JPH11218447A - 測色装置 - Google Patents
測色装置Info
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- JPH11218447A JPH11218447A JP10322722A JP32272298A JPH11218447A JP H11218447 A JPH11218447 A JP H11218447A JP 10322722 A JP10322722 A JP 10322722A JP 32272298 A JP32272298 A JP 32272298A JP H11218447 A JPH11218447 A JP H11218447A
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Abstract
行えるようにする。また、耐久性を向上させ、メンテナ
ンスを容易とする。 【解決手段】 測色装置1が、3原色の光をそれぞれ測
色対象物Sに照射する照射手段(例えば、LEDR、L
EDG、LEDB)、測色対象物Sからの3原色の光の反
射光を受光し、反射光強度を出力する受光手段(例え
ば、フォトダイオード11)、及び、3原色それぞれの
反射光強度に基づいて測色値を求める演算手段30を有
する。
Description
させる測定ヘッドが小型軽量化されており、特に皮膚等
のように微妙な色調変化を有する生体組織の測色に適し
た測色装置に関する。
装置は、一般に、JIS Z 8722[物体色−測定
方法]の規格に準拠して作製されており、その照明用光
源としては、太陽の北側昼光、標準光源(C、D65等)
あるいは人工光源である常用光源(D55、D50等)が使
用され、特に、常用光源としてハロゲンランプ、キセノ
ンランプ等の白色光源が広く使用されている。また、照
明用光源が組み込まれた測定ヘッドには積分球も設けら
れ、光源から発せられた光が積分球の内壁面で拡散反射
され、積分球の底面の開口部から測色対象物の測色部位
が拡散照明されるようにしている。
散照明された測定部位からの反射光は受光部で受光さ
れ、その受光された光は分光センサーに導光される。分
光センサーでは、受光部で受光された光がR、G、Bの
3種のバンドパスフィルターを通してシリコンフォトダ
イオード(SPD)に入射され、そこで検出された光強
度が光電変換部で電圧値として出力され、これに基づい
て測色値が出される。
測色装置においては、分光センサーに必要とされるバン
ドパスフィルターが性能劣化しやすいので、長期にわた
って正確に安定的に測色することが困難であり、分光セ
ンサーのメンテナンスも容易でないという問題があっ
た。
白色光源や積分球が設けられているので、測定ヘッドが
相当に嵩高い。そのため、顔等のように凹凸が多くて平
坦部分が少なく、狭い範囲の測色を目的とする場合には
測色が困難であった。さらに、キセノンランプ等の白色
光源や積分球が設けられているために測定ヘッドを軽量
化することもできないので、測定ヘッドを片手で保持
し、任意の測色対象物の測色部位に最適の押圧力で当接
させることも困難であった。そのため、皮膚の測色時に
は、測定ヘッドを過度の押圧力で皮膚に押しつけ、その
ために血流が滞り、正常な状態での皮膚の測色をするこ
とができないという問題もあった。
ンニングコストが高くなり、また、寿命が比較的短いた
めに、メンテナンスにもコストがかかった。
し、耐久性があり、メンテナンスが容易で、小型軽量化
を図ることができ、顔をはじめとする皮膚の測色にも簡
便に使用できる測色装置を提供することを目的とする。
光を測色対象物に照射する照射手段として、従来のハロ
ゲンランプやキセノンランプ等の白色光源に代えて、3
原色の光を発する一組の発光ダイオード(以下、LED
と略する)等の光源を設け、3原色の光を順次測色対象
物に照射し、受光手段でそれぞれの反射光を受光するこ
とにより、測定ヘッドの小型軽量化を図れること、また
これにより反射光を受光する受光手段では、波長を分け
ることが不要となるのでバンドパスフィルターが不要と
なり、製造コストを下げ、メンテナンスが容易となるこ
とを見出し、本発明を完成させるに至った。
色対象物に照射する照射手段、測色対象物からの3原色
の光の反射光を受光し、反射光の受光強度を出力する受
光手段、及び3原色それぞれの反射光の受光強度に基づ
いて測色値を求める演算手段からなる測色装置を提供す
る。
を当接させ、照射手段から3原色の光それぞれを皮膚に
照射し、照射した3原色の光のそれぞれについて皮膚か
らの反射光を受光手段で受光し、その受光強度に基づい
て測色値を求める測色方法を提供する。
細に説明する。なお、各図中、同一符号は、同一又は同
等の構成要素を表している。
ブロック図である。この測色装置1は、測定ヘッド10
と演算手段30からなっている。また、図1は測色装置
1の測定ヘッド10の概略断面図(同図(a))及び底
面図(同図(b))である。
測色対象物Sに照射する照射手段の光源として、波長6
00〜800nmの光、波長500〜600nmの光及
び波長400〜500nmの光をそれぞれ発光する一組
のLED、より具体的には、ピーク波長610〜720
nmの赤色光(R)を発光するLEDR、ピーク波長5
00〜580nmの緑色光(G)を発光するLEDG、
及びピーク波長430〜500nmの青色光(B)を発
光するLEDBを有しており、これらの設置位置は、図
1(b)に示したように、それぞれ正三角形の頂点とな
っている。この正三角形の一辺の長さは、細部の測色の
点から、40mm以下とすることが好ましく、特に、5
〜20mmとすることが好ましい。また、これら3種の
LEDR、LEDG、LEDBがなす正三角形の中心に
は、受光手段としてフォトダイオード11が設けられて
いる。
S1に対する設置角度を垂直から水平まで適宜変えるこ
とができるようになっており、これによりLEDR、L
EDG、LEDBから照射された光の測色部位S1への入
射角を0°から90°近くまで変えられるようにしてい
る。測色部位S1に対する入射角が小さすぎると、フォ
トダイオード11が測色対象物Sからの光源の直接表面
反射光を受光しやすくなり、反対に大きすぎるとLED
R、LEDG、LEDBからの直接光又は測定ヘッド10
内の反射光を受光しやすくなるので、通常は測色部位S
1に対する入射角を30°〜60°とすることが好まし
く、入射角45°で受光角0°とすることがより好まし
い。
オード11との間には遮光筒12が設けられている。こ
の遮光筒12の先端又は中程には、必要に応じてレンズ
が設けられる。また、LEDR、LEDG、LEDB及び
フォトダイオード11は、外筒13で囲まれている。
を有し、測色時に開口部14の外縁が測色部位S1を囲
むように測色対象物Sに接触し、測色部位S1及びフォ
トダイオード11を外光散乱光から遮蔽する。この場
合、開口部14の直径の大きさは、細部の測色を良好に
行えるようにする点から、30mm以下とすることが好
ましく、特に、3〜20mmとすることが好ましい。
の接触により測色部位S1の温度が変化し、測色値の変
わる場合があることから、測色対象物Sと接触する外筒
13端部の構成材料としては、外筒13が測色対象物S
に接触しても測色部位S1の温度ができるだけ変わらな
いような材料、例えば、熱伝導率0.001〜99Wm
-1K-1、より好ましくは0.001〜10Wm-1K-1の
有機材料を使用することが好ましい。
LEDG、LEDBの発光タイミングと発光強度を制御
し、また、フォトダイオード11で検出された反射光
R、G、Bのそれぞれの反射光強度に基づいて測色値を
求めるものであり、ゲート回路32、照明回路31R、
31G、31B、I−V回路33、サンプルホールド回路
34、減算回路35R、35G、35B、バッファ回路3
6、計算処理回路37からなっている。
R、LEDG、LEDBが順次交互に発光するように、こ
れらの発光タイミングを制御する回路であり、また、照
明回路31R、31G、31Bは、LEDR、LEDG、L
EDBそれぞれの光を一定強度で発生させる回路であ
る。
DG、LEDBがそれぞれ発光した光を受光し、I−V回
路33は、フォトダイオード11が出力するR、G、B
それぞれの受光強度を電流値から電圧値に変換する。サ
ンプルホールド回路34は、LEDR、LEDG、LED
Bの発光時のR、G、Bそれぞれの受光強度をサンプリ
ングして一時保存(ホールド)すると共に、外部散乱光
の受光強度もサンプリングして一時保存する。そして、
減算回路35R、35G、35Bは、サンプルホールド回
路34に一時保存されたLEDR、LEDG、LEDBそ
れぞれの発光時のフォトダイオード11による受光強度
と、外部散乱光の受光強度との差をとり、それにより外
部散乱光の影響が除去されたR、G、Bそれぞれの受光
強度を出力する。バッファ回路36は、こうして求めら
れたR、G、Bの出力値が外部検出器(モニター、コン
ピュータ等)に取り込まれる場合に、当該外部検出器に
よる影響が除去された値となるように、R、G、Bを出
力する。そして、計算処理回路37は、バッファ回路3
6からのR、G、Bそれぞれの出力値と、予め測色対象
物Sの測色前に白色板から得たR、G、Bそれぞれの出
力値とから、R、G、Bそれぞれについて、測色対象物
Sと白色板との出力値の比を求め、その比の値からL*
a*b*表色系の値(即ち、L*値=明るさ、a*値=赤
み、b*値=黄色み)を出力する。
色する場合、まず測定ヘッド10の外筒13の底部の開
口部14を所定の測色部位S1に合わせ、測定ヘッド1
0を測色対象物Sに当接させる。
位S1と開口部14とを位置合わせしてもよいが、順次
交互に発光を繰り返すLEDR、LEDG、LEDBが、
人の目には連続点灯していると感じられる程度(通常、
1秒間の点滅回数10回以上)にLED発光の切り替え
速度を速めてもよい。これにより、図3に示したよう
に、測定ヘッド10の開口部14と測色対象物Sとが離
れていると(同図(c-i))、LEDR、LEDG、LE
DBのそれぞれに照射された測色対象物Sの部位R、
G、Bが離れて別々に観察されるが(同図(c-i
i))、測定ヘッド10の開口部14と測色対象物Sと
の間隔が狭まるにつれ(同図(b-i))、LEDR、LE
DG、LEDBのそれぞれに照射された測色対象物Sの部
位R、G、Bが近づき(同図(b-ii))、外筒13が
測色対象物Sに当接すると(同図(a-i))、LE
DR、LEDG、LEDBのそれぞれに照射された部位
R、G、Bは重なり合って白色に照射された部位Wを形
成する(同図(a-ii))。所定の測色部位S1を測色す
るためには、この部位Wが測色部位S1に一致している
ことが必要である。そこで、所定の測色部位S1と開口
部14との位置合わせ時には、LEDR、LEDG、LE
DBのそれぞれに照射された部位R、G、Bの中心に所
定の測色部位S1が位置するように測定ヘッド10の位
置を調整する。これにより、測色ヘッド10の測色部位
S1に対する位置合わせを正確にかつ容易に行うことが
できる。
時には順次交互に発光を繰り返すLEDR、LEDG、L
EDBを、位置合わせ時に同時に発光させてもよい。こ
のようにLEDR、LEDG、LEDBを発光させること
によっても、上述と同様に、LEDR、LEDG、LED
Bのそれぞれに照射された部位R、G、Bの中心に所定
の測色部位S1が位置するように測定ヘッド10を動か
すことにより、正確にかつ容易に位置合わせを行うこと
が可能となる。
EDが内蔵されており、従来の測色装置の測定ヘッドで
使用されていたキセノンランプや積分球が不要となって
いる。さらに、測定ヘッド10内に組み込まれているの
はLEDR、LEDG、LEDB、フォトダイオード11
及びこれらを作動させるために必要な配線等の付帯部品
のみで、これら以外の部品(例えば、演算手段30、電
源等に関するもの)は測定ヘッド10外に設けられてい
る。したがって、この測定ヘッド10は、手に持った時
の重さが付属コードを含めても30g以下に小型軽量化
できる。このため、位置合わせ時あるいは測色時に、片
手で容易に保持し、任意の測定部位S1に押圧力を調整
しつつ当接させることが可能となる。よって、例えば皮
膚を測色対象物Sとした場合でも、過度に皮膚を圧迫す
ることなく、血流を滞らせることなく、測色することが
可能となる。なお、押圧力の調整のためには、バネ等を
利用した感圧センサーを測定ヘッド10に設けてもよ
い。
るにあたり、測定ヘッド10と測色対象物Sとのなす角
度は90°とすることが好ましいが、80°から100
°とすればよく、測色対象物Sが皮膚のように柔軟であ
る場合には、さらに許容角度を広げることができる。な
お、測定ヘッド10と測色対象物Sとのなす角度を検出
するためには、上述の感圧センサーを測定ヘッド10の
外筒13端部に少なくとも3個取り付ければよい。即
ち、各感圧センサーにかかる圧力が等しければ測定ヘッ
ド10と測色対象物Sとのなす角度は垂直であり、各感
圧センサーにかかる圧力に差があるほど測定ヘッド10
は垂直から傾いていることとなる。
色部位S1に合わせる開口部14の径を30mm以下、
より好ましくは3〜20mm程度と小さくすることがで
きるので、人の皮膚、特に顔等のように凹凸が多くて平
坦部分が少ない部位も測色対象とすることができる。さ
らに、シミのような色素沈着部分、目元、口元、唇、歯
肉、歯、眼球、頭皮、爪等の狭い範囲の表面色を選択的
に測色することも容易になる。また、素肌でも、ファン
デーション、口紅、アイシャドウ、頬紅等のポイントメ
イクを施した化粧肌でも測色可能である。
た後は、LEDR、LEDG、LEDBを順次発光させ、
測色部位S1からのR、G、Bそれぞれの光についての
反射光を順次フォトダイオード11で受光する。そして
フォトダイオード11でのR、G、Bの各受光強度は、
演算手段30のバッファ回路36からR、G、Bの出力
値として、あるいは計算処理回路37からL*a*b*表
色系の値として出力される。
を順次一定強度で発光させてもよいが、図4に示したよ
うにLEDR、LEDG、LEDBの発光強度を時分割で
変化させてもよい。発光強度の強弱に応じて、測定深度
を考慮した測色を行うことが可能となる。例えば、測定
部位S1が皮膚のように半透明で層状構造を有する場合
に、発光強度を弱めた時には測定部位S1の深度の浅い
部分(例えば、表皮まで)を測色し、発光強度を強めた
時にはより深度の深い部分(例えば、真皮まで)を測色
することが可能となる。
具体的な値は、LEDR、LEDG、LEDBと測定部位
S1との距離、測定部位S1とフォトダイオード11との
距離等に応じて定めることができる。一般には、LED
R、LEDG、LEDBと測色部位S1との距離を1mm〜
50mm、特に1mm〜20mmとし、測定部位S1と
フォトダイオード11との距離を1mm〜50mm、特
に1mm〜20mmとし、LEDの発光強度を0.1m
W〜10W、特に1mW〜1Wとすることが好ましい。
からの反射光を受光し、検出する受光手段としてフォト
ダイオード11が設けられており、従来の分光センサー
に設けられているようなバンドパスフィルターは不要で
ある。したがって、この測色装置1によれば、バンドパ
スフィルターの性能劣化に伴う受光手段の測色性能の劣
化の問題が解消する。また、バンドパスフィルターは一
般に特性のばらつきが大きいのでバンドパスフィルター
を使用した測色装置は、測色性能のばらつきが大きくな
る傾向があるが、この測色装置1によれば、バンドパス
フィルターの特性のばらつきによる測色性能のばらつき
が生じることもない。さらに、LEDの耐久性はバンド
パスフィルターに比して優れているため、メンテナンス
も容易となる。
も種々の態様をとることができる。
散乱光Lの測色部位S1及び受光手段への回り込みをよ
り確実に防止して、弱い光でも正確な測色を可能とする
ため、図5(a)に示すように、外筒13の測色対象物
S側の端部と側色部位S1の外周とを覆う傘状フード1
7を、図1の測定ヘッド10の外筒13に着脱自在に取
り付け、外筒13を二重構造とすることができる。この
場合、測色部位S1への位置合わせを容易にするため、
必要に応じて、測色部位の位置決め用光源を、照射手段
の光源として設けられているLEDの他に設けてもよ
い。位置決め用光源としては、レーザー、発光ダイオー
ド、スーパールミネッセントダイオード等を使用するこ
とができる。
EDG、LEDBが正三角形の頂点をなし、その正三角形
の中心にフォトダイオード11が配されているが、各色
のLEDやフォトダイオードの個数や配置はこれに限ら
れない。
ランジスター、CCD素子等のフォトディテクターを設
けてもよい。さらには、測定ヘッド10にフォトダイオ
ード11を設けることに代えて、測定ヘッド10内では
測色部位S1からの反射光を光ファイバーで受光し、そ
の受光した光を測定ヘッド10外に導光し、フォトディ
テクターで検出してもよい。
EDG、LEDBの3種のLEDがそれぞれ1個ずつ設け
られているが、照射ムラを低減するため、これら3種の
LEDをそれぞれ複数個ずつ設けてもよい。例えば、図
6に示すように、LEDR、LEDG、LEDBをそれぞ
れ3個ずつ同心円上等間隔に配し、その中心にフォトダ
イオード11を設けることができる。
ード、例えばスーパールミネッセントダイオード(SL
D)等を設けてもよい。
ず、図7に示したように、測定ヘッド10外にキセノン
ランプ等の白色光源15を設け、これをバンドパスフィ
ルター16等で3原色の光R、G、Bに分け、分けたそ
れぞれの光R、G、Bを測定ヘッド10内に光ファイバ
ーで導光し、測定部位S1が3原色のそれぞれの光で順
次照射されるようにしてもよい。また、3原色の光R、
G、Bを発光する各LED又はレーザーによる光を光フ
ァイバーで測定ヘッド内に導光し、より細部の測定を行
えるようにしてもよい。
L*a*b*表色系の値に限らず、公知の変換式により、
マンセル、XYZ、 L*C*h*等の他の表色系の値にす
ることもできる。
を測色対象物Sとする場合に、測定ヘッド10の外筒1
3の皮膚との接触部分の温度を変化させて測色すること
により、温熱負荷あるいは冷却負荷をかけたときの皮膚
の生理学的特徴、例えば、皮膚血管の状態を類推するこ
とができ、それにより肌の活性度あるいは健康度を類推
することが可能となる。
人女性5名の頬部を測色対象物とし(試料No.1〜
5)、それぞれ10回ずつ測色し、その平均値と標準偏
差SDを求めた。この測色装置に用いたLEDは、ピー
ク波長660nmの赤色LEDR、ピーク波長525n
mの緑色LEDG、及びピーク波長の450nmの青色
LEDBであった。また、電源は、AC100V 50
/60Hz、15VAであり、測定ヘッドの重量は約2
0gであった。
用し、JIS Z 8722[物体色−測定方法]の規
格に準拠して測色する測色器(ミノルタ社製、CM10
00)を用いて、実施例と同じ測色対象物(試料No.1
〜5)に対して同様に測色した。この測色器の測定ヘッ
ドの重量は約1kgであった。
例と比較例では、ほぼ同様のL*a*b*が得られている
が、標準偏差については、a*の値が比較例よりも実施
例で低いことがわかる。これは、比較例で使用した測色
器では、測色部位となった皮膚表面が強く圧迫されて血
流が滞るが、実施例で使用した測色装置ではそのような
皮膚の圧迫がなかったためと考えられる。
色の光をそれぞれ照射する本発明の測色装置によって
も、白色光源を使用して測色対象物の反射光を分光する
測色器による場合と同様の測色結果を得ることができ、
しかも測色時には測色対象物の表面を過度に圧迫しない
ので、測色対象物の本来の色を正確に測色できることが
わかる。
れば測定ヘッドに従来使用されていた白色光源が不要と
なるので小型軽量化を図ることができる。したがって、
狭い範囲を測色部位とする顔等の測色にも良好に行うこ
とができる。特に、光源としてLEDを使用すると、測
定ヘッドを著しく小型軽量化することができ、また測色
装置の耐久性を向上させ、メインテナンスも容易とする
ことができる。
(同図(a))及び底面図(同図(b))である。
の、LEDR、LEDG、LEDBに照射された部位R、
G、Bと測定部位との位置関係の説明図である。
光強度との関係図である。
底面図である。
概略構成図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 3原色の光をそれぞれ測色対象物に照射
する照射手段、測色対象物からの3原色の光の反射光を
受光し、反射光の受光強度を出力する受光手段、及び3
原色それぞれの反射光の受光強度に基づいて測色値を求
める演算手段からなる測色装置。 - 【請求項2】 照射手段の光源としてのルミネッセント
ダイオードと受光手段としてのフォトディテクターが測
定ヘッド内に設けられ、測定ヘッド外に演算手段と電源
が設けられている請求項1記載の測色装置。 - 【請求項3】 3原色の光を発する一組のルミネッセン
トダイオードの発光強度が時分割で変化する請求項1記
載の測色装置。 - 【請求項4】 測色対象物が皮膚である請求項1〜3の
いずれかに記載の測色装置。 - 【請求項5】 皮膚に請求項4記載の測色装置を当接さ
せ、照射手段から3原色の光それぞれを皮膚に照射し、
照射した3原色の光のそれぞれについて皮膚からの反射
光を受光手段で受光し、その受光強度に基づいて測色値
を求める測色方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32272298A JP3218601B2 (ja) | 1997-11-12 | 1998-11-12 | 測色装置 |
Applications Claiming Priority (3)
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---|---|---|---|
JP9-310953 | 1997-11-12 | ||
JP31095397 | 1997-11-12 | ||
JP32272298A JP3218601B2 (ja) | 1997-11-12 | 1998-11-12 | 測色装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11218447A true JPH11218447A (ja) | 1999-08-10 |
JP3218601B2 JP3218601B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=26566525
Family Applications (1)
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JP32272298A Expired - Fee Related JP3218601B2 (ja) | 1997-11-12 | 1998-11-12 | 測色装置 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3218601B2 (ja) |
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