JP2001235370A

JP2001235370A - 反射特性測定装置

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Publication number: JP2001235370A
Application number: JP2000046364A
Authority: JP
Inventors: Yoshimasa Takigami; 善雅瀧上; Kenji Imura; 健二井村; Toshio Miyashita; 利夫宮下; Norio Ishikawa; 典夫石川; Isao Nishimoto; 功西本; Shinsuke Fukuchi; 伸輔福地
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 2000-02-23
Filing date: 2000-02-23
Publication date: 2001-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】装置構成を簡素化してコストを低減する。【解決手段】測定試料４が対向配置される測定用開口
３の近傍に参照板５を配置し、測定試料４で反射した試
料光および参照板５で反射した参照光を平面反射鏡２１
および結像レンズ２２，２３からなる光学手段によりそ
れぞれマスク板２４の第１入射スリットおよび第２入射
スリットに導き、第１入射スリットを通過した試料光お
よび第２入射スリットを通過した参照光は、それぞれ分
光部３０により分光され、分光された光強度に応じた各
電気信号が検出部４０によりそれぞれ波長ごとに出力さ
れ、各電気信号を用いて処理部５０により測定試料４の
分光反射特性が算出される。

Description

【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、
試料の分光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。

【０００３】このような反射特性測定装置では、一般
に、白色校正板を試料として測定を行った結果を校正デ
ータとして記憶しておき、この校正データを用いて試料
の反射特性を算出するようにしている。ここで、校正時
と測定時とで光源の発光強度が変動すると測定に誤差が
生じるので、校正や測定の際には、光源から出力された
光の一部を参照光として取り込み、試料からの反射光で
ある試料光の出力値に基づき反射特性を算出する際に、
参照光の出力値を用いて補正することにより、光源の発
光強度が変動しても測定値に誤差が生じないようにして
いる。例えば特許第２７４７９１５号公報には、測定面
上の有効面からの反射光の一部を分光計に接続された光
導波管に送り込むとともに、光源からの照明光の一部を
参照光導波管により取り込むようにした構成の測定ヘッ
ドが記載されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
特許第２７４７９１５号公報記載の測定ヘッドでは、測
定面からの反射光を分光計に導く光導波管とは別に、光
源からの照明光を導く参照光導波管を備えているので、
装置構成が複雑になるとともに、その分だけコストが上
昇してしまうという問題があった。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するもので、試
料光を分光手段に導く光学手段を参照光を導くのに共用
することにより、装置構成を簡素化してコストを低減で
きる反射特性測定装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、測定
試料が対向配置される測定用開口と、この測定用開口の
近傍に配置された参照板と、上記測定用開口および上記
参照板を含む範囲を照明する照明手段と、この照明手段
からの照明光が上記測定試料で反射された試料光および
上記参照板で反射された参照光が導かれる領域に配置さ
れ、上記試料光および上記参照光をそれぞれ分光する分
光手段と、この分光手段の入射光側に配置され、上記試
料光を通過させる第１開口および上記参照光を通過させ
る第２開口を有するマスク板と、このマスク板の入射光
側に配置され、上記試料光および上記参照光をそれぞれ
上記マスク板の上記第１開口および上記第２開口に導く
光学手段と、分光された上記試料光の光強度に応じた電
気信号を波長ごとに出力するとともに、分光された上記
参照光の光強度に応じた電気信号を波長ごとに出力する
検出手段と、上記検出手段から出力された各電気信号を
用いて上記測定試料の分光反射特性を算出する信号処理
手段とを備えたことを特徴としている。

【０００７】この構成によれば、測定試料が対向配置さ
れる測定用開口の近傍に参照板が配置されており、この
測定用開口および参照板を含む範囲が照明手段により照
明される。そして、光学手段により、測定試料で反射し
た試料光および参照板で反射した参照光がそれぞれマス
ク板の第１開口および第２開口に導かれ、第１開口を通
過した試料光および第２開口を通過した参照光が、それ
ぞれ、分光手段により分光される。さらに、分光された
試料光の光強度に応じた電気信号および分光された参照
光の光強度に応じた電気信号が、検出手段によりそれぞ
れ波長ごとに出力され、検出手段から出力された各電気
信号を用いて、測定試料の分光反射特性が算出される。

【０００８】このように、測定試料で反射した試料光お
よび参照板で反射した参照光が、共通の光学手段により
マスク板の第１開口および第２開口に導かれることか
ら、光学手段が共用化されるので、装置構成が簡素化さ
れる。

【０００９】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、上記測定用開口および上記
第１開口は上記光学手段に関して互いに共役な位置に配
置され、上記参照板および上記第２開口は上記光学手段
に関して互いにほぼ共役な位置に配置されていることを
特徴としている。

【００１０】この構成によれば、測定用開口および第１
開口は光学手段に関して互いに共役な位置に配置されて
いるので、試料光の測定範囲は照明手段により照明され
る範囲のうちの第１開口に対する光学手段の倍率によっ
て決まる範囲になる。また、参照板および第２開口は光
学手段に関して互いにほぼ共役な位置に配置されている
ので、参照光の測定範囲は照明手段により照明される範
囲のうちの第２開口に対する光学手段の倍率によって決
まる範囲になる。また、このような配置により、試料光
および参照光の測定範囲の像が好適に分光手段に導かれ
ることとなる。

【００１１】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、上記照明手段は、
上記測定用開口の法線に対して45°傾斜した角度から上
記範囲を照明するもので、上記光学手段は、上記測定試
料で反射した光のうちで上記測定用開口の法線に沿った
成分を上記第１開口に導くものであることを特徴として
いる。

【００１２】この構成によれば、照明手段により測定用
開口の法線に対して45°傾斜した角度から上記範囲が照
明され、測定試料で反射した光のうちで測定用開口の法
線に沿った成分が光学手段により第１開口に導かれるこ
とにより、簡素な構成で、ＣＩＥにおいて規定される45
°照明、垂直受光のジオメトリの装置が実現される。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項３記載の
反射特性測定装置において、上記参照板は、上記照明手
段からの照明光の正反射光が上記光学手段に向かうよう
に上記測定用開口の開口面に対して傾斜して配置されて
いることを特徴としている。

【００１４】この構成によれば、参照板は、照明手段か
らの照明光の正反射光が光学手段に向かうように測定用
開口の開口面に対して傾斜して配置されているので、参
照板で反射した参照光の光強度が増大する。従って、検
出手段から出力される参照光の光強度に応じた電気信号
のＳ／Ｎが増大するので、測定の再現性が向上すること
となる。

【００１５】また、請求項５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、上記第２開口のサ
イズは、上記第１開口のサイズより大きいことを特徴と
している。

【００１６】この構成によれば、第２開口のサイズは、
第１開口のサイズより大きいことから、検出手段に到達
する参照光の光強度が増大し、これによって検出手段か
ら出力される参照光の光強度に応じた電気信号のＳ／Ｎ
が増大するので、測定の再現性が向上することとなる。
この構成は、特に、光源の分光輝度特性が輝線を含まな
い場合に有効である。

【００１７】また、請求項６の発明は、請求項１記載の
反射特性測定装置において、上記照明手段および上記光
学手段と上記測定用開口との間に、赤外域の波長の光を
吸収する赤外カットフィルタを介設したことを特徴とし
ている。

【００１８】この構成によれば、赤外カットフィルタが
照明手段および光学手段と測定用開口との間に介設され
ているので、赤外域の波長の光が測定試料に照射されな
い。従って、同一の測定試料に対して繰り返し測定を行
っても、測定試料の温度上昇が抑えられ、これによって
一定の測定精度が維持される。

【００１９】また、請求項７の発明は、請求項６記載の
反射特性測定装置において、上記測定用開口は、上記赤
外カットフィルタにより閉塞されていることを特徴とし
ている。

【００２０】この構成によれば、赤外カットフィルタに
より測定用開口から装置内部に塵埃が侵入するのが阻止
され、防塵効果が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】まず、図１〜図７を用いて、本発
明に係る反射特性測定装置の一実施形態としての分光測
色計の構成について説明する。図１は同分光測色計の断
面図、図２は同分光測色計の平面図である。図３は制限
枠の正面図、図４はマスク板の正面図、図５（ａ）
（ｂ）は照明範囲および測定範囲を示す部分平面図であ
る。図６は検出部を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）
は正面図である。図７は同分光測色計の電気的構成を示
すブロック図である。なお、説明の便宜上、図２では光
源、検出部および処理部の図示を省略し、図５では光源
および受光部の図示を省略している。

【００２２】図１に示すように、この分光測色計１は、
上面に操作表示部２、底面に測定用開口３を備え、この
測定用開口３を測定試料４に当接させた状態で当該測定
試料４の測色を行うもので、内部に照明部１０、受光部
２０、分光部３０、検出部４０、処理部５０などを備え
ている。

【００２３】操作表示部２は、使用者により操作される
操作スイッチ、例えば測定開始を指示するための測定ス
イッチや校正開始を指示するための校正スイッチなどを
備えるとともに、測定結果などを表示するためのＬＣＤ
を備えている。

【００２４】測定用開口３の近傍には参照板５が配設さ
れている。この参照板５は、例えば白色またはライトグ
レーに塗装された板で、校正時と測定時とで照明部１０
からの照明光強度の変動による影響を補正するために、
照明光の光強度を得るためのもので、照明部１０からの
照明光を測定試料４を介さずに受光部２０に向けて反射
する。参照板５は、照明部１０からの照明光の正反射光
が受光部２０に向かうように、測定用開口３の開口面に
対して傾斜して配置されている。なお、参照板５は、白
色またはライトグレーに塗装された板に限られない。例
えば、白色またはライトグレーに印刷された板や、セラ
ミックなどの白色の材料からなる板を用いてもよい。

【００２５】照明部１０は、光源１１、制限枠１２、ト
ロイダルミラー１３、赤外カットフィルタ１４を備え、
測定用開口３および参照板５を含む範囲を照明するもの
である。光源１１は、短寸法のフィラメントを有するタ
ングステンランプからなり、フィラメントが測定用開口
３の法線３ｎ上に一致するように配置されている。制限
枠１２は、開口１２ａを有し、所望の照明領域以外の光
線を遮光し、有害な光が受光部２０に入射しないように
するためのもので、中心が測定用開口３の法線３ｎに一
致するように配置されている。開口１２ａは、図３に示
すように、Ｃ字形状部１２ｂと、その左側の扇形状部１
２ｃとが合わさった形状になっている。

【００２６】トロイダルミラー１３は、軸の周りに曲線
が回転して形成される非球面を有するもので、図２に示
すように、受光部２０の部分を除いて測定用開口３を囲
むように平面視Ｃ字形状のものが採用されており、内面
は、例えばアルミニウムなどの金属が真空蒸着されて鏡
面になっている。このトロイダルミラー１３は、光源１
１（本実施形態ではタングステンランプのフィラメント
の位置）に焦点が一致するように配置されており、トロ
イダルミラー１３で反射した光源１１からの光は、ほぼ
平行光にされる。なお、トロイダルミラー１３に代え
て、軸の周りに円弧が回転して形成される球面鏡を用い
てもよい。

【００２７】赤外カットフィルタ１４は、測定用開口３
の直ぐ内側に配設され、赤外波長成分の光を吸収し、そ
れ以下の波長成分を透過するもので、この赤外カットフ
ィルタ１４により測定用開口３は閉塞されている。

【００２８】受光部２０は、平面反射鏡２１、結像レン
ズ２２，２３、マスク板２４およびフィールドレンズ２
５を備え、照明部１０からの照明光が測定試料４で反射
された試料光を分光部３０に導くとともに、参照板５で
反射された参照光を分光部３０に導くものである。

【００２９】マスク板２４は、図４に示すように、第１
入射スリット２４１と、第２入射スリット２４２とを備
え、照明部１０からの照明光による照明範囲のうちで、
分光部３０に導く測定領域をスリット２４１，２４２に
より限定するためのものである。第１入射スリット２４
１は、中心より多少上方に穿設され、第２入射スリット
２４２は、その下方に穿設されており、スリットの図
中、横方向の寸法は、第１入射スリット２４１より第２
入射スリット２４２の方が大きくなっている。

【００３０】第１入射スリット２４１と測定用開口３と
は、平面反射鏡２１および結像レンズ２２，２３からな
る光学手段に関して互いに共役な位置に配置され、第２
入射スリット２４２と参照板５とは、平面反射鏡２１お
よび結像レンズ２２，２３からなる光学手段に関して互
いにほぼ共役な位置に配置されている。

【００３１】フィールドレンズ２５は、図２に示すよう
に、結像レンズ２２，２３の光軸Ｌ１に対して多少傾斜
して配置されており、マスク板２４の第１、第２入射ス
リット２４１，２４２を通過した光を平行光として分光
部３０に導くとともに、分光部３０で分光されて反射さ
れた光を平面反射鏡３１を介して検出部４０上に結像す
るように配置されている。

【００３２】図１に戻り、分光部３０は、縦方向（図２
では紙面奥行き方向）の溝が例えば600本／mmのピッチ
で横方向に並んで形成された回折格子からなり、第１入
射スリット２４１を通過した測定試料４からの試料光お
よび第２入射スリット２４２を通過した参照板５からの
参照光をそれぞれ波長ごとに分光して、図２中、多少上
向きに平面反射鏡３１に向けて反射するものである。

【００３３】このような構成により、光源１１から射出
された光は、制限枠１２によって通過する光が制限さ
れ、トロイダルミラー１３で反射された後、平行光とな
って、ＣＩＥまたはＪＩＳで規定された、測定用開口３
の法線３ｎに対して(45±8)°を満足する照明角度で測
定用開口３およびその近傍を照明する。

【００３４】図５（ａ）に示すように、照明部１０によ
る照明範囲１５は、測定用開口３の全体を含む円形形状
部と、参照板５の大部分を含む矩形形状部とが合わさっ
た形状になっている。測定用開口３の全体は、制限枠１
２の開口１２ａのＣ字形状部１２ｂを通過した光によっ
てほぼ全方位から照明され、参照板５の大部分は、制限
枠１２の開口１２ａの扇形状部１２ｃを通過した光によ
ってほぼ一方向から照明される。

【００３５】図１に戻り、測定試料４および参照板５に
よって拡散反射した試料光および参照光は、いずれも、
平面反射鏡２１によって反射され、結像レンズ２２，２
３によって集束され、それぞれ、第１入射スリット２４
１および第２入射スリット２４２を通過する。

【００３６】上述したように、第１入射スリット２４１
と測定用開口３とは、平面反射鏡２１および結像レンズ
２２，２３からなる光学手段に関して互いに共役な位置
に配置されているので、図５（ｂ）に示すように、第１
入射スリット２４１を通過する範囲、すなわち測定用開
口３に当接して配置された測定試料４の測定範囲１６
は、第１入射スリット２４１の形状が結像レンズ２２，
２３による倍率で投影された範囲となる。

【００３７】また、第２入射スリット２４２と参照板５
とは、平面反射鏡２１および結像レンズ２２，２３から
なる光学手段に関して互いにほぼ共役な位置に配置され
ているので、図５（ｂ）に示すように、第２入射スリッ
ト２４２を通過する範囲、すなわち参照板５の測定範囲
１７は、第２入射スリット２４２の形状が結像レンズ２
２，２３による倍率で投影された範囲となる。

【００３８】図５（ｂ）に示すように、試料光の測定範
囲１６および参照光の測定範囲１７は、いずれも照明範
囲１５に含まれている。

【００３９】図１に戻り、第１、第２入射スリット２４
１，２４２を通過した試料光および参照光は、それぞ
れ、フィールドレンズ２５により平行光にされ、分光部
３０に入射して波長ごとに分光されて反射される。分光
部３０で反射された光は、再びフィールドレンズ２５を
通過して、平面反射鏡３１により図中、上向きに反射さ
れ、検出部４０の光電変換素子上に結像する。

【００４０】検出部４０は、図６に示すように２列の検
出列４１，４２を備え、センサ基板４０１上に設けられ
ている。この検出列４１，４２は、１チップのシリコン
ウェハ上に分光波長域（本実施形態では、例えば400nm
〜700nm）に亘って、分光波長ピッチ（本実施形態で
は、例えば10nm）に対応して複数の光電変換素子４３が
それぞれ配設されて形成されている。検出列４１には第
１入射スリット２４１を通過した試料光が入射し、検出
列４２には第２入射スリット２４２を通過した参照光が
入射する。光電変換素子４３は、例えばフォトダイオー
ドからなり、光強度に応じた電気信号（フォトダイオー
ドであれば電流信号）を出力するもので、上方の光電変
換素子４３から順に、各波長ごとの光強度に応じた電気
信号が得られる。なお、検出列４１，４２において、並
んだ位置の光電変換素子４３には、それぞれ同一波長の
光が入射する。

【００４１】処理部５０は、図７に示すように、種々の
電子部品からなる回路ブロック５１〜６０を備え、これ
らの回路ブロック５１〜６０は、処理回路基板５０１上
に配設されている。

【００４２】検出部４０の検出列４１，４２の各光電変
換素子４３から出力される電流信号は、電流電圧変換回
路５１により、それぞれ電圧信号に変換され、マルチプ
レクサ５２により切り替えられて、それぞれ順次増幅回
路５３により増幅され、Ａ／Ｄ変換部５４によりディジ
タル値に変換されて、ＣＰＵ５５に入力される。

【００４３】ＣＰＵ５５は、この分光測色計１の各部の
動作を制御するものである。すなわち、操作表示部２の
測定スイッチが押され、その操作信号が入出力ＩＣ５９
を介して入力されると、発光回路５６を制御して光源１
１を発光させる。ＥＥＰＲＯＭ５７には、光源１１を発
光させずに測定して得られる暗時のオフセットや、測定
試料４として分光反射率が既知の白色校正板を測定した
ときの白色校正データを格納しておく。ＲＡＭ５８に
は、Ａ／Ｄ変換部５４から入力される測定値を一時的に
格納する。

【００４４】そして、ＥＥＰＲＯＭ５７に格納されてい
るオフセットや白色校正データおよびＲＡＭ５８に格納
されている測定値を用いて、測定試料４の分光反射特性
を算出する。このとき、白色校正を行ったときの参照光
の出力値をＭ１、測定時の参照光の出力値をＭ２、測定
時の試料光の出力値をＲ１とすると、Ｒ２＝Ｒ１×（Ｍ２／Ｍ１）によって補正される補正値Ｒ２を測定試料４の分光反射
特性とする。これによって校正時と測定時での光源１１
の発光強度の変動による誤差を補正している。

【００４５】算出した分光反射特性は、入出力ＩＣ５９
を介して操作表示部２のＬＣＤに表示し、インターフェ
ースＩＣ６０を介して外部装置に出力する。

【００４６】このように、本実施形態によれば、測定試
料４が対向配置される測定用開口３の近傍に参照板５を
配置し、平面反射鏡２１および結像レンズ２２，２３か
らなる光学手段により、測定試料４からの試料光をマス
ク板２４の第１入射スリット２４１に導き、参照板５か
らの参照光をマスク板２４の第２入射スリット２４２に
導くようにして、光学手段を共用しているので、参照光
を導くために別途光学手段を必要とすることがなく、装
置構成を簡素化するとともに、コスト低減を図ることが
できる。

【００４７】また、本実施形態では、参照板５に対する
照明部１０からの照明光の正反射光が平面反射鏡２１に
向かうように、測定用開口３の開口面に対して参照板５
を傾斜して配置するようにしている。ここで、参照板５
を測定用開口３の開口面に対して平行に配置した場合を
考える。測定試料４は、開口１２ｂ（図３）を通過した
光により45°の入射角度でほぼ全方位から照明されるの
に対して、参照板５は、開口１２ｃ（図３）を通過した
光により45°の入射角度で一方向のみから照明されるた
め、参照板５上における照度は測定試料４上の照度より
低くなる。参照板５としては、通常、分光反射率の高い
平滑な板が用いられるが、照度が低く、しかも45°入射
であるために、開口面に垂直な平面反射鏡２１の方向へ
の反射光量が少なくなってしまう。また、参照板５とし
て分光反射率の高い平滑な板を用いると、正反射成分が
入射方向と反対の方向へ逃げてしまうために、迷光が増
大してしまうこととなる。

【００４８】これに対して、本実施形態では、参照板５
を測定用開口３の開口面に対して傾斜させ、正反射成分
が平面反射鏡２１の方向に向かうように配置しているの
で、参照光の出力信号を増大することができるととも
に、迷光の増大を抑制することができる。これによって
処理部５０でのＳ／Ｎを向上することができる。この場
合において、参照板５を、多少拡散性の低い、すなわち
入射光を多少正反射する材質で形成することにより、参
照光の出力レベルをさらに増大することができる。

【００４９】また、本実施形態では、マスク板２４の第
２入射スリット２４２の幅（図４中、横方向寸法）を第
１入射スリット２４１の幅より大きくしている。第１入
射スリット２４１は、測定試料４からの試料光が通過す
るものであり、その大きさ（幅）は、分光測色計１の仕
様として設計される測定波長ピッチに基づき決定され
る。一方、参照板５からの参照光が通過する第２入射ス
リット２４２は、光源がキセノンランプのように輝線を
含む場合には、試料光と参照光とで輝線を含む度合いを
一致させる必要があるので、第１入射スリット２４１の
幅と正確に一致させる必要がある。

【００５０】しかし、光源１１として輝線が含まれない
連続スペクトルを有するタングステンランプを使用して
いる本実施形態では、第２入射スリット２４２の幅を第
１入射スリット２４１の幅に一致させる必要はない。ま
た、参照板５で反射した参照光を測定するのは、上述し
たように、校正時と測定時での光源１１の光量変動によ
る影響を防止するために光源１１の光量をモニタするこ
とを目的としているので、波長純度は試料光に比べて低
くてもよいため、第２入射スリット２４２の幅を大きく
することができる。

【００５１】そこで、本実施形態では、第２入射スリッ
ト２４２の幅を第１入射スリット２４１の幅の２倍程度
にしており、これによって、参照光による検出列４２の
出力信号を増大することができ、処理部５０のＳ／Ｎを
さらに向上することができる。その結果、分光測色計１
の繰り返し性能、すなわち測定の再現性を向上すること
ができる。

【００５２】また、本実施形態では、光源１１としてタ
ングステンランプが用いられているが、タングステンラ
ンプの放射エネルギーは赤外波長成分を多く含んでいる
ので、そのままでは測定試料４を加熱してしまうことに
なる。一方、物質は、温度に応じて反射率が変化すると
いう特性（サーモクロミズム）を有するため、測定試料
４の温度が変化すると正確な測色が困難になる。例え
ば、色の基準によく用いられるＢＣＲＡタイルの赤で
は、１℃の温度変化でΔＥ＊ａｂ≒0.1の色差が発生し
てしまう。

【００５３】そこで、本実施形態によれば、測定用開口
３の直ぐ内側に赤外カットフィルタ１４を配設したので
赤外波長成分は遮断されるため、光源１１からの照明光
により測定試料４が加熱されるのを防止することがで
き、これによって測定精度の低下を防止することができ
る。

【００５４】また、赤外カットフィルタ１４により測定
用開口３を閉塞しているので、測定用開口３から内部に
塵埃などの侵入を防ぐことができ、赤外カットフィルタ
１４は防塵ガラスとしての機能も併せ持つこととなる。

【００５５】また、光源１１からの光がトロイダルミラ
ー１３で反射されるとほぼ平行光となるように光源１１
およびトロイダルミラー１３を配置したので、測定用開
口３と測定試料４との距離が多少変動しても、照度分布
の変化やその強度の変化が少ない照明を行うことができ
る。すなわち、測定試料４に照射される光線をトロイダ
ルミラー１３の軸を通る断面で評価したとき、試料面の
位置が変動しても光線は発散も集束もしないことから、
照明の強度変化は少ないといえる。これによって、測定
試料４の位置変動により測定結果が変化するのを低減
し、常に一定の測定精度で測色を行うことができる。

【００５６】次に、図８〜図１０を用いて検出部４０の
位置調整について説明する。図８は検出部の位置調整を
説明するための図で、（ａ）は分光測色計１の内部の平
面図、（ｂ）は同側面図である。また、図９は光電変換
素子の分光応答度を示す図、図１０は分光部３０と検出
部４０の従来の位置調整を説明する図である。

【００５７】図６に示す検出列４１，４２が配設された
センサ基板４０１は、図８（ｂ）に示すように、処理回
路基板５０１に実装されている。センサ基板４０１は、
分光部３０の部品誤差および配置誤差に起因する検出列
４１，４２上の分光結像位置のずれを補正するために、
分光部３０に対する位置が２次元方向に調整可能に構成
されている。

【００５８】図８に示すように、受光部２０や分光部３
０などが固定された光学台１０１は長方形の板状で、そ
の４隅には、例えば円柱形状のベース板取付部１０２，
１０３，１０４，１０５が立設されている。ベース板取
付部１０２の上端に雌ねじ１０６が設けられ、ベース板
１１０の対応する位置には図中、矢印Ｘ方向に長い長孔
１１１が穿設されており、ベース板取付部１０３〜１０
５も、ベース板取付部１０２と同一構造になっている。
そして、このＸ方向にベース板１１０の位置を調整した
後に、固定ねじ１１２などによって固定される。

【００５９】さらに、ベース板１１０の適所にガイド軸
１１３，１１４が突設され、スライド板１２０のそれら
に対応する２箇所には、それぞれ、図中、矢印Ｙ方向に
長い長孔１２１，１２２が穿設されている。また、ベー
ス板１１０の適所に雌ねじ１１６，１１７が設けられ、
スライド板１２０のそれらに対応する２箇所には、それ
ぞれ、図中、矢印Ｙ方向に長い長孔１２４，１２３が穿
設されている。そして、スライド板１２０の位置を矢印
Ｙ方向に調整した後に、固定ねじ１２６，１２５により
スライド板１２０がベース板１１０に固定される。

【００６０】スライド板１２０には、さらに、位置決め
軸１３１，１３２が突設され、これらの軸１３１，１３
２には雌ねじ（図示省略）が設けられており、処理回路
基板５０１の対応する位置には孔が穿設され、固定ねじ
５０２，５０３によりスライド板１２０に固定されてい
る。また、ベース板１１０とスライド板１２０との位置
関係の微調整用に、ベース板１１０に小孔１１８が穿設
され、スライド板１２０に長孔１２７が穿設されてい
る。

【００６１】このように、センサ基板４０１は処理回路
基板５０１に固定され、処理回路基板５０１は位置決め
軸１３１，１３２を介してスライド板１２０に固定され
ており、一方、分光部３０は光学台１０１に固定されて
いる。従って、光学台１０１に対してベース板１１０を
Ｘ方向に調整し、ベース板１１０に対してスライド板１
２０をＹ方向に調整すると、センサ基板４０１を分光部
３０に対してＸ，Ｙ方向に調整することとなる。

【００６２】図８において、矢印Ｘ方向の調整は、試料
光の像を検出列４１上に結像させ、参照光の像を検出列
４２上に結像させるための調整で、矢印Ｙ方向の調整
は、波長分散方向の調整で、分光された光の所定波長と
光電変換素子４３（図６）の位置とを合致させるための
調整である。

【００６３】矢印Ｘ方向の調整は、センサ領域を表示し
たスクリーンが設けられた調整用治具（図示省略）を予
め処理回路基板５０１に代えて取り付けておき、測定用
開口３から特定波長の光を入射させ、調整用治具に投影
して、像の位置を観察することによって行う。

【００６４】次いで、矢印Ｙ方向の調整について説明す
る。上記調整用治具を取り外して処理回路基板５０１を
取り付けた状態で測定用開口３から特定波長の光を入射
すると、図９に示すように、一の光電変換素子４３から
出力信号αが得られ、隣接する光電変換素子４３から出
力信号βが得られる。そして、比β／αが所定の値にな
るように、スライド板１２０を調整して固定する。

【００６５】スライド板１２０の微調整には、調整工具
１３３を使用する。この調整工具１３３は、先端の偏心
位置に突起部１３３ａが設けられている。そして、調整
工具１３３の突起部１３３ａをベース板１２０の小孔１
１８に挿入し、スライド板１２０の長孔１２７に工具本
体を当接させて回転することにより、ベース板１１０と
スライド板１２０との位置関係を微調整することができ
る。

【００６６】この本実施形態による調整方法を従来の調
整方法と比較する。比較を行う光学的条件は、本実施形
態において、フィールドレンズ２５の焦点距離が47.5m
m、回折格子３０の溝本数が600本／mmとする。

【００６７】従来は、図１０に示すように、分光部とし
ての回折格子３０を矢印Ｚ方向に回転することにより、
波長分散方向（矢印Ｙ方向）の調整を行っていた。上記
光学的条件において、回折格子３０の回転により調整精
度１nmを達成しようとすると、回折格子３０の回転角度
で約１分の角度調整精度が必要である。仮に回転中心か
ら10mmの位置で回折格子３０を保持するホルダをねじ止
め固定すると、１分の回転角度変化は、ねじ止め固定箇
所で約0.003mm変化することに相当する。

【００６８】一方、上記実施形態により調整精度１nmを
達成しようとすると、処理回路基板５０１の移動量は0.
03mmとなり、ねじ止め位置の誤差感度を両者で比較する
と、上記実施形態の方法は上記従来の方法に比べて約10
倍鈍くなっており、本実施形態の方法によれば、ねじ止
め時に固定位置が変化してしまうという問題を軽減する
ことができる。

【００６９】また、図１１は別の調整方法を示す図で、
（ａ）は側面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図であ
る。なお、図８と同一物には同一符号を付す。ベース板
１１０には、ねじ保持部１４１が設けられ、このねじ保
持部１４１は嵌合孔１４２を有している。スライド板１
２０には、ねじ受け部１４３が設けられ、このねじ受け
部１４３には雌ねじ１４４が設けられている。そして、
調整ねじ１４５が嵌合孔１４２に嵌合するとともに、雌
ねじ１４４と螺合しており、調整ねじ１４５のねじ部に
は圧縮スプリング１４６が配設され、この圧縮スプリン
グ１４６によりスライド板１２０は付勢されている。

【００７０】図１１の構成によれば、図８のように調整
工具１３３を用いることなく、調整ねじ１４５を回転さ
せるだけで、ベース板１１０とスライド板１２０との位
置関係を図１１中、矢印Ｙ方向に調整することができ
る。

【００７１】なお、本発明は、上記実施形態に限られ
ず、以下の変形形態を採用することができる。

【００７２】（１）上記実施形態では、光源１１として
タングステンランプを用いているが、これに限られず、
例えばキセノンランプなどの他のランプを用いてもよ
い。この場合において、キセノンランプのように輝線を
含む光源を用いる場合には、第２入射スリット２４２の
サイズを第１入射スリット２４１のサイズと同一にして
おけばよい。

【００７３】（２）図１２に示すように、参照板５を測
定用開口３に対して平行に配置するようにしてもよい。
この場合には、参照板５として、拡散性の良好なものを
採用すればよい。

【００７４】（３）上記実施形態では、測定試料４はほ
ぼ全方向から照明されるが、これに限られず、トロイダ
ルミラー１３を分割して配置することにより、１または
複数の方向から照明するようにしてもよい。また、トロ
イダルミラー１３を透明材料により製作し、裏面の全反
射を利用するようにしてもよい。この場合には、反射の
ための金属などの真空蒸着を省略することができる。

【００７５】（４）照明部１０の構成は、上記実施形態
に限られない。例えば図１３に示すように、光源１１お
よび投射レンズ１５１を備え、測定試料４を一方向から
照明するようにしてもよい。また、トロイダルミラー１
３に代えて集束レンズおよび平面反射鏡を備え、光源１
１からの光を平行光にして45°方向から照明するように
してもよい。

【００７６】また、上記実施形態の45／0ジオメトリに
代えて、d／0，0／dジオメトリを用いてもよい。図１４
は、d／0ジオメトリの一種であるd／8ジオメトリの例を
示す図で、光源１１として積分球１６０を用いている。

【００７７】図１４において、積分球１６０は、光源用
開口１６１、測定用開口１６２、受光用開口１６３を備
え、この受光用開口１６３は、測定用開口１６２の法線
１６２ｎに対して８°傾斜した方向に設けられている。
積分球１６０の内壁１６０ａにはBaSO₄などの高反射
率、高拡散性の白色塗料が塗装されている。

【００７８】そして、光源用開口１６１に配置されたラ
ンプ１６４が発光すると、内壁１６０ａで多重反射して
測定用開口１６２に対向配置された測定試料４が拡散照
明され、その反射光のうちで法線１６２ｎに対して８°
方向の成分が受光部２０により分光部３０に導かれる。

【００７９】このとき、積分球１６０の内壁１６０ａの
うちで、測定用開口１６２の近傍であって受光用開口１
６３と反対側（図中、測定用開口１６２の左側）の所定
領域５ａからの反射光は、受光部２０により分光部３０
に導かれ、参照光として用いられる。すなわち、この所
定領域５ａは、上記実施形態における参照板としての機
能を果たす。

【００８０】この形態によれば、所定領域５ａからの反
射光を参照光としているので、参照板を別途備える必要
がなく、部品点数を削減することができる。また、所定
領域５ａは積分球１６０の内壁１６０ａの一部であるの
で、受光用開口１６３に向けて多少傾斜しており、参照
光として所定の光強度を確保することができる。

【００８１】

【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、測定試料が対向配置される測定用開口の近傍に
参照板を配置し、測定試料で反射した試料光および参照
板で反射した参照光を光学手段によりそれぞれ第１開口
および第２開口に導くようにしたので、光学手段を共用
化することにより装置構成を簡素化することができ、そ
の結果、コストを低減することができる。

【００８２】また、請求項２の発明によれば、測定用開
口および第１開口を上記光学手段に関して互いに共役な
位置に配置し、参照板および第２開口を上記光学手段に
関して互いにほぼ共役な位置に配置するようにしたの
で、試料光および参照光の測定範囲の像を好適に分光手
段に導くことができる。

【００８３】また、請求項３の発明によれば、照明手段
により、測定用開口の法線に対して45°傾斜した角度か
ら測定用開口および参照板を含む範囲を照明し、光学手
段により測定試料で反射した光のうちで測定用開口の法
線に沿った成分を第１開口に導くようにしたので、簡素
な構成で、ＣＩＥにおいて規定される45°照明、垂直受
光のジオメトリの装置を実現することができる。

【００８４】また、請求項４の発明によれば、参照板を
照明手段からの照明光の正反射光が光学手段に向かうよ
うに測定用開口の開口面に対して傾斜して配置するよう
にしたので、参照板で反射した参照光の光強度が増大す
ることから、検出手段から出力される参照光の光強度に
応じた電気信号のＳ／Ｎが増大し、これによって測定の
再現性を向上することができる。

【００８５】また、請求項５の発明によれば、第２開口
のサイズは、第１開口のサイズより大きいので、検出手
段に到達する参照光の光強度が増大し、これによって検
出手段から出力される参照光の光強度に応じた電気信号
のＳ／Ｎが増大するので、測定の再現性を向上すること
ができる。

【００８６】また、請求項６の発明によれば、照明手段
および光学手段と測定用開口との間に、赤外域の波長の
光を吸収する赤外カットフィルタを介設したので、赤外
域の波長の光が測定試料に照射されないことから、同一
の測定試料に対して繰り返し測定を行っても測定試料の
温度上昇を抑えることができ、これによって一定の測定
精度を維持することができる。

【００８７】また、請求項７の発明によれば、測定用開
口を赤外カットフィルタにより閉塞するようにしたの
で、赤外カットフィルタにより測定用開口から装置内部
に塵埃が侵入するのが阻止され、防塵効果を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る反射特性測定装置の一実施形態と
しての分光測色計の断面図である。

【図２】同分光測色計の平面図である。

【図３】制限枠の正面図である。

【図４】マスク板の正面図である。

【図５】（ａ）（ｂ）は照明範囲および測定範囲を示す
部分平面図である。

【図６】検出部を示す図で、（ａ）は側面図、（ｂ）は
正面図である。

【図７】分光測色計の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図８】検出部の位置調整を説明するための図で、
（ａ）は分光測色計の内部の平面図、（ｂ）は同側面図
である。

【図９】光電変換素子の分光応答度を示す図である。

【図１０】分光部と検出部の従来の位置調整を説明する
図である。

【図１１】検出部の位置調整の別の方法を説明するため
の図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

【図１２】参照板の別の配置を示す図である。

【図１３】照明部の別の構成を示す図である。

【図１４】照明部の別の構成を示す図である。

【符号の説明】１分光測色計３測定用開口４測定試料５参照板１０照明部（照明手段）１１光源１３トロイダルミラー２０受光部２１平面反射鏡（光学手段）２２，２３結像レンズ（光学手段）２４マスク板２４１第１入射スリット（第１開口）２４２第２入射スリット（第２開口）３０分光部（分光手段）４０検出部（検出手段）４１，４２検出列５０処理部（信号処理手段）５５ＣＰＵ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮下利夫大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者石川典夫大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者西本功大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内 (72)発明者福地伸輔大阪市中央区安土町二丁目３番13号大阪国際ビルミノルタ株式会社内Ｆターム(参考） 2G020 AA04 AA08 BA17 CB05 CB25 CB43 CB54 CC26 CC42 CD38 DA12 DA22 2G059 AA02 BB10 EE02 EE13 FF09 HH02 JJ01 JJ11 JJ13 MM12 NN05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】測定試料が対向配置される測定用開口
と、この測定用開口の近傍に配置された参照板と、上記測定用開口および上記参照板を含む範囲を照明する
照明手段と、この照明手段からの照明光が上記測定試料で反射された
試料光および上記参照板で反射された参照光が導かれる
領域に配置され、上記試料光および上記参照光をそれぞ
れ分光する分光手段と、この分光手段の入射光側に配置され、上記試料光を通過
させる第１開口および上記参照光を通過させる第２開口
を有するマスク板と、このマスク板の入射光側に配置され、上記試料光および
上記参照光をそれぞれ上記マスク板の上記第１開口およ
び上記第２開口に導く光学手段と、分光された上記試料光の光強度に応じた電気信号を波長
ごとに出力するとともに、分光された上記参照光の光強
度に応じた電気信号を波長ごとに出力する検出手段と、上記検出手段から出力された各電気信号を用いて上記測
定試料の分光反射特性を算出する信号処理手段とを備え
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、上記測定用開口および上記第１開口は上記光学手段
に関して互いに共役な位置に配置され、上記参照板およ
び上記第２開口は上記光学手段に関して互いにほぼ共役
な位置に配置されてい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、上記照明手段は、上記測定用開口の法線に
対して45°傾斜した角度から上記範囲を照明するもの
で、上記光学手段は、上記測定試料で反射した光のうち
で上記測定用開口の法線に沿った成分を上記第１開口に
導く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３記載の反射特性測定装置におい
て、上記参照板は、上記照明手段からの照明光の正反射
光が上記光学手段に向かうように上記測定用開口の開口
面に対して傾斜して配置されてい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または２記載の反射特性測定装
置において、上記第２開口のサイズは、上記第１開口の
サイズより大きいことを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項６】請求項１記載の反射特性測定装置におい
て、上記照明手段および上記光学手段と上記測定用開口
との間に、赤外域の波長の光を吸収する赤外カットフィ
ルタを介設したことを特徴とする反射特性測定装置。
【請求項７】請求項６記載の反射特性測定装置におい
て、上記測定用開口は、上記赤外カットフィルタにより
閉塞されていることを特徴とする反射特性測定装置。