多角度测色计的制作方法
【专利摘要】多角度测色计在光检测部（40）中具备被配置在主几何形状面的规定位置的主受光窗（41W）、和被配置在副几何形状面上的第一及第二辅助光学窗（42W、43W），并具备将来自测定点的反射光中由主受光窗（41W）接收到的主分量光（V0）变换成电的主信号（SG0）的主光电变换元件（V1）、和将该反射光中由第一和第二辅助受光窗（42W、43W）分别接收到的第一和第二辅助分量光（V1、V2）变换成电的第一和第二辅助信号（SG1、SG2）的第一和第二辅助光电变换元件（42T、43T）。在运算部（72）中，基于第一和第二辅助信号（SG1、SG2）来进行主信号（SG0）的修正，获得该测定点的色信息。由此，能够省力省时间地维持内部机构的可靠性、耐用性，并且降低因测定面的相对倾斜引起的姿势误差。
【专利说明】多角度测色计
【技术领域】
[0001]本发明涉及多角度测色计，尤其涉及用于修正测色计相对测定面的姿势误差的光学配置改进技术。
【背景技术】
[0002]由于汽车的涂饰等中使用的金属色涂饰、珍珠色涂饰等在内部的光泽材料的影响下，其色彩因观察者的方向不同会看起来不同，所以在其涂饰评价(涂饰色的评价)中使用以多个角度进行照明或受光的多角度测色计。
[0003]S卩，汽车的涂饰等所使用的金属色涂饰、珍珠色涂饰在涂饰涂膜内包含被称为光泽材料的鳞片状的铝片或云母片，呈现所谓的金属色效果或珍珠色效果。这是因为光泽材料对反射特性的贡献因照明以及观察方向而不同。在这样的金属色涂饰、珍珠色涂饰的评价(色彩测定)中，使用具备从多个方向对被测定物的试样面照明并从一个方向受光(多方向照明单向受光)或者从一个方向对被测定物的试样面照明并从多个方向受光(单向照明多方向受光)的多角度几何形状(光学配置)的多角度测色计。
[0004]可是，如果测定对象是汽车的减震器等具有曲率的试样，则在测定时产生试样法线与测色计的基准轴不一致的姿势误差的可能性较高。其中，由于对接近于镜面反射光的角度方向而言，反射特性的角度依存性较大，所以可以忽略该误差的影响。
[0005]鉴于此，出于降低该姿势误差的目的，例如在专利文献I所公开的方法中，提出了一种利用弹簧等弹性体将内置测定光学系统的光学基础单元保持于框体，通过不依赖于试样与框体的接触角度地将照明/受光几何形状保持恒定，来降低测定误差的技术。
[0006]另外，作为其他的公知技术，还有一种通过采用在试样接触面配置多个接触销，并如果全部被均衡地按压则发生测定触发的构成，来抑制测色计的姿势误差的技术。
[0007]专利文献1:日本特开2002 - 5830号公报
[0008]此外，作为多角度测色计的代表性用途，可举出汽车的外装评价，当在生产线等中使用时，尤其在对减震器等车体侧面进行测定的情况下，容易想到将测色计倾斜使用。
[0009]然而，在上述专利文献I的技术中，通过在机构上下工夫来达到降低姿势误差的目的，但需要利用弹性体保持内部机构这一在构造上复杂的机械结构，使得装置大型。另夕卜，由于是内部机构移动的构造，所以担心在汽车的生产线中测定对象运动的情况等苛刻的条件下使用时欠缺可靠性、耐用性。
[0010]另外，在上述公知技术中，需要测定者通过手动来进行姿势调整，存在到测定开始为止需要劳力和时间这一缺点。
【发明内容】
[0011]本发明鉴于这样的情况而提出，其目的在于，提供一种在将测色计相对测定面倾斜使用的情况下，也能维持内部机构的可靠性、耐用性，不需要劳力和时间便能进行姿势误差的修正的多角度测色计。[0012]本发明的一个方式涉及的多角度测色计具备:(a)照明部，其被配置在包含规定的基准线的虚拟基准平面上，朝向规定于上述基准线上的规定的测定点进行光照射；(b)光检测部，其具备:主受光窗，被配置于上述基准平面的规定位置；多个辅助受光窗，其配置包含上述规定位置以及上述规定的测定点且相对于上述基准平面正交的平面上，并且各种与上述测定点对置；主光电变换元件，接受来自配置于上述测定点的测定面的反射光中由上述主受光窗接收到的主分量光并变换成电的主信号；和多个辅助光电变换元件，接受上述反射光中由上述多个辅助受光窗分别接收到的多个辅助分量光并变换成电的多个辅助信号；以及(C)运算部，基于上述多个辅助信号来进行上述主信号的修正，获得存在于上述测定点的测定面的色信息。
[0013]根据上述构成，由于从被配置在包含规定位置和测定点且相对于基准平面正交的平面上的多个辅助光学窗获得的光分量的信息来进行主信号的修正，所以即使基准面从测定面的法线倾斜也能进行恰当的测色。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1针对本发明的各实施方式涉及的多角度测色计，Ca)是表示外观的立体图，
(b)是表示测定器主体的中心轴与测定试样的测定面的角度关系的示意图。
[0015]图2是表示本发明的各实施方式涉及的多角度测色计的基本功能构成例的图。
[0016]图3是对通过光学系统的配置实现的主几何形状面与副几何形状面进行说明的图。
[0017]图4针对表示反射光强度的曲线图，Ca)是对不处于倾斜环境的情况进行说明的图，(b)是对处于倾斜环境的情况进行说明的图。
[0018]图5是表示副几何形状面中的光检测部的一个构成例的图。
[0019]图6是表示光检测部以及运算部的功能的构成的图。
[0020]图7是表示不处于倾斜环境的情况的副几何形状面中的光检测部的构成与反射光强度的曲线图之间的关系的图。
[0021]图8是表示处于倾斜环境的情况的副几何形状面中的光检测部的构成与反射光强度的曲线图之间的关系的图。
[0022]图9是例示反射光强度的近似函数的图。
[0023]图10是表示第一实施方式涉及的多角度测色计的动作流程的流程图。
[0024]图11是例示姿势误差0、输出比R以及修正系数C的表的图。
[0025]图12是表示第二实施方式涉及的多角度测色计的动作流程的流程图。
[0026]图13是表示第三实施方式涉及的多角度测色计的动作流程的流程图。
[0027]图14是例示修正近似函数的图。
【具体实施方式】
[0028]< 1.各实施方式的概要>
[0029]<1-1.外观与使用方式>
[0030]图1是表示本发明的各实施方式涉及的多角度测色计中共用的外观的立体图、以及对测定器主体与被测定物的测定面的位置关系进行说明的示意图。[0031]图1 (a)是表示多角度测色计的外观的立体图。如图1 (a)所示，该多角度测色计100 (IOOaUOOb)由收容了后述的各构成构件(参照图2)的箱形状的测定器主体2构成。该测定器主体2具备在底壁贯穿设置的测定用开口 3、和被配置在表面的恰当位置并具有显示测定结果的显示器、操作开关等的操作显示面板4，构成了可以携带的便携式测色计。
[0032]而且，图1 (b)是对该多角度测色计(100a、100b)的测定器主体的中心轴与测定试样的测定面的角度进行说明的示意图。如图1 (b)所示，将多角度测色计100的测定用开口 3朝向被测定物5来进行测定，与测定用开口 3对置的被测定物5的区域为测定区域5a。在测定时，按照测定器主体2的中心轴2n (测定用开口 3的法线)与测定区域5a的法线5n —致的方式，将测定器主体2配置成与被测定物5的表面对置。
[0033]在被测定物5是汽车的减震器那样的曲面的情况下，由于难以使测定器主体2的中心轴2n与测定面的法线5n准确地一致，所以一般中心轴2n与测定面的法线不一致的情况较多，成为相对于测定面的法线倾斜的状态。以下将这样的测定环境称为“倾斜环境”。
[0034]<1-2.多角度测色计的基本功能构成>
[0035]以多方向照明单向受光类型的多角度测色计为例，对本发明的各实施方式涉及的多角度测色计100 (IOOaUOOb)的功能构成进行说明。图2是表示多方向照明单向受光类型的多角度测色计的基本功能构成例的图。
[0036]如图2所示，多角度测色计100 (IOOaUOOb)的主要构成具备:多个照明部IA?5A，被配置在包括规定的基准线(测定器主体2的中心轴2n)的虚拟基准平面上，朝向在基准线上规定的规定的测定点P以不同的角度进行光照射；和光检测部40，接受来自配设于测定点P的测定面的反射光并变换成电信号。另外，在控制部70中，具备基于该信号求出光的检测值，并基于该检测值获得存在于测定点P的测定面的色信息的运算部72。并且，除了上述部件以外，还设有操作显示面板4、测定开关65、显示部66、存储器部60、测定控制部71。
[0037]上述的基准平面是在中心轴2n与测定面垂直那样的情况下，包括中心轴2n并且与测定面垂直的平面。以下，将该面称为“主几何形状面”。另外，将与该基准平面(主几何形状面)正交的虚拟平面称为“副几何形状面”。
[0038]下面，参照图2对多角度测色计100 (100a、100b)具有的构成以及功能进行说明。
[0039]照明部IA?5A分别由例如通过氙气闪光灯形成的光源、对来自光源的光线进行限制的限制板、和准直透镜构成(未图示)。使该光源发光的发光电路11?15分别被设在照明部IA?5A的附近。
[0040]发光电路11?15例如具有用于对光源的电极施加数百V的直流高电压的主电容器、用于对该主电容器进行充电的充电电路、和用于对与光源密接卷绕的由金属线构成的触发电极施加数万V的交流高电压的触发产生电路，并且还具有例如由IGBT构成的半导体开关元件、以及用于对该半导体开关元件施加驱动电压的驱动电路。
[0041]而且，在将半导体开关元件接通，由主电容器对光源的两端电极施加了直流高电压的状态下，如果由触发产生电路的触发电容器经由触发变压器对触发电极瞬间施加了交流高电压，则光源被触发，从主电容器流过直流电流而发光。然后，通过在所希望的定时将半导体开关断开，可使发光停止。
[0042]限制板被配置成限制板的开口与准直透镜的焦点一致，从限制板的开口通过的来自光源的光线被准直透镜校准而成为平行光线，对被测定物5的测定点P进行照明。
[0043]光检测部40具备接受来自被测定物5的测定点P的反射光并将其变换成电信号的功能，关于功能构成的详细内容将后述。
[0044]操作显示面板4具备用于指示测定开始的测定开关65、用于显示测定结果的例如由液晶显示面板构成的显示部66等。
[0045]存储器部60由RAM、EEPROM等构成，暂时保管测定结果等，并且存储有用于使控制部70动作的控制程序。
[0046]控制部70具备CPU、A / D变换器等电子电路，作为功能模块，具备测定控制部71和运算部72，根据存储器部60中储存的控制程序，来控制多角度测色计100 (IOOaUOOb)的各部的动作。
[0047]在测定控制部71中，若测定开关65被操作，则使照明部IA?5A各自的光源按时间依次发光来进行测色。另外，测定控制部71将运算部72的计算结果作为测定结果显示到显示部66。
[0048]在运算部72中，基于由光检测部40变换后的电信号来分别求出光的检测值(分光反射特性)，并基于该检测值来获得存在于测定点P的测定面的色信息(例如三刺激值)。
[0049]<1-3.倾斜环境下的反射光特性的一般性质与前提事情>
[0050]作为对本发明的各实施方式涉及的多角度测色计100 (100a、100b)的详细情况进行说明的准备，预先说明成为各实施方式的前提的反射光特性的一般性质、和与之相伴产生的事情、即现有技术中产生的事情。
[0051]图3是对从多个照明部IA?5A照射的光LI?L5在测定面5S的测定点P被反射并由受光器41受光的情况进行说明的图。图3 (a)是从图2所示的主几何形状面观察的图，图3 (b)是从副几何形状面观察的图。
[0052]以下，对在图3 (b)所示那样的副几何形状面发生的事情进行说明。
[0053]图4是对因测定器主体的中心轴2n与测定面5S的法线5n的偏移而产生的情况进行说明的图。其中，以下将向纸面右方向的角度定义为正，将向纸面左方向的角度定义为负。
[0054]在图4 (a)中，是表示不处于倾斜环境(测定器主体2的中心轴2n与测定面5S的法线5n—致)的情况下的反射光强度的曲线图。另外，在图4 (b)中，是表示处于倾斜环境(法线5n从中心轴2n倾斜了角度一 9 )的情况的反射光强度的曲线图。其中，该曲线图的纵轴为反射光强度，横轴为从中心轴2n起的角度偏移(以下称为“角度A”)。
[0055]如图4 (a)以及(b)所示，从位于中心轴2n上的照明部IA?5A照射照明光LI?L5,照明光LI?L5在测定面5S的测定点P被反射而由受光器41受光。与来自照明部IA?5A的照明光LI?L5对应的镜面反射光，相对法线5n，分别向与照明光LI?L5对称的方向射出。即，对镜面反射光而言，在图4 (a)中，由于中心轴2n与法线5n—致，所以相对于照明光LI?L5的镜面反射光向照明部IA?5A所处的方向射出，与之相对，在图4 (b)中，由于法线5n从中心轴2n倾斜到角度一 0方向，所以相对于照明光LI?L5的镜面反射光从照明部IA?5A所处的方向倾斜了角度一 2 0的方向射出。
[0056]另外，虽然除了镜面反射光以外，还向各个方向都射出反射光，但若观察反射光强度与角度A的关系，则如图4 (a)以及(b)的曲线图所示，以将该镜面反射光的角度作为中心而处于对称的位置关系的两侧的角度具有对称衰减的特性。因此，在图4 (a)中，作为近似函数F，在比较接近于镜面反射的0°附近，反射光强度与角度A的关系可通过单纯的高斯函数G (A)近似，与之相对，图4 (b)的高斯函数能够以一律移位了角度一 2 0的G (A +
20)的分布来近似。其中，镜面反射光强度GP在图4 (a)以及图4 (b)中都几乎为G (O)。
[0057]另一方面，受光器41在图4 (a)中位于与镜面反射光方向一致的方向，与之相对，在图4 (b)中位于从镜面反射光方向倾斜了角度+ 2 0的方向。
[0058]因此，在图4 (a)中由受光器41检测的反射光量S为[数I]
【权利要求】
1.一种多角度测色计，其特征在于，具备: (a)照明部，其被配置在包含规定的基准线的虚拟基准平面上，朝向规定于上述基准线上的规定的测定点进行光照射； (b)光检测部，其具备: 主受光窗，其配置于上述基准平面的规定位置； 多个辅助受光窗，其配置于包含上述规定位置以及上述规定的测定点且相对于上述基准平面正交的平面上，并且各自与上述测定点对置； 主光电变换元件，接受来自配置于上述测定点的测定面的反射光中由上述主受光窗接收到的主分量光并变换成电的主信号；和 多个辅助光电变换元件，接受上述反射光中由上述多个辅助受光窗分别接收到的多个辅助分量光并变换成电的多个辅助信号；以及 (C)运算部，基于上述多个辅助信号来进行上述主信号的修正，获得存在于上述测定点的测定面的色信息。
2.根据权利要求1所述的多角度测色计，其特征在于， 上述运算部还具备: 近似函数推断部，其使用上述主信号以及上述多个辅助信号来求出对上述反射光的方向依存性进行近似的近似函数； 修正系数运算部，基于由上述近似函数推断部求出的近似函数来运算修正系数；和修正部，使用由上述修正系数运算部求出的修正系数来进行用于对上述主信号加以修正的运算。
3.根据权利要求2所述的多角度测色计，其特征在于， 上述修正系数运算部基于由上述近似函数推断部求出的上述近似函数来计算出多个辅助信号的测定值之比，将上述测定值之比与上述修正系数存储为表， 上述修正部计算通过各测定而获得的多个辅助信号的测定值之比，参照上述表来读出相对于上述测定值之比的姿势误差以及修正系数，并且使用上述修正系数对修正前的主分量光的测定值进行修正。
4.根据权利要求3所述的多角度测色计，其特征在于， 还具备存储部，该存储部存储对由修正部进行的上述主信号的修正的有效范围进行规定的规定的阈值， 上述修正部具备错误处理部，该错误处理部将对应于上述多个辅助信号的测定值之比的指标值与上述规定的阈值进行比较，在上述指标值脱离上述有效范围时进行错误处理。
5.根据权利要求1所述的多角度测色计，其特征在于， 上述照明部具备多个照明部，该多个照明部分别被配置在上述基准平面上，并且朝向上述规定的测定点从相互不同的角度进行光照射。
6.根据权利要求1所述的多角度测色计，其特征在于， 上述主受光窗具备分别被配置在上述基准平面上并接收从上述规定的测定点以相互不同的角度反射的反射光的多个主受光窗。
7.根据权利要求6所述的多角度测色计，其特征在于， 与上述多个主受光窗分别对应地具备多个辅助受光窗。
【文档编号】G01J3/50GK103492844SQ201280020483
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2012年4月9日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】寺冈良隆, 鹤谷克敏, 山野井勇太 申请人:柯尼卡美能达株式会社