JP2003172898A - 物体色表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 物体の表面状態を広い色域で再現する物体色
表示装置を提供する。 【解決手段】 物体色表示装置は、少なくとも４色の複
数のＬＥＤを備える光源と、光源の複数のＬＥＤの各々
の光量を任意に調節できる光量調整装置と、光源の各Ｌ
ＥＤが発生した光束を１個所に集める集光光学系と、前
記の光源、光量調整装置および集光光学系を内部に設置
し、集光光学系による集光個所に第１の開口部を設け、
かつ、第１の開口部と別の位置に第２の開口部を設けた
箱とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対象物の色再現に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】印刷や染色などによって色を表わす場
合、実際に紙、布帛などに印刷や染色などをする前にそ
の色を簡便に評価できることが望まれている。この場
合、対象物の質感（素材感など）も含めて物体色を提示
できることが望ましい。そこで、質感も含めて評価する
ため、白色などの被観察物体に色光を照らして物体色を
仮想的に提示する装置が提案されている。たとえば布帛
の上の色を提示する場合、白色の布帛に色光を照らし
て、仮想的に布帛の色を表現するとともに、対象物（布
帛）の表面状態（質感）をも表現する。

【０００３】たとえば、特開平１０−２８５４１１号公
報に記載された画像情報表示装置では、評価を簡便に行
うため、原画像の画像データに対応する発光画像を生成
し、筐体内の取付板上に置いた対象物（白色の紙、布帛
など）に投影し結像して、仮想的に対象物上に絵柄を付
す。この表示装置では、ディジタルカメラなどから入力
される画像信号を基に、原画像表示用の電気信号を発生
し、ＣＲＴ，ＬＣＤなどの画像形成部により、空間的に
広がりをもつ発光画像（光学的画像情報）を対象物に投
影する。そして、その画像を反射像として観察して対象
物の絵柄と質感を認識する。また、特開平１１−１４４
０２５号公報に記載された物体色付け装置では、質感と
物体色を分離して評価するために、２つの光源を用い
る。予め定めた分光分布の光源で光を被観察物体に射出
するとともに、任意の色の別の光源の光を同時に目視す
ることで被観察物体に色付けがなされたように目視され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題点】特開平１１−１４４
０２５号公報に記載された物体色付け装置では、２つの
光源を用いるため、任意の色を生成するには不十分であ
る。たとえば、蛍光灯下の白色物体を赤色に変更する場
合、光合成により仮想的に色を生成しているため、赤味
方向に色を生成することはできるが、白色と赤色の混合
色としかなりえない。また、蛍光灯下の赤色物体を青色
に変更する場合や、赤色照明下の物体を青色に変更する
場合、色相が異なる色への変更は不可能である。また、
特開平１０−２８５４１１号公報に記載された画像情報
表示装置では、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（Ｌ
ＣＤ）などで画像を投影している。しかし、ＣＲＴ、Ｌ
ＣＤなどの２次元発光デバイス、液晶型画像投影装置な
どの既存デバイスにおける色生成においては、色域の表
現に限界があり、実在する自然界の色全てを生成するこ
とができない。したがって、生成された反射像の色域に
おいても、これらのデバイスで生成された以上、限界が
あり、任意の色を生成するには不十分である。また、物
体色付け装置は、簡便に使用できることが望まれる。

【０００５】この発明の目的は、物体の表面状態を広い
色域で再現する物体色表示装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る物体色表示
装置は、光源の複数のＬＥＤの各々の光量を任意に調節
できる光量調整装置と、光源の各ＬＥＤが発生した光束
を１個所に集める集光光学系と、前記の光源、光量調整
装置および集光光学系を内部に設置し、集光光学系によ
る集光個所に第１の開口部を設け、かつ、第１の開口部
と別の位置に第２の開口部を設けた箱とからなる。第１
の開口部に被測定物を置いて任意の色光で照明すること
により、広い色域で任意の物体色を仮想的に表現でき
る。前記の物体色表示装置において、好ましくは、前記
の光源は、少なくとも４色の複数のＬＥＤを備える。前
記の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、前
記の光源が発生した光束を第１の開口部のほうに反射す
るミラー（反射ミラー、凹面鏡など）を、前記の集光光
学系と前記の第１の開口部の間に設置する。前記の物体
色表示装置において、好ましくは、前記の光源が発生し
た光束を第１の開口部のほうに反射するビームスプリッ
タを前記の集光光学系と前記の第１の開口部の間に設置
し、さらに、前記のビームスプリッタを透過した光を反
射する反射板を設け、反射板により反射された光をビー
ムスプリッタにより第２の開口部の方に反射する。前記
の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、光束
を拡散する拡散部材を、前記の光源が発生した光束の光
路に挿入する。前記の物体色表示装置において、好まし
くは、前記の箱は、前記の第２の開口部に、さらに、外
部からの光を侵入させずに、箱の内部からの光を外方向
に案内する案内部を付加する。前記の物体色表示装置に
おいて、好ましくは、さらに、光量調整可能な補助光源
を、箱内に、第１の開口部に光を照射する位置に設け
る。これにより、対象物に着色光を照射し、物体色を表
現するとともに、着色光とは異なる角度からその対象物
に照射し、表面状態（素材感）を表現する。前記の物体
色表示装置において、好ましくは、さらに、箱内におい
て、リファレンスチャートを第１開口部の近傍に設け、
かつ、このリファレンスチャートを照射する光量調整可
能な光源を設ける。前記の物体色表示装置において、前
記の集光光学系は、たとえば積分球である。前記の物体
色表示装置において、前記の集光光学系は、たとえば多
分岐光ファイバを備える。また、前述の種々の構成要素
は、可能な限り組み合わせることができる。

【０００７】

【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。図１は、第１の実施形態の
物体色表示装置を図式的に示す。細長い直方体形状の箱
１０の内部に、長手方向の１端部に、着色用の光を発生
する光源１２が設置される。光源１２は、４色以上の複
数のＬＥＤ１４と、各ＬＥＤ１４の光量を任意に調節す
る光量調整装置１６と、各ＬＥＤの光束を１個所に集め
る集光レンズ１８とを含む。光量調整装置１６によりＬ
ＥＤ１４の発光量を調整して、異なる色光を混合するこ
とにより、任意の色光を発生する。操作部２０が、目標
色を設定するため箱１０の外側に設けてある。操作部２
０での設定に応じて光量調整装置１６はＬＥＤ１４を制
御して色を変化できる。また、箱１０の光源１２に対向
する１平面を構成する平板部２２に、開口部であるサン
プル窓２４が設けられる。集光レンズ１８は、ＬＥＤ１
４で発生された光をサンプル窓２４の位置に集光する。
集光レンズからサンプル窓２４までの光路は、小型化の
ため折り曲げてもよい。さらに、箱の側部の、サンプル
窓２４が見える位置に、第２の開口部である観察窓２８
が設けられる。箱１０の平板部２２を対象物（たとえば
白の布帛）３０の上に置くと、サンプル窓２４の位置の
対象物３０に光が集光される。操作部２０により設定さ
れる任意の色光で、サンプル窓２４に置かれた対象物３
０を照明することにより、対象物３０の物体色を仮想的
に質感を持って表現する。サンプル窓２４の位置の対象
物３０からの反射光は、観察窓２８で観察される。こう
して、対象物３０の仮想的な色と表面状態（質感）を評
価できる。

【０００８】図２は、物体色表示装置の光量調整装置１
６の構成を示す。光量調整装置１６についてさらに説明
すると、まず、操作部２０において、目的となる物体色
の情報を入力する。操作部２０から入力された設定値を
目標色入力部１６０で受け取り、多原色値変換部１６２
で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。多原色信号値は、表示素子である各Ｌ
ＥＤ１４の輝度を表わすものであり、駆動部１６４によ
り各ＬＥＤ１４の輝度を制御する。こうして、ユーザー
が操作部２０で目的となる物体色の情報を入力すると、
その場で、欲しい色がすぐに得られる。

【０００９】この物体色表示装置では、多原色（４色以
上）のＬＥＤ１４を用いて色域を拡大する。従来のＲＧ
Ｂの３色のＬＥＤを用いた色生成においては、色域の表
現に限界があり、実在する自然界の色全てを生成するこ
とができない。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のｕ'−ｖ'図
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、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。なお、図
３には、比較のため、ＣＲＴやＮＴＳＣの色域も示し
た。

【００１０】図１に示した物体色表示装置は、基本的な
装置である。以下では、この装置を変形した種々の装置
を説明する。

【００１１】図４は、反射ミラーを用いて光路を折り返
した物体色表示装置を図式的に示す。図１に示した物体
色表示装置と比較すると、反射ミラー３２が、箱１０の
中で、ＬＥＤ１４からの光の光路中に、光路に対して斜
めに設置されており、それに伴って、サンプル窓の位置
が異なっている。反射ミラー３２により反射された光
は、箱１０の側部に設けたサンプル窓２４’の位置に集
光される。また、観察窓２８は、サンプル窓２４’に対
向する位置に設けられる。こうして、サンプル窓２４に
置かれた対象物３０を照明することにより、仮想的に任
意の対象物の色を表現し、サンプル窓２４’の位置の対
象物３０からの反射光を観察窓２８で観察する。

【００１２】図５は、反射ミラーの代わりにビームスプ
リッタ３４を用いて光路を折り返した物体色表示装置を
図式的に示す。図１に示した物体色表示装置と比較する
と、ビームスプリッタ３４が、箱１０の中の光路中に、
光路に対して斜めに設置されており、光を９０°折り返
す。それに伴って、サンプル窓２４’の位置が異なる。
反射ミラー３０により反射された光は、箱１０の側部に
設けたサンプル窓２４’の位置に集光される。また、観
察窓２８は、サンプル窓２４’に対向する位置に設けら
れる。サンプル窓２４’に置かれた対象物３０を照明す
ると、サンプル窓２４’の位置の対象物３０から反射さ
れた光はビームスプリッタ３４を透過して、観察窓２８
から外に出て行く。こうして、仮想的に任意の対象物の
色を表現し、サンプル窓２４の位置の対象物３０からの
反射光を観察窓２８で観察する。

【００１３】図６は、反射ミラーの代わりに凹面鏡３６
を用いて光路を折り返した物体色表示装置を図式的に示
す。図１に示した物体色表示装置と比較すると、箱１０
の中の光路中に凹面鏡３６が設置されており、それに伴
って、サンプル窓２４’の位置が異なる。凹面鏡３６は
集光レンズからの光を反射し、箱１０の側部に設けたサ
ンプル窓２４の位置に反射光を集光する。観察窓２８
は、サンプル窓２４に対向する位置に設けられる。こう
して、サンプル窓２４に置かれた対象物３０を照明する
ことにより、仮想的に任意の対象物の色を表現し、サン
プル窓２４の位置の対象物３０からの反射光を観察窓２
８で観察する。

【００１４】次に、集光光学系に加えて拡散光学系を設
けた実施形態について説明する。図７は、反射ミラーを
用いて光路を折り返した図４に示した物体色表示装置
に、さらに拡散板３８を設けたものである。集光レンズ
１８の近くに、集光レンズ１８から出た光を拡散する拡
散板３８が設置される。これにより、複数のＬＥＤ１４
からの光は拡散板３８により拡散されるので、対象物に
到達する光がさらに均一になる。

【００１５】図８は、拡散反射板を用いた物体色表示装
置を図式的に示す。図４に示した物体色表示装置と比較
すると、箱１０の中の光路中に、反射ミラー３０の代わ
りに、拡散反射板４０が設置される。拡散反射板４０
は、光を反射しかつ拡散する。これにより、複数のＬＥ
Ｄ１４からの光は、拡散反射板４０により拡散されるの
で、対象物に到達する光がさらに均一になる。

【００１６】次に、ビームスプリッタ方式による光量を
向上した実施形態について説明する。図９は、ビームス
プリッタ４２と反射板４４を用いた物体色表示装置を図
式的に示す。図５に示した物体色表示装置と比べると、
ビームスプリッタ４２は、集光レンズ１８からの光を部
分的に透過する。透過した光は、集光位置に設けた反射
板４４により反射され、さらにビームスプリッタ４２に
より部分的に反射されて観察窓２８のほうに折り返され
る。これにより観察窓に到達する光量が増大する。反射
板４４として、拡散反射板を用いると、光が拡散される
効果もある。

【００１７】図１０に示した物体色表示装置では、図９
に示した物体表示装置に、さらに拡散板３８を集光レン
ズ１８の近くにの光路に挿入する。拡散板３８は、集光
レンズ１８から出た光を拡散するので、対象物に到達す
る光がさらに均一になる。

【００１８】次に、外乱光防止対策について説明する。
図１１は、のぞき窓を設けた物体色表示装置を図式的に
示す。反射ミラーを用いた図４の物体色表示装置と比較
すると、観察窓の位置に、サンプル窓２４’からの反射
光を案内する光案内部４６と開口部４８からなるのぞき
窓を設ける。開口部４８は、眼の大きさに相当する大き
さである。のぞき窓を設けることにより、外部から装置
内に入る光が少なくなる。

【００１９】図１２は、ファインダーを設けた物体色表
示装置を図式的に示す。反射ミラーを用いた図４の物体
色表示装置と比較すると、観察窓の位置に、さらにファ
インダー５０を設け、ファインダー５０内のミラー５２
により、サンプル窓２４’からの反射光を反射して、フ
ァインダーの開口部で観察する。ファインダー５０を設
けることにより、外部からの光は、装置内に入りにくく
なる。

【００２０】図１３は、ブラックスクリーンを設けた物
体色表示装置を図式的に示す。のぞき窓を用いた図１１
の物体色表示装置と比較すると、のぞき窓の開口部の位
置に、外光の反射を防ぐブラックスクリーン５４を設け
る。サンプル窓からの反射光をレンズで５０によりブラ
ックスクリーン５４の位置に集光し、対象物の像をブラ
ックスクリーン５４に表示する。ブラックスクリーン５
４を用いるので、外部からの光が装置内に入りにくくな
る。

【００２１】次に、補助照明およびリファレンス照明を
用いた装置について説明する。着色された対象物（紙、
布帛など）の場合、鏡面反射部分では観察光源の色その
ものが観察される。しかし、対象物（白色の紙、布帛な
ど）に着色光源からの光を照射して仮想的に物体色を表
現する場合、対象物の鏡面反射部分では着色光源の色そ
のものが観察される。このため、対象物の表面状態の見
え方が、着色用光源の色の影響を受け、不自然になる。
また、特開平１０−２８５４１１号公報の色比較装置の
ように、対象物からの反射像に着色光源の光を合成する
場合、対象物に鏡面反射成分がある場合、鏡面反射成分
に着色光源の光が混合されてしまう。このため、本来は
鏡面反射成分では対象物を照明する観察光源の色（反射
光）が見えなければならないのに、不自然な表面状態が
観察される。そこで、そのような不自然さをなくすこと
が望ましい。

【００２２】図１４に示す物体色表示装置では、さら
に、素材感を強調するための補助照明を追加する。図１
に示した物体色表示装置と比較すると、さらに、表面状
態表現用の補助照明５６がサンプル窓２４の近傍に設置
され、サンプル窓２４の対象物に照射する。この補助照
明５６を光源１２と独立して設けるので、補助照明５６
の光の色が独立して設定できる。また、補助照明５６の
光量は調整可能である。こうして、対象物に着色光を照
射し、物体色を表現するとともに、着色光とは異なる角
度からその対象物に照射する。補助照明５６の光を適当
に設定すると、対象物における鏡面反射の部分が、光源
１２の色の影響を受けずに自然な色として観察できる。
したがって、表面状態（素材感）をより適切に表現でき
る。

【００２３】図１５は、色を正確に認識するため、補助
照明の代わりにリファレンス照明を追加した物体色表示
装置を示す。図１に示した物体色表示装置と比較する
と、さらに、リファレンスチャート（たとえばグレース
ケール）５８が、サンプル窓２４の近傍に、観察窓２８
から観察できる位置に設置され、さらに、レファレンス
表示用のリファレンス照明６０がリファレンスチャート
５８を照射する位置に設けられる。リファレンス照明６
０の光は対象物を照射しないようにする。リファレンス
照明６０の光量は調整可能である。観察窓２８から見る
観察者には、対象物３０の他に、リファレンスチャート
５８が視野に入る。両者を比較することより、対象物の
色などが評価しやすくなる。

【００２４】次に、集光光学系を用いない実施形態につ
いて説明する。図１６は、積分球を用いた物体色表示装
置を示す。複数のＬＥＤ１４からの出射光を、積分球６
２内で拡散して、サンプル窓２４'においた対象物３０
に照射する。

【００２５】図１７は、光ファイバーを用いた物体色表
示装置を示す。この装置では、集光レンズを用いる代わ
りに、複数のＬＥＤ１４からの出射光を、他分岐光ファ
イバ６４の多分岐の端６６で集め、光ファイバの他端６
８から、光ファイバ内で混合された光をサンプル窓２４
のほうに照射する。

【００２６】

【発明の効果】第１の開口部に被測定物を置いて任意の
色光で照明することにより、広い色域で任意の物体色を
仮想的に表現できる。反射用のミラーもしくはビームス
プリッタを用いることにより、物体色表示装置の形状を
多様化できる。さらに、拡散光学系を設けることによ
り、生成する色光をより均一にする。さらに、観察のた
めの案内部を付加することにより、外乱光を防止でき
る。さらに補助光源を設けることにより、対象物の質感
がよく再現できる。さらに、リファレンスチャートを同
時に観察でできるので、対象物がより正確に評価でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 集光光学系方式の物体色表示装置の図式的断
面図

【図２】 電子色票システムの構成を示すブロック図

【図３】 多原色ＬＥＤによる色域を示すｕ'−ｖ'色度
図

【図４】 集光光学系・反射ミラー折り返し方式の物体
色表示装置の図式的断面図

【図５】 集光光学系・ビームスプリッタ方式の物体色
表示装置の図式的断面図

【図６】 集光光学系（凹面鏡）方式の物体色表示装置
の図式的断面図

【図７】 集光光学系・拡散板挿入・反射ミラー方式の
物体色表示装置の図式的断面図

【図８】 集光光学系・拡散反射板方式の物体色表示装
置の図式的断面図

【図９】 集光光学系・ビームスプリッタ・拡散反射板
挿入方式の物体色表示装置の図式的断面図

【図１０】 集光光学系・拡散板挿入・ビームスプリッ
タ・反射方式の物体色表示装置の図式的断面図

【図１１】 集光光学系・反射ミラー方式、覗き窓付の
物体色表示装置の図式的断面図

【図１２】 集光光学系・反射ミラー方式、ファインダ
ー付の物体色表示装置の図式的断面図

【図１３】 集光光学系・反射ミラー方式、ブラックス
クリーン付の物体色表示装置の図式的断面図

【図１４】 集光光学系方式、補助照明付の物体色表示
装置の図式的断面図

【図１５】 集光光学系方式、リファレンス照明付の物
体色表示装置の図式的断面図

【図１６】 積分球方式の物体色表示装置の図式的断面
図

【図１７】 光ファイバー方式の物体色表示装置の図式
的断面図

【符号の説明】

１０ 箱、 １２ 光源、 １４ ＬＥＤ、 １
６ 光量調整装置、１８ 集光レンズ、 ２０ 操作
部、 ２４ サンプル窓、 ２８ 観察窓、 ３
０ 対象物（たとえば白の布帛）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渕田 幸浩 大阪府寝屋川市下木田町14番５号 倉敷紡 績株式会社技術研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のＬＥＤを備える光源と、 光源の複数のＬＥＤの各々の光量を任意に調節できる光
   量調整装置と、 光源の各ＬＥＤが発生した光束を１個所に集める集光光
   学系と、 前記の光源、光量調整装置および集光光学系を内部に設
   置し、集光光学系による集光個所に第１の開口部を設
   け、かつ、第１の開口部と別の位置に第２の開口部を設
   けた箱とからなる物体色表示装置。
2. 【請求項２】 前記の光源は少なくとも４色の複数のＬ
   ＥＤを備えることを特徴とする請求項１に記載された物
   体色表示装置。
3. 【請求項３】 さらに、前記の光源が発生した光束を第
   １の開口部のほうに反射するミラーを、前記の集光光学
   系と前記の第１の開口部の間に設置したことを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載された物体色表示装
   置。
4. 【請求項４】 前記の光源が発生した光束を第１の開口
   部のほうに反射するビームスプリッタを前記の集光光学
   系と前記の第１の開口部の間に設置し、さらに、前記の
   ビームスプリッタを透過した光を反射する反射板を設
   け、反射板により反射された光をビームスプリッタによ
   り第２の開口部の方に反射することを特徴とする請求項
   １または請求項２に記載された物体色表示装置。
5. 【請求項５】 さらに、光束を拡散する拡散部材を、前
   記の光源が発生した光束の光路に挿入したことを特徴と
   する請求項１から請求項４のいずれかに記載された物体
   色表示装置。
6. 【請求項６】 前記の箱は、前記の第２の開口部に、さ
   らに、外部からの光を侵入させずに、箱の内部からの光
   を外方向に案内する案内部を付加したことを特徴とする
   請求項１から請求項５のいずれかに記載された物体色表
   示装置。
7. 【請求項７】 さらに、光量調整可能な補助光源を、箱
   内に、第１の開口部に光を照射する位置に設けたことを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色
   表示装置。
8. 【請求項８】 さらに、箱内において、リファレンスチ
   ャートを第１開口部の近傍に設け、かつ、このリファレ
   ンスチャートを照射する光量調整可能な光源を設けたこ
   とを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物
   体色表示装置。
9. 【請求項９】 前記の集光光学系が積分球であることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色
   表示装置。
10. 【請求項１０】 前記の集光光学系が多分岐光ファイバ
    を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記
    載された物体色表示装置。