JPH05187921A - 分光色彩計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 測定時にランプの状態に問題があればそれが
容易に判るようにして、不良測定を防止すると共に最適
時期にランプを交換できるようにする。 【構成】 ランプの発光による光束を試料を介さずに受
光してその光量を測定するレファレンスセンサと、その
レファレンスセンサによるランプが新品で且つその発光
が安定した状態での測定値ＲＳ(Ｎ)と、実際の測定時に
おけるレファレンスセンサの測定値ＲＭＮ(Ｎ)とを上記
各波長ごとに比較して、その差ＲＤＶをパラメータａ，
ｂ，ｃと比較して、光量不安定，ランプ劣化，ランプ寿
命等のランプ状態を判断し、それに対応するメッセージ
を表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、各種試料の色彩を正
確に判別するための分光色彩計に関し、特にその光源で
あるランプの劣化等の状態が判るようにする技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】分光色彩計は、光源であるランプの発光
による光束を試料に照射して、その波長別反射光量又は
反射率を測定することによって測定試料の色彩を正確に
判別するものである。したがって、ランプの光量（波長
別光量）が測定結果に大きな影響を及ぼす。例えば、温
度等の環境変化や電源ノイズの影響等によりランプの光
量が変動すると測定誤差を招く。

【０００３】また、ランプ特性として、寿命に近づくと
安定した環境の中でも波長による光量がバラツキだし、
精度の高い測定ができなくなる。そのため、従来は分光
色彩計の使用時間あるいは測定回数等によってランプの
寿命を定義し、例えば２０００時間程度を目安にしてラ
ンプを交換していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ランプ
の寿命はユーザによる分光色彩計の使用状況（長時間連
続使用することが多いか否か等），使用環境，ランプの
品質等の各種の要因によって大幅に変わるため、２００
０時間の目安は実際には当てにならない。そのため、ま
だ充分使用できるうちに交換してしまって資源の浪費と
なったり、ランプが寿命に近づいて光量がバラツキ出し
ているのに気付かず、ランプを交換せずに不良測定を続
けてしまう恐れもある。特に、オンライン等で利用する
場合には、このような不良測定は大きな問題になる。

【０００５】また、温度変化や電源ノイズの影響等は判
らないため、やはり不良測定を行なってしまう恐れがあ
る。この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、
分光色彩計による測定時にランプの状態に問題があれ
ば、それが容易にユーザに判るようにすることを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、ランプの発光による光束を試料に照射し
て、その波長別反射光量又は反射率を測定する分光色彩
計において、上記ランプの発光による光束を試料を介さ
ずに受光してその光量を測定するレファレンスセンサ
と、そのレファレンスセンサによる測定値に基づいて上
記ランプの状態を判断するランプ状態判断手段と、その
判断結果を出力するランプ状態出力手段とを設けたもの
である。

【０００７】上記ランプ状態判断手段が、ランプが新品
で且つその発光が安定した状態での上記レファレンスセ
ンサの測定値と、実際の測定時におけるレファレンスセ
ンサの測定値とを上記各波長ごとに比較して、そのバラ
ツキの度合いによって、光量不安定かランプ劣化かラン
プ寿命かを判断するようにするとよい、また、上記ラン
プ状態判断手段が、ランプが新品で且つその発光が安定
した状態での前記レファレンスセンサの測定値に対する
校正時におけるレファレンスセンサの測定値の誤差率を
上記各波長ごとに求め、いずれかの波長の誤差率が許容
値を超えているときにランプ未安定と判断するようにし
てもよい。

【０００８】さらに、上記ランプ状態判断手段が、校正
時における上記レファレンスセンサの測定値に対する実
際の測定時におけるレファレンスセンサの測定値の誤差
率を上記各波長ごとに求め、いずれかの波長の該誤差率
が許容値を超えているときに再校正が必要と判断するよ
うにすることもできる。そして、いずれの場合にも上記
ランプ状態出力手段が、上記ランプ状態判断手段によっ
て判断されたランプ状態に対応するメッセージを表示器
に表示するようにするとよい。

【０００９】

【作用】このように構成したこの発明の分光色彩計は、
ランプの発光による光束を試料に照射して、その波長別
反射光量又は反射率を測定する際に、レファレンスセン
サによって上記ランプの発光光束を試料を介さずに受光
してその光量を測定し、その測定値に基づいてランプ状
態判断手段がランプの状態（劣化，寿命等）を判断し、
その判断結果をランプ状態出力手段が表示や警報信号等
によって出力する。

【００１０】したがって、測定時にランプの状態に問題
があれば、測定者は直ちにそれを知ることができ、ラン
プ交換等の適切な処置をとることが可能になり、まだ使
用できるランプを早く交換してしまったり、ランプの劣
化に気付かずに不正確な測定を続けてしまうようなこと
がなくなる。オンラインで測定結果を送信する場合に
は、このランプ状態も送信して機器に知らせることもで
きる。

【００１１】そしてランプ状態判断手段が、ランプの状
態が「光量不安定（環境変化やノイズにより光量が不安
定な状態）」，「ランプ劣化（寿命に近づいているがま
だ使用可能な状態）」，「ランプ寿命（ランプ交換を要
する状態）」のいずれかである場合にはそれを区別して
判断したり、ランプが点灯後未だ光量が安定していない
状態や、レファレンスセンサの測定値が校正時から許容
範囲を超えてずれているため再校正が必要な状態等も判
断して、ランプ状態出力手段にその判断結果を出力させ
ることも可能である。そのランプ状態の判断結果に応じ
たメッセージを表示器に表示するようにすれば、測定者
に極めて判り易い。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図２は、この発明を適用する分光色彩
計の一例を示す光路図であり、ハロゲンランプ等のラン
プ１の発光による光を、図示を省略したコリメータによ
って細い平行光束にして、回転フィルタ２，ハーフミラ
ー３，全反射ミラー４を介して試料５の測定面５ａに対
して垂直に照射し、その乱反射光を測定面５ａに対して
略４５°の角度で照射光軸を挾んで対称に配置した１対
の測定用センサ６，６によって受光し、測定面５ａによ
る反射光量を測定するように構成されている。

【００１３】回転フィルタ２は、遮光円板２ｃの外周に
沿って同心円上にそれぞれ中心を有する小円形の透孔２
ｈが１６個形成され、そこに紫から赤までの可視領域の
波長を１６分割した各波長帯域の光を選択的に通過させ
る１６色のフィルタ２ｆをそれぞれ貼着しており、この
回転フィルタ２の回転によりその各フィルタ２ｆのいず
か１つのみが順次ランプ１からの光束の光路中に介在し
て、特定波長帯域の光を分光する。

【００１４】この回転フィルタ２は、図３に示すモータ
１４によって回転駆動される。また、この回転フィルタ
２には上記１６個の透孔２ｈと並んで所定位置に小さい
基準孔２ｓが形成されており、その基準孔２ｓと各フィ
ルタ２ｆを貼着した透孔とを検出し得るに位置に、透過
型フォトカプラ等によるフィルタ回転位置検出用センサ
７が配設されており、そのセンサ７が基準孔２ｓを検出
してから円板フィルタ２の回転により透孔２ｈを検出す
る個数をカウントすることにより、どのフィルタ２ｆが
ランプ１からの光束を通過させる位置にあるかを判別す
ることができる。

【００１５】さらに、この回転フィルタ２と全反射ミラ
ー４との間の光路中に、光軸に対して略４５°の角度で
ハーフミラー３が配置されており、このハーフミラーに
よってランプ１からの光束の一部を図で下方へ反射させ
て、レファレンスセンサ８に受光させてその光量を測定
する。このレファレンスセンサ８による測定値は、試料
５に係わらずランプ１及び環境が安定していれば常に略
一定の値が得られるので、これによって試料５に照射す
るサンプル光を補償することにより、ランプ１の光量の
緩やかな変化に対する影響を防ぎ、測定精度を高めるこ
とができる。

【００１６】また、レファレンスセンサ８による測定値
と、２個の測定用センサ６による測定値の和との比を算
出することにより、回転フィルタ２によって分光された
各波長ごとの試料５による反射率を求めることができ
る。この実施例では、このレファレンスセンサ８による
測定値を利用してランプ１の状態を判断するのである
が、その説明は後述する。なお、測定用センサ６及びレ
ファレンスセンサ８としては、フォトダイオードやフォ
トトランジスタ等のフォトセンサを用いる。

【００１７】図３は、この発明の一実施例である分光色
彩計のプロツク構成図であり、図２と対応する部分には
同一符号を付してある。制御部１０は、ＣＰＵ，ＲＯ
Ｍ，ＲＡＭ及びＩ／Ｏ等からなるマイクロコンピュータ
を用いて、この分光色彩計全体を統括制御するものであ
り、測定データや、後述する各種パラメータのデータを
記憶させたりするために使用するメモリ１１を接続して
いる。

【００１８】この制御部１０には、前述した測定用セン
サ６，フィルタ回転一検出用センサ７，及びレファレン
スセンサ８からの各検出信号と、操作部２０に設けられ
た初期値登録キー２１，校正キー２２，及び測定キー２
３が押された時の各スイッチ信号が入力される。そし
て、この制御部２０から点灯制御信号が点灯回路１２に
出力されるとランプ１を点灯させ、フィルタ回転信号が
モータ駆動回路１３に出力されると、モータ１４が回転
駆動されて回転フィルタ２を所定の方向へ等速回転させ
る。

【００１９】また、表示データを表示制御回路１５に出
力して、表示器１６に測定結果やこの発明によるランプ
状態の判断結果に応じたメッセージ等を表示させる。そ
の表示器１６は、ＬＣＤ等による文字表示可能なディス
プレイである。さらにこの分光色彩計には、プリンタＩ
／Ｆを介してプリンタ１８を接続しており、試料の測定
結果やランプ状態の判断結果等を紙にプリントして出力
することもできる。

【００２０】次に、この実施例の作用を説明する。この
分光色彩計には、操作部２０の初期値登録キー２１，校
正キー２２，及び測定キー２３の押下によってそれぞれ
選択される３つのモードがある。まず、初期値登録モー
ドは、ランプ１が新品で且つ点灯してから３０分以上、
好ましくは２時間以上経過してその発光が安定した状態
のときに選択し、ランプ安定時のレファレンス値を記憶
するモードである。この時は試料５は無関係であるが、
次に校正を行なう必要があるので試料に代えて校正用の
白板をセットしておくとよい。

【００２１】このモードが選択されると、制御部１０は
ランプ１を点灯させた状態でモータ１４を駆動して回転
フィルタ２を回転させ、レファレンスセンサ８に入射さ
せる光束の波長帯を順次切り換えてその受光量を測定
し、その値を「ランプ安定時のレファレンス値」ＲＳ
(Ｎ)として、各波長（色）ごとにメモリ１１に登録す
る。Ｎは分光する各波長分で、この実施例ではＮ＝１〜
１６である。

【００２２】校正モードは、１日の最初に使用するとき
のみ、あるいはその後一定時間ごとに、あるいはエヤコ
ンの始動／停止など環境が変化した時に選択されるモー
ドである。このモードを選択するときには、測定用の試
料５に代えて校正用の白板をセツしておく。そして、前
述場合と同様に回転フィルタ２を回転させて、白板に照
射する光束の波長帯を順次切り換えて、その各波長ごと
に測定用センサ６，６とレファレンスセンサ８による各
受光量を測定する。

【００２３】その測定用センサ６，６による測定値の和
の各波長ごとの比率、あるいはその測定値の和とレファ
レンスセンサ８による測定値との比によって求まる反射
率の各波長毎の比率を、白色のデータとして校正する。
この比率は、ランプ１の経時変化による他、温度等の環
境変化によっても変わるので、少なくとも１日の最初に
使用する時及び使用環境がかなり変化した時には、この
校正を行なうのが望ましい。

【００２４】さらに、この実施例ではこの校正モードで
のレファレンスセンサ８による各波長における測定値
を、「校正時のレファレンス値」ＲＣ(Ｎ)：Ｎ＝１〜１
６としてメモリ１１に登録する。この登録は特に指定す
る必要なく、校正時には自動的になされる。

【００２５】測定モードは、測定したい試料５を所定の
位置にセットして選択される通常のモードで、図２の制
御部１０はフィルタ円板２を回転させて各波長の光束を
順次試料５に照射し、その反射光量を測定用センサ６，
６によって測定し、その際レファレンスセンサ８の測定
値によってサンプル光を補償し、各波長による測定値の
比率あるいは反射率の比率によって、試料の色彩を判別
して、その色彩を表わす番号を表示器１６に表示させ
る。

【００２６】この測定モードでのレファレンスセンサ８
による測定値を、「測定時のレファレンス値」ＲＭ
(Ｎ)：Ｎ＝１〜Ｎとする。この実施例では上述した３種
類のレファレンス値によって、ランプ状態を判断する。
これを再度列挙すると次のとうりである。 (1) ＲＳ(Ｎ)：ランプ安定時のレファレンス値 (2) ＲＣ(Ｎ)：校正時のレファレンス値 (3) ＲＭ(Ｎ)：測定時のレファレンス値

【００２７】この実施例の制御部１０によるランプ状態
の自動チェック機能を含む測定モードの動作を、図１の
フローチャートによって説明する。図２の測定キーが押
されると測定モードの動作がスタートし、まず前述のよ
うにメモリ１１に登録されているランプ安定時のレファ
レンス値ＲＳ(Ｎ)と、校正時のレファレンス値ＲＣ(Ｎ)
とを読み出して内部のＲＡＭにストアする。

【００２８】次いで、予めメモリ１１に格納されている
判断用パラメータａ，ｂ，ｃ及びα，βを読み込んで内
部のＲＡＭにストアする。ａ，ｂ，ｃはＲＳ(Ｎ)とＲＭ
(Ｎ)の差のバラツキ（最小値と最大値の差）の度合いに
よってランプ状態を判断するためのパラメータで、その
大小関係は、ａ＜ｂ＜ｃ であり、例えば ａ＝１５，ｂ
＝５０，ｃ＝１００とする。

【００２９】αはＲＣ(Ｎ)のＲＳ(Ｎ)に対するレファレ
ンス値の誤差率によって「ランプ未安定」かどうかを判
断するためのパラメータで、例えば α＝２％ とする。
βはＲＭ(Ｎ)のＲＣ(Ｎ)に対するレファレンス値の誤差
率によって、再校正が必要かどうかを判断するためのパ
ラメータで、例えば β＝０.５％ とする。これらの各
パラメータは、予め実験を繰り返して求めてメモリ１１
に格納しておくが、機種によって若干ことなり、ユーザ
が任意に設定したり変更するすることも可能である。

【００３０】パラメータ読み込み後、前述した通常の測
定処理を実行し、測定時のレファレンス値ＲＭ(Ｎ)を読
み込む。そして、ランプ安定時のレファレンス値ＲＳ
(Ｎ)と測定時のレファレンス値ＲＭ(Ｎ)の差の各波長間
のバラツキ（最小値と最大値の差）をＲＤＶとして、パ
ラメータａ，ｂ，ｃとの大小関係を順次チェックする。
まずＲＤＶをパラメータａと比較して、ＲＤＶ＜ａであ
ればランプ状態は一応良好と判断して図で下のステップ
へ進む。

【００３１】もし、ＲＤＶ＜ａでなければ（ａ以上であ
れば）、次にパラメータｂと比較して、ＲＤＶ＜ｂであ
れば、ランプ１の光量が環境変化やノイズにより不安定
な状態であると判断し、表示器１６に「光量不安定」と
表示させる。ＲＤＶ＜ｂでなければ（ｂ以上であれ
ば）、次にパラメータｃと比較して、ＲＤＶ＜ｃであれ
ば、ランプ１が寿命に近づいているがまだ使用可能な状
態であると判断し、表示器１６に「ランプ劣化」と表示
させる。しかし、ＲＤＶ＜ｃでなければ（ｃ以上であれ
ば）、ランプ１が寿命で交換を要する状態であると判断
し、表示器１６に「ランプ寿命」と表示させる。

【００３２】一方、ＲＤＶ＜ａであった場合は、次に校
正時のレファレンス値ＲＣ(Ｎ)のランプ安定時のレファ
レンス値ＲＳ(Ｎ)に対する誤差率をＲＣＡＰとして、そ
れをパラメータα％と比較する。そして、いずれかの波
長でＲＣＡＰ＜α％でなければ、ランプ１が点灯後未だ
光量が安定していない状態であると判断して、表示器１
６に「ランプ未安定」と表示させる。

【００３３】全ての波長でＲＣＡＰ＜α％であれば、ラ
ンプの光量が安定していると判断し、次に測定時のレフ
ァレンス値ＲＭ(Ｎ)の校正時のレファレンス値ＲＣ(Ｎ)
に対する誤差率をＲＭＡＰとして、それをパラメータβ
％と比較する。そして、いずれかの波長でＲＭＡＰ＜β
％でなければ、レファレンスセンサ８の測定値が校正時
の値から許容範囲を超えてずれているため再校正が必要
な状態であると判断し、表示器１６に「再校正要」と表
示する。

【００３４】全ての波長でＲＭＡＰ＜β％であれば、ラ
ンプ１の発光状態は正常であると判断し、表示器１６に
測定結果（色彩を表わす番号等）を表示する。そして、
これらの各種表示のいずれかを行なった後、測定終了か
否かを判断し、終了であれば処理を終えるが、終了でな
ければ再び測定の処理に戻って、以後の処理を繰り返
す。

【００３５】なお上述の実施例は、ランプからの光束を
試料に照射する前に分光する前分光型の分光色彩計にこ
の発明を適用した実施例であるが、ランプからの光束を
そのまま試料に照射して、その反射光を分光して測定す
る後分光型の分光色彩計にもこの発明を適用することが
できる。その場合には、測定時のレファレンス値ＲＭ
(Ｎ)の波長間の最大バラツキ値、すなわち各波長の分光
時におけるレファレンス値の最小値と最大値の差を前述
のＲＤＶとして、パラメータａ，ｂ，ｃと比較すること
により、前述したランプの各状態を判断することができ
る。

【００３６】また、ランプ状態の判断結果を表示器にメ
ッセージで表示するだけでなく、ランプの状態に対応す
る色の警告ランプを点灯したり、各種の警告音を発生す
るなどによって、測定者がそばに居なくてもそれが判る
ようにしたり、オンラインで接続されているコンピュー
タ等の他の機器にその判断結果を送信したりすることも
できる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、分光色彩計における測定時に常に、ランプの状態
（劣化度合い及び安定性等）を自動的にチェックし、問
題があればそれを表示等によって出力するので、ランプ
の異常を知らずに不良測定を行なってしまうようなこと
がなくなる。また、ランプの交換も最適な時期に行なう
ことができる。

【００３８】さらに、ランプの安定時間待ち、システム
起動時の校正やその後一定時間毎の再校正といった処理
が必ずしも必要ではなくなり、測定時のチェックで光量
が安定しているか否か、あるいは再校正が必要か否かも
自動適に判断して指示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である図３に示す制御部１０
によるランプ状態の自動チェック機能を含む測定モード
の動作のフローチャートである。

【図２】この発明を適用する分光色彩計の一例を示す光
路図である。

【図３】この発明の一実施例である分光色彩計のプロツ
ク構成図である。

【符号の説明】

１ ランプ ２ 回転フィルタ ３
ハーフミラー ４ 全反射 ５ 試料 ７
測定用センサ ７ フィルタ回転位置検出用センサ ８ レファレ
ンスセンサ １０ 制御部 １１ メモリ １２
点灯回路 １３ モータ駆動回路 １４ モータ １５
表示制御回路 １６ 表示器 １７ プリンタＩ／Ｆ １８
プリンタ ２０ 操作部 ２１ 初期値登録キー ２２
校正キー ２３ 測定キー

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月２１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１８】この制御部１０には、前述した測定用セン
サ６，フィルタ回転位置検出用センサ７，及びレファレ
ンスセンサ８からの各検出信号と、操作部２０に設けら
れた初期値登録キー２１，校正キー２２，及び測定キー
２３が押された時の各スイッチ信号が入力される。そし
て、この制御部２０から点灯制御信号が点灯回路１２に
出力されるとランプ１を点灯させ、フィルタ回転信号が
モータ駆動回路１３に出力されると、モータ１４が回転
駆動されて回転フィルタ２を所定の方向へ等速回転させ
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】校正モードは、１日の最初に使用するとき
のみ、あるいはその後一定時間ごとに、あるいはエヤコ
ンの始動／停止など環境が変化した時に選択されるモー
ドである。このモードを選択するときには、測定用の試
料５に代えて校正用の白板をセットしておく。そして、
前述場合と同様に回転フィルタ２を回転させて、白板に
照射する光束の波長帯を順次切り換えて、その各波長ご
とに測定用センサ６，６とレファレンスセンサ８による
各受光量を測定する。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】符号の説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【符号の説明】 １ ランプ ２ 回転フィルタ ３
ハーフミラー ４ 全反射ミラー ５ 試料 ７
測定用センサ ７ フィルタ回転位置検出用センサ ８ レファレ
ンスセンサ １０ 制御部 １１ メモリ １２
点灯回路 １３ モータ駆動回路 １４ モータ １５
表示制御回路 １６ 表示器 １７ プリンタＩ／Ｆ １８
プリンタ ２０ 操作部 ２１ 初期値登録キー ２２
校正キー ２３ 測定キー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプの発光による光束を試料に照射し
   て、その波長別反射光量又は反射率を測定する分光色彩
   計において、前記ランプの発光による光束を前記試料を
   介さずに受光してその光量を測定するレファレンスセン
   サと、該レファレンスセンサによる測定値に基づいて前
   記ランプの状態を判断するランプ状態判断手段と、その
   判断結果を出力するランプ状態出力手段とを設けたこと
   を特徴とする分光色彩計。
2. 【請求項２】 請求項１記載の分光色彩計において、前
   記ランプ状態判断手段が、前記ランプが新品で且つその
   発光が安定した状態での前記レファレンスセンサの測定
   値と、実際の測定時における前記レファレンスセンサの
   測定値とを前記各波長ごとに比較して、そのバラツキの
   度合いによって、光量不安定かランプ劣化かランプ寿命
   かを判断する手段であることを特徴とする分光色彩計。
3. 【請求項３】 請求項１記載の分光色彩計において、前
   記ランプ状態判断手段が、前記ランプが新品で且つその
   発光が安定した状態での前記レファレンスセンサの測定
   値に対する校正時における前記レファレンスセンサの測
   定値の誤差率を前記各波長ごとに求め、いずれかの波長
   の誤差率が許容値を超えているときにランプ未安定と判
   断する手段であることを特徴とする分光色彩計。
4. 【請求項４】 請求項１記載の分光色彩計において、前
   記ランプ状態判断手段が、校正時における前記レファレ
   ンスセンサの測定値に対する実際の測定時における前記
   レファレンスセンサの測定値の誤差率を前記各波長ごと
   に求め、いずれかの波長の該誤差率が許容値を超えてい
   るときに再校正が必要と判断する手段であることを特徴
   とする分光色彩計。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の
   分光色彩計において、前記ランプ状態出力手段が、前記
   ランプ状態判断手段によって判断されたランプ状態に対
   応するメッセージを表示器に表示する手段であることを
   特徴とする分光色彩計。