JPH09105673A - 分光装置 - Google Patents
分光装置Info
- Publication number
- JPH09105673A JPH09105673A JP26292195A JP26292195A JPH09105673A JP H09105673 A JPH09105673 A JP H09105673A JP 26292195 A JP26292195 A JP 26292195A JP 26292195 A JP26292195 A JP 26292195A JP H09105673 A JPH09105673 A JP H09105673A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】空間分布を持つ物体の色の分布を高速でしかも
正確に測定することのできる分光装置を実現する。 【解決手段】２次元状に多数の受光素子を配列して成る
受光器を備える分光器を有した分光装置であって、１つ
の軸が測定対象の連続した空間座標に対応し、それと直
交する他の軸が前記測定対象の波長スペクトルに対応す
るように設置された分光手段と、前記測定対象の連続し
た空間座標に対応する軸が長手方向となり前記測定対象
からの光の一部を通過させ前記分光手段に入射する直線
状の入射スリット、前記分光手段の出力を受けて前記測
定対象の色の分布を求めるための処理を行う画像処理装
置を備える。
正確に測定することのできる分光装置を実現する。 【解決手段】２次元状に多数の受光素子を配列して成る
受光器を備える分光器を有した分光装置であって、１つ
の軸が測定対象の連続した空間座標に対応し、それと直
交する他の軸が前記測定対象の波長スペクトルに対応す
るように設置された分光手段と、前記測定対象の連続し
た空間座標に対応する軸が長手方向となり前記測定対象
からの光の一部を通過させ前記分光手段に入射する直線
状の入射スリット、前記分光手段の出力を受けて前記測
定対象の色の分布を求めるための処理を行う画像処理装
置を備える。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、物体の色を測定するこ
とのできる分光装置に関し、特に色に関して空間分布を
持つ物体の色を正確に測定する分光装置に関するもので
ある。
とのできる分光装置に関し、特に色に関して空間分布を
持つ物体の色を正確に測定する分光装置に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種の分光測色装置の原理図を
図８に示す。試料２の表面に測定用光源１からの照明光
を照射し、試料２の表面からの乱反射光の一部をモノク
ロメータ３を通して受光器４に導き、電気信号に変換す
る。モノクロメータ３および受光器４から成る部分が分
光測光器であり、このような構成により試料表面の色を
測定することができる。
図８に示す。試料２の表面に測定用光源１からの照明光
を照射し、試料２の表面からの乱反射光の一部をモノク
ロメータ３を通して受光器４に導き、電気信号に変換す
る。モノクロメータ３および受光器４から成る部分が分
光測光器であり、このような構成により試料表面の色を
測定することができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
測色装置では１点の情報しか測定できないため、空間分
布を持つ試料に対しては、ある広い面積の平均値を測定
するかあるいは空間的にプローブまたは試料を走査して
測定する必要があった。しかし、前者は精度を悪化さ
せ、後者は測定に時間がかかると共に走査手段が必要な
ため複雑で高価となるという欠点があった。さらに、場
所による光量むらや、振動、光軸のずれあるいは傾きな
どの誤差も入りやすいという問題があった。
測色装置では１点の情報しか測定できないため、空間分
布を持つ試料に対しては、ある広い面積の平均値を測定
するかあるいは空間的にプローブまたは試料を走査して
測定する必要があった。しかし、前者は精度を悪化さ
せ、後者は測定に時間がかかると共に走査手段が必要な
ため複雑で高価となるという欠点があった。さらに、場
所による光量むらや、振動、光軸のずれあるいは傾きな
どの誤差も入りやすいという問題があった。
【０００４】このため、空間分布を持つ試料を測定する
ためには図９に示すようにカラーカメラ５が使用される
ことがある。しかし、カラーカメラはＲＧＢの色フィル
タで測定しており、次のような理由により、正確な色の
測定ができないという問題がある。 (1) 図１０に示す光特性に合わせるためには真のＲＢＧ
フィルタは規格上マイナスの特性も必要であるが、現実
には実現できないため近似（一部を点線で示す近似曲
線）のフィルタを使用している。 (2) スペクトル測定ではないため条件等色（分光分布の
異なる２つの色刺激が特定の観測条件で等しい色に見え
ること）を補正できない。 (3) 光源の輝線スペクトルを補正できない。
ためには図９に示すようにカラーカメラ５が使用される
ことがある。しかし、カラーカメラはＲＧＢの色フィル
タで測定しており、次のような理由により、正確な色の
測定ができないという問題がある。 (1) 図１０に示す光特性に合わせるためには真のＲＢＧ
フィルタは規格上マイナスの特性も必要であるが、現実
には実現できないため近似（一部を点線で示す近似曲
線）のフィルタを使用している。 (2) スペクトル測定ではないため条件等色（分光分布の
異なる２つの色刺激が特定の観測条件で等しい色に見え
ること）を補正できない。 (3) 光源の輝線スペクトルを補正できない。
【０００５】本発明の目的は、このような点に鑑み、空
間分布を持つ物体の色の分布を高速でしかも正確に測定
することのできる分光装置を実現することにある。
間分布を持つ物体の色の分布を高速でしかも正確に測定
することのできる分光装置を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために本願の第１の発明では、２次元状に多数の受光
素子を配列して成る受光器を備える分光器を有した分光
装置であって、１つの軸が測定対象の連続した空間座標
に対応し、それと直交する他の軸が前記測定対象の波長
スペクトルに対応するように設置された分光手段と、前
記測定対象の連続した空間座標に対応する軸が長手方向
となり前記測定対象からの光の一部を通過させ前記分光
手段に入射する直線状の入射スリット、前記分光手段の
出力を受けて前記測定対象の色の分布を求めるための処
理を行う画像処理装置を備えたことを特徴とする。ま
た、本願の第２の発明では、２次元状に多数の受光素子
を配列して成る受光器を備える分光器を有した分光装置
であって、波長連続変化フィルタを設け、１つの軸が測
定対象の連続した空間座標に対応し、それと直交する他
の軸が前記測定対象の波長スペクトルに対応すると共
に、波長スペクトルに対応する軸が前記波長連続変化フ
ィルタの波長に対して変化する方向であるようにした分
光手段と、この分光手段の出力を受けて前記測定対象の
色の分布を求めるための処理を行う画像処理装置を備え
たことを特徴とする。
るために本願の第１の発明では、２次元状に多数の受光
素子を配列して成る受光器を備える分光器を有した分光
装置であって、１つの軸が測定対象の連続した空間座標
に対応し、それと直交する他の軸が前記測定対象の波長
スペクトルに対応するように設置された分光手段と、前
記測定対象の連続した空間座標に対応する軸が長手方向
となり前記測定対象からの光の一部を通過させ前記分光
手段に入射する直線状の入射スリット、前記分光手段の
出力を受けて前記測定対象の色の分布を求めるための処
理を行う画像処理装置を備えたことを特徴とする。ま
た、本願の第２の発明では、２次元状に多数の受光素子
を配列して成る受光器を備える分光器を有した分光装置
であって、波長連続変化フィルタを設け、１つの軸が測
定対象の連続した空間座標に対応し、それと直交する他
の軸が前記測定対象の波長スペクトルに対応すると共
に、波長スペクトルに対応する軸が前記波長連続変化フ
ィルタの波長に対して変化する方向であるようにした分
光手段と、この分光手段の出力を受けて前記測定対象の
色の分布を求めるための処理を行う画像処理装置を備え
たことを特徴とする。
【０００７】
【作用】測定対象の連続した１次元空間の光を分光し、
２次元の受光面を有する受光器で受光する。これにより
１軸が空間分布に、これと直交する他の１軸に波長スペ
クトルを割り当てることができ、空間分布とスペクトル
分布の両方を同時に求めることができる。画像処理装置
において、受光器の出力を基にＪＩＳ Ｚ８７２２〜Ｚ
８７２９等に準じて測定対象の色の分布を計算により求
める。
２次元の受光面を有する受光器で受光する。これにより
１軸が空間分布に、これと直交する他の１軸に波長スペ
クトルを割り当てることができ、空間分布とスペクトル
分布の両方を同時に求めることができる。画像処理装置
において、受光器の出力を基にＪＩＳ Ｚ８７２２〜Ｚ
８７２９等に準じて測定対象の色の分布を計算により求
める。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を詳しく
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図において、２は試料、１０は分光装
置、２０は画像処理装置である。
説明する。図１は本発明に係る分光装置の一実施例を示
す構成図である。図において、２は試料、１０は分光装
置、２０は画像処理装置である。
【０００９】分光装置１０は、レンズ１１、入射スリッ
ト１２、回折格子１３、受光器１４から構成されてい
る。レンズ１１は試料２からの光を集光するもので、試
料２上のＡからＢに対応する領域を入射スリット１２上
に結像する。入射スリット１２の像は分光手段としての
回折格子１３に入射し、回折格子１３により分光された
光は受光器１４に入射する。回折格子１３は凹面になっ
ており、入射スリット１２からの光は集束されて受光器
１４に入るようになっている。なお、図では光路を模式
的に表してある。
ト１２、回折格子１３、受光器１４から構成されてい
る。レンズ１１は試料２からの光を集光するもので、試
料２上のＡからＢに対応する領域を入射スリット１２上
に結像する。入射スリット１２の像は分光手段としての
回折格子１３に入射し、回折格子１３により分光された
光は受光器１４に入射する。回折格子１３は凹面になっ
ており、入射スリット１２からの光は集束されて受光器
１４に入るようになっている。なお、図では光路を模式
的に表してある。
【００１０】受光器１４は多数の受光素子を２次元状に
配列したもので、受光素子としては通常電荷結合素子
（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）が用いられる。な
お、ＣＣＤに代えて金属酸化皮膜（ＭＯＳ）型カメラを
用いてもよい。画像処理装置２０は、受光器１４の出力
を基に、例えば日本工業規格ＪＩＳＺ８７２２〜８７２
９等に準じて、試料２の色を算出することができるもの
である。
配列したもので、受光素子としては通常電荷結合素子
（ＣＣＤ：Charge Coupled Device ）が用いられる。な
お、ＣＣＤに代えて金属酸化皮膜（ＭＯＳ）型カメラを
用いてもよい。画像処理装置２０は、受光器１４の出力
を基に、例えば日本工業規格ＪＩＳＺ８７２２〜８７２
９等に準じて、試料２の色を算出することができるもの
である。
【００１１】このような構成において、試料２上のＡか
らＢに対応する領域がレンズ１１によって回折格子の入
射スリット１２上に結像される。これをＡ’，Ｂ’とす
る。このスリット１２の像は回折格子１３により波長λ
1 から波長λ2 までスペクトル分解される。この時空間
軸のＡ，Ｂは、受光器のＡ”，Ｂ”となり、それぞれλ
1 からλ2 というスペクトルに分解し展開される。
らＢに対応する領域がレンズ１１によって回折格子の入
射スリット１２上に結像される。これをＡ’，Ｂ’とす
る。このスリット１２の像は回折格子１３により波長λ
1 から波長λ2 までスペクトル分解される。この時空間
軸のＡ，Ｂは、受光器のＡ”，Ｂ”となり、それぞれλ
1 からλ2 というスペクトルに分解し展開される。
【００１２】試料としては、食品や塗装、成形材など
で、図２に示すような１次元物体ものが多くある。この
ような試料を対象とするとき、端部は誤差を多く含むた
め端部を除き中央近傍だけを測定したい場合がある。こ
のとき、受光器１４には試料２のＡ−Ｂの領域が図２の
（ｂ）のように波長λ1 からλ2 までに分解され、同図
（ｃ）のようなパターンが現れる。このパターンのう
ち、ある特定の波長λ3 でＡ−Ｂ方向の断面をとると同
図（ｄ）のようなパターンが得られ、試料２のおおよそ
の形状が分かる。
で、図２に示すような１次元物体ものが多くある。この
ような試料を対象とするとき、端部は誤差を多く含むた
め端部を除き中央近傍だけを測定したい場合がある。こ
のとき、受光器１４には試料２のＡ−Ｂの領域が図２の
（ｂ）のように波長λ1 からλ2 までに分解され、同図
（ｃ）のようなパターンが現れる。このパターンのう
ち、ある特定の波長λ3 でＡ−Ｂ方向の断面をとると同
図（ｄ）のようなパターンが得られ、試料２のおおよそ
の形状が分かる。
【００１３】画像処理装置２０における画像処理などに
よりこの中央近傍の領域Ｃのみ抽出すれば、試料の正確
な色を測定することができる。このように１次元の空間
分布と共にスペクトルを測定すれば、試料２の蛇行や幅
の変化に対しても自動的に測定領域を対応させることが
できる。また、ＲＧＢのフィルタではなく真のスペクト
ルを測定できるため、正確な測色値が得られる。なお、
色の計算は、このスペクトルを用いて日本工業規格のＪ
ＩＳ Ｚ８７２２〜８７２９などに基づく計算を適用す
ればよい。
よりこの中央近傍の領域Ｃのみ抽出すれば、試料の正確
な色を測定することができる。このように１次元の空間
分布と共にスペクトルを測定すれば、試料２の蛇行や幅
の変化に対しても自動的に測定領域を対応させることが
できる。また、ＲＧＢのフィルタではなく真のスペクト
ルを測定できるため、正確な測色値が得られる。なお、
色の計算は、このスペクトルを用いて日本工業規格のＪ
ＩＳ Ｚ８７２２〜８７２９などに基づく計算を適用す
ればよい。
【００１４】図３は木目状のパターンの色を測定する場
合であり、同図（ａ）の試料のＡ−Ｂの領域が同図
（ｂ）のようにスペクトル分解され、ある特定の波長λ
3 でＡ−Ｂ方向の断面をとると同図（ｃ）のようなパタ
ーンが得られる。年輪に相当する部分とその間の部分が
１回の測定で同時に測定できる。また図示しないが、液
晶パネルやディスプレイのような、光量のむらを測定し
なければならない場合も、本発明の方式は大変有効であ
る。ただしこの場合、他の軸（Ａ−Ｂ方向と直角な方
向）は機械的スキャンが必要である。
合であり、同図（ａ）の試料のＡ−Ｂの領域が同図
（ｂ）のようにスペクトル分解され、ある特定の波長λ
3 でＡ−Ｂ方向の断面をとると同図（ｃ）のようなパタ
ーンが得られる。年輪に相当する部分とその間の部分が
１回の測定で同時に測定できる。また図示しないが、液
晶パネルやディスプレイのような、光量のむらを測定し
なければならない場合も、本発明の方式は大変有効であ
る。ただしこの場合、他の軸（Ａ−Ｂ方向と直角な方
向）は機械的スキャンが必要である。
【００１５】なお、以上の説明は本発明の説明および例
示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更ないし変形をなし得ることは明らかである。以下そ
の他の実施例をいくつか列挙する。
示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎな
い。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの
変更ないし変形をなし得ることは明らかである。以下そ
の他の実施例をいくつか列挙する。
【００１６】(1) 図１に示す回折格子１３はプリズムに
置き換えても構わない。また、レンズ１１による結像面
に入射スリット１２を配置しているが、試料２に微粉な
どが含まれノイズとなる場合には、少しピントを甘くし
た方がノイズを低減できるため、必ずしも結像面の位置
に入射スリットを配置する必要はない。
置き換えても構わない。また、レンズ１１による結像面
に入射スリット１２を配置しているが、試料２に微粉な
どが含まれノイズとなる場合には、少しピントを甘くし
た方がノイズを低減できるため、必ずしも結像面の位置
に入射スリットを配置する必要はない。
【００１７】(2) 図４に、回折格子の代わりに波長連続
変化フィルタ１５を用いた例を示す。試料２がＡ−Ｂと
直角方向に１次元の物体の場合、図示のような波長連続
変化フィルタを使用することができる。このフィルタ
は、波長（λ）方向に膜圧を連続的に変化させることに
より、図５に示すように中心波長がλ方向に連続的に変
化するバンドパスフィルタとしての特性を示すものであ
る。このフィルタをＣＣＤ受光器１４に密着させるか、
あるいはリレー光学系でフィルタの透過光をＣＣＤ上に
結像させることにより、一軸を波長軸、他の一軸を空間
軸とすることができる。
変化フィルタ１５を用いた例を示す。試料２がＡ−Ｂと
直角方向に１次元の物体の場合、図示のような波長連続
変化フィルタを使用することができる。このフィルタ
は、波長（λ）方向に膜圧を連続的に変化させることに
より、図５に示すように中心波長がλ方向に連続的に変
化するバンドパスフィルタとしての特性を示すものであ
る。このフィルタをＣＣＤ受光器１４に密着させるか、
あるいはリレー光学系でフィルタの透過光をＣＣＤ上に
結像させることにより、一軸を波長軸、他の一軸を空間
軸とすることができる。
【００１８】(3) 回折格子などの分光器を用いる場合、
入射スリットは直線である必要があるが、試料上の測定
領域も直線である必要はない。例えば試料２と入射スリ
ット１２の間の光学系１６を工夫し、図６に示すように
試料上では扇状の測定領域とすることもできる。
入射スリットは直線である必要があるが、試料上の測定
領域も直線である必要はない。例えば試料２と入射スリ
ット１２の間の光学系１６を工夫し、図６に示すように
試料上では扇状の測定領域とすることもできる。
【００１９】(4) さらに、試料２と入射スリット１２の
間の光学系として、バンドルファイバ１７を用いれば、
図７に示すように１次元のスリットに試料上の２次元の
空間を対応させることができる（連続したスリットの空
間座標が試料上の折り畳んだ位置に対応する）。これは
特にディスプレイの光量むらの測定などに有効である。 (5) また、画像処理装置２０は分光器１０に含めてもよ
い。
間の光学系として、バンドルファイバ１７を用いれば、
図７に示すように１次元のスリットに試料上の２次元の
空間を対応させることができる（連続したスリットの空
間座標が試料上の折り畳んだ位置に対応する）。これは
特にディスプレイの光量むらの測定などに有効である。 (5) また、画像処理装置２０は分光器１０に含めてもよ
い。
【００２０】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば次の
ような効果が発揮される。 (1) 受光器として２次元のセンサを使用し、一軸を空間
分布に、これと直交する他の一軸を波長スペクトルに割
り当てることにより、空間分布とスペクトル分布の両方
を同時に求めることができる。これによって空間分布を
持つ物体の色の分布を高速に測定することができる。 (2) ＲＢＧフィルタによるのではなく、直接スペクトル
を測定できるため、正確な測定ができる。
ような効果が発揮される。 (1) 受光器として２次元のセンサを使用し、一軸を空間
分布に、これと直交する他の一軸を波長スペクトルに割
り当てることにより、空間分布とスペクトル分布の両方
を同時に求めることができる。これによって空間分布を
持つ物体の色の分布を高速に測定することができる。 (2) ＲＢＧフィルタによるのではなく、直接スペクトル
を測定できるため、正確な測定ができる。
【図１】本発明に係る分光装置の一実施例を示す構成図
【図２】一次元物体の測定についての説明図
【図３】他の試料の測定についての説明図
【図４】本発明の他の実施例を示す構成図
【図５】波長連続変化フィルタの特性を説明するための
図
図
【図６】本発明の更に他の実施例を示す構成図
【図７】本発明の更に他の実施例を示す構成図である。
【図８】従来の分光測色装置の原理図
【図９】カラーカメラにより空間分布を測定する装置の
構成図
構成図
【図１０】光特性を示す図である。
２ 試料 １０ 分光器 １１ レンズ １２ 入射スリット １３ 回折格子 １４ 受光器 １５ 波長連続変化フィルタ １６ 光学系 １７ バンドルファイバ ２０ 画像処理装置
Claims (9)
- 【請求項１】２次元状に多数の受光素子を配列して成る
受光器を備える分光器を有した分光装置であって、 １つの軸が測定対象の連続した空間座標に対応し、それ
と直交する他の軸が前記測定対象の波長スペクトルに対
応するように設置された分光手段と、 前記測定対象の連続した空間座標に対応する軸が長手方
向となり前記測定対象からの光の一部を通過させ前記分
光手段に入射する直線状の入射スリットと、 前記分光手段の出力を受けて前記測定対象の色の分布を
求めるための処理を行う画像処理装置を備えたことを特
徴とする分光装置。 - 【請求項２】前記分光器が、前記測定対象と分光手段の
間に設置され前記入射スリットのスリット面に前記測定
対象の実像が結像されるようにした結像光学系を有する
ことを特徴とする請求項１記載の分光装置。 - 【請求項３】前記受光器として、電荷結合素子またはＭ
ＯＳ型カメラを使用したことを特徴とする請求項１記載
の分光装置。 - 【請求項４】前記分光器が、前記測定対象と分光手段の
間に設置され前記測定対象の連続した空間座標が試料上
では曲線または折り畳んだ位置に対応するように変換す
る光学素子を有することを特徴とする請求項１記載の分
光装置。 - 【請求項５】前記分光手段が回折格子またはプリズムで
あることを特徴とする請求項１または請求項２記載の分
光装置。 - 【請求項６】前記試料と分光手段の間の光学的結合手段
として光ファイバーを用いたことを特徴とする請求項１
または請求項２または請求項３または請求項４または請
求項５記載の分光装置。 - 【請求項７】２次元状に多数の受光素子を配列して成る
受光器を備える分光器を有した分光装置であって、 波長連続変化フィルタを設け、１つの軸が測定対象の連
続した空間座標に対応し、それと直交する他の軸が前記
測定対象の波長スペクトルに対応すると共に、波長スペ
クトルに対応する軸が前記波長連続変化フィルタの波長
に対して変化する方向であるようにした分光手段と、 この分光手段の出力を受けて前記測定対象の色の分布を
求めるための処理を行う画像処理装置を備えたことを特
徴とする分光装置。 - 【請求項８】前記分光器が、前記測定対象と波長連続変
化フィルタの間に設置され、前記波長連続変化フィルタ
の表面または受光器の受光面に前記測定対象の実像を結
像するような結像光学系を有することを特徴とする請求
項７記載の分光装置。 - 【請求項９】前記試料と分光手段の間の光学的結合手段
として光ファイバーを用いたことを特徴とする請求項７
または請求項８記載の分光装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26292195A JPH09105673A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 分光装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26292195A JPH09105673A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 分光装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09105673A true JPH09105673A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17382456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26292195A Pending JPH09105673A (ja) | 1995-10-11 | 1995-10-11 | 分光装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09105673A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000205954A (ja) * | 1999-01-08 | 2000-07-28 | Naba:Kk | 分光装置 |
| JP2001343332A (ja) * | 2000-05-31 | 2001-12-14 | Sharp Corp | 電子部品の評価方法および評価装置 |
| KR20020013061A (ko) * | 2000-08-10 | 2002-02-20 | 조기환 | 다중 슬릿을 이용한 분광 측정 방법과 이를 이용한 다중채널 분광기 |
| JP2003516522A (ja) * | 1999-10-26 | 2003-05-13 | エルディム | 対象物からのスペクトル発光の空間分布を測定するための装置 |
| GB2384049A (en) * | 2002-01-15 | 2003-07-16 | Infrared Integrated Syst Ltd | Two dimensional detector array for measuring two parameters |
| JP2006162509A (ja) * | 2004-12-09 | 2006-06-22 | National Institutes Of Natural Sciences | 分光器 |
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