3.3. 放射測定#

測色が、サンプルの吸収または散乱による光源(「イルミナント」)のスペクトルの変化に起因する色の分析を扱うのに対し、放射測定は光源自体の特性評価を含みます。分析 ‣ 放射測定を使用してアクセスできる放射測定ウィンドウ(図 3.7)は、以下の機能を提供します。

重要

計算されたエネルギーまたは明るさの値が物理的に意味を持つためには、分光器を以下の特徴を持つ光源を使用して校正する必要があります。

  • 既知のスペクトル

  • 既知のパワー出力

幾何学的効果を最小限に抑えるために、積分球を使用するなど、収集設定を慎重に検討する必要があります。

光源とその品質の定性的な比較のために、分光器の感度曲線が可視範囲でスペクトル歪みを引き起こさない限り、この校正手順を省略することは可能です。

参考

これを実際に確認するには、光源の放射測定分析セクション 4.3を参照してください。

../_images/analysis_radiometry_window.png

図 3.7 放射測定ウィンドウ#

放射測定ウィンドウ(図 3.7)には、次のコントロール/ UI要素(上から下へ)があります。

  1. 設定バー

  2. スペクトルビュー

  3. カラーベクターグラフィック

  4. 結果サイドバー

  5. 品質メトリクスビュー

3.3.1. 設定バー#

設定バーでは、以下の設定が提供されます。

パラメーター

パワー(放出されたエネルギー)とルクス(知覚された明るさ)を切り替えます(図 3.8)。知覚される明るさを計算するために、スペクトルは標準化された人間の目の感度曲線 V(\(\lambda\))(550 nmを中心とする)で乗算されます。

パワー パワー
ルーメン ルーメン

図 3.8 Energy vs perceived brightness#

開始

放出されたパワーを決定するために使用されるスペクトルの下限

終了

放出されたパワーを決定するために使用されるスペクトルの上限

ヒント

積算に使用される領域は、スペクトルビューの陰影付き領域で示されます。

補助表示

以下のいずれかの(オプションの)表示を切り替えます。

  • 演色忠実度指数 \(R_f\) およびカラーガマット指数 \(R_g\) の計算に使用される基準光源。色温度(CCTが5000 K未満の場合は、そのCCTにおける理論上のプランク(黒体)放射体が使用され、より高い色温度の場合は、CIE昼光分布が使用されます。基準光源のさらなる例については、図 4.7を参照してください。

  • 生スペクトルデータ(強度校正前)

    ヒント

    生スペクトルデータを表示することは、分光器のダイナミックレンジが実際にどれだけ使用されているかを判断し、検出器の飽和を避けつつ高いS/N比を得るために取得パラメーターを最適化するのに役立ちます。

3.3.2. IES TM-30-18 カラーベクターグラフィック#

カラーベクターグラフィックは、光源のスペクトルパワー分布(SPD)から導出された数値的な色品質データを、色の変化の視覚的なマップに変換します。このグラフィックは、試験光源が理想的な基準光源(昼光や黒体放射体など)と比較して、色の色相と彩度をどのように変化させるかを視覚的に表す円形のプロットです。これは16の色相ビン(円の周りのセクション)に分割されており、特定の色の範囲における欠点や強調を簡単に識別できます(図 3.9)。

../_images/analysis_radiometry_cvg.png

図 3.9 カラーベクターグラフィック#

このプロットは以下を示します。

基準リング

図 3.9の中央の黒い円は、基準光源(その色温度にとって理想的な光源)によって照らされた場合の99のテスト色サンプル(TCSs、セクション 3.3.4.1も参照)の色度座標を表します。

テストベクター

図 3.9の赤い線は、試験光源によって照らされた場合の16の色相ビンそれぞれのTCSsの平均色度座標を示します。

実線の赤い線(試験光源)を実線の黒い線(基準光源)と比較することで、光源の局所的な演色特性を判断できます。

  • 半径方向の距離(彩度/クロマシフト):

    • 内側へのシフト: 赤い線が黒い円の内側に落ちる場合、試験光源はその特定の色相ビン内の色の彩度を低下させています(くすませています)。

    • 外側へのシフト: 赤い線が黒い円の外側に落ちる場合、試験光源はその色相ビン内の色の彩度を過度に上げています(より鮮やかにしています)。このシフトは、平均彩度シフトを示すカラーガマット指数(\(\text{R}_g\))によって定量化されます。

  • 接線方向の距離(色相シフト):

    • 時計回りへのシフト: 光源は、そのビン内のオブジェクトの知覚される色相(純粋な色)を時計回りの次の色(例:緑から黄緑へ)にシフトさせています。

    • 反時計回りへのシフト: 色相が反時計回りの次の色にシフトされています。

      単一の色相シフトメトリックはありませんが、この視覚的な歪みは、全体の演色忠実度指数(\(\text{R}_f\))と、そのビンに対する局所演色忠実度(\(\text{R}_{f, \text{hue}}\))内に取り込まれます。

さらに、このプロットは次のメトリックを表示します。

演色忠実度指数\(\text{R}_f\)

光源の演色精度または忠実度を0から100のスケールで測定します。これは、基準光(通常は昼光または黒体放射体)の下で見たときのオブジェクトの色が、その「真の」色にどれだけ近く見えるかを示します。

カラーガマット指数、\(\text{R}_g\)

光源によって再現される色の彩度(クロマ)の平均的な増減を0から100のスケールで測定します。このメトリックは非常に重要です。なぜなら、光源、特にLEDは、忠実度(\(\rm{R}_f\))が完璧でなくても、特定の色(赤と緑など)を「際立たせる」ために、特定の波長帯で強烈な光を放出するように設計できるからです。

相関色温度(CCT)

CCTは、光源の\(X, Y, Z\)三刺激値から計算されます。これらの値は、色度図上の位置から相関色温度(CCT)を決定するために使用されます。

\(\rm{D_{uv}}\)

光源のプランク軌跡からの色度オフセットを定量化します。

  • 正の\(\rm{D_{uv}}\)は、光源の色度がプランク軌跡の上にあることを示します。これにより、緑がかった色または黄緑がかった色合いになります。

  • 負の\(\rm{D_{uv}}\)は、光源の色度がプランク軌跡の下にあることを示します。これにより、ピンクがかった色またはマゼンタの色合いになります。

3.3.3. 結果サイドバー#

結果セクションには、計算されたパワーと明るさが含まれています。ここでは、計算する色品質メトリックを選択することもできます。

  • 演色評価数(CRI)

  • 色品質スケール(CQS)

  • 演色忠実度指数(CFI)

  • 局所演色忠実度

  • 局所色相シフト

  • 局所クロマシフト

選択されたメトリックの結果は、テスト色サンプルグラフの更新に加えて、下部に表示されます。

3.3.4. 色品質メトリック#

  • 演色評価数 (CRI)\(\rm{R_{\alpha}}\)。光源が色を正確に再現する能力を測定する0から100のスコアです(図 3.10)。CRIはCIE 2024規格を使用して計算されます。\(\text{R}_a\)スコア(General CRI)は、最初の8つのサンプル(\(\text{R}_1\)から\(\text{R}_8\))に基づいています。

    注釈

    標準的ではありますが、CRIには限界があることが知られています。特にスペクトルピークが鋭いLED照明の場合、見栄えが悪いのにCRIが高くなる可能性があります。これは、光源が特定の飽和色(特に\(\text{R}_a\)の平均には含まれない深紅、\(\text{R}_9\))の再現が苦手であっても、高い\(\text{R}_a\)値を達成できるためです。

  • 色品質スケール (CQS)図 3.10)。CQSは、CRIの限界、特に彩度が低下したテスト色の使用を克服しようとします。これにより、スペクトルピークが狭いLED(深紅が欠落していることが多い)が、特定の飽和色の再現がまだ苦手であるにもかかわらず高得点を獲得することが可能でした。CQSは15の飽和色を使用し、試験光源が全カラースペクトルにわたって適切に評価されるようにします。CQSはNIST CQS 9.0規格を使用して計算されます。

  • IES TM-30-18 演色忠実度指数 (CFI)図 3.10)。このメトリックは以下を行います。

    • 99色のテスト色を使用

    • 忠実度(\(\text{R}_f\))とガマット/彩度(\(\text{R}_g\))を分離

    参考

    カラーベクターグラフィックは、この分析の一部です。パラメーター\(\text{R}_f\)\(\text{R}_g\)の議論については、このセクションを参照してください。

  • 局所演色忠実度図 3.10)は、色相環の周りの特定の色相ビン間で演色忠実度精度を比較します。色相ビンは、カラーベクターグラフィックと同じです。

  • 局所色相シフトおよび局所クロマシフトは、理想的なエミッタと比較した色相/クロマの違いを反映しており、カラーベクターグラフィックの矢印の方向/大きさに対応します。

3.3.4.1. テスト色サンプルグラフ#

テスト色サンプルグラフ(図 3.10)には、選択された色品質メトリックに応じて数と色が異なるテスト色サンプル(TCS)が含まれています。各バーの色は、光源のスペクトル分布を考慮してレンダリングされたテスト色サンプルの見え方を示します。

演色評価数 演色評価数
色品質スケール 色品質スケール
演色忠実度指数 演色忠実度指数
局所演色忠実度 局所演色忠実度

図 3.10 Comparison of Color Rendering Metrics for the LED lightsource in Figure 3.7.#

参考

(最近)無料になったツール BabelColor は、さらなる放射測定分析オプションを提供します。