(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料のゴニオ反射特性を測定するゴニオ測色計であって、
少なくとも１つの照明手段と、実質的に試料面に接する中心軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記中心軸上に入射開口を有し所定の分光手段を備える受光手段と、実質的に前記中心軸と一致する回転軸を具備する回転光学系と、前記照明手段、受光手段及び回転光学系の動作を制御する制御手段とを備え、
前記トロイダル鏡は、前記照明手段から照射された照明光の前記試料面からの反射光のうち、前記中心軸に垂直な測定平面に平行な前記中心軸周りの各方向の成分を反射すると共に、当該トロイダル鏡の焦点円周上の前記中心軸周りの各方向に応じた位置に収束するものであり、
前記焦点円周上の各方向に応じた位置に収束された光束が、それぞれ前記回転光学系の回転軸周りの回転角度に応じて前記受光手段の入射開口へ選択的に導かれるよう構成され、
前記トロイダル鏡と前記試料との間には、前記中心軸と所定の角度をなし、前記測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を備えていることを特徴とするゴニオ測色計。
【請求項２】
前記各方向に応じた位置に収束された光束を前記受光手段の入射開口に再収束するリレー光学系を備え、
前記回転光学系は、前記回転軸に対して傾斜して配置された平面鏡を有し、該平面鏡は前記制御手段により前記回転軸周りに回転可能とされており、
前記平面鏡の回転角度により前記焦点円周上における光束の収束位置が選択され、該選択された収束位置の光束が前記リレー光学系により前記受光手段の入射開口に再収束されるよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載のゴニオ測色計。
【請求項３】
前記リレー光学系、若しくはリレー光学系の一部が、前記中心軸と一致する光軸を有する固定光学系であることを特徴とする請求項２に記載のゴニオ測色計。
【請求項４】
前記リレー光学系が、前記中心軸と一致する光軸を有する第１レンズと、
前記平面鏡と前記焦点円周との間に位置し前記平面鏡と共に回転する第２レンズとから構成されていることを特徴とする請求項２に記載のゴニオ測色計。
【請求項５】
前記照明手段は、実質的に前記焦点円周上に配置された光源を有するものであり、
前記光源から発せられた光束が前記トロイダル鏡により反射されることで平行光束とされて前記試料面を照射することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のゴニオ測色計。
【請求項６】
前記折り曲げ手段が反射鏡であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のゴニオ測色計。
【請求項７】
前記焦点円周上に実質的に配置された光源から発せられ、前記トロイダル鏡により反射された光束が、前記反射鏡にて反射されて試料面に照射される一方で、
前記光束の一部が参照光として、前記反射鏡を経由せずに前記中心軸上に配置された参照光入射光学系に入射することを特徴とする請求項６に記載のゴニオ測色計。
【請求項８】
前記参照光入射光学系は、その入射口に配置される拡散板を含み、前記拡散板が前記中心軸上に配置されていることを特徴とする請求項７に記載のゴニオ測色計。
【請求項９】
前記ゴニオ測色計は筐体構造を備え、前記試料は前記筐体に設けられた測定開口に対向配置されるものであって、
前記測定開口を閉塞可能な蓋体を備え、
前記蓋体は、前記回転光学系を回転駆動する駆動手段により、閉塞位置若しくは退避位置に位置制御可能とされていることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のゴニオ測色計。
【請求項１０】
試料のゴニオ反射特性を測定するゴニオ反射特性測定装置であって、
少なくとも１つの照明手段と、実質的に試料面に接する中心軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記中心軸上に入射開口を有する受光手段と、実質的に前記中心軸と一致する回転軸を具備する回転光学系と、前記照明手段、受光手段及び回転光学系の動作を制御する制御手段とを備え、
前記トロイダル鏡は、前記照明手段から照射された照明光の前記試料面からの反射光のうち、前記中心軸に垂直な測定平面に平行な前記中心軸周りの各方向の成分を反射すると共に、当該トロイダル鏡の焦点円周上の前記中心軸周りの各方向に応じた位置に収束するものであり、
前記焦点円周上の各方向に応じた位置に収束された光束が、それぞれ前記回転光学系の回転軸周りの回転角度に応じて前記受光手段の入射開口へ選択的に導かれるよう構成され、
前記トロイダル鏡と前記試料との間には、前記中心軸と所定の角度をなし、前記測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を備えていることを特徴とするゴニオ反射特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明あるいは観察方向によって異なる色彩を呈するメタリック塗装やパールカラー塗装などの特殊効果塗膜を、複数の照明あるいは観察方向で測定するゴニオ測色計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車の塗装などに用いられるメタリック塗装やパールカラー塗装は、塗装塗膜内に光輝材と呼ばれるフレーク状のアルミ片やマイカ片が含まれてなり、いわゆるメタリック効果やパール効果を呈する。これは、反射特性に対する光輝材の寄与が照明および観察方向によって異なることに起因するものである。このようなメタリック塗装やパールカラー塗装の評価（色彩測定）には、
（１）複数の方向から照明して一方向から受光する（多方向照明一方向受光）、あるいは一方向から照明して複数の方向から受光する（一方向照明多方向受光）、マルチアングルジオメトリ（光学配置）を備えたマルチアングル測色計（例えば特許文献１）、
（２）照明方向若しくは受光方向を任意に設定できるゴニオ測色計
が用いられている。
【０００３】
図１４は、従来技術にかかる多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計の光学系Ｓ１１を示す模式図である。この光学系Ｓ１１は、試料面１に対して異なる３方向に配置された照明系１１０、１２０、１３０と、１方向に配置された受光系１４０とを備える。ここでは、前記３つの照明系１１０、１２０、１３０が、試料面１の法線１ｎに対してそれぞれ２０度、０度、−３０度の方向に配置され、受光系１４０が法線１ｎに対して−４５度の方向に配置されている例を示している。照明系１１０、１２０、１３０は、それぞれ光源１１１、１２１、１３１と、前記光源１１１、１２１、１３１の各々から発せられる光束１１３、１２３、１３３を前記各方向の平行照明光に変換するコリメータレンズ１１２、１２２、１３２とで構成されている。また、受光系１４０は、分光手段１４１と、試料面１からの反射光１４３を前記分光手段１４１の入射スリット１４１ａに収束させるコリメータレンズ１４２とから構成されている。
【０００４】
このような光学系Ｓ１１を備えるマルチアングル測色計の動作を説明すると、先ず図示省略の制御演算手段によって、前記照明系１１０、１２０、１３０の光源１１１、１２１、１３１が順次点灯される。該光源１１１、１２１、１３１からそれぞれ発せられる光束は、コリメータレンズ１１２、１２２、１３２によって平行光束とされ、試料面１が前述の照明方向からそれぞれ照明される。そして、対法線角−４５度方向の試料面反射光１４３が、コリメータレンズ１４２を経由して分光手段１４１の入射スリット１４１ａに収束される。分光手段１４１には、図略の回折格子や受光センサアレイなどが備えられ、入射スリット１４１ａから入射した光束は波長成分毎に分散され、その分光強度が求められる。さらに、前記制御演算手段にて、方向の異なる３つの照明系１１０、１２０、１３０による照明光に対する試料面反射光１４３の分光強度から、各方向の分光反射率係数が求められ、これが色彩値などに変換されることで、試料面１についての所定の測色評価値が取得されるものである。
【０００５】
次に、図１５は、一方向照明任意方向受光タイプのゴニオ測色計の光学系Ｓ１２を示す模式図である。この光学系Ｓ１２は、試料面１の法線１ｎに対して４５度の方向に配置された照明系１５０と、試料面１における測定域の中心１ｃを回転中心として図中の矢印１４４の方向に回転可能とされた受光系１４０とを備えている。この受光系１４０は、例えば前記中心１ｃを回動支点とするアームに前記受光系１４０を搭載し、前記アームの回動角を所定の駆動機構で制御することで回転制御される。
【０００６】
このような光学系Ｓ１２を備えるゴニオ測色計の動作を説明すると、先ず図示省略の制御演算手段によって、前記受光系１４０が所定の方向の反射光を受光できる位置に回転移動されると共に、照明系１５０の光源１５１が点灯される。該光源１５１から発せられる光束は、コリメータレンズ１５２によって平行光束とされ、試料面１に照射される。そして、前記受光系１４０の回転移動位置に応じた方向の試料面反射光１４３が、コリメータレンズ１４２を経由して分光手段１４１の入射スリット１４１ａに収束され、その分光強度が求められる。続いて、受光系１４０が次の所定位置へ回転移動され、同様にして分光強度が求められる。そして、前記制御演算手段にて、異なる受光方向の試料面反射光１４３の分光強度から、各方向の分光反射率係数が求められ、さらに色彩値などに変換されることで、試料面１についての所定の測色評価値が取得されるものである。
【０００７】
このような光学系Ｓ１２を備えるゴニオ測色計によれば、照明方向に対する受光方向の角度を任意に設定できることから、前記マルチアングル測色計に比べてより詳細な角度別の分光強度情報を取得することが可能となる。例えば、メタリック塗装については前記マルチアングル測色計で十分対応可能であるが、観察する方向（射出角）によって分光反射率がより大きく変化するパールカラー塗装の色評価においては、受光角度が自在に変角できるゴニオ測色計が有利であると言える。また、自動車等の塗装においては、特殊な反射効果を奏する塗料が次々と開発されており、これら特殊塗料の反射特性に応じて最適なジオメトリを設定可能であるという点でも、ゴニオ測色計は優れていると言うことができる。
【特許文献１】特開２００１−５０８１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の通り、ゴニオ測色計は照明方向に対する受光方向の角度を任意に設定できることから、ジオメトリの設定について柔軟性を有しているが、分光手段１４１を含む受光系１４０を回転移動させる機構が不可欠となることから、装置の大型化、大重量化が避けられない。また、受光系１４０全体を所定の精度で回転移動させるためには、相応の時間も要してしまう。このため、図１５に示したような従来のゴニオ測色計の構成では、例えば自動車ボディの色管理のために作業者が片手で扱えるようなポータブル化を図ることが、機構的に困難となっている。
【０００９】
従って本発明は、照明方向に対する受光方向の角度を任意に、しかも短時間で簡便に設定できると共に、小型、軽量で、ポータブル化に適したゴニオ測色計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】
【００１０】
本発明の請求項１にかかるゴニオ測色計は、試料のゴニオ反射特性を測定するゴニオ測色計であって、少なくとも１つの照明手段と、実質的に試料面に接する中心軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記中心軸上に入射開口を有し所定の分光手段を備える受光手段と、実質的に前記中心軸と一致する回転軸を具備する回転光学系と、前記照明手段、受光手段及び回転光学系の動作を制御する制御手段とを備え、前記トロイダル鏡は、前記照明手段から照射された照明光の前記試料面からの反射光のうち、前記中心軸に垂直な測定平面に平行な前記中心軸周りの各方向の成分を反射すると共に、当該トロイダル鏡の焦点円周上の前記中心軸周りの各方向に応じた位置に収束するものであり、前記焦点円周上の各方向に応じた位置に収束された光束が、それぞれ前記回転光学系の回転軸周りの回転角度に応じて前記受光手段の入射開口へ選択的に導かれるよう構成され、前記トロイダル鏡と前記試料との間には、前記中心軸と所定の角度をなし、前記測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、トロイダル鏡と回転光学系とを併用し、回転光学系の回転軸周りの回転角度を適宜設定することで、試料面からの反射光のうち前記測定平面に平行な任意の方向の反射光を取り出し、分光手段にてその分光強度を測定することが可能となる。つまり、回転光学系を、トロイダル鏡の焦点円周上に集束される各方向の光束のセレクタとして機能させることで、任意方向の反射光の取り出しが可能とされているものである。従って、受光系全体が回転移動する従来のゴニオ測色計とは異なり、回動する部材はトロイダル鏡の実質的な中心軸と一致する回転軸を具備する回転光学系のみであることから装置の小型化が容易となる。また、前記回転光学系のみを回転駆動すれば足りるので、その駆動系の負荷が小さくなり、これにより回転位置決めも比較的早く行うことが可能となる。また、測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を具備するので、前記回転光学系やリレー光学系の設置位置を回避して（測定器の構成部材と干渉が生じない位置に）試料面を配置することができる。
【００１２】
上記構成において、前記各方向に応じた位置に収束された光束を前記受光手段の入射開口に再収束するリレー光学系を備え、前記回転光学系は、前記回転軸に対して傾斜して配置された平面鏡を有し、該平面鏡は前記制御手段により前記回転軸周りに回転可能とされており、前記平面鏡の回転角度により前記焦点円周上における光束の収束位置が選択され、該選択された収束位置の光束が前記リレー光学系により前記受光手段の入射開口に再収束されるような構成は、好ましい実施態様の一つである（請求項２）。この構成によれば、前記回転軸に対して傾斜して配置された平面鏡の回転角度に応じて選択された焦点円周上の位置に収束された光束が、リレー光学系を介して受光手段の入射開口へ導かれるようになる。
【００１３】
この場合、前記リレー光学系、若しくはリレー光学系の一部が、前記中心軸と一致する光軸を有する固定光学系であることが望ましい（請求項３）。この構成によれば、リレー光学系若しくはリレー光学系の一部が固定光学系とされることから、実際に回転駆動されるのは平面鏡のみ、若しくは平面鏡とリレー光学系の一部のみとなる。従って、回転光学系の回転駆動負荷が一層軽減されるようになる。
【００１４】
さらに、前記リレー光学系が、前記中心軸と一致する光軸を有する第１レンズと、前記平面鏡と前記焦点円周との間に位置し前記平面鏡と共に回転する第２レンズとから構成されていることが望ましい（請求項４）。この構成によれば、第２レンズによって、前記平面鏡並びに第１レンズに入射される光束が絞られることになり、これにより平面鏡並びに第１レンズとして有効径が小さいものを採用することが可能となる。
【００１５】
上記請求項１〜４のいずれかの構成において、前記照明手段は、実質的に前記焦点円周上に配置された光源を有するものであり、前記光源から発せられた光束が前記トロイダル鏡により反射されることで平行光束とされて前記試料面を照射する構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、トロイダル鏡を利用して平行光束が生成され、当該平行光束が試料面へ照射されるようになる。また、焦点円周上の適宜な位置に光源を配置乃至は追加するだけで、簡単に照明方向の変更、増設が可能となる。
【００１６】
また、上記請求項１〜５のいずれかの構成において、前記折り曲げ手段が反射鏡であることが望ましい（請求項６）。この構成によれば、測定平面を折り曲げる反射鏡を具備させることで、前記回転光学系やリレー光学系の設置位置を回避して（測定器の構成部材と干渉が生じない位置に）試料面を配置できるようになる。
【００１７】
この場合、前記焦点円周上に実質的に配置された光源から発せられ、前記トロイダル鏡により反射された光束が、前記反射鏡にて反射されて試料面に照射される一方で、前記光束の一部が参照光として、前記反射鏡を経由せずに前記中心軸上に配置された参照光入射光学系に入射する構成とすることが望ましい（請求項７）。この構成によれば、試料面を照射する照明光に極めて近似した照明光を参照光として取り出せるようになる。
【００１８】
また、この構成において、前記参照光入射光学系は、その入射口に配置される拡散板を含み、前記拡散板が前記中心軸上に配置されていることが望ましい（請求項８）。この構成によれば、前記拡散板によって拡散された照明光の一部が前記参照光入射光学系へ入射することになる。従って、焦点円周上に複数の光源を配置したような場合でも、各方向の光源についての参照光を参照光入射光学系へ取り入れることができる。
【００１９】
上記請求項１〜９のいずれかの構成において、前記ゴニオ測色計は筐体構造を備え、前記試料は前記筐体に設けられた測定開口に対向配置されるものであって、前記測定開口を閉塞可能な蓋体を備え、前記蓋体は、前記回転光学系を回転駆動する駆動手段により、閉塞位置若しくは退避位置に位置制御可能な構成とすることが望ましい（請求項９）。この構成によれば、回転光学系を回転駆動する駆動手段を利用して蓋体を駆動し、非測定時等に測定開口を前記蓋体で閉塞させることが可能となる。
【００２０】
本発明の請求項１０にかかるゴニオ反射特性測定装置は、試料のゴニオ反射特性を測定するゴニオ反射特性測定装置であって、少なくとも１つの照明手段と、実質的に試料面に接する中心軸に対して回転対称とされたトロイダル鏡と、前記中心軸上に入射開口を有する受光手段と、実質的に前記中心軸と一致する回転軸を具備する回転光学系と、前記照明手段、受光手段及び回転光学系の動作を制御する制御手段とを備え、前記トロイダル鏡は、前記照明手段から照射された照明光の前記試料面からの反射光のうち、前記中心軸に垂直な測定平面に平行な前記中心軸周りの各方向の成分を反射すると共に、当該トロイダル鏡の焦点円周上の前記中心軸周りの各方向に応じた位置に収束するものであり、前記焦点円周上の各方向に応じた位置に収束された光束は、それぞれ前記回転光学系の回転軸周りの回転角度に応じて前記受光手段の入射開口へ選択的に導かれるよう構成され、前記トロイダル鏡と前記試料との間には、前記中心軸と所定の角度をなし、前記測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１にかかるゴニオ測色計によれば、回転光学系の回転角度を制御する制御ソフト等を変更するのみで任意の方向の反射光測定が自在に行えるというゴニオ測色計の本来的な利点に加えて、従来のゴニオ測色計とは異なり回転駆動される部材は回転光学系のみであることから、装置構成の小型・軽量化を図り易くなり、ポータブルなゴニオ測色計を提供できるようになる。また、回転駆動系の負荷が小さいことから駆動装置として比較的安価なものを適用することが可能であり、さらに回転位置決めも比較的早く行うことが可能であることから、コストの抑制、測定時間の短縮を図れるようになる。また、測定平面を折り曲げる折り曲げ手段を具備するので、測定器の構成部材と干渉が生じない適宜な位置に試料面を配置できるようになり、例えば自動車ボディのように大きな試料も問題なく測色対象とすることができる。
【００２２】
請求項２にかかるゴニオ測色計によれば、実際に駆動される部材を平面鏡のみとすることができることから、回転駆動系の小型化が可能となり、ゴニオ測色計の一層の小型化、コストダウンを図ることができる。
【００２３】
請求項３にかかるゴニオ測色計によれば、回転光学系が実質的に平面鏡のみ、若しくは平面鏡とリレー光学系の一部のみで構成できることから、装置構成の一層の簡素化が図れるようになる。
【００２４】
請求項４にかかるゴニオ測色計によれば、第２レンズの介在によって、平面鏡並びに第１レンズとして有効径が小さいものを採用できるので、その分だけゴニオ測色計の小型・軽量化が図れるようになる。
【００２５】
請求項５にかかるゴニオ測色計によれば、照明方向の追加、変更が容易に行え、各種ジオメトリの設定を簡易に行えるようになる。従って、例えばパールカラー塗装の色評価を行う場合に必要となる多方向照明、多方向受光のジオメトリを、大幅な追加コストを要することなく設定できるという利点がある。
【００２６】
請求項６にかかるゴニオ測色計によれば、測定平面を折り曲げる反射鏡を具備することで、測定器の構成部材と干渉が生じない適宜な位置に試料面を配置できるようになり、例えば自動車ボディのように大きな試料も問題なく測色対象とすることができる。
【００２７】
請求項７にかかるゴニオ測色計によれば、試料面を照射する照明光に極めて近似した照明光を参照光として取り出せるので、照明光の出力変動等が発生した場合でも、極めて精度良く補正することが可能となる。
【００２８】
請求項８にかかるゴニオ測色計によれば、焦点円周上に複数の光源を配置したような場合でも、各方向の光源についての参照光を参照光入射光学系へ取り入れることができることから、参照光学系の構成を簡素化できるようになる。
【００２９】
請求項９にかかるゴニオ測色計によれば、回転光学系を回転駆動する駆動手段を利用して蓋体を駆動し、測定開口を前記蓋体で閉塞できることから、測定光学系を保護すると共に、塵埃の侵入等も抑止できるようになる。しかも、別途蓋体を駆動させる駆動機構等の増設は不要であることから、コストアップを招来することもない。
【００３０】
請求項１０にかかるゴニオ反射特性測定装置によれば、従来のゴニオ反射特性測定装置とは異なり回転駆動される部材は回転光学系のみであることから、装置構成の小型・軽量化を図り易くなり、ポータブルなゴニオ反射特性測定装置を提供できるようになる。また、回転駆動系の負荷が小さいことから駆動装置として比較的安価なものを適用することが可能であり、さらに回転位置決めも比較的早く行うことが可能であることから、コストの抑制、測定時間の短縮を図れるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかるゴニオ測色計（ゴニオ反射特性測定装置）における原理的な光学系Ｓ１の構成についての正面図であり、図２は、図１の試料面法線１ｎにおける側断面図、図３は、図２の側断面図を立体的に示した斜視図である。これら図１〜図３に示すように、この光学系Ｓ１は、パールカラー塗装面等からなる試料面１に接する中心軸２ｘに対して回転対称とされたトロイダル鏡２、前記試料面１に対して所定の照明光を照射する照明系１０、前記試料面１からの反射光を受光する受光系２０、該受光系２０にて受光された光束の分光強度を測定する分光手段４０（なお、ゴニオ反射特性測定装置の場合は、分光手段４０に代えて反射光強度を測定する受光手段が配置される）を含んで構成されている。そして、前記受光系２０には、回転光学系として機能する平面鏡３１と、リレー光学系としてのリレーレンズ２４とが具備されている。なお、リレーレンズ２４は、回転しない固定光学系である。
【００３２】
トロイダル鏡は、互いに直交する面内で異なる断面をもつ凹面鏡である。本実施形態で例示しているトロイダル鏡２は、中心軸２ｘをもち、この中心軸２ｘに直交する面内の断面は、図１に示すように比較的大きな円弧２０１とされ、中心軸２ｘを含む面内の断面は、図２に示すように比較的小さい円弧２０２とされてなる、半円環状のトロイダル鏡２である。
【００３３】
すなわち、試料面１の中心１ｃにおける試料面法線１ｎを含む面を測定平面２ａ（図３参照）とすると、このトロイダル鏡２は、前記測定平面２ａに直交すると共に前記試料面１に接するような中心軸２ｘをもつ。また、前記中心軸２ｘに直交する面内では、中心軸２ｘを中心とする大きな円弧状の断面（円弧２０１）を、前記中心軸２ｘを含む面内では、放物線状の断面（円弧２０２）を有している。但し、前記円弧２０２（放物線）は、前記測定平面２ａに平行で所定距離だけ離れた面内の中心軸２ｘを中心とし、前記円弧２０１のおよそ１／２の半径を有する焦点円周２ｆ上に焦点１１ｅをもち、前記焦点１１ｅから中心軸２ｘに降ろした垂線２ｈを対称軸とする放物線である。
【００３４】
このようなトロイダル鏡２を具備させることで、試料面１からの反射光のうち、前記中心軸２ｘに垂直な測定平面２ａに平行な、前記中心軸２ｘ周りの各方向の成分がトロイダル鏡２にて反射される。そして、当該トロイダル鏡２の焦点円周２ｆ上の、前記中心軸２ｘ周りの各方向に応じた位置に光束が収束されるようになる。
【００３５】
次に、照明系１０は、トロイダル鏡２の焦点円周２ｆ上であって、試料面法線１ｎに対して４５度傾いた位置に配置された光源１１を有している。この光源１１から発せられる照明光束は、直接試料面１へ照射されるのではなく、図１に示すように、一旦トロイダル鏡２で反射させることで平行光束に変換した上で試料面１へ照射される。このような構成とすることで、試料面の周囲に光源とコリメータレンズとを直線的に配列する構成（図１４、図１５参照）に比べて、照明系１０を大幅に小型化できるようになる。
【００３６】
受光系２０を構成する平面鏡３１は、楕円形（図３参照）を呈する高反射率の反射面を有する光学部品であって、前記トロイダル鏡２の中心軸２ｘと一致する回転軸３０ｘを具備している。具体的には平面鏡３１は、回転軸３０ｘに対して所定角度だけ傾斜して取り付けられており、図略の制御手段により、回転軸３０ｘ周り（図１、図３に示す矢印３０ａの方向）に回転駆動されるようになっている。この平面鏡３１の回転範囲は、トロイダル鏡２における前記曲面２０１の全範囲に対向できるよう、回転軸３０ｘ周りに１８０度程度回転するように設定されている。
【００３７】
すなわち平面鏡３１は、トロイダル鏡２で反射され焦点円周２ｆ上に収束した全ての光束が入射可能な位置に、中心軸２ｘ（回転軸３０ｘ）の方向に前記光束を反射させることが可能な所定の傾斜角度で、回転自在に配置される。そして、該平面鏡３１の回転角度により、前記焦点円周２ｆ上における光束の収束位置が選択され、特定方向の光束のみが分光手段４０の入射スリット４１ａ（入射開口）へ導かれることになる。
【００３８】
図４は、平面鏡３１の機能を説明するための図であって、図３に示した平面鏡３１の反射面と中心軸２ｘとの交点Ａを通り、中心軸２ｘに直交する面における断面を模式的に示す図である。図４の実線で示すように、平面鏡３１の断面が試料面に平行な場合、試料面からの反射光のうち、前記試料面法線に一致する半径ＲＰ１に平行な成分が、トロイダル鏡２のこれと正対する反射面部分Ａ１で反射され、焦点円周２ｆ上の点Ｆ１に収束された後、入射スリット４１ａへ選択的に再収束される。一方、図４の点線で示すように、平面鏡３１の断面が試料面に平行な状態から所定角度θだけ回転した場合、前記試料面法線から角度θだけ回転した半径ＲＰ２に平行な成分が、トロイダル鏡２のこれと正対する反射面部分Ａ２で反射され、焦点円周２ｆ上の点Ｆ２に収束された後、入射スリット４１ａへ選択的に再収束される。このように平面鏡３１は、その回転角度に応じて反射光の方向を選択し、入射スリット４１ａへ入射させることができるセレクタとして機能する。つまり、照明方向に対する受光方向の角度が、平面鏡３１の回転角度に応じて可変とされるものである。
【００３９】
リレーレンズ２４は、正の光学的パワーを有する光学レンズからなり、平面鏡３１で反射された中心軸２ｘ（回転軸３０ｘ）方向の反射光を、入射スリット４１ａに収束させるものである。これにより、平面鏡３１の回転角度に応じて選択された焦点円周２ｆ上の所定位置に収束した光束が入射スリット４１ａに入射することとなる。
【００４０】
分光手段４０は、このようにして入射スリット４１ａに入射した光束の分光強度を測定するものである。図５は、分光手段４０の一例を示す構成図である。この分光手段４０には、コリメートレンズ４１、回折格子４２及び受光センサアレイ４３を備えて構成される。
【００４１】
コリメートレンズ４１は、入射スリット４１ａを通過した被測定光を平行光にして回折格子４２へ導くと共に、回折格子４２によって分散された入射スリット４１ａの分散像を受光センサアレイ４３の受光面に結像させる。回折格子４２は、入射した測定光を波長に応じて反射・分散させる機能を果たし、受光センサアレイ４３上に前記入射スリット４１ａの分散像を結像させるものである。受光センサアレイ４３は、所定の間隔で配列された複数の受光チャンネル（画素）を備えてなり、例えばシリコンフォトダイオードが横方向に１列に配列されたシリコンフォトダイオードアレイにて構成される。前記センサアレイ４３の各受光チャンネルに入射した分散光（入射スリット分散像）は、各々のフォトダイオードの光電変換作用により電流に変換される。
【００４２】
センサアレイ４３の各受光チャンネルから出力されるアナログ受光信号は、信号処理回路５０１、演算手段５０２によって処理され、被測定光の分光強度（及び該分光強度に基づく反射率係数や色彩値）が求められる。すなわち、信号処理回路５０１は、前記アナログ受光信号に対して、増幅処理及びデジタル変換処理を行う。また演算手段５０２は、信号処理回路５０１から出力されるデジタル信号に基づき、分光強度、乃至は反射率係数や色彩値を求める所定の演算を行うものである。
【００４３】
以上の通り構成された第１実施形態にかかる光学系Ｓ１の動作（光路）について説明する。試料面法線１ｎに対して４５度傾いた位置に配置された光源１１から、トロイダル鏡２に向けて発せられた光束１１ａは、トロイダル鏡２にて反射され、測定平面２ａに平行であって、対法線角４５度の方向の平行光束１１ｂとなって試料面１に照射される。この試料面１にて、当該試料面１の反射特性に応じて、前記平行光束１１ｂが反射される。
【００４４】
この反射光のうち、前記測定平面２ａに平行な成分である反射光の光束１１ｃ（図１、図２では、試料面法線１ｎ方向の光束のみを示している）が、トロイダル鏡２にて反射される。そして、この反射光束１１ｄは、トロイダル鏡２の円弧２０２が前記垂線２ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周２ｆ上の、前記中心軸２ｘ周りの各方向に応じた位置（トロイダル鏡２での反射方向に依存する点）１１ｅに収束されるようになる。
【００４５】
上述の通り、焦点円周２ｆ上の各点は、前記平面鏡３１とリレーレンズ２４とによって、分光手段４０の入射スリット４１ａと結像関係とされている。また、平面鏡３１の回転によって、前記焦点円周２ｆ上の各点に収束した光束が選択される構成とされている。従って、平面鏡３１の回転角に応じて、トロイダル鏡２から入射スリット４１ａへ至る光路が形成されることとなる。すなわち、平面鏡３１で選択された収束位置１１ｅからの拡散光束１１ｆは、平面鏡３１にて中心軸２ｘ（回転軸３０ｘ）方向へ反射され、リレーレンズ２４へ入射する。そして、該リレーレンズ２４により収束光束１１ｇとされて入射スリット４１ａへ入射するものである。
【００４６】
このとき、分光手段４０にて計測される分光強度は、平面鏡３１の回転角度で決定される方向の試料反射光の分光強度となる。図１の例では、対法線角４５度の方向から照明光を試料面１に照射し、試料面法線１ｎ方向の反射光が選択される平面鏡３１の回転角度とされているので、前記照明光に対する対法線角０度方向の反射光の分光強度が測定されることとなる。
【００４７】
このような光学系Ｓ１を備えるゴニオ測色計は、特にパールカラー塗装の色評価に有用である。図６は、一般的なソリッドペイント（ａ）、メタリックペイント（ｂ）、パールマイカペイント（ｃ）についての反射特性を示したグラフである（照明角＝−４５度、受光角を−２５度〜６５度まで変化）。図６（ａ）のソリッドペイントでは、正反射を除き三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの大きさと割合は一定であり、どの方向から観察しても同じ色に見えることが判る。また、図６（ｂ）のメタリックペイントでは、受光角により三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの大きさが変化するものの、その割合は変化しないことから、観察方向により色相が異なって見えることはない。これに対し、図６（ｃ）のパールマイカペイントでは、受光角により三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚの大きさだけでなく、その割合も変化することから、観察方向により色相が変化する。
【００４８】
観察方向に対する感度の高い図６（ｃ）のパールマイカペイントのようなパールカラー塗装の色評価には、照明角に対して受光角を小さなピッチで変化させながら分光強度を測定することが求められるが、本実施形態にかかるゴニオ測色計では受光方向を自在に設定できるので特に好適な適用用途である。しかも、本実施形態にかかるゴニオ測色計は、トロイダル鏡２と、このトロイダル鏡２の中心軸２ｘに一致する回転軸３０ｘを有する平面鏡３１とを併用し、平面鏡３１の回転角度を適宜設定することで、試料面１からの反射光のうち測定平面２ａに平行な任意の方向の反射光を取り出し、分光手段４０にてその分光強度を測定することが可能な構成である。従って、受光系全体が回転移動する従来のゴニオ測色計とは異なり、回動する部材は平面鏡３１のみであることから装置の小型化が容易となる。また、平面鏡３１のみを回転駆動すれば足りるので、その駆動系の負荷が小さくなり、これにより回転位置決めも比較的早く行え、速やかな計測が行えるという利点がある。
【００４９】
（第２実施形態）
続いて、より実用的なゴニオ測色計の実施形態である第２実施形態につき説明する。図１〜図３に示した原理的な光学系Ｓ１を実用化するに際しては、次の（１）〜（３）の点を解決することが望ましい。
（１）平面鏡３１の回転軸３０ｘ、リレーレンズ２４の光軸及び分光手段４０の入射スリット４１ａが、試料面１に接するトロイダル鏡２の中心軸２ｘに一致する構成であることから、平面鏡３１、リレーレンズ２４及び分光手段４０の一部が、試料面１よりも下側になってしまい、試料面１と測定器の一部とが干渉することから大きな試料を測色対象とできない。
（２）トロイダル鏡２で反射された光束は、焦点円周２ｆ上の各点に収束した後、再び拡散して平面鏡３１、リレーレンズ２４に入射するため、大きな有効径の平面鏡３１、リレーレンズ２４を必要とし、測定器が大型化する懸念がある。
（３）光源１１の変動をモニタする参照光学系を組み込む必要がある。
【００５０】
図７は、上記（１）〜（３）の点を考慮したゴニオ測色計の光学系Ｓ２の構成を示す正面図であり、図８は、図７の実質的な試料面法線方向の側断面図である。この光学系Ｓ２が、先に説明した光学系Ｓ１と相違する点は、トロイダル鏡２と試料との間に、トロイダル鏡２の実際の中心軸２ｘと所定の角度をなし、前述の測定平面２ａ（図１、図３参照）を折り曲げる反射鏡３を備えている点である。これにより、上記（１）の問題を解消することができ、自動車ボティのような大サイズの試料面５の測色を行うことができる。また、リレー光学系として平面鏡３１と焦点円周２ｆとの間に第２リレーレンズ３２を配置した点、及び参照光学系６０を具備させた点においても光学系Ｓ１と相違する。これにより、上記（２）、（３）の問題を解消している。以下、これら相違点を中心に説明する。
【００５１】
反射鏡３は、細長い矩形状を呈する平面ミラーからなり、トロイダル鏡２の中心軸２ｘとトロイダル鏡２の反射面との間に、測定平面２ａを９０度折り曲げる傾斜角度で固定的に配置されている。なお、試料面５の位置は、反射鏡３で光路が折り曲げられるものの、実質的にはトロイダル鏡２の中心軸２ｘに接する位置と等価な位置とされている。このように、本発明におけるトロイダル鏡２と試料面との関係については、先の光学系Ｓ１のようにトロイダル鏡２の中心軸２ｘに実際に接するように試料面１を配置しても、この光学系Ｓ２のように反射鏡３を介在させることで、実際には中心軸２ｘに接していないが実質的には接しているような態様で試料面５を配置しても良い。
【００５２】
リレー光学系は、平面鏡３１と入射スリット４１ａとの間に配置された第１リレーレンズ２４（第１レンズ）に加えて、平面鏡３１と焦点円周２ｆとの間に配置された第２リレーレンズ３２（第２レンズ）とから構成されている。この第２リレーレンズ３２は、図示を簡略化しているが、平面鏡３１が回転駆動されると、これと一体となって回転する。このような第２リレーレンズ３２を加えることで、焦点円周２ｆ上の各点に収束した光束の拡散を抑えることができ、これにより平面鏡３１及び第１リレーレンズ２４に入射する光束が絞られることから、平面鏡３１並びに第１リレーレンズ２４の有効径を抑えることが可能となる。従って、光学系のコンパクト化が図れるようになる。
【００５３】
参照光学系６０は、拡散板６１と、参照用ファイバ６２とを具備してなり、トロイダル鏡２の中心軸２ｘ方向に設けられた延長部２ｂで反射された参照光束１３ｒ（光源１１から発せられる光束の一部）が入射する位置に設置されている。前記拡散板６１は、参照光学系６０の入射面を構成するものであって、入射光を拡散透過させる性質を有する光学部材からなり、トロイダル鏡２の中心軸２ｘ上に配置される。なお、拡散板６１は、図８に示すように、前記反射鏡３と干渉しない位置に設置されている。また、参照用ファイバ６２は、前記拡散板６１の裏面側にその入射端６２ａが配置され、拡散板６１に入射しこれを拡散透過した参照光束１３ｒの一部の光束６１ｒが前記入射端６２ａに参照光として入射するものである。
【００５４】
なお、上記拡散板６１を使用せず、参照用ファイバ６２の入射端６２ａを、トロイダル鏡２の中心軸２ｘ上に直接配置して参照光を取り入れるようにしても良い。しかし、この実施形態のように、拡散板６１を介して参照用ファイバ６２の入射端６２ａに参照光を取り入れる構成としておけば、拡散板６１によって拡散された参照光束１３ｒの一部が入射端６２ａに入射することから、例えば焦点円周２ｆ上に複数の光源を配置したような場合でも、各方向の光源についての参照光を参照用ファイバ６２の入射端６２ａへ取り入れることができるという利点がある。
【００５５】
この第２実施形態では、分光手段４０には、２つの入射スリットを備えるデュアルチャンネル型の分光器が用いられる。前記２つの入射スリットのうちの１つは、リレー光学系を経由する試料反射光が入射する入射スリット４１ａであり、もう１つは、参照光を入射させるための参照光スリット４１ｂである。前記入射スリット４１ａは、中心軸２ｘの延長線上に配置される。また参照光スリット４１ｂには、前記参照用ファイバ６２の出射端６２ｂが接続される。
【００５６】
以上の通り構成された第２実施形態にかかる光学系Ｓ２の動作（光路）について説明する。実質的な試料面法線に対して４５度傾いた位置に配置された光源１１から発せられた光束１３ａは、トロイダル鏡２にて反射され、実質的な対法線角４５度の方向の平行光束１３ｂとなって反射鏡３に入射され、該反射鏡３で反射された平行光束１３ｃが試料面５に照射される。この試料面５にて、当該試料面５の反射特性に応じて、前記平行光束１３ｃが反射され、その反射光束１３ｄが再び反射鏡３に入射し、反射される。
【００５７】
この反射光のうち、中心軸２ｘに垂直な測定平面に平行な成分である反射光の光束１３ｅが、トロイダル鏡２にて反射される。そして、この反射光束１３ｆは、トロイダル鏡２の円弧２０２が前記垂線２ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周２ｆ上の、前記中心軸２ｘ周りの各方向に応じた位置１３ｇに収束される。この収束位置１３ｇは、前述の通り平面鏡３１の回転角に応じて選択されるものである。その後、平面鏡３１で選択された収束位置１３ｇからの拡散光束１３ｈは、第２リレーレンズ３２により絞られた上で、平面鏡３１にて中心軸２ｘ方向へ反射され、リレーレンズ２４へ入射する。そして、該リレーレンズ２４により収束光束１３ｊとされて入射スリット４１ａへ入射するものである。
【００５８】
また、参照光については、光源１１から発せられる光束の一部であってトロイダル鏡２の延長部２ｂで反射された参照光束１３ｒが拡散板６１に照射され、拡散板６１を拡散透過した光の一部が参照光として参照用ファイバ６２の入射端６２ａに入射する。そして、参照用ファイバ６２により前記参照光が伝送されて、参照光スリット４１ｂへ入射するものである。
【００５９】
なお、本実施形態では、平面鏡３１を回転駆動させる手段として、パルスモータ３３及びパルスモータ駆動回路３４を用いる例を示している（図８参照）。前記パルスモータ３３の出力軸は、平面鏡３１の回転軸３３１に直結されており、パルスモータ駆動回路３４から所定の駆動パルスがパルスモータ３３に与えられることで、平面鏡３１が回転軸３３１周りに回転駆動されるよう構成されている。また、光源１１は、光源制御回路１１５によって点灯制御される。そして、これら光源制御回路１１５、パルスモータ駆動回路３４及び分光手段４０は、制御演算手段５０により制御される。
【００６０】
図９は、制御演算手段５０の機能構成を示す機能ブロック図である。この制御演算手段５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラム等を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、演算処理や制御処理などのデータを一時的に格納するＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成され、機能的に大別して、光源１１やパルスモータ３３の動作を制御する測定制御部５１と、分光手段４０から与えられる測定信号の処理を行う演算部５２とを備えている。また、該制御演算手段５０に対しては、ユーザからの指示信号が操作部５３から与えられるようになっている。
【００６１】
測定制御部５１は、発光制御部５１１、パルスモータ制御部５１２及びパルス数設定部５１３を備えている。発光制御部５１１は、操作部５３からの指示信号若しくは測定シーケンス等に応じて、光源１１の発光を制御するための発光制御信号を生成し、前記光源制御回路１１５を介して光源１１の発光動作を制御する。
【００６２】
パルスモータ制御部５１２は、パルスモータ３３を駆動させるための駆動パルス信号を生成する。具体的には、目標角度まで前記平面鏡３１を回転駆動させるのに必要な駆動パルス数を演算により求め、或いは後述のパルス数設定部５１３から所定の駆動パルス数情報を取得し、これを駆動パルス信号として前記パルスモータ駆動回路３４に与える。パルスモータ駆動回路３４は、かかる駆動パルス信号に応じ、パルスモータ３３を実際に駆動させる駆動パルスを生成してパルスモータ３３に供給し駆動させる。
【００６３】
パルス数設定部５１３は、平面鏡３１の所定の回転基準位置（初期位置）に対して、平面鏡３１を所定の角度だけ回転させる場合の、その回転角度と駆動パルス数との関係を関連付けたデータ情報を設定する機能部である。例えば平面鏡３１を初期位置から、５度刻みで回転させる場合に、パルスモータ３３を用いて平面鏡３１をそれぞれの角度位置まで回転駆動させるのに必要な駆動パルス数についての情報が角度位置毎に設定される。このパルス数設定部５１３に設定された駆動パルス数情報は、測定シーケンスに応じてパルスモータ制御部５１２により読み出され、駆動パルス信号としてパルスモータ駆動回路３４に与えられる。
【００６４】
前記平面鏡３１の初期位置は、例えば試料を所定位置にセットして光源１１から照明光を試料面１へ照射し、その正反射位置、つまり分光手段４０により反射光強度が最も強く計測される位置を求め、かかる正反射位置を初期位置として定めることができる。この他、平面鏡３１にフォトインタラプタなどの原点センサを付設する等して初期位置を定めるようにすることもできる。但し、試料が傾いてセットされている場合、原点センサを用いる方式では、正確なゴニオ測色が行えないが、正反射位置を初期位置とする方式では、試料の傾きに関わらず正反射方向からの角度が設定されるので、傾き誤差が生じないという利点がある。
【００６５】
演算部５２は、分光強度算出部５２１と、反射特性・色彩値算出部５２２とを備えている。分光強度算出部５２１は、分光手段４０のセンサアレイ４３から出力され、信号処理回路４４で処理された分光強度信号を用いて、予め設定された平面鏡３１の回転角度毎（受光角度毎）の分光強度を求め、反射率係数をそれぞれ算出する。この際、参照光の強度変動に応じて、所定の補正演算も行われる。
【００６６】
反射特性・色彩値算出部５２２は、反射率係数や、前記分光強度算出部５２１で得られたデータに、所定の表色系を適用して、平面鏡３１によりセレクトされた各方向の色彩値を求める。前記表色系としては、ＸＹＺ表色系、Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系、Ｌ＊Ｃ＊ｈ＊表色系などを例示することができる。或いは、前記色彩値に所定の色差式を適用して色差を求めるようにしても良い。この場合の色差式としては、例えば国際照明委員会（ＣＩＥ）が推奨するＣＩＥＬ＊ａ＊ｂ＊色差式、ＣＩＥ１９９４色差式、ＣＩＥ２０００色差式或いはＣＭＣ（ｌ：ｃ）色差式などを用いることができる。
【００６７】
以上説明した第２実施形態にかかるゴニオ測色計の動作につき、図１０に示すフローチャートに基づいて説明する。所定の測定開口に試料面５を有する試料がセットされ測定が開始されると、まず発光制御部５１１により光源１１が点灯される（ステップＳ１）。続いて、平面鏡３１の初期位置、すなわち上述したように当該試料面５の正反射位置を探知するために、パルスモータ制御部５１２により正反射位置探知用の駆動パルスが順次生成され、パルスモータ３３が所定のピッチで回転駆動される（ステップＳ２）。これにより平面鏡３１も回転軸３３１周りに回転駆動されることになる（図８参照）。この際、パルスモータ３３の回転ピッチ毎に、分光強度算出部５２１により反射光強度が求められる。
【００６８】
そして、平面鏡３１の現状の回転位置が正反射位置であるか否かが確認される（ステップＳ３）。具体的には、分光強度算出部５２１により求められる反射光強度が最大値であるか否かの比較処理が行われる。このような動作が、反射光強度の最大値が探知されるまで繰り返され、反射光強度が最大値となる平面鏡３１の回転位置を初期位置として確定する（ステップＳ４）。
【００６９】
このようにして初期位置が求められたなら、該初期位置を基準としてパルス数設定部５１３により平面鏡３１の回転角度に応じた駆動パルス数が設定される（ステップＳ５）。すなわち、パルスモータ３３の回転角は駆動パルス数で精密に制御でき、また駆動パルス数と回転角との関係は予め把握できることから、前記初期位置を基準として、平面鏡３１の回転ピッチに応じた駆動パルス数（例えば５度ずつ回転駆動させるのに必要な角度毎の駆動パルス数）が設定される。そして、測定シーケンスにおいて第１順位に設定されている回転角度に平面鏡３１を回転駆動させるための駆動パルス数がパルスモータ制御部５１２により読み出され、パルスモータ駆動回路３４に与えられる。これにより、平面鏡３１は、前記第１順位の回転角度まで、パルスモータ３３により回転駆動される（ステップＳ６）。
【００７０】
そして、平面鏡３１によりセレクトされた焦点円周２ｆ上の位置に収束した光束が分光手段４０の入射スリット４１ａに入射し、また拡散板６１を介して参照用ファイバ６２の入射端６２ａに入射した参照光が、参照光スリット４１ｂに入射する。そして、分光強度算出部５２１により、試料面５からの反射光（試料光）及び参照光の分光強度が求められ（ステップＳ７）、続いてこれらの分光強度データに基づき反射率係数が算出される（ステップＳ８）。この算出値は、制御演算手段５０に備えられているＲＡＭ等に一時的に格納される。
【００７１】
しかる後、予定された受光角方向の測定が残存しているか否かが確認され（ステップＳ９）、残存している場合は（ステップＳ９でＮＯ）、ステップＳ５に戻って処理が繰り返される。例えば、測定シーケンスにおいて第２順位に設定されている回転角度に平面鏡３１を回転駆動させるための駆動パルス数が、パルスモータ制御部５１２により読み出される。一方、予定された受光角方向の測定が完了した場合は（ステップＳ９でＹＥＳ）、光源１１が消灯される（ステップＳ１０）。そして、反射特性・色彩値算出部５２２によりそれぞれの受光角方向における色彩値（もしくは色差）が算出され（ステップＳ１１）、処理が終了される。
【００７２】
なお、以上説明した動作フローは、平面鏡３１の回転駆動源としてパルスモータ３３を用いる場合のものであり、パルスモータ３３を用いない場合は、原点センサ及び角度センサ等で検出される平面鏡３１の回転角度情報を取り入れつつ、同様な測定を行うようにすれば良い。
【００７３】
（変形実施形態の説明）
［１］開口板を適用した照明系の実施形態
第１実施形態及び第２実施形態では、照明系１０を構成する光源１１を、焦点円周２ｆ上に配置する例について例示したが、これに代えて、図１１に示すような照明系１０’としても良い。この照明系１０’は、光源１１、光源反射鏡１２Ｍ、集光レンズ１４及び開口板１５から構成されている。
【００７４】
光源反射鏡１２Ｍは、トロイダル鏡２の焦点円周２ｆ上に所定の角度で配置され、光源１１から発せられ、集光レンズ１４で収束された光束１２ａを反射し、トロイダル鏡２の反射面に拡散光束１２ｂとして射出する。この拡散光束１２ｂは、トロイダル鏡２で反射されることで平行光束１２ｃとされ、試料面１（或いは反射鏡３を介した試料面５）に照射される。なお、トロイダル鏡２の延長部２ｂで反射された光束１２ａは、参照光束１２ｒとして拡散板６１上に照射される。
【００７５】
さらに、前記光源１１と集光レンズ１４との間には開口板１５が配置されている。この開口板１５には、試料面照明開口１５ａと、参照面照明開口１５ｂとが備えられている。かかる開口板１５は、トロイダル鏡２、集光レンズ１４について試料面１及びこれと等価な位置にある拡散板６１と結像関係にある。従って、試料面１には試料面照明開口１５ａの像１５ａ’がつくられ、拡散板６１上には参照面照明開口１５ｂの像１５ｂ’がつくられることとなる。
【００７６】
このように構成された照明系１０’によれば、試料面照明開口１５ａと参照面照明開口１５ｂとを有する開口板１５を具備させることで、試料面１上の測定域（照明光の照射範囲）が像１５ａ’の範囲に制限され、また参照光の照射範囲が像１５ｂ’の範囲に制限されることとなる。従って、迷光の発生を抑制でき、より正確な測色が行えるという利点がある。
【００７７】
［２］照明系を複数配置した実施形態
第１実施形態及び第２実施形態では、照明系１０を構成する光源１１を、焦点円周２ｆ上の対法線角４５度の方向に一つ配置する例について説明したが、複数の光源を焦点円周２ｆ上に配置するようにしても良い。図１２は、複数の照明系を備えた光学系Ｓ３の構成を示す正面図である。この光学系Ｓ３は、対法線角４５度の方向に配置された第１照明系１１０に加え、対法線角６５度の方向に配置された第２照明系１２０と、対法線角１５度の方向に配置された第３照明系１３０とが備えられている。
【００７８】
第１照明系１１０は、焦点円周２ｆ上に配置された光源１１１（対法線角４５度）を有し、トロイダル鏡２を介して平行光束１１２を試料面に照射可能とされている。同様に、第２照明系１２０は、焦点円周２ｆ上に配置された光源１２１（対法線角６５度）を有し、また第３照明系１３０は、焦点円周２ｆ上に配置された光源１３１（対法線角１５度）を有してなり、それぞれ平行光束１２２、１３２を試料面に照射可能とされている。このように、複数の照明系１１０〜１３０を有することで、照明方向により分光反射率係数が変化するパールカラー塗装の色評価が、迅速に行えるようになる。
【００７９】
この光学系Ｓ３を有するゴニオ測色計の場合、その制御演算手段には、図９に示した機能に加え、３つの照明系１１０〜１３０の光源１１１〜１３１を選択的に発光制御する機能を具備させればよい。また、点灯される光源１１１〜１３１に応じて、パルスモータ３３の回転制御を行い、平面鏡３１の回転位置により選択される受光方向に、平面鏡３１を適宜回転駆動させる制御を行うようにすればよい。
【００８０】
なお、このように複数の照明系１１０〜１３０を具備させる代わりに、焦点円周２ｆ上に光源を一つ配置し、この光源を焦点円周２ｆの軌道上を移動できるように構成して、実質的に複数の照明系が備えられている場合と同等な動作が実現出来るような光学系としても良い。
【００８１】
［３］測定開口を閉塞可能とした実施形態
ゴニオ測色計が筐体構造を備えているおり、試料が前記筐体に設けられた測定開口に対向配置される場合以外は、前記測定開口を閉塞可能な蓋体を具備させることが望ましいが、この場合、前記蓋体による測定開口の閉塞動作を、第２実施形態で例示したパルスモータ３３の動力を利用して実行させることが望ましい。
【００８２】
図１３は、そのような蓋体を備えたゴニオ測色計の要部の構成例を示す側断面図である。図示するように、ゴニオ測色計は筐体７０１内に収容され、試料面５と対向する位置には測定開口７０２が穿孔されている。パルスモータ３３の出力軸にはギア３３２が装着され、回転軸３４と一体化された大径ギア３４１と歯合されている。これにより、パルスモータ３３が駆動されると、回転軸３４が図中の矢印の方向へ回転駆動されるようになっている。
【００８３】
前記回転軸３４の一端側は、平面鏡３１に固着されている。一方、回転軸３４の他端側は、測定開口７０２を閉塞可能な大きさを有する平板からなる蓋体７の端部に固着されている。すなわち回転軸３４は、平面鏡３１の回転軸であると共に、蓋体７の回転軸でもある。平面鏡３１は、この回転軸３４により回転されるが、ゴニオ側色において必要となる約１８０度の回転範囲内においては、蓋体７により測定開口７０２を閉塞することがないような位置関係で、平面鏡３１と蓋体７とが回転軸３４に取り付けられている。換言すると、平面鏡３１が前記１８０度の回転範囲内から外れるまで回転軸３４を回転させると、図１３に点線で示すように、測定開口７０２が蓋体７にて閉塞される関係とされている。すなわち、蓋体７は、平面鏡３１を回転駆動するパルスモータ３３により、測定開口７０２を閉塞する閉塞位置、測定開口７０２を開放する退避位置に位置制御可能とされているものである。
【００８４】
このような蓋体７を備えるゴニオ測色計によれば、平面鏡３１を回転駆動するパルスモータ３３を利用して蓋体７を駆動させ、非測定時等に測定開口７０２を蓋体７で閉塞させることが可能となる。従って、測定光学系を保護できると共に、塵埃の侵入等も抑止できるようになる。しかも、別途蓋体７を駆動させる駆動機構等の増設は不要であることから、コストアップを招来することもない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１実施形態にかかるゴニオ測色計における原理的な光学系Ｓ１の構成についての正面図である。
【図２】図１の試料面法線１ｎにおける側断面図である。
【図３】図２の側断面図を立体的に示した斜視図である。
【図４】図３のＡ点での断面を模式的に示す図である。
【図５】分光手段の一例を示す構成図である。
【図６】一般的なソリッドペイント（ａ）、メタリックペイント（ｂ）、パールマイカペイント（ｃ）についての反射特性を示したグラフである。
【図７】本発明の第２実施形態にかかるゴニオ測色計の光学系Ｓ２の構成を示す正面図である。
【図８】図７の実質的な試料面法線方向の側断面図である。
【図９】制御演算手段の機能構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】第２実施形態にかかるゴニオ測色計の動作を説明するためのフローチャートである。
【図１１】照明系の変形実施形態を示す構成図である。
【図１２】複数の照明系を備えた光学系Ｓ３の構成を示す正面図である。
【図１３】測定開口を閉塞する蓋体を備えたゴニオ測色計の要部の構成例を示す側断面図である。
【図１４】従来技術にかかる多方向照明一方向受光タイプのマルチアングル測色計の光学系Ｓ１１を示す構成図である。
【図１５】従来技術にかかる一方向照明任意方向受光タイプのゴニオ測色計の光学系Ｓ１２を示す構成図である。
【符号の説明】
【００８６】
１      試料面
１ｎ    試料面法線
１０    照明系（照明手段）
１１    光源
２      トロイダル鏡
２ａ    測定平面
２ｆ    焦点円周
２ｘ    （トロイダル鏡の）中心軸
２４    （第１）リレーレンズ（第１レンズ／リレー光学系）
３      反射鏡
３０ｘ  （平面鏡の）回転軸
３１    平面鏡（回転光学系）
３２    第２リレーレンズ（第２レンズ／リレー光学系）
３３    パルスモータ
４０    分光手段
４１ａ  入射スリット（入射開口）
５０    制御演算手段（制御手段）
６０    参照光学系
６１    拡散板
６２    参照用ファイバ
Ｓ１〜Ｓ３    光学系
【図１】
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【図２】
0004660692.tif 000003
【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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