JP4227328B2 - 物体色表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物の色再現に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
印刷や染色などによって色を表わす場合、実際に紙、布帛などに印刷や染色などをする前にその色を簡便に評価できることが望まれている。この場合、対象物の質感（素材感など）も含めて物体色を提示できることが望ましい。そこで、質感も含めて評価するため、白色などの被観察物体に色光を照らして物体色を仮想的に提示する装置が提案されている。たとえば布帛の上の色を提示する場合、白色の布帛に色光を照らして、仮想的に布帛の色を表現するとともに、対象物（布帛）の表面状態（質感）をも表現する。
【０００３】
たとえば、特開平１０−２８５４１１号公報に記載された画像情報表示装置では、評価を簡便に行うため、原画像の画像データに対応する発光画像を生成し、筐体内の取付板上に置いた対象物（白色の紙、布帛など）に投影し結像して、仮想的に対象物上に絵柄を付す。この表示装置では、ディジタルカメラなどから入力される画像信号を基に、原画像表示用の電気信号を発生し、ＣＲＴ，ＬＣＤなどの画像形成部により、空間的に広がりをもつ発光画像（光学的画像情報）を対象物に投影する。そして、その画像を反射像として観察して対象物の絵柄と質感を認識する。また、特開平１１−１４４０２５号公報に記載された物体色付け装置では、質感と物体色を分離して評価するために、２つの光源を用いる。予め定めた分光分布の光源で光を被観察物体に射出するとともに、任意の色の別の光源の光を同時に目視することで被観察物体に色付けがなされたように目視される。
【０００４】
【発明が解決しようとする問題点】
特開平１１−１４４０２５号公報に記載された物体色付け装置では、２つの光源を用いるため、任意の色を生成するには不十分である。たとえば、蛍光灯下の白色物体を赤色に変更する場合、光合成により仮想的に色を生成しているため、赤味方向に色を生成することはできるが、白色と赤色の混合色としかなりえない。また、蛍光灯下の赤色物体を青色に変更する場合や、赤色照明下の物体を青色に変更する場合、色相が異なる色への変更は不可能である。また、特開平１０−２８５４１１号公報に記載された画像情報表示装置では、陰極線管（ＣＲＴ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）などで画像を投影している。しかし、ＣＲＴ、ＬＣＤなどの２次元発光デバイス、液晶型画像投影装置などの既存デバイスにおける色生成においては、色域の表現に限界があり、実在する自然界の色全てを生成することができない。したがって、生成された反射像の色域においても、これらのデバイスで生成された以上、限界があり、任意の色を生成するには不十分である。また、物体色付け装置は、簡便に使用できることが望まれる。
【０００５】
この発明の目的は、物体の表面状態を広い色域で再現する物体色表示装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る物体色表示装置は、少なくとも４色のＬＥＤを備え、色光を発生する光源と、前記光源の前記複数のＬＥＤの各々の光量を任意に調節できる光量調節装置と、光源が発生した光を案内する光学系と、前記の光源よび光学系を内部に設置した箱とからなる。前記箱は、光学系により光が案内される位置に第１の開口部を設け、かつ、第１の開口部と別の位置に第２の開口部を設ける。前記光源の各ＬＥＤは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤにより生成される色域の境界線上またはその範囲外にある色を生成し、前記少なくとも４色のＬＥＤにより生成される色域は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤにより生成される色域を含む。第１の開口部に被測定物を置いて任意の色光で照明することにより、広い色域で任意の物体色を仮想的に表現できる。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、前記の光源は、少なくとも４色の複数のＬＥＤを備え、自然界の反射物体が持つ色域より広い色域を生成する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、前記の光源が発生した光束を第１の開口部のほうに反射するミラー（反射ミラー、凹面鏡など）を、前記光学系と前記の第１の開口部の間に設置する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、前記の光源が発生した光束を第１の開口部のほうに反射するビームスプリッタを前記光学系と前記の第１の開口部の間に設置し、さらに、前記のビームスプリッタを透過した光を反射する反射板を設け、反射板により反射された光をビームスプリッタにより第２の開口部の方に反射する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、光束を拡散する拡散部材を、前記の光源が発生した光束の光路に挿入する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、前記の箱は、前記の第２の開口部に、さらに、外部からの光を侵入させずに、箱の内部からの光を外方向に案内する案内部を付加する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、光量調整可能な補助光源を、箱内に、第１の開口部に光を照射する位置に設ける。これにより、対象物に着色光を照射し、物体色を表現するとともに、着色光とは異なる角度からその対象物に照射し、表面状態（素材感）を表現する。
前記の物体色表示装置において、好ましくは、さらに、箱内において、リファレンスチャートを第１開口部の近傍に設け、かつ、このリファレンスチャートを照射する光量調整可能な光源を設ける。
前記の物体色表示装置において、前記光学系は、たとえば積分球である。
前記の物体色表示装置において、前記光学系は、たとえば多分岐光ファイバを備える。
また、前述の種々の構成要素は、可能な限り組み合わせることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１は、第１の実施形態の物体色表示装置を図式的に示す。細長い直方体形状の箱１０の内部に、長手方向の１端部に、着色用の光を発生する光源１２が設置される。光源１２は、４色以上の複数のＬＥＤ１４と、各ＬＥＤ１４の光量を任意に調節する光量調整装置１６と、各ＬＥＤの光束を１個所に集める集光レンズ１８とを含む。光量調整装置１６によりＬＥＤ１４の発光量を調整して、異なる色光を混合することにより、任意の色光を発生する。操作部２０が、目標色を設定するため箱１０の外側に設けてある。操作部２０での設定に応じて光量調整装置１６はＬＥＤ１４を制御して色を変化できる。また、箱１０の光源１２に対向する１平面を構成する平板部２２に、開口部であるサンプル窓２４が設けられる。集光レンズ１８は、ＬＥＤ１４で発生された光をサンプル窓２４の位置に集光する。集光レンズからサンプル窓２４までの光路は、小型化のため折り曲げてもよい。さらに、箱の側部の、サンプル窓２４が見える位置に、第２の開口部である観察窓２８が設けられる。箱１０の平板部２２を対象物（たとえば白の布帛）３０の上に置くと、サンプル窓２４の位置の対象物３０に光が集光される。操作部２０により設定される任意の色光で、サンプル窓２４に置かれた対象物３０を照明することにより、対象物３０の物体色を仮想的に質感を持って表現する。サンプル窓２４の位置の対象物３０からの反射光は、観察窓２８で観察される。こうして、対象物３０の仮想的な色と表面状態（質感）を評価できる。
【０００８】
図２は、物体色表示装置の光量調整装置１６の構成を示す。光量調整装置１６についてさらに説明すると、まず、操作部２０において、目的となる物体色の情報を入力する。操作部２０から入力された設定値を目標色入力部１６０で受け取り、多原色値変換部１６２で多原色信号値に変換し、さらに、多原色信号値を階調数に量子化する。多原色信号値は、表示素子である各ＬＥＤ１４の輝度を表わすものであり、駆動部１６４により各ＬＥＤ１４の輝度を制御する。こうして、ユーザーが操作部２０で目的となる物体色の情報を入力すると、その場で、欲しい色がすぐに得られる。
【０００９】
この物体色表示装置では、多原色（４色以上）のＬＥＤ１４を用いて色域を拡大する。従来のＲＧＢの３色のＬＥＤを用いた色生成においては、色域の表現に限界があり、実在する自然界の色全てを生成することができない。色度図の馬蹄形により近づくように多数の色光を選べば、いままで３原色による加法混色では作れなかった色まで作れる。たとえば、図３のｕ'−ｖ'図に示すように、ＲＧＢの色域の境界上またはその範囲外にある７色の原色を用いて、加法混色の法則に従って、各色の色度値を頂点とする多角形内部の色を表す。多色で表示を行うので、色域は色三角形でなく多角形となり、より複雑な広い色域を再現できる。特に、反射物体のもつ色を再現するため、自然界の反射物体がもつ色域（Pointer's gamut）内の色をできるだけ多く表示できるようにする。また、自然界の反射物体がもつ色域内の色をすべて表示することも容易に実現できる。なお、図３には、比較のため、ＣＲＴやＮＴＳＣの色域も示した。
【００１０】
図１に示した物体色表示装置は、基本的な装置である。以下では、この装置を変形した種々の装置を説明する。
【００１１】
図４は、反射ミラーを用いて光路を折り返した物体色表示装置を図式的に示す。図１に示した物体色表示装置と比較すると、反射ミラー３２が、箱１０の中で、ＬＥＤ１４からの光の光路中に、光路に対して斜めに設置されており、それに伴って、サンプル窓の位置が異なっている。反射ミラー３２により反射された光は、箱１０の側部に設けたサンプル窓２４’の位置に集光される。また、観察窓２８は、サンプル窓２４’に対向する位置に設けられる。こうして、サンプル窓２４に置かれた対象物３０を照明することにより、仮想的に任意の対象物の色を表現し、サンプル窓２４’の位置の対象物３０からの反射光を観察窓２８で観察する。
【００１２】
図５は、反射ミラーの代わりにビームスプリッタ３４を用いて光路を折り返した物体色表示装置を図式的に示す。図１に示した物体色表示装置と比較すると、ビームスプリッタ３４が、箱１０の中の光路中に、光路に対して斜めに設置されており、光を９０°折り返す。それに伴って、サンプル窓２４’の位置が異なる。反射ミラー３０により反射された光は、箱１０の側部に設けたサンプル窓２４’の位置に集光される。また、観察窓２８は、サンプル窓２４’に対向する位置に設けられる。サンプル窓２４’に置かれた対象物３０を照明すると、サンプル窓２４’の位置の対象物３０から反射された光はビームスプリッタ３４を透過して、観察窓２８から外に出て行く。こうして、仮想的に任意の対象物の色を表現し、サンプル窓２４の位置の対象物３０からの反射光を観察窓２８で観察する。
【００１３】
図６は、反射ミラーの代わりに凹面鏡３６を用いて光路を折り返した物体色表示装置を図式的に示す。図１に示した物体色表示装置と比較すると、箱１０の中の光路中に凹面鏡３６が設置されており、それに伴って、サンプル窓２４’の位置が異なる。凹面鏡３６は集光レンズからの光を反射し、箱１０の側部に設けたサンプル窓２４の位置に反射光を集光する。観察窓２８は、サンプル窓２４に対向する位置に設けられる。こうして、サンプル窓２４に置かれた対象物３０を照明することにより、仮想的に任意の対象物の色を表現し、サンプル窓２４の位置の対象物３０からの反射光を観察窓２８で観察する。
【００１４】
次に、集光光学系に加えて拡散光学系を設けた実施形態について説明する。図７は、反射ミラーを用いて光路を折り返した図４に示した物体色表示装置に、さらに拡散板３８を設けたものである。集光レンズ１８の近くに、集光レンズ１８から出た光を拡散する拡散板３８が設置される。これにより、複数のＬＥＤ１４からの光は拡散板３８により拡散されるので、対象物に到達する光がさらに均一になる。
【００１５】
図８は、拡散反射板を用いた物体色表示装置を図式的に示す。図４に示した物体色表示装置と比較すると、箱１０の中の光路中に、反射ミラー３０の代わりに、拡散反射板４０が設置される。拡散反射板４０は、光を反射しかつ拡散する。これにより、複数のＬＥＤ１４からの光は、拡散反射板４０により拡散されるので、対象物に到達する光がさらに均一になる。
【００１６】
次に、ビームスプリッタ方式による光量を向上した実施形態について説明する。図９は、ビームスプリッタ４２と反射板４４を用いた物体色表示装置を図式的に示す。図５に示した物体色表示装置と比べると、ビームスプリッタ４２は、集光レンズ１８からの光を部分的に透過する。透過した光は、集光位置に設けた反射板４４により反射され、さらにビームスプリッタ４２により部分的に反射されて観察窓２８のほうに折り返される。これにより観察窓に到達する光量が増大する。反射板４４として、拡散反射板を用いると、光が拡散される効果もある。
【００１７】
図１０に示した物体色表示装置では、図９に示した物体表示装置に、さらに拡散板３８を集光レンズ１８の近くにの光路に挿入する。拡散板３８は、集光レンズ１８から出た光を拡散するので、対象物に到達する光がさらに均一になる。
【００１８】
次に、外乱光防止対策について説明する。図１１は、のぞき窓を設けた物体色表示装置を図式的に示す。反射ミラーを用いた図４の物体色表示装置と比較すると、観察窓の位置に、サンプル窓２４’からの反射光を案内する光案内部４６と開口部４８からなるのぞき窓を設ける。開口部４８は、眼の大きさに相当する大きさである。のぞき窓を設けることにより、外部から装置内に入る光が少なくなる。
【００１９】
図１２は、ファインダーを設けた物体色表示装置を図式的に示す。反射ミラーを用いた図４の物体色表示装置と比較すると、観察窓の位置に、さらにファインダー５０を設け、ファインダー５０内のミラー５２により、サンプル窓２４’からの反射光を反射して、ファインダーの開口部で観察する。ファインダー５０を設けることにより、外部からの光は、装置内に入りにくくなる。
【００２０】
図１３は、ブラックスクリーンを設けた物体色表示装置を図式的に示す。のぞき窓を用いた図１１の物体色表示装置と比較すると、のぞき窓の開口部の位置に、外光の反射を防ぐブラックスクリーン５４を設ける。サンプル窓からの反射光をレンズで５０によりブラックスクリーン５４の位置に集光し、対象物の像をブラックスクリーン５４に表示する。ブラックスクリーン５４を用いるので、外部からの光が装置内に入りにくくなる。
【００２１】
次に、補助照明およびリファレンス照明を用いた装置について説明する。着色された対象物（紙、布帛など）の場合、鏡面反射部分では観察光源の色そのものが観察される。しかし、対象物（白色の紙、布帛など）に着色光源からの光を照射して仮想的に物体色を表現する場合、対象物の鏡面反射部分では着色光源の色そのものが観察される。このため、対象物の表面状態の見え方が、着色用光源の色の影響を受け、不自然になる。また、特開平１０−２８５４１１号公報の色比較装置のように、対象物からの反射像に着色光源の光を合成する場合、対象物に鏡面反射成分がある場合、鏡面反射成分に着色光源の光が混合されてしまう。このため、本来は鏡面反射成分では対象物を照明する観察光源の色（反射光）が見えなければならないのに、不自然な表面状態が観察される。そこで、そのような不自然さをなくすことが望ましい。
【００２２】
図１４に示す物体色表示装置では、さらに、素材感を強調するための補助照明を追加する。図１に示した物体色表示装置と比較すると、さらに、表面状態表現用の補助照明５６がサンプル窓２４の近傍に設置され、サンプル窓２４の対象物に照射する。この補助照明５６を光源１２と独立して設けるので、補助照明５６の光の色が独立して設定できる。また、補助照明５６の光量は調整可能である。こうして、対象物に着色光を照射し、物体色を表現するとともに、着色光とは異なる角度からその対象物に照射する。補助照明５６の光を適当に設定すると、対象物における鏡面反射の部分が、光源１２の色の影響を受けずに自然な色として観察できる。したがって、表面状態（素材感）をより適切に表現できる。
【００２３】
図１５は、色を正確に認識するため、補助照明の代わりにリファレンス照明を追加した物体色表示装置を示す。図１に示した物体色表示装置と比較すると、さらに、リファレンスチャート（たとえばグレースケール）５８が、サンプル窓２４の近傍に、観察窓２８から観察できる位置に設置され、さらに、レファレンス表示用のリファレンス照明６０がリファレンスチャート５８を照射する位置に設けられる。リファレンス照明６０の光は対象物を照射しないようにする。リファレンス照明６０の光量は調整可能である。観察窓２８から見る観察者には、対象物３０の他に、リファレンスチャート５８が視野に入る。両者を比較することより、対象物の色などが評価しやすくなる。
【００２４】
次に、集光光学系を用いない実施形態について説明する。図１６は、積分球を用いた物体色表示装置を示す。複数のＬＥＤ１４からの出射光を、積分球６２内で拡散して、サンプル窓２４'においた対象物３０に照射する。
【００２５】
図１７は、光ファイバーを用いた物体色表示装置を示す。この装置では、集光レンズを用いる代わりに、複数のＬＥＤ１４からの出射光を、他分岐光ファイバ６４の多分岐の端６６で集め、光ファイバの他端６８から、光ファイバ内で混合された光をサンプル窓２４のほうに照射する。
【００２６】
【発明の効果】
第１の開口部に被測定物を置いて任意の色光で照明することにより、広い色域で任意の物体色を仮想的に表現できる。
反射用のミラーもしくはビームスプリッタを用いることにより、物体色表示装置の形状を多様化できる。
さらに、拡散光学系を設けることにより、生成する色光をより均一にする。
さらに、観察のための案内部を付加することにより、外乱光を防止できる。
さらに補助光源を設けることにより、対象物の質感がよく再現できる。
さらに、リファレンスチャートを同時に観察でできるので、対象物がより正確に評価できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 集光光学系方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図２】 電子色票システムの構成を示すブロック図
【図３】 多原色ＬＥＤによる色域を示すｕ'−ｖ'色度図
【図４】 集光光学系・反射ミラー折り返し方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図５】 集光光学系・ビームスプリッタ方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図６】 集光光学系（凹面鏡）方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図７】 集光光学系・拡散板挿入・反射ミラー方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図８】 集光光学系・拡散反射板方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図９】 集光光学系・ビームスプリッタ・拡散反射板挿入方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図１０】 集光光学系・拡散板挿入・ビームスプリッタ・反射方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図１１】 集光光学系・反射ミラー方式、覗き窓付の物体色表示装置の図式的断面図
【図１２】 集光光学系・反射ミラー方式、ファインダー付の物体色表示装置の図式的断面図
【図１３】 集光光学系・反射ミラー方式、ブラックスクリーン付の物体色表示装置の図式的断面図
【図１４】 集光光学系方式、補助照明付の物体色表示装置の図式的断面図
【図１５】 集光光学系方式、リファレンス照明付の物体色表示装置の図式的断面図
【図１６】 積分球方式の物体色表示装置の図式的断面図
【図１７】 光ファイバー方式の物体色表示装置の図式的断面図
【符号の説明】
１０ 箱、 １２ 光源、 １４ ＬＥＤ、 １６ 光量調整装置、 １８ 集光レンズ、 ２０ 操作部、 ２４ サンプル窓、 ２８ 観察窓、 ３０ 対象物（たとえば白の布帛）。

Claims (10)

1. 少なくとも４色のＬＥＤを備え、色光を発生する光源と、
   前記光源の前記複数のＬＥＤの各々の光量を任意に調節できる光量調節装置と、
   光源が発生した光を案内する光学系と、
   前記の光源よび光学系を内部に設置した箱とからなり、
   前記箱は、前記光学系により光が案内される位置に第１の開口部を設け、かつ、第１の開口部と別の位置に第２の開口部を設け、
   前記光源の各ＬＥＤは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤにより生成される色域の境界線上またはその範囲外にある色を生成し、前記少なくとも４色のＬＥＤにより生成される色域は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色のＬＥＤにより生成される色域を含む、
   物体色表示装置。
2. 前記少なくとも４色のＬＥＤは、自然界の反射物体が持つ色域より広い色域を生成する、請求項１に記載された物体色表示装置。
3. さらに、前記の光源が発生した光束を第１の開口部のほうに反射するミラーを、前記の光学系と前記の第１の開口部の間に設置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。
4. さらに、前記の光源が発生した光を第１の開口部のほうに反射するビームスプリッタを前記光学系と前記の第１の開口部の間に設置し、前記のビームスプリッタを透過した光を反射する反射板を設け、反射板により反射された光をビームスプリッタにより第２の開口部の方に反射することを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。
5. さらに、光束を拡散する拡散部材を、前記の光源が発生した光束の光路に挿入したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載された物体色表示装置。
6. 前記の箱は、前記の第２の開口部に、さらに、外部からの光を侵入させずに、箱の内部からの光を外方向に案内する案内部を付加したことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載された物体色表示装置。
7. さらに、光量調整可能な補助光源を、前記箱内に、第１の開口部に光を照射する位置に設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。
8. さらに、
   前記箱内において、第１開口部の近傍に設けたリファレンスチャートと、
   このリファレンスチャートを照射する光量調整可能な第２の光源と
   からなる請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。
9. 前記光学系が積分球であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。
10. 前記光学系が多分岐光ファイバを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された物体色表示装置。

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