特許 6790828 照明装置及び反射特性測定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6790828

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】照明装置及び反射特性測定装置

(51)【国際特許分類】

   G01J 3/10 20060101AFI20201116BHJP

   G01J 3/50 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   G01J3/10

   G01J3/50

【請求項の数】14

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2016-563643(P2016-563643)

(86)(22)【出願日】2015年12月3日

(86)【国際出願番号】JP2015083944

(87)【国際公開番号】WO2016093131

(87)【国際公開日】20160616

【審査請求日】2018年9月26日

(31)【優先権主張番号】特願2014-249708(P2014-249708)

(32)【優先日】2014年12月10日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001270

【氏名又は名称】コニカミノルタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088672

【弁理士】

【氏名又は名称】吉竹 英俊

(74)【代理人】

【識別番号】100088845

【弁理士】

【氏名又は名称】有田 貴弘

(72)【発明者】

【氏名】川崎 貴志

(72)【発明者】

【氏名】河野 利夫

【審査官】 平田 佳規

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１４／１９２５２３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１４／１９２５５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 実開昭５７−１８３６０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−００６６１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００５−００９９８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１５０７０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｊ ３／００− ３／５１

Ｇ０１Ｊ １／０２− １／０４

Ｇ０１Ｍ １１／００

Ｇ０１Ｎ ２１／００− ２１／０１

Ｇ０１Ｎ ２１／１７− ２１／７４

Ｇ０１Ｎ ２１／８４− ２１／９５８

Ｇ０１Ｂ １１／００− １１／３０

Ｇ０２Ｂ ５／０８− ５／１０

Ｇ０３Ｂ １５／００− １５／０２

Ｆ２１Ｓ ２／００− １９／００

Ｆ２１Ｖ １／００− １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被照明面を照明する照明装置であって、
前記被照明面の法線上に配置される面光源と、
前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、
を備え、
前記反射機構には、
前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つ以上の反射領域と３つ以上の非反射領域とが配置されており、
前記３つ以上の反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、
前記３つ以上の非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、
前記３つ以上の反射領域のそれぞれの一部には、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射部分が配置されており、
前記３つ以上の反射領域にそれぞれ配置された３つ以上の非反射部分は、前記法線を取り囲むように前記仮想円筒面の周方向に分散して配置されている、照明装置。

【請求項2】

請求項１に記載の照明装置であって、
前記３つ以上の非反射領域は、前記周方向に等間隔に配置されている、照明装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の照明装置であって、
前記３つ以上の反射領域のそれぞれに、前記光を前記被照明面に向けてそれぞれ反射する複数の反射面が設けられており、
前記複数の反射面は、前記仮想円筒面に沿って前記周方向に並んでいる、照明装置。

【請求項4】

請求項３に記載の照明装置であって、
前記複数の反射面のそれぞれは、平面状の反射面である、照明装置。

【請求項5】

請求項３に記載の照明装置であって、
前記複数の反射面のそれぞれは、前記法線方向に延在する曲面状の反射面であり、前記法線に垂直な断面が前記法線側またはその反対側に凸の弧状の曲線である、照明装置。

【請求項6】

請求項３から請求項５の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記反射機構は、前記複数の反射領域のそれぞれについて、前記仮想円筒面の周方向に並ぶ複数の部材を備えており、
前記複数の部材のそれぞれは、前記法線に対向する対向面を有しており、
前記複数の反射面は、前記複数の部材のうち少なくとも一部の部材における前記対向面に形成されており、
前記複数の反射面のそれぞれの向きが相互に固定されるように、前記複数の部材のうち隣り合う部材同士が、互いに結合されている、照明装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記３つ以上の非反射部分は、前記周方向に等間隔に配置されている、照明装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記３つ以上の反射領域のそれぞれに、前記光を前記被照明面に向けてそれぞれ反射する複数の反射面が設けられており、
前記非反射部分は、前記複数の反射面のうち１つの反射面が前記反射領域において占める範囲以上の大きさの範囲を前記反射領域において占めている、照明装置。

【請求項9】

請求項１から請求項８の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記反射領域のうち前記非反射部分以外の部分が前記非反射部分よりも大きい、照明装置。

【請求項10】

請求項１から請求項９の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記面光源は、
球状の空間及び丸孔状の出射口が形成され、前記空間を規定する内面を有し、前記内面が拡散反射面を有し、前記出射口が前記空間と外部とを連絡し、前記空間及び前記出射口が前記法線を共通の中心軸として有する積分球と、
前記空間を横断して管軸方向に延設され、放電区間を有する直管形光源と、
を備える光放射機構である、照明装置。

【請求項11】

請求項１から請求項９の何れか１つの請求項に記載の照明装置であって、
前記面光源は、ＬＥＤ光源である、照明装置。

【請求項12】

請求項１から請求項１１の何れか１つの請求項に記載の照明装置と、
前記反射機構が反射した前記光を前記被照明面が反射することにより生成される反射光を受光し、前記反射光に対する測定の結果を出力する受光機構と、
を備える反射特性測定装置。

【請求項13】

被照明面を照明する照明装置であって、
前記被照明面の法線上に配置される面光源と、
前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、
を備え、
前記反射機構には、
前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、６つの反射領域と６つの非反射領域とが配置されており、
前記６つの反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、
前記６つの非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、
前記６つの非反射領域のうち互いに隣り合う２つの非反射領域のそれぞれの中心間の前記仮想円筒面に沿った設置間隔は、前記法線を中心とする中心角が６０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さであり、
前記非反射領域の前記仮想円筒面に沿った周方向の長さは、前記法線を中心とする中心角が１５度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さである、照明装置。

【請求項14】

被照明面を照明する照明装置であって、
前記被照明面の法線上に配置される面光源と、
前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、
を備え、
前記反射機構には、
前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つの反射領域と３つの非反射領域とが配置されており、
前記３つの反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、
前記３つの非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、
前記３つの非反射領域のうち互いに隣り合う２つの非反射領域のそれぞれの中心間の前記仮想円筒面に沿った設置間隔は、前記法線を中心とする中心角が１２０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さであり、
前記非反射領域の前記仮想円筒面に沿った周方向の長さは、前記法線を中心とする中心角が３０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さである、照明装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、照明装置、照明装置を備える反射特性測定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

分光反射特性の測定には、所定のジオメトリー、例えば、いわゆる４５：０度のジオメトリーの照明受光系が使用される。この４５：０度のジオメトリーの照明受光系は、試料面をその法線から４５°の方向から照明する照明光学系と、試料面の反射光を法線方向から受光する受光光学系とを備える。

【0003】

このようなジオメトリーを持つ照明光学系として、例えば特許文献１に提案された技術がある。この技術では、試料面の法線を囲む円周上に配置された多数のＬＥＤ光源から出た光の一部を、ミラーによってすべて試料面に４５°の角度で当たるように偏向することで、４５：０度のジオメトリーを実現している。当該技術では、具体的には、９種類の異なるスペクトルをそれぞれ持つ９つのＬＥＤ光源のセットが、円筒の周方向に沿って３セット並べられている。これにより、可視光全域にわたる波長の光によって３方位から試料が照明される。

【0004】

特許文献２に記載されている測色計では、試料面の法線上に配置された一つの面光源と、多数の平面ミラーとを備えた照明光学系が用いられている。面光源は、試料面の法線と４５度の角度をなす全方位に光線を照射する。多数の平面ミラーは試料面と光源の中間に、試料面の法線を囲む円筒に沿ってその周方向に配置される。照射された光線は、多数の平面ミラーによって試料面の方向へ偏向される。これにより、４５：０°のジオメトリーが実現される。

【0005】

特許文献２の測色計は、試料面の法線上からミラーが配置された円筒の外部まで延在する測色用の受光機構をさらに備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】米国特許第８１３０３７７号明細書

【特許文献2】特開２０１０−２８１８０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しわ模様や筋模様のように方向性のある面を持つ試料を４５：０度のジオメトリーの照明光学系で照明する場合には、試料面を照明する光の試料面に対する方位が限定されていると、照明に対する試料の方向に依存して反射光の光量が変動する問題がある。光量が変動すると安定した測定値を得られない。

【0008】

特許文献１の技術では、９つの異なるスペクトルを持つＬＥＤが用いられているが、同一スペクトルを持つＬＥＤ光源は３つである。このため、試料面は、等価的に、円周上の極めて狭い３つの局所的な領域にそれぞれ配置された３つの光源によって３方位から照明されることになる。

【0009】

このため、特許文献１の照明光学系によって方向性のある試料面を測定する場合には、照明光学系に対する試料面の向きに応じて、試料面からの反射光量が、スペクトル毎に、大きく変動する。また、各々のＬＥＤ光源から出射される光のうち、１方位の近傍へ出射される光のみしか使われないため、光線束の利用効率が悪いという問題もある。

【0010】

特許文献２の測色計は、特許文献１の装置に比べて光源の光を効率よく使うことができる。また、特許文献２の測色計は、面光源から全方位に光を照射し、当該光を円筒上に配置された多数のミラーから試料面に向けて反射して試料面を照明する。これにより、特許文献２の測色計は、方向性のある面を持つ試料の測定においても、特許文献１の装置に比べて安定した測定値を得ることが可能となる。

【0011】

しかしながら、特許文献２の測色計では、試料面の法線を囲む多数の平面ミラーによって反射された照明光の一部が、試料面の法線上からミラーが配置された円筒の外部まで延在する測色用の受光機構によって遮られる。このため、反射特性に方向性を有する試料を測定する場合には、受光機構に対する試料面の方位によって、試料面から反射される光量が変動する。

【0012】

このため、特許文献２の測色計によってもなお、測色計に対する試料面の向きによっては、試料面からの反射光量が大きく変動するといった問題がある。

【0013】

本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動を抑制できるとともに、光源から照射される光線束の利用効率を改善できる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するために、第１の態様に係る照明装置は、被照明面を照明する照明装置であって、前記被照明面の法線上に配置される面光源と、前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、を備え、前記反射機構には、前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つ以上の反射領域と３つ以上の非反射領域とが配置されており、前記３つ以上の反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、前記３つ以上の非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、前記３つ以上の反射領域のそれぞれの一部には、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射部分が配置されており、前記３つ以上の反射領域にそれぞれ配置された３つ以上の非反射部分は、前記法線を取り囲むように前記仮想円筒面の周方向に分散して配置されている。

【0015】

第２の態様に係る照明装置は、第１の態様に係る照明装置であって、前記３つ以上の非反射領域は、前記周方向に等間隔に配置されている。

【0016】

第３の態様に係る照明装置は、第１または第２の態様に係る照明装置であって、前記３つ以上の反射領域のそれぞれに、前記光を前記被照明面に向けてそれぞれ反射する複数の反射面が設けられており、前記複数の反射面は、前記仮想円筒面に沿って前記周方向に並んでいる。

【0017】

第４の態様に係る反射装置は、第３の態様に係る照明装置であって、前記複数の反射面のそれぞれは、平面状の反射面である。

【0018】

第５の態様に係る照明装置は、第３の態様に係る照明装置であって、前記複数の反射面のそれぞれは、前記法線方向に延在する曲面状の反射面であり、前記法線に垂直な断面が前記法線側またはその反対側に凸の弧状の曲線である。

【0019】

第６の態様に係る照明装置は、第３から第５の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記反射機構は、前記複数の反射領域のそれぞれについて、前記仮想円筒面の周方向に並ぶ複数の部材を備えており、前記複数の部材のそれぞれは、前記法線に対向する対向面を有しており、前記複数の反射面は、前記複数の部材のうち少なくとも一部の部材における前記対向面に形成されており、前記複数の反射面のそれぞれの向きが相互に固定されるように、前記複数の部材のうち隣り合う部材同士が、互いに結合されている。

【0021】

第７の態様に係る照明装置は、第１から第６の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記３つ以上の非反射部分は、前記周方向に等間隔に配置されている。

【0022】

第８の態様に係る照明装置は、第１から第７の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記３つ以上の反射領域のそれぞれに、前記光を前記被照明面に向けてそれぞれ反射する複数の反射面が設けられており、前記非反射部分は、前記複数の反射面のうち１つの反射面が前記反射領域において占める範囲以上の大きさの範囲を前記反射領域において占めている。

【0023】

第９の態様に係る照明装置は、第１から第８の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記反射領域のうち前記非反射部分以外の部分が前記非反射部分よりも大きい。

【0024】

第１０の態様に係る照明装置は、第１から第９の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記面光源は、球状の空間及び丸孔状の出射口が形成され、前記空間を規定する内面を有し、前記内面が拡散反射面を有し、前記出射口が前記空間と外部とを連絡し、前記空間及び前記出射口が前記法線を共通の中心軸として有する積分球と、前記空間を横断して管軸方向に延設され、放電区間を有する直管形光源とを備える光放射機構である。

【0025】

第１１の態様に係る照明装置は、第１から第９の何れか１つの態様に係る照明装置であって、前記面光源は、ＬＥＤ光源である。

【0026】

第１２の態様に係る反射特性測定装置は、第１から第１１の何れか１つの態様に係る照明装置と、前記反射機構が反射した前記光を前記被照明面が反射することにより生成される反射光を受光し、前記反射光に対する測定の結果を出力する受光機構と、を備える。

【0028】

第１３の態様に係る照明装置は、被照明面を照明する照明装置であって、前記被照明面の法線上に配置される面光源と、前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、を備え、前記反射機構には、前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、６つの反射領域と６つの非反射領域とが配置されており、前記６つの反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、前記６つの非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、前記６つの非反射領域のうち互いに隣り合う２つの非反射領域のそれぞれの中心間の前記仮想円筒面に沿った設置間隔は、前記法線を中心とする中心角が６０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さであり、前記非反射領域の前記仮想円筒面に沿った周方向の長さは、前記法線を中心とする中心角が１５度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さである。
第１４の態様に係る照明装置は、被照明面を照明する照明装置であって、前記被照明面の法線上に配置される面光源と、前記法線を取り囲むように前記面光源と前記被照明面との間に設けられ、前記面光源から照射された光を前記被照明面に向けて反射する反射機構と、を備え、前記反射機構には、前記光を前記被照明面に向けて反射する反射領域と、前記光を前記被照明面に向けて反射しない非反射領域とが、前記法線を取り囲む仮想円筒面に沿ってその周方向に交互に配置されることによって、３つの反射領域と３つの非反射領域とが配置されており、前記３つの反射領域のそれぞれは、前記仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であり、前記３つの非反射領域は、前記法線を取り囲むように前記周方向に分散して配置されており、前記３つの非反射領域のうち互いに隣り合う２つの非反射領域のそれぞれの中心間の前記仮想円筒面に沿った設置間隔は、前記法線を中心とする中心角が１２０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さであり、前記非反射領域の前記仮想円筒面に沿った周方向の長さは、前記法線を中心とする中心角が３０度をなす前記仮想円筒面上の円弧の長さである。

【発明の効果】

【0029】

第１の態様に係る発明によれば、３つ以上の非反射領域は、被照明面の法線を取り囲む仮想円筒面の周方向に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域も当該周方向に分散して配置される。これに対して被照明面のしわ模様や筋模様は、多くの場合、２回の回転対称性を有している。このため、被照明面の反射率の低い全ての方位から照明光が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生が抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生も抑制される。従って、反射機構から反射特性に方向性（「異方性」とも称する）を有する被照明面に照射されて被照明面から反射される光量の変動を抑制できる。また、３つ以上の反射領域のそれぞれは、仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であるので、面光源から出射される光線束のうち各反射領域から反射された光線束を効率よく被照明面に向けて反射することができる。これにより、当該光線束の利用効率を改善できる。

【0030】

第２の態様に係る発明によれば、３つ以上の非反射領域は、被照明面の法線を取り囲む仮想円筒面の周方向に等間隔に配置されているので、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0031】

第３の態様に係る発明によれば、３つ以上の反射領域のそれぞれに、複数の反射面が設けられており、複数の反射面は、仮想円筒面に沿ってその周方向に並んでいる。従って、複数の反射面のそれぞれの向きを調整することによって、面光源から出射される光線束の利用効率をさらに改善できる。

【0032】

第４の態様に係る発明によれば、複数の反射面のそれぞれは、平面状の反射面であるので、各反射面の製作が容易になり、性能のバラつきが小さい照明装置の製作が容易になる。

【0033】

第５の態様に係る発明によれば、複数の反射面のそれぞれは、法線方向に延在する曲面状の反射面であり、法線に垂直な断面が法線側またはその反対側に凸の弧状の曲線であるので、各反射面から反射される光による照明領域を広げたり、狭めたりすることができる。

【0034】

第６の態様に係る発明によれば、反射機構は、複数の反射領域のそれぞれについて、仮想円筒面の周方向に並ぶ複数の部材を備えており、複数の反射面は、複数の部材のうち少なくとも一部の部材における当該対向面に形成されており、複数の反射面のそれぞれの向きが相互に固定されるように、前記複数の部材のうち隣り合う部材同士が、互いに結合されている。従って、反射機構を構成する部品数を削減し、照明装置の製造コストを低減できる。

【0035】

本願明細書に記載の発明によれば、３つ以上の反射領域にそれぞれ配置された３つ以上の非反射部分は、仮想円筒面の周方向に分散して配置されている。被照明面の反射率の低い全ての方位から照明光が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生がさらに抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生もさらに抑制される。従って、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0036】

第７の態様に係る発明によれば、３つ以上の非反射部分は、仮想円筒面の周方向に等間隔に配置されている。従って、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0037】

第８の態様に係る発明によれば、非反射部分は、複数の反射面のうち１つの反射面が反射領域において占める範囲以上の大きさの範囲を反射領域において占めている。従って、非反射領域が、極端に小さくなることを抑制できるので、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0038】

第９の態様に係る発明によれば、反射領域のうち非反射部分以外の部分が非反射部分よりも大きいので、反射領域から被照明面に向けて反射される光の光量の低下を抑制できる。

【0039】

第１０の態様に係る発明によれば、直管形光源から照射される光が拡散反射面に拡散反射された後に丸孔状の出射口から出射し、面光源から出射する光が均一になり、面光源が実質的にランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有するようになる。従って、被照明面がその法線方向に移動した場合でも照度の変動を抑制することができる。

【0040】

第１１の態様に係る発明によれば、面光源は、ＬＥＤ光源であるので、面光源を小型化し、照明装置全体のサイズを小さく抑えることができる。

【0041】

第１２の態様に係る発明によれば、反射特性測定装置が、反射特性に方向性を有する被照明面を測定する場合でも、被照明面から反射される光量の変動を抑制できるので、安定した測定値を得ることができる。

【0042】

本願明細書に記載の発明によれば、３つ以上の非反射領域は、被照明面の法線を取り囲む仮想円筒面の周方向に分散して配置されている。従って、３つ以上の低反射領域も当該周方向に分散して配置される。反射機構から反射特性に方向性を有する被照明面に照射されて被照明面から反射される光量の変動を抑制できる。また、３つ以上の反射領域のそれぞれは、仮想円筒面に沿う部分円筒状の領域であるので、面光源から出射される光線束のうち各反射領域から反射された光線束を効率よく被照明面に向けて反射することができるので、光線束の利用効率を改善できる。

【図面の簡単な説明】

【0043】

【図1】測色計の模式図である。

【図2】測定機構の上面図である。

【図3】測定機構の下面図である。

【図4】測定機構の横断面図である。

【図5】図４から測色用、補正用の各受光機構を除いた部分を示す図である。

【図6】測定機構の縦断面図である。

【図7】光放射機構の断面図である。

【図8】直管形のキセノンランプの一部及びバッフルの一部の斜視図である。

【図9】照明機構の一部の構成を示す上面図である。

【図10】照明機構の一部の構成を示す斜視図である。

【図11】各方位から照射される照明光の光量の変動の一例をグラフ形式で示す図である。

【図12】照明光が被照明面から受光角０°方向に反射されるときの試料面の反射率の変動（周期ノイズ）の一例をグラフ形式で示す図である。

【図13】被照明面の周期ノイズＮと照明光の周期信号との積の変動の一例をグラフ形式で示す図である。

【図14】受光角０°方向への反射光量の変動例をグラフ形式で示す図である。

【図15】受光角０°方向への反射光量の振幅の変動例をグラフ形式で示す図である。

【図16】受光角０°方向への反射光量の振幅の変動例をグラフ形式で示す図である。

【図17】受光角０°方向への反射光量の振幅の変動例をグラフ形式で示す図である。

【図18】受光角０°方向への反射光量の振幅の変動例をグラフ形式で示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0044】

＜１．測色計＞
図１の模式図は、測色計を示す。

【0045】

図１に示される測色計１０００は、試料の分光反射率を測定する。分光反射率以外の反射特性が測定されてもよい。例えば、色彩値が測定されてもよい。すなわち、測色計１０００が持つ分光測色計の機能が分光測色計以外の反射特性測定装置の機能に変更されてもよい。例えば、測色計１０００が持つ分光測色計の機能が色彩計の機能に変更されてもよい。

【0046】

分光反射率は、照明角が４５°となり受光角が０°となるジオメトリーにより測定される。分光反射率が測定される場合は、環状照明により被照明面が照明される。被照明面は、試料の表面である。ジオメトリー及び照明の両方又は片方が変更されてもよい。

【0047】

測色計１０００は、測定機構１０１０、コントローラー１０１１、筐体１０１２等を備える。測定機構１０１０は、測色を担う。コントローラー１０１１は、測定機構１０１０を制御する。筐体１０１２は、測定機構１０１０、コントローラー１０１１等を収容する。

【0048】

＜２．測定機構＞
図２の模式図は、測定機構の上面を示す。図３の模式図は、測定機構の下面を示す。図４の模式図は、測定機構の横断面を示す。図５の模式図は、測色用と補正用のそれぞれの受光機構を除いた測定機構の横断面を示す。図６の模式図は、測定機構の縦断面を示す。

【0049】

図２から図５までに示される測定機構１０１０は、測色用の照明機構１０３２、測色用の受光機構１０３３、補正用の受光機構１０３４等を備える。測色用の照明機構１０３２は、被照明面１０５０の周囲から照明光１０４２で被照明面１０５０を照明する。被照明面１０５０は、被照明面における照明対象領域（「測定対象領域」とも称する）である。測色用の受光機構１０３３は、反射光１０４３を受光し、反射光１０４３に対する測定の結果を出力する。反射光１０４３は、被照明面１０５０に照射された照明光１０４２が被照明面１０５０によって法線１１２０の方向、すなわち受光角が０°となる方向に反射された光である。補正用の受光機構１０３４は、光１０４５を受光し、光１０４５に対する測定の結果を出力する。測色用の照明機構１０３２が測色以外の用途において用いられてもよい。測色用の照明機構１０３２が測色以外の用途において用いられる場合は、照明機構１０３２が単独で使用されてもよいし、照明機構１０３２が測色計１０００以外の装置に組み込まれてもよい。

【0050】

＜３．測色用の照明機構＞
図２から図６までに示される測色用の照明機構１０３２は、図４から図６に示されるように、光放射機構１１９０、反射機構１１９１等を備える。光放射機構１１９０は、光１０４４、光１０４５等を放射する。反射機構１１９１は、光１０４４を照明光１０４２にする。光放射機構１１９０が測色以外の用途において用いられてもよい。光放射機構１１９０が測色以外の用途において用いられる場合は、光放射機構１１９０が単独で使用されてもよいし、光放射機構１１９０が測色計１０００以外の装置に組み込まれてもよい。

【0051】

＜４．光放射機構＞
図７は、光放射機構の断面を示す。

【0052】

図４〜図７に示される光放射機構１１９０は、直管形のキセノンランプ１２００、積分球１２０１、バッフル１２０２等を備える。直管形のキセノンランプ１２００は、光を放射する。積分球１２０１は、光を均一にする。バッフル１２０２は、光が均一にされないまま出射することを抑制する。

【0053】

積分球１２０１に形成される球状の空間１２１０は、積分球１２０１の内面１２２０に規定される。積分球１２０１は、積分半球１２０５、１２０６がネジによって互いに結合されて形成されている。空間１２１０が球状であるといえるためには、内面１２２０の主要部に沿う球面を有する球を把握できれば足りる。積分半球１２０５、１２０６に形成される半球状の空間１２０７、１２０８は、半球状の内面１２１７、１２１８によって規定される。内面１２１７、１２１８は、白色のつや消し塗料（光拡散材料）をそれぞれ塗布されている。空間１２０７、１２０８が半球状であるといえるためには、内面１２１７、１２１８の主要部に沿う各半球面をそれぞれ有する各半球を把握できれば足りる。空間１２０７から把握される半球、すなわち内面１２１７の主要部に沿う半球の径は、空間１２０８から把握される半球、すなわち内面１２１８の主要部に沿う半球の径よりも小さい。空間１２０７は、積分半球１２０５の一端面に開口している。当該一端面には、積分半球１２０６の他端面が当接している。空間１２０８は、積分半球１２０６の他端面に開口している。空間１２０７、１２０８の開口１２２７、１２２８のそれぞれの開口径は、空間１２０７、１２０８から把握される各半球の径にそれぞれ等しい。開口１２２７、１２２８のそれぞれの中心が互いに一致するように積分半球１２０５の一端面と積分半球１２０６の他端面とが当接した状態で、積分半球１２０５、１２０６は互いに結合されている。開口１２２７、１２２８のそれぞれの中心は、積分球１２０１の中心１２４０である。

【0054】

積分球１２０１に形成される丸孔状の出射口１２１１は、積分半球１２０５の内面１２１７に規定される。出射口１２１１は、空間１２１０と積分球１２０１の外部とを連絡する。出射口１２１１の径は一定である。出射口１２１１が、空間１２１０の側の一端から積分球１２０１の外部の側の他端へ向かって末広がりになってもよい。出射口１２１１が丸孔状であるといえるためには、回転対称体を把握できれば足りる。

【0055】

空間１２１０、すなわち空間１２０７、１２０８と、出射口１２１１とは、共通の中心軸１２３０を有する。内面１２２０、１２１７、１２１８の主要部にそれぞれ沿う球および半球の対称軸と、出射口１２１１から把握される回転対称体の対称軸とは、中心軸１２３０上にある。積分球１２０１の中心１２４０も、中心軸１２３０上にある。中心軸１２３０は、被照明面１０５０の中心を通る法線１１２０に一致する。すなわち、光放射機構１１９０は、被照明面１０５０の法線１１２０上に配置されている。

【0056】

空間１２１０が球状であるといえるためには、内面１２２０の主要部、すなわち内面１２１７、１２１８の主要部からそれぞれ把握される各半球が結合した空間から中心軸１２３０を対称軸とする回転対称体を把握できれば足りる。内面１２２０は若干の凹凸を有してもよいし、内面１２２０に若干の孔が露出していてもよい。内面１２２０に露出する出射口１２１１も、当該孔に該当する。

【0057】

既述したように、空間１２０７から把握される半球の径、すなわち開口１２２７の径は、空間１２０８から把握される半球の径、すなわち開口１２２８の径よりも小さい。これにより、反射機構１１９１が備える後述する各反射面１３４０上の各点と、開口１２２８の周縁上の各点とを結ぶ線は、開口１２２７の周縁部によって遮られる。このため、各反射面１３４０からは、空間１２０８の開口１２２８の周縁が見えない。

【0058】

例えば、開口１２２７、１２２８の径が互いに等しい場合には、開口同士の接続部分は、白色のつや消し塗料が剥がれやすい。塗装が剥がれることなどに起因して接続部分の光の反射率は、周囲の部分よりも低くなる。このため、当該接続部分が出射口１２１１を通して各反射面１３４０から見える場合には、出射口１２１１から各反射面１３４０に射出される光の光量にむらが生ずる。

【0059】

一方、開口１２２７の径が、開口１２２８の径よりも小さい場合には、開口１２２７の周縁は、積分半球１２０６の他端面に当たらないため、開口１２２７の周縁の反射率は、他の部分と同程度となる。これに対して、開口１２２８の周縁は、積分半球１２０５の一端面と、内面１２１８とが略９０度の角度で互いに当接する角部であるため、反射率が他の部分よりも低下する。しかしながら上述したように、開口１２２７の周縁は各反射面１３４０から見えるが、開口１２２８の周縁は各反射面１３４０から見えない。これにより、開口１２２８の周縁における反射率の低下に起因して出射口１２１１から各反射面１３４０に射出される光の光量にむらが生ずることを抑制できる。

【0060】

ただし、開口１２２７、１２２８の径が互いに等しい場合においても、光を均一にするという積分球１２０１の機能は失われず、光放射機構１１９０の有用性は失われない。

【0061】

内面１２２０、すなわち内面１２１７、１２１８は、拡散反射面１２４５を有する。望ましくは内面１２２０の全体が拡散反射面１２４５となるが、内面１２２０が拡散反射面１２４５でない面をわずかに有してもよい。拡散反射面１２４５は、白色のつや消し塗料により塗装された面である。白色のつや消し塗料は、樹脂、白色顔料、つや消し材等を含む。樹脂は、アクリル樹脂等である。白色顔料は、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等の粉末である。つや消し材は、シリカ、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム等の微粒子である。白色のつや消し塗料が白色以外の無彩色のつや消し塗料に置き換えられてもよい。内面１２２０を粗くすることにより拡散反射面１２４５が形成されてもよい。

【0062】

図８の模式図は、直管形のキセノンランプの一部及びバッフルの一部の斜視図である。

【0063】

図４、図５、図７及び図８に示される直管形のキセノンランプ（「直管形光源」とも称する）１２００は、図７に示されるように、発光管１２５０、電極１２５１、電極１２５２、封入ガス１２５３等を備える。電極１２５１は、発光管１２５０の一端に封着される。電極１２５２は、発光管１２５０の他端に封着される。封入ガス１２５３は、発光管１２５０に封入される。封入ガス１２５３の主成分は、キセノンガスである。直管形のキセノンランプ１２００は、管軸１３１０が延びる管軸方向に延設されている。直管形のキセノンランプ１２００は、放電区間１２６０を有する。放電区間１２６０は、電極１２５１と電極１２５２との間にある。電極１２５１と電極１２５２との間に電圧が印加された場合は、放電区間１２６０に放電が発生し、直管形のキセノンランプ１２００から光が放射される。直管形のキセノンランプ１２００は、安価であり可視域の全域にわたって放射する光の光量が大きいという利点を有する。この利点は、測色計１０００の製造原価を下げ、測色の信号対ノイズ比を改善することに寄与する。また、直管形のキセノンランプ１２００に代わる直管形光源として、例えば、ウシオライティング株式会社製のメタルハライドランプＵＣＭのような直管形のＨＩＤランプ（High intensity discharge lamp）が用いられてもよい。

【0064】

積分半球１２０５、１２０６のそれぞれの管軸１３１０方向における一端部分と他端部分とには、キセノンランプ１２００の両端部分の凹凸構造と嵌合可能な凹凸構造が形成されている。これらの嵌合構造同士が嵌合するように、積分半球１２０５、１２０６の間にキセノンランプ１２００が挟まれた状態で、積分半球１２０５、１２０６が互いに固定される。これにより、キセノンランプ１２００は、積分球１２０１に固定される。直管形のキセノンランプ１２００は、空間１２１０を横断する。直管形のキセノンランプ１２００が空間１２１０を横断する場合は、直管形のキセノンランプ１２００を大きくすることと積分球１２０１を小さくすることとを両立しやすくなる。直管形のキセノンランプ１２００を大きくすることは、直管形のキセノンランプ１２００が放射する光の光量を大きくし直管形のキセノンランプ１２００の寿命を長くすることに寄与する。

【0065】

バッフル１２０２は、放電区間１２６０と出射口１２１１との間にある。バッフル１２０２は、放電区間１２６０から出射口１２１１の一部又は全部が見通されないようにし、望ましくは放電区間１２６０から出射口１２１１の全部が見通されないようにする。一の位置が他の位置から見通される（「見える」とも称する）とは、一の位置と他の位置とを結ぶ直線上に光線の遮蔽物がなく一の位置から他の位置へ光線が直接的に到達することをいう。逆に、一の位置が他の位置から見通されない（「見えない」とも称する）とは、一の位置と他の位置とを結ぶ直線上に光線の遮蔽物があるため一の位置から他の位置へ光線が直接的に到達できないことをいう。バッフル１２０２により、放電区間１２６０から出射口１２１１に直接的に向かう光線が遮蔽され、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射されることなく出射口１２１１から出射することが抑制され、迷光が抑制され、測色の精度が向上する。また、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射された後に出射口１２１１から出射する場合は、均一化された光１０４５が補正用の受光機構１０３４に受光され、出射口１２１１から出射する光１０４４の変動が適切に監視される。逆に、放電区間１２６０から放射された光が拡散反射面１２４５に拡散反射されることなく出射口１２１１から出射する場合は、水平配光特性が均一でないという直管形のキセノンランプ１２００の欠点の影響を受け、出射口１２１１から出射する光１０４５の変動が適切に監視されない。ただし、バッフル１２０２が省略された場合も、光を均一にするという積分球１２０１の機能は失われず、光放射機構１１９０の有用性は失われない。

【0066】

バッフル１２０２は、部分円筒状であり、放電区間１２６０が延びる方向と平行をなす方向に延びる。部分円筒とは、円筒の一の周方向位置から他の周方向位置までの部分を切り取った形状をいう。部分円筒状の形状であるといえるためには、当該形状が部分円筒に沿っていれば足り、当該形状が部分円筒に対して若干の凹凸を有していてもよい。バッフル１２０２の内周面１２７５は、放電区間１２６０に向けられる。バッフル１２０２の外周面１２７６は、出射口１２１１に向けられる。バッフル１２０２の形状が変更されてもよい。

【0067】

バッフル１２０２の表面１２８０は、拡散反射面１２９０を有する。望ましくは表面１２８０の全体が拡散反射面１２９０とされるが、表面１２８０が拡散反射面１２９０でない面をわずかに有してもよい。ただし、バッフル１２０２の表面が拡散反射面１２９０を有しない場合も、光を均一にするという積分球１２０１の機能は失われず、光放射機構１１９０の有用性は失われない。

【0068】

直管形のキセノンランプ１２００が光を放射した場合は、光が空間１２１０及び出射口１２１１を順次に進み最終的に積分球１２０１の外部に出射する。光は、空間１２１０を進む間に少なくとも１回は拡散反射面１２４５に拡散反射される。光の大部分は、空間１２１０を進む間に繰り返し拡散反射面１２４５に拡散反射される。光が拡散反射面１２４５に拡散反射された後に出射口１２１１から出射することにより、光放射機構１１９０から出射する光が均一になり、光放射機構１１９０が実質的にランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有するようになる。光放射機構１１９０がランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有する場合は、中心軸１２３０と角度θをなす方向に出射する光の光度が角度θの余弦ｃｏｓθに比例する。

【0069】

直管形のキセノンランプ１２００は、鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従わないという欠点を有する。また、直管形のキセノンランプ１２００は、水平配光特性が均一でないという欠点を有する。しかし、これらの欠点は、積分球１２０１により実質的に問題とならない程度まで緩和される。

【0070】

＜５．直管形のキセノンランプの配置＞
放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２は、内面１２２０に沿い、望ましくは把握される球の球面上にある。放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０に沿う場合は、空間１２１０からの直管形のキセノンランプ１２００のはみ出しが小さくなり、光放射機構１１９０が小型になる。また、放電区間１２６０の大部分が空間１２１０に収容され、直管形のキセノンランプ１２００から放射される光の大部分が空間１２１０に放射され、光放射機構１１９０の効率が向上する。

【0071】

放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０に沿うといえるためには、放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が把握される球の球面上にあるか又は放電区間１２６０の一端１３０１及び他端１３０２が内面１２２０から若干の距離だけ離れて内面１２２０に近接していれば足りる。

【0072】

放電区間１２６０の中心１３００は、より詳細には、放電区間１２６０のうち空間１２１０に内包される部分の中心である。中心１３００は、直管形のキセノンランプ１２００の管軸１３１０上であって電極１２５１及び電極１２５２からの距離が等しい点にある。キセノンランプ１２００の管軸１３１０上に積分球１２０１の中心１２４０が位置しないように、キセノンランプ１２００は、中心軸１２３０から被照明面１０５０の法線１１２０を横切る方向にずれて配置されている。反射機構１１９１が偶数個のミラーブロック６００を備える場合には、キセノンランプ１２００の直管の延長方向をブリッジにすることでキセノンランプ１２００から各ミラーに放射される光量を均一にすることができる。反射機構１１９１が奇数個のミラーブロック６００を備える場合には、上述のように、キセノンランプ１２００を中心１２４０からずらして配置することによって、出射口１２１１から各ミラーブロック６００に放射される光量を容易に均一化することができる。

【0073】

放電区間１２６０のうち空間１２１０に内包される部分の中心１３００は、望ましくは、空間１２１０のうち出射口１２１１を通して３つの反射領域の何れかが見える領域から外れている。

【0074】

出射口１２１１は、放電区間１２６０から見て管軸１３１０から離れる管径方向１３２０にある。放電区間１２６０は、望ましくは、中心軸１２３０の方向、すなわち軸方向１３３０と垂直をなし、被照明面１０５０と平行をなす面内で延設される。なお、放電区間１２６０の中心１３００が、中心軸１２３０上にあってもよい。また、ＬＥＤ光源も面光源であるので、光放射機構１１９０に代えて、ＬＥＤ光源が用いられてもよい。

【0075】

＜６．反射機構＞
図９、図１０の模式図は、照明機構１０３２の一部の構成を示す上面図と斜視図である。

【0076】

反射機構１１９１は、法線１１２０を取り囲むように光放射機構１１９０と被照明面１０５０との間に設けられている。反射機構１１９１は、光放射機構１１９０から照射された光１０４４を照明光１０４２として被照明面１０５０に向けて反射する。

【0077】

反射機構１１９１は、３つ以上（図示の例では３つ）のミラーブロック６００を備えて構成されている。各ミラーブロック６００は、法線１１２０を取り囲む仮想円筒面Ｋ１に沿って、その周方向１３５０に分散して配置されている。各ミラーブロック６００は、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の板状部材である。各ミラーブロック６００の法線１１２０方向の両端面からは、法線１１２０方向に突起部Ｎ１（図５）が突設されている。当該両端面の少なくとも一方の端面には、複数の突起部Ｎ１が設けられる。

【0078】

測定機構１０１０は、法線１１２０を軸心してそれぞれ設けられる円筒部材８１０、８２０をさらに備えている。

【0079】

円筒部材８１０、反射機構１１９１、円筒部材８２０は、この並び順に、被照明面１０５０側から設けられている。円筒部材８１０、８２０、および反射機構１１９１は、被照明面１０５０と、光放射機構１１９０との間に位置している。円筒部材８１０、８２０と、仮想円筒面Ｋ１とのそれぞれの径は互いに等しい。

【0080】

円筒部材８２０は、法線１１２０を中心軸とする円筒状の側壁８２３と、側壁８２３の光放射機構１１９０側の開口部を閉じる円板状の蓋部８２２とを備える。蓋部８２２の中央部分には、法線１１２０を中心とする丸孔状の開口部８２１が形成されている。開口部８２１は、積分球１２０１の出射口１２１１よりも径が大きい。積分球１２０１の空間１２１０と、円筒部材８２０の内部空間とは、出射口１２１１と、開口部８２１とを介して連通している。

【0081】

円筒部材８１０の両端面のうち光放射機構１１９０側の一端面と、各ミラーブロック６００の法線１１２０方向の両端面のうち被照明面１０５０側の他端面とは、互いに当接している。円筒部材８１０の一端面には、ミラーブロック６００の他端面に設けられた突起部Ｎ１と嵌合可能な穴部が設けられている。この穴部と、ミラーブロック６００の突起部Ｎ１とが嵌合することで、円筒部材８１０とミラーブロック６００とは互いに固定されている。

【0082】

各ミラーブロック６００の両端面のうち光放射機構１１９０側の一端面と、円筒部材８２０の側壁８２３の両端面のうち被照明面１０５０側の他端面とは互いに当接している。側壁８２３の他端面には、ミラーブロック６００の一端面に設けられた突起部Ｎ１と嵌合可能な穴部が設けられている。この穴部と突起部Ｎ１とが嵌合することで、ミラーブロック６００と円筒部材８２０とは互いに固定されている。

【0083】

ミラーブロック６００の内周面、すなわち、法線１１２０に対向する面は、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射する反射領域５００である。また、３つ以上のミラーブロック６００のうち隣り合うミラーブロック６００同士は、仮想円筒面Ｋ１に沿って、互いに間隔を隔てて設けられている。隣り合うミラーブロック６００同士の間の部分は、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射しない非反射領域５０２である。

【0084】

すなわち、反射機構１１９１には、３つ以上（図示の例では３つ）の反射領域５００と３つ以上（図示の例では３つ）の非反射領域５０２とが配置されている。反射領域５００と非反射領域５０２とは、法線１１２０を取り囲む仮想円筒面Ｋ１に沿ってその周方向１３５０に交互に配置されている。

【0085】

各反射領域５００は、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の領域であり、３つ以上の非反射領域５０２は、法線１１２０を取り囲むように仮想円筒面Ｋ１に沿って、その周方向１３５０に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域５００も、法線１１２０を取り囲むように仮想円筒面Ｋ１に沿って、周方向１３５０に分散して配置されている。３つ以上の非反射領域５０２は、好ましくは、周方向１３５０に等間隔に配置される。反射機構１１９１における複数の反射領域５００の形状は、好ましくは、中心軸１２３０を回転軸とする３回以上（図９の例では、３回）の回転対称性を有する。

【0086】

各ミラーブロック６００の各反射領域５００には、光１０４４を被照明面１０５０に向けてそれぞれ反射する複数（図示の例では４個）の反射面１３４０が設けられている。当該複数の反射面１３４０は、仮想円筒面Ｋ１に沿ってその周方向１３５０に並んでいる。

【0087】

各反射面１３４０は、鏡面であり、光１０４４を反射する。各反射面１３４０は、法線１１２０方向に延在する曲面状に形成されており、法線１１２０に垂直な断面は、法線１１２０側に凸の弧状の曲線である。当該断面が法線１１２０の反対側に凸の弧状の曲線であってもよい。また、各反射面１３４０は、平面状の反射面であってもよい。

【0088】

各反射面１３４０は、中心軸１２３０に近づく径方向内側を向く。各反射面１３４０は、光１０４４が入射光となり反射光が照明光１０４２となるように配置される。照明光１０４２は、照明角４５°の方向から被照明面１０５０に入射する。照明角４５°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と４５°をなす方向である。

【0089】

光放射機構１１９０の鉛直配光特性がランバートのコサイン則に従い、出射口１２１１から中心軸１２３０と４５°をなす方向に出射する光１０４４が照明角４５°の方向から被照明面１０５０に入射する照明光になる場合は、被照明面１０５０が基準位置から軸方向１３３０に移動した場合でも照度が大きく変動せず、測色の安定性が向上する。

【0090】

各ミラーブロック６００は、周方向１３５０に一列に並ぶ板状の複数（図示の例では５個）の部材３４０を備えている。すなわち、反射機構１１９１は、複数の反射領域５００のそれぞれについて、周方向１３５０に一列に並ぶ複数の部材３４０を備えている。複数の部材３４０のそれぞれは、法線１１２０に対向する対向面を有している。複数の反射面１３４０は、複数の部材３４０のうち少なくとも一部（図示の例では４個）の部材３４０における対向面に形成されている。複数の部材３４０のうち隣り合う部材同士は、好ましくは、複数の反射面１３４０のそれぞれの向きが相互に固定されるように互いに結合される。複数の部材３４０が、このように結合されることによってミラーブロック６００が形成されている。

【0091】

３つ以上の反射領域５００のそれぞれの一部には、好ましくは、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射しない非反射部分１３４２が配置される。すなわち、反射機構１１９１には、３つ以上の非反射部分１３４２が配置される。各非反射部分１３４２は、例えば、反射領域５００の一部に、黒色塗装、あるいは植毛紙の貼り付けがされること等によって形成される。また、反射領域５００の一部に貫通孔等を設けて当該貫通孔によって非反射部分１３４２を実現してもよい。３つ以上の非反射部分１３４２は、法線１１２０を取り囲むように周方向１３５０に分散して配置されている。３つ以上の非反射部分１３４２は、好ましくは、周方向１３５０に等間隔に配置される。

【0092】

各非反射部分１３４２は、好ましくは、各反射領域５００の複数の反射面１３４０のうち１つの反射面が反射領域５００において占める範囲以上の大きさの範囲を反射領域５００において占める。

【0093】

反射領域５００のうち非反射部分１３４２以外の部分は、好ましくは、非反射部分１３４２よりも大きくなるように設けられる。

【0094】

非反射部分１３４２には、上述したように黒色塗装した部分や、あるいは植毛紙の貼り付けられた部分なども含まれる。この場合の非反射部分の反射率は、例えば、好ましくは１０％以下、より好ましくは５％以下に設定される。反射率が１０％〜３０％程度の低反射部分が非反射部分１３４２に代えて採用されるとしても本発明の有用性を損なうものではない。また、反射領域５００に含まれる各部材３４０の内周面が全て反射面１３４０であるとしても本発明の有用性を損なうものではない。

【0095】

また、図示の例では非反射領域５０２は、隣り合うミラーブロック６００同士の間の空間における領域であることが好ましい。しかし、反射率が、反射率１０％以下、より好ましくは５％以下になるように部分円筒状の板材の内周面に対して黒色塗装や、植毛紙の貼り付けがなされた領域によって非反射領域５０２が実現されたとしても本発明の有用性を損なうものではない。非反射領域５０２に代えて、光１０４４を被照明面１０５０に向けて反射する反射率が反射領域５００よりも低い低反射領域が採用されてもよい。当該低反射領域の反射率は、例えば、１０％〜３０％である。

【0096】

＜７．測色用の受光機構＞
図２から図４までに示される測色用の受光機構１０３３は、図４に示されるように、ミラー１３６０、レンズ１３６１、分光測定機構１３６２及び鏡筒１３６３を備える。ミラー１３６０、レンズ１３６１は、鏡筒１３６３の内壁によって保持され、分光測定機構１３６２は、鏡筒１３６３の端部に取り付けられている。ミラー１３６０は、反射光１０４３を反射する。レンズ１３６１は、反射光１０４３の光線束を収束させる。分光測定機構１３６２は、反射光１０４３の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。

【0097】

ミラー１３６０は、法線１１２０上にある。ミラー１３６０の反射面１３８０は、被照明面１０５０へ向かう方向と分光測定機構１３６２へ向かう方向との中間の方向を向く。レンズ１３６１は、反射面１３８０と分光測定機構１３６２との間にある。

【0098】

反射光１０４３は、光軸１１１２に沿って進む。反射光１０４３は、被照明面１０５０が照明光１０４２を反射することにより生成され、被照明面１０５０から受光角０°の方向に出射し、ミラー１３６０に反射され、レンズ１３６１を通過し、分光測定機構１３６２に受光される。受光角０°の方向は、被照明面１０５０の法線１１２０と０°をなす方向である。分光測定機構１３６２は、反射光１０４３の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。分光測定機構１３６２が出力する信号は、反射光１０４３に対する測定の結果になる。反射光１０４３がミラー１３６０に反射されることにより、光軸１１１２が屈曲させられる。反射光１０４３がレンズ１３６１を通過することにより、反射光１０４３の光線束が収束させられる。

【0099】

反射光１０４３は、光軸１１１２に沿って被照明面１０５０から反射面１３８０まで、受光角０°の方向に進み、反射面１３８０に反射される。反射された反射光１０４３は、反射面１３８０から光軸１１１２に沿って進み、レンズ１３６１を経て分光測定機構１３６２に到達する。

【0100】

ミラー１３６０が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３６０がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１３６０以外の屈曲光学素子が追加され、光軸１１１２がさらに屈曲されてもよい。ミラー１３６０及びレンズ１３６１からなる光学系が光軸１１１２を屈曲させ反射光１０４３の光線束を収束させる他の種類の光学系に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３６０及びレンズ１３６１からなる光学系が凹面反射面を執するミラーからなる光学系に置き換えられてもよい。測色計１０００が備える分光測色計が色彩計に変更される場合は、分光測定機構１３６２が三刺激値を測定する機構に置き換えられてもよい。

【0101】

＜８．補正用の受光機構＞
図２及び図４に示される補正用の受光機構１０３４は、図４に示されるように、ミラー１３９０、光ファイバー１３９１及び分光測定機構１３９２を備える。分光測定機構１３９２は、分光測定機構１３６２と共通化される。

【0102】

光１０４５は、光軸１１１３に沿って進む。光１０４５は、出射口１２１１から中心軸１２３０と０°をなす方向に出射し、ミラー１３９０に反射され、光ファイバー１３９１に導かれ、分光測定機構１３９２に受光される。分光測定機構１３９２は、光１０４５の各波長成分の光量に応じた信号を出力する。

【0103】

ミラー１３９０が他の種類の屈曲光学素子に置き換えられてもよい。例えば、ミラー１３９０がプリズムに置き換えられてもよい。ミラー１３９０以外の屈曲光学素子が追加されてもよい。光ファイバー１３９１が他の種類の導光機構に置き換えられてもよい。例えば、光ファイバー１３９１が屈曲光学素子に置き換えられてもよい。光ファイバー１３９１が省略され、光１０４５が反射面１４００から分光測定機構１３９２まで直進してもよい。

【0104】

出射口１２１１から中心軸１２３０と０°をなす方向に出射する光１０４５に対して補正のための測定が行われる場合は、補正のための測定が行われる光を得るために出射口１２１１とは別の出射口を積分球１２０１に形成する必要がなく、光放射機構１１９０の効率が向上する。

【0105】

＜９．コントローラー＞
図１に示されるコントローラー１０１１は、組み込みコンピューター、制御回路等を備え、ファームウェアを組み込みコンピューターに実行させる。組み込みコンピューターによる処理の全部又は一部がプログラムを実行しないハードウェアにより実現されてもよい。

【0106】

コントローラー１０１１は、測定機構１０１０を制御する。コントローラー１０１１は、直管形のキセノンランプ１２００の点灯を制御し、分光測定機構１３６２及び分光測定機構１３９２から測定の結果を取得する。コントローラー１０１１は、分光測定機構１３６２から取得した測定の結果から測色情報を求める。コントローラー１０１１は、測色情報を求める場合に分光測定機構１３９２から取得した測定の結果を反映させる補正を行う。これにより、光放射機構１１９０が放射する光の変動が測色情報に与える影響が緩和される。測色情報は、分光スペクトル、色彩値等である。

【0107】

＜１０．反射特性に方向性を有する被照明面から反射される反射光＞
以下に、図１１〜図１８を参照しつつ、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０から反射される反射光１０４３の変動等について説明する。

【0108】

図１１は、照明光１０４２の各方位θにおける照明光の光量の変動の一例をグラフ形式で模式的に示す図である。照明光の光量の変動は、各方位θを変数とする周期信号Ｆ（θ）として示されている。方位θは、被照明面１０５０の法線１１２０を一辺とする参照平面を所定の基準位置から、法線１１２０を回転中心として回転させるときの回転角度θに相当する。周期信号Ｆ（θ）は、照明光１０４２のうち参照平面に沿って反射機構１１９１から被照明面１０５０に照射される光量の変動を、０〜１の範囲に正規化して示す信号である。

【0109】

方位θの参照平面が反射面１３４０と交差する場合には、周期信号Ｆ（θ）の値は１、交差しない場合には、周期信号Ｆ（θ）の値は０となる。

【0110】

図１２は、各方位θにおける参照平面に沿って被照明面１０５０に照明光１０４２が照射されるときに、被照明面１０５０から受光角０°方向に反射される光の反射率の変動を、方位θを変数とする周期ノイズＮ（θ−φ）として模式的に示す。各方位から照射される光量が一定であれば、当該反射率の変動は、反射光量の変動として与えられる。周期ノイズＮ（θ−φ）は、０〜１に正規化して示される。被照明面１０５０の向きφは、法線１１２０を中心に被照明面１０５０が回転するときの回転角度に相当する。向きφは、定数である。周期ノイズＮ（θ−φ）の周期は、例えば、被照明面１０５０におけるシボの形状および深さなどによって決まる。図１２では、周期ノイズＮ（θ−φ）は、理想的にコサイン関数によって示されている。図１２に示されるグラフでは、周期ノイズＮ（θ−φ）の周期は、１８０°である。この周期ノイズＮ（θ−φ）の変動パターンは、被照明面１０５０におけるしわ模様やシボが２回の回転対称性を有する場合の変動パターンである。被照明面１０５０の向きφが基準の０°から６０°ずらされた場合には、周期ノイズＮ（θ−φ）は、６０°の位相差に応じてずれている。

【0111】

方向性を持つ被照明面１０５０を照明機構１０３２に対してφの角度に配置した時の反射光量は、被照明面（試料面）の周期ノイズＮ（θ−φ）と照明光の周期信号Ｆ（θ）の相互相関関数で表すことができる。さらに、図１２に示されるグラフのように、周期ノイズＮ（θ−φ）を理想的に周期（「ノイズ周期」）νのコサイン関数で表すことができるとすると、得られる反射光量Ｅν（φ）は式（１）で表される。

【0112】

【数1】

【0113】

図１３は、反射光量Ｅν（φ）を示す式（１）における被照明面の周期ノイズＮ（θ）と照明光の周期信号Ｆ（θ）との積の変動を、方位θに対してグラフ形式で示す図である。照明光の周期信号Ｆ（θ）として、図１１の周期信号Ｆ（θ）が採用されている。被照明面の周期ノイズＮ（θ）として、図１２の周期ノイズが採用されている。

【0114】

図１４は、受光角０°方向への反射光量Ｅν（φ）の変動の一例を被照明面の向きφに対してグラフ形式で示す図である。照明光の周期信号Ｆ（θ）として、図１１に示される信号が採用されている。被照明面の周期ノイズＮ（θ−φ）として、図１２の例と同様に、理想的にコサイン関数で示される信号が採用されている。周期ノイズの周期νとして、１８０°と、１２０°とが採用されている。

【0115】

周期信号の周期は、１８０°であるため、図１４に示されるように、周期ノイズの周期も１８０°である場合には、被照明面の向きに応じて、反射光量Ｅν（φ）が大きく変動している。一方、周期ノイズの周期が１２０°である場合には、被照明面の向きφに拘わらず反射光量は、一定になっている。

【0116】

実際の被照明面（試料面）に対する周期ノイズＮ（θ−φ）は、複数のノイズ周期を持っている場合が多い。その場合の周期ノイズは、各周期νの周期ノイズの足し合わせで表すことができる。

【0117】

一方で、実際に測定される被照明面の周期ノイズは、１８０度、１２０度、９０度などの長周期成分が多いことが実験により確かめられた。より詳細には、周期ノイズの周期が１８０度である場合が最も多い。また、他の周期のノイズを含む場合でも、多くの場合、１８０度の周期のノイズも含まれている。逆に、周期が３０度、６０度である場合は殆ど無い。また、周期信号Ｆ（θ）を与える光放射機構の構成を種々に変更して式（１）で計算される反射光量を求めることによって、被照明面１０５０の向き（角度）φに依る反射光量の変動を抑制可能な光放射機構の構成を求めることもできる。

【0118】

図１５〜図１８は、受光角０°方向への反射光量の振幅の変動例をグラフ形式で示す図である。図１５〜図１８では、反射光量の振幅の変動が、グラフ１〜４として示されている。

【0119】

反射機構における非反射領域の設置間隔、あるいは非反射領域の幅（仮想円筒面Ｋ１に沿った周方向の長さ）が変化すると、照明光の周期信号も変化する。グラフ１〜４では、上記の設置間隔と幅とがそれぞれ変更されている。グラフ１〜４では、非反射領域の設置間隔は、６０°、１２０°、１８０°、３６０°（非反射領域５０２の個数が１つのみ）にそれぞれ設定されている。また、非反射領域の幅は、それぞれ１５°、３０°、４５°、９０°にそれぞれ設定されている。

【0120】

グラフ１における反射光量の振幅は、周期ノイズの周期が３０°、６０°である場合に大きなピーク値を取っているが、周期ノイズの周期が６０°よりも長周期になると小さな値になっている。すなわち、周期ノイズの周期が、１８０°より大きい場合には、反射特性に方向性を有する被照明面から反射される光量の変動を良好に抑制できる。実際の被照明面の周期ノイズの周期は、多くの場合、１８０°よりも大きくなる。

【0121】

グラフ２における反射光量の振幅は、周期ノイズの周期が６０°と１２０°である場合に大きなピーク値を取るが、９０°と１８０°では小さな値となっている。このため、多くの被照明面から反射される光量の変動を良好に抑制できる。

【0122】

グラフ３における反射光量の振幅は、周期ノイズの周期が９０°と１８０°である場合に大きな値を取っている。このため、多くの被照明面から反射される光量の変動を良好に抑制することは困難である。

【0123】

グラフ４における反射光量の振幅は、周期ノイズの周期が９０度では０であるが、周期ノイズの周期が長くなるほど、反射光量の振幅が大きくなっている。このため、多くの被照明面から反射される光量の変動を良好に抑制することは困難である。

【0124】

以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の非反射領域５０２は、被照明面１０５０の法線を取り囲む仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に分散して配置されている。従って、３つ以上の反射領域５００も当該周方向１３５０に分散して配置される。これに対して被照明面１０５０のしわ模様や筋模様は、多くの場合、２回の回転対称性を有している。このため、被照明面１０５０の反射率の低い全ての方位から照明光１０４２が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光１０４２が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生が抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光１０４２が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生も抑制される。従って、反射機構１１９１から反射特性に方向性（「異方性」とも称する）を有する被照明面１０５０に照射されて被照明面１０５０から反射される反射光１０４３の光量の変動を抑制できる。すなわち、複数の反射領域５００が、被照明面１０５０のしわ模様等の回転対称の回数と同じ回数の回転対称性を有していない場合には、被照明面１０５０の反射率が高い方位と照明光１０４２の入射光量が大きい方位とがぴったり一致することが抑制されるとともに、反射率が低い方位と入射光量が小さい方位とがぴったり一致することも抑制される。これにより、反射光１０４３の光量の変動が抑制される。

【0125】

また、３つ以上の反射領域５００のそれぞれは、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の領域であるので、光放射機構１１９０から出射される光線束のうち各反射領域５００から反射された光線束を効率よく被照明面１０５０に向けて反射することができる。これにより、当該光線束の利用効率を改善できる。

【0126】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の非反射領域５０２は、被照明面１０５０の法線を取り囲む仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に等間隔に配置されているので、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0127】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の反射領域５００のそれぞれに、複数の反射面１３４０が設けられており、複数の反射面１３４０は、仮想円筒面Ｋ１に沿ってその周方向１３５０に並んでいる。従って、複数の反射面１３４０のそれぞれの向きを調整することによって、光放射機構１１９０から出射される光線束の利用効率をさらに改善できる。

【0128】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、複数の反射面１３４０のそれぞれは、平面状の反射面であるので、各反射面の製作が容易になり、性能のバラつきが小さい照明装置の製作が容易になる。

【0129】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、複数の反射面１３４０のそれぞれは、法線方向に延在する曲面状の反射面であり、法線に垂直な断面が法線側またはその反対側に凸の弧状の曲線であるので、各反射面１３４０から反射される光による照明領域を広げたり、狭めたりすることができる。

【0130】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、反射機構１１９１は、複数の反射領域５００のそれぞれについて、仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に並ぶ複数の部材３４０を備えており、複数の反射面１３４０は、複数の部材３４０のうち少なくとも一部の部材における当該対向面に形成されており、複数の反射面１３４０のそれぞれの向きが相互に固定されるように、複数の部材３４０のうち隣り合う部材同士が、互いに結合されている。従って、反射機構１１９１を構成する部品数を削減し、照明装置の製造コストを低減できる。

【0131】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の反射領域５００にそれぞれ配置された３つ以上の非反射部分は、仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に分散して配置されている。被照明面１０５０の反射率の低い全ての方位から照明光１０４２が照射され、かつ、反射率の高い全方位からは照明光１０４２が照射されないことによって反射光量が極端に少なくなるケースの発生がさらに抑制される。また、反射率の低い全ての方位から照明光１０４２が照射されず、かつ、反射率の高い全ての方位から照明光１０４２が照射されることによって反射光量が極端に多くなるケースの発生もさらに抑制される。従って、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0132】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の非反射部分は、仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に等間隔に配置されている。従って、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0133】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、非反射部分は、複数の反射面１３４０のうち１つの反射面１３４０が反射領域５００において占める範囲以上の大きさの範囲を反射領域５００において占めている。従って、非反射領域５０２が、極端に小さくなることを抑制できるので、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０から反射される光量の変動をさらに抑制できる。

【0134】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、反射領域５００のうち非反射部分以外の部分が非反射部分よりも大きいので、反射領域５００から被照明面１０５０に向けて反射される光の光量の低下を抑制できる。

【0135】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、キセノンランプ１２００から照射される光が拡散反射面１２４５に拡散反射された後に丸孔状の出射口から出射し、光放射機構１１９０から出射する光が均一になり、光放射機構１１９０が実質的にランバートのコサイン則に従う鉛直配光特性を有するようになる。従って、被照明面１０５０がその法線方向に移動した場合でも照度の変動を抑制することができる。

【0136】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構１０３２によれば、面光源は、ＬＥＤ光源であるので、面光源を小型化し、照明装置全体のサイズを小さく抑えることができる。

【0137】

また、以上のように構成された本実施形態に係る測定機構によれば、反射特性に方向性を有する被照明面１０５０が測定される場合でも、被照明面１０５０から反射される反射光１０４３の光量の変動を抑制できるので、安定した測定値を得ることができる。

【0138】

また、以上のように構成された本実施形態に係る照明機構によれば、３つ以上の非反射領域は、被照明面１０５０の法線を取り囲む仮想円筒面Ｋ１の周方向１３５０に分散して配置されている。従って、３つ以上の低反射領域も当該周方向１３５０に分散して配置される。反射機構１１９１から反射特性に方向性を有する被照明面１０５０に照射されて被照明面１０５０から反射される光量の変動を抑制できる。また、３つ以上の反射領域のそれぞれは、仮想円筒面Ｋ１に沿う部分円筒状の領域であるので、光放射機構１１９０から出射される光線束のうち各反射領域から反射された光線束を効率よく被照明面１０５０に向けて反射することができるので、光線束の利用効率を改善できる。

【0139】

本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

【符号の説明】

【0140】

１０００ 測色計
１０１０ 測定機構（反射特性測定装置）
１０１１ コントローラー
１０３２ 測色用の照明機構（照明装置）
１０３３ 測色用の受光機構（受光機構）
１０３４ 補正用の受光機構
１３４０ 反射面
１３４２ 非反射部分
１０５０ 被照明面
１１２０ 法線
１１９０ 光放射機構（面光源）
１１９１ 反射機構
１２００ 直管形のキセノンランプ
１２０１ 積分球
１２０２ バッフル
５００ 反射領域
５０２ 非反射領域
６００ ミラーブロック
Ｋ１ 仮想円筒面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】