JPH0672805B2 - 色試料の輝度の測定法及び測定装置 - Google Patents

色試料の輝度の測定法及び測定装置

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JPH0672805B2
JPH0672805B2 JP58189432A JP18943283A JPH0672805B2 JP H0672805 B2 JPH0672805 B2 JP H0672805B2 JP 58189432 A JP58189432 A JP 58189432A JP 18943283 A JP18943283 A JP 18943283A JP H0672805 B2 JPH0672805 B2 JP H0672805B2
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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は色の輝度を比較により測定するための方法に関
するものである。
本発明はまた、光源と、入射光ビームを測定すべき試料
上におよび色基準体上に進めるための光学装置と、前記
試料および前記基準体によつて反射された光ビームを検
出するのに応答して電気信号を生ずるための光検出器
と、前記電気信号を処理しおよび比較するための電子回
路とを有する、比較により色の輝度を測定するための装
置に関するものである。
背景技術 比較の原理に基づいて、例えば、色基準体と測定すべき
試料とを比較することにより、色を測定するための方法
と措置はいろいろと知られている。これらの方法のうち
のあるものは、国際的に承認された体系に従つて色の成
分を解析することにより、真の色測定を実行するもので
ある。マンセル（Munsell）表色系のような国際的に認
められた体系では、色は色合い、輝度、彩度によつて定
められる。他のものは、得られた製品の色の関数として
産業設備または産業用装置の制御に用いられる、または
例えばいろいろな色をもつた製品の分類に用いられる。
これらの場合には、色の真の測定または完全な測定を行
なうことが適切でない場合が多く、色の１つの成分、例
えば、その輝度またはその色合いを測定することを基本
とする方法と装置が知られている。
けれども、一般的に云つて、完全な色の測定においても
または１つの成分だけの測定においても、それが最も完
全で最も近代的な装置でも、従来の装置の取扱いをより
簡単にできることがわかつた。
最近の周知の比色計では、比較法で色測定を行なう前
に、装置の中に従来の色基準体を入れ、そして装置がこ
の基準体を分析してそれを記憶し、そしてそれから「未
知」の色の試料を装置の中に入れてその色の決定を行な
う。
光源と、この光源から２つの光ビームをつくるための光
学装置と、一方において試料によつて反射された光ビー
ムと他方において色基準体によつて反射された光ビーム
との２つの光ビームを検出するための２つの光電管とを
有する別の形の従来の比色計では、検査する人は２つの
光電管に接続された回路の平衡を常にとらなければなら
ず、その場合にのみ２つの測定の比較が正しい結果を与
える。
いつも類似した色について測定を日常的に行なう場合に
は、例えば、一定の制御工程や分類工程では、検査する
人が調整ボタンや平衡ボタンを何も押さないで、そして
きわめてしばしば実行しなければならないような標準的
動作を行なわないで、比較による動作を事実上常に行な
うことができる方法と装置をうることが望ましい。
発明の要約 本発明の目的は色の輝度だけを測定するのに適切であ
り、そして自動的でかつ事実上恒久的な、比較の原理に
基づく、簡単な方法と装置をうることである。
この目的のために、本発明による方法の特徴は、測定さ
れるべき試料および黒色基準体および前記試料の色と類
似した色の少なくとも１つの色基準体が同じ入射光ビー
ムで逐次にそして同期的に露光されることと、前記試料
および前記基準体から逐次に反射された光ビームが光電
的に検出されることと、一方において前記試料によつて
反射された光ビームの強度と１つの色基準体によつて反
射された光ビームの強度との比と、他方において前記黒
色基準体によつて反射された光ビームの強度と１つの色
基準体によつて反射された光ビームの強度の比とを電子
的に得ることと、前記第１比から前記第２比を電子的に
減算することと、前記試料の色の輝度に正比例する前記
減算の結果の差が一定の測定周波数で各露光サイクルま
たは各測定サイクル内で自動的に得られることである。
同じ様に、本発明による装置の特徴は、黒色基準体と、
前記試料の色と類似した色の少なくとも１つの色基準体
と、前記試料および前記黒色基準体および前記色基準体
を入射光ビームに対し逐次にそして周期的に露光するた
めの露光装置と、一方において前記試料によつて反射さ
れた光ビームの強度と１つの色基準体によつて反射され
た光ビームの強度の比と他方において前記黒色基準体に
よつて反射された光ビームの強度と１つの色基準体によ
つて反射された光ビームの強度との比とを得るための２
つの電子比較回路と、前記試料の色の輝度に正比例した
これらの２つの比の間の差を各露光サイクルまたは各測
定サイクル内において得るための電子減算回路とを有す
ることである。
前記説明中の色の輝度とは、前記「マンセル」表色系で
用いられるものと同じ意味のものである。輝度は１つの
色の光強度に対応するものであり、飽和度または彩度ま
たは純度とは異なるものであるばかりでなく、優越した
波長によつて特徴づけられる色合いとも異なるものであ
る。輝度はCIE系（Commission Internationale de l′E
clairage,International Lighting Commission）におけ
る緑フイルタを通して得られるＹ成分と等価である。こ
のCIE系では、色の３成分Ｘ、Ｙ、Ｚは赤フイルタ、緑
フイルタ、青フイルタを通る光の量によつて定義され
る。
このように、本発明による方法と装置により、試料の色
の輝度に正比例する量の大きさを、一定の測定周波数
で、周期的に決定することが可能である。実際、試料に
よつて反射された光ビームの強度と１つの色基準体によ
つて反射された光ビームとの強度の比を得ることによ
り、これらの強度に比例的に導入される変動分はすべて
消去される。特に、本発明の方法を実施するさいに用い
られるまたは本発明による装置をつくるさいに用いられ
る、光源や光検出器やまたは一定の電子回路などの、一
定の部品の過熱や老化による変動分は消去される。さら
に、この第１比と、黒色基準体によつて反射された光ビ
ームの強度と１つの色基準体によつて反射された光ビー
ムの強度との比との差を得ることによつて、試料や基準
体以外の何等かの物体によつて反射された寄生光線の効
果を除去することができる。
色輝度を縦軸に、本発明による方法によつて決定された
大きさを横軸にしても、もしグラフを画くならば、傾き
が正の直線が得られる。この直線の傾斜は前記第１比に
第１定数を電子的に乗算することによつて変えることが
でき、このグラフの原点は前記第２比に第２定数を電子
的に乗算することによつて移動することができる。この
直線の傾斜と原点がいつたん決定されれば、この原点は
測定中もはや移動することはない。前記原因による変動
はいずれも、各サイクルにおいて、自動的に補償されそ
して消去される。したがつて目盛合わせやゼロ設定は、
黒色基準体と少なくとも１つの色基準体とを比較するこ
とにより、各測定サイクルにおいて、自動的に得られ
る。
類似した色を持ちそれぞれ高レベル輝度と中レベル輝度
を有する２つの基準体を用いることが好ましい。一方に
おいて、試料によつて反射された光ビームの強度と高レ
ベル輝度の色基準体によつて反射された光ビームの強度
との比と、および他方において黒色基準体によつて反射
された光ビームの強度と中レべル輝度の色基準体によつ
て反射された光ビームの強度との比とが得られる。この
方法によれば、本発明の方法によつて決定された大きさ
と試料の色の輝度とが正比例する他に、優れた制御性能
も得られる。実際、関連したパラメータは、それぞれ、
より明確にそしてより大きな精度で作用する。例えば、
もし高レベル輝度の色基準体について実施するならば
（前記直線の上端付近）、前記直線の傾斜の制御はより
精密であり、一方もし中レベル輝度の色基準体について
実施するならば（前記直線の下端）、この直線の原点の
制御はより精密であるであろう。
本発明による方法と装置の好しい実施例では、入射光ビ
ームは一定のチヨツピング周波数で断続され、そしてこ
の光ビームを光電的に検出した後の電気信号のうち、チ
ヨツピング周波数とは異なる周波数の電気信号は除去さ
れる。この事前の対策は、自然照明光（一定強度の成
分）または人工照明光（強度が回路の周波数の２倍の周
波数で振動する成分）のような、原因が外部にある寄生
信号を除去するためのものである。
発明の実施態様 第１図にその概要図が示された装置は暗箱１と、光源２
と、光学装置3,4と、光検出器５と、露光措置６を有す
る。第１図に示された実施例では、暗箱１は光チヨツピ
ング装置８と同期装置9,10,11を有する。
電子装置としては、暗箱１の中に増幅回路12があり、そ
して暗箱の外には、復調回路13と、２つの比較回路14,1
5と、減算回路16と、デジタル表示装置17と、同期回路
と、制御回路19がある。
この装置の動作は次の通りである。例えばハロゲン・ラ
ンプのような光源２から放射された光は、光フアイバ３
によつて、環状分配器４に導かれる。この分配器は円錐
状に入射する光ビームをつくる、またはいくつかの集束
光線20,21を有する光ビームをつくる。すなわち、いく
つかの光線は同じ円錐のいくつかの準線の位置を定め
る。測定される表面22（第２図の25〜27）で反射された
光ビームは分配器４の中央に配置された光検出器５に向
つて進む。この光検出器は例えばシリコン光電池で構成
される。光検出器５の前にはグリツド84があつて、測定
すべき表面以外から来る光線を遮断する。
第２図に示された実施例では、露光装置は回転する円板
６の形を有しており、この円板は開放扇形部24と、黒色
基準扇形部25と、類似した色の２つの反射扇形部とを有
している。これらの反射扇形部の輝度は26では中レベ
ル、27では高レベルである。この回転円板６は軸７の端
に取付けられ、この軸は電動機28Mによつて駆動され
る。この軸の回転速度は回転／秒（ヘルツ）で表される
が、これが測定周波数を表す。開放扇形部24が窓23の上
を通る時、光ビームは試料22で反射される。次に窓23と
光検出器との間を扇形部が通過するさい、光ビームは黒
色基準体25および色基準体26,27によつて反射される。
測定周波数は、例えば、約１ヘルツであることができ
る。この測定周波数は同期装置によつて制御される。
第３図に示された実施例では、同期装置は同期円板９の
形をしており、この円板には穴29〜32があけられてい
る。この回転円板９は電動機28によつて駆動される軸７
にまた取付けられている。円板９のこの穴は少なくとも
１つの補助光源10と少なくとも１つの補助光検出器11と
の間を前記測定周波数で通過し、それにより電気同期信
号が得られる。第３図に示された実施例では、これらの
穴は４つの同心円上に配置される。１対の補助光源、補
助光検出器の対がそれぞれの同心円に対応し、例えば、
発光ダイオード、フオトトランジスタの対であることが
できる。
円板の最も中心に近い円周上に配置された穴29に対応し
て得られる信号は露光装置６の駆動装置7,28の制御に用
いられる。これらの信号は同期回路18を通り、それから
制御回路19を通つて、電動機28を制御する。
次々に大きな半径の円周上に配置された穴30,31,32に対
応して得られる信号は、同期回路18により、電子比較回
路14,15の同期に用いられる。
第４図は光チヨツピング装置の実施例図であつて、回転
するチヨツパ円板８は１つの円周上に多数の開口部33を
有している。この円板はまた電動機28によつて駆動され
るが、軸７の回転速度の数倍の速さで回転し、光源２か
らの光を交互に遮断したり透過したりして、チヨツピン
グ周波数はかなり大きい。チヨツピング周波数が例えば
200ヘルツが必要である場合、そして第４図に示されて
いるように円板が10個の開口部を有している場合、もし
測定円板が例えば１ヘルツの周波数で制御されているな
らば、チョッパ円板は測定円板の20倍の速さで回転する
であろう。
光検出器５で生じた電気信号は増幅回路12および復調回
路13によつて逐次に処理される。増幅回路12はこの装置
の暗箱１の中に配置されることが好ましい。それは、い
ろいろの電子回路の入つている外部容器へ、光検出器５
から、極めて小さな強度の光を導くさいに入りうる寄生
的妨害信号の入ることを防止するためである。復調回路
13は、チヨツピング周波数で反射された光ビームの強度
に対応する定電圧レベルをうる働きをする。チヨツピン
グ周波数と異なる周波数をもつ信号は増幅回路12と復調
回路の２つの段階で、すべて除去される。
第５図は比較回路のブロツク線図である。比較回路およ
び減算回路14,15,16の構成と動作を第５図で説明する。
復調回路13によつて復調された周期的信号が得られる
が、この信号は参照番号34で示された形を有している。
すなわち、試料面と基準面とによつて反射された光ビー
ムの強度に対応して４つの別々の電圧レベルを有する。
これらの電圧レベルのおのおのは、露光円板６の扇形部
の運動を指示する同期円板９からの信号と同期して、４
つの分離回路351〜354内で分離され、そして露光円板６
が１回転する間、保持される。
４つの分離回路の出力のところに４つの分離された電圧
が現われるが、これらの電圧は４つの変換回路361〜364
で４つの別々の周波数に変換される。このことにより、
この後の処理工程の精度と安定度が増す。次に、比較が
実行される。すなわち、、これらの周波数の比が２つの
分周回路37,38の中で対で得られる。これらの分周回路
はいずれも１つの計数器（図示されていない）で１つの
周波数を計数し、そして第２計数器（図示されていな
い）で他の周波数をクロツク（図示されていない）によ
つて得られる基準周波数まで逓減するという原理に基づ
いて設計されている。
分周回路37,38内の２つの比からえられる２つの比較的
小さな周波数は、より大きな周波数レベルを得るため
に、次に２つの乗算回路39,40内で同じ因子がそれぞれ
乗ぜられる。
回路39,40で得られた２つの周波数は、一方において、
試料によつて反射された光ビームの強度と高レベルの輝
度の色基準体によつて反射された光ビームの強度との比
に比例し、他方において、黒色基準体によつて反射され
た光ビームの強度と中レベル輝度の色基準体によつて反
射された光ビームの強度との比に比例する。これらの周
波数のうちの第２のものが第１のものから減算回路16で
減算される。この減算回路は１つの周波数を計数しそし
て他の周波数を同じ計数器（図示されていない）でクロ
ツク（図示されていない）によつてえられる別の基準周
波数まで逓減するという原理に基づいて設計される。
このようにして測定周波数でえられた差は試料の色の輝
度に比例する。この差が表示装置17内に備えられた復号
回路に送られ、そして各測定サイクルの間に決定された
数値が永久表示される。この表示された数値は試料の色
の輝度に正比例する。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による装置の１つの実施例図であつて、
光学装置および機械装置が断面図で示され、 第２図は露光円板の図、 第３図は同期円板の図、 第４図はチヨツパ円板の図、 第５図は電子比較回路および電子減算回路のブロツク
図。 ２……光源 3,4……光学装置 ５……光検出器 ６……露光装置 ８……光チヨツピング装置 9,10,11……同期装置 14,15……比較回路 16……減算回路 17……表示装置 18……同期回路 25……黒色基準体 26,27……色基準体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−33516（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−78589（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】色試料の輝度の測定法であって、 （ａ）前記試料と、黒色基準体と、前記色試料に類似し
    た色をもつ１つ又はそれ以上の基準体試料とを所定の周
    波数で同じ入射光ビームに周期的に露光することと、 （ｂ）前記色試料と前記基準体とによって反射される光
    の強度を光電的に検出することと、 （ｃ）前記色試料によって反射された光の強度と前記基
    準体試料の１つによって反射された光の強度との第１の
    比、及び黒色基準体によって反射された光の強度と前記
    基準体試料の１つによって反射された光の強度との第２
    の比とを電子的に計算することと、 （ｄ）前記第１の比から前記第２の比を電子的に減算す
    ることと、からなり、 これにより、前記色試料の輝度に正比例する値を得る、
    色試料の輝度の測定法。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項の測定法において、 高レベル輝度と中レベル輝度をそれぞれ有する２つの基
    準体試料が用いられる、一方において前記色試料によっ
    て反射された光の強度と高レベル輝度の基準体試料によ
    って反射された光の強度との比および他方において黒色
    基準体によって反射された光の強度と中レベル輝度の基
    準体試料によって反射された光の強度との比を決定する
    ことを含む色試料の輝度の測定法。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項の測定法において、
    前記入射光ビームが所定のチョッピング周波数でチョッ
    ピされることと、検出段階の後チョッピング周波数とは
    異なる周波数をもった電気信号が消去されることとを含
    む色試料の輝度の測定法。
  4. 【請求項４】色試料の輝度を測定する測定装置であっ
    て、 （ａ）光源と、 （ｂ）色試料と、黒色基準体と、前記色試料に類似した
    色をもつ１つ又はそれ以上の基準体試料を入射光ビーム
    に測定周波数で周期的に露光するための露光装置と、 （ｃ）前記試料と前記基準体によって反射された光を検
    出し、前記反射された光の強度に応答して電気信号を発
    生する光検出装置と、 （ｄ）前記光検出装置からの前記電気信号を処理し、前
    記色試料によって反射された光の強度と前記基準体試料
    の１つによって反射された光の強度との比、および前記
    黒色基準体によって反射された光の強度と前記基準体試
    料の１つによって反射された光の強度との比を得るため
    の処理装置と、 （ｅ）前記処理装置に接続され、前記２つの比の間の差
    を求める装置と、からなり、 前記差は前記色試料の輝度に正比例する、色試料の輝度
    を測定する測定装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項の測定装置におい
    て、前記露光装置は、前記入射光ビームの通路内に回転
    可能に取り付けられた回転露光円板と、前記円板を回転
    させる装置とを含み、前記円板は、黒色基準扇形部内に
    組み込まれた前記黒色基準体と、それぞれ中レベル輝度
    と高レベル輝度の類似の色の２つの基準扇形部に組み込
    まれた前記基準体試料とを含み、前記入射光ビームは、
    前記露光円板の縁と中心の間に指向され、これにより前
    記ビームは前記扇形部の各々を次々と走査し、前記処理
    装置は、前記色試料によって反射された光の強度と前記
    高レベル輝度の色をもつ前記基準扇形部によって反射さ
    れた光の強度との比、及び前記黒色基準扇形部によって
    反射された光の強度と前記中レベル輝度の色をもつ前記
    基準扇形部によって反射された光の強度との比を求め
    る、色試料の輝度を測定する測定装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第４項の測定装置におい
    て、少なくとも１つの補助光源と、少なくとも１つの補
    助光検出器と、複数の穴が明けられ前記補助光源と前記
    補助光検出器の間に回転可能に取り付けられ電気的同期
    信号を発生する回転同期円板、とをさらに含み、前記補
    助光源からの光は前記穴を通過して前記補助光検出器に
    前記測定周波数で当たり、また前記同期円板を回転させ
    る装置と、前記回転装置を前記露光装置に対して調整
    し、前記処理装置を同期させる電子同期回路とを含む、
    色試料の輝度を測定する測定装置。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第４項の測定装置におい
    て、多数の開口部を有する回転チョッパ円板の形をした
    光チョッパ装置を含み、前記円板は、前記光源と前記露
    光装置との間に回転可能に取り付けられ、前記円板が回
    転すると前記開口部が前記光源からの光を所定のチョッ
    ピング周波数で遮断と透過を交互に行ない、また、前記
    チョッパ円板を回転させる装置と、前記光検出器から供
    給される電気信号を増幅しおよび復調するための電子回
    路とを、含む、色試料の輝度を測定する測定装置。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第４項の測定装置におい
    て、前記差を求める装置に接続され、各測定サイクル中
    に決定された値を表示するための表示装置を含む、色試
    料の輝度を測定する測定装置。
  9. 【請求項９】特許請求の範囲第４項の測定装置におい
    て、前記光検出装置は単一の光検出器を含む、色試料の
    輝度を測定する測定装置。
  10. 【請求項１０】特許請求の範囲第９項の測定装置であっ
    て、前記露光装置は光ファイバと環状分配器とを有し、
    前記光ファイバは前記光源からの光を前記分配器に導
    き、前記分配器は円錐状入射光ビームをつくるまたはい
    くつかの集束光線を有する光ビームをつくり、また前記
    光検出器が前記分配器の中央に配置された、色試料の輝
    度を測定する測定装置。
JP58189432A 1982-10-14 1983-10-12 色試料の輝度の測定法及び測定装置 Expired - Lifetime JPH0672805B2 (ja)

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