DE3642922C2

DE3642922C2 - Fotoelektrische Farbmeßeinrichtung

Info

Publication number: DE3642922C2
Application number: DE3642922A
Authority: DE
Inventors: Masami Sugiyama; Yoshihiro Tasaka
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1985-12-16
Filing date: 1986-12-16
Publication date: 1998-01-15
Anticipated expiration: 2006-12-17
Also published as: DE3642922A1; US4773761A

Description

Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Farbmeßeinrichtung.

Üblicherweise wird einem nach dem Farbwertverfahren oder Dreibereichsverfahren arbeitenden photoelektrischen Farbmeßgerät eine Spektralempfindlichkeit gegeben, die ziemlich genau einer isochromen Funktion [(γ), (γ), (γ)] entspricht, und zwar unter Verwendung eines optischen Filters in Kombination mit einem optischen Sensor.

Die Spektralempfindlichkeit dieser Art eines photoelektrischen Farbmeßgerätes ist jedoch mit der isochromen Funktion nicht vollständig identisch. Demgemäß haben die gemessenen Werte Fehler. Weiterhin bewirkt ein Streuen oder Abweichen der Spektralempfindlichkeit verschiedener Vorrichtungen, beispielsweise jedes optischen Filters usw., daß die gemessenen Werte Gerätefehler haben. Daher wird in dem Fall, daß die Genauigkeit des absoluten Wertes und auch eine Messung mit geringen Gerätefehlern erforderlich ist, ein Spektral-Farbmeßgerät allgemein verwendet, welches die Spektralempfindlichkeit in theoretisch vollkommene Identität mit der isochromen Funktion bringen kann. Ein solches übliches Spektral-Farbmeßgerät ist jedoch in nachteiliger Weise sehr groß und teuer.

Aus der US-PS 42 59 020 ist eine fotoelektrische Farbmeßeinrichtung bekannt, mit welcher geprüft wird, ob Obst, Gemüse oder andere Produkte von einem vorgegebenen Farbwert abweichen, um dadurch den Reifegrad oder das Fortschreiten eines Garungs- oder sonstigen Zubereitungsprozesses zu erkennen. Bei dieser bekannten Farbmeßeinrichtung sind zusätzlich zu einer Lichtquelle und einer fotoelektrischen Lichtempfangseinrichtung auch Einrichtungen zur Speicherung von Eichkonstanten, zur Bestimmung einer jeweils verwendeten (endgültigen) Eichkonstanten und zum Korrigieren eines die Farbe bestimmenden Wertes vorgesehen.

Aus DE 25 46 253 A1 ist eine fotoelektrische Farbmeßeinrichtung mit mehreren lichtempfindlichen Empfängern für die Spektralanalyse bekannt, bei welcher (Normal)- Farbwerte nach geeigneter Kalibrierung bestimmt werden.

Bei der Farbmeßeinrichtung nach der US-PS 41 25 329 wird das von einer Lichtquelle ausgehende und von einem zu prüfenden Gegenstand reflektierte Licht von einer einzigen Fotozelle aufgenommen, vor der eine Filterscheibe mit roten, grünen und blauen Filterabschnitten rotiert und die im Wechsel erzeugten Farbmeßsignale einer Meßschaltung zugeführt werden. Darin wird über einstellbare Widerstände für jeden Farbanteil eine Eichkonstante eingestellt.

Auch bei der Farbmeßeinrichtung nach der US-PS 40 55 813 wird für die Farbwerte Rot, Grün und Blau jeweils eine einzige Art von Eichkonstanten vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in ihrem Aufbau verhältnismäßig einfache fotoelektrische Farbmeßeinrichtung zu schaffen, bei welcher eine Eichung in besonders günstiger und trotzdem einfacher Weise durchgeführt werden kann, so daß die Farbmessung bei Anpassung an unterschiedliche Gegebenheiten mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer fotoelektrischen Farbmeßeinrichtung nach dem Anspruch 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 ein Blockdiagramm eines Ausführungsbeispieles eines photoelektrischen Farbmeßgerätes mit einer Spektralempfindlichkeits-Korrekturfunktion gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Zeitsteuerdiagramm des photoelektrischen Umwandlungsabschnittes,

Fig. 3 ein Flußdiagramm des Eingangs bzw. der Aufnahme der Farbwertdaten des Prüfteiles,

Fig. 4 ein Flußdiagramm, in welchem die Berechnung der Eichkonstanten und die Speicherung der Farbmaßzahlstellen der Bezugseichproben gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt ist,

Fig. 5 ein Flußdiagramm, in welchem die Auswahl der Eichkonstanten in Übereinstimmung mit den Farbmaßzahlstellen des Prüfteiles und der Bezugseichproben und die Korrektur der gemessenen Daten in Übereinstimmung mit der ersten Ausführungsform dargestellt sind,

Fig. 6 ein Flußdiagramm, in welchem die Berechnung der Eichkonstanten und die Speicherung der Eichstelle, der Eichkonstanten und der Farbmaßzahlstelle jeder Bezugseichprobe in Übereinstimmung mit einer zweiten Ausführungsform dargestellt sind,

Fig. 7 ein Flußdiagramm, in welchem die Berechnung der für den Prüfteil geeigneten Eichkonstanten mittels Interpolation zwischen den Farbmaßzahlstellen der Bezugseichproben in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform dargestellt ist,

Fig. 8 eine graphische Darstellung, in welcher ein Abstand und ein Farbtonwinkel zwischen Farbmaßzahlstellen in Übereinstimmung mit der zweiten Ausführungsform dargestellt sind,

Fig. 9 ein Flußdiagramm des photoelektrischen Umwandlungsabschnittes, der eine gegenüber der Ausführung nach Fig. 3 vereinfachte Modifikation darstellt, und

Fig. 10 ein Zeitsteuerdiagramm der vereinfachten Modifikation gemäß Fig. 9.

Gemäß Fig. 1 umfaßt ein photoelektrisches Farbmeßgerät einen photoelektrischen Umwandlungsabschnitt 100 und einen Datenverarbeitungsabschnitt 200. Der photoelektrische Umwandlungsabschnitt 100 besitzt sechs Photodioden P_1-6 eines Photosensors, von denen drei Photodioden P_1-3 für Messung eines Prüfteiles 1, und die verbleibenden drei Photodioden P_4-6 für Messung einer Lichtquelle 2 verwendet werden. Die Berechnung eines gemessenen Wertes des Prüfteiles 1, geteilt durch einen gemessenen Wert der Lichtquelle 2 führt zum Aufheben von Schwankungen der Lichtquelle 2, wodurch es möglich ist, dauernd unter konstanten Bedingungen zu messen. Licht von dem Prüfteil 1 oder von der Lichtquelle 2 wird hinsichtlich der primären Farbelemente analysiert, und zwar mittels optischer Filter F_1-6. Die analysierten Farbelemente werden durch die Photodioden P_1-6 festgestellt und zu elektrischen Signalen umgewandelt unter Verwendung entsprechender photoelektrischer Umwandlungsstromkreise E_1-6, wobei die elektrischen Signale verstärkt werden. Eine Elektrizitätsmenge, die den Signalen entsprechen, die jeweils eines der Farbelemente darstellen, wird in jedem ihrer entsprechenden Proben-Haltestromkreise H_1-6 über Gatter G_1-6 gespeichert und dann über weitere Gatter G_7-12 zu einer Vergleichseinrichtung 3 übertragen. Eine zentrale Verarbeitungseinheit 5 (nachstehend als CPU 5 bezeichnet), die ein Steuerabschnitt des Datenverarbeitungsabschnittes 200 ist, führt eine Operation an den Farbwertdaten (X, Y, Z) unter konstanten Bedingungen aus, bei denen die Fluktuation oder Schwankung der Lichtquelle 2 aufgehoben ist, und zwar an dem Schritt S₁₃₀ über die Schritte S_101-129, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Bei dem Schritt S₁₀₁ liefert ein Decoder 13 ein Rückstellsignal, welches durch die CPU 5 mittels eines I/O-Tor 9 Signal gesteuert ist, an die Proben-Haltestromkreise H₁ bis H₆, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Nachdem eine vorbestimmte Zeit an dem Schritt S₁₀₂ gezählt ist, wird das Rückstellsignal für die Proben-Haltestromkreise im Schritt S₁₀₃ gelöscht. Dann liefert im Schritt S₁₀₄ der Decoder 13 ein Signal derart, daß jedes der Gatter G₁ bis G₆ wirksam gemacht wird, wobei gleichzeitig der Beleuchtungsstromkreis 4 angeschaltet wird. Danach wird im Schritt S₁₀₅ eine vorbestimmte Zeit gezählt und danach schreitet das Programm zum Schritt S₁₀₆ fort, in welchem die Gatter G₁ bis G₆ unwirksam gemacht werden und gleichzeitig der Beleuchtungsstromkreis 4 abgeschaltet wird. Als Ergebnis hält jeder der Proben-Haltestromkreise H₁ bis H₆ ein Signal, welches die Lichtmenge jedes der verschiedenen primären Farbelemente darstellt, die durch die betreffenden Tore G₁ bis G₆ hindurchgegangen ist. Dann wird im Schritt S₁₀₇ die Kanalauswahl (i = 7) ausgeführt. Dann werden im Schritt S₁₀₈ die Register der CPU 5 rückgestellt. Danach wird im Schritt S₁₀₉ das Gatter G₇ wirksam gemacht und gleichzeitig beginnt der Proben-Haltestromkreis H₁, Elektrizität abzugeben. Dann wird im Schritt S₁₁₀ unterschieden, ob der Ausgang der Vergleichseinrichtung 3 "Niedrig" oder "Hoch" ist. Die Vergleichseinrichtung 3 vergleicht die Bezugsspannung, die von einem Bezugsspannungsgenerator 21 geliefert wird mit einem Ausgang des Proben-Haltestromkreises H₁ und sie liefert ein "Hoch"-Signal, wenn der Ausgang des letzteren niedriger als die Bezugsspannung ist. Wenn im Schritt S₁₁₀ der Wert "Niedrig" festgestellt wird, wird an ein Register der CPU 5 ein Inkrement oder Schrittsignal angelegt, was bedeutet, daß der in dem Register zu speichernde Wert sich im Schritt S₁₁₁ erhöht. Wenn andererseits der Zustand "Hoch" festgestellt wird, wird das Programm zum Schritt S₁₁₂ fortgeschaltet, in welchem der Inhalt jedes der Register der CPU 5 in der Speichereinrichtung 7 (RAM) als F(1) gespeichert wird. Danach wird im Schritt S₁₁₃ das Gatter G₇ unwirksam gemacht. Als Ergebnis wird das in dem Proben-Haltestromkreis H₁ gehaltene Signal zu einem digitalen Signal F(1) umgewandelt, welches in dem Speicher 7 gespeichert ist. Im Schritt S₁₁₄ wird "i + 1" substituiert für "i" und, wenn i ≦ 12 ist, kehrt das Programm zum Schritt S₁₀₈ zurück. Wenn andererseits i ≧ 12 ist, schreitet das Programm zu S₁₁₅ fort. Auf diese Weise werden mit den obigen Arbeitsschritten Ausgangssignale, welche Informationen F(1), F(2), . . ., F(6) unter der Bedingung, daß die Lichtquelle angeschaltet ist, im RAM-Speicher 7 gespeichert. Die Schritte S₁₁₅ bis S₁₂₈ sind den Schritten S₁₀₁ bis S₁₁₄ im wesentlichen ähnlich mit der Ausnahme, daß die Messung ausgeführt wird in einem Zustand, in welchem die Lichtquelle 2 abgeschaltet ist, und es werden Ausgangssignale berechnet, welche Informationen D(1), D(2), . . ., D(6) der Photodioden P₁, P₂, . . ., P₆ darstellen. Im Schritt S₁₂₉ werden die Daten D(1), D(2), . . ., D(6) von den Daten F(1), F(2), . . ., F(6) jeweils abgezogen, um Daten A(1), A(2), . . ., A(6) zu erhalten. Dies wird ausgeführt, um Nachteile zu beseitigen, wie beispielsweise eine Versetzung eines Dunkelstromes, die durch eine Änderung mit der Zeit hervorgerufen werden könnte. Dann wird im Schritt S₁₃₀ eine Operation an den Farbwerten (X, Y, Z) (gemessener Wert A(1), A(2), A(3) des Prüfteiles, dividiert durch A(4), A(5), A(6) der Lichtquelle) ausgeführt derart, daß Fluktuationen der Lichtquelle 2 aufgehoben und konstante Meßbedingungen aufrechterhalten werden.

Beim Empfang des Signales von den Photodioden P₁, P₂, . . ., P₆ öffnen sich die Gatter G_1-12 mit der Zeitsteuerung oder dem Zeitverlauf, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Der Ausgang der Vergleichseinrichtung 3 ist in Fig. 2 dargestellt.

Der Datenverarbeitungsabschnitt 200 umfaßt die vorgenannte CPU 5, die zum Steuern und zum Berechnen verwendet wird, den ROM-Speicher 6 zum Speichern von Programmen zum Steuern, für Farbumwandlung usw. des Systems, den vorgenannten RAM-Speicher 7 als eine Speichereinrichtung zum Speichern von Farbinformationen usw., einen Zeitgeber 8, ein I/O-Tor 9, einen Anzeigeabschnitt 10, beispielsweise eine Flüssig kristall-Anzeigeeinrichtung, einen Drucker oder dgl. zum Anzeigen von durch die Messung erhaltenen Ergebnissen, und eine Tastatur 12 zum Betätigen des photoelektrischen Farbmeßgerätes. Er umfaßt auch einen Warnabschnitt 11 und den Decoder 13.

Bei Beginn der Benutzung des photoelektrischen Farbmeßgerätes ist es erforderlich, einen vorläufigen Arbeitsvorgang auszuführen, der erforderlich ist für Eichung gemäß dem Flußdiagramm, welches in Fig. 4 dargestellt ist. Das Farbmeßgerät hat zehn Eichkanäle 0 bis 9, so daß der vorläufige Arbeitsvorgang für Eichung ausgeführt werden kann mit Bezug auf zehn Arten von Bezugseichproben. Das Farbmeßgerät fordert, daß der Kanal 0 zuerst eingegeben wird. Nach der Eichung mit dem Kanal 0 kann irgendein anderer Kanal nach Wunsch ausgewählt werden. Weiterhin ist es auch möglich, Fehlerfaktoren zu beseitigen, die jedem Kanal 0, 1, . . ., 10 gemeinsam sind, wie beispielsweise Temperatur usw., indem lediglich der Kanal 0 neu geeicht wird, wie es nachstehend beschrieben wird.

Eine Eichtaste an der Tastatur 12 wird gedrückt und das Farbmeßgerät wird in die Eichbetriebsweise gebracht. Im Schritt S₂₁ wird beurteilt, ob die Eichung für den Kanal 0 ausgeführt worden ist oder nicht. Wenn die Eichung nicht ausgeführt worden ist, schaltet das Programm zum Schritt S₂₂ fort, an welchem der Eichkanal automatisch zu 0 wird. Dann bereitet die Bedienungsperson eine Bezugseichprobe für den Eichkanal 0 vor und ordnet sie an der Stelle 1 in Fig. 1 an. Im Schritt S₂₃ gibt er die Farbwerte (X₀, Y₀, Z₀) der Bezugseichproben ein, d. h. eine Eichstelle, und zwar mittels der Zahlentasten an der Tastatur 12. Dann wird im Schritt S₂₄ die Bezugseichprobe mit einer Meßtaste gemessen, um Farbwerte (X, Y, Z) zu erhalten. Im Schritt S₂₅ werden Eichkonstanten (α₀, β₀, γ₀) mit folgenden Gleichungen berechnet:

Im Schritt S₂₆ werden die Farbwerte (X₀, Y₀, Z₀) der Bezugseichprobe in neue Werte (L₀*, a₀*, b₀*) im L*, a*, b*-Koordinatensystem umgewandelt, so daß die Umwandlung des Farbraumes ausgeführt werden kann. Die erhaltenen Werte werden in einem Speicherbereich in den Schritten S₂₇ und S₂₈ wie folgt gespeichert:
α memo(0) = α₀
β memo(0) = β₀
γ memo(0) = γ₀
a* memo(0) = a₀*
b* memo(0) = b₀*
Im L*, a*, b*-Koordinatensystem ist L₀* eine Helligkeitsinformation.

Wenn festgestellt wird, daß die Eichung im Eichkanal 0 bereits im Schritt S₂₁ durchgeführt worden ist, kann im Schritt S₂₉ jedweder Kanal aus den Kanälen 1 bis 9 willkürlich ausgewählt werden. Es sei angenommen, daß der ausgewählte Eichkanal der Kanal i ist (i = 1-9). Die Bedienungsperson bereitet dann eine Bezugseichprobe für den Eichkanal i vor und danach gibt er die Farbwerte (Xi, Yi, Zi) des Prüfteiles mittels der Zahlentasten im Schritt S₃₀ ein. Dann wird im Schritt S₃₁ die Bezugseichprobe gemessen, um Farbwerte (X, Y, Z) zu erhalten. Danach werden im Schritt S 32 die Farbwerte (X, Y. Z) korrigiert unter Verwendung der Eichkonstanten (α₀, β₀ γ₀) des Eichkanals 0 gemäß den nachstehenden Gleichungen:

Xm = α₀·X
Ym = β₀·Y
Zm = γ₀·Z

Es werden dann Eichkonstanten (αi, βi, γi) berechnet durch Substitution der erhaltenen Werte (Xm, Ym, Zm) in den folgenden Gleichungen:

Dann werden im Schritt S₃₄ die Farbwerte (Xi, Yi, Zi) der Bezugseichprobe für den Kanal i relativ zu dem Koordinatensystem L* a* b* des anderen Farbraumes umgewandelt. Das Umwandlungsergebnis (Li*, ai*, bi*) wird im Speicherbereich gespeichert

(Xi, Yi, Zi) → (Li*, ai*, bi*) Farbumwandlung

Im folgenden Schritt S₃₅ werden die Eichkonstanten (αi, βi, γi) in dem Speicherbereich für Eichkonstanten gespeichert und danach wird im Schritt S₃₆ eine Farbmaßzahlstelle (ai*, bi*) der Bezugseichprobe in dem Speicher gespeichert:
α memo(i) = αi
β memo(i) = βi
γ memo(i) = γi
a* memo(i) = ai*
b* memo(i) = bi*.

Die Schritte S₂₁ bis S₃₅ in Fig. 4 sind ein Beispiel der Eichkonstanten-Berechnungseinrichtung.

Nachstehend wird die Messung eines tatsächlichen Prüfteils in Übereinstimmung mit dem Flußdiagramm der Fig. 5 erläutert.

Im Schritt S₄₁ wird eine Photomessung des Prüfteiles ausgeführt durch Betätigung von Meßtasten, um Farbwerte (X, Y, Z) des Prüfteiles zu erhalten. Dann werden im Schritt S₄₂ die Eichdaten α₀, β₀ und γ₀ für den Eichkanal 0 aus dem jeweiligen Speicherplatz αmemo(0), βmemo(0) bzw. γmemo(0) abgerufen und im Schritt S₄₃ werden die erhaltenen Meßdaten gemäß den folgenden Gleichungen korrigiert:

Xm = α₀·X, Ym = β₀·Y, Zm = γ₀·z

Danach wird im Schritt S₄₄ geprüft, ob die Betriebsweise automatische Eichung umfaßt oder nicht. Die Arbeitsweisen für beide Fälle werden nachstehend beschrieben.

(I) Betriebsweise mit automatischer Eichung

Im Schritt S₄₅ werden die Meßdaten (Xm, Ym, Zm) des Prüfteiles, die bereits im Eichkanal 0 korrigiert worden sind, für das L*, a*, b*-Koordinatensystem umgewandelt und die erhaltenen Ergebnisse werden bezeichnet als Lm*, am*, bm*. Danach werden in den Schritten S₄₇ und S₄₈ nach dem Schritt S₄₆ Abstände zwischen betreffenden Farbmaßzahlstellen (a*memo(j), b*memo(j)) der Bezugseichproben für die Eichkanäle 0 bis 9 und diejenige (am*, bm*) des Prüfteiles berechnet unter Verwendung der nachstehenden Gleichung:

Im folgenden Schritt S₄₉ wird unter den Werten Δd(0) bis Δd(9) nach einem Wert J gesucht derart, daß d(J) ein Minimum wird. Dann wird im Schritt S₅₀ geprüft, ob J = 0 ist oder nicht. Wenn J nicht = 0 ist, folgt der Schritt S₅₁ dem vorhergehenden Schritt, wobei eine Eichkonstante für den Eichkanal J aus dem Speicher αmemo(J), βmemo(J) und γmemo(J) abgerufen-wird. Die Daten des Prüfteiles werden gemäß den nachstehenden Gleichungen mit der Eichkonstante (α_j, β_j γ_j) für den Eichkanal J im Schritt S₅₂ korrigiert, welchem der Schritt S₅₃ folgt.

Xm ← Xm·α memo(J)
Ym ← Ym·β memo(J)
Zm ← Zm·γ memo(J)

Wenn J = 0, folgt der Schritt S₅₃ direkt dem Schritt S₅₀, weil der Prüfteil bereits mit Bezug auf den Kanal 0 korrigiert worden ist.

Im Schritt S₅₃ wird Farbraumumwandlung zu einem bestimmten Farbanzeigesystem bewirkt mittels einer Farbanzeigesystem-Schalttaste unter Verwendung von Farbwerten (Xm, Ym, Zm) des Prüfteiles, die bei der obigen Arbeitsweise erhalten worden sind. Die Ergebnisse werden am Anzeigeabschnitt 10 angezeigt und ausgedruckt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist verständlich, daß die absoluten Meßfehler, hervorgerufen durch Fehler der Spektralempfindlichkeit, und die Gerätefehler, hervorgerufen durch Streuung der Spektralempfindlichkeit bei verschiedenen Geräten, minimiert sind als Folge der Tatsache, daß eine Eichkonstante einer Bezugseichprobe, die eine Farbmaßzahlstelle hat, die derjenigen des Prüfteiles 1 am nächsten liegt, für Korrektur der gemessenen Werte abgerufen wird.

(II) Betriebsweise mit nichtautomatischer Eichung

Im Schritt S₅₄ wird ein Eichkanal i ausgewählt und es wird geprüft, ob i gleich 0 oder ungleich 0 ist. Wenn der ausgewählte Eichkanal 0 ist, schreitet das Programm zum Schritt S₅₃ fort. Wenn andererseits der ausgewählte Eichkanal nicht 0 ist, schreitet das Programm zu den Schritten S₅₅ und S₅₆ fort, wo die Farbwerte des Prüfteiles korrigiert werden unter Verwendung der Eichkonstanten des ausgewählten Eichkanals i wie folgt:

Xm ← Xm·α memo(i)
Ym ← Ym·β memo(i)
Zm ← Zm·γ memo(i)

Mit den Farbwerten (Xm, Ym, Zm), die bei der obigen Arbeitsweise berechnet worden sind, wird Farbraumumwandlung zu dem ausgewählten Farbanzeigesystem bewirkt mittels der Farbanzeigesystem-Schalttaste, und dann werden die Umwandlungsergebnisse am Anzeigeabschnitt 10 angezeigt und ausgedruckt.

Die Schritte S₄₆, S₄₇, S₄₈ und S₄₉ stellen ein Beispiel einer automatischen Eichkonstanten-Auswahleinrichtung dar, während die Schritte S₄₃ und S₅₂ ein Beispiel einer Korrektureinrichtung darstellen.

Wie es das obige Beispiel gezeigt hat, wird sowohl im Fall der Betriebsweise mit automatischer Eichung als auch im Fall der Betriebsweise mit nichtautomatischer Eichung eine Korrektur des Prüfteiles ausgeführt über zwei Korrekturschritte, d. h. Korrektur durch die Eichkonstante für den Eichkanal 0, und dann Korrektur durch die Eichkonstante für den Eichkanal i (i ≠ 0), die zuvor im RAM-Speicher 7 gespeichert wurden. Gemeinsame Fehlerfaktoren in jedem Kanal 0, hervorgerufen durch Änderungen im optischen System oder im elektrischen Stromkreissystem mit Verstreichen der Zeit, werden lediglich durch Neueichung des Kanales 0 aufgehoben, da die Eichkonstante für den Eichkanal i (i ≠ 0) dargestellt ist in der relativen Form zur Eichkonstante für den Eichkanal 0. Daher ist eine Neueichung des Eichkanales i (i ≠ 0) nicht erforderlich.

Bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform werden gemessene Werte des Prüfteiles 1 durch die Eichkonstante einer Bezugseichprobe korrigiert, die eine Farbmaßzahlstelle hat, die derjenigen des Prüfteiles 1 am nächsten liegt. Alternativ kann der Farbmaßzahlbereich zuvor in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt werden derart, daß Eichkonstanten mit den Bezugseichproben erhalten werden, deren betreffende Farbmaßzahlstellen in einem der unterteilten Abschnitte liegen. Dann kann geprüft werden, welcher Abschnitt die Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles enthält. Dadurch können die gemessenen Werte mit der Eichkonstanten in einem Abschnitt korrigiert werden, in welchem die Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles vorhanden ist. Weiterhin kann gemäß einer zweiten Abwandlung die Korrektur der gemessenen Werte wie nachstehend beschrieben ausgeführt werden. Mehrere Bezugseichproben, deren jede eine Farbmaßzahlstelle nahe derjenigen des Prüfteiles hat, werden ausgewählt, um eine neue Eichkonstante zu erhalten, und zwar unter Anwendung des Interpolationsverfahrens und basierend auf den Abständen zwischen betreffenden Farbmaßzahlstellen der Bezugseichproben und derjenigen des Prüfteiles.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wurde die Eichung durchgeführt von einer Bedienungsperson mit mehreren Bezugseichproben, bevor eine Messung in der automatischen Betriebsweise ausgeführt wurde. Alternativ kann jedoch eine Eichkonstante für jedes Farbmeßgerät gemäß der Erfindung auch bei deren Herstellungsverfahren berechnet und in einem nichtflüchtigen Speicher oder dgl. gespeichert werden. Dies ermöglicht es, dem Farbmeßgerät Prüfteile mit einer von verschiedenen Eichkonstanten zu messen, die darin gespeichert sind, selbst wenn die Bedienungsperson keine Mehrzahl von Bezugseichproben hat, sondern lediglich eine Bezugsprobe für den Kanal 0. In diesem Fall braucht die Bedienungsperson, um die Betriebsweise der automatischen Eichung anzuwenden, lediglich eine Eichung mit der Bezugseichprobe für den Kanal 0 durchzuführen.

Aus obiger Beschreibung ist offensichtlich, daß mit einem Farbmeßgerät gemäß der Erfindung die absoluten Meßfehler, hervorgerufen durch Spektralempfindlichkeitsfehler, und Gerätefähler minimiert werden können, hervorgerufen durch Streuung der Werte der Spektralempfindlichkeit zwischen verschiedenen Instrumenten, und zwar als Folge der Tatsache, daß Eichkonstanten mit einer Mehrzahl von Bezugseichproben berechnet und in dem Speicher gespeichert werden, und daß eine optimale Eichkonstante unter den gespeicherten Eichkonstanten ausgewählt wird in Übereinstimmung mit der Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles, so daß die gemessenen Werte korrigiert werden können.

Nachstehend wird eine zweite Ausführungsform eines photoelektrischen Farbmeßgerätes gemäß der Erfindung beschrieben. Dieses photoelektrische Farbmeßgerät ist von der gleichen Ausführung, wie sie in Fig. 1 mit dem Blockdiagramm dargestellt ist. Fig. 2 ist eine Zeitgeberdarstellung oder Zeitverlaufsdarstellung eines photoelektrischen Umwandlungsabschnittes 100 dieser Ausführungsform. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform werden Farbwerte (X, Y, Z) von der zentralen Verarbeitungseinheit 5 in dem Schritt S₁₃₀ über die Schritte S_101-129 gemäß Fig. 3 unter konstanten Bedingungen berechnet, unter denen die Fluktuation der Lichtquelle 2 aufgehoben ist. Die Daten F(1), F(2), . . ., F(6) an dem Schritt S₁₁₂ und die Daten D(1), D(2), . . ., D(6) an dem Schritt S₁₂₆ entsprechen dem Ausgang der Photodioden P₁, P₂, . . ., P₆. Beim Empfang von Ausgangssignalen von den Photodioden P₁, P₂, . . ., P₆ öffnen sich die Gatter G_1-12 in der Zeitfolge gemäß Fig. 2.

Bei Verwendung des photoelektrischen Farbmeßgerätes ist es erforderlich, eine Eichung mit einer Mehrzahl von Bezugseichproben verschiedener Farben gemäß dem Flußdiagramm der Fig. 6 durchzuführen. Das photoelektrische Farbmeßgerät hat zwanzig Eichkanäle 0 bis 19, so daß Eichung mit Bezug auf zwanzig Arten von Bezugseichproben durchgeführt werden kann.

Eine Eichtaste an der Tastatur 12 wird gedrückt und das Farbmeßgerät wird in die Eichbetriebsweise gebracht. Im Schritt S₁₃₁ wird ein Eichkanal unter den Kanälen 0 bis 19 willkürlich ausgewählt. Es wird angenommen, daß der ausgewählte Kanal der Kanal i ist, wobei i = 0-19 ist. Eine Bezugseichprobe für den Eichkanal i ist vorgesehen und die Farbwerte (Xi, Yi, Zi), die eine Eichstelle der Bezugseichprobe sind, werden mit Zahlentasten im Schritt S₁₃₂ eingegeben. Danach wird im Schritt S₁₃₃ die Bezugseichprobe gemessen mittels einer Meßtaste in einer Subroutine, die aus den Schritten S₁₀₁ bis S₁₃₀ besteht, um Farbwerte (X, Y, Z) zu erhalten. Dann werden im Schritt S₁₃₄ Eichkonstanten (αi, βi′, γi′) berechnet unter Verwendung der Farbwerte (X, Y, Z) gemäß den nachstehenden Gleichungen:

worin α₀′ = α₀, β₀′ = β₀, γ₀′ = γ₀
αi′ = a₀·αi , βi′ = β₀·βi, γi′ = γ₀·γi (i≠0)

Im Schritt S₁₃₅ werden die Farbwerte (Xi, Yi, Zi) der Bezugseichprobe in das L*i, a*i, b*i-Koordinatensystem eines anderen Farbsystems transformiert. Die durch die Farbraumtransformation erhaltenen Ergebnisse seien angenommen zu (L*i, a*i, b*i), was durch folgenden Ausdruck wiedergebeben ist:

(Xi, Yi, Zi) → (L*i, a*i, b*i) Farbraumtransformation

worin L*i eine Helligkeitsinformation ist.

Danach werden im Schritt S₁₃₆ die erhaltenen Eichkonstanten (αi′, βi′, γi′) die Eichstelle (Xi, Yi, Zi) und die Farbmaßzahlstelle (chromaticity point) (L*i, a*i, b*i) der Bezugseichprobe i in einem Speicherbereich gespeichert.

Nunmehr wird die Messung eines tatsächlichen Prüfteiles in Verbindung mit dem Flußdiagramm der Fig. 7 beschrieben.

Zuerst wird im Schritt S₁₄₁ ein zu messender Prüfteil mit einer Meßtaste in der Subroutine gemessen, die durch die Schritte S₁₀₁ bis S₁₃₀ dargestellt ist, um Farbwerte (X, Y, Z) des Prüfteiles 1 zu erhalten. Im Schritt S₁₄₂ werden die Eichkonstanten (α₀, β₀′, γ₀′) für den Eichkanal O abgerufen. Eine Korrektur der Meßdaten (X, Y, Z) unter Verwendung der nachstehend angegebenen Gleichungen führt zu neuen Farbwerten (Xm, Ym, Zm).

Xm = α₀′·X, Ym = β₀′·Y, Zm = Y₀′·Z

Dann werden im Schritt S₁₄₃ die Farbwerte (Xm, Ym, Zm), die im vorhergehenden Schritt S₁₄₂ berechnet wurden, zu neuen Werten (L*m, a*m, b*m) im L* a* b*-Koordinatensystem eines anderen Farbraumes umgewandelt, wie es durch den nachfolgenden Ausdruck wiedergegeben ist:

(Xm, Ym, Zm) → (L*m, a*m, b*m) Farbraumtransformation

Im Schritt S₁₄₄ wird der Abstand Δd(i) zwischen einer Farbmaßzahlstelle (a*m, b*m) des Prüfteiles, erhalten als ein Ergebnis der Korrektur mit Bezug auf den Eichkanal 0 und die Farbmaßzahlstelle (a*i, b*i) (i = 0-19) der Eichstelle jeder Bezugseichprobe für die Eichkanäle 0 bis 19 in Übereinstimmung mit der nachstehenden Gleichung berechnet:

Im Schritt S₁₄₅ wird die Berechnung des nachstehenden Operationsausdrucks (1) ausgeführt unter Verwendung des Abstandes Δd(i) als ein Parameter derart, daß optimale Eichkonstanten (αm, βm, γm) erhalten werden, die für die Farbmaßzahlstelle (a*m, b*m) des Prüfteiles geeignet sind.

Operationsausdruck (1)

worin Δd ≠ 0 und n eine Konstante sind.

Dann werden im Schritt S₁₄₆ die Farbwerte (X, Y, Z), die im Schritt S₁₄₁ für den Prüfteil erhalten wurden, geeicht unter Anwendung der nachstehenden Gleichung derart, daß Farbwerte (Xn, Yn, Zn) erhalten werden:

Xn = αm·X, Yn = βm·Y, Zn = γm·Z

Schließlich wird im Schritt S₁₄₇ Farbraumumwandlung oder Farbraumtransformation in ein bestimmtes Farbanzeigesystem durchgeführt mittels einer Farbanzeigesystem-Schalttaste an der Tastatur 12, wonach die Umwandlungsergebnisse an dem Anzeigeabschnitt 10 angezeigt und ausgedruckt werden.

Aus vorstehender Beschreibung der zweiten Ausführungsform ist offensichtlich, daß zwanzig Eichkanäle i (i = 0-19) vorgesehen sind, um Eichkonstanten (αi′, βi′, γi′) jeder der zwanzig Arten von Bezugseichproben zu berechnen. Danach wird die Eichkonstante für den zu messenden Prüfteil korrigiert mittels Interpolation, was ausgeführt wird durch Berechnen eines Operationsausdruckes unter Verwendung einer Positionsrelation zwischen dem Prüfteil und jeder der Bezugseichproben als einen Parameter, wobei diese Relation gegeben ist durch den Abstand Δd(i) zwischen den Farbmaßzahlstellen der beiden, so daß neue Eichkonstanten (αm, βm, γm) erhalten werden. Dementsprechend können Eichkonstanten für den Prüfteil kontinuierlich geändert werden, um alle gemessenen Daten des Prüfteiles mit optimalen Eichkonstanten (αm, βm, γm) für eine Korrektur zu versehen, so daß Kontinuität der gemessenen Daten des Prüfteiles und eine hohe Genauigkeit der Messung erreicht werden.

Der Operationsausdruck (1), in welchem lediglich der Abstand Δd(i) zwischen einer Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles 1 und derjenigen jeder Eichprobe als ein Parameter verwendete wird, um eine Korrektur der Eichkonstanten an jeder der Eichstellen durchzuführen, wird bei der obigen Ausführungsform verwendet. Abgesehen davon kann der nachstehend angegebene Operationsausdruck (2) verwendet werden, gemäß welchem der Unterschied im Farbton zwischen der Farbmaßzahl bzw. der Farbvalenz des Prüfteiles und demjenigen jeder Eichstelle als ein weiterer Parameter hinzugefügt wird (sh. Fig. 8), worin bedeuten: C0, C1, C2, die Farbmaßzahlstellen bzw. Farbvalenzstellen für die Eichkanäle 0 bis 2, M1 die Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles, θ1, θ2 den Unterschied im Farbtonwinkel zwischen der Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles und demjenigen jedes Eichkanals, d1, d2 den Abstand zwischen der Farbmaßzahlstelle des Prüfteiles und derjenigen jedes Eichkanals, und n, n′ Konstanten.

Operationsausdruck (2)

Es können weitere Operationsausdrücke für die Interpolation verwendet werden, von denen einer beispielsweise zwei Arten von Parametern haben kann, gebildet durch Analysieren des Abstandes d(i) in ein a*-Koordinatenelement und in ein b*-Koordinatenelement. Drei L*, a* und b*-Koordinatenelemente des Abstandes d(i) können als Parameter verwendet werden.

Fig. 9 entspricht einem vereinfachten Flußdiagramm von Schritten S₁₀₁ bis S₁₃₀ in Fig. 3, wobei die Schritte S₁₁₅ bis S₁₂₉ fortgelassen sind durch Behandlung von F(1-6) als A(1-6). Diese Vereinfachung ist möglich, wenn der Einfluß des Dunkelstromes vernachlässigbar ist.

Fig. 10 ist ein Wellenformdiagramm, welches den Zeitablauf bzw. die Zeitsteuerung des Öffnens und Schließens jedes der Gatter G₁ bis G₁₂, den Ausgang der Vergleichseinrichtung 3 und den Ausgang des Beleuchtungsstromkreises 4 zeigt.

Claims

1. Fotoelektrische Farbmeßeinrichtung, umfassend

(a) mehrere Lichtempfangseinrichtungen (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) von jeweils unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit, welche Licht von dem zu messenden Gegenstand empfangen zur Erzeugung von mehreren Ausgangssignalen,
(b) eine Speichereinrichtung (7) zum Speichern von mehreren, der spektralen Empfindlichkeit einer jeden Lichtempfangseinrichtung (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) jeweils entsprechenden Arten von Eichkonstanten und zur Erzeugung von mehreren Eichkonstanten-Signalen entsprechend den mehreren gespeicherten Arten von Eichkonstanten für jede Lichtempfangseinrichtung,
(c) eine Recheneinrichtung (5) zum Berechnen von Farbwerten (X, Y, Z) entsprechend den Ausgangssignalen der Lichtempfangseinrichtungen (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) und zur Erzeugung von Farbwert-Signalen entsprechend den berechneten Farbwerten,
(d) eine Bestimmungseinrichtung zum Bestimmen von endgültigen Eichkonstanten entsprechend den mehreren Eichkonstanten-Signalen und den Ausgangssignalen der Lichtempfangseinrichtungen (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) und
(e) eine Eicheinrichtung zum Eichen der berechneten Farbwerte mittels der endgültigen Eichkonstanten zwecks Erzeugung endgültiger Farbwert-Signale entsprechend den geeichten Farbwerten.

2. Farbmeßeinrichtung nach Anspruch 1, worin

- die Speichereinrichtung (7) zur Speicherung von Standard-Eichkonstanten und von weiteren, mittels der Standard-Eichkonstanten modifizierten Eichkonstanten bestimmt ist und
- die Bestimmungseinrichtung stets auf die Standard-Eichkonstanten zusätzlich zu den weiteren, modifizierten Eichkonstanten anspricht.

3. Farbmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, worin

- die Speichereinrichtung umfaßt:
- - eine erste Speichereinrichtung zum Speichern von ersten Standard-Eichkonstanten und
- - eine zweite Speichereinrichtung zum Speichern mehrerer Arten von zweiten, mittels der ersten Standard-Eichkonstanten modifizierter Eichkonstanten, und
- die Bestimmungseinrichtung umfaßt:
- - eine Auswähleinrichtung zum automatischen Auswählen einer der zweiten Eichkonstanten entsprechend den Ausgangssignalen von den Lichtempfangseinrichtungen (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) und
- - eine Umsetzeinrichtung zum Umsetzen der ausgewählten zweiten Eichkonstanten mittels der ersten Standard-Eichkonstanten in endgültige Eichkonstanten.

4. Farbmeßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, worin die Bestimmungseinrichtung eine Interpolationseinrichtung aufweist zum Interpolieren der Eichkonstanten für die Bestimmung der endgültigen Eichkonstanten.

5. Farbmeßeinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Lichtquelle (2), worin die Lichtempfangseinrichtungen (F₁+P₁, F₂+P₂, F₃+P₃) Licht von einem Prüfmuster und mehreren Bezugs-Eichmustern empfangen, welche von Licht der Lichtquelle (2) beleuchtet werden.