JP3740229B2 - カラー表示装置における色温度決め方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はカラー表示装置における色温度決め方法に関し、特に、カラー表示装置の周辺照明成分を視覚的に検出し、検出された周辺照明成分を考慮して表示装置の色温度を決めるための方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
CRTまたはLCDにより具現されるカラー表示装置はグラフィック情報を伝達する媒体として多用されている。グラフィックアート、広告、織物のデザイン、自動車の設計のような応用分野において、カラー表示装置は特定の色度パラメータを有する特定色を表示することが求められる。また、この色をインキ、染料またはペイントなどの他の媒体で再現するために、同様の色度パタメータを用いる。このパラメータとしては、国際照明委員会(CIE:Commission Internationale de 1′Eclairage)により定義された周知のXYZ表色系の三刺激値などが用いられる。
【0003】
一つのカラー表示装置に任意の特定色(特定の色度のパラメータを有する色またはXYZ色空間における一点)を表現するためには、まず該当表示装置の色再現特性を把握する必要がある。該当表示装置の色再現特性に応じて任意の特定色は表示装置における再現のための必要な電圧に変換される。この際、色変換の正確度は変換公式の正確度、言い換えれば、各表示装置の色再現特性の定義に対する正確度による。様々な入出力装置間の最小の色誤差を有する色変換のため、カラー管理システム(CMS:Color Management System)が提案された。これは色変換のために各装置の正確な色再現特性の定義を含むプロファイルを要する。この際、表示装置の白色点の色度、すなわち色温度はCMSプロファイルの作成時、重要な色度パラメータの一つである。
【0004】
従来では表示装置の色温度を得るために測色器が用いられ、これは表示装置の正確な色度座標値を得るのに有利である。測色器を用いて得られた表示装置の色温度値は周辺の照明成分を取り除いた状態における純粋な表示装置自体の色温度値である。したがって、この色温度値は周辺の照明成分を反映しない。これをさらに詳しく説明すると、次のとおりである。
【0005】
一般に、再現された画像を暗室で直接見ることはないので、実際に再現された画像を観察する環境は測色器を用いて得られる環境とは非常に異なる。すなわち、常時周辺の照明が存し、かつ、周辺照明の存在のもとで再現画像を観察する環境のもとでは、観察者の目は周辺照明と表示装置との二種の光源に順応するので、表示装置の色温度は測色器により得られた値とは相違するように感じられる。したがって、この色温度に対する測色器と視覚との差を考慮しなければ、所望の色整合を行うことはできない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、カラー表示装置の周辺照明成分を視覚的に検出し、検出された周辺照明成分を考慮して表示装置の色温度を決めるための方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明によるカラー表示装置の色温度決め方法は、各照明成分のもとで灰色を示す複数のパッチで構成されるパッチセットIと、与えられた照明のもとで前記パッチセットIを構成する各照明成分が放出する中間色の灰色と条件等色対になるように製作された複数のパッチで構成されるパッチセットIIを得る段階と、前記パッチセットIで等価エネルギースペクトル反射度を有するパッチと同一の色相を有するパッチを選択して周辺照明成分を視覚的に検出する照明成分検出段階と、前記検出された照明成分を用いて前記パッチセットIIから前記表示装置の色温度を決める色温度決め段階とからなることを特徴とする。
【0008】
また、本発明によるカラー表示装置の色温度決め方法は、各照明成分のもとで任意の参照パッチと同じ色に見える条件等色対パッチよりなる条件等色カラーパッチセットを得る段階と、前記条件等色の色パッチセットのうち、同じく見えるパッチ対から周辺の照明成分を視覚的に検出する照明成分検出段階と、前記検出された照明成分の影響を考慮して該当表示装置の白色の色度を再び決める白色の色度決め段階とからなることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明の実施の形態を詳しく説明する。
【0010】
観察者により認識される一つの色は、図1に一般的に示すように、CIE 1931 XYZ表色系の三刺激(tristimulus)で表現されることが標準化となっている。これは光源のスペクトルパワー分布(SPD:Spectral Power Distribution )と物体の刺激スペクトルまたは反射度、人間の視覚のカラー整合関数との乗算により決められる。その過程は、図1に示すとおりであり、式1のように表現することができる。
【0011】
【数1】
前記の式1において、Sλは照明CのSPDであり、Oλは物体の有する固有の反射度特性であり、xλ,yλ,zλは図1に示した標準観察者のカラー整合関数である。
【0012】
図1のように、二つの物体1,2が異なるスペクトル反射度を有するにも拘わらず、その結果のX,Y,Z値が同じ場合、この二つの物体の色を同じものと認識する。この現象を条件等色現象(metamerism)といい、この条件等色現象を引き起こす二つの物体の色を条件等色対という。
【0013】
本発明による色温度決め方法は、この条件等色現象を引き起こすパッチセットを得る過程と、これを用いる照明検出及び表示装置の色温度を得る過程とを含む。
【0014】
図2は、本発明の第1実施形態における照明成分検出のために用いられる第1パッチセットを示すものであって、パッチセット内の各々の斜線で表示される灰色パッチはインキまたはペイントなどを用いて次のように製作される。
【0015】
Eパッチは全体の可視領域の波長にかけて一定の反射度を有するように製作される。Aパッチは標準照明A(相関色温度:2856°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作される。F11パッチは標準照明F11(相関色温度:4000°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作され、F2パッチは標準照明F2(相関色温度:4200°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作される。また、D50パッチは標準照明D50(相関色温度:5000°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作され、D55パッチは標準照明D55(相関色温度:5500°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作される。さらに、D65パッチは標準照明D65(相関色温度:6500°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作され、D75パッチは標準照明D75(相関色温度:7500°K)のもとで見ると、灰色に見えるように製作される。さらに、D95パッチは色温度9500°Kを有する照明のもとで見ると、灰色に見えるように製作される。図2において、BLKは色づけしない部分である。
【0016】
各灰色パッチは一定の濃度を有するように製作されて、図2のように配列される。これを照明成分を検出するためのパッチセットIとする。照明成分をより詳しく得るためには、パッチセットIにさらに多くのパッチを製作して挿入すればよい。
【0017】
図3は、本発明の第1実施形態における表示装置の色温度決めのために用いられるパッチセットIIの例を示すものであって、パッチセット内の各々の斜線で表示されるパッチは次のように製作される。
【0018】
Aパッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明Aが放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作される。F11パッチは与えられた照明 (検出された照明)のもとで標準照明F11が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作され、F2パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明F2が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作される。また、D50パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明D50が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作され、D55パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明D55が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作される。D65パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明D65が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作され、D75パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明D75が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作される。D95パッチは与えられた照明(特定照明)のもとで標準照明D95が放出する中間色の灰色と条件等色対となるように製作される。ここで、色づけしない白色部分は透明膜で製作される。
【0019】
前記パッチセットIIは、パッチセットIの各照明部分、例えば、A,F11,F2,D50,D55,D65,D75,D95に対してそれぞれ製作される。
【0020】
照明は色整合を目的とするシステムの重要な適用環境の一つであって、人間の認識特性に大きな影響を与える。表示装置で再現される色は周辺照明の影響により実際に認識される過程では測色器を用いて得られた値とは異なる値として認識される。このように実際の色認識が行われる状況を考慮して色処理を行うべきであり、そのためには周辺の照明成分を検出することが非常に重要となる。
【0021】
図4は、本発明の第1実施形態における照明成分の検出及び表示装置の色温度決めのためのフローチャートであり、周辺の照明成分を視覚的に検出する照明成分検出段階(ステップ41、42)と、検出された照明成分を用いて該当表示装置の色温度を決める色温度決め段階(ステップ43〜ステップ46)よりなる。
【0022】
図4に示されたフローチャートにより本発明の作用を次に説明する。すなわち、ステップ41では、色再現特性を得ようとする状態に表示装置の全ての調節端子を設定する。
【0023】
次に、ステップ42では、図2に示されたようなパッチセットIを用いて照明成分を検出する。この照明成分検出過程は、図5に示すように、与えられた環境のもとで照明成分を得るためにパッチセットIを用いて、パッチセットIのEパッチ、すなわち、等価エネルギースペクトル反射度を有するEパッチと同じ色相を有するパッチを選択する。この場合、選択されたパッチが現在の照明状態を示す。すなわち、各パッチに名付けられたのが照明成分である。例えば、EパッチとF2パッチが同じ色相に見えると、照明成分はF2となり、残りパッチは相異なる色相を有する。
【0024】
ステップ43では、ステップ42で検出された照明成分に対応するパッチセットIIを選択した後、パッチセットIIを表示装置のスクリーンに取り付ける (ステップ44)。ステップ45では、表示装置に取り付けられたパッチセットIIの透明部分に灰色を表示し、周辺の灰色パッチと類似した輝度を有するように表示装置のコントラストを調節する。ステップ46では、表示装置に表示された灰色と最も類似した色を有するパッチセットIIのパッチを一つ選択し、これにより、表示装置の色温度を決める。この色温度決め過程を図6に基づいてさらに詳しく説明する。
【0025】
図6において、図5で検出された照明F2に対応するように製作されたパッチセットIIを選択し、これを表示装置のスクリーン上に取り付ける。この際の表示装置は背景を50%灰色で表示し、パッチを取り付けた部分はパッチの輝度と類似した程度の輝度を示す灰色を表示する。次に、パッチセットIIの透明窓部分を通して見られる表示装置の灰色と周辺のパッチとの輝度が一定するように表示装置のコントラスト端子を調節する。この際、コントラスト端子の調節に応じて表示装置の色度は変わらないため、実際の使用時には適宜に再調整して用いてもよい。この場合、透明窓を通して見られる表示装置の色と最も類似した色を有するパッチを選択する。例えば、選択されたパッチD65の場合は、この表示装置の色温度はD65となる。
【0026】
図7は本発明の第2実施形態における照明成分を検出するために用いられる条件等色の色パッチセットを示すものである。条件等色の色パッチセットは“ref”で表現される参照パッチと、“meta”で表現される多数の条件等色対パッチで構成されている。なお、パッチの左側に示されたA,F2,F8,D65,F5,F7は照明成分を示す。参照パッチは特定の一つの色として各照明成分に対して同じである。すなわち、Aref,F2ref,F8ref,D65ref,F5ref,F7refパッチは同じ色である。各参照パッチに対応する条件等色対パッチは、該当照明成分のもとで参照パッチと同じ色に見える条件等色対である。一つの照明成分のもとでは、一対の参照パッチと条件等色対パッチのみが同じ色に見える。
【0027】
例えば、ある観察環境でパッチ“F5ref”とパッチ“F5meta”が同じく見えると、周辺照明成分は“F5”である。この条件等色現象を用いて表示装置の周辺照明成分を認識することができる。図7に示したものは一例に過ぎず、さらに多くの照明を検出するためには、さらに多くの条件等色対を用いればよい。この条件等色の色パッチセットはインキまたはペイントなどを用いて製作され、製作の条件は次のとおりである。
【0028】
“Aref”と“Ameta”パッチ対は標準照明A(相関色温度:2856°K)のもとで同じ色に見えるように製作される。“F2ref”と“F2meta”パッチ対は標準照明F2(相関色温度:4200°K)のもとで同じ色に見えるように製作され、“F8ref”と“F8meta”パッチ対は標準照明F8(相関色温度:5000°K)のもとで同じ色に見えるように製作される。また、“D65ref”と“D65meta”パッチ対は標準照明D65(相関色温度:6500°K)のもとで同じ色に見えるように製作される。“F5ref”と“F5meta”パッチ対は標準照明F5(相関色温度:6350°K)のもとで同じ色に見えるように製作され、“F7ref”と“F7meta”パッチ対は標準照明F7(相関色温度:6500°K)のもとで同じ色に見えるように製作される。この際、各々の照明成分のもとでは、一つのパッチ対のみが同じ色に見えるように製作される。かつ、各々のパッチは同様の濃度と光沢を有するように製作される。
【0029】
照明成分は色整合を目的とするシステムの重要な適用環境の一つであり、人間の認識特性に大きな影響を与える。表示装置で再現される色は周辺照明の影響により実際に認識される過程で測色器を用いて得られる値とは異なる値として認識される。このように実際に色認識が行われる状況を考慮して色処理を行う必要があるため、照明成分を検出することは非常に重要である。この周辺照明を得る方法は、図8に示されたとおりである。
【0030】
図8を参照すれば、与えられた環境のもとで照明成分を得るために条件等色の色パッチセットを用いる。この際、条件等色の色パッチセットで同じく見える参照パッチと条件等色パッチ対を探す。条件等色の色パッチセットで同じく見えるパッチ対から照明成分を容易に検出することができる。これは、照明成分の情報がそのパッチの左側に示されているためである。
【0031】
次に、検出された照明成分に応じてモニターの色温度を決める方法について説明する。
【0032】
色温度はxy色度座標システムで白色の色度として表現することができる。実際の表示装置の特性、すなわち、表示装置の色再現特性に対する各種の色度パラメータを検出し、検出されたパラメータをプロファイルするときに必要な色データは色温度でなく、白色の色度に基づく白色のCIE XYZ 三刺激(X,Y,Z)値である。
【0033】
表示装置の白色の色度をMCTxyとし、周辺照明成分の色度をVIxyとするとき、MCTxyは測色器を用いて表示装置の白色の色度を測色して得られるか、表示装置のセッテングにより決められる。現在、一部のモニターセットは自体的に数個の色温度に対応するように選択し得る。一方、VIxyは図8に示されたように、条件等色の色パッチセットを用いる周辺照明装置の検出により決められる。肉眼には表示装置のスクリーンから発散される光と周辺の照明成分が同時に入り、この光の相互作用により白色に対する感知が異なる。次の式2は二つの光の相互作用により発生する白色に対する変換比を示す。
【0034】
APSR=αTVdist ・・・ 式2
前記の式2で、APSRは表示装置の光と照明成分との相互作用に応じて人間が白色として感ずる色の変化を、色度座標上の二点MCTxyとVIxyとの距離に対する比として示す。αは適度の輝度(約60cd/m2)の周辺照明成分で1.237であり、周辺照明成分の輝度に応じて変わり、周辺照明成分が存在しない場合には0となる。TVdistは、MCTxyとVIxyとのユークリッド距離を示す。例えば、MCTxyの座標をxt,ytとし、VIxyの座標をxv,yvとすると、TVdistは次の式3のように表現し得る。
【0035】
【数2】
表示装置の光と照明成分との相互作用に応じて人間が白色として感ずる色(図9のAP′)の変化は、MCTxyからVIxy方向に起こる。この肉眼の適応現象に応じて表示装置の白色点の変化は、肉眼が白色に感ずる色の変化が起こる方向の反対方向に、言い換えれば、VIxyからMCTxy方向にAPSR*TVdistほど起こる。
【0036】
また、表示装置の色度変化は次のような過程により決められる。すなわち、第一に、MCTxyとVIxyがなす直線上でAPSR*TVdistの大きさほどMCTxyからVIxyの反対方向に白色点WPが移動する。第二に、この白色点WPが色度座標上で光源の経路、例えば、日光の軌跡上に位置するように光源の経路上の一点WP′にマッピングされる。このマッピングされた点WP′は再び決められた表示装置の白色の色度である。これを図9に図式的に示す。
【0037】
周辺照明成分の影響により変わる表示装置の白色の色度を決める過程を図9に示された座標値及び前記の式2、式3の座標値をそのまま用いて示すと、次のとおりである。
【0038】
【数3】
(xv−xt)>0であれば
WP⇒(WPx,WPy)=(xt−(APSR*TVdist),yt−(APSR*TVdist)であり、
(xv−xt)<0であれば
WP⇒(WPx,WPy)=(xt+(APSR*TVdist),yt+(APSR*TVdist)である。
【0039】
次に、WPからx軸に垂直に下す直線と光源の経路との接点をWPxfixとし、WPからx軸に平行な直線と光源の経路との接点のうちWPと近い点をWPyfixとして、その点の座標値を求める過程は次のとおりである。この点は光源の経路の一点であり、光源の経路は次の式4のように示すことができる。
【0040】
【数4】
y=−3.0x2+2.870x−0.275 ・・・ 式4
かつ、WPxfixの座標x,yは次の式5及び式6のように示すことができる。
【0041】
【数5】
また、WPxyfixの座標x,yは次の式7,式8及び式9のように示すことができる。
【0042】
【数6】
前記の式7〜式9から決められたWP′の色度座標値は二つの座標WPxfixとWPyfixとの区間線形化後に生成されたライン上に存在する中間地点を選択する次の式10により決められる。
【0043】
【数7】
すなわち、表示装置の白色の色度はMCTxyから周辺照明成分の影響によりWP′に変わる。このWP′は表示装置の特性化で白色の色度を記述するに用いられる。
【0044】
【発明の効果】
上述したように、本発明の第1実施形態ではパッチセットIとパッチセットIIとを用い、第2実施形態では条件等色の色パッチセットを用いて視覚的に周辺の照明成分を検出した後、検出された周辺の照明成分の影響を考慮して表示装置の白色の色度または色温度を再び決める。したがって、CMSなどの色整合システムで必要とする表示装置のプロファイルを生成するとき、測色器を用いることなく、周辺の照明成分を影響を考慮した表示装置の色温度、すなわち、白色の色情報を提供することができる。すなわち、表示装置のプロファイルの生成時、色度パラメータ中の一つである白色の色度を本発明の方法を用いて得た場合には、CMSなどを用いて色整合を得ようとする様々な応用ソウトウェアなどで測色器を用いて得られる色温度または色温度の選択が可能な表示装置セットにおいて使用者の選択により決められた白色の色度を用いる場合より、視覚的にさらに正確な色整合を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】色の認識に対する図式的表現を示す図面である。
【図2】本発明の第1実施形態において照明成分検出のために用いられるパッチセットIを示す図面である。
【図3】本発明の第1実施形態において表示装置の色温度決めのために用いられるパッチセットIIを示す図面である。
【図4】表示装置において本発明の第1実施形態による色温度決め方法を説明するためのフローチャートである。
【図5】本発明の第1実施形態による視覚的照明成分の検出段階を示す例示図である。
【図6】本発明の第1実施形態による表示装置の色温度決め段階を示す例示図である。
【図7】本発明の第2実施形態において照明成分検出のために用いられる条件等色の色パッチセットを示す図面である。
【図8】本発明の第2実施形態による視覚的照明成分の検出段階を示す例示図である。
【図9】本発明の第2実施形態による表示装置の白色の色度の変化を示すグラフである。
Claims (5)
- 各灰色パッチが一定の濃度を有して照明成分を検出する複数のパッチで構成されるパッチセットIと、与えられた照明(特定照明)のもとで前記パッチセットIを構成する各照明成分が放出する標準照明である中間色の灰色と条件等色対になるように製作されたパッチで構成されるパッチセットIIを得る段階と、
前記パッチセットIで等価エネルギースペクトル反射度を有するパッチと同一の色相を有するパッチを選択して周辺照明成分を視覚的に検出する照明成分検出段階と、
前記検出された照明成分に対応するパッチセットIIを選択した後、選択されたパッチセットIIを該当表示装置のスクリーンに取り付ける段階と、前記表示装置に取り付けられたパッチセットIIの透明部分に灰色を表示し、周辺の灰色パッチと類似した輝度を有するように表示装置のコントラストを調整する段階と、前記パッチセットIIで前記表示装置に表示された灰色と最も類似した色を有するパッチを選択し、選択されたパッチにより前記表示装置の色温度を決める色温度決め段階とからなることを特徴とするカラー表示装置における色温度決め方法。 - 各照明成分のもとで任意の参照パッチと同じ色に見える条件等色対パッチよりなる条件等色カラーパッチセットを得る段階と、
前記条件等色の色パッチセットのうち、同じく見えるパッチ対から周辺の照明成分を視覚的に検出する照明成分検出段階と、
前記検出された照明成分の影響を考慮して該当表示装置の白色の色度をMCTxyとし、前記周辺の照明成分の色度をVIxyとするとき、前記MCTxyを前記MCTxyとVIxyがなす直線上でMCTxyからVIxyの反対方向に位置する白色点(WP)に所定の距離ほど移動させる段階と、前記移動された白色点(WP)が色度座標で光源の経路上に位置するように前記光源の経路上の任意の点(WP’)に前記白色点(WP)をマッピングし、前記マッピングされた点(WP’)を前記表示装置の白色の色度として決める段階とからなることを特徴とするカラー表示装置における色温度決め方法。 - 前記所定の距離は、前記表示装置の光と照明成分との相互作用に応じて肉眼に白色に感ずる色の変化を色度座標上の二つの点、MCTxyとVIxyとの距離に対する比として示す値と、前記MCTxyとVIxyとのユークリッド距離とを乗算して得られることを特徴とする請求項2に記載のカラー表示装置における色温度決め方法。
- 前記マッピングされた点(WP’)の位置は、前記WPからx軸に垂直に下す直線と光源の経路上との接点をWPxfixとし、前記WPからy軸に垂直に下す光源の経路上との接点をWPyfixとするとき、二つの点WPxfix、WPyfixの区間線形化により生成されたラインの中間地点に設定することを特徴とする請求項2に記載のカラー表示装置における色温度決め方法。
- 前記光源の経路は日光の軌道を用いることを特徴とする請求項4に記載のカラー表示装置における色温度決め方法。
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