JPH05203495A - 色彩計及び色彩計の測色方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外乱光の遮断が不十分な環境下にあっても、
信頼性の高い測定データを非接触でしかも容易に得るこ
とを可能とする。 【構成】 測定試料１と非接触状態に配置された試料計
測手段としての検出ヘッド２０によって、測定試料１の
反射光量データを検出するとともに、外乱計測手段とし
ての検出ヘッド３０によって、外乱光のみの光の反射光
量データを検出し、上記測定試料１の色分解反射光量デ
ータを、外乱光の色分解反射光量データにより補正して
反射率を求めるものであって、暗箱を用いて外乱光を遮
断し得たデータと等価な正確なデータを得るようにした
もの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、測定試料からの反射光
に基づいて測定試料の表色値を算出するようにした色彩
計及び色彩計の測色方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の色彩計では、光源により測定試料
の照明を行い、その測定試料の表面で反射拡散された光
を光電変換素子（以下「センサ」という）により受光
し、測定試料の反射光量データを測定している。

【０００３】特に精度を要する色彩計で測定試料の測色
を行う場合には、まずセラミックスや硫酸バリウム等を
完全拡散面に近似させてなる標準白色板に測定光を照射
し、標準白色板の色分解反射光量データを得る。ついで
測定試料に測定光を照射して同様に測定試料の色分解反
射光量データを得る。そして上記標準白色板の色分解反
射光量データに対する測定試料の反射光量データの比を
算出し、それから測定試料の表色値を求めている。

【０００４】また正確なデータを得るために、光源の光
量を直接的にモニタするセンサを設けて測定データを修
正し、電源電圧のクリープや瞬間的な電圧変動による光
源の光量変化、あるいは交流点灯では避けられない光量
リプル等の影響を除去する対策もとられている。

【０００５】さらに従来装置では、受光部に暗箱を用い
ることによって照明光に対する外乱光の混入を防止し、
測定データの信頼性を向上させている。暗箱を用いる場
合には、測定試料を暗箱内に試料を納めるか、あるいは
暗箱の開口部（測定窓）に試料を密着させる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
ような暗箱内に測定試料を収納するには手間が掛かり、
作業能率が低いという問題がある。またサイズの大きい
測定試料に対しては、暗箱が大型化してしまうととも
に、プリント生地やロール用紙上の印刷物等のように連
続した形状を有する測定試料には暗箱を適用することが
できない。

【０００７】一方暗箱の開口部（測定窓）に測定試料を
密着させる場合には、測定ヘッドの小型化を図ることが
できるという利点はあるが、暗箱開口部が測定試料と直
接的または間接的に接触する構造となり、非接触での測
定ができないという問題がある。

【０００８】すなわちオートメーション化され省力化が
図られた今日の各種ラインでは、各工程中においてワー
クを識別し検査する等の品質管理の必要から、測定試料
と非接触で、しかも外乱光の遮断を行うことなく測色が
可能な色彩計が求められている。通常の環境下では、非
接触型の色彩計に対して外乱光を遮断することは極めて
困難であるからである。

【０００９】そこで本発明は、外乱光の遮断が不十分な
環境下にあっても、信頼性の高い測定データを容易に得
ることができるようにした非接触型の色彩計及び色彩計
の測色方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明にかかる色彩計は、測定試料に測定光を射出する
光源装置と、上記測定試料からの反射光を受ける検出ヘ
ッドと、この検出ヘッドから出力される計測信号を受け
て所定の演算を実行し、測定試料の表色値を算出する本
体装置と、を備えた色彩計において、上記検出ヘッド
は、測定試料から所定間隔離して非接触の状態に配置さ
れているとともに、当該検出ヘッドには、測定試料から
の反射光を外乱光とともに受ける試料計測手段と、外乱
光のみを受ける外乱計測手段とが備えられ、かつ前記本
体装置には、上記検出ヘッドの試料計測手段から出力さ
れる計測信号を、外乱計測手段から出力される計測信号
により補正して、外乱光の影響を除いた表色値を算出す
る演算装置が設けられた構成を有している。

【００１２】さらに本発明にかかる色彩計の測色方法
は、測定試料に照射され反射された測定光の反射光を検
出ヘッドにより受け、この検出ヘッドからの出力信号に
基づいて測定試料の表色値を算出するようにした色彩計
の測色方法において、上記検出ヘッドを、測定試料から
所定間隔離して非接触状態にて配置した上で、この検出
ヘッドにより、外乱光を含む測定試料からの反射光及び
外乱光のみを別々に受け、外乱光を含む測定試料からの
反射光による出力信号を、外乱光のみによる出力信号に
より補正して、外乱光の影響を除いて表色値を算出する
ようにした構成を有している。

【００１３】

【作用】このような構成を有する色彩計及び色彩計の測
色方法においては、測定試料に対して検出ヘッドが非接
触状態に配置され、その非接触状態に配置された検出ヘ
ッドによって、外乱光が混入した測定試料の反射光量デ
ータと、外乱光のみの光の反射光量データとがそれぞれ
別個に検出される。そして上記測定試料の色分解反射光
量データを、外乱光のみの反射光量データ分だけシフト
させることによって外乱光の影響を除き、その上で色分
解反射率データが算出される。このようにして得られた
色分解反射率データは、従来のような暗箱を用いて外乱
光を遮断し得たデータと等価であり、正確なデータとし
て得られる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１に表されているように、本発明にかか
る装置は、光源装置１０と、一対の検出ヘッド２０，３
０と、本体装置４０とから構成されている。光源装置１
０においては、光源である白熱ランプ１１に、定電圧Ａ
Ｃ電源等からなるランプ電源１２が接続されているとと
もに、上記白熱ランプ１１の前方に、所定間隔離してコ
ンデンサ１３が設けられている。このコンデンサ１３
は、パワーの強い非球面レンズからなるコリメートレン
ズ１３ａと、補助的に作用する片側凸状の集光レンズ１
３ｂとから構成されている。

【００１５】上記コンデンサ１３の光軸上前方側（図示
右側）には、熱線遮断用のフィルタ１４が配置されてい
るとともに、平面ガラスからなるビームスプリッタ１５
が配置されている。上記フィルタ１４は、熱線反射型の
多層膜フィルタを備えた平面ガラスまたは熱線吸収ガラ
スからなり、赤外領域の熱線を反射または吸収して可視
光のみを透過し、測定したい試料（以下、測定試料とい
う）１の温度上昇を防止する機能を有している。

【００１６】また上記ビームスプリッタ１５によって分
けられる水平及び鉛直の二つの光束のうち、水平光束の
光軸前方側（図示右側）には、光ケーブル１８の入射端
１８ａが固定配置されている。光ケーブル１８は、オプ
ティカルファイバ束から構成されており、上記入射端１
８ａによって水平光束が受けられている。一方上記ビー
ムスプリッタ１５によって分けられた他方側の鉛直光束
の光軸上には、当該鉛直光束を受ける光センサからなる
モニタ１６が配置されているとともに、このモニタ１６
に、プリアンプ１７が付設されている。

【００１７】上記ビームスプリッタ１５を構成している
平面ガラスの両面には、反射率を１〜２％程度まで落と
すための反射防止膜が被着されているが、この反射防止
膜によってもモニタ１６への入射光量が大き過ぎるとき
には、図示を省略した減光フィルタがモニタ１６の直前
に配置される。

【００１８】前記モニタ１６は、白熱ランプ１１からの
入射光を、光量に比例した電気信号に変換するものであ
って、当該モニタ１６から出力される電気信号は、プリ
アンプ１７において増幅及びインピーダンス変換された
後、参照信号ＲＥＦとして前記本体装置４０に出力され
ている。

【００１９】一方前記検出ヘッド２０は、試料計測手段
を構成するものであって、投光部２１と受光部２２とを
備えている。このうち投光部２１には、前記光ケーブル
１８の射出端１８ｂが取り付けられているとともに、こ
の光ケーブル１８の射出端１８ｂに対面するようにして
照射レンズ２３が設けられている。照射レンズ２３は、
上記光ケーブル１８の射出端１８ｂから射出された光を
集光するものであって、測定試料１から所定間隔離して
配置されており、測定試料１の表面に対して約４５度の
傾斜角をなす光軸を有している。この照射レンズ２３か
らの収束光は、測定試料１の測定範囲２を中心とした近
傍の範囲を照射し、その反射光は、正反射光としてでは
なく拡散反射光として受光部２２に受けられている。こ
の測定試料１からの反射光には、測定試料１をセットし
た場所における外乱光すなわち自然光あるいは蛍光灯等
による光が混入されている。

【００２１】一方検出ヘッド２０の受光部２２は、測定
試料１の表面に対してほぼ垂直の光軸を有しており、そ
の光軸上に、結像レンズ２４、絞り板２５及びカラーセ
ンサー２６が、測定試料１側から順に配置されている。
上記絞り板２５には、アパーチャ２５ａが設けられてお
り、このアパーチャ２５ａを通して、上記測定試料１の
測定範囲２に対応する部分からの反射光が、カラーセン
サー２６に入射されるようになっている。

【００２２】カラーセンサー２６は、３刺激値型のもの
であって、同一基板上に３個の光センサが密接して設け
られているとともに、これらの各光センサの前面には、
３刺激値に対応した各色ごとの色分解フィルタが配置さ
れている。そしてこれらの各光センサからは、ＣＩＥ
（国際照明委員会）１９３１による２度視野あるいはＣ
ＩＥ１９６４による１０度視野に基づくＸＹＺ表色系の
３刺激値に合致させて色分解した光量信号が出力され
る。

【００２３】またこのカラーセンサー２６には、上記各
光センサから発せられる光量信号を増幅及びインピーダ
ンス変換するプリアンプ群２７が付設されている。この
プリアンプ群２７からの出力信号は、前記本体装置４０
に印加されている。

【００２４】このような検出ヘッド２０に隣接して設け
られた他の検出ヘッド３０は、外乱計測手段を構成する
ものであって、受光部３２のみを備えており、この受光
部３２の直下位置に所定間隔離して標準白色板３が配置
されている。この標準白色板３は、セラミックスや硫酸
バリウム等を完全拡散面に近似させてなるものであっ
て、当該標準白色板３に対しては、特定の光源からの光
は照射されておらず、自然光あるいは蛍光灯等による外
乱光が照射されている。そしてこの標準白色板３で反射
された外乱拡散光が、受光部３２に受けられている。

【００２５】上記検出ヘッド３０の受光部３２は、標準
白色板３の表面に対してほぼ垂直の光軸を有しており、
その光軸上に、結像レンズ３４、絞り板３５及びカラー
センサー３６が、標準白色板３寄り側から順に配置され
ている。上記絞り板３５には、アパーチャ３５ａが設け
られており、このアパーチャ３５ａを通して、上記標準
白色板３からの反射光が、カラーセンサー３６に入射さ
れるている。

【００２６】上記カラーセンサー３６は、前述した検出
ヘッド２０に設けられているものと同様のものであっ
て、プリアンプ群３７が付設されており、このプリアン
プ群３７からの出力信号が、本体装置４０に印加されて
いる。

【００２７】本体装置４０は、信号処理部４１と、表示
部４２とからなり、上記信号処理部４１は、色彩計のシ
ステム全体を制御するＣＰＵ（中央演算処理装置）４３
と、アンプ群４４、ＭＰＸ（マルチプレクサ）４５及び
Ａ／Ｄコンバータ４６とにより構成されている。

【００２８】上記ＣＰＵ４３には、図示を省略したＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、基準クロック発振器、カウンタ等が内蔵さ
れている。基準クロック発振器から出力された基準クロ
ック信号は、カウンタによってカウントアップされ、そ
のカウント値が予め設定されている測定クロックの周期
に対応するカウント値に達すると、カウンタがクリアさ
れ、それにより発生する１個のクロックに応じて「１」
から「７」まで順に変化して「０」に戻る一連のセレク
ト信号が、上記ＭＰＸ４５に出力される。

【００２９】またＭＰＸ４５には、検出ヘッド３０から
出力される測定試料反射光の色分解信号Ｘ，Ｙ，Ｚ、検
出ヘッド４０から出力される外乱光の色分解信号Ｘ´，
Ｙ´，Ｚ´、光源装置１０からの参照信号ＲＥＦが、ア
ンプ群４４の各アンプを介して常時入力されている。上
述のように「０」のセレクト信号が「１」から「７」ま
で順に変化していくのに対応して、上記測定試料反射光
の色分解信号Ｘ，Ｙ，Ｚ、外乱光の色分解信号Ｘ´，Ｙ
´，Ｚ´、参照信号ＲＥＦのいずれかが選択され、Ａ／
Ｄコンバータ４６に入力される。このＡ／Ｄコンバータ
４６は、ＭＰＸ４５から入力される各アナログ信号をデ
ジタルデータに変換し上記ＣＰＵ４３に出力する機能を
有している。

【００３１】ＣＰＵ４３では、順次入力されてくる各信
号Ｘ，Ｙ，Ｚ、Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´、ＲＥＦのデジタルデ
ータがＲＡＭに一時的に格納され、測定試料反射光の色
分解信号Ｘ，Ｙ，Ｚのデジタルデータが、外乱光の色分
解信号Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´のデジタルデータにより演算さ
れ、ついで参照信号ＲＥＦのデジタルデータによりノー
マライズされる。ノーマライズにより得られた１組の色
分解測定データｘ，ｙ，ｚはＲＡＭに記憶される。この
ような１組の色分解測定データｘ，ｙ，ｚを得る測定サ
イクルは、クロックが１回発生するごとに実行され、測
定データが蓄積されていく。

【００３２】上述のようにノーマライズされた色分解測
定データｘ，ｙ，ｚは、白熱ランプ１１の光量変化すな
わち長時間の光クリープあるいは瞬間的な光量リプルが
補正され除去されているから、光量変化のない光源を用
いたデータと等価であるとともに、外乱光の影響に相当
する分にわたってシフトされ補正されているから、正確
な測定データとなっている。

【００３３】このような実施例装置によって測色を行う
場合には、まず図２（Ａ）に示されたメインルーチンが
スタートして標準白色板３及び測定試料１のセットが行
われると、外乱計測手段を構成する検出ヘッド３０及び
試料計測手段を構成する検出ヘッド２０による測色が、
測定サブルーチンに基づいて実行される。

【００３４】図２（Ｂ）に表された測定サブルーチンで
は、まず測定回数をカウントする測定カウンタの内容が
クリア（Ｃ＝０）されて測定サイクルに入り、ＣＰＵ４
３からのクロックが待機される。

【００３５】クロックの入力が行われると、上述したよ
うに、セットされているそれぞれの試料について、各信
号Ｘ，Ｙ，Ｚ、Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´、ＲＥＦのデジタルデ
ータがＲＡＭに一時的に格納され、測定試料反射光の色
分解信号Ｘ，Ｙ，Ｚのデジタルデータが、外乱光の色分
解信号Ｘ´，Ｙ´，Ｚ´のデジタルデータにより演算さ
れ、ついで参照信号ＲＥＦのデジタルデータによりノー
マライズされる。ノーマライズにより得られた１組の色
分解測定データｘ，ｙ，ｚはＲＡＭに記憶され、測定カ
ウンタがインクリメントされてその内容Ｃが、予め設定
されている測定回数Ｋになったか否かが判定される。

【００３６】上記内容ＣがＫに達していなければ、クロ
ック待機状態に戻され、Ｃ＝Ｋになっていれば、ＲＡＭ
に記憶されているＫ組の波長ごとの色分解測定データ
ｘ，ｙ，ｚが、各データごとに平均値がとられ、測定試
料の波長ごとの反射光量データｘ，ｙ，ｚがＲＡＭに記
憶され、メインルーチンにリターンされる。

【００３７】測定が終わってメインルーチンに戻ると、
測定試料の波長ごとの色分解反射光量データｘ，ｙ，ｚ
に基づいて、色分解反射率データＲＤｘ，ＲＤｙ，ＲＤ
ｚが算出される。

【００３８】この色分解反射率データＲＤｘ，ＲＤｙ，
ＲＤｚは、外乱光の影響を除いて得たものであるから、
従来のような暗箱を用いて外乱光を遮断し得たデータと
等価であり、正確なデータとなっている。分光特性を問
題としないモノクロマティックな反射率データについて
も同様である。

【００３９】正確な色分解反射率データＲＤｘ，ＲＤ
ｙ，ＲＤｚが得られたら、ＣＰＵ３３において、それら
の各値が、それぞれＪＩＳ−Ｚ８７０１，８７２９にお
けるＸ，Ｙ，Ｚとして指示されている手順に応じて計算
が実行され、目的に応じてＸＹＺ表色系の色度座標ｘ，
ｙまたはＵＣＳ表色系の色度座標、あるいはＬ^* ａ^* ｂ
^* 表色系の明度指数Ｌ^* とクロマティクネス指数ａ^* ，
ｂ^* が求められ、その結果が、表示部４２に表示され、
あるいは図示しないプリンタによって印刷される等の出
力が行われる。

【００４１】図３に表された実施例では、試料計測手段
を構成する検出ヘッドと、外乱計測手段を構成する検出
ヘッドとが、１体の検出ヘッド５０によって兼用されて
いる。検出ヘッド５０自体は、上述した第１実施例にお
ける検出ヘッド２０と同一構成であり、符号「２」を
「５」に替えて説明は省略する。この検出ヘッド５０の
直下位置にセットされる測定試料には、第１実施例と同
様の光源装置１０の白熱ランプ１１からの照射光と、自
然光あるいは蛍光灯等による外乱光とが、以下のように
して選択的に照射される構成になされている。

【００４２】すなわち光源装置１０のビームスプリッタ
１５によって分けられている二つの光束のうち、水平光
束の光軸方向前方側（図示右側）には、シャッター１９
が配置されている。このシャッター１９は、上記水平光
束と直交する方向に平行移動されるように設けられてお
り、当該シャッター１９が図示上下方向に平行移動され
ることによって、白熱ランプ１１から光ケーブル１８の
入射端１８ａに至る水平方向の光束が、遮断されあるい
は開放されるようになっている。

【００４３】そして図示したように水平光束中にシャッ
ター１９が突出し、光束を遮断した場合には、検出ヘッ
ド５０の投光部５１からの光照射が停止され、測定試料
１に対しては、自然光あるいは蛍光灯等による外乱光の
みが照射される。測定試料１で反射された外乱拡散光
は、検出ヘッド５０の受光部５２に受けられる。

【００４４】一方上記水平光束中からシャッター１９が
離脱された場合には、光検出ヘッド５０の投光部５１か
ら白熱ランプ１１の光が照射され、測定試料１で反射さ
れた外乱拡散光が、検出ヘッド５０の受光部５２に受け
られる。この測定試料１からの反射光には、測定試料１
をセットした場所における外乱光すなわち自然光あるい
は蛍光灯等による光が混入されている。

【００４５】本体装置４０は、第１実施例と同様の構成
を備えたものであり、同様な演算機能によって、測定試
料１の波長ごとの色分解反射光量データｘ，ｙ，ｚに基
づいて色分解反射率データＲＤｘ，ＲＤｙ，ＲＤｚが算
出される。この色分解反射率データＲＤｘ，ＲＤｙ，Ｒ
Ｄｚは、外乱光の影響を除いて得たものであり、従来の
ような暗箱を用いて外乱光を遮断し得たデータと等価な
正確なデータとなっている。

【００４６】このような第２実施例によれば、検出ヘッ
ドが単体で済み、簡易な装置を構成することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上述べたように本発明は、測定試料と
非接触状態に配置された検出ヘッドによって、測定試料
の反射光量データと、外乱光のみの光の反射光量データ
とを検出し、上記測定試料の色分解反射光量データを、
外乱光の色分解反射光量データにより補正して反射率を
求めるようにしたものであるから、従来のような暗箱を
用いて外乱光を遮断し得たデータと等価な正確なデータ
を、非接触の測色でしかも簡易に得ることができ、した
がって外乱光の遮断が不十分な環境下にあっても、信頼
性の高い測定データを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における色彩計の要部を表し
た概略構成説明図である。

【図２】図１に表された色彩計による測色の全体を表し
たフロー図であり、（Ａ）はメインルーチン、（Ｂ）は
測定サブルーチンである。

【図３】本発明の他の実施例における色彩計の要部を表
した概略構成説明図である。

【符号の説明】

１ 測定試料 ３ 標準白色板 １０ 光源装置 １９ シャッター ２０，３０，５０ 検出ヘッド ４０ 本体装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 測定試料に測定光を射出する光源装置
   と、上記測定試料からの反射光を受ける検出ヘッドと、
   この検出ヘッドから出力される計測信号を受けて所定の
   演算を実行し、測定試料の表色値を算出する本体装置
   と、を備えた色彩計において、 上記検出ヘッドは、測定試料から所定間隔離して非接触
   の状態に配置されているとともに、 当該検出ヘッドには、測定試料からの反射光を外乱光と
   ともに受ける試料計測手段と、外乱光のみを受ける外乱
   計測手段とが備えられ、 かつ前記本体装置には、上記検出ヘッドの試料計測手段
   から出力される計測信号を、外乱計測手段から出力され
   る計測信号により補正して、外乱光の影響を除いた表色
   値を算出する演算装置が設けられていることを特徴とす
   る色彩計。
2. 【請求項２】 測定試料に照射された測定光の反射光を
   検出ヘッドにより受け、この検出ヘッドから出力される
   計測信号に基づいて、上記測定試料の表色値を算出する
   ようにした色彩計の測色方法において、 上記検出ヘッドを、測定試料から所定間隔離して非接触
   の状態に配置しておき、外乱光が混入した測定試料から
   の反射光と、外乱光のみの光とを、上記検出ヘッドによ
   りそれぞれ別個に受けるとともに、 外乱光が混入した測定試料からの反射光を受けたときに
   上記検出ヘッドから出力される計測信号を、外乱光のみ
   の光を受けたときに上記検出ヘッドから出力される計測
   信号により補正して、外乱光の影響を除いた表色値を算
   出するようにしたことを特徴とする色彩計の測色方法。