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JP2010074213A - Imaging apparatus and signal processing method - Google Patents

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JP2010074213A
JP2010074213A JP2008235967A JP2008235967A JP2010074213A JP 2010074213 A JP2010074213 A JP 2010074213A JP 2008235967 A JP2008235967 A JP 2008235967A JP 2008235967 A JP2008235967 A JP 2008235967A JP 2010074213 A JP2010074213 A JP 2010074213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color
characteristic
ideal
coefficient
spectral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008235967A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Arihiro Saida
有宏 斎田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujinon Corp
Original Assignee
Fujinon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fujinon Corp filed Critical Fujinon Corp
Priority to JP2008235967A priority Critical patent/JP2010074213A/en
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an imaging apparatus capable of obtaining characteristics close to ideal spectral characteristics for which the characteristics of a desired color reproduction system are taken into consideration, and a signal processing method in the imaging apparatus. <P>SOLUTION: A coefficient computing part 63 obtains the general spectral characteristics of the entire imaging system on the basis of respective color signals outputted from a plurality of imaging elements 4R, 4G and 4B when an object for color adjustment to be a reference is imaged. The coefficient computing part 63 obtains the deviation of the spectral characteristics between the general spectral characteristics and the desired ideal characteristics of a reproduction system, and obtains a matrix coefficient for bringing the general spectral characteristics close to the ideal characteristics of the reproduction system as a color characteristic conversion coefficient on the basis of the deviation of the characteristics. The color characteristic conversion coefficient is stored in a coefficient storage part 61. In a signal processing part 62, the operation of multiplying the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage part 61 to the respective color signals outputted from the imaging elements 4R, 4G and 4B is performed and they are outputted as video signals Vout. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、所望の分光特性を再現するために色特性変換用のマトリクス係数を乗ずる信号処理を行う撮像装置およびその撮像装置における信号処理方法に関する。   The present invention relates to an imaging apparatus that performs signal processing for multiplying a plurality of color signals output from a plurality of imaging elements by a matrix coefficient for color characteristic conversion in order to reproduce desired spectral characteristics, and a signal in the imaging apparatus It relates to the processing method.

一般に、テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装置には、色分解光学系が備えられている。図15は、従来の色分解光学系の構成例を示している。この色分解光学系101は、撮影レンズ102を介して入射した入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分に分解するものである。色分解光学系101によって分解された各色光に対応する位置には、CCD(Charge Coupled Device)等の各色光用の撮像素子4B,4R,4Gが配置される。この色分解光学系101は、フィリップス型色分解光学系と呼ばれるものであり、光軸Z1に沿って光の入射側から順に、第1のプリズム110と第2のプリズム120と第3のプリズム130とからなる色分解プリズムを備え、第1のプリズム110で青色光LB、第2のプリズム120で赤色光LR、第3のプリズム130で緑色光LGを取り出す構成とされている。   In general, an imaging apparatus such as a television camera or a video camera is provided with a color separation optical system. FIG. 15 shows a configuration example of a conventional color separation optical system. The color separation optical system 101 separates incident light L incident through the photographing lens 102 into three color light components of blue light LB, red light LR, and green light LG. Image pickup devices 4B, 4R, and 4G for each color light such as a CCD (Charge Coupled Device) are arranged at positions corresponding to the respective color lights separated by the color separation optical system 101. The color separation optical system 101 is called a Philips type color separation optical system, and the first prism 110, the second prism 120, and the third prism 130 are sequentially arranged from the light incident side along the optical axis Z1. The first prism 110 extracts blue light LB, the second prism 120 extracts red light LR, and the third prism 130 extracts green light LG.

第1のプリズム110の反射・透過面111には、青色光反射ダイクロイック膜DB1が形成されている。第2のプリズム120の反射・透過面121には、赤色光反射ダイクロイック膜DR1が形成されている。第1のプリズム110と第2のプリズム120は、第1のプリズム110における青色光反射ダイクロイック膜DB1が形成された面111と第2のプリズム120における光の入射面とが空気間隔110AGを空けて互いに対向するようにして配置されている。また、第1のプリズム110の光射出面にはトリミングフィルタ151が設けられている。トリミングフィルタ151の光射出面にはダイクロイック膜151Aが形成されている。同様に、第2のプリズム120の光射出面にはダイクロイック膜152Aが形成されたトリミングフィルタ152が設けられ、第3のプリズム130の光射出面にはダイクロイック膜153Aが形成されたトリミングフィルタ153が設けられている。トリミングフィルタ151,152,153は、分光特性を理想とする特性に近づけるために設けられており、青色光反射ダイクロイック膜DB1と赤色光反射ダイクロイック膜DR1とでは十分に整形できなかった波長成分の分光特性を整える役割を持つ。   A blue light reflecting dichroic film DB1 is formed on the reflection / transmission surface 111 of the first prism 110. On the reflection / transmission surface 121 of the second prism 120, a red light reflection dichroic film DR1 is formed. In the first prism 110 and the second prism 120, the surface 111 of the first prism 110 on which the blue light reflecting dichroic film DB1 is formed and the light incident surface of the second prism 120 are separated from each other by an air gap 110AG. It arrange | positions so that it may mutually oppose. A trimming filter 151 is provided on the light exit surface of the first prism 110. A dichroic film 151 </ b> A is formed on the light exit surface of the trimming filter 151. Similarly, a trimming filter 152 formed with a dichroic film 152A is provided on the light exit surface of the second prism 120, and a trimming filter 153 formed with a dichroic film 153A is formed on the light exit surface of the third prism 130. Is provided. The trimming filters 151, 152, and 153 are provided to bring the spectral characteristics closer to the ideal characteristics, and spectral components of wavelength components that cannot be sufficiently shaped by the blue light reflecting dichroic film DB1 and the red light reflecting dichroic film DR1. Has the role of adjusting characteristics.

図17は、一般にカラー撮像系で理想とされている分光特性を赤色(R)成分、青色(B)成分、および緑色(G)成分の3色について示している。なお、図17の理想特性は、各色光成分の最大値が1となるように規格化したものであり、縦軸は透過率強度を示す。この「理想特性」は、色再現系の分光特性が加味された特性である。ここで、「色再現系の分光特性」とは、所望の色再現媒体の分光特性が加味された特性である。例えば、色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系(国際照明委員会が1931年に導入したXYZ表色系)の等色関数x(λ),y(λ),z(λ)の一次変換により求めることができる。ここで、「色再現媒体」とは、撮像装置によって撮影された画像を再現(表示)するものであり、例えば液晶モニタやプロジェクタ等の表示装置である。図16は、理想特性を求めるための3原色R,G,Bの色度座標の一例を示している。3原色R,G,Bは、色再現媒体で再現可能な色範囲を決定する。   FIG. 17 shows spectral characteristics that are generally ideal in a color imaging system for three colors of a red (R) component, a blue (B) component, and a green (G) component. Note that the ideal characteristics in FIG. 17 are normalized so that the maximum value of each color light component is 1, and the vertical axis indicates the transmittance intensity. This “ideal characteristic” is a characteristic that takes into account the spectral characteristics of the color reproduction system. Here, the “spectral characteristic of the color reproduction system” is a characteristic that takes into account the spectral characteristic of the desired color reproduction medium. For example, it is converted from the chromaticity coordinates of the three primary colors of the color reproduction medium, and the color matching functions x (λ), y (λ), XYZ color system (XYZ color system introduced by the International Lighting Commission in 1931), It can be obtained by a primary transformation of z (λ). Here, the “color reproduction medium” reproduces (displays) an image taken by the imaging device, and is a display device such as a liquid crystal monitor or a projector. FIG. 16 shows an example of chromaticity coordinates of the three primary colors R, G, and B for obtaining ideal characteristics. The three primary colors R, G, and B determine the color range that can be reproduced by the color reproduction medium.

図15に示した色分解光学系101を用いて図17に示したような理想特性と同じ特性が得られれば理想的な色再現を行うことができる。しかしながら実際には、完全に理想特性と同じ特性にすることは困難であり、理想特性に近似した特性となるような設計がなされている。従来の色分解光学系101では、各プリズムに形成されたダイクロイック膜DB1,DR1とトリミングフィルタ151,152,153に形成されたダイクロイック膜151A,152A,153Aとを適宜調整することで、理想特性に近似した特性となるような設計がなされていた。図18は、そのような設計を行うことにより得られる従来の一般的な色分解光学系の分光透過特性を示している。   If the same characteristic as the ideal characteristic shown in FIG. 17 is obtained using the color separation optical system 101 shown in FIG. 15, ideal color reproduction can be performed. However, in practice, it is difficult to achieve the same characteristic as the ideal characteristic, and the design is such that the characteristic approximates the ideal characteristic. In the conventional color separation optical system 101, ideal characteristics are obtained by appropriately adjusting the dichroic films DB1 and DR1 formed on each prism and the dichroic films 151A, 152A, and 153A formed on the trimming filters 151, 152, and 153. It was designed to have approximate characteristics. FIG. 18 shows spectral transmission characteristics of a conventional general color separation optical system obtained by performing such a design.

図19は、従来の色分解光学系101で用いられているダイクロイック膜DB1,DR1の設計例を示している。図19に示したように、従来では、ダイクロイック膜DB1,DR1として、その波長対透過率の特性曲線が、図17に示した理想特性の曲線に比べて急峻な立ち上がり、または立ち下がりを見せる特性を持つものが使用されていた。さらに,ダイクロイック膜151A,152A,153Aの施されたトリミングフィルタ151,152,153を用いて各プリズムの射出面から射出する光の不要な波長成分を遮断している。   FIG. 19 shows a design example of the dichroic films DB1 and DR1 used in the conventional color separation optical system 101. As shown in FIG. 19, conventionally, as the dichroic films DB1 and DR1, the characteristic curve of the wavelength vs. transmittance shows a sharp rise or fall compared to the ideal characteristic curve shown in FIG. Something with was used. Further, unnecessary wavelength components of light emitted from the exit surface of each prism are blocked using trimming filters 151, 152, 153 provided with dichroic films 151A, 152A, 153A.

特許文献1には、等色関数に近似した分光応答度を持つ光電センサと、等色関数の透過限界波長付近で分光応答度が最大となるような補正センサとを備え、光電センサと補正センサとの出力値に適当な係数を乗じて加えることで、光電センサの分光応答度と等色関数との偏差による色度測定の精度低下を防ぐようにした色彩測定器の発明が開示されている。
特開平9−49765号公報
Patent Document 1 includes a photoelectric sensor having a spectral response approximate to a color matching function and a correction sensor that maximizes the spectral response near the transmission limit wavelength of the color matching function. An invention of a color measuring device is disclosed in which a reduction in accuracy of chromaticity measurement due to a deviation between the spectral response of the photoelectric sensor and the color matching function is prevented by adding an appropriate coefficient to the output value of .
JP-A-9-49765

ところで、図17に示した理想特性では、負の分光感度となる領域があり、特に赤色の分光特性について負の感度となる領域(図17の領域100)が多い。この負の領域は、理論上得られるものであり、この負の部分を実際の光学系で直接的に再現することは不可能である。従来の色分解光学系では、図18に示したように、負の領域は再現できない。一方、この光学系で直接的に再現することができない負の特性を、撮像装置側の信号処理の演算により再現することが考えられる。例えば、図17に示した理想特性に対し、負の領域を無くすような、可逆な変換を施した特性を求め、その変換特性を色分解光学系で再現する理想特性とする。そして、その色分解光学系からの出力に対し、撮像装置側の信号処理で逆変換を施すことで、理論的には、負の領域を再現し、擬似的に本来の理想特性を再現することができる。
より具体的には、各色の撮像素子から出力された各色の信号値に対し、マトリクス係数と呼ばれる色特性の変換係数を乗ずることで逆変換を行い、擬似的に理想特性を再現することができる。
By the way, in the ideal characteristic shown in FIG. 17, there is a region where the negative spectral sensitivity is obtained, and in particular, there are many regions (region 100 in FIG. 17) where the red spectral property is negative. This negative region is theoretically obtained, and it is impossible to directly reproduce this negative portion with an actual optical system. In the conventional color separation optical system, the negative region cannot be reproduced as shown in FIG. On the other hand, it is conceivable that negative characteristics that cannot be directly reproduced by the optical system are reproduced by calculation of signal processing on the imaging apparatus side. For example, with respect to the ideal characteristics shown in FIG. 17, a reversible conversion characteristic that eliminates the negative region is obtained, and the conversion characteristic is set as an ideal characteristic that is reproduced by the color separation optical system. The output from the color separation optical system is inversely transformed by signal processing on the imaging device side to theoretically reproduce the negative region and simulate the original ideal characteristics. Can do.
More specifically, it is possible to perform pseudo-reproduction by multiplying the signal value of each color output from the image pickup device of each color by a color characteristic conversion coefficient called a matrix coefficient to reproduce ideal characteristics. .

色分解光学系を含むカラー撮像系全体が、理想的に設計・製造されていれば、上記した方法により、理論的には所望の理想特性を再現することができる。しかしながら、実際には製造誤差や設計誤差があるため、撮像系全体を理想的な特性で製造することは困難である。また、実際の撮影時の分光特性は、光源の分光特性も影響を与えるが、撮影現場では設計時に想定された光源とは異なる光源が用いられる場合もあり、撮影環境によっては理想特性を再現できない場合がある。そのため、実際に製造された撮像装置において、上記した方法で、各色の信号値に対して逆変換を行ったとしても、完全には理想特性を再現することは困難である。これは、撮像系が理想的に設計されていることを前提として、逆変換に用いる変換係数(マトリクス係数)が決定されているためである。実際に製造された撮像装置において、上記した方法で理想特性を再現するためには、逆変換に用いる変換係数を、製造誤差や設計誤差等を考慮したものにすることが必要である。この場合特に、カラー撮像系において、分光特性に大きな影響を与えるのは色分解プリズムの分光特性である。そのため、特に色分解プリズムの製造誤差や設計誤差等を考慮することが重要である。   If the entire color imaging system including the color separation optical system is ideally designed and manufactured, the desired ideal characteristics can be theoretically reproduced by the method described above. However, since there are actually manufacturing errors and design errors, it is difficult to manufacture the entire imaging system with ideal characteristics. In addition, the spectral characteristics at the time of actual shooting also affect the spectral characteristics of the light source. However, in the shooting scene, a light source different from the light source assumed at the time of design may be used, and the ideal characteristics cannot be reproduced depending on the shooting environment. There is a case. For this reason, in an actually manufactured imaging apparatus, it is difficult to completely reproduce ideal characteristics even if inverse conversion is performed on the signal values of each color by the above-described method. This is because the conversion coefficients (matrix coefficients) used for the inverse conversion are determined on the assumption that the imaging system is ideally designed. In order to reproduce an ideal characteristic by the above-described method in an actually manufactured imaging apparatus, it is necessary to make a conversion coefficient used for inverse conversion take into account a manufacturing error, a design error, and the like. In this case, in particular, in the color imaging system, it is the spectral characteristic of the color separation prism that greatly affects the spectral characteristic. For this reason, it is particularly important to consider manufacturing errors and design errors of the color separation prism.

テレビカメラやビデオカメラ等の撮像装置では、上述したように再現系の特性を加味した、図17に示したような再現系理想特性を再現する必要がある。上記した方法でこの理想特性を再現する場合、所望とする再現系の特性に応じた変換係数を用いることが好ましい。一方、特許文献1に記載の色彩測定器では、補正センサを設け、光電センサと補正センサとの出力値に適当な係数を乗じて加えることで、光電センサの分光応答度と等色関数との偏差を最小とし、理想的な色度測定を行えるようにしている。すなわち、特許文献1に記載の技術は、等色関数そのものの特性を実現できるようにするための発明であり、再現系を考慮した特性を実現しようとするものではない。   In an imaging apparatus such as a TV camera or a video camera, it is necessary to reproduce the reproduction system ideal characteristic as shown in FIG. 17 in consideration of the reproduction system characteristic as described above. When this ideal characteristic is reproduced by the above-described method, it is preferable to use a conversion coefficient corresponding to a desired reproduction system characteristic. On the other hand, in the color measuring device described in Patent Document 1, a correction sensor is provided, and the output value of the photoelectric sensor and the correction sensor is multiplied by an appropriate coefficient to add the spectral response of the photoelectric sensor and the color matching function. The deviation is minimized and ideal chromaticity measurement can be performed. That is, the technique described in Patent Document 1 is an invention for realizing the characteristic of the color matching function itself, and does not attempt to realize the characteristic in consideration of the reproduction system.

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性を得ることができるようにした撮像装置およびその撮像装置における信号処理方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an imaging apparatus capable of obtaining characteristics close to ideal spectral characteristics in consideration of characteristics of a desired color reproduction system, and imaging thereof It is to provide a signal processing method in an apparatus.

本発明の撮像装置は、所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に対して負の値の分光領域を減らすような可逆な変換を施した変換理想特性を光学的に再現するための色分解プリズム、を含む撮像光学系と、色分解プリズムによって色分解された複数の色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた色信号を出力する複数の撮像素子と、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を求める第1の演算手段と、総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれを求める第2の演算手段と、分光特性のずれを減らし、総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として求める第3の演算手段と、求められた色特性変換係数を示すデータを記憶する係数記憶部と、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行う信号処理部とを備えたものである。   The image pickup apparatus of the present invention optically converts a conversion ideal characteristic obtained by performing a reversible conversion to reduce a negative spectral range with respect to a reproduction system ideal characteristic in which a spectral characteristic of a desired color reproduction system is added. An image pickup optical system including a color separation prism for reproduction, a plurality of image pickup elements provided corresponding to the plurality of color lights separated by the color separation prism and outputting color signals corresponding to the incident color lights; Based on color signals output from a plurality of image sensors when a reference color adjustment subject is imaged, a total spectral characteristic of the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of image sensors is obtained. The first calculation means, the second calculation means for obtaining the spectral characteristic deviation between the total spectral characteristic and the reproduction system ideal characteristic or the conversion ideal characteristic, and the spectral characteristic deviation are reduced to reproduce the total spectral characteristic. Mat that approaches the ideal characteristics of the system A third computing means for obtaining a color characteristic conversion coefficient as a color characteristic conversion coefficient, a coefficient storage unit for storing data indicating the obtained color characteristic conversion coefficient, and a plurality of color signals output from a plurality of image sensors, And a signal processing unit that performs an operation of multiplying the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit.

本発明の撮像装置では、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性が求められ、その総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれが求められる。その分光特性のずれを減らし、総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数が、色特性変換係数として求められ、係数記憶部に記憶される。信号処理部では、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行う。これにより、分光特性に大きな影響を与える色分解プリズムを含む撮像系全体の設計誤差や製造誤差が補正され、映像信号として、所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性が得られる。   In the imaging apparatus according to the present invention, based on the color signals output from the plurality of imaging elements when the reference color adjustment subject is imaged, the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of imaging elements is integrated. Spectral characteristics are required, and a shift in spectral characteristics between the total spectral characteristics and the reproduction system ideal characteristics or conversion ideal characteristics is required. A matrix coefficient that reduces the deviation of the spectral characteristic and brings the total spectral characteristic close to the reproduction system ideal characteristic is obtained as a color characteristic conversion coefficient and stored in the coefficient storage unit. The signal processing unit performs an operation of multiplying a plurality of color signals output from the plurality of image sensors by a color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit. This corrects the design error and manufacturing error of the entire imaging system including the color separation prism, which has a large influence on the spectral characteristics, and is close to an ideal spectral characteristic that takes into account the characteristics of the desired color reproduction system as a video signal. Characteristics are obtained.

本発明の撮像装置において、動作モードを、色調整モードと通常撮影モードとに切り替える切替制御部をさらに備え、切替制御部によって色調整モードに切り替えられた場合に、第1の演算手段、第2の演算手段、および第3の演算手段を用いて色特性変換係数を求めて係数記憶部に記憶する処理を行い、切替制御部によって通常撮影モードに切り替えられた場合に、信号処理部が、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる信号処理を行うようになされていても良い。   The imaging apparatus of the present invention further includes a switching control unit that switches the operation mode between the color adjustment mode and the normal photographing mode, and when the switching control unit switches to the color adjustment mode, the first computing unit, When the switching control unit switches to the normal photographing mode, the signal processing unit includes a plurality of signal processing units. Signal processing for multiplying a plurality of color signals output from the image pickup device by the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit may be performed.

また、本発明の撮像装置において、色分解プリズムは、例えば、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも3つの色光成分に分解するものであり、光の入射側から順に、第1のダイクロイック膜を有し、第1のダイクロイック膜によって反射された第1の色光成分を取り出す第1のプリズムと、第2のダイクロイック膜を有し、第1のダイクロイック膜を透過し第2のダイクロイック膜によって反射された第2の色光成分を取り出す第2のプリズムと、第1および第2のダイクロイック膜を透過した第3の色光成分を取り出す第3のプリズムとを少なくとも備えたものを使用することができる。この場合、第1および第2のダイクロイック膜は、その分光特性を示す特性曲線の傾きが、変換理想特性を示す特性曲線の傾きに応じた傾きとなるように設計されていることが好ましい。   In the imaging device of the present invention, the color separation prism, for example, decomposes incident light into at least three color light components of blue light, red light, and green light, and the first is sequentially from the light incident side. A first prism that extracts the first color light component reflected by the first dichroic film, and a second dichroic film that passes through the first dichroic film and passes through the second dichroic film. Use at least a second prism for extracting the second color light component reflected by the film, and a third prism for extracting the third color light component transmitted through the first and second dichroic films. Can do. In this case, it is preferable that the first and second dichroic films are designed so that the slope of the characteristic curve indicating the spectral characteristics is in accordance with the slope of the characteristic curve indicating the conversion ideal characteristics.

より具体的には例えば、色分解プリズムは、第1のダイクロイック膜が、第1の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、第2のダイクロイック膜が、第2の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、第1のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有するように設計されていることが好ましい。また、第2のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最高透過率と最低透過率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有するように設計されていることが好ましい。
色分解プリズムとして、このような変換理想特性を示す特性曲線の傾きに応じた傾きとなるように設計されたものを用いることで、色分解プリズムを撮像装置に組み込んだときの撮像系全体の総合的な分光特性を変換理想特性に近似させやすくなる。さらに、求められた色特性変換係数と組み合わせることで、所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性を得やすくなる。
More specifically, for example, in the color separation prism, the first dichroic film is configured to reflect blue light as the first color light component, and the second dichroic film is used as the second color light component. In the wavelength range of 430 nm or more and 670 nm or less, the slope of the transmission characteristic curve is a film configuration that reflects red light, and shows the transmittance with respect to the wavelength of the first dichroic film. It is preferably designed to have a shape in which the average slope value changing from 20% to 80% in the range is 0.2 (% / nm) to 2.0 (% / nm). Further, the slope of the transmission characteristic curve indicating the transmittance with respect to the wavelength of the second dichroic film is changed from 80% to 20% of the range between the maximum transmittance and the minimum transmittance within the wavelength range of 430 nm to 670 nm. It is preferable that the average slope value to be changed is designed to have a shape of −2.0 (% / nm) or more and −0.2 (% / nm) or less.
By using a color separation prism that is designed to have an inclination corresponding to the inclination of the characteristic curve indicating such conversion ideal characteristics, the overall imaging system when the color separation prism is incorporated into an imaging device is used. It becomes easy to approximate the spectral characteristics to the ideal conversion characteristics. Further, by combining with the obtained color characteristic conversion coefficient, it becomes easy to obtain a characteristic close to an ideal spectral characteristic in consideration of a desired color reproduction system characteristic.

本発明の信号処理方法は、所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に対して負の値の分光領域を減らすような可逆な変換を施した変換理想特性を光学的に再現するために用いられる色分解プリズム、を含む撮像光学系と、色分解プリズムによって色分解された複数の色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた色信号を出力する複数の撮像素子と、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行う信号処理部とを備えた撮像装置における信号処理方法であって、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を第1の演算手段によって求めるステップと、総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれを第2の演算手段によって求めるステップと、分光特性のずれを減らし、総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として第3の演算手段によって求めるステップと、求められた色特性変換係数を示すデータを係数記憶部に記憶させるステップと、複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行うステップとを含むものである。   The signal processing method of the present invention optically converts a conversion ideal characteristic obtained by performing a reversible conversion so as to reduce a negative spectral region with respect to a reproduction system ideal characteristic in which a spectral characteristic of a desired color reproduction system is added. An image pickup optical system including a color separation prism used for reproduction, and a plurality of color lights provided corresponding to a plurality of color lights separated by the color separation prism and outputting color signals corresponding to each incident color light A signal processing method in an imaging apparatus, comprising: an imaging device; and a signal processing unit that performs a calculation of multiplying a plurality of color signals output from the plurality of imaging devices by a color characteristic conversion coefficient stored in a coefficient storage unit. The overall spectral characteristics of the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of imaging elements based on the color signals output from the plurality of imaging elements when the reference color adjustment subject is imaged. As the first computing means The step of obtaining the spectral characteristic deviation between the total spectral characteristic and the reproduction system ideal characteristic or the conversion ideal characteristic by the second computing means, and reducing the spectral characteristic deviation, A step of obtaining a matrix coefficient that approximates the reproduction system ideal characteristic as a color characteristic conversion coefficient by the third computing means; a step of storing data indicating the obtained color characteristic conversion coefficient in the coefficient storage unit; and a plurality of imaging elements And a step of multiplying the plurality of color signals output from the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit.

本発明の信号処理方法では、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性が求められ、その総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれが求められる。その分光特性のずれを減らし、総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数が、色特性変換係数として求められ、係数記憶部に記憶される。
このようにして決定され、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を、撮像装置側の信号処理部で使用することで、分光特性に大きな影響を与える色分解プリズムを含む撮像系全体の設計誤差や製造誤差が補正され、映像信号として、所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性が得られる。
In the signal processing method of the present invention, the entire image pickup system including the image pickup optical system and the plurality of image pickup elements is based on the color signals output from the plurality of image pickup elements when the reference color adjustment subject is picked up. A total spectral characteristic is required, and a shift in spectral characteristic between the total spectral characteristic and the reproduction system ideal characteristic or conversion ideal characteristic is required. A matrix coefficient that reduces the deviation of the spectral characteristic and brings the total spectral characteristic close to the reproduction system ideal characteristic is obtained as a color characteristic conversion coefficient and stored in the coefficient storage unit.
The color characteristic conversion coefficient determined in this way and stored in the coefficient storage unit is used in the signal processing unit on the imaging apparatus side, thereby designing the entire imaging system including the color separation prism that has a large influence on the spectral characteristics. The error and the manufacturing error are corrected, and a characteristic close to an ideal spectral characteristic including a desired color reproduction characteristic is obtained as a video signal.

本発明の信号処理方法において、撮像装置における動作モードを、切替制御部によって色調整モードと通常撮影モードとに切り替えるステップをさらに含み、切替制御部によって色調整モードに切り替えられた場合に、第1の演算手段、第2の演算手段、および第3の演算手段を用いて色特性変換係数を求めて係数記憶部に記憶する処理を行うようにしても良い。   The signal processing method of the present invention further includes a step of switching the operation mode in the imaging apparatus between the color adjustment mode and the normal photographing mode by the switching control unit, and the first mode when the switching control unit switches to the color adjustment mode. The calculation means, the second calculation means, and the third calculation means may be used to obtain the color characteristic conversion coefficient and store it in the coefficient storage unit.

ここで、本発明の撮像装置および信号処理方法において、「色再現系の分光特性」とは、所望の色再現媒体の分光特性が加味された特性である。「色再現媒体」とは、撮像装置によって撮影された画像を再現(表示)するものであり、例えば液晶モニタやプロジェクタ等の表示装置である。「再現系理想特性」とは、例えば、所望の色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系(国際照明委員会が1931年に導入したXYZ表色系)の等色関数の一次変換で示された、負の値となる分光領域を有する特性である。   Here, in the imaging apparatus and the signal processing method of the present invention, the “spectral characteristics of the color reproduction system” is a characteristic that takes into account the spectral characteristics of a desired color reproduction medium. The “color reproduction medium” reproduces (displays) an image taken by an imaging device, and is a display device such as a liquid crystal monitor or a projector. “Reproduction system ideal characteristics” are, for example, converted from the chromaticity coordinates of the three primary colors of the desired color reproduction medium, and the same color of the XYZ color system (XYZ color system introduced by the International Lighting Commission in 1931) This is a characteristic having a spectral region having a negative value, which is indicated by the linear transformation of the function.

本発明の撮像装置によれば、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を求め、その総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれに基づいて総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として求めて係数記憶部に記憶し、信号処理部で、色信号に対して、その係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行うようにしたので、分光特性に大きな影響を与える色分解プリズムを含む撮像系全体の設計誤差や製造誤差を補正することができ、カラー撮像系において所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性を得ることができる。   According to the image pickup apparatus of the present invention, the entire image pickup system including the image pickup optical system and the plurality of image pickup elements based on the color signals output from the plurality of image pickup elements when the reference color adjustment subject is picked up. Find the total spectral characteristics, and color the matrix coefficient so that the total spectral characteristics are close to the ideal reproduction characteristics based on the difference between the total spectral characteristics and the ideal characteristics of the reproduction system or conversion ideal characteristics. Since it is calculated as a characteristic conversion coefficient and stored in the coefficient storage unit, the signal processing unit multiplies the color signal by the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit. It is possible to correct the design error and manufacturing error of the entire imaging system including the color separation prism that has an effect, and to obtain a characteristic close to the ideal spectral characteristic with the desired color reproduction system characteristic added to the color imaging system. But Kill.

本発明の信号処理方法によれば、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて撮像光学系と複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を求め、その総合的な分光特性と再現系理想特性または変換理想特性との分光特性のずれに基づいて総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として求めて係数記憶部に記憶するようにしたので、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を、撮像装置側の信号処理部で使用することで、分光特性に大きな影響を与える色分解プリズムを含む撮像系全体の設計誤差や製造誤差を補正することができ、カラー撮像系において所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性を得ることができる。   According to the signal processing method of the present invention, the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of imaging elements based on the color signals output from the plurality of imaging elements when the reference color adjustment subject is imaged. The matrix coefficient is calculated so that the total spectral characteristic approaches the ideal reproduction system characteristic based on the difference between the total spectral characteristic and the ideal characteristic of the reproduction system or conversion ideal characteristic. Since it is obtained as a color characteristic conversion coefficient and stored in the coefficient storage unit, the color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit is used in the signal processing unit on the imaging device side, which greatly affects the spectral characteristics. It is possible to correct design errors and manufacturing errors of the entire imaging system including the given color separation prism, and to obtain characteristics close to ideal spectral characteristics that take into account the characteristics of the desired color reproduction system in the color imaging system. .

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]

図1は、本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系1を備えた撮像装置の要部構成を示している。この撮像装置は例えばテレビカメラやビデオカメラ等に利用可能である。この撮像装置は、撮像光学系と、撮像光学系を介して入射した各色光に応じた色信号を出力する複数の撮像素子4B,4R,4Gと、撮像装置本体60内に設けられ、複数の撮像素子4B,4R,4Gからの色信号を処理して映像信号Voutとして出力する撮像系信号回路とを備えている。この撮像装置はまた、使用者が動作モード等を指示するための操作部65を備えている。撮像光学系は、色分解光学系1と、撮影レンズ2とを有している。   FIG. 1 shows a main configuration of an imaging apparatus including a color separation optical system 1 according to the first embodiment of the present invention. This imaging apparatus can be used for, for example, a television camera or a video camera. This image pickup apparatus is provided in an image pickup optical system, a plurality of image pickup elements 4B, 4R, 4G that output color signals corresponding to each color light incident through the image pickup optical system, and a plurality of image pickup apparatus main bodies 60. And an imaging system signal circuit that processes color signals from the imaging elements 4B, 4R, and 4G and outputs the processed signals as video signals Vout. The imaging apparatus also includes an operation unit 65 for the user to instruct an operation mode and the like. The imaging optical system includes a color separation optical system 1 and a photographing lens 2.

撮像系信号回路は、係数記憶部61と、信号処理部62と、係数演算部63と、制御部64とを有している。係数記憶部61は、不揮発性の半導体メモリ等で構成されている。信号処理部62は、例えば画像処理用のMPU(マイクロプロセッサユニット)を有した構成とされている。制御部64は、CPU(Central Processing Unit)を有した構成とされている。制御部64は、操作部65からの指示に応じて後述する2つの動作モードの切り替え制御を行う等、各回路の動作制御を行うものである。
本実施の形態において、制御部64は、本発明における「切替制御部」の一具体例に対応する。また、係数演算部63は、本発明における「第1の演算手段」、「第2の演算手段」、および「第3の演算手段」の一具体例に対応する。
The imaging system signal circuit includes a coefficient storage unit 61, a signal processing unit 62, a coefficient calculation unit 63, and a control unit 64. The coefficient storage unit 61 is configured by a nonvolatile semiconductor memory or the like. The signal processing unit 62 has, for example, an MPU (microprocessor unit) for image processing. The control unit 64 has a CPU (Central Processing Unit). The control unit 64 performs operation control of each circuit such as switching control of two operation modes to be described later according to an instruction from the operation unit 65.
In the present embodiment, the control unit 64 corresponds to a specific example of a “switching control unit” in the present invention. The coefficient calculator 63 corresponds to a specific example of “first calculator”, “second calculator”, and “third calculator” in the present invention.

色分解光学系1は、撮影レンズ2を介して入射した入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分に分解するものである。色分解光学系1によって分解された各色光に対応する位置には、CCD等の各色光用の撮像素子4B,4R,4Gが配置されている。   The color separation optical system 1 separates the incident light L incident through the photographing lens 2 into three color light components of blue light LB, red light LR, and green light LG. Image pickup elements 4B, 4R, and 4G for each color light such as a CCD are arranged at positions corresponding to the respective color lights separated by the color separation optical system 1.

色分解光学系1は、フィリップス型色分解光学系と呼ばれるものであり、光軸Z1に沿って光の入射側から順に、IR(赤外)カットフィルタ3と、第1のプリズム10、第2のプリズム20および第3のプリズム30からなる色分解プリズムとを備えている。本実施の形態における色分解光学系1は、第1のプリズム10で青色光LB、第2のプリズム20で赤色光LR、第3のプリズム30で緑色光LGを取り出す構成例である。   The color separation optical system 1 is called a Philips type color separation optical system, and sequentially from the light incident side along the optical axis Z1, an IR (infrared) cut filter 3, a first prism 10, and a second prism. And a color separation prism composed of the prism 20 and the third prism 30. The color separation optical system 1 in this embodiment is a configuration example in which the first prism 10 extracts blue light LB, the second prism 20 extracts red light LR, and the third prism 30 extracts green light LG.

第1のプリズム10は、第1の面11、第2の面12、および第3の面13を有している。第1のプリズム10の第3の面13は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ51が設けられている。このトリミングフィルタ51には、従来用いられていたような特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ51の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜51ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ51を設けることなく、第1のプリズム10の第3の面13に直接、反射防止膜51ARを形成するようにしても良い。   The first prism 10 has a first surface 11, a second surface 12, and a third surface 13. The third surface 13 of the first prism 10 is a light exit surface. A trimming filter 51 is provided on the exit surface. The trimming filter 51 is not provided with a dichroic film for characteristic adjustment which has been conventionally used. Instead, an antireflection film 51AR for preventing ghost and flare is provided on the light emission surface of the trimming filter 51. Is formed. Note that the antireflection film 51AR may be formed directly on the third surface 13 of the first prism 10 without providing the trimming filter 51.

第1のプリズム10の第2の面12には、第1のダイクロイック膜としての青色光反射ダイクロイック膜DBが形成されている。青色光反射ダイクロイック膜DBは、第1の色光成分として青色光LBを反射し、赤色光LRおよび緑色光LGを透過する膜構成とされている。青色光反射ダイクロイック膜DBは、後述するように、目的とする所定の分光特性に応じた膜特性で設計されている。   A blue light reflecting dichroic film DB as a first dichroic film is formed on the second surface 12 of the first prism 10. The blue light reflecting dichroic film DB has a film configuration that reflects the blue light LB as the first color light component and transmits the red light LR and the green light LG. As will be described later, the blue light reflecting dichroic film DB is designed with film characteristics corresponding to a predetermined predetermined spectral characteristic.

第2のプリズム20は、第1の面21、第2の面22、および第3の面23を有している。第2のプリズム20は、第1のプリズム10に対して所定の空気間隔10AGを空けて配置されている。より詳しくは、第2のプリズム20の第1の面21と、第1のプリズム10の第2の面12とが略平行となるように、空気間隔10AGを空けて対向配置されている。第2のプリズム20の第3の面23は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ52が設けられている。このトリミングフィルタ52には、第1のプリズム10におけるトリミングフィルタ51と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ52の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜52ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ52を設けることなく、第2のプリズム20の第3の面23に直接、反射防止膜52ARを形成するようにしても良い。   The second prism 20 has a first surface 21, a second surface 22, and a third surface 23. The second prism 20 is disposed with a predetermined air interval 10AG with respect to the first prism 10. More specifically, the first surface 21 of the second prism 20 and the second surface 12 of the first prism 10 are arranged to face each other with an air gap 10AG so as to be substantially parallel. The third surface 23 of the second prism 20 is a light exit surface. A trimming filter 52 is provided on the exit surface. Similar to the trimming filter 51 in the first prism 10, the trimming filter 52 is not provided with a dichroic film for characteristic adjustment. Instead, the trimming filter 52 has a light exit surface for preventing ghost and flare. An antireflection film 52AR is formed. Note that the antireflection film 52AR may be formed directly on the third surface 23 of the second prism 20 without providing the trimming filter 52.

第2のプリズム20の第2の面22には、第2のダイクロイック膜としての赤色光反射ダイクロイック膜DRが形成されている。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、第2の色光成分として赤色光LRを反射し、緑色光LGを透過する膜構成とされている。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、後述するように、目的とする所定の分光特性に応じた膜特性で設計されている。   A red light reflecting dichroic film DR as a second dichroic film is formed on the second surface 22 of the second prism 20. The red light reflecting dichroic film DR has a film configuration that reflects the red light LR as the second color light component and transmits the green light LG. As will be described later, the red light reflecting dichroic film DR is designed with film characteristics corresponding to a predetermined spectral characteristic of interest.

第3のプリズム30は、第1の面31、および第2の面32を有している。第3のプリズム30は、赤色光反射ダイクロイック膜DRを介して第2のプリズム20に接合されている。より詳しくは、第2のプリズム20の第2の面22と、第3のプリズム30の第1の面31とが赤色光反射ダイクロイック膜DRを介して接合されている。第3のプリズム30の第2の面32は光射出面である。この射出面にはトリミングフィルタ53が設けられている。このトリミングフィルタ53には、第1のプリズム10におけるトリミングフィルタ51と同様、特性調整用のダイクロイック膜は設けられておらず、その代わりに、トリミングフィルタ53の光射出面にゴースト・フレア防止用の反射防止膜53ARが形成されている。なお、トリミングフィルタ53を設けることなく、第3のプリズム30の第2の面32に直接、反射防止膜53ARを形成するようにしても良い。   The third prism 30 has a first surface 31 and a second surface 32. The third prism 30 is bonded to the second prism 20 via the red light reflecting dichroic film DR. More specifically, the second surface 22 of the second prism 20 and the first surface 31 of the third prism 30 are joined via the red light reflecting dichroic film DR. The second surface 32 of the third prism 30 is a light exit surface. A trimming filter 53 is provided on the exit surface. Similar to the trimming filter 51 in the first prism 10, the trimming filter 53 is not provided with a dichroic film for characteristic adjustment. Instead, the trimming filter 53 has a light exit surface for preventing ghost and flare. An antireflection film 53AR is formed. Note that the antireflection film 53AR may be formed directly on the second surface 32 of the third prism 30 without providing the trimming filter 53.

IRカットフィルタ3は、第1のプリズム10の前側に配置されている。IRカットフィルタ3は、理想的な分光特性に近い特性をより得やすくするために、視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタで構成されていることが好ましい。ここでいう「視感度に近似した特性を持つ吸収型フィルタ」とは、「視感度補正フィルタ」と呼ばれ、人間の目の感度特性に近似し、緑から赤の波長に向かって減衰する透過率を持ち、赤外域でも透過率が低下しているような吸収型フィルタである。なお、IRカットフィルタ3を第1のプリズム10の前側ではなく、赤色光を取り出すプリズム(図1では第2のプリズム20)の光射出面側に配置しても良い。また、IRカットフィルタ3を、第1のプリズム10の前側と赤色光を取り出すプリズムの光射出面側の双方に配置しても良い。また、吸収型フィルタだけでは赤外光を十分に除去できない場合には、赤外光をカットするコートタイプの赤外カットフィルタをさらに備えていても良い。図1では、平板状の吸収型フィルタに赤外光をカットする膜3Rをコートした構成例を示している。ただし、赤色光を取り出すプリズムの光射出面側にIRカットフィルタ3を配置する場合は、赤外カット用のコートは施さず、吸収型フィルタのみで構成することが好ましい。その場合さらに、吸収型フィルタに反射防止膜を施した構成にすることがより好ましい。   The IR cut filter 3 is disposed on the front side of the first prism 10. The IR cut filter 3 is preferably composed of an absorptive filter having characteristics approximating to visual sensitivity in order to easily obtain characteristics close to ideal spectral characteristics. The “absorptive filter having characteristics approximating the visibility” referred to here is called a “visibility correction filter” and is a transmission that approximates the sensitivity characteristics of the human eye and attenuates from the green to the red wavelength. This is an absorptive filter that has a low transmittance and a low transmittance even in the infrared region. Note that the IR cut filter 3 may be disposed not on the front side of the first prism 10 but on the light exit surface side of a prism (second prism 20 in FIG. 1) that extracts red light. Further, the IR cut filter 3 may be disposed on both the front side of the first prism 10 and the light exit surface side of the prism that extracts red light. Further, when infrared light cannot be sufficiently removed only by the absorption filter, a coat type infrared cut filter that cuts infrared light may be further provided. FIG. 1 shows a configuration example in which a flat absorption filter is coated with a film 3R that cuts infrared light. However, in the case where the IR cut filter 3 is arranged on the light exit surface side of the prism that extracts red light, it is preferable that the IR cut coat is not applied and only the absorption filter is used. In that case, it is more preferable that the absorption filter is provided with an antireflection film.

なお、図示しないが、この色分解光学系1において、第1のプリズム10よりも前側に配置され、紫外光をカットする吸収タイプもしくはコートタイプの紫外カットフィルタをさらに備えていても良い。   Although not shown, the color separation optical system 1 may further include an absorption type or coat type ultraviolet cut filter that is disposed in front of the first prism 10 and cuts ultraviolet light.

ここで、本実施の形態における撮像光学系によって光学的に再現しようとしている再現系理想特性について説明する。   Here, the reproduction system ideal characteristic which is to be optically reproduced by the imaging optical system in the present embodiment will be described.

本実施の形態において、撮像装置の出力として最終的に再現したい特性は、例えば図2(A)に示したような再現系理想特性である。これは、規格化されていないだけで、図17に示した特性と実質的に同じである。この再現系理想特性は、例えば、所望の色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系の等色関数x(λ),y(λ),z(λ)の一次変換された関数r(λ),g(λ),b(λ)で表されるものである。この再現系理想特性を表す関数r(λ),g(λ),b(λ)は、RGB表色系の等色関数そのものであっても良い。この再現系理想特性を表す関数r(λ),g(λ),b(λ)にはまた、人間の視覚特性が加味されていても良い。このような再現系理想特性には負の分光感度となる領域が存在するが、その負の分光感度となる領域は、撮像光学系で光学的に直接的に再現することはできない。そこで、本実施の形態では、図2(A)に示した再現系理想特性に対し、負の領域を無くすような、可逆な変換を施した特性をあらかじめ演算により求め、その変換特性を撮像光学系で光学的に再現する変換理想特性(目的とする所定の分光特性)としている。そして、その撮像光学系を介して撮像素子4B,4R,4Gから出力された各色の色信号(信号値Rs,Gs,Bs)に対し、信号処理部62で逆変換を施す演算を行うことで負の領域を再現し、擬似的に本来の理想特性(再現系理想特性)を再現するようにしている。   In the present embodiment, the characteristic that is finally desired to be reproduced as the output of the imaging apparatus is a reproduction system ideal characteristic as shown in FIG. This is substantially the same as the characteristics shown in FIG. This reproduction system ideal characteristic is converted from, for example, the chromaticity coordinates of the three primary colors of the desired color reproduction medium, and is subjected to the primary conversion of the color matching functions x (λ), y (λ), z (λ) of the XYZ color system. Are expressed by the functions r (λ), g (λ), and b (λ). The functions r (λ), g (λ), and b (λ) representing the reproduction system ideal characteristics may be the color matching functions themselves of the RGB color system. The functions r (λ), g (λ), b (λ) representing the reproduction system ideal characteristics may also take into account human visual characteristics. Such a reproduction system ideal characteristic has a region having negative spectral sensitivity, but the region having negative spectral sensitivity cannot be optically directly reproduced by the imaging optical system. Therefore, in the present embodiment, a reversible conversion characteristic that eliminates the negative region is obtained in advance with respect to the reproduction system ideal characteristic shown in FIG. Conversion ideal characteristics (target predetermined spectral characteristics) that are optically reproduced by the system. Then, the signal processing unit 62 performs an inverse conversion operation on the color signals (signal values Rs, Gs, Bs) output from the image pickup devices 4B, 4R, 4G via the image pickup optical system. The negative region is reproduced, and the original ideal characteristic (reproduction system ideal characteristic) is reproduced in a pseudo manner.

図2(B)は、図2(A)に示した関数r(λ),g(λ),b(λ)で表される各色の再現系理想特性に対し、上記した負の領域を無くすような可逆な変換を施した変換理想特性の関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)の一例を示している。このような変換は、以下の[数1]の式(1)に示すような1次変換の演算により行うことができる。Mは、変換理想特性を表す関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)において、負の値ができるだけ少なくなるような行列とする。ここで、撮像光学系が理想的に設計・製造されていれば、以下の[数2]の式(2)に示すように、関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)に逆行列M-1を掛けて逆変換することで、理論的には、所望とする元の再現系理想特性の関数r(λ),g(λ),b(λ)を再現することができる。 FIG. 2B eliminates the negative region described above with respect to the reproduction system ideal characteristics of each color represented by the functions r (λ), g (λ), and b (λ) shown in FIG. An example of transformation ideal characteristic functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) subjected to such reversible transformation is shown. Such conversion can be performed by the calculation of primary conversion as shown in the following equation (1) of [Equation 1]. M is a matrix that minimizes negative values as much as possible in the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) representing the conversion ideal characteristics. Here, if the imaging optical system is ideally designed and manufactured, functions r ′ (λ), g ′ (λ), b ′ ( λ) is multiplied by the inverse matrix M −1 and inversely transformed to theoretically reproduce the desired functions r (λ), g (λ), and b (λ) of the original reproduction system ideal characteristics. be able to.

Figure 2010074213
Figure 2010074213

Figure 2010074213
Figure 2010074213

本実施の形態においては、特に、青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRの膜特性を、上記関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性を再現することを目標とした設計とし、撮像光学系において、できるだけ関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性に近似した特性が得られるようにしている。ここで、関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性は、負の値ができるだけ少なくなるような特性とされているので、理論的には、撮像光学系で光学的に直接的に再現することが可能である。   In the present embodiment, in particular, the film characteristics of the blue light reflecting dichroic film DB and the red light reflecting dichroic film DR are expressed by the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ). The design is intended to reproduce the ideal conversion characteristics, and the imaging optical system has characteristics that approximate the ideal conversion characteristics represented by the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) as much as possible. I try to get it. Here, the conversion ideal characteristics represented by the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) are such that the negative values are as small as possible. It can be directly reproduced optically by the imaging optical system.

図3(A)は、本実施の形態における青色光反射ダイクロイック膜DBの透過特性曲線の一例を示している。青色光反射ダイクロイック膜DBは、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性(上記した一次変換された関数g’(λ)で表される緑色の変換理想特性)の短波長側の特性曲線に沿う形状を有している。具体的には、青色光反射ダイクロイック膜DBは、その透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の短波長側の特性曲線に沿う形で430nm以上670nm以下の波長範囲内で低透過率から高透過率に立ち上がる変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有していることが好ましい。   FIG. 3A shows an example of a transmission characteristic curve of the blue light reflecting dichroic film DB in the present embodiment. The blue light reflecting dichroic film DB has an ideal green spectral characteristic in which the slope of the transmission characteristic curve indicating the transmittance with respect to the wavelength is represented by the ideal green spectral characteristic (the above-described linearly converted function g ′ (λ)). ) Along the characteristic curve on the short wavelength side. Specifically, the blue light reflecting dichroic film DB has a low transmittance within a wavelength range of 430 nm or more and 670 nm or less in which the slope of the transmission characteristic curve follows the characteristic curve on the short wavelength side of the ideal green spectral characteristic. It is configured to have a shape that changes from a high rate to a high transmittance. More specifically, the average slope value at which the transmission characteristic curve changes from 20% to 80% of the range between the lowest transmittance and the highest transmittance within a wavelength range of 430 nm to 670 nm is 0.2%. It is preferable to have a shape of (% / nm) or more and 2.0 (% / nm) or less.

図3(B)は、本実施の形態における赤色光反射ダイクロイック膜DRの透過特性曲線の一例を示している。赤色光反射ダイクロイック膜DRは、波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性(上記した一次変換された関数g’(λ)で表される緑色の変換理想特性)の長波長側の特性曲線に沿う形状を有している。具体的には、赤色光反射ダイクロイック膜DRは、その透過特性曲線の傾きが、理想的な緑色の分光特性の長波長側の特性曲線に沿う形で430nm以上670nm以下の波長範囲内で高透過率から低透過率に立ち下がる変化をする形状を有するように構成されている。より具体的には、その透過特性曲線が、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最高透過率と最低透過率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有していることが好ましい。   FIG. 3B shows an example of a transmission characteristic curve of the red light reflecting dichroic film DR in the present embodiment. The red light reflecting dichroic film DR has an ideal green spectral characteristic in which the slope of the transmission characteristic curve indicating the transmittance with respect to the wavelength is expressed by the ideal green spectral characteristic (the above-described linearly converted function g ′ (λ)). ) Along the characteristic curve on the long wavelength side. Specifically, the red light reflecting dichroic film DR has a high transmittance within a wavelength range of 430 nm or more and 670 nm or less in which the slope of the transmission characteristic curve follows the characteristic curve on the long wavelength side of the ideal green spectral characteristic. It is configured to have a shape that changes from low to low transmittance. More specifically, the average slope value at which the transmission characteristic curve changes from 80% to 20% of the range between the highest transmittance and the lowest transmittance within a wavelength range of 430 nm to 670 nm is −2. It preferably has a shape of 0 (% / nm) or more and -0.2 (% / nm) or less.

このように、本実施の形態における青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRは、その特性曲線の傾きが、理想とする分光特性に応じた設計とされている。   As described above, the blue light reflecting dichroic film DB and the red light reflecting dichroic film DR in the present embodiment are designed such that the slopes of the characteristic curves thereof are in accordance with ideal spectral characteristics.

しかしながら、撮像光学系を、上記関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性を再現することを目標とした設計にしたとしても、製造誤差や設計誤差等があるため、完全に理想的なものを製造することは困難である。そのため、実際に製造された撮像装置において、上記した方法で再現系理想特性を再現するためには、逆変換に用いる変換係数M-1を、製造誤差や設計誤差等を考慮したものにすることが必要である。この場合、特に、カラー撮像系において、分光特性に大きな影響を与えるのは色分解光学系1における色分解プリズムの分光特性である。 However, even if the imaging optical system is designed to reproduce the ideal conversion characteristics represented by the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ), manufacturing errors and Due to design errors and the like, it is difficult to manufacture a completely ideal product. Therefore, in order to reproduce the reproduction system ideal characteristic by the above-described method in the actually manufactured imaging apparatus, the conversion coefficient M −1 used for the inverse transformation should be considered in consideration of a manufacturing error, a design error, and the like. is required. In this case, particularly in the color imaging system, the spectral characteristics of the color separation prism in the color separation optical system 1 have a great influence on the spectral characteristics.

そのため、本実施の形態においては、動作モードとして、色調整モードと通常撮影モードとを有し、操作部65からの指示に応じて制御部64によって、色調整モードに切り替えられた場合に、撮像素子4B,4R,4Gから出力された各色信号に基づいて撮像系全体の総合的な分光特性を、係数演算部63において測定して求めるようにしている。   For this reason, in the present embodiment, there are a color adjustment mode and a normal shooting mode as operation modes, and when the control unit 64 switches to the color adjustment mode in response to an instruction from the operation unit 65, imaging is performed. Based on the respective color signals output from the elements 4B, 4R, 4G, the overall spectral characteristics of the entire imaging system are measured and obtained by the coefficient calculation unit 63.

係数演算部63はまた、色調整モードに切り替えられた場合に、総合的な分光特性と所望とする再現系の理想特性との分光特性のずれを求め、その特性のずれに基づいて、総合的な分光特性が再現系の理想特性に近づくようなマトリクス係数を、色特性変換係数として求めるようにしている。この色特性変換係数を、上記した逆変換に用いる変換係数M-1に相当するものとして、係数記憶部61に記憶する。
以下、本実施の形態では、上記した理論的な変換係数M-1に代えて実際の逆変換の演算に用いる色特性変換係数を、
(M-1)’と表記する。
信号処理部62では、通常撮影モードに切り替えられた場合に、撮像素子4R,4G,4Bから出力された各色信号に対して、係数記憶部61に記憶された色特性変換係数(M-1)’を乗ずる演算を行って、映像信号Voutとして出力するようにしている。
Further, when the mode is switched to the color adjustment mode, the coefficient calculation unit 63 obtains a shift of the spectral characteristic between the total spectral characteristic and the ideal characteristic of the desired reproduction system, and based on the shift of the characteristic, A matrix coefficient that makes the spectral characteristics approach the ideal characteristics of the reproduction system is obtained as a color characteristic conversion coefficient. The color characteristic conversion coefficient is stored in the coefficient storage unit 61 as the color characteristic conversion coefficient corresponding to the conversion coefficient M −1 used for the inverse conversion described above.
Hereinafter, in the present embodiment, instead of the above-described theoretical conversion coefficient M −1 , the color characteristic conversion coefficient used for the actual inverse conversion operation is
Indicated as (M −1 ) ′.
When the signal processing unit 62 is switched to the normal photographing mode, the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) stored in the coefficient storage unit 61 for each color signal output from the image pickup devices 4R, 4G, and 4B. An operation of multiplying by 'is performed and output as a video signal Vout.

ここで、製造誤差や設計誤差等を考慮した撮像系全体の総合的な分光特性が、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表されるものとすると、以下の[数3]の式(3)に示すように、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)に色特性変換係数(M-1)’を乗ずる逆変換をすることで、関数r’’(λ),g’’(λ),b’’(λ)で表される特性が得られる。色特性変換係数(M-1)’として、再現系理想特性とのずれが最小となるような値を決めることで、関数r’’(λ),g’’(λ),b’’(λ)は、所望とする元の再現系理想特性の関数r(λ),g(λ),b(λ)に近似した特性とすることができる。すなわち、色特性変換係数(M-1)’としては、上記式(2)で表される理論式の関数r(λ),g(λ),b(λ)と、上記式(3)で表される製造誤差等を考慮した実測値ベースの関数r’’(λ),g’’(λ),b’’(λ)との差が最小となるような係数を求めれば良い。例えば最小2乗法により、その2乗差が最小となるような係数を求めれば良い。 Here, the overall spectral characteristics of the entire imaging system taking into account manufacturing errors, design errors, and the like are expressed by functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), and b 0 ′ (λ). Then, as shown in the following equation (3) of [Equation 3], a color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ is added to the functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), b 0 ′ (λ). By performing inverse transformation by multiplying by, the characteristics represented by the functions r ″ (λ), g ″ (λ), b ″ (λ) are obtained. By determining a value that minimizes the deviation from the reproduction system ideal characteristic as the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′, functions r ″ (λ), g ″ (λ), b ″ ( λ) can be a characteristic approximated to a desired function r (λ), g (λ), b (λ) of the original reproduction system ideal characteristic. That is, as the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′, the functions r (λ), g (λ), b (λ) of the theoretical formula represented by the above formula (2) and the above formula (3) are used. What is necessary is just to obtain | require the coefficient which makes the difference with the function r '' ((lambda)), g '' ((lambda)), b '' ((lambda)) based on the actual measurement value which considered the manufacturing error etc. represented. For example, a coefficient that minimizes the square difference may be obtained by the least square method.

Figure 2010074213
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係数演算部63は、例えばMPU(マイクロプロセッサユニット)を有した構成とされている。係数演算部63は、色調整モードにおいて、基準となる色調整用の被写体を撮像したときに複数の撮像素子4B,4R,4Gから出力された色信号に基づいて、撮像系全体の総合的な分光特性を求め、例えば上記した最小2乗法により、本実施の形態における色特性変換係数(M-1)’を演算するようになっている。
ここで、「基準となる色調整用の被写体」としては、例えば、ショット社のベリルフィルタを用いることができる。
The coefficient calculation unit 63 is configured to have, for example, an MPU (microprocessor unit). The coefficient calculation unit 63 performs overall synthesis of the entire imaging system based on color signals output from the plurality of image pickup devices 4B, 4R, and 4G when a reference color adjustment subject is imaged in the color adjustment mode. The spectral characteristic is obtained, and the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ in the present embodiment is calculated by, for example, the above least square method.
Here, as the “reference color adjustment subject”, for example, a shot beryl filter can be used.

係数演算部63で求められた色特性変換係数(M-1)’を示すデータは、係数記憶部61に記憶されるようになっている。なお、係数演算部63には、あらかじめデフォルトの色特性変換係数(M-1)’を記憶しておく。そして、使用者が撮影環境等に応じて分光特性を変えたいと思ったときに、色調整モードにして、最適な色特性変換係数(M-1)’に調整するようにすれば良い。また、係数演算部63には、あらかじめ複数のデフォルトの色特性変換係数(M-1)’を記憶しておいても良い。そして、操作部65からの指示に応じて、使用者が撮影環境等に応じて任意の色特性変換係数(M-1)’を選択できるようにしておいても良い。 Data indicating the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ obtained by the coefficient calculation unit 63 is stored in the coefficient storage unit 61. The coefficient calculation unit 63 stores a default color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ in advance. Then, when the user wants to change the spectral characteristics according to the shooting environment or the like, the color adjustment mode may be set to adjust to the optimum color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′. In addition, the coefficient calculator 63 may store a plurality of default color characteristic conversion coefficients (M −1 ) ′ in advance. Then, in response to an instruction from the operation unit 65, a user may be prepared to select an arbitrary color characteristic conversion coefficient (M -1) 'according to the photographing environment, and the like.

次に、本実施の形態における撮像装置の動作を説明する。   Next, the operation of the imaging device in this embodiment will be described.

図1に示した撮像装置において、図示しない光源によって照射された図示しない被写体からの被写体光は、撮影レンズ2を介して色分解光学系1に入射される。色分解光学系1では入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの3つの色光成分に分解する。より詳しくは、まず、入射光Lのうち青色光LBが、青色光反射ダイクロイック膜DBによって反射され、第1のプリズム10から第1の色光成分として取り出される。また、青色光反射ダイクロイック膜DBを透過した赤色光LRが、赤色光反射ダイクロイック膜DRによって反射され、第2のプリズム20から第2の色光成分として取り出される。さらに、青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRを透過した緑色光LGが、第3の色光成分として第3のプリズム30から取り出される。色分解光学系1によって分解された各色光は、各色光に対応した設けられた撮像素子4B,4R,4Gに入射する。撮像素子4B,4R,4Gでは、入射した各色光に応じた電気信号を撮像信号として出力する。   In the imaging apparatus shown in FIG. 1, subject light from a subject (not shown) irradiated by a light source (not shown) enters the color separation optical system 1 via the photographing lens 2. In the color separation optical system 1, the incident light L is decomposed into three color light components of blue light LB, red light LR, and green light LG. More specifically, first, the blue light LB of the incident light L is reflected by the blue light reflecting dichroic film DB and extracted from the first prism 10 as the first color light component. Further, the red light LR that has passed through the blue light reflecting dichroic film DB is reflected by the red light reflecting dichroic film DR and is extracted from the second prism 20 as the second color light component. Further, the green light LG transmitted through the blue light reflecting dichroic film DB and the red light reflecting dichroic film DR is extracted from the third prism 30 as a third color light component. Each color light separated by the color separation optical system 1 enters the image pickup devices 4B, 4R, 4G provided corresponding to each color light. The imaging elements 4B, 4R, and 4G output an electrical signal corresponding to each incident color light as an imaging signal.

ここで、本実施の形態における撮像光学系により得られる分光特性を、実際の設計例により示す。図4は、この色分解光学系1で用いられている青色光反射ダイクロイック膜DBおよび赤色光反射ダイクロイック膜DRの具体的な設計例での特性を示している。図4に示した特性は、例えば図5および図6に具体的に数値データとして示した膜設計により得られる。ただし、膜物質、層数および各層の膜厚は図5および図6の例に限定されるものではない。図7は、図4に示した膜設計の施されたプリズム部分全体(第1、第2および第3のプリズム10,20,30全体)での分光透過特性を示している。   Here, spectral characteristics obtained by the imaging optical system in the present embodiment will be shown by an actual design example. FIG. 4 shows the characteristics of a specific design example of the blue light reflecting dichroic film DB and the red light reflecting dichroic film DR used in the color separation optical system 1. The characteristics shown in FIG. 4 can be obtained by, for example, the film design specifically shown as numerical data in FIGS. However, the film substance, the number of layers, and the film thickness of each layer are not limited to the examples of FIGS. FIG. 7 shows the spectral transmission characteristics of the entire prism portion (the first, second, and third prisms 10, 20, and 30) on which the film design shown in FIG. 4 is applied.

図8は、撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性の一例を示している。図8では、プリズム部以外の光学要素の特性として、図示しない色温度3200Kの光源と、撮影レンズ2と、IRカットフィルタ3と、撮像素子4R,4G,4BとしてのCCDとを示している。図9は、図8に示したプリズム部以外の光学要素の特性と図7に示したプリズム部分全体での特性とを合わせた、撮像系全体での総合的な分光透過特性を示している。   FIG. 8 shows an example of spectral characteristics of optical elements other than the prism portion in the imaging apparatus. In FIG. 8, as the characteristics of the optical elements other than the prism portion, a light source having a color temperature of 3200K, a photographing lens 2, an IR cut filter 3, and a CCD as the image sensors 4R, 4G, and 4B are shown. FIG. 9 shows the overall spectral transmission characteristics of the entire imaging system, which combines the characteristics of optical elements other than the prism section shown in FIG. 8 and the characteristics of the entire prism section shown in FIG.

図9に示した撮像系全体での総合的な分光特性では、図2(A)に示した再現系理想特性に対して、負の分光領域を再現できていないが、本実施の形態では、撮像素子4R,4G,4Bから出力された各色信号に対して、信号処理部62において、係数記憶部61に記憶された色特性変換係数(M-1)’を乗ずる演算を行うことで、最終的には、図2(A)に示したような再現系理想特性に近似した特性を再現できる。 In the overall spectral characteristic of the entire imaging system shown in FIG. 9, the negative spectral region cannot be reproduced with respect to the reproduction system ideal characteristic shown in FIG. 2A. The signal processing unit 62 multiplies each color signal output from the image pickup devices 4R, 4G, and 4B by the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ stored in the coefficient storage unit 61 to obtain the final result. Specifically, it is possible to reproduce a characteristic approximate to the reproduction system ideal characteristic as shown in FIG.

次に、図10、図11および図12を参照して、本実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを、本実施の形態における色特性変換係数(M-1)’の決定方法と共に説明する。なお、図10は、撮像装置におけるモード選択の動作を示している。図11および図12は、設計・製造段階を含めて、最終的に再現系理想特性に近似した特性を再現するまでの全体のプロセスを示している。 Next, referring to FIG. 10, FIG. 11, and FIG. 12, a process for deriving the spectral characteristics of the imaging apparatus according to the present embodiment to the final ideal state is described as a color characteristic conversion coefficient in the present embodiment. This will be described together with a method for determining (M −1 ) ′. FIG. 10 shows a mode selection operation in the imaging apparatus. FIG. 11 and FIG. 12 show the entire process from the design / manufacturing stage to finally reproducing the characteristic approximate to the reproduction system ideal characteristic.

まず、例えばXYZ表色系の等色関数x(λ),y(λ),z(λ)を関数変換し、所望とする色再現系の分光特性が加味された、関数r(λ),g(λ),b(λ)で表される再現系理想特性を求めておく(図11のステップS101,102、図12(A),(B))。次に、関数r(λ),g(λ),b(λ)で表される各色の再現系理想特性に対し、上述の[数1]の式(1)に示すような変換行列Mを用いた演算により、負の領域を無くすような可逆な変換を施した正の値の関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性を求める(ステップS103,S104、図12(C))。ここまでのステップで求められる関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)は理論値である。この理論値に基づいて、色分解プリズムを始めとする撮像光学系を設計・製造していく。   First, for example, the function r (λ), x (λ), y (λ), z (λ) of the XYZ color system is converted into a function, and the spectral characteristics of the desired color reproduction system are added. The reproduction system ideal characteristics represented by g (λ) and b (λ) are obtained (steps S101 and S102 in FIG. 11, FIGS. 12A and 12B). Next, with respect to the reproduction system ideal characteristics of each color represented by the functions r (λ), g (λ), and b (λ), a transformation matrix M as shown in the above equation (1) of [Equation 1] The conversion ideal characteristic represented by functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) having positive values subjected to reversible conversion to eliminate the negative region is obtained by the calculation used ( Steps S103 and S104, FIG. 12 (C)). The functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) obtained through the steps so far are theoretical values. Based on this theoretical value, an imaging optical system including a color separation prism is designed and manufactured.

設計段階として、撮像系全体の設計値を決定する(ステップS105、図12(D))。これは正の値の関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性に近似した正の値の総合設計値である。この変換理想特性に近似した総合設計値を再現することを目標として、撮像系を設計、製造する(ステップS106)。   As a design stage, design values for the entire imaging system are determined (step S105, FIG. 12D). This is an overall design value of a positive value approximated to the conversion ideal characteristic represented by the functions r ′ (λ), g ′ (λ), and b ′ (λ) of positive values. The imaging system is designed and manufactured with the goal of reproducing the total design value approximated to this ideal conversion characteristic (step S106).

このように設計、製造された撮像装置において、操作部65からのモード選択の指示がなされ(図10のステップS10)、動作モードとして、制御部64によって色調整モードに切り替えられたとする。係数演算部63は、色調整モードにおいて、基準となる色調整用の被写体を撮像したとき(図10のステップS11)に、複数の撮像素子4B,4R,4Gから出力された色信号に基づいて、撮像系全体の総合的な分光特性を測定し、その特性の実測値を得る(図10のステップS12、図11のステップS107、図12(E))。ここで求められる総合的な分光特性は、色分解プリズムを含む撮像系全体の製造誤差や設計誤差等が考慮された、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表される撮像系全体の総合実測値であり、正の値である。 In the imaging device designed and manufactured in this way, it is assumed that an instruction for mode selection is given from the operation unit 65 (step S10 in FIG. 10), and the operation mode is switched to the color adjustment mode by the control unit 64. The coefficient calculation unit 63 is based on the color signals output from the plurality of image sensors 4B, 4R, and 4G when the reference color adjustment subject is imaged in the color adjustment mode (step S11 in FIG. 10). Then, the overall spectral characteristic of the entire imaging system is measured, and an actual measurement value of the characteristic is obtained (step S12 in FIG. 10, step S107 in FIG. 11, and FIG. 12E). The total spectral characteristics required here are functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), b 0 ′ () taking into account manufacturing errors and design errors of the entire imaging system including the color separation prism. λ) is a total actual measurement value of the entire imaging system, and is a positive value.

次に、係数演算部63は、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表される総合的な分光特性と関数r(λ),g(λ),b(λ)で表される再現系理想特性との分光特性のずれを求める。係数演算部63は、その分光特性のずれを減らし、総合的な分光特性が再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数(M-1)’として求める(図10のステップS13、図11のステップS108)。具体的には、上述したように、上記式(2)で表される理論式の関数r(λ),g(λ),b(λ)と、上記式(3)で表される製造誤差等を考慮した実測値ベースの関数r’’(λ),g’’(λ),b’’(λ)との差が最小となるような係数を最小2乗法等の演算により求める。係数演算部63は、求められた色特性変換係数(M-1)’を示すデータを、係数記憶部61に記憶する(図10のステップS14)。 Then, the coefficient calculation unit 63, a function r 0 '(λ), g 0' (λ), b 0 '(λ) overall spectral characteristic represented by a function r (λ), g (λ ) , B (λ), the deviation of the spectral characteristic from the reproduction system ideal characteristic is obtained. The coefficient calculation unit 63 obtains a matrix coefficient that reduces the deviation of the spectral characteristic and brings the total spectral characteristic closer to the reproduction system ideal characteristic as the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ (step S13 in FIG. 10, Step S108 in FIG. 11). Specifically, as described above, the functions r (λ), g (λ), b (λ) of the theoretical formula expressed by the above formula (2) and the manufacturing error expressed by the above formula (3). A coefficient that minimizes the difference from the actual value-based functions r ″ (λ), g ″ (λ), and b ″ (λ) in consideration of the above is obtained by an operation such as a least square method. The coefficient calculation unit 63 stores data indicating the obtained color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ in the coefficient storage unit 61 (step S14 in FIG. 10).

次に、撮像装置において、操作部65からのモード選択の指示がなされ(図10のステップS10)、動作モードとして、制御部64によって通常撮影モードに切り替えられたとする。信号処理部62は、通常撮影モードにおいて、通常の撮影対象となる被写体を撮像したとき(図10のステップS21)に、複数の撮像素子4R,4G,4Bから出力(図10のステップS22)された複数の色信号に対して、係数記憶部61に記憶された色特性変換係数(M-1)’を乗ずる演算(近似逆変換)を行う(図10のステップS23、図11のステップS109)。これにより、最終的な信号出力として、所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に近似した特性を得ることができる(図10のステップS24、図11のステップS110、図12(F))。 Next, in the imaging apparatus, it is assumed that a mode selection instruction is given from the operation unit 65 (step S10 in FIG. 10), and the operation mode is switched to the normal shooting mode by the control unit 64. The signal processing unit 62 outputs (step S22 in FIG. 10) the plurality of image pickup devices 4R, 4G, and 4B when the subject to be normally photographed is imaged in the normal photographing mode (step S21 in FIG. 10). The calculation (approximate inverse transformation) of multiplying the plurality of color signals by the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ stored in the coefficient storage unit 61 is performed (step S23 in FIG. 10, step S109 in FIG. 11). . As a result, as a final signal output, it is possible to obtain a characteristic that approximates the reproduction system ideal characteristic in consideration of the spectral characteristic of the desired color reproduction system (step S24 in FIG. 10, step S110 in FIG. 11, and FIG. 12 (F)).

以上のようなプロセスにより、本実施の形態に係る撮像装置によれば、色調整モードを有し、そのモードで求められた色特性変換係数(M-1)’を示すデータを記憶し、通常撮影時には、信号処理部62で、複数の撮像素子4R,4G,4Bから出力された複数の色信号に対して、その係数記憶部61に記憶された色特性変換係数(M-1)’を乗ずる演算を行うようにしたので、分光特性に大きな影響を与える色分解プリズムを含む撮像系全体の設計誤差や製造誤差を補正することができ、カラー撮像系において所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性に近い特性を得ることができる。 By the above process, according to the imaging apparatus of the present embodiment has a color adjustment mode, and stores data indicating the color characteristic conversion coefficients obtained in that mode (M -1) ', usually At the time of shooting, the signal processing unit 62 uses the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ stored in the coefficient storage unit 61 for the plurality of color signals output from the plurality of image sensors 4R, 4G, and 4B. Since multiplication is performed, it is possible to correct design errors and manufacturing errors of the entire imaging system including the color separation prism, which has a large influence on the spectral characteristics, and in addition to the characteristics of the desired color reproduction system in the color imaging system. It is possible to obtain characteristics close to the ideal spectral characteristics.

さらに、本実施の形態に係る撮像装置によれば、色分解プリズムの分光特性(膜特性)を示す特性曲線の傾きが、図3(A),(B)に示したように、変換理想特性(図2(B)、図12(C)参照)を示す特性曲線の傾きに応じた傾きとなるように設計されているので、色分解プリズムを撮像装置に組み込んだときの撮像系全体の総合的な分光特性を変換理想特性に近似させやすくなる。これにより、上記のように求められた色特性変換係数(M-1)’と組み合わせることで、所望の色再現系の特性が加味された理想的な分光特性を得やすくなる。 Furthermore, according to the imaging apparatus according to the present embodiment, the slope of the characteristic curve indicating the spectral characteristic (film characteristic) of the color separation prism is converted to the ideal conversion characteristic as shown in FIGS. (See FIG. 2B and FIG. 12C.) Since it is designed to have an inclination corresponding to the inclination of the characteristic curve shown in FIG. 2, the overall imaging system when the color separation prism is incorporated in the imaging apparatus. It becomes easy to approximate the spectral characteristics to the ideal conversion characteristics. Thus, by combining the color characteristic conversion coefficients obtained as described above (M -1) ', it becomes easier to obtain ideal spectral characteristic properties of the desired color reproduction system is taken into account.

なお、例えば、色分解プリズムの膜特性の傾きが、図19に示したような急峻な立ち上がりを示すものとされ、撮像系全体の総合的な分光透過特性が図18に示したように、変換理想特性から大幅にずれている場合について考察する。この場合、総合的な分光透過特性の形状が、各色について矩形状のものとなっているので、上記のように求められた色特性変換係数(M-1)’を用いた演算を行っても、理想的な分光特性が十分に得にくい。色特性変換係数(M-1)’は、上記した[数3]の式(3)に示すような1次変換による比較的単純な演算を行うものである。このような比較的単純な演算を行っただけでは、矩形状の特性を図17に示すようななだらかな曲線形状を有する理想特性に十分に近づけることはできない。
[第2の実施の形態]
For example, the slope of the film characteristic of the color separation prism is assumed to show a steep rise as shown in FIG. 19, and the overall spectral transmission characteristic of the entire imaging system is converted as shown in FIG. Consider the case where the ideal characteristics deviate significantly. In this case, since the shape of the overall spectral transmission characteristic is rectangular for each color, even if the calculation using the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ obtained as described above is performed. It is difficult to obtain ideal spectral characteristics. The color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ performs a relatively simple calculation by primary conversion as shown in Equation (3) of the above [Equation 3]. By simply performing such a relatively simple calculation, the rectangular characteristic cannot be made sufficiently close to the ideal characteristic having a gentle curve shape as shown in FIG.
[Second Embodiment]

次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、上記第1の実施の形態と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。   Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the component substantially the same as the said 1st Embodiment, and description is abbreviate | omitted suitably.

図13および図14は、本実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを、本実施の形態における色特性変換係数(M-1)’の決定方法と共に示したものである。 FIG. 13 and FIG. 14 show the process for deriving the spectral characteristics of the imaging apparatus according to the present embodiment to the final ideal state, and the method for determining the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ in the present embodiment. It is shown with.

図13および図14に示したプロセスにおいて、図11および図12に示した上記第1の実施の形態におけるプロセスと異なる部分は、色特性変換係数(M-1)’を求めるステップS208,S209の部分(図14(E)→(F)の部分)である。上記第1の実施の形態では、係数演算部63において、色特性変換係数(M-1)’を、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表される実測値ベースの総合的な分光特性と関数r(λ),g(λ),b(λ)で表される再現系理想特性との分光特性のずれを最小とするような演算により求めるようにした。 The process shown in FIGS. 13 and 14 is different from the process in the first embodiment shown in FIGS. 11 and 12 in steps S208 and S209 for obtaining a color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′. This is a part (part (E) → (F) in FIG. 14). In the first embodiment, the coefficient calculation unit 63 expresses the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ as functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), b 0 ′ (λ). Is calculated by an operation that minimizes the deviation of the spectral characteristic between the total spectral characteristic based on the actual measurement value and the reproduction system ideal characteristic represented by the functions r (λ), g (λ), and b (λ). I did it.

一方、本実施の形態では、係数演算部63は、まず、再現系理想特性に対して変換行列Mによる可逆な変換を施した正の値の関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性と関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表される実測値ベースの総合的な分光特性とを比較して、そのずれが最小となるような演算(最小2乗法等)により第1の色特性変換係数Nを求める(ステップS208)。そして、係数演算部63は、関数r0’(λ),g0’(λ),b0’(λ)で表される実測値ベースの総合的な分光特性(図14(E))に対して、第1の色特性変換係数Nを乗ずる演算を行うことで、正の変換理想特性(図14(C))に近似した、正の値の近似変換理想特性を得る(ステップS209、図14(F))。ここで、この正の値の近似変換理想特性は、正の値の関数r’(λ)+,g’(λ)+,b’(λ)+で表されるものとする。次に、この正の値の関数r’(λ)+,g’(λ)+,b’(λ)+で表される正の値の近似変換理想特性に対して、第2の色特性変換係数として変換行列M-1を乗ずる演算を行うことで、所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に近似した特性を得ることができる(ステップS109,S110)。 On the other hand, in the present embodiment, the coefficient calculation unit 63 firstly adds a positive value function r ′ (λ), g ′ (λ), which is obtained by performing reversible transformation with the transformation matrix M on the reproduction system ideal characteristic. Comparison between ideal conversion characteristics represented by b ′ (λ) and total spectral characteristics based on actual measurement values represented by functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), and b 0 ′ (λ) Then, the first color characteristic conversion coefficient N is obtained by an operation (such as the least square method) that minimizes the deviation (step S208). Then, the coefficient calculation unit 63 calculates the total spectral characteristics (FIG. 14E) based on the actual measurement values represented by the functions r 0 ′ (λ), g 0 ′ (λ), and b 0 ′ (λ). On the other hand, by multiplying the first color characteristic conversion coefficient N, the approximate conversion ideal characteristic of a positive value approximated to the positive conversion ideal characteristic (FIG. 14C) is obtained (step S209, FIG. 14 (F)). Here, it is assumed that the approximate conversion ideal characteristic of a positive value is expressed by functions r ′ (λ) + , g ′ (λ) + , and b ′ (λ) + of positive values. Next, the second color characteristic is compared with the approximate approximate ideal characteristic of the positive value represented by this positive value function r ′ (λ) + , g ′ (λ) + , b ′ (λ) +. By multiplying the conversion matrix M −1 as a conversion coefficient, it is possible to obtain characteristics that approximate the ideal reproduction system characteristics that take into account the spectral characteristics of the desired color reproduction system (steps S109 and S110).

なお、変換行列M-1は、図2(A),(B)を用いて上述したように理論的に一義的に決まる係数であり、正の値の関数r’(λ),g’(λ),b’(λ)で表される変換理想特性(図14(C))を求める際に用いた変換行列Mの逆行列である。また、本実施の形態では、上記第1の実施の形態における色特性変換係数(M-1)’が、
(M-1)’=N・M-1
として、第1の色特性変換係数Nと第2の色特性変換係数M-1との積で与えられることと等価である。このN・M-1で表される色特性変換係数(M-1)’を示すデータを、上記第1の実施の形態と同様にして、撮像装置における係数記憶部61に記憶させる。その他の部分については、基本的に上記第1の実施の形態と同様である。
[その他の実施の形態]
Note that the transformation matrix M −1 is a coefficient that is theoretically uniquely determined as described above with reference to FIGS. 2A and 2B, and is a positive value function r ′ (λ), g ′ ( This is an inverse matrix of the transformation matrix M used when obtaining the transformation ideal characteristics (FIG. 14C) represented by λ) and b ′ (λ). In the present embodiment, the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ in the first embodiment is
(M −1 ) ′ = N · M −1
Is equivalent to being given by the product of the first color characteristic conversion coefficient N and the second color characteristic conversion coefficient M −1 . Data indicating the color characteristic conversion coefficient (M −1 ) ′ represented by N · M −1 is stored in the coefficient storage unit 61 in the imaging apparatus in the same manner as in the first embodiment. Other parts are basically the same as those in the first embodiment.
[Other embodiments]

本発明は、上記各実施の形態に限定されず、その他の変形実施が可能である。
例えば、上記各実施の形態では、入射光Lを青色光LB、赤色光LR、および緑色光LGの順に分解する色分解光学系1を例に説明したが、色分解の順番はこれに限らず、他の順番で色分解するものであっても良い。また、上記各実施の形態では、色分解光学系として3つのプリズムを備え、3つの色光に分解する例を示したが、本発明は、4つ以上のプリズムを備え、4つ以上の色光に分解するような色分解光学系にも適用することが可能である。
The present invention is not limited to the above embodiments, and other modifications can be made.
For example, in each of the above embodiments, the color separation optical system 1 that separates the incident light L in the order of the blue light LB, the red light LR, and the green light LG has been described as an example. However, the order of the color separation is not limited thereto. Alternatively, color separation may be performed in another order. In each of the above-described embodiments, an example in which three prisms are provided as a color separation optical system and the light is separated into three color lights has been shown. However, the present invention is provided with four or more prisms and has four or more color lights. The present invention can also be applied to a color separation optical system that decomposes.

また、上記各実施の形態では、色分解プリズムを用いたカラー撮像系について説明したが、モザイクフィルタと呼ばれる撮像素子の各々のユニットセルに対応したカラーフィルタを装着した単板のカラーカメラや、面順次方式と呼ばれる回転式のカラーフィルタが装着されたカラーカメラなど、カラーフィルタを装着した全てのカラーカメラにも応用が可能である。この場合、色分解プリズムの分光特性を測定するのと同様にフィルタの分光特性を測定し、その測定結果に基づいて最適な色特性変換係数を求めるようにすればよい。   In each of the above-described embodiments, the color imaging system using the color separation prism has been described. However, a single-plate color camera equipped with a color filter corresponding to each unit cell of the imaging element called a mosaic filter, or a surface The present invention can also be applied to all color cameras equipped with a color filter, such as a color camera equipped with a rotary color filter called a sequential method. In this case, the spectral characteristic of the filter may be measured in the same manner as the spectral characteristic of the color separation prism, and an optimum color characteristic conversion coefficient may be obtained based on the measurement result.

本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の一構成例を示す構成図である。It is a block diagram which shows one structural example of the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系で適用される理想特性についての説明図図であり、(A)は一次変換前の理想特性を示し、(B)は一次変換後の理想特性を示す。It is explanatory drawing about the ideal characteristic applied with the color separation optical system which concerns on the 1st Embodiment of this invention, (A) shows the ideal characteristic before primary conversion, (B) is after primary conversion. Shows ideal characteristics. 本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系における青色光反射ダイクロイック膜DBの特性(A)、および赤色光反射ダイクロイック膜DRの特性(B)についての説明図である。It is explanatory drawing about the characteristic (A) of the blue light reflection dichroic film | membrane DB in the color separation optical system which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the characteristic (B) of red light reflection dichroic film | membrane DR. 本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系における青色光反射ダイクロイック膜DBと赤色光反射ダイクロイック膜DRとの設計例を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram showing a design example of a blue light reflecting dichroic film DB and a red light reflecting dichroic film DR in the color separation optical system according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系における青色光反射ダイクロイック膜DBの膜設計の数値例を示す図である。It is a figure which shows the numerical example of the film | membrane design of the blue light reflection dichroic film | membrane DB in the color separation optical system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る色分解光学系における赤色光反射ダイクロイック膜DRの膜設計の数値例を示す図である。It is a figure which shows the numerical example of the film | membrane design of the red light reflection dichroic film | membrane DR in the color separation optical system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部分の分光特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the spectral characteristic of the prism part in the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置におけるプリズム部以外の光学要素の分光特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the spectral characteristic of optical elements other than the prism part in the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置における撮像光学系(係数変換前)の総合的な分光特性の一例を示す特性図である。FIG. 6 is a characteristic diagram illustrating an example of a comprehensive spectral characteristic of the imaging optical system (before coefficient conversion) in the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の動作モードを示す流れ図である。3 is a flowchart showing an operation mode of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを示す流れ図である。3 is a flowchart showing a process for guiding spectral characteristics of the imaging apparatus according to the first embodiment of the present invention to a final ideal state. 本発明の第1の実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process for guide | inducing the spectral characteristic of the imaging device which concerns on the 1st Embodiment of this invention to a final ideal state. 本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを示す流れ図である。It is a flowchart which shows the process for guide | inducing the spectral characteristic of the imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention to a final ideal state. 本発明の第2の実施の形態に係る撮像装置の分光特性を最終的な理想状態にまで導くためのプロセスを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process for guide | inducing the spectral characteristic of the imaging device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention to a final ideal state. 従来の色分解光学系の構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structural example of the conventional color separation optical system. 理想特性を求めるための3原色の色度座標を示すxy色度図である。It is an xy chromaticity diagram showing chromaticity coordinates of three primary colors for obtaining ideal characteristics. 規格化された理想特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the normalized ideal characteristic. 従来の一般的な色分解光学系の分光特性を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the spectral characteristic of the conventional general color separation optical system. 従来の色分解光学系で用いられているダイクロイック膜の特性の一例を示す特性図である。It is a characteristic view which shows an example of the characteristic of the dichroic film | membrane used with the conventional color separation optical system.

符号の説明Explanation of symbols

L…入射光、LB…青色光成分、LR…赤色光成分、LG…緑色光成分、DB…青色光反射ダイクロイック膜、DR…赤色光反射ダイクロイック膜、DG…緑色光反射ダイクロイック膜、1…色分解光学系、2…撮影レンズ、3…IRカットフィルタ、4R,4G,4B…撮像素子、10…第1のプリズム、20…第2のプリズム、30…第3のプリズム、51…第1のトリミングフィルタ、52…第2のトリミングフィルタ、53…第3のトリミングフィルタ、51AR…第1の反射防止膜、52AR…第2の反射防止膜、53AR…第3の反射防止膜、61…係数記憶部、62…信号処理部、63…係数演算部、64…制御部、65…操作部、Vout…映像信号。   L ... incident light, LB ... blue light component, LR ... red light component, LG ... green light component, DB ... blue light reflecting dichroic film, DR ... red light reflecting dichroic film, DG ... green light reflecting dichroic film, 1 ... color Decomposing optical system, 2 ... photographing lens, 3 ... IR cut filter, 4R, 4G, 4B ... image sensor, 10 ... first prism, 20 ... second prism, 30 ... third prism, 51 ... first Trimming filter, 52 ... second trimming filter, 53 ... third trimming filter, 51AR ... first antireflection film, 52AR ... second antireflection film, 53AR ... third antireflection film, 61 ... coefficient storage Reference numeral 62: Signal processing unit 63: Coefficient calculation unit 64: Control unit 65: Operation unit Vout: Video signal

Claims (7)

所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に対して負の値の分光領域を減らすような可逆な変換を施した変換理想特性を光学的に再現するための色分解プリズム、を含む撮像光学系と、
前記色分解プリズムによって色分解された複数の色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた色信号を出力する複数の撮像素子と、
基準となる色調整用の被写体を撮像したときに前記複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、前記撮像光学系と前記複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を求める第1の演算手段と、
前記総合的な分光特性と前記再現系理想特性または前記変換理想特性との分光特性のずれを求める第2の演算手段と、
前記分光特性のずれを減らし、前記総合的な分光特性が前記再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として求める第3の演算手段と、
前記求められた色特性変換係数を示すデータを記憶する係数記憶部と、
前記複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、前記係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行う信号処理部と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
A color separation prism for optically reproducing the ideal conversion characteristics by applying reversible conversion to reduce the negative spectral range with respect to the ideal characteristics of the reproduction system taking into account the spectral characteristics of the desired color reproduction system. An imaging optical system including
A plurality of imaging elements provided corresponding to a plurality of color lights separated by the color separation prism, and outputting color signals corresponding to the incident color lights;
Based on color signals output from the plurality of image sensors when a reference color adjustment subject is imaged, the overall spectral characteristics of the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of image sensors First computing means for obtaining
Second computing means for obtaining a shift in spectral characteristics between the total spectral characteristics and the reproduction system ideal characteristics or the conversion ideal characteristics;
Third arithmetic means for reducing a shift in the spectral characteristic and obtaining a matrix coefficient as a color characteristic conversion coefficient so that the total spectral characteristic approaches the reproduction system ideal characteristic;
A coefficient storage unit for storing data indicating the obtained color characteristic conversion coefficient;
An image pickup apparatus comprising: a signal processing unit that performs an operation of multiplying a plurality of color signals output from the plurality of image pickup elements by a color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit.
前記再現系理想特性は、所望の色再現媒体の3原色の色度座標から換算され、XYZ表色系の等色関数の一次変換で示された、負の値となる分光領域を有する特性である
ことを特徴とする請求項1に記載の撮像装置。
The reproduction system ideal characteristic is a characteristic having a spectral region of a negative value converted from the chromaticity coordinates of the three primary colors of the desired color reproduction medium and indicated by the primary conversion of the color matching function of the XYZ color system. The imaging apparatus according to claim 1, wherein:
動作モードを、色調整モードと通常撮影モードとに切り替える切替制御部をさらに備え、
前記切替制御部によって前記色調整モードに切り替えられた場合に、前記第1の演算手段、前記第2の演算手段、および前記第3の演算手段を用いて前記色特性変換係数を求めて前記係数記憶部に記憶する処理を行い、
前記切替制御部によって前記通常撮影モードに切り替えられた場合に、前記信号処理部が、前記複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、前記係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる信号処理を行うようになされている
ことを特徴とする請求項1または2に記載の撮像装置。
A switching control unit for switching the operation mode between the color adjustment mode and the normal shooting mode;
When the switching control unit switches to the color adjustment mode, the color characteristic conversion coefficient is obtained by using the first calculation means, the second calculation means, and the third calculation means, and the coefficient Perform the process of storing in the storage unit,
When the switching control unit switches to the normal shooting mode, the signal processing unit converts the color characteristic conversion stored in the coefficient storage unit with respect to a plurality of color signals output from the plurality of image sensors. The image pickup apparatus according to claim 1 or 2, wherein signal processing for multiplying by a coefficient is performed.
前記色分解プリズムは、入射光を青色光、赤色光、および緑色光の少なくとも3つの色光成分に分解するものであり、光の入射側から順に、
第1のダイクロイック膜を有し、前記第1のダイクロイック膜によって反射された第1の色光成分を取り出す第1のプリズムと、
第2のダイクロイック膜を有し、前記第1のダイクロイック膜を透過し前記第2のダイクロイック膜によって反射された第2の色光成分を取り出す第2のプリズムと、
前記第1および第2のダイクロイック膜を透過した第3の色光成分を取り出す第3のプリズムと
を少なくとも備え、
前記第1および第2のダイクロイック膜は、その分光特性を示す特性曲線の傾きが、前記変換理想特性を示す特性曲線の傾きに応じた傾きとなるように設計されている
ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の撮像装置。
The color separation prism separates incident light into at least three color light components of blue light, red light, and green light, and sequentially from the light incident side,
A first prism that has a first dichroic film and extracts a first color light component reflected by the first dichroic film;
A second prism that has a second dichroic film and extracts a second color light component transmitted through the first dichroic film and reflected by the second dichroic film;
And a third prism for extracting a third color light component that has passed through the first and second dichroic films,
The first and second dichroic films are designed such that the slope of the characteristic curve indicating the spectral characteristics is in accordance with the slope of the characteristic curve indicating the conversion ideal characteristic. Item 4. The imaging device according to any one of Items 1 to 3.
前記色分解プリズムは、前記第1のダイクロイック膜が、前記第1の色光成分として青色光を反射する膜構成とされると共に、前記第2のダイクロイック膜が、前記第2の色光成分として赤色光を反射する膜構成とされ、かつ、
前記第1のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最低透過率と最高透過率との間の範囲の20%から80%に変化する平均傾き値が0.2(%/nm)以上2.0(%/nm)以下となる形状を有し、
前記第2のダイクロイック膜の波長に対する透過率を示す透過特性曲線の傾きが、430nm以上670nm以下の波長範囲内において、最高透過率と最低透過率との間の範囲の80%から20%に変化する平均傾き値が−2.0(%/nm)以上−0.2(%/nm)以下となる形状を有する
ことを特徴とする請求項4に記載の撮像装置。
In the color separation prism, the first dichroic film has a film configuration that reflects blue light as the first color light component, and the second dichroic film has red light as the second color light component. And a film configuration that reflects
The slope of the transmission characteristic curve showing the transmittance with respect to the wavelength of the first dichroic film changes from 20% to 80% of the range between the minimum transmittance and the maximum transmittance within the wavelength range of 430 nm to 670 nm. Having an average slope value of 0.2 (% / nm) or more and 2.0 (% / nm) or less,
The slope of the transmission characteristic curve showing the transmittance with respect to the wavelength of the second dichroic film changes from 80% to 20% of the range between the maximum transmittance and the minimum transmittance within the wavelength range of 430 nm to 670 nm. The imaging apparatus according to claim 4, wherein the imaging device has a shape having an average slope value of −2.0 (% / nm) to −0.2 (% / nm).
所望とする色再現系の分光特性が加味された再現系理想特性に対して負の値の分光領域を減らすような可逆な変換を施した変換理想特性を光学的に再現するために用いられる色分解プリズム、を含む撮像光学系と、前記色分解プリズムによって色分解された複数の色光に対応して設けられ、入射した各色光に応じた色信号を出力する複数の撮像素子と、前記複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行う信号処理部とを備えた撮像装置における信号処理方法であって、
基準となる色調整用の被写体を撮像したときに前記複数の撮像素子から出力された色信号に基づいて、前記撮像光学系と前記複数の撮像素子とを含む撮像系全体の総合的な分光特性を第1の演算手段によって求めるステップと、
前記総合的な分光特性と前記再現系理想特性または前記変換理想特性との分光特性のずれを第2の演算手段によって求めるステップと、
前記分光特性のずれを減らし、前記総合的な分光特性が前記再現系理想特性に近づくようなマトリクス係数を色特性変換係数として第3の演算手段によって求めるステップと、
前記求められた色特性変換係数を示すデータを前記係数記憶部に記憶させるステップと、
前記複数の撮像素子から出力された複数の色信号に対して、前記係数記憶部に記憶された色特性変換係数を乗ずる演算を行うステップと
を含むことを特徴とする信号処理方法。
A color used to optically reproduce the ideal conversion characteristics obtained by applying reversible conversion to reduce the negative spectral range with respect to the ideal characteristics of the reproduction system taking into account the spectral characteristics of the desired color reproduction system. An imaging optical system including a separation prism, a plurality of imaging elements provided corresponding to a plurality of color lights separated by the color separation prism, and outputting color signals corresponding to the incident color lights, A signal processing method in an imaging apparatus comprising: a signal processing unit that performs an operation of multiplying a plurality of color signals output from an imaging element by a color characteristic conversion coefficient stored in a coefficient storage unit,
Based on color signals output from the plurality of image sensors when a reference color adjustment subject is imaged, the overall spectral characteristics of the entire imaging system including the imaging optical system and the plurality of image sensors Obtaining by the first calculating means;
Obtaining a shift in spectral characteristics between the overall spectral characteristics and the reproduction system ideal characteristics or the conversion ideal characteristics by a second computing means;
A step of reducing the spectral characteristic shift and obtaining a matrix coefficient by which the total spectral characteristic approaches the reproduction system ideal characteristic as a color characteristic conversion coefficient by a third arithmetic unit;
Storing data indicating the obtained color characteristic conversion coefficient in the coefficient storage unit;
A step of multiplying a plurality of color signals output from the plurality of image sensors by a color characteristic conversion coefficient stored in the coefficient storage unit.
前記撮像装置における動作モードを、切替制御部によって色調整モードと通常撮影モードとに切り替えるステップをさらに含み、
前記切替制御部によって前記色調整モードに切り替えられた場合に、前記第1の演算手段、前記第2の演算手段、および前記第3の演算手段を用いて前記色特性変換係数を求めて前記係数記憶部に記憶する処理を行う
ことを特徴とする請求項6に記載の信号処理方法。
The operation mode in the imaging device further includes a step of switching between a color adjustment mode and a normal shooting mode by a switching control unit,
When the switching control unit switches to the color adjustment mode, the color characteristic conversion coefficient is obtained by using the first calculation means, the second calculation means, and the third calculation means, and the coefficient The signal processing method according to claim 6, wherein a process of storing in the storage unit is performed.
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