(57)【要約】【課題】２次元画像の色測定において、比較的短時間でより精度良く行う。【解決手段】入射光Ｌｉを４以上の光に分離する複数の光分離素子、例えば第１〜第５のプリズム１１〜１５が設けられ、これら光分離素子により４以上に分離された光を、色分解機能を有するフィルター１６〜１９等を介して検出することにより、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）に対応する信号を第１〜第４の光検出素子２０〜２３により検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射光を４以上の光に分離する複数の光分離素子が設けられ、
前記光分離素子により４以上に分離された光から、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）に対応する信号が第１〜第４の光検出素子により検出される
ことを特徴とする色測定装置。
【請求項２】
前記光分離素子の少なくとも２つの光分離素子は分光特性を有し、３刺激値Ｚに対応する光を分離する機能と、３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光を分離する機能を有して成り、
前記３刺激値Ｚに対応する光を２分割し、それぞれ３刺激値Ｘ１及びＺに対応するＸ１フィルター及びＺフィルターを介して３刺激値Ｘ１及びＺに対応する光が分離され、
前記３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光から更に３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光が分離されて、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺ）に対応する信号が得られることを特徴とする請求項１記載の色測定装置。
【請求項３】
前記分光特性を有する光分離素子の少なくとも一部に、ダイクロイックプリズムが用いられることを特徴とする請求項２記載の色測定装置。
【請求項４】
前記光分離素子に、プリズム及びダイクロイックフィルターが用いられることを特徴とする請求項１記載の色測定装置。
【請求項５】
前記光分割素子に、ハーフミラー及びダイクロイックフィルターが用いられることを特徴とする請求項１記載の色測定装置。
【請求項６】
前記光検出素子に撮像素子が用いられることを特徴とする請求項１記載の色測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人の目の感度に近い３刺激値ＸＹＺ表色系に基づく色測定を行う色測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の色測定装置としては、例えば図７にその概略構成図を示すように、表示装置１００からの画像を複数色のフィルターが取り付けられたフィルターホイール１０１を介して撮像素子１０２に取り込む構成のものが利用されている。フィルターホイール１０１は色測定装置外或いは色測定装置内に設けられる。どちらの場合でも、フィルター交換時には面順次で切り替える方式であり、時間がかかること、また経時的な色変化を測定できないという問題がある。また、ホイールを設けるスペースも必要で、回転機構も必要であり、装置構成が大型化するという不都合がある。
また、いわゆる分光器も色測定の機能を有するが、点測定であり、２次元画像の測定には不向きである。
【０００３】
一方、２次元画像の色の測定を行う場合、より人の目の感度に近い３刺激値ＸＹＺフィルターを用いた色測定装置が提案されている。３刺激値ＸＹＺにもとづく表色系は、国際照明委員会ＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage）が１９３１年に策定した国際表示法で、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系と呼ばれる。
３刺激値ＸＹＺフィルターを用いる場合は、フィルターを精度よく製造することが従来容易ではなく、分光器に比べ精度を上げにくかったが、近年良質なものも製造可能となってきている。このような３刺激値ＸＹＺフィルターを用いるものとしては、例えばＸ１、Ｙ及びＺに対応した信号を得る色測定装置が提案されている（特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−６７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系においては、等色関数ｘ（λ）は波長４５０ｎｍ近傍にピークを有する短波長側ｘ１（λ）と波長６００ｎｍ近傍にピークを有する長波長側ｘ２（λ）に分けられる。
しかしながら上記特許文献１に提案されている色測定装置においては、この短波長側のｘ１（λ）がｚ（λ）で近似されており、ＸＹＺ表色系の３刺激値全ての測定は行っていない。このため、より精度の良い色測定が望まれている。
【０００５】
以上の問題に鑑みて、本発明は、２次元画像の色測定において、比較的短時間でより精度良く行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明による色測定装置は、入射光を４以上の光に分離する複数の光分離素子が設けられ、これら光分離素子により４以上に分離された光から、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）に対応する信号が第１〜第４の光検出素子により検出される構成とする。
また、本発明は、上述の色測定装置において、光分離素子の少なくとも２つの光分離素子は、３刺激値Ｚに対応する光を分離する機能と、３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光を分離する機能を有して成り、３刺激値Ｚに対応する光を２分割し、それぞれ３刺激値Ｘ１及びＺに対応するＸ１フィルター及びＺフィルターを介して３刺激値Ｘ１及びＺに対応する光を分離してそれぞれ検出し、３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光から更に３刺激値Ｘ２及びＹに対応する光を分離して検出することにより、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺ）全てに対応する信号を得る構成とする。
【０００７】
上述したように、本発明の色測定装置によれば、外部のカラーフィルターホイールを使用することなく、光分離素子によって４以上に分離された光から色測定を行うものであり、短時間で２次元画像の色測定を行うことができる。そして更に本発明においては、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系の３刺激値（Ｘ１，Ｘ２，Ｙ，Ｚ）の全てに対応する信号が得られることから、より人の目の感度に近い色測定を精度良く行うことが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、２次元画像の色測定において、比較的短時間でより精度良く行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
図１は、本発明の実施形態例に係る色測定装置の一例の概略構成図である。この例においては、分光特性を有するダイクロイックプリズムとして、第１〜第５のプリズム１１〜１５（フィルター１６及び１７を含む）を用いて光分離素子を構成する例を示す。図1に示すように、この色測定装置１には、図示しない表示装置等から出射される画像光Ｌｉを集光する広角レンズ等より成るレンズ２が、第１のプリズム１１の入射面１１ａ側に配置され、その光路上に第２及び第３のプリズム１２及び１３が配置される。第１及び第２のプリズム１１及び１２の間には、その出射面１１ｂ及び入射面１２ａの間に所定の分光特性を有するダイクロイックフィルター等のフィルター１６が設けられる。また、第２及び第３のプリズム１２及び１３の間には、その出射面１２ｂ及び入射面１３ａの間に同様に所定の分光特性を有するダイクロイックフィルター等のフィルター１７が設けられる。また、上述のフィルター１６の分光特性により第１のプリズム１１の出射面１１ｂで反射される光はこの第１のプリズム１１の入射面１１ａで再度反射され、その光路上に第４及び第５のプリズム１４及び１５が配置される。また第１〜第５のプリズム１１〜１５に分離された４つの光の光路上に、それぞれ光検出素子２０〜２３が配置される。この場合、第４及び第５のプリズム１４及び１５の界面１４ｂでは色分解せず光が２分割され、それぞれその出射面側に配置する光検出素子２２及び２３との間に、３刺激値Ｘ１及びＺに対応するＸ１フィルター及びＺフィルターより成るフィルター１８及び１９を介在させる。
すなわちこの例においては、第１〜第５のプリズム１１〜１５及びフィルター１６〜１９によって光分離素子を構成し、それぞれ３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）に対応する光を分離して光検出素子２０〜２３に導いて、その信号を検出する構成とするものである。
【００１０】
このような構成において、レンズ２を介して集光された入射光Ｌｉは、第１のプリズム１１の入射面１１ａから入射し、先ず第１及び第２のプリズム１１及び１２の間のフィルター１６により分離される。ここで、フィルター１６は、３刺激値Ｚに対応する光を反射し、その他の光を透過する分光特性を有するものとする。フィルター１６で反射された光は、第１のプリズム１１の入射面１１ａで再度反射され、第４のプリズム１４に入射する。そして、第４及び第５のプリズム１４及び１５の界面で色分解されずに２分割され（破線Ｌ４及びＬ５）、例えば３刺激値Ｘ１及びＺに対応する光を分離するフィルター１８及び１９を介して光検出素子２２及び２３に入射され、それぞれにおいて３刺激値Ｘ１及びＺに対応する信号が検出される。
一方、フィルター１６を透過して第２のプリズム１２に入射した光は、第２及び第３のプリズム１２及び１３の間のフィルター１７により色分解されて分離される。ここで、フィルター１７は、例えば３刺激値のＸ２に対応する光を反射し、その他の光を透過する分光特性を有するものとする。フィルター１６で反射された光（破線Ｌ２）は、第２のプリズム１２の入射面１２ａで再度反射されて、第２のプリズム１２から外部に出射され、光検出素子２０に入射される。この光検出素子２０で３刺激値Ｘ２に対応する信号が検出される。
また、フィルター１７を透過した光（破線Ｌ３）は第３のプリズム１３を透過して外部に出射され、光検出素子２１に入射される。この光検出素子２１で３刺激値Ｙに対応する信号が検出される。
なお、この場合、３刺激値のＸ１に対応する光は３回反射するため画像が反転するが、光検出素子２２において検出した後、例えばデジタル信号にしてから反転処理を行うことによって、他の光検出素子２０、２１及び２３と画像並びを合わせることができる。
【００１１】
このように、本発明構成の色測定装置１によって、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系の３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）に対応する信号を検出することができる。ここで、３刺激値Ｘ１について説明する。
図２にＲＧＢ（赤、緑及び青）等色関数を示すように、人間の目はＲＧＢ表色系で表すと赤（実線ｒ）の部分に負の領域（図２中実線Ｍで囲む領域）があり、映像などの色表現や色測定をこの表色系で取り扱うことは難しい。
このため負の領域が現れないように、三色Ｘ、Ｙ、ＺとするＸＹＺ表色系で色表現、色測定を行うことがなされている。図３にこのＸＹＺの等色関数（３刺激値）を示す。図３において、実線ｘ１及びｘ２、ｙ、ｚはそれぞれＸＹＺの等色関数を示す。図３から明らかなように、等色関数Ｘは、可視領域で２つのピークをもっており、ピークｘ１はｚと重複していることから、１つのフィルターでこの光を分離する特性を製作することができない。このため、２つのフィルター（ｘ１、ｘ２）に分けて、すなわち上述の図１において説明した例におけるように、３刺激値のＺに対応する光をＸ２及びＹに対応する光から分離して、更にこのＺに対応する光を２分割してＸ１及びＺフィルターを用いて３刺激値のＸ１及びＺに対応する光を検出することによって、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺ）全てに対応する信号を検出し、より精度良い色測定を行うことが可能となる。
【００１２】
なお、光検出素子２１〜２３としては、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等を用いた撮像素子を利用することが望ましい。これらを利用する場合、２次元画像を精度良く色測定することが可能となる。また、フィルター特性は、使用するレンズ、光検出素子に用いるＣＣＤ、ＣＭＯＳ等の分光特性を考慮して、最終的にＸＹＺ表色系にある分光特性が出るように製作することが望ましい。
【００１３】
なお、図１の例においては、第４及び第５のプリズム１４及び１５を設けて光を２分割した例を示すが、第４及び第５のプリズムに換えて、図４に示すように、ビームスプリッター２４を配置してもよい。図４において、図１と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。この場合においても、図１に示す例と同様に、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺ）全てに対応する信号を検出し、より精度良い色測定を行うことができる。
【００１４】
また、色分解は図１及び図２に示す例のように、ダイクロイックプリズムを用いるのみではなく、３刺激値Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚに対応するフィルターをそれぞれ配置する構成としてもよい。すなわちこの場合、図５に示すように、光分離素子として、第１〜第４のプリズム３１〜３４及びフィルター３５〜３８より構成する。レンズ２を介して第１のプリズム３１に入射した光Ｌｉが、第１及び第２のプリズム３１及び３２の界面と、第２及び第３のプリズム３２及び３３の界面と、第３及び第４のプリズム３３及び３４の界面とでそれぞれ色分解されずに分割され、各プリズムの出射側に、３刺激値Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺのフィルター３５〜３８を配置して、各色に分離する構成とする。
【００１５】
この場合、第１のプリズム３１及び３２の界面で反射された光（矢印Ｌ２１）は、第１のプリズム３１の入射面で再度反射して外部に出射され、フィルター３５を介して光検出素子３９に入射される。第２及び第３のプリズム３２及び３３の界面で反射された光（矢印Ｌ２２）は、第２のプリズム３２の入射面で再度反射して外部に出射され、フィルター３６を介して光検出素子４０に入射される。第３及び第４のプリズムの界面で反射された光（矢印Ｌ２３）は、第３のプリズム３３の入射面で再度反射されて外部に出射され、フィルター３７を介して光検出素子４１に入射される。第３及び第４のプリズム３３及び３４の界面を透過した光は、そのまま直進して外部に出射され、フィルター３８を介して光検出素子４２に入射される。ここで、フィルター３５〜３８をそれぞれ３刺激値のＸ１、Ｚ、Ｙ、Ｘ２に対応する光を透過するフィルターとすることによって、各光検出素子３９〜４２において、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）の全てに対応する信号を検出することができる。
このような構成とすることにより、プリズムの構成を簡易化し、またフィルターの配置構成、特性等の選択自由度を高めることができる。また、多板撮像方式にも対応可能である。
【００１６】
この例においても、光検出素子３９〜４２としてはＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができ、また、各フィルター３５〜３８の特性は、使用するレンズ、光検出素子に用いるＣＣＤやＣＭＯＳ等の分光特性を考慮して、最終的にＸＹＺ表色系にある分光特性が出るように製作することが望ましい。
【００１７】
更に、この例において、フィルター３５〜３８をプリズムの出射面に固着しない構成とする場合は、フィルター３５〜３８を、異なる分光特性を有するものに交換することができるという利点があり、フィルターを選択することによって異なるタイプの色測定を行うことが可能となる。
【００１８】
更に、図６に示すように、このような色分解を行わない光の分割方法として、プリズムではなくリレーレンズ系の光学素子を利用することも可能である。図６に示す実施形態例においては、ハーフミラー５１、５２及び５４、ミラー５３、フィルター５５〜５８、光検出素子５９〜６２により構成した例を示す。
この場合、レンズ２から入射した光Ｌｉは、ハーフミラー５１で２分割され、ハーフミラー５２及び５４に入射される。ハーフミラー５２で反射された光はフィルター５５を介して光検出素子５９に入射される。ハーフミラー５２を透過した光はミラー５３で反射され、フィルター５６を介して光検出素子６０に入射される。ハーフミラー５４を透過した光は、フィルター５７を介して光検出素子６１に入射される。ハーフミラー５４で反射した光は、フィルター５８を介して光検出素子６２に入射される。
各フィルター５５〜５８としてそれぞれ３刺激値Ｙ、Ｘ２、Ｘ１、Ｚに対応する色分解機能を有するダイクロイックフィルターを用いることによって、この場合においても、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）の全てに対応する信号を検出することができる。
このような構成とする場合においても、光検出素子５９〜６２としてＣＣＤやＣＭＯＳを用いることができ、また、上述の各例と同様に、フィルター５５〜５８の特性は、使用するレンズ、光検出素子の分光特性を考慮して、最終的にＸＹＺ表色系にある分光特性が出るように製作することが望ましい。
この場合、光分離素子として用いるハーフミラー及びフィルターの配置構成の選択自由度が高く、また比較的安価な装置構成で色測定装置を実現できるという利点がある。
【００１９】
以上説明したように、本発明の色測定装置によれば、２次元画像の色測定に際し、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ、Ｚ）の全てを検出することによって、従来に比してより精度よい色測定を行うことができる。
また、従来の色測定装置のようなフィルターの交換作業を必要としないので、測定時間の短縮を図ることができるとともに、フィルターホイールを回転する機構を不要とし、装置構成の小型化、簡易化を図ることができる。
更に、色分解機能を有する光分離素子として、ダイクロイックプリズムを利用する場合は、装置構成の小型化を図ることができる。
また、光分離素子に、プリズム及びダイクロイックフィルター、または、ハーフミラー及びダイクロイックフィルターを用いる場合は、各光学素子の配置構成の選択自由度を高め、装置構成の簡易化を図ることができる。
更にまた、本発明の色測定装置において、光検出素子に撮像素子を用いることによって、より精度良く２次元画像の色測定を行うことができる。
【００２０】
なお、本発明の色測定装置は、上述の書く実施形態例において説明した例に限定されるものではなく、本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。例えば、３刺激値（Ｘ１、Ｘ２、Ｙ及びＺ）に対応するフィルターを用いる例において、４個のフィルター特性では十分色分解の精度を出せない場合は、補正用としてさらに光分割して色分解する構成とすることも可能であり、又その他の光学素子の特性、配置構成等において種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態例に係る色測定装置の概略構成図である。
【図２】ＲＧＢ（赤、緑及び青）の等色関数を示す図である。
【図３】ＸＹＺの等色関数を示す図である。
【図４】本発明の実施形態例に係る色測定装置の概略構成図である。
【図５】本発明の実施形態例に係る色測定装置の概略構成図である。
【図６】本発明の実施形態例に係る色測定装置の概略構成図である。
【図７】従来の色測定装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００２２】
１．色測定装置、２．レンズ、１１．第１のプリズム、１２．第２のプリズム、１３．第３のプリズム、１４．第４のプリズム、１５．第５のプリズム、１６〜１９．フィルター、２０〜２３．光検出素子、３１．第１のプリズム、３２．第２のプリズム、３３．第３のプリズム、３４．第４のプリズム、３５〜３８．フィルター、３９〜４２．光検出素子、５１．ハーフミラー、５２．ハーフミラー、５３．ミラー、５４．ハーフミラー、５５〜５８．フィルター、５９〜６２．光検出素子
【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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