マシンビジョン照明における色度特性の意味は何か？

マシンビジョンシステムにおいて、照明光源の選定および設定は、画像品質や解析結果に決定的な影響を与えます。色度特性――色度、色温度、相関色温度（CCT）、演色性指数（CRI）などを含みますが――は画像性能に根本的に影響を与えます。以下にこれらの特性と産業用ビジョンアプリケーションにおける重要性について詳しく説明します。

色度：光の色の本質

色度とは、光源が発する本来の色を定義するものです。異なる色度特性を持つ光源は、画像のコントラスト、明瞭度、色彩再現性に直接影響を与える、それぞれ異なる視覚効果を生み出します。例えば：

○ 危険 の 面  表面欠陥検査において、色度を戦略的に選定することで、背景テクスチャに対して傷や汚れの可視性が高まります。

○ 危険 の 面  赤色光（620–750nm）は、プリント基板上の銅箔パターン検査におけるコントラストを向上させます。

○ 危険 の 面  青色光（450–495nm）は、3D形状計測における表面トポロジーを強調します。

正確な色度調整により、エンジニアは特定の素材や欠陥に対して光学的コントラストを「プログラミング」できます。

色温度：光の熱的特性

色温度はケルビン（K）で測定され、光源の視覚的な温かさまたは冷たさを、理論上の黒体放射体にその温度まで加熱したときの色と比較して表します：

○ 危険 の 面  低色温度（1,800–3,500K）：

赤み/黄みがかったトーン（例：ハロゲンランプ）。反射面でのグレアを抑えるのに理想的な「暖かい」イメージング環境を作り出します。

○ 危険 の 面  中色温度（3,500–5,000K）：

ニュートラルホワイト（例：昼光LED）。一般検査作業において、色彩忠実度とコントラストのバランスを保ちます。

○ 危険 の 面  高色温度（5,000K～10,000K）：

青白い光（例：キセノンアーク）。高速度撮影や蛍光検出に適した高エネルギー照明を提供します。

応用上のポイント：半導体ウエハ検査では、クリーンルームの環境条件に合わせて5,600Kの照明がよく使われ、色ズレによるアーティファクトを防ぎます。

相関色温度（CCT）：ギャップを埋める指標

蛍光灯やLEDなどの非熱光源は、真の黒体放射曲線を持っていません。CCTは、不連続なスペクトルを最も近い黒体放射に相当する色に合わせて、人間が知覚する色温度を示します：

○ 危険 の 面  色の解釈を一貫して保証するために重要な要素：

複数の光源が混在する照明環境

工場内の古い蛍光灯器具

○ 危険 の 面  最新のビジョンシステムでは、ハイブリッド照明を統合する際にCCTの較正により色再現性を維持します。

演色性評価数（CRI）：色彩忠実度の指標

CRIは、自然光（CRI=100）と比較して光源が物体の真の色をどれだけ忠実に再現できるかを数値化したもので、スケールは0～100です。

○ 危険 の 面  高CRI（>90）：

色合わせ用途において重要（例：自動車塗装検証、医薬品錠剤選別など）。

○ 危険 の 面  低CRI（<80）：

色合いが歪む原因となる（例：赤い部品が茶色に見えるなど）。

産業への影響 食品グレーダーは、農産物の成熟度や汚染を正確に検出するためにCRI≥95の照明が必要です。

結論：分析ツールとしての照明

マシンビジョンにおいて、照明は単なる発光以上の意味を持ち、情報抽出のためのエンジニアリングされたソリューションです。主要な導入原則：

○ 危険 の 面  色再現性が重要な作業ではCRI >90および制御されたCCTを優先する

○ 危険 の 面  安定性と運用コスト削減のために冷光源（LED）を採用する

○ 危険 の 面  照度計を使用して照明条件を標準化します

○ 危険 の 面  色度をターゲット素材の光学応答に一致させます

精密照明により、生のピクセルデータが活用可能な情報に変換されます。超分光画像技術が進化する中で、こうした基本原理を習得し、確実な自動化を実現するための基盤が維持されています