向に応じた試料１６上の位置に照射される。
【００７４】
試料１６の各位置に照射された光成分は、その照射位置の表面特性（反射特性）に応じて様々な方向に反射して分散する。図１０には、一例として、点光源４２からある進行方向に発光された光成分ωｉ２が試料１６のある位置（ｘｎ，ｙｎ）に照射された場合の光の反射成分ωｏ１、ωｏ２、ωｏ３が示されている。
【００７５】
試料１６の各位置において反射された光成分は、ハーフミラー４４を通過し、撮影レンズ２５を介してセンサアレイ２６により受光され（受光ステップ）、各光成分は、試料１６上の反射位置（照射位置）に応じたマイクロレンズ２８（位置対応ユニット３４）に入射する（図７参照）。そしてマイクロレンズ２８に入射した各光成分は「試料１６からの反射角」に応じた画素センサ３０に受光され（図８参照）、例えば図１１に示すように、試料１６からの光の反射成分ωｏ１は画素センサ３０ａによって受光され、反射成分ωｏ２は画素センサ３０ｂによって受光され、反射成分ωｏ３は画素センサ３０ｃによって受光される。
【００７６】
上述のようにセンサアレイ２６を構成する画素センサ３０の各々は当初より「試料１６における反射位置」及び「試料１６からの反射角」に関連付けられている。したがって、計測時に「試料上の計測位置（被写体観察領域）」及び「試料からの反射光の測定位置（観察方位）」変更する手間が不要になり、「被写体観察領域及び観察方位が異なる反射光情報（光学情報）」を同時的に測定することができる。
【００７７】
このような光照射ステップ及び受光ステップを、光源部４０の点光源４２を順次切り替えて点灯して試料に対する光の照射位置を２次元的に変えながら繰り返すことにより、「被写体観察領域、照射光方位、観察方位（図１０の（ｘｎ，Ｙｎ，ωｉ２，ωｏ１〜ωｏ３）参照）」に基づく光成分の強度情報（光学特性）を的確に計測することができる。
【００７８】
なお画素センサ３０はコントローラ１３により制御され、各画素センサ３０によって計測される光成分の強度情報（センサ検出値）は、測定毎（点光源４２の切り替え毎）に、「被写体観察領域、照射光方位及び観察方位」の情報と共にメモリ（図示省略）に保存される。
【００７９】
以上説明したように本実施形態によれば、ＢＲＤＦ（反射特性）の計測の基礎を構成する「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」のうち「観察方位」の２次元的な変位情報は、固定配置されたセンサアレイ２６（ライトフィールドセンサ）によって同時的に取得される。また「被写体観察領域」の２次元的な変位情報は、固定配置された撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６によって同時的に取得される。さらに「照射光方位」の２次元的な変位情報は、固定配置された光源部４０における発光対象とする点光源４２を順次切り替えて光源点滅走査を適切に行うことによって取得される。
【００８０】
したがって本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１によれば、一切の機械的な移動駆動を行うことなく「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」が異なる光反射情報（光学特性）を適切に得ることができる。実際の計測では、ＢＲＤＦ測定装置１１の能力にもよるが、「個々の点光源４２の発光」、「センサアレイ２６（画素センサ３０）による受光」及び「センサ検出値のメモリ保存」の一連のプロセスは瞬間的に行われる。そのため本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１による試料１６の反射特性（光学特性）の計測に要する時間は、実質的には光源部４０における点光源４２の走査点滅の時間だけとなる。したがって「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」の各々に関して機械的な移動駆動を必要とする従来法に比べ、本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１は圧倒的に高速な計測を行うことができる。
【００８１】
＜第２実施形態＞
図１２は本発明の第２実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置１１の構成を示し、特に試料１６に対する光の照射を説明するための図である。
【００８２】
本実施形態において上述の第１実施形態と同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８３】
本実施形態の光照射ユニット１２（図１参照）は、光源部４０（点光源４２）からの光を平行光とするコリメートレンズ（コリメート部）５０を更に有し、試料１６に対して平行光を照射する。
【００８４】
すなわち各点光源４２から発光された光は様々な方向に進行するが、その様々な方向に進行する光をコリメートレンズ５０によってコリメート（平行化）することで、ハーフミラー４４及び試料１６に入射する光を平行光とすることができる（図１２の「ωｉ１」、「ωｉ２」及び「ωｉ３」参照）。
【００８５】
試料１６への照射光を平行光とすることで、１回分の計測（１つの点光源４２からの発光による測定）において、試料１６に対する光の照射角度（入射角度）を共通化することができる。１回分の計測（１つの点光源４２からの発光）において光の照射角度を共通化して同じにすることで、後段の画像処理部（図１のコントローラ１３参照）におけるデータ処理を簡素化することができる。例えば計測データ（反射光強度）に対して「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」の情報を対応付ける処理や、「照射光方位」に関連するデータの並べ替え処理、等の各種処理（コントローラ１３における各種処理）の処理負荷を効果的に軽減することが可能である。
【００８６】
＜第３実施形態＞
図１３は、本発明の第３実施形態に係るＢＲＤＦ測定装置１１の構成を示す。
【００８７】
本実施形態において上述の第１実施形態と同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００８８】
本実施形態の光照射ユニット１２（図１参照）はハーフミラー（光誘導部）４４を有しておらず、光源部４０（点光源４２）は試料１６と撮影レンズ２５（導光部）との間に配置される。すなわち各点光源４２から試料１６に対して直接的に光が照射され、試料１６からの光（反射光）は、点光源４２（光源アレイ）の隙間を通ってセンサアレイ２６に到達する。したがって本実施形態における光は、点光源４２、試料１６、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（マイクロレンズ２８及び画素センサ３０）の順に伝搬する。
【００８９】
本例の光源部４０の位置は、撮影レンズ２５と試料１６との間であれば特に限定されないが、各点光源４２からの光が試料１６の計測面の全域に亘って均等な強度で照射可能である位置が好ましく、例えば撮影レンズ２５の直近に（撮影レンズ２５のレンズ面に接着されるように）光源部４０が配置されてもよい。
【００９０】
図１４は、第３実施形態に係る光源部４０（点光源４２）の一例を示す斜視図である。図１４の光源部４０では、２次元状に配置される点光源４２を支持部４３によって保持し、この支持部４３のうち、各点光源４２からセンサアレイ２６に向かって光が伝搬する部分に遮光部材が設けられ、この遮光部材以外の部分が光透過部材（例えば透明部材）によって構成されている。各点光源４２の配線も光透過部材によって構成することが好ましく、例えば透明導電材料を好適に使用可能である。
【００９１】
光源部４０は、各点光源４２からの光が試料１６に向かって進行する光放射指向性を持ち、点光源４２からの光がセンサアレイ２６（マイクロレンズ２８及び画素センサ３０）に直接的に入射しないようにすることが好ましい。例えば各点光源４２と撮影レンズ２５との間に遮光部材を配置することで、各点光源４２からセンサアレイ２６（画素センサ３０）への光の進行を防ぐことが可能である。また、例えば複数の開口部を持つメッシュ状の絞り部材を光源部４０と撮影レンズ２５との間に設け、この絞り部材によって各点光源４２からセンサアレイ２６に向かって進行する光を遮る一方で、試料１６からの光（反射光）が絞り部材の開口部を通過してセンサアレイ２６（画素センサ３０）に入射されるようにしてもよい。この絞り部材を用いることによって、「点光源４２からセンサアレイ２６に向かう光の遮光」及び「試料１６からセンサアレイ２６に向かう光の伝搬路」を簡便に確保することができる。
【００９２】
本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１では、図１５に示すように、光源部４０の各点光源４２から試料１６に対して直接的に光が照射される（光照射ステップ）。試料１６からの光（反射光）は、図１６に示すように、光源部４０の点光源４２間を通って撮影レンズ２５に入射してセンサアレイ２６に導かれる。反射光が撮影レンズ２５によって「試料１６上の照射位置（反射位置）」に応じた位置対応ユニット３４（マイクロレンズ２８）に誘導される点や、マイクロレンズ２８によって「試料１６からの進行方向（反射方向）」に応じた画素センサ３０に誘導される点は、上述の第１実施形態と同様である。
【００９３】
以上説明したように本実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１においても、一切の機械的な移動駆動を行うことなく「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」が異なる光反射情報（光学特性）を得ることができる。特に本実施形態によれば、光源部４０（点光源４２）からの光を試料１６に誘導するためのハーフミラー４４（第１実施形態、図１０参照）等の光誘導部を設ける必要がないため、ＢＲＤＦ測定装置１１をコンパクト化し、光学特性の計測を簡便且つ低コストに行うことが可能である。
【００９４】
なお、上述の光源部４０（点光源４２）は撮影レンズ２５と試料１６との間において撮影レンズ２５に近接して配置されるが（図１３〜図１６参照）、試料１６に対して直接的に光を照射することが可能であれば、光源部４０（点光源４２）の配置態様は特に限定されない。例えば光源部４０をドーム状（半球状）に設けてもよく、撮影レンズ２５と試料１６との間において試料１６を取り囲むように点光源４２を配置してもよい。
【００９５】
＜第４実施形態＞
上述の各実施形態では本発明をＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）測定装置１１に適用する例を示したが、本実施形態では本発明をＢＴＤＦ（双方向透過率分布関数）測定装置５４に適用した例を示す。すなわち、上述の第１実施形態〜第３実施形態の受光ユニット１４（撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６）は試料１６からの反射光を受光するが、本実施形態の受光ユニット１４（撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６）は試料１６の透過光（屈折光）を受光する。
【００９６】
図１７は、本発明の第４実施形態に係るＢＴＤＦ測定装置５４の構成を示す。
【００９７】
本実施形態において上述の第３実施形態と同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００９８】
本実施形態のＢＴＤＦ測定装置５４（図１の「光学特性測定装置１０」参照）は、上述の第３実施形態と同様に光源部４０（点光源４２）、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（ライトフィールドセンサ）を備える。ただし、「光源部４０（点光源４２）」と「撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（ライトフィールドセンサ）」とは、試料１６を挟み込む位置に配置される。
【００９９】
本実施形態のＢＴＤＦ測定装置５４では、光源部４０の各点光源４２から試料１６に対して直接的に光が照射され（光照射ステップ）、試料１６の透過光が撮影レンズ２５を介してセンサアレイ２６により受光される（受光ステップ）。試料１６の各位置に照射された光成分は、その照射位置の透過特性（屈折特性）に応じて様々な方向に分散する（図１７の「ωｏ１」、「ωｏ２」及び「ωｏ３」参照）。図１７には、一例として、点光源４２からある進行方向に発光された光成分が試料１６のある位置（ｘｎ，ｙｎ）に照射された場合の光の透過成分ωｏ１、ωｏ２、ωｏ３が示されている。
【０１００】
試料１６を透過した光成分は、撮影レンズ２５及びセンサアレイ２６（マイクロレンズ２８）によって誘導され、「試料１６上の照射位置」及び「試料１６を透過後の進行方向」に応じてセンサアレイ２６の対応画素センサ３０によって受光される。すなわち試料１６を透過した光成分は、撮影レンズ２５によって「試料１６上の照射位置」に対応付けられたセンサアレイ２６のマイクロレンズ２８（位置対応ユニット３４）に誘導される。またマイクロレンズ２８に到達した光成分は、マイクロレンズ２８によって「試料１６を透過後の進行方向」に対応付けられた画素センサ３０に誘導される。
【０１０１】
本実施形態によれば、「観察方位」の２次元的な変位情報を固定配置されたセンサアレイ２６（ライトフィールドセンサ）によって同時的に取得することができ、「被写体観察領域」の２次元的な変位情報を固定配置された撮影レンズ２５によって同時的に取得することができる。また「照射光方位」の２次元的な変位情報を、固定配置された光源部４０における発光対象とする点光源４２を順次切り替えて光源点滅走査を適切に行うことによって取得することができる。このように本実施形態のＢＴＤＦ測定装置５４においても、一切の機械的な移動駆動を行うことなく「照射光方位、観察方位及び被写体観察領域」が異なる光透過情報（光屈折情報）を得ることができ、従来法に比べ、測定負荷を軽減して簡便で高精度な測定を短時間で行うことが可能である。
【０１０２】
なお上述の例では光源部４０（点光源４２）から試料１６に対して直接的に光を照射するケースが示されているが（図１７参照）、光源部４０（点光源４２）の配置態様は特に限定されない。したがって上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様に光源部４０（点光源４２）を配置してもよく、ハーフミラー（光誘導部）４４によって各点光源４２からの光を誘導してもよいし（図９等参照）、コリメートレンズ（コリメート部）５０によって各点光源４２からの光を平行光としてもよい（図１２参照）。
【０１０３】
＜第５実施形態＞
上述の各実施形態では本発明をＢＲＤＦ（双方向反射率分布関数）測定装置１１及びＢＴＤＦ（双方向透過率分布関数）測定装置５４に適用する例を示したが、両者を組み合わせてＢＳＤＦ（双方向散乱分布関数）測定装置５６に対して本発明を適用してもよい。
【０１０４】
図１８は、本発明の第５実施形態に係るＢＳＤＦ測定装置５６の構成を示す。
【０１０５】
本実施形態において上述の第３実施形態及び第４実施形態と同一又は類似の構成には、同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【０１０６】
本実施形態のＢＳＤＦ測定装置５６（図１の「光学特性測定装置１０」参照）は、上述の第３実施形態のＢＲＤＦ測定装置１１と第４実施形態のＢＴＤＦ測定装置５４とが組み合わされて構成されている。すなわちＢＳＤＦ測定装置５６は、ＢＲＤＦ測定部６０及びＢＴＤＦ測定部６２を含む。ＢＲＤＦ測定部６０及びＢＴＤＦ測定部６２の各々は光照射ユニット（図１の符号「１２」参照）及び受光ユニット（図１の符号「１４」参照）を備えるが、光照射ユニットを構成する光源部４０（点光源４２）は、ＢＲＤＦ測定部６０及びＢＴＤＦ測定部６２において共有されている。
【０１０７】
すなわち本実施形態のＢＳＤＦ測定装置５６の受光ユニットは、ＢＲＤＦ測定部６０の反射光用受光ユニット２５ａ、２６ａと、ＢＴＤＦ測定部６２の透過光用受光ユニット２５ｂ、２６ｂとを含む。これらの反射光用受光ユニット２５ａ、２６ａと透過光用受光ユニット２５ｂ、２６ｂとは試料１６を挟み込む位置に配置され、反射光用受光ユニットは撮影レンズ２５ａ及びセンサアレイ２６ａによって構成され、透過光用受光ユニットは撮影レンズ２５ｂ及びセンサアレイ２６ｂによって構成される。したがって反射光用受光ユニット２５ａ、２６ａは、複数の反射光用受光体を含む画素センサ３０ａ（反射光用受光センサ）と、試料１６によって反射された光を画素センサ３０ａに導く撮影レンズ２５ａ及びマイクロレンズ２８ａ（反射光用導光部）と、を有する。同様に、透過光用受光ユニット２５ｂ、２６ｂは、複数の透過光用受光体を含む画素センサ３０ｂ（透過光用受光センサ）と、試料１６を透過した光を画素センサ３０ｂに導く撮影レンズ２５ｂ及びマイクロレンズ２８ｂ（透過光用導光部）と、を有する。
【０１０８】
反射光用受光体（画素センサ３０ａ）の各々は、試料１６の位置と、反射光の進行方向とに対応づけられている。反射光用導光部（撮影レンズ２５ａ及びマイクロレンズ２８ａ）は、試料１６から反射された光を、その光の「試料１６における位置（照射位置）」及び「進行方向」に応じて、複数の反射光用受光体（画素センサ３０ａ）のうちの異なる反射光用受光体に導き、対応する反射光用受光体によって受光させる。同様に、透過光用受光体（画素センサ３０ｂ）の各々は、試料１６の位置と、透過光の進行方向とに対応づけられており、透過光用導光部（撮影レンズ２５ｂ及びマイクロレンズ２８ｂ）は、試料１６を透過した光を、その光の「試料１６における位置」及び「進行方向」に応じて、複数の透過光用受光体（画素センサ３０ｂ）のうちの異なる透過光用受光体に導き、対応する透過光用受光体によって受光させる。
【０１０９】
本実施形態のＢＳＤＦ測定装置５６は、試料１６の反射特性及び透過特性という複数種類の光学特性を単一の装置によって計測することができ、利便性が非常に高い。特に光照射ユニット（光源部４０（点光源４２））をＢＲＤＦ測定部６０及びＢＴＤＦ測定部６２で共用することで、各点光源４２の一度の点灯で、反射特性及び透過特性の両者を同時的に取得でき、両特性の簡便且つ高精度な測定を実現しつつ、測定負荷を軽減して計測時間を効果的に短縮することが可能である。
【０１１０】
なお上述の例では光源部４０（点光源４２）から試料１６に対して直接的に光を照射するケースが示されているが（図１８参照）、光源部４０（点光源４２）の配置態様は特に限定されない。したがって上述の第１実施形態及び第２実施形態と同様に光源部４０（点光源４２）を配置してもよく、ハーフミラー（光誘導部）４４によって各点光源４２からの光を誘導してもよく（図９等参照）、コリメートレンズ（コリメート部）５０によって各点光源４２からの光を平行光としてもよい（図１２参照）。
【０１１１】
なお上述の実施形態同士は適宜組み合わされてもよく、上述の実施形態で示された装置及び方法以外にも本発明を適用することは可能である。
【０１１２】
例えば上述の実施形態では光照射ユニット１２（光源部４０、点光源４２）から試料１６の全面に光が照射される例について示したが、例えば光照射ユニット１２から試料１６の一部（一点）に光を照射してその照射箇所からの光を受光ユニット１４で受光することで、その照射箇所における光学特性を個別的に取得するようにしてもよい。
【０１１３】
また上述の処理ステップ（処理手順）により構成される光学特性測定方法（反射光測定方法、透過光測定方法、等）、上述の処理ステップ（処理手順）をコンピュータに実行させるプログラム、そのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体（非一時的記録媒体）、或いはそのプログラムをインストール可能なコンピュータに対しても、本発明を適用することが可能である。
【０１１４】
本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１１５】
１０…光学特性測定装置、１１…ＢＲＤＦ測定装置、１２…光照射ユニット、１３…コントローラ、１４…受光ユニット、１６…試料、１８…発光部、２０…光誘導部、２２…導光部、２４…受光センサ、２５…撮影レンズ、２６…センサアレイ、２８…マイクロレンズ、３０…画素センサ、３２…信号伝送部、３４…位置対応ユニット、４０…光源部、４２…点光源、４３…支持部、４４…ハーフミラー、５０…コリメートレンズ、５４…ＢＴＤＦ測定装置、５６…ＢＳＤＦ測定装置、６０…ＢＲＤＦ測定部、６２…ＢＴＤＦ測定部
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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