測色計と分光光度計：その違いとは？

分光光度計と測色計の違いは何ですか？

測色計は、3～4枚の固定フィルターを通して色を測定し、三刺激値を直接出力します。分光測色計は、可視光スペクトル全体（通常は400～700 nm）を測定し、その波長データから色値を算出します。 スペクトル曲線全体を保存しておくことで、分光測色計は、2つの試料がD65日光下では一致するが、A白熱灯下では一致しないというメタメリズムを検出することができます。測色計ではこれは不可能です。

この2つの言葉は、しばしば曖昧に使われています。正確には、比較の対象となる機器は、フィルター式三刺激色差計と色差分光光度計です。 「測色計」という用語自体は、人間の知覚関数に基づいて色を測定するあらゆる機器の総称であるため、厳密には両方を指しますが、実際にはフィルター式のものに対して使われることが一般的です。HunterLabの機器はすべて測色分光光度計です。

機器による色測定の仕組み

機器による色測定は、人間の知覚や表現における主観性やばらつきを最小限に抑え、色情報を客観的なデータとして捉えることを可能にします。これにより、食品・飲料から医薬品に至るまで、世界中の業界内および業界間のコミュニケーションに不可欠な、色に関する共通言語が確立されます。

フィルター式三刺激色差計は、3～4枚のフィルターを用いて人間の目が色をどのように認識するかをシミュレートし、分光データを取得することなく三刺激値を出力します。 測色分光光度計は、可視光スペクトル全体（通常400～700 nm）を測定し、波長ごとの分光分析から色値（L*、a*、b*、XYZ、または任意のCIEスケール）を算出します。

メタメリズムの検出が重要な理由

測色用分光光度計は、ある光源（D65日光など）の下では2つの試料が一致するが、別の光源（A白熱灯など）の下では一致しない場合を識別することができます。これは、多くの光源と観察者の組み合わせにわたる完全な分光データを保存しているためです。 一方、フィルター式の三刺激色差計では、このような区別を行うことはできません。この装置は、あらかじめ設定された光源と観測者の条件に限定されており、参照できるスペクトルデータを持っていないからです。

フィルター式三刺激色差計は、単純な合否判定による品質管理に対応しています。 測色分光光度計を使用すれば、同じ測色データに加え、スペクトルデータも取得できるため、ロット不合格の原因を特定したり、メタメリズムを検出したり、詳細な色分析を行ったりすることが、すべて1台の装置で可能です。色の正確さが重要なあらゆる用途において、測色分光光度計は将来を見据えた投資と言えます。

すべての分光光度計が色を測定するわけではない

「分光光度計」という用語自体は幅広いカテゴリーを指すものであり、その中に含まれるすべての機器が、認定された色測定用に設計されているわけではありません。すべての測色計は色を測定できますが、ほとんどの分光光度計にはその機能がありません。 測色計は、色測定に必要な特定の幾何学的条件を満たしています。一方、分光光度計の多くは分析用途向けに設計されています。これらは吸光度による色測定は可能ですが、CIE色測定に適していることはほとんどありません。分光光度計を購入する際は、実際に認定された色測定に使用できるかどうかを確認する必要があります。

この目的のために設計された装置は、比色分光光度計、あるいは分光比色計と呼ばれます。どちらの装置も、再現性の高い色測定を行うことができます。両者の違いは、分光光度計がスペクトルデータ全体を保存し、そのデータに基づいて分析を行うことができる点にあります。

これらの測定器は密接に関連していますが、それぞれに独自の特性があり、特定の測定用途においては、一方の方が他方よりも適している場合があります。フィルター式三刺激色差計と測色分光光度計の特性を理解することで、用途に最適な測定器を選定するのに役立ちます。

フィルター式三刺激色差計とは何か？

国際照明委員会（CIE）は、測色計を「色刺激の三刺激値などの測色量を測定するための装置」と定義している。 ASTMはさらに、分光光度計（または分光測色計）が分光データを測定し、そこから測色値が算出されるという点に基づき、三刺激値（フィルター）測色計と分光光度計を区別している。

フィルター式三刺激色差計は、心理物理学的分析のための測定器であり、色度データを直接読み取り、三刺激値（XYZやLabなど）として提示することで、人間の目と脳による知覚と相関する測定値を提供する。

フィルター式三刺激色差計には、いくつかの独自の構成要素が含まれています。

• 光源：光源とは、被写体に一貫した明るさを投射するための、日光や白熱灯などの特定の光源を指します。フィルター式三刺激色差計では、光源は固定されています。
• 観測者：標準観測者とは、色を分析するための特定の視野を提供するものです。フィルター式三刺激色差計では通常、2度標準観測者が使用され、これは色の評価や品質管理に適しています。
• 三刺激吸収フィルター：CIE標準観察者の色合わせ関数を近似するように設計された3つの広帯域光学フィルター。

安価な民生用RGBセンサーとは異なり、産業用測色計は単純なRGBデバイスではなく、三刺激値測定装置です。その光学フィルターは、CIEによって定義された人間の色覚に近似するよう綿密に設計されており、測定値はR、G、Bではなく、X、Y、Zとして表示されます。

フィルター式三刺激色差計はどのように機能するのでしょうか？

フィルター式三刺激色差計は、人間の視覚応答を近似するように設計された、堅牢で比較的単純な装置です。安定した光源が試料を照射します。反射光または透過光は、3つの広帯域光学フィルターを通過し、各フィルターはCIE標準観測者の応答曲線のいずれかに対応しています。 3つの検出器がフィルタを通過した光を検知し、装置がX、Y、Zの三刺激値を算出することで、CIELABなどの色空間が導き出されます。元の分光情報は保持されません。算出された色度値のみが記録され、本装置は固定された光源と観測者の組み合わせ（通常はC/2°）の下で動作します。

フィルター式三刺激色差計のメリット

• これらは三刺激値に重点を置いています。全範囲の分光データが必要ない場合、フィルター式の三刺激測色計なら、使わない機能に無駄な費用をかける必要がありません。
• 動作が速い。フィルター式三刺激色差計の用途の多くは、組立ラインなど、高速で動く装置を必要とするが、フィルター式三刺激色差計はそれに対応できる。
• 操作が簡単です。
• 多くの日常的な用途において、導入コストと維持コストが低くなります。
• 迅速な合否判定が求められる生産環境に最適です。

フィルター式三刺激色差計の欠点

• これらは、スペクトルデータの全範囲を網羅しているわけではありません。フィルター式の三刺激色差計では、着色剤の濃度や配色の決定には役立ちません。
• 汎用性に欠けます。フィルター式の三刺激色差計は、主に製品をあらかじめ定義されたサンプルと比較することを目的としているため、汎用性に欠けます。研究や製品開発の用途にはあまり適していません。
• これらはメタメリズムを識別できません。メタメリズムとは、ある照明条件下では色が同じように見えるものの、別の照明条件下ではそう見えない現象のことです。フィルター式の三刺激色差計では、この現象を識別・補正することができません。

フィルター式三刺激色差計の用途

通常、フィルター式三刺激色差計は、測定結果を既存の標準値と比較します。フィルター式三刺激色差計は、簡便な色測定が可能であり、色差の測定や、類似した色の日常的な比較に最適です。

そのため、フィルター式三刺激色差計は色の品質管理に利用することができ、主に製造工程の生産および検査段階で用いられています。

比色 分光光度計とは何ですか？

比色分光光度計とは、全波長域にわたる色測定を通じて物理的な試料を分析するために設計された装置である。試料の反射率や透過率の特性を波長ごとにスペクトル分析することで、人間の目では認識できないレベルの精密なスペクトルデータを生成する。 この詳細なデータを用いて、比色分光光度計は心理物理的な比色情報を算出します。

その結果、試料の完全なスペクトルフィンガープリントが得られます。スペクトル全体が測定・保存されるため、通常、後で試料を再度測定することなく、新たな色計算を実行することができます。

多くの分光光度計は、特殊な分析用途に対応するため、可視光域を超えて紫外線（UV）や近赤外線（NIR）の領域まで測定範囲を広げています。

比色分光光度計は極めて高精度であり、幅広いデータを提供します。この装置は、フィルター式三刺激色差計と類似した構成要素を使用していますが、若干の違いがあります。

• 光源：さまざまな種類の光を再現する、日光や蛍光灯などのあらゆる光源をシミュレートすることができます。
• 観察者：比色分光光度計の観察者には、2°と10°の2種類があります。CIEは、10°の方が人間の観察機能をより忠実に再現できるため、工業用色測定において最も適切な設定であると推奨しています。
• モノクロメーター：回折格子、プリズム、または干渉フィルターが、反射光を個々の波長ごとの狭い帯域に分離する。

比色 分光光度計はどのように機能するのでしょうか？

比色分光光度計は、色を測定するための客観的な物理分析装置である。安定した光源が試料を照射する。反射光または透過光は、通常は回折格子であるモノクロメーターに入り、そこで個々の波長に分離される。 検出器アレイが、多くの狭い波長間隔における光強度を測定し、完全な分光反射率または分光透過率曲線を生成します。この曲線から、装置はX、Y、Zの三刺激値を算出し、これらをCIE Lab、LCh、Yxyなどの尺度に変換します。

比色分光光度計のメリット

• その測定範囲は驚くほど広範囲です。比色分光光度計は、より高度なハードウェアを搭載しており、フィルター式三刺激色差計では測定できない、スペクトルデータを含むさまざまな特性を測定することができます。
• これらは汎用性が高いです。通常、測色分光光度計では、光源や観察者の設定を調整することで、最適な条件を得ることができます。
• これらは高性能なソフトウェアと連携して動作します。ソフトウェアとの連携により、比色分光光度計はデータを包括的に確認・分析する手段を提供します。
• さまざまなスタイルが用意されています。粉末、液体、透明素材など、幅広い種類のサンプルに対応しています。
• 測定結果がすぐに得られます。一部の比色分光光度計では、わずか2秒で結果が得られるものもあり、測定速度と効率が向上します。
• これらは、望ましい色を実現するのに役立ちます。望ましい色を安定して得ることは、ブランドの一貫性と工程管理にとって極めて重要です。
• これらは精密な分析に最適です。精度が最優先される研究環境において、比色分光光度計は詳細な分析を可能にします。
• また、メタメリズムの検出や着色剤の濃度の測定が可能で、配色設計にも役立ちます。
• 比色分光光度計は、具体的な機種や光学系に応じて、外観分析を行い、不透明度、ヘイズ、NTUなどの指標を提供することができます。

の欠点比色分光光度計

• 価格は高くなる場合があります。比色分光光度計は、その幅広い情報収集能力から、一般的にフィルター式の三刺激色差計よりも高価ですが、その追加機能は、生産現場や研究開発環境において、投資に見合う価値があることが多いのです。
• 以前の比色分光光度計は、管理された実験室環境向けに設計されていました。現代の機器は、ますますコンパクトで使いやすくなり、生産現場での使用を想定して設計されています。
• これらは、単純な品質管理（QC）のニーズを超える場合もあります。もし、メタメリズムのリスクがなく、単一の固定基準に対する合否判定のみが要件であるならば、比色分光光度計の機能は、その作業に必要な範囲を上回っています。しかし、今後複雑化することが予想される用途においては、こうした追加機能は大きな強みとなります。

比色分光光度計の応用

比色分光光度計は、フィルター式三刺激色差計に比べて高い柔軟性と汎用性を備えています。その理由の一つは、複数の光源／観測者組み合わせや分光データを提供できる点にあります。 さらに、特定の材料特性に合わせて、拡散（d/8° または d/0°）や指向性（0°/45° または 45°/0°）など、さまざまな光学構成を備えたモデルが用意されています。 そのため、比色分光光度計は、メタメリズムの測定、着色力の特定、幅広い種類の試料の分析が可能であり、幾何学的特性を考慮して鏡面反射率を含めるか除外するかを選択することもできます。

フルスペクトル分析は、より高い特異性も提供し、フィルター式三刺激色差計では見逃されがちな色の違いを特定できる可能性があります。測色分光光度計は、色の配合や色体系の開発といった研究開発段階における幅広い用途はもちろん、生産工程全体にわたる色品質管理にも最適です。

色測定において分光データが重要な理由

比色分光光度計は、スペクトル全体の「指紋」を測定・保存します。これは、フィルター式三刺激値測色計が測定する3つの三刺激値よりもはるかに多くの情報を含んでいます。スペクトル全体が把握できるため、1回の測定結果を用いて、幅広い色空間、色指数、および高度な分析指標を算出することができます。

色空間

• CIE L*、a*、b*
• CIE L*、C*、h°
• XYZ
• デルタE

色指数

• 黄度指数（YI）
• ホワイトネス指数（WI）
• こちら
• ガードナー
• ティント
• 色の濃さ
• 不透明度
• ヘイズ

高度な分析

• メタメリズムの評価
• スペクトルの比較
• カラー処方
• トレーサビリティとスペクトルデータのアーカイブ

測定されたスペクトルを、サンプル固有の「光学的指紋」と考えてください。CIELAB、Delta E、黄度指数、白度指数、APHA、ガードナーなど、報告されるあらゆる色値は、このスペクトル指紋から算出されます。

スペクトル全体が保存されるため、将来的にサンプルを再測定することなくデータを再分析することができ、色測定において最大限の柔軟性、トレーサビリティ、および信頼性を確保できます。

御社の業界には、どのような色測定ソリューションが必要でしょうか？

HunterLabのすべての色測定装置は、比色分光光度計です。適切な機種の選択は、試料の種類、許容誤差の要件、および配合変更やインライン工程管理のために分光データが必要かどうかによって決まります。

どの機器がお客様のプロセスに適しているかお悩みですか？ HunterLabの色測定スペシャリストにご相談ください。

購入時に考慮すべき要素 比色 分光光度計

• 予算：価格帯の異なる比色分光光度計にはそれぞれ異なる機能があるため、予算を決めることは重要です。
• 実験スペース：実験の目的に応じて、携帯型機器と卓上型機器のどちらが必要か検討してください。
• 仕様：波長範囲や検出限界など、必要な測定範囲や精度に応じて、材料を測定できる比色分光光度計をお選びください。

依然として、比色分光光度計とフィルター式三刺激色差計のどちらを選ぶか迷っていますか？

ハンターラボは、70年以上にわたり、食品、プラスチック、繊維、製薬業界の色品質管理チームが最適な測定機器を選定できるよう支援してきました。対象材料、許容誤差、ワークフローをお知らせください。最適な測定形状と機種をご提案いたします。

✓ 楽器選びの無料相談

✓ アプリケーション固有の精度ベンチマーク

✓ お客様のご要望に合わせたデモや測定サンプルのご提供が可能です

色測定の専門家に相談する

比色分光光度計とフィルター式三刺激色差計：技術仕様の比較

用途に最適な色測定装置の選び方

色測定機器を選ぶ際には、フィルター式三刺激色差計と測色分光光度計それぞれの長所と短所を理解しておく必要があります。どの機器が自分の用途に最適かまだ迷っている場合は、以下の質問を参考にすると判断の助けになるでしょう：

• 必要なデータの種類：このアプリケーションでは、スペクトルデータと三刺激値のどちらが必要ですか？
• 光学系の形状：この用途では、特定の光学形状が必要ですか？
• 精度と正確性：満足のいく結果を得るためには、どの程度の精度と正確性が必要でしょうか？
• 光源：お使いの用途に適した光源が、この機器に用意されていますか？
• 測定の迅速性：データはどのくらいの速さで取得できるか？どのような試料前処理が必要か？
• 使いやすさ：その機器は、ユーザーを第一に考えて設計されており、簡単かつ迅速な操作が可能になっているか？
• 堅牢性：その機器は、使用される環境に適しているか？過酷な工場環境にも耐えられるか？
• ソフトウェアのインターフェース：付属のソフトウェアを使用すれば、データを簡単に収集、分析、共有できますか？
• 御社の製品の品質保証（QA）において、相互機器間合意（IIA）を活用することは可能でしょうか？
• 製品の品質：すべての色測定器が同じ品質というわけではありません。最高品質の測定器を選定することで、最高品質の結果が得られることが保証されます。

測色計と測色分光光度計、どちらを選ぶべきか？

フィルター式三刺激色差計は、次のような場合に適している可能性があります：

• 日常的な合否判定が必要である
• 測定は簡単です
• スピードと簡便さが最優先事項です
• スペクトル解析は不要です

比色分光光度計は、次のような場合に適しています：

• 高度な色彩分析と柔軟性が求められる
• 製品は、さまざまな照明条件下で評価されます
• 色の調合が行われます
• メタメリズムを評価する必要がある
• 規制上のトレーサビリティは重要である
• カラーデータは研究開発を支えるものでなければならない
• 将来的な柔軟性が求められている

色の均一性、サプライチェーンにおける情報共有、あるいは規制への準拠が求められるほとんどの産業用途においては、比色分光光度計の方が適しています。どちらの機器も再現性のある色測定が可能です。違いは保存される分光データにあり、これがメタメリズムの評価、配色設計、光源シミュレーション、およびトレーサビリティを支えています。 最大限の柔軟性、トレーサビリティ、および高度な色分析が求められる用途においては、測色分光光度計が最も包括的なソリューションを提供します。

色測定に関する業界標準

色測定に関する用語および手法は、国際的に認められた規格によって定義されています：

• CIE S 017「国際照明用語集」
• ASTM E284、外観に関する用語
• ASTM E1347、三刺激値（フィルター）測色法
• ASTM E2214、色の分光測定

HunterLabの測定機器は、国際的に認められた色測定手法および業界標準に対応するよう設計されています。

ハンターラボの色彩測定

ハンターラボは、70年以上にわたり、色測定分野のパイオニアとして歩んでまいりました。当社は、現場、実験室、工場など、あらゆる業界のお客様の多様なニーズと厳しい基準に応えるべく設計された、最新の測色・分光測色機器を幅広く取り揃えております。

継続的な革新と技術的卓越性への取り組みにより、当社は、現在市場で入手可能な最高品質の測色計、分光光度計、およびソフトウェア製品を開発し、色分析、配合開発、品質管理の可能性を広げてきました。

当社の測色機器、カスタマイズ可能なソフトウェアパッケージ、および専任のカスタマーサポートサービスについて詳しくお知りになりたい方は、までお問い合わせください。お客様の用途に最適な機器選びを、当社がサポートいたします。 また、今すぐお見積りをご依頼いただければ、当社の専門家が、お客様の研究室のニーズに適した測色分光光度計を見つけるお手伝いをいたします。