JPH10160573A - 色彩測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 凹凸を有する試料表面の色彩分布を得る。 【解決手段】 試料台２１をＸ軸方向に間欠移動しつつ
測光部１０にてＹ軸方向の領域の分光測定を繰り返し行
ない、試料２０上面の二次元領域の色彩分布を得る。次
いで、試料台２１を測距部３０の真下に移動し、Ｘ軸及
びＹ軸方向に間欠移動させつつ測距を実行し、試料２０
表面のＺ座標を得る。この（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標の位置デ
ータと色彩分布データとを対応させ、三次元領域の色彩
分布を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、分光測光を利用し
て試料の測色を行なう色彩測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は、試料表面の測色を行なうための
従来の色彩測定装置の一例の構成図である。この色彩測
定装置は測光部１０、試料台２１、試料台駆動部２２、
Ａ／Ｄ変換部２３、演算処理部２４、制御部２５等から
成り、測光部１０は光源１１、スリット１２、レンズ１
３、１６、回折格子１４、二次光除去フィルタ１５、光
検出器１７から構成されている。

【０００３】光源１１から出射した光は、試料台２１上
に載置されている試料２０のＹ軸方向に伸びる一次元領
域で反射してスリット１２に向かう。スリット１２を通
過した光はレンズ１３でコリメートされ、回折格子１４
で分光された後に二次光除去フィルタ１５及びレンズ１
６を介して光検出器１７上に投影される。光検出器１７
は多数の微小な受光素子が二次元的に配置されたもの
で、そのｙ軸方向に試料２０の一次元領域像における位
置情報が、ｙ軸に直交するλ軸方向にはその一次元領域
像の各位置における波長の広がりの情報が得られる。す
なわち、光検出器１７上には、試料２０のＹ軸方向の一
次元領域像に対応する分光強度分布を示す分光画像が得
られる。この分光画像信号はＡ／Ｄ変換部２３でディジ
タルデータに変換され、演算処理部２４に入力される。

【０００４】試料台２１は制御部２５の制御の下に試料
台駆動部２２によりＸ軸方向に間欠的に移動され、上述
のように試料２０の一次元領域像の分光画像が順次繰り
返し測定される。これにより、試料２０表面の二次元領
域に対する分光強度分布データが得られる。演算処理部
２４では、この分光強度分布データを演算処理すること
により各微小領域毎に色を表現する指標値（例えば色
度）が算出され、二次元色彩分布データとして出力され
る。なお、試料台２１をＸ軸方向に移動する代わりに、
試料台２１を固定して測光部１０をＸ軸方向に移動する
ように構成しても同様な測定が行なえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記構成の装置によれ
ば、試料２０面上の二次元領域内の各微小領域において
色を表現する指標値が計算されるので、試料２０の二次
元領域像に対する色彩分布を測定することができる。し
かしながら、三次元的に奥行きのある試料表面の色彩分
布を測定することはできない。仮に上記装置の試料台２
１に凹凸を有する試料を載置して測色を行なうと、得ら
れる色彩分布はその試料上面の二次元投影像に対する平
面的な分布にすぎない。周知のように、人間の視覚は物
体の三次元的な情報と色彩情報とを同時に認識可能であ
るから、対象物表面の色彩分布を正確に表現するには三
次元色彩分布を測定できることが望ましい。特に、対象
物の自動認識・自動評価の技術分野では、対象物の把握
の精度を高めるために三次元色彩分布の測定が要望され
ている。

【０００６】本発明は上記課題を解決するために成され
たものであり、その目的とするところは、三次元領域に
広がりを有する面の色彩分布の測定を行なうことができ
る色彩測定装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に成された本発明に係る色彩測定装置は、 a)分光測定により、試料全体又は一部領域の平面投影画
像に対応した色彩分布情報を測定する色彩測定手段と、 b)該平面投影画像に対応した試料の空間位置情報を測定
する位置測定手段と、 c)色彩分布情報及び空間位置情報を基に、三次元領域の
広がりを有する試料表面の色彩分布を算出する処理手段
と、を備えることを特徴としている。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明に係る色彩測定装置におい
て、色彩測定手段は試料台に載置された試料上面の投影
画像に対応した二次元領域の色彩分布を測定する。色彩
測定手段は、例えば、試料の一次元領域からの反射光を
分光手段により二次元（波長）方向に分散させて二次元
分光画像を測定する。そして、試料台と測光部とを一次
元領域像に直交する方向に相対移動させつつ上記のよう
な分光画像を繰り返し得ることにより、試料の二次元領
域像に対応する分光画像データを得る。この分光画像デ
ータを解析処理し、二次元領域像の各点（微小領域）に
対応した色彩情報を求め二次元色彩分布データを得るよ
うにする。また、試料の二次元領域像に対応する分光画
像データを得る他の方法としては、波長切替式フィルタ
等の波長切替手段を介してＣＣＤカメラ等の撮像手段に
より試料上面の投影画像を色毎に得るようにしてもよ
い。

【０００９】一方、位置測定手段は、試料の空間位置情
報として試料表面の三次元座標データ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を
測定する。座標（Ｘ，Ｙ）は色彩測定のなされた二次元
投影面に対応しており、Ｚ座標がいわば試料の奥行きに
相当する。位置測定手段としては、プローブを試料表面
に軽く接触させて機械的に位置を測定する方法やレーザ
光を用い非接触で光学的に位置を測定する方法等、種々
のものを利用することができる。上述のように測定され
た二次元色彩分布データと三次元座標データを基に、処
理手段は両データを適宜対応付けて、試料の凹凸を有す
る表面における色彩分布を算出し出力する。なお、色彩
測定と位置測定とは同時又は非同時に行なうようにする
ことができる。

【００１０】

【発明の効果】本発明に係る色彩測定装置によれば、三
次元領域の広がりを有する試料表面の色彩分布を得るこ
とができる。このため、試料のより正確な把握が可能に
なる。更には、例えば自動認識や自動評価装置に本発明
の色彩測定装置を適用することにより、従来装置に比較
して格段に高度な処理を実現することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る色彩測定装置の一実施例
について図を用いて説明する。図１は本実施例の色彩測
定装置の構成図である。試料台２１に載置した試料２０
上面の二次元領域の色彩測定を行なうための測光部１
０、Ａ／Ｄ変換部２３、演算処理部２４の構成は図４に
示したものと同一である。本実施例の装置は、更に試料
台２１の上方に三次元位置情報を得る手段として測距部
３０を備えており、測距部３０は、照射部３１、受光部
３２、距離演算部３３から構成されている。また試料台
駆動部４０は、制御部４１の制御によりＸ軸方向のみな
らずＹ軸方向にも試料台２１を水平移動する構成となっ
ている。三次元座標算出部４２は、制御部４１からの移
動制御情報と測距部３０からの計測結果を受けて、試料
表面に沿った三次元座標データを算出し合成処理部４３
へと送る。

【００１２】上記構成の色彩測定装置において、図１の
ように凹凸を有する試料２０の色彩測定を行なう際の動
作を図２を参照して説明する。まず、制御部４１は試料
台駆動部４０に移動制御信号を送り、試料台２１を測光
部１０の真下に移動する。そして従来の装置と同様に、
Ｘ軸方向に試料台２１を間欠移動させつつ試料２０上面
のＹ軸方向の一次元領域像に対する分光画像を繰り返し
得ることにより、試料２０上面の二次元領域像の分光画
像データを得る。演算処理部２４は、この分光画像デー
タを基に二次元領域像に対する色彩分布データを算出す
る。すなわち、この色彩測定により、図２（ａ）に示す
ような、試料２０の上方への投影面における色を表現す
る指標値の分布データが得られる。なお図２（ａ）で
は、（Ｘ，Ｙ）座標面において１区画を１個の微小領域
とし、各区画内の色を表現する指標値を色の濃淡で表わ
している。

【００１３】次に、制御部４１は試料台駆動部４０に移
動制御信号を送り、試料台２１を測距部３０の真下に移
動する。そして、試料台２１をＸ軸及びＹ軸方向に間欠
的に移動させつつ測距を実行する。すなわち、照射部３
１からレーザ光を略Ｚ軸方向に沿って試料２０に向けて
照射し、試料２０表面にて反射して戻ってきた光を受光
部３２で受ける。距離演算部３３では、レーザ光を照射
してから反射光を受光するまでの時間を計測し、この計
測値を基に測距部３０から試料２０表面までの距離を計
算する。

【００１４】このような測距の際に、制御部４１は各測
距点が二次元色彩分布の各微小領域に対応するように試
料台２１の移動制御を行なう。すなわち、図２（ａ）に
おける１個の微小領域に対し、例えばその略中央の位置
の測距がなされるように制御する。三次元座標算出部４
２は、移動制御情報を基に（Ｘ，Ｙ）座標で示した測距
点の位置を算出すると共に、距離演算部３３から与えら
れる距離情報を基に試料台２１上面を０基準としたＺ座
標上での試料２０表面の高さを算出する。これにより、
（Ｘ，Ｙ，Ｚ）三次元座標で表現する試料２０表面の凹
凸に沿った位置データが得られる。図２（ｂ）は、或る
Ｙ座標におけるＸ−Ｚ平面上の位置データを示したもの
である。すなわち、Ｚ軸方向の値は試料台２１上面から
試料２０表面までの高さを示している。

【００１５】合成処理部４３には、二次元色彩分布デー
タと三次元位置データとが入力される。上述のように、
二次元色彩分布データの各微小領域と三次元位置データ
の（Ｘ，Ｙ）座標上での各位置とは対応している。そこ
で、合成処理部４３では、これらのデータを基に、試料
２０の三次元形状に関連付けて色彩情報を求める。例え
ば、試料２０の表面形状を表わす三次元（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
座標のグラフ上に色を表現する指標値を重畳して表示
し、これをディスプレイの画面上に表示する。図２
（ｃ）は、図２（ｂ）のグラフ中に色を表現する指標値
（この例では色の濃淡）を合成して表現した例である。
勿論、グラフ等で視覚的に表現する以外に表等により数
値データとして出力することもできる。

【００１６】図３は、本発明の他の実施例による色彩測
定装置の構成図である。この色彩測定装置では、主とし
て測光部の構成が先の実施例とは相違している。すなわ
ち、この実施例の色彩測定装置では、撮像用照明５０が
斜め上方から試料台２１に載置された試料２０を照射
し、試料２０上面の全体像又は一部領域像がＣＣＤカメ
ラ５１により撮影される。試料２０とＣＣＤカメラ５１
との間には分光手段として切替式干渉フィルタ５２が配
置されており、フィルタにより定まる特定波長の反射光
のみをＣＣＤカメラ５１へ導入するようになっている。
ＣＣＤカメラ５１の画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２３にて
ディジタルデータに変換された後に演算処理部５３へと
送られる。

【００１７】この色彩測定装置では、試料台２１又は測
光部の移動走査を行なうことなしに、ＣＣＤカメラ５１
による１回の撮像すなわちデータの取得により、切替式
干渉フィルタ５２のフィルタによって決まる特定波長に
対応した二次元画像データが得られる。この二次元画像
は、試料２０上面の撮影領域における特定波長に対する
画像である。そして、切替式干渉フィルタ５２を回転し
異なる波長に対する複数の二次元画像を得て、演算処理
部５３にてこのデータを演算処理することにより二次元
色彩分布データを算出するようにしている。

【００１８】また上記二つの実施例では、試料の三次元
位置を得るために光学的な非接触式の測距部を用いてい
たが、接触式の計測手段を用いることもできる。例え
ば、試料台に載置された試料に対し上方からプローブを
静かに降下させ、そのプローブが試料表面に接触したこ
とを検知してプローブの降下動作を停止させる。そし
て、プローブの降下量に基づきＺ軸方向の座標を算出す
る構成とするとよい。更に、測光及び測距を互いに障害
にならない位置にて行なえる構成とすれば、測距と測光
とを同時に実行し測定時間を短縮することができる。

【００１９】本発明の色彩測定装置では、次のような動
作を行なう構成とすることもできる。通常、大きな凹凸
を有する試料に斜め上方から光を照射すると陰影を生じ
る。例えばほぼ全周から光を照射するように光源を配置
しても、均等に試料面を照らすのは困難である。そこ
で、まず測距を実行することにより試料表面の三次元位
置データを求める。これにより試料表面の凹凸の状態が
把握できるから、表面上の或る位置に対して、その周囲
の位置データの値を基に最適又はより好ましい照明の状
態を求める。そして、周囲に配置した複数の光源の発光
量をそれぞれ制御する。すなわち、周囲の凸部による影
ができにくいように、複数の各光源の発光量を制御す
る。これにより、試料表面の任意の点において光の照射
状態をほぼ均等にすることができる。

【００２０】なお、上記実施例は一例であって、本発明
の趣旨の範囲で適宜変更や修正を行なえることは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る色彩測定装置の一実施例の構成
図。

【図２】 本発明に係る色彩測定装置の処理動作を説明
するための模式図。

【図３】 本発明に係る色彩測定装置の他の実施例の構
成図。

【図４】 従来の色彩測定装置の構成図。

【符号の説明】

１０…測光部 ２０…試料 ２１…試料台 ３０…測距部 ３１…照射部 ３２…受光部 ３３…距離演算部 ４２…三次元座標算出部 ４３…合成処理部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 a)分光測定により、試料全体又は一部領
   域の平面投影画像に対応した色彩分布情報を測定する色
   彩測定手段と、 b)平面投影画像に対応した試料の空間位置情報を測定す
   る位置測定手段と、 c)色彩分布情報及び空間位置情報を基に、三次元領域の
   広がりを有する試料表面の色彩分布を算出する処理手段
   と、 を備えることを特徴とする色彩測定装置。