(57)【要約】【課題】個人が知覚する色を定量化することによって同じ色みを有する光源の作製を可能とする測色方法及び測色装置を提供すること。【解決手段】光源から出射される光から抽出された色光情報に応じた電気信号と、等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて色度値を求める測色方法において、前記等色関数データに個人の等色関数データを加え、個人の等色関数の感度を考慮して色度値を補正する。又、データベース部６と、光源から出射される光を取り込んでＲＧＢの色光情報を抽出する色光情報抽出部２と、色光情報を電気信号に変換する光電変換部３と、該光電変換部３から取り込まれた電気信号とデータベース部６から取り込まれた個人の等色関数データと等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて個人の等色関数の感度を考慮した色度値を算出する信号処理部４を含んで測色装置１を構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射される光から抽出された色光情報に応じた電気信号と、等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて色度値を求める測色方法において、
前記等色関数データに個人の等色関数データを加え、個人の等色関数の感度を考慮して色度値を補正することを特徴とする測色方法。
【請求項２】
少なくとも個人の等色関数データと等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データを格納したデータベース部と、
光源から出射される光を取り込んでＲＧＢの色光情報を抽出する色光情報抽出部と、
該色光情報抽出部によって抽出された色光情報を電気信号に変換する光電変換部と、
該光電変換部から取り込まれた電気信号と前記データベース部から取り込まれた個人の等色関数データと等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて個人の等色関数の感度を考慮した色度値を算出する信号処理部と、
を含んで構成されることを特徴とする測色装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から出射される光の色度値を個人の等色関数の感度を考慮して補正するようにした測色方法及び測色装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、蛍光体の組成を調整してＨＩＤ（高圧放電灯）とほぼ同じ色度値を有する白色ＬＥＤを作製する場合、ＨＩＤと白色ＬＥＤから出射される光の各色度値（ｘ，ｙ）はそれぞれ以下のようにして求められる。
【０００３】
先ず、次式によって光の三原色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）についての三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚが求められる。
【０００４】
Ｘ＝∫Ｓ（λ）＊ｘ（λ）ｄλ
Ｙ＝∫Ｓ（λ）＊ｙ（λ）ｄλ        …  （１）
Ｚ＝∫Ｓ（λ）＊ｚ（λ）ｄλ
ここで、Ｓ（λ）は光源の分光放射輝度（分光分布）であって、ＨＩＤと白色ＬＥＤのＳ（λ）は、光の波長λに対して図６に示すような特性を示す。又、ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）は等色関数（ＣＩＥ１９３１等色関数（以下、単に「等色関数」と称する））であって、これらは光の波長λに対して図７に示す特性を示す。
【０００５】
従って、（１）式によれば、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚは、光源の分光放射輝度Ｓ（λ）に等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を掛け合わせ、これらを可視光領域内で積分した値であって、この三刺激値Ｘ，Ｙ，ＺからＨＩＤと白色ＬＥＤの光の各色度値（ｘ，ｙ）は次式によってそれぞれ求められる。
【０００６】
ｘ＝Ｘ（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ），ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）      …  （２）
実際の測定においては、通常、分光タイプの色差計（分光放射輝度計）等の測定器が光源からの光を取り込んでこれを電気信号に変換し、データベースとして保有している等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を用いて前記（２）式によって色度値（ｘ，ｙ）を産出している。このようにして求められたＨＩＤと白色ＬＥＤの各色度値（ｘ，ｙ）を図８に示す色度座標上に▲と●にてそれぞれ示す。
【０００７】
一般的にどのような種類の光源であっても、２つの光の色度座標上の色度点がほぼ同じであれば、これらの光は同色として知覚される。つまり、色度座標値は色の見えを定量的に表現していることになる。
【０００８】
ところで、色彩計は、等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）に近似した光学フィルタを使用し、この光学フィルタを通過した光を三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚとして出力しており、分光放射輝度Ｓ（λ）は取得していない。このように色彩計は光学フィルタで等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を表現するため、その測定値は正確でない反面、測定時間は短くて済むというメリットを有している。
【０００９】
又、分光タイプの色差計（分光放射輝度計）は、光源のエネルギーをプリズムや回折格子を利用して波長毎（通常は１ｎｍ毎）に分解し、等色関数データを用いて色度を計算する方式を採用している。このように分光タイプの色差計は色度を計算によって求めるため、光学フィルタを用いた色差計よりも高精度な値を取得することができる反面、波長毎にエネルギーを取得するために測定時間が長くなってしまうというデメリットを有している。
【００１０】
光源から出射される光束の色度又は照度を色彩計を用いて測定する技術に関して、特許文献１には、色彩計によって測定された光束の波長に応じて設定された色彩計の校正値に基づいて、該色彩計の測定値を補正することによって光束の色度又は照度を高精度に測定する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００１−３２４３８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前述のように蛍光体の組成を調整してＨＩＤ（高圧放電灯）とほぼ同じ色度値を有する白色ＬＥＤを作製するに際して、前記（２）式によって求められたＨＩＤと白色ＬＥＤの光の各色度値（ｘ，ｙ）が図８に示す色度座標上に▲と●にてそれぞれ示される結果となった場合、両者の色度値（ｘ，ｙ）はほぼ一致しているために本来は同じ色として知覚される筈である。
【００１３】
ところが、実際にはＨＩＤからの光はより白く、白色ＬＥＤからの光はより黄色に知覚され、両者は同色とは知覚されないという問題がある。従って、色度値に基づいてＨＩＤと同じ光色に感じる白色ＬＥＤを狙って作製したとしても、決して同じ光色として知覚されないＬＥＤが出来上がってしまうことになる。その理由は、従来から使用されている図７に示す等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）は個人差が反映されておらず、図８に示す色度座標上の色度値（ｘ，ｙ）と見え方が１：１で対応していないためである。
【００１４】
本発明者は、図９に示す実験装置を用いてＨＩＤと白色ＬＥＤについて等色実験を行った。
【００１５】
図９は実験装置の構成図であって、この実験装置１０には２つの積分球１１，１２が設置され、各積分球１１，１２の中心部には発光部１１ａ，１２ａがそれぞれ形成されている。そして、図９の左側の積分球１１には参照光源としてＨＩＤ１３又は白色ＬＥＤ１４が配置され、ＨＩＤ１３又は白色ＬＥＤ１４には電源１５が接続されている。又、図９の右側の積分球１２にはテスト光源としてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）のＬＥＤ１６，１７，１８（ＬＥＤ_ Ｒ，ＬＥＤ_ Ｇ，ＬＥＤ_ Ｂとして表示）が設置され、これらはＬＥＤ制御部１９に接続されている。
【００１６】
実験に際して被験者は、左側の積分球１１の発光部１１ａから出射される参照光源としてのＨＩＤ１３又は白色ＬＥＤ１４からの光の色を見て、右側の積分球１２の発光部１２ａから出射されるテスト光源としての３つのＬＥＤ１６〜１８（ＬＥＤ_ Ｒ，ＬＥＤ_ Ｇ，ＬＥＤ_ Ｂ）からの光がＨＩＤ１３又は白色ＬＥＤ１４からの光と同じ色と同じ明るさになるようＬＥＤ制御部１９によって３つのＬＥＤ１６〜１８の出力を調整する。そして、実験者は、被験者が設定したテスト光源である３つのＬＥＤ１６〜１８の分光放射輝度Ｓ（λ）を測定した。
【００１７】
而して、前記（２）式に基づいてＨＩＤ１３と白色ＬＥＤ１４からの光の色度値（ｘ，ｙ）を求めた。その結果を図１０の色度座標上に△と○にてそれぞれ示すが、これらの値は図７に示す等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を用いて算出されたＨＩＤ１３と白色ＬＥＤ１４についての色度値（ｘ，ｙ）（図１０に▲と●にて示す値）に対して大きくずれ、ＨＩＤ１３の光の方が白色ＬＥＤ１４の光よりも高色温度側に知覚されている。つまり、図７に示す等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）を用いて算出されたＨＩＤ１３と白色ＬＥＤ１４についての色度値（ｘ，ｙ）は図８に▲と●にて示すようにほぼ同じ値を示すが、実際には光源の種類（本例では、ＨＩＤ１３と白色ＬＥＤ１４）によっては知覚される色が異なることが分かる。
【００１８】
ところで、特許文献１において提案された色度測定方法では、使用する光源と基準光源が予め分かっているため、光源の分光分布の違いから色度値を補正するだけで対応可能であるが、補正の対象を光源に向け、等色関数を補正の対象としていないために前記問題を解決することができない。
【００１９】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、個人が知覚する色を定量化することによって同じ色みを有する光源の作製を可能とする測色方法及び測色装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、光源から出射される光から抽出された色光情報に応じた電気信号と、等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて色度値を求める測色方法において、前記等色関数データに個人の等色関数データを加え、個人の等色関数の感度を考慮して色度値を補正することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、少なくとも個人の等色関数データと等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データを格納したデータベース部と、
光源から出射される光を取り込んでＲＧＢの色光情報を抽出する色光情報抽出部と、
該色光情報抽出部によって抽出された色光情報を電気信号に変換する光電変換部と、
該光電変換部から取り込まれた電気信号と前記データベース部から取り込まれた個人の等色関数データと等色関数データ及び等色用光源の分光放射輝度データに基づいて個人の等色関数の感度を考慮した色度値を算出する信号処理部と、
を含んで測色装置を構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、求められる色度値は個人の等色関数を用いて算出され、個人の等色関数の感度を考慮して補正されたものであるため、実際に人によって知覚される色と色度点が一致し、色度値がほぼ等しい２光源の光色は同じ色として知覚される。つまり、個人の等色関数の感度を考慮した補正システムを用いることによって、従来は定量化が不可能であった、個人が知覚する色を定量化することが可能となり、その結果、同じ色みを有する光源の作製が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係る測色装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る測色装置のデータベース部に格納された各種統計データを示す図である。
【図３】本発明に係る測色方法の手順を示すフローチャートである。
【図４】個人の等色関数（ｒ（λ），ｇ（λ），ｂ（λ））を示す図である。
【図５】本発明に係る測色方法によってＨＩＤと白色ＬＥＤについて求められた色度値（ｘ，ｙ）を従来の値と対比して色度座標上に示す図である。
【図６】ＨＩＤと白色ＬＥＤの光の分光放射輝度Ｓ（λ）の特性を示す図である。
【図７】従来から使用されている等色関数（ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ））を示す図である。
【図８】従来の測色方法によってＨＩＤと白色ＬＥＤについて求められた色度値（ｘ，ｙ）を色度座標上に示す図である。
【図９】等色実験装置の構成図である。
【図１０】等色実験によってＨＩＤと白色ＬＥＤについて求められた色度値（ｘ，ｙ）を従来の測色方法によって求められた値と対比して色度座標上に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２５】
図１は本発明に係る測色装置の構成を示すブロック図、図２は同測色装置のデータベース部に格納された各種統計データを示す図、図３は本発明に係る測色方法の手順を示すフローチャート、図４は個人の等色関数（ｒ（λ），ｇ（λ），ｂ（λ））を示す図、図５は本発明に係る測色方法によってＨＩＤと白色ＬＥＤについて求められた色度値（ｘ，ｙ）を従来の値と対比して色度座標上に示す図である。
【００２６】
先ず、本発明に係る測色装置の基本構成を図１に基づいて説明すると、図示の測色装置１は、色光情報抽出部２、光電変換部３、信号処理部４、設定部５及びデータベース部６を備えており、図２に示すように、データベース部６には、少なくとも所定の方法により測定し取得された個人の等色関数（以下、単に「個人の等色関数」と称する）データｒ1 （λ），ｇ1 （λ），ｂ1 （λ）〜ｒ10（λ），ｇ10（λ），ｂ10（λ）（１０人分のデータ）がデータＡとして格納され、従来から用いられてきた図７に示す等色関数ｘ（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）がデータＢとして格納され、等色用３原色の分光放射輝度ＬＥＤ_ Ｒ，ＬＥＤ_ Ｇ，ＬＥＤ_ ＢがデータＣとして格納されている。
【００２７】
ここで、データＣとして等色用３原色の分光放射輝度を用いるのは、個人の等色関数データ（データＢ）の被験者が図９に示す等色実験を行ったものと同様のデータを、以下の演算により得るためである。
【００２８】
又、上記測色装置１の構成は、色光情報抽出部２、光電変換部３、操作部７及びコンピュータ等の各種情報処理装置（不図示）に格納る本発明に係る測色方法を実行可能なプログラムに基づいて、信号処理部４を実現し、設定部５に設定された情報及びデータベース部６に格納されたデータＡ，Ｂ，Ｃを用いて本発明に係る測色方法を実行している。
【００２９】
ここで、個人の等色関数データｒ1 （λ），ｇ1 （λ），ｂ1 （λ）〜ｒ10（λ），ｇ10（λ），ｂ10（λ）としては、例えば図４に示すStiles-Burchの等色関数データ（図４には便宜上、３人（ObserberＡ，Ｂ，Ｃ）のデータのみを示す）が用いられる。尚、Stiles-Burchの等色関数データに関しては、文献：P.W.Terzona Individual observer data for the 1955 Stiles-Burch 2°pilot investigation
J.Opt.Soc.Am Vol.4,No4 April 1987 に詳述されている。
【００３０】
上記のように構成された測色装置１においては、測定対象である不図示の光源から出射される光は色光情報抽出部２に取り込まれ、ＲＧＢの色光情報が抽出される。そして、色光情報抽出部２によって抽出された色光情報は、光電変換部３によって電気信号に変換されて信号処理部４へと送信される。
【００３１】
他方、測定者が操作部を操作して設定部７によって種々の設定を行うと、データベース部６に格納されている統計データＡ，Ｂ，Ｃが信号処理部４に取り込まれ、信号処理部４において前記色光情報と統計データＡ，Ｂ，Ｃに基づいて色度値（ｘ，ｙ）等が演算され、その結果が計測結果として出力される。
【００３２】
次に、本発明に係る測色方法、具体的には上記測色装置１の信号処理部４における処理手順を図３に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３３】
不図示の光源から出射される光の測色が開始されると（ステップＳ１）、図１に示す設定部７に補正システムが設定されたか否かが判定される（ステップＳ２）。補正システムが設定されていない場合（ステップＳ２での判断結果がＮｏである場合）には、従来の手法によって処理がなされる。
【００３４】
即ち、図２に示すデータベース部６から統計データＢ（等色関数ｘ（λ）．ｙ（λ），ｚ（λ））と光電変換部３から電気信号が信号処理部４に入力され、信号処理部４は、前記（１）式によって三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを算出し（ステップＳ３）、求められた三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚを用いて前記（２）式によって色度座標値（ｘ，ｙ）を算出し（ステップＳ４）、処理を終了する（ステップＳ５）。
【００３５】
他方、補正システムが設定されている場合（ステップＳ２での判断結果がＹｅｓである場合）には、個人の等色関数の感度を考慮して色度値を補正する処理がなされる。
【００３６】
即ち、図１に示す信号処理部４は、データベース部６から統計データＡ（個人の等色関数データｒi （λ），ｇi （λ），ｂi （λ））を取り込み、次式によって三刺激値Ｒi ，Ｇi ，Ｂi （ｉ＝１，２，３…）を算出する（ステップＳ６）。
【００３７】
Ｒi ＝∫Ｓ（λ）＊ｒi （λ）ｄλ
Ｇi ＝∫Ｓ（λ）＊ｇi （λ）ｄλ          …  （３）
Ｂi ＝∫Ｓ（λ）＊ｂi （λ）ｄλ
次に、信号処理部４は、図２に示すデータベース部６から統計データＡと統計データＣ（等色用３原色の分光放射輝度ＬＥＤ_ Ｒ，ＬＥＤ_ Ｇ，ＬＥＤ_ Ｂ）を取り込み、これらのデータに基づいて算出される三刺激値が（３）式によって算出した三刺激値Ｒi ，Ｇi ，Ｂi に等しくなるよう下記行列式によって係数ａi ，ｂi ，ｃi を算出する（ステップＳ７）。
【００３８】
【数１】
2010169427.tif 000003
…  （４）
その後、図２に示すデータベース部６から統計データＢ（等色関数ｘ（λ）．ｙ（λ），ｚ（λ））と統計データＣ（等色用３原色の分光放射輝度ＬＥＤ_ Ｒ，ＬＥＤ_ Ｇ，ＬＥＤ_ Ｂ）を取り込み、前記（４）式によって求めた係数ａi ，ｂi ，ｃi を使用して次式の行列式によって図７に示す等色関数ｘ（λ）．ｙ（λ），ｚ（λ）を補正し、個人の等色関数の感度を考慮した三刺激値Ｘi ，Ｙi ，Ｚi を算出する（ステップＳ８）。
【００３９】
【数２】
2010169427.tif 000004
…  （５）
そして、最後に上式（５）によって求められた三刺激値Ｘi ，Ｙi ，Ｚi を用いて次式によって色度座標値（ｘi ，ｙi ）を算出し（ステップＳ９）、処理を終了する（ステップＳ１０）。
【００４０】
ｘi ＝Ｘi （Ｘi ＋Ｙi ＋Ｚi ），ｙi ＝Ｙi ／（Ｘi ＋Ｙi ＋Ｚi ）  …  （６）
而して、上記（６）式によって求められる色度座標値（ｘi ，ｙi ）は個人の等色関数ｒi （λ），ｇi （λ），ｂi （λ）を用いて算出されたものであって、個人の等色関数の感度を考慮して補正されたものであるため、実際に人によって知覚される色と色度点が一致し、色度値がほぼ等しい２光源の光色は同じ色として知覚される。つまり、本発明によれば、個人の等色関数の感度を考慮した補正システムを用いることによって、従来は定量化が不可能であった、個人が知覚する色を定量化することが可能となった。この結果、本実施の形態によって得られた色度値の補正値に基づいて例えば蛍光体の組成を調整してＨＩＤとほぼ同じ色度値を有する白色ＬＥＤを作製することが可能となる。
【００４１】
図５に本発明に係る測色方法によってＨＩＤと白色ＬＥＤについて求められた色度値（ｘ，ｙ）を従来の値と対比して色度座標上に示すが、特に図５に□にて示す補正後のＨＩＤの色度値は、▲にて示す補正前の色度値に対して高色温度側にシフトしており、図１０に△にて示す等色実験によって得られた値に近づいていることが分かる。
【００４２】
尚、以上の実施の形態では、個人の等色関数としてStiles-Burchのデータを用いたが、これに限定されることはなく、個別に取得した他の個人の等色関数データを使用することができる。又、等色用光源（３原色）としてＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを使用したが、これに限定される訳ではなく、他の任意の３原色の光源を使用することができる。又、本実施の形態においては、測色の対象としてＨＩＤと白色ＬＥＤとを例示したが、本発明は、その適用対処がこれらに限定されず、様々な光源における色度値の補正に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、分光放射輝度計、色彩照度計、色温計等の測定器及びこれらを用いて光の色度を測定する方法全般に対して適用可能である。
【符号の説明】
【００４４】
１    測色装置
２    色光情報抽出部
３    光電変換部
４    信号処理部
５    設定部
６    データベース部
７    操作部
【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】
2010169427.tif 000011
【図８】
2010169427.tif 000012
【図９】
2010169427.tif 000013
【図１０】
2010169427.tif 000014