JPS63218828A

JPS63218828A - 測色装置

Info

Publication number: JPS63218828A
Application number: JP5279487A
Authority: JP
Inventors: Akinori Ugi; 宇城　明則; Mitsuaki Ikeda; 光章池田
Original assignee: K O DENSHI KOGYO KK
Current assignee: K O DENSHI KOGYO KK
Priority date: 1987-03-06
Filing date: 1987-03-06
Publication date: 1988-09-12

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、測色装置に関する。

［従来の技術とその問題点］従来の潤色装置は、透過分光感度の異なる３つの薄膜干
渉フィルタと、３つのフォトダイオードとからなり、各
フォトダイオードは、それぞれ対応するフィルタを通過
した光を電気信号に変換するものであって、例えば、各
フィルタの透過分光感度のピークは、それぞれ赤色、緑
色及び青色に対応する波長λＲ１λＧ、λＢに設定され
ていた。

この潤色装置への入射光のうち、波長λＲに透過分光感
度のピークを有する薄膜干渉フィルタを通過した光は、
対応するフォトダイオードによって電気信号に変換され
、Ｒ信号として出力される。また、前記入射光のうち、
波長λＧにピークを有する薄膜干渉フィルタを通過した
光は、他のフォトダイオードによって電気信号に変換さ
れ、Ｇ信号として出力される。さらに他のフォトダイオ
ードからは、Ｂ信号が出力される。これらのＲ，Ｇ、Ｂ
各信号すなわち測色信号の大きさの組合せは、測色対象
の色を示している。

ところが、この測色装置は、連続スペクトルを有する光
を単に３つの成分に分解するだけで測色を行っていたた
め、潤色精度が低く、正確に潤色を行うことができなか
った。そこで、フォトダイオードの数を増やして測色精
度を上げようとすると、多くの薄膜干渉フィルタが必要
となり、しかも各フィルタが異なる波長に対して透過分
光感度のピークを有することが必要である。しかしなが
ら、このピークを精密に制御することは困難であり、測
色装置の製造上歩留りが悪くなるという問題点があった
ため、フォトダイオードの数を増やすことには限界があ
った。

また、他の従来の測色装置は、変換分光感度の異なる３
つのフォトダイオードからなり、例えば、各フォトダイ
オードの変換分光感度のピークは、それぞれ波長λＲ９
λＧ、λＢに設定されていた。

この潤色装置への入射光のうち、波長λＲ付近の光は、
１つのフォトダイオードによって電気信号に変換され、
Ｒ信号として出力される。

また、前記入射光のうち、波長λＧ付近の光は、他のフ
ォトダイオードによって電気信号に変換され、Ｇ信号と
して出力される。さらに他のフォトダイオードからは、
Ｂ信号が出力される。

これらのＲ，Ｇ、Ｂ各信号すなわち測色信号の大きさの
組合せは、前記と同様に、潤色対象の色を示している。

ところが、この潤色装置においても、潤色精度が低く、
正確にＭｊ色を行うことができない点は、前記と同様で
あった。そこで、潤色精度を上げようとすると、多くの
フォトダイオードが必要となり、しかも各フォトダイオ
ードが異なる波長に対して変換分光感度のピークを有す
ることが必要である。しかしながら、このピークを精密
に制御することは困難であり、この場合にも、測色装置
の製造上歩留りが悪くなるという問題点があったため、
フォトダイオードの数を増やすことには限界があった。

さらに他の従来の測色装置は、以上に説明したいずれか
の潤色装置を用い、いわゆるＣＩＥ表示系の三刺激値ｘ
、ｙ、ｚを得、これらの刺激値からし＊ａ＊ｂ本表示系
の明度指数Ｌ＊及＊　　　　本びクロマティクネス指数ａ　　、ｂ　　を求め、これら
の指数と基準色の指数とを比較することにより色差ΔＥ
本を次式により算出し、この色差の大きさにより色の一
致度を判別して判別ＡＪ１色信号を出力するものであっ
た。

＊　２６６本　−（（ΔＬ　）　　＋　（Δａ本）２＋（ユｂ
＊）２．１／２ところが、この従来の測色装置は、潤色精度の低い前記
測色装置を用いて判別側色信号を出力するようにしてい
たため、色判別の精度が低く、その判別結果が目視によ
るものと必ずしも一致しないことが多かった。

そこで、平面回折格子分光器やプリズム分光器を用いて
入射光をスペクトルに分光し、各スペクトルをフォトダ
イオードによって電気信号に変換することが考えられる
。しかしながら、これでは、高い精度は得られるけれど
も、複数の波長の光出力を得るためには平面回折格子や
プリズムを回転させる必要があったため、可視光の全領
域の分光を得るためには数秒を要するばかりでなく、こ
の光学系の調整は困難であって、しかも装置全体がコス
ト高となる問題点があった。さらに、このうち例えば平
面回折格子を用いる場合には、スリットからこの平面回
折格子への入射光をレンズ又は凹面鏡により平行光束に
する必要があり、また平面回折格子からの゛回折光も同
様にレンズ又は凹面鏡により結像させる必要があるため
、レンズ又は凹面鏡を欠くことができない。ところが、
これらは、潤色装置の部品点数を多くするばかりでなく
、収差の原因ともなる。

本発明は、以上の点に鑑み、高精度であって可動部がな
く、しかも光束の平行化や結像のためのレンズや凹面鏡
を必要としない測色装置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］以上の目的を達成するための本発明の構成を第１図に示
す。

すなわち、第１の発明は、可視入射光１を回折する凹面
回折格子２と、この格子による回折光３の結像位置に配
され測色信号４を出力する光電変換索子アレイ５とから
なるものである。

第２の発明は、以上の構成の他に、さらに測色信号４を
予め記憶し基準色信号６として出力するメモリ７と、測
色信号４と基準色信号８との一致度を判別し判別測色信
号８を出力する比較手段９とからなるものである。

［作用］同図において、ＡＯＢは、点Ｃを中心とする球面であっ
て、凹面回折格子２の格子面は、この球面に沿って形成
され、紙面に垂直に溝が切られている。ただし、この溝
は、点０における球の切手面に沿って等間隔になってい
る。光軸りを構成する線分ＯＣの中点りを中心とするロ
ーランド円Ｓは、点Ｐ、Ｑｌ及びＱ２を通過する。

さて、入射光１は、点Ｐから発せられる。この入射光１
中に含まれる下限波長λｌの光は、凹面回折格子２によ
って回折された後、点Ｑ１に集光して結像する。また、
この入射光ｌ中に含まれる上限波長λ２の光は、凹面回
折格子２によって回折された後、点Ｑ２に集光して結像
する。

すなわち、点Ｐから距離ΩＡだけ離れた点Ｏに対して入
射角αで入射した光ｌに関しては、その回折光３の反射
角は、波長によって異なり、下限波長λ１の光について
は反射角β１で反射し、上限波長λ２の光については反
射角β２で反射する。そして、これらの回折光３は、点
Ｏを通り光軸りに対して角度βＩＩをもって引かれた基
準線Ｆ上、点Ｏから距離ＮＨだけ離れた点に立てた垂直
線上に長さＮｌのスペクトル像として結像する。

光電変換素子アレイ５は、この結像位置に配されている
ため、各光電変換素子は、入射光ｌ中に含まれる各波長
の光の入射を受ける。したがって、この光は、光電変換
素子アレイ５によって、光強度に応じた電気信号に変換
され、測色信号４として出力される。

第２の発明においては、メモリ７は、基準色に関するＡ
ＪＪ色信号４が予め記憶させられ、このメモリからは、
比較手段９に対して基準色信号６が出力される。

一方、測色される入射光１も、同様にして測色信号４に
変換され、この信号は、基準色信号７とともに比較手段
９に人力される。比較手段９は、両信号４．６の一致度
を判別し判別測色信号８を出力する。

［実施例コ第２図は、本発明の実施例に係る測色装置のブロック図
である。

ハロゲンランプ２０と例えば口紅等のＣ１色対象物２１
との間には、投光用光フアイバケーブル２２が設けられ
、その受光端２２ａがハロゲンランプ２０の近傍に、そ
の投光端２２ｂがＣ１色対象物２１の近傍にそれぞれ配
される。この測色対象物２１の近傍には、投光用光フア
イバケーブル２２の投光端２２ｂから発せられ測色対象
物２Ｉで反射した光を受光できるように、受光用光フア
イバケーブル２３の受光端２３ａが配され、このファイ
バケーブルの投光端２３ｂは、スリット２４の近傍に配
される。受光用光フアイバケーブル２３の投光端２３ｂ
から見たスリット２４の先には、平面状の反射鏡２５が
設けられ、この反射鏡は、スリット２４を通過した光を
反射し、凹面回折格子２に対して入射光１を与える。

凹面回折格子２は、例えばフランスのジョバンーイボ：
／（ＪＯＢＩＮ　　ＹＶＯＮ）社製の５２３０００８０
型が用いられる。この型の凹面回折格子は、ホログラフ
ィック型であり、１關あたりの溝数が３００であって、
次のようなパラメータを有する。

α−１１，８０’、　　β）Ｉ−６，３７°。

λｌ　＝４００ｎｍ、　　λ２自８００ｎｍ。

βｌ−４，８５’　、　　β２−−２．０３°。

ΩＡ　＝２１１．０１１１１１゜Ｄ　ｔ（−２０６，１ｍ＋ｅ、　（ｌ　Ｉ　−２５ｍｍ
０このホログラフィック型の凹面回折格子２は、例えば
４８８ｎｍのアルゴンレーザ単色光を２方向から照射し
て凹面上の感光物質層に干渉縞を形成し、この感光物質
層を選択的に感光させて溝を形成し、さらにこの上に金
属薄膜を形成したものである。

この凹面回折格子２の所定の結像位置には、例えばｎ個
（ｎ≧４）のフォトダイオードを有する光電変換索子ア
レイ５が配される。したがって、各フォトダイオードに
は、それぞれの波長の回折光３が照射される。このアレ
イから出力される測色信号４は、各光電変換素子に対応
したｎ個のプリアンプ２６に入力される。各プリアンプ
２６の出力端子は、各光電変換素子に対応した“ｎ個の
アナログスイッチ２７の一端に接続されている。これら
のアナログスイッチの他端は、互いに接続され、一つの
メインアンプ２８の入力端子にさらに接続されている。

このメインアンプの出力は、Ａ／Ｄ変換器２９を介して
マイクロコンピュータ３０に入力され、このマイクロコ
ンピュータからは、選択回路３１を介して前記アナログ
スイッチ２７を順次切換えるための選択信号３２が出力
されるとともに、判別測色信号８が出力される。

ハロゲンランプ２０から発せられた光は、投光用光フア
イバケーブル２２を通して、潤色対象物２１に照射され
る。潤色対象物２１によって反射され、この対象物持ａ
の分光特性を与えられた光は、受光用光フアイバケーブ
ル２３を通して、スリット２４に導かれる。このスリッ
ト２４を通過した光は、反射鏡２５で反射され、入射角
α−１１゜８０＠で入射光１として凹面回折格子２に入
力される。

入射光・１は、この凹面回折格子２によって回折され、
波長λｌ　＝４００ｎｍの光は、反射角β１−４．８５
°で、波長λ２−８００ｎｍの光は、反射角β２−−２
．０３’で、さらにλ１とλ２との間の波長の光は、β
１とβ２との間の反射角で、それぞれ反射される。そし
て、これらの回折光３は、長さ、９１−２５ｍｍのスペ
クトル像として、光電変換素子アレイ５の受光面に結像
する。この際、凹面回折格子２としてホログラフィック
型のものを用いているので、金属薄膜にダイヤモンド等
で線を引いて溝を形成するものと比較して、迷放射が少
なく、ゴーストの少ない高Ｓ／Ｎ比の像が得られる。

ｎ個のフォトダイオードは、それぞれの波長の回折光３
を、その強度に応じた電気信号に変換する。

各電気信号すなわち測色信号４は、各プリアンプ２６に
よって増幅された後、各アナログスイッチ２７の一端子
に入力される。このアナログスイッチ２７は、選択信号
２７によって、一つづつ順次閉路される。したがって、
プリアンプ２６の出力は、順次メインアンプ２８に入力
されてさらに増幅され、Ａ／Ｄ変換器２９によってデジ
タル量に変換された後、マイクロコンピュータ３０に人
力される。

第３図は、このマイクロコンピュータ３０の動作を示す
フローチャートである。

ステップ１では、基準色を有する潤色対象物２１を配し
て、選択信号３２によりアナログスイッチ２丁を１から
ｎまで順次切換えることにより、ｎ個のフォトダイオー
ドからＡ／Ｄ変換器２９を通して測色信号４を読込み、
これを基準色に関する情報としてマイクロコンピュータ
３０の内部のメモリに書込む。

ステップ２では、被測定色を有する測色対象物２２を配
して、同様にしてｎ個のフォトダイオードからＡ／Ｄ変
換器２９を通して測色信号４を読込み、これを被測定色
に関する情報としてマイクロコンピュータ３０の内部の
メモリに書込む。

ステップ３では、ステップ１及び２において内部メモリ
に書込んだ基準色に関する情報と被測定色に関する情報
とを、各番号ｋ　（ｋ−１〜ｎ）ごとに比較して一致度
を判別し、一致するときには、ステップ４において良品
判定の判別測色信号８を出力する。逆に一致しないとき
には、ステップ５において不良品判定の判別測色信号８
を出力する。

ステップ６では、内部メモリに書込んだ基準色に関する
情報をもとにしてさらに色判別を行うべき測色対象物２
１があるか否かを調べ、あるときにはステップ２にもど
り、ないときには処理を終了する。

なお、内部メモリに書込んだ被測定色に関する情報から
、さらにいわゆるＣＩＥ表示系の三刺激値ｘ、ｙ、ｚを
求め、またＬ＊ａ＊ｂ本表示系の明度指数Ｌ＊及びクロ
マティクネス指数ａ＊、ｂ＊を求めれば、標準的な方法
で色を定量的に表示することも可能である。さらに、こ
れらの指数と基準色の指数とを比較することにより色差
ΔＥ＊を算出してこれを表示することも可能である。

以上の処理により、例えば口紅の微妙な色を高精度で検
出して、ｌＱｍｓ前後の間に潤色を行うことができる。

なお、投光用ファイバケーブル２２を用いることなく、
ハロゲンランプ２０から発せられた光を直接測色対象物
２１に照射するようにしてもよい。

［発明の効果］本発明においては、凹面回折格子によって可視入射光を
回折しているから、光束の平行化や結像のためのレンズ
や凹面鏡を用いなくても、ローランド円上の一点から入
射されたある波長の光は、この格子で回折された後、ロ
ーランド円上の一点に集まる。そして、波長が異なれば
、その光は、またローランド円上の違った点に集まる。

つまり、この凹面回折格子による回折光は、波長ごとに
分光されて波長ごとに結像する。

そして、この結像位置に光電変換素子アレイを配してい
るため、このアレイからは、各波長ごとの７１Ｐ１色信
号が高速に得られる。したがって、本発明によれば、高
精度であって可動部がなく、しかも光束の平行化や結像
のためのレンズや凹面鏡を必要としない測色装置を提供
することができる。

また、第２の発明は、さらに、測色信号を予め記憶し基
準色信号として出力するメモリと、測色信号と基準色信
号との一致度を判別し判別測色信号を出力する比較手段
とを有するから、高精度であって可動部がなく、光束の
平行化や結像のためのレンズや凹面鏡を必要としない潤
色装置であって、しかも色の判別結果を内容とする測色
信号を高速に出力することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の構成を示す図、第２図は、本発明の実施例に係る潤色装置のブロック図
、第３図は、前回のマイクロコンピュータの動作を示すフ
ローチャートである。符号の説明 ■・・・入射光、２・・・凹面回折格子、３・・・回折
光、４・・・測色信号、５・・・光電変換素子アレイ、
６・・・基準色信号、７・・・メモリ、８・・・判別１
１１１１色信号、９・・・比較手段、１０・・・光軸、
１１・・・基準線、２０・・・ハロゲンランプ、２１・
・・測色対象物、２２・・・投光用ファイバケーブル、
２３・・・受光用ファイバケーブル、２４・・・スリッ
ト、２５・・・平面反射鏡、２６・・・プリアンプ、２
７・・・アナログスイッチ、２８・・・メインアンプ、
２９・・・Ａ／Ｄコンバータ、３０・・・マイクロコン
ピュータ、３１・・・選択回路、３２・・・選択信号。

Claims

【特許請求の範囲】１、可視入射光を回折する凹面回折格子と、前記格子に
よる回折光の結像位置に配され測色信号を出力する光電
変換素子アレイとからなることを特徴とする測色装置。２、可視入射光を回折する凹面回折格子と、前記格子に
よる回折光の結像位置に配され測色信号を出力する光電
変換素子アレイと、前記測色信号を予め記憶し基準色信
号として出力するメモリと、前記測色信号と前記基準色
信号との一致度を判別し判別測色信号を出力する比較手
段とからなることを特徴とする測色装置。