(57)【要約】【課題】正確な色情報の取得を目的としたカメラのフィルターにおいて、フィルターの分光感度特性を計測し、フィルターの較正に必要な補正係数を求めるための測色で、高い精度で測色と補正係数の算出が可能な色高忠実カメラ自動測色装置を提供する。【解決手段】様々な色の光を、複数のＬＥＤが内蔵されたＬＥＤキャリブレーター１の窓２から出し、ＬＥＤキャリブレーター１から出される光を、レンズ７を通してカメラ５で撮像し、またレンズ７からカメラ５への光路を変更できる回動可能な全反射ミラー８によって、レンズ７を通ってきた光を、分光測色計６へ反射させて測色することで出る、カメラ５の画像出力（Ｓ１ｉ、Ｓ2ｉ、Ｓ3ｉ）と分光測色計６の測色データ（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）を基に、最小二乗法を用いて色差Ｅと、補正係数Ｍを求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＬＥＤを内蔵し、内部で各ＬＥＤの光が合成され、合成された光を外部に出す窓を形成するＬＥＤキャリブレーターと、
前記ＬＥＤキャリブレーターの各ＬＥＤが発する光量を調節するコントローラと、
前記ＬＥＤキャリブレーターからの光を通すレンズと、
前記レンズを通った光を撮像するカメラと、
前記レンズを通った光を反射させる、反射ミラーと、
前記反射ミラーによって反射された光を測色する測色計と、
前記カメラと測色計から、それぞれの出力結果に基づいて、カメラのフィルター較正に必要な補正係数を算出し、前記ＬＥＤキャリブレーターの窓から、前記レンズに対して出す光の色を設定するために、前記コントローラに制御信号を送るコンピューターと、
を備えたことを特徴とする、色高忠実カメラ自動測色装置。
【請求項２】
前記反射ミラーは、回動可能な全反射ミラー、またはハーフミラーであること、
を特徴とする、請求項１記載の色高忠実カメラ自動測色装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カメラの撮像精度の向上のため、カメラに使用されるフィルターの較正を行う色高忠実カメラ自動測色装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、医療、塗装、化粧品などの様々な分野で正確な色再現が求められ、そのために、非特許文献１にあるカメラのように、正確な色情報の取得を可能にする機器が開発されている。
【０００３】
しかし、上記のカメラで用いられている、３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの撮像可能な、３種類のフィルターの分光感度特性について、実際に作成したフィルターでは誤差があり、よって色情報を取得し、色を再現したとき、色差が発生する。
【０００４】
この色差を基に、フィルターの誤差を較正するための補正係数である変換マトリックスを高精度に求めることにより、理想のフィルターの分光感度特性に近づけることで、より色情報の取得精度が高いカメラができる。
【０００５】
つまり、分光感度特性の精度が高いフィルターを作成するために、理想のフィルターを用いたカメラと、実際のフィルターを用いたカメラそれぞれで色情報を取得し、再現した色の間にある色差を求め、この色差からフィルターの較正を行うための、補正係数を求める。
【０００６】
フィルターの較正と、そのための補正係数を求める方法として、実際のフィルターを設置したカメラによる、カラーチャートを被検体にした撮像と、理想のフィルターを設置したカメラでの撮像を想定したものとする、測色計による同じカラーチャートを被検体にした測色を行い、カメラの画像出力と測色計の測色データから、色差を求めて、フィルターの較正に必要な補正係数を求める方法がある（例えば、特許文献1、２参照）。
【特許文献１】特開２００７−１５８７０１号公報
【特許文献２】特開２００６−３３７１８１号公報
【非特許文献１】鈴木均、Maciek Kretkowski、伊藤寛泰、大橋剛介、下平美文、「正確な色再現を目指した画像システム」、電子情報通信学会技術研究報告（電子ディスプレイ）、Vol.107、No.453、EID2007-88、pp.113-116、(2008.1.25)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、カラーチャートを被検体にして、３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを撮像可能なカメラと測色計のそれぞれで撮像、測色を行い、色差を求めた場合、カラーチャートで表現できる色域に限度があるため、十分な測色とこれを基にしたフィルターの較正を行うことが出来ない。
【０００８】
また、カメラの撮像と測色計の測色の範囲、つまり各機器の焦点を対象の色に合わせるため、逐一カラーチャートの設置場所を変える必要があり、作業に時間と手間がかかる。
【０００９】
また、従来はカメラと測色計で別々のレンズを使用しているため、レンズ系統の違いにより、被検体から各機器に入射される光量に違いがあるため、各機器の出力結果から得られる色差にフィルター以外の誤差が発生し、フィルターの較正精度が低くなる。
【００１０】
本発明は、上記点に鑑みて提案されたものであり、その目的は、３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを撮像可能なカメラで使用される３種類のフィルターの分光感度特性の精度向上のため、フィルターの較正に必要な補正係数において、カメラと測色計のそれぞれの出力結果から得る色差の誤差発生を抑制し、撮像、測色の作業の効率向上を可能にする、色高忠実カメラ自動測色装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、それぞれ異なった色を発光する複数のＬＥＤが内蔵され、各ＬＥＤから発せられる色の光が、拡散・反射する内面に当たり、反射・拡散によって合成されてできた色の光が、窓から外部へと出るＬＥＤキャリブレーターを、カメラの撮像及び測色計の測色の被検体とし、ＬＥＤキャリブレーター内部の各ＬＥＤが発する光量を調節することで、各ＬＥＤが発する光の強度を可変にし、様々な色の光をＬＥＤキャリブレーターから出すことができるコントローラを設ける。また、コントローラに各ＬＥＤの調節を行うための制御信号を送るコンピューターが設けられている。前記窓は、１つであることが好ましい。
【００１２】
ＬＥＤキャリブレーター内の各ＬＥＤの発光・合成によってできた光で、ＬＥＤキャリブレーターの窓から、この光がカメラへと入射する光路上にレンズと、レンズからカメラまでの光路の途中で、回動できる全反射ミラーを設けて、回動によって、全反射ミラーの傾きを変えることで、レンズからカメラへの光路は、測色計へと変わり、測色計にも光は入射される。よって、ＬＥＤキャリブレーターからの光を、任意にカメラ、測色計へと光路を切り換えて入射させることで、カメラでは光を撮像し、測色計では光の測色が行われる。また、レンズから出る光をカメラと、測色計それぞれに入射させる方法は、回動可能な全反射ミラーでなく、ハーフミラーをレンズからカメラまでの光路の途中に、設けることでも可能である。
【００１３】
ＬＥＤキャリブレーターから出される光で、カメラはこの光を撮像して画像出力を出し、測色計はこの光を測色し、３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを出し、カメラと測色計のそれぞれの出力結果を、前記コンピューターに移行し、カメラと測色計との間の色差と、カメラのフィルターの較正に必要な補正係数である変換マトリクスを求めることが好ましい。
【００１４】
なお、ＬＥＤキャリブレーターに内蔵されるＬＥＤの種類は、広い色域を表現するため、多ければ多いほうが好ましい。ただし、各ＬＥＤの光量の調節作業とコスト等を考えた場合、実際に内蔵させるＬＥＤの種類は６種類程度が好ましく、また、例としてＬＥＤキャリブレーターに内蔵されるＬＥＤの種類を６種類とした場合、各ＬＥＤが発光する色は赤、青、緑、黄、オレンジ、紫であることが好ましい。
【００１５】
また、コントローラの各ＬＥＤの発する光量の調節については、各ＬＥＤの発光パルス幅、または各ＬＥＤに流れる電流量のどちらかを制御する方法で行えばよく、測色計については、高い精度で測色を行うことが可能な分光測色計を用いることが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
カメラ、測色計の被検体であるＬＥＤキャリブレーターは、カラーチャートの色域よりも広く、よってカラーチャートで表現できない色についても、カメラ、測色計は撮像、測色を行うことができる。
【００１７】
カメラ、測色計それぞれが共通のレンズを用いて、被検体はカメラでは撮像、測色計では測色が行われるので、レンズ系統の違いによる色差の誤差は解消され、求める変換マトリクスの精度は上がる。
【００１８】
ＬＥＤキャリブレーターから様々な色の光が出されるのは、これに設けられた一つの窓からであり、よって、カメラ、測色計それぞれの焦点を、ＬＥＤキャリブレーターの窓に合わせて、ＬＥＤキャリブレーターからの光を撮像、測色を行うことができ、カラーチャートのように、カメラ、測色計の焦点を逐一、対象の色に合わせて、カラーチャートの設置場所を変える作業が省略される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明における好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明の色高忠実カメラ自動測色装置の一実施形態を図に基づいて説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係る色高忠実カメラ自動測色装置の概要図であり、それぞれが青、赤、緑、黄、オレンジ、紫の色を発光する６種類のＬＥＤが内蔵されている、ＬＥＤキャリブレーター１を備え、ＬＥＤキャリブレーター１内で各ＬＥＤが発光し、合成されてできた色の光を外部に出す出口として、ＬＥＤキャリブレーター１には、窓２が設けられている。また、ＬＥＤキャリブレーター１にはコントローラ３が接続され、各ＬＥＤが発する光量の調節をコントローラ３が行うことで、各ＬＥＤが発する光の色の濃度は変わり、ＬＥＤキャリブレーター１では様々な色の光が出される。
【００２２】
本実施例で使用するＬＥＤキャリブレーター１について詳しく説明すると、内側面は光を反射し、内側面以外の内面は光を拡散・反射するように加工された、六角形の箱で、箱の側面は6つの面から出来ており、また、内側面で一つの面につきＬＥＤが、４個づつ設けられている。よって、内側面を構成する面が６面、各面に設けるＬＥＤの数は４個であることから、ＬＥＤキャリブレーター１に内蔵されるＬＥＤの総数は２４個である。本実施例では青、赤、緑、黄、オレンジ、紫の色を発光する６種類のＬＥＤを使用していることから、６種類のＬＥＤを１セットとし、計４セットがＬＥＤキャリブレーター１に内蔵されている。内側面へのＬＥＤの設置については、５個おきに同じ色を発光するＬＥＤがあるように、順繰りにＬＥＤを設け、窓２については、箱の上面中央に設けられている。
【００２３】
また、コントローラ３がＬＥＤキャリブレーター１の各ＬＥＤが発する光量の調節の手段は、各ＬＥＤに流す電流の量、または各ＬＥＤの発光パルス幅のどちらかの制御を行う方法を採ればよい。
【００２４】
コントローラ３には、コンピューター４が接続されており、コンピューター４はＬＥＤキャリブレーター１に任意の色を発光させるための、制御信号をコントローラ３に送ることで、各ＬＥＤが発する光量をコントローラ３が調節している。また、コンピューター４はＬＥＤキャリブレーター１に発光させる色の設定と、必要に応じて設定の登録とが行われている。
【００２５】
コンピューター４とコントローラ３の制御によって、ＬＥＤキャリブレーター１の窓２から出される光を撮像する３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚを撮像可能な３種類のフィルターを設けたカメラ５と、測色を行う分光測色計６がそれぞれ設置されている。カメラ５は光の撮像を行うためのレンズ７と、カメラ５とレンズ７の間にはレンズ７からカメラ５へと入射される光の光路を、分光測色計６へ切り換える、回動可能な全反射ミラー８が設置されている。また、カメラ５と分光測色計６は、コンピューター４に接続されており、カメラ５と分光測色計６の出力結果を基にコンピューター４で、カメラ５のフィルターの精度の計測と較正を行うための補正係数が算出される。
【００２６】
次に、上記構成される色高忠実カメラ自動測色装置の光の撮像と測色、及びカメラ５の設けられたフィルターの較正に必要な補正係数の算出について説明する。
【００２７】
コンピューター４が、ＬＥＤキャリブレーター１に表現させたい色の設定と発光の指示を制御信号を通じてコントローラ３に送信し、コントローラ３がＬＥＤキャリブレーター１に内蔵された各ＬＥＤの発する光量の調節と発光を行う。各ＬＥＤから出る光はＬＥＤキャリブレーター１の内面で反射・拡散し、光は合成されてコンピューター４で設定した色の光となって、ＬＥＤキャリブレーター１の窓２から出される。
【００２８】
ＬＥＤキャリブレーター１から出た光は、レンズ７を通ってカメラ５へ入射され、撮像される。また、光はレンズ７の後にある全反射ミラー８の回動によって傾きを変えることで、レンズ７からカメラ５へ入射する光を全反射ミラー８が反射し、分光測色計６へと入射させる。
【００２９】
カメラ５、分光測色計６に光が入射することで、ＬＥＤキャリブレーター１からの光をカメラ５が撮像し、分光測色計６が測色する。コンピューター４の設定により、様々な色の光がＬＥＤキャリブレーター１から出され、各色の光を撮像したカメラ５の画像出力（Ｓ１ｉ、Ｓ2ｉ、Ｓ3ｉ）は、以下の（１）式のように示される。
【００３０】
【数１】
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【００３１】
また、ＬＥＤキャリブレーター１から様々な色の光を、分光測色計６が各色の光を測色して出力される３刺激値Ｘ、Ｙ、Ｚの測色データ（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）は、以下の（２）式のように示される。
【数２】
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【００３２】
カメラ５の画像出力（Ｓ１ｉ、Ｓ2ｉ、Ｓ3ｉ）、及び分光測色計６の測色データ（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）はコンピューター４に入力されて、分光測色計６で出た測色データ（Ｘｉ、Ｙｉ、Ｚｉ）と、カメラ５の画像出力（Ｓ１ｉ、Ｓ2ｉ、Ｓ3ｉ）の間の色差Ｅは、以下に示す最小二乗法を用いた（３）式によって、コンピューター４で表される。なお、（３）式にあるＭは、フィルターの較正を行うための補正係数で、３×３の変換マトリクスである。
【数３】
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【００３３】
（３）式によって、色差Ｅは、補正係数で３×３の変換マトリクスであるＭで表され、コンピューター４は、（３）式を用いて、変換マトリクスＭの各成分について偏微分を行い、この値を０におくことで、Ｍの各成分を求める。
【００３４】
なお、上記のコントローラ３とコンピューター４を別々でなく、一体化したものに置き換えてもよい。つまり、ＬＥＤキャリブレーター１から発する光の色の設定とその登録、ＬＥＤキャリブレーター１の各ＬＥＤの光量の調節、及び補正係数の算出を、一つの装置で行ってもよい。
【実施例２】
【００３５】
本実施例の図示は略すが、実施例１ではレンズ７からカメラ５、分光測色計６それぞれに光を入射させるのに、回動可能な全反射ミラー８を用いたが、これをハーフミラーに置き換えて、レンズ７とカメラ５の間に設けてもよい。これにより、光路を変えるのに全反射ミラー８で行われていた傾きの変更は省略され、作業効率が上がる。光の撮像、測色、補正係数の算出については、実施例１の説明を援用する。
【００３６】
以上のことから、次の効果が生じる。
（１）ＬＥＤキャリブレーター１内のＬＥＤによって表現できる色の範囲は、カラーチャートの色域よりも広いので、カラーチャートで表現できない色について、撮像、測色を行うことが可能である。よって、撮像、測色ができる色の範囲は広くなり、カメラ５のフィルターを高い精度で較正を行うことができる。
（２）カメラ５、分光測色計６の各機器はＬＥＤキャリブレーター１の窓２に焦点を合わせ、ＬＥＤキャリブレーター１の窓２から出る各色の光を撮像、測色する。よって、カラーチャートの異なった場所にある各色の撮像、測色を行う場合のように、各色を焦点に合わせるための、カラーチャートの設置場所の変更が省略される。したがって、撮像、測色の作業効率が上がる。
（３）カメラ５、分光測色計６は共通のレンズ７を用いて、撮像、測色を行うので、求める式差Ｅについてレンズ系統の違いによる誤差は含まれず、よって色差Ｅに基づく補正係数Ｍの算出と、フィルターの較正は高い精度で行うことができる。
【００３７】
なお、上記実施例において、本発明の態様を実施するに当たって、本発明者により採用された技術の代表例である。これら技術は本発明を実施するための好ましい実施例の例示である。また、本技術分野に属する者は、本発明の開示に鑑みて、本発明の精神及び意図された要旨から離れることなく多数の改変・追加等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１の色高忠実カメラ自動測色装置の概要図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…ＬＥＤキャリブレーター  ２…窓  ３…コントローラ  ４…コンピューター  ５…カメラ  ６…分光測色計  ７…レンズ  ８…全反射ミラー
【図１】
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