(57)【要約】画像記録装置において画像センサ（６）をスペクトル統合校正するための本発明に基づく方法は、複数の所定の光スペクトルにより、好ましくは単色光源により、画像センサ（６）を照射することに基づいている。該方法は、複数の所定の光スペクトルを供給するための内蔵式装置からなる画像記録装置（１）を提供すること、および複数の所定の光スペクトルにより画像センサ（６）を照射することからなる。本発明に基づく画像記録装置（１）は、画像センサ（６）と、画像センサ（６）のスペクトル校正のために使用される複数の所定の光スペクトルを供給する装置とからなる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置（１，１１）において画像センサ（６）をスペクトル校正するために、前記画像センサ（６）を複数の所定の光スペクトルにより照射する方法において、
複数の所定の光スペクトルを提供するための内蔵式装置を備えた撮像装置（１，１１）を提供する工程と、
前記装置の複数の所定の光スペクトルにより画像センサ（６）を照射する工程と、
を備えた方法。
【請求項２】
所定の光スペクトルにより照射された画像センサ（６）の測定値を読み取る工程と、
所定の目標値と測定値を比較する工程と、
測定値と目標値との比較に基づいて補正値を算出する工程と、
をさらに備えた請求項１記載の方法。
【請求項３】
撮像装置（１，１１）により撮影された画像の原データに補正値を付加する工程をさらに含むこと前記各請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
前記補正値を撮像装置（１，１１）により撮影された画像に適用して、それを作業色空間に変換する工程と、
前記画像を出力する工程と、をさらに含むことを特徴とする、前記各請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
白色点を確定する工程をさらに含むことを特徴とする、前記各請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
画像センサ（６）を備えた撮像装置（１，１１）であって、
画像センサ（６）を照射することができる複数の所定の光スペクトルを画像センサ（６）のスペクトル校正のために提供する装置を含むことを特徴とする、
撮像装置（１，１１）。
【請求項７】
前記装置が基本色である赤色、緑色および青色に対応する少なくとも３つの基本的に単色の光スペクトルを提供することを特徴とする、請求項６に記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項８】
複数の光スペクトルが画像センサ（６）への衝突時に少なくとも部分的に重なり合い、移行領域において混合するようにして、前記装置が画像センサ（６）に対して配置されることを特徴とする、請求項６または７に記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項９】
前記装置は複数の光源（３，４，５，１２，１４）からなり、該光源の各々が複数の光スペクトルの内のいずれかの光スペクトルを生成することを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項１０】
前記装置は基本的に白色光スペクトルを生成する光源（１４）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項１１】
光が少なくとも１つのレンズおよび／または少なくとも１つの鏡（７）によって前記装置からセンサへ投射されることを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項１２】
前記装置は撮像装置のケーシング内に配置されることを特徴とする、請求項６〜１１のいずれかに記載の撮像装置（１，１１）。
【請求項１３】
撮像装置（１）は写真カメラまたはビデオカメラであることを特徴とする、請求項６〜１２のいずれかに記載の撮像装置（１）。
【請求項１４】
撮像装置（１）はミラーボックスを備えた反射鏡カメラであること、さらに、前記装置はミラーボックス内に配置されることを特徴とする、請求項６〜１３のいずれかに記載の撮像装置（１）。
【請求項１５】
撮像装置（１１）は見本をライン状に走査するスキャナであることを特徴とする、請求項６〜１３のいずれかに記載の撮像装置（１１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置において画像センサをスペクトル校正するための方法に関する。具体的には、本発明は複数の所定の光スペクトルにより画像センサを照射する方法に関する。本発明は、さらに画像センサを備えた撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディジタル写真、ビデオ撮影または画像スキャニングでは、フォトダイオードなどの光電感知スイッチ回路によりアナログデータが生成され、続いて該データはＡＤ（アナログ／ディジタル）変換器によりディジタル値に変換される。白黒写真では、光度値は全体的な共通スペクトルにより測定される。カラー写真では、例えば種々の感光性を有するスイッチ回路などの特定の手段により、種々の測定スペクトルが得られる。その際に、各色が１の測定スペクトルに対応する。種々の測定スペクトルの測定値から、１組の色データが得られる。その際にディジタル写真、ビデオ撮影および画像スキャニングにおいて使用されるのが、いわゆるＲＧＢ（赤−緑−青）方式である。該方式では、使用されるセンサのすべての検出可能な色値が基本色である赤−緑−青の加算として表されるため、所定の色域つまり色範囲にあるすべての色が定義できる。
【０００３】
種々のディジタル入力装置の個別の光電感知スイッチ回路の異なる特性曲線のゆえに、また周囲の照明に応じて、これらの装置において常用されるＲＧＢ方式では、同じ対象物に対して異なる色値が生じる。但し、以後の処理では、劣化していない色を獲得しなければならない。したがって、カメラおよびスキャナの校正が不可欠となる。
【０００４】
従来の方法では、校正見本または校正対象物がカメラまたはスキャナにより検出され、得られた画像が基準値と比較され、それにより以後の色補正された画像を生成する補正値が算定される。後者は、例えば公知のＩＣＣ（国際カラーコンソーシアム）プロファイルにより実施できる。
【０００５】
校正対象物の多くは印刷工程または色素の手動塗布によって印画紙上に形成される、つまり色素の混合により担体材料上で減法的に作用する。したがって、最大密度つまり色域とも呼ばれる色範囲は使用される色素により、また最大明度も担体材料により限定される。そのため、これらの対象物は反射性とも呼ばれる。但し、撮像すべき見本または光景が対象物の色域よりも大きいならば、この対象物は使用された色を断片的にしか表示できない。さらに、対象物の色は主要照明の光源により常に白色点依存的でありかつメタメリー現象の対象であるため、類似的発光体つまり類似光源の場合には、別の色素を有するが色測定値が等しい別の材料の色特性が必ずしも表示されない。
【０００６】
２００４年１２月に、ＨＰ社の開発として放射光つまり着色光を発する対象物が紹介されたが、それは第１２回カラーイメージング会議における「イメージャー・キャリブレーション用放射チャート」、ジェフリーＭ．ディカルロ等：カラーサイエンス・アンド・エンジニアリング・システムズ、テクノロジーズ、アプリケーションズ、スコッツデール、ＡＺ；２００４年１１月９日、２９５−３０１ページ、ＩＳＢＮ／ＩＳＳＮ：０−８９２０８−２５４−２に掲載されている。それを利用することにより、撮像装置のスペクトル挙動を把握し、得られた補正値によりスペクトル校正を行うことができる。したがって、ＩＣＣプロファイル方式における主要問題の１つである、使用された照明の白色点を以後の処理のために定義しなければならないことが回避できる。絶対値を持つ光色のみが測定および校正されるため、メタメリー問題も解消される。この公知の放射性対象物は光学的構造において、グレターク・マクベートにより監視ターゲットとして開発されたいわゆるカラーチェッカーに類似している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
当該放射性対象物の欠点として特に挙げられるのは、発せられた光色が過剰照明されない、あるいは劣化しない程度まで対象物を囲む照明が暗い場合にのみ、その使用が可能であるということである。しかも、特にディジタル式反射鏡カメラでは、交換レンズ系による色劣化が惹起され得る。さらに、対象物面上の反射または分散光作用により、測定値精度が低下し得る。その他の問題点として挙げられるのは、発光する光源が電圧変動により別の色値を生成することである。混合色および灰色値の生成および測定には、一般に最高精度の高価なスペクトル測定装置が必要とされる。さらに、公知の対象物は稼動中に常時その色の特性についてチェックしなければならないが、研究目的における使用以外では日常的にあまり実用的でない。しかも、公知の対象物が取り扱い時に汚染され、機械的に摩耗し、あるいは損耗するリスクもある。
【０００８】
本発明の目的は、撮像装置における画像センサをスペクトル校正するための改良方法を提供することである。さらに本発明の目的は、画像センサを備えた改良された撮像装置を提供することである。特に本発明の目的は、上記の従来技術の１または複数の欠点を解消することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の目的は、特許請求の範囲の第１項の特徴を備えた撮像装置における画像センサのスペクトル校正方法により達成される。その際に本発明を構成する概念は、公知のスペクトル校正方法の長所を維持しつつ、それらの短所を解消することにある。所定の光スペクトルの提供装置を撮像装置に組み込むことにより、校正が外的要因、とりわけ分散光、反射、過大な周辺明度、レンズ欠陥および／または電圧変動などによりそれ程影響されない、あるいは基本的に阻害されないという本発明の長所が達成できる。
【００１０】
本発明の目的は、さらに特許請求の範囲の第６項に基づく画像センサを備えた撮像装置により達成される。撮像装置自体が画像センサのスペクトル校正装置を包括することにより、校正が外的要因、とりわけ分散光、反射、過大な周辺明度、レンズ欠陥および／または電圧変動などから遮蔽されるという本発明の長所が達成できる。本発明により、校正のために外部の反射性または放射性対象物を必要としないことが達成できる。本発明が特に適合しているのは、例えば携帯式写真カメラおよびビデオカメラなどの携帯式撮像装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に基づく方法の好適な形態において、所定の光スペクトルにより照射された画像センサの測定値が出力され、場合によっては画像として保存され、所定の目標値と比較され、続いて測定値と目標値との比較に基づいて補正値が算定される。特に好適なのは、補正値をまとめて１または複数の補正表が作成されることである。これらの補正値により、以後の画像が外的な光要因、光学システムによる誤差、あるいはその他の変動などに影響されることなく、線形化および／または校正できることは、本発明の達成可能な長所である。
【００１２】
校正は好適には照射が実施され、また補正値が読み出される間だけ継続されるため、これを秒速的および全自動でかつユーザ要求に基づいて行うことが達成可能である。本発明の第１の実施形態では、撮像装置は最高度の品質を達成するために規則的な時間間隔で、あるいは画像が所定数に到達した後に、必ず校正が行われる。第２の実施形態では、校正は撮像装置の起動後に必ず行われる。第３の実施形態では、校正は新規の撮影または撮影シリーズを始める前に行われる。これらの３つの実施形態を組み合わせることも可能である。
【００１３】
本発明の一実施形態では、校正に必要な諸計算がソフトウェアを用いて撮像装置内で行われる。別の実施形態では、諸計算は外部コンピュータにより行われる。撮像装置において校正の一部を、また他の部分を撮像装置外で行うことも可能である。撮像装置において使用されるコンピュータが例えばプロ仕様カメラの膨大な画像データを生成するために十分でない場合も、校正が実施できることは前記の後半２つの実施形態の達成可能な長所である。
【００１４】
本発明の一実施形態において、補正値は画像データセットに付加される。原データは好適には、この実施形態では変更されない。特に好ましい第１の実施形態では、補正値はＩＣＣプロファイルとして取り扱われる。特に好ましい第２の実施形態では、得られた補正値は撮像装置により撮影された画像の原データ、いわゆる原データセットに対して、特に好適にはＥＸＩＦタグとして付加される。特に好ましい第３の実施形態では、補正値はＸＭＬ（拡張マークアップ言語）データとして画像データセットに付加される。変更形態としては、補正値はメーカ仕様としてそれぞれの原データセットに組み込むこともできる。本発明の別の実施形態では、補正値を撮像装置により撮影された画像に適用して、それを所定の作業色空間に変換することができる。特に有利なのは、変換された画像がさらに撮像装置により、好適にはＴＩＦまたはＪＰＧフォーマットで出力されることである。前記の諸方法を互いに組み合わせることも可能である。
【００１５】
写真撮影時の作業過程において校正により最適の色精度を達成するために何らの対象物を用いる必要のないことは、本発明の達成可能な長所である。特に有利なのは、校正が全自動で行われることである。撮像装置を通常使用する際に、ユーザが校正および／またはその使用を意識しないことは、本発明の達成可能な長所である。
【００１６】
本発明の好適な実施形態において、撮影された光景の白色点が公知または今後に公知となる方法により全自動で確定される。有利には、例えば原データ形式の色情報がすべての処理段階において使用できる。白色点が以後の時点で変更できることは、本発明のこの実施形態の達成可能な長所である。
【００１７】
好適な実施形態において、本発明はウィンドウズ・カラーシステム（ＷＣＳ）モデル、つまりマイクロソフト社が将来のウィンドウズビスタ・コンピュータ・オペレーションシステムのコンポーネントとして紹介し、またユーザ・コントロールなしに最適の色精度を達成するために全自動ワークフローを駆使するモデルと、共用できる。このＷＣＳにより、特にセンサ固有情報をワークフローに導入し、以後の処理において自動化に利用することができる。本発明のこの実施形態により、ウィンドウズ・オペレーションシステム環境における自動化の促進および高い色精度が達成可能である。
【００１８】
本発明に基づく撮像装置の好適な実施形態において、画像センサは光電感知スイッチ回路、例えばフォトダイオードを具備する。特に好適な画像センサは、二次元ＣＣＤフィールドまたはＣＣＤラインである。好適な画像センサは、光電感知スイッチ回路のアナログ測定値をディジタル値に変換するためのＡＤ変換器を具備する。
【００１９】
スペクトルは、有利にはそれぞれ基本的に単色である。本装置は、有利には３種類の光スペクトルを提供する。特に有利なのは、スペクトルが基本色の赤色、緑色および青色に対応することである。
【００２０】
純粋なスペクトル校正および線形化が実施できることは、本発明の達成可能な長所である。有利には、スペクトルは画像センサに対して直接的に投射される。本発明の好適な実施形態において、光スペクトルの大半が画像センサへの衝突時に部分的に重なり合って、重複領域において混合するように、本装置は画像センサに対して配置される。特に有利なのは、それぞれ基本的に単色の赤、緑および青のスペクトルが重なることである。それにより、任意の色段階を所望の強さで生成することが達成可能である。とりわけ、混合色である黄色、シアン、マゼンタ、あらゆる可能な中間値および白色が、本発明により生成できる。好適な実施形態においては、色経過およびそれらの均一性が表示および吟味可能であるように、スペクトルが重なり合う。単色光源の所定の作用およびスペクトル領域の選択によるこれらの光色の生成された色域が読み取るべきセンサの色域よりはるかに大きいことは、本発明の達成可能な長所である。
【００２１】
好ましくは、これらの光スペクトルは反射により生成されない。画像センサをスペクトル校正するための好適な装置は、それぞれが光スペクトルを生成する複数の光源を具備する。光源として有利に使用されるのは、基本色の赤色、緑色および青色における単色エミッタである。好適なエミッタとして挙げられるのは、発光ダイオード（ＬＥＤ），ダイオードレーザまたは小型レーザ、特に同調型レーザ、ならびに今後に使用可能となり得るあらゆる光源である。画像センサとして二次元センサアレイが対象となる場合には、本装置は有利には少なくとも３つの光源を具備する。一次元センサラインの場合には、本装置は好ましくは少なくとも５つの光源を具備する。
【００２２】
好適な実施形態において、本装置は基本的に単色の赤色、緑色および青色の光源に加えて、基本的に白色の光スペクトル、好適には白色の広帯域ＬＥＤを生成する1つの光源を具備する。
【００２３】
本発明の好適な実施形態において、光はレンズおよび／またはミラーにより本装置からセンサへ投射される。例えば、ＤＬＰ（ディジタル式光処理）技術から公知であるマイクロレンズおよび／またはマイクロミラーなどが使用できる。本発明の別の実施形態では、画像制御機構を備えたレーザが用いられる。
【００２４】
画像センサのスペクトル校正のための本発明に基づく装置は、好適には対象物の後方で画像センサの直前に配置される。本発明の一実施形態において、撮像装置はディジタル式写真カメラまたはビデオカメラ、特に好適には反射鏡カメラとされる。この場合には、色源は好適にはミラーボックス内に配置される。光源のそれぞれの配置および個数は、多くのカメラにおいて主鏡下部に固定された補助鏡により作動する自動焦点合わせシステムの位置決めにも左右される。複数の角度からの投射も可能である。
【００２５】
本発明の別の実施形態において、撮像装置は見本を線状走査するスキャナとされる。画像センサは、画像をその縦軸（主走査方向）に沿って分解するセンサ列を具備する。このセンサ列は、好適にはステップモータによりサブスキャニング方向に移動して、画像を線状走査する。有利には、５個以上の光源、特に光ダイオードが、スキャナにおいて常用される白色整合に加えて、あるいはその代わりにスペクトル校正が行われるように、センサ列下部に配置される。本発明の好適な実施形態において、光ダイオードはハウジング内に、また別の好適な実施形態ではスキャナの見本カバー内に配置される。
【００２６】
スペクトル校正のための本発明に基づく装置を高価なディジタル式写真カメラ、ビデオカメラまたはスキャナに組み込むための追加費用が、当初の少ない個数の場合でも数ユーロに収まることは、本発明の達成可能な長所である。さらに大量生産の場合には、そのようなエミッタユニットを予備生産方式により数ユーロセントのコストで製造することが可能となる。
【００２７】
好適には、センサのサイズ、形式または所望の品質レベルなどの撮像装置の特殊条件に適合したエミッタ装置一式として高精度を備えた装置が製造および予備校正される。ＬＥＤの使用については、ＣＩＥおよびＩＳＯの厳密な規格および測定規則が存在するため、既存の測定装置仕様書に基づく校正が実施できることは、本発明の達成可能な長所である。それに加えて、このエミッタ装置は実際上ほぼ無制限の耐久寿命が達成できる。なぜならば、例えばＬＥＤは６０，０００時間から１００，０００時間までの連続光において支障なく均等に機能できるからである。
【００２８】
使用される画像センサの個別校正により、通常では一定の品質仕様書の規定外となるようなセンサも使用できるため、ディジタル式写真カメラ、ビデオカメラまたはスキャナの製造コストが低減されることは、本発明の達成可能な長所である。したがって、校正センサが稼動すれば、直ちにこの点に関する最終検査を省略すること、またカメラあるいはスキャナを最適の品質値に調整することが可能となる。
【実施例】
【００２９】
図１ａおよび図１ｂに示された本発明に基づく撮像装置１の実施例は、カメラ・ケーシングおよび対物レンズソケット２を備えた反射鏡カメラである。カメラ・ケーシング内に配置された光源としての赤色、緑色および青色ＬＥＤ３，４，５は、それらの光を左右両側から、または右側のみから直接的に画像センサ６へ投射する。円対称形の光円錐体は、側面投影のゆえに基本的に楕円形の色面Ｒ，Ｇ，Ｂを画像センサ６の表面に生成する。さらに、個別の光源３，４，５の光円錐体は部分的に重なり合って、画像センサ６上のいくつかの領域で混合色を生成する。
【００３０】
図２に示された実施例も、反射鏡カメラである。カメラは通常の可動式鏡７を備えており、それは対物レンズシステム８から入る光をペンタプリズム９へ送るが、光はそこからファインダ１０に到達する。図２の構成において、ＬＥＤ３，４，５は下方から可動式鏡鏡７の被覆裏面を経てその光を画像センサ６の中央に垂直に投射する。したがって、光斑は円形である。光円錐体の重複領域には、やはり混合色が生じる。図３に示された実施例において、赤色、緑色および青色ＬＥＤはそれらの光を斜めに可動式鏡７の下方からほぼ垂直に画像センサ６へ投射する。したがって、光斑Ｒ，Ｇ，Ｂは同一サイズのほぼ円形となる。
【００３１】
図４の実施例は、赤色３、緑色４および青色５，１２の４個のＬＥＤがセンサ列１３に面して配置されている上面視（俯瞰）スキャナ１１を示している。さらに、白色ＬＥＤ１４が設けられている。これらの機構は、原稿台１５上方のスキャナ・ケーシング、すなわち通常スキャナでは白色整合用装置が常置される場所にある。
【００３２】
図５および図６から見て取れるように、図１から図３の実施例における個別ＬＥＤ３，４，５の光円錐体が重なり合っており、その際に該円錐体の縁は鮮明ではなく、それぞれの光度が移行領域においてほぼゼロまで低下する。それにより、重複領域１６，１７，１８，１９では、重複領域１６におけるシアン、重複領域１７におけるマゼンタ，重複領域１８における黄色，および重複領域１９における白色を含む混合色の連続的に推移する段階が形成される。これらの混合色のいくつかは、代表的に参照符号２０により表された所定の測定フィールドによって、校正のために選択される。
【００３３】
図７では、図４の俯瞰スキャナの実施例においてもＬＥＤ３，４，５および１４の色円錐体が重なり合うことを示している。この場合にも、重複領域では重複領域１６におけるシアン、重複領域１７におけるマゼンタおよび重複領域１８における黄色を含む混合色の連続的に推移する段階が生じる。さらに、白色ＬＥＤは白い光斑を生成する。校正のために、代表的に参照符号２１により表された所定の測定点によって、特定の混合色が選択される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
図１ａおよび図１ｂは、本発明に基づく撮像装置の第１および第２の実施例の正面図である。
【００３５】
図２は、本発明に基づく撮像装置の第３の実施例の側面図である。
【００３６】
図３は、本発明に基づく撮像装置の第４の実施例の正面図である。
【００３７】
図４は、本発明に基づく撮像装置の第５の実施例の透視図である。
【００３８】
図５は、光スペクトルをセンサに中央投射した際の二次元画像センサにおける測定フィールドに関する第１の例示的選択図である。
【００３９】
図６は、光スペクトルをセンサに側面投射した際の二次元画像センサにおける測定フィールドに関する第２の例示的選択図である。
【００４０】
図７は、センサ列における測定点の例示的選択図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2009510959.tif 000009
【図７】
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【国際調査報告】
2009510959.tif 000011
2009510959.tif 000012
2009510959.tif 000013
2009510959.tif 000014