あやしい水槽

海水魚 サンゴ 海藻  あやしい記事とピンボケ写真.そして誤字脱字...

10« 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25. 26. 27. 28. 29. 30.»12

このページの記事一覧

スポンサーサイト 

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。
スポンサー広告 *  TB: --  *  CM: --  * top △ 

水槽と照明 その13 色温度(前編) 

色温度は,室内の蛍光灯や車のライトなど,
照明の光の色の指標として使われています.

昔から照明に利用されてきた白熱電球は,細いフィラメントに電流を
ながして発熱させ,そのときに発する光を光源とするものです.
このとき,発熱したフィラメントの温度に応じた波長分布の光が
放射されています.色温度とは,物体の温度に応じて決まった光を
発するというものです.

分かりやすいところでは,製鉄所で熱せられた鉄が赤く光っている
光景をよく目にします.鉄が高温になると明るいオレンジ色の光を発して,
冷めて温度が低下すると徐々に赤色になり,さらに冷えると黒くなって
通常の色に戻ります.黒くなったときも,高温であれば人には見えない
赤外線を発し続けています.

K(ケルビン)とは温度を表す単位で,摂氏(℃,セルシウス度)との関係は
℃ = K - 273.15
です.
つまり 0℃ が 273.15K となります.


色温度を理解するには黒体や放射率などの概念を知る必要がありますが,
これらについてはインターネット上に沢山解説したWebがありますので
ここではふれません.
このページなんて良いのではないでしょうか.
色温度のはなし


今回は,照明色の指標としての色温度を理解するために,色温度の光スペクトル特性を
実際に算出して,さらに光スペクトル特性からxy色度図を用いて,色の可視化を
行ってみました.

1.色温度から光スペクトルの算出
色温度といえばこの式から始まります.
プランク放射則
色温度が決まれば,波長毎のエネルギー強度が決定されます.


この式から,色温度10000K,6500K,4000K,2000Kのときのそれぞれの
光スペクトル強度分布を求めてみました.

縦軸は絶対値でエネルギーです.
黒体放射グラフ1
色温度が高くなると,エネルギー強度が強くなり,波長分布もより短波長側に
シフトしていくことが分かります.4000Kと2000Kでは絶対強度においては
10000Kと同じグラフでの比較が困難です.


そこで,各色温度での波長分布のピーク値を1として規格化したグラフがこれです.
20000Kから2000Kまで表してみました.
黒体放射グラフ2s
ここで着目すべきは,380から780nmの可視光域とスペクトル分布の関係です.
10000Kにおいてすでにそのピークは可視光域をこえて紫外線域にあります.
マリンアクアリウムで最もポピュラーな色温度20000Kでは,その一部しか可視光域に
ありません.


2.xy色度図上の色温度
次に,xy色度図上で色温度がどのように示されるか,光スペクトル特性から
三刺激値をつかって,その座標を求めてみました.

色度図上では白点と6500Kが一致します.
(5500Kなどを一致させる考え方もあります)
白点を通過するように色温度の曲線を黒体軌跡として示してあります.
色温度を変えてゆくと,黒体軌跡にそって色が変わっていきます.
xy色度図_20100818完

見やすいように,黒体軌跡のところを拡大表示しました.
光源色比較_xy色度図_20100809_黒体放射拡大
1000Kでは波長600nmの赤色ですが,色温度が高くなると
だんだん 赤 → 橙 → 白 → 水色 と変化して,色温度が無限大(∞)で
終わりです.
色温度が高くなると,色度図上での変化は小さくなり,色の変化度合いも
小さくなることが分かります.
特に20000K以上では,色温度の変化に対して,色そのものの変化はほとんどありません.

3.色温度の可視化
下の図は,1000Kから80000Kまでの色温度を可視化した例です.
縦に色温度,横方向は明るさによる変化を示しています.
色温度をディスプレイにRGBで表示させるのはディスプレイの個体差や
ガンマ値の設定によって見え方も変わってきます.
なので,ここでは一例として捕らえていただければと思います.
色温度グラディーション_20100809s
このように,色温度が低い時に比べて,色温度が高い場合には,
色の変化も判りにくくなってしまいます.
これは,温度Tはプランクの放射則の式のなかで指数関数の中にあるためです.

色温度は,白色光(太陽光)に近い領域では,それなりに色の違いも
分かりますが,マリンアクアリウムで好まれる青白い光の領域では
色の違いも分かりにくくなって,照明色の指標としてはあまり適して
いないものだということが理解できるかと思います.
80000Kと40000Kぐらいの違いはランプの経時変化で生じるくらいの
差よりもちいさいのではないでしょうか.
実際,メタルハライドランプでも20000K以上の表記をしているものは
そうありません.

また,色温度で照明色を表せるのは,黒体軌跡に一致した場合で,
そこから外れた場合には相対色温度として表されます.
大抵のランプでは黒体軌跡に一致するケースは少ないと思います.



後編では,色温度の違いで画像の見え方がどう変わるか,試してみようと
思います.

にほんブログ村 観賞魚ブログ 海水魚へ

テーマ:海水魚

ジャンル:ペット

この記事に対するコメント

コメントの投稿















管理者にだけ表示を許可する

トラックバック

トラックバックURL
→http://allergy4416.blog54.fc2.com/tb.php/140-dbd4a211
この記事にトラックバックする(FC2ブログユーザー)
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。