JP4222679B2

JP4222679B2 - 分光測色計

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Publication number: JP4222679B2
Application number: JP10374899A
Authority: JP
Inventors: 直道千田; 信二相澤
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 1999-04-12
Filing date: 1999-04-12
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2019-04-12
Also published as: JP2000292259A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被測定物の分光的な反射特性を特定することにより被測定物の色を測定する分光測色計に関し、詳しくは、被測定物を照明する光源として異なる分光輝度分布を持つ複数の光源を用いてこれら光源を切り換えることにより波長を連続的に変化させて各波長における被測定物の反射光の反射率を測定するように構成された分光測色計の改良に関するものであって、ＪＩＳやＩＳＯ等の規格で規定されている「照明及び受光の条件」を満たしかつ小型化を図ったものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷や染色や織物などの各種の色彩関連分野における製品の色彩管理手段として、各種の色彩測定装置が実用化されている。
ところで、物体の色を分光的に測定するためには被測定物の反射率の分光特性を何らかの方法で特定する必要があり、大きく分けて「前方分光方式」と「後方分光方式」の２つの方法がある。
【０００３】
「前方分光方式」
狭い波長範囲の光を被測定物に照射してその反射光を分光応答度の比較的均一な検出器で検出するようにし、入射光の波長範囲を順次切り換える方法。
【０００４】
「後方分光方式」
可視光全体の波長をほぼ均等に含む白色光を被測定物に照射し、反射光の分光的な強度分布を分光器等を用いて検出する方法。
【０００５】
図５は、「前方分光方式」に基づく従来の分光測色計の構成例を示す光学系統図である。図５において、ランプ１は可視光を連続的に含む白色光を照射するヨウ素タングステンランプである。該ランプ１の出力光はミラー２に入射される。該ミラー２の反射光はフィルター３、レンズ４、スリット５を通ってプリズムミラー６の一方の面に入射される。該プリズムミラー６の一方の面の反射光はミラー７に入射され、該ミラー７の反射光はグレーティング（回折格子）８に入射される。該グレーティング８の反射光は再びミラー７に入射され、該ミラー７の反射光はプリズムミラー６の他方の面に入射される。
【０００６】
該プリズムミラー６の他方の面の反射光はレンズ９、スリット１０を通ってプリズムミラー１１の一方の面に入射される。該プリズムミラー１１の一方の面の反射光はミラー１２に入射され、該ミラー１２の反射光はグレーティング１３に入射される。該グレーティング１３の反射光は再びミラー１２に入射され、該ミラー１２の反射光はプリズムミラー１１の他方の面に入射される。なお、グレーティング８，１３は、図示しない機構により機械的に回転駆動される。
【０００７】
ここで、グレーティング８はスリット５，１０とともに第１のモノクロメータを構成し、グレーティング１３はスリット１０，１４とともに第２のモノクロメータを構成している。これらモノクロメータは測定に用いる光の波長純度を高めるものであり、第２のモノクロメータは第１のモノクロメータの出力光に若干残る不要波長成分を除去するように機能する。これにより、プリズムミラー１１の他方の面の反射光は、迷光の少ない所望の波長帯域の単色光になる。
【０００８】
プリズムミラー１１の他方の面の反射光はスリット１４、レンズ１５を通ってチョッパー１６に入射され、断続される。該チョッパー１６で断続された光はビームスプリッタ１８に入射される。該ビームスプリッタ１８に入射された光は参照光と試料光に分割される。
【０００９】
参照光はミラー１９に入射され、該ミラー１９の反射光はレンズ２０を通って積分球２１に入射され、さらに標準白色板２２に入射される。該標準白色板２２の反射光は積分球２１で拡散された後、検出器２３に入射される。
一方、試料光はミラー２４，２５で反射された後レンズ２６を通って反射型の被測定物２８に入射される。該被測定物２８の反射光は積分球２１で拡散された後、検出器２３に入射される。
【００１０】
透過型の被測定物の測定の際には２７の位置に被測定物を設置し、２８には標準白色板を設置すればよい。
なお、光トラップ２９は、標準白色板２２および被測定物２８の直接反射光が検出器２３に入射するのを必要に応じて防止するために設けられている。
【００１１】
このような構成において、図示しない波長駆動系により参照光および試料光の波長を連続的に変えることができる。
そして、図示しない信号処理系により検出器２３の出力信号から各波長における標準白色板２２と被測定物２８の反射強度の比から分光反射率を求める。透過型の被測定物の場合は被測定物２７との比から分光透過率を求める。さらに、これら分光反射率又は分光透過率を用いて所定の演算を行うことにより、色度を表示することもできる。
【００１２】
ところが、このような従来の装置は、機械的に回転駆動するグレーティング８，１３を構成要素とする２つのモノクロメータを組み込んでいることから、かなり大型かつ高価になって測定にも相当の時間を要するという問題があり、さらに持ち運び可能な携帯用としたり、生産ラインでの使用に適した操作が簡単な小型装置とすることも困難である。
【００１３】
これに対し、発光ダイオードは小型で効率良く狭い波長範囲の光を照射することから前述の「前方分光方式」の光源として最適であり、近年青色発光ダイオードも商品化されたことから複数の発光ダイオードを組み合せることにより可視光全体の波長範囲を隙間なくカバーできる。
【００１４】
ところで、他の測色計の測色値と互換性のある高精度測定を行うためには、被測定物への照明と反射光の受光条件を規定する必要がある。例えば、ＪＩＳＺ８７２２「色の測定方法-反射及び透過物体色」の「４．３．１照明及び受光の幾何学的条件」では「照明及び受光の幾何学的条件は、一般には次の条件ａ、条件ｂ、条件ｃ又は条件ｄのいずれかによる」と規定されていて、条件ｂには「試料面の法面に対して光軸がなす角度が１０°を超えない一つの光線束で試料を照明し、試料面の法線とのなす角度が４５±２°の方向の反射光を受光する。
【００１５】
この場合、照明及び受光光線束には、それぞれの中心線に対し８°以上の傾きを持つ光線が含まれないこと」と規定されている。ここで、「一つの光線束で試料を照明し」は、試料の同一点を同一の入射方向から照明することによって試料の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差を最小限に抑えることを意図している。これらの規定はＩＳＯ等の国際規格との整合が取られていて、国際的にも互換性のある測色のためにはこの規定を満足する必要がある。
【００１６】
図６は発光ダイオードを用いた従来の測色装置の構成例図であり、特公昭５９-２６８９１号に開示されているものである。図において、各色多数個の発光ダイオードＬ１-１，Ｌ１-２，…，Ｌ２-１，Ｌ２-２，…は相互に近接させて交互に配置して各色の光路を投光部Ｓ１に対して総体的に近似的等価にし、投光部Ｓ１からの反射光を各色に共通の受光素子Ｐで受光している。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６の従来例では、複数色の発光ダイオードからの光束ができるだけ同一の光路から試料に照射されるように発光ダイオードの位置を近接させてはいるが、試料は複数の異なった光線束で照射されていることに変わりはなく、前述の試料の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差はそのまま発生する。
【００１８】
また、発光ダイオードは種類や個体により出射光の広がりが異なるため、図６のように単純に配置しただけでは試料上での照射径・視野径が発光ダイオード毎に異なり、視野径の制限が難しいという問題もある。
【００１９】
本発明はこのような点に着目してなされたものであり、その目的は、国内規格のみならず国際規格に規定する条件をも満たし、小型軽量化が図れ、消費電力が少なく、低価格で持ち運び可能で、試料の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差が小さく、視野径の制限が容易な分光測色計を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項１記載の発明は、強度がピークの略１／２で順次交叉する異なる分光輝度分布を有し、それぞれの光放射強度分布の強度最大方向がほぼ一致するように対称形に配置された複数の光源と、これら各光源の出力光束の大半が通過する位置に光軸がほぼ一致するように配置され各光源の出力光束を集光する集光光学系と、該集光光学系の集光点近傍に配置され光束径を制限する絞りと、絞りに近接した透過拡散板と、該絞りとの距離がほぼ焦点距離になる位置に配置されその出射光束により被測定物を照明するコリメートレンズと、前記複数の光源を選択的に切換駆動する切換駆動手段と、被測定物の法線の周囲に対称位置関係に配置され各光源の照明による被測定物の反射光を測定する複数の受光素子とを具備し、前記受光素子の出力信号に基づき、各光源の分光帯域に対応した波長範囲の反射率を求めることを特徴とする。
【００２３】
このように構成することにより、小型軽量化が図れ、消費電力が少なく、低価格で持ち運び可能な分光測色計が実現できると共に、方向によって異なる反射特性を持つ被測定物についても誤差の少ない色の測定が可能となり、絞りの開口径とコリメートレンズの焦点距離とを変えることでさまざまな視野径の要求に容易に対応できる。
【００２４】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項２記載の発明は、コリメートレンズの出射光束の広がり角度が１６°以下になるように絞りの開口径とコリメートレンズの焦点距離を設定したことを特徴とする。このように構成することにより、規格に規定されている「照明光線束には、中心線に対し８°以上の傾きを持つ光線が含まれないこと」という照明光線束の条件を満たすことができる。
【００２５】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項３記載の発明は、請求項１または２に記載の分光測色計において、照明系統は照明光束の光軸と被測定物の面の法線との角度が１０°を超えないように被測定物を照明し、受光素子は被測定物の面の法線との角度が４５±２°の方向の反射光を受光するように配置したことを特徴とする。このように構成することにより、規格に規定されている「試料面の法面に対して光軸がなす角度が１０°を超えない一つの光線束で試料を照明し、試料面の法線とのなす角度が４５±２°の方向の反射光を受光する」という条件を満たすことができる。
【００２６】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項４記載の発明は、請求項１〜３に記載の分光測色計において、被測定物の反射光のうち特定方向の光のみを受光素子に入力するように反射鏡を設けたことを特徴とする。このように反射鏡を設けることにより、受光素子の取り付け角度を４５±２°に限定しなくてもよく、分光測色計の構造が簡単になって小型化できる。
【００２７】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項５記載の発明は、請求項１〜４に記載の分光測色計において、受光素子の各光源の照明に対応した出力信号に係数をかけて加算することにより三刺激値を求める演算手段を設けたことを特徴とする。このように構成することにより、可動部のない小型・軽量で、消費電力が少なく、低価格で持ち運び可能な装置で三刺激値の測定が行える。
【００２８】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項６記載の発明は、請求項１〜５に記載の分光測色計において、前記複数の光源の相対分光輝度分布の加算が可視光域において連続的な分光輝度分布になるように、前記複数の光源の分光輝度分布を選択したことを特徴とする。これにより、複数の光源の切り換えを電子的な制御で行うことができ、構造の簡略化が図れる。
【００２９】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項７記載の発明は、請求項１〜６に記載の分光測色計において、前記複数の光源として発光ダイオードを用いることを特徴とする。発光ダイオードは、他の光源と比べると低価格で入手でき、消費電力も少なくて電池駆動も可能で、機械的な振動にも強いという利点があり、携帯用の分光測色計として好適である。
【００３０】
上述の目的を達成する本発明のうち請求項８記載の発明は、請求項１〜７に記載の分光測色計において、前記複数の光源を、被測定物に対してほぼ同一の照明条件になるように配置したことを特徴とする。これにより、反射光の検出信号に対する補償処理を簡略化できる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態例を説明する。
図１は本発明に基づく分光測色計の実施の形態例の光学系の構成図で、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は側面構成図である。図２は図１の部分拡大図である。図において、光学系の上部には発光素子として用いる１２個の発光ダイオード１０１〜１１２が光の出射方向を下に向けて対称形に配置されている。本実施例におけるこれら１２個の発光ダイオード１０１〜１１２の発光波長は８種類であり、輝度の低い４種類については２個ずつ用いている。
【００３２】
これら発光ダイオード１０１〜１１２の直下には凸レンズ１１３が配置され、さらに凸レンズ１１３の下方の凸レンズ１１３の焦点位置近傍には凹レンズ１１４が配置されている。これら凸レンズ１１３と凹レンズ１１４は発光ダイオード１０１〜１１２の出力光の集光光学系を形成している。すなわち、発光ダイオード１０１〜１１２の出力光は凸レンズ１１３で一旦集光され、凹レンズ１１４でほぼ平行光に戻される。視野径が小さい場合には、この状態で直接被測定物２００を照明できる。
【００３３】
図２の拡大図において、凹レンズ１１４から出射される平行光は透過拡散板１１５を照射し、透過拡散板１１５を通過した光はほぼ均一に拡散して絞り１１６に入射する。絞り１１６は光束を一定の径に制限している。
【００３４】
コリメートレンズ１１８は、絞り１１６の下方のほぼコリメートレンズ１１８の焦点距離だけ離れた位置に、被測定物２００と対向するようにして配置されている。コリメートレンズ１１８から見ると、コリメートレンズ１１８の焦点位置に、絞り１１６の開口径を持つ拡散光源があるのと等価になる。これにより、いずれの発光ダイオード１０１〜１１２が発光したとしても、その拡散光源の発光波長が変化するだけで、幾何光学的には同一の光路が形成されることから、前述の「一つの光線束で試料を照明し」という規格の規定を満たすことになる。
【００３５】
絞り１１６の開口径をｒ、コリメートレンズ１１８の焦点距離をｆ、コリメートレンズ１１８から出射される光束の広がり角度をθとすると、ｒ／ｆ＝ｔａｎθという関係が成り立つ。ここで、これら絞り１１６の開口径ｒとコリメートレンズ１１８の焦点距離ｆを適切に選定することにより、規格に規定されている「照明光線束には、中心線に対し８°以上の傾きを持つ光線が含まれないこと」という照明光線束の条件を満たすことができる。
【００３６】
なお、視野角としては全角になるので、１６°以下にしなければならない。また、コリメートレンズ１１８から出射される光束の径により分光測色計の視野径が決まるが、絞り１１６の開口径ｒとコリメートレンズ１１８の焦点距離ｆを変えることにより、分光測色計の視野径を任意に変えることができる。
【００３７】
反射鏡１１７は、被測定物２００で反射した光のうち４５°方向に進む光を受光素子３０１〜３０３に入射する位置関係に配置されている。なお、反射鏡１１７は平面でもよいし曲面でもよい。このような位置関係に反射鏡１１７を設けることにより、受光素子３０１〜３０３を４５°方向に取り付けなくてもよく、分光測色計の構造を単純化できて小型化できる。
【００３８】
受光素子３０１〜３０３は、被測定物２００の法線の周囲に対称位置関係になるように配置されている。これにより、方向によって異なる反射特性を持つ被測定物２００についても誤差の少ない測定が可能になる。
【００３９】
図３は、発光ダイオード１０１〜１１２の相対分光輝度の特性例図であり、各発光ダイオードの最大輝度を１とした相対値で表している。図３では８種類のうちの６種類の異なる分光輝度ａ〜ｆの例を示している。ここで、これら発光ダイオード１０１〜１１２の分光輝度分布は、これら発光ダイオード１０１〜１１２の相対分光輝度分布の加算が可視光域において連続的な分光輝度を与えるように選択されている。
【００４０】
すなわち、例えば第１の発光ダイオード１０１の分光輝度分布の強度がピークのおよそ半分になる波長（長波長側）で第２の発光ダイオード１０２の分光輝度分布の強度がピークのおよそ半分になる波長（短波長側）になるように選択する。以下同様に、順次相対分光輝度分布が途切れないように各発光ダイオードを選択する。
【００４１】
図４は電気的な接続例図である。１２個の発光ダイオード１０１〜１１２にはそれぞれスイッチ４００と電流制限抵抗５００の直列回路を介して電圧源６０１が接続されている。電流制限抵抗５００は各発光ダイオード１０１〜１１２の駆動電流が所定の値になるように各発光ダイオード１０１〜１１２に流れる電流を制限する。スイッチ４００はＣＰＵ６０２の出力信号によりオン・オフ制御される。
【００４２】
受光素子２００の出力信号は、電流電圧変換回路６０３を介してＡ／Ｄ変換回路６０４に入力されている。電流電圧変換回路６０３のゲインは、ゲイン切換回路６０５をＣＰＵ６０２の出力信号で制御することにより所定の値に切換設定される。Ａ／Ｄ変換回路６０４の出力データはＣＰＵ６０２に取り込まれる。ＣＰＵ６０２には、測定条件や測定結果などを表示する表示器６０６と測定条件などを設定するキーボード６０７が接続されている。なお、複数個の受光素子を用いる場合には、例えば受光素子を並列接続してそれらの出力を加算する。
【００４３】
測定手順と装置の動作を説明する。
１．標準白色板の測定
各発光ダイオード１０１〜１１２の分光輝度による標準白色板の反射率は予め測定して、その測定結果をＣＰＵ６０２内部の図示しない不揮発性メモリに格納しておく。ここで、その反射率をＲ１０，Ｒ２０，Ｒ３０，Ｒ４０，Ｒ５０，Ｒ６０とする。標準白色板を光学保持機構１００の下面の開口に押し当ててキーボード６０７に設けられている図示しない標準測定キーを押すことによりＣＰＵ６０２に内蔵されたプログラムに従って次のような測定が行われる。
【００４４】
１）発光ダイオード１０１〜１１２の電流が全てオフの状態で電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定し、そのときの電圧をＥ００とする。このとき、ゲイン切換回路６０５で全てのゲインに切り換え、各ゲインでのオフセット電圧Ｅ００を求める。なお、ここでは各レンジのオフセットを特には区別しないが、Ｅ００は対応するゲインのオフセット電圧とする。
【００４５】
２）ゲイン切換回路６０５で予め決められた適切なゲインに切り換え、同一の分光輝度特性ａを持つ発光ダイオード例えば１０１と１０９に接続されたスイッチをオンにし、電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定してそのときの電圧をＥ１０´とする。その後、発光ダイオード１０１と１０９に接続されたスイッチをオフにする。
【００４６】
３）以下、２）と同様にそれぞれ分光輝度特性を持つ７種類の発光ダイオードを切り換えて、順次そのときの電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定し、そのときの電圧をそれぞれＥ２０´，Ｅ３０´，Ｅ４０´，Ｅ５０´，Ｅ６０´，Ｅ７０´，Ｅ８０´とする。なお、このとき、発光ダイオードの発光輝度がそれぞれ異なるので、順次ゲイン切換回路６０５で予め決められた適切なゲインに切り換える。
【００４７】
４）それぞれの出力から、１）で測定した発光ダイオードが点灯していない場合の出力Ｅ００（オフセット）を減算して、各発光ダイオード１０１〜１１２の出力Ｅ１０〜Ｅ８０を算出する。
Ｅ１０＝Ｅ１０´−Ｅ００
Ｅ２０＝Ｅ２０´−Ｅ００
Ｅ３０＝Ｅ３０´−Ｅ００
Ｅ４０＝Ｅ４０´−Ｅ００
Ｅ５０＝Ｅ５０´−Ｅ００
Ｅ６０＝Ｅ６０´−Ｅ００
Ｅ７０＝Ｅ７０´−Ｅ００
Ｅ８０＝Ｅ８０´−Ｅ００
【００４８】
２．被測定物の測定
被測定物２００を分光測色計の開口に押し当ててキーボード６０７に設けられている図示しない測定キーを押すことによりＣＰＵ６０２に内蔵されたプログラムに従って次のような測定が行われる。
【００４９】
５）発光ダイオード１０１〜１１２の電流が全てオフの状態で電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定し、そのときの電圧をＥ０Ｓとする。このとき、ゲイン切換回路６０５で全てのゲインに切り換え、各ゲインでのオフセット電圧Ｅ０Ｓを求める。なお、ここでは各レンジのオフセットを特には区別しないが、Ｅ０Ｓは対応するゲインのオフセット電圧とする。
【００５０】
６）ゲイン切換回路６０５で予め決められた適切なゲインに切り換え、同一の分光輝度特性ａを持つ発光ダイオード１０１と１０９に接続されたスイッチをオンにし、電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定してそのときの電圧をＥ１Ｓ´とする。その後、発光ダイオード１０１と１０９に接続されたスイッチをオフにする。
【００５１】
７）以下、６）と同様にそれぞれの分光輝度特性を持つ７種類の発光ダイオードを切り換えて、順次そのときの電流電圧変換回路６０３の出力信号をＡ／Ｄ変換回路６０４で測定し、そのときの電圧をそれぞれＥ２Ｓ´，Ｅ３Ｓ´，Ｅ４Ｓ´，Ｅ５Ｓ´，Ｅ６Ｓ´，Ｅ７Ｓ´，Ｅ８Ｓ´とする。なお、このとき、発光ダイオードの発光輝度がそれぞれ異なるので、順次ゲイン切換回路６０５で予め決められた適切なゲインに切り換える。
【００５２】
８）それぞれの出力から、５）で測定した発光ダイオードが点灯していない場合の出力Ｅ０Ｓ（オフセット）を減算して、各発光ダイオード１０１〜１１２の出力Ｅ１Ｓ〜Ｅ８Ｓを算出する。
Ｅ１Ｓ＝Ｅ１Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ２Ｓ＝Ｅ２Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ３Ｓ＝Ｅ３Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ４Ｓ＝Ｅ４Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ５Ｓ＝Ｅ５Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ６Ｓ＝Ｅ６Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ７Ｓ＝Ｅ７Ｓ´−Ｅ０Ｓ
Ｅ８Ｓ＝Ｅ８Ｓ´−Ｅ０Ｓ
【００５３】
９）これにより、被測定物の各発光ダイオード１０１〜１１２の分光帯域における反射率Ｒ１Ｓ〜Ｒ８Ｓは、
Ｒ１Ｓ＝Ｅ１Ｓ／Ｅ１０・Ｒ１０
Ｒ２Ｓ＝Ｅ２Ｓ／Ｅ２０・Ｒ２０
Ｒ３Ｓ＝Ｅ３Ｓ／Ｅ３０・Ｒ３０
Ｒ４Ｓ＝Ｅ４Ｓ／Ｅ４０・Ｒ４０
Ｒ５Ｓ＝Ｅ５Ｓ／Ｅ５０・Ｒ５０
Ｒ６Ｓ＝Ｅ６Ｓ／Ｅ６０・Ｒ６０
Ｒ７Ｓ＝Ｅ７Ｓ／Ｅ７０・Ｒ７０
Ｒ８Ｓ＝Ｅ８Ｓ／Ｅ８０・Ｒ８０
で求めることができる。
【００５４】
１０）なお、被測定物の三刺激値ＸＹＺは、次のような式で求めることができる。
【数１】

ここで、Ａは予め定められてＣＰＵ６０２内の不揮発性メモリに記憶格納されている係数であり、表示させたい測定条件に応じて切り換えられるようになっている。測定条件の例としては、等色関数としてＣＩＥの２度視野か１０度視野か、
また測定光源としてＣ光源、Ｄ６５光源、Ａ光源、Ｆ６光源などがある。
【００５５】
１１）さらに、必要に応じて次のような表色系による表示も可能である。
例えば、ＣＩＥ１９７６Ｌ＊ａ＊ｂ＊表色系の場合のクロマティクネス指数は以下の式による。
【数２】

ただし、Ｘ／Ｘｎ、Ｙ／ＹｎまたはＺ／Ｚｎに０．００８８５６以下の値のものがある場合には、上式の対応する立方根の項をそれぞれ以下の式に置き換えて計算する。
７．７８７（Ｘ／Ｘｎ）＋１６／１１６
７．７８７（Ｙ／Ｙｎ）＋１６／１１６
７．７８７（Ｚ／Ｚｎ）＋１６／１１６
【００５６】
上記計算例においては各発光のダイオードの分光帯域における反射率Ｒ１ｓ〜Ｒ８ｓより三刺激値を求めているが、反射率Ｒ１ｓ〜Ｒ８ｓより波長間隔が等間隔となるような波長位置での分光反射率を内挿法などを用いて求め、それより各種条件での色度値を求めることも可能である。
【００５７】
これらの測定値は本体の表示部６０６に表示される。
なお、上記実施の形態例では、光源として発光ダイオードを用いているが、その他の光源として、蛍光ランプ、白色発光ダイオードやキセノンランプにフィルタをかぶせたものとの併用なども可能である。特に、上記実施の形態例では現在入手の容易な発光ダイオードのみを用いているため４００ｎｍ付近の光源が不足しているが、これは例えば白色発光ダイオードとフィルタを組み合わせることでカバーできるため、より高精度の測定が必要な場合にはこのような光源を追加することが望ましい。
【００５８】
また、上記実施の形態例では、光源の発光強度をモニターするための受光器を用いていないが、モニター用として少なくとも１個の受光器を併用してもよい。さらに、上記実施の形態例では、測定値を直接表示する単体の測定器として説明したが、測定値を適切に処理して測定信号として出力するようなセンサとして用いることも可能である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、国内規格のみならず国際規格に規定する条件をも満たし、小型軽量化が図れ、消費電力が少なく、低価格で持ち運び可能で、試料の光の反射の方向性が異なる場合の測定誤差が小さく、視野径の制限が容易な分光測色計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に基づく分光測色計の実施の形態例の光学系の構成図で、（ａ）は平面構成図、（ｂ）は側面構成図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】発光ダイオードの相対分光輝度の特性例図である。
【図４】本発明に基づく分光測色計の実施の形態例の電気的な接続例図である。
【図５】従来の分光測色計の構成例を示す光学系統図である。
【図６】従来の発光ダイオードを用いた分光測色計の光学系統図である。
【符号の説明】
１０１〜１１２発光ダイオード
２００被測定物
３０１〜３０３受光素子
４００スイッチ
５００電流制限抵抗
６０１電圧源
６０２ＣＰＵ
６０３電流電圧変換回路
６０４Ａ／Ｄ変換回路
６０５ゲイン切換回路
６０６表示器
６０７キーボード

Claims

強度がピークの略１／２で順次交叉する異なる分光輝度分布を有し、それぞれの光放射強度分布の強度最大方向がほぼ一致するように対称形に配置された複数の光源と、
これら各光源の出力光束の大半が通過する位置に光軸がほぼ一致するように配置され各光源の出力光束を集光する集光光学系と、
該集光光学系の集光点近傍に配置され光束径を制限する絞りと、絞りに近接した透過拡散板と、
該絞りとの距離がほぼ焦点距離になる位置に配置されその出射光束により被測定物を照明するコリメートレンズと、
前記複数の光源を選択的に切換駆動する切換駆動手段と、
被測定物の法線の周囲に対称位置関係に配置され各光源の照明による被測定物の反射光を測定する複数の受光素子とを具備し、前記受光素子の出力信号に基づき、各光源の分光帯域に対応した波長範囲の反射率を求めることを特徴とする分光測色計。
コリメートレンズの出射光束の広がり角度が１６°以下になるように絞りの開口径とコリメートレンズの焦点距離を設定したことを特徴とする請求項１に記載の分光測色計。
照明系統は照明光束の光軸と被測定物の面の法線との角度が１０°を超えないように被測定物を照明し、受光素子は被測定物の面の法線との角度が４５±２°の方向の反射光を受光するように配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の分光測色計。
被測定物の反射光のうち特定方向の光のみを受光素子に入力するように反射鏡を設けたことを特徴とする請求項１〜３に記載の分光測色計。
受光素子の各光源の照明に対応した出力信号に係数をかけて加算することにより三刺激値を求め、あるいは、この三刺激値より各種表色系による色度座標を求める演算手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４に記載の分光測色計。
複数の光源の相対分光輝度分布の加算が可視光域において連続的な分光輝度分布になるように、前記複数の光源の分光輝度分布を選択したことを特徴とする請求項１〜５に記載の分光測色計。
複数の光源として発光ダイオードを用いることを特徴とする請求項１〜６に記載の分光測色計。
各光源の分光帯域に対応した波長範囲の反射率より、等波長間隔の分光反射率を求める演算手段を設けたことを特徴とする請求項１〜７に記載の分光測色計。