JP6025101B2 - Efficient use method of illumination light by color change based on control of spectral distribution characteristic of illumination and spectral reflection characteristic of color material, and illumination system using the method - Google Patents

Efficient use method of illumination light by color change based on control of spectral distribution characteristic of illumination and spectral reflection characteristic of color material, and illumination system using the method Download PDF

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Description

本発明は、照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法、並びに当該方法を利用した照明システムに関する。   The present invention relates to an efficient use method of illumination light by color change based on control of spectral distribution characteristics of illumination and spectral reflection characteristics of a color material, and an illumination system using the method.

先に本願発明者は、
(1)人間が見える色というのは色材と照明の組み合わせであって、Aを照明の分光分布(光源データより得られる)、Bを色材の分光反射率(反射特性。逆に言えば透過率)とすると、人間による色の見え方はA×Bに応じて変化すること(図7参照)、そして、
(2)LED照明は、
i) 分光分布の幅が狭いことと、
ii) 様々な分光分布のものを得ることができること、
という特徴があることを認識していること、を発想の根拠に、照明と色材の組み合わせを工夫することにより、例えば、照明変化により色彩が変化する色材と変化しない色材の組み合わせを作り、照明のコントロールひとつで模様を浮き上がらせたり消したり、或いは模様を変化させたりできる「照明によるパターン変化の演出法」を発明、提案している(特許文献1参照)。
First, the inventor of the present application
(1) A color that humans can see is a combination of a color material and illumination. A is a spectral distribution of illumination (obtained from light source data), and B is a spectral reflectance (reflection characteristic. Transmission), the color appearance by humans changes according to A × B (see FIG. 7), and
(2) LED lighting
i) the narrow spectral distribution width;
ii) having various spectral distributions;
By recognizing that there is a feature of the idea, we devise a combination of lighting and color materials based on the idea, for example, to create a combination of color materials that change color due to lighting changes and color materials that do not change The inventors have invented and proposed a “method for producing a pattern change by illumination” that allows a pattern to be lifted and erased by a single illumination control, or to change the pattern (see Patent Document 1).

これに引き続き、本願発明者は、例えば、宝飾品のディスプレイにあって、上記A×Bの考え方を適用すると、Aは同様に照明の分光分布であるが、Bは対象物である宝飾品の分光反射率(反射特性)と考えることができることを見い出し、そして、そのような考え方が適用できる余地があるとすれば、Aを刻々と変化させる手法によれば、現状のように観る者の視点の動きを伴わずとも、宝飾品が魅力的に見える要因ともなっている明度分布の急激な変化によるきらめき感や、プリズムの原理による虹色への分光の態様が刻々と変化することに依る宝飾品としての魅力的な色彩美を得ることが可能なディスプレイ方法および装置を提供できる可能性があることを見い出し、スペクトル可変照明光を用いた宝飾品のディスプレイ方法および装置を発明、提案している(特許文献2参照)。
この特許文献2に係る発明は、いわば、照明の分光分布特性の制御に基づく色彩変化を用いた発明に該当する。
Following this, the present inventor, for example, in a jewelry display, and applying the above A × B concept, A is similarly the spectral distribution of illumination, but B is the object of the jewelry. Finding that it can be considered as spectral reflectance (reflection characteristics), and if there is room for such an idea, according to the method of changing A moment by moment, the viewpoint of the person who looks at the current situation Jewelery that depends on the gradual change of the spectrum of the rainbow color due to the sudden change in brightness distribution, which is a factor that makes jewelry look attractive even without movement As a result, it has been found that there is a possibility of providing a display method and apparatus capable of obtaining attractive color beauty as a display, and a jewelry display method and apparatus using spectrally variable illumination light. The invention proposes (see Patent Document 2).
The invention according to Patent Document 2 corresponds to an invention using color change based on control of spectral distribution characteristics of illumination.

上記特許文献2に係る発明においては、照明光源としては、スペクトル成分強度を時間的に変化させることが可能なもの、例えば、ピーク波長の異なる多数のLEDの輝度をコンピュータ制御するものや、波長プログラマブル光源を用いれば良い旨、開示されている。
一実施形態においても、そのようなスペクトル可変照明光源として、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイス(DMD; Digital Micromirror Device)が制御されることにより光の色や分光分布が制御され得る波長プログラマブル光源が例示されている。
この装置では、集光されたXeランプ光源からの光がDMDに投射される。そして、DMDの個々のミラーがオン状態に傾いている時の光が投影レンズで拡大され、外部出力される。一方、DMDミラーがオフ状態に傾いているときの光は投影レンズに入らず、捨てられる。
In the invention according to Patent Document 2, the illumination light source can change the spectral component intensity with time, for example, control the luminance of a large number of LEDs having different peak wavelengths, or wavelength programmable. It is disclosed that a light source may be used.
In one embodiment, a wavelength programmable light source that can control the color and spectral distribution of light by controlling a built-in digital micromirror device (DMD) as such a spectrally variable illumination light source. Illustrated.
In this apparatus, the condensed light from the Xe lamp light source is projected onto the DMD. Then, the light when the individual mirrors of the DMD are inclined to the ON state is magnified by the projection lens and output to the outside. On the other hand, the light when the DMD mirror is inclined to the off state does not enter the projection lens and is discarded.

このようなスペクトル可変照明光源では、ミラーをオンにしている時間とオフにしている時間の比率で外部出力の明るさが制御される。すなわち、100%オン状態だと最大輝度となるし、50%オン、50%オフだと半分の輝度になる。
またそのようなスペクトル可変照明光源では、カラー外部出力を得るために、一般的に、光源とDMDの間に高速で回転するカラーホイールを配置し、R、G、Bの光を時分割でDMDに当てる手法(単板方式)を採っている。例えば赤色を投影したい場合には赤の光がDMDに当たっている瞬間だけミラーをオン状態にする。
なお、DMDを3個用い、光源もR、G、Bの3つを用意する手法もある。
In such a spectrally variable illumination light source, the brightness of the external output is controlled by the ratio of the time during which the mirror is turned on and the time during which the mirror is turned off. That is, the maximum luminance is obtained when the state is 100% on, and the luminance is half when the state is 50% on and 50% off.
In such a spectrally variable illumination light source, in order to obtain a color external output, a color wheel that rotates at high speed is generally arranged between the light source and the DMD, and R, G, and B light is DMD in a time-sharing manner. The method (single plate method) is applied. For example, when it is desired to project red, the mirror is turned on only at the moment when red light hits the DMD.
There is also a method of using three DMDs and preparing three light sources, R, G, and B.

上記DMDを構成するミラーは一般にマイクロ秒単位でオン、オフを変化させることができるため、上記特許文献2に係る発明においてはこの特性を生かして時々刻々とそのスペクトル成分を変化させ得るスペクトル可変照明光源を実現している。なお、上記特許文献2に係る発明において用いられた波長プログラマブル光源では、例えば1nm毎の波長設定が可能な程度の高精度が実現されている。   Since the mirror constituting the DMD can generally be turned on and off in units of microseconds, in the invention according to the above-mentioned Patent Document 2, it is possible to change the spectral component from moment to moment by making use of this characteristic. A light source is realized. In addition, in the wavelength programmable light source used in the invention according to the above-mentioned Patent Document 2, for example, high accuracy is realized so that the wavelength can be set every 1 nm.

特開2009−295472号公報JP 2009-295472 A 特開2011−206319号公報JP 2011-206319 A 特開平6−17349号公報JP-A-6-17349 特開平7−34324号公報JP 7-34324 A 特開2010−85686号公報JP 2010-85686 A

このように、特許文献2に係る発明で用いられた、照明の分光分布特性の制御に基づく色彩変化における照明光の波長選択では、結果として狭い範囲の波長だけが用いられる構成、具体的には、一の色に対して当該色の波長範囲に含まれる一の極小領域における波長だけが用いられ、他の領域における波長は用いられていない構成となっていた。
しかしながら、そのような構成では、
i) 結果として光源のエネルギーの大半を無駄にする非効率な面があった。
また、上記宝飾品等とは異なる通常の一般色材では、分光反射率変化は比較的なだらかになるが、一の色の波長範囲内で分光反射率が高いところと低いところとが存在するため、波長(極小領域における波長)の選択の仕方によって、色材の色の見え方が変化してしまうことがあった。例えば、分光反射率が高い領域内の波長が選択された場合と、分光反射率が低い領域内の波長が選択された場合とで、色の見え方が変化してしまうことがあった。
すなわち、上記照明の分光分布特性の制御に基づく色彩変化における照明光の波長選択では、
ii) 通常の一般色材において思い通りの色の見せ方ができない、
と言った問題点があった。
As described above, the wavelength selection of the illumination light in the color change based on the control of the spectral distribution characteristic of the illumination used in the invention according to Patent Document 2 results in a configuration in which only a narrow range of wavelengths is used as a result, specifically, Only a wavelength in one minimum region included in the wavelength range of the color is used for one color, and wavelengths in other regions are not used.
However, in such a configuration,
i) As a result, there was an inefficiency that wasted most of the energy of the light source.
In addition, in the ordinary general color material different from the above jewelry, the spectral reflectance change becomes comparatively gentle, but there are places where the spectral reflectance is high and low within the wavelength range of one color. Depending on how the wavelength (wavelength in the minimum region) is selected, the color appearance of the color material may change. For example, the color appearance may change between when a wavelength in a region with a high spectral reflectance is selected and when a wavelength in a region with a low spectral reflectance is selected.
That is, in the wavelength selection of the illumination light in the color change based on the control of the spectral distribution characteristics of the illumination,
ii) Normal colors cannot be displayed as expected.
There was a problem that said.

したがって本発明は、上記課題を解決し、照明光の効率的利用が可能であると共に、分光反射率変化がなだらかな一般の色材の色彩変化を抑えることが可能な、照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法、並びに当該方法を利用した照明システムを提供することを課題とする。   Therefore, the present invention solves the above-described problems, enables efficient use of illumination light, and suppresses the color change of a general color material with a gentle change in spectral reflectance, and the spectral distribution characteristics of illumination and It is an object of the present invention to provide an efficient use method of illumination light by color change based on control of spectral reflection characteristics of a color material, and an illumination system using the method.

上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、本願発明者は、
i) 照明の分光分布特性(上述のAに相当)および色材の分光反射特性(上述のBに相当)のそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときのグラフにおいて、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるようにし、その前提の下で、
ii) 上記照明の分光分布特性および色材の分光反射特性それぞれの山と谷の位置を合わせるかずらせるか、すなわち両者の位相を合わせるか否か、或いは両者の位相が一致する比率を制御することにより、上記A×Bに応じて変化する人間による色の見え方をコントロール可能なこと、
iii) 具体的には、上記A×Bに、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度(H)を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値(T。以下「三刺激値」という)をコントロール可能なこと、そして、このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、人間の目に映る色彩を変化させることが可能なことを見い出し、本発明を完成した。
As a result of various studies to solve the above problems, the present inventor
i) When the spectral distribution characteristics of illumination (corresponding to A described above) and the spectral reflection characteristics of colorants (corresponding to B described above) are respectively viewed as wavelength on the horizontal axis and spectral intensity or spectral reflectance on the vertical axis. In the graph, the so-called comb-teeth shape similar to each other is assumed, and under that assumption,
ii) Control whether or not to match the positions of the peaks and valleys of the spectral distribution characteristics of the illumination and the spectral reflection characteristics of the colorant, that is, whether or not the phases of the two are matched, or the ratio at which the phases match. Can control the appearance of colors by humans that change according to the above A × B,
iii) Specifically, the stimulation value (T) for each of the R, G, and B sensors of the human eye obtained by multiplying the above A × B by the spectral sensitivity (H) of the sensor responsible for the color vision of the human eye. (Hereinafter referred to as “tristimulus values”), and by changing the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values controlled in this way, the color reflected in the human eye can be changed. The present invention has been completed by finding that it can be changed.

上記課題を解決可能な本発明に係る照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法は、(1)照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法であって、
照明の分光分布特性および色材の分光反射特性のそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるように予め準備し、
前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差を制御することにより、前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との積に、人間の目の色覚を担うセンサの分光感度を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値を制御し、そして、
このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、人間の目に映る色彩を変化させることを特徴とするものである。
An efficient method of using illumination light by color change based on control of spectral distribution characteristics of illumination and spectral reflection characteristics of color materials according to the present invention capable of solving the above-mentioned problems is as follows: (1) Spectral distribution characteristics and color materials of illumination Efficient use of illumination light by color change based on control of spectral reflection characteristics of
Each of the spectral distribution characteristics of illumination and the spectral reflection characteristics of the colorant is prepared in advance so as to have a so-called comb shape similar to each other when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral intensity or spectral reflectance. ,
By controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the color material, the product of the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the color material bears the color vision of the human eye. Control the stimulus values to the R, G, B sensors of the human eye determined by multiplying the spectral sensitivity of the sensor; and
By changing the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values controlled in this way, the color reflected in the human eye is changed.

このとき、(2)前記照明の分光分布特性は、制御装置によって分光分布特性が制御されるスペクトル可変照明光源により形成されることが好ましい。   At this time, it is preferable that (2) the spectral distribution characteristic of the illumination is formed by a spectral variable illumination light source whose spectral distribution characteristic is controlled by a control device.

また、(3)前記スペクトル可変照明光源は、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより分光分布特性が制御され得る波長プログラマブル光源からなることが好ましい。   (3) The spectrum variable illumination light source is preferably a wavelength programmable light source whose spectral distribution characteristics can be controlled by controlling a built-in digital micromirror device.

また、(4)前記色材の分光反射特性は、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっていることが好ましい。   (4) It is preferable that the spectral reflection characteristic of the colorant is composed of a structural color exhibiting coloring or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment.

また、(5)前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差を制御する手法として、前記照明の分光分布特性の位相を制御する手法が選ばれることが好ましい。   (5) As a method for controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the color material, a method of controlling the phase of the spectral distribution characteristic of the illumination is preferably selected.

さらに、本発明に係る照明システムは、(6)前記(1)〜(5)のいずれかに記載の照明光の効率的利用方法を利用した照明システムであって、
観測者の目に映る対象となる色材と、
前記色材に光を照射する光源であって、時間的に当該光源の分光分布特性を変化させ得るスペクトル可変照明光源と、
前記スペクトル可変照明光源に接続され、予め内部メモリ中に格納された制御プログラムまたは外部指令に基づいて時間的に前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性を変化させる指令を送出して前記スペクトル可変照明光源を制御する制御装置と、
を備え、
前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性および前記色材の分光反射特性のそれぞれは、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっており、
前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差が時間的に制御されることにより、前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との積に、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値が制御され、このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、前記観測者の目に映る前記色材の色彩を変化させ得ることを特徴とするものである。
Furthermore, an illumination system according to the present invention is (6) an illumination system using the efficient use method of illumination light according to any one of (1) to (5),
The color material to be seen by the observer,
A light source for irradiating the colorant with light, and a spectrally variable illumination light source capable of changing a spectral distribution characteristic of the light source over time;
The spectrally variable illumination light source is connected to the spectrally variable illumination light source and sends a command to change the spectral distribution characteristic of the spectrally variable illumination light source in time based on a control program or an external command stored in advance in an internal memory. A control device for controlling
With
Each of the spectral distribution characteristic of the spectrally variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the colorant has a so-called comb-like shape similar to each other when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral intensity or spectral reflectance. And
By temporally controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the spectral variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the color material, the spectral distribution characteristic of the spectral variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the color material The product is further multiplied by the spectral sensitivity of the sensor responsible for the color vision of the human eye to determine the stimulus values for the R, G, B sensors of the human eye, and thus each controlled R, By changing the mixing ratio of the G and B tristimulus values, the color of the color material reflected in the eyes of the observer can be changed.

なお、(6)に係る照明システムにおいて、(7)前記スペクトル可変照明光源は、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより分光分布特性が制御され得る波長プログラマブル光源からなることが好ましい。   In the illumination system according to (6), (7) the spectrum variable illumination light source is preferably a wavelength programmable light source whose spectral distribution characteristics can be controlled by controlling a built-in digital micromirror device. .

同様に、(8)前記色材の分光反射特性は、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっていることが好ましい。   Similarly, (8) it is preferable that the spectral reflection characteristic of the colorant is composed of a structural color exhibiting color development or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment.

なお、上記「位相」または「位相差」なる表現は、照明の分光分布特性および色材の分光反射特性のそれぞれが、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに互いに相似したいわゆる櫛歯形状となっていることを前提に、両者の山と谷とのずれの多寡を表現する目的で使用されたものである。   The expression “phase” or “phase difference” is used when the spectral distribution characteristic of illumination and the spectral reflection characteristic of the color material are respectively viewed as the wavelength on the horizontal axis and the spectral intensity or spectral reflectance on the vertical axis. It was used for the purpose of expressing the amount of deviation between the peaks and valleys on the premise of so-called comb-teeth shapes similar to each other.

本明細書で「スペクトル可変照明光源」とは、任意の分光分布特性を複数通り、また時々刻々瞬時に作り出すことが可能な光源一般を指し示すものとする。   In this specification, the term “spectrum variable illumination light source” refers to a general light source that can produce a plurality of arbitrary spectral distribution characteristics and can be instantaneously created from moment to moment.

また、本明細書で「虹色」とは、気象現象における大気光学現象同様、赤から紫までの光のスペクトルが並んだ光の色のことを指し示すものとする。
光源からの光が宝飾品である対象物中を通過する際に対象物内のカットなどによって屈折、反射されるときに、対象物自体がプリズムの役割をするため、いわゆるプリズムによる白色光の色分解同様、光が分解(分光)されて観測者に複数色(一般に日本では赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の七色とされる。ただ厳密な区分はこれに限定されない)が並んで見える。
要するに、上記した並んで見える複数からなる色のことを本明細書では虹色というものとする。
Further, in this specification, “rainbow color” refers to the color of light in which the spectrum of light from red to purple is lined up, similar to the atmospheric optical phenomenon in the meteorological phenomenon.
When light from a light source passes through an object that is a jewelery, the object itself acts as a prism when it is refracted and reflected by a cut in the object. Like decomposition, the light is decomposed (spectroscopic) and the observer has multiple colors (generally seven colors of red, orange, yellow, green, blue, indigo and purple in Japan. However, the exact classification is not limited to this). Looks side by side.
In short, the plurality of colors that can be seen side by side are referred to as rainbow colors in this specification.

本明細書で「構造色」とは、光の波長或いはそれ以下の微細構造において光の干渉や回折、散乱が起こることにより物体が発色すなわち色付いて見える現象を指し示すものとする。この構造色は、光の波長程度の規則正しい微細構造や回折格子構造による干渉色や遊色現象、薄膜干渉や多層膜干渉による発色など、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢のことをいうものである。構造色を呈する一例としては、コンパクトディスクやシャボン玉などが挙げられる。コンパクトディスクやシャボン玉には、それ自身には色はついていないが、その微細な構造によって光が干渉するため、色づいて見える。構造色の詳細な発色原理その他については、後段において詳述する。   In this specification, “structural color” refers to a phenomenon in which an object appears to be colored, that is, colored due to interference, diffraction, or scattering of light in a fine structure having a wavelength of light or less. This structural color depends on the optical phenomenon based on the physical structure regardless of the special dye, such as interference color and play-color phenomenon due to the regular fine structure of the wavelength of light or diffraction grating structure, and coloration due to thin film interference or multilayer interference. Color development and gloss. Examples of the structural color include a compact disc and a soap bubble. Compact discs and soap bubbles do not have their own color, but they appear colored because light interferes with their fine structure. The detailed coloring principle and the like of the structural color will be described in detail later.

本発明によれば、いわゆる櫛歯形状の広い波長範囲の照明光を用いるので、照明光の効率的利用が可能になると共に、分光反射率変化がなだらかな一般の色材の色彩変化を抑えることが可能となる。   According to the present invention, since so-called comb-shaped illumination light having a wide wavelength range is used, the illumination light can be used efficiently and the color change of a general color material with a gentle change in spectral reflectance can be suppressed. Is possible.

本発明に係る照明光の効率的利用方法の基本的な考え方を示す図である。It is a figure which shows the fundamental view of the efficient usage method of the illumination light which concerns on this invention. 図1の考え方の補足説明に係る図である。It is a figure which concerns on supplementary explanation of the way of thinking of FIG. 色彩測定における三刺激値の求め方の原理を示す図である。It is a figure which shows the principle of the method of calculating | requiring the tristimulus value in a color measurement. 色彩測定における三刺激値の求め方の原理を示す別の図である。It is another figure which shows the principle of the method of calculating | requiring the tristimulus value in a color measurement. 構造色の発色原理の一部を例示する図である。It is a figure which illustrates a part of coloring principle of a structural color. 本発明に係る照明システムの概要を示す図である。It is a figure which shows the outline | summary of the illumination system which concerns on this invention. 人間による色の見え方の基本原理につき示す図である。It is a figure shown about the basic principle of how a human sees a color.

以下、本発明の一実施形態を、添付図面および次の実施例に基づき、詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings and the following examples.

図1に、本発明に係る照明光の効率的利用方法の基本的な考え方を示す。
図1(a)および(b)にその基本原理を示す通り、本発明に係る照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法は、
i) 照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bのそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるように予め準備し、
ii) 照明の分光分布特性Aと色材の分光反射特性Bとの位相差を制御することにより、照明の分光分布特性Aと色材の分光反射特性Bとの積A×Bに、さらに人間の目の色覚を担うセンサ(錐体)の分光感度を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値を制御し、そして、
iii) このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、人間の目に映る色彩を変化させることを特徴とするものである。
なお、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bに関しては、後段にて詳細に説明する。
FIG. 1 shows a basic concept of an efficient use method of illumination light according to the present invention.
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the efficient use of illumination light by color change based on the control of the spectral distribution characteristics of illumination and the spectral reflection characteristics of the colorant according to the present invention is as follows.
i) When each of the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the colorant is viewed as a wavelength on the horizontal axis and a spectral intensity or spectral reflectance on the vertical axis, the so-called comb-like shapes are obtained. Prepare in advance,
ii) By controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic A of the illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material, the product A × B of the spectral distribution characteristic A of the illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material is further increased to human Controlling the stimulus values to the R, G, B sensors of the human eye obtained by multiplying the spectral sensitivity of the sensor responsible for the color vision of the eye (cone), and
iii) By changing the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values controlled in this way, the color reflected in the human eye is changed.
The spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material will be described in detail later.

上記の通り、特許文献2に係る発明で用いられた、照明の分光分布特性の制御に基づく色彩変化における照明光の波長選択では、結果として狭い範囲の波長だけが用いられる構成、具体的には、一の色に対して当該色の波長範囲に含まれる一の極小領域(例えば、図1(1)の1つの山に相当する領域)における波長だけが用いられる構成となっていたため、結果として光源のエネルギーの大半を無駄にする非効率な面があった。   As described above, in the wavelength selection of the illumination light in the color change based on the control of the spectral distribution characteristic of the illumination used in the invention according to Patent Document 2, as a result, only a narrow range of wavelengths is used, specifically, As a result, only the wavelength in one minimal region (for example, the region corresponding to one mountain in FIG. 1 (1)) included in the wavelength range of the color is used for one color. There was an inefficiency that wasted most of the energy in the light source.

しかしながら、本発明によれば、図1(1)に示す通り、照明の分光分布特性を少なくとも一の色の波長範囲全体にわたる櫛歯形状とすることで、照明光の効率的利用が可能となるほか、後記の通り、分光反射率変化がなだらかな一般の色材の色彩変化を抑えることが可能となる。   However, according to the present invention, as shown in FIG. 1 (1), illumination light can be efficiently used by making the spectral distribution characteristic of illumination into a comb-like shape over the entire wavelength range of at least one color. In addition, as described later, it is possible to suppress a color change of a general color material with a gentle change in spectral reflectance.

図2は、図1の考え方の補足説明に係る図である。図1は、本発明に係る照明光の効率的利用方法の基本的な考え方を示すものであり、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bのそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、少なくとも一の色の波長範囲において互いに相似したいわゆる櫛歯形状とすることを示すものである。すなわち、基本的な考え方が踏襲されていれば、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bとしては、必ずしも図1に示す程度にまでエッジがシャープなものとする必要は無く、例えば図2に示すような程度であっても構わない。   FIG. 2 is a diagram related to supplementary explanation of the concept of FIG. FIG. 1 shows a basic concept of an efficient method of using illumination light according to the present invention. The spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of a color material are shown with the horizontal axis representing wavelength and the vertical axis. When the axis is viewed as its spectral intensity or spectral reflectance, it indicates a so-called comb-like shape similar to each other in the wavelength range of at least one color. That is, if the basic concept is followed, the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material do not necessarily have to have sharp edges as shown in FIG. It may be as shown in FIG.

図2の(1)は、図1に示す照明の分光分布特性Aの一部を取り出したものである。
また、図2の(2)は、図1に示す色材の分光反射特性Bの一部を取り出した図であり、細線で描かれた山は図1(a)に示すように照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの山と谷、すなわち両者の位相がずれた場合を示している一方、太線で描かれた山は図1(b)に示すように照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの位相が略一致した場合を示している。
そして、図2の(3)は、図2の(1)、(2)に示された照明の分光分布特性Aの一部と色材の分光反射特性Bの一部の積の結果を示すものであり、細線で描かれた山は図1(a)に示すように照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの位相がずれた場合を示している一方、太線で描かれた山は図1(b)に示すように照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの位相が略一致した場合を示している。
(1) in FIG. 2 shows a part of the spectral distribution characteristic A of the illumination shown in FIG.
FIG. 2 (2) is a diagram in which a part of the spectral reflection characteristic B of the color material shown in FIG. 1 is extracted, and the peaks drawn by thin lines are the spectral of illumination as shown in FIG. 1 (a). The peaks and valleys of the distribution characteristic A and the spectral reflection characteristic B of the color material, that is, the case where the phases of both are shifted, are shown, while the peaks drawn with bold lines indicate the spectral distribution of illumination as shown in FIG. The case where the phase of the characteristic A and the spectral reflection characteristic B of the color material substantially coincide is shown.
2 (3) shows the result of the product of a part of the spectral distribution characteristic A of the illumination shown in (1) and (2) of FIG. 2 and a part of the spectral reflection characteristic B of the color material. As shown in FIG. 1 (a), the mountain drawn by a thin line shows a case where the phases of the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material are shifted, while the mountain drawn by a thick line As shown in FIG. 1B, the mountain indicates a case where the phases of the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material substantially coincide.

図2の(3)からも明らかな通り、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの位相がずれた場合(細線で描かれた図2の(3)の山参照)には、色材から反射される光の分光分布であるA×Bの値は、上記位相のずれの度合いに応じて低いものとなる一方、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bの位相が略一致した場合(太線で描かれた図2の(3)の山参照)には、色材から反射される光の分光分布であるA×Bの値は位相がずれている場合と比較して大きくなる。
このように、本発明の基本的な考え方が踏襲されていれば、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bとしては、必ずしも図1に示す程度にまでエッジがシャープなものでなくとも構わない。
また、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bにおける山の幅(谷の幅)は、必ずしも波長範囲全体にわたって同一である必要はなく、例えば、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bにおける山の幅を、長波長側にいくにつれて広くしてもよい。
As is clear from (3) of FIG. 2, when the phases of the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material are shifted (see the mountain in FIG. 2 (3) drawn by a thin line). The value of A × B, which is the spectral distribution of the light reflected from the color material, becomes low depending on the degree of phase shift, while the spectral distribution characteristic A of the illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material When the phases are substantially matched (see the peaks in (3) of FIG. 2 drawn with bold lines), the value of A × B, which is the spectral distribution of the light reflected from the color material, is out of phase. It becomes large compared.
As described above, if the basic concept of the present invention is followed, the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of color material are not necessarily sharp edges as shown in FIG. It doesn't matter.
Further, the peak width (valley width) in the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material does not necessarily have to be the same over the entire wavelength range. For example, the spectral distribution characteristic A of illumination and the color material The width of the peak in the spectral reflection characteristic B may be increased toward the longer wavelength side.

以上の通り、本発明に係る照明光の効率的利用方法によれば、色材から反射される光の分光分布である上記A×Bの値に応じて変化する人間による色の見え方をコントロール可能なことが分かる。
より具体的には、本発明によれば、次に図3および図4を用いて説明する通り、上記A×Bに、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度Hを掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値Tをコントロールすることができ、そして、このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、人間の目に映る色彩を変化させることが可能となる。
As described above, according to the efficient method of using illumination light according to the present invention, the appearance of color by humans that changes according to the value of A × B, which is the spectral distribution of the light reflected from the color material, is controlled. I understand that it is possible.
More specifically, according to the present invention, as will be described with reference to FIGS. 3 and 4, this is obtained by multiplying the above A × B by the spectral sensitivity H of the sensor responsible for the color vision of the human eye. It is possible to control the stimulation value T for each of the R, G, and B sensors of the human eye, and in this way, by changing the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values that are respectively controlled. It becomes possible to change the color reflected in the human eye.

[色彩測定における三刺激値の求め方の原理について]
次に、確認を含めて、図3および図4を用いて、色彩測定における三刺激値の求め方の原理につき説明する。
図3および図4はそれぞれ、色彩測定における三刺激値の求め方の原理を示す図である。
[Principle of obtaining tristimulus values in color measurement]
Next, the principle of how to obtain tristimulus values in color measurement will be described using FIGS. 3 and 4 including confirmation.
3 and 4 are diagrams showing the principle of how to obtain tristimulus values in color measurement.

図3は、色彩測定における三刺激値の求め方の原理を示す図である。
一般的に、例えば標準の光D65、Aや蛍光ランプF6をはじめとする照明10の分光分布Aと、色材20(トマト21とキュウリ22)の分光反射特性Bとの積A×Bより、色材20から反射される光の分光分布が求まる。
FIG. 3 is a diagram illustrating the principle of how to obtain tristimulus values in color measurement.
In general, for example, the product A × B of the spectral distribution A of the illumination 10 including the standard light D65, A and the fluorescent lamp F6 and the spectral reflection characteristic B of the coloring material 20 (tomato 21 and cucumber 22), A spectral distribution of light reflected from the color material 20 is obtained.

ここで、人間の目の色覚を担うセンサの分光感度、すなわち人間の目のR、G、B各センサの分光感度Hは、個人差はあるにせよ基本的にR、G、B各センサの分光感度特性が時間的に変化しないものと取り扱うことができる。   Here, the spectral sensitivity of the sensor responsible for the color vision of the human eye, that is, the spectral sensitivity H of the R, G, B sensors of the human eye is basically that of each R, G, B sensor, although there are individual differences. It can be handled that the spectral sensitivity characteristic does not change with time.

それ故、人間による色の見え方は、色材20から反射される光の分光分布である上記A×Bの値に応じて変化することが分かる。換言すれば、上記の関係から、A×Bの値を変化させることにより、人間による色の見え方をコントロール可能であることが理解される。   Therefore, it can be seen that the color appearance by humans changes according to the value of A × B, which is the spectral distribution of the light reflected from the color material 20. In other words, it can be understood from the above relationship that the appearance of color by humans can be controlled by changing the value of A × B.

そして、上記A×Bに、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度Hを掛けることによって、人間の目のR、G、B各センサへの刺激値Tを得ることができる。   Then, by multiplying the above A × B by the spectral sensitivity H of the sensor responsible for the color vision of the human eye, the stimulation value T for each of the R, G, B sensors of the human eye can be obtained.

なお、各種表色系の色彩値、つまり、最終的に人間の目に映る色彩は、このR、G、B三刺激値Tの混合比率によって決まる。
通常、身の回りで見えている色の多くのものは、上記したトマト21やキュウリ22のように、赤い色素や緑の色素を有しており、光を吸収・反射する。人間の目は、反射してくる光を水晶体で屈折させて網膜に像を映し、網膜に映った像により色を認識する。
It should be noted that the color values of various color systems, that is, the colors finally seen by the human eye, are determined by the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values T.
Usually, many of the colors that are visible around us have red pigments and green pigments like the tomatoes 21 and cucumbers 22 described above, and absorb and reflect light. The human eye reflects the reflected light with a crystalline lens and projects an image on the retina, and recognizes the color based on the image reflected on the retina.

特許文献1或いは特許文献2を含む従来技術の下では、分光分布特性が櫛歯形状ではない照明光10を物理的に、または選択される波長或いはその範囲そのものを異ならせることを通じて、R、G、B三刺激値Tの混合比率をコントロールし、人間の目に映る色彩を変化させていた。
他方、本発明に係る照明光の効率的利用方法では、それぞれ横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるように予め準備した照明の分光分布特性Aと色材の分光反射特性Bとの位相差を制御することを通じて、R、G、B三刺激値Tの混合比率をコントロールするので、人間の目に映る色彩を変化させる構成、原理が従来技術とは基本的に相違していることが理解される。
Under the prior art including Patent Literature 1 or Patent Literature 2, the R, G, and the like can be obtained by physically changing the illumination light 10 whose spectral distribution characteristics are not comb-shaped or by changing the selected wavelength or the range itself. The mixing ratio of the B tristimulus value T was controlled to change the color reflected in the human eye.
On the other hand, in the method for efficiently using illumination light according to the present invention, when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral intensity or the spectral reflectance, they are prepared in advance so as to have similar so-called comb-teeth shapes. By controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic A of the illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material, the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values T is controlled, so that the color reflected in the human eye is changed. It is understood that the configuration and principle are fundamentally different from the prior art.

図4は、図3で示した色彩測定における三刺激値の求め方の原理を補足する図である。
図4上段および中段の図に示される通り、観測者Oの目のR、G、B各センサへの刺激値Tは、照明10の分光分布Aと色材20の分光反射特性Bとの積A×Bより求まる色材20から反射される光の分光分布に、さらに観測者Oの目の色覚を担うセンサの分光感度Hを掛けることによって得られる。
FIG. 4 is a diagram supplementing the principle of how to obtain tristimulus values in the color measurement shown in FIG.
As shown in the upper and middle diagrams of FIG. 4, the stimulus value T for each of the R, G, and B sensors of the eye of the observer O is the product of the spectral distribution A of the illumination 10 and the spectral reflection characteristic B of the color material 20. It is obtained by multiplying the spectral distribution of the light reflected from the color material 20 obtained from A × B by the spectral sensitivity H of the sensor responsible for the color vision of the observer's O eye.

そして、図4下段の図に示される通り、最終的に観測者Oの目に映る色彩は、このR、G、B三刺激値TのR、G、Bそれぞれの構成要素T−1、T−2、T−3の混合比率、すなわち、T−1、T−2、T−3の図中にそれぞれ斜線または網掛けで示されたR成分、G成分およびB成分の面積の比率によって決まる。   Then, as shown in the lower diagram of FIG. 4, the colors finally reflected in the eyes of the observer O are the constituent elements T-1, T of R, G, B of the R, G, B tristimulus values T, respectively. -2, T-3, that is, the ratio of the areas of the R component, G component, and B component indicated by hatching or shading in the diagrams of T-1, T-2, and T-3, respectively. .

[照明の分光分布特性について]
図1に示す通り、本発明において照明の分光反射特性Aは、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度としたとき、次に説明する色材の分光反射特性Bと互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっていることを要するところ、本実施形態では、照明の分光反射特性Aは、制御装置によって分光分布特性が制御されるスペクトル可変照明光源により形成されるものとした。
[About spectral distribution characteristics of illumination]
As shown in FIG. 1, in the present invention, the spectral reflection characteristic A of illumination is a so-called comb tooth similar to the spectral reflection characteristic B of a color material described below, where the horizontal axis represents wavelength and the vertical axis represents the spectral intensity. In the present embodiment, the spectral reflection characteristic A of illumination is formed by a spectrally variable illumination light source whose spectral distribution characteristic is controlled by a control device.

より具体的には、本実施形態では、スペクトル可変照明光源として、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより光の色や分光分布が制御され得る波長プログラマブル光源を用いて、照明の分光反射特性Aの形成を行った。
公知の通り、波長プログラマブル光源は光・デジタル処理技術を利用したものであり、プログラムにより例えば1nm毎の波長設定を行うといった分光分布の高精度な可変制御が可能であると共に、高輝度かつ高分解能スペクトルを出力することが可能な、高い柔軟性とスピードとを備えた装置である。
More specifically, in this embodiment, a wavelength programmable light source that can control the color and spectral distribution of light by controlling a built-in digital micromirror device is used as a variable-spectrum illumination light source. Spectral reflection characteristics A were formed.
As is well known, the wavelength programmable light source uses optical / digital processing technology, and can perform variable control of the spectral distribution with high accuracy, such as setting the wavelength every 1 nm by a program, as well as high brightness and high resolution. It is a device with high flexibility and speed that can output a spectrum.

なお、本実施形態において使用される波長プログラマブル光源は、特許文献2において使用されたものとハードウェア的な大差は無いものの、上記の通り、これより出力させる照明の分光反射特性Aは、本実施形態と特許文献2とでは全く相違しており、本発明に係る照明光の効率的利用方法並びに当該方法を利用した照明システムの構成要件としてみたときには、得られる作用効果を勘案しても取扱上、基本的に相違するものであることは明らかである。   Although the wavelength programmable light source used in the present embodiment is not much different from the hardware used in Patent Document 2, as described above, the spectral reflection characteristic A of the illumination output from this is as follows. The form is completely different from Patent Document 2, and when viewed as the structural requirements of an efficient method of using illumination light and a lighting system using the method according to the present invention, even if the obtained effects are taken into consideration Obviously, it is fundamentally different.

[色材の分光反射特性について]
図1に示す通り、本発明において色材の分光反射特性Bは、横軸を波長、縦軸を分光反射率としたとき、先に説明した照明の分光分布特性Aと互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっていることを要するところ、本実施形態では、色材の分光反射特性Bは、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなるものとした。
[Spectral reflection characteristics of color materials]
As shown in FIG. 1, in the present invention, the spectral reflection characteristic B of the coloring material is a so-called comb tooth similar to the spectral distribution characteristic A of illumination described above, where the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral reflectance. In the present embodiment, the spectral reflection characteristic B of the coloring material is not limited to a special dye, but is composed of a structural color exhibiting color development or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure. did.

構造色自体は公知の通りで、人間が通常視覚する色素とは異なる発色であり、構造色を持っている物体自体に色は無く、光の干渉や波長などが関係して色付いて見えるものである。具体的な発色原理としては、図5に代表的なものを一部例示する通り、薄膜による干渉(図5(a)参照)、多層膜による干渉(図5(b)参照)、回折による干渉(図5(c)参照)、微細な溝・突起などによる干渉(図5(d)参照)のほか、微粒子などによる散乱などが挙げられる。
まず図5(a)に、最もシンプルな、薄膜による干渉を通じて構造色を呈する様子を示す。光の波長程度の薄い膜(薄膜)では、膜の上面で反射する光と下面で反射する光が干渉するため、膜の厚さに対応した波長の光(波長光)が色付いて見える。具体的には、例えば空気中に図5(a)のような薄い膜があるとき、薄膜の表面で反射する光と、薄膜に入射し、膜と空気の境界で反射して表面に戻る光がある。この2つの光が強め合うときに、その光の色が強調されて人間の目に入ってくる。シャボン玉や油膜に色が付いて見えるのは、このような薄膜干渉に起因している。シャボンや油膜の厚さに応じて、様々に色付いて見える。
また図5(b)に、多層膜による干渉を通じて構造色を呈する様子を示す。図5(b)に示す通り、これは、薄い膜を何層も重ねたような構造による光の干渉である。それぞれの膜で反射された光が互いに干渉しあい、その結果、色付いて見える。したがって、膜厚の組み合わせ、各層の枚数の組み合わせによって干渉の仕方が変化し、様々な色彩が現れる。多層膜による干渉の一例を挙げれば、アワビ等の貝殻の内側は、真珠母と呼ばれる炭酸カルシウムの薄膜が層構造を形成しており、1つ1つの層から反射される光が干渉することで、様々な色合いが見られる。
The structural color itself is a known color, which is different from the color that humans normally see, and there is no color in the object that has the structural color, and it appears colored due to light interference and wavelength. is there. As specific coloring principles, as shown in part of the typical examples in FIG. 5, interference by a thin film (see FIG. 5A), interference by a multilayer film (see FIG. 5B), and interference by diffraction (Refer to FIG. 5C.) In addition to interference caused by fine grooves and protrusions (see FIG. 5D), scattering by fine particles and the like can be mentioned.
First, FIG. 5A shows a state in which a structural color is exhibited through the simplest interference by a thin film. In a thin film (thin film) having the wavelength of light, light reflected from the upper surface of the film and light reflected from the lower surface interfere with each other, so that light having a wavelength corresponding to the thickness of the film (wavelength light) appears colored. Specifically, for example, when there is a thin film as shown in FIG. 5A in the air, the light reflected on the surface of the thin film and the light incident on the thin film, reflected at the boundary between the film and air, and returned to the surface There is. When these two lights strengthen each other, the color of the light is emphasized and enters the human eye. It is due to such thin film interference that the soap bubbles and the oil film appear to be colored. Depending on the thickness of the soap bubble or oil film, it will appear colored.
FIG. 5B shows a state in which a structural color is exhibited through interference by the multilayer film. As shown in FIG. 5B, this is light interference caused by a structure in which thin films are stacked. The light reflected by each film interferes with each other and as a result appears colored. Therefore, the way of interference changes depending on the combination of film thickness and the number of layers, and various colors appear. An example of interference caused by a multilayer film is that a thin layer of calcium carbonate called nacre forms a layer structure on the inside of a shell such as abalone, and the light reflected from each layer interferes. Various shades can be seen.

図5(c)に、回折による干渉を通じて構造色を呈する様子を示す。
これは、次の図5(d)に係る微細な溝・突起などによる干渉と相通じるものであり、規則的に並んだ物体によって、波長に依存した方向性のある光の回折を行うことで色付いて見えるものである。回折による干渉を通じて構造色を呈する例としては、次の図5(d)に係る微細な溝・突起などによる干渉の項で説明するコンパクトディスクやDVD、モルフォチョウの翅のほか、クジャク、カワセミといった鳥類などが挙げられる。
FIG. 5C shows a state in which a structural color is exhibited through interference due to diffraction.
This is in line with the interference caused by the fine grooves and protrusions shown in FIG. 5 (d), and by diffracting the light with the directionality depending on the wavelength by regularly arranged objects. It appears to be colored. Examples of exhibiting structural colors through interference due to diffraction include compact discs, DVDs, morpho butterflies, peacocks, kingfishers, etc., as described in the next section of interference due to fine grooves and protrusions in FIG. Examples include birds.

そして図5(d)に、微細な溝・突起などによる干渉を通じて構造色を呈する様子を示す。
コンパクトディスクやDVDでは、アルミ薄膜表面に刻まれた凹凸によってデジタル情報を記録している。この凹凸が回折格子の様に光を干渉させるため、記録面側は虹色に見える。
また、クジャク、カワセミといった鳥類では、羽毛にある微細な構造によって、鮮やかな色彩が現れる。
FIG. 5D shows a state in which a structural color is exhibited through interference by fine grooves and protrusions.
In a compact disc or DVD, digital information is recorded by unevenness carved on the surface of an aluminum thin film. Since the unevenness interferes with light like a diffraction grating, the recording surface side looks rainbow.
In birds such as peacocks and kingfishers, vivid colors appear due to the fine structure of the feathers.

同様に、モルフォチョウの翅は、鮮やかな青色をしていることで知られているが、これは鱗粉表面に刻まれた格子状の構造による構造色である。この構造は、青色の光の波長の丁度半分にあたる200nm間隔に並んでおり、干渉により青色の光のみが反射される。   Similarly, Morpho butterfly wings are known to have a bright blue color, which is a structural color due to a lattice-like structure carved on the scale surface. This structure is arranged at intervals of 200 nm, which is exactly half the wavelength of blue light, and only blue light is reflected by interference.

なお、この構造を、集束イオンビーム装置を用いてシリコン基板上に作り出すことで、モルフォチョウの青色を再現した例が、近年における構造色の産業上の一応用例として存在する。
その他、光通信分野では誘電率の異なる物質を交互に積層したフォトニック結晶や、ナノ構造体の研究が盛んであり、構造色を利用した発明として、特許文献3では、モルフォチョウの鱗粉の構成を参考に、高屈折率層と低屈折率層(空気層)が交互に複数段積層され、高屈折率層の行間に柱が形成された棚構造体の干渉作用を利用した提案がなされており、安定した光の干渉作用を提供するための高屈折率層の幅と柱の幅の関係や、高屈折率層と低屈折率層の厚みの条件が述べられている。
また、特許文献3に記載の発明では、高屈折率層の幅を変化させることにより棚構造体をツリー形状に形成して、回折格子としての効果が得られる旨の開示もなされている。
In addition, an example of reproducing the blue color of a morpho butterfly by creating this structure on a silicon substrate using a focused ion beam apparatus exists as an industrial application of the structural color in recent years.
In addition, in the field of optical communication, research on photonic crystals in which substances having different dielectric constants are alternately laminated and nanostructures is actively conducted. As an invention using structural colors, Patent Document 3 discloses the structure of morpho butterfly scales. In reference to the above, a proposal has been made using the interference effect of a shelf structure in which a plurality of high refractive index layers and low refractive index layers (air layers) are alternately stacked and columns are formed between rows of the high refractive index layers. In addition, the relationship between the width of the high refractive index layer and the column width and the thickness conditions of the high refractive index layer and the low refractive index layer for providing stable light interference are described.
Further, in the invention described in Patent Document 3, it is disclosed that the shelf structure is formed in a tree shape by changing the width of the high refractive index layer, and the effect as a diffraction grating can be obtained.

さらに、特許文献4では、屈折率の異なるポリエステルとナイロンの二つのポリマーを、交互に61層も積み重ねた積層部と、それを覆うポリエステル保護層の二重構造により、美しい色の繊維が実現されている。   Furthermore, in Patent Document 4, a beautifully colored fiber is realized by a double layer structure in which two layers of polyester and nylon having different refractive indexes are alternately stacked by 61 layers and a polyester protective layer covering it. ing.

或いは、特許文献5においては、構造色を広面積において可変制御することが可能な可変構造色形成部材およびその製造方法、並びに当該可変構造色形成部材が外装材として組み込まれ、外装材の色を可変とされた電気機器に係る発明が開示されている。   Alternatively, in Patent Document 5, a variable structure color forming member capable of variably controlling a structural color over a wide area, a manufacturing method thereof, and the variable structure color forming member are incorporated as an exterior material, and the color of the exterior material is changed. An invention relating to a variable electric device is disclosed.

このように、構造色を意図的に工業上実現させることは可能であり、そのようにして実現させた構造色を適用または適宜応用することによって、本発明における色材の分光反射特性Bとして求められる図1に示すような、横軸を波長、縦軸を分光反射率としたとき、先に説明した照明の分光分布特性Aと互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっている色材の分光反射特性Bを実現することは可能である。   As described above, it is possible to industrially realize the structural color intentionally. By applying or appropriately applying the structural color thus realized, the structural color is obtained as the spectral reflection characteristic B of the coloring material in the present invention. As shown in FIG. 1, when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral reflectance, the spectral reflection of the color material having a so-called comb-like shape similar to the spectral distribution characteristic A of the illumination described above. It is possible to realize the characteristic B.

次に、上で説明した本発明に係る照明光の効率的利用方法を利用した照明システムにつき説明する。図6は、本発明に係る照明システムの一例を示す図である。
本実施例に係る照明システム100は、スペクトル可変照明光源1およびそれを制御する制御装置2を備えている。制御装置2はスペクトル可変照明光源1に接続されている。
Next, an illumination system using the above-described efficient method for using illumination light according to the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing an example of an illumination system according to the present invention.
The illumination system 100 according to the present embodiment includes a spectrum variable illumination light source 1 and a control device 2 that controls the spectrum variable illumination light source 1. The control device 2 is connected to the spectrum variable illumination light source 1.

制御装置2は、予め内部メモリ3中に格納された制御プログラムまたは外部指令Cに基づいて時々刻々とスペクトル成分を変化させることによって、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度とした照明光の分光分布Aの位相を変化させる指令を送出してスペクトル可変照明光源1を制御する。なお外部指令Cは、制御装置2に接続されたコンピュータ4より送出され得るものである。
図6に示す通り、本実施例では、制御装置2は、内部の演算装置(DSP; Digital Signal Processor)における信号制御、演算を通して、例えば、予め内部メモリ3中に格納された制御プログラムに基づいて時間的に各波長ごとのスペクトル成分を変化させる指令を送出して、例えば一定周期でスペクトル可変照明光源1から出力される照明光の分光分布Aの位相を刻々と変化させ、それによって、当該照明光の分光分布Aと、照明光の分光分布Aと互いに相似した、横軸を波長、縦軸を分光反射率としてみたときにいわゆる櫛歯形状となるように準備された色材200の分光反射特性Bとの位相差を制御している。
The control device 2 changes the spectral component from moment to moment based on a control program or an external command C stored in the internal memory 3 in advance, so that the horizontal axis indicates the wavelength and the vertical axis indicates the spectral intensity. A command for changing the phase of the spectral distribution A is sent to control the variable spectrum illumination light source 1. The external command C can be sent from the computer 4 connected to the control device 2.
As shown in FIG. 6, in the present embodiment, the control device 2 performs, for example, a control program stored in the internal memory 3 in advance through signal control and calculation in an internal arithmetic device (DSP; Digital Signal Processor). A command to change the spectral component for each wavelength in time is sent, and for example, the phase of the spectral distribution A of the illumination light output from the variable spectrum illumination light source 1 is changed at regular intervals, thereby the illumination Spectral reflection of the color material 200 prepared so as to have a so-called comb shape when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral reflectance, which is similar to the spectral distribution A of the light and the spectral distribution A of the illumination light. The phase difference from the characteristic B is controlled.

本実施例では、スペクトル可変照明光源1から出力される照明光は、少なくとも観測者Oからは例えば白色など、一定の色に見えるものとなっている。
しかしながら、この照明光は、見た目は一定の色に見えるまま、実際にはその分光分布Aの位相を時々刻々と変化させて照明の分光分布特性Aと色材の分光反射特性Bとの位相差を制御するべく、制御装置2によって時々刻々と各波長ごとのスペクトル強度が制御されている。すなわち、本実施例では、スペクトル可変照明光源1および制御装置2の相互作用により、時間変化に応じて厳密な意味で「照明」が変えられている。
ただ、図1(a)および(b)に示される通り、照明の分光分布特性Aの位相は、色材200の分光反射特性Bと、山と谷の位置が完全にずれる(a)か一致する(b)かの範囲で制御される程度であり、実際には観測者Oの目には、スペクトル可変照明光源1から出力される照明光は見た目は一定の色のままで、しかも光が揺れているような感覚を全く与えない点は実用上、照明システムとして見たとき有用である。
In the present embodiment, the illumination light output from the spectrum variable illumination light source 1 appears to be a constant color such as white, at least from the observer O.
However, this illumination light actually looks like a constant color, and in reality, the phase difference between the spectral distribution characteristic A of the illumination and the spectral reflection characteristic B of the colorant is changed by momentarily changing the phase of the spectral distribution A. In order to control the spectrum intensity, the spectral intensity for each wavelength is controlled by the controller 2 every moment. In other words, in this embodiment, “illumination” is changed in a strict sense according to a change with time by the interaction between the spectrum variable illumination light source 1 and the control device 2.
However, as shown in FIGS. 1A and 1B, the phase of the spectral distribution characteristic A of illumination coincides with the spectral reflection characteristic B of the colorant 200, where the positions of the peaks and valleys completely deviate (a). (B) is actually controlled within the range of (b). Actually, the illumination light output from the spectrum variable illumination light source 1 has a constant color and the light is output to the eyes of the observer O. The point that it does not give a feeling of shaking at all is useful when viewed as a lighting system.

すなわち、本実施例においては、制御装置2を適切に作用させることにより、波長プログラマブル光源を、その出力光が一見同じ色に見えるまま、実際には制御装置2により時々刻々と各波長ごとのスペクトル強度を制御することにより分光分布Aの位相を変化させ、それによって照明の分光分布特性Aと色材200の分光反射特性Bとの位相差を制御することが可能なスペクトル可変照明光源1として適用している。   In other words, in the present embodiment, by appropriately operating the control device 2, the wavelength programmable light source can be changed to a spectrum for each wavelength by the control device 2 while the output light looks the same color at first glance. Applied as a spectrally variable illumination light source 1 capable of changing the phase of the spectral distribution A by controlling the intensity and thereby controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the colorant 200. doing.

本実施例では、スペクトル可変照明光源1より出力される光を分光して、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度とした照明光の分光分布Aを切り出してみたとき、時間軸上で別のところにおける分光分布Aは同一ではなく、その位相が相違している。本実施例は、かかるスペクトル可変照明光源1の特性を利用して構成されている。   In the present embodiment, when the light output from the spectrally variable illumination light source 1 is dispersed, and the spectral distribution A of the illumination light having the horizontal axis as the wavelength and the vertical axis as the spectral intensity is cut out, it is different on the time axis. However, the spectral distributions A are not the same and their phases are different. The present embodiment is configured by using the characteristics of the spectrum variable illumination light source 1.

本実施例に係る照明システム100は、照明光の分光分布Aと、例えば構造色Sを呈する色材200に現れるような、横軸を波長、縦軸を分光反射率としてみたときに当該照明光の分光分布Aと互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっている分光反射率(反射特性)Bとの位相差を、照明光の分光分布Aの位相を制御する、すなわち、上記のように観測者Oが直截看取することのできない程度に照明光の分光分布Aを刻々と変化させることを通じて、色材200から反射される光の分光分布A×Bを変化させることができること、又それにより、上記A×Bに応じて変化する観測者Oによる色の見え方をコントロール可能という知見を得るに至ったことが、その根底に流れる思想、本質である。   The illumination system 100 according to the present embodiment has a spectral distribution A of illumination light and the illumination light when viewed on the horizontal axis as the wavelength and the vertical axis as the spectral reflectance as appearing in the color material 200 exhibiting the structural color S, for example. The phase difference between the spectral distribution (A) and the spectral reflectance (reflection characteristic) B having a comb-like shape similar to each other is controlled to control the phase of the spectral distribution A of the illumination light, that is, as described above. It is possible to change the spectral distribution A × B of the light reflected from the colorant 200 by changing the spectral distribution A of the illumination light every moment to the extent that O cannot be observed directly, and thereby It is the philosophy and essence that flows to the basis of the knowledge that it is possible to control the color appearance of the observer O that changes according to the above A × B.

本実施例に係る照明システム100によれば、いわゆる櫛歯形状の広い波長範囲の照明光を用いるので、照明光の効率的利用が可能になる。   According to the illumination system 100 according to the present embodiment, since the so-called comb-shaped illumination light in a wide wavelength range is used, the illumination light can be efficiently used.

さらに、本実施例に係る照明システム100によれば、分光反射率変化がなだらかな一般の色材の色彩変化を抑えることが可能となる。
なお、この特性を利用して、例えば色材を、本実施例において挙げられた、照明の分光分布特性Aと互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっている分光反射特性Bをもつ色材200と、図3および図4を用いて説明したように通常、身の回りで見えている色素を有する一般の色材20との組み合わせからなるものとすることにより、本実施例に係る照明システム100の下では、観測者Oによる色の見え方が変化する領域(色材200の領域)と色材の色彩変化が起こらない領域(色材20の領域)とを創り出すことが可能である。本発明は、こういった工夫次第で、例えば舞台装置やショールームに応用することが可能である。
Furthermore, according to the illumination system 100 according to the present embodiment, it is possible to suppress a color change of a general color material with a gentle change in spectral reflectance.
By using this characteristic, for example, the coloring material is a coloring material 200 having a spectral reflection characteristic B having a so-called comb tooth shape similar to the spectral distribution characteristic A of illumination described in the present embodiment. As described with reference to FIG. 3 and FIG. 4, the illumination system 100 according to the present embodiment is usually composed of a combination with a general coloring material 20 having a pigment that is visible around us. It is possible to create a region where the color appearance of the observer O changes (region of the color material 200) and a region where the color change of the color material does not occur (region of the color material 20). The present invention can be applied to, for example, a stage apparatus or a showroom depending on such a device.

[産業上の利用可能性]
このように、本発明に係る照明光の効率的利用方法は、照明の分光分布特性Aおよび色材の分光反射特性Bのそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるように予め準備し、その上で、これら照明の分光分布特性Aと色材の分光反射特性Bとの位相差を制御することにより、前記照明の分光分布特性Aと前記色材の分光反射特性Bとの積に、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度Hを掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値Tを制御するという発想を源とするものである。
ここで、色材の分光反射特性Bについては一例として、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっていることが挙げられている点からも認められる通り、本発明は、光の波長以下の規則構造を人工的につくることで光を自由に扱うことを企図しており、光を中心としたフォトニクスに係るものとなっている。
本発明は、上記の作用効果を奏することからも明らかな通り、十分に高い産業上の利用可能性を有するものである。
[Industrial applicability]
As described above, the method for efficiently using illumination light according to the present invention includes the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the color material, with the horizontal axis representing wavelength and the vertical axis representing its spectral intensity or spectral reflectance. By preparing in advance so as to be so-called comb-teeth shapes similar to each other, and then controlling the phase difference between the spectral distribution characteristics A of these illuminations and the spectral reflection characteristics B of the color material, To the R, G, and B sensors of the human eye obtained by multiplying the product of the spectral distribution characteristic A of illumination and the spectral reflection characteristic B of the colorant by the spectral sensitivity H of the sensor responsible for the color vision of the human eye This is based on the idea of controlling the stimulation value T.
Here, as for the spectral reflection characteristic B of the color material, as an example, it is mentioned that it is composed of a structural color exhibiting color development or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment. As will be appreciated, the present invention contemplates the free handling of light by artificially creating a regular structure below the wavelength of light, and is concerned with photonics centered on light.
The present invention has sufficiently high industrial applicability, as is apparent from the above effects.

[変形例]
以上、本発明につき一実施形態に基づき詳細に説明したが、本発明は上記構成に何ら限定されず、種々の変形が可能である。
上記実施形態においてスペクトル可変照明光源は、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより照明光の分光分布およびその位相が制御され得る波長プログラマブル光源からなるものとしたが、これに限定されず、例えば制御装置により夫々の輝度が制御されることによって照明光の分光分布およびその位相が制御され得るよう構成された、ピーク波長の異なる複数のLEDの組み合わせからなるものであっても良い。
[Modification]
As mentioned above, although this invention was demonstrated in detail based on one Embodiment, this invention is not limited to the said structure at all, A various deformation | transformation is possible.
In the above embodiment, the spectrally variable illumination light source is composed of a wavelength programmable light source that can control the spectral distribution and phase of the illumination light by controlling the built-in digital micromirror device, but is not limited thereto. Instead, for example, it may be composed of a combination of a plurality of LEDs having different peak wavelengths, which are configured such that the spectral distribution of illumination light and its phase can be controlled by controlling the brightness of each by a control device.

また、本実施例では、スペクトル可変照明光源1から出力される照明光はスペクトル成分および/または位相を時間的に変化させた白色光からなるものとしたが、スペクトル可変照明光源からの出力光については何ら白色に限定されない。
さらに、照明光を白色光とした場合であっても、照明光の分光分布特性をR、G、Bすべての波長範囲において櫛歯形状とする必要はなく、少なくとも色材の分光反射特性が櫛歯形状となっている色の波長範囲において櫛歯形状とすればよい。
In the present embodiment, the illumination light output from the spectrally variable illumination light source 1 is composed of white light whose spectral component and / or phase is temporally changed. Is not limited to white.
Further, even when the illumination light is white light, it is not necessary that the spectral distribution characteristics of the illumination light have a comb-teeth shape in all wavelength ranges of R, G, and B, and at least the spectral reflection characteristics of the coloring material are combs. What is necessary is just to make it a comb-tooth shape in the wavelength range of the color which has a tooth shape.

同様に、本実施形態では横軸を波長、縦軸を分光反射率としたとき、照明の分光分布特性と互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっているものとした色材の分光反射特性につき、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっている旨例示した。
しかしながら、色材の分光反射特性については、構造色からなっている必然性は無く、横軸を波長、縦軸を分光反射率としたとき、照明の分光分布特性と互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなるものと出来れば、そのような分光反射特性を有する色材を用いることによっても本発明の照明光の効率的利用方法を用い、また当該方法を利用した照明システムを実現することは可能である。
Similarly, in the present embodiment, when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral reflectance, the spectral reflection characteristics of the coloring material assumed to have a so-called comb shape similar to the spectral distribution characteristics of illumination, Exemplified that it consists of a structural color exhibiting color development and gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment.
However, the spectral reflection characteristics of the coloring material are not necessarily made of structural colors. When the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral reflectance, the color material has a so-called comb tooth shape similar to the spectral distribution characteristic of illumination. If possible, it is possible to use the efficient use method of illumination light of the present invention and to realize an illumination system using the method by using a color material having such spectral reflection characteristics. .

以上の通り本発明は、照明光の効率的利用が可能であると共に、分光反射率変化がなだらかな一般の色材の色彩変化を抑えることが可能な、照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法、並びに当該方法を利用した照明システムを提供する新規かつ有用なるものであることが明らかである。   As described above, the present invention can efficiently use illumination light, and can suppress the color change of a general color material with a gentle change in spectral reflectance, and the spectral distribution characteristic of illumination and the color spectrum of the color material. It is apparent that the present invention is novel and useful to provide an efficient use method of illumination light by color change based on the control of reflection characteristics, and an illumination system using the method.

C 外部指令
O 観測者
S 構造色
1 スペクトル可変照明光源
2 制御装置
3 内部メモリ
4 コンピュータ
10 照明
20 色材
21 トマト
22 キュウリ
100 照明システム
200 色材
C External command O Observer S Structure color 1 Spectrum variable illumination light source 2 Controller 3 Internal memory 4 Computer 10 Illumination 20 Color material 21 Tomato 22 Cucumber 100 Illumination system 200 Color material

Claims (8)

照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法であって、
照明の分光分布特性および色材の分光反射特性のそれぞれを、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状となるように予め準備し、
前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差を制御することにより、前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との積に、人間の目の色覚を担うセンサの分光感度を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値を制御し、そして、
このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、人間の目に映る色彩を変化させることを特徴とする、照明の分光分布特性および色材の分光反射特性の制御に基づく色彩変化による、照明光の効率的利用方法。
An efficient use method of illumination light by color change based on control of spectral distribution characteristics of illumination and spectral reflection characteristics of color materials,
Each of the spectral distribution characteristics of illumination and the spectral reflection characteristics of the colorant is prepared in advance so as to have a so-called comb shape similar to each other when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral intensity or spectral reflectance. ,
By controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the color material, the product of the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the color material bears the color vision of the human eye. Control the stimulus values to the R, G, B sensors of the human eye determined by multiplying the spectral sensitivity of the sensor; and
By changing the mixing ratio of the R, G, and B tristimulus values controlled in this way, the color reflected in the human eye is changed. Efficient use of illumination light by color change based on control of spectral reflection characteristics.
前記照明の分光分布特性は、制御装置によって分光分布特性が制御されるスペクトル可変照明光源により形成されることを特徴とする請求項1に記載の照明光の効率的利用方法。   The method of efficiently using illumination light according to claim 1, wherein the spectral distribution characteristic of the illumination is formed by a spectrum variable illumination light source whose spectral distribution characteristic is controlled by a control device. 前記スペクトル可変照明光源は、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより分光分布特性が制御され得る波長プログラマブル光源からなることを特徴とする請求項2に記載の照明光の効率的利用方法。   3. The efficient use of illumination light according to claim 2, wherein the spectrally variable illumination light source comprises a wavelength programmable light source whose spectral distribution characteristics can be controlled by controlling a built-in digital micromirror device. Method. 前記色材の分光反射特性は、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の照明光の効率的利用方法。   The spectral reflection characteristic of the coloring material is composed of a structural color exhibiting color development or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment. Efficient use of illumination light. 前記照明の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差を制御する手法として、前記照明の分光分布特性の位相を制御する手法が選ばれることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の照明光の効率的利用方法。   The method of controlling the phase of the spectral distribution characteristic of the illumination is selected as the method of controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the illumination and the spectral reflection characteristic of the colorant. An efficient use of illumination light according to any one of the above. 請求項1〜5のいずれかに記載の照明光の効率的利用方法を利用した照明システムであって、
観測者の目に映る対象となる色材と、
前記色材に光を照射する光源であって、時間的に当該光源の分光分布特性を変化させ得るスペクトル可変照明光源と、
前記スペクトル可変照明光源に接続され、予め内部メモリ中に格納された制御プログラムまたは外部指令に基づいて時間的に前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性を変化させる指令を送出して前記スペクトル可変照明光源を制御する制御装置と、
を備え、
前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性および前記色材の分光反射特性のそれぞれは、横軸を波長、縦軸をそのスペクトル強度または分光反射率としてみたときに、互いに相似したいわゆる櫛歯形状からなっており、
前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との位相差が時間的に制御されることにより、前記スペクトル可変照明光源の分光分布特性と前記色材の分光反射特性との積に、さらに人間の目の色覚を担うセンサの分光感度を掛けることによって求まる人間の目のR、G、B各センサへの刺激値が制御され、このようにしてそれぞれがコントロールされたR、G、B三刺激値の混合比率を変化させることで、前記観測者の目に映る前記色材の色彩を変化させ得ることを特徴とする照明システム。
An illumination system using the efficient use method of illumination light according to any one of claims 1 to 5,
The color material to be seen by the observer,
A light source for irradiating the colorant with light, and a spectrally variable illumination light source capable of changing a spectral distribution characteristic of the light source over time;
The spectrally variable illumination light source is connected to the spectrally variable illumination light source and sends a command to change the spectral distribution characteristic of the spectrally variable illumination light source in time based on a control program or an external command stored in advance in an internal memory. A control device for controlling
With
Each of the spectral distribution characteristic of the spectrally variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the colorant has a so-called comb-like shape similar to each other when the horizontal axis is the wavelength and the vertical axis is the spectral intensity or spectral reflectance. And
By temporally controlling the phase difference between the spectral distribution characteristic of the spectral variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the color material, the spectral distribution characteristic of the spectral variable illumination light source and the spectral reflection characteristic of the color material The product is further multiplied by the spectral sensitivity of the sensor responsible for the color vision of the human eye to determine the stimulus values for the R, G, B sensors of the human eye, and thus each controlled R, An illumination system, wherein the color of the color material reflected in the eyes of the observer can be changed by changing a mixing ratio of G and B tristimulus values.
前記スペクトル可変照明光源は、内蔵されているデジタルマイクロミラーデバイスが制御されることにより分光分布特性が制御され得る波長プログラマブル光源からなることを特徴とする請求項6に記載の照明システム。   The illumination system according to claim 6, wherein the spectrally variable illumination light source is a wavelength programmable light source whose spectral distribution characteristics can be controlled by controlling a built-in digital micromirror device. 前記色材の分光反射特性は、特別の色素に因らず物理的構造に基づく光学現象による発色や光沢を呈する構造色からなっていることを特徴とする請求項6または7に記載の照明システム。   8. The illumination system according to claim 6, wherein the spectral reflection characteristic of the colorant is a structural color exhibiting color development or gloss due to an optical phenomenon based on a physical structure regardless of a special pigment. .
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