色を科学する　その⑬ 🌈虹の7色は錐体分光感度が創る

　虹の色の話ですが、色彩工学なので、「ニュートンが音階と結び付けて…」ではなく、錐体分光感度との関係を解説します。下手すると虹が3色だった可能性も！

　「色を科学する　その⑫」では、下記のような話をしましたが…

　3種の錐体があると、1、2種の場合と比べ、多くの色を見分けることができ(もちろん見分けられない色もある)、それは、色を3種の錐体の出力比で色を識別するからでした。

色を科学する　その⑫ どうして色が見えないのか？

実は、単に3種類あればよいというわけではないのです。

感度のオーバーラップが重要

　スペクトル＝虹は下記のように、連続的に色が変化し、いわゆる"7色"を呈しています。つまり、380nm-780nmの単色光を見ると、(三色型色覚の人には)このように見えます。

スペクトル(380nm-780nm)

　実は、このように、連続的かつ"7色"に見えるのは、LMSの各錐体分光感度に起因しています(ニュートンが言ったように、光線に色があるわけではなく、我々の目や脳の処理の結果)。そして、下手すると虹は3色となる可能性もあるのです。

　以前の記事でも書きましたが、LMS錐体の分光感度にはオーバーラップ(重なり)があります。特にL錐体とM錐体のオーバーラップが大きいです。この形状やオーバーラップ度合いが、虹の7色を決めているのです。

Smith and Pokorny 1975による錐体分光感度
波長のレンジが他のグラフと違うので注意

オーバーラップがなかったら？

　オーバーラップの重要性は、それがなかったケースを考えるとよくわかります。下記のような3種のセンサーを仮定してみましょう。

3種のセンサーの感度にオーバーラップがない架空のケース

　この場合、スペクトルはどう見えるのか？、前回同様に、380-780nmの単色光が、同じ光の量で入射した時の、各センサーの出力を見てみると…

オーバーラップがない場合の、様々な単色光に対する各センサーの出力