JPH116766A - 色測定装置及びその光学系 - Google Patents

色測定装置及びその光学系

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JPH116766A
JPH116766A JP16010997A JP16010997A JPH116766A JP H116766 A JPH116766 A JP H116766A JP 16010997 A JP16010997 A JP 16010997A JP 16010997 A JP16010997 A JP 16010997A JP H116766 A JPH116766 A JP H116766A
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light
filter
optical
reflected light
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JP16010997A
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Seiki Yamaguchi
盛己 山口
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Minolta Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 色測定装置において、時間的及び空間的に不
均一な入射光に対しても正確に、人の目の感度に合った
等色関数x(λ)、y(λ)及びz(λ)に近似した特
性を有する3つの信号を得る。 【解決手段】 ハーフミラー特性を有する第1の光学フ
ィルタ101により入射光120を第1の反射光121
及び第1の透過光122に分離し、例えば第1の反射光1
21を等色関数y(λ)に近似した分光特性を有するY
フィルタ1で補正し、受光素子111から三刺激値Yを
得る。ダイクロイック特性を有する第2の光学フィルタ
102により第1の透過光122を第2の反射光123
及び第2の透過光124に分離し、それぞれ等色関数z
(λ)及びx(λ)に近似した分光特性を有するZフィ
ルタ2及びXフィルタ3により補正し、受光素子112
及び113から三刺激値Z及びXに対応する信号を同時
に得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人の目の感度に近
似した分光特性を有する、いわゆる刺激値直読方式の色
測定装置及びその光学系に関する。
【0002】
【従来の技術】色測定装置では、人と同じように色を識
別するために、入射光を3種類の異なる分光特性を有す
る信号に変換することが行われている。図6に示す第1
の従来例では、光路上にYフィルタ1、Xフィルタ2’
及びZフィルタ3を順次交換して挿入し、1つの受光素
子10により三刺激値X、Y及びZに対応する3つの出
力信号をそれぞれ得ている。ここで、Yフィルタ1と
は、国際照明委員会(CIE)で規定されているCIE
1931XYZ系又はCIE1964X10Y10Z10系の
等色関数ワイ・バーラムダ(以下、y(λ)と記載す
る)に近似した分光特性を有するフィルタをいう。Xフ
ィルタ2’とは、同じく等色関数エックス・バーラムダ
(以下、x(λ)と記載する)に近似した分光特性を有
するフィルタをいう。Zフィルタ3とは、同じく等色関
数ゼット・バーラムダ(以下、z(λ)と記載する)に
近似した分光特性を有するフィルタをいう。なお、等色
関数x(λ)、y(λ)及びz(λ)をそれぞれ図10
に示す。また、後述するが、等色関数x(λ)のうち、
短波長側をx1(λ)、長波長側をx2(λ)とする。
【0003】図7に示す第2の従来例では、入射光束中
にYフィルタ1、Xフィルタ2’、Zフィルタ3及び各
フィルタに対応する受光素子11,12及び13を配置
し、各受光素子11,12及び13からそれぞれ三刺激
値X、Y及びZに対応する出力信号を得ている。
【0004】これら第1及び第2の従来例は、三刺激値
X、Y及びZの値を直接得ることができ、刺激値直読方
式と呼ばれる。
【0005】図8に示す第3の従来例では、入射光50
の光路上に、例えば波長500nmよりも短い波長の光
を反射し、波長500nmよりも長い波長の光を透過さ
せる第1のダイクロイックフィルタ31と、例えば波長
600nmよりも短い波長の光を透過させ、波長600
nmよりも長い波長の光を反射する第2のダイクロイッ
クフィルタ32を配置し、第1のダイクロイックフィル
タ31により反射された短波長の第1の反射光(青色)
51、第2のダイクロイックフィルタ32により反射さ
れた長波長の第2の反射光(赤色)52及び第2のダイ
クロイックフィルタ32を透過した中波長の第2の透過
光(緑色)53をそれぞれ受光素子41,42及び43
により検出する。
【0006】図8における入射光を、例えば図9(a)
に示すように、波長380nmから波長780nmまで
の可視光領域の全波長を含むものとし、各波長の放射エ
ネルギーは均一(100%)であると仮定する。ダイク
ロイックフィルタ31,32の分光特性はシャープカッ
トであるため、第1のダイクロイックフィルタ31によ
り反射された第1の反射光51は、図9(b)に示すよ
うに、波長500nmよりも長い波長の光を含まず、波
長500nmよりも短い波長の光の放射エネルギーはほ
ぼ100%となる。第1のダイクロイックフィルタ31
を透過した第1の透過光52は、図9(c)に示すよう
に、波長500nmよりも短い波長の光を含まず、波長
500nmよりも長い波長の光の放射エネルギーはほぼ
100%となる。第2のダイクロイックフィルタ32に
より反射された第2の反射光53は、図9(d)に示す
ように、波長600nmよりも短い波長の光を含まず、
波長600nmよりも長い波長の光の放射エネルギーは
ほぼ100%となる。第2のダイクロイックフィルタ3
2を透過した第2の透過光54は、図9(e)に示すよ
うに、波長500nmよりも短い波長の光及び波長60
0nmよりも長い波長の光を含まず、波長500nm以
上600nm以下の波長領域における光の放射エネルギ
ーはほぼ100%となる。
【0007】このように、第3の従来例では、2つのダ
イクロイックフィルタ31及び32を用いて入射光を短
波長領域(青色)、中波長領域(緑色)及び長波長領域
(赤色)に分離し、こうして得られる各波長領域ごとの
光強度を受光素子41,42及び43により測定する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】第1の従来例では、分
光特性の異なる3種類のフィルタ1、2’、3を順次交
換して1つの受光素子10で三刺激値X、Y及びZを得
ているため、三刺激値X、Y及びZを同時に得ることは
できず、時間的に特性が変化する入射光の色を正確に測
定することができないという問題点を有していた。
【0009】第2の従来例では、3つの受光素子11〜
13が入射光束中のそれぞれ異なった部分を受光してい
るため、特性が空間的に変化する入射光の色を正確に測
定できないという問題点を有していた。さらに、入射光
束を3つの受光素子11〜13をカバーするように拡大
しなければならず、受光素子に入射しない光束があるた
め、入射光の放射エネルギーを一定と仮定すると、第1
の従来例と比較して、各受光素子に入射するエネルギー
が少なく、得られた信号のS/Nが小さいという問題点
を有していた。
【0010】第3の従来例によれば、短波長領域(青
色)、中波長領域(緑色)及び長波長領域(赤色)に対
応する3つの出力信号が同時に得られ、また入射光束を
拡大する必要がないので、得られた信号のS/Nも比較
的大きい。しかしながら、2つのダイクロイックフィル
タ31及び32を用いて入射光を3つの波長領域に分離
し、各波長領域の光成分から単に色の三原色に対応する
信号を得ているに過ぎず、人の目の分光感度を考慮して
いない。従って、得られた3つの出力信号から特定され
る色は、人の目で知覚した色とは必ずしも一致しないと
いう問題点を有していた。
【0011】本発明は、上記従来例の問題点を解決する
ためになされたものであり、人の目の分光感度に近似し
た分光特性を有し、入射光の利用効率が高く、三刺激値
X、Y及びZに対応する出力信号を同時に得ることがで
きる色測定装置及びその光学系を提供することを目的と
している。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の色測定装置の第1の構成は、入射光の光路
上に設けられ、入射光を第1の透過光と第1の反射光に
分離するハーフミラー特性を有する第1の光学フィルタ
と、第1の透過光の光路上に設けられ、第1の透過光を
第2の透過光と第2の反射光に分離するダイクロイック
特性を有する第2の光学フィルタと、第1の反射光の光
路上に設けられ、第1の反射光を等色関数y(λ)に近
似した特性に補正する第1の補正フィルタと、第2の反
射光及び第2の透過光の光路上に二者択一的に設けら
れ、第2の反射光又は第2の透過光を等色関数x2(λ)
(x(λ)の長波長側、以下同様)に近似した特性に補
正する第2の補正フィルタと、第2の反射光及び第2の
透過光の光路上のうち第2の補正フィルタが設けられて
いない側に設けられ、第2の透過光又は第2の反射光を
等色関数z(λ)に近似した特性に補正する第3の補正
フィルタと、第1の補正フィルタを透過した光を受光
し、三刺激値Yに対応する信号を出力する第1の受光素
子と、第2の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺
激値X2(Xの長波長側、以下同様)に対応した信号を
出力する第2の受光素子と、第3の補正フィルタを透過
した光を受光し、三刺激値Zに対応する信号を出力する
第3の受光素子とを具備する。
【0013】また、本発明の色測定装置の第2の構成
は、入射光の光路上に設けられ、入射光を第1の透過光
と第1の反射光に分離するハーフミラー特性を有する第
1の光学フィルタと、第1の反射光の光路上に設けら
れ、第1の反射光を第2の透過光と第2の反射光に分離
するダイクロイック特性を有する第2の光学フィルタ
と、第1の透過光の光路上に設けられ、第1の透過光を
等色関数y(λ)に近似した特性に補正する第1の補正
フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光路上に
二者択一的に設けられ、第2の反射光又は第2の透過光
を等色関数x2(λ)に近似した特性に補正する第2の
補正フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光路
上のうち第2の補正フィルタが設けられていない側に設
けられ、第2の透過光又は第2の反射光を等色関数z
(λ)に近似した特性に補正する第3の補正フィルタ
と、第1の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激
値Yに対応した信号を出力する第1の受光素子と、第2
の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値X2に
対応した信号を出力する第2の受光素子と、第3の補正
フィルタを透過した光を受光し、三刺激値Zに対応した
信号を出力する第3の受光素子とを具備する。
【0014】すなわち、第1の補正フィルタ及び第1の
受光素子で、人の目に対応する分光感度(等色関数)y
(λ)に近似した分光感度を有するセンサを構成し、第
2の補正フィルタ及び第2の受光素子で、人の目に対応
する分光感度(等色関数)x2(λ)に近似した分光感
度を有するセンサを構成し、第3の補正フィルタ及び第
3の受光素子で、人の目に対応する分光感度(等色関
数)z(λ)に近似した分光感度を有するセンサを構成
する。
【0015】ハーフミラー特性を有する第1の光学フィ
ルタにより反射された第1の反射光及び第1の光学フィ
ルタを透過した透過光は、それぞれ入射光に含まれてい
る全波長成分を含む。等色関数y(λ)は、図10に示
すように、可視光領域のほぼ中央の波長550nm近傍
にピークを有し、可視光領域のほぼ全域にわたってなだ
らかに分布している。従って、第1の透過光又は第1の
反射光のいずれかを等色関数y(λ)に近似した分光特
性を有する第1の補正フィルタで補正(フィルタリン
グ)しても、特定の波長領域の信号が欠けるという不都
合はない。第1の補正フィルタを透過した光を第1の受
光素子で検出することにより、直接三刺激値Yが得られ
る。
【0016】また、 図10から明らかなように、等色
関数z(λ)は、波長450nm近傍にピークを有し、
波長540nm以上の波長領域ではほとんど存在しな
い。一方、等色関数x(λ)は、波長450nm近傍に
ピークを有する短波長側x1(λ)と波長600nm近
傍にピークを有する長波長側x2(λ)に分けることが
できる。短波長側x1(λ)の波長特性は等色関数z
(λ)と近似しているため、三刺激値X1(Xの短波長
側)は、三刺激値Zに所定の計数を乗算することによ
り、近似することができる。従って、ダイクロイック特
性を有する第2の光学フィルタの分離波長を例えば52
0nm近傍に設定し、分離された第2の反射光及び第2
の透過光のうち、長波長側に等色関数x2(λ)に近似
した分光特性を有する第2の補正フィルタを配置し、短
波長側に等色関数z(λ)に近似した分光特性を有する
第3の補正フィルタを配置しても、事実上ほとんど問題
はない。また、第2及び第3の補正フィルタを透過した
光を第2及び第3の受光素子で検出することにより、三
刺激値X2及びZが得られる。さらに、三刺激値Xは、
三刺激値Zに所定の計数を乗算して得たX1にX2を加算
することにより求めることができる。
【0017】また、本発明の色測定装置の光学系の第1
の構成は、入射光の光路上に設けられ、入射光を第1の
透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性を有
する第1の光学フィルタと、第1の透過光の光路上に設
けられ、第1の透過光を第2の透過光と第2の反射光に
分離するダイクロイック特性を有する第2の光学フィル
タと、第1の反射光の光路上に設けられ、第1の反射光
を等色関数y(λ)に近似した特性に補正する第1の補
正フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光路上
に二者択一的に設けられ、第2の反射光又は第2の透過
光を等色関数x2(λ)に近似した特性に補正する第2
の補正フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光
路上のうち第2の補正フィルタが設けられていない側に
設けられ、第2の透過光又は第2の反射光を等色関数z
(λ)に近似した特性に補正する第3の補正フィルタと
を具備する。
【0018】また、本発明の色測定装置の光学系の第2
の構成は、入射光の光路上に設けられ、入射光を第1の
透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性を有
する第1の光学フィルタと、第1の反射光の光路上に設
けられ、第1の反射光を第2の透過光と第2の反射光に
分離するダイクロイック特性を有する第2の光学フィル
タと、第1の透過光の光路上に設けられ、第1の透過光
を等色関数y(λ)に近似した特性に補正する第1の補
正フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光路上
に二者択一的に設けられ、第2の反射光又は第2の透過
光を等色関数x2(λ)に近似した特性に補正する第2
の補正フィルタと、第2の反射光及び第2の透過光の光
路上のうち第2の補正フィルタが設けられていない側に
設けられ、第2の透過光又は第2の反射光を等色関数z
(λ)に近似した特性に補正する第3の補正フィルタと
を具備する。
【0019】前述のように、等色関数y(λ)は、図1
0に示すように、可視光領域のほぼ中央の波長550n
m近傍にピークを有し、可視光領域のほぼ全域にわたっ
てなだらかに分布している。従って、三刺激値Yを得る
ためには、ハーフミラー特性をする第1の光学フィルタ
により分離された入射光の全波長成分を含む第1の透過
光又は第1の反射光のいずれかを、等色関数y(λ)に
近似した分光特性を有する第1の補正フィルタで補正し
なければならない。また、ダイクロイック特性を有する
第2の光学フィルタにより分離された第2の反射光及び
第2の透過光は、いずれも特定波長以上又は特定波長未
満の波長領域における成分しか含まないため、ハーフミ
ラー特性を有する第1の光学フィルタは、必ず第2の光
学フィルタよりも入射側に位置していなければならな
い。
【0020】また、上記各構成において、第2の光学フ
ィルタにより分離された第2の反射光及び第2の透過光
のうち、長波長側に等色関数x2(λ)に近似した分光
特性を有する第2の補正フィルタを配置し、短波長側に
等色関数z(λ)に近似した分光特性第3の補正フィル
タを配置することにより、三刺激値X2及びZが得られ
る。三刺激値Xは、三刺激値Zに所定の計数を乗算して
得たX1にX2を加算することにより得られる。また、上
記光学系の各構成において、断面が略三角形であり、三
角形を構成する一面を入射面とし、他の一面に第1の光
学フィルタが設けられ、残りの一面に第1の補正フィル
タが設けられた第1のプリズムと、断面が略三角形であ
り、三角形を構成する一面を入射面とし、入射面が第1
のプリズムの第1の光学フィルタを設けた面に密着さ
れ、他の一面に第2の光学フィルタが設けられ、残りの
一面に第2の補正フィルタ又は第3の補正フィルタが二
者択一適に設けられた第2のプリズムと、断面が略台形
であり、台形を構成する一面を入射面とし、入射面が第
2のプリズムの第2の光学フィルタが設けられた面に密
着され、入射面に対向する面に第3の補正フィルタ及び
第2の補正フィルタのうち残りの1つが設けられたこと
をが好ましい。各プリズムは、第1のプリズムの入射面
から第1、第2及び第3の補正フィルタまでの光路が等
しくなるように形状が決められている。これは、受光素
子としてCCDを用い、CCD上に像を形成する場合
に、特に重要である。このように、光学系をプリズムで
構成し、各プリズムの接合面に第1及び第2の光学フィ
ルタを形成し、さらに各プリズムの出射面に各補正フィ
ルタを形成することにより、光学系がコンパクトで、か
つ堅牢になると共に、各構成部品の位置精度が向上す
る。
【0021】
【発明の実施の形態】図1は本発明の色測定装置及びそ
の光学系の一構成例を示す光路図である。図2は図1に
おける各光の波長と放射エネルギーの関係を示す図であ
る。
【0022】図1に示す本発明の色測定装置は、入射光
120に対して略45度傾斜して設けられ、入射光12
0を第1の反射光121と第1の透過光122に分離す
る第1の光学フィルタ101と、第1の透過光122に
対して略45度傾斜して設けられ、第1の透過光122
を第2の反射光123と第2の透過光124に分離する
第2の光学フィルタ102を具備する。第1の光学フィ
ルタ101はいわゆるハーフミラーである。一方、第2
の光学フィルタ102はダイクロイックフィルタであ
り、設定波長を520nmとする。
【0023】第1の光学フィルタ101により、入射光
120に対して略直交する方向に反射された第1の反射
光121の光路上には、等色関数y(λ)に近似した分
光特性を有する第1の補正フィルタ(Yフィルタ)1及
び(第1の)受光素子111が設けられている。第2の
光学フィルタ102により、第1の透過光122に対し
て略直交する方向に反射された第2の反射光123の光
路上には、等色関数z(λ)に近似した分光特性を有す
る第3の補正フィルタ(Zフィルタ)3及び(第3の)
受光素子112が設けられている。また、第2の光学フ
ィルタ102を透過した第2の透過光124の光路上に
は、等色関数x2(λ)に近似した分光特性を有する第
2の補正フィルタ(X2フィルタ)2及び(第2の)受
光素子113が設けられている。Yフィルタ1及び受光
素子111で、人の目の分光感度y(λ)に近似した分
光感度を有するセンサを構成し、X2フィルタ2及び受
光素子113で、人の目の分光感度x(λ)のうち長波
長側のx2(λ)に近似した分光感度を有するセンサを
構成し、Zフィルタ3及び受光素子112で、人の目の
分光感度z(λ)に近似した分光感度を有するセンサを
構成する。
【0024】入射光120は、例えば円形断面を有する
光束である。また、受光素子111、112及び113
は特に限定されず、フォトダイオードでもよいし、CC
Dのようなアレイセンサであってもよい。また、本発明
の色測定装置の光学系とは、第1の光学フィルタ10
1、第2の光学フィルタ102、Yフィルタ1、X2フ
ィルタ2及びZフィルタ3で構成されるものをいう。
【0025】入射光120は、例えば図2(a)に示す
ように、波長380nmから780nmの可視光領域の
全波長を含み、各波長の光の放射エネルギーは均一(1
00%)であると仮定する。第1の光学フィルタ101
はハーフミラー特性を有するため、第1の反射光121
は、図2(b)に示すように、波長380nmから78
0nmの可視光域において、各波長の光の放射エネルギ
ーが均一(例えば40%)である。同様に、第1の光学
フィルタ101を透過した第1の透過光も、図2(c)
に示すように、波長380nmから780nmの可視光
域において、各波長の光の放射エネルギーが均一(例え
ば60%)である。
【0026】一方、第2の光学フィルタ102はダイク
ロイック特性(シャープカット特性)を有するため、第
2の反射光123と第2の透過光124は、設定波長5
20nmを境に顕著に分離される。第2の反射光123
は、図2(d)に示すように、波長520nmよりも長
い波長の光を含まず、波長380nm以上520nm以
下の波長領域における光の放射エネルギーは均一(60
%)である。同様に、第2の透過光124は、図2
(e)に示すように、波長520nmよりも短い波長の
光を含まず、波長520nmよりも長い波長の光の放射
エネルギーは均一(60%)である。
【0027】Yフィルタ1を透過した後の第1の反射光
121の放射エネルギー分布を図3(a)に、X2フィ
ルタ2を透過した後の第2の透過光124の放射エネル
ギー分布を図3(b)に、Zフィルタ3を透過した後の
第2の反射光123の放射エネルギー分布を図3(c)
にそれぞれ示す。また、入射光120の各波長の放射エ
ネルギー分布を一定(100%)と仮定しているので、
図3(a)はYフィルタ1の分光特性を、図3(b)は
X2フィルタ2の分光特性を、図3(c)はZフィルタ
3の分光特性をそれぞれ示しているとも考えられる。な
お、実際には、受光素子の分光感度も考慮する必要があ
り、各フィルタの分光特性と受光素子の分光感度を重ね
たものが等色関数y(λ)、x2(λ)及びz(λ)に
近似するように、各フィルタの分光特性及び各受光素子
を選定する。
【0028】Yフィルタ1は図3(a)に示すような等
色関数y(λ)に近似した分光特性を有するので、Yフ
ィルタ1を透過した第1の反射光121を受光素子11
1で検出することにより、受光素子111から直接三刺
激値Yに対応する信号が出力される。X2フィルタ2は
図3(b)に示すような等色関数x2(λ)に近似した
分光特性を有するので、X2フィルタ2を透過した第2
の透過光124を受光素子113で検出することによ
り、受光素子113から三刺激値X2に対応した信号が
出力される。また、Zフィルタ3は図3(C)に示すよ
うな等色関数z(λ)に近似した分光特性を有するの
で、Zフィルタ3を透過した第2の反射光123を受光
素子112で検出することにより、受光素子112から
直接三刺激値Zに対応した信号が出力される。三刺激値
Xは、三刺激値Zに所定の計数を乗算して得たX1に上
記X2を加算することにより求めることができる。
【0029】すなわち、本発明の色測定装置によれば、
三刺激値X、Y及びZが同時に得られる。また、入射光
120を3つの光路に分離しているが、図2(b)、
(d)及び(e)から明らかなように、各受光素子11
1、112及び113に入射する光の放射エネルギーは
それほど低下しておらず、比較的高いS/Nが得られ
る。
【0030】前述のように、等色関数y(λ)は、図1
0に示すように、可視光領域のほぼ中央の波長550n
m近傍にピークを有し、可視光領域のほぼ全域にわたっ
てなだらかに分布している。従って、波長380nmか
ら780nmの可視光域において、入射光120に含ま
れている全波長の光を含む第1の反射光121又は第1
の透過光122をYフィルタ1で補正(フィルタリン
グ)することが重要である。この場合は、第1の反射光
121をYフィルタ1により補正している。逆に、特定
の波長領域の光が含まれていない第2の反射光123又
は第2の透過光124をYフィルタ1で補正すると、正
しい三刺激値Yは得られない。
【0031】一方、図10に示すように、等色関数z
(λ)は、波長450nm近傍にピークを有し、波長5
40nm以上の波長領域ではほとんど存在しない。ま
た、等色関数x(λ)は、波長450nm近傍にピーク
を有する短波長側x1(λ)と波長600nm近傍にピ
ークを有する長波長側x2(λ)に分けることができ
る。短波長側x1(λ)の波長特性は等色関数z(λ)
と近似しているため、三刺激値X1(Xの短波長側)
は、三刺激値Zに所定の計数を乗算することにより、近
似することができる。従って、ダイクロイック特性を有
する第2の光学フィルタ102の分離波長を例えば52
0nm近傍に設定し、分離された第2の反射光123及
び第2の透過光124のうち、長波長側の光を等色関数
x2(λ)に近似した分光特性を有するX2フィルタ2で
補正(フィルタリング)し、短波長側の光を等色関数z
(λ)に近似した分光特性を有するZフィルタ3で補正
(フィルタリング)し、得られた三刺激値X2及びZを
用いて、三刺激値Zに所定の計数を乗算してX1を求
め、X1にX2を加算することにより三刺激値Xを得るこ
とができる。
【0032】次に、本発明の色測定装置及びその光学系
の別の構成を図4に示す。この場合、Yフィルタ1及び
受光素子111は、第1の光学フィルタ101を透過し
た第1の透過光122の光路上に設けられている。ま
た、ダイクロイック特性を有する第2の光学フィルタ1
02は、第1の光学フィルタ101により反射された第
1の反射光121の光路上に設けられている。その他の
構成は、図1に示す構成例と同様である。従って、上記
図1に示す場合と同様に、各受光素子111,112及
び113からそれぞれ三刺激値X2、Y及びZに対応す
る信号が出力される。。さらに、三刺激値Xは、三刺激
値Zに所定の計数を乗算して得たX1にX2を加算するこ
とにより求めることができる。
【0033】さらに、本発明の色測定装置に適する光学
系の具体例を図5に示す。この光学系は、断面が略三角
形の第1のプリズム131と、断面が略三角形の第2の
プリズム132と、断面が略台形の第3のプリズム13
3を含む。また、各プリズム131、132及び133
の出力面にそれぞれ対向するように受光素子111、1
12及び113が設けられている。
【0034】第1のプリズム131は、三角形断面を構
成する一面131aを入射面とし、他の一面131bに
は第1の光学フィルタ101が設けられ、残りの一面1
31cにはYフィルタ1が設けられている。第2のプリ
ズム132は、三角形断面を構成する一面132aを入
射面とし、入射面132aが第1のプリズム131の第
1の光学フィルタ101を設けた面131bに密着され
ている。また、他の一面132bには第2の光学フィル
タ102が設けられ、残りの一面132cにはZフィル
タ3が設けられている。第3のプリズム133は、台形
断面を構成する一面133aを入射面とし、入射面13
3aが第2のプリズムの第2の光学フィルタ102が設
けられた面132bに密着されている。また、入射面1
33aに対向する面133bにX2フィルタ2が設けら
れている。各プリズム131、132及び133は、第
1のプリズム131の入射面131aからYフィルタ
2、X2フィルタ2及びZフィルタ3までの光路が等し
くなるように形状が決められている。これは、受光素子
としてCCDを用い、CCD上に像を形成する場合に、
特に重要である。このように、光学系をプリズム13
1、132及び133で構成し、各プリズムの接合面に
第1及び第2の光学フィルタ101及び102を形成
し、さらに各プリズムの出射面にYフィルタ1、X2フ
ィルタ2及びZフィルタ3を形成することにより、光学
系をコンパクトで、かつ堅牢にすることができると共
に、各構成部品の位置精度を向上させることができる。
【0035】なお、上記各説明においては、第2の光学
フィルタ102による第2の反射光123を短波長側と
し、第2の透過光124側を長波長側とし、第2の反射
光123の光路上にZフィルタ3を配置し、第2の透過
光124の光路上にX2フィルタ2を配置した。しかし
ながら、この構成に限定されるものではなく、第2の光
学フィルタ102による第2の反射光123を長波長側
とし、第2の透過光124側を短波長側とし、第2の反
射光123の光路上にX2フィルタ2を配置し、第2の
透過光124の光路上にZフィルタ3を配置しても同様
の効果が得られる。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明の色測定装置及び
その光学系によれば、入射光の光路上に設けられ、入射
光を第1の透過光と第1の反射光に分離するハーフミラ
ー特性を有する第1の光学フィルタを具備するので、第
1の透過光及び第1の反射光は、ともに、入射光に含ま
れている全波長の光を含み、それらの光の放射エネルギ
ー分布は入射光の放射エネルギー分布と比例する。従っ
て、第1の透過光及び第1の反射光のいずれかの光路上
に等色関数y(λ)に近似した特性を有する第1の補正
フィルタ(Yフィルタ)を設け、第1の透過光又は第1
の反射光を等色関数y(λ)に近似した分光特性で補正
(フィルタリング)し、第1の補正フィルタを透過した
光を測定することにより、直接的に三刺激値Yを得るこ
とができる。特に、等色関数y(λ)は、可視光領域の
ほぼ中央の波長550nm近傍にピークを有し、可視光
領域のほぼ全域にわたってなだらかに分布しているの
で、ハーフミラー特性を有する第1の光学フィルタによ
り分離された第1の透過光又は第1の反射光のいずれか
を第1の補正フィルタで補正することが有効である。
【0037】また、第1の光学フィルタにより分離され
た第1の透過光又は第1の反射光のうち、第1の補正フ
ィルタで補正されなかった方を、ダイクロイック特性を
有する第2の光学フィルタで第2の透過光及び第2の反
射光に分離し、第2の光学フィルタにより分離された第
2の反射光及び第2の透過光のうち、長波長側に等色関
数x2(λ)に近似した分光特性を有する第2の補正フ
ィルタを配置し、短波長側に等色関数z(λ)に近似し
た分光特性を有する第3の補正フィルタを配置し、第2
及び第3の補正フィルタを透過した光を測定することに
より、三刺激値X2及びZを得ることができる。三刺激
値Xは、三刺激値Zに所定の計数を乗算して得たX1に
X2を加算することにより求めることができる。
【0038】特に、ハーフミラー特性を有する第1の光
学フィルタ及びダイクロイック特性を有する第2の光学
フィルタを用いた簡単な構成でありながら、三刺激値
X、Y及びZが同時に得られるので、入射光の分光特性
が時間的に変化し及び/又は空間的に不均一であって
も、入射光の色を正確に測定することができる。
【0039】また、本発明の色測定装置の光学系を、断
面が略三角形の第1のプリズム、断面が略三角形の第2
のプリズム及び断面が略台形の第3のプリズムで構成
し、各プリズムの接合面に第1及び第2の光学フィルタ
を形成し、さらに各プリズムの出射面に各補正フィルタ
を形成することにより、光学系をコンパクトで、かつ堅
牢にすることができると共に、各構成部品の位置精度を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の色測定装置及びその光学系の一構成
例を示す図である。
【図2】 図1に示す本発明の色測定装置における各光
の波長と放射エネルギーの関係を示す図である。
【図3】 図1に示す本発明の色測定装置における各補
正フィルタを透過した光の波長と放射エネルギーの関係
を示す図である。
【図4】 本発明の色測定装置及びその光学系の別の構
成例を示す図である。
【図5】 本発明の色測定装置の光学系の具体的構成例
を示す図である。
【図6】 第1の従来例の色測定装置の構成を示す斜視
図である。
【図7】 第2の従来例の色測定装置の構成を示す斜視
図である。
【図8】 第3の従来例の色測定装置の構成を示す図で
ある。
【図9】 第3の従来例の色測定装置における各光の波
長と放射エネルギーの関係を示す図である。
【図10】 国際照明委員会(CIE)で規定されてい
るCIE1931XYZ系の等色関数の分光特性を示す
グラフである。
【符号の説明】
1 :Yフィルタ 2 :X2フィルタ 3 :Zフィルタ 101 :第1の光学フィルタ(ハーフミラー) 102 :第2の光学フィルタ(ダイクロイックフィル
タ) 111 :受光素子 112 :受光素子 113 :受光素子 120 :入射光 121 :第1の反射光 122 :第1の透過光 123 :第2の反射光 124 :第2の透過光 131 :第1のプリズム 132 :第2のプリズム 133 :第3のプリズム

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入射光の光路上に設けられ、入射光を第
    1の透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性
    を有する第1の光学フィルタと、 第1の透過光の光路上に設けられ、第1の透過光を第2
    の透過光と第2の反射光に分離するダイクロイック特性
    を有する第2の光学フィルタと、 第1の反射光の光路上に設けられ、等色関数y(λ)に
    近似した分光特性を有する第1の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上に二者択一的に
    設けられ、等色関数x2(λ)に近似した分光特性を有
    する第2の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上のうち第2の補
    正フィルタが設けられていない側に設けられ、等色関数
    z(λ)に近似した分光特性を有する第3の補正フィル
    タと、 第1の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値Y
    に対応した信号を出力する第1の受光素子と、 第2の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値X
    2に対応した信号を出力する第2の受光素子と、 第3の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値Z
    に対応した信号を出力する第3の受光素子とを具備する
    色測定装置。
  2. 【請求項2】 入射光の光路上に設けられ、入射光を第
    1の透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性
    を有する第1の光学フィルタと、 第1の反射光の光路上に設けられ、第1の反射光を第2
    の透過光と第2の反射光に分離するダイクロイック特性
    を有する第2の光学フィルタと、 第1の透過光の光路上に設けられ、等色関数y(λ)に
    近似した分光特性を有する第1の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上に二者択一的に
    設けられ、等色関数x2(λ)に近似した分光特性を有
    する第2の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上のうち第2の補
    正フィルタが設けられていない側に設けられ、等色関数
    z(λ)に近似した分光特性を有する第3の補正フィル
    タと、 第1の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値Y
    に対応した信号を出力する第1の受光素子と、 第2の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値X
    2に対応した信号を出力する第2の受光素子と、 第3の補正フィルタを透過した光を受光し、三刺激値Z
    に対応した信号を出力する第3の受光素子とを具備する
    色測定装置。
  3. 【請求項3】 第2の光学フィルタにより分離された第
    2の反射光及び第2の透過光のうち、長波長側に第2の
    補正フィルタを配置し、短波長側に第3の補正フィルタ
    を配置することを特徴とする請求項1又は2記載の色測
    定装置。
  4. 【請求項4】 入射光の光路上に設けられ、入射光を第
    1の透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性
    を有する第1の光学フィルタと、 第1の透過光の光路上に設けられ、第1の透過光を第2
    の透過光と第2の反射光に分離するダイクロイック特性
    を有する第2の光学フィルタと、 第1の反射光の光路上に設けられ、等色関数y(λ)に
    近似した分光特性を有する第1の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上に二者択一的に
    設けられ、等色関数x2(λ)に近似した分光特性を有
    する第2の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上のうち第2の補
    正フィルタが設けられていない側に設けられ、等色関数
    z(λ)に近似した分光特性を有する第3の補正フィル
    タとを具備する色測定装置の光学系。
  5. 【請求項5】 入射光の光路上に設けられ、入射光を第
    1の透過光と第1の反射光に分離するハーフミラー特性
    を有する第1の光学フィルタと、 第1の反射光の光路上に設けられ、第1の反射光を第2
    の透過光と第2の反射光に分離するダイクロイック特性
    を有する第2の光学フィルタと、 第1の透過光の光路上に設けられ、等色関数y(λ)に
    近似した分光特性を有する第1の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上に二者択一的に
    設けられ、等色関数x2(λ)に近似した分光特性を有
    する第2の補正フィルタと、 第2の反射光及び第2の透過光の光路上のうち第2の補
    正フィルタが設けられていない側に設けられ、等色関数
    z(λ)に近似した分光特性を有する第3の補正フィル
    タとを具備する色測定装置の光学系。
  6. 【請求項6】 第2の光学フィルタにより分離された第
    2の反射光及び第2の透過光のうち、長波長側に第2の
    補正フィルタを配置し、短波長側に第3の補正フィルタ
    を配置することを特徴とする請求項4又は5記載の色測
    定装置の光学系。
  7. 【請求項7】 断面が略三角形であり、三角形を構成す
    る一面を入射面とし、他の一面に第1の光学フィルタが
    設けられ、残りの一面に第1の補正フィルタが設けられ
    た第1のプリズムと、 断面が略三角形であり、三角形を構成する一面を入射面
    とし、入射面が第1のプリズムの第1の光学フィルタを
    設けた面に密着され、他の一面に第2の光学フィルタが
    設けられ、残りの一面に第2の補正フィルタ又は第3の
    補正フィルタが二者択一適に設けられた第2のプリズム
    と、 断面が略台形であり、台形を構成する一面を入射面と
    し、入射面が第2のプリズムの第2の光学フィルタが設
    けられた面に密着され、入射面に対向する面に第3の補
    正フィルタ及び第2の補正フィルタのうち残りの1つが
    設けられたことを特徴とする請求項4から6のいずれか
    に記載の色測定装置の光学系。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002369833A (ja) * 2001-06-15 2002-12-24 J Morita Tokyo Mfg Corp 歯の分光学的特性に基づく歯色識別法と歯色判定器
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WO2003016842A1 (fr) * 2001-08-13 2003-02-27 Hamamatsu Photonics K.K. Spectrometre et procede de separation spectrale
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