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

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。