(57)【要約】【課題】表現可能な色域を拡大することにより色再現性を向上させた撮像装置を提供する。【解決手段】本発明の撮像装置は、Ｘフィルタ５、Ｙフィルタ６およびＺフィルタ７を含む複数のカラーフィルタと、複数の受光部４ｂとを有し、Ｘ信号、Ｙ信号およびＺ信号で表された第１画像信号を生成する固体撮像素子４と、Ｒ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光を発光する３つの光源１０〜１１を有し、３つの光源を用いて画像を表示する第１表示部２と、第１画像信号を、Ｒ単色光を示すＲ信号、Ｇ単色光を示すＧ信号およびＢ単色光を示すＢ信号で表される第２画像信号に変換し、第２画像信号を第１表示部２に供給する低利得変換部８とを備え、低利得変換部８における変換ゲインは２以下である。【選択図】図１
2010245907.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
等色関数をＸＹＺ表色系で構成したＸ色、Ｙ色およびＺ色に対応するＸフィルタ、ＹフィルタおよびＺフィルタを含む複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタを介して受光する複数の受光部とを有し、前記Ｘ色、前記Ｙ色および前記Ｚ色に対応するＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号で表された第１画像信号を生成する固体撮像素子と、
少なくとも赤色のＲ単色光、緑色のＧ単色光および青色のＢ単色光を発光する３つの種類の光源を有し、前記３つ以上の光源を用いて画像を表示する第１表示部と、
前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号で表された前記第１画像信号を、前記Ｒ単色光を示すＲ信号、前記Ｇ単色光を示すＧ信号および前記Ｂ単色光を示すＢ信号を含む第２画像信号に変換し、前記第２画像信号を前記第１表示部に供給する変換部とを備え、
前記変換部における変換のゲインは２以下である
撮像装置。
【請求項２】
前記Ｒ単色光、前記Ｇ単色光および前記Ｂ単色光はそれぞれｘｙ色度図の等色関数のスペクトル軌跡上の色を含む
請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記変換部は、前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号に対して第１、第２及び第３変換を施すことにより、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号およびＢ信号に変換し、
前記第１、第２及び第３変換のゲインはそれぞれ２以下である
請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記Ｒ単色光、前記Ｇ単色光および前記Ｂ単色光がそれぞれレーザである
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記３つの光源はそれぞれ半導体レーザ素子である
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記３つの光源はそれぞれＡｌyＧａyＩｎ1-x-yＮを含む半導体レーザ素子であり、ｘおよびｙは色に応じて異なる
請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】
前記第１表示部は、さらに、
前記Ｒ信号、前記Ｇ信号および前記Ｂ信号に従って前記３つの光源の発光を駆動する駆動部を備える請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
前記第１表示部は、さらに、
スクリーンと、
前記３つの光源により発光されたＲ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光それぞれのレーザビームを前記スクリーン上に走査する走査部と
を備える請求項７に記載の撮像装置。
【請求項９】
前記固体撮像素子は、前記複数の画素部からの画素信号の読み出し、および前記第１画像信号の生成を制御する制御部を備え、
前記第１表示部内の前記駆動部および前記走査部と、前記変換部は、前記制御部に同期して動作する
請求項８に記載の撮像装置。
【請求項１０】
前記走査部は、前記レーザビームを走査するＭＥＭＳミラーを含む
請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記走査部は、前記レーザビームを走査する音響光学素子を含む
請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記走査部は、前記レーザビームを走査する電気光学素子を含む
請求項８または９に記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記撮像装置は、さらに、
前記第２画像信号に基づいて画像を表示する第２表示部を備える
請求項１から１２の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記撮像装置は、さらに、
前記第２画像信号に基づいて画像を表示する第２表示部を備え、
前記３つの光源である半導体レーザ素子は、第１表示部および第２表示部に共有される
請求項５から７の何れか１項に記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記第１表示部は、第１スクリーンを備え、
前記第２表示部は、第２スクリーンを備え、
前記３つの光源により発光されたＲ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光それぞれのレーザビームを、前記第１スクリーンおよび第２スクリーンの少なくとも一方に走査する走査部と
を備える請求項７に記載の撮像装置。
【請求項１６】
等色関数をＸＹＺ表色系で構成したＸ色、Ｙ色およびＺ色に対応するＸフィルタ、ＹフィルタおよびＺフィルタを含む複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタに対応する複数の画素部とを有し、前記Ｘ色、前記Ｙ色および前記Ｚ色に対応するＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号で表された第１画像信号を生成する固体撮像素子と、
前記Ｘ信号、Ｙ信号およびＺ信号にほぼ等倍のゲインを与える変換処理を施すことによって、前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号で表された前記第１画像信号を、赤色のＲ単色光を示すＲ信号、緑色のＧ単色光を示すＧ信号および青色のＢ単色光を示すＢ信号を含む第２画像信号に、２以下のゲインで変換し、前記第２画像信号を前記第１表示部に供給する変換部と、
撮像対象を照射する光源と、
前記撮像対象からの反射光を前記固体撮像素子に結像する光学系と、
前記変換部によって変換された前記第２画像信号を記憶する画像メモリと
を備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラー撮像装置、特に固体撮像素子と表示部とを備える撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラー撮像装置またはカラー電子画像入力装置は、被写体の像を結像する結像光学系、前記被写体の像すなわち光情報を電子情報に変換する固体撮像素子、該固体撮像素子によって得られた画像データに演算処理を処す信号処理装置、および、得られた画像データを表示する表示装置よりなる構成が一般的である。ここで、撮像または入力された画像データを表示装置に画像として表示する場合に、被写体の色情報を可能な限り人間の色覚で感じられる色情報に近い色情報で表示することが、より良好な色再現を実現する。そのためには、画像入力段階で可能な限り、人間の色覚に近い色情報を入力することが好ましい。
【０００３】
このような人間の色覚を忠実に再現する三色カラーフィルターの分光特性は等色関数と呼ばれる。通常のＲＧＢ三刺激装置を用いた場合には、波長に対する三刺激値の感度を示す感度曲線において刺激値が負値となる波長域が発生する（非特許文献１）。従って、このようなＲＧＢ三刺激値を想定したＲＧＢフィルタで等色関数を実現することは物理的に不可能であり、通常、固体撮像装置に搭載されるカラーフィルターは等色関数とはならない。
【０００４】
一方、ＣＩＥ（国際照明委員会）１９３１ＸＹＺ系等色関数は、分光感度曲線が全ての波長域に渡って０以上であるため、本関数と同一の分光特性を有するカラーフィルターは物理的に実現可能であり、これを搭載した撮像素子の実施例が特許文献１、２に記載されている。
【０００５】
このような撮像素子を用いた画像入力装置によって得られた入力画像データの色再現可能領域は人間の色覚で感知可能な全ての領域を被覆し、通常のＲＧＢ三刺激値を想定した、例えば、国際電気標準会議（ＩＥＣ）が定めたｓＲＧＢ（standard  ＲＧＢ）やＡｄｏｂｅ（登録商標）ＲＧＢ色域よりもはるかに広くとることが可能となる。
【０００６】
一方、上述したようにこのような等色関数フィルタを搭載した画像入力装置によって取得された広い色域情報を有する画像データを表示するためには前述のように通常のＲＧＢ表示装置では不十分であるため、より広い色域を再現するために、４色以上の光源を有する表示装置や、レーザを用い、完全な単色光を三色光源として色域を広げる表示装置の開発が進められている（非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第７１３２６４４号明細書
【特許文献２】特開２００８−３０６０７０号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】太田、加藤、室岡、東、羽石著：「カラーイメージング」、日本色彩学会編、朝倉書店、ｐｐ．２２、（２００４）．
【非特許文献２】カラーマネージメント技術：東京電機大学出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１、２に記載の等色関数フィルタを搭載した固体撮像装置を用いて画像入力装置を構成した場合、該固体撮像装置や画像入力装置に入力しようとする被写体の色域情報を該画像入力装置の使用者に、正確にリアルタイムで伝達することが困難である。なぜなら、該固体撮像装置に入力可能な色域は人間の色覚に近いものとなるにもかかわらず、これに匹敵する色域の情報を表示可能な表示装置が実現できていないからである。上述の非特許文献２に記載の表示装置は現状非常に大規模な装置であり、カメラやスキャナといった一般家庭やオフィス用途には適用困難である。つまり従来は、最も広い色域情報を入力可能な画像入力装置に対する被写体の色域情報を確認することなく撮像、画像入力操作をしなければならないという大きな課題があった。図８にこの状況をデジタルカメラの場合について模式的に示した。デジタルカメラ８００内の固体撮像素子８０１の各画素には等色関数フィルタの３成分（Ｘ，Ｙ，Ｚ）中に対応するカラーフィルタＸ、Ｙ、Ｚが搭載されている。各フィルタからの受光出力はそのまま等色関数の三刺激値ｘ、ｙ、ｚに相当するため、本撮像素子の出力はＸＹＺ表色系による測色値であり、かつ、色域は等色関数で被服可能な全領域となる。しかし、これら出力信号は後段のＤＳＰ（デジタル信号処理部）８０２内においてモニタ８０３で表示可能なＲＧＢ信号に色変換される。ここでモニタの表示色域空間（例えばｓＲＧＢ、ＡｄｏｂｅＲＧＢ空間）は通常等色関数で実現される色域よりもはるかに狭く、本カメラの操作者は実際に観察されるシーンの色と同一の色でモニタ８０３上のシーンを観察することは不可能である。
【００１０】
本発明の目的は、上記課題を解決するために、表現可能な色域を拡大することにより色再現性を向上させた撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明の撮像装置は、等色関数をＸＹＺ表色系で構成したＸ色、Ｙ色およびＺ色に対応するＸフィルタ、ＹフィルタおよびＺフィルタを含む複数のカラーフィルタと、前記複数のカラーフィルタを介して受光する複数の受光部とを有し、前記Ｘ色、前記Ｙ色および前記Ｚ色に対応するＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号で表された第１画像信号を生成する固体撮像素子と、少なくとも赤色のＲ単色光、緑色のＧ単色光および青色のＢ単色光を発光する３つの種類の光源を有し、前記３つ以上の光源を用いて画像を表示する第１表示部と、前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号で表された前記第１画像信号を、前記Ｒ単色光を示すＲ信号、前記Ｇ単色光を示すＧ信号および前記Ｂ単色光を示すＢ信号を含む第２画像信号に変換し、前記第２画像信号を前記第１表示部に供給する変換部とを備え、前記変換部における変換のゲインは２以下である。このような構成とすることによって、第１画像信号の色域を等色関数で表現可能な色域に拡大することができ、かつ、ＸＹＺ−ＲＧＢ変換（つまり第１画像信号から第２画像信号へ変換）におけるゲインが２以下なので、表示用の第２画像信号のＳ／Ｎ比劣化を低減することができ、表示部における色再現性を向上させることができる。
【００１２】
ここで、前記Ｒ単色光、前記Ｇ単色光および前記Ｂ単色光はそれぞれｘｙ色度図の等色関数のスペクトル軌跡上の色を含むようにしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、前記表示部は、少なくとも３種類以上の単色光光源の光の加減により画像を形成する。このような多色光源強度の加法混色により画像を形成することによって、表示部の表示可能色域は通常のＲＧＢの色域よりも広くとることが可能となる。さらに、該光源が単色光源であることから、たとえば、有限の帯域幅の透過光を光源した場合に比して、色域の最外縁を等色関数で定められるスペクトル軌跡により近づける。すなわち人の視感度色域により近づけることが可能となり、色再現性を向上させることができる。
【００１４】
また、前記表示部の色域の最外縁は等色関数で定められるスペクトル軌跡に及ぶ、すなわち、もっとも広い表示色域とすることが可能となり、さらに色再現性を向上させることができる。
【００１５】
ここで、前記変換部は、前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号に対して第１、第２及び第３変換を施すことにより、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号およびＢ信号に変換し、前記第１、第２及び第３変換のゲインはそれぞれ２以下である構成としてもよい。
【００１６】
この構成によれば、変換後のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号はそれぞれ変換ゲインが２以下なので、第２画像信号の色毎のＳ／Ｎ比劣化を低減することができる。
【００１７】
ここで、前記Ｒ単色光、前記Ｇ単色光および前記Ｂ単色光がそれぞれレーザである構成としてもよい。
【００１８】
この構成によれば、前記単色光光源がレーザであることを特徴とする。このような構成をとることによって、光源は純粋な単色光となるため、前記表示部の色域の最外縁は等色関数で定められるスペクトル軌跡に及ぶ、すなわち、もっとも広い表示色域とすることが可能となり、さらに色再現性を向上させることができる。
【００１９】
ここで、前記３つの光源はそれぞれ半導体レーザ素子である構成としてもよい。
この構成によれば、前記３つの光源が半導体レーザであることから表示部を小型軽量化することが可能となる。
【００２０】
ここで、前記３つの光源はそれぞれＡｌｙＧａｙＩｎ１−ｘ−ｙＮを含む半導体レーザ素子であり、ｘおよびｙは色に応じて異なる構成としてもよい。
【００２１】
この構成によれば、第１表示部は短波長（紫に近い青）から長波長（赤）まですべての光源を同一サイズの半導体レーザで構成することが可能となり、光学系の構成もサイズの異なる光源を用いた場合よりも簡易化され、全体として小型軽量化が可能となる。
【００２２】
ここで、前記第１表示部は、さらに、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号および前記Ｂ信号に従って前記３つの光源の発光を駆動する駆動部を備える構成としてもよい。
【００２３】
この構成によれば、各レーザ出力すなわち表示部の各色はＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に比例した色度を実現することが可能となる。
【００２４】
ここで、前記第１表示部は、さらに、スクリーンと、前記３つの光源により発光されたＲ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光それぞれのレーザビームを前記スクリーン上に走査する走査部とを備える構成としてもよい。
【００２５】
この構成によれば、第１表示部に入力画像情報を読み出し順に二次元に画像として表示することが可能となる。本発明のように表示色域の広い表示装置の光源波長は４００ｎｍから７００ｎｍの広い波長域にわたるため、同一の光学系でこれらの出力光を投射した場合、投射面において色収差による位置ずれから生じる色にじみ、ぼけといった画像劣化が問題となる場合がある。しかしながら、第１表示部においては、各光源の走査方向を色毎に独立に制御可能であるため、このような画像の劣化を伴わない表示が可能となる。
【００２６】
ここで、前記固体撮像素子は、前記複数の画素部からの画素信号の読み出し、および前記第１画像信号の生成を制御する制御部を備え、前記第１表示部内の前記駆動部および前記走査部と、前記変換部は、前記制御部に同期して動作する構成としてもよい。
【００２７】
この構成によれば、固体撮像素子に撮像された画像を実時間で表示することが可能となり、使用者は被写体を実時間で入力画像と同一色域を有する画像を観察しながら、画像入力操作を行うことが可能となる。
【００２８】
ここで、前記走査部は、前記レーザビームを走査するＭＥＭＳミラーを含む構成としてもよい。
【００２９】
この構成によれば、ビーム走査系を小型軽量化するとともに、ビーム走査の高速化、さらには高精度制御を可能とする。
【００３０】
ここで、前記走査部は、前記レーザビームを走査する音響光学素子を含む構成としてもよい。
【００３１】
この構成によれば、ビーム走査系を小型軽量化するとともに、ビーム走査の高速化、さらには高精度制御を可能とする。
【００３２】
ここで、前記走査部は、前記レーザビームを走査する電気光学素子を含む構成としてもよい。
【００３３】
この構成によれば、ビーム走査系を小型軽量化するとともに、ビーム走査の高速化、さらには高精度制御を可能とする。
【００３４】
ここで、前記撮像装置は、さらに、前記第２画像信号に基づいて画像を表示する第２表示部を備える構成としてもよい。
【００３５】
この構成によれば、表示部は多チャネル構成とすることが可能となり、各チャネルに異なる情報を分割して表示することが可能となる。本撮像装置の操作者はこれらの複合情報を取捨選択しながら、より高度な画像入力操作を行うことが可能となる。ここで、複合情報とは、正確な色情報を有する表示画像、フィルタチャネル毎のヒストグラム情報、表示画像内色域情報、表示画像内明度情報等、入力画像の特性を決定するパラメータによって指定可能な情報を指す。
【００３６】
ここで、前記撮像装置は、さらに、前記第２画像信号に基づいて画像を表示する第２表示部を備え、前記３つの光源である半導体レーザ素子は、第１表示部および第２表示部に共有される構成としてもよい。
【００３７】
この構成によれば、第１および第２表示部の少なくとも一つは入力画像情報と同一の広色域で画像表示が可能であり、操作者はより自然な画像をモニタしながら、画像入力操作を行うことが可能となる。
【００３８】
ここで、前記第１表示部は、第１スクリーンを備え、前記第２表示部は、第２スクリーンを備え、前記３つの光源により発光されたＲ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光それぞれのレーザビームを、前記第１スクリーンおよび第２スクリーンの少なくとも一方に走査する走査部とを備える構成としてもよい。
【００３９】
この構成によれば、ビーム走査系を表示装置毎に設けるよりもシステムを簡略化し、小型軽量化することが可能となる。また、操作者は被写体の正確な色情報を第１スクリーンまたは第２スクリーン上で観察しながら、被写体画像を入力することが可能となる。
【発明の効果】
【００４０】
以上のように本発明によれば、表示用の第２画像信号のＳ／Ｎ比劣化を低減することができ、第１表示部における色再現性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の第１の実施形態における撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における表示部の表示可能色域を模式的に示すｘｙ色度図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるデジタル一眼レフカメラの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるスキャナの構成を示すブロック図である。
【図５】本発明におけるＭＥＭＳとして構成された走査部の一構成例を示す図である。
【図６】本発明における音響光学素子として構成された走査部の一構成例を示す図である。
【図７】本発明における電気光学素子として構成された走査部の一構成例を示す図である。
【図８】従来の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
以下、本発明に係る実施の形態について、図面を用いて具体的に説明する。なお、本発明について、以下の実施の形態および添付の図面を用いて説明を行うが、これは例示を目的としており、本発明はこれらに限定されることを意図しない。
【００４３】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る画像撮像装置について図１を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る撮像装置の構成を示すブロック図である。同図の撮像装置１００は、画像入力部１と第１表示部２とを備える。
【００４４】
画像入力部１は、撮像レンズ３、固体撮像素子４、低利得変換部８、駆動制御部１３を備える。固体撮像素子４は、半導体基板４ａと、半導体基板４ａ上に二次元状に形成された複数の受光素子４ｂと、配線層４ｃを含む介在層４ｄと、介在層４ｄ上に形成された複数のカラーフィルタと、複数のマイクロレンズ４ｅとを備える。複数のカラーフィルタは、等色関数をＸＹＺ表色系で構成したＸ色、Ｙ色およびＺ色に対応する複数のＸフィルタ５、複数のＹフィルタ６および複数のＺフィルタ７を含む。このように固体撮像素子４は、ＸＹＺ表色系におけるＸ色、Ｙ色およびＺ色に対応するＸフィルタ５、Ｙフィルタ６およびＺフィルタ７を含む複数のカラーフィルタを有し、前記Ｘ色、前記Ｙ色および前記Ｚ色に対応するＸ信号、Ｙ信号およびＺ信号で表された第１画像信号を生成する。
【００４５】
より具体的には、画像入力部１において、入力画像は撮像レンズ３によって固体撮像素子４上に結像される。固体撮像素子４には受光素子が二次元状に配置され、各受光素子の上には等色関数の線形変換の分光特性を有するＸフィルタ５、Ｙフィルタ６、Ｚフィルタ７のいずれかが形成されており、対応する受光素子からは等色関数の３刺激値に比例する信号（ｘ、ｙ、ｚ）を出力する。ここで、ｘ、ｙ、ｚは正規化された信号、つまり、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１であるものとする。
【００４６】
低利得変換部８は、前記Ｘ信号、前記Ｙ信号およびＺ信号で表された前記第１画像信号を、Ｒ単色光を示すＲ信号、Ｇ単色光を示すＧ信号およびＢ単色光を示すＢ信号で表される第２画像信号に低利得で変換し、第２画像信号を第１表示部２に供給する。ここでいう低利得とは、変換ゲインが２以下であることが望ましい。変換ゲインの平方根に比例してＳ／Ｎ比が劣化するからである。
【００４７】
より具体的には、低利得変換部８は、正規化された前記ｘ信号、前記ｙ信号およびｚ信号に対して第１、第２及び第３変換を施すことにより、前記Ｒ信号、前記Ｇ信号およびＢ信号に変換する。このＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号もまた正規化された信号、つまり、Ｒ＋Ｇ＋Ｂ＝１であるものとする。本実施形態では前記第１、第２及び第３変換のゲインはそれぞれ２以下にしている。前記ｘ信号、前記ｙ信号およびｚ信号が正規化されている場合を説明したが、正規化されていない場合であっても、前記第１、第２及び第３変換のゲインはそれぞれ２以下である。
【００４８】
式１は、ＸＹＺ−ＲＧＢ変換の一般式である。式２は、第１、第２及び第３変換のゲインを示す一般式である。
【００４９】
【数１】
2010245907.tif 000003
【００５０】
【数２】
2010245907.tif 000004
【００５１】
式３は、低利得変換部８による変換の一例を示す。式４〜式６は、式３の変換による第１、第２及び第３変換のゲインＧR、ＧG、ＧBを示す。
【００５２】
【数３】
2010245907.tif 000005
【００５３】
【数４】
2010245907.tif 000006
【００５４】
【数５】
2010245907.tif 000007
【００５５】
【数６】
2010245907.tif 000008
【００５６】
比較例として式７にＸＹＺ−ｓＲＧＢ変換式を示し、式８〜式１０に変換後のｓＲＧＢ信号におけるＲＧＢ各々の信号のゲインＧr、Ｇg、Ｇbを示す。
【００５７】
【数７】
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【００５８】
【数８】
2010245907.tif 000010
【００５９】
【数９】
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【００６０】
【数１０】
2010245907.tif 000012
【００６１】
低利得変換部８における式３に示す変換例では、右辺の行列の係数は全て１．５以下であり、変換後のＲＧＢ各信号もその大きさが高々１．５程度であり、２以下になっている。
【００６２】
これに対して、式７に示したＸＹＺ−ｓＲＧＢ変換では、Ｒ信号のゲインが２以上の３．６２であり、式３のゲインの２倍以上になっている。式３は、式７に比べてＳ／Ｎ比の劣化を改善し、色再現性を向上させていることがわかる。
【００６３】
駆動制御部１３は、固体撮像素子４の撮像動作を駆動するための各種タイミング信号を発生し固体撮像素子４に供給する。
【００６４】
第１表示部２は、ＬＤ部３１０、駆動部９、走査部３１２、走査制部１４、集光レンズ系 ２１、スクリーン２２を備える。
【００６５】
ＬＤ部３１０は、赤色のＲ単色光、緑色のＧ単色光、青色のＢ単色光を発光する３つの光源１０、１１、１２を有する。ここで、Ｒ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光はそれぞれｘｙ色度図の軌跡上の色を含むことが望ましい。
【００６６】
例えば、表示部２の３つの光源は波長が６７０ｎｍのＩｎ0.95Ｇａ0.05Ｎを活性層に用いた赤色半導体レーザ１０、波長が５４０ｎｍのＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ層を活性層に用いた緑色半導体レーザ１１、波長が４５０ｎｍのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎ層を活性層に用いた青色半導体レーザ１２によって構成されている。これらの光源は単色光を出力するため、ＸＹ色度座標系においては等色関数のスペクトル軌跡上に位置する。従って、人間が視覚可能な色域のほぼ全域を表示可能である。この様子を図２に示す。
【００６７】
図２は各種表示装置の色域をｘｙ色度図上に表したものである。同図においてレーザ光源１０、１１、１２の赤単色光、緑単色光、青単色光に対応する色度座標は点２０１、２０２、２０３に対応する。図において斜線で示したこれら３点で形成される三角形の内部がこれら３光源で表示可能な色域を表す。一方、その僅かに外側に示した曲線２０４は等色関数のスペクトル軌跡を表し、これと直線２０５で示した閉曲線で示した領域は人が知覚可能な全色域を表す。また、比較例として、同図の破線の三角形はｓＲＧＢの色域を示す。ｓＲＧＢと比べて、上記のＲ単色光、Ｇ単色光、Ｂ単色光を用いることにより第１表示部２の色域が格段と広いことがわかる。
【００６８】
駆動部９は、低利得変換部８によって出力された３つの信号を増幅し、上記レーザ光源１０、１１、１２のドライブ信号を生成する。
【００６９】
走査部３１２は、各レーザ光源からの出力光ビームを、各々のレーザ光源に対応する水平方向ビーム走査器１５、１６、１７および垂直方向ビーム走査器１８、１９、２０によって方向制御し、集光レンズ系２１を介して、スクリーン２２上に同一点として投影する。
【００７０】
走査制御部１４は、走査部３１２による水平走査および垂直走査のタイミングを示す水平走査信号Ｈおよび垂直走査信号Ｖを、固体撮像素子４の駆動制御部１３で生成されるタイミング信号と同期して生成する。これによって、集光スポットの位置を、固体撮像素子４の出力画素の位置の変化、すなわち、信号の出力順に従い一定の時間遅れを伴って、順次移動することが可能となる。このようにして、固体撮像素子４の各画素出力に対応した二次元光情報すなわち画像をスクリーン２２上に表示することが可能となり、かつ、表示色域は撮像素子４の等色関数フィルタの被覆する色域とほぼ同等である。ここでは３つの光源を用いて、人の視覚色域を近似的にほぼ全域被覆する表示色域を形成したが、より、正確にかつより広い色域を被覆するためにレーザ光源の数をさらに増やすことは可能であるが、本３光源で被覆される色域とされない領域に属する色間の人間の色覚における色差は非常に小さい。
【００７１】
以上説明してきたように本実施形態における撮像装置によれば、等色関数カラーフィルタを搭載した固体撮像装置を用いた画像入力装置に該固体撮像装置と同等の色域再現が可能な小型表示装置を搭載する手段と、結果としての該画像入力装置の構成、および該画像入力装置の操作者が画像入力、撮像操作を行う前に色再現性の優れた被写体情報をリアルタイムで表示することが可能になる。
【００７２】
また、第１表示部２は、少なくとも３種類の単色光光源の光の加減により画像を形成する。このような多色光源強度の加法混色により画像を形成することによって、表示部の表示可能色域は通常のＲＧＢの色域よりも広くとることが可能となる。さらに、該光源が単色光源であることから、たとえば、有限の帯域幅の透過光を光源した場合に比して、色域の最外縁を等色関数で定められるスペクトル軌跡により近づける。すなわち人の視感度色域により近づけることが可能となり、色再現性を向上させることができる。
【００７３】
前記単色光光源がレーザであることによって、光源は純粋な単色光となるため、前記表示部の色域の最外縁は等色関数で定められるスペクトル軌跡に及ぶ、すなわち、もっとも広い表示色域とすることが可能となり、さらに色再現性を向上させることができる。
【００７４】
さらに３つのレーザ光源１０、１１、１２が半導体レーザであることから第１表示部を小型軽量化に適している。
【００７５】
本実施形態の撮像装置によって、被写体の色域情報を失わずにほぼ実時間で入力画像を表示する画像入力装置を実現することが可能となった。
【００７６】
なお、第１表示部と第２表示部は択一的に表示される例を説明したが、２つの表示部を同時に表示する構成としてもよい。２つの表示部を同時に表示する場合、走査部３１２を時分割で切り換えるようにしてもよい。この場合、各表示部のフレームレートを例えば半分に低下させてもよい。また、２つの表示部に同時に表示する構成として、ＬＤ部３１０のレーザ光を２つに分割し、分割したレーザ光に対応する２つの走査部３１２を備える構成としてもよい。
【００７７】
さらに、各表示部に異なる複合情報を分割して表示してもよい。ここで、複合情報とは、正確な色情報を有する表示画像、フィルタチャネル毎のヒストグラム情報、表示画像内色域情報、表示画像内明度情報等、入力画像の特性を決定するパラメータによって指定可能な情報を指す。本撮像装置の操作者はこれらの複合情報を取捨選択しながら、より高度な画像入力操作を行うことが可能となる。
【００７８】
また、上記の複合情報は、２つの表示装置を択一的に表示する場合には、１つの表示装置に、重畳表示させてもよい。
【００７９】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態における撮像装置１００をデジタル一眼レフカメラに適用し、２つの表示部を備える例について説明する。
【００８０】
図３は本発明の第２の実施形態であるデジタル一眼カメラの構成を示すブロック図である。同図のデジタル一眼レフカメラは、レンズマウント３０２、撮像装置１００、第２表示部３１６を備える。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略し、以下異なる点を中心に説明する。図１の集光レンズ系２１は、図３では省略してある。
【００８１】
レンズマウント３０２は、光学ズーム機能等を有する撮像光学系３０３を含み、撮像装置１００内の固体撮像素子４の受光面に集光する。
【００８２】
撮像装置１００は、固体撮像素子４、ＬＤ部３１０、走査部３１２ａ、信号処理部、３０８スクリーン２２を備え、図１と同じ機能であるが簡略化して図示している。
【００８３】
信号処理部３０８は、図１の低利得変換部８、駆動制御部１３、駆動部９および走査制部１４の全機能を含む。
【００８４】
走査部３１２ａは、図１の走査部３１２と同様の機能に加えて、第２表示部３１６内のスクリーン３１５上にも３つのレーザ光を走査可能な点が異なっている。すなわち、走査部３１２ａは、スクリーン２２とスクリーン３１５のうち一方に選択的にレーザ光を反射する機能が追加されている。
【００８５】
第２表示部３１６は、スクリーン３１５と結像光学系３１７とを備え、いわゆるファインダーとして機能する。
【００８６】
被写体の光情報３０１はレンズマウント３０２に装備された撮像光学系３０３によって、固体撮像素子４の受光面に撮像される。固体撮像素子４は、第１の実施形態と同様に等色関数の３刺激値に比例する信号（ｘ，ｙ，ｚ）を出力する。
【００８７】
次段の信号処理装置３０８において、固体撮像素子４の出力信号を後段の表示部の３光源（ＬＤ部３１０内の３光源）を表色系の３原色とする座標系の座標値に変換する。ここで、表示部の３つの光源は波長が６７０ｎｍのＩｎ0.95Ｇａ0.05Ｎを活性層に用いた赤色半導体レーザ、波長が５４０ｎｍのＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ層を活性層に用いた緑色半導体レーザ、波長が４５０ｎｍのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎ層を活性層に用いた青色半導体レーザによって構成されている。図において、これら３つのレーザをまとめてＬＤ部３１０として記載している。以降これら３光源のビーム出力と操作に関わる線は３チャネル分であるものとする。これらの光源は単色光を出力するため、ｘｙ色度図の座標系においては等色関数のスペクトル軌跡上に位置する。従って、人間が視覚可能な色域のほぼ全域を表示可能である。これらのレーザ３１０は前記信号処理装置３０８からの駆動信号３０９によって各々独立に駆動される。ここで駆動信号３０９も、レーザ光源の数（ここでは３）だけ独立の複数チャネルを含むものである。
【００８８】
各レーザからの出力ビームは集光レンズ３１１を介して、走査部３１２に入射され、スクリーン２２上またはスクリーン３１５上に同一スポットとして集光される。走査部３１２ａは信号処理装置３０８の第二の出力であるビーム走査制御信号３１３によって制御される。ビーム走査装置３１２ａは、例えば、凹面鏡を小型モータに搭載した構成であり、スクリーン２２とスクリーン３１５の表示切替を可能とするために広角の回転角を有するとともにビームの集光位置を高精度で決める微小角度の変位が可能である。スクリーン２２に表示された画像はスクリーン２２を透過する光情報を画像としてモニタ表示する。第２表示部３１６内部に設置されたスクリーン３１５に表示された画像は結像光学系３１７によって眼球に結像された像として高精細画像のモニタ表示を可能とする。
【００８９】
このような構成によって、スクリーン２２、３１５には固体撮像素子４への入力画像と同等の色域を有する画像の表示が可能となり、本実施形態のカメラの操作者は自分で知覚する被写体の色域と同等の色域を有する自然な画像をモニタしながら、撮像操作を行うことが可能である。
【００９０】
また、２つスクリーン２２、スクリーン３１５とで、ＬＤ部３１０および走査部３１２を共用するので、ビーム走査系を表示部毎に設けるよりもシステムを簡略化し、小型軽量化することが可能となる。
【００９１】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態における撮像装置１００をスキャナに適用する例について説明する。
【００９２】
図４は、本実施形態に係るスキャナの構成を示すブロック図である。同図のスキャナは、画像入力部１ａと画像メモリ４０９と画像表示部２ａとを備える。第１の実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略し、以下異なる点を中心に説明する。
【００９３】
画像入力部１ａは、光源４０１、反射ミラー４０２、結像レンズ４０３、固体撮像素子４、信号処理部４０８を備える。表示部２ａは、ＬＤ部３１０、集光レンズ３１１、走査部３１２、レーザドライバ４１０、スクリーン２２を備える。
【００９４】
信号処理部４０８は、図１の低利得変換部８および駆動制御部１３と同じ機能を有する。
【００９５】
レーザドライバ４１０は、図１の駆動部９および走査制部１４と同じ機能を有する。
集光レンズ３１１は、図１の集光レンズ系２１の代わりに、ＬＤ部３１０と走査部３１２間に追加されている。
【００９６】
紙４１６の片面に印刷されている画像情報は、印刷面を光源４０１によって照射され、その反射画像として反射ミラー４０２、結像レンズ４０３を介して固体撮像素子４上に結像される。固体撮像素子４は等色関数の３刺激値に比例する信号（ｘ，ｙ，ｚ）を出力する。信号処理装置４０８において、固体撮像素子４の出力信号を後段の表示部の３光源（ＬＤ部３１０内の３光源）を表色系の３原色とする座標系の座標値に変換する。ここで、３つの光源は波長が６７０ｎｍのＩｎ0.95Ｇａ0.05Ｎを活性層に用いた赤色半導体レーザ、波長が５４０ｎｍのＩｎ0.6Ｇａ0.4Ｎ層を活性層に用いた緑色半導体レーザ、波長が４５０ｎｍのＩｎ0.25Ｇａ0.75Ｎ層を活性層に用いた青色半導体レーザによって構成されている。図においては、これら３つをまとめてＬＤ部３１０と表している。以降、これら３光源に関わる信号線はすべて３チャネル分の総称であることとする。これらの光源は単色光を出力するため、ＸＹ色度座標系においては等色関数のスペクトル軌跡上に位置する。従って、人間が視覚可能な色域のほぼ全域を表示可能である。
【００９７】
信号処理装置４０８の出力値は一旦画像メモリ４０９に保存される。レーザドライバ４１０は画像メモリ４０９から各画素に対応する３刺激値出力を読み出し、これに比例した電流を対応するＬＤ部３１０に注入する。
【００９８】
各レーザ光源からの出力ビームは集光レンズ３１１を介して、走査部３１２に入射され、スクリーン２２上に同一スポットとして集光される。走査装置３１２は信号処理装置４０８の第二の出力であるビームスキャン制御信号によって制御される。走査部３１２はＡＯ変調器を高精度モータに搭載した構成であり、スクリーン２２上のビームの集光位置を高精度で決める微小角度の変位が可能である（ＡＯ変調器については後述する。）。
【００９９】
このような構成によって、スクリーン２２には固体撮像素子４への入力画像と同等の色域を有する画像の表示が可能となり、本実施形態のスキャナの操作者は自分で知覚する被写体の色域と同等の色域を有する画面をモニタしながら、スキャナ操作を行うことが可能である。特に本実施形態においては３刺激値情報を一旦メモリ４０９に格納するので、非同期モニタ（プレビューあるいはスチル等）が可能となる。
【０１００】
（変形例）
なお、上記各実施形態においては、走査部３１２は、小型モータと、その軸に取り付けたミラーとを含むガルバノミラー構成あるいはポリゴンミラー構成とすることができるが、このような微小変位機構を実現するためにＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）を用いて構成してもよい。ここで、ＭＥＭＳとは、一般的に、機械要素部品、センサー、アクチュエータ、電子回路を一つのシリコン基板、ガラス基板、有機材料などの上に集積化したデバイスをいう。
【０１０１】
図５は、ＭＥＭＳとして構成された走査部３１２の一例を示す図である。同図において、Ｓｉ基板５０１をエッチング処理により、表面を鏡面処理したＳｉ微小平板５０２が支柱５０３上に形成され、微小平板５０２の裏側前記支柱以外の部分に中空構造を有する構造とその外周に直交２方向に正負の電極対（５０４Ａ、５０４Ｂ）、（５０６Ａ、５０６Ｂ）を形成する。これら電極に給電線（５０５Ａ、５０５Ｂ）および（５０７Ａ、５０７Ｂ）によって電圧を各々印加することにより、電極と微小平板５０２の間に静電気力が印加され、微小平板５０２の傾きをＸ軸方向、Ｙ軸方向に変化させることが可能となる。これにより、走査部３１２をＭＥＭＳとして構成することができる。
【０１０２】
特に第２の実施例においては、スクリーン２２と３１５のなす角度が広いため、ＭＥＭＳデバイス自体をさらに小型ロータに搭載することも有効である。
【０１０３】
さらに、上記各実施形態において走査部３１２を音響光学素子（Acousto-Optics素子）を用いて構成してもよい。図６は、音響光学素子として構成された走査部３１２の一例を示す図である。図６に示すように音響光学素子６０１をモータ６０２に取り付けられたロータ６０３上に配置し、図中Ｘ方向の走査はモータの回転角Ωによって制御し、Ｙ方向の走査は音響光学素子６０１の電極６０４に与える電圧を調整することで、入射ビーム６０５の回折ビーム６０６の回折方向を変化させることで二次元の走査が可能となる。また、第２の実施例に適用する場合、図において音響光学装置からの出力光は０次の透過光６０７と１次の回折光６０６があるので、その各々をスクリーン３１４、３１５に投射することが可能となる。
【０１０４】
さらに、上記各実施形態において走査部３１２を電気光学素子（ＥＯ素子）を用いて構成してもよい。図７は、電気光学素子として構成された走査部３１２の一例を示す図である。図７に示すように電気光学装置７０１をモータ７０２に取り付けられたロータ７０３上に配置し、図中Ｘ方向の走査はモータの回転角Ωによって制御し、Ｙ方向の走査は電気光学素子７０１の内部電界発生用電極７０４に与える電圧を調整することで、入射ビーム７０５に対して出射ビーム７０６の偏向方向を変化させることで二次元の走査が可能となる。
【０１０５】
なお、上記実施形態では、第１表示部として、レーザ光源１０、１１、１２の３つの光源を有する構成を開示したが、３つ以上の光源を用いてもよい。すなわち、第１表示部は、少なくとも赤色のＲ単色光、緑色のＧ単色光および青色のＢ単色光を発光する３つの種類の光源を有し、前記３つ以上の光源を用いて画像を表示する構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、カラー画像撮像装置、およびカラー画像入力装置は、デジタルカメラ、スキャナなどに利用可能であり、これらの機器の小型化と撮像画像の画質向上特に広色域情報の保存と再現を可能とする。
【符号の説明】
【０１０７】
１、１ａ  画像入力部
２  第１表示部
２ａ  画像表示部
３  撮像レンズ
４  固体撮像素子
５  Ｘフィルタ
６  Ｙフィルタ
７  Ｚフィルタ
８  低利得変換部
９  駆動部
１０、１１、１２  レーザ光源
１３  駆動制御部
１４  走査制御部
１５、１６、１７  水平方向ビーム走査器
１８、１９、２０  垂直方向ビーム走査器
２１  集光レンズ系
２２  スクリーン
１００  撮像装置
２０１、２０２、２０３  色度座標点
２０４  等色関数スペクトル軌跡
２０５  直線
３０１  被写体光情報
３０２  レンズマウント
３０３  撮像光学系
３０８  信号処理装置
３０９  駆動信号
３１０  ＬＤ部
３１１  集光レンズ
３１２  走査部
３１３  ビーム走査制御信号
３１５  スクリーン
３１６  第２表示部
３１７  結像光学系
４０１  光源
４０２  反射ミラー
４０３  結像レンズ
４０８  信号処理部
４０９  画像メモリ
４１６  紙
５０１  Ｓｉ基板
５０２  微小平板
５０３  支柱
５０４Ａ、５０４Ｂ  電極対
５０５Ａ、５０５Ｂ、５０７Ａ、５０７Ｂ  給電線
５０６Ａ、５０６Ｂ  電極対
６０１  音響光学素子
６０２  モータ
６０３  ロータ
６０４  電極
６０５  入射ビーム
６０６  回折ビーム
６０７  ０次回折ビーム
７０１  電気光学素子
７０２  モータ
７０３  ロータ
７０４  電極
７０５  入射ビーム
７０６  回折ビーム
７０７  ０次回折ビーム
８００  デジタルカメラ
８０１  固体撮像素子
８０２  ＤＳＰ
８０３  モニタ
【図１】
2010245907.tif 000013
【図２】
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【図３】
2010245907.tif 000015
【図４】
2010245907.tif 000016
【図８】
2010245907.tif 000017
【図５】
2010245907.tif 000018
【図６】
2010245907.tif 000019
【図７】
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