JP3213952B2 - 光電色彩計 - Google Patents

光電色彩計

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JP3213952B2
JP3213952B2 JP03625291A JP3625291A JP3213952B2 JP 3213952 B2 JP3213952 B2 JP 3213952B2 JP 03625291 A JP03625291 A JP 03625291A JP 3625291 A JP3625291 A JP 3625291A JP 3213952 B2 JP3213952 B2 JP 3213952B2
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colorimeter
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政仁 稲葉
均 大椙
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ミノルタ株式会社
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  • Spectrometry And Color Measurement (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光学フィルタと光電変
換素子からなる複数の分光センサを有し、測定対象から
の入射光を分光して該試料の色彩を測定する光電色彩計
に係り、特に分光感度に補正を施して測定精度の高い色
彩測定を行う光電色彩計に関する。
【0002】
【従来の技術】今日、試料の色彩値を容易、迅速に測定
できる色彩計が望まれている。ところで、色彩計の分光
感度については国際照明委員会(CIE)がその等色関
数を規定しているが、該等色関数に正確に一致した分光
感度を有する色彩計を製造することは極めて困難であ
り、この不一致が測定時の絶対値誤差発生の主要因とな
っている。また、同一機種間でも分光感度にばらつきが
存在するため、機器間誤差(以下、器差という)が生じ
ている。
【0003】従来、試料の色彩値をより正確に測定する
ために、種々の方法が提案されている。例えば公知のT
Vカラーアナライザーでは、RGBの各分光分布に対し
その裾引き部分の干渉成分を除去すべく、RGBの各螢
光体毎に補正値を求めるようにしている。
【0004】また、分光センサ出力x1,x2,x3,…
…において、例えば出力x1の裾引き量を0にするため
に他のセンサ出力x2,x3,……を利用するようにした
もの、また三刺激値型光電色彩計のセンサ出力X=x1
+x2において、x1の代わりにkzを用い、X=kz+
2として求めるようにしたものが知られている。
【0005】更に、色度領域を複数に分割し、校正時に
領域毎の補正係数を求め、測定値に補正を加えるように
したものや、x,y,zそれぞれのセンサの分光感度に
他の2つのセンサの分光感度の定数倍を加減して補正を
行うものが提案されている(特開昭62−142239
号公報、特開平2−45718号公報)。
【0006】また、複数種類の試料について、ビデオプ
リンターの像の色度とCRT上の像の色度との色差の和
が最小になるように係数を決定するものが提供されてい
る(COLOR CORRECTION AND INTERPOLATION OF TELEVISI
ON PICTURES FOR COMPACT PRINTING SYSTEMS)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記の補正方法は一般
的に使用され、ある程度の測定精度が期待できるもので
あるが、色空間全体に亘っての平均的な効果を得るため
の補正であり、校正点も少ないため補正が粗く、特に特
定の領域の色のみを測定する場合等には十分な効果が得
られない。この場合、校正色を、例えば数千色程度用い
ると、所望の精度を期待することが出来るが、実際の生
産工程では、コスト、工数の点から現実的ではない。ま
た、上記従来の方法では前述の器差を減少する点は考慮
されていない。
【0008】更に、特開昭62−142239号公報記
載の色彩計では、分光感度自身を補正するものではない
ため、充分な効果が得られていない。また、特開平2−
45718号公報記載の色彩計では、分光感度自身を補
正するものではあるが、リニア系の色空間での補正であ
るため、色彩計で最も汎用的に利用されるノンリニア系
の色空間である等色差空間では必ずしもどの領域でも同
様に器差が低減されるとは限らないという問題がある。
【0009】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
色空間を複数の領域に分割し、各領域単位で補正を施す
ようにして、補正精度の向上及び器差の減少を図る光電
色彩計を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、光学フィルタ
と光電変換素子からなる複数の分光センサを有する光電
色彩計において、複数の領域に分割された色空間の各領
域における複数の基準試料を上記分光センサで測定し、
得られた測定値と上記基準試料に付けられた基準値との
色差の和が領域毎に最小となるようにして求めた補正係
数を記憶する補正係数記憶手段と、測定対象を測定して
得られた測定値に上記補正係数を加味して測定結果を算
出する演算手段とを備えたものである。
【0011】また、各領域毎の前記基準試料の色度点を
代表する代表点を記憶する代表点記憶手段と、上記各代
表点と測定対象の測定点との距離をパラメータとする補
間関数を記憶する関数記憶手段とを備え、得られた前記
補正係数を上記補間関数を用いて補正し、この補正後の
補正係数を前記演算手段に導くようにしてもよい(請求
項2)。この場合、距離の2乗に反比例するパラメータ
を用いて補正係数の補間を行うことが好ましい(請求項
3)。
【0012】
【作用】本発明によれば、複数の領域に分割された色空
間の各領域における複数の基準試料に予め基準値が値付
けされている。そして、補正を施すべき光電色彩計で上
記基準試料について測定を行い、得られた測定値と上記
基準値との差の和が領域毎に最小となるようにしたとき
の補正係数が求められ、この補正係数が補正係数記憶手
段に記憶される。この後、測定対象を測定して得られた
測定値に対して上記補正係数が加味され、この加味され
た後の測定値が測定結果とされる。
【0013】また、請求項2記載の発明によれば、各領
域に対して代表点が決定されており、測定対象の測定点
と上記代表点とが一致しない場合でも、上記各代表点と
測定点間の距離をパラメータとする補間関数を用いるこ
とにより補正係数を補正すべく補間処理が施される。こ
のため、補正係数は連続的となる。そして、補正された
補正係数を測定値に加味することにより測定結果として
の測定値が得られる。更に、請求項3記載の発明によれ
ば、各代表点と測定点との距離の2乗に反比例するパラ
メータによって、補正係数が補間補正される。
【0014】
【実施例】図1は本発明にかかる光電色彩計の一実施例
を示すブロック図である。
【0015】F1〜F6はフィルタで、F1〜F3は試
料1(測定対象)からの反射光のみが入射する位置ある
いはそのための構成を備えて配設され、F4〜F6は上
記試料1を照射する自然光に近い発光を行うキセノンラ
ンプ等の光源2からの光のみが入射する位置あるいはそ
のための構成を備えて配設されている。上記フィルタF
1〜F6の内、フィルタF1とF4、フィルタF2とF
5、フィルタF3とF6がそれぞれ対応する分光感度を
有するものである。P1〜P6はフィルタF1〜F6に
対応し、各フィルタ透過光の光強度に比例した電流を発
生する、例えばフォトダイオード等の光電変換素子で、
それぞれ対応するフィルタF1〜F6の後面に臨むよう
に配設されている。上記フィルタF1〜F6及び光電変
換素子P1〜P6との組み合せによって、前記CIE規
定の等色関数に出来るだけ近似した(ずれが小さい)分
光感度特性が得られる3個の分光センサが形成されてい
る。なお、光源2の光自身を測定する構成としているの
は、光源の発光色が試料の色彩判定に影響を及ぼしてい
るからであり、この影響分補正のための処理は後述する
第1演算部5により公知の方法を用いて行われる。
【0016】3は光電変換素子P1〜P6からの各出力
電流値をそれぞれ電圧に変換する電流電圧変換回路であ
る。4は該電流電圧変換回路3の出力電圧をデジタル値
に変換するA/D変換回路である。5は入力される上記
デジタル値から上記の処理及び三刺激値としての測定値
X,Y,Zに変換する第1演算部で、該測定値X,Y,
Zは色情報等格納部6に格納されている色空間変換式等
に基づいて処理される。7は上記第1演算部5で得られ
た測定値X,Y,Zに対して、後述する補正及び色空間
の変換を施す第2演算部で、補正係数等格納部8に格納
されている前以て求められた補正係数等を用いて補正、
あるいは更に補間が行われるとともに所要の色空間への
変換を行うものである。9は表示部で、上記第2演算部
7で求めた測定結果としての測定値を表示するものであ
る。
【0017】10は本光電色彩計の動作を統括的に制御
する制御部で、例えばマイクロコンピュータ等から構成
されている。この制御部10には測定に必要な各種デー
タをキー入力するキーボード11及び上記第1、2演算
部5,7での色空間の変換、その他必要なプログラムを
記憶している色空間変換システム等プログラム12が接
続されている。また、上記制御部10は上記キーボード
11等から入力された基準色を有する基準試料の基準値
データ等を用いて、後述する補正係数を算出するための
プログラム及び補正係数を補間するための補間関数及び
測定値に補正を加味するためのプログラムが内蔵ROM
等(不図示)に記憶されているものである。13は上記
制御部10により駆動制御され、前記電源2を点灯、消
灯させるものである。なお、補正係数を算出するプログ
ラムの換わりに、算出された補正係数を記憶しておいて
もよい。
【0018】次に、色彩計における三刺激値X,Y,
Z、すなわち等色関数x(λ),y(λ),z(λ)に
補正を施す方法を以下に説明する。なお、説明は任意の
等色差空間で適用されるが、ここでは一例として、L*
a*b*空間を用いて説明する。
【0019】今、ある色彩計について、最終的に得られ
る三刺激値を、Xc,Yc,Zcとするとき、 Xc=X+k11X+k12Y+k13Z …(1) Yc=Y+k21X+k22Y+k23Z …(2) Zc=Z+k31X+k32Y+k33Z …(3) となるような補正係数k11〜k33を求めることにする。
【0020】先ず、基準試料についての基準値の値付け
が行われる。すなわち、a*b*平面をM個の領域、例
えば図2のように領域I〜VIIIのように8分割し、この
a*b*平面の領域Iに示すように、好ましくは満遍な
く点在するような色度点(図中、円形マークで示す)を
有するN個の基準試料を用意する。他の領域についても
同様に各領域内に満遍なく点在するような色度点を有す
る所要個数の基準試料を用意する。そして、今、領域I
について説明すれば、該領域I内の各基準試料をマスタ
ー色彩計で測定し、それぞれ、 (L*1R,a*1R,b*1R),…………,(L*NR,a
NR,b*NR) の値を得る。この値は基準値となり、各基準試料にそれ
ぞれ値付けされる。
【0021】以下、図3のフローチャートにより、例え
ば生産工程時において行われる上記補正係数を求める手
順を説明する。先ず、上記M個の領域をIの領域から順
次指定すべく,i=1にして(ステップ#1,#2)、
補正係数を求める手順が開始される。次に、補正が施さ
れるべき等色関数を持つ任意の色彩計で、領域I内のN
個の基準試料について測定を実行し、この測定により、 (L*1,a*1,b*1),…………,(L*N,a
N,b*N) の測定値が得られる。(ステップ#3)。
【0022】測定が終了すると、ステップ#4で、以下
の補正係数算出のための演算が実行される。すなわち、
前記式(1)〜(3)内の補正係数k11〜k33に適当な初期値
を設定し、続いて測定の結果得られた測定値(L*1
a*1,b*1),………,(L*N,a*N,b*N)を
(X1,Y1,Z1),………,(XN,YN,ZN)で表さ
れる色空間の値に変換する。次に、上記補正係数k11
33を用いて前記(1)〜(3)式の補正演算を実行して(X
1C,Y1C,Z1C),………,(XNC,YNC,ZNC)を求
め、更にこれらの値を(L*1C,a*1C,b*1C),…
……,(L*NC,a*NC,b*NC)に変換して元のa*
b*平面に戻す。
【0023】上述の値付けされたN個の基準試料の色度
点と上記補正後の色度点との色差ΔE*abの和を、
【0024】
【数1】
【0025】の(4)式から求める。
【0026】続いて、上記補正係数k11〜k33に他の適
当な値を入れて、上記と同様にして上記(4)式により色
差ΔE*abの和を求める。以下、係る手順を複数回繰り
返し、求めた色差ΔE*abの和が最小となるときの補正
係数k11〜k33を算出し、この補正係数k11〜k33を領
域Iの補正係数(k11I〜(k33Iとして補正係数等
格納部8に格納する(ステップ#5)。iがMでなけれ
ば(ステップ#6でNO)、iを1だけインクリメント
して、上記領域Iに対して実行した一連の手順(ステッ
プ#3〜#5)を領域IIについて実行する。このように
して順次同様な処理を領域III,IV,…についても繰り
返し、M個の領域全てについて行うことにより(ステッ
プ#6でYES)、補正係数(k11I〜(k33I,…
……,(k11VIII〜(k33VIIIの補正係数等格納部
8への格納処理が終了する(ステップ#7)。
【0027】かかる補正係数を求める一連の作業により
上記補正係数(k11I〜(k33I,………,(k11
VIII〜(k33VIIIが上述したように色彩計本体内の補
正係数等格納部8に予め格納されることとなる。
【0028】続いて、この色彩計を用いて実際の測定時
における測定値の補正について図4のフローチャートを
用いて説明する。先ず、測定対象に対して測定を行い、
三刺激値X,Y,Zを算出する(ステップ#11,#1
2)。次に、上記算出した三刺激値X,Y,ZをL*a
*b*の等色差空間の値に変換する(ステップ#1
3)。第2演算部7は変換されたa*,b*の値より、
その試料が領域I〜VIIIのどの領域に属するかを判定す
る(ステップ#14)。属する領域が予め判断できると
きは、マニュアル入力も可能である。この第2演算部7
は判定された領域の補正係数(k11i〜(k33iを前
記補正係数等格納部8から読み込み(ステップ#1
5)、上記の測定により得られた三刺激値X,Y,Zに
対して前記(1)〜(3)式による補正計算を施し、補正後の
三刺激値としてXC,YC,ZCを算出する(ステップ#
16)。続いて、この三刺激値XC,YC,ZCはL*a
*b*の等色差空間の値L*C,a*C,b*Cに変換さ
れ(ステップ#17)、変換後測定結果としてそのま
ま、あるいは他の表示形態で表示部9に表示される(ス
テップ#18)。このような補正を各色彩計で施すよう
にすることによって、複数台の色彩計で所要の試料を測
定したときの器差が等色差空間の全ての領域で同様に縮
小されることになる。
【0029】次に、叙上の補正を色空間全体に亘つて連
続的に行う方法について説明する。
【0030】この補正計算は色空間の各領域毎に求めら
れた前記補正係数を用いて行う。これは、領域の境界に
発生する不連続をなくし、かかる境界付近に色度点を持
つ試料の測定誤差をより低減させるようにするもので、
その手法は色度点間の距離の関数を用いて各領域間の補
正係数を補間するものである。
【0031】上記補正方法と同様、予め領域I〜VIIIの
補正係数(k11I〜(k33I,………,(k11VIII
〜(k33VIIIを求め、色彩計本体内の補正係数等格納
部8に格納しておく。また、同時に、領域I〜VIIIを代
表する色度点としての代表点(a*ti,b*ti)(i=
1〜8)も予め補正係数等格納部8に格納しておく。こ
の代表点は、特定の1つの色度点の他、一領域内に存す
る基準点の位置平均でもよい。図5はかかる場合の代表
点を説明するための図で、代表点は三角形マークで示し
ている。
【0032】図6はかかる補正係数の補間の手順を示す
フローチャートである。なお、この実施例では、領域数
Mを8として説明する。
【0033】先ず、測定対象に対して測定を行い(ステ
ップ#21)、三刺激値Xm,Ym,Zmを算出する(ス
テップ#22)。次に、算出した三刺激値Xm,Ym,Z
mをL*ma*mb*mに色空間変換する(ステップ#2
3)。そして、得られたa*b*平面における色度点
(a*m,b*m)と前述の各領域I〜VIIIの代表点(a
ti,b*ti)(i=1〜8)との距離diを(5)式よ
り、
【0034】
【数2】
【0035】と求める(ステップ#24)。この距離d
iと、格納されている各領域の補正係数(k11i
(k33i(i=1〜8)を用いて、下記(6)式により補
間計算を行う(ステップ#25)。
【0036】
【数3】
【0037】上式で求めたk’lmが試料(a*m,b
m)に最適な補正係数k’11〜k’33となる。この補
正係数を用いて、補正後の三刺激値Xm,Ym,Zmを前
記(1)〜(3)式から求める(ステップ#26)。続いて、
この三刺激値Xm,Ym,ZmはL*a*b*の等色差空
間の値L*m,a*m,b*mに変換され(ステップ#2
7)、該変換後測定結果として表示部9に表示される
(ステップ#28)。
【0038】以上の補間手法は、一例としてL*a*b
*空間で領域数M=8としたものであるが、適用する等
色差空間、分割領域数及び分割方法は本実施例に限定さ
れるものではなく、目的等に応じて所要の形態を採用す
ることが出来る。また、補正係数を補間する際に用いる
距離の関数は、関数(1/x)のn乗(nは整数)に限
らず、例えば距離dをパラメータとする他の関数に拡張
することができる。なお、本実施例の関数において、n
=2とした場合、他の関数を用いた場合に比してより滑
らかな補間が行え、補正効果は大きい。
【0039】また、マスター色彩計での基準試料の測定
に際して行われる値付けは、通常付される値の他、マス
ター色彩計1台に限らず複数台の平均値でもよいし、ま
たCIE規定の2゜視野、10゜視野、等色関数と標準
の光、あるいは何等かの方法で測定された該基準試料の
分光反射率から計算上で求められた色度点でもよい。
【0040】更に、補正係数の補間をする際の色空間の
各領域の代表点は、前記各領域の基準点の平均値に限ら
ず、該平均値に近い色度点を持つ基準試料の測定値その
ものでもよい。このようにすれば、代表値を求める処理
が容易となる。また、本発明が適用可能な色彩計につい
ては、三刺激値タイプに限定されず、複数のセンサを持
つ色測定装置に拡大することができる。
【0041】図7〜図12は測定精度を説明するための
図で、図7は補正なしの場合、図8は従来方法の補正が
施された場合、図9は本発明にかかる方法による補正が
施された場合を示している。
【0042】図7〜図9において、100は分光反射率
R(λ)のBCRAタイルRED等の試料からの反射
光、200は等色関数の内の、例えばy(λ)のマスタ
ー色彩計の分光感度曲線を示している。200aは各色
彩計の分光感度曲線のばらつきを示している。なお、図
中、分光感度曲線200はばらつきの分光感度曲線20
0aの中の略中央に含まれており、見えていない。
【0043】上記試料を測定した場合の測定結果は、図
7(2)〜図9(2)に示されており、測定値のばらつ
きを見るために、(y(λ)「ある色彩計」−y(λ)
「マスター色彩計」)×R(λ)という量を定義して、
マスター色彩計での測定値を基準(0%)とした場合の
各色彩計のばらつきを%表示で表している。上記図7
(2)〜図9(2)より、本発明に係る補正方法による
場合が最もばらつきが低減されていることが分かる。
【0044】図10〜図12は上記図7〜図9をL*a
*b*空間で色度分布したもので、それぞれ図7〜図9
の分光感度曲線200aのばらつきに対応している。本
発明に係る補正方法による図12は、図11に比して器
差が縮小されており、かつマスター色彩計による色度点
(図中、横線1と縦線2の交点)に接近している。すな
わち、器差が縮小されるとともに、絶対値精度も向上し
ていることが分かる。
【0045】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の領域に分割された色空間の各領域における複数の
基準試料を上記分光センサで測定し、得られた測定値と
上記基準試料に付けられた基準値との色差の和が領域毎
に最小となるようにして求めた補正係数を記憶する補正
係数記憶手段と、測定対象を測定して得られた測定値に
上記補正係数を加味して測定結果を算出する演算手段と
を備えたので、分光感度曲線自身が色域毎に補正され、
全領域に亘つて補正を行う従来の方法に比してより高精
度の補正が可能となり、特に測定する領域が限られてい
る場合には有効となるとともに、等色差空間での誤差を
縮小する補正のため視感に合った補正を施すことが出来
る。
【0046】また、補正係数の補間を行って連続にする
ため、色空間全体に亘つて不連続点のない補正が行え器
差の縮小がより一層図れる。更に、補正関数の補間を代
表点と測定点間の距離の2乗に反比例させることによ
り、他の関数を用いた場合に比して滑らかな補間が行
え、補正効果を上げることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかる光電色彩計の一実施例を示す
ブロック図である。
【図2】 a*b*平面の領域内に色度点を有するN個
の基準試料が示されるM個の領域、例えば領域I〜VIII
のように8分割されたa*b*平面の図である。
【図3】 例えば生産工程時において行われる補正係数
を求める手順を説明するフローチャートである。
【図4】 実際の測定時における測定値の補正について
説明するフローチャートである。
【図5】 各領域における代表点を説明するためのa*
b*平面の図である。
【図6】 補正係数を補間して測定値を算出する手順を
説明するフローチャートである。
【図7】 測定精度を説明するための図で、補正なしの
場合を示すものである。
【図8】 測定精度を説明するための図で、従来方法の
補正が施された場合のものである。
【図9】 測定精度を説明するための図で、本発明にか
かる方法による補正が施された場合のものである。
【図10】 図7で示される測定値をL*a*b*空間
で色度分布した状態を示す図である。
【図11】 図8で示される測定値をL*a*b*空間
で色度分布した状態を示す図である。
【図12】 図9で示される測定値をL*a*b*空間
で色度分布した状態を示す図である。
【符号の説明】
1 試料(測定対象) 2 光源 3 電流電圧変換回路 4 A/D変換回路 5 第1演算部 6 色情報等格納部 7 第2演算部 8 補正係数等格納部 9 表示部 10 制御部 11 キーボード 12 色空間変換システム等プログラム 13 照明回路 F1〜F6 フィルタ P1〜P6 光電変換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−145924(JP,A) 特開 平1−145535(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01J 3/00 - 3/52

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光学フィルタと光電変換素子からなる複
    数の分光センサを有する光電色彩計において、複数の領
    域に分割された色空間の各領域における複数の基準試料
    を上記分光センサで測定し、得られた測定値と基準試料
    の上記基準値との色差の和が領域毎に最小となるように
    して求めた補正係数を記憶する補正係数記憶手段と、測
    定対象を測定して得られた測定値に上記補正係数を加味
    して測定結果を算出する演算手段とを備えたことを特徴
    とする光電色彩計。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の光電色彩計において、各
    領域毎の前記基準試料の色度点を代表する代表点を記憶
    する代表点記憶手段と、上記各代表点と測定対象の測定
    点との距離をパラメータとする補間関数を記憶する関数
    記憶手段とを備え、得られた前記補正係数を上記補間関
    数を用いて補正し、この補正後の補正係数を前記演算手
    段に導くようにしたことを特徴とする光電色彩計。
  3. 【請求項3】 前記補間関数は、前記代表点と測定対象
    の測定点との距離をdとするとき、(1/d)2で表さ
    れることを特徴とする請求項2記載の光電色彩計。
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