(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射される光の色温度、照度（輝度）および演色性を測定する測定装置であって、
ルータ条件を満たす分光感度特性を有する第１、第２、第３の光検出部と、
前記第１、第２、第３の光検出部とは異なる分光感度特性を有する第４の光検出部と、
前記第１乃至前記第４の光検出部の出力値を用いて、入射された光の色温度、照度（輝度）および演色性を、
Ｘ＝ａ１１×Ａ＋ａ１２×Ｂ＋ａ１３×Ｃ＋ａ１４×Ｄ＋ａ１５
Ｙ＝ａ２１×Ａ＋ａ２２×Ｂ＋ａ２３×Ｃ＋ａ２４×Ｄ＋ａ２５
Ｚ＝ａ３１×Ａ＋ａ３２×Ｂ＋ａ３３×Ｃ＋ａ３４×Ｄ＋ａ３５
Ｘ：色温度、Ｙ：照度（輝度）、Ｚ：演色性、Ａ：第１の光検出部の出力値、Ｂ：第２の光検出部の出力値、Ｃ：第３の光検出部の出力値、Ｄ：第４の光検出部の出力値、ａ１１からａ３５：演算係数、
で表現される演算式を用いて算出する光源特性算出部と、を有し、
前記第１の光検出部は、分光感度特性のピークが５２０ｎｍから５８０ｎｍの範囲にあり、
前記第２の光検出部は、分光感度特性のピークが５２０ｎｍより短い波長側にあり、
前記第３の光検出部は、分光感度特性のピークが５７０ｎｍから６５０ｎｍの範囲にあり、
前記第４の光検出部は、分光感度特性のピークが６００ｎｍから６８０ｎｍの範囲にあることを特徴とする測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入射される光の色温度、照度（輝度）および演色性を測定する測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
照明が有する光源からの光を反射する対象物（以下、反射物）において、その反射物の色の見え方は、該光源からの光の反射物における反射の具合、反射物を照明している光源の特性によって変化する。従って、ある反射物を、例えば、スキャナで入力して、或はデジタルカメラで撮影した際、モニタ上で同じような色の見え方で表示させるためには、その反射物を照明する光源の特性として、特に色温度、照度、及び演色性を算出し、これらのデータを用いて色補正を行うことが必要である。ここで、演色性とは、人工光源の性能を表わす指標の１つであり、物の色を自然光で見た状態に近い色で表現しうる性能を表わす。
【０００３】
また、照明の光源に関わらず、反射物の色の見え方を所望する見え方になるように色補正を行うためには、反射物を照明する光源の特性として、特に色温度、照度（輝度）、及び演色性を高精度で測定することが要求される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
光源の色温度及び照度を高精度で測定する方法としては、例えば、照度計や色彩輝度計、或は分光放射輝度（照度）計を用いる方法が提案されている。例えば、色温度については、‘ＪＩＳ  Ｚ  ８７２５−１９８７；光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法’に準拠する方法を用いた測定装置があり、光源の色温度及び照度（輝度）については容易に測定できる。即ち、照度（輝度）の測定については、分光測色値に標準比視感度（新編  色彩科学ハンドブック；東京大学出版会  参照）を乗じて求める方法、或は標準比視感度に類似した分光感度特性を持つセンサを用いて求める方法が一般的である。また、色温度の測定については、基本的には分光測色を行う方法、或は分光感度分布が異なる３種類のセンサを用いて求める方法が一般的である。
【０００５】
しかしながら、３種類の異なる分光感度分布を有するセンサを用いる方法においては、色温度が同じであっても演色性が異なる光源が存在する場合があること等により、一般には色温度測定時の精度を保持したまま、同時にその演色性を求めることは困難である。
【０００６】
また、演色性についての定義は、‘ＪＩＳ  Ｚ  ８７２６−１９９０；光源の演色性評価方法’に明確に示されている。しかしながら、その方法によっては、分光分布データの測定とその測定データを用いた煩雑な演算処理が必要であり、容易には求められない。
【０００７】
このように、光源の色温度、照度（輝度）、及び演色性を、同時に且つ高精度で入手することは困難である。
【０００８】
また、反射物を観察する環境において、演色性が重要な特性値となる光源には、例えば蛍光灯があり、光源が蛍光灯等の蛍光光源であるかどうかを検出する装置が提案されている。また、光源のフリッカを検出するもの（特開昭６１−２４０７９０号）や、特定の波長におけるエネルギスペクトルのピークを検出するもの（特公平７−５８２２６号）も提案されている。
【０００９】
しかしながら、演色性は、蛍光光源の種類により異なるものであり、また、自然光と蛍光光源が混合して得られる照明光の場合のように、その混合の割合により演色性は変化するため、単に蛍光光源であるかどうかを検出するだけでは、光源の演色性を求めることは困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、光源から入射される光の色温度、照度（輝度）および演色性を高精度に測定する測定装置を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の測定装置は以下の構成を特徴とする。
【００１２】
即ち、入射される光の色温度、照度（輝度）および演色性を測定する測定装置であって、ルータ条件を満たす分光感度特性を有する第１、第２、第３の光検出部と、前記第１、第２、第３の光検出部とは異なる分光感度特性を有する第４の光検出部と、前記第１乃至前記第４の光検出部の出力値を用いて、入射された光の色温度、照度（輝度）および演色性を、
Ｘ＝ａ１１×Ａ＋ａ１２×Ｂ＋ａ１３×Ｃ＋ａ１４×Ｄ＋ａ１５
Ｙ＝ａ２１×Ａ＋ａ２２×Ｂ＋ａ２３×Ｃ＋ａ２４×Ｄ＋ａ２５
Ｚ＝ａ３１×Ａ＋ａ３２×Ｂ＋ａ３３×Ｃ＋ａ３４×Ｄ＋ａ３５
Ｘ：色温度、Ｙ：照度（輝度）、Ｚ：演色性、Ａ：第１の光検出部の出力値、Ｂ：第２の光検出部の出力値、Ｃ：第３の光検出部の出力値、Ｄ：第４の光検出部の出力値、ａ１１からａ３５：演算係数、で表現される演算式を用いて算出する光源特性算出部と、を有し、前記第１の光検出部は、分光感度特性のピークが５２０ｎｍから５８０ｎｍの範囲にあり、前記第２の光検出部は、分光感度特性のピークが５２０ｎｍより短い波長側にあり、前記第３の光検出部は、分光感度特性のピークが５７０ｎｍから６５０ｎｍの範囲にあり、前記第４の光検出部は、分光感度特性のピークが６００ｎｍから６８０ｎｍの範囲にあることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光源特性値の算出装置を第１の実施形態、そして、光源特性測定装置を第２の実施形態に、図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態においては、照明光源の光源特性値としての、色温度、照度（輝度）、及び演色性を表わす値を算出し、出力する光源特性値の算出装置を説明する。
【００１９】
図１は、本発明の第１の実施形態としての光源特性値の算出装置のブロック構成図である。
【００２０】
図中、光源特性値の算出装置１は、光検出部１０と演算処理部２０とを備えている。光検出部１０は、４つの光検出ユニット１０ａから１０ｄを備えており、各光検出ユニットの持つ分光感度特性に応じて入射光３０の光量に応じて出力信号（電圧）Ｖ１０ａからＶ１０ｄを出力する。
【００２１】
また、演算処理部２０は、分光感度特性の異なる４つの光検出ユニットが出力する電圧Ｖ１０ａからＶ１０ｄを用いて、入射光３０の色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）を表わす値を、後述する方法により算出し、出力する。尚、演算処理部２０は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ２２、そしてＲＯＭ２３を備えており、ＣＰＵ２１は、予めＲＯＭ２３に格納したプログラムに従って演算処理部２０を制御する。
【００２２】
図２は、本発明の第１の実施形態としての光検出ユニットの内部構成を示す図であり、４つの光検出ユニット（１０ａから１０ｄ）は同様な構成であるが、以下、光検出ユニット１０ａを例として説明する。
【００２３】
図中、光検出ユニット１０ａは、フィルタ１０１ａ、入射光３０をフィルタ１０１ａを介して受光する受光ダイオード１０２ａ、その受光ダイオード１０２ａの出力電圧を増幅する演算増幅器１０３ａを備えている。光検出ユニット１０ａの分光感度特性は、フィルタ１０１ａ及び受光ダイオード１０２ａの有する特性により規定される。
【００２４】
また、光検出ユニット１０ａは、可変抵抗器１０４ａを備えており、受光ダイオード１０２ａの出力電圧は、可変抵抗器１０４ａの抵抗値を変えることにより調整可能である。
【００２５】
図４から図６は、本発明の第１の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。ここで、波長約６００ｎｍより長い波長範囲に含まれる光量に注目すると、図５において、ｆ＊ａは、演色性が低い光源の分光強度分布を示す（＊は、ｄ，ｎ，ｗ）。また、図４において、ｆ*３ａは、図５と比較して演色性が高い光源の分光強度分布を示す（*は、ｄ，ｌ，ｎ，ｗ）。また、図６において、ｆｎ３ｒは、図５と比較して演色性が高い光源の分光強度分布を示す。
【００２６】
また、各図において、入射光の全体光量（各光源の分光強度分布曲線と横軸とが作る面積）のうち、波長約６００ｎｍより長い波長の範囲に含まれる光量に注目すると、各図の演色性との間には相関関係が見られる。
【００２７】
次に、各種光源の分光強度分布特性が図４から図６の場合における４つの光検出ユニット（１０ａから１０ｄ）の分光感度特性の採り方について図３を参照して説明する。
【００２８】
図３は、本発明の第１の実施形態としての光検出ユニットの分光感度特性を示す図であり、入射光の波長に対する相対出力値を示している。ここで、相対出力値とは、所定波長の入射光における光検出ユニットの出力電圧と、それ以外の波長に対する出力電圧との比を表わす。
【００２９】
図中、光検出ユニット１０ａの分光感度特性は３００ａに対応し、光検出ユニット１０ｂの分光感度特性は３００ｂに対応し、光検出ユニット１０ｃの分光感度特性は３００ｃに対応し、そして、光検出ユニット１０ｄの分光感度特性は３００ｄに対応する。
【００３０】
色温度及び照度（輝度）を高精度で算出するためには、‘ＪＩＳ  Ｚ  ８７２４−１９８３；光源色の測定方法’に記載されているように、ルータの条件を十分に満足することが必要である。従って、その条件を満たすように光検出ユニットの分光感度特性を設計する必要が有るため、設計の自由度は制限される。そのため、光検出ユニット１０ａ〜１０ｃについて、本実施形態では、光検出ユニット１０ａの分光感度特性３００ａは、主たる分光感度ピークが５２０ｎｍから５８０ｎｍの波長の間にある分光感度特性を有する。また、光検出ユニット１０ｂの分光感度特性３００ｂは、主たる分光感度ピークが５２０ｎｍより短波長側にある分光感度特性を有する。そして、光検出ユニット１０ｃの分光感度特性３００ｃは、主たる分光感度ピークが５８０ｎｍより長い波長側にある分光感度特性を有しており、主な感度は、約５７０ｎｍから６５０ｎｍの間である。
【００３１】
輝度（照度）については、各光検出ユニットにおいてルータ条件が十分に満たされる場合、種々の光源の分光強度分布の相対形状には依存せず、各種光源の分光強度分布に応じて明確に決定できる。
【００３２】
しかしながら、光検出ユニット１０ａから１０ｃだけでは、演色性と光量との相関関係を利用して高精度に演色性を求めることは困難であることが一般に知られている。
【００３３】
そこで、本実施形態では、色温度、照度（輝度）、及び演色性を高精度に算出するために更に光検出ユニット１０ｄを設ける。その光検出ユニット１０ｄの分光感度特性３００ｄは、光検出ユニット１０ｃの分光感度特性３００ｃとは異なる分光感度特性であって、その主たる分光感度ピークが５８０ｎｍより長い波長側にある分光感度特性であり、その主たる感度が６００ｎｍと６８０ｎｍの間の波長にある分光感度特性に設定した。この光検出ユニット１０ｄの分光感度特性は、図４から図６に示した各種光源に対して最適な特性になるようにシュミレーションや実験により求めた。光検出ユニット１０ｄの感度特性を上記のように設定することにより、例えば、従来の蛍光灯とは分光強度分布の傾向が異なる３波長域発光型の蛍光灯等による光源（図６に示すｆｎ３ｒ）についても精度良く、演色性を算出することができる。
【００３４】
各光検出ユニットは、入射光３０の光量に対してそれぞれ図３に示した分光感度特性に応じた電圧（Ｖ１０ａ〜Ｖ１０ｄ）を出力し、その出力電圧は、演算処理部２０に入力される。演算処理部２０では、入力された出力信号電圧に基づいて、下式により、色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）が算出される。
【００３５】
ＣＣＴ＝ａ１１×Ｖ１０ａ＋ａ１２×Ｖ１０ｂ＋ａ１３×Ｖ１０ｃ＋ａ１４×Ｖ１０ｄ＋ａ１５            ・・・・・・・・（１）
ＫＤ＝ａ２１×Ｖ１０ａ＋ａ２２×Ｖ１０ｂ＋ａ２３×Ｖ１０ｃ＋ａ２４×Ｖ１０ｄ＋ａ２５              ・・・・・・・・（２）
ＦＬＣ＝ａ３１×Ｖ１０ａ＋ａ３２×Ｖ１０ｂ＋ａ３３×Ｖ１０ｃ＋ａ３４×Ｖ１０ｄ＋ａ３５            ・・・・・・・・（３）
ここで、図７は、本発明の第１の実施形態としての演算処理部で用いた係数（ａ１１からａ３５）を示す図であり、各光検出ユニットがある増幅率の場合において（１）式から（３）式によって最も高精度に色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）を算出するための係数である。従って、光検出ユニットの設定を変更すれば、係数を変更する必要が有ることは言うまでもない。
【００３６】
図８は、本発明の第１の実施形態としての各種光源からの入射光による各光検出ユニットの出力信号電圧を示す図である。
【００３７】
演算回路２０は、各係数（ａ１１からａ３５）、各光検出ユニットからの出力信号電圧（Ｖ１０ａ〜Ｖ１０ｄ）を用いて、上述した（１）式から（３）式により、色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）を出力する。
【００３８】
図９は、本発明の第１の実施形態としての図４から図６に示した各種光源についての色温度及び演色性係数のカタログ値と算出値とを示す図である。同図には、一例として色温度と演色性係数を示す。カタログ値の欄の色温度と演色係数は、前述のＪＩＳに記載されている方法により求められた各種光源のカタログスペックである。算出値の欄の色温度及び演色性係数は、上述の（１）式及び（３）式により算出した。図７に示す算出値とカタログ値とを比較すると、本実施形態に係る方法は容易でありながら、高精度で色温度、及び演色性を算出していることが判る。
【００３９】
尚、演算処理部２０で実施される演算は、線形演算を例として説明したが、演算を非線形とすることも可能である。特に、各光検出ユニットの分光感度特性が十分にルータ条件を満たせないときに非線形処理は効果が有る。
【００４０】
また、本実施形態に係る算出装置により得られる各光源特性値は、例えば、本願出願人が先行する特願平９−１９８３４１号により提案している装置に入力され、反射物を照明する光源の種類に関らずに、反射物に対する所望する色の見え方を得るための色補正処理に使用されるとよい。
【００４１】
［第２の実施形態］
前述の第１の実施形態では、光源特性値の算出装置１内部に演算処理部２０を備え、各光検出ユニット１０ａ〜１０ｄの出力値を用いて、色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）を光源特性として出力する構成としたが、本実施形態のように、各光源特性値は外部の装置にて算出する構成としてもよい。
【００４２】
図１０は、本発明の第２の実施形態としての光源特性測定装置のブロック構成図である。
【００４３】
図中、光源特性測定装置１Ａは、光検出部１０とアナログ・デジタル（Ａ／Ｄ）変換部４０とを備える。光検出部１０は、４つの光検出ユニット（１０ａ〜１０ｄ）を備えており、各光検出ユニットについては第１の実施形態と同様なため説明を省略する。Ａ／Ｄ変換部４０は、各光検出ユニットからの出力電圧Ｖ１０ａ〜Ｖ１０ｄを、それぞれデジタルデータに変換して出力するＡ／Ｄ変換器４０ａから４０ｄを備える。
【００４４】
Ａ／Ｄ変換部４０から出力されるデジタルデータは、光源特性測定装置１Ａの外部に別途設けた演算処理部２に入力される。演算処理部２は、デジタル化された各光検出ユニットからの出力データを使用して、第１の実施形態と同様に、色温度（ＣＣＴ）、輝度（ＫＤ）及び演色性係数（ＦＬＣ）を演算する。この演算処理部２は、例えば、本願出願人が先に提案している装置による色補正処理を行うソフトモジュール内に備えても良いことは言うまでもない。
【００４５】
以上説明した各実施形態においては、算出すべき光源の特性を、色温度、輝度（照度）、及び演色性係数としたが、これに限られるものではなく、例えば、３刺激値及び演色性係数、或は、色度値、輝度（照度）及び演色性係数等を算出することも可能である。
【００４６】
【他の実施形態】
尚、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，プリンタ等）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミリ装置等）に適用してもよい。
【００４７】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或は装置に供給し、そのシステム或は装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００４８】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【００４９】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディスク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭ等を用いることができる。
【００５０】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５１】
更に、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００５２】
以上説明したように、本発明によれば、光源から入射される光の色温度、照度（輝度）および演色性を高精度に測定する測定装置を提供することができるようになる。
【００５３】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態としての光源特性値の算出装置のブロック構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態としての光検出ユニットの内部構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態としての光検出ユニットの分光感度特性を示す図である。
【図４】本発明の第１の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態としての演算処理部で用いた係数（ａ１１からａ３５）を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態としての各種光源からの入射光による各光検出ユニットの出力信号電圧を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態としての図４から図６に示した各種光源についての色温度及び演色性係数のカタログ値と算出値とを示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態としての光源特性測定装置のブロック構成図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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