JP2000292259A - Spectrocolorimeter - Google Patents

Spectrocolorimeter

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JP2000292259A
JP2000292259A JP11103748A JP10374899A JP2000292259A JP 2000292259 A JP2000292259 A JP 2000292259A JP 11103748 A JP11103748 A JP 11103748A JP 10374899 A JP10374899 A JP 10374899A JP 2000292259 A JP2000292259 A JP 2000292259A
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spectral
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light sources
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Naomichi Senda
直道 千田
Shinji Aizawa
信二 相澤
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Yokogawa M&C Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an inexpensive portable spectrocolorimeter in which size, weight and power consumption can be reduced by providing means for driving selective switching of a plurality of light sources having different spectroscopic luminance distribution. SOLUTION: Output lights from a plurality of light sources, i.e., LEDs 101-112, having different spectroscopic luminance distribution and arranged to have a substantially aligned maximum intensity direction of light radiation intensity distribution are condensed temporarily by means of a convex lens 113. That light is returned back to a parallel light through a concave lens 114 before illuminating a matter 200 to be measured through a collimate lens 118. A switching drive means drives switching of the LEDs 101-112 selectively and light receiving elements 301-303 receives reflected light from the matter 200. Based on the output signals from the light receiving elements 301-303, reflectance in a wavelength range corresponding to the spectroscopic band of each LED 101-112 is determined. Consequently, a spectrocolorimeter satisfying international regulations as well as national regulations can be constituted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は被測定物の分光的な
反射特性を特定することにより被測定物の色を測定する
分光測色計に関し、詳しくは、被測定物を照明する光源
として異なる分光輝度分布を持つ複数の光源を用いてこ
れら光源を切り換えることにより波長を連続的に変化さ
せて各波長における被測定物の反射光の反射率を測定す
るように構成された分光測色計の改良に関するものであ
って、JISやISO等の規格で規定されている「照明
及び受光の条件」を満たしかつ小型化を図ったものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a spectrocolorimeter for measuring the color of an object by specifying the spectral reflection characteristics of the object, and more particularly to a light source for illuminating the object. By switching between these light sources using a plurality of light sources having a spectral luminance distribution, the wavelength is continuously changed, and a spectrophotometer configured to measure the reflectance of the reflected light of the object under measurement at each wavelength. The present invention relates to improvement, and satisfies "illumination and light receiving conditions" defined by standards such as JIS and ISO, and achieves downsizing.

【0002】[0002]

【従来の技術】印刷や染色や織物などの各種の色彩関連
分野における製品の色彩管理手段として、各種の色彩測
定装置が実用化されている。ところで、物体の色を分光
的に測定するためには被測定物の反射率の分光特性を何
らかの方法で特定する必要があり、大きく分けて「前方
分光方式」と「後方分光方式」の2つの方法がある。
2. Description of the Related Art Various color measuring devices have been put into practical use as color management means for products in various color-related fields such as printing, dyeing, and textiles. By the way, in order to spectrally measure the color of an object, it is necessary to specify the spectral characteristics of the reflectance of the object to be measured by some method. There is a way.

【0003】「前方分光方式」狭い波長範囲の光を被測
定物に照射してその反射光を分光応答度の比較的均一な
検出器で検出するようにし、入射光の波長範囲を順次切
り換える方法。
[Forward spectroscopy] A method of irradiating an object to be measured with light in a narrow wavelength range and detecting the reflected light with a detector having a relatively uniform spectral response, and sequentially switching the wavelength range of the incident light. .

【0004】「後方分光方式」可視光全体の波長をほぼ
均等に含む白色光を被測定物に照射し、反射光の分光的
な強度分布を分光器等を用いて検出する方法。
"Backward spectroscopy": A method of irradiating an object to be measured with white light substantially uniformly including the entire wavelength of visible light, and detecting the spectral intensity distribution of reflected light using a spectroscope or the like.

【0005】図5は、「前方分光方式」に基づく従来の
分光測色計の構成例を示す光学系統図である。図5にお
いて、ランプ1は可視光を連続的に含む白色光を照射す
るヨウ素タングステンランプである。該ランプ1の出力
光はミラー2に入射される。該ミラー2の反射光はフィ
ルター3、レンズ4、スリット5を通ってプリズムミラ
ー6の一方の面に入射される。該プリズムミラー6の一
方の面の反射光はミラー7に入射され、該ミラー7の反
射光はグレーティング(回折格子)8に入射される。該
グレーティング8の反射光は再びミラー7に入射され、
該ミラー7の反射光はプリズムミラー6の他方の面に入
射される。
FIG. 5 is an optical system diagram showing a configuration example of a conventional spectrophotometer based on the "forward spectroscopic method". In FIG. 5, a lamp 1 is an iodine tungsten lamp that emits white light that continuously includes visible light. The output light of the lamp 1 enters a mirror 2. The light reflected by the mirror 2 passes through a filter 3, a lens 4, and a slit 5, and is incident on one surface of a prism mirror 6. The reflected light from one surface of the prism mirror 6 is incident on a mirror 7, and the reflected light from the mirror 7 is incident on a grating (diffraction grating) 8. The reflected light of the grating 8 is incident again on the mirror 7,
The reflected light from the mirror 7 is incident on the other surface of the prism mirror 6.

【0006】該プリズムミラー6の他方の面の反射光は
レンズ9、スリット10を通ってプリズムミラー11の
一方の面に入射される。該プリズムミラー11の一方の
面の反射光はミラー12に入射され、該ミラー12の反
射光はグレーティング13に入射される。該グレーティ
ング13の反射光は再びミラー12に入射され、該ミラ
ー12の反射光はプリズムミラー11の他方の面に入射
される。なお、グレーティング8,13は、図示しない
機構により機械的に回転駆動される。
The light reflected from the other surface of the prism mirror 6 passes through a lens 9 and a slit 10 and is incident on one surface of a prism mirror 11. Reflected light from one surface of the prism mirror 11 is incident on a mirror 12, and reflected light from the mirror 12 is incident on a grating 13. The reflected light of the grating 13 is again incident on the mirror 12, and the reflected light of the mirror 12 is incident on the other surface of the prism mirror 11. The gratings 8 and 13 are mechanically driven to rotate by a mechanism (not shown).

【0007】ここで、グレーティング8はスリット5,
10とともに第1のモノクロメータを構成し、グレーテ
ィング13はスリット10,14とともに第2のモノク
ロメータを構成している。これらモノクロメータは測定
に用いる光の波長純度を高めるものであり、第2のモノ
クロメータは第1のモノクロメータの出力光に若干残る
不要波長成分を除去するように機能する。これにより、
プリズムミラー11の他方の面の反射光は、迷光の少な
い所望の波長帯域の単色光になる。
Here, the grating 8 has slits 5,
10 constitutes a first monochromator, and the grating 13 constitutes a second monochromator together with the slits 10 and 14. These monochromators increase the wavelength purity of light used for measurement, and the second monochromator functions to remove unnecessary wavelength components slightly remaining in the output light of the first monochromator. This allows
The reflected light from the other surface of the prism mirror 11 becomes monochromatic light in a desired wavelength band with less stray light.

【0008】プリズムミラー11の他方の面の反射光は
スリット14、レンズ15を通ってチョッパー16に入
射され、断続される。該チョッパー16で断続された光
はビームスプリッタ18に入射される。該ビームスプリ
ッタ18に入射された光は参照光と試料光に分割され
る。
The light reflected from the other surface of the prism mirror 11 is incident on the chopper 16 through the slit 14 and the lens 15 and is interrupted. The light interrupted by the chopper 16 enters a beam splitter 18. The light incident on the beam splitter 18 is split into reference light and sample light.

【0009】参照光はミラー19に入射され、該ミラー
19の反射光はレンズ20を通って積分球21に入射さ
れ、さらに標準白色板22に入射される。該標準白色板
22の反射光は積分球21で拡散された後、検出器23
に入射される。一方、試料光はミラー24,25で反射
された後レンズ26を通って反射型の被測定物28に入
射される。該被測定物28の反射光は積分球21で拡散
された後、検出器23に入射される。
The reference light is incident on a mirror 19, and the reflected light from the mirror 19 is incident on an integrating sphere 21 through a lens 20 and further incident on a standard white plate 22. After the reflected light of the standard white plate 22 is diffused by the integrating sphere 21,
Is incident on. On the other hand, the sample light is reflected by the mirrors 24 and 25, passes through the lens 26, and is incident on the reflection type DUT 28. The reflected light from the device under test 28 is diffused by the integrating sphere 21 and then enters the detector 23.

【0010】透過型の被測定物の測定の際には27の位
置に被測定物を設置し、28には標準白色板を設置すれ
ばよい。なお、光トラップ29は、標準白色板22およ
び被測定物28の直接反射光が検出器23に入射するの
を必要に応じて防止するために設けられている。
When measuring a transmission type object to be measured, the object to be measured may be installed at the position 27 and a standard white plate may be installed at the position 28. The optical trap 29 is provided to prevent light directly reflected by the standard white plate 22 and the device under test 28 from being incident on the detector 23 as necessary.

【0011】このような構成において、図示しない波長
駆動系により参照光および試料光の波長を連続的に変え
ることができる。そして、図示しない信号処理系により
検出器23の出力信号から各波長における標準白色板2
2と被測定物28の反射強度の比から分光反射率を求め
る。透過型の被測定物の場合は被測定物27との比から
分光透過率を求める。さらに、これら分光反射率又は分
光透過率を用いて所定の演算を行うことにより、色度を
表示することもできる。
In such a configuration, the wavelengths of the reference light and the sample light can be continuously changed by a wavelength driving system (not shown). Then, a standard white plate 2 at each wavelength is obtained from an output signal of the detector 23 by a signal processing system (not shown).
The spectral reflectance is obtained from the ratio of the reflection intensity of the device under test 28 to that of the device under test 28. In the case of a transmission type DUT, the spectral transmittance is determined from the ratio to the DUT 27. Further, chromaticity can be displayed by performing a predetermined calculation using these spectral reflectances or spectral transmittances.

【0012】ところが、このような従来の装置は、機械
的に回転駆動するグレーティング8,13を構成要素と
する2つのモノクロメータを組み込んでいることから、
かなり大型かつ高価になって測定にも相当の時間を要す
るという問題があり、さらに持ち運び可能な携帯用とし
たり、生産ラインでの使用に適した操作が簡単な小型装
置とすることも困難である。
However, such a conventional apparatus incorporates two monochromators, which are composed of gratings 8 and 13 that are mechanically driven to rotate.
There is a problem that it is quite large and expensive, and it takes a considerable amount of time for measurement, and it is also difficult to make it portable and portable, and it is difficult to make a small device that is easy to operate and suitable for use in a production line. .

【0013】これに対し、発光ダイオードは小型で効率
良く狭い波長範囲の光を照射することから前述の「前方
分光方式」の光源として最適であり、近年青色発光ダイ
オードも商品化されたことから複数の発光ダイオードを
組み合せることにより可視光全体の波長範囲を隙間なく
カバーできる。
On the other hand, a light emitting diode is compact and efficiently irradiates light in a narrow wavelength range, so that it is most suitable as a light source of the above-mentioned “forward spectroscopic method”. By combining these light emitting diodes, the entire visible light wavelength range can be covered without any gap.

【0014】ところで、他の測色計の測色値と互換性の
ある高精度測定を行うためには、被測定物への照明と反
射光の受光条件を規定する必要がある。例えば、JIS
Z8722「色の測定方法-反射及び透過物体色」の
「4.3.1 照明及び受光の幾何学的条件」では「照
明及び受光の幾何学的条件は、一般には次の条件a、条
件b、条件c又は条件dのいずれかによる」と規定され
ていて、条件bには「試料面の法面に対して光軸がなす
角度が10°を超えない一つの光線束で試料を照明し、
試料面の法線とのなす角度が45±2°の方向の反射光
を受光する。
By the way, in order to perform high-precision measurement compatible with the colorimetric values of other colorimeters, it is necessary to specify conditions for illuminating an object to be measured and receiving light of reflected light. For example, JIS
Z8722 "Color Measurement Method-Reflected and Transmitted Object Colors""4.3.1 Geometric Conditions of Illumination and Light Receiving", "The geometric conditions of illumination and light receiving are generally the following conditions a and b. , The condition c or the condition d), and the condition b illuminates the sample with a single light beam whose angle formed by the optical axis with respect to the normal of the sample surface does not exceed 10 °. ,
The reflected light is received in a direction at an angle of 45 ± 2 ° with the normal to the sample surface.

【0015】この場合、照明及び受光光線束には、それ
ぞれの中心線に対し8°以上の傾きを持つ光線が含まれ
ないこと」と規定されている。ここで、「一つの光線束
で試料を照明し」は、試料の同一点を同一の入射方向か
ら照明することによって試料の光の反射の方向性が異な
る場合の測定誤差を最小限に抑えることを意図してい
る。これらの規定はISO等の国際規格との整合が取ら
れていて、国際的にも互換性のある測色のためにはこの
規定を満足する必要がある。
In this case, it is specified that the illumination and received light fluxes do not include a light ray having an inclination of 8 ° or more with respect to each center line. ” Here, `` illuminate the sample with one light beam '' is to minimize the measurement error when the direction of light reflection of the sample is different by illuminating the same point of the sample from the same incident direction. Is intended. These rules are consistent with international standards such as ISO, and must be satisfied for internationally compatible colorimetry.

【0016】図6は発光ダイオードを用いた従来の測色
装置の構成例図であり、特公昭59-26891号に開
示されているものである。図において、各色多数個の発
光ダイオードL1-1,L1-2,…,L2-1,L2-
2,…は相互に近接させて交互に配置して各色の光路を
投光部S1に対して総体的に近似的等価にし、投光部S
1からの反射光を各色に共通の受光素子Pで受光してい
る。
FIG. 6 shows an example of the configuration of a conventional colorimeter using a light emitting diode, which is disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 59-26891. In the figure, a large number of light emitting diodes L1-1, L1-2,..., L2-1, L2-
Are arranged alternately close to each other to make the optical path of each color approximately equivalent to the light projecting unit S1 as a whole.
The reflected light from 1 is received by a light receiving element P common to each color.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】しかし、図6の従来例
では、複数色の発光ダイオードからの光束ができるだけ
同一の光路から試料に照射されるように発光ダイオード
の位置を近接させてはいるが、試料は複数の異なった光
線束で照射されていることに変わりはなく、前述の試料
の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差はそのまま
発生する。
However, in the prior art shown in FIG. 6, the positions of the light emitting diodes are set close to each other so that the light beams from the light emitting diodes of a plurality of colors are irradiated on the sample from the same optical path as much as possible. The sample is still illuminated with a plurality of different light beams, and the above-described measurement error when the direction of light reflection of the sample is different occurs directly.

【0018】また、発光ダイオードは種類や個体により
出射光の広がりが異なるため、図6のように単純に配置
しただけでは試料上での照射径・視野径が発光ダイオー
ド毎に異なり、視野径の制限が難しいという問題もあ
る。
Further, since the spread of the emitted light varies depending on the type and individual of the light emitting diode, the irradiation diameter and the visual field diameter on the sample are different for each light emitting diode by simply arranging them as shown in FIG. There is also a problem that the restriction is difficult.

【0019】本発明はこのような点に着目してなされた
ものであり、その目的は、国内規格のみならず国際規格
に規定する条件をも満たし、小型軽量化が図れ、消費電
力が少なく、低価格で持ち運び可能で、試料の光の反射
の方向性が異なる場合の測定誤差が小さく、視野径の制
限が容易な分光測色計を提供することにある。
The present invention has been made in view of such a point, and its object is to satisfy not only the requirements stipulated in the domestic standard but also the international standard, to reduce the size and weight, to reduce the power consumption, It is an object of the present invention to provide a spectrophotometer which can be carried at a low price, has a small measurement error when the direction of light reflection of a sample is different, and can easily limit a field diameter.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成する本
発明のうち請求項1記載の発明は、異なる分光輝度分布
を有しそれぞれの光放射強度分布の強度最大方向がほぼ
一致するように配置された複数の光源と、これら各光源
の出力光束の大半が通過する位置に光軸がほぼ一致する
ように配置され各光源の出力光束を集光して被測定物の
ほぼ同一点を照明する集光光学系と、前記複数の光源を
選択的に切換駆動する切換駆動手段と、各光源の照明に
よる被測定物の反射光を測定する少なくとも1個の受光
素子とを具備し、前記受光素子の出力信号に基づき、各
光源の分光帯域に対応した波長範囲の反射率を求めるこ
とを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, which achieves the above object, the present invention has different spectral luminance distributions so that the maximum intensity directions of the respective light emission intensity distributions substantially coincide with each other. A plurality of light sources are arranged, and they are arranged so that the optical axis substantially coincides with a position where most of the output light fluxes of these light sources pass, and the output light fluxes of the respective light sources are condensed to illuminate substantially the same point of the DUT. A light condensing optical system, a switching drive means for selectively switching and driving the plurality of light sources, and at least one light receiving element for measuring reflected light of an object to be measured by illumination of each light source. It is characterized in that a reflectance in a wavelength range corresponding to a spectral band of each light source is obtained based on an output signal of the element.

【0021】このような構成によれば、従来のような機
械的な回転機構は不要となり、小型軽量化が図れ、消費
電力が少なく、低価格で持ち運び可能な分光測色計が実
現できる。
According to such a configuration, a mechanical rotating mechanism as in the related art is not required, so that a compact and lightweight, low power consumption, low cost portable spectrophotometer can be realized.

【0022】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
2記載の発明は、異なる分光輝度分布を有しそれぞれの
光放射強度分布の強度最大方向がほぼ一致するように配
置された複数の光源と、これら各光源の出力光束の大半
が通過する位置に光軸がほぼ一致するように配置され各
光源の出力光束を集光する集光光学系と、該集光光学系
の集光点近傍に配置され光束径を制限する絞りと、透過
拡散板と該絞りとの距離がほぼ焦点距離になる位置に配
置されその出射光束により被測定物を照明するコリメー
トレンズと、前記複数の光源を選択的に切換駆動する切
換駆動手段と、各光源の照明による被測定物の反射光を
測定する少なくとも1個の受光素子とを具備し、前記受
光素子の出力信号に基づき、各光源の分光帯域に対応し
た波長範囲の反射率を求めることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention which achieves the above object, a plurality of light sources having different spectral luminance distributions and arranged so that the maximum intensity directions of the respective light emission intensity distributions substantially coincide with each other. And a condensing optical system arranged so that the optical axis substantially coincides with a position where most of the output light fluxes of these light sources pass, and a condensing optical system near the condensing point of the light condensing optical system. A diaphragm that restricts the light beam diameter, a collimator lens that is disposed at a position where the distance between the transmission diffuser plate and the diaphragm is substantially the focal length, and illuminates the object to be measured with the emitted light beam, and the plurality of light sources. Switching drive means for selectively switching, and at least one light receiving element for measuring reflected light of the object to be measured by illumination of each light source, based on an output signal of the light receiving element, to a spectral band of each light source. Reflection in the corresponding wavelength range And obtaining the.

【0023】このように構成することにより、絞りの開
口径とコリメートレンズの焦点距離とを変えることでさ
まざまな視野径の要求に容易に対応できる。
With this configuration, it is possible to easily cope with various requirements for the field diameter by changing the aperture diameter of the stop and the focal length of the collimator lens.

【0024】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
3記載の発明は、請求項2に記載の分光測色計におい
て、コリメートレンズの出射光束の広がり角度が16°
以下になるように絞りの開口径とコリメートレンズの焦
点距離を設定したことを特徴とする。このように構成す
ることにより、規格に規定されている「照明光線束に
は、中心線に対し8°以上の傾きを持つ光線が含まれな
いこと」という照明光線束の条件を満たすことができ
る。
According to a third aspect of the present invention which achieves the above object, in the spectrophotometer according to the second aspect, the spread angle of the light beam emitted from the collimating lens is 16 °.
The aperture diameter of the stop and the focal length of the collimator lens are set as follows. With this configuration, it is possible to satisfy the condition of the illumination light flux that is stipulated in the standard that “the illumination light flux does not include a light ray having an inclination of 8 ° or more with respect to the center line”. .

【0025】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
4記載の発明は、請求項1〜3に記載の分光測色計にお
いて、照明系統は照明光束の光軸と被測定物の面の法線
との角度が10°を超えないように被測定物を照明し、
受光素子は被測定物の面の法線との角度が45±2°の
方向の反射光を受光するように配置したことを特徴とす
る。このように構成することにより、規格に規定されて
いる「試料面の法面に対して光軸がなす角度が10°を
超えない一つの光線束で試料を照明し、試料面の法線と
のなす角度が45±2°の方向の反射光を受光する」と
いう条件を満たすことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, which achieves the above object, in the spectral colorimeter according to any one of the first to third aspects, the illumination system includes an optical axis of the illumination light beam and a surface of the object to be measured. Illuminate the DUT so that the angle with the normal does not exceed 10 °,
The light receiving element is arranged so as to receive reflected light in a direction having an angle of 45 ± 2 ° with respect to the normal to the surface of the object to be measured. With this configuration, the sample is illuminated with one ray bundle whose optical axis forms no more than 10 ° with respect to the normal of the sample surface, which is defined in the standard. Of the reflected light in the direction of 45 ± 2 ° ”.

【0026】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
5記載の発明は、請求項1〜4に記載の分光測色計にお
いて、被測定物の反射光のうち特定方向の光のみを受光
素子に入力するように反射鏡を設けたことを特徴とす
る。このように反射鏡を設けることにより、受光素子の
取り付け角度を45±2°に限定しなくてもよく、分光
測色計の構造が簡単になって小型化できる。
According to a fifth aspect of the present invention to achieve the above object, the spectrocolorimeter according to any of the first to fourth aspects receives only light in a specific direction out of the reflected light of the object to be measured. A reflecting mirror is provided so as to input to the element. By providing the reflecting mirror in this way, the mounting angle of the light receiving element does not need to be limited to 45 ± 2 °, and the structure of the spectrophotometer can be simplified and downsized.

【0027】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
6記載の発明は、請求項1〜5に記載の分光測色計にお
いて、受光素子の各光源の照明に対応した出力信号に係
数をかけて加算することにより三刺激値を求める演算手
段を設けたことを特徴とする。このように構成すること
により、可動部のない小型・軽量で、消費電力が少な
く、低価格で持ち運び可能な装置で三刺激値の測定が行
える。
According to a sixth aspect of the present invention which achieves the above object, in the spectral colorimeter according to the first to fifth aspects, a coefficient is added to an output signal corresponding to illumination of each light source of the light receiving element. It is characterized in that arithmetic means for obtaining a tristimulus value by multiplying and adding is provided. With this configuration, it is possible to measure the tristimulus value with a small and light-weight, low-power, low-cost portable device having no moving parts.

【0028】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
7記載の発明は、請求項1〜6に記載の分光測色計にお
いて、前記複数の光源の相対分光輝度分布の加算が可視
光域において連続的な分光輝度分布になるように、前記
複数の光源の分光輝度分布を選択したことを特徴とす
る。これにより、複数の光源の切り換えを電子的な制御
で行うことができ、構造の簡略化が図れる。
According to a seventh aspect of the present invention for achieving the above object, in the spectral colorimeter according to the first to sixth aspects, the addition of the relative spectral luminance distributions of the plurality of light sources is performed in a visible light range. Wherein the spectral luminance distributions of the plurality of light sources are selected so as to provide a continuous spectral luminance distribution. As a result, a plurality of light sources can be switched by electronic control, and the structure can be simplified.

【0029】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
8記載の発明は、請求項1〜7に記載の分光測色計にお
いて、前記複数の光源として発光ダイオードを用いるこ
とを特徴とする。発光ダイオードは、他の光源と比べる
と低価格で入手でき、消費電力も少なくて電池駆動も可
能で、機械的な振動にも強いという利点があり、携帯用
の分光測色計として好適である。
According to an eighth aspect of the present invention which achieves the above object, in the spectral colorimeter according to the first to seventh aspects, a light emitting diode is used as the plurality of light sources. Light-emitting diodes have the advantages of being available at a lower price than other light sources, having low power consumption, being able to be driven by batteries, and being resistant to mechanical vibration, and are suitable as portable spectrophotometers. .

【0030】上述の目的を達成する本発明のうち請求項
9記載の発明は、請求項1〜8に記載の分光測色計にお
いて、前記複数の光源を、被測定物に対してほぼ同一の
照明条件になるように配置したことを特徴とする。これ
により、反射光の検出信号に対する補償処理を簡略化で
きる。
According to a ninth aspect of the present invention which achieves the above object, in the spectral colorimeter according to any one of the first to eighth aspects, the plurality of light sources are substantially the same with respect to the object to be measured. It is characterized by being arranged so as to satisfy lighting conditions. Thereby, the compensation process for the detection signal of the reflected light can be simplified.

【0031】[0031]

【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の実施の
形態例を説明する。図1は本発明に基づく分光測色計の
実施の形態例の光学系の構成図で、(a)は平面構成
図、(b)は側面構成図である。図2は図1の部分拡大
図である。図において、光学系の上部には発光素子とし
て用いる12個の発光ダイオード101〜112が光の
出射方向を下に向けて対称形に配置されている。本実施
例におけるこれら12個の発光ダイオード101〜11
2の発光波長は8種類であり、輝度の低い4種類につい
ては2個ずつ用いている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1A and 1B are configuration diagrams of an optical system according to an embodiment of a spectrophotometer according to the present invention. FIG. 1A is a plan configuration diagram, and FIG. 1B is a side configuration diagram. FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. In the figure, twelve light-emitting diodes 101 to 112 used as light-emitting elements are symmetrically arranged at the upper part of the optical system with the light emitting direction facing downward. These twelve light emitting diodes 101 to 11 in this embodiment
The emission wavelengths of 2 are eight types, and two types are used for four types having low luminance.

【0032】これら発光ダイオード101〜112の直
下には凸レンズ113が配置され、さらに凸レンズ11
3の下方の凸レンズ113の焦点位置近傍には凹レンズ
114が配置されている。これら凸レンズ113と凹レ
ンズ114は発光ダイオード101〜112の出力光の
集光光学系を形成している。すなわち、発光ダイオード
101〜112の出力光は凸レンズ113で一旦集光さ
れ、凹レンズ114でほぼ平行光に戻される。視野径が
小さい場合には、この状態で直接被測定物200を照明
できる。
A convex lens 113 is disposed immediately below these light emitting diodes 101 to 112, and further a convex lens 11 is disposed.
A concave lens 114 is arranged in the vicinity of the focal position of the convex lens 113 below 3. The convex lens 113 and the concave lens 114 form a condensing optical system for the output light of the light emitting diodes 101 to 112. That is, the output lights of the light emitting diodes 101 to 112 are once condensed by the convex lens 113 and returned to almost parallel light by the concave lens 114. When the field diameter is small, the device under test 200 can be directly illuminated in this state.

【0033】図2の拡大図において、凹レンズ114か
ら出射される平行光は透過拡散板115を照射し、透過
拡散板115を通過した光はほぼ均一に拡散して絞り1
16に入射する。絞り116は光束を一定の径に制限し
ている。
In the enlarged view of FIG. 2, the parallel light emitted from the concave lens 114 irradiates the transmission / diffusion plate 115, and the light passing through the transmission / diffusion plate 115 is diffused almost uniformly to stop the aperture 1.
Light is incident on the light source 16. The stop 116 restricts the luminous flux to a certain diameter.

【0034】コリメートレンズ118は、絞り116の
下方のほぼコリメートレンズ118の焦点距離だけ離れ
た位置に、被測定物200と対向するようにして配置さ
れている。コリメートレンズ118から見ると、コリメ
ートレンズ118の焦点位置に、絞り116の開口径を
持つ拡散光源があるのと等価になる。これにより、いず
れの発光ダイオード101〜112が発光したとして
も、その拡散光源の発光波長が変化するだけで、幾何光
学的には同一の光路が形成されることから、前述の「一
つの光線束で試料を照明し」という規格の規定を満たす
ことになる。
The collimating lens 118 is disposed below the diaphragm 116 at a position substantially apart by the focal length of the collimating lens 118 so as to face the DUT 200. When viewed from the collimator lens 118, it is equivalent to a diffusion light source having an aperture diameter of the diaphragm 116 at the focal position of the collimator lens 118. Accordingly, no matter which of the light emitting diodes 101 to 112 emits light, the same optical path is formed geometrically and optically only by changing the emission wavelength of the diffusion light source. Illuminate the sample with the standard ".

【0035】絞り116の開口径をr、コリメートレン
ズ118の焦点距離をf、コリメートレンズ118から
出射される光束の広がり角度をθとすると、r/f=t
anθという関係が成り立つ。ここで、これら絞り11
6の開口径rとコリメートレンズ118の焦点距離fを
適切に選定することにより、規格に規定されている「照
明光線束には、中心線に対し8°以上の傾きを持つ光線
が含まれないこと」という照明光線束の条件を満たすこ
とができる。
Assuming that the aperture diameter of the stop 116 is r, the focal length of the collimator lens 118 is f, and the spread angle of the light beam emitted from the collimator lens 118 is θ, r / f = t
The relationship anθ holds. Here, these apertures 11
By properly selecting the aperture diameter r of 6 and the focal length f of the collimating lens 118, the "illumination ray bundle specified in the standard does not include a ray having an inclination of 8 ° or more with respect to the center line. That is, the condition of the illumination light flux.

【0036】なお、視野角としては全角になるので、1
6°以下にしなければならない。また、コリメートレン
ズ118から出射される光束の径により分光測色計の視
野径が決まるが、絞り116の開口径rとコリメートレ
ンズ118の焦点距離fを変えることにより、分光測色
計の視野径を任意に変えることができる。
Since the viewing angle is a full angle, 1
Must be less than 6 °. The field diameter of the spectrophotometer is determined by the diameter of the light beam emitted from the collimator lens 118. By changing the aperture diameter r of the aperture 116 and the focal length f of the collimator lens 118, the field diameter of the spectrophotometer is changed. Can be changed arbitrarily.

【0037】反射鏡117は、被測定物200で反射し
た光のうち45°方向に進む光を受光素子301〜30
3に入射する位置関係に配置されている。なお、反射鏡
117は平面でもよいし曲面でもよい。このような位置
関係に反射鏡117を設けることにより、受光素子30
1〜303を45°方向に取り付けなくてもよく、分光
測色計の構造を単純化できて小型化できる。
The reflecting mirror 117 converts light traveling in the 45 ° direction out of the light reflected by the device under test 200 into light receiving elements 301 to 30.
3 are arranged in a positional relationship of incidence. The reflecting mirror 117 may be flat or curved. By providing the reflecting mirror 117 in such a positional relationship, the light receiving element 30
It is not necessary to attach 1-303 in the 45 ° direction, and the structure of the spectrophotometer can be simplified and downsized.

【0038】受光素子301〜303は、被測定物20
0の法線の周囲に対称位置関係になるように配置されて
いる。これにより、方向によって異なる反射特性を持つ
被測定物200についても誤差の少ない測定が可能にな
る。
The light receiving elements 301 to 303 are
They are arranged so as to have a symmetrical positional relationship around the normal line of zero. This enables measurement with little error even for the DUT 200 having different reflection characteristics depending on the direction.

【0039】図3は、発光ダイオード101〜112の
相対分光輝度の特性例図であり、各発光ダイオードの最
大輝度を1とした相対値で表している。図3では8種類
のうちの6種類の異なる分光輝度a〜fの例を示してい
る。ここで、これら発光ダイオード101〜112の分
光輝度分布は、これら発光ダイオード101〜112の
相対分光輝度分布の加算が可視光域において連続的な分
光輝度を与えるように選択されている。
FIG. 3 is a graph showing an example of the relative spectral luminance characteristics of the light emitting diodes 101 to 112, which are represented by relative values with the maximum luminance of each light emitting diode being 1. FIG. 3 shows an example of six types of different spectral luminances a to f among the eight types. Here, the spectral luminance distributions of the light emitting diodes 101 to 112 are selected such that the addition of the relative spectral luminance distributions of the light emitting diodes 101 to 112 gives continuous spectral luminance in the visible light region.

【0040】すなわち、例えば第1の発光ダイオード1
01の分光輝度分布の強度がピークのおよそ半分になる
波長(長波長側)で第2の発光ダイオード102の分光
輝度分布の強度がピークのおよそ半分になる波長(短波
長側)になるように選択する。以下同様に、順次相対分
光輝度分布が途切れないように各発光ダイオードを選択
する。
That is, for example, the first light emitting diode 1
At the wavelength (long wavelength side) where the intensity of the spectral luminance distribution of No. 01 is about half the peak (long wavelength side), the wavelength is such that the intensity of the spectral luminance distribution of the second light emitting diode 102 is about half the peak (short wavelength side). select. Hereinafter, similarly, each light emitting diode is selected so that the relative spectral luminance distribution is not interrupted.

【0041】図4は電気的な接続例図である。12個の
発光ダイオード101〜112にはそれぞれスイッチ4
00と電流制限抵抗500の直列回路を介して電圧源6
01が接続されている。電流制限抵抗500は各発光ダ
イオード101〜112の駆動電流が所定の値になるよ
うに各発光ダイオード101〜112に流れる電流を制
限する。スイッチ400はCPU602の出力信号によ
りオン・オフ制御される。
FIG. 4 is an electrical connection example diagram. Each of the twelve light emitting diodes 101 to 112 has a switch 4
00 and a current source 6 through a series circuit
01 is connected. The current limiting resistor 500 limits the current flowing through each of the light emitting diodes 101 to 112 so that the driving current of each of the light emitting diodes 101 to 112 has a predetermined value. The switch 400 is on / off controlled by an output signal of the CPU 602.

【0042】受光素子200の出力信号は、電流電圧変
換回路603を介してA/D変換回路604に入力され
ている。電流電圧変換回路603のゲインは、ゲイン切
換回路605をCPU602の出力信号で制御すること
により所定の値に切換設定される。A/D変換回路60
4の出力データはCPU602に取り込まれる。CPU
602には、測定条件や測定結果などを表示する表示器
606と測定条件などを設定するキーボード607が接
続されている。なお、複数個の受光素子を用いる場合に
は、例えば受光素子を並列接続してそれらの出力を加算
する。
The output signal of the light receiving element 200 is input to the A / D conversion circuit 604 via the current / voltage conversion circuit 603. The gain of the current / voltage conversion circuit 603 is switched and set to a predetermined value by controlling the gain switching circuit 605 with the output signal of the CPU 602. A / D conversion circuit 60
4 is taken into the CPU 602. CPU
A display 606 for displaying measurement conditions and measurement results and a keyboard 607 for setting measurement conditions and the like are connected to 602. When a plurality of light receiving elements are used, for example, the light receiving elements are connected in parallel and their outputs are added.

【0043】測定手順と装置の動作を説明する。 1.標準白色板の測定 各発光ダイオード101〜112の分光輝度による標準
白色板の反射率は予め測定して、その測定結果をCPU
602内部の図示しない不揮発性メモリに格納してお
く。ここで、その反射率をR10,R20,R30,R
40,R50,R60とする。標準白色板を光学保持機
構100の下面の開口に押し当ててキーボード607に
設けられている図示しない標準測定キーを押すことによ
りCPU602に内蔵されたプログラムに従って次のよ
うな測定が行われる。
The measurement procedure and the operation of the apparatus will be described. 1. Measurement of Standard White Plate The reflectance of the standard white plate based on the spectral luminance of each of the light emitting diodes 101 to 112 is measured in advance, and the measurement result is stored in the CPU.
602 is stored in a non-volatile memory (not shown). Here, the reflectance is represented by R10, R20, R30, R
40, R50 and R60. By pressing a standard white plate against the opening on the lower surface of the optical holding mechanism 100 and pressing a standard measurement key (not shown) provided on the keyboard 607, the following measurement is performed in accordance with a program stored in the CPU 602.

【0044】1)発光ダイオード101〜112の電流
が全てオフの状態で電流電圧変換回路603の出力信号
をA/D変換回路604で測定し、そのときの電圧をE
00とする。このとき、ゲイン切換回路605で全ての
ゲインに切り換え、各ゲインでのオフセット電圧E00
を求める。なお、ここでは各レンジのオフセットを特に
は区別しないが、E00は対応するゲインのオフセット
電圧とする。
1) The output signal of the current-voltage conversion circuit 603 is measured by the A / D conversion circuit 604 in a state where all the currents of the light emitting diodes 101 to 112 are off, and the voltage at that time is expressed by E
00. At this time, all gains are switched by the gain switching circuit 605, and the offset voltage E00 at each gain is changed.
Ask for. Here, although the offset of each range is not particularly distinguished, E00 is an offset voltage of a corresponding gain.

【0045】2)ゲイン切換回路605で予め決められ
た適切なゲインに切り換え、同一の分光輝度特性aを持
つ発光ダイオード例えば101と109に接続されたス
イッチをオンにし、電流電圧変換回路603の出力信号
をA/D変換回路604で測定してそのときの電圧をE
10´とする。その後、発光ダイオード101と109
に接続されたスイッチをオフにする。
2) The gain is switched to a predetermined appropriate gain by the gain switching circuit 605, the switches connected to the light emitting diodes 101 and 109 having the same spectral luminance characteristic a are turned on, and the output of the current / voltage conversion circuit 603 is turned on. The signal is measured by the A / D conversion circuit 604, and the voltage at that time is expressed as E
10 ′. Thereafter, the light emitting diodes 101 and 109
Turn off the switch connected to.

【0046】3)以下、2)と同様にそれぞれ分光輝度
特性を持つ7種類の発光ダイオードを切り換えて、順次
そのときの電流電圧変換回路603の出力信号をA/D
変換回路604で測定し、そのときの電圧をそれぞれE
20´,E30´,E40´,E50´,E60´,E
70´,E80´とする。なお、このとき、発光ダイオ
ードの発光輝度がそれぞれ異なるので、順次ゲイン切換
回路605で予め決められた適切なゲインに切り換え
る。
3) In the same manner as in 2), seven types of light emitting diodes each having a spectral luminance characteristic are switched, and the output signal of the current / voltage conversion circuit 603 at that time is sequentially converted to A / D.
The voltage at that time is measured by the conversion circuit 604, and
20 ', E30', E40 ', E50', E60 ', E
70 'and E80'. At this time, since the light emission luminances of the light emitting diodes are different from each other, the gains are sequentially switched to an appropriate gain by the gain switching circuit 605.

【0047】4)それぞれの出力から、1)で測定した
発光ダイオードが点灯していない場合の出力E00(オ
フセット)を減算して、各発光ダイオード101〜11
2の出力E10〜E80を算出する。 E10=E10´−E00 E20=E20´−E00 E30=E30´−E00 E40=E40´−E00 E50=E50´−E00 E60=E60´−E00 E70=E70´−E00 E80=E80´−E00
4) The output E00 (offset) when the light emitting diode measured in 1) is not turned on is subtracted from each output, and each of the light emitting diodes 101 to 11 is subtracted.
2 are calculated. E10 = E10'-E00 E20 = E20'-E00 E30 = E30'-E00 E40 = E40'-E00 E50 = E50'-E00 E60 = E60'-E00 E70 = E70'-E00 E80 = E80'-E00

【0048】2.被測定物の測定 被測定物200を分光測色計の開口に押し当ててキーボ
ード607に設けられている図示しない測定キーを押す
ことによりCPU602に内蔵されたプログラムに従っ
て次のような測定が行われる。
2. Measurement of the object to be measured The object to be measured 200 is pressed against the opening of the spectrophotometer, and a measurement key (not shown) provided on the keyboard 607 is pressed, whereby the following measurement is performed according to a program built in the CPU 602. .

【0049】5)発光ダイオード101〜112の電流
が全てオフの状態で電流電圧変換回路603の出力信号
をA/D変換回路604で測定し、そのときの電圧をE
0Sとする。このとき、ゲイン切換回路605で全ての
ゲインに切り換え、各ゲインでのオフセット電圧E0S
を求める。なお、ここでは各レンジのオフセットを特に
は区別しないが、E0Sは対応するゲインのオフセット
電圧とする。
5) The output signal of the current-voltage conversion circuit 603 is measured by the A / D conversion circuit 604 while all the currents of the light emitting diodes 101 to 112 are off, and the voltage at that time is expressed by E
0S. At this time, all gains are switched by the gain switching circuit 605, and the offset voltage E0S at each gain is switched.
Ask for. Here, the offset of each range is not particularly distinguished, but EOS is an offset voltage of a corresponding gain.

【0050】6)ゲイン切換回路605で予め決められ
た適切なゲインに切り換え、同一の分光輝度特性aを持
つ発光ダイオード101と109に接続されたスイッチ
をオンにし、電流電圧変換回路603の出力信号をA/
D変換回路604で測定してそのときの電圧をE1S´
とする。その後、発光ダイオード101と109に接続
されたスイッチをオフにする。
6) The gain is switched to a predetermined appropriate gain by the gain switching circuit 605, the switches connected to the light emitting diodes 101 and 109 having the same spectral luminance characteristic a are turned on, and the output signal of the current / voltage conversion circuit 603 is turned on. To A /
The voltage at that time measured by the D conversion circuit 604 is E1S '
And Thereafter, the switches connected to the light emitting diodes 101 and 109 are turned off.

【0051】7)以下、6)と同様にそれぞれの分光輝
度特性を持つ7種類の発光ダイオードを切り換えて、順
次そのときの電流電圧変換回路603の出力信号をA/
D変換回路604で測定し、そのときの電圧をそれぞれ
E2S´,E3S´,E4S´,E5S´,E6S´,
E7S´,E8S´とする。なお、このとき、発光ダイ
オードの発光輝度がそれぞれ異なるので、順次ゲイン切
換回路605で予め決められた適切なゲインに切り換え
る。
7) The seven types of light emitting diodes having the respective spectral luminance characteristics are switched in the same manner as in 6), and the output signal of the current-voltage conversion circuit 603 at that time is sequentially changed to A /
Measured by the D conversion circuit 604, and the voltages at that time are respectively E2S ', E3S', E4S ', E5S', E6S ',
E7S 'and E8S'. At this time, since the light emission luminances of the light emitting diodes are different from each other, the gains are sequentially switched to an appropriate gain by the gain switching circuit 605.

【0052】8)それぞれの出力から、5)で測定した
発光ダイオードが点灯していない場合の出力E0S(オ
フセット)を減算して、各発光ダイオード101〜11
2の出力E1S〜E8Sを算出する。 E1S=E1S´−E0S E2S=E2S´−E0S E3S=E3S´−E0S E4S=E4S´−E0S E5S=E5S´−E0S E6S=E6S´−E0S E7S=E7S´−E0S E8S=E8S´−E0S
8) The output E0S (offset) when the light emitting diode measured in 5) is not lit is subtracted from each output to obtain each of the light emitting diodes 101 to 11
2 are calculated as outputs E1S to E8S. E1S = E1S'-E0S E2S = E2S'-E0S E3S = E3S'-E0S E4S = E4S'-E0S E5S = E5S'-E0S E6S = E6S'-E0S E7S = E7S'-E0S E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E8S = E7S = E7S = E7S = E8S

【0053】9)これにより、被測定物の各発光ダイオ
ード101〜112の分光帯域における反射率R1S〜
R8Sは、 R1S=E1S/E10・R10 R2S=E2S/E20・R20 R3S=E3S/E30・R30 R4S=E4S/E40・R40 R5S=E5S/E50・R50 R6S=E6S/E60・R60 R7S=E7S/E70・R70 R8S=E8S/E80・R80 で求めることができる。
9) Thus, the reflectances R1S to R1S in the spectral band of the light emitting diodes 101 to 112 of the device under test are obtained.
R8S: R1S = E1S / E10 ・ R10 R2S = E2S / E20 ・ R20 R3S = E3S / E30 ・ R30 R4S = E4S / E40 ・ R40 R5S = E5S / E50 ・ R50 R6S = E6S / E60 ・ R60 R7S = E7S / E70 R70 R8S = E8S / E80 R80

【0054】10)なお、被測定物の三刺激値XYZ
は、次のような式で求めることができる。
10) Tristimulus values XYZ of the measured object
Can be obtained by the following equation.

【数1】 ここで、Aは予め定められてCPU602内の不揮発性
メモリに記憶格納されている係数であり、表示させたい
測定条件に応じて切り換えられるようになっている。測
定条件の例としては、等色関数としてCIEの2度視野
か10度視野か、また測定光源としてC光源、D65光
源、A光源、F6光源などがある。
(Equation 1) Here, A is a coefficient which is predetermined and stored in a nonvolatile memory in the CPU 602, and can be switched in accordance with a measurement condition to be displayed. Examples of the measurement conditions include a CIE 2-degree visual field or a 10-degree visual field as a color matching function, and a C light source, a D65 light source, an A light source, and an F6 light source as measurement light sources.

【0055】11)さらに、必要に応じて次のような表
色系による表示も可能である。例えば、CIE 197
6 L*a*b*表色系の場合のクロマティクネス指数
は以下の式による。
11) Further, display according to the following color system is possible if necessary. For example, CIE 197
6 The chromaticness index in the L * a * b * color system is given by the following equation.

【数2】 ただし、X/Xn、Y/YnまたはZ/Znに0.00
8856以下の値のものがある場合には、上式の対応す
る立方根の項をそれぞれ以下の式に置き換えて計算す
る。 7.787(X/Xn)+16/116 7.787(Y/Yn)+16/116 7.787(Z/Zn)+16/116
(Equation 2) However, X / Xn, Y / Yn or Z / Zn is 0.00
If there is a value of 8856 or less, the calculation is performed by replacing the corresponding cubic root term in the above equation with the following equation. 7.787 (X / Xn) +16/116 7.787 (Y / Yn) +16/116 7.787 (Z / Zn) +16/116

【0056】上記計算例においては各発光のダイオード
の分光帯域における反射率R1s〜R8sより三刺激値
を求めているが、反射率R1s〜R8sより波長間隔が
等間隔となるような波長位置での分光反射率を内挿法な
どを用いて求め、それより各種条件での色度値を求める
ことも可能である。
In the above calculation example, the tristimulus values are obtained from the reflectances R1s to R8s in the spectral band of each light emitting diode. However, the wavelengths at the wavelength positions where the wavelength intervals are equal from the reflectances R1s to R8s are obtained. It is also possible to obtain the spectral reflectance by using an interpolation method or the like, and to thereby obtain the chromaticity value under various conditions.

【0057】これらの測定値は本体の表示部606に表
示される。なお、上記実施の形態例では、光源として発
光ダイオードを用いているが、その他の光源として、蛍
光ランプ、白色発光ダイオードやキセノンランプにフィ
ルタをかぶせたものとの併用なども可能である。特に、
上記実施の形態例では現在入手の容易な発光ダイオード
のみを用いているため400nm付近の光源が不足して
いるが、これは例えば白色発光ダイオードとフィルタを
組み合わせることでカバーできるため、より高精度の測
定が必要な場合にはこのような光源を追加することが望
ましい。
These measured values are displayed on the display unit 606 of the main unit. In the above embodiment, a light emitting diode is used as a light source, but other light sources may be used in combination with a fluorescent lamp, a white light emitting diode, or a xenon lamp covered with a filter. In particular,
In the above-described embodiment, the light source near 400 nm is insufficient because only the currently available light emitting diode is used. However, this can be covered by, for example, combining a white light emitting diode and a filter. It is desirable to add such a light source when measurement is required.

【0058】また、上記実施の形態例では、光源の発光
強度をモニターするための受光器を用いていないが、モ
ニター用として少なくとも1個の受光器を併用してもよ
い。さらに、上記実施の形態例では、測定値を直接表示
する単体の測定器として説明したが、測定値を適切に処
理して測定信号として出力するようなセンサとして用い
ることも可能である。
In the above embodiment, a light receiver for monitoring the light emission intensity of the light source is not used, but at least one light receiver may be used for monitoring. Furthermore, in the above-described embodiment, the description has been made as a single measuring device that directly displays a measured value, but it is also possible to use the sensor as a sensor that appropriately processes the measured value and outputs it as a measurement signal.

【0059】[0059]

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、国内規格
のみならず国際規格に規定する条件をも満たし、小型軽
量化が図れ、消費電力が少なく、低価格で持ち運び可能
で、試料の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差が
小さく、視野径の制限が容易な分光測色計を提供するこ
とができる。
According to the present invention as described above, it satisfies the conditions stipulated not only in domestic standards but also in international standards, can be reduced in size and weight, consumes less power, can be carried at low cost, and can emit light of a sample. It is possible to provide a spectrophotometer in which the measurement error when the directionality of the reflection of light is different is small and the field diameter can be easily limited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に基づく分光測色計の実施の形態例の光
学系の構成図で、(a)は平面構成図、(b)は側面構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical system according to an embodiment of a spectrophotometer according to the present invention, where (a) is a plan configuration diagram and (b) is a side configuration diagram.

【図2】図1の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.

【図3】発光ダイオードの相対分光輝度の特性例図であ
る。
FIG. 3 is a diagram illustrating a characteristic example of relative spectral luminance of a light emitting diode.

【図4】本発明に基づく分光測色計の実施の形態例の電
気的な接続例図である。
FIG. 4 is an electrical connection example diagram of an embodiment of a spectrophotometer according to the present invention.

【図5】従来の分光測色計の構成例を示す光学系統図で
ある。
FIG. 5 is an optical system diagram showing a configuration example of a conventional spectrophotometer.

【図6】従来の発光ダイオードを用いた分光測色計の光
学系統図である。
FIG. 6 is an optical system diagram of a conventional spectral colorimeter using a light emitting diode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101〜112 発光ダイオード 200 被測定物 301〜303 受光素子 400 スイッチ 500 電流制限抵抗 601 電圧源 602 CPU 603 電流電圧変換回路 604 A/D変換回路 605 ゲイン切換回路 606 表示器 607 キーボード 101 to 112 Light emitting diode 200 DUT 301 to 303 Light receiving element 400 Switch 500 Current limiting resistor 601 Voltage source 602 CPU 603 Current / voltage conversion circuit 604 A / D conversion circuit 605 Gain switching circuit 606 Display 607 Keyboard

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 異なる分光輝度分布を有しそれぞれの光
放射強度分布の強度最大方向がほぼ一致するように配置
された複数の光源と、 これら各光源の出力光束の大半が通過する位置に光軸が
ほぼ一致するように配置され各光源の出力光束を集光し
て被測定物のほぼ同一点を照明する集光光学系と、 前記複数の光源を選択的に切換駆動する切換駆動手段
と、 各光源の照明による被測定物の反射光を測定する少なく
とも1個の受光素子とを具備し、 前記受光素子の出力信号に基づき、各光源の分光帯域に
対応した波長範囲の反射率を求めることを特徴とする分
光測色計。
1. A plurality of light sources having different spectral luminance distributions and arranged so that the maximum intensity directions of the respective light emission intensity distributions substantially coincide with each other, and a light source is provided at a position where most of the output light flux of each light source passes. A condensing optical system arranged so that their axes are substantially coincident and condensing the output light flux of each light source to illuminate substantially the same point on the object to be measured; and switching drive means for selectively switching and driving the plurality of light sources. At least one light receiving element for measuring reflected light of an object to be measured by illumination of each light source, and determining a reflectance in a wavelength range corresponding to a spectral band of each light source based on an output signal of the light receiving element. A spectral colorimeter characterized in that:
【請求項2】 異なる分光輝度分布を有しそれぞれの光
放射強度分布の強度最大方向がほぼ一致するように配置
された複数の光源と、 これら各光源の出力光束の大半が通過する位置に光軸が
ほぼ一致するように配置され各光源の出力光束を集光す
る集光光学系と、 該集光光学系の集光点近傍に配置され光束径を制限する
絞りと、絞りに近接した透過拡散板と、 該絞りとの距離がほぼ焦点距離になる位置に配置されそ
の出射光束により被測定物を照明するコリメートレンズ
と、 前記複数の光源を選択的に切換駆動する切換駆動手段
と、 各光源の照明による被測定物の反射光を測定する少なく
とも1個の受光素子とを具備し、 前記受光素子の出力信号に基づき、各光源の分光帯域に
対応した波長範囲の反射率を求めることを特徴とする分
光測色計。
2. A plurality of light sources having different spectral luminance distributions and arranged so that the maximum intensity directions of the respective light emission intensity distributions substantially coincide with each other; A condensing optical system arranged so that their axes are substantially coincident and condensing the output light beams of the respective light sources; a stop arranged near the condensing point of the condensing optical system for limiting the light beam diameter; A diffusing plate, a collimating lens arranged at a position where the distance from the stop is substantially the focal length, and a collimating lens for illuminating the object to be measured with the emitted light beam; and switching driving means for selectively switching and driving the plurality of light sources; And at least one light receiving element for measuring reflected light of the object to be measured due to illumination of the light source, wherein a reflectance in a wavelength range corresponding to a spectral band of each light source is determined based on an output signal of the light receiving element. Featured spectral colorimetry Total.
【請求項3】 コリメートレンズの出射光束の広がり角
度が16°以下になるように絞りの開口径とコリメート
レンズの焦点距離を設定したことを特徴とする請求項2
に記載の分光測色計。
3. The aperture diameter of the stop and the focal length of the collimator lens are set such that the spread angle of the light beam emitted from the collimator lens is 16 ° or less.
The spectrophotometer described in 1.
【請求項4】 照明系統は照明光束の光軸と被測定物の
面の法線との角度が10°を超えないように被測定物を
照明し、受光素子は被測定物の面の法線との角度が45
±2°の方向の反射光を受光するように配置したことを
特徴とする請求項1〜3に記載の分光測色計。
4. An illumination system illuminates an object to be measured such that an angle between an optical axis of an illumination light beam and a normal to a surface of the object does not exceed 10 °. 45 degrees from the line
The spectrocolorimeter according to any one of claims 1 to 3, wherein the spectrocolorimeter is arranged to receive reflected light in a direction of ± 2 °.
【請求項5】 被測定物の反射光のうち特定方向の光の
みを受光素子に入力するように反射鏡を設けたことを特
徴とする請求項1〜4に記載の分光測色計。
5. The spectrophotometer according to claim 1, wherein a reflection mirror is provided so that only light in a specific direction out of the reflected light of the object to be measured is input to the light receiving element.
【請求項6】 受光素子の各光源の照明に対応した出力
信号に係数をかけて加算することにより三刺激値を求
め、あるいは、この三刺激値より各種表色系による色度
座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする請求項
1〜5に記載の分光測色計。
6. An operation for obtaining a tristimulus value by multiplying an output signal corresponding to illumination of each light source of the light receiving element by a coefficient and adding the same, or calculating chromaticity coordinates in various colorimetric systems from the tristimulus value. 6. The spectrophotometer according to claim 1, further comprising means.
【請求項7】 複数の光源の相対分光輝度分布の加算が
可視光域において連続的な分光輝度分布になるように、
前記複数の光源の分光輝度分布を選択したことを特徴と
する請求項1〜6に記載の分光測色計。
7. A method of adding a relative spectral luminance distribution of a plurality of light sources to a continuous spectral luminance distribution in a visible light region.
The spectral colorimeter according to claim 1, wherein spectral luminance distributions of the plurality of light sources are selected.
【請求項8】 複数の光源として発光ダイオードを用い
ることを特徴とする請求項1〜7に記載の分光測色計。
8. The spectrophotometer according to claim 1, wherein a light emitting diode is used as the plurality of light sources.
【請求項9】 各光源の分光帯域に対応した波長範囲の
反射率より、等波長間隔の分光反射率を求める演算手段
を設けたことを特徴とする請求項1〜8に記載の分光測
色計。
9. The spectral colorimetry according to claim 1, further comprising an arithmetic unit for obtaining spectral reflectances at equal wavelength intervals from reflectances in a wavelength range corresponding to a spectral band of each light source. Total.
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