JP4729235B2 - 測定面を照明するための装置、ならびに物体の視覚的特性を特定するための装置および方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定面を照明するための装置、ならびに物体の視覚的特性を特定するための装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体および表面の視覚的特性は、自動車等の多くの製品において、全体的な印象のための重要な特徴である。かくして、対象物の製造や修理の際に高い再現性を得るために、試作品ないし製品における品質管理のための測定が行なわれ、その際、一つないし複数の特性値が特定される。
【０００３】
この目的のために、測定対象の表面ならびに測定対象の物体が照明装置によって照射され、反射された（あるいは透過された）光の一部が、測定物体の光学的特性を特定するために一つないし複数の測定装置によって受光される。この測定装置の重要な部分は、測定対象の表面ないし測定対象の物体を照明するための照明装置である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このため、本発明は、最初に述べた類の、表面を照明するための装置、ならびに物体の視覚的特性を特定するための装置および方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１に特定されているように、本発明により、照明するための装置を用いて解決される。物体の視覚的特性を特定するための本発明による装置ないし設備は、請求項２３に記載されている。これを用いた本発明による方法は、請求項５１に記載されている。
【０００６】
本発明の好ましいさらなる発展形態は、下位請求項に記載されている。
【０００７】
測定面を照明するための本発明に係る装置は、少なくとも二つの放射光源を有する少なくとも一つの放射光装置と、開口を制限するための少なくとも一つの絞り装置とを備えている。光路中には、少なくとも一つの散乱装置が配置されている。
【０００８】
上記放射光源から放射された放射光を上記絞り装置に指向できることが好ましい。
【０００９】
上記複数の放射光源から放射された複数の放射光は、概ね一つの共通の方向に指向されていることが好ましい。このことは、例えば次のことを意味する。すなわち、放射された複数の放射光の主要進行方向を通る複数の軸は、互いに平行に揃えられるか、あるいは、互いに鋭角で交差するか、あるいは、測定面に対して垂直な投影面内で互いに鋭角をなして交差する。
【００１０】
本発明による照明装置は多くの長所を有している。
【００１１】
本発明の好ましいさらなる発展形態において、少なくとも一つの放射光装置に複数の放射光源が設けられ、この少なくとも一つの放射光装置における放射光源の数は、３個以上とされている。この放射光源の個数は、８，１２より大きいか、あるいは１６以上であることが好ましい。同様に、１６より多い、例えば１８，２０，２４あるいは任意の数の放射光源を設けることもできる。
【００１２】
本発明のさらなる発展形態において、少なくとも一つの放射光装置の少なくとも二つの放射光源は、異なる分光学的特性を有している。異なる分光学的特性の複数の放射光源が設けられることが好ましい。
【００１３】
異なる放射光源の分光学的特性は、少なくとも一部互いに重なり合うことが特に好ましい。無論、例えば適当なスペクトル領域の強度を高めるために、二つないしさらに多くの異なる放射光源が同じかもしくは略同じ分光学的特性を有することは、いかなる場合においても可能である。
【００１４】
本発明の装置のさらなる発展形態において、少なくとも一つの放射光装置は、概ね可視領域全体のスペクトルの放射光を放射する。これは、可視領域全体のスペクトルにおける視覚的な特性を評価するのに有利である。これはまた、多くのスペクトルを様々に放射する放射光源を用いても実現することができる。また、紫外領域ならびに赤外領域においても放射光は放射可能とされている。
【００１５】
少なくとも一つの放射光装置の少なくとも一つの放射光源は、熱放射光源ないし半導体放射光源とされていることが好ましい。特に好ましいのは、少なくとも一つの（あるいは略全ての）放射光源が光を放射するダイオードとして構成されていることである。
【００１６】
とりわけ、半導体放射光源および発光ダイオードないしそれに類するものは、多くの長所を有している。例えば、半導体放射光源は、スイッチング時間や応答時間が短く、放射出力を安定にするための時間が比較的短くて済む。半導体放射光源の他の長所は、長い寿命や、さらには経時変化が比較的現れ難い等の点である。
【００１７】
通常の発光ダイオードは、比較的狭い波長範囲にわたって出力を放出することが多い。異なるスペクトルを放射する光源を或る適した数だけ用いれば、全ての可視領域のスペクトル（さらにまだそれより多く）をカバーすることができる。また、白色ＬＥＤを用いることも可能である。
【００１８】
照明装置を制御する制御装置が設けられていることが好ましい。このとき、制御装置は、少なくとも一つの放射光装置の少なくとも二つの放射光源が時間的に交互に放射光を放出できるように構成されている。
【００１９】
この制御装置を用いて、少なくとも二つの放射光源が略同時に放射光を放出できるように照明装置を制御できることが好ましい。
【００２０】
例えば、ユーザの意のままに、あるいは前もって設定された照明の進行のさせ方の範囲内で、個々か又は全ての放射光源が、時間的に順番に、ないし少なくとも時折同時に、放射光を放出するよう、二通りの制御バリエーションが設けられることが特に好ましい。
【００２１】
少なくとも或る一定期間にわたって放射光が同時に放射されれば、一層幅広い波長区間および／または一層強い強度で照明がなされることになるが、これが好ましい場合もある。
【００２２】
一つないしそれより多い放射光装置の二つないしそれより多い放射光源が時間的に順次動作させられれば、これによって、特に分光学的に異なる放射特性の場合に、測定面が時間的に可変のスペクトルを用いて照明されることになる。斯かる方法によって、例えば、純粋な明るさのセンサを用いる場合に、表面の分光学的特性を推し量ることもできるといった利点が得られる。
【００２３】
上述した発展形態の一つもしくは全てに係る本発明の装置の好ましい一発展形態においては、少なくとも一つの放射光装置の少なくとも一つの放射光源と照明すべき測定面との間の光路中に、光偏向装置が設けられている。この光偏向装置は、放射光源から放射された放射光を少なくとも一部絞り装置に向けて偏向するために、放射光源と絞り装置との間に設けられていることが好ましい。
【００２４】
係る解決手段を用いると、放射された放射光の強度を絞り装置の下流側で強めることができるため、周囲からの迷光の相対的な影響が低減され、ＳＮ比（信号対雑音比）が改善される。
【００２５】
少なくとも一つの光偏向装置は、少なくとも一つの光偏向素子を備えていることが好ましい。光偏向装置を用いて異なる放射光源の光が絞り装置に向けて偏向されることが好ましい。このとき、個々の放射光源に対して、各々独立の、あるいは共通の光偏向素子を光偏向装置に設けることができる。
【００２６】
光偏向素子として、レンズ素子、ミクロレンズ素子、あるいはまたミクロレンズアレイが用いられることが好ましい。同様に、光偏向素子として、例えば格子素子といったような回折素子が用いることが好ましい。回折素子の場合には、体積格子素子ないしホログラフィック光学素子が用いられることが特に好ましい。ホログラフィック光学素子の場合には、柔軟な光学的形状ならびに柔軟な波長選択に利点がある。ホログラフィック光学素子としての体積ホログラムの場合には、所望の幾何学的形状ならびに体積ホログラムの膜圧によって、動作波長、受光波長ならびに受光形状を良好に設定することができる。
【００２７】
こういった素子を用いることによって、ホログラフィック光学素子上に第一の方向から入射する放射光が、絞り装置への第二の方向からの放射光と同様に偏向されるようになる。波長選択的に光路が調整され、これにより、第一の方向からの第一の波長領域の放射光が偏向される一方、第一の方向からの第二の波長領域を有する放射光がそのまま妨げられることなく通過するか、あるいは第二の方向に偏向されるようになる。対応する波長と回折角の相互依存性は、ブラッグ条件に従う。
【００２８】
相応のホログラフィックな、または非ホログラフィックな光学素子が用いられる場合、本発明による照明装置を一層柔軟に構成することができ、このとき、適した光偏向手段によって複数の放射光源から放射される光を絞り装置に向けて偏向することができる。
【００２９】
本発明の好ましいさらなる発展形態においては、少なくとも２個、好ましくは３，４，５，６個ないしさらに多い放射光源が共通の保持装置に設けられている。それも、好ましくは、それぞれ放射可能とされた放射光が少なくとも一部ないし殆ど絞り装置に向けられるように設けられている。
【００３０】
放射光装置の個々の放射光源は、保持装置上に直接隣り合うようにして配置することができ、このとき、５ｍｍより狭い間隔ないしは１ｍｍさえ下回る間隔とすることができる。
【００３１】
保持装置は、このとき、円形、四角形、ないしその他の形等の例えば平らな基板とすることができる。この保持装置上に、個々の放射光源（例えば、発光ダイオード）を互いに平行に配置することができる。個々の放射光源は、自らの放射光を概ね互いに平行に放射する。このとき、絞り装置の直接上方の中心領域にある放射光源は、中心の光軸からかなり離されて配置された放射光源よりも該絞り装置に向けて一層強い放射を行なう。
【００３２】
保持装置は、立体的に構成することもでき、しかも、該保持装置上に設けられた個々の放射光源がそれぞれ少なくとも略絞り装置に向けられるか、あるいは集束されるように構成できる。これにより、絞り装置に向けて放射された放射光出力が高められることになる。
【００３３】
個々の放射光源から放射された光が主として（例えば中心に配置された）絞り装置に向けて偏向されるように、保持装置には、例えば、既に上で述べたような光偏向装置といった光を導く装置が設けられていてもよい。この場合、光を反射する素子を用いることもでき、この素子により、該反射素子のそれぞれに入射する光が絞り装置の方向に偏向される。
【００３４】
異なる照明装置を用いて放射された光の再現性を向上させるため、保持装置は、個々の放射光素子が基本的には固定されて、ただし好ましくは交換可能な状態で、保持装置に収容されるように構成されている。確動式のはめ合いの場合には、調整にかかる手間やコストが少なくて済む。
【００３５】
本発明の好ましいさらなる発展形態において、光を放射する素子のそれぞれは、半導体放射光素子として形成され、これらの素子は、基本的にはハウジングを備えておらず、及び／又は、光を導くためのガラス体ないしプラスチック体といった光学系を備えていない。これらの素子は、シリコンチップとすることができる。
【００３６】
こうして、保持装置の比較的小さな面積の上に、光放射する同じかまたは異なる複数の放射光素子を設けることができる。保持装置は、セラミックないしその他の電気を通さない材料から製造することができ、個々の放射光素子は、この保持装置上に貼着されるか固定される。このような構成を用いることにより、例えば１ｃｍ²の面積に１０個，２０個ないし３０個までの、あるいはさらに多くの放射光素子を配置することができる。
【００３７】
このようにして上記の放射光源すなわち光源ないしシリコンチップのそれぞれから放射される放射光は、場合によっては従来の発光ダイオードが用いられる場合に比べてそれほど揃っていないとはいうものの、高い集積度により、絞り装置からの距離ならびに相互の間隔が小さくなるようにして膨大な数の放射光源を配置することができるため、比較的高い照明強度を得ることが可能になる。
【００３８】
その上、ちょうど上に述べた構成には、例えば従来の光学素子や、あるいはホログラフィック光学素子さえも備える光偏向システムを設けることができる。このような解決手段によれば、僅かなスペースを割くことで、絞り装置上の放射光強度を増加させることもできる。光偏向素子を用いれば、個々の、あるいは全ての光源の放射光を、絞り装置上に偏向したり、あるいは集束させたりすることができる。
【００３９】
本発明による装置の好ましい一発展形態においては、少なくとも一つの放射光装置が移動可能に構成されている。保持装置は、その上に設けられた放射光装置ないし放射光源を有して移動可能に構成されている。
【００４０】
その場合、保持装置上の放射光源は、それぞれ放射可能とされた放射光が絞り装置へと向けられるように配置されることが好ましい。これは、例えば、保持装置を絞り装置に対して相対的に動かすことによって実現できる。このとき、その都度一つの光源の放射光だけを絞り装置へと放射できるように構成することが可能である。
【００４１】
保持装置は、モータ装置を用いて、しかも、特に好ましくはステップモータを用いて動かされることが好ましい。絞り装置に対する保持装置ないし各放射光源の自動的な位置決めが望ましく、これにより、個々の放射光源が順番に絞り装置の方向に光を放射することが可能になる。このように構成される場合、その都度、比較的高い放射光強度を絞り装置に向けて集中的に放射することができる。
【００４２】
保持装置は、少なくとも或る角度範囲にわたり回転可能とされていることが特に好ましい。保持装置は、連続的に回転可能か、あるいは、或る所定の角度範囲にわたってだけ回転可能とすることができる。
【００４３】
いずれの場合でも、例えば保持装置の回転軸から保持装置上に設けられた放射光素子へ電気的に接続されるように、滑り接触部（ブラシ）を設けることができる。
【００４４】
さらに、保持装置上には、個々の放射光源を制御し、及び／又は放射光源に対する電流供給の安定化部も備えるような回路装置を設けることもできる。同じように、保持装置の個々の放射光源は、特に、保持装置が或る所定の角度量だけでのみ回転可能か、あるいは所定の行程分だけでのみ移動可能であるときには、普通の電線を介して照明装置の他の素子に接続することができる。
【００４５】
回転自在の保持装置は、特に好ましい。回転自在の保持装置上には、該保持装置の回転軸の周りに、或る一定の半径で個々の放射光源を配置することができる。例えば、一定もしくは可変である角度間隔の円弧上に、複数の、例えば１６個の放射光源を配置することも可能である。分光学的に異なる多くの放射光源によって、波長分解能が向上する。
【００４６】
放射光源は、保持装置の把持装置に、放射される光の軸が保持装置の回転軸に対して略平行に延びるように設けられることが望ましい。また、放射光の軸と回転軸との間の角度が所定の値を有するものであっても構わない。垂直方向に指向することも可能である。選択される角度は、構造ならびにその他の幾何学的形状に依存する。
【００４７】
保持装置が回転する場合、個々の放射光源は、順番に絞り装置上に光を照射することができる。こうして、個々の放射光源のそれぞれは、概ね絞り装置に指向することができ、これにより、予め設定可能な放射光の部分か、さもなくばできるだけ大きな放射光の部分が絞り装置方向に向けて放射される。
【００４８】
こうして、柔軟性の高い構造が実現可能となる。その上に優れているのは、全く同じか異なる形式とされた様々な照明装置を用いる際に、放射される放射光の再現性が高められるという点である。相応の再現性を保証するために、調整にかかる手間やコストを下げることができ、あるいは、全体にさらに優れた結果を得ることができる。
【００４９】
保持装置の回転範囲は、３６０°よりも小さな角度に制限することができて、例えば、２７０°，３００°ないし３３０°の回転範囲が好ましい。個々の放射光源は、例えば、５°，１０°，１５°，２０°ないし３０°ないしそれに類する角度の隔たりで配置することができる。
【００５０】
保持装置の位置を特定するため、位置コントロール装置が設けられていることが好ましい。これは、例えば、リミットスイッチ装置とすることができる。両方の回転方向に対して二つのリミットスイッチも可能である。位置コントロール装置は、光電スイッチないし磁石ないしそれに類するものによって実現することもできる。
【００５１】
このような位置コントロール装置を用いることにより、一連の照明の少なくとも一つの始点および／または終点を確実に決めることができる。このようにして、長い稼働時間にわたって位置決めの際の不正確さが加算されることが大幅に排除される。
【００５２】
上述の発展形態の一つ又は全てによる本発明の好ましい一発展形態においては、コントロールセンサ装置が光路中に設けられ、主として絞り装置の下流側に配置されている。このコントロールセンサ装置は、個々の放射光源から放射される放射光を特定しコントロールするために用いられる。また、好ましくも、放射される出力の開ループ制御ないし閉ループ制御が可能である。
【００５３】
このようなコントロールセンサ装置を用いることで、制御装置がコントロールセンサ信号に基づいてモータ装置を制御することが可能となる。例えば、放射光強度が大きい場合には、モータ装置は、より素早く駆動することができ、および／または、強度が比較的小さい場合には、モータ装置は、保持装置が一層遅く動かされるか、さもなくば一時的に全く動かされないように制御することができる。
【００５４】
物体の視覚的な特性を特定するための本発明による装置ないし設備は、少なくとも一つの第一の光学装置と、少なくとも一つの第二の光学装置とを備えている。上記第一の光学装置は、或る測定面上に光を照射可能にする照明装置として構成されている。少なくとも第二の光学装置は、上記測定面から反射された光、ないしは物体を透過した光を検出可能にする検出器装置として構成されている。ここで、測定面から反射された光、あるいは物体を透過させられた光とは、照明装置から照射され、さらに測定面から反射されるかあるいは透過させられ、そして最後に対応する検出器装置に至る一部の光ことを言う。
【００５５】
この検出器装置から、取り入れられた光の一部を少なくとも特徴付けるような、少なくとも或る測定値が送出される。少なくとも一つの、そして好ましくは複数の測定値を収容するために、本発明による装置には、記憶装置が設けられている。測定工程を制御するために、少なくとも一つの制御装置が用いられる。
【００５６】
上記の装置を用いることにより、上記測定面を特徴付けるような少なくとも一つの特性値を特定することができる。
【００５７】
照明装置として構成された第一の光学装置は、少なくとも一つの絞り装置と、光路中に配置された少なくとも一つの散乱装置すなわちディフューザ装置とを備えている。少なくとも一つの放射光装置は、少なくとも二つの放射光源を有し、これらの少なくとも二つの、好ましくは、三つ、ないし四つ、あるいはさらに多くの、放射光源から放射可能とされた放射光は、上記絞り装置に向けられるように構成されている。
【００５８】
例えば、二つ、三つ、ないしさらに多くの放射光源は、互いに概ね平行に揃えられている。両方の放射光源が同時に作動させられるのであれば、これらの二つ、三つ、ないしさらに多くの放射光源から放射された光は、少なくとも部分的に、或る共通の一点、言うなればライトスポットに向けられる。それぞれ放射可能とされた放射光の少なくとも一部は、同じ面に向けられていることが好ましい。
【００５９】
本発明による装置ないし設備は、多くの長所を有している。
【００６０】
本発明の構成によれば、測定の再現性を高めることができる。また、様々な測定装置の互換性（Interoperabilitaet）も改善することができる。
【００６１】
好ましい発展形態によれば、本発明による装置ないし設備は、好ましい構成に関して上述の記載に示されるように、先に述べた請求項１ならびにその発展形態による照明装置を少なくとも一つ備えている。
【００６２】
本発明の発展形態において、少なくとも上記第一の光学装置ならびに少なくとも第二の光学装置は、それぞれ、上記測定面に対して或る所定の方位角ならびに或る所定の仰角に配置されている。
【００６３】
個々の光学装置は、測定面に対して選択された角度で配置されるが、このとき、好ましくは表面を測定する際の国内外で認められた標準に従う。このとき、色の測定の際に標準とされているような、照明ないし検出のいわゆる０°／４５°幾何学的形状が実現可能とされることが好ましい。
【００６４】
同様に、光沢ならびにそれに類するものの測定に対しては、特に（とは言ってもそれに限られるものではないが）、照明装置と検出装置（検出器装置）との対称的な配置がなされ、このとき、測定面に対する好ましい角度は、５°，２０°，３０°，４５°，６０°および８５°である。さらには、個々の照明装置ないし検出装置を０°と９０°との間の角度で配置することももちろん可能である。
【００６５】
特に好ましいのは、国内外の標準を満たすような幾何学的形状である。米国規格ＡＳＴＭ Ｅ ４３０ないしＩＳＯ ２８１３ないしＤＩＮ ６７５３０に従う構成が好ましい。
【００６６】
光学装置の総計は、少なくとも三つであることが特に好ましい。特に好ましくは、四つ、五つないしさらに多くの光学装置が設けられる。ここで、各光学装置は、検出器装置として、あるいは照明装置として形成されている。
【００６７】
特に好ましいのは、測定面の立体的な測定を可能にするために、少なくとも一つの角度範囲にわたって、一平面においてだけでなく、測定面の上方の半無限空間（Halbraum）にも設けられるような複数の光学装置である。
【００６８】
このため、前記第一の光学素子、前記第二の光学素子、および前記測定面を通って広がる第一の測定平面から外れた所に、少なくとも一つの第三の光学装置が設けられていることが好ましい。
【００６９】
上記検出器装置は、直列に、あるいは分離させて設けられたセンサ装置を備えていることが好ましい。検出器装置は、ＣＣＤチップとして形成することができる。また、個々のセンサ装置がそれぞれ色に対する感度を有して形成され、その際、例えば、異なる分光学的な感度を有する少なくとも三つの感光素子がそれぞれ一つのセンサ装置に対して設けることができる。このように構成されたセンサ装置の場合、受光された光の色を特定することができる。
【００７０】
例えば、検出器装置は、カラーＣＣＤ装置として構成することができる。同じように、検出器装置を分光器装置として構成することも可能である。そのために、（高解度に分解された）スペクトルを得るために、これらの検出器装置は、入射する光を自身の分光学的な構成部分に分解する。このとき、測定面にわたり或る空間的に分解された分光結果を得るために、取り入れられた光の個々の空間的な領域をそれぞれスペクトルに分解することもできる。これは、例えば、測定面の各領域を取り入れる多重化光ファイバを介して実現することができる。
【００７１】
センサ装置の少なくとも一部は、測定面上の異なる測定箇所に対してそれぞれ設けられていることが好ましい。
【００７２】
特に、照明装置の個々の放射光源が順番に放射光を放射するような本発明の発展形態においては、測定面の分光学的な特性の検出が可能である。
【００７３】
分光学的に異なる放射を行なう放射光源が測定面に向けて概ね順番に放射光を照射すると、それぞれの波長間隔ないしそれぞれの放射スペクトルに対して、検出器装置により或る測定値を取り込むことができる。異なる放射光源においてその都度取り入れられた測定値に基づいて、測定面に対するスペクトル曲線を導出することができる。
【００７４】
４個，８個，１２個ないし１６個、あるいはさらに多くの複数の放射光源を用いることにより、信頼性のおける分光学的な測定結果を得ることができる。分光学的に異なる放射を行なう放射光源の場合、ＲＧＢ径路を持たないダイオードアレイないしＣＣＤチップも用いることができる。モノクロセンサ（S/W-SensorenないしSchwarz/Weiss-Sensoren）の方がより好ましく、一層良好なＳ／Ｎ比が得られる。測定結果を向上させるためには、１００個の値の平均を取る必要がある。
【００７５】
測定器装置に分光器装置が用いられれば、測定面の分光学的な特性（スペクトル特性）を特定するために、放射光源の一部もしくは全てに同時に放射光を照射させることもできる。
【００７６】
分光器装置を用いる場合に、個々の放射光源のスイッチが順番に入れられると、周知の放射特性および測定された検出器スペクトルを比較することにより、測定対象の物体における蛍光特性ならびにそれに類するものを推定することができる。こうして、独国特許出願公開第１９９６２７７９号明細書の図５ａならびに図５ｂに記載されているようにして分析を行なうことができる。
【００７７】
本発明の好ましい発展形態において、記憶装置には、少なくとも一つの所定の第一の閾値が設定されている。測定工程では、制御装置により制御されて、センサ装置の測定値がこの閾値を上回る際に、この値が第一の表面タイプに対応させられて設定される。
【００７８】
第二の表面タイプが対応させられるような第二の閾値も同様に設定することができ、これにより、例えば、この第二の閾値を下回る第二の測定値が第二の表面タイプに対して設定されるようになっている。同じようにして、さらに他の閾値ないし表面タイプも設定することができる。
【００７９】
このようにして、表面を異なる表面タイプに分けることができる。これは、とりわけ（と言ってもそれだけというわけではないが）、雑多で異質な反射表面ないし雑多で異質な物体の場合に有利となる。
【００８０】
好ましくは、本発明による装置によって測定面の少なくとも一つの特性値が特定される。この場合、光沢、色、オレンジの皮のようにざらざらした表面、曇り、つや消し、結像の鮮鋭度、像の識別（DOI; Distinction of Image）ならびにさらにそれに類するものといった光学的な特性値を特定することができる。また、もっと多くの異なる特性値を特定したり、さらには、もっと多くの異なる測定幾何学的形状および／または表面タイプに関する光学的特性値を特定することが好ましい。
【００８１】
同じように、測定面の統計学的な特性値が少なくとも一つ導出されることが好ましい。例えば、測定対象の表面上における明るさの分布、大きさの分布、および／または色の分布を特定することができる。第一の表面タイプに関する明るさ分布、及び第二の表面タイプに関する明るさ分布に対して、それぞれ一つの特性値を例えば導出することができる。同じようにして、異なる測定幾何学構成により、例えば色分布などの統計学的な特性値を求めることができる。
【００８２】
制御装置を用いるか、あるいは外部コンピュータを介した解析により、測定幾何学形状ないし異なる表面タイプに関して統計学的ないし分光学的特性値を得ることができる。外部コンピュータは、直にケーブルによる接続か、あるいは無線によってつなげることができる。携帯電話またはインターネットまたはそれに類するものを介した接続が可能である。
【００８３】
少なくとも一つの照明装置が少なくとも一つの保持装置を備え、この保持装置に少なくとも二つの放射光源が設けられているようなさらなる発展形態においては、保持装置がモータ装置によって可動とされ、しかも好ましくは中心回転軸回りに回転可能に構成されといることが望ましい。
【００８４】
個々の放射光源から放射可能とされた放射光は、上記保持装置が移動可能とされていることによって、かくしてスリット装置上に向けることが可能となる。
【００８５】
特に、可動な保持装置の場合、保持装置が第一の移動方向に第一の位置から第二の位置に動く間に、複数の放射光源の少なくとも一部に対して、一連の第一の測定値の組（セット）を取り込むことができる。個々の放射光源に対して、例えば２００個の値を取り込むことができ、そのうち、平均的な１００個の値をその都度解析することができる。
【００８６】
この測定値の第一の組の少なくとも一部に対して、少なくとも一つの第一の特性平均値および／または少なくとも一つの第一の特性偏差値が導出される。特性平均値および／または特性偏差値が、これに対応して予め設定されるか又は選択可能ともされた参照値ないし参照領域を上回るか下回るかすると、制御装置から信号が送出される。これが、例えば、現下の測定結果を破棄する動作を可能にする。
【００８７】
比較的大きな特性偏差値が得られるのは、測定中に装置が測定面に向けて傾けられる場合である。すると、例えば、良質な第一の数の測定値と、誤りを含む第二の数の測定値とが存在する。この双方の範囲のずれは、偏差値を見れば分かり、この偏差値は、予め設定されたその許容枠をおそらく越えるであろうと考えられる。こうして、測定結果の質と再現性とを高める信頼性をチェックすることができる。
【００８８】
さらに、保持装置は、第二のステップにおいて、第二の測定値の組が取り込まれる一方、第二の位置から第一の位置に戻るように動かすことができる。
【００８９】
このとき、少なくとも一つの第二の特性平均値および／または少なくとも一つの第二の特性偏差値を導出することができる。この第二の特性平均値および／または第二の特性偏差値を引き続きコントロールすることによって、現下の測定の測定値が、同じようにして、全体的に許容されるか又は破棄されるようにできる。
【００９０】
例えば、偏差値および平均値の違いが予め設定された範囲に入っているときだけ測定値を受け入れるために、さらなるステップにおいて、これらの第一および第二の特性偏差値ないし特性平均値を互いに比較することが可能である。
【００９１】
上記の平均値ないし偏差値、あるいは比較値が上回るか下回る場合には、装置に既存の送出装置に向けて信号を送出することができ、これにより、値のずれがユーザに知らされる。
【００９２】
測定の再現性を高めるため、保持装置の位置特定用の位置コントロール装置を設けることができ、この装置を用いて、例えば、各測定を開始する時点で、所定の開始位置が設定される。
【００９３】
主として絞り装置の下流側の光路内に配置された、既存のコントロールセンサ装置を好適に用いることによって、照明装置から照射された光を管理（コントロール）したり、あるいはまた、制御したりできる。同じように、コントロールセンサ装置の信号に従って、検出装置、ならびに保持装置のモータ装置も制御することができる。
【００９４】
例えば、保持装置の始動時には、放射光源から放射される放射光がとりあえず遮蔽されて、絞り装置に略至らず、絞り装置も通らない。こうして、放射光源は、普通、遮断された状態にある。
【００９５】
次に、保持装置上の放射光源が絞り装置に向かって移動すると、先ず、放射される放射光の僅かな部分が絞り装置を通り抜けて出てくる。保持装置が十分遠くに動いて初めて、絞り装置を通り抜けてくる放射光がその最大値に達する。放射光の強度は、放射光源がさらに遠くまで動いて、再度、この増大した放射光の部分が絞り装置によって遮蔽されるまで、概ねこの高さを維持する。こうして、絞り装置上方を放射光源が進行することによって、近似的に台形状の強度分布が得られる。動き続けている間、連続的に値が取り込まれ、記憶される。
【００９６】
好ましいのは、このとき、放射光強度が上側の最大の強度の範囲にある間に、一つないし複数の検出器装置によって一連の測定値が取り込まれることである。これは、例えば、絞り装置の上方における全体的な移動時に、測定値を取り込み、次いで、強度分布に関して、該測定に対する平均値、あるいはまたその最大の半分（言い換えれば、「台形の天井部分」）を考慮することで実現できる。
【００９７】
測定値の総数をさらに増せば、さらに高い測定精度に役立つことになる。ただし、測定の質は、個々の照明時間にも依存するため、全体で或る所定の測定時間が与えられている場合には、個々の測定の照明時間と測定値の総数とを最適化することができる。
【００９８】
絞り装置は、一方向に延在して形成されていることが好ましく、円弧状セグメントの形を有していることが特に好ましい。
【００９９】
どの放射光源から放射される光も絞り装置を通って出てこないときには、測定において少なくとも一つの暗信号が取り込まれることが好ましい。入り込んでくる周囲の光ないし散乱光（迷光）、さらにはセンサないしＡ／Ｄ変換器の電気的なノイズに起因する暗信号を特定してこれを参照することにより、全体的に測定結果をさらに改善することができる。
【０１００】
本発明による照明装置および／または本発明による装置の好ましい発展形態には、接続装置が設けられており、この接続装置によって、本発明の装置ないし設備に外部コンピュータないしそれに類するものを接続することができる。ここで、この接続装置は、ケーブル、あるいはまた無線による接続を介した従来の通信接続が可能となるように構成することができる。例えば、赤外線インターフェースを介した無線接続を行なうことができる。さらに、電話線ないし携帯電話ないしそれに類するものを介して外部コンピュータにデータ接続を行なうことができる。
【０１０１】
二地点間（ポイント・ツー・ポイント）接続を介して、あるいはまたインターネットないしそれに類するものを介して本発明による装置ないし設備に接続されている外部コンピュータを用いて、データ交換を行なうことができる。
【０１０２】
電話接続を介した直接的な二地点間接続（遠方のサーバへの電話を介した選択）により、安全性の利点が得られる。他方では、インターネットを介して、暗号化されたデータを伝送することができる。
【０１０３】
かくして、検出器装置および／またはコントロール装置の測定結果は、外部コンピュータに転送することができる。同様に、外部コンピュータから、特定の場所にあるローカルな本発明による装置ないし設備に向けて情報を伝達することができる。これらの情報は、制御装置の記憶装置内に蓄えられることが好ましい。こうして、照明工程ないし測定工程を制御するための制御プログラムをアップデートすることができる。
【０１０４】
同じように、このようにして外部コンピュータの方から、照明装置ないし測定装置の較正プログラムあるいはまたテストプログラムをアップデートしたり、あるいは開始可能にしたりできる。
【０１０５】
外部コンピュータから、装置ないし設備における較正プログラムないし解析プログラムを自動的に開始させることができ、その結果は、ローカルないし遠方のコンピュータ上で分析することができる。得られたデータを用いて、例えば、長く装置内に記憶させておくことができるような新しい較正値を特定することができる。
【０１０６】
比較的大きいか、あるいは特に目に付くようなずれがある場合には、ローカルな装置において、警告シグナルないし警告指示が出される。同じように、重大な欠陥があれば、誤った照明ないし測定を防止するために、ローカルな装置が停止される。
【０１０７】
【発明の実施の形態】
以下に記載する実施形態より、他の長所や用途の可能性が理解される。
【０１０８】
測定面を照明するための本発明による装置の第一の実施形態を図１に基づいて詳述する。
【０１０９】
符号１が付された照明装置（Beleuchtungseinrichtung）は、保持部２０（保持装置）を有する放射光装置２を備えており、この保持部に、１６個までか又はそれより多い種々の発光ダイオード１１，１２，１３（放射光源）が固定されている。見易くするために、図１に描かれたものには、断面に５個の発光ダイオードしか示されていない。もちろん、図１の実施形態においては、まだ他の図示されぬ発光ダイオードが、図示された発光ダイオードの前や後の断面以外のところにも空間的に配分されて存在している。
【０１１０】
各発光ダイオード１１，１２，１３は、絞り４（絞り装置）内のスリット６（スリット装置）上に向けられており、このスリットで強い強度が得られるようになっている。
【０１１１】
絞り４の手前の光路中には、散乱ディスク３（散乱装置）が設けられており、上記スリットを通って進んで行く放射光を均一にするのに用いられている。
【０１１２】
さらに先方の放射光進路中には、照明光３４を広げるためにレンズ５が設けられている。ビームスプリッタ３７によって僅かな分が分岐され、さらにレンズ３５によってコントロール用光電池３６に向けて偏向される。このコントロール用光電池３６を用いて、測定面の方向に照射される光線３４の強度がコントロールされる。制御装置２５（図５参照）を介して、この光線３４の照射強度を開ループ制御したり、あるいは光センサ３６の信号に応じて閉ループ制御することができる。
【０１１３】
個々の光源は、異なる角度で光線（例えば符号２１）を絞り４のスリット６上に向けているため、仮に散乱ディスク３が無いとすると、発光ダイオード１１，１２，１３が同種のものであっても、測定面上の照明に著しい差異が生じることになろう。散乱ディスク３が無ければ、それに対応して、測定面上に、その放射光源に対する異なる照明領域ができることになろう。
【０１１４】
散乱ディスク３を用いることで、このような影響がかなり抑えられる。その場合、その効き目の程度も散乱ディスク３の散乱効果に依存する。普通の透過率０．０５〜５％の間の範囲にあれば、使用例にもよるが、十分過ぎるほど均一な結果が測定面上に得られる。なおそれでも、この場合、照明が発光ダイオード１１，１２，１３によりなされたものかどうかによって、異なる照明領域３１，３２，３３はまだ検出することができる。
【０１１５】
発光ダイオード１１，１２，１３等の様々な光の方向によって、異なる照明箇所が生じるため、均一な照明が得られるようにするための発光ダイオードは、できる限り互いに近づけて配置され、絞り４のスリット６に対する角度が小さく保たれるようになっている。
【０１１６】
絞りからの距離を大きくすることも可能であるが、ただ、このやり方では光強度の減少を伴う。これは、照明される面の照明強度と均一性の最適化を図るのに適している。均一性を調整する他の方法は、絞り４のスリット６の大きさにある。
【０１１７】
図２に示された本発明による照明装置の第二の実施形態は、図１の実施形態におけるものと同様の構成部材を有しているため、ここでは、同一の部材についての説明は省略する。
【０１１８】
図１の実施形態と異なり、図２の実施形態においては、光線の広がりを調整するためのガラス製の物体なしに構成された複数の半導体放射光素子（半導体放射光源）が設けられている。個々の光線源４１，４２，４３は、直接ダイ（Die）上に形成され、保持部２０の絶縁部上に固定されている。
【０１１９】
個々の構成部材は、従来の発光ダイオードのように、基本的には何もハウジングを持たないため、基板２０上における個々の放射光源の集積密度を大幅に高めることができる。このような構成においては、約１ｃｍの直径の面上に多くの半導体放射光源を配置することができる。本実施形態においては、例えば１６個ないしそれより多い半導体放射光源が設けられている。８，１０，１２，１４，１６，１８，２０個ないしそれより多い異なる放射光源４１，４２，４３を保持部２０に設けることが可能である。
【０１２０】
ここで、図１の実施形態においてだけでなく、他の実施形態においても、個々の放射光源は異なる分光学的な放射特性（スペクトル放射特性）を備えていてもよく、その際、個々のスペクトルは、部分的に重なり合って、全体で概ねスペクトルの全可視領域がカバーされる。
【０１２１】
照明装置の制御装置によって、図１の個々の発光ダイオード１１，１２，１３あるいは図２の半導体放射光源４１，４２，４３は、検査対象の測定面を同時に照明するだけでなく、順番に照明することができる。次々に照明がなされる際には、個々の照明期間も重なり合っていてよく、これにより、一時的に二つないしそれよりも多い放射光源が同時に検査対象の表面に光を送出するようになる。
【０１２２】
図２の実施形態においては、光偏向装置５５が設けられているが、これは、他の実施形態にも同様に用いることができる。
【０１２３】
この光偏向装置は、従来の標準的なレンズにから構成することができ、このレンズは、全ての光放射素子に効果的なものであるか、あるいは、放射光素子４２，４３を用いて図２に示されるように、光放射素子の一部だけに効果的なものである。
【０１２４】
光偏向装置５５は、本実施形態において、従来のレンズないしレンズセグメントとして構成され、このレンズが放射光素子４２，４３に入射する放射光を、絞り４のスリット６中央に向けて偏向する。放射光素子４３から放射された光線２１は、上記光偏向装置５５によって光線５６としてスリットに向けて集束される。
【０１２５】
また、個々の放射光素子の光を意のままに偏向するために、ホログラフィックな光学素子および／またはミクロレンズ（Mikrolinse）が使われるような光偏向装置５５を用いることもできる。
【０１２６】
図１の実施形態と異なり、図２の実施形態における光学系を持たない半導体放射体を用いる場合には、個々の放射光素子から直接放射された光はさほど指向性が強くないものの、出射面に対して主に垂直な方向に偏った方向を有している（図２においては、放射光素子４３における光線方向２１によって示されている）。
【０１２７】
こういった条件から比較的小さくなる強度は、一層高い集約密度と、スリットからの一層近い距離とによって、条件次第では解消することができる。それも、これだけというわけではないのだが、特に光偏向素子５５が用いられるときはそうである。
【０１２８】
個々の放射光素子の寸法がさらに小形になれば、これらの放射光素子は、さらに密に集約することができるため、同じ面上にさらに多数の放射光素子のためのスペースが見つけられる。
【０１２９】
図２の構成においても、異なる放射光源により、測定面上の放射光をかなり均一にすることができる。図１の実施形態におけるように、散乱ディスク３が同様に設けられている。
【０１３０】
高感度の測定装置を用いれば、図２の構成においても、光を放射する素子に応じて測定対象の物体上の照明される面の依存性を確定することができる。図１の実施形態の場合のように、この実施形態でも、配置の幾何学的形状や散乱ディスクの散乱効果を最適化することができる。
【０１３１】
図３による実施形態において、上述の実施形態におけるものと同様の部材には、やはり同じ符号を付す。
【０１３２】
図３の実施形態において、照明装置１の放射光装置２は、回転自在に構成されている。ステップモータ２３を用いて中心軸２２の回りに回転可能に結合された保持プレート２０（保持装置）上には、２７０°の角度範囲にわたり１６個の異なる発光ダイオードが配設されている。全ての発光ダイオードは、主として、回転軸から或る一定の半径方向の距離に位置している。この保持プレート２０の回転により、本実施形態において１６個設けられた全ての発光ダイオード１１，１２は、絞り４のスリット６の上の中心に位置付けることができる。絞り４は、およそ１ｍｍ×３ｍｍの寸法を有している。
【０１３３】
こうして、適した角度位置における各発光ダイオード１１，１２によって、測定対象の表面上に照明面３１が得られる。光のパターンは、発光ダイオード毎に、基本的には強度と照明スペクトルだけで区別され、その一方で形においては違いを持たない。
【０１３４】
測定対象の表面を照明する場合には、放射光装置２のステップモータ２３により、個々の発光ダイオード１１，１２等がそれぞれ順々に定位置にもたらされるため、最大３６０°回転すると、発光ダイオードのそれぞれが測定対象の表面上に放射光を放射することが可能となる。
【０１３５】
測定に際して、各発光ダイオード１１，１２は、保持プレート２０を単に回転させるだけで、絞り４のスリット６に対して合わせられるため、本実施形態の散乱ディスク３は、上述の実施形態とは異なり、照明の質が同じか又はもっと高ければ、かなり高い透過性を有することができる。それは、散乱ディスクによって異なる放射光の方向といったものを強く均一化する必要がないからである。本実施形態においては、透過率の値は、上述の実施形態におけるものよりも１０倍程度、もしくはそれより大きくさえなる一方でで、測定対象の表面上のライトスポットを照明する際の均一性は、むしろ向上する。
【０１３６】
自動車産業の分野において表面を評価する際の典型的な使用例に対して、図１および図２の実施形態の場合、例えば透過率０．２％を有する散乱ディスクが用いられるのに対し、図３の実施形態においては、この透過率を約２％に増すことができる。これにより、５倍から１５倍のかなり向上した照明強度がもたらされる結果となり、この照明強度によって、ＳＮ比（信号対雑音比）がさらに改善され、測定結果の質がさらに高められることになる。
【０１３７】
種々の照明装置の互換性や共用可能性（Interoperabilitaet）が向上するというのもさらなる長所である。これは、特に、図３の実施形態における発光ダイオードの調整にかかる手間とコストが上述の実施形態に比べて一層少ないことが原因であって、このために、通常のずれも一層小さい。つまり、光源がシステムに応じて（Systembedingt）スリットを照射する。
【０１３８】
図３の照明装置の保持ホイール２０（保持プレート）上で、発光ダイオードは、その光軸が回転軸に対して或る角度を有するように取り付けられてもよい。例えば、発光ダイオードは、保持ディスクの外周に設けられ、接線方向ないし半径方向ないしそれに類する方向に放射光を外側に向け放射することもできる。その際、保持装置の回転軸は、放射光源の光軸に垂直に向けられることになる。
【０１３９】
円錐状に設けることもでき、この場合には、発光ダイオードは、例えば保持装置の回転軸に対して４５°の角度で放射する。
【０１４０】
図４には、ここでは光沢測定装置（物体の視覚的特性を特定するための装置ないし設備）として構成された本発明による装置５０が示されている。
【００１４１】
光沢測定装置５０は、ハウジングを備え、このハウジングの底部にハウジング開口部５１が設けられている。或る角度７で光を測定面９上に放射するために、照明装置１（第一の光学装置）が備えられている。上記測定面から、本実施形態において角度７と同じく４５°とされた角度８に反射された光は、検出器ユニット１５（検出器装置ないし検出装置）によって受光される。この検出器チューブ１５（検出器装置）内には、レンズ１４が設けられ、このレンズが、本実施形態において２次元ＣＣＤチップとして構成された光センサ１６に、表面から取り入れた光を集束させる。
【０１４２】
本実施形態においては、単色センサが設けられているが、無論、カラーＣＣＤチップないしそれに類するものを用いることもできる。
【０１４３】
照明ユニット１（第一の光学装置）は、放射光装置２を備え、この装置は、図４の実施形態においては、図３の実施形態による照明装置のように形成されている。同じ部材には、ここでもまた同じ符号が付されている。
【０１４４】
照明装置１は、回転自在の発光ダイオード保持ディスク（保持装置）を備え、このディスクの上に、発光ダイオード１１，１２（放射光源）が設けられている。
【０１４５】
この回転自在の保持ディスク２０が図７に示されている。この保持ディスク２０内に、１６個の発光ダイオードのための受付部が設けられている。これらの発光ダイオードは、保持ディスク２０の中心回転軸２２の周りに一つの円上に配置され、互いに１５°の角度の開きをなしている。こうして、１６個の発光ダイオードで約２４０°の、１８個の発光ダイオードで２７０°の角度範囲が得られる一方、約９０°の角度範囲には発光ダイオードが全く設けられない。
【０１４６】
この領域に、到達時に終端信号を送出する二つのリミットスイッチ４６，４７が設けられている。これらのリミットスイッチは、機械式のスイッチとして従来どおり構成されていてもよいし、もちろん、光学的な光電スイッチかそれに類するものも用いることができる。同じように、一つのリミットスイッチだけを両方の回転方向に対して設けるものであってもよい。
【０１４７】
上記リミットスイッチ４６，４７を用いて、各測定の開始時、ないしは、選択されるか選択可能な測定の合間あるいは時間間隔にゼロ点較正が可能となる。
【０１４８】
測定のためには、例えば発光ダイオード１１が光軸に沿って合わせられるまで、放射光装置２の保持ディスク２０が回される。発光ダイオード１１によって放出された光は、散乱ディスク３に当たり、前述の実施形態におけるものと同様に約２％の透過率を有するこの散乱ディスクを介して、（空間的な分布に関して）均一化される。絞り４のスリット６を通って出てきた光は、レンズ５によって平行化され、測定面９に入射する。他の実施形態において、このレンズ５は、測定面上に集束させるのに用いられてもよい。
【０１４９】
発光ダイオード１１が光を放射する一方、検出器１６は、反射された光の一部を受光し、測定結果が制御装置２５の記憶装置２８（メモリ装置）の中に蓄積される。制御装置２５は、演算処理装置２４（プロセッサ装置）を備え、この演算処理装置が記憶装置２８内に収納されたプログラムを介して測定の過程を制御する。ユーザとのやりとりは、装置上の入力部２９ならびにディスプレイ３０として設けられた出力部を介して可能である。
【０１５０】
データライン１８を介した外部コンピュータ２６との接続のために、インターフェース１９（接続装置）が用いられる。データリンク（データの接続）は、無線によって、及び／又はインターネットを介しても行なうことができる。装置の製造者との接続を確立することで、自動的ないし双方向的なテストや、あるいは装置の較正を行なうことができ、このとき、それに対応したテスト結果、ならびに較正結果あるいは較正値が、次に主にこの装置内にも蓄えられる。生産時において使用する場合の測定データを転送することも、このように、外部コンピュータないし中央コンピュータに対して可能であり、これにより、測定がまだ行なわれている最中に、測定結果が生産の使用時にも既に自動的に算出されかつ反映できるようになる。
【０１５１】
図示された幾何学的形状（幾何学的な配置構成）、すなわち、４５°で照明して４５°で検出する構成の他にも、特に、検出に対して４５°かつ照明に対して０°の幾何学的形状、つまり表面に対して垂直な構成としたり、さらにはその逆の構成も可能である。この０°／４５°の幾何学的形状は、特に色を測定する際に標準的に用いられている。正確な色測定を実施するために、本発明による照明装置により、単色センサを用いた場合、異なる波長の多くの放射光源を用いることができる。このとき用いられる公式ならびに数学的な導出は、すでに独国特許出願公開第４４３４１６８号明細書に記載されており、その内容ならびに特に１〜１２ページは、ここに本出願の対象となる。
【０１５２】
加えて、図４に示された装置は、測定面に対して５°，２０°，３０°，６０°または８０°の方向に向けられた検出器装置ないし照明装置を備えることもできる。
【０１５３】
測定サイクルは、約０．５〜５秒かかる（通常は３秒）。測定に際しては、その都度、回転によって各放射光源に対する最大値が求められる。最後に、静止状態において各々一連の値を取り込むことができ、これらの値が最終的に分析され評価される。
【０１５４】
図６には、種々の発光ダイオード１１，１２等の９個の分光学的な放射特性が一例として示されている。本実施形態においては、異なる分光学的な放射特性を有する１６個の発光ダイオードが用いられている。無論、これよりも少ない数、あるいは多い数の異なる発光ダイオードないし半導体放射光源を用いることも可能である。
【０１５５】
図８には、本発明による他の実施形態の測定装置６０が示されている。照明ユニット１は、図３の実施形態によるものとして形成されている。発光ダイオードの保持ディスク２０は、回転軸２２の回りに回転可能に支持されている。
【０１５６】
保持ディスク上には、発光ダイオード１１，１２等が配置され、これらの発光ダイオードが回転によって、光軸へと移動可能とされている。発光ダイオード１１によって（図８に示す位置で）放射される光は、ディフューザ、つまりは散乱ディスク３上に入射する。
【０１５７】
絞り４のスリット６を通り抜けてくる光は、コントロールセンサ３６によって一部が検出される。このコントロールセンサ３６は、本実施形態においては小形分光器として構成され、放射されるスペクトルをコントロールする。測定面９上に照射される光は、異なる立体角に反射される。いろいろな角度方向には、検出器装置６２，６３，６４が設けられており、これらの検出器がそれぞれの方向に反射される光を受光する。
【０１５８】
本実施形態において、これらの検出器６２，６３は、やはり分光器として構成され、これらの検出器には、光ファイバを介して光が供給される。装置６０は、半円内に測定面上方に垂直に角度間隔６５で位置する複数の支持装置６１を備えている。ここに挙げられた例では、この支持装置の角度間隔６５は、５°とされている。かくして、反射された光を５°間隔に検出することが可能となる。同様に、３個よりも多い数の検出器を用いることも可能であり、その際には、個々の検出器は、或る位置から或る位置へ次々に配置させることができる。
【０１５９】
さらに指摘すべき点は、図４の実施形態の場合と同様、図８の実施形態においても、図１ないし図２の照明装置を用いることができるということである。
【０１６０】
さらに他の実施形態を図９に基づき説明する。
【０１６１】
図９に斜視した状態で示された測定装置１２０（物体の視覚的特性を特定するための装置ないし設備）は、第一の部分フレーム、すなわち測定サークル１２１を備え、この測定サークルが測定面９上方に半円状に延在している。この測定サークル１２１には、穴部１２３とされた複数の支持装置が設けられている。
【０１６２】
開口部１２３（穴部）を介して測定面９上に光を照射するために、図１ないし図３による照明装置の少なくとも一つが設けられている。
【０１６３】
他の穴部１２３には、検出器ユニットないし光ファイバを挿入することができ、これにより、それぞれ受光された光が次にセンサにまで導かれるようになっている。
【０１６４】
それぞれ表面の２次元的な像を撮像するため、一つの穴部１２３に複数の検出器ユニットが嵌め込まれるとき、２次元的なＣＣＤセンサをこれらの検出器ユニットに設けることができる。
【０１６５】
一つの穴部１２３から次の穴部１２３までの角度の隔たりは、図示された実施形態においては、一定で、その値は５°である。もっとも、指摘すべきなのは、２．５°または３°または１０°またはそれに類するような角度といった、他の角度間隔も可能であるという点である。また、半円の１８０°の角度範囲全てにわたって穴部が設けられるのではなく、或る一部の角度範囲ないし複数の角度範囲に設けられるものであってもよい。
【０１６６】
さらに、本発明による装置１２０は、本実施形態において、第一の測定サークルによる一平面と、測定面とに対して４５°をなして方向付けられているような第二の測定サークル１２２を備えている。ただし、この角度は、他の値でもよく、特に１０°，１５°，２０°，２５°，３０°，６０°または７５°とすることができる。照明装置から放射された光は、測定面上方の半球内（im Halbraum）に分散して配置される多数の検出器装置の一つに取り入れることができる。こうして、測定物体の視覚的な特性を３次元的な観点で測定することができる。このことは、特に、構造を有する表面の場合に有利である。同様に、白点（Flake）ないしそれに類する材料欠陥を有するような物体の場合にも３次元測定が有利である。多くの角度にわたって測定することにより、色の印象や光沢を統計的に分析することが可能である。
【０１６７】
測定が空間分解的に行なわれると、異なる表面タイプに対する値が別個に特定されるため、これにより、例えば、材料欠陥の色に対する或る特性値、ならびに材料欠陥を持たない他の表面の色に対する特性値が特定される。
【０１６８】
本発明の装置を用いて、雑多に反射する物体の場合にさらなる測定を行なったり実施したりすることに関しては、本出願人による独国特許出願番号１０１２２９１７明細書に示されており、このとき、特に明細書の１〜５５ページの内容および図１〜図１２の内容も本出願の対象とされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による照明装置の第一の実施形態を示す図である。
【図２】 本発明による照明装置の第二の実施形態を示す図である。
【図３】 本発明による装置の第三の実施形態を示す図である。
【図４】 本発明による装置ないし設備の第一の実施形態を示す図である。
【図５】 図４の実施形態の回路的な構成を原理的に示す図である。
【図６】 図１ないし図４の実施形態の選択された９個の発光ダイオードの放射スペクトルを示す図である。
【図７】 図３および図４の実施形態の保持装置を示す上面図である。
【図８】 本発明による装置の第二の実施形態を示す図である。
【図９】 本発明による装置の第三の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・照明装置
２・・・放射光装置
３・・・散乱ディスク（散乱装置）
４・・・絞り（絞り装置）
６・・・スリット（スリット装置）
９・・・測定面
１１，１２，１３・・・発光ダイオード（放射光源）
１５，６２，６３，６４・・・検出器ユニット（検出器装置ないし検出装置）
２０・・・保持装置
２３・・・ステップモータ（モータ装置）
２４・・・演算処理装置
２５・・・制御装置
２６・・・外部コンピュータ
３６・・・光センサ（コントロールセンサないしコントロールセンサ装置）
４１，４２，４３・・・光線源（半導体放射光源）
４６，４７・・・リミットスイッチ（位置コントロール装置）
５０，６０，１２０・・・光沢測定装置（物体の視覚的特性を特定するための装置ないし設備）
５５・・・光偏向装置

Claims (40)

1. 一つの保持装置に設けられている少なくとも二つの放射光源を有する少なくとも一つの放射光装置であって、少なくとも二つの放射光源が異なる分光学的特性を有している放射光装置と、
   少なくとも一つの絞り装置と、
   光路において前記絞り装置の手前に設けられており、前記絞り装置を通って進んでゆく放射光を均一にするために用いられている少なくとも一つの散乱装置と、
   測定の過程を制御するための制御装置とを備え、当該制御装置によって前記放射光装置は、少なくとも二つの放射光源が時間的に順番に放射光を放出するように、および／あるいは少なくとも二つの放射光源が同時に放射光を放出するように制御可能とされており、
   前記放射光源は放射可能とされた放射光がそれぞれ前記絞り装置内の単独のスリットに向けられるようにして、前記保持装置に設けられており、それによって前記放射光源から放射可能とされた放射光が前記絞り装置内の単独のスリットに向けられるように構成されている、
   測定面を照明するための照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、前記放射光装置の前記放射光源の数は３個以上であることを特徴とする照明装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の照明装置において、
   前記少なくとも一つの放射光装置の中の少なくとも一つから、スペクトルの全可視領域の放射光が放射可能とされていることを特徴とする照明装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の照明装置において、
   少なくとも一つの放射光源は、熱放射光源、半導体放射光源、発光ダイオードないしそれに類するものをさらに含む放射光源のグループの中から選択されていることを特徴とする照明装置。
5. 請求項１に記載の照明装置において、
   前記放射光源は、シリコンチップとして形成され、前記保持装置上に隣接して配置されていることを特徴とする照明装置。
6. 請求項１または５に記載の照明装置において、
   前記放射光源は、それぞれ放射される放射光が概ね単独でのみ前記絞り装置に向けられることができるようにして前記保持装置に設けられていることを特徴とする照明装置。
7. 請求項１または請求項６に記載の照明装置において、
   前記保持装置を制御可能に動かすためのモータ装置が設けられ、該モータ装置は、電動機装置、ステップモータ装置ならびにそれに類するものをさらに含むモータ装置のグループの中から選択されていることを特徴とする照明装置。
8. 請求項１、請求項６、請求項７のいずれか１項に記載の照明装置において、
   前記保持装置は、少なくとも或る角度範囲にわたり回転可能とされていることを特徴とする照明装置。
9. 請求項１、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の照明装置において、
   前記放射光源に電気的なパワーを伝えるために、前記保持装置に接する滑り接触装置が設けられていることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１、請求項６から請求項９のいずれか１項に記載の照明装置において、
    前記保持装置の位置を特定するための位置コントロール装置が設けられていることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載の照明装置において、
    前記放射された放射光の一部を取り入れ、少なくとも一つの制御信号を出すコントロールセンサ装置が設けられていることを特徴とする照明装置。
12. 請求項７に記載の照明装置において、
    前記放射された放射光の一部を取り入れ、少なくとも一つの制御信号を出すコントロールセンサ装置が設けられ、前記制御装置は、前記コントロールセンサの信号に応じて前記モータ装置を制御するように構成されていることを特徴とする照明装置。
13. 請求項１１または１２に記載の照明装置において、
    前記コントロールセンサ装置は、前記絞り装置の下流側の光路中に設けられていることを特徴とする照明装置。
14. 照明装置として構成されかつ該照明装置により光が測定面上に照射可能とされている少なくとも一つの第一の光学装置を備え、
    前記第一の光学装置は、少なくとも一つの絞り装置と、
    光路において前記絞り装置の手前に設けられており、前記絞り装置を通って進んでゆく放射光を均一にするために用いられている少なくとも一つの散乱装置とを備え、
    該第一の光学装置は、一つの保持装置に設けられている少なくとも二つの放射光源を有する少なくとも一つの放射光装置を有し、少なくとも二つの放射光源は異なる分光学的特性を有しており、
    前記放射光源は、放射可能とされた放射光がそれぞれ前記絞り装置内の単独のスリットに向けられるようにして、前記保持装置に設けられており、それによって前記少なくとも二つの放射光源から放射可能とされた放射光が前記絞り装置内の単独のスリットに向けられるように構成され、
    検出器装置として構成されかつ該検出器装置により前記測定面から反射された光が検出可能とされている少なくとも一つの第二の光学装置を備え、
    検出された光の一部に関して特有な少なくとも一つの測定値が前記検出器装置から送出可能とされ、
    少なくとも一つの記憶装置を備え、
    測定の過程を制御するための制御装置を備え、当該制御装置によって前記第一の光学装置の前記放射光装置は、少なくとも二つの放射光源が時間的に順番に放射光を放出するように、および／あるいは少なくとも二つの放射光源が同時に放射光を放出するように制御可能とされており、
    前記測定面を特徴付ける少なくとも一つの特性値が特定可能とされている、
    反射する物体の特性を特定するための装置。
15. 請求項１４に記載の装置において、
    前記第一の光学装置と、前記第二の光学装置とは、前記測定面に対して、所定の方位角にそれぞれ配置されかつ所定の仰角にそれぞれ配置されていることを特徴とする装置。
16. 請求項１４または請求項１５に記載の装置において、
    検出器装置の数の合計ならびに照明装置の数の合計は、３、４、５、またはそれより多いことを特徴とする装置。
17. 請求項１５または請求項１６に記載の装置において、
    前記第一の光学装置と、前記第二の光学装置と、前記測定面とを通るように延びる第一の測定平面から外れて第三の光学装置が設けられていることを特徴とする装置。
18. 請求項１４から請求項１７のいずれか１項に記載の装置において、
    前記少なくとも一つの検出器装置と直列および／または分離させて設けられたセンサ装置を備えていることを特徴とする装置。
19. 請求項１８に記載の装置において、
    前記センサ装置の少なくとも一部は、前記測定面上の異なる測定箇所にそれぞれ対応させて設けられていることを特徴とする装置。
20. 請求項１４から請求項１９のいずれか１項に記載の装置において、
    少なくとも一つの検出器装置は、分光学的に異なる感度のセンサ装置を有していることを特徴とする装置。
21. 請求項１４から請求項２０のいずれか１項に記載の装置において、
    少なくとも一つの検出器装置は、少なくとも一つの分光器装置を有し、これにより、取り入れられた光の分光学的な特性が検出されるように構成されていることを特徴とする装置。
22. 請求項２０に記載の装置において、
    前記制御装置は、前記センサ装置の信号を分析し、前記放射光装置の分光学的な特性を考慮しながら、測定対象の表面の蛍光特性を特定するように構成されていることを特徴とする装置。
23. 請求項１４から請求項２２のいずれか１項に記載の装置において、
    前記記憶装置内に、少なくとも一つの所定の第一の閾値が設定され、
    センサ装置の測定値は、該測定値が前記第一の閾値を上回るときに第一の表面タイプに対応させられるよう、前記制御装置により測定工程が制御可能とされていることを特徴とする装置。
24. 請求項１４から請求項２３のいずれか１項に記載の装置において、
    特性値の少なくとも一つは、光沢、色、オレンジの皮のようにざらざらした表面、曇り、つや消し、結像の鮮鋭度、像の識別といった光学的な特性値ならびにそれに類するものをさらに含みかつ明るさの分布、大きさの分布、色の分布といった統計学的な特性値ならびにそれに類するものをさらに含む特性値のグループの中から選択されていることを特徴とする装置。
25. 請求項２４に記載の装置において、
    前記測定面の少なくとも二つないしさらに多くの異なる特性値が特定可能とされていることを特徴とする装置。
26. 請求項１４から請求項２５のいずれか１項に記載の装置において、
    少なくとも二つないしさらに多くの異なる測定幾何学的形状に対して、それぞれ少なくとも一つの特性値が特定可能とされ、測定幾何学的形状は、各照明角度ならびに各測定角度に関して特有とされていることを特徴とする装置。
27. 請求項２６に記載の装置において、
    少なくとも二つの測定幾何学的形状の幾つかを用いて、少なくとも一つの表面タイプの統計学的な特性値および／または光学的な特性値の統計学的な分布が導出可能とされていることを特徴とする装置。
28. 請求項１４に記載の装置において、
    前記保持装置の移動によって、少なくとも二つの放射光源からそれぞれ放射された放射光は、概ね順番にしか前記絞り装置に向けられないように構成されていることを特徴とする装置。
29. 請求項１４または請求項２８に記載の装置において、
    前記保持装置は、少なくとも或る角度範囲にわたり回転可能とされ、前記放射光源は、主として一つの円上に所定の角度間隔で回転軸周りに配置されていることを特徴とする装置。
30. 請求項２９に記載の装置において、
    前記制御装置によって、前記保持装置が第一の回転方向に第一の位置から第二の位置に回転するときに、前記放射光源の少なくとも一部に対して測定値の第一の組が得られるよう、測定工程が制御可能とされていることを特徴とする装置。
31. 請求項３０に記載の装置において、
    少なくとも前記測定値の第一の組に対して、少なくとも一つの第一の特性平均値ならびに少なくとも一つの第一の特性偏差値が形成され、所定の偏差値よりも大きい第一の特性偏差値によって警告が発せられるように構成されていることを特徴とする装置。
32. 請求項３０または請求項３１に記載の装置において、
    前記制御装置によって、前記保持装置が前記回転方向の逆向きに前記第二の位置から前記第一の位置に戻るように回転するときに、前記放射光源の少なくとも一部に対して測定値の第二の組が得られるよう、測定工程が制御可能とされていることを特徴とする装置。
33. 請求項３２に記載の装置において、
    前記測定値の第二の組に対して、少なくとも一つの第二の特性平均値ならびに少なくとも一つの第二の特性偏差値が形成され、所定の値よりも大きい第二の特性偏差値によって警告信号が発せられるように構成されていることを特徴とする装置。
34. 請求項２９に記載の装置において、
    前記制御装置によって、前記保持装置が第一の回転方向に第一の位置から第二の位置に回転するときに、前記放射光源の少なくとも一部に対して測定値の第一の組が得られるよう、測定工程が制御可能とされ、
    前記測定値の第一の組に対して、少なくとも一つの第一の特性平均値が形成され、
    前記制御装置によって、前記保持装置が前記回転方向の逆向きに前記第二の位置から前記第一の位置に戻るように回転するときに、前記放射光源の少なくとも一部に対して測定値の第二の組が得られるよう、測定工程が制御可能とされ、
    前記測定値の第二の組に対して、少なくとも一つの第二の特性平均値が形成され、
    前記第一の特性平均値および前記第二の特性平均値の差異が所定の差異の値よりも大きい場合に、警告信号が発せられるように構成されていることを特徴とする装置。
35. 請求項１４から請求項３４のいずれか１項に記載の装置において、
    前記保持装置の位置を特定するための位置コントロール装置が設けられていることを特徴とする装置。
36. 請求項１４から請求項３５のいずれか１項に記載の装置において、
    前記放射された放射光の一部を取り入れるとともに、少なくとも一つの制御信号を送出するコントロールセンサ装置が設けられ、該コントロールセンサ装置は、主として前記絞り装置の下流側の光路中に配置されていることを特徴とする装置。
37. 請求項３６に記載の装置において、
    前記保持装置を制御可能に動かすためのモータ装置が設けられ、
    前記制御装置は、前記コントロールセンサの信号に応じて前記モータ装置を制御するように構成されていることを特徴とする装置。
38. 請求項３６または請求項３７に記載の装置において、
    前記制御装置は、前記コントロールセンサの信号に応じて前記検出器装置の露光時間を制御するように構成されていることを特徴とする装置。
39. 請求項１４、請求項２８から請求項３８のいずれか１項に記載の装置において、
    前記絞り装置上方を動く際に、前記制御装置は、所定の数の測定値が取れるように前記検出器装置を制御するように構成されていることを特徴とする装置。
40. 請求項１に記載の照明装置として構成され、該照明装置により光が測定面上に照射可能とされている少なくとも一つの第一の光学装置を備え、
    検出器装置として構成されている少なくとも一つの第二の光学装置を備え、
    少なくとも一つの記憶装置を備え、
    測定の過程を制御するための制御装置を備え、
    前記検出器装置は、前記測定面から反射された光の少なくとも一部を検出し、検出された光の一部に関して特有な少なくとも一つの測定値を送出し、
    前記制御装置は、前記記憶装置内に収納された命令の順序を通して、前記測定面を特徴付ける少なくとも一つの特性値を特定するように構成された装置を用いる、
    反射する物体の特性を特定するための方法。

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