(57)【要約】【課題】  色測定装置およびこの装置のための測定方法を提供する。【解決手段】  色測定装置は、色測定チャンネル（２０、３０）および制御装置（Ｃ）を有しており、色測定チャンネルの測定信号および記憶された白色校正データから色測定値を生じる。この色測定装置は、測定物体に対する異なる距離（ａ）および／または角度（α）に応じて色測定値を算出するか、或いは補正するために補正手段を有している。特別な測定値補正のため、色測定装置は、測定物体に対する可変の距離および角度配向を有する無接触測定用途に特に適している。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
色測定チャンネルと、前記色測定チャンネルの測定信号から、および記憶された白色校正データから色測定値を発生させるための制御装置と、測定物体に対する異なる距離（ａ）および／または角度（α）に応じて色測定値を算出するか、或いは補正するための手段とを具備している色測定装置。
【請求項２】
前記補正手段は、校正中、または作動中、白色基準体（ＷＴ）に対する多数の異なる距離（ａ）および角度位置（α）のための規定された既知条件下で定められた１組の白色校正データ（Ｃ３）を有している、請求項１に記載の色測定装置。
【請求項３】
前記補正手段は、測定中の測定物体に対する実際の距離（ａ）および角度（α）と、実際の距離および角度と関連されている１組の白色校正データ（Ｃ３）からの白色校正データとに基づいて測定値の計算を選択するために、且つ色測定値の計算のために校正データを使用するように構成されている、請求項２に記載の色測定装置。
【請求項４】
前記補正手段は、１組の白色校正データ（Ｃ３）から実際の距離（ａ）および角度（α）と関連された白色校正データを内挿または外挿により計算するために、且つこれらの白色データを色測定値の計算のために使用するように構成されている、請求項３に記載の色測定装置。
【請求項５】
前記補正手段は、測定物体に対する実際の距離（ａ）および角度（α）についての情報を通信インターフェースにより受信するために構成されている、請求項４に記載の色測定装置。
【請求項６】
測定物体に対する距離（ａ）を定めるために距離測定手段（Ｃ４）を更に具備している請求項１ないし５のうちのいずれか１つの項に記載の色測定装置。
【請求項７】
前記距離測定手段（Ｃ４）は、自身の光受容器を備えた追加の測定チャンネルを有している、請求項６に記載の色測定装置。
【請求項８】
前記距離測定手段（Ｃ４）は、追加の測定チャンネルおよび色測定チャンネルの測定信号曲線間の位相差に基づいて測定物体に対する距離を定めるために構成されている、請求項７に記載の色測定装置。
【請求項９】
前記追加の測定チャンネルは、光沢測定チャンネルにより設けられている、請求項８に記載の色測定装置。
【請求項１０】
前記補正手段は、制御装置（Ｃ）により設けられていて、そこに組み入れられている、請求項１ないし９のうちの１つの項に記載の色測定装置。
【請求項１１】
色測定装置（ＭＤ）により測定物体を光電的に測定するための色測定方法であって、規定された既知の条件下での、前記色測定装置（ＭＤ）の校正中、或いは前記色測定装置（ＭＤ）の作動中、１組の白色校正データ（Ｃ３）を定める工程と、白色基準体（ＷＴ）に対する多数の異なる距離（ａ）および角度位置（α）のための白色データ（Ｃ３）を記憶する工程と、測定中の測定物体（Ｍ）に対する実際の距離（ａ）および角度（α）に基づいた色測定値の校正のために、実際の距離および角度と関連された白色校正データを記憶された白色校正データ（Ｃ３）から選択する工程と、色測定装置の測定信号から色測定値を算出するために選択された白色校正データを使用する工程とを具備している色測定方法。
【請求項１２】
実際の距離（ａ）および角度（α）と関連された使用されるべき白色校正データは、内挿または外挿により１組の白色校正データ（Ｃ３）から算出される、請求項１１に記載の色測定方法。
【請求項１３】
実際の距離（ａ）および角度（α）についての情報が、手動で或いは外部制御装置（Ｈ）により供給される、請求項１１または１２に記載の色測定方法。
【請求項１４】
前記測定物体に対する実際の距離（ａ）が測定される、請求項１１または１２に記載の色測定方法。
【請求項１５】
前記測定物体（Ｍ）に対する実際の距離（ａ）の測定のために、前記色測定装置（ＭＤ）の２つの測定チャンネルの測定信号が一時的に相関関係され、それにより、２つの測定チャンネルの測定信号間の位相差が、実際の距離のための測定値として定められ、そして分析される、請求項１４に記載の色測定方法。
【請求項１６】
前記色測定装置（ＭＤ）の色測定チャンネルおよび反射チャンネルが、測定チャンネルとして使用される、請求項１５に記載の色測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色測定装置、特に、分光測光器およびこのような測定装置のための測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、印刷シートの測定のための色測定装置、特に、分光測光器の多くの用途では、走査が無接触でなければならない。シートの被測定面は、一般に完全に平坦ではない比較的大きいシート表面にわたっている。従って、走査中、距離の変化が起こる。これらの距離の変化は、測定値に影響することはない。これは、測定装置の照明装置および測定光ピックアップ構造体が１０分の数ミリメートルの許容範囲にわたって距離依存性でないことを必要としている。
異なる厚さの印刷材（測定物体）についての測定中、今日では、相対測定により印刷材の異なる厚さにより引起こされる測定面と測定構造体との間の異なる距離を除去することが常習的である。これは、測定値が（例えば、印刷材の白色に対する）所定の距離において基礎基質からの信号に関係付けされることを意味している。それにより、この測定結果は、距離から独立しているが、使用される基質に依存しており、従って、もはや、他の基質材料に基づいた測定値に直接匹敵しない。
【特許文献１】欧州特許出願公開第１５０７１３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明では、色測定装置、特に、一般的種類の分光測光器は、現在、距離および角度非依存性について、それにより可能な用途の性能、精度および万能性について改良されるべきである。更に、距離および角度非依存性の測定結果をもたらすこのような色測定装置のための測定方法が、創案されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の根底をなすこの目的は、色測定チャンネルおよび制御装置を有する色測定装置で達成され、この色測定装置は、色測定チャンネルの測定信号および記憶された白色校正データから測定値を生じ、それによりこの色測定装置は、測定物体に対する異なる距離および／または角度（α）に応じて色測定値を算出するか、或いは補正するための補正手段を有している。また、この目的は、色測定方法で達成され、この色測定方法では、測定物体が色測定装置により光電的に走査され、そして記憶された白色校正データとの組合せで色測定装置の測定信号から色測定値が算出され、それにより、色測定装置の校正中、または色測定装置の作動中、１組の白色校正データが、白色基準体のための多数の異なる距離および角度位置（α）のための規定された既知条件下で定められて記憶され、そして測定中に存在する測定物体に対する距離および角度（α）に基づいた色測定値の算出のために、存在する距離および角度と関連された白色校正データが、１組の白色校正データから選択され、そして色測定値の算出のために使用される。
【０００５】
本発明による色測定装置の好適な実施の形態および更なる展開と、本発明による色測定方法とが従属請求項の課題である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図面を参照して本発明を更に説明する。
本発明の最も本質的な基本概念は、異なる測定物体距離（高さ）および角度に対する色測定装置、特に分光測光機の校正にある。そのために、色測定装置の製造中、より正確には、その校正中、追加の工程が挿入され、この校正中、製造された各測定装置の特定の特性が定められ、そして製造された各測定装置の距離および／または角度依存性が測定される。
【０００７】
これらの校正測定は、例えば、基準プローブ（基準測定物体）、好ましくは、非常に正確に測定される白色テーブルが測定装置に対する異なる距離および／または角度で走査され、関連された測定データが測定装置に記憶される（絶対白色校正）ように実施されることができる。これは、図１（ａ）ないし図１（ｄ）に示されている。色測定装置はＭＤで表わされる。基準測定物体は、ＷＴで表わされ、そしてここでは３つの調整可能な支持部材Ｒによってのみ表わされる測定ロボットにより色測定装置ＭＤに対する異なる距離および角度位置に位置決めされる。色測定装置の相対的白色校正は、活性化状態（これは測定ビーム経路に挿入されたことを意味する）で図１（ａ）に示される測定装置に組み入れられたＢＲで表わされる内部白色基準体により実施される。
【０００８】
具体的には、製造中のセンサの絶対白色校正は、正確には公称距離および公称角度についてだけではなく、本発明によれば、１組の異なる距離（高さ）ａおよび異なる角度αについても実施され、それにより校正データの完全なデータ組のＣ３が生じ、これらの校正データの各々は、各色または各スペクトル範囲（最も簡単な場合、１次元ベクトル）についての白色値よりなる。校正データ組Ｃ３は、好ましくは、基本的な距離および角度データと関連してその制御のために測定装置ＭＤに記憶される。
【０００９】
図３は、このようにして進展されて改良された色測定装置、特に、分光測光器の主要概略図である。色測定装置ＭＤ、および代表的にそのプロセッサ系の制御装置Ｃが示されている。制御装置Ｃは、制御ユニットＣ１（光源の制御、光電受信機の制御など）および各々の近代の色測定装置に存在する従来の校正データＣ２に加えて、前述の組の距離および角度依存性校正データＣ３を有している。更に、制御装置Ｃは、従来の方法で図示されていないインターフェースを介して優れた制御装置Ｈと通信することもでき、例えば、指令および制御データＨ１を受信したり、或いは測定データを制御装置Ｈに送信したりすることができる。
【００１０】
図２（ａ）ないし図２（ｄ）は、４つの異なる状況において実際の用途における色測定装置を示している。図２ａでは、内部白色基準体ＢＲは、相対白色調整のために活性化される。図２（ｂ）では、測定平面Ｍは、色測定装置ＭＤに対して公称距離ａにある。図２（ｃ）では、距離は、公称距離より短く、図２（ｄ）では、測定装置またはその走査ヘッドは、測定平面Ｍに対して小さい角度αで傾動している。
【００１１】
使用可能な配置において色測定装置の実際の用途（図示せず、たとえば、プリンタ）については、２つの場合が区別されなければならない。１．色測定装置に対する測定物体の距離および／または角度は、（例えば、プリンタに使用される紙の種類の知識により）既知である場合、２．距離および／または角度は、既知ではない場合。
【００１２】
第１の場合、測定されるべき基質に対する距離および／または角度は、適当な形態で色測定装置に与えられる。これは、例えば、色測定装置の通信インターフェースまたは色測定装置の制御装置Ｃを介して優れた制御装置Ｈ（図３）の指令Ｈ１により行なわれることができる。印刷機における色測定装置の模範的な具体用途では、印刷機は、色測定装置に対する距離および／または角度を与える。
【００１３】
色測定装置に先に記憶された校正データ組Ｃ３と、色測定装置と測定物体との間の与えられた実際の配向（距離ａ、角度α）とにより規定される距離および角度依存性の知識に基づいて、色測定結果の輝度（または、分光測光器では、スペクトル測定結果の信号）が補正される。具体的には、それにより、それぞれ適合する白色ベクトルが、測定データ（各色間隔のための許容スペクトルまたは別個の許容値）の校正のために使用され、これは、初めの校正中、同じ距離ａで且つ同じ角度αで測定された記憶済み白色ベクトルＣ３を意味している。記憶されていない距離および角度値については、例えば、最も接近した距離値および角度値と関連された白色ベクトル間で双一次形式に内挿するか、或いは外挿する。
【００１４】
測定が実施される幾何学的条件を色測定装置に与えることが可能でないならば（用途２）、色測定装置は、本発明によれば、自身により紛失情報を定め得る追加の機能Ｃ４（図３）により進展される。例えば、距離測定は、追加の光学装置の助けを伴う三角測量により実施されることができる。しかしながら、色測定装置の２つの異なる測定チャンネルの信号を一時的に相関関係させ、それにより距離情報を得る本発明の更なる態様による解決法が特に実用的であって、有利である。近代の分光測光器、例えば、ヨーロッパ特許第Ａ１５０７１３４号（２００４年７月２０日の米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応する）に記載の分光測光器は、しばしば、光沢測定用になっている別体の反射チャンネルをスペクトル測定チャンネルのそばに有している。追加の測定チャンネル、特に、このような反射チャンネルが存在する場合、このチャンネルは、追加の光学的構成部品が必要とされないように、本発明による距離決定のために使用されることができる。図５（ａ）ないし図５（ｂ）および図６（ａ）ないし図６（ｃ）を参照して本発明による距離測定を以下に説明する。
【００１５】
図５（ａ）は、ビーム経路に挿入された前述の輝度基準体４４による相対輝度校正中のここでは分光測光器として構成された色測定装置の非常に概略的な図を示している。図５（ｂ）では、分光測光器は、測定平面Ｍに位置決めされた測定物体の測定の準備が整っている。分光測光器は、発光ダイオード１１により象徴される照明具と、測定光ピックアップ光学装置２０と、測光器構造体３０と、追加の受光器５０とを有している。ピックアップ光学装置２０は、測光器構造体３０とともにスペクトル測定チャンネルを構成しており、追加の受光器５０は、輝度測定用になっている反射チャンネルを構成している。
【００１６】
距離情報の発生のために、分光測光器（または一般に、色測定装置）が、測定平面Ｍに位置決めされた測定物体（例えば、紙）の上方で線状に且つ平行に移動されるか、或いは測定物体が、分光測光器の下で移動される。例えば、黒色の正方形Ｑの形態の試料が、例えば印刷されて、測定物体に設けられる。（実際の目的で、測定されるべき物体の適当な領域が試料として使用される。）。この試料Ｑは、将来の異なる点における測定装置と測定物体の表面との距離の関数として２つの測定チャンネル（スペクトルチャンネル２０、３０および反射チャンネル５０）により確認される。図６（ａ）ないし図６（ｃ）は３つの異なる状況における両測定チャンネルの測定信号曲線を示している。連続線はスペクトルチャンネルの信号曲線を示しており、点線は反射チャンネルの信号曲線を示している。測定物体またはその走査された表面は、図６（ａ）では、色測定装置から公称距離にあり、図６（ｂ）および図６（ｃ）では、もっと短い或いは長い距離にある。２つのチャンネルの信号曲線の位相ずれは、色測定装置と測定物体との間の距離の測定値をなしており、そして色測定装置または分光測光器の制御装置Ｃの更なる制御モジュールで定められ、対応する距離データに再計算される（図３）。次いで、これらの距離データは、記憶された校正データＣ３における関連された白色ベクトルの選択または計算（内挿、外挿）のために使用される。
【００１７】
測定物体からの距離の決定が、他の手段および測定方法により、例えば、機械的または容量性距離センサにより実施されることもできることは理解されよう。
【００１８】
本発明による方法の個々の工程は、再び図４にブロック図で要約されている。異なる距離および角度における白色基準体の測定は、ブロック１において実施され、その結果、白色校正データ組Ｃ３が生じる。実際の距離および角度についての情報３に基づいて、関連された白色校正データ４が、組Ｃ３から選択されるか、あるいはブロック２において算出される。色測定チャンネルの測定信号６からの色測定データおよび基準データ４の（従来の）計算はブロック５において実施される。実際の距離および角度についての情報３は、優れた制御装置からの対応するデータＨ１として供給されるか、或いは色測定チャンネルの測定信号６および反射チャンネルの測定信号８の位相位置からブロックＣ４において算出される。
【００１９】
前述の距離／角度関係は、異なる色測定装置、例えば、分光測光器、色計、濃度計など用に使用されることができる、そして異なる基質の種類、例えば、紙、フォイル、セラミック、布、プラスチック、革などにおける測定のために適している。
【００２０】
距離／角度関係は、異なるレベルで、すなわち、色測定装置またはその制御装置自身において、或いは優れた構造体、例えば、色測定装置が連結されるプリンタまたはコンピュータにおいて、或いは色測定装置が組み込まれた測定構造体の制御装置において実施されることができる。
【００２１】
本発明による距離／角度関係は、もちろん、例えば、ヨーロッパ特許第Ａ１５０７１３４号（２００４年７月２０日の米国特許出願第１０／８９４，７９７号に対応する）に記載されている分光測光器においてそうであるように、照明装置の特別の構成のため、距離の変化に対して広い許容度をすでに有している色測定装置に使用されることもできる。必要とされる相互関係が小さいままであるので、照明構造体の距離許容構成は、有利であるが、基本的な要件ではない。
【００２２】
角度補正のための前述の方法は、例えば、いずれかの理由で角度および距離が最適に調整されることができないとき、接触測定の場合に使用されることもできる。これは、例えば、測定装置またはその走査ヘッドが基質上で転動するか、或いは基質上に静止し、そして異なる基質厚さ（走査ヘッドの縦方向移動）のため、公称値から逸脱する角度位置をとるときに、そうである。
【００２３】
本発明による距離／角度関係では、非公称距離／角度における照明光の損失は、計算により補償され、従って、絶対測定精度の顕著な向上が達成される。更に、より高い器具間精度が達成され、これは、すべての色測定装置が、発光ダイオードを使用する場合の製造許容度、特に、照明装置の許容度に因る公称位置から同じ逸脱で同じに挙動するわけではないので、同じ非最適な角度および距離の条件下で異なる色測定装置からの測定結果の一致が改良されることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】校正中の代表的な測定状況における色測定装置の図である。
【図２】実際の測定用途中の代表的な測定状況における色測定装置の図である。
【図３】色測定装置の最も重要な制御構成部品の概略図である。
【図４】本発明による測定方法のブロック図である。
【図５】距離測定を説明するための図である。
【図６】距離測定中に異なる状況において生じる代表的な測定信号曲線の図である。
【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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