JP6551094B2 - 測色計 - Google Patents

Description

本発明は、物体の色を測定する測色計に関する。

従来、測色計の光源として、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプ等が用いられる。ハロゲンランプから発せられる光は、可視光の波長領域（可視光域とも言う）から近赤外光の波長領域（近赤外光域とも言う）にかけてなだらかな分光スペクトルを有する。また、キセノンフラッシュランプから発せられる光は、太陽光と比較的近い分光スペクトルを有しており、該分光スペクトルは、近紫外光、可視光および赤外光の波長領域でほぼ一定の光の強度を呈し、多数の輝線を含んでいる。つまり、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプから発せられる光は、測定に用いるための可視光域の他に、赤外光の波長領域（赤外光域とも言う）においても放射強度を有する。

一方、測色計のセンサーについては、可視光域の光を検出する光電変換素子として、例えば、シリコンフォトダイオードが一般的に用いられる。そのシリコンフォトダイオードは、３００〜１２００ｎｍ程度の広い波長帯域の光に対して感度を有しており、可視光だけでなく、赤外光も検出する。したがって、測色計では、光源から発せられた赤外光は、測色対象物で反射または透過して、シリコンフォトダイオードによって検出される。このとき、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に、迷光としての赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が加算されてしまう。このため、赤外光が何らかの形で除去される必要がある。

そこで、光源として、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプが用いられる場合には、一般に、照明系または受光系に赤外光の通過を抑制するフィルター（赤外カットフィルターとも言う）が挿入される（例えば、特許文献１等）。これにより、測定結果に赤外光の影響が出ないように設計され得る。

ところで、近年、測色計の光源として、ＬＥＤの発光に応じて白色光を発する構成（白色ＬＥＤとも言う）が頻繁に用いられる（例えば、特許文献２等）。白色ＬＥＤは、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプ等の光源に対して、長寿命であり、キセノンフラッシュランプと比較して、トリガ回路および昇圧回路等の複雑な回路を有していない。このため、白色ＬＥＤが採用されることで、例えば、光源の長寿命化によって、管理が容易となり、また、測色計の小型化および省電力が実現可能であり、点光源に近い小さな発光面積によって、平行光束による照明が容易に可能となる。

白色ＬＥＤにおいて白色光を発するために複数色の光を混合する方式としては、例えば、３種類の方式に大別される。該３種類の方式は、［ｉ］ＲＧＢの３色の単色ＬＥＤから発せられるＲＧＢの３色の光を混合する方式、［ii］青色ＬＥＤの光と、その光による黄色蛍光体の励起で発せられる黄色光とを混合する方式、および［iii］紫色ＬＥＤの光と、その光によるＲＧＢ蛍光体の励起で発せられるＲＧＢの３色の光とを混合する方式である。これらの３種類の方式の何れの方式の白色ＬＥＤから発せられる光であっても、可視光域のみに放射強度を有し、赤外光域の放射強度はほぼゼロである。このため、シリコンフォトダイオードにおいて、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合がそもそも生じない。すなわち、測色計に赤外カットフィルターが配置される必要がない。

特開２００７−１９２７４９号公報 特開２００５−２５７３７４号公報

ところで、測定対象物の中には、可視光の照射によって励起され、近赤外光を発する蛍光物質を含むものが存在する。このような測定対象物が用いられると、光源から発せられる光に赤外光が含まれていなくても、測定対象物から蛍光によって発せられる赤外光が、可視光に混入して、センサーとしてのシリコンフォトダイオードで受光される。

また、例えば、測定対象物からの光についての三刺激値を直読する方式、および測定対象物からの光を分光して測色する方式（分光測色方式とも言う）に拘わらず、センサーが赤外光域にも感度を有する場合が多い。

但し、白色ＬＥＤのような赤外光域に発光強度を有していない光源によって測定対象物が照明され、該測定対象物が、照明光の波長域の光のみを反射および透過させる場合には、センサーへの入射光に赤外光が混入しない。この場合には、センサーにおいて、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合が生じない。

しかしながら、測定対象物の内部に、可視光を励起光として赤外光を蛍光発光するような蛍光物質が含まれている場合には、センサーへ入射される可視光に赤外光が混入するため、その赤外光の光量に比例した出力が加算され、測色精度の低下を招く。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、測色精度の高い測色技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、第１の態様に係る測色計は、測色対象物が対向して配されるとともに可視光が通過する測定開口を有する測定部と、赤外光を含まない光を前記測定開口に向けて照射する発光部と、前記測定開口からの光を受光して光電変換によって電気信号を得る受光部と、前記測定開口から前記受光部に至る光路上に配置され且つ赤外光の通過を抑制する第１の赤外光カット部と、を備え、前記発光部が、赤外光を含む光を発する光源と、該光源から前記測定開口に向けた光路上に配置され且つ赤外光の通過を抑制する第２の赤外光カット部と、を含んでおり、前記発光部から前記受光部までの光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数に近似させるフィルターを有しており、前記受光部が、第１受光部と第２受光部と第３受光部とを含み、前記フィルターが、前記測定開口から前記第１受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｘ（λ）に近似させる膜を含む第１フィルターを含み、前記フィルターが、前記測定開口から前記第２受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｙ（λ）に近似させる膜を含む第２フィルターを含み、前記フィルターが、前記測定開口から前記第３受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｚ（λ）に近似させる膜を含む第３フィルターを含む刺激値直読型の測色計である。

第２の態様に係る測色計は、第１の態様に係る測色計であって、前記第１の赤外光カット部および前記第２の赤外光カット部のそれぞれが、干渉膜を含んでいる。

第３の態様に係る測色計は、第１または第２の態様に係る測色計であって、前記フィルターが、干渉膜を含んでいる。

第１から第３の何れの態様に係る測色計によっても、受光部への赤外光の入射が抑制されるため、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合が生じ難い。したがって、測色精度の高い測色技術が提供され得る。

第１の態様に係る測色計によれば、発光部側で赤外光が低減されているにも拘わらず、試料における蛍光等によって赤外光を生じる場合であっても、受光部への赤外光の入射が低減され得る。

第１から第３の何れの態様に係る測色計によっても、刺激値直読型の測色計であっても、測色精度が高められ得る。

一実施形態に係る測色計の概略的な構成を例示する図である。 白色ＬＥＤから発せられる白色光の分光スペクトルの一例を示す図である。 ハロゲンランプから発せられる光の分光スペクトルの一例を示す図である。 キセノンフラッシュランプから発せられる光の分光スペクトルの一例を示す図である。 ＬＶＦの分光透過率の一例を示す図である。 シリコンフォトダイオードの分光感度の一例を示す図である。 可視光の照射に応じて橙色の試料から発せられる光の分光スペクトルを例示する図である。 可視光の照射に応じて赤色の試料から発せられる光の分光スペクトルを例示する図である。 赤外カットフィルターの分光透過率の一例を示す図である。 赤外カットフィルターの分光透過率の一例を示す図である。 橙色の試料に係る分光反射率の測定結果の参考例を示す図である。 赤色の試料に係る分光反射率の測定結果の参考例を示す図である。 橙色の試料に係る分光反射率の測定結果を例示する図である。 赤色の試料に係る分光反射率の測定結果を例示する図である。 第１変形例に係る測色計の概略的な構成を例示する図である。 第２変形例に係る受光系の一構成例を示す図である。 第３変形例に係る測色計を概略的な構成を例示する図である。 第４変形例に係る測色計の受光系の一構成例を示す図である。 刺激値直読方式の測色計の３つのセンサーの分光感度を例示する図である。 第５変形例に係る測色計の概略的な構成を例示する図である。 第６変形例に係る測色計の概略的な構成を例示する図である。

以下、本発明の一実施形態および各種変形例を図面に基づいて説明する。なお、図面においては同様な構成および機能を有する部分については同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。また、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は正確に図示されたものではない。

＜(１)一実施形態＞
＜(１−１)測色計の概略的な構成＞
図１は、一実施形態に係る測色計１の概略的な構成を例示する図である。

測色計１は、筐体２内に、照明系１０、受光系２０、制御部３０および演算部４０を備えている。

筐体２は、例えば、測色計１の各種構成を外側から覆う箱状のケースである。筐体２には、測色対象物Ｓｍ１の表面の色を測定するための測定部２ｈｐが設けられている。測定部２ｈｐには、可視光が通過する測定開口２ｈが設けられている。測定開口２ｈは、該測定開口２ｈに対向するように測色対象物Ｓｍ１が配置されている状態で、筐体２内の照明系１０から発せられた可視光を通過させることで、該可視光を測色対象物Ｓｍ１に照射させる。このとき、測定開口２ｈは、可視光の照射に応じて測色対象物Ｓｍ１の表面で生じる光を通過させ、受光系２０に受光させる。なお、測定開口２ｈは、例えば、部材が何も配置されていない孔部であっても良いし、可視光が通過可能な透明な部材が配置された部分であっても良い。透明な部材は、例えば、ガラスやアクリル等の透明な素材によって構成され得る。

照明系１０は、発光部１１、コリメータレンズ１２および発光回路１３を有している。

発光部１１は、赤外光を含まない光を測定開口２ｈに向けて照射する。このため、測定開口２ｈに対向して測色対象物Ｓｍ１が配されている場合には、赤外光を含まない光が、測色対象物Ｓｍ１に照射される。該赤外光は、例えば、７８０〜１２００ｎｍの波長範囲の光である。ここで、発光部１１が、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）によって白色光を発する光源を含んでいれば、例えば、管理の容易化、測色計の小型化および省電力化等が可能となる。また、例えば、点光源等と言った狭い領域から光が発せられるため、平行光束による照明が容易となる。これにより、測色精度の向上が図られ得る。

なお、ＬＥＤによって白色光を発する構成（白色ＬＥＤとも言う）としては、例えば、３つの方式の第１〜３白色ＬＥＤが採用され得る。第１白色ＬＥＤは、ＲＧＢの３色の単色ＬＥＤから発せられるＲＧＢの３色の光を混合して白色光を発する構成を有する。第２白色ＬＥＤは、青色ＬＥＤの光とその光による黄色蛍光体の励起で発せられる黄色光とを混合する構成を有する。第３白色ＬＥＤは、紫色ＬＥＤの光とその光によるＲＧＢ蛍光体の励起で発せられるＲＧＢ光とを混合する構成を有する。

コリメータレンズ１２は、発光部１１から発せられる光を測色対象物Ｓｍ１に向かう平行光に変換する。このとき、測色対象物Ｓｍ１に対して予め設定された所定の角度で光が照射される。

発光回路１３は、制御部３０からの信号に応じて、発光部１１が発光するタイミングを制御する。

受光系２０は、測定開口２ｈからの光を、予め設定された所定角度で受光する。このため、測定開口２ｈに対向して測色対象物Ｓｍ１が配されている場合には、測色対象物Ｓｍ１から主に反射によって発せられる光が、受光系２０によって予め設定された所定角度で受光される。該受光系２０は、対物レンズ２１、導光部２２および受光系本体部２０ｂを有している。

対物レンズ２１は、測色対象物Ｓｍ１から発せられる光を導光部２２に導くレンズである。ここで、測色対象物Ｓｍ１から発せられる光は、測定の対象となる光（被測定光とも言う）である。

導光部２２は、測色対象物Ｓｍ１から発せられる被測定光を受光系本体部２０ｂ内に導く。該導光部２２は、例えば、光ファイバー等を有して構成される。

受光系本体部２０ｂは、例えば、略円筒形の筐体を有しており、該筐体内に、赤外光カット部２３、結像レンズ２４，２５、コリメータレンズ２６、分光部２７および受光部２８を有している。

赤外光カット部２３は、赤外光の通過を抑制する。そして、該赤外光カット部２３は、測定開口２ｈから受光部２８に至る光路上に配置されている。

分光部２７は、コリメータレンズ２６から入射される被測定光の可視光を分光する。該分光部２７としては、例えば、リニアバリアブルフィルター（ＬＶＦ: Linear Variable Filter）等が採用される。ＬＶＦは、例えば、被測定光が透過する位置が一方向（波長変化方向とも言う）にずれるにつれて、透過する光の波長が変化するフィルターである。具体的には、分光部２７に入射された被測定光は、ＬＶＦによって、波長変化方向の位置に応じてそれぞれ異なる単色光に分解され、受光部２８で受光されて光電変換によって電気信号に変換される。また、例えば、分光部２７としてＬＶＦが採用されると、可視光を分光する構成の小型化によって、測色計１の小型化が図られ得る。

また、分光部２７は、測定開口２ｈから受光部２８に至る光路上に配置されている。具体的には、測色対象物Ｓｍ１から発せられて、対物レンズ２１、導光部２２、赤外光カット部２３、結像レンズ２４，２５およびコリメータレンズ２６を透過した被測定光が、分光部２７によって分光される。

結像レンズ２４，２５は、導光部２２から受光系本体部２０ｂ内に入射されて赤外光カット部２３を透過した被測定光を、コリメータレンズ２６に導く。コリメータレンズ２６は、結像レンズ２４，２５から導かれた被測定光を分光部２７に効率良く導く。ここで、結像レンズ２４，２５およびコリメータレンズ２６は、例えば、それぞれＬＶＦの波長変化方向に直交する方向（ＬＶＦ直交方向とも言う）、およびＬＶＦの波長変化方向に相対的に強い屈折力を有するシリンドリカルレンズである。具体的には、コリメータレンズ２６は、ＬＶＦに被測定光を平行に入射させる。結像レンズ２４，２５は、ＬＶＦ直交方向において、受光部２８の受光面（センサー面とも言う）で被測定光を結像させる。これにより、受光部２８において被測定光が最大限に利用され得る。つまり、コリメータレンズ２６からＬＶＦに向かう被測定光は、光束の断面が略線状の平行光となる。

受光部２８は、測定開口２ｈからの光を受光して、光電変換によって電気信号を得る。このため、測定開口２ｈに対向して測色対象物Ｓｍ１が配されている場合には、発光部１１による測色対象物Ｓｍ１への光の照射に応じて、該測色対象物Ｓｍ１から発せられる可視光を受光して、光電変換によって電気信号を得る。本実施形態では、受光部２８が、被測定光を複数の単色光に分光し、分光後の複数の単色光を複数のセンサーで受光することで、光の強度に応じた電気信号を得ている。

具体的には、例えば、分光部２７で光が分光される方向に対応する方向に複数の受光素子が並べられたラインセンサーの形態を有する。これにより、複数の受光素子において、例えば、相互に異なる波長域の光が受光されて、該光の光量に応じた電気信号が光電変換によって取得され得る。なお、複数の受光素子としては、例えば、光の照射に応じて電気信号を生じさせる光電変換を行うシリコンフォトダイオード等が採用され得る。

演算部４０は、受光部２８で取得される電気信号に基づく演算によって、測色対象物Ｓｍ１の色に係る情報を取得する。ここでは、例えば、各種表色系の演算方式に則った演算が行われる。なお、演算部４０における演算には、例えば、得られた電気信号に、人間の眼の感度が掛け合わされるような演算が含まれる。

＜(１−２)赤外線カット部の配設＞
図２は、白色ＬＥＤから発せられる白色光の分光スペクトルの一例を示す図である。図２では、横軸が波長を示し、縦軸が相対強度を示している。そして、図２において、第１白色ＬＥＤから発せられる光の分光スペクトルが実線で描かれた曲線で示され、第２白色ＬＥＤから発せられる光の分光スペクトルが破線で描かれた曲線で示され、第３白色ＬＥＤから発せられる光の分光スペクトルが一点鎖線で描かれた曲線で示されている。図２で示されるように、第１〜３白色ＬＥＤの各白色ＬＥＤから発せられる光は、可視光の成分によって構成されており、実質的に赤外光の成分を含んでいない。

一方、図３は、ハロゲンランプから発せられる光の分光スペクトルの一例を示す図である。図４は、キセノンフラッシュランプから発せられる光の分光スペクトルの一例を示す図である。図３および図４では、横軸が波長を示し、縦軸が相対強度を示している。そして、図３において、ハロゲンランプから発せられる光の分光スペクトルが実線で描かれた曲線で示され、図４において、キセノンフラッシュランプから発せられる光の分光スペクトルが実線で描かれた曲線で示されている。図３および図４で示されるように、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプの何れのランプからも、可視光域の光だけでなく、赤外光域の光が発せられる。

図５は、分光部２７を構成するＬＶＦの分光透過率の一例を示す図である。図５では、横軸が波長を示し、縦軸が透過率を示している。そして、図５では、３９０ｎｍの波長の光を透過させる部分における透過率が実線で描かれた曲線で示され、５６０ｎｍの波長の光を透過させる部分における透過率が破線で描かれた曲線で示されている。図５で示されるように、可視光域については、設計通りの波長の光を透過させるとともに、それ以外の波長の光の透過が実質的に完全にブロックされている。その一方で、紫外光域から赤外光域までの広い波長帯域の光を全て実質的にブロックするように、干渉膜を設計することは困難である。例えば、ＬＶＦのうち、３９０ｎｍの波長の光を透過させる部分においては、８００ｎｍ以上の波長域の赤外光も透過させてしまう。

図６は、受光部２８を構成するシリコンフォトダイオードの分光感度の一例を示す図である。図６では、横軸が波長を示し、縦軸が感度を示している。図６で示されるように、シリコンフォトダイオードは、可視光域に対する感度だけでなく、赤外光に対する強い感度を有する。

ここで、仮にハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプが光源として使用される測色計を想定すると、光源から発せられた可視光および赤外光は、測色対象物で反射して、シリコンフォトダイオードによって検出される。このとき、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が加算されてしまう。そこで、光源として、ハロゲンランプやキセノンフラッシュランプが用いられる場合には、測定結果に赤外光の影響が出ないように、一般に、照明系または受光系に赤外カットフィルターが挿入される。

一方、白色ＬＥＤが光源として使用される測色計では、光源から実質的に赤外光が発せられず、白色ＬＥＤから発せられた可視光が測色対象物で反射して、シリコンフォトダイオードによって検出される。このため、測定結果に赤外光の影響が出ることが想定され難い。そこで、シリコンフォトダイオードにおいて、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合が生じない。すなわち、測色計に赤外カットフィルターが配置される必要がない。

しかしながら、可視光の照射によって励起されて蛍光によって近赤外光を生じる蛍光物質を含む試料が存在する。図７は、可視光の照射に応じて橙色の試料（第１試料とも言う）から発せられた光の分光スペクトルを例示する図である。図８は、可視光の照射に応じて赤色の試料（第２試料とも言う）から発せられた光の分光スペクトルを例示する図である。

図７および図８では、横軸が波長を示し、縦軸が相対光量（相対強度に対応）を示している。そして、図７および図８では、４００ｎｍの光の照射に応じて試料から発せられた光の分光スペクトルが太線で描かれた曲線で示され、４５０ｎｍの光の照射に応じて試料から発せられた光の分光スペクトルが破線で描かれた曲線で示され、５００ｎｍの光の照射に応じて試料から発せられた光の分光スペクトルが一点鎖線で描かれた曲線で示されている。また、図７および図８では、５５０ｎｍの光の照射に応じて試料から発せられた光の分光スペクトルが二点鎖線で描かれた曲線で示され、６００ｎｍの光の照射に応じて試料から発せられた光の分光スペクトルが細線で描かれた曲線で示されている。

図７および図８で示されるように、例えば、４００ｎｍの光が試料に照射された場合に、試料から発せられた光の分光スペクトルには、４００ｎｍ付近の可視光域の相対光量の他に、７００〜１０５０ｎｍ付近の近赤外光域の相対光量が混入していたことが分かる。このような現象は、４００ｎｍの可視光が励起光とされて、８５０ｎｍ付近の近赤外光域の光を放射する蛍光物質が試料に含まれていることを意味している。そして、図７および図８で示されるように、励起光として働く可視光の波長域は、約４００〜６００ｎｍの波長域に及ぶものと推定される。つまり、第１および第２試料には、約４００〜６００ｎｍの可視光を励起光として、近赤外光域の光を放射する蛍光物質が含まれているものと推定される。

このような可視光の照射に応じて近赤外光域の光を放射する蛍光物質が含まれた第１および第２試料が測色対象物として用いられると、光源から発せられる光に赤外光が含まれていなくても、測色対象物から発せられる可視光に、蛍光による近赤外光が混入する。このとき、可視光に近赤外光が混入した光が、センサーとしてのシリコンフォトダイオードで受光されると、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が加算されてしまい、測色精度の低下を招く。

そこで、本実施形態に係る測色計１では、測色対象物Ｓｍ１で発生する赤外光の受光部２８への入射を抑制するために、測定開口２ｈから受光部２８に至る光路上に赤外光カット部２３が配置されている。ここで、赤外光の通過を低減する赤外光のカット（赤外光カットとも言う）とは、例えば、７８０〜１２００ｎｍの波長域の赤外光を、少なくとも数％あるいは１％以下の強度まで低減させることを意味する。そして、例えば、約８５０ｎｍの波長域の赤外光が顕著に低下されれば良い。

赤外光カット部２３としては、例えば、干渉膜が蒸着されることで生成されるフィルムが採用される。また、赤外光カット部２３として、レンズ、プリズムおよび光学フィルター等と言った他の機能を有する光学部品に、赤外光をカットするための干渉膜が蒸着されたものが採用されても良い。これにより、赤外光の透過を抑制する性質を有する各種の構成が実現され得る。また、例えば、干渉膜の代わりに、赤外光を吸収する性質を有するガラスフィルターが光路中に挿入されることで、赤外光カット部２３の機能が実現されても良い。また、例えば、赤外光を吸収するフィルターの表面に、赤外光をカットする機能を有する干渉膜を蒸着させることで構成される赤外光カット部２３が採用されることで、赤外光の透過率がさらに低下されて、測色計１における測色精度の向上が図られても良い。

図９および図１０は、赤外光カット部２３としての赤外カットフィルターの分光透過率を例示する図である。図９では、赤外光カット部２３としての干渉膜の分光透過率が示され、図１０では、赤外光カット部２３としての赤外光を吸収する性質を有するガラスフィルターの分光透過率が示されている。

図９で示されるように、赤外カットフィルターとしての干渉膜は、例えば、約３７０〜７８０ｎｍの波長の可視光を透過し、約７８０〜１１００ｎｍの波長の赤外光を反射する。また、図１０で示されるように、赤外カットフィルターとしてのガラスフィルターは、例えば、約３７０〜７８０ｎｍの波長の可視光を透過し、約７８０〜１１００ｎｍの波長の赤外光を吸収する。これらの作用により、測定したい可視光域における光のロスを低く抑え、不要な赤外光を排除することが可能である。

図１１は、測色対象物Ｓｍ１としての橙色の第１試料における分光反射率の測定結果の一例を示す図である。図１２は、測色対象物Ｓｍ１としての赤色の第２試料における分光反射率の一例を示す図である。図１１および図１２では、横軸が波長を示し、縦軸が反射率を示している。そして、図１１および図１２では、測色計１から赤外光カット部２３が仮に取り除かれた構成によって取得された分光反射率の実測値が、破線で描かれた曲線で示されている。また、図１１および図１２では、蛍光によって生じた赤外光の成分が取り除かれた場合の真の分光反射率が実線で描かれた曲線で示されている。

図１１および図１２で示されるように、可視光域のうちの４００〜５００ｎｍの比較的短い波長域において、真の分光反射率に対して、分光反射率の実測値が明らかに高い反射率を呈した。ここでは、４００〜５００ｎｍの比較的短い波長域の光を受光する受光部２８が、赤外光域においても分光感度を有し、受光部２８において、測色対象物Ｓｍ１からの可視光に係る出力に、測色対象物Ｓｍ１からの赤外光に係る出力が重畳され得る。このとき、真の分光反射率に対し、反射率が最大で２５％程度上昇し得ることが分かる。この分光反射率のずれ量は、かなり大きく、看過できるものではない。

これに対して、本実施形態に係る測色計１のように、赤外光カット部２３が設けられている場合には、分光反射率の実測値と、真の分光反射率との差が殆どなくなる。

図１３は、測色対象物Ｓｍ１としての橙色の第１試料における分光反射率の測定結果の一例を示す図である。図１４は、測色対象物Ｓｍ１としての赤色の第２試料における分光反射率の一例を示す図である。図１３および図１４では、横軸が波長を示し、縦軸が反射率を示している。そして、図１３および図１４では、赤外光カット部２３を有する測色計１によって取得された分光反射率の実測値が、破線で描かれた曲線で示されている。また、図１３および図１４では、蛍光による赤外光の成分が取り除かれた場合の真の分光反射率が実線で描かれた曲線で示されている。

図１３および図１４で示されるように、真の分光反射率に対して、分光反射率の実測値が殆ど同じ値を呈した。つまり、分光反射率の実測値は、真の分光反射率とほぼ同一の値を呈していた。この場合、赤外光カット部２３の存在によって、蛍光で生じた赤外光の受光部２８への入射が抑制される。このため、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合が生じ難い。

＜(１−３)一実施形態のまとめ＞
以上のように、一実施形態に係る測色計１によれば、測定開口２ｈから受光部２８に至る光路上に赤外光カット部２３が配置されている。これにより、測色対象物Ｓｍ１で発生する赤外光の受光部２８への入射が抑制される。このため、受光部２８において、赤外光域の分光スペクトルに応じた出力が、本来測定したい可視光域の分光スペクトルに応じた出力に加算されるような不具合が生じ難い。したがって、測色精度の高い測色技術が提供され得る。

＜(２)変形例＞
なお、本発明は上述の一実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

＜(２−１)第１変形例＞
上記一実施形態では、受光系２０によって、測色対象物Ｓｍ１から主に反射によって発せられる光が、予め設定された所定角度で受光されたが、これに限られない。例えば、発光部１１からの光の照射に応じて測色対象物Ｓｍ１を主に透過することで発せられる光が、受光系２０によって予め設定された所定角度で受光されても良い。つまり、受光部２８は、例えば、発光部１１による光の照射に応じて測色対象物Ｓｍ１から発せられる光を受光して光電変換によって電気信号を得るものであれば良い。ここで、第１変形例に係る測色計１Ａの具体例を挙げて説明する。

図１５は、第１変形例に係る測色計１Ａの概略的な構成を例示する図である。図１５で示されるように、第１変形例に係る測色計１Ａは、上記一実施形態に係る測色計１がベースとされて、筐体２が、照明系１０を有する第１筐体２ａと、受光系２０を有する第２筐体２ｂとに分割されたものである。

第１筐体２ａには、測色対象物Ｓｍ１の色を測定するための第１測定部２ｈｐａが設けられている。第１測定部２ｈｐａには、可視光が通過する第１測定開口２ｈａが設けられている。また、第２筐体２ｂには、測色対象物Ｓｍ１の色を測定するための第２測定部２ｈｐｂが設けられている。第２測定部２ｈｐｂには、可視光が通過する第２測定開口２ｈｂが設けられている。測色対象物Ｓｍ１の色を測定する際には、該測色対象物Ｓｍ１が第１測定部２ｈｐａと第２測定部２ｈｐｂとの間に挟まれている位置に配される。

そして、第１測定開口２ｈａは、該第１測定開口２ｈａに対向するように測色対象物Ｓｍ１が配置されている状態で、第１筐体２ａ内の照明系１０から発せられた可視光を通過させることで、該可視光を測色対象物Ｓｍ１に照射させる。このとき、第２測定開口２ｈｂは、可視光の照射に応じて測色対象物Ｓｍ１を透過する光を、第２測定開口２ｈｂを通過させ、受光系２０に受光させる。このため、第１変形例に係る測色計１Ａにおいても、上記一実施形態に係る測色計１と同様に、赤外光カット部２３が、第２測定開口２ｈｂから受光部２８に至る光路上に配置されている。したがって、本変形例に係る測色計１Ａでは、一実施形態に係る測色計１と同様な効果を奏する。

＜(２−２)第２変形例＞
上記一実施形態および上記第１変形例では、分光部２７がＬＶＦによって構成されたが、これに限られない。例えば、分光部２７を有する受光系本体部２０ｂが、回折格子によって構成される分光部２７Ｂを有する受光系本体部２０ｂＢに置換されることで、受光系２０が受光系２０Ｂに置換されても良い。このような構成が採用されても、測色精度の高い測色技術が容易に提供され得る。ここで、このような構成が採用される第２変形例に係る受光系本体部２０ｂＢの具体例を挙げて説明する。

図１６は、第２変形例に係る受光系本体部２０ｂＢの一構成例を示す図である。図１６で示されるように、受光系本体部２０ｂＢは、例えば、略直方体状の筐体を有しており、該筐体内に、赤外光カット部２３、分光部２７Ｂおよび受光部２８を有している。

赤外光カット部２３は、導光部２２によって導かれて筐体に設けられたスリット部２０ＳＬを介して受光系本体部２０ｂＢ内に入射される被測定光の光路上に設けられている。そして、赤外光カット部２３を通過した被測定光は、分光部２７Ｂに照射される。

分光部２７Ｂは、例えば、回折格子等を含んで構成され、赤外光カット部２３から入射される被測定光の可視光を分光する。該分光部２７Ｂでは、回折格子で回折された被測定光が、一方向にずれるにつれて、波長が大小の一方向に変化するように分光される。また、分光部２７Ｂは、測定開口２ｈ（または第２測定開口２ｈｂ）から受光部２８までの光路上に配置されている。これにより、測色対象物Ｓｍ１から発せられて、赤外光カット部２３を透過した被測定光が、分光部２７Ｂによって複数の単色光に分光される。

このように、第２変形例に係る受光系本体部２０ｂＢは、ポリクロメーター内に赤外光カット部２３が配された構成を有している。

ところで、被測定光に赤外光が含まれている場合、仮に赤外光カット部２３が設けられていなければ、受光系本体部２０ｂＢの筐体の内壁部等で赤外光が反射されて、受光部２８に赤外光が照射され得る。これに対して、図１６で示される本変形例では、受光系本体部２０ｂＢに入射された被測定光に含まれる赤外光域の光の通過が赤外光カット部２３で抑制される。これにより、受光部２８に赤外光が照射され難くなり、測色計１Ｂにおける測色精度が向上し得る。

＜(２−３)第３変形例＞
上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、白色ＬＥＤが適用された発光部１１によって、赤外光を含まない光が測色対象物Ｓｍ１に照射されたが、これに限られない。例えば、発光部１１が、赤外光を含む光を発する光源と、該光源から測定開口２ｈ（または第１測定開口２ｈａ）に向けた光路上に配置され且つ赤外光の通過を抑制する赤外光カット部とを含む構成が採用されても良い。このとき、第２測定開口２ｈｂから受光部２８に向けた光路上だけでなく発光部に赤外光カット部が設けられていることになる。

このような構成では、発光部側で赤外光が低減されているにも拘わらず、測定対象物Ｓｍ１における蛍光等によって赤外光を生じる場合であっても、受光部２８への赤外光の入射が低減され得る。なお、赤外光を含む光を発する光源としては、例えば、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプ等が採用される。また、赤外光カット部としては、例えば、上述した赤外光カット部２３と同様な構成のものが採用され得る。ここで、このような構成が採用される第３変形例に係る測色計の具体例を挙げて説明する。

図１７は、第３変形例に係る測色計１Ｃの概略的な構成を例示する図である。図１７で示されるように、第３変形例に係る測色計１Ｃは、上記一実施形態に係る測色計１がベースとされて、発光部１１が、発光部１１Ｃに置換されることで、照明系１０が、照明系１０Ｃに変更されたものである。

発光部１１Ｃは、光源１１Ｃａ、背面反射部材１１Ｃｂおよび赤外光カット部１１Ｃｃを備えている。光源１１Ｃａは、ハロゲンランプおよびキセノンフラッシュランプ等を備えて構成され、赤外光を含む光を発する。背面反射部材１１Ｃｂは、光源１１Ｃａの背面を覆うように配置された凹状の反射部材である。赤外光カット部１１Ｃｃは、例えば、背面反射部材１１Ｃｂの開口部を覆うように配置されている。該赤外光カット部１１Ｃｃとしては、上記一実施形態の赤外光カット部２３と同様な構成および機能のものが採用され得る。このような構成により、光源１１Ｃａから発せられる光が、直接または背面反射部材１１Ｃｂで反射されて、背面反射部材１１Ｃｂの開口部に配された赤外光カット部１１Ｃｃに照射される。このとき、赤外光カット部１１Ｃｃを光が通過する際に、光源１１Ｃａから発せられた光に含まれる赤外光が低減され得る。そして、発光部１１Ｃから赤外光を含まない光が出射され、該光がコリメータレンズ１２および測定開口２ｈを介して測色対象物Ｓｍ１に照射され得る。

なお、このような構成が採用される場合、例えば、測定部２ｈｐが積分球であり、該積分球に測定開口２ｈが設けられた構成が採用されても良い。この場合、例えば、照明系１０Ｃから積分球内に照射される光が、積分球内で反射して測定開口２ｈを介して測色対象物Ｓｍ１に照射され、その際に測色対象物Ｓｍ１から発せられて測定開口２ｈを介して積分球内に入射される光が、積分球内で反射して受光系２０で受光され得る。

＜(２−４)第４変形例＞
上記一実施形態および上記第１〜３変形例では、分光部２７，２７Ｂで分光された光がラインセンサーの形態を有する受光部２８によって受光される受光系２０，２０Ｂが採用されたが、これに限られない。例えば、人間の眼の分光感度に相当するセンサーを用いて、Ｘ，Ｙ，Ｚの３刺激値を測定する方式（刺激値直読方式とも言う）の受光系２０Ｄが採用されても良い。つまり、刺激値直読型の測色計が採用されても良い。ここで、このような構成が採用される第４変形例に係る受光系２０Ｄの具体例を挙げて説明する。

図１８は、第４変形例に係る受光系２０Ｄの一構成例を示す図である。図１８で示されるように、３個の受光部２８ａ〜２８ｃとしての３つのセンサーが設けられており、受光部２８ａの前面にフィルターＦ１ａが設けられ、受光部２８ｂの前面にフィルターＦ１ｂが設けられ、受光部２８ｃの前面にフィルターＦ１ｃが設けられている。ここで、３つのセンサーとしては、例えば、シリコンフォトダイオードが採用され得る。

そして、刺激値直読方式の受光系２０Ｄでは、例えば、発光部１１（１１Ｃ）から受光部２８ａ〜２８ｃまでの光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数に近似させるフィルターＦ１ａ〜Ｆ１ｃが設けられていれば良い。なお、該フィルターは、干渉膜であっても良いし、ガラスフィルター等で構成されても良い。例えば、光を吸収する性質が異なるガラスフィルターの積層体が光路中に挿入されることで、フィルターＦ１ａ〜Ｆ１ｃの機能が実現されても良い。さらに、例えば、干渉膜の代わりに、ゼラチン膜およびアセテート膜等の何れの材質の膜が採用されても良い。

具体的には、受光系２０Ｄは、３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｘを得る第１受光ユニット２０Ｄａ、３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｙを得る第２受光ユニット２０Ｄｂ、および３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｚを得る第３受光ユニット２０Ｄｃを備えている。

例えば、第１受光ユニット２０Ｄａでは、フィルターＦ１ａの表面に、分光応答度が重価係数ｘ（λ）に近似される干渉膜２９ａが蒸着されることで、３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｘが得られ、フィルターＦ１ａの裏面に、赤外光をカットする赤外光カット部２３ａとしての干渉膜が蒸着されたものが採用され得る。この場合、例えば、測色計全体の分光応答度が重価係数ｘ（λ）に近似されるように、干渉膜２９ａおよび赤外光カット部２３ａが設けられていれば良い。

また、第２受光ユニット２０Ｄｂでは、フィルターＦ１ｂの表面に、分光応答度が重価係数ｙ（λ）に近似される干渉膜２９ｂが蒸着されることで、３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｙが得られ、フィルターＦ１ｂの裏面に、赤外光をカットする赤外光カット部２３ｂとしての干渉膜が蒸着されたものが採用され得る。この場合、例えば、測色計全体の分光応答度が重価係数ｙ（λ）に近似されるように、干渉膜２９ｂおよび赤外光カット部２３ｂが設けられていれば良い。

また、第３受光ユニット２０Ｄｃでは、フィルターＦ１ｃの表面に、分光応答度が重価係数ｚ（λ）に近似される干渉膜２９ｃが蒸着されることで、３刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚのうちの刺激値Ｚが得られ、フィルターＦ１ｃの裏面に、赤外光をカットする赤外光カット部２３ｃとしての干渉膜が蒸着されたものが採用され得る。この場合、例えば、測色計全体の分光応答度が重価係数ｚ（λ）に近似されるように、干渉膜２９ｃおよび赤外光カット部２３ｃが設けられていれば良い。

図１９は、仮に、第１〜３受光ユニット２０Ｄａ〜２０Ｄｃに赤外光カット部２３ａ〜２３ｃが設けられていない場合における各受光ユニットにおける分光感度の一例を示す図である。図１９では、横軸が波長を示し、縦軸が感度を示している。そして、刺激値Ｘに係る受光ユニットの分光感度が実線で描かれた曲線で示され、刺激値Ｙに係る受光ユニットの分光感度が一点鎖線で描かれた曲線で示され、刺激値Ｚに係る受光ユニットの分光感度が破線で描かれた曲線で示されている。

図１９で示されるように、各受光ユニットは、可視光域に対する感度だけでなく、赤外光に対する強い感度を有する。つまり、各受光ユニットでは、可視光域においては、重価係数との一致度が高い一方で、赤外光域ではシリコンフォトダイオードが感度を有する１２００ｎｍ程度まで広帯域の光がカットされるような膜設計は困難である。図１９では、約９５０〜１２００ｎｍの波長域の一部の赤外光域の光に対しても感度を有する。このため、刺激値直読方式の受光系２０Ｄでは、例えば、測定開口２ｈから受光部２８ａ〜２８ｃに至る光路上に赤外光カット部２３ａ〜２３ｃが配置されている。これにより、刺激値直読型の測色計であっても、測色精度が高められ得る。

＜(２−５)第５変形例＞
上記一実施形態および上記第１〜３変形例では、照明系１０（１０Ｃ）による光の照射に応じて測色対象物Ｓｍ１で生じる光が、ＬＶＦおよび回折格子等の分光部２７（２７Ｂ）で空間的に分光されたが、これに限られない。例えば、照明系で生じる光を、測色対象物Ｓｍ１に照射する前に、時分割で分光する分光部２７Ｅが設けられた構成が採用されても良い。つまり、例えば、発光部から受光部までの光路上に、可視光を分光する分光部が備えられていれば良い。このような構成によれば、照明系から受光部までの光路上の何れの位置で可視光が分光されるような構成が採用されても、測色精度が高められ得る。ここで、このような構成が採用される第５変形例に係る測色計１Ｅの具体例を挙げて説明する。

図２０は、第５変形例に係る測色計１Ｅの一構成例を示す図である。図２０で示されるように、測色計１Ｅは、上記一実施形態に係る測色計１Ｅがベースとされて、照明系１０、受光系２０および演算部４０が、照明系１０Ｅ、受光系２０Ｅおよび演算部４０Ｅに置換され、さらに分光部２７Ｅが追加された構成を有している。

照明系１０Ｅは、上記一実施形態に係る照明系１０と類似する構成を有しているが、照明系１０Ｅは、上記一実施形態に係る照明系１０がベースとされて、コリメータレンズ１２が、発光部１１から発せられた光を分光部２７Ｅに入射させるための凸レンズ１２Ｅに置換されたものである。

分光部２７Ｅは、例えば、モノクロメーター等によって構成され、白色光を可視光域の多数の単色光に時分割で変換する。図２０で示される分光部２７Ｅでは、例えば、第１の反射部Ｍｒ１で反射された光が、回動自在に配置された平面状の回折格子Ｇｒ２に照射され、その際に回折格子Ｇｒ２から発せられる光が、第２の反射部Ｍｒ２で反射されて、スリットを介して分光部２７Ｅの外に射出される。このとき、例えば、回折格子Ｇｒ２の姿勢を規定する角度が段階的に少しずつ変更されることで、分光部２７Ｅから射出される単色光の波長域が段階的に少しずつ変更され得る。なお、回折格子Ｇｒ２の角度は、例えば、制御部３３からの信号に基づいて駆動部３３によって制御される。

このようにして、分光部２７Ｅから時分割で射出される単色光が、例えば、コリメートレンズＬｚ２によって平行光とされて、測定開口２ｈを介して測色対象物Ｓｍ１に照射される。このとき、測色対象物Ｓｍ１で発せられる光が、受光部２８Ｅで受光される。

受光系２０Ｅは、光束を収束させる正のパワーを有する対物レンズ２１、対物レンズ２１を透過した光に含まれる赤外光を低減するための赤外光カット部２３、および受光部２８Ｅを有している。ここでは、赤外光カット部２３の存在によって、約４００ｎｍの波長域の可視光の照射に応じた測色対象物Ｓｍ１における蛍光によって発せられる赤外光が低減され得る。受光部２８Ｅは、例えば、シリコンフォトダイオード等によって構成され、各単色光について、光電変換によって単純に受光部２８Ｅに入射される光量に応じた電気信号を出力する。

演算部４０Ｅは、受光部２８Ｅから出力される電気信号に応じて、各単色光についての測色対象物Ｓｍ１の反射率が算出され得る。

＜(２−６)第６変形例＞
上記一実施形態ならびに上記第１および第２変形例では、照明系１０の発光部１１として、例えば、ＬＥＤによって白色光を発する光源が採用されたが、これに限られない。例えば、ハロゲンランプおよびキセノンランプ等と言った、発する光に赤外光の成分が含まれる光源と、該光源から測色対象物Ｓｍ１までの間に配された赤外光カット部とを有する照明系が採用されても良い。このような構成によれば、測色対象物Ｓｍ１が赤外光の照射による温度上昇等の温度変化に起因して変色するものであっても、赤外光カット部の存在によって、測色対象物Ｓｍ１への赤外光の照射が抑制され、測色対象物Ｓｍ１の温度変化に起因する変色が抑制され得る。さらに、測色対象物Ｓｍ１において可視光線の照射による励起で発せられる赤外光の通過が、測定開口２ｈ（２ｈｂ）から受光部２８に至る光路上に設けられた赤外光カット部２３によって抑制されるため、受光部２８に対して測色したい可視光線の光束が入力され得る。ここで、このような構成が採用される第６変形例に係る測色計１Ｆの具体例を挙げて説明する。

図２１は、第６変形例に係る測色計１Ｆの一構成例を示す図である。図２１で示されるように、測色計１Ｆは、上記一実施形態に係る測色計１がベースとされて、照明系１０が、照明系１０Ｆに置換された構成を有している。

照明系１０Ｆは、上記一実施形態に係る照明系１０のうちの発光部１１が発光部１１Ｆに置換されたものである。発光部１１Ｆは、光源部１１Ｆａと赤外光カット部１１Ｆｂとを有している。光源部１１Ｆａは、例えば、ハロゲンランプおよびキセノンランプ等と言った、発する光に赤外光の成分が含まれる光源であれば良い。赤外光カット部１１Ｆｂは、例えば、赤外光カット部２３と同様に赤外光の通過を抑制するものであれば良い。

＜(２−７)その他の変形例＞
例えば、上記第５変形例では、モノクロメーター内の回折格子Ｇｒ２によって、照明系１０Ｅから出射される光を分光したが、これに限られない。例えば、回折格子Ｇｒ２の代わりに、一方向にスライド可能に配されたＬＶＦのシフト量が徐々に変更されることで、分光部から射出される単色光の波長域が段階的に少しずつ変更されても良い。

なお、上記一実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。

１，１Ａ〜１Ｆ 測色計
２ 筐体
２ａ 第１筐体
２ｂ 第２筐体
２ｈ 測定開口
２ｈａ 第１測定開口
２ｈｂ 第２測定開口
２ｈｐ 測定部
２ｈｐａ 第１測定部
２ｈｐｂ 第２測定部
１０，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ 照明系
１１，１１Ｃ，１１Ｆ 発光部
１１Ｃｃ，１１Ｆｂ，２３，２３ａ〜２３ｃ 赤外光カット部
２０，２０Ｄ，２０Ｅ 受光系
２０ｂ，２０ｂＢ 受光系本体部
２０Ｄａ〜２０Ｄｃ 第１〜３受光ユニット
２７，２７Ｂ，２７Ｅ 分光部
２８，２８Ｂ，２８Ｅ，２８ａ〜２８ｃ 受光部
２９ａ〜２９ｃ 干渉膜
３０ 制御部
４０，４０Ｅ 演算部
Ｆ１ａ〜Ｆ１ｃ フィルター
Ｇｒ２ 回折格子
Ｓｍ１ 測色対象物

Claims (3)

1. 測色対象物が対向して配されるとともに可視光が通過する測定開口を有する測定部と、
   赤外光を含まない光を前記測定開口に向けて照射する発光部と、
   前記測定開口からの光を受光して光電変換によって電気信号を得る受光部と、
   前記測定開口から前記受光部に至る光路上に配置され且つ赤外光の通過を抑制する第１の赤外光カット部と、を備え、
   前記発光部が、
   赤外光を含む光を発する光源と、該光源から前記測定開口に向けた光路上に配置され且つ赤外光の通過を抑制する第２の赤外光カット部と、を含んでおり、
   前記発光部から前記受光部までの光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数に近似させるフィルターを有しており、
   前記受光部が、第１受光部と第２受光部と第３受光部とを含み、
   前記フィルターが、前記測定開口から前記第１受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｘ（λ）に近似させる膜を含む第１フィルターを含み、
   前記フィルターが、前記測定開口から前記第２受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｙ（λ）に近似させる膜を含む第２フィルターを含み、
   前記フィルターが、前記測定開口から前記第３受光部に至る光路上に、可視光の波長範囲の分光応答度を重価係数ｚ（λ）に近似させる膜を含む第３フィルターを含む刺激値直読型の測色計。
2. 請求項１に記載の測色計であって、
   前記第１の赤外光カット部および前記第２の赤外光カット部のそれぞれが、干渉膜を含んでいる測色計。
3. 請求項１または請求項２に記載の測色計であって、
   前記フィルターが、干渉膜を含んでいる測色計。

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