JPH09288008A

JPH09288008A - 多点測色計

Info

Publication number: JPH09288008A
Application number: JP10025596A
Authority: JP
Inventors: Koichi Terauchi; 公一寺内; Hideki Ishibashi; 英樹石橋
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-04-22
Filing date: 1996-04-22
Publication date: 1997-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】簡易な構成を有し、短時間で複数の測定点の
色彩測定を正確に行う。【解決手段】光軸方向変更光学系３は、走査ミラー３
１、モータ３２及び反射ミラー３３〜３７を備えてい
る。この走査ミラー３１は、モータ３２のモータ軸に直
結された保持部３２ａによって所定の回転軸の回りに回
転可能に保持されている。反射ミラー３３〜３７は、上
記回転軸の周囲に回転方向に分散して配置され、各反射
面がそれぞれ所定の回転角度位置にあるときの走査ミラ
ー３１の反射面と平行になる向きに配置されている。従
って、各回転角度位置にある走査ミラー３１で反射し、
各反射ミラー３３〜３７で反射した照明光は、互いに平
行に試料４に入射する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、製造ライン上を流
れる試料上の複数点に対する色彩測定を行う多点測色計
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、製造ライン上を流れる塗装鋼板や
染色布などの幅広の試料の色検査を行う場合には、以下
のような構成が採用されている。測色計を幅方向に移動させるためのスライド機構を製
造ラインの上方に配設し、幅方向の複数点で色彩測定を
行う。測定領域の広い測色計を使用する。例えば３台の測色計を用いて幅方向の中心部及び両端
部を測定するなどのように複数の測色計を使用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の場
合には、比較的重量が大きい測色計を移動させる必要が
あるためにスライド機構が要求され、かつ大型化すると
ともに、移動時間を要するため、迅速な測定が行えな
い。しかも、測色計を幅方向に移動させて複数点の色彩
測定を行っても、試料は製造ライン上を高速で流れてい
るので、測定点が斜行することとなり、ライン方向の同
一座標点における幅方向の色彩を比較して色検査を行う
ことはほぼ不可能である。

【０００４】また、上記の場合には、各測定点の色彩
を比較することによって試料搬送方向の色むらの検出は
可能であるが、この方向に直交する幅方向の色むらの検
出は不可能となる。更に、測定領域を広くするためには
測色計から試料までの光路長を長くする必要があるの
で、測色計を製造ラインから離れた位置に設置させなけ
ればならないことから必要なスペースが大きくなる他、
受光する反射光の光量が低下することから所要レベルの
光量の反射光を受光するために照明用光源の光量を増大
する必要が生じるために光源が大型化し、これによって
測色計の大型化を招くこととなる。

【０００５】また、上記の場合には、測定する点の数
の台数分だけ測色計が必要となり、設備の大型化のみな
らずコストが上昇する。更に、幅方向の色むらを精度良
く検出するためには各測色計間の個体差が充分に小さく
なければならないが、それを実現するために各測色計の
構成部品の光学特性を精度良く一致させるのは、多大な
労力と費用を要することとなってしまう。

【０００６】本発明は、上記問題を解決するもので、簡
易な構成を有し、短時間で複数の測定点の色彩測定を正
確に行える多点測色計を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、試料面上の測
定点に向けられた照明光軸を有する照明手段と、上記測
定点に向けられた受光光軸を有する受光手段とを備え、
上記照明手段からの照明光による上記試料の測定点での
反射光を上記受光手段で受光して得られた受光データよ
り上記試料の反射特性を求める測色計において、上記照
明光軸及び受光光軸中に介設され、両光軸をそれぞれ上
記試料面上の複数の点に互いに平行にして向かわせる光
軸方向変更手段と、上記各点における上記試料の反射特
性をそれぞれ求める動作を行わせる動作制御手段とを備
えたものである（請求項１）。

【０００８】この構成によれば、照明手段の照明光軸及
び受光手段の受光光軸は、光軸方向変更手段によって試
料面上の複数の点に互いに平行に向けられる。そして、
各点における試料の反射特性をそれぞれ求める動作が行
われる。

【０００９】また、上記光軸方向変更手段は、上記両光
軸の向きを変更する第１反射ミラーと、上記第１反射ミ
ラーをその反射面に平行な回転軸を中心に回転させる回
転手段と、上記回転軸の周囲に配置され、上記第１反射
ミラーの回転によって変更された両光軸を上記試料面に
向かわせる複数の第２反射ミラーとからなる（請求項
２）。

【００１０】この構成によれば、照明光軸及び受光光軸
は、反射面に平行な回転軸を中心に回転する第１反射ミ
ラーによって向きが変更され、複数の第２反射ミラーに
よって、上記変更された照明光軸は互いに平行に試料面
に向かい、上記変更された受光光軸は互いに平行に試料
面に向かう。

【００１１】また、上記複数の第２反射ミラーは、上記
第１反射ミラーから上記各点までの光路長が一致する位
置にそれぞれ配設されている（請求項３）。

【００１２】この構成によれば、第１反射ミラーから各
点までの光路長が等しいので照明光による試料面の各点
における照度が等しいものとなり、これによって試料面
の各点における反射特性の比較が可能になる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る多点測色計の
一実施形態の光学系を模式的に示す構成図である。図２
は光学系の光軸及び光軸方向を変更するモータの回転軸
の向きを説明する図で、光軸Ｌ１及び基準軸Ｍで形成さ
れる平面で切断した同実施形態の部分断面図である。図
３は光軸方向変更光学系３の各部の配置を示すモータの
回転軸方向から見た平面図である。この多点測色計は、
図１に示すように、照明光学系１、受光光学系２及び光
軸方向変更光学系３を備え、例えば製造工場に設けられ
ている図略の搬送ベルト上を方向４ａ（図２）に搬送さ
れる試料４の色彩を測定するものである。

【００１４】照明光学系１は、光源部１１及びレンズ１
２を備え、この光源部１１は、内壁にMgOやBaSO₄等の白
色拡散反射塗料が塗装され、内部のほぼ中心に配置され
た自然昼光に近似する分光分布を有するXeフラッシュラ
ンプ１３（図４）と、Xeフラッシュランプ１３の光を出
射するための先端開口にレンズ１２を有する導光筒部１
４（図２）とを備えており、Xeフラッシュランプ１３の
発光光を内壁で拡散反射して拡散光を生成し、この生成
された拡散光を導光筒部１４を介してレンズ１２から出
射するものである。なお、Xeフラッシュランプ１３と導
光筒部１４の間には図略の遮光板が介設され、Xeフラッ
シュランプ１３の直射光を除く拡散光のみが導光筒部１
４に導かれるようになっている。

【００１５】レンズ１２は、図２に示すように、導光筒
部１４の先端開口に設けられ、例えば光源部１１の中心
と導光筒部１４とを結ぶ線に一致する光軸Ｌ１（照明光
軸）を形成し、導光筒部１４の先端開口から出射される
拡散光を集束して光軸方向変更光学系３に向けるもので
ある。

【００１６】受光光学系２は、レンズ２１及び受光部２
２を備え、このレンズ２１は光軸Ｌ２（受光光軸）を形
成するもので、上記受光部２２は、光軸Ｌ２上に設けら
れた先端開口にレンズ２１が配置された導光筒部２３
（図２）と、導光筒部２３の基端側に臨むようにして配
設された後述する分光センサ２４（図４）とを備えてい
る。そして、光軸Ｌ２に沿って光軸方向変更光学系３か
ら入射する試料４の反射光は、レンズ２１で集束されて
受光部２２の分光センサ２４（図４）に導かれる。

【００１７】図２において、当該装置においては、照明
領域より受光領域の方が小さくなるように設定されてい
る。

【００１８】図１に戻って、光軸方向変更光学系３は、
走査ミラー３１、モータ３２及び反射ミラー３３〜３７
を備えている。この走査ミラー３１は、モータ３２のモ
ータ軸に反射面がモータ軸と直交するように取り付けら
れた保持部３２ａによって回転軸Ｐ（図２）の回りに回
転可能に保持されている。

【００１９】反射ミラー３３〜３７は、図３に示すよう
に、回転軸Ｐの周囲に回転方向に分散して配置され、各
反射面がそれぞれ所定の回転角度位置にあるときの走査
ミラー３１の反射面と平行になる向きに配置されてい
る。すなわち、反射ミラー３３は、第１の回転角度位置
にあるときの走査ミラー３１（図中Ａ）の反射面と平行
になる向きに配置され、反射ミラー３４は、第２の回転
角度位置にあるときの走査ミラー３１（図中Ｂ）の反射
面と平行になる向きに配置され、反射ミラー３５は、第
３の回転角度位置にあるときの走査ミラー３１（図中
Ｃ）の反射面と平行になる向きに配置されており、同様
に、反射ミラー３６は、第４の回転角度位置にあるとき
の走査ミラー３１（図略）の反射面と平行になる向きに
配置され、反射ミラー３７は、第５の回転角度位置にあ
るときの走査ミラー３１（図略）の反射面と平行になる
向きに配置されている。従って、各回転角度位置にある
ときの走査ミラー３１で反射し、対応する各反射ミラー
３３〜３７で反射した照明光は、互いに平行に入射す
る。

【００２０】また、反射ミラー３３〜３７は、それぞれ
走査ミラー３１から試料４までの光路長が等しくなるよ
うに走査ミラー３１との離間距離が設定されて配設され
ている。従って、反射ミラー３３〜３７により試料４上
に入射される点は、一直線上に並ぶこととなる。

【００２１】ここで、図２を用いて、走査ミラー３１の
回転軸Ｐ及び光軸Ｌ１，Ｌ２の方向について説明する。
図２において、試料４上の点Ｑは光軸Ｌ１との交点を示
し、光軸Ｌ１と試料４の表面は角度θ₁だけ傾斜してい
る。また、基準軸Ｍは、点Ｑを通る法線Ｎに対し、角度
θ_M（本実施形態ではθ_M＝67.5°）だけ傾斜しており、
光軸Ｌ１に対し法線Ｎの方向に設定されている。そし
て、走査ミラー３１の回転軸Ｐは、光軸Ｌ１及び基準軸
Ｍで形成される平面上であって、基準軸Ｍに直交する方
向に設定されている。また、光軸Ｌ２は、基準軸Ｍを対
称軸として光軸Ｌ１に対して線対称になるように設定さ
れ、光軸Ｌ２と試料４の表面は角度θ₂だけ傾斜してお
り、本実施形態ではθ₂−θ₁＝8°に設定されている。

【００２２】図４は多点測色計の制御系を示すブロック
図である。分光センサ２４は、レンズ２１を介して入射
する試料４からの反射光の、波長毎、すなわち充分に狭
い波長幅毎の受光強度を検出するもので、得られた波長
毎の受光強度データは制御部５に送出される。発光回路
６は、Xeフラッシュランプ１３を発光させるためのもの
で、駆動回路７は、トランジスタなどからなり、駆動パ
ルスを生成してパルスモータからなるモータ３２に供給
するものである。

【００２３】制御部５は、ＲＯＭ５１及びＲＡＭ５２を
内蔵するマイクロコンピュータ等からなり、本測色計に
よる測定動作を制御するもので、発光回路６、駆動回路
７の駆動を制御する。ＲＯＭ５１は、制御プログラムや
予め設定されたデータ、例えば反射ミラー３３〜３７に
対応するためのモータ３２に供給する駆動パルス等を記
憶するもので、ＲＡＭ５２は、データを一時的に保管す
るものである。

【００２４】また、制御部５は、分光センサ２４で得ら
れた波長λ毎の受光強度データから分光反射率Ｒ(λ)を
算出するものである。また、制御部５は、駆動回路７の
動作を制御してモータ３２に供給するパルス数を制御す
ることによって走査ミラー３１を第１〜第５の回転角度
位置に停止させるものである。

【００２５】図５はこの多点測色計の動作手順を示すフ
ローチャートである。まず、モータ３２に駆動回路７か
ら所定数の駆動パルスが供給されて走査ミラー３１が第
１の回転角度位置に配置され（＃１００）、次いで、Xe
フラッシュランプ１３が発光する（＃１１０）。

【００２６】この発光光が光源部１１で拡散され、開口
１４から出射される拡散光がレンズ１２により集束され
て光軸Ｌ１に沿って導かれ、走査ミラー３１及び反射ミ
ラー３３で反射されて試料４の表面が照明される。次い
で、試料４の表面で反射した反射光の内、光軸Ｌ２に沿
った成分の反射光が反射ミラー３３及び走査ミラー３１
で反射され、レンズ２１で集束されて、分光センサ２４
に入射して受光される（＃１２０）。そして、分光セン
サ２４の受光データは制御部５に送出され、分光反射率
Ｒ(λ)が求められ、この分光反射率Ｒ(λ)はＲＡＭ５２
に記憶される（＃１３０）。

【００２７】次いで、走査ミラー３１の現在の回転角度
位置が第５の回転角度位置かどうかが判別され（＃１４
０）、第５の回転角度位置でなければ（＃１４０でＮ
Ｏ）、モータ３２に駆動回路７から所定数の駆動パルス
が供給されて、走査ミラー３１の回転角度位置が変更さ
れる（＃１５０）。この変更は、現在が第ｉの回転角度
位置であれば、第(ｉ＋１)の回転角度位置に変更され
る。但し、ｉは１〜４の整数である。

【００２８】次いで、＃１１０〜＃１４０が繰り返さ
れ、＃１４０でＮＯであれば、＃１５０が行われて、＃
１１０〜＃１４０が繰り返される。なお、＃１２０で
は、走査ミラー３１が第２の回転角度位置にあるとき
は、照明光及び反射光は反射ミラー３４で反射し、第３
の回転角度位置にあるときは反射ミラー３５で反射し、
第４の回転角度位置にあるときは反射ミラー３６で反射
し、第５の回転角度位置にあるときは反射ミラー３７で
反射する。

【００２９】そして、＃１３０が終了したときに、走査
ミラー３１の回転角度位置が第５の回転角度位置であれ
ば（＃１４０でＹＥＳ）、本ルーチンは終了する。

【００３０】このように、光軸Ｌ１上に配置された回転
可能な走査ミラー３１と、この走査ミラー３１が第１〜
第５の回転角度位置にあるときに反射した照明光を反射
する反射ミラー３３〜３７とを備えるようにしたので、
簡易な構成で、試料４上の複数点の分光反射率Ｒ(λ)を
測定することができる。

【００３１】また、モータ３２により走査ミラー３１を
第１〜第５の回転角度位置に回転させるようにしたの
で、短時間で試料４上の複数点の分光反射率Ｒ(λ)を測
定することができ、これによって、製造ライン上を流れ
る試料４の幅方向の分光反射率Ｒ(λ)を測定することが
できる。

【００３２】なお、図３に示すように、所定の回転角度
位置にある走査ミラー３１（図中Ｄ）で反射される光軸
Ｌ１上であって、走査ミラー３１から試料４までの光路
長と等しい光路長の位置に白色校正板８を配置するよう
にしてもよい。これによって、製造ライン上を移動する
試料４に支障をきたすことなく、かつ、白色校正板８を
移動させることなく、単に走査ミラー３１を回転させる
だけで容易に校正を行うことができる。

【００３３】更に、白色校正板８を図３に示す位置から
多少ずらして配置し、走査ミラー３１と白色校正板８の
間に、反射ミラー３３〜３７と同一の光学特性を有する
反射ミラーを設け、この反射ミラーで反射された光を白
色校正板８に入射させるようにしてもよい。これによっ
て校正の精度を向上することができる。

【００３４】また、上記実施形態では、５個の反射ミラ
ー３３〜３７を配設し、試料４上の５か所の分光反射率
Ｒ(λ)を測定するようにしたが、本発明はこれに限られ
ず、任意のｎ個の反射ミラーを配設することにより、試
料４上のｎか所の分光反射率Ｒ(λ)を測定することがで
きる。

【００３５】また、反射方向が反射ミラー３３〜３７と
同一になるような曲率を有する湾曲した１枚の反射ミラ
ーで形成してもよい。この場合には、走査ミラー３１か
ら白色校正板８への光路上に孔を穿設しておけばよい。

【００３６】また、走査ミラー３１を各回転角度位置で
停止させずに連続的に回転させ、各回転角度位置に一致
した時にXeフラッシュランプ１３を同期して発光させる
ようにしてもよい。

【００３７】また、上記実施形態では、反射ミラー３３
〜３７の反射面が、所定の各回転角度位置にあるときの
走査ミラー３１の反射面と平行になる向きに反射ミラー
３３〜３７をそれぞれ配置し、これによって反射ミラー
３３〜３７により方向が変更された照明光及び反射光
は、試料４の測定面に対して図３中、直角になるように
しているが、これに限られず、少なくとも平行になるよ
うに反射ミラー３３〜３７と走査ミラー３１との位置関
係が設定されていればよい。

【００３８】また、図３中、走査ミラー３１より左方に
のみ複数の反射ミラーを配設するとともに、その配設位
置を調整することによって、試料４上の測定点を等間隔
にすることができる。

【００３９】また、上記実施形態において、制御部５
は、試料４の幅方向の各測定点の分光反射率Ｒ(λ)を比
較する機能を有するようにしてもよい。これによって試
料４の幅方向の色むらを検査することができる。

【００４０】また、上記実施形態において、Xeフラッシ
ュランプ１３の分光分布をＲＯＭ５１に予め記憶してお
くか、又はXeフラッシュランプ１３の分光分布を検出す
るためのモニタ用分光センサを備えるとともに、ＲＯＭ
５１にスペクトル三刺激値を記憶しておき、制御部５
は、Xeフラッシュランプ１３の分光分布と試料４の分光
反射率Ｒ(λ)とスペクトル三刺激値とから、試料４の物
体色の三刺激値を算出するようにしてもよい。

【００４１】また、上記実施形態において、Xeフラッシ
ュランプ１３に代えて、ハロゲンランプやタングステン
ランプなどのランプを用いても良い。

【００４２】また、上記実施形態において、分光センサ
２４に代えて、ＸＹＺセンサを用いて三刺激値を求める
ようにしても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
照明手段の照明光軸及び受光手段の受光光軸を光軸方向
変更手段によって試料面上の複数の点に互いに平行に向
け、各点における試料の反射特性をそれぞれ求める動作
を行うようにしたので、簡易な構成で、試料面上の複数
の点における反射特性を求めることができる。

【００４４】また、照明光軸及び受光光軸の向きを、反
射面に平行な回転軸を中心に回転する第１反射ミラーに
よって変更し、この変更された両光軸を、複数の第２反
射ミラーによって互いに平行に試料面に向かわせること
により、試料面上の複数の点における反射特性を容易に
求めることができる。

【００４５】また、第１反射ミラーから各点までの光路
長が一致する位置に複数の第２反射ミラーを配設するこ
とにより、照明光による試料の各点における照度を等し
くすることができ、これによって試料面の各点における
反射特性の比較を正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る多点測色計の一実施形態の光学系
を模式的に示す構成図である。

【図２】光軸及びモータの回転軸の向きを説明する図
で、光軸Ｌ１及び基準軸Ｍで形成される平面で切断した
同実施形態の部分断面図である。

【図３】反射光学系の各部の配置を示すモータの回転軸
方向から見た平面図である。

【図４】多点測色計の制御系を示すブロック図である。

【図５】動作手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１照明光学系（照明手段）１１光源部１２レンズ１３ Xeフラッシュランプ２受光光学系（受光手段）２１レンズ２２受光部２４分光センサ３光軸方向変更光学系（光軸方向変更手段）３１走査ミラー（第１反射ミラー）３２モータ（回転手段）３２ａ保持部３３〜３７反射ミラー（第２反射ミラー）４試料５制御部（動作制御手段）５１ＲＯＭ５２ＲＡＭ６発光回路７駆動回路８白色校正板Ｌ１光軸（照明光軸）Ｌ２光軸（受光光軸）Ｍ基準軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】試料面上の測定点に向けられた照明光軸
を有する照明手段と、上記測定点に向けられた受光光軸
を有する受光手段とを備え、上記照明手段からの照明光
による上記試料の測定点での反射光を上記受光手段で受
光して得られた受光データより上記試料の反射特性を求
める測色計において、上記照明光軸及び受光光軸中に介
設され、両光軸をそれぞれ上記試料面上の複数の点に互
いに平行にして向かわせる光軸方向変更手段と、上記各
点における上記試料の反射特性をそれぞれ求める動作を
行わせる動作制御手段とを備えたことを特徴とする多点
測色計。
【請求項２】上記光軸方向変更手段は、上記両光軸の
向きを変更する第１反射ミラーと、上記第１反射ミラー
をその反射面に平行な回転軸を中心に回転させる回転手
段と、上記回転軸の周囲に配置され、上記第１反射ミラ
ーの回転によって変更された両光軸を上記試料面に向か
わせる複数の第２反射ミラーとからなることを特徴とす
る請求項１記載の多点測色計。
【請求項３】上記複数の第２反射ミラーは、上記第１
反射ミラーから上記各点までの光路長が一致する位置に
それぞれ配設されていることを特徴とする請求項２記載
の多点測色計。