(57)【要約】　　　（修正有）【課題】画像記録装置の装置スペクトル応答の決定方法が提供される。【解決手段】この方法は、フィルタセットの複数のフィルタから、フィルタを通した光応答を取得する工程を有し、各フィルタは、遷移領域によって定められる少なくとも１つの境界を有する通過帯域を有する。対象波長領域では、隣接する同じ向きの遷移領域どうしは実質的に重ならない。各フィルタについて取得されたフィルタを通した光応答は、応答データとして格納される。格納された応答データと、複数のフィルタのスペクトル応答を記述する個別に決定されたデータとを用いて、装置スペクトル応答が決定される。【選択図】図９
2004135276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　画像記録装置の装置スペクトル応答の決定方法であって、
　対象波長領域において隣接する同じ向きの遷移領域どうしが実質的に重ならない遷移領域によって定められる少なくとも１つの境界を有する通過帯域を、各フィルタが有する、フィルタセットの複数のフィルタから、フィルタを通した光応答を取得する工程と、
　各前記フィルタについて取得された前記フィルタを通した光応答を、応答データとして格納する工程と、
　前記格納された応答データと、前記複数のフィルタのスペクトル応答を記述する個別に決定されたデータとを用いて、装置スペクトル応答を決定する工程と、
　を含む方法。
【請求項２】
　前記画像記録装置が光検出器を有し、前記決定された装置スペクトル応答が、前記光検出器からのスペクトルの寄与を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
　前記取得された応答が色情報を含む、請求項１及び２のいずれかに記載の方法。
【請求項４】
　赤、緑又は青チャンネルの１つ以上に対して、それぞれ個別の装置スペクトル応答が決定される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
　前記赤、緑又は青の装置スペクトル応答が、対応する赤、緑又は青色フィルタを用いて生成され、前記スキャナスペクトル応答が、前記赤、緑又は青色フィルタからのスペクトルの寄与を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
　前記複数のフィルタから前記フィルタを通した光応答を取得する前記工程が、スキャナを用いて行われ、前記装置スペクトル応答が前記スキャナのスペクトル応答である、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
　前記装置スペクトル応答を決定する前記工程が、前記各フィルタについて、スペクトル応答がスペクトルにわたる一連の値として記述されるように、前記フィルタセット中の前記複数のフィルタのスペクトル応答を行列として記述する工程を含み、前記行列が、前記複数のフィルタの前記各フィルタについての前記離散的な値で構成される、請求項６〜請求項８のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
　前記装置スペクトル応答が、前記取得された応答を表す値を、前記フィルタのスペクトル応答の逆行列で乗算することによって決定される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
　前記逆行列が、特異値分解を用いて決定される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
　前記装置スペクトル応答が、前記逆行列からの選択された数の固有ベクトルを用いて再構成される、請求項８又は請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
　前記固有ベクトルの選択が、前記装置スペクトル応答に対するそれらの寄与に基づく、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
　前記選択が、前記固有ベクトルの次数に基づく、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
　前記選択が、前記固有ベクトルの大きさに基づく、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
　前記装置スペクトル応答が、反復法を用いて決定される、請求項１〜請求項１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
　前記取得された応答が、前記スペクトルの少なくとも一部にわたって受け取られた光の合計量によって決定される、請求項１〜請求項１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
　画像記録装置の、ターゲット画像の複数の位置の見え方を記述する記録データの予測方法であって、
　請求項１〜請求項１５のいずれかに記載の方法を用いて、装置スペクトル応答を記述するデータを決定する工程と、
　前記画像の各前記位置の見え方を記述するスペクトルデータを取得する工程と、
　予測される記録データを生成するために、前記決定されたデータに従って、前記スペクトルデータを処理する工程と、
　を含む方法。
【請求項１７】
　前記スペクトルデータを取得する前記工程が、分光光度計用いて前記スペクトルデータを決定する工程を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
　前記スペクトルデータを処理する前記工程が、前記スペクトルデータと前記決定されたデータとを畳込む工程を含む、請求項１６又は請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
　前記予測された走査データがＲ，Ｇ，Ｂ値の形式である、請求項３に従属する場合の請求項１６〜請求項１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
　記録装置のプロファイルを生成するために、前記予測された記録データと前記取得されたスペクトルデータとの間の関係を決定する工程を更に含む、請求項１６〜請求項１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
　前記スペクトルデータが、ＬＡＢ値又はＸＹＺ値の形式で表される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２２】
　前記画像記録装置がスキャナであり、前記ターゲット画像が、ターゲット媒体を走査することによって取得される、請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２３】
　前記スキャナが光源を有し、前記決定された装置スペクトル応答が、前記スキャナ光源からのスペクトルの寄与を含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
　前記フィルタセットの前記複数のフィルタの各々が１回の走査で走査される、請求項２２又は請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
　前記画像記録装置がデジタルカメラである、請求項１〜請求項２１のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
　画像記録装置の装置スペクトル応答の決定に用いられるフィルタセットであって、対象波長領域において隣接する同じ向きの遷移領域どうしが実質的に重ならない遷移領域によって定められる少なくとも１つの境界を有する通過帯域を、各フィルタが有する、フィルタセット。
【請求項２７】
　前記各フィルタが、対象波長領域内の単一の遷移領域を有し、前記フィルタの前記遷移領域が、前記対象波長領域内で互いに隣接するよう構成される、請求項２６に記載のフィルタセット。
【請求項２８】
　各前記遷移領域が、上及び下の波長によって境界を定められ、１つの遷移領域の前記上の波長と、隣接する遷移領域の前記下の波長とが、略同じ波長である、請求項２７に記載のフィルタセット。
【請求項２９】
　各前記フィルタが、前記遷移領域内の波長より長い光の波長が前記フィルタを実質的に通過し、一方、前記遷移領域内の波長より短い光の波長が実質的に遮断されるような、ハイパス波長フィルタである、請求項２６〜請求項２８のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３０】
　各前記フィルタが、前記遷移領域内の波長より短い光の波長が前記フィルタを実質的に通過し、一方、前記遷移領域内の波長より長い光の波長が実質的に遮断されるような、ローパス波長フィルタである、請求項２６〜請求項２８のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３１】
　各前記フィルタが、上及び下の波長境界内の通過帯域を有し、各前記境界が、対応する逆向きの上及び下の遷移領域によって定められ、各前記遷移領域が対象波長領域内にある、請求項２６に記載のフィルタセット。
【請求項３２】
　前記フィルタが、それらの対応する通過帯域が、対象波長領域内で実質的に隣接するよう構成される、請求項３１に記載のフィルタセット。
【請求項３３】
　隣接する前記フィルタについて、一方のフィルタの遷移領域が、隣接するフィルタの逆向きの遷移領域と隣接する、請求項３２に記載のフィルタセット。
【請求項３４】
　上及び下の閾値の間の波長の光のみがフィルタを実質的に通過し、一方、他の波長の光は遮断されるような、波長の上及び下の閾値を、各前記フィルタが有する、請求項３１〜請求項３３のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３５】
　各前記フィルタの同じ向きの前記遷移領域が、互いに略等しい波長間隔である、請求項２６〜請求項３４のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３６】
　各前記フィルタが透過型フィルタである、請求項２６〜請求項３５のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３７】
　各前記フィルタが反射型フィルタである、請求項２６〜請求項３５のいずれかに記載のフィルタセット。
【請求項３８】
　前記複数のフィルタを走査する工程で用いられる前記フィルタが、請求項２６〜請求項３７のいずれかに記載のフィルタセットから成る、請求項１〜請求項２５に記載のスキャナのスペクトル応答を決定する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、例えば、スキャナやデジタルカメラ等の画像記録装置における、装置スペクトル応答を決定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　スキャナを用いて、走査される媒体上の情報を電子的な形式に変換することは、よく知られている。従って、スキャナは、家庭のユーザ用のパーソナルコンピューティング用途で一般的であることに加えて、写真及び画像処理業界にも広く普及している。スキャナの重要な用途の１つは、カラー画像媒体等の媒体に含まれる色情報を、正確に再現することにある。
【０００３】
　残念ながら、走査媒体からの未補正情報を表すデータは、概して、原画の色を正確に再現したものではない。これは、通常、光検出器を複数のカラーフィルタと組み合わせて用いることによって色情報の検出が達成されるカラースキャナでは、特に問題である。カラースキャナでは、スキャナの可視スペクトル領域にわたって受け取った光の強度を、スキャナは積分して、その領域における積分された強度の単一の値を生成する。一般的に、３つのカラーフィルタ（赤、緑及び青）を用いて、３つの値が測定される。
【０００４】
　従って、媒体上の特定の点に対して、各フィルタを通したスペクトルにわたって受け取られた光の強度が記録される。これは、赤、緑及び青に対応する３つの値Ｒ、Ｇ、Ｂを生じ、これらの「ＲＧＢ」値は、スキャナが「見た」媒体の特定の位置の色を表す。
【０００５】
　３つのカラーフィルタの各々は、特徴的なスペクトル応答を有する。スキャナ全体の応答は、光源（関連するスペクトルを有する）、スキャナの光学系及び光検出器にも影響される。
【０００６】
　色の精度の不足を克服する標準的な手法は、カラーチャートの使用によるものであり、この考えは、様々な色の「パッチ」を有するチャートを生成し、次にこのチャートを走査して、生成される様々なＲ，Ｇ，Ｂデータ値を格納することである。
【０００７】
　チャートの各パッチは対応する「本当の」色を有し、これらは、工業的な標準に従って、「Ｘ，Ｙ，Ｚ」値又は「Ｌ，Ａ，Ｂ」値によって定められてもよい。これらは特定の色を定義しているので、これらの値を、スキャナによってＲ，Ｇ，Ｂフィルタを用いて生成される値と関係づけることが望まれる。これを達成するための従来の手法は、Ｘ，Ｙ，Ｚ／ＬＡＢ値とＲ，Ｇ，Ｂ値との間の関係を記述するために、カラーチャート上のパッチを走査して、データの変換を構成することである。この変換は、スキャナの入力プロファイル又は特徴づけの基礎を構成する。
【０００８】
　これに関する１つの問題は、チャートによって生成される色が、チャートが作成された媒体だけでなく、様々な色を作る際に用いられた色素（通常、特定の色を作るために、小数の色素を組み合わせて用いる）にも依存することである。
【０００９】
　その結果、Ｘ，Ｙ，Ｚ値とＲ，Ｇ，Ｂ値との間の対応は、あらゆる媒体に対して容易に一般化されるわけではなく、実際には、選択されたカラーチャートパッチの実際の構成にも左右される。従って、異なる製造者によって作成されたカラーチャートは、ＸＹＺ／ＬＡＢの視覚的な色をスキャナが生成するＲ，Ｇ，Ｂ値に関係づける、異なる対応関係を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
　従って、これらの問題を克服すると共に、スキャナプロファイルの生成に用いられるカラーチャートに実質的に依存せず、より容易に一般化される方法を生み出すことが望まれる。
　特に、各スキャナは装置ごとのばらつきを有し、この方法は各スキャナに個々に適用されるべきなので、このような方法は、正確且つ迅速であることが望ましい。他の画像記録装置についても同様である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
　本発明の第１の態様によれば、画像記録装置の装置スペクトル応答の決定方法が提供され、この方法は、対象波長領域において隣接する同じ向きの遷移領域どうしが実質的に重ならない遷移領域によって定められる少なくとも１つの境界を有する通過帯域を、各フィルタが有する、フィルタセットの複数のフィルタから、フィルタを通した光応答を取得する工程と、各前記フィルタについて取得された前記フィルタを通した光応答を、応答データとして格納する工程と、前記格納された応答データと、前記複数のフィルタのスペクトル応答を記述する個別に決定されたデータとを用いて、装置スペクトル応答を決定する工程と、を含む。
【００１２】
　本発明によれば、装置スペクトル応答の認識は、異なる波長における応答を解析可能にするフィルタセットを用いることによって与えられる。更に、複数のフィルタの実際のスペクトル応答は個別に決定され、この情報は、装置のスペクトル応答を決定するために、各フィルタに従って格納された応答（例えば、取得された値）と共に用いられる。このような画像記録装置の例には、スキャナ及びデジタルカメラが含まれる。
【００１３】
　このような応答の使用は、ターゲット装置上で個々の媒体を走査する必要をなくすことにより、様々な媒体に対するスキャナの特徴づけ（プロファイル）の生成に要する時間を低減するので、スキャナに対して特に好ましい。
【００１４】
　決定された「装置スペクトル応答」は、実際には、複数の個々の独立した応答で構成されるのが一般的である。我々は、スキャナ又はカメラ内の様々な装置からの寄与の可換性によって、これらの寄与をユニタリ応答として扱えることに気づいた。
【００１５】
　検出器の応答は、任意のレンズ、ミラー、及び他のフィルタ等の装置の光学系からの応答と共に、このユニタリ応答に概ね含まれるので、装置の全ての特性を包含する「全体的な」装置スペクトル応答が得られる。特に、スキャナについては、装置スペクトル応答は、スキャナの光源のスペクトル応答を含むのが好ましい。
【００１６】
　カラー機の場合には、一般的に、赤、緑又は青のスキャナのチャンネルの１つ以上に対して、それぞれ個別の装置スペクトル応答が決定される。
【００１７】
　一般的に、赤、緑及び青チャンネル等の３つのカラーチャンネルが用いられる（が、他の数のチャンネルを用いることもできよう）。
【００１８】
　用いられる各チャンネルにつき、個別の装置スペクトル応答が決定されるのが好ましい。対応する赤、緑及び青色フィルタを用いて、赤、緑及び青の装置スペクトル応答を決定することができ、それぞれについての装置スペクトル応答は、ユニタリ応答の一部として、これらのフィルタのスペクトル応答を含んでもよい。これらの３色に対応する個別の応答は、一般的には、例えばビームスプリッターを用いてフィルタからの入射光を分け、個々のカラーフィルタを通過させることにより、１回の工程で取得されるが、３つの個別の画像又は走査を用いて、これらの３色に対応する個別の応答を取得することもできよう。
【００１９】
　更に、フィルタセットの複数のフィルタの各々に対して個別の走査を行うのではなく、又は個別の画像を取得するのではなく、これらのフィルタを、１回の工程で各フィルタについての応答が取得されるように構成してもよい。例えばスキャナでは、これは、スキャナのプラテン上に、フィルタをアレイ状に配列することによって達成される。
【００２０】
　この、フィルタセット内の複数のフィルタのスペクトル応答を記述する、個別に決定されたデータは、各フィルタについて、スペクトル応答が、スペクトルにわたる一連の値として記述されるように、行列として離散的に表されてもよく、この行列は、複数のフィルタの各フィルタに対する前記離散的な値で構成される。
【００２１】
　次に、装置スペクトル応答を決定する際に、フィルタセットに対する走査値と共に、この行列の逆行列を用いることができる。一般的に、これは、フィルタについて取得された応答（値）を、前記フィルタのスペクトル応答の逆行列で乗算することによって達成される。
【００２２】
　各色の装置スペクトル応答は、一般的に、フィルタスペクトルの表現に用いられている成分の数と同じ数の成分を有するベクトルとして表される。
【００２３】
　スペクトル応答の行列の逆転に用いるために、多くの数学的な技術が有効であり、特に、特異値分解法が好ましい結果を生じることがわかっている。これらの方法を、デスクトップＰＣやスキャナ／カメラ内の専用内蔵（onboard）コンピュータ等のコンピュータシステム上で簡便に実行してもよい。
【００２４】
　フィルタセットの各フィルタの１つの位置を用いてこの方法を実行してもよいが、各フィルタの複数の位置を用いることにより、より正確な結果を得てもよい。
【００２５】
　個別に取得されるスペクトルの測定は、分光光度計等の装置内にフィルタを配置することによって行われてもよい。ここでも、フィルタにわたる異なる位置における複数の測定値を用いることにより、より高い精度を得ることが可能である。
【００２６】
　一旦、装置スペクトル応答が決定されたら、次に、これを複数の方法で用いることができる。
【００２７】
　特に、本発明の第２の態様によれば、画像記録装置の、ターゲット画像の複数の位置の見え方を記述する記録データの予測方法が提供される。この方法は、本発明の第１の態様による方法を用いて、装置スペクトル応答を記述するデータを決定する工程と、前記画像の各前記位置の見え方を記述するスペクトルデータを取得する工程と、予測される記録データを生成するために、前記決定されたデータに従って、前記スペクトルデータを処理する工程と、を含む。
【００２８】
　上述したように、分光高度計等の装置を用いて、ターゲット画像のスペクトルデータを取得してもよい。スキャナについては、任意の走査媒体を、ターゲット画像のソースとして用いることが可能であるが、一般的には、走査媒体は、当該技術分野で用いられている多くのカラーチャートのうちの１つのようなカラーチャートである。そのようなカラーチャート上の各パッチを用いて、スペクトルデータを生成してもよい。一般的に、スペクトルデータを処理する工程は、スペクトルデータと、全体的な装置応答の形式の決定されたデータとを、畳込む工程を含む。カラースキャナでは、予測されたデータは、一般的にＲ，Ｇ，Ｂ値の形式で示される。
【００２９】
　Ｒ，Ｇ，Ｂ値を正確に予測する能力により、異なる媒体タイプを数多く走査する必要がなくなる。更に、装置スペクトル応答の分離を行ったので、Ｒ，Ｇ，Ｂ値を予測する能力を、これらの値をＬＡＢ値又はＸＹＺ値に変換する公知の方法と共に用いることができる。その結果、装置プロファイル又は特徴づけを生成するために、予測された装置値とＬＡＢ値又はＸＹＺ値との間の関係を決定する付加的な工程を行うことができる。これは、スキャナが装置依存空間のＲＧＢ値において見たものを、視覚的な非装置依存空間、即ちＬＡＢに関係づける。
【００３０】
　スキャナ（装置）スペクトル応答は走査媒体に依存しないので、（前にスキャナの特徴づけに用いた）既知のカラーチャートについてのプロファイルを、実際の走査を行わずに生成できる。このようなプロファイルを生成するために必要なデータは、カラーチャートの各領域の正確なスペクトルデータ及び装置スペクトル応答のみである。装置の応答と媒体のスペクトルとの組み合わせを用いて、スキャナのＲＧＢ値を合成してもよく、パッチのＬＡＢ値を、パッチのスペクトルから直接決定してもよい。このように、当該技術分野で一般的な標準的技術を用いて、スキャナプロファイル又は特徴づけにおいて装置に依存するＲＧＢ値を装置に依存しないＬＡＢ値に関係させる、変換を生成してもよい。従って、媒体の個々の走査を必要とせずに、ＬＡＢ／ＸＹＺ値とスキャナのＲＧＢ値との間の変換を構成できることで、プロファイル生成の時間及び費用が削減される。デジタルカメラもこの方法で特徴づけることができる。
【００３１】
　装置スペクトル応答が決定され得る精度は、用いられるフィルタセットに部分的に依存する。従って、本発明の第３の態様によれば、画像記録装置の装置スペクトル応答の決定に用いられるフィルタセットが提供される。各フィルタは、対象波長領域において隣接する同じ向きの遷移領域どうしが実質的に重ならない遷移領域によって定められる少なくとも１つの境界を有する通過帯域を有する。重なっていると、達成される結果の精度が大きく低下するので、フィルタの遷移領域は、（波長が）実質的に重ならないよう構成される。
【００３２】
　多くの異なるフィルタタイプを用いることができる。対象波長領域内に単一の遷移領域が存在する複数のフィルタを有するフィルタセットでは、フィルタの遷移領域は、この領域内で互いに隣接するよう構成されるのが好ましい。
【００３３】
　この場合には、各遷移領域は、上及び下の波長によって境界を定められ、フィルタセットは、１つの遷移領域の上の波長と、隣接する遷移領域の下の波長とが、略同じ波長であるよう構成されるのが好ましい。
【００３４】
　このようなフィルタの例には、遷移領域内の波長より長い光の波長がフィルタを実質的に通過し、一方、遷移領域内の波長より短い光の波長が実質的に遮断されるような、ハイパス波長フィルタが含まれる。或いは、遷移領域内の波長より短い光の波長がフィルタを実質的に通過し、一方、遷移領域内の波長より長い光の波長が実質的に遮断されるような、ローパス波長フィルタを用いることもできる。
【００３５】
　更に別の例は、バンドパスフィルタ等の２つ以上の遷移領域を有するフィルタの使用である。この場合、各フィルタは、上及び下の波長境界内の通過帯域を有し、各境界は対応する逆向きの上及び下の遷移領域によって定められ、各遷移領域は対象波長領域内にある。この種の各フィルタは、一般的に、上下の遷移間の波長の光のみが実質的にフィルタを通過し、一方、他の波長の光は遮断されるような、上下の遷移を有する。
【００３６】
　フィルタは、それらの対応する通過帯域が、対象波長領域内で実質的に隣接するよう構成されるのが好ましい。従って、隣接するフィルタどうしでは、一方のフィルタの遷移領域が、隣接するフィルタの逆向きの遷移領域と隣接するのが好ましい。
【００３７】
　一般的に、１つのフィルタセット内で、類似のタイプの複数のフィルタが用いられる場合には、これらの各フィルタの同じ向きの遷移領域は、互いに略等しい波長間隔であるのが好ましい。このようにして、対象の光学スペクトルの部分を均等なスパンにすることができる。
【００３８】
　全ての遷移については、光の通過を許す効果と遮断する効果との間の波長の関数としての遷移は、できるだけ急激であるのが望ましい。これにより、フィルタリング（遮断）効果と非フィルタリング（通過）効果との間の遷移が非常に狭い波長帯に制限されるので、使用するフィルタの数を増やすことができる。
【００３９】
　特定のスキャナの構成に応じて、フィルタは、透過型フィルタ又は反射型フィルタとして構成されてもよい。
【００４０】
　本発明の第４の態様によれば、本発明の第３の態様によるフィルタセットを用いて、本発明の第１又は第２の態様による方法が行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
　次に、添付の図面を参照し、本発明による方法の一例を説明する。
【００４２】
　図１は、全体を１で示される公知のスキャナ装置の、主要構成要素の略図である。媒体３を照らす光源２が設けられており、このケースの媒体３は写真である。
【００４３】
　公知のように、スキャナは、光源からの光が媒体３を通過する透過型、又は媒体３から反射される反射型の構成を有することができる。
【００４４】
　図１では、媒体３を透過した光が解析される透過型スキャナが示されている。透過した光は１つ又は複数のレンズ６を通過し、ビームスプリッタ８に当たる。ビームスプリッタ８は、入射する光線を３つの光線に分割し、それらの光線は、３つの透過型カラーフィルタ９を通るように向けられる。
【００４５】
　３つのカラーフィルタ９は、赤、緑及び青色フィルタの形態で設けられる。これらのフィルタは、赤、緑及び青色光に対応するスペクトル範囲内の波長を有する光のみを通過させるよう構成される。次に、フィルタを通った３つの光線の各々は検出器１０に当たり、そこで、成分光線の強度は対応するデータに変換され、これらのデータは最終的にスキャナによって、それぞれ赤色値、緑色値、及び青色値として出力される。
【００４６】
　検出器１０で測定された、各フィルタ９からの光線のスペクトルには、スキャナ内の複数の構成要素、特に、光源２、媒体３（これが対象のスペクトルである）、及びカラーフィルタ９のうち１つのフィルタからの、スペクトルの寄与が含まれる。
【００４７】
　次に図２を参照すると、光源２の典型的なスペクトルが示されている。これは特徴的なピークを有し、従って、発せられた光の幾つかの波長における強度が、他の波長における強度よりも遙かに高いことは、即座にわかる。
【００４８】
　図３では、全ての波長において一定の強度を有する入射光（純粋な白色光）で照らされると仮定した、媒体３上の特定の点のスペクトルを表すスペクトル１２が示されている。
【００４９】
　図４の１３、１４、１５には、ここでも純粋な入射白色光を用いた、典型的な赤、緑及び青色フィルタ９のスペクトル応答がそれぞれ示されている。更に、入射する赤外波長、即ち、７００ナノメートルより大きい波長の大半を遮る更なるフィルタもしばしば設けられる。これは、装置の望ましくない加熱と、可視スペクトル外の赤外光による赤色応答への影響とを防止する。
【００５０】
　このフィルタのスペクトル応答は、図４の１６に示されている。幾つかのケースでは、さらに紫外線フィルタも設けられる（図示せず）。
【００５１】
　光源２、媒体３、及び、任意でさらに赤外線又は紫外線遮断フィルタを含むフィルタ９のスペクトル応答を組み合わせた結果、３つのカラーフィルタ９に対応する３つの全体的なスペクトルが、スキャナ１の検出器１０に与えられる。
【００５２】
　これらの３つのスペクトルの例は図５ａ、図５ｂ又は図５ｃに示されており、それぞれ赤、緑及び青色フィルタに対応する。図３のスペクトルにおいて短い波長の強度が低いことを考慮すれば予測されるように、図５ｃでは、青色フィルタ９については、検出器１０に入射する光が非常に少ないことがわかる。
【００５３】
　検出器１０は、この場合には４００〜７００ｎｍの、可視スペクトルにわたる全ての光の波長について受け取った全光強度を、実際上積分することによって動作する。赤、緑及び青色フィルタ９に従った３つのスペクトルの各々を用いて、個別の積分が行われる。赤、緑及び青色フィルタにそれぞれ対応する図５ａ、図５ｂ及び図５ｃに、３つのフィルタについて得られたスペクトルの例１７、１８、１９が示されている。
【００５４】
　従って、スペクトルにわたる積分は、個々のスペクトル曲線の下の領域であり、これらの各々に、当該技術分野に即した「ＲＧＢ」値を与えるために、個々のフィルタに対応する単一の値が与えられる。
【００５５】
　図５ａ、図５ｂ及び図５ｃに示されている各複合スペクトルは、光源及びフィルタの応答だけでなく、媒体３の応答も含むことを留意されたい。
【００５６】
　図６にはスキャナのスペクトル応答が示されており、光源２、レンズ６、赤、緑及び青色フィルタ９、並びに検出器１０による個々の寄与が、それぞれスペクトル２０、２１及び２２として示されている。このスペクトルを媒体３のスペクトル１２で乗算すると、図５ａ、図５ｂ及び図５ｃに示されている３つの対応する全体応答が生成される。
【００５７】
　上述した公知のスキャナに関しては、本発明の例では、媒体３が、図７に示されるように複数のフィルタ７に置き換えられる。各フィルタ７は１つのフィルタセットに属し、これらは、１回の走査で光源２からの光が各フィルタ７を個々に通過するように、アレイ状に配列されている。次に、得られた走査値を、フィルタスペクトルと共に処理して、スペクトル応答を決定する。
【００５８】
　図８には、複数のフィルタ７を有する適切なフィルタセットのスペクトル応答３０が示されている。このケースでは、各フィルタはハイパス（遮断）フィルタである。
【００５９】
　図からわかるように、各フィルタは、非常に低い透過率（光を遮断）と高い透過率（光を透過）との間で急激な遷移を示す。この遷移は、数ナノメートルの波長にわたって生じる。各フィルタに対して、波長の閾値３１を定めることができ、このケースでは、閾値は、フィルタによって得られる最大値の略半分の透過率を表している。
【００６０】
　図８に示されるように、フィルタセット内のフィルタ７は、それらの閾値が、光学スペクトルの対象範囲で、このケースでは４００〜７００ナノメートルの間で、間隔をおいた値となるように選択される。
【００６１】
　図９に、このフィルタセットを用いた、スキャナのスペクトル応答を逆畳込する適切な方法を示す。
【００６２】
　ステップ１００で、スキャナにフィルタセットアレイがロードされる。
【００６３】
　次に、ステップ１０１で、Ｎ個のフィルタのアレイの走査が行われる。この際、光源２からの光がフィルタ７を通過し、ビームスプリッタ８に当たって、カラーフィルタ９を通過して検出器１０に至る。次に、図５ａ、図５ｂ及び図５ｃに示されている成分スペクトルの積分を表す、対応する個々のＲ、Ｇ及びＢ値が、アレイのＮ個のフィルタ７の各々について記録される。
【００６４】
　各フィルタ７の有限次元を用いると、各フィルタ内の複数の位置に対するＲ，Ｇ，Ｂ値が決定されるので、より効果的である。これらは、検出器からは画素として「見える」ので、各ケースにおいてより代表的な値を生成するために、（これらの複数の画素のデータを用いて）特定のフィルタ７に対するＲ，Ｇ，Ｂ値が平均化される。次にステップ１０２で、走査値が格納される。
【００６５】
　フィルタ７上の（画素として見える）特定の点のＲ，Ｇ，Ｂ値は、数学的に次式のように表すことができる。
【数１】
2004135276.tif 000003
【００６６】
　式中、Φは、フィルタ７の問題の点の、光の波長λの関数としての分光透過率（又は反射率）であり、ＲS、ＧS、ＢSは、それぞれ、対応する赤、緑及び青色フィルタ９を用いた、同じく波長の関数である赤、緑及び青のスキャナスペクトル応答である。式１の積分の極限値で示されるように、Ｒ，Ｇ，Ｂ値の各々は、この例では４００〜７００ｎｍである「可視」波長にわたって積分することによって決定される。
【００６７】
　実データを用いた計算では、上記の積分は離散的な計算に変換される。各フィルタ７のスペクトル応答Φは、次数Ｍのベクトルとして表すことができる。ここで、Ｍは、スペクトル（本明細書では４００〜７００ｎｍ）にわたって取得されたサンプル数である。サンプルは、スペクトルにわたって一定の間隔で取得され、特定の波長における（又は波長範囲にわたる）応答の強度を表す。波長範囲は、サンプリング点間の波長差と等しくてもよい。
【００６８】
　行列Φの値を取得する１つの方法は、分光光度計等の装置を用いて、フィルタ７の光学特性を直接測定することである。この例では、Ｎ個のフィルタの各々について、スペクトルにわたるＭ個の値が用いられ、これらの値は、１０ｎｍ等の波長範囲内（例えば４００〜４０９ｎｍ）のスペクトルの平均強度値の形式をとる。これは、対象の光学波長に対する３１個の離散的な値を生じる。これらのデータは、ステップ１０３で取得される。
【００６９】
　Ｎ個のフィルタ７があり、各フィルタに対してＭ個の測定値がある場合、この情報は、下に示す「Ｎ×Ｍ」行列Φとして表され得る。
【数２】
2004135276.tif 000004
【００７０】
　従って、行列Φは、Ｎフィルタアレイのスペクトル応答を記述する全てのデータを含む。スキャナの（赤、緑及び青色フィルタ９に対する）３つのスペクトル応答（これらは媒体に依存しない）は、次元「Ｍ」の３つの対応するベクトルとして表すことができる。
【数３】
2004135276.tif 000005
【００７１】
　これらのベクトルは、波長の関数としての、スペクトルにわたる離散的な値に関するスキャナのスペクトル応答を表す。
【００７２】
　各フィルタ７について、スキャナによって決定されるような１組のＲ、Ｇ及びＢ値が生成される。従って、Ｒ、Ｇ及びＢ値の数はＮ個である。Ｒフィルタ９に対する値は、Ｎ成分ベクトルとして表すことが可能であり、Ｇ及びＢ値についても同様である。具体的には、これらは次式のように表すことができる。
【数４】
2004135276.tif 000006
【００７３】
　式中、各成分ＲV,1等は、実際には、特定のフィルタ７に対する走査領域内の複数の画素の平均値を表す。
【００７４】
　従って、式１は、別個の式２〜８について、次のように書き換えることができる。
【数５】
2004135276.tif 000007
【００７５】
　式中、上付きの「Ｔ」は、ベクトルＲS、ＧS、ＢSの転置共役を表す。
【００７６】
　ＲV、ＧV、ＢVの各成分値は、スキャナでフィルタ７を走査することによって取得される。スキャナのスペクトル応答ＲS、ＧS、ＢSを決定するために、行列Φの成分の値も必要である。式９〜式１１を再構成すると、スキャナのスペクトル応答は、次式として与えられる。
【数６】
2004135276.tif 000008
【００７７】
　式中、Φ-1はΦの逆行列である。次にステップ１０４で、これらの式が解かれる。
【００７８】
　尚、行列Φは正方行列（square）ではないかもしれないため、一般的に、Φ-1に対する解析解を生成することはできず、実験データを用いて埋められる。
【００７９】
　しかし、逆行列を解くために、多くの公知の近似計算法の１つを用いてもよい。適切な方法としては、例えば、プレス（William H. Press）、チュコルスキ（Saul A. Teukolsky）、ヴェターリング（William T Vetterling）及びフラネリ（Brian P Flannery）著、「Ｃ言語における数値計算のレシピ、科学計算技術（Numerical Recipes in C, The Art Of Scientific Computing）」（Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓ刊、ＩＳＢＮ０−５２１−４３１０８−５）に記載されているように、ガウス消去法を用いて逆行列を推定する、「疑似」反転を行うものが含まれる。別の方法は「最小二乗法」を用いるが、これは負の値の問題に遭遇する。負の値は、フィルタでは実際には不可能なので、解は数学的には正しいかもしれないが、実際のフィルタを表すものではない。
【００８０】
　特に良好な方法は、特異値分解（ＳＶＤ）法である。この技法を用いると、行列Φを、次の３つの行列に分けることができる。
【数７】
2004135276.tif 000009
【００８１】
　式中、Ｗは行列Φと同じ次元の、降順であり負ではない対角要素を有する対角行列である。Ｕ及びＶはユニタリ行列である。これは次式を与える。
【数８】
2004135276.tif 000010
【００８２】
　式１６によって式１２〜式１４を書き換えると、スキャナ応答ＲST、ＧST、ＢSTに対する解を求めることができる。
【００８３】
　本例で用いられる実際の方法は、上記に参照した「Ｃ言語における数値計算のレシピ」に記載されている、「ＳＶＤ適合」と呼ばれる、ＳＶＤ処理を拡張したものである。この方法はＳＶＤ法に類似しているが、但し、この方法は解を重みづけすることができる。この重みづけは、赤、緑及び青色フィルタ９からのスペクトルを、スペクトルの適切な部分に制限できるので、本例では有用である。ＳＶＤ適合法は、ＲST、ＧST、ＢSTに対する解を直接生成する。
【００８４】
　尚、Ｗ内の固有値に対して許容差を設けるのが好ましい。小さな固有値の寄与が、（「１／Ｗ」の項に起因して）式１６の解に劇的な影響を与える。更に、（高い固有ベクトル及び固有値によって生じた）結果的な高周波ノイズを、これらの高い値の一部を無視することによって低減することができる。従って、最終的な答えに対する固有ベクトルの寄与を解析することが推奨される。Ｗ内の小さな値の除去と、いくつかのベクトルのみの選択と、これらのベクトルからの寄与の評価とを組み合わせると、安定した解が導かれるが、あまりに多くの固有ベクトルを排除した過剰な簡潔化は、不正確な結果を生じることを留意されたい。従って、一方でのノイズ除去と他方での精度維持との間のバランスを維持すべきである。
【００８５】
　尚、この方法は、一般的に、コンピュータシステムを用いて実施される。この場合には、この方法に伴う計算を実行するようデスクトップ型ＰＣをプログラムすることができる。
【００８６】
　スキャナに用いられる多くの公知のデータ処理技法が、結果の精度に影響し得る。例えば、伝達関数の形式の走査画像には、通常、「ガンマ補正」が適用され、このようなガンマ補正は、画面上で見た場合により見た目が良い画像を生成することが知られている。
【００８７】
　また、データ範囲を圧縮するために、応答データは従来は「対数をとり」（logged）、これは、対数をとったデータが記録される精度に起因して、結果の精度に影響し得る。データには、付加的な更なる処理が行われる場合もある。
【００８８】
　一般的に、本方法では、データを未処理の生の形態、即ち、「伝達空間」における「線形」データで用いるのが望ましいが、一般的に、伝達データを得るために、対数をとること（logging）及びガンマ補正を反転させることが可能である。
【００８９】
　結果の精度を向上させるために、データ中のノイズを最小限にすべきである。一般的に、ノイズは、データが測定される精度、データの切捨て、及びシステム内のランダムノイズ（電子コンポーネントに起因する等）の直接の結果である。システム内のノイズの低減を試みる場合には、幾つかのフィルタセットが、他のフィルタセットよりも適切であることがわかった。これは主に、フィルタのシャープネス及びフィルタセットの間隔、並びに、フィルタの品質に起因するものであり、よって、フィルタの均一性がノイズ低減の補助となり得る。
【００９０】
　この方法をテストするために、幾つかの異なるフィルタセットの、スキャナ応答回復（リカバー）能力を調べた。各フィルタセットを用いて、フィルタアレイを作成し、次に、スキャナのスペクトル応答を回復するために、それらを走査した。
【００９１】
　一旦、スキャナのスペクトル応答を決定したら、次にこれを用い、図１０に示されているパッチのスペクトルを用いて、ＩＴ８．７データセットに対するスキャナの応答を予測した。
【００９２】
　図１１に示されるように、各パッチからのスペクトルと、異なるフィルタセットを用いて決定されたスキャナのスペクトル応答とを畳込むことにより、ＩＴ８．７データセットに対する予測ＲＧＢ値を取得した。
【００９３】
　上述の走査のばらつきとは別に、スキャナシステム内には常にノイズが存在し、これらが結果に影響するので、実際のチャート／ペイントのセット以外のスペクトルを用いることは、完全に現実的な類似手法ではない。これを考慮するために、ある量の数学的にランダムなノイズをデータに加えて、結果をより現実的なものにした。次に、「測定された」スキャナ応答スペクトルに対する１組の「測定された」ＲＧＢ値を計算した。
【００９４】
　次に、予測ＲＧＢ値を、ＩＴ８．７／３チャート及びペイントのセットに対する測定ＲＧＢ値と比較した。「デルタＥ」数の計算を可能にするために、各ケースにおいて、ＲＧＢ値を適切なＬＡＢ値に変換した。これは、実データに対する回復の質の尺度を与える。図１２は、全体的な処理の概略図である。
【００９５】
　次に、予測ＲＧＢ値を、ＩＴ８．７／３チャート及びペイントのセットに対する測定ＲＧＢ値と比較した。「デルタＥ」数の計算を可能にするために、各ケースにおいて、ＲＧＢ値を適切なＬＡＢ値に変換した。これは、実データに対する回復の質の尺度を与える。図１２は、全体的な処理の概略図である。
【００９６】
　本発明の主な長所は、スキャナのスペクトル応答が走査媒体に依存しないので、一旦、スキャナの応答が評価されたら、新たな媒体を更に走査する必要がないことである。従って、フィルタセットの１回の走査を用いて、スキャナの「特徴づけ」を行うことができる。更にいかなる走査も行う必要はない、というのは、それらのスペクトルを記述するデータを用いて、これらの走査を表現できるからである。顧客がフィルタセットを走査してスキャナの応答を決定し、様々な媒体に対する特徴づけを生成してもよい場合には、顧客に、スキャナと共にスペクトルデータを供給することもできる。
【００９７】
　これは、経年変化によるカラーチャートの光学特性の変化に伴う問題をも簡便に克服する。更に、新たな媒体に対しては、スキャナの応答と、新たな媒体のスペクトルとを畳込んで、ＲＧＢ値を生成できる。従って、新たな媒体に対する１組の「予測」ＲＧＢ値を生成でき、よって、新たな特徴づけを生成できる。この付加的なステップは、図９のステップ１０５に示されている。
【００９８】
　公知のように、スペクトルを用いて、問題の特定の色に対するＸ，Ｙ，Ｚ又はＬ，Ａ，Ｂ値を生成できる。従って、通常は必要とされる走査を行わずに、媒体のスペクトルデータを用いて、Ｌ，Ａ，Ｂ（これらが未知である場合）及び対応するＲ，Ｇ，Ｂ値を生成することが可能である。
【００９９】
　これは、新たな媒体の走査を行わずに、Ｌ，Ａ，Ｂ値とＲ，Ｇ，Ｂ値との関係を設定したスキャナの入力プロファイルを生成する能力に、直接つながる。これらの値の間の関係を決定するために、従来の方法を用いることができる。これは、図９のステップ１０６に示されている。
【０１００】
　しかし、走査されたＲＧＢ値ではなく予測されたＲＧＢ値に基づいて入力プロファイルが生成されるので、この方法は、できるだけ正確であることが重要である。
【０１０１】
　実験の結果、フィルタは、非常に狭い波長の遷移を有するべきであり、フィルタの遷移領域間の重なりは最小限であるべきことがわかった。通常は、これらのフィルタによって、可視スペクトル範囲がカバーされるはずである。
【０１０２】
　ＲＧＢ値の予測を行い、対応するスキャナプロファイルの生成を可能にする、十分な精度を有するスキャナのスペクトル応答を取得するために、本方法を用いてもよいことがわかる。
【０１０３】
　本発明の例を、スキャナとの関係において説明したが、他の画像記録装置の装置スペクトル応答を決定するために、類似のフィルタ及び方法を用いることが可能であることを認識されたい。特に、デジタルカメラ等の、電子画像を生成するカメラが含まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】スキャナの概略図である。
【図２】光源の典型的なスペクトルを示す図である。
【図３】媒体の典型的なスペクトルを示す図である。
【図４】典型的なＲ，Ｇ，Ｂ及び赤外フィルタスペクトル応答を示す図である。
【図５ａ】赤色フィルタを通して取得された複合スペクトルを示す図である。
【図５ｂ】緑色フィルタを通して取得された複合スペクトルを示す図である。
【図５ｃ】青色フィルタを通して取得された複合スペクトルを示す図である。
【図６】スキャナの複合的な応答を示す図である。
【図７】フィルタセット中のフィルタアレイを走査するよう構成されたスキャナの概略図である。
【図８】フィルタセットのスペクトル応答を示す図である。
【図９】本方法のフロー図である。
【図１０】ＩＴ８．７データセットのスペクトルを示す図である。
【図１１】ＲＧＢ値の生成を示す図である。
【図１２】予測値と測定値との比較方法を示す図である。
【図１】
2004135276.tif 000011
【図２】
2004135276.tif 000012
【図３】
2004135276.tif 000013
【図４】
2004135276.tif 000014
【図５ａ】
2004135276.tif 000015
【図５ｂ】
2004135276.tif 000016
【図５ｃ】
2004135276.tif 000017
【図６】
2004135276.tif 000018
【図７】
2004135276.tif 000019
【図８】
2004135276.tif 000020
【図９】
2004135276.tif 000021
【図１０】
2004135276.tif 000022
【図１１】
2004135276.tif 000023
【図１２】
2004135276.tif 000024
【外国語明細書】
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2004135276000002.pdf
2004135276000003.pdf
2004135276000004.pdf