JP2016105079A - 測色計の較正 - Google Patents
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Abstract
Description
‐既知の3原色の値を有するm個の較正用発光体に対するn個の計測のm個の組を生成し、ここでmはnより大きい数である、ステップ;
‐上記n個の計測によって測定された信号に対して適用した場合に、色度が最適化された原色の値をもたらす、較正係数の第1の組を決定するステップ;及び
‐上記n個の計測によって測定された信号に対して適用した場合に、最適化された無彩色原色の値をもたらす、較正係数の第2の組を、(i)較正係数の第2の組をn個の計測によって測定された信号に適用することによって得られる無彩色原色の値と、(ii)既知の無彩色原色の値との間の、無彩色距離のノルムを最小化することによって、決定するステップ
を含み、
較正係数の第1の組は、(i)較正係数の第1の組をn個の計測によって測定された信号に適用することによって得られる色度値と、(ii)既知の色度値との間の、全ての較正用発光体の色度距離のノルムを最小化することによって決定され、
較正係数の第1の組をn個の計測によって測定された信号に適用して、色度が最適化された三刺激値を得ること、較正係数の第2の組をこれらの信号に適用して、最適化された無彩色三刺激値を得ること、及び色度が最適化された三刺激値の無彩色値で、最適化された無彩色三刺激値を除算した比である係数を用いて、色度が最適化された三刺激値をスケーリングすることによる較正の後に、測色計で光を測定する。
異なるスペクトル感度を有するn個の計測を提供し、ここでnは4以上の数である、センサ構成;並びに
較正係数の第1の組を上記センサ構成が提供する信号に適用して、色度が最適化された三刺激値の読み取り値を得るステップ、及び
較正係数の第2の組を上記センサ構成が提供する信号に適用して、最適化された無彩色三刺激値の読み取り値を得るステップ
によって、上記n個の計測から、ヒト標準的観察者に基づく色空間の3原色に関して光を測定するよう配設された、処理システム
を備え、上記処理システムは、色度が最適化された三刺激値の無彩色値で、最適化された無彩色三刺激値を除算した比の係数を用いて、上記ステップで得られた色度が最適化された三刺激値をスケーリングするよう、配設される。
第1の態様によると、測色計を較正する方法が提供される。用語「測色計(colorimeter)」は一般に、光で照明された特定のスポットの色及び光度を測定するデバイスを指す。特に本方法に関しては、ヒト標準的観察者に基づく色空間の原色の読み取り値を提供する、ヒト標準的観察者の色覚を模倣するよう配設された測色計について考える。
上述の第1のアクティビティにおいて、既知の3原色の値を有するm個の較正用発光体に関して、n個の計測のm個の組が生成される。
いくつかの実施形態では、n個のセンサのスペクトル感度及び較正用発光体のスペクトル放出を測定することによって、n個の計測のm個の組を生成する。n個の計測が計算される。n個の計測は例えば、n個のセンサの測定されたスペクトル感度及び較正用発光体の測定されたスペクトル放出を用いて、センサ構成のコンピュータモデルを適用することによって計算される。
上述のように、較正用発光体のヒト標準的観察者に基づく色空間の3原色の既知の値は、測定されるか又は事前に決定される。対応する無彩色原色の値及び/又はこれらの原色の色度値は例えば、色合わせ機能を用いて、測色計と、高品質分光計等の極めて精密な基準分光計とを照明して、原色の値を得ること、及び同時に同一の較正用発光体を測定することによって測定される。
上述のように、測色計で光を測定する際、色度が最適化された較正係数の組を、センサ構成が提供する、上記光から発生する信号に適用して、色度が最適化された原色の値を得る。無彩色原色に関して最適化された較正係数の組もこれら信号に適用して、最適化された無彩色原色の値を得る。
いくつかの実施形態では、色度距離及び/又は無彩色距離は、ユークリッド距離である。一般的な表現では、上述の例から得られる色度差Di,chromは以下によって与えられる。
いくつかの実施形態では、色度距離のノルムは、m個の較正用発光体に関して得られる色度距離の二乗平均平方根であり、及び/又は無彩色距離のノルムは、m個の較正用発光体に関して得られる無彩色距離の二乗平均平方根である。
いくつかの実施形態では、色度距離の二乗平均平方根の被加数は均一の重みを有するか、又は均一でない重みを有する、即ち被加数のうちの少なくとも1つが、別の被加数の重みよりも高い若しくは低い重みで重み付けされる。
いくつかの実施形態では、センサ構成は、n個の計測を同時に提供するために、対応するn個の光センサに結合された、異なるスペクトル感度を有するn個のフィルタを備えるn個のフィルタ‐光センサを備える。
いくつかの実施形態では、センサ構成は、異なるスペクトル感度を有するn個の可動フィルタと、1つの光センサとを備え、これらフィルタはフィルタリング位置に順次移動して、n個の計測を順次提供する。
いくつかの実施形態では、空間的に拡張された光分布を測定するために配設された単色カメラの光センサを、光センサとして用いる。単色カメラは、例えば数百万のピクセルの光を同時に測定できる。使用される光センサは例えば、CCD又はCMOSセンサを備える。
いくつかの実施形態では、較正用発光体のうちの少なくとも1つは、10nm〜50nmの範囲の半値全幅を有する波長分布を有する。
いくつかの実施形態では、xyY、CIELAB又はCIELUV色空間に関して、色度において及び無彩色原色に関して最適化された読み取り値が得られる。
第2の態様によると、ヒト標準的観察者に基づく色空間の原色に関して光の値を測定するための測色計が提供される。この測色計は、上述のような測色計を較正するための方法によって得ることができる較正係数の組を備える。これは、上述の方法と数学的に同等の方法によって得られる較正係数が、保護が必要とされる目的物によって包含されることを意味する。例を提供するために、1を2で除算する方法によって得ることができる結果は0.5であり、2を4で除算する、数学的に同等の方法は、同一の結果をもたらす。較正係数の組は例えば、測色計の物理メモリ、例えば測色計のフラッシュメモリ等の不揮発性メモリに記憶され、篩較正係数を置換する。
測色計のための例示的な較正用構成、この特定の場合においては撮像測色計1を、図1に示す。撮像測色計1は、均一光源2からの異なるスペクトルの光で照明される。均一光源2は、発光制御ユニット4に接続された照明ユニット3を備える。照明ユニットは、異なる複数の較正用光源8のアレイを備え、上記較正用光源8は例えば異なる色のLED又はタングステンランプであり、較正用発光体を表す。図1には、照明ユニットの断面図も示す。発光制御ユニット4は、照明ユニットに、異なる複数の較正用光源8を順次作動させることによって均一光源2の本体へと異なるスペクトルの光を放射させる。均一光源2は積分球として実現される。照明ユニットの光は上記球の内側表面から拡散するように反射され、これによって、上記球の内側表面に沿った光の均一なスペクトル放射が達成される。その結果、積分球は、均一なスペクトル放射を有する照明ユニットの光を送出するのに特に適している。次に照明ユニット3は、均一光源本体を光で充填する。均一光源は、この光5を撮像測色計1へと均一に連結される。基準分光計6は、色適合関数と光5の測定されたスペクトル値とのたたみ込みをとることによって、基準三刺激値及び基準色度値を得る。基準分光計及び較正対象の測色計は共に、同一の較正用光源8から発生した、均一光源2からの光5を受け取る。光5は、撮像測色計1へと直接連結され、光ダクト9を介して基準分光計2へと案内される。この例では、撮像測色計1のための較正係数13、14(この図では図示されていない)の誘導は、パーソナルコンピュータ7によって実施される。パーソナルコンピュータ7は、照明ユニット3が含む較正用光源8を起動する順序を設定することによって、発光制御ユニット4を制御する。
図2では、1〜mのインデックスが各較正用光源に割り当てられている。スペクトル1の光はインデックス1を有し、スペクトル2の光はインデックス2を有し、それ以降同様である。較正用光源を順次起動することによって、撮像測色計1は、均一光源2によって上記光で順次照明される。全体として、撮像測色計1は、m個の異なる較正用光源によって照明される。ボックスS2、S3のアクティビティは、順次起動された較正用光源8それぞれに対して実施される。
図5に概略断面図が示されている例示的なセンサ構成20は、6個の計測によって測定された信号を1度に提供する。図5の例示的な光センサ構成は、異なるスペクトル感度のフィルタF1〜F6を有する6つの別個の光センサに測定対象の光5を案内する、6つの別個のビーム経路21を用いて、6個の計測を同時に提供できる。フィルタF1〜F6は三刺激値フィルタX1、X2、Y、Z及び2つの追加のフィルタK、Lである。これら2つの追加のフィルタは、スペクトルの特定の部分における上記三刺激値フィルタの不足分を補償する。この例では、三刺激値フィルタを単独で用いると、図12に示すように、460〜560nmの波長を有する光を測定する際の測定誤差に繋がり得る。
計測によって測定された6つの信号を順次得るために配設される、代替センサ構成20’の概略断面図を図6に示す。レンズ21によって提供される光5のレンズ画像は、フィルタF1、この例ではX1フィルタによって、色に関してフィルタリングされる。フィルタF1を通過する光5は、CCD技術における単色カメラセンサ25’によって、光の強度に対応する電気信号に変換される。単色カメラセンサ25’は、空間的に拡張された光分布を測定するよう配設される。レンズ26は、単色カメラセンサに光を導くビーム経路内に配置されるため、図6のセンサ構成20’は、撮像システムとして機能する。異なるフィルタF1〜F6は、フィルタホイール23の回転によってフィルタリング位置に機械的に配置でき、これによって6個の計測を提供する。各ピクセルは、別個の測色計として見ることができる。しかしながら、センサ構成20’の構成部品が均一な特性を有する場合、較正係数の同一の組を、センサ構成20’が示す各ピクセルに対して適用できる。このセンサ構成20’の断面図は、(破線によって示される)B‐B軸に沿って1回、これもまた破線によって示されるA‐A軸に沿って1回切断されている。これらの断面の2つの正面図も、図6によって示されている。A‐A軸に沿った切断面上の断面図はフィルタF1の正面図を示し、B‐B軸に沿った切断面上の断面図は、単色カメラセンサ(CCD技術)25’の正面図を示す。6個の計測は、フィルタF1〜F6をフィルタリング位置、即ちこの例ではビーム経路21とカメラセンサ25”との間の位置に順次移動させることによって得られる。
センサ構成20、20’と、色度が最適化された(ここではx/yが最適化された)較正係数の組13及び輝度に関して最適化された較正係数の組14とを備える撮像測色計1’の概略図を、図7に示す。光5が測色計に入ると、n個の計測によって測定された信号がセンサ構成によって得られる。これらの信号は、撮像測色計1’処理システム40に供給される。この処理システムは、中央演算処理装置(CPU)41及び内部ストレージ42を備える。CPU41は、内部ストレージ42に記憶された、色度が最適化された較正係数の組13及び輝度Yに関して最適化された較正係数の組14を、n個の計測によって測定された信号に適用するようプログラムされる。結果として得られる色度が最適化された値X’Y’Z’11及び結果として得られる最適化された輝度値Y0は、内部ストレージ42(図7には図示されていない)に記憶される。CPU41は更に、上記最適化された輝度値Y0及び輝度値Y’の関数、即ち
センサ構成の三刺激値フィルタX1、X2、Y、Zのフィルタ機能を表すスペクトル曲線を図8に示す。フィルタ曲線46は、ヒト標準的観察者の三刺激値原色Xへの応答を模倣する、X1+X2フィルタ応答を表す。フィルタ曲線45はZフィルタ応答を表し、フィルタ曲線47はYフィルタ応答を表す。このようなフィルタの製造プロセスでは、所望の透過曲線をある程度まで近似することしかできない。特定のスペクトル領域において数%の偏差が確実に見込まれる。Zフィルタ及びX2フィルタ(X2フィルタは、500〜700nmにおいてX1+X2フィルタ曲線46のピークをもたらすフィルタである)の応答は、理想的なフィルタ曲線からの偏差を有する。Zフィルタ応答曲線45の偏差部分は参照符号45’で示されており、X2フィルタ応答曲線の偏差部分は参照符号46’で示されている。これらのフィルタ曲線の偏差は、2つの追加のフィルタK、Lによって補償される。この補償は図8において破線で示されており、X1+X2フィルタ曲線46及びZフィルタ曲線45を補足する。他の例示的実施形態では、センサ構成は7つ以上のフィルタを備える。
図9に示されているxy色空間に色度距離100、101を、20個の異なる光源、即ち異なるスペクトルを有する光源に関して決定した。図9では網掛けのバーで示されている色度距離100は、従来技術に従って三刺激値の色距離を最小化すること(XYZ最適化)によって決定された。
5 光
6 基準分光計
8 較正用発光体
10 計測
13 較正係数の第1の組
14 較正係数の第2の組
15 色度が最適化された三刺激値
16 最適化された無彩色三刺激値
20 センサ構成
25 光センサ
25’ 光センサ、単色カメラのCCD又はCMOSセンサ
40 処理システム
F1…F6 フィルタ
Claims (15)
- 異なるスペクトル感度を有するn個の計測を提供するセンサ構成(20)を用いて光(5)を測定するよう、及びヒト標準的観察者に基づく色空間の3原色の形態で前記光を測定するよう配設された、測色計(1)を較正する方法であって、
nは4以上の数であり、
前記3原色のうちの1つは無彩色原色である、方法において、
前記方法は:
‐既知の3原色の値を有するm個の較正用発光体(8)に対するn個の計測のm個の組(10)を生成し、ここでmはnより大きい数である、ステップ;
‐前記n個の計測によって測定された信号に対して適用した場合に、色度が最適化された原色の値をもたらす、較正係数の第1の組(13)を、(i)前記較正係数の第1の組(13)を前記n個の計測によって測定された前記信号に適用することによって得られる色度値と、(ii)既知の色度値との間の、全ての前記較正用発光体の色度距離のノルムを最小化することによって、決定するステップ;及び
‐前記n個の計測によって測定された信号に対して適用した場合に、最適化された無彩色原色の値をもたらす、較正係数の第2の組(14)を、(i)前記較正係数の第2の組(14)を前記n個の計測によって測定された前記信号に適用することによって得られる無彩色原色の値と、(ii)既知の無彩色原色の値との間の、無彩色距離のノルムを最小化することによって、決定するステップ
を含み、
前記較正係数の第1の組(13)を前記n個の計測によって測定された前記信号に適用して、色度が最適化された三刺激値(15)を得ること、前記較正係数の第2の組(14)を前記信号に適用して、最適化された無彩色三刺激値(16)を得ること、及び前記色度が最適化された三刺激値の無彩色値で、前記最適化された無彩色三刺激値を除算した比である係数を用いて、前記色度が最適化された三刺激値(15)をスケーリングすることによる較正の後に、前記測色計(1)で前記光(5)を測定する、方法。 - 計測は、前記センサ構成内のセンサの応答に対応する、請求項1に記載の方法。
- 前記n個の計測のm個の組は、m個の前記較正用発光体(8)を用いて前記測色計(1)を別個に照明することによって生成される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記n個の計測のm個の組は、n個の前記センサのスペクトル感度及び前記較正用発光体(8)のスペクトル放射を測定して、前記計測を計算することによって生成される、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記較正用発光体の前記3原色の前記既知の値は、基準分光計(6)を用いて前記較正用発光体(8)の前記光(5)を測定することによって得られる、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 前記色度距離及び/又は前記無彩色距離は、ユークリッド距離である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- 前記色度距離の前記ノルムは、m個の前記較正用発光体(8)に関して得られた前記色度距離の二乗平均平方根であり、及び/又は
前記無彩色距離の前記ノルムは、m個の前記較正用発光体(8)に関して得られた前記無彩色距離の二乗平均平方根である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 可変である前記較正係数の組(13、14)を繰り返し変化させることによって前記色度距離又は前記無彩色距離を最小化する際に、少なくとも1つの前記色度距離及び/又は少なくとも1つの前記無彩色距離が、所定のペナルティ値を超過したことに応答して、前記少なくとも1つの超過した色度距離及び/又は前記少なくとも1つの超過した無彩色距離は、可変である前記較正係数の組(13、14)の後続の変動において、可変である前記較正係数の組(13、14)の以前の変動よりも高い重み付けを与えられ、
前記超過した色度距離及び/又は前記超過した無彩色距離は、前記ペナルティ距離を超過していない前記色度距離及び/又は前記無彩色距離よりも高い重み付けを与えられる、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。 - 前記センサ構成(20)は、前記n個の計測を同時に提供するために、n個の光センサ(25’)と、対応する前記n個の光センサ(25’)に結合された、異なるスペクトル感度を有するn個のフィルタ(F1…F6)とを備える、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記センサ構成は、異なるスペクトル感度を有するn個の可動フィルタと、1つの光センサ(25)とを備え、
前記フィルタは、フィルタリング位置に順次移動して、前記n個の計測を順次提供する、請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法。 - 前記光センサは、単色カメラのCCD又はCMOSセンサ(25’)である、請求項10に記載の方法。
- 前記較正用発光体(8)のうちの少なくとも1つは、10nm〜50nmの範囲の半値全幅を有する波長分布を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- xyY色空間、CIELAB色空間、CIELUV色空間のうちの少なくとも1つに関して、前記色度において及び前記無彩色原色に関して最適化された読み取り値が得られる、請求項1〜12のいずれか1項に記載の方法。
- ヒト標準的観察者に基づく色空間の原色に関する光(5)の測定を提供するための、測色計(1)であって、
前記測色計(1)は、請求項1〜13のいずれか1項の方法によって得ることができる較正係数の組(13、14)を備える、測色計(1)において、
前記測色計は:
異なるスペクトル感度を有する前記光(5)のn個の計測を提供し、ここでnは4以上の数である、センサ構成(20);並びに
前記較正係数の第1の組(13)を前記センサ構成が提供する信号に適用して、色度が最適化された三刺激値を得るステップ、及び
前記較正係数の第2の組(14)を前記センサ構成が提供する前記信号に適用して、最適化された無彩色三刺激値を得るステップ
によって、前記n個の計測から、前記ヒト標準的観察者に基づく色空間の三原色に関して前記光(5)を測定するよう配設された、処理システム(40)
を備え、
前記処理システム(40)は、前記色度が最適化された三刺激値の前記無彩色値で、前記最適化された無彩色三刺激値(16)を除算した比である係数を用いて、前記ステップで得られた前記色度が最適化された三刺激値(15)をスケーリングするよう、配設される、測色計(1)。 - 請求項9、10、11のいずれか1項に従って更に配設される、請求項14に記載の測色計。
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