CN112858194A - 分光测定方法及分光测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了分光测定方法及分光测定装置，其更不易弄错而且能够准确地进行为从分光图像测量色度而需要的对分光光谱与色度的关系进行教示的作业。具备分光测量部、分光控制部、分光图像生成部以及显示部的装置中的分光测定方法的特征在于，包括：生成教示用分光图像的步骤、生成并显示教示用可视化图像的步骤、在教示用可视化图像中确定第一教示区并生成第一教示用光谱的步骤、基于第一教示区的显示颜色显示第一图标的步骤、受理以与第一图标对应的方式教示色度的示教数据的步骤、基于光谱与示教数据的关系生成转换规则的步骤、生成测量用光谱的步骤以及基于转换规则计算色度的步骤。

Description

分光测定方法及分光测定装置
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以得到分光图像的装置广为人知。
例如，专利文献1公开了一种分光测定装置，其具备远心光学系统、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。波长可变干涉滤波器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，因此具备静电致动器。通过切换施加到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。
在这样的分光测定装置中，能够基于从分光图像得到的分光光谱进行颜色测量。在进行颜色测量时，测量结果因进行颜色测量的环境条件例如分光测定装置的光学系统、照明条件、拍摄对象与分光测定装置的位置关系等条件而变化。因此，为了准确地进行颜色测量，需要事先在实际进行测量的环境下，在分光测定装置中对分光光谱与获取该分光光谱的样品的色度之间的关系进行教示。
专利文献1：日本特开2013-170867号公报
发明内容
但是，在进行上述关系的教示的作业中，由于需要对多个分光光谱与色度的关系进行示教，使得作业复杂。因此，存在容易弄错作业顺序的问题。
本发明的应用例所涉及的分光测定方法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；分光图像生成部，生成所述分光图像；以及显示部，显示将所述拍摄对象可视化的图像即教示用可视化图像，所述分光测定方法包括：教示用分光图像生成步骤，作为所述分光图像而生成教示用分光图像；教示用可视化图像生成步骤，生成所述教示用可视化图像，并将所述教示用可视化图像显示于所述显示部；第一教示用光谱生成步骤，在所述教示用可视化图像中确定第一教示区，并基于所述教示用分光图像生成所述第一教示区的分光光谱即第一教示用光谱；第一图标显示步骤，基于所述教示用可视化图像的所述第一教示区的显示颜色计算第一显示颜色，并将呈所述第一显示颜色的第一图标显示于所述显示部；第一色度教示步骤，在所述显示部的与所述第一图标对应的位置受理对所述第一教示区的色度进行教示的第一示教数据的输入；转换规则生成步骤，基于所述第一教示用光谱与所述第一示教数据的关系生成转换规则；测量用分光图像生成步骤，作为所述分光图像而生成测量用分光图像；测量用光谱生成步骤，基于所述测量用分光图像生成分光光谱即测量用光谱；以及色度计算步骤，根据所述转换规则基于所述测量用光谱计算色度。
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工序流程图。
图4是示出图3所示的分光测定方法的数据流程图。
图5是示出为了进行图3和图4所示的分光测定方法而在显示部显示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；18…通信部；20…PLC；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…设定区域；73…结果显示区域；74…教示区域；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…分光图像生成部；605…显示控制部；611…可视化图像生成部；612…图标生成部；613…光谱生成部；614…色度教示部；615…色度计算部；616…色差计算部；811…入射透镜；812…投射透镜；831…入射出射透镜；6151…XYZ值计算部；6152…L*a*b*值计算部；A01…第一教示区；A02…第二教示区；OA…光轴；S1…模式选择步骤；S10…转换规则生成步骤；S11…测量用分光图像生成步骤；S12…测量用光谱生成步骤；S13…色度计算步骤；S14…色差计算步骤；S15…教示结束判断步骤；S2…教示用分光图像生成步骤；S3…教示用可视化图像生成步骤；S4…第一教示用光谱生成步骤；S5…第一图标显示步骤；S6…第一色度教示步骤；S7…第二教示用光谱生成步骤；S8…第二图标显示步骤；S9…第二色度教示步骤；X…拍摄对象；a1…第一图标；a2…第二图标；t1…第一示教数据；t2…第二示教数据。
具体实施方式
以下，基于附图示出的实施方式对本发明的分光测定方法和分光测定装置进行详细说明。
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获取基于多个波长的光的分光图像以及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、存储部17以及通信部18。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是对拍摄对象X照射光的元件。被照射到拍摄对象X而反射的光作为反射光经过后述的分光部41入射到拍摄元件21。需要说明的是，也可以将光源31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中，选择反射光中特定波长区域的光并使其入射到拍摄元件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是具有从入射光中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。反射膜设置部425的沿光轴OA的长度即厚度比槽423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各功能部的操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.通信部
通信部18实现与经由了网络的外部设备的连接。网络既可以是有线的也可以是无线的。另外，除了图1所示的PLC20(Programmable Logic Controller：可编程逻辑控制器)以外，外部设备可以使用任意设备。
1.6.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、分光图像生成部603、显示控制部605、可视化图像生成部611、图标生成部612、光谱生成部613、色度教示部614、色度计算部615以及色差计算部616。这些各功能部的工作通过像CPU(Central ProcessingUnit：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能够通过控制分光部41的工作来控制从分光部41射出的光的特定波长区域。
分光图像生成部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。需要说明的是，在分光图像生成部603中，根据分光图像的目的来生成后述的教示用分光图像和测量用分光图像。另外，将生成的分光图像存储到存储部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，分光图像生成部603在将分光图像存储于存储部17时，也将获取这样的分光图像时的特定波长区域一并存储到存储部17。
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。
可视化图像生成部611基于分光图像生成能够显示于显示部15的可视化图像。需要说明的是，在可视化图像生成部611中，根据可视化图像的目的来生成后述的教示用可视化图像和测量用可视化图像。另外，可视化图像生成部611将所生成的可视化图像存储于存储部17、或显示于显示部15。
图标生成部612基于可视化图像的特定区的显示颜色生成呈该显示颜色的图标。
光谱生成部613从存储在存储部17中的拍摄对象X的分光图像及特定波长区域获取各像素的分光光谱。分光光谱是各波长的光强度的分布，从分光图像能够获取各像素的分光光谱。因此，在光谱生成部613中，例如像后述那样，在可视化图像上确定规定的教示区时，生成该教示区的平均分光光谱即“教示用光谱”。另外，像后述那样，在测量拍摄对象X的色度时，生成该拍摄对象X的平均分光光谱即“测量用光谱”。需要说明的是，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，本实施方式所涉及的分光光谱优选是在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而基于直接从分光图像生成部603得到的信息来获取分光信息。将所获取的分光信息存储于存储部17。
如后述，色度教示部614基于教示用光谱与用于获取该教示用光谱的色彩模型的色度的示教数据的关系来生成转换规则。由此对教示用光谱教示色度的示教数据。该转换规则用于基于测量用光谱计算色度。关于示教数据，例如使用预先用比色计等对色彩模型进行测定而得到的色度的准确度十分高的数据。此时，针对置于规定的环境下的色彩模型获取示教数据，教示用光谱也在相同的环境下获取。由此能够生成该环境下固有的转换规则，通过使用该转换规则，能够在这样的环境下十分准确地对色度进行测量。
色度计算部615根据通过色度教示部614生成的转换规则即转换式(生成转换式)基于测量用光谱计算拍摄对象X的色度。色度计算部615具有根据需要将所计算出的色度显示于显示部15、或输出到分光测定装置1的外部的功能。
另外，根据需要，色度计算部615也可以构成为基于预先存储于存储部17的标准转换式来计算色度。在这种情况下，色度计算部615例如基于通过输入部16输入的数据选择转换式。另外，也可以根据标准的照明光的种类等存储多种标准转换式。
色差计算部616基于通过色度计算部615求出的色度以及作为基准的基准色度来计算色差。在色差的计算中，使用公知的色差公式。另外，色差计算部616也可以具有判定色差是否在允许范围内的功能。在这种情况下，预先将阈值存储于存储部17，通过比较求出的色差是否在阈值以下来进行判定。
需要说明的是，根据需要，色差计算部616具有将计算出的色差和判定结果显示于显示部15、或输出到分光测定装置1的外部的功能。
以上，对分光测定装置1进行了说明，如图1所示，该分光测定装置1经由网络与PLC20连接。由此，通过从PLC20输出的命令来控制分光测定装置1的工作。另外，将在分光测定装置1测定出的色度、色差、判定结果等经由网络而输出到任意的外部设备。
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工序流程图。图4是示出图3所示的分光测定方法的数据流程图。
图3所示的分光测定方法包括模式选择步骤S1、教示用分光图像生成步骤S2、教示用可视化图像生成步骤S3、第一教示用光谱生成步骤S4、第一图标显示步骤S5、第一色度教示步骤S6、第二教示用光谱生成步骤S7、第二图标显示步骤S8、第二色度教示步骤S9、转换规则生成步骤S10、测量用分光图像生成步骤S11、测量用光谱生成步骤S12、色度计算步骤S13以及色差计算步骤S14。
另外，在图4中示出了图3所示的各步骤中的数据的流动。以下，依次说明各步骤。
2.1.模式选择步骤S1
首先，在模式选择步骤S1中，选择未图示的运行模式和编辑模式中的任一方。在编辑模式下，能够编辑在后述的运行模式中应该设定的设定值。另一方面，在运行模式下，能够测量拍摄对象X的色度。
并且，在运行模式下，在模式选择步骤S1中，进一步选择测量模式和教示模式中的任一方。测量模式是输出拍摄对象X的色度等测量结果的模式，在选择了该测量模式的情况下，转移到测量用分光图像生成步骤S11。另一方面，教示模式是事先获取测量模式所需的数据的模式，在选择了该教示模式的情况下，转移到教示用分光图像生成步骤S2。
例如基于从PLC20发送的命令来选择并执行这些模式。
2.2.教示用分光图像生成步骤S2
在教示用分光图像生成步骤S2中，通过光源控制部601、分光控制部602以及分光图像生成部603来控制分光测量部10的工作，并基于从分光测量部10输出的拍摄数据来生成教示用分光图像。并且，在分光图像生成部603中，将所生成的教示用分光图像存储于存储部17。
图5是示出为了进行图3和图4所示的分光测定方法而在显示部15显示的操作画面的一例的图。图5所示的操作画面7是基于显示内容辅助用户在输入部16中的输入操作的图形用户界面(GUI)。
图5所示的操作画面7包括实时取景区域71(第一操作画面)、设定区域72、结果显示区域73以及教示区域74(第二操作画面)。
实时取景区域71是例如实时地显示将通过分光图像生成部603生成的教示用分光图像可视化而得到的教示用可视化图像的区域。需要说明的是，也可以在实时取景区域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。
在图5的例子中，在实时取景区域71中色彩模型的教示用可视化图像显示为彩色。图5所示的色彩模型是呈规定的颜色的正方形的样品区域以矩阵状排列而成的色彩模型。各样品区域呈互不相同的颜色。在图5中示出了选中了多个样品区域中的第一教示区A01和第二教示区A02的情况。第一教示区A01和第二教示区A02是分别被点划线包围的区域，并且其位置、大小是通过基于输入部16的输入操作来调整的。在图5中以与教示用可视化图像重叠的方式显示出了表示第一教示区A01和第二教示区A02的点划线。由此，用户易于从视觉上识别第一教示区A01和第二教示区A02，例如在指定第一教示区A01和第二教示区A02时，不易发生指定位置的误输入。需要说明的是，也可以是以排他式的方式分别实现第一教示区A01的显示及第二教示区A02的显示。
设定区域72是进行分光测定方法时显示通过输入部16输入的设定值等的区域。作为该设定值，不受特殊限定，例如可以列举出在本步骤中指定的第一教示区A01的位置、在后述的色差计算步骤S14中的转换式的种类、在后述的色差计算步骤S14中计算色差时作为基准的基准色度等。
结果显示区域73是显示进行分光测定方法后的结果、计算出的色度、色差、判定结果等的区域。作为色度，可以列举出作为三刺激值的XYZ值、L*a*b*值等。
教示区域74是显示在后述的第一色度教示步骤S6中对第一教示区A01的色度进行教示时通过输入部16输入的第一示教数据t1等的区域。另外，在教示区域74中显示在后述的第一教示用光谱生成步骤S4中生成的第一教示用光谱。并且，还显示在后述的第一图标显示步骤S5中生成的第一图标a1。
2.3.教示用可视化图像生成步骤S3
接下来，通过可视化图像生成部611生成教示用可视化图像。教示用可视化图像是从存储于存储部17的教示用分光图像经色觉模拟而生成的。在色觉模拟中，例如通过RGB等颜色函数从教示用分光图像计算出RGB图像。RGB图像是以光的三原色即R、G、B来表现的图像，是教示用可视化图像的一例。
需要说明的是，教示用可视化图像也可以是用与分光测量部10分开设置的能够拍摄可视化图像的照相机进行拍摄而得到的图像。
2.4.第一教示用光谱生成步骤S4
接下来，如上所述，在教示用可视化图像中指定第一教示区A01。在第一教示区A01中，如前述，指定有例如呈规定的颜色的样品区域。
然后，通过光谱生成部613基于教示用分光图像生成第一教示区A01的分光光谱即第一教示用光谱。具体地，光谱生成部613读出存储于存储部17的教示用分光图像。然后，计算教示用分光图像中对应于第一教示区A01的光谱的平均值作为前述的第一教示用光谱。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以是平均值以外的代表值。
光谱生成部613将所得到的第一教示用光谱存储于存储部17。
2.5.第一图标显示步骤S5
接下来，通过图标生成部612基于教示用可视化图像的第一教示区A01的显示颜色计算第一显示颜色。计算出教示用可视化图像中对应于第一教示区A01的颜色的平均值作为第一显示颜色。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以是平均值以外的代表值。
图标生成部612经由显示控制部605将呈所得到的第一显示颜色的第一图标a1显示于显示部15。第一图标a1是呈第一显示颜色的图标，只要是能够使用户识别第一显示颜色的图标，则不对其形状、大小等作特殊限定。
2.6.第一色度教示步骤S6
接下来，输入通过色度教示部614对操作画面7的与第一图标a1对应的位置教示教示用分光图像的第一教示区A01的色度的第一示教数据t1。
在图5的教示区域74的例子中，显示有用于对多个教示区教示色度的表。在该表中显示有像第一教示区A01这样的教示区的编号(index)、赋予教示区的颜色的名称(Name)、呈像第一图标a1那样的显示颜色的图标(color)。
另外，在图5中，在该表中设置有输入作为色度的XYZ值(XYZ Value)的输入栏。该XYZ值相当于前述的第一示教数据t1，如前述，使用预先使用比色计等对图5所示的色彩模型测定出的色度十分准确的数据。用户将该第一示教数据t1输入到输入栏。通过使用这样的表能够容易地将第一图标a1的位置与第一示教数据t1的位置建立关系。也就是说，由于第一图标a1呈第一显示颜色，所以当用户在对应于第一图标a1的位置输入对应于该第一显示颜色的第一示教数据t1时，不易发生弄错数据等的输入错误。其结果是，能够进行准确的色度教示。
并且，在图5中，同时设置有实时取景区域71和教示区域74。并且，在实时取景区域71中显示有对应于第一教示区A01的线。由此能够并排查看在实时取景区域71中显示于第一教示区A01的显示颜色以及第一图标a1所呈的第一显示颜色。如此就能够一边查看教示区域74一边在实时取景区域71中进行教示区的选择作业，所以，例如在教示区依次指定多个样品区域时，不易发生错误地选择相同的样品区域、或漏掉应该选择的样品区域的选择错误。其结果是，能够进行准确的色度教示。
另外，在教示区域74除了前述的表之外，还显示有第一教示用光谱。
需要说明的是，教示区的编号、名字、光谱等根据需要设置即可，也可以省略。
如上所述，能够将第一教示用光谱与第一示教数据t1建立关联。
然后，在教示结束判断步骤S15中，进一步针对其他的教示区判断是否需要教示色度。在需要的情况下，依次进行与前述的第一教示用光谱生成步骤S4、第一图标显示步骤S5以及第一色度教示步骤S6相同的步骤即可。然后，通过反复进行这些步骤能够增加教示区的数量、对从该教示区得到的分光光谱教示色度的示教数据的数量。在该情况下，在教示区域74所示的表中增加该行的数量即可。
以下，对指定第二教示区A02教示第二示教数据t2的方法进行说明，对于第三教示区以后的区域，也可以以与该说明同样的方式进行。
2.7.第二教示用光谱生成步骤S7
接下来，以前述那样的方式，在教示用可视化图像中指定第二教示区A02。在第二教示区A02中，如前述，指定有例如呈规定的颜色的样品区域且与第一教示区A01不同的区域。
然后，通过光谱生成部613基于教示用分光图像生成第二教示区A02的分光光谱即第二教示用光谱。具体地，光谱生成部613读出存储于存储部17的分光图像。然后，计算分光图像中对应于第二教示区A02的光谱的平均值作为前述的第二教示用光谱。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以是平均值以外的代表值。
光谱生成部613将所得到的第二教示用光谱存储于存储部17。
2.8.第二图标显示步骤S8
接下来，通过图标生成部612基于教示用可视化图像的第二教示区A02的显示颜色计算第二显示颜色。将教示用可视化图像中对应于第二教示区A02的颜色的平均值计算为第二显示颜色。需要说明的是，该计算方法是一例，也可以是平均值以外的代表值。
图标生成部612经由显示控制部605将呈所得到的第二显示颜色的第二图标a2显示于显示部15。第二图标a2是呈第二显示颜色的图标，只要是能够使用户识别第二显示颜色的图标，则不对其形状、大小等作特殊限定。
2.9.第二色度教示步骤S9
接下来，输入通过色度教示部614对操作画面7的与第二图标a2对应的位置教示教示用分光图像的第二教示区A02的色度的第二示教数据t2。
在图5中，如前述，能够并排查看在实时取景区域71中显示于第二教示区A02的显示颜色和第二图标a2所呈的第二显示颜色。并且，在实时取景区域71中显示为第二教示区A02的显示颜色与第二图标a2所呈的第二显示颜色为几乎相同的颜色。因此，例如在选择第二教示区A02时，在错误地选择了与第一教示区A01相同的样品区域的情况下，第二显示颜色会成为与第一显示颜色相同的颜色。由此，用户能够通过对比查看第二图标a2与第一图标a1而容易地发现选择错误。其结果是，不易引起选择错误，能够进行准确的色度教示。
另外，在教示区域74除了前述的表以外，还显示有第二教示用光谱。
需要说明的是，教示区的编号、名称、光谱等根据需要设置即可，也可以省略。
通过上述方式，能够将第二教示用光谱与第二示教数据t2建立关联。
然后，再次在教示结束判断步骤S15中，进一步判断是否需要对其他教示区教示色度。在这里，设为结束色度教示，并转移到下一个步骤。
2.10.转换规则生成步骤S10
接下来，通过色度教示部614基于第一教示用光谱与第一示教数据t1的关系以及第二教示用光谱与第二示教数据t2的关系生成转换规则。转换规则无论什么样的方式都可以，在这里，设为如下的转换式的方式。以下，对构建转换式的方法的一例进行说明。
下述公式是表示在后述的测量用光谱生成步骤S12中生成的测量用光谱“R”与教示的XYZ值“X”的关系的公式的一例。
[公式1]
X＝Ms R
Ms＝(RTR+p/)-1(RTX)
在上述公式中，矩阵Ms是伪逆矩阵。由上述公式表示的伪逆矩阵Ms除了矩阵R、矩阵R的转置矩阵RT以及矩阵X之外，还包括正则化项βI。通过使用这样的矩阵Ms能够从测量用光谱求出色度(XYZ值)。
矩阵X是表示包括第一示教数据t1和第二示教数据t2的多个示教数据(XYZ值)的矩阵。因此，在色彩模型的样品区域的数量是n的情况下，矩阵X为下述公式那样的3×n的矩阵。
[公式2]
样品区域编号→1 2 … n
Figure BDA0002772361520000181
另外，矩阵R是包括样品区域的数量的各分光波长的光强度的矩阵。因此，在分光测量部10以20nm的间隔对400～700nm的光进行分光，并在分光图像生成部603生成分光图像的情况下，分光波长的数量为16。如此，矩阵R为像下述公式那样的16×n的矩阵。
[公式3]
样品区域编号→1 2 … n分光波长↓
Figure BDA0002772361520000182
根据上述内容，用于将在后述的测量用光谱生成步骤S12中生成的测量用光谱“r”转换为应求的色度即XYZ值“x”的转换式成为如下的公式。
[公式4]
x＝Msr
通过在规定的环境下求出这样的转换式，能够在后述的色度计算步骤S13中十分准确且高效地求出该环境下的色度。
并且，以上的步骤是使用色彩模型等进行色度的教示的步骤。这些步骤在测量前进行即可，另外，只要环境不变，至少进行一次即可。
2.11.测量用分光图像生成步骤S11
在测量用分光图像生成步骤S11中，通过光源控制部601、分光控制部602以及分光图像生成部603来控制分光测量部10的工作，并基于从分光测量部10输出的拍摄数据生成测量用分光图像。然后，在分光图像生成部603中，将所生成的测量用分光图像存储于存储部17。
2.12.测量用光谱生成步骤S12
接下来，通过光谱生成部613基于测量用分光图像生成分光光谱即测量用光谱。具体地，光谱生成部613读出存储于存储部17的测量用分光图像。然后，计算测量用分光图像所包括的光谱的平均值作为前述的测量用光谱。
光谱生成部613将所得到的测量用光谱存储于存储部17。
需要说明的是，在针对测量用分光图像的一部分而不是全部求测量用光谱的情况下，在实时取景区域71中选择特定的区域即可。由此能够计算出将特定的区域的光谱平均化而得到的测量用光谱。
2.13.色度计算步骤S13
接下来，通过色度计算部615根据在转换规则生成步骤S10中求出的转换规则基于测量用光谱计算色度。
如前述，转换规则既可以是基于教示用光谱和示教数据生成的转换式(生成转换式)，也可以是在标准光源下获取的标准转换式。作为标准光源，可以列举出CIE(国际照明委员会)规定的D50、D65等。在前述的操作画面7的设定区域72中，例如通过单选按钮选择在色度计算部615中使用的转换式的种类。
在色度计算部615中计算出的色度既可以是作为三刺激值的XYZ值，也可以是从该XYZ值求出的L*a*b*值，还可以是除此之外的色度。
作为一例，图4所示的色度计算部615具备计算XYZ值的XYZ值计算部6151和计算L*a*b*值的L*a*b*值计算部6152。在XYZ值计算部6151中计算XYZ值，并经由显示控制部605将其显示于显示部15。同样地，在L*a*b*值计算部6152中计算L*a*b*值，并经由显示控制部605将其显示于显示部15。
2.14.色差计算步骤S14
接下来，通过色差计算部616计算计算出的色度与基准色度的色差。色差计算使用公知的色差公式。作为色差公式，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。另外，基准色度使用输入到操作画面7的设定区域72的值。
另外，在色差计算步骤S14中也可以包括色差计算部616判定色差是否在允许范围内的工作。
色差计算部616经由显示控制部605将色差、判定结果显示于显示部15。
如上所述，本实施方式所涉及的分光测定方法是分光测定装置1中的方法，所述分光测定装置1具备分光测量部10、分光控制部602、分光图像生成部603以及显示部15。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。分光图像生成部603生成分光图像。显示部15显示将拍摄对象X可视化而得到的图像即教示用可视化图像。
并且，本实施方式所涉及的分光测定方法包括教示用分光图像生成步骤S2、教示用可视化图像生成步骤S3、第一教示用光谱生成步骤S4、第一图标显示步骤S5、第一色度教示步骤S6、转换规则生成步骤S10、测量用分光图像生成步骤S11、测量用光谱生成步骤S12以及色度计算步骤S13。在教示用分光图像生成步骤S2中，作为分光图像而生成教示用分光图像。在教示用可视化图像生成步骤S3中生成教示用可视化图像并使其显示于显示部15。在第一教示用光谱生成步骤S4中，在教示用可视化图像中确定第一教示区A01，并基于教示用分光图像生成第一教示区A01的分光光谱即第一教示用光谱。在第一图标显示步骤S5中，基于教示用可视化图像的第一教示区A01的显示颜色计算第一显示颜色，并使呈第一显示颜色的第一图标a1显示于显示部15。在第一色度教示步骤S6中，在显示部15的与第一图标a1对应的位置受理对第一教示区A01的色度进行教示的第一示教数据t1的输入。在转换规则生成步骤S10中，基于第一教示用光谱与第一示教数据t1的关系生成转换规则。在测量用分光图像生成步骤S11中，作为分光图像而生成测量用分光图像。在测量用光谱生成步骤S12中，基于测量用分光图像生成分光光谱、即测量用光谱。在色度计算步骤S13中，根据转换规则基于测量用光谱计算色度。
根据这样的分光测定方法，能够使呈基于教示用可视化图像的第一教示区A01的第一显示颜色的第一图标a1显示于显示部15，并且能够在与该第一图标a1对应的位置受理第一示教数据t1的输入。因此，在输入第一示教数据t1时，不易发生弄错数据等的输入错误。由此，更不易弄错且能够准确地进行为从教示用分光图像测量出色度而需要的、对教示用光谱教示色度的作业。其结果是，能够提供一种能够计算出更准确的色度的分光测定方法。
另外，本实施方式所涉及的分光测定方法还包括第二教示用光谱生成步骤S7、第二图标显示步骤S8以及第二色度教示步骤S9。在第二教示用光谱生成步骤S7中，在教示用可视化图像中确定第二教示区A02，并基于教示用分光图像生成第二教示区A02的分光光谱即第二教示用光谱。在第二图标显示步骤S8中，基于教示用可视化图像的第二教示区A02的显示颜色计算第二显示颜色，并将呈第二显示颜色的第二图标a2显示于显示部15。在第二色度教示步骤S9中，在显示部15的与第二图标a2对应的位置受理对第二教示区A02的色度进行教示的第二示教数据t2的输入。
然后，在转换规则生成步骤S10中，包括如下工作：生成基于第一教示用光谱与第一示教数据t1的关系以及第二教示用光谱与第二示教数据t2的关系导出的转换式作为转换规则。
根据这样的构成，能够在规定的环境下构建用于基于测量用光谱计算色度的转换式。因此，能够在规定的环境下更准确且高效地基于测量用光谱计算色度。
另外，如前述，在教示用可视化图像生成步骤S3中，也可以包括使用通过与分光测量部10分开设置的RGB照相机等拍摄的图像来生成教示用可视化图像的工作，而在本实施方式中，包括通过转换教示用分光图像来生成教示用可视化图像的工作。
根据这样的构成，由于能够不设置RGB照相机等而生成教示用可视化图像，故而能够实现分光测定装置1的构成的简化。另外，在分光测量部10与RGB照相机在空间上分离的情况下，照明条件等可能不同，而在本实施方式中，由于不发生照明条件的差异，所以能够避免伴随照明条件的差异而产生的不良影响。
另外，在第一教示用光谱生成步骤S4中，包括使受理确定第一教示区A01的操作的第一操作画面即实时取景区域71显示于显示部15的工作。并且，在第一色度教示步骤S6中，还包括使受理第一教示区A01的色度的输入的第二操作画面即教示区域74显示于显示部15的工作。
并且，在本实施方式所涉及的分光测定方法的第一色度教示步骤S6中，在显示部15并列显示有实时取景区域71和教示区域74。
根据这样的构成，能够并排查看在显示有样品区域的实时取景区域71中显示于第一教示区A01的显示颜色和第一图标a1所呈的第一显示颜色。如此，当在教示区依次指定多个样品区域时，不易发生错误地选择相同样品区域、或漏掉应该选择的样品区域的选择错误。其结果是，能够进行准确的色度教示。
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、分光图像生成部603、显示部15、可视化图像生成部611、显示控制部605、图标生成部612、光谱生成部613以及色度计算部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。分光图像生成部603生成教示用分光图像和测量用分光图像。显示部15显示将拍摄对象X可视化的图像即教示用可视化图像。可视化图像生成部611生成教示用可视化图像。显示控制部605控制显示部15的工作。图标生成部612生成显示于显示部15的第一图标a1和第二图标a2。光谱生成部613基于教示用分光图像生成教示用光谱，并基于测量用分光图像生成测量用光谱。色度计算部615基于测量用光谱计算色度。
并且，光谱生成部613在教示用可视化图像中确定第一教示区A01，并基于教示用分光图像生成第一教示区A01的教示用光谱即第一教示用光谱。另外，图标生成部612基于教示用可视化图像的第一教示区A01的显示颜色计算第一显示颜色，并生成呈该第一显示颜色的第一图标a1。进而，显示控制部605使显示部15显示第一图标a1，并且使显示部15在与显示部15的第一图标a1对应的位置显示受理对第一教示区A01的色度进行教示的第一示教数据t1的输入的输入栏。另外，色度计算部615根据第一教示用光谱与第一示教数据t1的关系基于测量用光谱计算色度。
根据这样的构成，能够使呈基于教示用可视化图像的第一教示区A01的第一显示颜色的第一图标a1显示于显示部15，并且能够在与该第一图标a1对应的位置受理第一示教数据t1的输入。因此，在输入第一示教数据t1时，不易发生弄错数据等的输入错误。由此，更不易弄错且能够准确地进行为从教示用分光图像测量色度而需要的、对教示用光谱教示色度的作业。其结果是，能够提供一种能够计算更准确的色度的分光测定装置1。
以上，基于图示的实施方式说明了本发明的分光测定方法及分光测定装置，但是，本发明的分光测定装置不限于上述实施方式，各部的构成能够被置换成具有相同功能的任意构成。另外，还可以在上述实施方式所涉及的分光测定装置中附加其他的任意构成物。
并且，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可被组装而应用于例如智能电话、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 (5)

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；
分光图像生成部，生成所述分光图像；以及
显示部，显示将所述拍摄对象可视化的图像即教示用可视化图像，
所述分光测定方法包括：
教示用分光图像生成步骤，作为所述分光图像而生成教示用分光图像；
教示用可视化图像生成步骤，生成所述教示用可视化图像，并将所述教示用可视化图像显示于所述显示部；
第一教示用光谱生成步骤，在所述教示用可视化图像中确定第一教示区，并基于所述教示用分光图像生成所述第一教示区的分光光谱即第一教示用光谱；
第一图标显示步骤，基于所述教示用可视化图像的所述第一教示区的显示颜色计算第一显示颜色，并将呈所述第一显示颜色的第一图标显示于所述显示部；
第一色度教示步骤，在所述显示部的与所述第一图标对应的位置受理对所述第一教示区的色度进行教示的第一示教数据的输入；
转换规则生成步骤，基于所述第一教示用光谱与所述第一示教数据的关系生成转换规则；
测量用分光图像生成步骤，作为所述分光图像而生成测量用分光图像；
测量用光谱生成步骤，基于所述测量用分光图像生成分光光谱即测量用光谱；以及
色度计算步骤，根据所述转换规则基于所述测量用光谱计算色度。
2.根据权利要求1所述的分光测定方法，其特征在于，
所述分光测定方法还包括：
第二教示用光谱生成步骤，在所述教示用可视化图像中确定第二教示区，并基于所述教示用分光图像生成所述第二教示区的分光光谱即第二教示用光谱；
第二图标显示步骤，基于所述教示用可视化图像的所述第二教示区的显示颜色计算第二显示颜色，并将呈所述第二显示颜色的第二图标显示于所述显示部；以及
第二色度教示步骤，在所述显示部的与所述第二图标对应的位置受理对所述第二教示区的色度进行教示的第二示教数据的输入，
所述转换规则生成步骤包括如下工作：生成基于所述第一教示用光谱与所述第一示教数据的关系以及所述第二教示用光谱与所述第二示教数据的关系导出的转换式作为所述转换规则。
3.根据权利要求1或2所述的分光测定方法，其特征在于，
所述教示用可视化图像生成步骤包括通过转换所述教示用分光图像来生成所述教示用可视化图像的工作。
4.根据权利要求1所述的分光测定方法，其特征在于，
所述第一教示用光谱生成步骤包括使受理确定所述第一教示区的操作的第一操作画面显示于所述显示部的工作，
所述第一色度教示步骤包括使受理所述第一教示区的所述色度的输入的第二操作画面显示于所述显示部的工作，
使所述第一操作画面和所述第二操作画面并列显示于所述显示部。
5.一种分光测定装置，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；
分光图像生成部，生成教示用分光图像及测量用分光图像；
显示部，显示将所述拍摄对象可视化的图像即教示用可视化图像；
可视化图像生成部，生成所述教示用可视化图像；
显示控制部，控制所述显示部的工作；
图标生成部，生成显示于所述显示部的图标；
光谱生成部，基于所述教示用分光图像生成教示用光谱，并基于所述测量用分光图像生成测量用光谱；以及
色度计算部，基于所述测量用光谱计算色度，
所述光谱生成部在所述教示用可视化图像中确定第一教示区，并基于所述教示用分光图像生成所述第一教示区的所述教示用光谱即第一教示用光谱，
所述图标生成部基于所述教示用可视化图像的所述第一教示区的显示颜色计算第一显示颜色，并生成呈所述第一显示颜色的第一图标，
所述显示控制部使所述第一图标显示于所述显示部，并且在所述显示部的与所述第一图标对应的位置使受理对所述第一教示区的色度进行教示的第一示教数据的输入的输入栏显示于所述显示部，
所述色度计算部根据所述第一教示用光谱与所述第一示教数据的关系基于所述测量用光谱计算色度。
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