(57)【要約】【課題】  従来、水中での物の色の見え方を確認するには、実際に水中に潜って確認するしかなかった。【解決手段】  本発明に係る照明装置は、光学フィルタを有する照明装置において、前記光学フィルタは、分光特性の中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有する。【選択図】    図４
2008066138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学フィルタを有する照明装置において、
前記光学フィルタを複数の地域の水中の分光特性を再現する光学フィルタとしたこと
を特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記光学フィルタは、分光特性の中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、
前記光学フィルタは、分光特性の中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項４】
特定の分光特性の光源を有する照明装置において、
前記光源の分光特性の中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項５】
特定の分光特性の光源を有する照明装置において、
前記光源の分光特性の中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有すること
を特徴とする照明装置。
【請求項６】
画像データを入力する入力手段と、入力した画像を画像処理する画像処理手段と、画像処理した画像を表示する表示手段とを備えた表示装置において、
前記画像処理手段は、中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性になるように画像処理すること
を特徴とする表示装置。
【請求項７】
画像データを入力する入力手段と、入力した画像を画像処理する画像処理手段と、画像処理した画像を表示する表示手段とを備えた表示装置において、
前記画像処理手段は、中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性になるように画像処理すること
を特徴とする表示装置。
【請求項８】
画像データを入力するステップと、
入力した画像データを、中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性で補正するステップと、
前記補正した画像データを出力するステップと
を備えることを特徴とする水中環境再現方法。
【請求項９】
画像データを入力するステップと、
入力した画像データを、中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性で補正するステップと、
前記補正した画像データを出力するステップと
を備えることを特徴とする水中環境再現方法。                                                                               
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中環境下における物の色の見え方を陸上で再現する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水中での物の色の見え方を確認するには、実際に水中に潜って確認するしかなかった。一般に水中での物の色の見え方は、陸上での物の色の見え方とは異なり、例えば、水中では赤い光の成分がほとんど吸収されてしまうため、赤い色は黒ずんだ色に見える。このような特性があるために、水中での物の色の見え方を陸上で再現することは困難であった。
【０００３】
また、海草類の養殖を目的とした水中の光を再現する照明装置の例はあるが、この照明装置は海草類の育成を目的としているため、照明装置が発する光の分光特性は海草類の育成に適したものである（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７８９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、水中での物の色の見え方を確認するには、実際に水中に潜って確認するしかなかった。また、水中生物を育成するための照明装置はあったが、水中での物の色の見え方を再現することを目的としたものではなかった。
上記課題に鑑み、本発明の目的は、実際に水中に潜ることなく、様々な地域における色彩に関する検証や実験を陸上で行うことができる照明装置および水中環境再現方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る照明装置は、光学フィルタを有する照明装置において、前記光学フィルタは、分光特性の中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有することを特徴とする。
或いは、前記光学フィルタは、分光特性の中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性を有することを特徴とする。
【０００６】
さらに、請求項１の分光特性を有する第１の光学フィルタと、請求項２の分光特性を有する第２の光学フィルタとを有する照明装置において、前記第１の光学フィルタと前記第２の光学フィルタとを切り替える光学フィルタ切り替え手段を設けたことを特徴とする。
本発明に係る水中環境再現方法は、分光特性の中心波長が４８０±２５ｎｍで、短波長側の波長４３０±２５ｎｍと長波長側の波長５４０±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性で補正することを特徴とする。
【０００７】
或いは、分光特性の中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が前記中心波長の透過率の半値となる分光特性で補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、水中の分光特性を再現できる照明装置および表示装置、並びに水中環境再現方法を提供できるので、実際に水中に潜ることなく、様々な地域における色彩に関する検証や実験を陸上で行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明に係る照明装置および表示装置、並びに水中環境再現方法の実施形態について説明する。
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る照明装置１０１ａおよび１０１ｂは、図１に示すように、撮影スタジオにおいて、スクリーン１０２の前に置いたカラーチャート１０２などの様々な被写体が水中でどのような色彩に見えるかを再現し、実際に水中に潜ることなく色彩を確認することができる。このようなスタジオは、カメラ等の開発時において、基準となるカラーチャート１０２を撮影してカメラの色再現特性を調べたり、得られたデータを解析することにより、カメラの画質設計や開発に利用する。
【００１０】
本実施形態に係る照明装置１０１ａおよび１０１ｂは、例えば、図２（ａ）に示すように構成される。照明装置１０１ａは、架台２０１にセットされ、電源２０２が供給されて発光する。照明装置１０１ａの前面には、光学フィルタ２０３が取り付け台２０４ａおよび２０４ｂで照明装置１０１ａに取り付けられている。
ここで、照明装置１０１ａは、電源２０２から供給される電力によって発光するが、照明装置１０１ａから発せられる光の分光特性は、通常日中の太陽光の分光特性に近いものを使用する。これは、人工太陽灯などと呼ばれて、産業上の様々な用途に用いられている光源である。
【００１１】
次に、光学フィルタ２０３について説明する。光学フィルタ２０３は、水中の分光特性を有するフィルタである。例えば、光学フィルタ２０３の設計上の分光特性は、図４に示すように、分光特性の中心波長が４８０ｎｍで、短波長側の波長４３０と長波長側の波長５４０とにおける透過率が中心波長（４８０ｎｍ）の透過率の半値になるような分光特性を有する。
【００１２】
図４の分光特性は、実際の水中の分光特性から近似した特性になっている。この場合は、日本のダイビングスポットとして有名な「沖縄県北谷地区」のある季節に実測した水中の分光特性（図３）を用いたもので、図４は図３の実測した分光特性をモデル化して近似したものである。
図４に示す分光特性に基づいて、光学フィルタ２０３を作製する。光学フィルタの製造方法は、一般に知られている方法で行うことができ、例えば、短波長側の波長から長波長側の波長にかけて、いくつかのポイントに分割し、各ポイントにピークを有するバンドパスフィルタを複数層に蒸着して作製する。斜めに上下するような特性は、ピークの低い広帯域なフィルタとピークの高い狭帯域なフィルタを複数層に重ね合わせることによって実現する。このような製造上のばらつきがあるため、実際には、図４に示すようなきれいな斜めの特性を再現することは難しく、上下に波打つような斜めの特性になるが、再現する色彩に与える影響が少なくなるように、公差を±２５ｎｍ程度に抑えることが望ましい。このようにして、特定の地域の水中の分光特性を再現する光学フィルタ２０３を作製する。
【００１３】
次に、図３に示す実測の分光特性を基に作製した光学フィルタ２０３を照明装置１０１ａおよび１０１ｂに取り付けた場合の分光特性を図５に示す。図５の分光特性は、照明装置１０１ａおよび１０１ｂの光源の分光特性と光学フィルタ２０３の分光特性とを合成した分光特性であるが、先に説明したように、光源は人工太陽灯と呼ばれる太陽光をシミュレートした分光特性を有しているので、図５の分光特性は光学フィルタ２０３の特性にほぼ一致する。
【００１４】
これは、屋外で撮影されることをシミュレートしていることになるが、もし実際の屋外で行うとなると、時間帯や季節の変化，天候などによって撮影結果が左右され、安定したデータが得られなくなってしまうので、太陽光をシミュレートした光源を使用する。尚、シミュレートされた太陽光とは、ある時期のある時間帯の分光特性とほぼ同じであるということで、例えば、夏至の晴天時の正午の状態をシミュレートしている光源があるとすると、その時の太陽の分光特性と同じ分光特性を持つ光源ということになる。
【００１５】
次に、別の場所での例について説明する。図７の分光特性は、実際の水中の分光特性から近似した特性になっている。例えば、この場合の光学フィルタ２０３の設計上の分光特性は、図７に示すように、分光特性の中心波長が５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間にあって公差が±２５ｎｍで、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍとにおける透過率が中心波長幅（５００ｎｍ〜５５６ｎｍの間）の透過率の半値になるような分光特性を有する。図７の分光特性は、関東地方のダイビングスポットとして有名な「静岡県大瀬崎地区」のある季節に実測した水中の分光特性（図６）を用いたもので、図７は図６の実測した分光特性をモデル化して近似したものである。
【００１６】
図７に示す分光特性に基づいて、図４の例と同様に、短波長側の波長から長波長側の波長にかけて、いくつかのポイントに分割し、各ポイントにピークを有するバンドパスフィルタを複数層に蒸着して、光学フィルタ２０３を作製する。光学フィルタの製造方法は、図４の例の場合と同様で、製造上のばらつきがあるため、再現する色彩に与える影響が少なくなるように、公差を±２５ｎｍ程度に抑えることが望ましい。このようにして、「静岡県大瀬崎地区」の水中の分光特性を再現する光学フィルタ２０３を作製することができる。
【００１７】
次に、図６に示す実測の分光特性を基に作製した光学フィルタ２０３を照明装置１０１ａおよび１０１ｂに取り付けた場合の分光特性を図８に示す。図８の分光特性は、照明装置１０１ａおよび１０１ｂの光源の分光特性と光学フィルタ２０３の分光特性とを合成した分光特性である。尚、先に説明した図５の場合と同様に、光源は太陽光をシミュレートした分光特性を有する人工太陽灯を用いている。
【００１８】
現地での実際の水中での分光特性を示す図６と、作製した光学フィルタ２０３を用いた照明装置１０１ａおよび１０１ｂで再現した分光特性を示す図８とを比べると、短波長側の波長４５６±２５ｎｍと長波長側の波長５７６±２５ｎｍでの可視領域の波長において、ほぼ一致した分光特性の形状を示しており、現地の水中での物の色の見え方を、陸上で再現できていることがわかる。
【００１９】
このように、本実施形態に係る照明装置は、特定の水中の分光特性に近似させた分光特性を有するフィルタを用いて、陸上で水中の分光特性を再現できる。従来は、水中での色の見え方を再現するために、例えば、プールや水族館などにおいて、水槽の壁面を青い塗料で塗るなど、実際の水中の環境とは大きな違いがあった。これに対して、本実施形態では、従来の照明装置と同じ構成で、つまり、既存のスタジオの環境を変えずに、水中の色を再現して、シミュレーションを行うことができ、様々な地域における色彩に関する検証や実験を行うことができる。
【００２０】
ところで、水中が青く見える理由は、水には赤色の波長を吸収する性質があるためで、これを実際にプールで再現させるためには大量の水と広大な容積を必要とする。しかも実際の海や湖の水にはプランクトンや土砂などによる浮遊物が大量に存在し、これが地域或いは季節により水の色が異なる大きな理由にもなっている。本実施形態では、これらの水中環境での物の見え方を再現するために、実際の水中の分光特性を一度だけ測定し、そのデータを元にモデル化して近似した分光特性を持つ光学フィルタを作製して照明装置に取り付けるだけで、水中での分光特性を陸上で再現できる。
【００２１】
特に、図３や図６に示したように、水中の分光特性は地域により異なり、水中の色といっても一概には言えない。また、季節によっても水の色が異なることは、ダイバーの間では良く知られていることである。本実施形態のようにフィルタを作成することにより、季節や場所により変化する水中の色を陸上で再現できるので、水中での色再現を容易に検証することができ、様々な分野で活用することができる。
【００２２】
本実施形態に係る照明装置は、光学フィルタを切り替えるだけで、様々な水中の色を再現できる。一度、光学フィルタ作製すれば、同じ環境を繰り返し再現できるので、デジタルカメラ等の開発だけでなく、ダイバー達が水中で身につけるウェットスーツの色彩の検証や、水中の生物の研究など、様々なシミュレーションを行うことができる。
（第２の実施形態）
次に、本実施形態に係る表示装置について、図９を用いて説明する。図９は表示装置３０１のブロック図で、表示装置３０１は、ＣＰＵ（中央演算装置）のプログラムによって動作し、使用者は操作パネル３０３から表示装置３０１を操作する。
【００２３】
ＣＰＵ３０２はバス３０４を介してカードＩＦ３０５に接続されているメモリカード３０６に記憶されている画像データを読み込み、メモリ３０７に一時的に記憶する。メモリ３０７に記憶された画像データは、ＤＳＰ（デジタル信号処理部）３０８で色変換処理され、画像出力部３０９および接続ケーブル３１０を介して接続されているモニタ３１１に表示される。
【００２４】
例えば、使用者が操作パネル３０３を操作して、「沖縄県北谷地区のある季節の水中」を選択すると、ＣＰＵ３０２はバス３０４を介してＤＳＰ３０８にメモリ３０７に記憶されている画像に対して「沖縄県北谷地区のある季節の水中」の特性を再現する色変換処理を施すように指示する。
色変換処理は、ＲＧＢの３色の情報に分解されて記憶されている画像データの各色を色波長毎に分解して、図４に示す特性になるように色波長毎のゲインを増減する。つまり、４８０ｎｍ以下の色波長領域においては、３８０ｎｍの色波長にかけて直線的に減衰するように色波長毎のゲインを減じる。逆に、４８０ｎｍ以上の色波長領域においては、６００ｎｍの色波長にかけて直線的に減衰するように色波長毎のゲインを減じる。尚、この時、画像全体の明るさが変わらないように、全体のゲインの増減が１になるように処理する。或いは、予め特定地域の各波長毎の変換テーブルを作成して、メモリカード３０６に記憶しておき、このテーブルを用いて色変換処理を行うようにすれば、直線的に増減しない複雑な特性でも、簡単に色変換処理を行うことができる。
【００２５】
次に、使用者が操作パネル３０３を操作して、「静岡県大瀬崎地区」のある季節の水中」を選択すると、ＣＰＵ３０２はバス３０４を介してＤＳＰ（デジタル信号処理部）３０８にメモリ３０７に記憶されている画像に対して「静岡県大瀬崎地区のある季節の水中」の特性を再現する色変換処理を施すように指示する。
色変換処理は、先に説明したように、画像データをＲＧＢの色波長毎に分解して、図７に示す分光特性になるように色波長毎のゲインを増減する。ここで、図７の分光特性は、先に説明した図４の分光特性のように直線的に近似されていないので、計算によって色波長毎のゲインを減じることは難しい。従って、このような複雑な分光特性の場合は、各波長毎の変換テーブルを用いて色変換処理を行う。尚、変換テーブルの作成については、先の例と同じである。
【００２６】
このようにして、撮影済みの画像に対して色変換処理を行うことにより、季節や場所により変化する水中の色を再現してモニタ３１１に表示するので、水中での色再現を容易に検証することができ、様々な分野で活用することができる。
尚、本実施形態では、特定の２つの地域について説明したが、メモリカード３０６に様々な地域や季節の色変換テーブルを記憶させておくことで、新しい地域や季節の特性を容易に追加することができる。
【００２７】
特に、メモリカード３０６に様々な地域や季節の色変換テーブルを記憶させておくことで、一度、変換テーブルを作成すれば、同じ環境を繰り返し再現できる。この結果、デジタルカメラ等の開発だけでなく、ダイバー達が水中で身につけるウェットスーツの色彩の検証や、水中の生物の研究など、様々なシミュレーションを行うことができる。尚、色変換テーブルの作成はパソコンの表計算ソフトウェアなどで行って、メモリカード３０６にテキストデータなどで記憶することで実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】撮影スタジオでの照明装置１０１の概要を示す説明図である。
【図２】第１の実施形態に係る照明装置１０１の形態を示す説明図である。
【図３】実際（沖縄県北谷地区）の水中での分光特性を示すグラフである。
【図４】図３の特性をモデル化した分光特性を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る照明装置１０１で図３の特性を再現した分光特性を示すグラフである。
【図６】実際（静岡県大瀬崎地区）の水中での分光特性を示すグラフである。
【図７】図６の特性をモデル化した分光特性を示すグラフである。
【図８】第１の実施形態に係る照明装置１０１で図６の特性を再現した分光特性を示すグラフである。
【図９】第２の実施形態に係る表示装置３０１のブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０１ａ，１０１ｂ・・・照明装置    ２０３・・・フィルタ
１０３・・・切り替え装置            ３０１・・・表示装置
３０２・・・ＣＰＵ                  ３０３・・・操作パネル
３０６・・・メモリカード            ３０８・・・ＤＳＰ
３１１・・・モニタ                                                                               
【図１】
2008066138.tif 000003
【図２】
2008066138.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008066138.tif 000008
【図７】
2008066138.tif 000009
【図８】
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【図９】
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