(57)【要約】【課題】測色の精度を向上させる４色のフィルタを簡易な構造とし、製作を容易にする撮像装置、撮像システムおよび当該撮像装置による撮像方法を提供する。【解決手段】フィルタ９は、等色関数の特性を有する分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率ｋの組み合わせに対して、線形変換後の分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’が概ねルーター条件を満たすものとし、かつ、２つの山形状を有する分光透過率ｘの特性において波長が低い方の山形状を打ち消すような変換行列によって線形変換された分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等色関数の特性を有する３種類の分光透過率、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率に対して線形変換行列によって線形変換した４種類の分光透過率をそれぞれ有する４種類のフィルタ領域によって形成されたフィルタと、
被写体から出た光であって、光学系により集光され、前記フィルタを通過した光を撮像する撮像手段と、
を備えた撮像装置。
【請求項２】
前記フィルタは、前記等色関数の特性を有する３種類の分光透過率のうち赤色に対応する分光透過率の分光波形が有する２つの山形状部を１つの山形状部となるように前記線形変換された分光透過率を有する請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記フィルタは、前記４種類のフィルタ領域を１つの単位として配列された請求項１または２に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記フィルタは、透明板に、前記線形変換後の分光透過率に近似するような分光透過率を有する色材を被覆して形成された請求項１〜３のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記撮像手段から出力された画素データに基づいて、測色値を算出する算出手段をさらに備えた請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置。
【請求項６】
前記撮像手段から出力された４種類の画素データに基づいて、前記被写体からの反射光の分光分布を推定する第１推定手段をさらに備えた請求項５に記載の撮像装置。
【請求項７】
外光を取り入れて前記撮像手段に導く取り入れ手段と、
前記取り入れ手段により導かれた外光が前記撮像手段により撮像されて出力された４種類の画素データに基づいて、外光の分光分布を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段により推定された前記被写体からの反射光の分光分布を、前記第２推定手段により推定された前記外光の分光分布で除算することによって、前記被写体の分光反射率を推定する第３推定手段と、
をさらに備えた請求項６に記載の撮像装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像手段から出力された画素データに基づいて、測色値を算出する算出手段と、
を備えた撮像システム。
【請求項９】
前記撮像手段から出力された４種類の画素データに基づいて、前記被写体からの反射光の分光分布を推定する第１推定手段をさらに備えた請求項８に記載の撮像システム。
【請求項１０】
外光を取り入れて前記撮像手段に導く取り入れ手段と、
前記取り入れ手段により導かれた外光が前記撮像手段により撮像されて出力された４種類の画素データに基づいて、外光の分光分布を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段により推定された前記被写体からの反射光の分光分布を、前記第２推定手段により推定された前記外光の分光分布で除算することによって、前記被写体の分光反射率を推定する第３推定手段と、
をさらに備えた請求項９に記載の撮像システム。
【請求項１１】
１以上の基準パッチが形成された基準チャート部と、
前記基準チャート部を照明する照明手段と、
前記照明手段に照射された前記基準パッチの初期状態の測色値、および、前記基準チャート部を反射した前記照明手段の照明光が前記撮像手段により撮像されて出力された画素データに基づいて、前記撮像手段から出力される画素データを補正するための補正値を算出するキャリブレーション手段と、
をさらに備えた請求項８〜１０のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１２】
１以上の基準パッチが形成された基準チャート部と、
前記基準チャート部を照明する照明手段と、
外光を前記基準チャート部に照射するように導くか否かを切り替える切替手段と、
外光に基づくキャリブレーションを行う場合、前記切替手段により外光を前記基準チャート部に照射するように切り替え、外光に照射された前記基準パッチの初期状態の測色値、および、前記基準チャート部を反射した外光が前記撮像手段により撮像されて出力された画素データに基づいて、前記撮像手段から出力される画素データを補正するための補正値を算出し、前記照明手段の照明光に基づくキャリブレーションを行う場合、前記切替手段により外光を前記基準チャート部に照射しないように切り替え、前記照明手段の照明光が照射された前記基準パッチの初期状態の測色値、および、前記基準チャート部を反射した前記照明光が前記撮像手段により撮像されて出力された画素データに基づいて、前記撮像手段から出力される画素データを補正するための補正値を算出するキャリブレーション手段と、
をさらに備えた請求項８〜１０のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１３】
前記撮像手段から出力される各画素データを、該画素データの画素を中心とする所定の画素領域の画素データから補間して新たな画素データとする補間演算手段と、
をさらに備えた請求項８〜１２のいずれか一項に記載の撮像システム。
【請求項１４】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の撮像装置と、
前記撮像手段から出力された画素データに基づいて、測色値を算出する算出手段と、
前記撮像手段から出力された４種類の画素データに基づいて、前記被写体からの反射光の分光分布を推定する第１推定手段と、
外光を取り入れて前記撮像手段に導く取り入れ手段と、
前記取り入れ手段により導かれた外光が前記撮像手段により撮像されて出力された４種類の画素データに基づいて、外光の分光分布を推定する第２推定手段と、
前記第１推定手段により推定された前記被写体からの反射光の分光分布を、前記第２推定手段により推定された前記外光の分光分布で除算することによって、前記被写体の分光反射率を推定する第３推定手段と、
少なくとも、前記算出手段により算出された前記測色値、前記第１推定手段により推定された前記被写体からの反射光の分光分布、および、前記第３推定手段により推定された前記被写体の分光反射率のうちからいずれかを選択して外部に出力する選択手段と、
を備えた撮像システム。
【請求項１５】
等色関数の特性を有する３種類の分光透過率、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率に対して線形変換行列によって線形変換した４種類の分光透過率をそれぞれ有する４種類のフィルタ領域によって形成されたフィルタと、被写体から出た光であって、光学系により集光され、前記フィルタを通過した光を撮像する撮像手段と、を備えた撮像装置において、
前記撮像手段から出力された画素データに基づいて、測色値を算出する算出ステップと、
前記撮像手段から出力された４種類の画素データに基づいて、前記被写体からの反射光の分光分布を推定する第１推定ステップと、
外光を取り入れて前記撮像手段に導く取り入れステップと、
導いた外光が前記撮像手段により撮像されて出力された４種類の画素データに基づいて、外光の分光分布を推定する第２推定ステップと、
推定した前記被写体からの反射光の分光分布を、推定した前記外光の分光分布で除算することによって、前記被写体の分光反射率を推定する第３推定ステップと、
を有する撮像装置による撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、撮像システムおよび当該撮像装置による撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
撮像装置においては、従来から、人間が視覚で認識した色にできるだけ近づけるための試みが行われてきた。人間が知覚する色は、被写体を照明する光源によって左右されるため、正確な測色値（Ｌａｂ値またはＸＹＺ値等）が得られても、それを再現する環境の光源が異なると、違った色として認識されてしまうことがある。これを解決するために被写体からの反射光の分光分布（分光スペクトル）と、光源の分光分布とから、被写体の分光反射率を求め、再現環境の光源の分光分布を加味して、色の見え方が同じになるように表示装置または画像データを補正することが行われている。
【０００３】
被写体からの反射光の分光分布を推定する技術として、ＸＹＺの測色的な三刺激値を抽出するフィルタに、メタメリックブラックを近似的に抽出するＫフィルタを加えた４種類のフィルタを用いて、ウィナー推定法により推定するものが提案されている（特許文献１参照）。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載された技術は、マルチバンドカメラを用いているため、装置が複雑で高価となり、かつ、動画の撮影が難しいという問題点がある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、製作がより容易な撮像装置、撮像システムおよび当該撮像装置による撮像方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、等色関数の特性を有する３種類の分光透過率、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率に対して線形変換行列によって線形変換した４種類の分光透過率をそれぞれ有する４種類のフィルタ領域によって形成されたフィルタと、被写体から出た光であって、光学系により集光され、前記フィルタを通過した光を撮像する撮像手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、撮像装置の製作をより容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、撮像装置の全体構造の一例を示す透視図である。
【図２】図２は、等色関数に基づいた分光透過率を説明する図である。
【図３】図３は、メタメリックブラックを抽出するフィルタの分光透過率を説明する図である。
【図４】図４は、フィルタの分光透過率を説明する図である。
【図５】図５は、フィルタのフィルタ領域の配列構成の一例を示す図である。
【図６】図６は、別形態のフィルタの分光透過率を説明する図である。
【図７】図７は、別形態のフィルタの分光透過率を説明する図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。
【図９】図９は、被写体分光推定部の動作を説明する図である。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態の変形例に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。
【図１１】図１１は、第２の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態の撮像装置の撮像素子で撮像された画像の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、第２の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。
【図１４】図１４は、第３の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、第３の実施の形態の撮像装置の撮像素子で撮像された画像の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。
【図１７】図１７は、第４の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、第４の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、図面を参照しながら、本発明に係る撮像装置、撮像システムおよび当該撮像装置による撮像方法の実施の形態を詳細に説明する。また、以下の実施の形態によって本発明が限定されるものではなく、以下の実施の形態における構成要素には、当業者が容易に想到できるもの、実質的に同一のもの、およびいわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下の実施の形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換および変更を行うことができる。
【００１０】
（第１の実施の形態）
＜撮像装置の全体構造＞
図１は、撮像装置の全体構造の一例を示す透視図である。図１を参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置１の全体構造について説明する。
【００１１】
図１に示すように、撮像装置１は、レンズユニット２と本体３とで構成されている。レンズユニット２は、レンズ４（光学系）と、絞り５と、を備えている。本体３は、ミラー６と、シャッター７と、撮像素子８（撮像手段）と、フィルタ９と、ファインダースクリーン１０、ペンタプリズム１１と、ファインダ接眼窓１２と、シャッターボタン１３と、を備えている。
【００１２】
レンズ４は、被写体から出る光を集光し、撮像素子８に対して結像させる光学素子である。絞り５は、レンズ４に入射する光の量を自在に調整する部材である。
【００１３】
ミラー６は、レンズ４から入射した光を反射させファインダースクリーン１０を介して、ペンタプリズム１１に導く鏡部材である。ユーザが、シャッターを切る（シャッターボタン１３を押下する）前にファインダ接眼窓１２を除いたときに、レンズ４に入射した被写体の光を反射させてペンタプリズム１１まで導くことによって、ユーザは、撮像する被写体を確認することができる。また、ユーザが、シャッターを切った（シャッターボタン１３を押下した）場合、ミラー６は、レンズ４に入射した光がミラー６によって反射しない位置まで稼動する。
【００１４】
シャッター７は、レンズ４に入射した光が撮像素子８まで達しないように遮蔽する部材である。ユーザが、シャッターを切る（シャッターボタン１３を押下する）ことによって、上述のようにミラー６が稼動すると共に、シャッター７も開状態となり、レンズ４に入射した光は、撮像素子８に達して撮像される。
【００１５】
撮像素子８は、レンズ４に入射する被写体からの光を電気信号に変換することによって被写体を撮像して画像を生成する固体撮像素子である。撮像素子８は、固体撮像素子を構成する各検出素子によって撮像した画像を構成する画素を出力する。撮像素子８は、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサまたはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ等によって実現される。
【００１６】
フィルタ９は、レンズ４に入射した白色外光のうち、特定の色成分を抽出する部材であり、撮像素子８の撮像面に設置されている。具体的には、後述するようにフィルタ９は、Ｒ（赤）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）、Ｋ（黒）の光成分を抽出するフィルタ領域が配列して構成されている。フィルタ９の機能の詳細は後述する。
【００１７】
ファインダースクリーン１０は、レンズ４に入射した被写体の光の焦点を合わせる部材である。
【００１８】
ペンタプリズム１１は、本体３の上部中央にファインダ接眼窓１２に用いられるプリズムである。ペンタプリズム１１は、五角柱の側面の一つを、直角に交わる２面に分割したダハ面とし、左右方向を反転させる機能も持っている。この場合、形状は八面体となり、ペンタプリズム１１内では３回の反射が行われる。レンズ４を通じて得られる画像は上下逆さまで左右が逆の倒立逆像であり、これを正立正像に復元するためには、上下方向と左右方向共に２回ずつ、計４回反射させる必要がある。撮像装置１においては、レンズ４を通過した光は、レンズ４後部のミラー６において１回の反射が行われ、残り３回の反射をペンタプリズム１１において行われる。これによりファインダ接眼窓１２内に視認される画像は、上下左右とも正しい正立正像として得られる。
【００１９】
シャッターボタン１３は、ユーザによって押下操作されることにより、レンズ４に入射し、フィルタ９を通過した光を撮像素子８で撮像するための操作部材である。具体的には、ユーザによってシャッターボタン１３が押下操作されると、上述のように、ミラー６が稼動すると共に、シャッター７も開状態となり、レンズ４に入射した光が、撮像素子８に達して撮像される。
【００２０】
＜フィルタの分光透過率＞
図２は、等色関数に基づいた分光透過率を説明する図である。図３は、メタメリックブラックを抽出するフィルタの分光透過率を説明する図である。図４は、フィルタの分光透過率を説明する図である。図５は、フィルタのフィルタ領域の配列構成の一例を示す図である。図２〜５を参照しながら、撮像素子８の撮像面に設置されたフィルタ９の分光透過率について説明する。
【００２１】
図２に示すｘ（赤）、ｙ（緑）、ｚ（青）の分光透過率を示すグラフは、いわゆる等色関数と呼ばれるものと同じ特性を有するグラフとなっている。人間の目におけるｘ（赤）、ｙ（緑）、ｚ（青）に対応する感覚組織があるが、それぞれの感度（分光感度）が図２のグラフに示す様な特性を持っており、この特性を等色関数という。このような等色関数の特性を有する分光透過率を有するｘ（赤）、ｙ（緑）、ｚ（青）のフィルタを用いることによって、ルーター条件を完全に満たし理想的なものであって、人間の目の感度に合わせた広い色域で測色することができる。ここで、ルーター条件とは、分光感度特性または分光透過率が、等色関数の線形関係にあることをいうが、図２に示すグラフは等色関数そのものなので、ルーター条件を満たす。
【００２２】
ただし、図２に示すような等色関数と同じ特性を有する分光透過率を有するフィルタを実際に製作するには、容易ではなく高コストとなる。そこで、本実施の形態のフィルタ９は、図４に示す分光透過率（相対透過率）のうち、ｘ’（赤）、ｙ’（緑）、ｚ’（青）のグラフに示すような、等色関数と概ね線形関係にある（概ねルーター条件を満たす）分光透過率を有するものとしている。これによって、広い色域で正確な測色値を得ることができる。
【００２３】
また、本実施の形態のフィルタ９は、図５に示すように分光透過率ｘ’を有するフィルタ領域９Ｒ、ｙ’を有するフィルタ領域９Ｇ、ｚ’を有するフィルタ領域９Ｂの他、図４に示すｋ’の分光透過率を有するフィルタ領域９Ｋを有している。すなわち、フィルタ９は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｇ（緑）の４つのフィルタ領域を１組としたベイヤー配列のうち、１つのＧ（緑）のフィルタ領域をｋ’の分光透過率を有するフィルタ領域９Ｋに置き換えたものである。この分光透過率ｋ’の説明をする前に、メタメリックブラックを抽出するフィルタの分光透過率について説明する。
【００２４】
メタメリックブラックを抽出する分光透過率ｋは、例えば、図３に示すグラフになる。ここで、メタメリックブラックとは、三刺激値の値が０となる仮想的な刺激をいう。また、メタメリックブラックを抽出するフィルタの分光透過率とは、等エネルギー白色（スペクトルが可視光波長帯内の各波長の強さがほぼ同じ、つまり平坦なスペクトルのものをいう）に対して三刺激値が０となる分光透過率をいう。このメタメリックブラックを抽出するフィルタは、例えば、特開２０１０−１２２０８０号公報に開示されている。
【００２５】
そして、等色関数の特性を有する分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率ｋの組み合わせに対して、線形変換後の分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’が概ねルーター条件を満たすものとし、かつ、２つの山形状（４５０［ｎｍ］近傍、および６００［ｎｍ］近傍がピーク）を有する分光透過率ｘの特性において４５０［ｎｍ］近傍の山形状を打ち消すような変換行列Ｍによって、分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’を得る。すなわち、下記の式（１）によって、分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋを変換行列Ｍによって、分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’に線形変換する。
【数１】
2015102517.tif 000003
【００２６】
フィルタ９は、上述の式（１）で算出された分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’を有するフィルタであり、その特性は図４で示される。ここで、分光透過率ｋ’は、上述の式（１）の変換行列Ｍによってメタメリックブラックを抽出する分光透過率ｋが線形変換されたものである。また、フィルタ９が分光透過率ｋ’を有するフィルタ領域９Ｋを有するものとしたのは、後述するように、撮像素子８により被写体を撮像したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｋ（黒）の画素データ（以下、撮像ＲＧＢＫ信号という）から、後述する被写体分光推定部２１１によって、精度よく被写体からの反射光の分光分布を推定するためである。被写体分光推定部２１１による被写体からの反射光の分光分布の推定動作については、後述する。
【００２７】
以上のように、変換行列Ｍを適切に設定することによって図４に示すような特性を有する分光透過率を得ることにより、２つの山形状を有していた分光透過率ｘが、１つの山形状である分光透過率ｘ’となるので、フィルタ９の製造を容易にすることができる。例えば、フィルタ９は、フィルタ領域９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、９Ｋの各分光透過率に近似するように混合したインク等の色材を、樹脂製等の透明板にコーティングすることによって製造することも可能である。
【００２８】
なお、分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋから変換行列Ｍによって線形変換された分光透過率は、図４に示す特性に限定されるものではない。例えば、図６に示すように、分光透過率ｋが、変換行列Ｍによって線形変換後もそのままとなるように、すなわち、ａ４１＝０、ａ４２＝０、ａ４３＝０およびａ４４＝０として分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’を求めてもよい。この場合、測色精度、および後述する分光推定の精度においても、元の分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋの場合の精度とほぼ同等の性能が得られることが確認されている。
【００２９】
また、下記の式（２）で示される変換行列Ｍを用いて、分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋを分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’に変換するものとしてもよい。
【数２】
2015102517.tif 000004
【００３０】
式（２）の変換行列Ｍによって求められた分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’の特性が、図７に示す特性である。この場合も、図４および６に示す分光透過率と同等の測色精度、および分光推定の精度を得ることができる。
【００３１】
＜撮像装置の演算系統のブロック構成＞
図８は、第１の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。図８を参照しながら、撮像装置１の演算系統の機能ブロックの構成について説明する。
【００３２】
撮像装置１は、演算系統の処理部として、演算部２１と、記憶部２２と、記憶部２３と、を有する。
【００３３】
演算部２１は、測色値算出部２１０（算出手段）と、被写体分光推定部２１１（第１推定手段）と、を有する。
【００３４】
測色値算出部２１０は、予め基準パッチの反射光がフィルタ９を通して撮像素子８で撮像され得られたＲＧＢＫデータと、既知である基準パッチの測色値（ＸＹＺ値またはＬａｂ値）との関係から最小二乗法で得られた変換行列Ａによって、下記の式（３）のように、撮像ＲＧＢＫ信号を測色値に変換する。
【数３】
2015102517.tif 000005
【００３５】
なお、変換する測色値は、ＸＹＺ値であってもＬａｂ値であってもよく、あるいは、ＸＹＺ値を求めてＬａｂ値に変換するものとしてもよい。そして、測色値算出部２１０は、変換した測色値（図８ではＸＹＺ値）を外部に出力する。この変換行列Ａのデータは、記憶部２２に記憶されており、測色値算出部２１０は、記憶部２２から変換行列Ａを参照する。このように、測色値算出部２１０によって求められた測色値（図８ではＸＹＺ値としている）は、フィルタ９の分光透過率によってフィルタリングされた光を撮像素子８により撮像された画素データである撮像ＲＧＢＫ信号に基づいて変換されている。したがって、元の分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋの場合の精度とほぼ同等の測色性能を得ることができる。
【００３６】
被写体分光推定部２１１は、撮像ＲＧＢＫ信号から、記憶部２３に記憶されている被写体の統計情報として共分散行列を用い、公知であるウィナー推定法によって、撮像素子８の画素ごとの被写体からの反射光の分光分布を推定する。そして、被写体分光推定部２１１は、推定した画素ごとの被写体からの反射光の分光分布を外部に出力する。このように、撮像ＲＧＢＫ信号のように、撮像素子８により被写体を撮像したＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素データだけではなく、Ｋ（黒）の画素データを用いて、画素ごとの被写体からの反射光の分光分布を推定するものとしている。すなわち、公知（例えば、特許第４２７４６３２号公報）の方法によるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の画素データから被写体からの反射光の分光分布を推定する場合よりも、分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’のフィルタによるフィルタリングで落としてしまった色成分の一部を分光透過率ｋ’のフィルタのフィルタリングによって取得して、推定することになる。すなわち、上述の公知の方法よりも、色成分情報が多い状態で被写体からの反射光の分光分布を推定するので、推定精度を向上させることができる。
【００３７】
＜分光分布の推定動作の概要＞
図９は、被写体分光推定部の動作を説明する図である。図９を参照しながら、演算部２１の被写体分光推定部２１１の推定動作の概要を説明する。
【００３８】
図９（ａ）の破線のグラフは、外光の分光分布を例示的に示している。図９（ａ）の一点鎖線のグラフは、撮像素子８により被写体の分光反射率の真値を示している。図９（ａ）の実線のグラフは、破線のグラフ（外光の分光分布）と一点鎖線のグラフ（被写体の分光反射率）を乗算して算出した被写体（反射光）の分光分布を示している。
【００３９】
図９（ａ）の実線のグラフで示す被写体からの反射光の分光分布が、フィルタ９の４つのフィルタ領域９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、９Ｋをそれぞれ通過すると、それぞれ図９（ｂ）で示すような分光特性（図９（ｂ）中のＲ、Ｇ、Ｂ、Ｋは、フィルタ９の４つのフィルタ領域９Ｒ、９Ｇ、９Ｂ、９Ｋにそれぞれ対応する）が得られ、撮像素子８から出力される画像データから、それぞれの分光特性のグラフの積分値として４つの画素データ（撮像ＲＧＢＫ信号）が得られる。
【００４０】
被写体分光推定部２１１は、撮像ＲＧＢＫ信号と、記憶部２３に記憶されている被写体の統情情報としての共分散行列とを用いて、公知の方法であるウィナー推定法により被写体からの反射光の分光分布を推定する。図９（ｃ）の実線のグラフは、外光の分光分布が既知である場合、その外光の分光分布と、被写体分光推定部２１１により推定された被写体からの反射光の分光分布とから算出した被写体の分光反射率の推定値である。図９（ｃ）の破線のグラフが被写体の分光反射率の真値であり、一点鎖線のグラフが被写体の分光反射率の推定値と真値との誤差である。図９（ｃ）に示す結果から、被写体分光推定部２１１による処理により、被写体からの反射光の分光分布が精度よく推定できることが把握できる。
【００４１】
以上のように、本実施の形態に係る撮像装置１は、等色関数の特性を有する分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、およびメタメリックブラックを抽出する分光透過率ｋの組み合わせに対して、線形変換後の分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’が概ねルーター条件を満たすものとし、かつ、２つの山形状を有する分光透過率ｘの特性において低波長側の山形状を打ち消すような変換行列により線形変化された分光透過率ｘ’、ｙ’、ｚ’、ｋ’を有するフィルタ９を備えている。撮像装置１は、フィルタ９を通過した光を撮像素子８によって撮像して４種類の画素データ（撮像ＲＧＢＫ信号）を得ている。そして、測色値算出部２１０は、変換行列Ａによって撮像ＲＧＢＫ信号から測色値に変換している。これによって、得られた測色値の精度は、元の分光透過率ｘ、ｙ、ｚ、ｋの場合の精度とほぼ同等とすることができるので、人間の目の分光感度に合わせた広い色域で測色をすることができる。また、上述のような分光透過率を有するフィルタ９を備えることによって、精度の高い測色による動画の撮影も可能となる。
【００４２】
また、被写体分光推定部２１１は、上述の撮像ＲＧＢＫ信号と、共分散行列とを用いて、公知の方法であるウィナー推定法により被写体からの反射光の分光分布を推定しているので、被写体からの反射光の分光分布が精度よく推定できる。このような推定された被写体からの反射光の分光分布は、例えば、人の目だけでは判別しにくい生産物または工業製品について正常品と異常品との判別に応用することができる。
【００４３】
また、上述のように、変換行列Ｍを適切に設定することによって図４に示すような特性を有する分光透過率を得ることにより、２つの山形状を有していた分光透過率ｘが、１つの山形状である分光透過率ｘ’となるので、フィルタ９の製造を容易にすることができ、製造コストを低減することができる。また、図４に示す分光透過率（相対透過率）のうち、ｘ’（赤）、ｙ’（緑）、ｚ’（青）のグラフに示すような、等色関数と概ね線形関係にある（概ねルーター条件を満たす）分光透過率を有するものとしているので、広い色域で正確な測色値を得ることができる。
【００４４】
また、撮像装置１は、図８に示すように、演算部２１を有するものとし、演算部２１の測色値算出部２１０によって測色値の算出、および、被写体分光推定部２１１によって被写体からの反射光の分光分布の推定が行われるものとしているが、これに限定されない。すなわち、演算部２１は、撮像装置１が備えている必要はなく、例えば、外部機器が備えているものとし、外部機器は、入力した撮像ＲＧＢＫ信号によって、演算部２１の演算機能を実行するものとしてもよい。ただし、演算部２１そのものではなく、測色値算出部２１０または被写体分光推定部２１１のいずれかを、外部機器に備えさせるものとしてもよい。
【００４５】
＜第１の実施の形態の変形例＞
図１０は、第１の実施の形態の変形例に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。図１０を参照しながら、本変形例に係る撮像装置１ａの演算系統の機能ブロックの構成および動作について、第１の実施の形態に係る撮像装置１の構成および動作と相違する点を中心に説明する。
【００４６】
撮像装置１ａは、演算系統の処理部として、演算部２１と、記憶部２２と、記憶部２３と、補間演算部２４（補間演算手段）と、を有する。
【００４７】
第１の実施の形態の撮像ＲＧＢＫ信号における４種類の画素データは、１つの画素に対して１色分の値しか対応していないため、この４つの画素を単位として色変換をすると画像の解像度が低下する。そこで、本変形例では、補間演算部２４によってベイヤー補間が実行される。ここで、撮像素子８によって撮像される画像を構成する構成単位を「ピクセル」と称するものとする。
【００４８】
上述のように、撮像素子８が出力する画像の各ピクセルには、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｋのいずれか一色を表す画素が対応している。このピクセルにおける色以外の色（ＲのピクセルであればＧ、Ｂ、Ｋ）を、周囲のピクセルの単一の色の画素データから推定するのがベイヤー補間である。すなわち、ベイヤー補間は、各ピクセルに単一の色の画素データのみを対応させるのではなく、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｋの４つの色を対応させる処理である。
【００４９】
具体的には、例えば、ベイヤー補間の対象となるピクセルを中心として、３×３のピクセル（画素領域）を演算対象として考える。次に、対象となるピクセル（中心ピクセル）の色（以下、当色という）は、そのまま中心ピクセルに対応する当色の画素データに対応させる。そして、中心ピクセルの色以外の色（以下、他色という）は、中心ピクセルの周囲を囲む８つの画素データに含まれる他色の平均値を演算し、演算値を中心ピクセルに対応する他色の画素データとして対応させる。その結果、撮像素子８によって撮像される画像を構成する各ピクセルには、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｋの４つの色のデータが対応することになり、このベイヤー補間後の各ピクセルに対応する４つの色のデータを補間ＲＧＢＫ信号というものとする。
【００５０】
以上のように、補間演算部２４によって補間（ベイヤー補間）された補間ＲＧＢＫ信号を用いることにより、画像の解像度の低下を抑制しつつ、測色値算出部２１０による測色値の算出、および、被写体分光推定部２１１による被写体からの反射光の分光分布の推定を行うことができる。
【００５１】
なお、補間演算部２４による補間はベイヤー補間としているが、これに限定されるものではない。
【００５２】
（第２の実施の形態）
第２の実施の形態に係る撮像装置について、第１の実施の形態に係る撮像装置１の構成および動作と相違する点を中心に説明する。
【００５３】
＜撮像装置の要部構造＞
図１１は、第２の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。図１２は、第２の実施の形態の撮像装置の撮像素子で撮像された画像の一例を示す図である。図１１および１２を参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置１ｂの要部構造について説明する。
【００５４】
図１１（ａ）は、撮像装置１ｂのレンズ４を含む要部の左側面図であり、図１１（ｂ）は、上面図である。図１１に示すレンズ４、ミラー６、シャッター７、撮像素子８、フィルタ９、ファインダースクリーン１０およびペンタプリズム１１の位置関係は、第１の実施の形態における図１で説明した通りである。
【００５５】
本実施の形態に係る撮像装置１ｂは、ミラー６に隣接（図１１（ｂ）の紙面視の右側）して箱形状の筐体４１が設置されている。筐体４１の１面は開口（開口部４１ａ）されており、開口部４１ａは、シャッター７、撮像素子８およびフィルタ９に対向している。この筐体４１の内部には、板状の撮像素子８の面に略平行、かつ、撮像素子８の面と垂直方向における中央部近傍に第１仕切り板４２が設置されている。筐体４１の内部において、レンズ４側の撮像素子８の面と略平行である内壁面には、図１２（ａ）に示す基準チャート部４３が設置されている。基準チャート部４３は、図１２（ａ）に示すように、複数かつそれぞれ色の異なるパッチ１００が設置されている。第１仕切り板４２の中央部には結像レンズ４４が設置され、第１仕切り板４２における基準チャート部４３側の面には、基準チャート部４３を照明するＬＥＤ４５（照明手段）が設けられている。
【００５６】
後述するキャリブレーション部２５によってキャリブレーションが実行される場合、ユーザによってシャッターが切られると、ミラー６が稼動し、シャッター７が開状態となり、レンズ４に入射した光、および、ＬＥＤ４５により照射された光のうち基準チャート部４３により反射され、結像レンズ４４を通過した光が撮像素子８に達して撮像される。そのときの撮像された画像が、図１２（ｂ）に示す撮像画像４００である。撮像画像４００は、基準チャート部４３を撮像したチャート部画像領域４３０、筐体４１の一部を撮像した枠体画像領域４１０、および被写体からの光を撮像した被写体画像領域４０１を含んでいる。なお、キャリブレーションは、ユーザによってシャッターが切られたタイミングで実行される必要はなく、例えば、所定時間ごとに実行するものとしてもよい。また、キャリブレーション時は、レンズ４に入射した光（被写体からの光）を撮像する必要もない。
【００５７】
＜撮像装置のブロック構成＞
図１３は、第２の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。図１３を参照しながら、撮像装置１ｂの機能ブロックの構成について説明する。
【００５８】
撮像装置１ｂは、撮像素子８と、演算部２１ａと、記憶部２２と、記憶部２３と、キャリブレーション部２５（キャリブレーション手段）と、光源ドライバ２６と、記憶部２７と、信号選択部２８と、を有する。
【００５９】
演算部２１ａは、測色値算出部２１０ａ（算出手段）と、被写体分光推定部２１１ａ（第１推定手段）と、を有する。
【００６０】
測色値算出部２１０ａは、撮像素子８により被写体を撮像した部分の画素データ（撮像ＲＧＢＫ信号）を後述するキャリブレーション部２５によって算出された補正値によって補正する。測色値算出部２１０ａは、補正した撮像ＲＧＢＫ信号を、記憶部２２を参照して得られた上述の変換行列Ａによって測色値に変換する。なお、変換する測色値は、ＸＹＺ値であってもＬａｂ値であってもよい。そして、測色値算出部２１０ａは、変換した測色値を信号選択部２８に出力する。
【００６１】
被写体分光推定部２１１ａは、測色値算出部２１０ａと同様に、上述の補正値によって撮像ＲＧＢＫ信号を補正し、補正した撮像ＲＧＢＫ信号から、記憶部２３に記憶されている被写体の統計情報としての共分散行列を用い、公知であるウィナー推定法によって、撮像素子８の画素ごとの被写体からの反射光の分光分布を推定する。そして、被写体分光推定部２１１ａは、推定した画素ごとの被写体からの反射光の分光分布のデータを信号選択部２８に出力する。
【００６２】
信号選択部２８は、通信インターフェースを介して、外部機器である出力機器５００にデータを出力する。信号選択部２８は、測色値算出部２１０ａによって算出された測色値、および被写体分光推定部２１１ａによって推定された画素ごとの被写体からの反射光の分光分布のデータのいずれかを選択して、出力機器５００に出力する。
【００６３】
キャリブレーション部２５は、撮像素子８により基準チャート部４３を撮像した部分の画像データ（以下、基準パッチＲＧＢＫ信号という）に基づいて、キャリブレーションを実行する。キャリブレーション部２５は、キャリブレーションを実行する場合における撮像素子８の撮像動作の際、光源ドライバ２６を制御してＬＥＤ４５を点灯させる。記憶部２７は、撮像装置１ｂの初期状態（例えば、工場出荷時等）におけるチャート部画像領域４３０の各パッチ１００の測色値およびＲＧＢＫ信号値を記憶している。
【００６４】
以下、キャリブレーション部２５によるキャリブレーションの動作の一例について説明する。撮像素子８の受光感度は、時間の経過に伴い変化する。そのため、被写体の測色値にも影響するため、精度の高い被写体の測色値を得るためには、撮像感度の変化を打ち消すための補正をする必要がある。この補正をするための補正値を算出する動作がキャリブレーションである。
【００６５】
まず、撮像装置１ｂは、初期状態時に、基準チャート部４３に含まれる各パッチ１００を撮像して、その測色値であるＬａｂ値とＸＹＺ値のうち、少なくともいずれかを、それぞれのパッチ番号に対応させて、例えば記憶部２７に設けられたテーブルに格納する。以下、テーブルに格納された各パッチ１００の測色値を「基準測色値」という。また、撮像装置１ｂは、初期状態に、基準チャート部４３に含まれる各パッチ１００を撮像して得られた基準パッチＲＧＢＫ信号を、それぞれのパッチ番号に対応させて、上述のテーブルに格納する。以下、テーブルに格納された各パッチ１００の基準パッチＲＧＢＫ信号を「基準ＲＧＢＫ値」という。基準ＲＧＢＫ値は、撮像素子８の初期状態の受光感度の特性を反映した値である。
【００６６】
次に、キャリブレーション部２５によるキャリブレーション時に、基準チャート部４３の複数のパッチ１００を被写体として、撮像素子８による撮像が行われる。そして、撮像により得られた各パッチ１００の基準パッチＲＧＢＫ信号が、記憶部２７のテーブルに、パッチ番号に対応して格納される。以下、キャリブレーション時に、テーブルに格納された各パッチ１００の基準パッチＲＧＢＫ信号を「キャリブレーションＲＧＢＫ値」という。つまり、テーブルには、基準チャート部４３に配列形成された多数のパッチ１００それぞれの基準測色値と基準ＲＧＢＫ信号とキャリブレーションＲＧＢＫ値とが、各パッチ１００のパッチ番号に対応して格納される。キャリブレーションＲＧＢＫ値は、時間の経過に伴い変化した撮像素子８の受光感度の特性を反映した値である。
【００６７】
キャリブレーション部２５は、基準チャート部４３のキャリブレーションＲＧＢＫ値が記憶部２７のテーブルに格納されると、同じパッチ番号の基準ＲＧＢＫ値とキャリブレーションＲＧＢＫ値との対に対して、これらを相互に変換する線形変換行列（補正値）を生成して、記憶部２７に記憶させる。このキャリブレーション部２５によるキャリブレーションは、被写体の撮像動作毎に実行するのではなく、所定時間ごとに実行するものとすればよい。測色値算出部２１０ａおよび被写体分光推定部２１１ａは、入力した撮像ＲＧＢＫ信号を、記憶部２７に記憶された補正値をキャリブレーション部２５から受け取って、受け取った補正値を用いて補正する。
【００６８】
なお、キャリブレーション部２５は、キャリブレーションを実行し補正値を算出したときに、測色値算出部２１０ａおよび被写体分光推定部２１１ａそれぞれに出力し、測色値算出部２１０ａは、記憶部２２に記憶し、被写体分光推定部２１１ａは、記憶部２３に記憶させるものとしてもよい。また、上述のように、キャリブレーション部２５は、算出した補正値を、測色値算出部２１０ａおよび被写体分光推定部２１１ａに渡すものとしているが、これに限定されるものではない。すなわち、キャリブレーション部２５は、撮像素子８の受光感度を決定する感度設定レジスタ８ａ（図１３参照）に格納している感度設定値を、算出した補正値に基づいて、時間経過に伴う受光感度の変動を打ち消すように補正するものとしてもよい。
【００６９】
以上のように、第１の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、キャリブレーションにより補正値が算出されることにより、測色値算出部２１０ａおよび被写体分光推定部２１１ａは、撮像素子８の時間経過に伴う受光感度の変動が常に補償された状態で、それぞれ測色値を算出、および被写体からの反射光の分光分布を推定することができる。
【００７０】
また、信号選択部２８は、出力機器５００に対して、測色値算出部２１０ａによって算出された測色値、および被写体分光推定部２１１ａによって推定された画素ごとの被写体からの反射光の分光分布のデータのいずれかを選択して出力するものとしている。これによって、出力機器５００が画像処理等に必要とするデータを選択して撮像装置１ｂから入力することができる。
【００７１】
なお、第１の実施の形態の変形例の撮像装置１ａの補間演算部２４を、本実施の形態に係る撮像装置１ｂに適用することも可能である。
【００７２】
また、撮像装置１ｂは、図１３に示すように、演算部２１ａを有するものとし、演算部２１ａの測色値算出部２１０ａによって測色値の算出、および、被写体分光推定部２１１ａによって被写体からの反射光の分光分布の推定が行われるものとしているが、これに限定されない。すなわち、演算部２１ａは、撮像装置１ｂが備えている必要はなく、例えば、出力機器５００等の外部機器が備えているものとし、外部機器は、入力した撮像ＲＧＢＫ信号および補正値によって、演算部２１ａの演算機能を実行するものとしてもよい。ただし、演算部２１ａそのものではなく、測色値算出部２１０ａまたは被写体分光推定部２１１ａのいずれかを、外部機器に備えさせるものとしてもよい。
【００７３】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る撮像装置について、第２の実施の形態に係る撮像装置１ｂの構成および動作と相違する点を中心に説明する。
【００７４】
＜撮像装置の要部構造＞
図１４は、第３の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。図１５は、第３の実施の形態の撮像装置の撮像素子で撮像された画像の一例を示す図である。図１４および１５を参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置１ｃの要部構造について説明する。
【００７５】
図１４（ａ）は、撮像装置１ｃのレンズ４を含む要部の上面図であり、図１４（ｂ）は、右側面図であり、図１４（ｃ）は、図１４（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、図１４（ｄ）は、正面図である。図１４に示すレンズ４、ミラー６、シャッター７、撮像素子８、フィルタ９、およびペンタプリズム１１の位置関係は、第１の実施の形態における図１で説明した通りである。
【００７６】
本実施の形態に係る撮像装置１ｃは、ミラー６に隣接（図１４（ａ）の紙面視の右側）して箱形状の筐体４１が設置されている。筐体４１の１面は開口（開口部４１ａ）されており、開口部４１ａは、シャッター７、撮像素子８およびフィルタ９に対向している。この筐体４１の内部には、板状の撮像素子８の面に略平行、かつ、撮像素子８の面と垂直方向における中央部近傍に第１仕切り板４２が設置されている。また、筐体４１の内部の第１仕切り板４２により仕切られたレンズ４側の空間は、第１仕切り板４２の上下方向の略中央部から、レンズ４方向に向かって第１仕切り板４２と垂直方向に、レンズ４側の内壁面まで達する第２仕切り板４８によって仕切られている。第１仕切り板４２の中央部には結像レンズ４４が設置され、第１仕切り板４２により仕切られたレンズ４側の空間のうち、第２仕切り板４８によって仕切られた上側の空間（以下、上部空間という）および、下側の空間（以下、下部空間という）からの光は、それぞれ結像レンズ４４を通って撮像素子８へ向かうようになっている。
【００７７】
上部空間において、レンズ４側の撮像素子８の面と略平行である内壁面には、開口部４１ｂが形成されている。上部空間の内側から開口部４１ｂを覆うように、通過する光を拡散させる拡散板４６が設けられている。また、開口部４１ｂには、開口部４１ｂを開閉するためのシャッター４７が設けられている。開口部４１ｂおよびシャッター４７が、外光の取り入れ手段として機能する。
【００７８】
下部空間において、レンズ４側の撮像素子８の面と略平行である内壁面には、基準チャート部４３（図１２参照）が設置されている。下部空間の第１仕切り板４２における基準チャート部４３側の面には、基準チャート部４３を照明するＬＥＤ４５が設けられている。
【００７９】
後述するキャリブレーション部２５によってキャリブレーションが実行される場合、ユーザによってシャッターが切られると、ミラー６が稼動し、シャッター７が開状態となってレンズ４に入射した光、ＬＥＤ４５により照射された光のうち基準チャート部４３により反射され、結像レンズ４４を通過した光、および、シャッター４７が開状態になり、開口部４１ｂから入射して結像レンズ４４を通過した外光が撮像素子８に達して撮像される。そのときの撮像された画像が、図１５に示す撮像画像４００ａである。撮像画像４００ａは、基準チャート部４３を撮像したチャート部画像領域４３０、筐体４１の一部を撮像した枠体画像領域４１０、開口部４１ｂからの外光を撮像した外光画像領域４６０、第２仕切り板４８を撮像した仕切り板画像領域４８０、および被写体からの光を撮像した被写体画像領域４０１を含んでいる。なお、キャリブレーションは、ユーザによってシャッターが切られたタイミングで実行される必要はなく、例えば、所定時間ごとに実行するものとしてもよい。また、キャリブレーション時は、レンズ４に入射した光（被写体からの光）、および、シャッター４７が開状態になって開口部４１ｂから入射して結像レンズ４４を通過した外光を撮像する必要もない。
【００８０】
＜撮像装置のブロック構成＞
図１６は、第３の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。図１６を参照しながら、撮像装置１ｃの機能ブロックの構成について説明する。
【００８１】
撮像装置１ｃは、撮像素子８と、演算部２１ｂと、記憶部２２と、記憶部２３と、キャリブレーション部２５と、光源ドライバ２６と、記憶部２７と、信号選択部２８ａと、記憶部２９と、を有する。
【００８２】
演算部２１ｂは、測色値算出部２１０ａと、被写体分光推定部２１１ａと、外光分光推定部２１２（第２推定手段）と、反射率推定部２１３（第３推定手段）と、を有する。
【００８３】
被写体分光推定部２１１ａは、推定した画素ごとの被写体からの反射光の分光分布のデータを信号選択部２８ａに出力し、かつ、反射率推定部２１３に渡す。
【００８４】
外光分光推定部２１２は、キャリブレーション部２５により算出された補正値によって
撮像素子８により開口部４１ｂから入射した外光を撮像した部分の画像データ（以下、外光ＲＧＢＫ信号という）を補正する。外光分光推定部２１２は、補正した外光ＲＧＢＫ信号から、記憶部２９に記憶されている外光の統計情報としての共分散行列を用い、公知であるウィナー推定法によって、外光の分光分布を推定する。そして、外光分光推定部２１２は、推定した外光の分光分布のデータを反射率推定部２１３に渡す。
【００８５】
反射率推定部２１３は、被写体分光推定部２１１ａから受け取った画素ごとの被写体からの反射光の分光分布を、外光分光推定部２１２から受け取った外光の分光分布で除算することによって、画素ごとの被写体の分光反射率を推定する。そして、反射率推定部２１３は、推定した画素ごとの被写体の分光反射率のデータを信号選択部２８ａに出力する。
【００８６】
信号選択部２８ａは、測色値算出部２１０ａによって算出された測色値、撮像素子８からの撮像ＲＧＢＫ信号、被写体分光推定部２１１ａによって推定された画素ごとの被写体からの反射光の分光分布のデータ、および反射率推定部２１３によって推定された画素ごとの被写体の分光反射率のデータのいずれかを選択して、出力機器５００に出力する。
【００８７】
以上のように、第１および２の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、キャリブレーションにより補正値が算出されることにより、測色値算出部２１０ａ、被写体分光推定部２１１ａおよび外光分光推定部２１２は、撮像素子８の時間経過に伴う受光感度の変動が常に補償された状態で、それぞれ測色値を算出、被写体からの反射光の分光分布を推定、および外光の分光分布を推定することができる。
【００８８】
また、信号選択部２８ａは、出力機器５００に対して、撮像ＲＧＢＫ信号、測色値算出部２１０ａにより算出された測色値、被写体分光推定部２１１ａにより推定された被写体からの反射光の分光分布のデータ、および反射率推定部２１３により推定された被写体の分光反射率のデータのいずれかを選択して出力するものとしている。これによって、出力機器５００が画像処理等に必要とするデータを選択して撮像装置１ｃから入力することができる。
【００８９】
また、上述のように、反射率推定部２１３によって高精度な被写体の分光反射率を推定することができるので、例えば、出力機器５００等において、異種光源化でも良好な色再現を行うことができる。
【００９０】
なお、第１の実施の形態の変形例の撮像装置１ａの補間演算部２４を、本実施の形態に係る撮像装置１ｃに適用することも可能である。
【００９１】
また、撮像装置１ｃは、図１６に示すように、演算部２１ｂを有するものとし、演算部２１ｂの測色値算出部２１０ａによる測色値の算出、被写体分光推定部２１１ａによる被写体からの反射光の分光分布の推定、外光分光推定部２１２におよる外光の分光分布の推定、および反射率推定部２１３による被写体の分光反射率の推定が行われるものとしているが、これに限定されない。すなわち、演算部２１ｂは、撮像装置１ｃが備えている必要はなく、例えば、出力機器５００等の外部機器が備えているものとし、外部機器は、入力した撮像ＲＧＢＫ信号、外光ＲＧＢＫ信号および補正値によって、演算部２１ｂの演算機能を実行するものとしてもよい。ただし、演算部２１ｂそのものではなく、測色値算出部２１０ａ、被写体分光推定部２１１ａ、外光分光推定部２１２または反射率推定部２１３の少なくともいずれかを、外部機器に備えさせるものとしてもよい。
【００９２】
（第４の実施の形態）
第４の実施の形態に係る撮像装置について、第３の実施の形態に係る撮像装置１ｃの構成および動作と相違する点を中心に説明する。
【００９３】
＜撮像装置の要部構造＞
図１７は、第４の実施の形態の撮像装置の要部構造の一例を示す図である。図１７を参照しながら、本実施の形態に係る撮像装置１ｄの要部構造について説明する。
【００９４】
図１７は、撮像装置１ｄのレンズ４を含む要部の右側面図である。本実施の形態に係る撮像装置１ｄは、第２および第３の実施の形態と同様に、ミラー６に隣接して箱形状の筐体４１が設置されている。筐体４１の１面は開口（開口部４１ａ）されており、開口部４１ａは、シャッター７、撮像素子８およびフィルタ９に対向している。この筐体４１の内部には、ペンタプリズム１１と反対側の内壁面から、板状の撮像素子８の面に略平行に、中央部近傍まで延出し、そこから、開口部４１ａの周縁部まで延在する第１仕切り板４２ａが設置されている。
【００９５】
第１仕切り板４２ａの中央部には結像レンズ４４が設置され、結像レンズ４４の近傍から、開口部４１ａの周縁部まで延在する第１仕切り板４２ａのレンズ４側の面には、可動式ミラー４９が設置されている。可動式ミラー４９は、撮像素子８の面に略平行、かつ、筐体４１内部のペンタプリズム１１側の内壁面に略平行に取り付けられた可動軸４９ａを中心に回動自在に設置されている。
【００９６】
筐体４１内部のレンズ４側の内壁面のうち、結像レンズ４４に対向する位置を基準にしてペンタプリズム１１とは反対側の面に、基準チャート部４３（図１２参照）が設置され、ペンタプリズム１１側の面に開口部４１ｂが形成されている。筐体４１の内部の内側から開口部４１ｂを覆うように、通過する光を拡散させる拡散板４６が設けられている。また、開口部４１ｂには、開口部４１ｂを開閉するためのシャッター４７が設けられている。また、基準チャート部４３が設置された内壁面に対向する第１仕切り板４２ａの面には、ＬＥＤ４５（照明手段）が設けられている。
【００９７】
可動式ミラー４９は、キャリブレーション部２５によってＬＥＤ４５の照明によりキャリブレーションを実行する場合、および、外光分光推定部２１２によって外光の分光分布を推定する場合、可動軸４９ａを中心に第１仕切り板４２ａと接する位置（図１７の（Ａ）の位置）に回動する。また、可動式ミラー４９は、キャリブレーション部２５によって外光によりキャリブレーションを実行する場合、可動軸４９ａを中心に、開口部４１ｂから入射した外光が可動式ミラー４９に反射して基準チャート部４３を照射する位置（図１７の（Ｂ）の位置）に回動する。
【００９８】
本実施の形態の場合、撮像装置１ｄにおける測色値算出部２１０ａによる測色値の算出、被写体分光推定部２１１ａによる被写体からの反射光の分光分布の推定、および、外光分光推定部２１２による外光の分光分布の推定は、キャリブレーションとは別に実行される。後述するキャリブレーション部２５によりＬＥＤ４５の照明によるキャリブレーションが実行される場合、可動式ミラー４９は図１７の（Ａ）の位置に回動し、シャッター４７は閉状態において、ＬＥＤ４５から照射された光が基準チャート部４３を反射し、結像レンズ４４を通って撮像素子８によって撮像される。また、外光によるキャリブレーションが実行される場合、可動式ミラー４９は図１７の（Ｂ）の位置に回動し、シャッター４７は開状態において、開口部４１ｂから入射した外光が結像レンズ４４を通って撮像素子８によって撮像される。なお、ＬＥＤ４５による照明によるキャリブレーションか、外光によるキャリブレーションかは、撮像装置１の操作部（図示せず）によって選択できるものとすればよい。また、キャリブレーションは、例えば、所定時間ごとに実行するものとすればよい。
【００９９】
＜撮像装置のブロック構成＞
図１８は、第４の実施の形態に係る撮像装置の演算系統の機能ブロック図である。図１８を参照しながら、撮像装置１ｄの機能ブロックの構成について説明する。
【０１００】
撮像装置１ｄは、撮像素子８と、演算部２１ｂと、記憶部２２と、記憶部２３と、キャリブレーション部２５と、光源ドライバ２６と、記憶部２７と、信号選択部２８ａと、記憶部２９と、ミラードライバ３０と、を有する。
【０１０１】
キャリブレーション部２５は、撮像素子８により基準チャート部４３を撮像した部分の画像データ（基準パッチＲＧＢＫ信号）に基づいて、キャリブレーションを実行する。キャリブレーション部２５は、ＬＥＤ４５の照明によるキャリブレーションを実行する場合、撮像素子８の撮像動作の際、ミラードライバ３０を制御して図１７の（Ａ）の位置に可動式ミラー４９を回動動作させ、光源ドライバ２６を制御してＬＥＤ４５を点灯させる。一方、キャリブレーション部２５は、外光によるキャリブレーションを実行する場合、撮像素子８の撮像動作の際、ミラードライバ３０を制御して図１７の（Ｂ）の位置に可動式ミラー４９を回動動作させ、光源ドライバ２６を制御してＬＥＤ４５を消灯させる。記憶部２７は、撮像装置１ｄの初期状態（例えば、工場出荷時等）におけるチャート部画像領域４３０の各パッチ１００の外光による測色値およびＬＥＤ４５の照明による測色値を記憶している。ミラードライバ３０および可動式ミラー４９が、切替手段として機能する。
【０１０２】
キャリブレーションの動作内容は、第２の実施の形態で説明したとおりだが、キャリブレーション部２５は、外光によるキャリブレーションを実行した場合は、外光に基づく補正値として、ＬＥＤ４５の照明によるキャリブレーションを実行した場合は、ＬＥＤ４５の照明に基づく補正値として、記憶部２７に記憶させる。
【０１０３】
以上のように、第１〜３の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、外光によるキャリブレーションが可能となるので、撮像条件下での良好なキャリブレーションによる補正値を得ることができる。
【０１０４】
なお、第１の実施の形態の変形例の撮像装置１ａの補間演算部２４を、本実施の形態に係る撮像装置１ｄに適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０５】
１、１ａ〜１ｄ  撮像装置
２  レンズユニット
３  本体
４  レンズ
５  絞り
６  ミラー
７  シャッター
８  撮像素子
８ａ  感度設定レジスタ
９  フィルタ
９Ｂ、９Ｇ、９Ｋ、９Ｒ  フィルタ領域
１０  ファインダースクリーン
１１  ペンタプリズム
１２  ファインダ接眼窓
１３  シャッターボタン
２１、２１ａ、２１ｂ  演算部
２２、２３  記憶部
２４  補間演算部
２５  キャリブレーション部
２６  光源ドライバ
２７  記憶部
２８、２８ａ  信号選択部
２９  記憶部
３０  ミラードライバ
４１  筐体
４１ａ、４１ｂ  開口部
４２、４２ａ  第１仕切り板
４３  基準チャート部
４４  結像レンズ
４５  ＬＥＤ
４６  拡散板
４７  シャッター
４８  第２仕切り板
４９  可動式ミラー
４９ａ  可動軸
１００  パッチ
２１０、２１０ａ  測色値算出部
２１１、２１１ａ  被写体分光推定部
２１２  外光分光推定部
２１３  反射率推定部
４００、４００ａ  撮像画像
４０１  被写体画像領域
４１０  枠体画像領域
４３０  チャート部画像領域
４６０  外光画像領域
４８０  仕切り板画像領域
５００  出力機器
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０６】
【特許文献１】特開２０１０−１２２０８０号公報
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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