JP2011089840A - 色評価システム及び色評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】理想的な色に対する実際の表示色の差異を直感的にかつ定量的に評価すること。
【解決手段】色評価システム１は、カラー画像発生装置１１と接続する表示装置１２からの光の波長強度分布を測定する測定ユニット１３と、その測定結果から得られるＸＹＺ値とＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶するマトリックス記憶部１４と、そのマトリックスデータを用いてＸＹＺ値を第１のＲＧＢ値に換算し、該第１のＲＧＢ値に基づいて算出した第１の色相及び彩度の位置を示す第１の分布図を作成する第１演算部１５と、カラー画像発生装置１１からの色信号に基づいて算出した第２の色相及び彩度の位置を示す第２の分布図を作成する第２演算部１６と、第１の分布図及び第２の分布図を出力するディスプレイ１７と、を備える。第１の分布図及び第２の分布図は、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図である。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に表示される色や撮像装置で取得した色を評価するための色評価システム及び色評価方法に関するものである。

従来から、表示装置に表示される色の評価には、国際照明委員会（ＣＩＥ）で規定されたＸＹＺ表色系やＵＣＳ表色系等の表色系が用いられている。以下の特許文献１及び特許文献２に開示された色評価方法は、このような表色系を用いて、表示装置に表示された色を評価するものである。

特開２００２−２０９２３０号公報 特開２００２−２１８２６１号公報

しかしながら、従来の色評価に用いられる色度図は色空間が歪められた図である。また、従来の色度図では、原色や二次色の位置の対称性が悪く、白が原点に位置していない。したがって、従来の色度図では、表示装置が表示すべき理想の色や撮像装置で取得すべき理想の色に対する実際の色の差異が色空間上で把握し難いものとなっている。

また、表示装置や撮像装置が高精細になって装置の画素同士が接近することで、隣接画素間のクロストークが無視できなくなる。また、液晶ディスプレイ等においては、カラーフィルタの位置ずれ等も生じ易い。これらの要因により、中間色が理想の状態からずれて表示されてしまうが、そのようなずれを簡易に観察、検査、評価することはできない。

そこで本発明は、理想的な色に対する実際の表示色の差異を直感的にかつ定量的に評価する色評価システム及び色評価方法を提供することを目的とする。

本発明の色評価システムは、色信号を表示装置に出力するカラー画像発生手段と、表示装置からの光の波長強度分布又は該光に基づく三刺激値を測定する測定手段と、波長強度分布又は三刺激値から得られるＸＹＺ値又は色度ｘｙｚとＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶する記憶手段と、記憶手段内のマトリックスデータを用いて、測定手段により得られるＸＹＺ値を第１のＲＧＢ値に換算し、該第１のＲＧＢ値に基づいて第１の色相及び彩度を算出し、該第１の色相及び彩度の位置を示す第１の分布図を作成する第１作成手段と、カラー画像発生手段から入力された色信号に基づいて第２のＲＧＢ値を算出し、該第２のＲＧＢ値に基づいて第２の色相及び彩度を算出し、該第２の色相及び彩度の位置を示す第２の分布図を作成する第２作成手段と、第１の分布図及び第２の分布図を出力する出力手段と、を備え、第１の分布図及び第２の分布図は、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図である。

本発明の色評価方法は、カラー画像発生手段が色信号を表示装置に出力するカラー画像発生ステップと、表示装置からの光の波長強度分布又は該光に基づく三刺激値を測定する測定ステップと、波長強度分布又は三刺激値から得られるＸＹＺ値又は色度ｘｙｚとＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶手段から読み出し、該マトリックスデータを用いて、測定ステップにおいて得られるＸＹＺ値を第１のＲＧＢ値に換算し、該第１のＲＧＢ値に基づいて第１の色相及び彩度を算出し、該第１の色相及び彩度の位置を示す第１の分布図を作成する第１作成ステップと、カラー画像発生手段から入力された色信号に基づいて第２のＲＧＢ値を算出し、該第２のＲＧＢ値に基づいて第２の色相及び彩度を算出し、該第２の色相及び彩度の位置を示す第２の分布図を作成する第２作成ステップと、第１の分布図及び第２の分布図を出力する出力ステップと、を含み、第１の分布図及び第２の分布図は、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図である。

このような発明によれば、表示装置が発した色の色相及び彩度の位置が、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図で示されるので、表示装置からの発色が赤・緑・青のどの方向にずれているかを直感的に且つ定量的に知ることができる。また、第１の分布図はマトリックスデータに基づいて作成されるので、第１の分布図と第２の分布図とを比較することで、測定値に基づく色相及び彩度の位置（第１の分布図で示される位置）とそれらの理想の位置（第２の分布図で示される位置）との差異を定量的に把握できる。

本発明の色評価システムでは、マトリックスデータは、表示装置の最大彩度の赤・緑・青、及び白のＸＹＺ値に基づいて算出されるか、又は、ｓ−ＲＧＢ若しくはＡｄｏｂｅ ＲＧＢ（Ａｄｏｂｅはアドビ・システムズ社の商標）の基準ＸＹＺ値と基準色温度とに基づいて算出されてもよい。前者の場合には、表示装置自体の白色点を中心として最大彩度の点がＲＧＢの最大値になるように変換されるので、表示装置自体のガンマ特性を容易に評価できる。後者の場合には、規格値が基準になるので、その規格値からのずれを評価できる。

本発明の色評価システムでは、カラー画像発生手段は、選択した色若しくはランダムに発生させた色を表示装置に出力するか、又は、該選択した色若しくはランダムに発生させた色を表示装置から出力したものを撮像装置により取得し記録した色を再び表示装置に出力してもよい。色を任意に選択して表示することでその色のみを評価でき、ランダムに色を発生させれば恣意的な評価を排除できる。また、発色性能が既に分かっている表示装置が発した色を撮像装置で取得して再び表示装置から発色させることで、撮像装置自体の色評価を行うことができる。

本発明の色評価システムでは、カラー画像発生手段は、赤・緑・青の強度を変化させたパターンと、黄・シアン・マゼンタの彩度を変化させたパターンと、彩度を一定として色相方向に０度以上３６０度未満変化させたパターンの色とを表示装置に出力し、出力手段は、更に、第１のＲＧＢ値及び第２のＲＧＢ値に基づいて少なくとも１２種類のガンマ特性を出力してもよい。

赤・緑・青の強度変化により単色のガンマ特性が得られ、黄・シアン・マゼンタの彩度を変化させると、それぞれの補色である青・赤・緑のガンマ特性が得られる。ただし、後者においては補色以外の２色は同じＲＧＢ値である。また、彩度を一定にして色相方向に０度以上３６０度未満の角度で色味を変化させると、ＲＧＢのうちの一色が変化し、他の二色は強度を有するが変化しない状態にすることができる。特に、彩度を最大にして変化させると、ＲＧＢのうち一つが０、もう一つが最大、残り一つが変化するという状態を作ることができる。したがって、これらを組み合わせると１２種類のガンマ特性を得ることができ、ＲＧＢ色立体の各辺をなぞったことと等価になる。このようにガンマ特性を得ることで、画素間にクロストークが発生した状態を評価することができる。

本発明の色評価システムでは、測定手段は、ＸＹＺ等色関数に対応する透過スペクトルを有するカラーフィルタを用いた測色計、又は、入力する光を分光して波長成分毎の光の強度を取得する分光測色計であってもよい。カラーフィルタを用いた測色計は、簡易な装置であるという利点を有する。また、分光測色計は、波長強度分布を出力することができるので、上記分布図と共に波長強度分布を提供することができ、発色方式の異なる表示装置の波長強度分布の違いによる表色値の微妙な差異などの情報を提供することもできる。

本発明の色評価システムでは、分光測色計は、光を受ける端面を有する光ファイバと、光ファイバの端面と表示装置との距離を規定するためのアダプタと、光ファイバから出力される光を分光する分光素子と、分光素子によって分光された光を波長成分ごとに受光する複数の受光素子と、を有してもよい。かかる分光測色計によれば、アダプタによって光ファイバ端面と表示装置との間の距離を略一定に保つことが出来るので、安定したスペクトル分布の取得が可能となる。

本発明の色評価システムでは、第１算出手段は、第１のＲＧＢ値を用いて、次式（１ａ）及び（１ｂ）、又は、次式（１ａ）及び（１ｃ）に基づき色相Ｈ及び彩度Ｓを求めてもよい。

ここで、ａ及びｂは定数であり、ＭＩＮ，ＭＡＸはそれぞれ、ＲＧＢ値のうちの最大値、最小値である。また、Ｉは彩度Ｓを無次元量にするための規格化定数であり、以下のように定義される。なお、定数Ｉの定義は下記に限定されない。

このような計算によって得られる色相及び彩度を分布図上に表示させることにより、ａ＝ｂ＝１の場合には、各分布図上において、赤・緑・青の位置関係を正三角形とし、黄・シアン・マゼンタの位置関係を正三角形とすることができる。また、白が各分布図の原点となる。したがって、非常に理解し易い分布図が得られる。さらに、当該分布図はベクトルスコープ的な表示となる。また、ａ及びｂの値を選択することにより所望の色領域を拡大できる。

本発明の色評価システムでは、第１算出手段は、第１のＲＧＢ値を用いて、次式（２）に基づき色相Ｈ及び彩度Ｓを求めてもよい。

ここで、ａ及びｂは定数である。また、Ｊは彩度Ｓを無次元量にするための規格化定数であり、以下のように定義される。なお、定数Ｊの定義は下記に限定されない。

このような計算によって得られる各分布図の第１象限では、二次色が座標軸の正の方向に位置し、４５度方向に原色が位置する。さらに、当該分布図において、各座標軸の負の方向は、二次色の補色である原色を表す方向となる。したがって、この分布図を用いることにより、理想の色に近づけるための補正すべき原色の決定及び当該原色の補正量の決定が容易になる。

このような色評価システム及び色評価方法によれば、理想的な色に対する実際の表示色の差異を直感的にかつ定量的に評価することができる。

実施形態に係る色評価システムを示すブロック図である。 図１における測定ユニットを示す斜視図である。 ＸＹＺ等色関数を示す図である。 実施形態に係る色評価方法を示すフローチャートである。 図１における色評価システムにより表示される分布図の例を示す図である。 図１における色評価システムにより表示される分布図の例を示す図である。 ブラウン管に関する分布図の例を示す図である。 冷陰極管を用いた液晶モニタに関する分布図の例を示す図である。 三色ＬＥＤを用いた液晶モニタに関する分布図の例を示す図である。 ガンマ特性の測定方法と表色系との関係を示す図である。 ガンマ特性の測定方法とＲＧＢ色立体との関係を示す図である。 １２種類のガンマ曲線の例を示す図である。 別の実施形態に係る色評価システムを示すブロック図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

まず、実施形態に係る色評価システム１の機能及び構成を説明する。図１に示すように、色評価システム１はカラー画像発生装置１１、表示装置１２、測定ユニット１３、マトリックス記憶部１４、第１演算部１５、第２演算部１６、及びディスプレイ１７を備えている。色評価システム１は、カラー画像発生装置１１によって発せられた信号（例えばＲＧＢ信号やＹＰｂＰｒ信号など）により表示装置１２が表示するパターンの色を評価するコンピュータシステムである。

測定ユニット１３は、表示装置１２から発せられる光の波長強度分布を測定し取得する手段である。図２に示すように、測定ユニット１３は光ファイバ１３ａ、分光器１３ｂ、及びアダプタ１３ｃを有している。分光器１３ｂは、反射型回折格子１３ｄ及びラインセンサ１３ｅを含んでいる。

測定ユニット１３では、光ファイバ１３ａの一端面に表示装置１２からの光が入射し、その光が光ファイバ１３ａの他端面から出射して反射型回折格子１３ｄに入射する。反射型回折格子１３ｄは、入射する光を波長によって異なる方向に反射し、ラインセンサ１３ｅがそれぞれの波長成分の光を受光する。ラインセンサ１３ｅは受けた光の強度に応じた信号を出力する。

アダプタ１３ｃは、表示装置１２の表面と光ファイバ１３ａの一端面との距離を一定に保つ部品である。このアダプタ１３ｃは、円筒形状又はコーン状の筒形状を有しており、その内部に光ファイバを保持する。アダプタ１３ｃの内面は、黒塗り等によって、外部からの光の侵入を防ぐ機能を有している。かかるアダプタ１３ｃによって、測定ユニット１３は表示装置１２からの光の波長強度分布を安定的に測定できる。

測定ユニット１３は、波長強度分布を測定することに代えて、三刺激値（ＸＹＺ値）を測定する測色計であってもよい。例えば、ＸＹＺの等色関数の透過度を有する三つのカラーフィルタと、三つの受光素子とを備える測色計を用いることができる。カラーフィルタを用いた測色計は、簡易な装置であるという利点を有する。なお、特願２００９−２０９６２５号明細書には測定ユニット１３の他の変形例が記載されている。

マトリックス記憶部１４は、波長強度分布又は三刺激値から得られるＸＹＺ値又は色度ｘｙｚとＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶する手段である。マトリックスは以下の理論で算出される。

ＸＹＺ値とＲＧＢ値との関係を、Ｘ＝ａＲ＋ｂＧ＋ｃＢ、Ｙ＝ｄＲ＋ｅＧ＋ｆＢ、Ｚ＝ｇＲ＋ｈＧ＋ｉＢという三つの式で定義する。色度ｘｙについては、ｘ＝Ｘ／(Ｘ＋Ｙ＋Ｚ)、ｙ＝Ｙ／(Ｘ＋Ｙ＋Ｚ)という二つの式で定義する。このように、ＲＧＢ値とＸＹＺ値との関係は独立した３個の式で求まり、色度ｘｙｚとＸＹＺ値との関係は比で与えられるので、ＲＧＢ値と色度ｘｙｚとの関係は独立した４個の式により定まる。

ＲＧＢ値と色度ｘｙｚとを関連付ける方法には、規格値に合わせる方法と、実測値に合わせる方法の二種類がある。規格値に合わせると、表示装置１２の実際の規格値に対するずれを測定できる。一方、実測値に合わせると、表示装置１２の光学的な表示能力の最大性能を容易に評価できる。この理由は、スペクトル分布が個々の表示装置で異なるために最大彩度は通常、規格値よりも大きめに設定してあるからである。すなわち、色域は規格値よりも若干大きく、それを電気的な調整により規格値付近に合わせていることが多いからである。

まず、規格値に合わせる方法について述べる。規格としてはｓ−ＲＧＢやＡｄｏｂｅ ＲＧＢがあるが、ここではＡｄｏｂｅ ＲＧＢに関して述べる（Ａｄｏｂｅはアドビ・システムズ社の商標）。Ａｄｏｂｅ ＲＧＢでは、最大彩度の赤・緑・青の色度（ｘ，ｙ）はそれぞれ、（０．６４，０．３３），（０．２１，０．７１），（０．１５，０．０６）となる。また、白は色温度等により定める。例えば、Ｄ６５の場合には白の色度（ｘ，ｙ）が（０．３１２７，０．３２９）であるとする。このとき、ＲＧＢ値とＸＹＺ値との関係（マトリックス）は下記のように定まる。
Ｒ＝１．８０３９７Ｘ−０．４９９２５Ｙ−０．３０４６１Ｚ
Ｇ＝−０．８５６４３Ｘ＋１．６５７６２Ｙ＋０．０３６７２Ｚ
Ｂ＝０．０１１８８Ｘ−０．１０４５８Ｙ＋０．８９７０２Ｚ …（３）
この式群（３）を逆変換すれば下記の関係（マトリックス）が得られる。
Ｘ＝０．５７６６７Ｒ＋０．１８５５６Ｇ＋０．１８８２３Ｂ
Ｙ＝０．２９７３４Ｒ＋０．６２７３７Ｇ＋０．０７５２９Ｂ
Ｚ＝０．０２７０３Ｒ＋０．０７０６９Ｇ＋０．９９１３３Ｂ …（４）

次に、実測値に合わせる方法について述べる。表示装置のスペクトル分布は装置の種類によって異なるので、最大彩度のＲＧＢ値を表示してもその色度ｘｙｚは表示装置毎に異なる。そこで、カラー画像発生装置１１で最大彩度の赤・緑・青、及び白を発生させ、表示装置１２から発色させる。そして、発せられた色を測色計で測定して、後述する式（５）によりＸＹＺ値を求める。続いて、そのＸＹＺ値を色度ｘｙｚに変換し、ＲＧＢとＸＹＺとの変換式（マトリックス）を求める。更に、規格値の場合と同様にマトリックスの逆変換式も求めておく。当然ながらこの場合には、上記のマトリックスとは要素の異なるマトリックスが得られる。

マトリックス記憶部１４は、上記のように算出されたマトリックスのデータを記憶する。以下では、説明を簡単にするために、実測値に基づくマトリックスデータがマトリックス記憶部１４に記憶されているものとして説明する。

第１演算部１５は、マトリックスデータを用いてＸＹＺ値をＲＧＢ値に換算し、該ＲＧＢ値に基づいて色相及び彩度を算出し、色相及び彩度の位置を示す分布図（第１の分布図）を作成する手段である。

第１演算部１５は測定ユニット１３によって測定された波長強度分布を下記式（５）に適用してＸＹＺ値を算出する。

ここで、S（λ）は波長強度分布であり、x（λ），ｙ（λ），ｚ（λ）はそれぞれ、図３に示すようなｘ，ｙ，ｚの等色関数であり、Ｋは任意の定数である。なお、測定ユニット１３が上述した測色計の場合には、第１演算部１５は測定ユニット１３によって生成されるデータの三刺激値をＸＹＺ値として用いることができる。

続いて、第１演算部１５はマトリックス記憶部１４から読み出したマトリックスデータで示される変換式（例えば上記式群（３））にそのＸＹＺ値を適用することでＲＧＢ値を算出する。なお、測定ユニット１３から波長強度分布が得られる場合には、第１演算部１５はＲＧＢ等色関数ｒ(λ)，ｇ(λ)，ｂ(λ)を用いて、波長強度分布からＲＧＢ値を直接算出することもできる。この場合には、上記式（５）のｘ(λ)，ｙ(λ)，ｚ(λ)をそれぞれｒ(λ)，ｇ(λ)，ｂ(λ)に置き換えればよい。

続いて、第１演算部１５は算出したＲＧＢ値を上記式（１ａ），（１ｂ）に適用することで色相Ｈ及び彩度Ｓを求める。式（１ａ），（１ｂ）における定数ａ，ｂは任意であるが、以下の説明ではａ＝ｂ＝１とする。なお、式（１ｂ）の代わりに式（１ｃ）が用いられてもよい。また、第１演算部１５はＲＧＢ値を上記式（２）に適用して色相Ｈ及び彩度Ｓを算出してもよい。式（２）における定数ａ，ｂも任意であるが、以下の説明ではａ＝ｂ＝１とする。なお、ａ＜０であれば、色相の回る方向が逆向きになる。また、｜ａ｜≦１，ｂ＞１とすれば、測定したい色（例えば、人間の肌の色のような、人間が敏感に違いを感じる色）の領域を実質的に拡大することができる。

続いて、第１演算部１５は、色相を偏角方向にとり彩度を動径方向にとった分布図であって、求めた色相Ｈ及び彩度Ｓの位置を示す分布図を作成し、分布図のデータをディスプレイ１７に出力する。

第２演算部１６は、カラー画像発生装置１１から入力された信号に基づいてＲＧＢ値を算出し、そのＲＧＢ値に基づいて色相及び彩度を算出し、色相及び彩度の位置を示す分布図（第２の分布図）を作成する手段である。

第２演算部１６は、カラー画像発生装置１１が表示装置１２に与える信号と同じ信号を受け、その信号からＲＧＢ値を得る。入力信号がＲＧＢ信号であればその信号がそのままＲＧＢ値として利用され、ＹＰｂＰｒ信号であればその信号が公知の手法でＲＧＢ値に変換される。続いて、第２演算部１６は入力信号に基づくＲＧＢ値を式（１ａ），（１ｂ）、又は式（１ａ）及び（１ｃ）に適用することで色相Ｈ及び彩度Ｓを算出する。このとき、第２演算部１６は式（２）により色相Ｈ及び彩度Ｓを算出してもよい。そして、第２演算部１６は、色相を偏角方向にとり彩度を動径方向にとった分布図であって、色相Ｈ及び彩度Ｓの位置を示す分布図を作成し、分布図のデータをディスプレイ１７に出力する。

色評価システム１では、第１及び第２の分布図がディスプレイ１７に表示される。なお、ディスプレイ１７を省略し、これらの分布図をシステム外の表示装置や記憶装置に供給してもよい。その場合には、第１演算部１５及び第２演算部１６が出力手段となりうる。

以下、色評価システム１の動作、及び本実施形態に係る色評価方法について図４及び５を参照しつつ説明する。図４に示すように、本実施形態ではまず、カラー画像発生装置１１が表示装置１２及び第２演算部１６に向けて色信号を出力する（ステップＳ１１、カラー画像発生ステップ）。その後の処理は、第１演算部１５による測定値算出処理と第２演算部１６による入力値算出処理とに分かれる。

測定値の算出は次の通りである。まず、測定ユニット１３が表示装置１２からの光の波長強度分布を測定する（ステップＳ１２、測定ステップ）。続いて、第１演算部１５がその波長強度分布から算出したＸＹＺ値とマトリックス記憶部１４から読み出したマトリックスデータとに基づいてＲＧＢ値を算出する（ステップＳ１３）。続いて、第１演算部１５は算出したＲＧＢ値に基づいて色相Ｈ及び彩度Ｓを算出する（ステップＳ１４）。そして、第１演算部１５は算出した色相Ｈ及び彩度Ｓを用いて第１の分布図を作成する（ステップＳ１５）。したがって、ステップＳ１３〜Ｓ１５は第１作成ステップといえる。

入力値の算出は次の通りである。第２演算部１６は、カラー画像発生装置１１からの信号に基づいてＲＧＢ値を算出し（ステップＳ１６）、そのＲＧＢ値に基づいて色相Ｈ及び彩度Ｓを算出する（ステップＳ１７）。そして、第２演算部１６は算出した色相Ｈ及び彩度Ｓを用いて第２の分布図を作成する（ステップＳ１８）。したがって、ステップＳ１６〜Ｓ１８は第２作成ステップといえる。

作成された第１及び第２の分布図は、例えば図５に示すようにディスプレイ１７上に表示される（ステップＳ１９、出力ステップ）。図５において、左側の図は上記式（１ａ）及び（１ｂ）、又は上記式（１ａ）及び（１ｃ）を用いて作成した第１及び第２の分布図を重ねて表示したものであり、以下ではこの表示態様を形式Ａという。また、中央の三つの図は、上記式（２）を用いて作成した第１及び第２の分布図を重ねて表示したものであり、以下ではこの表示態様を形式Ｂという。

図５における右側の図は、測定ユニット１３によって得られる波長強度分布である。図５のように波長強度分布を分布図と共に表示することで、表示装置１２固有のスペクトル分布がもたらす影響を同時に観測でき、発色方式の異なる表示装置の波長強度分布の違いによる表色値の微妙な差異などの情報を得ることができる。波長強度分布の詳細は特願２００９−２０９６２５号明細書に記載されている。

当然ながら、結果の表示方法は図５の例に限定されない。例えば、形式Ａの分布図、形式Ｂの分布図、及び波長強度分布を同時ではなく個別に表示してもよいし、これらのうちの一つ又は二つのみを表示してもよい。また、第１の分布図と第２の分布図とを重ねずに個々に表示してもよい。

図６は図５の一部を拡大したものである。図６において、参照符号Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｃ、Ｍ、Ｙ、Ｗはそれぞれ、赤・緑・青・シアン・マゼンタ・黄・白を表示装置１２に表示させた場合の色相及び彩度の位置を示している。また、他より小さな黒塗りの円は、表示装置１２に中間色を表示させた場合の色相及び彩度の理想的な位置を示し、第２演算部１６により算出されるものである。一方、黒塗りの四角は表示装置１２に中間色を表示させた場合の色相及び彩度の位置を示し、第１演算部１５により算出されるものである。

図５，６の例では、ガンマ値を意図的に大きくして、測定値と入力値との間の彩度及び色相のずれを分かりやすく示している。ガンマ特性が合っていないと入力値と測定値とがずれることが図５，６から分かる。したがって、入力値及び測定値のＲＧＢ空間やｘｙ空間上での距離を計測し、平均値や標準偏差等の統計データを計算し、そのデータを適正に選択した値と比較することで、測定ユニット１３の色ずれの度合いを判定することもできる。このときに表示する色はランダムであってもよいし、特定の色であってもよい。特定領域の色再現性が良い表示装置を得たいのであれば、その領域の色を人為的に作成し表示することで同様の判定を行うことができる。ランダムに色を発生させれば恣意的な評価を排除できる。

図６では白の測定値が原点からずれているが、これを理想の位置である原点に合わせるためには、ガンマ特定やコントラストなどを調整して、赤と緑をそれぞれ正の方向に所定量だけ補正すればよい。色ずれが赤・緑・青のどの方向に生じているかをより明確にするには上記式（２）を用いればよい。表示装置のように赤・緑・青が原色となる場合には、図６に示すような形式Ｂの分布図が得られる。その分布図では、二次色である黄・シアン・マゼンタが座標軸に位置し、二次色の補色である赤・緑・青が各軸の負の方向に位置する。したがって、色ずれが生じていると考えられる色に対して、どの原色に対してどの程度の過不足があるかを判断できる。また、変換データが分かっているので補正量を容易に計算できる。

図７〜９はそれぞれ、ブラウン管、バックライトに冷陰極管を用いた液晶モニタ、バックライトに三色ＬＥＤを用いた液晶モニタに関する、形式Ａの分布図である。図７〜９において、黒塗りの円は、入力信号のＲＧＢ値に基づく色相Ｈ及び彩度Ｓの位置を示し、第２演算部１６により算出されたものである。一方、黒塗りの四角は、表示装置１２が発した色のＸＹＺ値から変換された色相Ｈ及び彩度Ｓの位置を示し、第１演算部１５により算出されたものである。また、外側の曲線は、最明色（スペクトルが単一で、理論的にはこれより外側に色が存在しない境界）を表している。各図の中心は白色点である。

図７〜９のいずれも、赤の位置を０度としてそこから１５度間隔に色相Ｈを変化させると共に、彩度Ｓを最大値１に対して２０段階変化させた状態を表す。上記式（１ｂ）にて

とした場合には、赤・緑・青はＲＧＢのいずれか一つが１で他が０なので、その最大彩度は

となる。また、黄・シアン・マゼンタはＲＧＢのいずれか一つが０で他が１なので、その最大彩度は

となる。したがって、赤・緑・青については白色点を除いて１６点が表示されており、黄・シアン・マゼンタについては白色点を除いて１１点が表示されている。他の色については１１〜１６個の点が表示されている。

図７〜９において、彩度面は白を中心として動径方向にほぼ等間隔に並んでいる。また、色相方向の間隔は、赤・緑・青の付近で僅かに広がり、黄・シアン・マゼンタの付近で僅かに狭くなっているが、全体として比較的等しいといえる。形式Ａの分布図では、原色間の角度、及び二次色間の角度はそれぞれ１２０度になる。また、原色と二次色との間の角度は６０度である。このように本実施形態の分布図では彩度の変化量が略一定であり、さらに表示装置の入力信号であるＲＧＢ値に対して測定値もＲＧＢ値にしているので、結果が非常に分かりやすい形で表示され、ずれ量を容易に把握できる。

ブラウン管はＮＴＳＣ方式であり、その色域はｓ−ＲＧＢに対応しているので、図７に示すように、ＲＧＢの入力値と測定値とはほぼ一致する。これは、ブラウン管においてはどの色についても極めて色再現性が良いことを示している。一方、バックライトに冷陰極管を用いた液晶モニタでは、図８に示すように、青からマゼンタにかけて色ずれが発生しており、低彩度では非線形な挙動が認められる。また、バックライトに三色ＬＥＤを用いた液晶モニタでは、図９に示すように、緑の部分と青からマゼンタにかけての部分で比較的大きな色ずれとガンマ特性の調整不良とが認められる。色ずれの原因の一つとして、液晶の場合には隣接画素間におけるクロストークの影響が考えられる。また、電気信号の観点からは、Ｒ，Ｇ，Ｂを独立で駆動させていても、カラーフィルタの位置ずれや漏れ電界により隣接画素が影響を受けていることが考えられる。

図１０は、このような影響を定量化するための、入力ＲＧＢ信号の色相及び彩度が変化するパターンの一例を示す図である。赤・緑・青については、図１０の符号Ｐ１〜Ｐ３で示すように、彩度を変えることなく強度を変化させる。例えば、強度を２５段階で変化させ、最大彩度であるときの各色のＲＧＢスペクトルの全強度、又は各色を発光させたときのスペクトルの最大値で他の強度の値を規格して、入力ＲＧＢ値に対する測定値とする。黄・シアン・マゼンタについては、図１０の符号Ｐ４〜Ｐ６に示すように、彩度を２５段階で変化させる。例えば、黄については、ＲＧＢ＝（２５５，２５５，０），（２５５，２５５，１０），…と変化させ、ＸＹＺ値からＲＧＢ値に変換したときの色を測定値とする。また、図１０の符号Ｐ７〜Ｐ１２に示すように、最大彩度を有する色相方向に対して、ＲＧＢのいずれか一つを２５５に固定し、別の一つを０に固定しながら、残りの一つを２５段階で変化させ、ＸＹＺ値からＲＧＢ値に変換したときの色を測定値とする。例えば符号Ｐ７で示される範囲、すなわちＲＧＢが（２５５，０，０）から（２５５，２５５，０）までの範囲では、緑の強度を２５段階で変化させる。

図１１はＲＧＢ色立体の各辺を示す図である。図１１における符号Ｐ１〜Ｐ１２は図１０における符号Ｐ１〜Ｐ１２に対応する。すなわち、図１０を用いて説明した測定値の獲得は、色立体の各辺のガンマ特性を測定したことを意味する。通常は三原色それぞれの強度を変化させて表示性能を測定するが、クロストークが発生すると隣接画素の影響を無視できなくなる。特に、高精細の小型ディスプレイや大型のディスプレイ等では、この影響は色再現において大きな問題となる。しかし、単色の場合には隣の画素は発色していないので、クロストークの影響を単色のＲＧＢのガンマ特性を用いて計測することはできない。本実施形態により、発生した色自体から色立体の各辺のガンマ特性を測定することができるので、表示装置の発色性能に関しマクロなスケールで評価することができる。

図１２は、図１０，１１に示すような変化パターンに対応するガンマ曲線のグラフである。図１２は、カラー画像発生装置１１から出力された一連の変化パターンに基づいて第１演算部１５で算出された測定値と、当該変化パターンに基づいて第２演算部１６で算出された入力値との関係を示している。表示装置１２のガンマ値が２．２であるのに応じて、入力信号のガンマ値を０．４５４５４５とした。各グラフの縦軸、横軸はそれぞれ測定値、入力値であり、各グラフに付した符号Ｐ１〜Ｐ１２は図１０，１１における符号Ｐ１〜Ｐ１２に対応する。

符号Ｐ１，Ｐ５，Ｐ８，Ｐ１１のグラフは赤の変化を示し、符号Ｐ２，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ１０のグラフは緑の変化を示し、符号Ｐ３，Ｐ４，Ｐ９，Ｐ１２のグラフは青の変化を示している。例えば、Ｐ１２のグラフは、赤を最大彩度（２５５）とし緑を０とした場合における青のガンマ特性を示している。このように、図１１に示すＲＧＢ色立体の各辺のガンマ曲線を測定すると１２種類のガンマ特性を得ることができる。図１２に示すように、測定値は入力信号に対してほぼ線形であるが、クロストーク等の影響によりグラフの直線が多少歪んでいる。このように、本実施形態により、隣接画素間の現象がガンマ特性に及ぼす影響を数値化することが可能になる。なお、彩度が一定であればその彩度が最大値でなくても同様の現象が生ずることは言うまでもない。

ＲＧＢ色立体の内部の点に関して更に詳細な情報が欲しい場合には、ＲＧＢ色立体の中心（１２８，１２８，１２８)を対称中心とする二つの頂点を結ぶ線分に沿って彩度及び強度を変化させたパターンを作成してもよい。すなわち、図１１における頂点Ｖ１と頂点Ｖ２の間、頂点Ｖ３と頂点Ｖ４の間、頂点Ｖ５と頂点Ｖ６の間、及び頂点Ｖ７と頂点Ｖ８の間について変化パターンを作成する。例えば、頂点Ｖ３と頂点Ｖ４と間についてはＲＧＢを（０，２５５，０）から（１０，２４５，１０），（２０，２３５，２０），…，（２５５，０，２５５）のように変化させる。この場合には、強度を変えながら緑に関する一種のガンマ特性が測定されたと考えてよい。このような４種類の新たな特性は、強度を変えたときの赤・緑・青・白のある種のガンマ特性である。上記１２種類とこれら４種類とを合わせた計１６種類のガンマ特性を評価することも可能である。

以上説明したように、本実施形態によれば、表示装置からの発色が赤・緑・青のどの方向にずれているかを直感的に且つ定量的に知ることができる。また、第１の分布図はマトリックスデータに基づいて作成されるので、第１の分布図と第２の分布図とを比較することで、測定値に基づく色相及び彩度の位置とそれらの理想の位置との差異を定量的に把握できる。例えば、測定値と入力値との距離を計算し、平均値や標準偏差等の統計データを求めることで、許容範囲を設定し、表示装置の発色に関する品質を判定できる。

次に、別の実施形態に係る色評価システム２について説明する。この実施形態の目的の一つは、性能が既に判明している表示装置を用いて撮像装置の諸特性を評価することである。図１３に示すように、色評価システム２は、撮像装置１８及び画像メモリ１９を備えている点と、カラー画像発生装置１１Ａ、第１演算部１５Ａ、及び第２演算部１６Ａの処理内容がカラー画像発生装置１１、第１演算部１５、及び第２演算部１６と異なる点において、色評価システム１と異なっている。以下では、色評価システム１と同様の機能及び構成に関する説明を省略し、異なる点を特に説明する。

色評価システム２では、表示装置１２のガンマ特性や中間色の色ずれ等は上記実施形態の手法により既に判明しているものとする。カラー画像発生装置１１Ａが出力する色信号には表示装置１２の発色の性質を反映させておく。すなわち、上記実施形態において入力値（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に対して測定値が（Ｒ＋ΔＲ，Ｇ＋ΔＧ，Ｂ＋ΔＢ）である場合には、測定値が（Ｒ，Ｇ，Ｂ）になるように入力値を調整しておく。

表示装置１２はそのような入力値に対応するカラー画像を表示する。撮像装置１８はその画像を撮影し、撮像データを加工することなく画像メモリ１９に記憶する。したがって、画像メモリ１９に記憶されるデータは撮像装置１８の出力特性のみを反映した画像を示す。カラー画像発生装置１１Ａは、画像メモリ１９から撮像データを読み出し、そのデータに基づく信号を表示装置１２及び第２演算部１６Ａに出力する。

第１演算部１５Ａは、撮像データに基づく画像の測定結果の入力を受けて第１の分布図を作成する。また、第２演算部１６Ａは、撮像データに基づく信号の入力を受けて第２の分布図を作成する。第１演算部１５Ａ及び第２演算部１６Ａにおける分布図作成手順は、上述した第１演算部１５及び第２演算部１６における手順と同様である。

作成された第１及び第２の分布図はディスプレイ１７上に表示される（ステップＳ１９、出力ステップ）。上述したように表示装置１２の出力特性は既に判明しているので、変化を受けた分は撮像装置１８の特性を示すことになる。例えば、図６の入力信号の色相及び彩度や図１２のガンマ曲線が補正前の表示装置１２の出力特性を示すものならば、それらからの変化を算出することで、撮像装置１８のガンマ特性や任意の中間色に対する評価を行うことができる。

１，２…色評価システム、１１，１１Ａ…カラー画像発生装置、１２…表示装置、１３…測定ユニット、１３ａ…光ファイバ、１３ｂ…分光器、１３ｃ…アダプタ、１３ｄ…反射型回折格子、１３ｅ…ラインセンサ、１４…マトリックス記憶部、１５，１５Ａ…第１演算部、１６，１６Ａ…第２演算部、１７…ディスプレイ、１８…撮像装置、１９…画像メモリ。

Claims (9)

1. 色信号を表示装置に出力するカラー画像発生手段と、
   前記表示装置からの光の波長強度分布又は該光に基づく三刺激値を測定する測定手段と、
   前記波長強度分布又は前記三刺激値から得られるＸＹＺ値又は色度ｘｙｚとＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段内のマトリックスデータを用いて、前記測定手段により得られるＸＹＺ値を第１のＲＧＢ値に換算し、該第１のＲＧＢ値に基づいて第１の色相及び彩度を算出し、該第１の色相及び彩度の位置を示す第１の分布図を作成する第１作成手段と、
   前記カラー画像発生手段から入力された色信号に基づいて第２のＲＧＢ値を算出し、該第２のＲＧＢ値に基づいて第２の色相及び彩度を算出し、該第２の色相及び彩度の位置を示す第２の分布図を作成する第２作成手段と、
   前記第１の分布図及び前記第２の分布図を出力する出力手段と、
   を備え、
   前記第１の分布図及び前記第２の分布図は、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図である、
   色評価システム。
2. 前記マトリックスデータは、前記表示装置の最大彩度の赤・緑・青、及び白のＸＹＺ値に基づいて算出されるか、又は、ｓ−ＲＧＢ若しくはＡｄｏｂｅ ＲＧＢの基準ＸＹＺ値と基準色温度とに基づいて算出される、
   請求項１に記載の色評価システム。
3. 前記カラー画像発生手段は、選択した色若しくはランダムに発生させた色を前記表示装置に出力するか、又は、該選択した色若しくはランダムに発生させた色を前記表示装置から出力したものを撮像装置により取得し記録した色を再び前記表示装置に出力する、
   請求項１又は２に記載の色評価システム。
4. 前記カラー画像発生手段は、赤・緑・青の強度を変化させたパターンと、黄・シアン・マゼンタの彩度を変化させたパターンと、彩度を一定として色相方向に０度以上３６０度未満変化させたパターンの色とを前記表示装置に出力し、
   前記出力手段は、更に、前記第１のＲＧＢ値及び前記第２のＲＧＢ値に基づいて少なくとも１２種類のガンマ特性を出力する、
   請求項１又は２に記載の色評価システム。
5. 前記測定手段は、ＸＹＺ等色関数に対応する透過スペクトルを有するカラーフィルタを用いた測色計、又は、入力する光を分光して波長成分毎の光の強度を取得する分光測色計である、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の色評価システム。
6. 前記分光測色計は、
   光を受ける端面を有する光ファイバと、
   前記光ファイバの前記端面と前記表示装置との距離を規定するためのアダプタと、
   前記光ファイバから出力される光を分光する分光素子と、
   前記分光素子によって分光された光を波長成分ごとに受光する複数の受光素子と、
   を有する、
   請求項５に記載の色評価システム。
7. 前記第１作成手段は、前記第１のＲＧＢ値を用いて、次式（１ａ）及び（１ｂ）、又は、次式（１ａ）及び（１ｃ）に基づき前記色相Ｈ及び前記彩度Ｓを求め、ここで、ａ及びｂは定数であり、ＭＩＮ，ＭＡＸはそれぞれ、ＲＧＢ値のうちの最大値、最小値である、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の色評価システム。
   

   

   
   ここで、Ｉは彩度Ｓを無次元量にするための規格化定数であり、以下のように定義される。
   

   
8. 前記第１作成手段は、前記第１のＲＧＢ値を用いて、次式（２）に基づき前記色相Ｈ及び前記彩度Ｓを求め、ここで、ａ及びｂは定数である、
   請求項１〜７のいずれか一項に記載の色評価システム。
   

   

   
   ここで、Ｊは彩度Ｓを無次元量にするための規格化定数であり、以下のように定義される。
   

   
9. カラー画像発生手段が色信号を表示装置に出力するカラー画像発生ステップと、
   前記表示装置からの光の波長強度分布又は該光に基づく三刺激値を測定する測定ステップと、
   前記波長強度分布又は前記三刺激値から得られるＸＹＺ値又は色度ｘｙｚとＲＧＢ値とを関連付けるマトリックスデータを記憶手段から読み出し、該マトリックスデータを用いて、前記測定ステップにおいて得られるＸＹＺ値を第１のＲＧＢ値に換算し、該第１のＲＧＢ値に基づいて第１の色相及び彩度を算出し、該第１の色相及び彩度の位置を示す第１の分布図を作成する第１作成ステップと、
   前記カラー画像発生手段から入力された色信号に基づいて第２のＲＧＢ値を算出し、該第２のＲＧＢ値に基づいて第２の色相及び彩度を算出し、該第２の色相及び彩度の位置を示す第２の分布図を作成する第２作成ステップと、
   前記第１の分布図及び前記第２の分布図を出力する出力ステップと、
   を含み、
   前記第１の分布図及び前記第２の分布図は、色相を偏角とし彩度を動径とする分布図である、
   色評価方法。

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