2022 Fiscal Year Research-status Report
曲面における光反射特性の計測手法の確立と文化財アーカイブへの応用
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21K11954
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| Research Institution | Tokyo Polytechnic University |
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Principal Investigator |
井上 信一 東京工芸大学, 工学部, 客員研究員 (70743813)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | BRDF / 光反射特性 / 曲面 / 光沢 / 光沢ムラ / 質感 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，曲面を有する形状の物体においても計測可能な光反射特性の新たな計測手法の確立とその文化財アーカイブへの応用を目的としている．前期（令和３年度、１年目），曲面の形状と光反射特性（BRDF）を同時に計測できる計測原理を確立した（後記）．今期（令和４年度、２年目）は，これに基づき文化財アーカイブに向けた仕様検討と計測試作機開発を行った．実績として計測試作機を計２台開発し研究を進めた．研究成果として国際学会論文２報，国際学会発表１件，国内学会発表２件を行った．１台目の計測試作機は，前期に開発した測定原理を計測装置としたものである．パラボラアンテナとして知られるパラボロイド（放物面）の反射特性を応用した計測原理で，測定対象の曲面を局所的にはパラボロイドと考え，凸側からパラボロイドの焦点に向けて集光する光を当てると，反射光は平行光として反射する特性を応用したものである．この平行光となるはずの反射光からの反射角度のズレの分布がBRDFである．平行光からのズレの計測技術は既に確立しているため，この照射光を集光とする集光照明法を，曲面のBRDF計測原理とし，計測試作機を開発した．実験によりこれが機能することを確認し学会で発表、国際学会論文として掲載された．パラボロイドの曲面を球体の一部と考えると，この計測原理では曲面の形状を曲率Rとして測定できる．この新しい計測装置で，光反射特性（BRDF）と物体の形状（曲率R）が同時に計測できることを証明した．研究成果の一部は，「日本文化財科学会」でも発表し，文化財アーカイブへの応用として，関係者と論議した．本技術は特許申請していたが，今期審査の結果特許権が付与された．文化財を含めた計測対象は均一な面を持つことが少ないため，微細なエリアの光沢情報を計測する技術にも着目し，光沢ムラの計測試作機をさらに今期１台開発し光沢ムラの計測技術にも着手した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では，初年度①曲面における光反射特性計測原理の確立，次年度②文化財アーカイブに向けた仕様検討と計測試作機開発，最終年度③実物体（曲面）での光反射特性計測の検証を計画している．本次年度は計画通り，文化財アーカイブに向けた仕様検討と計測試作機開発に取り組み，測定対象の曲面をパラボロイドと仮定する集光照明法を計測原理とした計測試作機を開発し，曲面における光反射特性が計測できることを確認し、学会で発表、国際学会論文にも採択された．今期で既に最終年度③の，実物体（曲面）での光反射特性計測の検証が達成された．これらの研究進捗により，来期は，BRDFと見え（主観的な光沢）について，また光沢ムラの測定評価技術に着手する予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
今期で既に最終年度の，③実物体（曲面）での光反射特性計測の検証が達成されたため，来期最終年度は，BRDFと見え（主観的な光沢）について，また光沢ムラの測定評価技術に着手する予定である．計測原理に基づく計測試作機は既に２台開発し，新しい計測原理に基づく３台目を設計中である．本研究では，産業製品や文化財の計測に活用できる計測装置の開発を目指しており，今後は計測試作機として開発し，実用化の可能性を検証していく．本研究で進めている測定対象の特性であるBRDFは，一般的な現象としては光沢であり，光沢ムラはその一部である．BRDF計測技術は，同時に光沢ムラ計測技術に展開できる技術であることが本研究を進める中で明らかになってきた．今後は，光反射特性として光沢ムラの測定と解析にも取り組んでいく．
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| Causes of Carryover |
次年度使用額が生じた理由は，主に計測試作機の開発費用が前期（令和３年度）となり、今期は少なかったためである．なお、国際学会に論文を掲載する等の費用は，円安により想定を大きく上回った．
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