2022 Fiscal Year Research-status Report
Study of spectral reflectance curves of color materials having function of suppressing the color shift under LED light.
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21K02125
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| Research Institution | Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉村 由利香 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 総括研究員 (00416314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大江 猛 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主幹研究員 (10416315)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 照明による色ズレ / 色材 / 反射率曲線 / 白色LED光源スペクトル / 三刺激 / 三原色 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、エネルギー問題や水銀使用製品の廃棄問題により、白熱球や蛍光灯に代わりLED照明が広く使用されている。LED照明は省エネルギーに優れるなどの利点が多いため、世界規模で今後さらに利用が拡大すると考えられる。
しかし、現在、市場に流通している多くの白色LED照明では、その照明下の物体色の見え方が従来の照明と異なることが知られている。LED照明において、色違いが起こる原因は白色LED光源の分光分布にある。従来の白色照明は、可視光領域全体にエネルギーを持つ連続白色光（太陽光・白熱球）や赤・緑・青の3種類の波長で発光する三波長形白色（蛍光灯）であり、これらの白色光は、ヒトの視細胞感度の赤・緑・青の領域に合致してエネルギーを持っている。これに対し、現在主流のLEDランプは青色ダイオードと黄色蛍光体発光による青・黄の2種類の領域で白色をつくるため、人の目の感度分布に合わず、異なった色の見え方となる。
そこで、本研究は、LED照明下の製品色の色ズレの問題を解決するため、物体を着色する色材（染料、インク、塗料など）の分光反射率曲線に着目し、これを工夫することで、LED光源の分光分布の影響を受けにくく、色ズレを起こしにくい色材を開発する。
本研究は、照明による工業製品の色ズレを解決する色材の開発につながる。LED照明下で色ズレが起きにくい基本原色（三原色および黒色など）を揃えることができれば、調色によって様々な製品色に対応できる。本技術は、染料、顔料、インク、塗料など各種色材で利用可能なため、幅広い業界で役立つことが期待される。また、本研究で開発する色材は、既存色材の調合で作成するため、新規色材を化学合成する必要がなく、手軽に実用化することができる。本研究は、対象とする光源をLED光源から他の光源に変えることで、他の照明の色ズレについても研究を展開することが可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2022年度の計画は、2021年度の研究の遅れのため、以下の様に予定を変更して研究を行った。
①調色用データとして、複数の既存青色染料の分光反射率を測定し、カラーマッチングに適した反射率曲線を持つシアン色色材のデータベースを作成した。
②上記シアン色について、白色LED照明と太陽光の三刺激の差が大きくなる５つの波長領域について、色材の反射率が色ズレに及ぼす影響を調べた。色材には、3原色のひとつであるシアン色（水色）を用いた。上述の5つの波長領域について反射率を徐々に変化させたスペクトルを作成し、シアン色材の色刺激量と光源間の色ズレ量⊿Eiの関係を調べたところ、435-460nm の領域では、色材の反射率が小さくなる（色刺激量が減少する）に従って⊿Eiは直線的に小さくなり、色ズレが改善されることが分かった。465-520nmでは、シアン色材の反射率を高くした場合に⊿Eiが減少したが、その変化量はわずかであった。これらの結果から、色材の反射率が色ズレに及ぼす影響は各波長領域によって異なること、これを考慮して色材の反射率曲線を適切に調整することにより、LED照明と太陽光間の色ズレを減少させる色材が得られると考えられた。
③これらの結果を基に、LED照明下の色ズレを抑制したシアン色の反射率曲線を作成した。作成した反射率曲線では、オリジナルのシアン色に比べ、光源間の色ズレが18.43から13.71に改善した。反射率曲線を変化させたことによるシアン色の色調の変化（オリジナル色との色差）は、LED照明下で4.58、太陽光下では6.08であった。色ズレの抑制効果及びその色調については、さらに改善の余地があると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
①購入を予定していた染料調合用カラーマッチングシステムが価格上昇により購入できなかったことから、分光光度計用のカラーマッチング機能付き波形合成オプションプログラムを購入したが、色彩の細かいマッチングが困難なため、シミュレーションを繰り返し行い、マッチング精度を上げる試行錯誤が必要であった。試作した色ズレを抑制する反射率曲線はさらに改善の余地があり、R5年度に引き続き検討を行う。３原色色材は分光反射率曲線の変化によって、原色色材としての調色機能が低下する可能性があるため、色調性能を保った状態で分光反射率曲線を改良する方法を検討する。
②シアン色以外の３原色（マゼンタ色、イエロー色）についても色ズレを抑制する反射率曲線の実験を行う。
③カラーマッチングのマッチング率を高めるため、部分的な吸収を持つ色材を検索する。
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| Causes of Carryover |
研究開始当初に計画していた染料用カラーマッチングシステムの価格が上がり、購入できなかったため、本年度は安価な分光光度計用のカラーマッチング機能付き波形合成オプションプログラムを用いて、色ズレ抑制機能を持つ反射率曲線を試作している。カラーマッチングに必要な機能が不十分であるため、試行錯誤による実験によって計画に遅れが生じた。次年度は、現在のソフトウエアに不足している色味などのマッチング機能を補完するためのソフトウエアの購入と、試作した反射率曲線の色ズレ抑制機能を実測するためのLED光源の購入を予定している。
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