JP2010203825A - モニタの分光分布測定方法 - Google Patents

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洋一 高山
Toru Sugiyama
徹 杉山
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Abstract

【課題】分光測定器のアパーチャを換えることなく、測定の分解能を向上させるモニタの分光分布測定方法を提供することを課題とする。
【解決手段】分光測定器を用いたモニタの分光分布の測定方法であって、前記分光測定器の測定領域より小さいサイズのカラーパッチを前記モニタに表示し、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を黒色として、前記カラーパッチを前記分光測定器を用いて測定する第1測定工程と、前記第1測定工程により得られた分光分布を1以上の値を有する補正係数を乗算することにより補正分光分布を取得する補正工程と、を有することを特徴とする。
【選択図】図3

Description

本発明は、モニタのカラーマネージメント等において行なわれるモニタの分光分布の測定方法に関する。
近年、スキャナ、デジタルカメラなどの入力機器、モニタなどの表示機器、プリンタ、印刷などの出力機器の特性を把握し、その特性をファイルに記述し、その特性ファイルを利用することにより、様々なデバイスの色を合わせる、カラーマネージメントという技術が一般的となっている。
このカラーマネージメントは、ICC(International Color Consortium)なる団体が提唱するICC規格に従って行われることが一般的であり、かかるICC規格では、特性ファイルをプロファイルと呼ぶ。
特に、モニタのカラーマネージメントでは、モニタを所定の特性にキャリブレーションしてから、モニタプロファイルを作成することが一般的である。また、カラーモニタのキャリブレーションのみを行ない、プロファイルの作成は所定の特性のもとに行なう方法や、キャリブレーションは行なわずに、プロファイルの作成のみを行なう方法もある。
モニタをカラーマネージメントするためには、白色点の色度、輝度、階調再現特性、RGB原色の色度の3要素を測定する必要がある。この測定では、測定器が測定する領域よりも大きいサイズのカラーパッチを配置する。
このとき使用される測定器は大きく分けて刺激値直読型と分光型がある。
刺激値直読型は、等色関数の分光応答に近似された光学フィルタを通して、直接刺激値を測定し、分光型は、回折格子を用いて分光し、波長ごとの放射量を測定する。そして、等色関数データを使って刺激値が計算される。
刺激値直読型は比較的安価であるが、等色関数と同じ分光応答をもつ光学フィルタの設計は困難であり、一般的に分光型よりも測定精度が劣り、特許文献1に開示されるような測定精度向上手法が提案されている。しかしながら、刺激値直読型では分光分布の測定はできないため、精度向上には限界がある。そのため、高精度な測定には、分光型が使用される。
分光型の測定器は、測定器内部に具備するアパーチャによって測定する領域が決まり、アパーチャを通過した光が回折格子で分光されてセンサーに照射される。アパーチャ角が大きいほど、入射光量が増加し、積算時間が短くてもノイズの影響を受けにくいが、回折格子に光が入射する角度にばらつきが生じるため分解能が低下する。また、アパーチャ角が小さいほど、ノイズの影響を減少させるために十分な積算時間が必要になるが、分解能は向上する。そのため、通常は測定器の使用用途によって適切なアパーチャが組み込まれている。
特開2007‐322203号公報
一方で、カラーマネージメントの対象であるモニタには、CRTモニタや、液晶モニタがある。図10乃至図12にアパーチャ角0.5度のアパーチャを有する分光型の測色器にて測定したCRTモニタ及び液晶モニタの分光分布を示す。
図10はCRTモニタの分光分布、図11は冷陰極管を用いた液晶モニタの分光分布、そして、図12はLEDを用いた液晶モニタの分光分布である。何れも、横軸が波長λ(nm)、縦軸が分光放射輝度である。
図10乃至図12に示すように、CRTモニタや、液晶モニタは、波長による放射量の変化が大きい。そのため、分解能が低い測定器では正確な測定ができない。
従って、モニタの分光分布の測定の際には、可能な限り分解能の高い、言い換えれば、アパーチャ角の小さい分光測定器を用いて測定することが望ましい。
しかしながら、分光測定器内に具備されるアパーチャは一般的に交換することができず、また、交換可能であっても、費用や交換の手間がかかるという問題がある。
本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、分光測定器のアパーチャを換えることなく、測定の分解能を向上させるモニタの分光分布測定方法を提供することを課題とする。
上記課題を解決すべく、請求項1に記載のモニタの分光分布測定方法は、分光測定器を用いたモニタの分光分布の測定方法であって、前記分光測定器の測定領域(例えばアパーチャ径)より小さいサイズのカラーパッチ(例えば白色パッチ)を前記モニタに表示し、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を黒色として、前記カラーパッチを前記分光測定器を用いて測定する第1測定工程と、前記第1測定工程により得られた分光分布を1以上の値を有する補正係数を乗算することにより補正分光分布を取得する補正工程と、を有することを特徴とするモニタの分光分布測定方法である。
この発明によれば、分光測定器の測定領域(アパーチャ径)よりも小さいサイズのカラーパッチをモニタに表示して測定し、得られた分光分布を1以上の補正係数を乗算して拡大補正することにより、分光測定器のアパーチャを換えることなく、測定の分解能を向上させることが可能なモニタの分光分布測定方法を実現できる。
上記課題を解決すべく、請求項2に記載のモニタの分光分布測定方法は、請求項1に記載のモニタの分光分布測定方法において、前記第1測定工程は、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を最低輝度の発光状態とすることにより、当該領域を黒色にて表示することを特徴とするモニタの分光分布測定方法である。
この発明によれば、正確且つ厳密にモニタの分光分布測定を行なうことができる。
上記課題を解決すべく、請求項3に記載のモニタの分光分布測定方法は、請求項1に記載のモニタの分光分布測定方法において、前記第1測定工程は、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を、前記モニタ側から前記分光測定器側への光の透過率が20%以下であって、前記分光測定器側の光の反射率が20%以下である遮蔽物で覆うことにより、当該領域を黒色とすることを特徴とするモニタの分光分布測定方法である。
この発明によれば、正確且つ厳密にモニタの分光分布測定を行なうことができる。
上記課題を解決すべく、請求項4に記載のモニタの分光分布測定方法は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のモニタの分光分布測定方法において、前記分光測定器の測定領域以上のサイズのカラーパッチを前記モニタに表示し、当該表示されたカラーパッチを前記分光測定器を用いて測定する第2測定工程と、前記第2測定工程により得られた分光分布P(λ)と、前記第1測定工程により得られた分光分布P(λ)に基づいて以下の式(1)により補正係数kを算出する工程と、を有し、前記補正工程は、前記第1測定工程により得られた分光分布P(λ)と、算出した補正係数kに基づいて以下の式(2)により補正分光分布P(λ)を取得することを特徴とするモニタの分光分布測定方法である。
この発明によれば、分光測定器の測定領域以上のサイズのカラーパッチ(例えば、輝度補正用白色パッチ)を測色することにより、正確な明るさ(輝度)を取得し、これに基づいて補正係数kを取得したので、より正確に輝度補正することができる。
上記課題を解決すべく、請求項5に記載のモニタの分光分布測定方法は、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のモニタの分光分布測定方法において、前記モニタに黒色パッチを表示し、前記分光測定器を用いて当該表示された黒色パッチの輝度値(YBlack)を測定する工程と、測定された黒色パッチの輝度値に、予め定められた輝度値の誤差(ΔYError)を加算して閾値を算出する工程と、前記モニタにサイズが異なるカラーパッチを表示させて、それぞれの輝度値を測定し、算出された閾値よりも大きい輝度値を有するカラーパッチのうち、サイズが最小であるカラーパッチを、前記第1測定工程において前記モニタに表示するカラーパッチとして決定する工程と、を有することを特徴とするモニタの分光分布測定方法である。
この発明によれば、より高精度にモニタの分光分布を測定することができる。
本発明によれば、分光測定器の測定領域(アパーチャ径)よりも小さいサイズのカラーパッチをモニタに表示して測定し、得られた分光分布を1以上の補正係数を乗算して拡大補正することにより、分光測定器のアパーチャを換えることなく、測定の分解能を向上させることが可能なモニタの分光分布測定方法を実現できる。
本実施形態に係る分光分布測定システムSの構成の概略及び使用状態を示す説明図である。 分光測定器2の概略構成図である。 (A)モニタMにおける白色パッチの表示位置と分光測定器2の測定領域の位置を示す説明図である。(B)は測定領域であるアパーチャ径Rの説明図である。 白色パッチの直径と測定された輝度値Yのグラフである。 白色パッチの分光分布P(λ)の一例である。 輝度補正用白色パッチの一例である。 輝度補正用白色パッチの分光分布P(λ)の一例である。 補正分光分布P(λ)の一例である。 アパーチャ角θ=0.5度のアパーチャを有する分光測定器によって測定されたモニタMの分光分布である。 CRTモニタの分光分布である。 冷陰極管を用いた液晶モニタの分光分布である。 LEDを用いた液晶モニタの分光分布である。
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
<1.分光分布測定システムSの構成及び機能>
先ず、本実施形態に係る分光分布測定システムSのについて、図1を用いて概念的に説明する。
図1は、本実施形態に係る分光分布測定システムSの構成の概略及び使用状態を示す説明図である。
同図に示すように、当該分光分布測定システムSは、カラーマネージメントの対象となるカラーモニタであるモニタMを具備する表示装置1、当該モニタMに表示された白色パッチ(カラーパッチの一例)の測色を行なう分光測定器2、及び当該表示装置1及び分光測定器2を接続し、後述する補正係数kの算出処理等を行なうコンピュータ3により構成されている。
表示装置1は、例えば、カラーCRT、カラー液晶表示装置、カラープラズマディスプレイ表示装置等、光の三原色R(赤)、G(緑)、B(青)の加法混色によって色再現を行なうモニタMを具備する表示装置である。本実施形態では、冷陰極管バックライト液晶によるモニタMを具備する表示装置1を用いる。
分光測定器2は、アパーチャ、回折格子、センサー等により構成される非接触型又は接触型の分光測定器を用いる。
図2に分光測定器2の概略構成図を示す。分光測定器2のアパーチャから入射した光が、回折格子により分光され、センサーにて波長ごとに放射輝度(分光放射輝度)を取得、測定するようになっている。本実施形態では、アパーチャ角θが2度の測定器を用いる。
コンピュータ3は、シリアル方式、USB方式、IEEE1394、或いはその他の適宜な方式で表示装置1及び分光測定器2とデータ通信可能に接続されており、分光測定器2によって測定された表示装置1のモニタMに表示された白色パッチの測定結果を分光測定器2から受信し、また、後述する輝度補正にて用いる補正係数kを算出し、当該補正係数kを用いた輝度補正などの処理を行なう。
表示装置1のモニタMに表示される白色パッチは、例えば、コンピュータ3がRGB階調値255(R=G=B=255)の白色パッチデータを表示装置1に送信し、表示装置1がこれを受信して白色パッチをモニタMに表示するよう構成する。なお、表示装置1の本体にモニタ表示調整機能がある場合には、コンピュータ3は、表示装置1にRGB階調値255(R=G=B=255)となるようなRGB調整指示信号を送信し、表示装置1は受信したRGB調整指示信号に基づいて白色パッチをモニタMに表示するように構成してもよい。
図3(A)は、モニタMにおける白色パッチの表示位置と分光測定器2の測定領域の位置を示す説明図である。
白色パッチの表示位置は、分光測定器2の測定領域(図中点線丸にて図示)の中央であることが好ましい。従って、白色パッチが、分光測定器2の測定領域の中央に位置するように、目視にて配置させてもよく、或いは、白色パッチをモニタMの上下方向(モニタy方向)、モニタMの左右方向(x方向)に移動させながら分光測定器2により放射輝度を測定し、白色パッチを上下方向に移動させながら測定した際に、測定値がほぼ0となって変化しなくなる上下方向の各位置の中間の位置をy方向の位置として決定し、白色パッチを左右方向に移動させながら測定した際に、測定値がほぼ0となって変化しなくなる左右方向の各位置の中間の位置をx方向の位置として決定し、決定した位置に白色パッチを配置させるよう構成してもよい。
また、白色パッチの形状は、分光測定器2の測定領域(アパーチャ径)が通常円形であることから、円形であることが好ましい。
図3(B)は測定領域であるアパーチャ径Rの説明図であり、アパーチャ径Rは、分光測定器2のアパーチャ角θと、モニタMと分光測定器2の距離Lと、により決定される。例えば、アパーチャ角θが2度、モニタMと分光測定器2の距離Lが50cmである場合には、アパーチャ径Rは約17mm程度となる。
そして、分光測定器2の測定領域(アパーチャ径R)より小さい直径5mm程度の円形の白色パッチがモニタMに表示され、分光測定器2により測定される。なお、白色パッチのサイズは、分光測定器2の測定領域のサイズよりもできるだけ小さいほうがよい。
なお、モニタMへの室内照明等の映り込みを防ぐために、分光測定器2による白色パッチ(及び後述する輝度補正用白色パッチ)の測定は、暗室で行なうことが好ましい。
<2.白色パッチのサイズ決定>
次に、本実施形態による白色パッチのサイズの決定方法について詳細に説明する。
先ず、表示装置1は、黒色パッチをモニタMに表示する。例えば、コンピュータ3から出力されたRGB階調値0(R=G=B=0)の黒色パッチデータを受信することにより、当該黒色パッチデータに基づいて黒色パッチをモニタMに表示する。
次いで、分光測定器2により、黒色パッチの輝度値YBlackを測定し、コンピュータ3が、分光測定器2から測定した輝度値YBlackのデータを取得する。
そして、コンピュータ3が、分光測定器2の輝度値の誤差ΔYErrorを輝度値YBlackに加算して閾値(YBlack+ΔYError)を算出する。なお、輝度値の誤差ΔYErrorは、分光測定器2の性能やモニタMの画素サイズ等によって予め定められており、コンピュータ3の図示しない記憶部等に予め記憶させておく。
続いて、表示装置1は、サイズが異なる白色パッチをモニタMに表示し、分光測定器2により、各白色パッチについて輝度値Yを測定する。なお、モニタMに各白色パッチを順に表示させて、分光測定器2により順に各白色パッチの輝度値Yを測定するよう構成してもよく、或いは、モニタMに複数の白色パッチを同時に並べて表示させて、分光測定器2を移動させながら(又はモニタMを移動させながら)分光測定器2の測定領域を各白色パッチを測定領域中央に併せながら各輝度値Yを順に測定するよう構成してもよい。このとき、分光測定器2の測定領域内には測定する白色パッチのみが入るようにする。
そして、コンピュータ3が、分光測定器2から各白色パッチの輝度値Yのデータを取得する。
図4に白色パッチの直径と測定された輝度値Yのグラフを示す。
同図に示すように、白色パッチの直径が大きくなるにつれて、輝度値Yも大きくなる。
コンピュータ3は、各白色パッチの輝度値Yと、閾値(YBlack+ΔYError)とを比較して、閾値よりも大きい輝度値Yを有する白色パッチのうち、サイズ(直径)が最小の白色パッチを、測定対象の白色パッチとして決定する。
<3.白色パッチの分光分布測定>
次に、決定された測定対象の白色パッチについて、分光測定器2により、分光分布を測定する。
表示装置1は、コンピュータ3から出力された決定された測定対象の白色パッチの白色パッチデータを受信することにより、当該白色パッチデータに基づいて白色パッチをモニタMに表示する。
なお、モニタMの白色パッチ以外の部分(領域)を黒色とするよう構成する。
例えば、表示装置1のモニタMの白色パッチ以外の部分(領域)を最低輝度の発光状態(画素値R=G=B=0)とすることにより、白色パッチ以外の部分を黒色にて表示したり、又は、表示装置1のモニタMの白色パッチ以外の部分(領域)を、モニタM側から分光測定器2側への光の透過率が所定値(例えば、20%)以下である紙、布、板等の遮蔽物で覆うことにより、白色パッチ以外の部分を黒色とするよう構成する。
また、上述したように、分光測定器2による白色パッチの測定は、暗室で行なうことが好ましいが、遮蔽物で覆って白色パッチ以外の部分を黒色とする場合には、更に、上記遮蔽物の少なくとも分光測定器2側の光の反射率が所定値(例えば、20%)以下である遮蔽物を用いることがより好ましい。
そして、分光測定器2により白色パッチの分光分布を測定し、コンピュータ3が、分光測定器2から測定した分光分布のデータを取得する。
図5に測定された分光分布P(λ)の一例を示す。
図5は、横軸が波長λ(nm)、縦軸が分光放射輝度Pである白色パッチの分光分布P(λ)である。
分光測定器2の測定領域より小さいサイズの白色パッチを測定しているため、モニタMの正確な明るさ(輝度)が測定できていない。そこで、分光測定器2の測定領域以上の大きさの白色パッチ(以下、輝度補正用白色パッチと言う)を測定して、輝度補正を行なう。
<4.輝度補正>
先ず、表示装置1は、コンピュータ3から出力された決定された測定対象の輝度補正用白色パッチの輝度補正用白色パッチデータを受信することにより、当該輝度補正用白色パッチデータに基づいて輝度補正用白色パッチをモニタMに表示する。
図6に輝度補正用白色パッチの一例を示す。
図6に示すように、輝度補正用白色パッチは、分光測定器2の測定領域(図中点線丸にて図示)以上の大きさとし、当該輝度補正用白色パッチを分光測定器2にて測定し、コンピュータ3が、分光測定器2から測定した分光分布のデータを取得する。
図7に測定された分光分布P(λ)の一例を示す。
図7は、横軸が波長λ(nm)、縦軸が分光放射輝度Pである輝度補正用白色パッチの分光分布P(λ)である。
輝度補正用白色パッチの分光分布P(λ)は、分解能は低いが、輝度(明るさ)は正確である。
コンピュータ3は、白色パッチの分光分布P(λ)(図5)と、輝度補正用白色パッチの分光分布P(λ)(図7)に基づいて、以下の式(1)により補正係数kを算出する。式(1)中、y ̄(λ)は、CIE1931のXYZ表色系における等色関数を表す。なお、「y ̄」は、yの文字の上に、横棒(バー)を示すところを便宜的に示したものである。
図5及び図7からもわかるように、輝度補正用白色パッチの分光放射輝度Pは、白色パッチの分光放射輝度P以上であることから、式(1)に基づいて算出される補正係数kは、1以上の値となる。
そして、白色パッチの分光分布P(λ)と、算出した補正係数kに基づいて以下の式(2)により補正分光分布P(λ)を取得する。
図8に補正後の補正分光分布P(λ)の一例を示す。
図8は、横軸が波長λ(nm)、縦軸が分光放射輝度Pである白色パッチの補正分光分布P(λ)である。補正前の分光分布P(λ)(図5)に比べて、明るさ(輝度)が拡大補正されている。
比較のため、同一測定条件(同一室内(例えば、照明光の条件が同一)、同一モニタM、同一白色パッチ等)の下、他の分光測定器によって測定して得られた分光分布を図9に示す。
図9は、アパーチャ角θ=0.5度のアパーチャを有する分光測定器によって測定さされたモニタMの分光分布である。
アパーチャ角θ=2度のアパーチャを有する分光測定器2によるモニタMの分光分布(図8)と、アパーチャ角θ=0.5度のアパーチャを有する分光測定器によるモニタMの分光分布(図9)に示すように、本実施形態による分光分布測定によれば、アパーチャ角が大きい(θ=2度)のアパーチャを有する分光測定器2によるモニタMの分光分布であっても、アパーチャ角が小さい(θ=0.5度)のアパーチャを有する分光測定器を使用した場合と同等程度まで測定分解能を向上させることができた。
以上、説明したように、本実施形態による分光分布測定方法によれば、分光測定器2の測定領域よりも小さいサイズの白色パッチを測定して得られた分光分布P(λ)を、輝度補正により拡大補正することにより、分解能の高い分光分布Pを得ることができ、分光測定器2のアパーチャを換えることなく、測定分解能の高いモニタMの分光分布測定方法を実現できる。
また、分光測定器2の測定領域以上のサイズの輝度補正用白色パッチを測色することにより、正確な明るさ(輝度)を取得し、これに基づいて補正係数kを取得したので、より正確に輝度を補正することができる。
また、モニタMに白色パッチを表示して分光分布P(λ)を測定する際には、白色パッチ以外の領域を画素値R=G=B=0の黒色にて表示するため、より正確且つ厳密にモニタMの分光分布測定を行なうことができる。
更に、モニタMに表示させた黒色パッチの輝度値YBlackと、分光測定器2によって測定される輝度値の誤差ΔYErrorを加算して得た閾値よりも大きい輝度値Yを有する白色パッチのうち、最小のサイズの白色パッチを測定対象の白色パッチとして決定したので、より高精度にモニタMの分光分布を測定することができる。
なお、本実施形態では、コンピュータ3が分光測定器2から分光分布のデータや輝度値Yのデータなどの測定結果を受信したが、コンピュータ3の操作者が分光測定器2による測定結果を分光測定器2の結果表示部を確認し、コンピュータ3に具備する入力装置(キーボード等)を操作して測定結果をコンピュータ3内に入力し、コンピュータ3が取得したデータに基づいて補正係数kの算出等を行なうよう構成してもよい。
また、本実施形態では白色パッチをモニタMに表示しているが、その他のカラーパッチであってもよく、例えば、RGBカラーパッチの分光分布を求める際にも本発明を適用することができる。
S 分光分布測定システム
1 表示装置
M モニタ
2 分光測定器
3 コンピュータ

Claims (5)

  1. 分光測定器を用いたモニタの分光分布の測定方法であって、
    前記分光測定器の測定領域より小さいサイズのカラーパッチを前記モニタに表示し、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を黒色として、前記カラーパッチを前記分光測定器を用いて測定する第1測定工程と、
    前記第1測定工程により得られた分光分布を1以上の値を有する補正係数を乗算することにより補正分光分布を取得する補正工程と、
    を有することを特徴とするモニタの分光分布測定方法。
  2. 請求項1に記載のモニタの分光分布測定方法において、
    前記第1測定工程は、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を最低輝度の発光状態とすることにより、当該領域を黒色にて表示することを特徴とするモニタの分光分布測定方法。
  3. 請求項1に記載のモニタの分光分布測定方法において、
    前記第1測定工程は、前記モニタの前記カラーパッチ以外の領域を、
    前記モニタ側から前記分光測定器側への光の透過率が20%以下であって、前記分光測定器側の光の反射率が20%以下である遮蔽物で覆うことにより、当該領域を黒色とすることを特徴とするモニタの分光分布測定方法。
  4. 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載のモニタの分光分布測定方法において、
    前記分光測定器の測定領域以上のサイズのカラーパッチを前記モニタに表示し、当該表示されたカラーパッチを前記分光測定器を用いて測定する第2測定工程と、
    前記第2測定工程により得られた分光分布P(λ)と、前記第1測定工程により得られた分光分布P(λ)に基づいて以下の式(1)により補正係数kを算出する工程と、 を有し、
    前記補正工程は、前記第1測定工程により得られた分光分布P(λ)と、算出した補正係数kに基づいて以下の式(2)により補正分光分布P(λ)を取得することを特徴とするモニタの分光分布測定方法。
  5. パッチサイズの調整方法について特定。
    請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載のモニタの分光分布測定方法において、
    前記モニタに黒色パッチを表示し、前記分光測定器を用いて当該表示された黒色パッチの輝度値を測定する工程と、
    測定された黒色パッチの輝度値に、予め定められた輝度値の誤差を加算して閾値を算出する工程と、
    前記モニタにサイズが異なるカラーパッチを表示させて、それぞれの輝度値を測定し、算出された閾値よりも大きい輝度値を有するカラーパッチのうち、サイズが最小であるカラーパッチを、前記第1測定工程において前記モニタに表示するカラーパッチとして決定する工程と、
    を有することを特徴とするモニタの分光分布測定方法。
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US9829381B2 (en) 2013-02-25 2017-11-28 Seiko Epson Corporation Spectroscopic measurement device, communication system, and color management system
US10521706B2 (en) 2017-12-22 2019-12-31 Konica Minolta, Inc. Color verification apparatus, color verification system, and computer-readable storage medium storing a program

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