CN112858193A - 分光测定方法及分光测定装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了能够量化拍摄对象的颜色不均匀性的分光测定方法及分光测定装置。分光测定装置中的分光测定方法的特征在于，具有：生成所述分光图像的步骤、将所述分光图像的范围分割为至少包括第一区域的多个区域的步骤、决定色彩值的基准值的步骤、基于所述第一区域中的所述分光图像生成第一区域光谱的步骤、基于所述第一区域光谱计算第一区域三刺激值的步骤、基于所述第一区域三刺激值计算第一区域色彩值的步骤以及通过色差公式计算所述第一区域色彩值与所述基准值的色差即第一区域色差的步骤，所述分光测定装置具备具有对分光图像进行拍摄的拍摄元件的分光测量部、控制所述分光部的工作的分光控制部以及生成所述分光图像的图像生成部。
Description
技术领域
本发明涉及分光测定方法及分光测定装置。
背景技术
对在拍摄对象反射的光进行拍摄而得到分光图像的装置广为人知。
例如，专利文献1中公开了具备远心光学系统、从透过了远心光学系统的光提取规定的波长的光的波长可变干涉滤波器、波长切换部以及接收透过了波长可变干涉滤波器和波长切换部的光的受光部的分光测定装置。波长可变干涉滤波器为了通过变更内部的间隙量来提取基于间隙量的期望的波长的光而具备静电致动器。通过切换施加于静电致动器的电压能够切换透过波长可变干涉滤波器的峰值波长。由此能够获取对应于期望的峰值波长的分光图像。
这样的分光测定装置能够用作对基于分光图像的色彩进行评价的评价手段。色彩的不均一性(颜色不均匀性)是色彩的评价要素之一。为了良好地评价颜色不均匀性，需要量化颜色不均匀性的单元。若能够量化颜色不均匀性，则在例如产品的外观检查等中，能够使由人来执行的感官检查机械化。
专利文献1：日本特开2013-170867号公报
发明内容
但是，现有的分光测定装置由于不具有量化颜色不均匀性的单元而不能良好地评价颜色不均匀性。
本发明的应用例所涉及的分光测定方法的特征在于，是分光测定装置中的分光测定方法，所述分光测定装置具备：分光测量部，具有分光部和拍摄元件，所述分光部对在拍摄对象反射的反射光进行分光以选择规定的波长的光，所述拍摄元件对基于通过所述分光部选择的多个波长的光的分光图像进行拍摄；分光控制部，控制所述分光部的工作；以及图像生成部，生成所述分光图像，所述分光测定方法具有：分光图像生成步骤，生成所述分光图像；范围分割步骤，将所述分光图像的范围分割为至少包括第一区域的多个区域；基准值决定步骤，决定色彩值的基准值；区域光谱生成步骤，基于所述第一区域中的所述分光图像生成第一区域光谱；三刺激值计算步骤，基于所述第一区域光谱计算第一区域三刺激值；色彩值计算步骤，基于所述第一区域三刺激值计算第一区域色彩值；以及色差计算步骤，通过色差公式计算所述第一区域色彩值与所述基准值的色差即第一区域色差。
附图说明
图1是示出实施方式所涉及的分光测定装置的功能框图。
图2是图1所示的分光部的剖视图。
图3是示出实施方式所涉及的分光测定方法的流程图。
图4是示出为进行图3所示的分光测定方法而显示于显示部的操作画面的一例的图。
附图标记说明
1…分光测定装置；7…操作画面；10…分光测量部；15…显示部；16…输入部；17…存储部；21…拍摄元件；31…光源；41…分光部；45…静电致动器；60…控制部；71…实时取景区域；72…输入区域；73…智能电话；81…分光部侧光学系统；83…拍摄元件侧光学系统；410…固定基板；411…固定反射膜；412…固定电极；413…槽；414…接合膜；415…反射膜设置部；420…可动基板；421…可动反射膜；422…可动电极；423…槽；425…反射膜设置部；601…光源控制部；602…分光控制部；603…图像生成部；605…显示控制部；610…评价部；611…范围分割部；612…基准值决定部；613…光谱生成部；614…色彩值计算部；615…色差计算部；616…判定部；811…入射透镜；812…投射透镜；831…入射出射透镜；A00…测定范围；A01…第一区域；A02…第二区域；A03…第三区域；A04…第四区域；A05…第五区域；A06…第六区域；A07…第七区域；A08…第八区域；A09…第九区域；A10…第十区域；A11…第十一区域；A12…第十二区域；L…线；OA…光轴；S1…分光图像生成步骤；S2…范围分割步骤；S3…基准值决定步骤；S30…决定方法选择步骤；S31…第一基准值决定步骤；S32…第二基准值决定步骤；S33…第三基准值决定步骤；S34…第四基准值决定步骤；S35…第五基准值决定步骤；S36…第六基准值决定步骤；S37…第七基准值决定步骤；S38…第八基准值决定步骤；S4…区域光谱生成步骤；S5…三刺激值计算步骤；S6…色彩值计算步骤；S7…色差计算步骤；S8…判定步骤；X…拍摄对象。
具体实施方式
以下，基于附图所示的实施方式来详细说明本发明的分光测定方法及分光测定装置。
1.分光测定装置
首先，对实施方式所涉及的分光测定装置进行说明。
图1是示出实施方式所涉及的分光测定装置的功能框图。图2是图1所示的分光部的剖视图。
图1所示的分光测定装置1也被称为分光照相机，是对在拍摄对象X反射的反射光进行分光并生成基于多个波长的光的分光图像和从分光图像求出的光谱的装置。
分光测定装置1具备分光测量部10、控制部60、显示部15、输入部16以及存储部17。下面依次对各部进行说明。
1.1.分光测量部
分光测量部10具有光源31、拍摄元件21以及分光部41。
光源31是向拍摄对象X照射光的元件。照射到拍摄对象X而反射的光作为反射光经由后述的分光部41入射到拍摄元件21。需要说明的是，光源31也可以与分光测定装置1分开设置。
作为光源31，例如可以列举出LED(Light Emitting Diode：发光二极管)元件、有机EL(Electro Luminescence：电致发光)元件、氙气灯、卤素灯等。另外，关于光源31，优选使用在后述的分光部41中能够分光的波长带整体具有光强度的光源，具体地，优选使用能够射出在可见光区域整体具有光强度的白色光的光源。另外，光源31也可以是能够照射白色光以外的波长带的光、例如红外光等可见光以外的光的元件。
拍摄元件21是拍摄在拍摄对象X反射的反射光的元件。在后述的分光部41从反射光中选择特定波长区域的光，且特定波长区域的光入射到拍摄元件21，因此拍摄元件21优选使用单色拍摄元件。
作为拍摄元件21，例如可以列举出CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor：互补金属氧化物半导体)等。
分光部41是具有从入射光选择性地使特定波长区域的光射出(透过)的功能的光学元件。从分光部41射出的光入射至拍摄元件21。
图2所示的分光部41是能够变更射出的光的波长区域即特定波长区域的波长可变干涉滤波器。
作为波长可变干涉滤波器，例如可以列举出波长可变型的法布里珀罗标准具滤波器、声光可调滤波器(AOTF)、线性可变滤波器(LVF)、液晶可调谐滤波器(LCTF)等。其中，作为波长可变干涉滤波器，优选使用波长可变型的法布里珀罗标准具滤波器。在波长可变型的法布里珀罗标准具滤波器中，通过后述的静电致动器45等能够调整两个滤波器(镜)之间的间隙的大小。由此能够变更特定波长区域。
另外，法布里珀罗标准具滤波器利用基于两个滤波器的多重干涉来提取特定波长区域的光。由于能够将各滤波器设为较薄，所以能够充分地将应用了法布里珀罗标准具滤波器的分光部41设为较薄。具体地，能够将分光部41的厚度设定在2.0mm以下。因此能够实现分光部41乃至分光测定装置1的小型化。
在图2中示出了将波长可变型的法布里珀罗标准具滤波器作为波长可变干涉滤波器来用的分光部41。
图2所示的分光部41具有沿图2的上下延伸的光轴OA，是在与光轴OA交叉的方向上扩展的板状的部件。这样的分光部41具备固定基板410、可动基板420、固定反射膜411、可动反射膜421、固定电极412、可动电极422以及接合膜414。固定基板410和可动基板420在互相层叠的状态下经由接合膜414接合为一体。
在从光轴OA上的位置俯视观察的情况下，固定基板410具有位于中央部的反射膜设置部415以及围绕其周围的槽413。在固定基板410中，对应于反射膜设置部415的部分的沿光轴OA的长度即厚度比对应于槽413的部分厚。在反射膜设置部415的可动基板420侧的面设置有固定反射膜411。固定反射膜411作为法布里珀罗标准具滤波器的光学要素之一的固定光学镜发挥功能。
在从光轴OA上的位置俯视观察的情况下，可动基板420具有位于中央部的反射膜设置部425以及围绕其周围的槽423。在可动基板420中，对应于反射膜设置部425的部分的沿光轴OA的长度即厚度比对应于槽423的部分厚。并且，在反射膜设置部425的固定基板410侧的面设置有可动反射膜421。可动反射膜421也作为法布里珀罗标准具滤波器的光学要素之一的可动光学镜发挥功能。
在固定基板410所具有的槽413的可动基板420侧的面设置有固定电极412。另外，在可动基板420所具有的槽423的固定基板410侧的面设置有可动电极422。固定电极412和可动电极422通过在它们之间施加电压而产生静电引力，从而调整固定反射膜411与可动反射膜421之间的间隙的大小。由此，固定电极412和可动电极422构成静电致动器45。另外，由于可动电极422设置在对应于槽423的位置处，所以能够增大静电引力产生时的可动反射膜421的位移量。
需要说明的是，优选固定基板410的厚度和可动基板420的厚度在0.1mm以上且1.0mm以下的程度。如果是这样的厚度，则能够将分光部41整体的厚度抑制在2.0mm以下。由此能够实现分光测量部10的小型化。
在这里，固定反射膜411与可动反射膜421之间隔着间隙而相对配置。另外，固定电极412与可动电极422之间也隔着间隙而相对配置。如前述，固定电极412和可动电极422构成调整固定反射膜411与可动反射膜421之间的间隙的大小的静电致动器45。具体地，若在固定电极412与可动电极422之间施加电压，则会产生静电引力，并在可动基板420产生挠曲。其结果是，能够使固定反射膜411与可动反射膜421之间的间隙的大小即距离变化。并且，通过适宜地设定该间隙的大小，能够选择沿光轴OA透过分光部41的光的波长区域。也就是说，能够变更特定波长区域。另外，通过改变固定反射膜411和可动反射膜421的构成，还能够控制透过的光的半值宽度、即法布里珀罗标准具滤波器的分辨率。
作为固定基板410和可动基板420的各构成材料，例如可以列举出钠玻璃、结晶玻璃、石英玻璃、铅玻璃、钾玻璃、硼硅酸盐玻璃、无碱玻璃等各种玻璃、水晶等。
接合膜414将固定基板410与可动基板420接合。作为接合膜414，不受特殊限定，作为一例，可以举出以硅氧烷为主材料的等离子体聚合膜。
作为固定反射膜411和可动反射膜421，除了Ag、Ag合金等金属膜以外，例如还可以列举出具备高折射层和低折射层的电介质多层膜等。
作为固定电极412和可动电极422的各构成材料，例如可以举出各种导电性材料。
图1所示的分光测量部10还具有分光部侧光学系统81和拍摄元件侧光学系统83。
分光部侧光学系统81配置在拍摄对象X与分光部41之间。图1所示的分光部侧光学系统81具备作为入射光学系统的入射透镜811以及投射透镜812。这样的分光部侧光学系统81将在拍摄对象X反射的反射光引导至分光部41。
拍摄元件侧光学系统83配置在分光部41与拍摄元件21之间。图1所示的拍摄元件侧光学系统83具备入射出射透镜831。这样的拍摄元件侧光学系统83将从分光部41射出的出射光引导至拍摄元件21。
通过将这样的分光部侧光学系统81和拍摄元件侧光学系统83中的至少一个设置于分光测量部10，能够提高在拍摄对象X反射的反射光的基于拍摄元件21的聚光率。
需要说明的是，分光部侧光学系统81和拍摄元件侧光学系统83中的至少一方也可以根据基于拍摄元件21的聚光率而省略。
另外，除了图1所示的位置以外，分光部侧光学系统81也可以配置在分光部41与拍摄元件侧光学系统83之间。
以上对分光测量部10进行了说明，分光部41的位置不限于图1所示的位置。具体地，在图1所示的分光测量部10中，在拍摄对象X与拍摄元件21之间配置有分光部41，但是分光部41也可以配置在拍摄对象X与光源31之间。
1.2.显示部
显示部15显示将通过拍摄元件21拍摄的分光图像可视化而得到的图像以及其他任意信息。
作为显示部15，例如可以使用液晶显示元件、有机EL显示元件等。
1.3.输入部
输入部16受理由分光测定装置1的用户输入的控制部60的工作所需的数据。
作为输入部16，例如可以使用触摸面板、滑垫(slide pad)、键盘、鼠标等。需要说明的是，输入部16也可以与显示部15组合而与显示部15形成为一体。
1.4.存储部
存储部17存储控制部60各功能部的工作所需的程序和数据、通过分光测量部10获取的数据、显示部15的显示所需的数据、通过输入部16输入的数据等各种信息。
在存储部17中使用RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)、ROM(ReadOnly Memory：只读存储器)等存储器。
1.5.控制部
图1所示的控制部60具有光源控制部601、分光控制部602、图像生成部603、显示控制部605以及评价部610。这些各功能部的工作通过像CPU(Central Processing Unit：中央处理器)这样的处理器、存储器以及外部接口等硬件的组合来实现。例如，控制部60通过读出并执行存储于存储部17的程序来使各功能部工作以实现其功能。
光源控制部601基于输入至输入部16的信息、存储于存储部17的信息等来控制光源31的点亮、熄灭、出射光的波长、强度等。
分光控制部602基于存储于存储部17的信息获取对应于从分光部41射出的光的特定波长区域的驱动电压。并且，输出用于将所获取的驱动电压施加于分光部41的静电致动器45的控制信号。由此，分光控制部602能够控制分光部41的工作，从而控制从分光部41射出的光的特定波长区域。
图像生成部603控制分光测量部10的工作而使拍摄元件21拍摄经由分光部41入射到拍摄元件21的光。并且，基于从拍摄元件21得到的拍摄数据来生成分光图像。另外，将所生成的分光图像存储于存储部17。分光图像包括从在拍摄对象X反射的反射光中选择的多个波长中的各波长的拍摄图像。需要说明的是，图像生成部603在将分光图像存储到存储部17时，也将生成这样的分光图像时的特定波长区域一并存储到存储部17。
需要说明的是，图像生成部603可以将使分光图像可视化而成的可视化图像与分光图像一起地存储到存储部17，也可以直接显示于显示部15。
显示控制部605将分光图像、各种信息等作为可视化图像显示于显示部15。
评价部610具有范围分割部611、基准值决定部612、光谱生成部613、色彩值计算部614、色差计算部615以及判定部616。
详细内容将后述，当在拍摄对象X的测定对象区中评价颜色不均匀性时，范围分割部611将测定对象区分割成多个，并确定作为评价对象的单位的多个区域。具体地，范围分割部611受理用于将测定对象区分割成多个区域的输入。范围分割部611例如通过显示控制部605使显示部15显示分光图像的可视化图像，并通过输入部16受理输入的分割数的信息。
详细内容将后述，当基于计算出的色差评价颜色不均匀性时，基准值决定部612决定用于求出色差的基准值。
光谱生成部613从存储于存储部17的拍摄对象X的分光图像和特定波长区域生成各像素的分光光谱。分光光谱是各波长的光强度的分布，从分光图像能够生成各像素的分光光谱。因此，在光谱生成部613中也能够计算出测定对象区整体的平均分光光谱即“整体光谱”以及通过范围分割部611生成的各区域的平均分光光谱即“区域光谱”。在本说明书中，也将这些光谱称为“分光信息”。
另外，在本实施方式中，将分光光谱设为在4个以上的波长波段中测量光强度而得到的光谱。并且，优选本实施方式所涉及的分光光谱是在16个以上的波长波段中测量光强度而得到的光谱。
需要说明的是，光谱生成部613也可以构成为不经由存储部17而基于直接从图像生成部603得到的信息来生成分光信息。将所生成的分光信息存储于存储部17。
详细内容将后述，色彩值计算部614从分光光谱计算各区域的三刺激值，并且从求出的三刺激值计算色彩值。该色彩值是代表测定对象区整体的色彩或各区域的色彩的值。将所求出的色彩值与确定是测定对象区整体的信息、识别各区域的信息一起存储于存储部17。
色差计算部615从通过色彩值计算部614求出的各区域的色彩值计算与基准值的色差。该色差为量化测定对象区的颜色不均匀性时的指标。
判定部616比较通过色差计算部615求出的色差与阈值，并判定色差是否在允许范围内。判定结果被存储在存储部17中，并且根据需要而显示于显示部15。
2.分光测定方法
接下来，对实施方式所涉及的分光测定方法进行说明。
图3是示出实施方式所涉及的分光测定方法的流程图。
图3所示的分光测定方法具有分光图像生成步骤S1、范围分割步骤S2、基准值决定步骤S3、区域光谱生成步骤S4、三刺激值计算步骤S5、色彩值计算步骤S6、色差计算步骤S7以及判定步骤S8。以下，依次对各步骤进行说明。
2.1.分光图像生成步骤S1
首先，光源控制部601通过分光控制部602和图像生成部603控制分光测量部10的工作，并生成分光图像。然后，图像生成部603将所生成的分光图像存储于存储部17。
接下来，通过控制部60的光谱生成部613从分光图像生成分光光谱。然后，光谱生成部613将分光光谱即分光信息存储于存储部17。
2.2.范围分割步骤S2
接下来，将拍摄对象X的测定对象区即分光图像的测定范围A00分割成多个区域，具体地，分割成第一区域A01、第二区域A02、…、第十二区域A12。该分割处理可在范围分割部611中执行。在范围分割部611中，读出存储在存储部17中的分光图像，并获取用于将该分光图像的范围分割成多个的分割数、分割位置等信息。该信息既可以是例如用户通过输入操作而在输入部16中输入的信息，也可以是预先存储在存储部17中的信息。
图4是示出为进行图3所示的分光测定方法而显示于显示部15的操作画面的一例的图。图4所示的操作画面7是基于显示内容辅助用户在输入部16中的输入工作的图形用户界面(GUI)。
图4所示的操作画面7包括实时取景区域71和输入区域72。实时取景区域71是例如实时显示将通过图像生成部603生成的分光图像可视化而得到的可视化图像的区域。需要说明的是，也可以是，在实时取景区域71显示通过与分光测量部10分开设置的拍摄单元获取的可视化图像。
输入区域72是在执行范围分割步骤S2时用文字等显示通过输入部16输入的信息的区域。另外，通过输入部16输入的信息在输入区域72显示的同时，还在实时取景区域71中以与可视化图像重叠的方式显示。在实时取景区域71中，例如与可视化图像重叠地显示图形、文字等。由此，不仅能够将分割数、分割位置等信息显示为文字，还能够显示为图形，能够辅助用户理解。
在图4的例子中，在实时取景区域71中显示有智能电话73的可视化图像。并且，在几乎与智能电话73的画面整体对应的矩形区域中设定有前述的测定范围A00。该测定范围A00为测定颜色不均匀性的对象区，既可以是用户指定的范围，也可以是控制部60基于预先规定的条件自动指定的范围。在是后者的情况下，例如，事先设定条件以便指定智能电话73的画面，由此通过控制部60的范围分割部611对可视化图像实施图像处理，并确定测定范围A00。
另外，在图4的例子中，将测定范围A00的长边分割为四个，并且将短边分割为三个。由此，图4所示的测定范围A00被分割为第一区域A01～第十二区域A12这十二个区域。这时，在图4的例子中，将对应于分割线的线L显示在实时取景区域71。由此，用户能够从视觉角度理解分割图案。另外，在图4的例子中，在实时取景区域71一并显示有确定第一区域A01～第十二区域A12的文字，但该显示也可以被省略。
需要说明的是，这样的分割图案是基于显示于输入区域72的信息的分割图案。在图4的例子中，在输入区域72中显示了长边的分割数为4，短边的分割数为3。在范围分割部611中，基于这些输入信息例如等间隔地分割测定范围A00。需要说明的是，分割的间隔也可以是等间隔以外的间隔。另外，分割数只要是两个以上，则不受特殊限定。
2.3.基准值决定步骤S3
在基准值决定步骤S3中，决定成为在后述的色差计算步骤S7中计算色差时的基准的基准值。该基准值由用户从多个选择项选择而决定。因此，本实施方式所涉及的基准值决定步骤S3包括受理基准值决定方法的选择项的决定方法选择步骤S30。但是，决定方法不限于此，例如也可以是，基准值决定部612按照预先设定的条件自动地选择。
作为选择项，例如可以列举出以下A～C三个基准值。在决定方法选择步骤S30中受理输入以从基准值A～C中选择一个。
需要说明的是，在图4的例子中，能够在输入区域72中通过单选按钮实现对基准值A～C的选择，并基于输入结果选择基准值的决定方法。以下依次对各选择项进行说明。
2.3.1.基准值A(区平均)
基准值A是从测定对象区整体的分光光谱的平均值求出的值，经过以下三个步骤来决定。也就是说，决定基准值A的基准值决定步骤S3具有第一基准值决定步骤S31、第二基准值决定步骤S32以及第三基准值决定步骤S33。
在第一基准值决定步骤S31中，首先，通过光谱生成部613读出存储于存储部17的分光图像。然后，计算出分光图像的测定范围A00整体中的分光光谱的平均值来作为“整体光谱”。具体地，在测定范围A00的全部像素中，计算各波长的光强度的平均值。由此，针对测定范围A00，求出各波长的平均光强度的分布即“整体光谱”。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以用其他的方法来求出光强度的平均值。
在第二基准值决定步骤S32中，通过色彩值计算部614基于整体光谱计算“整体三刺激值”。所谓整体三刺激值是代表测定范围A00整体的三刺激值，例如是通过规定的测色方法从整体光谱求出的在测定范围A00整体中的平均三刺激值(XYZ值)。
在从整体光谱求出XYZ值的方法中使用公知的测色方法。作为一例，将整体光谱乘以等色函数而得的值在波长范围整体内进行积分，由此来分别求出X值、Y值以及Z值。将这样求出的XYZ值设为“整体XYZ值”。
在第三基准值决定步骤S33中，通过色彩值计算部614基于整体XYZ值求出测定范围A00整体的平均色彩值。在这里，将从整体XYZ值求出的色彩值设为“整体色彩值”。
作为整体色彩值的计算方法，可以举出依据规定的颜色空间的规定从整体XYZ值进行计算的方法。作为规定的颜色空间，例如可以列举出L*a*b*表色系、LCH表色系、芒塞尔表色系、Yxy表色系等。其中，优选使用L*a*b*表色系或Yxy表色系，从易于在后述的色差计算步骤S7中计算色差的观点考虑，更优选使用L*a*b*表色系。也就是说，整体色彩值优选为L*a*b*值或Yxy值。并且，在液晶面板、LED等发光体为检查对象的情况下，整体色彩值更优选为Yxy值，在印刷物、织物等非发光体为检查对象的情况下，整体色彩值更优选为L*a*b*值。
通过上述方式求出整体色彩值。在基准值决定部612中将该整体色彩值设为基准值A。
2.3.2.基准值B(基准区域选择)
基准值B是将测定对象区的一部分区域设为基准区域且从该基准区域中的分光光谱的平均值求出的值，经过以下四个步骤来决定。即、决定基准值B的基准值决定步骤S3具有第四基准值决定步骤S34、第五基准值决定步骤S35、第六基准值决定步骤S36以及第七基准值决定步骤S37。
在第四基准值决定步骤S34中，首先，选择用于求出基准值B的“基准区域”。该基准区域是通过前述的范围分割步骤S2生成的第一区域A01～第十二区域A12中的一个。用户通过输入部16来选择基准区域。基准值决定部612受理输入的确定基准区域的信息。在图4的例子中，在输入区域72中显示了将第五区域A05确定为基准区域的情况。
在第五基准值决定步骤S35中，通过光谱生成部613计算基准区域中的分光光谱的平均值以作为“基准区域光谱”。具体地，在基准区域的所有像素中，计算各波长的光强度的平均值。由此，针对基准区域求出各波长的平均光强度的分布即“基准区域光谱”。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以通过其他的方法来求出光强度的平均值。
在第六基准值决定步骤S36中，通过色彩值计算部614基于基准区域光谱计算“基准区域三刺激值”。所谓基准区域三刺激值是代表基准区域的三刺激值，例如是通过规定的测色方法从基准区域光谱求出的基准区域中的平均三刺激值(XYZ值)。
在根据基准区域光谱求XYZ值的方法中使用公知的测色方法。作为一例，将基准区域光谱乘以等色函数而得到的值在波长范围整体内进行积分，由此来分别求X值、Y值以及Z值。将这样求出的XYZ值设为“基准区域三刺激值”。
在第七基准值决定步骤S37中，通过色彩值计算部614基于基准区域三刺激值求出基准区域的平均色彩值。在这里，将从基准区域三刺激值求出的色彩值设为“基准区域色彩值”。
作为基准区域色彩值的计算方法，可以举出依据规定的颜色空间的规定从基准区域三刺激值进行计算的方法。作为规定的颜色空间，例如可以列举出L*a*b*表色系、LCH表色系、芒塞尔表色系、Yxy表色系等。其中，优选使用L*a*b*表色系或Yxy表色系，从易于在后述的色差计算步骤S7中计算色差的观点考虑，更优选使用L*a*b*表色系。也就是说，基准区域色彩值优选为L*a*b*值或Yxy值。并且，在液晶面板、LED等发光体为检查对象的情况下，基准区域色彩值更优选为Yxy值，在印刷物、织物等非发光体为检查对象的情况下，基准区域色彩值更优选为L*a*b*值。
通过上述方式求出基准区域色彩值。在基准值决定部612中将该基准区域色彩值设为基准值B。需要说明的是，在图4的例子中，示出了基准区域色彩值为L*a*b*值的情况下的操作画面7。
2.3.3.基准值C(用户输入)
基准值C是用户在输入部16中输入的值，经过以下一个步骤来决定。即，决定基准值C的基准值决定步骤S3具有第八基准值决定步骤S38。
在第八基准值决定步骤S38中，受理用户通过输入部16进行的输入操作。基准值决定部612基于输入的信息获取基准值C。
基准值C也与基准值A、B一样，表色系不受特殊限定，但是优选为L*a*b*值或Yxy值，更优选为L*a*b*值。
以上对基准值A～C进行了说明，但是在基准值决定步骤S3中决定的基准值不限定于这些，也可以是除此之外的基准值。
2.4.区域光谱生成步骤S4
接下来，通过光谱生成部613基于第一区域A01～第十二区域A12中的各分光信息生成第一区域光谱～第十二区域光谱。分别以与前述的基准区域光谱的计算方法相同的方法来计算第一区域光谱～第十二区域光谱。
例如，在生成第一区域光谱时，在第一区域A01的全部像素中，计算各波长的光强度的平均值。由此针对第一区域A01求出“第一区域光谱”。
2.5.三刺激值计算步骤S5
接下来，通过色彩值计算部614基于第一区域光谱～第十二区域光谱来计算“第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值”。第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值是分别代表第一区域A01～第十二区域A12的三刺激值，例如是以与前述的基准区域三刺激值的计算方法相同的方法计算出的第一区域A01～第十二区域A12中的平均三刺激值(XYZ值)。
例如，通过规定的测色方法从第一区域光谱求出第一区域三刺激值。作为一例，将第一区域光谱乘以等色函数而得到的值在波长范围整体内进行积分，由此来分别求出X值、Y值以及Z值。将这样求出的XYZ值设为“第一区域三刺激值”。
2.6.色彩值计算步骤S6
接下来，针对第一区域A01～第十二区域A12中的每一个，通过色彩值计算部614基于第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值来求出平均色彩值。在这里，将从第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值求出的色彩值设为“第一区域色彩值～第十二区域色彩值”。以与前述的基准区域色彩值的计算方法相同的方法来分别计算第一区域色彩值～第十二区域色彩值。
例如，依据规定的颜色空间的规定从第一区域三刺激值计算第一区域色彩值。作为规定的颜色空间，例如可以列举出L*a*b*表色系、LCH表色系、芒塞尔表色系、Yxy表色系等。其中，优选使用L*a*b*表色系或Yxy表色系，从易于在后述的色差计算步骤S7中计算色差的观点考虑，更优选使用L*a*b*表色系。也就是说，第一区域色彩值优选为L*a*b*值或Yxy值。并且，在液晶面板、LED等发光体为检查对象的情况下，第一区域色彩值更优选为Yxy值，在印刷物、织物等非发光体为检查对象的情况下，第一区域色彩值更优选为L*a*b*值。
2.7.色差计算步骤S7
在色差计算部615中，基于在前述的基准值决定步骤S3中决定的基准值以及在色彩值计算步骤S6中计算出的第一区域色彩值～第十二区域色彩值来计算基准值与第一区域A01～第十二区域A12的色差即“第一区域色差～第十二区域色差”。这些第一区域色差～第十二区域色差分别为第一区域A01～第十二区域A12所呈现的色彩值与基准的色彩值的差异、也就是用于量化颜色不均匀性的值。通过基于此来评价测定对象区的颜色不均匀性，能够进行良好的评价。
作为色差的计算方法，不受特殊限定，可以列举出使用了公知的色差公式的方法。作为该色差公式，例如可以列举出CIE76色差公式(ΔE76)、CIE94色差公式(ΔE94)、CMC色差公式(ΔEcmc)、CIE DE2000色差公式(ΔE00)等。
需要说明的是，在图4的例子中，能够在输入区域72通过单选按钮来选择色差公式，在色差计算部615中，基于输入结果来选择色差公式，并将色差公式应用于色差的计算。在图4的例子中，显示了选择了ΔE00的情况。
另外，在色差计算部615中，在计算色差时，能够将用户所输入的“考虑值”反应在计算中。
在图4的例子中，作为计算色差时的考虑值，列举出了Lab、ab、La、Lb、L、a、b七个选择项。用户可以在输入区域72中通过单选按钮来选择。
其中，在选择了选择项“Lab”的情况下，在计算L*a*b*表色系中的色差时，在色差计算部615中，在第一区域色彩值～第十二区域色彩值与基准值之间，进行将L*值、a*值以及b*值都考虑在内的色差计算。
另外，在选择了选择项“ab”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑a*值和b*值的色差计算。同样地，在选择了选择项“La”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑L*值和a*值的色差计算，在选择了选择项“Lb”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑L*值和b*值的色差计算。
而且，在选择了选择项“L”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑L*值的色差计算。同样地，在选择了选择项“a”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑a*值的色差计算，在选择了选择项“b”的情况下，在色差计算部615中，进行只考虑b*值的色差计算。
如此量化的颜色不均匀性进一步被供于基于任意方法的评价。颜色不均匀性的评价方法不受特殊限定，可以考虑各种方法，在本实施方式中，通过以下的判定步骤S8来进行评价。
需要说明的是，在上述中，以各色彩值和基准值是L*a*b*表色系的色彩值的情况为例进行了说明，例如在采用Yxy表色系来代替L*a*b*表色系的情况下，作为上述考虑值，可以列举出“Yxy和“xy”。在选择前者的情况下，在计算Yxy表色系中的色差时，进行将Y值、x值以及y值都考虑在内的色差计算，在选择后者的情况下，进行只考虑了x值和y值的色差计算。
2.8.判定步骤S8
在判定步骤S8中，在判定部616中比较第一区域色差～第十二区域色差与阈值。然后，判定部616判定良好与否，即判定第一区域A01～第十二区域A12的颜色不均匀性是否在可允许的范围内。
阈值为可允许的色差的最大值，例如由用户经由输入部16输入。如图4所示，输入的阈值显示在输入区域72。需要说明的是，在图4的例子中，能够在输入区域72中通过单选按钮选择“色差阈值”，判定部616基于输入结果选择色差阈值，并将色差阈值应用于判定。在图4的例子中，显示了将“1.0”选择为色差阈值的情况。在这种情况下，第一区域色差～第十二区域色差中对应于满足1.0以下的色差的区域被判定为“正常区域(OK区域)”。另一方面，第一区域色差～第十二区域色差中对应于大于1.0的色差的区域被判定为“不良区域(NG区域)”。在本实施方式中构成为在输入区域72中使用单选按钮来选择“色差阈值”，但并不限于此，也可以设为在“色差阈值”输入任意数值。
需要说明的是，判定结果在被存储到存储部17的同时，还根据需要被显示在显示部15。
如上所述，本实施方式所涉及的分光测定方法是具备分光测量部10、分光控制部602以及图像生成部603的分光测定装置1中的方法。分光测量部10具有对在拍摄对象X反射的反射光进行分光以选择规定的波长的光的分光部41以及对基于通过分光部41选择的多个波长的光的分光图像进行拍摄的拍摄元件21。分光控制部602控制分光部41的工作。图像生成部603生成分光图像。
并且，本实施方式所涉及的分光测定方法具有分光图像生成步骤S1、范围分割步骤S2、基准值决定步骤S3、区域光谱生成步骤S4、三刺激值计算步骤S5、色彩值计算步骤S6以及色差计算步骤S7。分光图像生成步骤S1是生成分光图像的步骤。范围分割步骤S2是将分光图像的范围(测定范围A00)分割为至少包括第一区域A01的多个区域(第一区域A01～第十二区域A12)的步骤。基准值决定步骤S3是决定色彩值的基准值的步骤。区域光谱生成步骤S4是基于第一区域A01～第十二区域A12中的分光图像来生成第一区域光谱～第十二区域光谱的步骤。三刺激值计算步骤S5是基于第一区域光谱～第十二区域光谱计算第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值的步骤。色彩值计算步骤S6是基于第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值计算第一区域色彩值～第十二区域色彩值的步骤。色差计算步骤S7是通过色差公式计算第一区域色彩值～第十二区域色彩值与基准值的色差即第一区域色差～第十二区域色差的步骤。
根据这样的分光测定方法，能够求出测定的色彩值与基准值的色差，所以能够量化拍摄对象X的测定对象区的颜色不均匀性。因此，通过使用能够执行这样的分光测定方法的分光测定装置1能够在例如产品的外观检查等中容易地将通过人进行的感官检查机械化。
另外，在上述分光测定方法中，生成分光光谱，并基于此来计算色差。另一方面，在现有的被称为RGB照相机、XYZ照相机的照相机中，分别在三个波长波段中测量光强度。具体地，RGB照相机是能够以光的三原色来测定光强度的照相机，XYZ照相机是反映人的感知灵敏度即三刺激值的照相机。因此，用这些照相机测量出的色彩值存在受照明光的颜色的影响比较强而不适合精密测定的问题。因此，不能够准确地计算出色差，难以量化颜色不均匀性。与此相对，在上述分光测定方法中，在多个波长波段中测量光强度，并生成分光光谱来计算色差，所以测定的色彩值不易受到照明光的影响。因此，能够进行更准确的色差计算。
另外，如前述，本实施方式所涉及的分光测定方法还具有比较第一区域色差～第十二区域色差与阈值并判定良好与否的判定步骤S8。
根据这样的构成，能够机械式地进行一直以来难以实现机械化的颜色不均匀性的良好与否的判定。因此，在例如产品的外观检查等中，能够将通过人进行的感官检查机械化。
并且，在本实施方式所涉及的分光测定方法中，优选的是，第一区域色彩值～第十二区域色彩值和基准值分别为L*a*b*表色系的色彩值。在L*a*b*表色系中，通过三维正交坐标来定义颜色显示的均等颜色空间。因此，L*a*b*表色系的色彩值具有能够基于欧几里得空间距离来计算色差且计算比较容易的好处。
另外，前述的决定基准值A的基准值决定步骤S3具有生成分光图像整体范围(测定范围A00)的整体光谱的第一基准值决定步骤S31、基于整体光谱计算整体三刺激值的第二基准值决定步骤S32以及基于整体三刺激值计算整体色彩值并将整体色彩值设为基准值A的第三基准值决定步骤S33。
根据这样的构成，能够求出考虑了测定范围A00整体的基准值，并且能够基于该基准值来量化第一区域A01～第十二区域A12的每个区域的颜色不均匀性。由此，例如能够在测定范围A00内，以颜色不均匀性是否不易看出来的观点来进行良好与否的判定。
并且，在前述的色差计算步骤S7中，从多个色差公式中选择一个，并基于所选择的色差公式来计算第一区域色差～第十二区域色差。
根据这样的构成，能够根据量化颜色不均匀性时的目的等来改变色差公式。因此能够实现更符合目的的颜色不均匀性的量化。
另外，如前述，本实施方式所涉及的分光测定装置1具备分光测量部10、分光控制部602、图像生成部603、范围分割部611、基准值决定部612、光谱生成部613、色彩值计算部614以及色差计算部615。分光测量部10具有对在拍摄对象X反射的反射光进行分光以选择规定的波长的光的分光部41以及对基于通过分光部41选择的多个波长的光的分光图像进行拍摄的拍摄元件21。
分光控制部602控制分光部41的工作。图像生成部603生成分光图像。范围分割部611将分光图像的范围(测定范围A00)分割为至少包括第一区域A01的多个区域(第一区域A01～第十二区域A12)。基准值决定部612决定用于求出色差的色彩值的基准值。光谱生成部613基于第一区域A01～第十二区域A12中的分光图像来生成第一区域光谱～第十二区域光谱。色彩值计算部614基于第一区域光谱～第十二区域光谱来计算第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值，并基于第一区域三刺激值～第十二区域三刺激值来计算第一区域色彩值～第十二区域色彩值。色差计算部615通过色差公式计算第一区域色彩值～第十二区域色彩值与基准值的色差即第一区域色差～第十二区域色差。
由于根据这样的构成能够求出测定的色彩值与基准值的色差，所以能够量化拍摄对象X的测定对象区的颜色不均匀性。因此，通过使用能够执行这样的分光测定方法的分光测定装置1，能够在例如产品的外观检查等中，容易地将通过人进行的感官检查机械化。
另外，在分光测定装置1中，生成分光光谱，并基于此来计算色差。也就是说，在多个波长波段中测量光强度，并生成分光光谱来计算色差。因此，测定的色彩值不易受照明光的影响。其结果是，能够进行更准确的色差计算。
以上基于图示的实施方式说明了本发明的分光测定方法和分光测定装置，但是本发明的分光测定装置不限于上述实施方式，各部的构成能够置换成具有相同功能的任意构成。另外，在上述实施方式所涉及的分光测定装置中也可以附加其他任意构成物。
并且，关于本发明的分光测定方法，也可以在上述实施方式中附加任意目的的工序。
另外，本发明的分光测定装置例如能够组装而用于智能电话、平板终端、个人计算机、数字照相机、摄像机、可穿戴终端、无人机、行车记录仪、自动驾驶系统等。
Claims (6)
1.一种分光测定方法，其特征在于，是分光测定装置中的分光测定方法，
所述分光测定装置具备：
分光测量部，具有分光部和拍摄元件，所述分光部对在拍摄对象反射的反射光进行分光以选择规定的波长的光，所述拍摄元件对基于通过所述分光部选择的多个波长的光的分光图像进行拍摄；
分光控制部，控制所述分光部的工作；以及
图像生成部，生成所述分光图像，
所述分光测定方法具有：
分光图像生成步骤，生成所述分光图像；
范围分割步骤，将所述分光图像的范围分割为至少包括第一区域的多个区域；
基准值决定步骤，决定色彩值的基准值；
区域光谱生成步骤，基于所述第一区域中的所述分光图像生成第一区域光谱；
三刺激值计算步骤，基于所述第一区域光谱计算第一区域三刺激值；
色彩值计算步骤，基于所述第一区域三刺激值计算第一区域色彩值；以及
色差计算步骤，通过色差公式计算所述第一区域色彩值与所述基准值的色差即第一区域色差。
2.根据权利要求1所述的分光测定方法，其特征在于，
所述分光测定方法具有比较所述第一区域色差与阈值来判定良好与否的判定步骤。
3.根据权利要求1或2所述的分光测定方法，其特征在于，
所述第一区域色彩值和所述基准值分别是L*a*b*表色系的色彩值。
4.根据权利要求1所述的分光测定方法，其特征在于，
所述基准值决定步骤具有：
第一基准值决定步骤，生成所述分光图像的整体范围的整体光谱；
第二基准值决定步骤，基于所述整体光谱计算整体三刺激值；以及
第三基准值决定步骤，基于所述整体三刺激值计算整体色彩值，并将所述整体色彩值设为所述基准值。
5.根据权利要求1所述的分光测定方法，其特征在于，
所述色差计算步骤是从多个所述色差公式中选择一个并基于所选择的所述色差公式计算所述第一区域色差的步骤。
6.一种分光测定装置，其特征在于，具备：
分光测量部，具有分光部和拍摄元件，所述分光部对在拍摄对象反射的反射光进行分光以选择规定的波长的光，所述拍摄元件对基于通过所述分光部选择的多个波长的光的分光图像进行拍摄；
分光控制部，控制所述分光部的工作；
图像生成部，生成所述分光图像；
范围分割部，将所述分光图像的范围分割为至少包括第一区域的多个区域；
基准值决定部，决定色彩值的基准值；
光谱生成部，基于所述第一区域中的所述分光图像生成第一区域光谱；
色彩值计算部，基于所述第一区域光谱计算第一区域三刺激值，并基于所述第一区域三刺激值计算第一区域色彩值；以及
色差计算部，通过色差公式计算所述第一区域色彩值与所述基准值的色差即第一区域色差。
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