色彩計とは
色彩計とは、測色計、色度計、色差計、カラーメーターとも呼ばれ、色を数値で表すための計器です。
色を数値で表す方法には、視覚測色法と物理測色法があります。
視覚測色法は、試料を基準色群と肉眼で比較することにより最も近い基準色を選び出して値を得る方法です。肉眼は隣接する二色の相対比較は非常に高い識別感度を有するので、この方法は昔から有効な測色手段として用いられてきました。
一方、個人差や体調の影響を受け易いという欠点があるため、客観的定量的な測定には不向きで、あまり測定精度を必要とされない場合や物理測色法には不向きな場合 (例えば、空の色、海の色) に利用されることがあります。
物理測色法は、肉眼に代わる物理眼 (センサー等) を用いて、予め約束された照明および受光の条件下で照明したときの色を測定する方法で、色彩計を使用します。
色彩計には、数値を求める方式によって各種のものがあり、刺激値直読型や分光型などがあります。
刺激値直読型は、人間の眼の網膜にある3つの感覚組織に対応する3つのセンサーを用いて色を測る方法で、比較的構造が簡単なので安価、小型、取扱が簡便で機動性に優れており、主に生産部門や検査部門で使われています。
分光型は、より多くのセンサーを用いて色を測定する方法で、高精度で絶対値測定に向いており、主に研究部門で使われています。
色彩計の使用用途
色彩計により色を数値で表すと都合が良いのは、主に工業製品で同じ色を生産する場合です。日本の工業製品は工業標準化法に基づいて制定された日本工業規格 (英: Japanese Industrial Standards, JIS) で分野別に認められる色の範囲が決まっているため、色彩管理の信頼度が高いです。認められる色は、範囲が狭い分野から順に概ね次のようになります。
陸上自衛隊の車両に使用される色の範囲などが決められている防衛省規格で認められる色の範囲は、色の隣接比較で、わずかに色差が感じられるレベルです。
マンセルカラーシステムや顕色系色見本など一般的な標準色見本では、認められる色の範囲は、色の離間比較でほとんど気付かれない色差レベルです。
色彩管理をする上で一般的に認められる色の範囲は、印象レベルでは同じ色として扱えるレベルです。踏切施設や安全標識で認められる色の範囲は、細分化された系統色名で区別ができる程度の色の差のレベルです。このような色の差のレベルは、色彩計を使用して測定されます。
色彩計の原理
色彩計には、数値を求める方式によって各種のものがあり、刺激値直読型や分光型などがあります。
1. 刺激値直読型
刺激値直読型は、網膜上の3種の視細胞に相当する3つのセンサーを有し、測色値演算部 は色を知覚する脳に相当しています。3つのセンサーで直接3つの刺激値X、Y、Zを測定して色を判定します。この方式では、国際照明委員会CIEが規定した標準イルミナント (標準光源) に近い分光分布の照明で、CIE測色標準観測者の等色関数に近い分光感度のセンサーで測定する必要があります。
2. 分光型
分光型は、人間の視細胞と脳の機能を分解して各機能を、分光手段、受光手段および演算処理部に割り付けた上で、処理の順序を入れ替えて演算処理部で視細胞の機能も含めて脳の色知覚機能を達成します。
試料から反射された光を回折格子等で分光し、これを複数のセンサーで受光して各波長の反射率を測定します。そして、そのデータをもとに演算処理部で積分計算を行い、3刺激値X、Y、Zの3つの値を算出します。波長ごとに反射して測定するため高度な色の解析ができます。
色彩計の種類
色彩計には刺激値直読型と分光型があります。
1. 刺激値直読型
刺激値直読型は試料に照明光源を照射して、反射した光を3つのセンサーで受け、3つの刺激値X、Y、Zをコンピュータが演算し、XYZ表色系で色を定量化します。数学的には3つの変数があれば全ての色を表現でき、XYZ表色系は通常は3次元の色空間を構成します。
この方式は簡易的な方式で、センサーが3つしかなく、コンピュータによる演算処理の方法も簡単であることから、価格も安い場合が多く、取り扱いが簡単で、小型軽量であるという長所があります。一方、測定誤差が生じやすいという問題もあります。一般に製造部門やサービス部門で使用されています。
2. 分光型
分光型は、試料に照明光源を照射して、反射した光を複数の分光センサー (一般に数十個程度で、製品によって異なる。) で波長ごとに受け、コンピュータが演算して3つの刺激値X、Y、Zを算出します。
こちらは、分解された波長ごとに計算を行うので比較的精度は高く、信号処理が複雑なため大型で高価な傾向があります。また、しっかりした設置場所や管理にも細心の注意が必要です。一般に研究開発部門で使用されています。