JPH0972786A - 色彩計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 各光学センサ出力と光学系の大きさを犠牲に
すること無く、光学センサの光学的不均一による色度測
定精度，及び光学センサ出力の低下を防ぐ手段を備えた
色彩計を提供する事にある。 【解決手段】等色関数ｘ，ｙ，ｚ又はその一部に近似し
た少なくとも３以上の異なった分光応答度を持つ光電セ
ンサと、被測定光による前記光電センサの出力を演算す
ることにより被測定光の３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚおよび色度
等を測定，表示する手段を具備した刺激値直読型の色彩
計において、測定開口部に設けられた透過型拡散板と前
記３以上の光電センサに対応した光学レンズを具備し、
前記各光電センサの受光面が概ね結像関係になるように
前記各光学レンズを前記透過型拡散板と各光電センサの
間に配置するようにしたことを特徴としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は色彩計に関し、特に
三刺激値直読形の色彩計における視野内での測定値の均
一性，及び測定光量に改善が施された色彩計に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】刺激値直読型の色彩計，或いは色度計に
おいては、分光応答度が等色関数又はその一部に近似し
た少なくとも種類の異なる３以上のセンサを備えてお
り、入射光を分割して夫々の光電センサに与えるように
なっている。理想的な輝度計型の色彩計においては、測
定対象となる輝度と色度の均一な被測定面上に一定の面
積を持つある微小面を想定し、その微小面が色彩計の有
効視野内に含まれる場合、どの微小面からの光において
も３種類以上の光電センサの各出力はそれぞれ同一値を
示さなければならない。視野内で出力の不均一性がある
場には、不均一な被測定輝度面の測定，或いは輝度計の
光軸に対して傾いた輝度面の測定の際に大きな誤差を生
じることになる。

【０００３】このような誤差が生じないようにする為に
は、上記した３以上の光電センサを空間的に同一の場所
に配置するようにすれば良いが、このように同一の場所
に配置することは実際上不可能なので、光学的に同等の
配置とする手段が講じられる。その手段としては、入射
開口部にオパール硝子，オパール樹脂，或いはスリ硝子
等の透過型拡散板を用い、入射光の持つ空間情報を無く
し、各光電センサに入射する光の均一化を計るようにし
ている。しかし、このような方法で光電センサに対する
空間情報の均一性を向上させる為には、各光電センサと
拡散板の距離を充分に離す必要があるが、光電センサと
拡散板の距離を離すと、 光電センサの出力が低下する。測定器の形状が大き
くなる。等の問題点があり、現実的には空間情報の均一
化（測定視野内の均一性）はある程度犠牲にされている
のが現状である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような問
題点を解決する為になされたもので、その目的は拡散板
と各光電センサの間に光学レンズを挿入配置することに
より、各光学センサ出力と光学系の大きさを犠牲にする
こと無く、光学センサの光学的不均一による色度測定精
度，及び光学センサ出力の低下を防ぐ手段を備えた色彩
計を提供する事にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係わる発明
は、等色関数ｘ，ｙ，ｚ又はその一部に近似した少なく
とも３以上の異なった分光応答度を持つ光電センサと、
被測定光による前記光電センサの出力を演算することに
より被測定光の３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚおよび色度等を測
定，表示する手段を具備した刺激値直読型の色彩計にお
いて、測定開口部に設けられた透過型拡散板と前記３以
上の光電センサに対応した光学レンズを具備し、前記各
光電センサの受光面が概ね結像関係になるように前記各
光学レンズを前記透過型拡散板と各光電センサの間に配
置するようにしたことを特徴としたものであり、請求項
２に係わる発明は請求項１記載の発明において前記光学
レンズを前記光電センサの数と等しい複数の焦点を持つ
一体の光学レンズとして成型するようにしたことを特徴
としたものであり、又請求項３に係わる発明は請求項２
記載の発明において複数の焦点を持つ前記光学レンズの
出射面の球面を同一中心をもつ球面として成型するよう
にしたことを特徴としたものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下図面を用いて本発明を説明す
る。図１は本発明に係わる装置の一実施例を示す構成図
である。図において、１０は光学系、２０は電気系のブ
ロック図である。光学系１０において、１１は入射光を
拡散する透過型拡散板、１２ａ，１２ｂ…１２ｅは夫々
フォトダイオード、１３ａ，１３ｂ…１３ｅは夫々色ガ
ラスフイルタ，或いはアセテートフイルタ，誘電体多層
膜等で構成した光学フイルターである。これらの光学フ
イルター１３ａ，１３ｂ…１３ｅは各フォトダイオード
１２ａ，１２ｂ…１２ｅの前面に夫々配置され、これら
の組合せによりその合成分光透過率と各フォトダイオー
ドの分光感度の合成が夫々所望の分光応答度に近似する
ような光電センサが構成されている。３０は本発明によ
って付加した光学レンズで、拡散板１１と光学フイルタ
１３ａ，１３ｂ，…１３ｅとの間に配置されている。こ
の光学レンズについては、後で詳細に説明する。なお、
フォトダイオードと光学フイルタは実施例では５素子を
用いてあるが、３素子以上あればよい。

【０００７】電気系ブロック図２０において、２１ａ，
２１ｂ，…２１ｅは夫々電流／電圧変換器で、フォトダ
イオード１２ａ，１２ｂ…１２ｅに夫々接続されてい
る。２２はスキャナ、２３はスキャナ２２によって選択
されたフォトダイオード１２ａ，１２ｂ…１２ｅの各出
力を夫々ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２４
はマイクロプロセッサで、このマイクロプロセッサには
Ａ／Ｄ変換器２３の出力が加えられている。２５は各種
の設定及び切替え等を行うキーボード、２６は測定結果
等の表示を行う表示器、２７は校正係数等が記憶された
メモリ（ＥＥ−ＰＲＯＭ）で、これらはマイクロプロセ
ッサ２４に接続されている。

【０００８】本発明に係わる光学系１０の具体的構成を
図２及び図３に示す。なお、図２は光学系１０の一部の
側面図、図３は図２の背面（矢印）方向から見た図であ
る。図２及び図３において、１１は図１で示した透過型
拡散板、１１ａは拡散板１１の前面に配置され入射開口
の大きさを決める絞り、１３ａは図１で示した光学フイ
ルタ、１２ａは同じく図１で示したフォトダイオード、
１２ａ’はそのフォトダイオードの受光面を示すもので
ある。フイルタ１３ａとフォトダイオード１２ａは対に
なって光電センサが構成され、同様に第１図に示す他の
各フイルタとフォトダイオードは夫々対になって夫々光
電センサが構成されている。図３に示す如く、これらの
フイルタ１３ａ，１３ｂ，…１３ｅと、フォトダイオー
ド１２ａ，１２ｂ，…１２ｅは夫々光学レンズ３０の背
面に回転対象に固定配置されている。

【０００９】光学レンズ３０は硝子又はプラスチック材
で構成したもので、その基板３１は同一中心をもつ球面
となっており、その内側には基板３１の背面に固定配置
された光学フイルタ１３ａ，１３ｂ，…１３ｅに対向す
るする位置に５個のレンズ３２ａ，３２ｂ，…３２ｅが
基板３１に一体成型により形成されている。レンズ３２
ａ，３２ｂ，…３２ｅは拡散板１２からの光が入射する
入射側となり、基板３１が出射面となっている。

【００１０】入射開口を決める絞り１１ａによりその開
口が決められた入射光は拡散板１１により拡散され、光
学レンズ３０を構成する各レンズ３２ａ，３２ｂ，…３
２ｃに入射される。この場合、図２に示す如く、例えば
レンズ３２ａに入射された光はこのレンズにより基板３
１の背面に配置された光学フイルタ１３ａを介してフォ
トダイオード１２ａの受光面１２ａ’で結像されるよう
になっている。同様に、レンズ３２ｂ，…３２ｅに入射
された光はこれらのレンズによりその背面に配置された
光学フイルタ１３ｂ，…１３ｅを介して各フォトダイオ
ード１２ｂ，…１２ｅに結像されるようになっている。

【００１１】第１図に戻り、このような光学系１０を持
つ本発明の装置においては、絞り１１ａによりその開口
が決められた入射光は拡散板１１により拡散され、前記
のように光学レンズ３０に入射される。その入射光は各
レンズ３２ａ，３２ｂ，…３２ｅにより絞られ、その背
面に配置された各光学フイルタ１３ａ，１３ｂ，…１３
ｅを介してフォトダイオード１２ａ，１２ｂ，…１２ｅ
の各受光面に結像される。

【００１２】フォトダイオード１２ａ，１２ｂ，…１２
ｅは受光した光の強度に応じた電流を出力し、それらの
電流は電流／電圧変換器２１ａ，２１ｂ，…２１ｅを介
して電圧信号に変換された後スキャナ２２を介して順次
取り出され、Ａ／Ｄ変換器２３に加えられて夫々ディジ
タル信号に変換される。変換された各ディジタル信号は
マイクロプロセッサ２４に取り込まれる。マイクロプロ
セッサ２４に取り込まれた光学フイルタ１３ａ，１３
ｂ，…１３ｅとフォトダイオード１２ａ，１２ｂ，…１
２ｅよりなる各光電センサの出力は等色関数ｘ，ｙ，ｚ
又はその一部に近似した分光応答度をもつものとなる。
マイクロプロセッサ２４によりこの各光電センサの出力
はメモリ２７に記憶された各種の係数が乗じられ、これ
により周知の如く３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚおよび色度等が求
められる。この求められた値は表示器２６により表示さ
れ、これにより被測定の各種色度座標或いは色温度等，
色彩値が直読される。

【００１３】ここで、透過拡散板１１の拡散光は、この
拡散板の直後では入射光の空間情報を概ね保持している
が、拡散板から離れるに従ってその空間情報は失われ、
おおよそ絞り１１ａの１０倍程度の距離で略均一と見做
せるようになる。本発明における光学レンズ３０を用い
ずに拡散板１１の後ろに光電センサを光学的に均一に配
置しようとすると、上記のように絞り１１ａの開口部の
口径の１０倍以上の位置に光電センサを配置する必要が
ある。このような場合、光電センサに入射する光量は開
口部直後の光量の１／１００程度となってしまう。本発
明の実施例では、絞り１１ａの開口部全体を各センサ受
光面に結像するようにしている為、おおよそ開口部径の
４倍程度の位置に光学レンズ３０を配置することが可能
であり、その結果センサ部光量は１／１６の低下で済む
ことになり、拡散板のみの場合の凡そ６倍の光量を得る
ことができる。色彩計等の測光量の測定器においては、
最小測定光量が重要な性能の一つであり、入射光量の確
保が非常に重要である。また、拡散板１１から光電セン
サまでの距離は絞り１１の開口部の口径の６倍程度に抑
えることができる為、本発明によれば光学系１０部分の
大きさも６０％程度小さくすることができる。

【００１４】なお、光学レンズ３０は、実施例では前記
のように５個のレンズ３２ａ，３２ｂ，…３２ｅを基板
３１に一体成型により形成したものを用いたが、レンズ
３２ａ，３２ｂ，…３２ｅは個別であってもよい。

【００１５】又、本発明の色彩計は試料光源の全体から
測定点に向かう光をその中心光線に対して垂直に置いた
受光面で受光する照度計型，或いは試料光源の特定部分
から測定点に向かう光をその中心光線に対して垂直に置
いた受光面で受光する輝度計型に用いられる。また、こ
れら輝度計型，照度計型は測定光源自からが光を発する
光源の色彩を測定するものであるが、本発明は基準ラン
プ等の適当な照明手段、或いは積分球等の集光手段を付
加することにより、自からが光を発しない塗料，印刷
物，繊維等の物体色の色彩を測定する色彩計にも適用可
能である。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、拡散板と各センサの受
光面が概ね結像関係になるように光学レンズを配置する
ように構成したので、拡散板のみの場合のおおよそ６倍
程度の光量を得ることが出来、又光学系の大きさも６０
％程度と小型化することができる色彩計が得られる。ま
た、請求項２の発明によれば、各光電レンズは回転対象
に配置することができる為、各光電レンズを一体成型で
構成することにより、各レンズの位置を調整する必要が
なく、コスト低減が計られた色彩計を得ることができ
る。更に、球面は６軸の自由度があるが、請求項３の発
明によれば、出射面の球面を同一中心として球面数を減
らすことにより、本発明の実施例のように、レンズが５
素子の場合で（５−１）×６＝２４のパラメータを削減
することが出来、光学レンズの加工を容易とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる色彩計の一実施例を示したブロ
ック図である。

【図２】本発明に用いられる光学系の要部の構成図であ
る。

【図３】図２のＸ方向から見た図である。

【符号の説明】

１１ 透過型拡散板 １１ａ 絞り １２ａ，１２ｂ，…１２ｅ フォトダイオード １３ａ，１３ｂ，…１３ｅ 光学フイルタ ２１ａ，２１ｂ，…２１ｅ 電流／電圧変換器 ２２ スキャナ ２３ Ａ／Ｄ変換器 ２４ マイクロプロセッサ ２５ キーボード ２６ 表示器 ２７ メモリ ３０ 光学レンズ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】等色関数ｘ，ｙ，ｚ又はその一部に近似し
   た少なくとも３以上の異なった分光応答度を持つ光電セ
   ンサと、被測定光による前記光電センサの出力を演算す
   ることにより被測定光の３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚおよび色度
   等を測定，表示する手段を具備した刺激値直読型の色彩
   計において、 入射開口部に設けられた透過型拡散板と前記３以上の光
   電センサに対応した光学レンズを具備し、前記各光電セ
   ンサの受光面が概ね結像関係になるように前記各光学レ
   ンズを前記透過型拡散板と各光電センサの間に配置する
   ようにしたことを特徴とする色彩計。
2. 【請求項２】前記光学レンズを前記光電センサの数と等
   しい複数の焦点を持つ一体の光学レンズとして成型する
   ようにしたことを特徴とする請求項１記載の色彩計。
3. 【請求項３】複数の焦点を持つ前記光学レンズの出射面
   の球面を同一中心をもつ球面として成型するようにした
   ことを特徴とする請求項２記載の色彩計。