(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
閃光光源からのパルス状の測定光を受光して受光強度に応じた電気信号を出力するｎ（ｎは２以上の整数）個の光電変換手段と、
上記ｎ個の光電変換手段に対応してそれぞれ設けられ、当該光電変換手段から出力される電気信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を出力するｎ個の時定数変換手段と、
上記ｎ個の時定数変換手段から入力される上記ｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号を選択して出力する切替手段と、
上記切替手段による選択を、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行わせる切替制御手段と、
上記切替手段から出力される延伸電気信号のレベルを検出する検出手段と、
上記検出手段による検出結果を用いて上記ｎ個の延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出する演算手段と、
を備えることを特徴とする測光装置。
【請求項２】
請求項１記載の測光装置において、
上記ｎ個の光電変換手段は、さらに、上記測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力するもので、
上記ｎ個の時定数変換手段は、さらに、上記暗電気信号を時間軸方向に引き延ばした暗延伸電気信号を出力するもので、
上記検出手段は、さらに、上記ｎ個の暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出するもので、
上記演算手段は、さらに、上記検出手段による暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、上記ｎ個の延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の上記測定光のみによる延伸電気信号の積分値を算出するものであることを特徴とする測光装置。
【請求項３】
請求項２記載の測光装置において、
上記検出手段は、上記ｎ個の暗延伸電気信号のうちから１つの暗延伸電気信号のレベルを上記所定周期で循環的に検出するもので、
上記演算手段は、さらに、上記検出手段による暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記ｎ個の暗延伸電気信号の積分値をそれぞれ上記偏差分として算出し、上記ｎ個の延伸電気信号の積分値から、それぞれ対応する上記偏差分を減算するものであることを特徴とする測光装置。
【請求項４】
閃光光源からのパルス状の測定光を受光して受光強度に応じた電気信号を出力するｎ（ｎは２以上の整数）個の光電変換手段と、
上記ｎ個の光電変換手段に対応してそれぞれ設けられ、当該光電変換手段から出力される電気信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を出力するｎ個の時定数変換手段と、
ｍ（ｍは２以上の整数）種類の増幅率が設定可能で、設定された増幅率で上記延伸電気信号をそれぞれ増幅したｎ個の増幅延伸電気信号を出力する信号増幅手段と、
上記ｎ個の時定数変換手段から入力される上記ｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号を選択して上記信号増幅手段へ出力させる切替手段と、
上記切替手段による選択を、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行わせる切替制御手段と、
上記信号増幅手段から出力される増幅延伸電気信号のレベルを検出する検出手段と、
上記信号増幅手段の増幅率として、上記ｍ種類の増幅率のうちから所定の初期増幅率に設定するとともに、上記検出手段による検出結果に基づき上記初期増幅率より小さくない適正増幅率に切替設定する増幅率設定手段と、
上記検出手段による検出結果を用いて上記ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出する演算手段と、を備え、
上記増幅率設定手段は、上記ｎ個の延伸電気信号が出力されている間に上記増幅率の切替設定を少なくとも１回行うことを特徴とする測光装置。
【請求項５】
請求項４記載の測光装置において、
上記ｎ個の光電変換手段は、さらに、上記測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力するもので、
上記ｎ個の時定数変換手段は、さらに、上記暗電気信号を時間軸方向に引き延ばした暗延伸電気信号を出力するもので、
上記信号増幅手段は、さらに、設定された増幅率で上記暗延伸電気信号をそれぞれ増幅したｎ個の増幅暗延伸電気信号を出力するもので、
上記増幅率設定手段は、さらに、上記暗延伸電気信号が出力されているときに、上記信号増幅手段の増幅率として上記初期増幅率および上記適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率に設定するもので、
上記検出手段は、さらに、上記初期増幅率および上記適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率で増幅された上記ｎ個の増幅暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの増幅暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出するもので、
上記演算手段は、さらに、上記検出手段による増幅暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、上記ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の上記測定光のみによる増幅延伸電気信号の積分値を算出するものであることを特徴とする測光装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の測光装置からなる測光手段と、
パルス光を出力して被測定試料を照明する閃光光源と、
上記被測定試料からの光を互いに分光感度が異なるｎ個の光に分岐する分光手段と、を備え、
上記閃光光源からのパルス光により上記被測定試料が照明されたときに上記被測定試料から出力されるパルス状の光がｎ個に分岐されて、分光感度の異なる各分岐光が、それぞれ対応する上記光電変換手段に上記測定光として受光されるように構成したことを特徴とする測色計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照度計、赤外線強度計、紫外線強度計、光パワーメータ、輝度計などにおけるパルス状の可視光、赤外線、紫外線などの分光特性を測定する測光装置及び測色計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すような測色計が知られている。この測色計では、パルス光を出力するランプ１１０により被測定試料１０１を照明したときの被測定試料１０１からの反射光は、分岐され、互いに分光感度が異なるフィルタ１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂを透過し、フォトダイオードなどの光電変換素子１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂに受光されて受光強度に応じた電流信号に変換され、この電流信号は、電流電圧変換回路１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂにより電圧信号に変換される。
【０００３】
この電圧信号は、積分回路１５０Ｒ，１５０Ｇ，１５０Ｂにおいて、それぞれ所定時間だけ充電されて積分され、積分信号として保持される。保持された各積分信号は、マルチプレクサ１６１によって順番に選択され、Ａ／Ｄ変換器１６２によってディジタル値に変換され、ＣＰＵ１６３によって信号レベルが判定される。
【０００４】
また、一般に、測色計において、被測定試料を照明手段のパルス光により照明する際に、照明手段以外の光を完全に遮光するのは困難であるので、被測定試料の照明光には、パルス光以外の定常光やオフセットが含まれてしまう。そこで、照明手段からのパルス光の出力時間を含む所定時間の積分信号によるＡ／Ｄ変換器１６２の出力値から、パルス光を出力しない上記所定時間の積分信号によるＡ／Ｄ変換器１６２の出力値を減算することにより、定常光やオフセットを除いた照明手段によるパルス光のみの測定データを得る方法が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の図８に示す測色計では、光電変換素子１個に対して１個の積分回路が必要になるため、詳細な分光特性を得るために光電変換素子の個数が多くなる場合には、その分だけ積分回路の個数が増加し、積分回路の占有面積が増大することにより、図８に示す回路部品が実装された回路基板が大型化するという問題があった。
【０００６】
また、上述した手順で定常光やオフセットの影響が除去された高精度の測定データを得るためには、積分回路に対して、入力された電圧信号の積分、得られた積分信号の保持や、積分信号の完全放電などの動作制御を繰り返し行う必要があり、積分回路に対して複雑な制御が必要になるという問題があった。
【０００７】
さらに、上記従来の図８に示すような回路において、積分回路の充電時に、一定時間の充電電圧変化量に基づき、積分回路のコンデンサ容量を切り替えたり充電時間を伸縮することで信号レベルを適正なレベルに保持し、これによって測定精度を向上する手法が知られているが、積分回路を不要にした場合でも、同様に高精度で測定を行うことが求められる。
【０００８】
本発明は、上記問題を解決するもので、パルス状の測定光に対して積分回路を不要にすることにより小型化及び低価格化を可能にする測光装置及び測色計を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明は、パルス状の測定光に対して積分回路を不要にした場合でも高精度で測定が行える測光装置及び測色計を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、閃光光源からのパルス状の測定光を受光して受光強度に応じた電気信号を出力するｎ（ｎは２以上の整数）個の光電変換手段と、上記ｎ個の光電変換手段に対応してそれぞれ設けられ、当該光電変換手段から出力される電気信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を出力するｎ個の時定数変換手段と、上記ｎ個の時定数変換手段から入力される上記ｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号を選択して出力する切替手段と、上記切替手段による選択を、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行わせる切替制御手段と、上記切替手段から出力される延伸電気信号のレベルを検出する検出手段と、上記検出手段による検出結果を用いて上記ｎ個の延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出する演算手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
この構成によれば、閃光光源からのパルス状の測定光がｎ個の光電変換手段により受光されて受光強度に応じた電気信号がそれぞれ出力され、この電気信号が、時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばされて、延伸電気信号が出力される。そして、切替手段によりｎ個の時定数変換手段から入力されるｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号が選択されて出力され、この切替手段による選択が、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行われ、切替手段から出力される延伸電気信号のレベルが検出されることにより、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号のレベルが所定周期で循環的に検出される構成を採用している。従って、延伸電気信号のそれぞれについて、時間軸方向の幅において互いに異なる時刻に該延伸電気信号のレベルが検出される。つまり、ｎ個の延伸電気信号のレベルを検出するタイミングが相互にずれている。この検出結果を用いてｎ個の延伸電気信号の積分値がそれぞれ算出されることにより、積分回路を用いることなく積分値が求められる。したがって、部品点数が削減され、装置の小型化及び低価格化が図られる。
【００１２】
ここで、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて信号レベルの検出時刻の間隔を小さくすると、延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われ、これによって、積分値の算出が高精度で行われることとなる。
【００１３】
また、請求項２の発明は、請求項１記載の測光装置において、上記ｎ個の光電変換手段は、さらに、上記測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力するもので、上記ｎ個の時定数変換手段は、さらに、上記暗電気信号を時間軸方向に引き延ばした暗延伸電気信号を出力するもので、上記検出手段は、さらに、上記ｎ個の暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出するもので、上記演算手段は、さらに、上記検出手段による暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、上記ｎ個の延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の上記測定光のみによる延伸電気信号の積分値を算出するものであることを特徴としている。
【００１４】
この構成によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号が出力され、この暗電気信号が時間軸方向に引き延ばされて暗延伸電気信号が出力される。そして、ｎ個の暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの暗延伸電気信号のレベルが少なくとも１回検出され、この暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて測定光以外の要因に起因する偏差分が算出され、この偏差分と、ｎ個の延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の測定光のみによる延伸電気信号の積分値が算出される。
【００１５】
ここで、ｎ個の暗延伸電気信号をそれぞれ１回検出し、この検出値を、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する偏差分としてｎ個の延伸電気信号のレベルの所定周期ごとの各検出結果から減算し、この減算結果を用いて、ｎ個の延伸電気信号の積分値を算出するようにしてもよい。
【００１６】
また、ｎ個の暗延伸電気信号をそれぞれ複数回検出し、この平均値を、上記偏差分としてもよい。また、ｎ個の暗延伸電気信号のうちからいずれか１つの暗延伸電気信号のレベルを検出し、この検出値を、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因するｎ個の共通の偏差分としてもよい。
【００１７】
これらによって、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する影響が除去された測定光のみによるｎ個の延伸電気信号の積分値が算出されることとなり、高精度の測定が行える。
【００１８】
また、請求項３の発明は、請求項２記載の測光装置において、上記検出手段は、上記ｎ個の暗延伸電気信号のうちから１つの暗延伸電気信号のレベルを上記所定周期で循環的に検出するもので、上記演算手段は、さらに、上記検出手段による暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記ｎ個の暗延伸電気信号の積分値をそれぞれ上記偏差分として算出し、上記ｎ個の延伸電気信号の積分値から、それぞれ対応する上記偏差分を減算するものであることを特徴としている。
【００１９】
この構成によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号が出力され、この暗電気信号が時間軸方向に引き延ばされて暗延伸電気信号が出力される。そして、ｎ個の暗延伸電気信号のうちから１つの暗延伸電気信号のレベルが上記所定周期で循環的に検出され、この暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いてｎ個の暗延伸電気信号の積分値がそれぞれ偏差分として算出され、ｎ個の延伸電気信号の積分値から、それぞれ対応する偏差分が減算されることにより、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する偏差分が除去されたｎ個の測定光のみによる延伸電気信号の積分値が算出されることとなり、高精度の測定が行える。
【００２０】
また、請求項４の発明は、閃光光源からのパルス状の測定光を受光して受光強度に応じた電気信号を出力するｎ（ｎは２以上の整数）個の光電変換手段と、上記ｎ個の光電変換手段に対応してそれぞれ設けられ、当該光電変換手段から出力される電気信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を出力するｎ個の時定数変換手段と、ｍ（ｍは２以上の整数）種類の増幅率が設定可能で、設定された増幅率で上記延伸電気信号をそれぞれ増幅したｎ個の増幅延伸電気信号を出力する信号増幅手段と、上記ｎ個の時定数変換手段から入力される上記ｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号を選択して上記信号増幅手段へ出力させる切替手段と、上記切替手段による選択を、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行わせる切替制御手段と、上記信号増幅手段から出力される増幅延伸電気信号のレベルを検出する検出手段と、上記信号増幅手段の増幅率として、上記ｍ種類の増幅率のうちから所定の初期増幅率に設定するとともに、上記検出手段による検出結果に基づき上記初期増幅率より小さくない適正増幅率に切替設定する増幅率設定手段と、上記検出手段による検出結果を用いて上記ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出する演算手段と、を備え、上記増幅率設定手段は、上記ｎ個の延伸電気信号が出力されている間に上記増幅率の切替設定を少なくとも１回行うことを特徴としている。
【００２１】
この構成によれば、パルス状の測定光がｎ個の光電変換手段により受光されて受光強度に応じた電気信号がそれぞれ出力され、この電気信号が、時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばされて延伸電気信号が出力され、ｍ種類の増幅率のうちから設定された所定の初期増幅率で信号増幅手段により増幅された増幅延伸電気信号が出力される。この際、切替手段によりｎ個の時定数変換手段から入力されるｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号が選択されて信号増幅手段へ出力され、この切替手段による選択が、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行われ、信号増幅手段から出力される増幅延伸電気信号のレベルが検出されることにより、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの増幅延伸電気信号のレベルが所定周期で循環的に検出される構成を採用している。従って、増幅延伸電気信号のそれぞれについて、時間軸方向の幅において互いに異なる時刻に該増幅延伸電気信号のレベルが検出される。つまり、ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルを検出するタイミングが相互にずれている。
【００２２】
この検出結果を用いてｎ個の増幅延伸電気信号の積分値がそれぞれ算出されることにより、積分回路を用いることなく積分値が求められる。したがって、部品点数が削減され、装置の小型化及び低価格化が図られる。
【００２３】
また、ｎ個の延伸電気信号が出力されている間に、検出手段による検出結果に基づき初期増幅率からこれより小さくない適正増幅率への切替設定が少なくとも１回行われることにより、増幅延伸電気信号のレベルが増大し、これによって、信号増幅手段からの出力ノイズが相対的に小さくなるため、Ｓ／Ｎの向上した増幅延伸電気信号が出力される。また、増幅延伸電気信号のレベルの絶対値の増大により、ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値の算出における演算精度が向上する。従って、測定光として被測定試料からの反射光を用いる場合に、被測定試料が低反射率であっても、Ｓ／Ｎの向上した積分値が求められ、これによって測定精度が向上する。
【００２４】
ここで、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて信号レベルの検出時刻の間隔を小さくすると、増幅延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われ、これによって積分値の算出が高精度で行われることとなる。さらに、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて増幅率切替設定までの時間を短くすると、適正増幅率で増幅された増幅延伸電気信号の検出回数が多くなり、これによって積分値の算出が一層高精度で行われることとなる。
【００２５】
また、請求項５の発明は、請求項４記載の測光装置において、上記ｎ個の光電変換手段は、さらに、上記測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力するもので、上記ｎ個の時定数変換手段は、さらに、上記暗電気信号を時間軸方向に引き延ばした暗延伸電気信号を出力するもので、上記信号増幅手段は、さらに、設定された増幅率で上記暗延伸電気信号をそれぞれ増幅したｎ個の増幅暗延伸電気信号を出力するもので、上記増幅率設定手段は、さらに、上記暗延伸電気信号が出力されているときに、上記信号増幅手段の増幅率として上記初期増幅率および上記適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率に設定するもので、上記検出手段は、さらに、上記初期増幅率および上記適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率で増幅された上記ｎ個の増幅暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの増幅暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出するもので、上記演算手段は、さらに、上記検出手段による増幅暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて上記測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、上記ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の上記測定光のみによる増幅延伸電気信号の積分値を算出するものであることを特徴としている。
【００２６】
この構成によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号が出力され、この暗電気信号が時間軸方向に引き延ばされて暗延伸電気信号が出力され、初期増幅率および適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率で増幅されたｎ個の増幅暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの増幅暗延伸電気信号のレベルが少なくとも１回検出される。
【００２７】
そして、この増幅暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて測定光以外の要因に起因する偏差分が算出され、この偏差分と、ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の測定光のみによる増幅延伸電気信号の積分値が算出される。
【００２８】
ここで、ｎ個の暗延伸電気信号を初期増幅率および適正増幅率のうちのいずれか一方の増幅率で増幅した増幅暗延伸電気信号をそれぞれ１回検出し、この検出値を、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する偏差分としてｎ個の増幅延伸電気信号のレベルの各検出結果から減算し、この減算結果を用いて、ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値を算出するようにしてもよい。
【００２９】
また、ｎ個の暗延伸電気信号を初期増幅率および適正増幅率のうちのいずれか一方の増幅率で増幅した増幅暗延伸電気信号をそれぞれ複数回検出し、この平均値を、上記偏差分としてもよい。また、ｎ個の暗延伸電気信号を初期増幅率および適正増幅率の双方の増幅率で増幅した増幅暗延伸電気信号をそれぞれ検出し、この平均値を、上記偏差分としてもよい。
【００３０】
また、ｎ個の暗延伸電気信号のうちからいずれか１つの暗延伸電気信号を初期増幅率および適正増幅率のうちのいずれか一方の増幅率で増幅した増幅暗延伸電気信号のレベルを検出し、この検出値を、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因するｎ個の共通の偏差分としてもよい。また、ｎ個の暗延伸電気信号のうちからいずれか１つの暗延伸電気信号を初期増幅率および適正増幅率の双方の増幅率で増幅した増幅暗延伸電気信号のレベルをそれぞれ検出し、この検出値の平均値を、ｎ個の共通の偏差分としてもよい。
【００３１】
また、ｎ個の増幅延伸電気信号のうちで、初期増幅率で増幅された信号の検出結果から初期増幅率で増幅されたｎ個の増幅暗延伸電気信号の検出値をそれぞれ減算し、適正増幅率で増幅された信号の検出結果から適正増幅率で増幅されたｎ個の増幅暗延伸電気信号の検出値をそれぞれ減算し、この減算結果を用いて、ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値を算出するようにしてもよい。
【００３２】
これらによって、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する影響が除去された測定光のみによるｎ個の増幅延伸電気信号の積分値が算出されることとなり、高精度の測定が行える。
【００３３】
また、請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の測光装置からなる測光手段と、パルス光を出力して被測定試料を照明する閃光光源と、上記被測定試料からの光を互いに分光感度が異なるｎ個の光に分岐する分光手段と、を備え、上記閃光光源からのパルス光により上記被測定試料が照明されたときに上記被測定試料から出力されるパルス状の光がｎ個に分岐されて、分光感度の異なる各分岐光が、それぞれ対応する上記光電変換手段に上記測定光として受光されるように構成したことを特徴としている。
【００３４】
この構成において、請求項１記載の測光装置からなる測光手段を備えた構成によれば、閃光光源からのパルス光により被測定試料が照明されたときに被測定試料から出力されるパルス状の光がｎ個に分岐されて、分光感度の異なるｎ個の分岐光が、それぞれ対応する光電変換手段に測定光として受光され、ｎ個の光電変換手段から受光強度に応じた電気信号がそれぞれ出力され、この電気信号が、時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばされて、延伸電気信号が出力される。
【００３５】
そして、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号のレベルが所定周期で循環的に検出され、この検出結果を用いてｎ個の延伸電気信号の積分値がそれぞれ算出されることにより、この積分値から色彩値を求めることが可能になり、被測定試料の測色が行われる。
【００３６】
したがって、積分回路が不要となり、これによって部品点数が削減され、装置の小型化及び低価格化が図られる。
【００３７】
ここで、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて信号レベルの検出時刻の間隔を小さくすると、延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われ、これによって、積分値の算出が高精度で行われるので、測色を精度良く行うことが可能になる。
【００３８】
また、請求項６の構成において、請求項４記載の測光装置からなる測光手段を備えた構成によれば、閃光光源からのパルス光により被測定試料が照明されたときに被測定試料から出力されるパルス状の光がｎ個に分岐されて、分光感度の異なるｎ個の分岐光が、それぞれ対応する光電変換手段に測定光として受光され、ｎ個の光電変換手段から受光強度に応じた電気信号がそれぞれ出力され、この電気信号が、時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばされて延伸電気信号が出力され、ｍ種類の増幅率のうちから設定された所定の初期増幅率で信号増幅手段により増幅された増幅延伸電気信号が出力される。そして、増幅延伸電気信号のそれぞれについて、時間軸方向の幅において互いに異なる時刻に該増幅延伸電気信号のレベルが検出される。このとき、ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルを検出するタイミングが相互にずれている。
【００３９】
この検出結果を用いてｎ個の増幅延伸電気信号の積分値がそれぞれ算出されることにより、この積分値から色彩値を求めることが可能になり、被測定試料の測色が行われる。従って、積分回路を用いることなく色彩値が求められ、これによって部品点数が削減され、装置の小型化及び低価格化が図られる。
【００４０】
また、ｎ個の延伸電気信号が出力されているときに、信号レベル検出手段による検出結果に基づき初期増幅率からこれより小さくない適正増幅率への切替設定が少なくとも１回行われることにより、増幅延伸電気信号のレベルが増大し、これによって、信号増幅手段からの出力ノイズが相対的に小さくなるため、Ｓ／Ｎの向上した増幅延伸電気信号が出力される。また、増幅延伸電気信号のレベルの絶対値の増大により、ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値の算出における演算精度が向上する。従って、測定光として被測定試料からの反射光を用いる場合に、被測定試料が低反射率であっても、Ｓ／Ｎの向上した積分値が求められ、これによって色彩値が高精度で求められることとなる。
【００４１】
ここで、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて信号レベルの検出時刻の間隔を小さくすると、増幅延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われ、これによって積分値の算出が高精度で行われることとなり、測色を精度良く行うことが可能になる。さらに、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて増幅率切替設定までの時間を短くすると、適正増幅率で増幅された増幅延伸電気信号の検出回数が多くなり、これによって積分値の算出が一層高精度で行われ、測色を更に一層精度良く行うことが可能になる。
【００４２】
なお、分光手段としては、フィルタや回折格子などを用いることができる。例えば、互いに分光感度の異なるｎ個のフィルタを備え、被測定試料からの光をｎ個に分岐した後で各分岐光を対応するフィルタに導くように構成すればよい。また、被測定試料からの光を回折格子により互いに分光感度の異なるｎ個の光に分岐するように構成してもよい。
【００４３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る測色計の第１実施形態のブロック図である。この測色計は、図１に示すように、ランプ（照明手段）１０、フィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ、フォトダイオード（光電変換手段）３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ、電流電圧変換回路（時定数変換回路）４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ、マルチプレクサ（切替手段）５１、増幅器５２、Ａ／Ｄ変換器５３、ＲＯＭ５４、ＲＡＭ５５及びＣＰＵ６０を備え、被測定試料１の測色を行うものである。
【００４４】
ランプ１０は、パルス光を出力するもので、例えばキセノンランプが用いられる。フィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、互いに分光感度が異なるもので、例えばフィルタ２０Ｒは可視光のうちで赤の波長域を透過し、フィルタ２０Ｇは可視光のうちで緑の波長域を透過し、フィルタ２０Ｂは可視光のうちで青の波長域を透過するものである。
【００４５】
フォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、それぞれ、受光強度に応じたレベルの電流信号を出力する光電変換素子である。
【００４６】
そして、ランプ１０により被測定試料１が照明されると、被測定試料１からの反射光が分岐されて、各分岐光が、フィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを通ってフォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂに入射するように構成されている。
【００４７】
電流電圧変換回路４０Ｒは、増幅器４１Ｒ、抵抗４２Ｒ及びコンデンサ４３Ｒで構成され、フォトダイオード３０Ｒから出力される電流信号を電圧信号に変換するものである。このとき、抵抗４２Ｒとコンデンサ４３Ｒで構成される時定数回路の時定数は、所要の大きい値に設定されている。
【００４８】
電流電圧変換回路４０Ｇ，４０Ｂは、電流電圧変換回路４０Ｒと同様の構成になっている。すなわち、電流電圧変換回路４０Ｇは、増幅器４１Ｇ、抵抗４２Ｇ及びコンデンサ４３Ｇから構成され、電流電圧変換回路４０Ｂは、増幅器４１Ｂ、抵抗４２Ｂ及びコンデンサ４３Ｂから構成され、それぞれ、フォトダイオード３０Ｇ，３０Ｂから出力される電流信号を電圧信号に変換するもので、抵抗４２Ｇ及びコンデンサ４３Ｇで構成される時定数回路の時定数と、抵抗４２Ｂ及びコンデンサ４３Ｂで構成される時定数回路の時定数とは、所要の大きい値に設定されている。
【００４９】
マルチプレクサ５１は、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにそれぞれ対応するスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂを備え、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから入力される電圧信号のうちから１つの電圧信号を選択して出力するものである。
【００５０】
増幅器５２は、入力される電圧信号を設定されたゲインで増幅するもので、Ａ／Ｄ変換器５３は、入力されるアナログの電圧信号をディジタル値に変換するものである。ＲＯＭ５４は、予め設定されたデータなどを含むＣＰＵ６０の制御プログラムを記憶するもので、ＲＡＭ５５は、検出された測定データなどを一時的に記憶するものである。
【００５１】
ＣＰＵ６０は、この測色計の動作を制御するもので、機能ブロックとして、測定制御手段６１、切替制御手段６２、検出手段６３及び演算手段６４を備えている。
【００５２】
測定制御手段６１は、以下の機能を有する。
(1)ランプ１０の発光を制御する機能。
(2)増幅器５２のゲインを設定するゲイン設定信号を出力する機能。設定されるゲインは、マルチプレクサ５１で選択されるスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂに応じて、それぞれ予め決められている。
(3)Ａ／Ｄ変換器５３の変換動作を制御する制御信号を出力する機能。
【００５３】
切替制御手段６２は、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂのうちで、オンにするスイッチを選択する選択信号を出力する機能を有し、後述するように、各スイッチが所定周期で循環的に選択されるように選択信号を出力する。検出手段６３は、Ａ／Ｄ変換器５３から出力されるディジタル値に基づいて、そのレベルを検出するものである。
【００５４】
演算手段６４は、以下の機能を有する。
(1)後述するように、検出手段６３の検出結果を用いて、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号の積分値を算出する機能。
(2)後述するように、ランプ１０のパルス光のみによる測定データを算出する機能。
(3)算出した積分値を用いて、被測定試料１の色彩値を求める機能。
【００５５】
マルチプレクサ５１、切替制御手段６２及び検出手段６３によって、信号レベルが検出されるよう構成されている。
【００５６】
次に、図２、図３を用いて、この測色計の動作について説明する。図２（ａ）はフォトダイオードが受光する光信号の一例を示す波形図、（ｂ）は電流電圧変換回路により時間軸方向に引き延ばされた電圧信号の一例を示す波形図で、図３は検出手段による信号検出のタイミングを示す図である。なお、図３における点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂは、図１に示すように、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの出力点である。
【００５７】
測定制御手段６１により、ランプ１０からパルス光が出力され、被測定試料１が照明され、その反射光が分岐されて、各分岐光が、それぞれフィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを透過してフォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって受光される。ランプ１０のパルス光によるフォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの受光時間は、図２（ａ）に示すように、第１実施形態では、例えば約１msecになっている。
【００５８】
次いで、受光信号は、フォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって電流信号に変換され、さらに、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂによって電圧信号に変換されるが、この電圧信号は、時間軸方向に引き延ばされた傾斜の緩やかな波形（延伸電気信号）になる。電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号の出力時間は、図２（ｂ）に示すように、第１実施形態では、例えば約100msecに引き延ばされている。
【００５９】
そして、ランプ１０の発光と同時又はその直後に、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒがオンにされ、最初に点５０Ｒの電圧信号が選択される。このとき、同時に、増幅器５２のゲインが予め決められた値に設定され、Ａ／Ｄ変換器５３によってＡ／Ｄ変換が行われ、得られたディジタル値がＣＰＵ６０に取り込まれて検出手段６３によりレベルが検出されて、この検出結果が測定データとしてＲＡＭ５５に保管される。
【００６０】
以後、順次、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂが所定のサンプリング周期で循環的にオンにされることにより、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの電圧信号が循環的に選択されてＡ／Ｄ変換され、検出手段６３によってレベルが検出され、測定データとしてＲＡＭ５５に保管される。そして、この動作が予め規定された時間が経過するまで継続される。
【００６１】
これによって、図３に示すように、サンプリングのタイミングの間隔（サンプリング周期）Ｔごとに、一点鎖線で示す点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの電圧信号のうちで、黒丸●で示す電圧値が、測定データとしてＲＡＭ５５に保管される。したがって、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの電圧値による測定データは、それぞれ、予め規定された時間τが経過するまで周期３Ｔごとに得られることとなる。
【００６２】
なお、サンプリング周期Ｔは、Ａ／Ｄ変換器５３がＡ／Ｄ変換を行うのに要する時間（第１実施形態では、例えば30μsec）と同一又はそれより多少長い時間に設定されている。また、規定時間τは、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号（延伸電気信号）の時間軸方向の幅（第１実施形態では、図２（ｂ）に示すように、例えば約100msec）と同一又はそれより多少長い時間に設定されている。
【００６３】
したがって、全体のサンプリング回数は、(100msec)／(30μsec)＝3333回となり、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂのサンプリング回数は、それぞれ3333／3＝1111回になる。
【００６４】
次に、図４を用いて、演算手段６４による積分値の算出について説明する。図４は点５０Ｒの電圧信号における積分値算出を説明する図である。
【００６５】
まず、測定データｄ１，ｄ２を用いて関数f1(ｘ)を求め、下記式(１)により区間０〜３Ｔの面積S1を求める。
S1＝∫f1(ｘ)dx    …(１)
次に、測定データｄ２，ｄ３を用いて関数f2(ｘ)を求め、下記式(２)により区間３Ｔ〜６Ｔの面積S2を求める。
S2＝∫f2(ｘ)dx    …(２)
このようにして、最後の測定データｄｎまで区間ごとの面積を算出すると、下記式(３)により電圧信号の積分値Ｓが求まる。
Ｓ＝S1＋S2＋…    …(３)
そして、同様の演算を点５０Ｇ，５０Ｂについても行うことによって、点５０Ｇ，５０Ｂの電圧信号の積分値が求められる。
【００６６】
なお、第１実施形態では、２点の測定データを用いて電圧信号を直線で近似しており、関数f1(ｘ)，f2(ｘ)，…は１次式になっている。
【００６７】
このように、第１実施形態によれば、受光強度に応じた信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を生成し、この延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい所定周期でサンプリングし、このサンプリングされた測定データを用いて面積を算出するようにしたので、積分回路を用いることなく、電気信号の積分値を算出することができ、これによって、測色計を構成する電気回路の部品点数を削減し、小型化及び低価格化を図ることができる。
【００６８】
また、延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期Ｔでサンプリングしているので、延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われることとなり、これによって、積分値の算出を精度良く行うことができる。
【００６９】
次に、図５を用いて、定常光及びオフセットによる影響の除去について説明する。図５は上記影響の除去を説明するための図で、同図において、一点鎖線は点５０Ｒの電圧信号を表わし、黒丸は検出手段６３によって検出された測定データを表わし、斜線は面積を表わしている。
【００７０】
一般に、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成する増幅器４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂやゲイン設定を行う増幅器５２は、オフセットを持っている。また、ランプ１０により被測定試料１を照明したときに、ランプ１０以外の光の遮光が十分でない場合には、被測定試料１の照明光に定常光成分が含まれることとなる。したがって、検出手段６３によって検出される測定データは、オフセットや定常光による影響のために、図５に示すように、偏差Ｄだけ上昇したものになる。
【００７１】
そこで、第１実施形態では、偏差Ｄを求めて、オフセットや定常光による影響を除去するようにしている。すなわち、時刻ｔ１〜ｔ２の規定時間τは、ランプ１０を発光して上述した手順で面積を求め、さらに、時刻ｔ３〜ｔ４の規定時間τは、ランプ１０を発光せずに各部を動作させて、同様に上述した手順で面積を求めている。
【００７２】
したがって、時刻ｔ１〜ｔ２の規定時間τの面積Ｓ’は、
Ｓ’＝（Ｓflash＋Ｓoffset）    …(４)
になる。ここで、Ｓflashはランプ１０のパルス光による面積、Ｓoffsetはオフセットや定常光による面積である。
【００７３】
また、時刻ｔ３〜ｔ４の規定時間τの面積Ｓ''は、
Ｓ''＝Ｓoffset    …(５)
になる。
【００７４】
したがって、ランプ１０のパルス光による面積Ｓflashは、演算手段６４によって、
Ｓflash＝Ｓ’−Ｓ''    …(６)
の減算を行うことによって求められる。これによって、ランプ１０のパルス光のみによる測定データの積分値が求められる。
【００７５】
このように、第１実施形態によれば、ランプ１０を発光せずに同様の動作を規定時間τだけ行って得られる測定データからその積分値を求めて、ランプ１０を発光したときの積分値から減算することによって、オフセットや定常光による影響を除去したランプ１０のパルス光のみによる高精度の測定データを求めることができる。
【００７６】
図６は本発明に係る測色計の第２実施形態のブロック図である。なお、図１と同一構成要素については同一符号を付しており、以下では、第１実施形態と異なる点について説明する。
【００７７】
第２実施形態の測色計における増幅器５２は、図６に示すように、増幅器７１と、抵抗７２，７３，７４，７５と、アナログスイッチ７６とを備えた増幅回路からなり、アナログスイッチ７６は、抵抗７３，７４にそれぞれ対応するスイッチ８１，８２を備えている。この増幅器５２は、スイッチ８１，８２のオンオフの組合せで設定されるｍ（本実施形態ではｍ＝４）種類の増幅率で入力電圧信号を増幅するもので、信号増幅手段を構成している。
【００７８】
ＲＯＭ５４は、予め設定されたデータとして、増幅器５２で設定可能なｍ（本実施形態ではｍ＝４）種類の増幅率、初期増幅率（後述）、回路飽和電圧（すなわち図６の回路で検出可能な電圧レベルの最大値）を記憶している。
【００７９】
測定制御手段６１は、出力するゲイン設定信号によりアナログスイッチ７６のスイッチ８１のオンオフ及びスイッチ８２のオンオフを制御するもので、スイッチ８１，８２のオンオフにより増幅器５２の増幅率が設定される。演算手段６４は、後述するように、検出手段６３の検出結果に基づき電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号の適正増幅率を求めるものである。この測定制御手段６１および演算手段６４は、増幅率設定手段を構成している。
【００８０】
次に、図２、図７を用いて、第２実施形態の測色計の動作を説明する。図７は第２実施形態の検出手段６３による信号検出のタイミングを示す図である。
【００８１】
なお、図７において、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの増幅電圧値は、増幅器５２の出力点である点５２Ａ（図６）の電圧値をいう。そして、図７では、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂがそれぞれオンのままとしたときの点５２Ａ（図６）における電圧波形を細実線で示し、マルチプレクサ５１の切替による実際の電圧波形を太実線で示している。
【００８２】
測定制御手段６１により、ランプ１０からパルス光が出力され、被測定試料１が照明され、その反射光が分岐されて、各分岐光が、それぞれフィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを透過してフォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって受光される。ランプ１０のパルス光によるフォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの受光時間は、第１実施形態と同様に、図２（ａ）に示すように、第２実施形態では、例えば約１msecになっている。
【００８３】
次いで、受光信号は、フォトダイオード３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂによって電流信号に変換され、さらに、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂによって電圧信号に変換されるが、この電圧信号は、時間軸方向に引き延ばされた傾斜の緩やかな波形（延伸電気信号）になる。電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号の出力時間は、第１実施形態と同様に、図２（ｂ）に示すように、第２実施形態では、例えば約100msecに引き延ばされている。また、電圧信号が最大値となる時刻は、受光信号量に関わりなくほぼ一定で、第２実施形態では、例えばランプ１０の発光開始後約200μsecになっている。
【００８４】
そして、ランプ１０の発光開始後、電圧信号が最大となる時刻（第２実施形態では、例えば約200μsec）と同時又はその直後に、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒがオンにされ、最初に点５０Ｒの電圧信号が選択される。
【００８５】
このとき、同時に、増幅器５２の増幅率は予め決められた所定の初期増幅率に設定される。この初期増幅率は、この測色計において測定可能に設計されている範囲内の全ての測定データが確実に得られるような値に決められており、第２実施形態では、例えば、被測定試料１からの反射光が測定範囲内で最大のときでも増幅器５２の出力電圧が回路飽和電圧未満になるような値に設定されている。
【００８６】
この初期増幅率で増幅された電圧信号がＡ／Ｄ変換器５３によってＡ／Ｄ変換され、得られたディジタル値がＣＰＵ６０に取り込まれて検出手段６３によりレベルが検出されて、この検出結果が測定データＲ１としてＲＡＭ５５に保管される。次いで、順次、マルチプレクサ５１の５１Ｇ，５１Ｂが所定のサンプリング周期でオンにされることにより点５０Ｇ，５０Ｂの電圧信号がそれぞれ選択され、選択された電圧信号がそれぞれ設定されている初期増幅率で増幅され、この増幅された電圧信号がＡ／Ｄ変換され、検出手段６３によってレベルが検出され、測定データＧ１，Ｂ１としてＲＡＭ５５に保管される。
【００８７】
そして、この各電圧信号の測定データＲ１，Ｇ１，Ｂ１と、増幅器５２による設定可能なｍ（本実施形態ではｍ＝４）種類の増幅率と、回路飽和電圧とを用いて、回路飽和電圧未満で最大レベルの電圧信号となるような適正増幅率が、ｍ（本実施形態ではｍ＝４）種類の増幅率のうちから演算手段６４により求められる。
【００８８】
次いで、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒがオンにされ、点５０Ｒの電圧信号が選択されたときに、測定制御手段６１により、増幅器５２の増幅率として適正増幅率が設定される。そして、この適正増幅率で増幅された電圧信号がＡ／Ｄ変換器５３によりＡ／Ｄ変換され、得られたディジタル値がＣＰＵ６０に取り込まれて検出手段６３によってレベルが検出され、この検出結果が測定データＲ２としてＲＡＭ５５に保管される。
【００８９】
以後、順次、マルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂが所定のサンプリング周期で循環的にオンにされ、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの電圧信号がそれぞれ適正増幅率で増幅され、この増幅された各電圧信号が循環的に選択されてＡ／Ｄ変換され、検出手段６３によってレベルが検出され、測定データとしてＲＡＭ５５に保管される。そして、この動作が予め規定された時間が経過するまで継続される。
【００９０】
これによって、図７に示すように、サンプリングのタイミングの間隔（サンプリング周期）Ｔごとに、太実線で示す点５２Ａの電圧信号のうちで、黒丸●で示す電圧値が、測定データとしてＲＡＭ５５に保管される。すなわち、測定データとして、電圧値Ｒ１，Ｒ２，…，Ｒ(ｘ−１)，Ｒｘと、電圧値Ｇ１，Ｇ２，…，Ｇ(ｘ−１)，Ｇｘと、電圧値Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂ(ｘ−１)，Ｂｘとが、ＲＡＭ５５に保管される（本実施形態では、例えばｘ＝1111）。したがって、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの増幅電圧値による測定データは、それぞれ、予め規定された時間τが経過するまで周期３Ｔごとに得られることとなる。
【００９１】
なお、サンプリング周期Ｔは、第１実施形態と同様に、Ａ／Ｄ変換器５３がＡ／Ｄ変換を行うのに要する時間（第１実施形態では、例えば30μsec）と同一又はそれより多少長い時間に設定されている。また、規定時間τは、第１実施形態と同様に、電流電圧変換回路４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂから出力される電圧信号（延伸電気信号）の時間軸方向の幅（第１実施形態と同様に、図２（ｂ）に示すように、第２実施形態では、例えば約100msec）と同一又はそれより多少長い時間に設定されている。
【００９２】
したがって、全体のサンプリング回数は、第１実施形態と同様に、(100msec)／(30μsec)＝3333回となる。また、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの増幅電圧のサンプリング回数は、それぞれ3333／3＝1111回になり、適正増幅率でのサンプリング回数は、それぞれ1111−1＝1110回となる。
【００９３】
次に、図７を参照しながら、第２実施形態における演算手段６４による積分値の算出について説明する。
【００９４】
まず、時刻ｔ１での測定データＲ１を用いて、図７に白丸○で示す適正増幅率での電圧値Ｒ'１を下記式(７)により求める。
Ｒ'１＝Ｒ１・Ｇｒ／Ｇｉ    …(７)
ここで、Ｇｒは適正増幅率、Ｇｉは初期増幅率である。
【００９５】
この電圧値Ｒ'１と測定データＲ２〜Ｒｘとを用いて、第１実施形態と同様に、図４および上記式(１)〜(３)を用いて説明した手法で、適正増幅率での増幅電圧信号の積分値Ｓｒを求めることができる。
【００９６】
そして、同様の演算を点５０Ｇ，５０Ｂについても行うことによって、点５０Ｇ，５０Ｂの適正増幅率での増幅電圧信号の積分値が求められる。
【００９７】
このように、第２実施形態によれば、受光強度に応じた信号を時間軸方向に引き延ばした延伸電気信号を生成し、この延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい所定周期でサンプリングし、このサンプリングされた測定データを用いて、延伸電気信号が出力されている間に適正増幅率を求め、延伸電気信号をこの適正増幅率で増幅した増幅延伸電気信号を生成するようにしたので、電気信号レベルを適正レベルまで増大することができる。その結果、増幅器５２における出力ノイズやＡ／Ｄ変換器５３における変換の絶対誤差を相対的に低下させることができるため、より良好なＳ／Ｎを有する増幅延伸電気信号を出力することができる。
【００９８】
また、この検出結果を用いて点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの増幅延伸電気信号の積分値を算出するので、電気信号レベルの増大により演算精度を向上することができ、これによって、被測定試料１が低反射率の場合であっても、Ｓ／Ｎのより良好な積分値を求めることができる。また、この積分値から色彩値を求めているので、測色計の測定精度を向上することができる。
【００９９】
また、延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期Ｔでサンプリングしているので、増幅延伸電気信号のレベルの検出が信号レベルの変化に比べて高頻度で行われることとなり、これによって、積分値の算出を精度良く行うことができる。
【０１００】
また、延伸電気信号の時間軸方向の幅に比べて適正増幅率設定までの時間を短くする、すなわち、ランプ１０の発光開始後、電圧信号が最大となる時刻と同時又はその直後にマルチプレクサ５１のスイッチ５１Ｒをオンにするとともに、この最初のスイッチ５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂのオンのときに適正増幅率を求めることにより、適正増幅率で増幅された増幅延伸電気信号のレベルの検出回数が多くなる。これによって、積分値の算出をさらに精度良く行うことができ、その結果、測色を精度良く行うことができる。
【０１０１】
また、第１実施形態と同様に、積分回路を用いることなく、電気信号の積分値を算出することができ、これによって、測色計を構成する電気回路の部品点数を削減し、小型化及び低価格化を図ることができる。
【０１０２】
次に、第２実施形態における、定常光及びオフセットによる影響の除去について説明する。第１実施形態で説明したように、検出手段６３によって検出される測定データは、オフセットや定常光による影響のために偏差Ｄだけ上昇したものになる。ところで、第２実施形態では、偏差Ｄには、初期増幅率での偏差Ｄ１と適正増幅率での偏差Ｄ２とが含まれている。
【０１０３】
そこで、第２実施形態では、最初の規定時間τは、ランプ１０を発光せずに各部を動作させて初期増幅率での偏差Ｄ１を求め、次の規定時間τは、ランプ１０を発光して上述した手順で面積（積分値）を求め、さらに次の規定時間τは、ランプ１０を発光せずに各部を動作させて適正増幅率での偏差Ｄ２を求めて、測定データの増幅率に応じて偏差を切り替えて、オフセットや定常光による影響を除去している。
【０１０４】
このように、第２実施形態によれば、ランプ１０を発光せずに初期増幅率及び適正増幅率で同様の動作を規定時間τだけ行って得られる測定データから各増幅率での積分値を求めて偏差Ｄ１，Ｄ２を求め、ランプ１０を発光したときの積分値から減算することによって、オフセットや定常光による影響を除去したランプ１０のパルス光のみによる高精度の測定データを求めることができる。
【０１０５】
なお、本発明は、上記第１、第２実施形態に限られず、以下の変形形態を採用することができる。
【０１０６】
（１）上記第１、第２実施形態では、図４に示すように、関数f1(ｘ)，f2(ｘ)，…を１次式として信号波形を近似しているが、これに限られず、３点以上の測定データを用いて、多項式で近似するようにしてもよい。
【０１０７】
（２）上記第１、第２実施形態では、切替制御手段６２によるマルチプレクサ５１の選択を、点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの順にサンプリングのタイミングの間隔Ｔが一定で、かつ循環的に行うようにしているが、これに限られない。例えば、サンプリングのタイミングの間隔Ｔが多少変動しても、間隔Ｔが規定時間τに比べて十分に小さければ、誤差が大きくなることはない。また、マルチプレクサ５１の選択が循環的でなくランダムであっても、各点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの選択される頻度が同等であれば、誤差が大きくなることはない。
【０１０８】
（３）上記第１実施形態では、図５に示すように、まずランプ１０の発光ありの状態で測定し、次いで、ランプ１０の発光なしの状態で測定しているが、これに限られず、逆に、まずランプ１０の発光なしの状態で測定し、次いで、ランプ１０の発光ありの状態で測定してもよい。
【０１０９】
また、ランプ１０の発光なし、ランプ１０の発光あり、ランプ１０の発光なしの順に測定して、ランプ１０の発光なしにおける面積は、その平均値を採用するようにしてもよい。
【０１１０】
（４）上記第１実施形態では、図５、式(６)に示すように、ランプ１０の発光ありの面積からランプ１０の発光なしの面積を減算するようにしているが、これに限られず、まず、ランプ１０の発光なしにおける１回の検出値、又は複数の検出値の平均値を偏差Ｄとし、ランプ１０の発光ありの検出値から偏差Ｄを減算した値を測定データとして採用し、この測定データを用いてランプ１０のパルス光のみによる面積を求めるようにしてもよい。
【０１１１】
また、ランプ１０の発光なしのときの点５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂの電圧値が同レベルであれば、そのうちの１か所の検出値を共通の偏差Ｄとしてもよい。
【０１１２】
（５）上記第２実施形態では、ランプ１０の発光ありの測定で、適正増幅率の算出及び設定を１回しか行っていないが、これに限られず、適正増幅率の算出及び設定を複数回行うようにしてもよい。
【０１１３】
（６）上記第２実施形態では、式(７)に示したように、初期増幅率Ｇｉでの測定データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を適正増幅率Ｇｒでの電圧値Ｒ'１，Ｇ'１，Ｂ'１に補正して、適正増幅率Ｇｒでの積分値Ｓｒを算出し、これを用いて色彩値を算出しているが、これに限られない。
【０１１４】
例えば、式(７)から、
Ｓｉ＝Ｓｒ・Ｇｉ／Ｇｒ    …(８)
によって、初期増幅率Ｇｉでの積分値Ｓｉを算出し、これを用いて色彩値を算出するようにしてもよい。
【０１１５】
また、適正増幅率Ｇｒでの測定データＲ２〜Ｒｘ，Ｇ２〜Ｇｘ，Ｂ２〜Ｂｘを用いて積分値を算出し、この積分値から初期増幅率Ｇｉでの積分値を算出して、これに初期増幅率Ｇｉでの測定データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を加えた積分値を算出するようにしてもよい。
【０１１６】
（７）上記第１、第２実施形態では、赤、緑、青の波長域の可視光を透過するフィルタ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを備えているが、これに限られず、ＣＩＥの三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚに対応する分光感度を有するフィルタでもよい。また、フィルタの個数は３個に限られず、分光感度の中心波長が一定波長幅、例えば10nm又は20nmずつ異なる多数のフィルタを備えるようにしてもよい。また、分光手段として、フィルタに代えて回折格子を備えるようにしてもよい。
【０１１７】
（８）上記第１、第２実施形態では、本発明を被測定試料１の測色を行う測色計に適用して説明しているが、これに限られず、照度計、赤外線強度計、紫外線強度計、光パワーメータ、輝度計などにおけるパルス状の可視光、赤外線、紫外線などの分光特性を測定する測光装置に適用することもできる。この場合には、例えば図１、図６において、被測定試料１に代えてランプ１０を測定対象とすればよい。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、閃光光源からのパルス状の測定光をｎ個の光電変換手段により受光して受光強度に応じた電気信号をそれぞれ出力し、この電気信号を時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばして延伸電気信号を出力し、切替手段によりｎ個の時定数変換手段から入力されるｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号が選択されて出力され、この切替手段による選択が、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行われ、切替手段から出力される延伸電気信号のレベルが検出されることにより、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号のレベルが所定周期で循環的に検出される。すなわち、延伸電気信号のそれぞれについて、時間軸方向の幅において互いに異なる時刻に該延伸電気信号のレベルを検出し、このときｎ個の延伸電気信号のレベルを検出するタイミングが相互にずれるように検出し、この検出結果を用いてｎ個の延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出するようにしたので、積分回路を用いることなく積分値を求めることができる。したがって部品点数を削減することができ、これによって装置の小型化及び低価格化を図ることができる。
【０１１９】
また、請求項２の発明によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力し、この暗電気信号を時間軸方向に引き延ばして暗延伸電気信号を出力し、ｎ個の暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出し、この暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、ｎ個の延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の測定光のみによる延伸電気信号の積分値を算出することにより、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する影響が除去された測定光のみによるｎ個の延伸電気信号の積分値を算出することができ、これによって高精度の測定を行うことができる。
【０１２０】
また、請求項３の発明によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力し、この暗電気信号を時間軸方向に引き延ばして暗延伸電気信号を出力し、ｎ個の暗延伸電気信号のうちから１つの暗延伸電気信号のレベルを所定周期で循環的に検出し、この暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いてｎ個の暗延伸電気信号の積分値をそれぞれ偏差分として算出し、ｎ個の延伸電気信号の積分値から、それぞれ対応する偏差分を減算することにより、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する偏差分が除去されたｎ個の測定光のみによる延伸電気信号の積分値を算出することができ、高精度の測定を行うことができる。
【０１２１】
また、請求項４の発明によれば、パルス状の測定光をｎ個の光電変換手段により受光して受光強度に応じた電気信号をそれぞれ出力し、この電気信号を時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばして延伸電気信号を出力し、ｍ種類の増幅率のうちから設定された所定の初期増幅率で延伸電気信号を増幅した増幅延伸電気信号を出力する。この際、切替手段によりｎ個の時定数変換手段から入力されるｎ個の延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号が選択されて信号増幅手段へ出力され、この切替手段による選択が、前記延伸電気信号の時間軸方向の幅より十分に小さい周期で循環的に行われ、信号増幅手段から出力される増幅延伸電気信号のレベルが検出されることにより、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの増幅延伸電気信号のレベルが所定周期で循環的に検出される構成を採用している。すなわち、この増幅延伸電気信号のそれぞれについて、時間軸方向の幅において互いに異なる時刻に該増幅延伸電気信号のレベルを検出し、このときｎ個の増幅延伸電気信号のレベルを検出するタイミングが相互にずれるように検出し、この検出結果に基づき延伸電気信号が出力されているときに少なくとも１回初期増幅率から適正増幅率に切替設定するようにしたので、増幅延伸電気信号のレベルが増大し、これによって、信号増幅手段からの出力ノイズが相対的に小さくなるため、Ｓ／Ｎの向上した増幅延伸電気信号を出力することができる。また、増幅延伸電気信号のレベルの絶対値の増大により、ｎ個の増幅延伸電気信号の積分値の算出における演算精度を向上することができる。従って、測定光として被測定試料からの反射光を用いる場合に、被測定試料が低反射率であっても、Ｓ／Ｎの向上した積分値が求められ、これによって測定精度を向上することができる。
【０１２２】
また、上記検出結果を用いてｎ個の延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出するようにしたので、積分回路を用いることなく積分値を求めることができる。したがって部品点数を削減することができ、これによって装置の小型化及び低価格化を図ることができる。
【０１２３】
また、請求項５の発明によれば、測定光が出力されないときの受光強度に応じた電気信号である暗電気信号を出力し、この暗電気信号を時間軸方向に引き延ばして暗延伸電気信号を出力し、初期増幅率および適正増幅率のうちの少なくとも一方の増幅率で増幅されたｎ個の増幅暗延伸電気信号のうちから少なくとも１つの増幅暗延伸電気信号のレベルを少なくとも１回検出し、この増幅暗延伸電気信号のレベルの検出結果を用いて測定光以外の要因に起因する偏差分を算出し、この偏差分と、ｎ個の増幅延伸電気信号のレベルの検出結果とを用いて、ｎ個の測定光のみによる増幅延伸電気信号の積分値を算出するようにしたので、測定光以外の要因、例えば定常光や電気信号のオフセットに起因する影響が除去された測定光のみによるｎ個の増幅延伸電気信号の積分値を算出することができ、これによって高精度の測定を行うことができる。
【０１２４】
また、請求項６の発明によれば、照明手段からのパルス光により被測定試料が照明されたときに被測定試料から出力されるパルス状の光を互いに分光感度の異なるｎ個に分岐して、ｎ個の分岐光を、それぞれ対応する光電変換手段に測定光として受光し、ｎ個の光電変換手段から受光強度に応じた電気信号をそれぞれ出力し、この電気信号を時定数変換手段によりそれぞれ時間軸方向に引き延ばして延伸電気信号を出力し、ｎ個の時定数変換手段から出力される延伸電気信号のうちから１つの延伸電気信号のレベルを所定周期で循環的に検出し、この検出結果を用いてｎ個の延伸電気信号の積分値をそれぞれ算出するようにしたので、この積分値から色彩値を求めることができ、被測定試料の測色を行うことができる。したがって、積分回路が不要となり、これによって部品点数を削減することができ、装置の小型化及び低価格化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る測色計の第１実施形態のブロック図である。
【図２】  （ａ）はフォトダイオードが受光する光信号の一例を示す波形図、（ｂ）は電流電圧変換回路により時間軸方向に引き延ばされた電圧信号の一例を示す波形図である。
【図３】  第１実施形態の検出手段による信号検出のタイミングを示す図である。
【図４】  積分値算出を説明する図である。
【図５】  オフセットによる影響除去を説明するための図である。
【図６】  本発明に係る測色計の第２実施形態のブロック図である。
【図７】  第２実施形態の検出手段による信号検出のタイミングを示す図である。
【図８】  従来の測色計の一例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０  ランプ（照明手段）
３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ  フォトダイオード（光電変換手段）
４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂ  電流電圧変換回路（時定数変換手段）
５１  マルチプレクサ（切替手段）
５２  増幅器（信号増幅手段）
６０  ＣＰＵ
６１  測定制御手段
６２  切替制御手段
６３  検出手段
６４  演算手段
【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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【図８】
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