メタメリズムとは何か？ 定義、例、応用
メタメリズム入門
メタメリズムとは何か？ デパートでシャツとパンツの組み合わせを見つけたとしよう。 異なるブランドのものであるにもかかわらず、色は完璧にマッチしている。 しかし、家に帰って履いてみると、微妙に色が違っていることに気がつく。
これはメタメリズムによる問題で、2つの素材がある照明の下では（店では）同じ色を示すが、別の照明の下では（家では）異なる色を示す。 端的に言えば、メタメリズムの定義は、光源の違いによる色の不一致という現象を指す。 しかし、なぜこのようなことが起こるのか？
まず、照明のコンセプトを理解してもらう必要がある。
図1 メタメリズム。異なる素材が、ある光の下では同じ色を示し、別の光の下では異なる色を示す。
メタメリズムとは何か？ – 定義と色彩科学
色彩科学では、メタメリズムとは、スペクトルパワー分布の異なる2つの物体が、ある光源の下では同じ色に見えるが、別の光源の下では一致しなくなる現象と定義される。 このメタメリズムの定義は、衣服や塗料、プラスチックが店頭では同じに見えても、家庭や昼間の光の下で見ると不一致に見える理由を説明している。
その理由は、人間の視覚システムが光をどう解釈するかにある。 私たちの目は、光のスペクトル全体を直接分析するのではなく、3種類の錐体細胞の反応に基づいて色を認識している。 2つの異なるスペクトル曲線が同じ錐体反応を刺激すると、それらは同一に見える。
メタメリズムを理解するための基本的な光の概念：
- オーバーヘッドライトからの白色光は、多くの色で構成されている。 すでにご存じだろう。 虹は、白い光が赤、青、黄色、オレンジ、緑など、さまざまな色に回折することを示している。 プリズムもこれを示すことができる。 メタメリズムという現象を完全に理解する前に、光と色彩のこれらの基本を理解することが不可欠である。
図2 プリズム、光と色
- これらの色の強さは光の中で変化する。 照明から赤色光よりも青色光が多く出ているかもしれない。 図3の右のパネル-LEDの光のスペクトルを見ればわかる。 このようなスペクトル組成の変化は、メタメリズムが起こる根本的な理由のひとつである。
図3 分光計で撮影した白熱灯（l）とLED（r）のスペクトル図。
- 光が物質の表面に当たると、3つのことが起こる。
– 反射
– 吸収
– 透過
これらは個々に起こることもあれば、複合的に起こることもある。
図4 光の反射、吸収、反射
リンゴが赤いのは、オーバーヘッドライトからの赤い光をたくさん反射するからだ。 これは図5のリンゴの反射率曲線からわかる。 すべての色が反射しているが、赤の部分がより重要であることに注意。すべての色が組み合わさって、リンゴの「リンゴの赤」を構成しているのだ。
図6 リンゴの赤み
図5 赤いリンゴの反射率曲線
表面素材はメタメリズムにどう影響するか？
あるライトの下で同じように見える2つの素材があれば、別のライトの下でも同じように見えると思うかもしれません。結局のところ、両方に同じ光が当たっているのですから、色は変わるかもしれませんが、どちらの素材も同じ色を反射するはずです。
そうではなく、素材が違うからだ。
図7は、店舗でパンツとシャツが同じ色を映していることを示している。 なお、510nmの色（緑）は、その一部が反射・吸収されているが、強度はごくわずかであるため、色への影響は軽微である。
図。 7 シャツとパンツは店内の照明の下では同じ色に見える。 510nmの波長強度は重要でないことに注意。
図8は、家庭での510nmの緑色光がいかに強いかを示している。 パンツの表面はその色をより多く吸収し、シャツはそれを反射するため、メタメリズムという現象が起こる。 店内の照明による510nmの発色はごくわずかで、色に影響はなかった。
図8 シャツとパンツは家庭用照明の下では異なる – 510nmの色の濃さに注目。 シャツに反射され、パンツに吸収される。 仕上がりの色が違う
店内の照明の下では、それぞれの素材の反射・吸収・透過が共通の色を作り出していた。 しかし、ホームライトは、パンツとシャツのそれぞれの表面素材が異なるため、異なる色彩特性を示した。
なぜ分子の違いが材料のメタメリズムを引き起こすのか？
これを理解するためには、素材の非常に小さな、つまり分子的な側面を考慮しなければならない。 DNAが人間の特性（髪の色、身長、体重など）を決定するように、表面材料の分子構造が物体の特性を決定する。
分子構造は、物体が固体か気体か液体か、あるいは重いか軽いかを決定する。 熱や電気を通すかどうかを判断し、光に含まれるさまざまな色をどのように処理するかも判断する。
各素材の光の反射／吸収／透過の仕方は、それぞれの素材に固有のものである。 そのため、異なる照明の下で異なる素材のものをマッチングさせるのは容易ではない。
メタメリズムは企業の課題
異なるブランドのパンツとシャツの組み合わせを購入することは日常的にあることではない。
クルマのバンパーはプラスチック製で、外装の他の部分の金属表面とは異なる。 しかし、バンパーの色の反射率は、どのような照明状況下でも、車の他の部分とほぼ一致することが不可欠である。 そうでなければ、トヨタにとって、バンパーが微妙にずれている車を見るのは恥ずかしいことだ。
図10 – Photo by Michail Dementiev on Unsplash
産業界におけるメタメリズムの実際の応用例
メタメリズムは色彩科学の理論的な概念にとどまらず、多くの産業で実用的な結果をもたらす。 プラスチックや金属といった異なる素材が一貫した色を実現しなければならない自動車の例だけでなく、他のいくつかの分野でもこの現象に悩まされている。
- テキスタイルとファッション
衣料品メーカーは、店頭ではマッチしているように見える生地が、昼間の照明の下では衝突している場合、顧客からの苦情に頻繁に直面する。 テキスタイルのメタメリズムを管理するには、厳格な品質管理と生産時の照明条件の標準化が必要である。 - 印刷とパッケージング
印刷では、2つのインクがオフィスの照明下では同じように見えても、昼光や蛍光灯の下では異なることがある。 これは、特に色の一貫性が重要なパッケージングにおいて、コストのかかる再印刷やブランドイメージの問題につながる可能性がある。 - 塗料とコーティング
特に自動車や建築などの工業用塗料サプライヤーは、表面全体や複数の光源下で塗料が均一に見えるようにしなければならない。 分光光度計は、メタメリズムの影響を最小限に抑えるためにしばしば使用される。 - ディスプレイと照明技術
LED、ディスプレイ、その他の照明製品のメーカーも、さまざまな環境で正確に色を表現しなければならないデバイスを設計する際に、メタメリズムに対処している。
これらの業界にとって、メタメリズムを理解しコントロールすることは、製品の品質、ブランドの完全性、顧客満足度を維持するために不可欠である。
メタメリズムの課題に対するカラーマネジメントのソリューション
各社は、サプライヤー、材料、塗料の綿密な色の精査を要求する厳格な一連のプロトコルであるカラーマネジメントを使用している。 色の一貫性を確保し、メタメリズムを避けるために、特殊な分光装置、色標準、その他のカラーマッチング技術を使用している。
- 分光光度計は物質の反射率を測定するために使用される。 分光計は光の色組成を測定するために使用される。
- RGB、CMYK、またはPantoneなどの標準は、サプライヤー間の一貫性を確保するために使用されます。
- 表面の反射率曲線は、重要な部品がどのような照明の下でも正確に色を表示することを保証するために、製品部品のサプライヤーに配布されることが多い。
図11 – スペクトロメーターとスペクトル・ディスプレイ
図12 – オリーブグリーン塗料の反射率曲線
メタメリズムの測定方法：指標と試験方法
メタメリズムを制御するためには、現象を正確に測定し定量化することが不可欠である。 色彩科学や産業界では、いくつかの指標や手法が一般的に用いられている：
- スペクトルパワー分布（SPD）：異なる光源からの光のスペクトルを分析することで、エンジニアはどこでミスマッチが起こるかを特定することができます。
- 色差メトリクス（ΔE）：光源を変化させた場合の2つの色の違いを数値化したもの。
- 反射率曲線：材料が異なる波長の光をどのように反射するかを示し、2つの材料が複数の照明の下でどのように振る舞うかを知ることができる。
実際には、これらの測定には精密な機器が必要だ。 そこで、UPRtek MK350Sプレミアムハンドヘルド分光計のような装置が不可欠となる。 SPDデータの取得、反射率の評価、クリティカル・インデックスの算出が可能で、メタメリズムの潜在的な問題が製品品質に影響を及ぼす前に明らかになります。
Fig 13 – Photo by Josh Berquist on Unsplash
では、メタメリズムを理解する鍵は何か？
しかし、光、色、素材に関する基本を理解すれば、コントロールするための第一歩となる。 メタメリズムを理解するということは、理解するということだ：
- 光と色についての基本。
- 照明によって色の分布は異なる。
- 素材の分子構造は、それぞれの色を独自に反射／吸収／伝達する。
これらを理解すれば、分光光度計、スペクトロメーター、分光反射率曲線を使用して、メタメリズムの問題を診断し、回避することができる。
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UPRtek (2010年設立）は、ハンドヘルド分光計、PARメーター、分光放射計、光校正ソリューションなど、ポータブルで高精度な光計測機器のメーカーである。
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