WO2022065038A1 - 光学特性測定装置及び光学特性測定方法 - Google Patents

光学特性測定装置及び光学特性測定方法 Download PDF

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WO2022065038A1
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拓史 宇田
良隆 寺岡
賢治 金野
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コニカミノルタ株式会社
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    • G01N2021/8427—Coatings

Definitions

  • the present invention relates to an optical characteristic measuring device and an optical characteristic measuring method used for measuring an optical characteristic of a coated portion including a flake-shaped aluminum piece or a mica piece called a bright material as a measured portion.
  • Patent Document 1 proposes a measuring device in which a line light source is swept in a direction perpendicular to the line light source, the sample surface is imaged by a camera, and the sample optical characteristics in the vicinity of specular reflection are evaluated.
  • the timing at which the object to be measured is imaged by the image pickup unit is the timing at which the illumination angle of the illumination unit fluctuates, or the timing at which the illumination angle of the illumination unit fluctuates. Reflection of the object to be measured from an image captured in synchronization with at least one of the timings at which the light receiving angle of the image pickup unit fluctuates, and at least one of the fluctuations of the illumination angle or the fluctuation of the light receiving angle.
  • a device for measuring the rate distribution has been proposed.
  • the present invention has been made in view of such a technical background, and the optical characteristics of a measurement object having a reflective element such as a bright material contained in a coated portion on the surface are measured by the illumination light. It is an object of the present invention to provide an optical characteristic measuring device capable of accurately measuring by eliminating the influence of a positive reflection component on a surface, and an optical characteristic measuring method.
  • a lighting device capable of illuminating the measured portion of the object to be measured with illumination light having a plurality of illumination angles, and receiving reflected light from the measured portion of each illumination light having the illumination angle changed.
  • a specific area located at a position where the positive reflection component on the surface of the measured portion is not received by any of the illumination light whose illumination angle is changed is analyzed as an analysis area.
  • An optical characteristic measuring device comprising an analysis means for analyzing the optical characteristics of the measured portion based on the light receiving result in the analysis area when the measured portion is irradiated with each illumination light.
  • the lighting device is a single lighting display device capable of changing the lighting angle to a plurality by moving the display position of a specific lighting pattern, and the moving direction of the lighting pattern is the measured portion.
  • Item 3 The optical characteristic measuring apparatus according to item 1, wherein the direction is parallel and / or perpendicular to the surface composed of the normal line of the above, the normal line of the lighting display device, and the normal line of the image pickup element.
  • the image pickup device is described in any one of 1 to 3 above, wherein the image pickup element is a two-dimensional image pickup element in which the entire light receiving area is larger than the light receiving area of the specular reflection component on the surface of the measured portion by one illumination light.
  • Optical property measuring device (5) The moving direction when the light receiving position on the image pickup element side of the specular reflection component on the surface of the measured portion moves in order in response to the change in the illumination angle of the illumination light is defined as the first direction.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the above items 1 to 4, wherein the analysis area is set at a position shifted in a direction perpendicular to the first direction.
  • the optical characteristic measuring apparatus wherein there are two analysis areas, and the light receiving position of the specular reflection component moving in the first direction passes through the midpoint of the two analysis areas.
  • the two illumination lights are configured to irradiate the measured portion by changing the illumination angle to a plurality at the same time while maintaining the distance, and the subject can be changed in response to the change in the illumination angles of both illumination lights.
  • the analysis area is the first.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the above items 1 to 4, which is set between the two directions and the third direction.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the above items 1 to 7, further comprising an exposure time determining means for determining the exposure time of the illumination light to the image sensor before the start of measurement.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to item 8 above, wherein the exposure time determining means determines the exposure time based on the luminance information obtained in the analysis area.
  • the exposure time determining means determines the exposure time based on the luminance information obtained in the analysis area and the exposure time at that time.
  • the spatial resolution of the image pickup device is 10 to 100 ⁇ m.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to any one of the above items 1 to 11, wherein the optical characteristic of the measured portion is an optical characteristic derived from a bright material contained in the object to be measured.
  • the optical property measuring apparatus according to item 12 above, wherein the optical property derived from the bright material includes at least one of information on the light distribution property, luminance, particle size, and dispersion aggregation of the bright material.
  • the optical characteristic measuring device according to item 13 above, wherein the light distribution characteristics are measured in two orthogonal directions, respectively.
  • the illuminating device, an image pickup element, and an analysis means are provided in one housing, and the housing irradiates the measurement target portion of the measurement object with illumination light and reflects the reflected light from the measurement target portion.
  • the optical characteristic measuring apparatus according to any one of items 1 to 14 above, which is provided with an opening for taking in and a result display unit for displaying a measurement result.
  • the lighting device illuminates the measured portion of the object to be measured with illumination light having a plurality of illumination angles, and the reflected light of each illumination light whose illumination angle is changed from the measured portion.
  • a specific position is located at a position where the positive reflection component on the surface of the measured portion is not received by any of the illumination lights whose illumination angles are changed.
  • An optical characteristic measuring method comprising an area as an analysis area and a step of analyzing the optical characteristics of the measured portion based on the light receiving result in the analysis area when each illumination light is applied to the measured portion.
  • the lighting device is a single lighting display device capable of changing a plurality of lighting angles by moving a display position of a specific lighting pattern, and the moving direction of the lighting pattern is the measured portion. 16.
  • the moving direction when the light receiving position on the image pickup element side of the specular reflection component on the surface of the measured portion moves in order in response to the change in the illumination angle of the illumination light is defined as the first direction.
  • the optical characteristics of the measured portion shall be any of 16 to 19 in the preceding paragraph, which includes at least one of information on the light distribution characteristics, brightness, particle size, and dispersion aggregation of the bright material contained in the object to be measured. The optical property measuring method described.
  • the image pickup element captures the reflected light from the measured portion when the measured portion of the measurement object is illuminated with illumination light having a plurality of illumination angles. Receive light.
  • the analysis area is a specific area at a position where the specular reflection component on the surface of the measurement target is not received for any of the illumination lights whose illumination angle has been changed, and each illumination light is covered. The optical characteristics of the measurement site are analyzed based on the light reception result in the analysis area when the measurement site is irradiated.
  • the light receiving of the positive reflection component on the surface of the measured portion is avoided, and the brilliance of the measured portion irradiated with the illumination light for each illumination light whose illumination angle is changed.
  • the reflective element such as a material
  • only the light directed toward the analysis area in other words, only the normally reflected light derived from the reflective element is received in the analysis area. Therefore, the optical characteristics of the object to be measured can be accurately measured from the light receiving result of the analysis area for each illumination light whose illumination angle is changed, excluding the influence of the specular reflection component on the surface of the object to be measured. ..
  • the lighting device is a single lighting display device capable of changing the lighting angle to a plurality by moving the display position of a specific lighting pattern.
  • the moving direction of the illumination pattern is simple because it is parallel or perpendicular to the surface composed of the normal of the measured portion, the normal of the illumination display device, and the normal of the image pickup element.
  • the optical characteristics of the object to be measured can be measured with various configurations.
  • the light receiving position on the image pickup element side of the specular reflection component on the surface of the measured portion moves in order in accordance with the change in the illumination angle of the illumination light.
  • the analysis area is set at a position shifted in the direction perpendicular to the first direction, so that the specular reflection component on the surface of the measured portion of each illumination light is set. It is possible to reliably avoid receiving light in the analysis area.
  • the two illumination lights are configured to irradiate the measured portion by changing the illumination angle to a plurality at the same time while maintaining the interval, and the illumination angles of both illumination lights.
  • the movement directions are the second direction and the third direction. Since the analysis area is set between the second direction and the third direction, more detailed measurement results can be obtained by the two illumination lights.
  • the optical characteristics including at least one of the information regarding the light distribution characteristics, the brightness, the particle size, and the dispersion aggregation of the bright material.
  • the light distribution characteristics are measured in two orthogonal directions.
  • the optical characteristics of the object to be measured can be measured regardless of the location by carrying the housing.
  • FIG. 1 It is a block diagram which shows the structure of the optical characteristic measuring apparatus provided with the optical characteristic measuring data output apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. It is an external perspective view of an optical characteristic measuring apparatus. It is a figure for demonstrating the surface composition of the measurement object which has a bright material-containing coating. It is a figure which shows the moving state of the illumination pattern, and the image of the image sensor at that time. It is a figure for demonstrating a concrete example about the changeable illumination angle range of an illuminating apparatus. (A) to (D) are diagrams schematically showing the state of reflection from the bright material when the illumination pattern is moved (scanned) in one direction.
  • (A) to (C) are examples of brightness values obtained at each of the pixels at the position where the specular reflection component on the surface of the measured portion is received when the illumination angle is changed and the pixels in the analysis area. It is a graph which shows. It is explanatory drawing about the light distribution information of a bright material.
  • (A) is a diagram schematically showing a state in which a large number of bright materials having a small particle size are present, and
  • (B) is a diagram schematically showing a state in which a bright material having a large particle size is present.
  • (A) is a diagram schematically showing a state in which the bright material is dispersed, and
  • (B) is a diagram schematically showing a state in which the bright material is agglomerated.
  • (A) and (B) are diagrams for explaining a method of determining an exposure time. It is explanatory drawing when two analysis areas are set for one lighting pattern. It is explanatory drawing when the analysis area is set for two lighting patterns. It is explanatory drawing when the analysis area is set for two illumination pattern patterns moving in two orthogonal directions.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optical characteristic measuring device according to an embodiment of the present invention.
  • the optical characteristic measuring device shown in FIG. 1 includes a single lighting display device 1, an objective lens 2, a two-dimensional image pickup element 3 including a CCD sensor, a calculation unit 4, a liquid crystal display device, and the like.
  • the measurement result display unit 5 is provided.
  • the illumination display device 1 displays at least one illumination pattern, and irradiates the measured portion 100a of the measurement object (also simply referred to as a sample) 100 with the illumination light L1 from the displayed illumination pattern.
  • the image pickup element 3 includes a large number of pixels, receives the reflected light L2 from the sample 100 for each pixel via the objective lens 2, converts it into image data, and outputs it.
  • the illumination display device 1 and the image pickup element 3 are arranged in a positional relationship in which the image pickup element 3 can receive the reflected light of the regular reflection component which is specular reflection on the surface of the measured portion 100a.
  • the angle formed by the normal of the measured portion 100a of the sample 100 and the normal of the lighting display device 1 and the normal formed by the normal of the measured portion 100a of the sample 100 and the image pickup element 3 are about the same. Are arranged in a relationship.
  • the image data which is an electric signal output from the image sensor 3, is converted into a digital signal through an IV conversion circuit and an AD conversion circuit (not shown) and sent to the arithmetic unit (corresponding to the analysis means) 4.
  • the calculation unit 4 performs calculation processing of the optical characteristics of the measured portion 100a, for example, the optical characteristics derived from the bright material by the CPU or the like using the sent image data, and the measurement result display unit 5 calculates by the calculation unit 4. Display the result, that is, the measurement result.
  • the conversion of the image data output from the image sensor 3 into a digital signal may be performed by the calculation unit 4.
  • the arithmetic unit 4 may be a dedicated device or may be configured by a personal computer. Further, the image data output from the image sensor 3 and processed into a digital signal may be sent to the calculation unit 4 via the network. In this case, the optical characteristics can be measured even if the arithmetic unit 4 is located at a location distant from the measurement location.
  • the image sensor 3 In order for the image sensor 3 to detect a phenomenon that is visually observed, the image sensor 3 needs to have a spatial resolution equivalent to that of the human eye. According to one study, the minimum width that can be distinguished by the human eye is about 0.6 minutes. Assuming that the distance from the pupil to the observed object is 20 to 30 cm, the distance between the two distinguishable points is calculated to be 30 to 50 ⁇ m.
  • the particle size of the bright material contained inside the coating film is about 10 to 20 ⁇ m for a small one and about 100 ⁇ m for a large one. It is more desirable that the image pickup device 3 can spatially distinguish each bright material.
  • the spatial resolution of the image sensor 3 is about 10 to 100 ⁇ m.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the appearance of the optical characteristic measuring device according to the embodiment of the present invention.
  • the optical characteristic measuring device is configured to be a portable handy type.
  • the lighting display device 1, the objective lens 2, the image sensor 3, and the calculation unit 4 are housed in the housing 8. Further, the upper surface of the housing 8 is provided with a gripping portion 82 for carrying, and the measurement result display unit 5 for displaying the measurement result is provided, and the lower surface of the housing 8 is covered with the sample 100. An opening 81 for irradiating the measurement portion 100a with illumination light and taking in the reflected light from the measurement portion is formed.
  • the optical characteristic measuring device shown in FIG. 2 grips the grip portion 82 and positions the opening 81 on the lower surface at the measured portion 100a of the sample 100. Then, in this state, the sample 100 is irradiated with the illumination light from the illumination display device 1 housed inside the housing 8, the reflected light is received by the image pickup element 3, and the image data output from the image pickup element 3 is received. The optical characteristics are measured by the calculation unit 5 using the above, and the measurement result is displayed on the measurement result display unit 5.
  • the optical characteristic can be measured regardless of the place by carrying the housing. (Embodiment 1) Next, the measurement of specific optical characteristics will be described.
  • the optical characteristic is a characteristic at which reflection angle the illuminated portion 100a reflects the illumination light L1, and is evaluated in a specific analysis area among the total light receiving areas of the image pickup device 3 as described later.
  • the optical property is information regarding the light distribution of the bright material (for example, the light distribution angle) will be described.
  • a typical layer structure of a painted automobile surface containing a bright material is such that a bright material-containing layer 102 containing a bright material 110 is coated and laminated on a base layer 101 which is a base material. Further, a clear layer 103 made of a clear coat layer or the like is laminated on the clear layer 103.
  • a clear layer 103 made of a clear coat layer or the like is laminated on the clear layer 103.
  • the bright material 110 in the coating film exists in a state of having a certain inclination (orientation).
  • the orientation distribution generally peaks in the horizontal direction (0 degree) of the coating film surface, and the number of bright materials decreases as the angle increases.
  • the state of orientation depends on design factors such as the bright material 110 and the type of paint, and also on painting conditions such as paint spraying speed, pressure, and film thickness.
  • the illumination light L1 When the illumination light L1 is incident on the measured portion 100a of the sample 100 having such a bright material-containing layer 102, a part of the illumination light L1 is specularly reflected (normally reflected) on the surface of the clear layer 103, and a part of the clear layer 103 is reflected. It penetrates the surface of. A part of the transmitted light is specularly reflected (specularly reflected light L12) by the bright material 110 inside the coating.
  • the bright material reflection reflects light in a direction corresponding to the inclination of the bright material 110 from the horizontal direction of the coating film surface.
  • the orientation angle ⁇ of many bright materials 110 is within 5 ° with respect to the sample normal direction. This corresponds to within
  • ⁇ 15 ° in terms of the as angle in FIG. 2 when the refractive index of the clear layer is n 1.4 and the incident angle is 45 °.
  • the spatial resolution of the image pickup device 3 is about 10 to 100 ⁇ m.
  • the lighting display device 1 displays a predetermined lighting pattern and moves the displayed lighting pattern in one direction.
  • a single bright spot can be mentioned as an example of a lighting pattern.
  • FIG. 4A shows how this single bright point is displayed on the lighting display device 1 and moved
  • FIG. 4B shows an image captured by the image sensor 3 when the bright point is moved. Shown in.
  • the moving direction of the bright point 11 is a direction parallel to the surface composed of the normal of the measured portion 100a, the normal of the illumination display device 1, and the normal of the image pickup element 3 (FIG. 4 (A) lateral direction).
  • the white portion of the rectangle is the bright point 11, and the black portion is the non-light emitting region.
  • the lighting display device 1 has a rectangular display surface, and on the screen number A1, a bright point 11 is displayed at a vertical middle portion of one end portion in the horizontal direction (left end portion in FIG. 4A) of the display surface. ing. As shown by the arrow H1 on the screen A1, the bright point 11 moves (scans) in order to the other end side (right end side of FIG. 34A) in the lateral direction of the display surface.
  • the screen numbers A1 ⁇ A2 ⁇ ... ⁇ An ⁇ ... indicate each display surface on which the bright point 11 is moving.
  • the two-dimensional image pickup device 3 has a light receiving area having a rectangular shape as a whole, which is composed of a large number of pixels.
  • the image number B1 shows an image captured by the image pickup element 3 when illuminated by the display screen of the screen number A1, and is one end in the lateral direction of the entire rectangular light receiving area (the left end in FIG. 4A).
  • the white dots indicate that the light receiving portion 30 in the middle portion in the vertical direction has high brightness.
  • the brightness of the light receiving unit 30 is high because the positive reflection component mirror-reflected on the surface of the clear layer 103 when the illumination light from the bright point 11 shown on the screen number A1 is applied to the measured portion 100a is received. Is. That is, the light receiving unit 30 is the point where the positive reflection component mirror-reflected on the surface of the clear layer 103 reaches the image element 3.
  • the illumination angle with respect to the measured portion 100a changes sequentially, but the light is received.
  • the angle of the image sensor 3 on the side is fixed. From the position of the bright point 11 and the geometry of the image sensor 3, the incident light direction and the emitted light direction at each measured portion 100a can be uniquely specified.
  • the position of the light receiving portion 30 that receives the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 when the illuminated portion 100a is irradiated with the illumination light from the moved bright point 11 is also the position of the image number B2 ⁇ ... ⁇ As shown in Bn ⁇ ..., the particles are sequentially moved to the other end side in the lateral direction (the right end side in FIG. 4B).
  • the distance between the lighting display device 1 and the measured portion 100a of the measurement object 100 is 65.0 mm
  • the lighting display device 1 is 2.4 inches QVGA
  • the length of the long side is long.
  • the illumination angle of the bright point 11 can be realized up to 21.8 ° in as angle. As described above, this is a sufficient illumination angle width for evaluating the bright material 110.
  • the image pickup element 3 receives the specular reflected light of the bright material 110.
  • the obtained brightness is maximized.
  • FIGS. 6A to 6D These figures schematically show the state of reflection from the bright material 110 when the bright point 11 of the illumination display device 1 is moved in the width direction of the display surface. Further, each figure on the lower side shows a state in which the attention-grabbing material 111 is sandwiched between + marks and + marks.
  • the bright point 11 does not move, the illumination angle with respect to the measured portion 100a is ⁇ 1, and in this state, the brightness of the bright material 110 having a downward-sloping inclination as shown in the attention bright material 111 is high. It will be the maximum.
  • the bright point 11 moves and the illumination angle with respect to the measured portion 100a is ⁇ 2.
  • the brightness of the bright material 110 arranged substantially horizontally is maximum as shown in the attention bright material 111.
  • the bright point 11 further moves and the illumination angle with respect to the measured portion 100a is ⁇ 3. It becomes.
  • FIG. 3D the bright point 11 further moves and the illumination angle with respect to the measured portion 100a is ⁇ 4. It will be the maximum.
  • the angle at which the brightness is maximized differs for each pixel, and depends on the reflection angle of the glitter material 110 and thus the orientation angle. In other words, it is possible to estimate the orientation angle of each bright material from the peak position of the luminance.
  • the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 when the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 is included, the peak of the luminance value appears at a position different from that derived from the bright material, so that it is difficult to estimate the optical characteristics derived from the bright material. Become.
  • a specific area in the light receiving area of the image pickup device 3 that does not receive specular reflection component on the surface of the clear layer 103 is set as an analysis area, and a bright material is used based on the light receiving result in this analysis area.
  • the optical characteristics of 110 are analyzed.
  • the rectangular area 31 of the broken line and the rectangular area 32 of the solid line are tentatively set in the total light receiving area of the image sensor 3.
  • the position where the specular reflection component on the surface of the surface reaches the image sensor 3 side also moves in the lateral direction, but the broken line rectangular area 31 is located on the line in the moving direction (corresponding to the first direction) of the light receiving unit 30.
  • the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 is received.
  • the solid rectangular area 32 is located at a position vertically deviated from the moving direction of the light receiving portion 30 accompanying the movement of the bright point 11, and even if the bright point 11 moves, the surface of the clear layer 103 by each bright point 11 It does not receive any specular reflection component in.
  • the analysis area is a solid rectangular area 32 that receives only the specularly reflected light derived from the bright material and does not receive the specular reflection component on the surface of the clear layer 103, and analyzes the light receiving results of the pixels in the analysis area 32.
  • the optical characteristics of the bright material 110 are obtained.
  • each of the 31 images captured at the position of each bright point 11 is an image ( Image-number) 1 to image 31, an example of the brightness value obtained for each 31 images for each pixel in the solid line rectangular area (analysis area) 32 and the broken line rectangular area 31 is shown in the figure. 7 (A) (B) (C).
  • the upper graph of the figure is the pixel value for the pixel in the broken line rectangular area 31, and the lower graph is the pixel value for the pixel (the pixel of interest) in the solid line rectangular area 32, and the horizontal axis of each graph. Is the image number and the vertical axis is the brightness value.
  • the luminance value is held at 8 bits, the maximum value is 255, and the minimum value is 0.
  • FIGS. 7A, 7B, and 7C show a case where the peaks of the specularly reflected light of the bright material 110 are present in the first half image, the image near the center, and the second half image, respectively.
  • a peak always exists near the image number 15 in any of (A) to (C). This is the peak of the specular reflection component on the surface of the clear layer 103. Due to this peak, it is difficult to directly associate the peak position with the orientation of the bright material 110.
  • the luminance component derived from the bright material having a peak near the image number 15 is buried in the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 as shown in the upper graph of FIG. 7B, and thus is derived from the bright material. It is difficult to detect the peak of the luminance component itself. Further, the reflection of the bright material showing a peak at this position is due to the bright material 110 having a small inclination, and usually such a thing is often used from the orientation distribution of the bright material 110.
  • the orientation information of the bright material 110 can be calculated from the peak position. That is, it is possible to calculate highly accurate light distribution information based on the luminance setting of the pixels in the solid line rectangular area (analysis area) 32.
  • the horizontal direction of the measured portion 100a is the x direction
  • the vertical direction is the y direction
  • the inclination in the y direction is ⁇ x with the x direction of the bright material 110 as the central axis
  • the inclination in the y direction is the x direction with the y direction as the central axis. It is assumed that the inclination is ⁇ y and the bright point 11 of the illumination display device 1 is moved in the x direction.
  • ⁇ x' is an angle uniquely determined from the amount of deviation from the moving direction line of the analysis area 32 for analyzing the specularly reflected light by the bright material 110 of the moving bright point 11 and the geometry of the image pickup device 3.
  • ⁇ y' corresponds to the peak position obtained by the above measurement.
  • the exterior of an automobile or the like has a surface structure as shown in FIG. 2, and the illumination light incident on the measured portion 100a of the object to be measured 100 is refracted on the surface of the clear layer 103.
  • accurate orientation information of the bright material 110 can be calculated from the above information.
  • the peak of the luminance value obtained in the analysis area 32 does not include the specular reflection component on the surface of the clear layer 103, and is purely derived from the reflection of the bright material 110. Luminance information of the bright material 110 can be calculated from the peak value.
  • the pixels other than the pixel of interest do not include the specular reflection component due to the clear layer 200. Therefore, by performing the same analysis for the entire analysis area, statistical information such as the luminance distribution and the orientation distribution can be obtained. can do.
  • the measured portion 100a of the object to be measured 100 is illuminated by the illumination light whose illumination angle is changed to a plurality by moving and scanning the bright point 11 in one direction, and the image pickup element 3 is used.
  • the analysis area 32 a specific area in which no positive reflection component is received on the surface of the clear layer 103 of each illumination light whose illumination angle is changed is set as the analysis area 32, and the normal reflection by the bright material 110 in the analysis area 32 is defined as the analysis area 32.
  • the optical characteristics of the bright material 110 are analyzed based on the light receiving result of only light. Therefore, the optical characteristics such as the brightness and the light distribution characteristics of the bright material 110 can be accurately measured by eliminating the influence of the specular reflection component on the surface of the clear layer 103.
  • optical characteristics that can be obtained in this embodiment are not limited to luminance and orientation information.
  • FIG. 9A shows a case where a large number of bright materials 110 having a small particle size are present
  • FIG. 9B shows a case where a large number of bright materials 110 having a large particle size are present.
  • the particle size of the bright material 110 can be calculated from the fact that the light distribution angle and the length in the horizontal direction of the bright material 110 can be known by analyzing the two-dimensional spatial luminance distribution.
  • FIG. 10A shows a state in which the bright material 110 is dispersed
  • FIG. 10B shows a state in which the bright material 110 is aggregated.
  • the moving direction of the bright point 11 is set in the vertical direction of FIG. 4A, that is, the normal of the measured portion 100a, the normal of the illumination display device 1, and the normal of the image sensor 3.
  • the direction may be perpendicular to the surface to be constructed.
  • the appropriate exposure time differs for each measurement object 100. From the viewpoint of shortening the overall measurement time, it is desirable to first perform preliminary measurement for determining the exposure time, and then perform a series of main measurements with the optimum exposure time calculated using the acquired information.
  • the exposure time is long, but from the viewpoint of luminance value calculation and luminance change analysis, it is necessary not to exceed the measured maximum luminance value. Therefore, it is desirable to select an exposure time in which the luminance value of the bright spot of the bright material 110 when the illumination light is specularly reflected is within a desired luminance range.
  • the analysis area 32 actually used in this measurement is used, and the illumination pattern (for example, bright point) actually used in this measurement is used. It is desirable that the illumination pattern illuminates a portion close to the analysis area 32, but this is not the case.
  • an image is taken at a preset short time t1.
  • the luminance values of those that are characteristically bright as shown in FIG. 11A are used.
  • the characteristically bright one the one having the highest luminance value in the analysis area 32 may be used, but this is not the case.
  • the exposure time t2 is used as a reference, and the measurement is performed with the exposure time suitable for each lighting.
  • the exposure time for the image pickup element 3 is determined for each illumination angle of the illumination light before the start of the measurement, it is possible to measure the optical characteristics with higher accuracy with an appropriate exposure time. can.
  • the analysis areas 32 and 32 in the image pickup device 3 are provided on both sides of the light receiving portion 30 of the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 with respect to the movement direction H. It is set at a position deviated from V2 and V3 in the vertical direction, respectively.
  • the light receiving unit 30 passes through the midpoints of the analysis areas 32 and 32. The positions of both analysis areas 32 and 32 do not have to be the same in each captured image when the bright point 11 is moved.
  • the analysis area 32 is increased, the illumination / light receiving angle width becomes large. Therefore, it is better that the analysis area 32 is small. On the other hand, if the analysis area 32 is not sufficiently secured, the statistical information of the glitter material 110 will be obtained. From this point of view, it is better that the analysis area 32 is large because it cannot be acquired.
  • the trade-off relationship can be solved at the same time.
  • vertically long bright lines 12 and 12 are displayed at both ends of the rectangular display surface of the lighting display device 1 except for the intermediate portion in the vertical direction, and these bright lines 12 and 12 are displayed.
  • the illumination angle of the illumination light with respect to the measured portion 100a is changed by moving and scanning in the lateral direction.
  • both ends of the entire rectangular light receiving area excluding the intermediate portion in the vertical direction are clear layers of the illumination light of the bright lines 12 and 12. It is a light receiving unit 30 that receives a specular reflection component on the surface of 103. Then, according to the lateral movement (scanning) of the bright lines 12, 12, the two light receiving portions 30, 30 move in the lateral directions (corresponding to the second and third directions) H4, H4.
  • the analysis area 32 is set at a position intermediate between the two moving directions H4 and H4 of the two light receiving units 30 and 30 in the light receiving area of the image sensor 30 and substantially in the center in the lateral direction. ..
  • the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 is not received, and only the specular reflection light derived from the bright material is received. Therefore, as in the case of the bright point 11, the brightness of the bright material 110 is increased.
  • Optical characteristics such as orientation characteristics can be measured.
  • two bright points may be used instead of the two bright lines 12 and 12.
  • the two bright lines 12 and 12 used in the fourth embodiment are moved in the horizontal direction (x direction) and the vertical direction (y direction) of the display surface of the lighting display device 1, respectively.
  • vertically long bright lines 12 and 12 are displayed at both ends of the rectangular display surface of the lighting display device 1 except for the intermediate portion in the vertical direction, and these bright lines 12 are displayed. , 12 are moved laterally as shown by arrows H5 and H5 to change the illumination angle of the illumination light with respect to the measured portion 100a.
  • horizontally long bright lines 12 and 12 are displayed at both ends of the rectangular display surface of the lighting display device 1 except for the intermediate portion in the horizontal direction at the lower end of the rectangular display surface, and these bright lines 12 and 12 are displayed.
  • the illumination angle of the illumination light with respect to the measured portion 100a is changed.
  • FIG. 14 (C) The image of the image pickup device 3 corresponding to the bright lines 12 and 12 shown in FIG. 14 (A) is shown in FIG. 14 (C).
  • both ends of the entire rectangular light receiving area except the middle part in the vertical direction receive the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 of the illumination light by the bright lines 12 and 12, and the light receiving parts 30 and 30.
  • the two light receiving portions 30 and 30 move laterally as indicated by the arrows H6 and H6.
  • FIG. 14 (D) The image of the image pickup device 3 corresponding to the bright lines 12 and 12 shown in FIG. 14 (B) is shown in FIG. 14 (D).
  • both ends of the entire rectangular light receiving area except the middle part in the lateral direction receive the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 of the illumination light by the bright lines 12 and 12, and the light receiving parts 30 and 30.
  • the two light receiving portions 30 and 30 move in the vertical direction as indicated by the arrows V5 and V6.
  • the central portion of the light receiving area 30 of the specular reflection component on the surface of the clear layer does not pass through.
  • the analysis area 32 is set in. In this analysis area 32, the specular reflection component on the surface of the clear layer 103 is not received, and only the specular reflection light derived from the bright material is received. Therefore, the optical characteristics such as the brightness and orientation characteristics of the bright material 110 are measured. be able to.
  • the two bright points may be moved in the vertical direction and the horizontal direction instead of the two bright lines 12 and 12.
  • (Modification example) Although each embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment.
  • the lighting device is configured by the lighting display device 1 for moving the lighting pattern composed of the bright points 11 and the bright lines 12 on the screen has been described, but one point light source or the line light source may be moved.
  • the lighting device may be configured to change the illumination angle of the illumination light by arranging a plurality of point light sources or line light sources and sequentially controlling the lighting.
  • the image pickup element 3 is not a two-dimensional image pickup element, and a line sensor or the like arranged so that at least one or a plurality of pixels are located on the analysis area 32 may be used.
  • the sample 100 in which the surface is coated with the bright material 110 is exemplified, even when the bright material 110 is not contained, when a treatment such as an alumite treatment is applied, the surface has minute irregularities. And the gradient exists in the micro region on the order of several ⁇ m to several tens of ⁇ m. Due to its microstructure, a part of the surface looks shining when illuminated and observed from a specific direction, and another part shines when illuminated and observed from another direction, which is a driving force for expressing high design. .. Therefore, even if the bright material 110 does not exist, it is possible to similarly measure the optical characteristics of the sample 100 having a fine unevenness or gradient on the surface, such as the one treated with alumite.
  • the present invention can be used as an optical characteristic measuring device for measuring the optical characteristics of a coated portion including flaky aluminum pieces or mica pieces called a bright material as a measured portion.

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Abstract

測定対象物（１００）の被測定部位（１００ａ）を、照明角度を複数に変更した照明光で照明可能な照明装置（１）と、照明角度を変更された各照明光の被測定部位からの反射光を受光する撮像素子（３）と、撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリア（３２）を解析エリアとし、各照明光を前記被測定部位に照射したときの解析エリアでの受光結果に基づいて、被測定部位の光学特性を解析する解析手段（４）を備える。

Description

光学特性測定装置及び光学特性測定方法
　この発明は、例えば光輝材と呼ばれるフレーク状のアルミニウム片やマイカ片を含む塗装部位等を被測定部位として、その光学特性を測定するのに用いられる光学特性測定装置、及び光学特性測定方法に関する。
　上記のような光輝材が含まれた塗装は、観察角度によって色彩が異なるように見えることから、メタリック塗装あるいはパール塗装等として、意匠性が要求される自動車を始め各種の工業製品等に幅広く使用されている。
　従来、このようなメタリック塗装あるいはパール塗装の特徴の評価を、色彩以外の質感としてとらえるために種々の計測装置が提案されている。
　例えば特許文献１には、ライン光源をライン光源と垂直な方向にスイープさせてサンプル表面をカメラで撮像し、正反射近傍でのサンプル光学特性を評価する測定装置が提案されている。
　また、特許文献２には、複数の角度の反射光特性をより簡便にゴニオ計測する装置として、撮像部により計測対象物が撮像されるタイミングを、照明部の照明角度が変動するタイミング、又は、撮像部の受光角度が変動するタイミングの少なくとも何れか一方に同期させ、また照明角度の変動、又は、受光角度の変動の少なくとも何れか一方に同期して撮像された画像から、計測対象物の反射率分布を計測する装置が提案されている。
特開２０１８－９９８７号公報 特開２０１４－２４０８３０号公報
　しかし特許文献１に記載の技術では、サンプル表面からの正反射成分の影響を受けるため、サンプルの表面に光輝材等が含まれている場合に、正確な光学特性の評価を行うことは難しいという課題がある。また、特許文献２に記載の技術においても、測定対象物の表面からの正反射成分の影響を排除することについては考慮されていない。
　この発明は、このような技術的背景に鑑みてなされたものであって、塗装部位に含まれる光輝材のような反射要素を表面に有する測定対象物の光学特性を、照明光の測定対象物表面での正反射成分の影響を排除して精度良く測定することができる光学特性測定装置、及び光学特性測定方法を提供することを目的とする。
　上記目的は、以下の手段によって達成される。
（１）測定対象物の被測定部位を、照明角度を複数に変更した照明光で照明可能な照明装置と、前記照明角度を変更された各照明光の前記被測定部位からの反射光を受光する撮像素子と、前記撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても前記被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリアを解析エリアとし、各照明光を前記被測定部位に照射したときの前記解析エリアでの受光結果に基づいて、前記被測定部位の光学特性を解析する解析手段と、を備えた光学特性測定装置。
（２）前記照明装置は、特定の照明パターンの表示位置を移動させることにより照明角度を複数に変更可能な単一の照明用表示装置であり、前記照明パターンの移動方向は、前記被測定部位の法線と、前記照明用表示装置の法線と、前記撮像素子の法線により構成される面に対し、平行及び／または垂直な方向である前項１に記載の光学特性測定装置。
（３）前記特定の照明パターンは単一または複数の明点または明線である前項２に記載の光学特性測定装置。
（４）前記撮像素子は、全体の受光エリアが１つの照明光による前記被測定部位の表面での正反射成分の受光エリアよりも大きい２次元撮像素子である前項１～３のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（５）前記照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での受光位置が順に移動するときの移動方向を第１の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第１の方向に対し垂直方向にずれた位置に設定される前項１～４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（６）前記解析エリアは２つ存在し、２つの解析エリアの中点を前記第１の方向に移動する正反射成分の受光位置が通過する前項５に記載の光学特性測定装置。
（７）２つの照明光が、間隔を保持した状態で同時に照明角度を複数に変更して被測定部位に照射される構成となされ、両照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での２つの受光位置がそれぞれ順に移動するときの移動方向を第２の方向及び第３の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第２の方向と第３の方向の中間に設定される前項１～４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（８）測定開始前に、前記照明光の前記撮像素子に対する露光時間を決定する露光時間決定手段を備えている前項１～７のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（９）前記露光時間決定手段は、前記解析エリアで得られた輝度情報に基づいて前記露光時間を決定する前項８に記載の光学特性測定装置。
（１０）前記露光時間決定手段は、前記解析エリアで得られた輝度情報とそのときの露光時間に基づいて前記露光時間を決定する前項８に記載の光学特性測定装置。
（１１）前記撮像素子の空間分解能が１０～１００μｍである前項１～１０のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（１２）前記被測定部位の光学特性は、測定対象物に含まれる光輝材由来の光学特性である前項１～１１のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（１３）光輝材由来の光学特性は、光輝材の配光特性、輝度、粒径、分散凝集に関する情報のうちの少なくとも一つを含む前項１２に記載の光学特性測定装置。
（１４）前記配光特性は、直交する２方向でそれぞれ測定される前項１３に記載の光学特性測定装置。
（１５）前記照明装置と撮像素子と解析手段は１つの筐体内に備えられ、前記筐体には、前記測定対象物の被測定部位に照明光を照射し、被測定部位からの反射光を取り込むための開口と、測定結果を表示するための結果表示部が備えられている前項１～１４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
（１６）照明装置が、測定対象物の被測定部位を、照明角度を複数に変更した照明光で照明するステップと、前記照明角度を変更された各照明光の前記被測定部位からの反射光を撮像素子が受光するステップと、前記撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても前記被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリアを解析エリアとし、各照明光を前記被測定部位に照射したときの前記解析エリアでの受光結果に基づいて、前記被測定部位の光学特性を解析するステップと、を備えた光学特性測定方法。
（１７）前記照明装置は、特定の照明パターンの表示位置を移動させることにより照明角度を複数に変更可能な単一の照明用表示装置であり、前記照明パターンの移動方向は、前記被測定部位の法線と、前記照明用表示装置の法線と、前記撮像素子の法線により構成される面に対し、平行及び／または垂直な方向である前項１６に記載の光学特性測定方法。
（１８）前記照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での受光位置が順に移動するときの移動方向を第１の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第１の方向に対し垂直方向にずれた位置に設定される前項１６または１７に記載の光学特性測定方法。
（１９）前記撮像素子の空間分解能が１０～１００μｍである前項１６～１８のいずれかに記載の光学特性測定方法。
（２０）前記被測定部位の光学特性は、測定対象物に含まれる光輝材の配光特性、輝度、粒径、分散凝集に関する情報のうちの少なくとも一つを含む前項１６～１９のいずれかに記載の光学特性測定方法。
　前項（１）及び（１６）に記載の発明によれば、測定対象物の被測定部位を、照明角度を複数に変更した照明光で照明したときの被測定部位からの反射光を撮像素子で受光する。撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリアを解析エリアとし、各照明光を被測定部位に照射したときの解析エリアでの受光結果に基づいて、被測定部位の光学特性が解析される。
　つまり、撮像素子の解析エリアでは、被測定部位の表面での正反射成分の受光は回避されており、照明角度を変更した各照明光毎に、その照明光が照射された被測定部位の光輝材等の反射要素で反射された光のうち解析エリア方向に向かう光のみ、換言すれば反射要素由来の正反射光のみが解析エリアで受光される。従って、照明角度を変更した各照明光毎の解析エリアの受光結果から、測定対象物の光学特性を、測定対象物の表面での正反射成分の影響を排除して精度良く測定することができる。
　前項（２）及び（１７）に記載の発明によれば、照明装置が、特定の照明パターンの表示位置を移動させることにより照明角度を複数に変更可能な単一の照明用表示装置であり、照明パターンの移動方向は、前記被測定部位の法線と、前記照明用表示装置の法線と、前記撮像素子の法線により構成される面に対し、平行または垂直な方向であるから、簡易な構成で測定対象物の光学特性を測定することができる。
　前項（３）に記載の発明によれば、単一の明点もしくは明線を単一の照明用表示装置上で移動させることにより、照明角度を複数に変更した照明光を簡易に作成することができる。
　前項（４）に記載の発明によれば、撮像素子として、全体の受光エリアが１つの照明光による正反射光の受光エリアよりも大きい２次元撮像素子を用いることにより、解析エリアの設定が容易になる。
　前項（５）及び（１８）に記載の発明によれば、照明光の照明角度の変更に対応して、被測定部位の表面での正反射成分の撮像素子側での受光位置が順に移動するときの移動方向を第１の方向としたとき、解析エリアは、第１の方向に対し垂直方向にずれた位置に設定されるから、各照明光の被測定部位の表面での正反射成分が解析エリアで受光されるのを確実に回避することができる。
　前項（６）に記載の発明によれば、２つの解析エリアでの受光結果に基づいて、より詳細な測定結果を得ることができる。
　前項（７）に記載の発明によれば、２つの照明光が、間隔を保持した状態で同時に照明角度を複数に変更して被測定部位に照射される構成となされ、両照明光の照明角度の変更に対応して、被測定部位の表面での正反射成分の撮像素子側での２つの受光位置がそれぞれ順に移動するときの移動方向を第２の方向及び第３の方向としたとき、解析エリアは、第２の方向と第３の方向の中間に設定されるから、２つの照明光により、さらに詳細な測定結果を得ることができる。
　前項（８）に記載の発明によれば、測定開始前に、照明光の撮像素子に対する露光時間を決定するから、適正な露光時間でより精度の高い光学特性の測定を行うことができる。
　前項（９）及び（１０）に記載の発明によれば、さらに適正な露光時間を決定できる。
　前項（１１）及び（１９）に記載の発明によれば、撮像素子の空間分解能が１０～１００μｍであるから、人の目に適した現実的な反射角度特性の測定が可能となる。
　前項（１２）に記載の発明によれば、測定対象物に含まれる光輝材由来の光学特性を測定することができる。
　前項（１３）及び（２０）に記載の発明によれば、光輝材の配光特性、輝度、粒径、分散凝集に関する情報のうちの少なくとも一つを含む光学特性を測定することができる。
　前項（１４）に記載の発明によれば、直交する２方向で配光特性が測定される。
　前項（１５）に記載の発明によれば、筐体を持ち運ぶことにより、場所を問わず測定対象物の光学特性を測定できる。
この発明の一実施形態に係る光学特性測定用データの出力装置を備えた光学特性測定装置の構成を示すブロック図である。 光学特性測定装置の外観斜視図である。 光輝材含有塗装を有する測定対象物の表面構成を説明するための図である。 照明パターンの移動状態とそのときの撮像素子の画像を示す図である。 照明装置の変更可能な照明角度範囲についての具体例を説明するための図である。 （Ａ）～（Ｄ）は、照明パターンを一方向に移動（走査）させたときの光輝材からの反射の様子を模式的に示す図である。 （Ａ）～（Ｃ）は、照明角度を変更したときに、被測定部位の表面での正反射成分を受光する位置にある画素と、解析エリア内の画素のそれぞれで得られる輝度値の一例を示すグラフである。 光輝材の配光情報についての説明図である。 （Ａ）は小さい粒径の光輝材が多数存在している状態を、（Ｂ）は大きな粒径の光輝材が存在している状態を、それぞれ模式的に示す図である。 （Ａ）は光輝材が分散している状態を、（Ｂ）は凝集している状態をそれぞれ模式的に示す図である。 （Ａ）（Ｂ）は露光時間の決定方法を説明するための図である。 １つの照明パターンに対し解析エリアを２つ設定した場合の説明図である。 ２つの照明パターンに対し解析エリアを設定した場合の説明図である。 直交する２方向に移動する２つの照明パターンパターンに対し解析エリアを設定した場合の説明図である。
　以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　図１は、この発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の構成を示すブロック図である。
　図１に示す光学特性測定装置は、単一の照明用表示装置１と、対物レンズ２と、ＣＣＤセンサ等からなる二次元の撮像素子３と、演算部４と、液晶表示装置等によって構成される測定結果表示部５を備えている。
　照明用表示装置１は少なくとも１個の照明パターンを表示するとともに、表示した照明パターンから測定対象物（単に試料ともいう）１００の被測定部位１００ａに対して照明光Ｌ１を照射する。
　撮像素子３は多数の画素を備え、試料１００からの反射光Ｌ２を対物レンズ２を介して画素毎に受光し、画像データに変換して出力する。
　この実施形態では、照明用表示装置１と撮像素子３とは、撮像素子３が被測定部位１００ａの表面での鏡面反射である正反射成分の反射光を受光可能である位置関係で配置されている。つまり、試料１００の被測定部位１００ａの法線と照明用表示装置１の法線とのなす角と、試料１００の被測定部位１００ａの法線と撮像素子３とのなす角が、同程度となる関係に配置されている。
　撮像素子３から出力された電気信号である画像データは、必要に応じ、図示しないＩＶ変換回路、ＡＤ変換回路を通じてデジタル信号に変換され、演算部（解析手段に相当）４に送られる。演算部４は、送られてきた画像データを用いてＣＰＵ等により、被測定部位１００ａの光学特性、例えば光輝材由来の光学特性の算出処理を行い、測定結果表示部５は演算部４による算出結果つまり測定結果を表示する。なお、撮像素子３から出力された画像データのデジタル信号への変換は、演算部４で行われても良い。
　演算部４は専用の装置であっても良いし、パーソナルコンピュータにより構成されていても良い。また、撮像素子３から出力されデジタル信号に加工された画像データは、ネットワークを介して演算部４に送られても良い。この場合は、演算部４が測定場所と離れた場所に存在していても、光学特性の測定を行うことができる。
　次に、撮像素子３の空間分解能について説明する。目視で観察される現象を撮像素子３で検知するためには、撮像素子３に人間の眼に相当する空間分解能が必要になる。ある研究によると、人間の眼で区別可能な最小幅は、約０．６分といわれている。仮に瞳から観察物までの距離を２０～３０ｃｍとすると、区別可能な２点の距離は３０～５０μｍと計算される。
　また、測定対象を自動車外装材の光輝材を含む塗装面とすると、塗膜内部に含まれる光輝材の粒径は、小さなもので１０～２０μｍ、大きなもので凡そ１００μｍ程度である。撮像素子３は光輝材１つ１つを空間的に区別できることがより望ましい。
　以上から、撮像素子３の空間分解能は１０～１００μｍ程度であることが望ましい。
　図２は、この発明の一実施形態に係る光学特性測定装置の外観を示す斜視図である。この実施形態では、光学特性測定装置は携行可能なハンディタイプのものに構成されている。
　具体的には、照明用表示装置１、対物レンズ２、撮像素子３、演算部４が、筐体８内に収容されている。また、筐体８の上面には、携行用の把持部８２が備えられると共に、測定結果を表示するための測定結果表示部５が備えられ、さらに筐体８の下面には、試料１００の被測定部位１００ａに照明光を照射し、被測定部位からの反射光を取り込むための開口８１が形成されている。
　図２に示す光学特性測定装置は、使用に際して、把持部８２を把持して下面の開口８１を試料１００の被測定部位１００ａに位置させる。そしてこの状態で、筐体８の内部に収容されている照明用表示装置１から照明光を試料１００に照射し、その反射光を撮像素子３で受光し、撮像素子３から出力された画像データを用いて演算部５で算出することにより光学特性を測定し、測定結果を測定結果表示部５に表示するようになっている。
　このような光学特性測定装置によれば、筐体を持ち運ぶことにより、場所を問わず光学特性を測定できる。
（実施形態１）
　次に、具体的な光学特性の測定について説明する。
　光学特性とは、被測定部位１００ａが照明光Ｌ１をどのような反射角度で反射させるかという特性であり、後述するように撮像素子３の全受光エリアのうち特定の解析エリアで評価される。この実施形態では、光学特性が光輝材の配光に関する情報（例えば配光角度）である場合について説明する。
　光輝材が含まれた塗装が施された自動車表面の代表的な層構造は図３に示すとおり、基材であるベース層１０１に光輝材１１０を含有する光輝材含有層１０２が塗装積層され、更にその上にクリアコート層等からなるクリア層１０３が積層されている。このような層構造の光学特性を測定する光学モデルを考える。
　塗膜内の光輝材１１０は、一定の傾き(配向)を持った状態で存在する。その配向分布は、一般的に塗膜面水平方向(０度)をピークとし、角度の増加に伴い光輝材数が減少する分布をとる。
　配向の状態は、光輝材１１０や塗料の種類など設計的な要因もあれば、塗料の吹付速度、圧力、膜厚など塗装条件にも依存すると言われている。
　このような光輝材含有層１０２を有する試料１００の被測定部位１００ａに照明光Ｌ１が入射すると、一部はクリア層１０３の表面にて鏡面反射（正反射）をし、一部はクリア層１０３の表面を透過する。透過光の一部は塗装内部の光輝材１１０によって正反射（正反射光Ｌ１２）する。
　光輝材反射は光輝材１１０の塗膜面水平方向からの傾きに応じた方向に光を反射する。通常多くの光輝材１１０の配向角度θは、サンプル法線方向に対して５°以内に収まる。これは、クリア層の屈折率がｎ＝１．４、入射角度が４５°である場合、図２におけるａｓ角度で表すと|θas|≦１５°以内に対応する。
　このような光輝材含有層１０２及びクリア層１０３を有する試料１００の被測定部位１００ａの光学特性を、本実施形態に係る光学特性測定装置で測定する場合を説明する。
　試料面での解像度は十分高いものを選択し、自動車外装塗料における各光輝材由来の輝点が捉えられるほどの空間分解能があると仮定する。前記の説明の通り、撮像素子３の空間分解能は１０～１００μｍ程度であることが望ましい。
　照明用表示装置１は所定の照明パターンを表示するとともに、表示した照明パターンを一方向に移動させる。照明パターンの一例として単一の明点を挙げることができる。この単一の明点を照明用表示装置１に表示して移動させる様子を図４（Ａ）に、明点を移動させたときの撮像素子３で取得された撮像画像を図４（Ｂ）に示す。この例では、明点１１の移動方向は、被測定部位１００ａの法線と、照明用表示装置１の法線と、撮像素子３の法線により構成される面に対し、平行な方向（図４（Ａ）の横方向）である。
　図４（Ａ）において、矩形の白部分が明点１１であり黒部分は非発光領域である。照明用表示装置１は矩形の表示面を有し、画面番号Ａ１では、表示面の横方向の一端部（図４（Ａ）では左端部）の縦方向の中間部において明点１１が表示されている。この明点１１が画面Ａ１に矢印Ｈ１で示すように、表示面の横方向の他端側（図３４Ａ）の右端側）に順に移動（走査）する。画面番号Ａ１→Ａ２→・・・→Ａｎ→・・・は、明点１１が移動中の各表示面を示している。
　一方、二次元の撮像素子３は、図４（Ｂ）に示すように、多数の画素からなる全体が矩形の受光エリアを有している。画像番号Ｂ１は、画面番号Ａ１の表示画面で照明されたときの撮像素子３の撮像画像を示しており、矩形の全受光エリアのうち横方向の一端部（図４（Ａ）では左端部）で縦方向の中間部の受光部３０において輝度が高いことを、白点で示している。この受光部３０の輝度が高いのは、画面番号Ａ１に示す明点１１からの照明光が被測定部位１００ａに照射されたときのクリア層１０３の表面で鏡面反射された正反射成分を受光したためである。つまり、クリア層１０３の表面で鏡面反射された正反射成分の画像素子３への到達点が受光部３０である。
　照明用表示装置１の明点１１が画面番号Ａ２→・・・→Ａｎ→・・・に示すように移動（走査）すると、被測定部位１００ａに対する照明角度が順次変化することになるが、受光側の撮像素子３の角度は固定である。明点１１の位置と撮像素子３のジオメトリから、各被測定部位１００ａにおける入射光方向と出射光方向を一意に特定できる。
　従って、移動した明点１１からの照明光が被測定部位１００ａに照射されたときのクリア層１０３の表面での正反射成分を受光する受光部３０の位置も、画像番号Ｂ２→・・・→Ｂｎ→・・・に示すように、横方向の他端側（図４（Ｂ）の右端側）に順に移動する。
　ここで、照明用表示装置１の変更可能な照明角度範囲について、具体例を述べ補足する。例えば、図５のように、照明用表示装置１と測定対象物１００の被測定部位１００ａとの距離が６５．０ｍｍ、照明用表示装置１が２．４インチＱＶＧＡであり、長辺の長さが４８．８ｍｍである場合、明点１１の照明角度はａｓ角度で最大２１．８°まで実現することができる。これは、前述したとおり、光輝材１１０を評価するのに十分な照明角度幅となっている。
　光輝材含有層１０２に含まれる光輝材１１０については、光輝材１１０の面法線に対し、照明角度と受光角度が等しくなった場合、撮像素子３は光輝材１１０の正反射光を受光し、得られる輝度が最大となる。一方で、鏡面反射の関係から外れるほど反射輝度は低下するため、明点１１を移動すると、ある特定パターン(＝特定照明角)で輝度のピークを持つ分布となる。
　この様子を図６（Ａ）～（Ｄ）に示す。これらの図は照明用表示装置１の明点１１を表示面の幅方向に移動させたときの光輝材１１０からの反射の様子を模式的に示したものである。また、下側の各図は、注目光輝材１１１を+印と+印で挟んだ状態で示している。
　同図（Ａ）では、明点１１は移動しておらず、被測定部位１００ａに対する照明角度はθ１であり、この状態では注目光輝材１１１に示すように右下がり傾斜の光輝材１１０の輝度が最大となる。同図（Ｂ）では、明点１１が移動して被測定部位１００ａに対する照明角度はθ２であり、この状態では、注目光輝材１１１に示すように略水平配置の光輝材１１０の輝度が最大となる。同図（Ｃ）では、明点１１がさらに移動して被測定部位１００ａに対する照明角度はθ３であり、この状態では、注目光輝材１１１に示すように左下がり傾斜の光輝材１１０の輝度が最大となる。同図（Ｄ）では、明点１１がさらに移動して被測定部位１００ａに対する照明角度はθ４であり、この状態では、注目光輝材１１１に示すようにさらに左下がり傾斜の光輝材１１０の輝度が最大となる。
　このように、輝度が最大となる角度は画素毎に異なり、光輝材１１０の反射角度ひいては配向角度に依存する。換言すれば、輝度のピーク位置から各光輝材の配向角度を推定することが可能である。
　しかし前述したように、クリア層１０３の表面での正反射成分が含まれる場合、光輝材由来とは異なる位置に輝度値のピークが出現してしまうため、光輝材由来の光学特性の推定が難しくなる。
　そこで、この実施形態では、撮像素子３の受光エリアの内、クリア層１０３の表面での正反射成分を受光しない特定のエリアを解析エリアとし、この解析エリアでの受光結果に基づいて、光輝材１１０の光学特性を解析する。
　この解析エリアについて説明すると、図４（Ｂ）の画像番号Ｂ１のように、撮像素子３の全受光エリアのうち、破線の矩形エリア３１と実線の矩形エリア３２を仮に設定する。上述したように、照明用表示装置１の明点１１の横方向への移動に対応して、クリア層１０３の表面での正反射成分を受光する受光部３０の位置、換言すればクリア層１０３の表面での正反射成分が撮像素子３側に到達する位置も横方向に移動するが、破線矩形エリア３１は受光部３０の移動方向（第１の方向に相当）の線上に位置しており、明点１１の位置によっては、クリア層１０３の表面での正反射成分を受光する。一方、実線矩形エリア３２は、明点１１の移動に伴う受光部３０の移動方向から垂直方向にずれた位置にあり、明点１１が移動しても、各明点１１によるクリア層１０３の表面でのいずれの正反射成分も受光しない。
　このため、光輝材由来の正反射光のみを受光し、クリア層１０３の表面での正反射成分を受光しない実線矩形エリア３２を解析エリアとし、この解析エリア３２内の画素の受光結果を解析して、光輝材１１０の光学特性を求める。
　具体例を説明する。図４（Ａ）のように、明点１１を左から右へ３１回移動させて照明角度を３１回変更するものとし、各明点１１の位置で撮像された３１個の各画像を画像（image-number）１～画像３１としたときに、実線矩形エリア（解析エリア）３２内及び破線矩形エリア３１内のそれぞれ１つの画素について３１枚の画像毎に得られた輝度値の一例を、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示す。同図の上段のグラフは、破線矩形エリア３１内の画素についての画素値であり、下段のグラフは、実線矩形エリア３２内の画素（着目画素）についての画素値であり、各グラフの横軸は画像番号、縦軸は輝度値である。輝度値は８ｂｉｔで保持しており、最大値は２５５、最小値は０である。
　また、図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、光輝材１１０の正反射光のピークがそれぞれ、前半の画像、中央付近の画像、後半の画像に存在している場合を示している。
　上段のグラフでは、（Ａ）～（Ｃ）のいずれにおいても、常に画像番号１５付近にピークが存在する。これはクリア層１０３の表面での正反射成分のピークである。このピークがあるために、ピーク位置と光輝材１１０の配向とを直接対応付けることが難しい。特に、画像番号１５付近にピークを持つ光輝材由来の輝度成分は、図７（Ｂ）の上側のグラフのように、クリア層１０３の表面で正反射成分に埋もれてしまうため、光輝材由来の輝度成分のピーク検出自体が難しい。また、この位置にピークを示す光輝材反射は、傾きの小さな光輝材１１０によるものであり、光輝材１１０の配向分布から通常そのようなものが多い。
　これに対し、下段のグラフでは、そのようなピーク構造は見られず、ピーク位置が同図(Ａ）（Ｂ）（Ｃ）のどの位置にあっても、光輝材反射由来のピークのみが見られる。そのためピーク位置から光輝材１１０の配向情報を算出することができる。つまり、実線矩形エリア（解析エリア）３２内の画素の輝度置に基づいて、精度の高い配光情報を算出することができる。
　算出される配向情報について説明する。
　図８のように、被測定部位１００ａの横方向をｘ方向、縦方向をｙ方向とし、光輝材１１０のｘ方向を中心軸としてｙ方向の傾きをθｘ、ｙ方向を中心軸としてｘ方向の傾きをθｙとし、照明用表示装置１の明点１１をｘ方向に移動させるものとする。被測定部位１００ａの法線方向でθｘ＝θｙ＝０である。
　本実施形態の測定方法で得られる光輝材１１０の配向情報は、θｘ=θｘ’, θｙ=θｙ’に対応したものとなる。ここでθｘ’は移動する明点１１の光輝材１１０による正反射光の解析を行う解析エリア３２の移動方向線からのずらし量と、撮像素子３のジオメトリから一意に決まる角度である。一方、θｙ’は上記測定により得られたピーク位置に対応する。
　自動車外装等においては、多くの場合、図２に示したような表面構造をしており、測定対象物１００の被測定部位１００ａに入射した照明光は、クリア層１０３の表面において屈折するため、その効果を加味することで、上記情報から正確な光輝材１１０の配向情報を計算することができる。
　また、解析エリア３２内で得られた輝度値のピークは、クリア層１０３の表面での正反射成分を含まないものであり、純粋に光輝材１１０の反射に由来したものであるため、取得したピーク値から光輝材１１０の輝度情報を算出することができる。
　なお、解析エリア３２内では着目画素以外の画素においてもクリア層２００による正反射成分を含まないため、解析エリア全てに対して同様の解析を行うことで、輝度分布や配向分布など統計情報も取得することができる。
　また、クリア層２００による正反射成分の受光部３０の移動方向線から垂直にずらした箇所を解析するため、あるθｘ＝θｘ’の光輝材１１０に対する、θｙ＝０を含むθｙに関する配向分布を取得することができる。
　以上のように、この実施形態では、明点１１を一方向に移動走査することで照明角度を複数に変更した照明光により、測定対象物１００の被測定部位１００ａを照明し、撮像素子３における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のクリア層１０３の表面でのいずれの正反射成分も受光しない特定のエリアを解析エリア３２とし、解析エリア３２での光輝材１１０による正反射光のみの受光結果に基づいて、光輝材１１０の光学特性を解析する。このため、光輝材１１０の輝度や配光特性等の光学特性を、クリア層１０３の表面での正反射成分の影響を排除して精度良く測定することができる。
　なお、本実施形態で得ることのできる光学特性は、輝度や配向情報のみではない。二次元の空間輝度分布を解析することで、含有する光輝材２０２の粒径の大小や、光輝材の分散・凝集の定量化も可能となる。
　例えば、図９（Ａ）に、小さい粒径の光輝材１１０が多数存在している場合を、同図（Ｂ）に、大きな粒径の光輝材１１０が存在している場合をそれぞれ示す。光輝材１１０の粒径は、二次元の空間輝度分布の解析により、光輝材１１０の配光角度と水平方向の長さが分かることから、算出することができる。
　また、同様に二次元の空間輝度分布を解析することで、場所ごとの光輝材のムラの有無（均一に分散しているか、凝集している箇所があるか）も定量化可能となる。図１０（Ａ）に光輝材１１０が分散している状態を、同図（Ｂ）に凝集している状態をそれぞれ示す。
　このようにして光学特性を解析評価することで、光輝材１１０の輝度・色度、配向、粒径、分散凝集などのうちの少なくとも一つに代表される、塗料物性に関する多くの情報を測定することができる。
　また、この実施形態では、単一の照明用表示装置１を使用するから、複数の光源を使用する場合に較べて、光学特性測定装置全体の構成の複雑化を抑制できる。
　また、この実施形態において、明点１１の移動方向を図４（Ａ）の縦方向、すなわち被測定部位１００ａの法線と、照明用表示装置１の法線と、撮像素子３の法線により構成される面に対し、垂直な方向としてもよい。
(実施形態２)
　この実施形態では、解析エリア３２における露光時間の決め方について説明する。
　測定対象物１００により光学特性が異なるため、測定対象物１００毎に適切な露光時間は異なる。全体の測定時間短縮の観点から、まず露光時間を決めるための予備測定を行い、その後取得された情報を利用して算出された最適な露光時間により一連の本測定を行うことが望ましい。
 信号雑音比（Ｓ／Ｎ）の観点からは露光時間は長い方が望ましいが、輝度値算出や輝度変化解析の観点からは測定最大輝度値を超えない必要がある。そのため照明光を正反射した場合の光輝材１１０の輝点の輝度値が、所望の輝度範囲内に収まる露光時間が選択されることが望ましい。
　そのような露光時間を決めるプロセスについて記述する。
　本測定で実際に利用する解析エリア３２を用いるとともに、本測定で実際に利用する照明パターン（例えば明点）を使用する。照明パターンは解析エリア３２に近い箇所を照明するものが望ましいがその限りではない。
　上記の照明パターンを用い、図１１（Ｂ）に示すように、事前に設定されたある短い時間ｔ１で撮像する。撮像された解析エリア３２内の輝度画像のうち、図１１（Ａ）に示すように特徴的に明るいものの輝度値を利用する。特徴的に明るいものとは、解析エリア３２のうち最も輝度値の高いものを利用しても良いがその限りでない。
　通常、露光時間と取得される輝度値には線形の関係があるため、ある露光時間での輝度値が測定されると、所望の輝度範囲に収まる露光時間を計算することが可能である。そこで、図１１（Ｂ）に示すように、上記線形性を利用しこの照明画像における適した露光時間であるｔ２を算出する。
　予備測定後の本測定ではこの露光時間ｔ２を基準とし、各照明に適した露光時間で測定を行っていく。
　このような露光時間ｔ２の決定は、照明パターンの移動毎に、換言すれば照明光の照明角度毎に行われるのが望ましいが、この限りではない。
　本実施形態２では、このように本測定開始前に、照明光の照明角度毎に撮像素子３に対する露光時間を決定するから、適正な露光時間でより精度の高い光学特性の測定を行うことができる。
（実施形態３）
　この実施形態では、図１２に示すように、撮像素子３における解析エリア３２、３２を、クリア層１０３の表面での正反射成分の受光部３０の移動方向Ｈの両側において、移動方向Ｈに対してそれぞれ垂直方向Ｖ２、Ｖ３にずれた位置に設定したものである。逆に言えば、解析エリア３２、３２の中点を受光部３０が通過する。両解析エリア３２、３２の位置は、明点１１を移動させたときの各撮像画像において同じでなくても良い。
　多くの場合、光輝材１１０の分布は光輝材１１０の法線と被測定部位１００ａの法線方向とのなす角度にのみ依存する。そのため、θｘ＝θｘ’の光輝材１１０に対する、θｙ＝０を含むθｙに関する配向分布と、θｘ＝－θｘ’の光輝材１１０に対する、θｙ＝０を含むθｙに関する配向分布とは一致する。
　このような性質を利用し、明点１１に対して解析エリア３２、３２を受光部３０の移動方向Ｈ２の両側に設定することで、受光角度幅を抑えた状態で解析範囲を大きくすることができ、より多くの光輝材観察を一度に行うことができる。
　なお、解析エリア３２を大きくすると、照明・受光角度幅が大きくなってしまうため、解析エリア３２は小さい方が良いが、一方で、解析エリア３２を十分に確保しないと光輝材１１０の統計情報が取得できないため、この観点からは解析エリア３２は大きい方が良い。本実施形態３のように、２つの解析エリア３２、３２を設定することで、上記トレードオフの関係を同時に解決することができる。
（実施形態４)
　実施形態１～３では、照明パターンが明点１１であり、明点１１を移動させる場合を説明してきたが、実施形態４では照明パターンを２つの明線とし、この明線を移動させる場合を説明する。
　図１３（Ａ）に示すように、照明用表示装置１の矩形の表示面の縦方向の中間部を除く両端部に縦長の明線１２、１２を表示し、これらの明線１２、１２を矢印Ｈ３で示すように、横方向に移動走査させることで、被測定部位１００ａに対する照明光の照明角度を変更する。
　一方、同図（Ｂ）に示すように、撮像素子３で得られる画像は、矩形の全受光エリアのうち縦方向の中間部を除く両端部が、明線１２、１２の照明光のクリア層１０３の表面での正反射成分を受光する受光部３０となる。そして、明線１２、１２の横方向の移動（走査）に応じて、２つの受光部３０、３０が横方向（第２及び第３の方向に相当）Ｈ４、Ｈ４に移動していく。
　この実施形態では、撮像素子３０の受光エリアのうち、２つの受光部３０、３０の２つの移動方向Ｈ４、Ｈ４の中間の位置で横方向のほぼ中央部に、解析エリア３２が設定されている。この解析エリア３２では、クリア層１０３の表面での正反射成分は受光されず、光輝材由来の正反射光のみが受光されるから、明点１１の場合と同様に、光輝材１１０の輝度、配向特性等の光学特性を測定することができる。
　また、２つの明線１２、１２に対応する２つの受光部３０が通過しない領域に、解析エリアを設定したから、照明用表示装置１の構成によって決まるθｘ’ｍａｘに対して、｜θｘ ｜＜θｘ’ｍａｘに収まる広範囲の配向角を持つ光輝材１１０を対象として、それら光輝材１１０に関するθｙ＝０を含むθｙに関する配向分布を得ることができる。なお、図５に示した構成であればθｘ’ｍａｘ＝２１．８°であり、上述したように通常大半の光輝材１１０はこのような照明角度幅の内側にある。
　なお、この実施形態４において、２つの明線１２、１２に代えて２つの明点であっても良い。
（実施形態５)
　この実施形態では、実施形態４で使用した２つの明線１２、１２を、照明用表示装置１の表示面の横方向（ｘ方向）と縦方向（ｙ方向）にそれぞれ移動させるものである。
　図１４（Ａ）に示すように、照明用表示装置１の矩形の表示面の左端部の縦方向の中間部を除く両端部に縦長の明線１２、１２を表示し、これらの明線１２、１２を矢印Ｈ５、Ｈ５で示すように、横方向に移動させることで、被測定部位１００ａに対する照明光の照明角度を変更する。
　また、同図（Ｂ）に示すように、照明用表示装置１の矩形の表示面の下端部の横方向の中間部を除く両端部に横長の明線１２、１２を表示し、これらの明線１２、１２を矢印Ｖ４、Ｖ４で示すように、縦方向に移動させることで、被測定部位１００ａに対する照明光の照明角度を変更する。
　図１４（Ａ）に示す明線１２、１２に対応する撮像素子３の画像を同図（Ｃ）に示す。この画像は、矩形の全受光エリアのうち縦方向の中間部を除く両端部が、明線１２、１２による照明光のクリア層１０３の表面での正反射成分を受光する受光部３０、３０となる。そして、明線１２、１２の横方向の移動に応じて、２つの受光部３０、３０が矢印Ｈ６、Ｈ６で示すように横方向に移動していく。
　図１４（Ｂ）に示す明線１２、１２に対応する撮像素子３の画像を同図（Ｄ）に示す。この画像は、矩形の全受光エリアのうち横方向の中間部を除く両端部が、明線１２、１２による照明光のクリア層１０３の表面での正反射成分を受光する受光部３０、３０となる。そして、明線１２、１２の縦方向の移動に応じて、２つの受光部３０、３０が矢印Ｖ５、Ｖ６で示すように縦方向に移動していく。
　この実施形態では、撮像素子３の受光エリアのうち、明線１２、１２を縦横２方向に移動させたときに、クリア層の表面での正反射成分のいずれの受光部３０も通過しない中央部に、解析エリア３２が設定されている。この解析エリア３２では、クリア層１０３の表面での正反射成分は受光されず、光輝材由来の正反射光のみが受光されるから、光輝材１１０の輝度、配向特性等の光学特性を測定することができる。
　また、２つの明線１２、１２を直交する２方向に移動させることで、各光輝材１１０において直交する２方向の配向角度を求めることができる。そのため、両者の値から、２次元の任意の方向への配向角（もしくは面法線ベクトル）を推定することが可能となる。
　なお、この実施形態４において、２つの明線１２、１２に代えて２つの明点を縦方向と横方向に移動させても良い。
（変形例）
　以上、本発明の各実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されることはない。
　例えば、照明装置として、明点１１や明線１２からなる照明パターンを画面上で移動させる照明用表示装置１により構成した場合を説明したが、１つの点光源や線光源を移動させても良いし、複数の点光源や線光源を配列して順次点灯制御することで照明光の照明角度を変更する構成の照明装置であっても良い。
　また、撮像素子３も二次元の撮像素子ではなく、少なくとも解析エリア３２上に１個または複数個の画素が位置するように配置されたラインセンサ等を用いても良い。
　また、表面に光輝材１１０を含む塗装が施された試料１００を例示したが、光輝材１１０を含まない場合であっても、アルマイト処理などの処理を加えた場合、表面には、微小な凹凸や勾配が数μｍ～数十μｍオーダーのミクロ領域にて存在する。その微小構造によって、特定方向から照明・観察すると表面の一部がキラキラと光って見えたり、また別の方向から照明・観察すると他の部分が光ったりなど、高い意匠性を発現させる原動力となる。従って、光輝材１１０は存在していなくても、アルマイト処理されたもののように、表面に微小な凹凸や勾配を有する試料１００に対しても、同様に光学特性の測定が可能となる。
　本願は、２０２０年９月２５日付で出願された日本国特許出願の特願２０２０－１６０３３８号の優先権主張を伴うものであり、その開示内容は、そのまま本願の一部を構成するものである。
　本発明は、例えば光輝材と呼ばれるフレーク状のアルミニウム片やマイカ片を含む塗装部位等を被測定部位として、その光学特性を測定する光学特性測定装置として利用可能である。
　１　照明用表示装置
　２　対物レンズ
　３　撮像素子
　４　演算部
　５　測定結果表示部
　８　筐体
　８１　開口部
　１１　明点
　１２　明線
　３０　正反射成分の受光部
　３２　解析エリア
　１００　測定対象物（試料）
　１００ａ　被測定部位
　１１０　光輝材
　１１１　注目光輝材

Claims (20)

  1. 　測定対象物の被測定部位を、照明角度を複数に変更した照明光で照明可能な照明装置と、
    　前記照明角度を変更された各照明光の前記被測定部位からの反射光を受光する撮像素子と、
    　前記撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても前記被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリアを解析エリアとし、各照明光を前記被測定部位に照射したときの前記解析エリアでの受光結果に基づいて、前記被測定部位の光学特性を解析する解析手段と、
    　を備えた光学特性測定装置。
  2. 　前記照明装置は、特定の照明パターンの表示位置を移動させることにより照明角度を複数に変更可能な単一の照明用表示装置であり、
    　前記照明パターンの移動方向は、前記被測定部位の法線と、前記照明用表示装置の法線と、前記撮像素子の法線により構成される面に対し、平行及び／または垂直な方向である請求項１に記載の光学特性測定装置。
  3. 　前記特定の照明パターンは単一または複数の明点または明線である請求項２に記載の光学特性測定装置。
  4. 　前記撮像素子は、全体の受光エリアが１つの照明光による前記被測定部位の表面での正反射成分の受光エリアよりも大きい２次元撮像素子である請求項１～３のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  5. 　前記照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での受光位置が順に移動するときの移動方向を第１の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第１の方向に対し垂直方向にずれた位置に設定される請求項１～４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  6. 　前記解析エリアは２つ存在し、２つの解析エリアの中点を前記第１の方向に移動する正反射成分の受光位置が通過する請求項５に記載の光学特性測定装置。
  7. 　２つの照明光が、間隔を保持した状態で同時に照明角度を複数に変更して被測定部位に照射される構成となされ、両照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での２つの受光位置がそれぞれ順に移動するときの移動方向を第２の方向及び第３の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第２の方向と第３の方向の中間に設定される請求項１～４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  8. 　測定開始前に、前記照明光の前記撮像素子に対する露光時間を決定する露光時間決定手段を備えている請求項１～７のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  9. 　前記露光時間決定手段は、前記解析エリアで得られた輝度情報に基づいて前記露光時間を決定する請求項８に記載の光学特性測定装置。
  10. 　前記露光時間決定手段は、前記解析エリアで得られた輝度情報とそのときの露光時間に基づいて前記露光時間を決定する請求項８に記載の光学特性測定装置。
  11. 　前記撮像素子の空間分解能が１０～１００μｍである請求項１～１０のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  12. 　前記被測定部位の光学特性は、測定対象物に含まれる光輝材由来の光学特性である請求項１～１１のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  13. 　光輝材由来の光学特性は、光輝材の配光特性、輝度、粒径、分散凝集に関する情報のうちの少なくとも一つを含む請求項１２に記載の光学特性測定装置。
  14. 　前記配光特性は、直交する２方向でそれぞれ測定される請求項１３に記載の光学特性測定装置。
  15. 　前記照明装置と撮像素子と解析手段は１つの筐体内に備えられ、
    　前記筐体には、前記測定対象物の被測定部位に照明光を照射し、被測定部位からの反射光を取り込むための開口と、測定結果を表示するための結果表示部が備えられている請求項１～１４のいずれかに記載の光学特性測定装置。
  16. 　照明装置が、測定対象物の被測定部位を、照明角度を複数に変更した照明光で照明するステップと、
    　前記照明角度を変更された各照明光の前記被測定部位からの反射光を撮像素子が受光するステップと、
    　前記撮像素子における受光エリアのうち、照明角度を変更された各照明光のいずれについても前記被測定部位の表面での正反射成分を受光しない位置にある特定のエリアを解析エリアとし、各照明光を前記被測定部位に照射したときの前記解析エリアでの受光結果に基づいて、前記被測定部位の光学特性を解析するステップと、
    　を備えた光学特性測定方法。
  17. 　前記照明装置は、特定の照明パターンの表示位置を移動させることにより照明角度を複数に変更可能な単一の照明用表示装置であり、
    　前記照明パターンの移動方向は、前記被測定部位の法線と、前記照明用表示装置の法線と、前記撮像素子の法線により構成される面に対し、平行及び／または垂直な方向である請求項１６に記載の光学特性測定方法。
  18. 　前記照明光の照明角度の変更に対応して、前記被測定部位の表面での正反射成分の前記撮像素子側での受光位置が順に移動するときの移動方向を第１の方向としたとき、前記解析エリアは、前記第１の方向に対し垂直方向にずれた位置に設定される請求項１６または１７に記載の光学特性測定方法。
  19. 　前記撮像素子の空間分解能が１０～１００μｍである請求項１６～１８のいずれかに記載の光学特性測定方法。
  20. 　前記被測定部位の光学特性は、測定対象物に含まれる光輝材の配光特性、輝度、粒径、分散凝集に関する情報のうちの少なくとも一つを含む請求項１６～１９のいずれかに記載の光学特性測定方法。
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