JP3986118B2 - 調色計量情報の表示方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給装置から色材を所定量計量して着色組成物を調製する調色計量における調色計量情報の表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料や着色料等の着色組成物は、幾つかの色材を組み合わせて配合することにより調製される。この際に、所望の色彩となるように調色するためには、色材の調合を精密に制御する必要がある。
【０００３】
一般に、調色作業は、目標色に到達するまでに、配合量の多い色材から順に配合していき、最後に微量成分を調整しながら添加し、色彩の変化を確認しながら試行錯誤のすえに所望の調色結果を得るものであり、勘と経験に頼らざるをえない熟練を要する作業であった。
【０００４】
例えば、自動車補修塗料は、修理や改修等の目的で自動車の外装の一部又は全部を塗装しなおす際に使用されるのであるが、通常、この自動車補修塗装においては、既に塗装されている表面色と同一の色を再現する必要がある。このため、補修用塗料の調色には、長年の経験と勘が要求され、極めて熟練を要する作業である。
【０００５】
一方、自動車は近年益々差異化が進み、車種の多様化とともに、塗装色や塗料の種類の多様化が進んだ。従って、補修用塗料の調色は、多様な塗料や塗色に対応することが益々要請されている。
【０００６】
また、自動車補修を業として行う場合には、補修の依頼を効率よく処理し、かつ、補修の精度を向上させて顧客の満足を獲得することが不可欠である。更に、調合作業の合理化を図るために、できるだけ熟練を不要にする作業方法の工夫、省力化、工程の合理化等の必要性が年々高まっている。
【０００７】
このような場合、上述の要請をともに満足させて補修作業を効率的なものにするためには、経験と勘にたよる作業をできるだけ少なくして、誰にでも高精度の調色を短時間で高能率に実行することを可能とするとともに、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなくより合理的な調色作業をすることができる実用性に富む調色システムの導入が強く望まれている。
【０００８】
しかしながら、コンピュータを利用して塗料配合の予想をする従来の技術では、予想配合に基づいて、目標色に一致する色彩や光輝感を得るために着色材や光輝材を調合する際の調色計量情報の表示が極めて不充分であり、所望する色彩と光輝感とを充分に一致させる配合を求めるためには、何度も調色計量を繰り返して、実際に塗板を作成して目標色との比較を目視により行って確認する作業が不可欠であった。
【０００９】
特に、自動車補修用塗料の調色は、創色カラーデザイン等の場合と異なり、補修対象車両に現に塗装されている塗装の色彩と一致することが厳しく求められている。この現実に既に塗装されている塗色は、経年変化による褪色や変色等の影響を受けて、塗装時の状態と同一ではないことが多く、従って、実際に調色して得られた塗色との比較により、補修対象車両の現実の塗色に一致するか否かを確認する必要がある。このため、目標配合に到達することができるまでには多くの試行回数を必要とし、調色作業の時間や手間が増大し、コスト上昇の要因ともなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の現状に鑑み、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなく、高精度の調色を短時間で高能率に実行できる効率的な調色作業を可能とする調色計量情報の表示方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、供給装置から色材を所定量計量して着色組成物を調製する調色計量における調色計量情報の表示方法であって、計量された色材からなる着色組成物の予測表示色を計量結果とともに前記調色計量の進行に従って表示装置に表示する調色計量情報の表示方法である。
【００１２】
本発明はまた、ソリッド系塗料においては、目標色を再現するための塗料配合を算出し、メタリック・パール系塗料においては、目標の色相と光輝感を再現するための塗料配合を算出し、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量して行う自動車補修塗料の調色計量の際に、所定量に達する途中の秤量中の塗料配合の予測反射率及び／又は予測色彩値を、コンピュータにより前記秤量と同時に予測計算し、前記予測計算された予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を、前記秤量の進行とともに表示装置に前記目標色と比較表示する自動車補修塗料の調色計量情報の表示方法でもある。以下に本発明を詳述する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、塗料、着色料等の着色組成物を調製する際に、構成色材を計量手段によって所定量計量する調色計量の過程において、調色計量情報を計量の進行に従って逐次表示する。本発明の方法は、典型的には図１により示すことができる。先ず、配合情報を計量手段に入力する（過程１）。上記計量手段としては、計量結果を即時に電気信号として取り出せるものであることが好ましく（過程２）、例えば、電子天秤等を好適に使用することができる。また、計量色材が流体である場合には、流量計等により計量することができる。その他、磁気的、光学的、電磁気的等の計量手段を適宜に採用することができる。
【００１４】
なお、本発明においては、上記構成色材は、図示しない供給装置から必要量を供給されて上記計量手段に導かれる。上記供給装置としては特に限定されず、供給開始及び供給停止の信号に対応して色材の供給を制御するものであることが好ましい。
【００１５】
次に、上記計量手段により計量された各色材量は、計量開始後に計量された全ての構成色材の量に対する各色材の配合割合に変換される。上記変換は、適当な計量間隔、例えば、一定量を計量するごとに、又は、一定時間間隔ごとに、全ての構成色材について、その時点において既に計量済の各色材の配合割合を計算することができる計算手段によりコンピュータで実行することができる。この段階は図１中、過程３に該当する。
【００１６】
なお、上記配合割合は、必ずしも計量手段により計量された配合である必要はなく、例えば、予め配合情報が知られている場合には、その既知の配合情報を用いることができる。この場合において、配合情報の入力は、数値の入力であってもよく、又は、表示画面のグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を利用して、例えば、スライダーの位置を動かして入力してもよく、表示バーの長さを変化させて入力してもよい。
【００１７】
上記過程３で変換されて得た各色材の配合割合にもとづいて、次に、予測分光反射率Ｒ（λ、θ）を計算する。式中、λは波長を表し、θは、適当な座標系で表した受光角を表す。この計算は、図示しないコンピュータを使用して実行される。この過程は図１中、過程４に該当する。以下、自動車補修塗料を例にとって、この過程を詳細に説明する。
【００１８】
自動車補修塗料の調色計量は、ソリッド系塗料においては、目標色を再現するための塗料配合を算出し、メタリック・パール系塗料においては、目標の色相と光輝感を再現するための塗料配合を算出し、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量して行う。
【００１９】
ソリッド系塗料である場合
調色する塗料がソリッド系塗料のものである場合、上記塗料配合割合に基づいて、後に説明する色彩データファイルから着色材の分光反射率を読み込んで、上記塗料配合割合の予測分光反射率を、以下に示すクベルカ・ムンクの光学濃度式を用いて予測計算する。
【００２０】
この場合において、クベルカ・ムンクの光学濃度式は、
（Ｋ／Ｓ）λ＝（１−Ｒλ）2 ／２Ｒλ （０＜Ｒλ＜１）
で表される。式中、（Ｋ／Ｓ）λは、波長λにおけるクベルカ・ムンクの光学濃度を表し、Ｒλは、波長λにおける反射率を表す。上記クベルカ・ムンクの光学濃度式により、上記色彩データファイル中の着色材基礎データの分光反射率を、着色層の吸収係数Ｋと散乱係数Ｓの比で示される光学濃度Ｋ／Ｓに変換し、ダンカンの混色理論式である２定数法により混合時の光学濃度を求め、更にこれを反射率に変換して所定配合の場合の予測分光反射率を求めることができる。
【００２１】
この際、予測精度をより向上させるために、サンダーソンの補正式を用いて樹脂層と空気層との界面で生じる影響を補正し、理想状態の反射率に変換した後、上記混色理論式を用いることができる。
【００２２】
メタリック・パール系塗料である場合
一方、目標とする塗色がメタリック・パール系塗料のものである場合、複数の着色材と光輝材とからなる塗料の調色をする必要がある。この際、目標色と目標光輝感とがともに目標塗色と一致するようにするために、着色材と光輝材との配合比は、
（ｉ）複数の受光角において測色可能な分光光度計を用いて、照射角と受光角との複数の組み合わせに対する目標塗色の分光反射率を測定し、
（ｉｉ）この分光反射率分布と一致するように、着色材と光輝材との配合から予測分光反射率を予測計算しつつ、着色材と光輝材との配合比を計算する。
【００２３】
上記（ｉ）の場合において、光輝材含有塗膜の目標塗色の測色は、照射光の照射角は一定とし、複数の受光角、例えば、ハイライト方向、正面方向、シェード方向を含む３〜４以上の受光角において測色可能な分光光度計、例えば、多角度分光光度計、変角分光光度計等を使用しておこなう。上記多角度分光光度計及び変角分光光度計は、照射光の照射角を固定して受光角の複数角度において測色を行うことが可能である。従って、得られる分光反射率Ｒは、一般に
Ｒ＝Ｒ（θin，θout ，λ）
と表すことができる。式中、θinは、試料面の法線方向からの照射角を表し、θout は、試料面の法線方向からの受光角を表し、λは、波長を表す。
【００２４】
上記（ｉｉ）の場合において、着色材と光輝材とをある所定比率で混合した場合の予測分光反射率を計算するには、予め、光輝材の基礎データ分光反射率Ｒｂ、及び、光輝材と混合した着色材について測色された基礎データ分光反射率Ｒｇを、コンピュータの記憶装置に格納しておく。これらの基礎データは、
Ｒｂ＝Ｒｂ（θ，λ，ｘ）
Ｒｇ＝Ｒｇ（θ，λ，ｘ，ｙ）
で表される。式中、θは、受光角θを表し、ｘは、光輝材の濃度を表し、ｙは、着色材の濃度を表し、λは、波長を表す。
【００２５】
また、光輝材含有塗色の分光反射率Ｒｂ、Ｒｇは、受光角が正反射に近い条件では、分光測色の測定値が容易に１００％を超えてしまう場合があるが、このために、本発明においては、配向−トラップモデルを適用して上記Ｒｂ、Ｒｇを定めることが好ましい。すなわち、塗料層内部では、照射光に対して、光輝材の形状や塗装条件によって様々な角度に散乱反射される。また、光輝材の空隙に入射した照射光は、空隙内でトラップされる。これらの要因を考慮にいれることにより、理想状態における光輝材の分光反射率Ｒｂtrueは、
Ｒｂtrue（θ，λ，ｘ）＝Ｉ0 （θ，λ）／Ｉ1 （λ）＝Ｃ（θ，λ）×〔１−Ｔｒ（λ，ｘ）〕×Ｒm （θ，λ）
となる。式中、Ｉ0 （θ，λ）は、波長λ、受光角θにおける観察光の受光エネルギーを表し、Ｉ1 （λ）は、波長λにおける観察光の照射エネルギーを表し、Ｃ（θ，λ）は、光輝材による光の散乱配向関数を表し、Ｔｒ（λ，ｘ）は、光輝材濃度ｘにおける観察光のトラップ効果を表し、Ｒm （θ，λ）は、光輝材の固有反射率を表す。上記Ｒｇについても、同様に理想状態における分光反射率Ｒｇtrueを求めることができる。
【００２６】
かくして、上述の補正等により求めた光輝材の基礎データ分光反射率Ｒｂ、及び、光輝材と混合した着色材についての基礎データ分光反射率Ｒｇから、着色材による吸収率Ａは、
Ａ＝Ｒｇ（θ，λ，ｘ，ｙ）−Ｒｂ（θ，λ，ｘ）
となる。透過性が高くて散乱能の低い着色材の場合、ランベルト−ベールの法則が成り立つと考えてよく、
Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）＝−ｌｏｇ（Ｔ）
である。式中、Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）は、光輝材と混合した着色材についての吸光度スペクトルを表し、Ｔは透過率であり、吸収率ＡとＴ＝Ａ−１の関係がある。このとき、塗料層内の光路長及び着色材の固有吸光度スペクトルを考慮することにより、
Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）＝Ｌ（θ，ｘ）・ｙ・Ａｂｓ（λ）
がなりたつ。式中、Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）は、上記と同様であり、Ｌ（θ，ｘ）は、塗料層内の光輝材を考慮した光路長を表す。Ａｂｓ（λ）は、着色材の固有吸光度スペクトルを表す。上記Ｌ（θ，ｘ）は、光輝材について、標準的な着色材を用いて予め求めておく。
【００２７】
上記考察に基づいて、ｎ種類の光輝材とｍ種類の着色材を配合した場合の吸光度スペクトルは、
ＡｂｓM （θ，λ，ｘ1 ，ｘ2 ・・・ｘn ，ｙ1 ，ｙ2 ・・・ｙm ）＝ΣＬi （θ，ｘi ）／Σｘi ・Σ〔ｙj ・Ａｂｓj （λ）〕
となる。式中、符号の意味は上記に準じる。和は、ｉについてｎまで、ｊについてｍまでとる。予測分光反射率は、従って、上記吸光度スペクトルＡｂｓM （θ，λ，ｘ1 ，ｘ2 ・・・ｘn ，ｙ1 ，ｙ2 ・・・ｙm ）から上記ランベルト−ベールの法則を考慮して求めることができる。図２中、１２の過程がこれを表す。
【００２８】
ところで、光輝材の添加量によって乱反射の程度が異なり、各受光角における分光反射率は変化する。通常、着色層内部に存在する光輝材の密度が高い程着色層内部の単位面積当たりの散乱能が高いので、光輝材による乱反射が増加し、従って光輝感が増大する。光輝材の添加量が充分多くなり、散乱能が飽和に達したなら、光輝材を更に添加してももはや光輝感は増加しない。従って、光輝材の添加量に対する光輝感の変化の関係は、飽和に達するまでは比例的であり、一次微分が正で二次微分が負の単調増加関数となる。そこで、光輝材の添加量を徐徐に増加させたときの各照射角と各受光角における分光反射率の基礎データを求めておき、下記式に示すように、この光輝材の濃度ｘと光輝感を表すフロップ値Ｆとの関係ｆによって、光輝材の濃度ｘに対するフロップ値Ｆを推定する。
Ｆ＝ｆ（ｘ）
式中、ｆは、フロップ値の推定関数である。図２中、１３の過程がこれを表す。
【００２９】
この場合、フロップ値の推定関数は、予め離散的に測定した光輝材の濃度に対するプロップ値を対応づけて求める。この対応づけは、例えば、一次補間等によることができる。この際、補間の精度を向上させるために、フロップ値Ｆを光輝材の添加量ｘに対して一次微分が正で二次微分がゼロに近い単調増加関数によってフロップ値Ｆ1 に変換しておくと、この変換されたフロップ値Ｆ1 は、光輝材の添加量に対して比例関係がよく成立するので、複数の光輝材を添加する場合に各変換されたフロップ値Ｆ1 の加法性が成立しやすく、従って、複数の光輝材を添加する場合のフロップ値の推定がより正確になるので好ましい。
【００３０】
かくして、着色材と光輝材とからなる塗料の配合を求めるに際して、光輝材の添加量の変化によって生じる各受光角における分光反射率の変化を考慮しつつ、目標分光反射率及び目標フロップ値となる配合を予測計算することができる。
【００３１】
このようにして理論的に求めた予測計算結果を、更に、ファジイ推論を用いた計算手法を導入して補正することにより、色合わせの精度の向上を実現することができる。この手法においては、予測分光反射率の計算を行う場合に、着色材や光輝材の配合及び塗装条件を変えて測定した変角分光反射率や多角度分光反射率をコンピュータのメモリ内に格納し、上記理論的に計算した予測結果との差をファジイ推論を使用して補正する。図２中、１４の過程がこれを表す。以下、この過程を詳述する。
【００３２】
図３にファジイ推論のブロック図を示す。ファジイ推論においては、曖昧性をファジイ集合論におけるメンバーシップ関数を用いて定義する。推論に応用する場合には、このメンバーシップ関数を用いてファジイプロダクションルールを定義する。このファジイプロダクションルールは、前件部と後件部とからなり、一般的には、下記式で表される。下記式は、簡単のため、前件部２、後件部１の場合について示す。
Ｒi ：ｉｆ ａ1 ｉｓ Ａi1 ａｎｄ ａ2 ｉｓ ａi2 ｔｈｅｎ ｂ ｉｓ
Ｂi （ｉ＝１，２・・・ｎ）
式中、Ｒi は、ｉ番目のファジイプロダクションルールを表し、ａ1 は、前件部１の概念を表し、ａ2 は、前件部２の概念を表し、Ａi1は、前件部１のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、Ａi2は、前件部２のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、ｂは、後件部の概念を表し、Ｂi は、後件部のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、ｎは、メンバーシップ関数（ファジイラベル）の数を表す。
上記補正を行う場合には、ファジイプロダクションルールの前件部は、着色材の種類、光輝材の種類及び膜厚からなり、後件部は、補正値となる。
【００３３】
前件部のファジイラベルは、着色材、白顔料、光輝材については、「多い」、「少ない」の表現であり、それに程度が加わる。塗膜の厚さｔについては、実測値であってもよく、又は、適当なインデックス、例えば、バーコーターの番号等であってもよい。想定される膜厚の範囲を想定し、これを等間隔又は不等間隔に分割してファジイラベルを設定する。光輝材については、最大添加量を想定して、これを等間隔又は不等間隔に分割してファジイラベルを設定することが好ましい。
【００３４】
後件部のファジイラベルは、ある条件で作成された塗板の実測分光反射率から計算される光学濃度と、作成条件から理論的に計算された光学濃度との差の程度を表すものである。
【００３５】
ファジイ推論においては、前件部の各概念について目標値と検索値との差からメンバーシップ関数により、各概念をファジイ化し、次に、予め決めておいたファジイプロダクションルールを用いて、例えば、着色材がやや多いなら、着色材をやや減らす等のように、状態に対する対策をどのようにとればよいかを決定する。これから、後件部のメンバーシップ関数を引き当てる。そして、引き当てられた関数から着色量の修正量を決定する。
【００３６】
フロップ値Ｆについても、フロップ値の補正関数をファジイ推論により求めることにより、正確な予測フロップ値Ｆを求めることができる。
【００３７】
かくして、上述により求めた波長λにおける理論計算を、実測の光学濃度により補正するための推論機構を構築することができ、特に、自動車補修塗料の調色計量においては、これにより、多角度分光光度計のデータを使用した場合であっても、目標色及び目的フロップ値に一致するための調色計算の精度及び時間を飛躍的に向上させることができる。
【００３８】
コンピュータを用いて上記予測分光反射率の計算を行うに際して、本発明においては、上記コンピュータ上に色彩データファイルが搭載されていることが好ましい。上記色彩データファイルは、少なくとも着色材基礎データファイル、光輝材基礎データファイル、白顔料基礎データファイル及び学習用実績データファイルからなる。
上記着色材基礎データファイル、光輝材基礎データファイル及び白顔料基礎データファイルは、各種着色材、光輝材及び白顔料の複数角度における可視光波長領域の分光反射率データからなる。上記分光反射率は、３〜４つの異なる受光角、例えば、試料の法線方向から４５°の角度で入射光を照射し、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°の受光角における測定値を使用することができる。また、変角分光光度計による測色データを使用することもできる。
【００３９】
上記学習用実績データファイルは、上述による予め作成した着色材と光輝材とからなる複数の適宜の配合比の試料塗板の複数の受光角における分光反射率及びその塗板作成時の塗布条件からなるものであり、ファジイ推論を用いた補正計算に利用される。
【００４０】
なお、本発明においては、上記コンピュータとしては特に限定されず、パーソナルコンピュータを使用することができる。上記パーソナルコンピュータとしては、例えば、クロック周波数が１６６ＭＨｚ以上のＣＰＵ、１６ＭＢ以上、好ましくは３２ＭＢ以上の内部メモリ及び１ＧＢ以上のハードディスク装置を装備したものを好適に使用することができる。
【００４１】
自動車補修塗料の調色計量においては、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量する。上記電子天秤としては特に限定されないが、防爆型電子天秤が好ましい。このとき、本発明においては、算出された塗料配合の予測表示色とともに、上記秤量の途中においても、色材の供給装置から電子天秤に供給されつつある色材の途中予想表示色を、計量結果と併せて、調色計量の進行につれてリアルタイムに表示装置に比較表示する。
以下、この途中予想表示色を表示装置に表示する方法について詳述する。
【００４２】
上記電子天秤により計量された色材量は、計量開始後に計量された全ての構成色材の量に対する各色材の配合割合に変換される。上記変換は、適当な計量間隔又は適当な時間間隔ごとに行われるが、予測分光反射率の計算時間を考慮して、例えば、０．１ｇを計量するごとに、又は、１秒ごとに行うことが適当である。上記変換は、全ての着色材及び光輝材について、その時点において既に計量済の全色材量に対する配合割合をコンピュータにより計算して行う。
【００４３】
上記過程で変換されて得た配合割合にもとづいて、次に、その配合の予測分光反射率Ｒ（λ、θ）を、上述した予測分光反射率の計算方法によって計算する。式中、λは波長を表し、θは、適当な座標系で表した受光角を表す。
【００４４】
次に、計算された予測分光反射率Ｒ（λ、θ）から、予測色彩値である三刺激値Ｘ（θ）、Ｙ（θ）、Ｚ（θ）を計算する。この過程は、図１中、過程５に該当する。予測分光反射率Ｒ（λ、θ）から、三刺激値Ｘ（θ）、Ｙ（θ）、Ｚ（θ）を計算するには、等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を用いて次式により求める。なお、この際、上記θとしては、適当な幾つかの受光角、例えば、法線方向から４５°入射に対して、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°を選択してそれぞれについて計算すればよい。以下の式においては、従って、θを省略する。
Ｘ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｘ（λ）ｄλ
Ｙ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｙ（λ）ｄλ
Ｚ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｚ（λ）ｄλ
式中、ｋは、Ｙの値がＲ（λ）＝１の白色完全拡散反射面（λ＝４００〜７００ｎｍ）において１となるように選ばれた定数である。Ｐ（λ）は、照明光の分光分布を表し、Ｒ（λ）は、上述の配合の予測分光反射率を表す。なお、積分は、可視光波長域について実行する。
【００４５】
次に、こうして求めた三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺをＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値に変換して、カラー表示装置に入力することができるカラー表示信号を求める。上記カラー表示信号は、表示装置にＲＧＢ入力として入力されるものである。
【００４６】
上記カラー表示信号は、フルカラー表示装置の場合、Ｒ、Ｇ、Ｂについて、それぞれ８ビットで表され０〜２５５の値をもつ。
【００４７】
三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを、Ｒ、Ｇ、Ｂ表色系の値に変換するための変換は、線型変換であって、３×３変換行列によって行うことができる。この過程は、図１中、過程６に該当する。
【００４８】
ところで、表示装置のカラー表示信号は、一般に、表示装置に表示される各色光の発光輝度と必ずしも比例関係にない。輝度が異なると人間の視覚では色彩が異なってみえるおそれがある。そこで、このような表示装置に特有のＲＧＢ信号レベルと発光輝度との関係を補正することが好ましい。例えば、ＣＲＴの場合、表示装置モニタの印加電圧と蛍光体発光輝度との関係は、線型ではなく、一般に印加電圧Ｖのγ乗に比例するといわれている。上記γは２〜３の値である。印加電圧は入力したＲＧＢ値に比例するので、ＲＧＢ値と蛍光体発光輝度との関係も同様であると考えられる。そこで、この関係を線型にするガンマ補正をおこなう。上記ガンマ補正は、ルックアップテーブル法又は回帰式から求める方法により行われる。また、更に、視感補正を施すことが好ましい。
【００４９】
従って、三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺからＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値への変換は、これらの補正を考慮して、以下の式により行われる。すなわち、まず、下記式（１）によりＸ、Ｙ、ＺをＲ′、Ｇ′、Ｂ′に変換する。そして、この変換されたＲ′、Ｇ′、Ｂ′について、下記式（２）によりガンマ補正及び視感補正を施し、目的のＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値を得る。
【００５０】
【数１】
【００５１】
【数２】
【００５２】
式中、Ｍは、表示装置の特性を考慮して得られる３×３変換行列を表し、αは、定数であり、γR 、γG 、γB は、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するγ補正係数を表し、ＣR ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣG ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣB ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、表示色と実体色を合致させるための補正項であって、予め測色した物体色を表示装置に表示し、視感上一致するＲ、Ｇ、Ｂ信号との差分を求め、関数化したものを表す。
【００５３】
かくして求めたＲ、Ｇ、Ｂ値による予測表示色を表示装置に、計量結果とともに、好ましくは、調色目標色の表示色及び／又は色彩数値とともに同時に表示する。上記表示色の表示方法としては、メタリック・パール系塗料については、複数の受光角毎に、予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を表示し、例えば、ハイライト方向、正面方向、シェード方向を含む複数の受光角、例えば、試料面の法線方向から４５°の角度で入射光を照射し、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°の受光角における表示色を画面上に表示してもよく、又は、上記複数の受光角における予測反射率又は予測色彩値から線型補間して得た反射率又は色彩値から表示色を算出して、ハイライト方向から正面方向を経てシェード方向に至る所定の受光角度範囲内における表示色を一連の画像として表示してもよく、例えば、正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に表示色を表示してもよい。この場合において、上記θの値が２０°、４５°、７５°及び１１０°以外の場合の表示色については、線型補間法により求めることができる。上記線型補間法は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ値について、それぞれ、θが２０°における値と４５°における値とを用いて、θが２０°〜４５°の範囲について、適当な線型関数を使用して行うことができる。
【００５４】
この場合において、予測表示色や調色目標色の表示色とともにその表示色の色彩数値を、例えば、Ｘ、Ｙ、ＺやＬ＊ａ＊ｂ＊等の形式によって同時に表示することもできる。このように表示色を色彩数値で表示することにより、より正確な色彩把握が可能となる。
【００５５】
上記計量結果としては、計量重量を表示してもよく、又は、例えば、計量重量に対応する視覚的表示、例えば、バーの長さやスライダ表示の位置等の変化により表示してもよい。
【００５６】
本発明の表示方法は、調色計算により得られた目標配合に基づいて電子天秤で配合成分を秤量する過程において、秤量中における配合に対応する予測再現色を目標色とともに即時にカラー表示装置上に各受光角毎に、又は、所定の受光角度範囲において表示色を一連の画像として表示することにより、目標色とともに比較表示することができるので、秤量中に、その秤量中の配合に対応する色彩が目標色にどの程度近づいたかを視覚的に判断してより効率的な調色を実現することができる。
【００５７】
また、調色の修正において、配合数値のみでは知ることが困難な予測再現色を表示することができるので、何度も調色計量を繰り返して、実際の塗板と目標色との比較を行って確認する作業の負担を軽減することができる。特に、試行錯誤を必要とする修正調合において、調色の収束を容易に図ることができるので、自動車補修塗料の調色において、調色作業時間の短縮を図ることができる。すなわち、補修対象車両に現に塗装されている塗色は、経年変化による退色や変色等の影響を受けて塗装時の状態と同一ではないことが多く、従って、実際に調色して得られた塗色との比較により、補修対象車両の現実の塗色に一致するか否かを視覚的に確認する必要がある場合に、簡便に視覚的判断を行うことができる。
【００５８】
更に、本発明の方法によれば、塗料配合を所望のものに変更又は修正した場合に、表示色にいかなる変化が生じるかを瞬時に視覚的に確認することができるので、配合の相違による塗色の変化、例えば、特定の色材の配合量を変化させていく場合の配合塗色の変化を直ちに視覚的に確認することが可能となる。この場合、例えば、配合数値を入力して表示色を確認したり、又は、表示画面のグラフィックユーザーインターフェイスを利用して、例えば、スライダーの位置を動かしたり、表示バーの長さを変化させて、特定の着色材の添加につれて表示色がどのように変化するかを視覚的に確認することがてきる。従って、調色作業を容易に習得するための教習支援を行うことができる。
【００５９】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
パーソナルコンピュータ（ＣＰＵ１６６ＭＨｚ、メモリ３２ＭＢ、ウインドウズ’９５搭載）、液晶フルカラー表示装置及び電子天秤（ザルトリウス社製、最小秤量０．１ｇ、最大秤量７．２ｋｇ）をセットし、上記パーソナルコンピュータに、光輝材含有塗料の調色計算をおこなうことができるファジイ推論を使用した調色計算機構、及び、光輝材と着色材の色彩データファイルを搭載した。
データベースの作成
光輝材と着色材の色彩データファイルには、表１の着色材及び光輝材について、表１に示す濃度における測色データを搭載した。
【００６１】
【表１】
【００６２】
また、ファジイ推論のために、１８種の実際の塗板についての測色データを実績データとして搭載した。なお、測色は、予め下塗り塗装を施した装板にメタリック系塗料を塗布して得た試料塗板を多角度分光光度計（ＣＥ−７４１、マクベス社製）を使用して、４００〜７００ｎｍを１０ｎｍ毎に、正反射方向から２０°、４５°及び１１０°の受光角について行った。
【００６３】
カラーマッチングの実行
多角度分光光度計の測色プローブで目標塗色を測色後、多角度分光光度計の測色プローブをドッキングステーションにセットしてデータをコンピュータに入力した後、配合計算指示を与えた。指示後、約１０秒で初回計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。この塗料を塗布して目標塗板と同様にして塗板を作成した。次に、この初回計算結果にもとづいて修正計算を行い、指示後、約８秒で第二回目の計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。
【００６４】
調色情報の表示
上記初回計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に、表示色を一つの画像としてフルカラー表示装置上に表示した。同時に、目標色についても正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に、表示色を一つの画像としてフルカラー表示装置上に予想配合色と対比的に表示した。また、秤量中の着色材と光輝材の計量結果を、目標量の値とともに、逐次計量の進行に対応して同時に数値表示した。この際、各着色材及び光輝材の添加量を、画面上で表示バーの長さの変化によっても表示した。
【００６５】
次に、この初回計算結果にもとづいて修正計算を行い、指示後、約８秒で第二回目の計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。また、上記第二回目の計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、上記と同様にして目標色とともに、表示装置上に表示して目視により確認した。
【００６６】
これらの調色計量中において、表示装置上の比較表示を観察したところ、調色計量中の表示色が計量の進行につれて連続的に変化し、各色材の添加による表示色の変化の様子を視認することができた。また、各色材の添加量を表示バーの長さの変化により視覚的に容易に確認することができ、調色過程を視覚的に把握することができた。
【００６７】
また、第二回目の計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、目標色とともに、表示装置上に表示して目視により確認したところ、差異を視認することができないレベルであった。第二回目の配合計算結果により調製した塗板と目標塗板とを測色した結果、色差ΔＥが２０°で１．９８、４５°で１．０７、１１０°で１．０３であり、この結果、表示装置上に表示される表示色は、塗板の測色結果とよく一致していることが確認できた。
【００６８】
【発明の効果】
本発明により、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなく、高精度の調色を短時間で高能率に実行することを可能とする効率的な調色作業をするための調色計量情報の表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示方法を表すブロック図。
【図２】本発明の自動車補修塗料の調色情報の表示方法におけるカラーマッチッグ過程を表すブロック図。
【図３】本発明の自動車補修塗料の調色情報の表示方法におけるカラーマッチッグ過程のファジイ推論による予測反射率の補正過程を表すブロック図。
【発明の属する技術分野】
本発明は、供給装置から色材を所定量計量して着色組成物を調製する調色計量における調色計量情報の表示方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
塗料や着色料等の着色組成物は、幾つかの色材を組み合わせて配合することにより調製される。この際に、所望の色彩となるように調色するためには、色材の調合を精密に制御する必要がある。
【０００３】
一般に、調色作業は、目標色に到達するまでに、配合量の多い色材から順に配合していき、最後に微量成分を調整しながら添加し、色彩の変化を確認しながら試行錯誤のすえに所望の調色結果を得るものであり、勘と経験に頼らざるをえない熟練を要する作業であった。
【０００４】
例えば、自動車補修塗料は、修理や改修等の目的で自動車の外装の一部又は全部を塗装しなおす際に使用されるのであるが、通常、この自動車補修塗装においては、既に塗装されている表面色と同一の色を再現する必要がある。このため、補修用塗料の調色には、長年の経験と勘が要求され、極めて熟練を要する作業である。
【０００５】
一方、自動車は近年益々差異化が進み、車種の多様化とともに、塗装色や塗料の種類の多様化が進んだ。従って、補修用塗料の調色は、多様な塗料や塗色に対応することが益々要請されている。
【０００６】
また、自動車補修を業として行う場合には、補修の依頼を効率よく処理し、かつ、補修の精度を向上させて顧客の満足を獲得することが不可欠である。更に、調合作業の合理化を図るために、できるだけ熟練を不要にする作業方法の工夫、省力化、工程の合理化等の必要性が年々高まっている。
【０００７】
このような場合、上述の要請をともに満足させて補修作業を効率的なものにするためには、経験と勘にたよる作業をできるだけ少なくして、誰にでも高精度の調色を短時間で高能率に実行することを可能とするとともに、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなくより合理的な調色作業をすることができる実用性に富む調色システムの導入が強く望まれている。
【０００８】
しかしながら、コンピュータを利用して塗料配合の予想をする従来の技術では、予想配合に基づいて、目標色に一致する色彩や光輝感を得るために着色材や光輝材を調合する際の調色計量情報の表示が極めて不充分であり、所望する色彩と光輝感とを充分に一致させる配合を求めるためには、何度も調色計量を繰り返して、実際に塗板を作成して目標色との比較を目視により行って確認する作業が不可欠であった。
【０００９】
特に、自動車補修用塗料の調色は、創色カラーデザイン等の場合と異なり、補修対象車両に現に塗装されている塗装の色彩と一致することが厳しく求められている。この現実に既に塗装されている塗色は、経年変化による褪色や変色等の影響を受けて、塗装時の状態と同一ではないことが多く、従って、実際に調色して得られた塗色との比較により、補修対象車両の現実の塗色に一致するか否かを確認する必要がある。このため、目標配合に到達することができるまでには多くの試行回数を必要とし、調色作業の時間や手間が増大し、コスト上昇の要因ともなっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の現状に鑑み、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなく、高精度の調色を短時間で高能率に実行できる効率的な調色作業を可能とする調色計量情報の表示方法を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、供給装置から色材を所定量計量して着色組成物を調製する調色計量における調色計量情報の表示方法であって、計量された色材からなる着色組成物の予測表示色を計量結果とともに前記調色計量の進行に従って表示装置に表示する調色計量情報の表示方法である。
【００１２】
本発明はまた、ソリッド系塗料においては、目標色を再現するための塗料配合を算出し、メタリック・パール系塗料においては、目標の色相と光輝感を再現するための塗料配合を算出し、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量して行う自動車補修塗料の調色計量の際に、所定量に達する途中の秤量中の塗料配合の予測反射率及び／又は予測色彩値を、コンピュータにより前記秤量と同時に予測計算し、前記予測計算された予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を、前記秤量の進行とともに表示装置に前記目標色と比較表示する自動車補修塗料の調色計量情報の表示方法でもある。以下に本発明を詳述する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明においては、塗料、着色料等の着色組成物を調製する際に、構成色材を計量手段によって所定量計量する調色計量の過程において、調色計量情報を計量の進行に従って逐次表示する。本発明の方法は、典型的には図１により示すことができる。先ず、配合情報を計量手段に入力する（過程１）。上記計量手段としては、計量結果を即時に電気信号として取り出せるものであることが好ましく（過程２）、例えば、電子天秤等を好適に使用することができる。また、計量色材が流体である場合には、流量計等により計量することができる。その他、磁気的、光学的、電磁気的等の計量手段を適宜に採用することができる。
【００１４】
なお、本発明においては、上記構成色材は、図示しない供給装置から必要量を供給されて上記計量手段に導かれる。上記供給装置としては特に限定されず、供給開始及び供給停止の信号に対応して色材の供給を制御するものであることが好ましい。
【００１５】
次に、上記計量手段により計量された各色材量は、計量開始後に計量された全ての構成色材の量に対する各色材の配合割合に変換される。上記変換は、適当な計量間隔、例えば、一定量を計量するごとに、又は、一定時間間隔ごとに、全ての構成色材について、その時点において既に計量済の各色材の配合割合を計算することができる計算手段によりコンピュータで実行することができる。この段階は図１中、過程３に該当する。
【００１６】
なお、上記配合割合は、必ずしも計量手段により計量された配合である必要はなく、例えば、予め配合情報が知られている場合には、その既知の配合情報を用いることができる。この場合において、配合情報の入力は、数値の入力であってもよく、又は、表示画面のグラフィックユーザーインターフェイス（ＧＵＩ）を利用して、例えば、スライダーの位置を動かして入力してもよく、表示バーの長さを変化させて入力してもよい。
【００１７】
上記過程３で変換されて得た各色材の配合割合にもとづいて、次に、予測分光反射率Ｒ（λ、θ）を計算する。式中、λは波長を表し、θは、適当な座標系で表した受光角を表す。この計算は、図示しないコンピュータを使用して実行される。この過程は図１中、過程４に該当する。以下、自動車補修塗料を例にとって、この過程を詳細に説明する。
【００１８】
自動車補修塗料の調色計量は、ソリッド系塗料においては、目標色を再現するための塗料配合を算出し、メタリック・パール系塗料においては、目標の色相と光輝感を再現するための塗料配合を算出し、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量して行う。
【００１９】
ソリッド系塗料である場合
調色する塗料がソリッド系塗料のものである場合、上記塗料配合割合に基づいて、後に説明する色彩データファイルから着色材の分光反射率を読み込んで、上記塗料配合割合の予測分光反射率を、以下に示すクベルカ・ムンクの光学濃度式を用いて予測計算する。
【００２０】
この場合において、クベルカ・ムンクの光学濃度式は、
（Ｋ／Ｓ）λ＝（１−Ｒλ）2 ／２Ｒλ （０＜Ｒλ＜１）
で表される。式中、（Ｋ／Ｓ）λは、波長λにおけるクベルカ・ムンクの光学濃度を表し、Ｒλは、波長λにおける反射率を表す。上記クベルカ・ムンクの光学濃度式により、上記色彩データファイル中の着色材基礎データの分光反射率を、着色層の吸収係数Ｋと散乱係数Ｓの比で示される光学濃度Ｋ／Ｓに変換し、ダンカンの混色理論式である２定数法により混合時の光学濃度を求め、更にこれを反射率に変換して所定配合の場合の予測分光反射率を求めることができる。
【００２１】
この際、予測精度をより向上させるために、サンダーソンの補正式を用いて樹脂層と空気層との界面で生じる影響を補正し、理想状態の反射率に変換した後、上記混色理論式を用いることができる。
【００２２】
メタリック・パール系塗料である場合
一方、目標とする塗色がメタリック・パール系塗料のものである場合、複数の着色材と光輝材とからなる塗料の調色をする必要がある。この際、目標色と目標光輝感とがともに目標塗色と一致するようにするために、着色材と光輝材との配合比は、
（ｉ）複数の受光角において測色可能な分光光度計を用いて、照射角と受光角との複数の組み合わせに対する目標塗色の分光反射率を測定し、
（ｉｉ）この分光反射率分布と一致するように、着色材と光輝材との配合から予測分光反射率を予測計算しつつ、着色材と光輝材との配合比を計算する。
【００２３】
上記（ｉ）の場合において、光輝材含有塗膜の目標塗色の測色は、照射光の照射角は一定とし、複数の受光角、例えば、ハイライト方向、正面方向、シェード方向を含む３〜４以上の受光角において測色可能な分光光度計、例えば、多角度分光光度計、変角分光光度計等を使用しておこなう。上記多角度分光光度計及び変角分光光度計は、照射光の照射角を固定して受光角の複数角度において測色を行うことが可能である。従って、得られる分光反射率Ｒは、一般に
Ｒ＝Ｒ（θin，θout ，λ）
と表すことができる。式中、θinは、試料面の法線方向からの照射角を表し、θout は、試料面の法線方向からの受光角を表し、λは、波長を表す。
【００２４】
上記（ｉｉ）の場合において、着色材と光輝材とをある所定比率で混合した場合の予測分光反射率を計算するには、予め、光輝材の基礎データ分光反射率Ｒｂ、及び、光輝材と混合した着色材について測色された基礎データ分光反射率Ｒｇを、コンピュータの記憶装置に格納しておく。これらの基礎データは、
Ｒｂ＝Ｒｂ（θ，λ，ｘ）
Ｒｇ＝Ｒｇ（θ，λ，ｘ，ｙ）
で表される。式中、θは、受光角θを表し、ｘは、光輝材の濃度を表し、ｙは、着色材の濃度を表し、λは、波長を表す。
【００２５】
また、光輝材含有塗色の分光反射率Ｒｂ、Ｒｇは、受光角が正反射に近い条件では、分光測色の測定値が容易に１００％を超えてしまう場合があるが、このために、本発明においては、配向−トラップモデルを適用して上記Ｒｂ、Ｒｇを定めることが好ましい。すなわち、塗料層内部では、照射光に対して、光輝材の形状や塗装条件によって様々な角度に散乱反射される。また、光輝材の空隙に入射した照射光は、空隙内でトラップされる。これらの要因を考慮にいれることにより、理想状態における光輝材の分光反射率Ｒｂtrueは、
Ｒｂtrue（θ，λ，ｘ）＝Ｉ0 （θ，λ）／Ｉ1 （λ）＝Ｃ（θ，λ）×〔１−Ｔｒ（λ，ｘ）〕×Ｒm （θ，λ）
となる。式中、Ｉ0 （θ，λ）は、波長λ、受光角θにおける観察光の受光エネルギーを表し、Ｉ1 （λ）は、波長λにおける観察光の照射エネルギーを表し、Ｃ（θ，λ）は、光輝材による光の散乱配向関数を表し、Ｔｒ（λ，ｘ）は、光輝材濃度ｘにおける観察光のトラップ効果を表し、Ｒm （θ，λ）は、光輝材の固有反射率を表す。上記Ｒｇについても、同様に理想状態における分光反射率Ｒｇtrueを求めることができる。
【００２６】
かくして、上述の補正等により求めた光輝材の基礎データ分光反射率Ｒｂ、及び、光輝材と混合した着色材についての基礎データ分光反射率Ｒｇから、着色材による吸収率Ａは、
Ａ＝Ｒｇ（θ，λ，ｘ，ｙ）−Ｒｂ（θ，λ，ｘ）
となる。透過性が高くて散乱能の低い着色材の場合、ランベルト−ベールの法則が成り立つと考えてよく、
Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）＝−ｌｏｇ（Ｔ）
である。式中、Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）は、光輝材と混合した着色材についての吸光度スペクトルを表し、Ｔは透過率であり、吸収率ＡとＴ＝Ａ−１の関係がある。このとき、塗料層内の光路長及び着色材の固有吸光度スペクトルを考慮することにより、
Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）＝Ｌ（θ，ｘ）・ｙ・Ａｂｓ（λ）
がなりたつ。式中、Ａｂｓ（θ，λ，ｘ，ｙ）は、上記と同様であり、Ｌ（θ，ｘ）は、塗料層内の光輝材を考慮した光路長を表す。Ａｂｓ（λ）は、着色材の固有吸光度スペクトルを表す。上記Ｌ（θ，ｘ）は、光輝材について、標準的な着色材を用いて予め求めておく。
【００２７】
上記考察に基づいて、ｎ種類の光輝材とｍ種類の着色材を配合した場合の吸光度スペクトルは、
ＡｂｓM （θ，λ，ｘ1 ，ｘ2 ・・・ｘn ，ｙ1 ，ｙ2 ・・・ｙm ）＝ΣＬi （θ，ｘi ）／Σｘi ・Σ〔ｙj ・Ａｂｓj （λ）〕
となる。式中、符号の意味は上記に準じる。和は、ｉについてｎまで、ｊについてｍまでとる。予測分光反射率は、従って、上記吸光度スペクトルＡｂｓM （θ，λ，ｘ1 ，ｘ2 ・・・ｘn ，ｙ1 ，ｙ2 ・・・ｙm ）から上記ランベルト−ベールの法則を考慮して求めることができる。図２中、１２の過程がこれを表す。
【００２８】
ところで、光輝材の添加量によって乱反射の程度が異なり、各受光角における分光反射率は変化する。通常、着色層内部に存在する光輝材の密度が高い程着色層内部の単位面積当たりの散乱能が高いので、光輝材による乱反射が増加し、従って光輝感が増大する。光輝材の添加量が充分多くなり、散乱能が飽和に達したなら、光輝材を更に添加してももはや光輝感は増加しない。従って、光輝材の添加量に対する光輝感の変化の関係は、飽和に達するまでは比例的であり、一次微分が正で二次微分が負の単調増加関数となる。そこで、光輝材の添加量を徐徐に増加させたときの各照射角と各受光角における分光反射率の基礎データを求めておき、下記式に示すように、この光輝材の濃度ｘと光輝感を表すフロップ値Ｆとの関係ｆによって、光輝材の濃度ｘに対するフロップ値Ｆを推定する。
Ｆ＝ｆ（ｘ）
式中、ｆは、フロップ値の推定関数である。図２中、１３の過程がこれを表す。
【００２９】
この場合、フロップ値の推定関数は、予め離散的に測定した光輝材の濃度に対するプロップ値を対応づけて求める。この対応づけは、例えば、一次補間等によることができる。この際、補間の精度を向上させるために、フロップ値Ｆを光輝材の添加量ｘに対して一次微分が正で二次微分がゼロに近い単調増加関数によってフロップ値Ｆ1 に変換しておくと、この変換されたフロップ値Ｆ1 は、光輝材の添加量に対して比例関係がよく成立するので、複数の光輝材を添加する場合に各変換されたフロップ値Ｆ1 の加法性が成立しやすく、従って、複数の光輝材を添加する場合のフロップ値の推定がより正確になるので好ましい。
【００３０】
かくして、着色材と光輝材とからなる塗料の配合を求めるに際して、光輝材の添加量の変化によって生じる各受光角における分光反射率の変化を考慮しつつ、目標分光反射率及び目標フロップ値となる配合を予測計算することができる。
【００３１】
このようにして理論的に求めた予測計算結果を、更に、ファジイ推論を用いた計算手法を導入して補正することにより、色合わせの精度の向上を実現することができる。この手法においては、予測分光反射率の計算を行う場合に、着色材や光輝材の配合及び塗装条件を変えて測定した変角分光反射率や多角度分光反射率をコンピュータのメモリ内に格納し、上記理論的に計算した予測結果との差をファジイ推論を使用して補正する。図２中、１４の過程がこれを表す。以下、この過程を詳述する。
【００３２】
図３にファジイ推論のブロック図を示す。ファジイ推論においては、曖昧性をファジイ集合論におけるメンバーシップ関数を用いて定義する。推論に応用する場合には、このメンバーシップ関数を用いてファジイプロダクションルールを定義する。このファジイプロダクションルールは、前件部と後件部とからなり、一般的には、下記式で表される。下記式は、簡単のため、前件部２、後件部１の場合について示す。
Ｒi ：ｉｆ ａ1 ｉｓ Ａi1 ａｎｄ ａ2 ｉｓ ａi2 ｔｈｅｎ ｂ ｉｓ
Ｂi （ｉ＝１，２・・・ｎ）
式中、Ｒi は、ｉ番目のファジイプロダクションルールを表し、ａ1 は、前件部１の概念を表し、ａ2 は、前件部２の概念を表し、Ａi1は、前件部１のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、Ａi2は、前件部２のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、ｂは、後件部の概念を表し、Ｂi は、後件部のｉ番目のメンバーシップ関数（ファジイラベル）を表し、ｎは、メンバーシップ関数（ファジイラベル）の数を表す。
上記補正を行う場合には、ファジイプロダクションルールの前件部は、着色材の種類、光輝材の種類及び膜厚からなり、後件部は、補正値となる。
【００３３】
前件部のファジイラベルは、着色材、白顔料、光輝材については、「多い」、「少ない」の表現であり、それに程度が加わる。塗膜の厚さｔについては、実測値であってもよく、又は、適当なインデックス、例えば、バーコーターの番号等であってもよい。想定される膜厚の範囲を想定し、これを等間隔又は不等間隔に分割してファジイラベルを設定する。光輝材については、最大添加量を想定して、これを等間隔又は不等間隔に分割してファジイラベルを設定することが好ましい。
【００３４】
後件部のファジイラベルは、ある条件で作成された塗板の実測分光反射率から計算される光学濃度と、作成条件から理論的に計算された光学濃度との差の程度を表すものである。
【００３５】
ファジイ推論においては、前件部の各概念について目標値と検索値との差からメンバーシップ関数により、各概念をファジイ化し、次に、予め決めておいたファジイプロダクションルールを用いて、例えば、着色材がやや多いなら、着色材をやや減らす等のように、状態に対する対策をどのようにとればよいかを決定する。これから、後件部のメンバーシップ関数を引き当てる。そして、引き当てられた関数から着色量の修正量を決定する。
【００３６】
フロップ値Ｆについても、フロップ値の補正関数をファジイ推論により求めることにより、正確な予測フロップ値Ｆを求めることができる。
【００３７】
かくして、上述により求めた波長λにおける理論計算を、実測の光学濃度により補正するための推論機構を構築することができ、特に、自動車補修塗料の調色計量においては、これにより、多角度分光光度計のデータを使用した場合であっても、目標色及び目的フロップ値に一致するための調色計算の精度及び時間を飛躍的に向上させることができる。
【００３８】
コンピュータを用いて上記予測分光反射率の計算を行うに際して、本発明においては、上記コンピュータ上に色彩データファイルが搭載されていることが好ましい。上記色彩データファイルは、少なくとも着色材基礎データファイル、光輝材基礎データファイル、白顔料基礎データファイル及び学習用実績データファイルからなる。
上記着色材基礎データファイル、光輝材基礎データファイル及び白顔料基礎データファイルは、各種着色材、光輝材及び白顔料の複数角度における可視光波長領域の分光反射率データからなる。上記分光反射率は、３〜４つの異なる受光角、例えば、試料の法線方向から４５°の角度で入射光を照射し、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°の受光角における測定値を使用することができる。また、変角分光光度計による測色データを使用することもできる。
【００３９】
上記学習用実績データファイルは、上述による予め作成した着色材と光輝材とからなる複数の適宜の配合比の試料塗板の複数の受光角における分光反射率及びその塗板作成時の塗布条件からなるものであり、ファジイ推論を用いた補正計算に利用される。
【００４０】
なお、本発明においては、上記コンピュータとしては特に限定されず、パーソナルコンピュータを使用することができる。上記パーソナルコンピュータとしては、例えば、クロック周波数が１６６ＭＨｚ以上のＣＰＵ、１６ＭＢ以上、好ましくは３２ＭＢ以上の内部メモリ及び１ＧＢ以上のハードディスク装置を装備したものを好適に使用することができる。
【００４１】
自動車補修塗料の調色計量においては、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量する。上記電子天秤としては特に限定されないが、防爆型電子天秤が好ましい。このとき、本発明においては、算出された塗料配合の予測表示色とともに、上記秤量の途中においても、色材の供給装置から電子天秤に供給されつつある色材の途中予想表示色を、計量結果と併せて、調色計量の進行につれてリアルタイムに表示装置に比較表示する。
以下、この途中予想表示色を表示装置に表示する方法について詳述する。
【００４２】
上記電子天秤により計量された色材量は、計量開始後に計量された全ての構成色材の量に対する各色材の配合割合に変換される。上記変換は、適当な計量間隔又は適当な時間間隔ごとに行われるが、予測分光反射率の計算時間を考慮して、例えば、０．１ｇを計量するごとに、又は、１秒ごとに行うことが適当である。上記変換は、全ての着色材及び光輝材について、その時点において既に計量済の全色材量に対する配合割合をコンピュータにより計算して行う。
【００４３】
上記過程で変換されて得た配合割合にもとづいて、次に、その配合の予測分光反射率Ｒ（λ、θ）を、上述した予測分光反射率の計算方法によって計算する。式中、λは波長を表し、θは、適当な座標系で表した受光角を表す。
【００４４】
次に、計算された予測分光反射率Ｒ（λ、θ）から、予測色彩値である三刺激値Ｘ（θ）、Ｙ（θ）、Ｚ（θ）を計算する。この過程は、図１中、過程５に該当する。予測分光反射率Ｒ（λ、θ）から、三刺激値Ｘ（θ）、Ｙ（θ）、Ｚ（θ）を計算するには、等色関数ｘ（λ）、ｙ（λ）、ｚ（λ）を用いて次式により求める。なお、この際、上記θとしては、適当な幾つかの受光角、例えば、法線方向から４５°入射に対して、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°を選択してそれぞれについて計算すればよい。以下の式においては、従って、θを省略する。
Ｘ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｘ（λ）ｄλ
Ｙ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｙ（λ）ｄλ
Ｚ＝ｋ∫Ｒ（λ）・Ｐ（λ）・ｚ（λ）ｄλ
式中、ｋは、Ｙの値がＲ（λ）＝１の白色完全拡散反射面（λ＝４００〜７００ｎｍ）において１となるように選ばれた定数である。Ｐ（λ）は、照明光の分光分布を表し、Ｒ（λ）は、上述の配合の予測分光反射率を表す。なお、積分は、可視光波長域について実行する。
【００４５】
次に、こうして求めた三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺをＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値に変換して、カラー表示装置に入力することができるカラー表示信号を求める。上記カラー表示信号は、表示装置にＲＧＢ入力として入力されるものである。
【００４６】
上記カラー表示信号は、フルカラー表示装置の場合、Ｒ、Ｇ、Ｂについて、それぞれ８ビットで表され０〜２５５の値をもつ。
【００４７】
三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを、Ｒ、Ｇ、Ｂ表色系の値に変換するための変換は、線型変換であって、３×３変換行列によって行うことができる。この過程は、図１中、過程６に該当する。
【００４８】
ところで、表示装置のカラー表示信号は、一般に、表示装置に表示される各色光の発光輝度と必ずしも比例関係にない。輝度が異なると人間の視覚では色彩が異なってみえるおそれがある。そこで、このような表示装置に特有のＲＧＢ信号レベルと発光輝度との関係を補正することが好ましい。例えば、ＣＲＴの場合、表示装置モニタの印加電圧と蛍光体発光輝度との関係は、線型ではなく、一般に印加電圧Ｖのγ乗に比例するといわれている。上記γは２〜３の値である。印加電圧は入力したＲＧＢ値に比例するので、ＲＧＢ値と蛍光体発光輝度との関係も同様であると考えられる。そこで、この関係を線型にするガンマ補正をおこなう。上記ガンマ補正は、ルックアップテーブル法又は回帰式から求める方法により行われる。また、更に、視感補正を施すことが好ましい。
【００４９】
従って、三刺激値Ｘ、Ｙ、ＺからＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値への変換は、これらの補正を考慮して、以下の式により行われる。すなわち、まず、下記式（１）によりＸ、Ｙ、ＺをＲ′、Ｇ′、Ｂ′に変換する。そして、この変換されたＲ′、Ｇ′、Ｂ′について、下記式（２）によりガンマ補正及び視感補正を施し、目的のＲ、Ｇ、Ｂ表色系の値を得る。
【００５０】
【数１】
【数２】
式中、Ｍは、表示装置の特性を考慮して得られる３×３変換行列を表し、αは、定数であり、γR 、γG 、γB は、それぞれ、Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するγ補正係数を表し、ＣR ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣG ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＣB ( Ｘ，Ｙ，Ｚ）は、表示色と実体色を合致させるための補正項であって、予め測色した物体色を表示装置に表示し、視感上一致するＲ、Ｇ、Ｂ信号との差分を求め、関数化したものを表す。
【００５３】
かくして求めたＲ、Ｇ、Ｂ値による予測表示色を表示装置に、計量結果とともに、好ましくは、調色目標色の表示色及び／又は色彩数値とともに同時に表示する。上記表示色の表示方法としては、メタリック・パール系塗料については、複数の受光角毎に、予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を表示し、例えば、ハイライト方向、正面方向、シェード方向を含む複数の受光角、例えば、試料面の法線方向から４５°の角度で入射光を照射し、正反射方向から２０°、４５°、７５°及び１１０°の受光角における表示色を画面上に表示してもよく、又は、上記複数の受光角における予測反射率又は予測色彩値から線型補間して得た反射率又は色彩値から表示色を算出して、ハイライト方向から正面方向を経てシェード方向に至る所定の受光角度範囲内における表示色を一連の画像として表示してもよく、例えば、正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に表示色を表示してもよい。この場合において、上記θの値が２０°、４５°、７５°及び１１０°以外の場合の表示色については、線型補間法により求めることができる。上記線型補間法は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ値について、それぞれ、θが２０°における値と４５°における値とを用いて、θが２０°〜４５°の範囲について、適当な線型関数を使用して行うことができる。
【００５４】
この場合において、予測表示色や調色目標色の表示色とともにその表示色の色彩数値を、例えば、Ｘ、Ｙ、ＺやＬ＊ａ＊ｂ＊等の形式によって同時に表示することもできる。このように表示色を色彩数値で表示することにより、より正確な色彩把握が可能となる。
【００５５】
上記計量結果としては、計量重量を表示してもよく、又は、例えば、計量重量に対応する視覚的表示、例えば、バーの長さやスライダ表示の位置等の変化により表示してもよい。
【００５６】
本発明の表示方法は、調色計算により得られた目標配合に基づいて電子天秤で配合成分を秤量する過程において、秤量中における配合に対応する予測再現色を目標色とともに即時にカラー表示装置上に各受光角毎に、又は、所定の受光角度範囲において表示色を一連の画像として表示することにより、目標色とともに比較表示することができるので、秤量中に、その秤量中の配合に対応する色彩が目標色にどの程度近づいたかを視覚的に判断してより効率的な調色を実現することができる。
【００５７】
また、調色の修正において、配合数値のみでは知ることが困難な予測再現色を表示することができるので、何度も調色計量を繰り返して、実際の塗板と目標色との比較を行って確認する作業の負担を軽減することができる。特に、試行錯誤を必要とする修正調合において、調色の収束を容易に図ることができるので、自動車補修塗料の調色において、調色作業時間の短縮を図ることができる。すなわち、補修対象車両に現に塗装されている塗色は、経年変化による退色や変色等の影響を受けて塗装時の状態と同一ではないことが多く、従って、実際に調色して得られた塗色との比較により、補修対象車両の現実の塗色に一致するか否かを視覚的に確認する必要がある場合に、簡便に視覚的判断を行うことができる。
【００５８】
更に、本発明の方法によれば、塗料配合を所望のものに変更又は修正した場合に、表示色にいかなる変化が生じるかを瞬時に視覚的に確認することができるので、配合の相違による塗色の変化、例えば、特定の色材の配合量を変化させていく場合の配合塗色の変化を直ちに視覚的に確認することが可能となる。この場合、例えば、配合数値を入力して表示色を確認したり、又は、表示画面のグラフィックユーザーインターフェイスを利用して、例えば、スライダーの位置を動かしたり、表示バーの長さを変化させて、特定の着色材の添加につれて表示色がどのように変化するかを視覚的に確認することがてきる。従って、調色作業を容易に習得するための教習支援を行うことができる。
【００５９】
【実施例】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
パーソナルコンピュータ（ＣＰＵ１６６ＭＨｚ、メモリ３２ＭＢ、ウインドウズ’９５搭載）、液晶フルカラー表示装置及び電子天秤（ザルトリウス社製、最小秤量０．１ｇ、最大秤量７．２ｋｇ）をセットし、上記パーソナルコンピュータに、光輝材含有塗料の調色計算をおこなうことができるファジイ推論を使用した調色計算機構、及び、光輝材と着色材の色彩データファイルを搭載した。
データベースの作成
光輝材と着色材の色彩データファイルには、表１の着色材及び光輝材について、表１に示す濃度における測色データを搭載した。
【００６１】
【表１】
また、ファジイ推論のために、１８種の実際の塗板についての測色データを実績データとして搭載した。なお、測色は、予め下塗り塗装を施した装板にメタリック系塗料を塗布して得た試料塗板を多角度分光光度計（ＣＥ−７４１、マクベス社製）を使用して、４００〜７００ｎｍを１０ｎｍ毎に、正反射方向から２０°、４５°及び１１０°の受光角について行った。
【００６３】
カラーマッチングの実行
多角度分光光度計の測色プローブで目標塗色を測色後、多角度分光光度計の測色プローブをドッキングステーションにセットしてデータをコンピュータに入力した後、配合計算指示を与えた。指示後、約１０秒で初回計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。この塗料を塗布して目標塗板と同様にして塗板を作成した。次に、この初回計算結果にもとづいて修正計算を行い、指示後、約８秒で第二回目の計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。
【００６４】
調色情報の表示
上記初回計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に、表示色を一つの画像としてフルカラー表示装置上に表示した。同時に、目標色についても正反射方向から２０°〜１１０°の範囲において受光角に対して連続的に、表示色を一つの画像としてフルカラー表示装置上に予想配合色と対比的に表示した。また、秤量中の着色材と光輝材の計量結果を、目標量の値とともに、逐次計量の進行に対応して同時に数値表示した。この際、各着色材及び光輝材の添加量を、画面上で表示バーの長さの変化によっても表示した。
【００６５】
次に、この初回計算結果にもとづいて修正計算を行い、指示後、約８秒で第二回目の計算結果を得た。この計算結果に基づいて電子天秤で秤量して塗料を調製した。また、上記第二回目の計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、上記と同様にして目標色とともに、表示装置上に表示して目視により確認した。
【００６６】
これらの調色計量中において、表示装置上の比較表示を観察したところ、調色計量中の表示色が計量の進行につれて連続的に変化し、各色材の添加による表示色の変化の様子を視認することができた。また、各色材の添加量を表示バーの長さの変化により視覚的に容易に確認することができ、調色過程を視覚的に把握することができた。
【００６７】
また、第二回目の計算結果に基づく秤量中の予想配合色を、目標色とともに、表示装置上に表示して目視により確認したところ、差異を視認することができないレベルであった。第二回目の配合計算結果により調製した塗板と目標塗板とを測色した結果、色差ΔＥが２０°で１．９８、４５°で１．０７、１１０°で１．０３であり、この結果、表示装置上に表示される表示色は、塗板の測色結果とよく一致していることが確認できた。
【００６８】
【発明の効果】
本発明により、本来感覚的な作業である調色作業の特性を損なうことなく、高精度の調色を短時間で高能率に実行することを可能とする効率的な調色作業をするための調色計量情報の表示方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の表示方法を表すブロック図。
【図２】本発明の自動車補修塗料の調色情報の表示方法におけるカラーマッチッグ過程を表すブロック図。
【図３】本発明の自動車補修塗料の調色情報の表示方法におけるカラーマッチッグ過程のファジイ推論による予測反射率の補正過程を表すブロック図。
Claims (5)
- 供給装置から色材を所定量計量して着色組成物を調製する調色計量における調色計量情報の表示方法であって、計量された色材からなる着色組成物の予測表示色を計量結果とともに前記調色計量の進行に従って表示装置に表示することを特徴とする調色計量情報の表示方法。
- 調色目標色の表示色及び／又は色彩数値を同時に表示する請求項１記載の表示方法。
- ソリッド系塗料においては、目標色を再現するための塗料配合を算出し、メタリック・パール系塗料においては、目標の色相と光輝感を再現するための塗料配合を算出し、かくして算出された塗料配合に従って色材を電子天秤により所定量に達するまで秤量して行う自動車補修塗料の調色計量の際に、所定量に達する途中の秤量中の塗料配合の予測反射率及び／又は予測色彩値を、コンピュータにより前記秤量と同時に予測計算し、前記予測計算された予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を、前記秤量の進行とともに表示装置に前記目標色と比較表示することを特徴とする自動車補修塗料の調色計量情報の表示方法。
- メタリック・パール系塗料については、複数の受光角毎に、予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を、秤量の進行とともに表示装置に目標色と比較表示する請求項３記載の自動車補修塗料の調色計量情報の表示方法。
- メタリック・パール系塗料については、複数の受光角毎に、予測反射率又は予測色彩値から算出した予測表示色を、秤量の進行とともに表示装置に目標色と比較表示するとともに、前記複数の受光角における予測反射率又は予測色彩値から線型補間して得た反射率又は色彩値から表示色を算出して、ハイライト方向から正面方向を経てシェード方向に至る表示色を一連の画像として表示装置に表示する請求項３記載の自動車補修塗料の調色計量情報の表示方法。
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