(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の測定位置に配置された測定試料の試料面を少なくとも２種類の照射角度で照明する複数の照明手段と、
同一の照射角度で上記試料面を照明する照明手段ごとに個別に上記複数の照明手段を発光させる測定制御手段と、
上記測定試料からの反射光のうちで上記試料面の法線に対して所定角度の成分を受光してその光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、
上記個別の発光ごとに出力される上記電気信号を用いて上記照射角度に対応する上記測定試料の反射特性を求める第１演算処理手段と、
上記複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の定数が格納された定数記憶手段と、
上記各反射特性と対応する上記各定数とを用いて上記測定試料の合成反射特性を求める第２演算処理手段と、
を備えたことを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項２】
請求項１記載の反射特性測定装置において、同一の照射角度で上記試料面を照明する照明手段は複数存在することを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の反射特性測定装置において、
上記定数記憶手段は、波長ごとの定数が格納されたもので、
上記受光手段は、上記電気信号を波長ごとに出力するもので、
上記第１演算処理手段は、上記各反射特性を波長ごとに求めるもので、
上記第２演算処理手段は、上記合成反射特性を波長ごとに求めるものであることを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の反射特性測定装置において、上記第２演算処理手段は、上記定数を重み係数として上記各反射特性を線形結合することにより上記合成反射特性を求めるものであることを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の反射特性測定装置において、上記受光手段は、上記試料面の法線に対して０°の成分を受光するものであることを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の反射特性測定装置において、さらに、上記試料面の法線に対して−８°の照射角度で上記測定試料を照明する照明手段を備え、
上記受光手段は、上記測定試料からの反射光のうちで上記試料面の法線に対して＋８°の成分を受光するものであることを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の反射特性測定装置において、さらに、定数演算処理手段を備え、
この定数演算処理手段は、
互いに表面状態が異なる複数の標準試料における所定の拡散照明条件でのそれぞれの標準反射特性が格納された標準特性記憶手段と、
上記複数の照明手段、上記測定制御手段、上記受光手段、上記第１演算処理手段および上記第２演算処理手段を用いて上記複数の標準試料毎に合成反射特性を測定し、その測定結果が上記標準特性記憶手段に格納された対応する標準反射特性に近づくように、上記定数を算出する定数演算手段と、
算出された複数の照射角度にそれぞれ対応する定数を上記定数記憶手段に格納する定数格納手段と、
からなるものであることを特徴とする反射特性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分光測色計などの試料の反射特性を測定する反射特性測定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、試料の反射特性の測定は、照明系と受光系の光学的条件（ジオメトリ）によって大きい影響を受ける。従って、分光測色計等の反射特性測定装置の多くは、ＣＩＥ（国際照明委員会）が推奨する45／0（45°照明、垂直受光）、0／45（垂直照明、45°受光）や、d／0（拡散照明、垂直受光）、0／d（垂直照明、拡散受光）の光学的条件（ジオメトリ）のいずれかを採用している。従来、それらのうちでも、試料表面の構造による影響を受けにくいd／0ジオメトリは、測定安定性が高く、様々な分野で用いられている。
【０００３】
図１０は積分球を有する従来のd／0ジオメトリの反射特性測定装置である。この積分球１００は、試料用開口１０１、照明用開口１０２、受光用開口１０３を有し、その内壁１０４にはMgOやBaSO4のような高拡散、高反射率の物質が塗布されている。光源（図示省略）からの光束１０５は、照明用開口１０２から積分球１００内に入射し、その内壁１０４で多重反射して、試料用開口１０１に配置された試料１を拡散照明（図中、ｄ）する。そして、試料１で反射された光束のうちで略法線１ｎ方向の成分１０６が、受光用開口１０３を通過して受光手段１０７によって受光され、その光強度に応じた電気信号１０７ａが出力され、この電気信号１０７ａが演算処理手段（図示省略）により演算処理されて反射特性が求められる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の分光測色計などの反射特性測定装置が有する課題の一つに、同一のジオメトリであっても異なる機種間において厳密な測定データの互換性がないことがある。その要因として、異なる機種間において受光手段の分光特性やジオメトリが厳密な意味で一致していない点が上げられる。
【０００５】
これらの要因のうちで、受光手段の波長精度や半値幅等の分光特性の相違を補正することも容易ではないが、ジオメトリ、特に照明の配光を高精度で一致させるのは更に困難である。
【０００６】
また、d／0ジオメトリの測定装置は、一般に試料を拡散照明するための積分球を備えているが、現実の拡散照明は完全とはいえない。また、たとえ積分球の大きさや試料の測定径（試料用開口の大きさ）が同一であっても、光源から試料への直接光を遮断するバッフルの位置や光源用開口の位置などの積分球における構造上の差異によって試料面における照明特性は機種毎に少しずつ異なっているために、測定データの互換性に限界を与えているが、それらを補正するのは一般に困難である。
【０００７】
また、d／0ジオメトリの測定装置が備える積分球は、上述したように、内壁にBaSO4のような高拡散、高反射率の物質が塗布されているが、この内壁の汚れが照明条件を変化させ、測定誤差をもたらす。積分球には試料を配設するための試料用開口があり、埃などの侵入は避けられない一方で、BaSO4などが塗布された拡散反射面は脆弱で清掃することが困難である。これは、清浄な環境の研究室などに据え置いて使用される測定装置の場合には大きな問題とならないが、劣悪な環境で使用されることが多いポータブル測定装置の場合には大きな問題となる。
【０００８】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、汚れの影響を受け易く、清掃の困難な積分球を備えることなく、特定のジオメトリを有する測定装置と互換性の高い測定データを得ることを可能にする反射特性測定装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、所定の測定位置に配置された測定試料の試料面を少なくとも２種類の照射角度で照明する複数の照明手段と、同一の照射角度で上記試料面を照明する照明手段ごとに個別に上記複数の照明手段を発光させる測定制御手段と、上記測定試料からの反射光のうちで上記試料面の法線に対して所定角度の成分を受光してその光強度に応じた電気信号を出力する受光手段と、上記個別の発光ごとに出力される上記電気信号を用いて上記照射角度に対応する上記測定試料の反射特性を求める第１演算処理手段と、上記複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の定数が格納された定数記憶手段と、上記各反射特性と対応する上記各定数とを用いて上記測定試料の合成反射特性を求める第２演算処理手段と、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
この構成によれば、複数の照明手段により、所定の測定位置に配置された測定試料の試料面が少なくとも２種類の照射角度で照明される。そして、同一の照射角度で試料面を照明する照明手段ごとに個別に複数の照明手段が発光され、測定試料からの反射光のうちで試料面の法線に対して所定角度の成分が受光手段により受光され、光強度に応じた電気信号が出力される。上記個別の発光ごとに受光手段から出力される電気信号を用いて照射角度に対応する試料の反射特性が求められ、この各反射特性と複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の定数とを用いて、試料の合成反射特性が求められる。これによって、積分球を備えることなく、拡散照明における反射特性に近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１１】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の反射特性測定装置において、同一の照射角度で上記試料面を照明する照明手段は複数存在することを特徴としている。
【００１２】
この構成によれば、同一の照射角度で測定試料の試料面を照明する照明手段が複数存在することにより、拡散照明における反射特性にさらに精度良く近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１３】
また、請求項３の発明は、請求項１または２記載の反射特性測定装置において、上記定数記憶手段は、波長ごとの定数が格納されたもので、上記受光手段は、上記電気信号を波長ごとに出力するもので、上記第１演算処理手段は、上記各反射特性を波長ごとに求めるもので、上記第２演算処理手段は、上記合成反射特性を波長ごとに求めるものであることを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、測定試料の分光反射特性を求めることができるとともに、拡散照明の配光に波長依存性を有する場合でも、その反射特性に近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１５】
また、請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の反射特性測定装置において、上記第２演算処理手段は、上記定数を重み係数として上記各反射特性を線形結合することにより上記合成反射特性を求めるものであることを特徴としている。この構成によれば、線形結合という簡単な合成演算によって、拡散照明における反射特性に近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１６】
また、請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の反射特性測定装置において、上記受光手段は、上記試料面の法線に対して０°の成分を受光するものであることを特徴としている。この構成によれば、ＣＩＥが推奨するd／0ジオメトリ、すなわち拡散照明、垂直受光における反射特性に近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１７】
また、請求項６の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の反射特性測定装置において、さらに、上記試料面の法線に対して−８°の照射角度で上記測定試料を照明する照明手段を備え、上記受光手段は、上記測定試料からの反射光のうちで上記試料面の法線に対して＋８°の成分を受光するものであることを特徴としている。
【００１８】
この構成によれば、ＣＩＥが推奨するd／8ジオメトリ、すなわち拡散照明、８°受光における反射特性に近似する反射特性を得ることが可能になる。
【００１９】
また、請求項７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の反射特性測定装置において、さらに、定数演算処理手段を備え、この定数演算処理手段は、互いに表面状態が異なる複数の標準試料における所定の拡散照明条件でのそれぞれの標準反射特性が格納された標準特性記憶手段と、上記複数の照明手段、上記測定制御手段、上記受光手段、上記第１演算処理手段および上記第２演算処理手段を用いて上記複数の標準試料毎に合成反射特性を測定し、その測定結果が上記標準特性記憶手段に格納された対応する標準反射特性に近づくように、上記定数を算出する定数演算手段と、算出された複数の照射角度にそれぞれ対応する定数を上記定数記憶手段に格納する定数格納手段と、からなるものであることを特徴としている。
【００２０】
この構成によれば、互いに表面状態が異なる複数の標準試料における所定の拡散照明条件でのそれぞれの標準反射特性が格納されている。そして、それらの標準試料をそれぞれ測定位置に配置した状態で、同一の照射角度で試料面を照明する照明手段ごとに個別に複数の照明手段が発光され、標準試料からの反射光のうちで試料面の法線に対して所定角度の成分が受光され、その光強度に応じた電気信号が出力され、上記個別の発光ごとに出力される電気信号を用いて各照射角度に対応する標準試料の反射特性が求められ、この求められた標準試料の反射特性から上記第２演算処理手段により合成反射特性が求められて、この合成反射特性が、格納されている標準反射特性に近づくように、上記各定数が算出される。例えば、求められた各標準試料の合成反射特性と既知の各標準試料の標準反射特性との差の二乗和が最小になるように各定数が算出される。これによって、所定の拡散照明条件を有する測定装置に対して、互換性の高い反射特性が得られる定数を求めることが可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）は本発明に係る反射特性測定装置の第１実施形態の光学系および電気的構成を示す図、図１（ｂ）は照明手段による照射角度を説明する図である。
【００２２】
この反射特性測定装置は、図１（ａ）に示すように、測定位置に配置された測定試料１の反射特性を測定するもので、第１の照明手段１０、第２の照明手段２０、第３の照明手段３０、受光手段４０、制御部５０および表示部６０を備えている。
【００２３】
第１の照明手段１０は、複数（本実施形態では、例えば16個）の光学ファイバからなる光学ファイバ群１１と、この光学ファイバ群１１の入射端１１ａに対向するように配置され、入射端１１ａに光束を送り込むキセノンフラッシュなどからなる光源１２と、制御部５０と電気的に接続され、光源１２を駆動する発光回路１３とを備え、光束１０ａにより測定試料１の試料面を照射角度θ1で照明するものである。
【００２４】
同様に、第２、第３の照明手段２０，３０は、それぞれ、複数（本実施形態では、例えば16個）の光学ファイバからなる光学ファイバ群２１，３１と、この光学ファイバ群２１，３１の入射端２１ａ，３１ａに対向するように配置され、入射端２１ａ，３１ａに光束を送り込むキセノンフラッシュなどからなる光源２２，３２と、制御部５０と電気的に接続され、光源２２，３２を駆動する発光回路２３，３３とを備え、光束２０ａ，３０ａにより測定試料１の試料面を照射角度θ2（＞θ1），θ3（＞θ2）で照明するものである。
【００２５】
なお、図１（ａ）では、光学ファイバ群１１，２１，３１をそれぞれ紙面内の２個のみ示している。
【００２６】
受光手段４０は、制御部５０と電気的に接続され、各照明手段１０，２０，３０により照明された測定試料１からの反射光のうちで、測定試料１の試料面の法線１ｎ方向の成分１ａ1，１ａ2，１ａ3を受光して、その光強度に応じた電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を制御部５０に出力するものである。
【００２７】
第１、第２、第３の照明手段１０，２０，３０の照射角度について言い換えると、各照明手段１０，２０，３０は、受光手段４０の光軸、すなわち試料面の法線１ｎと測定試料１の試料面との交点近傍を照明しており、同一の照射角度で試料面を照明する照明手段、すなわち照明手段１０，２０，３０の各光学ファイバ群１１，２１，３１は、それぞれ、例えば図１（ｂ）に示すように、上記交点Ｐを頂点とする直円錐Ａの側面Ｂに沿って測定試料１を照明している。また、異なる照射角度で試料面を照明する照明手段、すなわち光学ファイバ群１１と光学ファイバ群２１と光学ファイバ群３１とは、互いにテーパ角度の異なる直円錐の側面に沿って測定試料１を照明している。なお、図１（ｂ）では、光学ファイバ群２１のみを示している。
【００２８】
表示部６０は、制御部５０と電気的に接続され、ＬＣＤパネルなどからなり、測定結果などを表示するものである。
【００２９】
制御部５０は、ＣＰＵなどからなり、この測定装置全体を制御するもので、メモリ５１を備えるとともに、機能ブロックとして、測定制御手段５２と、演算処理手段５３とを備えている。メモリ５１には、予め求められた固定データ、制御プログラムや演算データなどが格納されている。メモリ５１には、所定のジオメトリ、例えばd／0ジオメトリに対応する重み係数（定数）Ａ1，Ａ2，Ａ3が格納されている（定数記憶手段）。これらの重み係数Ａ1〜Ａ3は、後述するように、合成反射特性を算出する際に用いられるものである。
【００３０】
測定制御手段５２は、以下の機能を有する。
【００３１】
(1) 発光回路１３，２３，３３を順次個別に駆動して、光源１２，２２，３２を順次発光させて、測定位置に配置された試料を、第１、第２、第３の照明手段１０，２０，３０により順次個別に照明する発光制御手段としての機能。
【００３２】
(2) 演算処理手段５３によって求められた測定結果、すなわち後述する合成反射特性を表示部６０に表示する表示制御手段としての機能。
【００３３】
演算処理手段５３は、以下の機能を有する。
【００３４】
(1) 受光手段４０から出力される電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3を用いて、第１、第２、第３照明手段１０，２０，３０に対応する第１、第２、第３の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3を求める第１演算処理手段としての機能。この第１、第２、第３の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3は、既知の反射率を有する白色標準試料を測定位置に配置して行った白色校正の結果に基づいて、電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3から求めることができる。
【００３５】
(2) 第１、第２、第３の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3と、メモリ５１に格納されているd／0ジオメトリに対応する重み係数（定数）Ａ1，Ａ2，Ａ3とを用いて、式(１)に示す線形結合（合成演算）を行うことによってd／0ジオメトリでの反射特性の近似値である合成反射特性を求める第２演算処理手段としての機能。
Ｒ＝Ａ1・Ｒ1＋Ａ2・Ｒ2＋Ａ3・Ｒ3     …(１)
(3) 表面状態が互いに異なる標準試料ａ，ｂ，ｃ，ｄを用いて、d／0ジオメトリに対応する重み係数（定数）Ａ1，Ａ2，Ａ3を求める定数演算手段としての機能。
【００３６】
(4) 求められた重み係数（定数）Ａ1，Ａ2，Ａ3をメモリ５１に格納する定数格納手段としての機能。これら定数演算手段および定数格納手段における手順については後述する。
【００３７】
次に、図２のフローチャートを用いて、このように構成された反射特性測定装置の測定動作手順について説明する。
【００３８】
測定位置に測定試料１を配置した状態で、まず、第１の照明手段１０が発光され（＃１）、受光手段４０から出力される電気信号Ｓ1を用いて第１の反射特性Ｒ1が算出されて、メモリ５１に格納される（＃２）。続いて、第２の照明手段２０が発光され（＃３）、受光手段４０から出力される電気信号Ｓ2を用いて第２の反射特性Ｒ2が算出されて、メモリ５１に格納される（＃４）。続いて、第３の照明手段３０が発光され（＃５）、受光手段４０から出力される電気信号Ｓ3を用いて第３の反射特性Ｒ3が算出されて、メモリ５１に格納される（＃６）。
【００３９】
次いで、メモリ５１からd／0ジオメトリに対応する定数Ａ1，Ａ2，Ａ3が読み出されてこの定数を重み係数とする式(１)による合成演算が行われ（＃７）、得られた合成反射特性Ｒが表示部６０に出力される（＃８）。
【００４０】
次に、図３、図４を用いて定数Ａ1，Ａ2，Ａ3の原理およびその求める手法について説明する。図３、図４は、上記図１０で示した従来の積分球を有するd／0ジオメトリの反射特性測定装置の配光を示す図である。
【００４１】
図３、図４において、下側にd／0ジオメトリでの照明光の配光を示し、上側に試料面の法線方向で受光手段により受光される試料からの反射光に占める、照明光の配光の各成分の寄与の大きさを示している。
【００４２】
図３、図４では、拡散照明の配光ｉは理想的な拡散照明になっているが、一般には、もっと不完全な拡散照明になる。また、試料面に垂直に入射する成分の近傍に対応する範囲Ｔには、受光用開口１０３（図１０参照）があるため光源となる積分球１００の内壁１０４がないので照明光が欠落しており、それに伴って受光手段により受光される反射光に占める照明光の寄与特性においても、範囲２ａは欠落している。このように、受光手段により受光される反射光に占める照明光の各成分の寄与の特性も、照明光の配光を反映している。
【００４３】
測定試料が完全拡散面に近い場合には、各配光成分の寄与は一様で、寄与特性ｄ（破線）は、理想的な拡散放射に近くなる。また、測定試料が完全拡散面でなく鏡面反射を伴う場合には、鏡面反射による寄与特性ｇ（一点鎖線）が、若干小さくなった拡散反射による寄与特性ｄ’（破線）に加算される。また、測定試料がより完全拡散面に近い表面状態を持つときは、寄与特性ｇ（一点鎖線）より低く広がった寄与特性ｍ（実線）が、寄与特性ｄ’（破線）に加算される。
【００４４】
このような配光ｉを持つ照明光によって照明された測定試料の反射特性は、図３に示すように、試料面に対して異なる照射角度で照明するｎ種類の照明手段（図３では紙面の右側のみ示している）Ｉ1〜Ｉnを順次個別に発光させて測定試料を照明し、その垂直方向の反射光を受光手段により受光して各照明手段Ｉ1〜Ｉnに対応する反射特性Ｒ1〜Ｒnを求め、目標とする配光ｉの各照明手段Ｉ1〜Ｉnの方向の成分の光強度ａ1〜ａnから
Ａk＝ａk／Σａk
によって求められる定数Ａ1〜Ａnを重み係数として線形結合することによって、近似的に求めることができる。
【００４５】
また、図４に示すように、試料面に対して照射角度θ1，θ2，θ3で照明する３種類の照明手段（図４では紙面の右側のみ示している）Ｉ1，Ｉ2，Ｉ3を備えている場合には、定数Ａ1，Ａ2，Ａ3を重み係数とする式(１)の合成演算によって、目標とする配光ｉにおける反射特性に近似する合成反射特性を求めることができる。
【００４６】
ここで、定数Ａ1，Ａ2，Ａ3は、目標とする配光ｉの照射角度θ1，θ2，θ3での光強度ａ1，ａ2，ａ3を実測し、
Ａ1＝ａ1／Σａ
Ａ2＝ａ2／Σａ
Ａ3＝ａ3／Σａ
によって求めればよい（ただし、Σａ＝ａ1＋ａ2＋ａ3）。この方法によれば、光強度の測定に設備と時間を要するが、目標とする配光ｉでの反射特性に精度良く近似した合成反射特性を求めることができる。
【００４７】
また、これに代えて、表面状態（鏡面やマット面など）が異なる複数の無彩色試料の反射特性を、例えば図１０に示すような目標とする照明特性を有する測定装置と、例えば図４に示すような３種類の照明手段を有する測定装置との双方で測定し、各無彩色試料における双方の反射特性の差の二乗和が最小となるように、いわゆる最小二乗法によって、目標投する照明特性に対応する定数Ａ1，Ａ2，Ａ3を求めるようにしてもよい。
【００４８】
ここで、図５のフローチャートを用いて、本実施形態における定数Ａ1，Ａ2，Ａ3を求める手順の一例として、最小二乗法によって求める手順について説明する。本実施形態では、表面状態が互いに異なり、d／0ジオメトリでの標準反射特性Ｄa，Ｄb，Ｄc，Ｄdが既知の無彩色試料（標準試料）ａ，ｂ，ｃ，ｄを用いている。これら既知の標準反射特性Ｄa，Ｄb，Ｄc，Ｄdは、メモリ５１に格納されている（標準特性記憶手段）。メモリ５１および演算処理手段５３は、定数演算処理手段を構成している。
【００４９】
なお、本実施形態では４個の無彩色試料を用いているが、求めるべき定数が３個であるので、無彩色試料は３個以上であればよい。
【００５０】
まず、d／0ジオメトリでの反射特性Ｄaが既知の無彩色試料ａを測定位置に配置した状態で、図２の＃１〜＃６を実行して、第１、第２、第３の反射特性Ｒa1，Ｒa2，Ｒa3が求められる（＃１１）。
【００５１】
続いて、同様に、d／0ジオメトリでの反射特性Ｄbが既知の無彩色試料ｂを測定位置に配置した状態で、図２の＃１〜＃６を実行して、第１、第２、第３の反射特性Ｒb1，Ｒb2，Ｒb3が求められ（＃１２）、d／0ジオメトリでの反射特性Ｄcが既知の無彩色試料ｃを測定位置に配置した状態で、図２の＃１〜＃６を実行して、第１、第２、第３の反射特性Ｒc1，Ｒc2，Ｒc3が求められ（＃１３）、d／0ジオメトリでの反射特性Ｄdが既知の無彩色試料ｄを測定位置に配置し、図２の＃１〜＃６を実行して、第１、第２、第３の反射特性Ｒd1，Ｒd2，Ｒd3が求められる（＃１４）。
【００５２】
次いで、重み係数（定数）Ａ1，Ａ2，Ａ3の初期値が与えられ（＃１５）、次いで、
Ｒn＝Ａ1・Ｒn1＋Ａ2・Ｒn2＋Ａ3・Ｒn3
（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
の合成演算が行われ（＃１６）、次いで、各合成反射特性と既知の反射特性との差の二乗和
Σ(Ｒn−Ｄn)2
（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
が最小かどうかが判別され（＃１７）、最小でなければ（＃１７でＮＯ）、重み係数Ａ1，Ａ2，Ａ3が変更されて（＃１８）、＃１６に戻る。
【００５３】
一方、各合成反射特性と既知の反射特性との差の二乗和
Σ(Ｒn−Ｄn)2
（ｎ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）
が最小であれば（＃１７でＹＥＳ）、そのときの重み係数Ａ1，Ａ2，Ａ3がメモリ５１に格納されて（＃１９）、終了する。
【００５４】
このように、第１実施形態によれば、互いに異なる照射角度で試料面を照明する複数の照明手段１０，２０，３０を備え、d／0ジオメトリに対応する各照射角度の重み係数を用いて合成演算を行うことによって合成反射特性を求めるようにしたので、積分球を備えることなく、測定試料１のd／0ジオメトリにおける反射特性に近似した反射特性を求めることができる。
【００５５】
また、積分球を備えていないので、例えば図６に示すように、箱体７０に図１（ａ）の各構成要素を収容し、測定用開口７１を設けることにより、持ち運び可能な反射特性測定装置、例えばポータブル測色計として、埃などによる汚れの影響を受け難く、清掃が容易な装置を実現することができる。
【００５６】
また、表面状態が互いに異なり、d／0ジオメトリでの反射特性が既知の複数の無彩色試料を用いて重み係数Ａ1，Ａ2，Ａ3を求めるようにしたので、本発明に係る測定装置の形態が変更されても、重み係数を容易に求めることができる。すなわち、第１実施形態では、第１、第２、第３の照明手段１０，２０，３０を備え、３種類の照射角度で試料面を照明しているが、４種類、あるいはそれ以上の照射角度で試料面を照明する形態に変更した場合でも、それぞれの重み係数を容易に求めることができる。
【００５７】
また、上述したように、光源から試料への直接光を遮断するバッフルの位置や光源用開口の位置などの構造上の差異によって、それぞれの積分球の拡散照明特性が異なるものとなるが、上記実施形態によれば、特定の積分球が有する特定の拡散照明特性に対応する重み係数を求めておくことによって、その積分球に近似した反射特性を求めることができる。これによって、特定の測定装置に対して互換性の高い測定データを得ることができ、測定装置間のジオメトリ誤差を低減することができる。
【００５８】
図７は本発明に係る反射特性測定装置の第２実施形態の光学系および電気的構成を示す図である。なお、図１（ａ）と同一部材については同一符号を付し、上記第１実施形態と異なる点について説明する。
【００５９】
第２実施形態では、測定装置は、第１、第２、第３の照明手段１０，２０，３０に加えて、第４の照明手段８０を備えている。第４の照明手段８０は、光学ファイバ８１と、この光学ファイバ８１の入射端８１ａに対向するように配置され、入射端８１ａに光束を送り込むキセノンフラッシュなどからなる光源８２と、制御部５０と電気的に接続され、光源８２を駆動する発光回路８３とを備え、光束８０ａにより測定試料１の試料面をその法線１ｎに対して−８°傾斜した照射角度で照明するものである。
【００６０】
受光手段４０は、第１、第２、第３、第４の照明手段１０，２０，３０，８０により照明された測定試料１からの反射光のうちで、測定試料１の試料面の法線１ｎに対して＋８°傾斜した方向の成分を受光して、その光強度に応じた電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4を制御部５０に出力するものである。
【００６１】
制御部５０のメモリ５１には、後述するように、ＳＣＩ(Specular Component Included正反射を含む)のd／8ジオメトリに対応する重み係数Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4と、ＳＣＥ(Specular Component Excluded正反射を含まない)のd／8ジオメトリに対応する重み係数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4とが格納されている。
【００６２】
測定制御手段５２は、発光制御手段として、発光回路１３，２３，３３，８３を順次個別に駆動して、光源１２，２２，３２，８２を順次発光させて、測定位置に配置された試料を、第１、第２、第３、第４の照明手段１０，２０，３０，８０により順次個別に照明する機能を有する。
【００６３】
また、演算処理手段５３は、以下の機能を有する。
【００６４】
(1) 第１演算処理手段として、受光手段４０から出力される電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4を用いて、第１、第２、第３、第４照明手段１０，２０，３０，８０に対応する第１、第２、第３、第４の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を求める機能。この第１、第２、第３、第４の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4は、上記第１実施形態と同様に、既知の反射率を有する白色標準試料を測定位置に配置して行った白色校正の結果に基づいて、電気信号Ｓ1，Ｓ2，Ｓ3，Ｓ4から求めることができる。
【００６５】
(2) 第２演算処理手段として、第１、第２、第３、第４の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4と、メモリ５１に格納されているd／8ジオメトリに対応する重み係数（定数）Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4および重み係数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4とを用いて、式(２)および式(３)に示す線形結合（合成演算）を行うことによってＳＣＩおよびＳＣＥのd／8ジオメトリでの反射特性の近似値である合成反射特性を求める機能。この合成反射特性を求める動作は、上記第１実施形態と同様の手順で行えばよい。
Ｒ＝Ｂ1・Ｒ1＋Ｂ2・Ｒ2＋Ｂ3・Ｒ3＋Ｂ4・Ｒ4…(２)
Ｒ＝Ｃ1・Ｒ1＋Ｃ2・Ｒ2＋Ｃ3・Ｒ3＋Ｃ4・Ｒ4…(３)
(3) 定数演算処理手段として、表面状態が互いに異なる標準試料を用いて、ＳＣＩおよびＳＣＥのd／8ジオメトリに対応する重み係数（定数）Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4および重み係数（定数）Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求めてメモリ５１に格納する機能。
【００６６】
この機能について、図８、図９を用いて説明する。図８、図９は積分球を有する従来のＳＣＩ、ＳＣＥのd／8ジオメトリの反射特性測定装置の要部を示す図で、下方にその照明の配光ｉを示している。
【００６７】
図８、図９では、積分球１１０は、試料用開口１１１、照明用開口１１２、受光用開口１１３を有し、その内壁１１４にはMgOやBaSO4のような高拡散、高反射率の物質が塗布されている。光源（図示省略）からの光束１１５は、照明用開口１１２から積分球１１０内に入射し、その内壁１１４で多重反射して、試料用開口１１１に配置された試料１を拡散照明（図中、ｄ）する。そして、試料１で反射された光束のうちで試料面の法線１ｎに対して＋８°の成分１１６が、受光用開口１１３を通過して受光手段１１７によって受光され、その光強度に応じた電気信号が演算処理手段（図示省略）により演算処理されて反射特性が求められる。
【００６８】
ここで、図８のＳＣＩでは、受光手段１１７によって受光される正反射光の入射光１１６ａの光源となる領域、すなわち試料面の法線１ｎに対して−８°方向の領域に内壁１１４ａが存在するが、図９のＳＣＥでは、この領域１１４ｂが欠落しており、受光手段１１７によって正反射光が受光されないように構成されている。
【００６９】
そこで、図８のＳＣＩのd／8ジオメトリでの反射特性が既知の、表面状態が互いに異なる無彩色試料（標準試料）ａ’，ｂ’，ｃ’，ｄ’と、図９のＳＣＥのd／8ジオメトリでの反射特性が既知の、表面状態が互いに異なる無彩色試料（標準試料）ａ”，ｂ”，ｃ”，ｄ”とを用いて、上記第１実施形態と同様に最小二乗法によって、ＳＣＩ，ＳＣＥにそれぞれ対応する重み係数Ｂ1，Ｂ2，Ｂ3，Ｂ4および重み係数Ｃ1，Ｃ2，Ｃ3，Ｃ4を求め、メモリ５１に格納すればよい。なお、第２実施形態では、求めるべき定数が４個であるので、４個以上の無彩色試料を必要とする。
【００７０】
このように、第２実施形態によれば、d／8ジオメトリの反射特性測定装置に近似する反射特性を求めることができ、上記第１実施形態と同様に、データの互換性が高い測定装置を得ることができる。また、積分球を備えていないので、上記第１実施形態と同様に、埃などによる汚れの影響を受け難く、清掃が容易な装置を実現することができる。
【００７１】
また、１回の測定で第１、第２、第３、第４の反射特性Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，Ｒ4を求め、式(２)，(３)の線形結合を行うことにより、ＳＣＩおよびＳＣＥでの反射特性を同時に求めることができる。
【００７２】
なお、本発明は、上記第１、第２実施形態に限られず、以下の変形形態を採用することができる。
【００７３】
（Ａ）上記第１、第２実施形態では、各照明手段１０，２０，３０の光学ファイバ群１１，２１，３１を複数（上記実施形態では、例えば16個）の光学ファイバで構成しているが、これに限られず、１つの光学ファイバで構成するようにしてもよい。すなわち、測定試料１を照明する照明手段は、１つの照射角度に対応して１つあればよい。
【００７４】
（Ｂ）上記第１、第２実施形態では、第１、第２、第３の照明手段１０，２０，３０を備え、３種類の照射角度で試料面を照明するようにしているが、これに限られず、２種類または４種類以上の照射角度で試料面を照明するように照明手段を備えればよい。なお、照射角度の種類を多くするほど、所定のジオメトリに精度良く近似した合成反射特性を得ることができる。
【００７５】
（Ｃ）上記第１、第２実施形態では、それぞれ定数を重み係数として線形結合を行うことによって合成反射特性を求めているが、これに限られず、他の合成演算を行うことによって合成反射特性を求めるようにしてもよい。例えば３次関数で補間することにより、線形結合よりさらに精度良く近似した合成反射特性を得ることができる。
【００７６】
（Ｄ）反射特性が分光反射率の場合には、定数Ａ1，Ａ2，Ａ3などを波長ごとに求めておけばよい。これによって、目標とする拡散照明光の配光が波長依存性を有する積分球に対しても、互換性の高い反射特性を得ることができる。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、複数の照明手段により所定の測定位置に配置された測定試料の試料面を少なくとも２種類の照射角度で照明し、同一の照射角度で試料面を照明する照明手段ごとに個別に複数の照明手段を発光し、測定試料からの反射光のうちで試料面の法線に対して所定角度の成分を受光し、その光強度に応じた電気信号を出力して、上記個別の発光ごとに出力される電気信号を用いて照射角度に対応する試料の反射特性を求め、この各反射特性と複数の照射角度にそれぞれ対応する複数の定数とを用いて、試料の合成反射特性を求めるようにしたので、積分球を備えることなく、拡散照明における反射特性に近似する反射特性を得ることができる。
【００７８】
また、請求項２の発明によれば、同一の照射角度で測定試料の試料面を照明する照明手段が複数存在することにより、拡散照明における反射特性にさらに精度良く近似する反射特性を得ることができる。
【００７９】
また、請求項３の発明によれば、定数記憶手段は、波長ごとの定数が格納されたもので、受光手段は、受光した光強度に応じた電気信号を波長ごとに出力するもので、第１演算処理手段は、各反射特性を波長ごとに求めるもので、第２演算処理手段は、合成反射特性を波長ごとに求めるものであることにより、測定試料の分光反射特性を求めることができるとともに、拡散照明の配光に波長依存性を有する場合でも、その反射特性に近似する反射特性を得ることができる。
【００８０】
また、請求項４の発明によれば、定数を重み係数として各反射特性を線形結合することにより合成反射特性を求めるものであることにより、線形結合という簡単な合成演算によって、拡散照明における反射特性に近似する反射特性を得ることができる。
【００８１】
また、請求項５の発明によれば、受光手段は、試料面の法線に対して０°の成分を受光するものであることにより、ＣＩＥが推奨するd／0ジオメトリ、すなわち拡散照明、垂直受光における反射特性に近似する反射特性を得ることができる。
【００８２】
また、請求項６の発明によれば、さらに、試料面の法線に対して−８°の照射角度で測定試料を照明する照明手段を備え、受光手段は、測定試料からの反射光のうちで試料面の法線に対して＋８°の成分を受光するものであることにより、ＣＩＥが推奨するd／8ジオメトリ、すなわち拡散照明、８°受光における反射特性に近似する反射特性を得ることができる。
【００８３】
また、請求項７の発明によれば、互いに表面状態が異なる複数の標準試料における所定の拡散照明条件でのそれぞれの標準反射特性を格納しておき、複数の標準試料毎に合成反射特性を測定し、その測定結果が上記標準特性記憶手段に格納された対応する標準反射特性に近づくように、上記定数を算出して、算出された複数の照射角度にそれぞれ対応する定数を上記定数記憶手段に格納することにより、所定の拡散照明条件を有する測定装置に対して、互換性の高い反射特性が得られる定数を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る反射特性測定装置の第１実施形態の光学系および電気的構成を示す図、（ｂ）は照明手段による照射角度を説明する図である。
【図２】反射特性測定装置の測定動作手順を示すフローチャートである。
【図３】図１０で示した従来の積分球を有するd／0ジオメトリの反射特性測定装置の配光を示す図である。
【図４】図１０で示した従来の積分球を有するd／0ジオメトリの反射特性測定装置の配光を示す図である。
【図５】定数を求める手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】持ち運び可能な反射特性測定装置を示す図である。
【図７】本発明に係る反射特性測定装置の第２実施形態の光学系および電気的構成を示す図である。
【図８】積分球を有する従来のＳＣＩのd／8ジオメトリの反射特性測定装置の要部を示す図で、下方にその照明の配光ｉを示している。
【図９】積分球を有する従来のＳＣＥのd／8ジオメトリの反射特性測定装置の要部を示す図で、下方にその照明の配光ｉを示している。
【図１０】積分球を有する従来のd／0ジオメトリの反射特性測定装置である。
【符号の説明】
１０  第１の照明手段
２０  第２の照明手段
３０  第３の照明手段
４０  受光手段
５０  制御部
５１  メモリ（定数記憶手段、標準特性記憶手段、定数演算処理手段）
５２  測定制御手段
５３  演算処理手段（第１演算処理手段、第２演算処理手段、定数演算手段、定数格納手段、定数演算処理手段）
８０  第４の照明手段
【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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