JPH08304179A - 分光測色装置 - Google Patents

分光測色装置

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JPH08304179A
JPH08304179A JP7113212A JP11321295A JPH08304179A JP H08304179 A JPH08304179 A JP H08304179A JP 7113212 A JP7113212 A JP 7113212A JP 11321295 A JP11321295 A JP 11321295A JP H08304179 A JPH08304179 A JP H08304179A
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JP
Japan
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light
light receiving
measurement
lens
photoelectric conversion
Prior art date
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Pending
Application number
JP7113212A
Other languages
English (en)
Inventor
Noriyuki Yamamoto
昇志 山本
Koji Hattori
幸治 服部
Masahito Kaneko
雅仁 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Heavy Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority to JP7113212A priority Critical patent/JPH08304179A/ja
Publication of JPH08304179A publication Critical patent/JPH08304179A/ja
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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 フィードバック制御でき、測定中の生産物
損失率を低減できて、生産性を向上でき、測定に必要
な労力を減少できて、省力化を達成できる。 【構成】 受光部の45°反射光を各レンズ6及び各光
ファイバー3により受光し、これをそのまま導光部の干
渉フイルタ4へ導いて分光する一方、光電変換部では、
多数の受光素子5により光電変換して、測定精度を落と
さずに多数の色が瞬時に測定して、高速化を可能にして
いる。各受光素子5に電荷蓄積用コンデンサを付加し、
測定開始とともに全波長同時蓄積を行い、測定後、高速
で読み出す。付加したコンデンサの容量をフォトダイオ
ードの感度に対して調整することにより、各波長での出
力電圧を均一にして、分光測色装置の精度を向上させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、対象物(例えば印刷
物)からの分光反射率を計測する分光測色装置に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図10は、対象物(例えば印刷物)から
の分光反射率を計測する分光測色装置の受光部の従来例
を示している。この受光部は、JIS8277により定
義されているが、最も効率よく受光できる構造は、垂直
照明45°受光である。その理由は、図11からも判る
ように45°方向の全ての光を使えるためであって、西
独特許第2600604号明細書や特開昭56−586
40号公報に記載のものも、この方法を用いている。そ
して受光部で受光後の光を受光器(まはた光ファイバ
ー)により1箇所に集めて、分光する前に再び分けると
いう作業を行うようにしている。
【0003】なお図11の21は光源、22は投光レン
ズ、23はミラー、24は集光レンズ、25は受光器
(まはた光ファイバー)である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の分光測色装
置では、対象物(例えば印刷物)に光を一定角度で照射
し、一定角度で反射した拡散光を受光する方法について
記述しているものの、受光後の光の処理については詳し
く触れていない。一方、現実の問題としては重要なの
は、受光後の光の処理そのものよりも、受光後の光の処
理速度であり、前記色計測装置では、高速で生産してい
る機械に色計測結果をフイードバックして機械を制御す
るのが不可能である。即ち、1点の計測に2〜3秒かか
るため、印刷物のカラースケールなどを計測する場合に
は、2秒×200点=400秒もかかってしまい、色計
測装置が評価装置としてだけの価値しかなくて、高速で
生産している機械に色計測結果をフイードバックして制
御するのが不可能である。
【0005】本発明は前記の問題点に鑑み提案するもの
であり、その目的とする処は、フィードバック制御で
き、測定中の生産物損失率を低減できて、生産性を向上
でき、測定に必要な労力を大幅に減少できて、省力化
を達成できる分光測色装置を提供しようとする点にあ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の分光測色装置は、受光部の中央部に垂直
照射光用結像レンズを配設し、同垂直照射光の45°反
射光を受光する多数のレンズを環状に配置し、同各レン
ズのそれぞれに光ファイバーを接続して、受光部を構成
している(請求項1)。
【0007】前記請求項1記載の分光測色装置におい
て、各光ファイバーの後端部側に干渉フイルタと受光素
子とをその順に接続して、導光部を構成してもよい(請
求項2)。前記請求項1記載の分光測色装置において、
各受光素子のそれぞれに2つのスイッチを並列に接続
し、一方のスイッチを電荷蓄積用コンデンサを介してア
ースに接続し、他方のスイッチをアースに接続して、光
電変換部を構成してもよい(請求項3)。
【0008】前記請求項1乃至3記載の分光測色装置に
おいて、受光部の光ファイバーと光電変換部の電荷蓄積
用コンデンサとを接続してもよい(請求項4)。前記請
求項1乃至3記載の分光測色装置において、光電変換部
の電荷蓄積用コンデンサを可変にしてもよい(請求項
5)。
【0009】
【作用】本発明の分光測色装置は前記のように構成され
ており、光源からの垂直照射光が垂直照射光用結像レン
ズを介して対象物(例えば印刷物)に照射され、同対象
物からの45°反射光が環状に配置した多数のレンズに
より受光される。このとき、同各レンズの結像性能から
一定範囲以外の光は採光されない。上記各レンズにより
集めた光は、各光ファイバーにより導光部へ導かれ、同
導光部では、再びレンズにより集光され、それぞれの波
長に分離する干渉フイルタを通過した後、フォトダイオ
ードなどの受光素子により受光され、同受光素子では、
光に応じて電荷が発生する。この電荷の蓄積と出力とが
各受光素子に設置した一方及び他方のスイッチにより制
御される。即ち、測定開始前は、一方のスイッチ(リセ
ットスイッチ)が開いており、電荷が蓄積されない。測
定開始とともに一方のスイッチが閉じられ、それと略同
時に他方のスイッチ(ゲートスイッチ)が開かれて、受
光素子に発生した電荷が電荷蓄積用コンデンサに蓄えら
れる。測定終了後(蓄積終了後)、他方のスイッチが閉
じられることにより、電荷蓄積用コンデンサに蓄えられ
た電荷が保持され、高速マルチプレクサにより順次出力
される。この順次出力された電荷は、一旦、電流電圧変
換素子により電圧に変換された後、増幅器、フイルタな
どを通過することにより、波形整形され、サンプルホー
ルド、A/D変換器によりディジタル信号に変換され
る。これらのタイミングは、制御換算回路により制御さ
れているので、高速且つ正確に処理が行われる。
【0010】
【実施例】次に本発明の分光測色装置を図1〜図9に示
す一実施例により説明する。図1は、同分光測色装置の
全体を示す斜視図、図2は、受光部を示す縦断側面図、
図3は、導光部を示す縦断側面図、図4は、光電変換電
気回路を示す系統図、図5は、同時蓄積の回路例を示す
系統図、図6(a)は、受光部のレンズ(小型レンズ)
の配置例を示す縦断側面図、図6(b)は、同受光部の
レンズ(小型レンズ)の配置例を示す底面図、図7は、
受光部のレンズ(小型レンズ)の光線軌跡を示す説明
図、図8(a)は、導光部にレンズ(小型レンズ)がな
い場合の作用説明図、図8(b)は、導光部にレンズ
(小型レンズ)がある場合の作用説明図、図9(a)
は、光電変換部で同時蓄積されない場合の作用説明図、
図9(b)は、光電変換部で同時蓄積される場合の作用
説明図である。
【0011】これらの図1〜図9において、1が光源、
2が受光部の中央部に配設した垂直照射光用結像レン
ズ、3が多数の光ファイバー、4が干渉フイルター、5
が受光素子、6が45°反射光を受光する多数のレンズ
(小型レンズ)、7が受光部筺体、8が電荷蓄積用コン
デンサ、9が高速マルチプレクサ、10が電流電圧変換
素子、11が増幅器、12がフィルタ、13がサンプル
ホールド、14がA/D変換器、15が制御演算回路、
16が一方のスイッチ(リセットスイッチ)、17が他
方のスイッチ(ゲートスイッチ)である。
【0012】次に前記図1〜図9に示す分光測色装置の
作用を具体的に説明する。光源1からの垂直照射光が垂
直照射光用結像レンズ2を介して対象物(例えば印刷
物)に照射され、同対象物からの45°反射光が環状に
配置した多数のレンズ(小型レンズ)6により受光され
る。このとき、色情報を持つ対象物からの拡散光(反射
光)は、45°で、図6に示すように環状に配置された
各レンズ6の結像性能から一定範囲以外の光は採光され
ない。
【0013】上記各レンズ6により集めた光は、各光フ
ァイバー3により図8(b)に示す導光部へ導かれ、同
導光部では、再びレンズ6により集光され、それぞれの
波長に分離する干渉フイルタ4を通過した後、フォトダ
イオードなどの受光素子5により受光される。ここで図
8(a)に示すようにレンズ6を使用しなかった場合、
光ファイバー3からの光の全てが受光素子5に導かれな
い。
【0014】同受光素子5では、光に応じて電荷が発生
する。この電荷の蓄積と出力とが各受光素子5に設置し
た一方及び他方のスイッチにより制御される。即ち、測
定開始前は、一方のスイッチ(リセットスイッチ)16
が開いており、電荷が蓄積されない。測定開始とともに
一方のスイッチ16が閉じられ、それと略同時に他方の
スイッチ(ゲートスイッチ)17が開かれて、受光素子
5に発生した電荷が電荷蓄積用コンデンサ8に蓄えられ
る。
【0015】測定終了後(蓄積終了後)、他方のスイッ
チ17が閉じられることにより、電荷蓄積用コンデンサ
8に蓄えられた電荷が保持され、高速マルチプレクサ9
により順次出力される。なお同時蓄積により、測定精度
を落とさずに多数の色が瞬時に測定されて、高速化が可
能になる。なお実際の電荷は、受光素子5の端子間容量
と電荷蓄積用コンデンサ8容量とにより決まるので、電
荷蓄積用コンデンサ8の容量を変化させることにより、
出力感度を制御できるので、各受光素子5毎の出力を均
等に調整することが可能である。
【0016】この順次出力された電荷は、一旦、電流電
圧変換素子10により電圧に変換された後、増幅器1
1、フイルタ12などを通過することにより、波形整形
され、サンプルホールド13、A/D変換器14により
ディジタル信号に変換される。これらのタイミングは、
制御換算回路15により制御されているので、高速且つ
正確に処理が行われる。
【0017】なお図11に示す従来の分光測色装置で
は、受光後の光を受光器(まはた光ファイバー)により
1箇所に集めて、分光する前に再び分けるという作業を
行っており、この点で光量のロスが多いが、本発明の分
光測色装置では、受光部の45°反射光を各レンズ6及
び各光ファイバー3により受光し、これをそのまま導光
部の干渉フイルタ4へ導いて分光することにより、光を
有効に使う。この場合、分光の際の光量のロスは少なく
なるが、45°反射光を円周方向の全てで集光できない
ので、図2に示すように各光ファイバー3の先端部側に
多数のレンズ6を環状に設置して、前記従来の分光測色
装置(特開昭56−58640号公報に記載のもの)と
略同等かそれ以上の光を集めて、総合的には、より多く
の光量を得る。また上記のように多数のレンズ6を環状
に設置することにより、図7に示すように採光範囲を限
定して、照明光学系を簡易化する。
【0018】一方、導光部にも図3に示すようにレンズ
(小型レンズ)6を使用して、光ファイバー3から出射
される光の殆どを受光できるようにしている。光学的に
は、上記のように構成しているが、光電変換部では、多
数のフォトダイオードなどの受光素子5により光電変換
して、測定精度を落とさずに多数の色が瞬時に測定し
て、高速化を可能にしている。
【0019】通常、多数のフォトダイオードにより光電
変換するとき、図9(a)に示すように順次蓄積して、
個々の出力を読み出してゆくが、この場合、波長個数だ
けの蓄積、読み出し作業を必要とし、測定を完了するま
でに多くの時間を要するか、蓄積時間を短縮せざるを得
ない。そこで本発明の分光測色装置では、図5に示すよ
うに各フォトダイオードに電荷蓄積用コンデンサ8を付
加し、測定開始とともに全波長同時蓄積を行い(図9
(b)参照)、測定後、高速で読み出す。この手段を用
いると、蓄積時間を有効利用でき、結果として高速測定
が可能になる。
【0020】また一定の電荷に対して発生電圧は、V=
Q÷Cで表されるので、コンデンサ容量により出力電圧
をコントロールすることが可能になる。付加したコンデ
ンサの容量をフォトダイオードの感度に対して調整する
ことにより、各波長での出力電圧を均一にして、分光測
色装置の精度を向上させることも可能になる。
【0021】
【発明の効果】本発明の分光測色装置は前記のように構
成されており、測定精度を落とさずに多数の色を瞬時に
測定できる。例えば200点測定に400秒かかってい
た測定を約5秒で測定できる。この時間は、マシンが稼
働している状態でも充分にフィードバック制御可能な時
間であり、フィードバック制御でき、測定中の生産物損
失率を低減できて、生産性を向上できる。
【0022】また本発明の分光測色装置を走査装置と組
み合わせることにより、測定に必要な労力を大幅に減少
できて、省力化を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の分光測色装置の一実施例の全体を示す
斜視図である。
【図2】同分光測色装置の受光部を示す縦断側面図であ
る。
【図3】同分光測色装置の導光部を示す縦断側面図であ
る。
【図4】同分光測色装置の光電変換電気回路を示す系統
図である。
【図5】同分光測色装置の同時蓄積の回路例を示す系統
図である。
【図6】(a)は、受光部のレンズ(小型レンズ)の配
置例を示す縦断側面図、(b)は、同受光部のレンズ
(小型レンズ)の配置例を示す底面図である。
【図7】受光部のレンズ(小型レンズ)の光線軌跡を示
す説明図である。
【図8】(a)は、導光部にレンズ(小型レンズ)がな
い場合の作用説明図、(b)は、導光部にレンズ(小型
レンズ)がある場合の作用説明図である。
【図9】(a)は、光電変換部で同時蓄積されない場合
の作用説明図、(b)は、光電変換部で同時蓄積される
場合の作用説明図である。
【図10】(a)は、従来の分光測色装置の受光部の4
5°照明垂直受光状態を示す説明図、(b)は垂直照明
45°受光状態を示す説明図である。
【図11】従来の分光測色装置の受光部を示す縦断側面
図である。
【符号の説明】
1 光源 2 垂直照射光用結像レンズ 3 光ファイバー 4 干渉フイルター 5 受光素子 6 45°反射光を受光する多数のレンズ(小型レ
ンズ) 7 受光部筺体 8 電荷蓄積用コンデンサ 9 高速マルチプレクサ 10 電流電圧変換素子 11 増幅器 12 フィルタ 13 サンプルホールド 14 A/D変換器 15 制御演算回路 16 一方のスイッチ(リセットスイッチ) 17 他方のスイッチ(ゲートスイッチ)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 受光部の中央部に垂直照射光用結像レン
    ズを配設し、同垂直照射光の45°反射光を受光する多
    数のレンズを環状に配置し、同各レンズのそれぞれに光
    ファイバーを接続して、受光部を構成したことを特徴と
    する分光測色装置。
  2. 【請求項2】 前記各光ファイバーの後端部側に干渉フ
    イルタと受光素子とをその順に接続して、導光部を構成
    した請求項1記載の分光測色装置。
  3. 【請求項3】 前記各受光素子のそれぞれに2つのスイ
    ッチを並列に接続し、一方のスイッチを電荷蓄積用コン
    デンサを介してアースに接続し、他方のスイッチをアー
    スに接続して、光電変換部を構成した請求項1記載の分
    光測色装置。
  4. 【請求項4】 前記受光部の光ファイバーと前記光電変
    換部の電荷蓄積用コンデンサとを接続した請求項1乃至
    3記載の分光測色装置。
  5. 【請求項5】 前記光電変換部の電荷蓄積用コンデンサ
    を可変にした請求項3記載の分光測色装置。
JP7113212A 1995-05-11 1995-05-11 分光測色装置 Pending JPH08304179A (ja)

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Effective date: 20020305