多角度測色計的制作方法
【專利摘要】多角度測色計在光檢測部（40）中具備被配置在主幾何形狀面的規定位置的主受光窗（41W）、和被配置在副幾何形狀面上的第一及第二輔助光學窗（42W、43W），并具備將來自測定點的反射光中由主受光窗（41W）接收到的主分量光（V0）變換成電的主信號（SG0）的主光電變換元件（V1）、和將該反射光中由第一和第二輔助受光窗（42W、43W）分別接收到的第一和第二輔助分量光（V1、V2）變換成電的第一和第二輔助信號（SG1、SG2）的第一和第二輔助光電變換元件（42T、43T）。在運算部（72）中，基于第一和第二輔助信號（SG1、SG2）來進行主信號（SG0）的修正，獲得該測定點的色信息。由此，能夠省力省時間地維持內部機構的可靠性、耐用性，并且降低因測定面的相對傾斜引起的姿勢誤差。
【專利說明】多角度測色計
【技術領域】
[0001]本發明涉及多角度測色計，尤其涉及用于修正測色計相對測定面的姿勢誤差的光學配置改進技術。
【背景技術】
[0002]由于汽車的涂飾等中使用的金屬色涂飾、珍珠色涂飾等在內部的光澤材料的影響下，其色彩因觀察者的方向不同會看起來不同，所以在其涂飾評價(涂飾色的評價)中使用以多個角度進行照明或受光的多角度測色計。
[0003]S卩，汽車的涂飾等所使用的金屬色涂飾、珍珠色涂飾在涂飾涂膜內包含被稱為光澤材料的鱗片狀的鋁片或云母片，呈現所謂的金屬色效果或珍珠色效果。這是因為光澤材料對反射特性的貢獻因照明以及觀察方向而不同。在這樣的金屬色涂飾、珍珠色涂飾的評價(色彩測定)中，使用具備從多個方向對被測定物的試樣面照明并從一個方向受光(多方向照明單向受光)或者從一個方向對被測定物的試樣面照明并從多個方向受光(單向照明多方向受光)的多角度幾何形狀(光學配置)的多角度測色計。
[0004]可是，如果測定對象是汽車的減震器等具有曲率的試樣，則在測定時產生試樣法線與測色計的基準軸不一致的姿勢誤差的可能性較高。其中，由于對接近于鏡面反射光的角度方向而言，反射特性的角度依存性較大，所以可以忽略該誤差的影響。
[0005]鑒于此，出于降低該姿勢誤差的目的，例如在專利文獻I所公開的方法中，提出了一種利用彈簧等彈性體將內置測定光學系統的光學基礎單元保持于框體，通過不依賴于試樣與框體的接觸角度地將照明/受光幾何形狀保持恒定，來降低測定誤差的技術。
[0006]另外，作為其他的公知技術，還有一種通過采用在試樣接觸面配置多個接觸銷，并如果全部被均衡地按壓則發生測定觸發的構成，來抑制測色計的姿勢誤差的技術。
[0007]專利文獻1:日本特開2002 - 5830號公報
[0008]此外，作為多角度測色計的代表性用途，可舉出汽車的外裝評價，當在生產線等中使用時，尤其在對減震器等車體側面進行測定的情況下，容易想到將測色計傾斜使用。
[0009]然而，在上述專利文獻I的技術中，通過在機構上下工夫來達到降低姿勢誤差的目的，但需要利用彈性體保持內部機構這一在構造上復雜的機械結構，使得裝置大型。另夕卜，由于是內部機構移動的構造，所以擔心在汽車的生產線中測定對象運動的情況等苛刻的條件下使用時欠缺可靠性、耐用性。
[0010]另外，在上述公知技術中，需要測定者通過手動來進行姿勢調整，存在到測定開始為止需要勞力和時間這一缺點。
【發明內容】
[0011]本發明鑒于這樣的情況而提出，其目的在于，提供一種在將測色計相對測定面傾斜使用的情況下，也能維持內部機構的可靠性、耐用性，不需要勞力和時間便能進行姿勢誤差的修正的多角度測色計。[0012]本發明的一個方式涉及的多角度測色計具備:(a)照明部，其被配置在包含規定的基準線的虛擬基準平面上，朝向規定于上述基準線上的規定的測定點進行光照射；(b)光檢測部，其具備:主受光窗，被配置于上述基準平面的規定位置；多個輔助受光窗，其配置包含上述規定位置以及上述規定的測定點且相對于上述基準平面正交的平面上，并且各種與上述測定點對置；主光電變換元件，接受來自配置于上述測定點的測定面的反射光中由上述主受光窗接收到的主分量光并變換成電的主信號；和多個輔助光電變換元件，接受上述反射光中由上述多個輔助受光窗分別接收到的多個輔助分量光并變換成電的多個輔助信號；以及(C)運算部，基于上述多個輔助信號來進行上述主信號的修正，獲得存在于上述測定點的測定面的色信息。
[0013]根據上述構成，由于從被配置在包含規定位置和測定點且相對于基準平面正交的平面上的多個輔助光學窗獲得的光分量的信息來進行主信號的修正，所以即使基準面從測定面的法線傾斜也能進行恰當的測色。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]圖1針對本發明的各實施方式涉及的多角度測色計，Ca)是表示外觀的立體圖，
(b)是表示測定器主體的中心軸與測定試樣的測定面的角度關系的示意圖。
[0015]圖2是表示本發明的各實施方式涉及的多角度測色計的基本功能構成例的圖。
[0016]圖3是對通過光學系統的配置實現的主幾何形狀面與副幾何形狀面進行說明的圖。
[0017]圖4針對表示反射光強度的曲線圖，Ca)是對不處于傾斜環境的情況進行說明的圖，(b)是對處于傾斜環境的情況進行說明的圖。
[0018]圖5是表示副幾何形狀面中的光檢測部的一個構成例的圖。
[0019]圖6是表示光檢測部以及運算部的功能的構成的圖。
[0020]圖7是表示不處于傾斜環境的情況的副幾何形狀面中的光檢測部的構成與反射光強度的曲線圖之間的關系的圖。
[0021]圖8是表示處于傾斜環境的情況的副幾何形狀面中的光檢測部的構成與反射光強度的曲線圖之間的關系的圖。
[0022]圖9是例示反射光強度的近似函數的圖。
[0023]圖10是表示第一實施方式涉及的多角度測色計的動作流程的流程圖。
[0024]圖11是例示姿勢誤差0、輸出比R以及修正系數C的表的圖。
[0025]圖12是表示第二實施方式涉及的多角度測色計的動作流程的流程圖。
[0026]圖13是表示第三實施方式涉及的多角度測色計的動作流程的流程圖。
[0027]圖14是例示修正近似函數的圖。
【具體實施方式】
[0028]< 1.各實施方式的概要>
[0029]<1-1.外觀與使用方式>
[0030]圖1是表示本發明的各實施方式涉及的多角度測色計中共用的外觀的立體圖、以及對測定器主體與被測定物的測定面的位置關系進行說明的示意圖。[0031]圖1 (a)是表示多角度測色計的外觀的立體圖。如圖1 (a)所示，該多角度測色計100 (IOOaUOOb)由收容了后述的各構成構件(參照圖2)的箱形狀的測定器主體2構成。該測定器主體2具備在底壁貫穿設置的測定用開口 3、和被配置在表面的恰當位置并具有顯示測定結果的顯示器、操作開關等的操作顯示面板4，構成了可以攜帶的便攜式測色計。
[0032]而且，圖1 (b)是對該多角度測色計(100a、100b)的測定器主體的中心軸與測定試樣的測定面的角度進行說明的示意圖。如圖1 (b)所示，將多角度測色計100的測定用開口 3朝向被測定物5來進行測定，與測定用開口 3對置的被測定物5的區域為測定區域5a。在測定時，按照測定器主體2的中心軸2n (測定用開口 3的法線)與測定區域5a的法線5n —致的方式，將測定器主體2配置成與被測定物5的表面對置。
[0033]在被測定物5是汽車的減震器那樣的曲面的情況下，由于難以使測定器主體2的中心軸2n與測定面的法線5n準確地一致，所以一般中心軸2n與測定面的法線不一致的情況較多，成為相對于測定面的法線傾斜的狀態。以下將這樣的測定環境稱為“傾斜環境”。
[0034]<1-2.多角度測色計的基本功能構成>
[0035]以多方向照明單向受光類型的多角度測色計為例，對本發明的各實施方式涉及的多角度測色計100 (IOOaUOOb)的功能構成進行說明。圖2是表示多方向照明單向受光類型的多角度測色計的基本功能構成例的圖。
[0036]如圖2所示，多角度測色計100 (IOOaUOOb)的主要構成具備:多個照明部IA?5A，被配置在包括規定的基準線(測定器主體2的中心軸2n)的虛擬基準平面上，朝向在基準線上規定的規定的測定點P以不同的角度進行光照射；和光檢測部40，接受來自配設于測定點P的測定面的反射光并變換成電信號。另外，在控制部70中，具備基于該信號求出光的檢測值，并基于該檢測值獲得存在于測定點P的測定面的色信息的運算部72。并且，除了上述部件以外，還設有操作顯示面板4、測定開關65、顯示部66、存儲器部60、測定控制部71。
[0037]上述的基準平面是在中心軸2n與測定面垂直那樣的情況下，包括中心軸2n并且與測定面垂直的平面。以下，將該面稱為“主幾何形狀面”。另外，將與該基準平面(主幾何形狀面)正交的虛擬平面稱為“副幾何形狀面”。
[0038]下面，參照圖2對多角度測色計100 (100a、100b)具有的構成以及功能進行說明。
[0039]照明部IA?5A分別由例如通過氙氣閃光燈形成的光源、對來自光源的光線進行限制的限制板、和準直透鏡構成(未圖示)。使該光源發光的發光電路11?15分別被設在照明部IA?5A的附近。
[0040]發光電路11?15例如具有用于對光源的電極施加數百V的直流高電壓的主電容器、用于對該主電容器進行充電的充電電路、和用于對與光源密接卷繞的由金屬線構成的觸發電極施加數萬V的交流高電壓的觸發產生電路，并且還具有例如由IGBT構成的半導體開關元件、以及用于對該半導體開關元件施加驅動電壓的驅動電路。
[0041]而且，在將半導體開關元件接通，由主電容器對光源的兩端電極施加了直流高電壓的狀態下，如果由觸發產生電路的觸發電容器經由觸發變壓器對觸發電極瞬間施加了交流高電壓，則光源被觸發，從主電容器流過直流電流而發光。然后，通過在所希望的定時將半導體開關斷開，可使發光停止。
[0042]限制板被配置成限制板的開口與準直透鏡的焦點一致，從限制板的開口通過的來自光源的光線被準直透鏡校準而成為平行光線，對被測定物5的測定點P進行照明。
[0043]光檢測部40具備接受來自被測定物5的測定點P的反射光并將其變換成電信號的功能，關于功能構成的詳細內容將后述。
[0044]操作顯示面板4具備用于指示測定開始的測定開關65、用于顯示測定結果的例如由液晶顯示面板構成的顯示部66等。
[0045]存儲器部60由RAM、EEPROM等構成，暫時保管測定結果等，并且存儲有用于使控制部70動作的控制程序。
[0046]控制部70具備CPU、A / D變換器等電子電路，作為功能模塊，具備測定控制部71和運算部72，根據存儲器部60中儲存的控制程序，來控制多角度測色計100 (IOOaUOOb)的各部的動作。
[0047]在測定控制部71中，若測定開關65被操作，則使照明部IA?5A各自的光源按時間依次發光來進行測色。另外，測定控制部71將運算部72的計算結果作為測定結果顯示到顯示部66。
[0048]在運算部72中，基于由光檢測部40變換后的電信號來分別求出光的檢測值(分光反射特性)，并基于該檢測值來獲得存在于測定點P的測定面的色信息(例如三刺激值)。
[0049]<1-3.傾斜環境下的反射光特性的一般性質與前提事情>
[0050]作為對本發明的各實施方式涉及的多角度測色計100 (100a、100b)的詳細情況進行說明的準備，預先說明成為各實施方式的前提的反射光特性的一般性質、和與之相伴產生的事情、即現有技術中產生的事情。
[0051]圖3是對從多個照明部IA?5A照射的光LI?L5在測定面5S的測定點P被反射并由受光器41受光的情況進行說明的圖。圖3 (a)是從圖2所示的主幾何形狀面觀察的圖，圖3 (b)是從副幾何形狀面觀察的圖。
[0052]以下，對在圖3 (b)所示那樣的副幾何形狀面發生的事情進行說明。
[0053]圖4是對因測定器主體的中心軸2n與測定面5S的法線5n的偏移而產生的情況進行說明的圖。其中，以下將向紙面右方向的角度定義為正，將向紙面左方向的角度定義為負。
[0054]在圖4 (a)中，是表示不處于傾斜環境(測定器主體2的中心軸2n與測定面5S的法線5n—致)的情況下的反射光強度的曲線圖。另外，在圖4 (b)中，是表示處于傾斜環境(法線5n從中心軸2n傾斜了角度一 9 )的情況的反射光強度的曲線圖。其中，該曲線圖的縱軸為反射光強度，橫軸為從中心軸2n起的角度偏移(以下稱為“角度A”)。
[0055]如圖4 (a)以及(b)所示，從位于中心軸2n上的照明部IA?5A照射照明光LI?L5,照明光LI?L5在測定面5S的測定點P被反射而由受光器41受光。與來自照明部IA?5A的照明光LI?L5對應的鏡面反射光，相對法線5n，分別向與照明光LI?L5對稱的方向射出。即，對鏡面反射光而言，在圖4 (a)中，由于中心軸2n與法線5n—致，所以相對于照明光LI?L5的鏡面反射光向照明部IA?5A所處的方向射出，與之相對，在圖4 (b)中，由于法線5n從中心軸2n傾斜到角度一 0方向，所以相對于照明光LI?L5的鏡面反射光從照明部IA?5A所處的方向傾斜了角度一 2 0的方向射出。
[0056]另外，雖然除了鏡面反射光以外，還向各個方向都射出反射光，但若觀察反射光強度與角度A的關系，則如圖4 (a)以及(b)的曲線圖所示，以將該鏡面反射光的角度作為中心而處于對稱的位置關系的兩側的角度具有對稱衰減的特性。因此，在圖4 (a)中，作為近似函數F，在比較接近于鏡面反射的0°附近，反射光強度與角度A的關系可通過單純的高斯函數G (A)近似，與之相對，圖4 (b)的高斯函數能夠以一律移位了角度一 2 0的G (A +
20)的分布來近似。其中，鏡面反射光強度GP在圖4 (a)以及圖4 (b)中都幾乎為G (O)。
[0057]另一方面，受光器41在圖4 (a)中位于與鏡面反射光方向一致的方向，與之相對，在圖4 (b)中位于從鏡面反射光方向傾斜了角度+ 2 0的方向。
[0058]因此，在圖4 (a)中由受光器41檢測的反射光量S為[數I]
【權利要求】
1.一種多角度測色計，其特征在于，具備: (a)照明部，其被配置在包含規定的基準線的虛擬基準平面上，朝向規定于上述基準線上的規定的測定點進行光照射； (b)光檢測部，其具備: 主受光窗，其配置于上述基準平面的規定位置； 多個輔助受光窗，其配置于包含上述規定位置以及上述規定的測定點且相對于上述基準平面正交的平面上，并且各自與上述測定點對置； 主光電變換元件，接受來自配置于上述測定點的測定面的反射光中由上述主受光窗接收到的主分量光并變換成電的主信號；和 多個輔助光電變換元件，接受上述反射光中由上述多個輔助受光窗分別接收到的多個輔助分量光并變換成電的多個輔助信號；以及 (C)運算部，基于上述多個輔助信號來進行上述主信號的修正，獲得存在于上述測定點的測定面的色信息。
2.根據權利要求1所述的多角度測色計，其特征在于， 上述運算部還具備: 近似函數推斷部，其使用上述主信號以及上述多個輔助信號來求出對上述反射光的方向依存性進行近似的近似函數； 修正系數運算部，基于由上述近似函數推斷部求出的近似函數來運算修正系數；和修正部，使用由上述修正系數運算部求出的修正系數來進行用于對上述主信號加以修正的運算。
3.根據權利要求2所述的多角度測色計，其特征在于， 上述修正系數運算部基于由上述近似函數推斷部求出的上述近似函數來計算出多個輔助信號的測定值之比，將上述測定值之比與上述修正系數存儲為表， 上述修正部計算通過各測定而獲得的多個輔助信號的測定值之比，參照上述表來讀出相對于上述測定值之比的姿勢誤差以及修正系數，并且使用上述修正系數對修正前的主分量光的測定值進行修正。
4.根據權利要求3所述的多角度測色計，其特征在于， 還具備存儲部，該存儲部存儲對由修正部進行的上述主信號的修正的有效范圍進行規定的規定的閾值， 上述修正部具備錯誤處理部，該錯誤處理部將對應于上述多個輔助信號的測定值之比的指標值與上述規定的閾值進行比較，在上述指標值脫離上述有效范圍時進行錯誤處理。
5.根據權利要求1所述的多角度測色計，其特征在于， 上述照明部具備多個照明部，該多個照明部分別被配置在上述基準平面上，并且朝向上述規定的測定點從相互不同的角度進行光照射。
6.根據權利要求1所述的多角度測色計，其特征在于， 上述主受光窗具備分別被配置在上述基準平面上并接收從上述規定的測定點以相互不同的角度反射的反射光的多個主受光窗。
7.根據權利要求6所述的多角度測色計，其特征在于， 與上述多個主受光窗分別對應地具備多個輔助受光窗。
【文檔編號】G01J3/50GK103492844SQ201280020483
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2012年4月9日 優先權日:2011年4月28日
【發明者】寺岡良隆, 鶴谷克敏, 山野井勇太 申請人:柯尼卡美能達株式會社