(57)【要約】【課題】コスト及び時間をかけずに観測者のメタメリズムを考慮した評価に基づく限界値設定ができる照明装置を提供する。【解決手段】ＬＣＤプロジェクタ１１は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を試料面１に投影し、制御部４１は、標準観測者が標準照明光の下で試料面１を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるようにＬＣＤプロジェクタ１１の各成分光束の強度を制御する。【選択図】  図１
2004198255.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を試料面に投影する照明手段と、
想定する観測者が想定する照明光の下で前記試料面を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるように前記照明手段の各成分光束の強度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記試料面の分光反射率と、想定する観測者及び実観測者の等色関数と、想定する照明光の分光強度分布とに基づいて、想定する観測者が前記試料面を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与える前記照明手段の各成分光束の強度を算出し、算出された各成分光束の強度に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記制御手段は、想定する観測者の等色関数をｒ0（λ）、ｇ0（λ）、ｂ0（λ）とし、想定する照明光の分光強度分布をＩ（λ）とし、試料面の分光反射率をＲ（λ）とし、実観測者の等色関数をｒ0’（λ）、ｇ0’（λ）、ｂ0’（λ）とし、照明光の単位成分光束の分光強度分布をＩr0（λ）、Ｉg0（λ）、Ｉb0（λ）とし、その強度をＫr、Ｋg、Ｋbとし、実観測者が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、
【数１】
2004198255.tif 000009
とし、想定する観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを、
【数２】
2004198255.tif 000010
としたとき、Ｒ’＝Ｒ、Ｇ’＝Ｇ、Ｂ’＝Ｂとなる成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbを求めて前記照明手段を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の照明装置。
【請求項４】
前記照明手段は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を前記試料面に投影し、
前記制御手段は、前記試料面上の複数の領域を前記分光強度の異なる投影光によって投影することで色差対を作成するように前記照明手段を制御することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項５】
実観測者と略同条件で試料面による反射光の分光強度分布を測定する分光輝度計をさらに備え、
前記制御手段は、前記分光輝度計によって測定された分光強度分布から実観測者が得る三刺激値を算出し、算出された三刺激値に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、観測者が試料面を目視評価するための照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、製品の色に関する品質は、目視あるいは測定器によって評価され、判別されている。特に近年は、品質とコストという相反する要求が厳しくなっていることから、測定器による評価、判別が主流になりつつある。測定器による評価、判別の場合、判別の基準となる色差限界値（以下、単に限界値とする。）が品質と良品率（つまり、コスト）とを左右するので、この限界値をいかに決定するかが重要となる。限界値は、必要十分に精度よく設定される必要があり、色空間の色相、彩度及び明度の各正負方向（６方向）について設定して、それらで決まる楕円面状の境界で判別することが多い（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
また、ＣＭＣ色差式やＣＩＥ９４色差式などによって規定されている全色空間にわたって楕円面状の境界を与える一般化された色差式も用いられているが、一般化に限界があり、表面性状など製品固有の条件の影響を反映できないことから、色ずれサンプルを複数の観測者によって目視評価することによって決定されることが多かった（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２９２５６号公報
【非特許文献１】
ＡＳＴＭ（American Standard Testing Method）Ｄ３１３４−９７
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の目視評価には以下の問題があった。まず、限界値を決定するためには、色空間の各方向について、複数のレベルの色ずれサンプルが必要となる。また、実製品の目視評価で限界値を決定するには、各方向の色ずれ品が出揃うまで限界値を設定することができない。また、実観測者の等色関数と標準観測者の等色関数との差によるメタメリズムを避けることができない。さらに、メタメリズムを考慮した限界値を設定するには、目視評価を複数の観測者で行う必要があり、コスト及び時間がかかる。
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、コスト及び時間をかけずに観測者のメタメリズムを考慮した評価に基づく限界値設定ができる照明装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る照明装置は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を試料面に投影する照明手段と、想定する観測者が想定する照明光の下で前記試料面を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるように前記照明手段の各成分光束の強度を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
この構成によれば、照明手段によって、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像が試料面に投影され、制御手段によって、例えば、標準観測者が標準照明光の下で試料面を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるように前記照明手段の各成分光束の強度が制御される。
【０００９】
同様に、等色関数が与えられた仮想の１又は複数の観測者が、分光強度分布が与えられた仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を簡単かつ短時間に再現することができる。したがって、標準観測者だけでなく、複数の非標準観測者（Deviate Observer）の見え方を一人の実観測者でシミュレーションすることができるので、コスト及び時間をかけずに観測者のメタメリズムを考慮した評価に基づく限界値の設定が可能になる。
【００１０】
また、上記の照明装置において、前記制御手段は、前記試料面の分光反射率と、想定する観測者及び実観測者の等色関数と、想定する照明光の分光強度分布とに基づいて、想定する観測者が前記試料面を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与える前記照明手段の各成分光束の強度を算出し、算出された各成分光束の強度に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することが好ましい。
【００１１】
この構成によれば、試料面の分光反射率と、例えば、標準観測者及び実観測者の等色関数と、標準照明光の分光強度分布とに基づいて、想定する観測者が試料面を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与える照明手段の各成分光束の強度が算出されるので、標準観測者が標準照明光の下で試料面を観察したときの見え方を実観測者がシミュレーションする条件を高精度に再現することができる。同様に、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００１２】
また、上記の照明装置において、前記制御手段は、想定する観測者の等色関数をｒ0（λ）、ｇ0（λ）、ｂ0（λ）とし、想定する照明光の分光強度分布をＩ（λ）とし、試料面の分光反射率をＲ（λ）とし、実観測者の等色関数をｒ0’（λ）、ｇ0’（λ）、ｂ0’（λ）とし、照明光の単位成分光束の分光強度分布をＩr0（λ）、Ｉg0（λ）、Ｉb0（λ）とし、その強度をＫr、Ｋg、Ｋbとし、実観測者が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、
【００１３】
【数１】
2004198255.tif 000003
【００１４】
とし、想定する観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを、
【００１５】
【数２】
2004198255.tif 000004
【００１６】
としたとき、Ｒ’＝Ｒ、Ｇ’＝Ｇ、Ｂ’＝Ｂとなる成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbを求めて前記照明手段を制御することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、実観測者が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’と、想定する観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂとが等しくなるように照明手段の各成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbが算出され、算出された強度Ｋr、Ｋg、Ｋbで試料面を投影するように照明手段が制御されるので、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００１８】
また、上記の照明装置において、前記照明手段は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を前記試料面に投影し、前記制御手段は、前記試料面上の複数の領域を前記分光強度の異なる投影光によって投影することで色差対を作成するように前記照明手段を制御することが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、照明手段によって、異なる分光強度分布を有する複数、好ましくは３以上の成分光束で形成される画素で構成される画像が試料面に投影され、制御手段によって、試料面上の複数、好ましくは２以上の領域を分光強度の異なる投影光によって投影することで色差対を作成するように照明手段が制御される。
【００２０】
したがって、試料面に色空間の任意のベクトルに対応する色差を再現することができ、実際に多数の色ずれサンプルを作成することなく、各方向に沿った任意の限界色ずれサンプルを再現して目視評価し、色差限界値を確定することができる。
【００２１】
また、上記の照明装置において、実観測者と略同条件で試料面による反射光の分光強度分布を測定する分光輝度計をさらに備え、前記制御手段は、前記分光輝度計によって測定された分光強度分布から実観測者が得る三刺激値を算出し、算出された三刺激値に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することが好ましい。
【００２２】
この構成によれば、分光輝度計によって、実観測者と略同条件で試料面による反射光の分光強度分布が測定され、制御手段によって、分光輝度計によって測定された分光強度分布から実観測者が得る三刺激値が算出され、算出された三刺激値に基づいて照明手段の各成分光束の強度が制御されるので、照明手段の成分光束の分光強度の変化の影響を受けずに、目視評価や限界色差の確定をすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施形態である照明装置の構成の一例を示す図であり、図２は、図１に示す照明装置を矢印Ａ方向から見た図である。照明装置１００は、無彩色の背景面２及び背景面２に開けられた試料用開口２ａの背後に置かれた試料面１に照明光を送る主照明部１０、試料面１の反射率や観測者の等色関数測定時に試料面１に照明光を送る補助照明部２０、試料面１の反射光１ａを評価測定する評価測定部３０及び測定データを処理し、主照明部１０及び補助照明部２０を制御する演算制御部４０で構成される。
【００２５】
主照明部１０は、ＬＣＤプロジェクタ（液晶プロジェクタ）１１及び照明用反射鏡１２で構成される。ＬＣＤプロジェクタ１１は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束１０ａを水平方向に放射する。照明用反射鏡１２は、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射された光束１０ａを試料面１に向けて反射させる。ＬＣＤプロジェクタ１１から水平に放射された光束１０ａは、照明用反射鏡１２によって下方に向きを変え、試料面１に垂直な方向の光束となって試料面１及び背景面２上にカラー画像を投影する。
【００２６】
なお、本実施の形態では、ＬＣＤプロジェクタ１１を用いたが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタ等の他の照明を用いてもよい。特に、ＤＬＰプロジェクタは小型化及び軽量化が容易であるため、照明装置１００にＤＬＰプロジェクタを用いることによって、装置の小型化及び軽量化を実現することができる。
【００２７】
また、ＬＣＤプロジェクタ１１を試料面１の上方に配置し、照明用反射鏡１２を介さずに、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射された光束１０ａを直接試料面１に放射してもよい。
【００２８】
補助照明部２０は、光源２１、コンデンサレンズ２２、バンドパスフィルタ２３、照明用開口２４ａを有する照明用開口板２４、結像レンズ２５、遮光板２６及び駆動部２７で構成される。
【００２９】
光源２１は、例えば、白熱光源であり、コンデンサレンズ２２に向けて光束２０ａを放射する。コンデンサレンズ２２は、光源２１の像を結像レンズ２５の近傍に形成する。バンドパスフィルタ２３は、所定の帯域の波長を通過させる複数のフィルタであり、全可視波長域（例えば、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）にわたって分布する中心波長を有している。なお、本実施の形態においてバンドパスフィルタ２３は、７種類の波長λk（ｋ＝１〜７）の光束を透過させる。照明用開口板２４は、通過する光束２０ａを照明用開口２４ａによって規制する。結像レンズ２５は、照明用開口２４ａの像を試料面１に形成する。照明用開口板２４の直後には、光束２０ａを遮蔽する遮光板２６が設けられており、この遮光板２６を挿入することによって光束２０ａを遮蔽することができる。駆動部２７は、制御部４１からの制御信号に基づいて光源２１を駆動させるとともに、遮光板２６を駆動させる。
【００３０】
光源２１から放射された光束２０ａは、コンデンサレンズ２２によって収束され、バンドパスフィルタ２３に入射する。バンドパスフィルタ２３及び照明用開口板２４の照明用開口２４ａを通過した光束２０ａは、結像レンズ２５によって照明用開口２４ａの像を試料面１に形成する。なお、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射される光束１０ａと、光源２１から放射される光束２０ａとが重ならないようにするため、図２に示すように、光源２１から放射される光束２０ａは、図１の紙面奥行き方向に所定の角度だけ傾いている。なお、光源２１を試料面１に対して垂直上方に設け、光源２１から放射される光束２０ａを垂直に試料面１に照明し、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射される光束１０ａを図１の紙面奥行き方向に所定の角度だけ傾けてもよい。なお、光束２０ａ又は光束１０ａを傾ける方向及び角度は、照明装置１００の構成等に応じて適宜設定してもよい。
【００３１】
評価測定部３０は、２つの評価用開口３１ａを有する評価用開口板３１、評価用反射鏡３２及び分光輝度計３３で構成される。
【００３２】
評価用開口板３１は、試料面１に対して角度θ方向の反射光１ａを観測者６が目視観測することができる位置に設けられており、観測者６が目視観測するために２つの評価用開口３１ａが設けられている。観測者６は、試料面１からの反射光１ａを試料面１に対して角度θの方向から観測する。なお、本実施の形態では、角度θは４５°であり、いわゆる、０／４５光学系（０／４５ジオメトリ）をなす。評価用反射鏡３２は、図２に示すように、評価用開口板３１に設けられた２つの評価用開口３１ａの間に設けられており、試料面１からの反射光１ａを分光輝度計３３に向けて反射させる。分光輝度計３３は、試料面１からの反射光１ａの分光強度分布を測定する。
【００３３】
試料面１からの４５°方向の反射光１ａが、評価用開口板３１の評価用開口３１ａを通して観測者６に目視観測されるとともに、反射鏡３２を介して略同じ方向から分光輝度計３３によって分光強度分布が測定され、測定された分光強度分布データは、演算制御部４０に出力される。
【００３４】
演算制御部４０は、制御部４１、入力部４２及び表示部４３で構成される。制御部４１は、例えば、ＣＰＵ（中央演算処理装置）及びメモリ（記憶装置）等から構成され、想定される観測者が、想定される照明光の下で前記試料面を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるようにＬＣＤプロジェクタ１１の各成分光束の強度を制御する。つまり、制御部４１は、ＬＣＤプロジェクタ１１に画素ごとのＲＧＢ各成分の強度データを出力することで、ＬＣＤプロジェクタ１１を制御する。なお、以下の説明では、想定される観測者としては標準観測者を用い、想定される照明光としては標準照明光を用いるが、想定される観測者としては、等色関数が与えられた非標準の観測者を用い、想定される照明光としては、分光強度分布が与えられた非標準の照明光を用いてもよい。標準観測者とはＣＩＥによって規定されている標準観測者であり、標準照明光とはＣＩＥによって規定されている標準照明光である。
【００３５】
入力部４２は、例えば、キーボード及びマウス等から構成され、観測者６による入力操作を受け付ける。表示部４３は、ＣＲＴ（陰極線管）又は液晶表示装置等から構成され、制御部４１の制御の下、測定状況及び測定結果などを表示する。
【００３６】
本発明に係る照明装置１００では、色差評価、分光反射率測定及び等色関数測定の３つの機能を有しており、主照明部１０及び補助照明部２０は、各機能に応じた像を試料面１に形成する。
【００３７】
照明装置１００による色差評価は、実観測者の等色関数の測定、試料面の分光反射率測定及び試料面の色差評価の３つのステップにより行われる。以下に、各ステップについてそれぞれ説明する。
【００３８】
実観測者の等色関数の測定について説明する。
【００３９】
図３は、分光反射率測定時及び等色関数測定時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。図３に示すように、反射率係数測定時及び等色関数測定時において、試料面１上には、分光輝度計３３の測定領域Ｃを含む領域Ａ及び領域Ａの周囲の領域Ｂが形成され、各々異なるＲＧＢ強度の投影光で照明される。測定領域Ｃを含む領域Ａは、補助照明部２０の照明用開口２４ａの像であり、ＬＣＤプロジェクタ１１は、領域Ａに一致する像を形成する。なお、分光輝度計３３の測定領域Ｃは、領域Ａと領域Ｂとの境界近傍にあり、背景面２は、領域Ｂと同じ投影光で照明される。
【００４０】
まず、測定に先立って、単位原刺激が測定される。光源２１は、試料用開口２ａに置かれた白色校正板上の図３に示す領域Ａの位置に像を形成し、ＬＣＤプロジェクタ１１は、領域Ａに一致する位置に像を形成する。そして、補助照明部２０の遮光板２６が挿入される。制御部４１は、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射される光束の色成分を、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分と順次変化させて試料面１の領域Ａを照明するよう制御する。そして、分光輝度計３３は、図３に示す領域Ａに含まれる測定領域ＣにおけるＲＧＢ各成分の反射光１ａの分光強度分布Ｉr（λ），Ｉg（λ），Ｉb（λ）をそれぞれ測定し、各測定データを制御部４１に出力する。制御部４１は、入力された分光強度分布Ｉr（λ），Ｉg（λ），Ｉb（λ）を単位原刺激値［Ｒ］，［Ｇ］，［Ｂ］として記憶する。
【００４１】
続いて、補助照明部２０の遮光板２６がはずされ、所定の透過波長λk（ｋ＝１〜７）の単色光でバンドパスフィルタ２３を透過した光束２０ａが、試料用開口２ａに置かれた試料面１の領域Ａを照明する。同時に、制御部４１は、領域Ａと領域Ｂとを同じ白色光で照明するようにＬＣＤプロジェクタ１１を制御する。観測者６は、入力部４２を用いて、領域Ａ及び領域Ｂの２つの領域が等色となるように領域Ａを照明するＬＣＤプロジェクタ１１のＲＧＢ各成分の強度を調整する。等色となった状態で、制御部４１は、再び、補助照明部２０に遮光板２６を挿入し、ＬＣＤプロジェクタ１１から放射される光束の色成分を、Ｒ成分、Ｇ成分、Ｂ成分と順次変化させて試料面１の領域Ａを照明するよう制御する。分光輝度計３３は、図３に示す測定領域ＣにおけるＲＧＢ各成分の反射光１ａの分光強度分布Ｉrk（λ），Ｉgk（λ），Ｉbk（λ）をそれぞれ測定し、各測定データを制御部４１に出力する。制御部４１は、入力された分光強度分布Ｉrk（λ），Ｉgk（λ），Ｉbk（λ）を記憶する。
【００４２】
さらに、制御部４１は、領域Ａと領域Ｂとを同じ照明光で照明するようにＬＣＤプロジェクタ１１を制御する。分光輝度計３３は、同様に、図３に示す測定領域ＣにおけるＲＧＢ各成分の反射光１ａの分光強度分布Ｉr0（λ），Ｉg0（λ），Ｉb0（λ）をそれぞれ測定し、各測定データを制御部４１に出力する。制御部４１は、入力された分光強度分布Ｉr0（λ），Ｉg0（λ），Ｉb0（λ）を記憶する。
【００４３】
上記の動作が、バンドパスフィルタ２３の全ての透過波長λk（ｋ＝１〜７）について行われる。
【００４４】
制御部４１は、記憶されている測定結果に基づいて等色関数を算出する。なお、等色関数の算出方法としては、以下の方法で行われる。
【００４５】
まず、全ての色刺激［Ｃ］は、単位原刺激［Ｒ］，［Ｇ］，［Ｂ］と、刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂで表すことができる。つまり、色刺激［Ｃ］は、下記の（１）式で表される。
［Ｃ］＝Ｒ・［Ｒ］＋Ｇ・［Ｇ］＋Ｂ・［Ｂ］・・・・（１）
【００４６】
したがって、試料面１の領域Ｂにおける反射光１ａの色刺激［Ｗ0］は、分光強度分布Ｉr0（λ），Ｉg0（λ），Ｉb0（λ）の分光強度分布Ｉr（λ），Ｉg（λ），Ｉb（λ）に対する比として測定した刺激値Ｒ0，Ｇ0，Ｂ0を用いて、下記の（２）式で表される。
［Ｗ0］＝Ｒ0・［Ｒ］＋Ｇ0・［Ｇ］＋Ｂ0・［Ｂ］・・・・（２）
【００４７】
試料面１の領域Ａにおける反射光１ａの色刺激［Ｗk］は、分光強度分布Ｉrk（λ），Ｉgk（λ），Ｉbk（λ）の分光強度分布Ｉr（λ），Ｉg（λ），Ｉb（λ）に対する比として測定した刺激値Ｒk，Ｇk，Ｂkと、波長λkの単色光による色刺激［Ｆk］とを用いて、下記の（３）式で表される。
［Ｗk］＝Ｒk・［Ｒ］＋Ｇk・［Ｇ］＋Ｂk・［Ｂ］＋［Ｆk］・・・・（３）
【００４８】
領域Ａと領域Ｂとを等色にしたとき、領域Ｂからの反射光１ａによる色刺激［Ｗ0］と、領域Ａからの反射光１ａによる色刺激［Ｗk］とは等しいので、下記の（４）式で表すことができる。
Ｒ0・［Ｒ］＋Ｇ0・［Ｇ］＋Ｂ0・［Ｂ］＝Ｒk・［Ｒ］＋Ｇk・［Ｇ］＋Ｂk・［Ｂ］＋［Ｆk］・・・・（４）
【００４９】
上記（４）式を色刺激［Ｆk］を求める式に変形すると、下記の（５）式で表すことができる。
［Ｆk］＝（Ｒ0−Ｒk）・［Ｒ］＋（Ｇ0−Ｇk）・［Ｇ］＋（Ｂ0−Ｂk）・［Ｂ］・・・・（５）
【００５０】
上記（５）式を単位原刺激［Ｒ］，［Ｇ］，［Ｂ］の成分ごとに表すと、下記の（６）〜（８）式に示すように、波長λkでの等色関数ｒ’（λk）、ｇ’（λk）、ｂ’（λk）の値が得られる。
ｒ’（λk）＝（Ｒ0−Ｒk）・［Ｒ］・・・・（６）
ｇ’（λk）＝（Ｇ0−Ｇk）・［Ｇ］・・・・（７）
ｂ’（λk）＝（Ｂ0−Ｂk）・［Ｂ］・・・・（８）
【００５１】
観測者６のレンズ（水晶体）の色素の透過率ａL（λ）とその濃度ｋ1r、観測者６の網膜における黄斑部の色素の透過率ａM（λ）とその濃度ｋ2r及び観測者６の眼球におけるＳ，Ｍ，Ｌ各錐体の感度Ｓ（λ），Ｍ（λ），Ｌ（λ）とその密度ｋ3r、ｋ4r、ｋ5rを要素とする多項式で、上記の（６）式に用いられた等色関数ｒ’（λk）を近似すると、下記の（９）式で表される。なお、ａL（λ）、ａM（λ）、Ｓ（λ）、Ｍ（λ）及びＬ（λ）は既知である。
ｒ’（λ）＝ｅｘｐ（−ｋ1r・ａL（λ））・ｅｘｐ（−ｋ2r・ａM（λ））［ｋ3r・Ｓ（λ）＋ｋ4r・Ｍ（λ）＋ｋ5r・Ｌ（λ）］・・・・（９）
【００５２】
観測者６のレンズの色素の透過率ａL（λ）とその濃度ｋ1g、観測者６の網膜における黄斑部の色素の透過率ａM（λ）とその濃度ｋ2g及び観測者６の眼球におけるＳ，Ｍ，Ｌ各錐体の感度Ｓ（λ），Ｍ（λ），Ｌ（λ）とその密度ｋ3g、ｋ4g、ｋ5gを要素とする多項式で、上記の（７）式に用いられた等色関数ｇ’（λk）を近似すると、下記の（１０）式で表される。
ｇ’（λ）＝ｅｘｐ（−ｋ1g・ａL（λ））・ｅｘｐ（−ｋ2g・ａM（λ））［ｋ3g・Ｓ（λ）＋ｋ4g・Ｍ（λ）＋ｋ5g・Ｌ（λ）］・・・・（１０）
【００５３】
観測者６のレンズの色素の透過率ａL（λ）とその濃度ｋ1b、観測者６の網膜における黄斑部の色素の透過率ａM（λ）とその濃度ｋ2b及び観測者６の眼球におけるＳ，Ｍ，Ｌ各錐体の感度Ｓ（λ），Ｍ（λ），Ｌ（λ）とその密度ｋ3b、ｋ4b、ｋ5bを要素とする多項式で、上記の（８）式に用いられた等色関数ｂ’（λk）を近似すると、下記の（１１）式で表される。
ｂ’（λ）＝ｅｘｐ（−ｋ1b・ａL（λ））・ｅｘｐ（−ｋ2b・ａM（λ））［ｋ3b・Ｓ（λ）＋ｋ4b・Ｍ（λ）＋ｋ5b・Ｌ（λ）］・・・・（１１）
【００５４】
バンドパスフィルタ２３で変化させる７つの波長λk（ｋ＝１〜７）について、上記の（６）〜（８）式が最も小さな誤差で成り立つ等色関数ｒ’（λ）、ｇ’（λ）、ｂ’（λ）を与える１５の係数ｋ1r〜ｋ5r、ｋ1g〜ｋ5g及びｋ1b〜ｋ5bを最小自乗法により決定することで、等色関数ｒ’（λ）、ｇ’（λ）、ｂ’（λ）を求める。
【００５５】
なお、観測者の等色関数を求める方法は、上記に限らず、例えば、バンドパスフィルタ２３の数を増やして１０ｎｍピッチで可視領域をカバーすることで、上記（６），（７），（８）式よって直接１０ｎｍピッチの等色関数を求めてもよい。
【００５６】
一方、ＣＩＥの原刺激システムにおける原刺激［Ｒ0］，［Ｇ0］，［Ｂ0］を、上記の原刺激［Ｒ］，［Ｇ］，［Ｂ］で表すと、下記の（１２）〜（１４）式のように表すことができる。
［Ｒ0］＝Ｒ0r・［Ｒ］＋Ｇ0r・［Ｇ］＋Ｂ0r・［Ｂ］・・・・（１２）
［Ｇ0］＝Ｒ0g・［Ｒ］＋Ｇ0g・［Ｇ］＋Ｂ0g・［Ｂ］・・・・（１３）
［Ｂ0］＝Ｒ0b・［Ｒ］＋Ｇ0b・［Ｇ］＋Ｂ0b・［Ｂ］・・・・（１４）
【００５７】
上記の等色関数ｒ’（λ）、ｇ’（λ）、ｂ’（λ）は、公知の方法（例えば、色彩科学ハンドブック第２版９８〜９９頁参照）を用いることによって、ＣＩＥの原刺激システムによる等色関数ｒ0’（λ）、ｇ0’（λ）、ｂ0’（λ）に変換することができる。
【００５８】
次に、試料面の分光反射率測定について説明する。
【００５９】
まず、光源２１より放射される光束で、試料用開口２ａに置かれた分光反射率Ｗ0（λ）が既知の白色校正板の図３に示す領域Ａを照明し、分光輝度計３３で反射光１ａの分光強度分布Ｗ（λ）を測定する。測定した分光強度分布Ｗ（λ）のデータは、制御部４１に出力される。続いて、試料用開口２ａに置かれた試料面１の領域Ａを照明し、反射光１ａの分光強度分布Ｔ（λ）を測定する。測定した分光強度分布Ｔ（λ）のデータは、制御部４１に出力される。制御部４１は、試料面１の分光反射率Ｒ（λ）を下記の（１５）式に基づいて算出する。
Ｒ（λ）＝（Ｔ（λ）・Ｗ0（λ））／Ｗ（λ）・・・・（１５）
【００６０】
このように、白色校正板による分光強度分布Ｗ（λ）の試料面１による分光強度分布Ｔ（λ）に対する割合を求めることによって、試料面１の分光反射率Ｒ（λ）を算出することができる。
【００６１】
次に、試料面の色差評価について説明する。
【００６２】
図４は、色差評価時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。図４に示すように、色差評価時において、試料面１上には、分光輝度計３３の測定領域Ｃを含む領域Ａ、領域Ａの周囲の領域Ｂ及び領域Ｂ内の小領域Ｂ１，Ｂ２が形成され、各々異なるＲＧＢ強度の投影光で照明される。なお、分光輝度計３３の測定領域Ｃは、領域Ａと領域Ｂとの境界近傍にあり、背景面２は、領域Ｂと同じ投影光で照明される。
【００６３】
まず、ＬＣＤプロジェクタ１１は、試料用開口２ａに載置された試料面１に対して、図４に示す領域Ａ及び領域Ｂを白色光で照明する。この白色光のＲＧＢ強度は、試料面１を試験用標準光（例えば、Ｄ６５などのＣＩＥが推奨する標準イルミナントの一つが選択される。）で照明したときに標準観測者が得る三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるように制御される。
【００６４】
つまり、制御部４１は、標準観測者の等色関数をｒ0（λ）、ｇ0（λ）、ｂ0（λ）とし、標準照明光（試験用標準光）の分光強度分布をＩ（λ）とし、試料面１の分光反射率をＲ（λ）とし、実観測者６の等色関数をｒ0’（λ）、ｇ0’（λ）、ｂ0’（λ）とし、照明光の単位成分光束の分光強度分布をＩr0（λ）、Ｉg0（λ）、Ｉb0（λ）とし、その強度をＫr、Ｋg、Ｋbとし、実観測者６が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、
【００６５】
【数３】
2004198255.tif 000005
【００６６】
とし、標準観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを、
【００６７】
【数４】
2004198255.tif 000006
【００６８】
としたとき、上記（１６）〜（１８）式に示す三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’と、上記（１９）〜（２１）式に示す三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂとがそれぞれ等しくなる成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbを算出し、算出された強度Ｋr、Ｋg、Ｋbで試料面１を投影するようにＬＣＤプロジェクタ１１を制御する。なお、上記の標準観測者の等色関数ｒ0（λ）、ｇ0（λ）、ｂ0（λ）は、あらかじめ規定値が用いられる。
【００６９】
このように、実観測者６が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’と、標準観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂとが等しくなるようにＬＣＤプロジェクタ１１の各ＲＧＢ成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbが算出され、算出された強度Ｋr、Ｋg、Ｋbで試料面１を投影するように照明手段が制御されるので、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面１を観測したときの見え方を、実観測者６がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００７０】
そして、分光輝度計３３は、測定領域Ｃからの反射光１ａの分光強度分布Ｓ0（λ）を測定し、測定した分光強度分布Ｓ0（λ）のデータは、制御部４１に出力される。このときの色彩値が基準値として用いられる。
【００７１】
この状態から、観測者６が再現したい領域Ａ及び領域Ｂの色差を色空間内のベクトルで指定すると、このベクトルに一致するように領域ＡのＲＧＢ強度が修正される。ＬＣＤプロジェクタ１１は、修正された強度で試料面１の領域Ａを照明する。色差ベクトルの方向及び大きさは、制御部４１に接続されている入力部４２のマウスなどで指定され、観測者６は表示部４３によって色空間内のベクトルを確認することができる。通常、色差は、色相、彩度及び明度の各正負方向（６方向）について様々な大きさで繰り返し再現され、観測者６によって各方向の限界色差（色差限界値）が確定される。制御部４１が、指定された色差ベクトルに対応するＲＧＢ強度の修正量を算出するために、また、実現された色差量をモニタするために、分光輝度計３３は、領域Ａからの反射光１ａの分光強度分布Ｓ（λ）を連続して測定する。なお、ＬＣＤプロジェクタ１１の光源の安定性が低い場合、修正中も一定時間ごとに領域Ｃを領域Ｂと同じ白色光で短時間照明して分光強度分布Ｓ0（λ）を再測定し、必要であれば基準を与える白色光のＲＧＢ強度を修正する。
【００７２】
限界色差は、色空間の各方向について目視的に均一であることが好ましい。そのため、限界色差は明度、彩度及び色相の順で評価される。まず、明度軸の正方向について、観測者６が目視評価して色空間内のベクトルを指定することによって再現される領域Ａ及び領域Ｂの限界色差が確定されると、図４に示すように、そのときの領域Ａの投影光で領域Ｂ１を形成し、周囲の領域Ｂとの基準色差対を形成し、以後の他の方向についての限界色差評価のための基準とする。彩度軸の正方向の限界色差が確定されると、図４に示すように、そのときの領域Ａの投影光で領域Ｂ２を形成し、周囲の領域Ｂとの基準色差対を形成する。
【００７３】
上記の手順を色相、彩度及び明度の各正負方向（６方向）について全て行い、６方向全ての限界色差が確定されると、制御部４１は、各方向の限界色差を試料面１に形成される複数の領域に投影するようにＬＣＤプロジェクタ１１のＲＧＢ強度を制御する。
【００７４】
図５は、限界色差確認時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。図５に示すように、限界色差確認時において、試料面１上には、領域Ｂ、領域Ｂ内の６つの小領域Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｂ６及び分光輝度計３３の測定領域Ｃが形成され、各々異なるＲＧＢ強度の投影光で照明される。なお、分光輝度計３３の測定領域Ｃは、領域Ｂと小領域Ｂ３とにかかる位置にあり、背景面２は、領域Ｂと同じ投影光で照明される。
【００７５】
図５に示すように，小領域Ｂ１〜Ｂ６と、周囲の領域Ｂとで６つの色差対が一括して表示され、観測者６は、これらの色差対を確認することができる。
【００７６】
このように、ＬＣＤプロジェクタ１１によって、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像が試料面１に投影され、制御部４１によって、標準観測者が標準照明光の下で試料面１を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者６に与えるようにＬＣＤプロジェクタ１１の各成分光束の強度が制御される。同様に、等色関数が与えられた仮想の１又は複数の観測者が、分光強度分布が与えられた仮想の１又は複数の照明光の下で試料面１を観測したときの見え方を、実観測者６がシミュレーションするための条件を簡単かつ短時間に再現することができる。したがって、標準観測者だけでなく、複数の非標準観測者（Deviate Observer）の見え方を一人の実観測者６でシミュレーションすることができるので、コスト及び時間をかけずに観測者のメタメリズムを考慮した評価に基づく限界値の設定が可能になる。
【００７７】
また、試料面１の分光反射率と、標準観測者及び実観測者６の等色関数と、標準照明光の分光強度分布とに基づいて、標準観測者が試料面１を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者６に与えるようにＬＣＤプロジェクタ１１の各成分光束の強度が算出されるので、標準観測者が標準照明光の下で試料面を観測したときの見え方を実観測者がシミュレーションする条件を高精度に再現することができる。同様に、等色関数が与えられた仮想の１又は複数の観測者が、分光強度分布が与えられた仮想の１又は複数の照明光の下で試料面１を観測したときの見え方を、実観測者６がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００７８】
また、異なる分光強度分布を有するＲＧＢ成分光束で形成される画素で構成される画像が試料面１に投影され、制御部４１によって、試料面１上の複数に分割された領域Ｂ１〜Ｂ６をそれぞれ分光強度の異なる投影光によって投影することで、各領域Ｂ１〜Ｂ６と領域Ｂとの色差対を作成するようにＬＣＤプロジェクタ１１のＲＧＢ強度が制御される。したがって、試料面１に色空間の任意のベクトルに対応する色差を再現することができ、実際に多数の色ずれサンプルを作成することなく、各方向に沿った任意の限界色ずれサンプルを再現して目視評価し、色差限界値を確定することができる。
【００７９】
なお、色空間の色差限界値を表す限界値曲面を６方向の非対称楕円面で表すことに問題がある場合は、さらに多くの方向の限界値を求めて、複雑な形状の限界値曲面を設定するようにしてもよい。
【００８０】
また、本実施の形態では、角度θは４５°であり、０／４５光学系（０／４５ジオメトリ）をなすとしたが、本発明は特にこれに限定されず、例えば、多角度光学系（マルチアングルジオメトリ）をなす複数の角度θを用いてもよい。
【００８１】
さらに、実観測者６の等色関数が既知でない場合や、標準観測者及び実観測者６の等色関数が問題にならない場合は、標準観測者及び実観測者６がともに標準観測者の等色関数をもつとしてもよい。
【００８２】
なお、上述した具体的実施形態には以下の構成を有する発明が主に含まれている。
（１）異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を試料面に投影する照明手段と、想定される観測者が想定される照明光の下で前記試料面を観測した場合に得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与えるように前記照明手段の各成分光束の強度を制御する制御手段とを備えることを特徴とする照明装置。
（２）前記制御手段は、前記試料面の分光反射率と、想定される観測者及び実観測者の等色関数と、想定される照明光の分光強度分布とに基づいて、想定される観測者が前記試料面を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与える前記照明手段の各成分光束の強度を算出し、算出された各成分光束の強度に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することを特徴とする上記（１）記載の照明装置。
（３）前記制御手段は、想定される観測者の等色関数をｒ0（λ）、ｇ0（λ）、ｂ0（λ）とし、想定される照明光の分光強度分布をＩ（λ）とし、試料面の分光反射率をＲ（λ）とし、実観測者の等色関数をｒ0’（λ）、ｇ0’（λ）、ｂ0’（λ）とし、照明光の単位成分光束の分光強度分布をＩr0（λ）、Ｉg0（λ）、Ｉb0（λ）とし、その強度をＫr、Ｋg、Ｋbとし、実観測者が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’を、
【００８３】
【数５】
2004198255.tif 000007
【００８４】
とし、想定される観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂを、
【００８５】
【数６】
2004198255.tif 000008
【００８６】
としたとき、Ｒ’＝Ｒ、Ｇ’＝Ｇ、Ｂ’＝Ｂとなる成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbを求めて前記照明手段を制御することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の照明装置。
（４）前記照明手段は、異なる分光強度分布を有する複数の成分光束で形成される画素で構成される画像を前記試料面に投影し、前記制御手段は、前記試料面上の複数の領域を前記分光強度の異なる投影光によって投影することで色差対を作成するように前記照明手段を制御することを特徴とする上記（１）記載の照明装置。
（５）実観測者と略同条件で試料面の測定領域による反射光の分光強度分布を測定する分光輝度計をさらに備え、前記制御手段は、前記分光輝度計によって測定された分光強度分布から実観測者が得る三刺激値を算出し、算出された三刺激値に基づいて前記照明手段の各成分光束の強度を制御することを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の照明装置。
（６）前記制御手段は、測定に必要な時間、制御するべき投影光で前記測定領域を照明するよう前記照明手段を制御することを特徴とする上記（５）記載の照明装置。この構成によれば、制御手段によって、測定に必要な時間、制御するべき投影光で試料面の測定領域を照明するよう照明手段が制御されるので、分光輝度計は、固定された測定範囲を持ちながら、制御するべき任意の領域の照明光の分光強度分布を測定することができる。また、分光強度分布を測定するための照明時間が短縮されるため、実観測者による目視評価に影響を及ぼさないようにすることができる。
（７）前記照明手段は、前記試料面の法線方向から照明し、実観測者は前記法線方向から所定の角度はなれた１あるいは複数の方向から観測することを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の照明装置。この構成によれば、照明手段は、試料面の法線方向から照明し、実観測者は法線方向から所定の角度はなれた１あるいは複数の方向から観測するので、照明手段は試料面上に片ボケのないシャープな像を形成することができ、かつ０／４５ジオメトリや一般的なマルチアングルジオメトリと互換性の高い幾何学的条件の下、観測することができる。
（８）前記想定される観測者は、標準観測者及び等色関数が与えられた観測者を含み、前記想定される照明光は、標準照明光及び分光強度分布が与えられた照明光を含むことを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の照明装置。
【００８７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を簡単かつ短時間に再現することができる。また、標準観測者だけでなく、複数の非標準観測者（Deviate Observer）の見え方を一人の実観測者でシミュレーションすることができるので、コスト及び時間をかけずに観測者のメタメリズムを考慮した評価に基づく限界値の設定が可能になる。
【００８８】
請求項２に記載の発明によれば、試料面の分光反射率と、想定する観測者及び実観測者の等色関数と、想定する照明光の分光強度分布とに基づいて、想定する観測者が試料面を観測したときに得られる三刺激値と同じ三刺激値を実観測者に与える照明手段の各成分光束の強度が算出されるので、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００８９】
請求項３に記載の発明によれば、実観測者が得る三刺激値Ｒ’，Ｇ’，Ｂ’と、想定する観測者が得る三刺激値Ｒ，Ｇ，Ｂとが等しくなるように照明手段の各成分光束の強度Ｋr、Ｋg、Ｋbが算出され、算出された強度Ｋr、Ｋg、Ｋbで試料面を投影するように照明手段が制御されるので、仮想の１又は複数の観測者が仮想の１又は複数の照明光の下で試料面を観測したときの見え方を、実観測者がシミュレーションするための条件を高精度に再現することができる。
【００９０】
請求項４に記載の発明によれば、試料面に色空間の任意のベクトルに対応する色差を再現することができ、実際に多数の色ずれサンプルを作成することなく、各方向に沿った任意の限界色ずれサンプルを再現して目視評価し、色差限界値を確定することができる。
【００９１】
請求項５に記載の発明によれば、分光輝度計によって、観測者と略同条件で試料面による反射光の分光強度分布が測定され、制御手段によって、分光輝度計によって測定された分光強度分布から実観測者が得る三刺激値が算出され、算出された三刺激値に基づいて照明手段の各成分光束の強度が制御されるので、照明手段の成分光束の分光強度が変化の影響を受けずに、目視評価や限界色差の確定をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である照明装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図１に示す照明装置を矢印Ａ方向から見た図である。
【図３】分光反射率測定時及び等色関数測定時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。
【図４】色差評価時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。
【図５】限界色差確認時に試料面１に形成される像の一例を示す図である。
【符号の説明】
１  試料面
２  背景面
１０  主照明部
１１  ＬＣＤプロジェクタ
１２  照明用反射鏡
２０  補助照明部
２１  光源
２２  コンデンサレンズ
２３  バンドパスフィルタ
２４  照明用開口板
２５  結像レンズ
２６  遮光板
２７  駆動部
３０  評価測定部
３１  評価用開口板
３２  評価用反射板
３３  分光輝度計
４０  演算制御部
４１  制御部
４２  入力部
４３  表示部
１００  照明装置
【図１】
2004198255.tif 000011
【図２】
2004198255.tif 000012
【図３】
2004198255.tif 000013
【図４】
2004198255.tif 000014
【図５】
2004198255.tif 000015