JP2003194628A - 液体色測定装置及びその測定部 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定装置の測定部を液体内に没入させるだけ
で、液体色のデータを読み取る。 【解決手段】 基体ケース７に光線通過窓４を設けると
共に、基体ケース７外に液体充満空間６を有した状態で
反射板５を配置し、光線通過窓４を挟んで基体ケース７
内の検出部３と基体ケース７外の反射板５を相対させ、
検出部３は、光線通過窓４を透過して反射板５に白色光
を照射する白色の光源と、反射板５からの反射光を受光
する３原色の受光素子を備えることによって、色名を測
定したい液体内に測定装置１の測定部２（光線通過窓
４、反射板５）を没入させると、照射された白色光が光
線通過窓４を透過して外方に照射され、液体充満空間６
に流入充満した液体を通過し、反射板５での反射光は再
度、液体充満空間６の液体を通過し、検出部３が液体透
過した反射光（ＲＧＢ３種類）を測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の色を判別す
る液体色測定装置及びその測定部に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、かかる液体色の測定方法として
は、透明な容器に測定対象の液体を入れ、一方から白色
光を照射し、液体に吸収されなかった透過光を他方（反
対側）で測定して、液体色を判別、認識する方法が一般
的であった。他の方法としては、白色紙に測定対象の液
体を塗布し、液体塗布紙に白色光を照射すると共に反射
光を測定する方法が行われていた。

【０００３】これらの方法によると、透明容器を準備
し、容器の相対位置で照射、測定をせねばならなかった
り、白色紙に液体塗布し、液体塗布紙と測定装置をセッ
ティングせねばならず、測定装置、場所、人員、手間等
で大掛かりな装置、作業となったり、準備、測定時間が
多大となり、非効率的であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、測定装置の
測定部を液体内に没入させるだけで、液体色のデータを
読み取ったり、色名を判別したり、データ、色名を外部
へ出力する液体色測定装置及びその測定部を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
に基づく、簡易な測定が困難な課題に鑑み、基体ケース
に光線通過窓を設けると共に、基体ケース外に液体充満
空間を有した状態で反射板を配置し、光線通過窓を挟ん
で基体ケース内の検出部と基体ケース外の反射板を相対
させ、検出部は、光線通過窓を透過して反射板に白色光
を照射する白色の光源と、反射板からの反射光を受光す
る３原色の受光素子を備えることによって、色名を測定
したい液体内に測定装置の測定部（光線通過窓、反射
板）を没入させると、照射された白色光が光線通過窓を
透過して外方に照射され、液体充満空間に流入充満した
液体を通過し、反射板での反射光は再度、液体充満空間
の液体を通過し、検出部が液体透過した反射光（ＲＧＢ
３種類）を測定する。

【０００６】又、測定部、色判別手段と出力手段を基体
ケース内に備えた液体色測定装置であって、色判別手段
は、受光素子による測定データと格納されている規格デ
ータを比較して色を判別する手段を備えることによっ
て、色判別手段に測定データ（ＲＧＢデータ）を送り、
色判別手段内のプログラムが測定データを演算すると共
に、該演算データ（ＨＬＳデータ）と系統的に分類して
ある規格データ（テーブルデータ）を比較し、測定デー
タの色名（基本色名、明度・彩度、色相）を選び出す。
そして、測定データまたは選出された色名を外部出力、
音声出力、画面表示出力する。

【０００７】又、検出部は、液体に白色光を照射する白
色の光源と、液体透過した反射板からの反射光を受光す
る３原色の受光素子を備えることによって、上記の反射
光測定を３原色であるＲＧＢ３種類で行い、演算比較を
ＨＬＳで行い、色名の選出は人間の視感に準じて行う。

【０００８】更に、色認識装置の継続使用による各部の
劣化、狂い、使用環境変化に対して、検出部と光線透過
窓の間に、特定色の校正試料を配置、退避させる移動手
段を設けると共に、校正試料の測定データと基準データ
を比較して自己校正する手段を設けた様な自己校正（補
正）回路を組み込み、安定的な使用が出来る様にして、
上記課題を解決する。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
基づいて説明する。本発明に係る液体色の測定装置１
は、その測定部２を色名（基本色名、明度・彩度、色
相）を知りたい液体に没入させることにより、測定装置
１内の検出部３が照受光して液体の透過光を測定（ＲＧ
Ｂデータ）し、測定データを外部出力（外部機器へ伝
達）したり、色判別機能を内装するものである。色判別
機能を有した測定装置１は、検出部３による測定データ
を色判別手段に送り、色判別手段内のプログラムが測定
データからＨＬＳ３種類を演算し、ＨＬＳ演算データと
系統的に分類してある規格データ（テーブルデータ）を
比較し、ＲＧＢ測定データの色名を選び出し、即ち、液
体の色名を識別して色名（修飾語を伴った色名）を外部
出力（測定装置１自体から音声、画面で外部出力した
り、外部機器へ伝達出力）する。測定対象の液体に照受
光する構成としては、光線通過窓４を挟んで検出部３を
内装すると共に反射板５を外装し、且つ、両者間に液体
充満空間６を設定し、検出部３と反射板５を相対させて
いる。

【００１０】以下、測定装置１の詳細を説明する。図１
〜４に示す様に、偏平箱状の基体ケース７の底面板８に
透明ガラス板、透明合成樹脂板等の光線通過自在な光線
通過窓４を設けると共に、該光線通過窓４に対向した基
体ケース７の内部に、光線通過窓４を通過して外部の測
定対象液体に対して照受光する検出部３を設けている。
一方、光線通過窓４に対向した基体ケース７の外部に、
脚体９、9a…を介して反射板５を配置し、光線通過窓４
と反射板５の対向面間に液体充満空間６を設定し、光線
通過窓４を挟んで内部の検出部３と外部の反射板５、液
体充満空間６を相対させている。

【００１１】基体ケース７の内部では光線通過窓４及び
検出部３の間などに校正手段10を設けると共に、基体ケ
ース７の内部に制御回路基板11、スイッチ12その他の構
成部品を内蔵し、又基体ケース７の上部に乾電池13を取
り替え自在に収容する電源ボックス14を設けている。
尚、測定装置１先端部の測定部２は密閉（水密）状態で
あって、スイッチ12の可動部分、乾電池13の取替部分な
どは液体に没入させず使用可能であるが、これらの部分
に防水処置、例えば、防水袋に入れたり、防水被覆を施
すことが好ましい。

【００１２】基体ケース７の外側に配置した反射板５は
検出部３からの入射光（照射透過光）を乱反射状態で反
射させるものであり、白色で非鏡面のものが好ましい。
その理由としては、反射後の透過光を検出部３によりＲ
ＧＢデータで測定しているため、反射板５が白色の場合
は大半の光線を略均等に反射させるが、有彩色の場合は
特定波長の光線を吸収すると共に残余の光線を反射させ
るため、反射板５の色で反射光が支配されるか、偏る傾
向があるため、反射板５は白色が好ましい（有彩色の
時、演算修正は可能である）。又、反射板５の表面が非
鏡面で乱反射光を発生させているが、反射板５を鏡面反
射状態とすると、検出部３での正確な測定が出来なかっ
たり、測定不可能となる。

【００１３】又、反射板５の取付に際して、脚体９、9a
…を介して反射板５を箱状の基体ケース７から突出させ
た固定状態のものを図示したが、反射板５、液体充満空
間６の配置状態等はこれらに限定されない。例えば、脚
体９、9a…及び反射板５を基体ケース７に対して着脱自
在と成しても良く、或いは、図５に示す様に、基体ケー
ス７の検出部３及び底面板８等を図中上方側（検出部３
側）に後退させて液体充満空間６を凹設し、底面板８の
延長位置に反射板５を配置する様にしても良い。即ち、
検出部３が基体ケース７内にあって、液体侵入が不可能
で検出部３等を保護でき、且つ、光線通過窓４の外側で
反射板５の内側に液体が進入し液体充満空間６に充満可
能であれば良い。

【００１４】上記の測定用光線を照受光する検出部３
は、底面板８に設けた光線通過窓４の上方（図中におけ
る方向、以下同じ）対向位置に３原色の受光素子を１パ
ッケージ化したカラーセンサー3aを配置すると共に、該
カラーセンサー3aの両側に２個の白色光源3b、3cを４５
度傾斜で配置している。カラーセンサー3aに採用してい
る３原色の受光素子の１例としては、最大感度波長がＲ
ｅｄ（６６０ｎｍ）、Ｇｒｅｅｎ（５４０ｎｍ）、Ｂｌ
ｕｅ（４６０ｎｍ）となる様に、ＲＧＢ３種類のフィル
ターを付けた３個のフォトダイオード（光電変換素子）
を採用し、３原色に感度を有したフォトダイオードで３
原色の入射（受光）光量を別々に測定する。又、白色光
源3b、3cを２個配置することにより、光源光量を必要量
確保し、更に、白色光源3b、3cを傾斜させることによ
り、光線通過窓４を通過して液体に白色光を照射すると
共に２回透過した反射光をカラーセンサー3aで受光さ
せ、且つ、反射板５での乱反射に対応して測色（測定デ
ータ）の正確性を向上させるために傾斜角度を４５度に
設定している。

【００１５】以下、具体的に説明する。図１〜４に示す
様に、基体ケース７内に上下方向にスイッチ基軸15を設
けると共に、該スイッチ基軸15に略半円板状のスイッチ
基板16を回転自在に取付け、該スイッチ基板16の弦部の
半分が突出して押圧可能状態となる様に、スイッチ基板
16の弦部の一部である押圧部17を基体ケース７から突出
させてレバースイッチ12を構成している。そして、基体
ケース７内に設けたバネボス18に部分巻装した捩じりス
プリング19の一対のアームの端部を基体ケース７の壁面
等及びスイッチ基板16に当接させて、回転させたスイッ
チ基板16を自動復帰させる様にし、更に基体ケース７内
に設けたストッパー20をスイッチ基板16に設けた位置決
孔21に挿通して回動位置を規制している。尚、図示して
いないが、基体ケース７内に収納されているスイッチ基
板16の適宜箇所にスイッチ起動部を形成すると共に、基
体ケース７内に設けた制御回路基板11にスイッチアーム
を設け、スイッチ基板16の回動でスイッチ起動部とスイ
ッチアームが当接することにより、スイッチアームが傾
動してスイッチが入る様にしている。

【００１６】又、スイッチ基板16の半円部の一部外周縁
に、平歯車（ラック）22を設ける一方、その外側対向位
置にレバー速度調整用のダンパー23を設け、該ダンパー
23の下部に設けた平歯車（図示せず）をスイッチ基板16
の平歯車22に噛合させている。この構成により、スイッ
チ基板16における基体ケース７の突出状の押圧部17を押
圧操作すると、スイッチが入ると共に、スイッチ基板16
とダンパー23の係合関係により、スイッチ基板16の回動
速度は低速化される。

【００１７】又、基体ケース７内で先端側（図中左側）
に測定基軸24を設けると共に、該測定基軸24にボス25を
一体化した円板状の測定基板26を回動自在に取付け、又
スイッチ基板16と測定基板26の側方中間位置において、
基体ケース７内に設けた中間基軸27に中間ギア28を回動
自在に設け、該中間ギア28下側に一体化した介在ギア29
をスイッチ基板16の平歯車22に噛合させると共に、中間
ギア28を測定基板26のボス25に設けた平歯車30に噛合さ
せている。この構成により、ダンパー23の作用で低速回
転するスイッチ基板16に応じて測定基板26が回動する。

【００１８】回動する測定基板26は光線通過窓４及び検
出部３の間に配置され、測定基板26には所定位置に特定
色の校正試料である黒色試料31及び白色試料32（図示の
ものでは多数の取付部）、並びに空間である測定用窓33
が設けられている。又、図示していないが、測定基板26
の他側の外周縁部には、黒色試料31、白色試料32、測定
用窓33に夫々対応する第１、第２、第３ドグを設けると
共に、制御回路基板11にドグを検出するタイミング検出
センサー27を設けている。この構成により、スイッチ基
板16及び測定基板26の回動によって、黒色試料31、白色
試料32、測定用窓33、ドグが回転移動し、検出部３と光
線通過窓４の間に黒色試料31が位置した時に、第１ドグ
の検出タイミングで黒色試料31の反射光を測定し、次
に、第２ドグの検出タイミングで白色試料32の反射光を
測定し、後述する様な自己校正を行う。そして、検出部
３と光線通過窓４の間に測定用窓33が位置した時に、第
３ドグの検出タイミングで測定用窓33（空間）を光が通
過し、更に、基体ケース７の光線通過窓４から外部液体
に照射され、液体内に位置する反射板５での反射光が光
線通過窓４、測定用窓33を通過して検出部３で液体の透
過光を測定し、色判別する。

【００１９】又、基体ケース７内には液体の判別色を音
声で外部出力する手段としてスピーカー34を内蔵してい
るが、スピーカー34に代えてイヤホーン（図示せず）
（その端子を含む）を設けても良い。外部出力手段はス
ピーカー34を例示したが、液晶画面を備えて色名を画面
表示しても良く、或いは、イヤホーンと同様に色名の画
面データの外部出力端子を設けても良い。更に、色判別
せず測定データ（ＲＧＢデータ）を外部出力しても良
く、或いは、ＲＧＢデータ、ＨＬＳ演算データ、色名デ
ータ等の一部、複数を外部出力しても良い。

【００２０】次に、制御回路基板11に設けた回路（手
段）を説明する。図６に示す様に、基体ケース７には上
述の稼働部分（スイッチ基板16、測定基板26等）、検出
部３（照受光部）、タイミング検出部、スイッチ、音声
出力部、電源部の他、色判別手段を担う制御回路基板11
が内蔵されている。制御回路基板11に装着されている主
要部としては、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ａ／Ｄ等から
構成されており、以下、作用と共に説明する。

【００２１】照受光部（カラーセンサー3a、白色光源3
b、3c）の測定データ（アナログ）を入力側のＯＰ Ａ
ＭＰ35で増幅してメイン回路36へ送信すると共に、タイ
ミング検出部（ドグ、センサー）のタイミングデータを
Ｉ／Ｏ ＩＮＦ．37を経由してメイン回路36へ送信す
る。メイン回路36では、Ｉ／Ｏ ＩＮＦ．37から送信さ
れたタイミングデータに呼応したＯＰ ＡＭＰ35からの
測定データ（アナログ）を特定すると共に、Ａ／Ｄでデ
ジタル変換する。そして、測定データ（デジタル）のＲ
ＧＢデータから、ＲＯＭに格納されている演算式、規格
データ（図１８〜２４等のテーブルデータ）に基づいて
色判別する。そして、色判別に基づいて３種類（色名に
よっては１、２種類）の発声データ（デジタル）をＥＥ
ＰーＲＯＭ38から抽出して、メイン回路36から出力側の
ＯＰＡＭＰ39へ送信する。そして、発声データ（デジタ
ル）をＤ／Ａでアナログ変換した後、ＯＰ ＡＭＰ39で
増幅した音声信号をスピーカー34へ送信して音声出力す
る。尚、出力方式に応じて上記構成は若干変更されて出
力され、例えば、発声データに代えて画像データとした
り、測定データ、演算データに変更される。

【００２２】次に本発明に係る液体色測定装置及びその
測定部の作用について説明する。スイッチ基板16の押圧
部17を把握押圧することによりスイッチ基板16が回動
し、測定装置１の電源がＯＮされると、検出部３が起動
（照受光）すると共に、測定基板26が低速回動し、黒色
試料31、白色試料32、測定用窓33が検出部３と光線通過
窓４の間に順次移動する。当該測定位置に黒色試料31等
が位置した時にドグをセンサーが検出し、その時点のカ
ラーセンサー3aにおける受光（測定）データを制御回路
基板11に転送する。即ち、白色光源3b、3cから照射され
た白色光が校正試料で反射した時に、又は（照受光とも
に測定用窓33、光線通過窓４を通過し反射板５で反射し
て）液体を透過した時に、校正試料又は液体に応じた特
定波長の光が反射、透過され、カラーセンサー3aで受光
した３原色の受光量に応じて光電変換された測定値が制
御回路基板11に転送される。

【００２３】そして、測定データが転送された制御回路
基板11では、測定データのＲＧＢデータから演算データ
のＨＬＳデータに演算変換され、ＨＬＳデータに基づい
て「物体の色名」が選出される。尚、「物体の色名」は
ＪＩＳ規定に準拠した３種類の「基本色名」、「明度お
よび彩度に関する修飾語」、「色相に関する修飾語」で
表現される。ＪＩＳ規定に準拠しＨＬＳデータから選出
された「基本色名」および「２種類の修飾語」の音声デ
ータが抽出された後、音声データはスピーカー34に転送
され、発声される。

【００２４】以下、人間の視感と本発明の関係、人間の
視感とＪＩＳ規定（Ｚ ８１０２他）の関係、ＪＩＳ規
定とＨＬＳデータの関係、測定データのＲＧＢデータと
演算データのＨＬＳデータの関係、測定データからの色
名選出の方式などを説明し、最後に校正方式を説明す
る。

【００２５】先ず、物体の光線反射および人間の色知覚
の基本原理、並びに人間の視感と本発明の関係を説明す
る。３原色（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）から成る白色光を液体
（校正試料、反射板５）に照射すると、液体などは可視
光線中、特定波長の光を多く透過（反射）したり、多く
吸収する（液体の透過時と物体の反射時は同様作用のた
め、以下、液体透過について説明する）。つまり、液体
によって可視光線のどの部分を透過し、どの部分を吸収
するかの相対量が相違し、人間は液体を透過する色（可
視光線）を認識して色を区別している。

【００２６】そして、本発明では透過光を数値測定した
後、色判別を行っているが、人間の色判別と本発明によ
る色判別の方式は相違している。即ち、人間は液体の透
過光と目の感度から導き出される視感（３原色の視感の
合計）から色を区別している。尚、３原色毎の視感及び
３原色合計の視感は波長毎の反射率と目の感度の重なっ
た部分で、積分値として計算可能である。それに対し
て、本発明では３原色（ＲＧＢ）の透過光を測定して、
測定ＲＧＢデータを演算ＨＬＳデータと成した後、ＨＬ
ＳデータをＪＩＳに準拠させたテーブルデータに当て嵌
め、後述のＪＩＳに規定されている色知覚の三属性（色
相、明度、彩度）を求め、色名（基本色名、明度・彩
度、色相）の音声データを抽出し、音声出力している。

【００２７】そして、人間の視感（色判別）の表現とし
てＪＩＳ規格がある。液体を測色した色名の表現、即
ち、色知覚の三属性（色相、明度、彩度）は、ＪＩＳ規
格「物体の色名」Ｚ８１０２に沿った表現を採用してい
る。即ち、図７(a) 、(b) の基本色名表に示す様に、物
体の基本色名を有彩色および無彩色の１３種類で表現す
ると共に、この基本色名に図８、９の修飾語表に示す２
種類の修飾語を付加して全ての色名を表現している。

【００２８】そして、色知覚の属性中、１０種類の有彩
色の基本色名である色相名は、図１２の〔色相に関する
修飾語の相互関係〕に示す様に、色相環に沿って分類
（図１３、１４参照）し、明度および彩度は、図１５の
〔無彩色の明度並びに有彩色の明度及び彩度の相互関
係〕に示す様に、等色相面に明度および彩度の配列に沿
って分類（図１５、１６参照）している。本件発明で
は、上記の色相環は３６０度、或いは２０段階（１〜１
８）で分類して基本色名に対する色相が付与され、明度
および彩度は２０段階（１〜２０）で分類して明度表示
および彩度表示が付与されている。

【００２９】そこで、図１２、１５等のＪＩＳに基づい
て明度・彩度の相互関係を簡単に説明すると、図１５の
表示では、色相が０度の赤を例にすると、彩度（横軸）
が０の時は無彩色（白色、灰色、黒色）となり、数値が
大きくなると赤となり、彩度０の無彩色の時に、明度
（縦軸）が０の時には黒となり、大きくなると白にな
る。 彩度の数値が中間値や大きい値の時には、明度が
大の時は「うすい」又は「明るい」と成り、彩度が大き
いと「鮮やかな」と成り、小さいと「くすんだ」感じと
成り、これらは色相角度に共通する（赤に限らず全ての
有彩色に基本的に共通する）。図１２の表示では、彩度
０の無彩色（白色、灰色、黒色）が中心側に表示され、
周辺に有彩色が表示されている。

【００３０】上記の色相と明度・彩度の関係を実施例に
示す計測例で説明すると、図１０に示す様に、白（白色
試料）のＲＧＢデータはＲ＝２３１、Ｇ＝２２８、Ｂ＝
２３５であって３原色の波長が全て多量にあり、後述す
るＨＬＳデータの演算式では、基本色（Ｈ＝１６）では
紫色であるが、Ｌ＝２、Ｓ＝５で白色となる。黒（黒色
試料）のＲＧＢデータはＲ＝２２、Ｇ＝２２、Ｂ＝１７
で３原色の波長が全て微量であり、基本色（Ｈ＝６）で
は黄色であるが、Ｌ＝１９、Ｓ＝３で黒色である。又、
赤のＲＧＢデータの一例はＲ＝１８２、Ｇ＝２２、Ｂ＝
２９で赤色の波長だけが多量にあり、色相Ｈ２、色相角
度３５７度で基本色が赤であって、Ｌ＝１３、Ｓ＝１６
で基本色だけの赤となる。

【００３１】そして、ＪＩＳ規定では、色知覚の三属性
（色相、明度、彩度）を尺度化して表示する方法をＺ８
７２１で規定している。そして、Ｚ８７２１による表示
と系統色名（修飾語＋基本色名など）の関係はＺ８１０
２の付図１〜２０（本件明細書では抜粋）に示されてい
る。そして、Ｚ８７２１では三刺激値Ｙｃ及び色度座標
ｘｃ，ｙｃから色の表示記号Ｈｃ、Ｖｃ及びＣｃを求め
ている（その計算式の一例もＢＡＳＩＣ言語で紹介され
ている）。

【００３２】ところが、ＪＩＳ規定では、先ず、三刺激
値を計測する必要があって、機器又は計算が複雑となる
ので、ＲＧＢデータからの簡易な計算式が各種提案され
ており、本発明ではＲＧＢから計算容易なＨＬＳ色空間
を採用し、ＪＩＳ規定に準拠した色相、明度・彩度を選
別している。以下、ＲＧＢ、ＨＬＳ、ＪＩＳ規定の関係
等を説明する。

【００３３】色はＲＧＢ３つの要素が合成されており、
図１１に示す様にＲＧＢ３要素を軸とする立体空間で表
示する場合がＲＧＢ色空間と称され、ＲＧＢ３つの値で
色空間内での位置が決まる。しかしながら、ＲＧＢ色空
間では測定された３値による位置が特定されても色判別
が困難である。それに対して、従来からマンセルの色相
環と云う色表現が存在し、基本色名（色相）の分類が行
われており、色相の認識（色判別）が一般化している。

【００３４】そして、このマンセルの色相環に明度と彩
度が付加されて色表現を行うことを基本として上述のＪ
ＩＳ規定が成されている。又、この色相、明度・彩度を
表現するものの１例としてＨＬＳ色空間（円筒形ＨＬＳ
座標系）があり、ＲＧＢ色空間とＨＬＳ色空間の関係を
図１１に示している。尚、ＨＬＳ採用理由は座標系が円
筒形であるために、ＪＩＳの諸表に近いためであって、
ＲＧＢからの変換先データ形式はＨＬＳに限定されない
が、ＨＬＳ以外のものとした時には、別の計算式を採用
すると共に、計算式に適合するテーブルを作成する必要
がある。

【００３５】以下、測定データのＲＧＢデータから演算
データのＨＬＳデータへの演算変換、及び色相、明度、
彩度の求め方を説明する。先ず、色相角度Ｈを求める計
算式を次に示す（尚、端数処理は後述の実例参照）。こ
こで、Ｒ、Ｇ、Ｂは、それぞれ０〜２５５の値をとる。
（即ち、カラーセンサー3aで測定されたＲＧＢデータ
を、ＯＰ ＡＭＰ35による増幅後、Ａ／Ｄでデジタル数
値に変換すると共に、２５６階調に尺度化している。）
そして、ｒ、ｇ、ｂは、Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ２５５で
割った値、ｍａｘは、ｒ、ｇ、ｂのなかで一番大きい
値、ｍｉｎは、ｒ、ｇ、ｂのなかで一番小さい値とす
る。

【００３６】そして、３原色中、どの要素（ＲＧＢデー
タ）が最大かによって、式（１）、（２）、（３）のい
ずれかが選択されて変数ｈが計算される。ＲがＲ、Ｇ、
Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝（ｇ−ｂ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・・・（１） ＧがＲ、Ｇ、Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝２＋（ｂ−ｒ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・（２） ＢがＲ、Ｇ、Ｂの中で最大のとき、 ｈ＝４＋（ｒ−ｇ）／（ｍａｘ−ｍｉｎ）・・（３）とする。 変数ｈが計算された後、変数ｈを３６０度表示にするた
めに、Ｈ＝ｈ×６０とすると共に、右回りと左回りを調
整してＨが０〜３６０の整数値となる様に、 Ｈ≧０のとき、Ｈ＝Ｈ・・・・・・・・・・・（４） （右回りのときは、そのまま） Ｈ＜０のとき、Ｈ＝Ｈ＋３６０・・・・・・・（５）とする。 （左回りのときは、３６０を足して右回り表示とす
る。） 尚、ｍａｘ−ｍｉｎ＝０のときは、Ｈ＝０とする。

【００３７】上記の様に求められた色相角度Ｈから色相
が選出される。図１４はＪＩＳ−Ｚ８７２１の色相環の
分割表（図１３参照）に、ＨＬＳデータが適用されるカ
ラーテーブル番号（図１９参照）を追記したものであ
り、図１９はＨＬＳにおけるカラーテーブル番号と色相
角度の関係を示すものである。そして、求められた色相
角度Ｈを図１９の関係表に当て嵌めてカラーテーブル番
号を抽出し、そのカラーテーブル番号を図１４の色相環
に当て嵌めて（有彩色の）色相を求める。尚、無彩色に
関しては、上述の色相が直接あてはまらず、明度Ｌと彩
度Ｓの関係で決定される。

【００３８】次に、明度Ｌを求める計算式を次に示す。
明度Ｌの計算方式は式（６）で変数ｌを求めた後、２０
段階で表示すべく、式（７）で０〜２０の数値となる様
にしている。 ｌ＝（ｍａｘ＋ｍｉｎ）／２・・・・・・・・・・・・・・・・（６） Ｌ＝｛１００−（１×１００）｝／５・・・・・・・・・・・・（７）とする。 そして、図２０に示す様に、下段の計算値Ｌから上段の
明度１〜２０を求める。

【００３９】次に、彩度Ｓを求める計算式を次に示す。
彩度Ｓを求める時には、明度Ｌの計算過程における変数
ｌによって、式（８）、（９）のいずれかが、選択され
て変数ｓが計算される。ｌ≦０．５のとき、 ｓ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／（ｍａｘ＋ｍｉｎ）・・・・・・（８） ｌ＞０．５のとき、 ｓ＝（ｍａｘ−ｍｉｎ）／｛２−（ｍａｘ＋ｍｉｎ）｝・・（９）とする。 そして、変数ｓが求められたら、２０段階で表示すべ
く、式（10）で０〜２０の数値となる様にしている。 Ｓ＝（ｓ×１００）／５・・・・・・・・・・・・・・・・・・（10） 尚、ｍａｘ−ｍｉｎ＝０のときは、ｓ＝０とする。そし
て、明度Ｌの時と同様に、図２０から彩度１〜２０を求
める。尚、図１６に示す様に、明度Ｌと彩度Ｓは、ＪＩ
Ｓでは１０段階程度で尺度化しているが、本発明に係る
ＨＬＳでは２０段階で尺度化している。

【００４０】そして、上記の様に求められた明度Ｌと彩
度Ｓから、修飾語の有無、無彩色が選出される。図２
１、２３はカラーテーブル１０、２０の色相におけるＬ
−Ｓ表であり、このＬ−Ｓ表はＪＩＳ Ｚ８１０２の付
図１０、２０（本件明細書では図１７、１８）に夫々リ
ンクさせたものである。そして、縦軸の明度Ｌと横軸の
彩度Ｓの夫々の数値から表内のＬＳ値を抽出して、この
ＬＳ値の該当位置とリンクするＪＩＳ付図から、彩度Ｓ
が２以下の時に無彩色、彩度Ｓが３以上の時に有彩色の
色相が適用され、彩度Ｓおよび明度Ｌから修飾語（有無
を含む）が選出され、色名が求められる。尚、ＬＳ値と
色名の関係は図２２、２４に夫々示している。

【００４１】上述のＲＧＢデータから演算されたＨＬＳ
データを基礎として色名を求める方式を整理すると次の
様になる。 （１）色相角度（Ｈ）が求まる。 （２）カラーテーブル番号が決まる。 （３）色相（基本色名）が決まる（無彩色は別途変更あ
り）。 （４）明度（Ｌ）と彩度（Ｓ）の値が決まる。 （５）Ｌ−Ｓ表の中から番号を得る。 （６）色名を得る。

【００４２】次に、色名を得た後の発声方式（音成外部
出力）を説明する。制御回路基板11のＥＥＰ−ＲＯＭ38
には、色名における基本色名、明度・彩度、色相に関す
る発声データが別々に格納されている。そして、色名に
応じて、例えば、基本色名だけの場合は修飾語の発声デ
ータが抽出されず、基本色名のデータだけがＥＥＰ−Ｒ
ＯＭ38から抽出され、修飾語付きの場合は、その順番も
含めて複数の発声データが抽出される。そして、ＥＥＰ
−ＲＯＭ38から抽出された発声データはＤ／Ａ変換し、
ＯＰＡＭＰ39で増幅されてスピーカー34へ送信され、音
声として外部出力される。

【００４３】次に、ＲＧＢデータから色判別する２例
（図１０に示す、試料１色名「明るい緑みの灰色」およ
び試料２色名「明るい灰赤紫」）を説明する。この２例
は水性絵具（株式会社サクラクレパス製の「サクラマッ
ト水彩１２色」）の１０００倍希釈液の試料であり、試
料１は「きみどり」（ＹＥＬＬＯＷＧＲＥＥＮ：２
７）、試料２は「あか」（ＲＥＤ：１９）の希釈液で、
ゲル状の絵具に比して、希釈液では上記の「明るい緑み
の灰色」、「明るい灰赤紫」の様に判別された。尚、下
記の実例において、端数処理例を示しているが、端数処
理位置は適宜変更可能であり、その時は別表を適宜修正
する。

【００４４】試料１（絵具「きみどり」の１０００倍希
釈液）に対して照受光して得られたＲＧＢデータは、Ｒ
＝１９０、Ｇ＝２０１、Ｂ＝１８０である。Ｇが最大な
ので、式（２）よりｈ＝１．９９８１３２（小数点第７
位を四捨五入）Ｈ≧０なので、式（４）より Ｈ＝１１
９（小数点以下切捨）となり、図１９よりカラーテーブ
ル番号が１０であることがわかる。式（６）より ｌ
＝０．７４７０６（Ｌの演算時は小数点第３位以下切
捨、ｓの演算時は小数点第６位を四捨五入）式（７）よ
り Ｌ＝５．２となり、図２０より明度は６であること
がわかる。ｌ＞０．５なので、式（９）より ｓ＝
０．１６２７９０７（小数点第８位を四捨五入、Ｓの演
算時（ｓ×１００の計算時）に小数点以下切捨） 式（10）より Ｓ＝３（小数点以下切捨） 図２０より彩度は４であることがわかる。以上のことか
らＨ＝１１９、色相＝１０、明度（Ｌ）＝６、彩度
（Ｓ）＝４となり、色相＝１０のＬ−Ｓ表（図２１）に
Ｌ＝６、Ｓ＝４をあてはめると、ＬＳ値＝７が得られ、
これは、「明るい緑みの灰色」を示している（図２２参
照）。尚、この時の色名（「明るい緑みの灰色」）は、
コンピューター内での信号種別の一例は（ｌｔ、ｇ、
Ｎ）の色相修飾語（図７(b) 、図８、図９に示す様に、
明度彩度の修飾語ｌｔ＝明るい、ｇ＝緑みの、基本色Ｎ
＝灰色）である。

【００４５】試料２（絵具「あか」の１０００倍希釈
液）に対して照受光して得られたＲＧＢデータは、Ｒ＝
２０５、Ｇ＝１６４、Ｂ＝１９５である。Ｒが最大なの
で、式（１）よりｈ＝０．７５６０９７（小数点第７位
を四捨五入） Ｈ＜０なので、式（５）より Ｈ＝３１４（小数点以下
切捨）となり、図１９よりカラーテーブル番号が２０で
あることがわかる。式（６）より ｌ＝０．７２３５
２（Ｌの演算時は小数点第３位以下切捨、ｓの演算時は
小数点第６位を四捨五入）式（７）より Ｌ＝５．６と
なり、図２０より明度は６であることがわかる。ｌ＞
０．５なので、式（９）より ｓ＝０．２９０７８０
１（小数点第８位を四捨五入、Ｓの演算時（ｓ×１００
の計算時）に小数点以下切捨） 式（10）より Ｓ＝５（小数点以下切捨） 図２０より彩度は６であることがわかる。以上のことか
らＨ＝３１４、色相＝２０、明度（Ｌ）＝６、彩度
（Ｓ）＝５となり、色相＝２０のＬ−Ｓ表（図２３）に
Ｌ＝６、Ｓ＝５をあてはめると、ＬＳ値＝１２が得ら
れ、これは、「明るい灰赤紫」を示している（図２４参
照）。尚、この時の色名（「明るい灰赤紫」）は、コン
ピューター内での信号種別の一例は（ｌｔ、ｍｇ、Ｍ）
の色相修飾語（図７(a) 、図８、図９に示す様に、明度
彩度の修飾語ｌｔ＝明るい、ｍｇ＝灰、基本色Ｍ＝赤
紫）である。

【００４６】尚、ＪＩＳの付図（本件明細書では図１
７、１８）及びそれにリンクさせた図２１、２３のＬ−
Ｓ表において、無表示個所が存在することに対して、演
算されたＨＬＳデータでは無表示個所（欄外）に該当す
る場合があるので、修正して色名を得る様にしている。
その手法としては、明度または彩度の一方または両方を
基準にして、欄外位置のＬＳ値を決定する様にしてい
る。

【００４７】次に校正方法について説明する。上記のＲ
ＧＢデータからＨＬＳデータへの変換は、３原色のデジ
タルデータが２５６階調（０〜２５５）であることを基
礎としている。そして、色認識装置の使用により、例え
ば、電源の変化（蓄電量の低下、出力電気（電圧、電
流）の低下など）、使用温度、経年劣化が発生して、Ｒ
ＧＢデータが２５６階調で検出できるとは限らない。そ
こで、３原色データを一般的に有している黒色試料、白
色試料などの校正試料のＲＧＢデータを基に、機器使用
時点のデータ校正を行う。

【００４８】即ち、白色試料32と黒色試料31の測定デー
タが、（２３１、２２８、２３５）と（２２、２２、１
７）の基準ＲＧＢデータと一致すれば校正不要である
が、白黒試料で得られるＲＧＢデータに応じて按分比例
で、液体のＲＧＢデータを校正し、ＨＬＳデータに変換
し色判別を行う。例えば、白黒試料32、31の実測ＲＧＢ
データが上記基準ＲＧＢデータに比して、両方又は一方
が少値側、中間値側、多値側に振れたかで校正する。一
例としては、ＲＧＢ個々に関して、実測データが少値側
であれば上方修正の係数を設定し、中間値側であれば１
２３以上に対し上方修正し１２２以下に対し下方修正
し、多値側であれば下方修正する。これを、液体測定の
直前で行うことにより、正確なＲＧＢデータ、ＨＬＳデ
ータ、色判別を行う。

【００４９】尚、（２５５、２５５、２５５）が白の基
本、（０、０、０）が黒の基本であるが、測定基板26に
装備されている黒色試料31、白色試料32の本来のデータ
（２３１、２２８、２３５）、（２２、２２、１７）を
校正時の基準データと成している。

【００５０】又、自己校正に使用する特定色の校正試料
として黒色試料31及び白色試料32と成したが、これらは
適宜変更可能である。例えば、黒色試料31又は白色試料
32の測定データが（０、０、０）又は（２５５、２５
５、２５５）となる校正試料を採用すると２個の校正試
料が必要になると思料されるが、３種のＲＧＢの数値が
存在するものであれば、１個の校正試料でも良い。又、
黒色試料31又は白色試料32に代えて１〜３個の３原色試
料を採用しても良く、或いは任意の特定色のものを採用
しても良い。即ち、校正試料の測定データが基準データ
として格納されていて、比較できれば校正試料の色は不
問である。尚、３原色試料を採用した時には、３種中１
種のデータが突出するので、３個を使用すれば、３個の
最高値データを基に校正し、或いは１〜２個の場合は最
高値データと相対的に低数値の２種データを基に校正す
る。

【００５１】

【発明の効果】要するに本発明は、基体ケース７に光線
通過窓４を設けると共に、基体ケース７外に液体充満空
間６を有した状態で反射板５を配置し、光線通過窓４を
挟んで基体ケース７内の検出部３と基体ケース７外の反
射板５を相対させたので、色名を知りたい液体に測定装
置１の測定部２（光線通過窓４、反射板５、液体充満空
間６等）を没入させることにより、測定光線が往復透過
する液体充満空間６内に液体を進入させて、極めて容易
に測定することが出来る。又、検出部３は、光線通過窓
４を透過して反射板５に白色光を照射する白色の光源3
b、3cと、反射板５からの反射光を受光する３原色の受
光素子（カラーセンサー）3aを備えたので、信頼性のあ
る光学系で、且つ、簡単な構成にすることが出来る。

【００５２】反射板５は着脱自在と成したので、基体ケ
ース７から突出した反射板５を外すことにより、保管、
運搬が容易となったり、反射板５の損傷を防止すること
が出来る。

【００５３】反射板５は乱反射させる白色板と成したの
で、液体を透過した測定光が乱反射して適度な光量を検
出部３に反射させることが出来ると共に、反射時に略全
量、全種の光線を均等に反射させて測定、演算、色判断
を安定させることが出来る。

【００５４】３原色の受光素子3aとして、３原色に感度
を有した光電変換素子と成したので、測定ＲＧＢデータ
を光電変換素子で簡単に測定することが出来、又３原色
に感度を有した光電変換素子として、ＲＧＢ３種類のフ
ィルターを付けた３個のフォトダイオードと成したの
で、フォトダイオードにフィルターを取り付けるだけで
ＲＧＢデータを測定することが出来る。

【００５５】測定部２を有すると共に、受光素子3aによ
る測定データの出力手段を基体ケース７内に備えたの
で、液体を透過した特定量のＲＧＢ測定データを外部機
器に伝達して利用することが出来る。

【００５６】測定部２、色判別手段と出力手段を基体ケ
ース７内に備えた液体色測定装置１としたので、測定部
２を液体に没入させるだけで、測定、演算、色判断を行
うことが出来ると共に、その結果を手元で瞬時に認識す
ることが出来、又色判別手段は、受光素子3aによる測定
データと格納されている規格データを比較して色を判別
する手段を備えたので、データ比較で簡単、短時間（瞬
時）に色判別することが出来、又出力手段は、色判別手
段による判別色を音声、画面表示又はデータで外部へ出
力する手段と成したので、測定者は判別された色名を音
声、画面で認識することが出来たり、データを受信した
外部機器で認識することが出来る。

【００５７】測定データをＲＧＢデータとしたので、３
原色の受光素子で容易に測定を行うことが出来、又ＲＧ
ＢデータからＨＬＳデータを演算する様にしたので、Ｈ
ＬＳデータは慣れ親しんだマンセル色相環との共通性も
存在して、実感があると共に、表示安定性にも優れたも
のと成すことが出来、又ＨＬＳデータと格納規格データ
を比較する様にしたので、容易に色を判別することが出
来る。

【００５８】検出部３と光線通過窓４の間に、特定色の
校正試料を配置、退避させる移動手段を設けたので、自
己校正に使用する校正試料の機器内配置、測定を容易に
行うことが出来、又校正試料の測定データと校正試料の
基準データを比較して自己校正する手段を設けたので、
電源、各種構成部品等の経年、使用劣化が発生しても、
或いは使用環境の変化に応じて、自己校正により、安定
的に測定、色判別することが出来る。

【００５９】特定色の校正試料は黒色試料31又は白色試
料32と成したので、校正試料は３原色を一般的に有して
いるため、ＲＧＢ３種の個々データを校正データとして
使用することにより、３種校正を同時に行うことが出
来、又特定色の校正試料は１〜３個の３原色試料と成し
たので、最高値データまたは低数値データが測定され、
中間数値を基準にしないため、校正を確実に行うことが
出来る。又、自己校正は液体の測定データを校正する様
にしたので、使用時毎の使用環境等に対応することが出
来る。

【００６０】スイッチ12の操作により、検出部３と光線
通過窓４の間に、校正試料を移動、測定、退避させ、液
体を測定させることを、自動的に実行させる手段を設け
たので、校正並びに測定を自動的に連続的に行うことが
出来る。

【００６１】移動手段は、回転板（測定基板26）に校正
試料、空間である測定用窓33を設け、回転板を移動させ
る様にしたので、校正に必要とする構成部品のスペース
縮小化が可能で測定装置１を小型化することが出来る。

【００６２】音声を外部出力する手段として、スピーカ
ー34を内蔵することにより、色判別、出力をパッケージ
化、取扱容易化を図ることが出来、音声を外部出力する
手段として、イヤホーンを設けることにより、外部に音
声が漏れず、周囲環境に拘らず、測定装置１を使用する
ことが出来、又色名を画面表示することにより、騒音発
生場所でも使用することが出来る等その実用的効果甚だ
大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る色測定装置の内部構造を示す部分
斜視図である。

【図２】図１の部分断面平面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面の要部端面図である。

【図５】別例を示す部分断面図である。

【図６】回路構成を示す図である。

【図７】基本色名の一覧表を示す図である。

【図８】明度および彩度に関する修飾語の一覧表を示す
図である。

【図９】色相に関する修飾語の一覧表を示す図である。

【図１０】計測したＲＧＢデータ、変換したＨＬＳデー
タ、選出された色名の関係を示す図である。

【図１１】ＲＧＢ色空間の座標系、ＨＬＳ色空間の座標
系を示す図である。

【図１２】ＪＩＳ規定の色相に関する修飾語の相互関係
を示す図である。

【図１３】ＪＩＳ規定の色相環の分割を示す図である。

【図１４】ＪＩＳ規定と本願における色相環の分割の関
係を示す図である。

【図１５】ＪＩＳ規定の無彩色の明度並びに有彩色の明
度及び彩度の相互関係を示す図である。

【図１６】ＪＩＳ規定と本願における等色相色における
明度及び彩度の配列を示す図である。

【図１７】ＪＩＳ規定の色の三属性による表示と系統色
名の関係を示す図であって、緑（試料１）に関する図で
ある。

【図１８】ＪＩＳ規定の色の三属性による表示と系統色
名の関係を示す図であって、赤紫（試料２）に関する図
である。

【図１９】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、カラーテーブル番号と色
相角度の関係を示す図である。

【図２０】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、明度と彩度における演算
値との関係を示す図である。

【図２１】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、色相１０（緑）における
明度、彩度、ＬＳ値の関係を示す図である。

【図２２】色相１０（緑）におけるＬＳ値と色名の関係
を示す図である。

【図２３】制御回路基板のＲＯＭに格納されているテー
ブル（規格データ）であって、色相２０（赤紫）におけ
る明度、彩度、ＬＳ値の関係を示す図である。

【図２４】色相２０（赤紫）におけるＬＳ値と色名の関
係を示す図である。

【符号の説明】

２ 測定部 ３ 検出部 3a カラーセンサー 3b、3c 白色光源 ４ 光線通過窓 ５ 反射板 ６ 液体充満空間 ７ 基体ケース 10 校正手段 12 スイッチ 26 測定基板 31 黒色試料 32 白色試料 33 測定用窓

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋爪 慎哉 石川県金沢市粟崎町る５ (72)発明者 有谷 秀明 石川県松任市源平島町291−６ Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA03 DA04 DA12 DA22 DA23 DA32 DA34 DA35 DA43 DA62

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体ケースに光線通過窓を設けると共
   に、基体ケース外に液体充満空間を有した状態で反射板
   を配置し、光線通過窓を挟んで基体ケース内の検出部と
   基体ケース外の反射板を相対させ、 検出部は、光線通過窓を透過して反射板に白色光を照射
   する白色の光源と、反射板からの反射光を受光する３原
   色の受光素子を備えたことを特徴とする液体色測定装置
   の測定部。
2. 【請求項２】 反射板は着脱自在と成したことを特徴と
   する請求項１記載の液体色測定装置の測定部。
3. 【請求項３】 反射板は乱反射させる白色板と成したこ
   とを特徴とする請求項１又は２記載の液体色測定装置の
   測定部。
4. 【請求項４】 ３原色の受光素子として、３原色に感度
   を有した光電変換素子と成したことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の液体色測定装置の測定部。
5. 【請求項５】 ３原色に感度を有した光電変換素子とし
   て、ＲＧＢ３種類のフィルターを付けた３個のフォトダ
   イオードと成したことを特徴とする請求項４記載の液体
   色測定装置の測定部。
6. 【請求項６】 請求項１、２、３、４又は５記載の測定
   部を有すると共に、受光素子による測定データの出力手
   段を基体ケース内に備えたことを特徴とする液体色測定
   装置。
7. 【請求項７】 請求項１、２、３、４又は５記載の測定
   部、色判別手段と出力手段を基体ケース内に備えた液体
   色測定装置であって、 色判別手段は、受光素子による測定データと格納されて
   いる規格データを比較して色を判別する手段を備え、 出力手段は、色判別手段による判別色を音声、画面表示
   又はデータで外部へ出力する手段と成したことを特徴と
   する液体色測定装置。
8. 【請求項８】 測定データのＲＧＢデータからＨＬＳデ
   ータを演算し、 格納規格データを比較する様にしたことを特徴とする請
   求項７記載の液体色測定装置。
9. 【請求項９】 検出部と光線通過窓の間に、 特定色の校正試料を配置、退避させる移動手段を設ける
   と共に、校正試料の測定データと校正試料の基準データ
   を比較して自己校正する手段を設けたことを特徴とする
   請求項７又は８記載の液体色測定装置。
10. 【請求項１０】 特定色の校正試料は黒色試料又は白色
    試料と成したことを特徴とする請求項９記載の液体色測
    定装置。
11. 【請求項１１】 特定色の校正試料は３原色試料と成し
    たことを特徴とする請求項９記載の液体色測定装置。
12. 【請求項１２】 自己校正は液体の測定データを校正す
    る様にしたことを特徴とする請求項９、１０又は１１記
    載の液体色測定装置。
13. 【請求項１３】 スイッチの操作により、 検出部と光線通過窓の間に、校正試料を移動、測定、退
    避させ、液体を測定させることを、 自動的に実行させる手段を設けたことを特徴とする請求
    項９、１０、１１又は１２記載の液体色測定装置。
14. 【請求項１４】 移動手段は、回転板に校正試料、空間
    である測定用窓を設け、回転板を移動させる様にしたこ
    とを特徴とする請求項１３記載の液体色測定装置。