(57)【要約】【課題】照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができるマルチアングル測色計を提供する。【解決手段】光源部４０から試料面Ｓに照明光束ｉ１が照射されることで、試料面Ｓからトロイダル鏡１１に向けて反射光束ｒ２が平行光束となって放射され、試料面Ｓからトロイダル鏡１１に向けて放射された平行光束は、トロイダル鏡１１によって反射されて焦点円周１１ｃ上に収束した後、焦点円周１１ｃの近傍に設けられたコニカル鏡１２に反射されてリレー光学系２０に入射する。リレー光学系２０から出射した反射光束ｒ２は、開口板３１の開口円周３１ｃ上に収束して開口板３１に設けられた試料光開口Ａ２を通過して試料光センサＳ２に入射する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料面内に中心軸を有する円環状の第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の焦点群からなる焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡と、
前記中心軸を光軸として前記焦点円周の像を結像させるリレー光学系と、
前記リレー光学系の結像面に設けられ、前記焦点円周の像に一致する開口円周上に１つ以上の試料光開口を有する開口板と、
前記試料光開口の背後に設けられ、試料によって反射した反射光を受光する１つ以上の受光センサとを備え、
前記試料面から前記第１の反射鏡に向けて放射された平行光束は、前記第１の反射鏡によって反射されて前記焦点円周上に収束した後、前記焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡に反射されて前記リレー光学系に入射し、前記開口円周上に収束して前記試料光開口を通過して前記受光センサに入射することを特徴とするマルチアングル測色計。
【請求項２】
前記第１の反射鏡は、前記中心軸を含む面内では、当該面内の焦点円周を焦点とし、焦点から中心軸への垂線を軸とする放物線を断面とすることを特徴とする請求項１記載のマルチアングル測色計。
【請求項３】
前記開口板に近接して前記中心軸を中心に回転可能なフィルタ円板をさらに備え、
前記フィルタ円板は、前記開口板の開口円周に対応するフィルタ円周上に、それぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタを備えた複数のフィルタ開口を有し、前記開口円周上に収束した光束は、前記複数のフィルタ開口のうちの１つを通過して前記受光センサに入射することを特徴とする請求項１又は２記載のマルチアングル測色計。
【請求項４】
前記開口板は、前記開口円周上に光源開口を有し、前記光源開口から放射された光束がリレー光学系によって焦点円周上に前記光源開口の像を結像させた後、前記第１の反射鏡により平行光束となって試料面に入射することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマルチアングル測色計。
【請求項５】
前記開口板は前記光源開口に反射鏡を有しており、前記反射鏡に光を照射する光源をさらに備え、
前記光源は、前記反射鏡に収束する光束を出力すると共に、前記反射鏡で反射された光束が前記リレー光学系に入射する光軸を有することを特徴とする請求項４記載のマルチアングル測色計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、メタリック塗装やパールカラー塗装などの測色に用いられるマルチアングル測色計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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では、薄片状のアルミニウムやマイカなどからなる光輝材が塗膜内に含まれている。塗膜内における光輝材の向きにはばらつきがあるため、光輝材からの反射光強度が見る方向によって異なることになり、これによってメタリック効果やパール効果が得られる。このような特性を有するメタリック塗装やパールカラー塗装の色彩を測定する測色計としては、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、又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の形式を有するマルチアングル光学系や、ゴニオ光学系を備えた測色計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２１８３４４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマルチアングル光学系を備えた測色計（以下、マルチアングル測色計とする）では、照明や受光方向毎に光学系を備える必要があり、また、複数方向から照明する場合、照明方向毎に光源が必要であり、複数方向から受光する場合、受光方向毎に受光センサが必要となるため、構成が複雑化し、コストがかかるという問題を有している。
【０００５】
また、従来のゴニオ光学系を備えた測色計（以下、ゴニオ測色計とする）では、照明方向や受光方向を機械的に切り換えるため、構成が複雑化し、コストがかかるという問題を有している。さらに、従来のゴニオ測色計は、照明方向や受光方向を機械的に切り換えるため、小型化が困難であり、また、測定に時間がかかるという問題を有している。
【０００６】
また、従来のマルチアングル測色計及びゴニオ測色計は、照明する光源と受光する複数の受光センサとが隣接して設けられているため、照明方向と受光方向との間、あるいは２つの受光方向の間の最小角が、光学系の隣接可能間隔により制限されるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができるマルチアングル測色計を提供することを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るマルチアングル測色計は、試料面内に中心軸を有する円環状の第１の反射鏡と、前記第１の反射鏡の焦点群からなる焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡と、前記中心軸を光軸として前記焦点円周の像を結像させるリレー光学系と、前記リレー光学系の結像面に設けられ、前記焦点円周の像に一致する開口円周上に１つ以上の試料光開口を有する開口板と、前記試料光開口の背後に設けられ、試料によって反射した反射光を受光する１つ以上の受光センサとを備え、前記試料面から前記第１の反射鏡に向けて放射された平行光束は、前記第１の反射鏡によって反射されて前記焦点円周上に収束した後、前記焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡に反射されて前記リレー光学系に入射し、前記開口円周上に収束して前記試料光開口を通過して前記受光センサに入射する。
【０００９】
この構成によれば、試料面に照明光が照射されることで、試料面から第１の反射鏡に向けて反射光が平行光束となって放射される。試料面から反射光が放射されるが、試料面から第１の反射鏡に向かい、中心軸に垂直な平行反射光束は、第１の反射鏡によって反射されて焦点円周上に収束した後、焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡に反射されてリレー光学系に入射する。リレー光学系から出射した光束は、開口板の開口円周上に収束して開口板に設けられた試料光開口を通過して受光センサに入射する。
【００１０】
したがって、開口板に設けられた試料光開口及び試料光開口に対応する受光センサを増やすことで、受光方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【００１１】
また、上記のマルチアングル測色計において、前記第１の反射鏡は、前記中心軸を含む面内では、当該面内の焦点円周を焦点とし、焦点から中心軸への垂線を軸とする放物線を断面とすることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１の反射鏡は、中心軸を含む面内において、当該面内の焦点円周と交わる点を焦点とし、焦点から中心軸への垂線を軸とする放物線を断面としているので、第１の反射鏡に入射した試料面からの平行光束の焦点を第２の反射鏡上に作ることができる。
【００１３】
また、上記のマルチアングル測色計において、前記開口板に近接して前記中心軸を中心に回転可能なフィルタ円板をさらに備え、前記フィルタ円板は、前記開口板の開口円周に対応するフィルタ円周上に、それぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタを備えた複数のフィルタ開口を有し、前記開口円周上に収束した光束は、前記複数のフィルタ開口のうちの１つを通過して前記受光センサに入射することが好ましい。
【００１４】
この構成によれば、開口板の試料光開口に入射した光束は、開口板の開口円周に対応するフィルタ円周上にそれぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタを備えたフィルタ開口を通過して受光センサに入射するので、試料の反射光を分光することができ、特定波長の反射光を受光センサで受光することができる。
【００１５】
また、上記のマルチアングル測色計において、前記開口板は、前記開口円周上に光源開口を有し、前記光源開口から放射された光束がリレー光学系によって焦点円周上に前記光源開口の像を結像させた後、前記第１の反射鏡により平行光束となって試料面に入射することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、開口板は、開口円周上に光源からの光が入射する光源開口を有しており、光源開口から放射された光束がリレー光学系によって焦点円周上に光源開口の像を結像させた後、第１の反射鏡により平行光束となって試料面に入射するので、照明方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【００１７】
また、上記のマルチアングル測色計において、前記開口板は前記光源開口に反射鏡を有しており、前記反射鏡に光を照射する光源をさらに備え、前記光源は、前記反射鏡に収束する光束を出力すると共に、前記反射鏡で反射された光束が前記リレー光学系に入射する光軸を有することが好ましい。
【００１８】
この構成によれば、光源は、開口板の光源開口が有する反射鏡に収束する光束を出力すると共に、反射鏡で反射された光束がリレー光学系に入射する光軸を有するので、光源から出力される光束を効率よくリレー光学系に導くことができ、照明方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
図１は、本実施形態におけるマルチアングル測色計の構成を示す図であり、図２は、図１に示すマルチアングル測色計のＰ０面に沿った断面図であり、図３は、図１に示すマルチアングル測色計のＰ１面に沿った断面図である。
【００２１】
図１に示すマルチアングル測色計１は、測定部１０、リレー光学系２０、受光部３０及び光源部４０を備えて構成される。
【００２２】
測定部１０は、トロイダル鏡１１及びコニカル鏡１２を備えて構成される。トロイダル鏡１１は、試料が載置される試料面Ｓに垂直な測定面Ｑに垂直で試料面Ｓに接する中心軸１ｘに対して回転対称である。トロイダル鏡１１の焦点群は、トロイダル鏡１１と同心で略半分の径を有する焦点円周１１ｃ上にある。コニカル鏡１２は、トロイダル鏡１１の焦点群からなる焦点円周１１ｃ近傍に配置され、複数の反射面Ｃｎを備えて構成される。反射面Ｃｎは、中心軸１ｘを中心とする多角錐の一部を形成する。
【００２３】
なお、図２に示すように、トロイダル鏡１１は、中心軸１ｘを含むＰ０面内では、当該Ｐ０面内の焦点円周１１ｃを焦点とし、焦点から中心軸１ｘへの垂線を軸とする放物線を断面としている。このように、トロイダル鏡１１は、中心軸１ｘを含むＰ０面内において、当該Ｐ０面内の焦点円周１１ｃと交わる点を焦点とし、焦点から中心軸１ｘへの垂線を軸とする放物線を断面としているので、トロイダル鏡１１に入射した試料面Ｓからの中心軸に垂直な平行光束の焦点をコニカル鏡１２近傍に作ることができる。
【００２４】
リレー光学系２０は、開口板３１に設けられた光源開口の像をコニカル鏡１２上に結像させるとともに、中心軸１ｘを光軸として焦点円周１１ｃの像を開口板３１の開口円周３１ｃ上に結像させる。リレー光学系２０は、前群の第１のレンズ２１と、第１のレンズ２１に略対称な後群の第２のレンズ２２と、第１のレンズ２１と第２のレンズとの間に配置される開口絞り２３とで構成される。また、開口絞り２３の開口２３ａには、例えば、５％程度の反射率を有する平面反射鏡２４が配置されている。
【００２５】
受光部３０は、開口板３１、フィルタ円板３２及びセンサ基板３３を備えて構成される。開口板３１は、リレー光学系２０の結像面に設けられ、焦点円周１１ｃの像に一致する開口円周３１ｃ上に３つの試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と光源開口Ａ０と参照光開口Ａ４とが設けられ、試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と参照光開口Ａ４とには、後述するフィルタ円板３２のバンドパスフィルタＢｍのサイドバンド（使用する波長以外での２次的透過波長）を除去する赤外カットフィルタＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３，ＩＲ４が取り付けられている。光源開口Ａ０には、光源からの光をリレー光学系２０に向けて反射する反射鏡Ｍ１が取り付けられている。
【００２６】
フィルタ円板３２は、開口板３１の背後に設けられ、開口板３１の開口円周３１ｃに対応するフィルタ円周３２ｃ上に３２個のフィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）が等間隔で設けられている。フィルタ開口Ｆ１〜Ｆ３１には、１０ｎｍ間隔で４００ｎｍから７００ｎｍを中心波長とする３１のバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が取り付けられている。また、フィルタ円板３２は、パルスモータ３２ａにより中心軸１ｘを中心として回転する。パルスモータ３２ａは、演算制御部（図４参照）により所定の制御信号（パルス信号）が印加されることによって駆動する。
【００２７】
センサ基板３３は、フィルタ円板３２の背後に設けられ、フィルタ円板３２のフィルタ円周３２ｃに対応するセンサ円周３３ｃ上に試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３及び参照光開口Ａ４に対応する３つの試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０が取り付けられている。この３つの試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０の出力は、センサ基板３３上の処理回路によって並列に処理される。
【００２８】
光源部４０は、反射鏡Ｍ１に対置して配置され、光源４１及び収束光学系４２を備えて構成される。光源４１は、例えば、白熱ランプであり、照明光束ｉ１を収束光学系４２に向けて照射する。収束光学系４２は、白熱ランプ４１から放射された照明光束ｉ１を反射鏡Ｍ１上に収束させる。
【００２９】
なお、本実施形態では、バンドパスフィルタＢｍのサイドバンドを除去する赤外カットフィルタＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３，ＩＲ４を試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と参照光開口Ａ４とに設けているが、本発明は特にこれに限定されず、光源部４０の収束光学系４２付近に赤外カットフィルタを設けてもよい。この場合、試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と参照光開口Ａ４との４箇所に必要である赤外カットフィルタＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３，ＩＲ４を光源部４０の１箇所のみにすることができ、さらなるコスト削減を実現することができる。
【００３０】
図４は、本実施形態におけるマルチアングル測色計１の内部構成を示すブロック図である。図４に示すように、マルチアングル測色計は、試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、参照光センサＳ０、パルスモータ３２ａ、光源４１、演算制御部１００、発光回路１０１、パルスモータ駆動回路１０２及び信号処理回路１０３を備えて構成される。なお、試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、参照光センサＳ０、パルスモータ３２ａ及び光源４１については、すでに説明しているので、説明を省略する。
【００３１】
演算制御部１００は、発光回路１０１、パルスモータ駆動回路１０２及び信号処理回路１０３を制御する。すなわち、演算制御部１００は、光源４１を駆動するための所定の発光制御信号を発光回路１０１に出力し、フィルタ円板３２を駆動するためのフィルタ円板制御信号をパルスモータ駆動回路１０２に出力し、信号処理回路１０３を制御する制御信号を出力し、信号処理回路１０３より入力される試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０からの出力に応じた分光反射率係数を算出する。
【００３２】
発光回路１０１は、演算制御部１００からの発光制御信号に基づいて光源４１を発光駆動する。パルスモータ駆動回路１０２は、演算制御部１００からのフィルタ円板制御信号に基づいてフィルタ円板３２を回転駆動する。
【００３３】
信号処理回路１０３は、演算制御部１００からの制御信号に基づいて、試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０によって検出される光電流に対して所定の信号処理を施す。なお、信号処理回路１０３については後述する。
【００３４】
次に、本実施形態におけるマルチアングル測色計１の動作について説明する。まず、図３を用いて照明系及び参照系について説明する。なお、以下の説明では、４５度方向から照明光束ｉ１を照明し、０度方向から反射光束ｒ２を受光する場合について説明する。
【００３５】
演算制御部１００は、発光回路１０１を制御することで光源４１から照明光束ｉ１を照射させる。光源部４０の光源４１から放射された照明光束ｉ１は、収束光学系４２により光源開口Ａ０の反射鏡Ｍ１上に収束する。反射鏡Ｍ１によって反射された照明光束ｉ１は、リレー光学系２０に入射し、トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｃ上に光源開口Ａ０の像を形成する。リレー光学系２０の開口絞り２３の開口２３ａが、照明光束ｉ１の大きさを決定し、試料面Ｓでの照明領域を決定する。焦点円周１１ｃ上に収束した照明光束ｉ１は、コニカル鏡１２の反射面Ｃｎで反射されて、トロイダル鏡１１に入射する。トロイダル鏡１１によって反射された照明光束ｉ１は、測定面Ｑに平行な光束となって、試料面Ｓを照射する。光源部４０から試料面Ｓに至る照明光束ｉ１の主光線は、中心軸１ｘを含む面Ｐ１内にあり、測定面Ｑ内の照明光束ｉ１の試料面Ｓに対する照明方向（図３では試料面法線に対して＋４５度）は、開口円周３１ｃ上の光源開口Ａ０の方向と一致する。また、図３に示すように、光源部４０の収束光学系４２の近傍に開口絞り４３を配置し、リレー光学系２０の開口絞り２３を通過できる照明光束ｉ１のみが射出されるような開口４３ａを設けることで照明光束ｉ１の迷光を抑えることができる。
【００３６】
リレー光学系２０の倍率は略１であり、略対称な第１のレンズ２１と第２のレンズ２２とで構成されているが、第１のレンズ２１と第２のレンズ２２との境界部分に設けられた開口絞り２３の開口２３ａには、５％程度の反射率を有する反射鏡２４が配置されている。したがって、光源部４０から光源開口Ａ０を介して第２のレンズ２２に入射した照明光束ｉ１は、中心軸１ｘ付近で平行光束となる。照明光束ｉ１の大部分は、反射鏡２４を通過して第１のレンズ２１を介してコニカル鏡１２に入射するが、一部は、反射鏡２４によって反射されて参照光束ｒ０として再び第２のレンズ２２に入射し、開口円周１１ｃ上の参照光開口Ａ４に光源開口Ａ０の像を形成して収束する。なお、参照光開口Ａ４と光源開口Ａ０とは、中心軸１ｘに対して対称となる位置に設けられる。参照光開口Ａ４と参照光開口Ａ４に配置された赤外カットフィルタＩＲ４とを通過した参照光束ｒ０は、順次光束に挿入されるフィルタ円周３３ｃ上のフィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）を通過し、参照光開口Ａ４に対応する位置に設けられているセンサ基板３３上の参照光センサＳ０に入射する。フィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）のうち、フィルタ開口Ｆ１〜Ｆ３１には、１０ｎｍピッチで４００ｎｍから７００ｎｍまでを中心波長とするバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が取り付けられているので、フィルタ円板３２が１回転する間に４００ｎｍから７００ｎｍまでの３１波長で分光された反射光束ｒ２が試料光センサＳ２に入射することとなる。
【００３７】
次に、図２を用いて受光系について説明する。試料面Ｓに入射した照明光束ｉ１は、試料面Ｓによって反射される。試料面Ｓによって反射され、試料面に垂直な反射光束ｒ２は、トロイダル鏡１１によって反射され、焦点円周１１ｃ上に収束する。焦点円周１１ｃ上に収束した反射光束ｒ２は、コニカル鏡１２の反射面Ｃｎによって反射され、リレー光学系２０の第１のレンズ２１に入射する。第１のレンズ２１を介して平行光となった反射光束ｒ２は、開口絞り２３の開口２３ａを通過し、第２のレンズ２２に入射する。第２のレンズ２２から出射した反射光束ｒ２は、開口板３１の開口円周３１ｃ上に収束する。開口円周３１ｃ上に収束した反射光束ｒ２は、開口円周３１ｃ上に設けられた試料光開口Ａ２と、試料光開口Ａ２に設置された赤外カットフィルタＩＲ２とを通過し、試料光開口Ａ２に対応する位置に設けられた試料光センサＳ２に入射する。ここで、試料光センサＳ２に入射する反射光ｒ２は、フィルタ円板３２が回転することによって順次挿入されるフィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）を通過する。フィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）のうち、フィルタ開口Ｆ１〜Ｆ３１には、１０ｎｍピッチで４００ｎｍから７００ｎｍまでを中心波長とするバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が取り付けられているので、フィルタ円板３２が１回転する間に４００ｎｍから７００ｎｍまでの３１波長で分光された反射光束ｒ２が試料光センサＳ２に入射することとなる。なお、上記と同様にして、試料光センサＳ１，Ｓ３は、−３０度方向からの反射光束ｒ１を受光し、６５度方向からの反射光束ｒ３を受光する。
【００３８】
図５は、本実施形態において、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向と、開口板３１に設けられた試料光開口の位置を示す図であり、図５（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向を示す図であり、図５（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００３９】
試料面Ｓから複数の試料光センサに至る反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３の主光線は、各々中心軸１ｘを含む平面内にあり、検知される反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３の測定面Ｑ内の方向は、試料光開口の中心軸１ｘ周りの方向と一致する。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、試料面Ｓを照明する照明光束ｉ１は、試料面の法線に対して４５度であり、試料面Ｓから照明する反射光束（検出方向）ｒ１，ｒ２，ｒ３は、試料面の法線に対して−３０度、０度、＋６５度であり（照明光束ｉ１の正反射方向に対して１５度、４５度、１１０度）、ＡＳＴＭ規格に準拠した検出を行う。
【００４０】
また、図５（ｂ）に示すように、光源部４０より照明光束ｉ１が入射する光源開口Ａ０は、開口円周３１ｃ上の、中心軸１ｘに関し、照明光束ｉ１と点対称な方向の位置に設けられ、反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３が入射する試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３は、開口円周３１ｃ上の、中心軸１ｘに関し、反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３と点対称な方向の位置に設けられ、参照光束ｒ０が入射する参照光開口Ａ４は、開口円周３１ｃ上の、中心軸１ｘに関し、光源開口Ａ０と点対称な方向の位置に設けられる。
【００４１】
図６は、図４に示す信号処理回路の具体的な構成を示す図である。図６に示す信号処理回路１０３は、試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３、参照光センサＳ０、電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４、積分回路５５，５６，５７，５８、マルチプレクサ（ＭＰＸ）５９、Ａ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）６０、０信号生成部６１、エンコード信号生成部６２及び演算制御部（ＣＰＵ）１００を備えて構成される。
【００４２】
試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０は、電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４にそれぞれ接続され、電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４は、積分回路５５，５６，５７，５８にそれぞれ接続される。積分回路５５，５６，５７，５８は、マルチプレクサ５９に接続され、マルチプレクサ５９は、Ａ／Ｄ変換器６０に接続され、Ａ／Ｄ変換器６０は、演算制御部１００に接続される。また、電流電圧変換回路５４は、さらに０信号生成部６１及びエンコード信号生成部６２に接続され、０信号生成部６１及びエンコード信号生成部６２は、演算制御部１００に接続されている。
【００４３】
フィルタ円板３２に設けられたフィルタ開口Ｆｍを通過した反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３及び参照光束ｒ０は、センサ基板３３に設けられた試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０にそれぞれ入射する。試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０は、受光した反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３及び参照光束ｒ０の光強度に応じた光電流を電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４に出力する。電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４は、試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３及び参照光センサＳ０から出力された光電流を電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４に変換する。光電流から電圧に変換された電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４は、積分回路５５，５６，５７，５８に入力される。積分回路５５，５６，５７，５８は、電圧信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を一定時間積分する。積分回路５５，５６，５７，５８から出力される出力信号Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４は、マルチプレクサ５９に入力される。マルチプレクサ５９は、積分回路５５，５６，５７，５８から出力される出力信号Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４のうち１つの信号を選択してＡ／Ｄ変換器６０に出力する。Ａ／Ｄ変換器６０は、マルチプレクサ５９より出力される出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。演算制御部１００は、フィルタ円板３２の回転に伴って、複数のフィルタ開口Ｆｍに設置されたバンドパスフィルタＢｍを順次通過した反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３及び参照光束ｒ０に対応するＡ／Ｄ変換器６０出力信号（分光データ）を記憶する。さらに、演算制御部１００は、記憶された分光データから、各方向の反射率係数を算出する。
【００４４】
また、反射光の強度が試料に依存しない参照光センサＳ０の出力からは、エンコード信号Ｅと０信号Ｚとが生成される。電流電圧変換回路５４によって電圧に変換された参照光センサＳ０の出力Ｖ４は、積分回路５８に入力するとともに、０信号生成部６１及びエンコード信号生成部６２に入力する。
【００４５】
エンコード信号生成部６２は、参照光開口Ａ４に複数のフィルタ開口Ｆｍのうちの１つが来る度に、エンコード信号Ｅ（３２／回転）を生成し、生成したエンコード信号Ｅを演算制御部１００に出力する。
【００４６】
０信号生成部６１は、参照光開口Ａ４に複数のフィルタ開口Ｆｍのうちのフィルタ開口Ｆ０が来たときのみ０信号Ｚ（１／回転）を生成し、生成した０信号Ｚを演算制御部１００に出力する。０信号生成部６１は、バンドパスフィルタＢｍを介さない透過光量が大きいフィルタ開口Ｆ０のときの出力電圧Ｖ４を参照電圧Ｖｒと比較して、他のフィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝１〜３１）と区別する。
【００４７】
演算制御部１００は、エンコード信号Ｅと０信号Ｚとから積分信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と積分リセット信号ＲＩ１，ＲＩ２，ＲＩ３，ＲＩ４とマルチプレクサ制御信号ＭＸとＡ／Ｄ変換信号ＡＤとを発生させて信号処理回路１０３を制御する。
【００４８】
演算制御部１００は、各方向の反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３と参照光ｒ０の信号を波長毎にＡ／Ｄ変換したデータから試料面の各方向分光反射率係数Ｒ１（λ），Ｒ２（λ），Ｒ３（λ）を算出して出力する。反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３の強度は試料面法線からの射出角ｒの余弦ｃｏｓ（ｒ）に比例するので、３方向の試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３の電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４の帰還抵抗ｒａ，ｒｂ，ｒｃ，ｒｄは１／ｃｏｓ（ｒ）に略比例した抵抗値を有する。フィルタ円板３２の回転によって、１つの試料光センサには、４００ｎｍから７００ｎｍまでの光束が入射するが、光源４１である白熱ランプの色温度を３０５０Ｋとすると放射エネルギーの比は、Ｅ（４００）：Ｅ（７００）＝１：１０となる。青色増感したシリコンダイオードの感度比は、Ｓ（４００）：Ｓ（７００）＝１：２であり、赤外カットフィルタの透過率比は、Ｔ（４００）：Ｔ（７００）＝２：１であるので、総合的な光電流の比は、Ｉ（４００）：Ｉ（７００）＝１：１０となる。
【００４９】
メタリック塗装面を測定した場合のハイライト方向の反射強度は完全拡散反射面の反射光強度の１０倍となるので、ハイライト方向の反射光束ｒ１に対応する試料光センサＳ１には、最大で完全拡散反射面の４００ｎｍでの光電流の１００倍の光電流が発生する。そこで、積分回路５５，５６，５７，５８は、切換え可能な入力抵抗回路ｚａ，ｚｂ，ｚｃ，ｚｄを備えており、積分回路５５，５６，５７，５８は、積分信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４により６段階のゲイン（１倍、３倍、１０倍、３０倍、１００倍、３００倍）の中から適切なゲインを選択し、電流電圧変換回路５１，５２，５３，５４からの出力電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が積分される。
【００５０】
図７は、信号処理回路１０３のタイミングチャートを示す図である。なお、図７中の数字は、フィルタ開口Ｆｍのフィルタ番号ｍを表す。
【００５１】
フィルタ円板３２のフィルタ円周上に等間隔で配置された３２のフィルタ開口Ｆｍ（ｍ＝０〜３１）のうち、フィルタ開口Ｆ０にはバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が取り付けられておらず、入射した光束がそのまま通過し、フィルタ開口Ｆ１からフィルタ開口Ｆ３１には４００ｎｍから７００ｎｍまで１０ｎｍピッチの中心波長を有する３１種のバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が取り付けられている。フィルタ円板３２は、パルスモータ３２ａによって等速回転するが、１回転の間に試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と参照光開口Ａ４を通過する反射光束に３１種のバンドパスフィルタＢｍ（ｍ＝１〜３１）が順次挿入される。図７に示すように、４つの開口Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４の相対位置に応じた位相差で信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４が発生する。演算制御部１００は、この位相差に応じた積分信号Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３，Ｉ４と積分リセット信号ＲＩ１，ＲＩ２，ＲＩ３，ＲＩ４とを出力して、信号Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を積分し、マルチプレクサ制御信号ＭＸとＡ／Ｄ変換信号ＡＤとを出力して順次Ａ／Ｄ変換する。
【００５２】
このように、試料面Ｓに照明光束ｉ１が照射されることで、試料面Ｓからトロイダル鏡１１に向けて反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３が平行光束となって放射される。試料面Ｓから反射光が放射されるが、試料面Ｓからトロイダル鏡１１に向かい、中心軸１ｘに垂直な平行反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３は、トロイダル鏡１１によって反射されて焦点円周１１ｃ上に収束した後、焦点円周１１ｃの近傍に設けられたコニカル鏡１２に反射されてリレー光学系２０に入射する。リレー光学系２０から出射した反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３は、開口板３１の開口円周３１ｃ上に収束して開口板３１に設けられた試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３を通過して試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３に入射する。
【００５３】
したがって、開口板３１に設けられた試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３及び試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３に対応する試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３を増やすことで、受光方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【００５４】
また、開口板３１の試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３に入射した反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３は、開口板３１の開口円周３１ｃに対応するフィルタ円周３２ｃ上にそれぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタＢｍを備えたフィルタ開口Ｆｍを通過して試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３に入射するので、試料によって反射した反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３を分光することができ、特定波長の反射光束反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３を試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３で受光することができる。
【００５５】
また、開口板３１は、開口円周３１ｃ上に光源４１からの光が入射する光源開口Ａ０を有しており、光源開口Ａ０から放射された照明光束ｉ１がリレー光学系２０によって焦点円周１１ｃ上に光源開口Ａ０の像を結像させた後、トロイダル鏡１１により平行光束となって試料面Ｓに入射するので、照明方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【００５６】
さらに、光源４１は、開口板３１の光源開口Ａ０が有する反射鏡Ｍ１に収束する照明光束ｉ１を出力すると共に、反射鏡Ｍ１で反射された照明光束ｉ１がリレー光学系２０に入射する光軸を有するので、光源４１から出力される照明光束ｉ１をリレー光学系２０に導くことができ、簡易に多方向の反射光束ｒ１、ｒ２、ｒ３を測定することができる。
【００５７】
次に、本実施形態の変形例について説明する。
【００５８】
（第１の変形例）
上記本実施形態では、図１〜３に示すように、リレー光学系２０の光軸が、試料面Ｓに接する中心軸１ｘに一致しており、リレー光学系２０、開口円周３１ｃ、フィルタ円周３２ｃ及びセンサ円周３３ｃは中心軸１ｘを中心とするので、光学系の一部（図２では中心軸１ｘより下の部分）が試料側に位置することとなる。したがって、この光学系の一部と干渉しない小さな試料にしか応用することができない。そこで、第１の変形例では、リレー光学系２０の光軸を９０度変化させる。
【００５９】
図８は、本実施形態の第１の変形例におけるマルチアングル測色計の構成を示す図である。図８に示す第１の変形例におけるマルチアングル測色計１’は、測定部１０’、リレー光学系２０、受光部３０及び光源部４０を備えて構成される。なお、図８に示す第１の変形例におけるマルチアングル測色計１’は、図１〜３に示すマルチアングル測色計１と測定部１０’以外は同じ構成であるので、測定部１０’の構成のみを説明する。また、図８は、図１に示すマルチアングル測色計のＰ０面に沿った断面図であり、４５度方向から照明光束ｉ１を照明し、０度方向から反射光束ｒ２を受光する場合について説明する。
【００６０】
測定部１０’は、トロイダル鏡１１、コニカル鏡１２及び反射鏡１３を備えて構成される。反射鏡１３は、リレー光学系２０の光軸の向きを９０度変更するものであり、リレー光学系２０から出射された照明光束ｉ１をコニカル鏡１２に向けて反射させるとともに、コニカル鏡１２によって反射された試料の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３をリレー光学系２０に向けて反射させる。ここで、試料面Ｓは、リレー光学系２０の光軸に対し垂直になっており、測定面Ｑは、試料面Ｓと紙面に垂直である。
【００６１】
光源部４０からの照明光束ｉ１は、リレー光学系２０を通過し、反射鏡１３によって反射され、トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｃ上に光源開口Ａ０の像を形成する。焦点円周１１ｃ上に収束した照明光束ｉ１は、コニカル鏡１２の反射面Ｃｎで反射されて、トロイダル鏡１１に入射する。トロイダル鏡１１によって反射された照明光束ｉ１は、測定面Ｑ内の光軸に平行な光束となって、試料面Ｓを照射する。ここで、試料面Ｓは、リレー光学系２０の光軸に対して垂直となっている。
【００６２】
そして、試料面Ｓに入射した照明光束ｉ１は、試料面Ｓによって反射される。試料面Ｓによって反射され、測定面Ｑ内の光軸に平行な反射光束ｒ２は、トロイダル鏡によって反射され、焦点円周１１ｃ上に収束する。焦点円周１１ｃ上に収束した反射光束ｒ２は、コニカル鏡１２の反射面Ｃｎによって反射され、反射鏡１３に入射し、反射鏡１３によって反射されてリレー光学系２０に入射する。リレー光学系２０から出射した反射光束ｒ２は、開口板３１の開口円周３１ｃ上に収束する。開口円周３１ｃ上に収束した反射光束ｒ２は、開口円周３１ｃ上に設けられた試料光開口Ａ２と、試料光開口Ａ２に設置された赤外カットフィルタＩＲ２とを通過し、試料光開口Ａ２に対応する位置に設けられた試料光センサＳ２に入射する。
【００６３】
反射は様々な方向に行われるが、その特定方向の成分を受光するので、このように、試料面Ｓから放射される反射光の、トロイダル鏡１１に向かう平行光束成分は、トロイダル鏡１１によって反射されて焦点円周１１ｃ上に収束した後、焦点円周１１ｃの近傍に設けられたコニカル鏡１２に反射されて反射鏡１３に入射し、反射鏡１３によって反射されてリレー光学系２０に入射し、開口板３１の開口円周３１ｃ上に収束して開口板３１の試料光開口を通過して試料光センサに入射する。したがって、反射光束が、反射鏡１３によって、リレー光学系２０の光軸に対して９０度変化するので、試料面Ｓがリレー光学系２０の光軸に対して垂直となり、光学系の一部が試料側になくなるため、試料の大きさに制約をなくすことができる。
【００６４】
（第２の変形例）
上記本実施形態では、試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３と試料光センサＳ１，Ｓ２，Ｓ３とを設けて３方向の試料面反射光を測定しているが、開口円周３１ｃ上の試料光開口とセンサ円周３３ｃ上の試料光センサをさらに追加することによって、さらに多方向の試料面反射光を測定することができるようになる。
【００６５】
図９は、本実施形態の第２の変形例について説明するための図であり、図９（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓからの反射光の受光方向を示す図であり、図９（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００６６】
本実施形態の第２の変形例では、図９（ａ）に示すように、試料面法線に対して４５度方向からの照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、１０度ピッチで１５方向の反射光束ｒｎ（ｎ＝１〜１５）を受光する。また、図９（ｂ）に示すように、開口板３１上には、光源開口Ａ０、試料光開口Ａｎ（ｎ＝１〜１５）、参照光開口Ａ１６が設けられる。また、センサ基板３３には、開口板３１の試料光開口Ａｎ及び参照光開口Ａ１６に対応する位置に試料光センサＳｎ（ｎ＝１〜１５）及び参照光センサＳ１６が設けられている。
【００６７】
演算制御部１００は、フィルタ円板３２が１回転する間に１５方向全ての測定を行う。したがって、たとえ測定方向の数が増えたとしても測定時間は変わらず、受光方向を順次切り換えることによって測定する従来のゴニオ測色計に比べてはるかに短時間で多方向の測定をすることができる。
【００６８】
また、従来のマルチアングル測色計のように照明方向及び各測定方向に個別の光学系を備える必要がないため、構成を簡略化することができ、低コストを実現することができる。
【００６９】
さらに、照明光束ｉ１及び測定される反射光束ｒｎの方向間の最小角が、従来のマルチアングル測色計やゴニオ測色計のように、光学系を隣接することができる間隔に制約されず、開口円周３１ｃ上の開口Ａｎ（ｎ＝０〜１６）及びセンサ円周上３３ｃ上の試料光センサＳｎ（ｎ＝１〜１６）が配置可能な角度にまで照明光束ｉ１及び測定される反射光束ｒｎの方向間の最小角を小さくすることができる。
【００７０】
（第３の変形例）
上記本実施形態では、照明光束を１方向から照明することによって得られる複数方向の反射光束を受光しているが、本実施形態の第３の変形例では、照明光束を２方向から照明することによって複数方向の反射光束を受光する。
【００７１】
図１０は、本実施形態の第３の変形例について説明するための図であり、図１０（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓからの反射光の受光方向を示す図であり、図１０（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００７２】
本実施形態の第３の変形例では、図１０（ａ）に示すように、試料面法線に対して４５度方向からの照明光束ｉ１１と、試料面法線に対して−４５度方向からの照明光束ｉ２１とで試料面Ｓを照明し、±３０度、０度、±６５度方向の反射光束ｒ１１，ｒ２１，ｒ１２，ｒ２２，ｒ１３，ｒ２３を受光する。また、図１０（ｂ）に示すように、開口板３１上には、照明光束ｉ１１を放射する光源開口Ａ１０、照明光束ｉ２１を放射する光源開口Ａ２０、反射光束ｒ１１が入射する試料光開口Ａ１１、反射光束ｒ２１が入射する試料光開口Ａ２１、反射光束ｒ１２及び反射光束ｒ２２が入射する試料光開口Ａ１２、反射光束ｒ１３が入射する試料光開口Ａ１３、反射光束ｒ２３が入射する試料光開口Ａ２３、照明光束ｉ１１の参照光束ｒ１０が入射する参照光開口Ａ１４及び照明光束ｉ２１の参照光束ｒ２０が入射する参照光開口Ａ２４が設けられる。また、センサ基板３３には、開口板３１の試料光開口Ａ１１，Ａ２１，Ａ１２，Ａ１３，Ａ２３及び参照光開口Ａ１４，Ａ２４に対応する位置に試料光センサ及び参照光センサが設けられている。さらに、本実施形態のマルチアングル測色計には、光源開口Ａ１０に対応する第１の光源部と、光源開口Ａ２０に対応する第２の光源部とが設けられている。なお、第１の光源部及び第２の光源部の構成は、図１〜３に示す光源部４０の構成と同じである。
【００７３】
まず、演算制御部１００は、第１の光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して＋４５度方向の照明光束ｉ１１で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ１０と−３０度、０度及び＋６５度方向の反射光束ｒ１１，ｒ１２，ｒ１３の強度を波長毎に測定し、各方向の分光反射率係数Ｒ１１（λ），Ｒ１２（λ），Ｒ１３（λ）を算出する。
【００７４】
次に、演算制御部１００は、第２の光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して−４５度方向の照明光束ｉ２１で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ２０と＋３０度、０度及び−６５度方向の反射光束ｒ２１，ｒ２２，ｒ２３の強度を波長毎に測定し、各方向の分光反射率係数Ｒ２１（λ），Ｒ２２（λ），Ｒ２３（λ）を算出する。
【００７５】
そして、演算制御部１００は、試料面法線に対して＋４５度方向の照明光束ｉ１１で試料面Ｓを照明した場合に得られる各方向の分光反射率係数Ｒ１１（λ），Ｒ１２（λ），Ｒ１３（λ）と、試料面法線に対して−４５度方向の照明光束ｉ２１で試料面Ｓを照明した場合に得られる各方向の分光反射率係数Ｒ２１（λ），Ｒ２２（λ），Ｒ２３（λ）との平均値Ｒ１（λ），Ｒ２（λ），Ｒ３（λ）を下記の（１）式に基づいて算出する。
Ｒｎ（λ）＝｛Ｒ１ｎ（λ）＋Ｒ２ｎ（λ）｝／２（ｎ＝１，２，３）・・・・（１）
【００７６】
なお、照明受光光学系の０度軸と試料面法線の測定面Ｑ内の不一致、すなわち姿勢誤差は、分光反射率係数Ｒ１ｎ（λ），Ｒ２ｎ（λ）に誤差を生じさせるが、両者が受ける誤差は、照明方向及び反射方向が試料面法線に対して対称であり、ほぼ同じ大きさであるので、平均値Ｒｎ（λ）では誤差が相殺され、姿勢誤差による影響を抑えることができる。
【００７７】
また、特開２００１−５０８１７号公報に記載されているように、光輝材の方向は、試料面法線に平行な方向を中心にガウス分布し、各方向の反射光もこれに準じて中心に対して対称な強度分布を持つ。したがって、姿勢誤差が小さい範囲では、対称な方向の反射光への姿勢誤差の影響は、同程度の大きさで逆方向であり、前述のように対称な２方向の平均をとることで影響を相殺することができる。この測定系では、測定される反射光束は測定面Ｑ内にあり、測定面Ｑに平行な姿勢誤差については、前述のように対称な２方向の平均をとることで姿勢誤差の影響を軽減できる。一方、測定面Ｑに直交する姿勢誤差については、測定面Ｑが試料面に垂直であるため、ガウス分布に準じた反射光強度分布の中心付近の姿勢誤差となる。しかし、ガウス分布の変化率は中心付近で小さいため、測定面Ｑに直交する姿勢誤差の測定される反射光束への影響は小さい。
【００７８】
また、分光反射率係数Ｒ２（λ）は、双方向照明の４５／０光学系での分光反射率係数と等価であり、本実施形態の第３の変形例では、４５／０光学系と双方向のマルチアングル光学系を併せ持つことができる。したがって、本実施形態の第３の変形例におけるマルチアングル測色計を用いれば、例えば、自動車の外装塗装をマルチアングル光学系で測定し、内装塗装を４５／０光学系で測定することができる。
【００７９】
（第４の変形例）
上記本実施形態では、試料の分光反射率係数を算出することによって色彩を測定しているが、本実施形態の第４の変形例では、さらに試料の光沢を測定することが可能な光沢測定系を備えることで試料の光沢度を測定する。
【００８０】
図１１は、本実施形態の第４の変形例について説明するための図であり、図１１（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向を示す図であり、図１１（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００８１】
本実施形態の第４の変形例では、図１１（ａ）に示すように、試料面法線に対して４５度方向からの照明光束ｉ１と、試料面法線に対して６０度方向からの照明光束ｉ１０とで試料面Ｓを照明し、−３０度、０度、６５度方向の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３と、−６０度方向の反射光束ｒ１１とを受光する。また、図１１（ｂ）に示すように、開口板３１上には、照明光束ｉ１を放射する光源開口Ａ０、照明光束ｉ１０を放射する光源開口Ａ１０、反射光束ｒ１が入射する試料光開口Ａ１、反射光束ｒ２が入射する試料光開口Ａ２、反射光束ｒ３が入射する試料光開口Ａ３、反射光束ｒ１１が入射する試料光開口Ａ１１、照明光束ｉ１の参照光束ｒ０が入射する参照光開口Ａ４及び照明光束ｉ１０の参照光束ｒ１０が入射する参照光開口Ａ１２が設けられる。また、センサ基板３３には、開口板３１の試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ１１及び参照光開口Ａ４，Ａ１２に対応する位置に試料光センサ及び参照光センサが設けられている。さらに、本実施形態のマルチアングル測色計には、光源開口Ａ１に対応する色測定用光源部と、光源開口Ａ１０に対応するグロス測定用光源部とが設けられている。なお、色測定用光源部及びグロス測定用光源部の構成は、図１〜３に示す光源部４０の構成と同じである。
【００８２】
まず、演算制御部１００は、色測定用光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して＋４５度方向の照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ０と−３０度、０度及び＋６５度方向の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３の強度を波長毎に測定し、各方向の分光反射率係数Ｒ１（λ），Ｒ２（λ），Ｒ３（λ）を算出する。
【００８３】
次に、演算制御部１００は、グロス測定用光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して＋６０度方向の照明光束ｉ１０で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ１０と−６０度方向の反射光束ｒ１１の強度を波長毎に測定し、照明光束の入射角が６０度、反射光束の反射角が６０度の場合のグロス値（光沢度）を算出する。
【００８４】
なお、本実施形態の第４の変形例における光沢測定系を上記第２の変形例及び第３の変形例に用いてもよい。
【００８５】
（第５の変形例）
現在、一般的に用いられているマルチアングル測色計には、１つの測定面内に照明系と受光系とを備えるプレーナ光学系と、試料面の法線に関し回転対称な照明系と受光系とを備えるリング光学系とがある。このリング光学系を用いた測色計では、上記第３の変形例と同様に、１つの方向の反射光束と、当該反射光束の方向と試料面の法線に対して回転対称な方向の反射光束とが受ける姿勢誤差の影響が相殺される。そこで、本実施形態の第５の実施例では、試料面の法線の方向から照明し、試料面の法線に対して互いに対称となる２方向の反射光束を受光し、２方向の反射光束の分光反射率係数の平均値を算出することによって、０度照明、リング受光光学系を用いて測色した場合と同様の測定結果を得る。
【００８６】
図１２は、本実施形態の第５の変形例について説明するための図であり、図１２（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向を示す図であり、図１２（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００８７】
本実施形態の第５の変形例では、図１２（ａ）に示すように、試料面法線に対して０度方向、つまり、試料面法線の方向からの照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、±２０度、±４５度、±７５度方向の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６を受光する。また、図１２（ｂ）に示すように、開口板３１上には、照明光束ｉ１を放射する光源開口Ａ０、反射光束ｒ１が入射する試料光開口Ａ１、反射光束ｒ２が入射する試料光開口Ａ２、反射光束ｒ３が入射する試料光開口Ａ３、反射光束ｒ４が入射する試料光開口Ａ４、反射光束ｒ５が入射する試料光開口Ａ５、反射光束ｒ６が入射する試料光開口Ａ６、照明光束ｉ１の参照光束ｒ０が入射する参照光開口Ａ７が設けられる。また、センサ基板３３には、開口板３１の試料光開口Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５，Ａ６及び参照光開口Ａ７に対応する位置に試料光センサ及び参照光センサが設けられている。
【００８８】
まず、演算制御部１００は、光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して０度方向の照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ０と±２０度、±４５度、±７５度方向の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３，ｒ４，ｒ５，ｒ６との強度を波長毎に測定し、各方向の分光反射率係数Ｒ１（λ），Ｒ２（λ），Ｒ３（λ），Ｒ４（λ），Ｒ５（λ），Ｒ６（λ）を算出する。
【００８９】
そして、演算制御部１００は、試料面法線に対して対称な２方向の分光反射率係数の平均値を算出し、算出された平均値を±２０度、±４５度、±７５度方向の分光反射率係数とする。すなわち、演算制御部１００は、＋２０度方向の反射光束ｒ１の分光反射率係数Ｒ１（λ）と、−２０度方向の反射光束ｒ２の分光反射率係数Ｒ２（λ）との平均値｛Ｒ１（λ）＋Ｒ２（λ）｝／２を±２０度方向の分光反射率係数として算出し、＋４５度方向の反射光束ｒ３の分光反射率係数Ｒ３（λ）と、−４５度方向の反射光束ｒ４の分光反射率係数Ｒ４（λ）との平均値｛Ｒ３（λ）＋Ｒ４（λ）｝／２を±４５度方向の分光反射率係数として算出し、＋７５度方向の反射光束ｒ５の分光反射率係数Ｒ５（λ）と、−７５度方向の反射光束ｒ６の分光反射率係数Ｒ６（λ）との平均値｛Ｒ５（λ）＋Ｒ６（λ）｝／２を±７５度方向の分光反射率係数として算出する。
【００９０】
このように、０度方向から照明し、試料面法線に対して対称な±２０度、±４５度、±７５度方向の分光反射率係数の平均値を算出することによって、０度照明、２０度、４５度、７５度リング受光光学系によって測定される分光反射率係数を求めることができる。
【００９１】
なお、この測定系では、上記第３の変形例で説明したように、測定面に直交する姿勢誤差の反射光束への影響は小さいので、姿勢誤差に対する感度が小さいというリング光学系の特徴は維持することができる。
【００９２】
（第６の変形例）
本実施形態の第６の変形例では、第５の変形例と同様、試料面の法線の方向から照明し、試料面の法線に対する方向が異なる複数の反射光束と、試料面の法線について前記複数の反射光束と対称な方向の反射光束を受光し、対称な２方向の分光反射率係数の平均値を算出することによって、０度方向照明拡散受光光学系を用いて測色した場合と同様の測定結果を得る。
【００９３】
図１３は、本実施形態の第６の変形例について説明するための図であり、図１３（ａ）は、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向を示す図であり、図１３（ｂ）は、開口板３１に設けられた光源開口、試料光開口及び参照光開口の位置を示す図である。
【００９４】
本実施形態の第６の変形例では、図１３（ａ）に示すように、試料面法線に対して０度方向、つまり、試料面法線の方向からの照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、±１０度から±７５度までの１０度ピッチ１４方向の反射光束ｒｎ（ｎ＝１〜１４）を受光する。また、図１３（ｂ）に示すように、開口板３１上には、照明光束ｉ１を放射する光源開口Ａ０、反射光束ｒｎが入射する試料光開口Ａｎ（ｎ＝１〜１４）、照明光束ｉ１の参照光束ｒ０が入射する参照光開口Ａ１５が設けられる。また、センサ基板３３には、開口板３１の試料光開口Ａｎ（ｎ＝１〜１４）及び参照光開口Ａ１５に対応する位置に試料光センサ及び参照光センサが設けられている。
【００９５】
まず、演算制御部１００は、光源部の白熱ランプを点灯させ、試料面法線に対して０度方向の照明光束ｉ１で試料面Ｓを照明し、参照光束ｒ０と±１０度から±７５度までの１０度ピッチ１４方向の反射光束ｒｎ（ｎ＝１〜１４）との強度を波長毎に測定し、各方向の分光反射率係数Ｒｎ（λ）（ｎ＝１〜１４）を算出する。
【００９６】
そして、演算制御部１００は、各方向の分光反射率係数Ｒｎ（λ）（ｎ＝１〜１４）から、内挿法及び外挿法によって０度方向±９０度をＮ（Ｎ＞ｎ）分割する反射方向の分光反射率係数ＲＮ（λ）を算出し、算出した分光反射率係数ＲＮ（λ）に反射方向に依存する重み付け係数ＷＮを乗算することで、０度方向照明拡散受光光学系、あるいはその逆光学系（拡散方向照明０度受光光学系）での分光反射率係数を近似する分光反射率係数Ｒｄ（λ）を算出する。この分光反射率係数Ｒｄ（λ）の算出は、下記の（２）式で表すことができる。
Ｒｄ（λ）＝ΣＷＮ・ＲＮ（λ）・・・・（２）
【００９７】
なお、完全な０度方向照明拡散受光光学系を近似する場合、反射方向を試料面法線に対しθＮ度方向とすると、重み付け係数ＷＮは、ｃｏｓ（θＮ）・ｓｉｎ（２θＮ）に比例するとしてもよい。また、合成された分光反射率係数Ｒｄ（λ）が、０度方向照明拡散受光光学系、あるいはその逆光学系を有する特定の測色計によって測定された分光反射率係数に近似するように重み付け係数ＷＮを実験的に求めてもよい。
【００９８】
また、照明系を８度傾ける、すなわち、照明光束ｉ１を試料面法線に対して８度傾けることによって、一般的な光学系である８度方向照明拡散受光光学系を近似することができる。
【００９９】
また、積分球を用いた８度方向照明拡散受光光学系は、ＣＣＭ（コンピュータカラーマッチング）のための分光反射率係数の測定に一般的に用いられている。積分球は汚損しやすく、積分球が汚損することによって正確な測定が困難となる。しかしながら、本実施形態の第６の変形例のマルチアングル測色計では、積分球を用いることなく、８度方向照明拡散受光光学系に近似の光学系を実現することができるので、例えば、ＰＯＳ（Ｐｏｉｎｔ−Ｏｆ−Ｓａｌｅｓ）等の汚損しやすい環境においても測定が可能となる。
【０１００】
（第７の変形例）
本実施形態の第７の変形例は、トロイダル鏡１１の焦点円周上にコニカル鏡１２を設けるのではなく、トロイダル鏡１１の焦点円周を光源開口及び試料光開口を有する開口円周に一致させる点が上記第１〜第６の変形例とは異なる。
【０１０１】
図１４は、本実施形態の第７の変形例について説明するための図であり、図１４（ａ）は、本実施形態の第７の変形例におけるマルチアングル測色計の構成を示す図であり、図１４（ｂ）は、トロイダル鏡の焦点円周（第２の開口板の試料光開口Ｄ２）を拡大した図である。
【０１０２】
なお、図１４（ａ）に示す第７の変形例におけるマルチアングル測色計１”の測定部１０”は、図２に示すマルチアングル測色計１の構成に加えて、第２の開口板１４をさらに備えて構成される。なお、以下の説明では、図１４に示す開口板３１は第１の開口板３１とする。
【０１０３】
第２の開口板１４は、トロイダル鏡１１の焦点群からなる焦点円周１１ｃを含む面内に設けられ、焦点円周１１ｃに一致する開口円周上に３つの試料光開口Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３と光源開口Ｄ０とが設けられている。光源開口Ｄ０は、焦点円周１１ｃ上の照明光束ｉ１が入射する位置に設けられ、試料光開口Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３は、焦点円周１１ｃ上の反射光束ｒ１，ｒ２，ｒ３が入射する位置に設けられる。リレー光学系２０からの照明光束ｉ１は、第２の開口板１４の光源開口Ｄ０で収束する。焦点円周１１ｃ上の光源開口Ｄ０に収束した照明光束ｉ１は、コニカル鏡１２の反射面Ｃｎで反射されて、トロイダル鏡１１に入射する。また、コニカル鏡１２によって反射された反射光束ｒ２は、第２の開口板１４の試料光開口Ｄ２に入射し、試料光開口Ｄ２の像がフィルタ円板３２のフィルタ開口Ｆｍの近傍に形成される。
【０１０４】
このように、コニカル鏡１２とリレー光学系２０との間に第２の開口板１４を設け、トロイダル鏡１１の焦点円周１１ｃ上と、第２の開口板１４の開口円周とを一致させることにより、フィルタ円板３２のフィルタ円周上に試料光開口の像が形成される。したがって、トロイダル鏡１１の焦点円周上にコニカル鏡１２を設ける必要がなくなり、光学系を設計する自由度が増すこととなる。
【０１０５】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
【０１０６】
（１）試料面内に中心軸を有する円環状の第１の反射鏡と、
前記第１の反射鏡の焦点群からなる焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡と、
前記中心軸を光軸として前記焦点円周の像を結像させるリレー光学系と、
前記リレー光学系の結像面に設けられ、前記焦点円周の像に一致する開口円周上に１つ以上の試料光開口を有する開口板と、
前記試料光開口の背後に設けられ、試料によって反射した反射光を受光する１つ以上の受光センサとを備え、
前記試料面から前記第１の反射鏡に向けて放射された平行光束は、前記第１の反射鏡によって反射されて前記焦点円周上に収束した後、前記焦点円周の近傍に設けられた第２の反射鏡に反射されて前記リレー光学系に入射し、前記開口円周上に収束して前記試料光開口を通過して前記受光センサに入射することを特徴とするマルチアングル測色計。
【０１０７】
（２）前記第１の反射鏡は、前記中心軸を含む面内では、当該面内の焦点円周を焦点とし、焦点から中心軸への垂線を軸とする放物線を断面とすることを特徴とする上記（１）記載のマルチアングル測色計。
【０１０８】
（３）前記開口板に近接して前記中心軸を中心に回転可能なフィルタ円板をさらに備え、
前記フィルタ円板は、前記開口板の開口円周に対応するフィルタ円周上に、それぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタを備えた複数のフィルタ開口を有し、前記開口円周上に収束した光束は、前記複数のフィルタ開口のうちの１つを通過して前記受光センサに入射することを特徴とする上記（１）又は（２）記載のマルチアングル測色計。
【０１０９】
（４）前記開口板は、前記開口円周上に光源開口を有し、前記光源開口から放射された光束がリレー光学系によって焦点円周上に前記光源開口の像を結像させた後、前記第１の反射鏡により平行光束となって試料面に入射することを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載のマルチアングル測色計。
【０１１０】
（５）前記開口板は前記光源開口に反射鏡を有しており、前記反射鏡に光を照射する光源をさらに備え、
前記光源は、前記反射鏡に収束する光束を出力すると共に、前記反射鏡で反射された光束が前記リレー光学系に入射する光軸を有することを特徴とする上記（４）記載のマルチアングル測色計。
【０１１１】
（６）前記光源からの光束を参照光として受光する参照光受光素子をさらに備え、前記リレー光学系は、その対称面に反射面を有し、前記光源開口から前記リレー光学系に入射した光束の一部が前記反射面で反射して再び前記開口円周上に収束して参照光開口を通過し、前記フィルタ円板上の前記複数のフィルタ開口の１つを通過して前記参照光受光素子に入射することを特徴とする上記（４）又は（５）記載のマルチアングル測色計。
【０１１２】
（７）前記フィルタ円板の回転に伴って、前記参照光開口と、１つ以上の前記試料光開口とに入射した光束が前記複数のフィルタ開口を順次通過したときの各試料光センサの出力から前記試料面の各反射方向への分光反射率係数を算出する演算部をさらに備えることを特徴とする上記（６）記載のマルチアングル測色計。
【０１１３】
（８）前記試料面を特定方向から照明して１つ以上の方向の反射光を受光する第１の測定系と、
前記試料面法線に関して前記第１の測定系と対称な第２の測定系とをさらに備え、
前記演算部は、前記第１の測定系により測定した試料面の各方向の第１の分光反射率係数と、前記第２の測定系により測定した試料面の各方向の第２の分光反射率係数との平均を算出することを特徴とする上記（７）記載のマルチアングル測色計。
【０１１４】
（９）前記第１の測定系及び前記第２の測定系の照明方向が＋４５度及び−４５度であり、前記第１の測定系及び前記第２の測定系の受光方向が０度を含み、
前記演算部は、双方向の４５／０光学系での測定を行うことを特徴とする上記（７）記載のマルチアングル測色計。
【０１１５】
（１０）前記試料面を特定方向から照明して前記試料面法線に関して前記照明方向と対称な方向から正反射光を受光するグロス測定系をさらに備え、
前記演算部は、前記グロス測定系によって前記試料面の光沢の程度を示す値を求めることを特徴とする上記（７）〜（９）のいずれかに記載のマルチアングル測色計。
【０１１６】
（１１）前記照明方向が試料面の法線方向であることを特徴とする上記（８）記載のマルチアングル測色計。
【０１１７】
（１２）前記演算部は、各反射方向の分光反射率係数に重みを付けて積算することで０度照明、拡散受光光学系に近似させることを特徴とする上記（１１）に記載のマルチアングル測色計。
【０１１８】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、開口板に設けられた試料光開口及び試料光開口に対応する受光センサを増やすことで、受光方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【０１１９】
請求項２に記載の発明によれば、第１の反射鏡は、中心軸を含む面内において、当該面内の焦点円周と交わる点を焦点とし、焦点から中心軸への垂線を軸とする放物線を断面としているので、第１の反射鏡に入射した試料面からの平行光束の焦点を第２の反射鏡近傍に作ることができる。
【０１２０】
請求項３に記載の発明によれば、開口板の試料光開口に入射した光束は、開口板の開口円周に対応するフィルタ円周上にそれぞれ異なる中心波長のバンドパスフィルタを備えたフィルタ開口を通過して受光センサに入射するので、試料の反射光を分光することができ、特定波長の反射光を受光センサで受光することができる。
【０１２１】
請求項４に記載の発明によれば、開口板は、開口円周上に光源からの光が入射する光源開口を有しており、前記光源開口から放射された光束がリレー光学系によって焦点円周上に光源開口の像を結像させた後、第１の反射鏡により平行光束となって試料面に入射するので、照明方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができ、照明方向及び受光方向毎に光学系が不要であり、小型化することができる。
【０１２２】
請求項５に記載の発明によれば、光源は、開口板の光源開口が有する反射鏡に収束する光束を出力すると共に、反射鏡で反射された光束がリレー光学系に入射する光軸を有するので、光源から出力される光束を効率よくリレー光学系に導くことができ、照明方向の光学系を増やすことなく、簡易に多方向の反射光を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるマルチアングル測色計の構成を示す図である。
【図２】図１に示すマルチアングル測色計のＰ０面に沿った断面図である。
【図３】図１に示すマルチアングル測色計のＰ１面に沿った断面図である。
【図４】本実施形態におけるマルチアングル測色計の内部構成を示すブロック図である。
【図５】本実施形態において、試料面Ｓを照明する方向及び試料面Ｓから反射する方向と、開口板に設けられた試料光開口の位置を示す図である。
【図６】図４に示す信号処理回路の具体的な構成を示す図である。
【図７】信号処理回路のタイミングチャートを示す図である。
【図８】本実施形態の第１の変形例におけるマルチアングル測色計の構成を示す図である。
【図９】本実施形態の第２の変形例について説明するための図である。
【図１０】本実施形態の第３の変形例について説明するための図である。
【図１１】本実施形態の第４の変形例について説明するための図である。
【図１２】本実施形態の第５の変形例について説明するための図である。
【図１３】本実施形態の第６の変形例について説明するための図である。
【図１４】本実施形態の第７の変形例について説明するための図である。
【符号の説明】
１  マルチアングル測色計
１０  測定部
１１  トロイダル鏡
１２  コニカル鏡
２０  リレー光学系
２１  第１のレンズ
２２  第２のレンズ
２３  開口絞り
３０  受光部
３１  開口板
３２  フィルタ円板
３３  センサ基板
４０  光源部
４１  光源
４２  収束光学系
１００  演算制御部
１０１    発光回路
１０２    パルスモータ駆動回路
１０３    信号処理回路
【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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