(57)【要約】【課題】  測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させる。【解決手段】  画像処理システムは、複数のフィルタと、フィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成する信号処理部と、を有し、複数のフィルタは、ＸＹＺ等色関数を基準とする第１のフィルタ群に属するフィルタと、第１のフィルタ群とは異なる第２のフィルタ群に属するフィルタと、を含み、第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている。【選択図】図８
2018164153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフィルタと、
前記フィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成する信号処理部と、を有し、
前記複数のフィルタは、
ＸＹＺ等色関数を基準とする第１のフィルタ群に属するフィルタと、
前記第１のフィルタ群とは異なる第２のフィルタ群に属するフィルタと、を含み、
前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルは、前記第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている、画像処理システム。
【請求項２】
前記第１フィルタの透過スペクトルは、前記第１のフィルタ群に属するフィルタのうち最も短波長側にピーク波長を有する、
請求項１に記載の画像処理システム。
【請求項３】
前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルのピーク波長は、前記第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長と隣接している、
請求項１又は２に記載の画像処理システム。
【請求項４】
前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが前記第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲は、前記第１フィルタの製造ばらつきの影響の範囲内である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項５】
前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが前記第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲は、３０ｎｍ以下である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項６】
前記第２のフィルタ群に属するフィルタは、透過スペクトルが前記第１フィルタの透過スペクトルに対して短波長側にシフトしている第２フィルタを有する、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項７】
前記第２のフィルタ群に属するフィルタは、透過スペクトルが前記第１フィルタの透過スペクトルに対して長波長側にシフトしている第３フィルタを有する、
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項８】
前記第１フィルタは、Ｚ等色関数を基準とする、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項９】
前記第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さは、前記第１フィルタの分光透過率特性をガウス分布で近似した標準偏差の値である、
請求項８に記載の画像処理システム。
【請求項１０】
前記第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さは、１２．５ｎｍから３２．５ｎｍの範囲である、
請求項９に記載の画像処理システム。
【請求項１１】
前記第１のフィルタ群に属するフィルタは、Ｘ等色関数を基準とする第４フィルタと、Ｙ等色関数を基準とする第５フィルタを有する、
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の画像処理システム。
【請求項１２】
複数のフィルタと、
前記複数のフィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成する信号処理部と、
前記フィルタを設定するフィルタ設定部と、を有し、
前記複数のフィルタは、
ＸＹＺ等色関数を基準とする第１のフィルタ群に属するフィルタと、
前記第１のフィルタ群とは異なる第２のフィルタ群に属するフィルタと、を含み、
前記フィルタ設定部は、前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが、前記第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトするように、前記第２のフィルタ群に属するフィルタを設定する、画像処理システム。
【請求項１３】
ＸＹＺ等色関数を基準とする第１のフィルタ群に属するフィルタと、
前記第１のフィルタ群とは異なる第２のフィルタ群に属するフィルタと、を有し、
前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルは、前記第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている、マルチバンドフィルタ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマルチバンドフィルタと、
前記マルチバンドフィルタの光射出側に配置された撮像素子と、
を有する撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理システム、マルチバンドフィルタ、及び撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のフィルタからなるマルチバンドフィルタによる測色技術を用いた画像処理は、対象物の特徴を高精度に捉えることができることから撮像装置の分野などで既に利用されている。このマルチバンドフィルタを用いた測色技術において、測色精度を高めるために、フィルタの配置に関する検討がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、可視光波長域に等間隔に設けられた６枚のフィルタについて、透過スペクトルの波長範囲やピーク波長の位置に関する内容が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、マルチバンドフィルタを用いた測色技術では、製造ばらつきの影響による透過スペクトルのずれが生じると、フィルタの数の増加とともにずれの影響が増大してしまい、結果として測色精度が安定しない。特許文献１では、この製造ばらつきの影響については考慮されておらず、具体的にフィルタをどのように設定すれば、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができるかが明らかでなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る画像処理システムは、複数のフィルタと、前記フィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成する信号処理部と、を有し、前記複数のフィルタは、ＸＹＺ等色関数を基準とする第１のフィルタ群に属するフィルタと、前記第１のフィルタ群とは異なる第２のフィルタ群に属するフィルタと、を含み、前記第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルは、前記第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている、画像処理システムである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像処理システムの基本構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る画像処理システムの基本構成の別の例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る画像処理システムのハードウエア構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る画像処理システムの機能構成の一例を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタが実装された撮像機構の断面の一例を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタと撮像素子の配列の一例を示す図である。
【図７】国際照明委員会（ＣＩＥ）によるＸＹＺ表色計で規定されたＸＹＺ等色関数を示すグラフである。
【図８】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルの一例を示すグラフである。
【図９】本発明の一実施形態に係る画像処理システムの情報処理の一例を示すフローチャートである。
【図１０】Ｌ１８直交表に割り付けるマルチバンドの水準設定の一例を示す図である。
【図１１】図８に示すマルチバンドフィルタを構成する第１フィルタをガウス分布で近似した結果の一例を示すグラフである。
【図１２】標準偏差σを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。
【図１３】ピーク波長μを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の一例を示すグラフである。
【図１５】標準偏差σを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。
【図１６】ピーク波長μを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。
【図１７】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の一例を示すグラフである。
【図１８】本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の別の例を示すグラフである。
【図１９】補正行列Ｌの対角成分の算出方法の一例を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、発明を実施するための形態を説明する。
【０００９】
●画像処理システム●
●全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの基本構成の一例を示す図である。画像処理システム１００は、画像処理部３００とフィルタ設定部４００とマルチバンドフィルタ５００とを有してなる。同図は、撮像装置１１０が撮像機構２００と画像処理部３００とフィルタ設定部４００とを有してなることを示す。また、同図は、撮像機構２００がレンズ２１０と撮像素子２２０とマルチバンドフィルタ５００とを有してなることを示す。このように、画像処理システム１００は、撮像装置１１０の一部を構成する。撮像装置１１０は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、スキャナ、又は測色計などである。
【００１０】
撮像機構２００は、レンズ２１０、レンズ２１０によって結像される被写体の像を光電変換して画像信号を出力する撮像素子２２０、撮像素子２２０が有する二次元に配列された複数の受光部に付された、特定の波長帯の光を透過するマルチバンドフィルタ５００を有している。撮像素子２２０から出力された画像信号は、画像処理部３００において所定の処理が施される。
【００１１】
撮像素子２２０における受光部は、それぞれに付されたマルチバンドフィルタ５００を透過した光を光電変換し、その強度に応じた信号を出力する。撮像素子２２０は、例えば、ＣＣＤ（Charge−Coupled Device）又はＣＭＯＳ（Complementary metal oxide semiconductor）として構成される。撮像素子２２０は、マルチバンドフィルタ５００の光射出側に配置される。
【００１２】
マルチバンドフィルタ５００は、ＸＹＺ表色系の等色関数（以下、ＸＹＺ等色関数という。）を基準とする分光透過率を持つ色の三刺激値に対応したフィルタである。すなわち、マルチバンドフィルタ５００は、ＸＹＺ等色関数を基準とする分光透過率が異なる複数のフィルタから構成されている。ＸＹＺ等色関数についての説明は、後述する。
【００１３】
画像処理部３００は、撮像機構２００から出力された画像信号を処理する。フィルタ設定部４００は、マルチバンドフィルタ５００の設定を行う。画像処理部３００及びフィルタ設定部４００の機能の説明は、後述する。
【００１４】
図２は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの基本構成の別の例を示す図である。図１と異なる点は、フィルタ設定部４００が、撮像装置１１０の外部に設けられた外部装置１２０により構成される点である。例えば、図２に示す画像処理システム１００は、撮像装置１１０の出荷時に、フィルタ設定部４００を構成する外部装置１２０によって撮像機構２００が有するマルチバンドフィルタ５００の設定が行われる。
【００１５】
外部装置１２０は、例えば、撮像装置１１０の製造時やメンテナンス時に使用する管理装置であり、ＰＣ（Personal Computer）、タブレット端末、スマートフォン、サーバ等で構成される。そのため、図２における撮像装置１１０は、撮像機構２００と画像処理部３００を有する構成であればよい。
【００１６】
●画像処理システムのハードウエア構成
図３は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムのハードウエア構成の一例を示す図である。図３における画像処理システム１００は、図１に示すように、撮像装置１１０の内部に設けられているが、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、図２のように撮像装置１１０と外部装置１２０で構成されていてもよい。外部装置１２０は、一般的なコンピュータの構成を有しており、図３の撮像装置１１０のハードウエア構成から撮像機構２００の構成を除いた構成を有している。なお、外部装置１２０は、撮像装置１１０と同様のハードウエア構成を有していてもよい。
【００１７】
撮像装置１１０は、撮像機構２００、画像処理ユニット３１０、撮像制御ユニット４１０、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）６０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）６０３、ストレージ６０４、表示部６０５、通信部６０６、入出力Ｉ／Ｆ（Interface）６０７、バス６０８等によって構成されている。
【００１８】
撮像機構２００は、画像処理ユニット３１０及び撮像制御ユニット４１０と接続されている。
【００１９】
画像処理ユニット３１０は、撮像素子２２０から出力された画像信号を取り込んで、画像処理を行う。撮像制御ユニット４１０は、撮像機構２００における対象物に対する撮像処理や、マルチバンドフィルタ５００の設定処理を行う。撮像制御ユニット４１０は、図１に示すフィルタ設定部４００に対応する。
【００２０】
画像処理ユニット３１０及び撮像制御ユニット４１０は、バス６０８を介してＣＰＵ６０１と接続される。画像処理ユニット３１０と撮像制御ユニット４１０は、画像処理ユニット３１０や撮像制御ユニット４１０により実現される機能の一部又は全部を実装したＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などのプログラマブル・デバイス（PD）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）で構成されてもよい。
【００２１】
ＣＰＵ６０１は、ＲＯＭ６０２やストレージ６０４等に格納されたプログラムやデータをＲＡＭ６０３上に読み出し、処理を実行することで、画像処理システム１００の各機能を実現する演算装置である。
【００２２】
ＲＯＭ６０２は、電源を切ってもプログラムやデータを保持することができる不揮発性のメモリである。ＲＡＭ６０３は、ＣＰＵ６０１のワークエリア等として用いられる揮発性のメモリである。ストレージ６０４は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、又はフラッシュＲＯＭ等のストレージデバイスで構成される。ストレージ６０４は、ＯＳ（Operation System）、アプリケーションプログラム、及び各種データ等を記憶する。
【００２３】
表示部６０５は、例えば、画像処理システム１００によって実行される処理に関するデータを表示するものである。
【００２４】
通信部６０６は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ等の無線ＬＡＮ（Local Area Network）通信を行うための無線通信機能であり、例えば、アンテナ、無線部、及びＭＡＣ（Media Access Control）部等を含む。入出力Ｉ／Ｆ６０７は、通信部６０６等のネットワーク、あるいはＲＯＭ６０２やストレージ６０４等の記録装置、あるいはマウスやキーボード、ボタン、表示部６０５等の入出力装置との間で情報の入出力を行う。
【００２５】
バス６０８は、上記各構成要素に接続され、アドレス信号、データ信号、及び各種制御信号等を伝送する。ＣＰＵ６０１、ＲＯＭ６０２、ＲＡＭ６０３、ストレージ６０４、表示部６０５、通信部６０６、及び入出力Ｉ／Ｆ６０７は、バス６０８を介して相互に接続されている。
【００２６】
なお、図３に示す画像処理システム１００のハードウエア構成は、本発明の一実施形態に係る機能を実現するための構成の一例であり、これに限定されるものではない。
【００２７】
●画像処理システムの機能構成
図４は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの機能構成の一例を示す図である。図４に示すように、画像処理システム１００により実現される機能は、信号取得手段６１１、信号処理手段６１２、フィルタ設定制御手段６２１、記憶制御手段６２２、テストパターン取得手段６２３、フィルタ補正手段６２４により実現される機能を含む。信号取得手段６１１と信号処理手段６１２は、図１に示す画像処理部３００に対応する手段であり、フィルタ設定制御手段６２１、記憶制御手段６２２、テストパターン取得手段６２３、フィルタ補正手段６２４は、図１に示すフィルタ設定部４００に対応する手段である。
【００２８】
信号取得手段６１１は、撮像素子２２０から出力された画像信号であるスペクトル信号を取得する手段である。信号取得手段６１１は、例えば、図３のＣＰＵ６０１や画像処理ユニット３１０で実行されるプログラム等により実現される。
【００２９】
信号処理手段６１２は、信号取得手段６１１によって取得されたスペクトル信号に基づいて色信号を生成する手段である。信号処理手段６１２は、例えば、図３のＣＰＵ６０１や画像処理ユニット３１０で実行されるプログラムによって実現される。信号処理手段６１２は、取得されたスペクトル信号に対して、ホワイトバランス処理、ノイズ除去、色補間処理、カラーマトリックス処理などを行う。信号処理手段６１２は、信号処理部の一例である。
【００３０】
フィルタ設定制御手段６２１は、マルチバンドフィルタ５００の設定を行う。フィルタ設定制御手段６２１は、例えば、図３のＣＰＵ６０１や撮像制御ユニット４１０で実行されるプログラム等により実現される。フィルタ設定制御手段６２１は、レンズ２１０によって結像される被写体の光像のうち、特定の波長帯の光を透過するためのフィルタの設定を行う。フィルタ設定制御手段６２１によって設定されたフィルタを有するマルチバンドフィルタ５００を透過した光は、撮像素子２２０の受光部によって受光される。
【００３１】
記憶制御手段６２２は、ＸＹＺ等色関数の基準スペクトルや国際照明委員会（ＣＩＥ）による定められた三刺激値の基準情報、フィルタ設定制御手段６２１により設定されたフィルタの情報を図３のＲＯＭ６０２やストレージ６０４に記憶させる手段である。記憶制御手段６２２は、例えば、図３のＲＡＭ６０３、ストレージ６０４、及び図３のＣＰＵ６０１で実行されるプログラム等により実現される。
【００３２】
テストパターン取得手段６２３は、撮像機構２００により撮像されたテストパターンのスペクトル情報を取得する手段である。テストパターン取得手段６２３は、例えば、図３のＣＰＵ６０１や撮像制御ユニット４１０で実行されるプログラムによって実現される。ここで、テストパターンは、例えば、標準ＲＧＢ画像である。テストパターン取得手段６２３は、撮像機構２００により撮像された標準ＲＧＢ画像のスペクトル情報を取得する。
【００３３】
フィルタ補正手段６２４は、テストパターン取得手段６２３により取得されたテストパターンのスペクトル情報と予め記憶されたＸＹＺ等色関数の基準スペクトルとに基づいて、マルチバンドフィルタ５００の各フィルタの補正を行う手段である。フィルタ補正手段６２４は、例えば、図３のＣＰＵ６０１や撮像制御ユニット４１０で実行されるプログラムによって実現される。
【００３４】
フィルタ補正手段６２４は、テストパターン取得手段６２３により取得されたテストパターンのスペクトル情報から、テストパターンの色の三刺激値を算出する。テストパターンの色の三刺激値は、取得したスペクトル情報にＸＹＺ等色関数を掛け合わせたものの積分値である。
【００３５】
フィルタ補正手段６２４は、算出したテストパターンの色の三刺激値と基準情報としての色の三刺激値とに基づいて、各フィルタの補正値を算出する。これにより、画像処理システム１００は、例えば、撮像装置１１０を通じて得られる色の情報を、人の目で見た場合とどの程度近いかを定量的に測定することができる。基準情報としての色の三刺激値は、図７に示す国際照明委員会（ＣＩＥ）による定められた三刺激値である。基準情報としての色の三刺激値は、図３のＲＯＭ６０２やストレージ６０４に予め記憶されている。
【００３６】
フィルタ補正手段６２４は、算出した補正値に基づいて、各フィルタの補正を行う。具体的なフィルタ補正処理については、後述する。
【００３７】
●マルチバンドフィルタ●
図５は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタが実装された撮像機構の断面の一例を示す図である。図５に示す撮像機構２００は、受光部２２１、基板層２２２、配線層２２３、絶縁層２２４、マルチバンドフィルタ５００、防湿層２２５、レンズ２１０を有している。
【００３８】
マルチバンドフィルタ５００は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）の低屈折率誘電体材料と、酸化チタン（ＴｉＯ２）の高屈折率誘電体材料が交互に積層されており、キャビティ層がミラー層に挟まれた構造をしている。ここで、ミラー層は、ｎを誘電体材料の屈折率、ｄを誘電体材料の物理膜厚、λを透過波長帯の参照波長としたとき、光学膜厚ｎｄ＝λ／４を有している。
【００３９】
マルチバンドフィルタ５００は、キャビティ層の膜厚を変化させることにより、多重干渉光路を変化させて、透過スペクトルのピーク波長位置を変化させることができる。すなわち、マルチバンドフィルタ５００は、キャビティ層の膜厚を受光部２２１上で変化させることにより、受光部２２１ごとに異なるピーク波長をもつ透過スペクトルを有する光を入射させることができる。
【００４０】
なお、本実施の形態は、マルチバンドフィルタ５００の低屈折率誘電体材料として酸化シリコン（ＳｉＯ２）、高屈折率誘電体材料として酸化チタン（ＴｉＯ２）を用いる例を説明した。しかし、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの低屈折率誘電体材料は、これに限定されるものではない。
【００４１】
図６は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタと撮像素子の配列の一例を示す図である。図６は、マルチバンドフィルタ５００を実装したベイヤー配列の撮像素子２２０の模式図である。
【００４２】
マルチバンドフィルタ５００は、それぞれキャビティ層の膜厚の異なる領域を有し、受光部２２１に対して１対１の組み合わせで実装される。図６の例では、Ｒ(赤)、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応する４つのフィルタが実装されている。マルチバンドフィルタ５００は、撮像素子２２０に直接成膜され、リソグラフィー工程及びエッチング工程によって実装される。
【００４３】
マルチバンドフィルタ５００は、ＸＹＺ等色関数を基準とする分光透過率を持つ色の三刺激値に対応した複数のフィルタを備える。マルチバンドフィルタ５００を透過した光は、受光部２２１で受光される。
【００４４】
なお、図６は、１画素あたり２×２の計４枚のフィルタと４つの受光部２２１の配列である。しかし、本実施形態はこれに限られず、例えば、１画素あたり３×３の計９枚のフィルタと９つの受光部の配列でもよい。
【００４５】
また、マルチバンドフィルタ５００は、撮像機構２００の小型化の観点から、図５のように成膜生成による構成が好ましいが、別途回転機構を設け、マルチバンドフィルタを回転機構上に設ける構成であってもよい。この場合、回転機構の可動部が回転し、特定の波長帯域のフィルタを光軸上に配置させて、その分光波長のスペクトル信号を取得する。
【００４６】
次に、ＸＹＺ等色関数について説明する。図７は、国際照明委員会（ＣＩＥ）によるＸＹＺ表色系で規定されたＸＹＺ等色関数を示すグラフである。人間の網膜の細胞は、物体からの反射光についてＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応した感覚組織を持っており、その強さに応じた信号を脳に伝達する。すなわち、人間は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）それぞれの信号の割合によって物体の色を知覚するようになっている。
【００４７】
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に対応する感覚組織の感度は、図７に示すような特性を持っており、この特性を等色関数という。６００ｎｍ付近に大きなピークもつＸ等色関数が赤色を検知し、５５５ｎｍ付近にピークをもつＹ等色関数が緑色を検知し、４５０ｎｍ付近にピークをもつＺ等色関数が青色を検知している。
【００４８】
人工的に作られたマルチバンドフィルタとＣＩＥが定めたＸＹＺ等色関数との一致度は、ｑ−ｆａｃｔｏｒを用いて表され、Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれの計３つのｑ−ｆａｃｔｏｒがある。ｑ−ｆａｃｔｏｒは、０から１までの値を取り、１に近い程人の目との一致度が高い。また、Ｘ、Ｙ、Ｚそれぞれではなく、３つまとめて一致度を表す指標値が、ν−ｆａｃｔｏｒである。マルチバンドフィルタ５００は、図７に示すＸＹＺ等色関数を基準とするフィルタであり、ＸＹＺ等色関数と一致するように設定される。
【００４９】
次に、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルについて説明する。図８は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルの一例を示すグラフである。
【００５０】
図８に示す透過スペクトルを透過させるマルチバンドフィルタ５００は、５枚のフィルタを有する。マルチバンドフィルタ５００は、第１フィルタと、第２フィルタと、第３フィルタと、第４フィルタと、第５フィルタと、を有する。第１フィルタは、Ｚ等色関数を基準とするフィルタである。第２フィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して短波長側にシフトしているフィルタである。第３フィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して長波長側にシフトしているフィルタである。第４フィルタは、Ｙ等色関数を基準とするフィルタである。第５フィルタは、Ｘ等色関数を基準とするフィルタである。
【００５１】
ここで、第１フィルタ、第４フィルタ及び第５フィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタの一例である。例えば、第１のフィルタ群に属するフィルタは、ＸＹＺ等色関数を基準とするフィルタである。また、第１フィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち最も短波長側にピーク波長を有する。第１フィルタは、図７に示すＸＹＺ等色関数のうち、Ｚ等色関数を基準とするフィルタである。
【００５２】
図８は、第１フィルタの透過スペクトルが、第４フィルタ及び第５フィルタの透過スペクトルの波長範囲よりも狭いことを示している。透過スペクトルの波長範囲とは、スペクトルのピーク幅を意味する。第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さは、第１フィルタの分光透過率特性をガウス分布で近似した標準偏差の値、つまり、後述する等色関数のガウス分布による近似式により算出される標準偏差σの値である。
【００５３】
さらに、図８は、第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルが、第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしていることを示している。第２フィルタ及び第３フィルタは、Ｚ等色関数を基準とする第１フィルタの基準ピーク波長に対して、ピーク波長を変化させたＺ等色関数を基準とするフィルタである。
【００５４】
ここで、第２フィルタ及び第３フィルタは、第２のフィルタ群に属するフィルタの一例である。例えば、第２のフィルタ群に属するフィルタは、透過スペクトルが、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしているフィルタである。
【００５５】
図８の例では、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、Ｚ等色関数の基準ピーク波長である４５０ｎｍであるのに対し、第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、それぞれ４３０ｎｍ、４７０ｎｍである。つまり、第２フィルタと第３のフィルタの透過スペクトルは、第１フィルタの透過スペクトルとピーク波長が異なるが、第１フィルタの透過スペクトルと略同一の波長範囲を有する。
【００５６】
図８は、第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルのピーク波長が、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長と隣接していることを示している。つまり、第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲は、第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルのピーク波長と第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長とが隣接する範囲内である。
【００５７】
また、図８の例では、第１フィルタと第２フィルタと第３フィルタの透過スペクトルは青色（Ｂ）を検知する。第４フィルタの透過スペクトルは緑色（Ｇ）を検知する。第５フィルタの透過スペクトルは赤色（Ｒ）を検知する。また、図６のフィルタ配列の例において、Ｒの領域に第５フィルタ、Ｇの領域に第４フィルタ、Ｂの領域に第１フィルタと第２フィルタと第３フィルタが配置されている。
【００５８】
図８に示すように、第１フィルタの透過スペクトルは、第４フィルタ及び第５フィルタの透過スペクトルと比較して、狭い波長範囲のスペクトル特性を有している。マルチバンドフィルタの測色精度を向上させる手段として、既存のフィルタで受光できない波長領域をカバーするようにフィルタを追加すればよい。一方で、透過スペクトルの波長範囲が狭い場合、フィルタの製造ばらつきの影響により透過スペクトルのずれが生じると、測色精度に敏感に影響し、ずれの影響が増大してしまう。
【００５９】
本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち透過スペクトルの波長範囲が最も狭い第１フィルタと、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしている第２のフィルタ群に属するフィルタを設ける。その結果、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、スペクトルのばらつきやずれを吸収でき、ロバスト性の大きいフィルタ構造となる。すなわち、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【００６０】
さらに、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成することで、製造ばらつき、経年劣化や使用環境による劣化によるフィルタのパラメータのずれが生じた場合においても、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【００６１】
また、本発明の一実施形態に係る撮像装置は、撮像機構に本発明に係るマルチバンドフィルタを有している。そのため、本発明に係る撮像装置は、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができ、対象物の特徴を高精度に捉えることができる。
【００６２】
なお、図８において、第２フィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して短波長側にシフトしている。一方で、第３フィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して長波長側にシフトしている。図８に示すマルチバンドフィルタ５００は、５枚のフィルタ構成の例を説明したが、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、図８に示す第３フィルタ又は第１フィルタを除く４枚のフィルタ構成にしてもよい。また、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、さらに任意のフィルタを追加して６枚以上のフィルタ構成にしてもよい。
【００６３】
また、図８に示すマルチバンドフィルタ５００は、第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲が、第４フィルタ及び第５フィルタの波長範囲よりも狭い。これに代えて、例えば、第４フィルタの透過スペクトルの波長範囲が、第１フィルタ及び第５フィルタの波長範囲より狭い場合、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、透過スペクトルが、第４フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしているフィルタを設けてもよい。
【００６４】
●画像処理システムの情報処理フロー●
図９は、本発明の一実施形態に係る画像処理システムの情報処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【００６５】
ステップＳ９０１において、フィルタ設定制御手段６２１によりマルチバンドフィルタ５００が設定されている場合、画像処理システムの情報処理は、ステップＳ９０５の処理に移行する。一方で、フィルタ設定制御手段６２１によりマルチバンドフィルタ５００が設定されていない場合、画像処理システムの情報処理は、ステップＳ９０２の処理に移行する。
【００６６】
ステップＳ９０２において、フィルタ設定制御手段６２１は、記憶制御手段６２２によって予め記憶されたＸＹＺ等色関数の基準スペクトルに基づいて、複数のフィルタの設定を行う。
【００６７】
具体的には、フィルタ設定制御手段６２１は、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数に基づいて、第１のフィルタ群に属する第５フィルタ、第４フィルタ、第１フィルタを設定する。また、基準ピーク波長を４３０ｎｍとしたＺ等色関数に基づいて、第２フィルタを設定する。さらに、基準ピーク波長を４７０ｎｍとしたＺ等色関数に基づいて、第３フィルタを設定する。
【００６８】
ステップＳ９０３において、信号取得手段６１１は、フィルタ設定制御手段６２１により設定されたフィルタを有するマルチバンドフィルタ５００を通じて、撮像素子２２０からスペクトル信号を取得する。
【００６９】
ステップＳ９０４において、信号処理手段６１２は、信号取得手段６１１により取得されたスペクトル信号に基づいて、色信号を生成する。
【００７０】
一方、既にフィルタ設定制御手段６２１によりマルチバンドフィルタ５００が設定されている場合、ステップＳ９０５の処理に移行する。ステップＳ９０５において、テストパターン取得手段６２３は、撮像機構２００によって撮像されたテストパターンのスペクトル情報を取得する。
【００７１】
ステップＳ９０６において、フィルタ補正手段６２４は、記憶制御手段６２２によって記憶された基準情報としての色の三刺激値と、テストパターン取得手段６２３によって取得されたテストパターンと、に基づいて、各フィルタの補正値を算出する。
【００７２】
具体的には、フィルタ補正手段６２４は、テストパターン取得手段６２３により取得されたテストパターンのスペクトル情報から、テストパターンの色の三刺激値を算出する。色の三刺激値の計算式は、以下の数１に示す。
【００７３】
【数１】
2018164153.tif 000003
（数１中のｔは色の三刺激値（３×１行列）、ａＴは変換行列ａ（ｂ×３行列）に対する転置行列、Ｆはフィルタの透過スペクトルの行列表記（ｎ×ｂ行列）、ＦＴは行列Ｆに対する転置行列、Ｄはフォトセンサ(撮像素子)の分光感度スペクトルの行列表記 （ｎ×ｎの対角行列）、Ｃは対象物の分光感度スペクトル（ｎ×１行列）、Ａは等色関数行列（ｎ×３行列)、ＡＴは行列Ａに対する転置行列、ｂはフィルタ数、ｎは離散的波長要素の数を表す。）
【００７４】
そして、フィルタ補正手段６２４は、算出したテストパターンの色の三刺激値と基準情報としての色の三刺激値とを用いて補正行列Ｌ（３×３の対角行列）を算出する。
【００７５】
図１９は、補正行列Ｌの対角成分の算出方法の一例を表すグラフである。図１９の横軸にはテストパターンの色の三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを示し、縦軸には基準情報としての色の三刺激値Ｘ０、Ｙ０、Ｚ０を示す。
【００７６】
数２の値が最小となるようなＬｘを最小二乗法で算出した結果、Ｌｘは、数３のようになる。同様に、Ｌｙ、Ｌｚを算出した結果、数４の補正行列Ｌを得ることができる。
【００７７】
【数２】
2018164153.tif 000004
（数２中のｉは、参照するフィルタのサンプルナンバー（ｉ＝１〜ｍ、ｍは自然数）を表す。)
【００７８】
【数３】
2018164153.tif 000005
【００７９】
【数４】
2018164153.tif 000006
【００８０】
ステップＳ９０７において、フィルタ補正手段６２４は、算出した補正行列Ｌに基づいて、マルチバンドフィルタ５００における各フィルタの補正を行う。
【００８１】
ステップＳ９０７において、フィルタ補正手段６２４によってマルチバンドフィルタ５００が補正された場合、画像処理システムの情報処理は、上述したステップＳ９０３の処理に移行する。この場合、ステップＳ９０３において、信号取得手段６１１は、フィルタ補正手段６２４によって補正されたフィルタを有するマルチバンドフィルタ５００を通じて、撮像素子２２０からスペクトル信号を取得する。
【００８２】
以上説明したように、画像処理システム１００は、マルチバンドフィルタ５００のフィルタ設定及びマルチバンドフィルタ５００が有する各フィルタの補正を行うことができる。これにより、画像処理システム１００は、設定されたマルチバンドフィルタ５００に基づいて色信号を生成することにより、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【００８３】
●マルチバンドフィルタの評価●
●評価手法及びフィルタの設定
次に、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおける透過スペクトルのばらつきの影響の評価について説明する。図１０は、Ｌ１８直交表に割り付けるマルチバンドの水準設定の一例を示す図である。
【００８４】
透過スペクトルのばらつきによるｑ−ｆａｃｔｏｒやν−ｆａｃｔｏｒの影響を評価するため、図１０に示すように、Ｌ１８直交表を用いて各フィルタの透過スペクトルがばらついた状況を恣意的に作り出す。図１０では、５つのフィルタに係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルのばらつきの影響の評価を行うための水準設定を行う例を示すが、３枚のフィルタや４枚のフィルタに係るマルチバンドフィルタの場合についても、同様の評価手法を用いることが可能である。
【００８５】
図１０（ａ）に示すように、各フィルタの透過スペクトルが、基準ピーク波長に対してランダムに±１０ｎｍシフトする場合について評価を行う。また、図１０（ｂ）に示すように、各フィルタの透過スペクトルの基準ピーク波長は、フィルタＮｏ．１が４５０ｎｍ、フィルタＮｏ．２が４３０ｎｍ、フィルタＮｏ．３が４７０ｎｍ、フィルタＮｏ．４が５２０ｎｍ、フィルタＮｏ．５が６２０ｎｍである。
【００８６】
図１０（ｃ）は、図１０（ａ）（ｂ）に示す設定内容に基づいて、Ｌ１８直交表へマルチバンドの水準を割り付けた結果を示す。
【００８７】
全てのフィルタの組み合わせでｑ−ｆａｃｔｏｒやν−ｆａｃｔｏｒを計算し、その標準偏差を計算すれば透過スペクトルのばらつきの影響が評価できる。図１０に示す例では、フィルタＮｏ１〜Ｎｏ５の５つのフィルタについて、基準となるフィルタと基準から±１０ｎｍシフトしたフィルタの３種類の割り付けを各フィルタに対して行った。
【００８８】
ｑ−ｆａｃｔｏｒとν−ｆａｃｔｏｒは、ＣＩＥが定めたＸＹＺ等色関数に対応する等色関数行列Ａに対する転置行列ＡＴと、等色関数行列Ａとフィルタの透過スペクトルの行列Ｆで作られる人工的な等色関数行列Ａ´に対する転置行列Ａ´Ｔとの一致度を示すパラメータである。具体的には、転置行列ＡＴは数１に示す値であり、転置行列Ａ´Ｔは数１に示すａＴにフィルタの透過スペクトルの行列Ｆに対する転置行列ＦＴを右側から掛けた値である。一致度は、相関係数Ｒの二乗値Ｒ２（０≦Ｒ２≦１）で計算される。Ｒ２は１に近い程一致度が高く人の目に近いフィルタであることを示し、逆に０に近い程一致度は低く人の目からは離れたフィルタであることを示す。
【００８９】
また、ｑ−ｆａｃｔｏｒは、転置行列ＡＴとＡ´ＴのＸ、Ｙ、Ｚ行ごとに一致度を計算しているため、ｑＸ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＹ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒの３つのパラメータが計算される。一方で、ν−ｆａｃｔｏｒは、転置行列ＡＴとＡ´ＴのＸ、Ｙ、Ｚ行を１行３ｎ列にまとめて一致度を計算した１つのパラメータである。
【００９０】
ここで、例えば、４つのフィルタの場合、１つのフィルタについて基準となるフィルタと±１０ｎｍのフィルタの３通りを全ての組み合わせで計算するため、８１通りの計算が必要となる。同様に、５つのフィルタの場合は、２４３通りの計算が必要となり、計算量が増加する。一方で、図１０に示すＬ１８直交表を利用すると、計算の効率化が期待される。
【００９１】
Ｌ１８直交表で割り付けられて算出されたｑ−ｆａｃｔｏｒやν−ｆａｃｔｏｒのばらつき結果は、偏りなく抽出されたサンプルのばらつき結果とほぼ同等とみなされるので、公平なばらつき比較が可能となる。
【００９２】
次に、マルチバンドフィルタについてＸＹＺ等色関数に基づく近似について説明する。図１１は、図８に示すマルチバンドフィルタ５００を構成する第１フィルタの透過スペクトルをＺ等色関数のガウス分布で近似した結果の一例を示すグラフである。
【００９３】
図１１に示す実線は、図８に示すマルチバンドフィルタ５００を構成する第１フィルタの透過スペクトルを、Ｚ等色関数に一致させるためにガウス分布による近似を行った結果である。一方で、図１１に示す点群は、図８に示すマルチバンドフィルタ５００を構成する第１フィルタの透過スペクトルである。
【００９４】
図１１の実線で示す近似結果は、ガウス分布を表す以下の数５で表される。図１１の実線で示すスペクトルのピーク透過率Ａ＝９４．５％、標準偏差σ＝２２．５ｎｍ、ピーク波長μ＝４５０ｎｍである。また、図７に示すＺ等色関数についてガウス分布による近似を行った際の結果は、Ａは任意刺激値、標準偏差σ＝２２．５ｎｍ、ピーク波長μ＝４５０ｎｍである。
【００９５】
【数５】
2018164153.tif 000007
（数５中のＡはピーク透過率（％）、σは標準偏差（ｎｍ）、μはピーク波長（ｎｍ）を表す。）
【００９６】
図１１の点群で示すように、第１フィルタの透過スペクトルは、６００ｎｍ付近にブロードなピークを有する。そのため、第１フィルタの透過スペクトルそのものを用いた場合、このブロードなピークが影響して透過スペクトルのばらつきの影響を精度良く評価することができない。そこで、以下に説明する各シミュレーションでは、図１１の実線で示すように、第１フィルタの透過スペクトルについてＺ等色関数に一致させるためにガウス分布による近似を行った。
【００９７】
図１２は、標準偏差σを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。図１２（ａ）は、３つのフィルタの透過スペクトルのうちの一つをガウス分布で近似した場合の例を示すグラフである。
【００９８】
具体的には、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの透過スペクトルのうち第１フィルタの透過スペクトルについて、図１１に示すようにＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。図１２（ａ）において、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長をμ＝４５０ｎｍで固定し、標準偏差σを変化させながらｑＸ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＹ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ、ν−ｆａｃｔｏｒを算出した。
【００９９】
図１２（ｂ）は、４つのフィルタの透過スペクトルのうちの２つをガウス分布で近似した場合の例を示すグラフである。具体的には、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの透過スペクトルのうち第１フィルタと第２フィルタの透過スペクトルについて、図１１に示すようにＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。
【０１００】
図１２（ｂ）において、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長をμ＝４５０ｎｍ、第２フィルタの透過スペクトルのピーク波長をμ＝４３０ｎｍで固定し、標準偏差σを変化させながらｑＸ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＹ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ、ν−ｆａｃｔｏｒを算出した。
【０１０１】
図１２（ｃ）は、４つのフィルタの透過スペクトルのうちの二つをガウス分布で近似した場合の例を示すグラフである。具体的には、図８に示す第１フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの透過スペクトルのうち第１フィルタと第３フィルタの透過スペクトルについて、図１１に示すようにＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。
【０１０２】
図１２（ｃ）において、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長をμ＝４５０ｎｍ、第３フィルタの透過スペクトルのピーク波長をμ＝４７０ｎｍで固定し、標準偏差σを変化させながらｑＸ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＹ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ、ν−ｆａｃｔｏｒを算出した。
【０１０３】
図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、標準偏差σ＝２２．５ のときに、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒとν−ｆａｃｔｏｒが最大値を取ることを示す。一方、同図は、標準偏差σが１２．５〜３２．５ｎｍの範囲で変化しても、ｑＸ−ｆａｃｔｏｒとｑＹ−ｆａｃｔｏｒとは大きく影響されないことを示す。
【０１０４】
図１３は、ピーク波長μを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。同図は、３つのフィルタの透過スペクトルのうちの１つをガウス分布で近似した場合の例である。
【０１０５】
具体的には、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの透過スペクトルのうち第１フィルタの透過スペクトルについて、図１１に示すようにＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。図１３において、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長μを変化させながらｑＸ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＹ−ｆａｃｔｏｒ、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ、ν−ｆａｃｔｏｒを算出した。
【０１０６】
図１３に示すように、ピーク波長μ＝４５０ｎｍのときに、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒとν−ｆａｃｔｏｒが最大値を取ることを示す。一方、同図は、ピーク波長μが４２０ｎｍ〜４８０ｎｍの範囲で変化しても、ｑＸ−ｆａｃｔｏｒとｑＹ−ｆａｃｔｏｒとは大きく影響されないことを示す。
【０１０７】
以上説明したように、図１２及び図１３の結果から、標準偏差又はピーク波長が変化すると、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒやν−ｆａｃｔｏｒの値が影響を受ける。測色精度の誤差は、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒやν−ｆａｃｔｏｒの値が１に近づくほど小さくなる。
【０１０８】
●マルチバンドフィルタの測色精度
図１４は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の一例を示すグラフである。同図は、図１０に示すＬ１８直交表での割り付けを行った各マルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値、ｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつき、ｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数を示す。
【０１０９】
図１４において（Ａ）は、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｂ）は、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｃ）は、図８に示す第１フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｄ）は、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを示している。
【０１１０】
ここで、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタの一例である。図１４において、第１フィルタは、Ｚ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第４フィルタは、Ｙ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第５フィルタは、Ｘ等色関数に一致させるためのフィルタである。
【０１１１】
また、第２フィルタ及び第３フィルタは、第２のフィルタ群に属するフィルタの一例である。第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている。
【０１１２】
図１４（ａ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値との関係の一例を示すグラフである。図１４（ａ）において、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、（Ａ）と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いており、高い測色精度を有することを示している。
【０１１３】
つまり、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの３枚のフィルタを有するマルチバンドフィルタに、図８に示す第２フィルタ又は第３フィルタを追加することにより、測色精度が向上させることができる。
【０１１４】
図１４（ｂ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタとｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきとの関係の一例を示すグラフである。図１４（ｃ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数との関係の一例を示すグラフである。
【０１１５】
図１４（ｂ）、（ｃ）において、（Ｂ）、（Ｃ）、（Ｄ）は、（Ａ）と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっており、測色精度のばらつきが改善されていることを示している。
【０１１６】
図１４に示すように、第２フィルタ又は第３フィルタの少なくとも一方を有するマルチバンドフィルタ５００は、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒが改善される。つまり、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタ（第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタ）に加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタ（第２フィルタ、第３フィルタ）のうち少なくとも一つのフィルタを設定することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１１７】
図１５は、標準偏差σを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。同図（ａ）は、図１０に示すＬ１８直交表での割り付けを行った各マルチバンドフィルタのｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値、（ｂ）はｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつき、（ｃ）はｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数を示す。
【０１１８】
具体的には、図８に示す第１フィルタと第２フィルタと第３フィルタの透過スペクトルについて、図１１に示すＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。そして、近似したガウス分布の標準偏差σを１２．５ｎｍ〜３２．５ｎｍの範囲で可変にして、図１０に示すＬ１８直交表での割り付けを行った結果である。
【０１１９】
図１５において、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを３ｂａｎｄ、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを４ｂａｎｄ−、図８に示す第１フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを４ｂａｎｄ＋と表記している。
【０１２０】
ここで、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタの一例である。図１５において、第１フィルタは、Ｚ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第４フィルタは、Ｙ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第５フィルタは、Ｘ等色関数に一致させるためのフィルタである。
【０１２１】
また、第２フィルタ及び第３フィルタは、第２のフィルタ群に属するフィルタの一例である。第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている。
【０１２２】
図１５（ａ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値との関係の一例を示すグラフである。図１５（ａ）において、４ｂａｎｄ−と４ｂａｎｄ＋は、３ｂａｎｄと比較して、標準偏差σ＝１２．５〜３２．５ｎｍの範囲においてｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いており、測色精度が向上していることを示している。
【０１２３】
そして、測色精度の改善の効果は、４ｂａｎｄ−における標準偏差σ＝１２．５ｎｍのときに、最も顕著に現れている。
【０１２４】
つまり、図８に示す第１フィルタと第２フィルタと第３フィルタの透過スペクトルをガウス分布により近似したときの標準偏差σ＝１２．５〜３２．５ｎｍの範囲において、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの３枚のフィルタを有するマルチバンドフィルタに、図８に示す第２フィルタ又は第３フィルタを追加することにより、測色精度が向上させることができる。
【０１２５】
さらに、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタの３枚のフィルタを有するマルチバンドフィルタに、図８に示す第２フィルタを追加することにより、より顕著な測色精度の向上の効果を得ることができる。
【０１２６】
図１５（ｂ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタとｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきとの関係の一例を示すグラフである。図１５（ｃ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数との関係の一例を示すグラフである。
【０１２７】
図１５（ｂ）、（ｃ）において、４ｂａｎｄ−は、３ｂａｎｄと比較して、標準偏差σ=１２．５〜３２．５ｎｍの範囲においてｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっており、測色精度のばらつきが改善されていることを示している。
【０１２８】
また、４ｂａｎｄ＋は、３ｂａｎｄと比較して、標準偏差σ=２２．５〜３２．５ｎｍの範囲においてｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきが小さくなっており、測色精度のばらつきが改善されていることを示している。そして、測色精度のばらつき改善の効果は、４ｂａｎｄ−における標準偏差σ=１７．５ｎｍのときに、最も顕著に現れている。
【０１２９】
図１５に示すように、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、標準偏差σが１２．５〜３２．５ｎｍの範囲内の第２フィルタ又は第３フィルタの少なくとも一方を追加することにより、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒが改善される。ここで、図１１及び数５に示すように、標準偏差σは、第１フィルタの分光透過率特性をガウス分布で近似した値であり、第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さに該当する。
【０１３０】
つまり、マルチバンドフィルタ５００は、第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さが１２．５〜３２．５ｎｍの範囲であり、第１のフィルタ群に属するフィルタ（第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタ）に加えて、波長範囲の長さが１２．５〜３２．５ｎｍの範囲である第２のフィルタ群に属するフィルタを設定することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。なお、第１フィルタと第２のフィルタ群に属するフィルタの波長範囲の長さは、同様の効果が得られれば、上記範囲に限らない。
【０１３１】
好ましくは、マルチバンドフィルタ５００は、第１フィルタの透過スペクトルの波長範囲の長さが１７．５ｎｍであり、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、波長範囲の長さが１７．５ｎｍである第２フィルタを設定することで、より製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１３２】
図１６は、ピーク波長μを可変にしてＺ等色関数との一致度をシミュレーションした結果の一例を示すグラフである。図１６にシミュレーションの結果を示すマルチバンドフィルタは、図８に示す第１フィルタと第４フィルタと第５フィルタに加えて、図８に示す第２フィルタ又は第３フィルタの一方を追加した４枚のフィルタを有する。
【０１３３】
ここで、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタの一例である。図１６において、第１フィルタは、Ｚ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第４フィルタは、Ｙ等色関数に一致させるためのフィルタであり、第５フィルタは、Ｘ等色関数に一致させるためのフィルタである。
【０１３４】
また、第２フィルタ及び第３フィルタは、第２のフィルタ群に属するフィルタの一例である。第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている。
【０１３５】
図１６（ａ）は、第２フィルタ又は第３フィルタのピーク波長μを可変にしたマルチバンドフィルタにおけるｑＺ−ｆａｃｔｏｒの平均値、（ｂ）はｑＺ−ｆａｃｔｏｒのばらつき、（ｃ）はｑＺ−ｆａｃｔｏｒの変動係数を示す。
【０１３６】
具体的には、図８に示す第１フィルタと第２のフィルタ群に属する一のフィルタ（第２フィルタ又は第３フィルタ）の透過スペクトルについて、図１１に示すＺ等色関数に一致させるためのガウス分布による近似を行った。
【０１３７】
そして、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長μ＝４５０ｎｍを基準ピーク波長として、近似した第２のフィルタ群に属するフィルタのガウス分布のピーク波長μを基準ピーク波長に対して±３０ｎｍの範囲で可変にして、図１０に示すＬ１８直交表での割り付けを行った結果である。
【０１３８】
図１６（ａ）は、第２のフィルタ群に属するフィルタのピーク波長μが異なるマルチバンドフィルタのｑＺ−ｆａｃｔｏｒの平均値との関係の一例を示すグラフである。図１６（ａ）において、基準ピーク波長に対して±３０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する第２のフィルタ群に属するフィルタを追加することにより、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いており、測色精度が向上していることを示している。
【０１３９】
また、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒの平均値は、基準ピーク波長を基準に短波長側と長波長側で略対称である。したがって、第２のフィルタ群に属するフィルタは、基準ピーク波長を基準に短波長側と長波長側のどちらに設けても、測色精度の改善の効果が得られる。
【０１４０】
図１６（ｂ）は、第２のフィルタ群に属するフィルタのピーク波長μが異なるマルチバンドフィルタとｑＺ−ｆａｃｔｏｒのばらつきとの関係の一例を示すグラフである。図１６（ｃ）は、第２のフィルタ群に属するフィルタのピーク波長μが異なるマルチバンドフィルタのｑＺ−ｆａｃｔｏｒの変動係数との関係の一例を示すグラフである。
【０１４１】
図１６（ｂ）、（ｃ）において、基準ピーク波長に対して±３０ｎｍの範囲内にピーク波長を有する第２のフィルタ群に属するフィルタを追加することにより、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっており、測色精度が改善されていることを示している。
【０１４２】
そして、測色精度のばらつき低減の効果は、基準ピーク波長を基準に短波長側に第２のフィルタ群に属するフィルタ（第２フィルタ）を追加することにより、より顕著に現れている。
【０１４３】
図１６に示すように、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、ピーク波長μがＺ等色関数の基準ピーク波長に対して±３０ｎｍの範囲に有する第２のフィルタ群に属するフィルタを追加することにより、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒが改善される。
【０１４４】
つまり、マルチバンドフィルタ５００は、第１のフィルタ群に属するフィルタ（第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタ）に加えて、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲が３０ｎｍ以下である第２のフィルタ群に属するフィルタを設定することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。なお、第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲は、同様の効果が得られれば、上記範囲に限らない。
【０１４５】
また、好ましくは、マルチバンドフィルタ５００は、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向に１０ｎｍシフトしている第２のフィルタ群に属するフィルタを設定することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１４６】
さらに、好ましくは、マルチバンドフィルタ５００は、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対してシフトしている範囲が、短波長側に３０ｎｍ以下である第２フィルタを設定することで、より製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１４７】
図１７は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の一例を示すグラフである。図１７は、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための各フィルタを、図１０に示すＬ１８直交表の割り付けに沿って各フィルタの基準ピーク波長μを変化させて計算した、（ａ）はフィルタ配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値、（ｂ）はｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつき、（ｃ）はｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数を示す。
【０１４８】
ここで、図１７において、図８に示す第１フィルタは、Ｚ等色関数に一致させるためのフィルタであり、図８に示す第４フィルタは、Ｙ等色関数に一致させるためのフィルタであり、図８に示す第５フィルタは、Ｘ等色関数に一致させるためのフィルタである。第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタの一例である。
【０１４９】
図１７において、第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、μ＝４５０ｎｍ、第２フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、μ＝４３０ｎｍ、第３フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、μ＝４７０ｎｍ、第４フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、μ＝５２０ｎｍ、第５フィルタの透過スペクトルのピーク波長は、μ＝６２０ｎｍである。また、第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタの透過スペクトルをガウス分布で近似した際の標準偏差は、σ＝２２．５である。
【０１５０】
ここで、第２フィルタ及び第３フィルタは、第２のフィルタ群に属するフィルタの一例である。第２フィルタ及び第３フィルタの透過スペクトルは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトしている。
【０１５１】
図１７において（Ａ）は、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｂ）は、図８に示す第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを示している。（Ｃ）は、図８に示す第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｄ）は、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｅ）は、図８に示す第１フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｆ）は、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを示している。
【０１５２】
図１７（ａ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値との関係の一例を示すグラフである。
【０１５３】
図１７（ａ）の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｚ等色関数に一致させるための第１フィルタを有するマルチバンドフィルタ（（Ａ））は、第１フィルタを有さないマルチバンドフィルタ（（Ｂ）及び（Ｃ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いている。つまり、Ｚ等色関数に一致させるための第１フィルタを設けない場合には、測色精度が低下することを示している。
【０１５４】
また、図１７（ａ）の（Ａ）、（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、第１のフィルタ群に属する第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタを有するマルチバンドフィルタ（（Ｄ）〜（Ｆ））は、第２のフィルタ群に属するフィルタを有さないマルチバンドフィルタ（（Ａ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いている。
【０１５５】
つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタを設けることにより、測色精度が向上することを示している。
【０１５６】
図１７（ｂ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタとｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきとの関係の一例を示すグラフである。図１７（ｃ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数との関係の一例を示すグラフである。
【０１５７】
図１７（ｂ）、（ｃ）の（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、Ｚ等色関数に一致させるための第１フィルタを有するマルチバンドフィルタ（（Ａ））は、第１フィルタを有さないマルチバンドフィルタ（（Ｂ）及び（Ｃ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっている。つまり、Ｚ等色関数に一致させるための第１フィルタを設けない場合には、測色精度のばらつきが大きくなることを示している。
【０１５８】
また、図１７（ｂ）、（ｃ）の（Ａ）、（Ｄ）〜（Ｆ）に示すように、第１のフィルタ群に属する第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタを有するマルチバンドフィルタ（（Ｄ）〜（Ｆ））は、第２のフィルタ群に属するフィルタを有さないマルチバンドフィルタ（（Ａ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっている。
【０１５９】
つまり、第１のフィルタ群に属するフィルタに加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタを設けることにより、測色精度のばらつきが低減することを示している。そして、図１７（ｂ）、（ｃ）の（Ｄ）と（Ｆ）に示すように、測色精度のばらつき低減の効果は、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタを設けることにより、最も顕著に現れている。
【０１６０】
図１７に示すように、第１のフィルタ群に属するＺ等色関数を基準とする第１フィルタ、Ｙ等色関数を基準とする第４フィルタ、Ｘ等色関数を基準とする第５フィルタに加えて、第２のフィルタ群に属するフィルタを追加することにより、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒが改善される。
【０１６１】
つまり、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、第１のフィルタ群に属するＺ等色関数を基準とする第１フィルタ、Ｙ等色関数を基準とする第４フィルタ、Ｘ等色関数を基準とする第５フィルタに加えて、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしている第２のフィルタ群に属するフィルタを設定することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１６２】
さらに、好ましくは、第１のフィルタ群に属するＺ等色関数を基準とする第１フィルタ、Ｙ等色関数を基準とする第４フィルタ、Ｘ等色関数を基準とする第５フィルタに加えて、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して短波長側にシフトしている第２フィルタを設定することで、より製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１６３】
図１８は、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタにおけるフィルタの配置と各パラメータとの関係の別の例を示すグラフである。
【０１６４】
図９に示す各フィルタの補正処理において、１画素ずつ数１で示す最適な変換行列ａを適用することは困難であり、全ての画素の変換行列ａに固定値を用いることが考えられる。そこで、図１０に示すＬ１８直交表の割り付けに沿って各フィルタの基準ピーク波長μを変化させて変換行列aを算出した。そして、算出した変換行列aの平均値として新たな変換行列a´を算出し、新たな変換行列a´に基づいて新たにＬ１８直交表への割り付けを行った。
【０１６５】
図１８は、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための各フィルタを、新たな変換行列ａ´を用いて、図１０に示すＬ１８直交表の割り付けに沿って各フィルタの基準ピーク波長μを変化させて計算した、（ａ）はフィルタ配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値、（ｂ）はｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつき、（ｃ）はｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数を示す。
【０１６６】
図１８において（Ａ）は、図８に示す第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｂ）図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｃ）は、図８に示す第１フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタ、（Ｄ）は、図８に示す第１フィルタ、第２フィルタ、第３フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタを有するマルチバンドフィルタを示している。
【０１６７】
なお、図１８における第１フィルタ〜第５フィルタの透過スペクトルのピーク波長μ及び標準偏差σの値は、図１７の値と同様である。
【０１６８】
図１８（ａ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値との関係の一例を示すグラフである。
【０１６９】
図１８（ａ）の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｄ）に示すように、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタを有するマルチバンドフィルタ（（Ｂ）及び（Ｄ））は、第２フィルタを有さないマルチバンドフィルタ（（Ａ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの平均値が１に近付いている。つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタを設けることにより、測色精度が向上することを示している。
【０１７０】
図１８（ｂ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタとｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきとの関係の一例を示すグラフである。図１８（ｃ）は、フィルタの配置の異なるマルチバンドフィルタのｑ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒの変動係数との関係の一例を示すグラフである。
【０１７１】
図１８（ｂ）、（ｃ）の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタ及び第３フィルタの少なくとも一方を有するマルチバンドフィルタ（（Ｂ）〜（Ｄ））は、第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタからなるマルチバンドフィルタ（（Ａ））と比較して、ｑＺ−ｆａｃｔｏｒ及びν−ｆａｃｔｏｒのばらつきと変動係数が小さくなっている。
【０１７２】
つまり、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタ及び第３フィルタの少なくとも一方のフィルタを設けることにより、測色精度のばらつきが低減することを示している。
【０１７３】
そして、図１８（ｂ）、（ｃ）の（Ｂ）と（Ｄ）に示すように、測色精度のばらつき低減の効果は、Ｘ、Ｙ、Ｚ等色関数のそれぞれに一致させるための第１フィルタ、第４フィルタ、第５フィルタに加えて、第２フィルタを設けることにより、最も顕著に現れている。
【０１７４】
図１８に示すように、変換行列ａに固定値を用いた場合においても、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１７５】
●まとめ●
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち透過スペクトルの波長範囲が最も狭い第１フィルタと、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしている第２のフィルタ群に属するフィルタを含む本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタを有する。本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、前述のとおり、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させる。そのため、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタの透過スペクトルに基づいて色信号を生成する本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、製造ばらつきの影響により透過スペクトルのずれが生じた場合においても、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１７６】
透過スペクトルの製造ばらつきの影響は、透過スペクトルの波長範囲が狭い場合に、測色精度に対する影響が顕著になる。そこで、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち透過スペクトルの波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルを、波長方向にシフトさせたフィルタを設ける。さらに、第１フィルタの透過スペクトルを波長方向にシフトさせたフィルタは、透過スペクトルのピーク波長が第１フィルタの透過スペクトルのピーク波長と隣接する範囲内に設けられる。これにより、透過スペクトルの波長範囲が狭い第１フィルタの製造ばらつきの影響の範囲内に、第１フィルタと同様のスペクトル特性を持つフィルタが設けられるため、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、製造ばらつきの影響を軽減することができる。
【０１７７】
また、第２のフィルタ群に属するフィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して短波長側にシフトしている第２フィルタを有する。さらに、第２のフィルタ群に属するフィルタは、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して長波長側にシフトしている第３フィルタを有する。そのため、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、第１フィルタの製造ばらつきの影響の範囲内に、第２フィルタ又は第３フィルタの少なくとも一方を設けることで、製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１７８】
さらに、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、第２のフィルタ群に属するフィルタの透過スペクトルが、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち波長範囲が最も狭い第１フィルタの透過スペクトルに対して、波長方向にシフトするように、前記第２のフィルタ群に属するフィルタを設定するフィルタ設定部を有する。これにより、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタのフィルタ設定やフィルタ補正が行われるため、本発明の一実施形態に係る画像処理システムは、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１７９】
また、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、第１のフィルタ群に属するフィルタのうち透過スペクトルの波長範囲が最も狭い第１フィルタと、透過スペクトルが第１フィルタの透過スペクトルに対して波長方向にシフトしている第２のフィルタ群に属するフィルタを有する。その結果、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、スペクトルのばらつきやずれを吸収でき、ロバスト性の大きいフィルタ構造となる。すなわち、本発明の一実施形態に係るマルチバンドフィルタは、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができる。
【０１８０】
また、本発明の一実施形態に係る撮像装置は、本発明に係るマルチバンドフィルタとマルチバンドフィルタの光射出側に配置された撮像素子とを有することで、測色精度を維持しつつ製造ばらつきの影響を低減させることができ、対象物の特徴を高精度に捉えることができる。
【０１８１】
これまで本発明の一実施形態に係る画像処理システム、マルチバンドフィルタ、及び撮像装置について説明してきたが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１８２】
１００    画像処理システム
１１０    撮像装置
１２０    外部装置
２００    撮像機構
２１０    レンズ
２２０    撮像素子
３００    画像処理部
３１０    画像処理ユニット
４００    フィルタ設定部
４１０    撮像制御ユニット
５００    マルチバンドフィルタ
６１１    信号取得手段
６１２    信号処理手段（信号処理部の一例）
６２１    フィルタ設定制御手段
６２２    記憶制御手段
６２３    テストパターン取得手段
６２４    フィルタ補正手段
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１８３】
【特許文献１】特開２００７−２７８９５０
【図１】
2018164153.tif 000008
【図２】
2018164153.tif 000009
【図３】
2018164153.tif 000010
【図４】
2018164153.tif 000011
【図５】
2018164153.tif 000012
【図６】
2018164153.tif 000013
【図７】
2018164153.tif 000014
【図８】
2018164153.tif 000015
【図９】
2018164153.tif 000016
【図１０】
2018164153.tif 000017
【図１１】
2018164153.tif 000018
【図１２】
2018164153.tif 000019
【図１３】
2018164153.tif 000020
【図１４】
2018164153.tif 000021
【図１５】
2018164153.tif 000022
【図１６】
2018164153.tif 000023
【図１７】
2018164153.tif 000024
【図１８】
2018164153.tif 000025
【図１９】
2018164153.tif 000026