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JP3639701B2 - Measuring device, light source characteristic value calculating device and calculating method thereof - Google Patents
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JP3639701B2 - Measuring device, light source characteristic value calculating device and calculating method thereof - Google Patents

Measuring device, light source characteristic value calculating device and calculating method thereof Download PDF

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JP3639701B2 JP25898697A JP25898697A JP3639701B2 JP 3639701 B2 JP3639701 B2 JP 3639701B2 JP 25898697 A JP25898697 A JP 25898697A JP 25898697 A JP25898697 A JP 25898697A JP 3639701 B2 JP3639701 B2 JP 3639701B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、入射される光の色温度、照度(輝度)および演色性を測定する測定装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
照明が有する光源からの光を反射する対象物(以下、反射物)において、その反射物の色の見え方は、該光源からの光の反射物における反射の具合、反射物を照明している光源の特性によって変化する。従って、ある反射物を、例えば、スキャナで入力して、或はデジタルカメラで撮影した際、モニタ上で同じような色の見え方で表示させるためには、その反射物を照明する光源の特性として、特に色温度、照度、及び演色性を算出し、これらのデータを用いて色補正を行うことが必要である。ここで、演色性とは、人工光源の性能を表わす指標の1つであり、物の色を自然光で見た状態に近い色で表現しうる性能を表わす。
【0003】
また、照明の光源に関わらず、反射物の色の見え方を所望する見え方になるように色補正を行うためには、反射物を照明する光源の特性として、特に色温度、照度(輝度)、及び演色性を高精度で測定することが要求される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
光源の色温度及び照度を高精度で測定する方法としては、例えば、照度計や色彩輝度計、或は分光放射輝度(照度)計を用いる方法が提案されている。例えば、色温度については、‘JIS Z 8725−1987;光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法’に準拠する方法を用いた測定装置があり、光源の色温度及び照度(輝度)については容易に測定できる。即ち、照度(輝度)の測定については、分光測色値に標準比視感度(新編 色彩科学ハンドブック;東京大学出版会 参照)を乗じて求める方法、或は標準比視感度に類似した分光感度特性を持つセンサを用いて求める方法が一般的である。また、色温度の測定については、基本的には分光測色を行う方法、或は分光感度分布が異なる3種類のセンサを用いて求める方法が一般的である。
【0005】
しかしながら、3種類の異なる分光感度分布を有するセンサを用いる方法においては、色温度が同じであっても演色性が異なる光源が存在する場合があること等により、一般には色温度測定時の精度を保持したまま、同時にその演色性を求めることは困難である。
【0006】
また、演色性についての定義は、‘JIS Z 8726−1990;光源の演色性評価方法’に明確に示されている。しかしながら、その方法によっては、分光分布データの測定とその測定データを用いた煩雑な演算処理が必要であり、容易には求められない。
【0007】
このように、光源の色温度、照度(輝度)、及び演色性を、同時に且つ高精度で入手することは困難である。
【0008】
また、反射物を観察する環境において、演色性が重要な特性値となる光源には、例えば蛍光灯があり、光源が蛍光灯等の蛍光光源であるかどうかを検出する装置が提案されている。また、光源のフリッカを検出するもの(特開昭61−240790号)や、特定の波長におけるエネルギスペクトルのピークを検出するもの(特公平7−58226号)も提案されている。
【0009】
しかしながら、演色性は、蛍光光源の種類により異なるものであり、また、自然光と蛍光光源が混合して得られる照明光の場合のように、その混合の割合により演色性は変化するため、単に蛍光光源であるかどうかを検出するだけでは、光源の演色性を求めることは困難である。
【0010】
そこで、本発明は、光源から入射される光の色温度、照度(輝度)および演色性を高精度に測定する測定装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の測定装置は以下の構成を特徴とする。
【0012】
即ち、入射される光の色温度、照度(輝度)および演色性を測定する測定装置であって、ルータ条件を満たす分光感度特性を有する第1、第2、第3の光検出部と、前記第1、第2、第3の光検出部とは異なる分光感度特性を有する第4の光検出部と、前記第1乃至前記第4の光検出部の出力値を用いて、入射された光の色温度、照度(輝度)および演色性を、
X=a11×A+a12×B+a13×C+a14×D+a15
Y=a21×A+a22×B+a23×C+a24×D+a25
Z=a31×A+a32×B+a33×C+a34×D+a35
X:色温度、Y:照度(輝度)、Z:演色性、A:第1の光検出部の出力値、B:第2の光検出部の出力値、C:第3の光検出部の出力値、D:第4の光検出部の出力値、a11からa35:演算係数、で表現される演算式を用いて算出する光源特性算出部と、を有し、前記第1の光検出部は、分光感度特性のピークが520nmから580nmの範囲にあり、前記第2の光検出部は、分光感度特性のピークが520nmより短い波長側にあり、前記第3の光検出部は、分光感度特性のピークが570nmから650nmの範囲にあり、前記第4の光検出部は、分光感度特性のピークが600nmから680nmの範囲にあることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光源特性値の算出装置を第1の実施形態、そして、光源特性測定装置を第2の実施形態に、図面を参照して詳細に説明する。
【0018】
[第1の実施形態]
以下、本発明の第1の実施形態においては、照明光源の光源特性値としての、色温度、照度(輝度)、及び演色性を表わす値を算出し、出力する光源特性値の算出装置を説明する。
【0019】
図1は、本発明の第1の実施形態としての光源特性値の算出装置のブロック構成図である。
【0020】
図中、光源特性値の算出装置1は、光検出部10と演算処理部20とを備えている。光検出部10は、4つの光検出ユニット10aから10dを備えており、各光検出ユニットの持つ分光感度特性に応じて入射光30の光量に応じて出力信号(電圧)V10aからV10dを出力する。
【0021】
また、演算処理部20は、分光感度特性の異なる4つの光検出ユニットが出力する電圧V10aからV10dを用いて、入射光30の色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)を表わす値を、後述する方法により算出し、出力する。尚、演算処理部20は、CPU21、RAM22、そしてROM23を備えており、CPU21は、予めROM23に格納したプログラムに従って演算処理部20を制御する。
【0022】
図2は、本発明の第1の実施形態としての光検出ユニットの内部構成を示す図であり、4つの光検出ユニット(10aから10d)は同様な構成であるが、以下、光検出ユニット10aを例として説明する。
【0023】
図中、光検出ユニット10aは、フィルタ101a、入射光30をフィルタ101aを介して受光する受光ダイオード102a、その受光ダイオード102aの出力電圧を増幅する演算増幅器103aを備えている。光検出ユニット10aの分光感度特性は、フィルタ101a及び受光ダイオード102aの有する特性により規定される。
【0024】
また、光検出ユニット10aは、可変抵抗器104aを備えており、受光ダイオード102aの出力電圧は、可変抵抗器104aの抵抗値を変えることにより調整可能である。
【0025】
図4から図6は、本発明の第1の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。ここで、波長約600nmより長い波長範囲に含まれる光量に注目すると、図5において、f*aは、演色性が低い光源の分光強度分布を示す(*は、d,n,w)。また、図4において、f*3aは、図5と比較して演色性が高い光源の分光強度分布を示す(*は、d,l,n,w)。また、図6において、fn3rは、図5と比較して演色性が高い光源の分光強度分布を示す。
【0026】
また、各図において、入射光の全体光量(各光源の分光強度分布曲線と横軸とが作る面積)のうち、波長約600nmより長い波長の範囲に含まれる光量に注目すると、各図の演色性との間には相関関係が見られる。
【0027】
次に、各種光源の分光強度分布特性が図4から図6の場合における4つの光検出ユニット(10aから10d)の分光感度特性の採り方について図3を参照して説明する。
【0028】
図3は、本発明の第1の実施形態としての光検出ユニットの分光感度特性を示す図であり、入射光の波長に対する相対出力値を示している。ここで、相対出力値とは、所定波長の入射光における光検出ユニットの出力電圧と、それ以外の波長に対する出力電圧との比を表わす。
【0029】
図中、光検出ユニット10aの分光感度特性は300aに対応し、光検出ユニット10bの分光感度特性は300bに対応し、光検出ユニット10cの分光感度特性は300cに対応し、そして、光検出ユニット10dの分光感度特性は300dに対応する。
【0030】
色温度及び照度(輝度)を高精度で算出するためには、‘JIS Z 8724−1983;光源色の測定方法’に記載されているように、ルータの条件を十分に満足することが必要である。従って、その条件を満たすように光検出ユニットの分光感度特性を設計する必要が有るため、設計の自由度は制限される。そのため、光検出ユニット10a〜10cについて、本実施形態では、光検出ユニット10aの分光感度特性300aは、主たる分光感度ピークが520nmから580nmの波長の間にある分光感度特性を有する。また、光検出ユニット10bの分光感度特性300bは、主たる分光感度ピークが520nmより短波長側にある分光感度特性を有する。そして、光検出ユニット10cの分光感度特性300cは、主たる分光感度ピークが580nmより長い波長側にある分光感度特性を有しており、主な感度は、約570nmから650nmの間である。
【0031】
輝度(照度)については、各光検出ユニットにおいてルータ条件が十分に満たされる場合、種々の光源の分光強度分布の相対形状には依存せず、各種光源の分光強度分布に応じて明確に決定できる。
【0032】
しかしながら、光検出ユニット10aから10cだけでは、演色性と光量との相関関係を利用して高精度に演色性を求めることは困難であることが一般に知られている。
【0033】
そこで、本実施形態では、色温度、照度(輝度)、及び演色性を高精度に算出するために更に光検出ユニット10dを設ける。その光検出ユニット10dの分光感度特性300dは、光検出ユニット10cの分光感度特性300cとは異なる分光感度特性であって、その主たる分光感度ピークが580nmより長い波長側にある分光感度特性であり、その主たる感度が600nmと680nmの間の波長にある分光感度特性に設定した。この光検出ユニット10dの分光感度特性は、図4から図6に示した各種光源に対して最適な特性になるようにシュミレーションや実験により求めた。光検出ユニット10dの感度特性を上記のように設定することにより、例えば、従来の蛍光灯とは分光強度分布の傾向が異なる3波長域発光型の蛍光灯等による光源(図6に示すfn3r)についても精度良く、演色性を算出することができる。
【0034】
各光検出ユニットは、入射光30の光量に対してそれぞれ図3に示した分光感度特性に応じた電圧(V10a〜V10d)を出力し、その出力電圧は、演算処理部20に入力される。演算処理部20では、入力された出力信号電圧に基づいて、下式により、色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)が算出される。
【0035】
CCT=a11×V10a+a12×V10b+a13×V10c+a14×V10d+a15 ・・・・・・・・(1)
KD=a21×V10a+a22×V10b+a23×V10c+a24×V10d+a25 ・・・・・・・・(2)
FLC=a31×V10a+a32×V10b+a33×V10c+a34×V10d+a35 ・・・・・・・・(3)
ここで、図7は、本発明の第1の実施形態としての演算処理部で用いた係数(a11からa35)を示す図であり、各光検出ユニットがある増幅率の場合において(1)式から(3)式によって最も高精度に色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)を算出するための係数である。従って、光検出ユニットの設定を変更すれば、係数を変更する必要が有ることは言うまでもない。
【0036】
図8は、本発明の第1の実施形態としての各種光源からの入射光による各光検出ユニットの出力信号電圧を示す図である。
【0037】
演算回路20は、各係数(a11からa35)、各光検出ユニットからの出力信号電圧(V10a〜V10d)を用いて、上述した(1)式から(3)式により、色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)を出力する。
【0038】
図9は、本発明の第1の実施形態としての図4から図6に示した各種光源についての色温度及び演色性係数のカタログ値と算出値とを示す図である。同図には、一例として色温度と演色性係数を示す。カタログ値の欄の色温度と演色係数は、前述のJISに記載されている方法により求められた各種光源のカタログスペックである。算出値の欄の色温度及び演色性係数は、上述の(1)式及び(3)式により算出した。図7に示す算出値とカタログ値とを比較すると、本実施形態に係る方法は容易でありながら、高精度で色温度、及び演色性を算出していることが判る。
【0039】
尚、演算処理部20で実施される演算は、線形演算を例として説明したが、演算を非線形とすることも可能である。特に、各光検出ユニットの分光感度特性が十分にルータ条件を満たせないときに非線形処理は効果が有る。
【0040】
また、本実施形態に係る算出装置により得られる各光源特性値は、例えば、本願出願人が先行する特願平9−198341号により提案している装置に入力され、反射物を照明する光源の種類に関らずに、反射物に対する所望する色の見え方を得るための色補正処理に使用されるとよい。
【0041】
[第2の実施形態]
前述の第1の実施形態では、光源特性値の算出装置1内部に演算処理部20を備え、各光検出ユニット10a〜10dの出力値を用いて、色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)を光源特性として出力する構成としたが、本実施形態のように、各光源特性値は外部の装置にて算出する構成としてもよい。
【0042】
図10は、本発明の第2の実施形態としての光源特性測定装置のブロック構成図である。
【0043】
図中、光源特性測定装置1Aは、光検出部10とアナログ・デジタル(A/D)変換部40とを備える。光検出部10は、4つの光検出ユニット(10a〜10d)を備えており、各光検出ユニットについては第1の実施形態と同様なため説明を省略する。A/D変換部40は、各光検出ユニットからの出力電圧V10a〜V10dを、それぞれデジタルデータに変換して出力するA/D変換器40aから40dを備える。
【0044】
A/D変換部40から出力されるデジタルデータは、光源特性測定装置1Aの外部に別途設けた演算処理部2に入力される。演算処理部2は、デジタル化された各光検出ユニットからの出力データを使用して、第1の実施形態と同様に、色温度(CCT)、輝度(KD)及び演色性係数(FLC)を演算する。この演算処理部2は、例えば、本願出願人が先に提案している装置による色補正処理を行うソフトモジュール内に備えても良いことは言うまでもない。
【0045】
以上説明した各実施形態においては、算出すべき光源の特性を、色温度、輝度(照度)、及び演色性係数としたが、これに限られるものではなく、例えば、3刺激値及び演色性係数、或は、色度値、輝度(照度)及び演色性係数等を算出することも可能である。
【0046】
【他の実施形態】
尚、本発明は、複数の機器(例えばホストコンピュータ,インタフェイス機器,リーダ,プリンタ等)から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置(例えば、複写機,ファクシミリ装置等)に適用してもよい。
【0047】
また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システム或は装置に供給し、そのシステム或は装置のコンピュータ(またはCPUやMPU)が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【0048】
この場合、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。
【0049】
プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピディスク,ハードディスク,光ディスク,光磁気ディスク,CD−ROM,CD−R,磁気テープ,不揮発性のメモリカード,ROM等を用いることができる。
【0050】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているOS(オペレーティングシステム)等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0051】
更に、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPU等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【0052】
以上説明したように、本発明によれば、光源から入射される光の色温度、照度(輝度)および演色性を高精度に測定する測定装置を提供することができるようになる
【0053】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態としての光源特性値の算出装置のブロック構成図である。
【図2】本発明の第1の実施形態としての光検出ユニットの内部構成を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態としての光検出ユニットの分光感度特性を示す図である。
【図4】本発明の第1の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図5】本発明の第1の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図6】本発明の第1の実施形態としての各種光源の分光強度分布を示す図である。
【図7】本発明の第1の実施形態としての演算処理部で用いた係数(a11からa35)を示す図である。
【図8】本発明の第1の実施形態としての各種光源からの入射光による各光検出ユニットの出力信号電圧を示す図である。
【図9】本発明の第1の実施形態としての図4から図6に示した各種光源についての色温度及び演色性係数のカタログ値と算出値とを示す図である。
【図10】本発明の第2の実施形態としての光源特性測定装置のブロック構成図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a measuring apparatus that measures , for example, the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering of incident light .
[0002]
[Prior art]
In an object that reflects light from a light source included in illumination (hereinafter referred to as a reflective object), the color of the reflected object is reflected by the reflection of the light from the light source, and the reflective object is illuminated. Varies depending on the characteristics of the light source. Therefore, in order to display a reflective object with a similar color appearance on a monitor when it is input with a scanner or photographed with a digital camera, for example, the characteristics of the light source that illuminates the reflective object In particular, it is necessary to calculate color temperature, illuminance, and color rendering properties, and to perform color correction using these data. Here, the color rendering property is one of indices indicating the performance of the artificial light source, and represents the performance that can express the color of an object with a color close to the state seen with natural light.
[0003]
In addition, in order to perform color correction so that the appearance of the color of the reflecting object becomes a desired appearance regardless of the light source of the illumination, the characteristics of the light source that illuminates the reflecting object, particularly color temperature, illuminance (luminance) ) And color rendering properties are required to be measured with high accuracy.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As a method for measuring the color temperature and illuminance of a light source with high accuracy, for example, a method using an illuminometer, a color luminance meter, or a spectral radiance (illuminance) meter has been proposed. For example, for the color temperature, there is a measuring device using a method according to 'JIS Z 8725-1987; Method for measuring distribution temperature and color temperature / correlated color temperature of light source', and the color temperature and illuminance (luminance) of the light source. Can be measured easily. That is, for measuring illuminance (luminance), the spectral colorimetric value is multiplied by the standard relative luminous sensitivity (new edition Color Science Handbook; see the University of Tokyo Press), or the spectral sensitivity characteristic similar to the standard relative luminous sensitivity. A general method is to use a sensor having As for the measurement of the color temperature, basically, a method of performing spectral colorimetry or a method of obtaining using three types of sensors having different spectral sensitivity distributions is generally used.
[0005]
However, in the method using three types of sensors having different spectral sensitivity distributions, there are cases where there are light sources having different color rendering properties even if the color temperature is the same. It is difficult to obtain the color rendering property at the same time as it is held.
[0006]
The definition of color rendering properties is clearly shown in 'JIS Z 8726-1990; Color rendering property evaluation method of light source'. However, depending on the method, measurement of spectral distribution data and complicated calculation processing using the measurement data are required, and this is not easily obtained.
[0007]
Thus, it is difficult to obtain the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering properties of the light source at the same time and with high accuracy.
[0008]
Further, in the environment where the reflection object is observed, a light source in which color rendering is an important characteristic value is, for example, a fluorescent lamp, and an apparatus for detecting whether the light source is a fluorescent light source such as a fluorescent lamp has been proposed. . In addition, a light source that detects flicker of a light source (Japanese Patent Laid-Open No. 61-240790) and a device that detects a peak of an energy spectrum at a specific wavelength (Japanese Patent Publication No. 7-58226) have been proposed.
[0009]
However, color rendering varies depending on the type of fluorescent light source, and color rendering varies depending on the mixing ratio as in the case of illumination light obtained by mixing natural light and fluorescent light source. It is difficult to obtain the color rendering properties of the light source only by detecting whether it is a light source.
[0010]
Accordingly, the present invention provides a measuring apparatus that measures the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering of light incident from a light source with high accuracy.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the measuring apparatus of the present invention is characterized by the following configuration.
[0012]
That is, a measuring device that measures the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering properties of incident light, the first, second, and third light detection units having spectral sensitivity characteristics that satisfy a router condition; Incident light using a fourth light detection unit having spectral sensitivity characteristics different from those of the first, second, and third light detection units, and output values of the first to fourth light detection units. Color temperature, illuminance (luminance) and color rendering
X = a11 × A + a12 × B + a13 × C + a14 × D + a15
Y = a21 * A + a22 * B + a23 * C + a24 * D + a25
Z = a31 * A + a32 * B + a33 * C + a34 * D + a35
X: color temperature, Y: illuminance (luminance), Z: color rendering, A: output value of the first photodetection unit, B: output value of the second photodetection unit, C: of the third photodetection unit An output value, D: an output value of the fourth light detection unit, and a light source characteristic calculation unit calculated using an arithmetic expression expressed by a11 to a35: calculation coefficients, and the first light detection unit Has a spectral sensitivity characteristic peak in the range of 520 nm to 580 nm, the second photodetection section has a spectral sensitivity characteristic peak on the wavelength side shorter than 520 nm, and the third photodetection section has a spectral sensitivity The characteristic peak is in the range of 570 nm to 650 nm, and the fourth photodetecting portion is characterized in that the spectral sensitivity characteristic peak is in the range of 600 nm to 680 nm .
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a light source characteristic value calculation apparatus according to the present invention will be described in detail in a first embodiment, and a light source characteristic measurement apparatus in a second embodiment, with reference to the drawings.
[0018]
[First Embodiment]
Hereinafter, in the first embodiment of the present invention, a light source characteristic value calculation device that calculates and outputs values representing color temperature, illuminance (luminance), and color rendering properties as light source characteristic values of an illumination light source will be described. To do.
[0019]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a light source characteristic value calculation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
[0020]
In the figure, the light source characteristic value calculation device 1 includes a light detection unit 10 and an arithmetic processing unit 20. The light detection unit 10 includes four light detection units 10a to 10d, and outputs output signals (voltages) V10a to V10d according to the amount of incident light 30 according to the spectral sensitivity characteristics of each light detection unit. .
[0021]
Further, the arithmetic processing unit 20 uses the voltages V10a to V10d output from the four photodetection units having different spectral sensitivity characteristics, and the color temperature (CCT), luminance (KD), and color rendering property coefficient (FLC) of the incident light 30. Is calculated and output by a method described later. The arithmetic processing unit 20 includes a CPU 21, a RAM 22, and a ROM 23, and the CPU 21 controls the arithmetic processing unit 20 according to a program stored in advance in the ROM 23.
[0022]
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of the light detection unit according to the first embodiment of the present invention. The four light detection units (10a to 10d) have the same structure, but hereinafter, the light detection unit 10a. Will be described as an example.
[0023]
In the figure, the light detection unit 10a includes a filter 101a, a light receiving diode 102a that receives incident light 30 through the filter 101a, and an operational amplifier 103a that amplifies the output voltage of the light receiving diode 102a. The spectral sensitivity characteristics of the light detection unit 10a are defined by the characteristics of the filter 101a and the light receiving diode 102a.
[0024]
The light detection unit 10a includes a variable resistor 104a, and the output voltage of the light receiving diode 102a can be adjusted by changing the resistance value of the variable resistor 104a.
[0025]
4 to 6 are diagrams showing spectral intensity distributions of various light sources as the first embodiment of the present invention. Here, paying attention to the amount of light included in a wavelength range longer than about 600 nm, in FIG. 5, f * a indicates the spectral intensity distribution of a light source with low color rendering properties (* is d, n, w). In FIG. 4, f * 3a indicates a spectral intensity distribution of a light source having higher color rendering than in FIG. 5 (* is d, l, n, w). In FIG. 6, fn3r represents the spectral intensity distribution of a light source having higher color rendering properties than that of FIG.
[0026]
Also, in each figure, focusing on the light quantity included in the wavelength range longer than about 600 nm out of the total quantity of incident light (area formed by the spectral intensity distribution curve and the horizontal axis of each light source), the color rendering of each figure There is a correlation between sex.
[0027]
Next, how to adopt the spectral sensitivity characteristics of the four light detection units (10a to 10d) when the spectral intensity distribution characteristics of various light sources are shown in FIGS. 4 to 6 will be described with reference to FIG.
[0028]
FIG. 3 is a diagram showing the spectral sensitivity characteristics of the light detection unit according to the first embodiment of the present invention, and shows a relative output value with respect to the wavelength of incident light. Here, the relative output value represents the ratio between the output voltage of the light detection unit for incident light having a predetermined wavelength and the output voltage for other wavelengths.
[0029]
In the figure, the spectral sensitivity characteristic of the light detection unit 10a corresponds to 300a, the spectral sensitivity characteristic of the light detection unit 10b corresponds to 300b, the spectral sensitivity characteristic of the light detection unit 10c corresponds to 300c, and the light detection unit The spectral sensitivity characteristic of 10d corresponds to 300d.
[0030]
In order to calculate the color temperature and illuminance (luminance) with high accuracy, it is necessary to sufficiently satisfy the conditions of the router as described in 'JIS Z 8724-1983; Measuring method of light source color'. is there. Therefore, since it is necessary to design the spectral sensitivity characteristics of the light detection unit so as to satisfy the conditions, the degree of design freedom is limited. Therefore, for the light detection units 10a to 10c, in this embodiment, the spectral sensitivity characteristic 300a of the light detection unit 10a has a spectral sensitivity characteristic in which the main spectral sensitivity peak is between 520 nm and 580 nm. The spectral sensitivity characteristic 300b of the light detection unit 10b has a spectral sensitivity characteristic in which the main spectral sensitivity peak is on the shorter wavelength side than 520 nm. The spectral sensitivity characteristic 300c of the light detection unit 10c has a spectral sensitivity characteristic in which the main spectral sensitivity peak is on the wavelength side longer than 580 nm, and the main sensitivity is between about 570 nm and 650 nm.
[0031]
The brightness (illuminance) can be clearly determined according to the spectral intensity distributions of various light sources, without depending on the relative shapes of the spectral intensity distributions of various light sources, when the router condition is sufficiently satisfied in each light detection unit. .
[0032]
However, it is generally known that it is difficult to obtain the color rendering properties with high accuracy by using the correlation between the color rendering properties and the amount of light with only the light detection units 10a to 10c.
[0033]
Therefore, in this embodiment, a light detection unit 10d is further provided to calculate the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering with high accuracy. The spectral sensitivity characteristic 300d of the light detection unit 10d is a spectral sensitivity characteristic different from the spectral sensitivity characteristic 300c of the light detection unit 10c, and is a spectral sensitivity characteristic whose main spectral sensitivity peak is on the wavelength side longer than 580 nm. Its spectral sensitivity was set to a spectral sensitivity characteristic whose wavelength is between 600 nm and 680 nm. The spectral sensitivity characteristics of the light detection unit 10d were obtained through simulations and experiments so as to obtain optimum characteristics for the various light sources shown in FIGS. By setting the sensitivity characteristics of the light detection unit 10d as described above, for example, a light source (fn3r shown in FIG. 6), such as a three-wavelength light-emitting fluorescent lamp having a different spectral intensity distribution tendency than a conventional fluorescent lamp. The color rendering properties can be calculated with high accuracy.
[0034]
Each light detection unit outputs voltages (V10a to V10d) corresponding to the spectral sensitivity characteristics shown in FIG. 3 for the amount of incident light 30, and the output voltage is input to the arithmetic processing unit 20. The arithmetic processing unit 20 calculates a color temperature (CCT), a luminance (KD), and a color rendering property coefficient (FLC) by the following formulas based on the input output signal voltage.
[0035]
CCT = a11 * V10a + a12 * V10b + a13 * V10c + a14 * V10d + a15 (1)
KD = a21 * V10a + a22 * V10b + a23 * V10c + a24 * V10d + a25 (2)
FLC = a31 × V10a + a32 × V10b + a33 × V10c + a34 × V10d + a35 (3)
Here, FIG. 7 is a diagram showing the coefficients (a11 to a35) used in the arithmetic processing unit as the first embodiment of the present invention. In the case where each light detection unit has a certain amplification factor, equation (1) is shown. To (3) are coefficients for calculating the color temperature (CCT), luminance (KD), and color rendering coefficient (FLC) with the highest accuracy. Therefore, it goes without saying that if the setting of the light detection unit is changed, the coefficient needs to be changed.
[0036]
FIG. 8 is a diagram showing output signal voltages of the respective light detection units due to incident light from various light sources as the first embodiment of the present invention.
[0037]
The arithmetic circuit 20 uses the coefficients (a11 to a35) and the output signal voltages (V10a to V10d) from the respective light detection units to calculate the color temperature (CCT) by the above-described expressions (1) to (3). Outputs luminance (KD) and color rendering coefficient (FLC).
[0038]
FIG. 9 is a diagram showing catalog values and calculated values of the color temperature and the color rendering coefficient for the various light sources shown in FIGS. 4 to 6 as the first embodiment of the present invention. In the figure, a color temperature and a color rendering property coefficient are shown as an example. The color temperature and color rendering coefficient in the catalog value column are catalog specifications of various light sources obtained by the method described in the above-mentioned JIS. The color temperature and the color rendering property coefficient in the calculated value column were calculated by the above formulas (1) and (3). Comparing the calculated values shown in FIG. 7 with the catalog values, it can be seen that the color temperature and the color rendering properties are calculated with high accuracy while the method according to the present embodiment is easy.
[0039]
In addition, although the calculation performed by the calculation processing unit 20 has been described by taking a linear calculation as an example, the calculation may be nonlinear. In particular, the non-linear processing is effective when the spectral sensitivity characteristics of each light detection unit cannot sufficiently satisfy the router condition.
[0040]
In addition, each light source characteristic value obtained by the calculation device according to the present embodiment is input to, for example, a device proposed by Japanese Patent Application No. 9-198341 preceded by the applicant of the present application, and is a light source that illuminates a reflector. Regardless of the type, it may be used for color correction processing for obtaining a desired color appearance with respect to the reflector.
[0041]
[Second Embodiment]
In the above-described first embodiment, the light source characteristic value calculation device 1 includes the arithmetic processing unit 20 and uses the output values of the respective light detection units 10a to 10d to calculate the color temperature (CCT), the luminance (KD), and the like. Although the color rendering property coefficient (FLC) is output as the light source characteristic, each light source characteristic value may be calculated by an external device as in the present embodiment.
[0042]
FIG. 10 is a block diagram of a light source characteristic measuring apparatus as the second embodiment of the present invention.
[0043]
In the figure, the light source characteristic measuring apparatus 1 </ b> A includes a light detection unit 10 and an analog / digital (A / D) conversion unit 40. The light detection unit 10 includes four light detection units (10a to 10d), and the description of each light detection unit is omitted because it is the same as that of the first embodiment. The A / D converter 40 includes A / D converters 40a to 40d that convert the output voltages V10a to V10d from the respective light detection units into digital data and output the digital data.
[0044]
The digital data output from the A / D conversion unit 40 is input to the arithmetic processing unit 2 separately provided outside the light source characteristic measuring apparatus 1A. The arithmetic processing unit 2 uses the digitized output data from each light detection unit to calculate the color temperature (CCT), luminance (KD), and color rendering property coefficient (FLC), as in the first embodiment. Calculate. Needless to say, the arithmetic processing unit 2 may be provided in, for example, a software module that performs color correction processing by the apparatus previously proposed by the applicant of the present application.
[0045]
In each of the embodiments described above, the characteristics of the light source to be calculated are the color temperature, the luminance (illuminance), and the color rendering coefficient, but are not limited thereto. For example, the tristimulus value and the color rendering coefficient Alternatively, it is possible to calculate a chromaticity value, luminance (illuminance), color rendering property coefficient, and the like.
[0046]
[Other Embodiments]
Note that the present invention can be applied to a system composed of a plurality of devices (for example, a host computer, an interface device, a reader, a printer, etc.), or a device (for example, a copier, a facsimile device, etc.) composed of a single device. You may apply to.
[0047]
Another object of the present invention is to supply a storage medium storing software program codes for realizing the functions of the above-described embodiments to a system or apparatus, and a computer (or CPU or MPU) of the system or apparatus. Needless to say, this can also be achieved by reading and executing the program code stored in the storage medium.
[0048]
In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
[0049]
As a storage medium for supplying the program code, for example, a floppy disk, a hard disk, an optical disk, a magneto-optical disk, a CD-ROM, a CD-R, a magnetic tape, a nonvolatile memory card, a ROM, or the like can be used.
[0050]
Further, by executing the program code read by the computer, not only the functions of the above-described embodiments are realized, but also an OS (operating system) or the like running on the computer based on the instruction of the program code. It goes without saying that a case where the function of the above-described embodiment is realized by performing part or all of the actual processing and the processing is included.
[0051]
Further, after the program code read from the storage medium is written into a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer, the function expansion is performed based on the instruction of the program code. It goes without saying that the case where the CPU or the like provided in the board or the function expansion unit performs part or all of the actual processing and the functions of the above-described embodiments are realized by the processing.
[0052]
As described above, according to the present invention, so that the color temperature of light incident from the light source, the illuminance (luminance) and color rendering properties it is possible to provide a measuring device for measuring with high accuracy.
[0053]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block configuration diagram of a light source characteristic value calculation apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an internal configuration of a light detection unit as a first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing spectral sensitivity characteristics of the light detection unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing spectral intensity distributions of various light sources as the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing spectral intensity distributions of various light sources as the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing spectral intensity distributions of various light sources as the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating coefficients (a11 to a35) used in the arithmetic processing unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram illustrating an output signal voltage of each light detection unit due to incident light from various light sources as the first embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing catalog values and calculated values of color temperature and color rendering coefficient for various light sources shown in FIGS. 4 to 6 as the first embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a block configuration diagram of a light source characteristic measuring apparatus as a second embodiment of the present invention.

Claims (1)

入射される光の色温度、照度(輝度)および演色性を測定する測定装置であって、
ルータ条件を満たす分光感度特性を有する第1、第2、第3の光検出部と、
前記第1、第2、第3の光検出部とは異なる分光感度特性を有する第4の光検出部と、
前記第1乃至前記第4の光検出部の出力値を用いて、入射された光の色温度、照度(輝度)および演色性を、
X=a11×A+a12×B+a13×C+a14×D+a15
Y=a21×A+a22×B+a23×C+a24×D+a25
Z=a31×A+a32×B+a33×C+a34×D+a35
X:色温度、Y:照度(輝度)、Z:演色性、A:第1の光検出部の出力値、B:第2の光検出部の出力値、C:第3の光検出部の出力値、D:第4の光検出部の出力値、a11からa35:演算係数、
で表現される演算式を用いて算出する光源特性算出部と、を有し、
前記第1の光検出部は、分光感度特性のピークが520nmから580nmの範囲にあり、
前記第2の光検出部は、分光感度特性のピークが520nmより短い波長側にあり、
前記第3の光検出部は、分光感度特性のピークが570nmから650nmの範囲にあり、
前記第4の光検出部は、分光感度特性のピークが600nmから680nmの範囲にあることを特徴とする測定装置。
A measuring device for measuring the color temperature, illuminance (luminance) and color rendering of incident light,
First, second, and third photodetectors having spectral sensitivity characteristics that satisfy the router condition;
A fourth light detection unit having spectral sensitivity characteristics different from the first, second, and third light detection units;
Using the output values of the first to fourth light detection units, the color temperature, illuminance (luminance), and color rendering of the incident light are expressed as follows:
X = a11 × A + a12 × B + a13 × C + a14 × D + a15
Y = a21 * A + a22 * B + a23 * C + a24 * D + a25
Z = a31 * A + a32 * B + a33 * C + a34 * D + a35
X: color temperature, Y: illuminance (luminance), Z: color rendering, A: output value of the first photodetection unit, B: output value of the second photodetection unit, C: of the third photodetection unit Output value, D: output value of the fourth light detection unit, a11 to a35: calculation coefficient,
A light source characteristic calculation unit that calculates using an arithmetic expression expressed by:
The first light detection unit has a spectral sensitivity characteristic peak in a range of 520 nm to 580 nm,
The second light detection unit has a spectral sensitivity characteristic peak on the wavelength side shorter than 520 nm,
The third light detection unit has a spectral sensitivity characteristic peak in a range of 570 nm to 650 nm,
The fourth photodetecting section has a spectral sensitivity characteristic peak in a range of 600 nm to 680 nm .
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