(57)【要約】【課題】  カラー画像撮像装置の色再現性を向上させる。【解決手段】  レンズ８を通して得られた被写体光像を撮像手段９で撮像するカラー画像撮像装置において、撮像手段９の光入力側に色温度変換フィルタ１２を固定設置する。色温度変換フィルタ１２は、各種光源に対して色温度変換フィルタ無しの状態より色再現性が向上する特性を有する。具体的には、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．３≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．８となる特性を有し、また、１．３≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．５の特性を有し、また、１．７≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦３．０の特性を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズを通して得られた被写体光像を撮像手段で撮像するカラー画像撮像装置において、前記撮像手段の光入力側に色温度変換フィルタを固定設置したことを特徴とするカラー画像撮像装置。
【請求項２】
前記色温度変換フィルタは、各種光源に対して色温度変換フィルタ無しの状態より色再現性が向上する特性を有することを特徴とする請求項１に記載のカラー画像撮像装置。
【請求項３】
前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．３≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．８の特性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のカラー画像撮像装置。
【請求項４】
前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．３≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．５の特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカラー画像撮像装置。
【請求項５】
前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．７≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦３．０の特性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカラー画像撮像装置。
【請求項６】
前記撮像手段が固体撮像素子であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカラー画像撮像装置。
【請求項７】
前記固体撮像素子から出力される撮像画像データに対してホワイトバランス調整を行う信号処理手段を備えることを特徴とする請求項６に記載のカラー画像撮像装置。
【請求項８】
前記撮像手段がフィルムであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のカラー画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムカメラやデジタルカメラ等のカラー画像撮像装置に係り、特に、高い色再現性を実現したカラー画像撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被写体のカラー画像を撮像する場合、被写体を照明する光源の分光特性に応じて撮像画像を補正する必要がある。例えば、従来のデジタルカメラの場合、撮像したカラー画像を構成する赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）の各色のレベル差を検出し、レベル差が零となるように各色の利得を調整している。この調整はホワイトバランス調整と呼ばれ、広く採用されている。しかし、ホワイトバランス調整を行っただけでは、撮像画像の色再現性が十分でないという問題がある。
【０００３】
そこで従来は、例えば下記特許文献１に記載されている様に、ホワイトバランス調整に加え、複数種類の色温度変換フィルタを用意し、照明光源の分光特性に応じて最適な色温度変換フィルタを選択しこれを撮像装置の光路中に挿入する構成を採用している。
【０００４】
【特許文献１】特開平５―６８２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
色温度変換フィルタを用いることで、撮像画像の色再現性を向上させることができる。しかし、色温度変換フィルタを搭載した従来の撮像装置は、複数種類の色温度変換フィルタを用意すると共に、その中から撮影状況に応じて最適な色温度変換フィルタを選択する制御系を設けているため、装置が大型化すると共に製造コストが嵩んでしまうという問題がある。ユーザがマニュアル操作により色温度変換フィルタを選択する構成にすることも可能であるが、照明光源の分光特性に合わせて色温度変換フィルタを選択するには熟練が必要であり、非熟練者には困難である。
【０００６】
本発明の目的は、色再現性の優れた小型且つ低コストのカラー画像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】
【０００７】
本発明のカラー画像撮像装置は、レンズを通して得られた被写体光像を撮像手段で撮像するカラー画像撮像装置において、前記撮像手段の光入力側に色温度変換フィルタを固定設置したことを特徴とする。
【０００８】
本発明のカラー画像撮像装置の前記色温度変換フィルタは、各種光源に対して色温度変換フィルタ無しの状態より色再現性が向上する特性を有することを特徴とする。
【０００９】
本発明のカラー画像撮像装置の前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．３≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．８の特性を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明のカラー画像撮像装置の前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．３≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．５の特性を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のカラー画像撮像装置の前記色温度変換フィルタは、波長λ〔ｎｍ〕の分光透過率をＴ（λ）としたとき、１．７≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦３．０の特性を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明のカラー画像撮像装置は、前記撮像手段が固体撮像素子であることを特徴とする。
【００１３】
本発明のカラー画像撮像装置は、前記固体撮像素子から出力される撮像画像データに対してホワイトバランス調整を行う信号処理手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明のカラー画像撮像装置は、前記撮像手段がフィルムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、各種照明光源に対して撮像画像の色再現性を向上させる色温度変換フィルタを光学系内の光路中に固定設置したため、色再現性の優れたカラー画像撮像装置を小型且つ低コストで実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るカラー画像撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラのブロック構成図である。尚、デジタルスチルカメラに限らず、デジタルビデオカメラや携帯電話機搭載のデジタルカメラ等にも本発明を適用可能であり、また、図１に示す光学系の部分を搭載したフィルムカメラにも本発明を適用可能である。
【００１８】
図１に示すデジタルスチルカメラは、撮影レンズ８と、ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子９と、この両者の間に設けられた、絞り１０と、赤外線カットフィルタ１１と、詳細は後述する色温度変換フィルタ１２と、光学ローパスフィルタ１３とを備える。
【００１９】
本発明では一種類の色温度変換フィルタ１２しか用いず、撮影レンズ８に入射した被写体像は必ずこの色温度変換フィルタ１２を通った後に固体撮像素子９で光電変換される。色温度変換フィルタ１２を光路中に固定設置する場所は、図示する例では赤外線カットフィルタ１１と光学ローパスフィルタ１３との間であるが、固体撮像素子９の光入力側であればどこでもよい。
【００２０】
デジタルスチルカメラの全体を制御するＣＰＵ１５は、フラッシュ用の発光部１６及び受光部１７を制御し、また、レンズ駆動部１８を制御して撮影レンズ８の位置をフォーカス位置に調整し、絞り駆動部１９を介し絞り１０の開口量を制御して露光量が適正露光量となるように調整する。
【００２１】
また、ＣＰＵ１５は、撮像素子駆動部２０を介して固体撮像素子９を駆動し、撮影レンズ８や各フィルタ１１，１２，１３を通して撮像した被写体画像を色信号として出力させる。また、ＣＰＵ１５には、操作部２１を通してユーザの指示信号が入力され、ＣＰＵ１５はこの指示に従って各種制御を行う。
【００２２】
操作部２１はシャッタボタン（レリーズボタン）を含み、シャッタボタンが半押し状態（スイッチＳ１）になったときにフォーカス調整や露光調整が為され、シャッタボタンが全押し状態（スイッチＳ２）になると、撮像が行われる。
【００２３】
デジタルスチルカメラの電気制御系は、固体撮像素子９の出力に接続されたアナログ信号処理部２２と、このアナログ信号処理部２２から出力されたＲＧＢの色信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路２３とを備え、これらはＣＰＵ１５によって制御される。
【００２４】
更に、このデジタルスチルカメラの電気制御系は、メインメモリ２４に接続されたメモリ制御部２５と、ホワイトバランス調整やガンマ補正等を行うデジタル信号処理部２６と、撮像画像をＪＰＥＧ画像に圧縮したり圧縮画像を伸張したりする圧縮伸張処理部２７と、後述の測光データを積算してホワイトバランスのゲインを調整させる積算部２８と、着脱自在の記録媒体２９が接続される外部メモリ制御部３０と、カメラ背面等に搭載された液晶表示部３１が接続される表示制御部３２とを備え、これらは、制御バス３３及びデータバス３４によって相互に接続され、ＣＰＵ１５からの指令によって制御される。
【００２５】
斯かる構成のデジタルスチルカメラでは、シャッタボタン半押し状態のときに固体撮像素子９から動画状態で出力される画像データを測光データとしてデジタル信号処理部２６がアナログ信号処理部２２及びＡ／Ｄ変換回路２３を介して取り込み、データ処理する。このデータ処理結果により、ＣＰＵ１５は、レンズ８のフォーカス位置を調整し、絞り１０を開閉して露光量を調整する。
【００２６】
また、積算部２８は、測光データ中のＲ成分，Ｇ成分，Ｂ成分の積算を行い、積算結果をデジタル信号処理部２６に渡し、デジタル信号処理部２６は、Ｒ成分の積算値とＧ成分の積算値とＢ成分の積算値とが等しくなるようにＲ，Ｇ，Ｂ信号の各ゲインを決定する。
【００２７】
シャッタボタンが全押しされると、固体撮像素子９から静止画像データがアナログ信号処理部２２及びＡ／Ｄ変換回路２３を介してデジタル信号処理部２６に出力される。デジタル信号処理部２６は、この画像データを構成するＲ信号，Ｂ信号，Ｇ信号に対し、上記の測光データから求めたＲ信号用ゲイン，Ｇ信号用ゲイン，Ｂ信号用ゲインを乗算してホワイトバランス調整を行い、その他、ガンマ補正やＲＧＢ／ＹＣ変換処理等を施して輝度信号と色差信号でなる静止画像データを生成し、圧縮伸長処理部２７はこの静止画像データをＪＰＥＧデータに圧縮し、外部メモリ制御部３０がＪＰＥＧデータを記録媒体２９に格納する。
【００２８】
次に、本実施形態のデジタルスチルカメラに搭載した色温度変換フィルタ１２について説明する。
【００２９】
カラー画像撮像装置で被写体を撮像するときに用いられる照明光源には、一般に、Ａ光源，Ｃ光源，Ｄ５０光源，Ｄ５５光源，Ｄ６５光源，Ｄ７５光源等がある。図２は、これら各光源における波長と強度の関係を示すグラフである。人間の目が青色と感じる波長は４５０ｎｍ付近であり、緑色と感じる波長は５４０ｎｍ付近、赤色と感じる波長は６１０ｎｍ付近であるが、図２から分かる通り、光源によって、青色が強かったり、赤色が強かったりする。
【００３０】
被写体を色再現性よく撮像するには、赤っぽい照明光源の元では青っぽい色温度変換フィルタを使用し、青っぽい照明光源の元では赤っぽい色温度変換フィルタを使用するのが好ましい。しかし、本実施形態では、１つの色温度変換フィルタ１２をカラー画像撮像装置に固定設置してしまうため、全ての照明光源に合う色温度変換フィルタを選ぶ必要がある。
【００３１】
図３は、４種類の色温度変換フィルタ（ａフィルタ、ｂフィルタ、ｃフィルタ、ｄフィルタ）の波長と分光透過率の関係を示すグラフである。ａフィルタからｄフィルタまで、いずれのフィルタも、青色から長波長側になるに従って分光透過率は低くなり、また、ａフィルタの分光透過率が最も高く、ｂフィルタ，ｃフィルタ，ｄフィルタとなるに従って分光透過率は小さくなっている。
【００３２】
これらの各色温度変換フィルタを光学系の光路中に挿入し、評価対象色を撮像して得た色再現性を、そのｕ’ｖ’色度図上の面積（以下、評価面積という。）で評価した図が図４である。尚、評価対象色としては、平均演色評価数算出用試験色票Ｎｏ．１〜Ｎｏ．８を使用しているが、これに限るものではない。
【００３３】
Ａ光源下で、色温度変換フィルタ無しの状態で得られた評価面積が０．００３９３であったとき、ａフィルタを挿入すると評価面積は０．００４７２となり、ｂフィルタを挿入すると評価面積は０．００５３５となり、ｃフィルタを挿入すると評価面積は０．００５５５となり、ｄフィルタを挿入すると評価面積は０．００５７７となる。Ａ光源の場合、フィルタ無しの場合の評価面積に比べて、いずれの色温度変換フィルタａ，ｂ，ｃ，ｄを挿入してもその評価面積は増大しており、各フィルタで色再現性が向上していることが分かる。
【００３４】
Ｄ６５光源の場合、色温度変換フィルタ無しの状態で得られる評価面積は０．００７１９であり、ａフィルタ挿入により評価面積は０．００７２６となり、ｂフィルタ挿入により評価面積は０．００７５６となり、ｃフィルタ挿入により評価面積は０．００７４０となり、ｄフィルタ挿入により評価面積は０．００７０７となる。従って、Ｄ６５光源の場合、色温度変換フィルタ無しの状態で得られる評価面積に対して、ｄフィルタを挿入したときの評価面積が小さくなっており、ａ，ｂ，ｃフィルタ挿入によって色再現性は増すが、ｄフィルタ挿入によって色再現性が低下することが分かる。
【００３５】
図４において、各光源で各フィルタを挿入したときに得られる評価面積がフィルタ無しの評価面積より増大した場合にその値を楕円で囲っている。この楕円で囲った部分が色再現性が向上した部分である。この図４によれば、ｂフィルタを色温度変換フィルタ１２として光学系の光路中に固定設置すれば、全ての光源において色再現性が向上することが分かる。また、ａフィルタ，ｃフィルタは、Ｄ７５光源以外の光源に対して色再現性が向上しており、特にｃフィルタはＤ７５光源での色再現性の低下がａフィルタより小さいことが分かる。
【００３６】
図５は、図３に示す各フィルタの特性グラフにおける波長４５０ｎｍ、５４０ｎｍ、６１０ｎｍの分光透過率Ｔ（４５０），Ｔ（５４０），Ｔ（６１０）と、各分光透過率の「４５０ｎｍ／５４０ｎｍ」、「５４０ｎｍ／６１０ｎｍ」、「４５０ｎｍ／６１０ｎｍ」の比の値を示す図表である。
【００３７】
図４に示す様に、ｂフィルタを色温度変換フィルタ１２として挿入設置するのが最も好ましく、このｂフィルタの特性は、分光透過率の比の値で
〔特性１〕
１．３０≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．７３
１．２８≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．４５
１．６６≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦２．５３
と表すことができる。
【００３８】
また、前述した様に、ｃフィルタであっても多くの光源で色再現性が向上するため、ｂフィルタ，ｃフィルタを含む特性は、分光透過率の比の値で、
〔特性２〕
１．３０≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．９３
１．２８≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．６３
１．６６≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦３．１８
と表すことができる。
【００３９】
以上を纏め、また、ｃフィルタではＤ７５光源で色再現性が若干低下することを考慮し、更に、各光源で確実に色再現性を向上させる範囲を考慮すると、
〔特性３〕
１．３０≦Ｔ（４５０）／Ｔ（５４０）≦１．８０
１．３０≦Ｔ（５４０）／Ｔ（６１０）≦１．５０
１．７０≦Ｔ（４５０）／Ｔ（６１０）≦３．００
とするのが良い。
【００４０】
このように、上述した特性１，特性２，特性３のいずれかの特性を有する色温度変換フィルタ１２を用いることで色再現性が向上する。更に、この色温度変換フィルタ１２を用いると共に、従来と同様のホワイトバランス調整を行うことで、より一層、色再現性が向上する。
【００４１】
尚、（株）保谷ガラス製の商品名ＬＢ１００という色温度変換フィルタの特性が上記のｂフィルタの特性に近く、ＬＢ１２０が上記のｃフィルタに近いため、これらの既存の色温度変換フィルタをカラー画像撮像装置に搭載する構成としてもよい。
【００４２】
また、デジタルカメラであればホワイトバランス調整をデジタル信号処理部で行うことができるが、フィルムカメラの場合にはホワイトバランス調整をカメラ側で行うことができない。しかし、上述した色温度変換フィルタを光学系に設置することで、色再現性は色温度変換フィルタを設けない場合に比較して向上する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明に係るカラー画像撮像装置は低コストで色再現性が向上するため、デジタルカメラやフィルムカメラ等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態に係るデジタルスチルカメラのブロック図である。
【図２】各種光源の波長と強度の関係を示すグラフである。
【図３】４種類の色温度変換フィルタの波長と分光透過率との関係を示すグラフである。
【図４】図３に示す４種類の色温度変換フィルタを用いたときの色再現性の評価結果を示す図である。
【図５】図３に示す４種類の色温度変換フィルタの特性範囲を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
８  撮影レンズ
９  固体撮像素子
１０  絞り
１１  赤外線カットフィルタ
１２  色温度変換フィルタ
１３  光学ローパスフィルタ
１５  ＣＰＵ
２６  デジタル信号処理部
２８  積算部
【図１】
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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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