(57)【要約】【課題】  被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を行うことを可能とする撮像装置の校正方法、及び撮像装置を提供する。【解決手段】  撮像素子１６と測色計２２とを備える撮像装置１Ａにおいて、光分岐ミラー１４で分岐された光像のうちの所定位置の光成分を測色計２２で計測するとともに、光分岐ミラー１４での分岐方向を調整することで測色位置を調整可能な構成とする。また、撮像装置１Ａの校正処理において、被写体としてスクリーンを設置するとともに、測色計２２への光入力手段に校正用光源を接続し、光源から供給され光入力手段から出力されて光分岐ミラー１４及びスクリーンで順次反射された後に光分岐ミラー１４を通過した校正光の撮像素子１６での撮像位置を取得して、測色計２２での測色位置と撮像素子１６での撮像位置との対応情報を取得する。【選択図】  図１
2008228197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１配列軸、及び前記第１配列軸と直交する第２配列軸を配列軸として２次元に配列された複数の画素を有し、被写体の画像である被写体像を取得する撮像手段と、
前記被写体から前記撮像手段へと撮像光路を導かれる光像の一部を、前記撮像光路とは異なる方向の測色光路へと分岐するとともに、その分岐方向を調整することが可能に構成された光分岐手段と、
前記光分岐手段で前記測色光路へと分岐された測色用光像のうち、前記撮像手段による撮像範囲内の位置に対応して選択された測色位置の光成分を入力する光入力手段と、
前記光入力手段に対して接続され、前記光入力手段に入力された前記測色位置の光成分を測色して、得られた測色データを出力する測色手段と、
少なくとも前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することにより、前記光入力手段で光成分が入力されて前記測色手段で測色される前記測色位置を調整する調整手段と、
前記測色データに基づいて、前記撮像手段によって取得された前記被写体像の画像データを補正する補正手段とを備える撮像装置に対して適用される校正方法であって、
前記被写体としてスクリーンを配置するとともに、前記光入力手段に対して、前記測色手段に代えて校正用光源を接続する校正準備ステップと、
前記調整手段により少なくとも前記光分岐手段での前記分岐方向を調整し、前記測色位置を、前記撮像手段での前記第１配列軸に対応する第１軸、及び前記第２配列軸に対応する第２軸のそれぞれについて設定する測色位置設定ステップと、
前記校正用光源からの校正光を前記光入力手段から出力させ、前記光分岐手段及び前記スクリーンで順次反射された後に前記光分岐手段を通過して前記撮像光路を導かれる前記校正光について、前記撮像手段によって前記被写体像として校正像を取得して、前記校正像における前記校正光の撮像位置を取得する撮像位置取得ステップと、
前記測色位置設定ステップにおいて設定された前記測色位置を表す前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについての測色位置パラメータと、前記撮像位置取得ステップにおいて取得された前記撮像位置を表す前記第１配列軸及び前記第２配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとの対応情報を取得する対応情報取得ステップと
を備えることを特徴とする撮像装置の校正方法。
【請求項２】
前記撮像手段における前記複数の画素についての前記第１配列軸は、前記撮像光路及び前記測色光路を含む平面に直交する軸であり、前記第２配列軸は、前記撮像光路及び前記第１配列軸に直交する軸であることを特徴とする請求項１記載の校正方法。
【請求項３】
前記光分岐手段に対し、前記測色位置が前記第１軸の方向に変化するように第１回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第１駆動手段と、前記測色位置が前記第２軸の方向に変化するように第２回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段とが設けられ、
前記調整手段は、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段を用いて前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することによって、前記測色位置を前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについて調整することを特徴とする請求項１または２記載の校正方法。
【請求項４】
前記光入力手段に対し、前記測色位置が前記第１軸の方向に変化するように前記光入力手段を直線駆動する第１駆動手段が設けられるとともに、前記光分岐手段に対し、前記測色位置が前記第２軸の方向に変化するように第２回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段が設けられ、
前記調整手段は、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段を用いて前記光入力手段での入力位置及び前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することによって、前記測色位置を前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについて調整することを特徴とする請求項１または２記載の校正方法。
【請求項５】
前記測色位置設定ステップと前記撮像位置取得ステップとを、複数の測色位置について繰り返して実行するとともに、
前記対応情報取得ステップにおいて、前記複数の測色位置及びそれに対応する複数の撮像位置のそれぞれについて、前記測色位置を表す前記測色位置パラメータと、前記撮像位置を表す前記撮像位置パラメータとの対応情報を取得し、前記複数の撮像位置のそれぞれについて取得された前記対応情報に基づいて、前記撮像手段による前記撮像範囲に対する前記対応情報のマッピングを行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の校正方法。
【請求項６】
前記対応情報取得ステップにおいて、前記撮像範囲内で隣り合う第１撮像位置及び第２撮像位置の間にあって対応情報が取得されていない位置について、前記第１撮像位置での対応情報及び前記第２撮像位置での対応情報を用いた補間処理を行って前記対応情報を取得することを特徴とする請求項５記載の校正方法。
【請求項７】
前記光分岐手段は、前記撮像光路を導かれる光像を所定の反射率で反射することで、前記光像の一部を前記測色光路へと分岐する光分岐ミラーを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載の校正方法。
【請求項８】
前記対応情報取得ステップにおいて取得された前記測色位置パラメータと前記撮像位置パラメータとの前記対応情報を記憶手段に記憶する対応情報記憶ステップを備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項記載の校正方法。
【請求項９】
第１配列軸、及び前記第１配列軸と直交する第２配列軸を配列軸として２次元に配列された複数の画素を有し、被写体の画像である被写体像を取得する撮像手段と、
前記被写体から前記撮像手段へと撮像光路を導かれる光像の一部を、前記撮像光路とは異なる方向の測色光路へと分岐するとともに、その分岐方向を調整することが可能に構成された光分岐手段と、
前記光分岐手段で前記測色光路へと分岐された測色用光像のうち、前記撮像手段による撮像範囲内の位置に対応して選択された測色位置の光成分を入力する光入力手段と、
前記光入力手段に対して接続され、前記光入力手段に入力された前記測色位置の光成分を測色して、得られた測色データを出力する測色手段と、
少なくとも前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することにより、前記光入力手段で光成分が入力されて前記測色手段で測色される前記測色位置を調整する調整手段と、
前記測色データに基づいて、前記撮像手段によって取得された前記被写体像の画像データを補正する補正手段と、
前記撮像手段による前記被写体像の取得を制御する撮像制御手段とを備え、
前記光入力手段は、前記測色手段に代えて校正用光源を接続することが可能に構成されるとともに、
前記撮像制御手段は、前記被写体としてスクリーンを配置するとともに、前記光入力手段に前記校正用光源を接続した状態で実行される校正処理について、
前記調整手段により少なくとも前記光分岐手段での前記分岐方向を調整し、前記測色位置を、前記撮像手段での前記第１配列軸に対応する第１軸、及び前記第２配列軸に対応する第２軸のそれぞれについて設定する測色位置設定手段と、
前記校正用光源からの校正光を前記光入力手段から出力させ、前記光分岐手段及び前記スクリーンで順次反射された後に前記光分岐手段を通過して前記撮像光路を導かれる前記校正光について、前記撮像手段によって前記被写体像として校正像を取得して、前記校正像における前記校正光の撮像位置を取得する撮像位置取得手段と、
前記測色位置設定手段によって設定された前記測色位置を表す前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについての測色位置パラメータと、前記撮像位置取得手段によって取得された前記撮像位置を表す前記第１配列軸及び前記第２配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとの対応情報を取得する対応情報取得手段と
を有することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
前記撮像手段における前記複数の画素についての前記第１配列軸は、前記撮像光路及び前記測色光路を含む平面に直交する軸であり、前記第２配列軸は、前記撮像光路及び前記第１配列軸に直交する軸であることを特徴とする請求項９記載の撮像装置。
【請求項１１】
前記光分岐手段に対し、前記測色位置が前記第１軸の方向に変化するように第１回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第１駆動手段と、前記測色位置が前記第２軸の方向に変化するように第２回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段とが設けられ、
前記調整手段は、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段を用いて前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することによって、前記測色位置を前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについて調整することを特徴とする請求項９または１０記載の撮像装置。
【請求項１２】
前記光入力手段に対し、前記測色位置が前記第１軸の方向に変化するように前記光入力手段を直線駆動する第１駆動手段が設けられるとともに、前記光分岐手段に対し、前記測色位置が前記第２軸の方向に変化するように第２回転軸を中心として前記光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段が設けられ、
前記調整手段は、前記第１駆動手段及び前記第２駆動手段を用いて前記光入力手段での入力位置及び前記光分岐手段での前記分岐方向を調整することによって、前記測色位置を前記第１軸及び前記第２軸のそれぞれについて調整することを特徴とする請求項９または１０記載の撮像装置。
【請求項１３】
前記測色位置設定手段による測色位置設定と前記撮像位置取得手段による撮像位置取得とを、複数の測色位置について繰り返して実行するとともに、
前記対応情報取得手段において、前記複数の測色位置及びそれに対応する複数の撮像位置のそれぞれについて、前記測色位置を表す前記測色位置パラメータと、前記撮像位置を表す前記撮像位置パラメータとの対応情報を取得し、前記複数の撮像位置のそれぞれについて取得された前記対応情報に基づいて、前記撮像手段による前記撮像範囲に対する前記対応情報のマッピングを行うことを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項記載の撮像装置。
【請求項１４】
前記対応情報取得手段において、前記撮像範囲内で隣り合う第１撮像位置及び第２撮像位置の間にあって対応情報が取得されていない位置について、前記第１撮像位置での対応情報及び前記第２撮像位置での対応情報を用いた補間処理を行って前記対応情報を取得することを特徴とする請求項１３記載の撮像装置。
【請求項１５】
前記光分岐手段は、前記撮像光路を導かれる光像を所定の反射率で反射することで、前記光像の一部を前記測色光路へと分岐する光分岐ミラーを有することを特徴とする請求項９〜１４のいずれか一項記載の撮像装置。
【請求項１６】
前記対応情報取得手段によって取得された前記測色位置パラメータと前記撮像位置パラメータとの前記対応情報を記憶する対応情報記憶手段を備えることを特徴とする請求項９〜１５のいずれか一項記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像手段と測色手段とを内蔵する撮像装置の校正方法、及び校正方法が適用される撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像技術や通信技術が著しく発達した現代社会では、遠隔医療・診断、電子商取引、色を取り入れた各種デザインなど、厳格な色管理が必要な分野が成長している。このような用途に対して、現在のイメージングシステムは要求を満たすだけの充分な特性を持っていない。そこで、人が見ることのできる全ての色を正確に取得し、正確に再現することが可能なイメージングシステムの開発が望まれている。
【特許文献１】特開２００５−３４１１７５号公報
【特許文献２】特開２００１−３１１８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
被写体の色情報を正確に取得するための色忠実な撮像装置として、ＣＣＤなどの撮像素子と、測色計とを組み合わせた撮像装置が特許文献１に記載されている。しかしながら、この文献１に記載された装置では、例えば、撮像素子によって取得される被写体の画像内の任意の位置について測色を行いたい場合に、そのような測色を充分な位置精度で行うことができず、結果として、被写体の色情報を充分な精度で取得することができないなどの問題がある。
【０００４】
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものであり、被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を行うことを可能とする撮像装置の校正方法、及び撮像装置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】
【０００５】
上記した色忠実な撮像装置として、本願発明者は、被写体から撮像素子へと撮像光路を導かれる光像の一部をハーフミラーなどの光分岐手段で分岐し、分岐された光像のうちの所定位置の光成分を測色計で計測して色情報を取得する構成の撮像システムを検討、開発しつつある。このような構成では、光分岐手段による光像の分岐方向を調整可能とすることで、被写体像内の任意の位置について測色を行うことが可能である。
【０００６】
このような構成では、測色計での測色位置と、撮像素子で取得される画像内の位置との対応関係は、機械的には光分岐手段での光像の分岐方向等によって一意に決まる。一方、ＣＣＤなどの撮像素子では、その画素は例えば数ミクロン程度の高精度な位置情報を持つため、それに対応して、測色位置と画像内の撮像位置との対応関係を精度良く決める必要がある。本願発明者は、上記した測色位置と撮像位置との対応関係の高精度化について検討した結果、校正用光源を用いて校正処理を実行することで位置の対応情報を高精度で取得することが可能であることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明による撮像装置の校正方法は、（１）第１配列軸、及び第１配列軸と直交する第２配列軸を配列軸として２次元に配列された複数の画素を有し、被写体の画像である被写体像を取得する撮像手段と、（２）被写体から撮像手段へと撮像光路を導かれる光像の一部を、撮像光路とは異なる方向の測色光路へと分岐するとともに、その分岐方向を調整することが可能に構成された光分岐手段と、（３）光分岐手段で測色光路へと分岐された測色用光像のうち、撮像手段による撮像範囲内の位置に対応して選択された測色位置の光成分を入力する光入力手段と、（４）光入力手段に対して接続され、光入力手段に入力された測色位置の光成分を測色して、得られた測色データを出力する測色手段と、（５）少なくとも光分岐手段での分岐方向を調整することにより、光入力手段で光成分が入力されて測色手段で測色される測色位置を調整する調整手段と、（６）測色データに基づいて、撮像手段によって取得された被写体像の画像データを補正する補正手段とを備える撮像装置に対して適用される校正方法であって、（７）被写体としてスクリーンを配置するとともに、光入力手段に対して、測色手段に代えて校正用光源を接続する校正準備ステップと、（８）調整手段により少なくとも光分岐手段での分岐方向を調整し、測色位置を、撮像手段での前記第１配列軸に対応する第１軸、及び第２配列軸に対応する第２軸のそれぞれについて設定する測色位置設定ステップと、（９）校正用光源からの校正光を光入力手段から出力させ、光分岐手段及びスクリーンで順次反射された後に光分岐手段を通過して撮像光路を導かれる校正光について、撮像手段によって被写体像として校正像を取得して、校正像における校正光の撮像位置を取得する撮像位置取得ステップと、（１０）測色位置設定ステップにおいて設定された測色位置を表す第１軸及び第２軸のそれぞれについての測色位置パラメータと、撮像位置取得ステップにおいて取得された撮像位置を表す第１配列軸及び第２配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとの対応情報を取得する対応情報取得ステップとを備えることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明による撮像装置は、（ａ）第１配列軸、及び第１配列軸と直交する第２配列軸を配列軸として２次元に配列された複数の画素を有し、被写体の画像である被写体像を取得する撮像手段と、（ｂ）被写体から撮像手段へと撮像光路を導かれる光像の一部を、撮像光路とは異なる方向の測色光路へと分岐するとともに、その分岐方向を調整することが可能に構成された光分岐手段と、（ｃ）光分岐手段で測色光路へと分岐された測色用光像のうち、撮像手段による撮像範囲内の位置に対応して選択された測色位置の光成分を入力する光入力手段と、（ｄ）光入力手段に対して接続され、光入力手段に入力された測色位置の光成分を測色して、得られた測色データを出力する測色手段と、（ｅ）少なくとも光分岐手段での分岐方向を調整することにより、光入力手段で光成分が入力されて測色手段で測色される測色位置を調整する調整手段と、（ｆ）測色データに基づいて、撮像手段によって取得された被写体像の画像データを補正する補正手段と、（ｇ）撮像手段による被写体像の取得を制御する撮像制御手段とを備え、（ｈ）光入力手段は、測色手段に代えて校正用光源を接続することが可能に構成されるとともに、撮像制御手段は、被写体としてスクリーンを配置するとともに、光入力手段に校正用光源を接続した状態で実行される校正処理について、（ｉ）調整手段により少なくとも光分岐手段での分岐方向を調整し、測色位置を、撮像手段での第１配列軸に対応する第１軸、及び第２配列軸に対応する第２軸のそれぞれについて設定する測色位置設定手段と、（ｊ）校正用光源からの校正光を光入力手段から出力させ、光分岐手段及びスクリーンで順次反射された後に光分岐手段を通過して撮像光路を導かれる校正光について、撮像手段によって被写体像として校正像を取得して、校正像における校正光の撮像位置を取得する撮像位置取得手段と、（ｋ）測色位置設定手段によって設定された測色位置を表す第１軸及び第２軸のそれぞれについての測色位置パラメータと、撮像位置取得手段によって取得された撮像位置を表す第１配列軸及び第２配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとの対応情報を取得する対応情報取得手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
上記した撮像装置の校正方法、及び撮像装置においては、被写体から撮像手段へと撮像光路を導かれる光像の一部を光分岐手段で分岐し、分岐された測色用光像のうちの所定位置の光成分を光入力手段を介して測色手段で計測するとともに、光分岐手段による光像の分岐方向を調整することにより、その測色位置を調整可能な構成としている。このような構成では、撮像手段によって取得される被写体像内の任意の位置について、測色手段によって測色を行うことが可能となる。
【００１０】
さらに、このような撮像装置において、測色用光像のうちで所定の位置の光成分のみを通過させることで測色位置を選択する光入力手段について、光入力手段に対して測色手段と校正用光源とをそれぞれ接続可能な構成としている。ここで、レーザ光源などを用いた校正用光源を光入力手段に接続した場合、光入力手段は、校正用光源から供給された校正光を光分岐手段に向けて逆方向に出力する光出力手段として機能する。
【００１１】
このような構成において、被写体として所定位置に校正処理用のスクリーンを配置した状態で校正光を供給するとともに、光入力手段から出力され、光分岐手段及びスクリーンで順次反射された後に光分岐手段を通過して撮像手段へと導かれる校正光について、撮像手段において校正像を取得する。そして、得られた校正像内での校正光の撮像位置を取得することで、測色手段で計測される測色位置と、撮像手段で取得される画像内の撮像位置との対応関係についての校正処理を行っている。これにより、測色位置と撮像位置との間の対応情報を高精度で取得することができ、撮像手段によって取得される被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を行うことが可能となる。
【００１２】
ここで、測色手段による測色位置を調整するための構成については、一般には、上記したように、少なくとも光分岐手段での分岐方向を調整する構成とすれば良い。そのような構成としては、例えば、光分岐手段での光像の分岐方向のみを調整する構成、あるいは光分岐手段での光像の分岐方向と、光入力手段での光成分の入力位置とを調整する構成等を用いることが可能である。
【００１３】
また、被写体像を取得するための撮像手段における２次元の画素構造については、撮像手段における複数の画素についての第１配列軸（Ｘ配列軸）は、撮像光路及び測色光路を含む平面に直交する軸であり、第２配列軸（Ｙ配列軸）は、撮像光路及び第１配列軸に直交する軸であることが好ましい。
【００１４】
また、測色位置を調整、設定するための具体的な構成については、光分岐手段に対し、測色位置が第１軸（Ｘ軸）の方向に変化するように第１回転軸を中心として光分岐手段を回転駆動する第１駆動手段と、測色位置が第２軸（Ｙ軸）の方向に変化するように第２回転軸を中心として光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段とが設けられ、調整手段は、第１駆動手段及び第２駆動手段を用いて光分岐手段での分岐方向を調整することによって、測色位置を第１軸及び第２軸のそれぞれについて調整する構成を用いることができる。
【００１５】
あるいは、光入力手段に対し、測色位置が第１軸（Ｘ軸）の方向に変化するように光入力手段を直線駆動する第１駆動手段が設けられるとともに、光分岐手段に対し、測色位置が第２軸（Ｙ軸）の方向に変化するように第２回転軸を中心として光分岐手段を回転駆動する第２駆動手段が設けられ、調整手段は、第１駆動手段及び第２駆動手段を用いて光入力手段での入力位置及び光分岐手段での分岐方向を調整することによって、測色位置を第１軸及び第２軸のそれぞれについて調整する構成を用いることができる。
【００１６】
また、撮像装置の校正方法は、測色位置設定ステップと撮像位置取得ステップとを、複数の測色位置について繰り返して実行するとともに、対応情報取得ステップにおいて、複数の測色位置及びそれに対応する複数の撮像位置のそれぞれについて、測色位置を表す測色位置パラメータと、撮像位置を表す撮像位置パラメータとの対応情報を取得し、複数の撮像位置のそれぞれについて取得された対応情報に基づいて、撮像手段による撮像範囲に対する対応情報のマッピングを行うことが好ましい。
【００１７】
同様に、撮像装置は、測色位置設定手段による測色位置設定と撮像位置取得手段による撮像位置取得とを、複数の測色位置について繰り返して実行するとともに、対応情報取得手段において、複数の測色位置及びそれに対応する複数の撮像位置のそれぞれについて、測色位置を表す測色位置パラメータと、撮像位置を表す撮像位置パラメータとの対応情報を取得し、複数の撮像位置のそれぞれについて取得された対応情報に基づいて、撮像手段による撮像範囲に対する対応情報のマッピングを行うことが好ましい。
【００１８】
このように、撮像手段における２次元の撮像範囲に対して、測色手段での測色位置と、撮像手段での撮像位置との対応関係のマップを作成することにより、被写体像が取得される撮像範囲の全体について、測色位置と撮像位置との対応情報を高精度で取得することが可能となる。
【００１９】
上記したように、測色位置と撮像位置との対応情報のマッピングを行う場合には、校正方法は、対応情報取得ステップにおいて、撮像範囲内で隣り合う第１撮像位置及び第２撮像位置の間にあって対応情報が取得されていない位置について、第１撮像位置での対応情報及び第２撮像位置での対応情報を用いた補間処理を行って対応情報を取得することが好ましい。
【００２０】
同様に、撮像装置は、対応情報取得手段において、撮像範囲内で隣り合う第１撮像位置及び第２撮像位置の間にあって対応情報が取得されていない位置について、第１撮像位置での対応情報及び第２撮像位置での対応情報を用いた補間処理を行って対応情報を取得することが好ましい。
【００２１】
このように、測色位置と撮像位置との対応情報について補間処理を行うことにより、校正計測が行われた撮像位置以外で対応情報が取得されていない画像内の位置についても、対応情報を精度良く取得することが可能となる。
【００２２】
また、被写体から撮像手段へと向かう光像の一部を測色手段へと分岐する光分岐手段については、光分岐手段は、撮像光路を導かれる光像を所定の反射率で反射することで、光像の一部を測色光路へと分岐する光分岐ミラー（ハーフミラー、一部反射ミラー）を有することが好ましい。
【００２３】
また、校正方法は、対応情報取得ステップにおいて取得された測色位置パラメータと撮像位置パラメータとの対応情報を記憶手段に記憶する対応情報記憶ステップを備えることが好ましい。同様に、撮像装置は、対応情報取得手段によって取得された測色位置パラメータと撮像位置パラメータとの対応情報を記憶する対応情報記憶手段を備えることが好ましい。これにより、校正処理を実行することで取得され記憶手段に記憶された対応情報を参照して、撮像装置における測色処理、及び撮像処理を好適に実行することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の撮像装置の校正方法及び撮像装置によれば、光分岐手段で撮像光路から分岐された測色用光像のうちの所定位置の光成分を測色手段で計測するとともに、光分岐手段による光像の分岐方向を調整することで測色位置を調整可能な構成とし、撮像装置の校正処理において、被写体としてスクリーンを設置するとともに、測色手段への光入力手段に校正用光源を接続し、光入力手段から出力されて光分岐手段及びスクリーンで順次反射された後に光分岐手段を通過した校正光の撮像手段での撮像位置を取得して、測色手段での測色位置と撮像手段での撮像位置との対応情報を取得する構成とすることにより、測色位置と撮像位置との対応情報を高精度で取得することができ、被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を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】
【００２５】
以下、図面とともに本発明による撮像装置の校正方法、及び校正方法が適用される撮像装置の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２６】
図１は、本発明による撮像装置の一実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。本実施形態による撮像装置１Ａは、２次元のカラー画像を取得する撮像素子１６と、所定位置の光成分を測色する測色計２２とを内蔵して構成された撮像システムであり、被写体Ｓ１の画像である被写体像を取得する際に、その色情報を高精度で正確に取得することが可能な測色計内蔵カメラ（色忠実カメラ）として構成されている。
【００２７】
撮像素子１６は、Ｘ配列軸（第１配列軸、図２参照）、及びＸ配列軸と直交するＹ配列軸（第２配列軸）を配列軸として２次元に配列された複数の画素を有し、被写体Ｓ１の画像である被写体像を取得する撮像手段である。撮像素子１６としては、２次元のカラー画像を取得可能なＣＣＤを用いることができる。このようなＣＣＤとしては、例えば、カラーフィルタを利用した１ＣＣＤ形式の撮像素子、あるいは３ＣＣＤ形式の撮像素子等が挙げられる。
【００２８】
本撮像装置１Ａでの撮像対象となる被写体Ｓ１の光像を被写体Ｓ１から撮像素子１６へと導く光路は、光学系の光軸に沿った直線状の撮像光路Ｌ１となっている。また、この撮像光路Ｌ１上には、被写体Ｓ１側から順に、レンズ系１０、絞り１２、及び光分岐ミラー１４が設置されている。
【００２９】
レンズ系１０は、１枚または複数枚のレンズによって構成された撮像レンズ系であり、例えば単一の焦点距離を有する固定焦点のレンズ系、あるいはズームレンズや望遠／広角の２焦点切換式レンズなどのように、焦点可変のレンズ系を用いることができる。図１においては、レンズ系１０は、レンズ駆動部３０によって撮像光路Ｌ１の方向（光軸方向）に駆動されることで、焦点距離を変更可能な構成となっている。また、絞り１２は、絞り駆動部３２によって駆動されることで、その撮像光路Ｌ１上での開口面積が変更可能な構成となっている。
【００３０】
レンズ系１０及び絞り１２を通過した被写体Ｓ１からの光像は、光分岐ミラー１４を通過した後に撮像素子１６へと入射されて、その撮像面に結像される。撮像素子１６は、入射した光像の各位置での光成分を対応する画素において電気信号に変換して、被写体Ｓ１の画像である被写体像を取得する。得られた画像信号は、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色のアナログ画像信号として画像信号処理部３７に出力され、画像信号処理部３７において、必要なアナログ信号処理、及びＡ／Ｄ変換処理等が行われる。また、この撮像素子１６における撮像動作、及び画像信号の読み出し動作等は、撮像素子駆動部３６によって駆動制御されている。
【００３１】
被写体Ｓ１から撮像素子１６へと撮像光路Ｌ１を導かれる光像の一部は、光分岐ミラー１４によって、撮像光路Ｌ１とは異なる方向の測色光路Ｌ２へと分岐される。この光分岐ミラー１４は、撮像光路Ｌ１を導かれる光像を所定の反射率で反射することで、光像の一部を測色光路Ｌ２へと分岐する光分岐手段として機能する。本実施形態では、測色光路Ｌ２は、撮像光路Ｌ１と略直交する方向に設定されている。また、撮像素子１６での画素の配列軸については、本実施形態では、撮像素子１６での複数の画素のＸ配列軸が撮像光路Ｌ１及び測色光路Ｌ２を含む平面に直交する軸、また、Ｙ配列軸が撮像光路Ｌ１及びＸ配列軸に直交する軸となっている。
【００３２】
光分岐ミラー１４によって光像が分岐される測色光路Ｌ２上の所定位置には、光ファイバ固定部２０によって位置決めされて固定された光ファイバ２３の入力端２３ａが配置されている。このような構成において、光ファイバ固定部２０、及び光ファイバ２３の入力端２３ａは、光分岐ミラー１４で測色光路Ｌ２へと分岐された光像である測色用光像のうち、撮像素子１６による撮像範囲内の位置に対応した測色位置を選択し、選択された測色位置の光成分を入力する光入力手段として機能する。光入力手段としては、具体的には例えば、ＳＭＡ型の光コネクタを用いることができる。ここで、光入力手段で選択される測色位置について、撮像素子１６でのＸ配列軸に対応する軸をＸ軸（第１軸、図２参照）、Ｙ配列軸に対応する軸をＹ軸（第２軸）とする。
【００３３】
また、この光ファイバ２３の他端側には、測色計２２が光学的に接続されている。測色計２２は、光ファイバ２３を介して光入力手段である入力端２３ａに対して接続され、光分岐ミラー１４で分岐された測色用光像のうちで入力端２３ａに入力された測色位置の光成分を測色して、得られた測色データを出力する測色手段である。また、この測色計２２が接続される光入力手段は、後述するように、測色計２２に代えて校正用光源を接続することが可能に構成されている。
【００３４】
図１に示す撮像装置１Ａは、光分岐ミラー１４における測色光路Ｌ２への光像の分岐方向を調整することにより、光ファイバ２３の入力端２３ａで光成分が入力されて測色計２２で測色される測色位置を調整することが可能に構成されている。ここで、図２は、測色計２２における測色位置の調整方法の一例について模式的に示す斜視図である。
【００３５】
図２に示すように、撮像装置１Ａでは、光分岐ミラー１４に対して、測色位置がＸ軸の方向に変化するようにＸ回転軸（第１回転軸）Ａｘを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動するＸ方向駆動部（第１駆動手段）３４と、測色位置がＹ軸の方向に変化するようにＹ回転軸（第２回転軸）Ａｙを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動するＹ方向駆動部（第２駆動手段）３５とが設けられている。本実施形態においては、これらのＸ方向駆動部３４、及びＹ方向駆動部３５により、光分岐ミラー１４での分岐方向を調整することで測色位置をＸ軸及びＹ軸のそれぞれについて調整する調整手段が構成されている。また、これらの駆動部３４、３５としては、具体的には例えばステッピングモータなどのモータを用いることができる。
【００３６】
光分岐ミラー１４での分岐方向及び光ファイバ２３の入力端２３ａでの入力位置によって選択された測色位置の光成分を計測する測色計２２としては、例えば図３に示す構成の分光測色計を用いることができる。図３に示す測色計２２は、測色に必要な演算処理等を行うＣＰＵ２２ａと、測色動作に必要な各ソフトウェアプログラム等が記憶されるＲＯＭ２２ｂと、プログラム実行中に一時的にデータが記憶されるＲＡＭ２２ｃとがバス２２ｄを介して接続されて構成されている。また、バス２２ｄには、Ｉ／Ｏインターフェース２２ｅを介して、分光器２２ｆ、及び変換部２２ｇが接続されている。
【００３７】
分光器２２ｆは、ＣＰＵ２２ａにより測色を実行するように指示されると、光ファイバ２３を介して入力された測色位置の光成分の分光スペクトルを計測し、得られた分光スペクトルデータを変換部２２ｇへと出力する。変換部２２ｇは、分光器２２ｆから入力された分光スペクトルデータを色情報についての所定形式の測色データへと変換する。
【００３８】
このようなデータ変換の具体的な例としては、変換部２２ｇが、分光スペクトルデータに基づいて、ＣＩＥ−ＸＹＺ表色系における三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚ、あるいは色度値ｘ、ｙを求めて出力する構成がある。ここで、色度値ｘ、ｙは、三刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚからｘ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）、ｙ＝Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ）によって求めることができる。また、分光スペクトルデータから三刺激値、色度値へのデータ変換は、例えばＪＩＳＺ８７２２に定められた方法によって高精度に実行することができる。また、変換部２２ｇでのデータ変換については、ＸＹＺ表色系への変換に限らず、必要に応じてＬａｂ表色系等の他の表色系への変換機能を有していても良い。なお、測色計２２で取得される測色データ等については、本撮像装置１Ａにおいて実行される測色処理、及び色補正処理に関連してさらに後述する。
【００３９】
図１に示す撮像装置１Ａでは、上記したレンズ系１０、絞り１２、光分岐ミラー１４、撮像素子１６、及び測色計２２等に対し、撮像制御装置５０が設けられている。この撮像制御装置５０は、撮像素子１６による被写体像の取得動作を含む撮像装置１Ａの各部の動作を制御する撮像制御手段である。本実施形態による撮像制御装置５０では、処理モード設定部６０が設けられており、撮像装置１Ａにおいて実行される処理について、通常の撮像動作を行う撮像処理モード、色情報の補正データを取得するための測色処理モード、及び測色位置の校正を行うための校正処理モードの３つの処理モードから必要なモードを選択可能となっている。なお、このような処理モード設定部６０については、例えば撮像処理、測色処理、及び校正処理をそれぞれ手動で行う場合など、不要な場合には設けなくても良い。
【００４０】
撮像制御装置５０は、画像データ処理部５２と、測色データ処理部５４と、対応情報取得部６２と、測色位置設定部６４と、撮像位置取得部６６とを有している。画像データ処理部５２は、通常の撮像処理モードにおいて、撮像素子１６によって取得された被写体像の画像データについて必要なデータ処理を行う。例えば、画像データ処理部５２は、撮像素子１６から入力されたＲＧＢ表色系の画像データを変換し、ＸＹＺ表色系の画像データを生成する。
【００４１】
このようなＲＧＢ画像データのＸＹＺ画像データへの変換については、３×３の所定の変換マトリクスＡｉｊを用いて、下記の式（１）のようにデータ変換を実行することができる。
【数１】
2008228197.tif 000003
ここで、Ｘ，Ｙ，Ｚは、測色データに基づく色補正がなされていない通常のデータ変換によって得られるＸＹＺ画像データを示している。
【００４２】
また、色補正データを含む変換マトリクスＢｉｊが求められている場合には、ＲＧＢ画像データは、下記の式（２）によって補正されたＸＹＺ画像データＸ’，Ｙ’，Ｚ’へと変換される。
【数２】
2008228197.tif 000004
ここで、上記の補正された変換マトリクスＢｉｊは、後述するように、測色処理によって測色計２２で得られた測色データに基づいて決定される色補正マトリクスである。この場合、画像データ処理部５２は、測色データに基づいて、撮像素子１６によって取得された被写体像の画像データを補正する補正手段として機能する。
【００４３】
なお、画像データ処理部５２でのデータ変換については、ＸＹＺ表色系への変換に限らず、必要に応じてＬａｂ表色系等の他の表色系への変換機能を有していても良い。また、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚから、さらに色度値ｘ，ｙを求める構成としても良い。また、色補正マトリクスについては、ＲＧＢ画像データをＸＹＺ画像データに変換した後に補正を行うＸ，Ｙ，ＺからＸ’，Ｙ’，Ｚ’へのマトリクスを色補正マトリクスとしても良い。
【００４４】
測色データ処理部５４は、測色処理モードにおいて、測色計２２によって取得された測色データについて必要なデータ処理を行う。例えば、測色データ処理部５４は、測色処理を実行して得られた測色データに基づいて、上記の補正された変換マトリクスＢｉｊなどの所定形式の色補正データを生成する。
【００４５】
また、これらの画像データ処理部５２、及び測色データ処理部５４に対して、データ記憶部５８が設けられている。上記したＲＧＢ画像データからＸＹＺ画像データへの変換マトリクスＡｉｊ、及び補正された変換マトリクスＢｉｊ等の変換データ、色補正データは、このデータ記憶部５８に記憶され、必要に応じて読み出されてデータ処理に使用される。また、撮像素子１６によって取得された画像データ、及び測色計２２によって取得された測色データ等の各データについても、必要に応じてデータ記憶部５８に記憶される。
【００４６】
測色位置設定部６４、撮像位置取得部６６、及び対応情報取得部６２は、校正処理モードにおいて、それぞれ所定の処理を行う。ここで、本撮像装置１Ａにおける校正処理は、図４に示すように、被写体として校正処理用のスクリーンＳ２を配置するとともに、光入力手段を構成する光ファイバ固定部２０に対して、測色計２２に代えて校正用光源であるレーザ光源２４を接続した状態で実行される。
【００４７】
なお、図４に示す構成において、レーザ光源２４と光入力手段とを接続している光ファイバ２５では、そのレーザ光源２４とは反対側の端部（光入力手段側の端部）が、レーザ光源２４から供給される校正光の出力端２５ａとなっている。また、この光ファイバについては、光ファイバを入れ換えず、測色計２２の接続時とレーザ光源２４の接続時で同一の光ファイバ２３を用いる構成としても良い。あるいは、レーザ光源２４とともに、レーザ光源２４と光入力手段との間の光ファイバを、光ファイバ２３から別の光ファイバ２５に入れ換える構成としても良い。
【００４８】
測色位置設定部６４は、校正処理実行時において、測色計２２での測色位置を設定する設定手段である。具体的には、測色位置設定部６４は、調整手段であるＸ方向駆動部３４及びＹ方向駆動部３５を介して光分岐ミラー１４での分岐方向を調整し、測色位置を、撮像素子１６でのＸ配列軸に対応するＸ軸、及びＹ配列軸に対応するＹ軸のそれぞれについて設定する。ここで、設定される測色位置は、光ファイバ固定部２０に位置決めして固定された光ファイバの端部（測色計２２が接続された場合の入力端、レーザ光源２４が接続された場合の出力端）の位置に対応する。
【００４９】
撮像位置取得部６６は、校正処理実行時において、撮像素子１６での校正光の撮像位置を取得する取得手段である。具体的には、撮像位置取得部６６は、校正用光源であるレーザ光源２４から校正光を出力させる。レーザ光源２４からの校正光は、光ファイバ２５を介してその出力端２５ａから出力され、光分岐ミラー１４及びスクリーンＳ２で順次反射された後に光分岐ミラー１４を通過し、撮像光路Ｌ１を導かれて撮像素子１６へと到達する。続いて、撮像素子１６によって、スクリーンＳ２からの校正光を含む被写体像として校正像が取得される。そして、撮像位置取得部６６は、撮像素子１６からの校正像の画像データを参照し、校正像における校正光の撮像位置を、Ｘ配列軸及びＹ配列軸のそれぞれについて取得する。
【００５０】
対応情報取得部６２は、測色位置設定部６４によって設定された測色位置と、撮像位置取得部６６によって取得された撮像位置との対応関係の情報である対応情報を取得する取得手段である。具体的には、対応情報取得部６２は、測色位置を表すＸ軸及びＹ軸のそれぞれについての測色位置パラメータと、撮像位置を表すＸ配列軸及びＹ配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとを対応付けて対応情報データを生成する。
【００５１】
ここで、測色位置を表すＸ軸及びＹ軸のそれぞれについての測色位置パラメータとしては、上記構成では、Ｘ方向駆動部３４によって回転軸Ａｘを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動した回転角θｘ、及びＹ方向駆動部３５によって回転軸Ａｙを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動した回転角θｙを用いることができる。また、撮像位置を表すＸ配列軸及びＹ配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータとしては、撮像素子１６で取得される被写体像上での２次元の位置座標ｘ，ｙを用いることができる。
【００５２】
この場合、対応情報取得部６２は、測色位置を表す測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）と、撮像位置を表す撮像位置パラメータ（ｘ，ｙ）とを対応付けて、対応情報データとする。また、この対応情報取得部６２に対して、対応情報記憶部６８が設けられている。対応情報取得部６２において取得された測色位置と撮像位置との対応情報は、対応情報記憶部６８に記憶される。測色データ処理部５４は、測色計２２を用いて測色処理を実行する場合に、対応情報記憶部６８から対応情報データを読み出して、測色位置の設定等において対応情報を参照する。
【００５３】
なお、本実施形態において測色位置を表す角度パラメータ（θｘ，θｙ）については、例えば駆動部３４、３５にステッピングモータを用いた場合に、ステッピングモータの原点からのパルス数を角度パラメータとする方法、あるいはそれを回転角度に換算した値を角度パラメータとする方法がある。また、撮像位置を表す位置パラメータ（ｘ，ｙ）については、例えば撮像素子１６の２次元の画素構造でのＸ方向、Ｙ方向の画素番号（チャンネル）を位置パラメータとする方法、あるいはそれを位置に換算した値を位置パラメータとする方法がある。
【００５４】
撮像制御装置５０は、具体的には例えば、処理モード設定、各種のデータ処理、対応情報取得等の処理を実行するＣＰＵと、処理動作に必要な各ソフトウェアプログラム等が記憶されるＲＯＭと、データ記憶部５８及び対応情報記憶部６８として機能するメモリまたは外部記憶装置とを有して構成される。また、図１に示した構成では、撮像制御装置５０に対して、入力装置７０、表示装置７２、及び外部Ｉ／Ｆ７４が接続されている。
【００５５】
入力装置７０は、撮像装置１Ａにおける校正処理、測色処理、及び撮像処理の各処理動作に必要な情報、指示の入力に用いられる入力手段である。このような入力装置７０としては、例えば、処理モード設定部６０に対して設定すべき処理モードを指示するモード設定スイッチ、測色計２２を作動させるための測色スイッチ、画像取得開始の指示を与えるシャッタースイッチ、あるいはさらに撮像動作の際のズーム操作手段などが挙げられる。また、校正処理の実行等において必要があれば、スイッチやボタンなどの操作手段とは別に、キーボードやマウスなどを入力装置７０として撮像制御装置５０に接続しても良い。
【００５６】
表示装置７２は、例えば液晶ディスプレイ等によって構成され、必要に応じて、撮像素子１６で取得された画像データの表示、測色計２２で取得された測色データの表示、及び各処理動作の実行時における必要な情報の表示などに用いられる。また、外部Ｉ／Ｆ７４は、撮像制御装置５０に対して他の記憶装置、処理装置などの外部装置を接続する際に用いられる。なお、これらの入力装置７０、表示装置７２、外部Ｉ／Ｆ７４については、必要に応じて設ければ良い。
【００５７】
上記実施形態による撮像装置、及びその位置校正方法の効果について説明する。
【００５８】
図１〜図４に示した撮像装置１Ａ、及び撮像装置の校正方法においては、被写体Ｓ１から撮像素子１６へと撮像光路Ｌ１を導かれる光像の一部を光分岐ミラー１４で分岐し、分岐された測色用光像のうちの所定位置の光成分を光ファイバ固定部２０に位置決めして固定された光ファイバ２３の入力端２３ａから入力させる。そして、入力された測色位置の光成分を光ファイバ２３を介して測色計２２で計測するとともに、光分岐ミラー１４による光像の分岐方向を駆動部３４、３５によって調整することにより、測色計２２での測色位置を調整可能な構成としている。このような構成では、撮像素子１６によって取得される被写体像内の任意の位置について測色を行うことが可能となる。
【００５９】
さらに、このような撮像装置１Ａにおいて、測色用光像のうちで所定の位置の光成分のみを通過させることで測色位置を選択する光入力手段を構成する光ファイバ固定部２０、及び光ファイバ２３について、光入力手段に対して測色計２２と校正用光源であるレーザ光源２４とをそれぞれ接続可能な構成としている。ここで、レーザ光源２４などを用いた校正用光源を光入力手段に接続した場合、光入力手段（光ファイバの入力端）は、レーザ光源２４から供給された校正光を光分岐ミラー１４に向けて逆方向に出力する光出力手段（出力端）として機能する。
【００６０】
このような構成において、図４に示したように、被写体として所定位置に校正処理用のスクリーンＳ２を配置した状態で校正光を供給するとともに、光ファイバ２５の出力端２５ａから出力され、光分岐ミラー１４及びスクリーンＳ２で順次反射された後に光分岐ミラー１４を通過して撮像素子１６へと導かれる校正光について、撮像素子１６において校正像を取得する。そして、得られた校正像内での校正光の撮像位置を取得することで、測色計２２で計測される測色位置と、撮像素子１６で取得される画像内の撮像位置との対応関係についての校正処理を行っている。これにより、測色位置と撮像位置との間の対応情報を高精度で取得することができ、撮像素子１６によって取得される被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を行うことが可能となる。
【００６１】
また、測色位置を調整、設定するための具体的な構成については、上記実施形態では、調整手段として、光分岐ミラー１４に対し、測色位置がＸ軸の方向に変化するように回転軸Ａｘを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動するＸ方向駆動部３４と、測色位置がＹ軸の方向に変化するように回転軸Ａｙを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動するＹ方向駆動部３５とを設ける構成を用いている。このような構成によれば、測色位置の調整を好適に実現することができる。この場合の具体的な構成としては、例えば、Ｘ方向の回転角度θｘの駆動範囲を±１５°とし、Ｙ方向の回転角度θｙの駆動範囲を±２０°として測色位置を調整する構成がある。
【００６２】
また、被写体Ｓ１から撮像素子１６へと向かう光像の一部を測色計２２へと分岐する光分岐手段については、上記実施形態では、撮像光路Ｌ１を導かれる光像を所定の反射率で反射することで、光像の一部を測色光路Ｌ２へと分岐する光分岐ミラー（ハーフミラー、一部反射ミラー）１４を光分岐手段として用いている。これにより、測色光路Ｌ２への光像の分岐、光像の分岐方向の調整を好適に実現することができる。
【００６３】
また、図１に示した構成では、撮像制御装置５０において、対応情報取得部６２によって取得された測色位置パラメータと撮像位置パラメータとの対応情報を記憶する対応情報記憶部６８を設けている。これにより、校正処理を実行することで取得され記憶部６８に記憶された対応情報を参照して、撮像装置１Ａにおける測色処理、及び撮像処理を好適に実行することができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、測色位置の光成分を測色計２２へと入力する光入力手段（校正処理実行時における光出力手段）を、光ファイバ固定部２０に位置決めして固定される光ファイバ２３の入力端２３ａによって構成している。この光ファイバ２３については、測色計２２に代えてレーザ光源２４を接続する際には、そのまま同一の光ファイバを用いても良い。あるいは、光源とともに光ファイバも入れ換える構成としても良い。ただし、このように光ファイバを入れ換える場合には、上記したように光ファイバを位置決め可能な光ファイバ固定部２０などの光ファイバ位置決め手段を設けることが好ましい。また、光入力手段としては、光ファイバ以外の光学素子を用いても良い。
【００６５】
上記実施形態の撮像装置１Ａにおいて実行される校正方法について、図５及び図６を参照してさらに説明する。図５は、図１〜図４に示した撮像装置１Ａにおいて実行される校正処理を示すフローチャートである。また、図６は、校正処理について模式的に示す図である。なお、以下に説明する校正方法は、撮像装置の校正方法の具体的な一例を示すものであり、本発明による撮像装置の校正方法は、これに限定されるものではない。
【００６６】
図５に示す校正方法では、まず、操作者は、校正処理実行のための準備を行う（ステップＳ１０１、校正準備ステップ）。ここでは、図４に示したように、被写体として校正処理用のスクリーンＳ２を配置するとともに、光入力手段を構成する光ファイバ固定部２０に対して、測色計２２及び光ファイバ２３に代えて、校正用光源であるレーザ光源２４及び光ファイバ２５を接続する。
【００６７】
なお、上記したように、光ファイバを共通で使用する場合には、測色計２２のみをレーザ光源２４に入れ換えて光ファイバに接続する。また、撮像制御装置５０において処理モード設定部６０が設けられており、処理モードを切り換える必要がある場合には、モード設定スイッチなどの入力装置７０からの指示により、処理モード設定部６０において処理モードを校正処理モードへと切り換える。
【００６８】
次に、測色位置設定部６４からの指示により、Ｘ方向駆動部３４及びＹ方向駆動部３５により光分岐ミラー１４での光像の分岐方向を調整し、測色位置をＸ軸及びＹ軸のそれぞれについて設定する（Ｓ１０２、測色位置設定ステップ）。このとき、測色位置を表す測色位置パラメータとして、上記したパラメータ（θｘ，θｙ）が得られる。
【００６９】
続いて、撮像位置取得部６６からの指示により、レーザ光源２４から校正用のレーザ光を供給させ、レーザ光源２４からの校正光を光ファイバ２５の出力端２５ａから出力させる（Ｓ１０３）。そして、光分岐ミラー１４及びスクリーンＳ２で順次反射された後に光分岐ミラー１４を通過して撮像光路Ｌ１を導かれる校正光について、撮像素子１６によって被写体像として校正像を取得して、校正像における校正光の撮像位置（ｘ，ｙ）を取得する（Ｓ１０４、撮像位置取得ステップ）。
【００７０】
測色位置の設定及び撮像位置の取得が終了したら、対応情報取得部６２において、測色位置を表すＸ軸及びＹ軸のそれぞれについての測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）と、撮像位置を表すＸ配列軸及びＹ配列軸のそれぞれについての撮像位置パラメータ（ｘ，ｙ）との対応情報を取得する（Ｓ１０５、対応情報取得ステップ）。ここでは、対応情報取得部６２は、測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）と、撮像位置パラメータ（ｘ，ｙ）とを対応付けて、測色位置と撮像位置との対応情報データとして対応情報記憶部６８に記憶する（対応情報記憶ステップ）。
【００７１】
対応情報の取得が終了したら、全ての校正処理が終了したかどうかが確認される（Ｓ１０６）。そして、さらに実行すべき校正処理があれば、ステップＳ１０２〜Ｓ１０５の各処理が繰り返して行われる。また、全ての校正処理が終了していれば、必要に応じて対応情報マップの作成を実行（Ｓ１０７）した後に、校正処理を終了する。
【００７２】
ここで、図５のステップＳ１０２〜Ｓ１０４に示した測色位置の設定、校正光の供給、及び撮像位置の取得については、別々のステップとしてではなく同時進行的に実行しても良い。そのような方法の一例について説明する。
【００７３】
まず、レーザ光源２４から校正光を供給し、撮像素子１６によって校正像を取得して、校正光の撮像位置を確認する。操作者は、表示装置７２に表示された校正像において校正光の像であるレーザスポットの位置を確認し、入力装置７０を構成する駆動指示ボタン等を介してＸ方向駆動部３４及びＹ方向駆動部３５によって光分岐ミラー１４を回転駆動して、レーザスポットが撮像素子１６の撮像範囲内の所定位置となるように測色位置を設定する。このとき、設定された測色位置に対応する測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）が、例えば駆動部３４、３５を構成するステッピングモータのパルス数などのデータとして対応情報記憶部６８に記憶される（図６（ａ）参照）。
【００７４】
次に、操作者は、入力装置７０を構成するマウスを操作し、表示装置７２に表示された校正像内にある校正光のレーザスポットの位置にマウスカーソルを移動しクリックする。これにより、そのクリックによって指定された位置が校正光の撮像位置として取得され、撮像位置に対応する撮像位置パラメータ（ｘ，ｙ）が、例えば校正像内での画素番号などのデータとして対応情報記憶部６８に記憶される。また、このとき、撮像位置パラメータ（ｘ，ｙ）を上記した測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）と対応付けて記憶させることにより、測色位置と撮像位置との対応情報が取得される。
【００７５】
なお、上記した撮像装置１Ａの校正方法においては、図５のステップＳ１０７に示したように、必要に応じて対応情報のマッピングを行うことが好ましい。具体的には、校正処理において、測色位置の設定と撮像位置の取得とを、複数の測色位置について繰り返して実行するとともに、対応情報の取得において、複数の測色位置及びそれに対応する複数の撮像位置のそれぞれについて、測色位置を表す測色位置パラメータと、撮像位置を表す撮像位置パラメータとの対応情報を取得し、複数の撮像位置のそれぞれについて取得された対応情報に基づいて、撮像素子１６による撮像範囲に対する対応情報のマッピングを行うことが好ましい。
【００７６】
このように、撮像素子１６における２次元の撮像範囲に対して、測色計２２での測色位置と、撮像素子１６での撮像位置との対応関係のマップを作成することにより、被写体像が取得される撮像範囲の全体について、測色位置と撮像位置との対応情報を高精度で取得することが可能となる。
【００７７】
このような対応情報のマッピング処理においては、対応情報を取得する複数の測色位置（複数の撮像位置）の点数、及びその配置については、必要とされる位置の校正精度等を考慮して設定することが好ましい。図６（ｂ）では、その一例として、撮像素子１６で取得される２次元画像内において３×３点で合計９点について校正計測を行う例を示している。この場合、以下に示す９点
（ｘ１，ｙ１）−（θｘ１，θｙ１）
（ｘ２，ｙ１）−（θｘ２，θｙ１）
………
（ｘｉ，ｙｊ）−（θｘｉ，θｙｊ）
………
（ｘ２，ｙ３）−（θｘ２，θｙ３）
（ｘ３，ｙ３）−（θｘ３，θｙ３）
について、測色位置と撮像位置との対応関係を示す対応情報データが得られる。
【００７８】
また、上記のように撮像素子１６による撮像範囲に対して測色位置と撮像位置との対応情報のマッピングを行う場合、撮像範囲内で隣り合う第１撮像位置及び第２撮像位置の間にあって対応情報が取得されていない位置について、第１撮像位置での対応情報及び第２撮像位置での対応情報を用いた補間処理を行って対応情報を取得することが好ましい。このように補間処理を行うことにより、校正計測が行われた撮像位置以外で対応情報が取得されていない画像内の位置についても、対応情報を精度良く取得することが可能となる。
【００７９】
この場合、対応情報の具体的な補間方法については、隣り合う撮像位置の間で線形補間を行う方法を用いることができる。例えば、図６（ｃ）では、Ｘ軸方向に隣り合う第１撮像位置での対応情報データ
（ｘｉ，ｙｊ）−（θｘｉ，θｙｊ）
及び第２撮像位置での対応情報データ
（ｘｉ＋１，ｙｊ）−（θｘｉ＋１，θｙｊ）
の間での線形補間を模式的に示している。また、このような補間方法としては、線形補間以外にも、例えばスプライン補間など他の補間方法を用いても良い。
【００８０】
次に、上記実施形態の撮像装置１Ａにおいて実行される測色処理について、図７に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下に説明する測色処理は、モード設定スイッチなどの入力装置７０からの指示により処理モード設定部６０において測色処理モードが設定された場合に、図１に示したように光ファイバ固定部２０に測色計２２及び光ファイバ２３を接続した状態で実行される。
【００８１】
また、この場合、被写体Ｓ１としては、得られる被写体像に様々な色が含まれている、色域が広い測色処理に適した被写体を用いることが好ましい。具体的には、図８に示すｘｙ色度図において、その色空間８０内で広い範囲の色が含まれる被写体を用いることが好ましい。
【００８２】
図７に示す測色処理では、まず、操作者は、測色処理に適した被写体Ｓ１に撮像装置１Ａを向け、入力装置７０を構成するシャッタースイッチを押し下げる。撮像制御装置５０は、シャッタースイッチがオンになっているかどうかを判断し（ステップＳ２０１）、オンになっていなければ、シャッタースイッチが押し下げられるまで待機する。
【００８３】
シャッタースイッチがオンになっていれば、通常の撮像処理と同様に、撮像素子１６において被写体像が取得され（Ｓ２０２）、被写体像のＲ，Ｇ，Ｂの画像データが出力される。そして、この被写体像において複数の測色対象位置が選択される（Ｓ２０３）。具体的には、まず、得られた被写体像の画像データを色度値ｘ，ｙの画像データに変換する。そして、被写体像を構成する各画素のうち、色空間内で適当に分布する複数の画素を選択し、そのそれぞれの画素位置を測色対象位置とする。
【００８４】
測色対象位置の具体的な選択方法としては、色空間内の周縁側の色度値を有する複数の画素を選択することが、測色データを用いた色補正を精度良く行うために好ましい。図８には、その一例として、色空間８０内で、その周縁側の色度値を有する６個の画素８０ａ〜８０ｆの位置を測色対象位置として設定した例を示している。
【００８５】
次に、被写体像上で選択された複数の測色対象位置のうちの所定の測色対象位置について、光分岐ミラー１４による光像の分岐方向を測色対象位置に対応する方向となるように調整する（Ｓ２０４）。ここでは、撮像素子１６で取得される画像内の位置（撮像位置）である測色対象位置に対し、校正処理で取得されて対応情報記憶部６８に記憶されている対応情報データを参照して、画像上で選択された測色対象位置に対応する測色位置、及びそれに対応する測色位置パラメータ（θｘ，θｙ）が求められる。そして、Ｘ方向駆動部３４及びＹ方向駆動部３５により光分岐ミラー１４での光像の分岐方向が調整されて、測色計２２による測色位置が設定される。なお、校正処理が未実行の場合には、デフォルトで用意された対応情報によって測色位置が設定される。
【００８６】
測色位置が設定されたら、測色計２２において、被写体Ｓ１からの光像のうちで光ファイバ２３の入力端２３ａに入力された測色位置の光成分に対して測色が行われる（Ｓ２０５）。そして、三刺激値Ｘ，Ｙ，Ｚ、あるいは色度値ｘ，ｙなどの所定のデータ形式で表された測色データが測色計２２から出力され、撮像制御装置５０において測色データが取得されて、データ記憶部５８に記憶される（Ｓ２０６）。
【００８７】
測色データの取得が終了したら、全ての測色対象位置についての測色処理が終了したかどうかが確認される（Ｓ２０７）。そして、さらに測色を実行すべき測色対象位置があれば、ステップＳ２０４〜Ｓ２０６の各処理が繰り返して行われる。また、全ての測色対象位置について測色処理が終了していれば、色補正データの作成を実行（Ｓ２０８）した後に、測色処理を終了する。
【００８８】
ここで、色補正データの作成については、例えば図８に示した例では、選択された６点の測色対象位置８０ａ〜８０ｆについて取得された測色データに基づいて色補正マトリクスが作成され、データ記憶部５８に記憶される。具体的には、ステップＳ２０２において撮像により得られた被写体像内の測色対象位置の各画素での画素データと、ステップＳ２０５において測色により得られた対応する測色データとを比較し、最小自乗法等の計算方法を用いて、その差が最小となるように補正された変換マトリクスＢｉｊ、あるいは他の所定形式の色補正データを求める。このような測色処理において、上記した校正処理によって取得された対応情報を参照して測色処理を実行することにより、得られる色補正データの精度を向上することができる。
【００８９】
また、測色処理に用いられる被写体Ｓ１については、上記した例では、被写体像に様々な色が含まれる通常の被写体を用いる場合を説明したが、このような被写体としては、別に用意された測色用被写体を用いても良い。このような被写体としては、例えば図９に示すカラーチャート８２、８４がある。
【００９０】
図９（ａ）に示すカラーチャート８２は、互いに異なる色の複数のカラーサンプル８２ａ、…、８２ｊ、…が印刷されたカラーチャートである。ここで、各カラーサンプルの色については、ＲＧＢ表色系におけるＲ，Ｇ，Ｂの色成分値、あるいはＸＹＺ表色系におけるＸ，Ｙ，Ｚの色成分値が既知の色であることが好ましい。また、カラーチャート８２に印刷されるカラーサンプルの色は、忠実な色再現を可能とする色補正マトリクスを精度良く作成できるように、少なくとも色空間の周縁側の色を含み、色空間内の色からバランス良く選択されることが好ましい。
【００９１】
また、図９（ａ）に示したカラーチャート８２では、それぞれのカラーサンプルは円形となっているが、このような構成に限らず、例えば、図９（ｂ）に示すように矩形のカラーサンプル８４ａ、…、８４ｇ、…が印刷されたカラーチャート８４を用いても良い。また、マクベスチャート、あるいはＳＨＩＰＰカラーチャートなどの既知のカラーチャートを用いても良い。
【００９２】
次に、上記実施形態の撮像装置１Ａにおいて実行される撮像処理について、図１０に示すフローチャートを参照して説明する。なお、以下に説明する撮像処理は、モード設定スイッチなどの入力装置７０からの指示により処理モード設定部６０において撮像処理モードが設定された場合に実行される。また、この場合、被写体Ｓ１としては、実際に被写体像の取得対象となっている被写体が用いられる。
【００９３】
図１０に示す撮像処理では、まず、操作者は、撮像対象の被写体Ｓ１に撮像装置１Ａを向け、入力装置７０を構成するシャッタースイッチを押し下げる。撮像制御装置５０は、シャッタースイッチがオンになっているかどうかを判断し（ステップＳ３０１）、オンになっていなければ、シャッタースイッチが押し下げられるまで待機する。シャッタースイッチがオンになっていれば、撮像素子１６において被写体像が取得される（Ｓ３０２）。
【００９４】
次に、撮像制御装置５０の画像データ処理部５２において、上記した測色処理によって作成された色補正マトリクスがデータ記憶部５８に記憶されているかどうかが判断される（Ｓ３０３）。色補正マトリクスが記憶されていなければ、色補正処理を行わずに撮像処理を終了する。一方、色補正マトリクスが記憶されていれば、補正対象の被写体像の画像データ及び補正データである色補正マトリクスが読み込まれ（Ｓ３０４）、色補正が実行される（Ｓ３０５）。そして、補正された画像データをデータ記憶部５８に記憶して（Ｓ３０６）、撮像処理を終了する。
【００９５】
なお、既に取得済でデータ記憶部５８に画像データが記憶されている被写体像を対象として色補正を行う場合には、図１０に示したフローチャートにおいてステップＳ３０１、Ｓ３０２を省略し、ステップＳ３０３以降の色補正処理のみが実行される。
【００９６】
本発明による撮像装置の校正方法、及び撮像装置は上記した実施形態及び構成例に限られるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、光分岐ミラー１４を回転駆動する駆動部については、上記実施形態ではステッピングモータを例示したが、例えばピエゾアクチュエータなどの他の駆動手段を用いても良い。また、校正処理における測色位置の設定、及び撮像位置の取得については、上記実施形態では手動で行う方法を例示したが、複数の測色位置の設定個数及び位置、校正像内での輝度分布による校正光の撮像位置の自動取得方法などの校正条件、校正アルゴリズムをあらかじめ与えておき、自動的に校正処理を行う構成としても良い。
【００９７】
また、測色計２２による測色位置（光入力手段による光成分の入力位置）を調整するための構成については、一般には、少なくとも光分岐ミラー１４での分岐方向を調整する構成とすれば良い。そのような構成としては、例えば、図２に示したように、光分岐ミラー１４での光像の分岐方向のみを調整する構成を用いることが可能である。あるいは、他の構成として、光分岐ミラー１４での光像の分岐方向と、光入力手段での光成分の入力位置との両者を調整する構成を用いても良い。
【００９８】
図１１は、撮像装置の他の実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。また、図１２は、測色計２２における測色位置の調整方法の他の例について模式的に示す斜視図である。
【００９９】
図１１及び図１２に示すように、本実施形態の撮像装置１Ｂでは、光入力手段を構成する光ファイバ固定部２０及び光ファイバ２３に対して、測色位置がＸ軸の方向に変化するように光入力手段を直線駆動するＸ方向駆動部３８が設けられるとともに、光分岐ミラー１４に対して、測色位置がＹ軸の方向に変化するようにＹ回転軸Ａｙを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動するＹ方向駆動部３５が設けられている。本実施形態においては、これらのＸ方向駆動部３８、及びＹ方向駆動部３５により、光入力手段での入力位置、及び光分岐ミラー１４での分岐方向を調整することで測色位置をＸ軸及びＹ軸のそれぞれについて調整する調整手段が構成されている。
【０１００】
このような構成によっても、図１及び図２に示した構成と同様に、測色位置の調整を好適に実現することができる。また、図１２に示した構成では、測色位置を表す測色位置パラメータとしては、Ｘ方向駆動部３８によって光入力手段を直線駆動した移動距離Ｄｘ、及びＹ方向駆動部３５によって回転軸Ａｙを中心として光分岐ミラー１４を回転駆動した回転角θｙを用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
本発明は、撮像手段と測色手段とを内蔵する撮像装置において、撮像手段で取得される被写体像内の任意の位置について高い位置精度で測色を行うことを可能とする撮像装置の校正方法、及び撮像装置として利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】撮像装置の一実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図２】測色位置の調整方法の一例について示す斜視図である。
【図３】測色計の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】測色計に代えてレーザ光源を接続した状態の撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図５】撮像装置において実行される校正処理を示すフローチャートである。
【図６】校正処理について模式的に示す図である。
【図７】撮像装置において実行される測色処理を示すフローチャートである。
【図８】測色処理について模式的に示す図である。
【図９】測色処理に用いられるカラーチャートの例を示す図である。
【図１０】撮像装置において実行される撮像処理を示すフローチャートである。
【図１１】撮像装置の他の実施形態の構成を概略的に示すブロック図である。
【図１２】測色位置の調整方法の他の例について示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１Ａ、１Ｂ…撮像装置、１０…レンズ系、１２…絞り、１４…光分岐ミラー、１６…撮像素子、２０…光ファイバ固定部、２２…測色計、２３…光ファイバ、２３ａ…入力端、２４…レーザ光源（校正用光源）、２５…光ファイバ、２５ａ…出力端、３０…レンズ駆動部、３２…絞り駆動部、３４…Ｘ方向駆動部、３５…Ｙ方向駆動部、３６…撮像素子駆動部、３７…画像信号処理部、３８…Ｘ方向駆動部、
５０…撮像制御装置、５２…画像データ処理部、５４…測色データ処理部、５８…データ記憶部、６０…処理モード設定部、６２…対応情報取得部、６４…測色位置設定部、６６…撮像位置取得部、６８…対応情報記憶部、７０…入力装置、７２…表示装置、７４…外部Ｉ／Ｆ、Ｌ１…撮像光路、Ｌ２…測色光路、Ｓ１…被写体、Ｓ２…スクリーン。
【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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