광원색의 측정방법(method of measurement for light source colour) KSA-0068

1. 적용범위

이 규격은 2도시야에 의한 XYZ색 표시계(¹)(이하 XYZ색 표시계라고 한다) 및 10도시야에 의한 X10, Y10, Z10 색 표시계(²)(이하 X10, Y10, Z10 색 표시계라고 한다)에 의해서 광원색을 측정하는 방법 및 물체색의 3자극치를 계산하는 경우에 사용하는 조명광의 분광분포를 측정하는 방법에 대하여 규정한다.

[주](¹) : 국제조명위원회(CIE)가 1931년에 추천한 색 표시계
      (²) : CIE가 1964년에 추천한 색 표시계

또한  XYZ 색 표시계 및 X10, Y10, Z10 색 표시계는 관측자의 눈에 대해서 발광면의 뻗침각이 각각 1~4°의 경우 및 4°를 초과하는 경우에 視감등색에 대하여 좋은 상관을 얻고자 할 경우에 적용한다.

2. 용어의 뜻

이 규격에서 사용하는 용어의 뜻은 KSA0064(색에 관한용어) 및 KSA3012(광학용어)에 따르는 것 이외에 다음에 따른다.

(1) 중심파장

파장에 대하여 대역 감도를 갖는 측광계에 있어서 그 대역을 대표하는 파장.
중심파장은 다음식으로 구한다.

λg : 중심파장[㎚] λ : 파장[㎚] R(λ) : 파장 λ에서 방사속 일정의 단색광에 대한 측광기의 용량

(2)슬릿파장폭

분광측광기의 투과파장대의 실효적인 폭, 슬릿파장폭은 다음식에 따라 구한다.

b : 슬릿 파장폭[㎚] ω : 슬릿 기계폭[㎜] dθ/dλ : 분광측광기의 분산도[㎚-1] f : 분광측광기의 초점거리[㎜]

 

3. 광원색의 측정방법의 종류

광원색의 측정방법 종류는 그 측정원리에 의해 분류하며 다음과 같이 한다

(1) 분광측색방법 : 정확도가 필효한 경우에 이용한다.

(2) 자극치 직독방법

4. 분광측색방법

4.1 일반

분광측색방법은 분광측광기를 사용하여 시료광원의 분광분포를 측정한 후 3자극치(³) X,Y,Z 혹은 X10, Y10, Z10 또는 이들의 상대치를 구하여 이들로부터 색도좌표 x,y 또는 x10, y10,을 구한다.
[주(³)] KSA0061(XYZ 색표시계 및 X10, Y10, Z10  색표시계에 따른 색의 표시방법)의 4.1참조

4.2 분광분포의 측정방법

4.2.1 측정원리

분광분포의 측정은 시료광원과 표준광원을 파장마다 비교하는 방법에 따른다.

4.2.2 표준광원

표준광원은 다음의 어느 하나로 한다.

(1) 국가 또는 공공기관의 측정치가 첨부되어 있는 분광방사 조도 표준연구

[비고]

1. 한국의 분광방사 조도 표준연구의 분광방사 조도치는 표준연구소의 표준에 따른다.
2. 분광방사 조도 표준전구의 분광분포는 파장에 대하여 이산적으로 줄 수 있으나, 중간파장 λ에서의 분광분포 Ss(λ)는 전후 각 2점의 값을 사용하여 다음의 보간식(3)에 따라 구한다.
   

           

           

           

- Ss(λ) : 파장λ에 있어서의 분광분포
- λ1, λ2, λ3, λ4 : 분광분포가 주어진 파장(단 λ1 < λ2 < λ3 < λ4)으로 한다.
- Ss(λ1), Ss(λ2), Ss(3λ), Ss(λ4) ; 파장 λ1, λ2, λ3, λ4에서 주어지고 있는 분광분포

(2) 분포온도를 아는 백열전구로서, 유리구의 분광 투과율이 평탄한 특성을 가진 것.

[비고]

1. KSA0074(측색용 표준광 및 표준광원)에 의한 표준광원 A를 사용하는 경우에는 그 상태분광분포는 부표2에 나타낸 표준광 A의 값을 사용한다.
2. 표준광원 A이외의 백열전구를 사용하는 경우에는 파장 λ에서의 상대분광분포를 Ss(λ)는 다음식(4)에 따른다.
   
   
   - Ss(λ) : 파장 λ에서의 상대분광분포
   - C : 방사 제2정수로서, 1.4388×10⁷[㎚·K]의 값을 가진다.
   - T : 분포온도[K]
   - λ : 파장[㎚]
3. 4.2.2 (2)는 간편법이다.

(3) (1) 또는 (2)와의 비교에 의해서 분광분포의 눈금을 정한 광원

4.2.3 분광측광기

분광측광기의 성능은 원칙적으로 다음의 조건을 충족하고 있어야 한다.

(1) 파장눈금

분광측광기의 호칭파장과 중심파장의 차는 0.5㎚ 이하로 한다. 단, 분산소자로서 프리즘을 사용한 분광측광기의 경우에는 파장 546㎚ 이하에 있어서 0.5㎚ 이하, 파장 546㎚를 초과 656㎚ 이하에서는 1.0㎚ 이하로 한다.

(2) 측광눈금

강도비 2:1의 입사광에 대한 출력비의 정확도 및 반복성은 각각 그 값이 1% 및 0.5% 이하이어야 한다.

(3) 미광(迷光)

백열전구를 광원으로 하여 분광측광기를 파장 450㎚에 설정하여 투과한계 파장(⁴) 500±5㎚의 샤프컷 유리필터를 입사광로에 삽입했을 때의 미광에 의한 출력이, 삽입하지 않을 때 출력의 1% 이하일 것. 주(4) 투과한계 파장의 의미는 KSB-5419(산진 촬영용 샤프컷 유리필터)에 따른다.

4.2.4 측정광의 분광측광기에의 도입조건

표준광원 및 시료광원의 빛은 같은 기하학적 조건으로 분광측광기의 분산소자(프림증, 회적격자 등)를 조사하는 것으로 하며, 원칙적으로 다음조건a, 조건b 또는 조건c의 어느 하나에 따른다. 단 이들이 조건에 적합하지 않은 경우에는 사용한 조건을 구체적으로 기재한다. 뿐만아니라 어떠한 조건에서도 분광측광기의 입사 슬릿 앞에 차광조리개를 설치하여 분산소자를 유효하게 조사하는 빛만을 분광측광기에 도입한다.

(1) 조건 a


광원의 빛을 적분구에 입사시켜 적분구로부터의 확산광을 직접 또는 광학계에 의해서 분광측광기에 도입하는 경우.

(2) 조건 b

광원의 빛을 황산 바륨 등으로 만든 확산반사면에 수직으로 대어 그 반사면 법선으로부터 45°방향의 확산반사광을 직접 또는 광학계에 의해서 분광측광기에 도입하는 경우.

(3) 조건 c

광원의 빛을 KSL6001(연마재 입도)에 규정하는 입도 100~200번의 연마재로 거칠게 한 유리관 등의 확산 투과면에 대어, 그 확산 투과광을 직접 분광측광기에 도입하는 경우
[비고]
입사광의 양이 충분한 경우에는 조건 a가 가장 적절한 결과를 주며, 조건b, 조건c의 순으로 일반적으로 오차가 증가한다. 특히 편광도가 높은 광원의 경우에는 이 경향이 두드러진다.

4.2.5 분광분포 측정의 실시조건

분광분포의 측정은 원칙적으로 다음에 따라 실시한다.

(1) 파장범위
측정하는 파장의 범위는 380~780㎚로 한다.

(2) 슬릿 파장 폭
분광측광기의 슬릿파장폭은 파장 546㎚에서 5㎚로 한다.

(3) 파장간격
분광분포를 측정하는 파장간격은 슬릿 파장폭과 같게하든지, 또는 그 정수분의 1로 한다.

4.2.6 분광분포의 계산방법

(1) 분광분포 St(λ)는 다음 식(5)에 따라 구한다.



- St(λ) : 분광분포
- Ss(λ) : 표준광원의 분광분포
- Rt(λ) : 시료광원에 의한 파장 λ에서의 분광 측광기의 읽기
- Rs(λ) : 표준광원에 의한 파장 λ에서의 분광측광기의 읽기

(2) 시료광원의 분광분포가 4.2.5 (2)의 슬릿 파장폭에 의해서 연속 스펙트럼과 구별되는 휘선을 포함해서 그것을 분리하여 측정할 필요가 있는 경우에는 다음에 따른다.

(a) 휘선의 파장 λL에서의 슬릿파장폭을 b로 하여 λL을 끼는 λL±1.5b의 파장범위에 대해서 b/m (m은 정수로서 4이상)의 파장간격으로, 시료광원에 대한 분광 측광기의 읽기 Rt(λ)를 구한다. 이 읽기는 보기를 들면 그림1과 같은 곡선으로 된다.

(b) 그림 1에서 파선으로 나타낸 연속부분의 읽기 Rtc(λ)를 측정 파장범위의 양단 각 1점 및 λL의 양쪽 2b 이상 떨어져서 다은 휘선의 영향을 받지 않은 측정점의 읽기를 사용해서 식(3)에 의해서 補間하여 구한다.

(c) 그림 1에서 사선을 한부분의 면적 A를 다음 식 (6)에 따라 구한다.



- A : 면적 (상대값)
- I  : (a)에서 사용한 측정점의 번호
- n : (a)에서 사용한 측정점의 수
- λ : i번째의 측정점의 파장[㎚]
- δ : (a)에서 사용한 파장간격[㎚]

(d) 분광분포의 휘선부분 StL을 다음식 (7)에 따라 구한다.



- StL : 분광분포의 휘선부분
- Rs(λL) : 표준광원에 의한 파장 λL에서의 분광측광기의 읽기
- Ss(λL) : 표준광원의 파장 λL에서의 분광분포

(e) 휘선파장 근방에서의 분광분포의 연속부분은 식(5)에 의해서 구하고 Rt(λ)의 대신에, (b)에 의해 구한 읽기 Rtc(λ)를 사용하여 계산한다.

4.2.7 분광분포의 표시방법

4.2.6에서 구한 분광분포를 도시하는 경우에는, 원칙적으로 다음에 따른다.

(1) 분광분포는 각 파장에서 식 (5)에 의해 구한 St(λ)를 직선으로 이은 절선 그래프로 나타낸다.

(2) 4.2.6 (2)에 의해서 휘선부분을 분리한 경우 연속부분은 (1)에 의해서 나타내며, 휘선부분은 중심이 λL로서 밑변을 파장축에 두는 직사각형으로 나타낸다. 직사각형은 폭 10㎚, 높이 StL/10로 구한다.

4.3. 3자극치 및 색도좌표의 계산방법

4.3.1 3자극치의 계산방법

XYZ 색 표시계의 3자극치 X,Y,Z는 원칙적으로 다음 식(8)에 의해서 구한다.

	| | | | | | | | | | |	----------------------(8)
X,Y,Z : XYZ색 표시계의 3자극치 St*(λ) : 시료광원 5㎚ 간격의 분광분포 값(5),(6),(7) x'(λ), y'(λ), z'(λ) : XYZ 색 표시계에서 등색함수의 값(부표2에 나타내는 값을 사용한다) △λ : 3자극치 계산을 위한 파장간격(원칙적으로 5㎚로 한다) k : 정수(Y 값이 측정치에 일치하도록 정한다. St*(λ)가 분광분포의 절대치(보기를 들면, 분광방사속, 단위는 W·㎚-1)로 나타내고 있는 경우에는 683 lm·W-1을 사용한다. 단, X,Z에 대해서는 단위를 적용하지 않는다)



4.3.2 색도좌표의 계산방법

XYZ 색 표시계의 좌표 x,y는 다음 식(11)에 따라 구해진다.

	| | | | |	-------------------------(11)
X,Y,Z : 4.3.1에서 구한 XYZ 색 표시계에서의 3자극치

X10, Y10, Z10 색 표시계의 x10, y10은 식(11)에서의 X,Y,Z 대신 X10, Y10, Z10을 사용하여 계산한다.

5. 자극치 직독방법

5.1 일반

자극치 직독 방법은 광전 색채계를 써서 계기의 지시로부터 3자극치 X,Y,Z 혹은 X10, Y10, Z10 또는 이들의 상대치를 구하고 여기서부터 색도좌표 x,y 또는 x10, y10을 구한다.

5.2 광전색채계

측정에 사용하는 광원색체계는 루터(Luther)의 조건을 되도록 만족시키는 것으로서 그 분광감도는 다음의 식(12)의 조건을 충족하고 있어야 한다.

• f'(λ)
  부표2에 나타낸 XYZ색 표시계에서의 등색함수 x'(λ), y'(λ), z'(λ)  또는 부표3에 나타낸 X10, Y10, Z10 색 표시계에서의 등색함수 x'10(λ), y'10(λ), z'10(λ)의 값
• s(λ) : 목표로 하는 등색함수에 대응하는 광전 색채계의 분광감도 5㎚ 간격의 측정치
• t : 분광감도 편차의 허용한계로서 표1에 나타내는 값

[비고]

1. 식(12)에서의 Σs(λ)의 적산범위는 s(λ)가 有意한 값을 갖는 파장범위의 전범위로 한다.
2. 복수개의 수광기에 의해서 1개의 등색함수에 대응하는 분광감도를 얻는 광전색채계의 경우에는 그것들을 합성한 결과의 분광감도에 대해서 식(12)를 적용한다.
3. 분광감도가 등색함수의 1차 변환에 근사하는 경우에는 역변환을 실시한 결과에 대해서 식(12)를 적용한다.

[표1] 광전색채계 분광감도의 편차 허용한계

등색함수의 종류	파장범위	허용한계 t
x`(λ)	500㎚이하	0.10
	505㎚이상	0.15
y`(λ)	전파장범위	0.10
z`(λ)	전파장범위	0.40
x`10(λ)	495㎚이하	0.10
	500㎚이하	0.15
y`10(λ)	전파장범위	0.10
z`10(λ)	전파장범위	0.40

5.3 측정광의 수광조건

광전색채계에 의한 시료 광원으로부터의 빛의 수광조건은, 다음의 조건 d, 조건e, 조건 f의 어느하나에 따른다.

(1) 조건 d

시료광원의 전체로부터 측정점으로 향하는 빛을 그 중심광선에 대해서 수직으로 놓은 수광면에서 수광한다.

(2) 조건 e

시료광원의 특정부분으로부터 모든방향으로 나가는 빛을 그 중심 광선에 대해서 수직으로 놓은 수광면에서 수광한다. 이 경우, 시료광원으로의 부분을 한정하기 위해서 광학계 또는  차광통 등을 사용한다.

(3) 조건 f

시료광원의 전체로부터 모든 방향으로 나가는 빛을 집적하여 수광한다. 이 경우 원칙적으로 적분구를 사용하여 그 수광개수 또는 광원, 차광판 및 그들 유지구의 표면적 총합은 , 적분구 내면의 온면적의 10%를 초과해서는 안 된다.

[비고]

1. 조건d, 조건e 및 조건f에서는 각각 수평면의 조도, 시료광원의 휘도 및 시료광원의 전광속에 대응하는 색 자극치가 측정된다.
2. 조건d 및 조건e의 경우 사용되는 입사각의 범위내에서 수광면에 비스듬히 입사하는 일정한 빛에 대한 출력이, 입사각의 코사인에 비례하여야 한다.
3. 조건e 및 조건f의 경우 각각의 광학계 및 적분구의 특성도 포함해서 루터의 조건을 만족할 필요가 있다. 특히, 적분구의 분광적인 선택성 및 그 경시(經時) 변화는 클 때가 있으므로 주의할 필요가 있다.

5.4 눈금조정

5.4.1 눈금조정방법

광전색채계의 눈금조정은 3자극치 X,Y,Z 또는 X10, Y10, Z10의 값이 표시되어 있는 눈금 조정을 광원을 써서, 원칙적으로 다음에 의해서 한다.

(1) 눈금조정용 광원 및 시료광원을 같은 조건으로 측정하여 각각의 3자극치 읽기를 구한다.

(2) 시료광원의 3자극치를 다음식(13)에 따라 구한다.



- T : 시료광원의 3자극치
- T' : 시료광원의 3자극치 읽기
- F : 눈금조정용 광원에 값이 표시되어 있는 3자극치
- F' : 눈금조정용 광원의 3자극치 읽기

[비고]

1. T, T', F, F'는 3자극치의 상대치라도 좋다
2. 분광감도가 등색함수의 1차 변환에 근사하는 수광소자로부터 이루어지는 광전 색채계의 경우에는 각각의 수광소자 출력에 대해서 식(13)에 상당하는 눈금조정을 하는 것이 좋다.

(3) 3자극치 T에서 색도좌표 x,y 또는 x10, y10을 구한다.

5.4.2 눈금조정용 광원

(1) 발광특성이 안정되어 있고 3자극치 X,Y,Z 혹은 X10, Y10, Z10 또는 그들의 상대치가 정확히 측정되어 있고 그 정확도는 시료광원의 측정치에 대해서 필요한 정확도 이상인 것으로 한다.

(2) 원칙적으로 상대 분광분포가 시료광원에 근사하고(⁸), 색도도 시료광원과 그다지 다르지 않은 것으로 한다.
주(⁸) : 상대 분광분포에서 현저한 극대(휘선스팩트럼도 포함한다), 극소 및 급격한 기복의 파장이 서로 근사하는 것을 말한다.

(3) 조건 d에 의하는 경우에는 휘도 및 색도의 분포 또는 모양이 시료광원에 근사하고, 조건 f에 의하는 경우에는 , 더 한층 배광도 근사하는 것이 좋다.

6. 측정결과의 표시

6.1 측정치의 표시

측정치를 표시하는 데에는 원칙적으로 색도좌표 x,y 또는 x10, y10 및 측광치(휘도,광도,전광속,조도 등)에 의한다. 단 측광치는 생략해도 좋다.

6.2 측정치의 부기사항

6.2.1 부가사항의 종류 측정치에는 6.2.2~6.2.7 에 으해서 다음사항을 부기한다.

(1) 등색함수의 종류
(2) 측정방법의 종류
(3) 측정광의 분광측광기에의 도입조건
(4) 측정광의 수광조건
(5) 분광분포 측정의 실시조건
(6) 표준광원 또는 눈금조정용 광원의 종류

[비고]

1. 필요한 경우에는 시료광원의 측정위치 및 방향을 명기한다.
2. (3) 및 (5) 는 분광측색 방법에 의한 경우에 한한다.
3. (4)는 자극치 직독방법에 의한 경우에 한한다.

6.2.2 등색함수의 종류

등색함수의 종류는 측정 또는 측정치의 계산에 사용한 등색함수가 X,Y,Z 색 표시계 또는 X10, Y10, Z10 색 표시계의 어느하나에 따를지를 명기한다.

6.2.3 측정방법의 종류

측정방법은 3.에 규정하는 분광측색방법 또는 자극치 직독방법의 어느하나를 따를지를 명기한다.

6.2.4 측정광의 분광측광기에의 도입조건

분광측색방법에 의할 경우 측정광의 분광측광기에의 도입조건은 4.2.4에 규정하는 조건a, 조건b 또는 조건 c의 어느 하나에 따를지를 명기한다.

6.2.5 측정광의 수광조건

자극치 직독방법에 의할 경우, 측정광의 수광조건은 5.3에 규정하는 조건 d,  조건e,  조건f의 어느 하나에 따를지를 명기한다.

6.2.6 분광분포 측정의 실시조건

분광측색 방법에 의할 경우 원칙적으로 측정에 사용한 슬릿 파장 폭 및 파장간격을 부기한다.

6.2.7 표준광원 또는 눈금조정용 광원의 종류

분광측색방법에 의할 경우 표준광원의 종류는 4.2.2에 규정하는 (1),(2) 또는 (3)의 어느하나에 따를지를 명기한다.
표준광원으로서 4.2.2 (3)에 의한 것을 사용한 경우에는 원칙적으로 그 분광분포의 눈금을 정함에 있어 근본 표준으로서 4.2.2 (1) 또는 4.2.2 (2)에 의한 표준광원의 종류도, 괄호를 붙여서 기재한다(6.3.5 의 보기 참조)
또, 자극치 직독방법에 의할 경우 5.4에 규정하는 광전 색채계의 눈금조정에 사용한 눈금 조정용 광원을 명기한다.

6.3 측정결과의 기재방법

6.3.1 측정치의 기재방법

측정치는 다음의 보기에 따라서 기재한다.

[보기)

1. x = 0.313        y = 1.323      2430cd/㎡
2. x10 = 0.361     y = 0.366

6.3.2 부기사항의 기재순서

분광측색방법에 의할 경우에는 측정방법의 종류, 측정광의 분광 측광기에의 도입조거느 슬릿파장 폭, 파장간격 및 표준광원의 종류순서로 기재한다.
자극치 직독방법에 의할 경우에는 측정방법의 종류, 측정광의 수광조건 및 눈금조정용 광원 종류의 순으로 기재한다.
[비고] 등색함수의 종류는 6.3.1의 보기에 나타낸 것과 같이 측정치에 부기한다.

6.3.3 부기사항의 기호

측정결과의 기재에 사용되는 부기사항의 기호는 표2와 같이 한다.

[표2] 부기사항의 기호

항목	종류	기호
측정방법	분광측색방법	S
	자극치 직독방법	P
측정광의 분광 측광기에의 도입조건	조건a	a
	조건b	b
	조건c	c
측정광의 수광조건	조건d	d
	조건e	e
	조건f	f

6.3.4 슬릿 파장폭 및 파장간격의 기재방법

슬릿 파장 폭 및 파장간격은 다음의 보기와 같이 슬릿파장폭(㎚) 및 파장간격(㎚)의 순서로 "/"로 구분하여 기재한다.
또한, 분산소자로서 프리즘을 사용한 분광측광기로 슬릿 기계폭을 일정하게 아여 측정했을 경우에는 파장 546㎚에서의 슬릿 파장 폭(㎚) 및 파장간격(㎚)을, 각각 괄호를 붙여서 기재한다.

[보기]

1. 슬릿 파장 폭을 일정하게 하여 측정했을 경우. 5/5
2. 프리즘을 사용한 분광측광기로 슬릿 기계폭을 일정하게 하여 측정했을 경우. (5)/(2.5)

6.3.5 표준광원 또는 눈금조정용 광원의 종류 기재 방법

표준광원 또는 눈금조정용 광원의 종류는 다음 보기와 같이 구체적으로 기재한다.

[보기]

1. 4.2.2 (2)에 의한 것을 사용한 경우
   표준광원A
2. 4.2.2 (3)에 의한 것을 사용한 경우
   분광분포 상용 표준전구(기준으로 한 표준광원 : 분광방사 조도 표준전구)
3. 눈금조정용 광원의 경우
   컬러 수상관용 백색 표준기

6.3.6 측정결과의 기재

측정결과를 기재하는 데에는 원칙적으로 다음보기에 따른다. 또한 측정에 사용한 기기명을 부기하는 것이 좋다.

[보기]

1. 분광측색방법에 따를 경우
   (1) x = 0.373        y = 0.384      8150cd/㎡
       Sa  5/5           표준광원 A    00제 분광측광기
   (2) x = 0.389        y = 0.392      3240cd
       Sb(5)/(5)   분광방사조도 상용 표준전구(기준으로한 표준광원 : 분광방사조도 표준전구)
       00제 ##형 모노크롬 미터
   (3) x10 = 0.279     y10 = 0.320
       Sa 5/2.5   분광방사조도 표준전구   00제 분광측광기
2. 자극치 직독방법에 따를 경우
   (1) x = 0.312       y = 0.345      2730lm
        Pf FL40D(⁹) 00제 광전 색채계
       주(⁹) : 광원의 종류를 나타내는 기호가 한국공업규격에 정해져 있는 것은 그 기호에 따른다.
   (2) x10 = 0.280     y10 = 0.309    213 cd/㎡
       Pe 컬러수상관용 백색 표준기   00제 ##형 광전색채계

• 부표1 : 표준광 A의 상대 분광분포
• 부표2 : XYZ 색 표시계의 등색함수의 값
• 부표3 : X10, Y10, Z10 색 표시계의 등색함수의 값