JP2002199231A

JP2002199231A - 電子色票装置

Info

Publication number: JP2002199231A
Application number: JP2001309900A
Authority: JP
Inventors: Junichiro Ishii; 順一郎石井; Takeyuki Ajito; 剛幸味戸; Takashi Koo; 高史小尾; Masahiro Yamaguchi; 雅浩山口; Nagaaki Ooyama; 永昭大山; Eiji Hattori; 英治服部
Original assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Current assignee: Kurabo Industries Ltd; Kurashiki Spinning Co Ltd
Priority date: 2000-10-05
Filing date: 2001-10-05
Publication date: 2002-07-12
Anticipated expiration: 2021-10-05
Also published as: JP3790693B2

Abstract

(57)【要約】【課題】広い色域で色彩管理を行う際の色の基準とし
て用いることができる任意の色(物体色)を電子的に表示
できるようにする。【解決手段】電子色票装置は、４色以上の多原色のＬ
ＥＤ素子と、ＬＥＤ素子が発光した光を案内し混合する
光路と、光路で混合された光を表示するスクリーンとか
らなる表示部と、目的となる色の目標色を入力する目標
色入力部と、入力された目標色値を、表示部の各ＬＥＤ
素子に対応する多原色信号値に変換し、さらに階調数に
変換する多原色値変換部と、多原色値変換部からの多原
色階調数信号を基に、表示部のＬＥＤ素子を駆動する駆
動信号を発生する駆動部とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子的な色彩管理
に関する。

【０００２】

【従来の技術】繊維・印刷・塗装・樹脂プラスチック業
から映像・デザインに至るまで、調色・配色などを必要
とする分野においては、色彩管理は古くから現物サンプ
ルで行われてきた。しかし、ディスプレイやプリンタな
どの画像出力装置や、スキャナやデジタルカメラなどの
画像入力装置における急速なデジタル化・高解像度化・
フルカラー化に伴い、上に述べたような分野において
も、電子的に色彩管理を行うことが多くなってきてい
る。

【０００３】また、インターネットの爆発的普及に伴
い、カラー画像の伝送を行うさまざまなシステムも開発
されている。例えば、テレビ電話等を利用した遠隔医療
システム、ネットワークを通じたオンライン・ショッピ
ングや電子商取り引き、また絵画や美術館等の画像デー
タベースを用いた電子美術館等の実現が期待されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように
「色」というものを電子的に扱うことが多くなってきて
いる一方で、画像入出力装置間の特性の違いによる色の
違いや、カラー画像伝送システムにおいて被写体の色を
正確に再現できないことなどが問題となっている。近年
では、こういったデジタルメディアにおける色彩管理技
術（カラーマネジメント）の必要性が叫ばれている。

【０００５】色を電子的に表示するデバイスというとま
ずテレビやディスプレイが考えられる。これらのデバイ
スが表示できる色の範囲(色域)はＲ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ
(青)の３原色によって色度図上にはられる色三角形の内
側に制限される。しかし、世の中に存在する自然物体の
色をすべて表示するためには、このような３原色では十
分でないことがわかっている。

【０００６】表色系を、明るさを含めずに色で表わした
ものを色度図という。ＸＹＺ表色系におけるｘ−ｙ色度
図（図１）に示す馬蹄形の領域内に種々の色が分布す
る。２つ以上の色光の混合(加法)によって別の色を得る
加法混色の３原色の色度座標がＲ、Ｇ、Ｂ点（中心波長
Ｒ: 700nm,Ｇ: 546.1nm,Ｂ: 435.8nm）で表されたとす
れば、△ＲＧＢ(色三角形)内のどの点に相当する色も三
原色の適宜の混合によって作られる。この色三角形をＲ
ＧＢの色域という。この色三角形の外側の色は三原色
Ｒ、Ｇ、Ｂの加法混色によって作ることができない。ま
た、図２は、実在する反射物体の色域(Pointer's gamu
t)をｕ'−ｖ'に投影した色度図である。これは、自然界
において実在する様々な物体色(花の色、葉の色、染料
や顔料によって作り出された色)について最大の純度を
示す色を計測して得られた色域である。こうして自然界
に実在する反射物体の色域についてさえも、三原色Ｒ、
Ｇ、Ｂの加法混色によって作ることのできない色の領域
があることがわかる。なお、図２には、比較のため、３
原色ディスプレイ装置（ＣＲＴ、ＮＴＳＣ）の色域も表
示しているが、実在する反射物体の色域内の色をディス
プレイ装置がすべて表示することが不可能であることが
わかる。特に青緑色や、紫〜赤色で、不十分である。

【０００７】色票は、色彩管理（調色、配色など）のた
めの基準の色を表示するものである。色票は、たとえば
色見本として用いられる。従来の色票の問題として、色
情報のやりとりの困難さや照明の不安定による色の変化
がある。色を電子的に表示する電子色票はこれらの問題
を解決できると考えられる。しかし、上に説明したよう
に、３原色ディスプレイ装置（ＣＲＴ、ＮＴＳＣ）で
は、実在する反射物体の色域内の色をすべて表示するこ
とが不可能であり、電子色票としては、３原色の色三角
形よりも広い色域での任意の色を表示できることが望ま
れてきた。なお、液晶プロジェクタヘの適用を目的とし
た、多数の原色を用いたカラー画像表示はすでに行われ
ており、色域拡大が可能であることは実験的に確認され
ている。

【０００８】本発明の目的は、広い色域で色彩管理を行
う際の色の基準として用いることができる任意の色(物
体色)を高精度で電子的に表示できるようにすることで
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電子色票装
置は、４色以上の多原色の表示素子と、表示素子が発光
した光を案内し混合する光路と、光路で混合された光を
表示するスクリーンとからなる表示部と、目的となる目
標色を入力する目標色入力部と、入力された目標色を、
表示部の各表示素子に対応する多原色信号値に変換し、
さらに階調数に変換する多原色値変換部と、多原色値変
換部からの多原色階調数信号を基に、表示部の表示素子
を駆動する駆動信号を発生する駆動部とからなる。表示
素子の１例としてＬＥＤ素子を用いる。好ましくは、前
記の目標色入力部は、前記の目標色を表色値で入力す
る。好ましくは、前記の目標色入力部は、前記の目標色
を分光エネルギー分布で入力する。

【００１０】好ましくは、前記の電子色票装置におい
て、前記のＬＥＤ素子は、色度図においてＲＧＢの３原
色が形成する色三角形の外側の領域にある光を発光する
ＬＥＤ素子を含む。好ましくは、前記の表示部は、さら
に、ＬＥＤ素子の発光した光から彩度の高い色を取り出
す波長域調整フィルタを備える。好ましくは、前記の表
示部は、ＬＥＤ素子が発光した光を拡散する拡散手段を
光路内に備える。好ましくは、前記の表示部は、ＬＥＤ
素子が発光した光を拡散する積分球を光路内に備える。
好ましくは、前記の電子色票装置において、前記の表示
部は、ＬＥＤ素子が発光した光を拡散する拡散板を光路
内に備える。好ましくは、前記の電子色票装置におい
て、前記の表示部のＬＥＤ素子は、すべてのＬＥＤ素子
を表示したときに白色となるように選択されている。好
ましくは、前記の電子色票装置において、前記の駆動部
は、パルス幅変調信号でＬＥＤ素子を駆動する。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の実施の形態を説明する。本発明では、三原色だけで
なく多数の色光を用いて混合を行って、多数の原色によ
るカラー表示を行う。色度図の馬蹄形により近づくよう
に多数の色光を選べば、いままで３原色による加法混色
では作れなかった色まで作れる。たとえば、図３に示す
ように、ＲＧＢの色域の境界上またはその範囲外にある
７色の原色を用いて、加法混色の法則に従って、各色の
色度値を頂点とする多角形内部の色を表す。多色で表示
を行うので、色域は色三角形でなく多角形となり、より
複雑な広い色域を再現できる。特に、色票つまり反射物
体のもつ色を再現するため、自然界の反射物体がもつ色
域（Pointer's gamut）内の色をできるだけ多く表示で
きるようにする。また、自然界の反射物体がもつ色域内
の色をすべて表示することも容易に実現できる。

【００１２】上述の色度図上での色域は、明るさを含ま
ない、つまり色方向にのみ考えたものであるが、実際に
電子色票を設計する場合には、明るさ方向まで含めた色
立体を考える必要がある。たとえばｎ原色の場合、各原
色のＸＹＺ値を(Ｘ₁、Ｙ₁，Ｚ₁)〜(Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_n)とす
れば、次の式で表される立体の表面及び内部に相当する
色が表示可能な色である。図４は３色と５色の２つの場
合の色立体を示す。

【数１】

【００１３】任意の色を表示する電子色票システムにお
いて、表示素子として多数の種類のＬＥＤを用い、電圧
パルス幅変調によるＬＥＤの輝度制御を行って、高精度
な色を表示する。電子色票本体はコンパクトで、持ち運
びが容易でなければならないのに加え、安定した色を表
示でき、外部からの衝撃にも十分耐えることが要求され
る。このような観点から、この電子色票システムにおい
ては、表示素子としてＬＥＤを用いる。ＬＥＤは、近年
になり高輝度青色のものが開発され、また安定性や高速
応答性がある。また、レンズなどの高価な光学素子を用
いることはできるだけ避け、ＬＥＤ個々のバラツキを補
うように光学系を設計する。

【００１４】ＬＥＤ素子を用いた電子色票システムにお
いて、ユーザーは、目的となる目標色を入力する。この
目標色は、複数のＬＥＤ素子の各々に対応する多原色信
号値に変換される。そして、多原色信号値に基づいて多
原色ＬＥＤ素子を発光させ、複数のＬＥＤ素子が発光し
た光を混合して、スクリーンに均一な色として表示す
る。ここで、目標色は、たとえば、ＸＹＺデータや、分
光エネルギー分布データとして入力される。以下に説明
する実施形態では、目標色としてＸＹＺデータを入力す
る。

【００１５】図５は、電子色票システムの構成を示す。
まず、目標色入力部２０において、色票などの目的とな
る物体１０の正確な色の情報つまり人間の視覚系に基づ
いた３刺激値（ＣＩＥ−ＸＹＺの３原色データ）を入力
する。ＸＹＺデータは、表示時と同じ照明光のもとで分
光色彩計などであらかじめ推定しておく。こうして、ユ
ーザーがシステムにＸＹＺデータを入力し色を再現する
と、その場で、欲しい色がすぐに得られる。まず、多原
色値変換部２２は、ＸＹＺデータを、多原色信号値に変
換し、さらに、多原色信号値を階調数に量子化する。多
原色値変換部２２は、具体的にはコンピュータを含み、
目標色である物体１０のＸＹＺ入力データを、加法混色
における色再現手法を用いて多原色信号データに変換す
る。多原色信号値は、表示素子である各ＬＥＤの輝度を
表わすものであるが、ＰＷＭ信号変換部２４は、多原色
階調数をパルス幅変調信号に変換しＬＥＤの輝度を制御
する。駆動部２６は、パルス幅変調信号をもとに表示部
２８内の各ＬＥＤを駆動する。

【００１６】駆動部２６からの多原色階調数データは表
示部２８に与えられるが、ＬＥＤの輝度を変える場合、
単純に電流を変調する方式では安定した輝度や色が得ら
れない。そこで、人間の視覚特性の一つである色の時間
積分性を考慮し、駆動部２６は、パルス幅変調(ＰＷＭ)
方式を採用する。パルス幅変調方式では、ＬＥＤに流す
電流は一定になるようにしておいて、電流を流す時間と
流さない時間の比(デューティ比)を変えることで明るさ
を制御する。ＬＥＤは電圧の変化に対する応答が非常に
速いという利点があるため、このパルス幅変調方式が適
用可能である。駆動回路２６は、多原色階調数データを
電圧パルス幅変調信号に変換して表示部２８へ送信し、
各々のＬＥＤを時分割でドライブすることによって、安
定した輝度・色度を得る。

【００１７】図６は、ＬＥＤの輝度をパルス幅変調（Ｐ
ＷＭ）によって制御するための回路を示す。人間が見て
ちらつかない程度のデューティサイクルでパルス幅変調
で表示するために、各原色に対し最大で３３階調までと
ることができる。人間の目には、一般的に３０フレーム
/秒以上では定常状態として知覚されることを考慮し
て、本実施形態ではデューティサイクルを約３３Ｈｚと
し、各原色で３０階調がとれるようにした。可変抵抗は
ＬＥＤの種類ごとに定電流(２０ｍＡ)が流れるようにす
るために設けたものである。

【００１８】図７により表示部２８についてさらに詳し
く説明すると、カラーカード３０は、表示素子として複
数のＬＥＤ３２を備えた基板である。ＬＥＤ３２の発光
による多数の原色を用いて色再現を行い、外光の反射を
防ぐブラックスクリーン３４に表示する。ＬＥＤ３２は
カラーカード３０上に配置される。色票としての機能を
果たすためには、複数のＬＥＤ３２から出た光が混合さ
れ、スクリーン３４上で均一に拡散される必要がある。
ＬＥＤ３２から出る光は非常に指向性が強く、またその
指向性や強度は、ＬＥＤの種類によっても、さらに同じ
種類のＬＥＤでも個体ごとに異なる場合が多い。そこ
で、カラーカード３０のＬＥＤアレイからスクリーン３
４までの光路３６を、光を反射する材料で囲み、各ＬＥ
Ｄ３２が放射した光を少なくとも１回拡散させる。さら
に、光路３６の途中に拡散板(すりガラス)３８を配置し
て、ＬＥＤ３２から放射された光をさらに拡散する。光
は、拡散され混合されつつスクリーン３４に到達し、均
一な色を安定に表示する。こうして、スクリーン３４上
で光が均一になるようにする。なお、光の混合のため、
拡散板３８の代わりに積分球を使用してもよい。

【００１９】上述の電子色票システムをさらに詳しく説
明する。まず、ＬＥＤ３２の選択について説明する。Ｌ
ＥＤ３２は、色見本としての色票、さらにいえば自然界
に存在する反射物体の色域を再現できるように選択す
る。この色域を十分にカバーするため、原色は最低でも
４つ以上は用いる。近年になり可視領域の広くにわたる
ＬＥＤが入手可能になった。そこで、本実施形態では、
ＬＥＤの選択において、（１）高彩度である、（２）同
程度の彩度ならば、高輝度である、ということを念頭に
おいた。

【００２０】図８と図９は、それぞれ、本システムに用
いた各種ＬＥＤ３２の分光特性と色域を示す。これらの
データはＬＥＤ個々のものであり、ＬＥＤ３２からの光
を拡散板３８にあてて、拡散板３８上の色を分光計にて
測定したものである。分光特性は、各ＬＥＤの中心波長
で規格化した。

【００２１】ここで、分光特性を示す図８において、最
も短波長側の青色１ＬＥＤ（青色、中心波長４３０nm）
に注目する。このＬＥＤは輝度が非常に低いが、スペク
トルが高波長側に向かってなだらかに下がっている。そ
のため、色度図でみるとかなり彩度が低くなっている。
しかし、このＬＥＤに高波長カットフィルタをかけて、
図８に破線で示すように高波長側の裾野の部分をカット
すると、色度図上で非常に彩度の高い青紫色になること
がわかる。これにより、３原色ＣＲＴなどで再現不可能
だった、実在する反射物体の色域における青〜紫の領域
を大幅に改善できる。

【００２２】次に各々のＬＥＤ３２の個数を決定する。
決定にあたっては、次の要領で行った。 (１）物理的な制約から、用いることのできるＬＥＤの
総個数を決定する（具体的には３０個)。 (２）ＬＥＤは各色について最低でも１個は使うものと
する。 (３）ＬＥＤをすべて表示（発光）したときには白色と
なる。 (４）上の３つの条件内でＬＥＤの個数を変えて、その
とき表示できる色立体を計算し、実在する反射物体の色
域をどれだけカバーしているかを計算する。 (５）実在する反射物体の色域のカバー率が最大になる
ときが、求めるＬＥＤの個数である。

【００２３】個数の決定は、次のように行った。まず、
各ＬＥＤ単体のＸＹＺ値を(Ｘ₁Ｙ₁Ｚ₁)，…，(Ｘ_nＹ_nＺ
_n)とし、各ＬＥＤの個数をＮ₁，Ｎ₂，…，Ｎ_nとする。
このとき各ＬＥＤを最大強度で表示し、白色になったと
すると、

【数２】が成り立つ。ここで（Ｘ_w，Ｙ_w，Ｚ_w)は白色のＸＹＺ値
である。しかし、いま明るさは考慮せず、色方向のみを
考えるので、以下の式（３）、（４）が成り立てばよ
い。

【数３】

【数４】ここで、(ｘ_w、ｙ_w)は白色の色度座標である。未知数Ｎ
₁，…，Ｎ_nの数がｎ個であるのに対し式の数は２である
から、解を一意的に定めることはできない。そこで、
（１），（２）の条件、すなわち

【数５】の範囲内でＮ₁，…，Ｎ_n-2を固定し、残りのＮ_n-1，Ｎ_n
を上の式により求め、それらが上の式（３）、（４）を
満たしていれば、そのときのＮ₁，…，Ｎ_nは求める解に
なっている。ここで、Ｎ_n-1，Ｎ_nは一般的に小数になる
が、用いる個数は小数部分を繰り上げて求め、ＬＥＤを
ドライブする電流値を変えることで、実質小数個数分の
明るさが得られるようにする。

【００２４】次に、多原色値変換部２２における、ＸＹ
Ｚデータから多原色信号値への変換を説明する。３原色
ＲＧＢを用いる場合、加法混色の方法に基づけば、Ｒ,
Ｇ,Ｂ三原色によつて色立体内部の色を表示する場合、
各ＲＧＢの混合する割合を r,g, b (０≦r, g, b≦１)
であらわすと、表示される色のＸＹＺの値は、次の式
（５）として計算できる。

【数６】ここでＸ^R，Ｙ^R，Ｚ^RはＲのＸＹＺの値であり、Ｇ，Ｂ
も同様である。逆にある目標色Ｃ＝(Ｘ，Ｙ，Ｚ)を表示
したい場合、ＲＧＢの混合の割合は、式（５）を逆に解
いて、

【数７】とすればよい。ここで、表示したい色Ｃ＝(Ｘ，Ｙ，Ｚ)
がＲＧＢの３原色によつて作られる色立体内部の色なら
ば、ｒ，ｇ，ｂは０≦ｒ，ｇ，ｂ≦１の範囲内で一意に
求まる。ここでｒ,ｇ,ｂを原色の信号値と呼ぶ。

【００２５】次に、本実施形態のように原色を多数(４
つ以上)用いて加法混色を行う場合を考える。いま、原
色数をｎとし、各原色のＸＹＺ値をそれぞれＰ₁＝(Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁)，Ｐ₂＝(Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂)，・・・，
Ｐ_n＝(Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_n) とし、各原色の混合の割合を０≦α₁,α₂,…,α_n≦１と
すると、混合されて作られた色Ｃ＝(Ｘ_C,Ｙ_C,Ｚ_C)は次
の式（７）であらわせる。

【数８】逆に、ある目標色Ｃを表示したい場合は、３原色のとき
と同様に上式でα₁,α₂，…,α_nを求めればいいが、式
の数が３つなのに対し未知数がｎ個あるので、解を一意
に求めることができない。一般的に多色表示において０
≦α₁,α₂,…,α_n≦１となる解を求めるためには、多色
印刷で用いられているような膨大な色変換テーブルを必
要とするが、このようなテーブルは膨大であり、作成に
も時間がかかる。また表示装置の校正を行う際には、テ
ーブルを用いると補正が困難である。しかし、本システ
ムでは、式（７）を満たし、かつ０≦α₁,α₂,…,α_n≦
１であるような解をすべて求める必要はない。なぜな
ら、式（７）で求まったα₁,α ₂,…,α_nを用いて、多原
色により色再現を行った場合、式（７）を満たす限りそ
れらはすべてＸＹＺ値が等しく、人間の目には同じ色に
見えるからである。つまり、スペクトルの組成が異なっ
ていてもＸＹＺの値が等しければ同じ色と見なすことが
できるのである。従って、本システムでは式（７）を満
たす解を一つでも見つけることができれば、それで必要
十分であるといえる。

【００２６】図１０は、上述のＸＹＺ値から多原色信号
値への変換を行う多原色値変換部２２を制御するＣＰＵ
のフローチャートである。初期設定として、多原色の各
ＬＥＤのＸＹＺ値（Ｘ_i，Ｙ_i，Ｚ_i）を記憶しておく
（Ｓ１０）。ユーザーにより目標色のＸＹＺ値（Ｘ_C,Ｙ
_C,Ｚ_C）が入力されると（Ｓ１２でＹＥＳ）、ＸＹＺ値
から多原色信号値への変換式である式（７）を満足する
混色の割合α₁,α₂，…,α_n（０≦α₁,α₂,…,α_n≦
１）を計算する（Ｓ１４）。具体的な計算手順は次に説
明する。得られたα₁,α₂，…,α_nを多原色信号値とし
てＰＷＭ変換部２４に出力する（Ｓ１６）。

【００２７】次に、ＸＹＺ値から多原色信号値への変換
を高速に行う手法を説明する。式(７)において、０≦α
₁,α₂,…,α_n＜１であるような解を見つけることは、Ｘ
ＹＺ空間において、各原色のベクトルＰ₁＝(Ｘ₁，Ｙ₁，Ｚ₁)，Ｐ₂＝(Ｘ₂，Ｙ₂，Ｚ₂)，・・・，
Ｐ_n＝(Ｘ_n，Ｙ_n，Ｚ_n) が作る色立体内部の点（目標色）Ｃ＝(Ｘ_C，Ｙ_C，Ｚ_C)
を、Ｐ₁，Ｐ₂，…,Ｐ_nの線形結合で表すということに等
しい。そこで、表示したい色ベクトルＣの延長線と、色
立体表面との交点をＣ'とし、色立体の頂点Ｗ＝Ｐ₁＋Ｐ
₂＋…＋Ｐ_nからみて、交点Ｃ'と反対方向の原色ベクト
ルを減らしていくことで、まずＣ'をｎ本の原色ベクト
ルで表すことを考える(図９)。

【００２８】まず、Ｗからスタートして、減らす原色ベ
クトルを選択する方法について述べる。図９において、
ベクトルＣ及びその延長線上の点はすべて色が等しく、
明るさのみが違うことは容易にわかる。そこで原色ベク
トルとＣ，Ｃ'，Ｗを色度図上に表すことで、減らす原
色を選択する(図１１)。図１１で、Ｃ，Ｃ'を基準に
Ｐ₁，Ｐ₂，…，Ｐ_n，Ｗの各点を角度で表す。すなわ
ち、

【数９】

【数１０】ただし、各原色とＣ，Ｗの色度座標を(ｘ_i, ｙ_i)、
(ｘ_c, ｙ_c)、(ｘ_w, ｙ_w)とした。このとき、 θ_i≦θ_w≦θ_i+1 (１０）となるようなｉ及びｉ＋１が、減らす原色の組である。
そして、これらの原色に対応する信号値α_i，α_i+1を減
らすことで(ｘ_c，ｙ_c)に近づける。図１１の５原色の場
合（ｎ＝５）ではｉ＝４，ｉ＋１＝５となるので、 (α₁,α₂,α₃,α₄,α₅)＝(１,１,１,ａ,ｂ) とし、この割合で原色を足し合わせたときに色度値が
(ｘ_c，ｙ_c)に等しくなるという条件から方程式をたてる
と次のようになる。

【数１１】

【数１２】ここで０≦ａ，ｂ≦１で求まれば、そのときのα₁,α₂,
…,α_nが求める解である。ここでもしａ＜０またはｂ＜
０となったなら、負となる信号値に対してそれに隣接す
る原色を減らすことで(ｘ_c，ｙ_c)に近づける。たとえば
ａ＜０であるならば、 (α₁,α₂,α₃,α₄,α₅)＝(１,１,ａ,０,ｂ) とし、ｂ＜０ならば、 (α₁,α₂,α₃,α₄,α₅)＝(ｂ,１,１,ａ,０) とし、ａ＜０かつｂ＜０ならば、 (α₁,α₂,α₃,α₄,α₅)＝(ｂ,１,ａ,０,０) とし、前述の方程式（１１）、（１２）に当てはめて再
度計算する。こうして０≦(ａ，ｂ)≦１となるまで繰り
返し作業を行うことにより、交点Ｃ'をＰ₁,…,Ｐ _nの線
形結合で表すことができる。あとは、Ｃ＝ｋＣ' (０≦ｋ≦１) ＝ｋ(α₁Ｐ₁＋‥・＋α_nＰ_n） (１３) ＝ｋα₁Ｐ₁＋‥・＋ｋα_nＰ_n とすれば、（ｋα₁,ｋα₂,…,ｋα_n）が求める解（目標
色を表わす混合の割合）である。

【００２９】この変換手法を用いることにより、多色表
示により表示可能な色空間(色立体)内部の目標色(Ｘ_C，
Ｙ_C，Ｚ_C)に対して各原色信号値(α₁,α₂,…,α_n)を求
めることができる。特に各色度点における最大輝度の
色、すなわち色立体表面上の点に対応する色を再現する
際に与える信号値については、上記の手法で求められる
最大原色信号値として一意に決定される。

【００３０】なお、最大原色信号値以外の信号値につい
ては信号値の範囲で任意性があるので、（１）量子化誤
差等を最小にするような信号値、（２）Ｓ/Ｎ比を高く
するような信号値など、システムの特性に合わせた信号
値を使用できる。

【００３１】次に、色立体の計算を、自然界に存在する
反射物体の色域と比較する。求めた各ＬＥＤの個数
Ｎ₁，…，Ｎ_nに対し、各ＬＥＤのＸＹＺ値を改めて、 (Ｘ₁'，Ｙ₁'，Ｚ₁')＝(Ｎ₁Ｘ₁，Ｎ₁Ｙ₁，Ｎ₁Ｚ₁)，…，
(Ｘ_n'，Ｙ_n'，Ｚ_n')＝(Ｎ_nＸ_n，Ｎ_nＹ_n，Ｎ_nＺ_n) とおいて色立体を計算した。自然界に存在する反射物体
の色域は物体色の色域であるから、照明光の明るさを設
定しなくてはならないが、この明るさは多原色ＬＥＤ素
子３２を全部表示したときの白色の明るさ、つまりＹ₁'
＋Ｙ₂'＋…＋Ｙ_n'に等しいとおいた。次に、自然界に存
在する反射物体の色域のカバー率について少し説明す
る。ＬＥＤ素子３２が、ある個数の組み合わせＮ₁，
…，Ｎ_nのときに、各ＬＥＤの色ベクトルによつて作ら
れる色立体をＶ_led(Ｎ₁，Ｎ₂，…，Ｎ_n)とし、自然界に
存在する反射物体の色域の色立体をＶ_ptr（Ｎ₁，Ｎ₂，
…，Ｎ_n)と表す。このとき、自然界に存在する反射物体
の色のカバー率ηは

【数１３】として求めた。

【００３２】このようにして求めたηの最大値とそのと
きのＮ₁，…，Ｎ_nの計算結果は次のとおりである。・カバー率η:99.889403 ・ＬＥＤの個数

【００３３】この結果より考察すると、青１ＬＥＤや黄
緑ＬＥＤなどの輝度の低いＬＥＤは光量を稼ぐためにた
くさん使わなくてはならないことがわかる。特に青１Ｌ
ＥＤはフィルタをかけるため、光量が通常の半分くらい
に落ちてしまうので、この結果は妥当であるといえる。

【００３４】図１２に示すグラフは、上の結果によるＬ
ＥＤ素子の色立体（実線）と、自然界に存在する反射物
体の色域の色立体（１点鎖線）を１５≦Ｌ≦９０で比較
したものである。暗い部分(Ｌ＝１５, ３０)で青領域
が、また、明るい部分(Ｌ＝７５, ９０)で緑の領域がわ
ずかにカバーできていないほかは、ほとんどの色をカバ
ーできている。すなわち、表示可能な色域は、従来のよ
うに３原色を用いたときと比べ格段に広くなり、世の中
の自然反射物体の持つ色を表示するのに十分な色域が得
られる。

【００３５】次に、こうして設計した電子色票システム
を用いて、色域を計測し、多原色にすることの有効性を
確かめた。各原色ＬＥＤ素子を最大強度で表示し、色の
計測は表示パネル中心部で行った。図１３は、その結果
を色度図上にプロットしたもの示す。図１３からわかる
とおり個々のＬＥＤ素子で測定したときとほとんど同等
な色域が得られた。

【００３６】次に、任意のＸＹＺを入力し本システムに
て表示された色を計測し色再現性を確かめた。以下にＸ
ＹＺ入力から表示までの処理の流れを示す。（１）目標色をＸＹＺ値にて入力する。（２）表示部にて測定した各ＬＥＤのＸＹＺ値を基に、
目標色のＸＹＺ値を多原色信号に変換する。（３）多原色信号値を階調数にて量子化する。（４）量子化された多原色信号値をパルス幅変調信号に
変換する。（５）各ＬＥＤがドライブされ、色が表示される。ここで、（３）階調の数に関しては、２５階調とした。
また、入力したＸＹＺ値は図１４の５点である。評価方
法は、入力したＸＹＺ値に対し、量子化を行った後のＸ
ＹＺ値及び測定して得られたＸＹＺ値から、それらのＬ
ａｂ色差を出すことでおこなった。その結果を次の表１
に示す。入力−量子化の誤差が比較的大きいという問題
をもっているが、入力色を精度よく再現することが確か
められた。

【００３７】

【表１】

【００３８】より詳細には、明るい色に対してはよい精
度で任意の色が得られたが、暗い色に対しては色差が大
きくでてしまうことがわかった。しかし、多原色信号値
の階調数への量子化の精度を上げること、暗い色に階調
数を多くとること、ＬＥＤ素子の明るさをさらに精確に
制御することにより解決できると考えられる。また、こ
の電子色票を実際に色見本として使うことを考えると、
絶対的な明るさを高くすることが望ましいが、これに
は、光量の損失をさらに抑えることや、ＬＥＤ素子の個
数の増加により対応できる。

【００３９】上述の実施形態では、目標色のＸＹＺデー
タを目標色入力部２０に入力した。目標色として分光エ
ネルギー分布を入力することもできる。この場合、目標
色入力部２０にスペクトル分布（分光反射率または分光
輝度）を入力する。目標色を多原色ＬＥＤの階調数信号
に変換する計算は、各原色ＬＥＤを最大輝度で発光させ
たときのスペクトル分布Ｓ_ｉ(λ)（ｉ＝１，２，…，
ｎ）を用いてスペクトル分布をマッチングさせるように
おこなえばよい。ここでλは波長を表わす。ｎ原色の加
法混色により作られるスペクトル分布は、以下の式（１
５）で与えられる。Ｓ'(λ)＝β_１Ｓ_１(λ)＋β_２Ｓ_２(λ)＋…＋β_ｎＳ_ｎ(λ) （１５）ここで、β_ｉ(ｉ＝１，２，…，ｎ)はｉ番目の原色の混
合の割合である（０≦β ₁，β₂，…，β_n≦１）。再現
したい目標スペクトルＳ_ｏ(λ)とすると、Ｓ_ｏ(λ)＝
Ｓ'(λ)となるようにβ_ｉを決定する。ここで、例え
ば、複数の波長λ_ｊ（ｊ＝１，２，…，ｍ）について目
標スペクトルＳ_ｏ(λ_ｊ)とスペクトル分布Ｓ_ｉ(λ_ｊ)の
値を求め、ｍ個の連立方程式から目標スペクトルＳ
_ｏ(λ_ｊ)に最も近くなるβ_ｉ(ｉ＝１，２，…，ｎ)を決
定する。そして、そのβ_ｉを用いて各原色のＬＥＤを発
光させる。

【００４０】

【発明の効果】色を電子化することが可能になるため、
調色や配色をする際に、欲しい色を瞬時に得ることがで
きる。

【００４１】このような電子色票ができることによっ
て、今まで大量にあったファイル式の色見本をコンパク
トなケースに収めることができるため、このようなファ
イルを持ち歩く必要がなくなる。すなわち、本物の色票
のようにどこにでも持ち運びができる。

【００４２】また、色を電子的に表示できるため、たと
えば調色・配色をする際には表色値データでやりとりを
すればよいことになり、相手に正確な色の情報を伝える
ことができる。また、調色や配色を必要とするとき、い
つでもどこでも欲しい色が得られる。

【００４３】また、原色を４つ以上（たとえば７つ）用
いるので、自然物体がもつ色域内の色を十分にカバーす
ることができ、従来のような３原色による色域の狭さが
改善できる。

【００４４】また、時間の経過による色の劣化も少な
く、ＬＥＤの劣化補正をすることでほとんどなくなる。

【００４５】また、表示素子としてＬＥＤ素子を用いた
ので、電子色票はコンパクトになると同時に、安定した
色を表示できる。また、ＬＥＤ素子の安定性や高速応答
性を利用することで、任意の色を正確に表示できる。

【００４６】なお、ＬＥＤ素子の高安定性を活用すれ
ば、電子色票システムは、色見本としての使用のほか
に、カメラの校正をするための計測用色票などとしても
使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】３原色による色域を表わしたｘ−ｙ色度図

【図２】自然物体がもつ色域と３原色デイスプレイの
色域を示すｕ'−ｖ'色度図

【図３】電子色票システムに用いる多原色ＬＥＤによ
る色域を示すｕ'−ｖ'色度図

【図４】３原色と多原色(ｎ＝５)における色立体の例
を示す図

【図５】電子色票システムの構成を示すブロック図

【図６】パルス幅変調の駆動回路図

【図７】電子色票システムの表示部の断面図

【図８】電子色票システムに用いる多原色ＬＥＤの分
光特性のグラフ

【図９】多原色信号変換方法の原理を説明するための
図

【図１０】多原色値変換部のフローチャート

【図１１】多原色信号変換方法の原理を説明するため
の図

【図１２】色域最適化時のＬＥＤ素子の色立体と自然
物体がもつ色域の比較を示す図

【図１３】表示時における色域を示す色度図

【図１４】任意の色の色度図上での位置を示す図

【符号の説明】

２０目標色入力部、２２多原色値変換部、
２４ＰＷＭ信号変換部、２６駆動部、２８
表示部、３０基板、３２ＬＥＤ、３４スク
リーン、３６光路、３８拡散板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山口雅浩神奈川県横浜市青葉区たちばな台２−11− ２Ｅ−309 (72)発明者大山永昭神奈川県川崎市川崎区観音２−３−９ (72)発明者服部英治大阪府大阪市中央区久太郎町２丁目４番31 号倉敷紡績株式会社大阪本社内Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA65 5B057 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB16 CC01 CE17 CE18 CH08 5C079 HB01 HB05 HB11 LA20 LB02 NA03 NA17 PA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】４色以上の多原色のＬＥＤ素子と、ＬＥ
Ｄ素子が発光した光を案内し混合する光路と、光路で混
合された光を表示するスクリーンとからなる表示部と、目的となる目標色を入力する目標色入力部と、入力された目標色を、表示部の各ＬＥＤ素子に対応する
多原色信号値に変換し、さらに階調数に変換する多原色
値変換部と、多原色値変換部からの多原色階調数信号を基に、表示部
のＬＥＤ素子を駆動する駆動信号を発生する駆動部とか
らなる電子色票装置。
【請求項２】前記の目標色入力部は、前記の目標色を
表色値で入力することを特徴とする請求項１に記載され
た電子色票装置。
【請求項３】前記の目標色入力部は、前記の目標色を
分光エネルギー分布で入力することを特徴とする請求項
１に記載された電子色票装置。
【請求項４】前記のＬＥＤ素子は、色度図においてＲ
ＧＢの３原色が形成する色三角形の外側の領域にある光
を発光するＬＥＤ素子を含むことを特徴とする請求項１
に記載された電子色票装置。
【請求項５】前記の表示部は、さらに、ＬＥＤ素子の
発光した光から彩度の高い色を取り出す波長域調整フィ
ルタを備えることを特徴とする請求項１に記載された電
子色票装置。
【請求項６】前記の表示部は、ＬＥＤ素子が発光した
光を拡散する拡散手段を光路内に備えることを特徴とす
る請求項１に記載された電子色票装置。
【請求項７】前記の表示部は、ＬＥＤ素子が発光した
光を拡散する積分を光路内に備えることを特徴とする請
求項１に記載された電子色票装置。
【請求項８】前記の表示部のＬＥＤ素子は、すべての
ＬＥＤ素子を表示したときに白色となるように選択され
ていることを特徴とする請求項１に記載された電子色票
装置。
【請求項９】前記の駆動部は、パルス幅変調信号でＬ
ＥＤ素子を駆動することを特徴とする請求項１に記載さ
れた電子色票装置。