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1可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目注）知覚（Perception）、視覚（ Vision or Visual Perception ）、認識（Recognition）2103B1300（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/ 2

可視光（Visible Light）と色（Color：米、Colour:英）　　　　　　　　　基本は「太陽光」と「人の目＋脳」　　光源・太陽・人工光源（電球、　白色ＬＥＤ等） 散乱透過 反射大気、雲 受光部・目＋脳・光検知器　　　　物体・反射：最も多い・透過：ステンドグラス等・散乱：大気、雲等三要素＝光源（Light）＋物体（Object）＋受光部（Photo Receptor or Detector）

注）JISはColourを使用モデル

3可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/ 4

・可視光源としての「太陽」、及び、その受光部としての「人の目＋脳」は　古代から現代に至るまで総合的には基準となる最高性能の光源と受光部である。　本受光部は心理的要素が入るのでまだまだ研究要素がある。・受光部として電子的に発展したのは戦後である。０　基礎 受光部光検知器 信号処理 表示器・LCD定量表示・LED列半定量表示・音表現・振動表現

人の目＋脳電子的受光部 目 脳視神経 注）表示器を知覚するのは結局「人」である　LCD(Liquid Crystal Display) ,LED(Light Emitted Diode)

基礎筋肉・声を出す・腕を動かす

5０　基礎（１）Internetの下記の３資料は必読資料　　　・konicaminolta　色色雑学　　　・色彩入門　ABC of Color　　　・大日精化　色彩知識　　　で検索可ＪＩＳ番号 ＪＩＳ規格表題 重要Ｚ８１０２ 物体色の色名Ｚ８１０５ 色に関する用語Ｚ８１１０ 色の表示方法ー光源色の色名Ｚ８１１３ 照明用語 ◎Ｚ８１２０ 光学用語 ○Ｚ８７０１ 色の表示方法ーＸＹＺ表色系及びＸ10Ｙ10Ｚ10表色系 ○Ｚ８７１５ 色の表示方法ー白色度Ｚ８７１６ 表面色の比較に用いる常用光源蛍光ランプＤ65ー形式及び性能 ○Ｚ８７１７ 蛍光物体色の測定方法Ｚ８７１８ 観測者条件等色度の評価方法Ｚ８７１９ 条件等色指数ー照明条件等色度の評価方法Ｚ８７２０ 測色用の標準の光及び標準光源Ｚ８７２１ 色の表示方法Ｚ８７２２ 色の測定方法ー反射及び透過物体色Ｚ８７２３ 表面色の視感比較方法Ｚ８７２４ 色の測定方法-光源色Ｚ８７２５ 光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法Ｚ８７２６ 光源の演色性評価方法Ｚ８７２９ 色の表示方法ーL*a*b*表色系及びL*u*v*表色系 ○Ｚ８７３０ 色の表示方法ー物体色の色差 ○Ｚ８７４１ 鏡面光沢度ー測定方法Ｚ８７８１ ＣＩＥ測色用標準イルミナントＺ８７８２ ＣＩＥ測色標準観測者の等色関数Ｚ８９０２ キセノン標準白色光源Ｚ９１１０ 照度基準（２）参考資料として下表のJIS規格は重要（術語を知らないと話ができない） 基礎

6放射量（物理量）と測光量（心理量）｛＝測光（白黒）＋測色（カラー） ｝日本語名称 英語名称 標準記号 単位 OUT or IN コメント 日本語名称 英語名称 標準記号 単位 OUT or IN コメント放射束放射パワー radiantfluxradiantpower Φe W OUT IN 光束 luminous flux Φv ｌｍ（ルーメン） OUT IN放射エネルギ radiantenergy Qe J OUT IN 光量 quantity oflight Qv ｌｍ・sec OUT IN放射強度 radiantintensity Ie W/ｓr ＯＵＴ 点光源 光度 luminousintensity Iv cd（カンデラ）=lm/ｓr ＯＵＴ 点光源放射輝度 radiance Le W/(m^2・ｓr) ＯＵＴ 基本量 輝度 luminance*photometricbrightness Lv cd/m^2=lm/(m^2・ｓｒ） ＯＵＴ 基本量放射照度 irradiance Ee W/m^2 ＩＮ 照度 illuminance Ev lx（ルクス）=lm/m^2 ＩＮ放射発散度 radiantexitance*radiantemittance Me W/m^2 ＯＵＴ 面光源 光束発散度 luminousexitance*luminousemittance Mv lm/m^2 ＯＵＴ 面光源放射量と測光量の変換分光放射量から測光量の変換は可測光量から放射量の変換は不可変換式：測光量（右欄）＝分光放射量（左欄）×標準比視感度×６８３(lm/w)を波長(380～780nm)で積分する

放射量(radiant quantities)（物理量を表現）放射測定(radiometry) 測光量(luminous quantities)（人の目に感じる量を表現）測光(photometry)　測色(colorimetry)前修飾語の分光(spectral)がつけられる分光の単位（１／ｍ）、実用単位（1/nm or 1/um)例：分光放射束(W/nm)、分光放射輝度(W/(m^2・ｓr・nm)）分光放射輝度が最も基本的な発光量でこれから全ての発光量の算出可（但し分光放射輝度分布の測定には時間がかかり、絶対校正は困難） 前修飾語の分光がつけられ無い

基礎

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7放射照度、照度、放射発散度、光束発散度放射照度：Ee[W/m^2]あらゆる方向から光が入射する面において、単位面積あたりに入射する放射束[W]放射発散度：Me[W/m^2]あらゆる方向へ光が射出する面において、単位面積あたりから射出する放射束[W]

基礎照度：Ev[lx]あらゆる方向から光が入射する面において、単位面積あたりに入射する光束[lm]光束発散度：Mv[lm/m^2]あらゆる方向へ光が射出する面において、単位面積あたりから射出する光束[lm]注）「光が射出する面」は「透過光」でも良いし、「反射光」でも良い注）太陽光の最高照度は概ね１０万lx

8放射輝度、輝度放射輝度:Le[W/m^2/sr]、輝度：Lv[cd/m^2]あらゆる方向へ光が射出する微小面積dAにおいて、ある方向(m)へ微小立体角dΩに射出する微小放射束dΦe[W]は、 dA・cos(Θ)・dΩに比例するであろう。この比例係数を放射輝度Leと言う。但しΘはdAの法線方向とmとの成す角度である。

dA dΩmΘdΦe[W] =Le[W/m^2/sr]・ dA・cos(Θ)・dΩ撮像装置に入射する放射量は放射輝度に比例する

基礎注）人の目に入射する放射量も　　輝度に比例する

dΦv[lm] =Lv[cd/m^2]・ dA・cos(Θ) 放射輝度と輝度の変更点・放射束dΦe[W]→光度dΦv[cd]・ dA・cos(Θ)・dΩ→ dA・cos(Θ)・放射輝度Le→輝度Lv

9Coffee Break：立体角（Solid Angle）[単位はsrで示すが無次元量である]

点P 面積：dS*面積：dS=dS*×cos(θ)

距離：Rθ立体角：dΩ点Pから距離Rにある微少平面（面積dS*）の張る微少立体角dΩは、点Pを中心とする半径Rの球面へ面積dS*を投影した微少平面（面積dS）とすると下式で表される* 2 2cos( )dS dSd R R

点Pから物体S*の張る立体角Ωは、物体S*を含む半径Rの任意の球面を考え、点Pから幾何光学的な点光源を発した時にできるその物体の球面への影の面積をSとすると下式で表される。ΩはRによらず一意に定まる。2SR 微少平面 一般注）・全空間は４πｓｒ。　　 ・１ｓｒは６５．５度の扇をぐるっと　　 　回転した時の立体角に等しい。

基礎

10カンデラ（Candela：cd）、ルーメン（Lumen:lm）、ルクス（Lux:lx）（人の目に感じる視覚量を表す。カンデラが基本で他の量はそれから導出する。）１　１カンデラは周波数540×10^12Hz（波長555nm）の単色光を放出する光源の　　放射強度が1/683[W/sr]である方向における光度。　　　　別定義（古い定義だが分かり易い）　　１気圧において、面積1/600,000[m^2](≒直径1.46mm)の白金の凝固点（2042K）から　　垂直方向へ放出する黒体輻射の光度。２　1lm=1cd×1sr1lx=1lm/m^2780 5380780 5380 202 751 1( ) ( , 2042 ) [ ]6 10 680.21 1( ) ( , 2041 ) [ ]6 10 684.31.191 10( , )[ ] 1.438 10[ ] (exp 1)[ ] [ ]nm enmnm enme V L K d W srV L K d W srWL T m sr nm nm nm T K 直径：1.46mm温度：2042Kの黒体 １cdの光源

同じ距離から見ると、同じ明るさに見える基礎

注）・V(λ)は標準比視感度。　　・光度標準電球はJIS-C７５２６に規定。　　・km=683[lm/w]は良く使われる。黒体輻射の式

1120 752042 )1.191 10( , ) 1.438 10[ ] (exp 1)[ ]2042e KL T nm nm K 黒体輻射（

標準比視感度：V(λ)波長（nm）

標準比視感度係数黒体輻射（W/m̂2srnm）　黒体輻射目盛り×５０カンデラ（Candela：cd）の計算 基礎

12照度計と分光放射照度計（例）照度計 分光放射照度計　　（ウシオ電機：USR-40）価格：ひと声１０万円 価格：ひと声数百万円

照度は人の目に感ずる明るさを示し、（分光）放射照度は物理量を表す 基礎

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13視覚０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目

可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/ 14

MDED(Minimum Detectable E Deference：最小検出可能輝色差）MRED(Minimum Resolvable E Deference：最小分解可能輝色差)人の色の知覚・認識が入る　　　　　同じ色でも　　　　　　　　・光源の違い　　　　　　　　・背景の違い　　　　　　　　・方向の違い　　　　　　　　・表面状態の違い　　　　　　　　・大きさ（視野）の違い　　　　　　　　・観測者の違い　　　　　で色が違って見える人間のカラー画像認識について：MDED,MRED注）・MDTD、MRTD、MDED、MREDは人間の認識が入る。　　　その他は計測器で測定可能（誰でも同じ結果がでる）。　　・MDTD、MRTDは赤外線撮像装置で扱う「白黒」の世界であり、　　　MDED、MREDは可視撮像装置で扱う「カラー」の世界である。 視覚

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放射、測光、測色、観測者の関係（放射測定：Radiometry、測光：Photometry、測色：Colorimetry　と　標準観測者：Standard Observer)日本語名称 英語名称 標準記号 単位 OUT or IN コメント 日本語名称 英語名称 標準記号 単位 OUT or IN コメント放射束放射パワー radiantfluxradiantpower Φe W OUT IN 光束 luminous flux Φv ｌｍ（ルーメン） OUT IN放射エネルギ radiantenergy Qe J OUT IN 光量 quantity oflight Qv ｌｍ・sec OUT IN放射強度 radiantintensity Ie W/ｓr ＯＵＴ 点光源 光度 luminousintensity Iv cd（カンデラ）=lm/ｓr ＯＵＴ 点光源放射輝度 radiance Le W/(m^2・ｓr) ＯＵＴ 基本量 輝度 luminance*photometricbrightness Lv cd/m^2=lm/(m^2・ｓｒ） ＯＵＴ 基本量放射照度 irradiance Ee W/m^2 ＩＮ 照度 illuminance Ev lx（ルクス）=lm/m^2 ＩＮ放射発散度 radiantexitance*radiantemittance Me W/m^2 ＯＵＴ 面光源 光束発散度 luminousexitance*luminousemittance Mv lm/m^2 ＯＵＴ 面光源放射量と測光量の変換分光放射量から測光量の変換は可測光量から放射量の変換は不可変換式：測光量（右欄）＝分光放射量（左欄）×標準比視感度×６８３(lm/w)を波長(380～780nm)で積分する放射量(radiant quantities)（物理量を表現）放射測定(radiometry) 測光量(luminous quantities)（人の目に感じる量を表現）測光(photometry)　測色(colorimetry)

前修飾語の分光(spectral)がつけられる分光の単位（１／ｍ）、実用単位（1/nm or 1/um)例：分光放射束(W/nm)、分光放射輝度(W/(m^2・ｓr・nm)）分光放射輝度が最も基本的な発光量でこれから全ての発光量の算出可（但し分光放射輝度分布の測定には時間がかかり、絶対校正は困難） 前修飾語の分光がつけられ無い放射量と測光量　物理量　　　　　　人の目（脳も含む）に感じる量（＝視覚量）　　左の両量を結び付ける人 視覚白黒の世界 カラーの世界

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測光：Photometry（放射測定：Radiometry、測光：Photometry、測色：Colorimetry　と　標準観測者：Standard Observer)・CIE(Commission International de l’Eclaige：国際照明委員会）が 1924年に「標準比視感度」を制定する方法１　多くの人の目（＋脳）の最も明るく感じる波長を見つける 　　　　　555nm２　交照測光法（フリッカ法：約15Hz）で異なる波長の光の感度を測定３　多くの人（数十人程度）のデータを平均する　　　　　　　　 　標準比視感度単色光（555nm,10nm、放射束(w)一定）完全拡散板 波長可変単色光（幅：10nm、放射束可変）交互に照射しチラツキが最小になるように波長可変光の放射束（Ｗ）を変化波長波長可変光のＷ 555nm 1 x ・多くの人のデータを　平均し1/x する・標準観測者とは　平均値の目の感度　を持つ人　（測光標準観測者）感度の人によるバラツキは少ない

標準比視感度V(λ)視覚

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波長(nm) 標準比視感度380 0390 0.0001400 0.0004410 0.0012420 0.004430 0.0116440 0.023450 0.038460 0.06470 0.091480 0.139490 0.208500 0.323510 0.503520 0.71530 0.862540 0.954550 0.995555 1560 0.995570 0.952580 0.87590 0.757600 0.631610 0.503620 0.381630 0.265640 0.175650 0.107660 0.061670 0.032680 0.017690 0.0082700 0.0041710 0.0021720 0.00105730 0.00052740 0.00025750 0.00012760 0.00006770 0.00003780 0.000015

標準比視感度V(λ) or Vλ：白黒の世界Peak:555nm 視覚積分値：106.86nm実質的には可視光は400～700nmと見て良い 18

測色：Colorimetry(1)（放射測定：Radiometry、測光：Photometry、測色：Colorimetry　と　標準観測者：Standard Observer) CIE(Commission International de l’Eclaige：国際照明委員会）が 1931年に「CIE1931 XYZ表色系」を制定する方法　１　ｒ , ｇ , ｂの基準光の強さを変化させ、被測定光と人の片目（視野：２度）によりColor Matching　　　させ、その時のｒ , ｇ , ｂのW 数を記録する　２　多くの人（数十人程度）を被験者とし、その平均値を取り、規格化する　　　　　　　　　 　　　rgb等色関数（rgb-Color Matching Function）700nm546.1nm435.8nm 被測定光・連続光・単色光(5nm)・波長可変・放射束(W)一定基準光・連続光・単色光(5nm)・波長一定・放射束(W)可変( ) , ( ) , ( )b g r 　 　

被測定光に赤を加えなければMatchingしない領域これと同じ感度を持つ人をCIE1931測色標準観測者と言う注）本r,g,bとCRTの　　 RGBは異なる視野：２度

視覚積分球

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19780380780380780380 ( ) ( )( ) ( )( ) ( )nmm enmnmm enmnmm enmX k I x dY k I y dZ k I z d 　　　

測色：Colorimetry(2)（放射測定：Radiometry、測光：Photometry、測色：Colorimetry　と　標準観測者：Standard Observer)・r , g , b 表色系では負の数が出る 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・輝度が標準比視感度になるように規格化する：・係数が全て正になるように座標変換する　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　XYZ表色系( )( )Xx X Y ZYy X Y Z ( )eI 分光放射強度の色は何色？ x-y色度図標準比視感度V(λ)と同じ逆は無数の解有り 13X Y Zx y White　Point視覚( ) 0.17697 ( ) 0.8124 ( ) 0.010636 ( )V r g b

20標準観測者:Standard Observer

CIE測光標準観測者もCIE1931測色標準観測者も数十人程度のデータ収集から目の感度を　　求めており、性別、人種、年齢、精神・肉体状態等の幅広いデータは網羅していない１　測光：測光標準観測者(Photometric Standard Observer)；JIS-Z8113(1998)-01026・1924年以来全世界で使用されており、不具合は生じていない。　 　・明所視(Photopic)の比視感度に暗所視(Scotopic)の比視感度が追加された程度。　　 ・CIE1924測光標準観測者とCIE1924は通常付けない（落ち着いているから）。２　測色：測色標準観測者(Colorimetric Standard Observer);JIS-Z8113(1998)-03056　　・1931年以来著しい不具合は生じていない。　　　　　　　　　　　　　　　　　（現在でもCIE1931-XYZ表色系は使用されており基本になっている）　　 ・新たにCIE1964測色補助標準観測者（10度視野）が制定されている。;JIS-Z8113(1998)-03057・しかしながら、表色系の改良は続けられており、多くの表色系が提案されている。　　　例）Ｌ*ａ*ｂ*表色系、Ｌｕｖ表色系、ＵＣＳ表色系、ハンタＬａｂ表色系、マンセル表色系etc.性別、人種、年齢等に関わりなく、目については測光、測色ともバラツキは少ないと考えて良い　∵有名な芸術作品（モナリザ等）は誰が鑑賞しても、明暗、色合等の評価は人類共通である　　　　　　　　　　　　（一方、裸眼視力、身長、体重等はバラツキが大きい）　普通の人が普通の状態なら誰でも測光、測色の標準観測者になれる（普通の人はメートル原器、Kg原器等に匹敵する第１次標準器になれる）

注）・測光も測色も目を動かさないで片目を使い、ほぼ同時かつ同一視野で比較する。記憶は頼りにならない。　　・表色系は色空間（色度図）と等色関数とで構成される。視覚業界、団体、組織等で各自決めている

注）メートル原器は　　現在廃止

21標準観測者:Standard Observerの視覚のバラツキ　　　JIS-Z8718(1990)による

Stiles の20人の観測者の10度視野等色関数 10度視野における標準観測者（実線）と偏差基準観測者（破線）注）面積は全て同じ780 780 780380 380 380( ) ( ) ( ) 106.86nm nm nmnm nm nmx y z nm 視覚「バラツキが少ない」とは正常者と色覚異常者の中間の人は居ないとも言える

22Coffee Break(周辺光による色の認識）

引用：「色を認識するネットワークモデル」 by 岡嶋克典：応用物理、Vol.72,No11,p1421(2003)同じ黄色なのに周辺色により、色が違って見える NRC（カナダ国立研究所）の色彩計（男性２人で１年かけて、データ収集）

結果：周辺色による色の認識の違いが有る「色」については1931年から70年以上経つが、まだ研究要素有り。∵心理的要因が入るため視覚

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Coffee Break（モルフォチョウの羽根：規則性と不規則性の共存）

引用:「モルフォチョウの青い輝きの仕組みと再現発色基板」by吉岡伸也,etal：応用物理Vol.73,No7,p939(2004)モルフォチョウの羽根の光学顕微鏡写真 再現発色基板ガラス基板に電子線でエッチング誘電体多層膜（TiO2,SiO2)を蒸着　　白色光の反射パターン（殆ど「色もパターン」も再現） 基板に上から白色光をあて上から見た色（角度により　色が変化）しかしながら「ツヤ」の再現はまだ出来ない　　（ツヤの計測器は今のところ人のみ）モルフォチョウの角度特性再現

視覚

24カラーマネジメント：Color Management（カラーの歴史：人工色）　｛自然色：リンゴ、レモン、紅葉、虹、オーロラ等｝・壁画、陶器、ガラス、染色等色付け　　　　　 ・花火（化学反応）、ネオンサイン（放電現象）　 　 ・塗装（カラーペンキ：塗装語）　　　　　 ・カラーフィルム、カラー写真（写真語）　 　・カラー印刷（印刷語：ＣＭＹ）　 　・カラーテレビ（テレビ語）　Ｃ Ｃ Ｄ、Ｃ Ｒ Ｔ、Ｌ Ｃ Ｄ、Ｐ Ｄ Ｐ　 　・ 最近はパソコンが主流となり、　　　　　　カラープリンタ（プリンタ語：トナー、インク）、　　　　　　カラースキャナ（スキャナ語）、　　　　　　デジタルカメラ（デジタルカメラ語）、　　　　　　ＬＣＤプロジェクタ（プロジェクター語）、　　　　　　大型野外ディスプレイ（LED)等 ・コンピュータグラフィクスによるアニメの制作・愛称「ドミノ」：ＣＲＴ上で編集した色付けが　そのままスクリーン上で表示される事が　保証されている（世界で数台しかない）　　　　Ref)読売新聞どんなディバイスでも、共通の色を出したい

発色材　・粒子（顔料）　・動植物色素（染料）　・原子スペクトル　・感光剤　・インク（顔料、染料）　・光学フィルタ　・蛍光体　・半導体カラーマネジメント：「色」は昔も今も「人の目」だけで認識できる 視覚カラーマネジメント（カラーマネジメントの一例）注）表色系は使用する業界、団体、　　組織等で各自決めている。 DLP(Digital Light Processing) or DMD(Digital Micromirror Device)のプロジェクターを使用？

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25心理物理学:Psychophysics心理物理学・「色」の最終評価は（人の目＋脳）になる。・しかしながら、何時でも、何処でも、誰でも、同じ条件で測定すると同じ結果　となるような方法が望ましい。・人の目＋脳（＝心理量）を物理的な量に翻訳したい。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　→電子的測定器が作れる。・この分野を（視覚）心理物理学と言う。

視覚・その他、聴覚、臭覚、味覚、触覚あるが、科学的検討が十分にされているのは聴覚である。　臭覚、味覚はまだまだ先の先の話。・到達距離が長い順は：視覚（数１０ｋｍ以上）→聴覚（数百ｍ）→臭覚（数十ｍ）→味覚（０ｍ）。・芸術作品で鑑賞できるのは視覚、聴覚のみ（時間変化無いから）。・臭覚、味覚も研究が進み、言葉（数値）で伝達できれば芸術作品になる。　（一流シェフが作った芸術的な料理も、１晩たてば味も匂いも変わる。） 26

表色系（Colorimetric System or Color System）の代表例ひょうしょくけい＝｛色空間（３次元:Color Space）、色度図（２次元： Chromaticity Diagram or Color Diagram ） ｝　　　　　　　＋等色関数（Color Matching Function）表色系 顕色系（Color Appearance System） ・マンセル表色系　　・色票を使用（等色関数は無い）・視覚的、経験的表現　　・減法混色（Subtractive Mixture）を原理　　・絵具の混合（多くの絵具を混ぜると黒くなる）混色系（Color Mixing System） ・CIE-RGB表色系（物理的表色系）・CIE1931-XYZ表色系（数学的表色系）・CIE1976-L*a*b*表色系　　・等色関数を有する・数量的（定量的）、科学的表現　　・色空間（色度図）必要　　・加法混色（Additive Mixture）を原理　　・光の混合（多くの光を混ぜると白くなる）視覚

注）表色系は使用する業界、団体、　　組織等で各自決めている。

27色相明度L彩度C 鮮やか 明るいマンセル表色系（Munsell Color System）・Albert H. Munsell（米国の画家）が1905年に報告・アメリカ光学会が修正マンセル表色系を1943年に報告・数量的（定量的）でなく、視覚的表現（色票が必要）・色空間は出っ張りが多いい

　　・色票（カラーブック、カラーチャート）　　　を使用（等色関数は無い）　　・減法混色（Subtractive Mixture）を原理　　・絵具の混合（多くの絵具を混ぜると黒くなる）マンセルの明度はValueL*a*b*の明度はLightness

HueChromaSaturation マンセル色空間（Munsell Color Space）視覚

28CIE-RGB表色系（物理的表色系）（１）：概要CIE-rgb等色関数（CIE-rgb-Color Matching Function）( ) ( ) ( )b g r 　　 　　 　 色度図(Chromaticity Diagram)

注）色データ無し視覚

波長（nm）等色関数の値注）本r,g,bと良く使われるCRTの RGB等とは異なる注）原光源の波長では他の２光源は零： r=g=0 at 435.8nm、 r=b=0 at 546.1nm、 g=b=0 at 700nm

29CIE-RGB表色系（物理的表色系）（２）：等色関数の性質780 780 780380 380 380780 780 780380 380 380( ) ( ) ( ) 106.86 , 683[ ]( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( )nm nm nm mnm nm nmnm nm nmm m mnm nm nmr d g d b d nm k lm WR k I r d G k I g d B k I b d 　　　e e e

完全拡散反射板 [ ] : 700[ ] : 546.1[ ] : 435.8R cd nmG cd nmB cd nm( )[ ]eIW sr nm　 光源の距離は全て同じ→Color Matchingする目視覚分光放射強度の色は何色

注）光源は全て点光源とする 30波長(nm) r g b 波長(nm) r g b 波長(nm) r g b380 0.000268 -0.00014 0.006567 515 -0.52875 0.862466 0.104115 650 0.574437 0.006575 -6.8E-05385 0.000198 -5.9E-05 0.010607 520 -0.52347 0.987082 0.069018 655 0.443983 0.003727 -3.9E-05390 0.000434 -0.00024 0.020305 525 -0.47879 1.080052 0.046967 660 0.335235 0.002059 -2.2E-05395 0.000848 -0.00042 0.03657 530 -0.40123 1.14805 0.031027 665 0.246605 0.001179 -1.2E-05400 0.001673 -0.00077 0.068593 535 -0.3005 1.191394 0.018064 670 0.177978 0.000619 -6.6E-06405 0.00274 -0.00131 0.111326 540 -0.17812 1.212992 0.00825 675 0.129589 0.000328 -3.6E-06410 0.004707 -0.00229 0.209517 545 -0.0346 1.214192 0.001268 680 0.095423 0.000139 -1.6E-06415 0.007727 -0.00388 0.375088 550 0.128692 1.196775 -0.0033 685 0.067127 2.52E-05 -4E-07420 0.012031 -0.00623 0.652181 555 0.311709 1.163097 -0.00599 690 0.046325 2.2E-06 -1.2E-07425 0.015002 -0.00802 1.049671 560 0.511878 1.113356 -0.00731 695 0.032251 -9.1E-06 2.3E-08430 0.012355 -0.00672 1.399657 565 0.725534 1.046633 -0.00785 700 0.023281 -2.5E-05 1.99E-07435 0.002035 -0.00121 1.639398 570 0.94758 0.965518 -0.00764 705 0.016553 -3.6E-05 3.31E-07440 -0.01479 0.008446 1.764653 575 1.170649 0.871865 -0.00699 710 0.011832 7.47E-06 -1E-07445 -0.03798 0.0214 1.800381 580 1.385907 0.769077 -0.00606 715 0.00835 2.74E-05 -3E-07450 -0.06855 0.038295 1.789604 585 1.581506 0.660357 -0.00526 720 0.005961 -6.8E-05 6.7E-07455 -0.10579 0.059089 1.761111 590 1.747604 0.551171 -0.00446 725 0.004102 -3.2E-05 3.13E-07460 -0.14747 0.083931 1.685204 595 1.87521 0.446921 -0.00351 730 0.002862 -8E-06 7.5E-08465 -0.18776 0.111687 1.542399 600 1.945598 0.352922 -0.00276 735 0.002006 5.54E-05 -5.6E-07470 -0.22223 0.143426 1.299151 605 1.963997 0.269881 -0.00212 740 0.001476 -7.5E-05 7.58E-07475 -0.25262 0.179887 1.050602 610 1.919658 0.201001 -0.00173 745 0.001003 2.77E-05 -2.8E-07480 -0.2791 0.221183 0.818974 615 1.823303 0.145914 -0.00128 750 0.00062 -1.2E-05 1.19E-07485 -0.30306 0.266305 0.619731 620 1.678647 0.103319 -0.00085 755 0.000383 3.96E-05 -4E-07490 -0.32856 0.321499 0.466649 625 1.488932 0.070788 -0.00062 760 0.000383 3.96E-05 -4E-07495 -0.36245 0.392656 0.3529 630 1.281442 0.047053 -0.00048 765 0.000236 -5.2E-05 5.2E-07500 -0.40531 0.482349 0.269873 635 1.086833 0.03036 -0.00031 770 0.000236 -5.2E-05 5.2E-07505 -0.45886 0.598584 0.208396 640 0.902214 0.018877 -0.00019 775 0.000236 -5.2E-05 5.2E-07510 -0.50302 0.726735 0.152456 645 0.729249 0.011257 -0.00012 780 0 0 0小計 -3.61754 3.624178 21.16156 小計 22.76069 17.73237 0.209878 小計 2.228474 0.014433 -0.00015合計 21.371 21.371 21.371

CIE-RGB表色系（物理的表色系）（３）：等色関数の数表　　　　　　　　　　　　　　　　（青数字：最大値、赤数字：最小値、緑数字：零）注） r=g=0 at 435.8nm、 r=b=0 at 546.1nm、 g=b=0 at 700nm 積分値：21.371×5nm=106.86nm

視覚

6

31CIE-RGB表色系（物理的表色系）（４）：等色関数図

波長（nm）等色関数の値 ( )b ( )g 　 ( )r 　

( ) 0.17697 ( ) 0.8124 ( ) 0.010636 ( )V r g b 積分値：21.371×5nm=106.86nm視覚780380780380780380 ( )( )( )106.86nmnm nmnmnmnmr dg db dnm

注） r=g=0 at 435.8nm、 r=b=0 at 546.1nm、 g=b=0 at 700nm 32CIE-RGB表色系（物理的表色系）（５）：等色関数図（非規格化）　　　　　　　　　　　（表のr(λ), g(λ),b(λ)値を ５．６５０７８で割った値）等色関数の値 波長（nm）

( ) ( ) 5.65078b b ( ) ( ) 5.65078g g 　 ( ) ( ) 5.65078r r 　( ) ( ) 4.5907 ( ) 0.0601 ( )V r g b 注）本図は文献で多く見る 積分値：18.91nm

視覚780380780380780380 ( )( )( )18.91nmnm nmnmnmnmr dg db dnm

33注） r=g=0 at 435.8nm、 r=b=0 at 546.1nm、 g=b=0 at 700nm

CIE-RGB表色系（物理的表色系）（６）：等色関数図( ) ( ) ( ) 1Raw Raw Rawr g b 34

CIE1931-XYZ表色系（数学的表色系）（１）：概要xyz等色関数（CIE1931-xyz-Color Matching Function）( ) ( ) ( )z y x 　　 　　 　 色度図(Chromaticity Diagram) 視覚注）　　　　　　　　　　　　：仮想的光源( ) ( ) ( )z y x 　　 　　 　波長（nm）

等色関数の値

35CIE1931-XYZ表色系（数学的表色系）（２）：等色関数の性質

780 780 780380 380 380780 780380 380 38( ) 0.17697 ( ) 0.8124 ( ) 0.010636 ( )( ) ( ) , (555 ) 1( ) ( ) ( ) 106.86( ) ( ) , ( ) ( ) , ( ) ( )nm nm nmnm nm nmnm nmm m mnm nmV r g bV y y nmx d y d z d nmX k I x d Y k I y d Z k I z d 　　　　e e e7800, , nmnmX Yx y YX Y Z X Y Z 完全拡散反射板 Color Matchingする目可変NDフィルター 白色光源：光度Y[cd]xy色度図から切り抜いた紙

注）NDフィルター（Neutral Density Filter）＝灰色フィルター 正確にはxyYで表示する視覚( )[ ]eIW sr nm　分光放射強度の色は何色

36波長(nm) x y z 波長(nm) x y z 波長(nm) x y z380 0.0014 0 0.0065 515 0.0291 0.6082 0.1117 650 0.2835 0.107 0385 0.0022 0.0001 0.0105 520 0.0633 0.71 0.0782 655 0.2187 0.0816 0390 0.0042 0.0001 0.0201 525 0.1096 0.7932 0.0573 660 0.1649 0.061 0395 0.0076 0.0002 0.0362 530 0.1655 0.862 0.0422 665 0.1212 0.0446 0400 0.0143 0.0004 0.0679 535 0.2257 0.9149 0.0298 670 0.0874 0.032 0405 0.0232 0.0006 0.1102 540 0.2904 0.954 0.0203 675 0.0636 0.0232 0410 0.0435 0.0012 0.2074 545 0.3597 0.9803 0.0134 680 0.0468 0.017 0415 0.0776 0.0022 0.3713 550 0.4334 0.995 0.0087 685 0.0329 0.0119 0420 0.1344 0.004 0.6456 555 0.5121 1 0.0057 690 0.0227 0.0082 0425 0.2148 0.0073 1.0391 560 0.5945 0.995 0.0039 695 0.0158 0.0057 0430 0.2839 0.0116 1.3856 565 0.6784 0.9786 0.0027 700 0.0114 0.0041 0435 0.3285 0.0168 1.623 570 0.7621 0.952 0.0021 705 0.0081 0.0029 0440 0.3483 0.023 1.7471 575 0.8425 0.9154 0.0018 710 0.0058 0.0021 0445 0.3481 0.0298 1.7826 580 0.9163 0.87 0.0017 715 0.0041 0.0015 0450 0.3362 0.038 1.7721 585 0.9786 0.8163 0.0014 720 0.0029 0.001 0455 0.3187 0.048 1.7441 590 1.0263 0.757 0.0011 725 0.002 0.0007 0460 0.2908 0.06 1.6692 595 1.0567 0.6949 0.001 730 0.0014 0.0005 0465 0.2511 0.0739 1.5281 600 1.0622 0.631 0.0008 735 0.001 0.0004 0470 0.1954 0.091 1.2876 605 1.0456 0.5668 0.0006 740 0.0007 0.0002 0475 0.1421 0.1126 1.0419 610 1.0026 0.503 0.0003 745 0.0005 0.0002 0480 0.0956 0.139 0.813 615 0.9384 0.4412 0.0002 750 0.0003 0.0001 0485 0.058 0.1693 0.6162 620 0.8544 0.381 0.0002 755 0.0002 0.0001 0490 0.032 0.208 0.4652 625 0.7514 0.321 0.0001 760 0.0002 0.0001 0495 0.0147 0.2586 0.3533 630 0.6424 0.265 0 765 0.0001 0 0500 0.0049 0.323 0.272 635 0.5419 0.217 0 770 0.0001 0 0505 0.0024 0.4073 0.2123 640 0.4479 0.175 0 775 0.0001 0 0510 0.0093 0.503 0.1582 645 0.3608 0.1382 0 780 0 0 0小計 3.5832 2.529 20.9863 小計 16.6918 18.436 0.3852 小計 1.0964 0.4061 0合計 21.371 21.371 21.371CIE1931-XYZ表色系（数学的表色系）（３）：等色関数の数表　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（青数字：最大値）Ref) JIS Z 8701 積分値：21.371×5nm=106.86nm

視覚

7

37波長（nm）等色関数の値CIE1931-XYZ表色系（数学的表色系）（４）：等色関数図( )z ( )y ( )x 　

積分値：21.371×5nm=106.86nm視覚780380780380780380 ( )( )( )106.86nmnm nmnmnmnmx dy dz dnm

38( ) ( )0.49 0.31 0.2( ) 0.17697 0.81240 0.01063 ( )0 0.01 0.99( ) ( )x ry gz b ( ) ( )2.36461 0.89654 0.46807( ) 0.51517 1.42641 0.08876 ( )0.0052 0.01441 1.0092( ) ( )r xg yb z 各行の項を加えると１になる各行の項を加えると１になる

注）・各種の等色関数が有るが必ずしも「各行の項を加えると１になる」は成立しない。　　 ・上記二つの行列をかけると当然単位行列になる。

CIE-RGB表色系とCIE1931-XYZ表色系の変換行列と白色点White Point ( ) .1313eI ConstR G B r g bX Y Z x y z　 λ⇒ == = ⇒ = = == = ⇒ = = = 780 780 780380 380 380780 780 780380 380 380( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )106.86nm nm nmnm nm nmnm nm nmnm nm nmr d g d b dx d y d z dnm 変換行列の特性で全ての積分は同じ値になる( ) 0.17697 ( ) 0.8124 ( ) 0.010636 ( )V r g b ( ) ( ) 5.65078( ) 4.5907 ( ) 0.0601 ( )V Vr g b 　　　 非規格化、文献で良く見る式

視覚

39Ref)konicaminolta　色色雑学

CIE-1976L*a*b*表色系（CIELAB）（１）・色差を表現　　　　・マンセル表色系と相性が良い 33 33 3(0,255)*(0,100) *( 134, 220) *( 140,122)* 116 16167.787 116* 500 7.787( )* 200 7.787( ): , , 0.00885

WWW WW WW WW WW W WXYZL a bXXL XXX YX Ya X YX YY ZY Zb Y ZY ZX Y ZUpper Row X T Z

　 6:Lower Row otherwise　Xw,Yw,Zwは同一照明下での完全拡散板の座標値a*軸b*軸L*軸 L*a*b*等色関数（L*a*b*-Color Matching Function）L*a*b*色空間（L*a*b* Color Space） 視覚

40CIE1976-L*a*b*表色系（CIELAB）（２）

1 2 2 2 2 2*( ) : tan , ( ) : * * , * * **bHue H Chroma C a b E L a ba 色相 　　彩度 　　色差:Ref)konicaminolta　色色雑学角度で色を表す（色相）外に行くほど鮮やか（彩度）

L*=50で切ったa*-b*面 （a*,b*≠0） 視覚

41CIE1976-L*a*b*表色系（CIELAB）（３）L*軸を含む面で切ったL*-a*面a*=b*=0→無彩色（L*=0:真黒、L*=50:灰色、L*=100：真白）:L*が大きいほど明るい（明度）

a*軸L*軸

L*=0：真黒L*=100：真白L*=50：灰色 鮮やかな赤くすんだ赤くすんだ緑鮮やかな緑 白っぽい赤黒っぽい赤

白っぽい緑黒っぽい緑

視覚

42視覚簡単な色差計（例）

Ref)KonicaMinolta製CRー１０（約¥26万）白紙を基準として計測、次に色紙を計測すれば、　　CIE LabのΔL*, ΔE*,a*,b*が表示。・ΔL*→明るさの変化・ΔE* →輝色差の変化・a*,b* →色　が判明する。もし呈色反応がΔL*の変化だけで判別できれば単素子白黒検知器で良い。

8

43０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目

可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/ 44

（２）光検知器　　　 ・２次元FPA(Focal Plane Array)・CCD型(Charge Coupled Device)・CMOS型(Complimentary Metal Oxide 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Semiconductor)　　　 ・RGBフォトダイオード（RGB-Photo Diode）光検知器の内容

45　Pre-Amp（電荷→電圧）可視 :　Photo Diodeも電荷転送部もPre-AmpもSiで可能　　　　　Monolithicで製造可　　　　　　　Siの微細加工技術を応用して各種の方式がある光検知器２次元FPA-CCD型・フォトダイオードより発生した電荷をコンデンサーに蓄積。・蓄積した電荷を行と列で順次移動させ、２次元情報を１次元的に取り出す。・電荷移動に時間、電力が必要。・電流で信号を取り出すと言える。

Ref)浜松ホトニクス１受光部　（２）光検知器：２次元FPA-CCD型（例）

46１受光部　（２）光検知器：２次元FPA-CMOS型（例）

Ref) Wikipedia２次元FPA-CMOS型　・フォトダイオードより発生した電流を単セルごとに電圧に変換。　・電圧情報を電子スイッチにより行と列で順次１次元的に取り出す。　・非常に多くのActive素子（FET,Tr）から成り、高い製造技術が必要。　・画素数１０００万以上のクラスは全てCMOS型。・CCD型に比べ新しい素子。　・CCD型に比べ読み出し速度は高速、かつ省電力。　・電圧で信号を取り出す。　　　　　　　　　単セルの構成（単セルだけでも数個のトランシスターから成る） FPAの構成 光検知器

注）CMOS(Complimentary Metal Oxide Semiconductor)

47１受光部　（２）光検知器：RGBホトダイオード（例）

外形：4×4mm検知部：2mmΦRef)浜松ホトニクス：S9032-02波長特性外形 光検知器

48１受光部　（２）光検知器：RGBホトダイオード（例）

Ref)浜松ホトニクス：S9032-02光検知器

9

49光起電力効果=PV効果（Photo Voltaic Effect）：P/N接合必要　　　　　　　　　　：入射光により、電圧（電流）が発生する。　　　　　　　　　　　（通称：フォトダイオード(Photo Diode)）現象論的原理 I VDiodeのI-V特性　光Φ(W) V Φに比例して下に平行移動Φ=0　光Φ(W) V

Ｐ　　ＮＡＡ Ｐ　Ｎ Φ＝大＋方向

Ⅰ象限Ⅱ象限Ⅲ象限 Ⅳ象限光電流(Diode内）（Ⅲ,Ⅳ象限）光電子(Diode内)（Ⅲ,Ⅳ象限）アース

Ｐ／Ｎは通常薄膜である 光検知器50

光起電力効果=PV効果（Photo Voltaic Effect）：P/N接合必要　　　　　　　　　　：入射光により、電圧（電流）が発生する。　　　　　　　　　　　（通称：フォトダイオード(Photo Diode)）信号取出回路 I VDiodeのI-V特性・Φ（Ｗ）：入射放射束Φに比例して下に平行移動Φ=小電圧を取り出す VＡ電流を取り出す 光光逆バイアスをかける Ａ光：負荷直線（抵抗∞）：負荷直線（抵抗ゼロ）：負荷直線（抵抗有り）・ 電圧はΦに比例しない・PVでなくPhoto Currentである

注）光起電力は電圧が発生すると考えるより、電流が発生すると考えた方が良い。・高速応答になる・ノイズが増加する・電流はΦに比例・ノイズは非常に少ないΦ=大 E(V)E(V)　光Φ(W) Ｐ　Ｎ－－－＋＋＋ 光検知器

51－＋Rf[Ω]アース光 Photo Current：Ｉｄ[A]Id ＋出力：Vo[V]=Rf[Ω]×Id[A]OP Amp－＋Rf[Ω]アース光 Photo Current：Ｉｄ[A]Id －出力：Vo[V]=－Rf[Ω]×Id[A]OP AmpPhoto Diode OP Ampからの出力電圧（V0)とFeed Back抵抗（Rf）からPhoto Current Idが求まる。注）上記どちらの回路でもＯＫ

フォトダイオードの具体的回路（Circuit of Photo diode）　　　　　　　　　　　　　　　（OP-Amp使用）52

０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception

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53

黒体輻射（太陽光は5780Kの黒体輻射と見なして良い）可視 中赤 遠赤大気圏外 太陽光

54地上における物体の太陽光反射と赤外線放射 太陽光

通常照度Spectral Radiance[W/m̂2・sr・nm]

Wave Length[200nm～20,000nm]最高照度 太陽光の反射率0.15の物体からの分光放射輝度温度２０℃、放射率0.85の物体からの熱分光放射輝度可視光は昼と夜で８桁の照度の差あり ・赤外は昼と夜で殆ど　放射輝度の変化無し・１万ｌｘ近い放射輝度　を放出している注）星天の夜：0.001lx満月の夜：0.1lx

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55照度(Lx)と分光放射照度(W/m^2/nm)の関係照度＝６８３（ｌｍ／Ｗ）×分光放射照度×標準比視感度（Ｖλ）を波長(380～780nm)で積分

可視領域（380～780nm）太陽光

56０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目

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57２　光源　　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）

小型人工光源 　電球系（黒体輻射）・消費電力：大・点光源白色LED系・消費電力：小・点光源蛍光灯系・消費電力：中・インバータ必要・線光源LED(Light Emitted Diode),LCD(Liquid Crystal Display) 豆球・懐中電灯・低輝度・連続スペクトルハロゲン電球・懐中電灯・高輝度・連続スペクトル単素子LED＋蛍光体・連続スペクトル有３素子LED・３本のスペクトル極細冷陰極管・LCD用バックライトに使用・連続スペクトル有

人工光源58

ハロゲン電球（Halogen Lamp ）・タングステンフィラメント電球に電流を多く流し、高温にした高輝度電球。・寿命が短くなるのを防ぐため、窒素、アルゴン等の不活性ガスだけでなく、　ハロゲン（沃素：I　or 臭素：Br）も封入する。・ハロゲンサイクルにより、高温でも長寿命になる。・スペクトルは黒体輻射とほぼ同じ。 （ハロゲンは希薄のためその吸収スペクトルは観測されない）ハロゲンサイクル　・高温のためタングステンフィラメントは蒸発し、細くなる。　・蒸発したタングステンはガラス面に蒸着し、ガラス面は黒ずむ。　・蒸着したタングステンはガラス面でハロゲンと反応し、ハロゲン　　化合物となる。　・ハロゲン化合物はタングステンフィラメントに付着する。　・その化合物はタングステンとハロゲンに還元されフィラメントは　　太くなる。これを繰り返し長寿命となる。ガラス面の黒ずみも軽減される。タングステン蒸気 ハロゲン化合物Ref) wikipedia 注）・ハロゲン電球は通常円筒状をしている。　　・これによりフィラメントとガラス面の距離が短くなる。　　・このため効率的なハロゲンサイクルが可能。模式図

人工光源

注）タングステンの融点：3680K原理：高温部：ハロゲン化合物（ハロゲン＊タングステン）は　　　　　　　　　　還元されハロゲンとタングステンになる。　　　　低温部：ハロゲンとタングステンは反応しハロゲン　　　　　　　　　　化合物になる。高温部 低温部

59単素子LED＋蛍光体（１）：形状と駆動回路（例）

Ref)JIS-C8152人工光源A：＋K：- 　光Φ(W) Ｐ　 Ｎ－－－＋＋＋A　　K　　順方向に電流を流す足の長い方（アノード）を＋にする Coffee Break　・A（Anode),K（Cathode)　　は真空管、CRT用語。　・P型、N型は半導体用語。　・ダイオード記号は　　電子工学用語。　・＋　ーは一般用語。 60

単素子LED＋蛍光体（２）：各種特性（例） Ref)JIS-C8152波長特性 温度特性単素子LED（450nm）蛍光体

蛍光体スペクトル単素子LED（450nm）　　スペクトル

白色点 人工光源

Ref)JIS-C8152 注）蛍光スペクトルは励起光源より必ず波長は長い

11

61Ref)日亜化学工業（NSTM515AS）３素子LED（１）：形状（例） A視

　　　　　A視（３個の独立LED素子）人工光源

　　順方向に電流を流す足の長い方（アノード）を＋にする 62３素子LED（２）：各種特性（例）

Ref)日亜化学工業（NSTM515AS）波長特性 色度図（三角形内の色が表現できる）人工光源

色表現領域（Gamut）

63極細冷陰極管（一言で言えば細くて短い蛍光灯） 人工光源

実物で説明64

標準の光・光度標準電球（Standard Incandescent Lamp ）：JIS Z 7526　←白黒・測色用イルミナント（Standard Illuminant）：JIS Z 8720 　　　←カラー・イルミナントA：2856Kの黒体輻射の電球から照射される光。ハロゲン電球。・イルミナントC：・イルミナントAに２組のカラーフィルタ（溶液）を通過させた青空光を模擬した光。・現在は定量的にはあまり使用しない。　　　　　　　　　　　　　・北窓昼光を模擬している。　・イルミナントD：人工的に作った昼光色（natural daylight）の光。蛍光灯が主。　　　　　　　　　　　　　代表：D65（6504Kの黒体輻射と同じ視覚の光源）：JIS Z 8716注）・その他JIS規格にない、分光照度標準電球、分光放射輝度標準電球等多々有る。　　・Incandescent：測光用の光、Illuminant：測色用の光Ref)JIS Z 8720

人工光源

注）タングステンの融点：3680K

65常用光源蛍光ランプD65の特性

Ref)JIS-Z8716人工光源435.8nm 546.1nm注）435.8nmと546.1nmは　　CIE1931RGB表色系　　の測定に用いた水銀　　のスペクトル

66色温度（Color Temperature）：（ある光源と同じ等色を持つ黒体輻射の温度をその光源の色温度と言う） 人工光源

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67ＪＩＳ規格番号 ＪＩＳ規格表題 備考C７５２６ 光度標準電球C７５２７ ハロゲン電球（自動車用を除く）C７６０７ 測光標準用放電ランプの全光束測定方法C７６１３ 測光標準用電球の測光方法C８１５２ 照明用白色発光ダイオード（LED)の測光方法K７６０２ 写真感度測定用イルミナントＺ８１１０ 色の表示方法ー光源色の色名Ｚ８７１６ 表面色の比較に用いる常用光源蛍光ランプＤ65ー形式及び性能Ｚ８７２０ 測色用の標準の光及び標準光源Ｚ８７２４ 色の測定方法-光源色Ｚ８７２５ 光源の分布温度及び色温度・相関色温度の測定方法Ｚ８７２６ 光源の演色性評価方法Ｚ８７８１ ＣＩＥ測色用標準イルミナントＺ８９０２ キセノン標準白色光源Ｚ９１１０ 照度基準Z９１１２ 蛍光ランプの光源色及び演色性による区分光源関連のJIS規格

68Coffee Break：専門家の隠れた常識・測色に使用する太陽光は直射日光でなく、　　・北窓昼光（ほくそうちゅうこう）：　　　　（北にある窓から差し込む日の出３時間後～日没３時間前の太陽光。　　　　　青空からの散乱光なので、少し青みがかった色をしている。）　　・数万Lx程度の曇った日の太陽光。・人の色の知覚に必要な照度の閾値は概ね３lx以上。・人のコントラストの認識が可能な閾値は３～５％。・艶消し黒のペンキの反射率は５％程度。　黒のベルベットコーティングで３％程度。

69０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目

可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/ 70

反射面の分類反射面 回転対称面 拡散面(Rough Surface) 完全拡散完全反射面(BaSO4,S)(Le(θ,φ)=const. , ρ(λ)≒1)完全拡散面(Le(θ,φ)=const. , ρ(λ)＜1)一般面(戦闘車両、裸地、草地、樹木等）(Le(θ,φ)≠const. , ρ(λ)＜1)鏡面(SmoothSurface) 金属面(反射）(Le(θ,φ) ≒δ(θ-θin,φ-φin-π),ρ(λ)≒1)誘電体面（透過）(水面、ガラス、レンズ等）(Le(θ,φ) ≒δ(θ-θin,φ-φin-π),ρ(λ)≒0)干渉フィルタ面回転非対称面 グレーティング面、ＣＤ、チョウの羽根等（構造色）

反射

71反射率（Smooth Surface と Rough Surface)入射 正反射　又は鏡面反射屈折吸収 透過

入射 乱反射 又は散乱 又は拡散反射吸収教科書に良く出ているモデル 透過無しほとんどの反射面反射

72反射面の２つの特性１　分光特性 ２　配光特性

波長反射率 ０１ 入射光 散乱パターン完全（ρ≒１）灰色（0＜ρ≒const.＜1）一般（ρ(λ)）黒体（ρ≒0）注）「一般」は「色付」と考えても良い反射

13

73・完全拡散反射面：波長によらず反射率＝１となるランベルト面　（可視域に於いては硫酸バリウム（BaSO4：X線造影剤）の堆積層　が近似的に完全拡散反射面として扱える）ランベルト面と完全拡散反射面・ランベルト面（完全拡散面）：どのような入射光に対しても、　　　　　　　　　　　　　　　　　　反射光の放射輝度が方向によらず　　　　　　　　　　　　　　　　　　一定となる反射面入射光 放射輝度一定

反射74

積分球型反射率計：分光全反射率の計測積分球　可視：内面はAl 鏡面 or 金メッキ＋硫酸バリウム堆積　　　　　赤外：内面はRough Surface 金メッキ＋硫黄堆積・分光全反射率の算出は波長特性既知の基準反射面との比較による　（基準反射面：可視は硫酸バリウム板、赤外はRough Surface金メッキ板）・パラメータは波長（λ）のみ・波長：500点、積分時間：10msecとすると、１つの反射面の計測で ５秒必要

ランプ 分光器ＰＣ Lock-in Amp 検知器 　反射面（斜めに設置）　（カタログ製品では販売されていない）積分球（Integral Sphere）反射

75Ref)Labsphere社積分球（Integral Sphere）の実際（例）　　　　　（最低３ポートの光用出入り口有り） 反射

76分光配光反射率計(Goniophotometer)　or　立体角反射率計（カタログ製品では販売されていない）ランプ分光器 Iin(θin,φin)検知器 Iout(θout,φout)Lock in AmpPC 　反射面（裏面水冷）反射面を回転台に乗せθin,φin,θout,φoutを変化・パラメータ：波長（λ）,θin,φin,θout,φoutの５つ。・波長：500点、角度：5度ｽﾃｯﾌﾟ、積分時間：10msecとすると　１つの反射面の計測で９３０時間（約４０日）必要。・ランプは通常「標準ハロゲンランプ」（５００W）を使用。・標準ハロゲンランプとしての使用可能時間は１００時間。・結論として分光配光反射率の全パラメータは上記測定系では測定できない。

反射

77ゴニオステージ 反射

注）・２軸のゴニオステージを使用　　　する時は、２段重ねにする。　　 ・２段に重ねても回転中心が一致　　　するペアを用いる事。　　　（まともな会社は必ず用意している） 78Coffee Break:光学用ジンバル（軸合わせ機構）

反射面 X軸Y軸光ビーム ジンバル機構と使用上の注意　・ジンバルのX軸、Y軸は交差している事。　・X軸、Y軸の成す面と反射面が一致する事。　・かつX軸、Y軸の交点が反射面の中心と一致する事。　・光ビームの中心はその交点に一致する事。これにより光ビームは平行移動を伴わず回転だけする参考）光屋さんは回転に伴うビームの平行移動を非常に気にするが、レーダ屋さんは無頓着。反射

14

79反射率の定義「Geometrical Considerations and Nomenclature for Reflectance」By National Bureau of Standardsによると・３４個の反射率の定義がある。・偏光を加えると３４個＋３４個×４＝１７０個の定義。しかしながら、ほとんど実用的な定義では無い。有用な反射率は４つに集約される。実用的にはほとんどの場合、物体は完全拡散面を持つと考え、反射率は分光全反射率を考えれば良い

反射80

緑葉（葉緑素）の分光反射率：積分球による実測データ可視域葉緑素が緑に見えるピーク

近赤で反射率が急激に上昇反射

81ＯＤ色（市販のペンキ）の分光反射率：積分球による実測データ

可視域反射

82０　基礎１　受光部　（１）人の可視光の知覚・視覚・認識　（２）光検知器２　光源　（１）太陽光　（２）小型人工光源（電球、白色LED等）３　光の反射と反射率４　人の目

可視光と色と人の知覚・視覚・認識：Visible Light, Colour and Visual Perception（株）北川統合技術研究所Copyright© 2018..KUTELA Corporation.All Rights ReservedKUTELA Corporation URL： http://kutela.org/

83Coffee Break(視力と15”- PC用LCD)5000mm1.5mm間隔ランドルト環 ・視力＝１／視角（分）　（１分≒0.3mrad）・視力１が正常視力例）1.5/5000=0.3mrad=1分　　この逆数で視力＝１となる7.5mm間隙の５倍 視角（分）・視力・15”- PC用LCD ; XGA310mm(1024画素）1画素≒0.3mm230mm（768画素）1画素≒0.3mm 15”-PC用LCD 500mm 0.3/500=0.6mrad1画素=0.3×0.3mm1ドット=0.1×0.3mm

ランドルト環がボケていても切れ目が何となく判別できれば良い状態ランドル環の直径は間隔の５倍

84Coffee Break（眼球：Eyeball）（１）

Ref）JIS-C6802：2005「レーザ製品の安全基準」,P85

15

85

Coffee Break（眼球：Eyeball）（2）中心か水晶体瞳孔虹彩　網膜半透明盲点 f=17mm（空気換算） 厚さ：0.1～0.5mm0.3mmΦ

FOV（低分解能領域）：180度以上FOV（高分解能領域）＝0.3mm／17mm≒1度IFOV＝6μm／17mm ≒ 0.3mrad（視力１に相当） 86

Coffee Break（眼球：Eyeball）（3）かん体（Rods）　　　　すい体（Cones)1.2×10^8個　　　　　6～7 ×10^6個１億２千万個　　　　　６００～７００万個

2μΦ 6μΦ中心部分はConesのみ 周辺はConesとRodsさらに周辺はRodsのみ

L－ Cones(Red Cones)：64%M－Cones(Green Cones)：32%S－Cones(Blue Cones)：2%Cones：昼間作用　　　　・低感度・色認識　　　 ・高分解能Rods：夜作用（明暗のみ）・高感度　　　・色認識無　　　 ・分解能無１０度視野２度視野

光の入射方向

87Ref) wikipedia網膜（Retina）断面と３種類すい体（S,M,L-Cone Cell）の比感度可視光参考）網膜内で情報処理し光情報を1/100に圧縮していると言われている。

網膜（厚さ0.1～0.5mm）Coffee Break（眼球：Eyeball）（４） 光感光細胞 注）・可視光は半透明視神経　　　を通過し、網膜奥に有る　　　光感光細胞で電気信号　　　に変換され、半透明視神　　　経で信号処理される。　　・網膜内側からの視神経の　　　束を脳へ通すために　　　盲点が有る。半透明視神経

脳側水晶体側88

明所視（Photopic）と暗所視（Scotopic）の標準比視感度（Standard Luminous Efficiency Factor or Standard Luminosity Function ）波長（nm）

明所視（Max：555nm）暗所視（Max：507nm）標準比視感度 Ref) wikipedia

89END