JP2006189291A - 測光装置及び単色光の測光方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 単色光のような狭帯域光の測定においても誤差を可及的に抑制し、高い精度で色彩輝度値等の測定が行える測光装置を提供する。
【解決手段】 色彩輝度計１は、受光センサアレイ４３を備える分光光学系としてのポリクロメータ４、信号処理回路５及び演算制御部６を備えている。演算制御部６は、受光信号および所定の重み付け係数を用いて、所定の分光応答度に基づく被測定光の特性を求める演算を行う。そして、受光センサアレイ４３を構成する各受光センサの分光応答度は、その半値幅をＡ、分光応答度の中心波長間隔をＢとするとき、Ｂ≧５ｎｍであって、Ａ／Ｂ＝１．５〜４．０の範囲において選ばれる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、光源からの光や、照明された試料からの反射光および透過光などの被測定光の特性を求める測光装置に関し、特に可視光（単色光）の色彩輝度値等を測定する分光型測色計、及び単色光の測光方法に関するものである。

入射光の色彩値を測定する色彩計（測光装置の一形態）にあっては、ＣＩＥ（国際照明委員会）が推奨する標準観察者の等色関数に近似した分光応答度を具備する必要がある。近年、液晶やプラズマなどのディスプレイ、又はＬＥＤ（半導体発光素子）など、単色光や単色光の組み合わせによる光源が増加するに伴い、これら光源の色彩値の測定精度を上げるため、前記等色関数に対する近似精度を一層向上させる要求が高まりつつある。

等色関数に近似した分光応答度を実現する方式として、従来、（ａ）刺激値直読型色彩輝度計による方式と、（ｂ）分光輝度計による方式とがある。
（ａ）刺激値直読型色彩輝度計は、複数の光学フィルタを組み合わせて、等色関数に近似したフィルタ特性を構築するものである。この方式は、光学系が単純で受光センサの数も少なくて済むことから、測光装置のコンパクト化が図れるという利点がある。しかし、使用可能なフィルタの制約やその特性のばらつきから、求められる近似精度を満たすことが難しいという欠点がある。
（ｂ）分光輝度計は、分光データを狭い半値幅と細かい波長ピッチで測定するもので、例えば半値幅を約５ｎｍ、波長ピッチを１ｎｍ（可視波長域を約４００個の受光センサでカバーすることになる）として求めた分光データから、被測定光の輝度や色度を測定するものである。このような分光輝度計によれば、細かい波長ピッチでの分光データが存在することから、分光応答度を等色関数に精度良く一致させることができ、高精度な輝度・色度測定が可能である。しかし、上記のような分光データを得るためには高分解能で明るい光学系が必要であり、比較的大型の測光装置にならざるを得ないという問題がある。

上記問題点に鑑み、例えば特許文献１に開示されているような、比較的粗い波長ピッチ（数十ｎｍピッチ程度）と広い半値幅の分光応答度に、予め設定された所定の重みを乗じて積算し、特定の分光応答度に近似した合成分光応答度を求めて測定を行う、所謂分光フィッティング方式の測光装置が知られている。このような分光フィッティング方式の測光装置によれば、
（イ）分光応答度の近似精度が上記（ａ）の刺激値直読型色彩輝度計よりも高い、
（ロ）受光チャンネル毎の波長域が広いため、光量が大きく、Ｓ／Ｎ比が高い、
（ハ）受光チャンネルが少ないので、リニアリティー、Ｓ／Ｎ比、ダイナミックレンジに優れるシリコンフォトダイオードアレイを用いることができ、これらの点で劣るＣＣＤ（固体撮像素子）など電荷転送型センサアレイを用いる必要がない、
などの利点がある。
特開２００２−１３９８１号公報

分光フィッティング方式の測光装置は、上記の通り種々のメリットを備えているのであるが、本発明者らは、使用される各受光センサの半値幅と波長ピッチ（受光センサ相互の中心波長間隔）を最適化しないと、合成分光応答度の近似精度が低下する場合があることを見出した。特に、前述の各種ディスプレイやＬＥＤ等の単色光の色彩輝度値測定において近似精度低下の影響が大きく、この結果単色光の特性を高精度に求めることができない場合があった。

本発明は上記事情に鑑み、単色光のような狭帯域光の測定においても誤差を可及的に抑制し、高い精度で色彩輝度値等の測定が行える測光装置及び測光方法を提供することを目的とする。

本発明の請求項１にかかる測光装置は、被測定光を所定の波長ごとに分散する分光手段と、分散された前記被測定光を受光してｎ（ｎは２以上の整数）個の波長に対応する受光信号をそれぞれ出力する少なくともｎ個の光電変換手段と、前記各光電変換手段から出力される受光信号に対応して所定の分光応答度を得るべく予め設定されたｎ個の重み付け係数が格納された記憶手段と、前記各受光信号および前記各重み付け係数を用いて、所定の分光応答度に基づく上記被測定光の特性を求める演算手段とを備えた測光装置において、前記各光電変換手段の分光応答度の半値幅をＡとし、前記各光電変換手段の分光応答度の中心波長間隔をＢとするときに、下記（１）、（２）の条件を満たすように、前記各光電変換手段の分光応答度及び波長ピッチが定められていることを特徴とする。
（１）Ｂ≧５ｎｍ
（２）Ａ／Ｂ＝１．５〜４．０

この構成によれば、光電変換手段の分光応答度の半値幅Ａと、各光電変換手段の分光応答度の中心波長間隔Ｂとが最適化され、特定の分光応答度に近似した合成分光応答度を求めて測定を行う方式（分光フィッティング方式）において、前記近似の精度を向上させることができる。従って、高精度の合成分光応答度に基づく測光が行え、高精度の輝度測定や色度測定等が行えるようになる。

なお、中心波長間隔Ｂが５ｎｍ未満となると、波長ピッチが短くなり、合成分光応答度の特定の分光応答度への近似精度を本技術によって高める必要性が希薄となる（上述の「分光輝度計」に類する構成となる）。半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂが１．５を下回ると、個々の光電変換手段における分光応答度の半値幅Ａが波長ピッチの割に狭すぎるようになる結果、その鋭利性が際立つようになり、等色関数などの目標とするカーブに最小自乗法等により近似させようとしても、分光応答度の鋭利性によりフィッティング性の良い近似が困難となる傾向が顕在化する。また、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂが４．０を超過すると、分光応答度の半値幅Ａが波長ピッチの割に広すぎるようになる結果、各光電変換手段の分光応答度に乗じる重み付け係数にマイナス値が含まれるウェイトが大きくなり、信号成分にマイナスの重み付けが為される度合いが増え、ＳＮ比が悪化する傾向が顕在化する。

上記構成において、前記被測定光が、所定の入射スリットを介して前記分光手段に導かれる構成とされている場合において、前記入射スリットが円形形状とされていることが望ましい（請求項２）。この構成によれば、入射スリットを用いて被測定光を分光手段へ導く構成が採用されている場合において、分光応答度のシェイプをガウス形状に近いシェイプとすることができる。

上記構成において、前記中心波長間隔Ｂが、下記（３）の範囲から選ばれるようにすることが望ましい（請求項３）。
（３）５ｎｍ≦Ｂ≦３５ｎｍ
この構成によれば、光電変換手段の波長ピッチが最長で３５ｎｍピッチに規制される結果、従来の分光輝度計ほどではないにしろ、比較的狭い波長ピッチで受光信号が得られることから、近似演算等を行う場合のデータ数が増加し、その分近似精度を高めることができるようになる。

上記構成において、前記中心波長間隔Ｂが、下記（４）の範囲から選ばれ、且つ、前記半値幅Ａと中心波長間隔Ｂとの比が、下記（５）の範囲から選ばれるようにすることが望ましい（請求項４）。
（４）７ｎｍ≦Ｂ≦１３ｎｍ
（５）Ａ／Ｂ＝２．５〜３．５
この構成によれば、上述した分光応答度の鋭利性の点とＳＮ比の点とにおいて最適化され、近似精度が一層向上すると共にＳＮ比も良好なものとすることができる。

上記請求項１〜４のいずれかの構成において、前記ｎ個の光電変換手段が、いずれも可視波長域の光を受光するものであり、前記重み付け係数が、所定の等色関数の分光応答度に近似させた合成分光応答度を生成するためのものであり、前記演算手段が、前記合成分光応答度に基づく前記被測定光の特性を求めるものであって、分光型測色計として用いられる構成とすることが望ましい（請求項５）。この構成によれば、等色関数に対する近似精度を向上させることができ、高精度の輝度測定や色度測定等の色測定が行える分光フィッティング方式の分光型測色計を提供できるようになる。

本発明の請求項６にかかる単色光の測光方法は、単色光を所定の測光装置を用いて測光する方法において、前記測光装置として、被測定光を所定の波長ごとに分散する分光手段と、分散された前記被測定光を受光してｎ（ｎは２以上の整数）個の波長に対応する受光信号をそれぞれ出力する少なくともｎ個の光電変換手段とを備えた測光装置を用い、該測光装置は、前記各光電変換手段の分光応答度の半値幅をＡとし、前記各光電変換手段の分光応答度の中心波長間隔をＢとするときに、下記（６）、（７）の条件を満たすように、前記各光電変換手段の分光応答度及び波長ピッチが定められているものとし、前記単色光を前記測光装置に入射させ、このとき前記ｎ個の光電変換手段から各々出力される受光信号に、所定の等色関数の分光応答度に近似させるための所定の重み付け係数を乗じて合算した合成強度を求め、該合成強度に基づく前記単色光の特性を求めることを特徴とする。
（６）Ｂ≧５ｎｍ
（７）Ａ／Ｂ＝１．５〜４．０

例えば白熱光源のように発光波長がブロードな光が被測定光とされる場合、前記半値幅Ａや中心波長間隔Ｂが最適化されておらず、部分的に所定の分光応答度に精度良く近似されていない部分があったとしても、発光波長帯域が広いことから誤差が概ね均質化され、全体としては誤差がさほど目立たない場合が多い。しかしながら、各種ディスプレイやＬＥＤ等の単色光が被測定光とされる場合、発光波長帯域が狭いことから、近似精度が十分でない部分の分光応答度で当該単色光の測定が行われると、大きな誤差を含んだ測定結果を導出してしまう懸念がある。そこで、上記の通り半値幅Ａと中心波長間隔Ｂとを最適化することで、全体的にも部分的にも近似精度が向上され、結果として単色光をも高精度に測光できるようになる。

請求項１にかかる測光装置によれば、従来の分光輝度計のように多量の光電変換手段を必要としないので比較的小型な装置構成とでき、しかも各光電変換手段の半値幅と中心波長間隔が最適化されているので、分光フィッティング方式において高精度な測光が行えるようになる。特に、特定の分光応答度に対する近似精度が良好となるので、単色光の測光精度を向上させることができる。従って、ブロードな光から単色光まで、あらゆるスペクトルの光を高精度に計測できる測光装置を提供できるようになる。

請求項２にかかる測光装置によれば、分光応答度のシェイプをガウス形状に近いシェイプとすることができるので、分光フィッティング方式においてより一層精度の良いフィッティングが行えるようになる。

請求項３にかかる測光装置によれば、比較的狭い波長ピッチで受光信号が得られ、その分近似精度が高められることから、より高精度の輝度測定や色度測定等が行える測光装置を提供できる。

請求項４にかかる測光装置によれば、各光電変換手段の分光応答度の鋭利性が最適化され、近似精度が一層向上すると共にＳＮ比も良好なものとすることができることから、より一層高精度の輝度測定や色度測定等が行える測光装置を提供できる。

請求項５にかかる測光装置によれば、各光電変換手段の半値幅と中心波長間隔が最適化され、等色関数に対する近似精度を向上させることができる。従って、高精度の輝度測定や色度測定等の色測定が行える分光フィッティング方式の分光型測色計を提供できるようになる。

請求項６にかかる単色光の測光方法によれば、単色光の測光精度が向上されることから、一台の測光装置でブロードな光から単色光まで、あらゆるスペクトルの光を高精度に計測できるようになる。

以下図面に基づいて、本発明の実施形態につき説明する。
（測光装置の全体構成の説明）
図１は、本発明にかかる測光装置の一実施形態である分光フィッティング方式の色彩輝度計１の外観を模式的に示す斜視図である。この色彩輝度計１は、外観的には後述の分光光学系（ポリクロメータ）や制御部等の各構成要素が収容された細長い箱形を呈する本体部１０と、該本体部１０の一端側に固定され被測定光が入射される開口部である対物レンズ部１１とから構成されている。

本体部１０には、電源スイッチ１０１、複数の操作キーや十字ボタンからなる操作部１０２、測定結果等を表示すべく側面に配置されたＬＣＤ等からなる表示部１０３、測定対象に合わせて測定角の切替を行う測定角切替スイッチ１０４、ＵＳＢ端子などのコネクタ部１０５、及び測定エリアを確認するためのファインダ部１０６などが備えられている。また対物レンズ部１１には、対物レンズ１１１などが備えられている。

図２は、上記色彩輝度計１の内部構成の要部を模式的に示すブロック図である。この色彩輝度計１は、対物レンズ系を構成する対物レンズ１１１、アパーチャミラー１２、導光光学系を構成する導光レンズ１３、ファインダ光学系１５、シャッタ３及びシャッタ駆動モータ３１、光電変換手段を備える分光光学系としてのポリクロメータ４、信号処理回路５及び演算制御部６を備えて構成されている。

対物レンズ１１１は、後段の導光レンズ１３と共に所定の測光エリア（光源）から発せられる被測定光を、ポリクロメータ４の入射スリット４０に導くものである。なお、被測定光（入射光）としては、試料によって反射された反射光、試料を透過した透過光、あるいは光源から放射される放射光等がある。本実施形態においては、前記放射光が特定波長帯域の狭帯域光の光源である場合、特にＬＣＤ（液晶表示デバイス）、ＰＤＰ（プラズマ表示デバイス）などの各種ディスプレイやＬＥＤ（半導体発光素子）等の光源から発せられる単色光である場合に、誤差の少ない色彩輝度値測定が行える利点がある。この点については、後に詳述する。

アパーチャミラー１２は、被測定光のポリクロメータ４への入射光路中に配置され、測光エリアからの光束を通過させる開口を備えるミラーである。前記対物レンズ１１１から入射された被測定光のうち、測光エリアからの光束はアパーチャミラー１２の前記開口を通過して後段の導光レンズ１３へ直進されるが、測光エリア外の光束についてはアパーチャミラー１２によって反射され、光学レンズ１４１及び反射ミラー１４２を経て、ファインダ光学系１５へ入射される。

導光レンズ１３は、所定の正レンズなどから構成され、前記アパーチャミラー１２の開口を通過した測光エリアの光束（被測定光）を、ポリクロメータ４の入射スリット４０へ入射させる光学系である。

また、ファインダ光学系１５は、光学レンズ１４１、反射ミラー１４２、所定数の正レンズ及び負レンズ及び保護フィルタ１５１で構成され、アパーチャミラー１２によって反射された光束を、観察者の瞳に導く光学系である。このファインダ光学系１５には、測光エリアからの光束が除かれた状態の光束が入射されることから、ファインダ像は測定エリアが黒抜きされた状態のものとなる。従って、測定エリアを視差なく確認できるようになる。なお、前記保護フィルタ１５１は、眩しさを抑制し観察者の目を保護する光量減衰フィルタ等からなり、またファインダ光学系１５への塵埃進入を防止する役目も果たす。

シャッタ３は、光路の遮断機能を有する開閉装置であり、例えば通過部と遮断部とを備える円板状部材からなる。対物レンズ１１１からポリクロメータ４の入射スリット４０へ至る光路の途中に前記通過部が配置されたとき（シャッタ開）、被測定光はポリクロメータ４に入射される。一方、前記光路の途中に前記遮断部が配置されたとき（シャッタ閉）、被測定光はポリクロメータ４に入射されない。シャッタ駆動モータ３１は、演算制御部６より出力される制御信号に基づいて、上記のようなシャッタ３の開閉動作を行う。

ポリクロメータ４は、分光光学系を構成するもので、入射スリット４０、結像光学系としてのコリメートレンズ４１、波長分散手段としてのグレーティング４２（回折格子）及びｎ個（ｎは２以上の整数）の受光センサからなる受光センサアレイ４３（光電変換手段）を備えて構成される。

入射スリット４０は、ポリクロメータ４の側壁に設けられた円形スリットであり、前述の通り該入射スリット４０を介して被測定光がポリクロメータ４の内部へ導入される。コリメートレンズ４１は、入射スリット４０を通過した被測定光を平行光にしてグレーティング４２へ導くと共に、グレーティング４２によって分散された入射スリット４０の分散像を受光センサアレイ４３の受光面に結像させる。グレーティング４２は、入射された測定光を波長に応じて反射・分散させる機能を果たし、受光センサアレイ４３上への前記入射スリット４０の分散像結像を可能とさせるものである。

受光センサアレイ４３は、所定の間隔で配列されたｎ個の受光チャンネル（画素）ＣＨ₁〜ＣＨ_nを備えている。受光チャンネルＣＨ_k（ｋは画素あるいはチャンネル番号でｋ＝１〜ｎ）は、例えばシリコンフォトダイオードが図３に示すように縦方向に１列に配列（複数列に配列してもよい）されたシリコンフォトダイオードアレイにて形成されており、それぞれの受光面に、波長ごとに分散された入射スリット４０の分散像が結像される。各受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）から出力される受光強度に応じた電気信号（受光信号）は、処理回路５及び演算制御部６によって処理され、被測定光の分光強度（及び該分光強度に基づく色彩輝度値）が測定されるようになっている。本実施形態では、この受光センサアレイ４３における各受光センサのパラメータ、すなわち各受光センサの分光応答度の半値幅Ａと、各受光センサの中心波長間隔Ｂ（波長ピッチ）が最適化されている点に特徴を有する。この点については、後記で詳述する。

信号処理回路５は、各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nから出力されるアナログ受光信号に対して、増幅処理及びディジタル変換処理を行う。図４は、信号処理回路５の構成を示すブロック図である。この信号処理回路５は、受光チャンネルＣＨ_k毎に配置された帰還抵抗Ｒｆ_kを伴う電流電圧変換回路Ａ_kと、電流電圧変換回路Ａ_kの出力を択一的に順次選択するマルチプレクサ５１と、前記マルチプレクサ５１の出力を増幅する可変ゲインアンプ５２と、前記可変ゲインアンプ５２から出力されるアナログ信号をディジタル信号に変換するアナログ−ディジタル変換器５３とを備えている。

センサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nに入射された分散光（入射スリット分散像）は、各々のフォトダイオードの光電変換作用により電流に変換され、画素毎に接続された電流電圧変換回路Ａ_kによって電圧信号に変換される。電流電圧変換回路Ａ_kから出力される各画素の電圧信号は、演算制御部６によって制御されるマルチプレクサ５１で順次選択されて取り出される。そして、前記電圧信号は可変ゲインアンプ５２で増幅され、アナログ−ディジタル変換器５３にてディジタル信号に変換されて演算制御部６へ送られる。

演算制御部６は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びＥＥＰＲＯＭ（電気的に書き換え可能な記憶装置）等で構成され、色彩輝度計１の全体の動作を制御するものである。すなわち演算制御部６は、測定光の分光強度測定のために各部の動作を制御すると共に、所定の分光応答度を適用して色彩輝度値を求める演算動作を行う。図５は、演算制御部６の機能ブロック図を示している。この演算制御部６は、測定制御部６１、演算部６２及びメモリ部６３を備えている。

測定制御部６１は、被測定光の特性測定に際し、各部へ制御信号を送信し、測定動作を制御する。例えば測定制御部６１のシャッタ動作制御部６１１は、測定時においてシャッタ駆動モータ３１を駆動してシャッタ３を開き、対物レンズ１１１及び導光レンズ１３を通過した被測定光をポリクロメータ４のスリット４０に入射させる。なおシャッタ動作制御部６１１は、後述のオフセット信号測定時においては、シャッタ駆動モータ３１を駆動してシャッタ３を閉じ、被測定光の入射を遮断させる。また測定制御部６１は、信号処理回路５に対し、マルチプレクサ５１の選択動作を制御する制御信号を与える。

演算部６２（演算手段）は、受光センサアレイ４３に入射された測定光の分光強度を算出すると共に、各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nの分光応答度に所定の重み付け係数を乗じて積算して所定の分光応答度に近似した合成分光応答度に基づく前記被測定光の特性を求める。この演算部６２は、分光強度算出部６２１と、合成強度算出部６２２とを備えている。

分光強度算出部６２１は、測定時（シャッタ３が「開」）において、入射スリット４０の分散像が結像した受光センサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nの出力（受光信号）を、信号処理回路５からディジタル信号データとして受け取り、これを一時的にメモリ部６３のＲＡＭ等に格納する。続いて、オフセット信号測定時（シャッタ３が「閉」）において、被測定光が遮断された状態における信号処理回路５からのディジタル信号データ（オフセット信号）を受け取る。そして、分光強度算出部６２１は、先に受け取った測定データからオフセット信号を減算することによって、オフセットを除去した被測定光の画素出力データＩ_kを求める演算を行う。

合成強度算出部６２２は、前記分光強度算出部６２１で求められた分光強度データＩ_kに、所定の分光応答度を得るべく予め設定された重み付け係数を乗じて積算し、所定の分光応答度に基づく被測定光の特性を求める演算を行う。具体的には、後記メモリ部６３の重み係数記憶部６３１に予め記憶されている、ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を合成するための重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを前記分光強度データＩ_kに乗じて積算することで、ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）による三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに近似するデータＸ´、Ｙ´、Ｚ´（合成強度）を求める。

この合成強度算出部６２２における演算手法（分光フィッティング方式）について、図６及び図７に基づいて説明する。図６は、ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）と、各受光チャンネルＣＨ_kの分光応答度Ｒ_k（λ）（前記画素出力データＩ_kに対応する）とを示すグラフ図である。この図例では、可視波長域（４１０ｎｍ〜７１０ｎｍ）において、波長ピッチが１０ｎｍ（中心波長間隔＝１０ｎｍ）で受光センサが配列されている場合を示している。従って、この場合ｎ＝３１個（ｋ＝１〜３１）の各受光チャンネル（受光センサ）ＣＨ_kが、受光センサアレイ４３に備えられていることになる。

合成強度算出部６２２では、図６に示す等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）にそれぞれ近似する合成分光応答度ｘｇ（λ）、ｙｇ（λ）ｚｇ（λ）による合成強度値Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´を得るために、分光強度算出部６２１で求められた画素出力データＩ_kに、前記重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを乗じて積算する。図７は、上記の合成分光応答度の生成プロセスを示す説明図である。図７（ａ）に示すように、いま重み付け前の分光応答度として、中心波長λ₁、λ₂、λ₃の分光応答度α₁（λ）、α₂（λ）、α₃（λ）が得られているものとする（この分光応答度α₁（λ）、α₂（λ）、α₃（λ）は、前記分光強度算出部６２１で求められた分光応答度Ｒ_k（λ）に相当する）。

そして、図７（ｂ）に点線で示すように、目標とする分光応答度α₀（λ）（前記等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）に相当する）が定められている場合、３つの分光応答度α₁（λ）、α₂（λ）、α₃（λ）を合成したものが可及的に前記目標分光応答度α₀（λ）に近づくよう、分光応答度α₁（λ）、α₂（λ）、α₃（λ）にそれぞれ重み付けが与えられる（前記重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kの乗算が相当する）。この重み付けの結果、分光応答度α₁（λ）、α₂（λ）、α₃（λ）は、図７（ｂ）に示すように、重み付け分光応答度α₁’ （λ）、α₂’（λ）、α₃’（λ）に変換されることになる。このような重み付け分光応答度α₁’ （λ）、α₂’（λ）、α₃’（λ）を合成（積算）すると、図７（ｃ）に示すように、前記目標分光応答度α₀（λ）に近似された合成分光応答度α₀’ （λ）が得られるようになる。ここで、目標分光応答度α₀（λ）に対する合成分光応答度α₀’ （λ）の近似精度が高い程、所望の目標分光応答度α₀（λ）により近い分光応答度で測光が行える（つまり、高精度の色彩輝度測定が行える）ようになる。

例えば、等色関数ｚ（λ）の合成について具体的に説明すると、図６に示す各受光チャンネルＣＨ_kの分光応答度Ｒ_k（λ）にチャンネル毎に異なる重み付け係数Ｇｚ_kを乗じて積算し、所定の等色関数ｚ（λ）に近似する合成分光応答度ｚｇ（λ）を得る。図から明らかなように、重み付け係数Ｇｚ_kはｋ＝６を中心に大きく、その両側に向かって減少し、ｋ＞１６では実質的に０となる。重み付け係数Ｇｚ_kは、合成分光応答度ｚｇ（λ）と所定の分光応答度ｚ（λ）との差が最小になるように、例えば最小自乗法によって求められる。同様に、合成分光応答度ｘｇ（λ）、ｙｇ（λ）と所定の分光応答度ｘ（λ）、ｙ（λ）との差が最小になるように、重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k（ｋ＝１〜３１）が求められる。

図５に戻って、メモリ部６３は、ＲＯＭやＲＡＭ等からなり、測定動作の制御プログラム等が格納されていると共に、前述の信号処理回路５から与えられる測定データ等を一時的に格納する。またメモリ部６３の重み係数記憶部６３１は、製造過程において測定される各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nの分光応答度Ｒ_k（λ）に基づいて設定される３ｎ個の重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kが格納されている。さらにメモリ部６３には、分光強度算出部６２１における感度校正の際に用いられる校正係数等も格納される。

（受光センサの半値幅と中心波長間隔について）
このように構成された色彩輝度計１において、本実施形態では、受光センサアレイ４３における各受光センサの分光応答度の半値幅と、各受光センサの中心波長間隔（波長ピッチ）とが、高精度な測光を可能とするために特定の範囲から選定される。すなわち、図８に示すように、各受光センサの分光応答度の半値幅をＡとし、隣接する受光センサ（受光チャンネルＣＨ_KとＣＨ_K+1）の分光応答度Ｒ_k（λ）とＲ_k+1（λ）の中心波長λ_kとλ_k+1間の間隔（波長ピッチ）をＢとするとき、
中心波長間隔Ｂ≧５ｎｍであり、且つ、
半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝１．５〜４．０
の範囲となるように、半値幅Ａと中心波長間隔Ｂとが設定される。この場合、前記中心波長間隔Ｂが、
５ｎｍ≦中心波長間隔Ｂ≦３５ｎｍ
とすることが望ましい。

特に、前記中心波長間隔Ｂ、及び半値幅Ａと中心波長間隔Ｂとの比の関係が、
７ｎｍ≦中心波長間隔Ｂ≦１３ｎｍであり、且つ、
半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝２．５〜３．５
の範囲とされることが望ましい。例えば、中心波長間隔Ｂ（波長ピッチ）を図６に示すように１０ｎｍとし、そして半値幅Ａを３０ｎｍとする（Ａ／Ｂ＝３）ことが、特に好ましい選択肢の一つである。

上記半値幅Ａは、受光センサアレイ４３の各受光センサに入射される光のスポット径を適宜なものとすることで調整することができる。図９は、前記半値幅Ａについての説明図である。図９（ａ）に示すように、所定形状の孔を有する入射スリット４０の中央部Ｌ１から入射する光線は、コリメートレンズ４１、グレーティング４２を経て、受光センサアレイ４３の結像点Ｌ１’へ結像することになる。同様に、入射スリット４０の下端部Ｌ２から入射する光線は結像点Ｌ２’へ結像し、入射スリット４０の上端部Ｌ３から入射する光線は結像点Ｌ３’へ結像する。

図９（ｂ）〜（ｄ）は、入射スリット４０の形状と受光センサアレイ４３の出力（センサ出力）との関係を模式的に示す図である。ここでは、入射スリット４０の形状が矩形、円形、菱形の場合について例示している。なお、各々のスリット形状は、図９（ａ）の矢印Ｆ方向から見た形状である。また、センサ出力は、縦軸に受光センサアレイ４３の受光チャンネル（画素）ＣＨ₁〜ＣＨ_nの配列を、横軸にセンサ出力強度をそれぞれ示している。

入射スリット４０の形状が矩形スリット４０ｂである図９（ｂ）に基づき、半値幅Ａについて説明する。ポリクロメータ４の光学系が理想系である場合、センサ出力は結像点Ｌ２’と結像点Ｌ３’との範囲で矩形の出力が得られる（図９（ｂ）のセンサ出力図において点線で表示している）。しかし、実際にはコリメートレンズ４１やグレーティング４２による光学的な劣化により、矩形部分の端部が傾斜するようになり、図中実線で示すようなセンサ出力強度となる。このようなセンサ出力強度のピーク値の５０％強度幅が、当該矩形スリットにおける半値幅Ａとなる。図９（ｃ）の円形スリット４０ｃ、図９（ｄ）の菱形スリット４０ｄの場合も同様である。

入射スリット４０の面積は、ポリクロメータ４で利用できる光量に比例する。すなわち、入射スリット４０の面積が大きいほど、光量の多い（感度の高い）ポリクロメータ４となる。一方、入射スリット４０の形状は、センサ出力強度分布（分光応答度）に影響を与えることとなる。換言すると、入射スリット４０の形状を適宜選択することにより、所望の半値幅Ａを得ることが可能となる。

すなわち、図９（ｂ）では、入射スリット４０の形状が矩形スリット４０ｂであるので、分光応答度のシェイプは半値幅Ａが比較的広い台形に近い形状となる。一方、図９（ｄ）の菱形スリット４０ｄでは、スリット中央部Ｌ１の光線に対応する結像点Ｌ１’の光量が多く、下端部Ｌ２及び上端部Ｌ３の光線に対応する光量は少ないことから、分光応答度は中央で急峻に高いシェイプとなる。すなわち、半値幅Ａが比較的狭いシェイプとなる。さらに図９（ｃ）の円形スリット４０ｃでは、分光応答度は矩形スリット４０ｂと菱形スリット４０ｄとの中間的なシェイプとなり、ガウス形状に近いシェイプとなる。すなわち、半値幅Ａも中間的なサイズとなる。

このように、入射スリット４０の形状は種々の形状を採用可能であり、また所望の半値幅Ａに応じて適宜選択することができるが、分光フィッティング方式において、精度の良いフィッティングを行うという観点からは、図９（ｃ）の円形スリット４０ｃを採用することが望ましい。上述の通り円形スリット４０ｃの場合、分光応答度のシェイプはガウス形状に近くなるが、分光フィッティング方式では図７に基づいて説明したように複数のセンサ出力を合成して合成分光応答度を生成することから、各センサ出力の分光応答度は周波数成分と考えることができ、ガウス形状に近い分光応答度シェイプであると、矩形シェイプや鋭利すぎるシェイプに比べ、よりフィッティング性の良い合成分光応答度が生成し易いからである。

以上の通り半値幅Ａは、入射スリット４０の形状及びサイズの調整のほか、入射スリット４０、コリメートレンズ４１、グレーティング４２及び受光センサアレイ４３の光学特性や光学配置の調整により適宜設定することができる。

（動作の説明）
続いて、以上の通り構成された色彩輝度計１の動作について説明する。図１０は、かかる動作を説明するためのフローチャートである。動作フローは、当該色彩輝度計１の製造時に行われる動作（各種の設定動作）ステップと、実際に色彩輝度計１を用いて色彩輝度値を測定する動作ステップとに大別できる。製造時においては、分光応答度校正（ステップＳ１）、感度校正（ステップＳ２）、及び重み付け係数設定（ステップＳ３）の各ステップが順次実行され、測定時においては色彩輝度値の測定ステップ（ステップＳ４）が実行される。

ステップＳ１の分光応答度校正では、センサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）が、如何なる分光応答度Ｒ_k（λ）を備えているかが求められ、これがメモリ部６３等に一時的に記憶される。ステップＳ２の感度校正では、各受光チャンネルＣＨ_kの感度を校正するための校正係数Ｃ_kが求められ、これがメモリ部６３等に記憶される。ステップＳ３の重み付け係数設定は、分光フィッティング方式の実行のために必要となる固有のステップであり、前記ステップＳ１で求められた分光応答度Ｒ_k（λ）を用い、ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を合成するための重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kが算出され、これが重み係数記憶部６３１に記憶される。そして測定時（ステップＳ４）においては、前記重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを用い、ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）による三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに近似する三刺激値Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´が算出される。以下、各々のステップについて順次説明する。

≪ステップＳ１；分光応答度校正≫
図１１は、分光応答度校正のフローを示すフローチャートである。ここでは、基準となる単波長を、波長をシフトさせつつ順次色彩輝度計１に入射させることで、センサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）それぞれの分光応答度が測定される。この測定は、例えば基準モノクロメータを対物レンズ１１１に対向配置し、該基準モノクロメータから半値幅２ｎｍ程度の等エネルギー単波長を、波長２ｎｍピッチ（走査ピッチ＝２ｎｍ）程度で順次、ポリクロメータ４の入射スリット４０に入射させる。波長走査の範囲は、例えば４００〜７００ｎｍの測定域に対する両端の画素（受光チャンネルＣＨ₁とＣＨ_n）の分光応答度Ｒ₁（λ）、Ｒ_n（λ）が裾を引く範囲、例えば３５０〜７５０ｎｍの波長域とする。

この場合、図１１のフローチャートに示すように、単波長光の中心波長λｃの初期値としてλｃ＝３４８ｎｍが設定され（ステップＳ１１）、２ｎｍの走査ピッチに合わせてλｃ＝λｃ＋２ｎｍ加算ルーチンを経由して第１回目に射出される単波長の波長が決定され（ステップＳ１２）、モノクロメータからλｃ＝３５０ｎｍの単波長が射出される（ステップＳ１３）。このλｃ＝３５０ｎｍの単波長は入射スリットＳＬに入射され、このときセンサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）で感知される出力が、λｃ＝３５０ｎｍに対する各画素の出力Ｐ_k（３５０ｎｍ）として演算制御部６へ送られ、そのメモリ部６３に中心波長λｃ＝３５０ｎｍに関連付けて一時的に格納される（ステップＳ１４）。そして、λｃが７５０ｎｍを超過しているかが確認されるステップが置かれ（ステップＳ１５）、λｃ＞７５０ｎｍの状態になるまで（ステップＳ１５でＹｅｓ）、前記ステップＳ１１〜ステップＳ１４までが２ｎｍの走査ピッチで繰り返される。

このような測定を３５０〜７５０ｎｍの波長域で行ない、それぞれのλｃにおける各画素出力Ｐ_k（λｃ）を波長軸上にプロットして、受光チャンネルＣＨ_k毎の相対分光応答度Ｒ_k（λ）が求められる（ステップＳ１６）。このようにして、全ての受光チャンネルＣＨ_k（この例ではｋ＝１〜３１）の全波長域λ＝３５０〜７５０ｎｍにわたる分光応答度Ｒ_kが求められる。そして上記各画素出力Ｐ_k（λｃ）に基づく相対的な分光応答度Ｒ_k（λ）が、各受光チャンネルＣＨ₁〜ＣＨ_nの分光応答度Ｒ_k（λ）として、前記メモリ部６３に格納される（ステップＳ１７）。後に説明する重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kは、この分光応答度Ｒ_k（λ）に対する重みとして求められる。なお、求められた相対分光感度Ｒ_k（λ）から、各画素の重心波長（中心波長）Ｗ_ckも算出される。

≪ステップＳ２；感度校正≫
図１２は、感度校正のフローを示すフローチャートである。重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kは、ピーク感度を基準化された相対分光応答度Ｒ_k（λ）に対して設定されるが、センサアレイ４３の各画素感度は一様ではなく、また信号処理回路５が備える可変ゲインアンプ５２等のゲインも受光チャンネル毎に一様ではないため、感度校正が必要になる。ここでは、上記のように一様でない感度やゲインを校正するための校正係数Ｃ_kが求められる。

かかる感度校正にあたり、ステップＳ１の分光応答度校正で用いたような基準モノクロメータでは、一般にその単波長出力は十分な精度を有する等エネルギーであるとはいえないので、感度校正は既知の分光強度Ａ（λ）を具備する校正用白色光源を用いて行われる。このような校正用光源から白色光がポリクロメータ４の入射スリット４０に入射され、このときのセンサアレイ４３における各画素出力Ｐ_kが測定される（ステップＳ２１）。

一方、各画素の記憶された分光応答度Ｒ_k（λ）と、校正用白色光源の既知の分光強度Ａ（λ）とから想定される画素出力基準値Ｂ_kが、次の（１）式で算出される（ステップＳ２２）。
Ｂ_k=∫Ａ（λ）・ Ｒ_k（λ）ｄλ ・・・（１）

そして、前記画素出力基準値Ｂ_kと、実際に校正用白色光源を用いて測定したときの各画素の校正済み出力Ｃ_k・Ｐ_kとが一致するように、各画素の出力Ｐ_kに乗じるべき校正係数Ｃ_kが、次の（２）式により波長毎に求められる（ステップＳ２３）。
Ｃ_k＝Ｂ_k／Ｐ_k ・・・（２）
このようにして算出された校正係数Ｃｋは、メモリ部６３に格納され、実際に色彩値測定を行う際のデータ補正要素として活用される。

≪ステップＳ３；重み付け係数設定≫
重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kは、製造時において上記ステップＳ１、Ｓ２による分光応答度校正及び感度校正の後に設定される。重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kは、例えば図６に示したＣＩＥによる１０°視野の等色関数の分光応答度ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）に、上記ステップＳ１で求められた各受光チャンネルＣＨ_kの分光応答度Ｒ_k（λ）の重み付き積算による合成分光応答度を近似させるための係数として求められる。

図１３は、実際に重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを設定（算出）する場合のルーチン例を示すフローチャートである（図１３のフローチャートは、ｙ感度について設定する場合を例示している）。かかる設定にあたり、先ず所定の限界誤差Ｅｇｔが設定される（ステップＳ３１）。この限界誤差Ｅｇｔは、一定の近似精度を担保するために適宜設定される値であり、近似誤差を所定範囲に抑制する目標値となる。

重み付け係数算出の端緒として、Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_k＝０と設定され（ステップＳ３２）、算出ルーチン（最小二乗法ループ）に入る。重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kは、ステップＳ１で求められた各画素の分光応答度Ｒ_k（λ）に関連付けられた下記（３−１）式、（３−２）式、（３−３）式にて示される合成分光応答度ｘｇ（λ）、ｙｇ（λ）、ｚｇ（λ）が、図６に示す等色関数の分光応答度ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）に近似するよう最小二乗法により求められる。
ｘｇ（λ）＝Σ_kＧｘ_k・Ｒ_k（λ） ・・・（３−１）
ｙｇ（λ）＝Σ_kＧｙ_k・Ｒ_k（λ） ・・・（３−２）
ｚｇ（λ）＝Σ_kＧｚ_k・Ｒ_k（λ） ・・・（３−３）

すなわち、重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを適宜修正し、上記（３−１）式、（３−２）式、（３−３）式により、このときの合成分光応答度ｘｇ（λ）、ｙｇ（λ）、ｚｇ（λ）が設定される（ステップＳ３３）。そして、下記（４−１）式、（４−２）式、（４−３）式によって、ステップＳ３３で設定された合成分光応答度ｘｇ（λ）、ｙｇ（λ）、ｚｇ（λ）と各々目標とする等色関数の分光応答度ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）の波長毎の差の自乗和Ｅｘｇ、Ｅｙｇ、Ｅｚｇが評価関数として算出される（ステップＳ３４）。
Ｅｘｇ＝Σλ［ｘｇ（λ）−ｘ（λ）］² ・・・（４−１）
Ｅｙｇ＝Σλ［ｙｇ（λ）−ｙ（λ）］² ・・・（４−２）
Ｅｚｇ＝Σλ［ｘｇ（λ）−ｚ（λ）］² ・・・（４−３）

続いて、ステップＳ３４で算出された自乗和Ｅｘｇ、Ｅｙｇ、Ｅｚｇと、ステップＳ３１で設定された各々の限界誤差Ｅｇｔとが対比され（ステップＳ３５）、自乗和Ｅｘｇ、Ｅｙｇ、Ｅｚｇの値が限界誤差Ｅｇｔを超過している場合（ステップＳ３５でＮｏ）、上記演算で用いられた重み付け係数Ｇｘ_k１、Ｇｙ_k１、Ｇｚ_k１を更に修正して、新たな重み付け係数Ｇｘ_k２、Ｇｙ_k２、Ｇｚ_k２が設定され（ステップＳ３６）、ステップＳ３３に戻って最小二乗法ループが繰り返される。

つまり、上記（４−１）式、（４−２）式、（４−３）式の自乗和Ｅｘｇ、Ｅｙｇ、Ｅｚｇを評価関数とし、これらが、各々しきい値である限界誤差Ｅｇｔを下回るよう（最小になるよう）に、重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kが最小自乗法で求められる。そして、そのような重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kが求められたなら（ステップＳ３５でＹｅｓ）、当該重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kがメモリ部６３の重み係数記憶部６３１に格納される。以上のステップが、色彩輝度計１の製造時（初期設定時）に実行される。なお、目標とする等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）毎に異なる限界誤差Ｅｇｔを設定しても良い。

≪ステップＳ４；測定時のフロー≫
次に、本実施形態にかかる色彩輝度計１を用いて、実際に色彩輝度値（分光強度）を測定する場合の動作について説明する。図１４は、測定時の動作を示すフローチャートである。測定にあたり、被測定光を発生する光源に色彩輝度計１が対向配置される。そして操作部１０２等で「測定開始」の指示が与えられると、演算制御部６のシャッタ動作制御部６１１（図５参照）は、シャッタ３を「開」状態としてポリクロメータ４の入射スリット４０から被測定光を入射させる。このとき、センサアレイ４３の各受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）で感知される出力が、当該被測定光に対する各画素出力Ｑ_kとして信号処理回路５から演算部６２の分光強度算出部６２１へ入力される（ステップＳ４１）。なお、被測定光が特定の波長帯域の狭帯域光、特にＬＥＤ光などの単色光である場合、本実施形態にかかる色彩輝度計１を用いれば、従来装置よりも一層高精度な測定を行うことができる。

分光強度算出部６２１において、各画素出力Ｑ_kは、上記ステップＳ２のフローで求められ、メモリ部６３に格納されている校正係数Ｃ_kを用い、次の（５）式により校正済みの画素出力データＩ_kに補正される（ステップＳ４２）。
Ｉ_k＝Ｃ_k・Ｑ_k ・・・（５）

さらに、受光チャンネルＣＨ_k（ｋ＝１〜ｎ）、あるいは画素ＰＤ_kと重心波長Ｗｃ_kとの対応表を用い、データ補間を施すことによって、上記校正済み画素出力データＩ_kは分光強度Ｉ（λ）に変換される（ステップＳ４３）。

次に、合成強度算出部６２２により、分光強度算出部６２１で求められた被測定光の校正済み画素出力データＩ_kと、重み係数記憶部６３１に予め記憶されている重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kとを用いて、三刺激値が算出される（ステップＳ４４）。すなわち、合成強度算出部６２２は、重み付け係数Ｇｘ_k、Ｇｙ_k、Ｇｚ_kを、上記（５）式（ステップＳ４２）で求められた校正後の画素出力データＩ_kに乗じて積算する下記の（６−１）式、（６−２）式、（６−３）式に基づいて、ＣＩＥの等色関数ｘ、ｙ、ｚによる三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚに近似するデータＸ´、Ｙ´、Ｚ´（合成強度）を求めて出力する。
Ｘ´＝Σ_kＧｘ_k・Ｉ_k ・・・（６−１）
Ｙ´＝Σ_kＧｙ_k・Ｉ_k ・・・（６−２）
Ｚ´＝Σ_kＧｚ_k・Ｉ_k ・・・（６−３）
上記の合成強度Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´に基づいて、被測定光の特性、すなわち被測定光の色彩輝度値が求められるものである。

［実施例］
上記受光センサアレイ４３における受光センサの半値幅Ａ及び中心波長間隔Ｂに関し、本発明にかかるいくつかの具体的実施例と、これとの比較のための比較例とを示しておく。この実施例（比較例）では、受光センサの中心波長間隔Ｂ（波長ピッチ）を１０ｎｍとし、半値幅Ａを１０ｎｍ，１５ｎｍ，２０ｎｍ，３０ｎｍ，４０ｎｍ及び５０ｎｍとしたときの、合成分光応答度のＣＩＥの等色関数ｚ（λ）への近似精度、並びに波長毎の重み付け係数に基づいたＳ／Ｎ比を評価した。

図１５〜図１８は実施例にかかるデータを、図１９、図２０は比較例にかかるデータをそれぞれ示すグラフ図である。これら各図において、（ａ）図は、受光センサ１個についての分光応答度を示すグラフ図である。（ｂ）図は、ＣＩＥの等色関数ｚ（λ）と、前記（ａ）図の分光応答度（波長ピッチはいずれも１０ｎｍ）を有する各受光センサの出力を所定の重み付け係数を用いて合成してなる合成分光応答度とを重畳して表したグラフ図である。この（ｂ）図において、近似精度（フィッティング性）が高いほど、等色関数ｚ（λ）の軌跡に合成分光応答度が一致していることになり、高精度な測光が行えることを示している。また（ｃ）図は、１０ｎｍの波長ピッチ毎に与えられた重み付け係数を示している。この（ｃ）図において、重み付け係数がマイナス値となる度合いが大きいほど、Ｓ／Ｎ比において不利になることを示す。

なお、いずれの図においても、図６に示すように４６０ｎｍ付近に分光応答度のピークを有する等色関数ｚ（λ）を対象としていることから、３８０ｎｍ〜５８０ｎｍ付近のみの波長域について表示している。ここで等色関数ｚ（λ）を対象としたのは、該等色関数ｚ（λ）は他の等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）に比べて分光応答度のピーク値が高く、急峻な特性を有しており、分光フィッティング方式において合成分光応答度を近似させることが最も困難な等色関数であることによる。

図１５〜図２０に示した実施例、比較例について、ＣＩＥの等色関数ｚ（λ）への近似精度、並びに波長毎の重み付け係数に基づいたＳ／Ｎ比の評価結果を表１に示す。

中心波長間隔Ｂが１０ｎｍであって、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝１．５〜４．０の範囲にある実施例では、等色関数ｚ（λ）への近似精度、及びＳ／Ｎ比について良好な結果が得られている。すなわち、図１５〜図１８の各（ｂ）図から明らかな通り、実施例１〜４においては、等色関数ｚ（λ）と合成分光応答度とはよく一致しており、適正に近似（フィッティング）がなされていることがわかる。また、重み付け係数については、実施例１〜３はいずれもプラス値であり、Ｓ／Ｎ比に悪影響を与えるようなものではない。なお、実施例４については一部マイナス値の重み付け係数が存在しているが、マイナス値となる係数のウェイト（総係数和に対する比率）は１２％程度であり、Ｓ／Ｎ比を大きく悪化させるほどのものではない。

一方、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝１である比較例１では、図１９（ｂ）からも明らかな通り、等色関数ｚ（λ）のピーク値付近において近似精度が悪く、合成分光応答度に「うねり」が生じてしまっている。これは、個々の受光センサにおける分光応答度の半値幅Ａが波長ピッチ（１０ｎｍ）の割に狭すぎる結果、図１９（ａ）に示すようにその鋭利性が際立つようになり、目標とする等色関数ｚ（λ）のカーブに最小自乗法等により近似させようとしても、分光応答度の鋭利性によりフィッティング性の良い近似が困難となるからである。

このような「うねり」が存在する合成分光応答度である場合でも、白熱光源から発せられる光のようにブロードな波長スペクトルを有する光が被測定光であるときは、誤差が均質化されるので比較的問題は少ない。しかしながら、線スペクトルに近い単色光が被測定光であるときは、「うねり」により等色関数ｚ（λ）と大きく乖離している波長においては誤差が大きくなってしまい、高精度な色彩輝度値が計測できないという不都合が生じる。従って、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝１では、特に単色光の測光において適正を欠くものとなる。

また、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝５である比較例２では、近似精度は比較的良好であるものの、図２０（ｃ）からも明らかな通り、重み付け係数の一部がマイナス値となっており、しかも実施例４とは異なり、マイナス値となる係数のウェイト（総係数和に対する比率）は３８％程度に増大しており、Ｓ／Ｎ比の悪化が顕在化するようになる。

上記Ｓ／Ｎ比について追補説明する。まず、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂの値が大きくなると、各受光センサの分光応答度のカーブが等色関数ｚ（λ）のカーブよりも広幅となってしまい、その広幅部分について等色関数ｚ（λ）へ近似させるべく一部の受光センサの重み付け係数をマイナス値にし、合成分光応答度のカーブを絞る必要がある。ここで、受光センサの出力には信号成分に加え、ランダムノイズ成分が含まれている。このノイズ成分は、各受光センサ出力を加算する合成或いは減算する合成を問わず、同じように合成の度に加算されることとなる。一方、信号成分は、減算する合成を行った場合は自ずと小さいものとなり、信号成分に対してノイズ成分が比較的大きくなってしまうこととなる。従って、重み付け係数がマイナス値とされた受光センサ出力を多く含むものを合成すると、それだけノイズ成分の割合が高くなり、Ｓ／Ｎ比の悪化が招来されるものである。このような理由から、半値幅Ａ／中心波長間隔Ｂ＝５では、Ｓ／Ｎ比の点において適正を欠くものとなる。

本発明にかかる測光装置の一実施形態である分光フィッティング方式の色彩輝度計１の外観を模式的に示す斜視図である。 上記色彩輝度計の内部構成の要部を模式的に示すブロック図である。 受光センサアレイの受光チャンネルを示す説明図である。 信号処理回路の回路構成を示すブロック図である。 演算制御部の機能ブロック図である。 ＣＩＥの等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）と、各受光チャンネルＣＨ_kの分光応答度Ｒ_k（λ）とを示すグラフ図である。 合成分光応答度の生成プロセスを示す説明図である。 分光応答度の半値幅と、各受光センサの中心波長間隔との関係を示す模式図である。 分光応答度の半値幅の設定手法を説明するための模式図である。 色彩輝度計の全体的な動作を説明するためのフローチャートである。 分光応答度校正時の動作を示すフローチャートである。 感度校正時の動作を示すフローチャートである。 重み付け係数設定時の動作を示すフローチャートである。 測定時の動作を示すフローチャートである。 実施例１にかかるデータを示すグラフ図である。 実施例２にかかるデータを示すグラフ図である。 実施例３にかかるデータを示すグラフ図である。 実施例４にかかるデータを示すグラフ図である。 比較例１にかかるデータを示すグラフ図である。 比較例２にかかるデータを示すグラフ図である。

符号の説明

１ 色彩輝度計
１１１ 対物レンズ
３ シャッタ
４ ポリクロメータ
４０ 入射スリット
４１ コリメートレンズ
４２ グレーティング（分光手段）
４３ 受光センサアレイ（光電変換手段）
５ 信号処理回路
６ 演算制御部
６１ 測定制御部
６２ 演算部（演算手段）
６２１ 分光強度算出部
６２２ 合成強度算出部
６３ メモリ部
６３１ 重み係数記憶部（記憶手段）
ＣＨ₁〜ＣＨ_n 受光チャンネル

Claims (6)

1. 被測定光を所定の波長ごとに分散する分光手段と、
   分散された前記被測定光を受光してｎ（ｎは２以上の整数）個の波長に対応する受光信号をそれぞれ出力する少なくともｎ個の光電変換手段と、
   前記各光電変換手段から出力される受光信号に対応して所定の分光応答度を得るべく予め設定されたｎ個の重み付け係数が格納された記憶手段と、
   前記各受光信号および前記各重み付け係数を用いて、所定の分光応答度に基づく上記被測定光の特性を求める演算手段とを備えた測光装置において、
   前記各光電変換手段の分光応答度の半値幅をＡとし、前記各光電変換手段の分光応答度の中心波長間隔をＢとするときに、下記（１）、（２）の条件を満たすように、前記各光電変換手段の分光応答度及び波長ピッチが定められていることを特徴とする測光装置。
   （１）Ｂ≧５ｎｍ
   （２）Ａ／Ｂ＝１．５〜４．０
2. 前記被測定光が、所定の入射スリットを介して前記分光手段に導かれる構成とされている場合において、前記入射スリットが円形形状とされていることを特徴とする請求項１記載の測光装置。
3. 前記中心波長間隔Ｂが、下記（３）の範囲から選ばれることを特徴とする請求項１又は２記載の測光装置。
   （３）５ｎｍ≦Ｂ≦３５ｎｍ
4. 前記中心波長間隔Ｂが、下記（４）の範囲から選ばれ、且つ、
   前記半値幅Ａと中心波長間隔Ｂとの比が、下記（５）の範囲から選ばれることを特徴とする請求項１又は２記載の測光装置。
   （４）７ｎｍ≦Ｂ≦１３ｎｍ
   （５）Ａ／Ｂ＝２．５〜３．５
5. 前記ｎ個の光電変換手段が、いずれも可視波長域の光を受光するものであり、
   前記重み付け係数が、所定の等色関数の分光応答度に近似させた合成分光応答度を生成するためのものであり、
   前記演算手段が、前記合成分光応答度に基づく前記被測定光の特性を求めるものであって、分光型測色計として用いられることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の測光装置。
6. 単色光を所定の測光装置を用いて測光する方法において、
   前記測光装置として、被測定光を所定の波長ごとに分散する分光手段と、分散された前記被測定光を受光してｎ（ｎは２以上の整数）個の波長に対応する受光信号をそれぞれ出力する少なくともｎ個の光電変換手段とを備えた測光装置を用い、
   該測光装置は、前記各光電変換手段の分光応答度の半値幅をＡとし、前記各光電変換手段の分光応答度の中心波長間隔をＢとするときに、下記（６）、（７）の条件を満たすように、前記各光電変換手段の分光応答度及び波長ピッチが定められているものとし、
   前記単色光を前記測光装置に入射させ、
   このとき前記ｎ個の光電変換手段から各々出力される受光信号に、所定の等色関数の分光応答度に近似させるための所定の重み付け係数を乗じて合算した合成強度を求め、該合成強度に基づく前記単色光の特性を求めることを特徴とする単色光の測光方法。
   （６）Ｂ≧５ｎｍ
   （７）Ａ／Ｂ＝１．５〜４．０

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