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なぜ、m0、m1、m2、m3があるのでしょうか?

ISO13655:2017 デミスティファイド 

ISO 13655は、グラフィックアーツ業界向けのスペクトル測定器の要件を定義しています。濃度測定については国際規格ISO5-2およびISO5-4を、測色の一般用語についてはCIE15を参照しています。測定モードに関係なく、測定器が満たさなければならない前提条件があります。

重要な前提条件として、測定ジオメトリが満たされていることが挙げられます。ISO 13655:2009では、ISO 5-4を参照しており、以下の4つのジオメトリのうち1つだけを使用することができると明確に定義されています:

  • 円環照明 45°a:0°
  • 環状照明 45°c:0°
  • 円環照明 0°:45°a
  • 環状照明 0°:45°c

他のジオメトリは推奨されません

 図1:さまざまな測定ジオメトリと結果として生じる色差による方向効果の図。

ISO 13655:2009付属書Cは次のように述べています:

「しかし、受光および/または照射が単一の方位角に制限されている場合、指向性およびテクスチャー効果が強調されます。これらのジオメトリは、国際規格であるISO 5-4では非推奨になっています。それらは「45°:0°」および「0°:45°」として知られています。」

言い換えると、指向性ジオメトリを備えた測定器を使用する場合、結果は測定角度に大きく依存します。分光光度計をある程度回転させると、同じサンプルで異なる測定値が得られます。この効果は、テクスチャーが粗くなるにつれ強くなり、コーティングされていない紙では、dE*ab = 3を超える色差が発生する可能性があります。

Q: ユーザーは、特定の測定器がISO 13655のジオメトリ要件に準拠しているかどうかをどのように確認できますか?

A: 測定器の仕様書には、通常、ジオメトリが記載されています。これが「45°a:0」または「45°c:0°」(またはその逆)ではなく、45:0 のみである場合は、要件が満たされていない可能性があります。また、DIN 5033に準拠していると言っても、測定器がISO13655に準拠していることを意味するわけではありません。DIN 5033は、既存のすべての測定ジオメトリを単純に記述しています。

 図2: ISO 13655の新しい測定方法を定義するための一般的なコンセプトの図解。

 

測定ジオメトリの前提条件を満たした後、ISO 13655:2009に準拠する測定器は、4つの異なる測定モードに準拠できます。これらのモードは、さまざまなニーズとアプリケーションのために開発されました。それらはM0、M1、M2およびM3と呼ばれます。

 図3: ISO 13655の新しい測定モードを定義するための一般的なコンセプトの図解。

M0: 「レガシーモード

純粋に技術的な観点から、M0は廃たれた測定モードです。歴史的にグラフィックアーツ業界で使用される測定器は、定義されたおよび/または安定したUV含有の光源を使用していませんでした。標準としてのM0は、大多数の測定器がD50ではなくガス充填タングステンランプを使用してサンプルを照射することを表しており、したがってユーザーは既知の弱点を受け入れています。

不安定で未定義のUV含有の問題は、蛍光増白剤を含む紙などの蛍光サンプルを測定する場合、印刷物が使用される観察環境と測定結果が相関しないことです。多くのユーザーがそれを無視することを選択しましたが、ガス充填タングステンランプのUV含有量も時間とともに変化するため、測定の信頼性は低くなります。

レガシーな理由と既存測定器との比較のために、MYIRO機器はM0測定モードの選択肢を提供します。ここでは、CIE光源A(M0としてISO 13655:2017で推奨)のスペクトルパワー分布を使用してサンプルを照射します。MYIRO機器のUV含有量は安定しているため、レガシーな理由でM0を使用する必要がある場合、ユーザーは少なくとも安定した測定に頼ることができます。

重要なメッセージ: 

M0 = 未定義の光源。蛍光増白剤含有のサンプルを測定する場合には不利である点に注意する必要があります。

 図4: D50の照明環境で使用した場合のM0測定モードの簡略図です。

次の段落では、詳細な説明が必要なM1に関する詳細の前に、M2とM3について説明します。

M2: 「UVカット」

M2測定モードは、美術館などの紫外線を含まない観察条件を反映するために標準化されました。したがって、それはしばしば「UVカット」と呼ばれます。過去には、蛍光増白剤の影響を無視するために、UVカットフィルターを備えた分光光度計が使用されていました。紫外線によるメタメリズムは測定に影響を与えないので、これによりICCプロファイルの計算が容易になると考えられました。蛍光増白剤が色の測定を乱すという誤解は、ユーザー(およびある程度のベンダー)の間で依然として存在し、実際、多くのデジタル印刷機には、UVフィルターをかけた機器がまだ付属しています。

 図5: さまざまなレベルのUVが存在する環境での一般的なプロダクションペーパー。

 

蛍光増白剤は、観察環境(および測定器のランプ)のUV含有量に応じて青みがかって光ります。UVフィルターをかけた測定器がタングステンランプを備えた測定器よりも満足のいく結果をもたらす場合、観察環境のUV含有量は、ガス充填タングステンランプのUV含有量よりもUVカットに単純に近くなります。

しかし、ほとんどの場合、UVフリーではありません(モナリザの隣で作業している場合を除く)。したがって、M2はほとんどのアプリケーションに適したソリューションではなく、UVフリーの表示条件を反映するように標準化されているだけです。

MYIRO機器は M2測定モードの選択肢を提供します。ここでは、ISO 13655:2017のUVカットフィルターの定義 が満たされています。

重要なメッセージ: 

M2 = UVカット。 これは、UVのない環境でのみ役立ちます。

 図6: D50の照明環境で使用した場合のM2測定モードの簡略図です。

M3: 「オフセット印刷機のモード」

オフセット印刷機が直面する課題は、生産中はウェット状態のシートを制御する必要があるが、顧客はドライ状態の最終製品に対価を支払うということです。ウェットシートとドライシートの最大の違いは光沢です。M3測定モードは、ウェットシートの測定からドライシートの濃度を予測する手段を提供します。これは、光沢の違いを最小限に抑える2つの偏光フィルターを使用することで実現されます。

重要なメッセージ: 

M3 = Pol-Filter。 オフセット印刷機に必要です。一部のインキメーカーは、CCMにもM3を使用しています。

M1: 「常に望まれるモード」

グラフィックアーツ業界は、カラーコミュニケーションの際の問題を最小限に抑えるために、標準化された観察条件を使用しています。関連する規格はISO 3664で、CIE光源D50を指定しています。2009年以降、D50のUV含有量は以前よりも厳しい許容範囲内で満たされる必要があります。ISO 13655では測色計が蛍光増白剤を照射したときに、

D50の目視観察環境光下と同程度に「光る」ことを確実にするために、M1測定モードを導入しています。M1への準拠は、2つの方法で実現できます。

M1: 「常に望まれるモード」

 図7: D50の照明環境で使用した場合のM1測定モードの簡略図です。

 

方法1: 光源の一致 

M1は、ISO 3664:2009の要件を満たす光源を使用することで実現できます。これは単に、分光計に標準光を組み込む場合、M1に準拠することを意味します(ただし、ジオメトリの前提条件を覚えておいてください)。これは単純に聞こえますが、実際には達成できません。

ほとんどのビューイングキャビネットと同じ光源を使用すればいいという当然の選択は、それらほとんどが分光光度計に組み込むことができない蛍光灯であるがゆえに、実現できません。さらに、それらはCIE光源D50(定義された許容範囲内の近似値)と完全には一致しません。

D50を達成するための別の可能性は、D50スペクトルを生成するさまざまなLEDの組み合わせを使用することです。実際には、現在のLEDはD50のUV含有量を完全に再現できないため、D50のUV含有量を模倣しようとすると問題が発生します。

物理的照明としてD50を実現するために最後に提示された技術的解決策は、フィルター処理された光源を使用してD50のスペクトルパワー分布を模倣することです。この手法を使用する利点は、D50との厳密な一致を実現できることです。これにより、可視波長領域で活発な蛍光を示すサンプル(インクやトナーの中には、ある程度このような挙動を示すものがある)についても、正しく測定できるはずです。不利な点は、光源がそのUV含有量に関して安定していない可能性があるため、経時的な信頼性を疑問視する必要があることです。

さらに、完璧なD50が測定デバイスで使用するのに本当に最適なソリューションであるかどうかを自問する必要があります。通常、観察条件として完全なD50はありませんが、許容範囲内のシミュレーションのみがあります。そのため、理論的な利点を実用に移すことはほとんどできません。この問題をどのように克服するかについては、このドキュメントの後半で説明します。

方法 2: UV計算 

M1測定モードへの適合を達成するための2番目の可能性は、蛍光増白剤の性質に関連しています。蛍光増白剤はUVエネルギーを吸収し、青色の可視光を放出します。蛍光増白剤の効果を測定するには、測定中の蛍光増白剤の励起と目的の観察環境での蛍光増白剤の励起との間に相関関係があることを保証すれば十分です。これは、ISO 13655:2017でUV含有量と可視含有量の比率によって説明されています。

言い換えると、測定中、増白剤が希望の目視観察環境と同じように青みがかって光ることを確認します。

これはさまざまな方法で実現できます。入手可能な文献には、いくつかの方法が記載されています。以下では、2つについて説明します。

前に説明したように、蛍光増白剤はUVエネルギーを吸収し、このエネルギーを青色光として放出します。特定の基準光源の発光量を測定する場合は、測定器の光源が蛍光増白剤が活性化(=励起)される波長領域において十分なエネルギーを持っていることを確認する必要があります。

1つはUVエネルギーのみを使用して純粋な蛍光を、もう1つはUVエネルギーを使用せずに純粋な反射を、という2つの測定を行うことができた場合、結果として全放射輝度係数(反射率と呼ばれることもありますが、反射と蛍光の組み合わせ)を計算できます。

問題は、この方法がUVのみの光源の存在に依存していることです。現在入手可能なUV-LEDは、さまざまなスペクトルパワー分布を持ち、可視光も放出します。したがって、蛍光だけでなく反射(UV-LEDによって放出される可視光によって引き起こされる)も測定され、基礎となるモデルにエラーが発生します。この方法を使用する実際の機器は、さまざまな測定誤差に悩まされます。

VIRTUAL FLUORESCENCE STANDARD* (VFS)

コニカミノルタの「Measure as we see concept」。

2つ目の方法は、純粋なUV光源の存在を必要とせずに同様に機能します。Virtual Fluorescence Standardを使用すると、UVエネルギーが大きく異なる2つの光源によってサンプルのUV要素が連続して活性化されます(数ミリ秒以内で、ユーザーには見えません)。サンプルが蛍光を示す場合、結果の放射係数(「測定結果」)は異なります。この方法により、蛍光と反射を簡単に区別できます。

最終的な観察環境のUV含有量を組み込むことにより、正しい総放射係数を計算することができます。この方法の明らかな利点は、非実用的または 存在しない(UVのみの)光源に依存しないことです。MYIRO機器 では内部で使用している光源を測定し、安定させています。計算のためのベースが安定していることで、異なる測定器間で物理的な光源が異なっていても、安定した再現性のある測定が可能になります。

図8: Virtual Fluorescence Standardの原理

 

MYIRO機器のもう1つの利点は、使用される目視観察環境に関連しています。標準化された光源が使用されている場合でも、市販の  ビューイングキャビネットはISO 3664:2009の許容範囲内にはありますが、完全なD50を照射しません。VFSを使用すると、スペクトル特性を簡単に定量化し  ビューイングキャビネットを測定光源として使用できます。 MYIRO-1を使用することにより、ユーザーは視覚的印象と完全に相関する色の値を客観的に決定することができます。ユーザーイルミナント機能は、ビューイングキャビネットによって生じるD50の近似値のばらつき問題を解消します。これはもちろんD50シミュレーターに限らず、「現場」や「展示会場」での光の状態に応じたカラーマッチングを得るためにも有効です。

どちらの方法も、紙に使用されている蛍光増白剤の励起波長と発光波長は変化しないという仮定に従います。この仮定は有効ですが、このクラスの蛍光増白剤の特性を正確に把握する測定器を持つのは、コニカミノルタだけです (CM 3800d)。

MYIRO機器のUVキャリブレーション はD50に固定されていないため(たとえば、D65も使用できます)、MYIROで 測定された値は、装置の形状こそ異なるものの、製紙業界で使用されている装置と非常によく相関します

 

結論

Virtual Fluorescence Standard は、本稿で紹介した他の方法や実際に実施した方法に比べて大きな利点があります。一言で言えば、以下の通りです:

  • 安定した測定
  • 任意光源を基準光源とする測定が可能
  • 二分光測定器(CM3800d)へのトレーサビリティ
  • 製紙業界で使用されている機器との相関値


*Virtual Fluorescence Standard はコニカミノルタの特許です