JP5585722B2

JP5585722B2 - 反射特性測定装置

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Inventors: 健二井村
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Description

本発明は、白色ＬＥＤによる照明光によって試料を照明し、試料の反射特性を測定する反射特性測定装置に関し、特に、配列された複数の試料を走査して、それらの反射特性を連続的に測定可能な反射特性測定技術に関する。

試料の反射特性を測定する反射特性測定装置が知られている。この反射特性測定装置では、高効率および長寿命等の長所を有する白色発光ダイオード（白色ＬＥＤとも言う）が照明光の光源として採用され得る。但し、白色ＬＥＤから放射される照明光の分光分布は、白色ＬＥＤの温度に依存して変動する。従って、照明光の分光分布の変動を補正するために、照明光の分光分布の変動を観測する参照系が必要となる。しかし、試料の反射特性を測定するための光学系および分光部とは別に、光学系と分光部とを有する参照系が設けられれば、反射特性測定装置の複雑化、製造コストの増大、および資源の無駄遣いを招く。

そこで、試料の表面に照射される照明光と相関性の高い参照光情報に基づいて、照明光の変動を正確に補正することができる反射特性測定装置が提案されている（例えば、特許文献１等）。この装置では、参照光を取り込むための光路変更が、光路変更手段の参照面への挿入によって行われるため、構成がシンプルとなり、コストが抑えられ得る。また、色サンプルの測定の前後に取得された照明光の分光分布が補間されて推定された照明光の分光分布と、色サンプルからの反射光または透過光の分光分布とに基づき、色サンプルの分光特性を特定する分光特性測定システムが提案されている（例えば、特許文献２等）。

ここで、特許文献１の反射特性測定装置について簡単に説明する。

図１９で示されるように、特許文献１の反射特性測定装置では、光源制御部１０２ｄの制御によって白色ＬＥＤ１０２から発せられる光束１０２ａが試料の表面１０１に照射される際に、該光束１０２ａの進行方向が試料の表面１０１の法線に対して４５°を成す。このとき、試料の表面１０１で生じる反射光のうち、試料の表面１０１の法線方向に進む反射光１０１ａが、対物レンズ１０６および反射鏡１０７を経て、分光部１０９に入射される。そして、分光部１０９によって反射光１０１ａの分光分布が測定され、測定結果を示す信号が制御処理部１１０に送られる。

また、白色ＬＥＤ１０２と試料の表面１０１との間に試料の表面１０１の法線に略直交するガラス板１０４が設けられている。更に、ガラス板１０４を基準として試料の表面１０１と面対称を成す面に沿って光束１０１ａが通過する光路に間欠的に挿入される拡散板チョッパ１０５が設けられている。拡散板チョッパ１０５は、図１９および図２０で示されるように、モータ制御部１０５ｄの制御によってモータ１０５ｅを用いた回転軸１０５ｆを中心とした回転により、光束１０１ａが通過する光路に拡散板ブレード１０５ａを間欠的に挿入させる。

これにより、光束１０１ａが通過する光路に拡散板ブレード１０５ａが挿入されていない非挿入時には、試料の表面１０１における反射光が分光部１０９に入射される。一方、光束１０１ａが通過する光路に拡散板ブレード１０５ａが挿入されている挿入時には、試料の表面１０１における反射光とともに、ガラス板１０４の表面で光束１０２ａの一部が反射して拡散板ブレード１０５ａに入射する。このとき、拡散板ブレード１０５ａを透過し、該拡散板ブレード１０５ａの上面の法線方向に射出される光が、対物レンズ１０６および反射鏡１０７を経て、分光部１０９に入射される。

そして、制御処理部１１０において、拡散板ブレード１０５ａの挿入時と非挿入時とにおいて分光部１０９によって測定される分光分布に基づき、白色ＬＥＤ１０２から発せられる照明光の分光分布が求められる。

このような特許文献１の反射特性測定装置では、拡散板チョッパ１０５およびモータ１０５ｅ等が必要となるが、試料の反射特性を測定するための光学系および分光部とは別に、光学系と分光部とを有する参照系が設けられなくても良い。このため、反射特性測定装置の複雑化、製造コストの増大、および資源の無駄遣いを招くことなく、照明光の分光分布の変動を補正することで試料の反射特性の高精度な測定が実現され得る。

次に、特許文献２の分光特性測定システムについて簡単に説明する。

図２１で示されるように、特許文献２の分光特性測定システムでは、分光特性測定器２３０の測定部２１０が、複数の色サンプルが配列された色サンプルシート２０１に沿って走査され、各色サンプルにおける反射特性が連続的に測定される。測定部２１０も、特許文献１の分光特性測定装置と同様に、駆動回路２０６の制御により、白色ＬＥＤ２０２から発せられる照明光の進行方向が試料の表面２０１の法線に対して４５°を成すように、照明光によって色サンプルシート２０１が照明される。このとき、色サンプルシート２０１における反射光のうち、色サンプルシート２０１の表面の法線方向に進む反射光が、対物レンズ２０８を経て、ポリクロメータ２０４に入射される。そして、ポリクロメータ２０４および信号処理回路２０７によって反射光の分光分布情報が得られ、該分光分布情報が制御部２０５に送られる。

ここでは、図２２で示されるように、白色ＬＥＤ２０２は駆動回路２０６によって定電流Ｉｆで駆動される。そして、駆動回路２０６は、順電圧検出回路２０６ａを有し、該順電圧検出回路２０６ａによって各色サンプルの分光特性を測定する際の白色ＬＥＤ２０２における順電圧Ｖｆが測定されて、順電圧Ｖｆを示す情報が制御部２０５に送られる。

また、測定部２１０の走査範囲の開始端には既知の分光反射特性を持つ白色校正板２２０が配置され、分光特性測定器２３０では、制御部２０５の制御により走査部２１３と搬送制御回路２１４とで測定部２１０の走査が行われる度に、白色校正板２２０の反射光の分光分布が測定される。そして、制御部２０５では、白色校正板２２０の反射光の分光分布と、各色サンプルの分光特性を測定する際の白色ＬＥＤ２０２の順電圧Ｖｆとを示す情報が、制御部２０５経由でデータ処理装置２４０に出力される。

前述したように、白色ＬＥＤ２０２から放射される照明光の分光分布は、白色ＬＥＤ２０２の温度に依存して変動する。そして、定電流で駆動される白色ＬＥＤ２０２における順電圧Ｖｆと白色ＬＥＤ２０２の温度との間には、図２３で示されるような素子に固有の関係がある。このため、白色ＬＥＤ２０２から放射される照明光の分光分布と順電圧Ｖｆとの間に一定の関係が成立し得る。

このため、データ処理装置２４０により、測定部２１０の走査の前後に測定された、白色校正板２２０で生じる反射光の分光分布および順電圧Ｖｆと、既知の分光反射特性と、各色サンプルで生じる反射光の分光分布の測定時における順電圧Ｖｆとに基づき、順電圧Ｖｆをパラメータとした内挿によって、各色サンプルに係る測定時における照明光の分光分布が推定される。

これにより、試料の反射特性を測定するための光学系および分光部とは別に、光学系と分光部とを有する参照系が設けられなくても良い。その結果、反射特性測定装置の複雑化、製造コストの増大、および資源の無駄遣いを招くことなく、照明光の分光分布の変動を補正することで試料の反射特性の高精度な測定が実現され得る。

特開２００７−２２５３１２号公報国際公開第２００９／１１９３６７号

しかしながら、上記特許文献１の反射特性測定装置では、複数の試料の反射特性を連続的に測定する場合を想定すると、各試料の測定時に拡散板チョッパ１０５が間欠挿入されなければならず、測定に長時間を要してしまう。

また、上記特許文献２の分光特性測定システムでは、測定部２１０の走査範囲の開始端に白色校正板２２０が配置されなければならず、システムの大型化を招いてしまう。更に、測定部２１０が走査されつつ複数の色サンプルの反射特性が連続的に測定される用途に限定された専用システムではなく、個別の試料における反射特性の測定を想定すると、システムが大掛かり過ぎる問題と、測定に長時間を要してしまう問題とが存在する。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、照明光の分光分布の変動に拘わらず、簡易な構成で、試料の反射特性に係る種々の態様の測定が高精度で迅速に行われ得る技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る反射特性測定装置は、定電流駆動によって照明光を放射する半導体発光素子と、該半導体発光素子の順電圧を検出する検出部とを有する照明部と、前記照明光が試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とを第１比率で混合して第１混合光を出力し、前記反射光と前記照明光とを前記第１比率とは異なる第２比率で混合して第２混合光を出力する混合部と、前記照明光が第１試料の表面で反射することで生じる第１反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光の第１受光によって該第１混合光に係る第１分光分布を測定し、前記第１反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光の第２受光によって該第２混合光に係る第２分光分布を測定し、前記照明光が第２試料の表面で反射することで生じる第２反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光の第３受光によって該第１混合光に係る第３分光分布を測定し、前記第２反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光の第４受光によって該第２混合光に係る第４分光分布を測定する測定部と、前記検出部によって検出される第５順電圧が前記半導体素子に印加されている際に前記照明光が照射されている第３試料の分光反射率係数を算出する演算部と、を備え、前記検出部が、前記測定部によって前記第１受光が行われる際に前記半導体発光素子の第１順電圧を検出し、前記測定部によって前記第２受光が行われる際に前記半導体発光素子の第２順電圧を検出し、前記測定部によって前記第３受光が行われる際に前記半導体発光素子の第３順電圧を検出し、前記測定部によって前記第４受光が行われる際に前記半導体発光素子の第４順電圧を検出し、前記演算部が、前記第１から第４順電圧と前記第１から第４分光分布とに基づいて、前記順電圧を独立変数とする前記照明光の分光分布を近似的に示す一次関数を導出し、前記第５順電圧を前記一次関数に適用することで、前記検出部によって前記第５順電圧が検出される際における前記照明光の推定分光分布を算出し、該推定分光分布を用いて前記分光反射率係数を算出し、前記一次関数が、前記順電圧がＶｆ、前記照明光の分光分布のうちの波長λにおける強度がＩ(λ)、前記波長λに固有の係数および定数がｐ _λ ，ｑ _λ とされる場合に、Ｉ(λ)＝ｐ _λ ×Ｖｆ＋ｑ _λ の関係を有する一次関数であり、前記演算部が、前記第１分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _１ (λ)、前記第２分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _２ (λ)、前記第３分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _３ (λ)、前記第４分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _４ (λ)、前記第１試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ _１ (λ)、前記第２試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ _２ (λ)、前記第１順電圧がＶｆ _１、前記第２順電圧がＶｆ _２、前記第３順電圧がＶｆ _３、前記第４順電圧がＶｆ _４、前記反射特性測定装置に固有であって前記波長λに固有の係数がａ _λ ，ｂ _λ ，ｃ _λ と表される場合に、４つの数値ｐ _λ ，ｑ _λ ，Ｒ _１ (λ)，Ｒ _２ (λ)が未知数である式［Ｉ］Ｉ _１ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _１＋ｑ _λ ｝×｛Ｒ _１ (λ)＋ａ _λ ｝、式［II］Ｉ _２ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _２＋ｑ _λ ｝×｛ｂ _λ ×Ｒ _１ (λ)＋ｃ _λ ｝、式［III］Ｉ _３ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _３＋ｑ _λ ｝×｛Ｒ _２ (λ)＋ａ _λ ｝、および式［IV］Ｉ _４ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _４＋ｑ _λ ｝×｛ｂ _λ ×Ｒ _２ (λ)＋ｃ _λ ｝からなる連立方程式を前記波長λ毎に解くことで、前記数値ｐ _λ ，ｑ _λ を求めて前記波長λ毎の前記一次関数を導出する。

第２の態様に係る反射特性測定装置は、第１の態様に係る反射特性測定装置であって、前記測定部が、前記照明光が前記第３試料の表面で反射することで生じる第３反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される前記第１混合光に係る第５受光によって該第１混合光に係る第５分光分布を測定し、前記検出部が、前記測定部によって前記第５受光が行われる際に前記半導体発光素子の前記第５順電圧を検出し、前記演算部が、前記第５分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_５(λ)、前記第５順電圧がＶｆ_５、前記第３試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ_３(λ)と表される場合、前記数値ｐ_λ，ｑ_λが用いられる式［Ｖ］Ｉ_５(λ)＝｛ｐ_λ×Ｖｆ_５＋ｑ_λ｝×｛Ｒ_３(λ)＋ａ_λ｝によって、前記波長λ毎に前記反射率Ｒ_３(λ)を求めることで、前記分光反射率係数を算出する。

第３の態様に係る反射特性測定装置は、第１または第２の態様に係る反射特性測定装置であって、前記測定部が、複数の試料の反射光に係る分光分布を連続して測定し、前記第１試料が、前記複数の試料のうちの前記測定部によって最初に分光分布が測定される試料であり、前記第２試料が、前記複数の試料のうちの前記測定部によって最後に分光分布が測定される試料である。

第４の態様に係る反射特性測定装置は、第１から第３の何れか１つの態様に係る反射特性測定装置であって、前記測定部が、前記半導体発光素子による前記照明光の放射が維持されることで前記半導体発光素子の順電圧が時間経過に対して一定電圧となる期間において、前記波長λの光に対する反射率がＲ_Ｗ(λ)である第１基準試料に前記照明光が照射されている際に、前記照明光が該第１基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光を受光することで第１基準分光分布を測定するとともに、前記照明光が該第１基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光を受光することで第２基準分光分布を測定し、前記波長λの光に対する反射率がＲ_ｄ(λ)である第２基準試料に前記照明光が照射されている際に、前記照明光が該第２基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光を受光することで第３基準分光分布を測定するとともに、前記照明光が該第２基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光を受光することで第４基準分光分布を測定し前記演算部が、前記第１基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_１Ｗ(λ)、前記第２基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_２Ｗ(λ)、前記第３基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_１ｄ(λ)、前記第４基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_２ｄ(λ)、前記半導体発光素子の順電圧が前記一定電圧である際における前記照明光の分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ_０(λ)と表される場合に、前記係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λおよび前記強度Ｉ_０(λ)が未知数である式［VI］Ｉ_１Ｗ(λ)＝Ｉ_０(λ)×｛Ｒ_Ｗ(λ)＋ａ_λ｝、式［VII］Ｉ_２Ｗ(λ)＝Ｉ_０(λ)×｛ｂ_λ×Ｒ_Ｗ(λ)＋ｃ_λ)、式［VIII］Ｉ_１ｄ(λ)＝Ｉ_０(λ)×｛Ｒ_ｄ(λ)＋ａ_λ｝、および式［IX］Ｉ_２ｄ(λ)＝Ｉ_０(λ)×｛ｂ_λ×Ｒ_ｄ(λ)＋ｃ_λ｝からなる連立方程式を前記波長λ毎に解くことで、前記係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを求める。

第１から第４の何れの態様に係る反射特性測定装置によっても、照明光の分光分布の変動に拘わらず、簡易な構成で、試料の反射特性に係る種々の態様の測定が高精度で迅速に行われ得る。

第１の態様に係る反射特性測定装置によれば、２つの試料について異なる混合比率の第１および第２混合光の分光分布が測定されることで、照明光の分光分布を近似的に示す順電圧の一次関数が導出される。このため、複数の試料についての分光分布の測定が連続的に高速で行われても、各試料の測定時において検出される順電圧によって各試料の測定時における照明光の分光分布が推定され得る。

第２の態様に係る反射特性測定装置によれば、簡単な演算によって第３試料の分光反射率係数が求められ得る。

第３の態様に係る反射特性測定装置によれば、複数の試料を対象とした連続的な測定を行う際に、最初と最後の試料についての第１および第２混合光の分光分布と、それらに対応する順電圧に大きな差が生じ得るため、各試料の測定時における照明光の分光分布の推定精度が高められ得る。また、例えば、連続的な測定中は、第１混合光の分光分布のみが測定されることで、より高速の連続測定が可能となる。

第４の態様に係る反射特性測定装置によれば、例えば、装置の製造時等における半導体発光素子の駆動によってその順電圧が安定した後に、２つの基準試料について第１および第２混合光に係る分光分布がそれぞれ測定されることで、反射特性測定装置に固有で波長λに固有の係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが容易に求められ得る。

図１は、一実施形態に係る反射特性測定装置の概略構成を示す模式図である。図２は、一実施形態に係る反射特性測定装置の概略構成を示す模式図である。図３は、試料配列シートにおける複数の試料の配列態様を例示する図である。図４は、制御演算部の一構成を示すブロック図である。図５は、制御演算部で実現される機能的な構成を示すブロック図である。図６は、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを求める方法を説明するための図である。図７は、連続測定の動作フローを例示するフローチャートである。図８は、個別測定の動作フローを例示するフローチャートである。図９は、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを求める動作フローを示すフローチャートである。図１０は、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを求める動作フローを示すフローチャートである。図１１は、２種類のＬＥＤに係る照明光の分光特性を例示する図である。図１２は、第１変形例に係る反射特性測定装置の概略構成を示す模式図である。図１３は、第１変形例に係る反射特性測定装置の概略構成を示す模式図である。図１４は、第１変形例に係る拡散部材の構成と動作とを説明するための模式図である。図１５は、第１変形例に係る拡散部材の構成と動作とを説明するための模式図である。図１６は、一変形例に係る拡散部材の一部を例示する模式図である。図１７は、一変形例に係る拡散部材の一部を例示する模式図である。図１８は、一変形例に係る構成を例示する模式図である。図１９は、特許文献１に係る反射特性測定装置の構成を例示する模式図である。図２０は、特許文献１に係る拡散板チョッパの構成を例示する図である。図２１は、特許文献２に係る分光特性測定システムの構成を例示する模式図である。図２２は、白色ＬＥＤの構成を示す模式図である。図２３は、白色ＬＥＤの発光特性における温度依存性を例示する図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。

＜(１)反射特性測定装置の構成＞
＜(１−１)反射特性測定装置の概略構成＞
図１は、一実施形態に係る反射特性測定装置１の概略構成を示す模式図である。図２は、反射特性測定装置１のうちの光学部４０とその周辺を図１の右方から見た図である。図１および図２では、光束に係る光路および進行方向が太い破線の矢印で示されている。

反射特性測定装置１は、測定器３０と制御演算部１０とを備え、被測定位置Ｐｍ１に配置される試料の分光反射率係数を測定することができる。具体的には、反射特性測定装置１では、図３で示されるように試料配列シートＳＡ１に配列されている反射特性の異なる複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎ（ｎは２以上の整数）が測定器３０によって走査されることで各試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの分光反射率係数が測定され得る。また、反射特性測定装置１では、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数も測定され得る。

測定器３０は、照明部２と光学部４０と分光器９と駆動制御回路５２とを有する。

照明部２は、光源部２１と発光制御回路２２とを有する。

光源部２１は、半導体が用いられた発光素子（半導体発光素子とも言う）であり、発光制御回路２２の制御によって照明光を放射する。照明光は、例えば、白色光であれば良く、白色光は、４００〜７００ｎｍの波長帯の可視光線を広く含むものであれば良い。つまり、光源部２１は、白色ＬＥＤであれば良い。

発光制御回路２２は、光源部２１に一定の電流を供給することで該光源部２１から照明光Ｌ_Ｗを放射させる駆動（定電流駆動とも言う）を実現する回路である。また、発光制御回路２２は、制御演算部１０の制御に応じて、光源部２１から照明光Ｌ_Ｗが放射されている際に該光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆを検出する検出部としての構成も有する。

光学部４０は、複数の反射部３、部分反射部４、光拡散部材５、レンズ部６、反射鏡７、および導光部８を有する。

複数の反射部３は、光源部２１と被測定位置Ｐｍ１とを結ぶ軸Ｐｘ１を中心として円環状に配置される。各反射部３と軸Ｐｘ１との距離は略一定であり、複数の反射部３が軸Ｐｘ１を基準として対称（軸対称とも言う）となるように配置されている。そして、各反射部３は、光源部２１から放射される照明光Ｌ_Ｗを反射する反射鏡であれば良い。

部分反射部４は、照明光Ｌ_Ｗが入射される入射面（表裏２面の中間面であり、第１入射面とも言う）において複数の反射部３で反射された照明光Ｌ_Ｗのうちの一部（例えば、各波長成分の約１０％）を反射し、残余の部分（例えば、各波長成分の約９０％）を透過させる。具体的には、部分反射部４は、例えば、ガラス板であれば良く、照射される照明光Ｌ_Ｗの一部を反射させて反射光Ｌ_ＷＲを生成するとともに、残余の部分を透過させて透過光Ｌ_ＷＴを生成する。換言すれば、部分反射部４は、照明光Ｌ_Ｗの光線を反射光Ｌ_ＷＲと透過光Ｌ_ＷＴの２つの光線に分岐させる鏡（部分反射鏡とも言う）である。より詳細には、部分反射部４では、照明光Ｌ_Ｗの各波長成分が反射光Ｌ_ＷＲの成分と透過光Ｌ_ＷＴの成分とに分岐される。

透過光Ｌ_ＷＴは、試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎおよび試料ＳＡ２のうちの被測定位置Ｐｍ１に配置されている試料（被測定試料とも言う）に照射される。このとき、被測定試料の表面に対して角度θを成す仮想面に沿って、透過光Ｌ_ＷＴが被測定試料の表面に照射され、被測定試料の表面で反射光が生じる。角度θは、例えば、約４５°であれば良い。また、ここで生じる反射光には、被測定試料の表面の法線に沿って進行する光（試料反射光とも言う）Ｌ_ＲＮが含まれる。

別の観点から言えば、光源部２１が、被測定試料の何れかの表面の法線（ここでは、軸Ｐｘ１）に対して約４５°の方向に照明光Ｌ_Ｗを放射する。この照明光Ｌ_Ｗが複数の反射部３で反射されて、被測定試料の表面の法線（ここでは、軸Ｐｘ１）に対して約４５°傾けられている第２仮想面に沿って透過光Ｌ_ＷＴが被測定試料の表面に照射され、被測定試料で生じる反射光の法線Ｐｘ１方向の成分Ｌ_ＲＮがレンズ部６および反射鏡７を介して受光される。これにより、照明部２および光学部４０が、印刷面の分光特性の測定に係る各種規格が推奨する４５°ｃ：０°ジオメトリーを形成する。なお、約４５°は、４０°以上であり且つ５０°以下であれば良い。

光拡散部材５は、透過する光をあらゆる方向に拡散させる光拡散部を有する。光拡散部材５として、光拡散板が採用される場合には、光拡散板の略全面が光拡散部として機能する。この光拡散部材５は、例えば、回転駆動部５１の回転軸５１ｒに対して略垂直に連結された棒状の腕部５３に固定されている。回転駆動部５１は、例えば、ロータリーソレノイドであれば良く、制御演算部１０からの制御信号に応じた駆動制御回路５２による制御によって回転軸５１ｒを回転させる。

そして、回転駆動部５１は、回転軸５１ｒの回転によって光拡散部材５の状態を第１状態と第２状態とに選択的に設定する状態変更部として働き得る。ここで、第１状態は、被測定試料の表面からレンズ部６および反射鏡７を介して分光器９に至る光路上から光拡散部が退避されている状態である。また、第２状態は、光拡散部材５が、被測定試料の表面からレンズ部６および反射鏡７を介して分光器９に至る光路上に光拡散部が配置されている状態である。

図１では、光拡散部材５が第１状態に設定されている場合における光拡散部材５の外縁の位置（退避位置とも言う）が実線で描かれ、光拡散部材５が第２状態に設定されている場合における光拡散部材５の外縁の位置（侵入位置とも言う）が破線で描かれている。

ここで、光拡散部材５が第２状態に設定されている場合、部分反射部４の第１入射面が基準とされて、被測定試料の表面と、光拡散部材５のうちの被測定試料の表面に対向する面（第２入射面とも言う）とが、面対称の関係を有する。この場合、第２入射面には、被測定試料の表面で生じる試料反射光Ｌ_ＲＮと、部分反射部４の第１入射面で生じる反射光Ｌ_ＷＲとが照射される。

そして、上記面対称の関係によって、光拡散部材５に照射される反射光Ｌ_ＷＲと、被測定試料に照射される透過光Ｌ_ＷＴとが、入射角度ならびに収束する度合いが同様な光となる。換言すれば、光拡散部材５に照射される反射光Ｌ_ＷＲは、被測定試料に照射される透過光Ｌ_ＷＴを良く代表する。これにより、被測定試料の表面に入射される光束と近似する光束が光拡散部材５に入射されるため、被測定試料の表面からの試料反射光Ｌ_ＲＮと照明光Ｌ_Ｗの一部である反射光Ｌ_ＷＲとが容易に混合され得る。

従って、光拡散部材５が第１状態に設定されている場合には、主として試料反射光Ｌ_ＲＮを含む第１混合光Ｌ_Ｍ１がレンズ部６に入射される。一方、光拡散部材５が第２状態に設定されている場合には、光拡散部材５は、被測定試料の表面で生じる試料反射光Ｌ_ＲＮと、部分反射部４の第１入射面で生じる反射光Ｌ_ＷＲとが主として混合された第２混合光Ｌ_Ｍ２をレンズ部６に対して出射する。

これにより、第１混合光Ｌ_Ｍ１は、試料反射光Ｌ_ＲＮと照明光Ｌ_Ｗの一部である反射光Ｌ_ＷＲとが第１比率で混合した光となり、第２混合光Ｌ_Ｍ２は、試料反射光Ｌ_ＲＮと照明光Ｌ_Ｗの一部である反射光Ｌ_ＷＲとが第１比率とは異なる第２比率で混合した光となる。従って、部分反射部４と光拡散部材５と回転駆動部５１とが、第１混合光Ｌ_Ｍ１と第２混合光Ｌ_Ｍ２とを選択的に出力する混合部として働く。このように、部分反射部４と光拡散部材５と回転駆動部５１とが混合部を構成すれば、反射特性測定装置１の大型化と製造コストの上昇とが抑制されつつ、混合比率の異なる第１および第２混合光Ｌ_Ｍ１，Ｌ_Ｍ２が生成され得る。

レンズ部６は、混合部から出力される第１混合光Ｌ_Ｍ１および第２混合光Ｌ_Ｍ２を収束させる。反射鏡７は、レンズ部６から出射される光を全反射させることで該光の方向を変更する。導光部８は、反射鏡７で反射された収束光を分光器９まで導く。導光部８は、例えば、光ファイバ等であれば良い。

分光器９は、導光部８によって導かれた光の分光強度分布（以下、分光分布と略称する）を測定する測定部である。分光器９は、例えば、ポリクロメータ等であれば良い。分光器９では、光拡散部材５が第１状態に設定されている場合には、主に試料反射光Ｌ_ＲＮを含む第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、光拡散部材５が第２状態に設定されている場合には、反射光Ｌ_ＷＲと試料反射光Ｌ_ＲＮとが主に混合されている第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される。

制御演算部１０は、反射特性測定装置１の全体を制御する。また、制御演算部１０は、順電圧Ｖｆを用いた近似関数によって照明光Ｌ_Ｗの分光分布を推定することで、照明光Ｌ_Ｗの分光分布の変動に拘わらず、簡易な構成で、被測定試料の表面における反射特性の測定を高精度で迅速に行う。

＜(１−２)制御演算部の構成＞
図４は、本実施形態に係る反射特性測定装置１に含まれる制御演算部１０の一構成を示すブロック図である。

制御演算部１０は、例えばパーソナルコンピュータ（パソコン）の機能を有する。この制御演算部１０は、操作部１１、表示部１２、インターフェース(Ｉ／Ｆ)部１３、記憶部１４、入出力(Ｉ／Ｏ)部１５、および制御部１６を備える。

操作部１１は、例えば、マウスおよびキーボード等を含む。表示部１２は、例えば、液晶ディスプレイ等を備える。Ｉ／Ｆ部１３は、分光器９、発光制御回路２２、および駆動制御回路５２に対して信号の送受信が可能に接続されている。記憶部１４は、例えばハードディスク等を有し、制御演算部１０において各種動作を実現するためのプログラムＰ１および各種情報が格納される。Ｉ／Ｏ部１５は、例えば、ディスクドライブを備え、光ディスク等の記憶媒体１７を受け付けて、制御部１６との間でデータの授受を行い得る。

制御部１６は、プロセッサーとして働くＣＰＵ１６ａと、情報を一時的に記憶し得るメモリ１６ｂとを有し、制御演算部１０の各部を制御する。また、制御部１６では、記憶部１４内のプログラムＰ１が読み込まれて実行されることで、各種機能および各種情報処理等が実現される。この情報処理において一時的に生成されるデータは、メモリ１６ｂ等に適宜記憶される。なお、制御部１６は、記憶媒体１７に記憶されているプログラムをＩ／Ｏ部１５を介して記憶部１４等に格納させ得る。

図５は、制御演算部１０で実現される反射特性の測定に関する機能的な構成を例示するブロック図である。この機能的な構成には、係数算出部１６１、近似関数導出部１６２、分光分布推定部１６３、分光反射率係数算出部１６４、駆動制御部１６５、点灯制御部１６６、および電圧検出制御部１６７が含まれる。これらの機能的な構成によって、以下で説明する試料の表面に関する反射特性の測定が実現される。

＜(２)試料の表面に関する反射特性の測定方法＞
＜(２−１)複数の試料を対象とした反射特性の測定方法＞
反射特性測定装置１では、複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎが測定器３０によって走査されつつ各試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの分光反射率係数が測定される場合、例えば、試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの順で分光反射率係数が連続的に測定される。この連続的な測定（連続測定とも言う）の開始前には、光拡散部材５は、侵入位置に配置されている第２状態に設定されている。なお、以下では、光の波長が符号λで表わされる。

連続測定では、まず、分光反射率係数がＲ_１(λ)である試料Ｓｍ１が被測定位置Ｐｍ１に配置される。そして、制御演算部１０に含まれる点灯制御部１６６からの制御信号に応じて、発光制御回路２２の制御によって光源部２１が定電流駆動で点灯される。このとき、光拡散部材５が第２状態に設定されている状態で、分光器９によって、試料Ｓｍ１に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−１(λ)が測定される。また、分光器９によって試料Ｓｍ１に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−１が発光制御回路２２によって検出され、該順電圧Ｖｆ_２−１を示す情報が制御演算部１０に送られる。なお、発光制御回路２２による各順電圧Ｖｆの検出は、電圧検出制御部１６７の制御に応じて行われる。

次に、制御演算部１０に含まれる駆動制御部１６５からの制御信号に応じて、駆動制御回路５２の制御によって光拡散部材５が退避位置に移動される。そして、光拡散部材５が第１状態に設定されている状態で、分光器９によって試料Ｓｍ１に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１−１(λ)が測定される。また、分光器９によって試料Ｓｍ１に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に、光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１−１が発光制御回路２２によって測定され、該順電圧Ｖｆ_１−１を示す情報が制御演算部１０に送られる。

次に、光拡散部材５が第１状態に保持されたままで、分光器９によって、分光反射率係数がＲ_ｉ(λ)である試料Ｓｍｉ（ｉ＝２〜ｎ）に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が順に受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)が順に測定される。また、試料Ｓｍｉ（ｉ＝２〜ｎ）に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が分光器９によって受光されている際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１−ｉが発光制御回路２２によってそれぞれ測定され、各順電圧Ｖｆ_１−ｉを示す情報が制御演算部１０に送られる。

次に、制御演算部１０に含まれる駆動制御部１６５からの制御信号に応じて、駆動制御回路５２の制御によって光拡散部材５が侵入位置に移動される。そして、光拡散部材５が第２状態に設定されている状態で、分光器９によって、試料Ｓｍｎに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−ｎ(λ)が測定される。また、分光器９によって試料Ｓｍｎに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−ｎが発光制御回路２２によって測定され、該順電圧Ｖｆ_２−ｎを示す情報が制御演算部１０に送られる。

その後、制御演算部１０に含まれる点灯制御部１６６からの制御信号に応じて、発光制御回路２２の制御によって光源部２１が消灯される。

このようにして取得された分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−１(λ)〜Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)および順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−１〜Ｖｆ_１−ｎ，Ｖｆ_２−ｎに基づいて、制御演算部１０において、各試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎに係る分光反射率係数が算出される。以下、各試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎに係る分光反射率係数の算出方法について説明する。

波長λにおける照明光Ｌ_Ｗの強度Ｉ(λ)は、式(１)で示される順電圧Ｖｆを独立変数とする一次関数（以下、近似関数とも言う）によって近似的に表すことができる。

Ｉ(λ)＝ｐ_λ×Ｖｆ＋ｑ_λ ・・・(１)。

なお、ｐ_λ，ｑ_λは、波長λに対する固有の係数および定数である。

ここで、式(１)で示される一次関数を用いて、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)は、式(２)〜(５)で近似的に示される。

Ｉ_１−１(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(２)
Ｉ_２−１(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(３)
Ｉ_１−ｎ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_１−ｎ＋ｑ_λ)×{Ｒ_ｎ(λ)＋ａ_λ} ・・・(４)
Ｉ_２−ｎ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２−ｎ＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_ｎ(λ)＋ｃ_λ} ・・・(５)。

式(２)〜(５)の各式の右辺における１つ目の括弧内の式が、各波長λにおける照明光Ｌ_Ｗの強度Ｉ(λ)を示す。また、式(２)〜(５)の各式における右辺の２つ目の括弧内の式では、分光反射率係数Ｒ_１(λ)，Ｒ_ｎ(λ)を含む第１項が、各分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)に対し、照明光Ｌ_Ｗが試料反射光Ｌ_ＲＮとして寄与する度合いを示す。また、その２つ目の括弧内の式では、第２項が、各分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)に対し、照明光Ｌ_Ｗが反射光Ｌ_ＷＲとして寄与する度合いを示す。

照明光Ｌ_Ｗが試料反射光Ｌ_ＲＮとして寄与する度合いおよび照明光Ｌ_Ｗが反射光Ｌ_ＷＲとして寄与する度合いは、光拡散部材５が侵入位置に配置されている場合と退避位置に配置されている場合とで異なる。ここでは、光拡散部材５が退避位置に配置されている場合において、照明光Ｌ_Ｗが試料反射光Ｌ_ＲＮとして寄与する度合いを決める係数が１とされ、照明光Ｌ_Ｗが反射光Ｌ_ＷＲとして寄与する度合いを決める波長λ毎の係数がａ_λとされている。また、光拡散部材５が侵入位置に配置されている場合において、照明光Ｌ_Ｗが試料反射光Ｌ_ＲＮとして寄与する度合いを決める波長λ毎の係数がｂ_λとされ、照明光Ｌ_Ｗが反射光Ｌ_ＷＲとして寄与する度合いを決める波長λ毎の係数がｃ_λとされている。なお、係数ａ_λ，ｃ_λの波長依存性は非常に小さい。

なお、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λは、個々の測定器３０に対する固有の係数であり、製造時等において係数算出部１６１によって求められ、例えば、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを示す固有係数情報１４２が記憶部１４に保存される。

式(２)〜(５)のうち、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)、および順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−ｎ，Ｖｆ_２−ｎは、実測によって得られる。このため、式(２)〜(５)は、波長λ毎に、係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および反射率係数Ｒ_１(λ)，Ｒ_ｎ(λ)の４つの数値を未知数とする連立方程式として解くことが可能である。

制御演算部１０では、近似関数導出部１６２によって、記憶部１４内に格納される関係式情報１４１から式(２)〜(５)に係る情報が読み出されるとともに、記憶部１４内に格納される固有係数情報１４２から係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを示す情報が読み出される。次に、近似関数導出部１６２によって、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λ、ならびに実測によって取得される分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)および順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−ｎ，Ｖｆ_２−ｎが式(２)〜(５)に適用される。そして、近似関数導出部１６２によって、波長λ毎に、式(２)〜(５)が解かれることで、係数ｐ_λおよび定数ｑ_λが算出され得る。

つまり、近似関数導出部１６２において、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)と順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−ｎ，Ｖｆ_２−ｎとに基づいて、式(１)の近似関数が導出される。この近似関数を示す近似関数情報１４３は、記憶部１４に適宜記憶される。

このように、少数の試料について測定される第１および第２混合光Ｌ_Ｍ１，Ｌ_Ｍ２に係る分光分布と、その受光時の光源部２１の順電圧Ｖｆとによって、係数ｐ_λおよび定数ｑ_λが決定されて近似関数が容易に導出され得る。

次に、係数ａ_λと近似関数導出部１６２によって算出された係数ｐ_λおよび定数ｑ_λとが用いられて、試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の試料反射光Ｌ_ＲＮに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)について、式(２)に類似の式(６)が成立し得る。

Ｉ_１−ｉ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_１−ｉ＋ｑ_λ)×{Ｒ_ｉ(λ)＋ａ_λ} ・・・(６)
式(６)の右辺の１つ目の括弧内の部分は、式(１)の近似関数に相当する部分であり、試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）に照射される照明光Ｌ_Ｗの分光分布を近似的に示す。そして、この式(６)の右辺の第１項のうち、近似関数導出部１６２によって算出された係数ｐ_λおよび定数ｑ_λは既知である。このため、分光分布推定部１６３によって、式(６)の右辺の第１項に、発光制御回路２２による実測で得られる順電圧Ｖｆ_１−ｉが適用され、発光制御回路２２による順電圧Ｖｆ_１−ｉの検出時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布（推定分光分布とも言う）が算出され得る。

なお、分光分布推定部１６３は、例えば、関係式情報１４１から式(６)に係る情報を読み出し、実測および演算で得られた係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および順電圧Ｖｆ_１−ｉを適用することで、順電圧Ｖｆ_１−ｉの検出時における照明光Ｌ_Ｗの推定分光分布を算出する。

また、分光反射率係数算出部１６４によって、固有係数情報１４２から係数ａ_λを示す情報が読み出されて、式(６)に適用される。更に、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、推定分光分布を示す右辺の第１項を含む式(６)に、分光器９による実測で得られる分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)が適用されて、各試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の反射率係数Ｒ_ｉ(λ)が算出される。すなわち、各試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の分光反射率係数Ｒ_ｉ(λ)が算出される。なお、試料Ｓｍ１，Ｓｍｎの分光反射率係数Ｒ_１(λ)，Ｒ_ｎ(λ)は、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、式(２)〜(５)が解かれることで算出されても良い。ここで算出される試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの分光反射率係数Ｒ_１(λ)〜Ｒ_ｎ(λ)を示す情報は、記憶部１４内の算出結果情報１４４に記憶される。

上述したように、複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎを対象とした連続測定では、複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎのうちの２つの試料Ｓｍ１，Ｓｍｎについて異なる混合比率の第１および第２混合光Ｌ_Ｍ１，Ｌ_Ｍ２の分光分布が測定される。これにより、照明光Ｌ_Ｗの分光分布を近似的に示す順電圧Ｖｆの一次関数が決定され得る。このため、複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎについての分光分布の測定が連続的に高速で行われても、各試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の測定時において検出される順電圧Ｖｆ_１−ｉによって各試料Ｓｍｉの測定時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布が推定され得る。そして、推定された分光分布を用いた簡単な演算によって各試料Ｓｍｉの分光反射率係数Ｒ_ｉ(λ)が求められ得る。

また、最初と最後の試料Ｓｍ１，Ｓｍｎについての第１および第２混合光Ｌ_Ｍ１，Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)、およびこれらに対応する順電圧Ｖｆ_１−１(λ)，Ｖｆ_２−１(λ)，Ｖｆ_１−ｎ(λ)，Ｖｆ_２−ｎ(λ)には、大きな差が生じ得る。このため、式(２)〜(５)の独立性が担保される。その結果、各試料Ｓｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）を対象とした測定時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布の推定精度が高められ得る。

＜(２−２)個別の試料を対象とした反射特性の測定＞
反射特性測定装置１における個別の試料ＳＡ２を対象とした分光反射率係数の測定（個別測定とも言う）は、上述した複数の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎを対象とした連続測定がベースとされて試料数ｎが１に変更されれば良い。この場合、分光反射率係数Ｒ_ｎ(λ)が分光反射率係数Ｒ_１(λ)となり、式(２)と式(４)とが一致し、個別の試料ＳＡ２と試料Ｓｍ１とが一致する。

そこで、個別測定では、例えば、光拡散部材５が第２状態、第１状態、および第２状態に順に設定される。このとき、まず、光拡散部材５が第２状態に設定されている際に、分光器９によって、個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−１(λ)が測定される。次に、光拡散部材５が第１状態に設定されている際に、分光器９によって、個別の試料ＳＡ２に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１−１(λ)が測定される。更に、光拡散部材５が第２状態に設定されている際に、分光器９によって、個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が再度受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_{２−１−２}(λ)が再度測定される。

これらの測定と並行して、まず、分光器９による個別の試料ＳｍＡに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の１回目の受光時に、発光制御回路２２によって光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−１が検出され、該順電圧Ｖｆ_２−１を示す情報が制御演算部１０に送られる。次に、分光器９による個別の試料ＳｍＡに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の受光時に、発光制御回路２２によって光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１−１が検出され、該順電圧Ｖｆ_１−１を示す情報が制御演算部１０に送られる。更に、分光器９による個別の試料ＳｍＡに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の２回目の受光時に、発光制御回路２２によって光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_{２−１−２}が検出され、該順電圧Ｖｆ_{２−１−２}を示す情報が制御演算部１０に送られる。

ここで、分光分布Ｉ_２−１(λ)は、順電圧Ｖｆ_２−１と式(１)で示される一次関数とが用いられて、式(３)で近似的に示される。また、分光分布Ｉ_１−１(λ)は、順電圧Ｖｆ_１−１と式(１)で示される一次関数とが用いられて、式(２)で近似的に示される。更に、分光分布Ｉ_{２−１−２}(λ)は、順電圧Ｖｆ_{２−１−２}(λ)と式(１)で示される一次関数とが用いられて、式(５)に代わる式(７)で近似的に示される。

Ｉ_{２−１−２}(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_{２−１−２}＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(７)。

ここで、式(２)では、右辺の１つ目の括弧内の式において、順電圧Ｖｆ_１−１が検出される際における照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)が、順電圧Ｖｆ_１−１と係数ｐ_λと定数ｑ_λとによって近似的に示されている。つまり、式(２)は、照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)と分光分布Ｉ_１−１(λ)との関係を示す第１関係式である。また、式(３)では、右辺の１つ目の括弧内の式において、順電圧Ｖｆ_２−１が検出される際における照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)が、順電圧Ｖｆ_２−１と係数ｐ_λと定数ｑ_λとによって近似的に示されている。つまり、式(３)は、照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)と分光分布Ｉ_２−１(λ)との関係を示す第２関係式である。更に、式(７)では、右辺の１つ目の括弧内の式において、順電圧Ｖｆ_{２−１−２}が検出される際における照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)が、順電圧Ｖｆ_{２−１−２}と係数ｐ_λと定数ｑ_λとによって近似的に示されている。つまり、式(７)は、照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ(λ)と分光分布Ｉ_{２−１−２}(λ)との関係を示す第３関係式である。

そして、式(２)，(３)，(７)のうち、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)、および順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{２−１−２}は、実測で得られる。このため、式(２)，(３)，(７)は、波長λ毎に、係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および反射率係数Ｒ_１(λ)の３つの数値を未知数とする連立方程式として解くことが可能である。

具体的には、制御演算部１０では、例えば、分光反射率係数算出部１６４によって、記憶部１４内の関係式情報１４１から式(２)，(３)，(７)に係る情報が読み出され、記憶部１４内の固有係数情報１４２から係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを示す情報が読み出される。次に、分光反射率係数算出部１６４によって、実測で得られる分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)、順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{２−１−２}、および係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが式(２)，(３)，(７)に適用される。そして、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、式(２)，(３)，(７)が解かれることで、試料ＳｍＡの分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。つまり、式(２)，(３)，(７)で示される第１〜３関係式に基づいて、試料ＳｍＡの分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。ここで算出される試料ＳｍＡの分光反射率係数Ｒ_１(λ)を示す情報は、記憶部１４内の算出結果情報１４４に記憶される。

上述したように、個別の試料ＳＡ２を対象とした個別測定では、基準試料を用いた測定が行われなくても、個別の試料ＳＡ２の測定時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布が推定され得る。これにより、照明光Ｌ_Ｗの分光分布の変動に拘わらず、個別の試料ＳＡ２の反射特性が容易に高精度で測定され得る。

なお、ここでは、光拡散部材５が、第２状態、第１状態、および第２状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)の測定と順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_{２−１−２}の検出とが行われる例を挙げて説明したが、３回の測定と３回の検出の態様は、これに限られない。

例えば、光拡散部材５が、第１状態、第２状態、および第２状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)が測定され、順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{２−１−２}が検出されても良い。また、例えば、光拡散部材５が、第２状態、第２状態、および第１状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)，Ｉ_１−１(λ)が測定され、順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{２−１−２}，Ｖｆ_１−１が検出されても良い。

但し、光拡散部材５が、第２状態に続けて２回設定されれば、光拡散部材５が第２状態に１回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_２−１と、光拡散部材５が第２状態に２回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_{２−１−２}との差が小さくなり得る。従って、光拡散部材５が、第２状態に続けて２回設定されなければ、式(２)，(３)，(７)の独立性がより担保され、分光反射率係数Ｒ_１(λ)の算出精度が向上し得る。

また、光拡散部材５が、第１状態、第２状態、および第１状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光器９で分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{１−１−２}(λ)が測定され、発光制御回路２２で順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{１−１−２}が検出されても良い。

この場合、例えば、式(２)，(３)および式(７−１)が、波長λ毎に、係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および反射率係数Ｒ_１(λ)の３つの数値を未知数とする連立方程式として解くことが可能である。式(７−１)は、順電圧Ｖｆ_{１−１−２}(λ)と式(１)で示される一次関数とが用いられて、分光分布Ｉ_{１−１−２}(λ)を近似的に示す式である。

Ｉ_{１−１−２}(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_{１−１−２}＋ｑ_λ)×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(７−１)。

そこで、制御演算部１０では、例えば、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、式(２)，(３)，(７−１)が解かれることで分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出され得る。つまり、分光反射率係数算出部１６４が、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{１−１−２}(λ)と順電圧Ｖｆ_１−１(λ)，Ｖｆ_２−１(λ)，Ｖｆ_{１−１−２}(λ)とが適用されている３つの関係式(２)，(３)，(７−１)に基づき、試料ＳｍＡの分光反射率係数Ｒ_１(λ)を算出する。

なお、例えば、光拡散部材５が、第２状態、第１状態、および第１状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_{１−１−２}(λ)が測定され、順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_{１−１−２}が検出されても良い。また、例えば、光拡散部材５が、第１状態、第１状態、および第２状態の順に設定され、光拡散部材５が各状態に設定されている際に、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_{１−１−２}(λ)，Ｉ_２−１(λ)が測定され、順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_{１−１−２}，Ｖｆ_２−１が検出されても良い。

但し、光拡散部材５が、第１状態に続けて２回設定されれば、光拡散部材５が第１状態に１回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_１−１と、光拡散部材５が第１状態に２回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_{１−１−２}との差が小さくなり得る。従って、光拡散部材５が、第１状態に続けて２回設定されなければ、式(２)，(３)，(７−１)の独立性がより担保され、分光反射率係数Ｒ_１(λ)の算出精度が向上し得る。

ところで、個別の試料ＳＡ２を対象とした個別測定の動作において、光拡散部材５が、第１状態、第２状態、および第１状態の順に設定される際にそれぞれ検出される順電圧Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_{１−１−２}に殆ど差がない場合があり得る。この場合、例えば、光拡散部材５が第１状態に１回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_１−１と、光拡散部材５が第１状態に２回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_{１−１−２}との差が所定の閾値Ｖｔ以下となり得る。

このとき、順電圧Ｖｆ_１−１の検出時から順電圧Ｖｆ_{１−１−２}の検出時までにおける照明光Ｌ_Ｗの分光分布は一定であるものとみなすことができる。具体的には、式(２)，(３)のうちの照明光Ｌ_Ｗの分光分布を近似的に示す関数である(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)が一定の分光分布Ｉ_０(λ)を示すものとみなされ得る。つまり、式(２)，(３)は、(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)が一定の分光分布Ｉ_０(λ)に置換された式(２−１)，(３−１)とされても良い。

Ｉ_１−１(λ)＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(２−１)
Ｉ_２−１(λ)＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(３−１)。

式(２−１)，(３−１)は、波長λ毎に、強度Ｉ_０(λ)および反射率係数Ｒ_１(λ)を未知数とする連立方程式として解くことができる。従って、制御演算部１０では、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、式(２−１)，(３−１)が解かれることで分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出され得る。つまり、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)に基づいて、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出され得る。

なお、式(３)，(７−１)の(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_{１−１−２}＋ｑ_λ)を一定の分光分布Ｉ_０(λ)に置換した式(３−２)，(７−２)とし、波長λ毎に、分光分布Ｉ_０(λ)および分光反射率係数Ｒ_１(λ)を未知数とする連立方程式として解いて、分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されても良い。つまり、分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_{１−１−２}(λ)に基づいて、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されても良い。

Ｉ_２−１(λ)＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(３−２)
Ｉ_{１−１−２}(λ)＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(７−２)。

また、個別の試料ＳＡ２を対象とした個別測定の動作において、光拡散部材５が、第２状態、第１状態、および第２状態の順に設定される際にそれぞれ検出される順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_{２−１−２}に殆ど差がない場合があり得る。この場合、例えば、光拡散部材５が第２状態に１回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_２−１と、光拡散部材５が第２状態に２回目に設定されている際に検出される順電圧Ｖｆ_{２−１−２}との差が所定の閾値Ｖｔ以下となり得る。

このとき、順電圧Ｖｆ_２−１の検出時から順電圧Ｖｆ_{２−１−２}の検出時までにおける照明光Ｌ_Ｗの分光分布は一定であるものとみなすことができる。具体的には、式(２)，(３)のうちの照明光Ｌ_Ｗの分光分布を近似的に示す関数である(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)が一定の分光分布Ｉ_０(λ)を示すものとみなされ得る。つまり、式(２)，(３)は、(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_２−１＋ｑ_λ)が一定の分光分布Ｉ_０(λ)に置換された式(２−３)，(３−３)とされても良い。

Ｉ_１−１(λ)＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(２−３)
Ｉ_２−１(λ)＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(３−３)。

式(２−３)，(３−３)は、波長λ毎に、強度Ｉ_０(λ)および反射率係数Ｒ_１(λ)を未知数とする連立方程式として解くことができる。従って、制御演算部１０では、分光反射率係数算出部１６４によって、波長λ毎に、式(２−３)，(３−３)が解かれることで分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出され得る。つまり、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)に基づいて、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出され得る。

なお、式(２)，(７)の(ｐ_λ×Ｖｆ_１−１＋ｑ_λ)および(ｐ_λ×Ｖｆ_{２−１−２}＋ｑ_λ)を一定の分光分布Ｉ_０(λ)に置換した式(２−４)，(７−４)とし、波長λ毎に、強度Ｉ_０(λ)および反射率係数Ｒ_１(λ)を未知数とする連立方程式として解いて、分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されても良い。つまり、分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)に基づいて、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されても良い。

Ｉ_１−１(λ)＝Ｉ_０×{Ｒ_１(λ)＋ａ_λ} ・・・(２−４)
Ｉ_{２−１−２}(λ)＝Ｉ_０×{ｂ_λ×Ｒ_１(λ)＋ｃ_λ} ・・・(７−４)。

このように２式からなる連立方程式によって個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される構成が採用されれば、順電圧Ｖｆに殆ど変化がない場合にも高精度で一試料ＳＡ２の反射特性が測定され得る。

＜(２−３)係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの求め方＞
係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λは、例えば、反射特性測定装置１の製造時等において、以下のような方法によって求められ得る。ここでは、第１基準試料として分光反射率係数Ｒ_Ｗ(λ)が既知である白色板または白色タイル等が採用され、第２基準試料として分光反射率係数Ｒ_ｄ(λ)が既知である光トラップ、黒色板、または黒色タイル等が採用され得る。なお、第１および第２基準試料は、分光反射率係数Ｒ_Ｗ(λ)，Ｒ_ｄ(λ)の波長依存性が低い無彩色の試料であれば良いが、第１基準試料と第２基準試料との間で、分光反射率係数Ｒ_Ｗ(λ)，Ｒ_ｄ(λ)が大きく異なれば、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの算出精度が向上し得る。

光源部２１が定電流駆動で発光している際には、例えば、図６で示されるように、時間経過とともに光源部２１に印加される順電圧Ｖｆが単純に減少し得る。

ここで、時刻Ｔ４において、被測定位置Ｐｍ１に第２基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が挿入位置に配置され、分光器９によって第２基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される場合を想定する。この場合、時刻Ｔ４では、分光器９によって第２基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_２ｄが検出される。

また、時刻Ｔ４の前後の時刻で、被測定位置Ｐｍ１に第１基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が退避位置に配置され、分光器９によって第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される。そして、時刻Ｔ４の前の時刻（例えば、時刻Ｔ１）において、分光器９によって第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１Ｗ−１(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_１Ｗ−１が検出される。一方、時刻Ｔ４の後の時刻（例えば、時刻Ｔ５）において、分光器９によって第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１Ｗ−２(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_１Ｗ−２が検出される。

また、時刻Ｔ４の前後の時刻で、被測定位置Ｐｍ１に第１基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が侵入位置に配置され、分光器９によって第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される。そして、時刻Ｔ４の前の時刻（例えば、時刻Ｔ２）において、分光器９によって第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２Ｗ−１(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_２Ｗ−１が検出される。一方、時刻Ｔ４の後の時刻（例えば、時刻Ｔ６）において、分光器９によって第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２Ｗ−２(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_２Ｗ−２が検出される。

更に、時刻Ｔ４の前後の時刻で、被測定位置Ｐｍ１に第２基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が退避位置に配置され、分光器９によって第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される。そして、時刻Ｔ４の前の時刻（例えば、時刻Ｔ３）において、分光器９によって第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１ｄ−１(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_１ｄ−１が検出される。一方、時刻Ｔ４の後の時刻（例えば、時刻Ｔ７）において、分光器９によって第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１ｄ−２(λ)が測定され、発光制御回路２２によって光源部２１の順電圧Ｖｆ_１ｄ−２が検出される。

このような場合に、時刻Ｔ４における順電圧Ｖｆ_２ｄが基準順電圧とされれば、時刻Ｔ４の前後の時刻Ｔ１，Ｔ５で、第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１Ｗ−１(λ)，Ｉ_１Ｗ−２(λ)がそれぞれ測定されている。このため、時刻Ｔ１，Ｔ４，Ｔ５の順電圧Ｖｆ_１Ｗ−１，Ｖｆ_２ｄ，Ｖｆ_１Ｗ−２と、時刻Ｔ１，Ｔ５に係る分光分布Ｉ_１Ｗ−１(λ)，Ｉ_１Ｗ−２(λ)とに基づく直線近似式(８)によって、時刻Ｔ４における第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)が算出され得る。ここでは、内挿の演算によって分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)が算出され得る。この分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)は、仮に時刻Ｔ４において被測定位置Ｐｍ１に第１基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が退避位置に配置された場合に分光器９によって測定されるものと予測される第１基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布である。

Ｉ_１Ｗ(λ)＝{Ｉ_１Ｗ−１(λ)×(Ｖ_１Ｗ−２−Ｖｆ_２ｄ)＋Ｉ_１Ｗ−２(λ)×(Ｖｆ_２ｄ−Ｖｆ_１Ｗ−１)}／(Ｖｆ_１Ｗ−２−Ｖｆ_１Ｗ−１) ・・・(８)。

また、時刻Ｔ４の前後の時刻Ｔ２，Ｔ６で、第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２Ｗ−１(λ)，Ｉ_２Ｗ−２(λ)がそれぞれ測定されている。このため、時刻Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６の順電圧Ｖｆ_２Ｗ−１，Ｖｆ_２ｄ，Ｖｆ_２Ｗ−２と、時刻Ｔ２，Ｔ６に係る分光分布Ｉ_２Ｗ−１(λ)，Ｉ_２Ｗ−２(λ)とに基づく直線近似式(９)によって、時刻Ｔ４における第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２Ｗ(λ)が算出され得る。ここでは、内挿の演算によって分光分布Ｉ_２Ｗ(λ)が算出され得る。この分光分布Ｉ_２Ｗ(λ)は、仮に時刻Ｔ４において被測定位置Ｐｍ１に第１基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が侵入位置に配置された場合に分光器９によって測定されるものと予測される第１基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布である。

Ｉ_２Ｗ(λ)＝{Ｉ_２Ｗ−１(λ)×(Ｖ_２Ｗ−２−Ｖｆ_２ｄ)＋Ｉ_２Ｗ−２(λ)×(Ｖｆ_２ｄ−Ｖｆ_２Ｗ−１)}／(Ｖｆ_２Ｗ−２−Ｖｆ_２Ｗ−１) ・・・(９)。

また、時刻Ｔ４の前後の時刻Ｔ３，Ｔ７で、第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１ｄ−１(λ)，Ｉ_１ｄ−２(λ)がそれぞれ測定されている。このため、時刻Ｔ３，Ｔ４，Ｔ７の順電圧Ｖｆ_１ｄ−１，Ｖｆ_２ｄ，Ｖｆ_１ｄ−２と、時刻Ｔ３，Ｔ７に係る分光分布Ｉ_１ｄ−１(λ)，Ｉ_１ｄ−２(λ)とに基づく直線近似式(１０)によって、時刻Ｔ４における第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１ｄ(λ)が算出され得る。ここでは、内挿の演算によって分光分布Ｉ_１ｄ(λ)が算出され得る。この分光分布Ｉ_１ｄ(λ)は、仮に時刻Ｔ４において被測定位置Ｐｍ１に第２基準試料が配置されるとともに光拡散部材５が退避位置に配置された場合に分光器９によって測定されるものと予測される第２基準試料に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布である。

Ｉ_１ｄ(λ)＝{Ｉ_１ｄ−１(λ)×(Ｖ_１ｄ−２−Ｖｆ_２ｄ)＋Ｉ_１ｄ−２(λ)×(Ｖｆ_２ｄ−Ｖｆ_１ｄ−１)}／(Ｖｆ_１ｄ−２−Ｖｆ_１ｄ−１) ・・・(１０)。

ここで、式(２)〜（５）と同様に、式(１)で示される一次関数が用いられ、更に時刻Ｔ４における順電圧Ｖｆ_２ｄと分光反射率係数Ｒ_Ｗ，Ｒ_ｄとが用いられて、時刻Ｔ４に係る分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)が、式(１１)〜(１４)で近似的に示される。なお、各式(１１)〜(１４)では、一定の順電圧Ｖｆ_２ｄが採用されるため、照明光Ｌ_Ｗの分光分布(ｐ_λ×Ｖｆ_２ｄ＋ｑ_λ)を一定の分光分布Ｉ_０(λ)に置換しても良い。

Ｉ_１Ｗ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２ｄ＋ｑ_λ)×{Ｒ_Ｗ(λ)＋ａ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_Ｗ(λ)＋ａ_λ} ・・・(１１)
Ｉ_２Ｗ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２ｄ＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_Ｗ(λ)＋ｃ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_Ｗ(λ)＋ｃ_λ} ・・・(１２)
Ｉ_１ｄ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２ｄ＋ｑ_λ)×{Ｒ_ｄ(λ)＋ａ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_ｄ(λ)＋ａ_λ} ・・・(１３)
Ｉ_２ｄ(λ)＝(ｐ_λ×Ｖｆ_２ｄ＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_ｄ(λ)＋ｃ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_ｄ(λ)＋ｃ_λ} ・・・(１４)。

この４式(１１)〜(１４)は、波長λ毎に、強度Ｉ_０(λ)および係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの４つの数値を未知数とする連立方程式として解くことが可能である。

制御演算部１０では、係数算出部１６１によって、式(８)〜(１０)に基づいて分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)が算出される。更に、係数算出部１６１によって、記憶部１４内の関係式情報１４１から４式(１１)〜(１４)の情報が読み出され、該４式に実測および算出によって得られる分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)が適用される。そして、係数算出部１６１によって、波長λ毎に、式(１１)〜(１４)が解かれることで係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが算出され得る。ここで、算出される係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを示す固有係数情報１４２が、例えば、記憶部１４に記憶される。

なお、ここでは、分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が実測によって得られたが、これに限られない。例えば、時刻Ｔ４では分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が実測されず、時刻Ｔ４の前後の時刻で、第２基準試料に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２ｄ−１(λ)，Ｉ_２ｄ−２(λ)がそれぞれ測定され、いわゆる内挿の演算によって、分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が算出されても良い。この場合、時刻Ｔ４における順電圧Ｖｆ_２ｄと、分光分布Ｉ_２ｄ−１(λ)測定時の順電圧Ｖｆ_２ｄ−１と、分光分布Ｉ_２ｄ−２(λ)測定時の順電圧Ｖｆ_２ｄ−２と、分光分布Ｉ_２ｄ−１(λ)，Ｉ_２ｄ−２(λ)とに基づく直線近似式(１５)によって、分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が算出され得る。

Ｉ_２ｄ(λ)＝{Ｉ_２ｄ−１(λ)×(Ｖ_２ｄ−２−Ｖｆ_２ｄ)＋Ｉ_２ｄ−２(λ)×(Ｖｆ_２ｄ−Ｖｆ_２ｄ−１)}／(Ｖｆ_２ｄ−２−Ｖｆ_２ｄ−１) ・・・(１５)。

このようにして、分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)の全てが、内挿の演算によって算出されても良い。また、分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)のうちの何れか１つが実測によって得られ、その他の分光分布が内挿または外挿の演算によって算出されても良い。

＜(３)反射特性測定装置の動作＞
＜(３−１)連続測定の動作フロー＞
図７は、反射特性測定装置１における連続測定の動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御演算部１０の制御によって実行され得る。例えば、反射特性測定装置１に試料配列シートＳＡ１が配置された状態で、オペレータによる操作部１１の操作に応じて、本動作フローが開始されて、ステップＳ１に進む。なお、本動作フローが開始される際には、光拡散部材５が侵入位置に配置されている。

ステップＳ１では、制御演算部１０によって試料配列シートＳＡ１における先頭の試料Ｓｍ１の上に測定器３０が配置される。

ステップＳ２では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が定電流駆動で点灯される。

ステップＳ３では、分光器９によって試料Ｓｍ１に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって試料Ｓｍ１に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_２−１(λ)および順電圧Ｖｆ_２−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ４では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して退避位置に配置される。

ステップＳ５では、制御演算部１０によってｎ個の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎについての走査が開始される。

ステップＳ６では、分光器９によって試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が順に受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１−１(λ)〜Ｉ_１−ｎ(λ)が順に測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって各試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１−１〜Ｖｆ_１−ｎが順に測定される。このとき、分光分布Ｉ_１−１(λ)〜Ｉ_１−ｎ(λ)および順電圧Ｖｆ_１−１〜Ｖｆ_１−ｎを示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ７では、制御演算部１０によってｎ個の試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎについての走査が終了される。

ステップＳ８では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して侵入位置に配置される。

ステップＳ９では、分光器９によって試料Ｓｍｎに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−ｎ(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって試料Ｓｍｎに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−ｎが測定される。このとき、分光分布Ｉ_２−ｎ(λ)および順電圧Ｖｆ_２−ｎを示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ１０では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が消灯される。

ステップＳ１１では、近似関数導出部１６２によって、順電圧Ｖｆを用いた近似関数が導出される。このとき、近似関数導出部１６２によって、ステップＳ３，Ｓ６，Ｓ９で得られた分光分布Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−ｎ(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)、順電圧Ｖｆ_１−１(λ)，Ｖｆ_２−１(λ)，Ｖｆ_１−ｎ(λ)，Ｖｆ_２−ｎ(λ)、および係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが４式(２)〜(５)に適用される。そして、近似関数導出部１６２によって、波長λ毎に、式(２)〜(５)が解かれることで、係数ｐ_λおよび定数ｑ_λが算出される。

ステップＳ１２では、分光分布推定部１６３によって、ステップＳ１１で算出された係数ｐ_λおよび定数ｑ_λならびにステップＳ６で検出された順電圧Ｖｆ_１−ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が式(６)に適用されることで、順電圧Ｖｆ_１−ｉの検出時における照明光Ｌ_Ｗの推定分光分布が算出される。更に、分光反射率係数算出部１６４によって、係数ａ_λが式(６)に適用され、波長λ毎に、ステップＳ６で測定された分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)が適用されて、試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの反射率係数Ｒ_１(λ)〜Ｒ_ｎ(λ)が算出される。すなわち、試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの分光反射率係数Ｒ_１(λ)〜Ｒ_ｎ(λ)が算出される。

ステップＳ１３では、分光反射率係数算出部１６４によって、ステップＳ１２で算出された試料Ｓｍ１〜Ｓｍｎの分光反射率係数Ｒ_１(λ)〜Ｒ_ｎ(λ)を示す情報が、記憶部１４内の算出結果情報１４４に記憶される。このとき、分光反射率係数Ｒ_１(λ)〜Ｒ_ｎ(λ)を示す情報が表示部１２に可視的に出力されても良い。

＜(３−２)個別測定の動作フロー＞
図８は、反射特性測定装置１における個別測定の動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御演算部１０の制御によって実行され得る。例えば、反射特性測定装置１に個別の試料ＳＡ２が配置された状態で、オペレータによる操作部１１の操作に応じて、本動作フローが開始され、ステップＳ２１に進む。なお、本動作フローが開始される際には、光拡散部材５が侵入位置に配置されている。

ステップＳ２１では、オペレータによって個別の試料ＳＡ２の上に測定器３０が配置され、操作部１１の操作によってステップＳ２２以降のフローが開始される。

ステップＳ２２では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が定電流駆動で点灯される。

ステップＳ２３では、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_２−１(λ)および順電圧Ｖｆ_２−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ２４では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して退避位置に配置される。

ステップＳ２５では、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_１−１(λ)および順電圧Ｖｆ_１−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ２６では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して侵入位置に配置される。

ステップＳ２７では、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が再度受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_{２−１−２}(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって個別の試料ＳＡ２に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が再度受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_{２−１−２}が測定される。このとき、分光分布Ｉ_{２−１−２}(λ)および順電圧Ｖｆ_{２−１−２}を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ２８では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が消灯される。

ステップＳ２９では、制御演算部１０によって、ステップＳ２３で検出された順電圧Ｖｆ_２−１とステップＳ２７で検出された順電圧Ｖｆ_{２−１−２}との差、すなわち順電圧Ｖｆの変化量が、閾値Ｖｔを超えているか否かが判定される。順電圧Ｖｆの変化量が閾値Ｖｔを超えていれば、ステップＳ３０に進み、順電圧Ｖｆの変化量が閾値Ｖｔ以下であれば、ステップＳ３１に進む。

ステップＳ３０では、分光反射率係数算出部１６４によって、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。具体的には、ステップＳ２３，Ｓ２５，Ｓ２７で得られた分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_１−１(λ)，Ｉ_{２−１−２}(λ)および順電圧Ｖｆ_２−１，Ｖｆ_１−１，Ｖｆ_{２−１−２}、ならびに係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが３式(２)，(３)，(７)に適用されて、波長λ毎に、式(２)，(３)，(７)が解かれる。これにより、分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。

ステップＳ３１では、分光反射率係数算出部１６４によって、個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。具体的には、例えば、波長λ毎に、式(２−１)，(３−１)が解かれる。これにより、分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出される。

ステップＳ３２では、分光反射率係数算出部１６４によって、ステップＳ３０またはステップＳ３１で算出された個別の試料ＳＡ２の分光反射率係数Ｒ_１(λ)を示す情報が、記憶部１４内の算出結果情報１４４に記憶される。このとき、分光反射率係数Ｒ_１(λ)を示す情報が表示部１２に可視的に出力されても良い。

＜(３−３)係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの決定に係る動作フロー＞
図９および図１０は、反射特性測定装置１における係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの決定に係る動作フローを例示するフローチャートである。本動作フローは、制御演算部１０の制御によって実行され得る。例えば、オペレータによる操作部１１の操作に応じて、本動作フローが開始されて、ステップＳ４１に進む。なお、本動作フローが開始される際には、光拡散部材５が退避位置に配置されている。

ステップＳ４１では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が定電流駆動で点灯される。

ステップＳ４２では、分光反射率係数Ｒ_Ｗ(λ)が既知の第１基準試料としての白色板上へ測定器３０が配置される。

ステップＳ４３では、分光器９によって白色板に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１Ｗ−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって白色板に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１Ｗ−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_１Ｗ−１(λ)および順電圧Ｖｆ_１Ｗ−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ４４では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して侵入位置に配置される。

ステップＳ４５では、分光器９によって白色板に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２Ｗ−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって白色板に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２Ｗ−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_２Ｗ−１(λ)および順電圧Ｖｆ_２Ｗ−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ４６では、分光反射率係数Ｒ_ｄ(λ)が既知の第２基準試料としての光トラップに測定器３０が配置される。

ステップＳ４７では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して退避位置に配置される。

ステップＳ４８では、分光器９によって光トラップに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１ｄ−１(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって光トラップに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１ｄ−１が測定される。このとき、分光分布Ｉ_１ｄ−１(λ)および順電圧Ｖｆ_１ｄ−１を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ４９では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して侵入位置に配置される。

ステップＳ５０では、分光器９によって光トラップに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって光トラップに係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２ｄが測定される。このとき、分光分布Ｉ_２ｄ(λ)および順電圧Ｖｆ_２ｄを示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ５１では、分光反射率係数Ｒ_Ｗ(λ)が既知の第１基準試料としての白色板上へ測定器３０が配置される。

図１０のステップＳ５２では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して退避位置に配置される。

ステップＳ５３では、分光器９によって白色板に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１Ｗ−２(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって白色板に係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１Ｗ−２が測定される。このとき、分光分布Ｉ_１Ｗ−２(λ)および順電圧Ｖｆ_１Ｗ−２を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ５４では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して侵入位置に配置される。

ステップＳ５５では、分光器９によって白色板に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光され、該第２混合光Ｌ_Ｍ２に係る分光分布Ｉ_２Ｗ−２(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって白色板に係る第２混合光Ｌ_Ｍ２が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_２Ｗ−２が測定される。このとき、分光分布Ｉ_２Ｗ−２(λ)および順電圧Ｖｆ_２Ｗ−２を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ５６では、分光反射率係数Ｒ_ｄ(λ)が既知の第２基準試料としての光トラップに測定器３０が配置される。

ステップＳ５７では、駆動制御部１６５の制御によって光拡散部材５が移動して退避位置に配置される。

ステップＳ５８では、分光器９によって光トラップに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光され、該第１混合光Ｌ_Ｍ１に係る分光分布Ｉ_１ｄ−２(λ)が測定される。また、発光制御回路２２によって、分光器９によって光トラップに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１が受光される際に光源部２１に印加されている順電圧Ｖｆ_１ｄ−２が測定される。このとき、分光分布Ｉ_１ｄ−２(λ)および順電圧Ｖｆ_１ｄ−２を示す情報は、制御演算部１０に送られる。

ステップＳ５９では、点灯制御部１６６の制御によって光源部２１が消灯される。

ステップＳ６０では、係数算出部１６１によって、ステップＳ５０で得られた基準順電圧としての順電圧Ｖｆ_２ｄに対応する分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)が式(８)〜(１０)に基づく内挿の演算によって算出される。

ステップＳ６１では、係数算出部１６１によって、４式(１１)〜(１４)の連立方程式が用いられて係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが算出される。

ステップＳ６２では、係数算出部１６１によって、ステップＳ６１で算出された係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを示す固有係数情報１４２が、記憶部１４に記憶される。

＜(４)一実施形態のまとめ＞
以上のように、一実施形態に係る反射特性測定装置１では、光源部２１は点灯直後の温度上昇によって放射する照明光Ｌ_Ｗの分光分布に大きな変化を生じるが、順電圧Ｖｆを用いた近似関数によって試料の測定時に対応する照明光Ｌ_Ｗの分光分布が推定される。このため、連続測定および個別測定の何れであっても、照明光Ｌ_Ｗの分光分布を推定するために白色板等といった基準試料を測定する必要がない。従って、照明光Ｌ_Ｗの分光分布の変動に拘わらず、簡易な構成で、試料の反射特性に係る種々の態様の測定が高精度で迅速に行われ得る。

＜(５)変形例＞
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

◎例えば、上記一実施形態では、光源部２１が定電流駆動で発光している際に、例えば、図６で示されるように、時間経過とともに光源部２１に印加される順電圧Ｖｆが単純に減少する場合について、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの求め方が示されたが、これに限られない。

例えば、光源部２１による照明光Ｌ_Ｗの放射が所定時間（例えば１０分）維持されることで、光源部２１に印加される順電圧Ｖｆが、時間経過に拘わらず、殆ど変化せずに略一定の電圧となる期間が生じる。この期間において、分光器９により、第１基準試料について第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)および第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２Ｗ(λ)が測定され、第２基準試料について第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１ｄ(λ)および第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２ｄ(λ)が測定されて、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが算出されても良い。

具体的には、光源部２１の順電圧Ｖｆが安定した状態では、式(１)で与えられる照明光Ｌ_Ｗの分光分布は変化しないため、一定の分光分布Ｉ_０(λ)とすることができる。そして、この場合、分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)は、式(１６)〜(１９)で近似的に示される。

Ｉ_１Ｗ＝(ｐ_λ×Ｖｆ＋ｑ_λ)×{Ｒ_Ｗ(λ)＋ａ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_Ｗ(λ)＋ａ_λ} ・・・(１６)
Ｉ_２Ｗ＝(ｐ_λ×Ｖｆ＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_Ｗ(λ)＋ｃ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_Ｗ(λ)＋ｃ_λ} ・・・(１７)
Ｉ_１ｄ＝(ｐ_λ×Ｖｆ＋ｑ_λ)×{Ｒ_ｄ(λ)＋ａ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{Ｒ_ｄ(λ)＋ａ_λ} ・・・(１８)
Ｉ_２ｄ＝(ｐ_λ×Ｖｆ＋ｑ_λ)×{ｂ_λ×Ｒ_ｄ(λ)＋ｃ_λ}＝Ｉ_０(λ)×{ｂ_λ×Ｒ_ｄ(λ)＋ｃ_λ} ・・・(１９)。

この４式(１６)〜(１９)は、波長λ毎に、分光分布Ｉ_０(λ)および係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λの４つの数値を未知数とする連立方程式として解くことが可能である。

制御演算部１０では、係数算出部１６１によって、記憶部１４内の関係式情報１４１から４式(１６)〜(１９)の情報が読み出され、該４式に実測によって得られた分光分布Ｉ_１Ｗ(λ)，Ｉ_２Ｗ(λ)，Ｉ_１ｄ(λ)，Ｉ_２ｄ(λ)および既知の分光反射率係数Ｒ_Ｗ，Ｒ_ｄが適用される。そして、波長λ毎に、式(１６)〜(１９)が解かれることで係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが算出され得る。ここで、算出される係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λは、例えば、固有係数情報１４２として記憶部１４に記憶される。

このような構成によれば、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λを求めるための測定回数ならびに演算量が低減されるため、係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが容易に求められ得る。

◎また、上記一実施形態では、光源部２１として白色ＬＥＤが採用されていたが、これに限られず、例えば、放射光の分光分布が異なる２以上のタイプのＬＥＤが組み合わされたものが採用されても良い。

具体的には、例えば、光源部２１として、図１１の曲線Ｃ_Ｗで示される波長に対する相対強度の分布を有する白色光を放射する白色ＬＥＤと、図１１の曲線ＣPで示される波長に対する相対強度の分布を有する紫色光を放射する紫色ＬＥＤとが組み合わされたものが採用されても良い。より詳細には、例えば、白色ＬＥＤが、青色発光と青色発光によって励起される黄色蛍光とで白色光を放射し、紫色ＬＥＤが、該白色光が殆ど強度を有しない４００〜４５０ｎｍの波長域に強度を有する紫色光を放射する例が挙げられる。

上記構成が採用されれば、装置の製造コストの上昇が極力回避されつつ、可視光線に係る全波長帯域について各試料の分光反射特性が迅速かつ高精度に測定され得る。

なお、上記構成が採用される場合、上記一実施形態と同様な方法で、各ＬＥＤを個別に点灯させた測定によってＬＥＤ毎の係数ａ_λ，ｂ_λ，ｃ_λが求められれば良い。

連続測定では、例えば、試料Ｒｍ１，Ｒｍｎを対象として各色ＬＥＤを個別に点灯させた測定と、式(２)〜(５)の利用とにより、各ＬＥＤについて係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および分光反射率係数Ｒ_１(λ)，Ｒ_ｎ(λ)が算出されれば良い。そして、各ＬＥＤについて式(１)に基づいて各試料Ｒｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の測定時における各色光の推定分光分布が算出され、該各色光の推定分光分布の和が式(６)の右辺の１つ目の括弧内に適用されれば良い。このとき、両色ＬＥＤが点灯されつつ測定された各試料Ｒｍｉに係る第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)が式(６)の左辺に適用されることで、波長λ毎に試料Ｒｍｉに係る分光反射率係数Ｒ_ｉ(λ)が算出され得る。

また、個別測定では、例えば、個別の試料ＲｍＡを対象として各ＬＥＤを個別に点灯させた測定と、式(２)，(３)，(７)の利用とにより、ＬＥＤ毎に係数ｐ_λ、定数ｑ_λ、および分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されれば良い。そして、各ＬＥＤについて、式(１)に基づいて試料ＲｍＡの測定時における各色光の推定分光分布が算出され、該各色光の推定分光分布の和が式(２)の右辺の１つ目の括弧内に適用され、各色光による第１混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布の和が式(２)の左辺に適用されることで、個別の試料ＲｍＡの分光反射率係数Ｒ_１(λ)が算出されれば良い。

◎また、上記一実施形態では、連続測定において、複数の試料Ｒｍ１〜Ｒｍｎのうちの１番目の試料Ｒｍ１とｎ番目の試料Ｒｍｎとが対象とされて、光拡散部材５が侵入位置に配置されつつ第２混合光Ｌ_Ｍ２の分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)が測定されたが、これに限られない。例えば、分光分布Ｉ_２−１(λ)，Ｉ_２−ｎ(λ)の代わりに、複数の試料Ｒｍ１〜Ｒｍｎのうちの任意の２つのｘ番目とｙ番目の試料Ｒｍｘ，Ｒｍｙが対象とされて、光拡散部材５が侵入位置に配置されつつ第２混合光Ｌ_Ｍ１の分光分布Ｉ_２−ｘ(λ)，Ｉ_２−ｙ(λ)が測定されても良い。

この構成によっても、各試料Ｒｍｉ（ｉ＝１〜ｎ）の反射特性の測定時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ_１−ｉ(λ)を近似的に示す順電圧Ｖｆ_１−ｉの一次関数が決定され得る。このため、複数の試料Ｒｍ１〜Ｒｍｎについての分光分布Ｉ_１−１(λ)〜Ｉ_１−ｎ(λ)の測定が連続的に高速で行われても、各試料Ｒｍｉの測定時において検出される順電圧Ｖｆ_１−ｉによって各試料Ｒｍｉの測定時における照明光Ｌ_Ｗの分光分布Ｉ_１−１(λ)が推定され得る。

◎また、上記一実施形態では、光拡散部材５として、拡散板が用いられたが、これに限られない。例えば、光拡散部材５として、ポリマー分散型液晶素子(PDLC：Polymer Dispersed Liquid Crystal)が採用されても良い。ポリマー分散型液晶素子は、電圧の印加が停止されることで拡散板と同様な機能を果たし、電圧の印加によって光の透過が可能なガラスの様な機能を果たす。従って、光拡散部材５としてポリマー分散型液晶素子が採用される場合には、光拡散部材５を移動させるための回転駆動部５１、回転軸５１ｒ、および棒状の腕部５３等が不要となる。このため、装置の小型化と製造コストの低減とが図られ得る。

◎また、上記一実施形態では、光拡散部材５の略全体が拡散板によって構成され、回転駆動部５１、回転軸５１ｒ、および棒状の腕部５３によって光拡散部材５が、侵入位置および退避位置の間を移動したが、これに限られない。例えば、光拡散部材５の一部が光を拡散させる光拡散部で構成され、光拡散部材５の姿勢の変更により、被測定試料の表面からレンズ部６および反射鏡７を介して分光器９に至る光路上から光拡散部が退避されている第１状態と、該光路上に光拡散部が配置されている第２状態との間で光拡散部材の状態が選択的に設定されても良い。

具体的には、図１２および図１３で示されるように、上記一実施形態に係る反射特性測定装置１のうち、光拡散部材５が光拡散部材５Ａに置換され、回転駆動部５１と回転軸５１ｒと棒状の腕部５３とが回転駆動部５１Ａと回転軸５１ｒＡとに置換された第１変形例に係る反射特性測定装置１Ａが採用されても良い。なお、これらの置換により、測定器３０が測定器３０Ａに置換される。

光拡散部材５Ａは、例えば、図１２〜図１４で示されるように、例えば、回転駆動部５１Ａの回転軸５１ｒＡに対して固定されている。回転駆動部５１Ａは、例えば、ステッピングモータ等であれば良く、制御演算部１０からの制御信号に応じた駆動制御回路５２による制御によって回転軸５１ｒＡを回転させる。

詳細には、光拡散部材５Ａは、透明な直方体状の部材であり、回転駆動部５１Ａによって、被測定試料の表面から反射鏡７に至る光路の延在方向に平行な２面の中心を通る軸Ａｒ１を中心として回転する。また、光拡散部材５Ａは、軸Ａｒ１が通らない４面のうちの１面が拡散面５ｄとなっており、他の３面は平滑面５ｔとなっている。拡散面５ｄは、入射される光を拡散させる光拡散部として機能する。そして、図１４および図１５で示されるように、光拡散部材５Ａが、±９０°の回転により、被測定試料の表面に対して、平滑面５ｔが対向する第１状態と、拡散面５ｄが対向する第２状態とに選択的に設定される。

より具体的には、図１４には、被測定試料の表面に対して平滑面５ｔが対向している光拡散部材５Ａの第１状態が示されている。この第１状態では、光拡散部としての拡散面５ｄが、被測定試料の表面からレンズ部６および反射鏡７を介して分光器９に至る光路上から退避されている。また、図１５には、被測定試料の表面に対して拡散面５ｄが対向している光拡散部材５Ａの第２状態が示されている。

上記構成では、光拡散部材５Ａが、その中心を通る軸Ａｒ１を中心として回転する構成が採用されている。このため、光拡散部材５Ａを回転させるために必要な回転モーメントは、上記一実施形態において回転駆動部５１と回転軸５１ｒと棒状の腕部５３とによって光拡散部材５を侵入位置と退避位置との間で移動させるために必要な回転モーメントよりも顕著に小さい。

従って、回転駆動部５１Ａには、低トルクの小型のモータが適用されても良く、回転駆動部５１Ａの小型化を通じて、反射特性測定装置１Ａの小型化、製造コストの低減、ならびに消費電力の低減等が図られ得る。

また、上記一実施形態の構成では被測定試料の表面からレンズ部６と反射鏡７とを介して分光器９に至る光路上から光拡散部材５が完全に退避されるのに対し、本変形例に係る構成では、該光路上から光拡散部材５Ａの一部である拡散面５ｄが退避されれば良い。このため、測定器３０Ａの小型化を通じて、反射特性測定装置１Ａの小型化が図られ得る。

ところで、光拡散部材５Ａおよび該光拡散部材５Ａの回転の中心となる軸Ａｒ１については、その他の態様が採用されても良い。

例えば、図１６には、光拡散部材５Ａおよび軸Ａｒ１の代わりに光拡散部材５Ｂおよび軸Ａｒ２が採用されている例が示されている。光拡散部材５Ｂは、光拡散部材５Ａと同様に、透明な直方体状の部材であり、拡散面５ｄである１面と、平滑面５ｔである５面とを有する。また、光拡散部材５Ｂは、光拡散部材５Ｂの斜め上方の第１辺の中点Ｐｃ１と、光拡散部材５Ｂにおいて第１辺と対向し且つ斜め下方の第２辺の中点Ｐｃ２とを通る軸Ａｒ２を中心として回転する。そして、光拡散部材５Ｂが、軸Ａｒ２を中心として±１８０°の回転により、被測定試料の表面に対して平滑面５ｔが対向する第１状態と、被測定試料の表面に対して拡散面５ｄが対向する第２状態とに選択的に設定される。

また、図１７には、光拡散部材５Ａおよび軸Ａｒ１の代わりに光拡散部材５Ｃおよび軸Ａｒ３が採用されている例が示されている。光拡散部材５Ｃは、光拡散部材５Ａと同様に、透明な直方体状の部材であり、拡散面５ｄである１面と、平滑面５ｔである５面とを有する。また、光拡散部材５Ｃは、光拡散部材５Ｃの斜め上方の第１角部Ｐｃ３と、光拡散部材５Ｃにおいて第１角部Ｐｃ３と対向し且つ斜め下方の第２角部Ｐｃ４とを通る軸Ａｒ３を中心として回転する。そして、光拡散部材５Ｃが、軸Ａｒ２を中心として±１２０°の回転により、被測定試料の表面に対して平滑面５ｔが対向する第１状態と、被測定試料の表面に対して拡散面５ｄが対向する第２状態とに選択的に設定される。

光拡散部材５Ｂでは、回転の中心となる軸Ａｒ２が、被測定試料の表面から反射鏡７に至る光路の延在方向に対して４５°を成している。また、光拡散部材５Ｃでは、回転の中心となる軸Ａｒ３が、被測定試料の表面から反射鏡７に至る光路の延在方向に対して５４．７°を成している。このため、光拡散部材５Ｂおよび光拡散部材５Ｃを回転させる回転駆動部５１Ａおよび回転軸５１ｒＡを、複数の反射部３と干渉しないように配置することが可能となる。

なお、図１８には、光拡散部材５Ｂが、該光拡散部材５Ｂの斜め上方の中点Ｐｃ１において回転軸５１ｒＡに対して固定され、回転駆動部５１Ａによって光拡散部材５Ｂが回転可能に構成されている一構成例が示されている。

◎また、上記一実施形態では、被測定試料の表面の法線（ここでは、軸Ｐｘ１）に対して４０〜５０°傾けられている仮想面に沿って透過光Ｌ_ＷＴが被測定試料の表面に照射されたが、これに限られない。例えば、４０〜５０°の代わりに、その周辺のその他の角度が採用されても良い。

◎なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１，１Ａ反射特性測定装置
２照明部
３反射部
４部分反射部
５，５Ａ〜５Ｃ光拡散部材
５ｄ拡散面
５ｔ平滑面
９分光器
１０制御演算部
１４記憶部
１６制御部
２１光源部
２２発光制御回路
３０，３０Ａ測定器
４０光学部
５１，５１Ａ回転駆動部
５２駆動制御回路
１６１係数算出部
１６２近似関数導出部
１６３分光分布推定部
１６４分光反射率係数算出部
１６５駆動制御部
１６６点灯制御部
１６７電圧検出制御部

Claims

定電流駆動によって照明光を放射する半導体発光素子と、該半導体発光素子の順電圧を検出する検出部とを有する照明部と、
前記照明光が試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とを第１比率で混合して第１混合光を出力し、前記反射光と前記照明光とを前記第１比率とは異なる第２比率で混合して第２混合光を出力する混合部と、
前記照明光が第１試料の表面で反射することで生じる第１反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光の第１受光によって該第１混合光に係る第１分光分布を測定し、前記第１反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光の第２受光によって該第２混合光に係る第２分光分布を測定し、前記照明光が第２試料の表面で反射することで生じる第２反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光の第３受光によって該第１混合光に係る第３分光分布を測定し、前記第２反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光の第４受光によって該第２混合光に係る第４分光分布を測定する測定部と、
前記検出部によって検出される第５順電圧が前記半導体素子に印加されている際に前記照明光が照射されている第３試料の分光反射率係数を算出する演算部と、を備え、
前記検出部が、
前記測定部によって前記第１受光が行われる際に前記半導体発光素子の第１順電圧を検出し、前記測定部によって前記第２受光が行われる際に前記半導体発光素子の第２順電圧を検出し、前記測定部によって前記第３受光が行われる際に前記半導体発光素子の第３順電圧を検出し、前記測定部によって前記第４受光が行われる際に前記半導体発光素子の第４順電圧を検出し、
前記演算部が、
前記第１から第４順電圧と前記第１から第４分光分布とに基づいて、前記順電圧を独立変数とする前記照明光の分光分布を近似的に示す一次関数を導出し、前記第５順電圧を前記一次関数に適用することで、前記検出部によって前記第５順電圧が検出される際における前記照明光の推定分光分布を算出し、該推定分光分布を用いて前記分光反射率係数を算出し、
前記一次関数が、
前記順電圧がＶｆ、前記照明光の分光分布のうちの波長λにおける強度がＩ(λ)、前記波長λに固有の係数および定数がｐ _λ ，ｑ _λ とされる場合に、Ｉ(λ)＝ｐ _λ ×Ｖｆ＋ｑ _λ の関係を有する一次関数であり、
前記演算部が、
前記第１分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _１ (λ)、前記第２分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _２ (λ)、前記第３分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _３ (λ)、前記第４分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _４ (λ)、前記第１試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ _１ (λ)、前記第２試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ _２ (λ)、前記第１順電圧がＶｆ _１、前記第２順電圧がＶｆ _２、前記第３順電圧がＶｆ _３、前記第４順電圧がＶｆ _４、前記反射特性測定装置に固有であって前記波長λに固有の係数がａ _λ ，ｂ _λ ，ｃ _λ と表される場合に、４つの数値ｐ _λ ，ｑ _λ ，Ｒ _１ (λ)，Ｒ _２ (λ)が未知数である下式［Ｉ］〜［IV］からなる連立方程式を前記波長λ毎に解くことで、前記数値ｐ _λ ，ｑ _λ を求めて前記波長λ毎の前記一次関数を導出することを特徴とする反射特性測定装置。
［Ｉ］Ｉ _１ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _１＋ｑ _λ ｝×｛Ｒ _１ (λ)＋ａ _λ ｝
［II］Ｉ _２ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _２＋ｑ _λ ｝×｛ｂ _λ ×Ｒ _１ (λ)＋ｃ _λ ｝
［III］Ｉ _３ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _３＋ｑ _λ ｝×｛Ｒ _２ (λ)＋ａ _λ ｝
［IV］Ｉ _４ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _４＋ｑ _λ ｝×｛ｂ _λ ×Ｒ _２ (λ)＋ｃ _λ ｝
請求項１に記載の反射特性測定装置であって、
前記測定部が、
前記照明光が前記第３試料の表面で反射することで生じる第３反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光に係る第５受光によって該第１混合光に係る第５分光分布を測定し、
前記検出部が、
前記測定部によって前記第５受光が行われる際に前記半導体発光素子の前記第５順電圧を検出し、
前記演算部が、
前記第５分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _５ (λ)、前記第５順電圧がＶｆ _５、前記第３試料の前記波長λの光に対する反射率がＲ _３ (λ)と表される場合、前記数値ｐ _λ ，ｑ _λ が用いられる下式［Ｖ］によって、前記波長λ毎に前記反射率Ｒ _３ (λ)を求めることで、前記分光反射率係数を算出することを特徴とする反射特性測定装置。
［Ｖ］Ｉ _５ (λ)＝｛ｐ _λ ×Ｖｆ _５＋ｑ _λ ｝×｛Ｒ _３ (λ)＋ａ _λ ｝
請求項１または請求項２に記載の反射特性測定装置であって、
前記測定部が、
複数の試料の反射光に係る分光分布を連続して測定し、
前記第１試料が、
前記複数の試料のうちの前記測定部によって最初に分光分布が測定される試料であり、
前記第２試料が、
前記複数の試料のうちの前記測定部によって最後に分光分布が測定される試料であることを特徴とする反射特性測定装置。
請求項１から請求項３の何れか１つの請求項に記載の反射特性測定装置であって、
前記測定部が、
前記半導体発光素子による前記照明光の放射が維持されることで前記半導体発光素子の順電圧が時間経過に対して一定電圧となる期間において、前記波長λの光に対する反射率がＲ _Ｗ (λ)である第１基準試料に前記照明光が照射されている際に、前記照明光が該第１基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光を受光することで第１基準分光分布を測定するとともに、前記照明光が該第１基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光を受光することで第２基準分光分布を測定し、前記波長λの光に対する反射率がＲ _ｄ (λ)である第２基準試料に前記照明光が照射されている際に、前記照明光が該第２基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第１比率で混合されることで出力される第１混合光を受光することで第３基準分光分布を測定するとともに、前記照明光が該第２基準試料の表面で反射することで生じる反射光と前記照明光とが前記混合部において前記第２比率で混合されることで出力される第２混合光を受光することで第４基準分光分布を測定し、
前記演算部が、
前記第１基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _１Ｗ (λ)、前記第２基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _２Ｗ (λ)、前記第３基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _１ｄ (λ)、前記第４基準分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _２ｄ (λ)、前記半導体発光素子の順電圧が前記一定電圧である際における前記照明光の分光分布のうちの前記波長λにおける強度がＩ _０ (λ)と表される場合に、前記係数ａ _λ ，ｂ _λ ，ｃ _λ および前記強度Ｉ _０ (λ)が未知数である下式［VI］〜［IX］からなる連立方程式を前記波長λ毎に解くことで、前記係数ａ _λ ，ｂ _λ ，ｃ _λ を求めることを特徴とする反射特性測定装置。
［VI］Ｉ _１Ｗ (λ)＝Ｉ _０ (λ)×｛Ｒ _Ｗ (λ)＋ａ _λ ｝
［VII］Ｉ _２Ｗ (λ)＝Ｉ _０ (λ)×｛ｂ _λ ×Ｒ _Ｗ (λ)＋ｃ _λ )
［VIII］Ｉ _１ｄ (λ)＝Ｉ _０ (λ)×｛Ｒ _ｄ (λ)＋ａ _λ ｝
［IX］Ｉ _２ｄ (λ)＝Ｉ _０ (λ)×｛ｂ _λ ×Ｒ _ｄ (λ)＋ｃ _λ ｝