(57)【要約】      （修正有）【課題】カラープリンタなどへの統合を目的とした測定ヘッドとそれを用いた測色装置の提供。【解決手段】入射角が実質的に４５°となるように測定面Ｍに配置された測定対象を照射する少なくとも１つの光源を含む照明機構１０と、測定面の垂線に対する反射角度が実質的に０°になるように測定対象によって再放射された測定光を捕捉するピックアップ機構とを備えた測定ヘッド、ならびに、入射スロットを介して受光され捕捉された測定光をスペクトル分割する入射スロットと、スペクトル分割された測定光で露光されて測定光の個々のスペクトル成分を対応する電気信号に変換する光電受信機構とを備えた分光計機構３０を含む。【選択図】 図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色測定装置用の測定ヘッドであって、
入射角が実質的に４５°となるように測定面（Ｍ）に配置された測定対象を照射する少なくとも１つの光源を含む照明機構と、
前記測定面の垂線に対する反射角度が実質的に０°になるように測定対象から再放射された測定光を捕捉するピックアップ機構と、
前記ピックアップ機構によって捕捉された前記測定光を対応する電気信号に変換する光電受信機構と、
前記照明機構と前記ピックアップ機構との間のビーム経路内に配置可能であり且つ該ビーム経路から除去可能であり、前記測定面までの距離が比較的長い位置に配置された輝度基準機構と、
前記輝度基準機構に設けられ、前記ビーム経路内にある場合に前記照明光の少なくとも一部を前記ピックアップ機構内へと方向変換する方向変換機構とを備え、
前記方向変換機構は、プリズム型、四角錐台型、又は円錐台型の、実質的に透明な素子として構成され、鏡面の平坦な底面と、前記底面に平行な散乱層と、前記底面に対して４５°に傾斜した少なくとも１つの横光入射面とを有し、
前記底面は前記ピックアップ機構の光軸に対して垂直に配置され、
前記散乱層は前記ピックアップ機構の方向に向けられ、
前記素子は、前記ビーム経路内に挿入された場合、前記照明機構から得られた光が前記少なくとも１つの光入射面を介して前記素子に実質的に垂直に入射し、前記底面で反射されて前記散乱層に入射するような形状を有することを特徴とする測定ヘッド。
【請求項２】
前記方向変換機構は、透明ベース層と、均質に結合された乳白ガラス層とを含む白色透掛けガラスで形成され、
前記散乱層は、前記白色透掛けガラスの前記乳白ガラス層によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項３】
前記方向変換機構は、透明プラスチックによって形成され、
前記散乱層は、散乱性の第２のプラスチックからなる均質に結合された層又は散乱表面構造体によって形成されることを特徴とする、請求項１に記載の測定ヘッド。
【請求項４】
前記方向変換機構は、２つの対向する光源から得られた照明光を前記散乱層へと導き得るように、２つの対称に対向する光入射面を含むことを特徴とする、請求項１乃至３のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項５】
前記方向変換機構は、複数の光源から得られた光を前記散乱層へと導き得るように、４面〜８面の、特に４面〜６面の光入射面を含むことを特徴とする、請求項１乃至４のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項６】
前記照明機構は発光ダイオードの線形のアレイを含み、多数の独立した発光ダイオードチップが、小さく狭幅に規定された直線の、部分的に直線の、又は曲線の、特に環状のラインに沿って緊密に実装され、且つ、少なくとも部分的に樹脂で成型され、
前記樹脂は、前記発光ダイオードによって発光された光を他の波長範囲の光に変換する変換材料を少なくとも局所的に含むことを特徴とする、請求項１乃至５のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項７】
前記照明機構は、異なるスペクトル特性を有する発光ダイオードを含むことを特徴とする、請求項６に記載の測定ヘッド。
【請求項８】
前記照明機構は、ＵＶ光発光領域及び非ＵＶ発光領域を含み、好適にはＵＶ光が紙における増白剤の励起に適していることを特徴とする、請求項６又は７に記載の測定ヘッド。
【請求項９】
前記照明機構は、カラーフィルタを設けた領域を有することを特徴とする、請求項６乃至８のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１０】
前記照明機構は、偏光フィルタを設けた領域を有することを特徴とする、請求項６乃至９のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１１】
前記照明機構は、白色発光領域及び狭帯域発光領域を含むことを特徴とする、請求項６乃至１０のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１２】
前記照明機構は、狭帯域変換材料を含む領域を含むことを特徴とする、請求項６乃至１１のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１３】
前記照明機構の前記狭帯域発光領域は、色密度測定に適合されていることを特徴とする、請求項６乃至１２のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１４】
前記照明機構は、オルトシリケート発光体（ＢＯＳＥ）を変換材料として含むことを特徴とする、請求項６乃至１３のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１５】
前記照明機構の発光ダイオードは、個々に且つ／もしくはグループ毎に選択的に制御されることを特徴とする、請求項６乃至１４のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１６】
前記測定対象の絶対光沢の判定に採用されることを特徴とする、請求項１乃至１５のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項１７】
前記測定対象によって実質的に４５°で反射された光を受光する光沢測定チャネルを備え、
前記光沢測定チャネルは、前記色測定チャネルの測定信号及び前記光沢測定チャネルの測定信号に基づく計算によって前記測定対象の絶対光沢を判定するように適合された受光器を有することを特徴とする、請求項１６に記載の測定ヘッド。
【請求項１８】
前記輝度基準機構の前記方向変換機構が、前記光沢チャネルの白色較正に適合されていることを特徴とする、請求項１６に記載の測定ヘッド。
【請求項１９】
前記測定又は計算された絶対光沢に基づいて測定対象の分類を行う手段を含むことを特徴とする、請求項１６乃至１８のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項２０】
前記測定対象に対する異なる距離及び／又は角度に基づいて前記測定値を補正する補正手段を含むことを特徴とする、請求項１乃至１９のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項２１】
前記補正手段は、白色基準（ＷＴ）に対する複数の異なる距離及び角度位置について、前記標準化の間もしくは規定された既知の条件下での動作の間に判定された１組の白色較正データ（Ｃ３）を含むことを特徴とする、請求項２０に記載の測定ヘッド。
【請求項２２】
前記測定の間の前記測定対象に対する実際の距離及び角度に基づく測定値計算のために、前記補正手段は、前記１組の白色較正データ（Ｃ３）に基づく内挿／外挿法によって、前記実際の距離及び角度に関連する白色較正データを計算し、前記計算した白色較正データを前記測定値計算に用いることを特徴とする、請求項２１に記載の測定ヘッド。
【請求項２３】
前記補正手段は、前記測定対象に対する実際の距離及び角度についての情報を、通信インターフェースを介して受け取るように適合されていることを特徴とする、請求項２２に記載の測定ヘッド。
【請求項２４】
前記測定対象までの距離を判定する距離測定手段を含むことを特徴とする、請求項２２に記載の測定ヘッド。
【請求項２５】
前記距離測定手段は、独立した受光器を備えた追加測定チャネルを含むことを特徴とする、請求項２４に記載の測定ヘッド。
【請求項２６】
前記距離測定手段は、前記追加測定チャネルの測定信号曲線と前記色測定チャネルの測定信号曲線との位相差に基づいて、前記測定対象までの距離を判定するように構成されることを特徴とする、請求項２５に記載の測定ヘッド。
【請求項２７】
前記追加測定チャネルは、光沢測定チャネルによって形成されることを特徴とする、請求項２６に記載の測定ヘッド。
【請求項２８】
前記測定ヘッドはスペクトル測定ヘッドとして構成され、入射スロットを有する分光計機構を備えており、
前記入射スロットは、該入射スロットを介して受光され前記ピックアップ機構によって捕捉された測定光をスペクトル分割することを特徴とする、請求項１乃至２７のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項２９】
少なくとも１つの光源がコサインエミッタとして構成され、
前記少なくとも１つの光源は、その放射ローブが前記測定面（Ｍ）に対して実質的に垂直になり、且つ、前記光源と前記ピックアップ機構の光軸との距離が前記光源と前記測定面（Ｍ）との距離に実質的に等しくなるように配置されることを特徴とする、請求項１乃至２８のうち何れか１つに記載の測定ヘッド。
【請求項３０】
光光度計である色測定装置であって、
請求項１乃至２９のうち何れか１つに記載の測定ヘッドと、前記照明機構を制御し且つ前記光電受信機構によって生成された電気信号からデジタル測定値を生成する電子制御部とを備えた色測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色測定装置用の測定ヘッド、ならびに該測定ヘッドを備えた色測定装置に関する。
【０００２】
さらに具体的には、本発明は、色使用可能再生装置、特にカラープリンタ類に内蔵するのに適した色測定装置のさまざまな詳細な局面の改良に関する。詳細には、例えば、ＥＰ−Ａ１５０７１３４（２００４年７月２０日に出願された米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応）に記載されたタイプの分光光度計に関する。
【背景技術】
【０００３】
インクジェットプリンタのキャラクタライゼーション、インク制限、線形化、及びプロファイリングのために、カラーチャート（いわゆるテストチャート）を印刷し、その後、このカラーチャートを手動又は自動の色測定装置で測定する。４５°／０°のジオメトリを有する分光計を色測定装置として使用する。使用するデータは、通常、Ｌ＊ａ＊ｂ又は３８０ｎｍ〜７３０ｎｍの範囲のスペクトルレミッション（spectral remission）である。好適な色測定装置は、例えば、スイス・レゲンスドルフにあるGretag-Macbeth AG社の「Spectrolino」及び「i1」である。
【０００４】
インク制限又は線形化は、通常、プリンタのソフトウェアに含まれる。例えばヒューレットパッカード社及びゼロックス社の特定のプリンタは、既に、自動線形化のために濃度計機能を備えた内蔵センサを含んでいる。
【０００５】
一般に、ＩＣＣプロフィールは、カラーチャートの測定データに基づき、色管理ソフトウェア（例えばLogo GmbH社の「Profile Maker」）によって生成される。
【０００６】
インク制限、線形化、及びプロファイリングは、異なる影響を与えるファクター、例えば、プリンタヘッドの状態、紙の種類及び紙のバッチ、インクの種類及びインクのバッチ、印刷モード、プリンタの位置、温度・湿度等の環境の状態等のファクターに依存する。予調整されたパラメータは、通常、インク制限及び線形化のために使用される。メディアのバッチ及び環境の状態の許容誤差のために生じる公称値との誤差は、プロファイルによって補正される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、メディアと印刷モードとの考え得る全ての組み合わせについての包括的な予調整したプロファイルは、常に十分ではない。このことが原因で、実使用上では、より高い品質要求を満たすために、ローカルプロファイルが追加的に手動で生成され使用される。
【０００８】
これらの手続を簡素化するため、さらに補助装置を用いることも手動の測定処理を行うこともなく全てのメディア（インク、紙）についての完全なキャラクタライゼーション（インク制限、線形化、プロファイリング）を実施し得るように、統合型の測定装置を設けたカラープリンタを提供するのが望ましい。
【０００９】
このような使用に適した測定装置は、非常に高い要求を満たす必要がある。標準化された測定ジオメトリ、分光領域、位置及び一貫性（測定結果の再現性）についての通常の要求とは別に、装置は、分光データ、比色データ、及び標準化された又は特定の色濃度データを提供できる必要がある。これらの要求は、現在市販されている分光光度計、例えば、先に述べたGretag-Macbeth AG社の装置「Spectrolino」及び「i1」によって確実に満たし得る。
【００１０】
しかし、統合型のデバイスには、統合サイズ（コンパクトな形状）及びおそらく重量に関して更なる制限がある。さらに、環境の状態（温度、湿度）及び印刷機器近傍における汚染の危険（埃、カラーフォグ等）に関して更なる要求が存在する。さらに、測定は、メディアに直接物理的に接触して行うことができない。なぜなら、例えば、インクジェットプリンタを用いた印刷物は、ある一定の期間の間は依然濡れた状態にあり且つ機械的損傷を受けやすい。統合型の装置は、機械振動の影響を受けにくくする必要があり、且つ、長寿命の光源を備えている必要がある。測定装置との直接的な物理接触を許容しないことが原因で、測定対象までの距離は各種変化の影響を受けるので、測定対象はそれら変化に対処できる必要がある。
【００１１】
最後に、そのような測定装置は大量に必要であり、したがって、比較的安価で製造する必要があるので、サービスの利用し易さ及び商業的基準もまた重要な役割を果たす。設置及び調整に係る労力を低く抑えて組み立てを行うことがとりわけ要求される。
【００１２】
ＥＰ−Ａ１５０７１３４（２００４年７月２０日に出願された米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応）に記載された分光光度計は、概ね上述の要件に適合するが、いくつかの点で改良が可能である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、色測定装置、詳細には分光光度計又は色測定装置用の測定ヘッド、さらに詳細には性能、精度、相対的な製造単純性及び想定されるユーザの多様性について包括型の分光光度計を提供することである。
【００１４】
この本発明の目的は、独立請求項１に記載の特徴を有する発明に係る測定ヘッド又は独立請求項３０に記載の特徴を有する発明に係る色測定装置により達成される。
【００１５】
本発明に係る測定ヘッド及び色測定装置の好適な実施形態及び更なる改良は、従属請求項の主題である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明では、統合を目的とした分光光度計は、入射角が実質的に４５°となるように測定面（Ｍ）に配置された測定対象を照射する少なくとも１つの光源１１を含む照明機構１０と、測定面の垂線に対する反射角度が実質的に０°になるように測定対象によって再放射された測定光を捕捉するピックアップ機構とを備えた測定ヘッド、ならびに、入射スロットを介して受光され捕捉された測定光をスペクトル分割する入射スロットと、スペクトル分割された測定光で露光されて測定光の個々のスペクトル成分を対応する電気信号に変換する光電受信機構とを備えた分光計機構３０を含む。
【００１７】
分光光度計は、光源１１を制御し、光電受信機構によって生成された電気信号からデジタル測定信号を生成する電子制御部１００をさらに含む。
【００１８】
光源１１は、平坦なコサインラジエータとして構成され、その放射ローブが測定面（Ｍ）に対して実質的に垂直になり、且つ、光源とピックアップ機構２０の光軸２１との距離が光源と測定面との距離に実質的に等しくなるように配置される。
【００１９】
さらに、照明機構１０とピックアップ機構２０との間のビーム経路内に配置可能であり且つ該ビーム経路から除去可能であり、測定面（Ｍ）までの距離が比較的長い位置に配置された方向変換機構を備えた輝度基準機構が設けられている。
【００２０】
このように、輝度基準機構４０及び照明機構１０の特別な構成ならびに光沢測定及び測定値補正を行う特別な手段によって、分光光度計の性能、精度及び適用柔軟性が大いに向上され且つ拡張される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。
【００２２】
以下の説明において、色測定装置とは、最も広い意味で、光電走査により測定対象の色情報を判定するタイプの測定装置を指す。この装置は、分光光度計、比色計、色濃度測定装置などを含む。以下の説明では、分光光度計を例として本発明を説明するが、本発明は決してその例に限定されるものではない。
【００２３】
図１に示す色測定装置は分光光度計として構成され、例えば、外部ハウジング１を含み、ハウジング１の中には、全ての機械部品、光学部品及び電気部品が収納される。ハウジング１は、図面下側の端部に開口部１ａを有する。動作中、測定ビームがこの開口部１ａを通過する。動作中でない場合、開口部１ａは輝度基準機構４０によって閉じられ、輝度基準機構４０は同時に閉鎖部材として働く（これについては後で詳細に説明する）。実際の動作において測定する対象が配置される測定面を符号Ｍで示す。いくつかの図面において、Ｍはまた、測定対象上の照射された測定スポットを指す。
【００２４】
前記分光光度計の構成要素は、既に述べた輝度基準機構４０の他に、ほぼ４５°の入射角度で測定面Ｍにおける測定対象を照射するための照明機構１０と、測定面Ｍの垂線に対してほぼ０°の反射角度で測定対象から再放射された測定光を捕捉するピックアップ機構２０と、分光計機構３０と、電子制御部１００とを含む。
【００２５】
分光計機構３０は、ピックアップ機構２０によって捕捉され入射隙間３１を通って導入された測定光をスペクトル分割する凹型反射格子３５と、分光計機構３０内に設けられ、スペクトル分割された測定光を受光して測定光の個々のスペクトル部分を対応する電気信号に変換する光電受信機構３２とを有する。
【００２６】
電子制御部１００は、照明機構１０又はその内部に設けられた光源１１を制御し、光電受信機構３２によって生成された電気信号から標準化データ及び較正データと組み合わせてデジタル測定値（分光データ、色データ、色濃度データ等）を生成し、それらをデジタルインターフェース（図示せず）においてさらに利用できるようにする。さらに、測定対象から反射された光（光沢）を捕捉するため、電子制御部１００に接続された受光素子５０を光源１１の反対側に配置する。受光素子５０は、規格に従い、測定対象から実質的に４５°の反射角度で反射した測定光を受光する。
【００２７】
先に述べた輝度基準機構４０は、分光光度計及び他の測定装置に通常共通の白色タイルの代わりに設けられ、相対的な白色較正のために用いられる。ここで、輝度基準機構は、通常、測定面Ｍから上に約２ｍｍの比較的大きな距離をあけて配置される。輝度基準機構は主にスレッド４１からなる。
【００２８】
図２（ａ）（測定位置）及び図２（ｂ）（基準位置）から明らかなように、スレッド４１は、外部ハウジング１の開口部１ａ内を、測定位置と基準位置との間でピックアップ機構２０の光軸２１に対して横方向に移動可能である。例えば、バネ４２の力に対して、外部駆動体（図示せず）によって基準位置における並進が行われる。外力がなくなると、バネ４２は、スレッド４１を測定位置に保持するか、又はスレッド４１を測定位置に戻す。言うまでもないが、スレッド４１は外力により両方向に並進してもよく、その場合、バネ４２は不要である。
【００２９】
スレッド４１は、カットアウト（通路）４３を備えている。通路４３は、スレッド４１の測定位置（図２（ａ）参照）において、照明光及び測定対象から再放射された測定光が妨害されることなく通過できるのに十分な大きさを有する（図１）。
【００３０】
方向変換機構４４は、スレッド４１上に設けられ、通路４３から移動方向にずらされている。ここで、方向変換機構は、スレッド４１の基準位置において、照明光及びピックアップビームの通路内に配置され、照明光をピックアップ機構２０内に導く。以下、方向変換機構の具体的な構成を詳細に説明する。
【００３１】
色測定装置（ここでは特に分光光度計）は、スレッド４１の基準位置において、外部から遮断されている。したがって、輝度基準機構４０は、同時に、機械・光学閉鎖部材（後者は例えば暗度測定のため）として機能する。さらに、分光光度計と測定対象との間の間隔が維持され、輝度基準機構は分光光度計の閉鎖された空間内に収容される。
【００３２】
この点について、本発明に係る色測定装置（特に分光光度計）は、主要な発想及び機能の点で、基本的にＥＰ−Ａ１５０７１３４（２００４年７月２０日に出願された米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応）に記載された分光光度計に対応している。よって、それに関して、当業者には更なる説明が必要ない。電子制御部１００の詳細は、上記欧州出願及び米国出願に記載されている。本発明に係る色測定装置とこの従来技術との差は、個々の構成要素、特に輝度基準機構４０及び照明機構１０の特別な構成及び設計にある。以下、これに関してさらに説明する。
【００３３】
実際に作成した輝度基準機構４０の変形例を図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す。図３（ａ）はスレッド４１が測定位置にある状態を示し、図３（ｂ）はスレッド４１が基準位置にある状態を示す。図３（ａ）の開放測定位置において、ピックアップ機構２０のレンズヘッドと照明機構の発光ダイオード１１が見えている。この実施変形例において、スレッド４１は外部から加えられる力によって両方向に移動する。
【００３４】
本発明の第１の重要な局面は、輝度基準機構４０内の方向変換機構４４の設計に関する。
【００３５】
最も簡略な実施形態において、図４に示すように、方向変換機構４４は断面が台形であるプリズム型ガラス素子によって形成される。ガラス素子は、底面４４ａと、薄い散乱層４４ｂの外部表面によって形成される上部表面４４ｃと、２つの傾斜した側部表面４４ｄと、２つの側端部表面（参照符号なし）とを有する。２つの側部表面４４ｄは底面に対して４５°の傾斜である。底面４４ａは鏡面になっており、２つの側端部表面は研磨されて平坦になっている。散乱層４４ｂは、薄いオパールガラス層により形成される。ガラス素子全体は、いわゆる白色透掛けガラスによって形成される。例えば、この白色透掛けガラスは、Opalikaという商品名でSchott AG社から販売されている。白色透掛けガラスは、無色（透明）ベース層と、ベース層に均質に結合された均一な乳白色の不透明カバー層とからなる２層ガラスである。カバー層はガラス素子表面の散乱層４４ｂを形成する。
【００３６】
ガラス素子４４は、底面４４ａがスレッド４１と接し、散乱層４４ｂがピックアップ機構２０のレンズヘッドの方を向くように、スレッド４１上に設けられる。それにより、底面及びカバー表面はピックアップ機構２０の光軸２１（図１）に対して垂直になり、２つの側部表面４４ｄが光軸に対して４５°の傾斜となる。
【００３７】
図５（ａ）及び図５（ｂ）は、方向変換機構４４の実際の使用を示す。図５（ａ）において、スレッドは測定位置にあり、それにより、照明機構１０（ここでは１つの発光ダイオード１１のみを含む）から発せられた光が、妨害されることなく４５°±５°の角度で測定スポットＭに達する。測定スポットで反射された光はピックアップ機構によって０°±５°の角度で捕捉され分光計機構（図５には示さず）へと導かれる。スレッドの基準位置において、方向変換機構４４のガラス素子は図５（ｂ）に示すように照明ビーム通路内及び測定ビーム通路内に在り、測定スポットＭが光で照射されない。照明光は、２つの傾斜した側部表面４４ｄの一方を通って垂直にガラス素子に入射し、底面４４ａによって反射されて散乱層４４ｂに入射し、そこで拡散的に散乱される。拡散的に散乱された光は散乱層４４ｂから出射し、ピックアップ機構によって０°±５°の開放角度範囲で捕捉され、分光計機構３０へと導かれる。
【００３８】
図５（ａ）及び図５（ｂ）において、照明機構１０は光源１１を１つだけ含む。２つの対向する光源を用いる場合、それら光源からの光は、それぞれ２つの対向する側部表面４４ｄの一方を介してガラス素子に入射する。
【００３９】
本発明に係る方向変換機構４４は、図６（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、複数の光源を有する照明機構、例えばピックアップ機構２０の周囲に円状に配置された発光ダイオード１１ａ〜１１ｄとして設けられた４つの光源を有する照明機構にも、容易に適合可能である。
【００４０】
方向変換機構（ガラス素子）４４は、底面に対してそれぞれ４５°で傾斜した４つの側面を有する四角錐台の形状を有しており、４つの光源からの光はそれぞれ、４つの側面のうちの対応する面を通ってガラス素子に入射する。さらに多くの光入射面を有する拡張例、例えば、６〜８個の傾斜した光入射面を有する素子も可能であることが理解される。極端な例になるが、ガラス素子４４は円錐台状であってもよく、その円錐斜面部分が、理論的に無限数の光入射面を形成する。
【００４１】
図７は、本発明の好適な実施形態にしたがって、ピックアップ機構２０を囲む環状照明機構として照明機構１０が構成された実施形態を示す。この場合、ガラス素子４４は四角形（六角形又は八角形でもよい）のレイアウトを有する。
【００４２】
本発明に係るガラス素子としての方向変換機構４４の構成は多くの点で優れている。ガラス素子は、市販の基材からなり、単一の精密な部品として低コストで製造可能である。ガラス及び乳白透掛けガラス層は、温度、湿度及び時間に対して非常に安定している。測定対象（紙）及び透掛けガラス層（鏡面処理されたベース層で反射された後のカバー層）の照射はほとんど同じである。光源から測定対象及び乳白ガラス層までの光路は同じである。
【００４３】
乳白ガラス層はランベルト散乱ユニットであり、照射光を（上方から）略４５°で全空間角度範囲内、特にピックアップ機構のレンズヘッドに向かって上方に散乱させる。較正測定は、測定面位置における従来の白タイル上での較正に厳密に対応している。台形断面を有するプリズム又は錐台としての構成により、２つ以上の光源からの照明強度の統合が可能になる。
【００４４】
ガラス素子は、白色発光ダイオードの独立した彩色ならびに狭帯域ＲＧＢ発光ダイオード又は狭帯域コンバータを有する発光ダイオードの独立した彩色を可能にする。乳白ガラス層が完全に偏光を解消した状態にするので、ガラス素子は偏光板を有する発光ダイオードの彩色を可能にする。
【００４５】
本発明に係る方向変換機構はまた、以下に説明する線形照明と関連づけて用いることもでき、以下に説明する光沢測定チャネルの較正を可能にする。
【００４６】
当然のことながら、方向変換機構４４はまた、適切な散乱層（例えば射出成形プロセス）と組み合わせて別の透明材料（例えばプラスチック）でも作製し得る。散乱層は、透明材料に均質に結合された第２の（プラスチック）材料又は透明材料からなる散乱表面構造によって、白色透掛けガラスと同様に形成され得る。底面は、鏡面処理の代わりに、或いは鏡面処理に加えて、完全に反射性となるように形成され得る。
【００４７】
輝度基準機構は、（製造及び試験中のロボットにおける）転移較正(transfer calibration)として、正確に測定された従来の外部白色タイルを用いて完全に標準化されることが理解される。
【００４８】
本発明の更なる局面は、照明機構１０の構成に関する。図８に示すように、環状照明機構は、色測定装置（特に分光光度計）における使用に特に適している。多数の独立した発光ダイオードチップ１１が密集して実装され、ピックアップ機構２０の光軸２１を同軸状に取り囲む、狭小に規定された環の中に配置される。単一の発光ダイオードチップの典型的な大きさは、約０．４＊０．４＊０．４ｍｍ3である。発光ダイオード環の面は、光軸２１に対して垂直であり、したがって、測定面に対して平行に向けられている。
【００４９】
この例ではリング状である照明機構１０の機械構成は、図９の断面図から明らかである。回路盤１３は、熱伝導率の高いベースプレート１２上に配置され、２つの同軸の環状壁１４及び１５が回路盤上に配置される。回路盤に切り込みを入れて環状溝１３ａが形成される。発光ダイオードチップ１１は、溝１３ａ内に配置され、ベースプレートに直接固定される（「ダイボンディング」）。発光ダイオードチップの電気コンタクトは、細いワイヤ（図示せず）によって、回路盤１３上の対応するコンタクト面に接続される（「ワイヤボンディング」）。このワイヤボンディングにより、外部電子制御部（ここでは図示せず）への接続が提供される。またそれにより、個々の発光ダイオード１１及び／又は発光ダイオード１１のグループの選択制御が提供される。
【００５０】
２つの環状壁１４及び１５の間の空間には、発光ダイオードによって発光される光の所定の波長範囲を他の波長範囲に変換する変換材料（発光体）を含む樹脂が充填される。これについては、以下により詳細に説明する。図９に矢印１７で示すように、照明光は、余弦特性を有する成型樹脂１６の表面（ランベルト発光体）から出射される。したがって、発光（放射ローブ）の主方向は発光ダイオード環の面に対して垂直である。
【００５１】
照明のための光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することには多くの利点がある。ＬＥＤは耐用年数が長く、非常に短い時間で素早くオン・オフの切り換えが可能であり、したがってエネルギ効率に優れる。照明を循環させ、「オン」しているＬＥＤでの測定とそれに続く「オフ」しているＬＥＤでの測定とを区別することにより、測定中の副次的な光の影響を排除できる。ＬＥＤは、照明領域への熱放射（ＩＲ）を伴わない。ＬＥＤは、例えば、白色、ＵＶ、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の特定のスペクトル範囲で利用可能である。典型的な市販の発光ダイオード製品は、Lumiled Emitter、Osram Golden Dragon、Cree Xlamp等である。
【００５２】
図２の円状の照明機構において、青色ＬＥＤチップ（波長：約４５０ｎｍ）及び／又はＵＶ−ＬＥＤ（波長：約３９０ｎｍ）を用いる。これらの素子は、変換体（発光体）を有する樹脂で覆われている。緊密に配置し且つ狭小な列状の形態とすることにより、高い光密度が達成される。
【００５３】
狭小に配置されたＬＥＤ列と変換体含有樹脂を用いたＬＥＤの共通成型という本発明に係る着想は、当然ながら、円状の照明機構に限定されない。例えば１ライン毎に走査を行うスキャニング装置において要求されるように、直線形の照明機構もまた、同じ原理に基づいて構成し得る。
【００５４】
意図した用途に基づき、発光ダイオードを、一部が直線でその他の部分が曲線である線に沿って配置することもまた利点を有し得る。
【００５５】
１ライン毎に走査を行うスキャニング装置の一例の関連部分を図１０に示す。スキャニング装置の長手方向は、図の描写面に対して実質的に垂直に延びている。図１０からわかるように、ピックアップヘッド２０は線形に順次配置され、照明機構は２つの直線形のＬＥＤ列１１ａ及び１１ｂを有し、輝度基準機構はスレッド４１を有し、長手方向断面が台形である方向変換機構４４は、測定位置に配置されている、つまり、照明・ピックアップビーム経路の外側に配置されている。
【００５６】
緊密に実装された発光ダイオード列（直線配列又は環状配列）を用いた本発明に係る照明の着想は、特定の適応条件に対する照明の最適な適合を実現する。照明機構は、小さな公差内で、簡易且つ優れたコスト効率で製造し得る。
【００５７】
測定技術のために、環状照明は、１ポイント毎に走査を行うスキャニング装置での使用に最適である。なぜなら、予め選択された照明ジオメトリ基準が最も良好に達成され、一方、測定スポットにおいて最も高い光の流れが同時に得られるからである。１ライン毎に測定を行う測定装置には、２つの対称に配置された照明列を有する線形の照明が最適である。
【００５８】
本発明のさらに好適な局面によると、ＬＥＤ列（直線又は環状）において、異なるタイプのＬＥＤ（Ｒ、Ｇ、Ｂ、ＵＶ）を、所定の領域（直線部分又は環状部）に配置し得、ならびに／もしくは、それぞれ異なる変換タイプの樹脂で成型し得るか又は変換体なしで完全に成型し得る。例えば、変換体の無い別個に切り換え可能なＵＶ−ＬＥＤを有する領域は純粋なＵＶ光を生成し、制御された励起及び紙における増白材の測定を行う。個々に切り換え可能なＲ、Ｇ、ＢのＬＥＤを有する変換体を用いない領域は、狭いスペクトル範囲内の光を生成し、制御された密度測定のために使用される。（１つのＬＥＤが狭いスペクトル領域において発光する場合、分光計における残留散乱光は大きく減少される。）切り換え可能な青色ＬＥＤ又はＵＶ−ＬＥＤ及び特定のＲ、Ｇ、Ｂ変換体と共に成型されている領域はまた、狭いスペクトル範囲において光を生成する。これは、制御された密度測定に用い得る。
【００５９】
ＬＥＤ列（直線又は環状）において、図１１に示すように、異なる領域（直線部又は環状部）を、偏光フィルタ、Ｒ、Ｇ、Ｂ又はＵＶのフィルタ等の異なるフィルタによって被覆し得る。図１１において、フィルタは参照符号１８で示す。測定技術を鑑みて、図示のように４つのフィルタを対称に配置するのが好適である。
【００６０】
例えば、偏光フィルタで被覆された別個に切り換え可能なＬＥＤを有する領域は偏光光を発光し、偏光フィルタを設けない別個に切り換え可能なＬＥＤを有する別の領域は偏光されていない光を発光する。偏光光から非偏光光への切り換えは、それぞれのＬＥＤのオン／オフを切り換えることにより、純粋に電気的に実現され得、複雑な機械的切り換えは不要である。このアプリケーションのために、交差偏光フィルタを、ピックアップチャネル内にアナライザとして固定的に一体化する必要がある。しかしこれは、非偏光測定の間は障害とならない。
【００６１】
Ｒ、Ｇ、又はＢのフィルタで被覆された切り換え可能な白色ＬＥＤの領域は、狭いスペクトル範囲で発光し、密度測定の向上に役立つ。
【００６２】
ＵＶフィルタを設けたさらなる別個に切り換え可能な領域は、非常に広帯域の白色ＬＥＤ（３８０ｎｍのＵＶ〜７３０ｎｍの深紅に亘って発光する）を用いる場合、対応する領域の制御によって、ＵＶ部分の電気的なオン／オフの切り換えを可能にする。
【００６３】
照明機構の個々の領域におけるＬＥＤの制御は、上述のように、上位の内部制御部又は外部制御部から対応するコマンドを受け取り得る電子制御部によって実行される。
【００６４】
測定技術用途に適合させた発光ダイオード及びそれに適合させた変換材料は、関連する製造業者（例えばLumiled）の技術文書及びデータシートに記載されている。関連する従来技術の網羅的な概説は、ＶＤＩカンファレンス（２００４年）におけるStefan Tews博士（ドイツ、グライフスヴァルトのLitec LLL GmbH社）の講演「Illuminants for white LEDs in the general illumination」において説明されている。
【００６５】
本発明では、変換体（発光体）としてのＹＡＧ発光体又は好適にはオルトシリケート発光体（ＢＯＳＥ）と共に白色ＬＥＤを使用する。これらの発光体は異なる色を有するように製造し得、且つ混合し得るが、吸収及び発光はスペクトル分離される。発光体は、青色（波長：約４５０ｎｍ）からＵＶ（波長：約３９０ｎｍ）へと励起され得る。
【００６６】
上記講演録の２５頁によると、青色ＬＥＤ（４５２ｎｍ）と２つのＢＯＳＥ−ＬＳ変換体（青−緑（５０８ｎｍ）及び深橙（５９５ｎｍ））との組み合わせにより、ＹＡＧの場合と比べて大きな改善が得られる。したがって、約４５０ｎｍの波長でのＬＥＤ発光最大と約５００ｎｍの波長での変換体発光との差が最小になるのを可能な限り避けることが重要である。
【００６７】
ＵＶ−ＬＥＤとさまざまな変換体の混合との「最良の」組み合わせが、講演録の２６頁に説明されている。これにより、スペクトルは４００ｎｍ〜７００ｎｍの範囲が十分にカバーされ、色の再生（色再現指数）が優れている。ＬＥＤは３９２ｎｍの波長で発光し、変換体の種類としては、ＢＡＭ（青色：波長４５０ｎｍ）、ＢＯＳＥ（緑色：波長５１５ｎｍ）、ＢＯＳＥ（橙色：波長５９３ｎｍ）及びシリケート−ゲルマネートＬＳ（赤色：波長６５７ｎｍ）が使用される。
【００６８】
紙増白剤の特定の励起のためにＵＶ源としても使用し得るＵＶ−ＬＥＤを用い得るので、このＬＥＤ変換体の組み合わせはとりわけ有利である。
【００６９】
色測定装置（分光光度計）の多くのアプリケーションにおいて、例えば、印刷された用紙の測定のために、スキャニングは非接触で行う必要がある。シートの比較的大きな面積に亘るシートの接触面は、通常、完全な平面ではない。したがって、スキャニング中に距離の変動が起こる。それら変動は、測定結果に影響し得ない。このことは、照明機構及びピックアップヘッドが、数十ミリメートルの許容範囲内で距離から独立している（距離の影響を受けない）ことを要求する。
【００７０】
ピックアップヘッドのビジュアルフィールドは、照明機構によって照射される。ピックアップヘッドの捕捉角度は非常に制限されている（色測定の規格によると、±５°の捕捉角度しか許容されない）ので、測定フィールドにおける照明又はビームの密度を測定する。ここで測定される密度は、距離の影響を受けない。したがって、照明機構は、距離の影響を受けない一定の照明強度で発光すればよい。
【００７１】
距離の影響を受けない４５°での照明のための好適な解決策は、上で既に述べたＥＰ−Ａ１５０７１３４（２００４年７月２０日に出願された米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応）に記載されている。ランベルト発光特性を有する発光源が、測定フィールドの面に対して平行に配置される。測定フィールドに対する発光源の位置は、光が測定フィールドに４５°の角度でぶつかるように選択される。基本的な測光の法則によると、実施のために十分に大きな距離変動の範囲に亘って、距離の影響を排除することができる。
【００７２】
本発明に係る環状照明機構は、全く同じ原理に基づいて構成され、配置される。発光ダイオード環の面が測定面に対して平行であり、この環の測定面からの距離がこの環の半径（図１）に等しくなるように選択される場合に、距離の影響を排除することができる。照明機構が線形の発光ダイオード列として構成される場合、十分な近似で以て距離の影響が排除される。
【００７３】
本発明のさらなる重要な局面は、照明機構の反対側に配置された受光素子５０による光沢測定として、測定対象（通常は印刷用紙）の品質（種類）の判定（分類）を行うための、色測定装置（特に分光光度計）の実際の使用を取り扱う。ここで、受光素子５０の検出領域は、開口により測定スポットに限定される。開口は、ハウジング内に形成されたシャッタ１ｂ（図１４）によって形成される。特別に構成された輝度基準機構が、光沢チャネルの較正のために再度使用される。図１２〜図１５は、実際の光沢測定の間及び較正の間の状態を示す。
【００７４】
品質判定とは、紙（又は概して基板）の反射特性に応じた分類のことであると理解される。したがって、実際には、ほとんどの場合、２つの紙質の間、つまり「光沢あり」及び「光沢なし」の間で区別されるだけである。主に（未印刷の）紙で反射された光をこの区別又は分類に使用し得ることは明らかである。しかし、受光素子５０は、反射光を受光するだけでなく、紙によって拡散的に散乱された又は再放射(reemitted)された光の一部も受光してしまう。受光光に基づいて完全な光沢測定及び分類を行うために、この光成分を差し引く必要がある。この点に関して、以下のような処理を行う。
【００７５】
まず、未印刷紙上の測定スポットを白色光で照射する。拡散的に散乱された光（レミッション(remission)）をピックアップ機構２０及びこれに接続された分光計３０（これらをまとめて「色測定チャネル」と呼ぶ）によって測定する。紙上において４５°で反射された光（反射）は、受光素子５０（「反射チャネル」と呼ぶ）によって測定される。しかし、反射チャネルは、既に述べたように、紙によって拡散的に散乱された光（レミッション）の一部も測定してしまい、望ましくない。反射チャネルにおけるこの信号は、輝度基準を挿入することにより特に反射チャネルで測定し得る照明輝度に比例する。
【００７６】
実際の測定アプリケーションと同様に、標準化の間、輝度基準部がビーム経路の外側にある（つまり測定中に測定対象上にある）場合の反射チャネルにおける信号SReflectionと輝度基準部がビーム経路の外側内にある場合の信号SReflection_0との比QReflectionを用いて計算が行われる。
【００７７】
QReflection＝SReflection／SReflection_0
反射チャネルの信号比QReflectionは２つの成分からなる。
【００７８】
QReflection＝a*Reflection+b*Remission
ａ及びｂは、標準化測定によって決定される２つのパラメータである。これらのパラメータは、色測定装置の定数であり、ジオメトリによって、実質的には開口の形状によって決定される。パラメータａ及びｂは、公差のために、各色測定装置においてある程度シフトされ、したがって、標準化の間、各色測定装置について別個に決定される必要がある。
【００７９】
実際、通常の白色光沢紙の場合、反射センサ５０上の信号中、レミッションが約５０％で反射成分が約５０％であると判定されるように開口が選択される。なおここでは、信号比を５０：５０にすることが本質的な問題なのではなく、不要な信号（レミッション）に対して有用な信号（反射光）がバックグラウンドノイズ内に埋もれないようにすることが重要である。
【００８０】
パラメータａ及びｂは、黒色光沢タイル（黒色ガラス；レミッションが通常０％；反射が通常４％）上及び無光沢白色タイル（ＢＣＲＡ白色；レミッションが通常９０％；反射が通常０％）上での好適なロボット制御測定により、製造における色測定装置の標準化の間に判定される。
【００８１】
a=QReflection_Black glass/4%        b=QReflection_BCRA White/90%
ここで、QReflection_Black glassは、黒色タイル上での測定中の反射チャネルの測定信号比であり、QReflection_BCRA Whiteは、白色タイル上での測定中に測定される反射チャネルの信号比である。
【００８２】
図１２及び図１４は、光沢測定中の色測定装置を示す。
【００８３】
光沢測定及びそれに基づく紙質分類のために、絶対反射（絶対光沢）のみに注目する。係数ａ及びｂならびにスペクトル測定チャネルにおいて測定されたスペクトルレミッションがわかっている場合、以下のように絶対反射（絶対光沢）を計算し得る。
【００８４】
Reflection=(1/a)*QReflection(b/a)*R
ここで、QReflectionは反射チャネルの測定された信号比であり、Ｒは色測定チャネル（ここではスペクトルチャネル）において測定された測定対象表面のレミッションである。
【００８５】
色測定チャネル（ここではスペクトル測定チャネル）及び反射チャネルの相対感度は、標準化の間と光沢測定の間の両方において較正される必要がある。この較正は、図１３及び図１５に示すように（装置内部の）輝度基準機構の白色散乱層４４ｂ上での測定値を用いて、本発明の重要な局面にしたがって実施される。方向変換機構４４は、ビーム経路内に挿入される。スペクトルチャネルが散乱層４４ｂによって上方に散乱された光を捕捉し、反射チャネルが散乱層４４ｂによって下方及び右方向に散乱された光（この光は鏡面である底面及び右出射面を介して開口を通過して受光素子５０に達する）を捕捉する。
【００８６】
絶対反射の判定及びそれに基づく基板品質の分類は、分光光度計の制御部１００の段（さらには説明しない）において実施される。なお、分光光度計に接続された上位の制御部又はコンピュータにおいて（一般に公知の様態で）判定及び分類を実施し得ることは言うまでもない。
【００８７】
本発明の別の重要な局面は、上で述べた測定ヘッドと測定対象との距離に依存しない（距離の影響を受けない）という特徴のさらなる改良を取り扱う。例えば４５°／０°の標準測定ジオメトリを有する測定機構により基板上での無接触色測定を行う間、測定機構と測定対象（基板）との間の公称距離及び公称角度からのズレにより、測定結果は誤ったものとなる。主な誤差成分は、基板上における照明強度の変動及びレミッションの光量の測定変動である。測定機構の白色較正は、通常、標準状態（測定対象と測定機構との間の公称距離及び公称角度）下における内部又は外部輝度もしくは白色基準への適用の間に実施されるので、基板のレミッションの計算の間に、色位置（ａ，ｂ）において、実質的には輝度（Ｌ）に（たいていの場合小さな程度で）誤差が発生する。高さ又は角度の変更による測定対象上における発光強度の変動は、照明光源と測定対象との間の距離の変動によって起こる。これは、より単純な照明機構においても主要な誤差である（照明強度は距離の平方に比例する）。高さ又は角度の変更による測定対象上における発光強度の変動は、さらに、測定対象上での実際の照明角度の変更によっても起こる。測定光学系の構成が単純になるにしたがい、この成分が増大する。本発明に係る環状照明の場合、照明強度は主要な入射角の余弦に比例するので、この変動は比較的小さい。照明系が測定対象をスペクトル的に正確に均等に照射しない場合、高さ又は角度の変更による照明のスペクトルの変動が起こる。照明光源が異なる角度でスペクトルの異なる光を放射する場合、この成分が大きくなり得る。このことは、特に、白色ＬＥＤの場合にあてはまる。高さ又は角度の変更により観察された測定スポットのサイズ及び形状が変化した場合に、ピックアップチャネルの感度が変化する。
【００８８】
例えば、コンベアベルト上で製造される紙、箔、セラミック、布、プラスチック、皮革等の材料の製造において、プロセス制御及び／又は色特性もしくはスペクトル特性の制御を行う間に、測定機構と測定対象との間の異なる距離及び角度で無接触測定を行うことについて考える。
【００８９】
さらに、一次元又は二次元の彩色テストチャートを測定するために調整された測定装置ならびに素材の印刷に用いる機械の光制御及び色調節のために使用されるスペクトルセンサ又は色センサについて考える。測定対象を測定する表面に接触させることができない場合は、無接触測定が常に必要である。なぜなら、印刷した色は依然濡れた状態にあるか、又は、表面が脆いからである。結果として構成を単純化し得る場合、無接触測定は常に技術的に有利である。無接触測定はまた、異なる基板の厚さ及び凹凸のある基板（例えば織地風の箔）を測定し得るので、技術的に非常に有利である。
【００９０】
異なる厚さを有する印刷した素材（測定対象）上での測定のために、現在では、印刷素材の厚さの差によって生じる測定表面と測定機構との間の距離の差分を相対測定によって排除するのが一般的である。このことは、測定値が、所定の距離にあるベース基板からの信号（例えば、印刷紙の白）に関係していることを意味する。測定結果は距離に依存しない（距離の影響を受けない）が、使用する基板に依存しており、これ以上他の基板材料に基づく測定値と直接比較することはできない。
【００９１】
さらに上述した照明機構の構成及び配置により、距離変動に対して非常に良好な公差が得られる。しかし、以下に説明する本発明に係るさらなる測定により、距離及び角度からの独立性（距離及び角度の影響を受けないこと）はさらに改良され得る。上述の距離及び角度を許容する照明機構の構成は有利であるが、要求される補正は小さいままなので、それは基本的な要件とは言えない。
【００９２】
補正手段の最も根底にあるアイデアは、異なる測定対象距離（高さ）及び角度に対するスペクトル光度計（又は他の任意の色センサ）の標準化にある。したがって、色センサの製造中に、より正確には標準化の途中にさらなる工程が挿入される。標準化の間、製造される各センサの特定の特性が判定され、さらなる工程において、製造された各センサの高さ依存性及び／又は角度依存性が測定される。
【００９３】
標準化測定は、例えば、基準プローブ（基準測定対象）、好適には非常に正確に測定された白色タイルが、センサとの異なる距離及び／又は角度で測定され、関連する測定データがセンサに格納されるように実施される（絶対白色較正）。これを図１６（ａ）〜図１６（ｄ）に示す。図中、色センサを符号ＭＤで示す。基準測定対象を符号ＷＴで示す。基準測定対象は、測定ロボット（ここでは、３つの調節可能な指示部材Ｒのみによって示す）によって色センサＭＤに対して異なる距離及び異なる角度位置に配置される。センサ内に形成された内部白色基準部を用いて、センサの相対白色較正を実施する。作動状態、つまり内部白色基準部が測定ビーム経路内に挿入された場合を図１６（ａ）に示す。図中、内部白色基準部を符号ＢＲで示す。本発明の分光光度計において、この内部白色基準は、上述の輝度基準機構によって形成される。
【００９４】
具体的には、製造中におけるセンサの絶対白色較正は、厳密に標準高度及び標準角度で行うだけでなく、本発明では、異なる高さ及び角度の組み合わせについても較正を行い、それにより、較正データの全データセットを得る。各較正データは、通常、各色又は各スペクトル領域の白値からなる（最も単純な場合、１つの一方向を示すベクトルからなる）。較正データセットは、好適にはセンサ又はその制御器内に、下位の距離・角度データと関連付けて格納される。
【００９５】
図１８は、そのように拡張され且つ改良された分光光度計（通常は色センサ）の原理図を示す。図中、色センサの測定ヘッドＭＤ及び通常のプロセッサ型制御器Ｃを示す。制御器Ｃは、各最新の色センサ内に存在する制御ブロックＣ１（光源用制御器、光電受信器用制御器等）及び従来の標準化・較正データＣ２に加えて、上で述べた距離及び角度に依存した較正データセットＣ３を含む。さらに、制御器Ｃは、インターフェース（図示せず）によって上位の制御器Ｈと連絡可能であり、例えば、制御器Ｃは、制御器Ｈからコマンド及び制御データＨ１を受信したり、制御器Ｈに測定データを送信したりできる。
【００９６】
図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は、４つの異なる状況における実際の測定アプリケーション内の色センサを示す。図１７（ａ）において、相対白色平均化のために内部白色基準ＢＲが作動される。図１７（ｂ）において、測定面Ｍは、色センサＭＤに対して公称距離にある。図１７（ｃ）において、該距離は公称距離よりも短い。図１７（ｄ）において、測定ヘッドは、測定面に対して小さな傾き角で傾いている。
【００９７】
あるアプリケーションの装置（図示せず：例えばプリンタ）における測定装置（センサ）の実際のアプリケーションについて、２つのケースを区別する。１）（例えばプリンタで用いる紙の種類についての情報から）センサに対する測定対象の距離及び／又は角度がわかっている場合。２）距離及び／又は角度がわからない場合。
【００９８】
前者（ケース１）の場合、基板に対する距離及び／又は角度が、適切な形態でセンサに送信される。このことは、例えば、センサの通信インターフェースを介して、上位の制御器Ｈ（図１８）のコマンドＨ１によって実施される。プリンタ機器内の色センサの具体的なアプリケーションの例では、上位の制御器Ｈが距離及び／又は角度を色センサに提供する。
【００９９】
予めセンサに格納された較正データセットＣ３によって得られる高さ及び／又は角度の情報ならびにセンサと測定対象との間の送信された実際に存在する配向（距離、角度）を用いて、比色測定結果の輝度又はスペクトル測定結果の信号が補正される（内挿法）。したがって、測定データ（レミッションスペクトル又は色間隔あたりの離散レミッション値）の計算のためにそれぞれに調節された白色ベクトルが具体的に用いられる。つまり、元の標準化の間、格納された白色ベクトルＣ３が同じ高さ及び同じ角度で判定されたということである。例えば、格納されていない距離及び角度の値について、最も白に近い近白色ベクトル間の双一次補間を行う（外挿法）。
【０１００】
測定を実施するジオメトリ条件ではセンサにデータを送信できない場合（ケース２）、本発明によると、失われた情報自体の判定を可能にするさらなる機能Ｃ４（図１８）によってセンサが拡張される。例えば、さらなる光学系を用いて三角測量を行うことにより距離測定を実施し得る。
【０１０１】
本発明のさらなる局面によると、スペクトル測定チャネルの信号を追加の測定チャネルの信号と一時的に相関付けて、その相関から距離情報を生成するアプローチを採用することが特に実用的であり且つ有利である。光沢測定に用いる既存の反射チャネルを追加の測定チャネルとして使用すれば、距離測定のためにさらなる光学部品を設ける必要がない。
【０１０２】
さらに、この方法及び関連する手段を、図１９（ａ）〜図１９（ｂ）及び図２０（ａ）〜図２０（ｃ）に示す本発明に係る分光光度計の例として以下に説明する。
【０１０３】
図１９は、ビーム経路に挿入された輝度基準機構又はその方向変換機構４４によって相対輝度較正を行う間の分光光度計を示す。図１９において、分光光度計は、測定面Ｍに配置された測定対象の測定に対して準備ができている状態である。これら２つの図面は図１４及び図１５に対応しており、したがってさらなる説明は省略する。
【０１０４】
距離情報の生成のために、測定面上で分光光度計（又は通常は色センサ）を直線的且つ測定対象（例えば紙）に対して平行に移動するか、もしくは、測定対象が分光光度計の下を移動する。例えば、黒色正方形Ｑ（図１９）の形状のパターンが測定対象上にあり、このパターンは例えば印刷されている。例えば、このパターンは、測定対象（例えば色測定チャート）の適切なフィールドによって形成され得る。このパターンＱは、２つの測定チャネル（スペクトルチャネル２０、３０及び反射チャネル５０）によって、異なる時点におけるセンサと測定表面との距離の関数として認識される。
【０１０５】
図２０（ａ）〜図２０（ｃ）は、３つの異なる状況における、２つの測定チャネルの測定信号曲線を示す。実線はスペクトルチャネルの信号曲線を示し、点線は反射チャネルの信号曲線を示す。
【０１０６】
図２０（ａ）において、測定対象又はその走査表面は、センサから公称距離の位置に在る。図２０（ｂ）及び図２０（ｃ）においては、それよりも近い位置又は遠い位置に在る。２つのチャネルの信号曲線の位相シフトは、センサと測定対象との距離の尺度を形成し、分光光度計（又は色センサ）の制御器Ｃのさらなる制御モジュールＣ４において判定され、再計算されて対応する距離データ（図１８）となる。その後、これらの距離データは、格納された較正データＣ３における関連する白色ベクトルの選択のために再度使用される。測定対象までの距離の測定は、他の手段及び他の測定方法を用いても実施し得る、例えば機械型又は容量型の距離センサによっても実施し得ることが理解される。
【０１０７】
上述の距離／角度補正は、例えば、分光光度計、カラーエミッタ、濃度計などの異なるセンサに用いることができ、例えば紙、箔、セラミック、布、プラスチック、皮革などの異なる種類の基板上での測定に適している。
【０１０８】
上記距離／角度補正は異なるレベルで実施し得る。例えば、測定装置（センサ）自体又は上位の装置（例えばセンサが接続されたプリンタ又はコンピュータ）もしくは該センサが統合された測定装置の制御器の何れかにおいて実施し得る。
【０１０９】
上述の角度補正方法は、例えば何らかの理由で角度及び距離を最適に調整することができない場合、接触測定にも使用し得る。このことは、例えば、測定ヘッドが基板上を転がるか又は基板上に留まっていて、異なる基板の厚さが原因で公称値からずれた異なる角度位置をとる（測定ヘッドが上下動する）場合にあてはまる。
【０１１０】
本発明に係る距離・角度補正により、公称距離／公称角度における照明光の損失が計算によって補償され、それにより絶対測定精度が大きく向上する。さらに、機器間精度が向上する。つまり、角度条件及び距離条件が同一であるが最適でない場合に異なるセンサから得られた測定結果の対応関係が向上する。なぜなら、製造公差、特に、発光ダイオードを用いる場合は照明の公差が原因で、全てのセンサが、公称位置からの同じズレで同じように動作するわけではないからである。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１】本発明に係る色測定装置の例示的な実施形態（ここでは分光光度計として構成）を示す長手方向の断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩに沿った断面図である。
【図３】２つの異なる作動位置における色測定装置の輝度基準機構の具体的な変形例を示す図である。
【図４】方向変換機構の例示的な実施形態を示す図である。
【図５】方向変換機構の機能を説明する原理図である。
【図６】方向変換機構の変形例を説明する原理図である。
【図７】図６に示す方向変換機構を環状照明機構と関係付けて示す図である。
【図８】環状照明機構の例示的な実施形態を示す図である。
【図９】図８の線ＩＸ−ＩＸに沿った断面図である。
【図１０】線形走査機構の発明に関連する構成要素を示す図である。
【図１１】図８の環状照明機構の変形例を示す図である。
【図１２】輝度基準機構の２つの異なる位置の一方における光沢測定に実際に用いる色測定装置の部分図である。
【図１３】輝度基準機構の２つの異なる位置の他方における光沢測定に実際に用いる色測定装置の部分図である。
【図１４】図１２に係る模式図である。
【図１５】図１３に係る模式図である。
【図１６】標準化の間の４つの典型的な測定状況における色測定ヘッドを示す図である。
【図１７】実使用上での４つの典型的な測定状況における色測定ヘッドを示す図である。
【図１８】色測定装置のさまざまな機能ユニットを示す模式図である。
【図１９】距離測定を説明する図である。
【図２０】距離測定中の異なる状況において通常発生する３つの測定信号曲線を示す図である。
【図１】
2006227012.tif 000003
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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