説明

反射率測定装置

【課題】 ユーザーにとって、より簡単で信頼できるやり方で測定装置の校正および検査を行えるように測定装置を改良すること。
【解決手段】 手持ち式装置として設計された測定装置であって、ハウジング1と、該ハウジング1内に移動可能に配設され、検査対象物に光を照射しその検査対象物により反射される光を集光するようにした光測定ヘッド2と、集光した光を電気信号に変換する光電変換装置4と、前記電気信号を処理し、装置を制御するコンピューター5と、前記電気信号の処理から得られた測定値を表示する表示装置6と、装置機能を制御するコンピューター5と協働する操作部材7とを備える。

【発明の詳細な説明】
【0001】発明の背景発明の分野本発明は、検査対象物の光の反射率値および/またはその反射率値から得られる測定値を測定する測定装置、さらに詳しくは、分光光度計に関する。
当該技術の水準本発明のような分光光度計等の測定装置は、米国特許第4968140号、第4961646号、および第4929084号(欧州特許公報番号EP−B−0328483、EP−B−0331629、およびEP−B−0327499に対応)に記載されている。これらコンピューター制御の測定装置は、手持ち式装置として具現化されており、測定時ハウジングから伸延し、測定後ハウジングに格納される可動式の測定ヘッドを備えている。
【0002】多くの測定装置と同様、本発明の具体例に係る測定装置も、定期的に校正をしたり、測定結果の信頼性を確認する場合に、装置のスペクトルの校正に関しチェックを行う必要がある。このような校正やチェックは、測定装置とは別の構成部品として設けられる各測定装置に対応した専用の校正検査対象物(校正標準)を測定することにより行われる。そして、そのような測定値を、記憶されている対応の基準値に対しコンピューターで評価して、チェックすべき測定装置の特性についての表示を出したり、また、測定装置にそのような機能を装備している場合には、自動的に校正が行われるようにしている。
【0003】このような校正およびチェック工程には、格別の注意と一定の規則正しさが必要である。すなわち、所定の期間内に行う必要があり、また、校正検査対象物に対する測定装置の位置決め、すなわち、測定ヘッドの位置決めを正確に行って、測定結果に悪影響のないようにしなければならない。
発明の概要本発明の目的は、ユーザーにとって、より簡単で信頼できるやり方で測定装置の校正および検査を行えるように測定装置を改良することにある。特に、ユーザーが校正および検査について関与することのないようにすること、すなわち、全工程を装置で自動的に行えるようにすることを目的とする。
【0004】本発明に係る装置は、装置内に常置され且つ測定ヘッドで始動可能な少なくとも1つの校正検査対象物を含む。校正検査対象物は、例えば、測定ヘッド内の休止位置に配設することができる。斯く構成することにより、校正検査対象物を所定のプログラムに従って自動的に測定し、そして各校正・チェック作用を行うことが可能である。また、常に正確で安定した測定を行え、しかも常時使用可能である。また、校正検査対象物は、いつでも使用することができ、しかも、校正検査対象物を別体としている従来の測定装置でよく起きるような、他の測定装置の一部である他の類似検査対象物と混同するようなこと、がない。
【0005】本発明を添付の図面に基づいてさらに詳細に説明する。
好適実施例の詳細な説明図1に示した測定装置は、手持ち式にした測定装置であり、装置の機能上の要素を全て装備したほぼ立方体のハウジング1を備えている。なお、前記要素中には、可動測定ヘッド2、該測定ヘッド2を移動させる駆動装置3、光電変換装置4、コンピューター5、表示装置6、およびキーボード7からなる操作体とが含まれる。前記ハウジング1は、検査対象物O上に測定装置を位置決めさせるのに用いる照準装置8をさらに備えている。また、前記測定装置2の下方には、前記測定ヘッド2とともに移動可能な、フィルターホイール9が設けられていて、該フィルターホイールを介し、いくつかの異なるフィルター9aを測定光線経路内に選択的に案内するようにしている。
【0006】測定ヘッド2は、通常、前記ハウジング1内の休止位置P0 に位置している。例えば適宜の操作体を作動させて測定工程を始動させると、測定ヘッド2は、駆動装置3を介してハウジング1から伸延して測定位置PM に位置する。この測定位置では、測定ヘッド2は照準装置8の真上に位置する。測定工程の終了時、測定ヘッド2は、ハウジング1内部の休止位置P0 に格納される。前記変換装置4は、測定ヘッド2とともにキャリッジ(図示せず)上に配設しており、測定ヘッドとともに移動するようにしている。
【0007】測定工程では、測定ヘッド2は、該測定ヘッド2の下、すなわち、照準装置8の下、に位置する検査対象物(図2)に作用して、測定ヘッドに配置した光源から標準角度範囲内で測定光を照射し、そして検査対象物から反射する光を標準角度範囲内で集めて、それを変換装置4に通すようにする。この工程では、前記フィルターホイール9におけるフィルター9aの1つを位置決めすることにより選択されるタイプの測定方法で行われるやり方で、測定光および集光した反射光の分光組成に影響を与えることが可能である。場合によっては、フィルター9aを、照射光線路内、或は、集光光線路内のみに位置決めさせてもよい。この場合、測定光または反射光だけが影響を受けることになる。集光された光は、変換装置4で分光光度上の分析を受ける、すなわち、例えば、可視波長域(380―730nm)において略10nm幅をもつ36の波長域内で各反射率を測定して、対応した電気信号に変換する。次いで、それら信号をコンピューター5に送って処理し、CIEに基づく色座標等の各測定に対する関係測定値をもとめる。そして、それら測定値を表示装置上に出力する。なお、本装置の測定機能および機械的シーケンスは全てコンピューター5によって制御される。
【0008】このあたりまでは、図示した本測定装置は、最初に記述した米国特許第4968140号、第4961646号および第4292084号に開示されている手持ち式分光光度計と構造および機能が完全に対応しており、当業者にはこれ以上の詳細な説明は要らないであろう。本願ではこれらの特許の主題を参考として取り上げている。
【0009】本発明の具体例に係る測定装置は、10、11、12、13で示した一連の内部校正検査対象物を備えており、これら校正検査対象物をP0 、P1 、P2 、P3 で示したハウジング内の各適宜の校正測定位置に配設している。なお、図示した具体例では、これら校正測定位置の1つを測定ヘッドの休止位置とすることもできるが、必ずしもそのようにする必要はない。コンピューター5によって制御される駆動装置3は、測定ヘッド2を校正測定位置P0 、P1 、P2 、P3 の各々の位置に選択的に位置させたり変位させたりすることができる。同時に、コンピューター5は、これらのP0 、P1 、P2 、P3 の各々の校正測定位置において、測定位置PM の場合と同様、始動し測定操作をするようプログラムされている。また、各校正検査対象物10乃至13は、ハウジング1内に配設されており、校正測定位置に位置する測定ヘッドに対して、該測定ヘッドが測定位置PM に位置するときの検査対象物Oと同じ位置をとるような配設としている。
【0010】本発明の具体例では、当該装置のハウジング1内に配設している内部校正検査対象物10、11、12、13は、使用目的によっては、別異の基準対象物としてもよい。絶対白色の校正には白色標準が必要であるが、スペクトルの校正のチェックには異なる有色標準が用いられる。また、濃度計の検査タイルを校正検査対象物として用いることも可能である。また、本発明ではハウジング内に組み込んだ校正検査対象物により、様々な校正および検査工程に必要な校正検査対象物の測定を、時間制御、事象制御、あるいはユーザー制御、に基づいたやり方で自動的に行うことができる。
【0011】測定装置の絶対白色の校正値に対する白色標準が校正位置P0 でもある休止位置に位置し、残りの校正位置P1 乃至P3 に11から13までの1つの色標準が位置している状態で、測定装置のスペクトル校正をチェックすると仮定する。もし、絶対白色の校正値だけのチェックが必要な場合、すなわち、スペクトルの校正の検査だけが必要な場合は、不要な校正検査対象物を除いてもよい。また、個々の校正検査対象物10乃至13の校正測定位置P0 乃至P3 における配置を別異の配置にすることも勿論可能である。さらには、他の校正測定対象物を配して種類の異なる検査を行うことも可能である。
【0012】コンピューターのプログラムを適宜なものにすることにより、各測定工程の直前でコンピューター5で例えば絶対白色の校正を自動的に行うようにしてもよい。また、測定ヘッド内の光源の不安定性を修正して、測定値を安定的にすることも可能である。また、仮にユーザーが例えば測定工程を手動で始動させても、最初測定ヘッドは、白色標準10の上方の休止位置P0 に位置したままの状態である。コンピューター5によって、先ず、白色標準10の測定と絶対白色の自動校正が行われる。その後、測定ヘッド2が測定位置PM に伸延して、検査対象物Oの測定が行われる。次いで、測定ヘッドが休止位置P0 に戻り、測定結果が計算されて表示される。
【0013】絶対白色の校正を行う場合、白色標準10を測定し、また、装置の自動校正を行う場合は、この過程で得られる校正測定値をコンピューター5に記憶されている基準値とともに用いて従来通りのやり方で行う。なお、上記したように、自動校正は、従来の方法で行われる。絶対白色の校正を行う場合の白色標準の測定も、前記フィルターホイール9のフィルター9aの1つ以上を用いて行うことができる。もし装置の正しい設定が例えばデリバリーの前や直後に行われた場合には、それによって得られた校正測定結果も、上記した通り今後の基準測定値としてコンピューターに記憶させることができるようにしており、この目的のため、本測定装置には、対応の操作モードが装備されている。
【0014】また、スペクトルの校正、つまり、測定装置の設定の正しさとその信頼性、をチェックする場合の1つの選択肢は、例えば、フィルターホイール9に設けられた所謂バンドグラスにより白色標準10を測定することである。なお、好ましいバンドグラスとしては、例えば、Schott社製のBG36型があげられる。この測定過程において、白色標準のスペクトル反射率を校正測定値として求め、それを記憶されている対応の基準測定値と比較する。偏差値を品質判断基準とし、この基準値を、例えば、測定した校正測定値と記憶されている基準測定値との差の二乗和の平方根として計算する。そして、偏差値が所定の公差しきい値以上である場合は、コンピューター5がそのことを表示装置6によって警告等の適当な方法で表示する。なお、警告は、この種の最新計測装置で通常行われるように、インターフェースを介して外部コンピューターに送るようにすることもできる。
【0015】本測定装置のスペクトル反射率は、11乃至13の色標準でチェックすることも可能である。この場合には、色標準をスペクトルで測定し、例えば校正測定値としてのCIELABに基づいて、各々の色座標を求める。そして、それらの色座標を、記憶されている各色標準における適当な基準色座標と比較して各色差を求める。このようにして求められた色差が1つでも所定の公差しきい値以上である場合、コンピューター5は適宜警告を発する。このようなチェックも、フィルターホイール9の位置を変えること、すなわちフィルター9aを変えること、により行うことができる。なお、フィルター9aは、このような測定工程でよく用いられる従来型のフィルターであり、例えば、UV−カットフィルター、D65フィルター、偏光フィルター等である。
【0016】また、濃度段階ウェッジ(graystagewedge)を測定することによっても、本装置の測定装置の線形性のチェックを行うことができ、例えば、1枚の黒色タイルと、2枚の灰色タイルと、1枚の白色タイルとからなる校正検査対象物を用いて行うことができる。すなわち、濃度段階ウェッジのタイル(校正検査対象物)の1枚づつ(この場合は、4枚)について、可視スペクトル域におけるスペクトル反射率を測定して、記憶されている対応の基準値と比較対照する。下記の式に基づいて各波長域jに対するKj値を品質の測定とする。
【0017】
【数1】


【0018】ただし、RMijおよびRSijは、タイルiで測定されたスペクトル反射率値、すなわち、波長jに対する記憶された対応の基準値とする。Kj値の1つでも所定の公差限界以上である場合は、適宜の警告が発せられる。上記したように、自動校正を時間制御や事象制御によって行ってもよく、例えば、コンピューター5のプログラムを、所定の時間間隔で或は所定の測定回数後に、チェックや校正を行うことができる。
【0019】本発明がその精神や要旨から逸脱することなく他の特定の形態に具現化できるものであることは、当業者なら認識されることである。従って、ここに開示した実施例は、あらゆる点で説明的なものであり限定的なものではないと見なされる。本発明の範囲は、以上の記述によってではなく、添付のクレームによって示されており、その趣旨および範囲内で行われる全ての変更およびその同等物は、本発明の範囲に包含されると解釈される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の装置の一具体例を示す基本概念図である。
【図2】測定ヘッドが休止位置にある状態を示した、図1の装置の模式図である。
【図3】測定ヘッドが測定位置にある状態を示した、図1の装置の模式図である。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 光測定ヘッド
3 駆動装置
4 光電変換装置
5 コンピューター
6 表示装置
7 キーボード
8 照準装置
9 フィルターホイール
9a フィルター
10 校正検査対象物
11 校正検査対象物
12 校正検査対象物
13 校正検査対象物

【特許請求の範囲】
【請求項1】 光の反射率値を測定し且つ検査対象物の光の反射率値と該反射率値から得られる測定値との少なくとも一方を表示する装置であって、ハウジングと、前記ハウジング内に移動可能に配設され、前記検査対象物に測定光を照射し該検査対象物による反射光を集光する、光測定ヘッドと、前記光測定ヘッドにより集光された光を対応する電気信号に変換する光電変換装置と、前記装置を制御して前記電気信号を処理して一連の測定値を得るようにしたコンピューターであって、一連の校正測定値に対応する複数の基準値を記憶しているものと、前記処理により得られた測定値を表示する表示装置と、前記コンピューターに連動して前記装置の作用を制御して、測定工程の始動時、前記測定ヘッドをモーターにより休止位置から測定位置に移動させ且つ前記休止位置に戻すようにした操作手段とを備えてなり、前記測定位置が、校正検査対象物を配置させる少なくとも1つの校正位置を含み、前記測定ヘッドを、前記コンピューターで制御して前記校正検査対象物を測定して一連の校正測定値を出すよう成す一方、前記コンピューターがその校正測定値と前記記憶した基準値とを用いて前記装置の校正を行うようにしたことを特徴とする装置。
【請求項2】 前記測定位置が、前記測定ヘッドを前記モーターによる移動で位置させることができ且つ前記コンピューターで制御することができる、少なくとも2つの校正位置と、これら校正位置の各々に配置される校正検査対象物とからなり、前記コンピューターで、各検査対象物に対して測定を行って校正測定値を出すとともに、該コンピューターで、各検査対象物に対する前記校正測定値と記憶された基準値とにより前記装置の校正を行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項3】 前記コンピューターは、ユーザーによる制御、時間による制御および事象による制御の少なくとも1つにより制御される始動手段によって、自動的に各校正検査対象物の測定を行うようにしたことを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項4】 前記校正検査対象物の少なくとも1つが白色標準であることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項5】 前記校正検査対象物の少なくとも1つが有色標準であることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項6】 複数の前記校正検査対象物同士を濃度段階ウェッジとしたことを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項7】 前記測定ヘッドは、前記コンピューターにより制御される光学フィルターを少なくとも1つ備えており、該フィルターが、前記校正検査対象物の少なくとも1つを測定するとき、照射経路と集光経路との少なくとも一方の経路に選択的に挿入されるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項8】 前記測定ヘッドは、前記コンピューターにより制御される少なくとも2つの異なる光学フィルターを備えており、該フィルターが、前記校正検査対象物の少なくとも1つを測定するとき、照射経路と集光経路との少なくとも一方の経路に選択的に挿入されるようにしたことを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項9】 前記フィルターがバンドグラスであることを特徴とする請求項7に記載の装置。
【請求項10】 前記コンピューターが前記校正測定値を前記基準値として記憶することを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項11】 前記コンピューターが、前記校正測定値を前記基準値と比較対照し、その比較対照結果を表示することを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項12】 前記装置が、スペクトル色測定装置であることを特徴とする請求項2に記載の装置。
【請求項13】 前記校正検査対象物の1つが、有色標準であり、前記校正測定値および基準値が色座標であり、また前記基準値と測定値との比較参照結果が色差であることを特徴とする請求項12に記載の装置。
【請求項14】 前記校正検査対象物の1つが、白色標準であり、前記校正測定値および基準値がスペクトル反射率値であり、また、前記基準値と測定値との比較参照結果が前記測定値と前記スペクトル反射率値との差の二乗和の平方根であることを特徴とする請求項12に記載の装置。
【請求項15】 複数の校正検査対象物同士を濃度段階ウェッジとし、前記測定値および前記基準値がスペクトル反射率値であり、また、各々のスペクトル域についての前記基準値と前記測定値との比較対照結果を品質測定として、該品質測定を前記校正検査対象物でのスペクトル域内で測定された測定値と記憶された対応の基準値との差の二乗和の平方根としたことを特徴とする請求項12に記載の装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開平10−318913
【公開日】平成10年(1998)12月4日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平10−130539
【出願日】平成10年(1998)5月13日
【出願人】(598062310)グレターク−マクベス・アーゲー (5)
【氏名又は名称原語表記】GRETAG−MACBETH AG
【住所又は居所原語表記】Althardstrasse 70,8105 Regensdorf,Switzerland