JPH04104538U - ２光路光学系測色計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直照明４５度受光方式の分光測色計の回転
反射鏡の回転動作と連動する遮光円板を設けるすること
により測定開口孔への照射光の入射を必要最小限とす
る。 【構成】 試料台６の直下に切り欠き部を有する遮光円
板９を近接して設け、この遮光円板９に第１のプーリ２
３を結合し、初期位置確認円板２０のステップモータ１
９の軸に第２のプーリ２２を結合し、この両プーリをタ
イミングベルト２４で連結し、遮光円板９を回転反射鏡
１２の回転と同期して回転させて測定開口孔７を開閉す
るようにした。 【作用】 試料を照明するときのみ測定光束を通過する
ようにすると共に塵埃などの侵入を最小限にするように
する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、工業材料、食品、繊維、印刷物などの着色物体の色の測定に関する もので、色そのものの数値表現、変退色の程度、色合わせにおける色の合い具合 などを評価する際に必要となる分光方式の測色計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

色の測定方法に関してはＪＩＳ Ｚ ８７２２「物体色測定方法」に詳細に規定 されているが、これは色を物理的に測定して数値化するための必要な基本項目が 定められている。しかし、具体的測定装置に関する規定は無いため、この規定を 満足する各種構造の測定機器が実用化されてきている。

【０００３】 色の測定方法は、大きく分けて分光測色方法と刺激値直読方法の二つが有る。 本考案が解決しようとする問題点は分光測色方法による従来の測色計に関するが 、先づ（ａ）従来の垂直照明４５度受光方式（４５−０方式）の分光測色計の詳 細を図７によって説明する。図７はその構成要素配置図である。

【０００４】 光源１からの光束は、集光レンズ２、２´によって集められ反射鏡３、３´で ９０度方向に曲げられて測定光束４、較正光束４´の平行２光束となる。反射鏡 ３からの測定光束４はレンズ５を経て反射鏡１８に入射する。反射鏡１８で反射 した光束は試料台６に設けた測定開口孔７を垂直に照射する。測定試料２８を試 料台の測定開口孔７上に置くと、この反射光束は測定試料面で拡散反射するから 、そのうち約４５度方向のものを凹面鏡１７で受けかつ反射してスリット１０の 入射口に集光する。同様にして、反射鏡３´からの較正光束´４は、レンズ５´ 、反射鏡１８´を経て較正用白板８を垂直に照射し、この反射光のうち約４５度 方向のものが凹面鏡１７で´反射してスリット１０´の入射口に集光する。スリ ット１０を出た測定光束は、反射鏡１１、回転反射鏡１２を経て凹面鏡１４で反 射され回折格子１５で波長別の光に分けられて固体撮像素子１６上に結像して波 長別の光に分けて測定される。回転反射鏡１２はステップモータ１９と結合する 。ステップモータ１９の反対側の軸には初期位置確認円板２０を結合し、初期位 置確認装置２１により回転反射鏡１２の回転位置を制御する。スリット１０´か らの較正光束も回転反射鏡１２の向きが異なる他は測定光束と同様で反射鏡１１ ´、回転反射鏡１２、凹面鏡１４、回折格子１５を経て固体撮像素子１６上に結 像して分光測光される。黒板１３は、回転反射鏡１２が回転してこの方向に光束 が来た時にそれを吸収して出来るだけ反射させないようにする。

【０００５】 この測色計における較正用白板の役割は、試料測定の都度、その値をも測定し て光源の変動を監視することにある。すなわち、最初の測定開始前に試料２８の 代わりに標準白色板を置き、これを測定することにより計測部内で測定値の感度 レベルを記憶する。この時同時に較正用白板８の値も測定記憶されている。次に 測定試料２８を置いて測定した時に測定試料の値と同時に較正用白板の値も測定 記憶されているので、前回の値と比較され、変化を生じていればその変化分の割 合で測定試料の値の方も補正することにより、安定した測定値が得られるように 作用するものである。

【０００６】 以上の構成要素を基板（図示していない）上に組立てて外光を遮るためのカバ ーで囲み従来技術の垂直照明４５度受光方式の分光測色計を構成する。

【０００７】 又、詳細図示しないが、（ｂ）実開昭５４−１６０１９０号公報、（ｃ）特公 昭５２−１００３２号公報には、積分球を用いた拡散照明０度受光（Ｄ−０方式 ）の分光測色計が記載されている。

【０００８】 さらに詳細図示しないが、（ｄ）特公昭５２−１３４３３号公報、（ｅ）特公 昭４２−２４１６０号公報、（ｆ）特公昭５２−３５９４号公報及び（ｇ）特開 昭４９−９７６７５公報には、測定試料と参考標準板を交互に照射するために、 光源の光を交互に切り換える反射鏡を有する分光光度計の構成が記載されている 。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

以上説明した従来技術としての測色計において、上記（ａ）では、測定開口孔 ７上にある試料及び較正用白板８は光源１からの光束によって常に照射され、し かも前記測色計においては測定試料からの拡散反射光を集光して波長別に分光測 定するため、測定試料には比較的強い白色光束が照射されることとなる。測定試 料が一般物体で有れば測定光の照射によって影響を受けることは無いが、感光性 物体或いは生ハムの如く光の照射によって短時間でも種々変化する物を測定する 場合は、測定試料を装着したままで繰返し測定を行うと、１回目の測定結果より も２回目の結果が少し変化を来たし、さらに３回、４回と徐々に変動を示すもの がある。このような現象は、明らかに測定光の照射によって測定試料の色に変化 を生じていることを示すものである。

【００１０】 又、工場などの作業現場に置いて従来の装置を使用する場合、測定開口孔７が 常時開放状態になっていると、使用環境によっては塵埃などが光学系の内部に侵 入し、故障や測定精度が不安定になる原因ともなった。

【００１１】 上記（ｂ）及び（ｃ）では、上述の（ａ）と同じく試料に直接拡散光が常時照 射されまた測定開孔から塵埃などが積分球内にはいる恐れがある。又、（ｄ）、 （ｅ）、（ｆ）及び（ｇ）はその構造上試料に常時照射光があたることはないが 、光学系内に侵入する塵埃などの対策は測定開孔部分では何もなされていない。

【００１２】 本考案はこうした従来技術の問題点を解決しようとする垂直照明４５度受光方 式の２光路光学系を有する分光測色計である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために、光源１の光束を、光源１を挟んで略対象位置に配 した第１のミラー３と第２のミラー３´で、測定開口孔７を有する試料台６上の 測定試料２８を照射するための測定光束４と較正用白板８を照射するための較正 光束４´との２光路に分割する垂直照明４５度受光方式の２光路測色計であって 、前記測定光束４で測定試料２８を、較正光束４´で較正用白板８をそれぞれ垂 直に照射し、測定試料２８と較正用白板８の４５度方向の反射光を交互に切替え て回折格子１５を介して波長別の光に分光して固体撮像素子１６に結像させるた めに、ステップモータ１９の軸に結合して回転する回転反射鏡１２を設け、回転 反射鏡１２の回転を制御するために初期位置確認円板２０をステップモータ１９ の反対側の軸に結合し、この初期位置確認円板２０の周縁上に在る小孔の位置を 検知する初期位置確認装置２１を設け、さらに前記試料台６の直下に、測定開口 孔７を開閉するための切り欠き部を有する遮光円板９を近接して設け、この遮光 円板９に固定した駆動軸２７に第１のプーリ２３を結合し、前記初期位置確認円 板２０と同じ側のステップモータ１９の軸に第２のプーリ２２を結合し、この両 プーリをタイミングベルト２４で連結し、前記遮光円板９を回転反射鏡１２の回 転と同期して回転させて測定開口孔７を開閉するような構成を手段とした。

【００１４】

【作用】

上記手段を採用したことにより、回転反射鏡１２がステップモータ１９によっ て回転制御され、このステップモータを介して回転反射鏡１２と同期する遮光円 板９によって測定光束を遮光し、測定光束を読み取る周期の時にのみ測定試料に 光が当たるようにでき、。又、遮光円板９を測定開孔７の直下に近接して設ける ことにより、塵埃等の侵入を軽減できることになる。

【００１５】

【実施例】

本考案の実施例を図１によって説明する。図１は図７の従来技術の垂直照明４ ５度受光方式の分光測色計に本考案を付加した構造である。

【００１６】 図において、遮光円板９を試料台６の直下に近接して配設する。遮光円板９の 回転動作を行う機構は、遮光円板９に駆動軸２７を垂直に固定し、この駆動軸２ ７の下方に第１のプーリ２３を結合し、ステップモータ１９に結合した回転反射 鏡１２とこのモータ１９の反対側の回転軸に固定した回転反射鏡１２の初期位置 確認円板２０の下方に第２のプーリー２２を固定し、このプーリー２２と上記プ ーリー２３とを連結するタイミングベルトなどより構成され、ステップモータ１ ９の回転が１対１の関係で遮光円板９の駆動軸２７に伝達されるようになってい る。

【００１７】 図２、３、４、及び５は遮光円板９と回転反射鏡１２との動作の関係位置を示 す説明図である。

【００１８】 図２は通常の停止位置である。測色計が通電されて動作状態になると、初期位 置確認円板２０と初期位置確認装置２１とにより図２状態に回転反射鏡１２と遮 光円板９が位置する。初期位置確認円板２０にはその周縁に１ヶ所小孔が開いて いて、この小孔が初期位置確認装置２１の位置に来ると、初期位置確認装置２１ に組込まれた光源と受光器の間を光が通るようになり、この位置が図２の状態と なるように調整されている。

【００１９】 図３は、遮光円板９及び回転反射鏡１２が図２状態から約９０度右回転した位 置であって、回転反射鏡１２には較正用光束が反射鏡１１´を経て入射するが、 この光束は黒板１３の方向に向かいここで吸収される。従って、図３状態ではこ の測色計の零点のレベルが読み込まれることになる。

【００２０】 図４は図３状態から更に９０度進んだ位置で、回転反射鏡１２に入射した較正 用光束は図４で説明したように凹面鏡１４、回折格子１５、固体撮像素子１６を 経て分光測定される。

【００２１】 図５は図４状態から更に９０度回転した位置で、測定開口孔７の下には遮光円 板９の一部切り欠き部分が重なり測定光束が照射される。回転反射鏡１２には反 射鏡１１からの測定光束が入射して図４で説明したように回折格子１５などを経 て分光測定される。

【００２２】 以上図２、図３、図４、図５のうち、図２、図３、図４の３状態においては測 定開口孔７は遮光円板９によって遮光されるから、測定試料に光は当らない。図 ５状態で光が当り、測定光束の読み込みが終わると再び図２状態まで約９０度回 転して一連の動作が終了すると同時に測定開口孔７は遮光円板９によって遮光さ れる。

【００２３】 以上本考案の構成についてのみ説明したが、測色計全体としてはデータの読み 込み、ステップモータの回転制御、データ処理のための制御部分が必要であって 通常これらをマイクロコンピュータ等公知の技術を用いて行う。従って、制御部 分から測定開始の信号が送られると、図２の位置から図３位置に回転し零点レベ ルを読み込み、図４位置に回転し較正光束のデータを読み込み、図５位置に回転 し較正光束のデータを読み込むと図２位置に戻り測定終了になる。読み込まれた データは演算処理されて、測定試料の分光反射率を求め、或いは更に色の表示に 必要な各種演算を行う。

【００２４】

【考案の効果】

図１〜５に示したように従来技術の垂直照明４５度受光方式の分光測色計の回 転反射鏡の回転動作と連動する遮光円板を付加することにより測定開口孔への照 射光の入射を必要最小限に止めることが出来た。この回転動作の制御には特別に 新規の制御機構を設ける必要はなく、遮光円板の駆動軸に取り付けたプーリとス テップモータの軸に取り付けたプーリとをタイミングベルトで連結しただけの構 造で、正確かつ確実に遮光円板が測定開口孔を開閉するための動作を制御できる ものであるため、簡単かつ安価に製作できる。

【００２５】 又、前記の本考案実施例のように、測定開口孔が上部に位置する場合には、測 定試料をセットしない時は開口孔が開放状態となって空中の塵埃等が内部のに入 り易い欠点があった。しかし、本考案の遮光円板によってその欠点が無くなり測 色計内部の塵埃による劣化が軽滅され測定精度がより長く維持されることなる。

【００２６】 （実験例） 従来から比較的変色が起き易い試料とされている食品のうちから生ハムを用い た測定を行った。試料台に試料をセットして第１回目の測定を行い、これを基準 にして試料をそのままにして動かさず１分経過毎に測定を繰返し、第１回目の測 定値との色差を求めた。

【００２７】 色差測定は、ＪＩＳ Ｚ ８７２２「物体色の測定方法」により標準光Ｃによる ２度視野ＸＹＺを求め、これをもとにＪＩＳ Ｚ ８７３０「色差表示方法」の Ｌ*ａ*ｂ*色差系による色差を用いて色差値を求めた。

【００２８】 測定結果は、図６に示す如く横軸に経過時間（分）を縦軸に色差値をとり、従 来方式によって測定試料に照射光が当たったままの場合を（１）のグラフ、本考 案の遮光円板を付加した測色計による場合を（２）のグラフとする。（１）の場 合には測定の経過時間とともに試料の色が徐々に変化して７分後には色差２．９ まで達した。これに対して本考案による（２）の場合は７分後においても色差０ ．３にとどまほとんど変化せず、遮光効果を十分に確認できた。通常の試料測定 の場合は、試料をセットして１回の測定によってその試料のデータを得ることが できるか、この試験においては測定中の変化を比較するためにこのような経時変 化のデータで考案の効果を明らかにした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案測色計の構成要素配置図。

【図２】回転反射鏡と遮光円板との動作位置説明図。

【図３】回転反射鏡と遮光円板との動作位置説明図。

【図４】回転反射鏡と遮光円板との動作位置説明図。

【図５】回転反射鏡と遮光円板との動作位置説明図。

【図６】従来方式と本考案方式との比較データ。

【図７】従来測色計の構成要素配置図。

【符号の説明】 １ 光源 ２ 集光レンズ ２´ 集光レンズ ３ 第１の反射鏡 ３´第２の 反射鏡 ４ 測定光束 ４´ 較正光束 ５ レンズ ５´ レンズ ６ 試料台 ７ 測定開口孔 ８ 較正用白板 ９ 遮光円板 １０ スリット １０´ スリット １１ 反射鏡 １１´ 反射鏡 １２ 回転反射鏡 １３ 黒板 １４ 凹面鏡 １５ 回折格子 １６ 固体撮像素子 １７ 凹面鏡 １７´ 凹面鏡 １８ 反射鏡 １８´ 反射鏡 １９ ステップモータ ２０ 初期位置確認円板 ２１ 初期位置確認装置 ２２ 第２のプーリ ２３ 第１のプーリ ２４ タイミングベルト ２７ 遮光円板駆動機 ２８ 試料 ２９ 遮光円板の切り欠き部

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源１の光束を、光源１を挟んで略対象
   位置に配した第１のミラー３と第２のミラー３´で、測
   定開口孔７を有する試料台６上の測定試料２８を照射す
   るための測定光束４と較正用白板８を照射するための較
   正光束４´との２光路に分割する垂直照明４５度受光方
   式の２光路測色計であって、前記測定光束４で測定試料
   ２８を、較正光束４´で較正用白板８をそれぞれ垂直に
   照射し、測定試料２８と較正用白板８の４５度方向の反
   射光を交互に切替えて回折格子１５を介して波長別の光
   に分光して固体撮像素子１６に結像させるために、ステ
   ップモータ１９の軸に結合して回転する回転反射鏡１２
   を設け、回転反射鏡１２の回転を制御するために初期位
   置確認円板２０をステップモータ１９の反対側の軸に結
   合し、この初期位置確認円板２０の周縁上に在る小孔の
   位置を検知する初期位置確認装置２１を設け、さらに前
   記試料台６の直下に、測定開口孔７を開閉するための切
   り欠き部を有する遮光円板９を近接して設け、この遮光
   円板９に固定した駆動軸２７に第１のプーリ２３を結合
   し、前記初期位置確認円板２０と同じ側のステップモー
   タ１９の軸に第２のプーリ２２を結合し、この両プーリ
   をタイミングベルト２４で連結し、前記遮光円板９を回
   転反射鏡１２の回転と同期して回転させて測定開口孔７
   を開閉するようにし、試料を照明するときのみ測定光束
   を通過するようにすると共に塵埃などの侵入を最小限に
   するようにしたことを特徴とする２光路光学系測色計。