光学特性測定装置及び光学特性測定方法
【課題】任意の受光開き角での測定を可能とし、且つ装置の互換性を保つことを可能とする。
【解決手段】光学特性測定装置を、被測定物を照明する照明部と、前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部とを備えるものとする。
【解決手段】光学特性測定装置を、被測定物を照明する照明部と、前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部とを備えるものとする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明方向や観察方向によって異なる色彩を有するメタリック塗装やパール塗装などの特殊効果塗膜の光学特性の測定に用いられる光学特性測定装置及び光学特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車のボディ塗装などに用いられるメタリック塗料やパールカラー塗料には、薄片状のアルミニウムやマイカなどからなる光輝材が含まれており、この光輝材の向きに起因する反射光のばらつきにより、光輝材からの反射光強度が見る方向によって異なり、これによってメタリック効果やパール効果が得られる。このような性質を有するメタリック塗装やパールカラー塗装などの素材の光学特性を測定する場合は、１つの角度から見た反射光のみで測定を行っても光輝材のばらつきによる光学特性の違いを評価することができないことから、通常、複数の角度の反射光を測定することで前記光学特性の違いを評価する。ここで、複数の角度の反射光を測定できる光学特性測定装置として、多方向照明１方向受光、或いは１方向照明多方向受光方式によるマルチアングル測色計が用いられてきた。
【０００３】
前記塗膜の特性として、入射角に応じて分光反射率が変化するので、姿勢差などの影響により測定再現性が悪いという問題がある。これを解決するべく例えば特許文献１には、補正の基礎となる姿勢誤差量を、４５°方向の照明に対する反射特性の方向依存性を関数近似して姿勢誤差を推定し、この推定値に基づいて誤差補正を行う技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、照明光学系とは別系統の測定系で構成された姿勢誤差検出用照明系（検出専用光源）を備え、姿勢誤差検出用照明系により、測定面に向けて、測定面と直交する面内の略法線角方向から照明光を照明し、その反射光強度に基づいて姿勢誤差を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−５０８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より高度（高精度）な測色を行うためには、測光するポイント（角度）を増やし、且つ受光光学系の角度純度を高める（受光角分布特性を狭める）必要があるが、そうすると、以前の測定で用いた装置（マルチアングル測色計；同じ測色計或いは別の測色計）の受光光学系の角度純度と異なる角度純度となってしまい、受光開き角が変化するという問題が生じる。受光開き角が変化すると、得られる光学特性（受光角分布特性）値も異なるものとなり、装置（装置間）の互換性が保てなくなる。
【０００５】
また、装置の互換性に関して問題となるのは、受光角分布特性が波長依存性を有する場合である。すなわち、或る波長で受光角分布特性が同じとなるように受光光学系を設計したとしても、波長が変わると、得られる光学特性値も異なるものとなり、結局、装置の互換性が保てなくなる。
【０００６】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、受光開き角を可変とすることができるすなわち任意の受光開き角での測定が可能であるとともに、受光角分布特性が波長依存性を有する場合であっても（波長依存性を有さない場合も含む）、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能な光学特性測定装置及び光学特性測定方法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】
【０００７】
本発明に係る光学特性測定装置は、被測定物を照明する照明部と、前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、照明部によって被測定物が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部によって受光される。そして、受光制御部によって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、演算部によって、受光部により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【０００９】
また、本発明に係る光学特性測定方法は、被測定物を照明し、前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００１１】
これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【００１２】
また、上記構成において、前記受光制御部は、前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させることが好ましい。
【００１３】
これによれば、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲内の所定角度ピッチ位置における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値（第１の受光角分布特性）から、目標とする（所望の）任意の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置（測光値）を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。
【００１４】
また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されており、前記受光制御部は、前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成され、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、前記受光制御部は、前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。
【００１７】
これによれば、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる（装置の小型化を図ることができる）。
【００１８】
また、上記構成において、前記重み付け演算における重み値は、前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であることが好ましい。
【００１９】
これによれば、重み付け演算における重み値が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の（目標とする）測光値（第２の受光角分布特性）を求めることが可能となる。
【００２０】
また、上記構成において、前記第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係は前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であることが好ましい。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
【００２１】
これによれば、第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、上記（１）式であるので、当該（１）式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。
【００２２】
また、上記構成において、前記重み値は、前記受光部に受光される光の波長毎に前記（１）式を満たす重み値として算出される値であることが好ましい。
【００２３】
これによれば、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に（１）式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を求めることができ、ひいては、より一層、装置間（測光値間、受光角分布特性間）の互換性を保つことが可能となる。
【００２４】
また、上記構成において、前記演算部は、前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することが好ましい。
【００２５】
これによれば、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であるマルチアングル測色計の外観例を示す図である。図１に示すように、マルチアングル測色計１は、作業者により保持される保持部１ａと、該保持部１ａの一端側に設けられた操作表示部１ｂと、前記保持部１ａの他端側に設けられた当接部１ｃとを備えて構成されており、持ち運び可能なポータブル構造（ハンディタイプ）となっている。
【００２８】
保持部１ａには、被測定物に対する測定動作の開始を指示する入力を行うための測定トリガボタン１ａ−１が備えられている。測定トリガボタン１ａ−１は、前記測定動作の開始指示入力の操作性を考慮して、例えば保持部１ａを測定者が把持した際に親指が当接する位置に設置されている。操作表示部１ｂは、測定結果を表示する表示部１ｂ−１と、電源のオンオフを切り替えるための電源ボタン、表示部１ｂ−１による表示動作のオンオフを切り替えるための表示切替ボタン等からなる操作部１ｂ−２とを備える。当接部１ｃは、被測定物の測定面に接触させる底面１ｃ−１を備えた部位であり、該底面１ｃ−１には測定開口３が穿設されている。
【００２９】
図２は、測定開口３近傍の構成を示す断面図である。図２に示すように、当接部１ｃの底面１ｃ−１は平面をなし、測定開口３は、この平面内で例えば楕円形状を有して形成されている。以下、この平面を開口平面Ｘといい、また、測定開口３の中心を開口中心Ｏ、前記開口平面Ｘに直交し、開口中心Ｏを通る直線を法線Ｇというものとする。なお、図２では、開口平面Ｘを示すため、当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面とを離間して図示しているが、被測定物Ｓの測定面が均一な平面の場合には、当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面と密着する。
【００３０】
図３は、前記マルチアングル測色計１の内部構成の一例（第１の実施形態）を示す図である。図４は、マルチアングル測色計１の制御系を示すブロック図である。図３および図４に示すように、マルチアングル測色計１は、照明部１０と、受光部２０と、制御部３０とを備えている。照明部１０は、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等からなる光源１１と、光源１１を駆動する発光回路１２と、光源１１から出力される光束を規制する光束規制板１３と、コリメートレンズ１４とを備えて構成されている。光源は、法線Ｇに対して所定角度（例えば４５°）を有する位置に設置されている。光束規制板１３は、その開口１３ａがコリメートレンズ１４の焦点位置に一致するように配置されており、光束規制板１３の開口１３ａを通過した光源１１からの光束は、コリメートレンズ１４によってコリメート（集光）されて平行光束となって被測定物Ｓの測定面に導かれる。
【００３１】
受光部２０は、被測定物Ｓから反射された平行光束を集束する受光光学系２１と、この受光光学系２１の結像位置に配設され、受光光学系２１を透過した光を制限する後述の入射スリット２２ａ及び入射光束を波長ごとに分離する後述の回折格子２２ａ（図５参照）を備えた分光部２２と、光強度に応じた分光データを出力する受光センサ２３とを備えて構成されており、受光光学系２１を透過して入射スリット２２ａ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、分光部２２の一例を示す構成図である。
【００３２】
図５に示すように、分光部２２は、前記入射スリット２２ａが適所に形成されたケース２２ｄ内に、レンズ２２ｂと回折格子２２ｃとを備えて構成されている。レンズ２２ｂは、入射スリット２２ａを通過した被測定光を平行光にして回折格子２２ｃへ導くとともに、回折格子２２ｃによって分散された入射スリット２２ａの分散像を受光センサ２３の受光面に結像させる。回折格子２２ｃは、入射した測定光を波長に応じて反射・分散させる機能を有し、受光センサ２３上に前記入射スリット２２ａの分散像を結像させるものである。受光センサ２３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一方向に１列に配列されたシリコンフォトダイオードアレイにより構成される。受光センサ２３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。
【００３３】
図３、図４に戻り、受光センサ２３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、図略の増幅回路により増幅処理とＡ／Ｄ変換部２４によりＡ／Ｄ変換処理とが行われた後、制御部３０により取り込まれ、制御部３０において、被測定光の分光強度及び該分光強度に基づく反射特性値が算出される。
【００３４】
分光部２２は、モータ２５からの駆動力を受ける駆動力伝達部材の一例としてのアーム２６が接続されている。また、分光部２２と受光センサ２３とは一体化されている。そして、アーム２６がモータ２５から駆動力を受けると、分光部２２及び受光センサ２３は、前記被測定物Ｓに入射される入射光の光軸Ｌ１と前記被測定物Ｓによる反射光の光軸Ｌ２とを含む平面Ｒ（図１の紙面：以下、ジオメトリー平面という）に直交し、且つ、前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点（開口中心Ｏ）を通る軸を回転軸として、図１に示す矢印Ｑの方向に回転する。この構成により、受光部２０は反射光の受光位置を変えることができ、複数の受光位置で反射光を受光することができる。なお、前記受光位置は、受光角で規定されるものであり、該受光角とは、本実施形態では、法線Ｇと受光部２０（受光光学系２１）の光軸とのなす角をいう。
【００３５】
制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理部）や、そのＣＰＵの動作を規定するプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び一時的にデータを保管するＲＡＭ等の記憶部などを備えて構成されており、マルチアングル測色計１の全体の動作を制御するものである。制御部３０は、機能的に、光源１１の発光動作を制御する照明制御部３１と、受光センサ２３の受光動作を制御する受光制御部３２と、受光センサ２３からの出力信号に基づいて被測定物Ｓの反射特性値等を求める演算処理部３３と、モータ２５の駆動を制御する駆動制御部３４とを備える。
【００３６】
ここで、マルチアングル測色計（以降、適宜、測定器という）の受光角分布特性について説明する。一般的に、受光における受光開き角或いは受光角分布特性は、ある幅を持ち、その特性は、測定器毎に（或いは同じ測定器であっても、例えば前回の測定と今回の測定とで）異なるものとなる。図６（ａ）は、或る光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図であり、横軸は受光角度（受光角；例えば後述の或るアスペキュラー角）、縦軸は受光の相対感度を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする謂わば目標となる光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。ここでは、図６（ｂ）の受光角分布特性が、図６（ａ）の受光角分布特性と比べて謂わば広い受光角分布特性となっている場合を考える。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）は、受光角分布特性の違いにより測定値（測光値）が異なることを説明するための模式図であり、図７（ａ）は前記図６（ａ）の受光角分布特性が得られる場合に、図７（ｂ）は前記図６（ｂ）の受光角分布特性が得られる場合に対応している。ただし、図７においては、照明系（光源１１）により被測定物Ｓの測定面を照明したときに該測定面で反射される反射光の強度分布つまり角度毎の反射強度Ｍを開口中心Ｏからの距離の大小で示している。この反射強度Ｍにおいて突出した部分（ピーク位置）は正反射光（正反射光成分）を示し、他の部分は拡散光（拡散光成分）を示す。
【００３８】
具体的には図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ４５°照明下における、或る被測定物Ｓの反射強度Ｍ（反射特性）と、符号Ａで示す正反射光の位置からアスペキュラー角＋１５°だけ移動した符号Ｂで示す測定位置での受光の様子を示している。ただし、図中、符号Ｊで示す角度すなわち被測定物Ｓの測定面に対する法線Ｇからの角度が前記受光角（受光角Ｊ）であり、符号Ｋ又は符号Ｋ’で示す角度が、当該測定位置Ｂでの受光系（受光部２０、具体的には受光光学系２１）に対する受光開き角（受光開き角Ｋ’、Ｋ；この受光開き角のことを「受光開き角」とも表現する）である。同図に示すように、受光開き角Ｋ’の方が受光開き角Ｋよりも大きく、当該受光開き角が大きい方が反射強度Ｍにおける斜線部の面積（測光値）が大きくなる、すなわち受光開き角Ｋであるときの受光角分布特性（図６（ａ））が得られる場合と、受光開き角Ｋ’であるときの受光角分布特性（図６（ｂ））が得られる場合とでは、換言すれば、受光角分布特性が狭い測定器の場合と受光角分布特性が広い測定器とでは、測定結果が異なることが分かる。なお、測光値には、光輝材からの様々な反射光成分が含まれていることからも、測光値が違う値になるということは、単に光量が違うのではなく謂わば「色み」が変わることを示している。
【００３９】
ところで、受光角分布特性は波長によっても異なる。図８（ａ）は、波長の違いに応じて、ここでは例えば波長４００ｎｍ、５００ｎｍ及び６００ｎｍの違いに応じて、受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示している。図６と同様、横軸は受光角、縦軸は相対感度である。このような特性は、例えば測定器の受光光学系の所謂ミキシング性が悪く、受光角毎に入射スリット面（入射スリット２２ａ）への集光特性が変わってしまう場合に現れる。また、図８（ｂ）は、波長の違いに応じて、ここでも同様に例えば波長４００ｎｍ、５００ｎｍ及び６００ｎｍの違いに応じて、受光角分布特性の広がり方（相対感度が低い部分、或いは受光角分布特性グラフの裾部における広がり）が異なる場合の一例を示している。このような特性は、例えば測定器の受光光学系に光ファイバーを用いた場合に、該光ファイバーが波長によりそのＮＡが変化することに起因して起こる。
【００４０】
このように受光角分布特性は、測定器の違いに応じて、また波長の違いに応じて異なるものとなる。本実施形態では、謂わばこのような受光角分布特性の差違を補間するべく、目標とするつまり所望の受光角分布特性（任意の受光角分布特性）の測光値を、実際に測定して得た受光角分布特性の測定値（測光値）に対して所定の演算を施すことによって求めることを主な特徴点とする。
【００４１】
図９（ａ）、（ｂ）は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト（重み）を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性（目標受光角分布特性という）の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。横軸及び縦軸は前記と同様に受光角及び相対感度である。
【００４２】
図９（ａ）は、測定器の受光角分布特性の広がり方を変える場合を想定し、元の受光角分布特性（前記測定器で測定して得た受光角分布特性のことを「元の受光角分布特性」と表現している）よりも広がった受光角分布特性を作り出せることを示すものである。ここでは、図中、点線（破線）で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して１つの受光角分布特性Ｈ（謂わば擬似的な受光角分布特性）を求める。具体的には、点線に示す離散的な受光角の各感度（受光角分布特性は或る受光角における相対感度であることから受光角分布特性を「感度」と表現している。この意味において前記元の受光角分布特性のことを「元感度」とも表現する）に、例えば中心（複数の元感度を全体として見たときに定める所定の中心位置）を境として左右対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、裾が広がった受光角分布特性Ｈ（前記元感度を合成してなる「合成感度Ｈ」とも表現する）を得ることができる。したがって、さらには、波長毎に角度範囲（受光角の範囲）及びピッチ（例えば後述する受光部２０の移動角度ピッチ；０．４°ピッチ）並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性（感度）を得ることができる。
【００４３】
図９（ｂ）は、測定器の受光角分布特性のピーク位置をシフトさせた受光角分布特性を作り出せることを示すものである。この場合も、点線で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して１つの受光角分布特性Ｉ（擬似的な受光角分布特性）を求める。すなわち、点線に示す離散的な受光角の各感度（元感度、元の受光角分布特性）に中心を境として左右非対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、ピーク位置をシフトさせた受光角分布特性Ｉ（合成感度Ｉ）を得ることができる。この場合も、波長毎に、角度範囲及びピッチ並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性（感度）を得ることができる。
【００４４】
一般的に、例えば同じような構造的配置であったとしても、受光光学系の特性などによって受光角分布特性（測光値）が違ってきてしまうので、測定器間の互換性をとることができない。しかしながら、前記のように或る元の受光角分布特性から合成受光角分布特性を作り出すことができるようになれば、測定器間の互換性を保つ、すなわち受光角分布特性（の測光値）が異なる測定器（同じ測定器の場合も含む）であっても、互換性を保つことができるようになる。
【００４５】
ところで、前記“ウエイト”は、予め調べて求めておいた自身の測定器における受光角分布特性（受光角分布特性ｓｔ１）と、予め調べて求めておいた目標となる測定器（自身の測定器でもよいし、別の測定器でもよい）の受光角分布特性（受光角分布特性ｓｔ２）とから、謂わば逆算して求めたものである。つまり、既知である自身の受光角分布特性を用いて、既知である所望の受光角分布特性を擬似的に作り出せる（これら２つの受光角分布特性の測定値の合わせ込みが行える）ような重み値である。制御部３０（例えば演算処理部３３）は、この予め求めておいたウエイトデータが記憶されている。ただし、このウエイト値だけを記憶しておいてそのままこの値を用いてもよいし、前記それぞれ既知の受光角分布特性データを記憶しておき、必要に応じて（測定の都度）これらから所要のウエイトを算出するようにしてもよい。
【００４６】
また、自身の測定器における受光角分布特性に対するウエイトとは、同じ測定器において或る受光角分布特性を任意な受光角分布特性に変換したいような場合、例えば、或る規格測定位置における角度範囲±５°での受光角分布特性を、同規格測定位置における角度範囲±１０°での受光角分布特性に変換したい場合に、この前者の受光角分布特性に対して用いる重み値である。自身の測定器（同じ測定器）における後述の波長毎の受光角分布特性に対しても同様にこのウエイトを用いる方法は適用できる。
【００４７】
ウエイトの具体的な算出方法としては、当該ウエイトを「Ｗｔ」とすると、
Σ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）＝受光角分布特性ｓｔ２
の式を満たすウエイトＷｔを求めるとよい。ただし、Σ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）は、角度範囲（例えば±１°）及び角度ピッチ（例えば０．４°）の値を固定した状態で求めるものとする。所望の精度が出ない場合には、この角度範囲や角度ピッチを変えることで最適解を求めるようにすればよい。
【００４８】
また、前記式からウエイトＷｔを求めることを、波長毎に行うことで、受光角分布特性が波長依存性を有する場合にも対応することができる。通常、受光角分布特性には波長依存性まで考慮しないが（そこまで考慮して測定器を設計しないが）、本実施形態のように波長毎のウエイト（１つの波長に対するウエイト）を用いる構成とすることで、波長の違いによる受光角分布特性の違いにも対応することができ、つまり或る波長での受光角分布特性から、目標とする別の波長での受光角分布特性を作り出すことが可能となり、同じ測定器或いは異なる測定器間における、測定精度及び測定自由度が高くなり、互換性が高くなる。なお、当該「波長」とは、分光部２２による分光後の波長域、例えば反射色での４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域における例えば１０ｎｍピッチ毎の波長を示している。
【００４９】
なお、前記受光角分布特性ｓｔ１からの前記受光角分布特性ｓｔ２の作成は、実際には、本実施形態の測定器と、例えば業界標準の測定器とを用意し、同じ測定試料を測定してその測定結果が一致するように当該ウエイトを掛けていくようにして行う。原理的には、上式のように受光角分布特性ｓｔ１に対してウエイトを掛けると受光角分布特性ｓｔ２が得られる。
【００５０】
また、上述では受光角分布特性Ｈ、Ｉが対称形（左右対称）となる例を示したが、非対称となってもよい。実際には被測定物Ｓに対して受光部２０が回転方向に傾いた状態で測光することからも一般的には当該非対称となる。また、各受光角分布特性を謂わば変換して所望の受光角分布特性を求めるべく、前記ウエイトを掛けたり加減演算を行うことを「受光角分布特性変換演算」と表現する。
【００５１】
また、前記図９（ａ）、（ｂ）の各場合において、ウエイトを掛ける代わりに、測定時における受光センサ２３の露光時間（露光量）を変えてもよい。この場合、全波長一律のウエイトを掛けたことに相当するので、波長毎にウエイトを変える（異なる値のウエイトを用いる）必要がない場合であれば、余計な演算を省略することができ（演算時間を短縮することができ）、ひいてはマルチアングル測色計１による測定効率を向上させることができる。
【００５２】
このように所望の受光角分布特性を得ることに関し、本実施形態では、制御部３０における各機能部３１〜３３が以下のような処理を行う。図１０は、制御部３０による一連の処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、制御部３０は、先ずダーク測光を行う（ステップＳ１）。このダーク測光とは、受光センサ２３や受光部２０に備えられる各種回路のオフセット値（受光センサ２３に光が略完全に入射されない状態で得られる出力値）をキャンセルするべく、光源１１を消灯させた状態で受光センサ２３の受光動作を行わせて出力値を得る動作である。前記出力値（オフセット値）は、制御部３０内のＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部に格納される。ただし、電気的に安定している場合はこのダーク測光を省略してもよい。
【００５３】
次に、制御部３０は、光源１１を点灯させ（ステップＳ２）、受光部２０を測定位置近傍、具体的には測定位置をゼロとすると、この測定位置から所定角度例えば−１°ずれた位置まで移動させる（ステップＳ３）。ところで、ここでいう「測定位置」とは、例えばＤＩＮ（ドイツ工業標準規格）の規格では、メタリック塗装の測色を行う場合、正反射光の位置から法線Ｇ側へ向けて＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の各角度（以下、アスペキュラー角という）だけ移動した位置が測定位置として設定されるが、このうちのいずれかの角度の測定位置、このステップＳ３では例えば＋１５°の測定位置を示している。したがって、ステップＳ３では、この＋１５°よりも−１°移動した位置つまりアスペキュラー角＋１４°の位置まで受光部２０（の光軸位置）が移動することになる。
【００５４】
制御部３０は、移動したこの測定位置で受光部２０に測光動作を行わせる。このとき、受光部２０による測光回数をカウントするカウンタ（図示省略）を動作させてそのカウント値ＮをＮ＝０に設定する（ステップＳ４）。次に、受光部２０を、予め定められた比較的微小な角度ピッチ（例えば０．４°）だけ図１に示す矢印Ｑ方向における法線Ｇ側に回転移動させ（ステップＳ５）、その位置で受光部２０に次の測光動作を行わせる（ステップＳ６）。このとき測光回数の現在のカウント値Ｎに＋１（カウントアップ）する（Ｎ＝Ｎ＋１）（ステップＳ７）。制御部３０は、カウント値Ｎが予め定められた値（Ｎｔとする）例えば「５」に達したか（Ｎ＝Ｎｔ）否かを判定し、「５」に達していない場合には（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ５に戻り、「５」に達するまでステップＳ５〜Ｓ７の動作を繰り返し実行する。これにより、前記微小角度ピッチ０．４°の回転移動が順に５回実施され、各位置での測光動作が合計６回行われる。なお、このＮ＝０〜Ｎ＝５までの回転移動により、＋１５°を中心とした前記−１°から＋１°の範囲（１５°の±１°の角度範囲；０．４°×５＝２°の範囲）を移動することになる。
【００５５】
カウント値が「５」に達するとすなわち前記１５°の±１°の角度範囲における０．４°ピッチの全ての位置での測定動作が完了すると（ステップＳ８のＹＥＳ）、制御部３０は、前記＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の全ての角度位置での測定が完了したか否かを判別し、完了していない場合には（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ３に戻って、次の測定位置つまり＋２５°の位置、具体的には前記と同様、＋２５°よりも−１°移動した位置（＋２４°の位置）まで受光部２０を回転移動させ、同様に０．４°ずつ回転移動して測定を行い、以下同様に各測定位置＋４５°±１°、＋７５°±１°、＋１１０°±１°においてステップＳ４〜Ｓ８の動作を繰り返し実行する。なお、このことは、測定毎に設定受光角とその近傍の複数の受光角を細かく測光すると言える。当該全ての位置での測定が完了すると（ステップＳ９のＹＥＳ）、制御部３０は、光源１１を消灯させるとともに（ステップＳ１０）、受光部２０を所定の初期位置例えば正反射光の位置に移動させる（ステップＳ１１）。
【００５６】
そして、制御部３０（演算処理部３３）は、前記ＤＩＮ規格による＋１５°、・・・＋１１０°の各測定位置（規格測定位置と表現する）における０．４°毎の各測定位置（ピッチ測定位置と表現する）での測光動作により受光センサ２３から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する。具体的には、この各出力値から、前記ステップＳ１で格納しておいたオフセット値を差し引いた後、受光角分布特性変換演算を行うつまりこの各出力値に対して所定のウエイトを掛けたり（重み付けを行う）加減演算を行うことにより、所望の受光角分布特性相当の測光値を求める（ステップＳ１２）。さらに制御部３０（演算処理部３３）は、ステップＳ１２で求めた測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて（乗じて）、当該各規格測定位置での反射特性値を算出する（ステップＳ１３）。この反射特性値を算出するための演算を「反射特性値算出演算」と表現する。
【００５７】
なお、前記角度範囲は±１°に限らず、例えば±５°など任意の角度範囲でよい。移動角度ピッチも前記０．４°に限らず、０．１°や０．２°或いは１°など任意のピッチでよい。この場合、例えば０．２°ピッチで±１°の範囲、或いはこれよりも所謂粗い測定を行う場合の例えば１°ピッチで±５°の範囲などとしてもよい。また、前記規格測定位置は、＋１５°、・・・＋１１０°以外の角度であってもよいし、ＤＩＮ規格による測定位置を採用せずともよい。要は任意に設定した角度位置で評価してよい。
【００５８】
本件は、前記各実施形態に代えて、或いは前記各実施形態に加えて次の変形形態も採用可能である。
［１］被測定物Ｓから反射される反射光を受光する受光角を変える構成は、前記実施形態のように一体化された分光部２２及び受光センサ２３をモータ２５により図１に示す矢印Ｑの方向に駆動する構成に限らず、次のような構成も採用可能である。図１１は、マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図、図１２は、図１１の法線Ｇにおける側断面図、図１３は、図１１に示す光源の位置における側断面図、図１４は、マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。
【００５９】
図１１〜図１４に示すように、本実施形態のマルチアングル測色計１００は、測定面Ｓａに接する中心軸Ｚ（図１２〜図１４参照）に対して回転対称の反射面を有するトロイダル鏡１１０と、前記測定面Ｓａに対して照明光を照射する照明部１２０と、前記測定面Ｓａからの反射光を受光する受光部１３０と、制御部３０とを備えている。なお、制御部３０は、前記第１の実施形態における制御部３０と同様である。
【００６０】
トロイダル鏡１１０は、互いに直交する面内で異なる断面を有する凹面鏡である。本実施形態で例示しているトロイダル鏡１１０は、中心軸Ｚを有し、この中心軸Ｚに直交する面内の断面形状は図１１に示すように比較的大きな円弧１１１とされ、中心軸Ｚを含む面内の断面形状は図１２に示すように比較的小さい円弧１１２とされた、半円環状の光学部材である。すなわち、測定面Ｓａの中心Ｐにおける法線Ｇを含む面を測定平面Ｒ（図１１参照）とすると、トロイダル鏡１１０は、前記測定平面Ｒに直交し且つ前記測定面Ｓａに接する中心軸Ｚを有する。また、トロイダル鏡１１０は、前記中心軸Ｚに直交する面内では、中心軸Ｚを中心とする大きな円弧状の断面（円弧１１１）を有し、前記中心軸Ｚを含む面内では、放物線状の断面（円弧１１２）を有している。但し、前記円弧１１２（放物線）は、前記測定平面Ｒに平行で所定距離だけ離れた面内の中心軸Ｚを中心とし、前記円弧１１１のおよそ１／２の半径を有する焦点円周１１１ｆ上に焦点Ｆを有し、前記焦点Ｆから中心軸Ｚに降ろした垂線ｈを対称軸とする放物線である。
【００６１】
このようなトロイダル鏡１１０を具備させることで、測定面Ｓａからの反射光のうち、前記中心軸Ｚに垂直な測定平面Ｒに平行で、且つ前記中心軸Ｚ上で反射された反射光がトロイダル鏡１１０により反射される。そして、当該トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置に光束が収束されるようになる。
【００６２】
照明部１２０は、トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上であって、法線Ｇに対して４５°傾いた位置に配置された光源１２１を有している。光源１２１から出力される照明光束は、直接測定面Ｓａへ照射されるのではなく、図１１、図１３に示すように、一旦トロイダル鏡１１０で反射されることで平行光束に変換された上で測定面Ｓａに照射される。このような構成とすることで、測定面Ｓａの周囲に光源１２１と前記第１の実施形態のようなコリメートレンズ１４（図３参照）とを設置する構成に比べて、照明部１２０を大幅に小型化できるようになる。
【００６３】
受光部１３０は、回転光学系として機能する平面鏡１３１と、リレー光学系としてのリレーレンズ１３２とを有する受光光学系と、前記実施形態と略同様の分光部２２及び受光センサ２３とを備える。なお、リレーレンズ１３２は、回転しない固定光学系である。分光部２２及び受光センサ２３は、前記実施形態と略同様であるからその説明を省略し、前記実施形態と同一の番号を付している。
【００６４】
平面鏡１３１は、楕円形（図１４参照）を有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１１０の中心軸Ｚと一致する回転軸１３１ｘ（図１２参照）を有している。具体的には、平面鏡１３１は、回転軸１３１ｘに対して所定角度だけ傾斜して設置されており、制御部３０により、回転軸１３１ｘ周り（図１１、図１４に示す矢印ｃの方向）に回転駆動されるようになっている。平面鏡１３１の回転範囲は、トロイダル鏡１１０における前記円弧１１１の全範囲に対向できるよう、回転軸１３１ｘ周りに１８０°程度回転するように設定されている。
【００６５】
すなわち、平面鏡１３１は、トロイダル鏡１１０で反射され焦点円周１１１ｆ上に収束した全ての光束が入射可能な位置に、且つ、中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）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、平面鏡１３１の回転角度により、前記焦点円周１１１ｆ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部２２の入射スリット２２ａ（入射開口）へ導かれる。このように、平面鏡１３１の回転により、前記被測定物Ｓから反射される反射光のうち、受光する反射光を変えることができ、ひいては複数の受光角で反射光を受光することができる。なお、本実施形態における受光角とは、測定面Ｓａで反射されトロイダル鏡１１０に入射される光束（後述する反射光束１２１ｃ）の光軸と法線Ｇとのなす角をいう。
【００６６】
図１５は、平面鏡１３１の機能を説明するための図であって、図１４に示した平面鏡１３１の反射面と中心軸Ｚとの交点Ｔを通り、中心軸Ｚに直交する面における断面を模式的に示す図である。図１５の実線で示すように、平面鏡１３１の断面の稜線が測定面Ｓａに平行な場合、測定面Ｓａからの反射光のうち、前記法線Ｇに一致する半径ＲＰ１に平行な成分が、トロイダル鏡１１０における前記測定面Ｓａと正対する反射面部分Ａ１で反射され、焦点円周１１１ｆ上の点Ｆ１に収束された後、入射スリット２２ａへ選択的に再収束される。
【００６７】
一方、図１５の点線で示すように、平面鏡１３１の断面の稜線が測定面Ｓａに平行な状態から所定角度θだけ回転した場合、前記法線Ｇ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１１０における前記測定面Ｓａと正対する反射面部分Ａ２で反射され、焦点円周１１１ｆ上の点Ｆ２に収束された後、入射スリット２２ａへ選択的に再収束される。このように平面鏡１３１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２２ａへ入射させることができる。すなわち、平面鏡１３１は、照明方向に対する受光方向の角度が、該平面鏡１３１の回転角度に応じて可変とされるものである。リレーレンズ１３２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１３１で反射された中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）方向の反射光を、入射スリット２２ａに収束させるものである。これにより、平面鏡１３１の回転角度に応じて選択された焦点円周１１１ｆ上の所定位置に収束した光束が入射スリット２２ａに入射することとなる。
【００６８】
以上のように構成されたマルチアングル測色計１００の動作（光路）を、図１１、図１２、図１４を参照しつつ説明する。法線Ｇに対して４５度傾いた位置に配置された光源１２１から、トロイダル鏡１１０に向けて出力された光束１２１ａは、トロイダル鏡１１０により反射され、測定平面Ｒに平行であって対法線角４５度の方向の平行光束１２１ｂとなって測定面Ｓａに照射される。前記平行光束１２１ｂは、この測定面Ｓａにより当該測定面Ｓａの反射特性に応じて反射される。
【００６９】
この反射光のうち、前記測定平面Ｒに平行な成分である反射光の光束１２１ｃ（図１１、図１２では、法線Ｇ方向の光束のみを示している）が、トロイダル鏡１１０にて反射される。そして、この反射光束１２１ｄは、トロイダル鏡１１０の円弧１１２が前記垂線ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置（トロイダル鏡１１０での反射方向に依存する点）に収束される。
【００７０】
焦点円周１１１ｆ上の各点は、前記平面鏡１３１とリレーレンズ１３２とによって、分光部２２の入射スリット２２ａと結像関係を有する。また、平面鏡１３１の回転によって、前記焦点円周１１１ｆ上の各点に収束した光束が選択される。したがって、平面鏡１３１の回転角に応じて、トロイダル鏡１１０から入射スリット２２ａへ至る光路が形成される。すなわち、平面鏡１３１で選択された焦点Ｆからの拡散光束１２１ｅは、平面鏡１３１にて中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）方向へ反射され、リレーレンズ１３２へ入射する。そして、該リレーレンズ１３２により収束された光束１２１ｆとされて入射スリット２２ａへ入射する。
【００７１】
このとき、受光センサ２３により計測される分光強度は、平面鏡１３１の回転角度で決定する方向の反射光の分光強度となる。図１１の例では、平面鏡１３１の回転角度が、法線Ｇ方向の反射光が選択される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。
【００７２】
本変形形態［１］でも上記実施形態（図１０のフローチャートでの測定動作）と同様に、制御部３０によって、順に例えば＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の各規格測定位置における±１°の角度範囲での０．４°毎のピッチ測定位置で測光動作を行い、この測光動作により受光センサ２３から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する（受光角分布特性変換演算を行う）とともに、当該算出した測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて当該各規格測定位置での反射特性値を算出する（反射特性値算出演算を行う）。前記実施形態では、受光センサ２３（受光部２０）を回転移動させることで、任意の受光角から受光する構成であったが、変形形態［１］では、受光センサ２３は固定しておいて、平面鏡１３１を回転させてトロイダル鏡１１０の各方向からの反射光を受光センサ２３に入射させることで任意の受光角から受光する構成としている。換言すれば、測定位置（規格測定位置、ピッチ測定位置）の移動を、平面鏡１３１を回転させて該回転角度に応じて受光方向の角度を変化させることで実現している。この測定動作（演算方法）は、以下の変形形態［２］でも同様である。
【００７３】
［２］前記変形形態［１］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１３１の回転軸１３１ｘ、リレーレンズ１３２の光軸及び分光部２２の入射スリット２２ａが、測定面Ｓａに接するトロイダル鏡１１０の中心軸Ｚに一致する構成であることから、平面鏡１３１、リレーレンズ１３２及び分光部２２の一部が、測定面Ｓａよりも下側に配置され（図１２参照）、測定面Ｓａとマルチアングル測色計１００の一部とが干渉することから大きな被測定物を測定対象とすることができない。
（２）トロイダル鏡１１０で反射された光束は、焦点円周１１１ｆ上の各点に収束した後、再び拡散して平面鏡１３１、リレーレンズ１３２に入射するため、大きな有効径を有する平面鏡１３１やリレーレンズ１３２を必要とし、マルチアングル測色計１００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。
【００７４】
図１６は、前記（１）〜（３）の点を考慮したマルチアングル測色計２００の構成を示す正面図であり、図１７は、図１６の側断面図である。このマルチアングル測色計２００が、先に説明した変形形態［１］のマルチアングル測色計１００と相違する点は、トロイダル鏡１１０と被測定物Ｓとの間に、トロイダル鏡１１０の実際の中心軸Ｚと所定の角度をなして前述の測定平面Ｒ（図１１、図１２参照）を折り曲げる反射鏡２０１を備えている点である。これにより、前記（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きなサイズの測定面Ｓａの光学特性の測定を行うことができる。また、リレー光学系として平面鏡１３１と焦点円周１１１ｆとの間に第２リレーレンズ２０２を配置した点、及び参照光学系２５０を具備させた点においてもマルチアングル測色計１００と相違する。これにより、前記（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。なお、前記変形形態［１］と同様の機能を有する部材については、その説明を省略し、前記変形形態［１］と同一の番号を付するものとする。
【００７５】
反射鏡２０１は、細長い矩形状を有する平面ミラーからなり、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚとトロイダル鏡１１０の反射面との間に、測定平面Ｒを９０°折り曲げる傾斜角度で固定して配置されている（図１７参照）。なお、測定面Ｓａの位置は、反射鏡２０１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１１０の中心軸Ｚに接する位置と等価な位置である。このように、トロイダル鏡１１０と測定面Ｓａとの関係については、先のマルチアングル測色計１００のようにトロイダル鏡１１０の中心軸Ｚに実際に接するように測定面Ｓａを配置しても、このマルチアングル測色計２００のように反射鏡２０１を介在させることで、実際には中心軸Ｚに接していないが接している態様と等価な態様で測定面Ｓａを配置することができる。
【００７６】
リレー光学系は、平面鏡１３１と入射スリット２２ａとの間に配置された第１リレーレンズ１３２に加えて、平面鏡１３１と焦点円周１１１ｆとの間に配置された第２リレーレンズ２０２とを備えて構成されている。第２リレーレンズ２０２は、図示を簡略化しているが、平面鏡１３１が回転駆動されると、該平面鏡１３１と一体的に回転する。第２リレーレンズ２０２を加えることで、焦点円周１１１ｆ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１３１及び第１リレーレンズ１３２に入射する光束が絞られることから、平面鏡１３１並びに第１リレーレンズ１３２の有効径を抑えることが可能となる。従って、マルチアングル測色計１００のコンパクト化が図れる。
【００７７】
参照光学系２５０は、拡散板２５１と参照用ファイバ２５２とを具備してなり、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚ方向に延設された延長部１１０ｘで反射された参照光束２６０ｒ（光源１１から出力される光束の一部）が入射する位置に設置されている。拡散板２５１は、参照光学系２５０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１１０の中心軸Ｚ上に配置される。なお、拡散板２５１は、図１７に示すように、反射鏡２０１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２５２は、前記拡散板２５１の裏面側にその入射端２５２ａが配置され、拡散板２５１に入射しこの拡散板２５１を拡散透過した参照光束２６０ｒの一部の光束２５１ｒが参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに参照光として入射する。
【００７８】
なお、前記拡散板２５１を設置せず、参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａを、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚ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。しかしながら、この実施形態のように、拡散板２５１を介して参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに参照光を取り入れる構成としておけば、拡散板２５１によって拡散された参照光束２６０ｒの一部が入射端２５２ａに入射することから、例えば焦点円周１１１ｆ上に複数の光源を配置したような場合であっても、各方向の光源についての参照光を参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに取り入れることができるという利点がある。
【００７９】
本実施形態の分光部２２には、リレー光学系を経由する反射光が入射する前述の入射スリット２２ａと、参照光を入射させるための参照光スリット２２ｅとの２つの入射スリットを備えるデュアルチャンネル型の構成を有する。入射スリット２２ａは、中心軸Ｚの延長線上に配置され、また、参照光スリット２２ｅには、前記参照用ファイバ２５２の出射端２５２ｂが接続される。
【００８０】
平面鏡１３１を回転駆動させる機構として、本実施形態では、パルスモータ及びパルスモータ駆動回路を備えるモータ部２５３を用いる例を示している（図１７参照）。前記パルスモータの出力軸は、平面鏡１３１の回転軸２５３ａに直結されており、パルスモータ駆動回路から所定の駆動パルスがパルスモータに与えられることで、平面鏡１３１が回転軸２５３ａ周りに回転駆動されるように構成されている。モータ駆動回路の動作は、制御部３０により制御される。
【００８１】
このように構成されたマルチアングル測色計２００の動作（光路）を、図１６及び図１７を参照しつつ説明する。法線Ｇに対して４５度傾いた位置に配置された光源１１から出力された光束１２１ａは、トロイダル鏡１１０にて反射され、対法線角４５度の方向の平行光束１２１ｂとなって反射鏡２０１に入射され、該反射鏡２０１で反射された平行光束１２１ｃが測定面Ｓａに照射される。この測定面Ｓａにて、当該測定面Ｓａの反射特性に応じて前記平行光束１２１ｃが反射され、その反射光束１２１ｄが再び反射鏡２０１に入射して、反射される。
【００８２】
この反射光のうち、中心軸Ｚに垂直な測定平面Ｒに平行な成分である反射光の光束１２１ｅがトロイダル鏡１１０にて反射される。そして、この反射光束１２１ｆは、トロイダル鏡１１０の円弧１１２が前記垂線ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置１２１ｇに収束される。この収束位置１２１ｇは、前述の通り平面鏡１３１の回転角に応じて選択される。その後、平面鏡１３１で選択された収束位置１２１ｇからの拡散光束１２１ｈは、第２リレーレンズ２０２により絞られた上で、この透過光束１２１ｉが平面鏡１３１にて中心軸Ｚ方向へ反射され、リレーレンズ１３２へ入射する。そして、該リレーレンズ１３２により収束され、その光束１２１ｊが入射スリット２２ａへ入射する。
【００８３】
一方、参照光については、光源１２１から出力される光束の一部であってトロイダル鏡１１０の延長部１１０ｘで反射された参照光束２６０ｒが拡散板２５１に照射され、拡散板２５１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２５２の入射端２５２ａに入射する。そして、参照用ファイバ２５２により前記参照光が伝送されて、参照光スリット２２ｅへ入射する。
【００８４】
［３］前記変形形態［１］、［２］では、光源１２１を、焦点円周１１１ｆ上に配置する例について例示したが、この形態に代えて、図１８に示すような構成を有する照明部１２０’を設置しても良い。なお、図１８は、前記変形形態［２］の構成に、本実施形態の構成を適用した図を示している。図１８に示すように、照明部１２０’は、光源１２１、光源反射鏡１２２及び集光レンズ１２３を備えて構成されている。光源反射鏡１２２は、トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上において所定の角度で配置され、光源１２１から出力された、集光レンズ１２３で収束された光束１２４ａを反射し、トロイダル鏡１１０の反射面に拡散光束１２４ｂとして射出する。この拡散光束１２４ｂは、トロイダル鏡１１０で反射されることで平行光束１２４ｃとされ、測定面Ｓａに（前記変形形態［１］の場合は直接測定面Ｓａに、また、前記変形形態［２］の場合は反射鏡２０１を介して測定面Ｓａに）照射される。なお、トロイダル鏡１１０の延長部１１０ｘで反射された光束１２４ａは、参照光束２６０ｒとして拡散板２５１（図１７参照）上に照射される。
【００８５】
［４］変形形態［１］〜［３］のようなトロイダル鏡１１０を製造する場合に、トロイダル鏡１１０全体を一体成型で製造する方法を採用すると、均一で高い反射率を曲面の内面全域で確保することが難しい。そこで、トロイダル鏡１１０を、分割した複数の部品から構成されるようにし、これら各部品を繋ぎ合わせて（結合して）トロイダル鏡１１０を構成するようにするとよい。ただし、この場合、製造上の誤差により図１９の矢印Ｗで示すような各部品の繋ぎ目部分の表面には凹部や凸部が生じ、トロイダル鏡１１０の反射面の曲面連続性が損なわれる。このような繋ぎ目部分では、図２０に示すように、光の反射が乱れて光の反射率にロスが生じる。そして、この繋ぎ目部分が、被測定物Ｓの測定面Ｓａから受光センサ２３により受光されるまでの光路上に位置するときには、受光センサ２３によりスキャンを行ったときに平面鏡１３１の回転角度に応じて損失量が変化し、その損失量の変化が誤差となって現れる。そこで、前記繋ぎ目部分が、照明に使うエリアに位置すれば、すなわち光源１２１から被測定物Ｓの測定面Ｓａまでの光路上に位置するように各部品の設計を行えば、平面鏡１３１の回転角度が変化しても損失量は略一定となるので、前述のような誤差は殆ど発生しない（予め校正しておけばこの誤差をキャンセルできる）。
【００８６】
以上のように、本実施形態における光学特性測定装置（マルチアングル測色計１、１００、２００）によれば、照明部（照明部１０、１２０）によって被測定物（被測定物Ｓ）が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部（受光部２０、１３０）によって受光される。そして、受光制御部（制御部３０）によって、予め設定された設定受光角（規格測定位置）を含む所定の角度範囲内（設定受光角の近傍）における複数の受光角（角度ピッチ位置）での反射光が受光部により受光され、演算部（制御部３０、演算処理部３３）によって、受光部により得られた各受光角における測光値（元感度、元の受光角分布特性）に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００８７】
また、本実施形態における光学特性測定方法によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内（設定受光角の近傍）における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００８８】
これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値（元感度、元の受光角分布特性）から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角（合成受光角分布特性、受光角分布特性Ｈ、Ｉ、合成感度Ｈ、Ｉ）を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【００８９】
また、上記構成において、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲（例えば±１°）内の所定角度ピッチ位置（例えば０．４°ピッチ毎の位置）における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値（第１の受光角分布特性）から、目標とする（所望の）任意の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置（測光値）を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。
【００９０】
また、上記構成において、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成され、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。
【００９１】
また、上記構成において、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡（トロイダル鏡１１０）と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系（平面鏡１３１）と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサ（受光センサ２３）とを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる（装置の小型化を図ることができる）。
【００９２】
また、上記構成において、重み付け演算における重み値（ウエイト、Ｗｔ）が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の（目標とする）測光値（第２の受光角分布特性）を求めることが可能となる。
【００９３】
また、上記構成において、第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であるので、当該（１）式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。ただし、この（１）式は、上述のΣ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）＝受光角分布特性ｓｔ２の式を示すものである。
【００９４】
また、上記構成において、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に（１）式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を求めることができ、ひいては、より一層、装置間（測光値間、受光角分布特性間）の互換性を保つことが可能となる。
【００９５】
さらに、上記構成において、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出する（反射特性を求める）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であるマルチアングル測色計の外観例を示す図である。
【図２】測定開口近傍の構成を示す断面図である。
【図３】上記マルチアングル測色計の内部構成の一例（第１の実施形態）を示す図である。
【図４】上記マルチアングル測色計の制御系を示すブロック図である。
【図５】上記マルチアングル測色計の分光部の一例を示す構成図である。
【図６】（ａ）は、或る光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。（ｂ）は、（ａ）の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする目標となる光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。
【図７】受光角分布特性の違いにより測定値（測光値）が異なることを説明するための模式図であり、（ａ）は上記図６（ａ）の受光角分布特性が得られる場合に、図７（ｂ）は上記図６（ｂ）の受光角分布特性が得られる場合に対応する図である。
【図８】（ａ）は、波長の違いに応じて受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示す図である。（ｂ）は、波長の違いに応じて、受光角分布特性の広がり方が異なる場合の一例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト（重み）を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性（目標受光角分布特性という）の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。
【図１０】制御部による一連の処理を示すフローチャートである。
【図１１】マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図である。
【図１２】図１１の法線Ｇにおける側断面図である。
【図１３】図１１に示す光源の位置における側断面図である。
【図１４】マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。
【図１５】平面鏡の機能を説明するための図である。
【図１６】マルチアングル測色計の他の構成を示す正面図である。
【図１７】図１６の側断面図である。
【図１８】照明部の変形形態を示す図である。
【図１９】トロイダル鏡を複数の部品で構成した場合を示す図である。
【図２０】繋ぎ目部分における光の反射について説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１、１００、２００ マルチアングル測色計
３ 測定開口
１０、１２０ 照明部
１１、１２１ 光源
２０、１３０ 受光部
２３ 受光センサ
２５ モータ
２６ アーム
３０ 制御部
３１ 照明制御部
３２ 受光制御部
３３ 演算処理部
３４ 駆動制御部
１１０ トロイダル鏡
１３１ 平面鏡
１３１ｘ 回転軸
２０１ 反射鏡
２５３ モータ部
２５３ａ 回転軸
Ａ 開口中心
Ｆ 焦点
Ｇ 法線
Ｈ、Ｉ 受光角分布特性、合成感度
Ｊ 受光角
Ｋ、Ｋ’ 受光開き角
Ｍ 反射強度
Ｒ 測定平面、ジオメトリ平面
Ｓａ 測定面
Ｘ 開口平面
Ｚ 中心軸
Ｓ 被測定物
Ｓｆ 光輝材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明方向や観察方向によって異なる色彩を有するメタリック塗装やパール塗装などの特殊効果塗膜の光学特性の測定に用いられる光学特性測定装置及び光学特性測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車のボディ塗装などに用いられるメタリック塗料やパールカラー塗料には、薄片状のアルミニウムやマイカなどからなる光輝材が含まれており、この光輝材の向きに起因する反射光のばらつきにより、光輝材からの反射光強度が見る方向によって異なり、これによってメタリック効果やパール効果が得られる。このような性質を有するメタリック塗装やパールカラー塗装などの素材の光学特性を測定する場合は、１つの角度から見た反射光のみで測定を行っても光輝材のばらつきによる光学特性の違いを評価することができないことから、通常、複数の角度の反射光を測定することで前記光学特性の違いを評価する。ここで、複数の角度の反射光を測定できる光学特性測定装置として、多方向照明１方向受光、或いは１方向照明多方向受光方式によるマルチアングル測色計が用いられてきた。
【０００３】
前記塗膜の特性として、入射角に応じて分光反射率が変化するので、姿勢差などの影響により測定再現性が悪いという問題がある。これを解決するべく例えば特許文献１には、補正の基礎となる姿勢誤差量を、４５°方向の照明に対する反射特性の方向依存性を関数近似して姿勢誤差を推定し、この推定値に基づいて誤差補正を行う技術が開示されている。また、例えば特許文献２には、照明光学系とは別系統の測定系で構成された姿勢誤差検出用照明系（検出専用光源）を備え、姿勢誤差検出用照明系により、測定面に向けて、測定面と直交する面内の略法線角方向から照明光を照明し、その反射光強度に基づいて姿勢誤差を検出する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−５０８１７号公報
【特許文献２】特開２００６−１０５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
より高度（高精度）な測色を行うためには、測光するポイント（角度）を増やし、且つ受光光学系の角度純度を高める（受光角分布特性を狭める）必要があるが、そうすると、以前の測定で用いた装置（マルチアングル測色計；同じ測色計或いは別の測色計）の受光光学系の角度純度と異なる角度純度となってしまい、受光開き角が変化するという問題が生じる。受光開き角が変化すると、得られる光学特性（受光角分布特性）値も異なるものとなり、装置（装置間）の互換性が保てなくなる。
【０００５】
また、装置の互換性に関して問題となるのは、受光角分布特性が波長依存性を有する場合である。すなわち、或る波長で受光角分布特性が同じとなるように受光光学系を設計したとしても、波長が変わると、得られる光学特性値も異なるものとなり、結局、装置の互換性が保てなくなる。
【０００６】
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであり、受光開き角を可変とすることができるすなわち任意の受光開き角での測定が可能であるとともに、受光角分布特性が波長依存性を有する場合であっても（波長依存性を有さない場合も含む）、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能な光学特性測定装置及び光学特性測定方法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】
【０００７】
本発明に係る光学特性測定装置は、被測定物を照明する照明部と、前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、照明部によって被測定物が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部によって受光される。そして、受光制御部によって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、演算部によって、受光部により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【０００９】
また、本発明に係る光学特性測定方法は、被測定物を照明し、前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記構成によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００１１】
これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【００１２】
また、上記構成において、前記受光制御部は、前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させることが好ましい。
【００１３】
これによれば、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲内の所定角度ピッチ位置における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値（第１の受光角分布特性）から、目標とする（所望の）任意の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置（測光値）を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。
【００１４】
また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されており、前記受光制御部は、前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成され、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。
【００１６】
また、上記構成において、前記受光部は、前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、前記受光制御部は、前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させるようにしてもよい。
【００１７】
これによれば、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる（装置の小型化を図ることができる）。
【００１８】
また、上記構成において、前記重み付け演算における重み値は、前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であることが好ましい。
【００１９】
これによれば、重み付け演算における重み値が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の（目標とする）測光値（第２の受光角分布特性）を求めることが可能となる。
【００２０】
また、上記構成において、前記第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係は前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であることが好ましい。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
【００２１】
これによれば、第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、上記（１）式であるので、当該（１）式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。
【００２２】
また、上記構成において、前記重み値は、前記受光部に受光される光の波長毎に前記（１）式を満たす重み値として算出される値であることが好ましい。
【００２３】
これによれば、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に（１）式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を求めることができ、ひいては、より一層、装置間（測光値間、受光角分布特性間）の互換性を保つことが可能となる。
【００２４】
また、上記構成において、前記演算部は、前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することが好ましい。
【００２５】
これによれば、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は、本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であるマルチアングル測色計の外観例を示す図である。図１に示すように、マルチアングル測色計１は、作業者により保持される保持部１ａと、該保持部１ａの一端側に設けられた操作表示部１ｂと、前記保持部１ａの他端側に設けられた当接部１ｃとを備えて構成されており、持ち運び可能なポータブル構造（ハンディタイプ）となっている。
【００２８】
保持部１ａには、被測定物に対する測定動作の開始を指示する入力を行うための測定トリガボタン１ａ−１が備えられている。測定トリガボタン１ａ−１は、前記測定動作の開始指示入力の操作性を考慮して、例えば保持部１ａを測定者が把持した際に親指が当接する位置に設置されている。操作表示部１ｂは、測定結果を表示する表示部１ｂ−１と、電源のオンオフを切り替えるための電源ボタン、表示部１ｂ−１による表示動作のオンオフを切り替えるための表示切替ボタン等からなる操作部１ｂ−２とを備える。当接部１ｃは、被測定物の測定面に接触させる底面１ｃ−１を備えた部位であり、該底面１ｃ−１には測定開口３が穿設されている。
【００２９】
図２は、測定開口３近傍の構成を示す断面図である。図２に示すように、当接部１ｃの底面１ｃ−１は平面をなし、測定開口３は、この平面内で例えば楕円形状を有して形成されている。以下、この平面を開口平面Ｘといい、また、測定開口３の中心を開口中心Ｏ、前記開口平面Ｘに直交し、開口中心Ｏを通る直線を法線Ｇというものとする。なお、図２では、開口平面Ｘを示すため、当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面とを離間して図示しているが、被測定物Ｓの測定面が均一な平面の場合には、当接部１ｃの底面１ｃ−１と被測定物Ｓの測定面と密着する。
【００３０】
図３は、前記マルチアングル測色計１の内部構成の一例（第１の実施形態）を示す図である。図４は、マルチアングル測色計１の制御系を示すブロック図である。図３および図４に示すように、マルチアングル測色計１は、照明部１０と、受光部２０と、制御部３０とを備えている。照明部１０は、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプ等からなる光源１１と、光源１１を駆動する発光回路１２と、光源１１から出力される光束を規制する光束規制板１３と、コリメートレンズ１４とを備えて構成されている。光源は、法線Ｇに対して所定角度（例えば４５°）を有する位置に設置されている。光束規制板１３は、その開口１３ａがコリメートレンズ１４の焦点位置に一致するように配置されており、光束規制板１３の開口１３ａを通過した光源１１からの光束は、コリメートレンズ１４によってコリメート（集光）されて平行光束となって被測定物Ｓの測定面に導かれる。
【００３１】
受光部２０は、被測定物Ｓから反射された平行光束を集束する受光光学系２１と、この受光光学系２１の結像位置に配設され、受光光学系２１を透過した光を制限する後述の入射スリット２２ａ及び入射光束を波長ごとに分離する後述の回折格子２２ａ（図５参照）を備えた分光部２２と、光強度に応じた分光データを出力する受光センサ２３とを備えて構成されており、受光光学系２１を透過して入射スリット２２ａ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、分光部２２の一例を示す構成図である。
【００３２】
図５に示すように、分光部２２は、前記入射スリット２２ａが適所に形成されたケース２２ｄ内に、レンズ２２ｂと回折格子２２ｃとを備えて構成されている。レンズ２２ｂは、入射スリット２２ａを通過した被測定光を平行光にして回折格子２２ｃへ導くとともに、回折格子２２ｃによって分散された入射スリット２２ａの分散像を受光センサ２３の受光面に結像させる。回折格子２２ｃは、入射した測定光を波長に応じて反射・分散させる機能を有し、受光センサ２３上に前記入射スリット２２ａの分散像を結像させるものである。受光センサ２３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一方向に１列に配列されたシリコンフォトダイオードアレイにより構成される。受光センサ２３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。
【００３３】
図３、図４に戻り、受光センサ２３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、図略の増幅回路により増幅処理とＡ／Ｄ変換部２４によりＡ／Ｄ変換処理とが行われた後、制御部３０により取り込まれ、制御部３０において、被測定光の分光強度及び該分光強度に基づく反射特性値が算出される。
【００３４】
分光部２２は、モータ２５からの駆動力を受ける駆動力伝達部材の一例としてのアーム２６が接続されている。また、分光部２２と受光センサ２３とは一体化されている。そして、アーム２６がモータ２５から駆動力を受けると、分光部２２及び受光センサ２３は、前記被測定物Ｓに入射される入射光の光軸Ｌ１と前記被測定物Ｓによる反射光の光軸Ｌ２とを含む平面Ｒ（図１の紙面：以下、ジオメトリー平面という）に直交し、且つ、前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点（開口中心Ｏ）を通る軸を回転軸として、図１に示す矢印Ｑの方向に回転する。この構成により、受光部２０は反射光の受光位置を変えることができ、複数の受光位置で反射光を受光することができる。なお、前記受光位置は、受光角で規定されるものであり、該受光角とは、本実施形態では、法線Ｇと受光部２０（受光光学系２１）の光軸とのなす角をいう。
【００３５】
制御部３０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit：中央演算処理部）や、そのＣＰＵの動作を規定するプログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、及び一時的にデータを保管するＲＡＭ等の記憶部などを備えて構成されており、マルチアングル測色計１の全体の動作を制御するものである。制御部３０は、機能的に、光源１１の発光動作を制御する照明制御部３１と、受光センサ２３の受光動作を制御する受光制御部３２と、受光センサ２３からの出力信号に基づいて被測定物Ｓの反射特性値等を求める演算処理部３３と、モータ２５の駆動を制御する駆動制御部３４とを備える。
【００３６】
ここで、マルチアングル測色計（以降、適宜、測定器という）の受光角分布特性について説明する。一般的に、受光における受光開き角或いは受光角分布特性は、ある幅を持ち、その特性は、測定器毎に（或いは同じ測定器であっても、例えば前回の測定と今回の測定とで）異なるものとなる。図６（ａ）は、或る光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図であり、横軸は受光角度（受光角；例えば後述の或るアスペキュラー角）、縦軸は受光の相対感度を示す。図６（ｂ）は、図６（ａ）の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする謂わば目標となる光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。ここでは、図６（ｂ）の受光角分布特性が、図６（ａ）の受光角分布特性と比べて謂わば広い受光角分布特性となっている場合を考える。
【００３７】
図７（ａ）、（ｂ）は、受光角分布特性の違いにより測定値（測光値）が異なることを説明するための模式図であり、図７（ａ）は前記図６（ａ）の受光角分布特性が得られる場合に、図７（ｂ）は前記図６（ｂ）の受光角分布特性が得られる場合に対応している。ただし、図７においては、照明系（光源１１）により被測定物Ｓの測定面を照明したときに該測定面で反射される反射光の強度分布つまり角度毎の反射強度Ｍを開口中心Ｏからの距離の大小で示している。この反射強度Ｍにおいて突出した部分（ピーク位置）は正反射光（正反射光成分）を示し、他の部分は拡散光（拡散光成分）を示す。
【００３８】
具体的には図７（ａ）、（ｂ）は、それぞれ４５°照明下における、或る被測定物Ｓの反射強度Ｍ（反射特性）と、符号Ａで示す正反射光の位置からアスペキュラー角＋１５°だけ移動した符号Ｂで示す測定位置での受光の様子を示している。ただし、図中、符号Ｊで示す角度すなわち被測定物Ｓの測定面に対する法線Ｇからの角度が前記受光角（受光角Ｊ）であり、符号Ｋ又は符号Ｋ’で示す角度が、当該測定位置Ｂでの受光系（受光部２０、具体的には受光光学系２１）に対する受光開き角（受光開き角Ｋ’、Ｋ；この受光開き角のことを「受光開き角」とも表現する）である。同図に示すように、受光開き角Ｋ’の方が受光開き角Ｋよりも大きく、当該受光開き角が大きい方が反射強度Ｍにおける斜線部の面積（測光値）が大きくなる、すなわち受光開き角Ｋであるときの受光角分布特性（図６（ａ））が得られる場合と、受光開き角Ｋ’であるときの受光角分布特性（図６（ｂ））が得られる場合とでは、換言すれば、受光角分布特性が狭い測定器の場合と受光角分布特性が広い測定器とでは、測定結果が異なることが分かる。なお、測光値には、光輝材からの様々な反射光成分が含まれていることからも、測光値が違う値になるということは、単に光量が違うのではなく謂わば「色み」が変わることを示している。
【００３９】
ところで、受光角分布特性は波長によっても異なる。図８（ａ）は、波長の違いに応じて、ここでは例えば波長４００ｎｍ、５００ｎｍ及び６００ｎｍの違いに応じて、受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示している。図６と同様、横軸は受光角、縦軸は相対感度である。このような特性は、例えば測定器の受光光学系の所謂ミキシング性が悪く、受光角毎に入射スリット面（入射スリット２２ａ）への集光特性が変わってしまう場合に現れる。また、図８（ｂ）は、波長の違いに応じて、ここでも同様に例えば波長４００ｎｍ、５００ｎｍ及び６００ｎｍの違いに応じて、受光角分布特性の広がり方（相対感度が低い部分、或いは受光角分布特性グラフの裾部における広がり）が異なる場合の一例を示している。このような特性は、例えば測定器の受光光学系に光ファイバーを用いた場合に、該光ファイバーが波長によりそのＮＡが変化することに起因して起こる。
【００４０】
このように受光角分布特性は、測定器の違いに応じて、また波長の違いに応じて異なるものとなる。本実施形態では、謂わばこのような受光角分布特性の差違を補間するべく、目標とするつまり所望の受光角分布特性（任意の受光角分布特性）の測光値を、実際に測定して得た受光角分布特性の測定値（測光値）に対して所定の演算を施すことによって求めることを主な特徴点とする。
【００４１】
図９（ａ）、（ｂ）は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト（重み）を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性（目標受光角分布特性という）の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。横軸及び縦軸は前記と同様に受光角及び相対感度である。
【００４２】
図９（ａ）は、測定器の受光角分布特性の広がり方を変える場合を想定し、元の受光角分布特性（前記測定器で測定して得た受光角分布特性のことを「元の受光角分布特性」と表現している）よりも広がった受光角分布特性を作り出せることを示すものである。ここでは、図中、点線（破線）で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して１つの受光角分布特性Ｈ（謂わば擬似的な受光角分布特性）を求める。具体的には、点線に示す離散的な受光角の各感度（受光角分布特性は或る受光角における相対感度であることから受光角分布特性を「感度」と表現している。この意味において前記元の受光角分布特性のことを「元感度」とも表現する）に、例えば中心（複数の元感度を全体として見たときに定める所定の中心位置）を境として左右対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、裾が広がった受光角分布特性Ｈ（前記元感度を合成してなる「合成感度Ｈ」とも表現する）を得ることができる。したがって、さらには、波長毎に角度範囲（受光角の範囲）及びピッチ（例えば後述する受光部２０の移動角度ピッチ；０．４°ピッチ）並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性（感度）を得ることができる。
【００４３】
図９（ｂ）は、測定器の受光角分布特性のピーク位置をシフトさせた受光角分布特性を作り出せることを示すものである。この場合も、点線で示す各受光角での所謂小さな複数の受光角分布特性を合成して１つの受光角分布特性Ｉ（擬似的な受光角分布特性）を求める。すなわち、点線に示す離散的な受光角の各感度（元感度、元の受光角分布特性）に中心を境として左右非対称なウエイトを掛けて足し合わせることにより、ピーク位置をシフトさせた受光角分布特性Ｉ（合成感度Ｉ）を得ることができる。この場合も、波長毎に、角度範囲及びピッチ並びにウエイトを適切なものに設定すれば、所望の受光角分布特性（感度）を得ることができる。
【００４４】
一般的に、例えば同じような構造的配置であったとしても、受光光学系の特性などによって受光角分布特性（測光値）が違ってきてしまうので、測定器間の互換性をとることができない。しかしながら、前記のように或る元の受光角分布特性から合成受光角分布特性を作り出すことができるようになれば、測定器間の互換性を保つ、すなわち受光角分布特性（の測光値）が異なる測定器（同じ測定器の場合も含む）であっても、互換性を保つことができるようになる。
【００４５】
ところで、前記“ウエイト”は、予め調べて求めておいた自身の測定器における受光角分布特性（受光角分布特性ｓｔ１）と、予め調べて求めておいた目標となる測定器（自身の測定器でもよいし、別の測定器でもよい）の受光角分布特性（受光角分布特性ｓｔ２）とから、謂わば逆算して求めたものである。つまり、既知である自身の受光角分布特性を用いて、既知である所望の受光角分布特性を擬似的に作り出せる（これら２つの受光角分布特性の測定値の合わせ込みが行える）ような重み値である。制御部３０（例えば演算処理部３３）は、この予め求めておいたウエイトデータが記憶されている。ただし、このウエイト値だけを記憶しておいてそのままこの値を用いてもよいし、前記それぞれ既知の受光角分布特性データを記憶しておき、必要に応じて（測定の都度）これらから所要のウエイトを算出するようにしてもよい。
【００４６】
また、自身の測定器における受光角分布特性に対するウエイトとは、同じ測定器において或る受光角分布特性を任意な受光角分布特性に変換したいような場合、例えば、或る規格測定位置における角度範囲±５°での受光角分布特性を、同規格測定位置における角度範囲±１０°での受光角分布特性に変換したい場合に、この前者の受光角分布特性に対して用いる重み値である。自身の測定器（同じ測定器）における後述の波長毎の受光角分布特性に対しても同様にこのウエイトを用いる方法は適用できる。
【００４７】
ウエイトの具体的な算出方法としては、当該ウエイトを「Ｗｔ」とすると、
Σ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）＝受光角分布特性ｓｔ２
の式を満たすウエイトＷｔを求めるとよい。ただし、Σ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）は、角度範囲（例えば±１°）及び角度ピッチ（例えば０．４°）の値を固定した状態で求めるものとする。所望の精度が出ない場合には、この角度範囲や角度ピッチを変えることで最適解を求めるようにすればよい。
【００４８】
また、前記式からウエイトＷｔを求めることを、波長毎に行うことで、受光角分布特性が波長依存性を有する場合にも対応することができる。通常、受光角分布特性には波長依存性まで考慮しないが（そこまで考慮して測定器を設計しないが）、本実施形態のように波長毎のウエイト（１つの波長に対するウエイト）を用いる構成とすることで、波長の違いによる受光角分布特性の違いにも対応することができ、つまり或る波長での受光角分布特性から、目標とする別の波長での受光角分布特性を作り出すことが可能となり、同じ測定器或いは異なる測定器間における、測定精度及び測定自由度が高くなり、互換性が高くなる。なお、当該「波長」とは、分光部２２による分光後の波長域、例えば反射色での４００ｎｍ〜７００ｎｍの可視域における例えば１０ｎｍピッチ毎の波長を示している。
【００４９】
なお、前記受光角分布特性ｓｔ１からの前記受光角分布特性ｓｔ２の作成は、実際には、本実施形態の測定器と、例えば業界標準の測定器とを用意し、同じ測定試料を測定してその測定結果が一致するように当該ウエイトを掛けていくようにして行う。原理的には、上式のように受光角分布特性ｓｔ１に対してウエイトを掛けると受光角分布特性ｓｔ２が得られる。
【００５０】
また、上述では受光角分布特性Ｈ、Ｉが対称形（左右対称）となる例を示したが、非対称となってもよい。実際には被測定物Ｓに対して受光部２０が回転方向に傾いた状態で測光することからも一般的には当該非対称となる。また、各受光角分布特性を謂わば変換して所望の受光角分布特性を求めるべく、前記ウエイトを掛けたり加減演算を行うことを「受光角分布特性変換演算」と表現する。
【００５１】
また、前記図９（ａ）、（ｂ）の各場合において、ウエイトを掛ける代わりに、測定時における受光センサ２３の露光時間（露光量）を変えてもよい。この場合、全波長一律のウエイトを掛けたことに相当するので、波長毎にウエイトを変える（異なる値のウエイトを用いる）必要がない場合であれば、余計な演算を省略することができ（演算時間を短縮することができ）、ひいてはマルチアングル測色計１による測定効率を向上させることができる。
【００５２】
このように所望の受光角分布特性を得ることに関し、本実施形態では、制御部３０における各機能部３１〜３３が以下のような処理を行う。図１０は、制御部３０による一連の処理を示すフローチャートである。図１０に示すように、制御部３０は、先ずダーク測光を行う（ステップＳ１）。このダーク測光とは、受光センサ２３や受光部２０に備えられる各種回路のオフセット値（受光センサ２３に光が略完全に入射されない状態で得られる出力値）をキャンセルするべく、光源１１を消灯させた状態で受光センサ２３の受光動作を行わせて出力値を得る動作である。前記出力値（オフセット値）は、制御部３０内のＲＡＭやＲＯＭ等の記憶部に格納される。ただし、電気的に安定している場合はこのダーク測光を省略してもよい。
【００５３】
次に、制御部３０は、光源１１を点灯させ（ステップＳ２）、受光部２０を測定位置近傍、具体的には測定位置をゼロとすると、この測定位置から所定角度例えば−１°ずれた位置まで移動させる（ステップＳ３）。ところで、ここでいう「測定位置」とは、例えばＤＩＮ（ドイツ工業標準規格）の規格では、メタリック塗装の測色を行う場合、正反射光の位置から法線Ｇ側へ向けて＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の各角度（以下、アスペキュラー角という）だけ移動した位置が測定位置として設定されるが、このうちのいずれかの角度の測定位置、このステップＳ３では例えば＋１５°の測定位置を示している。したがって、ステップＳ３では、この＋１５°よりも−１°移動した位置つまりアスペキュラー角＋１４°の位置まで受光部２０（の光軸位置）が移動することになる。
【００５４】
制御部３０は、移動したこの測定位置で受光部２０に測光動作を行わせる。このとき、受光部２０による測光回数をカウントするカウンタ（図示省略）を動作させてそのカウント値ＮをＮ＝０に設定する（ステップＳ４）。次に、受光部２０を、予め定められた比較的微小な角度ピッチ（例えば０．４°）だけ図１に示す矢印Ｑ方向における法線Ｇ側に回転移動させ（ステップＳ５）、その位置で受光部２０に次の測光動作を行わせる（ステップＳ６）。このとき測光回数の現在のカウント値Ｎに＋１（カウントアップ）する（Ｎ＝Ｎ＋１）（ステップＳ７）。制御部３０は、カウント値Ｎが予め定められた値（Ｎｔとする）例えば「５」に達したか（Ｎ＝Ｎｔ）否かを判定し、「５」に達していない場合には（ステップＳ８のＮＯ）、ステップＳ５に戻り、「５」に達するまでステップＳ５〜Ｓ７の動作を繰り返し実行する。これにより、前記微小角度ピッチ０．４°の回転移動が順に５回実施され、各位置での測光動作が合計６回行われる。なお、このＮ＝０〜Ｎ＝５までの回転移動により、＋１５°を中心とした前記−１°から＋１°の範囲（１５°の±１°の角度範囲；０．４°×５＝２°の範囲）を移動することになる。
【００５５】
カウント値が「５」に達するとすなわち前記１５°の±１°の角度範囲における０．４°ピッチの全ての位置での測定動作が完了すると（ステップＳ８のＹＥＳ）、制御部３０は、前記＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の全ての角度位置での測定が完了したか否かを判別し、完了していない場合には（ステップＳ９のＮＯ）、ステップＳ３に戻って、次の測定位置つまり＋２５°の位置、具体的には前記と同様、＋２５°よりも−１°移動した位置（＋２４°の位置）まで受光部２０を回転移動させ、同様に０．４°ずつ回転移動して測定を行い、以下同様に各測定位置＋４５°±１°、＋７５°±１°、＋１１０°±１°においてステップＳ４〜Ｓ８の動作を繰り返し実行する。なお、このことは、測定毎に設定受光角とその近傍の複数の受光角を細かく測光すると言える。当該全ての位置での測定が完了すると（ステップＳ９のＹＥＳ）、制御部３０は、光源１１を消灯させるとともに（ステップＳ１０）、受光部２０を所定の初期位置例えば正反射光の位置に移動させる（ステップＳ１１）。
【００５６】
そして、制御部３０（演算処理部３３）は、前記ＤＩＮ規格による＋１５°、・・・＋１１０°の各測定位置（規格測定位置と表現する）における０．４°毎の各測定位置（ピッチ測定位置と表現する）での測光動作により受光センサ２３から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する。具体的には、この各出力値から、前記ステップＳ１で格納しておいたオフセット値を差し引いた後、受光角分布特性変換演算を行うつまりこの各出力値に対して所定のウエイトを掛けたり（重み付けを行う）加減演算を行うことにより、所望の受光角分布特性相当の測光値を求める（ステップＳ１２）。さらに制御部３０（演算処理部３３）は、ステップＳ１２で求めた測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて（乗じて）、当該各規格測定位置での反射特性値を算出する（ステップＳ１３）。この反射特性値を算出するための演算を「反射特性値算出演算」と表現する。
【００５７】
なお、前記角度範囲は±１°に限らず、例えば±５°など任意の角度範囲でよい。移動角度ピッチも前記０．４°に限らず、０．１°や０．２°或いは１°など任意のピッチでよい。この場合、例えば０．２°ピッチで±１°の範囲、或いはこれよりも所謂粗い測定を行う場合の例えば１°ピッチで±５°の範囲などとしてもよい。また、前記規格測定位置は、＋１５°、・・・＋１１０°以外の角度であってもよいし、ＤＩＮ規格による測定位置を採用せずともよい。要は任意に設定した角度位置で評価してよい。
【００５８】
本件は、前記各実施形態に代えて、或いは前記各実施形態に加えて次の変形形態も採用可能である。
［１］被測定物Ｓから反射される反射光を受光する受光角を変える構成は、前記実施形態のように一体化された分光部２２及び受光センサ２３をモータ２５により図１に示す矢印Ｑの方向に駆動する構成に限らず、次のような構成も採用可能である。図１１は、マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図、図１２は、図１１の法線Ｇにおける側断面図、図１３は、図１１に示す光源の位置における側断面図、図１４は、マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。
【００５９】
図１１〜図１４に示すように、本実施形態のマルチアングル測色計１００は、測定面Ｓａに接する中心軸Ｚ（図１２〜図１４参照）に対して回転対称の反射面を有するトロイダル鏡１１０と、前記測定面Ｓａに対して照明光を照射する照明部１２０と、前記測定面Ｓａからの反射光を受光する受光部１３０と、制御部３０とを備えている。なお、制御部３０は、前記第１の実施形態における制御部３０と同様である。
【００６０】
トロイダル鏡１１０は、互いに直交する面内で異なる断面を有する凹面鏡である。本実施形態で例示しているトロイダル鏡１１０は、中心軸Ｚを有し、この中心軸Ｚに直交する面内の断面形状は図１１に示すように比較的大きな円弧１１１とされ、中心軸Ｚを含む面内の断面形状は図１２に示すように比較的小さい円弧１１２とされた、半円環状の光学部材である。すなわち、測定面Ｓａの中心Ｐにおける法線Ｇを含む面を測定平面Ｒ（図１１参照）とすると、トロイダル鏡１１０は、前記測定平面Ｒに直交し且つ前記測定面Ｓａに接する中心軸Ｚを有する。また、トロイダル鏡１１０は、前記中心軸Ｚに直交する面内では、中心軸Ｚを中心とする大きな円弧状の断面（円弧１１１）を有し、前記中心軸Ｚを含む面内では、放物線状の断面（円弧１１２）を有している。但し、前記円弧１１２（放物線）は、前記測定平面Ｒに平行で所定距離だけ離れた面内の中心軸Ｚを中心とし、前記円弧１１１のおよそ１／２の半径を有する焦点円周１１１ｆ上に焦点Ｆを有し、前記焦点Ｆから中心軸Ｚに降ろした垂線ｈを対称軸とする放物線である。
【００６１】
このようなトロイダル鏡１１０を具備させることで、測定面Ｓａからの反射光のうち、前記中心軸Ｚに垂直な測定平面Ｒに平行で、且つ前記中心軸Ｚ上で反射された反射光がトロイダル鏡１１０により反射される。そして、当該トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置に光束が収束されるようになる。
【００６２】
照明部１２０は、トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上であって、法線Ｇに対して４５°傾いた位置に配置された光源１２１を有している。光源１２１から出力される照明光束は、直接測定面Ｓａへ照射されるのではなく、図１１、図１３に示すように、一旦トロイダル鏡１１０で反射されることで平行光束に変換された上で測定面Ｓａに照射される。このような構成とすることで、測定面Ｓａの周囲に光源１２１と前記第１の実施形態のようなコリメートレンズ１４（図３参照）とを設置する構成に比べて、照明部１２０を大幅に小型化できるようになる。
【００６３】
受光部１３０は、回転光学系として機能する平面鏡１３１と、リレー光学系としてのリレーレンズ１３２とを有する受光光学系と、前記実施形態と略同様の分光部２２及び受光センサ２３とを備える。なお、リレーレンズ１３２は、回転しない固定光学系である。分光部２２及び受光センサ２３は、前記実施形態と略同様であるからその説明を省略し、前記実施形態と同一の番号を付している。
【００６４】
平面鏡１３１は、楕円形（図１４参照）を有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１１０の中心軸Ｚと一致する回転軸１３１ｘ（図１２参照）を有している。具体的には、平面鏡１３１は、回転軸１３１ｘに対して所定角度だけ傾斜して設置されており、制御部３０により、回転軸１３１ｘ周り（図１１、図１４に示す矢印ｃの方向）に回転駆動されるようになっている。平面鏡１３１の回転範囲は、トロイダル鏡１１０における前記円弧１１１の全範囲に対向できるよう、回転軸１３１ｘ周りに１８０°程度回転するように設定されている。
【００６５】
すなわち、平面鏡１３１は、トロイダル鏡１１０で反射され焦点円周１１１ｆ上に収束した全ての光束が入射可能な位置に、且つ、中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）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、平面鏡１３１の回転角度により、前記焦点円周１１１ｆ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部２２の入射スリット２２ａ（入射開口）へ導かれる。このように、平面鏡１３１の回転により、前記被測定物Ｓから反射される反射光のうち、受光する反射光を変えることができ、ひいては複数の受光角で反射光を受光することができる。なお、本実施形態における受光角とは、測定面Ｓａで反射されトロイダル鏡１１０に入射される光束（後述する反射光束１２１ｃ）の光軸と法線Ｇとのなす角をいう。
【００６６】
図１５は、平面鏡１３１の機能を説明するための図であって、図１４に示した平面鏡１３１の反射面と中心軸Ｚとの交点Ｔを通り、中心軸Ｚに直交する面における断面を模式的に示す図である。図１５の実線で示すように、平面鏡１３１の断面の稜線が測定面Ｓａに平行な場合、測定面Ｓａからの反射光のうち、前記法線Ｇに一致する半径ＲＰ１に平行な成分が、トロイダル鏡１１０における前記測定面Ｓａと正対する反射面部分Ａ１で反射され、焦点円周１１１ｆ上の点Ｆ１に収束された後、入射スリット２２ａへ選択的に再収束される。
【００６７】
一方、図１５の点線で示すように、平面鏡１３１の断面の稜線が測定面Ｓａに平行な状態から所定角度θだけ回転した場合、前記法線Ｇ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１１０における前記測定面Ｓａと正対する反射面部分Ａ２で反射され、焦点円周１１１ｆ上の点Ｆ２に収束された後、入射スリット２２ａへ選択的に再収束される。このように平面鏡１３１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２２ａへ入射させることができる。すなわち、平面鏡１３１は、照明方向に対する受光方向の角度が、該平面鏡１３１の回転角度に応じて可変とされるものである。リレーレンズ１３２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１３１で反射された中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）方向の反射光を、入射スリット２２ａに収束させるものである。これにより、平面鏡１３１の回転角度に応じて選択された焦点円周１１１ｆ上の所定位置に収束した光束が入射スリット２２ａに入射することとなる。
【００６８】
以上のように構成されたマルチアングル測色計１００の動作（光路）を、図１１、図１２、図１４を参照しつつ説明する。法線Ｇに対して４５度傾いた位置に配置された光源１２１から、トロイダル鏡１１０に向けて出力された光束１２１ａは、トロイダル鏡１１０により反射され、測定平面Ｒに平行であって対法線角４５度の方向の平行光束１２１ｂとなって測定面Ｓａに照射される。前記平行光束１２１ｂは、この測定面Ｓａにより当該測定面Ｓａの反射特性に応じて反射される。
【００６９】
この反射光のうち、前記測定平面Ｒに平行な成分である反射光の光束１２１ｃ（図１１、図１２では、法線Ｇ方向の光束のみを示している）が、トロイダル鏡１１０にて反射される。そして、この反射光束１２１ｄは、トロイダル鏡１１０の円弧１１２が前記垂線ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置（トロイダル鏡１１０での反射方向に依存する点）に収束される。
【００７０】
焦点円周１１１ｆ上の各点は、前記平面鏡１３１とリレーレンズ１３２とによって、分光部２２の入射スリット２２ａと結像関係を有する。また、平面鏡１３１の回転によって、前記焦点円周１１１ｆ上の各点に収束した光束が選択される。したがって、平面鏡１３１の回転角に応じて、トロイダル鏡１１０から入射スリット２２ａへ至る光路が形成される。すなわち、平面鏡１３１で選択された焦点Ｆからの拡散光束１２１ｅは、平面鏡１３１にて中心軸Ｚ（回転軸１３１ｘ）方向へ反射され、リレーレンズ１３２へ入射する。そして、該リレーレンズ１３２により収束された光束１２１ｆとされて入射スリット２２ａへ入射する。
【００７１】
このとき、受光センサ２３により計測される分光強度は、平面鏡１３１の回転角度で決定する方向の反射光の分光強度となる。図１１の例では、平面鏡１３１の回転角度が、法線Ｇ方向の反射光が選択される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。
【００７２】
本変形形態［１］でも上記実施形態（図１０のフローチャートでの測定動作）と同様に、制御部３０によって、順に例えば＋１５°、＋２５°、＋４５°、＋７５°、＋１１０°の各規格測定位置における±１°の角度範囲での０．４°毎のピッチ測定位置で測光動作を行い、この測光動作により受光センサ２３から得られた各出力値に基づいて、目標とする受光角分布特性の測光値を算出する（受光角分布特性変換演算を行う）とともに、当該算出した測光値や、その他反射特性値算出演算に必要な校正係数を用いて当該各規格測定位置での反射特性値を算出する（反射特性値算出演算を行う）。前記実施形態では、受光センサ２３（受光部２０）を回転移動させることで、任意の受光角から受光する構成であったが、変形形態［１］では、受光センサ２３は固定しておいて、平面鏡１３１を回転させてトロイダル鏡１１０の各方向からの反射光を受光センサ２３に入射させることで任意の受光角から受光する構成としている。換言すれば、測定位置（規格測定位置、ピッチ測定位置）の移動を、平面鏡１３１を回転させて該回転角度に応じて受光方向の角度を変化させることで実現している。この測定動作（演算方法）は、以下の変形形態［２］でも同様である。
【００７３】
［２］前記変形形態［１］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１３１の回転軸１３１ｘ、リレーレンズ１３２の光軸及び分光部２２の入射スリット２２ａが、測定面Ｓａに接するトロイダル鏡１１０の中心軸Ｚに一致する構成であることから、平面鏡１３１、リレーレンズ１３２及び分光部２２の一部が、測定面Ｓａよりも下側に配置され（図１２参照）、測定面Ｓａとマルチアングル測色計１００の一部とが干渉することから大きな被測定物を測定対象とすることができない。
（２）トロイダル鏡１１０で反射された光束は、焦点円周１１１ｆ上の各点に収束した後、再び拡散して平面鏡１３１、リレーレンズ１３２に入射するため、大きな有効径を有する平面鏡１３１やリレーレンズ１３２を必要とし、マルチアングル測色計１００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。
【００７４】
図１６は、前記（１）〜（３）の点を考慮したマルチアングル測色計２００の構成を示す正面図であり、図１７は、図１６の側断面図である。このマルチアングル測色計２００が、先に説明した変形形態［１］のマルチアングル測色計１００と相違する点は、トロイダル鏡１１０と被測定物Ｓとの間に、トロイダル鏡１１０の実際の中心軸Ｚと所定の角度をなして前述の測定平面Ｒ（図１１、図１２参照）を折り曲げる反射鏡２０１を備えている点である。これにより、前記（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きなサイズの測定面Ｓａの光学特性の測定を行うことができる。また、リレー光学系として平面鏡１３１と焦点円周１１１ｆとの間に第２リレーレンズ２０２を配置した点、及び参照光学系２５０を具備させた点においてもマルチアングル測色計１００と相違する。これにより、前記（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。なお、前記変形形態［１］と同様の機能を有する部材については、その説明を省略し、前記変形形態［１］と同一の番号を付するものとする。
【００７５】
反射鏡２０１は、細長い矩形状を有する平面ミラーからなり、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚとトロイダル鏡１１０の反射面との間に、測定平面Ｒを９０°折り曲げる傾斜角度で固定して配置されている（図１７参照）。なお、測定面Ｓａの位置は、反射鏡２０１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１１０の中心軸Ｚに接する位置と等価な位置である。このように、トロイダル鏡１１０と測定面Ｓａとの関係については、先のマルチアングル測色計１００のようにトロイダル鏡１１０の中心軸Ｚに実際に接するように測定面Ｓａを配置しても、このマルチアングル測色計２００のように反射鏡２０１を介在させることで、実際には中心軸Ｚに接していないが接している態様と等価な態様で測定面Ｓａを配置することができる。
【００７６】
リレー光学系は、平面鏡１３１と入射スリット２２ａとの間に配置された第１リレーレンズ１３２に加えて、平面鏡１３１と焦点円周１１１ｆとの間に配置された第２リレーレンズ２０２とを備えて構成されている。第２リレーレンズ２０２は、図示を簡略化しているが、平面鏡１３１が回転駆動されると、該平面鏡１３１と一体的に回転する。第２リレーレンズ２０２を加えることで、焦点円周１１１ｆ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１３１及び第１リレーレンズ１３２に入射する光束が絞られることから、平面鏡１３１並びに第１リレーレンズ１３２の有効径を抑えることが可能となる。従って、マルチアングル測色計１００のコンパクト化が図れる。
【００７７】
参照光学系２５０は、拡散板２５１と参照用ファイバ２５２とを具備してなり、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚ方向に延設された延長部１１０ｘで反射された参照光束２６０ｒ（光源１１から出力される光束の一部）が入射する位置に設置されている。拡散板２５１は、参照光学系２５０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１１０の中心軸Ｚ上に配置される。なお、拡散板２５１は、図１７に示すように、反射鏡２０１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２５２は、前記拡散板２５１の裏面側にその入射端２５２ａが配置され、拡散板２５１に入射しこの拡散板２５１を拡散透過した参照光束２６０ｒの一部の光束２５１ｒが参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに参照光として入射する。
【００７８】
なお、前記拡散板２５１を設置せず、参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａを、トロイダル鏡１１０の中心軸Ｚ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。しかしながら、この実施形態のように、拡散板２５１を介して参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに参照光を取り入れる構成としておけば、拡散板２５１によって拡散された参照光束２６０ｒの一部が入射端２５２ａに入射することから、例えば焦点円周１１１ｆ上に複数の光源を配置したような場合であっても、各方向の光源についての参照光を参照用ファイバ２５２の入射端２５２ａに取り入れることができるという利点がある。
【００７９】
本実施形態の分光部２２には、リレー光学系を経由する反射光が入射する前述の入射スリット２２ａと、参照光を入射させるための参照光スリット２２ｅとの２つの入射スリットを備えるデュアルチャンネル型の構成を有する。入射スリット２２ａは、中心軸Ｚの延長線上に配置され、また、参照光スリット２２ｅには、前記参照用ファイバ２５２の出射端２５２ｂが接続される。
【００８０】
平面鏡１３１を回転駆動させる機構として、本実施形態では、パルスモータ及びパルスモータ駆動回路を備えるモータ部２５３を用いる例を示している（図１７参照）。前記パルスモータの出力軸は、平面鏡１３１の回転軸２５３ａに直結されており、パルスモータ駆動回路から所定の駆動パルスがパルスモータに与えられることで、平面鏡１３１が回転軸２５３ａ周りに回転駆動されるように構成されている。モータ駆動回路の動作は、制御部３０により制御される。
【００８１】
このように構成されたマルチアングル測色計２００の動作（光路）を、図１６及び図１７を参照しつつ説明する。法線Ｇに対して４５度傾いた位置に配置された光源１１から出力された光束１２１ａは、トロイダル鏡１１０にて反射され、対法線角４５度の方向の平行光束１２１ｂとなって反射鏡２０１に入射され、該反射鏡２０１で反射された平行光束１２１ｃが測定面Ｓａに照射される。この測定面Ｓａにて、当該測定面Ｓａの反射特性に応じて前記平行光束１２１ｃが反射され、その反射光束１２１ｄが再び反射鏡２０１に入射して、反射される。
【００８２】
この反射光のうち、中心軸Ｚに垂直な測定平面Ｒに平行な成分である反射光の光束１２１ｅがトロイダル鏡１１０にて反射される。そして、この反射光束１２１ｆは、トロイダル鏡１１０の円弧１１２が前記垂線ｈを対象軸とする放物線とされていることから、焦点円周１１１ｆ上の、前記測定面Ｓａで反射される前記反射光の反射方向に応じた位置１２１ｇに収束される。この収束位置１２１ｇは、前述の通り平面鏡１３１の回転角に応じて選択される。その後、平面鏡１３１で選択された収束位置１２１ｇからの拡散光束１２１ｈは、第２リレーレンズ２０２により絞られた上で、この透過光束１２１ｉが平面鏡１３１にて中心軸Ｚ方向へ反射され、リレーレンズ１３２へ入射する。そして、該リレーレンズ１３２により収束され、その光束１２１ｊが入射スリット２２ａへ入射する。
【００８３】
一方、参照光については、光源１２１から出力される光束の一部であってトロイダル鏡１１０の延長部１１０ｘで反射された参照光束２６０ｒが拡散板２５１に照射され、拡散板２５１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２５２の入射端２５２ａに入射する。そして、参照用ファイバ２５２により前記参照光が伝送されて、参照光スリット２２ｅへ入射する。
【００８４】
［３］前記変形形態［１］、［２］では、光源１２１を、焦点円周１１１ｆ上に配置する例について例示したが、この形態に代えて、図１８に示すような構成を有する照明部１２０’を設置しても良い。なお、図１８は、前記変形形態［２］の構成に、本実施形態の構成を適用した図を示している。図１８に示すように、照明部１２０’は、光源１２１、光源反射鏡１２２及び集光レンズ１２３を備えて構成されている。光源反射鏡１２２は、トロイダル鏡１１０の焦点円周１１１ｆ上において所定の角度で配置され、光源１２１から出力された、集光レンズ１２３で収束された光束１２４ａを反射し、トロイダル鏡１１０の反射面に拡散光束１２４ｂとして射出する。この拡散光束１２４ｂは、トロイダル鏡１１０で反射されることで平行光束１２４ｃとされ、測定面Ｓａに（前記変形形態［１］の場合は直接測定面Ｓａに、また、前記変形形態［２］の場合は反射鏡２０１を介して測定面Ｓａに）照射される。なお、トロイダル鏡１１０の延長部１１０ｘで反射された光束１２４ａは、参照光束２６０ｒとして拡散板２５１（図１７参照）上に照射される。
【００８５】
［４］変形形態［１］〜［３］のようなトロイダル鏡１１０を製造する場合に、トロイダル鏡１１０全体を一体成型で製造する方法を採用すると、均一で高い反射率を曲面の内面全域で確保することが難しい。そこで、トロイダル鏡１１０を、分割した複数の部品から構成されるようにし、これら各部品を繋ぎ合わせて（結合して）トロイダル鏡１１０を構成するようにするとよい。ただし、この場合、製造上の誤差により図１９の矢印Ｗで示すような各部品の繋ぎ目部分の表面には凹部や凸部が生じ、トロイダル鏡１１０の反射面の曲面連続性が損なわれる。このような繋ぎ目部分では、図２０に示すように、光の反射が乱れて光の反射率にロスが生じる。そして、この繋ぎ目部分が、被測定物Ｓの測定面Ｓａから受光センサ２３により受光されるまでの光路上に位置するときには、受光センサ２３によりスキャンを行ったときに平面鏡１３１の回転角度に応じて損失量が変化し、その損失量の変化が誤差となって現れる。そこで、前記繋ぎ目部分が、照明に使うエリアに位置すれば、すなわち光源１２１から被測定物Ｓの測定面Ｓａまでの光路上に位置するように各部品の設計を行えば、平面鏡１３１の回転角度が変化しても損失量は略一定となるので、前述のような誤差は殆ど発生しない（予め校正しておけばこの誤差をキャンセルできる）。
【００８６】
以上のように、本実施形態における光学特性測定装置（マルチアングル測色計１、１００、２００）によれば、照明部（照明部１０、１２０）によって被測定物（被測定物Ｓ）が照明され、照明部による照明状態下で被測定物により反射される反射光が受光部（受光部２０、１３０）によって受光される。そして、受光制御部（制御部３０）によって、予め設定された設定受光角（規格測定位置）を含む所定の角度範囲内（設定受光角の近傍）における複数の受光角（角度ピッチ位置）での反射光が受光部により受光され、演算部（制御部３０、演算処理部３３）によって、受光部により得られた各受光角における測光値（元感度、元の受光角分布特性）に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００８７】
また、本実施形態における光学特性測定方法によれば、被測定物が照明され、この照明状態下で被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内（設定受光角の近傍）における複数の受光角での反射光が受光され、この受光により得られた各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われる。
【００８８】
これらのように、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が受光部により受光され、この受光により得られた各測光値に対して、所定の重み付け演算が行われるとともに所定の加減演算が行われるので、各測光値から所望の（目標とする）測光値を求めることができる、すなわち、受光部における或る受光開き角（受光角度範囲；角度範囲）での測光値（元感度、元の受光角分布特性）から、任意の（別の）測光値つまり別の受光開き角（合成受光角分布特性、受光角分布特性Ｈ、Ｉ、合成感度Ｈ、Ｉ）を求めることができる、すなわち、受光開き角を可変とすることができる。したがって、任意の受光開き角での測定が可能となる。また、当該或る測光値に基づいて任意の測光値を求めることが可能となることで、他の装置による測定値或いは同じ装置による以前の測定値との互換性を保つ（装置の互換性を保つ）ことが可能となる。また、測光値（受光角分布特性）が波長依存性を有する場合であっても、波長毎に重み付けして或る測光値から任意の測光値を求めるようにすることで、前記装置の互換性を保つことが可能となる。
【００８９】
また、上記構成において、受光制御部によって、設定受光角を含む所定の角度範囲（例えば±１°）内の所定角度ピッチ位置（例えば０．４°ピッチ毎の位置）における複数の受光角での反射光が受光部により受光されるので、当該所定角度ピッチ位置における複数の測光値（第１の受光角分布特性）から、目標とする（所望の）任意の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。なお、この角度ピッチをより小さくして受光位置（測光値）を多くすることで、より精度良く且つ任意な目標測光値を求めることが可能となる。
【００９０】
また、上記構成において、受光部が、被測定物に入射する入射光の光軸と被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ入射光の光軸と反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成され、受光制御部によって、受光部が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をシンプルな構成で実現することができる。
【００９１】
また、上記構成において、受光部が、被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡（トロイダル鏡１１０）と、中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系（平面鏡１３１）と、回転光学系により導かれた光を受光する受光センサ（受光センサ２３）とを備えたものとされ、受光制御部によって、回転光学系が回転されることで設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光が該受光部に受光されるので、当該複数の受光角での反射光が受光部により受光される構成をコンパクトな構成で実現することができる（装置の小型化を図ることができる）。
【００９２】
また、上記構成において、重み付け演算における重み値（ウエイト、Ｗｔ）が、受光部の受光開き角における測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であるので、当該重み値を用いて、精度良く且つ容易に、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の（目標とする）測光値（第２の受光角分布特性）を求めることが可能となる。
【００９３】
また、上記構成において、第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係が、角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であるので、当該（１）式という簡易な式を用いて容易に重み値を求めることができる。換言すれば、重み値を用いて、受光部により得られた各受光角における測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を容易に求めることができる。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。ただし、この（１）式は、上述のΣ（受光角分布特性ｓｔ１×Ｗｔ）＝受光角分布特性ｓｔ２の式を示すものである。
【００９４】
また、上記構成において、重み値が、受光部に受光される光の波長毎に（１）式を満たす重み値として算出される値であるので、測光値が波長依存性を有するものであっても、当該測光値（第１の受光角分布特性）から所望の測光値（第２の受光角分布特性）を求めることができ、ひいては、より一層、装置間（測光値間、受光角分布特性間）の互換性を保つことが可能となる。
【００９５】
さらに、上記構成において、演算部によって、測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算が施されることにより被測定物の反射特性値が算出されるので、受光部により得られた各受光角における測光値に基づいて、容易に反射特性値を算出する（反射特性を求める）ことができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の一例であるマルチアングル測色計の外観例を示す図である。
【図２】測定開口近傍の構成を示す断面図である。
【図３】上記マルチアングル測色計の内部構成の一例（第１の実施形態）を示す図である。
【図４】上記マルチアングル測色計の制御系を示すブロック図である。
【図５】上記マルチアングル測色計の分光部の一例を示す構成図である。
【図６】（ａ）は、或る光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。（ｂ）は、（ａ）の光学特性測定装置と互換性をもたせようとする目標となる光学特性測定装置（マルチアングル測色計）の受光角分布特性の一例を模式的に示した図である。
【図７】受光角分布特性の違いにより測定値（測光値）が異なることを説明するための模式図であり、（ａ）は上記図６（ａ）の受光角分布特性が得られる場合に、図７（ｂ）は上記図６（ｂ）の受光角分布特性が得られる場合に対応する図である。
【図８】（ａ）は、波長の違いに応じて受光角分布特性のピーク位置が異なる場合の一例を示す図である。（ｂ）は、波長の違いに応じて、受光角分布特性の広がり方が異なる場合の一例を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、測定器で測定して得た受光角分布特性に対して、所定の演算を施す、具体的には所定のウエイト（重み）を掛ける演算を行った後にさらに加減演算を行い、目標となる受光角分布特性（目標受光角分布特性という）の測光値を得ることが可能であることを例示する模式図である。
【図１０】制御部による一連の処理を示すフローチャートである。
【図１１】マルチアングル測色計の内部構成の他の例を示す断面図である。
【図１２】図１１の法線Ｇにおける側断面図である。
【図１３】図１１に示す光源の位置における側断面図である。
【図１４】マルチアングル測色計の内部構成を立体的に示した斜視図である。
【図１５】平面鏡の機能を説明するための図である。
【図１６】マルチアングル測色計の他の構成を示す正面図である。
【図１７】図１６の側断面図である。
【図１８】照明部の変形形態を示す図である。
【図１９】トロイダル鏡を複数の部品で構成した場合を示す図である。
【図２０】繋ぎ目部分における光の反射について説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１、１００、２００ マルチアングル測色計
３ 測定開口
１０、１２０ 照明部
１１、１２１ 光源
２０、１３０ 受光部
２３ 受光センサ
２５ モータ
２６ アーム
３０ 制御部
３１ 照明制御部
３２ 受光制御部
３３ 演算処理部
３４ 駆動制御部
１１０ トロイダル鏡
１３１ 平面鏡
１３１ｘ 回転軸
２０１ 反射鏡
２５３ モータ部
２５３ａ 回転軸
Ａ 開口中心
Ｆ 焦点
Ｇ 法線
Ｈ、Ｉ 受光角分布特性、合成感度
Ｊ 受光角
Ｋ、Ｋ’ 受光開き角
Ｍ 反射強度
Ｒ 測定平面、ジオメトリ平面
Ｓａ 測定面
Ｘ 開口平面
Ｚ 中心軸
Ｓ 被測定物
Ｓｆ 光輝材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物を照明する照明部と、
前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、
予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、
前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
【請求項２】
前記受光制御部は、
前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記受光部は、
前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されており、
前記受光制御部は、
前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記受光部は、
前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、
前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、
前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、
前記受光制御部は、
前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
前記重み付け演算における重み値は、
前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
前記第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係は、
前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であることを特徴とする請求項５に記載の光学特性測定装置。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
【請求項７】
前記重み値は、
前記受光部に受光される光の波長毎に前記（１）式を満たす重み値として算出される値であることを特徴とする請求項６に記載の光学特性測定装置。
【請求項８】
前記演算部は、
前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学特性測定装置。
【請求項９】
被測定物を照明し、
前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、
前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う
ことを特徴とする光学特性測定方法。
【請求項１】
被測定物を照明する照明部と、
前記照明部による照明状態下で前記被測定物により反射される反射光を受光する受光部と、
予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での前記反射光を前記受光部に受光させる受光制御部と、
前記受光部により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う演算部と
を備えることを特徴とする光学特性測定装置。
【請求項２】
前記受光制御部は、
前記角度範囲内の所定角度ピッチ位置における前記複数の受光角での反射光を前記受光部に受光させることを特徴とする請求項１に記載の光学特性測定装置。
【請求項３】
前記受光部は、
前記被測定物に入射する入射光の光軸と前記被測定物による反射光の光軸とを含むジオメトリー平面に直交し、且つ前記入射光の光軸と前記反射光の光軸との交点を通る軸を回転軸として回転可能に構成されており、
前記受光制御部は、
前記受光部を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項４】
前記受光部は、
前記被測定物の測定面に接する中心軸に対して回転対称な反射面を有するトロイダル鏡と、
前記中心軸と一致する回転軸を中心として回転可能に構成され、前記トロイダル鏡の反射面で反射された反射光のうち、回転角度に対応する反射光を反射する回転光学系と、
前記回転光学系により導かれた光を受光する受光センサとを備え、
前記受光制御部は、
前記回転光学系を回転させることで前記設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を該受光部に受光させることを特徴とする請求項１又は２に記載の光学特性測定装置。
【請求項５】
前記重み付け演算における重み値は、
前記受光部の受光開き角における前記測光値の特性である既知の第１の受光角分布特性と、該第１の受光角分布特性に基づいて算出する受光角分布特性であって、前記光学特性測定装置又は該装置と異なる別の光学特性測定装置における既知の第２の受光角分布特性との関係から求められる値であることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
【請求項６】
前記第１の受光角分布特性と第２の受光角分布特性との関係は、
前記角度範囲及び角度ピッチを固定した場合における、以下の（１）式であることを特徴とする請求項５に記載の光学特性測定装置。
Σ（第１の受光角分布特性×重み値）＝第２の受光角分布特性 ・・・（１）
但し、記号「Σ」は、前記所定角度ピッチ位置での測光により求めた各第１の受光角分布特性での和を求めることを示し、記号「×」は乗算を示す。
【請求項７】
前記重み値は、
前記受光部に受光される光の波長毎に前記（１）式を満たす重み値として算出される値であることを特徴とする請求項６に記載の光学特性測定装置。
【請求項８】
前記演算部は、
前記測光値に所定の重み付け演算及び所定の加減演算を施してなる被演算測光値に対して、さらに反射特性算出用の所定値を用いた演算を施すことにより前記被測定物の反射特性値を算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光学特性測定装置。
【請求項９】
被測定物を照明し、
前記照明状態下で前記被測定物により反射される反射光であって、予め設定された設定受光角を含む所定の角度範囲内における複数の受光角での反射光を受光し、
前記受光により得られた前記各受光角における測光値に対して、所定の重み付け演算を行うとともに所定の加減演算を行う
ことを特徴とする光学特性測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−８５６００（Ｐ２００９−８５６００Ａ）
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２５１６９６（Ｐ２００７−２５１６９６）
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（３０３０５０１６０）コニカミノルタセンシング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２７日（２００７．９．２７）
【出願人】（３０３０５０１６０）コニカミノルタセンシング株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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