(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗装面の変角分光反射率の初期値を記憶している反射率記憶手段と、
物体表面の角度分布を記憶している角度分布記憶手段と、
仮定された光源の位置と、仮定された視点の位置と、角度分布記憶手段に記憶されている角度分布から、前記光源で照明された前記物体を前記視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する変角分布計算手段と、
変角分布計算手段で計算された変角分布と、反射率記憶手段に記憶されている変角分光反射率から、前記光源で照明された前記物体を前記視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する色彩分布計算手段と、
色彩分布計算手段で計算された色彩分布の表示と、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率のグラフを、対比観察可能に表示する表示装置と、
表示装置にグラフ表示されている変角分光反射率をデザイナーの指示に応じて修正する修正手段と、
反射率記憶手段の記憶内容を、修正された変角分光反射率に更新する手段と、
表示装置に表示されている色彩分布表示を、修正された変角分光反射率から計算される色彩分布表示に変更する手段と、
を備える塗装面の変角分光反射率を基にしたカラー開発過程を支援する装置。
【請求項２】
塗装面の正反射率情報の初期値を記憶している正反射率記憶手段と、
正反射率記憶手段に記憶されている正反射率情報を修正する正反射率修正手段が付加されており、
前記修正手段は、正反射率修正手段で修正された正反射率情報に基づいて変角分光反射率を修正することを特徴とする請求項１の装置。
【請求項３】
塗装層の屈折率情報の初期値を記憶している屈折率記憶手段と、
屈折率記憶手段に記憶されている塗装層の屈折率を修正する屈折率修正手段と、
屈折率記憶手段に記憶されている屈折率情報に基づいて塗装面の正反射率情報を計算する正反射率計算手段が付加されており、
前記正反射率記憶手段に記憶されている正反射率情報の初期値は、正反射率計算手段が屈折率記憶手段に記憶されている屈折率情報の初期値に基づいて計算した正反射率情報であり、
前記正反射率修正手段は、前記正反射率記憶手段に記憶されている正反射率を、正反射率計算手段が修正された屈折率情報に基づいて計算した正反射率情報に修正することを特徴とする請求項２の装置。
【請求項４】
前記屈折率情報が、複素屈折率で記述されていることを特徴とする請求項３の装置。
【請求項５】
塗装面の変角分光反射率から得られる変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示を、前記色彩分布表示と対比観察可能に表示する手段が付加されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかの装置。
【請求項６】
塗装面の変角分光反射率の初期値を記憶している反射率記憶手段と、
物体表面の角度分布を記憶している角度分布記憶手段と、
仮定された光源の位置と、仮定された視点の位置と、角度分布記憶手段に記憶されている角度分布から、前記光源で照明された前記物体を前記視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する変角分布計算手段と、
変角分布計算手段で計算された変角分布と、反射率記憶手段に記憶されている変角分光反射率から、前記光源で照明された前記物体を前記視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する色彩分布計算手段と、
色彩分布計算手段で計算された色彩分布を表示する表示装置と、
表示装置に表示されている色彩分布表示の表示色をデザイナーの指示に応じて修正する修正手段と、
修正手段で表示色が修正された色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する修正変角分光反射率計算手段と、
反射率記憶手段の記憶内容を、計算された修正変角分光反射率に更新する手段と、
を備える塗装面の変角分光反射率を基にしたカラー開発過程を支援する装置。
【請求項７】
塗装面の変角分光反射率から得られる変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示を、前記色彩分布表示と対比観察可能に表示する手段が付加されていることを特徴とする請求項６の装置。
【請求項８】
コンピュータが、塗装面の変角分光反射率の初期値と物体表面の角度分布を記憶する工程と、
コンピュータが、仮定された光源の位置と、仮定された視点の位置と、記憶している角度分布から、光源で照明された物体を視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する工程と、
コンピュータが、計算した変角分布と、記憶した変角分光反射率から、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する工程と、
コンピュータが、計算した色彩分布を表示装置に表示する工程と、
コンピュータが、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率を、その色彩分布表示と対比観察可能にグラフ表示する工程と、
コンピュータが、グラフ表示されている変角分光反射率をデザイナーの指示に応じて修正する工程と、
コンピュータが、前記表示装置に表示した色彩分布表示を、修正された変角分光反射率から計算される色彩分布表示に変更する工程と、
を備える塗装面の変角分光反射率を基にしたカラー開発過程を支援する方法。
【請求項９】
コンピュータが、塗装面の変角分光反射率の初期値と物体表面の角度分布を記憶する工程と、
コンピュータが、仮定された光源の位置と、仮定された視点の位置と、記憶している角度分布から、光源で照明された物体を視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する工程と、
コンピュータが、計算した変角分布と、記憶した変角分光反射率から、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する工程と、
コンピュータが、計算した色彩分布を表示装置に表示する工程と、
コンピュータが、表示装置に表示した色彩分布表示の表示色をデザイナーの指示に応じて修正する工程と、
コンピュータが、表示色が修正された色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する工程と、
を備える塗装面の変角分光反射率を基にしたカラー開発過程を支援する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デザイナーが意図する塗装面が実際に得られるまでの過程を支援し、短期間のうちに意図する塗装面が得られるようにする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
塗料には、着色顔料を主成分とするソリッド塗料と、着色顔料と光輝材を主成分とするメタリック塗料に大別される。ソリッド塗料を塗布した塗装面は、光源位置や視点位置の変化にかかわらず、ほぼ一定の色彩に見える。メタリック塗料を塗布した塗装面は、光源位置や視点位置によって、見える色彩が変化する。
例えば自動車のように外表面が湾曲している物体は、外表面の位置によって光源に対する角度や視点に対する角度が変化する。このために、一種類のメタリック塗料を全面に塗布したとしても、物体表面に見える色彩は均一とならず、位置によって色彩が異なってくる。物体表面に色彩分布が現われる。デザイナーは、物体表面に現われる色彩分布を想定し、現出させたい色彩分布を決定する。
【０００３】
物体表面に現われる色彩分布は塗料によって決定される。着色顔料と光輝材の種類と配合を変えることによって物体表面に現われる色彩分布が変化する。そこで、デザイナーが現出させたい色彩分布をもたらす塗料を設計する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現状では、デザイナーが塗料設計者に、現出させたい色彩分布を伝え、その情報に基づいて塗料設計者が塗料を設計する。塗料設計者が設計した試作塗料が試験片に塗布されてデザイナーに提供される。デザイナーは試験塗装面を観察して自己が希望する塗装面との違いを塗料設計者にフィードバックする。このサイクルを繰返すために、デザイナーが意図する塗装面が実際に得られるまでの期間が長くなる。特に、デザイナーが意図する塗装面を正確に記述するツールがなく、しばしば「もっとスカッとしたブルー」といった感性を示す言葉でフィードバックするために、フィードバック回数が多くなりがちである。この結果、デザイナーが意図する塗装面が得られないうちに製品出荷がはじまってしまうことがある。また、デザイナーが意図する意匠が十分伝わらず、意図する意匠が得られないことがある。
【０００５】
そこで本発明では、デザイナーが塗料設計者に伝える指示情報を、感性に属する表現から客観的な表現に変えることによって、意図する塗装面が得られるまでの期間を短縮化する。また、よりデザイナーの意図する意匠を精度よく具現化し、より付加価値の高い色を創出する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、塗装面の変角分光反射率で意図する塗装面を表現することができ、塗装面の変角分光反射率を塗料設計者に伝えたときにデザイナー意図する塗装面が得られやすいという知見を活用する。
ここでいう変角とは、光源で照明されている物体表面での照明光の正反射方向と観測方向がなす角をいい、メタリック塗装面の場合には変角に依存して反射率が敏感に変化する。ソリッド塗装面の場合でも、メタリック塗装面ほど敏感ではないものの、変角に依存して反射率が変化する。
波長と変角に依存して変化する塗装面の反射率をデザイナーが決定して塗料設計者に伝えると、塗料設計者にデザイナーの意図が正確に伝えられ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【０００７】
本発明の装置では、塗料設計者に伝える変角分光反射率をデザイナーが決定する過程を支援して、デザイナーが塗料設計者に自己の意図を正確に伝えられるようにする。この支援装置は、反射率記憶手段と、角度分布記憶手段と、変角分布計算手段と、色彩分布計算手段と、表示装置と、修正手段と、更新手段と、変更手段を備える。反射率記憶手段は、塗装面の変角分光反射率の初期値を記憶している。角度分布記憶手段は、物体表面の角度分布を記憶している。変角分布計算手段は、仮定された光源の位置と、仮定された視点の位置と、角度分布記憶手段に記憶されている角度分布から、仮定された位置の光源で照明された物体を仮定された視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する。色彩分布計算手段は、変角分布計算手段で計算された変角分布と、反射率記憶手段に記憶されている変角分光反射率から、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する。表示装置は、色彩分布計算手段で計算された色彩分布の表示と、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率のグラフを対比観察可能に表示する。修正手段は、表示装置にグラフ表示されている変角分光反射率をデザイナーが修正することを許容する。更新手段は、反射率記憶手段の記憶内容を修正された変角分光反射率に更新する。変更手段は、表示装置に表示されている色彩分布表示を、修正された変角分光反射率から計算される色彩分布表示に変更する。
【０００８】
本出願人は、塗装面の変角分光反射率と、物体表面の角度分布が既知であるときに、光源の位置を仮定して視点の位置を仮定すると、仮定した位置にある光源で照明された物体を仮定した位置にある視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を再現する技術を開発した。その技術の詳細は、特開２０００−１７２８７３号公報に記載されている。
既存の塗料を塗布した塗装面を測定することによって、塗装面の変角分光反射率を測定することができる。
多くの物体は３次元ＣＡＤを利用して設計されており、そのＣＡＤのデータは物体表面の角度分布を規定している。例えば、ＣＡＤデータから、ＸＹＺ空間内において（ｘｙｚ）の点にある物体表面の法線が直交３軸となす角（αβγ）を知ることができる。あるいは、物体を３次元測定装置で測定することによっても、物体表面の角度分布を記述するデータを得ることができる。
表面の角度分布が既知である物体を仮想空間におくと、その物体を照明する光源（通常は太陽）の位置を仮定することができ、その物体を観測する視点の位置を仮定することができる。例えば、自動車という物体の左斜め上方から太陽光があたっている自動車を右斜め上方から観測する状況を仮想的に決定することができる。
光源と物体と視点の位置関係が決まり、物体表面の角度分布が既知であれば、物体表面の変角の分布を計算することが可能となる。変角とは、光源で照明されている物体表面での照明光の正反射方向と観測方向がなす角をいう。物体表面の変角分布が判明すれば、塗装面の変角分光反射率を加味することによって、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算することができる。計算された色彩分布を表示装置に表示すると、その色彩分布表示は、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を再現したものとなる。
本支援装置では、物体表面の色彩分布を再現した色彩分布表示に対して、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率をグラフ表示する。色彩分布表示と変角分光反射率のグラフ表示は対比観測可能に表示される。
この対比表示が得られると、デザイナーは、色彩分布表示と変角分光反射率の関係を視覚を通して確認することが可能となる。例えば、物体表面の特定変角エリアに現われる色彩に不満がある場合には、その変角に対応する反射率を知ることができる。そこで例えば、不満のある色彩に対してそれを解消する修正方向を知ることができる。例えば、現状よりも赤みを抑えて青みを増す変角分光反射率をもたらす塗料を利用すれば問題が解消するといったことがわかり、その塗料を利用したときに得られる物体表面の色彩分布表示を得ることができる。
本発明の装置を用いると、グラフ表示されている変角分光反射率によるときの物体表面の色彩分布表示が得られ、変角分光反射率を修正すれば修正後の変角分光反射率によるときの物体表面の色彩分布表示が得られることから、デザイナーは変角分光反射率と色彩分布表示を見比べながら、自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。
決定された変角分光反射率は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【０００９】
物体表面の色彩は、主に映り込みの色彩と地の色彩とに分類できる。映り込みの色彩は、物体を照明する光源が物体表面に映り込んで見えるものであり、光源から照射された光が物体表面で鏡面的に反射されて観測されるものである。地の色は、物体そのものの色彩であり、光源から照射された光が塗装層内に透過し、塗装層内で拡散的に反射されて観測されるものである。物体の色彩を記述する際には、前者は正反射率によって記述することができ、後者は拡散反射率によって記述することができる。
塗装面を測色して得られる変角分光反射率には、正反射率に由来する部分と拡散反射率に由来する部分が共に含まれており、正反射率の大きさによって変角分光反射率の様子は変化する。例えば正反射率が大きい物体表面では、変角の変化に対して明度の指標が急激に変化し、正反射率が小さい物体表面では変角の変化に対して明度の指標が緩やかに変化する。視覚的には正反射率が大きいほど光沢感が増し、正反射率が小さいほどつや消し感が増す。
【００１０】
本発明では、デザイナーが意図する塗装面をさらに正確に把握するために、正反射率の概念を導入する。デザイナーが意図する物体表面の色彩分布を再現表示したり、その色彩分布を実現する塗装面を表現したりするときに、変角分光反射率に加えてそれに内在されている正反射率（正反射率は変角分光反射率を決定する一要素である）を利用できるようにする。
そのためには上記の装置に、塗装面の正反射率情報の初期値を記憶している正反射率記憶手段と、正反射率記憶手段に記憶されている正反射率情報を修正する正反射率修正手段を付加することが有効である。そして、前記修正手段（変角分光反射率の修正手段）は、正反射率修正手段で修正された正反射率情報に基づいて変角分光反射率を修正する。
【００１１】
塗装面の変角分光反射率の初期値と共に、塗装面の正反射率の初期値が既知であると、塗装面の正反射率を修正することによって、塗装面の変角分光反射率を修正することが可能となる。デザイナーは再現表示された色彩分布を観察し、例えば物体表面の光沢感等に不満を感じたときに、物体表面の正反射率を修正することができる。デザイナーが正反射率を修正すると、修正された正反射率に基づいて変角分光反射率が修正計算され、物体表面の色彩分布表示と、変角分光反射率のグラフ表示が更新される。正反射率や色彩分布表示や変角分光反射率のグラフ表示を対比することによって、デザイナーは意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率や正反射率等を短期間に得ることができる。
決定された変角分光反射率や正反射率は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが希望する塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００１２】
塗装面の正反射率を直接的に測定することが困難な場合は、塗料を塗装して形成される塗装層の屈折率等によって塗装面の正反射率を表現することもできる。この場合、上記の装置に、塗装層の屈折率情報の初期値を記憶している屈折率記憶手段と、屈折率記憶手段に記憶されている塗装層の屈折率を修正する屈折率修正手段と、屈折率記憶手段に記憶されている屈折率情報に基づいて塗装面の正反射率情報を計算する正反射率計算手段を付加するとよい。前記正反射率記憶手段に記憶されている正反射率情報の初期値は、正反射率計算手段が屈折率情報の初期値を用いて計算することができ、前記正反射率修正手段は、前記正反射率記憶手段に記憶されている正反射率を、正反射率計算手段が屈折率修正手段で修正された屈折率情報に基づいて計算した正反射率情報に修正することができる。
【００１３】
塗装面の正反射率は、塗料を塗装して形成される塗装層の屈折率情報や、その塗装面が配置される雰囲気の屈折率情報等から求めることができる。塗装層の屈折率の初期値を記憶していれば、塗装面の正反射率の初期値を求めることができる。塗装層の屈折率を修正することができれば、塗装面の正反射率を修正することができる。
この装置によれば、デザイナーが意図する色彩分布を実現する塗装面について、塗装層の屈折率情報を得ることもできる。得られた塗装層の屈折率情報は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要ないし希望とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００１４】
上記の装置では、屈折率情報が複素屈折率で記述されていることが好ましい。
複素屈折率は屈折率を示す実数部と消衰係数を示す虚数部からなる光学指標であり、物質の光学的な挙動を示す指標である。複素屈折率を用いることで、例えば塗装層の内部吸収等が加味されることとなり、物体表面の色彩分布をより正確に再現できると共に、その色彩分布を実現する塗装面をより正確に表現することが可能となる。
【００１５】
デザイナーが変角分光反射率と色彩分布表示を見比べながら、自己が意図する色彩分布表示を実現する変角分光反射率を決定する手法に代えて、デザイナーが意図する色彩分布表示を直接に得るようにしてもよい。この方式による支援装置は、反射率記憶手段と、角度分布記憶手段と、変角分布計算手段と、色彩分布計算手段と、表示装置と、修正手段と、修正変角分光反射率計算手段と、更新手段を備える。反射率記憶手段と、角度分布記憶手段と、変角分布計算手段と、色彩分布計算手段は、先に説明したものと同一であり、重複説明を省略する。表示装置は、色彩分布計算手段で計算された色彩分布を表示する。変角分光反射率を表示してもよいが、表示の必要はなく、色彩分布を表示するものであれば足りる。修正手段は、表示装置に表示されている色彩分布表示の表示色を、デザイナーが修正することを許容する。修正変角分光反射率計算手段は、デザイナーが修正手段を利用して表示色を修正した色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する。更新手段は、反射率記憶手段の記憶内容を、計算された修正変角分光反射率に更新する。
【００１６】
表示装置に物体表面の色彩分布を再現した色彩分布表示が表示されれば、デザイナーは希望する色彩分布と対比して問題のある部分と色彩を特定することができ、その問題を解消する色彩に修正することができる。各種の修正装置を利用することができ、例えば色彩見本から選択する方式、あるいは明度・彩度・色相の指示を入力して修正したい色彩を指定することができる。修正手段には限定されない。
デザイナーが修正手段を利用して色彩分布表示の表示色を修正すると、計算手段が修正された色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する。そこで、更新手段は、反射率記憶手段の記憶内容を、計算された修正変角分光反射率に更新する。
この装置によっても、デザイナーは自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。決定された変角分光反射率は塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００１７】
上述した２方式の支援装置において、塗装面の変角分光反射率から得られる変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示を、前記色彩分布表示と対比観察可能に表示する手段が付加されていてもよい。この対比表示が得られると、デザイナーは、物体の色彩分布表示と、その色彩分布を実現する塗装面の変角の変化に対する色彩の変化との関係を視覚を通して確認することが可能となる。それにより、例えば、物体表面の色彩分布表示における色彩のグラデーション変化と、塗装面のグラデーション変化とを比較することで、物体表面の形状による色彩のグラデーション変化への影響を評価することもできる。また、このグラデーション表示を、決定された変角分光反射率と共に塗料設計者に提示すれば、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を視覚的にも理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００１８】
また本発明は、塗料設計者に伝える変角分光反射率をデザイナーが決定する過程をコンピュータを用いて支援する方法を提供して、デザイナーが塗料設計者に自己の意図を正確に伝えられるようにする。本発明の支援方法は、分光反射率記憶工程と、変角分布計算工程と、色彩分布計算工程と、表示工程と、グラフ表示工程と、修正工程と、変更工程とを備えている。分光反射率記憶工程では、コンピュータが、塗装面の変角分光反射率の初期値と物体表面の角度分布を記憶する。変角分布計算工程では、コンピュータが、仮定された光源の位置と仮定された視点の位置と記憶している角度分布から、光源で照明された物体を視点で観測するときの物体表面の変角分布を計算する。色彩分布計算工程では、コンピュータが、計算した変角分布と、記憶した変角分光反射率から、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算する。表示工程では、コンピュータが、計算した色彩分布を表示装置に表示する。グラフ表示工程では、コンピュータが、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率を、その色彩分布表示と対比観察可能にグラフ表示する。修正工程では、コンピュータが、グラフ表示されている変角分光反射率をデザイナーの指示に応じて修正する。変更工程では、コンピュータが、前記表示装置に表示した色彩分布表示を、修正された変角分光反射率から計算される色彩分布表示に変更する。
【００１９】
仮定した変角分光反射率と、物体表面の角度分布と光源の位置と視点の位置から計算した物体表面の変角分布によって、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を計算することができる。計算した色彩分布を表示装置に表示すると、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を再現することができる。そして、その色彩分布表示に対応する変角分光反射率をグラフ表示する。このとき、色彩分布表示と変角分光反射率のグラフ表示は対比観測可能に表示する。
【００２０】
この対比表示によって、デザイナーは、色彩分布表示と変角分光反射率の関係を視覚を通して確認することが可能となる。グラフ表示されている変角分光反射率によるときの物体表面の色彩分布表示が得られ、変角分光反射率を修正すれば修正後の変角分光反射率によるときの物体表面の色彩分布表示が得られることから、デザイナーは変角分光反射率と色彩分布表示を見比べながら、自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。
決定された変角分光反射率は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００２１】
また本発明は、デザイナーが意図する色彩分布表示を直接に得る方式の支援方法を提供する。この方式の支援方法は、分光反射率記憶工程と、変角分布計算工程と、色彩分布計算工程と、表示工程と、修正工程と、分光反射率計算工程とを備えている。分光反射率仮定工程と、変角分布計算工程と、色彩分布計算工程と、表示工程は、先に説明したものと同一であり、重複説明を省略する。修正工程では、コンピュータが、表示装置に表示されている色彩分布表示の表示色をデザイナーの指示に応じて修正する。分光反射率計算工程では、コンピュータが、表示色が修正された色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する。
【００２２】
この方式の支援方法においても、光源で照明された物体を視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布が、表示装置に再現される。表示装置に物体表面の色彩分布を再現した色彩分布表示が表示されれば、デザイナーは希望する色彩分布と対比して問題のある部分と色彩を特定することができ、その問題を解消する色彩に修正することができる。各種の修正方法を利用することができ、例えば色彩見本から選択する方式、あるいは明度・彩度・色相を指示するデータを入力して修正したい色彩を指定することができる。修正方法には限定されない。
デザイナーが色彩分布表示の表示色を修正すると、コンピュータ等によって修正した色彩分布表示を実現する塗装面の変角分光反射率を計算する。そして、反射率記憶手段の記憶内容を、計算された修正変角分光反射率に更新する。
この支援方法によっても、デザイナーは自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。決定された変角分光反射率は塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、デザイナーが塗料設計者に伝える指示情報を、感性に属する表現から客観的な表現に変えることができ、意図する塗装面が得られるまでの期間が短縮化される。また、デザイナーの意図する意匠をより精度よく具現化して、より付加価値の高い色を創出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下に説明する実施例の主な特徴を列記する。
（形態１）  本発明の技術によって、自動車のボディカラーを開発するデザイナーが、意図する自動車ボディの色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率を決定する過程を支援する。
（形態２）  変角分光反射率は、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系で記述される。
（形態３）  コンピュータは、物体を記述しているＣＡＤデータを処理して、その物体表面の角度分布を記述するデータを作成するプログラムを備えている。
（形態４）  コンピュータは、仮定された光源と物体と視点の位置関係と、物体表面の角度分布データから、物体表面の変角の分布を計算するプログラムを備えている。
（形態５）  コンピュータは、物体表面の変角の分布に塗装面の変角分光反射率を加味して、仮定された光源で照明された物体を仮定された視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を記述するデータを作成するプログラムを備えている。
（形態６）  コンピュータは、物体表面の色彩分布データに基づいて、接続されている表示装置に、仮定された光源で照明された物体を仮定された視点で観測するときに得られる物体表面の色彩分布を表示するプログラムを備えている。
（形態７）  コンピュータは、塗装面の変角分光反射率データをグラフ表示するプログラムを備えている。
（形態８）  コンピュータは、変角分光反射率データによって記述される塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化をグラデーション表示するプログラムを備えている。
（形態９）  コンピュータは、デザイナーが変角分光反射率データにおける特定の変角に対する分光反射率の修正を許容する。
（形態１０）  コンピュータは、デザイナーによる変角分光反射率データの修正に応じて変角分光反射率を補完修正する。
（形態１１）  コンピュータは、変角分光反射率が修正されると、表示装置に表示している色彩分布表示を変更する。さらに、グラデーション表示を変更する。
（形態１２）  コンピュータは、指定された変角に対する分光反射率を、指定された計算パターンによって変更するプログラムを備えている。
（形態１３）  コンピュータは、屈折率情報から正反射率を計算するプログラムを備えている。
（形態１４）  コンピュータは、変角分光反射率と屈折率情報から、変角分光反射率に内在している正反射率を抽出するプログラムを備えている。
（形態１５）  コンピュータは、正反射率が修正されたときに、変角分光反射率を修正計算するプログラムを備えている。
【実施例】
【００２５】
（実施例１）  本実施例では、自動車のボディカラーを開発するデザイナーが意図する自動車ボディの色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率を決定する過程を、本発明の技術を用いて支援する。本技術が、自動車ボディ以外にも適用できることは自明である。
【００２６】
本実施例に係る塗装面の変角分光反射率の決定過程を支援する装置１０（以下、支援装置１０）を図１に示す。支援装置１０は、コンピュータ１１を備えている。コンピュータ１１はＣＰＵ１２、データ記憶部１４、プログラム記憶部１６、入出力ポート１８、ディスプレイドライバ２０等を備えている。
支援装置１０は、ディスプレイ２２（表示装置）を備えている。ディスプレイ２２は、コンピュータ１１のディスプレイドライバ２０に接続されている。ディスプレイドライバ２０は、入出力ポート１８から入力される信号を画像表示信号へ変換してディスプレイ２２へ出力する。ディスプレイ２２は、入力された画像表示信号によってカラー画像を映し出す。
支援装置１０は、データ等の入力のためにキーボード２４、マウス２６、光ディスクドライブ２８を備えている。キーボード２４、マウス２６、光ディスクドライブ２８は、コンピュータ１１の入出力ポート１８に接続されている。支援装置１０へのデータの教示や修正、また支援装置１０の操作等は、これらの入力装置によって行われる。
【００２７】
データ記憶部１４は、塗装面の変角分光反射率を記述する変角分光反射率データ３０と、自動車ボディの形状を記述するＣＡＤデータ３２を記憶している。
変角分光反射率データ３０は、塗装面の変角分光反射率を記述するものである。変角分光反射率は、物体表面の測色において正反射方向に対する角度を変化させて得られる分光反射率である。正反射方向に対して観測方向がなす角度を変角という。即ち、変角分光反射率は、変角毎に測定される分光反射率を記述するものである。ここで、変角について図２を用いて説明する。図２は塗装面１に光源２から光が入射している様子を示している。その入射方向は矢印３で示される。このとき、塗装面１での正反射方向は図２の矢印４で示される。塗装面１の反射光を図２の矢印６で示される方向で観測した場合、矢印４で示される正反射方向と矢印６で示される観測方向のなす角度θが変角である。
塗装面の変角分光反射率は、既存の塗料を塗布した塗装面を、変角分光反射率測定器等で測定することによって得られる。
ＣＡＤデータ３２は、自動車ボディの形状を３次元で記述している。ＣＡＤデータ３２を処理することにより、自動車ボディ表面の角度分布を知ることができる。その自動車が３次元ＣＡＤ等によって設計されていれば、そのＣＡＤデータを利用すればよい。又は、実存する自動車ボディ形状を３次元測定器等によって測定して得る形状データをＣＡＤデータ化して作成してもよい。
変角分光反射率データ３０やＣＡＤデータ３２は、キーボード２４やマウス２６や光ディスクドライブ２８を利用して、コンピュータ１１に教示される。コンピュータ１１は、教示されるデータをデータ記憶部１４に記憶する。
【００２８】
プログラム記憶部１６は、ＣＡＤプログラム３６と、変角分布計算プログラム３８と、色彩分布計算プログラム４０と、画像表示プログラム４２と、変角分光反射率修正プログラム４４を記憶している。これらのプログラム３６、３８、４０、４２、４４は、ＣＰＵ１２の演算処理に用いられる。
ＣＡＤプログラム３６は、自動車ボディ形状を記述しているＣＡＤデータ３２を処理して、自動車ボディ表面の各位置における法線方向を示す角度を計算する。そして、自動車ボディ表面の角度分布を記述する角度分布データを作成する。変角分布計算プログラム３８は、作成された角度分布データと、光源と視点の位置から、その光源で照明された自動車ボディをその視点で観測するときの、自動車ボディ表面の各位置における変角を計算する。光源と視点の位置は、デザイナーが仮定して指定することができる。そして、自動車ボディ表面の角度分布を記述する変角分布データを作成する。色彩分布計算プログラム４０は、作成された変角分布データと、変角分光反射率データ３０から、自動車ボディ表面の色彩分布を記述する色彩分布データを作成する。この色彩分布データは、先に指定された光源で照明された物体を、先に指定された視点で観測するときに得られる色彩分布である。画像表示プログラム４２は、色彩分布データを処理して、ディスプレイ２２に自動車ボディ表面の色彩分布を表示する処理を行う。また、画像表示プログラム４２は、変角分光反射率データ３０を、ディスプレイ２２にグラフ表示する処理を行う。また、画像表示プログラム４２は、変角分光反射率データ３０によって記述される塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化をグラデーション表示する処理を行う。変角分光反射率計算プログラム４４は、デザイナーが変角分光反射率データ３０を修正することを許容する。また、デザイナーの修正に基づいて変角分光反射率データ３０を補完修正する。そして、データ記憶部１４に記憶されている変角分光反射率データ３０を、その補完修正された変角分光反射率データへと更新する。
【００２９】
以下、支援装置１０の説明を動作手順に従って説明する。図３は、支援装置１０の動作手順を示すフローチャートである。
ステップＳ１では、支援装置１０に塗装面の変角分光反射率データ３０の初期値が教示される。このとき初期値として教示する変角分光反射率データ３０は、既存の塗装面の変角分光反射率データの中から、デザイナーが開発しようとしている塗装面と近い色彩のものを選ぶとよい。教示された変角分光反射率データ３０は、データ記憶部１４に記憶される。
本実施例では、塗装面の変角分光反射率データの記述には、ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系による記述を用いる。ＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系では、色彩をＬ＊値とａ＊値とｂ＊値で表現する。Ｌ＊値は色彩の明度を記述する。即ち、Ｌ＊値が大きいほど明るい色彩となる。ａ＊は色彩の色相とその強度を記述し、特に赤と緑の色相に対する強度を記述する。ａ＊値が正の値で大きいほど赤の色相となり、ａ＊値が負の値で小さいほど緑の色相となる。また、ｂ＊値は色彩の色相とその強度を記述し、特に黄色と青の色相に対する強度を記述する。ｂ＊値が正の値で大きいほど黄の色相となり、ｂ＊値が負の値で小さいほど青の色相となる。また、ａ＊値とｂ＊値から計算されるｃ＊値は、色彩の彩度を記述する。なお、ｃ＊＝（ａ＊２＋ｂ＊２）１／２である。
【００３０】
ステップＳ３では、支援装置１０に自動車ボディの形状を記述するＣＡＤデータ３２が教示される。教示されたＣＡＤデータ３２は、データ記憶部１４に記憶される。
ステップＳ５では、ＣＡＤデータ３２から自動車ボディ表面の角度分布を計算する。ＣＰＵ１２は、ＣＡＤプログラム３６によってＣＡＤデータ３２を処理する。ＣＡＤプログラム３６は、図４に示すようにＣＡＤデータ３２で記述されている自動車ボディ５０をＸＹＺ空間内に描く。なお、図４は自動車ボディ５０のドア部のみを示している。なお、以下の説明においてもドア部のみを用いて説明する。ＣＡＤデータ３２を用いて自動車ボディ５０をＸＹＺ空間内に描くことにより、自動車ボディ５０の表面を（ｘｙｚ）座標で記述する座標データが得られる。そして、（ｘｙｚ）座標で記述される自動車ボディ５０の表面の各位置において、法線が直交３軸となす角（αβγ）を求める。このようにして、自動車ボディ５０の表面の位置を記述する座標データと、その座標（ｘｙｚ）における法線方向を示す（αβγ）が対応付けられた角度分布データを得る。
【００３１】
ステップＳ７では、自動車ボディ５０を照明する光源の位置と、自動車ボディ５０を観測する視点の位置を指定する。光源の位置の指定は、先のＸＹＺ空間内において光源の位置を表す座標（ｘＡｙＡｚＡ）で指定すればよい。このとき、直接に座標（ｘＡｙＡｚＡ）で指定することは、指定する光源を示す座標（ｘＡｙＡｚＡ）を計算する必要があり不便である。従って、予め光源の座標（ｘＡｙＡｚＡ）を記述するデータを用意しておいてもよい。例えば、太陽を光源とする場合は、太陽の位置は無限遠方に設定され、太陽の方向のみ記述するデータとなる。このとき、太陽の軌道に関する計算を加味したデータであれば、例えば「１０月１０日の午後３時の太陽」と指定することで、光源の座標（ｘＡｙＡｚＡ）が設定される。観測する視点の位置の指定についても、先のＸＹＺ空間内において視点の位置を座標（ｘＢｙＢｚＢ）で指定すればよい。しかしながら、この場合も指定する視点位置を示す座標を、その都度計算する必要があり不便である。従って、予め観測する視点位置を記述するデータを用意しておいてもよい。例えば自動車と同じ高さの位置に立っているヒトが観測する場合には、観測するヒトの身長と自動車ボディ５０との位置関係を入力することで、観測する視点の位置の座標（ｘＢｙＢｚＢ）が設定されるようにできる。光源と視点の位置の指定は、キーボード２４やマウス２６を用いて行う。このようにして、図４に示すＸＹＺ空間内に光源位置（ｘＡｙＡｚＡ）と視点位置（ｘＢｙＢｚＢ）が設定される。
【００３２】
ステップＳ９では、ＣＰＵ１２が変角分布計算プログラム３８を用いて自動車ボディ５０の表面の変角の分布を計算して、変角分布データを作成する。図４に示す自動車ボディ５０の表面の位置Ｐ（ｘｙｚ）における、変角の計算例を説明する。指定された光源位置から位置Ｐへの入射方向を、位置Ｐの座標（ｘｙｚ）と光源位置の座標（ｘＡｙＡｚＡ）から求める。そして、その求められた入射方向と、角度分布データが記述する位置Ｐの法線方向から、位置Ｐにおける正反射方向を求める。一方、位置Ｐが観測される方向、即ち、位置Ｐから視点位置へ向かう方向を、位置Ｐの座標（ｘｙｚ）と視点位置の座標（ｘＢｙＢｚＢ）から求める。正反射方向と観測方向が求められると、正反射方向と観測方向とがなす角が変角として求められる。このようにして、自動車ボディ５０の表面すべてにおいて、位置（ｘｙｚ）とその位置における変角が計算され、位置（ｘｙｚ）とその位置における変角を対応付けて記述する変角分布データが得られる。
【００３３】
ステップＳ１１では、ＣＰＵ１１が色彩分布計算プログラム４０を用いて、変角分布データ３４と変角分光反射率データ３０から、色彩分布データを作成して記憶する。色彩分布計算プログラム４０は、自動車ボディ５０の表面の位置（ｘｙｚ）の変角に対応する分光反射率を、変角分光反射率データ３０から抽出して、色彩分布データを作成する。色彩分布データは、表面位置（ｘｙｚ）で見られる色彩を、明度・色相・彩度で記述するデータで構成され、自動車の表面位置毎に色彩を示すデータを備えている。
ステップＳ１３では、図５に示すように、コンピュータ１１が画像表示プログラム４２によって色彩分布データを処理して、ディスプレイ２２に自動車ボディ５０の色彩分布表示５１を表示する。表面の位置によって視点からの変角が分布するのに対応して、観察される色彩も分布している。また、コンピュータ１１が画像表示プログラム４２によって変角分光反射率データ３０を処理して、変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５を表示する。ここで、グラフ表示５２はＬ＊値のグラフ表示である。グラフ表示５３はｃ＊値のグラフ表示である。グラフ表示５４はａ＊値のグラフ表示である。グラフ表示５５はｂ＊値のグラフ表示である。さらに、コンピュータ１１が画像表示プログラム４２によって変角分光反射率データ３０を処理して、塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７を表示する。即ち、物体表面の色彩分布表示５１と、その色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５と、変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７とが対比観察可能に表示される。このとき、色彩分布表示５１において位置が指定されると、グラフ表示５２〜５５やグラデーション表示５７において、指定された位置の変角について表示している部分が強調表示される。例えば、図５に示すように、色彩分布表示５１上の位置Ｑが指定された場合、グラフ５２〜５５においては、位置Ｑにおける変角に対応する位置に直線５６を表示する。また、グラデーション表示５７においては、位置Ｑにおける変角を表示している部分を、矢印マーク５８等で表示する。さらには、その指定された位置における変角に対する分光反射率を数値表示してもよい。それにより、デザイナーは色彩分布表示５１で表示されている色彩と、その色彩の変角分光反射率を的確に比較観察することができる。
この対比表示が得られると、デザイナーは、色彩分布表示と変角分光反射率の関係を視覚を通して確認することが可能となる。例えば、物体表面の特定変角エリアに現われる色彩に不満がある場合には、その変角に対応する分光反射率を知ることができる。
【００３４】
ステップＳ１５では、デザイナーがディスプレイ２２に表示されている色彩分布表示において色彩に不満のあるエリアを特定して、その変角における分光反射率を修正することができる。
デザイナーは、表示されている色彩分布表示５１において、色彩を修正する位置を指定する。色彩分布表示５１において位置が指定されると、図５に示すようにグラフ表示５２〜５５において、指定された位置における変角の分光反射率を表示している部分が直線５６によって強調表示される。それにより、デザイナーは色彩を修正する位置の変角を知ることができる。デザイナーは、変角分光反射率データ３０のその変角に対応付けられたデータを修正すればよい。即ち、デザイナーは色彩に不満のあるエリアの色彩を容易に変更することができる。例えば、指定した位置の色彩の明度を上げるために、Ｌ＊値を大きくしてもよい。例えば、指定した位置の色彩の彩度を上げるために、ｃ＊値を大きくしてもよい。例えば、色彩に赤みを加えるにはａ＊値を大きくしてもよい。このとき、ディスプレイ２２にグラフ表示されている変角分光反射率を、グラフ表示上で直接に修正する形態であると修正しやすい。
また、上記の修正においては、デザイナーが分光反射率を直接に修正してもよいし、変角分光反射率計算プログラム４４に計算させてもよい。そのためには、デザイナーによる指示内容と分光反射率の修正計算パターンを対応付けて教示しておけばよい。例えば、デザイナーが明度の変更を指示したとき、変角分光反射率計算プログラム４４はＬ＊値を変更する。このような修正形態であると、デザイナーは自己の意図する色彩分布と表示されている色彩分布との差異を、感性に基づく表現で、例えば「明るく」という指示を入力することによって修正することも可能となる。
【００３５】
ステップＳ１７では、ステップＳ１５でデザイナーによって修正された変角分光反射率データが、変角分光反射率計算プログラム４４によって補完修正される。図６を用いて、ステップＳ１５においてデザイナーが例えばＬ＊値を修正した場合の補完修正の例を示す。色彩分布表示５１においてデザイナーが指定した位置の変角はθとする。そして、変角θにおけるＬ＊値をＬ１からＬ２へ修正したとする。図６のグラフ表示５２において、曲線（点線）６０が修正前の変角に対するＬ＊値のデータを示す。変角θにおけるＬ＊値がＬ１からＬ２に修正されたことにより、変角とＬ＊値の関係は曲線６０に代わり曲線６１で示される。しかしながら、データの修正をデザイナーの修正部分のみ行うと、曲線６１が示すように変角とＬ＊値の関係において変化率が急激に変化する範囲ができる。このような変角とＬ＊値の関係を実現する塗装面を得ることは、いかなる光輝材を用いた塗料であっても困難である。
従って、変角分光反射率計算プログラム４４は、デザイナーによるデータの修正を補完修正する。この補完修正は、変角に対するＬ＊値の変化率の変化率（即ち、グラフ表示５２における曲率）が所定の値以下となるように修正する。このとき、デザイナーが修正した変角θよりも小さい変角の範囲においては、修正されるデータ範囲が最小限の範囲となるように修正する。また、デザイナーが修正した変角θよりも大きい変角のデータ範囲においては、修正前のデータと変化率が同一となるように修正する。このようにして、変角分光反射率データ３０において変角とＬ＊値の関係を記述するデータは図６の曲線６２で示す関係に補完修正される。
【００３６】
ステップＳ１５のデザイナーによる分光反射率の修正において、デザイナーは色彩分布表示５１の色彩を修正する位置を複数指定し、複数の変角に対するデータを修正してもよい。例えばデザイナーが色彩分布表示５１で色彩を修正する位置を２箇所指定して、それぞれの位置の変角に対するデータをそれぞれ修正してもよい。この場合においても、変角分光反射率計算プログラム４４によって変角分光反射率データは補完計算される。この場合の補完計算を、図７を用いて説明する。ここで、デザイナーは変角θ１のＬ＊値をＬ１からＬ２へ修正し、変角θ２のＬ＊値をＬ３からＬ４へ修正したとする。図７のグラフ表示５２において、曲線（点線）７０が修正前の変角とＬ＊値の関係を示す。デザイナーによるデータの修正により修正後の変角とＬ＊値の関係は曲線６０に代わり曲線６１で示される。この場合も、データの修正をデザイナーの修正部分のみ行うと、曲線６１が示すように変角とＬ＊値の関係において変化率が急激に変化する範囲ができる。やはり、このような変角とＬ＊値の関係を実現する塗装面を得ることは、いかなる光輝材を用いた塗料であっても困難である。変角分光反射率計算プログラム４４による補完修正により、変角がθ１とθ２の間の範囲のデータを修正して、（θ１、Ｌ２）と（θ２、Ｌ２）間におけるＬ＊値の変化率の変化を平滑化する。そして、それ以外の範囲においては、変角に対するＬ＊値の変化率の変化率（即ち、グラフ表示５２における曲率）が所定の値以下となるように修正する。このとき、デザイナーが修正したデータのなかで最も小さい変角θ１よりも小さい変角の範囲においては、修正されるデータ範囲が最小限の範囲となるように修正する。また、デザイナーが修正したデータのなかで最も大きい変角θ２よりも大きい変角の範囲においては、修正前のデータと変化率が同一となるように修正する。このようにして、変角分光反射率データ３０において変角とＬ＊値の関係を記述するデータは図７の曲線７２で示す関係に補完修正される。
上述した変角分光反射率の補完修正は一例であり、他の様々な補完修正方法を行ってもよい。例えば、塗料に用いられる光輝材の種類と変角分光反射率への影響との関係を加味した補完修正パターンを予め用意して用いてもよい。
【００３７】
ステップＳ１９では、データ記憶部１４に記憶されている変角分光反射率データ３０が、ステップＳ１７で補完修正された変角分光反射率へと更新される。ステップＳ２１では、更新された変角分光反射率データ３０を用いてステップＳ１１と同様にして色彩分布データが作成される。そして、その更新された色彩分布データによって、ディスプレイ２２に表示されている自動車ボディ５０の色彩分布表示５１が変更される。また、ディスプレイ２２に表示されている変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５が変更される。また、ディスプレイ２２に表示されている塗装面のグラデーション表示５７が変更される。
デザイナーは変更された色彩分布表示５１を観察し、色彩分布に不満があればステップＳ１５に戻り、再び変角分光反射率データ３０を修正すればよい。変角分光反射率データ３０の修正によって再びディスプレイ２２の表示が変更され、データ修正後の色彩分布を観察することができる。デザイナーは希望する色彩分布と対比して、問題のある部分の色彩を特定して修正することができる。
【００３８】
デザイナーによる自動車ボディ用の塗装面の変角分反射率の決定過程において、本発明に係る支援装置１０を用いると、グラフ表示されている変角分光反射率によるときの自動車ボディ表面の色彩分布表示が得られ、変角分光反射率を修正すれば修正後の変角分光反射率によるときの自動車ボディ表面の色彩分布表示が得られる。また、変角分光反射率の修正においては、表示されている色彩分布上で色彩の修正を望む位置を指定して修正することができる。また、支援装置１０がデザイナーによる修正を補完修正するため、決定される変角分光反射率は現実感のあるものとなる。デザイナーは変角分光反射率と色彩分布表示を見比べながら、自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。
決定された変角分光反射率は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００３９】
（実施例２）実施例２は、実施例１と同様に、本発明の技術によって、自動車のボディカラーを開発するデザイナーが意図ないし希望する自動車ボディの色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率を決定する過程を支援する。
本実施例の塗装面の変角分光反射率の決定過程を支援する装置１００（以下、支援装置１００と略す）を図８に示す。以下、本実施例の支援装置１００について説明するが、実施例１の支援装置１０と同一の構成については、同一の符号を付すことによって重複説明を避けるように努める。
図８に示すように、本実施例の支援装置１００は、実施例１の支援装置１０と同様にコンピュータ１１を備えており、コンピュータ１１はＣＰＵ１２、第２データ記憶部９４、第２プログラム記憶部９６、入出力ポート１８、ディスプレイドライバ２０等を備えている。また、支援装置１００はディスプレイ２２（表示装置）、キーボード２４、マウス２６、光ディスクドライブ２８等を備えている。
【００４０】
支援装置１００の第２データ記憶部９４は、変角分光反射率データ３０と、ＣＡＤデータ３２と、屈折率データ１０２を記憶している。
屈折率データ１０２は、塗料を塗装したときに形成される塗装層の屈折率情報を記述している。また、屈折率データ１０２は、塗装層に隣接する物質の屈折率情報も併せて記述している。塗装層に隣接する物質雰囲とは、例えば塗料が塗布される自動車ボディや塗装された自動車ボディ表面が接触する大気等である。屈折率データ１０２では、屈折率情報が複素屈折率によって記述されている。
複素屈折率は、物質が光を伝播する速度を記述する屈折率ｎと、物質が光を吸収する度合を記述する消衰係数ｋによって記述される指標であり、ｎ＋ｋｉ（ｉ：虚数単位）と複素数によって記述される。一般に、屈折率ｎと消衰係数ｋは物質の光学定数と呼ばれている。屈折率情報に複素屈折率を採用することにより、塗装層における光の内部吸収が加味されることとなり、より正確に塗装面の色彩を再現することが可能となる。
複素屈折率は、例えばエリプソメータ等の測定機器を用いて測定することができる。
【００４１】
支援装置１００の第２プログラム記憶部９６は、ＣＡＤプログラム３６と、変角分布計算プログラム３８と、色彩分布計算プログラム４０と、画像表示プログラム４２と、変角分光反射率修正プログラム４４と、正反射率計算プログラム１０４と、屈折率修正プログラム１０６を記憶している。
正反射率計算プログラム１０４は、第２データ記憶部９４に記憶されている屈折率データ１０２から塗装面の正反射率を計算して記憶するプログラムである。正反射率計算プログラム１０４は、屈折率データ１０２に記述されている屈折率情報からフレネルの反射係数Ｒｓ、Ｒｐを計算し、求めたフレネルの反射係数Ｒｓ、Ｒｐから塗装面の正反射率を計算する。フレネルの反射係数は、塗装層の屈折率情報や、塗装層に隣接する物質の屈折率情報に基づいて計算することができる。塗装層に隣接する物質とは、例えば塗料が塗布される自動車のボディや、塗装面が接触する大気等である。
フレネルの反射係数Ｒｓは、入射光のｓ波成分に対する反射挙動を示す指標であり、フレネルの反射係数Ｒｓは、入射光のｐ波成分に対する反射挙動を示す指標である。反射係数Ｒｓと反射係数Ｒｐは、共に入射光の入射角度に対して変化するが、その変化の挙動は互いに相違する。そのことから、物体表面の色彩分布を取り扱う際には、フレネルの反射係数を用いて正反射率を求めることが好ましい。
屈折率修正プログラム１０６は、デザイナーが屈折率データ１０２を修正することを許容する。また、デザイナーの修正に基づいて第２データ記憶部９４に記憶されている屈折率データ１０２を更新する。屈折率修正プログラム１０６によって屈折率データ１０２が更新されると、正反射率計算プログラム１０４は更新された屈折率情報を用いて正反射率を計算して記憶する。
正反射率計算プログラム１０４や屈折率修正プログラム１０６の処理結果を受けて、変角分光反射率計算プログラム４４は実行される。
変角分光反射率計算プログラム４４は、正反射率計算プログラム１０４の処理結果から塗装面の正反射率を知り、変角分光反射率データ３０に内在している正反射率に由来する成分を抽出する。
また、変角分光反射率計算プログラム４４は、屈折率修正プログラム１０６によって屈折率データ１０２が修正されると、修正前の屈折率データ１０２から計算された正反射率と、修正後の屈折率データ１０２から計算される正反射率に基づいて、変角分光反射率データ３０を修正する。詳しくは、変角分光分反射率データ３０に内在している正反射率に由来する成分を修正する。
【００４２】
図９〜１１を参照して、塗装面の正反射率と変角分光反射率の関係について説明する。物体の色彩は、主に映り込みの色彩と地の色彩とに分類できる。映り込みの色彩は、物体を照明する光源が物体表面に映り込んで見えるものであり、光源から照射された光が物体表面で鏡面的に反射されて観測されるものである。地の色は、塗装層そのものの色彩であり、光源から照射された光が塗装層内に透過し、塗装層内で拡散的に反射されて観測されるものである。物体の色彩を記述する際には、前者は正反射率によって記述することができ、後者は拡散反射率によって記述することができる。
図９、図１０は、塗装面で反射した反射光の反射方向に対する強度を模式的に示している。図９（Ａ）は塗装面１の正反射率が１（拡散反射率がゼロ）である完全鏡面反射面である場合を示しており、図９（Ｂ）は塗装面１の正反射率がゼロ（拡散反射率が１）である完全拡散反射面である場合を示している。また、図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）は塗装面１が一般的な反射挙動を示す場合を示している。図１０（Ａ）の塗装面１に対して、図１０（Ｂ）の塗装面１の方が正反射率が高い場合を示している。
図９（Ａ）に示すように、塗装面１が完全鏡面反射面である場合、光源２からの入射光Ｌ３は正反射方向のみに反射され、その反射光Ｌ４が正反射方向のみで観測される。例えば完全鏡面反射面である塗装面１の変角分光反射率を測定すると、変角がゼロに対する反射率が高い値で測定され、その他の変角に対する反射率はゼロと測定される。一方、図９（Ｂ）に示すように、塗装面１が完全拡散反射面である場合は、光源２からの入射光Ｌ３はすべての方向に均等に反射され、その反射光Ｌ４がすべての方向で均等に観測される。例えば完全拡散反射面である塗装面１の変角分光反射率を測定すると、すべての変角に対して同一の反射率が測定される。
【００４３】
図９（Ａ）（Ｂ）に示した極端な塗装面１に対し、実際の塗装面１の反射挙動は図１０（Ａ）（Ｂ）に示すことができる。図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、実際の塗装面１は、図９（Ａ）に示す完全鏡面反射面の反射挙動と、図９（Ｂ）に示す完全拡散反射面の反射挙動とが組み合わせられた反射挙動を示す。図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）は、塗装面１の正反射率が互いに異なる場合を示しており、図１０（Ａ）の塗装面１に比して、図１０（Ｂ）の塗装面１の方が正反射率が高い場合を示している。図１０（Ａ）と図１０（Ｂ）を比較すると、図１０（Ｂ）の方が正反射方向への反射強度が強く、他の方向（拡散反射方向）への反射強度が弱くなっていることが確認できる。塗装面１の正反射率が高くなるほど、入射光を正反射方向（その近傍方向を含む）へ鏡面的により反射し、塗装層に透過する透過光は少なくなるので、正反射方向への強度は強くなると共に拡散反射方向（他の方向）への強度は弱くなる。
図１１は、正反射率の異なる２つの塗装面１の変角分光反射率を示している。なお、図１１は塗装面１の明度を示すＬ＊値を示している。図１１（Ａ）と図１１（Ｂ）は、塗装面１の正反射率が互いに異なる場合を示しており、図１１（Ａ）の塗装面１に比して、図１１（Ｂ）の塗装面１の方が正反射率が高い場合を示している。即ち、図１１（Ａ）に示すＬ＊値は図１０（Ａ）に示す塗装面１に対応し、図１１（Ｂ）に示すＬ＊値は図１０（Ｂ）に示す塗装面１に対応する。図１１（Ａ）（Ｂ）の両者とも、変角がゼロに対する反射率が高く、変角の増加に伴って反射率が低くなっていることが確認できる。図１１（Ａ）（Ｂ）を比較すると、図１１（Ｂ）の方が変角がゼロに対する反射率が高く、変角の増加に伴って反射率が減少する割合が大きいことが確認できる。このことから、塗装面１の正反射率が異なると、塗装面１の色彩が変角に対して変化する挙動が異なることが分かる。また、塗装面１の正反射率が大きいほど、塗装面１の色彩は変角の変化に対して大きく変化することがわかる。
塗装面１の変角分光反射率に加えて塗装面１の正反射率を知ることができれば、変角分光反射率に内在している正反射率に由来する部分を知ることができる。正反射率を修正することにより、変角分光反射率を修正することができ、変角の変化に由来する塗装面の色彩分布を正反射率の影響を加味して再現することが可能となる。
【００４４】
以下、本実施例の支援装置１００の説明を動作手順に従って説明する。図１２は、支援装置１００の動作手順を示すフローチャートである。支援装置１００の動作手順は、図３のフローチャートに示す実施例１の支援装置１０の動作手順と一部同一である。同一の動作ステップについては同一の符号を付し、重複説明を避けるように努める。
図１２のステップＳ１では、支援装置１００に塗装面の変角分光反射率データ３０の初期値が教示される。
次のステップＳ１０２では、支援装置１００に屈折率データ１０２が教示される。屈折率データ１０２は、塗料を塗布したときに形成される塗装層の屈折率情報や、塗装層に隣接する物質等の屈折率情報を、複素屈折率によって記述している。先に説明したように、塗装層に隣接する物質とは、例えば自動車のボディや自動車ボディを仮想的に観測する雰囲気である。自動車のボディや雰囲気（大気）の屈折率情報は、本支援装置１００に予め教示しておいてもよい。このとき、例えば雰囲気の屈折率を気温や湿度等の環境条件に対応付けて記述しておき、適宜選択して使用できるようにするのもよい。
次のステップＳ１０４では、ＣＰＵ１２が正反射率計算プログラム１０４を実行し、屈折率データ１０２から塗装面の正反射率を計算する。正反射率計算プログラム１０４は、屈折率データ１０２からフレネルの反射係数Ｒｓ、Ｒｐを計算して求め、求めたフレネルの反射係数Ｒｓ、Ｒｐから塗装面の正反射率を求めて記憶する。
【００４５】
次のステップＳ３では、支援装置１００に自動車ボディ５０（図４参照）の表面形状を記述するＣＡＤデータ３２が教示される。ステップＳ５では、ＣＡＤデータ３２から自動車ボディ表面の角度分布が計算され、自動車ボディ５０がＸＹＺ空間内に描かれる。
ステップＳ７では、自動車ボディ５０を照明する光源の位置と、自動車ボディ５０を観測する視点の位置を指定する。ステップＳ９では、ＣＰＵ１２が変角分布計算プログラム３８を実行し、自動車ボディ５０の表面の変角分布を計算して、変角分布データを作成する。ステップＳ１１では、ＣＰＵ１２が色彩分布計算プログラム４０を用いて、変角分布データ３４と変角分光反射率データ３０から、色彩分布データを作成して記憶する。
次のステップＳ１０６では、図１３に示すように、ディスプレイ２２に自動車ボディ５０の色彩分布表示５１を表示する。また、変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５を表示する。また、塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７を表示する。また、塗装層の複素屈折率ｎ＋ｋｉを示す屈折率情報表示５９が表示される。塗装層の複素屈折率ｎ＋ｋｉは塗装面の正反射率を決めることから、屈折率情報表示５９は、塗装面の正反射率を示しているともいえる。ここで表示される屈折率情報は、第２データ記憶部９４の屈折率データ１０２に記述されている塗装面の複素屈折率ｎ＋ｋｉである。このように支援装置１００は、物体表面の色彩分布表示５１と、その色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５と、変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７と、その色彩分布やグラデーション表示を実現する塗装層の屈折率情報表示５９を対比観察可能に表示する。
この対比表示によって、デザイナーは、色彩分布表示と変角分光反射率と複素屈折率（正反射率を示しているともいえる）の関係を視覚を通して確認することが可能となる。
【００４６】
図１２のステップＳ１０８では、ＣＰＵ１２が屈折率修正プログラム１０６を実行し、デザイナーが屈折率情報を修正することを許容する。
デザイナーは、表示されている屈折率情報表示５９において、塗装面の屈折率ｎや消衰係数ｋをそれぞれ修正することができる。デザイナーは、例えばキーボード２４を用いて新たな屈折率ｎや消衰係数ｋの値を入力することで、屈折率情報を修正することができる。修正された屈折率情報は、新たな屈折率データ１０２として第２データ記憶部９４に記憶される。
次のステップＳ１１０では、ＣＰＵ１２が正反射率計算プログラム１０４を再び実行し、新たな屈折率データ１０２から塗装面の正反射率を計算して記憶する。
次のステップＳ１１２では、ステップＳ１０８のデザイナーによる屈折率情報の修正に基づいて、変角分光反射率の修正が行われる。ＣＰＵ１２は変角分光反射率計算プログラム４４を実行し、屈折率情報の初期値から求めた正反射率（ステップＳ１０４）と、修正された屈折率情報から求めた正反射率に基づいて、変角分光反射率を修正計算する。本実施例のように、変角分光反射率をＣＩＥ１９７６（Ｌ＊ａ＊ｂ＊）表色系で記述している場合、正反射率の修正によって主にＬ＊値が修正される。例えば屈折率ｎの値を大きな値へと修正し、塗装面の正反射率が高くなるように修正した場合、Ｌ＊値は例えば図１１（Ａ）の状態から図（Ｂ）の状態へと、変角の変化に対して明度の変化が大きくなるように修正される。
【００４７】
ステップＳ１９では、第２データ記憶部９４に記憶されている変角分光反射率データ３０が、ステップＳ１１２で計算された変角分光反射率へと更新される。ステップＳ２１では、更新された変角分光反射率データ３０を用い、ステップＳ１１と同様に色彩分布データが作成される。そして、その更新された色彩分布データによって、ディスプレイ２２に表示されている自動車ボディ５０の色彩分布表示５１が変更される。また、ディスプレイ２２に表示されている変角分光反射率のグラフ表示５２〜５５が変更される。また、ディスプレイ２２に表示されている塗装面のグラデーション表示５７が変更される。
デザイナーは変更された色彩分布表示５１を観察し、色彩分布に不満があればステップＳ１０８に戻り、再び屈折率データ１０２を修正すればよい。屈折率データ１０２の修正により再びディスプレイ２２の表示が変更され、データ修正後の色彩分布を観測することができる。
【００４８】
デザイナーによる自動車ボディ用の塗装面の変角分反射率の決定過程において、本実施例の支援装置１００を用いると、表示されている変角分光反射率や屈折率情報によるときの自動車ボディ表面の色彩分布表示が得られ、屈折率情報を修正することによって変角分光反射率を修正し、修正後の変角分光反射率によるときの自動車ボディ表面の色彩分布表示を得ることができる。デザイナーは変角分光反射率と屈折率情報と色彩分布表示を見比べながら、自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率や屈折率情報を短期間に得ることができる。
決定された変角分光反射率や屈折率情報は、塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが意図ないしは希望する塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
本実施例２では、塗装面の色彩を変角分光反射率と複素屈折率を用いて表現するために、デザイナーが複素屈折率を修正することを許容する技術を例示したが、デザイナーが正反射率を直接的に修正することを許容するようにしてもよい。その場合、自動車ボディの色彩分布表示５１と併せて正反射率をディスプレイ２２に表示するためのプログラムや、デザイナーがキーボード２４等を用いて正反射率を修正するためのプログラムを、コンピュータに教示しておけばよい。
【００４９】
（実施例３）実施例３は、実施例１と同様に、本発明の技術によって、自動車のボディカラーを開発するデザイナーが意図する自動車ボディの色彩分布を実現する塗装面の変角分光反射率を決定する過程を支援する。
実施例３で用いる塗装面の変角分光反射率の決定過程を支援する装置８０（以下、支援装置８０）は、実施例１の支援装置１０のプログラム記憶部１６を、第３プログラム記憶部８２に変更したものである。第３プログラム記憶部８２を図１４に示す。第３プログラム記憶部８２は、実施例１の支援装置１０のプログラム記憶部１６に、見本色計算プログラム４６が追加して記憶されている。
【００５０】
見本色計算プログラム４６は、デザイナーが色彩分布の色彩を修正する際に、修正候補となる見本色の変角分光反射率を計算して作成するプログラムである。コンピュータ１１は、見本色計算プログラム４６により、指定された分光反射率を所定の処理によって変化させて、新たな分光反射率を計算して作成する。見本色計算プログラム４６は、例えばデザイナーの「明るく」という指示の入力によって、指定された分光反射率のＬ＊値を変化させて明度を高めた分光反射率を計算する。また、例えばデザイナーの「鮮やかに」という指示の入力によって、指定された分光反射率のｃ＊値を変化させて彩度を高めた分光反射率を計算する。さらには、色彩心理学に基づいた色彩と感性表現の関係を用いて、変角分光反射率の計算パターンを設定しておいてもよい。それにより、例えばデザイナーは「躍動感の変更」という指示の入力で、その指示に対応する方法によって変角分光反射率の計算をする。色見本計算プログラム４６は、デザイナーの指示によって計算する分光反射率を、複数作成してもよい。例えば、デザイナーが明度の変更を指示したときには、異なる変化量でＬ＊値を変化させた複数の変角分光反射率を計算する。
見本色計算プログラム４６で計算された見本色の分光反射率は、画像表示プログラム４２によって処理され、見本色がディスプレイ２２に表示される。
【００５１】
以下、支援装置８０の説明を動作手順に従って説明する。図１５は、支援装置８０の動作手順を示すフローチャートである。支援装置８０の動作手順は、図３のフローチャートに示す実施例１の支援装置１０の動作手順と一部同一である。詳しくは、図３のフローチャートにおいて、スタートからステップＳ１３まで同一である。即ち、支援装置８０においても、図５に示す画像表示をディスプレイ２２に得ることができる。従って、図１５のフローチャートでは、ステップＳ１からステップＳ１１までを図示省略し、重複説明も避けることとする。
図１５のステップＳ１５では、図５に示す画像表示された自動車ボディの色彩分布表示５１において、デザイナーは色彩を修正したい位置を指定することができる。デザイナーが、色彩分布表示５１において色彩を修正する位置を指定すると、その位置における変角が特定される。即ち、変角分光反射率データ３０において修正される分光反射率が特定される。
次のステップＳ１７では、デザイナーが修正を指示した色彩に対する修正候補となる見本色の分光反射率が計算される。そのために、見本色計算プログラム４６はステップＳ１５で特定された修正される分光反射率を変化させて新たな分光反射率を計算する。このとき、デザイナーの所望する修正内容に応じる計算パターンで計算することができる。例えば、デザイナーが色彩の明度の変更を指示し、５つ修正候補の作成を指示すれば、見本色計算プログラム４６は、明度を変更した５つ色彩を記述する分光反射率を計算して作成する。
次のステップＳ１９では、見本色計算プログラム４６で計算した見本色の分光反射率を画像表示プログラム４２で処理して、見本色をディスプレイ２２に表示する。表示例を図１６に図示する。なお、図１６の表示例は、色彩分布表示５１において、デザイナーが色彩を修正する位置として位置Ｑを指定し、その位置の色彩の明度の変更を指示し、５つの修正候補の作成を指示したとする。位置Ｑにおける変角はθである。図１６に示すように、ディスプレイ２２には、自動車ボディの色彩分布表示５１と、変角分光反射率を示すグラフ表示５２〜５５と、塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７と、見本色表示８４が対比観察可能に表示される。デザイナーは、色見本表示８４を観察して所望する色彩を選択すればよい。
次のステップＳ２１では、デザイナーが色見本表示から所望する色彩を選択し、選択された色彩の分光反射率が位置Ｑにおける変角である変角θに対する分光反射率として設定される。
次のステップＳ２３では、色彩分布表示５１において、複数の位置の色彩を修正したい場合は、ステップＳ１５へ戻って新たな位置の色彩を修正指示することができる。
【００５２】
図１５のステップＳ２５では、デザイナーの修正指示による分光反射率データの修正を補完修正する。この補完修正は、実施例１の支援装置１０と同一である。また、これ以降の動作手順も支援装置１０と同一である。修正によって変更された色彩分布表示５１をデザイナーは観察することができる。このとき、変更された変角分光反射率を示すグラフ表示５２〜５５と、その塗装面の変角の変化に対応する色彩の変化を示すグラデーション表示５７との対比観察も可能である。デザイナーは意図する色彩分布と対比して、問題のある部分の色彩を特定して修正することができる。
【００５３】
デザイナーによる自動車ボディ用の塗装面の変角分反射率の決定過程において、本実施例の支援装置８０を用いると、デザイナーは自己が意図する色彩分布表示とそれを実現する変角分光反射率を短期間に得ることができる。また、支援装置８０は、デザイナーが色彩分布表示における特定エリアの色彩を直接に変更することを許容する。そのため、デザイナーは意図する色彩分布表示を直接に得ることができる。決定された変角分光反射率は塗料設計者に対する明確な指針となり、塗料設計者はデザイナーが必要とする塗装面を正確に理解することができ、塗料開発過程が効率化され短縮される。
【００５４】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、複数の塗装面の変角分光反射率データを用いて、それぞれの変角分光反射率の色彩分布表示やグラフ表示やグラデーション表示を対比観察可能に表示してもよい。それにより、デザイナーは意図する色彩分布を様々な観点から評価して得ることができる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。本明細書または図面に例示した技術は複数の目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】塗装面の変角分光反射率の決定過程を支援する装置の構成を示す図。
【図２】変角を説明する図。
【図３】支援装置１０の動作手順を示すフローチャート。
【図４】自動車ボディ５０に関するデータ作成を説明する図。
【図５】支援装置１０の画像表示例を示す図。
【図６】変角分光反射率データの補完計算を説明する図（修正指示１箇所）。
【図７】変角分光反射率データの補完計算を説明する図（修正指示２箇所）。
【図８】実施例２の支援装置１００の構成を示す図。
【図９】完全鏡面反射面と完全拡散反射面の反射挙動を模式的に示す図。
【図１０】正反射率の異なる塗装面の反射挙動を模式的に示す図。
【図１１】正反射率の異なる塗装面のＬ＊値を示す図。
【図１２】支援装置１００の動作手順を示すフローチャート。
【図１３】支援装置１００の画像表示例を示す図。
【図１４】実施例３の支援装置８０の第３プログラム記憶部を示す図。
【図１５】支援装置８０の動作手順を示すフローチャート（一部省略）。
【図１６】支援装置８０の画像表示例を示す図。
【符号の説明】
【００５６】
１・・・塗装面
２・・・入射方向
４・・・正反射方向
６・・・観測方向
８・・・変角
１０・・・塗装面の変角分光反射率の決定過程を支援する装置（実施例１）
１１・・・コンピュータ
１２・・・ＣＰＵ
１４・・・データ記憶部
１６・・・プログラム記憶部
１８・・・入出力ポート
２０・・・ディスプレイドライバ
２２・・・ディスプレイ
２４・・・キーボード
２６・・・マウス
２８・・・光ディスクドライブ
５０・・・自動車ボディ（ドア部）
５１・・・自動車ボディ５０の色彩分布表示
５２〜５５・・・変角分光反射率を示すグラフ表示
５７・・・グラデーション表示
５９・・・屈折率情報表示
８０・・・支援装置（実施例３）
８２・・・第３プログラム記憶部（実施例３）
８４・・・色見本表示
９４・・・第２データ記憶部（実施例２）
９６・・・第２プログラム記憶部（実施例２）
１００・・支援装置（実施例２）
【図１】
0004622304.tif 000002
【図２】
0004622304.tif 000003
【図３】
0004622304.tif 000004
【図４】
0004622304.tif 000005
【図５】
0004622304.tif 000006
【図６】
0004622304.tif 000007
【図７】
0004622304.tif 000008
【図８】
0004622304.tif 000009
【図９】
0004622304.tif 000010
【図１０】
0004622304.tif 000011
【図１１】
0004622304.tif 000012
【図１２】
0004622304.tif 000013
【図１３】
0004622304.tif 000014
【図１４】
0004622304.tif 000015
【図１５】
0004622304.tif 000016
【図１６】
0004622304.tif 000017