JPS63295945A - 光沢度測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、塗膜表面等の仕上げ面の光沢感や鮮映感な
どを定量的に評価する光沢度測定装置に関する。

〔従来の技術〕

塗膜などの光沢感や鮮映感などの外観性状の評価方法と
しては、主として、ＪＩＳ　Ｚ　８７４Ｌあるいは、Ａ
ＳＴＭ　Ｅ１６７等に規定された鏡面光沢測定法が用い
られている。また、これらの規格に準拠した変角光沢針
や顕微光沢針等の光沢計も種々上型されている。これら
光沢計は、被測定面に平行光束を照射し、その反射光を
単一の受光素子で受光して、その光強度から鏡面光沢度
を知ろうとするものである。

光沢感は、通常、正反射光のピーク強度、正反射光近傍
の分布の広がりやスロープ、広角度散乱光強度、ピーク
強度と広角度散乱光強度との比、等で特徴付けられる。

ところが、前記方法においては、受光素子が単一であり
、また受光角が大きいため、通常は、正反射光と、その
近傍の反射光を含んだ光強度しか測定できない。変角光
沢針のように、受光素子を動かして分布の広がりを測定
できるものもあるが、その角度設定分解能が１゜前後と
粗いため、必要な空間分解能が得られず、また、その変
角（メカニカルスキャン）に時間がかかる等の問題もあ
る。

最近の自動車用塗料を初めとする高い光沢感をもつ塗料
の要求に伴い、塗料製造工程における顔料分散の程度の
評価や、最終仕上がり塗膜の光沢感の評価などの重要性
が増大してきており、前記方法による評価では不充分と
なりつつある。

そこで、これに代わるものとして、ＡＳＴＨＥ４３０等
の規格や、新たな方法、装置が種々提案されている。

たとえば、特開昭６１−１４５４３６号公報に記載され
た発明は、上記新たな方法、装置の一つであり、第５図
に示した構成を有している。

すなわち、投光手段２より平行光束を被測定面１に垂直
に入射させるとともに、その反射光をビームスプリッタ
６によって前記平行光束外へ取り出す。取り出された反
射光は、レンズ４を介してフォトダイオードアレイ２１
の表面に収束されるフォトダイオードアレイ２１は、収
束された光のうち、正反射光成分の光強度と、この正反
射光成分から０．５〜２″程度ずれた成分の光強度とを
検出する。そして、この両成分の光強度や、あるいは、
その比が、処理手段５によって演算され、表示されるの
である。なお、図中２２は投光手段からの光を平行光束
にするための光束調整手段、２３は演算結果を表示する
ための表示器である。

検出された正反射光成分の光強度からは鏡面に近い被測
定面における光沢の差異を知ることができ、正反射光成
分を含む±１″程度の範囲の光強度分布パターンからは
被測定面の表面形状（いわゆるウネリの状態）を知るこ
とができる。また、正反射光成分の光強度と、この正反
射光成分から２°程度ずれた成分の光強度との比からは
塗膜中の散乱粒子の分散状態等、いわゆるボケの状態を
知ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの方法や規格において使用してい
るフォトダイオードアレイは、通常、その空間分解能が
、鶏骨解能であられして０．３６程度であり、±１６前
後の広がりしかない正反射光成分近傍の光強度分布を測
定するには分解能が充分でない、と言う問題がある。こ
のように、正反射光成分とその近傍の成分の１°前後の
広がりの光強度分布を検出す、る素子の分解能が低いと
、正確なウネリの状態を知ることが困難となる。

また、塗膜面からの反射光分布モデルを第６図に示すが
、このモデルにおいて、正反射光成分とその近傍の成分
の光強度は、それら以外の反射光（以下「散乱光成分」
と記す）に比べて著しく大きいため、単一のフォトダイ
オードアレイでこれを測定したのでは、センサのグイナ
ミソクレンジが不足し、散乱光成分の光強度を正確に測
定できなくなる。このことは、被測定面のボケの状態を
知るのが困難なことを意味する。

以上のように、これら方法や規格では、被測定面におけ
る重要な因子であるウネリ　（ゆず肌等）と、ボケのい
ずれをも充分正確に測定することができないことになり
、特に、両者が混在した被測定面では、両者が互いに影
響しあって、表面性状の正しい評価を行えないと言う問
題がある。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、
極めて高い空間分解能と広い測定レンジを有しており、
被測定面の表面性状の正しい評価を行うことができる光
沢度測定装置を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明の光沢度測定装置は
、実施例をあられす第１図（ａ）〜（Ｃ）、第２図（ａ
）〜（Ｃ）にみるように、被測定面ｌへ向かわせる光を
発生する投光手段２と、被測定面からの反射光を受けて
検出する検出手段３とを備え、前記投光手段２から検出
手段３に至る光の経路上には検出手段に光を収束させる
光学系４が設けられており、検追手段からの検出信号が
処理手段５によって処理され光強度が測定されるように
なっている。そして、前記検出手段３は、反射光中の正
反射光成分とその近傍の成分のうちの少なくとも正反射
光成分を検出する空間的分解能の高い第１の検出手段３
１と、正反射光成分から離れた成分の光強度に合わせた
検出レベルを有する第２の検出手段３２の二つを備えた
ものであることを特徴とする。

〔作　用〕

以下にこの発明を、実施例をあられす図面を参照しつつ
、詳しく説明する。

投光手段２から被測定面１を介して検出手段３に至る光
の経路や、光学系４の位置等の構成は、この発明では特
に限定されない。たとえば、第１図（ａｌ〜（Ｃ）、第
２図（ａｌ〜（Ｃ）にみるように、種々の構成とするこ
とができる。

第１図（ａ）および第２図（ａｌの実施例は、投光手段
２より被測定面１へ入射する光が平行光束であるととも
に、レンズ等からなる光学系４が前記被測定面１で反射
した光を検出手段３上に収束させる構成を有している。

第１図ｆａ）の実施例は、投光手段２からの平行光束を
被測定面１に斜めに入射させたあと、その反射光を反対
側に設けられた検出手段３で受けて検出するようになっ
ている。また、第２図（ａｌの実施例では、投光手段２
からの平行光束を被測定面１に垂直に入射させたあと、
その反射光をビームスプリッタ６を用いて平行光束外に
取り出し、そこに設けられた検出手段３で受けて検出す
るようになっている。これらの構成、特に第２図（ａｌ
の構成は、先に説明した特開昭６１−１４５４３６号公
報のものとほぼ同じである。

このような平行光束を発する投光手段２とじて、これら
実施例ではレーザーを用いているが、ハロゲンランプや
アークランプ等通常の拡散投光手段と、コンデンサレン
ズと、スリットまたはピンホールと、コーリメートレン
ズとからなるものを用いてもよい。また、これらのうち
、スリットやピンホールは省略することができる。

これらの図の実施例におけるスリット７とコーリメート
レンズ８は、平行光束の幅を調整するために用いられる
もので、上記通常の投光手段からの光を平行光束にする
ためのものではない。したがって、これらスリット７や
コーリメートレンズ８は、投光手段がレーザーである以
上、必ずしも必要なものではない。

これら平行光束の平行度は、この発明では特に限定され
ないが、通常、このような平行光束に必要とされる平行
度である０、０５°以下であることが好ましく、０．０
１’以下であることがより好ましい。

第１図（ｂ）および第２図（ｂｌの実施例は、投光手段
２からの光が被測定面ｌで収束する収束光束であるとと
もに、この被測定面ｌで反射した光が光学系４によって
検出手段３上に再収束されるものである。この構成では
、被測定面１上に照射される光は点または線状となる。

なお、その他の構成は、先の二つの実施例の場合と同様
であって、第１図（ｂ）の実施例が光束を被測定面に斜
めに入射させるもの、第２図（ｂ）の実施例が光束を被
測定面に垂直に入射させるものである。これらの構成は
、後述するように、被測定面の表面性状のうち、ウネリ
の影響をカットして、ボケの状態のみを測定するために
用いることができる。

投光手段２からの光は、スリット７（あるいはピンホー
ル）と収束レンズ９によって被測定面１上で収束させら
れるようになっている。投光手段２としては、先の実施
例同様レーザーを用いているが、このようにスリット７
と収束レンズ９を用いて収束光束を得る場合には、前記
ハロゲンランプやアークランプ等の拡散投光手段をその
まま用いることもできる。その場合には、拡散投光手段
とスリット７との間にコンデンサレンズを挟むようにし
てもよい。また、前記レーザーを投光手段として用いる
場合には、スリット７がなく、収束レンズ９のみでも収
束光束を得ることができる。

第１図（Ｃ）および第２図（Ｃ）の実施例は、投光手段
２から被測定面１へ入射する光が、光学系４によって検
出手段３上で収束するようあらかじめ収束された収束光
束である場合を示している。その他の構成は、以上の各
実施例の場合と同様であって、第１図（Ｃ）の実施例が
光束を被測定面に斜めに入射させるもの、第２図（Ｃ）
の実施例が光束を被測定面に垂直に入射させるものであ
る。

これらの構成では、被測定面１には、先の第１図（ａ）
、第２図（ａ）の実施例における平行光束と似た、ある
広がりを持った光束が照射される。しかも、その光束は
、厳密さを要求される平行光束である必要はない。単に
検出手段３上で収束するようになっていればよいのであ
る。したがって、これらの図にみるように、投光手段２
に高価なレーザーを使用する必要がなくなるばかりでな
く、装置全体を簡略化することもできる。たとえば゛、
これらの図の実施例では、投光手段２としてハロゲンラ
ンプやアークランプ等の拡散投光手段が使用され、その
投光手段からの光が、コンデンサレンズ１０、スリット
７を介して光学系４に供給されている。このように、こ
の第１図（Ｃ）、第２図（Ｃ１の実施例の構成は、いわ
ば、前記第１図（ａ）、第２図（ａｌの実施例を簡略化
したものであると言える。なお、これらの実施例におい
ては、検出手段上における収束光の理論的幅（散乱光が
ないとしての）Ｃ１と、後述する第１の検出手段３１の
空間分解能ｄとが、ｄ〉ω、の関係のあることが好まし
い。

この発明は、被測定面１からの反射光を受けて検出する
前記検出手段３が、反射光中の正反射光成分とその近傍
の成分のうちの少なくとも正反射光、成分を検出する空
間的分解能の高い第１の検出手段３１と、正反射光成分
から離れた成分の光強度に合わせた検出レベルを有する
第２の検出手段３２の二つを備えたものであることを特
徴とするので、以下にこれを詳しく述べることにする。

第１の検出手段３１は、光強度の分布を空間的に高い分
解能を持って検出するためのもので、第６図にみる反射
パターンのうち、正反射光成分と、その近傍の成分から
なるピークの、細かい形状、ならびに、その光強度を知
るために用いられる。したがって、この第１の検出手段
３１の空間分解能は高ければ高いほど好ましいのである
が、実用的には、下記式の範囲内であることが好ましい
。なお、下記式中ｄは第１の検出手段３１により測定可
能な最小空間距離間隔、ｌは被測定面１から第１の検出
手段３１までの距離をあられしている。

０．１°≧ｔａｎ　−’　− 検出手段３１にリニアイメージセンサを使用した場合、
これを図であられすと第４図になる。図中３１３・・・
は、第１の検出手段３１を構成するリニアイメージセン
サの各セルをあられしている。

第１の検出手段３１の検出角度も、この発明では特に限
定されないが、上記正反射光成分とその近傍の成分のみ
を検出し、その他の散乱光成分を検出しないようにする
ためには、下記式の範囲内であることが好ましい。なお
、下記式中ｒは、第４図にみるように、第１の検出手段
３１で測定可能な空間距離範囲をあられし、！は先の式
と同じく、被測定面から第１の検出手段までの距離をあ
られしている。

以上のような空間分解能と検出角度を有する第１の検出
手段３１としては、これに限定されるものではないが、
たとえば、フォトダイオードアレイ、ＭＯＳあるいはＣ
ＣＤ等のリニアイメージセンサや同心円イメージセンサ
、リニアファイバーバンドルと複数のディスクリート光
検出器の組み合わせ、微小アパーチャ付のディスクリー
ト光検出器とメカニカルスキャニング機構の組み合わせ
、等を用いることができる。第１の検出手段３１として
、上記リニアイメージセンサや同心円イメージセンサ、
フォトダイオードアレイ等を使用する場合、前述した空
間分解能範囲を実現するためには、被測定面までの距離
にもよるが、たとえば、セル間隔５０１ｒｍピッチのも
のや２８−ピッチのもの等、セル間隔がμｍ単位である
ものを用いるようにすればよい。リニアファイバーバン
ドルを用いるものでは、そのファイバー先端のピッチを
、やはりその程度の間隔にすればよい。また、微小アパ
ーチャ付のディスクリート光検出器を用いる場合は、そ
の微小アパーチャの間隔をその程度にすればよい。

以上のような構成からなる第１の検出手段３１では、前
述した正反射光成分を含む±１″程度の範囲の光強度分
布パターンを、０．１６以下の単位で検出できるため、
被測定面のウネリ状態等の表面形状を、従来のものに比
べて極めて正確に知ることができるようになる。

正反射光成分を含む±１°程度の範囲の光強度分布パタ
ーンから、被測定面のウネリ状態を知ることができるの
は、以下の理由による。

すなわち、被測定面１に、前記第１図（ａ）、第２図＋
ａ）等の平行光束や、第１図（Ｃ）、第２図（Ｃ１等の
光束等、ある程度の広がりをもった光束を照射すると、
被測定面が完全な平滑面である場合には、光束を構成す
る全ての光線が正反射光成分となる。

したがって、正反射光成分を含む±１°前後の範囲の光
強度分布パターンは、理論的には、正反射光成分だけと
なる（実際には、光の回折やレンズなどの光学部品の収
差等が影響して、完全に正反射光成分だけとはならない
が）。これに対し、被測定面にゆず肌等のウネリがある
と、そのウネリに応じて、光束を構成する光線は反射す
る角度が変えられてしまう。したがって、前記光強度分
布パターンをみると、正反射光成分の比率が減少し、そ
の他の成分の比率が増大する。そこで、完全な平滑面に
おける正反射光成分の比率を１００とし、そこから、ど
れだけ正反射光成分の比率が減ったかを調べれば、ウネ
リの状態を同定することができるようになるのである。

逆に、前記第１図（ｂ）、第２図（ｂｌの構成において
は、被測定面のウネリの影響をカットし、ボケの状態の
みを測定できる。これは、以下の理由による。

前述したように、ウネリの状態は、被測定面に照射され
る光束の広がりがあって初めて測定されるものである。

一方、被測定面のボケの状態を調べるには、後述するよ
うに、散乱光成分のみを、第２の検出手段３２で測定す
る必要がある。ところが、被測定面に照射される光束に
広がりがあると、その周辺の光線が、表面のウネリによ
って第２の検出手段３２に到達し、散乱光強度に影響す
る。この影響は、光束の広がりやウネリの程度が大きい
ほど増大し、たとえば、細かいウネリが多い試料や、表
面状態が悪い試料では、光束に広がりがあっては、正確
な測定をすることができな（なる。なお、ウネリが充分
大きい場合には、そのような影響がないため、光束に広
がりがあっても測定することは可能である。

そこで、第１図（ｂ）や第２図（ｂ）にみるように、被
測定面に照射される光束を、その被測定面で収束する収
束光束にして広がりを無（してやる。そうすると、ウネ
リの測定はできなくなるが、第２の検出手段３２による
散乱光強度の検出にウネリが影響を与えることがなくな
る。したがって、被測定面での光束の広がりは、小さけ
れば小さいほど好ましいのであるが、実用的には、下記
の式であられされた範囲内であることが好ましい。なお
、下記式中ω２は被測定面上の光束の幅、ｍ！は結像手
段４の結像倍率、ｄは第１の検出手段を構成する各セル
の間隔をあられしている。

ω２　〈　□ このような光学系を用いることにより、たとえば、この
ピーク強度と、前記散乱光強度との比を計算すれば、被
測定面のボケの状態を、ウネリの影響をカットした状態
で測定することができるようになるのである。なお、ピ
ーク強度は、正反射光成分の光強度に代表させることも
できるし、正反射光成分とその近傍成分の光強度でもっ
てあられすこともできる。

以上のような散乱光強度を検出するための第２の検出手
段３２は、第６図にみる反射パターンのうち、散乱光成
分を、それに見合った検出レベルで測定する必要がある
。したがって、この第２の検出手段３２は、前記第１の
検出手段３１よりもその感度が高いことが好ましい。

散乱光は、前述したように、光強度分布ではなく、その
光強度を知ることが重書である。しかも、第６図にみる
ように、この第２の検出手段３２で検出しようとする散
乱光は、その強度分布がほぼ均一であることが多い。し
たがって、この第２の検出手段３２の空間分解能は、前
述した第１の検出手段３１のそれほど高い必要はなく、
従来のものと同程度、すなわち、下記式の範囲内であれ
ばよい。なお、下記式中ｄ′は第２の検出手段により測
定可能な最小空間距離間隔、ｌ′は被測定面から第２の
検出手段までの距離をあられしている。

前述した特開昭６１−１４５４３６号公報の方法では、
検出角度（空間的検出範囲）が０．５〜２０″程度であ
り、ＡＳＴＭ　Ｅ４３０においても、その検出角度は±
５″程度であった。ところが、このように検出角度が狭
いと、やはり、散乱光強度を検出することが困難になる
。これは、散乱光が前述したように微弱であるため、受
光面積が狭いと受光々量が不足するのと、散乱光の中で
も、正反射光成分に近い部分では、前述したウネリよる
影響が出て、正確な散乱光強度を検出できないのが主た
る原因である。

したがって、いわば、受光面積を広くして受光々量を稼
ぐため、第２の検出手段３２は、できるだけ広い角度の
散乱光成分を検出できるようにすることが好ましい。こ
のため、その検出角度の上限範囲は、この発明では限定
されるべきでないが、検出角度があまり広すぎると、散
乱光以外の成分がノイズとして検出される危険性が大き
くなる。そこで、検出角度は、下記式の範囲内であるこ
とが好ましい。なお、下記式中ｒ′は第２の検出手段で
測定可能な空間距離範囲、θは入射角度をあられし、ｌ
′は先の式と同じく、被測定面から第２の検出手段まで
の距離をあられしている。

以上のような空間分解能と検出角度とを有する第２の検
出手段３２としては、これに限定されるものではないが
、たとえば、単一または複数のディスクリート光検出器
、ディスクリート光検出器とメカニカルスキャニング機
構の組み合わせ等を用いることができる。また、フォト
ダイオードアレイや、通常のピッチを有するリニアイメ
ージセンサ、同心円イメージセンサ等を用いるようであ
ってもよい。

以上のような構成からなる第２の検出手段３２は、前記
第１の検出手段３１とは別の素子であるため、その感度
設定を違えることも容易であり、正反射光成分とその近
傍の成分よりも遥かに強度の低い散乱光成分の強度を正
確に知ることができる。このため、この散乱光成分の強
度と正反射光成分の強度との比である被測定面のボケの
度合を、従来のものに比べて極めて正確に知ることがで
きるようになる。

以上のような第１の検出手段３１と第２の検出手段３２
とで検出された正反射光成分とその近傍の成分の光強度
分布の信号ならびに散乱光成分の光強度信号は、処理手
段５中に取り込まれ、演算されて、被測定面のウネリや
ボケの状態が測定される。

処理手段５の構成も、この発明では特に限定されないが
、たとえば、第３図（ａｌ、　（ｂ）に示したような構
成とすることができる。

第３図（ａｌの処理手段５は、第１の検出手段３１から
の光強度分布信号がドライブ／アンプ５ａを介して演算
回路５ｂに取り込まれ、第２の検出手段３２からの光強
度信号がマルチプレクサ５Ｃ、アンプ５ｄを介して演算
回路５ｂに取り込まれる構成を有している。

第１の検出手段３１と演算回路５ｂとを繋ぐドライブ／
アンプ５ａは、文字どおり、この第１の検出手段３１の
ドライバをも兼ねている。また、第２の検出手段３２と
アンプ５ｄとを繋ぐマルチプレクサ５ｃは、多くの光検
出器で構成された、たとえば、フォトダイオードアレイ
等らなる第２の検出手段３２において用いられるもので
、その各光検出器からの光強度信号を多重化し、前記第
１の検出手段３１からの光強度分布信号と同じモードの
信号にしてから演算手段５ｂに取り込ませるために働く
。

第３図（ｂ）の処理手段５は、第１の検出手段３１から
の光強度分布信号を受ける部分については、先の第３図
＋８）の場合と同じで、ドライブ／アンプ５ａが用いら
れている。図の処理手段５は、第２の検出手段３２が、
それぞれ独立した単一の光検出器からなっている場合に
用いられるもので、そのそれぞれの光検出器からの光強
度信号が、アンプ５ｄを介して演算回路５ｂに接続され
ている点が、先の場合と異なっている。

なお、これら処理手段５において用いているドライブ／
アンプ５ａやアンプ５ｄとしては、広いグイナミソクレ
ンジを確保するため、自動レンジアンプやプログラマブ
ルアンプを使用することが好ましい。

以上のような構成からなる、この発明の光沢度測定装置
においては、外光の影響を避けるため、投受光系を暗室
やケース内に入れた状態で試料の測定を行うようにする
ことが好ましい。また、測定の標準板として、たとえば
、黒ガラス板等を用いて装置の較正と異常チェックを行
うようにすればよい。

〔実施例〕

（実験１） 反射光中のピーク強度と散乱光強度との比から、被測定
面のボケの程度を知ることができることを証明するため
、以下の実験を行った。

第７図にみるように、投光手段２としてｌ１ｅ−Ｎｅレ
ーザー（出力１ｍＷ、ビーム径０．８ｗ１）１波長６２
３、８　ｎｍ）を使用し、この投光手段からの光を被測
定面１に対しθ。＝２０°の角度で入射して、反射した
光をフォトダイオード３′（アンリッ■製ＭＡ９７Ａ、
受光窓１）．３ｕｉφ、受光角θ’　＝　３．２°）で
受光する測定光学系を作成した。なお、フオドダイオー
ド３゛は、図にみるように、被測定面１に対する角度（
θ）が変えられるようになっているとともに、このフォ
トダイオード３′は光パワーメータ５′（アンリッ■製
ＭＬ　９３　Ａ）に接続されている。上記測定光学系は
、この発明の光沢度測定装置の、第１の検出手段におけ
るピーク強度測定機能と、第２の検出手段に相当する働
きを有している。

つぎに、分散媒体としてガラスピーズを使用シサンドミ
ルによって下記各成分を分散させる際、顔料ペーストの
分散時間を変え、得られる塗膜のボケの程度を違えるよ
うにした５種類の塗料を調製した。

（塗料成分〉 顔料：キナクリドンレッドペースト 樹脂ニアクリル樹脂 溶剤：キシロール これら塗料を４　ｒｎｉｌのドクターブレードでガラス
板に塗布、乾燥させて塗膜を形成し、被測定面たる、ボ
ケの程度の異なる５種のサンプルを作成した。得られた
サンプルに対し、上記測定光学系を用いて、各受光角度
（０’≦θ≦８００）における反射光強度を測定した。

結果を第８図に示す。なお、図中の各記号は、それぞれ
のサンプルと、下記のように対応している。

一〇−〇−二分散時間６０分 −・−・−：　〃　　１００分 一〇−〇−：　〃　　１００分 一ムームー　：”３００分 一−一　：　　　４２０分 また、得られたデータより、正反射光成分（θ＝２０”
）（７）光強度と、θ＝２５°、３０”、３５°におけ
る散乱光成分の光強度との比を算出した。この算出結果
と、各サンプルにおける像のコントラスト（ＮＳＩＣ＊
　”）とを比較したところ、第９図にみるように、いず
れの場合もほぼ直線上に並び、反射光中のピーク強度と
散乱光強度との比が、ボケのパラメータたる像のコント
ラストとよく合致していることが判った。なお、図中の
各記号は、上記第８図と同じである。

ここで言う像のコントラスト（ＮＳＩＣ＊　）とは、矩
形波パターンを被測定面における反射を介して結像光学
系により結像面上に投影結像させた際、その結像波形の
空間的光強度分布をフーリエ変換して得られるパワース
ペクトルのうち、基本空間周波数のパワースペクトルの
強度から導き出されるもので、基準板たる黒ガラス板に
おけるそれを１００としたときの百分率であられされる
。上記各サンプルの結像波形は、第１０図Ｔａｌ〜（９
１のようになっている。各図は、各サンプルと、下記の
ように対応している。

第１Ｏ図（ａ）二分散時間６０分 同図（ｂｌ　　　　：　　／／　　　１２０分同図（Ｃ
）　　　　：　　〃　　１８０分同図（ｄ）　　　　：
　　／／　　　３００分同図（ｅ）　　　　：　　〃　
　４２０分（実験２） 正反射光成分とその近傍成分の光強度分布から、被測定
面のウネリの程度を知ることができることを証明するた
め、以下の実験を行った。

下記の各構成部材を使用して、第１）図に示した測定光
学系を作成した。この光学系は、この発明の光沢度測定
装置の、第１の検出手段に相当する働きを存している。

スリット７二幅５μｍ コーリメートレンズ８：ｆ−２００ｍ層Ｆ３．５ 光学系（レンズ）４：ｆ＝２００ｍ＋＊Ｆ３．５ 第１の検出手段３１：フォトダイオードアレイピソチ２
８１ｒｍ セル数５１２ 以上の測定光学系を用い、種々のウネリ状態の被測定面
を有するサンプルの、正反射光成分とその近傍成分の光
強度分布（ピーク）を測定した。

得られたピークの半値幅Ｈの２に相当する開き角度（第
１）図中θ％であられす）とへサンプルのウネリの断面
曲線のパワースペクトル和との関係を第１２図（ａ）、
　（ｂ）に示す。また、第１２１ｂ）には、各試料のピ
ークの形を示す。なお、同図中の各記号は、下記各サン
プルに相当する。

◎　：黒ガラス板（ウネリなし） ◆　：ソリッド赤 △　：ソリッド白 ウネリの断面曲線のパワースペクトル和は、サンプル表
面の断面曲線をフーリエ変換して得られるパワースペク
トルのうち、ウネリに相当する範囲の周期を有する成分
のパワースペクトルの総和ΣＰｉであられされる。

第１２図（ａ）は、スペクトルの周期が０．２５７〜１
）．５２鰭の成分のパワーの和（相対値）とθ％の関係
をあられし、同図（ｂ）は、スペクトルの周期が０．２
５７〜９．２２ｍの成分のパワーの和（相対値）とθ％
の関係をあられしている。

以上の図の結果より、被測定面のウネリの程度と、正反
射光成分とその近傍成分の光強度分布の状態とが、よく
合致していることがわかった。

（実験３） 被測定面で収束する光束を用いれば、ウネリの影響を排
除して、ボケの測定をより正確に行えることを証明する
ため、以下の実験を行った。

下記の各構成部材を使用して、第１３図に示した測定光
学系を作成した。この光学系は、この発明の光沢度測定
装置のうち、第１図（ｂｌのものの第１の検出手段に相
当する働きを有している。

スリット７：幅５− 収束レンズ９：ｆ＝５５１ｍ Ｆｌ、８ 光学系（レンズ）４：ｆ＝５５ｍｍ Ｆ１．８ 第１の検出手段３１：ＭＯＳイメージセンサピッチ２８
μｍ セル数５１２ 上記測定光学系を用い、ボケとウネリの組み合わせから
なるの四つの被測定面サンプルの、正反射光成分を中心
とする±０．３°の範囲の光強度分布を測定した。なお
、上記各試料のうち、ボケありの試料のボケの程度およ
びウネリありの試料のウネリの程度は、それぞれの試料
間でほぼ同程度とした。結果を第１４図（ａ）〜（ｄｌ
に示す。

また、比較のため、前記第１）図で示した測定光学系（
第１図（ａ）のものの第１の検出手段に相当）でも、同
様に測定を行った。これらの結果を第１４図（ｅ）〜（
ｈ）に示す。

なお、各図は、各サンプルと下記のように対応している
。

図にみるように、第１）図の測定光学系では、被測定面
にウネリがあると、分布ピーク全体が崩れてしまい、ボ
ケの有無を判断できなくなった（第１４図（ｆ）、　Ｔ
ｈ））が、第１３図の測定光学系ではそのようなことが
な（、ボケのあるサンプルではピークの高さが低くなり
、ボケの有無の判断をピークの高さで判断することがで
きた。

〔発明の効果〕

この発明の光沢度測定装置は、以上のようであり、極め
て高い空間分解能を有する第１の検出手段と、散乱光成
分の光強度に合わせた検出レベルを有する第２の検出手
段とを有しているため、被測定面の表面性状の正しい評
価を行うことができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成のうち、光束を被測定面に斜め
に入射して、反射光を斜めから受光する構成を有する実
施例を説明する図であって、同図（ａ）は被測定面に入
射する光束が平行光束である場合の構成を説明する説明
図、同図（ｂ）は被測定面に入射する光束が被測定面で
収束する収束光束である場合の構成を説明する説明図、
同図（Ｃ）は被測定面に入射する光束が被測定面で反射
したのち検出手段上で収束する収束光束である場合の構
成を説明する説明図、第２図はこの発明の構成のうち、
光束を被測定面に垂直に入射して、反射光をビームスプ
リンタを用いて取り出す構成を有する実施例を説明する
図であって、同図（ａ）は被測定面に入射する光束が平
行光束である場合の構成を説明する説明図、同図（ｂ）
は被測定面に入射する光束が被測定面で収束する収束光
束である場合の構成を説明する説明図、同図（Ｃ１は被
測定面に入射する光束が被測定面で反射したのち検出手
段上で収束する収束光束である場合の構成を説明する説
明図、第３図（ａ）、　（ｂ）はこの発明に用いられる
処理手段の構成の一例をあられすブロック図、第４図は
空間分解能と検出手段との関係を説明する説明図、第５
図は従来の光沢度測定装置の一例の構成を説明する説明
図、第６図は反射光の光強度分布の一例を説明する説明
図、第７図は反射光中のピーク強度と散乱光強度との比
から被測定面のボケの程度を知ることができることを調
べるための測定光学系の構成を説明する説明図、第８図
は第７図の測定光学系によるサンプルの測定結果をあら
れすグラフ、第９図は散乱光成分の光強度との比と各サ
ンプルにおける像のコントラスト（ＮＳＩＣ＊　）との
関係をあられすグラフ、第１０図（ａ）〜（ｅｌは各サ
ンプルの結像波形をあられすグラフ、第１）図は正反射
光成分とその近傍成分の光強度分布から被測定面のウネ
リの程度を知ることができることを調べるための測定光
学系の構成を説明する説明図、第１２図（ａｌ、　（ｂ
ｌは第１）図の測定光学系で得られたピークの半値幅ト
Ｉの２に相当する開き角度（第１）図中θ％であられす
）とサンプルのウネリの断面曲線のパワースペクトル和
ならびにピークの形状の関係をあられすグラフ、第１３
図は被測定面で収束する光束を用いればウネリの影響を
排除してボケの測定をより正確に行えることを調べるた
めの測定光学系の構成を説明する説明図、第１４図（ａ
ｌ〜（ｈ）は第１３図の測定光学系および第１）図の測
定光学系を用いて被測定面サンプルの光強度分布を測定
した結果をあられすグラフである。 １・・・被測定面　２・・・投光手段　３・・・検出手
段４・・・光学系　３Ｉ・・・第１の検出手段　３２・
・・第２の検出手段　５・・・処理手段 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図 竿９図 Ｎ５ＩＣ＊　（／、　”） 第８図 Ａ　ｐｌ（ｅ） 第１０図 （ｅ） 第１）図 第１２図 （ａ） （ｂ） 第１３図 第１４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被測定面に向かわせる光を発生する投光手段と、
   被測定面からの反射光を受けて検出する検出手段とを備
   え、前記投光手段から検出手段に至る光の経路上には検
   出手段に光を収束させる光学系が設けられており、検出
   手段からの検出信号が処理手段によって処理され光沢度
   が測定されるようになっている光沢度測定装置であって
   、前記検出手段が、反射光中の正反射光成分とその近傍
   の成分のうちの少なくとも正反射光成分を検出する空間
   的分解能の高い第１の検出手段と、正反射光成分から離
   れた成分の光強度に合わせた検出レベルを有する第２の
   検出手段の二つを備えたものであることを特徴とする光
   沢度測定装置。 （２）被測定面へ入射する光が平行光束であるとともに
   、光学系が前記被測定面で反射した光を検出手段上に収
   束させるようになっている特許請求の範囲第１項記載の
   光沢度測定装置。 （３）被測定面へ入射する光がこの被測定面で収束する
   収束光束であるとともに、光学系が前記被測定面で反射
   、分散した光を検出手段上に再収束させるようになって
   いる特許請求の範囲第１項記載の光沢度測定装置。 （４）被測定面へ入射する光が、光学系によって検出手
   段上で収束するようあらかじめ収束された収束光束であ
   る特許請求の範囲第１項記載の光沢度測定装置。 （５）入射光束を被測定面に対し略垂直に入射させると
   ともに、被測定面からの反射光をビームスプリッタによ
   って前記入射光束外へ取り出し、検出手段上に収束させ
   るようになっている特許請求の範囲第１項から第４項ま
   でのいずれかに記載の光沢度測定装置。 （６）第１の検出手段の空間的分解能が、角分解能であ
   らわして、 ０．１°≧ｔａｎ＾−＾１（ｄ／ｌ） 〔ただし、上記式中ｄは第１の検出手段により測定可能
   な最小空間距離間隔、ｌは被測定面から第１の検出手段
   までの距離をあらわす。〕の範囲内であり、その検出角
   度が、 １°≧｜ｔａｎ＾−＾１（ｒ／ｌ）｜≧０°〔ただし、
   上記式中ｒは第１の検出手段で測定可能な空間距離範囲
   、ｌは被測定面から第１の検出手段までの距離をあらわ
   す。〕 の範囲内である特許請求の範囲第１項から第５項までの
   いずれかに記載の光沢度測定装置。 （７）第２の検出手段の空間的分解能が、角分解能であ
   らわして、 １°≧ｔａｎ＾−＾１（ｄ′／ｌ′） 〔ただし、上記式中ｄ′は第２の検出手段により測定可
   能な最小空間距離間隔、ｌ′は被測定面から第２の検出
   手段までの距離をあらわす。〕 の範囲内であり、その検出角度が、 ９０°−θ＞｜ｔａｎ＾−＾１（ｒ′／ｌ′）｜≧０°
   〔ただし、上記式中ｒ′は第２の検出手段で測定可能な
   空間距離範囲、ｌ′は被測定面から第２の検出手段まで
   の距離、そして、θは入射角度をあらわす。〕 の範囲内である特許請求の範囲第１項から第６項までの
   いずれかに記載の光沢度測定装置。