(57)【要約】  光放射機構の光源が放射する光の利用効率を向上させるとともに、反射機構の各部分に向けて光放射機構から照射される光の光量を均一化することを図る。該目的を達成するために、照明装置は、被照明面の法線上に配置される積分球と、積分球の空間を横断して管軸方向に延設されるとともに、前記管軸方向に延在する放電区間を有する直管形光源と、法線を取り囲むように積分球の出射口と被照明面との間に設けられ、放電区間から放射された後に拡散反射面で拡散反射されて出射口から照射される光を、被照明面に向けて反射する反射機構と、を備え、反射機構には、光を、被照明面に向けて反射する少なくとも１つの光反射領域が配置されており、放電区間のうち空間に内包される部分の中心が、空間のうち出射口を通して少なくとも１つの光反射領域の少なくとも一部が見える領域から外れている。
2016093130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照明面の法線上に配置され、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、前記空間に対して前記被照明面側に形成されて前記空間と外部とを連絡する丸孔状の出射口を有し、前記空間及び前記出射口が、前記法線を共通の中心軸として有する積分球と、
前記空間を横断して管軸方向に延設されるとともに、前記管軸方向に延在する放電区間を有する直管形光源と、
前記法線を取り囲むように前記出射口と前記被照明面との間に設けられ、前記放電区間から放射された後に前記拡散反射面で拡散反射されて前記出射口から照射される光を、前記被照明面に向けて反射する反射機構と、
を備え、
前記反射機構には、前記光を、前記被照明面に向けて反射する少なくとも１つの光反射領域が配置されており、
前記放電区間のうち前記空間に内包される部分の中心が、前記空間のうち前記出射口を通して前記少なくとも１つの光反射領域の少なくとも一部が見える領域から外れている、照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置であって、
前記少なくとも１つの光反射領域は、３つ以上の光反射領域であり、
前記反射機構には、
前記３つ以上の光反射領域の各光反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つ以上の光反射領域と３つ以上の非反射領域とが配置されており、
前記３つ以上の非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されている、照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置であって、
前記直管形光源の管軸上に前記空間の中心が位置しないように、前記管軸が前記法線を横切る方向にずれている、照明装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記放電区間と前記出射口との間にバッフルをさらに備える、照明装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記積分球の前記内面は、半球状の第１空間を規定する第１内面と、前記第１内面に対向し、半球状の第２空間を規定する第２内面と、を含み、
前記第１空間の第１半径が、前記第２空間の第２半径よりも小さく、
前記出射口は、前記第１内面に開口している、照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置であって、
前記第２半径が、前記第１半径の１．２倍以下である、照明装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の照明装置と、
前記反射機構が反射した前記光を前記被照明面が反射することにより生成される反射光を受光し、前記反射光に対する測定の結果を出力する受光機構と、
を備える反射特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置、照明装置を備える反射特性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
分光反射特性の測定には、所定のジオメトリー、例えば、いわゆる４５：０度のジオメトリーの照明受光系が使用される。この４５：０度のジオメトリーの照明受光系は、試料面をその法線から４５°の方向から照明する照明光学系と、試料面の反射光を法線方向から受光する受光光学系とを備える。【０００３】
このようなジオメトリーを持つ照明光学系として、特許文献１には、積分球とキセノンランプ等の光源とを備える光放射機構を備えた照明光学系が開示されている。キセノンランプは、積分球の周縁部、或いは外部に配置されている。キセノンランプが放射した光は、積分球に導かれて積分球の内壁で複数回、拡散反射されることにより均一化されて積分球の開口から外部に放射される。外部に放射された光は、開口と被照明面とを結ぶ軸線を囲むように配置されたミラーによって反射されて被照明面に照射される。この構成によって、開口から放射される光の角度分布を、ほぼコサイン特性とすることが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５２６８７４９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の照明光学系では、キセノンランプを積分球の外部や、積分球の周縁部に配置しているため、装置が大型化するという問題や、光源が放射する光の利用効率が低いという問題がある。【０００６】
この問題を解決する手法として、例えば、直管型キセノンランプのような光源を積分球の内部に配置する構成が考えられる。しかしながら、この構成においては、ランプの位置や向きに依っては、積分球の開口と被照明面とを結ぶ軸線を囲むように配置されたミラーに向けて開口から放射される光に、積分球の内壁で反射されることなく開口から放射される直接光が多く含まれる。また、開口からの放射方向によって、含まれる直接光の割合も変動する。【０００７】
この場合、積分球の開口からミラーに放射される光量がミラーの各部分によって異なる。このため、ミラーで反射された光を照射される被照明面においても、各方位から照射される光の光量にばらつきが生ずる。このため、被照射面が、しわ模様や筋模様のように反射特性に方向性を有する試料面である場合には、被照射面から反射される反射光の光量が、照明光学系に対する被照明面の向きによって変動するという問題が生ずる。【０００８】
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、光放射機構の光源が放射する光の利用効率を向上させるとともに、光放射機構と被照射面とを結ぶ軸線（法線）を囲むように配置された反射機構の各部分に向けて光放射機構から照射される光の光量を均一化できる技術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】
【０００９】
上記の課題を解決するために、第１の態様に係る照明装置は、被照明面の法線上に配置され、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、前記空間に対して前記被照明面側に形成されて前記空間と外部とを連絡する丸孔状の出射口を有し、前記空間及び前記出射口が、前記法線を共通の中心軸として有する積分球と、前記空間を横断して管軸方向に延設されるとともに、前記管軸方向に延在する放電区間を有する直管形光源と、前記法線を取り囲むように前記出射口と前記被照明面との間に設けられ、前記放電区間から放射された後に前記拡散反射面で拡散反射されて前記出射口から照射される光を、前記被照明面に向けて反射する反射機構と、を備え、前記反射機構には、前記光を、前記被照明面に向けて反射する少なくとも１つの光反射領域が配置されており、前記放電区間のうち前記空間に内包される部分の中心が、前記空間のうち前記出射口を通して前記少なくとも１つの光反射領域の少なくとも一部が見える領域から外れている。【００１０】
第２の態様に係る照明装置は、第１の態様に係る照明装置であって、前記少なくとも１つの光反射領域は、３つ以上の光反射領域であり、前記反射機構には、前記３つ以上の光反射領域の各光反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つ以上の光反射領域と３つ以上の非反射領域とが配置されており、前記３つ以上の非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されている。【００１１】
第３の態様に係る照明装置は、第２の態様に係る照明装置であって、前記直管形光源の管軸上に前記空間の中心が位置しないように、前記管軸が前記法線を横切る方向にずれている。【００１２】
第４の態様に係る照明装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記放電区間と前記出射口との間にバッフルをさらに備える。【００１３】
第５の態様に係る照明装置は、第１から第４の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記積分球の前記内面は、半球状の第１空間を規定する第１内面と、前記第１内面に対向し、半球状の第２空間を規定する第２内面と、を含み、前記第１空間の第１半径が、前記第２空間の第２半径よりも小さく、前記出射口は、前記第１内面に開口している。【００１４】
第６の態様に係る照明装置は、第５の態様に係る照明装置であって、前記第２半径が、前記第１半径の１．２倍以下である。【００１５】
第７の態様に係る反射特性測定装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る照明装置と、前記反射機構が反射した前記光を前記被照明面が反射することにより生成される反射光を受光し、前記反射光に対する測定の結果を出力する受光機構と、を備える。
【発明の効果】
【００１６】
第１の態様に係る発明によれば、直管形光源の放電区間のうち積分球の空間に内包される部分の中心からは、少なくとも１つの光反射領域の何れの部分も見えない。従って、放電区間から放射されて積分球の拡散反射面で反射されることなく射出口から照射される光の発生を抑制できる。従って、反射機構の光反射領域の各部分に照射される光の光量を均一化できる。また、直管形光源は、積分球の空間を横断して設けられるので、直管形光源が放射する光の利用効率を向上させることができる。【００１７】
第２の態様に係る発明によれば、３つ以上の非反射領域は、被照明面の法線を取り囲むように周方向に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域も当該周方向に分散して配置される。これに対して被照明面のしわ模様や筋模様は、多くの場合、２回の回転対称性を有している。このため、被照明面の反射率の低い全ての方位から照明光が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生が抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生も抑制される。従って、反射機構から反射特性に方向性を有する被照明面に照射されて被照明面から反射される光量の変動を抑制できる。【００１８】
第３の態様に係る発明によれば、直管形光源の管軸上に空間の中心が位置しないように、管軸が法線を横切る方向にずれている。従って、非反射領域を見通せ、かつ、反射領域を見通せないように直管形光源を配置することが容易になる。これにより、直管形光源から放射された光が、積分球の拡散反射面で反射されることなく、直接、出射口から放射されることを抑制できる。【００１９】
第４の態様に係る発明によれば、直管形光源の放電区間と出射口との間にバッフルをさらに備えるので、直管形光源から放射された光が、積分球の拡散反射面で反射されることなく、直接、出射口から放射されることをさらに抑制できる。【００２０】
第５の態様に係る発明によれば、積分球の第１空間の第１半径が、第２空間の第２半径よりも小さく、出射口は、第１内面に開口している。第２空間を規定する第２内面の端縁は、反射率のばらつきが大きいが、当該端縁を第１内面によって反射機構から見えにくくできる。これにより、積分球の内壁で反射されて出射口から反射機構に向けて放射される光の光量を均一化できる。【００２１】
第６の態様に係る発明によれば、第２半径が、第１半径の１．２倍以下であるので、第１空間と第２空間との大きさの差を抑制できる。これにより、積分球の内壁で反射されて出射口から反射機構に向けて放射される光の光量をさらに均一化できる。【００２２】
第７の態様に係る発明によれば、反射特性測定装置が、反射特性に方向性を有する被照明面を測定する場合でも、被照明面から反射される光量の変動を抑制できるので、安定した測定値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】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】図４から測色用、補正用の各受光機構を除いた部分を示す図である。
【図６】測定機構の縦断面図である。
【図７】光放射機構の断面図である。
【図８】直管形の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】照明機構の一部の構成を示す上面図である。
【図１０】照明機構の一部の構成を示す斜視図である。
【図１１】被照明面の方位に対する照明光量をグラフ形式で示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜１．測色計＞
図１の模式図は、測色計を示す。
【００２５】
図１に示される測色計１０００は、試料の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、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てもよい。例えば、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。
【００２６】
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。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。
【００２７】
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、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。
【００２８】
＜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、測色用と補正用のそれぞれの受光機構を除いた測定機構の横断面を示す。図６の模式図は、測定機構の縦断面を示す。
【００２９】
図２から図５までに示される測定機構１０１０は、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。測色用の照明機構１０３２は、被照明面１０５０の周囲から照明光１０４２で被照明面１０５０を照明する。被照明面１０５０は、被照明面における照明対象領域（「測定対象領域」とも称する）である。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。反射光１０４３は、被照明面１０５０に照射された照明光１０４２が被照明面１０５０によって法線１１２０の方向、すなわち受光角が０°となる方向に反射された光である。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。測色用の照明機構１０３２が測色以外の用途において用いられてもよい。測色用の照明機構１０３２が測色以外の用途において用いられる場合は、照明機構１０３２が単独で使用されてもよいし、照明機構１０３２が測色計１０００以外の装置に組み込まれてもよい。
【００３０】
＜３．測色用の照明機構＞
図２から図６までに示される測色用の照明機構１０３２は、図４から図６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を照明光１０４２にする。光放射機構１１９０が測色以外の用途において用いられてもよい。光放射機構１１９０が測色以外の用途において用いられる場合は、光放射機構１１９０が単独で使用されてもよいし、光放射機構１１９０が測色計１０００以外の装置に組み込まれてもよい。
【００３１】
＜４．光放射機構＞
図７は、光放射機構の断面を示す。
【００３２】
図４〜図７に示される光放射機構１１９０は、直管形のキセノンランプ１２００、積分球１２０１、バッフル１２０２等を備える。直管形のキセノンランプ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。
【００３３】
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は、積分半球１２０５、１２０６がネジによって互いに結合されて形成されている。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。積分半球１２０５、１２０６に形成される半球状の空間１２０７、１２０８は、半球状の内面１２１７、１２１８によって規定される。内面１２１７、１２１８は、白色のつや消し塗料（光拡散材料）をそれぞれ塗布されている。空間１２０７、１２０８が半球状であるといえるためには、内面１２１７、１２１８の主要部に沿う各半球面をそれぞれ有する各半球を把握できれば足りる。内面１２１７の主要部に沿う半球の径は、内面１２１８の主要部に沿う半球の径よりも小さい。空間１２１０は、半球状の空間１２０７を規定する内面１２１７と、内面１２１７に対向し、半球状の空間１２０８を規定する内面１２１８と、を含む。空間１２０７の半径は、空間１２０８の半径よりも小さい。空間１２０７は、積分半球１２０５の一端面に開口している。当該一端面には、積分半球１２０６の他端面が当接している。空間１２０８は、積分半球１２０６の他端面に開口している。空間１２０７、１２０８の開口１２２７、１２２８のそれぞれの開口径は、内面１２１７、１２１８の主要部に沿う各半球の径にそれぞれ等しい。開口１２２７、１２２８のそれぞれの中心が互いに一致するように積分半球１２０５の一端面と積分半球１２０６の他端面とが当接した状態で、積分半球１２０５、１２０６は互いに結合されている。開口１２２７、１２２８のそれぞれの中心は、積分球１２０１の中心１２４０である。
【００３４】
積分球１２０１に形成される丸孔状の出射口１２１１は、積分半球１２０５の内面１２１７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の径は一定である。出射口１２１１が、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ってもよい。出射口１２１１が丸孔状であるといえるためには、回転対称体を把握できれば足りる。
【００３５】
空間１２１０、すなわち空間１２０７、１２０８と、出射口１２１１とは、共通の中心軸１２３０を有する。内面１２２０、１２１７、１２１８の主要部にそれぞれ沿う球および半球の対称軸と、出射口１２１１から把握される回転対称体の対称軸とは、中心軸１２３０上にある。積分球１２０１の中心１２４０も、中心軸１２３０上にある。中心軸１２３０は、被照明面１０５０の中心を通る法線１１２０に一致する。すなわち、光放射機構１１９０は、被照明面１０５０の法線１１２０上に配置されている。
【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、すなわち内面１２１７、１２１８の主要部からそれぞれ把握される各半球が結合した空間から中心軸１２３０を対称軸とする回転対称体を把握できれば足りる。内面１２２０は若干の凹凸を有してもよいし、内面１２２０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も、当該孔に該当する。
【００３７】
既述したように、内面１２１７の主要部に沿う半球の径、すなわち開口１２２７の径は、内面１２１８の主要部に沿う半球の径、すなわち開口１２２８の径よりも小さい。これにより、反射機構１１９１が備える後述する各反射面１３４０上の各点と、開口１２２８の周縁上の各点とを結ぶ線は、開口１２２７の周縁部によって遮られる。このため、各反射面１３４０からは、空間１２０８の開口１２２８の周縁が見えない。
【００３８】
例えば、開口１２２７、１２２８の径が互いに等しい場合には、開口同士の接続部分は、白色のつや消し塗料が剥がれやすい。塗装が剥がれることなどに起因して接続部分の光の反射率は、周囲の部分よりも低くなる。このため、当該接続部分が出射口１２１１を通して各反射面１３４０から見える場合には、出射口１２１１から各反射面１３４０に射出される光の光量にむらが生ずる。
【００３９】
一方、開口１２２７の径が、開口１２２８の径よりも小さい場合には、開口１２２７の周縁は、積分半球１２０６の他端面に当たらないため、開口１２２７の周縁の反射率は、他の部分と同程度となる。これに対して、開口１２２８の周縁は、積分半球１２０５の一端面と、内面１２１８とが略９０度の角度で互いに当接する角部であるため、反射率が他の部分よりも低下する。しかしながら上述したように、開口１２２７の周縁は各反射面１３４０から見えるが、開口１２２８の周縁は各反射面１３４０から見えない。これにより、開口１２２８の周縁における反射率の低下に起因して出射口１２１１から各反射面１３４０に射出される光の光量にむらが生ずることを抑制できる。
【００４０】
ただし、開口１２２７、１２２８の径が互いに等しい場合においても、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。
【００４１】
内面１２２０、すなわち内面１２１７、１２１８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。
【００４２】
図８の模式図は、直管形の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。
【００４３】
図４、図５、図７及び図８に示される直管形のキセノンランプ（「直管形光源」とも称する）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。直管形のキセノンランプ１２００は、管軸１３１０が延びる管軸方向に延設されている。直管形のキセノンランプ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、直管形のキセノンランプ１２００から光が放射される。直管形のキセノンランプ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、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。また、直管形のキセノンランプ１２００に代わる直管形光源として、例えば、ウシオライティング株式会社製のメタルハライドランプＵＣＭのような直管形のＨＩＤランプ（High intensity discharge lamp）が用いられてもよい。
【００４４】
積分半球１２０５、１２０６のそれぞれの管軸１３１０方向における一端部分と他端部分とには、キセノンランプ１２００の両端部分の凹凸構造と嵌合可能な凹凸構造が形成されている。これらの嵌合構造同士が嵌合するように、積分半球１２０５、１２０６の間にキセノンランプ１２００が挟まれた状態で、積分半球１２０５、１２０６が互いに固定される。これにより、キセノンランプ１２００は、積分球１２０１に固定される。直管形のキセノンランプ１２００は、空間１２１０を横断する。直管形のキセノンランプ１２００が空間１２１０を横断する場合は、直管形のキセノンランプ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。直管形のキセノンランプ１２００を大きくすることは、直管形のキセノンランプ１２００が放射する光の光量を大きくし直管形のキセノンランプ１２００の寿命を長くすることに寄与する。
【００４５】
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（「見える」とも称する）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。逆に、一の位置が他の位置から見通されない（「見えない」とも称する）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あるため一の位置から他の位置へ光線が直接的に到達できないことをいう。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形のキセノンランプ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。
【００４６】
バッフル１２０２は、部分円筒状であり、放電区間１２６０が延びる方向と平行をなす方向に延びる。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。部分円筒状の形状であるといえるためには、当該形状が部分円筒に沿っていれば足り、当該形状が部分円筒に対して若干の凹凸を有していてもよい。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。
【００４７】
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。
【００４８】
直管形のキセノンランプ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。
【００４９】
直管形のキセノンランプ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、直管形のキセノンランプ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。
【００５０】
＜５．直管形のキセノンランプの配置＞
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からの直管形のキセノンランプ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、直管形のキセノンランプ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。
【００５１】
放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０に沿うといえるためには、放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が把握される球の球面上にあるか又は放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０から若干の距離だけ離れて内面１２２０に近接していれば足りる。
【００５２】
放電区間１２６０の中心１３００は、より詳細には、放電区間１２６０のうち空間１２１０に内包される部分の中心である。中心１３００は、直管形のキセノンランプ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。管軸１３１０は、キセノンランプ１２００の管軸１３１０上に積分球１２０１の中心１２４０が位置しないように、被照明面１０５０の法線１１２０を横切る方向にずれて配置されている。反射機構１１９１が偶数個のミラーブロック６００を備える場合には、キセノンランプ１２００の直管の延長方向をブリッジにすることでキセノンランプ１２００から各ミラーに放射される光量を均一にすることができる。反射機構１１９１が奇数個のミラーブロック６００を備える場合には、上述のように、キセノンランプ１２００を中心１２４０からずらして配置することによって、出射口１２１１から各ミラーブロック６００に放射される光量を容易に均一化することができる。
【００５３】
放電区間１２６０のうち空間１２１０に内包される部分の中心１３００は、望ましくは、空間１２１０のうち出射口１２１１を通して３つの反射領域のうち少なくとも一部が見える領域から外れている。
【００５４】
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の方向、すなわち軸方向１３３０と垂直をなし、被照明面１０５０と平行をなす面内で延設される。なお、放電区間１２６０の中心１３００が、中心軸１２３０上にあってもよい。また、ＬＥＤ光源も面光源であるので、光放射機構１１９０に代えて、ＬＥＤ光源が用いられてもよい。
【００５５】
＜６．反射機構＞
図９、図１０の模式図は、照明機構１０３２の一部の構成を示す上面図と斜視図である。
【００５６】
反射機構１１９１は、法線１１２０を取り囲むように光放射機構１１９０と被照明面１０５０との間に設けられている。反射機構１１９１は、光放射機構１１９０から照射された光１０４４を照明光１０４２として被照明面１０５０に向けて反射する。
【００５７】
反射機構１１９１は、３つ以上（図示の例では３つ）のミラーブロック６００を備えて構成されている。各ミラーブロック６００は、法線１１２０を取り囲む仮想円筒面Ｋ１に沿って、その周方向１３５０に分散して配置されている。各ミラーブロック６００は、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の板状部材である。各ミラーブロック６００の法線１１２０方向の両端面からは、法線１１２０方向に突起部Ｎ１（図５）が突設されている。当該両端面の少なくとも一方の端面には、複数の突起部Ｎ１が設けられる。
【００５８】
測定機構１０１０は、法線１１２０を軸心してそれぞれ設けられる円筒部材８１０、８２０をさらに備えている。
【００５９】
円筒部材８１０、反射機構１１９１、円筒部材８２０は、この並び順に、被照明面１０５０側から設けられている。円筒部材８１０、８２０、および反射機構１１９１は、被照明面１０５０と、光放射機構１１９０との間に位置している。円筒部材８１０、８２０と、仮想円筒面Ｋ１とのそれぞれの径は互いに等しい。
【００６０】
円筒部材８２０は、法線１１２０を中心軸とする円筒状の側壁８２３と、側壁８２３の光放射機構１１９０側の開口部を閉じる円板状の蓋部８２２とを備える。蓋部８２２の中央部分には、法線１１２０を中心とする丸孔状の開口部８２１が形成されている。開口部８２１は、積分球１２０１の出射口１２１１よりも径が大きい。積分球１２０１の空間１２１０と、円筒部材８２０の内部空間とは、出射口１２１１と、開口部８２１とを介して連通している。
【００６１】
円筒部材８１０の両端面のうち光放射機構１１９０側の一端面と、各ミラーブロック６００の法線１１２０方向の両端面のうち被照明面１０５０側の他端面とは、互いに当接している。円筒部材８１０の一端面には、ミラーブロック６００の他端面に設けられた突起部Ｎ１と嵌合可能な穴部が設けられている。この穴部と、ミラーブロック６００の突起部Ｎ１とが嵌合することで、円筒部材８１０とミラーブロック６００とは互いに固定されている。
【００６２】
各ミラーブロック６００の両端面のうち光放射機構１１９０側の一端面と、円筒部材８２０の側壁８２３の両端面のうち被照明面１０５０側の他端面とは互いに当接している。側壁８２３の他端面には、ミラーブロック６００の一端面に設けられた突起部Ｎ１と嵌合可能な穴部が設けられている。この穴部と突起部Ｎ１とが嵌合することで、ミラーブロック６００と円筒部材８２０とは互いに固定されている。
【００６３】
ミラーブロック６００の内周面、すなわち、法線１１２０に対向する面は、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射する反射領域５００である。また、３つ以上のミラーブロック６００のうち隣り合うミラーブロック６００同士は、仮想円筒面Ｋ１に沿って、互いに間隔を隔てて設けられている。隣り合うミラーブロック６００同士の間の部分は、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射しない非反射領域５０２である。
【００６４】
すなわち、反射機構１１９１には、３つ以上（図示の例では３つ）の反射領域５００と３つ以上（図示の例では３つ）の非反射領域５０２とが配置されている。反射領域５００と非反射領域５０２とは、法線１１２０を取り囲む仮想円筒面Ｋ１に沿ってその周方向１３５０に交互に配置されている。
【００６５】
各反射領域５００は、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の領域であり、３つ以上の非反射領域５０２は、法線１１２０を取り囲むように仮想円筒面Ｋ１に沿って、その周方向１３５０に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域５００も、法線１１２０を取り囲むように仮想円筒面Ｋ１に沿って、周方向１３５０に分散して配置されている。３つ以上の非反射領域５０２は、好ましくは、周方向１３５０に等間隔に配置される。反射機構１１９１における複数の反射領域５００の形状は、好ましくは、中心軸１２３０を回転軸とする３回以上（図９の例では、３回）の回転対称性を有する。
【００６６】
各ミラーブロック６００の各反射領域５００には、光１０４４を被照明面１０５０に向けてそれぞれ反射する複数（図示の例では４個）の反射面１３４０が設けられている。当該複数の反射面１３４０は、仮想円筒面Ｋ１に沿ってその周方向１３５０に並んでいる。
【００６７】
各反射面１３４０は、鏡面であり、光１０４４を反射する。各反射面１３４０は、法線１１２０方向に延在する曲面状に形成されており、法線１１２０に垂直な断面は、法線１１２０側に凸の弧状の曲線である。当該断面が法線１１２０の反対側に凸の弧状の曲線であってもよい。また、各反射面１３４０は、平面状の反射面であってもよい。
【００６８】
各反射面１３４０は、中心軸１２３０に近づく径方向内側を向く。各反射面１３４０は、光１０４４が入射光となり反射光が照明光１０４２となるように配置される。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。
【００６９】
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。
【００７０】
各ミラーブロック６００は、周方向１３５０に一列に並ぶ板状の複数（図示の例では５個）の部材３４０を備えている。すなわち、反射機構１１９１は、複数の反射領域５００のそれぞれについて、周方向１３５０に一列に並ぶ複数の部材３４０を備えている。複数の部材３４０のそれぞれは、法線１１２０に対向する対向面を有している。複数の反射面１３４０は、複数の部材３４０のうち少なくとも一部（図示の例では４個）の部材３４０における対向面に形成されている。複数の部材３４０のうち隣り合う部材同士は、好ましくは、複数の反射面１３４０のそれぞれの向きが相互に固定されるように互いに結合される。複数の部材３４０が、このように結合されることによってミラーブロック６００が形成されている。
【００７１】
３つ以上の反射領域５００のそれぞれの一部には、好ましくは、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射しない非反射部分１３４２が配置される。すなわち、反射機構１１９１には、３つ以上の非反射部分１３４２が配置される。各非反射部分１３４２は、例えば、反射領域５００の一部に、黒色塗装、あるいは植毛紙の貼り付けがされること等によって形成される。また、反射領域５００の一部に貫通孔等を設けて当該貫通孔によって非反射部分１３４２を実現してもよい。３つ以上の非反射部分１３４２は、法線１１２０を取り囲むように周方向１３５０に分散して配置されている。３つ以上の非反射部分１３４２は、好ましくは、周方向１３５０に等間隔に配置される。
【００７２】
各非反射部分１３４２は、好ましくは、各反射領域５００の複数の反射面１３４０のうち１つの反射面が反射領域５００において占める範囲以上の大きさの範囲を反射領域５００において占める。
【００７３】
反射領域５００のうち非反射部分１３４２以外の部分は、好ましくは、非反射部分１３４２よりも大きくなるように設けられる。
【００７４】
非反射部分１３４２には、上述したように黒色塗装した部分や、あるいは植毛紙の貼り付けられた部分なども含まれる。この場合の非反射部分の反射率は、例えば、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下に設定される。反射率が１０％〜３０％程度の低反射部分が非反射部分１３４２に代えて採用されるとしても本発明の有用性を損なうものではない。また、反射領域５００に含まれる各部材３４０の内周面が全て反射面１３４０であるとしても本発明の有用性を損なうものではない。
【００７５】
また、図示の例では非反射領域５０２は、隣り合うミラーブロック６００同士の間の空間における領域であることが好ましい。しかし、反射率が、反射率１０％以下、より好ましくは５％以下になるように部分円筒状の板材の内周面に対して黒色塗装や、植毛紙の貼り付けがなされた領域によって非反射領域５０２が実現されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。非反射領域５０２に代えて、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射する反射率が反射領域５００よりも低い低反射領域が採用されてもよい。当該低反射領域の反射率は、例えば、１０％〜３０％である。
【００７６】
＜７．測色用の受光機構＞
図２から図４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、レンズ１３６１は、鏡筒１３６３の内壁によって保持され、分光測定機構１３６２は、鏡筒１３６３の端部に取り付けられている。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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
反射光１０４３は、光軸１１１２に沿って被照明面１０５０から反射面１３８０まで、受光角０°の方向に進み、反射面１３８０に反射される。反射された反射光１０４３は、反射面１３８０から光軸１１１２に沿って進み、レンズ１３６１を経て分光測定機構１３６２に到達する。
【００８０】
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、光軸１１１２がさらに屈曲されてもよい。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。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。
【００８１】
＜８．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及び分光測定機構１３９２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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
＜９．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。
【００８６】
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、直管形のキセノンランプ１２００の点灯を制御し、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、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。測色情報は、分光スペクトル、色彩値等である。
【００８７】
＜１０．反射特性に方向性を有する被照明面から反射される反射光＞
図１１は、被照明面１０５０の方位に対する照明光量をグラフ形式で示す図である。グラフの横軸には、被照明面１０５０に対する照明光１０４２の照明方位が示されている。縦軸には、各照明方位における照明光１０４２の光量が示されている。グラフの１２個のピークは、３つの反射領域５００に、それぞれ４個ずつ配置された合計１２個の反射面１３４０から照射される光量を示している。このグラフに示される照明光量であれば、被照明面１０５０が、そのしわ等によって、反射特性に方向性を有する場合でも、反射機構１１９１から反射特性に方向性を有する被照明面１０５０に照射されて被照明面１０５０から反射される光量の変動を抑制できる。
【００８８】
以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、キセノンランプ１２００の放電区間１２６０のうち積分球１２０１の空間１２１０に内包される部分の中心１３００からは、少なくとも１つの反射領域５００の何れの部分も見えない。従って、放電区間１２６０から放射されて積分球１２０１の拡散反射面１２４５で反射されることなく出射口１２１１から照射される光の発生を抑制できる。従って、反射機構１１９１の反射領域５００の各部分に照射される光の光量を均一化できる。また、キセノンランプ１２００は、積分球１２０１の空間１２１０を横断して設けられるので、キセノンランプ１２００が放射する光の利用効率を向上させることができる。
【００８９】
また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の非反射領域５０２は、被照明面１０５０の法線１１２０を取り囲むように周方向１３５０に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域も当該周方向１３５０に分散して配置される。これに対して被照明面１０５０のしわ模様や筋模様は、多くの場合、２回の回転対称性を有している。このため、被照明面１０５０の反射率の低い全ての方位から照明光が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生が抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生も抑制される。従って、反射機構１１９１から反射特性に方向性を有する被照明面１０５０に照射されて被照明面１０５０から反射される光量の変動を抑制できる。すなわち、複数の反射領域５００が、被照明面１０５０のしわ模様等の回転対称の回数と同じ回数の回転対称性を有していない場合には、被照明面１０５０の反射率が高い方位と照明光１０４２の入射光量が大きい方位とがぴったり一致することが抑制されるとともに、反射率が低い方位と入射光量が小さい方位とがぴったり一致することも抑制される。これにより、反射光１０４３の光量の変動が抑制される。
【００９０】
また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、キセノンランプ１２００の管軸上に空間１２１０の中心１３００が位置しないように、管軸１３１０が法線１１２０を横切る方向にずれている。従って、非反射領域５０２を見通せ、かつ、反射領域を見通せないようにキセノンランプ１２００を配置することが容易になる。これにより、キセノンランプ１２００から放射された光が、積分球１２０１の拡散反射面１２４５で反射されることなく、直接、出射口から放射されることを抑制できる。
【００９１】
また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、キセノンランプ１２００の放電区間１２６０と出射口との間にバッフルをさらに備えるので、キセノンランプ１２００から放射された光が、積分球１２０１の拡散反射面１２４５で反射されることなく、直接、出射口から放射されることをさらに抑制できる。
【００９２】
また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、積分球１２０１の空間１２０７の半径が、空間１２０８の半径よりも小さく、出射口は、第１内面に開口している。空間１２０８を規定する第２内面の端縁は、反射率のばらつきが大きいが、当該端縁を第１内面によって反射機構１１９１から見えにくくできる。これにより、積分球１２０１の内壁で反射されて出射口から反射機構１１９１に向けて放射される光の光量を均一化できる。
【００９３】
また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、空間１２０８の半径が、空間１２０７の半径の１．２倍以下であるので、空間１２０７と空間１２０８との大きさの差を抑制できる。これにより、積分球１２０１の内壁で反射されて出射口１２１１から反射機構１１９１に向けて放射される光の光量をさらに均一化できる。
【００９４】
また、以上のように構成された本実施形態に係る反射特性測定装置によれば、が、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０を測定する場合でも、被照明面１０５０から反射される光量の変動を抑制できるので、安定した測定値を得ることができる。
【００９５】
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態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００９６】
１０００  測色計
１０１０  測定機構（反射特性測定装置）
１０１１  コントローラー
１０３２  測色用の照明機構（照明装置）
１０３３  測色用の受光機構（受光機構）
１０３４  補正用の受光機構
１３４０  反射面
１３４２  非反射部分
１０５０  被照明面
１１２０  法線
１１９０  光放射機構（面光源）
１１９１  反射機構
１２００  直管形のキセノンランプ
１２０１  積分球
１２０２  バッフル
５００  反射領域（光反射領域）
５０２  非反射領域
６００  ミラーブロック
Ｋ１  仮想円筒面
【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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【国際調査報告】
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