色調整装置
【課題】設備の大型化や調整時間の増大を防止しつつ、赤外カットフィルタの特性によらない高精度な色調整が可能な色調整装置を提供すること。
【解決手段】ＢＰＦ円盤２４を回転させつつデジタルカメラ２６による撮影を行って得られた色信号データから特定波長における撮像系部材の相対分光感度データを得る。特定波長以外の補間波長における相対分光感度データは、撮影により得られた色信号データとリファレンスデータとを用いて算出する。さらに、波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データについては、色信号データより求められた波長６２０［ｎｍ］及び波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データを用いた所定の補間式に従って算出する。特定波長及び補間波長における相対分光感度データを得た後、スプライン補間によって撮像系部材の色成分毎の分光感度特性データを得る。
【解決手段】ＢＰＦ円盤２４を回転させつつデジタルカメラ２６による撮影を行って得られた色信号データから特定波長における撮像系部材の相対分光感度データを得る。特定波長以外の補間波長における相対分光感度データは、撮影により得られた色信号データとリファレンスデータとを用いて算出する。さらに、波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データについては、色信号データより求められた波長６２０［ｎｍ］及び波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データを用いた所定の補間式に従って算出する。特定波長及び補間波長における相対分光感度データを得た後、スプライン補間によって撮像系部材の色成分毎の分光感度特性データを得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にデジタルカメラに好適な色調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルカメラの撮像系部材は、撮像レンズ群と、赤外カットフィルタと、撮像素子とを有している。このような撮像系部材においては、撮像レンズ群を介して入射した光が撮像素子に結像されて画像信号となる。
ここで、撮像素子の前面にはカラーフィルタが配されている。カラーフィルタは分光感度特性上のばらつきが大きく、デジタルカメラによる画像の色再現に大きな影響を与える。この影響をデジタルカメラ内で最小限に抑えるためには、色調整処理における補正値を個々のデジタルカメラ毎に調整する必要がある。
【０００３】
このような色調整装置の例として、特許文献１では、所定の光源と撮像系部材との間にバンドパスフィルタを介在させて撮像を行う。バンドパスフィルタは、光源の特定波長帯の光のみを通過させるように構成されている。このような構成において、特許文献１では、所定の光源と撮像系部材との間に介在させるバンドパスフィルタの種類を変えて複数回の撮影を行い、この複数回の撮影の結果から撮像系部材の分光感度特性をカラーフィルタの色成分毎に検出している。そして、バンドパスフィルタを介しての撮影により求められた分光感度特性に対して補間処理を施すことにより、バンドパスフィルタが通過可能な波長以外の波長における分光感度特性を求めて撮像系部材のホワイトバランス調整や色調整を行うようにしている。
【０００４】
また、特許文献２では、特許文献１のようなバンドパスフィルタを用いずに撮像系部材のホワイトバランス調整や色調整を行えるようにしている。この特許文献２においては、光源と撮像系部材との間に赤外カットフィルタを介在させた撮像と、光源と撮像系部材との間に赤外カットフィルタを介在させない撮像と、の２回の撮影を行い、この２回の撮影結果とリファレンスデータとに基づいて撮像系部材の分光感度特性を予測してホワイトバランス調整や色調整を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４６０７１７号公報
【特許文献２】特開２００７−０６７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１では、撮像系部材のＲ成分の分光感度特性における赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長付近の分光感度特性を直線補間によって求めている。これは、撮像系部材に設けられている赤外カットフィルタの特性が赤外吸収タイプであることを想定しているためである。これに対し、赤外反射タイプの赤外カットフィルタが設けられた撮像系部材に対して特許文献１の手法を単純に適用してしまうと実際に求めるべき値との誤差が大きくなり易い。特許文献１でもバンドパスフィルタの種類を増やして撮影回数を増やせば、赤外反射タイプの赤外カットフィルタが設けられた撮像系部材に対しても補間処理による誤差を小さくすることが可能である。しかしながら、この場合には設備の大型化や調整時間の増大に繋がる。
【０００７】
また、特許文献２では赤外反射タイプの場合のＲ成分の分光感度特性を求める場合も想定されている。即ち、特許文献２では、最もばらつきが大きいＲ成分の分光感度特性を得ることに着目している。これに対し、特許文献２では、緑成分や青成分の分光感度特性の算出については簡略化されている。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、設備の大型化や調整時間の増大を防止しつつ、赤外カットフィルタの特性によらない高精度な色調整が可能な色調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の色調整装置は、赤外の色成分を除去するための赤外カットフィルタと、被写体からの光を複数の色成分に分割する色成分分割手段と、前記複数の色成分に分割された光をそれぞれ色信号データに変換する撮像素子と、を含む撮像系部材を有するデジタルカメラをセットして色調整を行う色調整装置であって、光源と、前記光源と前記セットしたデジタルカメラの撮像系部材との間に配置され、前記光源からの光の特定波長帯のみを通過させて前記撮像系部材に受光させる分光手段と、前記分光手段を介して前記光源からの光を前記デジタルカメラで撮影して得られる前記特定波長の色信号データと、前記赤外カットフィルタと前記色成分分割手段と撮像素子との組み合わせを所定の組み合わせとした場合に得られる前記撮像系部材の色成分毎の第１の相対分光感度特性データ、前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を短波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第２の相対分光感度特性データ、及び前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を長波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つと、を用いて補間処理することにより、前記特定波長以外の波長も含めた前記撮像系部材の相対分光感度特性データを検出する分光感度検出手段と、前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、前記撮像系部材のホワイトバランス係数を算出するホワイトバランス係数算出手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、設備の大型化や調整時間の増大を防止しつつ、赤外カットフィルタの特性によらない高精度な色調整が可能な色調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る色調整装置の全体構成を示す図である。
【図２】Ａ光源の分光感度特性を示す図である。
【図３】デジタルカメラの一般的な撮像系部材の構成図である。
【図４】ＢＰＦ円盤の構成図である。
【図５】デジタルカメラの色調整方法の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】画像中の色成分を示す図である。
【図７】一般的な撮像素子の相対分光感度特性を示す図である。
【図８】赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【図９】赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが適用されている場合に算出される相対分光感度特性データに生じ得る誤差について説明する図である。
【図１０】Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値との関係を示すグラフの例である。
【図１１】本発明の一実施形態の手法によって算出される相対分光感度特性データの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る色調整装置の全体構成を示す図である。図１に示す色調整装置２０は、光源室２０ａと、カメラ室２０ｂとの２室を備える筐体を有している。これらの光源室２０ａとカメラ室２０ｂとは、円孔板２３により分けられている。円孔板２３には、円孔２３ａが形成されている。
【００１３】
光源室２０ａには、暗箱２１が配置されている。暗箱２１のカメラ室２０ｂと対向する面には、円孔２１ａが形成されている。また、暗箱２１内には光源２２が設けられている。光源２２は、例えばＡ光源のような標準光源である。このＡ光源の分光感度特性を図２に示す。ここで、光源２２としては、短波長側から長波長側へ放射レベルが連続的に単調増加するような光源であれば、Ａ光源以外の光源を用いることもできる。図１に示す構成において、暗箱２１内の光源２２からの光は、円孔２１ａ、２３ａを介してカメラ室２０ｂに出射される。
【００１４】
カメラ室２０ｂには、デジタルカメラ２６がセットされる。また、デジタルカメラ２６と円孔板２３との間にはＢＰＦ円盤２４が配置されている。このような構成において、デジタルカメラ２６により、ＢＰＦ円盤２４を介して暗箱２１内を撮影可能になされている。
【００１５】
図３は、デジタルカメラ２６に用いられている撮像系部材の構成図である。同図に示すように、撮像レンズ群１１を介して入射した光源２２からの光は、光学的なローパスフィルタとしての赤外（ＩＲ）カットフィルタ１２を通過して有害赤外成分が除去された後に、撮像素子部１３に入射される。
【００１６】
撮像素子部１３は、マイクロレンズアレイ１３ａと、カラーフィルタ１３ｂと、撮像素子１３ｃとを有している。撮像素子部１３のマイクロレンズアレイ１３ａにより画素毎に集光された光は、例えば原色系ベイヤ配列の色成分分割手段としてのカラーフィルタ１３ｂを介して撮像素子１３ｃに結像される。ここで、原色系ベイヤ配列のカラーフィルタとは、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの４ピクセルを１つの画素配列単位とするカラーフィルタである。
【００１７】
分光手段としてのＢＰＦ円盤２４は、図４に示すように複数、例えば７枚のそれぞれピーク波長の異なるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４１〜２４７を同一円周上に配置して構成されている。そして、ＢＰＦ円盤２４の中心軸にはモータ２５が取り付けられている。このモータ２５の回転駆動により光源２２とデジタルカメラ２６との間の光路上に任意のバンドパスフィルタ２４１〜２４７を挿入することができる。ここでは、バンドパスフィルタ２４１〜２４７のピーク波長が４４０［ｎｍ］，４８０［ｎｍ］，５２０［ｎｍ］，５６０［ｎｍ］，６００［ｎｍ］，６２０［ｎｍ］，６４０［ｎｍ］であるとし、それぞれ半値幅が２０［ｎｍ］であるとする。
【００１８】
さらに、図１において、デジタルカメラ２６には接続ケーブル２７が接続され、接続ケーブル２７はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２８に接続されている。接続ケーブル２７は、例えばＵＳＢ等の接続ケーブルである。ＰＣ２８は、分光感度検出手段としての機能、ホワイトバランス係数算出手段としての機能、目標色補正係数算出手段としての機能を有し、デジタルカメラ２６毎の補正値を算出し、算出した補正値をデジタルカメラ２６に設定する。また、ＰＣ２８は、モータ２５の回転駆動により光路中に挿入するＢＰＦ円盤２４のバンドパスフィルタ２４１〜２４７の選択、デジタルカメラ２６での撮影等の動作も制御する。
【００１９】
次に本実施形態に係る色調整装置の動作について説明する。
図５は、図１に示した如くセットしたデジタルカメラ２６の色調整方法の処理内容を示すフローチャートである。図５の処理は、図１のＰＣ２８の例えばハードディスクに記憶されたプログラムに従って実行されるものである。
【００２０】
まず、ＰＣ２８は、初期設定としてＢＰＦ円盤２４のバンドパスフィルタの波長を示す変数ｎに初期値「１」を設定する（ステップＳ１）。
その後、ＰＣ２８は、変数ｎにより示されるバンドパスフィルタ２４ｎ（ｎは１〜７）をデジタルカメラ２６の光路中に挿入した上で、デジタルカメラ２６による光源２２の撮影を実行させる（ステップＳ２）。デジタルカメラ２６による撮影の結果として得られたカラーフィルタ１３ｂの色配列に対応した色信号データは、接続ケーブル２７を介してＰＣ２８に入力される。撮影の実行後、ＰＣ２８は、変数ｎの値がＢＰＦ円盤２４に形成された全バンドパスフィルタの数Ｎ（図４の例ではＮ＝７）に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定において、変数ｎの値がＮに達していない場合に、ＰＣ２８は、変数ｎの値に１を加える（ステップＳ４）。その後、ＰＣ２８は、処理をステップＳ２に戻し、新たなバンドパスフィルタを用いた撮影を実行させる。
【００２１】
各バンドパスフィルタを用いた撮影においては、図６に示すように、撮影により得られた色信号データの中央部の例えば縦３２ピクセル×横３２ピクセルのＲ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂの各色成分の平均値を計算する。特に、Ｇｒ，Ｇｂに関してはさらに以下のようにする。
Ｇ＝（Ｇｒ＋Ｇｂ）／２
これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の平均値を計算することができる。図４の場合、Ｒ，Ｂはそれぞれ２５６ピクセル、Ｇは５１２ピクセルの色信号データの平均となる。ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実行することで、ＢＰＦ円盤２４の全てのバンドパスフィルタ２４１〜２４７を用いての撮影の結果として、バンドパスフィルタの枚数７×３（ＲＧＢ）＝２１個の平均の色信号データが算出される。
【００２２】
ステップＳ３の判定において、変数ｎの値がバンドパスフィルタの全数Ｎと等しいと判定した場合に、ＰＣ２８は、７回の撮影により得られた２１個の色信号データを用いてデジタルカメラ２６の撮像系部材の相対分光感度データを算出する（ステップＳ５）。
【００２３】
ステップＳ５において、ＰＣ２８は、色信号データから光源２２の分光感度とバンドパスフィルタの分光透過率の影響を削除するべく演算を実行する。ここで、例えばピーク波長が４４０［ｎｍ］であるバンドパスフィルタ２４１の場合、光源２２の分光感度特性が図２に示すようなものであるとすると、この特性中の波長４４０［ｎｍ］を挟んで２０［ｎｍ］が半値幅である。ここで、光源２２の分光感度特性を波長４２０［ｎｍ］〜波長４６０［ｎｍ］の範囲に渡って積分した値をAsrc_440とし、バンドパスフィルタ２４１の波長４４０［ｎｍ］での分光透過率をTr_440（０＜Tr_440＜１）とし、撮影時に平均値を算出した色信号データをそれぞれR_440in、G_440in、B_440inとし、求める色成分毎の分光感度データをそれぞれR_cam_440、G_cam_440、B_cam_440とすると、これらは以下のように求めることができる。
R_cam_440＝R_440_in／（Asrc_440×Tr_440）
G_cam_440＝G_440_in／（Asrc_440×Tr_440）
B_cam_440＝B_440_in／（Asrc_440×Tr_440） （式１）
（式１）と同様の演算を、他のバンドパスフィルタ２４２〜２４７についても実行する。全バンドパスフィルタに対する演算の結果、２１個のデータが得られたら、次段からの演算を容易にするために、演算の結果として得られた中の最大の値が１０２４となるように全２１個のデータを正規化する。
【００２４】
次に、ＰＣ２８は、デジタルカメラ２６の撮像系部材として用いられているＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプであるか否かを判定する（ステップＳ６）。デジタルカメラ２６に、ＩＲカットフィルタ１２の種類を示す情報を予め記憶しておけば、ステップＳ６の判定を、デジタルカメラ２６から情報を取得することで行うことが可能である。
【００２５】
一般に、撮像素子の相対分光感度特性は、図７に示すような特性を有することが知られている。図７に示すように、Ｒ成分については赤外領域にも感度を有している。このため、Ｒ成分の光を正しく検出するために、Ｒ成分の光に含まれる赤外成分を除去する必要がある。このために、撮像素子部１３の前面にＩＲカットフィルタ１２が配置される。ここで、ＩＲカットフィルタには、赤外吸収タイプと赤外反射タイプとがあることが知られている。
【００２６】
赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタは、入射した光の赤外成分を吸収するように構成されたＩＲカットフィルタである。
また、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタは、入射した光の赤外成分を反射するように構成されたＩＲカットフィルタである。図８に、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの分光透過率特性の例を示す。図８の特性は、出願人によるシミュレーションによって得られたものである。
【００２７】
一般に、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタは、カットオフ波長の製造ばらつきが大きいことが知られている。図８は、このばらつきを考慮して３種の特性を示している。図８に示す特性ＴＹＰは、赤外カットオフ開始波長と赤外カットオフ終了波長とがそれぞれ所定の値（図８ではカットオフ開始波長が６２０［ｎｍ］、カットオフ終了波長が６４０［ｎｍ］）となる代表的なＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示している。また、特性ＭＩＮは、複数のＩＲカットフィルタの分光透過率特性を検出した結果、赤外カットオフ開始波長が最も低波長側にシフトした特性を示している。また、特性ＭＡＸは、複数のＩＲカットフィルタの分光透過率特性を検出した結果、赤外カットオフ波長が最も長波長側にシフトした特性を示している。
【００２８】
ＢＰＦ円盤２４が有するバンドパスフィルタの波長以外の波長も含めた撮像系部材の全体としての相対分光感度特性（即ち、ＩＲカットフィルタ１２と撮像素子部１３との組み合わせとしての相対分光感度特性）を求めるに際し、赤外波長帯である波長６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の範囲については単純にスプライン補間をしてしまうと実際の感度との誤差が大きくなることが知られている。赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタであれば、波長６２０［ｎｍ］と波長６４０［ｎｍ］の間を直線補間することにより、実際の感度との誤差を小さくすることができる。これに対し、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの場合には、図９のＡで示すように、波長６２０［ｎｍ］と波長６４０［ｎｍ］の間を直線補間してしまうと、実際の感度との誤差が大きくなってしまう。したがって、本実施形態では、撮像系部材として用いられているＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプであるか否かに応じて異なる補間処理を行う。
【００２９】
ステップＳ６の判定において、ＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプである場合、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた７種類の特定波長以外の補間波長における相対分光感度データを求める（ステップＳ７）。ここでは、以下の表１に示す波長における相対分光感度特性データR_cam_x、G_cam_x、B_cam_xを求める。ｘは、以下の表１の波長の値を示している。表１に示す波長の値は、後述のスプライン補間に適した波長を色成分毎に設定したものである。これらの波長は、色成分毎の相対分光感度データがそれぞれ特徴的な変化をする部分に対応している。
【００３０】
【表１】
ここで、相対分光感度データR_cam_x、G_cam_x、B_cam_xを求めるに際し、特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材の波長毎の相対分光感度特性データが既知であるとする。以下、この特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の波長毎の相対分光感度特性データをリファレンスデータとし、それぞれをR_ref_x、G_ref_x、B_ref_xと表記する。ｘは、波長の値を示し、波長３８０［ｎｍ］〜波長７００［ｎｍ］の間で１［ｎｍ］刻みで変化するものである。さらに、詳細は後述するが、波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度特性データを求めるために、特性ＭＩＮ及び特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材のＲ成分における波長６２０［ｎｍ］〜波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データも既知であるとする。特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材の相対分光感度特性データは何れも実測やシミュレーション等によって求めることができる。
【００３１】
特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材の波長毎の相対分光感度特性データ、及び特性ＭＩＮ及び特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材のＲ成分における波長６２０［ｎｍ］〜波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データが既知であるとすると、表１で示した各相対分光感度データを以下の（式２）のように求めることが可能である。
R_cam_380＝R_ref_380
G_cam_380＝G_ref_380
B_cam_380＝B_ref_380
R_cam_420＝R_cam_440×（R_ref_420／R_ref_440）
G_cam_420＝G_cam_440×（G_ref_420／G_ref_440）
B_cam_420＝B_cam_440×（B_ref_420／B_ref_440）
G_cam_460＝G_cam_440×（G_ref_460／G_ref_440）
B_cam_460＝B_cam_440×（B_ref_460／B_ref_440）
R_cam_500＝R_cam_520×（R_ref_500／R_ref_520）
G_cam_500＝G_cam_520×（G_ref_500／G_ref_520）
R_cam_540＝R_cam_560×（R_ref_540／R_ref_560） （式２）
G_cam_540＝G_cam_560×（G_ref_540／G_ref_560）
R_cam_570＝R_cam_600×（R_ref_570／R_ref_600）
R_cam_590＝R_cam_600×（R_ref_590／R_ref_600）
G_cam_590＝G_cam_600×（G_ref_590／G_ref_600）
R_cam_610＝R_cam_600×（R_ref_610／R_ref_600）
R_cam_630＝b
ただし、次のa＜R_cam_620のとき、b＝a
次のa≧R_cam_620のとき、b＝R_cam_620
a＝α×R_cam_620＋β×R_cam_640
R_cam_670＝R_cam_660×（R_ref_670／R_ref_660）
R_cam_680＝R_ref_680
R_cam_700＝R_ref_700
G_cam_700＝G_ref_700
B_cam_700＝B_ref_700
（式２）からも分かるように、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきの少ない補間波長に対応した相対分光感度データについては、リファレンスデータをそのまま用いる。また、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきが比較的大きい補間波長に対応した相対分光感度データについては、直近のリファレンスデータとの相対分光感度データの比から求める。
【００３２】
これに対し、図９で示したように、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきが特に大きい波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度データについては所定の補間式を用いて求める。この波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度データの求め方について説明する。
【００３３】
以下の説明において、Ｒ成分の各波長における相対分光感度データをＨ（ｘ）と表記することとする。ここで、ｘは波長の値を示す。このとき、種々の分光透過率特性の赤外反射タイプのＩＲカットフィルタについて、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とを求めたとする。そして、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）を横軸に設定し、Ｈ（６３０）／Ｈ（６４０）を縦軸に設定してグラフを作成したとする。このとき、図１０のようなグラフが得られることが出願人によるシミュレーションの結果から分かっている。図１０に示すように、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値との関係は線形関係となる。図１０に示す直線式は、以下のように表わすことが可能である。
Ｈ（６３０）／Ｈ（６４０）＝α×（Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０））＋β （式３）
（式３）をＨ（６３０）について解けば、以下の（式４）の関係が得られる。
Ｈ（６３０）＝α×Ｈ（６２０）＋β×Ｈ（６４０） （式４）
（式４）で示す補間式が（式２）において示した“ａ”に対応している。ここで、特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸの６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の相対分光感度データがそれぞれ既知であれば、（式３）の係数α、βを求めることが可能である。即ち、図９のＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３の９点が既知であれば係数α、βを求めることが可能である。図８の例の場合、α＝０.８３、β＝０.１９となる。
【００３４】
以上説明した（式４）から、任意の特性の赤外反射タイプのＩＲカットフィルタに対する６３０［ｎｍ］の相対分光感度データを求めることが可能である。なお、（式２）でも示したように、“ａ”の値がR_cam_620以上の場合には、R_cam_630の値をR_cam_620の値にクリップする。図８に示すように、通常、Ｒ成分の相対分光感度特性においては、波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データよりも波長６２０［ｎｍ］の相対分光感度データのほうが小さい。したがって、“ａ”の値がR_cam_620以上の場合には、そのときの“ａ”の値は用いずにR_cam_620の値を用いることとする。
【００３５】
以上のようにして波長３８０［ｎｍ］〜波長７００［ｎｍ］の各補間波長に対応した相対分光感度特性データを求めた後、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた波長における相対分光感度データとステップＳ７で求めた補間波長における相対分光感度データとを用いたスプライン補間によって、波長１［ｎｍ］毎の撮像系部材の相対分光感度特性データを得る（ステップＳ８）。ここで、スプライン補間の結果、相対分光感度データの値が０未満となる場合には、その波長における相対分光感度データを０にクリップする。スプライン補間の結果を図１１に示す。ここで、図１１（ａ）が撮像系部材のＲ成分の分光感度特性データを示し、図１１（ｂ）が撮像系部材のＧ成分の分光感度特性データを示し、図１１（ｃ）が撮像系部材のＢ成分の分光感度特性データを示している。また、各図の黒丸でプロットされている点が実測によって求められた特定波長における相対分光感度データを示す。一方、各図の白丸でプロットされている点が補間処理によって求められた補間波長における相対分光感度データを示す。
【００３６】
また、ステップＳ６の判定において、ＩＲカットフィルタ１２が赤外吸収タイプである場合、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた７種類の波長における相対分光感度データを用いたスプライン補間によって、波長１［ｎｍ］毎の撮像系部材の相対分光感度特性データを得る（ステップＳ９）。ここで、スプライン補間の結果、相対分光感度データの値が０未満となる場合には、その波長における相対分光感度データを０にクリップする。また、波長６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の範囲については直線補間によって相対分光感度データを得る。
【００３７】
以上のようにして撮像系部材の全体としての相対分光感度特性データを算出した後、ＰＣ２８は、光源毎にホワイトバランスの補正値を算出する（ステップＳ１０）。さらに、ＰＣ２８は、特に目標となる色についての色補正値を算出する（ステップＳ１１）。これらの補正値の算出により、図５の一連の処理を終了する。ここで、相対分光感度特性データからホワイトバランスの補正値や色補正値を算出するための手法は、例えば特許第４４６０７１７号公報において開示されている手法を用いることが可能である。したがって、ここではその詳細については説明を省略する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが設けられている撮像系部材に対するホワイトバランス補正及び色補正のための相対分光感度特性データの算出の際に、直線補間をすると誤差が大きくなる波長である補間対象の波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データを、色信号データから算出された相対分光感度データのうち、波長６３０［ｎｍ］に対して短波長側の特定波長である波長６２０［ｎｍ］における相対分光感度データと波長６３０［ｎｍ］に対して長波長側の特定波長である波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データと、を用いて算出している。Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とには線形関係があることが分かっているので、波長６２０［ｎｍ］の相対分光感度データと波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データとから、その間の波長である波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データも正確に算出することが可能となる。これにより、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材を有するデジタルカメラ２６に対しても正確な色調整を行うことが可能である。また、赤外吸収タイプについては従来と同様にして正確な色調整を行うことが可能である。
【００３９】
また、表１のようにしてスプライン補間に適するように補間波長を設定することにより、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタであればスプライン補間のみで色成分毎の正確な分光感度特性データを算出することが可能である。この場合、スプライン補間と線形補間とを組み合わせる必要がなく、結果として処理時間の短縮化を図ることが可能である。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタについてはスプライン補間と線形補間とを組み合わせて分光感度特性データを算出するようにしているが、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタと同様に補間波長の相対分光感度データを求めるようにすればスプライン補間のみで分光感度特性データを算出することも可能である。この場合には、赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な撮像系部材の相対分光感度データもリファレンスデータとしてＰＣ２８に記憶させておく必要がある。
【００４１】
また、本実施形態においては、（式４）のα、βを求めるために、特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタがそれぞれ設けられた３種の代表的な撮像系部材の相対分光感度特性データを用いて図１０のグラフを作成している。Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とは線形関係であるので、最低２点がプロットできれば図１０のグラフを作成することが可能である。即ち、α、βを求めるためには必ずしも特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタがそれぞれ設けられた３種の相対分光感度特性データの全てを得る必要はない。即ち、特性ＴＹＰと、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸの少なくとも何れか２つを得れば良い。逆に４点以上をプロットしてより正確に図１０のグラフを作成してα、βを求めるようにしても良い。
【００４２】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４３】
１１…撮像レンズ群、１２…赤外（ＩＲ）カットフィルタ、１３…撮像素子部、２０…色調整装置、２０ａ…光源室、２０ｂ…カメラ室、２１…暗箱、２２…光源、２３…円孔板、２４…ＢＰＦ円盤、２５…モータ、２６…デジタルカメラ、２７…接続ケーブル、２８…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にデジタルカメラに好適な色調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なデジタルカメラの撮像系部材は、撮像レンズ群と、赤外カットフィルタと、撮像素子とを有している。このような撮像系部材においては、撮像レンズ群を介して入射した光が撮像素子に結像されて画像信号となる。
ここで、撮像素子の前面にはカラーフィルタが配されている。カラーフィルタは分光感度特性上のばらつきが大きく、デジタルカメラによる画像の色再現に大きな影響を与える。この影響をデジタルカメラ内で最小限に抑えるためには、色調整処理における補正値を個々のデジタルカメラ毎に調整する必要がある。
【０００３】
このような色調整装置の例として、特許文献１では、所定の光源と撮像系部材との間にバンドパスフィルタを介在させて撮像を行う。バンドパスフィルタは、光源の特定波長帯の光のみを通過させるように構成されている。このような構成において、特許文献１では、所定の光源と撮像系部材との間に介在させるバンドパスフィルタの種類を変えて複数回の撮影を行い、この複数回の撮影の結果から撮像系部材の分光感度特性をカラーフィルタの色成分毎に検出している。そして、バンドパスフィルタを介しての撮影により求められた分光感度特性に対して補間処理を施すことにより、バンドパスフィルタが通過可能な波長以外の波長における分光感度特性を求めて撮像系部材のホワイトバランス調整や色調整を行うようにしている。
【０００４】
また、特許文献２では、特許文献１のようなバンドパスフィルタを用いずに撮像系部材のホワイトバランス調整や色調整を行えるようにしている。この特許文献２においては、光源と撮像系部材との間に赤外カットフィルタを介在させた撮像と、光源と撮像系部材との間に赤外カットフィルタを介在させない撮像と、の２回の撮影を行い、この２回の撮影結果とリファレンスデータとに基づいて撮像系部材の分光感度特性を予測してホワイトバランス調整や色調整を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４４６０７１７号公報
【特許文献２】特開２００７−０６７８１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１では、撮像系部材のＲ成分の分光感度特性における赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長付近の分光感度特性を直線補間によって求めている。これは、撮像系部材に設けられている赤外カットフィルタの特性が赤外吸収タイプであることを想定しているためである。これに対し、赤外反射タイプの赤外カットフィルタが設けられた撮像系部材に対して特許文献１の手法を単純に適用してしまうと実際に求めるべき値との誤差が大きくなり易い。特許文献１でもバンドパスフィルタの種類を増やして撮影回数を増やせば、赤外反射タイプの赤外カットフィルタが設けられた撮像系部材に対しても補間処理による誤差を小さくすることが可能である。しかしながら、この場合には設備の大型化や調整時間の増大に繋がる。
【０００７】
また、特許文献２では赤外反射タイプの場合のＲ成分の分光感度特性を求める場合も想定されている。即ち、特許文献２では、最もばらつきが大きいＲ成分の分光感度特性を得ることに着目している。これに対し、特許文献２では、緑成分や青成分の分光感度特性の算出については簡略化されている。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、設備の大型化や調整時間の増大を防止しつつ、赤外カットフィルタの特性によらない高精度な色調整が可能な色調整装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の一態様の色調整装置は、赤外の色成分を除去するための赤外カットフィルタと、被写体からの光を複数の色成分に分割する色成分分割手段と、前記複数の色成分に分割された光をそれぞれ色信号データに変換する撮像素子と、を含む撮像系部材を有するデジタルカメラをセットして色調整を行う色調整装置であって、光源と、前記光源と前記セットしたデジタルカメラの撮像系部材との間に配置され、前記光源からの光の特定波長帯のみを通過させて前記撮像系部材に受光させる分光手段と、前記分光手段を介して前記光源からの光を前記デジタルカメラで撮影して得られる前記特定波長の色信号データと、前記赤外カットフィルタと前記色成分分割手段と撮像素子との組み合わせを所定の組み合わせとした場合に得られる前記撮像系部材の色成分毎の第１の相対分光感度特性データ、前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を短波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第２の相対分光感度特性データ、及び前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を長波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つと、を用いて補間処理することにより、前記特定波長以外の波長も含めた前記撮像系部材の相対分光感度特性データを検出する分光感度検出手段と、前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、前記撮像系部材のホワイトバランス係数を算出するホワイトバランス係数算出手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、設備の大型化や調整時間の増大を防止しつつ、赤外カットフィルタの特性によらない高精度な色調整が可能な色調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る色調整装置の全体構成を示す図である。
【図２】Ａ光源の分光感度特性を示す図である。
【図３】デジタルカメラの一般的な撮像系部材の構成図である。
【図４】ＢＰＦ円盤の構成図である。
【図５】デジタルカメラの色調整方法の処理内容を示すフローチャートである。
【図６】画像中の色成分を示す図である。
【図７】一般的な撮像素子の相対分光感度特性を示す図である。
【図８】赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示す図である。
【図９】赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが適用されている場合に算出される相対分光感度特性データに生じ得る誤差について説明する図である。
【図１０】Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値との関係を示すグラフの例である。
【図１１】本発明の一実施形態の手法によって算出される相対分光感度特性データの例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る色調整装置の全体構成を示す図である。図１に示す色調整装置２０は、光源室２０ａと、カメラ室２０ｂとの２室を備える筐体を有している。これらの光源室２０ａとカメラ室２０ｂとは、円孔板２３により分けられている。円孔板２３には、円孔２３ａが形成されている。
【００１３】
光源室２０ａには、暗箱２１が配置されている。暗箱２１のカメラ室２０ｂと対向する面には、円孔２１ａが形成されている。また、暗箱２１内には光源２２が設けられている。光源２２は、例えばＡ光源のような標準光源である。このＡ光源の分光感度特性を図２に示す。ここで、光源２２としては、短波長側から長波長側へ放射レベルが連続的に単調増加するような光源であれば、Ａ光源以外の光源を用いることもできる。図１に示す構成において、暗箱２１内の光源２２からの光は、円孔２１ａ、２３ａを介してカメラ室２０ｂに出射される。
【００１４】
カメラ室２０ｂには、デジタルカメラ２６がセットされる。また、デジタルカメラ２６と円孔板２３との間にはＢＰＦ円盤２４が配置されている。このような構成において、デジタルカメラ２６により、ＢＰＦ円盤２４を介して暗箱２１内を撮影可能になされている。
【００１５】
図３は、デジタルカメラ２６に用いられている撮像系部材の構成図である。同図に示すように、撮像レンズ群１１を介して入射した光源２２からの光は、光学的なローパスフィルタとしての赤外（ＩＲ）カットフィルタ１２を通過して有害赤外成分が除去された後に、撮像素子部１３に入射される。
【００１６】
撮像素子部１３は、マイクロレンズアレイ１３ａと、カラーフィルタ１３ｂと、撮像素子１３ｃとを有している。撮像素子部１３のマイクロレンズアレイ１３ａにより画素毎に集光された光は、例えば原色系ベイヤ配列の色成分分割手段としてのカラーフィルタ１３ｂを介して撮像素子１３ｃに結像される。ここで、原色系ベイヤ配列のカラーフィルタとは、Ｒ、Ｇｒ、Ｇｂ、Ｂの４ピクセルを１つの画素配列単位とするカラーフィルタである。
【００１７】
分光手段としてのＢＰＦ円盤２４は、図４に示すように複数、例えば７枚のそれぞれピーク波長の異なるバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）２４１〜２４７を同一円周上に配置して構成されている。そして、ＢＰＦ円盤２４の中心軸にはモータ２５が取り付けられている。このモータ２５の回転駆動により光源２２とデジタルカメラ２６との間の光路上に任意のバンドパスフィルタ２４１〜２４７を挿入することができる。ここでは、バンドパスフィルタ２４１〜２４７のピーク波長が４４０［ｎｍ］，４８０［ｎｍ］，５２０［ｎｍ］，５６０［ｎｍ］，６００［ｎｍ］，６２０［ｎｍ］，６４０［ｎｍ］であるとし、それぞれ半値幅が２０［ｎｍ］であるとする。
【００１８】
さらに、図１において、デジタルカメラ２６には接続ケーブル２７が接続され、接続ケーブル２７はパーソナルコンピュータ（ＰＣ）２８に接続されている。接続ケーブル２７は、例えばＵＳＢ等の接続ケーブルである。ＰＣ２８は、分光感度検出手段としての機能、ホワイトバランス係数算出手段としての機能、目標色補正係数算出手段としての機能を有し、デジタルカメラ２６毎の補正値を算出し、算出した補正値をデジタルカメラ２６に設定する。また、ＰＣ２８は、モータ２５の回転駆動により光路中に挿入するＢＰＦ円盤２４のバンドパスフィルタ２４１〜２４７の選択、デジタルカメラ２６での撮影等の動作も制御する。
【００１９】
次に本実施形態に係る色調整装置の動作について説明する。
図５は、図１に示した如くセットしたデジタルカメラ２６の色調整方法の処理内容を示すフローチャートである。図５の処理は、図１のＰＣ２８の例えばハードディスクに記憶されたプログラムに従って実行されるものである。
【００２０】
まず、ＰＣ２８は、初期設定としてＢＰＦ円盤２４のバンドパスフィルタの波長を示す変数ｎに初期値「１」を設定する（ステップＳ１）。
その後、ＰＣ２８は、変数ｎにより示されるバンドパスフィルタ２４ｎ（ｎは１〜７）をデジタルカメラ２６の光路中に挿入した上で、デジタルカメラ２６による光源２２の撮影を実行させる（ステップＳ２）。デジタルカメラ２６による撮影の結果として得られたカラーフィルタ１３ｂの色配列に対応した色信号データは、接続ケーブル２７を介してＰＣ２８に入力される。撮影の実行後、ＰＣ２８は、変数ｎの値がＢＰＦ円盤２４に形成された全バンドパスフィルタの数Ｎ（図４の例ではＮ＝７）に達したか否かを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３の判定において、変数ｎの値がＮに達していない場合に、ＰＣ２８は、変数ｎの値に１を加える（ステップＳ４）。その後、ＰＣ２８は、処理をステップＳ２に戻し、新たなバンドパスフィルタを用いた撮影を実行させる。
【００２１】
各バンドパスフィルタを用いた撮影においては、図６に示すように、撮影により得られた色信号データの中央部の例えば縦３２ピクセル×横３２ピクセルのＲ，Ｇｒ，Ｇｂ，Ｂの各色成分の平均値を計算する。特に、Ｇｒ，Ｇｂに関してはさらに以下のようにする。
Ｇ＝（Ｇｒ＋Ｇｂ）／２
これにより、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色成分の平均値を計算することができる。図４の場合、Ｒ，Ｂはそれぞれ２５６ピクセル、Ｇは５１２ピクセルの色信号データの平均となる。ステップＳ２〜Ｓ４の処理を繰り返し実行することで、ＢＰＦ円盤２４の全てのバンドパスフィルタ２４１〜２４７を用いての撮影の結果として、バンドパスフィルタの枚数７×３（ＲＧＢ）＝２１個の平均の色信号データが算出される。
【００２２】
ステップＳ３の判定において、変数ｎの値がバンドパスフィルタの全数Ｎと等しいと判定した場合に、ＰＣ２８は、７回の撮影により得られた２１個の色信号データを用いてデジタルカメラ２６の撮像系部材の相対分光感度データを算出する（ステップＳ５）。
【００２３】
ステップＳ５において、ＰＣ２８は、色信号データから光源２２の分光感度とバンドパスフィルタの分光透過率の影響を削除するべく演算を実行する。ここで、例えばピーク波長が４４０［ｎｍ］であるバンドパスフィルタ２４１の場合、光源２２の分光感度特性が図２に示すようなものであるとすると、この特性中の波長４４０［ｎｍ］を挟んで２０［ｎｍ］が半値幅である。ここで、光源２２の分光感度特性を波長４２０［ｎｍ］〜波長４６０［ｎｍ］の範囲に渡って積分した値をAsrc_440とし、バンドパスフィルタ２４１の波長４４０［ｎｍ］での分光透過率をTr_440（０＜Tr_440＜１）とし、撮影時に平均値を算出した色信号データをそれぞれR_440in、G_440in、B_440inとし、求める色成分毎の分光感度データをそれぞれR_cam_440、G_cam_440、B_cam_440とすると、これらは以下のように求めることができる。
R_cam_440＝R_440_in／（Asrc_440×Tr_440）
G_cam_440＝G_440_in／（Asrc_440×Tr_440）
B_cam_440＝B_440_in／（Asrc_440×Tr_440） （式１）
（式１）と同様の演算を、他のバンドパスフィルタ２４２〜２４７についても実行する。全バンドパスフィルタに対する演算の結果、２１個のデータが得られたら、次段からの演算を容易にするために、演算の結果として得られた中の最大の値が１０２４となるように全２１個のデータを正規化する。
【００２４】
次に、ＰＣ２８は、デジタルカメラ２６の撮像系部材として用いられているＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプであるか否かを判定する（ステップＳ６）。デジタルカメラ２６に、ＩＲカットフィルタ１２の種類を示す情報を予め記憶しておけば、ステップＳ６の判定を、デジタルカメラ２６から情報を取得することで行うことが可能である。
【００２５】
一般に、撮像素子の相対分光感度特性は、図７に示すような特性を有することが知られている。図７に示すように、Ｒ成分については赤外領域にも感度を有している。このため、Ｒ成分の光を正しく検出するために、Ｒ成分の光に含まれる赤外成分を除去する必要がある。このために、撮像素子部１３の前面にＩＲカットフィルタ１２が配置される。ここで、ＩＲカットフィルタには、赤外吸収タイプと赤外反射タイプとがあることが知られている。
【００２６】
赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタは、入射した光の赤外成分を吸収するように構成されたＩＲカットフィルタである。
また、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタは、入射した光の赤外成分を反射するように構成されたＩＲカットフィルタである。図８に、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの分光透過率特性の例を示す。図８の特性は、出願人によるシミュレーションによって得られたものである。
【００２７】
一般に、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタは、カットオフ波長の製造ばらつきが大きいことが知られている。図８は、このばらつきを考慮して３種の特性を示している。図８に示す特性ＴＹＰは、赤外カットオフ開始波長と赤外カットオフ終了波長とがそれぞれ所定の値（図８ではカットオフ開始波長が６２０［ｎｍ］、カットオフ終了波長が６４０［ｎｍ］）となる代表的なＩＲカットフィルタの分光透過率特性を示している。また、特性ＭＩＮは、複数のＩＲカットフィルタの分光透過率特性を検出した結果、赤外カットオフ開始波長が最も低波長側にシフトした特性を示している。また、特性ＭＡＸは、複数のＩＲカットフィルタの分光透過率特性を検出した結果、赤外カットオフ波長が最も長波長側にシフトした特性を示している。
【００２８】
ＢＰＦ円盤２４が有するバンドパスフィルタの波長以外の波長も含めた撮像系部材の全体としての相対分光感度特性（即ち、ＩＲカットフィルタ１２と撮像素子部１３との組み合わせとしての相対分光感度特性）を求めるに際し、赤外波長帯である波長６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の範囲については単純にスプライン補間をしてしまうと実際の感度との誤差が大きくなることが知られている。赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタであれば、波長６２０［ｎｍ］と波長６４０［ｎｍ］の間を直線補間することにより、実際の感度との誤差を小さくすることができる。これに対し、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタの場合には、図９のＡで示すように、波長６２０［ｎｍ］と波長６４０［ｎｍ］の間を直線補間してしまうと、実際の感度との誤差が大きくなってしまう。したがって、本実施形態では、撮像系部材として用いられているＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプであるか否かに応じて異なる補間処理を行う。
【００２９】
ステップＳ６の判定において、ＩＲカットフィルタ１２が赤外反射タイプである場合、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた７種類の特定波長以外の補間波長における相対分光感度データを求める（ステップＳ７）。ここでは、以下の表１に示す波長における相対分光感度特性データR_cam_x、G_cam_x、B_cam_xを求める。ｘは、以下の表１の波長の値を示している。表１に示す波長の値は、後述のスプライン補間に適した波長を色成分毎に設定したものである。これらの波長は、色成分毎の相対分光感度データがそれぞれ特徴的な変化をする部分に対応している。
【００３０】
【表１】
ここで、相対分光感度データR_cam_x、G_cam_x、B_cam_xを求めるに際し、特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材の波長毎の相対分光感度特性データが既知であるとする。以下、この特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の波長毎の相対分光感度特性データをリファレンスデータとし、それぞれをR_ref_x、G_ref_x、B_ref_xと表記する。ｘは、波長の値を示し、波長３８０［ｎｍ］〜波長７００［ｎｍ］の間で１［ｎｍ］刻みで変化するものである。さらに、詳細は後述するが、波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度特性データを求めるために、特性ＭＩＮ及び特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材のＲ成分における波長６２０［ｎｍ］〜波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データも既知であるとする。特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材の相対分光感度特性データは何れも実測やシミュレーション等によって求めることができる。
【００３１】
特性ＴＹＰのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材の波長毎の相対分光感度特性データ、及び特性ＭＩＮ及び特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な組み合わせの撮像系部材のＲ成分における波長６２０［ｎｍ］〜波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データが既知であるとすると、表１で示した各相対分光感度データを以下の（式２）のように求めることが可能である。
R_cam_380＝R_ref_380
G_cam_380＝G_ref_380
B_cam_380＝B_ref_380
R_cam_420＝R_cam_440×（R_ref_420／R_ref_440）
G_cam_420＝G_cam_440×（G_ref_420／G_ref_440）
B_cam_420＝B_cam_440×（B_ref_420／B_ref_440）
G_cam_460＝G_cam_440×（G_ref_460／G_ref_440）
B_cam_460＝B_cam_440×（B_ref_460／B_ref_440）
R_cam_500＝R_cam_520×（R_ref_500／R_ref_520）
G_cam_500＝G_cam_520×（G_ref_500／G_ref_520）
R_cam_540＝R_cam_560×（R_ref_540／R_ref_560） （式２）
G_cam_540＝G_cam_560×（G_ref_540／G_ref_560）
R_cam_570＝R_cam_600×（R_ref_570／R_ref_600）
R_cam_590＝R_cam_600×（R_ref_590／R_ref_600）
G_cam_590＝G_cam_600×（G_ref_590／G_ref_600）
R_cam_610＝R_cam_600×（R_ref_610／R_ref_600）
R_cam_630＝b
ただし、次のa＜R_cam_620のとき、b＝a
次のa≧R_cam_620のとき、b＝R_cam_620
a＝α×R_cam_620＋β×R_cam_640
R_cam_670＝R_cam_660×（R_ref_670／R_ref_660）
R_cam_680＝R_ref_680
R_cam_700＝R_ref_700
G_cam_700＝G_ref_700
B_cam_700＝B_ref_700
（式２）からも分かるように、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきの少ない補間波長に対応した相対分光感度データについては、リファレンスデータをそのまま用いる。また、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきが比較的大きい補間波長に対応した相対分光感度データについては、直近のリファレンスデータとの相対分光感度データの比から求める。
【００３２】
これに対し、図９で示したように、ＩＲカットフィルタの分光透過率のばらつきによる相対分光感度特性のばらつきが特に大きい波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度データについては所定の補間式を用いて求める。この波長６３０［ｎｍ］のＲ成分の相対分光感度データの求め方について説明する。
【００３３】
以下の説明において、Ｒ成分の各波長における相対分光感度データをＨ（ｘ）と表記することとする。ここで、ｘは波長の値を示す。このとき、種々の分光透過率特性の赤外反射タイプのＩＲカットフィルタについて、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とを求めたとする。そして、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）を横軸に設定し、Ｈ（６３０）／Ｈ（６４０）を縦軸に設定してグラフを作成したとする。このとき、図１０のようなグラフが得られることが出願人によるシミュレーションの結果から分かっている。図１０に示すように、Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値との関係は線形関係となる。図１０に示す直線式は、以下のように表わすことが可能である。
Ｈ（６３０）／Ｈ（６４０）＝α×（Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０））＋β （式３）
（式３）をＨ（６３０）について解けば、以下の（式４）の関係が得られる。
Ｈ（６３０）＝α×Ｈ（６２０）＋β×Ｈ（６４０） （式４）
（式４）で示す補間式が（式２）において示した“ａ”に対応している。ここで、特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸの６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の相対分光感度データがそれぞれ既知であれば、（式３）の係数α、βを求めることが可能である。即ち、図９のＲ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ２１、Ｒ２２、Ｒ２３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ３３の９点が既知であれば係数α、βを求めることが可能である。図８の例の場合、α＝０.８３、β＝０.１９となる。
【００３４】
以上説明した（式４）から、任意の特性の赤外反射タイプのＩＲカットフィルタに対する６３０［ｎｍ］の相対分光感度データを求めることが可能である。なお、（式２）でも示したように、“ａ”の値がR_cam_620以上の場合には、R_cam_630の値をR_cam_620の値にクリップする。図８に示すように、通常、Ｒ成分の相対分光感度特性においては、波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データよりも波長６２０［ｎｍ］の相対分光感度データのほうが小さい。したがって、“ａ”の値がR_cam_620以上の場合には、そのときの“ａ”の値は用いずにR_cam_620の値を用いることとする。
【００３５】
以上のようにして波長３８０［ｎｍ］〜波長７００［ｎｍ］の各補間波長に対応した相対分光感度特性データを求めた後、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた波長における相対分光感度データとステップＳ７で求めた補間波長における相対分光感度データとを用いたスプライン補間によって、波長１［ｎｍ］毎の撮像系部材の相対分光感度特性データを得る（ステップＳ８）。ここで、スプライン補間の結果、相対分光感度データの値が０未満となる場合には、その波長における相対分光感度データを０にクリップする。スプライン補間の結果を図１１に示す。ここで、図１１（ａ）が撮像系部材のＲ成分の分光感度特性データを示し、図１１（ｂ）が撮像系部材のＧ成分の分光感度特性データを示し、図１１（ｃ）が撮像系部材のＢ成分の分光感度特性データを示している。また、各図の黒丸でプロットされている点が実測によって求められた特定波長における相対分光感度データを示す。一方、各図の白丸でプロットされている点が補間処理によって求められた補間波長における相対分光感度データを示す。
【００３６】
また、ステップＳ６の判定において、ＩＲカットフィルタ１２が赤外吸収タイプである場合、ＰＣ２８は、ステップＳ５で求めた７種類の波長における相対分光感度データを用いたスプライン補間によって、波長１［ｎｍ］毎の撮像系部材の相対分光感度特性データを得る（ステップＳ９）。ここで、スプライン補間の結果、相対分光感度データの値が０未満となる場合には、その波長における相対分光感度データを０にクリップする。また、波長６２０［ｎｍ］〜６４０［ｎｍ］の範囲については直線補間によって相対分光感度データを得る。
【００３７】
以上のようにして撮像系部材の全体としての相対分光感度特性データを算出した後、ＰＣ２８は、光源毎にホワイトバランスの補正値を算出する（ステップＳ１０）。さらに、ＰＣ２８は、特に目標となる色についての色補正値を算出する（ステップＳ１１）。これらの補正値の算出により、図５の一連の処理を終了する。ここで、相対分光感度特性データからホワイトバランスの補正値や色補正値を算出するための手法は、例えば特許第４４６０７１７号公報において開示されている手法を用いることが可能である。したがって、ここではその詳細については説明を省略する。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態によれば、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが設けられている撮像系部材に対するホワイトバランス補正及び色補正のための相対分光感度特性データの算出の際に、直線補間をすると誤差が大きくなる波長である補間対象の波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データを、色信号データから算出された相対分光感度データのうち、波長６３０［ｎｍ］に対して短波長側の特定波長である波長６２０［ｎｍ］における相対分光感度データと波長６３０［ｎｍ］に対して長波長側の特定波長である波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データと、を用いて算出している。Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とには線形関係があることが分かっているので、波長６２０［ｎｍ］の相対分光感度データと波長６４０［ｎｍ］の相対分光感度データとから、その間の波長である波長６３０［ｎｍ］の相対分光感度データも正確に算出することが可能となる。これにより、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタが設けられた撮像系部材を有するデジタルカメラ２６に対しても正確な色調整を行うことが可能である。また、赤外吸収タイプについては従来と同様にして正確な色調整を行うことが可能である。
【００３９】
また、表１のようにしてスプライン補間に適するように補間波長を設定することにより、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタであればスプライン補間のみで色成分毎の正確な分光感度特性データを算出することが可能である。この場合、スプライン補間と線形補間とを組み合わせる必要がなく、結果として処理時間の短縮化を図ることが可能である。
【００４０】
ここで、本実施形態においては、赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタについてはスプライン補間と線形補間とを組み合わせて分光感度特性データを算出するようにしているが、赤外反射タイプのＩＲカットフィルタと同様に補間波長の相対分光感度データを求めるようにすればスプライン補間のみで分光感度特性データを算出することも可能である。この場合には、赤外吸収タイプのＩＲカットフィルタが設けられた代表的な撮像系部材の相対分光感度データもリファレンスデータとしてＰＣ２８に記憶させておく必要がある。
【００４１】
また、本実施形態においては、（式４）のα、βを求めるために、特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタがそれぞれ設けられた３種の代表的な撮像系部材の相対分光感度特性データを用いて図１０のグラフを作成している。Ｈ（６２０）／Ｈ（６４０）の値とＨ（６３０）／Ｈ（６４０）の値とは線形関係であるので、最低２点がプロットできれば図１０のグラフを作成することが可能である。即ち、α、βを求めるためには必ずしも特性ＴＹＰ、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸのＩＲカットフィルタがそれぞれ設けられた３種の相対分光感度特性データの全てを得る必要はない。即ち、特性ＴＹＰと、特性ＭＩＮ、特性ＭＡＸの少なくとも何れか２つを得れば良い。逆に４点以上をプロットしてより正確に図１０のグラフを作成してα、βを求めるようにしても良い。
【００４２】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【００４３】
１１…撮像レンズ群、１２…赤外（ＩＲ）カットフィルタ、１３…撮像素子部、２０…色調整装置、２０ａ…光源室、２０ｂ…カメラ室、２１…暗箱、２２…光源、２３…円孔板、２４…ＢＰＦ円盤、２５…モータ、２６…デジタルカメラ、２７…接続ケーブル、２８…パーソナルコンピュータ（ＰＣ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外の色成分を除去するための赤外カットフィルタと、被写体からの光を複数の色成分に分割する色成分分割手段と、前記複数の色成分に分割された光をそれぞれ色信号データに変換する撮像素子と、を含む撮像系部材を有するデジタルカメラをセットして色調整を行う色調整装置であって、
光源と、
前記光源と前記セットしたデジタルカメラの撮像系部材との間に配置され、前記光源からの光の特定波長帯のみを通過させて前記撮像系部材に受光させる分光手段と、
前記分光手段を介して前記光源からの光を前記デジタルカメラで撮影して得られる前記特定波長の色信号データと、前記赤外カットフィルタと前記色成分分割手段と撮像素子との組み合わせを所定の組み合わせとした場合に得られる前記撮像系部材の色成分毎の第１の相対分光感度特性データ、前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を短波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第２の相対分光感度特性データ、及び前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を長波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つと、を用いて補間処理することにより、前記特定波長以外の波長も含めた前記撮像系部材の相対分光感度特性データを検出する分光感度検出手段と、
前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、前記撮像系部材のホワイトバランス係数を算出するホワイトバランス係数算出手段と、
を具備することを特徴とする色調整装置。
【請求項２】
前記分光感度検出手段による補間処理において、
前記第１の相対分光感度特性データ、前記第２の相対分光感度特性データ、及び前記第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つにおける、赤外カット波長帯に属する補間対象の第１の波長に対応した第１の相対分光感度データと、前記赤外カット波長帯に属し且つ前記第１の波長に対して長波長側の前記特定波長である第２の波長に対応した第２の相対分光感度データと、前記赤外カット波長帯に属し且つ前記第１の波長に対して短波長側の第３の波長に対応した第３の相対分光感度データとから、前記第２の相対分光感度データに対する前記第１の相対分光感度データと前記第２の相対分光感度データに対する前記第３の相対分光感度データと、の関係を示す補間式を算出し、
前記第２の波長の色信号データから算出された相対分光感度データ及び前記第３の波長の色信号データから算出された相対分光感度データと前記算出された補間式とを用いて、前記赤外カット波長帯の相対分光感度特性データを補間することを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項３】
前記分光感度検出手段による補間処理において、前記補間式による算出結果が赤外カットオフ開始波長に相当する前記特定波長の相対分光感度よりも大きい場合には、前記補間式による算出結果を適用せず、赤外カットオフ開始波長に相当する前記特定波長の相対分光感度よりも小さな値となるように補間することを特徴とする請求項２に記載の色調整装置。
【請求項４】
前記分光感度検出手段による補間処理において、前記第１の相対分光感度特性データと前記特定波長の色信号データから算出された相対分光感度データとを用いて前記特定波長以外の波長の相対分光感度データを算出することを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項５】
前記分光感度検出手段による補間処理において、スプライン補間に適した補間点の波長を色成分毎に前記特定波長以外の波長として設定して行われることを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項６】
前記赤外カットフィルタは、赤外の色成分を反射することによって除去する赤外反射タイプの赤外カットフィルタであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の色調整装置。
【請求項７】
前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、目標とする色に対する前記撮像系部材の色補正係数を算出する目標色補正係数算出手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の色調整装置。
【請求項１】
赤外の色成分を除去するための赤外カットフィルタと、被写体からの光を複数の色成分に分割する色成分分割手段と、前記複数の色成分に分割された光をそれぞれ色信号データに変換する撮像素子と、を含む撮像系部材を有するデジタルカメラをセットして色調整を行う色調整装置であって、
光源と、
前記光源と前記セットしたデジタルカメラの撮像系部材との間に配置され、前記光源からの光の特定波長帯のみを通過させて前記撮像系部材に受光させる分光手段と、
前記分光手段を介して前記光源からの光を前記デジタルカメラで撮影して得られる前記特定波長の色信号データと、前記赤外カットフィルタと前記色成分分割手段と撮像素子との組み合わせを所定の組み合わせとした場合に得られる前記撮像系部材の色成分毎の第１の相対分光感度特性データ、前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を短波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第２の相対分光感度特性データ、及び前記第１の相対分光感度特性データが得られる組み合わせに対して前記赤外カットフィルタの赤外カットオフ波長を長波長側とした場合に得られる前記撮像系部材の第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つと、を用いて補間処理することにより、前記特定波長以外の波長も含めた前記撮像系部材の相対分光感度特性データを検出する分光感度検出手段と、
前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、前記撮像系部材のホワイトバランス係数を算出するホワイトバランス係数算出手段と、
を具備することを特徴とする色調整装置。
【請求項２】
前記分光感度検出手段による補間処理において、
前記第１の相対分光感度特性データ、前記第２の相対分光感度特性データ、及び前記第３の相対分光感度特性データの少なくとも何れか２つにおける、赤外カット波長帯に属する補間対象の第１の波長に対応した第１の相対分光感度データと、前記赤外カット波長帯に属し且つ前記第１の波長に対して長波長側の前記特定波長である第２の波長に対応した第２の相対分光感度データと、前記赤外カット波長帯に属し且つ前記第１の波長に対して短波長側の第３の波長に対応した第３の相対分光感度データとから、前記第２の相対分光感度データに対する前記第１の相対分光感度データと前記第２の相対分光感度データに対する前記第３の相対分光感度データと、の関係を示す補間式を算出し、
前記第２の波長の色信号データから算出された相対分光感度データ及び前記第３の波長の色信号データから算出された相対分光感度データと前記算出された補間式とを用いて、前記赤外カット波長帯の相対分光感度特性データを補間することを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項３】
前記分光感度検出手段による補間処理において、前記補間式による算出結果が赤外カットオフ開始波長に相当する前記特定波長の相対分光感度よりも大きい場合には、前記補間式による算出結果を適用せず、赤外カットオフ開始波長に相当する前記特定波長の相対分光感度よりも小さな値となるように補間することを特徴とする請求項２に記載の色調整装置。
【請求項４】
前記分光感度検出手段による補間処理において、前記第１の相対分光感度特性データと前記特定波長の色信号データから算出された相対分光感度データとを用いて前記特定波長以外の波長の相対分光感度データを算出することを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項５】
前記分光感度検出手段による補間処理において、スプライン補間に適した補間点の波長を色成分毎に前記特定波長以外の波長として設定して行われることを特徴とする請求項１に記載の色調整装置。
【請求項６】
前記赤外カットフィルタは、赤外の色成分を反射することによって除去する赤外反射タイプの赤外カットフィルタであることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の色調整装置。
【請求項７】
前記分光感度検出手段で得られた相対分光感度特性データに基づいて、目標とする色に対する前記撮像系部材の色補正係数を算出する目標色補正係数算出手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の色調整装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−１７５６７０（Ｐ２０１２−１７５６７０Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３８７９９（Ｐ２０１１−３８７９９）
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２４日（２０１１．２．２４）
【出願人】（５０４３７１９７４）オリンパスイメージング株式会社 (2,647)
【Ｆターム（参考）】
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