(57)【要約】  【課題】一般ユーザ向けの小型の色測定装置を提供する。  【解決手段】色測定装置（１０）は、それぞれの色感知要素が色感知要素上に入射する光の波長と強さに依存する電気信号を発生しかつそれぞれの色感知要素（１１−１３）がここに入射する光の波長と強さに電気信号を関連付ける利得関数によって特徴付けられており、かつそれぞれの利得関数が他の利得関数とは相違している複数の色感知要素（１１−１３）と、光源からの光によってそれぞれの色感知要素（１１−１３）を照明する光学システム（１７）と、それぞれの色感知要素（１１−１３）に接続され、かつ制御器が電気信号から光信号に対する強さと波長を判定するデータプロセッサ（２１）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの色感知要素が該色感知要素上に入射する光の波長と強さに依存する電気信号を発生し、かつそれぞれの前記色感知要素がここに入射する光の前記波長と強さに前記電気信号を関連付ける利得関数によって特徴付けられており、かつそれぞれの前記利得関数が他の前記利得関数とは相違している複数の色感知要素と、
前記光源からの光によってそれぞれの前記色感知要素を照明する光学システムと、
それぞれの前記色感知要素に接続されかつ制御器が前記電気信号から前記光信号に対する強さと波長を判定するデータプロセッサと
を備えることを特徴とする、光信号の色を測定する装置。
【請求項２】
それぞれの前記色センサが、光検出器及び光バンドパスフィルタを備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記波長が、最小及び最大波長の間にあり、かつ前記最小及び最大波長の間のそれぞれの波長に対して、２つの色感知要素からの信号が、その波長に単一スペクトル線を有する光信号の前記強さと波長を判定するために十分であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源の色を測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
スペクトル線の波長を測定する装置は、当該技術分野において周知である。例えば未知の光源が装置に提供され、この装置が光の波長に依存した量だけ光を転向する（即ち、光の向きを変える）ように構成することができる。その後、転向された光ビームの位置を測定することによって、波長が判定される。プリズム及び回折格子に基づいたこのタイプの装置は、当該技術分野において周知である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような装置の使用は、コストにより制限される。加えて、装置の分解能は、広い範囲の空間的な位置にわたる光の広がりに依存するので、装置の容積が大きなものになってしまいがちである。従って、色を測定するための消費者レベルの製品は入手できない。一方で、例えば、このようなシステムは、屋内装飾用途において色を整合する用途等には有用である。
【０００４】
そこで、本発明は、一般ユーザ向けの小型の色測定装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、光信号の色を測定する装置を含む。装置は、複数の色感知要素、光源からの光によってそれぞれの色感知要素を照明する光学システム、及び前記色感知要素によって発生される信号から色信号の強さと波長を判定するデータ処理システムを含む。それぞれの色感知要素は、その色感知要素上に入射する光の波長と強さに依存する電気信号を発生する。それぞれの色感知要素は、それにより発生される電気信号をここに入射する光の波長と強さに関連付ける利得関数によって特徴付けられる。それぞれの利得関数は、他の利得関数とは相違している。本発明の有利な実施例において、装置は最小及び最大波長の間の波長を有する光信号のスペクトルを測定する。最小及び最大波長の間のそれぞれの波長に対して、２つの色感知要素からの信号がその波長に単一スペクトル線を有する光信号の強さと波長を判定するために十分なように、利得関数が選択されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適実施形態となる色測定装置について説明する。図１は、本発明による色メータ１０のブロック図である。メータ１０は、複数の色感知要素を含む。例としての要素は、本発明のこの実施例において１１乃至１３のところに示されている。しかしながら、さらに詳細に後に説明するように、異なった数の色感知要素を有する実施例も構成することができる。それぞれの色感知要素は、ここに入射した光を、光の強さと波長に依存する大きさを有する電気信号に変換する。一般に種々の色感知要素の応答曲線は異なっている。すなわち強さＩと波長λの光信号は、それぞれの検出器から異なった出力信号を発生する。個々の検出器は、異なった波長フィルタ１４によって覆われた通常のフォトダイオード１５から構成することができる。それぞれの波長フィルタは、波長の関数である透過係数を有する波長の帯域内にある光を透過する。それぞれのセンサの応答関数は、その波長と強さを既知の様式で変化することができる校正源を利用して、波長と強さの関数として出力信号を測定することによって確かめることができる。
【０００７】
本発明は、レンズ１７によってコリメートされた単一波長λ０の光を光源２０が放出する単純な場合を考慮することによって、一層容易に理解することができる。この議論のために、それぞれの検出器は、光源２０から同じ強さの光を受信するものと仮定する。次の議論を簡単にするために、ｉ番目の検出器によって発生される信号は、その検出器が振幅Ａ及び波長λの光信号によって照明されるときに、Ｓｉ＝ＡＧｉ（λ）の形に書くことができるものと仮定する。すなわち、センサの出力は、到来する光信号の強さの一次関数である。典型的に受動透過フィルタを有するフォトダイオードをベースにした検出器は、振幅の大きな範囲にわたってこの関係に従う利得曲線を有する。利得関数Ｇｉ（λ）は、既知の様式で変化することができる強さと波長を有する校正された光源を利用して、それぞれのセンサ要素に対して測定することができる。これらの利得関数は、データプロセッサ２１内に記憶される。
【０００８】
この例のために、色感知要素１１−１３に関連する利得関数は、図２においてそれぞれＧ１（λ）−Ｇ２（λ）に示された形を有するものと仮定する。振幅Ａ０及び波長λ０の単色光信号によって照明されたときのｉ番目の検出器の出力を考慮されたい。一般にいずれかの所定のセンサ要素に測定される信号を発生する複数の（強さ、波長）組合せが存在する。したがって、信号検出器からの出力は、信号の色と強さを決定するためには不十分である。しかしながら、いくつかのセンサの利得曲線を利用する場合、種々のセンサの利得曲線が十分に相違するならば、独自の解が存在する。単一スペクトル線からなる光信号の簡単な場合、２つの検出器の出力の比は、利得関数の比が波長に関して単調である場合、独自の解を提供する。現在の例において、利得関数Ｇ１（λ）及びＧ２（λ）の比は、図３に示されている。比は、スペクトル線の波長だけに依存するので、この曲線は、未知の線の波長を独自に定義する。次いで分離した利得関数は、振幅を判定するために利用することができる。比が単調ではない場合、光信号の波長を独自に決定するために、別の検出器からの出力が必要である。
【０００９】
今度は、未知の光源がＮの異なったスペクトル線からなるスペクトルを放出しかつ検出器がＭの色感知要素を含む場合を考えてみる。Ｉ＝１ないしＭに対して、ｉ番目の検出器の出力は、次のように与えられる。
【００１０】
【数１】
2004233362.tif 000003
【００１１】
ここにおいてｊ番目のスペクトル線は、振幅Ａｊ及び波長λｊを有する。式のこの系は、十分な検出器が存在すれば、スペクトル線の振幅と波長に対して解くことができる。一般にＭは、２Ｎより大きいか又はそれに等しくなければならない。式の前述のセットは、λｊにおいて非直線なので、一般に式の系は、データ当てはめプログラムを利用して解かなければならない。このようなプログラムは、当該技術分野において周知なので、これらについてここで詳細には議論しない。
【００１２】
余分の検出器を含めば、スペクトル線の数が特定の値より少ないか又はそれに等しいという仮定をテストすることができることに注意されたい。例えばスペクトルが、図２に示すλ０のような単一スペクトル線であると仮定する場合を考慮されたい。色感知要素１１及び１２を利用して得られたλ０に対する値が、色感知要素１２及び１３を利用して得られたλ０に対する値とは実質的に相違している場合、スペクトルが単一スペクトル線からなるという仮定が間違っているはずであり、かつ少なくとも２つのスペクトル線を利用するモデルを適用しなければならない。
【００１３】
上述の実施形態に即して本発明を説明すると、本発明は、それぞれの色感知要素が色感知要素上に入射する光の波長と強さに依存する電気信号を発生し、かつそれぞれの色感知要素（１１−１３）がここに入射する光の波長と強さに電気信号を関連付ける利得関数によって特徴付けられておりかつそれぞれの利得関数が他の利得関数とは相違している複数の色感知要素（１１−１３）と、光源からの光によってそれぞれの色感知要素（１１−１３）を照明する光学システム（１７）と、それぞれの色感知要素（１１−１３）に接続されかつ制御器が電気信号から光信号に対する強さと波長を判定するデータプロセッサ（２１）とを備えることを特徴とする、光信号の色を測定する装置（１０）を提供する。
【００１４】
好ましくは、それぞれの前記色センサが、光検出器（１５）及び光バンドパスフィルタ（１４）を備える。
【００１５】
好ましくは、前記波長が、最小及び最大波長の間にあり、かつ前記最小及び最大波長の間のそれぞれの波長に対して、２つの色感知要素（１１−１３）からの信号が、その波長に単一スペクトル線を有する光信号の前記強さと波長を判定するために十分とされる。
【００１６】
前記の説明及び添付の図面から、当該技術分野の専門家にとって本発明の種々の変形が明らかになるであろう。したがって本発明は、特許請求の範囲の記載によってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の１つの実施例による色メータ１０のブロック図である。
【図２】利得関数の例を示す図である。
【図３】図２に示す２つの例で、利得関数の比を示す図である。
【符号の説明】
【００１８】
１０  装置
１１  色感知要素
１２  色感知要素
１３  色感知要素
１４  フィルタ
１５  光検出器
１７  光学システム
２１  データプロセッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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