JPH01260330A - Color recognizing apparatus - Google Patents

Color recognizing apparatus

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JPH01260330A
JPH01260330A JP8947188A JP8947188A JPH01260330A JP H01260330 A JPH01260330 A JP H01260330A JP 8947188 A JP8947188 A JP 8947188A JP 8947188 A JP8947188 A JP 8947188A JP H01260330 A JPH01260330 A JP H01260330A
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JP
Japan
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color
light
spectral
variable interference
recognition device
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JP8947188A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Katagiri
片桐 真行
Masanori Watanabe
昌規 渡辺
Yasuhiko Inami
井波 靖彦
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

PURPOSE:To facilitate the evaluation of metamerism and to measure a color with high accuracy, by constituting a spectroscope of a variable interference mechanism utilizing a Fabry-Perot interferometer having no mechanism part. CONSTITUTION:The spectroscope device of a spectroscopic color recognizing device comprises a variable interference mechanism having a Fabry-Perot interferometer capable of controlling an interference characteristic by an external signal. Said Fabry-Perot interferometer is constituted by opposing two transparent bases 1, 2 through a spacer 3 at a predetermined interval and forming reflecting films 4 to the opposed inner surfaces of said substrates. The Fabry- Perot interferometer has a unified structure formed of the parent substrates 1, 2 and the spacer 3.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、可変干渉機構を利用した分光式の色認識装置
に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a spectral color recognition device using a variable interference mechanism.

〈従来技術〉 従来、色を計測し、色を表現する基本数値である三刺激
値が正確に求められる色認識装置は、3色分解方式と分
光方式に大別される。
<Prior Art> Conventionally, color recognition devices that measure colors and accurately obtain tristimulus values, which are basic numerical values expressing colors, are broadly classified into three color separation methods and spectroscopic methods.

まず3色分解方式について説明する。第7図に従来の3
色分解方式色認識装置の主要部であるカラーセンサの拡
大構成図を示す。該カラーセンサはシリコンチップ51
に形成された3分割ホトダイオード52と等色間数のi
 、9 、:に対応する赤、緑、青の3色のフィルタ5
3で構成されている。
First, the three-color separation method will be explained. Figure 7 shows the conventional 3
1 shows an enlarged configuration diagram of a color sensor, which is a main part of a color separation type color recognition device. The color sensor is a silicon chip 51
The three-part photodiode 52 formed in
, 9 , : Three-color filter 5 of red, green, and blue corresponding to
It consists of 3.

フィルタ53は干渉フィルタ、色ガラスフィルタあるい
は樹脂製カラーフィルタのいずれかである。
The filter 53 is either an interference filter, a colored glass filter, or a resin color filter.

被測定光は3色のフィルタ53を通った後、各ホトダイ
オード52で光電変換され、その出力値上り三刺激値(
X、Y、Z)が直接束められる。
After the light to be measured passes through the three-color filter 53, it is photoelectrically converted by each photodiode 52, and its output value is the tristimulus value (
X, Y, Z) are bundled directly.

一方、分光式色認識装置は、主に分光装置、受光素子、
白色光源、および各種装置の制御とデータ処理を行う制
御・演算処理部から構成される。
On the other hand, a spectral color recognition device mainly consists of a spectrometer, a light receiving element,
It consists of a white light source and a control/arithmetic processing unit that controls various devices and processes data.

分光装置には回折格子を用いたもの、多数のフィルタを
用いたものが使われる。三刺激値(X、Y。
Spectroscopic devices that use a diffraction grating or multiple filters are used. Tristimulus values (X, Y.

Z)は、標準サンプルから得られる光源の分光分布のデ
ータと測定サンプルから得られる分光分布のデータを計
算処理して求められる。
Z) is obtained by calculating the spectral distribution data of the light source obtained from the standard sample and the spectral distribution data obtained from the measurement sample.

〈 発明が解決しようとする問題点 〉3色分解式色認
識装置において正確に色を計測するには、厳密に等色間
数を再現する必要があり、受光素子、フィルタ、光源の
分光感度および分光分布が正確に制御されていなければ
ならない。そ・のため、フィルタはホトダイオードの分
光感度および光源の分光分布を考慮に入れて、等色間数
に一致するように高精度に作製されなければならず、特
にホトダイオードは素子毎に分光感度がばらついている
ので、フィルタも各ホトダイオード毎に特性を変えて作
る必要がある。光源も常に安定した白色光を出すように
制御する必要がある。さらに第7図からもわかるように
、3色のフィルタは位置的に少しずれているので、細か
いパターンで色むらがある場合、あるいは光量に分布が
ある場合には測定誤差が生じる。3色分解式色認識装置
は、光源、フィルタ、受光素子それぞれの分光感度およ
び分光分布の精度、安定性を維持することが肝要であり
、特に高精度な色認識装置を望むには、フィルタの作製
が容易でないので、量産化が困難となる。またフィルタ
も劣化するので、信頼性にも問題が残る。さらに3色分
解方式ではメタメリズムの評価(光源が代わったときの
色の変わり程度の評価)が容易にできないという問題点
もある。
<Problems to be Solved by the Invention> In order to accurately measure colors in a three-color separation type color recognition device, it is necessary to precisely reproduce the number of equal colors, and the spectral sensitivity and spectral sensitivity of the light receiving element, filter, and light source must be Spectral distribution must be precisely controlled. Therefore, the filter must be manufactured with high precision to match the color matching number, taking into account the spectral sensitivity of the photodiode and the spectral distribution of the light source.In particular, the spectral sensitivity of each photodiode element must be manufactured with high precision. Since the characteristics vary, it is necessary to create a filter with different characteristics for each photodiode. The light source also needs to be controlled so that it always emits stable white light. Furthermore, as can be seen from FIG. 7, the three color filters are slightly shifted in position, so if there is color unevenness in a fine pattern or if there is a distribution in the amount of light, measurement errors will occur. For a three-color separation type color recognition device, it is important to maintain the spectral sensitivity and accuracy and stability of the spectral distribution of the light source, filter, and light receiving element.In particular, if you want a highly accurate color recognition device, the filter Since it is not easy to manufacture, mass production is difficult. Furthermore, since the filter also deteriorates, reliability remains a problem. Furthermore, the three-color separation method has the problem that it is not easy to evaluate metamerism (evaluation of the degree of color change when the light source is changed).

一方、分光式色認識装置は、3色分解式色認識装置が抱
えていた上記の問題点を大部分解決している。
On the other hand, the spectral color recognition device has solved most of the above-mentioned problems of the three-color separation color recognition device.

しかし、従来の分光式色認識装置には、複雑な光学系や
、回折格子を回転させる機構部、あるいは円板フィルタ
(1枚の円板に多数のフィルタが構成されている)を回
転させる機構部があるため、装置が大形となり、逆に3
色分解色認識装置が有していた小型・軽量で使いやすい
という利点が大きく損なわれている。
However, conventional spectral color recognition devices require a complex optical system, a mechanism that rotates a diffraction grating, or a mechanism that rotates a disk filter (a single disk has many filters). Since there are 3 parts, the device becomes large and 3 parts are required.
The advantages that color separation color recognition devices had, such as being small, lightweight, and easy to use, have been significantly lost.

〈 問題点を解決するための手段 〉 本発明による問題点解決手段は、主に白色光源(用いな
い場合もある)、分光装置、受光素子、および各種装置
の制御とデータ処理を行う制御・演算処理部から構成さ
れ、前記分光装置は、干渉特性を外部信号によって制御
することのできるファプリーベロー干渉計を有する可変
干渉機構から構成されている。
<Means for Solving the Problems> The means for solving the problems according to the present invention mainly include a white light source (which may not be used in some cases), a spectrometer, a light receiving element, and control and calculation for controlling various devices and processing data. The spectroscopic device is composed of a processing section, and the spectroscopic device is composed of a variable interference mechanism having a Fapley-Bello interferometer whose interference characteristics can be controlled by an external signal.

前記ファプリーペロー干渉計は、2枚の透光性基板がス
ペーサを介して所定の間隔をもって対向し、その対向し
ている内面には反射膜が形成されて成るものである。該
干渉計は透光性基板とスペーサで一体構造を成している
The Fapley-Perot interferometer has two transparent substrates facing each other with a predetermined distance between them with a spacer interposed therebetween, and a reflective film is formed on the opposing inner surfaces. The interferometer has an integral structure with a transparent substrate and a spacer.

〈作用〉 上記問題点解決手段において、まず可変干渉機構の基本
原理について説明する。光が基板面に対して垂直に入射
し、反射膜での位相のとびがない場合を考える。
<Operation> In the above-mentioned means for solving the problem, the basic principle of the variable interference mechanism will first be explained. Consider the case where light is incident perpendicularly to the substrate surface and there is no phase jump in the reflective film.

反射膜間の距離をd、その間の媒体の屈折率をnとする
と、ファプリーペロー干渉透過率は次式で表わされる波
長λmで最大になる。
When the distance between the reflective films is d, and the refractive index of the medium between them is n, the Fabry-Perot interference transmittance is maximized at a wavelength λm expressed by the following equation.

ここで、反射膜間の空間の媒体が空気の場合を考える。Here, consider the case where the medium in the space between the reflective films is air.

空気の屈折率はlとみなす。またm=1の場合について
考える。ただし、反射膜間の空間の媒体は空気とは限ら
ず、その他の気体あるいは液体でもよい。このときのλ
1の走査波長領域をλaからλb(ただしλb<2λa
)までとすると、反射膜間の距離dがλa/2≦d≦λ
b/2を満足するとき、λ、=2dを中心波長とする光
が透過する。
The refractive index of air is assumed to be l. Also consider the case where m=1. However, the medium in the space between the reflective films is not limited to air, and may be any other gas or liquid. λ at this time
1 scanning wavelength range from λa to λb (however, λb<2λa
), then the distance d between the reflective films is λa/2≦d≦λ
When b/2 is satisfied, light having a center wavelength of λ,=2d is transmitted.

すなわち、dをλa/2からλb/2まで任意に変化さ
せると、λaからλbまでの波長領域の任意の波長の光
だけを選択的に透過させることができる。
That is, by arbitrarily changing d from λa/2 to λb/2, only light of an arbitrary wavelength in the wavelength range from λa to λb can be selectively transmitted.

例えば、走査波長領域を400〜750nmとすると、
反射膜間の距離dを200〜375nmの間で制御すれ
ばよい。厳密に言えば、λ1より短波長の光も透過する
ので、λ1以下の波長の光を除去するフィルタを用いる
か、λ1以下の波長の光に対して感度のない受光素子を
用いる必要がある。
For example, if the scanning wavelength range is 400 to 750 nm,
The distance d between the reflective films may be controlled within a range of 200 to 375 nm. Strictly speaking, since light with a wavelength shorter than λ1 is also transmitted, it is necessary to use a filter that removes light with a wavelength of λ1 or less, or to use a light receiving element that is insensitive to light with a wavelength of λ1 or less.

本発明に係る可変干渉機構では前記ファプリーベロー干
渉計に外部の信号によって反射膜間の距離dを変化させ
る変位手段を付設して構成される。
The variable interference mechanism according to the present invention is constructed by adding a displacement means to the Fapley-Bello interferometer to change the distance d between the reflective films in accordance with an external signal.

距離dを変化させる手段としては、前記透光性基板の少
なくとも一方を湾曲変形させる方式が距離dの制御性の
点で優れている。
As a means for changing the distance d, a method of bending and deforming at least one of the transparent substrates is excellent in terms of controllability of the distance d.

そこで、変位手段としては、バイモルフ型の圧電素子、
電磁コイル、電極間の静電引力等が考えられ、圧電素子
に印加される電圧、電磁コイルに流れる電流または印加
電圧、あるいは電極間の印加電圧によって発生力を制御
し、延いては反射膜間の距離dを制御する。
Therefore, as a displacement means, a bimorph type piezoelectric element,
Electrostatic attraction between electromagnetic coils and electrodes is considered, and the generated force is controlled by the voltage applied to the piezoelectric element, the current flowing through the electromagnetic coil or the applied voltage, or the applied voltage between the electrodes, and by extension, the electrostatic attraction between the reflective films. control the distance d.

上記の如く、本発明においては、分光装置としての可変
干渉機構はファプリーペロー干渉計、およびその干渉特
性を変化さ仕る変位手段から成るので、非常に小形に構
成されている。
As described above, in the present invention, the variable interference mechanism as a spectroscopic device consists of a Farpley-Perot interferometer and a displacement means for changing its interference characteristics, so it is constructed in a very small size.

そして測定光はファプリーペロー干渉計を直線的に透過
して受光素子に入射されるので、複雑な光学系は必要と
しない。また変位手段は回転機構部のない電子制御ので
きる小形の駆動素子であり、ファプリーペロー干渉計と
一体構造を成しているので、該可変干渉機構は振動に対
しても強く、取り扱いが容易となる。
Since the measurement light passes through the Fabry-Perot interferometer in a straight line and enters the light receiving element, a complicated optical system is not required. In addition, the displacement means is a small electronically controlled driving element without a rotating mechanism, and is integrated with the Fapley-Perot interferometer, so the variable interference mechanism is resistant to vibration and easy to handle. becomes.

さらに本発明によれば測定光を分光した後、演算処理し
て三刺激値を求めるので、3色分解式色認識装置のよう
に特殊な高精度フィルタを必要とせず、またメタメリズ
ムの評価も容易にできる等の利点がある分光式認識装置
を小形で簡便にすることができる。
Furthermore, according to the present invention, the tristimulus values are obtained through arithmetic processing after the measurement light is spectrally divided, so there is no need for special high-precision filters as in a three-color separation type color recognition device, and metamerism can be easily evaluated. The spectral recognition device can be made compact and simple, which has advantages such as the ability to

〈実施例〉 く第一実施例〉 以下、本発明の第一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。第1図は本発明に係る分光式色認識装置の主要構
成要素である可変干渉機構の拡大斜視図である。
<Example> First Example> Hereinafter, a first example of the present invention will be described in detail based on the drawings. FIG. 1 is an enlarged perspective view of a variable interference mechanism which is a main component of a spectral color recognition device according to the present invention.

図示の如く、透光性基板1.2はスペーサ3を介して所
定の間隔をもって対向している。その対向している内面
には反射膜4が形成され中空構造となっている。
As shown in the figure, the transparent substrates 1.2 are opposed to each other with a spacer 3 in between. A reflective film 4 is formed on the opposing inner surfaces to form a hollow structure.

透光性基板1.2はスペーサ3を介して接合される場合
もあるし、外側から治具等で保持される場合もある。透
光性基板1.2にはガラス、透光性セラミックスまたは
高分子樹脂が用いられる。
The translucent substrate 1.2 may be joined via the spacer 3, or may be held from the outside with a jig or the like. Glass, transparent ceramics, or polymer resin is used for the transparent substrate 1.2.

反射膜4は金属膜または単層あるいは多層の誘電体膜か
ら成る。スペーサ3および反射膜4は、蒸着法、スパッ
タ法またはCVD法等の薄膜形成法によって作製される
。そして、反射膜4で挟まれている空間でファプリーペ
ロー干渉計か構成されている。透光性基板2はホルダー
6に固定されている。そしてバイモルフ5は透光性基板
lのほぼ中央で軽く接触するか、あるいはごくわずかの
間隔をあけて、バイモルフの動きが妨げられないように
バイモルフ5の端部で中ルダー6に固定されている。
The reflective film 4 is made of a metal film or a single-layer or multi-layer dielectric film. The spacer 3 and the reflective film 4 are manufactured by a thin film forming method such as a vapor deposition method, a sputtering method, or a CVD method. The space sandwiched between the reflective films 4 constitutes a Fapley-Perot interferometer. The transparent substrate 2 is fixed to a holder 6. Then, the bimorph 5 is fixed to the middle ruler 6 at the end of the bimorph 5 so that the bimorph 5 is in light contact with the translucent substrate 1 almost at the center or with a very small gap so that the movement of the bimorph 5 is not hindered. .

測定光7は透光性基板1.2に垂直に入射され、透光性
基板1.2を透過した光は受光素子(図示せず)で受光
される。適宜、光ファイバとレンズを組み合せて、常に
測定光7が透光性基板1.2に垂直入射するような光学
系を具備するとよい。またバイモルフ5には光軸を妨げ
ないように先端に切り込みを入れておくとよい。ここで
、バイモルフ5とは、圧電材料の横効果(電界方向と材
料の伸縮方向が直交している)を利用して、伸縮方向の
異なる2種類の圧電材料を貼り合せて、電圧を印加すれ
ば湾曲する性質をもっている圧電素子である。バイモル
フ5を第1図のように設置して、上に凸に湾曲する方向
にバイモルフ5に電圧を印加すれば、バイモルフ5は透
光性基板lを押す。
The measurement light 7 is perpendicularly incident on the transparent substrate 1.2, and the light transmitted through the transparent substrate 1.2 is received by a light receiving element (not shown). It is preferable to provide an optical system in which the measurement light 7 is always perpendicularly incident on the transparent substrate 1.2 by combining optical fibers and lenses as appropriate. Further, it is preferable to make a notch at the tip of the bimorph 5 so as not to obstruct the optical axis. Bimorph 5 is a device in which two types of piezoelectric materials with different expansion and contraction directions are pasted together and a voltage is applied using the transverse effect of the piezoelectric material (the direction of the electric field and the direction of expansion and contraction of the material are perpendicular). For example, it is a piezoelectric element that has the property of being curved. If the bimorph 5 is installed as shown in FIG. 1 and a voltage is applied to the bimorph 5 in the direction of convexly curving it upward, the bimorph 5 will push the transparent substrate l.

透光性基板■は押されて湾曲し、その結果、反射膜間の
距離dは減少する。このようにバイモルフに印加する電
圧によってdを変化させることかでき、干渉機構の干渉
特性を制御することができる。
The transparent substrate (2) is pushed and curved, and as a result, the distance d between the reflective films decreases. In this way, d can be changed by the voltage applied to the bimorph, and the interference characteristics of the interference mechanism can be controlled.

第2図に本実施例の動作の一例を示す。バイモルフ5の
印加電圧が低いときには透光性基板lに掛る負荷は小さ
く、反射膜間の距離dは大きいので、長波長に中心波長
をもった光が透過する。バイモルフ5の印加電圧が高く
なると、透光性基板lに掛る負荷は増加し、反射膜間の
距離dは小さくなるので、透過の中心波長は短波長側ヘ
ンフトする。このようにして、バイモルフ5に印加され
る電圧を制御して、透過光の波長を走査させる。
FIG. 2 shows an example of the operation of this embodiment. When the voltage applied to the bimorph 5 is low, the load applied to the transparent substrate l is small and the distance d between the reflective films is large, so that light having a center wavelength at a long wavelength is transmitted. As the voltage applied to the bimorph 5 increases, the load applied to the transparent substrate 1 increases, and the distance d between the reflective films decreases, so that the center wavelength of transmission shifts toward the shorter wavelength side. In this way, the voltage applied to the bimorph 5 is controlled to scan the wavelength of the transmitted light.

次に本発明による第一実施例の分光式色認識装置の構成
図を第3図に示す。制御・演算処理部13は駆動回路1
6に信号を送り、駆動回路16は可変干渉機構10に駆
動信号を送り、可変干渉機構10を制御する。
Next, FIG. 3 shows a block diagram of a spectral color recognition apparatus according to a first embodiment of the present invention. The control/arithmetic processing unit 13 is the drive circuit 1
6, the drive circuit 16 sends a drive signal to the variable interference mechanism 10, and controls the variable interference mechanism 10.

被測定物20は白色光源12より垂直に白色光が照らさ
れる。そして被測定物からの散乱光(信号光)はスリッ
ト19を通って、可変干渉機構10に至り分光される。
The object to be measured 20 is vertically illuminated with white light from the white light source 12 . The scattered light (signal light) from the object to be measured passes through the slit 19, reaches the variable interference mechanism 10, and is separated into spectra.

分光された光は受光素子11に入射されて、光電変換さ
れる。受光素子11から出る電気信号は増幅器14で増
幅されて、A/D変換器15でデジタル信号に変換され
る。その後、該デジタル信号はマイクロプロセッサ等の
制御・演算処理部13に入力されて、そこで演算処理さ
れる。その結果は表示体17に表示される。
The separated light enters the light receiving element 11 and is photoelectrically converted. An electric signal output from the light receiving element 11 is amplified by an amplifier 14 and converted into a digital signal by an A/D converter 15. Thereafter, the digital signal is input to a control/arithmetic processing unit 13 such as a microprocessor, and is subjected to arithmetic processing there. The results are displayed on the display 17.

制御・演算処理部13には、制御・演算処理部を操作す
る人力スイッチ18が接続されている。
A manual switch 18 for operating the control/arithmetic processing section 13 is connected to the control/arithmetic processing section 13 .

この実施例のように被測定物からの散乱光をとらえる方
式以外に反射光あるいは透過光をとらえる方式もある。
In addition to the method of capturing scattered light from the object to be measured as in this embodiment, there is also a method of capturing reflected light or transmitted light.

また、被測定物が発光体の場合には、その放射光をとら
える方式もある。この場合、光源は必要ない。
Furthermore, if the object to be measured is a light emitter, there is also a method of capturing the emitted light. In this case, no light source is required.

次に第4図を用いて色計測の原理について説明する。国
際照明委員会(CI E)はスペクトルに対する標準的
な人間の目の感度を等色間数5i 、9 、=として定
義した。そして色は次式から求められる三刺激値(X、
Y、Z)によって数値化することができる。
Next, the principle of color measurement will be explained using FIG. 4. The International Commission on Illumination (CIE) has defined the sensitivity of the standard human eye to the spectrum as the color equivalence number 5i,9,=. The color is determined by the tristimulus value (X,
Y, Z).

ここでP(λ)は照明に用いる光源の分光分布(第4図
(a))、ρ(λ)は物体の反射率(第4図(b))で
ある。すなわち三刺激値(X、Y、Z)は物体の反射率
のみで決まるのではなく照明の分光分布の影響を受ける
ことがわかる。なお、等色関数簀、9 、=(第4図(
C))は等エネルギー白色光のもとでの値であるが、現
実にはこのような理想的な照明光源はないので、基準と
なる光(標準の光)を用いて、三刺激値を求める。すな
わち、ある標準の光のもとての三刺激値(X、Y、Z)
を求めることを意味する。
Here, P(λ) is the spectral distribution of the light source used for illumination (FIG. 4(a)), and ρ(λ) is the reflectance of the object (FIG. 4(b)). That is, it can be seen that the tristimulus values (X, Y, Z) are not determined only by the reflectance of the object but are influenced by the spectral distribution of illumination. In addition, the color matching function group, 9, = (Figure 4 (
C)) is the value under equal energy white light, but in reality there is no such ideal illumination light source, so the tristimulus values are calculated using reference light (standard light). demand. In other words, the original tristimulus values (X, Y, Z) of a certain standard light
means to seek.

ここで3色分解式と分光式の色認識装置の違いについて
説明する。3色分解式は等色関数賢、ワ。
Here, the difference between a three-color separation type and a spectral type color recognition device will be explained. The three color separation formula is a color matching function.

乏に対応したスペクトルをもつ3種類のフィルタを用い
、それぞれの透過光量から直接、三刺激値を求める方式
である。(2)式では受光素子の分光感度には触れてい
ないが、実際に色認識装置を構成するには、これを補正
する必要があり、3種類のフィルタの分光特性を微妙に
調整して行っている。それから照明に用いる光源の分光
特性の安定性も重要となる。
This method uses three types of filters with spectra corresponding to the intensity of the light and calculates tristimulus values directly from the amount of transmitted light of each filter. Equation (2) does not mention the spectral sensitivity of the light receiving element, but in order to actually configure a color recognition device, it is necessary to correct this, and this is done by subtly adjusting the spectral characteristics of the three types of filters. ing. The stability of the spectral characteristics of the light source used for illumination is also important.

一方、分光式はまず照明に用いる光源の分光分布P(λ
)を、次に物体の反射率ρ(λ)を測定して、後は(2
)式を計算すれば、三刺激値が求まる。この方式の特徴
は分光分布が分かることで、各種の補正が容易にできる
ことである。つまり、照明光源の分光分布の補正が容易
で、標準の光以外の照明も使える。これは、照明光源の
選択の幅が広がることと、その安定性が厳しく求められ
ていないことを意味する。また、受光素子の分光感度の
補正ら容易である。さらに条件等色(メタメリズム)の
評価が容易にできるという特徴がある。
On the other hand, the spectral formula begins with the spectral distribution P(λ
), then measure the reflectance ρ(λ) of the object, and then calculate (2
) formula to find the tristimulus values. The feature of this method is that various corrections can be easily made by knowing the spectral distribution. In other words, it is easy to correct the spectral distribution of the illumination light source, and illumination other than standard light can also be used. This means that the range of choices for illumination sources is widened and that their stability is not strictly required. Further, it is easy to correct the spectral sensitivity of the light receiving element. Another feature is that conditional color matching (metamerism) can be easily evaluated.

条件等色とは、2つの物体の分光反射率が異なっていて
も、ある照明のもとで色が一致(三刺激値(X、Y、Z
)が一致)して見えることである。この場合、照明を換
えると2つは違った色に見える。
Conditional color matching means that even if two objects have different spectral reflectances, their colors match under certain illumination (tristimulus values (X, Y, Z)).
) appear to match). In this case, if you change the lighting, the two colors will appear different.

この色のずれの程度は、2つの物体の分光反射率のスペ
クトルが類似していると小さく、逆に大きく異なってい
ると大きくずれる。このように高精度な色計測を行おう
とすれば、照明を換えて、色の変化を調べる必要がある
The degree of this color shift will be small if the spectral reflectance spectra of the two objects are similar, and conversely, the degree of color shift will be large if the spectra of the spectral reflectances of the two objects are significantly different. In order to perform highly accurate color measurements like this, it is necessary to change the lighting and examine changes in color.

この条件等色を評価するには、3色分解式では当然複数
の照明用光源を用意する必要がある。しかし分光式では
光源の分光分布の補正値を換えるだけで、すなわち計算
だけで、各種の照明で照らした場合の三刺激値を求める
ことができる。
In order to evaluate this conditional color matching, it is naturally necessary to prepare a plurality of illumination light sources in the three-color separation method. However, with the spectroscopic method, the tristimulus values when illuminated with various types of illumination can be determined by simply changing the correction value of the spectral distribution of the light source, that is, by simply calculating.

こうして求められた三刺激値から他のデータと比較して
色差を求めたり、基準データと比較して色管理上の良否
の判定信号を出力したり、他の表示系に変換したり、等
の演算処理が行なわれる。
The tristimulus values obtained in this way can be compared with other data to determine color differences, compared with reference data to output judgment signals for color management, and converted to other display systems. Arithmetic processing is performed.

く第二実施例〉 第5図に本発明に係わる分光式色認識装置の主要構成要
素である可変干渉機構の第二実施例の拡大斜視図を示す
。図示の如く、透光性基板1.2はスペーサ3を介して
所定の間隔をもって対向している。その対向している内
面には反射膜4が形成され中空構造となっていて、ファ
プリーベロー干渉計が構成されている。
Second Embodiment FIG. 5 is an enlarged perspective view of a second embodiment of a variable interference mechanism which is a main component of a spectral color recognition device according to the present invention. As shown in the figure, the transparent substrates 1.2 are opposed to each other with a spacer 3 in between. A reflective film 4 is formed on the opposing inner surfaces to form a hollow structure, forming a Fapley-Bello interferometer.

透光性基板1.2は、光透光窓33aを有する板状の磁
性体33と磁心31ではさまれるように設定されている
。磁心31の一部にはコイル32が形成されている。該
磁心31と該コイル32で電磁石が構成されていて、コ
イル32に電流を流すと、該磁心31と該磁性体33の
間に吸引力が発生する。この吸引力はコイル32に流す
電流によって変えることができる。この力によって透光
性基板1.2の少なくとも一方を曲げて、反射膜4間の
距離dを制御することができる。このようにして可変干
渉機構を構成することができる。分光式色認識装置の原
理および構成は第一実施例と同様である。
The light-transmitting substrate 1.2 is set to be sandwiched between the magnetic core 31 and a plate-shaped magnetic body 33 having a light-transmitting window 33a. A coil 32 is formed in a part of the magnetic core 31 . The magnetic core 31 and the coil 32 constitute an electromagnet, and when a current is passed through the coil 32, an attractive force is generated between the magnetic core 31 and the magnetic body 33. This attractive force can be changed by changing the current flowing through the coil 32. By bending at least one of the transparent substrates 1.2 by this force, the distance d between the reflective films 4 can be controlled. In this way, a variable interference mechanism can be constructed. The principle and configuration of the spectral color recognition device are the same as in the first embodiment.

く第三実施例〉 第6図に本発明に係る分光式色認識装置の主要構成要素
である可変干渉機構の第三実施例の拡大断面図を示す。
Third Embodiment FIG. 6 shows an enlarged sectional view of a third embodiment of a variable interference mechanism which is a main component of a spectral color recognition device according to the present invention.

図示の如く、透光性基板1.2はスペーサ3を介して所
定の間隔をもって対向している。その対向している内面
には金属膜41が形成されている。該金属膜41は反射
膜としての機能と電極としての機能がある。すなわち、
金属膜41にはさまれて空洞が形成されて、ファプリー
ペロー干渉計が構成される。ここで、金属膜41に電源
42より電圧を印加すると、画電極(金属膜41)間に
静電引力が発生し、この力によって透光性基板1.2の
少なくとも一方が曲げ変位を起こす。このようにして、
金属膜41にかかる印加電圧を変化させて、金属膜41
(反射膜)間の間隔を制御することができる。金属膜4
1はAg、A1、Au等の膜が適している。
As shown in the figure, the transparent substrates 1.2 are opposed to each other with a spacer 3 in between. A metal film 41 is formed on the opposing inner surfaces. The metal film 41 has a function as a reflective film and an electrode. That is,
A cavity is formed between the metal films 41 to constitute a Fapley-Perot interferometer. Here, when a voltage is applied to the metal film 41 from the power supply 42, electrostatic attraction is generated between the picture electrodes (metal film 41), and this force causes bending displacement of at least one of the transparent substrates 1.2. In this way,
By changing the voltage applied to the metal film 41, the metal film 41
(reflective films) can be controlled. Metal film 4
Films of Ag, Al, Au, etc. are suitable for No. 1.

また、本実施例では金属膜41が反射膜と電極膜の両機
能を備えていたが、本来、別のものであるので、例えば
反射膜を誘電体膜、電極膜を金属膜というように別の膜
で構成してもよい。
Further, in this embodiment, the metal film 41 has both the functions of a reflective film and an electrode film, but since they are originally different, for example, the reflective film is used as a dielectric film, and the electrode film is used as a metal film. It may be composed of a film of

上述のように本実施例では極めて簡単な構造で、可変干
渉機構を構成することができる。分光式色認識装置の原
理および構成は第一実施例と同様である。
As described above, in this embodiment, the variable interference mechanism can be configured with an extremely simple structure. The principle and configuration of the spectral color recognition device are the same as in the first embodiment.

〈発明の効果〉 以上の説明から明らかな通り、本発明によると、色認識
装置において、機構部のないファプリーベロー干渉計な
どを利用した可変干渉機構により分光装置を構成したか
ら、メタメリズムの評価を容易にし、高精度な色計測が
可能となる小形でかつ取扱い容易な分光式色認識装置を
実現することができる。また本分光式色認識装置は作製
が容易であり、かつ照明スペクトルの補正も容易なため
、用いる照明光源の選択の幅が広がり、使用環境の制限
も緩和される等の特徴があり、計測器としてだけではな
く、制御装置としても利用可能である。
<Effects of the Invention> As is clear from the above description, according to the present invention, in a color recognition device, a spectroscopic device is configured with a variable interference mechanism using a Fapley-Bello interferometer or the like without a mechanical part, so that evaluation of metamerism is not possible. It is possible to realize a compact and easy-to-handle spectral color recognition device that facilitates color measurement with high accuracy. In addition, this spectroscopic color recognition device is easy to manufacture and the illumination spectrum can be easily corrected, so it has the characteristics of widening the range of choices for the illumination light source to be used and easing restrictions on the usage environment. It can be used not only as a controller but also as a control device.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る色認識装置の主要構成要素である
可変干渉機構の第一実施例の拡大斜視図、第2図は第1
図に示す可変干渉機構の動作例を示す特性図、第3図は
本発明による色認識装置の構成図、第4図(a) (b
) (c)は本発明による色認識装置の動作原理の説明
に供する図、第5図は可変干渉機構の第二の実施例を示
す拡大斜視図、第6図は可変干渉機構の第三の実施例を
示す拡大断面図、第7図は従来の3色分解式色認識装置
の主要構成要素であるカラーセンサ素子の拡大斜視図で
ある。 l、2:透光性基板、3ニスペーサ、4:反射膜、5:
バイモルフ、6:ホルダー、lO;可変干渉機構、11
:受光素子、12:白色光源、13:制御・演算処理部
、14:増幅器、l 5 :A/D変換器、16:駆動
回路、17:表示体、18:入力スイッチ、19ニスリ
ツト、20:被測定物、31:磁心、32:コイル、3
3:磁性体、41:金属膜、42:電源、51;シリコ
ンチップ、52:ホトダイオード、53:フィルタ。 出 願 人  シャープ株式会社
FIG. 1 is an enlarged perspective view of a first embodiment of a variable interference mechanism which is a main component of a color recognition device according to the present invention, and FIG.
A characteristic diagram showing an example of the operation of the variable interference mechanism shown in FIG.
) (c) is a diagram for explaining the operating principle of the color recognition device according to the present invention, FIG. 5 is an enlarged perspective view showing the second embodiment of the variable interference mechanism, and FIG. 6 is a diagram showing the third embodiment of the variable interference mechanism. FIG. 7 is an enlarged sectional view showing an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an enlarged perspective view of a color sensor element which is a main component of a conventional three-color separation type color recognition device. l, 2: Transparent substrate, 3 varnish spacer, 4: Reflective film, 5:
Bimorph, 6: Holder, lO; Variable interference mechanism, 11
: Light receiving element, 12: White light source, 13: Control/arithmetic processing unit, 14: Amplifier, l 5 : A/D converter, 16: Drive circuit, 17: Display body, 18: Input switch, 19 Nislit, 20: Object to be measured, 31: Magnetic core, 32: Coil, 3
3: Magnetic material, 41: Metal film, 42: Power supply, 51: Silicon chip, 52: Photodiode, 53: Filter. Applicant Sharp Corporation

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 被測定物からの光を分光する分光装置と、該分光装置を
透過して分光された光を受光する受光素子と、該受光素
子からの信号を演算処理し前記分光装置を駆動制御する
制御演算処理部とを具え、前記分光装置は、対向する一
対の反射膜と、該各反射膜を支持する基板と、前記両反
射膜間の距離を変位させるための変位手段とを有する可
変干渉機構から構成されたことを特徴とする色認識装置
A spectroscopic device that separates light from an object to be measured, a light receiving element that receives the separated light transmitted through the spectroscopic device, and a control calculation that processes signals from the light receiving element to drive and control the spectroscopic device. a processing section, the spectroscopic device comprises a variable interference mechanism having a pair of opposing reflective films, a substrate supporting each of the reflective films, and a displacement means for displacing the distance between the two reflective films. A color recognition device comprising:
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