JP6555276B2 - 刺激値直読型の測色測光計 - Google Patents

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Description

本発明は、測色値及び測光値の両方を測定する刺激値直読型の測色測光計に関する。
国際照明委員会(CIE)において1931年に採択されたXYZ表色系の等色関数（以下では「CIE1931XYZ等色関数」という。）は、客観的な数値で表現された色の指標を求めるための測色用の評価関数の一種である。CIE1931XYZ等色関数は、ディスプレイ、ランプ等の色を測定する場合の標準的な測色用の評価関数として長期間に渡って採用されてきた。特許文献１は、その一例である。
しかし、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合に得られる測色値は、特許文献２に記載されているように、実際の人間の目視感と必ずしも一致しない。このため、CIE1931XYZ等色関数を修正した等色関数（以下では「修正等色関数」という。）が提案されている。例えば、Vos and Judd(1978)修正等色関数、TR-170-1修正等色関数、Stockman and Sharpe(1998)修正等色関数等が提案されている。修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合に得られる測色値は、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合に得られる測色値と比較して、実際の人間の目視感とより一致する。
CIEにより1924年に定められた分光視感効率（以下では「標準分光視感効率」という。）は、測光用の評価関数の一種である。標準分光視感効率は、測光用の評価関数として長期間に渡って採用されてきた。標準分光視感効率は、CIE1931XYZ等色関数のy成分と一致する。このため、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分から標準分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値を正確に導出できる。
特許文献３には、３個の信号値の重み付け和を演算することにより測色光学系の分光応答度と等色関数との不一致を緩和する発明が記載されている。
特開平１１−６７６６号公報 特表２０１１−５１７７８３号公報 特開平６−３２３９１０号公報
上記のように、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合に得られる測色値は、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合に得られる測色値と比較して、実際の人間の目視感とより一致する。このため、修正等色関数を測色用の評価関数として選択し測色値を測定することが望まれる場合がある。
一方、標準分光視感効率は、長期間にわたって標準的な測光用の評価関数の地位を占めてきたため、過去の測定データーとの比較等のために、標準分光視感効率を測光用の評価関数として選択し測光値を測定することが望まれる場合がある。
ここで、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分からは標準分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値を正確に導出できるが、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分からは、標準分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値を正確に導出できないという問題が生じる。
この問題は、分光視感効率が等色関数の一部分に近似しない場合に当該等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の測色値及び当該分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値の両方を測定する場合に一般に生じる。
発明の詳細な説明に記載された発明は、上記の問題を解決することを目的とする。発明の詳細な説明に記載された発明が解決しようとする課題は、分光視感効率が等色関数の一部分に近似しない場合でも、当該等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の測色値及び当該分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値の両方を、刺激値直読型の測色測光計により精度良く測定することである。
刺激値直読型の測色測光計において、測色光学系群に備えられる第１の測色光学系、第２の測色光学系及び第３の測色光学系が、それぞれ等色関数の第１の部分、第２の部分及び第３の部分に近似した分光応答度を有し、それぞれ被測定光の分光強度に応じた強度を有する第１の信号、第２の信号及び第３の信号を出力する。導出部は、等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の測色値及び分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の測光値を少なくとも３個の信号から導出する。分光視感効率は、第１の部分、第２の部分及び第３の部分のいずれにも一致しない。
これらの及びこれら以外の発明の目的、特徴、局面及び利点は、添付図面とともに考慮された場合に下記の発明の詳細な説明によってより明白となる。
CIE1931XYZ等色関数を示すグラフである。 Vos and Judd(1978)修正等色関数及びCIE1931XYZ等色関数を示すグラフである。 TR-170-1修正等色関数及びCIE1931XYZ等色関数を示すグラフである。 標準分光視感効率を示すグラフである。 色彩輝度計の模式図である。 測定プローブの光学系の模式図である。 測定プローブの電気系及び計測器本体のブロック図である。 色フィルターの分光透過率等を示すグラフである。 演算アルゴリズムを示すブロック図である。 CIE1931XYZ等色関数及び測色光学系の分光応答度を示すグラフである。 測定の流れを示すフローチャートである。 色度及び輝度の演算の概略を示す模式図である。 白色ＬＥＤが発する光の分光強度を個体ごとに示すグラフである。 色彩輝度計の変形例を示す模式図である。 色度及び輝度の演算の概略を示す模式図である。 測定プローブの電気系及び計測器本体のブロック図である。 演算アルゴリズムを示すブロック図である。 色度及び輝度の演算の概略を示す模式図である。 演算アルゴリズムを示すブロック図である。
１ 第１実施形態
１．１ 等色関数及び分光視感効率
第１実施形態の色彩輝度計は、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x'及びy'並びに標準分光視感効率が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvの両方を測定する。下記の説明においては、色彩輝度計について説明するのに先立って、CIE1931XYZ等色関数、修正等色関数及び標準分光視感効率について説明する。
測色用の評価関数は、被測定光の各波長成分の測色値への寄与の大きさを示し、波長の関数として表現される。測色用の評価関数と分光強度との積を波長で積分し必要に応じて係数をさらに乗じることにより測色値が得られる。
測光用の評価関数は、被測定光の各波長成分の測光値への寄与の大きさを示し、波長の関数として表現される。測光用の評価関数と分光強度との積を波長で積分し必要に応じて係数をさらに乗じることにより測光値が得られる。
１．２ CIE1931XYZ等色関数
図１のグラフは、CIE1931XYZ等色関数を示す。
図１に示されるように、CIE1931XYZ等色関数は、x成分xbar(lambda)、y成分ybar(lambda)及びz成分zbar(lambda)を有する。x成分xbar(lambda)、y成分ybar(lambda)及びz成分zbar(lambda)は、波長lambdaの関数である。x成分xbar(lambda)は、442nm付近及び599nm付近にピークを有する。y成分ybar(lambda)は、555nm付近にピークを有する。z成分zbar(lambda)は、446nm付近にピークを有する。x成分xbar(lambda)は、短波長側xbar1(lambda)及び長波長側xbar2(lambda)に分割できる。短波長側xbar1(lambda)は、x成分xbar(lambda)のうちの短波長側のピークを含むが長波長側のピークを含まない波長範囲の部分であり、例えば500nm以下の波長範囲の部分である。長波長側xbar2(lambda)は、x成分xbar(lambda)のうちの長波長側のピークを含むが短波長側のピークを含まない波長範囲の部分であり、例えば500nm以上の波長範囲の部分である。短波長側xbar1(lambda)と長波長側xbar2(lambda)との境界は、例えば490nm以上510nm以下である。
CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合のXYZ表色系における刺激値X,Y及びZは、係数k及び被測定光の分光放射輝度L(lambda)を用いて、それぞれ下記の式(1),(2)及び(3)により演算される。係数kを乗ずることにより、適切な単位が刺激値X,Y及びZに付与される。
Figure 0006555276
CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合のYxy表色系における色度x及びyは、それぞれ下記の式(4)及び(5)により演算される。
Figure 0006555276
１．３ 修正等色関数
修正等色関数は、CIE1931XYZ等色関数と同じく、x成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)を有する。修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)は、それぞれCIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)、y成分ybar(lambda)及びz成分zbar(lambda)を置き換える。修正等色関数のx成分xbar'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のxbar(lambda)と同じく、短波長側xbar1'(lambda)及び長波長側xbar2'(lambda)に分割できる。
１．４ CIE1931XYZ等色関数と修正等色関数との比較
修正等色関数は、500nm以下の波長範囲において、特に400nmから500nmまでの波長範囲において、CIE1931XYZ等色関数と顕著に相違するが、500nm以上の波長範囲において、CIE1931XYZ等色関数と顕著に相違しない。
このため、500nm以下の波長範囲において大きな相対強度を持つ、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)の短波長側xbar1'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の短波長側xbar1(lambda)と顕著に相違する。また、修正等色関数のz成分zbar'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のz成分zbar(lambda)と顕著に相違する。
一方、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)の長波長側xbar2'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の長波長側xbar2(lambda)と顕著に相違しないが、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の長波長側xbar2(lambda)から修正されている。また、修正等色関数のy成分ybar'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)と顕著に相違しないが、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)から修正されている。
Vos and Judd(1978)修正等色関数及びTR-170-1修正等色関数を例にこれらのことを説明する。
図２のグラフは、Vos and Judd(1978)修正等色関数及びCIE1931XYZ等色関数を示す。図３のグラフは、TR-170-1修正等色関数及びCIE1931XYZ等色関数を示す。
図２に示されるように、Vos and Judd(1978)修正等色関数のx成分xbar'(lambda)の短波長側xbar1'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の短波長側xbar1(lambda)と顕著に相違する。また、Vos and Judd(1978)修正等色関数のz成分zbar'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のz成分zbar(lambda)と顕著に相違する。
しかし、Vos and Judd(1978)修正等色関数のx成分xbar'(lambda)の長波長側xbar2'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の長波長側xbar2(lambda)と顕著に相違しないが、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)の長波長側xbar2(lambda)から修正されている。また、Vos and Judd(1978)修正等色関数のy成分ybar'(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)と顕著に相違しないが、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)から修正されている。
図３に示されるように、TR-170-1修正等色関数についても同様のことがいる。
１．５ 標準分光視感効率
図４のグラフは、標準分光視感効率を示す。
図４に示されるように、標準分光視感効率V(lambda)は、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に一致するが、修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に一致しない。このため、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に近似した分光応答度を有する測色光学系により出力された信号からは正確な輝度Lvを導出できるが、修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に近似した分光応答度を有する測色光学系により出力された信号からは正確な輝度Lvを導出できない。また、標準分光視感効率V(lambda)は、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)のいずれとも全く一致しない。このため、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)又はzbar'(lambda)に近似した分光応答度を有する測色光学系により出力された信号からは輝度Lvを導出できない。
Yxy表色系における輝度Lvは、最大視感効果度Km及び被測定光の分光放射輝度L(lambda)を用いて、下記の式(6)により演算される。最大視感効果度Kmを乗ずることにより、輝度Lvに輝度単位が付与される。
Figure 0006555276
標準分光視感効率V(lambda)がCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に一致することから、上記の式（6)は下記の式(7)に書き換えられる。
Figure 0006555276
上記の式（7)は、式(2)により、下記の式(8)に書き換えられる。
Figure 0006555276
１．６ 測色値の導出に用いる部分
下記の説明においては、色度x'及びy'を導出するために必要な第１の部分、第２の部分及び第３の部分としてそれぞれx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)が修正等色関数から抽出される。第１の部分、第２の部分及び第３の部分から色度x'及びy'を導出可能である限り、修正等色関数からの第１の部分、第２の部分及び第３の部分の抽出箇所が変更されても良い。例えば、第１の部分、第２の部分及び第３の部分としてそれぞれx成分xbar'(lambda)の長波長側xbar2'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)が修正等色関数から抽出されても良い。x成分xbar'(lambda)に代えてx成分xbar'(lambda)の長波長側xbar2'(lambda)を抽出できるのは、x成分xbar'(lambda)の短波長側xbar1'(lambda)はz成分zbar'(lambda)の係数倍により近似可能であるためである。
１．７ 色彩輝度計
図５の模式図は、第１実施形態の色彩輝度計１０００を示す。
図５に示されるように、色彩輝度計１０００は、測定プローブ１０１０及び計測器本体１０１１を備える。
色彩輝度計１０００は、液晶ディスプレイ１０２０の表示面１０３０の色を測定する。色彩輝度計１０００が液晶ディスプレイ１０２０以外のフラットパネルディスプレイの表示面の色を測定しても良い。色彩輝度計１０００がフラットパネルディスプレイ以外の発光物の色を測定しても良い。色彩輝度計１０００が非発光物の色を測定しても良い。
色彩輝度計１０００は、Yxy表色系における色度x'及びy'並びに輝度Lvを測定する。測定の対象、測定される測色値、測定される測光値、測定の精度等によっては、装置が色彩輝度計以外の名称で呼ばれる場合がある。例えば、測定される測光値が照度である場合は、装置が色彩照度計と呼ばれる。この出願書類においては、測色値及び測光値を測定する装置が測色測光計と総称される。測色測光計において色度以外の測色値が測定されても良い。例えば、L*a*b*表色系における明度指数及びクロマティクネス指数、L*C*h表色系における明度指数、彩度及び色相角、マンセル表色系における色相、明度及び彩度、L*u*v*表色系における明度指数及びクロマティクネス指数、XYZ表色系における刺激値、RGB表色系における刺激値、色温度等が測定されても良い。色差が測定されても良い。測色測光計において輝度以外の測光値が測定されても良い。例えば、照度、光束、光度等が測定されても良い。色彩輝度計１０００は、刺激値直読方式により測色値及び測光値を測定する刺激値直読型の測色測光計の一種である。
測定プローブ１０１０は、測定が行われる場合に、液晶ディスプレイ１０２０の表示面１０３０の前方に測定姿勢で配置される。測定プローブ１０１０が測定姿勢で配置された場合は、測定プローブ１０１０が表示面１０３０に対向し、表示面１０３０が発する被測定光が測定プローブ１０１０に入射する。
計測器本体１０１１は、操作が行われたことを検出した場合に、検出した操作に応じた処理を測定プローブ１０１０に行わせるための制御信号を測定プローブ１０１０へ送信する。測定プローブ１０１０は、制御信号を受信した場合に、制御信号にしたがって処理を行い、被測定光のX成分、Y成分及びZ成分の強度を検出し、被測定光のX成分、Y成分及びZ成分の強度をそれぞれ表現する信号値X'c,Y'c及びZ'cを計測器本体１０１１へ出力する。計測器本体１０１１は、信号値X'c,Y'c及びZ'cが入力された場合に、信号値X'c,Y'c及びZ'cから色度x'及びy'を導出し、色度x'及びy'を表示する。また、計測器本体１０１１は、信号値X'c,Y'c及びZ'cが入力された場合に、信号値X'c,Y'c及びZ'cから輝度Lvを導出し、輝度Lvを表示する。測定プローブ１０１０が計測器本体１０１１の機能の全部又は一部を担っても良い。計測器本体１０１１が測定プローブ１０１０の機能の一部を担っても良い。測定プローブ１０１０が計測器本体１０１１の機能の全部を担う場合は、計測器本体１０１１が省略され測定プローブ１０１０がスタンドアローンとなっても良い。測定プローブ１０１０は、測定ヘッド、センサーヘッド等と呼ばれる場合もある。
１．８ 測定プローブ
図６の模式図は、測定プローブ１０１０の光学系を示す。図７のブロック図は、測定プローブ１０１０の電気系及び計測器本体１０１１を示す。
図６及び図７に示されるように、測定プローブ１０１０は、対物光学系１０４０、分岐光学系１０４１、測色光学系群１０４２、信号処理回路１０４３等を備える。
被測定光１０５０は、レンズ等の対物光学系１０４０により収束させられ、バンドルファイバー等の分岐光学系１０４１により分岐させられ、測色光学系群１０４２に受光される。被測定光１０５０が対物光学系１０４０により発散させられる場合又はコリメート化される場合もある。被測定光１０５０が、対物光学系１０４０及び分岐光学系１０４１以外の光学系を経由しても良い。対物光学系１０４０及び分岐光学系１０４１の両方又は片方が省略される場合もある。
測色光学系群１０４２は、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)を出力する。
信号処理回路１０４３は、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)が入力された場合に、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)を処理し、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)の強度をそれぞれ表現する信号値X'c,Y'c及びZ'cを得、信号値X'c,Y'c及びZ'cを計測器本体１０１１へ送信する。
１．９ 測色光学系群
測色光学系群１０４２は、測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２を備える。測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２は、それぞれ集光レンズ群１０８０，１０８１及び１０８２を備え、それぞれ色フィルター１０９０，１０９１及び１０９２を備え、それぞれ受光センサー１１００，１１０１及び１１０２を備える。
測色光学系群１０４２が光線束を受光する場合は、測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２の各々が、分岐光学系１０４１により分岐された光線束を受光する。測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２が受光した光線束は、それぞれ集光レンズ群１０８０，１０８１及び１０８２により集光され、それぞれ色フィルター１０９０，１０９１及び１０９２を透過し、それぞれ受光センサー１１００，１１０１及び１１０２に受光される。集光レンズ群１０８０，１０８１及び１０８２が省略される場合もある。
受光センサー１１００は、信号S(X'c)を出力する。信号S(X'c)の強度は、被測定光１０５０の分光強度に応じる。被測定光１０５０の分光強度と信号S(X'c)の強度との関係を示す分光応答度は、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似する。
受光センサー１１０１は、信号S(Y'c)を出力する。信号S(Y'c)の強度は、被測定光１０５０の分光強度に応じる。被測定光１０５０の分光強度と信号S(Y'c)の強度との関係を示す分光応答度は、修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に近似する。
受光センサー１１０２は、信号S(Z'c)を出力する。信号S(Z'c)の強度は、被測定光１０５０の分光強度に応じる。被測定光１０５０の分光強度と信号S(Z'c)の強度との関係を示す分光応答度は、修正等色関数のz成分zbar'(lambda)に近似する。
分光応答度が等色関数に近似することは、当該分光応答度を有する測色光学系から出力される信号から導出される測色値と真の測色値との差が色彩輝度計の誤差に関する仕様を満たすように分光応答度が等色関数を反映することを意味する。
１．１０ 色フィルターの分光透過率
図８のグラフは、色フィルターの分光透過率、対物光学系の分光透過率、分岐光学系の分光透過率、集光レンズ群の分光透過率、受光センサーの分光感度及び全体の分光応答度を示す。
図８に示されるように、対物光学系の透過率、分岐光学系の透過率、集光レンズ群の透過率及び受光センサーの感度は、波長に依存するので、被測定光の分光強度と受光センサーが出力する信号の強度との関係を示す全体の分光応答度は、色フィルターの分光透過率だけでは決まらず、対物光学系の分光透過率、分岐光学系の分光透過率及び集光レンズ群の分光透過率の影響を受ける。例えば、全体の分光応答度は、対物光学系を構成するレンズの分光透過率、分岐光学系を構成するバンドルファイバーの分光透過率等の影響を受ける。被測定光が対物光学系、分岐光学系及び集光レンズ群以外の光学系を経由する場合は、全体の分光応答度は、当該光学系の分光透過率の影響も受ける。全体の分光応答度がその他の要素の影響を受ける場合もある。例えば、全体の分光応答度が受光センサーの受光面の分光反射率の影響を受ける場合もある。
色フィルター１０９０の分光透過率は、色フィルター１０９０の分光透過率そのものが修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似するように選択されるのではなく、全体の分光応答度が修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似するように選択される。すなわち、色フィルター１０９０の分光透過率は、色彩輝度計１０００に入射する被測定光１０５０の分光強度と測色光学系１０７０が出力する信号S(X'c)の強度との関係を示す分光応答度が修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似するように選択される。同じく、色フィルター１０９１の分光透過率は、色彩輝度計１０００に入射する被測定光１０５０の分光強度と測色光学系１０７１が出力する信号S(Y'c)の強度との関係を示す分光応答度が修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に近似するように選択される。色フィルター１０９２の分光透過率は、色彩輝度計１０００に入射する被測定光１０５０の分光強度と測色光学系１０７２が出力する信号S(Z'c)の強度との関係を示す分光応答度が修正等色関数のz成分ybar'(lambda)に近似するように選択される。
色フィルター１０９０，１０９１及び１０９２の各々は、複数の吸収フィルターの積層体であっても良いし、干渉フィルターであっても良いし、吸収フィルターと干渉フィルターとの組み合わせであっても良い。干渉フィルターを構成する干渉膜の材料は、誘電体であり、例えば、酸化物からなる。
１．１１ 信号処理回路
信号処理回路１０４３は、図７に示されるように、増幅回路１１１０，１１１１及び１１１２、アナログ／デジタル変換器１１２０，１１２１及び１１２２等を備える。受光センサー１１００，１１０１及び１１０２並びにアナログ／デジタル変換器１１２０，１１２１及び１１２２の仕様によっては増幅回路１１１０，１１１１及び１１１２が省略される場合もある。
信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)が信号処理回路１０４３に入力された場合は、増幅回路１１１０，１１１１及び１１１２がそれぞれ信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)を増幅し、アナログ／デジタル変換器１１２０，１１２１及び１１２２がそれぞれ増幅された信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)を信号値X'c,Y'c及びZ'cへ変換する。
１．１２ 計測器本体
計測器本体１０１１は、図７に示されるように、組み込みコンピューター１１３０、記憶部１１３１、操作部１１３２及び表示部１１３３を備える。組み込みコンピューター１１３０は、インストールされたファームウェアを実行することにより下記の機能を担う。ソフトウェアを伴わないハードウェアが下記の機能の全部又は一部を担っても良い。記憶部１１３１は、フラッシュメモリー、ハードディスクドライブ等である。操作部１１３２は、キーボード、ポインティングデバイス、タッチパネル、スイッチ、ダイヤル等である。表示部１１３３は、ディスプレイ、ランプ、プリンタ等である。
組み込みコンピューター１１３０は、操作部１１３２に対して操作が行われたことを検出した場合に、検出した操作に応じた処理を行う。
組み込みコンピューター１１３０は、信号値X'c,Y'c及びZ'cを受信した場合に、記憶部１１３１から読み出した補正係数を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cから色度x'及びy'並びに輝度Lvを演算し、色度x'及びy'並びに輝度Lvを表示部１１３３に表示させる。
１．１３ 演算アルゴリズム
図９のブロック図は、演算アルゴリズムを示す。
図９に示される色度導出部１１４０、輝度導出部１１４１、刺激値演算部１１５０及び色度演算部１１５１は、組み込みコンピューター１１３０が担う処理を示す。刺激値演算部１１５０及び色度演算部１１５１は、色度導出部１１４０に属する。
１．１４ 色度導出部
色度導出部１１４０は、信号値X'c,Y'c及びZ'cから色度x'及びy'を導出する。
刺激値演算部１１５０は、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値X'm,Y'm及びZ'mを信号値X'c,Y'c及びZ'cから演算する。刺激値X'm,Y'm及びZ'mが演算される場合は、下記の式(9),(10)及び(11)のように信号値X'c,Y'c及びZ'cが補正される。
Figure 0006555276
刺激値X'mは、重み付け係数である補正係数m11,m12及びm13を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m11,m12及びm13は、それぞれ信号値X'c,Y'c及びZ'cに乗じられる。補正係数m11,m12及びm13は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値X'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似するように選択される。
刺激値Y'mは、重み付け係数である補正係数m21,m22及びm23を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m21,m22及びm23は、それぞれ信号値X'c,Y'c及びZ'cに乗じられる。補正係数m21,m22及びm23は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Y'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に近似するように選択される。
刺激値Z'mは、重み付け係数である補正係数m31,m32及びm33を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m31,m32及びm33は、それぞれ信号値X'c,Y'c及びZ'cに乗じられる。補正係数m31,m32及びm33は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Z'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のz成分zbar'(lambda)に近似するように選択される。
一般的に言って、測色光学系の分光応答度は、測色用の評価関数として選択される等色関数に近似させられるが、測色用の評価関数として選択される等色関数と完全には一致しない。このことを、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合を例に説明する。
図１０のグラフは、CIE1931XYZ等色関数及び測色光学系の分光応答度を示す。
図１０に示されるように、x成分用の測色光学系の分光応答度、y成分用の測色光学系の分光応答度及びz成分用の測色光学系の分光応答度は、それぞれCIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)、y成分ybar(lambda)及びz成分zbar(lambda)に近似するが、それぞれCIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)、y成分ybar(lambda)及びz成分zbar(lambda)と完全には一致しない。また、x成分用の測色光学系の分光応答度、y成分用の測色光学系の分光応答度及びz成分用の測色光学系の分光応答度の間の相対関係は、CIE1931XYZ等色関数のx成分xbar(lambda)、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)及びCIE1931XYZ等色関数のz成分zbar(lambda)の間の相対関係と一致しない。このことは、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合も同様である。
このため、色彩輝度計１０００においても、被測定光１０５０の分光強度と信号値X'c,Y'c及びZ'cとの関係を示す分光応答度は、それぞれ修正等色関数のx成分xbar'(lambda),y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)に近似するが、それぞれ修正等色関数のx成分xbar'(lambda),y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)と完全には一致しない。また、被測定光１０５０の分光強度と信号値X'cとの関係を示す分光応答度、被測定光１０５０の分光強度と信号値Y'cとの関係を示す分光応答度及び被測定光１０５０の分光強度と信号値Z'cとの関係を示す分光応答度の間の相対関係は、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、修正等色関数のy成分ybar'(lambda)及び修正等色関数のz成分zbar'(lambda)の間の相対関係と一致しない。補正係数m11,m12,m13,m21,m22,m23,m31,m32及びm33は、これらの不一致を緩和するように決定される。
色度演算部１１５１は、下記の式(12)及び(13)のように刺激値X'm,Y'm及びZ'mから色度x'及びy'を演算する。
Figure 0006555276
１．１５ 輝度導出部
輝度導出部１１４１は、信号値X'c,Y'c及びZ'cから輝度Lvを導出する。輝度Lvが導出される場合は、下記の式(14)のように信号値X'c,Y'c及びZ'cを補正することにより刺激値Ymが得られ、下記の式(15)のように刺激値Ymが輝度値Lvとされる。
Figure 0006555276
刺激値Ymは、重み付け係数である補正係数L21,L22及びL23を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数L21,L22及びL23は、それぞれ信号値X'c,Y'c及びZ'cに乗じられる。補正係数L21,L22及びL23は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Ymとの関係を示す分光応答度がCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)、すなわち、標準分光視感効率V(lambda)に近似するように選択される。信号値Y'cは修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分であるため、信号値Y'cからは正確な輝度Lvを導出できないが、刺激値YmはCIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分と同一視できるため、刺激値Ymからは正確な輝度Lvを導出できる。
１．１６ 補正係数
補正係数m11,m12,m13,m21,m22,m23,m31,m32及びm33並びに補正係数L21,L22及びL23は、あらかじめ行われる校正作業により決定される。
校正作業においては、刺激値の真値が既知である第１の光源、第２の光源及び第３の光源が準備される。また、第１の光源、第２の光源及び第３の光源の色が色彩輝度計１０００により測定される。さらに、下記の式(16)のように補正係数m11,m12,m13,m21,m22,m23,m31,m32及びm33が決定され、下記の式(17)のように補正係数L21,L22及びL23が決定される。
Figure 0006555276
刺激値X'r,Y'r及びZ'rは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第１の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。刺激値X'g,Y'g及びZ'gは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第２の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。刺激値X'b,Y'b及びZ'bは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第３の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。
刺激値Yrは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第１の光源の刺激値のy成分の真値である。刺激値Ygは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第２の光源の刺激値のy成分の真値である。刺激値Ybは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第３の光源の刺激値のy成分の真値である。
信号値X'cr,Y'cr及びZ'crは、それぞれ第１の光源を色彩輝度計１０００で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c及びZ'cである。信号値X'cg,Y'cg及びZ'cgは、それぞれ第２の光源を色彩輝度計１０００で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c及びZ'cである。信号値X'cb,Y'cb及びZ'cbは、それぞれ第３の光源を色彩輝度計１０００で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c及びZ'cである。
第１の光源、第２の光源及び第３の光源の各々の色は、残余の２個の光源の色の混合で表現できないように選択される。望ましくは、第１の光源、第２の光源及び第３の光源の色は、それぞれ、三原色の赤色、緑色及び青色である。第１の光源、第２の光源及び第３の色がそれぞれ三原色の赤色、緑色及び青色である場合は、液晶ディスプレイのような三原色の加法混色により色を再現している光源を測定する場合に色度x'及びy'並びに輝度Lvを精度良く測定できる。
１．１７ 導出機構（導出部）
信号処理回路１０４３及び組み込みコンピューター１１３０は、導出機構１１６０を構成する。導出機構１１６０は、全体として、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)から色度x'及びy'並びに輝度Lvを導出する。
１．１８ 測定の流れ
図１１のフローチャートは、測定の流れを示す。
色彩輝度計１０００においては、測定の開始を指示する操作が計測器本体１０１１に対して行われたことが検出された場合に、測定が開始される。測定の開始のトリガーが変更されても良い。
測定が開始された場合は、ステップ１１７０において信号値X'c,Y'c及びZ'cが取得された後に、色度x'及びy'並びに輝度Lvが演算される。色度x'及びy'並びに輝度Lvの演算の順序は制限されないが、下記の説明ではステップ１１７１から１１７３までにおいて色度x'及びy'が演算された後にステップ１１７４から１１７６までにおいて輝度Lvが演算されるとする。
色度x'及びy'が演算される場合は、ステップ１１７１において補正係数m11,m12,m13,m21,m22,m23,m31,m32及びm33が記憶部１１３１から読み出され、ステップ１１７２において補正係数m11,m12,m13,m21,m22,m23,m31,m32及びm33を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cを補正することにより刺激値X'm,Y'm及びZ'mが得られ、ステップ１１７３において刺激値X'm,Y'm及びZ'mから色度x'及びy'が演算される。
輝度Lvが演算される場合は、ステップ１１７４において補正係数L21,L22及びL23が記憶部１１３１から読み出され、ステップ１１７５において補正係数L21,L22及びL23を用いて信号値X'c,Y'c及びZ'cを補正することにより刺激値Ymが得られ、ステップ１１７６において刺激値Ymが輝度Lvとされる。
色度x'及びy'並びに輝度Lvが導出された後に、ステップに１１７７において色度x'及びy'並びに輝度Lvが表示部１１３３に表示される。
１．１９ 分光測色方式に対する刺激値直読方式の利点
測色の方式は、分光測色方式及び刺激値直読方式に大別される。
分光測色方式により測色及び測光が行われる場合は、回折格子等の分光素子により被測定光が分光され、多数の受光センサーからなる受光センサーアレイにより各波長成分の強度が検出され、分光スペクトルから測色値及び測光値が演算される。分光測色方式によれば、分光視感効率が等色関数の一部分に一致しない場合でも当該等色関数に対応した測色値及び当該分光視感効率に対応した測光値の両方を分光スペクトルから精度良く演算できる。しかし、分光測色方式においては、分光素子、分解能が高く明るいレンズ系等の複雑な光学系が必要になり、多数の受光センサーが必要になり、測色測光計が大きく高コストになる。
これに対して、一般的な刺激値直読方式により測色及び測光が行われる場合は、３個の受光センサーからなる受光センサー群及び等色関数に近似した分光応答度を有する測色光学系により刺激値が検出され、刺激値から測色値及び測光値が演算される。刺激値直読方式によれば、複雑な光学系が不要になり、多数の受光センサーが不要になり、測色測光計が小さく低コストになる。しかし、一般的な刺激値直読方式においては、分光視感効率が等色関数の一部分に一致しない場合に当該等色関数に対応する測色値を刺激値から精度よく演算できるが当該分光視感効率に対応する測光値を刺激値から精度良く演算できない。
これに対して、第１実施形態が採用する刺激値直読方式においては、分光視感効率が等色関数の一部分に一致しない場合でも等色関数に対応した測色値及び分光視感効率に対応した測光値の両方を精度良く演算できる。
１．２０ 第１実施形態における色度及び輝度の演算
図１２の模式図は、色度及び輝度の演算の概略を示す。
図１２に示されるように、参考例１においては、CIE1931XYZ等色関数xbar(lambda),ybar(lambda)及びzbar(lambda)に近似した分光応答度を有する３個の測色光学系が設けられる。
参考例１においては、３個の測色光学系に由来する３個の信号値が測色用の補正係数を用いて補正され、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値X,Y及びZが導出される。
参考例１においては、刺激値X,Y及びZから色度x及びyが導出され、刺激値Yから輝度Lvが導出される。
参考例１によれば、CIE1931XYZ等色関数に基づいて色度x及びyが導出されるため、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x及びyを精度良く導出できる。また、参考例１によれば、標準分光視感効率V(lambda)と一致するCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に基づいて輝度Lvが導出されるため、標準分光視感効率V(lambda)が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvを精度良く導出できる。
参考例２においては、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)に近似した分光応答度をそれぞれ有する３個の測色光学系が設けられる。
参考例２においては、３個の測色光学系に由来する３個の信号値が測色用の補正係数を用いて補正され、刺激値X',Y'及びZ'が導出される。
参考例２においては、刺激値X',Y'及びZ'から色度x'及びy'が導出され、刺激値Y'から輝度Lvが導出される。
参考例２によれば、修正等色関数に基づいて色度x'及びy'が導出されるため、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x'及びy'を精度良く導出できる。しかし、標準分光視感効率V(lambda)と一致しない修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に基づいて輝度Lvが導出されるため、標準分光視感効率V(lambda)が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvを精度良く導出できない。
これらに対して、第１実施形態においては、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)に近似した分光応答度をそれぞれ有する３個の測色光学系が設けられる。
第１実施形態においては、３個の測色光学系に由来する３個の信号値が測色用の補正係数を用いて補正され、刺激値X',Y'及びZ'が導出され、３個の測色光学系に由来する３個の信号値が測光用の補正係数を用いて補正され、刺激値Yが導出される。
第１実施形態においては、刺激値X',Y'及びZ'から色度x'及びy'が導出され、刺激値Yから輝度Lvが導出される。
第１実施形態によれば、修正等色関数に基づいて色度x'及びy'が導出されるため、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x'及びy'を精度良く導出できる。また、標準分光視感効率V(lambda)と一致する修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に基づいて輝度Lvを導出したのと同一視しうる測光用の補正が行われるため、標準分光視感効率V(lambda)が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvを精度良く導出できる。
１．２１ 特に適する用途
白色発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源とする装置が広く普及している。例えば、白色ＬＥＤを光源とする照明器具、液晶ディスプレイ等が広く普及している。白色ＬＥＤとしては、青色ＬＥＤが発する青色の励起光で黄色蛍光体を励起し黄色蛍光体に黄色の蛍光を発光させ、青色の励起光成分及び黄色の蛍光成分からなる白色光を得るものが多く採用されている。
当該白色ＬＥＤが発する光の色評価においては、励起光成分が属する400nmから500nmまでの波長範囲における測定の精度が重要である。その理由を説明する。
図１３は、白色ＬＥＤが発する光の分光強度を個体ごとに示すグラフである。
一般的にいって、図１３に示されるように、蛍光成分の分光強度は相対的に安定であるのに対して、励起光成分の分光強度は相対的に不安定である。励起光成分の分光強度は、ピーク波長については10nm程度の個体差を有し、ピーク強度については１０％程度の個体差を有する。加えて、励起光成分の分光強度のピーク波長は、同一の個体であっても、温度により2nm程度変動する。
また、蛍光成分の分光強度のピークは相対的に緩やかであるのに対して、励起光成分の分光強度のピークは相対的に急峻である。
これらのことから、白色ＬＥＤが発する光の色評価においては、励起光成分が属する400nmから500nmまでの波長範囲における測定の精度が測色値に与える影響、特に、刺激値のZ成分に与える影響が大きい。
このため、白色ＬＥＤが発する光の色評価においては、等色関数のz成分の選択が重要であり、人間の目視感に一致するｚ成分を有する修正等色関数に対応する測色値を得られるようにすることへの要望が強い。
一方で、過去の測定結果と比較を行う場合等のために、CIE1931XYZ等色関数のy成分に一致する標準分光視感効率に対応する測光値を得られるようにすることへの要望が強い。
修正等色関数に対応する測色値及びCIE1931XYZ等色関数のy成分に一致する標準分光視感効率に対応する測光値の両方を測定できる色彩輝度計１０００は、これらの要望に応えることができ、白色ＬＥＤが発する光の色評価に特に適する。
＜変形例＞
図１４に示されるように、信号処理回路１０４３が、測色光学系群１０４２における暗電流を測定するためのリファレンス用回路として、増幅回路１１１３、アナログ／デジタル変換機１１２３をさらに備えていてもよい。
測色光学系群から出力された暗電流の強度を示す信号は、増幅回路１１１３によって増幅され、アナログ／デジタル変換器１１２３によって信号値に変換されて、組み込みコンピューターに送られる。この信号値に応じて計測器本体においてゼロ調整が行われる。
このような構成にすることにより、測定時においてもリアルタイムで暗電流を測定してゼロ調整を行なうことが可能になる。
２ 第２実施形態
２．１ 第１実施形態と第２実施形態との相違
第２実施形態は、測色測光計に関する。
図１５の模式図は、色度x'及びy並びに輝度Lvの演算の概略を示す。
図１５に示されるように、第２実施形態においては、第１実施形態と同じく、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)に近似した分光応答度をそれぞれ有する３個の測色光学系が設けられる。また、第２実施形態においては、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に近似した分光応答度を有する１個の測色光学系が設けられる。したがって、第２実施形態においては、４個の測色光学系が設けられる。
第２実施形態においては、第１実施形態と異なり、４個の測色光学系に由来する４個の信号値が測色用の補正係数を用いて補正され、刺激値X',Y'及びZ'が導出される。また、第２実施形態においては、４個の測色光学系に由来する４個の信号値が測光用の補正係数を用いて補正され、刺激値Yが導出される。
第２実施形態においては、第１実施形態と同じく、刺激値X',Y'及びZから色度x'及びy'が導出される。また、第２実施形態においては、第１実施形態と同じく、刺激値Yから輝度Lvが導出される。
第２実施形態によれば、修正等色関数に基づいて色度x'及びy'が導出されるため、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x'及びy'が精度良く導出される。また、第２実施形態によれば、標準分光視感効率V(lambda)と一致するCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に基づいて輝度Lvが導出されるため、標準分光視感効率V(lambda)が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvが精度良く導出される。
２．２ 測定プローブ
図１６のブロック図は、測定プローブ２０１０の電気系及び計測器本体２０１１を示す。第２実施形態の測定プローブ２０１０の電気系及び計測器本体２０１１は、それぞれ、第１実施形態の測定プローブ１０１０の電気系及び計測器本体１０１１を置き換える。
図１６に示されるように、測定プローブ２０１０は、測色光学系群２０４２、信号処理回路２０４３等を備える。
測色光学系群２０４２は、信号S(X'c),S(Y'c),S(Z'c)及びS(Yc)を出力する。
信号処理回路２０４３は、信号S(X'c),S(Y'c),S(Z'c)及びS(Yc)が入力された場合に、信号S(X'c),S(Y'c),S(Z'c)及びS(Yc)を処理し、信号S(X'c),S(Y'c),S(Z'c)及びS(Yc)の強度をそれぞれ表現する信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcを得、信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcを計測器本体２０１１へ送信する。
２．３ 測色光学系群
測色光学系群２０４２は、測色光学系２０７０，２０７１，２０７２及び２０７３を備える。第２実施形態の測色光学系２０７０，２０７１及び２０７２は、それぞれ第１実施形態の測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２と同じものである。
測色光学系２０７３は、第１実施形態の測色光学系１０７０，１０７１及び１０７２と同じく、集光レンズ群、色フィルター及び受光センサーを備える。測色光学系２０７３が備える受光センサーは、信号S(Yc)を出力する。信号S(Yc)の強度は、被測定光１０５０の分光強度に応じる。被測定光１０５０の分光強度と信号S(Yc)の強度との関係を示す分光応答度は、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)、すなわち、標準分光視感効率V(lambda)に近似する。
２．４ 信号処理回路
信号処理回路２０４３は、図１６に示されるように、増幅回路２１１０，２１１１，２１１２及び２１１３、アナログ／デジタル変換器２１２０，２１２１，２１２２及び２１２３等を備える。第２実施形態の増幅回路２１１０，２１１１及び２１１２は、それぞれ第１実施形態の増幅回路１１１０，１１１１及び１１１２と同じものである。第２実施形態のアナログ／デジタル変換器２１２０，２１２１及び２１２２は、それぞれ第１実施形態のアナログ／デジタル変換器１１２０，１１２１及び１１２２と同じものである。
信号S(Yc)が信号処理回路２０４３に入力された場合は、増幅回路２１１３が信号S(Yc)を増幅し、アナログ／デジタル変換器２１２３が増幅された信号S(Yc)を信号値Ycへ変換する。
２．５ 計測器本体
計測器本体２０１１は、図１６に示されるように、組み込みコンピューター２１３０、記憶部２１３１、操作部２１３２及び表示部２１３３を備える。
組み込みコンピューター２１３０は、信号値X'c,Y'c及びZ'cを受信した場合に、記憶部２１３１から読み出した補正係数を用いて信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcから色度x'及びy'並びに輝度Lvを演算し、色度x'及びy'並びに輝度Lvを表示部２１３３に表示させる。
２．６ 演算アルゴリズム
図１７のブロック図は、演算アルゴリズムを示す。
図１７に示される色度導出部２１４０、輝度導出部２１４１、刺激値演算部２１５０及び色度演算部２１５１は、組み込みコンピューター２１３０が担う処理を示す。刺激値演算部２１５０及び色度演算部２１５１は、色度導出部２１４０に属する。
２．７ 色度
色度導出部２１４０は、信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcから色度x'及びy'を導出する。
刺激値演算部２１５０は、信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcから刺激値X'm,Y'm及びZ'mを演算する。刺激値X'm,Y'm及びZ'mが演算される場合は、下記の式(18),(19)及び(20)のように信号値X'c,Y'c及びZ'cが補正される。
Figure 0006555276
刺激値X'mは、重み付け係数である補正係数m11,m12,m13及びm14を用いて信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m11,m12,m13及びm14は、それぞれ信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcに乗じられる。補正係数m11,m12及びm13は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値X'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のx成分xbar'(lambda)に近似するように選択される。
刺激値Y'mは、重み付け係数である補正係数m21,m22,m23及びm24を用いて信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m21,m22,m23及びm24は、それぞれ信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcに乗じられる。補正係数m21,m22,m23及びm24は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Y'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のy成分ybar'(lambda)に近似するように選択される。
刺激値Z'mは、重み付け係数である補正係数m31,m32,m33及びm34を用いて信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数m31,m32,m33及びm34は、それぞれ信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcに乗じられる。補正係数m31,m32,m33及びm34は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Z'mとの関係を示す分光応答度が修正等色関数のy成分zbar'(lambda)に近似するように選択される。
色度演算部２１５１は、下記の式(21)及び(22)のように刺激値X'm,Y'm及びZ'mから色度x'及びy'を演算する。
Figure 0006555276
２．８ 輝度
輝度導出部２１４１は、信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcから輝度Lvを導出する。輝度Lvが導出される場合は、下記の式(23)のように信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcを補正することにより刺激値Ymが得られ、下記の式(24)のように刺激値Ymが輝度値Lvとされる。
Figure 0006555276
刺激値Ymは、重み付け係数である補正係数L21,L22,L23及びL24を用いて信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcの重み付け和を演算することにより得られる。補正係数L21,L22,L23及びL24は、それぞれ信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcに乗じられる。補正係数L21,L22,L23及びL24は、被測定光１０５０の分光強度と刺激値Ymとの関係を示す分光応答度がCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)、すなわち、標準分光視感効率V(lambda)に近似するように選択される。信号値Y'cは修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分であるため、信号値Y'cからは正確な輝度Lvを導出できないが、刺激値YmはCIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値のy成分と同一視できるため、刺激値Ymからは正確な輝度Lvを導出できる。
２．９ 導出機構（導出部）
信号処理回路２０４３及び組み込みコンピューター２１３０は、導出機構２１６０を構成する。導出機構２１６０は、全体として、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)及びS(Yc)から色度x'及びy'並びに輝度Lvを導出する。
２．１０ 補正係数
補正係数m11,m12,m13,m14,m21,m22,m23,m24,m31,m32,m33及びm34並びに補正係数L21,L22,L23及びL24は、あらかじめ行われる校正作業により決定される。
校正作業においては、刺激値の真値が既知である第１の光源、第２の光源、第３の光源及び第４の光源が準備される。また、第１の光源、第２の光源、第３の光源及び第４の光源の色が色彩輝度計により測定される。さらに、下記の式(25)のように補正係数m11,m12,m13,m14,m21,m22,m23,m24,m31,m32,m33及びm34及び補正係数L21,L22,L23及びL24が決定される。
Figure 0006555276
刺激値X'r,Y'r及びZ'rは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第１の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。刺激値X'g,Y'g及びZ'gは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第２の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。刺激値X'b,Y'b及びZ'bは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第３の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。刺激値X'f,Y'f及びZ'fは、それぞれ修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第４の光源の刺激値のx成分、y成分及びz成分の真値である。
刺激値Yrは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第１の光源の刺激値のy成分の真値である。刺激値Ygは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第２の光源の刺激値のy成分の真値である。刺激値Ybは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第３の光源の刺激値のy成分の真値である。刺激値Yfは、CIE1931XYZ等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の第４の光源の刺激値のy成分の真値である。
信号値X'cr,Y'cr,Z'cr及びYcrは、それぞれ第１の光源を色彩輝度計で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcである。信号値X'cg,Y'cg,Z'cg及びYcgは、それぞれ第２の光源を色彩輝度計で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcである。信号値X'cb,Y'cb,Z'cb及びYcbは、それぞれ第３の光源を色彩輝度計で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcである。信号値X'cf,Y'cf,Z'cf及びYcfは、それぞれ第４の光源を色彩輝度計で測定した場合に得られる信号値X'c,Y'c,Z'c及びYcである。
第１の光源、第２の光源及び第３の光源の色は、第１実施形態の場合と同様に選択される。第４の光源の色は、望ましくは第１の光源、第２の光源及び第３の光源の色と大きくことなるように選択される。
３ 第３実施形態
３．１ 第２実施形態と第３実施形態との相違
第３実施形態は、第２実施形態の演算アルゴリズムを置き換える演算アルゴリズムに関する。
図１８の模式図は、色度x'及びy'並びに輝度Lvの演算の概略を示す。
図１８に示されるように、第３実施形態においては、第２実施形態と同じく、修正等色関数のx成分xbar'(lambda)、y成分ybar'(lambda)及びz成分zbar'(lambda)に近似した分光応答度をそれぞれ有する３個の測色光学系が設けられる。また、第３実施形態においては、第２実施形態と同じく、CIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に近似した分光応答度を有する１個の測色光学系が設けられる。
第３実施形態においては、第２実施形態と異なり、前者の３個の測色光学系に由来する３個の信号値が測色用の補正係数を用いて補正され、刺激値X',Y'及びZ'が導出される。また、第３実施形態においては、第２実施形態と異なり、後者の１個の測色光学系に由来する１個の信号値が測光用の補正係数を用いて補正され、刺激値Yが導出される。
第３実施形態においては、第２実施形態と同じく、刺激値X',Y'及びZ'から色度x'及びy'が導出される。また、第３実施形態においては、第２実施形態と同じく、刺激値Yから輝度Lvが導出される。
第３実施形態によれば、修正等色関数に基づいて色度x'及びy'が導出されるため、修正等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の色度x'及びy'を精度良く導出できる。また、第３実施形態によれば、標準分光視感効率V(lambda)と一致するCIE1931XYZ等色関数のy成分ybar(lambda)に基づいて輝度Lvが導出されるため、標準分光視感効率V(lambda)が測光用の評価関数として選択された場合の輝度Lvを精度良く導出できる。
３．２ 演算アルゴリズム
図１９のブロック図は、第３実施形態の演算アルゴリズムを示す。
図１９に示されるように、色度導出部３１４０、輝度導出部３１４１、刺激値演算部３１５０及び色度演算部３１５１は、組み込みコンピューター２１３０が担う処理を示す。刺激値演算部３１５０及び色度演算部３１５１は、色度導出部３１４０に属する。
色度導出部３１４０は、第１実施形態の色度導出部１１４０と同じように、信号値X'c,Y'c及びZ'cから色度x'及びy'を導出する。刺激値演算部３１５０は、第１実施形態の刺激値演算部１１５０と同じように、信号値X'c,Y'c及びZ'cから刺激値X'm,Y'm及びZ'mを演算する。色度演算部３１５１は、第１実施形態の色度演算部１１５１と同じように、刺激値X'm,Y'm及びZ'mから色度x'及びy'を演算する。
輝度導出部３１４１は、信号値Ycから輝度Lvを導出する。輝度Lvが導出される場合は、下記の式(26)のように信号値Ycを補正することにより刺激値Ymが得られ、下記の式(27)のように刺激値Ymが輝度値Lvとされる。
Figure 0006555276
刺激値Ymは、補正係数L24を信号値Ycに乗じることにより得られる。補正係数L24が1であること、すなわち、実質的に補正が行われないことも許される。補正係数L24は、あらかじめ行われる校正作業により決定される。
第２実施形態の演算アルゴリズムが第３実施形態の演算アルゴリズムに置き換えられた場合は、導出機構２１６０は、全体として、信号S(X'c),S(Y'c)及びS(Z'c)から色度x'及びy'を導出し、信号S(Yc)から輝度Lvを導出する。
第２実施形態の演算アルゴリズムの一部と第３実施形態の演算アルゴリズムの一部とが組み合わされてもよい。例えば、第２実施形態の色度x'及びy'の演算と第３実施形態の輝度Lvの演算とが組み合わされてもよい。第２実施形態の輝度Lvの演算と第３実施形態の色度x'及びy'の演算とが組み合わされてもよい。
発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての局面において例示であって限定的ではない。したがって、発明の範囲からはずれることなく無数の修正及び変形が案出されうると解される。
１０００ 色彩輝度計
１０１０ 測定プローブ
１０１１ 計測器本体

Claims (16)

  1. 第１の測色光学系、第２の測色光学系及び第３の測色光学系を備え、前記第１の測色光学系、前記第２の測色光学系及び前記第３の測色光学系がそれぞれ等色関数の第１の部分、第２の部分及び第３の部分に近似した分光応答度を有し、前記第１の測色光学系、前記第２の測色光学系及び前記第３の測色光学系がそれぞれ被測定光の分光強度に応じた強度を有する第１の信号、第２の信号及び第３の信号を出力する測色光学系群と、
    分光視感効率が前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分のいずれにも一致しない場合に、前記等色関数が測色用の評価関数として選択されたときの測色値及び前記分光視感効率が測光用の評価関数として選択されたときの測光値を少なくとも前記３個の信号から導出する導出部と、
    を備える刺激値直読型の測色測光計。
  2. 前記測色光学系群からは第４の信号がさらに出力され、
    前記導出部が、前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号及び前記第４の信号から前記測色値及び前記測光値を導出する
    請求項１の刺激値直読型の測色測光計。
  3. 前記導出部は、
    前記第１の信号、前記第２の信号及び前記第３の信号の強度をそれぞれ表現する第１の信号値、第２の信号値及び第３の信号値を得る信号処理回路と、
    前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値から前記測色値を導出する測色値導出部と、
    重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の重み付け和を演算し、前記重み付け和を前記測光値にし、被測定光の分光強度と前記重み付け和との関係を示す分光応答度が前記分光視感効率に近似するように前記重み付け係数が選択されている測光値導出部と、
    を備える請求項１または請求項２の刺激値直読型の測色測光計。
  4. 前記測色値導出部は、
    第１の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第１の重み付け和を演算し、第２の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第２の重み付け和を演算し、第３の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第３の重み付け和を演算し、前記第１の重み付け和、前記第２の重み付け和及び前記第３の重み付け和をそれぞれ前記等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値の第１の成分、第２の成分及び第３の成分にし、被測定光の分光強度と前記第１の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第１の部分に近似するように前記第１の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第２の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第２の部分に近似するように前記第２の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第３の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第３の部分に近似するように前記第３の重み付け係数が選択されている刺激値演算部
    を備える請求項３の刺激値直読型の測色測光計。
  5. 前記測色値導出部は、
    前記刺激値から前記測色値を演算する測色値演算部
    をさらに備える請求項４の刺激値直読型の測色測光計。
  6. 前記第４の信号は、前記測色光学系群における暗電流の強度を示す、請求項２の刺激値直読型の測色測光計。
  7. 前記測色光学系群は、第４の測色光学系をさらに備え、
    前記第４の測色光学系が、前記分光視感効率に近似した分光応答度を有し、
    前記第４の測色光学系が、被測定光の分光強度に応じた強度を有する第４の信号を出力し、
    前記導出部が、前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号及び前記第４の信号から前記測色値及び前記測光値を導出する請求項１の刺激値直読型の測色測光計。
  8. 前記導出部は、
    前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号及び前記第４の信号の強度をそれぞれ表現する第１の信号値、第２の信号値、第３の信号値及び第４の信号値を得る信号処理回路と、
    前記第１の信号値、前記第２の信号値、前記第３の信号値及び前記第４の信号値から前記測色値を導出する測色値導出部と、
    重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値、前記第３の信号値及び前記第４の信号値の重み付け和を演算し、前記重み付け和を前記測光値にし、被測定光の分光強度と前記重み付け和との関係を示す分光応答度が前記分光視感効率に近似するように前記重み付け係数が選択されている測光値導出部と、
    を備える請求項７の刺激値直読型の測色測光計。
  9. 前記測色値導出部は、
    第１の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値、前記第３の信号値及び前記第４の信号値の第１の重み付け和を演算し、第２の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値、前記第３の信号値及び前記第４の信号値の第２の重み付け和を演算し、第３の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値、前記第３の信号値及び前記第４の信号値の第３の重み付け和を演算し、前記第１の重み付け和、前記第２の重み付け和及び前記第３の重み付け和をそれぞれ前記等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値の第１の成分、第２の成分及び第３の成分にし、被測定光の分光強度と前記第１の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第１の部分に近似するように前記第１の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第２の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第２の部分に近似するように前記第２の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第３の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第３の部分に近似するように前記第３の重み付け係数が選択されている刺激値演算部
    を備える請求項８の刺激値直読型の測色測光計。
  10. 前記測色値導出部は、
    前記刺激値から前記測色値を演算する測色値演算部
    をさらに備える請求項９の刺激値直読型の測色測光計。
  11. 前記測色光学系群が、第４の測色光学系をさらに備え、
    前記第４の測色光学系が、前記分光視感効率に近似した分光応答度を有し、
    前記第４の測色光学系が、被測定光の分光強度に応じた強度を有する第４の信号を出力し、
    前記導出部が、前記第１の信号、前記第２の信号及び前記第３の信号から前記測色値を導出し、前記第４の信号から前記測光値を導出する
    請求項１の刺激値直読型の測色測光計。
  12. 前記導出部は、
    前記第１の信号、前記第２の信号、前記第３の信号及び前記第４の信号の強度をそれぞれ表現する第１の信号値、第２の信号値、第３の信号値及び第４の信号値を得る信号処理回路と、
    前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値から前記測色値を導出する測色値導出部と、
    前記第４の信号値から前記測光値を導出する測光値導出部と、
    を備える請求項１１の刺激値直読型の測色測光計。
  13. 前記測色値導出部は、
    第１の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第１の重み付け和を演算し、第２の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第２の重み付け和を演算し、第３の重み付け係数を用いて前記第１の信号値、前記第２の信号値及び前記第３の信号値の第３の重み付け和を演算し、前記第１の重み付け和、前記第２の重み付け和及び前記第３の重み付け和をそれぞれ前記等色関数が測色用の評価関数として選択された場合の刺激値の第１の成分、第２の成分及び第３の成分にし、被測定光の分光強度と前記第１の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第１の部分に近似するように前記第１の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第２の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第２の部分に近似するように前記第２の重み付け係数が選択されており、被測定光の分光強度と前記第３の重み付け和との関係を示す分光応答度が前記第３の部分に近似するように前記第３の重み付け係数が選択されている刺激値演算部
    を備える請求項１２の刺激値直読型の測色測光計。
  14. 前記測色値導出部は、
    前記刺激値から前記測色値を演算する測色値演算部
    をさらに備える請求項１３の刺激値直読型の測色測光計。
  15. 前記第１の部分、前記第２の部分及び前記第３の部分が、それぞれ前記等色関数のx成分、y成分及びz成分である
    請求項１から１４までのいずれかの刺激値直読型の測色測光計。
  16. 前記等色関数が、国際照明委員会において1931年に採択されたXYZ表色系の等色関数を修正した修正等色関数である
    請求項１から１５までのいずれかの刺激値直読型の測色測光計。
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