JPH061215B2 - カラ−センサの投光用光学系 - Google Patents
カラ−センサの投光用光学系Info
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- JPH061215B2 JPH061215B2 JP17720486A JP17720486A JPH061215B2 JP H061215 B2 JPH061215 B2 JP H061215B2 JP 17720486 A JP17720486 A JP 17720486A JP 17720486 A JP17720486 A JP 17720486A JP H061215 B2 JPH061215 B2 JP H061215B2
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- Japan
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- light
- emitting lamp
- xenon
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- color
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- 229910052724 xenon Inorganic materials 0.000 claims description 23
- FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N xenon atom Chemical compound [Xe] FHNFHKCVQCLJFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- 101100444142 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) dut-1 gene Proteins 0.000 description 8
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 7
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Landscapes
- Spectrometry And Color Measurement (AREA)
- Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)
Description
本発明は工場の生産ラインにおいて、色による品種分
け、作業指示、色管理等を行なうためのカラーセンサの
投光用光学系に関する。
け、作業指示、色管理等を行なうためのカラーセンサの
投光用光学系に関する。
【背景技術】 カラーセンサとして従来より第４図に示すものが製品と
して出ている。同図(a)(b)(c)に示す３種は、基本的に
同じ光学系を有するもので、キセノン発光ランプＬと、
これを囲む反射面１０と、反射面１０で囲まれた空間の
開口部に配された拡散板１１と、キセノン発光ランプＬ
から拡散板１１に至る直射光をさえぎる遮光板１２と、
拡散板１１を通過した光の被測定物１表面での反射光を
受けて受光素子へと送る受光用光ファイバー８と、拡散
板１１からの光を受けて他の受光素子へと送る参照光用
光ファイバー９とから構成されている。ここで、参照光
を受けるようにしているのは、キセノン発光ランプＬに
おける発光量を監視して、被測定物からの光を受ける受
光素子出力を、参照光用素子出力で補正することによ
り、色測定の安定化、言い替えるならば、キセノン発光
ランプＬの発光量の安定化を図るためである。 ところが、このカラーセンサにおいては、次のような問
題点を有していた。すなわち、上記カラーセンサにおけ
る光学系においては、拡散板１１を通じて被測定物１に
照射される光と、光ファイバー９に入る参照光とが厳密
にいえば同一であるとは言えないために、キセノン発光
ランプＬの発光量の安定化のために、更に放電コンデン
サの容量を大きくして発光量のばらつきを小さくしてや
る必要があるという点である。しかし、放電コンデンサ
の容量を大きくすると、発光回数が毎秒当たり１回より
少なくなってしまい、生産ラインを流れる被測定物の色
検出には適しておらない。 もちろん、放電コンデンサの容量を小さくすれば、毎秒
当たり数十回の発光を行なわせることができるが、この
時には、発光量のばらつきが大きくなる上に、キセノン
発光ランプＬにおける放電路が発光のたびに変化してし
まって配光パターンが変動するために、被測定物１に照
射される光と、参照光用光ファイバー９に入る光とが異
なる割合で変化してしまい、参照光による補正を十分に
行なえなくなる。 電源回路の大容量化によって、放電コンデンサの容量を
大きくしたまま、毎秒当たりの発光回数を多くすること
もできるが、大型化ならびにコストアップを招く。
して出ている。同図(a)(b)(c)に示す３種は、基本的に
同じ光学系を有するもので、キセノン発光ランプＬと、
これを囲む反射面１０と、反射面１０で囲まれた空間の
開口部に配された拡散板１１と、キセノン発光ランプＬ
から拡散板１１に至る直射光をさえぎる遮光板１２と、
拡散板１１を通過した光の被測定物１表面での反射光を
受けて受光素子へと送る受光用光ファイバー８と、拡散
板１１からの光を受けて他の受光素子へと送る参照光用
光ファイバー９とから構成されている。ここで、参照光
を受けるようにしているのは、キセノン発光ランプＬに
おける発光量を監視して、被測定物からの光を受ける受
光素子出力を、参照光用素子出力で補正することによ
り、色測定の安定化、言い替えるならば、キセノン発光
ランプＬの発光量の安定化を図るためである。 ところが、このカラーセンサにおいては、次のような問
題点を有していた。すなわち、上記カラーセンサにおけ
る光学系においては、拡散板１１を通じて被測定物１に
照射される光と、光ファイバー９に入る参照光とが厳密
にいえば同一であるとは言えないために、キセノン発光
ランプＬの発光量の安定化のために、更に放電コンデン
サの容量を大きくして発光量のばらつきを小さくしてや
る必要があるという点である。しかし、放電コンデンサ
の容量を大きくすると、発光回数が毎秒当たり１回より
少なくなってしまい、生産ラインを流れる被測定物の色
検出には適しておらない。 もちろん、放電コンデンサの容量を小さくすれば、毎秒
当たり数十回の発光を行なわせることができるが、この
時には、発光量のばらつきが大きくなる上に、キセノン
発光ランプＬにおける放電路が発光のたびに変化してし
まって配光パターンが変動するために、被測定物１に照
射される光と、参照光用光ファイバー９に入る光とが異
なる割合で変化してしまい、参照光による補正を十分に
行なえなくなる。 電源回路の大容量化によって、放電コンデンサの容量を
大きくしたまま、毎秒当たりの発光回数を多くすること
もできるが、大型化ならびにコストアップを招く。
本発明はこのような点に鑑み為されたものであり、その
目的とするところは放電コンデンサの小容量化でキセノ
ン発光ランプの単位時間当たり発光回数を多くしても、
参照光による補正で色測定の安定化を十分に行なうこと
ができるカラーセンサの投光用光学系を提供するにあ
る。
目的とするところは放電コンデンサの小容量化でキセノ
ン発光ランプの単位時間当たり発光回数を多くしても、
参照光による補正で色測定の安定化を十分に行なうこと
ができるカラーセンサの投光用光学系を提供するにあ
る。
しかして本発明は、キセノン発光ランプと、キセノン発
光ランプを曲率中心位置に置く球面反射鏡と、キセノン
発光ランプからの光を平行光線とするコリメータレンズ
と、上記平行光線を２方向に分ける半透明ミラーと、半
透明ミラーで分けられた光のうちの一方を被測定物に照
射する投光レンズと、半透明ミラーで分けられた光のう
ちの他方を参照光用受光素子に導く参照光用レンズとか
らなることに特徴を有するもので、被測定物に向けられ
る光と同じ光を参照光として取り出せるようにしたもの
である。 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第１
図は本発明の一実施例を示すもので、キセノン発光ラン
プＬの後方には、キセノン発光ランプＬを曲率中心位置
に置く球面反射鏡２が設置されており、キセノン発光ラ
ンプＬの前方には、キセノン発光ランプＬからの直接光
あるいは球面反射鏡２での反射光を平行光線として出す
コリメータレンズ３が設置されている。球面反射鏡２
は、キセノン発光ランプＬの倒立像をキセノン発光ラン
プＬと同位置に形成するために、キセノン発光ランプＬ
における放電路が発光ごとに異なっていも、球面反射鏡
２で形成された倒立像が配光パターンの安定化に寄与す
るようにしているわけである。 そしてコリメータレンズ３の前方には半透明ミラー４が
設置されており、半透明ミラー４の前方には、半透明ミ
ラー４を通過した光を一旦集束させるレンズ５０と、再
度平行光線となるようにして被測定物１表面へと送り出
すレンズ５１とからなる投光レンズ５が設置されてい
る。レンズ５０の前方には絞り５２が設置されているた
めに、投光レンズ５によって被測定物１表面を照射する
光は、絞り５２の像を投影したものとなっている。 半透明ミラー４の側方には、半透明ミラー４における反
射光を集光して光ファイバー７を介してフォトダイオー
ドからなる参照光用受光素子Ｓｒに送るレンズ６が設置
されている。尚、レンズ６で集光した光を受光素子Ｓｒ
で直接受けるようにしてもよいが、キセノン発光ランプ
Ｌはその発光のために高電圧を必要としているために、
そのシールドの点、あるいはキセノン発光ランプＬとの
間の遮光の点で、光ファイバー７を用いて受光素子Ｓｒ
を離すほうが好ましい。また半透明ミラー４としては、
通過光と反射光とを等分にするものを用いる必要はな
く、参照光として使用する反射光は、被測定物１を照射
することになる通過光よりも少なくてよい。 以上のように構成された投光光学系によって、斜め上方
から光が照射される被測定物１の直上方には、受光レン
ズ２０と、色分解フィルター付きフォトダイオードアレ
ーにて構成された受光素子２１とが設置されている。 上記投光光学系の性能を見るために、第２図に示すよう
に、投光レンズ５の光軸上に受光レンズ２０とフォトダ
イオードからなる受光素子２２に光を導く光ファイバー
２７の一端とを設置し、参照光用受光素子Ｓｒの電流−
電圧変換積分アンプ２５を通した出力Ｖ１と、受光素子
２２の電流−電圧変換積分アンプ２６を通した出力Ｖ３
とを比較したところ、Ｖ３／Ｖ１の値のばらつきは、±
１〜２％であった。また被測定物１上の照度分布も、絞
り５２によるところの測色エリア（最大直径１０mm）内
で、１〜２％の偏差があるだけのほぼ均一なものであっ
た。 第３図(a)(b)(c)は、色分解フィルター付き受光素子２
１の出力から、被測定物が求める色かどうかの判定を行
なう色織物アルゴリズムを夫々示している。フォトダイ
オードアレーからなる受光素子２１における赤、緑、青
についての各出力電流をＩＲ，ＩＧ，ＩＢとする時、こ
れらを電流−電圧変換積分アンプに通して電圧値
ＶＲ’，ＶＧ’，ＶＢ’に変換する。また、参照光用受
光素子Ｓｒの電圧変換出力をＶrefとすると、色パラメ
ータとして、 ＶＲ＝ＶＲ’／Ｖref ＶＧ＝ＶＧ’／Ｖref ＶＢ＝ＶＢ’／Ｖref を求める。尚、参照光用受光素子Ｓｒとしても、色分解
フィルター付きフォトダイオードアレーを使用した場合
には、受光素子Ｓｒの各色についての電圧変換出力をＶ
Ｒref，ＶＧref，ＶＢrefとすると、色パラメータとし
て、 ＶＲ＝ＶＲ’／ＶVRref ＶＧ＝ＶＧ’／ＶVGref ＶＢ＝ＶＢ’／ＶVBref を求める。 この色パラメータに対して、第３図(a)は ｒ＝ＶＲ／Ｓ ｇ＝ＶＧ／Ｓ （ただし Ｓ＝ＶＲ＋ＶＧ＋ＶＢ） の第２パラメータを求め、ｒとｇの２次元エリア中の予
め設定してある範囲Ａ，Ｂ，Ｃのなかに測定結果から得
たr,g両パラメータの値が入っているかどうかで、求め
る色かどうかの判定を行なうことを示している。 同図(b)に示すものでは、ＶＲ，ＶＧ，ＶＢの３次元空
間において、測定結果から得た上記各パラメータによる
ベクトルＶｔと、方向角αの範囲の許容値を持つ求める
色のベクトルＶｏとの方向角の差θから、求めるかどう
かの判別を行なうことを示している。 更に第３図(c)に示すものでは、ＶＲ，ＶＧ，ＶＢの３
次元空間において、測定結果から得た上記各パラメータ
による３次元的距離を求め、この距離の大小が所定範囲
内であるかどうかによって、求める色かどうかの判別を
行なうことを示している。
光ランプを曲率中心位置に置く球面反射鏡と、キセノン
発光ランプからの光を平行光線とするコリメータレンズ
と、上記平行光線を２方向に分ける半透明ミラーと、半
透明ミラーで分けられた光のうちの一方を被測定物に照
射する投光レンズと、半透明ミラーで分けられた光のう
ちの他方を参照光用受光素子に導く参照光用レンズとか
らなることに特徴を有するもので、被測定物に向けられ
る光と同じ光を参照光として取り出せるようにしたもの
である。 以下本発明を図示の実施例に基づいて詳述すると、第１
図は本発明の一実施例を示すもので、キセノン発光ラン
プＬの後方には、キセノン発光ランプＬを曲率中心位置
に置く球面反射鏡２が設置されており、キセノン発光ラ
ンプＬの前方には、キセノン発光ランプＬからの直接光
あるいは球面反射鏡２での反射光を平行光線として出す
コリメータレンズ３が設置されている。球面反射鏡２
は、キセノン発光ランプＬの倒立像をキセノン発光ラン
プＬと同位置に形成するために、キセノン発光ランプＬ
における放電路が発光ごとに異なっていも、球面反射鏡
２で形成された倒立像が配光パターンの安定化に寄与す
るようにしているわけである。 そしてコリメータレンズ３の前方には半透明ミラー４が
設置されており、半透明ミラー４の前方には、半透明ミ
ラー４を通過した光を一旦集束させるレンズ５０と、再
度平行光線となるようにして被測定物１表面へと送り出
すレンズ５１とからなる投光レンズ５が設置されてい
る。レンズ５０の前方には絞り５２が設置されているた
めに、投光レンズ５によって被測定物１表面を照射する
光は、絞り５２の像を投影したものとなっている。 半透明ミラー４の側方には、半透明ミラー４における反
射光を集光して光ファイバー７を介してフォトダイオー
ドからなる参照光用受光素子Ｓｒに送るレンズ６が設置
されている。尚、レンズ６で集光した光を受光素子Ｓｒ
で直接受けるようにしてもよいが、キセノン発光ランプ
Ｌはその発光のために高電圧を必要としているために、
そのシールドの点、あるいはキセノン発光ランプＬとの
間の遮光の点で、光ファイバー７を用いて受光素子Ｓｒ
を離すほうが好ましい。また半透明ミラー４としては、
通過光と反射光とを等分にするものを用いる必要はな
く、参照光として使用する反射光は、被測定物１を照射
することになる通過光よりも少なくてよい。 以上のように構成された投光光学系によって、斜め上方
から光が照射される被測定物１の直上方には、受光レン
ズ２０と、色分解フィルター付きフォトダイオードアレ
ーにて構成された受光素子２１とが設置されている。 上記投光光学系の性能を見るために、第２図に示すよう
に、投光レンズ５の光軸上に受光レンズ２０とフォトダ
イオードからなる受光素子２２に光を導く光ファイバー
２７の一端とを設置し、参照光用受光素子Ｓｒの電流−
電圧変換積分アンプ２５を通した出力Ｖ１と、受光素子
２２の電流−電圧変換積分アンプ２６を通した出力Ｖ３
とを比較したところ、Ｖ３／Ｖ１の値のばらつきは、±
１〜２％であった。また被測定物１上の照度分布も、絞
り５２によるところの測色エリア（最大直径１０mm）内
で、１〜２％の偏差があるだけのほぼ均一なものであっ
た。 第３図(a)(b)(c)は、色分解フィルター付き受光素子２
１の出力から、被測定物が求める色かどうかの判定を行
なう色織物アルゴリズムを夫々示している。フォトダイ
オードアレーからなる受光素子２１における赤、緑、青
についての各出力電流をＩＲ，ＩＧ，ＩＢとする時、こ
れらを電流−電圧変換積分アンプに通して電圧値
ＶＲ’，ＶＧ’，ＶＢ’に変換する。また、参照光用受
光素子Ｓｒの電圧変換出力をＶrefとすると、色パラメ
ータとして、 ＶＲ＝ＶＲ’／Ｖref ＶＧ＝ＶＧ’／Ｖref ＶＢ＝ＶＢ’／Ｖref を求める。尚、参照光用受光素子Ｓｒとしても、色分解
フィルター付きフォトダイオードアレーを使用した場合
には、受光素子Ｓｒの各色についての電圧変換出力をＶ
Ｒref，ＶＧref，ＶＢrefとすると、色パラメータとし
て、 ＶＲ＝ＶＲ’／ＶVRref ＶＧ＝ＶＧ’／ＶVGref ＶＢ＝ＶＢ’／ＶVBref を求める。 この色パラメータに対して、第３図(a)は ｒ＝ＶＲ／Ｓ ｇ＝ＶＧ／Ｓ （ただし Ｓ＝ＶＲ＋ＶＧ＋ＶＢ） の第２パラメータを求め、ｒとｇの２次元エリア中の予
め設定してある範囲Ａ，Ｂ，Ｃのなかに測定結果から得
たr,g両パラメータの値が入っているかどうかで、求め
る色かどうかの判定を行なうことを示している。 同図(b)に示すものでは、ＶＲ，ＶＧ，ＶＢの３次元空
間において、測定結果から得た上記各パラメータによる
ベクトルＶｔと、方向角αの範囲の許容値を持つ求める
色のベクトルＶｏとの方向角の差θから、求めるかどう
かの判別を行なうことを示している。 更に第３図(c)に示すものでは、ＶＲ，ＶＧ，ＶＢの３
次元空間において、測定結果から得た上記各パラメータ
による３次元的距離を求め、この距離の大小が所定範囲
内であるかどうかによって、求める色かどうかの判別を
行なうことを示している。
以上のように本発明においてはキセノン発光ランプから
コリメータレンズを経て被測定物へと送られる光の一部
を半透明ミラーで参照光として取り出しているものてあ
って、被測定物の照射光と同じ光を参照光として取り出
せるために、キセノン発光ランプのための放電コンデン
サの容量を小さくして、毎秒当たりの発光回数を大きく
したとしても、被測定物の照射光と参照光との比が安定
しているものであり、正確な色測定を行なうことができ
るものである。
コリメータレンズを経て被測定物へと送られる光の一部
を半透明ミラーで参照光として取り出しているものてあ
って、被測定物の照射光と同じ光を参照光として取り出
せるために、キセノン発光ランプのための放電コンデン
サの容量を小さくして、毎秒当たりの発光回数を大きく
したとしても、被測定物の照射光と参照光との比が安定
しているものであり、正確な色測定を行なうことができ
るものである。
第１図は本発明の一実施例の正面図、第２図は同上のテ
スト状態を示す正面図、第３図(a)(b)(c)は夫々色検出
のアルゴリズムを示す特性図、第４図(a)(b)(c)はいず
れも従来例の断面図であって、１は被測定物、２は球面
反射鏡、３はコリメータレンズ、４は半透明ミラー、５
は投光レンズ、６はレンズ、Ｌはキセノン発光ランプ、
Ｓｒは参照光用受光素子を示す。
スト状態を示す正面図、第３図(a)(b)(c)は夫々色検出
のアルゴリズムを示す特性図、第４図(a)(b)(c)はいず
れも従来例の断面図であって、１は被測定物、２は球面
反射鏡、３はコリメータレンズ、４は半透明ミラー、５
は投光レンズ、６はレンズ、Ｌはキセノン発光ランプ、
Ｓｒは参照光用受光素子を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】キセノン発光ランプと、キセノン発光ラン
プを曲率中心位置に置く球面反射鏡と、キセノン発光ラ
ンプからの光を平行光線とするコリメータレンズと、上
記平行光線を２方向に分ける半透明ミラーと、半透明ミ
ラーで分けられた光のうちの一方を被測定物に照射する
投光レンズと、半透明ミラーで分けられた光のうちの他
方を参照光用受光素子に導く参照光用レンズとからなる
ことを特徴とするカラーセンサの投光用光学系。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720486A JPH061215B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | カラ−センサの投光用光学系 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17720486A JPH061215B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | カラ−センサの投光用光学系 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6333627A JPS6333627A (ja) | 1988-02-13 |
| JPH061215B2 true JPH061215B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=16026993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17720486A Expired - Lifetime JPH061215B2 (ja) | 1986-07-28 | 1986-07-28 | カラ−センサの投光用光学系 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061215B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102008022949A1 (de) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Carl Zeiss Ag | Projektionsvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Projektionsvorrichtung |
| JP6750189B2 (ja) * | 2015-02-24 | 2020-09-02 | コニカミノルタ株式会社 | 光学特性測定装置 |
-
1986
- 1986-07-28 JP JP17720486A patent/JPH061215B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6333627A (ja) | 1988-02-13 |
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