JP5310155B2

JP5310155B2 - 照明装置

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Publication number: JP5310155B2
Application number: JP2009066634A
Authority: JP
Inventors: 泰啓坂田; 康史鈴木; 幸三高橋
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 2009-03-18
Filing date: 2009-03-18
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2029-03-18
Also published as: JP2010217751A

Description

本発明は、照明装置に関する。

次のような光源装置が知られている。この光源装置では、指定されたスペクトル分布を実現するために、各波長成分の減光量を計算する。そして、計算した減光量に基づいてマイクロミラーの傾斜角を算出し、算出した傾斜角に基づいてマイクロミラーを制御することにより、所望のスペクトル分布の光を照射する（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１８４２３４号公報

しかしながら、従来の光源装置では、所望のスペクトル分布の光を照射するためには、使用者は、所望のスペクトル分布を計算してから指定する必要があった。

本発明による照明装置は、発光源から所定の分光分布特性の部材を介して照明される照明光を再現するための照明装置であって、発光源の分光分布特性と部材の分光特性とを記録する記録手段と、光源と、光源から照射される光を各波長成分に分光する分光手段と、記録手段に記録されている発光源の分光分布特性と部材の分光特性とに基づいて、分光手段によって分光された各波長成分の光を再現する照明光（再現照明光）の各波長成分の光に変調する変調手段と、変調手段により変調された再現照明光の各波長成分の光を合成して、再現照明光を出力する合成手段とを備えることを特徴とする。
本発明では、照明装置は、複数の発光源の分光分布特性と、複数の部材の分光特性とを記録する記録手段をさらに備え、変調手段は、記録手段に記録されている情報の中から、使用者によって指定された発光源の分光分布特性と、使用者によって指定された部材の分光特性とを読み出して、これらに基づいて変調を行うようにしてもよい。
照明装置は、使用者が、記録手段に記録されている情報の中から、発光源の分光分布特性と部材の分光特性とを選択するための選択画面を表示装置に表示する選択画面表示手段をさらに備え、変調手段は、選択画面上での使用者による選択結果に基づいて、記録手段から読み出す情報を特定するようにしてもよい。
部材の分光特性は、部材の分光反射率特性と部材の分光透過率特性との少なくとも一方であるようにしてもよい。
変調手段は、発光源の分光分布特性と、部材の分光反射率特性と部材の分光透過率特性との少なくとも一方との積を再現照明光の分光分布特性として変調を行うようにしてもよい。
変調手段は、再現照明光を観察する人物の視感細胞の分光感度特性をさらに加味して変調を行うようにしてもよい。
変調手段は、部材が蛍光物質が塗布された物体である場合には、演算結果に、蛍光物質の発光分光分布特性をさらに加味して変調を行うようにしてもよい。
照明装置は、変調手段による変調結果を表示装置に表示する変調結果表示手段をさらに備えるようにしてもよい。

本発明によれば、使用者は、発光源の分光分布特性と部材の分光特性とを指定するだけで、所望の分光分布特性の光を照射することができる。

照明装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。光源装置１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。光源制御装置２００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。モニタ２０５に表示される操作画面の具体例を示す図である。照明装置１０の処理の流れを示すフローチャート図である。発光源から照射される光が、部材で反射された場合に見える照明光の具体例を示す図である。自発光型のディスプレイから照射される照明光の具体例を示す図である。非自発光型のディスプレイから照射される照明光の具体例を示す図である。発光源から照射される光が、蛍光体で反射された場合に見える照明光の具体例を示す図である。

図１は、本発明の実施の形態における照明装置の一実施の形態の構成を示すブロック図である。照明装置１０は、光源を備えた光源装置１００と光源装置１００を制御する光源制御装置２００とで構成される。光源装置１００と光源制御装置２００とは、有線通信または無線通信により接続され、両者間でデータの送受信を行うことができる。

図２は、光源装置１００の一実施の形態の構成を示すブロック図である。光源装置１００は、白色光源１０１と、リレーレンズ１０２と、偏光ビームスプリッタ１０３と、リレーレンズ１０４と、コリメータレンズ１０５と、グレーティング１０６と、カメラレンズ１０７と、反射型液晶素子アレイデバイス（空間変調素子）１０８と、空間変調素子ドライバ１０９と、コンデンサーレンズ１１０と、入出射スリット１１１と、迷光用カットスリット１１２と、ライトガイド１１３とを備えている。

白色光源１０１としては、例えばキセノンランプやハロゲンランプ等が用いられる。白色光源１０１からリレーレンズ１０２の前側焦点位置に入射された光は、リレーレンズ１０２で略平行な光にコリメートされ偏光ビームスプリッタ１０３に入力される。

偏光ビームスプリッタ１０３に入射された光は、電場ベクトルが図１の紙面に略平行方向で光軸に直交する方向の直線偏光だけが偏光ビームスプリッタ１０３を通過して、リレーレンズ１０４で入出射スリット１１１の開口部に集光される。ここで、リレーレンズ１０２、偏光ビームスプリッタ１０３、リレーレンズ１０４、及び後述するコンデンサーレンズ１１０で偏光分岐光学系を構成している。なお、入出射スリット１１１は、図２の紙面に略垂直な方向に略長方形の開口が形成されている。

入出射スリット１１１の開口部から射出した光は、コリメータレンズ１０５で略平行な光にコリメートされ、波長分散作用を有するグレーティング１０６に入射し、カメラレンズ１０７でスペクトラム像を形成する。コリメータレンズ１０５、グレーティング１０６、及びカメラレンズ１０７で波長分散型分光光学系が構成されている。そして、スペクトラム像ができる位置に空間変調素子である反射型液晶素子アレイデバイス１０８が配設されている。

反射型液晶素子アレイデバイス１０８は、液晶層１０８ｂと、液晶層１０８ｂを挟んで入射側にウェッジ形状を有するカバーガラス１０８ａと、液晶層１０８ｂに対してカバーガラス１０８ａと対向する位置に平面ミラー１０８ｃが配置されている。液晶層１０８ｂはカバーガラス１０８ａと平面ミラー１０８ｃの間に密閉されている。なお、カバーガラス１０８ａの外部に接した面における表面反射以外の反射光強度は実用上無視できる。また、カバーガラス１０８ａは、ガラス以外であっても透明媒質からなるものであれば使用可能である。

図２では図示していないが、反射型液晶素子アレイデバイス１０８は、独立制御される変調素子である複数の液晶素子が1次元的に配列されており、配列の方向はスペクトラム像の波長分散方向である図２の紙面に垂直な方向に一致している。

反射型液晶素子アレイデバイス１０８の１次元に配列された個々の液晶素子は空間変調素子ドライバ１０９によってそれぞれ独立に制御され、個々の液晶素子内を往復する光は素子毎に異なるリターデーションが付加される。なお、空間変調素子ドライバ１０９は、光源制御装置２００と有線または無線で接続され、光源制御装置２００からの制御信号に基づいて液晶素子を制御する。

反射型液晶素子アレイデバイス１０８から射出した光は素子毎に、すなわち波長要素毎に異なる楕円偏光になる。反射型液晶素子アレイデバイス１０８で楕円偏光化された光は、カメラレンズ１０７、グレーティング１０６、およびコリメータレンズ１０５と波長分散型分光光学系内を進行する過程で波長合波作用を受け、入出射スリット１１１の開口部に集光される。

入出射スリット１１１の開口部から射出した光は、リレーレンズ１０４でコリメートされ、偏光ビームスプリッタ１０３に入射する。偏光ビームスプリッタ１０３の偏光分離部は、入射光の電場ベクトルと直交する方向の直線偏光を反射し、コンデンサーレンズ１１０によって後側焦点位置に集光される。コンデンサーレンズ１１０によって集光された光は、迷光用カットスリット１１２へ入射し、ライトガイド１１３を介して外部に導出することができ、これにより光源装置１００から光が照射される。

光源制御装置２００としては、図３に示すパーソナルコンピュータ（パソコン）が用いられる。光源制御装置２００は、操作部材２０１と、接続ＩＦ（インターフェース）２０２と、制御装置２０３と、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）２０４と、モニタ２０５とを備えている。

操作部材２０１は、使用者によって操作される種々の装置、例えばキーボードやマウスを含む。接続ＩＦ２０２は、上記光源装置１００を接続するためのインターフェースであって、例えば光源装置１００を光源制御装置２００と有線接続を行うためのＵＳＢインターフェースや、無線接続を行うための無線ＬＡＮモジュールなどが使用される。

制御装置２０３は、ＣＰＵ、メモリ、およびその他の周辺回路によって構成され、光源制御装置２００の全体を制御する。なお、制御装置２０３を構成するメモリは、例えばＳＤＲＡＭ等の揮発性のメモリである。このメモリは、ＣＰＵがプログラム実行時にプログラムを展開するためのワークメモリとして使用されたり、データを一時的に記録するためのバッファメモリとして使用される。

ＨＤＤ２０４は、接続ＩＦ２０２を介して取り込まれた制御装置２０３で実行される種々のプログラム等を記録するための記録装置である。例えば、ＨＤＤ２０４には、後述する処理を実行するためのプログラムのデータが記録される。このプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記録されて提供される。パソコン２００においては、使用者が記憶媒体を用いてプログラムのデータをＨＤＤ２０４にインストールすることによって、制御装置２０３がプログラムを実行できるようになる。

モニタ２０５は、例えば液晶モニタであって、制御装置２０３から出力される表示用データの画像を表示する。

本実施の形態における照明装置１０においては、ある発光源から所定の分光特性の介在部材を介して照明される照明光を再現することができる。例えば、蛍光灯から照射された光が印刷物等のある分光反射率の物体で反射されたときに、観察者が見る照明光の見え方を再現することができる。これによって、光の見え方を再現したい環境を実際に用意しなくても、照明装置１０を用いることによって、観察者が観察する光の見え方を再現することができる。以下、照明装置１０における処理について説明する。

使用者は、光源制御装置２００を操作して、光源装置１００から再現照明光を照射するために必要な情報を指定する。必要な情報としては、発光源から照射される光の分光分布特性（以下、「発光源の分光分布特性」と呼ぶ）と、発光源から照射される光が観察者に照明光として観察されるまでに介在する介在部材の分光特性とが少なくとも指定される。また、介在部材の分光特性としては、光を反射する介在部材の分光反射率や、光を透過する介在部材の分光透過率等が指定される。

光学制御装置２００の制御装置２０３は、例えば図４に示すような操作画面をモニタ２０５上に表示し、当該操作画面上で使用者による情報の指定を受け付ける。操作画面上には、発光源の分光分布特性を選択するための発光源分光分布選択欄３００と、介在部材の分光反射率や分光透過率を選択するための部材分光特性選択欄３０２が表示されている。

本実施の形態では、種々の発光源ごとの分光分布特性がデータベース化されてＨＤＤ２０４に記録されており、制御装置２０３は、ＨＤＤ２０４内の発光源分光分布データベースを参照して、発光源分光分布選択欄３００に使用者が選択可能な発光源の分光分布特性を示すデータ（分光分布データ）、例えば発光源の種別名を一覧表示する。使用者は、この発光源分光分布選択欄３００内に表示されているいずれかの分光分布データ３０１、例えば蛍光灯に相当する「データ１０１」を選択して、決定ボタン３０４を押下することにより、照明光の見え方を再現したい発光源の分光分布特性を指定することができる。

また、種々の介在部材ごとの分光特性データもデータベース化されてＨＤＤ２０４に記録されており、制御装置２０３は、ＨＤＤ２０４内の部材分光特性データベースを参照して、部材分光特性選択欄３０２に使用者が選択可能な介在部材の分光特性データを一覧表示する。使用者は、この部材分光特性選択欄３０２内に表示されているいずれかの分光特性データ３０３、例えば所定の印刷物に相当する「データ２０６」を選択して、決定ボタン３０５を押下することにより、照明光の見え方を再現したい介在部材の分光特性を指定することができる。

本実施の形態では、使用者は、上記操作により指定した発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とに基づいて再現照明光の分光分布特性を得るために、どのような演算を行うかを演算記号ボタン３０６を操作することにより指定することができる。例えば、発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性との積により再現照明光の分光分布特性を得る場合には、使用者は、まず、発光源分光分布選択欄３００内から発光源の分光分布データ３０１を選択して決定ボタン３０４を押下する。次に、演算記号ボタン３０６内の「×」ボタンを押下する。その後、部材分光特性選択欄３０２内から介在部材の分光特性データ３０３を選択して決定ボタン３０５を押下する。

制御装置２０３は、上述した使用者による選択状況に応じた再現照明光の分光分布特性を算出するための演算式を演算式エディット欄３０７内に表示する。これにより、使用者は、再現照明光の分光分布特性を算出するための演算式を確認することができる。また、使用者は、演算式エディット欄３０７内に表示された演算式を直接編集することによって、再現照明光の分光分布特性を算出するための演算式を設定することもできる。

さらに、本実施の形態では、使用者は、再現したい照明光が自発光型のディスプレイである場合など、照明光の再現にカラーマッチング時のガンマ特性ｆ（Ｉ）を用いたガンマ補正を考慮する必要がある場合に、そのときに用いられるガンマ特性ｆ（Ｉ）を指定することもできる。なお、ガンマ特性ｆ（Ｉ）は、入力信号Ｉが０＜Ｉ＜１で最大出力となるように規格化された関数であり、明るさを規定する関数である。具体的には、使用者は、明るさ関数エディット欄３０８でガンマ特性ｆ（Ｉ）を示す式（ａＩ＋ｂ）を直接編集して指定することができる。あるいは、ガンマ特性ｆ（Ｉ）のパラメータＩをパラメータ値設定欄３０９上でスライダー３０９ａを移動させることによって編集して指定することもできる。

例えば、使用者は、ガンマ特性ｆ（Ｉ）＝ａＩ＋ｂとすることにより、入力信号Ｉに対して表示光量をリニアに出力するようにガンマ特性ｆ（Ｉ）を指定することができる。また、使用者は、ガンマ特性ｆ（Ｉ）＝Ｉ^γとすることにより、入力信号Ｉに対して表示光量を指数関数的に出力するようにガンマ特性ｆ（Ｉ）を指定することができる。

なお、ガンマ特性ｆ（Ｉ）を指定する場合も、使用者は、指定した発光源の分光分布特性や介在部材の分光特性と、ガンマ特性ｆ（Ｉ）との演算方法を、演算記号ボタン３０６内に配置されているボタンを選択して指定する必要がある。このとき、演算式エディット欄３０７内は、使用者によって指定された演算方法とガンマ特性ｆ（Ｉ）とを加味した再現照明光の演算式が表示されることになる。

制御装置２０３は、使用者によって少なくとも発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とが指定されると、演算式エディット欄３０７内に表示されている演算式に基づいて再現照明光の分光分布特性を演算する。そして、制御装置２０３は、再現照明光の分光分布特性の演算結果を操作画面上に表示する。具体的には、制御装置２０３は、演算によって得られた再現照明光の色度座標を計算し、操作画面上の色度図表示欄３１０内に表示した色度図中に、計算した再現照明光の色度座標３１１を表示する。これによって、使用者は再現照明光の色度座標を確認することができる。

また、制御装置２０３は、分光分布特性表示欄３１２内に、演算によって得られた再現照明光の分光分布特性３１３を表示する。このとき、使用者が上述したガンマ特性ｆ（Ｉ）を指定していた場合には, 再現照明光の分光分布特性ガンマ特性ｆ（Ｉ）によってどのように変化するかを明示するために、ガンマ特性ｆ（Ｉ）を適用しない場合の分光分布特性３１３と、ガンマ特性ｆ（Ｉ）を適用した場合の分光分布特性３１４とを表示するようにしてもよい。

制御装置２０３は、演算式エディット欄３０７内に表示されている演算式に基づいて演算した再現照明光の分光分布特性を接続ＩＦ２０２を介して、光源装置１００の空間変調素子ドライバ１０９へ出力する。空間変調素子ドライバ１０９は、制御装置２０３から入力された再現照明光の分光分布特性に基づいて、反射型液晶素子アレイデバイス１０８から射出する光が、再現照明光の分光分布になるように反射型液晶素子アレイデバイス１０８の個々の液晶素子を制御する。

これによって、光源制御装置２００の制御装置２０３によって演算された再現照明光の分光分布特性に基づいて、光源装置１００から再現照明光を照射することができ、使用者は、実際の照明環境を用意しなくても再現照明光を確認することができる。

図５は、本実施の形態における照明装置１０の処理の流れを示すフローチャートである。図５に示す処理は、光源制御装置２００上で使用者によって再現照明光の照射開始が指示されることにより実行される。

ステップＳ１０において、制御装置２０３は、モニタ２０５上に図４に示した操作画面を表示して、使用者による発光源の分光分布特性、介在部材の分光特性（分光反射率、分光透過率等）、上述したガンマ特性ｆ（Ｉ）等の選択を受け付ける。その後、ステップＳ２０へ進み、制御装置２０３は、使用者による選択状況に基づいて演算式エディット欄３０７内に再現照明光の分光分布を演算するための演算式を表示し、該演算式を用いて再現照明光の分光分布特性を演算する。その後、ステップＳ３０へ進む。

ステップＳ３０では、制御装置２０３は、再現照明光の分光分布特性の演算結果を接続ＩＦ２０２を介して、光源装置１００の空間変調素子ドライバ１０９へ出力する。その後、ステップＳ４０へ進み、制御装置２０３は、分光分布特性表示欄３１２内に、演算によって得られた再現照明光の分光分布特性３１３を表示する。その後、ステップＳ５０へ進み、制御装置２０３は、演算によって得られた再現照明光の色度座標を計算し、操作画面上の色度図表示欄３１０内に表示した色度図中に、計算した再現照明光の色度座標３１１を表示して、ステップＳ６０へ進む。

ステップＳ６０では、空間変調素子ドライバ１０９は、制御装置２０３から入力された再現照明光の分光分布特性に基づいて、反射型液晶素子アレイデバイス１０８から射出する光が再現照明光の分光分布になるように反射型液晶素子アレイデバイス１０８の個々の液晶素子を制御することによって、光源装置１００から再現照明光を出力する。その後、処理を終了する。

以下に本実施の形態における照明装置１０の利用例を示す。なお、以下の（Ａ）〜（Ｆ）に示す利用例はあくまでも一例であって、照明装置１０は他の用途にも利用可能である。なお、各利用例において示す演算式は、上述したように、使用者が操作画面上の発光源分光分布選択欄３００で指定した発光源の分光分布データ３０１、部材分光特性選択欄３０２で指定した介在部材の分光反射率データ、明るさ関数エディット欄３０８やパラメータ値設定欄３０９で指定したガンマ特性ｆ（Ｉ）、演算記号ボタン３０６内におけるボタンの選択結果に基づいて、制御装置２０３によって決定されるものであるが、以下では操作画面上での使用者の操作内容の詳細な説明は省略する。

（Ａ）ある照明条件下で照明された物体の見え方の評価
同じ色の物体であっても照明条件が変化すると色が変わって見えることがある。例えば、ある色の塗装が施された物体を蛍光灯下で見た場合と白熱灯下で見た場合とでは、それぞれ見える色が異なる。ここでは、照明装置１０を用いて発光源から照射された光が介在部材で反射された場合の照明光の見え方を再現することにより、ある照明条件下で照明された物体の見え方を評価する方法について説明する。

具体的には、照明装置１０は、例えば、図６に示すように、分光分布特性がＰ（λ）の発光源から照射される光が、分光反射率がＲ（λ）の介在部材で反射された場合の照明光を再現することにより、上記評価を行う。この場合には、再現照明光の分光分布特性φ（λ）は、次式（１）により算出可能であるため、使用者は、図４に示した操作画面上で次式（１）を演算式として設定するための操作を行う。
φ（λ）＝Ｐ（λ）×Ｒ（λ）・・・（１）

式（１）に示す演算式により演算された分光分布特性φ（λ）の光を光源装置１００から照射することにより、使用者は、分光分布特性がＰ（λ）の発光源からの光が分光反射率がＲ（λ）の介在部材で反射された場合の、観察者による照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、発光源の分光分布特性がＰ（λ）や介在部材の分光反射率Ｒ（λ）を変更することにより、様々な照明環境下での照明光の見え方を再現することができる。

なお、人によって視感細胞（３種類錐体）の分光感度が異なることから、視感細胞の分光感度特性ｘ（λ）をさらに考慮して、次式（２）により再現照明光の分光分布特性φ（λ）を算出するようにしてもよい。この場合には、図４に示した操作画面上で観察者の視感細胞の分光感度特性ｘ（λ）を使用者が指定できるようにすればよい。
φ（λ）＝Ｐ（λ）×Ｒ（λ）×ｘ（λ）・・・（２）

式（２）に示す演算式により演算された分光分布特性φ（λ）の光を光源装置１００から照射することにより、使用者は、分光分布特性がＰ（λ）の発光源からの光が分光反射率がＲ（λ）の介在部材で反射された場合の、視感細胞の分光感度特性がｘ（λ）である観察者による照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、視感細胞の分光感度特性がｘ（λ）を変更することにより、視感細胞の分光感度特性の違いを加味して照明光の見え方を色々と再現することができる。

（Ｂ）自発光型のディスプレイの設計と評価
照明装置１０を用いて自発光型のディスプレイから照射される照明光を再現することにより、自発光型のディスプレイの設計と評価を行うことができる。ここでは、例えば、図７に示すように、発光体３色から色を表現する自発光型のディスプレイ（例えば、プラズマディスプレイ、有機ＥＬ等）から照射される照明光を再現する場合について説明する。

この場合の発光体３色の分光分布特性をそれぞれＲｍ（λ）、Ｇｍ（λ）、Ｂｍ（λ）とすると、再現照明光の分光分布特性φ（λ）は、次式（３）により算出可能である。よって、使用者は、図４に示した操作画面上で次式（３）を演算式として設定するための操作を行う。
φ（λ）＝［Ｒｍ（λ）＋Ｇｍ（λ）＋Ｂｍ（λ）］・・・（３）

式（３）に示す演算式により演算された分光分布特性φ（λ）の再現照明光を光源装置１００から照射することにより、使用者は、発光体３色の分光分布特性がそれぞれＲｍ（λ）、Ｇｍ（λ）、Ｂｍ（λ）である自発光型ディスプレイから照射される照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、発光体３色のそれぞれの分光分布特性を変更することにより、自発光型ディスプレイの設計や評価が可能となる。なお、発光体４色から色を表現する自発光型のディスプレイについても同様に再現可能である。

また、上述したように、自発光型のディスプレイの場合には、照明光の再現にカラーマッチング時のガンマ特性ｆ（Ｉ）を用いたガンマ補正を考慮する必要がある場合があり、この場合には、再現照明光の分光分布特性φ（λ）は、次式（４）により算出可能である。
φ（λ）＝ｆ（Ｉ）×Ｒｍ（λ）・・・（４）

式（４）のＲｍ（λ）は、発色体３色のうちの一つに対するものであって、Ｇｍ（λ）またはＢｍ（λ）ともなる。式（４）に示す演算式により演算された再現照明光の分光分布特性φ（λ）を光源装置１００から照射することにより、使用者は、ガンマ特性がｆ（Ｉ）であり、発光体３色の分光分布特性がそれぞれＲｍ（λ）、Ｇｍ（λ）、Ｂｍ（λ）である自発光型ディスプレイから照射される照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、ガンマ特性がｆ（Ｉ）を変更することにより、自発光型ディスプレイのガンマ補正量を調整することが可能となる。ガンマ補正は発色体３色にそれぞれ行う必要がある。

（Ｃ）自発光型のディスプレイのカラーマッチングを自動最適化する場合
自発光型のディスプレイのガンマ特性ｆ（Ｉ）は、ディスプレイの種類によって異なる。このため、ここでは照明装置１０を用いて自発光型のディスプレイのガンマ特性ｆ（Ｉ）がｆ（Ｉ）＝Ｉ^γと仮定した場合に、入力信号Ｉに対して出力信号がγ＝１となるように自動的に最適化する方法について説明する。

まず、入力信号がＩである場合のディスプレイから照射される光の色度座標測定値を分光放射計で測定する。ここでは、色度座標測定値の測定結果を（ｕ´_１（Ｉ），ν´_１（Ｉ），）とする。次に、照明装置１０を用いて、上述した（３）に示した演算式で当該ディスプレイの再現照明光の分光分布特性φ（λ）を演算し、演算した分光分布特性φ（λ）の再現照明光を光源装置１００から照射する。そして、この再現照明光の色度座標測定値を分光放射計で測定する。ここでは、色度座標測定値の測定結果を（ｕ´_２（Ｉ），ν´_２（Ｉ），）とする。

ディスプレイから照射される光の色度座標測定値の測定結果（ｕ´_１（Ｉ），ν´_１（Ｉ），）を再現照明光の測定結果（ｕ´_２（Ｉ），ν´_２（Ｉ），）に補正するためのガンマ補正評価関数Δ（γ）を次式（５）とする。

この式（５）において、γをパラメータとしてΔ（γ）が最小になるようにγを算出すれば、これが当該ディスプレイのγとなる。このγを用いて、入力信号Ｉに対してγ＝１となるような出力信号を得るためには、次式（６）に示すように、入力信号ＩにＩ^１／γをかけて出力すればよい。
φ１（λ，Ｉ）＝Ｉ^１／γ×Ｉ^γ＝Ｉ・・・（６）

これにより、最適なγを決定して入力信号Ｉのγ補正が可能となり、自発光型のディスプレイのカラーマッチングを自動的に最適化することができる。

（Ｄ）非自発光型ディスプレイの設計と評価
照明装置１０を用いて非自発光型のディスプレイから照射される照明光を再現することにより、非自発光型のディスプレイの設計と評価を行うことができる。ここでは、例えば、図８に示すように、バックライト８ａと３色の透過フィルター８ｂとからなる非自発光型のディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）から照射される照明光を再現する場合について説明する。

この場合のバックライト８ａの分光分布特性をＰ（λ）とし、３色の透過フィルター８ｂの分光透過率をそれぞれＲ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）とすると、再現照明光の分光分布特性φ（λ）は、次式（７）により算出可能である。よって、使用者は、図４に示した操作画面上で次式（７）を演算式として設定するための操作を行う。
φ（λ）＝Ｐ（λ）×［Ｒ（λ）＋Ｇ（λ）＋Ｂ（λ）］・・・（７）

式（７）に示す演算式により演算された分光分布特性φ（λ）の再現照明光を光源装置１００から照射することにより、使用者は、バックライト８ａの分光分布特性がＰ（λ）であり、３色の透過フィルター８ｂの分光透過率がそれぞれＲ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）である非自発光型ディスプレイから照射される照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、バックライト８ａの分光分布特性をＰ（λ）や３色の透過フィルター８ｂの分光透過率Ｒ（λ）、Ｇ（λ）、Ｂ（λ）をそれぞれ変更することにより、非自発光型ディスプレイの設計や評価が可能となる。なお、バックライトと４色の透過フィルターからなる非自発光型のディスプレイについても同様に再現可能である。

（Ｅ）メタリズムの評価
照明光の分光分布がある条件になったときに、異なる色の物体が等色に見える現象があり、これを条件等色またはメタリズムと呼ぶ。例えば、印刷物において、ある蛍光灯下ではメタリズムが生じて同じ色に見えていたのに対して、白熱球下では違った色に見えてしまうことがあり問題となっていた。ここでは、照明装置１０を用いてメタリズムの発生を事前に確認する方法について説明する。

ある発光源（例えば蛍光灯、以下「発光源１」と呼ぶ）の分光分布特性をＰ_１（λ）とし、別の発光源（例えば白熱灯、以下「発光源２」と呼ぶ）の分光分布特性をＰ_２（λ）とし、物体（例えば印刷物）の分光反射率をＲ（λ）とする。この場合、発光源１を用いた場合の再現照明光の分光分布特性φ_１（λ）は、上述した式（１）により、次式（８）のようになり、発光源２を用いた場合の再現照明光の分光分布特性φ_２（λ）は、上述した式（１）により、次式（９）のようになる。
φ_１（λ）＝Ｐ_１（λ）×Ｒ（λ）・・・（８）
φ_２（λ）＝Ｐ_２（λ）×Ｒ（λ）・・・（９）

そして、式（８）および式（９）の算出結果に基づいて、φ_１（λ）＝φ_２（λ）であれば、メタリズムの発生ありと判断でき、φ_１（λ）≠φ_２（λ）であれば、メタリズムの発生なしと判断することができる。これにより、事前にメタリズムの発生の有無を判定することができ、メタリズムの問題を予防することが可能となる。

（Ｆ）蛍光物質の評価
ここでは、図９に示すように、蛍光塗料が塗布された物体などの蛍光体を発光源から照明した場合に見える光の見え方を再現する方法について説明する。蛍光塗料が塗布された物体などの蛍光体を発光源から照明した場合には、発光源の分光分布特性Ｐ（λ）と蛍光体の分光反射率Ｒ（λ）との積に、蛍光体が発光する光の分光分布特性Ｆｌ（λ）を足した分光分布特性が観察者が観察する光の分光分布特性φ（λ）となる。すなわち、再現照明光の分光分布特性φ（λ）は、次式（１０）により算出可能であるため、使用者は、図４に示した操作画面上で次式（１０）を演算式として設定するための操作を行う。
φ（λ）＝Ｐ（λ）×Ｒ（λ）＋ＦＬ（λ）・・・（１０）

式（１０）に示す演算式により演算された分光分布特性φ（λ）の光を光源装置１００から照射することにより、使用者は、上記蛍光体から反射される照明光の見え方を確認することができる。また、使用者は、発光源の分光分布特性がＰ（λ）、蛍光体の分光反射率Ｒ（λ）、蛍光体が発光する光の分光分布特性Ｆｌ（λ）をそれぞれ変更することにより、様々な照明環境下での蛍光体を介した照明光の見え方を再現することができる。

また、発光源の分光分布特性Ｐ（λ）が不明な場合であっても、式（１０）に基づいて、次式（１１）により未知数Ｐ（λ）を算出することが可能となる。
Ｐ（λ）＝（φ（λ）−ＦＬ（λ））／Ｒ（λ）・・・（１１）

以上説明した本実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。
（１）光源制御装置２００において、種々の発光源ごとの分光分布特性や種々の介在部材ごとの分光特性データをデータベース化してＨＤＤ２０４に記録しておき、制御装置２０３は、発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とに基づいて、再現照明光の分光分布特性を演算して、光源装置１００の空間変調素子ドライバ１０９へ出力する。空間変調素子ドライバ１０９は、制御装置２０３から入力された再現照明光の分光分布特性に基づいて、反射型液晶素子アレイデバイス１０８から射出する光が再現照明光の分光分布になるように反射型液晶素子アレイデバイス１０８の個々の液晶素子を制御する。これによって、制御装置２０３は、発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とに基づいて、自動的に再現照明光の分光分布特性を演算することができる。

（２）データベースには、複数の発光源の分光分布特性と、複数の介在部材の分光特性とを記録しておき、制御装置２０３は、データベースに記録されている情報の中から、使用者によって指定された発光源の分光分布特性と、使用者によって指定された介在部材の分光特性とを読み出して、これらに基づいて再現照明光の分光分布を演算するようにした。これによって、使用者は、データベース化されているデータの中から発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とを選択するだけで、所望の分光分布特性の再現照明光を照射させることができる。

（３）制御装置２０３は、使用者が発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とを選択するための操作画面をモニタ２０５に表示し、当該操作画面上での使用者による選択結果に基づいて、データベースから読み出す発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とを特定するようにした。これによって、使用者は、画面上で発光源の分光分布特性と介在部材の分光特性とを選択することができるため、利便性が向上する。

（４）介在部材の分光特性は、介在部材の分光反射率特性と介在部材の分光透過率特性との少なくとも一方であるようにした。また、制御装置２０３は、発光源の分光分布特性と、介在部材の分光反射率特性と介在部材の分光透過率特性との少なくとも一方との積を再現照明光の分光分布特性として算出するようにした。これによって、発光源からの照明光を反射する介在部材と発光源からの照明光を透過する介在部材のいずれの場合にも、自動的に再現照明光の分光分布特性を演算することが可能となる。

（５）制御装置２０３は、再現照明光を観察する人物の視感細胞の分光感度特性をさらに加味して再現照明光の分光分布特性を演算するようにした。これによって、人によって視感細胞（３種類錐体）の分光感度が異なることを加味して、各人ごとの照明光の見え方を再現することができる。

（６）制御装置２０３は、介在部材が蛍光物質が塗布された物体である場合には、蛍光物質の発光分光分布特性をさらに加味して再現照明光の分光分布特性を演算するようにした。これによって、介在部材が蛍光体である場合でも、忠実に再現照明光を再現することができる。

（７）制御装置２０３は、操作画面上の操作画面上の色度図表示欄３１０内や分光分布特性表示欄３１２内に、再現照明光の演算結果を表示するようにした。これによって、使用者は再現照明光の演算結果を視覚的に把握することができる。

―変形例―
なお、上述した実施の形態の照明装置は、以下のように変形することもできる。
（１）上述した実施の形態では、照明装置１０は、光源装置１００と光源制御装置２００とで構成される例について説明した。しかしながら、照明装置１０は、光源装置１００と光源制御装置２００とが一体となった１つの装置であってもよい。

（２）上述した実施の形態では、使用者は、図４に示す操作画面上で発光源の分光分布特性や介在部材の分光特性等を指定したり、再現照明光の分光分布特性の演算結果を確認する例について説明した。しかしながら、操作画面の画面レイアウトは、図４に示すものに限定されず、他の画面レイアウトであってもよい。

（３）上述した実施の形態では、光源装置１００は、反射型液晶素子アレイデバイス１０８により各波長成分の光を変更する例について説明した。しかしながら、特開２００６−１８４２３４号公報に記載されている光源装置のように、マイクロミラーを用いて各波長成分の光を減光するようにしてもよい。

なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、本発明は、上述した実施の形態における構成に何ら限定されない。また、上述の実施の形態と複数の変形例を組み合わせた構成としてもよい。

１０照明装置、１００光源装置、１０１白色光源、１０２、１０４リレーレンズ、１０３偏光ビームスプリッタ、１０５コリメータレンズ、１０６グレーティング、１０７カメラレンズ、１０８反射型液晶素子アレイデバイス（空間変調素子）、１０９空間変調素子ドライバ、１１０コンデンサーレンズ、１１１入出射スリット、１１２迷光用カットスリット、１１３ライトガイド、２００光源制御装置、２０１操作部材、２０２接続ＩＦ（インターフェース）、２０３制御装置、２０４ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）、２０５モニタ

Claims

発光源から所定の分光分布特性の部材を介して照明される照明光を再現するための照明装置であって、
前記発光源の分光分布特性と前記部材の分光特性とを記録する記録手段と、
光源と、
前記光源から照射される光を各波長成分に分光する分光手段と、
前記記録手段に記録されている前記発光源の分光分布特性と前記部材の分光特性とに基づいて、前記分光手段によって分光された各波長成分の光を前記再現する照明光（再現照明光）の各波長成分の光に変調する変調手段と、
前記変調手段により変調された前記再現照明光の各波長成分の光を合成して、前記再現照明光を出力する合成手段とを備えることを特徴とする照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、
複数の発光源の分光分布特性と、複数の部材の分光特性とを記録する記録手段をさらに備え、
前記変調手段は、前記記録手段に記録されている情報の中から、使用者によって指定された発光源の分光分布特性と、使用者によって指定された部材の分光特性とを読み出して、これらに基づいて変調を行うことを特徴とする照明装置。
請求項２に記載の照明装置において、
使用者が、前記記録手段に記録されている情報の中から、前記発光源の分光分布特性と前記部材の分光特性とを選択するための選択画面を表示装置に表示する選択画面表示手段をさらに備え、
前記変調手段は、前記選択画面上での使用者による選択結果に基づいて、前記記録手段から読み出す情報を特定することを特徴とする照明装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置において、
前記部材の分光特性は、前記部材の分光反射率特性と前記部材の分光透過率特性との少なくとも一方であることを特徴とする照明装置。
請求項４に記載の照明装置において、
前記変調手段は、前記発光源の分光分布特性と、前記部材の分光反射率特性と前記部材の分光透過率特性との少なくとも一方との積を前記再現照明光の分光分布特性として変調を行うことを特徴とする照明装置。
請求項５に記載の照明装置において、
前記変調手段は、前記再現照明光を観察する人物の視感細胞の分光感度特性をさらに加味して変調を行うことを特徴とする照明装置。
請求項５または６に記載の照明装置において、
前記変調手段は、前記部材が蛍光物質が塗布された物体である場合には、前記演算結果に、前記蛍光物質の発光分光分布特性をさらに加味して変調を行うことを特徴とする照明装置。
請求項１〜７のいずれか一項に記載の照明装置において、
前記変調手段による変調結果を表示装置に表示する変調結果表示手段をさらに備えることを特徴とする照明装置。