JPS6238325A - 色識別装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【技術分野］ 本発明は色識別装置、さらに詳しくは、物体に光を照射
し、その反射光の３刺激値を検出するこ゛とにより色を
識別する色識別装置に関するものである。

【背景技術Ｊ 一般に物体に光を照射し、その反射光の３刺激値を検出
することにより色の識別を行なうこの種の色識別装置己
おいて、光源の放射束の分光特性と測定物の反射率の分
光特性との関係により、反射率の分光特性が異なる２種
の測定物の３刺激値の値が同じになり、等色であると判
断される条件等色という現象が生じることがある。つま
り、実際には異なる色であるのにもかかわらず、同じ色
であると判断されるのであり、製品の色検査などを行な
うときには誤判定を行なうという問題がある。また、こ
の場合に光源の放射束の分光特性が変わると２種の測定
物が異なる色となるものであるから、製品の色検査を行
なうときには等色であると判断されたにもかかわらず、
その製品を他の場所で使用すると異なる色となり不都合
が生じるものである。

［発明の目的１ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
主な目的とするところは、条件等色となる色を識別して
、色の識別が正確に行なえるようにした色識別装置を提
供することにある。

［発明の開示Ｊ （原理） 第６図に実線と破縄とにより示すように、反射率ρ、（
λ）、ρ２（λ）の分光特性が異なる２種の測定物があ
るとし、この測定物を放射強度Ｓ（λ）がｗＪ７図に示
すような分光分布となった光源からの光を照射して３刺
激値を検出したとする。可視光である４００〜７００ｎ
−の波長帯域を１１個に分割し、各波長幅当たりの光源
の放射強度をＳ（λ、）、各測定物について各波長幅当
たりの分光反射率をそれぞれρ、（λ１）、ρ２（λ１
）、スペクトル３刺激値をそれぞれ］λ、）、７（λＩ
）、７（λ−とすると、各測定物について３刺激値（Ｘ
、、Ｙ、、Ｚ、）、（Ｘ２゜、Ｙ２．Ｚｌ）は次式で表
わされることになる。

ｘ　＋　＝　’ｊ、　ｓ　＜λｌ）ρ、（λｔ）ｘ（人
出入ｙ　＋　＝　ｉ　ｓ　ｃλ１）ρ、（λ１）７（＾
シ）ム＾Ｚ　＋　＝至Ｓ（＾Ｉ）ρｌ（λ１）７（λ＋
）ｈλｘ２＝至Ｓ（λ−）ρ２（λＩ）マ（λ１）へλ
Ｙ　２　＝ΣＳ（λＩ）ρ２（λ＋）７″（λＩ）もλ
ｚ、＝至Ｓ（λＩ）ρ２（λ、）丁（λＩ）ムλ；−― ユニで、両測定物の分光反射率ρ１（λＩ）、ρ２（＾
ｌ）が異なっているにもかかわらず、（ＸＩ、Ｙｌ、Ｚ
ｌ）＝（Ｘ　ｚ　、Ｙ　２　、Ｚ　２　）となり３刺激
値が等しくなって、等色と判断されることがある。これ
を条件等色が生じたというのである。

両測定物の分光反射率ρ１（λＩ）、Ｐ２（λ−は異な
る分光特性を有しているのであるから、可視光の波長帯
域を複数に分割すれば、条件等色が生じていでも各波長
帯域では反射率の違いを検出することがで終るのであり
、各波長帯域のうち反射率に差がある部分でその差を増
大させれば、条件等色が生じている２色について上式に
より最終的に得られる３刺激値を異ならせることができ
るのである。つまり、反射率の差が大トい波長帯域を他
の波長帯域よりもよく透過させる選択透過フィルタに相
当する手段を設ければ目的を達成することができるので
ある。

（実施例１） 第１図は基本構成であって、白色光を測定物Ａに照射す
る光源１と、光源１より測定物へに照射された光の反射
光を分光する分光器２とにより構成された光学系と、分
光器２により分光された反射光を複数の波長帯域に分割
し各波長帯域ごとの光を受光しては電気信号に変換する
複数の受光素子３１・・・・・・３ｎを備えた受光手段
４と、各受光素子３１・・・・・・３ｎの出力をそれぞ
れ増幅する帯域別増幅手段５と、帯域別増幅手段５の出
力値に基づいて３刺激値を演算するとともに３刺激値に
基づいて条件等色かどうかを識別する識別手段６と、識
別手段６の出力により条件等色かどうかを表示する表示
手段７とから構成される。

光学系は第２図に示すように、上記反射光が導入される
スリット１１を備えたスリット板１２と、スリット１１
を通って導入された光を反射させる第１の凹面１１！１
３と、第１の凹面鏡１３で反射された光を分散させる反
射回折格子１４と、反射回折格子１４で分散された光の
分散度を拡大する第２の凹面ｆｌｔ１５とから構成され
ている。第２の凹面鏡１５で反射された光は受光素子３
Ｉ・・・・・・３ｎである複数のホトダイオードを一直
線上に配列した受光手段４としてのホトダイオードアレ
イにより電気信号に変換される。ここで、ホトダイオー
ドアレイ４は光の分散する方向においてホトダイオード
３．・・・・・・３ｎを配列したものであり、各ホトダ
イオード３１・・・・・・３ｎがそれぞれ各波長帯域の
光を受光するようになっている。

ホトダイオード７レイ４を構成する各ホトダイオード３
１・・・・・・３　ｎの出力は帯域別増幅手段５に入力
される。帯域別増幅手段５は第１図に示すように各ホト
ダイオード３．・・・・・・３ｎの出力をそれぞれ増幅
する複数の増幅率可変増幅回路２１．・・・・・・２１
ｎと、各増幅率可変増幅回路２１１・・・・・・２ｉｎ
の出力をデジタル信号に変換するアナログ−デジタル変
換回路２２．・・・・・・２２ｎとから構成されている
。

ここで各増幅率可変増幅回路２１．・・・・・・２ｉｎ
はそれぞれ電圧制御演算増幅回路などを用いて構成され
ているものであり、制御入力への制御信号により増幅率
が変化するようになっており、その増幅率の設定は以下
のようにして行なわれている。

すなわち、所望の基準色を有した標準測定物について各
波長帯域λ１ごとの分光反射率ρ。（λ量）を求めると
ともに、条件等色を生じることが予め知られているユな
いし複数個の試料測定物についても各波長帯域λｉごと
の分光反射率ρａ（λ−を求めておく。そして標準測定
物の反射率ρ。（入、）と試料測定物の反射率ρａ（λ
、）とから次式により各波長帯域ごとの増幅率Ｇ（＾Ｉ
）を決定するのである。

ただし、ｋ、　、に２は正の定数である。このようにし
て各波長帯域ごとの増幅率を設定すれば、標準測定物と
試料測定物との反射率の差の大きい波長帯域での増幅率
Ｇ（λｌ）が大きくなるものであり、反射率の差が拡大
されるのである。すなわち、この波長帯域を選択的に透
過させるフィルタを光学系に配設したのと同等の効果が
得られるのである。

試料測定物が複数個あるときには、各波長帯域ごとに各
試料測定物について得られた増幅率の平均値を増幅率Ｇ
（λｉ）として採用する。各増幅率可変増幅回路２１．
・・・・・・２１ｎは、後述する演算回路３１からの制
御信号により、すべての増幅率可変・　増幅回路２１１
・・・・・・２１ｎの増幅率が同じ値となる状態と、各
増幅率可変増幅回路２１．・・・・・・２ｉｎの増幅率
が上述のようにして得られた増幅率Ｇ（λ−に設定され
る状態とのいずれかに選択的に設定されるようになって
いる。

各増幅率可変増幅回路２１１・・・・・・２１ｎの出力
は、それぞれアナログーデノタル変換回路２２、・・・
・・・２２ｎに入力されてデジタル信号に変換され、識
別子Ｐｉ６に入力される。識別手段６は演算回路３１と
記憶回路３２と判定回路３３と設定操作部３４とを有し
ている。記憶回路３２には、すべての増幅率可変増幅回
路２１．・・・・・・２ｉｎが同じ増幅率に設定された
ときの標準測定物の３刺激値（Ｘｏ。

Ｙｏ、Ｚ、）と、各増幅率可変増幅回路２１．・・・・
・・２１ｎが増幅率Ｇ（λＩ）に設定されたときの標準
測定物の重みつき３刺激値（Ｘ０’、Ｙ、°ｔｚｏ’）
とが記憶されている。ここで重みつき３刺激値（Ｘ、’
、Ｙ、°。

ｚ、’＞は以下の式により求められる。

ｘ、＝４ｓ（λ、）ρ１（λ８）マ（λ＋）Ｇ（人、）
モλＹ。゛＝至Ｓ（λ＋）／’＋（λＩ）７（人、）Ｇ
（λ１）へλ論Ｉ Ｚ０゛＝夕Ｓ（λＩ）ρ１（λＩ）７（λＩ）Ｇ（λ（
）へλｉ＝１ 各３刺激値（Ｘ　ｏ　＝　Ｙ　ｏ　−Ｚ　ｏ　）　（Ｘ
　ｏ’　、Ｙ　ｏ　’　−Ｚ　ｏ　’　）は分光反射率
ρ。（λ１）に基づいて演算回路３１で演算されて記憶
回路３２に記憶される。すなわち、まず設定繰作部３４
により標準測定物を測定する状態が選択され、標準測定
物に光源１からの光が照わ３．３図。よう、ニオ光あ射
□。（ａ＋）＊ｒ求　　　　　　　１られる。初めは各
増幅率可変増幅回路２１．・・・・・・２１ｎの増幅率
が同じに設定してあり、演算回路３１で３刺激値（Ｘ、
、Ｙ、、Ｚ、）が求められると、その値が記憶回路３２
に記憶される０次に、演算回路３１から各増幅率可変増
幅回路２１１・・・・・・２１ｎに制御信号が送出され
て各増幅率可変増幅回路２１．・・・・・・２ｉｎが増
幅率Ｇ（λ１）に設定され、重みつき３刺激値（Ｘ、’
、Ｙ、’、Ｚ、’）が求められ、この値も記憶回路３２
に記憶される。このようにして、２種類の３刺激値（Ｘ
、、Ｙ、、Ｚ、）（Ｘ、’、Ｙ。

１　、　Ｚ　０１　）が記憶回路３２に記憶されるので
ある。

さて、次に未知の試料測定物について色の識別をするに
は、設定操作部３４で未知の試料測定物を測定する状態
に設定する。この状態で光源１からの光を試料測定物に
照射して測定を開始すると、第４図に示すように、まず
各増幅率可変増幅回路２１１・・・・・・２ｉｎが同じ
増幅率に設定され、演算回路２１．・・・・・・２ｉｎ
では３刺激値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）が演算される。この３刺激
値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、判定回路３３において記憶回路３
２に記憶された３刺激値（Ｘ、、Ｙ、、Ｚ、）と比較さ
れ、両者が一致していなければ、表示手段７である表示
器には試料測定物が標準測定物とは異なる色である旨が
表示され、測定が終了する。一方、両者が一致した場合
には、演算回路３１から制御信号が送出され各増幅率可
変増幅回路２１１・・・・・・２ｉｎがそれぞれ異なる
増幅率Ｇ（λ１）に設定される。この状態において重み
つき３刺激値（ｘ　’、　ｙ　’、　ｚ　’）が演算さ
れ、重みつき３刺激値（ｘ＋、ｙ’、ｚ“）と記憶回路
３２に記憶されていた重みつき３刺激値（ｘ、°ｔ　Ｙ
　ｏ　’　ｔ　Ｚ　ｏｏ）とが判定回路３３で比較され
、一致している場合には同色、異なる場合には条件等色
である旨の表示が表示器７でなされるのである。

以上のようにして、標準測定物について３刺激値と重み
つき３刺激値との２種の条件を設定し、両方の条件にと
もに一致する場合を同色、３刺激値の条件のみが一致す
る場合を条件等色、両方の条件にともに一致したいとき
には別色であると判定するのであり、これによって、別
色、条件等色、同色との３種の色を識別することができ
るのである。

（実施例２） 上記実施例では増幅率を可変するにあたってアナログ信
号を増幅する増幅率可変増幅回路２１１・・・・・・２
ｉｎの増幅率を変化させたが、本実施例ではホトダイオ
ード３１・・・・・・３ｎの出力信号をアナログ信号の
状態では同じ増幅率を有した増幅回路２１１゛・・・・
・・２１ｎ゛で増幅し、その後アナログ−デジタル変換
回路２２．・・・・・・２２ｎによりデジタル信号に変
換し、このデジタル信号に乗算回路２３１・・・・・・
２３ｎで所定の乗数を乗算することにより、増幅回路２
１．・・・・・・２１ｎの増幅率をそれぞれ異なるよう
に設定したのと同等の作用をさせるようにした色識別装
置を開示する。

第５図に示すように、帯域別増幅手段５は、各ホトダイ
オード３１・・・・・・３ｎの出力をそれぞれ同じ増幅
率で増幅する複数の増幅回路２１．゛・・・・・・２１
ｎ゛と、各増幅回路２１．°・・・・・・２１ｎ゛の出
力をデジタル信号に変換する複数のアナログ−デシタル
変換回路２２．・・・・・・２２ｎと、各７ナログ一デ
ジタル変換回路２２１・・・・・・２２ｎの出力に増幅
率に相当する所定の乗数をそれぞれ乗算する乗算回路２
３１・・・・・・２３ｎとから構成される６乗算回路２
３１・・・・・・２３ｎの乗数は上述した実施例１にお
ける増幅率Ｇ（λＩ）と同様の手順で設定される。

すなわち、まず設定操作部３６を増幅率設定モードとし
、第３図に示すように、基準色を有した標準測定物Ａの
分光反射率ρ。（λｌ）を各波長帯域ごとに測定し、分
光反射率ρ。（λｌ）に基づいて、３刺激値（Ｘ、、Ｙ
、、Ｚ、）を求め、これを記憶回路３４に記憶する。こ
の段階では乗算回路３７の乗数は１に設定されている。

次に、条件等色を生じることが分かっている試料測定物
について分光反射率ρα（λ−を各波長帯域ごとに測定
する。条件等色を生じる複数個の試料測定物について分
光反射率ρα（λＩ）を測定した後、各波長帯域ごとの
増幅率Ｇ（λＩ）を求め、その増幅率Ｇ（λＩ）を記憶
回路３２に記憶する。演算回路３１は各乗算回路２３１
・・・・・・２３ｎを上記増幅率Ｇ（λＩ）に設定する
制御信号を出力し、標準測定物についての重みつき３刺
激値（ＸＯｏｌ　Ｙ　Ｏ’　ｔ　Ｚ　Ｏｏ）を演算回路
３１で演算し、重みつき３刺激値（ｘ、’、ｙ、’、ｚ
、°）を記憶回路３２に記憶する。以上が準備段階であ
って、次に第４図に示すようにして未知の試料測定物に
ついての色識別を行なう。

まず、操作設定部３４を測定状態に切り換え、色Ｃを有
する試料測定物の分光反射率ρＣ（λＩ）を測定し、こ
の分光反射率Ｐｃ（λ１）に基づいて、上述した式によ
り３刺激値（ｘ、ｙ、ｚ）を演算する。

このとき、乗算回路２３．・・・・・・２３ｎの乗数は
１に設定される。さて、このようにして求められた３刺
激値（ｘ、ｙ、ｚ）は、まず記憶回路３２に記憶されて
いる３刺激値（Ｘｏ、Ｙ、、Ｚ、）と比較され、これが
一致していないとみなされれば、表示器７において異な
る色である旨の表示を行ない、動作が終了する。もし、
一致していれば同色または条件等色であるから、次段階
に進む。次段階では乗算回路２３１・・・・・・２３ｎ
の乗数を上記増幅率Ｇ（λ１）に設定して、未知の試料
測定物の分光反射率ρ（λ１）に基づいて重みつき３刺
激値（ｘ　＋、　ｙ　’、　ｚ　’）を演算する。しか
るに、この重みつき３刺激値（Ｘ゛。

Ｙ’、Ｚ’）が記憶回路３２に記憶された標準測定物の
重みつき３刺激値（Ｘｏ’、Ｙ０’ｇ２０’）と比較さ
れ、一致している場合には、判定回路３３で同色である
と判定され表示器７には試料測定物が標準測定物と同色
である旨の表示がされ、一致したい場合には、表示器７
には条件等色であることが表示されるのである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、測定物に白色光を照射する光源
と、光源より照射され測定物で反射された反射光を分光
する分光器と、分光器により分散された上記反射光を複
数の波長帯域に分割し各波長帯域ごとに受光する複数の
受光素子と、各受光素子の出力を標準測定物と試料測定
物との反射率の差が大きい波長帯域ほど大きな増幅率で
増幅する帯域別増幅手段と、帯域別増幅手段の出力に基
づいて試料測定物と標準測定物とについてそれぞれ算出
した３刺激値同士が一致すると同色であると判断する識
別手段と、識別手段の出力に呼応して試料測定物が標準
測定物と同色であるかどうかを表示する表示手段とを備
えているので、真の同色か条件等色であるかが判別でき
るのであり、色の識別が正確に行なえるという利点を有
するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例１を示すブロック図、第２図は
同上の概略構成図、第３図および第４図は同上の動作説
明図、第５図は本発明の実施例２を示すブロック図、第
６図は試料測定物の反射率の分光特性の一例を示すグラ
フ図、＠７図は光源の放射束の分光特性の一例を示すグ
ラフ図である。 １は光源、２は分光器、３は受光素子、４は受光手段、
５は帯域別増幅手段、６は識別手段、７は表示手段、２
１．〜２１ｎは増幅率可変増幅回路、２２、〜２２ｎは
アナログ−デジタル変換回路、２３１〜２３ｎは乗算回
路である。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 ＊３１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基準色に着色された標準測定物と試料測定物とが
   同色であるかどうかを判別する色識別装置であって、測
   定物に白色光を照射する光源と、光源より照射され測定
   物で反射された反射光を分光する分光器と、分光器によ
   り分散された上記反射光を複数の波長帯域に分割し各波
   長帯域ごとに受光する複数の受光素子と、各受光素子の
   出力を標準測定物と試料測定物との反射率の差が大きい
   波長帯域ほど大きな増幅率で増幅する帯域別増幅手段と
   、帯域別増幅手段の出力に基づいて試料測定物と標準測
   定物とについてそれぞれ算出した３刺激値同士が一致す
   ると同色であると判断する識別手段と、識別手段の出力
   に呼応して試料測定物が標準測定物と同色であるかどう
   かを表示する表示手段とを具備して成ることを特徴とす
   る色識別装置。
2. （２）上記帯域別増幅手段が、それぞれ異なる増幅率に
   設定される増幅率可変増幅回路により構成されて成るこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の色識別装置
   。
3. （３）上記帯域別増幅手段が、各受光素子の出力を増幅
   する同じ増幅率を有した複数の増幅回路と、各増幅回路
   の出力をそれぞれデジタル信号に変換するアナログ−デ
   ジタル変換回路と、各受光素子の出力に対応するアナロ
   グ−デジタル変換回路の各出力値と増幅率に相当した数
   との乗算をする乗算回路とから構成されて成ることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の色識別装置。