(57)【要約】【課題】光沢測定及び反射特性測定の両方を行うことができる小型の表面特性測定装置において環状照明光の均一性を向上する。【解決手段】光沢測定用の照明機構は、照明光を第１の光軸に沿って進ませ、照明光で被照明面を照明する。光沢測定用の受光機構は、第１の反射光を受光する。測色用の照明機構は、環状照明光で被照明面を照明する。環状照明光は、照明角４５°の方向から被照明面に入射する。測色用の受光機構は、第２の反射光を受光し、第２の反射光を第２の光軸の第１の区間に沿って進ませた後に第２の光軸の第２の区間に沿って進ませる。第２の反射光は、被照明面から受光角０°の方向へ出射する。第２の光軸の第１の区間は、受光角０°の方向に伸びる。第２の光軸の第２の区間は、第２の光軸の第１の区間と異なる方向に伸びる。第２の光軸の第２の区間は、第１の光軸及び被照明面の法線を含む平面に含まれる。【選択図】図４
2015215296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を第１の光軸に沿って進ませ、前記照明光で被照明面を照明し、前記第１の光軸及び前記被照明面の法線が同一の平面に含まれる第１の照明機構と、
前記被照明面が前記照明光を正反射することにより生成される第１の反射光を受光し、前記第１の反射光に対する測定の結果を出力する第１の受光機構と、
照明角４５°の方向から前記被照明面に入射する環状照明光で前記被照明面を照明する第２の照明機構と、
前記被照明面が前記環状照明光を反射することにより生成され前記被照明面から受光角０°の方向へ出射する第２の反射光を受光し、前記第２の反射光を第２の光軸の第１の区間に沿って進ませた後に前記第２の光軸の第２の区間に沿って進ませ、前記第２の光軸の第１の区間が受光角０°の方向に伸び、前記第２の光軸の第２の区間が前記第２の光軸の第１の区間と異なる方向に伸び前記平面に含まれ、前記第２の反射光に対する測定の結果を出力する第２の受光機構と、
を備える表面特性測定装置。
【請求項２】
前記第２の照明機構は、
中心軸と４５°をなす方向に第１の光を放射し、前記中心軸と０°をなす方向に第２の光を放射する光放射機構と、
前記第１の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記第２の光を受光し、前記第２の光を第３の光軸の第１の区間に沿って進ませた後に前記第３の光軸の第２の区間に沿って進ませ、前記第３の光軸の第１の区間が前記中心軸と０°をなす方向に伸び、前記第３の光軸の第２の区間が前記第３の光軸の第１の区間と異なる方向に伸び前記平面に含まれ、前記第２の光に対する測定の結果を出力する第３の受光機構と、
前記第２の反射光に対する測定の結果から測色情報を導出し、前記測色情報を導出する場合に前記第２の光に対する測定の結果を反映する補正を行う導出部と、
をさらに備える請求項１の表面特性測定装置。
【請求項３】
前記第１の照明機構は、
前記照明光を放射するランプと、
前記照明光の光線束を制限する第１の光線束制限機構と、
前記照明光が第１の光線束制限機構を通過した後に通過するように配置され、前記第１の光軸を屈曲させ前記照明光をコリメート化する第１の光学系と、
を備える請求項１又は２の表面特性測定装置。
【請求項４】
前記第１の受光機構は、前記第１の反射光を第４の光軸に沿って進ませ、
前記第１の受光機構は、
前記第４の光軸を屈曲させ前記第１の反射光を収束させる第２の光学系と、
前記第１の反射光が前記第２の光学系を通過した後に通過するように配置され、前記第１の反射光の光線束を制限する第２の光線束制限機構と、
前記第１の反射光が前記第２の光線束制限機構を通過した後に前記第１の反射光を受光するように配置され、前記第１の反射光の光量に応じた信号を出力するセンサーと、
を備える請求項１から３までのいずれかの表面特性測定装置。
【請求項５】
前記第２の照明機構は、
ランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有し、前記中心軸と４５°をなす方向に第１の光を放射する光放射機構と、
前記第１の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記照明光化機構は、
２個以上の平面反射面を有し、前記２個以上の平面反射面が前記中心軸の周りに前記中心軸の周りを周る周方向に分散して配置され、前記第１の光が入射光になり反射光が前記環状照明光になるように前記２個以上の平面反射面が配置される反射機構
を備える請求項１から４までのいずれかの表面特性測定装置。
【請求項６】
前記第２の照明機構は、
中心軸と４５°をなす方向に第１の光を放射する光放射機構と、
前記第１の光を前記環状照明光にする照明光化機構と、
を備え、
前記光放射機構は、
球状の空間及び丸孔状の出射口が形成され、前記空間を規定する内面を有し、前記内面が拡散反射面を有し、前記出射口が前記空間と外部とを連絡し、前記空間及び前記出射口が共通の中心軸を有する積分球と、
前記空間を横断し、放電区間を有し、前記放電区間の中心が前記中心軸に沿い、前記放電区間の一端及び他端が前記内面に沿い、前記放電区間が前記被照明面と平行をなす方向に伸び前記平面に含まれる直管型キセノンランプと、
を備える請求項１から５までのいずれかの表面特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
測色計及び光沢計を兼ねる測色光沢計において、光沢測定用の照明機構が照明光で被照明面を照明し、光沢測定用の受光機構が反射光を受光し、測色用の照明機構が環状照明光で被照明面を照明し、測色用の受光機構が反射光を受光する場合がある。特許文献１は、その一例である。測色用の照明機構が環状照明光で被照明面を照明するのは、被照明面の反射特性が異方性を有する場合でも被照明面の向きによって反射光が大きく変動しないようにし、測色の安定性を向上するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２４５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
測色光沢計においては、小型化も求められる。
【０００５】
しかし、測色光沢計が小型化された場合は、光沢測定用の照明機構、光沢測定用の測定機構、測色用の受光機構が測色用の照明機構に干渉し、環状照明光に光線束の欠落が生じる。環状照明光に光線束の欠落が生じた場合は、環状照明光が不均一になり、測色の安定性が低下する。この問題は、測色計以外の反射特性測定装置及び光沢計を兼ねる表面特性測定装置においても生じる。
【０００６】
本発明は、この問題を解決するためになされる。本発明の課題は、光沢測定及び反射特性測定の両方を行うことができる小型の表面特性測定装置において環状照明光の均一性を向上することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
表面特性測定装置は、第１の照明機構、第１の受光機構、第２の照明機構及び第２の照明機構を備える。
【０００８】
第１の照明機構は、照明光を第１の光軸に沿って進ませ、照明光で被照明面を照明する。
【０００９】
第１の受光機構は、第１の反射光を受光し、第１の反射光に対する測定の結果を出力する。第１の反射光は、被照明面が前記照明光を正反射することにより生成される。
【００１０】
第２の照明機構は、環状照明光で被照明面を照明する。環状照明光は、照明角４５°の方向から被照明面に入射する。
【００１１】
第２の受光機構は、第２の反射光を受光し、第２の反射光を第２の光軸の第１の区間に沿って進ませた後に第２の光軸の第２の区間に沿って進ませ、第２の反射光に対する測定の結果を出力する。第２の反射光は、被照明面が環状照明光を反射することにより生成され、被照明面から受光角０°の方向へ出射する。第２の光軸の第１の区間は、受光角０°の方向に伸びる。第２の光軸の第２の区間は、第２の光軸の第１の区間と異なる方向に伸びる。
【００１２】
第２の光軸の第２の区間は、第１の光軸及び被照明面の法線を含む平面に含まれる。
【発明の効果】
【００１３】
表面特性測定装置が小型化された場合に第２の照明機構に干渉し環状照明光に光線束の欠落を生じさせる第１の照明機構、第１の受光機構及び第２の受光機構が同一の平面に沿って配置される。光線束の欠落が専ら平面に沿う部分にのみ生じ、環状照明光が均一になる。光沢測定及び反射特性測定の両方を行うことができる小型の表面特性測定装置において環状照明光が均一になる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】光沢測色計の模式図である。
【図２】測定機構の上面図である。
【図３】測定機構の下面図である。
【図４】測定機構の横断面図である。
【図５】測定機構の縦断面図である。
【図６】光軸等を示す斜視図である。
【図７】光放射機構の断面図である。
【図８】直管型キセノンランプの一部及びバッフルの一部の斜視図である。
【図９】平面反射面の配置を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
１  測色光沢計
図１の模式図は、光沢測色計を示す。
【００１６】
図１に示される光沢測色計１０００は、光沢計及び分光測色計を兼ね、試料の光沢及び分光反射率を測定する。分光反射率以外の反射特性が測定されてもよい。例えば、色彩値が測定されてもよい。すなわち、光沢測色計１０００が持つ分光測色計の機能が分光測色計以外の反射特性測定装置の機能に変更され、光沢測色計１０００が光沢計及び反射特性測定装置を兼ねる表面特性測定装置に変更されてもよい。例えば、光沢測色計１０００が持つ分光測色計の機能が色彩計の機能に変更されてもよい。
【００１７】
光沢は、照明角及び受光角が６０°となるジオメトリーにより測定される。分光反射率は、照明角が４５°となり受光角が０°となるジオメトリーにより測定される。光沢が測定される場合は、一方向照明により被照明面が照明される。分光反射率が測定される場合は、環状照明により被照明面が照明される。被照明面は、試料の表面である。ジオメトリー及び照明の両方又は片方が変更されてもよい。
【００１８】
光沢が測定される場合の被照明面と分光反射率が測定される場合の被照明面とは共通である。光沢測色計１０００は、被照明面の光沢のみを測定する場合もあるし、被照明面の分光反射率のみを測定する場合もあるし、被照明面の光沢及び被照明面の分光反射率を連続して測定する場合もある。
【００１９】
光沢測色計１０００は、測定機構１０１０、コントローラー１０１１、筐体１０１２等を備える。測定機構１０１０は、光沢の測定及び測色を担う。コントローラー１０１１は、測定機構１０１０を制御する。筐体１０１２は、測定機構１０１０、コントローラー１０１１等を収容する。
【００２０】
２  測定機構
図２の模式図は、測定機構の上面を示す。図３の模式図は、測定機構の下面を示す。図４の模式図は、測定機構の横断面を示す。図５の模式図は、測定機構の縦断面を示す。図６の模式図は、光軸等を示す斜視図である。
【００２１】
図２から図５までに示される測定機構１０１０は、光沢測定用の照明機構１０３０、光沢測定用の受光機構１０３１、測色用の照明機構１０３２、測色用の受光機構１０３３、補正用の受光機構１０３４等を備える。光沢測定用の照明機構１０３０は、照明光１０４０で被照明面１０５０を照明する。光沢測定用の受光機構１０３１は、反射光１０４１を受光し、反射光１０４１に対する測定の結果を出力する。測色用の照明機構１０３２は、環状照明光１０４２で被照明面１０５０を照明する。測色用の受光機構１０３３は、反射光１０４３を受光し、反射光１０４３に対する測定の結果を出力する。補正用の受光機構１０３４は、光１０４５を受光し、光１０４５に対する測定の結果を出力する。
【００２２】
３  光沢測定用の照明機構
図３及び図４に示される光沢測定用の照明機構１０３０は、図４に示されるように、ランプ１０７０、開口板１０７１、ミラー１０７２、開口板１０７３、レンズ１０７４、鏡筒１０７５等を備える。ランプ１０７０は、照明光１０４０を放射する。開口板１０７１は、照明光１０４０の光線束を制限する。ミラー１０７２は、照明光１０４０を反射する。開口板１０７３は、照明光１０４０の光線束を制限する。レンズ１０７４は、照明光１０４０をコリメート化する。鏡筒１０７５は、ランプ１０７０、開口板１０７１、ミラー１０７２、開口板１０７３、レンズ１０７４等を保持する。
【００２３】
ミラー１０７２の反射面１０８０は、ランプ１０７０に向かう方向と被照明面１０５０に向かう方向との中間の方向を向く。開口板１０７１に形成される開口１０９０は、ランプ１０７０と反射面１０８０との間にある。開口板１０７３に形成される開口１１００及びレンズ１０７４は、反射面１０８０と被照明面１０５０との間にある。
【００２４】
照明光１０４０は、光軸１１１０に沿って進む。照明光１０４０は、ランプ１０７０から出射し、開口１０９０を通過し、ミラー１０７２に反射され、開口１１００及びレンズ１０７４を順次に通過し、照明角６０°の方向から被照明面１０５０に入射する。照明角６０°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と６０°をなす方向である。照明光１０４０が開口１０９０を通過することにより、照明光１０４０の光線束が制限される。開口１０９０により、照明光１０４０の光線束の開き角が決まる。照明光１０４０がミラー１０７２に反射されることにより、光軸１１１０が屈曲させられる。照明光１０４０が開口１１００を通過することにより、照明光１０４０の光線束が制限される。開口１１００により、照明領域の大きさが決まる。照明光１０４０がレンズ１０７４を通過することにより、照明光１０４０がコリメート化される。
【００２５】
図６に示されるように、光軸１１１０及び被照明面１０５０の法線１１２０は、同一の平面１１３０に含まれる。光軸１１１０の第１の区間１１４０は、ランプ１０７０から反射面１０８０までの区間であり、法線１１２０が伸びる方向と平行をなす方向に伸び、光軸１１１０の第２の区間１１４１が伸びる方向と異なる方向に伸びる。第１の区間１１４０は、反射面１０８０に近づくにつれて、被照明面１０５０を含む平面に近づく。第２の区間１１４１は、反射面１０８０から被照明面１０５０までの区間であり、照明角６０°の方向に伸びる。照明光１０４０が第１の区間１１４０に沿って進んだ後に第２の区間１１４１に沿って進むように光軸１１１０が屈曲されることにより、光沢測定用の照明機構１０３０を大きくすることなく照明光１０４０の光路を延長でき、レンズ１０７４の焦点距離を延長できる。レンズ１０７４の焦点距離が延長される場合は、レンズ１０７４から開口１０９０までの光路が延長され、レンズ１０７４から見た開口１０９０の開き角を一定にしたまま開口１０９０を拡大できる。開口１０９０を拡大することは、照明光１０４０の光量を増やし、光源の位置のずれの影響を緩和し、照明光１０４０の光線束を太くすることに寄与する。照明光１０４０の光線束が太い場合は、被照明面１０５０の反射特性が不均一であるときでも被照明面１０５０の位置によって反射光１０４１が大きく変動せず、光沢測定の安定性が向上する。第１の区間１１４０が伸びる方向が法線１１２０が伸びる方向と平行をなす方向から若干傾斜してもよい。光沢測定用の照明機構１０３０が若干大きくなることが許容される場合は、ミラー１０７２が省略され光軸１１１０が屈曲されないことも許容される。
【００２６】
ミラー１０７２が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１０７２がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１０７２以外の屈曲光学素子が追加され、光軸１１１０の第１の区間１１４０及び第２の区間１１４１の両方又は片方が屈曲されてもよい。ミラー１０７２及びレンズ１０７４からなる光学系が光軸１１１０を屈曲させ照明光１０４０をコリメート化する他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１０７２及びレンズ１０７４からなる光学系が凹面反射面を有するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。照明光１０４０がレンズ１０７４を通過した後にミラー１０７２に反射されてもよい。開口板１０７１及び開口板１０７３の両方又は片方が板と呼び難い形状を有する光線束制限機構に置き換えられてもよい。
【００２７】
４  光沢測定機構の受光機構
図２から図４までに示される光沢測定用の受光機構１０３１は、図４に示されるように、レンズ１１５０、ミラー１１５１、開口板１１５２、センサー１１５３及び鏡筒１１５４を備える。レンズ１１５０は、反射光１０４１の光線束を収束させる。ミラー１１５１は、反射光１０４１を反射する。開口板１１５２は、反射光１０４１の光線束を制限する。センサー１１５３は、反射光１０４１の光量に応じた信号を出力する。
【００２８】
ミラー１１５１の反射面１１８０は、被照明面１０５０に向かう方向とセンサー１１５３に向かう方向との中間の方向を向く。レンズ１１５０は、被照明面１０５０と反射面１１８０との間にある。開口板１１５２に形成される開口１１６０は、反射面１１８０とセンサー１１５３との間にある。
【００２９】
反射光１０４１は、光軸１１１１に沿って進む。反射光１０４１は、被照明面１０５０が照明光１０４０を正反射することにより生成され、被照明面１０５０から受光角６０°の方向へ出射し、レンズ１１５０を通過し、ミラー１１５１に反射され、開口１１６０を通過し、センサー１１５３に受光される。受光角６０°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と６０°をなす方向である。センサー１１５３は、反射光１０４１の光量に応じた信号を出力する。センサー１１５３が出力する信号は、反射光１０４１に対する測定の結果になる。反射光１０４１がレンズ１１５０を通過することにより、反射光１０４１の光線束が収束させられる。反射光１０４１がミラー１１５１に反射されることにより、光軸１１１１が屈曲させられる。反射光１０４１が開口１１６０を通過することにより、反射光１０４１の光線束が制限される。開口１１６０により、反射光１０４１の光線束の開き角が決まる。
【００３０】
図６に示されるように、光軸１１１１は、平面１１３０に含まれる。光軸１１１１の第１の区間１１７０は、被照明面１０５０から反射面１１８０までの区間であり、受光角６０°の方向に伸びる。光軸１１１１の第２の区間１１７１は、反射面１１８０からセンサー１１５３までの区間であり、第１の区間１１７０が伸びる方向と異なる方向に伸びる。第２の区間１１７１は、センサー１１５３に近づくにつれて被照明面１０５０を含む平面に近づく。反射光１０４１が第１の区間１１７０に沿って進んだ後に第２の区間１１７１に沿って進むように光軸１１１１が屈曲されることにより、光沢測定用の受光機構１０３１を大きくすることなく反射光１０４１の光路を延長でき、レンズ１１５０の焦点距離を延長できる。レンズ１１５０の焦点距離が延長される場合は、レンズ１１５０から開口１１６０までの光路が延長され、レンズ１１５０から見た開口１１６０の開き角を一定にしたまま開口１１６０を拡大できる。開口１１６０を拡大することは、反射光１０４１の光量を増やし、センサー１１５３の位置のずれの影響を緩和し、反射光１０４１の光線束を太くすることに寄与する。反射光１０４１の光線束が太い場合は、被照明面１０５０の反射特性が不均一であるときでも被照明面１０５０の位置によって反射光１０４１が大きく変動せず、光沢測定の安定性が向上する。第２の区間１１７１がセンサー１１５３に近づくにつれて被照明面１０５０を含む平面に近づくことにより、開口板１１５２及びセンサー１１５３が測色用の受光機構１０３３から離れ、開口板１１５２及びセンサー１１５３が測色用の受光機構１０３３に干渉することが抑制される。光沢測定用の受光機構１０３１が若干大きくなることが許容される場合は、ミラー１１５１が省略され光軸１１１１が屈曲されないことも許容される。
【００３１】
ミラー１１５１が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１１５１がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１１５１以外の屈曲光学素子が追加され、光軸１１１１の第２の区間１１７１が屈曲されてもよい。レンズ１１５０及びミラー１１５１からなる光学系が光軸１１１１を屈曲させ反射光１０４１の光線束を収束させる他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、レンズ１１５０及びミラー１１５１からなる光学系が凹面反射面を有するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。反射光１０４１がミラー１１５１に反射され後にレンズ１１５０を通過してもよい。
【００３２】
５  測色用の照明機構
図２から図５までに示される測色用の照明機構１０３２は、図４及び図５に示されるように、光放射機構１１９０、反射機構１１９１等を備える。光放射機構１１９０は、光１０４４、光１０４５等を放射する。反射機構１１９１は、光１０４４を環状照明光１０４２にする。
【００３３】
６  光放射機構
図７は、光放射機構の断面を示す。
【００３４】
図４、図５及び図７に示される光放射機構１１９０は、直管型キセノンランプ１２００、積分球１２０１、バッフル１２０２等を備える。直管型キセノンランプ１２００は、光を放射する。積分球１２０１は、光を均一にする。バッフル１２０２は、光が均一にされないまま出射することを抑制する。
【００３５】
積分球１２０１に形成される球状の空間１２１０は、積分球１２０１の内面１２２０に規定される。積分球１２０１に形成される丸孔状の出射口１２１１は、積分球１２０１の内周面１２２１に規定される。出射口１２１１は、空間１２１０と積分球１２０１の外部とを連絡する。出射口１２１１の径は、空間１２１０の側の一端から積分球１２０１の外部の側の他端へ向かって末広がりになる。
【００３６】
空間１２１０が球状であるといえるためには、内面１２２０の主要部に沿う球面を有する球を把握できれば足りる。出射口１２１１が丸孔状であるといえるためには、内周面１２２１の主要部に沿う外周面を有する回転対称体を把握できれば足りる。したがって、内面１２２０又は内周面１２２１が若干の凹凸を有してもよいし、内面１２２０又は内周面１２２１に若干の孔が露出していてもよい。内面１２２０に露出する出射口１２１１、挿入孔１２７０及び挿入孔１２７１も、当該孔に該当する。
【００３７】
空間１２１０及び出射口１２１１は、共通の中心軸１２３０を有する。把握される球の対称軸及び把握される回転対称体の対称軸は、中心軸１２３０上にある。積分球１２０１の中心１２４０は、把握される球の中心であり、中心軸１２３０上にある。中心軸１２３０は、被照明面１０５０の法線１１２０に一致する。
【００３８】
内面１２２０は、拡散反射面１２４５を有する。望ましくは内面１２２０の全体が拡散反射面１２４５となるが、内面１２２０が拡散反射面１２４５でない面をわずかに有してもよい。拡散反射面１２４５は、白色のつや消し塗料により塗装された面である。白色のつや消し塗料は、樹脂、白色顔料、つや消し材等を含む。樹脂は、アクリル樹脂等である。白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の粉末である。つや消し材は、シリカ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム等の微粒子である。白色のつや消し塗料が白色以外の無彩色のつや消し塗料に置き換えられてもよい。内面１２２０を粗くすることにより拡散反射面１２４５が形成されてもよい。
【００３９】
図８の模式図は、直管型キセノンランプの一部及びバッフルの一部の斜視図である。
【００４０】
図４、図５、図７及び図８に示される直管型キセノンランプ１２００は、図７に示されるように、発光管１２５０、電極１２５１、電極１２５２、封入ガス１２５３等を備える。電極１２５１は、発光管１２５０の一端に封着される。電極１２５２は、発光管１２５０の他端に封着される。封入ガス１２５３は、発光管１２５０に封入される。封入ガス１２５３の主成分は、キセノンガスである。直管型キセノンランプ１２００は、管軸１３１０が伸びる管軸方向に伸びる。直管型キセノンランプ１２００は、放電区間１２６０を有する。放電区間１２６０は、電極１２５１と電極１２５２との間にある。電極１２５１と電極１２５２との間に電圧が印加された場合は、放電区間１２６０に放電が発生し、直管型キセノンランプ１２００から光が放射される。直管型キセノンランプ１２００は、安価であり可視域の全域にわたって放射する光の光量が大きいという利点を有する。この利点は、光沢測色計１０００の製造原価を下げ、測色の信号対ノイズ比を改善することに寄与する。
【００４１】
直管型キセノンランプ１２００は、挿入孔１２７０及び挿入孔１２７１に挿入され、積分球１２０１に固定される。直管型キセノンランプ１２００は、空間１２１０を横断する。直管型キセノンランプ１２００が空間１２１０を横断する場合は、直管型キセノンランプ１２００を大きくすることと積分球１２０１を小さくすることとを両立しやすくなる。直管型キセノンランプ１２００を大きくすることは、直管型キセノンランプ１２００が放射する光の光量を大きくし直管型キセノンランプ１２００の寿命を長くすることに寄与する。
【００４２】
バッフル１２０２は、放電区間１２６０と出射口１２１１との間にある。バッフル１２０２は、放電区間１２６０から出射口１２１１の一部又は全部が見通されないようにし、望ましくは放電区間１２６０から出射口１２１１の全部が見通されないようにする。一の位置が他の位置から見通されるとは、一の位置と他の位置とを結ぶ直線上に光線の遮蔽物がなく一の位置から他の位置へ光線が直接的に到達することをいう。バッフル１２０２により、放電区間１２６０から出射口１２１１に直接的に向かう光線が遮蔽され、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射されることなく出射口１２１１から出射することが抑制され、迷光が抑制され、測色の精度が向上する。また、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射された後に出射口１２１１から出射する場合は、均一化された光１０４５が補正用の受光機構１０３４に受光され、出射口１２１１から出射する光１０４４の変動が適切に監視される。逆に、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射されることなく出射口１２１１から出射する場合は、水平配光特性が均一でないという直管型キセノンランプ１２００の欠点の影響を受け、出射口１２１１から出射する光１０４５の変動が適切に監視されない。ただし、バッフル１２０２が省略された場合も、光を均一にするという積分球１２０１の機能は失われず、光放射機構１１９０の有用性は失われない。
【００４３】
バッフル１２０２は、部分円筒状であり、放電区間１２６０が伸びる方向と平行をなす方向に伸びる。部分円筒とは、円筒の一の周方向位置から他の周方向位置までの部分を切り取った形状をいう。バッフル１２０２の内周面１２７５は、放電区間１２６０に向けられる。バッフル１２０２の外周面１２７６は、出射口１２１１に向けられる。バッフル１２０２の形状が変更されてもよい。
【００４４】
バッフル１２０２の表面１２８０は、拡散反射面１２９０を有する。望ましくは表面１２８０の全体が拡散反射面１２９０とされるが、表面１２８０が拡散反射面１２９０でない面をわずかに有してもよい。ただし、バッフル１２０２の表面が拡散反射面１２９０を有しない場合も、光を均一にするという積分球１２０１の機能は失われず、光放射機構１１９０の有用性は失われない。
【００４５】
直管型キセノンランプ１２００が光を放射した場合は、光が空間１２１０及び出射口１２１１を順次に進み最終的に積分球１２０１の外部に出射する。光は、空間１２１０を進む間に少なくとも１回は拡散反射面１２４５に拡散反射される。光の大部分は、空間１２１０を進む間に繰り返し拡散反射面１２４５に拡散反射される。光が拡散反射面１２４５に拡散反射された後に出射口１２１１から出射することにより、光放射機構１１９０から出射する光が均一になり、光放射機構１１９０が実質的にランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有するようになる。光放射機構１１９０がランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有する場合は、中心軸１２３０と角度θをなす方向に出射する光の光度が角度θの余弦ｃｏｓθに比例する。
【００４６】
直管型キセノンランプ１２００は、鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従わないという欠点を有する。また、直管型キセノンランプ１２００は、水平配光特性が均一でないという欠点を有する。しかし、これらの欠点は、積分球１２０１により実質的に問題とならない程度まで緩和される。
【００４７】
７  直管型キセノンランプの配置
放電区間１２６０の中心１３００は、中心軸１２３０に沿い、望ましくは中心軸１２３０上にある。放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２は、内面１２２０に沿い、望ましくは把握される球の球面上にある。放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０に沿う場合は、空間１２１０からの直管型キセノンランプ１２００のはみ出しが小さくなり、光放射機構１１９０が小型になる。また、放電区間１２６０の大部分が空間１２１０に収容され、直管型キセノンランプ１２００から放射される光の大部分が空間１２１０に放射され、光放射機構１１９０の効率が向上する。
【００４８】
放電区間１２６０の中心１３００は、直管型キセノンランプ１２００の管軸１３１０上であって電極１２５１及び電極１２５２からの距離が等しい点にある。空間１２１０の中心１２４０は、放電区間１２６０が存在する領域にある。
【００４９】
出射口１２１１は、放電区間１２６０から見て管軸１３１０から離れる管径方向１３２０にある。放電区間１２６０は、望ましくは、中心軸１２３０が伸びる軸方向１３３０と垂直をなし出射口１２１１が広がる方向と平行をなす方向に伸び、被照明面１０５０と平行をなす方向に伸び、平面１１３０に含まれる。
【００５０】
８  反射機構
図９の模式図は、平面反射面の配置を示す斜視図である。
【００５１】
図４及び図５に示される反射機構１１９１は、図９に示されるように、１０個の平面反射面１３４０を有する。１０個の平面反射面１３４０の各々は、鏡面であり、光１０４４を反射する。１０個の平面反射面１３４０は、中心軸１２３０の周りに中心軸１２３０の周りを周る周方向１３５０に分散して配置される。１０個の平面反射面１３４０は、中心軸１２３０に近づく径方向内側１３５５を向く。１０個の平面反射面１３４０は、光１０４４が入射光となり反射光が環状照明光１０４２となるように配置される。環状照明光１０４２は、照明角４５°の方向から被照明面１０５０に入射する。照明角４５°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と４５°をなす方向である。
【００５２】
光放射機構１１９０の鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従い、出射口１２１１から中心軸１２３０と４５°をなす方向に出射する光１０４４が照明角４５°の方向から被照明面１０５０に入射する照明光になる場合は、被照明面１０５０が基準位置から軸方向１３３０に移動した場合でも照度が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。
【００５３】
周方向１３５０に分散して２個以上の平面反射面１３４０が配置される場合は、周方向１３５０に分散した２個以上の方向から被照明面１０５０が照明される。周方向１３５０に分散した２個以上の方向から被照明面１０５０が照明される場合は、被照明面１０５０の反射特性が異方性を有する場合も被照明面１０５０の向きによって反射光１０４３が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。被照明面１０５０の反射特性が異方性を有する場合には、被照明面１０５０にしわ、筋状の模様、凹凸等がある場合がある。
【００５４】
１０個の平面反射面１３４０は、光１０４４のうち軸方向１３３０から見て管軸１３１０が伸びる管軸方向１３５７に出射する光線束の光路を避けて配置される。当該光線束は、平面１１３０に沿って進む光線束である。これにより、当該光線束で被照明面１０５０が照明されなくなる。当該光線束で被照明面１０５０が照明されない場合は、ランバートのコサイン則からのずれが相対的に大きい光線束で被照明面１０５０が照明されず、被照明面１０５０が基準位置から軸方向１３３０に移動した場合でも照度が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。ただし、当該光線束を環状照明光１０４２を構成する光線束にする反射面が設けられてもよい。当該反射面が設けられる場合は、被照明面１０５０が基準位置から軸方向１３３０に移動した場合に照度が変動しやすいが、照度が大きくなる。
【００５５】
望ましくは、当該光線束の光路に黒色面等の光吸収面が配置される。当該光線束の光路に光吸収面が配置される場合は、当該光線束が光吸収面に吸収され、迷光が抑制される。
【００５６】
反射機構１１９１が他の種類の照明光化機構に置き換えられてもよい。例えば、反射機構１１９１が２本以上の光ファイバーを備える導光機構に置き換えられてもよい。この場合は、２本以上の光ファイバーの各々の一端に光１０４５が入射し、２本以上の光ファイバーの各々の他端から環状照明光１０４２が出射する。
【００５７】
１０個の平面反射面１３４０が９個以下又は１１個以上の平面反射面に置き換えられてもよい。
【００５８】
１０個の平面反射面１３４０が中心軸１２３０の周りを周る円筒反射面、回転楕円反射面等に置き換えられてもよい。
【００５９】
９  測色用の受光機構
図２から図５までに示される測色用の受光機構１０３３は、図４に示されるように、ミラー１３６０、レンズ１３６１、分光測定機構１３６２及び鏡筒１３６３を備える。ミラー１３６０は、反射光１０４３を反射する。レンズ１３６１は、反射光１０４３の光線束を収束させる。分光測定機構１３６２は、反射光１０４３の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。鏡筒１３６３は、鏡筒１０７５及び鏡筒１１５４と一体化され、鏡筒集合体を構成する。
【００６０】
ミラー１３６０は、法線１１２０上にある。ミラー１３６０の反射面１３８０は、被照明面１０５０へ向かう方向と分光測定機構１３６２へ向かう方向との中間の方向を向く。レンズ１３６１は、反射面１３８０と分光測定機構１３６２との間にある。
【００６１】
反射光１０４３は、光軸１１１２に沿って進む。反射光１０４３は、被照明面１０５０が環状照明光１０４２を反射することにより生成され、被照明面１０５０から受光角０°の方向に出射し、ミラー１３６０に反射され、レンズ１３６１を通過し、分光測定機構１３６２に受光される。受光角０°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と０°をなす方向である。分光測定機構１３６２は、反射光１０４３の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。分光測定機構１３６２が出力する信号は、反射光１０４３に対する測定の結果になる。反射光１０４３がミラー１３６０に反射されることにより、光軸１１１２が屈曲させられる。反射光１０４３がレンズ１３６１を通過することにより、反射光１０４３の光線束が収束させられる。
【００６２】
図６に示されるように、光軸１１１２は、平面１１３０に含まれる。光軸１１１２の第１の区間１３７０は、被照明面１０５０から反射面１３８０までの区間であり、受光角０°の方向に伸びる。光軸１１１２の第２の区間１３７１は、反射面１３８０から分光測定機構１３６２までの区間であり、第１の区間１３７０が伸びる方向と異なる方向に伸びる。反射光１０４３は、第１の区間１３７０に沿って進んだ後に第２の区間１３７１に沿って進む。
【００６３】
ミラー１３６０が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３６０がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１３６０以外の屈曲光学素子が追加され、第２の区間１３７１が屈曲されてもよい。ミラー１３６０及びレンズ１３６１からなる光学系が光軸１１１２を屈曲させ反射光１０４３の光線束を収束させる他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３６０及びレンズ１３６１からなる光学系が凹面反射面を執するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。光沢測色計１０００が備える分光測色計が色彩計に変更される場合は、分光測定機構１３６２が三刺激値を測定する機構に置き換えられてもよい。
【００６４】
１０  補正用の受光機構
図２及び図４に示される補正用の受光機構１０３４は、図４に示されるように、ミラー１３９０、光ファイバー１３９１、分光測定機構１３９２及びホルダー１３９３を備える。分光測定機構１３９２は、分光測定機構１３６２と共通化される。分光測定機構１３９２が分光測定機構１３６２と共通化されない構成物であってもよい。ミラー１３９０は、光１０４５を反射する。光ファイバー１３９１は、光１０４５を導く。分光測定機構１３９２は、光１０４５の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。ホルダー１３９３は、光ファイバー１３９１を保持し、鏡筒１３６３に結合される。
【００６５】
ミラー１３９０は、中心軸１２３０上にある。ミラー１３９０の反射面１４００は、空間１２１０の中心１２４０へ向かう方向と光ファイバー１３９１の入射口１４１０へ向かう方向との中間の方向を向く。
【００６６】
光１０４５は、光軸１１１３に沿って進む。光１０４５は、出射口１２１１から中心軸１２３０と０°をなす方向に出射し、ミラー１３９０に反射され、光ファイバー１３９１に導かれ、分光測定機構１３９２に受光される。分光測定機構１３９２は、光１０４５の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。分光測定機構１３９２が出力する信号は、光１０４５に対する測定の結果になる。光１０４５がミラー１３９０に反射されることにより、光軸１１１３が屈曲させられる。
【００６７】
図６に示されるように、光軸１１１３は、平面１１３０に含まれる。光軸１１１３の第１の区間１３９５は、出射口１２１１から反射面１４００までの区間であり、中心軸１２３０と０°をなす方向に伸びる。光軸１１１３の第２の区間１３９６は、反射面１４００から光ファイバー１３９１の入射口１４１０までの区間であり、第１の区間１３９５が伸びる方向と異なる方向に伸びる。光１０４５は、第１の区間１３９５に沿って進んだ後に第２の区間１３９６に沿って進む。
【００６８】
ミラー１３９０が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３９０がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１３９０以外の屈曲光学素子が追加され、第２の区間１３９６が屈曲されてもよい。光ファイバー１３９１が他の種類の導光機構に置き換えられてもよい。例えば、光ファイバー１３９１が屈曲光学素子に置き換えられてもよい。光ファイバー１３９１が省略され、光１０４５が反射面１４００から分光測定機構１３９２まで直進してもよい。
【００６９】
出射口１２１１から中心軸１２３０と０°をなす方向に出射する光１０４５に対して補正のための測定が行われる場合は、補正のための測定が行われる光を得るために出射口１２１１とは別の出射口を積分球１２０１に形成する必要がなく、光放射機構１１９０の効率が向上する。
【００７０】
１１  照明機構及び受光機構の配置
図６に示されるように、光軸１１１１、光軸１１１２及び光軸１１１３は、光軸１１１０及び法線１１２０を含む平面１１３０に含まれる。光軸１１１１、光軸１１１２及び光軸１１１３が平面１１３０に含まれる場合は、光沢測定用の照明機構１０３０、光沢測定用の受光機構１０３１、測色用の受光機構１０３３及び補正用の受光機構１０３４が平面１１３０に沿って配置される。光沢測定用の照明機構１０３０、光沢測定用の受光機構１０３１、測色用の受光機構１０３３及び補正用の受光機構１０３４が平面１１３０に沿って配置される場合は、光沢測定用の照明機構１０３０、光沢測定用の受光機構１０３１、測色用の受光機構１０３３及び補正用の受光機構１０３４が測色用の照明機構１０３２に干渉し環状照明光１０４２に光線束の欠落を生じさせる場合でも、光線束の欠落が専ら平面１１３０に沿う部分にのみ生じ、環状照明光１０４２が均一になる。光沢測定用の照明機構１０３０、光沢測定用の受光機構１０３１、測色用の受光機構１０３３及び補正用の受光機構１０３４が測色用の照明機構１０３２に干渉する事態は、光沢測色計１０００を小型にした場合に生じやすい。このため、光軸１１１１、光軸１１１２及び光軸１１１３が平面１１３０に含めることは、光沢測定及び測色の両方を行うことができる小型の光沢測色計１０００において環状照明光１０４２を均一にすることに寄与する。環状照明光１０４２が均一になることは、被照明面１０５０の反射特性が異方性を有する場合に測色の安定性を向上することに寄与する。平面１１３０に沿う光線束は、ランバートのコサイン則からのずれが相対的に大きいため、欠落しても大きな問題を生じない。
【００７１】
１２  コントローラー
図１に示されるコントローラー１０１１は、組み込みコンピューター、制御回路等を備え、ファームウェアを組み込みコンピューターに実行させる。組み込みコンピューターによる処理の全部又は一部がプログラムを実行しないハードウェアにより実現されてもよい。
【００７２】
コントローラー１０１１は、測定機構１０１０を制御する。コントローラー１０１１は、ランプ１０７０及び直管型キセノンランプ１２００の点灯を制御し、センサー１１５３から測定の結果を取得し、分光測定機構１３６２及び分光測定機構１３９２から測定の結果を取得する。コントローラー１０１１は、センサー１１５３から取得した測定の結果から光沢情報を求め、分光測定機構１３６２から取得した測定の結果から測色情報を求める。コントローラー１０１１は、測色情報を求める場合に分光測定機構１３９２から取得した測定の結果を反映させる補正を行う。これにより、光放射機構１１９０が放射する光の変動が測色情報に与える影響が緩和される。光沢情報は、光沢度等である。測色情報は、分光スペクトル、色彩値等である。
【００７３】
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、本発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
【符号の説明】
【００７４】
１０００  光沢測色計
１０１０  測定機構
１０１１  コントローラー
１０３０  光沢測定用の照明機構
１０３１  光沢測定用の受光機構
１０３２  測色用の照明機構
１０３３  測色用の受光機構
１０３４  補正用の受光機構
１１９０  光放射機構
１１９１  反射機構
１２００  直管型キセノンランプ
１２０１  積分球
１２０２  バッフル
【図１】
2015215296.tif 000003
【図２】
2015215296.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015215296.tif 000006
【図５】
2015215296.tif 000007
【図６】
2015215296.tif 000008
【図７】
2015215296.tif 000009
【図８】
2015215296.tif 000010
【図９】
2015215296.tif 000011