JP2755648B2 - 光源の輝度の変化を補償する装置 - Google Patents
光源の輝度の変化を補償する装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B39/00—Circuit arrangements or apparatus for operating incandescent light sources
- H05B39/04—Controlling
- H05B39/041—Controlling the light-intensity of the source
- H05B39/042—Controlling the light-intensity of the source by measuring the incident light
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、たとえば光沢計、ヘーズメータ、反射率
計、色彩計または不透明度計内に用いられるような光源
の輝度の変化を補償する装置に関するものである。
計、色彩計または不透明度計内に用いられるような光源
の輝度の変化を補償する装置に関するものである。
本発明によれば、光源からの光を光路に沿って対象と
する領域へ送る光学装置と、光路から光を検出し、それ
に応答して第１の出力を発生する第１の検出手段と、対
象とする領域に達した光を検出し、それに応答して第２
の出力を発生する第２の検出手段と、第１の出力と第２
の出力を受けるように接続され、それに応答して光源の
輝度の変化に対し補償された信号を発生する補償手段と
を備え、第１の検出手段は光路から散乱させられた光の
みを検出するように配置され、それにより補償手段によ
って発生される信号が光源の輝度の変化とはほぼ無関係
である、光源の輝度の変化を補償する装置を提供するも
のである。
する領域へ送る光学装置と、光路から光を検出し、それ
に応答して第１の出力を発生する第１の検出手段と、対
象とする領域に達した光を検出し、それに応答して第２
の出力を発生する第２の検出手段と、第１の出力と第２
の出力を受けるように接続され、それに応答して光源の
輝度の変化に対し補償された信号を発生する補償手段と
を備え、第１の検出手段は光路から散乱させられた光の
みを検出するように配置され、それにより補償手段によ
って発生される信号が光源の輝度の変化とはほぼ無関係
である、光源の輝度の変化を補償する装置を提供するも
のである。
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。
第１図に示されている装置においては、ランプ１から
の光がディフューザ２へ入射する。ランプ１としては例
えばタングステン電球または石英ハロゲン電球とするこ
とができる。ディフューザを透過した光は不透明な材料
で製作された映像円板３に入射する。その映像円板３に
は細いスリット４が設けられている。映像円板３の実際
の例においては、スリット４の大きさは1.152mm×0.288
mmであったが、他の寸法も使用できることはもちろん理
解されるであろう。光はスリット４から散乱させられ
て、円筒管５の中に入る。円筒管５は、たとえばデルリ
ン（DELRIN）という商標の下に販売されている黒色のポ
リアセタール樹脂のような材料で製作できる。光の大部
分は円筒管５に沿ってレンズ６まで進む。レンズ６は入
射光を平行な光ビーム７にする。その光ビーム７は、反
射特性を調べるべき表面８に入射する。その表面８から
反射された光は適当な検出器９、たとえばフォトダイオ
ードにより検出される。表面８の反射特性についての情
報を得るように、光検出器９の出力を当業者に周知のや
り方で分析できる。以上説明した装置は従来のものであ
って、公知の光沢計の基礎を成すものである。しかし、
スリット４に入射する光の量が一定でなく、したがって
フォトダイオードすなわち光検出器９により検出される
光の量が変化するという問題がそのような光沢計の動作
において起ることが判明している。スリット４に入射す
る光の量が変化する原因には基本的には２つある。第１
の原因は、ランプの寿命期間中におけるランプ出力のゆ
っくりした変化によりひき起される長期間変化である。
第２の原因は、電球内のフィラメントの動きによるはる
かに速い変化である。
の光がディフューザ２へ入射する。ランプ１としては例
えばタングステン電球または石英ハロゲン電球とするこ
とができる。ディフューザを透過した光は不透明な材料
で製作された映像円板３に入射する。その映像円板３に
は細いスリット４が設けられている。映像円板３の実際
の例においては、スリット４の大きさは1.152mm×0.288
mmであったが、他の寸法も使用できることはもちろん理
解されるであろう。光はスリット４から散乱させられ
て、円筒管５の中に入る。円筒管５は、たとえばデルリ
ン（DELRIN）という商標の下に販売されている黒色のポ
リアセタール樹脂のような材料で製作できる。光の大部
分は円筒管５に沿ってレンズ６まで進む。レンズ６は入
射光を平行な光ビーム７にする。その光ビーム７は、反
射特性を調べるべき表面８に入射する。その表面８から
反射された光は適当な検出器９、たとえばフォトダイオ
ードにより検出される。表面８の反射特性についての情
報を得るように、光検出器９の出力を当業者に周知のや
り方で分析できる。以上説明した装置は従来のものであ
って、公知の光沢計の基礎を成すものである。しかし、
スリット４に入射する光の量が一定でなく、したがって
フォトダイオードすなわち光検出器９により検出される
光の量が変化するという問題がそのような光沢計の動作
において起ることが判明している。スリット４に入射す
る光の量が変化する原因には基本的には２つある。第１
の原因は、ランプの寿命期間中におけるランプ出力のゆ
っくりした変化によりひき起される長期間変化である。
第２の原因は、電球内のフィラメントの動きによるはる
かに速い変化である。
この問題に対処するために、第１図の装置は別のフォ
トダイオードすなわち光検出器10を含んでいる。光検出
器10は円筒管５の側壁内に設けられる。スリット４から
散乱させられた光のいくらかは光検出器10に入射する。
そうすると光検出器10は電気的出力信号を発生する。そ
の出力信号は増幅器11により増幅される。したがって、
光検出器10はスリット４に入射する光の量の減少または
増加を検出する。
トダイオードすなわち光検出器10を含んでいる。光検出
器10は円筒管５の側壁内に設けられる。スリット４から
散乱させられた光のいくらかは光検出器10に入射する。
そうすると光検出器10は電気的出力信号を発生する。そ
の出力信号は増幅器11により増幅される。したがって、
光検出器10はスリット４に入射する光の量の減少または
増加を検出する。
増幅器11の出力信号は信号処理器14へ供給され、光検
出器９からの出力も増幅器16を介して信号処理器14に供
給される。信号処理器14はそれの出力端子15に、光検出
器９の出力信号と光検出器10の出力信号の比である、ま
たはその比に比例する信号を生ずる。それらの出力信号
は両方ともランプ１の光の出力の変化の影響を等しく受
けるから、それらの出力信号の比はランプ１の変化とは
独立であり、したがって第１図に示されている装置はラ
ンプ１のどのような変化も補償する。
出器９からの出力も増幅器16を介して信号処理器14に供
給される。信号処理器14はそれの出力端子15に、光検出
器９の出力信号と光検出器10の出力信号の比である、ま
たはその比に比例する信号を生ずる。それらの出力信号
は両方ともランプ１の光の出力の変化の影響を等しく受
けるから、それらの出力信号の比はランプ１の変化とは
独立であり、したがって第１図に示されている装置はラ
ンプ１のどのような変化も補償する。
第２図は第１図に示されている実施例に用いられる回
路を少し詳しく示したものである。この図から、用いら
れる電源は電池であり、その電池は電圧調整器へ接続さ
れることがわかる。その電圧調整器の出力は、一例とし
て＋5Vとして示されている安定化された電圧である。
路を少し詳しく示したものである。この図から、用いら
れる電源は電池であり、その電池は電圧調整器へ接続さ
れることがわかる。その電圧調整器の出力は、一例とし
て＋5Vとして示されている安定化された電圧である。
第３図は第２図に示されている回路のかなり詳しい回
路図である。この図では、標準的な構造のものである電
池および電圧調整器と、以下に説明する付随的な構成部
品は図示を省略している。
路図である。この図では、標準的な構造のものである電
池および電圧調整器と、以下に説明する付随的な構成部
品は図示を省略している。
光検出器９により発生された電圧は、４個の電子スイ
ッチIC3を介して増幅器IC4の入力端子に供給される。そ
れらのスイッチの目的については後で説明する。増幅器
IC4により増幅された電圧は集積回路IC1の入力端子に供
給される。後で説明するように、集積回路IC1はその入
力電圧を基準電圧と比較する。集積回路IC1は、英国ラ
ンカシャー州オルダム（Oldham）所在のフェランティ・
エレクトロニクス（Ferranti Elec−tronics）社からZN
451Eとして入手できる。集積回路IC1の端子φ1,φ２に
方形波信号が現われる。それらの方形波信号は互いに位
相が180度異なる。したがって、まとめて考えると、端
子φ１とφ２の出力は方形波である。電子スイッチアレ
イIC3中の電子スイッチが対となって交互にオン状態に
されるように、それらの方形波信号は電子スイッチアレ
イIC3に供給される。したがって、ある時刻には、図で
内側の２個のスイッチが導通状態になり、１番上と１番
下のスイッチが非導通状態となり、あるいは、内側のス
イッチが非導通状態になり、１番上と１番下のスイッチ
が導通状態になる。そのように導通状態と非導通状態に
交互にされることにより、光検出器９からの電圧が増幅
器IC4の入力端子に逆向きに交互に加えられる。したが
って、増幅器IC4により集積回路IC1に供給される電圧は
交互に切換えられ、零位置におけるどのような誤差も補
償するために集積回路IC1はその電圧を用いる。
ッチIC3を介して増幅器IC4の入力端子に供給される。そ
れらのスイッチの目的については後で説明する。増幅器
IC4により増幅された電圧は集積回路IC1の入力端子に供
給される。後で説明するように、集積回路IC1はその入
力電圧を基準電圧と比較する。集積回路IC1は、英国ラ
ンカシャー州オルダム（Oldham）所在のフェランティ・
エレクトロニクス（Ferranti Elec−tronics）社からZN
451Eとして入手できる。集積回路IC1の端子φ1,φ２に
方形波信号が現われる。それらの方形波信号は互いに位
相が180度異なる。したがって、まとめて考えると、端
子φ１とφ２の出力は方形波である。電子スイッチアレ
イIC3中の電子スイッチが対となって交互にオン状態に
されるように、それらの方形波信号は電子スイッチアレ
イIC3に供給される。したがって、ある時刻には、図で
内側の２個のスイッチが導通状態になり、１番上と１番
下のスイッチが非導通状態となり、あるいは、内側のス
イッチが非導通状態になり、１番上と１番下のスイッチ
が導通状態になる。そのように導通状態と非導通状態に
交互にされることにより、光検出器９からの電圧が増幅
器IC4の入力端子に逆向きに交互に加えられる。したが
って、増幅器IC4により集積回路IC1に供給される電圧は
交互に切換えられ、零位置におけるどのような誤差も補
償するために集積回路IC1はその電圧を用いる。
光検出器10の出力電圧は増幅器IC5により増幅され
る。増幅器IC5は２段増幅器である。増幅器IC5の第２段
に現われる電圧は集積回路IC1の入力端子Vr1に供給され
る。集積回路IC1中の論理が、増幅器IC4により供給され
る電圧の振幅を、入力端子Vr1に現われる電圧で除し
て、両者の比を得る。集積回路IC1中のA/D変換器が表示
器を駆動する。その表示器はたとえば3.5桁の表示器で
あって、各桁は周知の７素子の態様で表される。最上位
の桁は１とすることができ、または無くすことができ、
残りの３桁は０〜９の任意の数とすることができる。入
力端子DP3に常に加えられる信号により、最下位の桁の
前に小数点が常に挿入される。電力を供給する電池の電
圧が許容レベル以下に低下した時に、電源から端子L0に
供給される信号が活性となり、その信号が供給されると
表示器はそのことを表示する。そのような表示のために
通常必要とされるバックプレーン信号が入力端子BPに供
給される。表示器の残りの端子は用いられない。
る。増幅器IC5は２段増幅器である。増幅器IC5の第２段
に現われる電圧は集積回路IC1の入力端子Vr1に供給され
る。集積回路IC1中の論理が、増幅器IC4により供給され
る電圧の振幅を、入力端子Vr1に現われる電圧で除し
て、両者の比を得る。集積回路IC1中のA/D変換器が表示
器を駆動する。その表示器はたとえば3.5桁の表示器で
あって、各桁は周知の７素子の態様で表される。最上位
の桁は１とすることができ、または無くすことができ、
残りの３桁は０〜９の任意の数とすることができる。入
力端子DP3に常に加えられる信号により、最下位の桁の
前に小数点が常に挿入される。電力を供給する電池の電
圧が許容レベル以下に低下した時に、電源から端子L0に
供給される信号が活性となり、その信号が供給されると
表示器はそのことを表示する。そのような表示のために
通常必要とされるバックプレーン信号が入力端子BPに供
給される。表示器の残りの端子は用いられない。
第３図に示されている回路はそのように構成されてい
るから、ランプ１が点ランプされない時はトランジスタ
TR3が排他的オアゲートIC2を介して導通状態にされて、
基準端子Vr1に供給される電圧が零であるようにする。
基準端子Vr1に供給された電圧が零である限りは集積回
路IC1は表示器へ最後に得られた値の供給を続けるか
ら、その値は表示され続ける。しかし、スイッチSWを矢
印で示されている向きに押すことによりランプ１が点灯
されると、排他的オアゲートIC2がトランジスタTR3を直
ちに非導通状態にし、そうすると端子Vr1へ供給される
電圧は増幅器IC5の出力端子に現われる電圧である。
るから、ランプ１が点ランプされない時はトランジスタ
TR3が排他的オアゲートIC2を介して導通状態にされて、
基準端子Vr1に供給される電圧が零であるようにする。
基準端子Vr1に供給された電圧が零である限りは集積回
路IC1は表示器へ最後に得られた値の供給を続けるか
ら、その値は表示され続ける。しかし、スイッチSWを矢
印で示されている向きに押すことによりランプ１が点灯
されると、排他的オアゲートIC2がトランジスタTR3を直
ちに非導通状態にし、そうすると端子Vr1へ供給される
電圧は増幅器IC5の出力端子に現われる電圧である。
増幅器IC4の出力端子に、5V線と0V線の間に接続され
ている等しい抵抗値（この場合には4.7Kオーム）を持つ
２個の抵抗の間の中間点から電圧が供給されることに注
目されたい。したがって、この端子は2.5Vに保たれる。
その電圧により、一端子における電圧を、零ボルトに近
づきすぎることなしに、2.5ボルトの両側で広く振れる
ことができるようにするから、最適である。最後に、説
明を完全にするために、集積回路IC1の端子のうちこれ
まで説明しなかった端子について説明する。端子VCCとR
EGが電源へ接続される。電力は端子VCCで受けられ、そ
の電力の電圧が５ボルトではない限り、端子REGに帰還
信号が発生される。その帰還信号は、入力電圧を５ボル
トにするために必要な向きに電圧調整器を制御する。端
子OSCがコンデンサを介して接地される。そのコンデン
サの容量は集積回路IC4の内部周波数と、端子φ１とφ
２に現われる方形波信号の周波数、すなわちスイッチIC
3のスイッチング周波数を決定する。端子CD,SM間にコン
デンサが接続される。そのコンデンサの容量は集積回路
IC1の内部周波数により決定される。端子R1の間に抵抗
が接続される。その抵抗の抵抗値は利得の粗制御を行
う。端子Ｒが、可変抵抗を含む回路を介して接地され
る。その可変抵抗の抵抗値は利得の精密制御を行うため
に調節できる。これに関連して、利得制御というのは、
表示される値が、端子Vr1における信号の値を端子Vinに
おける値で除した実際の値である必要はない（端子Vin
におけるその値は利得が１である）が、その値に与えら
れた係数（利得値）を乗じて取扱いが一層便利である表
示される値を得る。端子Vr0に1.25Vの電圧が供給され
る。その電圧は内部基準のために用いられる。
ている等しい抵抗値（この場合には4.7Kオーム）を持つ
２個の抵抗の間の中間点から電圧が供給されることに注
目されたい。したがって、この端子は2.5Vに保たれる。
その電圧により、一端子における電圧を、零ボルトに近
づきすぎることなしに、2.5ボルトの両側で広く振れる
ことができるようにするから、最適である。最後に、説
明を完全にするために、集積回路IC1の端子のうちこれ
まで説明しなかった端子について説明する。端子VCCとR
EGが電源へ接続される。電力は端子VCCで受けられ、そ
の電力の電圧が５ボルトではない限り、端子REGに帰還
信号が発生される。その帰還信号は、入力電圧を５ボル
トにするために必要な向きに電圧調整器を制御する。端
子OSCがコンデンサを介して接地される。そのコンデン
サの容量は集積回路IC4の内部周波数と、端子φ１とφ
２に現われる方形波信号の周波数、すなわちスイッチIC
3のスイッチング周波数を決定する。端子CD,SM間にコン
デンサが接続される。そのコンデンサの容量は集積回路
IC1の内部周波数により決定される。端子R1の間に抵抗
が接続される。その抵抗の抵抗値は利得の粗制御を行
う。端子Ｒが、可変抵抗を含む回路を介して接地され
る。その可変抵抗の抵抗値は利得の精密制御を行うため
に調節できる。これに関連して、利得制御というのは、
表示される値が、端子Vr1における信号の値を端子Vinに
おける値で除した実際の値である必要はない（端子Vin
におけるその値は利得が１である）が、その値に与えら
れた係数（利得値）を乗じて取扱いが一層便利である表
示される値を得る。端子Vr0に1.25Vの電圧が供給され
る。その電圧は内部基準のために用いられる。
以上、本発明を光沢計について特に説明した。しか
し、初めに述べたように、本発明は他の機器にも応用で
きる。ヘーズメータは、光沢計においては光検出器９に
より検出された光が反射光であるのに対して、ヘーズメ
ータにおいては、光検出器９により検出される光は反射
角度から指定された角度だけずらされた角度で反射され
た光である点が、光沢計と異なる。
し、初めに述べたように、本発明は他の機器にも応用で
きる。ヘーズメータは、光沢計においては光検出器９に
より検出された光が反射光であるのに対して、ヘーズメ
ータにおいては、光検出器９により検出される光は反射
角度から指定された角度だけずらされた角度で反射され
た光である点が、光沢計と異なる。
反射率計においては、対象とする表面は90度とは異な
る角度で光が照射される。光検出器９により検出される
光はその表面に対して90度の角度で反射される光であ
る。色彩計は、試料が特定の波長の光を照射されるこ
と、または白色光で試料が照射されること、および光検
出器９が特定の波長の光だけを検出することを除き、反
射率計に類似する。
る角度で光が照射される。光検出器９により検出される
光はその表面に対して90度の角度で反射される光であ
る。色彩計は、試料が特定の波長の光を照射されるこ
と、または白色光で試料が照射されること、および光検
出器９が特定の波長の光だけを検出することを除き、反
射率計に類似する。
不透明度計においては、対象とする物体が照明され、
光検出器９はその物体から散乱された光を検出する。
光検出器９はその物体から散乱された光を検出する。
第１図はランプの輝度の変化が補償される、光沢計に適
用される本発明の実施例の概略線図、第２図は第１図に
示されている実施例に用いる回路の接続図、第３図は第
２図に示されている回路をより詳しく示す接続図であ
る。 １……ランプ、２……ディフューザ、３……映像円板、
４……スリット、５……円筒管、６……レンズ、9,10…
…光検出器、11,16,IC4,IC5……増幅器、12……電力制
御回路、13……電源、14……信号処理器、IC1……集積
回路、IC2……排他的オアゲート、IC3……スイッチ。
用される本発明の実施例の概略線図、第２図は第１図に
示されている実施例に用いる回路の接続図、第３図は第
２図に示されている回路をより詳しく示す接続図であ
る。 １……ランプ、２……ディフューザ、３……映像円板、
４……スリット、５……円筒管、６……レンズ、9,10…
…光検出器、11,16,IC4,IC5……増幅器、12……電力制
御回路、13……電源、14……信号処理器、IC1……集積
回路、IC2……排他的オアゲート、IC3……スイッチ。
フロントページの続き (72)発明者 ジェレミー、キース、ジャスティス イギリス国イースト、サセックス、セン ト、レオナーズ‐オン‐シー、フィルシ ャム、ロード、グレニーグルス、ドライ ブ、44 (56)参考文献 特開 昭62−167422（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165825（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−15528（ＪＰ，Ａ)
Claims (7)
- 【請求項１】光源からの光を光路に沿って対象とする領
域へ送る光学装置と、前記光路から光を検出し、それに
応答して第１の出力を発生する第１の検出手段と、対象
とする領域に達した光を検出し、それに応答して第２の
出力を発生する第２の検出手段と、前記第１の出力と第
２の出力を受けるように接続され、それに応答して前記
光源の輝度の変化に対し補償された信号を発生する補償
手段とを備え、前記第１の検出手段は前記光路から散乱
させられた光のみを検出するように配置され、それによ
り前記補償手段によって発生される信号が前記光源の輝
度の変化とはほぼ無関係である、光源の輝度の変化を補
償する装置。 - 【請求項２】前記信号が前記第２の出力と第１の出力の
比に比例する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】前記光学装置が、一端部で前記光源からの
光を受け、他端部から前記対象とする領域へ向けて光を
放射するハウジングを備え、このハウジングは、前記一
端部と他端部との間に配置されて前記光路上に開口部を
画定し、前記開口部からの光の一部が散乱光を検出する
前記第１の検出手段へ向かって散乱させられる請求項１
または２に記載の装置。 - 【請求項４】散乱光を検出する前記第１の検出手段がハ
ウジングの側壁内に配置されている請求項３記載の装
置。 - 【請求項５】光沢計またはヘーズメータ内に配置されて
いる請求項１〜４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項６】反射率計または色彩計内に配置されている
請求項１〜４のいずれかに記載の装置。 - 【請求項７】不透明度計内に配置されている請求項１〜
４のいずれかに記載の装置。
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