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稿 ■

ルミエネーションによる恒星の色再現
塩津朱里、木本晴夫（元名古屋市立大学）、松本 桂（大阪教育大学）

1. はじめに持っていたとしても、色光が観察者の眼で神授業や観望会の場などで恒星について説明経応答に交換され、情報が大脳に送られて色をするとき、その恒星の「色」について言及の感覚が生まれる過程や色知覚するところにすることがある。しかし「色」は感覚的なも差異があるかもしれない。そして、知覚したのなので、人によって見え方や色名の認識の色光をどのような色名で呼ぶかは、観測者の相違がある。

学習によって決定される。したがって、他者

例えば、オリオン座のベテルギウスを複数と同一の色知覚を共有することはほぼ不可能の観察者が見たとする。この観察者にベテルである。つまり、「色」は光の波長成分を基ギウスの色について色名のリストから選択しにして大脳内で生み出される神経応答であるてもらうと１人は「赤」、もう１人は「橙」と[1]。

いうように違う色名を答えるかもしれない。

しかし、「色」は私たちの生活で重要な役

このように、人が同じ対象物を見ても違う色割を果たしている。「色」には物の「弁別」

名を答えるのは、色光を人間の眼が受容器とあるいは「検出」、「形の切り出し」、物のなって感知し、脳で認識する過程が原因で起「同定」という３つの役割が考えられている

こる（図1）。

[2]。そこで、色彩科学では「標準的な色の示し方」を定めて、それと同一のものを「同じ色」と定義している。このやり方をとれば「同じ色に見える」かどうか如何を問わず「同じ色」を決めることができ、色情報のコミュニケーションが円滑に行えることになる[3]。
そのような「色」を定量的に表すためにさまざまな「表色系」がある。太陽を始め恒星、蛍光灯など自ら光を発するものの光の色である光源色を表す表色系として、CIE（国際照明委員会）が策定した XYZ 表色系がよく使用さ

図1

同じものを見ても…

少し丁寧に説明すると、ベテルギウスの発する光が同一の組成（スペクトル）の色光として観察者２人に届いたとする。しかし、観察者の受容器（眼の細胞等）には個体差があるため、同一の組成（スペクトル）の色光を２人が全く同じように受け取れているかは判らない。さらに、仮に２人が同一の受容器をれる。XYZ 表色系とは、光の三原色（R,G,B）の加法混色による等色実験が土台となって発展した表色系である。XYZ 表色系においては、色の３つの属性である色相・彩度・明度のうち、明度を犠牲にし、２次元の情報(xy 値)に落とすことができる。その結果が「xy 色度図（xy color diagram）」である（図 2）[4]。
図 2 において色がついている領域の外側の軌跡をスペクトル軌跡、底辺部の直線を赤紫線

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ルミエネーションによる恒星の色再現－51－（純紫軌跡）という。原図では左方が青、上は夜空で輝く恒星の色とは異なる色だと感じ部が緑、右方が赤の領域になっている。また、る。

黒体放射の xy 色度図上の軌跡を黒体軌跡と現行の小学校４年理科の学習指導要領によぶ。恒星は黒体軌跡に近い xy 値をとる。

『夜空の星を観察することによって、・・・星には青白い色や赤い色など色の違いがあることをとらえるようにする。』 と記載されており、この記述から天体（特に恒星）の色を何色かと示すことを避けられないと捉えることができる[8]。しかし、小学校の教科書６社分を調査したところ、教科書によって色の提示の仕方が違った(2015年4月調査時)。
そのため、恒星の色の違いを学習するときに色名や教科書などの写真で提示するのではなく、正確に恒星の色を光源で再現できる装置があれば、学習者に恒星の色を示すことができるのではないかと考えた。

図2

xy 色度図と黒体軌跡

そこで、光源として様々な色を発することできるルミエネーションという装置で、恒星の色を再現できるかを検証した。

2. 恒星の色
それでは、恒星の色はどのように扱われているのだろうか。本会では、過去に本紙にて「天体色彩学」として天体の色を定性・定量的に再現する方法が紹介された[5]。さらに2012年月3月頃MLにて「太陽の色は何色か? 恒
星の色は何色か?」と意見が交わされたことがあった。そこで、恒星や天体を見たとき何色（色名）と表現するのか調査する必要性があると言われている[6]。しかし、本物の天体を使用して色の見え方について精度の高い調査

3. 恒星の色を再現する方法
3.1

使用機材と検証環境（1）ルミエネーション
今回、恒星の色を再現するために「ルミエネーション」木本・トラフィックシム社（2008）を使用した（図 3）。
本装置はフルカラーLED が内蔵された 40個ほどの LED モジュール（図 3:中央）とルミエネーションコントローラ（図 3:左下）、制御するためのアプリケーションがインストを行おうとすると、気象条件や被験者に既成ールされた PC（図 3:右下）で構成されてい概念をもっている可能性が高いため難しい。

る。ルミエネーションコントローラを接続しさらに色には光源色と物体色があるが、同た PC から、①LED モジュール（フルカラー

じ色（色度）でも光源色と物体色という違いLED）を赤(R)、緑(G)、青(B)を 0〜254 の値によって人が知覚する明るさや色味の量が異で指定すること（RGB 値が 0〜255 ではないなることがわかっている[7]。これを恒星の色のは、各コマンドの先頭データであることをの話でいうと、恒星の色（色度）を正確に紙表すデータとして利用しているためである）、面上に印刷して再現しても、見る人によって②LED モジュールを発光させる時間を指定

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することができる。なお、40 個の LED モジ
ュールそれぞれに色と発光時間を指定することができる。

図3

ルミエネーション
図5

ルミエネーションの LED モジュールにはフルカラーLED に使用されている 3 色

LED のスペクトルフルカラーLED（日亜化学 NSSM016C）が（2）色彩輝度計使用されている（図 4）。

色の計測には、色彩輝度計（コニカミノル
タCS-100A）を使用した（図6）。色彩輝度計
では、発光面もしくは反射面の測定ポイント面積内の平均輝度（cd/㎡）と色度（XYZ表色系のxy値）を測定することができる。

図4

フルカラーLED

本フルカラーLED は、赤・緑・青の 3 色の発光ダイオードのチップを用いており、３色で 1 つの発光源としている（図 5）。3 色の明るさをそれぞれ制御することによって、発光部を様々な色に変化させることができる[9]。

図6

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色彩輝度計

ルミエネーションによる恒星の色再現（3）検証環境－53－

また、ルミエネーションの色域と sRGB の検証環境として、以下のように機材等を設置した（図 7）。

色域の違いから、ルミエネーションで RGB値を（254、254、254）と指定し、LED モジュールを発光させても、その xy 値は sRGB
規格で RGB 値（254、254、254）と指定して再現される xy 値が異なる。xy 値が異なるということは、違う色を発するということになる。このことから、今回はルミエネーションに指定した RGB 値については、Rl Gl Bl 値と呼ぶことにしたい。
さらに、ルミエネーションの色域を計測してみると、LED モジュールによって色域に違いがあった。そのため、同一型番のフルカラーLED が使用されている LED モジュールでも個体が違えば、同一の色域をもつとは限ら図7ないということになる。したがって、今回の設置図

ようにフルカラーLED などで色再現を試みる場合は、使用前にそれぞれの色域を計測し、ホワイトボードに黒色のフェルト生地を貼り、その上にルミエネーションの LED モジ補正値を割り出しておく必要がある。

ュールを１個だけ設置した。これは色光の散乱を防ぐためである。LED モジュールの発光部分と色彩輝度計の位置が水平になるよう設置した。
（4）ルミエネーションの色域
まず、今回使用するルミエネーションの色域について色彩輝度計で計測して調べ xy 色度図上に示した。その結果、色域はパソコンのディスプレイなどの共通色域である sRGB領域とは異なることがわかった（図 8）。
図 8 において、sRGB 領域の三角形は人の感じる色域よりもかなり小さい。これはsRGB の規格では表現できない色が多いとい

図8sRGB 領域とルミエネーションの色域うことになる。ルミエネーションの色域は人の感じる色域より小さいものの、sRGB の色域に比べて広いので、ルミエネーションの方が表現できる色が多い。

（5）色再現の目標
色再現をするときの目標について、ハントにより６種類に分類されている（表 1）。被写天文教育 2016 年 11 月号（Vol.28 No.6）

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体と再現画像の照明光が分光分布とその輝度

天体の輝度の情報を落とした xy 値を計算しレベルも異なるとき、被写体と再現画像の三た。

刺激値が異なっていても、見えが一致する色再現を「等価な色再現」という[10]。

(2)ルミエネーションで色再現
今回は、ルミエネーションの LED モジュ

表１

色再現の目標ールを１個だけ作動させて使用した。また、

１ 分光的色再現

実験室内については、実験開始前に色彩照度

２ 測色的色再現計で光がない状態であることを確認した。こ３ 正確な色再現

うした実験環境でルミエネーションを作動さ４ 等価な色再現せ、各天体の xy 値を再現する Rl GlBl 値を探５ 対応的色再現した。

６ 好ましい色再現
表2
今回は、恒星のスペクトルとルミエネーシ観測した恒星と xy 値

恒星名

観測年

xy

ョン（フルカラーLED）のスペクトルは異なる

α Vir2008

0.2560.260

が、ルミエネーションの発する色を恒星の xy

α Leo2008

0.2590.263

値と一致させることを目標としているので、

α Lyr

2008

0.2980.318

α Boo

2008

0.3750.376

β Gem

2008

0.3760.377

α Sco

2008

0.4400.418

α Cma

2009

0.2660.272

β Ori

2009

0.2680.275

ε Aur

2009

0.2980.307

α Cmi

2009

0.3420.354

日本工業規格に記載されている XYZ 表色

α Aur

2009

0.4080.398

系における光源色の三刺激値 X、Y、Z を求め

α Tau

2009

0.4280.415

る方法で、恒星の三刺激値 X、Y、Z を求めた。

R2009

0.590

0.405

「等価な色再現」をすることになる。
3.2

手順

恒星の色をルミエネーションで再現した手
順は、次に紹介する(1)〜(3)の 3 ステップからなる。
(1)恒星の XYZ 表色系の xy 値を求める

Lep

今回はそれぞれの恒星の光量が十分にあると仮定して、計算に使用する等色関数には（3）再現した色を計測

CIE1931 測色標準観測者の等色関数を用い（2）で再現した色の xy 値を色彩輝度計でた。また、光源の放射量の相対分光分布とし計測した。計測した xy 値が(1)で求めた天体て観測で得た恒星のスペクトルデータを使用の xy 値と同一値になるまで、Rl Gl Bl 値を変した。このデータは 2008 年 4 月 11 日、2009化させて計測する作業を繰り返した。このと年 12 月 13 日に美星天文台（岡山県井原市）

き、天体の xy 値と同一の xy 値をとる Rl Gl Blにて、分光観測で取得したものである。表 2値の組み合わせは複数あると予想されたが、に示した 13 個の恒星について 380nm から

今回はなるべく輝度が高い組み合わせを探し

780nm で 1nm 間隔のデータを得た。そして各た。

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ルミエネーションによる恒星の色再現－55－

xy 値にずれが生じることを実験により確認できたため、恒星の xy 値にも同様のことが4. 色再現した結果色再現した 13 の恒星の xy 値は LED モジいえると考えられる。

ュール（フルカラーLED）の色域内にあったため、ルミエネーションで 13 の恒星の色再5. 考察現が可能であった。また、R Lep の xy 値はLED モジュールの設置位置による xy 値のsRGB 領域外なのでパソコンのディスプレイずれは、恒星の色を見せる際に、観察者が見などでは正しく色再現できないが、ルミエネる位置によって、見える色が違ってくるといーションでは色再現可能であることがわかっうことになる。LED モジュールを観察者に見た（図 9）。

せる際には、正しい位置で見ることが必要となる。しかし、色の見えの違いは、恒星の色として取りうる xy 値の範囲内なのか、それともヒトが恒星の色を見分けるけられる程度のものなのか、は先行研究が少ないためわからない。これらについては今後調査して定量的に示す必要があると考えている。
6. 今後の課題と展望
恒星のスペクトルデータ（380-780nm）のデータを使用して XYZ 表色系の xy 値を得ることでき、ルミエネーションを使用して等価な色再現をすることができた。
しかし、ルミエネーションは教材として普及するには高価である。したがって、より安価な素材でフルカラーLED を制御するなど

図9xy 色度図上における恒星の xy 値と LEDモジュール（フルカラーLED）の色域
なお、計測誤差についても考察した。LED
モジュール（フルカラーLED）と計測器によって生じる誤差と設置位置によって生じる誤差についてそれぞれ考慮した結果、LED モジ
ュールと計測器からなる誤差は再現性があるといえた。また、数日にわたって計測を行うと各日の平均値の違いが見られたが、これは設置位置によるものではないかと考えられた。
なお、LED モジュールの設置位置によって工夫をすれば、恒星の色を光源で再現して提示することができる教材として、今後活用できると考えている。
謝辞
本研究を遂行するにあたりご助言をくださった名古屋市立大学の原田先生、大阪教育大学の福江先生に感謝いたします。
文献[1]内川惠二（1998）『色覚のメカニズム』、朝倉書店、pp.1-5[2]Mollon, J. D（1989）‘Tho’ she kneled’d in

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－56－■ 投稿 ■[7]篠田博之・藤枝一郎（2007）『色彩工学入that place where they grew…’ 、The uses
and origins of primate colour vision. J.

門』、森北出版、pp.59-62[8]文部科学省（2008）『小学校学習指導要領

exp. Biol. 146, 21-38.
[3]鈴木卓治（2014）「色を測る」、日本色彩学解説-理科編-』、大日本図書[9] SPECIFICATIONS FOR NICHIA CHIP TYPE

会誌、Vol.38、No.2、pp.65-70[4]粟野諭美、田島由起子、田鍋和仁、乗本祐慈、福江FULL COLOR LED DataSheet[10]嶋野法之（2009）『色彩工学の基礎と応純（2001）『宇宙スペクトル博

物館＜可視光編＞

天空からの虹色の便用』、コロナ社、pp.120-123

り』、裳華房[5]芝田たける・福江 純（2008）「天体色彩学入門」、天文教育、Vol.20、No.2、pp.15-21

塩津 朱里[6]福江 純、他（2012）「 太陽の色・星々の色」、
天文教育、Vol.24、No.2、pp.28-39

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