JP2003214954A - 光源の演色性判定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】演色性に対応した指標で、ずれの方向の考慮、
色温度の異なる光源の比較を可能とし、試験色による任
意性のない光源の演色性判定を可能とする。 【解決手段】基準光源の分光分布Ｐ₀ 、試験光源の分光
分布Ｐ、等色関数ｘ、ｙ、ｚを用いて定義される指標Ｎ
（Ｌ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐ₀ ｙ／（Ｐ ₀ ，ｙ）
‖₂ 、Ｎ（ａ^* ）＝‖Ｐｘ／（Ｐ，ｘ）−Ｐｙ／（Ｐ，
ｙ）−Ｐ₀ ｘ／（Ｐ₀ ，ｘ）＋Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）‖
₂ 、Ｎ（ｂ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐｚ／（Ｐ，
ｚ）−Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）＋Ｐ₀ ｚ／（Ｐ₀ ，ｚ）‖
₂ に基づいて、前記試験光源の演色性を評価するように
したことを特徴とする光源の演色性判定方法を提供する
ことにより前記課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、光源の演色性判定
方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】物の色の見え方は、光源の種類によって
異なる。例えば、太陽光の下では自然に見える顔や衣服
も、低圧ナトリウムランプ等のトンネル照明の下では、
不自然な橙色になってしまう。すなわち、太陽光は物の
色が自然に見える「良い照明」、トンネル照明は物の色
が不自然に見える「悪い照明」と言える。 【０００３】このように光源の種類によって物の色が異
なって見えることを「演色性」と言い、照明の善し悪し
を判定する一つの目安となっている。この照明の善し悪
しの基準となる「演色性」を定量化したものが演色評価
数（Color Rendering Index)であり、ＣＩＥ（国際照明
委員会）あるいはＪＩＳ（日本工業規格）によって定式
化されている。現在、規定されている演色評価数の求め
方は、評価したい試験光下での物の色の見え方と、基準
光下でのその物の色の見え方を比較して、試験光下で、
その物の色が基準光下での見え方に比べてどの程度忠実
に見えるかに基づいて行われる。 【０００４】例えば、物の色が自然に見える太陽光を基
準光とし、ある試験光源の下で見た物の色が太陽光の下
でもほぼ同じように見えるとき、その試験光源は演色性
がよいと言える。そこで、演色評価数は、物の色が自然
に見える「良い照明」を「基準光源」とし、これを１０
０点（満点）とし、それ以外の試験光源については、
「基準光源下での色」と「試験光源下での色」との色差
ΔＥに係数４．６を掛けて、満点から減算して算出され
る。すなわち、任意の試験光源の演色評価数は、次の式
（１）で与えられる。 演色評価数＝１００−４．６×ΔＥ ・・・・・・（１） ここで、係数４．６は、演色性の許容限界と考えられる
普通形蛍光ランプの数値が５０となるように調整するた
めに設定されたものである。 【０００５】演色評価数を求めるために色差を算出する
ため、全１５色の演色評価用試験色がＣＩＥやＪＩＳで
定められている。この１５色の試験色は、平均演色評価
用の８色（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８）と、特殊演色評価用の
７色（Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１５）からなる。Ｎｏ．１〜Ｎ
ｏ．８は、色相がそれぞれ赤、黄、黄緑、緑、青緑、青
紫、紫、赤紫であり、明度は６、彩度は４〜８で日常的
によく見るトーンの色である。また、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．
１２は、それぞれ赤、黄、緑、青の高彩度色である。Ｎ
ｏ．１３は、Caucasoid(コーカソイド、いわゆる白人）
の肌色、Ｎｏ．１４は、草木の葉の色であり、肌色と並
ぶ記憶色であり、重要色である。また、Ｎｏ．１５は、
日本人の平均的な肌色であり、ＪＩＳ規格のみでＣＩＥ
の規格にはない色である。 【０００６】ここで、各試験色毎の演色評価数を特殊演
色評価数と呼び、上記平均演色評価用のＮｏ．１〜Ｎ
ｏ．８の８個の各試験色に対して、その特殊演色評価数
を記号Ｒ_i （ｉ＝１，・・・，８）で表す。特殊演色評
価数Ｒ_i は、各試験色についての色差をΔＥ_i として、
次の式（２）で定義される。 Ｒ_i ＝１００−４．６×ΔＥ_i ・・・・・・（２） ここで、ｉ＝１，・・・，８である。なお、ここで、基
準光は、試験光源の相関色温度に応じて、試験光源の相
関色温度が５０００Ｋ未満の場合には、試験光源と同じ
色温度の黒体放射光を用い、また、試験光源の相関色温
度が５０００Ｋ以上の場合には、試験光源と同じ色温度
のＣＩＥ昼光を用いるものとする。 【０００７】このＮｏ．１〜Ｎｏ．８の８個の試験色に
対する特殊演色評価数Ｒ_i （ｉ＝１，・・・，８）の平
均値を平均演色評価数と呼び、記号Ｒ_a で表す。すなわ
ち、平均演色評価数Ｒ_a は、次の式（３）で定義され
る。 Ｒ_a ＝（１／８）Σ_i Ｒ_i ・・・・・・（３） ただし、式（３）において和Σ_i は、ｉ＝１，・・・，
８についてとるものとする。従来は、このようにして光
源の演色性を評価していた。 【０００８】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の演色性の評価方法においては、以下のような問
題がある。まず、従来の演色性の評価方法においては、
演色評価数を算出する基礎になっている色差には、方向
の情報が無く、基準光源における色の見え方からどれだ
けずれているかというずれの量の情報のみで、どの方向
にずれているかということを考慮できないという問題が
ある。 【０００９】次に、従来は、黒体放射による全ての光源
を基準光源と定めているため、例えば、白熱電球の演色
性は必ずしも良くないにもかかわらず、タングステンは
黒体放射に従うので、演色評価数は満点になり、演色性
と演色評価数の対応が十分ではないという問題がある。
また、相関色温度が異なる光源は基準となる光源が違う
ので、色温度が異なる光源の演色評価数を比較すること
はできず、色温度の異なる光源同士を比較できないとい
う問題がある。 【００１０】さらに、演色評価数は、試験色に大きく依
存するため、試験光源の演色性は、平均演色評価数Ｒ_a
と、必要に応じて、前記Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１５の特殊演
色評価用の試験色の中から適宜いくつかの特殊演色評価
数Ｒ_i を補足して評価することが多い。しかし、どの特
殊演色評価数を取り上げるかはについては、任意性があ
るという問題がある。 【００１１】本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされ
たものであり、演色性と良く対応する指標を作り、ずれ
の方向を考慮することを可能とし、色温度の異なる光源
同士の比較を可能とし、さらに試験色による任意性をも
なくすことのできる光源の演色性判定方法を提供するこ
とを課題とする。 【００１２】 【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明は、基準光源の分光分布をＰ₀ ＝Ｐ
₀ （λ）、試験光源の分光分布をＰ＝Ｐ（λ）とし、ま
た、等色関数をｘ＝ｘ（λ）、ｙ＝ｙ（λ）、ｚ＝ｚ
（λ）とし、さらに、波長λの関数ｆ＝ｆ（λ）、ｇ＝
ｇ（λ）に対し、内積（ｆ，ｇ）＝∫ｆ（λ）ｇ（λ）
ｄλ、分光積ｆｇ＝ｆｇ（λ）＝ｆ（λ）ｇ（λ）、ノ
ルム‖ｆ‖₂ ＝（ｆ，ｆ）^1/2 とするとき、次の式 Ｎ（Ｌ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，
ｙ）‖₂ 、 Ｎ（ａ^* ）＝‖Ｐｘ／（Ｐ，ｘ）−Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−
Ｐ₀ ｘ／（Ｐ₀ ，ｘ）＋Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）‖₂ 、 Ｎ（ｂ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐｚ／（Ｐ，ｚ）−
Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）＋Ｐ₀ ｚ／（Ｐ₀ ，ｚ）‖₂ 、 で定義される指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ（ａ^* ）、Ｎ（ｂ^* ）
に基づいて、前記試験光源の演色性を評価するようにし
たことを特徴とする光源の演色性判定方法を提供する。 【００１３】 【発明の実施の形態】以下、本発明の光源の演色性判定
方法について、添付の図面に示される好適実施形態を基
に詳細に説明する。 【００１４】本発明は、光源の演色性を評価するため
に、新しい指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ（ａ^*）、Ｎ（ｂ^* ）を
導入し、これを用いて、Ｌ^* 、ａ^* 、ｂ^* の差ΔＬ^* 、
Δａ^*、Δｂ^* の平均（期待値）Ｅ（ΔＬ^* ）、Ｅ（Δ
ａ^* ）、Ｅ（Δｂ^* ）を評価することで、試験光源の基
準光源からの色ずれを、ずれ量のみでなく、ずれの方向
をも評価し、また、試験色に依存せず、色温度の異なる
光源同士の比較をも可能とするものである。 【００１５】以下、新指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ（ａ^* ）、Ｎ
（ｂ^* ）の導入方法について説明する。基準光源Ｐ₀ の
分光分布をＰ₀(λ）、試験光源Ｐの分光分布をＰ( λ)
とし、等色関数をｘ＝ｘ（λ）、ｙ＝ｙ（λ）、ｚ＝ｚ
（λ）とし、試験色ｉ（ｉ＝１，・・・，Ｎ）の分光反
射率をｈ_i ＝ｈ_i ( λ) とする。 （なお、都合により、
文章中では、等色関数を、通常行われている表記のよう
にバー（￣）を付けずに表したが、以下の式中において
は、通常の表記に合わせて各等色関数を文字の上にバー
（￣）をつけて表すこととする。従って、文章中のｘ
と、式中の、上にバー（￣）の付いたｘとは同じ等色関
数を表している。） 【００１６】また、波長λの関数ｆ（λ）、ｇ（λ）に
対して、その内積（ｆ，ｇ）を、式（ｆ，ｇ）＝∫ｆ
（λ）ｇ（λ）ｄλ、で表し、分光積ｆｇを、式ｆｇ＝
ｆｇ（λ）＝ｆ（λ）ｇ（λ）のように各関数値の積で
定義する。また、関数ｆに対し、そのノルムを、いわゆ
るＬ² ノルム‖ｆ‖₂ で定義する。すなわち、関数ｆの
ノルムは、式‖ｆ‖₂ ＝（ｆ，ｆ）^1/2 ＝｛∫（ｆ
（λ））² ｄλ｝^1/2 で定義される。 【００１７】このとき、Ｎ個の試験色ｉ（ｉ＝１，・・
・，Ｎ）を基準光源Ｐ₀ 及び試験光源Ｐで照射したとき
の差、ΔＬ^* 、Δａ^* 、Δｂ^* の平均値（期待値）Ｅ
［ΔＬ ^* ］、Ｅ［Δａ^* ］、Ｅ［Δｂ^* ］は、それぞれ
以下のように評価される。まず、ΔＬ^* の平均値Ｅ［Δ
Ｌ^* ］は、次の式（４）で評価される。 【００１８】 【数１】【００１９】上記式（４）において、係数Ｃは次の式
（５）を満たすような定数である。 【００２０】 【数２】 【００２１】同様にして、差Δａ^* 及びΔｂ^* の平均値
Ｅ［Δａ^* ］、Ｅ［Δｂ^* ］は、それぞれ次の式（６）
及び（７）で評価される。 【００２２】 【数３】 【００２３】ここで、次の式（８）、（９）、（１０）
により、演色性評価のための新しい指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ
（ａ^* ）、Ｎ（ｂ^* ）を導入する。 【００２４】 【数４】 【００２５】また、これらの定義式（８）、（９）、
（１０）からわかるように、指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ
（ａ^* ）、Ｎ（ｂ^* ）は、試験色ｉの分光反射率ｈ_i を
含んでおらず、これにより基準光源Ｐ₀ と試験光源Ｐの
差の平均値Ｅ［ΔＬ^* ］、Ｅ［Δａ^*］、Ｅ［Δｂ^* ］
は、被写体によらず、指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ（ａ^* ）、Ｎ
（ｂ^*）で評価できることがわかる。従って、これによ
り演色性の評価における試験色の任意性を排除すること
ができる。 【００２６】また、式√（ｘ＋ｙ）＝√（ｘ）・√（１
＋ｙ／ｘ）＝√（ｙ）・√（１＋ｘ／ｙ）に注意する
と、近似的に、式√（ｘ＋ｙ）≒√（ｍａｘ｛ｘ，
ｙ｝）が成り立つことから、色差ΔＥの平均値（期待
値）Ｅ［ΔＥ］は、次の式（１１）で評価できる。 【００２７】 【数５】 【００２８】このように、新しい指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ
（ａ^* ）、Ｎ（ｂ^* ）を導入することにより、色のずれ
の方向を考慮することを可能とし、また試験色による任
意性を排除し、色温度の異なる光源同士の比較も可能と
なる。以下、さらに具体的な実施例について説明する。
ここでは、１８種の光源及び４種の被写体（複数の試験
色を含む）について、従来の平均演色評価数Ｒ_a と、本
発明による新しい指標Ｎ（ａ^* ）との比較を行った。 【００２９】光源は、Ａ、Ｃ、Ｄ５５、Ｄ６５、Ｄ７
５、ＣＩＥ蛍光灯Ｆ１〜Ｆ１２の１８種を取り上げ、Ｄ
５５を基準光源とした。また、被写体は、マクベスチャ
ート、沢山の肌色を集めた肌色チャート、ＮＣＳチャー
ト及び照明の演色性に大きく影響を受ける色変わりチャ
ートの４種類を用いた。 【００３０】図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に、
それぞれのチャートに関し、各光源についての平均色差
ΔＥと、本発明による指標Ｎ（ａ^* ）との対応を示す。
また、これと比較するために図２（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）にそれぞれの各チャートに関し、各光源
についての平均色差ΔＥと平均演色評価数Ｒ_a の対応を
示す。図１及び図２は、各試験光源について、各チャー
トに含まれている色票についての平均をとったものを表
したものであり、図中の各記号＋が各光源に対応してい
る。また、図１、図２とも縦軸の色差−ΔＥは上に行く
ほど良く、横軸の演色評価数Ｒ_a 及び指標Ｎ（ａ^* ）は
いずれも右へ行くほど良くなるように、特に図１におい
ては、指標Ｎ（ａ^* ）は符号を変えて−Ｎ（ａ^* ）とし
ている。 【００３１】これらの図１及び図２を比較すると、いず
れも基本的に右肩上がりの対応が得られている。すなわ
ち、色差の少ない良い光源の評価が高くなっている。し
かし、この右肩上がりの対応に対応せず、右上がりの直
線からずれている光源が散見される。しかし、図２が示
すように、平均演色評価数Ｒ_a がチャート種によって、
平均演色評価数Ｒ_a と平均色差ΔＥとの対応関係が大き
く異なるのに対して、図１が示すように、本発明による
指標Ｎ（ａ^* ）では、平均色差ΔＥとの対応が安定して
いる。 【００３２】また、図２に示す平均演色評価数Ｒ_a にお
いては、前記右上がりの直線に関し、下三角部分に点が
分布している。例えば、図２（ａ）のマクベスチャート
において、色差−ΔＥが−６もあるのに、演色評価数Ｒ
_a が１００と高い評価がついている点（光源）が存在す
る。すなわち、演色評価数は演色性が悪い光源を高く評
価しているケースがある。また、一方、図１に示す指標
Ｎ（ａ^* ）おいては、前記右上がりの直線に関して、上
三角部分に点が分布している。例えば、図１（ａ）のマ
クベスチャートにおいて、色差−ΔＥが−４とそれほど
悪くないのに、指標−Ｎ（ａ^* ）が−１６０と低い評価
がついているものが存在する。すなわち、本発明に係る
指標は、演色性が良い光源を低く評価しているケースが
ある。 【００３３】しかしながら、本発明の指標では、演色性
の悪い光源に高い評価がつくことはなく、また高い評価
のついた光源は必ず演色性が良いため、指標に基づいて
光源を購入する消費者の立場としては、確実に良い光源
を選択することができる本発明に係る指標Ｎ（ａ^* ）の
方が優れている。 【００３４】以上、本発明の光源の演色性判定方法につ
いて詳細に説明したが、本発明は、以上の実施形態に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
において、各種の改良や変更を行ってもよいのはもちろ
んである。 【００３５】 【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、演色
性と良く対応する指標を新たに導入することにより、光
源の演色性の評価において、色のずれの方向を考慮する
ことを可能とし、また試験色による任意性を排除し、色
温度の異なる光源同士の比較も可能となる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 各チャートに関し、各光源についての平均色
差ΔＥと、本発明による指標Ｎ（ａ^* ）との対応を示す
線図であり、（ａ）はマクベスチャート、（ｂ）は肌色
チャート、（ｃ）はＮＣＳチャート、（ｄ）は色変わり
チャートである。 【図２】 各チャートに関し、各光源についての平均色
差ΔＥと平均演色評価数Ｒ_a の対応を示す線図であり、
（ａ）はマクベスチャート、（ｂ）は肌色チャート、
（ｃ）はＮＣＳチャート、（ｄ）は色変わりチャートで
ある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】基準光源の分光分布をＰ₀ ＝Ｐ₀ （λ）、
   試験光源の分光分布をＰ＝Ｐ（λ）とし、また、等色関
   数をｘ＝ｘ（λ）、ｙ＝ｙ（λ）、ｚ＝ｚ（λ）とし、
   さらに、波長λの関数ｆ＝ｆ（λ）、ｇ＝ｇ（λ）に対
   し、 内積（ｆ，ｇ）＝∫ｆ（λ）ｇ（λ）ｄλ、 分光積ｆｇ＝ｆｇ（λ）＝ｆ（λ）ｇ（λ）、 ノルム‖ｆ‖₂ ＝（ｆ，ｆ）^1/2 とするとき、次の式 Ｎ（Ｌ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，
   ｙ）‖₂ 、 Ｎ（ａ^* ）＝‖Ｐｘ／（Ｐ，ｘ）−Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−
   Ｐ₀ ｘ／（Ｐ₀ ，ｘ）＋Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）‖₂ 、 Ｎ（ｂ^* ）＝‖Ｐｙ／（Ｐ，ｙ）−Ｐｚ／（Ｐ，ｚ）−
   Ｐ₀ ｙ／（Ｐ₀ ，ｙ）＋Ｐ₀ ｚ／（Ｐ₀ ，ｚ）‖₂ 、で
   定義される指標Ｎ（Ｌ^* ）、Ｎ（ａ^* ）、Ｎ（ｂ^* ）に
   基づいて、前記試験光源の演色性を評価するようにした
   ことを特徴とする光源の演色性判定方法。