(57)【要約】      （修正有）【課題】モニターの色測定用の、指向誤差のない、気候、機械的影響に対して鈍感で、小さく、コンパクトな携帯型色計測デバイスを提供する。【解決手段】色計測デバイスの測定ユニットＨは、計測光を受けるための光学アレイと、計測光をそれに対応する電気計測信号に変換し、これらの信号を処理してデジタル測定データにするセンサーアレイとを備えている。測定ユニットは、非球面インプットレンズＬ１と、入射角度範囲を制限するためのアパーチャＢと、脱分極ディフューザＤと、センサーレンズＬ２と、カラーフィルターＦ１、Ｆ２、Ｆ３を用いて異なるスペクトル範囲を感知するようになっている少なくとも３つのセンサーＳ１、Ｓ２、Ｓ３とから構成されている。アパーチャは、インプットレンズの焦点面に位置しており、脱分極ディフューザは、アパーチャの近くの位置かつセンサーレンズの焦点面に配置されている。フィルターは、光学軸Ａに近くに配設される。【選択図】図２
2012215569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
色計測デバイス用のオプトエレクトロニクス測定ユニットであって、
ａ．計測対象から放射された計測光を受け取るための光学機器アレイと、
ｂ．前記計測光に晒され、前記計測光をそれに対応する電気計測信号へ変換し、これらの計測信号を処理し、前記計測対象の色を特徴づけるデジタル測定データを形成するように構成されているセンサーアレイとを備えており、
光学軸を有する前記測定ユニットが、比較的大きな直径を有する凸面状のインプットレンズと、入射角度範囲を±２〜１０°に制限するためのアパーチャと、脱分極効果を有する光学ディフューザと、センサーレンズと、カラーフィルターを用いて異なるスペクトル範囲を感知する少なくとも３つの光電センサーとからなっており、 
前記アパーチャが、前記インプットレンズのほぼ焦点面に設けられ、前記光学ディフューザが、前記アパーチャの直ぐ近傍かつ前記センサーレンズのほぼ焦点面に、ビーム経路に沿って配設されており、 
複数のフィルターおよび複数のセンサーが、前記光学軸の近くに配設され、実質的に並列な計測光に晒されおり、 
前記複数のフィルター、前記複数のセンサーおよび前記ディフューザは、前記複数のセンサーにより生成される前記電気測定信号が、ＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺまたはこれらの三刺激値の色値ＸＹＺの線形結合に実質的に相当するように構成されてなる、測定ユニット。
【請求項２】
前記複数のセンサーが、前記センサーレンズの焦点距離に実質的に相当する該センサーレンズからある距離離れて配設されてなる、請求項１に記載の測定ユニット。
【請求項３】
前記アパーチャが、前記入射角度範囲を±４〜６°に制限してなる、請求項１または２に記載の測定ユニット。
【請求項４】
前記複数のセンサーに加えて、カラーフィルターを上流側に有していないセンサーが設けられてなる、請求項１乃至３のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項５】
前記光学ディフューザが、非常に小さな散乱角を有している複数の散乱中心を有する分子散乱物質、とくにポリオキシメチレンから構成されてなる、請求項１乃至４のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項６】
前記光学ディフューザが、０．３〜０．５ｍｍの板厚を有する薄板として具象化されてなる、請求項５に記載の測定ユニット。
【請求項７】
前記光学ディフューザが、少なくとも２５％半透明である、請求項６に記載の測定ユニット。
【請求項８】
前記光学ディフューザが、通過光の少なくとも９５％を脱分極化するように構成されてなる、請求項７に記載の測定ユニット。
【請求項９】
前記インプットレンズが、２０〜３０ｍｍの焦点距離を有してなる、請求項１乃至８のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１０】
前記インプットレンズが、並列の光を一点に向けて伝搬させるように最適化されてなる、請求項１乃至９のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１１】
前記センサーレンズが、前記光学ディフューザから発散的に放射される光を無限遠に向けて伝搬させるように最適化されてなる、請求項１乃至１０のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１２】
前記アパーチャが、３〜５ｍｍのアパーチャ直径を示すように構成されてなる、請求項１乃至１１のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１３】
前記複数のカラーフィルターが、誘電層構造を有する透過フィルターとして具体化されてなる、請求項１乃至１２のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１４】
前記複数のカラーフィルターが、該複数のカラーフィルターおよび前記複数のセンサーを互に封じ込めて、外来光に対する露出を保護する挿入部材内に位置づけされ、固定されてなる、請求項１乃至１３のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１５】
前記測定ユニットは、モニター、プロジェクター、投影領域および周辺光のうちの少なくとも１つの測定に用いられるように構成されている携帯型色計測デバイスの形態をとっている、請求項１乃至１４のうちの一項に記載の測定ユニット。
【請求項１６】
携帯型色計測デバイスであって、
計測光を受け取るオプトエレクトロニクス測定ユニットが設けられているハウジングを備えており、
前記オプトエレクトロニクス測定ユニットが、計測対象から放射される計測光を前記ハウジングの計測窓から受け取り、前記計測光をそれに対応する電気計測信号に変換し、これらの測定信号を処理して前記計測対象の色を特徴づけるデジタル測定データを形成し、このデジタル測定データを通信インターフェース経由で提供するようになっており、
光学軸を有する前記測定ユニットが、比較的大きな直径を有する凸面状のインプットレンズと、入射角度範囲を±２〜１０°に制限するためのアパーチャと、脱分極効果を有する光学ディフューザと、センサーレンズと、カラーフィルターを用いて異なるスペクトル範囲を感知する少なくとも３つの光電センサーとからなっており、
前記アパーチャが、前記インプットレンズのほぼ焦点面に設けられ、前記光学ディフューザが、前記アパーチャの直ぐ近傍かつ前記センサーレンズのほぼ焦点面に、ビーム経路に沿って配設されており、
複数のフィルターおよび複数のセンサーが、光学軸の近くに配設され、実質的に並列な計測光に晒されおり、
前記複数のフィルター、前記複数のセンサーおよび前記ディフューザは、前記複数のセンサーにより生成される前記電気測定信号が、ＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺまたはこれらの三刺激値の色値ＸＹＺの線形結合に実質的に相当するように構成されてなる、携帯型色計測デバイス。
【請求項１７】
前記複数のセンサーが、前記センサーレンズの焦点距離に実質的に相当する前記センサーレンズからある距離だけ離れて配設されてなる、請求項１６に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項１８】
前記アパーチャが、前記入射角度範囲を±４〜６°に制限してなる、請求項１６または１７に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項１９】
前記複数のセンサー（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）に加えて、カラーフィルターを上流側に有していないセンサー（Ｓ４）が設けられてなる、請求項１６乃至１８のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２０】
前記光学ディフューザが、非常に小さな散乱角を有している複数の散乱中心を有する分子散乱物質、とくにポリオキシメチレンからなる、請求項１６に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２１】
前記光学ディフューザが、０．３〜０．５ｍｍの板厚を有する薄板として具象化されてなる、請求項１９に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２２】
前記光学ディフューザが、少なくとも２５％半透明である、請求項２１に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２３】
前記光学ディフューザが、通過光の少なくとも９５％を脱分極化するように構成されてなる、請求項２２に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２４】
前記インプットレンズが、２０〜３０ｍｍの焦点距離を有してなる、請求項１６乃至２３のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２５】
前記インプットレンズが、並列の光を一点に向けて伝搬させるように最適化されてなる、請求項１６乃至２４のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２６】
前記センサーレンズ（Ｌ２）が、前記光学ディフューザから発散的に放射される光を無限遠に向けて伝搬させるように最適化されてなる、請求項１６乃至２５のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２７】
前記アパーチャが、３〜５ｍｍのアパーチャ直径を示すように構成されてなる、請求項１６乃至２６のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２８】
前記複数のカラーフィルターが、誘電層構造を有する透過フィルターとして具象化されてなる、請求項１６乃至２７のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項２９】
前記複数のカラーフィルターが、がい複数のカラーフィルターおよび前記複数のセンサーを互に封じ込め、外来光に対する暴露を保護する挿入部材内に位置づけされ、固定されてなる、請求項１６乃至２８のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【請求項３０】
前記インプットレンズの前に配設しうるように構成されている他のディフューザが前記ハウジング上に設けられてなる、請求項１６乃至２９のうちの一項に記載の携帯型色計測デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色計測デバイス用のオプトエレクトロニクス測定ユニット、とくにモニタープロジェクター、投影領域および周辺光を測定するための携帯型色計測デバイスに関するものであり、また、携帯型の色測定デバイスに関するものである、
【背景技術】
【０００２】
包括的なタイプの携帯型色計測デバイスは複数の実施形態の変形体として市場で入手可能となっている。このような携帯型色計測デバイスはいかなる測定技術に基づくものであってもよい。たとえば、これらの装置は、フィルター測定デバイスとして具象化されてもよいし、またはスペクトル測定デバイスとして具象化されてもよいものの、スペクトル測定デバイスがもっとも一般的である。というのは、実際問題として重要な他の変数（たとえば、色値（ｃｏｌｏｒ  ｖａｌｕｅ）、色密度値など）の導出にあたって、スペクトル測定値を用いることができることが知られているからである。また、携帯型色計測デバイスは、自律式デバイスとして具象化されてもよいし、または測定結果を処理する制御コンピューターに関連して用いられる周辺測定デバイスとして具象化されてもよい。自律式の携帯型色計測デバイスは、測定動作および自己電源に必要とされる動作部品および表示部品のすべてを有しており、多くの場合、コンピューターと通信するためのインターフェースも装備されており、測定データと制御データとの両方をコンピューターと交換することができるようになっている。周辺測定デバイスとして具象化される携帯型色計測デバイスは、独自の動作部品および表示部品を有していないのが一般的であり、他の周辺のコンピュータデバイスのような上位のコンピューターによって制御されるようになっている。コンピューターとの通信についていえば、現代の携帯型色計測デバイスには、いわゆるＵＳＢ（ユニバーサルシリアルバス）型のインターフェースなどが設けられている場合が多く、ほとんどの場合、ＵＳＢ型のインターフェースによって、電源を（取り付けられているコンピューターから）さらに同時に供給することが可能である。このような測定デバイスの設計が米国特許明細書第７  ６７１  ９９１号（ＥＰ  １  ８４５  ３５０Ｂ１）に記載されている。
【０００３】
実施形態や補助装置に基づいて、汎用的なタイプの携帯型色計測デバイスを多くの測定タスクに用いることができる。このような携帯型色計測デバイスを用いることができる１つの特定の領域は、モニターの測定、とくに、カラープロフィールを較正および作成する目的でモニターの測定をすることであり、この場合、携帯型色計測デバイスは、測定されるモニター上に手動で載置されるようになっていてもよいし、モニターにタッチするようになっていてもよいし、またはモニターから僅かな距離（好ましくは２０ｃｍ未満）だけ離れて配設されるようになっていてもよい。他の用途での機能には、周辺光の測定および電子プロジェクター（ビデオプロジェクター）によってたとえば照明される照明領域の（遠隔）測定に携帯型色計測デバイスを用いることも挙げることができる。これらの点についても、米国特許明細書第７  ６７１  ９９１号（ＥＰ  １  ８４５  ３５０Ｂ１）に同様に記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
モニターの色測定に関しては、色計測デバイスには特定（ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ）の要求がなされる。このように、色計測デバイスは、たとえばモニター内の局所的な不均一性を平均化することによって減少させることができるように比較的大きな測定スポットを示すようになっている。すべての色に対して通常同一の比較的小さな±４°の受光角（入射角度範囲）が望ましい。可能ならば、色計測デバイスは、いかなる指向誤差も示してはならない。すなわち色計測デバイスのすべてのカラーチャネルは同一の角度範囲が見えるようでなければならない。広域的な不均一性が色アーチファクトをもたらすようではいけない。カラーチャネルＲ、Ｇ、Ｂの感度またはモニターのＸ，Ｙ，Ｚが局所的にまたは角度的に互いに完全に位置決めされていないと、位置または角度の単なる輝度（ブライトネス）の変動が色変動として間違って表わされてしまうことにより、カラーアーチファクトが生じてしまう恐れがある。角度に著しく依存するようなモニターでは、この点がとくに重大である。色計測デバイスは計測光の分極に対して鈍感でなければならない。また、色計測デバイスは光高感度を示す必要がある。また同時に、色計測デバイスは、気候、機械的影響に対してできるだけ鈍感であるべきである。他の要件は、半専門的部門および民間部門におけるこのようなデバイスのさらに顕著な使用から生じるものである。色計測デバイスは、小さく、コンパクトで、取り扱いが容易で、長期間安定である必要があり、また、色計測デバイスは、外部コンピューターに容易に取り付けることができなければならず、また最後に、色計測デバイスは、コスト効率の良い方法で製造することができなければならない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の意図するところは、携帯型色計測デバイス用に設計されたオプトエレクトロニクス測定ユニットと、このようなオプトエレクトロニクス測定ユニットを装備する携帯型色計測デバイスとを提供することにあり、このことにより、上述の必要要件が最大限に満たされることとなる。
【０００６】
所望の課題は、少なくとも部分的に色計測デバイス用のオプトエレクトロニクス測定ユニット、とくにモニター、プロジェクター、投影領域および周辺光を測定（ｇａｕｇｅ）するための携帯型色計測デバイスにより解決することができる。かかる装置は、計測対象から放射される計測光を受け取るための光学機器アレイと、計測光に晒され、計測光をそれに対応する電気計測信号へ変換し、これらの計測信号を処理し、計測対象の色を特徴付けるデジタル測定データを形成するように構成されているセンサーアレイとを備えており、光学軸を示す測定ユニットは、比較的大きな直径を有する凸面状のインプットレンズと、入射角度範囲を±２〜１０°に制限するためのアパーチャと、脱分極効果を有する光学ディフューザと、センサーレンズと、カラーフィルターを用いて異なるスペクトル範囲を感知する少なくとも３つの光電センサーとからなっており、アパーチャは、イプットレンズのほぼ焦点面に設けられ、光学ディフューザは、パーチャの直ぐ近傍かつセンサーレンズのほぼ焦点面に、ビーム経路に沿って配設されており、複数のフィルターおよび複数のセンサーは、光学軸の近くに配設され、実質的に並列な計測光に晒されおり、複数のフィルター、複数のセンサーおよび光学ディフューザは、複数のセンサーにより生成される電気測定信号が、ＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺまたはこれらの三刺激値の色値ＸＹＺの線形結合に実質的に相当するように構成されている。
【０００７】
さらに、本発明は携帯型色計測デバイスによって具象化することができる。かかる携帯型色計測デバイスには、オプトエレクトロニクス測定ユニットが設けられているハウジングを備えており、オプトエレクトロニクス測定ユニットは、計測対象から放射される計測光をハウジングの計測窓から受け取り、計測光をそれに対応する電気計測信号に変換し、これらの測定信号を処理して計測対象の色を特徴づけるデジタル測定データを形成し、このデジタル測定データを通信インターフェース経由で提供するようになっており、光学軸を有する測定ユニットは、比較的大きな直径を有する凸面状のインプットレンズと、入射角度範囲を±２〜１０°に制限するためのアパーチャと、脱分極効果を有する光学ディフューザと、センサーレンズと、複数のカラーフィルターを用いて異なるスペクトル範囲を感知する少なくとも３つの光電センサーとからなっており、アパーチャは、インプットレンズのほぼ焦点面に設けられ、光学ディフューザは、アパーチャの直ぐ近傍かつセンサーレンズのほぼ焦点面に、ビーム経路に沿って配設されており、複数のフィルターおよび複数のセンサーは、光学軸の近くに配設され、実質的に並列になっている計測光に晒されおり、複数のフィルター、複数のセンサーおよびディフューザは、複数のセンサーにより生成される電気測定信号が、ＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺまたはこれらの三刺激値の色値ＸＹＺの線形結合に実質的に相当するように構成されている。
【０００８】
本発明にかかるオプトエレクトロニクス測定ユニットおよび本発明にかかる携帯型色計測デバイスの有利な実施形態および開発が従属クレームの主題である。
【０００９】
オプトエレクトロニクス測定ユニットに関する本発明の本質は、色計測デバイス用のオプトエレクトロニクス測定ユニット、とくにモニター、プロジェクター、投影領域および周辺光を測定（ｇａｕｇｅ）するための携帯型色計測デバイスが、計測対象から放射される計測光を受け取るための光学機器アレイと、計測光に晒され、計測光をそれに対応する電気計測信号へ変換し、これらの計測信号を処理し、計測対象の色を特徴付けるデジタル測定データを形成するように構成されているセンサーアレイとである。光学軸を示す測定ユニットは、比較的大きな直径を有する凸面状の、好ましくは非球面状のインプットレンズと、入射角度範囲を±２〜１０°に制限するためのアパーチャと、脱分極効果を有する光学ディフューザと、インプットレンズよりも通常小さな直径を有するセンサーレンズと、カラーフィルターを用いて異なるスペクトル範囲を感知する少なくとも３つの光電センサーとからなっている。アパーチャは、インプットレンズのほぼ焦点面に設けられ、光学ディフューザは、アパーチャの直ぐ近傍かつセンサーレンズのほぼ焦点面に、ビーム経路に沿って配設されている。複数のフィルターおよび複数のセンサーは、光学軸の近くに配設され、ほぼ並列になっている計測光に晒されている。フィルタースペクトルに起因するカラーチャネルのスペクトル感度、用いられるセンサーのスペクトル感度、およその他すべての光学機器、すなわちレンズおよびディフューザのスペクトル透過性は、センサーによって生成される電気計測信号がＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺを実質的に表わすように、ＣＩＥに従う三刺激値の色値ＸＹＺのスペクトル特性に実質的に設定（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ  ｃｏｎｆｉｇｕｒｅ）されている。ＸＹＺ特性に代えて、個々のカラーチャネルおよび／またはスペクトル感度も同様の線形結合を有しうる。
【００１０】
有利には、複数のセンサーは、センサーレンズの焦点距離に実質的に相当するセンサーレンズからのある距離のところに配設される。
【００１１】
好ましくは、アパーチャは、入射角度範囲を±４〜６°に制限する。
【００１２】
１つの有利な実施形態によれば、光学ディフューザは、非常に小さな散乱角を有している複数の散乱中心を有する分子散乱物質、とくにポリオキシメチレンからなる。有利には、光学ディフューザは、０．３〜０．５ｍｍ、とくに約０．４ｍｍの板厚を有する薄板として具象化される。有利には、光学ディフューザは、少なくとも２５％、好ましくは少なくとも５０％の半透明を有している。また、光学ディフューザは、それを通り抜ける光に少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％脱分極させることが有利である。
【００１３】
インプットレンズは、並列の光をある点に向けて伝搬させるように具象化されている。また、センサーレンズは、光学ディフューザから発散的に放射される光を無限遠に向けて伝搬させるように具象化および構成されている。
【００１４】
有利には、カラーフィルターは、誘電層構造を有している透過フィルターとして具象化される。
【００１５】
複数のカラーフィルターは、複数のカラーフィルターおよび複数のセンサーを互いに封じ込めて外来光に対する暴露を保護する挿入部材内に位置づけされ、固定されるようになっている。
【００１６】
携帯型色計測デバイスに関する本発明の本質は以下の通りである：携帯型色計測デバイスは、オプトエレクトロニクス測定ユニットが設けられているハウジングを備えており、オプトエレクトロニクス測定ユニットは、計測対象から放射される計測光をハウジングの計測窓から受け取り、この計測光をそれに対応する電気計測信号に変換し、これらの測定信号を処理して計測対象の色を特徴づけるデジタル測定データを形成し、このデジタル測定データを通信インターフェース経由で提供するようになっており、また、周辺光測定のため、測定ユニットのインプットレンズの前に配設できるように構成されている外部ディフューザはハウジング上に設けると好都合である。
【００１７】
下記記載には、本発明が図面に示されている例示の実施形態に基づいてより詳細に説明されている。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明にかかるオプトエレクトロニクス測定ユニットを備えている本発明にかかる携帯型色計測デバイスを示す断面図である。
【図２】図１の携帯型色計測デバイスのオプトエレクトロニクス測定ユニットを示す概要図である。
【図３】図１の携帯型色計測デバイスのオプトエレクトロニクス測定ユニットを切り開いたものを示す傾斜図である。
【図４】図１の携帯型色計測デバイスのオプトエレクトロニクス測定ユニットを軸線に沿って切断した断面図である。
【図５】図４の詳細を示す拡大図である。
【図６】オプトエレクトロニクス測定ユニットの構成部品のうちのいくつかを示す分解組立図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
下記の図の記載には、次の慣習が適用される。個別の参照符号が図中に示されていない場合、この点に関しては、その他の図およびそれに対応する明細書の部分が参照される。「測定対象」とは、携帯型色計測デバイスを用いて測定されるいかなるタイプの発光源のことを意味するものとする。とくに、モニター、プロジェクターによって照らされる照射領域および周辺光などである。
【００２０】
本発明にかかる携帯型色計測デバイスの外形は、図１に最も分かりやすく示されている。携帯型色計測デバイスは、参照符号Ｈによってその全体が示されているハウジングと、実質的に平坦な正面壁１と、この正面壁１に対して平行でかつ同様に実質的に平坦となっている後面壁２と、実質的に平坦な下面壁３と、この下面壁３に対して平行でかつ同様に実質的に平坦となっている上面壁４と、僅かに外方に向けて湾曲している２つの側面壁（図示せず）とを備えている。
【００２１】
Ｍによってその全体が示されているオプトエレクトロニクス測定ユニットは、ハウジングＨ内に収容され、保持要素（図示せず）によって局所的に固定される。測定ユニットＭは、２度ズラして配置されているとともにさまざまな光学構成部品を有しているチューブ１０と、チューブ１０の一方の端部に結合されているプリント回路基板であって、そのプリント回路基板上には光電センサーＳ１〜Ｓ４が配設されているプリント回路基板２０とを備えている。光電センサーＳ１〜Ｓ４は、光学構成部品を通じて計測光に晒され、それを対応する電気計測信号に変換する。センサーと協働するプリント回路基板２０上の測定電子機器２１（図２）は、センサーを制御し、それらの計測信号をデジタル形式で通信インターフェース２２において提供する。ケーブル２３が、通信インターフェース２２へ取り付けられ、たとえば保護されかつ負担のかからないようにするケーブルスリーブ２４に被われ、ハウジングＨの上面壁４から外部に導出される。通信インターフェース２２は、たとえばＵＳＢインターフェースとして実現されている。
【００２２】
計測窓５は、ハウジングＨの正面壁１内に設けられており、計測光が計測窓５から測定ユニットＭの中に入ってくることができるようになっている。オプトエレクトロニクス測定ユニットは、計測対象から出射された光を受け取り、それを対応する電気測定信号へ変換し、これらの測定信号を処理して計測対象の色を特徴づけるデジタル測定データを形成し、この測定データを通信インターフェースおよびそれに取り付けられたケーブルを通じて、外部デバイス、たとえば外部コンピューターへ送信する。電力もこのケーブルを通じて測定電子機器に供給される。
【００２３】
この一般的な形態では、測定電子機器を有する本発明にかかる携帯型色計測デバイスは、たとえば本明細書の始めの方の章で記載した米国特許明細書第７  ６７１  ９９１号に記載されるようなタイプの既知の測定装置に実質的に該当しているので、ここでは詳細に説明する必要がない。公知の従来技術との差異は、下記にそのすべての重要な詳細を記載するオプトエレクトロニクス測定ユニットＭの特別な実施形態にある。
【００２４】
本発明にかかるオプトエレクトロニクス測定ユニットＭの測定技術思想は、図２に概略的に示されている。インプットレンズＬ１、アパーチャＢ、ディフューザＤ、センサーレンズＬ２、Ｆ１〜Ｆ３までの３つのカラーフィルター、およびＳ１〜Ｓ４までの４つの光電センサーが、測定ビーム経路に沿って連続的に前述のチューブ１０内に配設されている。４つのセンサーは、チューブの一方の端部に取り付けられているプリント回路基板２０にマウントされ、プリント回路基板に同様に配設されている測定電子機器２１に電気的に接続されている。
【００２５】
フィルターが設けられているチャネルの数もまた４つ以上でありうる（通常３〜１２）。フィルターのないチャンネルも同様に設けられており、それらには、たとえば紫外線光を測定するためのセンサー、または時間の経過とともに変化しうるまたはパルスを発する計測光を迅速に測定するためのセンサーが設けられうる。
【００２６】
Ｆ１〜Ｆ３までの３つのカラーフィルターおよびＳ１〜Ｓ４までの４つのセンサーは、測定ユニットＭの光学軸Ａの近傍に配設されている。Ｆ１〜Ｆ３までの３つのカラーフィルターの各々は、Ｓ１〜Ｓ３までの３つのセンサーのうちの１つの上流側に割り当てられかつ接続されており、第四のセンサーＳ４（図６）にはフィルターが設けられていない。Ｓ１〜Ｓ４までの４つのセンサーは、従来の方法で実現され、たとえばＣＭＯＳ技術のチップに一体式に設けられるような小さな回路として実現されている。たとえば、適切なセンサーは、ＴＡＯＳ社のＴＳＬ２３８Ｔ型の高感度光−周波数コンバータを有している。
【００２７】
計測窓５の直ぐ後ろに配設されているインプットレンズＬ１は、凸面状にまたは必要ならば非球面状に具象化され、計測窓からインプットレンズに進む平行な計測光を一点に向けて伝搬させるように最適化されている。インプットレンズＬ１は比較的大きく、たとえば約２０ｍｍ（図３）の直径ｄ１を有している。インプットレンズＬ１の焦点距離ｆ１は、通常約２０〜３０ｍｍであり、とくに約２４〜２６ｍｍである。
【００２８】
アパーチャＢは、インプットレンズＬ１の焦点面に位置している。アパーチャＢのアパーチャ直径ｄ３（図３）は通常約３〜５ｍｍであり、とくに約４ｍｍである。アパーチャＢは、測定ユニットの入射角度範囲（画角）を限定し、インプットレンズＬ１の焦点距離ｆ１およびアパーチャＢのアパーチャ直径ｄ３は、入射角範囲が約±２〜１０°まで、好ましくは約±４〜６°までになるように互に調節される。インプットレンズＬ１の比較的大きな直径に関連して、このことは、局所的な不均一性を平均することができるのでモニターの測定には有利である通常直径約２．５ｃｍの比較的大きな測定スポットを実現することができる。
【００２９】
ディフューザＤはアパーチャＢの直ぐ近くで測定ビーム経路に配設されている。ディフューザは、半透明で、分散し、脱分極する材料から構成されている薄板からなっている。ディフューザＤの板厚は、約０．３〜０．５ｍｍであり、好ましくは０．４ｍｍである。ディフューザＤは、少なくとも２５％の半透明性を示すように、好ましくは少なくとも５０％の半透明性を示すように、もっと好ましく完全に脱分極された（通常少なくとも９５％、好ましくは９９％以上）光を通過させるように具象化されることが好ましい。また、ディフューザＤは、すべての入射角にわたる混合光を生成しかつ温度および水分に対して低感度を示すようにも具象化されうる。ディフューザＤは、商標名ＤＥＬＲＩＮＲの下でデュポン社からたとえば入手可能なたとえばポリオキシメチレン（ＰＯＭ）の如き、非常に小さな散乱角度を有する複数の散乱中心を備えている分子散乱物質の薄板からなっていることがとくに好ましい。驚くべきことには、このような材料からなるディフューザが、指定された非常に小さな板厚においてさえ９５％を超える偏光解消度（ｄｅｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を依然として示していることである。
【００３０】
インプットレンズＬ１、アパーチャＢおよびディフューザＤからなる第一の群の光学構成部品は、光計測用のピックアップ光学機器としての役割をする。センサーレンズＬ２およびＦ１〜Ｆ３までのカラーフィルターは、ピックアップ光学機器に続くセンサー光学機器を形成する。ディフューザＤは、センサー光学機器のための二次光源の役割をし、ここで、光は、放射・拡散され、（実質的に完全に）脱分極化される。このように放射された光は、その元の入射角をおよびその入力分極（存在していれば）について忘れ去られている。光は、前面側からディフューザの中に入射したポイントと（ほとんど）同一のディフューザの裏側面のポイントから出射していく。したがって、光は、ディフューザＤ上の入射ポイントを「忘れてはいない」。この問題は、下記に記載のセンサー光学機器のテレセントリック実施形態により解決される。すなわち、テレセントリック実施形態では、各センサーにディフューザＤのすべてのポイントから光を受け取らせることにより、すなわち、各センサーにディフューザ全体から光を受け取らせることにより、ディフューザＤのポイントはすべて平等に評価することにより解決される。
【００３１】
センサーレンズＬ２は、センサーレンズＬ２の焦点面にディフューザＤが位置するように測定ビーム経路に配設される。通常、センサーレンズＬ２は、インプットレンズＬ１よりも小さな直径ｄ２を有し、焦点距離ｆ２が約３〜８ｍｍ、好ましくは約６．５ｍｍである。センサーレンズＬ２は、二次光源の役割をするディフューザＤから発散的に放射される光が無限遠に向けて伝搬されるように最適化されている。光は、このようにしてＦ１〜Ｆ３までのカラーフィルターの表面に対して垂直な軸線を有する円錐形状内のＦ１〜Ｆ３までのカラーフィルターを進み、この円錐形状体の頂角は通常約±１０〜２０°までである。センサーレンズＬ２が、Ｓ１〜Ｓ４までのセンサーが並列に放射するディフューザＤの光に起因する光に晒されるように具象化され、配設され、および／または、センサーレンズＬ２が、Ｓ１〜Ｓ４までのセンサーが並列に放射されるディフューザＤの光に起因する光へ晒されるように最適化される。
【００３２】
Ｓ１〜Ｓ４までのセンサーは、センサーレンズＬ２の焦点距離ｆ２に実質的に相当するセンサーレンズＬ２からの距離ｓの位置に配設される。
【００３３】
Ｆ１〜Ｆ３までのカラーフィルターの各々は、それに対応する非常に正確な透過曲線を決める誘電層構造を有している透過フィルターとして具象化される。また、これらの透過フィルターは、温度に対して安定でありかつ水分に対しても安定でありうるという利点も有している。このようなカラーフィルターの透過特性は入射角に非常に依存することが知られている。計測光がフィルターの表面に対して実質的に直角にカラーフィルターに入射するという事実は、まず、このようなフィルターの使用に恩恵をもたらし、かつ、このようなフィルターの使用を可能とする。
【００３４】
色計測デバイスのスペクトル感度は、ＣＩＥ１９３１に定義されるような正常なオブザーバに相当するする必要がある。色計測デバイスのスペクトル感度は、カラーフィルターのスペクトル透過および用いられるセンサーのスペクトル感度に実質的に依存する。それに加えて、この点に関して、ディフューザおよびレンズの透過性がさらなる役割を演ずることになる。
【００３５】
Ｆ１〜Ｆ３までのカラーフィルターが設けられている３つのカラーチャネルのスペクトル感度は、ＣＩＥ１９３１による正常なオブザーバの三刺激値の色値（カラー値）に相当する。この結果は、Ｓ１〜Ｓ３までのセンサーによって生成される測定信号がＣＩＥによる三刺激値の色値ＸＹＺに直接相当するということである。ＸＹＺ特性に代えて、カラーチャネル感度も同一の線形結合を有しうることはいうまでもないことである。
【００３６】
カラーフィルターは、第四のセンサーＳ４の上流側に接続されているわけではないので、第四のセンサーＳ４はフィルターされる前の光を受け取ることになる。第四のセンサーの測定値は、たとえばカラーとは関係のない輝度（ブライトネス）測定値を評価したものである。このセンサーは、迅速可変計測光を捕らえるのにも同様に適している。
【００３７】
図３〜図６からは、測定ユニットＭの物理構造を理解することができる。中央のベアリングエレメントは、３つの段部分１１、１２、１３を有する前述のチューブ１０のことである。インプットレンズＬ１は前面側部１１にセットされている。アパーチャＢを形成している穿孔された壁１４は、裏面側部１３、すなわちチューブ１０のほぼ真中あたりに位置している。挿入部材１５は、チューブ裏面側部１３の裏面側端部に配設されている。プリント回路基板２０は、挿入部材１５上に取り付けられ、チューブ１０を閉じるようになっている。用語「正面側」および「裏面側」が測定ビーム経路のことを言及しており、ここでは、「正面側」が入力端部のことを意味すると理解し、「裏面側」がセンサーの端部のことを意味すると理解する。チューブ裏面側部１３内の支持リング１６は、穿孔された壁１４の裏面側との間でディフューザＤを挟持し、挿入部材１５により反対側で固定されるセンサーレンズＬ２のためのベアリング面を形成している。
【００３８】
図５で大きく示されている挿入部材１５は、一方で、光学上互いおよびさらに外来光線からＦ１〜Ｆ３までのカラーフィルターを保持するように機能するとともに、他方で、カラーフィルターおよびセンサーを互いに分離することに加えて、たとえばチューブの内壁から反射されうる外部光からも隔離するように機能する。図６の分解組立図から最も分かりやすいように、挿入部材１５には、４つの光学的に分離されたチャンバ１５ａ〜１５ｄに分割する２つの十字状の中間壁が設けられている。Ｓ１〜Ｓ４までのセンサーの各々はこれらのチャンバのうちの１つの中に配設されている。フィルターホルダー１７は、挿入部材１５に取り付けられ、互いに光学的に分離されている１７ａ〜１７ｄまでの窓が設けられている。Ｆ１〜Ｆ３までの３つのカラーフィルターの各々は、３つの窓１７ａ〜１７ｃのうちの１つにマウントされる。第四の窓１７ｄは空のままである。
【００３９】
本発明にかかる携帯型色計測デバイスは、プロジェクターによって照射されるスクリーン（モニター）または投影領域の光度およびその高度の三刺激値の色値ＸＹＺを測定するのにとくに適している。これらの測定は、スクリーンまたはプロジェクターのさまざまなモジュレイションで行われ、このように得られた測定データはたとえばカラープロフィールを作成するために提示することができる。
【００４０】
また、携帯型色計測デバイスは、周辺光の測定に用いることができ、また、作業面の照明強度、および照明強度の三刺激値の色値の測定に用いることもできる。これらの用途では、図２に概略的に示されているように、外部ディフューザがインプットレンズＬ１の前に配設されている。外部ディフューザＤＥは、ハウジングＨ上にうまく取り付けることができる。たとえば、ハウジングの計測窓５の前の位置に設け、必要なときには、回転運動またはスライディング運動を利用してこの位置から再び取り除くことができるようにすることができる。
【００４１】
本発明にかかる携帯型色計測デバイスは、（ＣＩＥの正常なオブザーバに従った）実際の比色計であり、ＵＳＢポートを有し、コンパクトで、扱うことが容易なデバイスという初期にリストされている必要条件を満たすものである。携帯型色計測デバイスを用いて行われるモニターの測定は、基本的なモニター技術とは独立するものである。さまざまなタイプのモニターの原色が非常に異なりうるので、本発明にかかる色計測デバイスで用いられる実際の等色関数カラーフィルターは非常に有利である。本発明にかかる色計測デバイスを用いて行われるモニターの測定は、測定位置およびモニターの向きとは独立したものであるので、再現性が非常にある。モニター測定およびこれらに基づいた較正は、モニターから放射される光の分極性とは独立したものである。このことが、もう一つの重要な利点である。というのは極めて大きな線形偏向（ｌｉｎｅａｒ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）または円偏光（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）を示すのは、正確にいえばＬＣＤ、ＯＬＥＤ、ＡＭＯＬＥＤおよび他のタイプのモニターであるからである。
【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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【外国語明細書】
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