专利名称：颜色调整装置的制作方法
技术领域：
本发明尤其涉及适合于数字照相机的颜色调整装置。
背景技术：
一般的数字照相机的摄像系统部件具有摄像透镜组、红外截止滤光镜和摄像元件。在这种摄像系统部件中，经由摄像透镜组入射的光成像于摄像元件上，成为图像信号。此处，在摄像元件的前面配置有滤色镜。滤色镜在分光灵敏度特性上的偏差较大，对数字照相机的图像的顔色再现带来较大影响。为了在数字照相机内将该影响抑制到最小限度，需要按照每个数字照相机调整颜色调整处理中的校正值。 作为这种颜色调整装置的示例，在专利文献I中，在预定光源和摄像系统部件之间夹设带通滤光镜来进行摄像。带通滤光镜构成为仅使光源的特定波段的光通过。在这种结构中，在专利文献I中，改变夹设在预定光源和摄像系统部件之间的带通滤光镜的种类来进行多次摄影，根据该多次摄影的結果，按照滤色镜的每个颜色成分检测摄像系统部件的分光灵敏度特性。并且，对由借助带通滤光镜的摄影求出的分光灵敏度特性实施插值处理，由此求出可通过带通滤光镜的波长以外的波长时的分光灵敏度特性来进行摄像系统部件的白平衡调整和颜色调整。此外，在专利文献2中，不使用专利文献I那样的带通滤光镜来进行摄像系统部件的白平衡调整和颜色调整。在该专利文献2中，进行在光源和摄像系统部件之间夹设了红外截止滤光镜的摄像、和在光源和摄像系统部件之间没有夹设红外截止滤光镜的摄像这两次摄影，根据这两次的摄影结果和基准数据预测摄像系统部件的分光灵敏度特性来进行白平衡调整和颜色调整。专利文献I日本特许4460717号公报专利文献2日本特开2007-067816号公报此处，在专利文献I中，通过直线插值求出摄像系统部件的R成分的分光灵敏度特性中的红外截止滤光镜的红外截止波长附近的分光灵敏度特性。这是因为假定设置在摄像系统部件上的红外截止滤光镜的特性是红外吸收类型。与此相对，在对设置有红外反射类型的红外截止滤光镜的摄像系统部件单纯应用专利文献I的方法时，与实际应该求出的值的误差容易变大。在专利文献I中如果增加带通滤光镜的种类并增加摄影次数，也能够对设置有红外反射类型的红外截止滤光镜的摄像系统部件减小插值处理的误差。但是，此时会带来设备的大型化和调整时间的増大。此外，在专利文献2中还假定了求出红外反射类型时的R成分的分光灵敏度特性的情況。即，在专利文献2中，着眼于得到偏差最大的R成分的分光灵敏度特性。与此相対，在专利文献2中简化了緑色成分和蓝色成分的分光灵敏度特性的计算。
发明内容
本发明正是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供ー种防止设备的大型化和调整时间的増大，并且能够进行不依赖于红外截止滤光镜的特性的高精度的颜色调整的顔色
调整装置。为了达到上述目的，本发明的ー个方式的颜色调整装置对具有摄像系统部件的数字照相机进行设置来进行颜色调整，所述摄像系统部件包含用于去除红外的顔色成分的红外截止滤光镜、将来自被摄体的光分割为多个顔色成分的顔色成分分割単元、和将被分割为所述多个颜色成分的光分别转换为颜色信号数据的摄像元件，该颜色调整装置的特征在于，具有光源；分光単元，其配置在所述光源和被设置的所述数字照相机的摄像系统部件之间，仅使来自所述光源的光的特定波段的光通过后被所述摄像系统部件接收；分光灵敏度检测单元，其使用以下数据中的至少任意两个数据进行插值处理经由所述分光単元由所述数字照相机对来自所述光源的光进行摄影而得到的所述特定波长的颜色信号数据；在将所述红外截止滤光镜、所述颜色成分分割単元和摄像元件的组合设为预定组合的情况下得到的所述摄像系统部件的每个颜色成分的第I相对分光灵敏度特性数据；相对于得到所述第I相对分光灵敏度特性数据的组合，所述红外截止滤光镜的红外截止波长为短波长侧的组合的情况下得到的所述摄像系统部件的第2相对分光灵敏度特性数据；以及相对于得 到所述第I相对分光灵敏度特性数据的组合，所述红外截止滤光镜的红外截止波长为长波长侧的组合的情况下得到的所述摄像系统部件的第3相对分光灵敏度特性数据，通过上述插值处理检测还包含所述特定波长以外的波长的所述摄像系统部件的相对分光灵敏度特性数据；以及白平衡系数计算单元，其根据由所述分光灵敏度检测单元得到的相对分光灵敏度特性数据，计算所述摄像系统部件的白平衡系数。根据本发明，能够提供ー种防止设备的大型化和调整时间的増大，并且能够进行不依赖于红外截止滤光镜的特性的高精度的颜色调整的颜色调整装置。
图I是示出本发明的一个实施方式的颜色调整装置的整体结构的图。图2是示出A光源的分光灵敏度特性的图。图3是数字照相机的一般的摄像系统部件的结构图。图4是BPF圆盘的结构图。图5是示出数字照相机的颜色调整方法的处理内容的流程图。图6是示出图像中的颜色成分的图。图7是示出一般的摄像元件的相对分光灵敏度特性的图。图8是示出红外反射类型的IR截止滤光镜的分光透射率特性的图。图9是说明在应用红外反射类型的IR截止滤光镜的情况下计算的相对分光灵敏度特性数据可能产生的误差的图。图10是示出H(620)/H(640)的值和H(630)/H(640)的值的关系的曲线图的例子。图11是示出通过本发明的一个实施方式的方法计算的相对分光灵敏度特性数据的例子的图。标号说明11 :摄像透镜组；12 :红外(IR)截止滤光镜；13 :摄像元件部；20 :颜色调整装置；20a :光源室；20b :照相机室；21 :暗箱；22 :光源；23 :圆孔板；24 =BPF圆盘；25 :电机；26 数字照相机；27 :连接电缆；28 :个人计算机(PC)。
具体实施例方式以下，參照
本发明的实施方式。图I是示出本发明的一个实施方式的颜色调整装置的整体结构的图。图I所示的颜色调整装置20具有壳体，该壳体具备光源室20a和照相机室20b这两个室。这些光源室20a和照相机室20b被圆孔板23分开。在圆孔板23上形成有圆孔23a。在光源室20a中配置有暗箱21。在暗箱21的与照相机室20b相対的面上形成有圆孔21a。此外，在暗箱21内设置有光源22。光源22例如是A光源那样的标准光源。在图2中示出该A光源的分光灵敏度特性。此处，作为光源22，只要是放射等级从短波长侧向 长波长侧连续单调地増加的光源即可，也可以使用A光源以外的光源。在图I所示的结构中，来自暗箱21内的光源22的光经由圆孔2la、23a射出到照相机室20b。在照相机室20b中设置有数字照相机26。此外，在数字照相机26和圆孔板23之间配置有BPF圆盘24。在这种结构中，能够由数字照相机26隔着BPF圆盘24对暗箱21内进行拍摄。图3是数字照相机26所使用的摄像系统部件的结构图。如该图所示，经过摄像透镜组11入射的来自光源22的光通过作为光学低通滤光镜的红外(IR)截止滤光镜12去除有害红外成分，然后入射到摄像元件部13。摄像元件部13具有微透镜阵列13a、滤色镜13b和摄像元件13c。通过摄像元件部13的微透镜阵列13a按照每个像素被会聚的光例如经由原色系拜尔排列的作为颜色成分分割単元的滤色镜13b而成像于摄像元件13c上。此处，所谓原色系拜尔排列的滤色镜，指将R、Gr、Gb、B的4像素作为ー个像素排列单位的滤色镜。如图4所示，将多个、例如7片峰值波长分别不同的带通滤光镜(BPF)241 247配置在同一圆周上构成作为分光单元的BPF圆盘24。并且，在BPF圆盘24的中心轴上安装有电机25。能够通过该电机25的旋转驱动，将任意的带通滤光镜241 247插入到光源22和数字照相机26之间的光路上。此处，将带通滤光镜241 247的峰值波长设为440 [nm]、480 [nm] >520 [nm] >560 [nm] >600 [nm] >620 [nm] >640 [nm],将半值宽度分别设为 20 [nm]。并且，在图I中，在数字照相机26上连接有连接电缆27，连接电缆27与个人计算机(PC) 28连接。连接电缆27是例如USB等的连接电缆。PC 28具有作为分光灵敏度检测単元的功能、作为白平衡系数计算单元的功能、作为目标顔色校正系数计算单元的功能，计算每个数字照相机26的校正值，并在数字照相机26中设定计算出的校正值。此外，PC 28还控制通过电机25的旋转驱动插入到光路中的BPF圆盘24的带通滤光镜241 247的选择、数字照相机26中的摄影等动作。接着，说明本实施方式的颜色调整装置的动作。图5是示出如图I所示那样设置的数字照相机26的颜色调整方法的处理内容的流程图。依照存储在图I的PC 28的例如硬盘中的程序执行图5的处理。首先，作为初始设定，PC 28将表示BPF圆盘24的带通滤光镜的波长的变量η设定为初始值“I”(步骤SI)。之后，PC 28在将由变量η表示的带通滤光镜24η(η为I 7)插入到数字照相机26的光路中后，执行数字照相机26进行的光源22的摄影(步骤S2)。作为数字照相机26的摄影结果得到的与滤色镜13b的顔色排列对应的顔色信号数据经由连接电缆27输入到PC 28。在执行摄影后，PC 28判定变量η的值是否达到了在BPF圆盘24上形成的所有带通滤光镜的数量N(在图4的例子中N = 7)(步骤S3)。在步骤S3的判定中，在变量η的值没有达到N的情况下，PC 28对变量η的值加上I (步骤S4)。之后，PC 28将处理返回步骤S2，使用新的带通滤光镜执行摄影。在使用了各带通滤光镜的摄影中，如图6所示，计算通过摄影得到的顔色信号数据的中央部的例 如纵32像素X横32像素的R、Gr、Gb、B的各颜色成分的平均值。特别是对Gr、Gb进ー步如下进行计算。G = (Gr+Gb) /2由此，能够计算R、G、B的各颜色成分的平均值。在图4的情况下，R、B分别是256个像素的顔色信号数据的平均，G是512个像素的顔色信号数据的平均。通过重复执行步骤S2 S4的处理，计算出带通滤光镜的片数7X3(RGB) = 21个的平均的顔色信号数据，作为使用BPF圆盘24的所有带通滤光镜241 247的摄影的結果。在步骤S3的判定中，判定为变量η的值与带通滤光镜的所有数量N相等的情况下，PC 28使用通过7次摄影得到的21个颜色信号数据计算数字照相机26的摄像系统部件的相对分光灵敏度数据(步骤S5)。在步骤S5中，PC 28执行运算以从顔色信号数据中消除光源22的分光灵敏度和带通滤光镜的分光透射率的影响。此处，在例如峰值波长为440[nm]的带通滤光镜241的情况下，在光源22的分光灵敏度特性如图2所示吋，夹着该特性中的波长440 [nm]，20[nm]为半值宽度。此处，若设在波长420[nm] 460[nm]的范围内对光源22的分光灵敏度特性进行积分后的值为Arsc_440，带通滤光镜241的波长440[nm]处的分光透射率为Tr_440(0 < Tr_440 < I)，在摄影时计算出平均值的颜色信号数据分别为R_440in、G_440in、B_440in，求出的每个颜色成分的分光灵敏度数据分别为R_cam_440、G_cam_440、B_cam_440时,能够如下求出这些值。R_cam_440 = R_440_in/(Asrc_440 X Tr_440)G_cam_440 = G_440_in/(Asrc_440 X Tr_440)B_cam_440 = B_440_in/(Asrc_440XTr_440) (式 I)对其他带通滤光镜242 247也执行与(式I)同样的运算。在得到针对所有带通滤光镜的运算的结果的21个数据后，为了使从下级开始的运算容易，对21个数据进行归一化，以使作为运算结果得到的结果中的最大值成为1024。接着，PC 28判定用作数字照相机26的摄像系统部件的IR截止滤光镜12是否为红外反射类型(步骤S6)。如果在数字照相机26中预先存储有表示IR截止滤光镜12的种类的信息，则能够通过从数字照相机26取得信息来进行步骤S6的判定。一般而言，已知摄像元件的相对分光灵敏度特性具有图7所示那样的特性。如图7所示，R成分在红外区域中也具有灵敏度。因此，为了正确检测R成分的光，需要去除包含在R成分的光中的红外成分。因此，在摄像元件部13的前面配置IR截止滤光镜12。此处，已知IR截止滤光镜存在红外吸收类型和红外反射类型。红外吸收类型的IR截止滤光镜是构成为吸收所入射的光的红外成分的IR截止滤光镜。此外，红外反射类型的IR截止滤光镜是构成为反射所入射的光的红外成分的IR截止滤光镜。在图8中示出红外反射类型的IR截止滤光镜的分光透射率特性的例子。通过申请人进行的仿真得到图8的特性。一般而言，已知红外反射类型的IR截止滤光镜的截止波长的制造偏差比较大。图8考虑该偏差示出了三种特性。图8所示的特性TYP示出了红外截止开始波长和红外截止结束波长分别为预定的值(在图8中截止开始波长为620[nm]、截止结束波长为640[nm])的代表性IR截止滤光镜的分光透射率特性。此外，特性MIN示出了检测多个IR截止滤光镜的分光透射率特性的结果为红外截止开始波长移动到了最低波长侧的特性。此外，特性 MAX示出了检测多个IR截止滤光镜的分光透射率特性的结果为红外截止波长移动到了最长波长侧的特性。已知有在求出还包含BPF圆盘24具有的带通滤光镜的波长以外的波长的、作为摄像系统部件整体的相对分光灵敏度特性(即作为IR截止滤光镜12和摄像元件部13的组合的相对分光灵敏度特性)时，如果关于红外波段即波长620 [nm] 640[nm]的范围单纯进行样条插值，则与实际的灵敏度的误差变大。如果是红外吸收类型的IR截止滤光镜，则能够通过对波长620 [nm]和波长640 [nm]之间进行直线插值，减小与实际的灵敏度的误差。与此相対，在红外反射类型的IR截止滤光镜的情况下，如图9的A所示，在对波长620 [nm]和波长640 [nm]之间进行直线插值时，与实际的灵敏度的误差变大。因此，在本实施方式中，根据被用作摄像系统部件的IR截止滤光镜12是否为红外反射类型来进行不同的插值处理。在步骤S6的判定中，在IR截止滤光镜12为红外反射类型的情况下，PC 28求出在步骤S5中求出的7种特定波长以外的插值波长的相对分光灵敏度数据(步骤S7)。此处，求出以下的表I所示的波长的相对分光灵敏度特性数据R_cam_x、G_cam_x、B_cam_x。x表示以下的表I的波长的值。表I所示的波长的值是按照每个颜色成分设定了适合于后述的样条插值的波长后的值。这些波长与每个颜色成分的相对分光灵敏度数据分别进行特征性变化的部分对应。表I
权利要求
1.ー种颜色调整装置，其对具有摄像系统部件的数字照相机进行设置来进行颜色调整，所述摄像系统部件包含用于去除红外的顔色成分的红外截止滤光镜、将来自被摄体的光分割为多个顔色成分的顔色成分分割単元、和将被分割为所述多个颜色成分的光分别转换为颜色信号数据的摄像元件，该颜色调整装置的特征在干，具有 光源； 分光単元，其配置在所述光源和被设置的所述数字照相机的摄像系统部件之间，仅使来自所述光源的光的特定波段通过后被所述摄像系统部件接收； 分光灵敏度计算单元，其使用以下数据中的至少任意两个数据进行插值处理经由所述分光単元在所述摄像系统部件中接收来自所述光源的光而得到的特定波长的颜色信号数据；在将所述红外截止滤光镜、所述颜色成分分割単元和所述摄像元件的组合设为预定组合的情况下得到的所述摄像系统部件的每个颜色成分的第I相对分光灵敏度特性数据；相对于得到所述第I相对分光灵敏度特性数据的组合，所述红外截止滤光镜的红外截止波长为短波长侧的组合的情况下得到的所述摄像系统部件的第2相对分光灵敏度特性数据； 以及相对于得到所述第I相对分光灵敏度特性数据的组合，所述红外截止滤光镜的红外截止波长为长波长侧的组合的情况下得到的所述摄像系统部件的第3相对分光灵敏度特性数据，通过上述插值处理计算还包含所述特定波长以外的波长的所述摄像系统部件的相对分光灵敏度特性数据；以及 白平衡系数计算单元，其根据由所述分光灵敏度检测单元得到的相对分光灵敏度特性数据，计算所述摄像系统部件的白平衡系数。
2.根据权利要求I所述的颜色调整装置，其特征在干， 在所述分光灵敏度检测单元的插值处理中， 根据所述第I相对分光灵敏度特性数据、所述第2相对分光灵敏度特性数据以及所述第3相对分光灵敏度特性数据的至少任意两个中的第I相对分光灵敏度数据、第2相对分光灵敏度数据以及第3相对分光灵敏度数据，计算表示相对于所述第2相对分光灵敏度数据的所述第I相对分光灵敏度数据与相对于所述第2相对分光灵敏度数据的所述第3相对分光灵敏度数据的关系的插值算式，其中所述第I相对分光灵敏度数据与属于红外截止波段的插值对象的第I波长对应，所述第2相对分光灵敏度数据与属于所述红外截止波段并且与所述第I波长相比在长波长侧的所述特定波长即第2波长对应，所述第3相对分光灵敏度数据与属于所述红外截止波段并且与所述第I波长相比在短波长侧的第3波长对应， 使用根据由所述第2波长得到的顔色信号数据计算出的相对分光灵敏度数据和根据由所述第3波长得到的顔色信号数据计算出的相对分光灵敏度数据以及计算出的所述插值算式，对所述红外截止波段的相对分光灵敏度特性数据进行插值。
3.根据权利要求2所述的颜色调整装置，其特征在干， 在所述分光灵敏度检测单元的插值处理中， 在基于所述插值算式的计算结果大于与红外截止开始波长相当的所述特定波长的相对分光灵敏度的情况下，不应用基于所述插值算式的计算结果，而进行插值以使得成为比与红外截止开始波长相当的所述特定波长的相对分光灵敏度小的值。
4.根据权利要求I所述的颜色调整装置，其特征在干， 在所述分光灵敏度检测单元的插值处理中，使用所述第I相对分光灵敏度特性数据和根据所述特定波长的颜色信号数据计算出的相对分光灵敏度数据计算所述特定波长以外的波长的相对分光灵敏度数据。
5.根据权利要求I所述的颜色调整装置，其特征在干， 在所述分光灵敏度检测单元的插值处理中，按照每个颜色成分将适合于样条插值的插值点的波长设定为所述特定波长以外的波长来进行插值。
6.根据权利要求I 5中的任意一项所述的颜色调整装置，其特征在干， 所述红外截止滤光镜是通过反射去除红外的顔色成分的红外反射型的红外截止滤光镜。
7.根据权利要求I 5中的任意一项所述的颜色调整装置，其特征在干， 该颜色调整装置还具有目标颜色校正系数计算单元，该目标颜色校正系数计算单元根据由所述分光灵敏度检测单元得到的相对分光灵敏度特性数据，计算针对目标颜色的所述摄像系统部件的顔色校正系数。
8.根据权利要求6所述的颜色调整装置，其特征在干， 该颜色调整装置还具有目标颜色校正系数计算单元，该目标顔色校正系数计算单元根据由所述分光灵敏度检测单元得到的相对分光灵敏度特性数据，计算针对目标颜色的所述摄像系统部件的顔色校正系数。
全文摘要
本发明提供一种防止设备的大型化和调整时间的增大，并且能够进行不依赖于红外截止滤光镜的特性的高精度的颜色调整的颜色调整装置。根据一边使BPF圆盘(24)旋转一边进行利用数字照相机(26)的摄影而得到的颜色信号数据得到特定波长的摄像系统部件的相对分光灵敏度数据。使用通过摄影得到的颜色信号数据和基准数据计算特定波长以外的插值波长的相对分光灵敏度数据。并且，依照使用了根据颜色信号数据求出的波长620nm和波长640nm的相对分光灵敏度数据的预定插值算式计算波长630nm的相对分光灵敏度数据。在得到特定波长和插值波长的相对分光灵敏度数据后，通过样条插值得到摄像系统部件的每个颜色成分的分光灵敏度特性数据。
文档编号H04N9/04GK102651817SQ20121004549
公开日2012年8月29日 申请日期2012年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者高济真哉 申请人:奥林巴斯映像株式会社