KR100643816B1

KR100643816B1 - 색 측정 장치

Info

Publication number: KR100643816B1
Application number: KR1020050018567A
Authority: KR
Inventors: 나오유끼 데라꾸라; 야스요시 오오따
Original assignee: 가부시끼가이샤 와이이씨 솔루션즈
Priority date: 2004-07-08
Filing date: 2005-03-07
Publication date: 2006-11-13
Also published as: EP1615017A1; US7245377B2; US20060007443A1; KR20060043446A

Abstract

본 발명에 따르면, 식물의 잎의 색을 측정할 때 잎을 잘라내지 않고 식물을 손상하지 않으면서 식물을 있는 그대로 유지하면서 측정을 수행할 수 있게 하는 색 측정 장치가 제공된다. 색 측정 장치는 피측정물에 빛을 조사하는 광원과 피측정물로부터 확산된 빛을 추출하는 추출구가 설치된 덮개부와, 피측정물을 상부에 장착하는 장착부를 포함하며, 색 측정 장치에서 피측정물을 덮개부와 장착부 사이에 위치시켜 피측정물의 색을 측정한다. 이 경우, 장착부와 덮개부는 힌지 기구에 의해 개폐 가능하게 연결되어, 피측정물이 장착부 상에 위치하고 덮개부가 폐쇄 상태가 될 때, 덮개부와 장착부 사이에 측정 공간을 형성하는 측정 공간 구획부가 제공된다. 이 때, 측정 공간 구획부와 피측정물 사이에 간격이 형성되고 빛이 외부로부터 필연적으로 흘러 들어오게 되므로, 외광의 영향을 보정하는 기능도 제공된다. 더욱이, 측정광은 또한 피측정물의 배면으로부터 조사되도록 배열된다. 따라서, 피측정물을 투과하는 빛이 검출될 수 있어서, 피측정물의 투과 특성의 관점에서 보다 정확한 색 측정이 가능하다.

Description

색 측정 장치{COLORIMETRY DEVICE}

본 발명은 색 측정 장치에 관한 것으로, 특히 식물 등의 잎의 색을 분석하기 위한 색 측정 장치에 관한 것이다.

생명 공학이 발전함에 따라, 식물 등의 잎의 색 분석을 수행하는 색 측정 장치가 필요하게 되었다. 색 측정 장치들의 예로서, 이 분야의 당업자들에게 적분 구(integrating sphere)를 사용한 장치(특허 문헌 1, 2 참조) 및 0/45 광학계(geometry)(측정광을 피측정물에 직각(0도)으로 조사하여 그 확산광이 조사광에 대해서 45도로 배열된 수광 소자에 의해 검출되도록 한 측정 광학계) 등이 잘 알려져 있다. 또한, 식물의 식생 상태를 해석하기 위한 기술은 특허 문헌 3에 개시되어 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허 8-114503

특허 문헌 2: 일본 특허 9-218159

특허 문헌 3: 일본 특허 2002-117402

전술한 특허 문헌 1, 2에서 개시된 적분구를 사용한 장치와 0/45 광학계를 사용한 장치에서, 피측정물인 식물의 잎은 채취된 후에 연구실이나 실험실에 설치되어 있는 이들 측정 장치에 가지고 가서 측정이 수행될 필요가 있다. 그러나, (잎을 식물에서 잘라내는 일 없이) 실제로 식생하고 있는 상태에서 잎 등의 색을 측정해야 할 요구가 있다.

식물의 식생 상태를 해석하는 기술이 종래 기술 문헌 3에 개시되어 있지만, 이 기술은 상공으로부터 찍은 화상을 근거로 색 해석을 수행하도록 된 것으로, 현지에서 식물의 개별적인 잎의 색 측정은 할 수 없다.

[문헌1] JP 8-114503

[문헌2] JP 9-248159

[문헌3] JP 2002-117402

본 발명의 목적은 식물의 잎 등의 색을 측정하는 경우, 측정될 잎을 잘라내지 않고 식물을 손상시키지 않으면서 식물을 있는 그대로 놔두면서 측정할 수 있도록 하는 색 측정 장치를 제공하는데 있다.

본 발명에 따르는 피측정물의 색을 측정하기 위한 색 측정 장치는, 피측정물에 빛을 조사하는 광원과 피측정물로부터 확산된 빛을 추출하기 위한 추출구를 구비한 제1 부재, 피측정물을 상부에 장착하는 제2 부재를 포함하며, 피측정물의 색 측정은 제1 부재와 제2 부재 사이에 피측정물을 위치시킴으로써 수행되도록 되어 있다.

또한, 피측정물에 빛을 조사하기 위해 제2 부재에 설치되는 광원을 포함하며, 제1 부재에 설치된 광원의 광량에 대한 제2 부재에 설치된 광원의 광량의 비가 약 20 내지 60%의 범위로 설정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 제1 부재와 제2 부재를 개폐 가능하게 연결하는 연결 부재와, 제1 부재와 제2 부재가 연결 부재에 의해 폐쇄 상태로 될 때 제1 부재와 제2 부재 사이에 측정 공간을 형성하는 측정 공간 구획부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 색 측정 장치는 피측정물과 측정 공간 구획부 사이의 접촉부로부터 누설되어 들어오는 외광(external light)의 영향을 보정하는 수단을 포함하며, 이 수단은 광원이 꺼져 있을 때의 추출구의 출력을 이용함으로써 광원이 켜 있을 때의 추출구의 출력을 보정하는 것을 특징으로 한다. 또한, 색 측정 장치는 광원이 켜 있을 때의 추출구의 출력을 검출하는 제1 수단과, 광원이 꺼져 있을 때의 추출구의 출력을 검출하는 제2 수단과, 제1 수단에 의해 검출된 출력으로부터 제2 수단에 의해 검출된 출력을 빼는 수단을 포함한다.

본 발명의 작동이 후술된다. 본 발명에 따르면, 피측정물에 빛을 조사하는 광원과 피측정물로부터 확산된 빛을 추출하는 추출구가 설치된 제1 부재와, 피측정물을 상부에 장착하는 제2 부재를 설치함으로써, 피측정물을 두 부재들 사이에 위치시켜 색을 측정할 수 있게 된다. 이 경우, 두 부재들은 개폐 가능하게 서로 연결됨으로써, 잎과 같은 피측정물이 제2 부재 상에 위치되고 제1 부재가 폐쇄 상태로 되는 경우, 측정 공간을 형성하는 측정 공간 구획부가 두 부재들 사이에 설치될 수 있다.

이 때, 측정 공간 구획부와 피측정물 사이의 접촉부에 간극이 형성되어 외광이 외부로부터 누설되는 것을 방지할 수 없으므로, 외광의 영향을 보정하는 기능이 제공된다. 이렇게 함으로써, 측정할 때 측정될 식물의 잎을 잘라내지 않고 식물을 손상하지 않으면서 식물의 잎 등의 색을 있는 그대로 측정할 수 있게 된다.

또한, 제1 부재에 설치한 광원 외에, 제2 부재에도 또다른 광원을 설치하여, 피측정물의 전면 및 배면으로부터 빛을 조사한다. 자연계에서는 피측정물에 조사되는 빛과 함께 잎 등의 피측정물의 배면으로부터 투과되는 빛이 존재하므로, 보다 자연에 가까운 환경, 즉, 육안으로 측정하는 것에 가까운 환경을 조성하기 위해 다른 광원을 설치하여, 피측정물의 투과광도 고려하여 색을 측정할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 도1과 도2는 본 발명의 실시예를 나타낸 정면도이며, 도3은 그 측면도이다. 도1은 피측정물인 잎(8)을 위에 장착하는 장착부(1)와 덮개부(2)가 개방 상태인 경우를 나타낸 도면이며, 도2는 장착부(1)와 덮개부(2)가 폐쇄 상태인 경우를 나타낸 도면이다. 또한, 도4는 도2의 상태에서 덮개부(2)를 투시하여 상면에서 본 도면이며, 도1 내지 도4에서 같은 부분은 동일한 참조 번호로 나타내었다.

이제 도면들을 참조하여 보면, 피측정물인 잎(8)이 장착부(1) 위에 장착된다. 장착부(1)와 덮개부(2)는 힌지 기구(3)에 의해 개폐 가능하게 연결된다. 덮개부(2)에는 잎(8)으로 일정한 분광 특성과 광량을 갖는 빛을 조사하는 측정용 광원(6)과, 잎(8)으로부터 확산되는 빛을 검출하는 확산광 추출구(7)가 설치된다. 측정용 광원(6)은 잎(8)에 대하여 직각으로 빛을 조사하며, 확산광 추출구(7)는 이 측정용 광원(6)에 대하여 45도 각도로 덮개부(2) 내에 형성됨으로써, 소위 0/45 광학계를 구성한다. 또, 도면 부호 5는 측정용 광원 장착 구멍을 나타낸다.

도2에 도시한 바와 같이, 장착부(1)와 덮개부(2)가 폐쇄 상태에 있을 때 잎(8)의 색을 측정하기 위한 측정 공간을 형성하기 위해, 덮개부(2)에 측정 공간 구획부(4)가 설치된다. 식물(20)의 잎(8)이 장착부(1) 위에 장착되고, 덮개부(2)가 힌지 기구(3)를 중심으로 회전하여, 잎(8)이 장착부(1)와 덮개부(2) 사이에 끼워지도록 한다. 이 때, 측정 공간은 잎(8)의 상면과 측정 공간 구획부(4)에 의해 형성되기 때문에, 측정광이 잎(8)에 조사되도록 측정용 광원(6)을 켤 때 확산광이 측정 공간 내에서 확산된다. 확산광은 (도시하지 않은) 광섬유를 이용한 확산광 추출구(7)로부터 추출되도록 구성되어, 도5에 도시한 광 측정 기능부로 공급된다.

도5에 본 발명의 실시예의 기능 블록도가 도시되어 있으며, 같은 부분은 동일한 도면 부호로 표시하였다. 도5에서 도면 부호 200은 장착부(1), 덮개부(2) 및 측정 공간 구획부(4)에 의해 형성된 측정 공간을 나타내며, 도면 부호 100은 측정 공간(200)을 형성하는 부재들(1,2,4)을 일체로 나타낸다. 이 경우, 피측정물과 측정 공간 구획부(4)의 접촉 부분 및 피측정물과 장착부(1)의 접촉 부분을 투과하여 외광이 측정 공간(200)에 들어가는 것을 피할 수 없다. 도5에서 이러한 빛을 누설 유입(leaked-in) 외광(9)으로 나타내었다.

그래서, 본 발명에서는 누설 유입 외광(9)의 영향을 보정하는 기능도 부가하고 있다. 즉, (도시하지 않은) 광섬유를 지나 확산광 추출구(7)로부터 추출된 빛은 측정용 광원이 꺼져 있을 때의 확산광 검출부(11)와 측정용 광원이 켜 있을 때의 확산광 검출부(12)로 입력된다. 확산광 검출부(11,12)의 출력은 색 측정값 보정부(13)로 입력된다. 색 측정값 보정부(13)의 보정 출력은 색 측정값 해석부(14)로 공급되어, 색의 측정이 수행된다.

이러한 구성에 있어서, 우선, 측정용 광원(6)이 꺼져 있을 때, 측정 공간(200)은 피측정물(8) 등과의 접촉면으로부터 흘러 들어온 누설 유입 외광(9)으로 채워진다. 누설 유입 외광(9)은 측정 오차가 되므로, 측정 공간을 형성하는 부재(100)(장착부(1), 덮개부(2), 측정 공간 구획부(4))에 의해 피측정물(8)의 표면 측으로의 외광(10)의 유입을 억제하고는 있지만, 빛의 이러한 유입을 완전하게 억제하는 것은 불가능하다. 이 경우의 누설 유입 외광(9)의 일부는 확산광 추출구(7)로부터 광섬유에 의해 추출되고, 측정용 광원이 꺼져 있을 때의 확산광 검출부(11)로 입력되어 빛의 양이 검출된다. 검출된 광량은 RGB(3원색)마다 검출될 수 있다.

그 다음, 측정용 광원(6)이 켜 있는 상태에서 전술한 검출 처리를 수행한다. 측정용 광원(6)이 켜 있을 때, 측정 공간(200)은 피 측정 대상(8)과의 접촉면 등으로부터 흘러 들어온 누설 유입 외광(9)과 피측정물(8)에 의해 확산되고 반사되는 측정용 광원(6)으로부터의 확산광으로 채워진다.

누설 유입 외광(9)과 확산광의 일부는 확산광 추출구(7)로부터 추출되고, (도시하지 않은) 광섬유를 통해 측정용 광원이 켜 있을 때의 확산광 검출부(12)로 입력되어 광량이 RGB 마다 검출된다.

색 측정값 보정부(13)에서, 측정용 광원이 켜 있을 때의 확산광 검출부(12)의 검출값은 측정용 광원이 꺼져 있을 때의 확산광 검출부(11)의 검출값에 의해 RGB 마다 보정된다. 이러한 보정 방법과 같이, 측정용 광원이 켜 있을 때의 확산광 검출값에서 측정용 광원이 꺼져 있을 때의 확산광 검출값을 빼는 감산 처리 방법이 사용될 수 있으나, 통계 처리에 의한 방법도 이용될 수 있다. 보정된 측정값은 색 측정값 해석부(14)로 입력된다. 색 측정값 해석부(14)는 예를 들어 잎의 색 측정값 해석 기능을 가지며, 먼셀(Munsell) 표색계나 PCCS(Practical Color Coordinate System)의 코드와 RGB 값을 연관시키는 대응표 등과 같은 색 테이블을 참조하여 색 이름이나 색 코드 등의 색 정보를 자동 계산하는 기능을 갖는다.

도6은 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 정면도이며, 도1 내지 도4와 같은 부분에 대해서는 동일한 부호로 표시한다. 이 실시예에서, 측정용 빛은 또한 피측정물의 배면으로부터 조사되도록 배열되며, 그 때문에 장착부(1)에는 또한 측정물에 대해 직각으로 빛을 조사하는 광원(6')이 설치된다. 또 도면 부호 5'는 광원 장착 구멍을 나타낸다. 이렇게 함에 따라, 피측정물을 투과한 빛을 검출할 수 있기 때문에, 피측정물의 투과 특성 관점에서 보다 정확한 색 측정을 할 수 있다.

도7a 및 도 7b는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 도면이며, 도7a는 평면도, 도7b는 정면도이다. 도7a 및 도 7b에서 도6과 동일한 부분은 같은 부호로 표시한다. 이 실시예에서는, 도6과 같이 피측정물(8)의 양면으로부터 빛이 조사되도록 배열되지만, 피측정물(8)을 (도6의 덮개부에 해당하는) 상측 부재(2)와 (도6의 장착부에 해당하는) 하측 부재(1) 사이에 직접 위치시켜 측정이 수행된다. 이 경우, 두 부재(1,2)는 (특히 도시하지 않은) 연결 부재에 의해 연결되어 서로 상하로 미끄럼 가능하도록 구성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

도6 및 도7의 실시예에서, 상측 부재(2)의 광원(6)으로부터의 빛은 피측정물에 의해 반사되며, (정반사광은 제거되고) 확산 반사광만이 확산광 추출구(7)로 입사한다. 또한, 하측 부재(1)의 광원(6')으로부터의 빛은 피측정물(8)을 투과하여, (확산하지 않고 투과하는 빛은 제거되고) 확산 투과광만이 확산광 추출구(7)로 입사한다. 따라서, 확산 반사광과 확산 투과광이 가산되어 확산광 추출구(7)로부터 추출됨으로써 피측정물의 투과 특성을 고려한 측정 조건이 달성 가능하게 된다.

특히, 피측정물(8) 근방에서 두 광원에서 조사된 광량의 비는 육안으로 색을 측정할 때의 측정 조건에 합치하도록 설정하는 것이 양호하다. 예를 들면, 광원(6)의 광량에 대한 광원(6')의 광량의 비는 약 20 ~ 60% 의 범위가 양호하며, 약 40%가 최적이다. 육안으로 측정하는 조건의 예는 RHS(The Royal Horicultural Society) 표색계에 제시되어 있다.

전술한 실시예에서, 광섬유가 확산광 추출구(7)에 설치되어 있지만, 이 추출구(7)에 광 센서(수광 소자)가 직접 설치되어, 전기 신호로서의 빛이 외부로 추출하도록 해도 된다. 또한, 피측정물로써 식물의 잎을 이용하였지만, 피측정물은 이에 한정되지는 않는다. 또한, 전술한 실시예는 0/45 광학계의 구조를 나타내고 있지만, 측정용 광원(6)과 확산광 추출구(7)의 위치를 반대로 한 이를테면 45/0 광학계의 구조가 대신 사용될 수도 있다.

도5에 도시한 측정용 공간(200)의 외부에 설치된 각 기능부(11 내지 14)는 컴퓨터(정보 처리 장치)로 구성되고 동작 수순은 미리 프로그램으로써 컴퓨터 내에 통합됨으로써 기능부를 소형 경량화할 수 있다. 도1 내지 도3, 도6 및 도7에 도시된 피측정 대상물을 개재하는 기구 부분과 컴퓨터를 (측정용 광원의 온/오프 제어용) 신호선과 광섬유에 의해 연결함으로써, 휴대형 색 측정 장치를 얻을 수 있다.

또한, 상측 부재(2)와 하측 부재(1)의 재료는 가공이 용이한 예를 들어 알루미늄 등의 금속일 수 있지만, 한정하지는 않으며, 빛을 투과하지 않는 다른 재료일 수 있다.

본 발명에 따르면, 피측정물이 개재되도록 배열됨으로써 색 측정될 수 있고, 잎을 분리하지 않고 식물을 손상시키지 않으면서 피측정물인 잎 등을 있는 그대로 측정할 수 있게 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 피측정물과 접촉하는 부분으로부터 흘러 들어오는 외광의 영향을 보정하는 기능을 추가함으로써 정확한 색 측정을 가능하게 하는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 피측정물의 배면으로부터 빛을 조사함으로써 투과광의 관점에서 정확한 색 측정을 가능하게 하는 효과가 있다.

도1은 본 발명에 따르는 제1 실시예의 정면도로서 장착부(1)와 덮개부(2)가 개방 상태로 있을 때를 나타낸 도면이고,

도2는 본 발명에 따르는 제1 실시예의 정면도로서 장착부(1)와 덮개부(2)가 폐쇄 상태로 있을 때를 나타낸 도면이고,

도3은 본 발명에 따르는 제1 실시예의 측면도이고,

도4는 덮개부를 투시하여 나타낸 도2의 평면도이고,

도5는 본 발명의 실시예에 따르는 색 측정 장치의 전체 구성을 나타낸 기능 블록도이고,

도6은 본 발명의 다른 실시예의 정면도로서 장착부(1)와 덮개부(2)가 폐쇄 상태로 있을 때를 나타낸 도면이며,

도7a와 도7b는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 도면으로서 도7a는 평면도이고, 도7b는 정면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 장착부(하측 부재)

2: 덮개부(상측 부재)

3: 힌지 기구

4: 측정 공간 구획부

5, 5': 측정용 광원 장착 구멍

6, 6': 측정용 광원

7: 확산광 추출구

8: 피측정물

9: 누설 유입 외광

10: 외광

11: 측정용 광원이 꺼져 있을 때의 확산광 검출부

12: 측정용 광원이 켜 있을 때의 확산광 검출부

13: 색 측정값 보정부

14: 색 측정값 해석부

200: 측정 공간

Claims

피측정물의 색 측정을 행하는 색 측정 장치이며,

피측정물에 빛을 조사하는 제1 광원 및 피측정물로부터의 확산광을 추출하는 추출구가 설치된 제1 부재와,

상기 피측정물을 장착하는 제2 부재와,

상기 제2 부재에 설치되어 상기 피측정물에 빛을 조사하는 제2 광원을 포함하며,

상기 제1 및 제2 부재에 의해 상기 피측정물을 끼움으로써, 상기 제1 및 제2 광원에 의해 상기 피측정물의 표리 양면으로부터 빛을 조사하여 상기 피측정물의 색 측정을 행하는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 부재에 설치된 광원의 광량에 대한 상기 제2 부재에 설치된 광원의 광량의 비는 약 20 내지 60%의 범위로 설정되는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2 부재를 개폐 가능하게 연결하는 연결 부재와,

상기 제1 및 제2 부재가 연결 부재에 의해 폐쇄 상태로 되었을 때, 제1 및 제2 부재 사이에 측정 공간을 확정하기 위한 측정 공간 구획부를 포함하는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
제3항에 있어서, 피측정물과 측정 공간 구획부의 접촉부로부터 누설된 외광의 영향을 보정하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
제4항에 있어서, 상기 수단은 상기 광원이 켜 있을 때의 추출구로부터의 출력에 대해 상기 광원이 꺼져 있을 때의 추출구로부터의 출력을 이용하여 상기 영향을 보정하는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
제5항에 있어서, 상기 수단은 상기 광원이 켜 있을 때의 추출구로부터의 출력을 검출하는 제1 수단과,

상기 광원이 꺼져 있을 때의 추출구로부터의 출력을 검출하는 제2 수단과,

제1 수단에 의한 검출 출력으로부터 제2 수단에 의한 검출 출력을 빼는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 색 측정 장치.
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