光と色と
[English Edition] The Summary of this article is also available in English. This is the global edition of our top-ranked guide on the principles of color. The Principles of Primary Colors(Interactive Simulator Included): The Mechanisms of RGB, CMY, and Human Color Vision
要約（初心者向けセクション） 光の三原色と色の三原色の定義と違いを原理と仕組みから図解で簡単に解説光と色の三原色（光と絵の具の三原色）の専門的な原理と仕組みの解説は専門的解説セクションの目次から読むことができます。
光の三原色(RGB)とは、赤（R）・緑（G）・青（B）の3色の光のことです。 これらを混ぜ合わせることで、あらゆる色を作り出すことができ、すべて混ぜると白（W）になります（加法混色）。一方、色の三原色（CMY）」はシアン（C)・マゼンタ（M）・イエロー（Y)の3色の色材の色です。これらを混ぜ合わせることで、あらゆる色を作り出すことができ、すべてを混ぜると黒に近づきます。
光の三原色と色の三原色の原理と仕組み 光の三原色（RGB） 加法混色のシミュレーター Red: 255 Green: 255 Blue: 255 Center Color: #FFFFFF 色の三原色（CMY） 減法混色のシミュレーター Cyan: 100 % Magenta: 100 % Yellow: 100 % Center Color: #000000〇光の三原色（RGB）とは？
光を混ぜて色を作る加法混色の基本となる色で赤（R）・緑（G）・青（B）の3色です。光の三原色を均等に混ぜると白色になります。テレビやプロジェクターなど光を発する機器で色を再現するのに利用されています。パソコンで表現する場合のカラーコードは次の通りです。
R：#FF0000 G：#00FF00 B：#0000FF
光の三原色R:赤（レッド） G:緑（グリーン） B:青（ブルー）C:青緑（シアン） M:赤紫（マゼンタ） Y:黄（イエロー） W:白（ホワイト）- 赤（R） ＋ 緑（G） ＝ 黄（Yellow）
- 赤（R） ＋ 青（B） ＝ マゼンタ（Magenta）
- 緑（G） ＋ 青（B） ＝ シアン（Cyan）
- 赤（R） ＋ 緑（G） ＋ 青（B） ＝ 白（White）
光の三原色は英語で Primary colors of light や Additive primary colors と言います。加法混色は Additive color mixing と言います。
〇色の三原色（CMY）とは？
絵の具やインクなどの色材を混ぜて色を作る減法混色の基本となる色でシアン（C）・マゼンタ（M）・イエロー（Y）の3色です。色の三原色を均等に混ぜると黒色になります。ラー写真、カラー印刷、インクジェットプリタなどで色を再現するのに利用されています。パソコンで表現する場合のカラーコードは次の通りです。
C：#00FFFF M：#FF00FF Y：#FFFF00
色の三原色C:青緑（シアン） M:赤紫（マゼンタ） Y:黄（イエロー）R:赤（レッド） G:緑（グリーン） B:青（ブルー） K:黒（ブラック）- シアン（C） ＋ マゼンタ（M） ＝ 青（Blue）
- シアン（C） ＋ 黄（Y） ＝ 緑（Green）
- マゼンタ（M） ＋ 黄（Y） ＝ 赤（Red）
- シアン ＋ マゼンタ ＋ 黄 ＝ 黒（Blackに近い色）
色の三原色は英語で Primary colors of pigment や Subtractive primary colors と言います。減法混色は Subtractive color mixing と言います。
〇光の三原色と色の三原色の違い
光の三原色と色の三原色の比較表 項目 光の三原色 (RGB) 色の三原色 (CMY) 三原色 赤（Red）緑（Green）青（Blue） シアン（Cyan）マゼンタ（Magenta）イエロー（Yellow） 混合の方法 加法混色混ぜるほど明るくなる 減法混色混ぜるほど暗くなる すべて混ぜると 白になる 黒になる 主な用途 テレビ、スマホ、PCモニター、照明など 印刷物、絵の具、染料など 仕組み 自ら発光して色を作る 光を吸収・反射して色を作る 目次（専門的解説セクション）本記事では、色彩学の基本であり、色彩検定やカラーコーディネーターの試験などでも必須となる三原色の原理から「なぜ3色なのか？」という本質的な疑問、そして加法混色・減法混色の違いまでを最新の生理学的データに基づく「目の仕組み」と関係づけて初心者にも分かりやすく解説します。また、テレビやスマホのディスプレイ表示、印刷技術といった身近な活用事例についても紹介。この記事を読むことで、光と色の現象を単なる教科書的な暗記ではなく体系的に理解できるようになります。
- ヒトの色覚
- 光の三原色が3色なのはヒトの色覚に関係しているから
- 「光の三原色」と「色の三原色」は何色か
- 光の三原色（RGB）
- 光の三原色の条件等色
- 光の三原色（RGB）で作れない色
- 光の三原色の規格 sRGBとAdobe RGB
- 光の三原色を応用した最新ディスプレイ技術QLEDとMiniLED
- 色の三原色（CMY）
- 色の三原色（CMY）の吸収スペクトルと反射スペクトル
- 色の三原色に関する誤解：伝統的な赤・青・黄（RYB）の歴史的背景
- 光の色は光の足し算 なぜ白になるのか
- 物体の色は光の引き算 なぜ黒になるのか
- 絵の具の混色とカラープリンタの混色の違い
- カラープリンタのインクに黒がある理由（CMYK）
- 補色とは
- 補色同士を混ぜるとなぜ白色や灰色になるのか
- 色相環とは
- 光の三原色の実験
- 色の三原色の実験
- よくある質問（FAQ）
ヒトの眼（め）の網膜には暗い光にも反応するが色を識別できない桿体細胞（杆体細胞）と、明るい光にしか反応しないが色を識別できる錐体細胞が存在します。錐体細胞は黄斑部を中心に分布しています。桿体細胞は錐体細胞よりも数が多く、主に網膜の周辺部にたくさん分布しています。眼はこの２種類の視細胞によって、網膜に結んだ物体の像の明暗や色や形をとらえます。
桿体細胞に含まれる視物質をロドプシン、錐体細胞に含まれる視物質をヨドプシン（イオドプシン）といいます。どちらもオプシンというタンパク質とビタミンＡであるレチナールが結びついた構造をしています。杆体細胞と錐体細胞ではオプシンの構造の異なりますが、どちらも光を受けていない状態ではシス型の構造をしています。光を受けると赤で囲んだ部分の構造が変化しトランス型になります。
視細胞ロドプシンとヨドプシン（イオドプシン）の化学構造 光の三原色が3色なのはヒトの色覚に関係しているから錐体細胞のオプシンは3種類存在します。ですから錐体細胞もオプシンの違いによって赤色光、緑色光、青色光の刺激を受ける赤錐体（L錐体）・緑錐体（M錐体）・青錐体（S錐体）とよばれる３種類の細胞が存在します。それぞれ約560 nm、約530 nm、約430 nmを中心にある程度の幅をもつ波長範囲の光を感じることができます。なお、ここでいう波長とは真空中もしくは大気中の光の波長のことです。波長が異なるということは光の振動数、つまり光のエネルギーが異なるということです。3種類の錐体細胞は実際には光の波長の違いではなく光のエネルギーの違いに反応して刺激されます。
錐体細胞と桿体細胞の感度曲線哺乳類はかつては夜行性の動物だったため、色を見分けることよりも、暗いところで良く見える能力が必要でした。そのため犬や猫など多くの哺乳類は二原色の色覚（二色型色覚）です。一方、哺乳類の中でも霊長類の一部の原猿類や新世界ザル類、旧世界猿や類人猿やヒトは昼行性となり太陽光のもと明るいところで暮らすようになったことから色を見分ける能力が発達し三原色の色覚（三色型色覚）を持つようになりました。この三原色の色覚から導き出されたのが光の三原色と色の三原色です。次の図は太陽光のスペクトルです。ヒトの三色型色覚は大気を通り抜けて地表に届く太陽光のうち光量の多い400～800 nmの光を効率的に利用するように進化してきたと言えます。波長380～780 nmの範囲の光を可視光線と呼びます。
物体の形や色が見える仕組み 「光の三原色」と「色の三原色」は何色か光の三原色（RGB）は赤（R：レッド）・緑（G：グリーン）・青（B：ブルー）、色の三原色（CMY）は青緑（C：シアン）、赤紫（M：マゼンタ）、黄（Y：イエロー）です。次の図は光の三原色と色の三原色を重ねると何色になるかを示した図です。
光の三原色 RGB 色の三原色 CMYR：#FF0000 G：#00FF00 B：#0000FF
C：#00FFFF M：#FF00FF Y：#FFFF00
光の三原色（RGB）光の三原色のそれぞれの色光は1931年に国際照明委員会（CIE, Commission Internationale de l'Eclairage）によって赤色光700 nm、緑色光546.1 nm、青色光435.8 nmの単色光と定められました。これらの数値は1931年にJohn GuildとWilliam David Wrightが行った等色実験のデータに基づいています。当時はLEDなどありませんでしたから、実験に使いやすい光源の波長が選ばれました。緑色光546.1 nm、青色光435.8 nmの光は水銀ランプの輝線です。赤色光は適当な光源がないためタングステンランプの白色光を分光器で分散させた約650 nmの波長が使われましたが最終的に700 nmの光が採用されました。
最近のスマートフォンやテレビに採用されている「有機EL」も光の三原色の原理を最大限に活用しした技術です。一般的な液晶ディスプレイはバックライトの白色光とRGBのフィルターを使ってカラーを実現していますが、有機ELは各ピクセルが自らRGBもしくは白色光を放つため鮮やかな色を表現できます。
光の三原色の条件等色光の三原色を任意に混合すると様々な色を作ることができます。3色の光でどれぐらいの色を再現できるかは次の図のような装置で調べることができます。この装置によって異なる成分の2つの光が同じ色に見える条件等色を確認することができます。
例えば試験光として白色光をプリズムで分けて得られる波長約490 nmのシアン（青緑）の単色光が、光の3原色でどのように再現できるかを調べる作業を行います。このような作業を色合わせ、もしくは等色と言います。次の図は単色光と光の三原色の色合わせから求めた等色関数をグラフで示したものです。これはCIE 1931 RGB等色関数といいます。
CIE 1931 RGB等色関数この等色関数のグラフを見ると赤色光が450 nmあたりから550 nmあたりまでマイナスの値になっていることがわかります。例えば約490 nmのシアンの単色光は青色光と緑色光をおよそ0.05の割合で加えて赤色光を0.05引くと再現できることになります。
光の三原色では緑色光と青色光を混色するシアンが得られますがマイナスの赤色光を加えるというのはどういうことなのでしょうか。実は、波長490 nmのシアンの単色光を光の三原色の混色で作ろうとすると、シアンの単色光の鮮やかさを再現することができないのです。条件等色の実験において試験光のシアンの単色光に赤色光を加えると、光の三原色の緑色光と青色光で作ったシアンの光を再現することができます。つまり光の三原色でシアンの単色光を再現するには青色光と緑色光を混色し、そこから赤色光をマイナスする操作が必要となるわけですが、もともとシアンの光には赤色光は含まれていませんので現実的ではありません。 そこでCIEはマイナスの光を扱わなくても色を表すことができる数値で表す仮想的な3原色XYZをつくりました。大まかに言うとXは赤、Yは緑、Zは青で、Yだけには輝度を表す役割があります。このXYZを用いて現実の色を表現する方法をXYZ表色系と言います。次の図はCIE 1931 XYZ 等色関数といいます。 条件等色も実験は光の三原色（RGB）だけではすべての色を再現できないことを科学的に証明したのです。
CIE 1931 XYZ 等色関数次の図はヒトの色覚を体系化したCIE 1931色空間のxy色度図です。ヒトの3種類の錐体細胞が受け取る刺激の割合を数学的に求め、ヒトが認識できるすべての色を体系化したものです。外周の馬蹄形の上の数値は光の波長（nm）を示しています。光の彩度はこの馬蹄形の中心に向かうほど下がりすべての光が混ざると白色になります。
CIE 1931色空間のxy色度図 光の三原色（RGB）で作れない色- 色度図の右下の赤（R）、中央上部の緑（G）、青（B）の3点を結ぶ内側の範囲をすべて再現できるわけではありません。デバイスが物理的に発することができる最も純粋な赤・緑・青の光が色度図上のどこに位置するかによって色が表示できる範囲「色域」（ガマット）は狭くなります。たとえば液晶ディスプレイのLED光源やカラーフィルター、あるいは有機ELの発光材料にはそれぞれ固有の分光特性があります。理想的な単色光ではないため三原色の各点が色度図の最も彩度が高い純色である馬蹄形の曲線まで届かず再現範囲が狭まります。
- 単色光のシアンなど彩度の高い色は光の三原色を足し合わせるだけで再現できません。彩度の高い色は色度図の馬蹄形の曲線付近に存在します。実際のデバイスにおける三原色の各点は馬蹄形の曲線の内側に位置するため外側の色の再現が不可能です。
前述の通り光の三原色では再現できる色に制限があります。 RGB による加法混色によるで一般的な色空間の規格をとsRGB (standard RGB) と呼びます。sRGBで再現できる色は次の図のsRGBの三角形で囲まれている範囲です。 三角形の頂点はそれぞれ光の三原色の光源が発色するR（赤）・G(緑）・B（青）の位置です。sRGBは液晶ディスプレイなど一般的な表示デバイスで採用されています。sRGBでは三角形の外側の色を再現することはできません。
CIE 1931色空間のxy色度図とsRGBとAdobe RGBsRGBよりも広い範囲の色を表示できる規格がAdobe社が定めたAdobe RGBです Adobe RGBはsRGBに比べて緑（G）の位置が短波長側にあるため緑や青緑をより鮮やかに再現することができます。Adobe RGBはsRGBでは再現できない印刷の色空間を扱う規格として登場しましたが、最近はAdobe RGB に対応した広色域の液晶ディスプレイが広く使われるようになりました。広色域ディスプレイを実際に印刷される色を画面上で再現できます。
光の三原色を応用した最新ディスプレイ技術QLEDとMini LED現在は四原色（RGBY）液晶ディスプレイも過去の技術となっています。最新の技術としては青色LEDと量子ドットを組み合わせた QLED（Quantum Dot Light-Emitting Diode）やMini LED が主流なっています。
色の三原色（CMY）色の三原色は絵の具などの色材の混合です。次の図のように、白地のキャンバスの上で白色光に照らされたシアン・マゼンタ・イエローの色材を混ぜた様子を示したものが色の3原色の図です。色の三原色の身近な応用例はカラー写真、カラー印刷、インクジェットプリタなどです。プリンタのインクにはCMYの三色のインクの他に黒インクが使われます。これは色の三原色により綺麗な黒を作るのは難しく、またインクの節約のためです。カラー印刷の混色ではCMYに加えて黒をK（Key plate、キープレート）で表しCMYKと呼ばれます。
色の三原色（CMY）の吸収スペクトルと反射スペクトル 色材のシアン・マゼンタ・イエローの吸収スペクトル 色材のシアン・マゼンタ・イエローの反射スペクトル 色の三原色に関する誤解：伝統的な赤・青・黄（RYB）の歴史的背景 光の色は光の足し算 なぜ白になるのか赤と緑の波長の光を混合すると、黄色い波長の光が含まれていなくても、黄色に見える光ができます。たくさんの波長の光を混合していくと、光の波長の種類と量が増え、光は次第に明るくなり、ついには白色光になります。このように光の足し算で色をつくることを加法混色といいます。
W＝R+G+B C=G+B M=R+B Y=R＋G
R:赤 G:緑 B：青 C：シアン M：マゼンタ Y：イエロー W：白
光の三原色のケミカルライト LEDによる光の三原色の混色加法混色には、異なる色光を重ねて色をつくる同時加法混色、色分けされた円盤を回転したときのように時間の経過とともに目に入る色光を変えて色をつくる継時加法混色、細かい色の点をモザイク状に敷き詰めて色をつくる並置加法混色があります。
継時加法混色と並置加法混色 物体の色は光の引き算 なぜ黒になるのか 赤いバナナと黄色いバナナの光の反射の様子 赤いバナナと黄色いバナナの反射スペクトルK＝C+M+Y R=M+Y G=C+Y B=C＋M
R:赤 G:緑 B：青 C：シアン M：マゼンタ Y：イエロー W：白
上式は絵の具を混ぜ合わせたときに何色になるかを示したものですから足し算の式になっています。しかしながら、色材は光の吸収体ですから、いろいろな色の絵の具を混ぜると黒ずんでいきます。絵の具を混ぜて別の色をつくるということは、吸収される光が増えてゆき、絵の具で反射して私たちの目に届く光の波長の種類と量が減るということです。このように、光の引き算で色をつくることを減法混色といいます。シアン・マゼンタ・イエローの3色で、ほとんどの色をつくり出すことができます。
RGB光源による減法混色 絵の具の混色とカラープリンタの混色の違い一方、カラープリンタは色の三原色を使って色を表現していますが、3色のインクを混ぜ合わせているわけではありません。印刷物をルーペで拡大すると小さな点の集まりが見えます。これを網点と呼びます。網点を観察すると濃い色は大きく薄い色は小さいことがわかります。また色の三原色と黒のインクの組み合わせで網点を作り様々な色を表現しています。つまり空プリンターは色の三原色を利用した並置加法混色で色を再現しているのです。
カラープリンタの網点 カラープリンタのインクに黒がある理由（CMYK）カラープリンタのインクは色の三原色のシアン・マゼンタ・イエロー（CMY）に加えて黒（K = Key plate）があります。色の三原色のシアン・マゼンタ・イエロー（CMY）を等量混ぜ合わせると理論的には黒（K）になるはずですが、実際にはインクの特性により綺麗な黒色にはならずに濁った暗褐色（ダーティブラウン）や濃い灰色になってしまいます。そこでカラープリンタはCMYに黒インクを加えたCMYKでカラー印刷を行います。黒を単独のインクとすることでCMYインクの節約にもなります。黒インクを「B」ではなく「K（Key plate、キープレート）」と呼ぶのは黒い輪郭線や文字などを明瞭に表現するための基準となる色だからです。黒インクがない場合、CMYインクで黒色や灰色を作らなければならなくなるため黒インクを加えることはCMYインクの節約にもなっています。
補色とは特定の2つの色光を混ぜると白色光となり、特定の2つの色材を混ぜると灰色になります。このような組み合わせを補色といいます。
光の三原色 補色 赤 シアン 緑 マゼンタ 青 イエロー 色の三原色 補色 シアン 赤 マゼンタ 緑 イエロー 青 CIE 1931色空間のxy色度図と補色の関係’RGBとCMY） 補色同士を混ぜるとなぜ白色や灰色になるのか 色相環とは色相を環状に並べた図を色相環と呼び色の体系化に使われます。隣り合う色は類似色で調和が取りやすく、向かい合う２つの色は対比する色です。この対比する色は補色の関係にあります。
光の三原色の実験 色の三原色の実験 よくある質問（FAQ）Q1: 「光の三原色」と「色の三原色」の最大の違いは何ですか？
Q2: なぜ三原色は「3色」と決まっているのですか？ 4色や5色ではダメなのですか？
Q3: 小学校では色の三原色を「赤・青・黄」と習いましたが、間違いですか？
Q4: 「補色」の関係を簡単に覚えるコツはありますか？
Q5: プリンターのインクに「黒（K）」が入っているのはなぜですか？
Q6: 色が生じる仕組みには他にどんなものがありますか？
- 光があるところに色がある 色が見える仕組み（１）
- 光に色はついているのか 色が見える仕組み（２）
- 視覚が生じる仕組み 色が見える仕組み（３）
- 色とはなんだろう 色が見える仕組み（４）
- 色の基準は太陽光 色が見える仕組み（5）
- 違う光なのに同じ色に見える 色が見える仕組み（６）
- 「光の三原色」と「色の三原色」の原理と仕組み｜色が見える仕組み（７）
- 光の三原色の波長はどのように決まったのか 色が見える仕組み（８）
- その色、どこから（光の屈折、回折、干渉による発色）
- 光源と物体の色のおはなし （光源の色と物体の色の違い）
- 虹の神話ー虹ができる仕組み①（光と色とTHE NEXT）（屈折）
- ケミカルライトはなぜ光る？（夜明け前）（化学発光）
- 色の正体は何か？
- 色は何色（なんしょく）あるのか
- 色彩と心理に関する考察
- 黒の日（9月6日）（夜明け前）
- 光のエネルギーの計算（公式の導出と波長・振動数・eVの変換）
- 加色法によるカラー写真の仕組み 写真の仕組み（５）
- 減色法によるカラー写真の仕組み 写真の仕組み（６）
Author:Photon（工学修士 専門：光学、光分析、機器分析 執筆：光と色やレンズの本を執筆 日本分析化学会会員）
金子 隆芳 (著)（筑波大学名誉教授 専門：色彩心理学）
コメント
投稿: | 2021年7月30日 (金) 05時57分
投稿: photon | 2021年7月30日 (金) 17時59分
投稿: | 2021年9月22日 (水) 19時08分
投稿: | 2022年4月15日 (金) 20時13分
投稿: かすがいどうふ | 2022年5月 3日 (火) 01時46分
背景が黒で3つの投光器で重なり合った絵の真ん中がK（黒）同時加法混色とありますがW（白）ではありませんか。 よろしくお願いいたします。 --------------------------- の件、画像はまだ直っていません。KではなくてWだと思います。
投稿: White Love | 2024年8月 1日 (木) 06時22分
投稿: photon | 2024年8月 3日 (土) 16時33分
投稿: 委員こ | 2024年10月 7日 (月) 15時24分