(57)【要約】  【課題】  被写体と撮影画像間の色ずれ（色差）を低減し、高い色再現性を有するカラーフィルタを提供する。  【解決手段】  カラーフィルタは、撮像素子とともに用いられ、該カラーフィルタを基にして得られる分光感度分布数が４以上である。分光感度分布は、基準分光分布と基準分光分布に変化を与えた変調分光分布を近似して得られ、該基準分光分布は、分光感度分布の第１、第２および第３主成分ベクトルを用いて７０％以上の近似が可能である。さらに、変調分光分布に含まれ、基準分光分布と直交する分布関数成分は、分光感度分布の第４主成分ベクトルを用いて２０％以上の近似が可能であること又は分光感度分布の第４および第５主成分ベクトルを用いて５０％以上の近似が可能である。  【選択図】  図２
2006162883.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子とともに用いられるカラーフィルタであって、
該カラーフィルタを基にして得られる分光感度分布数が４以上であり、
前記分光感度分布は、基準となる第１の分光分布と該第１の分光分布に変化を与えた若しくは該第１の分光分布に対して差を有する第２の分光分布とを近似して得られ、前記第１の分光分布は、前記分光感度分布の第１、第２および第３主成分ベクトルを用いて７０％以上の近似が可能であり、かつ
前記第２の分光分布に含まれる、前記第１の分光分布と直交する分布関数成分は、前記分光感度分布の第４主成分ベクトルを用いて２０％以上の近似が可能であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項２】
撮像素子とともに用いられるカラーフィルタであって、
該カラーフィルタを基にして得られる分光感度分布数が４以上であり、
前記分光感度分布は、基準となる第１の分光分布と該第１の分光分布を変調した若しくは該第１の分光分布に対して差を有する第２の分光分布とを近似して得られ、前記第１の分光分布は、前記分光感度分布の第１、第２および第３主成分ベクトルを用いて７０％以上の近似が可能であり、かつ
前記第２の分光分布に含まれる、前記第１の分光分布と直交する分布関数成分は、前記分光感度分布の第４および第５の主成分ベクトルを用いて５０％以上の近似が可能であることを特徴とするカラーフィルタ。
【請求項３】
前記第１の分光分布は、等色関数であることを特徴とする請求項１又は２に記載のカラーフィルタ。
【請求項４】
前記第２の分光分布は、分光感度における個人差成分を含む等色関数であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ。
【請求項５】
前記第２の分光分布は、原色系又は補色系のカラーフィルタの分光透過率であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ。
【請求項６】
前記第２の分光分布は、等色関数を照明光の成分に応じて変化させた分光分布であることを特徴とする請求項３に記載のカラーフィルタ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載のカラーフィルタと、
前記撮像素子とを有することを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の前記撮像装置により得られる出力信号を再構成する信号処理手段を有し、前記再構成された出力信号に基づいて画像を生成することを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
請求項７に記載の前記撮像装置により得られる出力信号を再構成する信号処理手段と、前記再構成された出力信号に基づいて画像を生成する画像処理装置と、前記画像処理装置により生成された画像を表示する表示手段とを備えることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の前記撮像装置と請求項８に記載の前記画像処理装置、及び／又は請求項７に記載の前記撮像装置と請求項９に記載の前記表示装置とを通信情報ネットワークで連結したことを特徴とする画像記録再生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像素子や表示素子とともに用いられるカラーフィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、１０００万画素を超える画素数のイメージセンサ（撮像素子）が開発され、ディジタルカメラの解像性能が向上しているが、色再現性や色モアレ縞の発生等、総合的な画質の点での問題が残っている。特に、高い色再現性が必要とされる分野（例えば、医療用画像取得やインターネット取引用の商品カタログ、実世界を対象としたシミュレータ用画像など）では更なる高画質化が望まれている。
【０００３】
色再現性を高めた撮像系として、複数のカラーフィルタを利用して広帯域の分光反射率を推定できるマルチバンドカメラが提案されている。マルチバンドカメラとしては、回転色フィルタを用いてフィルタ選択を行うものが一般的であり、その他、液晶チューナブルフィルタを用いるものや、単板式カラーフィルタアレイのフィルタ枚数を増やした方式が知られている。
【０００４】
マルチバンドカメラのカラーフィルタには、測定波長帯を等間隔に分割して各々の波長帯を透過させるようにした狭帯域のバンドパス特性を持つのが一般に使われている。非特許文献１には、被写体が持つ分光反射率が既知の場合において、カラーフィルタの透過波長帯を最適化した例が報告されている。また、特許文献１，２には、シャープカットフィルタを用いた例が提案されている。
【０００５】
また、マルチバンドカメラとは異なるが、光電色彩計の受光素子の分光感度特性は、ＣＩＥ（国際照明委員会）で規定されている等色関数を近似するように設計されている。
【０００６】
さらに、別のアプローチとして、従来用いられているＲＧＢ三原色に第４色を追加した撮像素子および画像処理装置が特許文献３に提案されている。
【特許文献１】特開２００３−２３０１５７号公報（段落００１６〜００２０、図１〜３等）
【特許文献２】特開２００３−２９８９１３号公報（段落００２１〜００２４、図１〜３等）
【特許文献３】特開２００３−２８４０８４号公報（段落００３９〜００４２、図８，９等）
【非特許文献１】三宅洋一、”ディジタルカラー画像の解析・評価”、東京大学出版会
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
完全な色再現を実現するためには、狭帯域のカラーフィルタを用いて多数の波長成分をサンプリングしなければならない。しかし、狭帯域のカラーフィルタは、光利用効率が低く、分光透過率の角度依存性が高いことが問題になる。一般的なカラー撮像素子には高Ｓ／Ｎ比は要求できず、逆に、広画角の撮影は普通に要求される。このため、狭帯域カラーフィルタの搭載は困難である。特許文献１，２にて提案されているように、シャープカットフィルタを用いれば光利用効率や角度依存性は改善するが、色再現時にノイズが増幅されてしまうので実用上問題である。
【０００８】
このような事情から、フィルタ枚数の少ないマルチバンドカメラや、特許文献３にて提案されている画像処理装置においては、等色関数による出力値と撮像系の出力値との差（色差）を知覚均等色空間上で調べ、それを最小化するようにカラーフィルタの分光透過率を決定する。この手法により色再現性は大幅に向上するが、全波長成分を取得する場合のようには色差を抑制できない。等色関数や均等色空間自体に個人差があり、完璧にあわせても視認時には色差が感じられてしまうためである。
【０００９】
また、色再現性は視覚情報の再現以外にも要求されることが多い。例えば、撮像装置メーカーでは、自社製品開発のために異なる機材で取得した画像を正確に再現したい場合がある。また、医療用撮像装置や商品説明用コンテンツの作成時には、異なる照明下での色再現が要求される。視覚的な情報取得を目標にしてカラーフィルタを設計した場合には、視覚情報取得専用となるため、視覚情報取得以外の目的には使用できない。
【００１０】
本発明は、被写体と撮影画像間若しくは表示画像と観察像との色ずれ（色差）を低減し、高い色再現性を有するカラーフィルタおよびこれを備えた撮像装置、表示装置を提供することを目的の１つとしている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１つの観点としての本発明のカラーフィルタは、撮像素子とともに用いられ、
・該カラーフィルタを基にして得られる分光感度分布数が４以上であること、
・分光感度分布は、基準となる第１の分光分布と該第１の分光分布に変化を与えた若しくは該第１の分光分布に対して差を有する第２の分光分布とを近似して得られ、該第１の分光分布は、分光感度分布の第１、第２および第３主成分ベクトルを用いて７０％以上の近似が可能であること、
・第２の分光分布に含まれる、第１の分光分布と直交する分布関数成分は、分光感度分布の第４主成分ベクトルを用いて２０％以上の近似が可能であること又は分光感度分布の第４および第５主成分ベクトルを用いて５０％以上の近似が可能であること
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、撮像装置において、個人差が影響するほどに高い色再現性が要求される場合や、視覚情報取得以外で多様な色再現性が要求される場合にも適用できるカラーフィルタを実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００１４】
まず、本発明の実施例に係るカラーフィルタ、撮像装置および画像記録再生装置（画像処理装置を含む表示装置）に関する分光分布等の表記法について説明する。分光分布（分光感度分布、分光反射率分布、分光輝度分布，色毎の等色関数等が該当する）は列ベクトルで記述する。例えば、カラーフィルタの分光透過率分布を４００ｎｍから７００ｎｍまで５ｎｍおきにサンプリングして得られたベクトルｖは以下のように与えられる。
【００１５】
【数１】
2006162883.tif 000003
【００１６】
また、サンプリング点数はｌで表記する。
【００１７】
分光透過率分布や等色関数の集合を取り扱う際には、行列を用いる。例として、ｒｇｂ表色系の等色関数をベクトルｒ，ｇ，ｂで表わすとき、その集合を表わす行列ＳＣＭＦは以下のように列ベクトルを並べた構成になる。
【００１８】
ＳＣＭＦ＝［ｒ，ｇ，ｂ］      −−−−−−−−−−−−  （２）
以後、行列ＳＣＭＦを（ｒｇｂ表色系の）等色関数行列と呼ぶ。分光感度分布や分光透過率分布や分光輝度分布の集合を取り扱う場合にはそれぞれ、分光感度分布行列、分光透過率分布行列および分光輝度分布行列と称する。
【００１９】
”基準分光分布（第１の分光分布）”と”変調分光分布（第２の分光分布）”は、カラーフィルタの分光透過率設計に用いる複数の分光分布である。撮像系のカラーフィルタの分光透過率分布は、なんらかの分光感度特性を撮像系に持たせることを目的としている。基準分光分布と変調分光分布は、本実施例のカラーフィルタが目標としている分光感度特性である。
【００２０】
変調分光分布は，基準分光分布やその線形結合に目的に応じた変調を与えた分布である。但し、物理的制約の影響で基準分光分布からずれている（差を有する）分光分布を、基準分光分布に変調を与えたと仮定して使用する場合もある。
【００２１】
”主成分ベクトル”は、対象となる行列を特異値分解した結果として得られる直交行列の列ベクトルである。例として、行列Ａ（ｌ行ｎ列）の特異値分解を以下に示す。
【００２２】
Ａ＝ＶΛＵＴ      −−−−−−−−−−−−  （３）
ここで、ＶとＵはそれぞれ、ｌ×ｌ，ｎ×ｎの直交行列、Λは対角成分に特異値を持つ特異値行列である。行列Aの主成分ベクトルは、直交行列Ｖの列ベクトルとなる。また、全体におけるk番目の大きさの特異値に対応する主成分ベクトルを第k主成分ベクトルと呼ぶ。
【００２３】
本実施例のカラーフィルタは、基準分光分布としてｒｇｂ等色関数を用い、変調分光分布として、個人差の影響を加えたｒｇｂ等色関数を与えて設計したものである。ルータ条件のように、等色関数の線形結合を目標関数としてカラーフィルタを設計した場合、平均的な視覚特性を有する標準観測者が観測する色差は最小化されるが、視覚特性の異なる人が観測した場合には色差が増大してしまう。
【００２４】
一方、本実施例のカラーフィルタを用いて、等色関数の出力（通常はｒｇｂ三原色に対応する３つの信号値）以外に、個人差を表わす変調信号成分（分布関数成分）の出力が得られる。そのため、分光感度の異なる人に対しても色差を最小化できる。
【００２５】
本実施例では、等色関数出力と個人差情報出力とが線形結合された状態で出力されるように設計したカラーフィルタを提供する。本実施例で説明する特徴を有するカラーフィルタであれば、その設計法は問わない。
【００２６】
本実施例のカラーフィルタは、撮像素子とともに使用されたときに得られる分光感度特性として、以下の手順に従って得られる評価値ｆｓ，ｆｍが一定のしきい値以上となるように設計されている。
【００２７】
１．まず、基準分光分布行列をＡ、変調分光分布行列をＢとして、本実施例のカラーフィルタと撮像素子とにより得られる複数の分光感度分布を列ベクトルとする分光感度分布行列Ｄを作成し、行列Ａ，Ｄに対して式（３）に示す特異値分解を行い、各々に対する直交行列ＶＡ，ＶＤを求める。
【００２８】
２．次に、直交行列ＶＡの第１〜３主成分ベクトルにより構成される行列ＶＡ（１−３）を以下の式に従って直交変換する。
【００２９】
Ｓ＝ＶＤＴＶＡ（１−３）      −−−−−−−−−−−−−−−（４）
行列Ｓは，基準分光分布行列の上位３主成分ベクトルを分光感度分布行列の主成分ベクトル空間上で表現した結果を表わす。
【００３０】
３．次に、行列Ｂに対して以下の変換を施す。
【００３１】
Ｍ＝ＶＤＴ  ＶＡ（４−ｌ）  ＶＡ（４−ｌ）Ｔ  Ｂ      −−−−−−−−−−−−−−−（５）
但し、ＶＡ（４−ｎ）は直交行列ＶＡの第４〜ｌ主成分ベクトルで構成される行列であり、ｌは主成分ベクトル長である。行列Ｍは、変調分光分布に含まれる変調信号成分を分光感度分布行列の主成分ベクトル空間上で表現した結果を表わしている。
【００３２】
４．上記行列Ｓ，Ｍから，以下の評価値ｆｓ，ｆｍを計算する。
【００３３】
【数２】
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【００３４】
但し、ｓｉｊ，ｍｉｊはそれぞれ、行列Ｓ，Ｍのｉ行ｊ列の成分を表わす。ｋは変調分光分布数であり、ｎは主成分ベクトルの番号（４以上）である。
【００３５】
ｆｓは，評価対象となる撮像系の分光感度分布が基準分光分布を目標に設計されていること、すなわちどの程度、基準分光分布に対して近似されているかを示す評価値である。分光感度分布の第１〜３主成分が基準分光分布の線形結合になる理想的な場合（ルータ条件が満たされる場合）には、ｆｓは１００％になる。
【００３６】
一方、ｆｍは評価対象の分光感度分布が変調分光分布を目標に設計されていること、すなわちどの程度、変調分光分布に対して近似されているかを示す評価値である。変調分光分布は、基準分光分布に直交する変調信号成分が基準分光分布に加算されたものと考えることができる。変調信号成分の振幅は、基準分光分布の振幅と比較して小さいため、変調信号成分が分光感度分布の第４主成分以降に現れる。このため、ｆｍは、変調信号成分が第４以降の主成分ベクトルの線形結合で表わされる理想的な場合に１００%になる。
【００３７】
本実施例のカラーフィルタおよび撮像素子からなる撮像系の分光感度分布は、評価値ｆｓが７０％以上で、ｎ＝４のときに評価値ｆｍが２０％以上の値を示すように設計される。評価値ｆｓを７０％以上とした理由は、通常デジタルカメラで用いられる三原色カラーフィルタに対する評価値ｆｓが７０％程度であり、従来と同等の分光感度特性を本実施例の撮像系に持たせるのに妥当と判断できるためである。また、評価値ｆｍをｎ＝４としたときに２０％以上とした理由は、以下のようにマルチバンドカラーフィルタに対しての有効性を示すことができるためである。
【００３８】
マルチバンドカメラに用いられているカラーフィルタと本実施例のカラーフィルタとの比較を図１に示す。図１における実線は、本実施例に従って得られた二組のカラーフィルタ（両者とも５枚で構成される）による評価値ｆｍを示し、破線は二組のマルチバンドカラーフィルタによる評価値を示す（破線でマーカーが○に対応するカラーフィルタが５枚（５バンド）で構成され、破線でマーカーが＊に対応するカラーフィルタが１０枚（１０バンド）で構成される）。
【００３９】
マルチバンドカラーフィルタの評価値は、ｎが４の場合に２０％未満の低い値を示し，ｎが５の場合においても５０％未満の値となる。この評価値の傾向は、５バンドが１０バンドになっても変わらず、ｎが６以降において緩やかに上昇するだけである。また、本実施例のように評価値ｆｓ，ｆｍに制約を与えて設計しなければ、ｎ＝４，５の場合にｆｍが高くなることも無い。このため、ｎ＝４，５の場合に評価値ｆｍに上記数値の制約を与えることは妥当である。
【００４０】
本実施例のカラーフィルタの分光透過率分布の例を図２に示す。該カラーフィルタは、図３に示す複数の個人差成分を与えたｒｇｂ等色関数に対して最適化したものである。
ただし、ここでの個人差は架空のものであり、実際の系では個人差が大きい人間の等色関数を測定して用いる。
【００４１】
上記カラーフィルタの性能について説明する。まず比較対象として、ｒｇｂ等色関数と同一の分光感度分布を持つ理想撮像系を想定する。図３に示す等色関数を基にした複数のＬ＊ａ＊ｂ＊表色系で色差を評価した結果（色差の平均値を破線で、最大値を実線で示す）を図４に示す。入力としてはマクベスカラーチャートの分光反射率分布を用いており、ｘ軸の数値はカラーチャートの番号を示す。個人差成分が影響するため、本来現れるはずの無い色差が生じている。
【００４２】
一方、図２に示すカラーフィルタを用いたときの色差の平均値（破線）および最大値（実線）を図５に示す。図４に示す分布と比較して色差が抑制されていることがわかる。
【００４３】
次に、上記設計法により得られるカラーフィルタを備えたカラー撮像装置および画像記録再生装置について説明する。上記カラー撮像装置１００および画像記録再生装置１５０からなる画像記録再生システム１８０における処理の流れを図６に示す。
【００４４】
カラー撮像装置１００では、レンズ系２００により結像した光学像を上記設計法により得られたカラーフィルタ２０１を用いて色毎の画像に分解する。カラーフィルタの実装方法は任意であるが、ここでは任意の画素位置においてすべてのカラーフィルタが近傍領域に配置されているカラーフィルタアレイを想定する。
【００４５】
撮像素子の受光部２０２では、カラーフィルタ２０１通過後の光強度に応じた輝度信号を出力する。そして、画像メモリ２０３に記憶された輝度信号に対し、画像処理部２０４によって画像処理（ホワイトバランス処理、ノイズ除去、色補間処理、カラーマトリクス処理等）を行う。
【００４６】
カラー撮像装置１００の出力信号は、画像記録再生装置１５０に入力され、該画像記録再生装置１５０の画像記録部２０５に記憶される。出力信号の画像記録再生装置１５０への入力方法としては、撮像装置１００と画像記録再生装置１５０とをＵＳＢケーブルで繋いで直接伝送したり、インターネット、ＬＡＮ等の通信情報ネットワーク１６０を介して伝送したり、半導体メモリ、光ディスク、磁気ディスク等の記録媒体を介して入力したりすることができる。
【００４７】
画像記録再生装置１５０において、復号器２０６は撮像装置１００から得られた出力信号を再構成し、表示用画像信号を生成する。表示用画像信号の生成方法は任意であるが、表示部２０７の表示性能に応じて決定する。そして、表示部２０７に画像が表示される。
【００４８】
撮像装置の撮像系で得られる出力値から適切な分光輝度分布を生成できるディスプレイを用いれば、複数の観測者から見て色差をほとんど感じない画像を再生することができる。また、出力値から観測者の等色関数への変換行列を用いることで、観測者ごとに色差が最小化された出力を得ることができる。
【００４９】
なお、画像表示方法は任意であるが、本実施例では表示可能な波長帯を増やすためにカラーフィルタ数を通常より増やした液晶ディスプレイを用いる。液晶ディスプレイに実装する場合には、カラーフィルタ数が通常より多いため、１画素内の色むらが問題となることがあるが、この問題に対しては、ディスプレイの前面に拡散用の光学素子を配置して、光学的に画像をぼかすようにするとよい。
【００５０】
以上説明したように、本実施例によれば、等色関数の個人差によらず色再現性を高められるカラーフィルタおよび該カラーフィルタを備えたカラー撮像装置、画像記憶再生装置、さらにこれらを含む画像記録再生システムを提供できる。
【実施例２】
【００５１】
本発明の実施例２に係るカラーフィルタ、カラー撮像装置および画像記録再生装置からなる画像記録再生システムについて説明する。本実施例のカラーフィルタは、実施例１で説明した基準分光分布として等色関数を用い、変調分光分布として、三原色カラーフィルタのようなデジタルカメラで使われているカラーフィルタの分光分布を用いて設計したものである。
【００５２】
上記変調分光分布は、現実には等色関数に変調を与えた分布ではないが、仮想的に変調分光分布として用いている。基準分光分布との差分信号を４番目以上の出力信号とすることで、本来性質の異なる複数の撮像系で取得される画像を、一度に取得できる撮像系を提供できる。
【００５３】
本実施例のカラーフィルタの透過率分布の例を図７に示す。基準分光分布として用いた等色関数と、変調分光分布として用いたカラーフィルタの透過率分布を図８に示す。これらの図において、実線で示す分布が等色関数であり、破線と点線で示す分布がそれぞれ、ＲＧＢ、ＣＭＹのカラーフィルタの分光透過率である。
【００５４】
実施例１のカラーフィルタと同じく、本実施例のカラーフィルタも式（６）で与えられる評価値ｆｓが７０％以上、ｆｍがｎ＝５のときに５０％以上になるように設計されている。
【００５５】
本実施例のカラーフィルタを備えたカラー撮像装置１００′と画像記録再生装置１５０′からなる画像記録再生システム１８０′は、図９に示す構成を有する。カラー撮像装置１００′を構成するカラーフィルタ３０１以外の構成要素であるレンズ系３００、受光部３０２、画像メモリ３０３および画像処理部３０４は、実施例１におけるレンズ系２００、受光部２０２、画像メモリ２０３および画像処理部２０４と同じであるので説明を省略する。
【００５６】
また、実施例１と同様に、カラー撮像装置１００′により生成された画像信号の画像データベース３０５への入力方法および画像記録再生装置への入力方法は任意であるが、本実施例の場合は、撮像系の特性解析への応用が主であり、多数のユーザーが読み出せるように、インターネット、ＬＡＮ等の情報通信ネットワーク１６０を利用して画像データベース３０５を介して信号伝送する方式を採用する。
【００５７】
画像記録再生装置１５０′では、画像記録部３０６において画像データベース３０５から読み出した信号を記録する。
【００５８】
出力選択部３０７は、入力された選択信号に応じて出力画像の形式を選択し、出力画像の再構成に必要なデータを画像記録部３０６から画像再構成部３０８に送る。選択信号は、任意の方法で入力され、例えばＧＵＩ(Graphical User Interface)を持つパーソナルコンピュータ上のシミュレータから行ってもよい。
【００５９】
また、出力画像形式は任意であるが、本実施例では、変調分光分布の中から画像生成に必要なもの、例えば特定のデジタルカメラに使われているＲＢＧ各色のカラーフィルタの組を選択する。また、異なるカラーフィルタの組に対応する２画像の差分を出力するような形式でもよい。
【００６０】
さらに、画像再構成部３０８における処理も任意であるが、出力画像形式の選択結果と表示部３０９の性質を考慮して射影変換を施すとよい。
【００６１】
表示部３０９では、再構成された色情報を基に画像を表示する。このため、再構成した色情報の色域をカバーできるカラーＣＲＴディスプレイ等を用いる。
【００６２】
本実施例によれば、複数の撮像系で取得できる色情報の再現が可能になるカラーフィルタおよびカラー撮像装置、画像記憶再生装置、さらにこれらを含む画像記録再生システムを提供することができる。
【実施例３】
【００６３】
本発明の実施例３に係るカラーフィルタ、カラー撮像装置および画像記録再生装置について説明する。本実施例のカラーフィルタは、実施例１で説明した基準分光分布として、等色関数を用い、変調分光分布として、光源の影響（照明光の成分）を加えて変形した等色関数を用いて設計したものである。
【００６４】
光源の影響を加えて変形した等色関数の例を図１０に示す。これらは、異なる光源の分光照度分布を等色関数に積算（あるいは除算）して得られた分光分布であり、別の光源下や理想光源下での色再現の基準として使用できる。
【００６５】
本実施例のカラーフィルタの透過率分布の例を図１１に示す。実施例１，２と同じく、式（６）で与えられる評価値ｆｓが７０％以上、ｆｍがｎ＝４のときに３０％以上になるように設計している。
【００６６】
本実施例のカラーフィルタを備えたカラー撮像装置１００″および画像記録再生装置１５０″からなる画像記録再生システム１８０″を図１２に示す。本実施例のカラー撮像装置１００″では、回転盤を使ってｋ種類のカラーフィルタを切り替える方式を採用している。すなわち、レンズ系４００により結像した光学像を、回転盤により選択されたカラーフィルタ４０１により分光する。
【００６７】
カラーフィルタ４０１を順番に選択しながら、分光後の輝度信号を受光部４０２から得て、画像メモリ４０３に時系列に記憶する。
【００６８】
次に、得られた輝度信号に対し、画像処理部４０４において画像処理（ホワイトバランス処理、ノイズ除去、カラーマトリクス処理等）を行う。記録した情報は、リムーバブルハードディスク等の携帯型記録装置４０５に記憶させて長期保存する。
【００６９】
画像記録再生装置１５０″では、携帯型記録装置４０５から読み出した情報を画像記録部４０６に保存する。撮像装置１００″から携帯型記録装置４０５への情報の書き込み方法および画像記録再生装置１５０″による携帯型記録装置４０５からの読み出し方法としては、インターネット、ＬＡＮ等の通信情報ネットワーク１６０を介した伝送によるものであってもよいし、ＵＳＢケーブル等で直接、これらの装置を接続して行ってもよい。
【００７０】
照明光源選択器４０７では、照明光源の選択信号に従って、画像再生に必要な情報を再構成部４０８に送信する。照明光源の選択方法は任意であるが、本実施例では、専用端末の液晶タッチパネルから行い、撮影時と再現時の照明光源を選択する。
【００７１】
画像再構成部４０８では、選択された照明光源の組に対応する変調分光分布を求め、色情報を再構成する。再構成に必要な演算は任意であるが、本実施例では、行列を用いた射影変換で行うこととする。
【００７２】
全周波数情報を取得するマルチバンドカメラとは異なり、本実施例のカラーフィルタを用いた場合には、変調分光分布に含まれない照明光源下での色は原理的に再現することができない。しかし、照明光源の分光照度分布が、考慮されている光源のものに近い場合には、近似値を得ることが可能である。
【００７３】
そして、表示部４０９において再構成した情報を画像として表示する。本実施例では、表示においては通常のｒｇｂ値に変換されるため、ＣＲＴディスプレイ等を利用することが可能である。
【００７４】
本実施例によれば、照明光源によらず色再現性を高めることが可能な撮像装置用のカラーフィルタおよびカラーマトリクス設計法が得られ、さらにこれを用いたカラー撮像装置および画像記録再生装置、さらにこれらを含む画像記録再生システムを提供できる。
【００７５】
以上説明したように、上記各実施例によれば、等色関数の個人差が影響するほど高い色再現性が要求される場合や、視覚情報取得以外で多様な色再現性が要求される場合にも利用できるカラーフィルタと、カラーフィルタを備えた撮像装置、さらにはこれらを利用した画像記録再生システムを実現することができる。
【００７６】
より具体的に説明すると、第１〜３主成分ベクトルにより基準分光分布を主に近似し、第４以上の主成分ベクトルにより変調分光分布に含まれる変調量を表現するように分光透過率分布を設計することで、少数のカラーフィルタで多目的の色再現に必要な画像情報取得が可能になる。
【００７７】
また、基準分光分布として等色関数を用いることで、少なくとも標準観測者に対して色再現を可能にするカラーフィルタおよび撮像装置を実現することができる。
【００７８】
また、変調分光分布として個人差を加えた等色関数を用いることにより、観測者の視覚特性が等色関数と異なる場合において色再現を可能にするカラーフィルタおよび撮像装置を提供できる。
【００７９】
また、変調分光分布を、撮影で使われるカラーフィルタの分光透過率とすることにより、分光感度特性の異なる複数のデジタルカメラで取得されるべき色を再現できるカラーフィルタおよび撮像装置を実現することができる。
【００８０】
さらに、変調分光分布を、照明光の影響を加えた等色関数を変形した分光分布とすることにより、照明光が異なる場合においても色再現を可能とするカラーフィルタおよび撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施例１に係るカラーフィルタの分光透過率分布とマルチバンドカメラのカラーフィルタの分光透過率分布との差を説明する図。
【図２】実施例１のカラーフィルタの分光透過率分布を説明する図。
【図３】個人差を与えた等色関数を示す図。
【図４】理想的な分光感度分布を用いたときに等色関数が含む個人差の影響により発生する色差を説明する図。
【図５】実施例１のカラーフィルタを用いたときに等色関数が含む個人差の影響により発生する色差を説明する図。
【図６】実施例１のカラー撮像装置および画像記録再生装置の構成を示すブロック図。
【図７】本発明の実施例２に係るカラーフィルタの分光透過率について説明する図。
【図８】実施例２のカラーフィルタの設計に用いた基準分光分布と変調分光分布について説明する図。
【図９】実施例２のカラー撮像装置および画像記録再生装置の構成を示すブロック図。
【図１０】本発明の実施例３に係るカラーフィルタの設計に用いた基準分光分布と変調分光分布を示す図。
【図１１】実施例３のカラーフィルタの透過率分布を示す図。
【図１２】実施例３のカラー撮像装置および画像記録再生装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００８２】
２００，３００，４００  レンズ系
２０１，３０１，４０１，４１１  カラーフィルタ
２０２，３０２，４０２  受光部
２０３，３０３，４０３  画像メモリ
２０４，３０４，４０４  画像処理部
２０５，３０６，４０６  画像記録部
２０６  復号器
２０７，３０９，４０９  表示部
３０５  画像データベース
３０７  出力選択器
３０８，４０８  画像再構成部
４０５  携帯型記録装置
４０７  照明光源選択器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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