JPS61225622A - 標準光源を必要としない受光装置 - Google Patents

標準光源を必要としない受光装置

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JPS61225622A
JPS61225622A JP6717285A JP6717285A JPS61225622A JP S61225622 A JPS61225622 A JP S61225622A JP 6717285 A JP6717285 A JP 6717285A JP 6717285 A JP6717285 A JP 6717285A JP S61225622 A JPS61225622 A JP S61225622A
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Kazuo Yamaha
和夫 山羽
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National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01JMEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/46Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters
    • G01J3/50Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors
    • G01J3/51Measurement of colour; Colour measuring devices, e.g. colorimeters using electric radiation detectors using colour filters

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  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、標準光源を必要としない受光装置に関するも
のである。
[従来の技術] −・殻に、IJ4色する場合の標準光源については、J
IS、CIE等で規定がなされている。それによると、
光源Aは色温度2856 Kに近似する白熱電球、光源
Bは色温度4874 Kに近似する昼光、光源Cは色温
度8774Kに近似する昼光、光源D135は色温度8
504 Kに近似する昼光と決められており、このなか
で光源Cは青空の光を含む平均昼光であり、測色にはよ
く用いられる光源である。この光源は、A光[(色温度
2558にのガス入りタングステン電球)に二種の溶液
C+ 、 C2からな、るデビス・ギブソンフィルター
をかけることによって得ることができる。
カラーセンサにおいてもこれに近い光源が用いられる。
しかしながら、その光源と物体までの距離、及び物体か
らセンサまでの距離が近く(10〜301膳)、照度が
100001!以上に達しており1通常の比色条件とは
全く異っている。
[発明が解決しようとする問題点] 本発明は、それらに対処するため、上記のような特別の
光源を用いることなく、自然光等を用いて測色を行うこ
とを可能にする受光装置を提供しようとするものである
さらに、本発明は、非接触であたかも人間の視覚に近い
条件で比色できるようにした受光装置を提供しようとす
るものである。
[問題点を解決するための手段] 上述した問題点を解決するため、本発明の受光装置は、
赤色、R色及び緑色の波長にピークを有する受光素子の
2組により、光源からの光が対象物体に当って反射した
後に受光するカラーセンサと、1′81−の分光分布を
有する光源からの光を受光するカラーセンサとを、それ
らのセンサの間が光学的に完全に分離された状態に配設
し、上記各受光素子の出力側に、′i!流−流圧電圧変
換器して交i力、)フィルタをJl:c統し2 さらに
それらの出カニ基ツいて対象物体の色に関する主波長を
演算すう演算?C置を接続することにより構成される。
[作 用] tJ i 物体で反射してカラーセンサに至る光の分光
特性は、対象物体の表面色によって吸収波長、l。
変るため、その表面色によって相対的に分光特性が変化
する。従って、ある任意の光源につし1て、X、y色度
座標を、カラーセンサ出力より求め、対象物体の色度座
標を他のカラーセンサでの検出により求め、それら二つ
の出力によって対象物体の色に関する主波長が求められ
る。
このような測色においては、特別の光源を用いることな
く、自然光を用いることができ、また非接触で人間の視
覚に近い条件下で比色を行うことができる。
[実施例] 第1図及び第2図は本発明の受光装置の実施例を示すも
のである。
第2図において、 R,、R,は赤色波長にピークを有
する受光素子、 B、 、 B、は青色波長にピークを
有する受光素子、G1.らは緑色波長にピークを有する
受光素子で、それらのうち、受光素子R,、B、 。
C+ (グループl)で一対のカラーセンサを構成し、
受光素子R2、B? 、 G2 (グループ2)で他の
一対のカラーセンサを構成している。これらのグループ
l及びグループ2のカラーセンサの間には1両者を光学
的に分離するシェルタSを介在させ、それぞれ別の経路
から入光される光が干渉しない条件が必要である。この
配列、及び構成については、必ずしもこのようにしなく
てもよく1例えば同項状に並べてもよいが、各グループ
のカラーセンサの間にシェルタSを設けることが必要で
ある。また、二つのセンサが別々の点に設置され、光学
的に完全に分離されている場合はシェルタを必要としな
い。
ざらに、Siチ、プ中に受光素子を厚さ方向に二つ組み
込んだ公知の素子に関しても、第2図の場合と同じよう
にシェルタ等で光学的に分離すればよい、また、上述の
素子以外のカラー判別できる素子についても全く同様で
ある。
受光素子の使用状態を示す第3図において。
Ll、L2は自然光、または照明光の光源である。但し
、この光源は特設された光源であっても構わない、受光
素子10は、この光源Llからの光が対象物体Obに当
って反射された後に受光するグループ1のセンサ11と
、光源L2からの光が二つの全反射ミラーを13.14
介して受光するグループ2のセンサ12から成っている
これらの受光素子10は1通常、1チップ上で構成され
るため、グループlのセンサと、グループ2のセンサ間
にシェルタSを設け、互いに異なった経路の光が干渉し
ない条件を付与させる。
光源Llと光源L2は同一の分光分布を有する光源でわ
り°、それらが平行光線であることが望ましい、グルー
プlのセンサ11に到達する光の分光特性は、対象物体
Obの表面色によって吸収波長が変るため、その表面色
によって相対的に分光特性が変化する。
次に、これらの受光素子で検出した信号の処理装置につ
いて説明する。
自然光でない人造光源は、一般に直流電源ではなく、交
流電源を用いている場合が多い、そのため、例えば蛍光
灯では、商用周波数が50Hzであるとすると、 10
0Hz及びその逓倍周波数で光の放射エネルギの強度が
変化する。これはカラーセンシングをする場合に非常に
大きい問題であり、無視できない。
これに対処するため、上記各受光素子の出力側には、7
1!流−電圧変換器21〜26を介して交流カー7トフ
イルタ31〜38を接続している。この交流カットフィ
ルタ31〜36に、カットフィルタ周波数的lHz、 
M衰率が40dB10ctのローパスフィルタを用いた
場合 100Hzで約−70dBの利得になる。
各カットフィルタ31〜36に接続している¥i幅器4
1〜46は、特に必要はないが1回路の精度を上げよう
とする場合にff1Wなものである。すなわち、これら
の¥1幅器のゲインの調整は、赤色、緑色。
青色のそれぞれの受光素子の分光感度特性のピーク値を
揃えることを目的としている。但し、各カットフィルタ
の前段のi′!流−電圧変換器21〜2Bにおけるフィ
ードバック系の半固定抵抗器Rtl〜Rt6によっても
1分光感度特性のピーク値を揃えることが可能である。
ここで、上記特性を揃える方法について説明する。
第1図に示すように、各回路の出力値をRO,。
BO,、Go、及びRへ、BO,、Gへとすると、それ
らから下式によってx、y色度座標表色素系に変換する
ことができる二 受光装置の精度を上げるためには、わら力1じ/)別の
方法で測定されたある表面色を有する対象物と光源を、
上記受光″AMの構成要素として使用する。ある表面色
とは、一般には上記(1)〜(6)式がほぼ0.5にな
ると考えられる白色を使用する。
なお、後述するキセノン標準白色光源及び白色面を使用
してもよい、この条件下におI/1て、x、 = y、
 = z、= x、 = y、 = z、= 0.3と
なるように¥1幅器41〜4Gで利得調整を行う、但し
1校正においては、グループ1の受光素子、グループ2
の受光素子ともに、対象物を直接見せる必要がある。
このような校正の終了をもって計測が開始可能となる。
上述した受光素子の出力に基づき、第1図の各増幅器4
1−48に接続される計算機そQ他の演算装211!(
図示せず)においては1次のようにして対象物体の色に
関する主波長が求められる。
第4図はその演算の概要を説明するための概念図である
まず、ある任意の光源について、x、y色度座標X ’
(x、、 yA)を、グループ2のセンサ出力より求め
る0次に、対象物体の色度座標N (XJ、y4)をグ
ループ1のセンサでの計測により求め、第4図において
、その光源に対応する点Xと、対象物体に対応する点N
を結ぶ直線の延長線を、スペクトル軌跡上まで伸ばす、
そのときの交点λ(X、。
yρが求める波長で、第4図からその点のx、yの値も
求められる。
光源が変った場合1色度座標X (x、 、 y、)も
Xnに変るので、当然対象物体の色度座標N(xβ− yl)も?lnに変化する。しかしながら、対象物体の
もっている吸収スペクトルは変らないので、XとNの延
長線とスペクトル軌跡の交点λは変化がない、第5図に
その様子を示す。
なお、xy色度座標系におけるスペクトル軌跡図及び座
標については、J I S  28701の参考図及び
参考付表に明記されている。
演算装置における実nの演算方法は、上記参考付表に関
して、各波長におけるx、y座標をあらかじめメモリに
入力しておき、受光素子21〜26からの出力に基づい
て、第5図における線分Xn Nnまたはnの方程式を
算出し、この式とスペクトル軌跡の交差する点を求める
ことによって、対象物体の色に関する主波長が求められ
る。
次に、上記受光装置に若干改良を加えることによって得
られる蛍光材料の分光測色技術に関する簡易計測手法に
ついて述べる。
蛍光材料は、物体から反射した光波長が入力光波長と変
るため、上記受光装置を適用することによってその評価
も可能となる。但し、この場合には、光源としてキセノ
ン標準白色光源(JIS28902 )及び標準白色面
(J I S  Z8722)を使用し、0度照明・4
5度受光または45度照明・0度受光を行うよう、第3
図の方式を改良する必要がある。
第6図にその基本的構成を示す、キセノン白色ランプ5
1からの光は、一方は対象物52を経てグループ1のセ
ンサ52へ入る。また、別の経路で全反射ミラ・−53
を介してグループ2のセンサ54へ入射される角度は4
5°とする。各センサの受光面は、入射光に対して常に
垂直に入射されるよう向きを変えて設計する必要がある
上述したように、対象物52に標準白色面を使用して、
その時の分光反射率及び光源の主波長を求める8分光反
射平ρ、Cλ)は、グループ1のセンサ出力とグループ
2のセンサ出力の比によって求められる。さらに、主波
長S(λ)については上記と同じ方式で求められる。
次に、被計測物を対象物として、同様に分光反射率ρ1
〔λ)を求めると。
このと!!FCλ】が求める蛍光分光分布である。
「発明の効果〕 以」二に詳述した本発明の受光装置によれば、測色に際
して特別の光源を用いることなく、自然光等の適宜光源
を用いて測色を行うことができ、さらに、非接触であた
かも人間の視覚に近い条件で比色することができる。ま
た、その構成が非常に簡単であるため、生産ライン等に
おいてII易に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の受光装置の実施例を示す構成図、第2
図は上記実施例における受光素子の配列状態を示す正面
図、第3図は上記受光素子による計測の態様を示す説明
図、wS4図及び第5図は演′Jt装置における演算の
態様についての説明図、第6図は上記受光装置を蛍光材
料の分光測色に適用する場合の説明図である。 1?、 、 Rン+ B+ + 87 * Cv *−
・・受光素子、Ll、L2 ・・光源、  ob・・対
象物。 +1,12 ・拳カラーセンサ、 21〜28・中電流−電圧変換器、 31〜33・−交流カー、トフィルタ。 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、赤色、青色及び緑色の波長にピークを有する受光素
    子の2組により、光源からの光が対象物体に当って反射
    した後に受光するカラーセンサと、同一の分光分布を有
    する光源からの光を受光するカラーセンサとを、それら
    のセンサの間が光学的に完全に分離された状態に配設し
    、上記各受光素子の出力側に、電流−電圧変換器を介し
    て交流カットフィルタを接続し、さらにそれらの出力に
    基づいて対象物体の色に関する主波長を演算する演算装
    置を接続したことを特徴とする標準光源を必要としない
    受光装置。
JP6717285A 1985-03-29 1985-03-29 標準光源を必要としない受光装置 Granted JPS61225622A (ja)

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JPH0478130B2 JPH0478130B2 (ja) 1992-12-10

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6224118A (ja) * 1985-07-24 1987-02-02 Mazda Motor Corp 物品の色識別装置
JPS63145926A (ja) * 1986-12-10 1988-06-18 Hoya Corp カラ−センサ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6224118A (ja) * 1985-07-24 1987-02-02 Mazda Motor Corp 物品の色識別装置
JPS63145926A (ja) * 1986-12-10 1988-06-18 Hoya Corp カラ−センサ

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