(57)【要約】      （修正有）【課題】測色機器とは別の干渉光や反射光といった光学機器や画像機器を使わないと解析できない分類定義を無くし、マルチアングル測色機器で得られるデーターだけで色差判定を可能にする方法を提供する。【解決手段】複数の受光角で得られる分光反射強度の組み合わせから、視覚特性を踏まえて、複数の色が存在する平面を観察する際に起きる色弁別阻害要因もしくは色空間の縮小要因、さらに色認識の変換を定義する。【選択図】図１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチアングル測色機器から得られる、複数の明るさや色を感じられる表面色の測色データーの処理において、３角度以上の明度もしくは分光反射強度の変化を用いてカテナリー曲線を描き、得られる係数を用いて、許容明度や許容色差との関連付けや予測を行うことを特徴とする測色値の目視評価への換算方法。
【請求項２】
請求項１を使って色差項の補正係数SLを求めることを特徴とするマルチアングル測色機器用の計算式。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の受光角を持つ測色機器で得た表面色の分光反射率から、目視で感じる色差に換算し、カラー部品の品質管理を行うシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
測色機器の中で、複数の受光角を持つ機器、別名称ではマルチアングル（以降、マルチアングル測色機と書く）は、自動車用塗料などの見る角度で色が変わる塗装色、一般的にはメタリックやパールと呼ばれる塗装、で使われている。マルチアングル測色では、正反射光に近い明るく見える部分から、正反射光から遠い暗く見える部分まで、複数の分光反射強度を計測できる。一般的には、JIS規格のCIELab表色系に換算し、色を3つの値による座標で表示することが多い。色を比較するには、対象物のうちターゲットとなる座標と、リファレンスとなる座標の差を求め、３つの座標を立体座標とみなし、ピタゴラスの定理で距離を求め、幾何的な値を色差とみなす。
【０００３】
しかし、メタリックやパールをマルチアングル測色した座標の距離から色差を求めてみても、目視で感じる色差と合致しないことが多い。機器では明らかな差が有るはずなのに目視では感じられない、またその逆もあり、といった機器への信頼や規格の定義を揺るがす欠点があった。
【０００４】
従ってカラー製品の生産を行う工場では、評価に目視評価が欠かせない。測色機器はあくまで補助的な役割であり、個々の目視評価の結果を測色値と照合し、ケース・バイ・ケースで変化する値を読み取っていく必要があった。
【０００５】
この改善策として、メタリック、パールといった塗色タイプの発色形態により、吸収、反射、干渉のいずれかに分類して、各分類ごとに塗色の良否判定を決定していく方法が有る。
分類カテゴリーは、塗料タイプ、受光角、塗色明度、となり、発色形態の異なる塗料タイプという分類形態を増やしたことで、実用に耐えうる関係式を求めている。しかしながらこの方法でも、塗料タイプや発色形態といった定義が難しく、判断があいまいで使いにくいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１７３２７２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】COLORIMETRY Understanding the CIE System. JANOS SCHANDA:, Wiley-InterScience (2007) 91-97
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、分類定義を無くし、干渉光や反射光といった測色機器とは別の光学機器や画像機器を使わないと解析できないデーターを排除して色差判定を可能にする点である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複数の受光角で得られる分光反射強度の組み合わせから、視覚特性を踏まえて、複数の色が存在する平面を観察する際に起きる色弁別阻害要因もしくは色空間の縮小要因、さらに色認識の変換を定義することを、最も主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による計算方式は、マルチアングル測色機器から得られる値だけで、色差の総合判定値を出力できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】代表的なマルチアングル測色機器の受光角の説明図である。
【図２】シルバーメタリックの分光反射率測定例である。
【図３】シルバーメタリック塗色の測色結果L*を縦軸に、横軸には受光角を置いてプロットしたグラフである。
【図４】図２の測色結果から５角度の明度を描写し、シルバーメタリックをマルチアングル測色機がとらえるイメージを表したものである。
【図５】パールホワイト塗色の測色結果L*を縦軸に、横軸には受光角を置いてプロットしたグラフである。
【図６】図４の測色結果から５角度の明度を描写し、パールホワイトをマルチアングル測色機がとらえるイメージを表したものである。
【図７】５角度の中で最もL*の高い１５度から、最もL*の低い１１０度を引いた値を横軸に、縦軸には目視で許容されたL*の差｜ΔL｜の関係を４５度のL*を対象にして表したものである。
【図８】図７と同じ横軸で２５度のL*を対象にして表したものである。
【図９】図７と同じ横軸で７５度のL*を対象にして表したものである。
【図１０】図７と同じ横軸で１１０度のL*を対象にして表したものである。
【図１１】図７と同じ横軸で１５度のL*を対象にして表したものである。
【図１２】図２のデーターを元に(数１)を使って、明度曲がり係数Ｗを求めた例である。
【図１３】図４のデーターを元に(数１)を使って、明度曲がり係数Ｗを求めた例である。
【図１４】マルチアングル測色機器で求められる、５つの受光角で色差を求める補正係数の算出式である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
色弁別の阻害要因もしくは色空間の縮小要因の１つは、塗膜表面を見た時に感じられる粒子のまぶしさであり、その粒子が発する強い光の分布を、光源が正反射する角度に最も近い受光角と最も遠い受光角の差だけでなく、さらに中間受光角の変化も光輝分布特性に関連付けて因子に加えることで、精度の高い算出を実現した。
【００１３】
また、定められた標準光源の強度では、正反射に近い受光角では反射が強すぎ知覚できる白（L=100）を超えてしまうが、照明が暗い環境や遠ざかると見えるケースを考慮し、標準光源の強度よりも弱めた光を想定した算出を行うことで、実際の見えに近づけた差の表示を実現した。
【実施例１】
【００１４】
図１は、代表的なマルチアングル測色機X-RiteMA68の４５度入射、そして正反射光の位置を０度と置いた５つの受光位置を角度で示した、１５度、２５度、４５度、７５度、１１０度といった受光角を示した図である。例えばシルバーメタリック色では、正反射光に近い１５度や２５度では反射が強いため明度が高いと測色される、４５度では正面から眺めた平均的な見えでライトグレー相当に、７５度や１１０度ではダークグレー相当に測色される。通称で１５度や２５度をハイライト部、７５度や１１０度をシェード部と呼ぶことが有る。
【００１５】
測色機器はプリズムもしくはプリズムに相当する複数のカラーフィルターで、入射される光を波長別に分け強度を測定する。入射光に対する白色散乱の反射を基準に、分光反射率として波長別に値が記録され、例えばシルバーメタリックで分光反射率を取得すると、最も正反射光に近い１５度での分光反射率は、白色散乱想定を超えて図２のように100％を超える。
【００１６】
測色で得られる代表的な値である明度はL*と表される。L*=100が知覚できる最大の明るさ、L=0が最大の暗さである。L*はイメージとしては白と黒で例えてもらうこともできる。
L*を分光反射率から求めるには、ＪＩＳやＩＳＯなど数多くの規格に定められているＣＩＥ（国際照明委員会）で定められた計算方法を用いる。視覚細胞の感度に相当する550nm近辺をピークとする関数で分光反射率を積分した光刺激強度を、脳のの知覚に模した刺激量が強くなるにしたがって緩和される1/3乗の曲線で換算するようになっている。
【００１７】
そのL*を縦軸に横軸には受光角を置いてプロットすると、メタリック色は図３のように表される。
分光反射率が高い順に、受光角が正反射光から遠い１１０度が最も小さい値となり影に見えるように斜めから見た部分を表す。７５度はもうすこし明るく見えるように傾けた位置に相当し、４５度は光の当たる角度と正反射光の中間位置の一般的に正面から眺めた明るさに相当する。２５度、１５度と正反射光に近づくにつれ明るい数字が表示され、本来の知覚できる最大の明るさのはずであるL*=100を超えてしまう。
【００１８】
図３ではグラフとして数値の大きさで明るさの変化を表示したが、測色値をコンピューターの色空間に変換すれば、図４のように、５角度の測色結果を塗りつぶしたブロックの集合体とすることもできる。上が明るく下が暗く、差があることがイメージで確認できる。しかしL*=100を超えた結果は露出オーバーのような状態となり白以外の表現ができない。
【００１９】
図３と同じように、ホワイトパールの測色値をプロットすると、図５のように表される。シルバーメタリックと違って、４５度から１１０度にかけての変化が少なくなっている。
【００２０】
図４同様に、図５のホワイトパールの測色値から、ブロックを描画すると図６のように、４５度から１１０度も白く描画される。
【００２１】
５角度の中で最もL*の高い１５度から、最もL*の低い１１０度を引いた値を横軸に、縦軸には目視で許容された｜ΔL｜をプロットすると、受光角４５度のL*では、図７に示すようにＲ2が０．８２６と高く、相関が高いことがわかる。
【００２２】
同じ横軸で２５度のL*を対象に比較しても、図８に示すようにＲ2が０．７９２と高い相関を示す。
【００２３】
同じ横軸で1５度のL*を対象に比較すると、図９に示すようにＲ2が０．７０９６と相関関係がやや低くなってくる。
【００２４】
同じ横軸で７５度のL*を対象に比較すると、図１０に示すようにＲ2が０．６０３７と相関関係がさらに低くなってくる。
【００２５】
同じ横軸で１１０度のL*を対象に比較すると、図１１に示すようにＲ2が０．３８２６と弱く、他に影響する因子があることがわかる。
【００２６】
以上の関係を調べた結果、明るい部分と暗い部分の差の大きさが、２つの物体を比較した場合の明度の許容幅の寛大さを表す｜ΔL｜と関連付けられそうなことは判ったが、マルチアングル測色機器で観察される１５度と１１０度の明度L*の差だけでは相関の低い場合が有り、予測精度を高めるためにさらに因子の追加が必要であることがわかり、新たな指標を開発した。
【００２７】
改めて代表的な塗色を検証すると、図１２のようなシルバーメタリックの受光角に対する明度変化は、受光角が大きくなるにつれて均等に垂れ下がっているように見える。逆に図１３のようなパールホワイトでは４５度から１１０度にかけての変化が少ないが、２５度から１５度にかけては傾きが急になっている。この変化を紐の垂れ下がりに例え、紐の重さを求める係数を参考に、カテナリー曲線を使って曲りを表す式を下記の数式１で定めた。
【００２８】
（数式１）
L*25deg = L*d* [cosh(W*S25deg)-1] / [cosh(-W)-1] +L*110deg  S25deg=-(110-25)/(110-15)=-0.8947
L*45deg = L*d* [cosh(W*S45deg)-1] / [cosh(-W)-1] +L*110deg  S45deg=-(110-45)/(110-15)=-0.6842
L*75deg = L*d * [cosh(W*S75deg)-1] / [cosh(-W)-1] +L*110deg  S75deg=-(110-75)/(110-15)=-0.3684
ただし  L*d= L*15deg - L*110deg
以上の関係式を展開してWを求めるか、展開せずに最少２乗法を用いてWを計算することで、明度曲がり係数Wと、１５度−１１０度の明度差L*dと、１１０度の明度から、明度曲がり曲線を求める。
【００２９】
この曲線からは、５角度を超え、さらなる明るさの上昇を予想できるため、粒子の光輝感の強さを表すモデルの１つとして使うことができる。
図１２に示すようにシルバーメタリックはＷ＝２．８、図１３に示すようにホワイトパールではＷ＝７．７という数値で表せる。
【００３０】
図７、図８、図９、図１０、図１１で示した、１５度、２５度、４５度、７５度、１１０度の|ΔL*|を、新たに設定した明度曲がり係数Ｗを加え、明度変化L*d、塗色明度L*、との複合的な関係を数多くのサンプル色で確認したところ、図１４のようなシンプルなの重回帰式で表せることがわかった。重相関係数は0.95以上に高まり、実用上十分な信頼性がある。
【００３１】
図１４で求めたSLを適用して、ΔE00に準じた以下の式でΔEを計算する。
【００３２】
（数式２）
ΔE＝[ (ΔL*/ SL) 2＋(ΔC'/ SC) 2＋(ΔH'/ SH) 2＋RT (ΔC'/ SC) (ΔH'/ SH) ] 0.5  
【００３３】
色差同一面であるのに複数の色や明るさを知覚したときに多様な判断は、最も強いと感じられた刺激に支配される。従って図９で求めたSLを使ってCIELab表色系の座標から求めた色差式の全角度のうち、最も差が大きかった最大値を総合判定値とする。
【００３４】
（数式３）
ΔE(MA)＝ MAX[ΔE(15deg)、ΔE(25deg)、ΔE(45deg)、ΔE(75deg)、ΔE(110deg)]  
【産業上の利用可能性】
【００３５】
今までは新たに導入した塗色は、目視評価と測色値を照合したデーターベースを構築しないと機器だけで判定するのが難しかったが、図１４の式を使うことで、既存色と異なる明度変化を持つ塗色を測定しても客観的に判定ができる。テストピースなどの色差判定試験だけでなく、カラー部品や車体塗装の生産ラインの品質保証を行う上でも、ｄL*の管理幅を容易に設定でき、迅速な生産準備につなげることができると思われる。
【００３６】
５角度型のマルチアングル測色機器に限らず、さらに受光角や入射角が増えたタイプの測色機器全般に対しても、係数との関連付けを追加していくことで、より精度の高い判定が可能になっていくと思われる。目視評価があいまいであったため品質目標が正確に定められなかった塗装などの製造工程の革新や、遠隔地同士で生産する異なるカラー部品を組み合わせた時の色差発生有無だけでなく、総合的な見栄えの評価への適用まで、測色機器の普及と一緒になった幅広い利用を期待する。
【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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