JP7235038B2 - 光沢値算出装置、光沢値測定装置、光沢色の色調定量化装置および光沢値算出方法 - Google Patents

Description

本発明は、光沢値算出装置、光沢値測定装置、光沢色の色調定量化装置および光沢値算出方法に関する。

ラベル、パッケージおよび公告印刷物などに用いる画像を作製するときは、画像の色調などを決定する発注者と、決定された色調を有する画像を作製する受注者と、の間で、表現しようとする画像の色調などを共通して認識できることが望ましい。たとえば、色調に関する情報は、ＣＩＥ Ｌａｂ色空間におけるＬ^＊、ａ^＊およびｂ^＊の数値、およびＲＧＢカラーモデルにおけるＲ、ＧおよびＢなどの数値によって、画像の色調などを表現して、上記各関与者の間で情報を伝達し共有することができる。

金属光沢を有する画像を作製しようとするときは、光沢についても同様に各関与者の間で情報を伝達し共有することが望まれる。

光沢を数値化する方法として、Ｈｕｎｔｅｒの対比光沢度、Ｆｌｏｐ ＩｎｄｅｘおよびＦｌｉｐ－Ｆｌｏｐ法などの、画像に測定光を入射したときに異なる反射角において観測される明度の差または比によって光沢を数値化する方法が提案されている。また、特許文献１には、被測定面を撮像して得られる濃度などのパラメータを主成分分析して、光沢が同程度の画像データをグループ化する方法が記載されている。また、特許文献２には、測定光の入射角度を変化させながら粉体の双方向反射率分布関数（Bidirectional Reflectance Distribution Function：ＢＲＤＦ）を求めたときの、ＢＲＤＦの半値幅およびピーク値が一定の範囲内に納まるか否かによって、当該粉体が、真珠のような特有の質感（にじみ）を有するか否かを評価する方法が記載されている。また、特許文献３では、変角光度計により得られる反射強度－試料回転角度曲線のピーク幅（２σ）とピークの高さ（Ｈ）との比（２σ／Ｈ）を、繊維の光沢値として用いている。

国際公開第２００５／０７５９６１号 特開２０１６－１９７０３５号公報 特開２０１１－１６２８８６号公報

上述したように、光沢を数値化するための様々な方法が提案されている。しかし、これらいずれの方法も、得られた光沢値と人が目視で感じた光沢感との相関性がさほど高くなく、得られた光沢値によって人が目視で感じる光沢感を十分に表現できているとはいえなかった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、人が目視で感じる光沢感との相関性をより高めた、光沢値の算出方法、当該方法を用いて光沢値を算出する装置および光沢値を測定する装置、当該方法により算出された光沢値を用いて光沢色の色調を定量化する装置、ならびに算出された光沢値を用いて画像を形成する装置を提供することを、その目的とする。

上記課題を解決するための光沢値算出装置は、物体に照射した測定光が反射してなる反射光を測定して得られる受光角度に対する明度または反射強度の分布情報における、上記明度または反射強度のピークの高さまたは面積、および前記明度または反射強度のピークの広がりを求めるピーク算出部と、上記ピークの広がりに対する上記ピークの高さまたは面積の割合によって表される光沢値を算出する光沢値算出部と、を有する。

また、上記課題を解決するための光沢値測定装置は、物体に照射されて上記物体で反射してなる反射光の放射強度を互いに異なる複数の受光角度において測定する変角光度計と、上記光沢値算出装置と、を有する。

また、上記課題を解決するための光沢色の色調定量化装置は、上記光沢値算出装置と、上記光沢値測定装置が測定した光沢値と、上記物体の色度と、を組み合わせて、色空間における上記物体の光沢色を表す刺激値として出力する刺激値出力部と、を有する。

また、上記課題を解決するための光沢値算出方法は、物体に照射した測定光が反射してなる反射光を測定して得られる受光角度に対する明度または反射強度の分布情報における、上記明度または反射強度のピークの高さまたは面積、および前記明度または反射強度のピークの広がりを求める工程と、上記ピークの広がりに対する上記ピークの高さまたは面積の割合によって表される光沢値を算出する工程と、を有する。

本発明により、人が目視で感じる光沢感との相関性をより高めた、光沢値の算出方法、当該方法を用いて光沢値を算出する装置および光沢値を測定する装置、当該方法により算出された光沢値を用いて光沢色の色調を定量化する装置、ならびに算出された光沢値を用いて画像を形成する装置が提供される。

図１は、本発明の第１の実施形態に関する光沢値測定装置の概要を示すブロック図である。 図２は、本発明の第１の実施形態に関する光沢値測定装置を用いて試料の光沢値を測定する方法のフローチャートである。 図３は、本発明の第１の実施形態において分布情報作成部が作成する分布情報を表した、横軸に受光角度（θ）を、縦軸に明度（Ｌ^＊）をプロットしたグラフの一例である。 図４は、図３に示すグラフに関数をフィッティングさせた様子を示すグラフである。 図５Ａは、物体に入射した入射光の一部が正反射した光となり、他の一部が拡散反射した光となる様子を示す模式図であり、図５Ｂは、図５Ａの様子を図４において説明するグラフである。 図６は、本発明の第２の実施形態に関する光沢値測定装置を用いて試料の光沢値を測定する方法のフローチャートである。 図７は、本発明の第３の実施形態に関する色調定量化装置の概要を示すブロック図である。 図８は、本発明の第３の実施形態で得られる、色度および光沢感を座標軸とした色空間を示す概念図である。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に関する、光沢値測定装置１００の概要を示すブロック図である。図２は、第１の実施形態における、光沢値測定装置１００を用いて試料の光沢値を測定する方法のフローチャートである。

光沢値測定装置１００は、変角光度計１１０、光沢値算出装置１２０、および表示装置１３０を有する。

なお、光沢値測定装置１００は、図示しないが、たとえば、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリ、および通信回路を備える。この場合、光沢値測定装置１００の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。光沢値測定装置１００による処理を実行するためのプログラムの少なくとも一部はサーバに保存されているが、上記プログラムの少なくとも一部はクラウドサーバに保存されていてもよい。

変角光度計１１０は、試料のうち一定の色調を有する領域に入射させた測定光が上記領域で反射してなる反射光の放射強度を、異なる複数の受光角度で測定する（工程Ｓ１１０）。変角光度計１１０は、試料を載置するステージ、測定光を出射する光源、光源が出射した測定光をステージに載置された試料に照射する光学系、およびステージに載置された試料に照射されて上記試料で反射してなる反射光の放射強度を測定する受光器（いずれも不図示）を有する。変角光度計１１０は、試料が載置されたステージを回転させつつ測定光を試料に照射する角度を上記回転に同期して変化させたり、ステージに載置された試料に対する受光器の角度を変化させたりして、一定の入射角で入射させた測定光に対する上記反射光の放射強度を、異なる複数の受光角度で測定する。上記反射光の放射強度は、受光角度の二次元分布（角度［ｄｅｇ］および平面角［ｒａｄ］など）において測定してもよいし、受光角度の三次元分布（立体角［ｓｔ］および平方度［ｄｅｇ^２］など）において測定してもよい。

測定光を試料に入射させる角度は任意に設定できるが、フレネル反射率が入射角に依存するような試料を測定する場合を考慮すると、上記試料においても入射角による反射率の変動が小さい角度領域である、３０°以上６０°以下から設定されることが好ましい。

一般の色と比較して、光沢色は、物体に入射した光のうち、より多くを指向的な正反射として反射する。そのため、光沢色で反射されて知覚される光の空間分布には大きな指向性が生じ、人が目視で感じる光沢色の色調にはこの指向性の影響も大きいと考えられる。具体的には、上記人が目視で感じる光沢色の色調は、反射光の明度または反射強度の、正反射する角度へ集中して分布する度合いに影響される。そのため、受光角度の範囲は、少なくとも試料で正反射した反射光を受光でき、かつ、試料で拡散反射した反射光の少なくとも一部を受光できる角度が含まれる範囲で設定すればよい。たとえば、受光角度の範囲は、入射角が４５°である場合、－２０°～８０°程度であればよいが、０°～６０°であっても、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められた光沢値を算出することが可能である。異なる複数の受光角度間の間隔は、後述する処理に用いるための分布情報を得ることができる数の放射強度が得られる範囲であればよい。

変角光度計１１０は、上記異なる複数の受光角度と、当該受光角度で測定した放射強度と、のデータを、通信回路を通じて光沢値算出装置１２０に送信する。

光沢値を測定される物体である試料は、一定の形状を有するものまたは不定形であり、測定光の少なくとも一部を反射させることができるものであればよく、素材そのものの色調を有する成形品であってもよいし、色材により成形体に色調を付与された画像形成物であってもよい。

光沢値算出装置１２０は、分布情報作成部１２２、ピーク算出部１２４、光沢値算出部１２６および出力部１２８の処理部を有する。光沢値算出装置１２０は、図示しないが、たとえば、プロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、制御プログラムを格納したＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶媒体、ＲＡＭ（Random Access Memory）などの作業用メモリ、および通信回路を備える。この場合、光沢値算出装置１２０の機能は、ＣＰＵが制御プログラムを実行することにより実現される。光沢値算出装置１２０による処理を実行するためのプログラムの少なくとも一部はサーバに保存されているが、上記プログラムの少なくとも一部はクラウドサーバに保存されていてもよい。また、光沢値算出装置１２０は、図示しないが、変角光度計１１０から送信された信号を受信する受信部、および出力部１２８が生成した信号を表示装置１３０に送信する送信部、を備える。

分布情報作成部１２２は、変角光度計１１０から送信されて光沢値算出装置１２０が有する受信部が受信した、異なる複数の受光角度と、当該受光角度で測定した放射強度と、のデータをもとに、明度または反射強度（反射率もしくは輝度）の分布情報を作成する（工程Ｓ１２０）。

上記分布情報は、たとえば、横軸に受光角度を、縦軸に明度または反射強度をプロットしたグラフとして表すことができる。

図３は、本実施形態において分布情報作成部１２２が作成する分布情報を表した、横軸に受光角度（θ）を、縦軸に明度（Ｌ^＊）をプロットしたグラフの一例である。図３では縦軸にＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）を用いているが、Ｈｕｎｔｅｒ１９４８ Ｌ，ａ，ｂ色空間における明度（Ｌ）、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間におけるＹ成分値などを明度として縦軸に用いてもよいし、測定光の反射強度（反射率または輝度）を縦軸に用いてもよい。これらのうち、人が目視で感じる光沢感との相関性をより高める観点からは、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）などの、人の知覚に適合するよう補正された心理メトリック量により明度を表した値を用いることが好ましい。分布情報作成部１２２は、これらの明度および反射強度を、上記放射強度および測定光の強度から、公知の方法により算出することができる。

本実施形態では、分布情報作成部１２２は、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）の分布情報を作成する。

測定光を照射した試料の領域が光沢を有するとき、図３に示すように、分布情報には、上記領域で正反射した反射光に由来する明度または反射強度のピークＰ、および上記領域で拡散反射した反射光に由来するベースＢが現れる。

ピーク算出部１２４は、分布情報作成部１２２が作成した分布情報における、明度または反射強度のピークＰの高さまたは面積、および明度または反射強度のピークＰの広がりを算出する（工程Ｓ１３０）。

ピークＰの高さは、ピークＰとなる受光角度における明度または反射強度の値（グラフにおけるピークの高さ）としてもよい。ただし、上述したピークＰの広がりは、たとえば半値幅はベースＢの高さに対するピークＰの高さを基準にするなど、ベースＢの高さを考慮した値になるのが通常である。そのため、ピークＰの広がりとの整合をとる観点から、ピークＰの高さは、ピークＰにおける明度または反射強度の値と、ベースＢにおける明度または反射強度の値と、の差とすることが好ましい。

ピークＰの面積は、ベーススタート（ベースラインに対する増加率が所定のレベル以上になる点である。）からベースエンド（ベースラインに対する増加率が所定のレベル以下になる点である。）までのピークの面積であってもよいし、ピークスタートからピークエンドまで（これらはいずれも、隣接するピークとの間の明度または反射強度が最小となる点である。）の面積であってもよいし、ピークＰの半値半幅および半値全幅を含む半値幅の範囲内の面積であってもよい。

ピークＰの広がりは、ピークＰの半値半幅および半値全幅を含む半値幅としてもよく、分布情報に多成分関数をフィッティングして得られる数式における、異なる受光角度に現れる複数の変曲点間の間隔としてもよい。

本実施形態において、ピーク算出部１２４は、上記分布情報を関数にフィッティングして、ピークＰの高さまたは面積、およびピークＰの広がりを算出する（図４参照）。上記関数は、スペクトルにおけるピークの形状にフィッティングさせるために通常用いられる連続関数であればよく、たとえばローレンツ関数、ガウス関数、フォークト関数および疑似フォークト関数などの関数とすることができる。これらの関数は、ピークＰの形状に応じて当該ピーク形状によく適合する関数を選択すればよい。たとえば、本発明者らの知見によれば、光沢感が強い試料を測定するときは、得られるピークは一定の裾形状を有する山なりのピーク形状となるため、裾形状までよく適合するローレンツ関数が好ましい。なお、鏡などのような試料を測定するときは、得られるピークは釣鐘形状に近いピーク形状となるため、釣鐘形状によく適合するガウス関数、またはローレンツ関数とガウス関数との中間の形状を有するフォークト関数および疑似フォークト関数が好ましい。なお、上記関数は、双方向反射分布関数（ＢＲＤＦ）として用いられる、Ｐｈｏｎｇモデルの式、Ｔｏｒｒａｎｃｅ－Ｓｐａｒｒｏｗモデルの式、Ｔｒｏｗｂｒｉｄｇｅ－Ｒｅｉｔｚモデルの式、およびＣｏｏｋ－ＴｏｒｒａｎｃｅモデルのＢｅｃｋｍａｎ分布の式などでもよい。

本実施形態で使用するローレンツ関数は、以下の式（１）で表される関数である。

式（１）において、定数ＨはベースＢに対するピークＰの高さ（明度または反射強度の値）を、定数ｘ_ｓはピーク位置（通常は正反射角度）を、定数Ｗは半値幅を、定数ＢはベースＢの高さ（明度または反射強度の値）を、それぞれ示す。また、式（１）において、変数ｘは受光角度を示す。

ピーク算出部１２４は、実測された分布情報（図３参照）と、フィッティングされた関数（図４参照）と、のずれが小さくなるように、最小二乗法および最尤推定法などで、定数Ｈ、ｘ_ｓ、ＷおよびＢを推定すればよい。また、マイクロソフト社製エクセル（登録商標）が有するソルバー（登録商標）などの、市販ソフトウェアパッケージに内蔵されているソフトウェアを用いて定数Ｈ、ｘ_ｓ、ＷおよびＢを推定してもよい。

光沢値算出部１２６は、ピーク算出部１２４が算出したピークＰの高さまたは面積、およびピークＰの広がりを用いて、光沢値を算出する（工程Ｓ１４０）。

本実施形態において、光沢値は、ピークＰの広がりに対する、ピークＰの高さまたは面積の割合によって表される。図５Ａに示すように、物体に入射した入射光Ｉは、一部が正反射した光Ｐとなり、他の一部が拡散反射した光Ｂとなる（図５Ａでは、正反射した光Ｐおよび拡散反射した光Ｂの明度または反射強度を、入射光Ｉが入射した地点Ｌからの距離（正反射した光Ｐを示す実線の矢印の長さおよび拡散反射した光Ｂを示す破線の矢印の長さ）で示す。なお、図５Ａにおける光Ｐおよび光Ｂの明度または反射強度は、理解を容易にするため調整しており、実際に測定されて算出される明度または反射強度を正確には反映していない。）。上述したように、観察者によって知覚される物体の光沢の程度は、当該物体に入射した光が反射してなる反射光の明度または反射強度の、正反射する角度へ集中して分布する度合い（空間分布の指向性）に影響される。

本実施形態では、上記空間分布の指向性を示す尺度である、上記正反射する角度への反射光の明度または反射強度が正反射する角度へ集中して分布する度合いを、図５Ｂに示す、正反射した反射光のピークの半値幅Ｗに対する、正反射した反射光Ｐの明度または反射強度の割合により、表す。

たとえば、本実施形態において、光沢値算出部１２６は、ピーク算出部１２４が算出したベースＢに対するピークの高さ（Ｈ）、ピークの半値幅（Ｗ）およびベースの高さ（Ｂ）を用いて、以下の式（２）、式（３）、式（４）、式（５）、式（６）、式（７）または式（８）、好ましくは式（３）、式（４）、式（６）または式（７）、より好ましくは式（３）または式（６）で表される値を算出し、この値を光沢値とする。

式（６）～式（８）において、ｘは任意に定められる定数である。また、式（２）～式（８）において、ピークＰの高さ（Ｈ－Ｂ）は、絶対値である。

あるいは、光沢値算出部１２６は、ピーク算出部１２４が算出したベースＢに対するピークの高さ（Ｈ）およびピークの半値幅（Ｗ）を用いて、以下の式（９）、式（１０）、式（１１）、式（１２）、式（１３）、式（１４）または式（１５）、好ましくは式（１０）、式（１１）、式（１３）または式（１４）、より好ましくは式（１０）または式（１３）で表される値を算出し、この値を光沢値とする。

式（１３）～式（１５）において、ｘは任意に定められる定数である。

あるいは、本実施形態において、光沢値算出部１２６は、ピーク算出部１２４が上記分布情報をフィッティングした関数（ｆ（ｘ））をもとに、以下の式（１６）、式（１７）、式（１８）、式（１９）、式（２０）、式（２１）または式（２２）、で表される値を算出し、この値を光沢値とする。

なお、式（１６）～式（２２）において、ａおよびｂはピークの両端部における受光角度を表す値である。たとえば、ａは（ｘ_０－Ｗ／２）、ｂは（ｘ_０＋Ｗ／２）とすることができる（ｘ_０はピークＰの受光角度であり、典型的には正反射となる角度である。）。また、本実施形態においては、式（１６）～式（２２）において、Ｗ_ｅは半値幅（Ｗ）と同じ値である。また、式（１６）～式（２２）において、ピークＰの高さ（Ｈ）を積分して、ピークＰの面積を求めているが、ピークＰの高さ（Ｈ）とベースの高さ（Ｂ）との差の絶対値を積分して、ピークＰの面積を求めてもよい。

このようにして表される光沢値は、正反射した光Ｐの明度または反射強度が高いほど高くなり、正反射した光Ｐを含む明度または反射強度が強い光の領域が狭いほど高くなる。なお、光沢値算出部１２６は、対数をとらない値を光沢値としてもよいが、式（３）～式（５）、式（１０）～式（１２）、および式（１７）～式（１９）に示すように、上記割合を構成する少なくとも１つの要素（（Ｈ－Ｂ）や、（Ｈ－Ｂ）／Ｗなど）に対して対数をとった値、または式（６）～式（８）、式（１３）～式（１５）、および式（２０）～式（２２）に示すように、上記割合を構成する少なくとも１つの要素（（Ｈ－Ｂ）や、（Ｈ－Ｂ）／Ｗなど）をべき乗した値、を光沢値とすることで、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められる。

上記式（３）～式（５）、式（１０）～式（１２）、および式（１７）～式（１９）により算出される光沢値は、Ｗｅｂｅｒ－Ｆｅｃｈｎｅｒの法則（人の感覚は、物理量である刺激量の変化を、その対数に比例した量として知覚する、という法則）に則り、対数をとることで人の知覚に近似するよう再補正されたため、上記相関性がより高まったものと考えられる。また、上記式（６）～式（８）、式（１３）～式（１５）、および式（２０）～式（２２）により算出される光沢値は、Ｓｔｅｖｅｎｓのべき法則（人の感覚は、物理量である刺激量の変化を、そのべき乗に比例した量として知覚する、という法則）に則り、べき乗することで人の知覚に近似するよう再補正されたため、上記相関性がより高まったものと考えられる。

後述する実施例で実証されるように、このようにして算出された光沢値は、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められている。

また、後述する実施例で実証されるように、式（１６）～式（２２）のように、ピークＰの高さを積分してピークＰの面積を求め、ピークＰの広がり（Ｗ）に対するピークＰの面積の割合によって光沢値を表すと、特に低光沢の画像に対して求めた光沢値の、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められている。

出力部１２８は、光沢値算出部１２６が算出した光沢値を、上記領域の光沢色を表す数値として出力する（工程Ｓ１５０）。また、出力部１２８は、上記数値を、光沢値算出装置１２０の外部の機器に通信可能な信号に変換する。生成された信号は、光沢値算出装置１２０が有する送信部から、表示装置１３０に送信される。

表示装置１３０は、スマートフォン、ＰＣ、ＴＶなどの表示装置であって、出力部１２８が生成した信号に含まれる光沢値を有する画像をディスプレイに表示する（工程Ｓ１６０）。表示された画像は、たとえば、ラベル、パッケージおよび公告印刷物などに用いる画像を作製するときなどに、画像の色調などを決定する発注者と、決定された色調を有する画像を作製する受注者と、の間での、表現しようとする画像の色調などの共通認識を容易にする。

このように、本実施形態によれば、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められた光沢値が算出される。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に関する光沢値測定装置は、ピーク算出部１２４および光沢値算出部１２６の機能が異なる以外は、上記第１の実施形態に関する光沢値測定装置１００と同様の構成を有する。図６は、第２の実施形態における、光沢値測定装置１００を用いて試料の光沢値を測定する方法のフローチャートである。

本実施形態においても、ピーク算出部１２４は、分布情報を関数にフィッティングして、ピークＰの高さまたは面積、およびピークＰの広がりを算出する。このとき、ピーク算出部１２４は、１つの関数（たとえばローレンツ関数）に分布情報をフィッティングさせ、実測された分布情報と、フィッティングされた関数と、のずれが小さくなるように、最小二乗法および最尤推定法などで、定数Ｈ、ｘ_ｓ、ＷおよびＢを推定する（工程Ｓ１３２）。

その後、ピーク算出部１２４は、フィッティングされた関数と、分布情報と、のずれを評価する（工程Ｓ１３４）。ずれが予め定められた許容範囲であるならば、処理は、第１の実施形態と同様に、光沢値算出部１２６による推定された値Ｈ、ＷおよびＢを用いた光沢値の算出に移行する（工程Ｓ１４０）。一方で、ずれが上記許容から外れているときは、ピーク算出部１２４は、分布情報を２つの関数にフィッティングさせて、２つの関数の合成値と、フィッティングされた関数と、のずれが小さくなるように、最小二乗法および最尤推定法などで、それぞれの関数における定数Ｈ、ｘ_ｓ、ＷおよびＢを推定する（工程Ｓ１３６）。なお、それぞれの関数におけるＢは同一の値になるように調整する。上記許容範囲は、任意に定めることができる。たとえば、上記フィッティングされた関数および分布情報をプロットしたグラフにおいて、最小二乗法などで求められる、回帰直線の相関係数（Ｒ^２）が０．９８未満であるときや、カイ二乗検定により求められるｐ値が一定以上であるときなどは、ピーク算出部１２４は、分布情報を２つの関数にフィッティングさせることができる。

上記２つの関数は、いずれもスペクトルにおけるピークの形状にフィッティングさせるために通常用いられる連続関数であればよく、たとえばローレンツ関数、ガウス関数、フォークト関数および疑似フォークト関数などの関数とすることができる。上記２つの関数は、ガウス関数とローレンツ関数との組み合わせなどのように、異なる関数の組み合わせとしてもよいが、拡散反射した光によるベースＢの領域まで十分に反映させる観点からは、少なくともローレンツ関数を含む組み合わせとすることが好ましい。

光沢値算出部１２６は、上記２つの関数へのフィッティングにより求められた、それぞれの関数における推定された値Ｈ、ＷおよびＢを用いて、第１の実施形態と同様に、それぞれの関数による光沢値を算出する。その後、光沢値算出部１２６は、上記それぞれの関数による光沢値を合算して、上記分布情報から算出された光沢値とする（工程Ｓ１４０ａ）。

なお、本実施形態において、式（１６）～式（２２）によって光沢値を求めるときは、ａは（ｘ_０－（Ｗ_１+Ｗ_２）／４）、ｂは（ｘ_０＋（Ｗ_１+Ｗ_２）／４）とすることができる（Ｗ_１は第１の関数による半値幅、Ｗ_２は第２の関数による半値幅を、それぞれ表す。）。ただし、計算の簡略化のため、一方の関数の半値幅を用いて、ａは（ｘ_０－Ｗ_２／２）、ｂは（ｘ_０＋Ｗ_２／２）としてもよい。同様に、式（１６）～式（２２）の分母（Ｗ）も、（（Ｗ_１+Ｗ_２）／２）とすることができるが、計算の簡略化のため、Ｗ_２を用いてもよい。

あるいは、光沢値算出部１２６は、試料の見え方に対する２つの関数のそれぞれの寄与分を考慮して、以下の式（２３）によって光沢値を算出してもよい。

式（２３）において、Ｈ_１およびＷ_１は第１の関数から推定された定数ＨおよびＷを、Ｈ_２およびＷ_２は第２の関数から推定された定数ＨおよびＷを、それぞれ表す。定数ｃ_１は第１の関数の寄与分であり、定数ｃ_２は第２の関数の寄与分である。たとえば、第１の関数および第２の関数の寄与分を等価とみなして、ｃ_１およびｃ_２をいずれも１／２としてもよいし、ピークの高さが光沢感に寄与するとして、以下の式（２４）および式（２５）のようにｃ_１およびｃ_２を設定してもよい。

なお、式（２３）においても、第１の実施形態と同様に、上記割合を構成する少なくとも１つの要素に対して対数をとった値、上記割合を構成する少なくとも１つの要素をべき乗した値、あるいは対数もべき乗もしない値、のいずれを光沢値としてもよい。

このように、２つの関数へのフィッティングを行うことで、関数へのフィッティングにより得られた値と分布情報とのずれをより小さくし、分布情報の内容（特にはピークＰからベースＢにかけての裾の形状）を、算出される光沢値により精密に反映させることができる。

そのため、本実施形態によれば、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められた光沢値を得ることができる。

［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態に関する、色調定量化装置２００の概要を示すブロック図である。色調定量化装置２００は、変角光度計１１０、光沢値算出装置１２０、表示装置１３０、測色計１４０、色度算出部１５０および刺激値出力部１６０を有する。変角光度計１１０、光沢値算出装置１２０および表示装置１３０は、第１の実施形態または第２の実施形態に関する変角光度計１１０、光沢値算出装置１２０および表示装置１３０と同様であるので、共通する部分の説明は省略する。

測色計１４０は、変角光度計１１０が反射光の放射強度を測定する試料の、上記一定の色調を有する領域に測定光を入射させたときに、上記領域で反射した反射光を受光し、受光された反射光の光度を測定する。

測色計１４０が得る色度は、表色系のうち明度または輝度以外の成分を示す刺激値で表され、ＣＩＥ１９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間におけるａ^＊およびｂ^＊、ＣＩＥ１９７６ （Ｌ^＊，ｕ^＊，ｖ^＊）色空間におけるｕ^＊およびｖ^＊、Ｈｕｎｔｅｒ１９４８ Ｌ，ａ，ｂ色空間におけるａおよびｂ、ＣＩＥ１９３１ ＸＹＺ色空間におけるＸ成分地およびＺ成分値などのクロマネッティクス指数により表されることができる。これらのうち、人が目視で感じる光沢感との相関性をより高める観点からは、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間におけるａ^＊およびｂ^＊などの、人の知覚に適合するよう補正された心理メトリック量により色度を表した値を用いることが好ましい。

測色計１４０は、分光測色方法による測色計でもよいし、刺激値直読方法による測色計でもよい。また、上述したように、光沢色の知覚には、物体に入射して正反射した光（以下、単に「正反射成分」ともいう。）が大きく寄与することから、測色計１４０は、正反射成分を含む方式（たとえばＳＣＩ）で測色された色度を得る測色計であることが好ましい。一方で、たとえばマット様の光沢色では、物体に入射して拡散反射した光（以下、単に「拡散反射成分」ともいう。）も、光沢色の知覚に大きく寄与する。そのため、マット様の光沢色などについても、光沢値の色調を定量化して算出される値と人が目視で感じる光沢色の色調との相関性を高める観点からは、測色計１４０は、積分球などを有して、正反射成分を含む方式で測色された色度および正反射成分を除去する方式（たとえばＳＣＥ）で測色された色度の双方を得る測色計であることがより好ましい。

本実施形態では、測色計１４０は、積分球を有する、正反射成分を含む方式で測色された明度および色度、ならびに正反射成分を除去する方式で測色された明度および色度の双方を得る測色計であり、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間におけるＬ^＊を明度として得、ａ^＊およびｂ^＊を色度として得る。なお、以下、本実施形態において正反射成分を含む方式で測色された明度および色度をＬ^＊ _Ｉ、ａ^＊ _Ｉおよびｂ^＊ _Ｉとし、正反射成分を除去する方式で測色された明度および色度をＬ^＊ _Ｅ、ａ^＊ _Ｅおよびｂ^＊ _Ｅとする。

色度算出部１５０は、測色計１４０が測定した色度から、表示装置１３０に表示するために用いる色度を算出する。色度算出部１５０は、測色計１４０が測定した色度（正反射成分を含む方式で測定された色度または正反射成分を除去する方式で測定された色度）をそのまま定量化してもよいし、人の知覚により適合させるための補正をしてもよい。

上記補正をする場合、光沢の低い試料については、拡散反射成分に含まれている上記色相情報を考慮できるように、上記正反射成分を含む方式で測色された色度を補正することで、光沢が高い試料および光沢が低い試料の双方について知覚される色調をともに精度よく表すように、光沢色の色調を定量化できると考えられる。つまり、正反射成分を含む方式で測色された色度に対して、上記試料で反射してなる反射光の空間分布を考慮した係数、具体的には、正反射成分がより多いときは重み付けの値がより小さくなり、拡散反射成分がより多いときは重み付けの値がより大きくなるように算出された係数、で重み付けをすることで、人が目視で感じる光沢色の色調との相関性がより高まった有効色度を算出できると考えられる。

たとえば、色度算出部１５０は、正反射成分を含む方式で測定された明度（Ｌ^＊ _Ｉ）、正反射成分を除去する方式で測定された明度（Ｌ^＊ _Ｅ）、および想定される明度の最大値（Ｌ^＊ _ｍａｘ）を用いてを用いて、以下の式（２６）および式（２７）により、補正された有効色度ａ^＊ _ｅｆｆおよびｂ^＊ _ｅｆｆを算出してもよい。なお、Ｌ^＊ _ｍａｘの値は、１００とすることができる。

あるいは、色度算出部１５０は、第２の実施形態におけるピーク算出部１２４が２つの関数から算出したベースに対するピークの高さＨ_１およびＨ_２ならびにベースの高さＢ（ただし、ピークＰの高さＨがより高くなる関数により推定されるＨをＨ_１とし、ピークＰの高さＨがより低くなる関数により推定されるＨを、Ｈ_２とする。）を用いて、以下の式（２８）および式（２９）により、補正された有効色度ａ^＊ _ｅｆｆおよびｂ^＊ _ｅｆｆを算出してもよい。

あるいは、色度算出部１５０は、第２の実施形態または第３の実施形態におけるピーク算出部１２４が算出したピークの広がり（Ｗ）を用いて、以下の式（３０）および式（３１）により、補正された有効色度ａ^＊ _ｅｆｆおよびｂ^＊ _ｅｆｆを算出してもよい。

なお、第２の実施形態のように、ピーク算出部１２４が２つの関数からそれぞれピークの広がりＷ_１およびＷ_２を算出したときは、Ｗ_１およびＷ_２の平均値Ｗ_ａｖｅを用いて、（１＋Ｗ_ａｖｅ／９０）をａ^＊ _ｅｆｆおよびｂ^＊ _ｅｆｆを算出するための係数としてもよい。

このように補正された有効色度は、正反射成分および拡散反射成分が知覚される色度に与える影響が反映されているため、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められている。

刺激値出力部１６０は、色度算出部１５０が算出した有効色度と、光沢値算出装置１２０が有する光沢値算出部１２６が算出した光沢値と、を組み合わせて、色度および光沢感を座標軸とした色空間における上記領域の光沢色を表す刺激値の組として出力する。また、刺激値出力部１６０は、上記数値を、表示装置１３０に通信可能な信号に変換する。

具体的には、刺激値出力部１６０は、色度算出部１５０が算出した色度ａ^＊およびｂ^＊、または有効色度ａ^＊ _ｅｆｆおよびｂ^＊ _ｅｆｆを、色度を示す刺激値とし、光沢値算出部１２６が算出した光沢値を、光沢感を示す刺激値として、上記色空間における三刺激値を算出する。

図８は、上記色度および光沢感を座標軸とした色空間を示す概念図である。この色空間において、異なる色調を有する金属光沢（たとえば青金３１０、赤金３２０および消金３３０）は、互いに異なる刺激値を有する色調として表される。

また、刺激値出力部１６０は、上記三刺激値を有する画像を表示装置に再現するための、光沢色に関する情報を含む信号を生成する。生成された信号は、刺激値出力部１６０から、表示装置１３０に送信される。

［その他の実施形態］
なお、上記各実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

たとえば、上記各実施形態では、光沢値算出装置で分布情報を作成しているが、変角光度計で分布情報を作成し、光沢値算出装置は変角光度計が作成した分布情報をもとにピークの高さおよび広がりを算出してもよい。

また、上記算出された光沢値または色空間における三刺激値は、紙、プラスチック、金属、ガラスおよび布帛などにおいて当該光沢値または三刺激値を有する画像を形成ための参照情報として用いることができる。

以下、本発明の具体的な実施例を比較例とともに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実験１］
１．光沢値の測定
１－１．試験１
光沢が低い２枚の銀色の画像、光沢が中程度の３枚の銀色の画像、および光沢が高い５枚の銀色の画像、の合計１０枚の光沢感が異なる銀色の画像を用意した。

それぞれの画像を１５ｍｍ×５０ｍｍのサイズに裁断した。５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに裁断した十分に強直な白色の厚紙を基板とし、この基板上に、上記裁断した画像を貼り付けて、１０個の光沢値測定法サンプルを作製した。

変角光度計（株式会社村上色彩技術研究所製、製品名ＧＣＭＳ－４）を用いて、受光角度を変化させながら、それぞれの光沢値測定法サンプルに４５°の入射角で入射光を照射して、－２０°～８０°の反射強度を、－２０°から０°の範囲では５°刻み、０°から３０°の範囲では２°刻み、３０°から６０°の範囲では１°刻み、６０から８０°の範囲では２°刻みに測定した。それぞれの受光角度における得られた反射強度から反射率を算出して、受光角度と反射率との関係を示す、反射の空間分布プロフィールを得た。

得られた反射の空間分布プロフィールの形状を、１つのローレンツ関数にフィッティングさせ、最小二乗法およびマイクロソフト社製エクセル（登録商標）が有するソルバー（登録商標）により、ベースＢに対するピークの高さ（Ｈ）、ピークの半値幅（Ｗ）、およびベースの高さ（Ｂ）を求めた。

得られたピークの高さ（Ｈ）、ピークの半値幅（Ｗ）およびベースの高さ（Ｂ）を式（２）に代入して、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値とした。

１－２．試験２
それぞれの受光角度における得られた反射強度を、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）に換算して、反射率のかわりに明度（Ｌ^＊）の値を用いた以外は試験１と同様にして、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値を算出した。

１－３．試験３
空間分布プロフィールの形状を２つのローレンツ関数にフィッティングさせて、第１の関数から推定された定数ＨおよびＷであるＨ_１およびＷ_１と、第２の関数から推定された定数ＨおよびＷであるＨ_２およびＷ_２と、を以下の式（２３）に代入して、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値とした。なお、ｃ_１およびｃ_２はいずれも１／２とした。

１－４．試験４
ピークの高さ（Ｈ）、ピークの半値幅（Ｗ）およびベースの高さ（Ｂ）を式（３）に代入した以外は試験３と同様にして、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値を算出した。

１－５．試験５
特許文献３に記載の方法で、光沢値を算出した。

具体的には、空間分布プロフィールの形状を、１つのガウス関数にフィッティングさせて反射の空間分布プロフィールを得たこと、ならびに、得られたピークの高さ（Ｈ）および半値幅Ｗから、Ｗ／Ｈの値を算出して、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値としたこと、以外は試験１と同様にして、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値を算出した。

１－６．試験６
Ｈｕｎｔｅｒの対比光沢度を求めた。

具体的には、試験１において、変角光度計（株式会社村上色彩技術研究所社製、製品名ＧＣＭＳ－４）を用いて、受光角度を変化させながら、それぞれの光沢値測定法サンプルに４５°の入射角で入射光を照射して、４５°および０°における反射強度を測定し、それぞれの反射強度を、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）に換算した。

得られた４５°における明度（Ｌ^＊ _４５）と、０°における明度（Ｌ^＊ _０）と、から（Ｌ^＊ _４５／Ｌ^＊ _０）を算出して、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値とした。

１－７．試験７
Ｆｌｏｐ Ｉｎｄｅｘによる光沢値を求めた。

具体的には、試験１において、変角光度計（株式会社村上色彩技術研究所社製、製品名ＧＣＭＳ－４）を用いて、受光角度を変化させながら、それぞれの光沢値測定法サンプルに４５°の入射角で入射光を照射して、３０°、０°および－６５°における反射強度を測定し、それぞれの反射強度を、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）に換算した。

得られた３０°における明度（Ｌ^＊ _３０）と、０°における明度（Ｌ^＊ _０）と、－６５における明度（Ｌ^＊ _－６５）と、から以下の式（３２）により、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値を算出した。

１－８．試験８
Ｆｌｉｐ－Ｆｌｏｐ法による光沢値を求めた。

具体的には、試験１において、変角光度計（株式会社村上色彩技術研究所社製、製品名ＧＣＭＳ－４）を用いて、受光角度を変化させながら、それぞれの光沢値測定法サンプルに４５°の入射角で入射光を照射して、２５°および７５°における反射強度を測定し、それぞれの反射強度を、ＣＩＥ １９７６ （Ｌ^＊，ａ^＊，ｂ^＊）色空間における明度（Ｌ^＊）に換算した。

得られた２５°における明度（Ｌ^＊ _２５）と、７５°における明度（Ｌ^＊ _７５）と、と、から（Ｌ^＊ _２５－Ｌ^＊ _７５）を算出して、それぞれの光沢値測定法サンプルの光沢値とした。

２．感覚量の測定
光沢値の測定に用いたものと同じ、光沢感が異なる銀色の画像を１０枚用意した。

それぞれの画像を３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズに裁断した。３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズに裁断した白色のマット紙を基板とし、この基板上に、上記裁断した画像を貼り付けた。さらに、中心に１５ｍｍ×１５ｍｍのサイズの正方形の穴が開いた３０ｍｍ×３０ｍｍのサイズのマット紙を被せて貼り付け、感性値測定法チップを作製した。この感性値測定法チップを、アズワン：ラボランパック、スクリュー管（Ｎｏ７）に貼り付けて、感性値測定法サンプルを作製した。

２０代、３０代および４０代の男女２名ずつ、合計１２人により感性試験を行った。

感覚量の数値化にはマグニチュード推定法を用いた。具体的には、照明が消され、太陽光の入らない部屋に設置された標準光源装置（Ｊｕｄｇｅ ＩＩ）内のＤ５０光源下で感性試験用サンプルを被験者に見せて、１０種のサンプルの金属感を０～１０の間で得点付けさせて得られた値を感性光沢値とした。

３．評価
横軸に感性光沢値を、縦軸に試験１～試験８のいずれかで得られた光沢値をプロットしたグラフを作成し、回帰直線の相関係数（Ｒ^２）を求めた。結果を表１に示す。

表１より、本発明の各実施形態による光沢値は、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められていることがわかる。

［実験２］
低光沢領域における光沢値の相関性を検証するため、試験１において感性光沢値が７以下となった５つのサンプルと、追加した低光沢のサンプルと、の６つのサンプルを用いて実験１と同様の試験を行った。

光沢値として、試験４と同様に式（３）を用いて算出した光沢値と、以下の式（１６）を用いて算出した光沢値を用い、横軸に感性光沢値を、縦軸に式（３）または式（１６）を用いて得られた光沢値をプロットしたグラフを作成し、回帰直線の相関係数（Ｒ^２）を求めた。結果を表２に示す。

表２より、特に低光沢のサンプルに対しては、ピークの広がりに対するピークの面積の割合によって表される光沢値のほうが、人が目視で感じる光沢感との相関性がより高められていることがわかる。

本出願は、２０１８年３月１６日出願の日本国出願番号２０１８－０４９５７５号に基づく優先権を主張する出願であり、当該出願の特許請求の範囲、明細書および図面に記載された内容は本出願に援用される。

本発明によれば、人が目視で感じる光沢感との相関性をより高めた、光沢の定量化方法が提供される。そのため、本発明は、印刷および広告業界などにおける、光沢色についての情報の伝達および共有を容易にすることが期待される。

１００ 光沢値測定装置
１１０ 変角光度計
１２０ 光沢値算出装置
１２２ 分布情報作成部
１２４ ピーク算出部
１２６ 光沢値算出部
１２８ 出力部
１３０ 表示装置
１４０ 測色計
１５０ 色度算出部
１６０ 刺激値出力部
２００ 色調定量化装置
３１０ 青金
３２０ 赤金
３３０ 消金

Claims (11)

1. 物体に照射した測定光が反射してなる反射光を測定して得られる受光角度に対する明度または反射強度の分布情報を複数の関数にフィッティングし、それぞれの関数における、前記明度もしくは前記反射強度のピークの高さ、または、前記明度もしくは前記反射強度のピークの面積、および前記明度または反射強度のピークの広がりを求めるピーク算出部と、
   前記それぞれの関数から求められたピークの高さ、ピークの面積およびピークの広がりの値を用いて、前記ピークの広がりに対する前記ピークの高さまたは面積の割合によって表される光沢値を算出する光沢値算出部と、
   を有し、
   前記ピーク算出部は、下記（１）～（３）のいずれかの範囲内の、前記それぞれの関数における明度または反射強度の高さの積分値、または、前記それぞれの関数における明度または反射強度の高さとベースの高さとの差の絶対値の積分値を、前記ピークの面積として用いる、
   （１）ベースラインに対する増加率が所定のレベル以上になる点であるベーススタートから、ベースラインに対する増加率が所定のレベル以下になる点であるベースエンドまでの範囲、
   （２）いずれも隣接するピークとの間の明度または反射強度が最小となる点である、ピークスタートからピークエンドまでの範囲、
   （３）ピークの半値半幅および半値全幅の範囲
   光沢値算出装置。
2. 前記ピーク算出部は、前記分布情報における前記ピークの半値幅（Ｗ）を前記明度または反射強度のピークの広がりとする、請求項１に記載の光沢値算出装置。
3. 前記ピーク算出部は、前記分布情報におけるピークの高さ（Ｈ）、またはピークの高さ（Ｈ）とベースの高さ（Ｂ）との差分、を前記明度または反射強度のピークの高さとする、請求項１または２に記載の光沢値算出装置。
4. 前記複数の関数は、ローレンツ関数、ガウス関数、フォークト関数および疑似フォークト関数からなる群から選択される関数である、請求項１～３のいずれか１項に記載の光沢値算出装置。
5. 前記分布情報は、前記受光角度に対する、心理メトリック量により表した明度の分布を示す情報である、請求項１～４のいずれか１項に記載の光沢値算出装置。
6. 前記光沢値算出部は、前記ピークの広がりに対する前記ピークの面積の割合によって表される光沢値を算出する、請求項１～５のいずれか１項に記載の光沢値算出装置。
7. 前記光沢値算出部は、前記ピークの広がりに対する前記ピークの高さまたは面積の割合であり、前記割合を構成する少なくとも１つの要素に対して対数をとるか、またはべき乗することで得られた割合を、前記光沢値とする、請求項１～６のいずれか１項に記載の光沢値算出装置。
8. 前記算出された光沢値を有する画像を表示装置に再現するための信号を生成する出力部を有する、請求項１～７のいずれか１項に記載の光沢値算出装置。
9. 物体に照射されて前記物体で反射してなる反射光の放射強度を互いに異なる複数の受光角度において測定する変角光度計と、
   請求項１～８のいずれか１項に記載の光沢値算出装置と、
   を有する光沢値測定装置。
10. 請求項１～８のいずれか１項に記載の光沢値算出装置と、
    前記光沢値算出装置が算出した光沢値と、前記物体の色度と、を組み合わせて、色空間における前記物体の光沢色を表す刺激値として出力する刺激値出力部と、
    を有する、光沢色の色調定量化装置。
11. 物体に照射した測定光が反射してなる反射光を測定して得られる受光角度に対する明度または反射強度の分布情報を複数の関数にフィッティングし、それぞれの関数における、前記明度もしくは前記反射強度のピークの高さ、または、前記明度もしくは前記反射強度のピークの面積、および前記明度または反射強度のピークの広がりを求める工程と、
    前記それぞれの関数から求められたピークの高さ、ピークの面積およびピークの広がりの値を用いて、前記ピークの広がりに対する前記ピークの高さまたは面積の割合によって表される光沢値を算出する工程と、
    を有し、
    前記明度または反射強度のピークの広がりを求める工程において、下記（１）～（３）のいずれかの範囲内の、前記それぞれの関数における明度または反射強度の高さの積分値、または、前記それぞれの関数における明度または反射強度の高さとベースの高さとの差の絶対値の積分値を、前記ピークの面積として用いる、
    （１）ベースラインに対する増加率が所定のレベル以上になる点であるベーススタートから、ベースラインに対する増加率が所定のレベル以下になる点であるベースエンドまでの範囲、
    （２）いずれも隣接するピークとの間の明度または反射強度が最小となる点である、ピークスタートからピークエンドまでの範囲、
    （３）ピークの半値半幅および半値全幅の範囲
    光沢値算出方法。

Images