(57)【要約】      （修正有）【課題】屋外、室内において、色温度が異なっても正確な色度値を得ることができ、色の測定誤差を減少させる。【解決手段】ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの特定の規格化感度を有するＸＹＺ表色系の、三帯域のチャンネルゲインを有する２次元色彩計により、標準白色板を撮像し、前記三帯域のそれぞれについて感度値を取得する感度値取得ステップと、前記三つの感度を一定比率とする感度値調整ステップと、前記前記三つの感度を一定比率とした後に撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備える。【選択図】図１０
2018141687.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの特定の規格化感度を有するＸＹＺ表色系の、三帯域のチャンネルゲインを有する２次元色彩計により、標準白色板を撮像し、前記三帯域のそれぞれについて感度値を取得する感度値取得ステップと、
前記三つの感度を一定比率とする感度値調整ステップと、
前記前記三つの感度を一定比率とした後に撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、
を備えたことを特徴とする色彩測定方法。
【請求項２】
前記感度値調整ステップにおいて、前記三つの感度を一定比率とした後、特定変換マトリクスを作成し記憶する特定変換マトリクス作成ステップを備え、
第１の色温度の光源下で感度値調整ステップと、及び、ＸＹＺ系表色値変換ステップを行った後、第２の色温度の光源下で、前記特定変換マトリクスと同一の変換マトリクスを用いて、ＸＹＺ表色系の色度値に変換する請求項１の色彩測定方法。
【請求項３】
前記特定変換マトリクス作成ステップは、分光輝度計により色票と標準白色板とを撮像して得られたＸＹＺ値と、前記２次元色彩計により色票と標準白色板とを撮像して得られた感度値に基づいて、前記特定変換マトリクスを作成する請求項２の色彩測定方法。
【請求項４】
前記それぞれの感度値の平均値を演算する感度平均値演算ステップと、前記三つの感度平均値を一定比率とする感度値調整ステップと、を備える請求項１ないし３いずれかの色彩測定方法。
【請求項５】
分光器で環境光を測定し、スペクトルを検出するスペクトル検出ステップと、
前記検出されたスペクトルと、ＸＹＺ表色系の２次元色彩計に設定された、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された特定の三つの規格化感度とを積算して出力値とし、三帯域について、それぞれ、出力値を演算する出力値演算ステップと、
前記三つの出力値を一定比率とする出力値調整ステップと、
前記出力値調整ステップにより前記三つの出力値が一定比率となるようにした後に、撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、
を備えたことを特徴とする色彩測定方法。
【請求項６】
前記一定比率が同一比率である請求項１ないし５いずれかの色彩測定方法。
【請求項７】
前記三つの感度値又は三つの出力値をチャンネルゲインを制御することにより、一定比率とする請求項１ないし６いずれかの色彩測定方法。
【請求項８】
前記三つの感度値又は三つの出力値を三つの感度値のデジタル処理により、一定比率とする請求項１ないし６いずれかの色彩測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、色彩測定方法、特に、屋外物の色についても簡便に定量化する色彩測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の色彩測定方法は、管理された照明下での色の測定となり、暗室内での測定や、ハンディータイプでは、積分球タイプの半円の照明下での測定が行われている。例えば、印刷分野ではＤ５０光源下で撮影することが標準である。
【０００３】
例えば、有限会社パパラボの２次元色彩計の人の眼の感度での測定方式は、マクベスチャート等の色管理されたチャート（２４色）を同じ光源下の同一視点より観測し、それぞれの分光感度三帯域のＳ１２３の出力を求める。２次元色彩計の分光感度は、国立大学法人静岡大学が提案した図１に示す分光感度特性となる。分光測色計とは異なり色の分布についてのデータを取ることにより、平均的な色度値だけでなく、色の広がり感など対象に対する質感についての知見が得られる。或いは、分光輝度計や分光測色計でＸＹＺ値を求めることもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2015-143666号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、屋外で測色する場合、光源を内蔵した分光測色計では、図２３に示す通り、屋外光を遮断する素材で覆って、内部から発する光で測定する必要がある。晴れた日の屋外の太陽光は、６５００Ｋの色温度の程度のため、屋外で色を測定する場合、室内での色温度（例えば、５０００Ｋ）とは大きく異なる。従来の分光測色計では、色の測定誤差が大きくなり、屋外での色の正確な測定が困難であった。
【０００６】
上述の分光測色計の構造により、光が漏れると正確な色測定は出来ず、大きな建物などの色測定については、物理的に測定も出来ない。建物のように、一定の色ではなく、色が分布しているようなものに対しては、平均的な色値（Lab値）を提示するため、素材としての質感についての評価は出来ない。特に、屋外の大型の土木構築物、建築物、建機などの色については、適応範囲外としていた。
【０００７】
市販のデジタルカメラ又は市販の２次元色彩計においては、Ｄ５０光源からＤ６５光源に照明光を変換した後の測定誤差も元のＤ５０光源も同様にｘｙ値の測定誤差が大きい。
【０００８】
特許文献１に示す、有限会社パパラボが開発した２次元色彩計については、分光測色計と同様に、半円形のドーム拡散照明を、フェルトラバーの覆いで、外光を遮断して、測定する。この方式は、接触型の測定方式であり、カメラ方式の測色の利点である非接触での測定については、閉鎖された測定室での測定でない限り、色の測定が困難である。
【０００９】
このような理由により、特許文献１の方式では、屋外などの建物の色や巨大な装置（大きなクレーン）の色などの測定は出来ないため、屋外の自然光（太陽光）等で利用する目的での利用は困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、屋外でも室内でも正確な色度値を得ることを目的とし、屋外において管理下の照明なしでも、屋外の色の測定を可能とし、色の測定誤差を減少させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、２次元色彩計の３つのチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを変換して、三帯域の３つの感度平均値又は出力値を特定の比率に変換する第１発明と、第２発明とにより、上記課題を解決した発明である。第１発明は、標準白色板を用いる発明であり、第２発明は、２次元色彩計に内蔵した小型分光器で物体の光の強さを測定することに特徴があり、同様の課題を同様の構成により解決したものである。
【００１２】
第1発明は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの特定の規格化感度を有するＸＹＺ表色系の、三帯域のチャンネルゲインを有する２次元色彩計により、標準白色板を撮像し、前記三帯域のそれぞれについて感度値を取得する感度値取得ステップと、前記三つの感度を一定比率とする感度値調整ステップと、前記三つの感度値を一定比率とした後、撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備えたことを特徴とする色彩測定方法である。
【００１３】
三つの感度値は、単数の画素の感度値、又は、複数の画素の感度値の平均値を用いる。精度が高い場合には単数、精度が高い場合を除く場合には、平均値を用いることが好ましい。平均値の場合には、前記それぞれの感度値の平均値を演算する感度平均値演算ステップと、前記チャンネルゲインを制御することにより、前記三つの感度平均値を一定比率とする感度値調整ステップと、を備えることが好ましい。
【００１４】
前記感度値調整ステップにおいて、一定比率とした後、特定変換マトリクスを作成し記憶する特定変換マトリクス作成ステップを備え、第１の色温度の光源下で感度値調整ステップと、及び、ＸＹＺ系表色値変換ステップを行った後、第２の色温度の光源下で、前記特定変換マトリクスと同一の変換マトリクスを用いて、ＸＹＺ表色系の色度値に変換することが好ましい。
【００１５】
前記特定変換マトリクス作成ステップは、分光輝度計により色票と標準白色板とを撮像して得られたＸＹＺ値と、前記２次元色彩計により色票と標準白色板とを撮像して得られた感度値に基づいて、前記特定変換マトリクスを作成することが好ましい。
【００１６】
第２発明は、分光器で環境光を測定し、スペクトルを検出するスペクトル検出ステップと、前記検出されたスペクトルと、ＸＹＺ表色系の２次元色彩計に設定された、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された特定の三つの規格化感度とを積算して出力値とし、三帯域について、それぞれ、出力値を演算する出力値演算ステップと、前記三つの出力値を一定比率とする出力値調整ステップと、前記出力値調整ステップにより前記三つの出力値が一定比率となるようにした後に、撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備えたことを特徴とする色彩測定方法である。
【００１７】
前記特定変換マトリクス作成ステップは、分光輝度計により色票と標準白色板とを撮像して得られたＸＹＺ値と、前記２次元色彩計により色票と標準白色板とを撮像して得られた感度値に基づいて、前記特定変換マトリクスを作成することが好ましい。
【００１８】
第２発明は、分光器で環境光を測定し、スペクトルを検出するスペクトル検出ステップと、前記検出されたスペクトルと、ＸＹＺ表色系の２次元色彩計に設定された、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された特定の三つの規格化感度とを積算して出力値とし、三帯域について、それぞれ、出力値を演算する出力値演算ステップと、前記２次元色彩計のチャンネルゲインを制御することにより、前記三つの出力値を一定比率とする出力値調整ステップと、前記出力値調整ステップにより前記三つの出力値が一定比率となるようにした後に、撮像を行うことで感度値を取得し、前記感度値を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備えたことを特徴とする色彩測定方法である。
【００１９】
前記一定比率が同一比率であることが好ましい。
【００２０】
「２次元色彩計」は、図１に示す三つの特定の規格化感度（Ｓ１(λ)，Ｓ２(λ)，Ｓ３(λ)）により、三つのチャンネルに分けて撮像対象物を撮像するものである。これらの分光感度を得るために設定された光学フィルタ又はダイクロイックミラーもしくはダイクロイックプリズム等のいずれであるかを問わず用いることができる。
【００２１】
「感度値」はＣＭＯＳセンサー等の撮像素子の電子量を示すアナログ信号をA／D変換によりデジタル信号に変換した値である（画素値とも呼ばれる）。「画素カウント値」は撮像素子の各画素の数を計数したカウント値である。
【００２２】
上記特定の規格化感度（Ｓ１(λ)，Ｓ２(λ)，Ｓ３(λ)）は、図１に示す通り、ＣＩＥ  ＸＹＺ分光特性から負の値を持たない、単独ピークを持つ山形であり、それぞれの分光感度曲線のピーク値が等しく、かつ分光感度の曲線の重なりは最小限にするという条件から等価変換したものであって、分光特性Ｓ１のカーブは、ピーク波長が５８２ｎｍであり、半値幅が５２３〜６２９ｎｍであり、１／１０幅が４９１〜６６３ｎｍである。分光特性Ｓ２のカーブは、ピーク波長が５４３ｎｍであり、半値幅が５０６〜５８９ｎｍであり、１／１０幅が４６４〜６３２ｎｍである。分光特性Ｓ３のカーブは、ピーク波長が４４６ｎｍであり、半値幅が４２３〜４７８ｎｍであり、１／１０幅が４０９〜５０８ｎｍである。
【００２３】
「標準白色板」は可視域にフラットな分光特性を持つものである。「フラット」とは、波長の変化に対して、分光放射率が実質的に一定値を取るものである。
【００２４】
「特定変換マトリクス」は、理論的には、１つでまかなえるものであり、後述、数式１に示すマトリクスである。ただし、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３カーブが各照明色温度で、理想的なカーブからの誤差があるため、各色温度毎に、補正した変換マトリクスを用いることもできる。本発明では、２次元色彩計が理想的なＳ１，Ｓ２，Ｓ３のカーブを持てば、１つのマトリクスで、事足りるとする前提である。
【００２５】
「ＸＹＺ表色系」とは、ＲＧＢ表色系を単純な一次変換で負の値が現れないように、ＣＩＥが１９３１年にＲＧＢ表色系と同時に定めたものである。
【００２６】
「ＸＹＺ表色系」には、例えば、Ｙｘｙ、ＸＹＺ、Ｌａｂ、Ｌｕｖ等のＣＩＥ表色系を含み、２次元色度図又は３次元色空間を含む概念である。
【００２７】
ｘｙＹ表色系（Ｙｘｙ表色系ともいう）とは、ＸＹＺ表色系では数値と色の関連がわかりにくいので、ＸＹＺ表色系から絶対的な色合いを表現するために定められたものである。
【００２８】
Ｌｕｖ表色系とは、ＣＩＥが１９７６年に定めた均等色空間のひとつであり、ＣＩＥＬ＊ｕ＊ｖ＊は光の波長を基礎に、ＸＹＺ表色系のｘｙ色度図の波長間隔の均等性を改善したものである。日本ではJIS Z8518に規定されている。
【００２９】
Ｌａｂ表色系とは、ＣＩＥ  Ｌ＊ａ＊ｂ＊であり、ＸＹＺ表色系から知覚と装置の違いによる色差を測定するために派生したものである。日本ではJIS Z 8729に規定されている。
【００３０】
「ＸＹＺ表色系」には、２次元座標と３次元座標で規定される色空間が含まれる。色空間の代表例としては、ＸＹＺ色空間と、Ｌａｂ色空間等の構成例がある。２次元の色空間の場合、例えば、Ｙｘｙ色空間、Ｌｕｖ色空間の場合、２次元平面であるｘｙ色度図（Ｙｘｙ色空間で正規化したｘｙ色度値（平面））、ｕｖ色度図、ｕ’ｖ’色度図が挙げられる。平面上での２次元色度図の画素カウント値の密度として表現されるｘｙ色度ヒストグラム分布又はＬｕｖ色度ヒストグラム分布等が対応する。３次元の色空間の場合、例えば、ＸＹＺ色空間、Ｌａｂ色空間の場合、３次元空間であるＸＹＺ色空間、Ｌａｂ色空間が挙げられる。３次元での色空間上の画素カウントの密度として表現されるＸＹＺ色空間ヒストグラム、又はＬａｂ色空間ヒストグラム分布等が対応する。
【００３１】
「標準白色板」の材質は、セラミックや硫酸バリウム等を固めたものである。この分光反射率は、３８０〜７８０nmに亘り、ほぼフラットなものが好ましい。「フラット」とは、波長の変化に対する分光反射率（％）の誤差が少ないものをいう。
【００３２】
第１発明により、白色値（例えば、Ｄ６５光源）の出力を、他の色温度（例えば、Ｄ５０光源）と同じにするために、変換マトリクスで求めた出力値ＸYZのマトリクスで、白色値以外の出力も、同じ出力が得られるため、結果として、どのような色温度でも同じ色度値が得られる。
【００３３】
第１発明によれば、Ｄ５０光源からＤ６５光源に照明光を変換した後の測定誤差も元のＤ５０光源と精度は大きく変わらず、かつ、コニカミノルタ（登録商標）ＣＳ−２０００（以下、ＣＳ−２０００と略す）に近い正確な色の測定値となる。
【００３４】
第２発明は、小型分光器を利用して、照光環境の色温度を測定して、第１発明の標準白色板を用いると同様の結果を得ることが出来る。
【００３５】
第２発明の「２次元色彩計」は、第１発明と異なり、分光器を用いたものであり、２次元色彩計に内蔵した構造、又は、２次元色彩計に脱着可能とした構造、２次元色彩計に接続する構造のいずれでもよい。
【００３６】
「同一比率」の場合、感度平均値又は出力値の誤差の範囲は＋５％から−５％とする。３つの感度平均値又は出力値が同一になるようにすれば、精度は上がる。ソフトウェア制御で感度平均値又は出力値が一定になるように調整するアルゴリズムを持たせることは可能である。
【００３７】
前記三つの感度値又は三つの出力値をチャンネルゲインを制御することにより、一定比率とすることが好ましい。
【００３８】
「チャンネルゲイン」とは、各帯域に対応する撮像素子の電気信号の増幅率をいう。電気信号にはアナログ信号又はデジタル信号のいずれも含む。
【００３９】
前記三つの感度値又は三つの出力値を三つの感度値のデジタル処理により、一定比率とすることが好ましい。当業者であれば詳細な説明はデジタル処理の内容は実施できる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明では、屋外でも室内でも正確な色度値を得ることができる。屋外の色測定の場合は、管理下の照明なしに、かつ、屋外の気象条件に依らず、同じ場所の色は、同じ値が得られるため、定点観測すれば、屋外の色を簡便に観測することが出来る。例えば、紫外線等による塗装色の変化や、建物のコンクリートの色の変化（鉄筋からのサビの出現）等について、屋外でこれまで色の測定が出来なかった対象に対し、屋外の色温度の変化に依らない、誤差の少ない、色の定量化が可能となる。特定の色温度の出力を安定的に得ることができる。
【００４１】
白色値以外の出力信号も、白色値と同様に正確な出力信号が得られるため、屋外の撮像において、常に一定の色度値の数値を得ることができるので、色数値の定量化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＸＹＺ表色系の２次元色彩計の分光感度を示す関数図である。
【図２】本発明実施形態１の色彩測定方法に用いる２次元色彩計２の回路のブロック図である。
【図３】本発明実施形態１において三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従って画像情報を演算する方式の具体例である。（ａ）はダイクロイックミラーを用いる場合の説明図である。（ｂ）はフィルタターレットを用いる場合の説明図である。（ｃ）は光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを撮像素子２３に微視的に貼着した場合の説明図である。
【図４】本発明実施形態１の２次元色彩計２におけるフローチャートである。
【図５】２次元色彩計２の表示部２５の操作画面の説明図である。
【図６】標準白色板を用いてチャンネルゲインの制御を行う前の操作画面１の説明図である。
【図７】標準白色板を用いてチャンネルゲインの制御を行う前の操作画面２の説明図である。
【図８】標準白色板を用いてチャンネルゲインの制御を行った後の操作画面の説明図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は、２次元色彩計２の色温度の変化に伴うチャンネルゲインの変化を示す説明図である。
【図１０】チャンネルゲイン制御の前後の感度値Ｓ１２３に対する画素カウント値のヒストグラム分布である。
【図１１】市販デジタルカメラのＤ５０光源下及びＤ６５光源下でのｘｙ値と、ＣＳ２０００のＤ５０光源下及びＤ６５光源下でのｘｙ値の色度比較図表である。
【図１２】図１１に対応するｘｙ色度図である。
【図１３】本発明実施形態１の２次元色彩計２のＤ５０光源下と、ゲイン制御前のＤ６５光源下での、ｘｙ値の色度比較図である。
【図１４】図１３に対応するｘｙ色度図である。
【図１５】本発明実施形態１の２次元色彩計２のＤ５０光源下及びＤ６５光源下でのｘｙ値と、ＣＳ２０００のＤ５０光源下及びＤ６５光源下でのｘｙ値の色度比較図表である。
【図１６】図１５に対応するｘｙ色度図である。
【図１７】２次元色彩計２の単純白色校正を行ったＬａｂでの結果を示す、市販カラーチェッカーによる画面図である。
【図１８】本発明実施形態２の２次元色彩計２の回路のブロック図である。
【図１９】本発明実施形態２の演算部２４におけるサブーチャートである。
【図２０】本発明実施形態２の演算部２４における５０００Ｋでの処理を示す説明図である。
【図２１】本発明実施形態２の演算部２４における６５００Ｋでの処理を示す説明図である。
【図２２】本発明実施形態３の色彩測定方法に用いる色彩測定装置のブロック図である。
【図２３】分光測色計の構造を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
本発明の好適な実施形態１による色彩測定方法について図１〜図１２を参照して説明する。実施形態１の色彩測定方法は、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された三つの特定の規格化感度を有するＸＹＺ表色系の、三帯域のチャンネルゲインを有する２次元色彩計２により、標準白色板５を撮像し、三帯域のそれぞれについて感度値Ｓ１２３を取得する感度値取得ステップと、それぞれの感度値Ｓ１２３の感度平均値Ｈを演算する感度平均値Ｈ演算ステップと、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御することにより、三つの感度平均値Ｈを一定比率とする感度値調整ステップと、制御後のチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainに基づいて撮像を行うことで感度値を取得し、感度値Ｓ１２３を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備えたことを特徴とする色彩測定方法である。チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainは、それぞれ、分光感度Ｓ１、分光感度Ｓ２、分光感度Ｓ３に対応する、撮像素子２３の電気信号の増幅比率を言う。
【００４４】
感度値調整ステップにおいて、一定比率とした後、特定変換マトリクスを作成し記憶する特定変換マトリクス作成ステップを備え、１の色温度のＤ５０光源下で感度平均値Ｈ演算ステップ、感度値調整ステップと、及び、ＸＹＺ系表色値変換ステップを行った後、Ｄ６５光源下で、特定変換マトリクスと同一の変換マトリクスを用いて、ＸＹＺ表色系の色度値に変換する。
【００４５】
特定変換マトリクス作成ステップは、分光輝度計により色票（２４色マクベスチャート）と標準白色板５とを撮像して得られたＸＹＺ値と、２次元色彩計２により色票（２４色マクベスチャート）と標準白色板５とを撮像して得られた感度値に基づいて、特定変換マトリクスを作成する。
【００４６】
標準白色板５の特定の波長に対する分光反射率（％）を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
２次元色彩計２の分光感度はルータ条件を満たすものであって、その分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、図１に示す通り、ＸＹＺ等色関数から、負の値を持たず、単独ピークを持つ山形であり、それぞれの分光感度曲線のピーク値が等しく、かつ分光感度の曲線の重なりはできるだけ少なくするという条件から等価変換したものである。分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は具体的には以下の特性を持つ。
記
ピーク波長            半値幅                １／１０幅
Ｓ１    ５８２ｎｍ      ５２３〜６２９ｎｍ      ４９１〜６６３ｎｍ
Ｓ２    ５４３ｎｍ      ５０６〜５８９ｎｍ      ４６４〜６３２ｎｍ
Ｓ３    ４４６ｎｍ      ４２３〜４７８ｎｍ      ４０９〜５０８ｎｍ
【００４９】
上記の分光特性Ｓ１のピーク波長を５８２±４ｎｍ、分光特性Ｓ２のピーク波長を５４３±３ｎｍ、分光特性Ｓ３のピーク波長を４４６±７ｎｍとして取り扱うこともできる。
【００５０】
三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）とｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）との関係は、数式１に示す特定変換マトリクスである。
【数１】
2018141687.tif 000004
【００５１】
分光特性自体についての詳細は特開２００５−２５７８２７号公報等を参照されたい。
【００５２】
実際の２次元色彩計の特性は、設計値からは、ある精度で外れているので、上記数式１を補正した特定変換マトリクスとすることにより、さらに精度を増すことが可能となる。補正された特定変換マトリクスは、管理照明下（例えばＤ５０光源）で色票（例えば２４色カラーチャート）と標準白色板をCS2000（コニカミノルタ製（登録商標））で撮像し、XYZ値（真値）を取得し、メモリに記憶する。同じ撮影条件下で、２次元色彩計２で標準白色板５と色票を撮像し、感度値Ｓ１２３を取得する。特定変換マトリクスの計算は最小２乗法による。計算式は下記の数式２〜数式４の通りである。真値との誤差が最小になるような係数を求める。数式２において、Ｘｉ，Yｉ，Ｚｉは、各画素のＸＹＺ値である。ｇ１１〜ｇ３３は３×３マトリクスの係数である。Ｓ１ｉ，Ｓ２ｉ，Ｓ３ｉは、各画素の感度値Ｓ１２３である。数式３において、ＥｒｒＸ，ＥｒｒＹ，ＥｒｒＺは、Ｘｉ，Ｔｉ，ＺｉとＳ１ｉ，Ｓ２ｉ，Ｓ３ｉの誤差の最小２乗である。数式４において、連立方程式でｇ１１，ｇ１２，ｇ１３の係数を求める。ｇ２１以降も同様であるので、割愛する。
【数２】
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【数３】
2018141687.tif 000006
【数４】
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【００５３】
上記補正マトリクスは、Ｄ５０光源下での撮像で用いるが、色温度の異なるＤ６５光源下の撮像では、新たにＤ６５用補正マトリクスを作成する必要はなく、Ｄ６５光源下での撮像でも、演算には、Ｄ５０光源で作成された補正マトリクスとしての特定変換マトリクスと同一の変換マトリクスを使用することとなるので、標準白色板５での調整の煩雑さが回避できる。Ｄ６５以外の色温度でも、同様に、Ｄ５０光源での特定変換マトリクスを適用できることは無論である。
【００５４】
上記の標準白色板５の撮像のときに、標準白色板５の所定領域について、すべての画素の感度値Ｓ１２３の合計をＳ１，Ｓ２，Ｓ３の各帯域毎に演算し、総画素数で割算し、感度平均値Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３を演算して、メモリに記憶する。Ｓ1感度平均値Ｈ１＝S２感度平均値Ｈ２＝Ｓ３感度平均値Ｈ３となるよう、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御する。この感度制御の詳細は図１０を参照して後述する。
【００５５】
２次元色彩計２の仕様は、有効頻度値約500万画素、有効面積9.93mm×8.7mm、画像サイズ3.45μm×3.45μm、ビデオ出力12Ｂit、カメラインターフェイスgigE、フレーム数(ピント調整時)3〜7フレーム/Sec、シャッタースピード1/15,600Sec〜1/15Sec、積算時間3秒まで、Ｓ/N比60dＢ以上、レンズマウントFマウント、動作温度０℃〜40℃、動作湿度20％〜80％である。
【００５６】
２次元色彩計２は、図２に示すように、撮影レンズ２１と、この撮影レンズ２１の後方に配置された三つの光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの後方に配置された撮像素子２３（ＣＣＤ、ＣＭＯＳなど）と、を備えている。２次元色彩計２の三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は、光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの分光透過率と撮像素子２３の分光感度との積により与えられる。図２における光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃと撮像素子２３との配列的関係は模式的に示したものにすぎない。三つの規格化感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に従って画像情報を演算する方式について以下に具体例を挙げるが、本実施形態１ではこれらのうちいずれをも採ることができ、また、その他の方式を採ることもできる。
【００５７】
図３（ａ）に示すものはダイクロイックミラーを用いる方式である。これはダイクロイックミラー２２ｃ´により特定の波長の光を反射し、透過した残りの光について、さらに別のダイクロイックミラー２２ａ´により別の特定の波長の光を反射して分光し、撮像素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを三つ並列にして読み出す方式である。ここでは、ダイクロイックミラー２２ａ´が光学フィルタ２２ａ、２２ｂに相当し、ダイクロイックミラー２２ｃ´が光学フィルタ２２ｃに相当する。撮影レンズ２１から入射する光はダイクロイックミラー２２ｃ´により分光感度Ｓ３に従う光が反射され、残りの光は透過する。ダイクロイックミラー２２ｃ´により反射された光を反射鏡２６により反射して撮像素子２３ｃにより感度値Ｓ３を得る。一方、ダイクロイックミラー２２ｃ´を透過した光は、ダイクロイックミラー２２ａ´において、分光感度Ｓ１に従う光が反射され、残りの分光感度Ｓ２に従う光は透過する。ダイクロイックミラー２２ａ´を透過した光を撮像素子２３ｂにより撮像して感度値Ｓ２を得る。感度値Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、三帯域視覚感度値Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３i（ｉ＝１〜n：ｎは総画素数）であり（以下、感度値Ｓ１２３と略す）、ＣＭＯＳセンサー等の撮像素子２３の電子量を示すアナログ信号をA／D変換によりデジタル信号に変換した値（画素値とも呼ばれる）である。ダイクロイックミラー２２ａ´により反射された光を反射鏡２９により反射して撮像素子２３ａにより感度値Ｓ１を得る。ダイクロイックミラーに代えて同様な特性を有するダイクロイックプリズムを用いて三つに分光し、それぞれの光が透過する位置に撮像素子２３ａ、２３ｂ、２３ｃを接着することとしてもよい。２４は演算部、２５は表示部である。
【００５８】
なお、２次元色彩計２で得られた画像を、２次元色彩計２から電気信号を送り、コンピュータ（図示略）で演算処理してもよい。これについては第２実施形態で説明する。
【００５９】
図３（ｂ）に示すものはフィルタターレット２７を用いる方式である。撮影レンズ２１からの入射光と同じ方向を回転軸に持つフィルタターレット２７に光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを設けてこれらを機械的に回転させ、順次透過する光について撮像素子２３により、図１の分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）に基づいて感度値を得る。
【００６０】
図３（ｃ）に示すものは光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを撮像素子２３に微視的に貼着する方式である。撮像素子２３上における光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、ベイヤー配列型に設けられる。この配列は、格子状に分けた撮像素子２３上の領域のうち半分に光学フィルタ２２ｂを設け、残りの半分の領域に光学フィルタ２２ａと光学フィルタ２２ｃとをそれぞれ均等に配置する。すなわち、配置量は光学フィルタ２２ａ：光学フィルタ２２ｂ：光学フィルタ２２ｃ＝１：２：１となる。光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの配列をベイヤー配列以外のものとすることは本実施形態１において特に妨げられない。一つ一つの光学フィルタ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは非常に微細であるため、印刷により撮像素子２３に貼着される。ただし、本発明はこの配列に意味があるのではなく、分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）の特性のフィルタを撮像素子２３に貼着することにある。
【００６１】
光学フィルタ２２ａ〜２２ｃは入射光に対して光電変換を行い、撮像対象物体に対応した投影像をその光電変換面上に形成し、それぞれのＣＣＤイメージングデバイスなどの広い色域に対して十分な感度特性を有する。上記光電変換により得られた感度値Ｓ１２３を演算部２４で演算する。
【００６２】
演算部２４はＲＯＭ，ＲＡＭ，ＣＰＵ等を備え、ＲＯＭに格納された制御ソフトウェアによって動作し、感度値Ｓ１２３を、チャンネルゲインＳ１gain、Ｓ２gain、Ｓ３gainにより制御し、ＸＹＺ表色系における三刺激値ＸＹＺに変換し取得する演算処理を行い、各種演算値を出力し、視覚化処理された画像を表示部２５に表示する。
【００６３】
照明部６の照明源はＤ５０光源とＤ６５光源を使用する。キセノンランプ又はＬＥＤ人工太陽灯等を使用する。
【００６４】
２次元色彩計２による色彩測定方法について具体例を挙げつつ説明する。２次元色彩計２の演算部２４のフローチャートを図４に示す。
【００６５】
２次元色彩計２の電源が入ると、図４に示す通り、初期化をする（初期化Ｓ１）。標準白色板５を照明部６の照明下で撮像し（撮像処理Ｓ２）、その後、撮像された三帯域視覚感度値Ｓ１i，Ｓ２i，Ｓ３iを撮像素子２３から入力し（入力処理Ｓ３）、演算部２４にてチャンネルゲインＳ１gain、Ｓ２gain、Ｓ３gainを制御した後、感度値Ｓ１２３とし、これを、三刺激値ＸＹＺに変換する（変換処理Ｓ４）。ＸＹＺからｘｙ値を演算し、出力する（出力Ｓ５）。画像は表示部２５に表示される。
【００６６】
ゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御は、演算部２４のゲイン制御部で行う。演算部２４は、２次元色彩計２のゲインの初期設定を行ったり、後段の各種機能の処理結果に基づいてゲインの制御、設定変更を行ったりする機能を備えている。また、ゲイン制御は、ゲイン決定部により決定されるゲインで撮像が行われるよう２次元色彩計２を制御する。ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアの組み合わせのいずれでも実施可能である。上述のゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のそれぞれの帯域で変更できる構成であり、具体的には、撮像素子２３のゲイン等を変更する例が挙げられる。ゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainと最大のデジタル値との関係について、各チャンネルの感度値の最大ビット数が１２ビットであれば、４０９６階調となるが、いずれの階調にゲインを揃えるかは、想定される、その他の色温度での信号を考慮して設計する。例えば、Ｄ６５では、Ｓ３チャンネルの画素信号のレベルが高く出力されるので、この範囲が撮像素子の最大信号階調を超えないように、レンズの絞りを絞るか、全体のチャンネルゲインを下げる。
【００６７】
ゲイン制御に代えて、Ｓ１感度値、Ｓ２感度値、Ｓ３感度値をデジタル処理することで、各チャンネルの感度平均値Ｈを同一の値とすることも可能である。
【００６８】
図９（ａ）（ｂ）に示す通り、感度値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３と光の強さＩについて説明する。図９（ａ）に示す通り、色温度２９００Ｋの照明であると、２次元色彩計２の感度値Ｓ３が落ち、Ｓ１が上がる。スペクトルの相対強度Iに応じて、感度値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が長波長側の頂点が高くなり、面積も大きくなった分布をもつ。一方、図９（ｂ）に示す通り、色温度が６５００Ｋであると、２次元色彩計２の感度値Ｓ１が落ち、Ｓ３が上がる。スペクトルの相対強度Iに応じて、ゲインＳ１，Ｓ２，Ｓ３が短波長側の頂点が高くなり、面積も大きくなった分布をもつ。５０００Ｋでは（ａ）（ｂ）の中間の分布になる。チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御することにより、各チャンネルの感度平均値Ｈを同一の値とすることで、感度値Ｓ１２３やｘｙ色度値の色温度の変化による誤差を極めて少なくすることができる。
【００６９】
図１０は上記のチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御前後の画素カウント値ＡＣのヒストグラム分布の変化を示すグラフである。チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御前は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のそれぞれの画素カウント値ＡＣの曲線はシフトしているが、制御後は、３つの画素カウント値ＡＣを示す曲線は重畳している。例えば、１万画素（１００×１００）の解像度である場合、チャンネルゲイン制御前に、Ｓ１に属する画素の画素カウント値ＡＣ（Ｓ１）が８０００感度カウント値、Ｓ２に属する画素カウント値ＡＣ（Ｓ２）が１００００感度カウント値、Ｓ３に属する画素カウント値ＡＣ（Ｓ２）が１２０００感度カウント値の場合、Ｓ1感度値の平均値＝Ｓ２感度値の平均値Ｓ２＝Ｓ３感度値の平均値となるように調整するチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御後は、画素カウント値ＡＣ（Ｓ１）、画素カウント値ＡＣ（Ｓ２）、画素カウント値ＡＣ（Ｓ３）の分布が重なり合うといった例が挙げられる。一定比率とすることも可能であることは無論である。この比率は諸般の条件によって適宜設定が可能である。どのように色温度が変化しても、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御により、同一値（同一値のほか、一定比率でも実施可能）に制御することで、誤差の少ない感度値Ｓ１２３やｘｙ色度値を得ることが可能である。
【００７０】
チャンネルゲイン制御例については、Ｄ６５光源の照明下のデータをＤ５０光源での照明下と同様のｘｙ値が得られる変換が挙げられる。自然光下でも当然可能である。このゲイン制御は、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の各値の標準白色板５での感度平均値Ｈ（実施形態１）もしくは、小型の分光器の可視域のスペクトルとＳ１，Ｓ２，Ｓ３カーブの積の積分値が、等しくなるように、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ゲインを制御するものである（実施形態２）。
【００７１】
三刺激値ＸＹＺからＹ´ｘｙ表色系への変換式を数式２、３に挙げる。ここでは２次元色彩計２とともに輝度計（図示略）を使用し、Ｙは輝度計の値（ｎｔ）により校正してＹ´とした。色空間の変換式は慣用されているため、その他の詳しい式については割愛する。
【００７２】
XYZ表色系は、現在CIE標準表色系として各表色系の基礎となっている。光の三原色(R＝赤、G＝緑、B＝青紫)の加法混色の原理に基づいて発展したもので、色度図を使って色をYxyの3つの値で表わす。Yが反射率で明度に対応し、xyが色度になる。
【数５】
2018141687.tif 000008
【数６】
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【００７３】
撮像処理Ｓ２は、三つの分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）を基に２次元色彩計２によって対象物を撮像する工程である（図２、図４参照）。分光感度（Ｓ１(λ)、Ｓ２(λ)、Ｓ３(λ)）は図１に示す。撮影レンズ２１と光学フィルタ２２a、２２ｂ、２２ｃと撮像素子２３により撮像されると同時に入力処理Ｓ３が連続的に行われる。
【００７４】
図５の表示部２５の操作画面を説明する。（１）は画像表示領域を示す。２次元色彩計２のライブ中の画像や、サムネイル表示に入っている画像を選択した場合、この場所に表示される。（２）は画像表示縮尺である。Zoomの設定を変更することで、表示する画像の倍率を変えることができる。Gridチェックボックスグリッド線表示のOn/Offを切り替える。（３）は画像撮影・記録である。撮影開始、停止、保存ができるボタンである。LiveもしくはFocusボタンを押すとボタン表示がFreezeに変わり、Freezeボタンを押すと映像が止まる。ライブ表示前もしくはライブ表示停止中のボタン表示カラー画像をライブ中のボタン表示モノクロ画像をライブ中のボタン表示Liveボタンカラー画像のライブ表示が開始される。（４）はオーバーレイである。サムネイル内の画像を重ね合わせて画像を表示する。（５）は画像内のヒストグラム表示とピクセル値表示である。表示されている画像の中の色のヒストグラムを表示する。表示の種類はＳ１２３（２次元色彩計２からの感度値Ｓ１２３）とRGBの二つが選べる。ヒストグラム表示の下にピクセル値が表示される。Ｓ１２３は２次元色彩計からの画像データであり、人の視覚特性に近い感度のデータである。ヒストグラム表示は、画像の各チャンネル（Ｓ１２３）の各チャンネルの階調分布を示す。色度図は人間の眼がとらえることのできる色の範囲を平面で示す図である。xy値は色度図に置ける座標値である。ピクセル値はxy値、Lab値、Ｓ１２３値の3種類から選択できる。Image画像表示領域に表示されている画像の平均値である。ROIは選択されているプロファイルフレーム内の平均値である。Cousorは画像表示領域に表示されている画像のマウスカーソル下のピクセル値である。右横のMakerのボックスにチェックを入れると、マウスカーソル下のピクセル値は色度図ではどのあたりなのかを（１５）の領域に「＋」で表示することができる。（６）は色度図である。表示中の画像に含まれる色データが色度図上にプロットされる。（７）は各種設定である。Color Tempチェックボックスは色温度シミュレーションのOn/Offを指定する。Onにするとスライダが表示される。ライブ中、このスライダで色温度シミュレーションの調整が可能である。プロファイルフレームは白枠で設定される。（８）はサムネイルである。サムネイルは、撮影した画像などを一覧表示している小さな画像である。
【００７５】
本発明実施形態の色彩測定方法による色度値ｘｙの正確性について検証するための手順と、検証結果について説明する。ここでは照明管理下での結果を示すことができるので、自然光でも同様の結果となることは明らかである。
【００７６】
（１）管理下での照明（ここでは暗室条件下）でＤ５０光源と標準白色板５をセットする。２次元色彩計２により、Ｄ５０光源の照明下で標準白色板５を撮像する。照明はPanasonic社製Ｄ５０照明を用いた。
【００７７】
ここで用いた標準白色板５の分光反射率は表１の通りである。１〜１．５％以下の誤差が好ましい。可視域にフラットな分光反射率を有している。
【００７８】
（２）プロファイルフレームにより任意の特定領域を指定し、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御し、感度平均値Ｈを同じ出力に制御してから、標準白色板５と２４色マクベスチャートを撮像し、感度値Ｓ１２３を取得し、Ｄ５０光源での数式１に示す変換マトリクスを用いて、ＸＹＺ値を演算し、ＸＹＺ値からｘｙ値を読み込む。
【００７９】
（３）Ｄ６５光源と標準白色板５をセットして、Ｄ５０光源と同一の条件で、制御ソフトウェアを起動し、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御し、感度平均値Ｈを同じ出力に制御してから、標準白色板５と２４色マクベスチャートを撮影し、そのときのｘｙ値を読み込む。Ｄ５０光源とＤ６５光源でのｘｙ値の差がわずかなことを確認する。
【００８０】
（４）一方、上記のチャンネルゲイン制御のない２次元色彩計で標準白色板５を撮像した場合、Ｄ５０とＤ６５でのｘｙ値の差が大きなことが確認できた。
【００８１】
図１１、図１２にＲＧＢデジタルカメラのＤ５０光源の照明下のｘｙ色度値と、Ｄ６５光源の照明下の色度値、ＣＳ２０００のｘｙ色度値との比較を示す。デジタルカメラは、照明色温度に依らず誤差が大きい。色温度が変わるとその差も大きい。
【００８２】
図１３、図１４は、２次元色彩計２のＤ５０光源の照明下の色度値、Ｄ６５光源の照明下のｘｙ値と、ＣＳ２０００のｘｙ値の比較である。上記（４）でゲインを無制御とすると、Ｄ５０光源からＤ６５光源に照明光を変更した後のｘｙ色度値の測定誤差は、元のＤ５０光源も同様に誤差が大きい。
【００８３】
これに対して、図１５、図１６に示す通り、本実施形態の色彩測定方法によれば、Ｄ５０光源からＤ６５光源に照明光を変換した後のｘｙ色度値の測定誤差は、元のＤ５０光源と精度は大きく変わらない。
【００８４】
本実施形態の色彩測定方法は、照明色温度に依らず、一定のｘｙ色度値の色座標を示す。コニカミノルタ（登録商標）ＣＳ-２０００（以下、ＣＳ−２０００と略す）に近い正確な色の測定値（真値と考えられる）となり、照明色温度に依らず、一定の色座標を示す。照明光に依らないXYZ値を出力することにより、L*a*b*も、従来のデジタルカメラや、カラーチェッカーのように接触式でのＤ65光源下での値と同じように、非接触で遠方でも測定できる機能がある。
【００８５】
図１７にＤ５０光源データとＤ６５光源からＤ５０光源に変換したデータ（単純白色校正）とのＬａｂおよびΔＥを示す。ＬａｂおよびΔＥにおいても、上記ｘｙ色度値と同様の結果が得られた。
【００８６】
Ｌａｂへの変換は数式４により行った。
【数７】
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【００８７】
照明光に依らないXYZ数値を出力することにより、L*a*b*も、従来の分光放射輝度計や分光測色計の接触式でのＤ６５光源下での値と同じように、屋外での非接触で遠方の建造物でも測定できる機能を実現できる。
【００８８】
上述した演算処理においては、分光感度のＳ１２３の特性カーブが図１で示す国立大学法人静岡大学が提案する正確な値であった場合には、正確な値を指し示す。実際の２次元色彩計の特性は、設計値からはある精度で外れているので、補正マトリクスを入れることにより、さらに精度を増すことが可能となる。
【００８９】
この補正マトリクスは、例えば、予め、Ｄ６５光源の照明下での補正値を入力して作成し、各係数は、２次元色彩計２の標準色温度５０００Ｋとの差の係数として、割り振る。これにより、例えば、５０００Ｋ〜６５００Ｋの範囲の色温度の照明に対応した５０００Ｋに正確に換算したＸＹＺ値が求められる。これをさらに、Ｌ＊ａ＊ｂ＊の値に換算することも容易にできる。色温度適応範囲を広げるためには、補正マトリクスを複数温度領域ごとに設けるなどの対応が可能となる。
【００９０】
以上説明した通り、白色値の出力をＤ５０光源と同じにするためにＤ５０での変換マトリクスで変換しただけの簡便な方法により、白色値以外の出力も、同じＸＹＺ出力が得られるため、結果として、同じ色度値が得られる。即ち、色々な照明の色温度又は自然光で撮影しても、２次元色彩計２のチャンネルゲインを制御し、感度平均値Ｈの値を合わせ、撮影するだけで、Ｓ１２３からＸＹＺ値への変換マトリクスを取った時の照明条件（この説明ではＤ５０光源）と等価な出力値がＤ６５光源でも得られる。そのため、屋外の太陽光などの自然光で、天候や季節に応じて変わる照明の色温度が変化しても、一定の色温度で測定した測定値が得られる。
【００９１】
本発明の第２実施形態の色彩測定方法を図１８〜図２１を参照して説明する。この第２実施形態は、標準白色板５に代えて、分光器２０９で環境光を測定し、スペクトルＩ（ｉ）を検出するスペクトル検出ステップと、前記検出されたスペクトルと、ＸＹＺ表色系の２次元色彩計に設定された、ＣＩＥ  ＸＹＺ等色関数と等価に線形変換された特定の三つの規格化感度とを積算して出力値とし、三帯域について、それぞれ、感度値に対する積分値である出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを演算する出力値演算ステップと、２次元色彩計２のチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御することにより、三つの出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを一定比率とする出力値調整ステップと、出力値調整ステップにより三つの出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outが同一となるようにした後に、撮像を行うことで感度値Ｓ１２３を取得し、感度値Ｓ１２３を特定変換マトリクスによりＸＹＺ表色系の色度値に変換するＸＹＺ系表色値変換ステップと、を備えたことを特徴とする。三つの出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outが一定比率となる実施例も可能である。
【００９２】
２次元色彩計２は第１実施形態の図２に示す回路に、図１８に示す分光器２０９を内蔵したもので、その時の環境光を測定し、このとき撮影により得られた出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを積算し、常にどのような他の色温度でも同じｘｙ値を取得できることが特徴である。つまり、測定対象がどのような環境光下であっても、定められた一定の色温度の環境下で測定したような色度値ｘｙが得られる。常に一定の色度値ｘｙの数値を得ることにより、屋外の色温度変化に依らない色数値の定量化を可能とする。２次元色彩計２に分光器２０９を内蔵せず、別体とし、接続し、通信可能な構成としてもよい。
【００９３】
マイクロ分光器２０９は、例えば、浜松フォトニクス社製のC12666MAが例示できる。これは、MEMS技術とイメージセンサ技術を融合した指先大の超小型分光器ヘッドで、感度波長範囲は340〜780nm、波長分解能は15nm maxである。対象物をマイクロ分光器で撮像し、分光感度特性、つまり、感度波長範囲の波長に対するスペクトルの出力値である相対感度（％）が得られる。
【００９４】
図１８において、２次元色彩計２に分光器２０９が内蔵され、２次元色彩計２と演算処理装置７とが通信可能に接続され、演算処理装置７が表示装置８と接続されている。
【００９５】
実施形態１では、基本的には２次元色彩計２の制御ソフトウェアで、データの取得をしているが、図１８に示す演算処理装置７（例えば、コンピュータ）側に制御ソフトウェアを備え、２次元色彩計２を接続し、２次元色彩計２から演算処理装置７に、マイクロ分光器２０９の出力と、規格化感度Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３との積である、出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３out、及び、撮像により得られた感度値Ｓ１２３を送信し、演算処理装置７でゲイン制御のコマンドを２次元色彩計２に送って、２次元色彩計２でチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御を行った後、撮像した感度値Ｓ１２３を、２次元色彩計２から演算処理装置７に送信し、感度値Ｓ１２３からＸＹＺ値に数式１によりマトリクス変換演算の処理を行う。
【００９６】
２次元色彩計２の出力は、分光器２０９から演算部２４に入力するスペクトル値Ｉ（ｉ）と、図１に示す規格化感度Ｓ１（i）、Ｓ２（i）、Ｓ３（i）の各々との積算値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outは可視領域の波長の範囲（３８０nm〜７８０nm）で特定のスペクトル値（ｉ＝１〜n：ｎは３８０〜７８０の分光範囲を特定の分解能例えば5nm分解能）について積算した値となる。計算式は数式５となる。
【数８】
2018141687.tif 000011
【００９７】
実施形態１では、２次元色彩計２の演算部２５ですべてを処理したが、実施形態２では、２次元色彩計２でのチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainの制御は、演算処理装置７からのコマンドに従って実施される。
【００９８】
図１９に示す通りの処理Ｓ２００〜Ｓ２２０の処理が演算処理装置７により、繰り返し、サブルーチンで処理される。
【００９９】
Ｓ２００においてマイクロ分光器２０９により環境光（例えば、Ｔ５０００Ｋ（例示であり他の温度Ｔ６５００等でもよい）での波長λに対する光の強さＩを測定した測定値と、規格化感度の積である出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを２次元色彩計２から受信する。
【０１００】
Ｓ２１０において、チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御し、出力値を同一に制御するコマンドを作成し、２次元色彩計２に送信する。
【０１０１】
Ｓ２２０で、２次元色彩計２でチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御し完了した後、撮像を行い、感度値Ｓ１２３を受信し、感度値Ｓ１２３を演算処理装置７でＸＹＺ値に変換する。
【０１０２】
以上の処理を図２０、図２１の例を挙げて説明する。マイクロ分光器２０９によりＴ＝５０００Ｋ、６５００ＫでのスペクトルＩ（ｉ）を測定する。スペクトルＩ（ｉ）を、規格化感度Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３で掛け算し、これらをそれぞれ積分して斜線に示す曲線範囲内の出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを演算処理装置７に出力する。演算処理装置７からのコマンドで２次元色彩計２がチャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainを制御する。この結果、図２２に示す通り、ゲイン制御後は、出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outが同一値となり、図２２に示す通り、ヒストグラム分布が変化することは実施形態１と同様である。
【０１０３】
第２実施形態による、２次元色彩計２のＤ５０光源照明下色度値、Ｄ６５光源照明下色度値、ＣＳ２０００ｘｙ色度値との比較は第１実施形態と同様の結果が得ることができ、２次元色彩計２は、照明色温度に依らず一定の色座標を示すことも同様である。なお、第２実施形態の２次元色彩計２は標準白色板を使用せずに、分光器によりＳ1out、Ｓ２out、Ｓ３outを同一値とするものであるが、Ｌａｂ変換のための校正には標準白色板を利用する。
【０１０４】
第２実施形態の効果は第１実施形態の効果と同様であるので、説明は援用する。
【０１０５】
本発明の第３実施形態の色彩測定方法について図２２を参照して説明する。この第３実施形態は、第２実施形態を応用したものであるので、共通する説明は援用し、相違する点を説明する。この色彩測定方法を医療用、例えば、内視鏡用カメラ３０２に適用したものである。キセノン光源３０６のように管電圧を変えて光量を強くすると色温度が高くなるような照明であっても、一定の色温度で対象の色を測定することが可能となる。キセノン光源３０６の照明光は、導光用光ファイバ３０６ａを介して内視鏡用カメラ３０２に導入され患部を照明する。内視鏡用カメラ３０２は２次元色彩計２に対応するものである。キセノン光源３０６の照明光は導光用光ファイバ３０６ｂを介して小型分光器３０９に導入され、キセノン光源スペクトル信号Ｉ（ｉ）が検出され、カメラコントロールユニット３２４に出力される。図２２において、患者Ｐに内視鏡用カメラ３０２が用いられ、内視鏡用カメラ３０２からの映像信号は、導光用光ファイバ３０２ａを介してカメラコントロールユニット３２４に入力される。カメラコントロールユニットでは実施形態２の説明した出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを演算し、実施形態２と同様のゲイン制御を行い、内視鏡用カメラ３０２にコマンドを送信し、ゲインを調整した後、映像信号をゴーグル３５０に送信する。ゴーグル３５０は指示装置３５１で可動可能に支持されている。このゴーグルは常に一定の色温度で患部を観察できるものとなる。医学的には一定の色温度で患部が見えることにより、医師Ｍが血液や腫瘍患部等の色の判断がより正確にできることとなる。
【０１０６】
なお、本発明の実施形態は、上記の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲に
おいて、改変等を加えることができるものであり、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれ、前記技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることは言うまでもない。例えば、各チャンネルゲインＳ１gain，Ｓ２gain，Ｓ３gainをゲイン制御して、感度平均値Ｈ又は出力値Ｓ１out、Ｓ２out、Ｓ３outを同一値にする、或いは、一定比率に制御する制御手法は実施形態に記載の方法に限られず、その他の方法によっても本発明の技術的思想は実施できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明の色彩測定方法は、照明光に依存せずに撮像の色度値を定量化できるため、２次元測色の範囲が拡大できる。
【符号の説明】
【０１０８】
２・・・２次元色彩計
５・・・標準白色板
６・・・照明部
２１・・・撮影レンズ
２２ａ・・・光学フィルタ
２２ａ´・・・ダイクロイックミラー
２２ｂ・・・光学フィルタ
２２ｃ・・・光学フィルタ
２２ｃ´・・・ダイクロイックミラー
２３・・・撮像素子
２３ａ・・・撮像素子
２３ｂ・・・撮像素子
２３ｃ・・・撮像素子
２４・・・演算部
２５・・・表示部
２６・・・反射鏡
２７・・・フィルタターレット
２０９・・・分光器
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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