JP2010190741A - 測定装置、測定方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、電子カメラ等における分光感度特性を、高速に且つ精度高く求めることができる技術を提供することを目的とする。
【解決手段】 本発明は、連続スペクトルを有する光源と、光源からの光を分光する分光部と、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力部と、出力された基準撮像装置および測定対象撮像装置の各々の画像データのうち、分光部による分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、各波長成分および各カラーフィルタ成分毎に、基準撮像装置の分光感度特性に対する測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算部とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、分光感度特性の調整を行うことのできる測定装置、測定方法および撮像装置に関する。

電子カメラ等の個々の分光感度特性は、レンズ、光学的なローパスフィルタおよび撮像素子のカラーフィルタやマイクロレンズアレイ等の要因によって変化する。そのため、従来より、電子カメラ等の個々の分光感度特性を測定する様々な方法が、これまでに開発されてきた。例えば、光源の波長を少しずつ変えながら、撮像素子や電子カメラ等に照射し、撮像して取得した複数の画像データに基づき、それらの分光感度特性を求めるのが一般的である。

特許文献１では、光源と測定対象の電子カメラとの間に、ＩＲフィルタを挿入した時と抜き取った時との２つの画像データを取得するとともに、撮像素子およびＩＲフィルタに関する、あらかじめ求めて記憶された９種類の分光感度のリファレンスデータを用いることによって、測定対象の電子カメラの分光感度特性を求める技術が開示されている。

しかしながら、従来技術のように光源の波長を少しずつ変えながら撮像素子や電子カメラ等に照射して分光感度特性を求める方法では、時間がかかるとともに測定装置が大きくなるという問題がある。

また、特許文献１の方法では、ＩＲフィルタの挿入した時と抜き取った時とに取得した画像データと９つの分光感度のリファレンスデータとに基づいて、測定対象の電子カメラの分光感度特性を求めるが、各種照明下での感度比のずれを求めるために、各種照明下における９つのリファレンスデータを用意する必要がある。

上記従来技術の有する問題に鑑み、本発明の目的は、電子カメラ等における分光感度特性を、高速に且つ精度高く求めることができる技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の測定装置は、連続スペクトルを有する光源と、光源からの光を分光する分光部と、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力部と、出力された基準撮像装置および測定対象撮像装置の各々の画像データのうち、分光部による分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、各波長成分および各カラーフィルタ成分毎に、基準撮像装置の分光感度特性に対する測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算部とを備える。

また、本発明において、演算部は、比に基づいて、測定対象撮像装置の分光感度特性が基準撮像装置の分光感度特性と同じになるように調整する調整値を算出する。

本発明の撮像装置は、本発明の測定装置によって算出された比または調整値を記録する記憶部を備える。

本発明の測定方法は、連続スペクトルを有する光源からの光を分光する分光工程と、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力工程と、基準撮像装置および測定対象撮像装置の各々の画像データのうち、分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、各波長成分および各カラーフィルタ成分毎に、基準撮像装置の分光感度特性に対する測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算工程とを備える。

本発明の撮像装置は、基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置に対する自身の分光感度特性の比を記録する記憶部を備える。

また、本発明において、比に基づいて、基準撮像装置と同じ分光感度特性となるように調整する調整値を算出する演算部と、調整値に基づいて、撮像した画像に対し分光感度の補正を行う画像処理部とを備える。

本発明によれば、電子カメラ等における分光感度特性を、高速に且つ精度高く求めることができる。

本発明の一の実施形態に係る測定装置１００の構成図 スクリーン３に投影された光源１の光の連続スペクトルのスペクトル像の１例を示す図 測定装置１００の基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの構成図 測定装置１００のＰＣ４０の構成図 （ａ）測定装置１００の動作手順、および（ｂ）分光感度補正のための変換行列Ｍを有した測定対象電子カメラ２０ｂの動作手順を示すフローチャート 波長に対する（ａ）基準電子カメラ２０ａに対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比、および基準電子カメラ２０ａと補正された測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を示す図

図１は、本発明の一の実施形態に係る測定装置１００の構成図である。

測定装置１００は、分光光源装置１０、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂ、それら電子カメラを設置固定する雲台１５およびコンピュータ（ＰＣ）４０から構成される。

分光光源装置１０は、光源１、分光器２およびスクリーン３から構成される。

光源１は、連続スペクトルを有する光源であり、Ａ光源等の任意の光源を適宜選択して用いることができる。

分光器２は、光源１からの光を分光する。分光器２には、一般的なプリズムやグレーティング等を適宜選択して用いることができる。

スクリーン３は、分光された光源１の連続スペクトルのスペクトル像を投影するスクリーンである。スクリーン３には、磨りガラスのような分光された連続スペクトルのスペクトル像を、図２に示すように鮮明に投影できる素材のものであればよい。ここで、図２は、光源１からの光が分光器２によってスクリーン３に分光投影されたスペクトル像４を、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの側から見た場合を示す。また、本実施形態では、分光器２によるスペクトル像４の分光方向と、後述する基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３を構成する撮像素子２５の水平走査線方向とが一致するように、光源１および分光器２が調整されて設けられるものとする。そのために、本実施形態では、例えば、図２に示すように、スクリーン３には、目印５ａ〜５ｂがあらかじめ書き込まれ、スペクトル像４中の左上の目印５ａと右下の目印５ｂとの位置におけるスペクトルの波長が、あらかじめ測定されているものとする。

次に、図３に示されるように、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂは、撮像レンズ２１、赤外（ＩＲ）カットフィルタ２２、撮像素子部２３、Ａ／Ｄ変換部２６、バッファメモリ２７、ＣＰＵ２８、操作部材２９、記憶部３０、入出力インターフェス（入出力Ｉ／Ｆ）３１および画像処理部３２から構成される。バッファメモリ２７、ＣＰＵ２８、操作部材２９、記憶部３０、入出力Ｉ／Ｆ３１および画像処理部３２は、バス３３を介して情報伝達可能に接続されている。なお、図３は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの主要部分のみを示す。例えば、図３において、ＣＰＵ２８の指令に従って、撮像素子部２３およびＡ／Ｄ変換部２６に撮像指示のタイミングパルスを発するタイミングジェネレータや、ライブビュー用の画像や撮像した画像を表示する表示部等は省略されている。

なお、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの違いは、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性が、あらかじめ従来の方法（例えば、１ｎｍステップで、特定波長の光を順次当てて行う方法等）によって正確に求められており、その分光感度特性のデータが基準電子カメラ２０ａの記憶部３０に記憶されている点にある。これに対して、測定対象電子カメラ２０ｂ自身の分光感度特性は不明である。

撮像レンズ２１は、複数の光学レンズにより構成され、被写体像を撮像素子部２３の受光面に結像する。

ＩＲカットフィルタ２２は、光学的なローパスフィルタであり、有害な赤外線成分を除去する。

撮像素子部２３は、マイクロレンズアレイ２４および受光面にＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の原色透過フィルタがベイヤ配列型に設けられた撮像素子２５から構成される。撮像素子部２３は、ＣＰＵ２８の指令を受けてタイミングジェネレータ（不図示）が発するタイミングパルスに基づいて動作し、撮像レンズ２１によって、その受光面に結像されるスクリーン３のスペクトル像４を撮像する。撮像素子２５には、ＣＣＤやＣＭＯＳの半導体のイメージセンサ等を適宜選択して用いることができる。

撮像素子部２３の各画素から出力されるアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６にてデジタル信号に変換される。このＡ／Ｄ変換部２６は、撮像素子部２３とともに、ＣＰＵ２８の指令によりタイミングジェネレータ（不図示）が発するタイミングパルスに基づいて動作する。デジタルの画像信号は、一時的にフレームメモリ（不図示）に記録された後、バッファメモリ２７に記録される。なお、バッファメモリ２７には、半導体メモリのうち、任意の不揮発性メモリを適宜選択して用いることができる。

ＣＰＵ２８は、ユーザによって操作部材２９の電源釦が押されて、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂの電源が入れられると、記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み初期化する。ＣＰＵ２８は、操作部材２９を介してユーザからの様々な指示を受け付け、制御プログラムに基づいて、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂを制御動作させる。例えば、ＣＰＵ２８は、タイミングジェネレータ（不図示）に被写体の撮像指令を出力したり、画像処理部３２に撮像した画像の画像処理を行わせたり等の制御を行う。ＣＰＵ２８には、一般的なコンピュータのＣＰＵが使用できる。

操作部材２９は、ユーザによる操作指示信号をＣＰＵ２８に出力する。操作部材２９には、例えば、電源釦、撮影モード等のモード設定釦、シャッタレリーズ釦等を有する。なお、操作部材２９は、液晶画面等の表示部（不図示）に表示されるタッチパネル式の釦であっても良い。

記憶部３０は、ＣＰＵ２８が基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂを制御する制御プログラムや撮像した画像等を記憶する。さらに、本実施形態では、上述したように図６（ｂ）の実線で示されるような、基準電子カメラ２０ａにおけるＲＧＢの各カラーフィルタ成分の分光感度特性のデータが、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０に記憶されている。なお、図６（ｂ）に示す実線の基準電子カメラ２０ａの分光感度特性は、Ｇの分光感度特性のピーク時の値で規格化している。記憶部３０に記憶されるプログラムやデータは、バス３３を介して、ＣＰＵ２８から適宜参照することができる。記憶部３０には、一般的なハードディスク装置、光磁気ディスク装置または半導体メモリである任意の不揮発性メモリを選択して用いることができる。

入出力Ｉ／Ｆ３１は、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂが撮像したスペクトル像４の画像を、ＰＣ４０へ転送するとともに、ＰＣ４０で算出された結果を受信するためのインターフェスであり、ＵＳＢケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブル、ＳＣＳＩケーブル等を用いて、ＰＣ４０との通信を行うための接続端子を有するインターフェスである。

画像処理部３２は、補間処理、ホワイトバランス補正およびγ補正等の画像処理とともに、後述するＰＣ４０によって算出される測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に変換する変換行列を用いた分光感度補正の処理も行う。そして、画像処理部３２は、最後にＪＰＥＧ形式やＹＵＶ形式等の撮像した画像のファイルを生成し、記憶部３０に記録させるディジタルフロントエンド回路である。

測定装置１００の最後の構成要素であるＰＣ４０は、図４に示すように、ＣＰＵ４１、記憶部４２、入出力Ｉ／Ｆ４３およびバス４４から構成される一般的なコンピュータである。そして、ＣＰＵ４１、記憶部４２および入出力Ｉ／Ｆ４３は、バス４４を介して情報伝達可能に接続される。また、ＰＣ４０は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介して、ＰＣ４０が行う処理演算の途中経過や結果を表示する出力装置５０、ユーザからの入力を受け付ける入力装置６０がそれぞれ接続されるとともに、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂとの間で画像データや算出した変換行列を送受信するためのＵＳＢケーブル、ＩＥＥＥ１３９４ケーブルまたはＳＣＳＩケーブル等が接続される接続端子を有する。出力装置５０には、一般的な液晶モニタ等を用いることができ、入力装置６０には、キーボードやマウス等をそれぞれ適宜選択して使用できる。

ＣＰＵ４１は、入力装置６０で受け付けたユーザからの指示に基づいて、記憶部４２に記憶されている分光感度特性算出プログラムを読み込み、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂから受信した、各々の電子カメラで撮像されたスペクトル像４の画像を用いて、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比や変換行列等を求める。ＣＰＵ４１は、得られた計算結果を、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に、ＵＳＢケーブル等を介して書き込む。ＣＰＵ４１には、一般的な中央演算装置を用いることができる。

記憶部４２は、分光感度特性算出プログラムを記録するだけでなく、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａにおける各カラーフィルタ成分に対する分光感度特性のデータを、基準電子カメラ２０ａがＰＣ４０とＵＳＢケーブル等によって接続されると同時に、ＣＰＵ４１に指示に基づいて、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０から読み込み記録する。なお、本実施形態では、記憶部４２には、あらかじめ３種類の光源下で測定した既値の分光強度データ（例えば、マクベスチャート等を用いて測定された分光強度データ）が記憶されているものとする。また、図４の記憶部４２は、ＰＣ４０に組み込まれているが、外付けの記憶装置でもよい。この場合、記憶部４２は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介してＰＣ４０に接続される。

次に、本実施形態に係る測定装置１００の動作手順について、図５（ａ）のフローチャートを参照しながら説明する。

ユーザは、光源１およびＰＣ４０の電源を入れるとともに、最初に基準電子カメラ２０ａの操作部材２９の電源釦を押して電源を入れ、スクリーン３のスペクトル像４が、撮像素子部２３の受光面内に入るように、基準電子カメラ２０ａの表示部（不図示）に表示される、撮像素子部２３から間引き読み出しされるライブビュー用のスルー画を見ながら調整し、基準電子カメラ２０ａを雲台１５に固定する。そして、ユーザは、基準電子カメラ２０ａの入出力Ｉ／Ｆ３１とＰＣ４０の入出力Ｉ／Ｆ４３とを、ＵＳＢケーブル等で接続する。そして、ユーザは、入力装置６０を用いて、分光感度特性算出プログラムのコマンドを入力、または、そのプログラムのアイコンをダブルクリックすることにより、プログラムの起動命令を出す。ＣＰＵ４１は、その命令を入出力Ｉ／Ｆ４３を通じて受け付け、記憶部４２に記憶されている分光感度特性算出プログラムを実行すると同時に、ＣＰＵ４１は、入出力Ｉ／Ｆ４３を介して、基準電子カメラ２０ａの記憶部３０にある図６（ｂ）の実線で示される、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性データを読み込み、記憶部４２に記録する。その結果、図５（ａ）のステップＳ１０からの処理が行われる。なお、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂは、ユーザによる操作部材２９のモード設定釦の操作によって、分光感度特性の測定モードにあらかじめ設定されているものとする。また、記憶部４２には、スクリーン３上の目印５ａ〜５ｂの位置におけるスペクトルの波長のデータも記憶されているものとする。

ステップＳ１０：ユーザによって基準電子カメラ２０ａのシャッタレリーズ釦が押されると、基準電子カメラ２０ａのＣＰＵ２８は、撮像の指示が出されたと判断し、タイミングジェネレータ（不図示）を介して、撮像素子部２３にスクリーン３に投影されているスペクトル像４を撮像させる。撮像素子部２３から出力されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６によってデジタル信号に変換されて、バッファメモリ２７に記録される。基準電子カメラ２０ａのＣＰＵ２８は、撮像したスペクトル像４の画像データを入出力Ｉ／Ｆ３１を介してＰＣ４０へ転送する。ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、転送されてきたスペクトル像４の画像データを記憶部４２に記録する。

ステップＳ１１：ユーザは、基準電子カメラ２０ａである操作部材２９の電源釦を押して電源を切り雲台１５から外す。そして、ユーザは、測定対象電子カメラ２０ｂの操作部材２９の電源釦を押して電源を入れ、スクリーン３のスペクトル像４が、撮像素子部２３の受光面内に入るように、測定対象電子カメラ２０ｂの表示部（不図示）に表示される、撮像素子部２３から間引き読み出しされるライブビュー用のスルー画を見ながら調整し測定対象電子カメラ２０ｂを雲台１５に固定する。そして、ユーザは、測定対象電子カメラ２０ｂの入出力Ｉ／Ｆ３１とＰＣ４０の入出力Ｉ／Ｆ４３とを、ＵＳＢケーブル等で接続する。ステップＳ１０の場合と同様に、ユーザによって測定対象電子カメラ２０ｂのシャッタレリーズ釦が押されると、測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８は、スクリーン３に投影されているスペクトル像４を撮像する。撮像素子部２３から出力されたアナログの画像信号は、Ａ／Ｄ変換部２６によってデジタル信号に変換されて、バッファメモリ２７に記録される。測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８は、撮像したスペクトル像４の画像データを入出力Ｉ／Ｆ３１を介してＰＣ４０へ転送する。ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、転送されてきたスペクトル像４の画像データを記憶部４２に記録する。

ステップＳ１２：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの各々で撮像されたスペクトル像４の画像データを用いて、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を算出する。具体的には、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂで撮像したスペクトル像４の画像データを記憶部４２から読み込む。そして、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、各々の電子カメラで撮像された画像データにおけるスペクトル像４のうち、目印５ａ〜５ｂの位置に対応する画素の座標を求める。

ここで、上述したように、目印５ａ〜５ｂの位置における垂直走査線上のスペクトルの波長は既値であり、且つ撮像素子２５の各画素のピッチ幅も既値であることから、目印５ａと目印５ｂとに基づいて、水平走査線上の各位置におけるスペクトルの波長が求められる。即ち、基準電子カメラ２０ａまたは測定対象電子カメラ２０ｂで撮像されたスペクトル像４の画像データの各画素値は、それらの水平走査線の各位置に基づいて決まる波長の光を、その各位置における垂直走査線方向に配置されたＲ、ＧまたはＢのカラーフィルタ成分を有した画素による受光感度を表す。

そこで、本実施形態では、ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、図２に示すように、撮像されたスペクトル像４の画像データのうち、その画像の真ん中を中心とした垂直走査線方向に１００画素幅分の画素値を抽出して、各波長成分で且つ各カラーフィルタ成分の画素値毎に、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）を、次式（１）を用いて算出する。なお、本実施形態における比の計算は、同じ垂直走査線上で同じカラーフィルタ成分の画素値は、足し合わせて平均した平均値を用いて行う。

ここで、λは波長を表す。また、Ｒｏ、ＧｏおよびＢｏは、基準電子カメラ２０ａで撮像されたスペクトル像４の画像データで、カラーフィルタ成分毎に同じ垂直走査線上にある画素値の平均値を表し、Ｒｍ、Ｇｍ、Ｂｍは測定対象電子カメラ２０ｂで撮像されたスペクトル像４の画像データで、カラーフィルタ成分毎に同じ垂直走査線上にある画素値の平均値を表す。

図６（ａ）は、各カラーフィルタ成分における、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）の波長に対する変化の様子を示す。

ステップＳ１３：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ステップＳ１２で求めた各カラーフィルタ成分における分光感度特性の比（ｄＲ、ｄＧ、ｄＢ）を、図６（ｂ）の実線で示す基準電子カメラ２０ａの分光感度特性にかけ合わせることによって、測定対象電子カメラ２０ｂ自身の分光感度特性を求める。図６（ｂ）の点線で示す曲線が、測定対象電子カメラ２０ｂの本来の分光感度特性である。

ステップＳ１４：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ステップＳ１３で求めた測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性のデータ（図６（ｂ）の点線）とともに、記憶部４２に記憶されている３種類の光源下における各分光強度データを用いて、各光源下におけるカラーフィルタ成分毎に、波長に対して積算した積算値（Ｒ′_ｉ，Ｇ′_ｉ，Ｂ′_ｉ）を次式（２）を用いて算出する。同様に、基準電子カメラ２０ｂの積算値（Ｒ_ｉ，Ｇ_ｉ，Ｂ_ｉ）も次式（３）を用いて算出する。なお、本実施形態における積算する波長λの範囲は、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍである。

ここで、Ｉ_Ｒｉ（λ）、Ｉ_Ｇｉ（λ）およびＩ_Ｂｉ（λ）は、３種類の各光源下で波長λでの各カラーフィルタ成分における分光強度の値を示す。ｉは３種類の各光源を表し、ｉ＝１，２，３である。

こうして求めた各光源下における、これらの積算値を次式（４）の行列式に代入して、測定対象電子カメラ２０ｂの本来の積算値（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）から、基準電子カメラ２０ａが出力する積算値と同じ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）に変換する、３×３の変換行列Ｍを求める。

ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、求めた変換行列Ｍを記憶部４２に記録する。

ステップＳ１５：ＰＣ４０のＣＰＵ４１は、ＵＳＢケーブル等を介して、ステップＳ１４で求めた変換行列Ｍを測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に記憶し、一連の作業を終了する。

以上、本実施形態に係る測定装置１００による、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準となる基準電子カメラ２０ａの分光感度特性と同じになるようにする分光感度補正のための変換行列Ｍを求める動作手順である。

次に、上記図５（ａ）の手順によって、変換行列Ｍを記憶部３０に有した測定対象電子カメラ２０ｂの撮像動作について、図５（ｂ）のフローチャートを参照しながら説明する。

ユーザにより操作部材２９の電源釦が押されると、ＣＰＵ２８は、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に記憶されている制御プログラムを読み込み、測定対象電子カメラ２０ｂを初期化する。同時に、ＣＰＵ２８は、上記測定装置１００による図５（ａ）の動作手順で求めた変換行列Ｍを記憶部３０から読み込む。そして、ステップＳ２０〜ステップＳ２４の処理が行われる。なお、本実施形態における、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０には、ホワイトバランス補正用に、各種照明（例えば、自然光、白熱電球、蛍光灯または水銀灯等）における分光放射輝度データとして、３×３の行列または補正係数を感度比調整値として保持しているものとする。そして、ユーザによる操作部材２９のモード設定釦に操作によって、どの照明下での撮影であるかの設定があらかじめなされているものとする。

ステップＳ２０：ＣＰＵ２８は、ユーザからの被写体の撮像指示を受け付けるまで、所定のフレームレート（例えば、３０ｆｐｓ）で、撮像素子部２３から間引き読み出しされる、被写体像のスルー画を表示部（不図示）に表示して待機する（ＮＯ側）。ユーザによって操作部材２９のシャッタレリーズ釦が押されると、ＣＰＵ２８は、撮像指示が出されたと判断し、タイミングジェネレータ（不図示）を介して、撮像素子部２３に全画素による静止画像の撮像を行う。

ステップＳ２１：ＣＰＵ２８は、ステップＳ２０で撮像した画像を、バス３３を介して、画像処理部３２に転送する。画像処理部３２は、受信した画像に対して、ホワイトバランス補正以外の補間処理等の線形の画像処理を行う。

ステップＳ２２：画像処理部３２は、ステップＳ２１において補間処理等の線形の画像処理が行われた画像に対して、ユーザが撮像前に設定した照明の分光放射輝度データに対応する、３×３の行列または補正係数の感度比調整値と変換行列Ｍとを用いて、ホワイトバランス補正および画像の分光感度補正を行う。具体的には、画像処理部３２は、例えば、撮像前にユーザによって蛍光灯下におけるホワイトバランス補正モードが選択されていた場合、蛍光灯の３×３行列または補正係数と変換行列Ｍとをかけ合わさせて、蛍光灯下における新たな変換行列Ｍ′を算出する。画像処理部３２は、撮像された画像における各カラーフィルタ成分（Ｒ′，Ｇ′，Ｂ′）の積算値に対して、新たな変換行列Ｍ′を適用することにより、ホワイトバランス補正および分光感度補正を行う。

ステップＳ２３：画像処理部３２は、ステップＳ２２において画像処理された画像に対して、さらにγ補正等の非線形の画像処理を行う。そして、画像処理部３２は、画像処理された画像をＪＰＥＧ形式やＹＵＶ等の画像ファイルを生成し、バス３３を介して、記憶部３０に記憶し、一連の処理を終了する。

このように本実施形態では、分光感度特性が既値の基準電子カメラ２０ａと不明の測定対象電子カメラ２０ｂとで、任意の光源１による連続スペクトルのスペクトル像４をそれぞれ１回のみ撮像して、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を求めることから、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性と同じに補正する変換行列Ｍを、高速に且つ精度高く求めることができる。

また、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性を、変換行列Ｍのみで基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に分光感度補正することができることから、記憶容量の大きな記憶部３０は必要なく、回路規模を小さくすることができる。
≪本実施形態の補足事項≫
本実施形態では、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０には、変換行列Ｍが記録されたが、本発明はこれに限定されない。例えば、あらかじめ既値の３種類の光源下における分光強度データとともに、図６（ａ）の基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比（ｄＲ，ｄＧ，ｄＢ）と基準電子カメラ２０ａの分光感度特性のデータ（Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏ）とを記録して、測定対象電子カメラ２０ｂのＣＰＵ２８が、式（２）〜式（４）に基づいて変換行列Ｍを求めるようにしてもよい。

なお、本実施形態では、ＰＣ４０の記憶部４２に記憶されている分光強度データが既値の光源として３種類としたが、本発明はこれに限定されない。３種類より多くの光源の分光強度データを用いて式（４）の計算を行ってもよい。なお、この場合、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの出力の２乗誤差が最小になるように求めるのが好ましい。

また、ＰＣ４０の記憶部４２に、既値の分光強度データとして１種類の光源しかない場合には、変換行列Ｍの代わりに、Ｒ／Ｇ＝α_Ｒ×Ｒ′／Ｇ′およびＢ／Ｇ＝α_Ｂ×Ｂ′／Ｇ′となる係数α_Ｒおよびα_Ｂを、分光感度の調整値として求めてもよい。ただし、２種類以上の光源の各分光強度データを用いる場合には、基準電子カメラ２０ａと測定対象電子カメラ２０ｂとの出力の２乗誤差が最小になるように求めるのが好ましい。

なお、本実施形態では、図５（ａ）のステップＳ１０の基準電子カメラ２０ａによるスペクトル像４の撮像を毎回行うようにしたが、本発明はこれに限定されず、最初の一回だけ行うだけでもよいし、数回に一度行うようにしてもよい。

また、経年変化に伴う各基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の分光感度特性の変化を補正するために、所定の期間（例えば、１年等）毎に、測定装置１００による処理を行うようにして、常に適切な分光感度補正する変換行列Ｍを求め、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０の変換行列Ｍを更新することが好ましい。

なお、本実施形態では、分光光源装置１０における分光器２の分光方向を、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の水平走査線方向に一致するように調整したが、本発明はこれに限定されず、分光器２の分光方向を、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの撮像素子部２３の垂直走査線方向に一致するように調整してもよい。

なお、本実施形態では、図５（ａ）のステップＳ１２において、比の計算にあたり、同じ垂直走査線上にあり且つ同じカラーフィルタ成分の画素値については、最初に平均してその平均値を用いて式（１）の計算を行ったが、本発明はこれに限定されない。最初に、同じスペクトルの波長で、且つ目印５ａまたは５ｂとの相対位置が同じカラーフィルタの画素毎に、基準電子カメラ２０ａの画素値に対する測定対象電子カメラ２０ｂの画素値の比を計算してから、各垂直走査線上にある同じカラーフィルタ成分の比の値を平均してもよい。

なお、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂの各々の撮像したスペクトル像４の画像データにおいて、互いの位置合わせを行うための基準となる２つの目印５ａ〜５ｂが、あらかじめスクリーン３に印刷されているものとしたが、本発明はこれに限定されない。スクリーン３に２以上の目印を設けてもよいし、あらかじめスペクトル像４の四隅の位置および波長が分かるのであればなくてもよい。

なお、本実施形態では、基準電子カメラ２０ａの分光感度特性に対する測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性の比を求めるにあたり、撮像されたスペクトル像４の画像データのうち、その画像の真ん中を中心とした垂直走査線方向に１００画素幅分の画素値を抽出したが、本発明はこれに限定されず、任意の位置を中心として、任意の画素幅の画素値を抽出することができる。ただし、ＲＧＢの３つのカラーフィルタ成分の画素値を抽出する必要があることから、画素幅は最低２以上にすることが好ましい。

なお、本実施形態では、図５（ｂ）のステップＳ２１において、撮像された画像に対してホワイトバランス補正以外の補間処理等の線形の画像処理を行い、ステップＳ２２において、ホワイトバランス補正と分光感度補正を行ったが、本発明はこれに限定されない。例えば、ステップＳ２３のγ補正等の非線形の画像処理を行う前であれば、先にホワイトバランス補正と分光感度補正を行い、その後に補間処理等の線形の画像処理を行ってもよい。

なお、本実施形態では、測定対象電子カメラ２０ｂの記憶部３０に、ホワイトバランス補正のための各照明の分光放射輝度分布データとして、３×３行列または補正係数を感度比調整値として記録したが、本発明はこれに限定されない。例えば、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性、およびステップＳ１３で求めた測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性と既値の各種光源の分光放射輝度を畳み込むことによって、各種照明下での基準電子カメラ２０ａの分光感度特性との感度比（Ｒ／Ｇ、Ｂ／Ｇ比）のずれを算出する。各種光源下での感度比ずれを、ΔＲおよびΔＢとすると、それらの絶対値｜ΔＲ｜および｜ΔＢ｜を最小にする感度比調整値を算出し、記憶部３０に記録してもよい。

また、測定装置１００は、各種照明の分光放射輝度分布データを保持し、測定対象電子カメラ２０ｂの分光感度特性のデータと基準電子カメラ２０ａの分光感度特性のデータを用いて、各種照明下での基準電子カメラ２０ａの分光感度特性との感度比ずれを算出して、全ての照明に対してずれ量を最小にする感度比調整値を記憶部３０に記録してもよい。

なお、本実施形態では、ＩＲカットフィルタ２２を備えた基準電子カメラ２０ａおよび測定対象電子カメラ２０ｂを用いたが、本発明はそれに限定されず、紫外・赤外カットフィルタであってもよい。

なお、本発明は、その精神またはその主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。そのため、上述した実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈されてはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内である。

１ 光源、２ 分光器、３ スクリーン、５ａ〜５ｂ 目印、１０ 分光光源装置、２０ａ 基準電子カメラ、２０ｂ 測定対象電子カメラ、２１ 撮像レンズ、２２ ＩＲカットフィルタ、２３ 撮像素子部、２４ マイクロレンズアレイ、２５ 撮像素子、２６ Ａ／Ｄ変換部、２７ バッファメモリ、２８、４１ ＣＰＵ、２９ 操作部材、３０、４２ 記憶部、３１、４３ 入出力Ｉ／Ｆ、３２ 画像処理部、３３、４４ バス、４０ ＰＣ、５０ 出力装置、６０ 入力装置、１００ 測定装置

特開２００６−１０１２３１号公報

Claims (6)

1. 連続スペクトルを有する光源と、
   前記光源からの光を分光する分光部と、
   基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、前記基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、前記連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力部と、
   出力された前記基準撮像装置および前記測定対象撮像装置の各々の前記画像データのうち、前記分光部による分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、前記各波長成分および前記各カラーフィルタ成分毎に、前記基準撮像装置の分光感度特性に対する前記測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算部と
   を備えることを特徴とする測定装置。
2. 請求項１に記載の測定装置において、
   前記演算部は、前記比に基づいて、前記測定対象撮像装置の分光感度特性が前記基準撮像装置の分光感度特性と同じになるように調整する調整値を算出することを特徴とする測定装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の測定装置によって算出された前記比または前記調整値を記録する記憶部を備える
   ことを特徴とする撮像装置。
4. 連続スペクトルを有する光源からの光を分光する分光工程と、
   基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置と、前記基準撮像装置とは異なる分光感度特性を有する測定対象撮像装置との各々で、前記連続スペクトルをそれぞれ撮像して画像データを出力する出力工程と、
   前記基準撮像装置および前記測定対象撮像装置の各々の前記画像データのうち、分光方向に沿って、各波長成分に対応する位置で同じカラーフィルタ成分を有する画素値同士を用いて、前記各波長成分および前記各カラーフィルタ成分毎に、前記基準撮像装置の分光感度特性に対する前記測定対象撮像装置の分光感度特性の比をそれぞれ算出する演算工程と
   を備えることを特徴とする測定方法。
5. 基準となる分光感度特性を有する基準撮像装置に対する自身の分光感度特性の比を記録する記憶部を備える
   ことを特徴とする撮像装置。
6. 請求項５に記載の撮像装置において、
   前記比に基づいて、前記基準撮像装置と同じ前記分光感度特性となるように調整する調整値を算出する演算部と、
   前記調整値に基づいて、撮像した画像に対し分光感度の補正を行う画像処理部と
   を備えることを特徴とする撮像装置。