JP2003322565A - 発色材料の仕様決定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測光・測色等の実測系を用いることなく、見
る方向により色相の変化をともなう新規素材を含む商品
において、材質感を与えるミクロやナノレベルからの発
色材料の構成および各種発色材料に要求される物性を明
示する。 【解決手段】 表面意匠特性の目標基礎要件を設定する
と共に、表面意匠特性を発揮させる発色材料４０３の物
性および構造を指定して光学特性を算出し、続いて、こ
の光学特性の算出値から表面意匠特性の目標基礎要件に
対応する基礎要件を算出して、この基礎要件算出値と表
面意匠特性の目標基礎要件とを比較し、基礎要件算出値
が目標基礎要件に到達するまで表面意匠特性を発揮させ
る発色材料４０３の物性および構造を変更して光学特性
および基礎要件の算出を繰り返し、基礎要件算出値が表
面意匠特性の目標基礎要件に到達した段階における発色
材料４０３の仕様を提示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、見る方向によって
色相が変化する新規素材を含む商品において、材質感を
与えるミクロやナノレベルからの発色材料の構成および
各種の発色材料に要求される物性を明示するのに用いら
れる発色材料の仕様決定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車，建築物，シート，衣服等
の商品の見栄えを向上させるための表面材料の仕様を決
定するに際しては、過去の膨大な表面材料のデータベー
スを参考にしたり、試行錯誤によって多数のサンプル材
料を試作して評価したりして決定するようにしていた。

【０００３】近年、コンピュータを利用した商品の見栄
え向上のための自動設計法が提案され始めている。特
に、特開平７−１５００８１号公報には、コンピュータ
を使用したメタリック感や深み感等の質感を有する塗装
膜の自動設計法が提案されている。この公報に記載の方
法では、ニューラルネットワーク等で既存の塗装の色材
および光輝材を含めた構成材料の量と反射率との関係を
記憶し、デザイナー等が所望する分光スペクトルを得る
ための色材および光輝材を含めた構成材料の量（配合）
を推定するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
自動設計法では、依然としてニューラルネットワーク等
に対して、測定で求めた塗装構成内の色材および光輝材
を含めた構成材料と反射率との関係を数多く学習させて
記憶させる必要があるうえ、ニューラルネットワーク等
による推定効率が必ずしも満足できるものではなく、色
材や光輝材の物性や塗装構成を十分に明示することがで
きないという問題があった。

【０００５】また、上記の自動設計法では、見る方向に
よって色相が変化する新規素材を含む商品において、材
質感を与えるミクロやナノレベルからの発色材料の構成
および各種の発色材料に要求される物性を明示すること
は極めて困難であるという問題を有しており、これらの
問題を解決することが従来の課題となっていた。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、デザイン素材として、従来の
物体色系に限らず、光源色に近い物理的発色素材の使用
が増加しつつある現状において、上記課題を解決する手
段が存在しないことに鑑みてなされたものであり、手間
隙のかかる測光や測色などの実測系を用いることなく、
計算およびそれに基づくデータファイル化によって、見
る方向によって色相が変化する新規素材を含む商品にお
いて、発色材料の構成の表示や、各種の発色材料に要求
される物性の表示を可能にする発色材料の仕様決定方法
を提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係わ
る発色材料の仕様決定方法は、表面意匠特性の目標基礎
要件を設定すると共に、表面意匠特性を発揮させる発色
材料の物性および構造を指定して光学特性を算出し、続
いて、この光学特性の算出値から表面意匠特性の目標基
礎要件に対応する基礎要件を算出して、この基礎要件算
出値と表面意匠特性の目標基礎要件とを比較し、基礎要
件算出値が目標基礎要件に到達するまで表面意匠特性を
発揮させる発色材料の物性および構造を変更して光学特
性および基礎要件の算出を繰り返し、基礎要件算出値が
表面意匠特性の目標基礎要件に到達した段階における発
色材料の仕様を提示する構成としており、この発色材料
の仕様決定方法の構成を前述した従来の課題を解決する
ための手段としている。

【０００８】本発明の請求項２に係わる発色材料の仕様
決定方法において、表面意匠特性の目標基礎要件は、色
相，明度，彩度等の色彩工学因子に関する値、および、
マクロな表面の光反射スペクトルパターンとなる表面の
凹凸やデザイン模様の種類等のテクスチャ（表面の感
じ，外観，きめ等）である構成としている。

【０００９】本発明の請求項３に係わる発色材料の仕様
決定方法において、表面意匠特性を発揮させる発色材料
の物性および構造は、表面部材を構成する複数の発色材
料の化学組成，屈折率や吸収率等の光物性，厚みや長さ
等の断面形状寸法，各表面構成材料としての発色材料の
配合・配置を含む構成としている。

【００１０】本発明の請求項４に係わる発色材料の仕様
決定方法において、光学特性は、各種照明光源におい
て、材料表面に対して光の入力角度と受光角度を変化さ
せて得られる発色材料の変角分光特性である構成として
いる。

【００１１】本発明に係わる発色材料の仕様決定方法に
よれば、測光・測色等の実測系を用いることなく、表面
意匠特性の目標基礎要件を満足する発色材料の仕様を明
示し得ることとなり、見る方向によって色相の変化を伴
う新規素材を含む商品等において、材質感を与えるミク
ロやナノレベルからの発色材料の構成やこれらに要求さ
れる物性が明示されることとなる。

【００１２】

【発明の効果】本発明に係わる発色材料の仕様決定方法
によれば、表面意匠特性の目標基礎要件を満足する発色
材料の仕様を明示することができ、その結果、商品の意
匠性を向上させるために行う表面意匠材料の試作回数を
大幅に減らすないしは省略することが可能であり、表面
意匠材料の設計および製造を効率的に行うことができる
ようになるという非常に優れた効果がもたらされる。

【００１３】

【発明の実施形態】次に、本発明に係わる発色材料の仕
様決定方法の実施形態について、図面に基づいて説明す
る。

【００１４】図１は、本発明に係わる発色材料の仕様決
定方法の処理フローを示している。この処理は、例え
ば、デザイナーがコンピュータシステムなどを利用して
行うことができる。

【００１５】まず、ステップＳ１０１において、物体色
もしくは物理発色、あるいはこれらのうちの少なくとも
一つの発色現象を有する材料または構成の商品の意匠目
標を設定するための目標基礎要件を設定する。

【００１６】次に、ステップＳ１０２において、表面意
匠特性を発揮させる発色材料の物性および構造を指定し
てミクロな表面材料の分光特性を求め、この分光特性か
らマクロな表面全体の分光特性を算出した後、ステップ
Ｓ１０３において、算出された光学特性値をデータベー
ス化するための算出値の保存ファイルを作成する。

【００１７】次いで、ステップＳ１０４において、保存
ファイルに記録された光学特性値から色彩工学理論やパ
ターン解析理論により、表面意匠特性の目標基礎要件に
対応する基礎要件を算出し、ステップＳ１０５におい
て、表面意匠特性の基礎要件算出値と目標基礎要件とを
比較して、目標値への到達度の判断を行う。

【００１８】目標値への到達度の判断結果によって、基
礎要件算出値が表面意匠特性の目標基礎要件を十分に満
足していない場合（ステップＳ１０５においてＮＧの場
合）には、ステップＳ１０２に戻り、以降、基礎要件算
出値が表面意匠特性の目標基礎要件に到達するまで発色
材料の物性および構造の変更入力を行い、保存ファイル
の作成を繰り返す。

【００１９】そして、目標値への到達度の判断結果によ
って、表面意匠特性の基礎要件算出値が目標基礎要件を
満足する場合（ステップＳ１０５においてＯＫの場合）
には、ステップＳ１０６において、目標要件に到達した
発色材料の仕様を提示する。

【００２０】次に、自動車の車体表面の塗装膜を含む部
分、ならびに、この部分を構成する部材の色および材質
感の向上を図るのに、本発明に係わる発色材料の仕様決
定方法を用いた場合を例に挙げて、図２に基づいてより
具体的に説明する。

【００２１】まず、ステップＳ２０１において、車体表
面の色や質感等の見栄え（表面意匠特性）の目標基礎要
件を設定するのに続いて、ステップＳ２０２において、
塗装膜内に含まれるマイカ等の発色材料を構成する物質
レベルの結晶構造，分子構造，断面形状寸法，屈折率等
の光学物性のデータを入力する。

【００２２】次に、ステップＳ２０３において、結晶レ
ベルでの吸収スペクトルを計算可能にするバンド計算，
有機分子系や錯体等の吸収スペクトル計算を可能にする
分子軌道法計算および発色材料を誘電体と見なした場合
のマックスウエルの電磁波方程式に基づく計算のうちの
いずれかの計算を実施して、上記発色材料の反射スペク
トルおよび透過スペクトルを求め、これらのデータベー
ス化を行う。

【００２３】次いで、ステップＳ２０４において、自動
車の外装を構成するパーツに用いられているベースカラ
ーや、クリヤ層や、被覆フイルム等から構成される塗装
構造データを参照するのに続いて、ステップＳ２０５に
おいて、得られたベースカラーの反射スペクトルデータ
の設定または参照を行って、クリヤ層や被覆フィルムの
光透過率等の情報の設定を行う。

【００２４】そして、ステップＳ２０６において、上記
過程によって得られた塗装膜の構成材料の光学物性情報
に基づいて、発色材料の塗装膜内での被覆率等を設定
し、塗膜外部への反射スペクトル計算を実施して、これ
をデータベース化した後、ステップＳ２０７において、
ＣＡＤシステムを用いて車体形状データやパーツの種類
や形状を設定する。

【００２５】ステップＳ２０８では、太陽等の光源下に
おける車体全体から目に入ってくる反射スペクトル計算
を実施し、ステップＳ２０９において、ステップＳ２０
８で得られた車体全体のスペクトル計算結果に基づい
て、色相や、明度や、彩度等の色彩工学に基づく色解析
および車体表面の反射スペクトルパターン解析によって
見栄えの基礎要件を算出する。

【００２６】次に、ステップＳ２１０では、見栄え目標
基礎要件とステップＳ２０９で得られた算出基礎要件と
を比較し、目標とする色味や質感に到達したか否かを判
定し、目標を達成した場合（ステップＳ２１０でＯＫの
場合）には、ステップＳ２１１において発色材料の仕様
を決定し、設計を完了する。

【００２７】一方、目標を達成しない場合（ステップＳ
２１０でＮＧの場合）には、ステップＳ２０２に戻り、
塗装膜内の発色材料の形状や構成材料の元素組成，屈折
率，発色材料の塗装膜内での割合，発色材料の塗装膜で
の配向，クリヤの屈折率や厚み等の変数値を自動的に変
化させて、発色材料の構造および物性の再設定を行う
か、デザイナーによって発色材料の物性および構造の手
動での再設定を行うか、あるいは、自動的な部分と手動
で行う部分とを組み合わせて、上記各パーツの塗装の反
射スペクトルを再データベース化する。

【００２８】そして、このデータを利用して、目標とす
る色味や質感と比較し、目標に達成するまで上記処理フ
ローを繰り返し行い、目標に達した時点で処理を終了し
て、ステップＳ２１１において発色材料の仕様を決定
し、設計を完了する。

【００２９】［実施例１］次に、本発明に係わる発色材
料の仕様決定方法の一実施例を図面に基づいて説明す
る。

【００３０】色相（Ｈ），明度（Ｖ），彩度（Ｃ）等の
見栄えの基礎要件に関して、光源が塗装表面に対して垂
直入射して、これを正面から見た場合には、Ｈ＝６５
（５Ｂ），Ｖ＝４，Ｃ＝５であり、光源の塗装表面に対
する入射角度や見る角度を変化させても、６２．５
（２．５Ｂ）≦Ｈ≦８５（５Ｐ），３≦Ｖ≦５，４≦Ｃ
≦６を満足するように商品の塗装表面の見栄えの目標値
を設定した。

【００３１】塗装に応用される光輝材として、誘電体断
面内に規則的な微小構造を形成することで、特定の波長
域の光反射を行うことができ、結果として特定の色域の
発色をする発色材がある。図３に示す実施例１の発色材
断面内の構造（ｘ軸方向は長軸、ｙ軸方向は短軸とす
る）は、ｘｙ面内で２次元状に規則配列された円柱状の
第１誘電体３０１と、この第１誘電体３０１を取り囲む
第２誘電体３０２から成り立っており、第１誘電体３０
１および第２誘電体３０２は互いに異なった屈折率を有
している。円柱状の第１誘電体３０１は、ｘ，ｙ軸方向
にそれぞれピッチ３０３で配列され、各円柱径３０４を
２ｒとし、ｘ軸方向に沿ってＭ列、ｙ軸方向に沿ってＮ
行あるものとする。そして、発色材が、第３誘電体とし
ての媒質３０５の中に存在することとした。

【００３２】この発色材の任意の光入射角度と受光角度
とにおける反射および任意の光入射角度と受光角度とに
おける透過スペクトルを求めるために、以下に示すマッ
クスウエルの電磁波方程式を解いた。

【００３３】 rotＥ＋μ・（∂Ｈ／∂ｔ）＝０ （式１） rotＨ−∂εＥ／∂ｔ＝０ （式２） div（εＥ）＝０ （式３） div（μH）＝０ （式４）

【００３４】ここで、Ｅは電磁波の電場、Ｈは電磁波の
磁場、εは誘電体の誘電率、μは誘電体の透磁率であ
る。現実の発色材は歪があるので、反射スペクトルに有
効に効いているのは、入射光の進行成分が発色材断面の
ｘｙ面上にあると考え、上記の断面構造を有する系の反
射および透過スペクトルの代表的な解法である２次元モ
デルのモーメント法を用いて計算した。

【００３５】これによって、上記媒質（誘電体）３０５
の屈折率ｎ’、発色材内の誘電体３０１，３０２の各屈
折率ｎ１，ｎ２、円柱径２ｒ、円柱間のピッチ３０３を
Λ、円柱数（Ｎ×Ｍ）を指定し、任意の光の入射角度θ
inと光の反射角度θrefに対する反射スペクトルおよび
任意の光の入射角度θinと光の射出角度θoutに対する
透過スペクトルのデータベースファイルを作成した。こ
の際、入射角度θinは、入射光の進行方向と入射光側の
発色材表面の法線とがなす角度であり、反射角度θref
は、反射光の進行方向と反射光側の発色材表面の法線と
がなす角度であり、射出角度θoutは、透過光の進行方
向と透過光側の発色材表面の法線とがなす角度である。

【００３６】得られたデータベースは、反射スペクトル
に関してIR（λ，θin，θref）とし、透過スペクトル
に関してIT（λ，θin，θout）とした。ここで、入射
光の波長であるλを２００〜６００ｎｍとし、計算サン
プリング間隔を５ｎｍとした。また、入射角度θinは０
〜９０°の範囲で５°ずつ変化させ、反射角度θrefお
よび射出角度θoutはそれぞれ−９０〜９０°の範囲で
５°ずつ変化させた。

【００３７】次に、図４に示すように、クリヤ層４０１
と、下地の黒色のベースカラー４０２と、クリヤ層４０
１の中に含まれる発色材４０３とからなる塗装膜構造を
想定した。この系において、以下の仮定を行った。

【００３８】 クリヤ層４０１の厚さは、発色材４０
３の厚さの数倍である。 クリヤ層４０１内では、発色材４０３は互いに十分
に離れている。 クリヤ層４０１内の発色材４０３の長軸は、ベース
カラー４０２の層の表面に対して平行である。 クリヤ層４０１内における光吸収は小さいので無視
する。 ベースカラー４０２の反射率は、物理発色材の反射
率に比べてかなり小さい。 クリヤ層４０１の屈折率ｎは、発色材４０３を構成
する誘電体の屈折率とほぼ同じ値であり、クリヤ層４０
１そのものの表面での光の反射は、光の波長に依存しな
いガラス表面のような反射に寄与する。

【００３９】次いで、塗装膜表面の光の反射強度を以下
に示す演算式によって求めた。この際、塗装膜表面への
入射光の波長をλとし、塗装膜表面に対する光の入射角
度をθinとし、反射角度をθrefとした。まず、ベース
カラー４０２での入射光強度：B（λ，θ’in）を式５
で求めた。

【００４０】 B（λ，θ’in）＝｛１−Rsurf（θin，θref）｝×I（λ）×（１−S） +｛１−Rsurf（θin，θref）｝×I（λ）IT(λ／ｎ’，θ’in，θ’out)×Ｓ （式５）

【００４１】ここで、θ’inは、クリヤ層４０１内の発
色材４０３への光入射角度を意味し、θ’outは、クリ
ヤ層４０１内の発色材４０３からの射出角度を意味し、
例えば、式６の関係が、スネルの法則によって成り立っ
ている。

【００４２】 sinθin＝ｎ’sinθ’in （式６）

【００４３】また、式５において、Rsurf（θin，θre
f）は、クリヤ層４０１の表面における光の反射率であ
る。式５において、第１項は、発色材４０３がない部分
を通過してきた光の強度に関し、第２項は、発色材４０
３がある部分を通過してきた光の強度に関する項であ
る。この場合、入射光の強度分布：I（λ）とし、塗装
膜表面に対する発色材４０３のチップ被覆割合（占有割
合）：Ｓとする。また、ベースカラー４０２における反
射強度A（λ，θ’in）は、式７から求めた。

【００４４】 A（λ，θ’in）＝B（λ，θ’in）×P（λ）×cosθ’in （式７）

【００４５】これは、ベースカラー４０２に入射した光
のベースカラー４０２における拡散反射による反射強度
である。ここで、P（λ）は、色相，明度，彩度等を指
定することによって、ベースカラー４０２のデータベー
スを参照して得られる反射スペクトルである。

【００４６】上記した式５および式７によって、塗装膜
表面からの反射強度TP（λ，θin，θref）を求める式
８が導かれる。

【００４７】 TP（λ，θin，θref）＝A（λ，θ’in）×（１−S）+IT（λ／ｎ’，θ’in ，θ’out）×A（λ，θ’in）×S+I（λ）×｛１−Rsurf（θin，θref）｝IR （λ／ｎ’，θ’in，θ’ref）×S+I（λ）×Rsurf（θin，θref） （式８）

【００４８】この式８において、第１項は、ベースカラ
ー４０２での拡散反射が発色材４０３を透過せずに塗装
膜外に射出された光の強度に関し、第２項は、ベースカ
ラー４０２での拡散反射が発色材４０３を透過して塗装
膜外に射出された光の強度に関し、第３項は、発色材４
０３で直接反射されて射出された光の強度に関し、第４
項は、クリヤ層４０１の表面における光の波長に依存し
ない反射強度に関する項であり、この式８により反射ス
ペクトルを算出して、結果をファイル化した。

【００４９】次に、車体レベルの見栄えを評価するため
に、まず、車体形状データやパーツの種類，形状を参照
し、図５に示す計算法の概念で説明し得るように、照明
５０２と、前記塗装構造を有する塗装表面の各微小表面
要素５０１と、視点５０３との空間の配置関係から、視
点５０３に入る反射スペクトル強度を以下の式９を用い
て算出する。この際、前記塗装膜表面の反射スペクトル
計算結果に基づいた表面反射強度分布を用いる。

【００５０】

【数１】 ここで、θは天頂角、φは方位角、Ｌ_ｒは半径１の球面
上の（θ_ｒ，φ_ｒ）の点における入射光強度であり、Ｌ
_ｉは半径１の球面上の（θ_ｉ，φ_ｉ）の点における反射
光強度であり、ρ_dbは、θ_ｉ，φ_ｉ方向から入射してθ
_ｒ，φ_ｒ方向に反射する光の各微小表面要素での表面反
射強度分布である。単位強度の光を入射させて反射強度
を測定すれば、θ_ｉ，φ_ｉ方向から入射してθ_ｒ，φ_ｒ
方向に反射した光の各微小表面要素での分光反射率ρ
（λ）（式８のTPに対応）を知ることができる。

【００５１】この結果から、色彩工学計算に基づいて、
三刺激値であるＸ，Ｙ，Ｚを以下の式１０，１１，１
２，１３から求める。

【００５２】

【数２】

【００５３】但し、Ｓ_λは照明光のスペクトル密度であ
り、 は、ＸＹＺ表色系の等色関数である。

【００５４】さらに、例えば、Ｍｕｎｓｅｌの修正明度
基準と呼ばれる以下の式１４からＶを算出し、１９７５
年の国際照明委員会（CIE会議）においてWyszeckiの提
案した以下の式１５，１６によって、Ｈ，Ｃを算出す
る。但し、式１５では全体を７．２で割ってＭｕｎｓｅ
ｌのＣを算出することができるようにした。これらの式
１５，１６において、ｕ^＊，ｖ^＊は三刺激値であるＸ，
Ｙ，Ｚにより関係づけられている。

【００５５】 Ｙ＝1.913V−0.22532V²＋0.23351V³−0.020483V⁴＋0.0008194V⁵ （式１４） Ｃ＝［（ｕ^＊）^２＋（ｖ^＊）^２］^１／２ ／７．２ （式１５） Ｈ＝（50/π）・tan^−１（ｖ^＊／ｕ^＊） 但し、π＝3.14159である。（式１６）

【００５６】そして、Ｈ，Ｖ，Ｃの計算値とそれらの目
標値の差ΔＨ，ΔＶ，ΔＣを以下の式１７，１８，１９
により算出する。

【００５７】 ΔＨ＝Ｈ_ｃａｌ−Ｈ_ｔａｒ （式１７） ΔＶ＝Ｖ_ｃａｌ−Ｖ_ｔａｒ （式１８） ΔＣ＝Ｃ_ｃａｌ−Ｃ_ｔａｒ （式１９）

【００５８】ここで、各式１７，１８，１９における添
え字calの付いたＨ，Ｖ，Ｃは計算値である。また、添
え字tarの付いたＨ，Ｖ，Ｃは目標値であって、以下の
式２０，２１，２２に示すとおりである。

【００５９】 Ｈ_ｔａｒ＝６５ （式２０） Ｖ_ｔａｒ＝４ （式２１） Ｃ_ｔａｒ＝５ （式２２）

【００６０】そして、この目標値に到達したと判断する
ことができるまで、最初の発色材レベルの計算にまで戻
って上記分光特性計算の処理を繰り返した。

【００６１】すなわち、光源が塗装膜表面に垂直に入射
し、これを正面から見た場合には、以下の式２３，２
４，２５に示すようになるまで、上記分光特性計算の処
理を繰り返す。

【００６２】 ΔＨ≒０ （式２３） ΔＶ≒０ （式２４） ΔＣ≒０ （式２５）

【００６３】また、光源が塗装膜表面に垂直に入射し、
これを正面以外から見た場合には、以下の式２６，２
７，２８に示すようになるまで、上記分光特性計算の処
理を繰り返す。

【００６４】 −２．５≦ΔＨ≦２０ （式２６） −１≦ΔＶ≦１ （式２７） −１≦ΔＣ≦１ （式２８）

【００６５】今回の計算では、ポリマーデータベースを
参考にして、第１誘電体３０１の物質をポリエチレンナ
フタレート（PEN；平均屈折率ｎ１＝１．６３）とし、
第２誘電体３０２の物質をナイロン６（Nyron-6；平均
屈折率ｎ２＝１．５３）とした。また、第３誘電体とし
ての媒質３０５の屈折率ｎ３＝１．５とした。さらに、
発色材内の円柱径３０４を２ｒ（初期変数２ｒ＝０．１
３μｍ）、円柱間のピッチ３０３をΛ（＝２ｒ）、円柱
行数をN（初期変数N=１５）、円柱列数Ｍ＝２００を定
数とし、発色材の被覆割合Ｓ（初期変数Ｓ=０．２）を
変数、ベースカラーを黒色として計算した。

【００６６】ここで、上記繰り返し計算における発色材
レベルおよび塗装膜レベルの計算を実行する段階では、
式２０〜式２８の条件を満足することができるように、
材料物性および構造に関する変数の値を変化させた上記
計算を多数回実施し、材料物性および構造に関する変数
の取り得る値の選択領域を狭め、取り得る変数の値の最
適化を進めた。

【００６７】上記した本実施例に係わる発色材料の仕様
決定方法によって、極めて短時間の内に、見栄え目標の
基礎要件を満足させることができ、発色材料の構造仕様
や、発色材料を含む塗装膜の構造仕様等の最適化ができ
た。

【００６８】［実施例２］次に、本発明に係わる発色材
料の仕様決定方法の他の実施例を図４に基づいて説明す
る。

【００６９】図６に示すように、クリヤ層６０１と、下
地の黒色のベースカラー６０２と、クリヤ層６０１の中
に含まれる実施例１と同じ発色材料６０３とで構成され
る塗装膜において、この塗装膜に存在する発色材料６０
３の凝集６０４が、工学的な見栄えに大きく影響し、商
品価値を決定している。

【００７０】塗装膜の見栄え目標の基礎要件は、光源が
塗装表面に垂直入射して、これを正面から見た場合に
は、Ｈ＝５Ｂ，Ｖ＝４，Ｃ＝３であり、光源の塗装表面
に対する入射角度や見る角度を変化させても、６２．５
（２．５Ｂ）≦Ｈ≦８５（５Ｐ），３≦Ｖ≦５，２≦Ｃ
≦４を満足するように設定した。また、均一の反射スペ
クトルパターンに由来する均質感を目標にした。

【００７１】このため、まず、先の実施例と同様の方法
で発色材の反射スペクトルや透過スペクトルを算出し
て、その算出結果をファイル化した。なお、ここで反射
スペクトルや透過スペクトルを算出する手順は、実施例
１と同様にして求めた。

【００７２】次に、発色材のスペクトルファイルを利用
し、塗装膜内の発色材の濃度，発色材の塗装膜での配
向，クリヤの屈折率や厚み等の変数の値や発色材の凝集
度を考慮した塗装表面の物理光学計算によって、反射ス
ペクトルを算出した。このスペクトルデータに基づい
て、先の実施例と同様にして、色相，明度および彩度の
計算を行うと共に、塗装の反射スペクトル分布のパター
ン解析を行った。これが十分に目標値とする色相，明度
および彩度に近づき、かつ、反射スペクトル分布パター
ンも均一スペクトルパターンに近づいたと判断できるま
で、塗装材料の物性や構造を変化させて計算を繰り返し
た。

【００７３】この結果、今回も見栄え目標を再現できる
塗装膜の発色材料の配向，濃度，凝集度やクリヤ層の物
性および構造を得ることができた。なお、ここでの物理
光学計算による色相，明度および彩度の計算手順は以下
に示すとおりである。

【００７４】すなわち、図６に示した塗装膜内構造にお
いて、算出された発色材の反射スペクトルと、透過スペ
クトル特性と、発色材間の相対位置と、ベースカラーと
の関係に基づいて、図７に示すように、波長毎に入射光
７０１の発色材表面での反射，屈折，透過と、ベースカ
ラーでの拡散反射とを考慮して、ランダムに入射光７０
１の入射角度および塗装面におけるｘ軸の入射位置を変
え、光線追跡法を実施して塗装面の反射光７０２の方向
と強さを調べて塗装膜面からの反射強度データを求め、
実施例１の反射強度データTP（λ，θin，θref）に対
応するものを求めた。これを複数の入射角度の入射光に
対して実施し、塗装膜面からの反射スペクトルをデータ
ファイル化した。

【００７５】また、実施例１と同様に、塗板の形状を参
照し、図５に示す計算法の概念で説明し得るように、照
明５０２と、前記塗装構造を有する塗板の表面の各微小
表面要素５０１と、視点５０３との空間の配置関係か
ら、視点５０３に入る反射スペクトルを前記塗装膜表面
の反射スペクトルデータファイルに基づいて算出し、色
彩工学に基づいて、三刺激値であるＸ，Ｙ，Ｚを求め、
Ｈ，Ｖ，Ｃを求めた。

【００７６】塗装の反射スペクトル分布のパターン解析
は、まず、塗装表面を細分化し、この細分化した表面そ
れぞれに対して垂直の光を入射させて、垂直に受光した
反射スペクトルを計算する。そして、図８に示すよう
に、その反射スペクトルのピーク波長８０１，ピークの
エネルギー反射率８０２および反射スペクトルの半値幅
８０３を算出し、それらの各表面反射スペクトル間の差
異を調べることとした。

【００７７】［実施例３］次に、本発明に係わる発色材
料の仕様決定方法のさらに他の実施例として、透明体に
おける発色材料の仕様決定方法を図面に基づいて説明す
る。

【００７８】本実施例では、ポリマーやガラスからなる
第１層９０１と、第１層９０１を包み第１層９０１とは
材料の種類が異なるポリマーやガラスからなる第２層９
０２と、第１層９０１内の実施例１と同じ発色材料９０
３を含む透明体での発色材料の仕様決定を実施した。但
し、第１層９０１と第２層９０２との各屈折率の差異は
小さく、両者の境界層において反射および屈折はほとん
ど生じないこととしている。

【００７９】見栄え目標の基礎要件としては、光源が透
明体表面に垂直入射して、正面から見た場合に、Ｈ＝５
Ｂ，Ｖ＝４，Ｃ＝３であり、光源の透明体表面に対する
入射角度や見る角度を変化させても、６２．５（２．５
Ｂ）≦Ｈ≦８５（５Ｐ），３≦Ｖ≦５，２≦Ｃ≦４を満
足するように設定した。上記基礎要件を満足するまで、
発色材料の形状や構成材料の屈折率を指定して、発色材
料の分光特性計算を実施し、この結果をファイル化し
た。

【００８０】この結果を利用して、発色材料の分散度お
よび発色材料の層内での配向を変化させ、上記透明体の
モデルの分光特性計算を実施してファイル化した。この
透明体モデルの結果から、実施例１と同様にして見栄え
基礎要件を算出した。見栄え目標の基礎要件を満足する
ことができるようにするまで、発色材料の物性および構
造を設定し直して上記計算を繰り返した。

【００８１】これによって、見栄え目標の基礎要件を満
足できるように、発色材料と各層の厚み等の最適化がで
きた。なお、発色材料の分光特性計算は、実施例１と同
様の手順により実施した。

【００８２】さらに、透明体のモデルの分光特性計算
は、実施例１の式７を以下の式２９のように変更し、こ
れに実施例１の式８を用いて、実施例１の塗装膜モデル
同様に計算した。なお、式２９において、R’surf
（θ’in ，θ’ref ）は、第２層９０２と空気層との
境界面における第２層９０２側での光の反射率である。

【００８３】 A(λ，θ’in)＝B(λ，θ’in)×R’surf(θ’in ，θ’ref ) （式２９）

【００８４】［実施例４］次に、本発明に係わる発色材
料の仕様決定方法のさらに他の実施例として、繊維を応
用した織物における発色材料の仕様決定方法を図面に基
づいて説明する。

【００８５】まず、シートの見栄え設計の場合を行っ
た。光源がシート表面に垂直入射して、正面から見た場
合に、Ｈ＝５Ｂ，Ｖ＝４，Ｃ＝６であり、光源のシート
表面に対する入射角度や見る角度を変化させても、６
２．５（２．５Ｂ）≦Ｈ≦８５（５Ｐ），６≦Ｖ≦８、
５．５≦Ｃ≦７を満足するようにシートの見栄えの目標
値を設定した。

【００８６】図１０に示すように、シート地を構成する
繊維が、縦糸１００１と緯糸１００２とから構成され、
縦糸１００１は黒色に染色した糸であり、緯糸１００２
には青色の実施例１で用いたものを繊維化した発色材か
らなる場合を取り扱う。入射角度および受光角度を変化
させ、単糸の断面構造と屈折率とを指定して、単糸の反
射スペクトルおよび透過スペクトルを電磁波計算により
求めた。なお、ここでの電磁波計算は、実施例１の発色
材のスペクトルを求めるのと同様な手順によって行っ
た。但し、媒体３０５が空気なので、屈折率を１．０と
している。

【００８７】次に、これによって、複数の単糸から構成
された撚糸を用いた数種類のシート繊維の反射スペクト
ル計算を行った。ＣＡＤシステムを使ってシートの構造
データや繊維の織り方や形状を設定し、シート繊維の反
射スペクトル計算結果に基づいて、自然光や点光源等の
各種光源系を考慮したレートレース法によって、シート
の色相を計算し、さらに、シートの見栄えを与える明度
や彩度等の基礎要件を計算した。

【００８８】上記の基礎要件が目標値の条件に到達する
まで、発色材料の物性および構造を指定して繰り返し計
算することにより、極めて鮮やかな色彩を有する自動車
用のシートの設計ができた。

【００８９】ここでのシート繊維の反射スペクトル計算
は、まず、算出された単糸の反射スペクトルと、透過ス
ペクトル特性を有する単糸間の相互位置とを考慮し、さ
らに、波長毎に入射光の単糸での反射，屈折，透過を考
慮し、実施例２と同様にして光線追跡法を実施して緯糸
１００２での反射光の方向と強さを調べて、緯糸１００
２からの反射スペクトルおよび透過スペクトルを求め
る。次いで、照明５０２と、前記緯糸１００２の反射ス
ペクトルおよび透過スペクトルデータと、黒色の反射ス
ペクトルを有する縦糸１００１からなるシート繊維表面
の各微小表面要素５０１と、視点５０３との空間の配置
関係から、実施例１と同様の計算法を用いて視点５０３
に入る反射スペクトル強度を算出する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる発色材料の仕様決定方法におけ
る処理を示すフローチャートである。

【図２】本発明に係わる車体塗装用発色材料の仕様決定
方法における処理を示すフローチャートである。

【図３】本発明の一実施例に係わる発色材料の仕様決定
方法を適用した発色材料示す概略説明図である。

【図４】本発明の一実施例に係わる発色材料の仕様決定
方法を適用した塗装膜モデルを示す概略説明図である。

【図５】本発明の一実施例に係わる発色材料の仕様決定
方法を適用した車体全体から目に入ってくる光の反射ス
ペクトル計算方法の概略説明図である。

【図６】本発明の他の実施例に係わる発色材料の仕様決
定方法を適用した塗装膜モデルを示す概略説明図であ
る。

【図７】本発明のさらに他の実施例に係わる発色材料の
仕様決定方法を適用した塗装膜表面の反射スペクトル計
算方法の概略説明図である。

【図８】本発明のさらに他の実施例に係わる発色材料の
仕様決定方法を適用した塗装膜表面の反射スペクトルの
概略説明図である。

【図９】本発明のさらに他の実施例に係わる発色材料の
仕様決定方法を適用した透明体を示す概略説明図であ
る。

【図１０】本発明のさらに他の実施例に係わる発色材料
の仕様決定方法を適用した織物モデルを示す概略図であ
る。

【符号の説明】

３０１ 円柱状第１誘電体 ３０２ 第２誘電体 ３０３ ピッチ ３０４ 円柱径 ３０５ 媒体 ４０１ クリヤ層 ４０２ ベースカラー ４０３ 発色材料 ５０１ 微小表面要素 ５０２ 照明 ５０３ 視点 ６０１ クリヤ層 ６０２ ベースカラー ６０３ 発色材料 ６０４ 発色材料の凝集 ７０１ 入射光 ７０２ 反射光 ８０１ ピーク波長 ８０２ ピークのエネルギー反射率 ８０３ 半値幅 ９０１ 第１層 ９０２ 第２層 ９０３ 発色材料 １００１ 縦糸 １００２ 緯糸

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊沢 金也 神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地 日産 自動車株式会社内 Ｆターム(参考） 2G020 AA08 DA02 DA03 DA04 DA05 DA14 DA23 DA45 DA52

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発色材料の仕様を決定する方法であっ
   て、表面意匠特性の目標基礎要件を設定すると共に、表
   面意匠特性を発揮させる発色材料の物性および構造を指
   定して光学特性を算出し、続いて、この光学特性の算出
   値から表面意匠特性の目標基礎要件に対応する基礎要件
   を算出して、この基礎要件算出値と表面意匠特性の目標
   基礎要件とを比較し、基礎要件算出値が目標基礎要件に
   到達するまで表面意匠特性を発揮させる発色材料の物性
   および構造を変更して光学特性および基礎要件の算出を
   繰り返し、基礎要件算出値が表面意匠特性の目標基礎要
   件に到達した段階における発色材料の仕様を提示するこ
   とを特徴とする発色材料の仕様決定方法。
2. 【請求項２】 表面意匠特性の目標基礎要件は、色彩工
   学因子に関する値および表面のテクスチャである請求項
   １に記載の発色材料の仕様決定方法。
3. 【請求項３】 表面意匠特性を発揮させる発色材料の物
   性および構造は、表面部材を構成する複数の発色材料の
   化学組成，光物性，断面形状寸法，発色材料の配合およ
   び発色材料の配置を含む請求項１または２に記載の発色
   材料の仕様決定方法。
4. 【請求項４】 光学特性は、発色材料の変角分光特性で
   ある請求項１ないし３のいずれかに記載の発色材料の仕
   様決定方法。