JP2003532889A - 色恒常性を伴う色測定のための散乱性プレートを備えた３ｄ格子光学センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】人間の視覚のスペクトル分光感度曲線に関する三刺激値を測定することができ、かつ人工照明への順応下で人間の視覚に適合する近似的に色恒常性を保証する格子光学センサを提供すること。 【解決手段】物体空間を形成する対物レンズと、該対物レンズの像面内のヘキサゴナル３Ｄ−回折格子光学モジュレータと、中心対称のトリクロマチック回折次数（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して該モジュレータの後方の近視野域に設けられた光電レシーバ装置と、各光電レシーバ装置によって生成される電気信号に対する評価装置とを有する、格子光学センサは、対物レンズ（１）のひとみ面内又は該対物レンズ（１）のひとみ面と共役するひとみ面内に、少なくとも１つの光散乱性プレート（９）が設けられていることを特徴とする。色恒常性を伴う色測定を行うために、例えば、熱放射源が設けられ、該熱放射源は、新たな白色標準のために３Ｄ−格子（４）の格子定数を変化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、請求項１の上位概念（前置部）に記載された特徴を有する格子光学
センサに関する。即ち、本発明は、物体空間を結像する対物レンズと、該対物レ
ンズの像面内のヘキサゴナル３Ｄ−回折格子光学モジュレータと、中心対称のト
リクロマチック回折次数（像）（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して該モジュレータの後方
の近視野域に設けられた光電レシーバ装置と、各光電レシーバ装置によって生成
される電気信号に対する評価装置とを有する、格子光学センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】

この種のセンサは、WO97/22 849（対応特表2000-502444）から既知である。該
出願に開示されたセンサは、レンズ・アパーチャープレート系の結像列における
空間的及び／又は時間的な間隔、及び／又は、リアルタイムで空間的及び／又は
時間的パラメータ（例えば、速度又は奥行き：Tiefe）を正確に求めるために提
供されている。３Ｄ−格子の原理に基づいて、既に、人間の目の反転された網膜
に関するモデル計算が実施され、人間の視覚によって知られている主観的現象と
関連付けられている。好ましい形態では、３Ｄ−格子は、ヘキサゴナル構造を有
する。尤も、中心対称的な回折像を持つ他の構造も同様に可能である。

【０００３】 オー・ルンマー（O.Lummer）の研究及び太陽光類似光放射体の産業上の発展以
来、太陽光と人間の視覚との間にこれまで解明されていない共鳴（ないし関連）
があるという経験が存在する。このことから、人工光源のスペクトルを太陽光の
スペクトルにほぼ等しくさせるという従来の全ての示唆（ないし試み）が生じた
。とりわけ、明所視での色知覚では、スペクトル構成が異なる光線を放射する照
明間で交替が行われる場合、より短い或いは場合によってはより長い時間経過後
、人間の視覚において順応的に、近似的に目の色恒常性によって等しくされる三
刺激値（色刺激値:Farbwerte）の変動が生じる。これに対する不完全な理論モデ
ルとして、現在、フォン・クリース（v. Kries）−モデルが利用されているが、
これは、順応を網膜の視覚色素（ないし視細胞）に帰している。その他に、他の
著者による一層不完全な皮質理論モデルが複数存在する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】

他方、明所視視覚プロセスは、個々の錐体の明るさ感度のみによって特徴付け
ることができるものではないことは、さまざまに証明されている。視覚の極めて
複雑な作用機構は、多くの視覚課題（Sehaufgabe）を判断するために、全視野中
の光密度分布の情報を必要とする。人間の視覚は、個々の画素の刺激反応挙動に
基づくのではない。全視野に亘って相対値を計算する。色順応効果の他に、眼球
媒質における光の散乱が、色空間の中心をなすアクロマチック（無彩）軸（黒色
−灰色−白色−軸：Schwarz-Grau-Weiss-Achse）の伸張に影響を与える。それゆ
え、分光光度計が、たとえ重畳するＲＧＢ値を認識するように設計されていたと
しても、色計量及び色決定に対する未来の理想的な装置を構成するであろうとい
う考えは、幻想であるということができる。色感の三要素、明るさ／色相／彩度
を同時にかつ全視野に関して求めることを放棄する測色技術も同様に不完全であ
る。

【０００５】 それゆえ、今後、人間の視覚のスペクトル（分光）感度曲線に関連して三刺激
値（Farbwerte）を測定することができ、かつ人工照明への順応下で人間の視覚
に適合する近似的に色恒常性を保証する色センサの利用についての要求が生じて
いる。それゆえ、本発明の課題は、そのようなセンサを提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】

この課題は、冒頭で掲げた分野の格子光学センサにおいて、装置に関する請求
項１及び方法に関する請求項１５の各特徴部分の特徴により解決される。即ち、
本発明の装置に関して、格子光学センサは、対物レンズのひとみ面内又は該対物
レンズのひとみ面と共役するひとみ面内に、少なくとも１つの光散乱性プレート
が設けられていることを特徴とする。 さらに、本発明の方法に関して、物体空間を結像する対物レンズと、該対物レ
ンズの像面内のヘキサゴナル３Ｄ−回折格子光学モジュレータと、中心対称のト
リクロマチック回折次数（像）（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して該モジュレータの後方
の近視野域に設けられた光電レシーバ装置と、各光電レシーバ装置によって生成
される電気信号に対する評価装置とを有する格子光学センサによる白色基準信号
の生成方法において、結像を行う対物レンズのひとみ（面）内又は像面における
該ひとみ（面）と共役する面内での拡散的散乱によって、物体空間に配属するイ
ンコヒーレントなバックグランド光線が重畳され、クロマチック加法混色された
同一の明るさ値とトリクロマチック加法混色された最大明るさ値とを有する、物
体空間の無色性部分に配属された回折パターンから、白色基準信号が生成される
ことを特徴とする。

【０００７】

【発明の実施の形態】

有利な展開形態は、従属請求項の特徴部分に示されている。

【０００８】 本発明は、格子（フレネル−／タルボット−空間；フーリエ空間ないし逆格子
）の後方の近視野域内の結像レンズ−ひとみ−システムの像面へ多層−（３Ｄ−
）回折格子を配置することによって、ヘキサゴナル格子構造において結晶光学で
既知のフォン・ラウエ（v. Laue）方程式によって記述されるような、同心円（
複数）上にそれぞれ離散した６つの干渉極大値を有する３つのクロマチック回折
次数（像）（ＲＧＢトリプレット）が得られるという知見から出発している。

【０００９】 回折空間格子に対するv. Laue方程式は、コンストラクティブ干渉（強め合う
ポジティブ干渉）の極大値を実現するために、式（１）の３つの位相関係を同時
に充足することを要求する。 （cosα - cosα^０）= h1λ/gx （cosβ - cosβ^０）= h2λ/gy （１） （cosγ - cosγ^０）= h3λ/gz ここで、h1、h2、h3は、回折次数の整数トリプレットであり、α^０、β^０、γ^０ は、３Ｄ−格子に入射する光円錐の、x、y、zへの開口角であり、α、β、γ
は、x、y、zへの各回折次数の角度であり、λは、波長であり、gx、gy、gzは、x
-、y-、z-軸方向の格子定数である。光回折要素のヘキサゴナル充填（構造）及
びμｍで表した格子定数gx = 2λ111、gy = 4λ111/3^1/2、gz = 4λ111を用いれ
ば、式（２）のλ111は、最大の透過度で回折次数111へ回折される波長を表す。

【００１０】 光が垂直に入射する場合（α^０=β^０=90°、γ^０=0°）、可視スペクトル領域
（380nm-780nm）では、以下のクロマチック回折次数のトリプレットが生じる。 λ111（最長波長）赤 λ123（中間波長）緑 λ122（最短波長）青

【００１１】 これらのλmaxのそれぞれを中心とするスペクトル透過曲線は、ガウス分布を
有し、かつその半値幅で、３Ｄ−格子に存在するｚ方向の平面格子の数によって
求められる。白色光、即ち、全てのスペクトル要素（成分）のエネルギーが等し
い光が結像システムの像面に配された格子に入射する場合、λ111 = 559nmを選
択することにより、以下の回折次数のトリクロマチックが生じる。 λ111赤 = 559nm λ123緑 = 537nm λ122青 = 447nm

【００１２】 そのため、格子定数gx及びgzの整数λ111への共鳴的調節に基づきかつＲＧＢ
回折次数（像）において明るさ値のトリクロマチック的平衡（パターソン振幅^２ −ウェイト：Patterson-Amplitude^２-Gewicht）が成立する、３Ｄ−格子のトリ
クロマチック的調整（Stimmung）が問題となる。

【００１３】 ３Ｄ−格子を白色照明以外の照明にクロマチック変調して順応させる場合、Ｒ
ＧＢ−λmaxの関係（1：0.96：0.8ないし25：24：20）は常に維持されたままで
ある。このトリプレットを規定する共鳴波長としてのこのλ111は、青色照明へ
変わる場合はより短いλ111波長にシフトし、赤色照明へ変わる場合はより長い
λ111波長へシフトする。この順応シフトは、新たに色空間の中心となるトリク
ロマチック加法混色白色基準（Weissnorm）が、新たな照明へ完全に順応するこ
と、即ち、新たなＲＧＢ平衡を共鳴的に見出すことにより終了する。本来の共鳴
ファクタは、位相速度ｎνλ = ｃである（ｎは媒質の屈折率、νは光の周波数
、ｃは光速）。

【００１４】 照明の変化に対する順応における３Ｄ−格子光学センサの色恒常性に関する基
礎的原則は、センサ構造の以下の新たな形態を形成する。

【００１５】 結像光学系のひとみ面（開口空間）へ、散乱レンズ（ないしガラス）ないし１
つ又は複数の光散乱（格子）プレートが配される。その機能は、物体空間の全対
象物からひとみへ入射しかつ光学的結像に寄与する、ひとみの各位置において一
様に存在する情報、即ち、スペクトル強度及び空間周波数値を、インコヒーレン
トなバックグランドとして拡散的に像面へ散乱することである。これにより、局
所的像位置の各々に、全視野（全視界）に亘るグローバルな情報が適用される。
局所的像点の各々は、明るさ、色相、彩度等においてグローバル情報と異なるこ
とにより、グローバル情報から際立っていなければならない。しかし、局所的情
報の各々は、全視野のグローバルなバックグランドとの関連性が維持されている
。

【００１６】 レンズ、散乱性プレート又は格子の全体は、専ら可視スペクトル（380−780nm
）の電磁波ビームに対し透過性であり、かつそのため波長ないし周波数の１オク
ターブを一義的な吸収端によって限定するように配置される。照明を変化するこ
とにより生じうるスペクトル明るさ値（spektrale Helligkeitswerte）がこの吸
収端でカットされるので、この境界条件は重要である。

【００１７】 回折３Ｄ−格子の後方の近視野域において、局所的像点に配属される（対応し
て割当てられる）ＲＧＢ干渉極大値（３×６（個所）の同心円上の極大値）は、
それらのスペクトル分光感度において一定に白色（即ち、全てのスペクトル成分
のエネルギーが等しい）太陽光に調節された受光器（光レシーバ）を介して、ト
リクロマチック加法混色明るさ値としての局所的ＲＧＢ総和が相応の評価（装置
）によって形成されうるよう相互に接続される。これによって、ＲＧＢ平衡とＲ
ＧＢ非平衡とが識別可能となる。ＲＧＢ平衡は、物体空間における可視的無彩色
の表面又は照明（黒色−灰色−白色−物体）に対応する。照明が可視的ではなく
、無彩色の物体（ないし対象物）又は表面を介してのみ推定可能である場合、そ
れらは、そのスペクトル特性において灰色又は白色面（いわゆる、照明のミラー
）によって代表される。最大の総和明るさに達するＲＧＢ平衡を有する像位置は
、いわゆる白色基準（Weiss-Norm）を提供し、それによって色空間の中心を成す
アクロマチック（無彩）軸の頂点（ピーク）を規定する。代わりに、そのＲＧＢ
値が平衡に最も近い像位置が、白色基準の当該提供を引きうける。このことから
、白色基準がトリクロマチック空間内で移動可能であることが説明される。

【００１８】 物体空間における照明の急速な又は徐々の変化に関し、３Ｄ−格子において、
共鳴的機構、即ち、３Ｄ−格子のクロマチック的調整（Stimmung）に対応する照
明のスペクトル構成への順応機構が保証されれば、トリクロマチックＲＧＢ値を
３つの回折次数について提供する３Ｄ−回折格子光学センサのこの構成は、色恒
常性を保証する。白色光、即ち、平均的な太陽光に相応しエネルギーが等しいス
ペクトル構成を有する可視光の場合、xyz-軸方向の３つの格子定数は、赤の波長
（559nm）に調節されているが、x-及びz-軸方向への定常波の形成、即ち３Ｄ−
格子の共鳴を伴っている。このため、光レセプタ（人間の視覚においては錐体）
の３つのガウシアンスペクトル明るさ感度曲線の下で同一の値、即ち、ＲＧＢ平
衡が生じる。白色基準は、３つのガウス曲線（波長559nm赤／537nm緑／447nm青
に中心が合わせられている）のＲＧＢ総和値を介して求められる。

【００１９】 照明の急速な又は徐々の変化の後、３Ｄ−回折格子における格子定数のクロマ
チック的に引き起こされる意図的な変更が行われる。照明をスペクトルの長波長
領域へ移動（シフト）させる場合、白色基準は、なお559nm赤に調節されていた
３Ｄ−格子内で突然崩れる。そして変化された照明の方向への白色基準のシフト
についての順応機構が働くと、格子は、例えば728nm赤へのクロマチック的調節
の際に、新たなＲＧＢ平衡に達する。このため、トリクロマチック加法混色色空
間は、新たに無彩軸に中心が合わせられ、色は再び調節され、調節がとれたもの
として体験される。

【００２０】 これに対し、照明が短波長スペクトルへ移動（シフト）される場合、例えば、
513nm赤にクロマチック的に調節される場合、格子は、新たなＲＧＢ平衡に達す
る。

【００２１】 結果的に、変化された白色基準における色空間のトリクロマチック的な新たな
規格化へ至る順応プロセスは、上述の結晶光学に関するv. Laueの方程式によっ
て記述することができる。固有の共鳴ファクタは、媒質中の位相速度である。格
子定数の大きさ（ないし範囲）のスペクトル的制御は、ＲＧＢトリプレットにお
ける赤−波長に対する熱膨張係数に対応する。ＩＲ（赤外）放射、即ち熱の放射
を３Ｄ−格子へ適正量適用することにより、又は３Ｄ−格子の内圧（ないし応力
）を変化させることにより、格子定数の大きさを相応して変化させることができ
る。このため、本発明のセンサは、人間の視覚システムの色恒常性特性を保証す
ることができる。

【００２２】 色恒常性センサは、光源ないし照明のスペクトル成分の重心（ないし中心）と
共鳴能を有する３Ｄ−格子ないし前処理フィルタの形態で技術的に示されるが、
人間の色視（Farbensehen）の規則性の基礎をなす色の印象（Farbeindruck）に
従って、素材又は材料の色が認識、区別及び分類されなければならないあらゆる
利用分野に対し大きな意味を持つ。これは、一般的に光学的像処理の場合であれ
、ロボット技術又は自律走行乗物（自動車）における自動視覚装置の場合であれ
、更には、盲人センサ（Blindensensoren）の場合でさえあれ、色相の特徴と結
びついた可視的物体の性質についての対応する判断（ないし評価）にも妥当する
。同時に、そのようなセンサは、人工光源下での色知覚を予測可能及び測定可能
にすることができる。このような３Ｄ−格子は、物理的パラメータ（強度及び波
長）を明るさ、色相及び彩度という心理的三要素へ変換するので、当該センサに
よって、物体表面の明るさ値及び彩度値（飽和度値）も算出可能になる。

【００２３】

【実施例】

本発明の格子光学センサの実施例を模式的に示した図面に基づいて詳細に説明
する。

【００２４】 図１（ａ）には、格子光学センサが模式的に示されているが、このセンサは、
レンズ−ひとみ−システムとして、結像対物レンズ１を有する。結像対物レンズ
１は、白色光を放射する光源３によって照明される可視的物体２を物体空間から
、像面５において格子定数gx、gy、gzを有するモジュレータ４としての３Ｄ−回
折格子上に結像する。ヘキサゴナル（六方晶系）３Ｄ−格子光学モジュレータ４
内での回折、λ111と格子定数との共鳴、並びにモジュレータ４の後方の近視野
域における干渉によって、既知の仕方で、可視スペクトルにおいて結像された物
体２の各々に対し、同心円上に極大値（パターソン−ウエイト：Patterson-Gewi
chte）を６つずつ有する３つのクロマチックＲＧＢ回折次数（像）が回折像６内
において生じる。これは、図１（ｂ）に、センサの光軸７上に配された物体２に
対し平面図において再度示されている。この場合、内側の円上には赤（Ｒ）の回
折次数像が、中間の円上には青（Ｂ）の回折次数像が、外側の円上には緑（Ｇ）
の回折次数像が見出される。

【００２５】 各回折次数（像）には、それぞれ光電レシーバ８が配されている。光電レシー
バ８は、全て、同一のスペクトル分光感度で、白色太陽光を放射する光源３に対
し調節されている。

【００２６】 光軸７外に配置する物体は、互いに入れ子式に互い違いに配されうる同一の回
折像（パターン）６を提供する。結像の分解能は、３Ｄ−格子の格子定数に依存
している。回折パターンの各々に、所定の物体が配属されている（対応して割当
てられている）。

【００２７】 物体１のひとみ面又は該ひとみ面に共役する面には、散乱性プレート（ないし
散乱ディスク：Streuscheibe）９が配されている。散乱性プレート９は、有利に
は、回折格子構造を有することができる。物体空間中の全ての物体（の局所ない
し部分）からの結像光線がひとみの各位置を通って通過するので、各散乱中心を
介しひとみ面から、全物体空間からの像情報が同時に像面に分布される。そのた
め、物体の局所的像の各々には、像全体に関する情報（複数）が重畳されている
。散乱性プレート９の散乱特性は、全像領域に亘ってできるだけ一様な散乱が行
われ、かつ局所的物体の結像が散乱によって生成するバックグランド上に維持さ
れて留まるように選択されるべきである。

【００２８】 対物レンズ１、散乱性プレート９及びモジュレータ４のスペクトル透過性は、
電磁ビームの可視領域に、とりわけ波長範囲380−780nmに限定されている。

【００２９】 同一の回折次数（像）Ｒ、Ｇ、Ｂに配属（対応割当）された、回折パターン６
のレシーバ（受光器）８は全て、局所的クロマチック加法混色明るさ値１０を生
成するために、相互に接続される。後続の総和形成器（加算器）において、それ
から付加的に局所的トリクロマチック加法混色明るさ値１１が生成される。

【００３０】 回折パターン６の局所的クロマチック加法混色明るさ値１０及び局所的トリク
ロマチック加法混色明るさ値１１、及びその他の回折パターンの対応する明るさ
値１０’、１１’は、クロマチック加法混色明るさ値１０、１０’の最善の一致
及び同時に最大のトリクロマチック加法混色明るさ値１１、１１’を有する回折
パターンを求めるため、比較装置１２へ伝達される。選択された回折パターンの
対応する明るさ値は、白色基準値を生成するための白色基準生成器１３へ伝達さ
れる。３つのクロマチック加法混色明るさ値の一致（Uebereinstimmung）は、物
体細部が非有色的（ないし無彩色：nicht-farbig）であることを意味する。トリ
クロマチック加法混色明るさ値の大きさは、黒色−灰色−白色−スカラーでの評
価を提供する。

【００３１】 個々の回折パターンのクロマチック加法混色明るさ値１０、１０’は、三刺激
値生成器１４にも伝送することができる。夫々白色基準信号に関連する（例えば
白色基準の逆数倍が行われた）、異なる３つのクロマチック加法混色明るさ値の
（総）和は、局所的三刺激値（Farbwert）に対する出力信号を形成する。白色基
準の測定値が存在しない場合、色評価は、仮定の白色基準値（標準値：Standard
wert）との比較によって行うことができる。

【００３２】 白色基準形成のプロセスは、常時又は周期的に変更通報器１５で点検すること
ができる。照明の変更は、一面において、ＲＧＢ平衡の更なる維持の下で白色基
準に対して選択された回折パターンのトリクロマチック加法混色明るさ値１１、
１１’の変化のみに至る。その際、白色基準値は、色空間の中心を成す、黒色−
灰色−白色物体に対する無彩軸上でのみ移動する。

【００３３】 多面においてしかしながら、照明の変更が、白色基準を決定する回折パターン
におけるＲＧＢ非平衡へ至る場合、その原因は、照明のスペクトル構成（組成）
の変更にある。変更通報器１５は、そのような変更を確認し、かつ熱放射源１７
に配属しているアダプタ１６を制御する。モジュレータ４への熱の放射によって
、当該モジュレータ４の格子定数は、白色基準生成器１３が新たな白色基準値を
示すまで、熱膨張係数に応じて変化する。この順応プロセスは、色空間の中心を
成す無彩軸の傾斜に対応する。

【００３４】 まず、図２には、近似的にエネルギーが等しいスペクトル成分を有する白色照
明に対する順応が示されている。波長に依存する放射強度が、上のグラフに示さ
れている。ヘキサゴナル３Ｄ−回折格子は、ガウシアンスペクトル透過曲線がλ
111=559nm（赤）、λ123=537nm（緑）及びλ122=447nm（青）を中心とする３つ
の回折次数像を提供する。これは、人間の明所視における錐体の感度に対応する
。下方のグラフに示されたガウス曲線は、ａ^−１exp（-x^２）で表すことができ
る。ここで、xは、x =（λh1h2h3-λ）/n、aは、111赤に対しn=55ではa=0.92、1
23緑に対しn=53ではa=0.88、122青に対しn=34ではa=0.56である。アクロマチッ
ク（無彩色）の、即ち、灰色ないし白色の物体は、照明が不可視の場合でさえも
、物体空間中の照明のスペクトル特性を反映する。スペクトル強度とスペクトル
ガウス曲線の積から、３つの回折次数（像）においてそれぞれ３３％の同一の総
和明るさ値が得られる。それらのＲＧＢ平衡から、トリクロマチック色空間の中
心をなす白色基準が得られる。以下の表（表１）では、スペクトル明るさ分布の
値は、白色照明の場合について、各回折次数に配属された（対応する）ガウス曲
線に応じて作成されている。

【表１】

【００３５】 図３及び図４には、赤へシフトした照明への順応が示されている。（図２の場
合と）同様に、波長に依存する放射強度は、図３の上のグラフに示されており、
それに属するガウシアンスペクトル透過曲線は、図３の下方のグラフに示されて
いる。赤色照明への３Ｄ−格子光学的順応は、λ111=728nm赤、λ123=699nm緑及
びλ122=582nm青に対し３つの格子定数をクロマチックに調和（Stimmung）させ
ることにより、スペクトルの長波長側へシフトした新たなトリクロマチックＲＧ
Ｂ平衡（これは、新たな白色基準を生成する）へと至る。照明光の可変的スペク
トルエネルギー分布とガウス曲線の一定のトリプレットの積において、ＲＧＢ回
折次数（像）における新たなスペクトル明るさ値分布が得られ、これは以下の表
（表２）に示すとおりである。

【表２】

【００３６】 図４に示された共鳴的順応過程は、白色照明から赤色照明へ突然に変化させる
ことにより引き起こされたＲＧＢ回折次数（像）における非平衡（43％Ｒ、39％
Ｇ、18％Ｂ）から開始する。ゆっくりと進行する、より長いλ111−波長を有す
る３Ｄ−格子光学的共鳴は、最終的に、λ111=728nm赤へのクロマチックな格子
定数調和へと至り、それによって33％Ｒ、35％Ｇ及び32％Ｂの新たなＲＧＢ平衡
へと至る。

【００３７】 同様に、図５及び図６には、青色照明への３Ｄ−格子光学的順応が示されてい
るが、これは、λ111=513nm赤、λ123=492nm緑及びλ122=410nm青に対し３つの
格子定数をクロマチックに調和させることにより、スペクトルの短波長側へシフ
トした新たなトリクロマチックＲＧＢ平衡状態（これは、新たな白色基準を生成
する）へと至るものである。照明光の可変的スペクトルエネルギー分布とガウス
曲線の一定のトリプレットの積において、ＲＧＢ回折次数での新たなスペクトル
明るさ値分布が得られ、これは以下の表（表３）に示されている。

【表３】

【００３８】 図６に示された共鳴的順応過程は、白色照明から青色照明へ突然に変更するこ
とにより引き起こされたＲＧＢ回折次数（像）における非平衡（24％Ｒ、28％Ｇ
、48％Ｂ）から開始する。ゆっくりと進行する、より短いλ111−波長を有する
３Ｄ−格子光学的共鳴は、最終的に、λ111=513nm赤に対するクロマチックな格
子定数調和へと至り、それによって32％Ｒ、35％Ｇ及び33％Ｂの新たなＲＧＢ平
衡に至る。

【００３９】 共鳴的順応過程により、回折パターンにおいて回折次数（像）の位置が、かく
て光電レシーバに関して、幾何学的にシフトすることは自明である。尤も、この
シフトは、光電レシーバの受容面の拡がり範囲内に常に留まっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）センサの構造。 （ｂ）中心対称のトリクロマチック回折像（パターン）の平面図。

【図２】 白色照明への順応。

【図３】 赤色照明への順応。

【図４】 赤色照明への順応過程の推移。

【図５】 青色照明への順応。

【図６】 青色照明への順応過程の推移。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＪＰ，Ｕ Ｓ

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体空間を結像する対物レンズと、該対物レンズの像面内のヘキサゴナル３Ｄ
   −回折格子光学モジュレータと、中心対称のトリクロマチック回折次数（Ｒ、Ｇ
   、Ｂ）に対応して該モジュレータの後方の近視野域に設けられた光電レシーバ装
   置と、各光電レシーバ装置によって生成される電気信号に対する評価装置とを有
   する、格子光学センサにおいて、 対物レンズ（１）のひとみ面内又は該対物レンズ（１）のひとみ面と共役する
   ひとみ面内に、少なくとも１つの光散乱性プレート（９）が設けられている ことを特徴とする格子光学センサ。
2. 【請求項２】 前記光散乱性プレート（９）は、格子構造を有する ことを特徴とする請求項１に記載の格子光学センサ。
3. 【請求項３】 前記物体空間の像が、一様に重畳したバックグランド光線と共に、該物体空間
   から生じるように、前記光散乱性プレート（９）の散乱特性が選択されている ことを特徴とする請求項１に記載の格子光学センサ。
4. 【請求項４】 前記対物レンズ（１）、前記光散乱性プレート（９）及び前記モジュレータ（
   ４）のスペクトル透過性は、電磁波ビームの可視領域に限定されている ことを特徴とする請求項１〜３の一に記載の格子光学センサ。
5. 【請求項５】 前記スペクトル透過性は、波長領域３８０〜７８０ｎｍに限定されている ことを特徴とする請求項４に記載の格子光学センサ。
6. 【請求項６】 前記光電レシーバ装置（８）は、白色光を放射する光源（３）に対し同一の分
   光感度を有するように調節されている ことを特徴とする請求項１〜５の一に記載の格子光学センサ。
7. 【請求項７】 トリクロマチック回折パターン（６）の同じクロマチック回折次数（Ｒ、Ｇ、
   Ｂ）に配属された光電レシーバ装置（８）は、局所的クロマチック加法混色明る
   さ値（１０、１０’）を生成するために、共通に接続されている ことを特徴とする請求項１〜６の一に記載の格子光学センサ。
8. 【請求項８】 前記評価装置は、前記局所的クロマチック加法混色明るさ値（１０、１０’）
   の最善の調和を有する前記トリクロマチック回折パターン（６）を求めるための
   比較装置（１２）を含む ことを特徴とする請求項１〜７の一に記載の格子光学センサ。
9. 【請求項９】 トリクロマチック回折パターン（６）に配属した前記光電レシーバ装置（８）
   は、局所的トリクロマチック加法混色明るさ値（１１、１１’）を生成するため
   に、共通に接続されている ことを特徴とする請求項１〜８の一に記載の格子光学センサ。
10. 【請求項１０】 前記評価装置は、白色基準生成器（１３）を有し、該生成器（１３）の出力信
    号は、前記局所的クロマチック加法混色明るさ値（１０、１０’）と、同時にト
    リクロマチック加法最大明るさ値（１１、１１’）との最善の調和を有する前記
    局所的トリクロマチック回折パターン（６）にそれぞれ配属されている ことを特徴とする請求項８又は９に記載の格子光学センサ。
11. 【請求項１１】 白色基準信号を生成する回折パターン（６）のクロマチック加法明るさ値（１
    ０、１０’）の調和の変化に応じて、前記モジュレータ（４）の３Ｄ格子定数を
    変化させるために、アダプタ（１６）が設けられている ことを特徴とする請求項１０に記載の光学回折センサ。
12. 【請求項１２】 前記アダプタ（１６）は、前記モジュレータ（４）に向けられた熱放射源（１
    ７）を含む ことを特徴とする請求項１１に記載の光学回折センサ。
13. 【請求項１３】 前記アダプタ（１６）には、調節装置が設けられており、該調節装置は、新た
    な白色基準信号を求める際に、前記熱放射源（１７）の放射強度を一定に保つ ことを特徴とする請求項１２に記載の光学回折センサ。
14. 【請求項１４】 前記評価装置は、三刺激値生成器（１４）を含み、該三刺激値生成器（１４）
    の出力信号は、回折パターン（６）の、白色基準信号に関する局所的クロマチッ
    ク加法混色明るさ値（１０、１０’）の和にそれぞれ対応する ことを特徴とする請求項１〜１３の一に記載の光学回折センサ。
15. 【請求項１５】 物体空間を結像する対物レンズと、該対物レンズの像面内のヘキサゴナル３Ｄ
    −回折格子光学モジュレータと、中心対称のトリクロマチック回折次数（像）（
    Ｒ、Ｇ、Ｂ）に対応して該モジュレータの後方の近視野域に設けられた光電レシ
    ーバ装置と、各光電レシーバ装置によって生成される電気信号に対する評価装置
    とを有する格子光学センサによる白色基準信号の生成方法において、 結像を行う対物レンズのひとみ（面）内又は像面における該ひとみ（面）と共
    役する面内での拡散的散乱によって、物体空間に配属するインコヒーレントなバ
    ックグランド光線が重畳され、 クロマチック加法混色された同一の明るさ値とトリクロマチック加法混色され
    た最大明るさ値とを有する、物体空間の無色性部分に配属された回折パターンか
    ら、白色基準信号が生成される ことを特徴とする白色基準信号生成方法。
16. 【請求項１６】 物体空間の照明を変化させる際、物体空間の無色性部分のトリクロマチック回
    折パターンにおいて新たな白色基準信号が生成するに至るまで、熱的影響によっ
    て、前記モジュレータの格子定数が変化される ことを特徴とする請求項１５に記載の白色基準信号生成方法。
17. 【請求項１７】 物体空間の有色性部分に配属された回折パターンから三刺激値信号を生成する
    ために、白色基準信号に関連するクロマチック加法混色明るさ値の和が形成され
    る ことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の白色基準信号生成方法。