調整装置及び調整方法、並びに撮像装置
【課題】 本発明は、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを精度良く調整する調整装置及び調整方法、並びに、この調整装置で調整された撮像装置を提供する。
【解決手段】 調整装置は、光源部と、分光部と、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。分光部は、可視光線をスペクトル分光する。保持部は、撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、分光部でスペクトル分光された可視光線を撮像素子で光電変換することにより、ＲＧＢの画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【解決手段】 調整装置は、光源部と、分光部と、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。分光部は、可視光線をスペクトル分光する。保持部は、撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、分光部でスペクトル分光された可視光線を撮像素子で光電変換することにより、ＲＧＢの画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の分光感度特性を調整する調整装置及び調整方法、並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置の１つである電子カメラにおいて、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを調整する調整方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された調整方法では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の原色信号の画像データに対して、波長（周波数）毎に細かく調整を行う点について考慮されていない点で改善の余地がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを精度良く調整する調整装置及び調整方法、並びに、この調整装置で調整された撮像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】
【０００５】
第１の発明に係る調整装置は、光源部と、分光部と、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。分光部は、可視光線をスペクトル分光する。保持部は、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、分光部でスペクトル分光された可視光線を撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【０００６】
第２の発明に係る調整装置は、光源部と、フィルタと、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。フィルタは、可視光線の内、各々異なる通過波長帯域を有する。保持部は、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、フィルタを通過した可視光線を撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、係数は、Ｎ行Ｎ列の行列式であることが好ましい。
【０００８】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、係数は、非線形ガンマ関数から算出される補正値であることが好ましい。
【０００９】
第５の発明は、第１又は第２の発明において、演算部は、Ｎ行Ｎ列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の差分の平均値を最小にする。
【００１０】
第６の発明に係る調整方法は、撮像ステップと、取得ステップと、演算ステップとを備える。撮像ステップは、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置にスペクトル分光された可視光線を照射し、撮像素子で光電変換する。取得ステップは、光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算ステップは、取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【００１１】
第７の発明に係る調整方法は、撮像ステップと、取得ステップと、演算ステップとを備える。撮像ステップは、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置に、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタにより選択的に通過した可視光線を照射し、撮像素子で光電変換する。取得ステップは、光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算ステップは、取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【００１２】
第８の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、係数記録部とを備える。撮像素子は、光電変換により画像データを生成する。係数記録部は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の調整装置により算出された係数を記録する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の調整装置１の構成を示すブロック図
【図２】電子カメラ１００の構成を示すブロック図
【図３】コンピュータ２００の構成を示すブロック図
【図４】撮像素子１０３の受光面に照射される可視光線について説明する図
【図５】波長毎に記録される画像データについて説明をする図
【図６】調整の基準となる分光感度特性を例示する模式図
【図７】調整装置の動作の一例を示すフローチャート
【図８】アナログ波形の画像データの一例を示す図
【図９】第１実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図
【図１０】第２実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態の説明）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の調整装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、調整装置１は、暗室１０とコンピュータ（ＰＣ）２００とを備える。暗室１０は、外部からの光を遮断するために用いられる。さらに、暗室１０の内部には、光源室４と、分光室５と、電子カメラ室６とを備える。光源室４と分光室５との間は、スリット７が設けられている。分光室５と電子カメラ室６との間には、スリット７が設けられている。光源室４には、光源２が配置される。分光室５には、プリズム３が配置される。電子カメラ室６には、ステージ９が配置され、電子カメラ１００が保持される。また、ステージ９は、コンピュータ２００からの指示を受けることにより上下左右に移動する。これにより、電子カメラ１００は、所望の位置に配置されている。
【００１７】
光源２は、太陽光（一例として、色温度５５００Ｋ）と同様の光を発する光源である。
【００１８】
プリズム３は、光源２から発せられた可視光線を連続的にスペクトル分光する。このスペクトル分光された可視光線と、撮像素子との関係については後述する。なお、本実施形態では、可視光線の一例として、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍを採用する。
【００１９】
次に、調整用の電子カメラ１００について説明する。
【００２０】
図２は、電子カメラ１００の構成を示すブロック図である。図２に示す通り電子カメラ１は、撮影レンズ１０１と、カットフィルタ１０２と、撮像素子１０３と、アナログフロントエンド部（以下、「ＡＦＥ」という。）１０４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０５と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０６と、操作部１０７と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０８と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９とを備える。
【００２１】
このうちＡＦＥ１０４、ＲＡＭ１０５、ＲＯＭ１０６、ＣＰＵ１０８及び通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、バス１１０を介して互いに接続している。また、操作部１０７は、ＣＰＵ１０８に接続している。
【００２２】
撮影レンズ１０１は、ズームレンズと、フォーカスレンズとを含む複数のレンズ群で構成されている。なお、簡単のため、図２では、撮影レンズ１０１を１枚のレンズとして図示する。
【００２３】
カットフィルタ１０２は、入射光線の波長成分の内、赤外線側の波長成分と紫外線側の波長成分をカットする。このカットフィルタ１０２は、紫外線成分の波長をカットする光学ローパスフィルタに、赤外線成分をカットするＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットフィルタが蒸着されている。
【００２４】
撮像素子１０３は、撮影レンズ１０１からの入射光線を光電変換することにより、画像データを生成する。この撮像素子１０３には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のイメージセンサを適宜選択して用いることができる。
【００２５】
なお、撮像素子１０３の受光面には、入射光線をカラー検出するために、ＲＧＢの３種類のカラーフィルタが公知のベイヤー配列で配置されている。これによって、撮像素子１０３の受光面には、Ｒ画素とＧ画素とＢ画素との３種類の画素が配置される。すなわち、画像データはＲ信号（Ｒ）、Ｇ信号（Ｇ）、Ｂ信号（Ｂ）の３種類の信号から構成されることになる。なお、ベイヤー配列は一例であって、この配列に限定されるものではない。
【００２６】
ＡＦＥ１０４は、撮像素子１０３が生成する画像データに対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このＡＦＥ１０４は、画像データのゲイン調整やＡ／Ｄ変換等を行う。このＡＦＥ１０４が出力する画像データは、ＲＡＭ１０５に記録される。このＲＡＭ１０５は、フレームメモリとしても機能する。
【００２７】
ＲＯＭ１０６は、電子カメラ１００の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。なお、工場出荷前の調整作業時に、撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを調整するための係数が、ＲＯＭ１０６に書き込まれる（詳細は、後述する）。
【００２８】
操作部１０７は、例えば、コマンドダイヤル、十字状のカーソルキー、電源ボタン、レリーズ釦等を有している。そして、操作部１０７は、電子カメラ１への操作の指示入力を受け付ける。
【００２９】
ＣＰＵ１０８は、電子カメラ１００の統括的な制御を行うプロセッサである。また、ＣＰＵ１０８は、画像処理機能も有しており、ＲＡＭ１０５に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理等）を施す。
【００３０】
通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、不図示の通信ケーブルが電気的に接続されることにより、コンピュータ２００と画像データ等の送受信を実現するための通信インターフェースである。なお、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、無線で画像データ等の送受信をする無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現させるための通信インターフェースであってもよい。
【００３１】
次に、コンピュータ２００について説明する。
【００３２】
図３は、コンピュータ２００の構成を示すブロック図である。図３に示す通りコンピュータ２００は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、コンピュータ用ＣＰＵ２０４と、表示モニタ２０５と、キーボード２０６とを備える。ここでは、説明の便宜上、表示モニタ２０５やキーボード２０６もコンピュータ２００に含めるものとする。
【００３３】
通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１は、不図示の通信ケーブルで電気的に接続されることにより、電子カメラ１００と画像データ等の送受信を実現するための通信インターフェースである。ＲＯＭ２０２は、コンピュータ２００の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。
【００３４】
ＲＡＭ２０３は、電子カメラ１００で取得された画像データを記録するメモリである。また、ＲＡＭ２０３は、コンピュータ用ＣＰＵ２０４の演算処理に使用するメモリである。
【００３５】
コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、コンピュータ２００の統括的な制御を行うプロセッサである。また、本実施形態の調整方法の処理を行うためのプログラムが、コンピュータ用ＣＰＵ２０４に組み込まれる。これにより、コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、撮影制御部２０４ａと、取得部２０４ｂと、演算部２０４ｃとしても機能する。
【００３６】
撮影制御部２０４ａは、電子カメラ１に対して静止画撮影を行わせる。すなわち、撮影制御部２０４ａは、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に撮影開始の指示を出す。これにより、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８は、撮影制御部２０４ａからの撮影開始の指示を受け付けた後、不図示のタイミングジェネレータを介して、撮像素子１０３へ向けて駆動信号を送出し、静止画撮影を行わせる。この静止画撮影された画像データは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録される。
【００３７】
ここで、撮影制御部２０４ａからの撮影開始の指示を受け付けた後、静止画撮影された画像データについて説明する。静止画撮影された画像データは、一例として、スペクトル分光された可視光線の光強度を、ＲＧＢの色成分の組み合わせで示すデータである。
【００３８】
図４は、撮像素子１０３の受光面に照射される可視光線について説明する図である。図４（ａ）に示すように、光源２から出射した可視光線は、プリズム３でスペクトル分光される。この際、プリズムを通過する可視光線（電磁波）は、波長（周波数）によって屈折率が異なるため、スペクトル分光される。この場合、青色の波長（３８０ｎｍ）が赤色の波長（７８０ｎｍ）よりも屈折率が大きい。このプリズムの性質を利用すると、スペクトル分光された画像データを１回の撮影で取得でき、測定時間の短縮が図られる。そこで、調整装置１では、スペクトル分光された波長（一例として、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）を、撮像素子１０３の受光面に受光できるように調整用の電子カメラ１００が配置される。この場合、ステージ９が電子カメラ１００を移動させることにより、撮像素子１０３が最適な位置に配置される。
【００３９】
なお、図４（ｂ）に示すように、調整装置１では、光源２と撮像素子１０３との間にフィルタ２０を配置してもよい。このフィルタ２０は、可視光線の内、特定の波長成分を通過させる通過波長帯域を有する。例えば、通過波長帯域が異なる複数のフィルタ２０を用いることで、特定の波長毎に画像データを取得することができる。
【００４０】
取得部２０４ｂは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録された画像データ（ＲＧＢの画像データ）を、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して取得し、ＲＡＭ２０３に記録する。
【００４１】
演算部２０４ｃは、取得部２０４ｂで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎にＲＧＢ値を算出する。なお、本実施形態では、波長（周波数）毎とは、特定の波長（周波数）を複数選択してもよく、複数の波長帯域（周波数帯域）でもよい。以下の例では、波長帯域毎として説明を続ける。そのため、波長帯域と称することがある。
【００４２】
図５は、波長毎に記録される画像データについて説明をする図である。
【００４３】
図５（ａ）は、撮像素子１０３の正面図であり、撮影画像のイメージ図に対応している。この場合、図４（ａ）に示すように、プリズム３でスペクトル分光された可視光線は、図５（ａ）に示すように、撮像素子１０３の垂直ライン方向にスペクトル線となって入射することとなる。そして、水平ライン方向に連続スペクトル線が形成することになる。なお、説明の便宜上、撮像素子１０３を正面から見て、左端を３８０ｎｍとし、右端を７８０ｎｍとする。
【００４４】
ここで、ある波長帯域に対応するスペクトル線の画像データの各ＲＧＢ値（各々のＲ値、Ｇ値、Ｂ値）は、図５（ｂ）に示すように、垂直ライン方向のベイヤー配列のＲＧＢ値を抽出して、平均値をとった値とする。例えば、各ＲＧＢ値は、８ビットのデータを用いると、ダイナミックレンジとして、０から２５５の値をとることになる。この例では、２列のベイヤー配列のＲＧＢ値を抽出したため、Ｇの数が、ＲとＢの数に比較して２倍多いので、その分の適宜補正を行ってもよい。このようにして、演算部２０４ｃは、取得部２０４ｂで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎にＲＧＢ値を算出する。このＲＧＢ値は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００４５】
なお、撮影画像（撮像素子）のｘｙ座標の位置に基づいて、各波長毎のＲＧＢ値を算出してもよい。そして、調整の基準となる撮影画像（撮像素子）における同一のｘｙ座標のＲＧＢ値と比較してもよい。
【００４６】
演算部２０４ｃは、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値を算出する。さらに、演算部２０４ｃは、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める（詳細は後述する）。
【００４７】
次に、第１実施形態における調整装置の動作の一例を説明する。また、電子カメラ１の調整方法について説明する。
【００４８】
ここでは、まず、電子カメラ１の調整方法の概要について述べる。本実施形態では、調整対象となる複数の電子カメラに対して、調整の基準となる分光感度特性を予め用意する。この分光感度特性は、測定若しくは計算で求めてもよい。
【００４９】
図６は、調整の基準となる分光感度特性を例示する模式図である。ここでは、説明の便宜上、模式図として描いている。本実施形態の調整装置１は、調整対象となる電子カメラ１００に対して、調整の基準となる分光感度特性（波長毎の各ＲＧＢ値）に近づけるようにして、電子カメラ機種間における撮像素子の分光感度特性のばらつきを抑制する調整方法を提供する。以下、フローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５０】
図７は、調整装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
このフローチャートは、図１に示す調整装置１に調整対象となる電子カメラ１００が配置された後、キーボード２０６から調整方法のプログラム開始の指示入力をコンピュータ用ＣＰＵ２０４が受け付けると開始する。なお、電子カメラ１の電源は予めＯＮになっているものとする。また、光源２も不図示の通信ケーブルを介して、コンピュータ用ＣＰＵ２０４からの指示で点灯するものとする。
【００５２】
なお、調整用に用いられる撮像素子１０３の分光感度特性のもとになるアナログ波形の画像データとしては、一例として、３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲（７８０−３８０＝４００ｎｍ）を４０等分にして、波長帯域１０ｎｍに相当するスペクトル線の画像データを取得することとする。
【００５３】
ステップＳ１０１：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の撮影制御部２０４ａは、キーボード２０６から、撮影開始の指示入力を受け付けると、調整装置１の光源２を点灯させた後、電子カメラ１００に対して静止画撮影を行わせる。撮影制御部２０４ａは、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に撮影開始の指示を出す。これにより、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８は、不図示のタイミングジェネレータを介して、撮像素子１０３へ向けて駆動信号を送出し、静止画撮影を行わせる。すると、スペクトル分光された可視光線の光強度を表すアナログ波形の画像データ（アナログデータ）が取得される。なお、静止画撮影が終了すると、コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、光源２を消灯させる。
【００５４】
図８は、アナログ波形の画像データの一例を示す図である。撮像素子１０３は、プリズム３を介して、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの連続スペクトル線を撮像する。ＣＰＵ１０８は、連続スペクトル線を１フレームの静止画像を撮影した後、波長（波長帯域：１０ｎｍ）毎に画像データを抽出する。説明をわかりやすくするため、１フレームの静止画像データから、波長毎に、光強度の分布を抽出し、図８に示すようにして４０フレーム（ｎは、１から４０までの自然数）の静止画像の画像データを作成することとする。図８では、波長（波長帯域：１０ｎｍ）毎の光強度を表している。ＡＦＥ１０４が出力する静止画像の画像データ（デジタルデータ）は、ＲＡＭ１０５に記録される。
【００５５】
ステップＳ１０２：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の取得部２０４ｂは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録された画像データを、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して取得する。そして、取得部２０４ｂは、その画像データをＲＡＭ２０３に記録する。さらに、演算部２０４ｃは、ＲＡＭ２０３に記録された画像データに基づいて、波長毎に各ＲＧＢ値を算出する。これらの各ＲＧＢ値は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００５６】
ステップＳ１０３：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の演算部２０４ｃは、調整の基準となる分光感度特性の波長毎の各ＲＧＢ値と、静止画撮影により得られた波長毎の各ＲＧＢ値とに基づいて、係数を算出する。具体的に図９を参照しながら、係数の算出について説明する。
【００５７】
図９は、第１実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図である。
【００５８】
まず、演算部２０４ｃは、図９（ａ）に示す通り、調整の基準（目標）となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をＲＯＭ２０２から読み出す。
【００５９】
【数１】
【００６０】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。つまり、演算部２０４ｃは、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を４０組用意する。次に、演算部２０４ｃは、図９（ｂ）に示す通り、撮影制御部２０４ａの指示により静止画撮影して得られた波長毎の各ＲＧＢ値に、３行３列の行列式（係数）を乗算して出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を算出する。
【００６１】
【数２】
【００６２】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。
【００６３】
次に、演算部２０４ｃは、図９（ｃ）に示す通り、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）との差分を波長毎に算出する。
【００６４】
【数３】
【００６５】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。
【００６６】
次に、演算部２０４ｃは、図９（ｄ）に示す通り、ｎ＝１から４０までの差分の総和の平均値を算出する。
【００６７】
【数４】
【００６８】
次に、演算部２０４ｃは、差分の総和の平均値が最小（ゼロ）に近づくように、３行３列の行列式（係数）を調節し、再度、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）の処理を繰り返し、係数が収束するまで演算を繰り返す。なお、この演算自体は、公知の行列演算であるので、詳細は省略する。このようにして、演算部２０４ｃは、最終的に係数を算出する。
【００６９】
【数５】
【００７０】
この係数は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００７１】
ステップＳ１０４：コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、ＲＡＭ２０３から係数を読み出し、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、係数（データ）を電子カメラ１００に送信する。電子カメラ１００は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９を介して係数（データ）を受信し、その係数（データ）をＲＯＭ１０６に書き込む。そして、図７に示すフローチャートの処理ルーチンは、終了する。なお、引き続き、他の電子カメラを調整する場合には、改めて、他の電子カメラが調整装置１に設置された後、図７に示すフローチャートを実行すればよい。
【００７２】
以上、第１実施形態の調整装置１及び調整方法によれば、製品毎に発生し得る撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを、精度良く調整することができる。なお、撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきは、ＩＲカットフィルタや撮像素子１０３に用いられるカラーフィルタの分光特性に影響を受ける。第１実施形態の調整方法では、ＩＲカットフィルタやカラーフィルタに起因する分光感度特性のばらつきを補償することができる。
【００７３】
また、第１実施形態の調整方法によれば、３行３列の行列式を係数にすることで、容易に係数を求めることができる。なお、３行３列の行列式は、一例であって、３行３列の行列式に限定されるものではない。
【００７４】
さらに、第１実施形態の電子カメラ１００によれば、調整作業時に電子カメラ１００に係数が記録されるので、撮像素子１０３の分光感度特性を基準の分光感度特性に合わせることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、演算部２０４ｃは、３行３列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の差分の総和の平均値を最小にする。なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、演算部２０４ｃの数学的処理（図７のステップＳ１０３）が異なるだけなので、調整装置１の構成については、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、まず、第１実施形態と同様にして、予め係数（３行３列の行列式）を求めておくことを前提とする。
【００７５】
次に、第２実施形態における調整装置１の動作の一例について説明する。
【００７６】
なお、調整装置１の動作の一例を示すフローチャートについても図７を流用して説明する。そのため、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、第１実施形態と同じ手順であるので説明は省略する。
【００７７】
図１０は、第２実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図である。
【００７８】
ステップＳ１０３：演算部１０４ｃは、図１０（ａ）に示す通り、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をＲＯＭ２０２から読み出す。
【００７９】
次に、演算部２０４ｃは、図１０（ｂ）に示す通り、静止画撮影して得られた波長毎の各ＲＧＢ値に、第１実施形態で求めた係数（３行３列の行列式）を乗算して出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を算出する。
【００８０】
次に、演算部２０４ｃは、波長毎の出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）に対して、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’個別にいわゆるガンマ補正を行う。このガンマ補正は、入力ｘに対して、ｙ＝ａｘγの関係になるときのγの値を補正する（図１０（ｃ））。なお、ａは比例定数である。この場合、演算部２０４ｃは、入力ｘ（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）に対して、各ＲＧＢ毎にガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を調整して出力値（Ｒ”、Ｇ”、Ｂ”）を算出する。
【００８１】
次に、演算部２０４ｃは、図１０（ｄ）に示す通り、ｎ＝１から４０までの差分の総和の平均値を算出する。
【００８２】
次に、演算部２０４ｃは、差分の総和の平均値が最小（ゼロ）に近づくように、ガンマ係数を調節し、再度、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図９（ｅ）の処理を繰り返し、ガンマ係数が収束するまで演算を繰り返す。なお、この演算自体は、公知の数学的処理であるので、詳細は省略する。このようにして、演算部２０４ｃは、ガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を補正値として算出する。このガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００８３】
ステップＳ１０４：コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、ＲＡＭ２０３から係数（３行３列の行列式、ガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を読み出し、電子カメラ１００に送信する。電子カメラ１００は、その係数をＲＯＭ１０６に書き込む。そして、図７に示すフローチャートの処理ルーチンは、終了する。
【００８４】
以上、第２実施形態の調整装置１及び調整方法によっても、第１実施形態と同様、製品毎に発生し得る撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを、精度良く調整することができる。また、第２実施形態の調整方法によれば、３行３列の行列式とガンマ係数を組み合わせることで、第１実施形態と比較して、さらに精度良く調整することができる。
【００８５】
さらに、第２実施形態の電子カメラ１００によれば、調整作業時に電子カメラ１００に係数が記録されるので、撮像素子１０３の分光感度特性を基準の分光感度特性に合わせることができる。
＜実施形態の補足事項＞
（１）第２実施形態では、演算部２０４ｃは、３行３列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される各ＲＧＢ値の補正値（ガンマ係数）とを組み合わせることにより、各々の差分の総和の平均値を最小にするようにしたが、非線形ガンマ関数から算出される補正値（ガンマ係数）のみで、各々の差分の総和の平均値を最小にするようにしてもよい。
【００８６】
（２）第１実施形態及び第２実施形態では、調整の基準となる分光感度特性を計算により求めた。例えば、所定の電子カメラの分光感度特性を基準機として採用する場合には、予め、基準機の分光感度特性を調整の基準となる分光感度特性に合わせるようにして、前処理を行う。これにより、調整用の他の電子カメラに対しては、基準機の分光感度特性に合わせるようにすればよい。
【００８７】
（３）第１実施形態及び第２実施形態では、分光器としてプリズム３を採用したが、プリズム３を用いず、図４（ｂ）に示すように、特定の波長の可視光線のみを透過させるフィルタを用いて、光源２からの可視光線を選択的に透過させるようにしてもよい。この場合においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
（４）第１実施形態及び第２実施形態では、コンピュータ用ＣＰＵ２０４に、撮影制御部２０４ａ、取得部２０４ｂ、演算部２０４ｃを備えたが、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に備えるようにしてもよい。
【００８９】
（５）第１実施形態及び第２実施形態では、ＲＧＢの３種類のカラーフィルタを採用したが、これに限られず、補色フィルタを用いて同様の調整方法を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・調整装置、２・・・光源、３・・・プリズム、２０・・・フィルタ、９・・・ステージ、１０６、２０２・・・ＲＯＭ、２０４ｂ・・・取得部、２０４ｃ・・・演算部、１００・・・電子カメラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開２００１−１９７５１１号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子の分光感度特性を調整する調整装置及び調整方法、並びに撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置の１つである電子カメラにおいて、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを調整する調整方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された調整方法では、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の原色信号の画像データに対して、波長（周波数）毎に細かく調整を行う点について考慮されていない点で改善の余地がある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを精度良く調整する調整装置及び調整方法、並びに、この調整装置で調整された撮像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】
【０００５】
第１の発明に係る調整装置は、光源部と、分光部と、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。分光部は、可視光線をスペクトル分光する。保持部は、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、分光部でスペクトル分光された可視光線を撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【０００６】
第２の発明に係る調整装置は、光源部と、フィルタと、保持部と、メモリと、取得部と、演算部とを備える。光源部は、可視光線を発する。フィルタは、可視光線の内、各々異なる通過波長帯域を有する。保持部は、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する。メモリは、調整の基準となる分光感度特性のデータを記録する。取得部は、フィルタを通過した可視光線を撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算部は、取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【０００７】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、係数は、Ｎ行Ｎ列の行列式であることが好ましい。
【０００８】
第４の発明は、第１又は第２の発明において、係数は、非線形ガンマ関数から算出される補正値であることが好ましい。
【０００９】
第５の発明は、第１又は第２の発明において、演算部は、Ｎ行Ｎ列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の差分の平均値を最小にする。
【００１０】
第６の発明に係る調整方法は、撮像ステップと、取得ステップと、演算ステップとを備える。撮像ステップは、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置にスペクトル分光された可視光線を照射し、撮像素子で光電変換する。取得ステップは、光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算ステップは、取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【００１１】
第７の発明に係る調整方法は、撮像ステップと、取得ステップと、演算ステップとを備える。撮像ステップは、分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置に、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタにより選択的に通過した可視光線を照射し、撮像素子で光電変換する。取得ステップは、光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する。演算ステップは、取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める。
【００１２】
第８の発明に係る撮像装置は、撮像素子と、係数記録部とを備える。撮像素子は、光電変換により画像データを生成する。係数記録部は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の調整装置により算出された係数を記録する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、製品毎に発生し得る撮像素子の分光感度特性のばらつきを精度良く調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の調整装置１の構成を示すブロック図
【図２】電子カメラ１００の構成を示すブロック図
【図３】コンピュータ２００の構成を示すブロック図
【図４】撮像素子１０３の受光面に照射される可視光線について説明する図
【図５】波長毎に記録される画像データについて説明をする図
【図６】調整の基準となる分光感度特性を例示する模式図
【図７】調整装置の動作の一例を示すフローチャート
【図８】アナログ波形の画像データの一例を示す図
【図９】第１実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図
【図１０】第２実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（第１実施形態の説明）
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態の調整装置１の構成を示すブロック図である。図１に示す通り、調整装置１は、暗室１０とコンピュータ（ＰＣ）２００とを備える。暗室１０は、外部からの光を遮断するために用いられる。さらに、暗室１０の内部には、光源室４と、分光室５と、電子カメラ室６とを備える。光源室４と分光室５との間は、スリット７が設けられている。分光室５と電子カメラ室６との間には、スリット７が設けられている。光源室４には、光源２が配置される。分光室５には、プリズム３が配置される。電子カメラ室６には、ステージ９が配置され、電子カメラ１００が保持される。また、ステージ９は、コンピュータ２００からの指示を受けることにより上下左右に移動する。これにより、電子カメラ１００は、所望の位置に配置されている。
【００１７】
光源２は、太陽光（一例として、色温度５５００Ｋ）と同様の光を発する光源である。
【００１８】
プリズム３は、光源２から発せられた可視光線を連続的にスペクトル分光する。このスペクトル分光された可視光線と、撮像素子との関係については後述する。なお、本実施形態では、可視光線の一例として、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍを採用する。
【００１９】
次に、調整用の電子カメラ１００について説明する。
【００２０】
図２は、電子カメラ１００の構成を示すブロック図である。図２に示す通り電子カメラ１は、撮影レンズ１０１と、カットフィルタ１０２と、撮像素子１０３と、アナログフロントエンド部（以下、「ＡＦＥ」という。）１０４と、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０５と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０６と、操作部１０７と、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０８と、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９とを備える。
【００２１】
このうちＡＦＥ１０４、ＲＡＭ１０５、ＲＯＭ１０６、ＣＰＵ１０８及び通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、バス１１０を介して互いに接続している。また、操作部１０７は、ＣＰＵ１０８に接続している。
【００２２】
撮影レンズ１０１は、ズームレンズと、フォーカスレンズとを含む複数のレンズ群で構成されている。なお、簡単のため、図２では、撮影レンズ１０１を１枚のレンズとして図示する。
【００２３】
カットフィルタ１０２は、入射光線の波長成分の内、赤外線側の波長成分と紫外線側の波長成分をカットする。このカットフィルタ１０２は、紫外線成分の波長をカットする光学ローパスフィルタに、赤外線成分をカットするＩＲ（ＩｎｆｒａＲｅｄ）カットフィルタが蒸着されている。
【００２４】
撮像素子１０３は、撮影レンズ１０１からの入射光線を光電変換することにより、画像データを生成する。この撮像素子１０３には、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）のイメージセンサを適宜選択して用いることができる。
【００２５】
なお、撮像素子１０３の受光面には、入射光線をカラー検出するために、ＲＧＢの３種類のカラーフィルタが公知のベイヤー配列で配置されている。これによって、撮像素子１０３の受光面には、Ｒ画素とＧ画素とＢ画素との３種類の画素が配置される。すなわち、画像データはＲ信号（Ｒ）、Ｇ信号（Ｇ）、Ｂ信号（Ｂ）の３種類の信号から構成されることになる。なお、ベイヤー配列は一例であって、この配列に限定されるものではない。
【００２６】
ＡＦＥ１０４は、撮像素子１０３が生成する画像データに対して信号処理を施すアナログフロントエンド回路である。このＡＦＥ１０４は、画像データのゲイン調整やＡ／Ｄ変換等を行う。このＡＦＥ１０４が出力する画像データは、ＲＡＭ１０５に記録される。このＲＡＭ１０５は、フレームメモリとしても機能する。
【００２７】
ＲＯＭ１０６は、電子カメラ１００の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。なお、工場出荷前の調整作業時に、撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを調整するための係数が、ＲＯＭ１０６に書き込まれる（詳細は、後述する）。
【００２８】
操作部１０７は、例えば、コマンドダイヤル、十字状のカーソルキー、電源ボタン、レリーズ釦等を有している。そして、操作部１０７は、電子カメラ１への操作の指示入力を受け付ける。
【００２９】
ＣＰＵ１０８は、電子カメラ１００の統括的な制御を行うプロセッサである。また、ＣＰＵ１０８は、画像処理機能も有しており、ＲＡＭ１０５に記録されている画像データを読み出し、各種の画像処理（階調変換処理、輪郭強調処理、ホワイトバランス処理等）を施す。
【００３０】
通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、不図示の通信ケーブルが電気的に接続されることにより、コンピュータ２００と画像データ等の送受信を実現するための通信インターフェースである。なお、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９は、無線で画像データ等の送受信をする無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を実現させるための通信インターフェースであってもよい。
【００３１】
次に、コンピュータ２００について説明する。
【００３２】
図３は、コンピュータ２００の構成を示すブロック図である。図３に示す通りコンピュータ２００は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１と、ＲＯＭ２０２と、ＲＡＭ２０３と、コンピュータ用ＣＰＵ２０４と、表示モニタ２０５と、キーボード２０６とを備える。ここでは、説明の便宜上、表示モニタ２０５やキーボード２０６もコンピュータ２００に含めるものとする。
【００３３】
通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１は、不図示の通信ケーブルで電気的に接続されることにより、電子カメラ１００と画像データ等の送受信を実現するための通信インターフェースである。ＲＯＭ２０２は、コンピュータ２００の制御を行うプログラム等を予め記憶している不揮発性のメモリである。
【００３４】
ＲＡＭ２０３は、電子カメラ１００で取得された画像データを記録するメモリである。また、ＲＡＭ２０３は、コンピュータ用ＣＰＵ２０４の演算処理に使用するメモリである。
【００３５】
コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、コンピュータ２００の統括的な制御を行うプロセッサである。また、本実施形態の調整方法の処理を行うためのプログラムが、コンピュータ用ＣＰＵ２０４に組み込まれる。これにより、コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、撮影制御部２０４ａと、取得部２０４ｂと、演算部２０４ｃとしても機能する。
【００３６】
撮影制御部２０４ａは、電子カメラ１に対して静止画撮影を行わせる。すなわち、撮影制御部２０４ａは、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に撮影開始の指示を出す。これにより、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８は、撮影制御部２０４ａからの撮影開始の指示を受け付けた後、不図示のタイミングジェネレータを介して、撮像素子１０３へ向けて駆動信号を送出し、静止画撮影を行わせる。この静止画撮影された画像データは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録される。
【００３７】
ここで、撮影制御部２０４ａからの撮影開始の指示を受け付けた後、静止画撮影された画像データについて説明する。静止画撮影された画像データは、一例として、スペクトル分光された可視光線の光強度を、ＲＧＢの色成分の組み合わせで示すデータである。
【００３８】
図４は、撮像素子１０３の受光面に照射される可視光線について説明する図である。図４（ａ）に示すように、光源２から出射した可視光線は、プリズム３でスペクトル分光される。この際、プリズムを通過する可視光線（電磁波）は、波長（周波数）によって屈折率が異なるため、スペクトル分光される。この場合、青色の波長（３８０ｎｍ）が赤色の波長（７８０ｎｍ）よりも屈折率が大きい。このプリズムの性質を利用すると、スペクトル分光された画像データを１回の撮影で取得でき、測定時間の短縮が図られる。そこで、調整装置１では、スペクトル分光された波長（一例として、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ）を、撮像素子１０３の受光面に受光できるように調整用の電子カメラ１００が配置される。この場合、ステージ９が電子カメラ１００を移動させることにより、撮像素子１０３が最適な位置に配置される。
【００３９】
なお、図４（ｂ）に示すように、調整装置１では、光源２と撮像素子１０３との間にフィルタ２０を配置してもよい。このフィルタ２０は、可視光線の内、特定の波長成分を通過させる通過波長帯域を有する。例えば、通過波長帯域が異なる複数のフィルタ２０を用いることで、特定の波長毎に画像データを取得することができる。
【００４０】
取得部２０４ｂは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録された画像データ（ＲＧＢの画像データ）を、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して取得し、ＲＡＭ２０３に記録する。
【００４１】
演算部２０４ｃは、取得部２０４ｂで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎にＲＧＢ値を算出する。なお、本実施形態では、波長（周波数）毎とは、特定の波長（周波数）を複数選択してもよく、複数の波長帯域（周波数帯域）でもよい。以下の例では、波長帯域毎として説明を続ける。そのため、波長帯域と称することがある。
【００４２】
図５は、波長毎に記録される画像データについて説明をする図である。
【００４３】
図５（ａ）は、撮像素子１０３の正面図であり、撮影画像のイメージ図に対応している。この場合、図４（ａ）に示すように、プリズム３でスペクトル分光された可視光線は、図５（ａ）に示すように、撮像素子１０３の垂直ライン方向にスペクトル線となって入射することとなる。そして、水平ライン方向に連続スペクトル線が形成することになる。なお、説明の便宜上、撮像素子１０３を正面から見て、左端を３８０ｎｍとし、右端を７８０ｎｍとする。
【００４４】
ここで、ある波長帯域に対応するスペクトル線の画像データの各ＲＧＢ値（各々のＲ値、Ｇ値、Ｂ値）は、図５（ｂ）に示すように、垂直ライン方向のベイヤー配列のＲＧＢ値を抽出して、平均値をとった値とする。例えば、各ＲＧＢ値は、８ビットのデータを用いると、ダイナミックレンジとして、０から２５５の値をとることになる。この例では、２列のベイヤー配列のＲＧＢ値を抽出したため、Ｇの数が、ＲとＢの数に比較して２倍多いので、その分の適宜補正を行ってもよい。このようにして、演算部２０４ｃは、取得部２０４ｂで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎にＲＧＢ値を算出する。このＲＧＢ値は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００４５】
なお、撮影画像（撮像素子）のｘｙ座標の位置に基づいて、各波長毎のＲＧＢ値を算出してもよい。そして、調整の基準となる撮影画像（撮像素子）における同一のｘｙ座標のＲＧＢ値と比較してもよい。
【００４６】
演算部２０４ｃは、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値を算出する。さらに、演算部２０４ｃは、調整の基準となる分光感度特性の波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、差分の総和の平均値を最小とする係数を求める（詳細は後述する）。
【００４７】
次に、第１実施形態における調整装置の動作の一例を説明する。また、電子カメラ１の調整方法について説明する。
【００４８】
ここでは、まず、電子カメラ１の調整方法の概要について述べる。本実施形態では、調整対象となる複数の電子カメラに対して、調整の基準となる分光感度特性を予め用意する。この分光感度特性は、測定若しくは計算で求めてもよい。
【００４９】
図６は、調整の基準となる分光感度特性を例示する模式図である。ここでは、説明の便宜上、模式図として描いている。本実施形態の調整装置１は、調整対象となる電子カメラ１００に対して、調整の基準となる分光感度特性（波長毎の各ＲＧＢ値）に近づけるようにして、電子カメラ機種間における撮像素子の分光感度特性のばらつきを抑制する調整方法を提供する。以下、フローチャートを用いて具体的に説明する。
【００５０】
図７は、調整装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【００５１】
このフローチャートは、図１に示す調整装置１に調整対象となる電子カメラ１００が配置された後、キーボード２０６から調整方法のプログラム開始の指示入力をコンピュータ用ＣＰＵ２０４が受け付けると開始する。なお、電子カメラ１の電源は予めＯＮになっているものとする。また、光源２も不図示の通信ケーブルを介して、コンピュータ用ＣＰＵ２０４からの指示で点灯するものとする。
【００５２】
なお、調整用に用いられる撮像素子１０３の分光感度特性のもとになるアナログ波形の画像データとしては、一例として、３８０ｎｍから７８０ｎｍの範囲（７８０−３８０＝４００ｎｍ）を４０等分にして、波長帯域１０ｎｍに相当するスペクトル線の画像データを取得することとする。
【００５３】
ステップＳ１０１：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の撮影制御部２０４ａは、キーボード２０６から、撮影開始の指示入力を受け付けると、調整装置１の光源２を点灯させた後、電子カメラ１００に対して静止画撮影を行わせる。撮影制御部２０４ａは、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に撮影開始の指示を出す。これにより、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８は、不図示のタイミングジェネレータを介して、撮像素子１０３へ向けて駆動信号を送出し、静止画撮影を行わせる。すると、スペクトル分光された可視光線の光強度を表すアナログ波形の画像データ（アナログデータ）が取得される。なお、静止画撮影が終了すると、コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、光源２を消灯させる。
【００５４】
図８は、アナログ波形の画像データの一例を示す図である。撮像素子１０３は、プリズム３を介して、３８０ｎｍから７８０ｎｍまでの連続スペクトル線を撮像する。ＣＰＵ１０８は、連続スペクトル線を１フレームの静止画像を撮影した後、波長（波長帯域：１０ｎｍ）毎に画像データを抽出する。説明をわかりやすくするため、１フレームの静止画像データから、波長毎に、光強度の分布を抽出し、図８に示すようにして４０フレーム（ｎは、１から４０までの自然数）の静止画像の画像データを作成することとする。図８では、波長（波長帯域：１０ｎｍ）毎の光強度を表している。ＡＦＥ１０４が出力する静止画像の画像データ（デジタルデータ）は、ＲＡＭ１０５に記録される。
【００５５】
ステップＳ１０２：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の取得部２０４ｂは、電子カメラ１００のＲＡＭ１０５に記録された画像データを、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して取得する。そして、取得部２０４ｂは、その画像データをＲＡＭ２０３に記録する。さらに、演算部２０４ｃは、ＲＡＭ２０３に記録された画像データに基づいて、波長毎に各ＲＧＢ値を算出する。これらの各ＲＧＢ値は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００５６】
ステップＳ１０３：コンピュータ用ＣＰＵ２０４の演算部２０４ｃは、調整の基準となる分光感度特性の波長毎の各ＲＧＢ値と、静止画撮影により得られた波長毎の各ＲＧＢ値とに基づいて、係数を算出する。具体的に図９を参照しながら、係数の算出について説明する。
【００５７】
図９は、第１実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図である。
【００５８】
まず、演算部２０４ｃは、図９（ａ）に示す通り、調整の基準（目標）となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をＲＯＭ２０２から読み出す。
【００５９】
【数１】
【００６０】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。つまり、演算部２０４ｃは、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を４０組用意する。次に、演算部２０４ｃは、図９（ｂ）に示す通り、撮影制御部２０４ａの指示により静止画撮影して得られた波長毎の各ＲＧＢ値に、３行３列の行列式（係数）を乗算して出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を算出する。
【００６１】
【数２】
【００６２】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。
【００６３】
次に、演算部２０４ｃは、図９（ｃ）に示す通り、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）と、出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）との差分を波長毎に算出する。
【００６４】
【数３】
【００６５】
ここで、ｎは、１から４０までの自然数である。
【００６６】
次に、演算部２０４ｃは、図９（ｄ）に示す通り、ｎ＝１から４０までの差分の総和の平均値を算出する。
【００６７】
【数４】
【００６８】
次に、演算部２０４ｃは、差分の総和の平均値が最小（ゼロ）に近づくように、３行３列の行列式（係数）を調節し、再度、図９（ｂ）、図９（ｃ）、図９（ｄ）の処理を繰り返し、係数が収束するまで演算を繰り返す。なお、この演算自体は、公知の行列演算であるので、詳細は省略する。このようにして、演算部２０４ｃは、最終的に係数を算出する。
【００６９】
【数５】
【００７０】
この係数は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００７１】
ステップＳ１０４：コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、ＲＡＭ２０３から係数を読み出し、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）２０１を介して、係数（データ）を電子カメラ１００に送信する。電子カメラ１００は、通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）１０９を介して係数（データ）を受信し、その係数（データ）をＲＯＭ１０６に書き込む。そして、図７に示すフローチャートの処理ルーチンは、終了する。なお、引き続き、他の電子カメラを調整する場合には、改めて、他の電子カメラが調整装置１に設置された後、図７に示すフローチャートを実行すればよい。
【００７２】
以上、第１実施形態の調整装置１及び調整方法によれば、製品毎に発生し得る撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを、精度良く調整することができる。なお、撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきは、ＩＲカットフィルタや撮像素子１０３に用いられるカラーフィルタの分光特性に影響を受ける。第１実施形態の調整方法では、ＩＲカットフィルタやカラーフィルタに起因する分光感度特性のばらつきを補償することができる。
【００７３】
また、第１実施形態の調整方法によれば、３行３列の行列式を係数にすることで、容易に係数を求めることができる。なお、３行３列の行列式は、一例であって、３行３列の行列式に限定されるものではない。
【００７４】
さらに、第１実施形態の電子カメラ１００によれば、調整作業時に電子カメラ１００に係数が記録されるので、撮像素子１０３の分光感度特性を基準の分光感度特性に合わせることができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態では、演算部２０４ｃは、３行３列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の差分の総和の平均値を最小にする。なお、本発明の第１実施形態と本発明の第２実施形態とでは、演算部２０４ｃの数学的処理（図７のステップＳ１０３）が異なるだけなので、調整装置１の構成については、同じ要素については同じ符号を付して説明を省略する。第２実施形態では、まず、第１実施形態と同様にして、予め係数（３行３列の行列式）を求めておくことを前提とする。
【００７５】
次に、第２実施形態における調整装置１の動作の一例について説明する。
【００７６】
なお、調整装置１の動作の一例を示すフローチャートについても図７を流用して説明する。そのため、ステップＳ１０１及びステップＳ１０２の処理は、第１実施形態と同じ手順であるので説明は省略する。
【００７７】
図１０は、第２実施形態における係数が算出されるまでの流れを説明する図である。
【００７８】
ステップＳ１０３：演算部１０４ｃは、図１０（ａ）に示す通り、調整の基準となる各ＲＧＢ値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をＲＯＭ２０２から読み出す。
【００７９】
次に、演算部２０４ｃは、図１０（ｂ）に示す通り、静止画撮影して得られた波長毎の各ＲＧＢ値に、第１実施形態で求めた係数（３行３列の行列式）を乗算して出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）を算出する。
【００８０】
次に、演算部２０４ｃは、波長毎の出力値（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）に対して、Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’個別にいわゆるガンマ補正を行う。このガンマ補正は、入力ｘに対して、ｙ＝ａｘγの関係になるときのγの値を補正する（図１０（ｃ））。なお、ａは比例定数である。この場合、演算部２０４ｃは、入力ｘ（Ｒ’、Ｇ’、Ｂ’）に対して、各ＲＧＢ毎にガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を調整して出力値（Ｒ”、Ｇ”、Ｂ”）を算出する。
【００８１】
次に、演算部２０４ｃは、図１０（ｄ）に示す通り、ｎ＝１から４０までの差分の総和の平均値を算出する。
【００８２】
次に、演算部２０４ｃは、差分の総和の平均値が最小（ゼロ）に近づくように、ガンマ係数を調節し、再度、図９（ｃ）、図９（ｄ）、図９（ｅ）の処理を繰り返し、ガンマ係数が収束するまで演算を繰り返す。なお、この演算自体は、公知の数学的処理であるので、詳細は省略する。このようにして、演算部２０４ｃは、ガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を補正値として算出する。このガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）は、ＲＡＭ２０３に記録される。
【００８３】
ステップＳ１０４：コンピュータ用ＣＰＵ２０４は、ＲＡＭ２０３から係数（３行３列の行列式、ガンマ係数（γＲ、γＧ、γＢ）を読み出し、電子カメラ１００に送信する。電子カメラ１００は、その係数をＲＯＭ１０６に書き込む。そして、図７に示すフローチャートの処理ルーチンは、終了する。
【００８４】
以上、第２実施形態の調整装置１及び調整方法によっても、第１実施形態と同様、製品毎に発生し得る撮像素子１０３の分光感度特性のばらつきを、精度良く調整することができる。また、第２実施形態の調整方法によれば、３行３列の行列式とガンマ係数を組み合わせることで、第１実施形態と比較して、さらに精度良く調整することができる。
【００８５】
さらに、第２実施形態の電子カメラ１００によれば、調整作業時に電子カメラ１００に係数が記録されるので、撮像素子１０３の分光感度特性を基準の分光感度特性に合わせることができる。
＜実施形態の補足事項＞
（１）第２実施形態では、演算部２０４ｃは、３行３列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される各ＲＧＢ値の補正値（ガンマ係数）とを組み合わせることにより、各々の差分の総和の平均値を最小にするようにしたが、非線形ガンマ関数から算出される補正値（ガンマ係数）のみで、各々の差分の総和の平均値を最小にするようにしてもよい。
【００８６】
（２）第１実施形態及び第２実施形態では、調整の基準となる分光感度特性を計算により求めた。例えば、所定の電子カメラの分光感度特性を基準機として採用する場合には、予め、基準機の分光感度特性を調整の基準となる分光感度特性に合わせるようにして、前処理を行う。これにより、調整用の他の電子カメラに対しては、基準機の分光感度特性に合わせるようにすればよい。
【００８７】
（３）第１実施形態及び第２実施形態では、分光器としてプリズム３を採用したが、プリズム３を用いず、図４（ｂ）に示すように、特定の波長の可視光線のみを透過させるフィルタを用いて、光源２からの可視光線を選択的に透過させるようにしてもよい。この場合においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００８８】
（４）第１実施形態及び第２実施形態では、コンピュータ用ＣＰＵ２０４に、撮影制御部２０４ａ、取得部２０４ｂ、演算部２０４ｃを備えたが、電子カメラ１００のＣＰＵ１０８に備えるようにしてもよい。
【００８９】
（５）第１実施形態及び第２実施形態では、ＲＧＢの３種類のカラーフィルタを採用したが、これに限られず、補色フィルタを用いて同様の調整方法を行ってもよい。
【符号の説明】
【００９０】
１・・・調整装置、２・・・光源、３・・・プリズム、２０・・・フィルタ、９・・・ステージ、１０６、２０２・・・ＲＯＭ、２０４ｂ・・・取得部、２０４ｃ・・・演算部、１００・・・電子カメラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９１】
【特許文献１】特開２００１−１９７５１１号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光線を発する光源部と、
前記可視光線をスペクトル分光する分光部と、
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する保持部と、
調整の基準となる前記分光感度特性のデータを記録するメモリと、
前記分光部でスペクトル分光された可視光線を前記撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得部と、
前記取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算部と、
を備えることを特徴とする調整装置。
【請求項２】
可視光線を発する光源部と、
前記可視光線の内、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタと、
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する保持部と、
調整の基準となる前記分光感度特性のデータを記録するメモリと、
前記フィルタを通過した可視光線を前記撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得部と、
前記取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算部と、
を備えることを特徴とする調整装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記係数は、Ｎ行Ｎ列の行列式であることを特徴とする調整装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記係数は、非線形ガンマ関数から算出される補正値であることを特徴とする調整装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記演算部は、前記Ｎ行Ｎ列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の前記差分の平均値を最小にすることを特徴とする調整装置。
【請求項６】
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置にスペクトル分光された可視光線を照射し、前記撮像素子で光電変換する撮像ステップと、
前記光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算ステップと、
を備えることを特徴とする調整方法。
【請求項７】
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置に、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタにより選択的に通過した可視光線を照射し、前記撮像素子で光電変換する撮像ステップと、
前記光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算ステップと、
を備えることを特徴とする調整方法。
【請求項８】
光電変換により画像データを生成する撮像素子と、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の調整装置により算出された前記係数を記録する係数記録部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
可視光線を発する光源部と、
前記可視光線をスペクトル分光する分光部と、
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する保持部と、
調整の基準となる前記分光感度特性のデータを記録するメモリと、
前記分光部でスペクトル分光された可視光線を前記撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得部と、
前記取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算部と、
を備えることを特徴とする調整装置。
【請求項２】
可視光線を発する光源部と、
前記可視光線の内、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタと、
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置を保持する保持部と、
調整の基準となる前記分光感度特性のデータを記録するメモリと、
前記フィルタを通過した可視光線を前記撮像素子で光電変換することにより、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得部と、
前記取得部で取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算部と、
を備えることを特徴とする調整装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記係数は、Ｎ行Ｎ列の行列式であることを特徴とする調整装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記係数は、非線形ガンマ関数から算出される補正値であることを特徴とする調整装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２に記載の調整装置において、
前記演算部は、前記Ｎ行Ｎ列の行列式と、非線形ガンマ関数から算出される補正値とを組み合わせることにより、各々の前記差分の平均値を最小にすることを特徴とする調整装置。
【請求項６】
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置にスペクトル分光された可視光線を照射し、前記撮像素子で光電変換する撮像ステップと、
前記光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算ステップと、
を備えることを特徴とする調整方法。
【請求項７】
分光感度特性が調整対象となる撮像素子を有する撮像装置に、各々異なる通過波長帯域を有するフィルタにより選択的に通過した可視光線を照射し、前記撮像素子で光電変換する撮像ステップと、
前記光電変換により生成したＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の色成分の組み合わせからなる画像データを取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得した画像データに基づいて、予め定められた波長毎に算出されたＲＧＢ値に所定の係数を乗算した各ＲＧＢ値と、調整の基準となる前記分光感度特性の前記波長毎に対応する各ＲＧＢ値との差分を各々算出し、前記差分の総和の平均値を最小とする前記係数を求める演算ステップと、
を備えることを特徴とする調整方法。
【請求項８】
光電変換により画像データを生成する撮像素子と、
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の調整装置により算出された前記係数を記録する係数記録部と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−１９３３７８（Ｐ２０１０−１９３３７８Ａ）
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−３８０８０（Ｐ２００９−３８０８０）
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年２月２０日（２００９．２．２０）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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