JP2001235370A - 反射特性測定装置 - Google Patents
反射特性測定装置Info
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- JP2001235370A JP2001235370A JP2000046364A JP2000046364A JP2001235370A JP 2001235370 A JP2001235370 A JP 2001235370A JP 2000046364 A JP2000046364 A JP 2000046364A JP 2000046364 A JP2000046364 A JP 2000046364A JP 2001235370 A JP2001235370 A JP 2001235370A
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
(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。
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) 55 CPU
───────────────────────────────────────────────────── 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 (7)
- 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000046364A JP2001235370A (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 反射特性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2000046364A JP2001235370A (ja) | 2000-02-23 | 2000-02-23 | 反射特性測定装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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ID=18568789
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---|---|---|---|
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---|---|
JP (1) | JP2001235370A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007003415A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Konica Minolta Sensing Inc | ゴニオ測色計及びゴニオ反射特性測定装置 |
JP2011012970A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Shiro Sakai | スペクトル検出器 |
-
2000
- 2000-02-23 JP JP2000046364A patent/JP2001235370A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007003415A (ja) * | 2005-06-24 | 2007-01-11 | Konica Minolta Sensing Inc | ゴニオ測色計及びゴニオ反射特性測定装置 |
JP4660692B2 (ja) * | 2005-06-24 | 2011-03-30 | コニカミノルタセンシング株式会社 | ゴニオ測色計及びゴニオ反射特性測定装置 |
JP2011012970A (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-20 | Shiro Sakai | スペクトル検出器 |
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A711 | Notification of change in applicant |
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