JP2005249764A

JP2005249764A - 物体色測定方式

Info

Publication number: JP2005249764A
Application number: JP2004101285A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Mori; 克己森
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-15

Abstract

【課題】本発明は、物体面、光源、受光器間の厳密な幾何学的配置精度を必要とせずに、物体面を垂直に照明光が照らしたときの拡散反射輝度を求める物体色測定方式に関するものである。
【解決手段】直方体の隣接する３面に測定対象の物体色を配し、平行な照明光でそれらの３面を照らし、各面の反射輝度を測定する。得られた３つの輝度値から演算処理で、物体色面を垂直に照明光が照らしたときの拡散反射輝度を求める。
【選択図】図２

Description

発明の詳細な説明

本発明は物体色の測定方式に関するものである。

従来、物体色の測定は、色の見え方を体系的に配列したマンセル色票などの色票と比較することで行っていたが、照明条件や観測者によってばらつきが生じるという問題があった。また、物体面の反射輝度を測定する方法もあるが物体、光源、受光器の配置に幾何学的精度が要求されるなどの困難さがあった。

発明が解決しようとする課題

本発明は厳密な幾何学的な配置精度を必要とせず、物体面の拡散反射輝度を測定することで物体色を測定するものである。

課題を解決するための手段

直方体の表面に測定したい物体色を配し、観測したい平行照明光で照らした直方体の３面の反射輝度値から、当該照明光で垂直に照らしたときの物体色を演算で求めるようにしたものである。

作用と実施例

以下詳細に説明する。
照明光Ｅ（λ）で照らされた物体面の反射光輝度Ｌ（λ）は、波長λの関数として、次の２色性反射モデル
Ｌ（λ）＝αｃｏｓ（θ^ｉ）Ｓ（λ）Ｅ（λ）＋βＦ（Θ）Ｅ（λ）（１）
で表される。Ｓ（λ）は物体面の分光反射率、θ^ｉは入射角、α、βは重み、Ｆ（Θ）は入射角、反射角などの光反射に影響する幾何学的なパラメータΘで決まる関数である。式（１）の右辺の第１項は拡散反射成分と呼ばれ物体色を、また、第２項は鏡面反射成分とよばれ照明光を表す。したがって、反射光から拡散反射成分のみを抽出すれば照明光Ｅ（λ）下における物体色を求めることができる。
図１は本発明の物体色測定方式の原理の説明図であり、１は直方体、２はｘ，ｙ，ｚ座標軸、３は直方体１の３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の単位法線ベクトルｉ，ｊ，ｋである。座標軸２は直方体１の稜に沿って設定する。このとき、３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の単位法線ベクトル３ｉ，ｊ，ｋは座標軸２のｘ，ｙ，ｚ方向の単位ベクトルと一致する。直方体１は測定したい物体色の材料で作られているか、または、測定したい物体色の塗料で塗られているか、または、測定したい物体色の薄板が貼られるなどして、３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３は測定対象の物体色を持つものとする。平行な照明光Ｅで３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を照らし、面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の輝度を測定する。図１の例では、照明光Ｅは紙面の表から裏に向かう方向で面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３を照らし、紙面の表から３面を観測することになる。このとき、鏡面反射成分は面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の法線に関して入射角とほぼ対称な狭い反射角の範囲内にしか存在しないから、面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３からの反射光には鏡面反射成分は含まれず、拡散反射成分のみとなる。照明光Ｅのｘ，ｙ，ｚ軸２に対する方向余弦を（ｃｏｓθ_１，ｃｏｓθ_２，ｃｏｓθ_３）とすれば、面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に対する入射角はそれぞれθ_１，θ_２，θ_３となる。したがって、面Ｓ_ｊからの拡散反射輝度として、式（１）の右辺第１項
Ｌ_ｓｊ（λ）＝αｃｏｓ（θ_ｊ）Ｓ（λ）Ｅ（λ）、（ｊ＝１，２，３）（２）
を得る。しかし、このままでは反射の強さを表す重みαと入射角θ_ｊの影響が分離できないという問題が残る。ところが、（ｃｏｓθ_１，ｃｏｓθ_２，ｃｏｓθ_３）は照明光Ｅの方向余

を得る。式（３）より３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３の反射輝度Ｌ_ｓｊ（λ）の２乗和を求めれば、入射角０で、物体面を照明光Ｅ（λ）で垂直に照らしたときの拡散反射輝度、すなわち、反射の強さαまで含めた物体色αＳ（λ）Ｅ（λ）を求めることができることになる。照明光Ｅ（λ）の波長を変化させれば、物体の分光反射特性αＳ（λ）を測定することができる。
また、Ｒ，Ｇ，Ｂのカラー成分での測定例としてＲ成分を考えると、面Ｓ_ｊの輝度は

となり、３面の輝度の２乗和を求めると

る。Ｇ，Ｂ成分についても同じである。これより、カラー成分ごとの垂直拡散反射輝度Ｒ_０，Ｇ_０，Ｂ_０、すなわち、物体色を測定することができる。
図２は本発明の適用例を示した図で、４は暗室、５は直方体の試料、６は支持台、７は平行光光源、８はビデオカメラ、９はパソコンである。外部光を遮断した暗室４内の支持台６に試料５を取り付け、光源７から平行な照明光を試料５の３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３に照射し、その３面をビデオカメラ８で撮影する。ビデオカメラ８の出力信号はパソコン９にディジタルデータとして取り込まれ、同時にモニタに表示される。パソコン９の操作者はモニタ画面を見ながら３面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３のカラー成分Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度値を読み取り、式（５）により各カラー成分の垂直拡散反射輝度、すなわち、物体色を求める。このとき、ビデオカメラ８への入力である反射光輝度値とパソコン９のディジタルデータ値が比例するように調整しておく。
上記の適用例で、もし、試料５が小さければ暗室４を暗箱にし、小型の光源７、ビデオカメラ８を暗箱に取り付ける形にもできる。また、ビデオカメラ８の代わりにディジタルカメラを用いることも当然可能である。

効果

直方体の試料を用いることによって、拡散反射成分のみを測定することができ、さらに、試料、光源、受光器の厳密な幾何学的配置を必要とせず、容易に垂直拡散反射輝度、すなわち、反射強度まで含めた物体色を測定できる利点がある。
なお、物体色は必ずしも直方体の表面にある必要はなく、互いに垂直な凸形の３平面Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３上に設定されていればよい。

本発明の物体色測定方式の原理の説明図である。本発明の物体色測定方式の適用例を示した図である。

符号の説明

１は直方体、２は座標軸、３は単位法線ベクトル、４は暗室、５は直方体の試料、６は支持台、７は平行光光源、８はビデオカメラ、９はパソコン。

Claims

互いに隣接する３面に測定対象の物体色をもつ直方体と平行光光源と物体面の反射輝度を測定する受光器を用い、該平行光で照らされた３つの物体色の面の反射輝度を受光器で求め、得られた３つの輝度値に対する演算処理により当該物体色の面を該平行光で垂直に照らしたときの拡散反射輝度を求めることを特徴とする物体色測定方式。