JP3406640B2 - 携帯可能な分光光度計 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は色測定器およびその
測定器を使用した色の側定方法に関するもので、より詳
しくは、供試目的物からの反射光を測定するために積分
球を使用するタイプの分光光度計およびその分光光度計
による色の測定方法に関するものである。
測定器を使用した色の側定方法に関するもので、より詳
しくは、供試目的物からの反射光を測定するために積分
球を使用するタイプの分光光度計およびその分光光度計
による色の測定方法に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】分光光度計は供試目的物の色を決定する
ために使用される機器であり、典型的には、供試目的物
の上に投射される光源からの光と、供試目的物から反射
される光を検出する光検出器と、色を表示するカーブ又
は数値を計算するために光検出器に接続された信号処理
回路とを含んでいる。このような機器の構造と使用法の
一般的原理は、当業者に周知でよく理解されているとこ
ろであり、例えば、リチャード・エス・ハンター著「ザ
・メジャーメント・オブ・アピアランス」ジョン・ウイ
リー・アンド・サンズ刊（１９７５年）などの公刊書に
記載されている。
ために使用される機器であり、典型的には、供試目的物
の上に投射される光源からの光と、供試目的物から反射
される光を検出する光検出器と、色を表示するカーブ又
は数値を計算するために光検出器に接続された信号処理
回路とを含んでいる。このような機器の構造と使用法の
一般的原理は、当業者に周知でよく理解されているとこ
ろであり、例えば、リチャード・エス・ハンター著「ザ
・メジャーメント・オブ・アピアランス」ジョン・ウイ
リー・アンド・サンズ刊（１９７５年）などの公刊書に
記載されている。
【０００３】公知の分光光度計の１つのタイプは、積分
球を使用し、そこでは供試目的物から反射された光が積
分されて目的物の或る露出表面の色の平均読取り値を与
える。公知の積分球は、“総”（total）反射光又は
“散乱のみ”（diffuse-only）の反射光を表わす読取り
値を与え得る。総反射光には、供試目的物からのすべて
の反射光、すなわち表面からの反射光及び目的物本体内
の粒子からの散乱反射光が含まれる。“散乱のみ”の反
射光の測定は、正反射角（specular angle）で反射され
る第１表面反射光（正反射成分と呼ばれる。）を除くこ
とにより得られる。正反射成分の除去は供試目的物の光
沢による光の寄与を除くことで、正反射成分を除去した
読取り値から得られる色の読取り値は供試目的物の表面
の光沢性に依存しないものである。
球を使用し、そこでは供試目的物から反射された光が積
分されて目的物の或る露出表面の色の平均読取り値を与
える。公知の積分球は、“総”（total）反射光又は
“散乱のみ”（diffuse-only）の反射光を表わす読取り
値を与え得る。総反射光には、供試目的物からのすべて
の反射光、すなわち表面からの反射光及び目的物本体内
の粒子からの散乱反射光が含まれる。“散乱のみ”の反
射光の測定は、正反射角（specular angle）で反射され
る第１表面反射光（正反射成分と呼ばれる。）を除くこ
とにより得られる。正反射成分の除去は供試目的物の光
沢による光の寄与を除くことで、正反射成分を除去した
読取り値から得られる色の読取り値は供試目的物の表面
の光沢性に依存しないものである。
【０００４】供試目的物上へ投射される光源光ビームの
正反射角は、そのビームの入射角に等しく、その方向は
反射面の法線に関して対称的である。従来の積分球の構
成における光源光ビームについての典型的な正反射角度
は積分球の垂直中心線に対して８°の角度をなす線上に
ある。このような積分球において、正反射成分を除去す
る読取り値は、積分球の垂直中心線に対して８°の角度
をなして延びる線に沿う所に、垂直中心線を挟んで一方
側に光の反射表面と反対側に光吸収領域を設けることに
より得られる。光吸収領域は、積分球の内表面に開口部
を作り、正反射成分を吸収する暗色領域又は黒色栓をこ
の開口部に配置することにより作り得る。
正反射角は、そのビームの入射角に等しく、その方向は
反射面の法線に関して対称的である。従来の積分球の構
成における光源光ビームについての典型的な正反射角度
は積分球の垂直中心線に対して８°の角度をなす線上に
ある。このような積分球において、正反射成分を除去す
る読取り値は、積分球の垂直中心線に対して８°の角度
をなして延びる線に沿う所に、垂直中心線を挟んで一方
側に光の反射表面と反対側に光吸収領域を設けることに
より得られる。光吸収領域は、積分球の内表面に開口部
を作り、正反射成分を吸収する暗色領域又は黒色栓をこ
の開口部に配置することにより作り得る。
【０００５】写真分光計に使用される従来の積分球は、
普通非常に大きく、例えば、径６〜８インチ（約１５．
２〜２０．３cm）である。積分球の寸法は、供試目的物
に近接する測定開口の径並びに積分球内部の光源、正反
射成分の吸収領域及び検出器のためのスペース（他方、
積分球内での積分作用のために十分な内部表面積を許容
すること）によって或る程度規定される。従来の積分球
は、比較的大きく、また、光源に付設されるレンズ及び
検出、分析又は信号処理装置のために追加スペースが必
要であって、典型的な従来の分光光度計は、動かすのに
厄介な据付装置であり、試験すべき目的物を据付装置の
方へ持ってこなければならなかった。このことから携帯
可能で正確な分光光度計に対する必要性は容易に明らか
であろう。携帯式分光光度計は、例えば、大きな観客席
の壁の塗料、自動車、巻いた織物等々の色を、これらの
目的物を据付分光光度計の方へ動かさないで測定するの
に使用され得るのである。従来の装置における問題点
は、正反射光を含めた光と正反射成分を除いた光の両方
を測定するためには、比較的大きな試料面積が有効で、
径の小さい積分球は実際的でなかったことである。
普通非常に大きく、例えば、径６〜８インチ（約１５．
２〜２０．３cm）である。積分球の寸法は、供試目的物
に近接する測定開口の径並びに積分球内部の光源、正反
射成分の吸収領域及び検出器のためのスペース（他方、
積分球内での積分作用のために十分な内部表面積を許容
すること）によって或る程度規定される。従来の積分球
は、比較的大きく、また、光源に付設されるレンズ及び
検出、分析又は信号処理装置のために追加スペースが必
要であって、典型的な従来の分光光度計は、動かすのに
厄介な据付装置であり、試験すべき目的物を据付装置の
方へ持ってこなければならなかった。このことから携帯
可能で正確な分光光度計に対する必要性は容易に明らか
であろう。携帯式分光光度計は、例えば、大きな観客席
の壁の塗料、自動車、巻いた織物等々の色を、これらの
目的物を据付分光光度計の方へ動かさないで測定するの
に使用され得るのである。従来の装置における問題点
は、正反射光を含めた光と正反射成分を除いた光の両方
を測定するためには、比較的大きな試料面積が有効で、
径の小さい積分球は実際的でなかったことである。
【０００６】
【発明の概要】従来技術におけるこれらの問題点は、本
発明によれば、積分球を用い、この積分球内で散乱する
光の光源を有する分光光度計により解決され、この積分
球では供試目的物に散乱した光源光を与えることができ
る。積分球の内壁の第１センサアパーチャが積分球の垂
直中心線に対して所定の角度で延びる線に沿って供試目
的物に向けられ、この供試目的物から反射される光の総
体を受け取る。第３センサアパーチャが、積分球の内壁
の一部に向けられ、供試目的物上に投射される光源光を
受け取り、光学的に接続された検出器にその読取り値を
与える。これら２つのセンサアパーチャを介して検出器
により検出される光の分析で供試目的物から正反射され
た光を計算することができる。第２センサアパーチャ
が、積分球の垂直中心線を挟んで第１センサアパーチャ
と反対側の位置で、前記中心線から第１センサアパーチ
ャの所定角度に等しい大きさの角度の線に沿って積分球
の壁に設けられる。
発明によれば、積分球を用い、この積分球内で散乱する
光の光源を有する分光光度計により解決され、この積分
球では供試目的物に散乱した光源光を与えることができ
る。積分球の内壁の第１センサアパーチャが積分球の垂
直中心線に対して所定の角度で延びる線に沿って供試目
的物に向けられ、この供試目的物から反射される光の総
体を受け取る。第３センサアパーチャが、積分球の内壁
の一部に向けられ、供試目的物上に投射される光源光を
受け取り、光学的に接続された検出器にその読取り値を
与える。これら２つのセンサアパーチャを介して検出器
により検出される光の分析で供試目的物から正反射され
た光を計算することができる。第２センサアパーチャ
が、積分球の垂直中心線を挟んで第１センサアパーチャ
と反対側の位置で、前記中心線から第１センサアパーチ
ャの所定角度に等しい大きさの角度の線に沿って積分球
の壁に設けられる。
【０００７】第１センサアパーチャは比較的大きい光線
吸収領域を表わす。従って、第２センサアパーチャを介
して検出器により検出される光は、供試目的物から反射
され、積分球内で積分された光から、第１センサアパー
チャの光吸収領域で吸収された正反射成分を引いたも
の、すなわち、正反射成分が除去された光を表わしてい
る。第２センサアパーチャは最小光吸収特性（反射表
面）を有し、従って、光の正反射成分を供試目的物に向
けて発し、これは第１センサアパーチャにまで達する。
従って、正反射光を含有する光が第１センサアパーチャ
に接続された検出器で検出される。
吸収領域を表わす。従って、第２センサアパーチャを介
して検出器により検出される光は、供試目的物から反射
され、積分球内で積分された光から、第１センサアパー
チャの光吸収領域で吸収された正反射成分を引いたも
の、すなわち、正反射成分が除去された光を表わしてい
る。第２センサアパーチャは最小光吸収特性（反射表
面）を有し、従って、光の正反射成分を供試目的物に向
けて発し、これは第１センサアパーチャにまで達する。
従って、正反射光を含有する光が第１センサアパーチャ
に接続された検出器で検出される。
【０００８】本発明の１つの態様によれば、積分球分光
光度計は、少なくとも２個のセンサアパーチャとそれら
に光学的に接続された検出器とから成り，供試目的物か
ら反射された正反射光を含有する光及び正反射光が除去
された光をそれぞれのセンサアパーチャで受け取り、検
出器で検出する。
光度計は、少なくとも２個のセンサアパーチャとそれら
に光学的に接続された検出器とから成り，供試目的物か
ら反射された正反射光を含有する光及び正反射光が除去
された光をそれぞれのセンサアパーチャで受け取り、検
出器で検出する。
【０００９】本発明の他の態様によれば、積分球分光光
度計は、レンズを要しない非指向性光源と積分球内の任
意の位置で比較的小さい開口に挿入され得るモノクロメ
ータを使用する。その結果、積分球の寸法は容易に持ち
運びできるまでに縮小される。
度計は、レンズを要しない非指向性光源と積分球内の任
意の位置で比較的小さい開口に挿入され得るモノクロメ
ータを使用する。その結果、積分球の寸法は容易に持ち
運びできるまでに縮小される。
【００１０】有利なことに、本発明によれば分光光度計
の積分球は径３インチ（約７．６cm）以下に作ることが
でき、分光光度計は携帯可能で手で持てる装置として容
易に構成することができる。
の積分球は径３インチ（約７．６cm）以下に作ることが
でき、分光光度計は携帯可能で手で持てる装置として容
易に構成することができる。
【００１１】本発明の他の態様によれば、正反射成分
は、正反射光含有及び正反射光除去読取り値から規定の
波長で計算することができ、正反射成分の値は、すべて
の波長の個々のスペクトルについての理論的定数として
既知であるから、可視スペクトル内の他の波長について
の正反射光除去値を導くのに使用することができる。
は、正反射光含有及び正反射光除去読取り値から規定の
波長で計算することができ、正反射成分の値は、すべて
の波長の個々のスペクトルについての理論的定数として
既知であるから、可視スペクトル内の他の波長について
の正反射光除去値を導くのに使用することができる。
【００１２】
【実施例】図１は本発明の思想を具体化した分光光度計
の概略的立面図で、基本的な分光光度計は積分球１０１
から成り、これは目的物を露光するための試験開口１０
２を有している。ランプ１０３が与える光は積分球１０
１内面での反射により散乱され、この散乱光の成分が試
験されるべき供試目的物１１０に投射される。第１セン
サアパーチャ１２０が供試目的物１１０に向けられてい
て、供試目的物から反射された光を受け取る。第１セン
サアパーチャ１２０は、積分球１０１の垂直中心線に近
い所で、垂直中心線に所定の角度で延びる線に沿って位
置づけられている。
の概略的立面図で、基本的な分光光度計は積分球１０１
から成り、これは目的物を露光するための試験開口１０
２を有している。ランプ１０３が与える光は積分球１０
１内面での反射により散乱され、この散乱光の成分が試
験されるべき供試目的物１１０に投射される。第１セン
サアパーチャ１２０が供試目的物１１０に向けられてい
て、供試目的物から反射された光を受け取る。第１セン
サアパーチャ１２０は、積分球１０１の垂直中心線に近
い所で、垂直中心線に所定の角度で延びる線に沿って位
置づけられている。
【００１３】供試目的物に入射する光の一部はその目的
物の表面から正反射光として反射され、一部は目的物内
で散乱され散乱光として反射されることはよく理解され
るところである。正反射成分は供試目的物の表面から入
射角に等しい角度で、積分球の内表面の認識容易な位置
へ反射される。供試目的物から反射された散乱光及び正
反射成分は、積分光を与えるのに役立つ積分球の内表面
に当たる。第１センサアパーチャ１２０で受け取られた
光には、散乱光も供試目的物の表面で反射された正反射
成分も含まれているから、これが総反射光を表わす。従
って、これは正反射含有（specular-included)光と云わ
れる。また、本発明では、これを略して“spec-in”光
ともいう。
物の表面から正反射光として反射され、一部は目的物内
で散乱され散乱光として反射されることはよく理解され
るところである。正反射成分は供試目的物の表面から入
射角に等しい角度で、積分球の内表面の認識容易な位置
へ反射される。供試目的物から反射された散乱光及び正
反射成分は、積分光を与えるのに役立つ積分球の内表面
に当たる。第１センサアパーチャ１２０で受け取られた
光には、散乱光も供試目的物の表面で反射された正反射
成分も含まれているから、これが総反射光を表わす。従
って、これは正反射含有（specular-included)光と云わ
れる。また、本発明では、これを略して“spec-in”光
ともいう。
【００１４】光源であるランプ１０３は、フィラメント
を高温、例えば、３,０００°Ｋ以上の高温に熱するよ
うに普通の方法でパルス化されている白熱電球でよい。
積分球の内部は、光の中の赤及び緑の色要素を減少させ
てより高い色温度源を得るために、高度に反射性の内面
コーティング、好適には、スペクトル平坦性で、色修正
・吸収材料でコーティングするとよい。試験開口１０２
を通して供試目的物１１０を照射する積分球内の散乱光
には、第１センサアパーチャ１２０の角度と一致する反
射角をもつ角度で供試目的物の表面に当たる、少なくと
も１つの反射光成分が含まれる。こうして、第１センサ
アパーチャ１２０の角度は、光源光からの相当する光成
分にいて正反射角である。第１センサアパーチャ１２０
は、供試目的物から前述の角度に沿って反射されたスペ
クトル成分を吸収するために、黒い外面とした光吸収領
域を形成している。第２センサアパーチャ１２５が、第
１センサアパーチャ１２０と積分球の垂直中心線を挟ん
で同じ角度で反対側に位置づけられている。従って、そ
れは第１センサアパーチャ１２０と整合する正反射角を
もつ特定の光成分の入射角に一致している。一例とし
て、センサアパーチャ１２０と１２５は、垂直中心線に
対してそれぞれ８°の角度をなす線上にある。第２アパ
ーチャ１２５に整合する散乱光源光の少なくとも１つの
成分の正反射光は、第１センサアパーチャ１２０の光吸
収領域で吸収されるから、第２センサアパーチャ１２５
は、光源光の１つの特定成分、すなわち、前記所定の角
度をなす線に沿って内表面から照射される光に関して、
供試目的物から反射する正反射光を受け取ることなく、
散乱光のみを受け取る。従って、光源光のその特定成分
に関しては、第２センサアパーチャ１２５で受け取られ
る光は正反射除去（specular-excluded）光を表わし、
これは本発明において“spec-ex”とも言われる。入射
光の正反射成分は spec-in とspec-ex の差と定義する
ことができ、この差は全波長にわたり理論的定数であ
る。従って、１つの波長について正反射成分の値を導け
ば、spec-ex 読取り値は、正反射成分の値とspec-in 読
取り値から容易に導くことができる。
を高温、例えば、３,０００°Ｋ以上の高温に熱するよ
うに普通の方法でパルス化されている白熱電球でよい。
積分球の内部は、光の中の赤及び緑の色要素を減少させ
てより高い色温度源を得るために、高度に反射性の内面
コーティング、好適には、スペクトル平坦性で、色修正
・吸収材料でコーティングするとよい。試験開口１０２
を通して供試目的物１１０を照射する積分球内の散乱光
には、第１センサアパーチャ１２０の角度と一致する反
射角をもつ角度で供試目的物の表面に当たる、少なくと
も１つの反射光成分が含まれる。こうして、第１センサ
アパーチャ１２０の角度は、光源光からの相当する光成
分にいて正反射角である。第１センサアパーチャ１２０
は、供試目的物から前述の角度に沿って反射されたスペ
クトル成分を吸収するために、黒い外面とした光吸収領
域を形成している。第２センサアパーチャ１２５が、第
１センサアパーチャ１２０と積分球の垂直中心線を挟ん
で同じ角度で反対側に位置づけられている。従って、そ
れは第１センサアパーチャ１２０と整合する正反射角を
もつ特定の光成分の入射角に一致している。一例とし
て、センサアパーチャ１２０と１２５は、垂直中心線に
対してそれぞれ８°の角度をなす線上にある。第２アパ
ーチャ１２５に整合する散乱光源光の少なくとも１つの
成分の正反射光は、第１センサアパーチャ１２０の光吸
収領域で吸収されるから、第２センサアパーチャ１２５
は、光源光の１つの特定成分、すなわち、前記所定の角
度をなす線に沿って内表面から照射される光に関して、
供試目的物から反射する正反射光を受け取ることなく、
散乱光のみを受け取る。従って、光源光のその特定成分
に関しては、第２センサアパーチャ１２５で受け取られ
る光は正反射除去（specular-excluded）光を表わし、
これは本発明において“spec-ex”とも言われる。入射
光の正反射成分は spec-in とspec-ex の差と定義する
ことができ、この差は全波長にわたり理論的定数であ
る。従って、１つの波長について正反射成分の値を導け
ば、spec-ex 読取り値は、正反射成分の値とspec-in 読
取り値から容易に導くことができる。
【００１５】図１の概略的立面図は第３センサアパーチ
ャ１２７を示している。第３センサアパーチャ１２７
は、積分球１０１の向い側の内壁面を指しており、供試
目的物１１０に入射する光源光に等しい光の読取り値を
提供することができる。光源であるランプ１０３の光
は、積分球の内面全体によって散乱されるから、センサ
アパーチャ１２０と１２５は光源光の影響を受けないよ
うに規準合わせをされ、供試目的物１１０から反射され
た光だけを受け取ることとなる。第３センサアパーチャ
１２７を介して得られる光源光の検出器による読取り値
（本質的に光源光のみ）は、供試目的物１１０から反射
された光のより正確な読取り値を得るために、その目的
物に当たりセンサアパーチャ１２０，１２５を介して得
られる検出器による読取り値を誤らせる散乱光による変
動を補正するのに使用され得る。
ャ１２７を示している。第３センサアパーチャ１２７
は、積分球１０１の向い側の内壁面を指しており、供試
目的物１１０に入射する光源光に等しい光の読取り値を
提供することができる。光源であるランプ１０３の光
は、積分球の内面全体によって散乱されるから、センサ
アパーチャ１２０と１２５は光源光の影響を受けないよ
うに規準合わせをされ、供試目的物１１０から反射され
た光だけを受け取ることとなる。第３センサアパーチャ
１２７を介して得られる光源光の検出器による読取り値
（本質的に光源光のみ）は、供試目的物１１０から反射
された光のより正確な読取り値を得るために、その目的
物に当たりセンサアパーチャ１２０，１２５を介して得
られる検出器による読取り値を誤らせる散乱光による変
動を補正するのに使用され得る。
【００１６】本発明の図示の一態様において、第１セン
サアパーチャ１２０で受け取られた光は、鏡１２１によ
って反射され、シャッター１３２を介して第１の検出器
１３０へ送られる。さらに、第３センサアパーチャ１２
７に入射した光もシャッター１３２を介して第１の検出
器１３０へ向けられる。第１の検出器１３０で発生する
電気出力信号は、接続導体１３５により信号プロセッサ
１４０へ送られる。シャッター１３２はアパーチャ１２
０と１２７からの光を所定の周期的割合で交互に第１の
検出器１３０へ送り、検出器１３０の出力信号は信号プ
ロセッサ１４０で識別される。第２センサアパーチャ１
２５に入射する反射光は、鏡１２６により反射されて第
２の検出器１３６へ送られ、これは導体１３７により信
号プロセッサ１４０に送られる。信号プロセッサ１４０
は、周知のマイクロプロセッサで導体１４１により接続
された周知のディスプレー１４０上に人間が読める出力
を生じるようにプログラムされている。
サアパーチャ１２０で受け取られた光は、鏡１２１によ
って反射され、シャッター１３２を介して第１の検出器
１３０へ送られる。さらに、第３センサアパーチャ１２
７に入射した光もシャッター１３２を介して第１の検出
器１３０へ向けられる。第１の検出器１３０で発生する
電気出力信号は、接続導体１３５により信号プロセッサ
１４０へ送られる。シャッター１３２はアパーチャ１２
０と１２７からの光を所定の周期的割合で交互に第１の
検出器１３０へ送り、検出器１３０の出力信号は信号プ
ロセッサ１４０で識別される。第２センサアパーチャ１
２５に入射する反射光は、鏡１２６により反射されて第
２の検出器１３６へ送られ、これは導体１３７により信
号プロセッサ１４０に送られる。信号プロセッサ１４０
は、周知のマイクロプロセッサで導体１４１により接続
された周知のディスプレー１４０上に人間が読める出力
を生じるようにプログラムされている。
【００１７】各検出器１３０と１３６は、シングル・マ
ルチセル光検出器でよい。第１センサアパーチャ１２０
で受け取られた光は、可視スペクトル内の複数の波長の
エネルギーレベルについて信号プロセッサ１４０で解析
される。図示の例において、受け取られた光は、センサ
アパーチャ１２０と１２７から、第１の検出器１３０内
の１６個の干渉フィルタ素子から成る広帯域フィルタで
終わっている１６本のファイバーの束によって伝送され
る。各フィルタ素子は可視スペクトル内の選択された波
長の光だけ、例えば４００，４２０，４４０…ナノメー
トルから７００ナノメートルまでの波長を通過させるよ
うに設計されている。第２センサアパーチャ１２５に入
射する光は、主たる目的が正反射光成分を同定すること
にあるので、単一フィルタだけを使用する。
ルチセル光検出器でよい。第１センサアパーチャ１２０
で受け取られた光は、可視スペクトル内の複数の波長の
エネルギーレベルについて信号プロセッサ１４０で解析
される。図示の例において、受け取られた光は、センサ
アパーチャ１２０と１２７から、第１の検出器１３０内
の１６個の干渉フィルタ素子から成る広帯域フィルタで
終わっている１６本のファイバーの束によって伝送され
る。各フィルタ素子は可視スペクトル内の選択された波
長の光だけ、例えば４００，４２０，４４０…ナノメー
トルから７００ナノメートルまでの波長を通過させるよ
うに設計されている。第２センサアパーチャ１２５に入
射する光は、主たる目的が正反射光成分を同定すること
にあるので、単一フィルタだけを使用する。
【００１８】前記１６個のフィルタ素子から発せられた
１６個の電気信号は、検出された光を解析し、供試目的
物の色を表わす出力値又はカーブを表示するために信号
処理回路で使用される。色の値を計算する特定項目は周
知であり、標準化したＸ，Ｙ及びＺパラメータで表現さ
れる。シャッター１３２によって、第１の検出器１３０
の１６個のフィルタ素子は、交互にセンサアパーチャ１
２０と１２７からの光に当てられる。従って、信号プロ
セッサは交互に光源光と正反射光とを各々の選択された
波長で解析し、供試目的物についての正反射含有値を容
易に計算することができる。
１６個の電気信号は、検出された光を解析し、供試目的
物の色を表わす出力値又はカーブを表示するために信号
処理回路で使用される。色の値を計算する特定項目は周
知であり、標準化したＸ，Ｙ及びＺパラメータで表現さ
れる。シャッター１３２によって、第１の検出器１３０
の１６個のフィルタ素子は、交互にセンサアパーチャ１
２０と１２７からの光に当てられる。従って、信号プロ
セッサは交互に光源光と正反射光とを各々の選択された
波長で解析し、供試目的物についての正反射含有値を容
易に計算することができる。
【００１９】第２センサアパーチャ１２５で受け取られ
た光の正反射除去又は spec-ex値を表わす１７番目の出
力値は選択された可視スペクトル波長、例えば４２０ナ
ノメートルで解析される。どの波長でも正反射成分と
は、その波長でのspec-in とspec-ex との差と定義され
るから、正反射光はすべての波長について理論的定数で
あって、また、spec-in値は１６の波長の各々について
すでに計算されているから、spec-exは１６の波長の各
々について容易に計算され得る。こうして、spec-in値
もspec-ex値もさらなる別個の読取り値を必要とするこ
となく供試目的物について与えられ得る。
た光の正反射除去又は spec-ex値を表わす１７番目の出
力値は選択された可視スペクトル波長、例えば４２０ナ
ノメートルで解析される。どの波長でも正反射成分と
は、その波長でのspec-in とspec-ex との差と定義され
るから、正反射光はすべての波長について理論的定数で
あって、また、spec-in値は１６の波長の各々について
すでに計算されているから、spec-exは１６の波長の各
々について容易に計算され得る。こうして、spec-in値
もspec-ex値もさらなる別個の読取り値を必要とするこ
となく供試目的物について与えられ得る。
【００２０】第２センサアパーチャ１２５を介して第２
の検出器から得られる反射光の読取り値は、正反射成分
を導くのに使用されることに加え、光源光についてより
正確な値を与えるために第３センサアパーチャ１２７を
介して得られる光源光についての第１の検出器の読取り
値を導くのにも使用され得る。
の検出器から得られる反射光の読取り値は、正反射成分
を導くのに使用されることに加え、光源光についてより
正確な値を与えるために第３センサアパーチャ１２７を
介して得られる光源光についての第１の検出器の読取り
値を導くのにも使用され得る。
【００２１】正反射成分の計算された大きさの正確度は
種々の波長での光学的要素のスペクトル特性によって影
響され得ることは当業者に理解されよう。従って、より
正確度を得るために、正反射成分の値は測定に関与する
種々の要素のスペクトル特性を補正することにより改善
され得るものである。本発明の装置においては、装置の
各光学的要素のスペクトル特性が、可視範囲内の異なる
１６の波長で、例えば４００〜７００ナノメートル間の
等しい間隔で測定され、各測定波長についての補正値は
信号プロセッサ１４０のメモリに蓄積されたテーブルに
記録される。これらテーブルは続いて信号プロセッサ１
４０での正反射成分の計算に使用され得る。
種々の波長での光学的要素のスペクトル特性によって影
響され得ることは当業者に理解されよう。従って、より
正確度を得るために、正反射成分の値は測定に関与する
種々の要素のスペクトル特性を補正することにより改善
され得るものである。本発明の装置においては、装置の
各光学的要素のスペクトル特性が、可視範囲内の異なる
１６の波長で、例えば４００〜７００ナノメートル間の
等しい間隔で測定され、各測定波長についての補正値は
信号プロセッサ１４０のメモリに蓄積されたテーブルに
記録される。これらテーブルは続いて信号プロセッサ１
４０での正反射成分の計算に使用され得る。
【００２２】図２は図１の２−２線における積分球１０
１の拡大縦断面図である。積分球１０１は外側金属層２
１０と内側層２１２から成る。図示の例において、積分
球の内径は約２．３インチ（約5.8cm）、外径は約２．
５インチ（約6.4cm）である。内側層２１２は色修正・
吸収性材料、例えば、市販のスペクトラロン(spectralo
n)又はハロン(halon)（反射率約０．９９)でよい。積分
球１０１は製作を容易にするために水平線２１５に沿っ
て分割されている。内殻は外殻に適切に嵌合させるため
機械削りしてもよく、分割されたまま外殻に挿入され得
る。球の両半部は普通の締結具２１８により適当に固着
され得る。積分球１０１の内部には、その壁部に固着し
た邪魔板２２０が設けられている。邪魔板２２０は、ラ
ンプ１０３からの光を散乱させるのを助け、ランプ１０
３が開口１０２から供試目的物１１０を直接照射するの
を妨げている。
１の拡大縦断面図である。積分球１０１は外側金属層２
１０と内側層２１２から成る。図示の例において、積分
球の内径は約２．３インチ（約5.8cm）、外径は約２．
５インチ（約6.4cm）である。内側層２１２は色修正・
吸収性材料、例えば、市販のスペクトラロン(spectralo
n)又はハロン(halon)（反射率約０．９９)でよい。積分
球１０１は製作を容易にするために水平線２１５に沿っ
て分割されている。内殻は外殻に適切に嵌合させるため
機械削りしてもよく、分割されたまま外殻に挿入され得
る。球の両半部は普通の締結具２１８により適当に固着
され得る。積分球１０１の内部には、その壁部に固着し
た邪魔板２２０が設けられている。邪魔板２２０は、ラ
ンプ１０３からの光を散乱させるのを助け、ランプ１０
３が開口１０２から供試目的物１１０を直接照射するの
を妨げている。
【００２３】図３は、積分球１０１を図２の３−３線に
沿って切断した断面図である。この例において、第１セ
ンサアパーチャ１２０には、積分球１０１の中に延びて
いる端部に径約０．３インチ(約０．７６cm)のアパーチ
ャ３１０と、反対端に径約０．２インチ(０．５０cm)の
アパーチャ３１２とが設けられている。第１センサアパ
ーチャ１２０はコリメーティングレンズから成るもので
よい。別のコリメーティングレンズ３１４にアパーチャ
３１６が設けられて、鏡１２１から反射する光を受ける
ように整列され、鏡１２１に近い端部に径約０．１５イ
ンチ(約０．３８cm)のアパーチャ３１６が設けられてい
る。第１センサアパーチャ１２０の積分球の内側にさら
される表面は正反射成分のよりよい吸収のため黒色にさ
れ、spec-ex 値についてのより正確な読取り値をもたら
す。第２センサアパーチャ１２５には、径約０．０７５
インチ(約０．０１９cm)のアパーチャ３２０が積分球１
０１の内部に延びる端部に、そして反対端に同じ径のア
パーチャ３２１が設けられている。第２センサアパーチ
ャ１２５はコリメーティングレンズでよい。追加のレン
ズ３２５が鏡１２６から反射された光を受けるため整合
され、鏡１２６に近い開口３２６に設けられ、径約０．
１１インチ(約０．２７cm)のアパーチャを備えている。
第２センサアパーチャ１２５は、spec-in 値に重大な悪
影響を与えるのを避けるため意図的に比較的小さく作っ
てある。さらに、第２センサアパーチャ１２５は、この
アパーチャ１２５の影響をさらに減少するために、積分
球の内側を向く表面には、積分球の内面の平均反射率と
見合う反射率をもつようにコーティングされている。
沿って切断した断面図である。この例において、第１セ
ンサアパーチャ１２０には、積分球１０１の中に延びて
いる端部に径約０．３インチ(約０．７６cm)のアパーチ
ャ３１０と、反対端に径約０．２インチ(０．５０cm)の
アパーチャ３１２とが設けられている。第１センサアパ
ーチャ１２０はコリメーティングレンズから成るもので
よい。別のコリメーティングレンズ３１４にアパーチャ
３１６が設けられて、鏡１２１から反射する光を受ける
ように整列され、鏡１２１に近い端部に径約０．１５イ
ンチ(約０．３８cm)のアパーチャ３１６が設けられてい
る。第１センサアパーチャ１２０の積分球の内側にさら
される表面は正反射成分のよりよい吸収のため黒色にさ
れ、spec-ex 値についてのより正確な読取り値をもたら
す。第２センサアパーチャ１２５には、径約０．０７５
インチ(約０．０１９cm)のアパーチャ３２０が積分球１
０１の内部に延びる端部に、そして反対端に同じ径のア
パーチャ３２１が設けられている。第２センサアパーチ
ャ１２５はコリメーティングレンズでよい。追加のレン
ズ３２５が鏡１２６から反射された光を受けるため整合
され、鏡１２６に近い開口３２６に設けられ、径約０．
１１インチ(約０．２７cm)のアパーチャを備えている。
第２センサアパーチャ１２５は、spec-in 値に重大な悪
影響を与えるのを避けるため意図的に比較的小さく作っ
てある。さらに、第２センサアパーチャ１２５は、この
アパーチャ１２５の影響をさらに減少するために、積分
球の内側を向く表面には、積分球の内面の平均反射率と
見合う反射率をもつようにコーティングされている。
【００２４】２本の光ファイバー１６本の束３４０，３
４５のそれぞれを介して、光を図１に示す第１の検出器
１３０に送るように追加コリメーティングレンズ３３
０，３３１が設けられる。レンズ３２５の光学的出力は
光ファイバー３４６を経て図１の第２の検出器１３６に
送られる。上述のように検出器１３０と1３６は単一マ
ルチセル検出器でよい。
４５のそれぞれを介して、光を図１に示す第１の検出器
１３０に送るように追加コリメーティングレンズ３３
０，３３１が設けられる。レンズ３２５の光学的出力は
光ファイバー３４６を経て図１の第２の検出器１３６に
送られる。上述のように検出器１３０と1３６は単一マ
ルチセル検出器でよい。
【００２５】シャッター１３２は、開口３３５，３３６
をもつスライド器材でよく、スライド器材は、開口３３
５が光を伝送するために整合するように、開口３３６が
そうでないように（又はその逆）となる位置の間で往復
する。さもなければ、回転シャッターを使用して同じ時
間には２個のセンサ１２０，１２７の１個のみからの光
を通過させるようにしてもよい。シャッターは所定の速
さで電動モータ（図示せず）により動作させてもよく、
又は、信号プロセッサ１４０の制御により標準的な方法
で動作させてもよい。
をもつスライド器材でよく、スライド器材は、開口３３
５が光を伝送するために整合するように、開口３３６が
そうでないように（又はその逆）となる位置の間で往復
する。さもなければ、回転シャッターを使用して同じ時
間には２個のセンサ１２０，１２７の１個のみからの光
を通過させるようにしてもよい。シャッターは所定の速
さで電動モータ（図示せず）により動作させてもよく、
又は、信号プロセッサ１４０の制御により標準的な方法
で動作させてもよい。
【００２６】以上説明した実施例は本発明の原理の例示
のためであって、種々のその他の実施態様も本発明の範
囲を逸脱することなく当業者により想到し得ることは理
解されよう。
のためであって、種々のその他の実施態様も本発明の範
囲を逸脱することなく当業者により想到し得ることは理
解されよう。
【図１】図１は本発明の思想を具体化した分光光度計の
概略立面図である。
概略立面図である。
【図２】図２は図１の２−２線における積分球の拡大断
面図である。
面図である。
【図３】図３は図２の３−３線における積分球の断面図
である。
である。
１０１ 積分球
１０２ 試験開口
１０３ 光源（ランプ）
１１０ 供試目的物
１２０ 第１センサアパーチャ
１２５ 第２センサアパーチャ
１２７ 第３センサアパーチャ
１３０ 第１の検出器
１３６ 第２の検出器
１４０ 信号プロセッサ
フロントページの続き
(72)発明者 トーマス、ジェイ、ボース
アメリカ合衆国ミシガン49418グランド
ヴィル、ソッコロ3654
(72)発明者 マーク、エイ、カーギル
アメリカ合衆国ミシガン48809ベルディ
ング、ラヴィーン・ロード7398
(72)発明者 パトリック、エス、ルード
アメリカ合衆国ミシガン49321カムスト
ック・パーク、ノース・ウェスト、ウェ
ストゲート4647
(56)参考文献 特開 昭61−62825（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−233338（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−65424（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01J 3/00 - 3/51
G01N 21/00 - 21/01
G01N 21/17 - 21/74
Claims (6)
- 【請求項１】 供試目的物の色を測定するための分光光
度計であって、 積分球と、 この積分球に設けられている供試目的物へ接近するため
の試験開口と、 この試験開口を通じて供試目的物に散乱光を与える光源
であって、この光源からの光の少なくとも一部が前記積
分球の内表面で反射するようにその一部が積分球の内部
に延びているところの、多方向に光を発するランプから
なる光源と、 前記積分球内に光源からの光の影響を受けないように規
準合わせをして配置され、この積分球の垂直中心線に所
定の角度で延びる線に沿って試験開口の方へ向けられ
た、前記垂直中心線から所定の角度で延びる線に沿って
反射される正反射成分を含む試験開口で反射されるすべ
ての光を受け取るとともにその積分球内にさらされる表
面に光吸収領域を形成する第１センサアパーチャと、 この第１センサアパーチャと前記垂直中心線を挟んで反
対側の位置に、垂直中心線から前記所定の角度で延びる
線に整合するように、積分球内に光源からの光の影響を
受けないように規準合わせをして配置され、試験開口か
ら反射する正反射成分が除外された光を受け取るととも
にその積分球内にさらされる表面が積分球の内表面と同
程度の反射率を有する第２センサアパーチャと、 前記第１および第２センサアパーチャにそれぞれ光学的
に接続された第１および第２の検出器と、 第１センサアパーチャで受け取られた少なくとも１表面
で反射された正反射成分と散乱光についての第１の検出
器の読取り値と第２センサアパーチャで受け取られた正
反射成分が除去された散乱光についての第２の検出器の
読取り値とを結合するために、各検出器に連結された信
号プロセッサとから成る分光光度計。 - 【請求項２】 前記光源であるランプからの光が反射す
るように、積分球内にランプに近接して取付けられた邪
魔板を有するところの請求項１記載の分光光度計。 - 【請求項３】 前記積分球内の光源光の読取り値を表わ
す出力を得るために、積分球の内表面の領域に向けられ
た第３センサアパーチャを有するところの請求項１記載
の分光光度計。 - 【請求項４】 前記積分球が，光源からの散乱光の色を
修正するために色修正・吸収性材料でコーティングされ
た内部壁を有しているところの請求項１〜３のいずれか
１項に記載の分光光度計。 - 【請求項５】 第２センサアパーチャは、その外周面が
積分球の内表面の平均反射率に相当する反射率をもち、
ここで反射された光が供試目的物に当たって反射する正
反射成分を形成するところの請求項３または４のいずれ
かに記載の分光光度計。 - 【請求項６】 積分球からなる分光光度計において、散
乱光と供試目的物からの正反射光を測定するための方法
であって、積分球に設けられた試験開口を供試目的物に接する工
程、 供試目的物の選択された表面積部分に、積分球の内部に
設けられた光源からの散乱光を当てる工程、 積分球内の少なくとも１表面で反射された正反射成分を
含む総ての散乱光を、前記選択された表面積部分を通っ
て延びる積分球の垂直中心線の片側で、この垂直中心線
に対して所定の角度で延びる線に沿う第１の位置で受け
取る工程、 前記選択された表面積部分から反射される正反射成分が
除去された散乱光を、第１の位置と垂直中心線を挟んで
反対側で垂直中心線に対して前記所定の角度で延びる線
に沿う第２の位置で受け取る工程、及び第１の位置で受
け取った正反射成分を含む総ての散乱光を第１の検出器
で測定し、第２の位置で同時に受け取った正反射成分が
除去された散乱光を第２の検出器で測定する工程、 前記第１の検出器による測定が、正反射成分を含有する
光を多数の波長で測定する工程から成り、前記第２の検
出器による測定が、正反射成分が除去された散乱光を前
記多数の波長のうちの少なくとも１つの波長について測
定する工程から成り、これらの測定工程から導かれた結
果から少なくとも１つの波長について正反射成分の値を
導く工程と、 この正反射成分の値を使って多数の波長について正反射
成分が除去された値を導く工程とからなるところの色の
測定方法。
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