JP2015178995A - 色調校正装置、撮像装置及び色調検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像データの正確な補正が可能な補正係数を、撮像装置毎に簡単に取得することができる色調校正装置を提供する。【解決手段】補正係数取得部１５１が、均一光生成部１１０の積分球１１１から混色光Ｐｍを出力させ、カメラ４１０の二次元光センサの各画素で測定して、中央付近の所定の画素領域の受光光量を他の画素領域の受光光量と比較することにより、レンズ歪み等を補正するためのシェーディング補正係数を画素領域毎に算出する。次に、変換行列取得部１５２が、波長が異なる複数種類の単色均一光を積分球１１１から順次出力させ、カメラ４１０の二次元光センサを用いてＲＧＢ値を取得すると共に、それら単色均一光の受光光量を分光装置１３０で測定してＸＹＺ値を取得し、該ＲＧＢ値と該ＸＹＺ値とを比較することにより、画素領域毎の分光感度特性バラツキを補正できるＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出する。【選択図】図１

Description

この発明は、撮像装置の色調校正に使用する補正情報を測定するための色調校正装置と、該補正情報を用いて色調校正を行う撮像装置とに関する。

従来より、レンズ系や色フィルタ等を介して被写体から入射した光を、二次元光センサで撮像してＲＧＢ値（ＲＧＢ表色系の三刺激値）を取得し、このＲＧＢ値をＸＹＺ値（ＸＹＺ表色系の三刺激値）に変換する撮像装置が知られている（下記特許文献１の段落［００７６］−［００７９］等参照）。

この種の撮像装置は、例えば、照明器具用照明光源の色調を検査する検査装置に使用することができる。

特許第４６９２８７２号

上述のような従来の撮像装置では、レンズ系の受光面全域に均一な光が入射された場合であっても、このレンズ系の収差等のために、その中央部分と周辺部分とで入射光の光束密度が異なり、従って、画像データの全域にわたって正確な色調検出を行うことが困難である。このため、従来の撮像装置を、照明器具の色調検査等に使用する場合、色調の均一性についての正確な検査を行うこと等が困難であるという欠点があった。

また、従来の撮像装置では、カメラに装着している色フィルタや二次元光センサの特性に部品間バラツキ等があるために、同一の被写体を撮像した場合であっても、画像データの色調が撮像装置毎に異なるという欠点も生じる。このため、従来の撮像装置を照明器具等の色調検査に使用する場合、複数台の検査装置で同一の検査結果を得ることができないという欠点があった。

このような欠点を解消するためには、撮像装置毎に作成した補正係数を用いて、該撮像装置が取得した画像データを正確に補正することが望まれる。

この発明の課題は、画像データの正確な補正が可能な補正係数を撮像装置毎に簡単且つ安価に取得することができる色調校正装置と、この補正係数を用いて簡単な処理で画像データを補正することができる撮像装置と、この撮像装置を用いて正確な色調検査を行う色調検査装置とを提供する点にある。

かかる課題を解決するために、請求項１の発明に係る色調校正装置は、レンズ系及び色フィルタを介して入射した光を二次元光センサに撮像させて得たＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する撮像装置の校正情報を取得する色調校正装置であって、光源からの出力光を均一化する積分球を用いて、混色均一光又は単色均一光を択一的に生成する均一光生成部と、前記混色均一光の受光光量を前記二次元光センサの各画素で測定して、中央付近の所定の画素領域の該受光光量を他の画素領域の該受光光量と比較することにより、該画素領域毎のシェーディング補正係数を算出する補正係数取得部と、波長が異なる複数種類の前記単色均一光のそれぞれについて、前記二次元光センサを用いてＲＧＢ値を取得すると共に、それぞれの該単色均一光の受光光量を分光装置で測定することでＸＹＺ値を取得し、該ＲＧＢ値と該ＸＹＺ値とを比較することにより、前記画素領域毎の分光感度特性バラツキを補正するＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出する変換行列取得部と、を備えることを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成に加え、前記均一光生成部は、前記光源として、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤを備え、複数種類の該ＬＥＤを同時に点灯させることで前記混色均一光を生成し、且つ、何れか一種類の該ＬＥＤを点灯させることで前記単色均一光を生成する、ことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１又は２の何れかに記載の構成に加え、前記変換行列取得部は、前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて算出した前記ＸＹＺ値と前記分光装置で測定した前記ＸＹＺ値との差を、全ての前記画素領域の全ての前記単色均一光について演算したときに、これら差の合計が最小になるように、該ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素を求めることを特徴とする。

更に、請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の色調校正装置で取得された前記シェーディング補正係数と前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて校正処理を行う撮像装置であって、前記二次元光センサから出力された画素信号を、該シェーディング補正係数を用いて補正する、シェーディング校正処理部と、該補正係数取得部から出力された画素信号を、前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列とを用いてＸＹＺ値に変換する三刺激値校正処理部と、を備えることを特徴とする。

加えて、請求項５の発明は、請求項４の撮像装置を用いて照明光源の色調検査を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、補正係数取得部を用いて、混色均一光の受光光量のバラツキを補正するシェーディング補正係数を取得するので、レンズ系の収差等を簡単且つ正確に補正できるシェーディング補正係数を得ることができる。

また、請求項１の色調校正装置によれば、変換行列取得部を用いて、複数種類の単色均一光のＲＧＢ値とＸＹＺ値を測定し、これらの測定結果からＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出するので、ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換と同時に色フィルタや二次元光センサの特性バラツキを補正できるようなＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得することができる。したがって、請求項１の色調校正装置によれば、撮像装置は、色フィルタや二次元光センサの特性バラツキを補正する処理のみを目的とする演算を行わずに、これらバラツキの補正を行うことができる。

請求項２の発明によれば、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤ光源を設けたので、フィルタ等を用いること無しに、１台の均一光生成部によって、所望の混色均一光や単色均一光を択一的に生成することが可能となり、従って、正確な補正やＲＧＢ−ＸＹＺ変換を、簡単且つ安価に行うことが可能な、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得できる。

請求項３の発明によれば、全ての波長にわたって正確な補正やＲＧＢ−ＸＹＺ変換を行うことが可能で、且つ、演算処理が簡単な、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得できる。

請求項４の発明によれば、この発明のシェーディング補正係数及びＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて、二次元光センサで取得した画像信号の校正を行うので、簡単な処理で正確な補正を行うことができる。

請求項５の発明によれば、請求項４の撮像装置を用いて照明光源の色調を検査するので、信頼性の高い検査を行うことができる。

この発明の実施の形態１に係る色調校正装置の概略構成を示す概念図である。 同実施の形態１の色調校正装置に係る均一光生成部の一構成例を示す概念図である。 同実施の形態１に係る光源の相対分光分布を示すグラフである。 同実施の形態１に係る色調検査装置の要部構成を示すブロック図である。 同実施の形態１に係る二次元光センサの分光感度特性を示すグラフである。 ＸＹＺ表色系における等色関数を示すグラフである。

［発明の実施の形態１］
以下、この発明の実施の形態１について、図１乃至図６を用いて説明する。

図１は、この実施の形態１に係る色調校正装置１００の構成例を概念的に示している。また、図２は、均一光生成部１１０の構成例を概念的に示している。

この色調校正装置１００は、カメラ４１０の画像データ処理に使用されるシェーディング補正係数及びＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得する。

図１及び図２において、均一光生成部１１０は、積分球１１１を用いて、光源１１２，１１２からの出力光を均一化して出力する。後述するように、この実施の形態１の均一光生成部１１０は、混色均一光又は複数種類の単色均一光から、いずれかを択一的に生成して出力することができる。

このために、積分球１１１には、２個の光源１１２，１１２と、光ファイバープローブ１１３と、遮光プレート１１４とが取り付けられている。そして、光源１１２，１１２には光源点灯電源１２０が、光ファイバープローブ１１３には分光装置１３０が、それぞれ接続されている。

積分球１１１は、内面で光の散乱を繰り返すことによって、均一光（すなわち、光束密度が均一な光）を生成するための、球状中空体である。生成された均一光は、光出力口１１１ａから、外部に出力される。積分球１１１としては、公知のものを使用することができる。

なお、この積分球１１１に代えて、いわゆる二重積分球を使用することの可能である。二重積分球を使用することにより、出力される均一光の均一性を更に高めることができる。

光源１１２，１１２は、積分球１１１で均一化される光を生成する。光源１１２，１１２としては、例えば、タングステンランプ、ハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等を使用してもよいし、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤを使用しても良い。

光源１１２，１１２として、タングステンランプやハロゲンランプ、白色ＬＥＤ等を使用する場合、これら光源の光を積分球１１１で均一化することにより、連続スペクトル又は輝線スペクトルの混色均一光Ｐｍが得られる。そして、フィルタ１１５（反射型フィルタでも良い）を用いて、混色均一光Ｐｍから所定波長成分を抽出することにより、所望波長の単色均一光Ｐｓを得ることができる。

また、光源１１２，１１２として、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤを使用する場合、複数個のＬＥＤを同時点灯して積分球１１１で均一化することにより、輝線スペクトルの混色均一光Ｐｍが得られる。一方、１個のＬＥＤのみを点灯して積分球１１１で均一化することにより、一種類のピーク波長のみを有する単色均一光Ｐｓを得ることができる。

この実施の形態１では、光源１１２，１１２として、ピーク波長が互いに異なる１２個のＬＥＤ（図示せず）を備えた光源を使用する場合を例に採って説明する。図３に、この実施の形態１に係る光源１１２，１１２の分光分布を示す。図３から分かるように、これらの電源１１２，１１２により、３６０ｎｍ−９００ｎｍの範囲で、５ｎｍ間隔のピーク波長Ｌ１−Ｌ１２を得ることができる。これら１２個のＬＥＤを全て同時に点灯した場合、色温度が３０００Ｋ−６５００Ｋの白色光源となる。

後述するように、この実施の形態１では、シェーディング補正係数を取得する際には、全てのＬＥＤを点灯して、輝線スペクトルの混色均一光Ｐｍを使用する。一方、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得する際には、これらＬＥＤを一個ずつ点灯して、１２種類のピーク波長Ｌ１−Ｌ１２を有する単色均一光Ｐｓをそれぞれ出力する。なお、これら１２個のＬＥＤの一部のみを使用して混色均一光Ｐｍを生成することや、２個以上のＬＥＤを同時に点灯して実質的な単色均一光Ｐｓを生成することも可能である。

図２において、光ファイバープローブ１１３は、積分球１１１で生成された単色均一光Ｐｓを取り込んで、分光装置１３０（後述）に送る。

遮光プレート１１４は、略円錐筒形状を有しており、積分球１１１の底部付近や天井部付近で反射した光を遮って、光出力口１１１ａから出力されないようにする。これにより、積分球１１１で散乱される光のうち、光出力口１１１ａに対向する領域以外で反射した光の出力が抑制されて、出力口の均一性を高めることができる。

光源点灯電源１２０は、光源１１２，１１２に電力を供給するための電源である。この光源点灯電源１２０は、カメラ４１０や分光装置１３０に同期させて、光源１１２，１１２の点灯を制御することができる。更には、システム制御装置１５０の制御に基づいて、点灯及び消灯のタイミングや、各ＬＥＤの供給電極、電圧、電流を制御、測定することもできる。

分光装置１３０は、光ファイバープローブ１１３から各ピーク波長の単色均一光Ｐｓをそれぞれ入力して分光分布を測定し、この分光分布からＸＹＺ値（ＸＹＺ表色系の三刺激値）を測定する。分光装置１３０としては、ＪＩＳのＺ８７２４（色の測定方法−光源色）に従う、高精度のものを使用することが望ましい。

可動機構１４０は、可動ステージ１４１と、可動台１４２と、可動制御部１４３とを備える。そして、可動ステージ１４１上の可動台１４２にカメラ４１０をセットして、可動制御装置１４２の制御で移動させることにより、このカメラ４１０と均一光生成部１１０の積分球１１１との距離を調節する。

システム制御装置１５０は、色調校正装置１００で各種測定を行う際の全体制御を行う。また、このシステム制御装置１５０は、シェーディング補正係数を算出する補正係数取得部１５１と、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出する変換行列取得部１５２とを備える。これらの取得部１５１，１５２は、システム制御装置１５０内に、例えばソフトウエア的に構築される。シェーディング補正係数及びＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の算出方法については、後述する。

図４は、この実施の形態１に係る色調検査装置４００の要部構成を示すブロック図である。この色調検査装置４００は、例えば照明器具用光源の色調検査等に使用される。

図４に示したように、この色調検査装置４００は、カメラ４１０と、シェーディング校正処理部４２０と、三刺激値校正処理部４３０と、画像データ保存部４４０と、色情報演算部４５０とを備えている。このうち、カメラ４１０、シェーディング校正処理部４２０及び三刺激値校正処理部４３０が、この発明の「撮像装置」に対応する。

カメラ４１０は、検査対象を撮像して、ＲＧＢ値の画像データを取得するために使用される。すなわち、色調検査装置４００にセットされて色調検査を行う場合、このカメラ４１０は、照明器具用光源等の出力光を入力して、ＲＧＢ値の画像データに変換する。

一方、上述の色調校正装置１００を用いて、この画像データを校正するためのシェーディング補正係数やＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得する際には、このカメラ４１０は、色調検査装置４００から取り外されて、色調校正装置１００にセットされる（図１参照）。そして、このカメラ４１０には、上述の均一光生成部１１０から出力された混色均一光が、入力される（後述）。

このカメラ４１０において、レンズ系４１１は、外部の光Ｐ（照明器具用光源の出力光又は均一光生成部１１０の混色均一光Ｐｍ）を入力して、プリズム４１２に導く。

プリズム４１２は、レンズ系４１１から入力された光Ｐを、三分岐して、赤色フィルタ４１３Ｒ、緑色フィルタ４１３Ｇ及び青色フィルタ４１３Ｂに導く。

赤色フィルタ４１３Ｒ、緑色フィルタ４１３Ｇ及び青色フィルタ４１３Ｂは、それぞれプリズム４１２から入射された分岐光Ｐから、赤、緑、青の成分を抽出して、対応する二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂに受光させる。

二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの各画素は、受光した光Ｐの光量に応じたアナログ信号を出力する。これにより、ＲＧＢ値のアナログ画像データが得られる。これらのアナログ画像データは、電流増幅器４１５Ｒ，４１５Ｇ，４１５Ｂで増幅された後、アナログ／デジタル変換器４１６Ｒ，４１６Ｇ，４１６Ｂでデジタル信号に変換され、ＲＧＢ値のデジタル画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０として、カメラ４１０から出力される。

シェーディング校正処理部４２０は、カメラ４１０から画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０を入力すると共に、システム制御装置１５０（図１参照）からシェーディング補正係数を入力する。そして、このシェーディング校正処理部４１０は、このシェーディング補正係数を用いて、画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０のシェーディング校正処理を行う。この処理により、レンズ系４１１の収差等に起因する、画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０の誤差を補正することができる。このシェーディング校正処理によって得られた画像データＲ１，Ｇ１，Ｂ１は、三刺激値校正処理部４３０に送られる。シェーディング校正処理の具体的方法については、後述する。

三刺激値校正処理部４３０は、シェーディング校正処理部４２０から画像データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を入力すると共に、システム制御装置１５０からＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を入力する。そして、この三刺激値校正処理部４３０は、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて、画像データＲ１，Ｇ１，Ｂ１の各画素のＲＧＢ値を、ＸＹＺ値に変換する。この変換処理により、色フィルタ４１３Ｒ，４１３Ｇ，４１３Ｂや二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの特性バラツキが補正された、ＸＹＺ値を得ることができる。三刺激値校正処理の具体的方法については、後述する。

画像データ保存部４４０は、これらのＸＹＺ値を三刺激値校正処理部４３０から入力して、一時的に保存する。

色情報演算部４５０は、画像データ保存部４４０に保存されたＸＹＺ値を読み出して、画素毎の色情報を生成する。このために、色情報演算部４５０は、光原色演算部４５１と、測光量演算部４５２とを備える。光原色演算部４５１は、このＸＹＺ値を用いて、色度座標、相関色温度、演色評価指数等を、画素毎に演算する。また、測光量演算部４５２は、このＸＹＺ値を用いて、光束、光度、輝度、照度等を、画素毎に演算する。これらの演算結果は、色情報として、色情報演算部４５０から出力され、検査対象（照明器具用光源等）の評価に使用される。

次に、この実施の形態１に係る色調校正装置１００（図１及び図２参照）の動作について説明する。

まず、この色調校正装置１００を用いてシェーディング補正係数を取得する方法を説明する。

最初に、カメラ４１０を色調検査装置４００（図４参照）から取り外して、色調校正装置１００の可動台１４２にセットし、このカメラ４１０と均一光生成部１１０の積分球１１１との距離を調節する。

そして、システム制御装置１５０の補正係数取得部１５１が、均一光生成部１１０を制御して、光源１１２，１１２に設けられたＬＥＤ（図示せず）を全て点灯させる。これにより、図３に示したような相対分光感度特性の混色均一光Ｐｍが、積分球１１１から出力される。

この混色均一光Ｐｍは、カメラ４１０の光学系４１１（図４参照）に入力され、プリズム４１２で三分岐され、赤色フィルタ４１３Ｒ、緑色フィルタ４１３Ｇ及び青色フィルタ４１３Ｂを透過して、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂに受光される。

図５は、このカメラ４１０の分光感度特性を示すグラフであり、‘Ｒ’は二次元光センサ４１４Ｒ、‘Ｇ’は二次元光センサ４１４Ｇ、‘Ｂ’は二次元光センサ４１４Ｂに対応する。

図５から分かるように、各二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの分光特性は、一定の波長幅を有している。このため、シェーディング補正係数を求める測定では、所定周波数領域（例えば可視光領域）の全域にわたる波長成分を多く含んだ均一光を使用することが要求される。

この実施の形態１では、シェーディング補正係数を求める測定に、１２種類のピーク波長Ｌ１−Ｌ１２を含む混色均一光Ｐｍ（図３参照）を使用するので、正確なシェーディング補正係数を求めることが容易になる。

二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの各画素は、混色均一光Ｐｍを受光すると、受光光量に応じたアナログ信号を出力する。そして、これらのアナログ信号は、上述のようにして、デジタル信号に変換される。これにより、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂについて、ＲＧＢ値のデジタル画像データが得られる。これらの画像データは、システム制御装置１５０の補正係数取得部１５１に送られる。

そして、補正係数取得部１５１は、これらの画像データを用い、以下のようにしてシェーディング補正係数を算出する。

均一光生成部１１０から出力される混色均一光Ｐｍが十分な均一性を有する場合、レンズ系４１１に歪みや、フィルタ４１３Ｒの特性ムラ、二次元光センサ４１４Ｒの特性ムラ等が無ければ、この混色均一光Ｐｍを二次元光センサ４１４Ｒが受光したときに、全ての画素の受光光量が一致する。しかしながら、実際には、このレンズ系４１１に歪み等があるために、各画素の受光光量には、バラツキが生じる。

これに対して、二次元光センサ４１４Ｒのいずれか１個の画素を基準画素として、全ての画素の受光光量との比αをそれぞれ求め、各画素の受光光量に、対応する比の値を乗算することとすれば、上述のようなレンズ系４１１の歪み等の影響を除去できる。

この実施の形態１では、中央部分の画素と基準として、他の各画素の受光光量の比αを、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの各画素について求めた。そして、これらの比αを、シェーディング補正係数とした。

他の二次元光センサ４１４Ｇ，４１４Ｂの各画素についても、同様である。

なお、シェーディング補正係数は、一画素毎では無く、複数画素毎に決定しても良い。すなわち、画像データを、複数個の画素から成る画素領域に分割して、各画素領域の総受光光量を求め、何れかの画素領域を基準として、他の画素領域のシェーディング補正係数を算出することもできる。これにより、シェーディング補正係数のデータ量を減らせると共に、補正演算が容易になる。

すなわち、「画素領域」の画素数は、１個でも良いし、複数個でも良い。

システム制御装置１５０が算出したシェーディング補正係数は、色調検査装置４００内のメモリ等に保存され、シェーディング校正処理部４２０の校正処理に使用される。

次に、色調校正装置１００を用いてＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得する方法を説明する。

この処理も、カメラ４１０を、色調校正装置１００の可動台１４２にセットした状態で、行われる。

最初に、システム制御装置１５０の変換行列取得部１５２は、均一光生成部１１０を制御して、光源１１２，１１２に設けられたＬＥＤ（図示せず）を１個ずつ、順次点灯させる。これにより、単色均一光Ｐｓが、積分球１１１から出力される。

この単色均一光Ｐｓは、カメラ４１０の光学系４１１に入力され、プリズム４１２で三分岐され、赤色フィルタ４１３Ｒ、緑色フィルタ４１３Ｇ及び青色フィルタ４１３Ｂを透過して、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂに受光される。そして、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの画素毎の受光光量に対応したデジタルの画像データが、変換行列取得部１５２に送信される。

また、このとき、各単色均一光Ｐｓは、光ファイバープローブ１１３に入力されて、分光装置１３０にも送られる（図２参照）。分光装置１３０は、単色均一光Ｐｓをそれぞれ入力して分光分布を測定し、この分光分布からＸＹＺ値を測定する。この測定で得られたＸＹＺ値も、それぞれ、システム制御装置１５０の変換行列取得部１５２に送信される。

変換行列取得部１５２は、こられＲＧＢ値とＸＹＺ値とを用いて、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素を算出する。

周知のように、ＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換するためには、下式（１）で示すような行列式を用いる。

すなわち、ＲＧＢ値を示す１行３列の行列と３行３列のＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列とを掛け合わせることによって、１行３列のＸＹＺ値を得ることができる。ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素Ｍ１１−Ｍ３３の値としては、例えば、ＣＩＥ（国際照明委員会）で規定したものが知られている。

ここで、色フィルタ４１３Ｒ，４１３Ｇ，４１３Ｂや、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの分光特性には、部品間のバラツキがある。このため、同一の被写体を撮像した場合であっても、画像データのＸＹＺ値がカメラ４１０毎に異なることになる。

これに対して、この実施の形態１では、変換行列取得部１５２が、ＲＧＢ値の測定結果とＸＹＺ値の測定結果とを用いて、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を演算する。そして、色調検査装置４００でＲＧＢ−ＸＹＺ変換を行う際に、ＣＩＥ等で規定されたＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いるのでは無く、この変換行列取得部１５２で算出したＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いる。このため、この実施の形態１によれば、ＲＧＢ値からＸＹＺ値へ変換する演算を行うことで、分光特性のバラツキを補正できる。

この実施の形態１では、変換行列取得部１５２は、まず、ＲＧＢ値及びＸＹＺ値の測定値を用いて、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素を、波長Ｌ１−Ｌ１２の各単色均一光について、それぞれ演算する。ＲＧＢ値及びＸＹＺ値の測定結果からＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を演算する方法については、一般の行列演算を用いることができるので、説明を省略する。

そして、変換行列取得部１５２は、最小自乗法を用いて、波長Ｌ１−Ｌ１２の各単色均一光についての、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて算出したＸＹＺ値と分光装置１３０で測定した前記ＸＹＺ値との差が各画素について最小になるように、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素を求める。

なお、このとき、ＲＧＢ値としては、上述のシェーディング補正係数を用いて補正したものを使用することが望ましい。これにより、変換行列取得部１５２による補正の精度を高めることができる。

周知のように、ＲＧＢ値（すなわち二次元光センサで得た画像データ）をＸＹＺ値に変換することで、等色関数（すなわち人間の目に対応する分光感度）に対応した画像データを得ることができる。しかし、等色関数は、図６に示したように、色フィルタの分光特性と、大きく異なる波形を有している。このため、ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の補正精度を十分に高くするためには、ＲＧＢ値及びＸＹＺ値の測定に、波長幅が十分に狭い単色均一光を使用することが望まれる。この実施の形態では、電源１１２，１１２に、５ｎｍ間隔のピーク波長Ｌ１−Ｌ１２を有する１２個のＬＥＤを用いたので（図３参照）、この補正精度を十分に高くすることができる。

次に、この実施の形態１に係る色調検査装置４００（図４参照）の動作について説明する。

カメラ４１０のレンズ系４１１が、照明器具用光源等の光Ｐを入力すると、この光Ｐが、プリズム４１２によって三分岐され、赤色フィルタ４１３Ｒ、緑色フィルタ４１３Ｇ及び青色フィルタ４１３Ｂを介して、二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂに受光される。

そして、これら二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの各画素から出力されたアナログ信号が、増幅器４１５Ｒ，４１５Ｇ，４１５Ｂで増幅されて、アナログ／デジタル変換器４１６Ｒ，４１６Ｇ，４１６Ｂでデジタル信号に変換されることで、デジタル値の画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０が生成される。

シェーディング校正処理部４２０は、この画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０を入力すると、各画素のＲＧＢ値に、上述のシェーディング補正係数を乗算する。これにより、、画像データＲ０，Ｇ０，Ｂ０の、レンズ系４１１の収差等に起因する光量バラツキを補正することができる。

次に、三刺激値校正処理部４３０が、シェーディング校正された画像データＲ１，Ｇ１，Ｂ１を入力し、上述のＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いた演算により、ＸＹＺ値に変換する。上述のように、この実施の形態１によれば、このＲＧＢ−ＸＹＺ変換演算により、色フィルタ４１３Ｒ，４１３Ｇ，４１３Ｂや二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの特性バラツキが補正される。

このＸＹＺ値は、画像データ保存部４４０に一時保存される。そして、色情報演算部４５０が、このＸＹＺ値を画像データ保存部４４０から読み出して、上述のような色情報を画素毎に生成する。これらの色情報は、検査対象（照明器具用光源等）の評価に使用される。

以上説明したように、この実施の形態１の色調校正装置１００によれば、補正係数取得部１５１を用いて、混色均一光の受光光量のバラツキを補正するシェーディング補正係数を取得するので、レンズ系の収差等を簡単且つ正確に補正できるシェーディング補正係数を得ることができる。

また、この実施の形態１の色調校正装置１００によれば、変換行列取得部１５２を用いて、複数種類の単色均一光のＲＧＢ値とＸＹＺ値を測定し、これらの測定結果からＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出するので、ＲＧＢ値からＸＹＺ値への変換と同時に色フィルタや二次元光センサの特性バラツキを補正できるようなＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得することができる。したがって、この実施の形態１によれば、カメラ４１０は、色フィルタフィルタ４１３Ｒ，４１３Ｇ，４１３Ｂや二次元光センサ４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｂの特性バラツキを補正することのみを目的とした演算を行うこと無しに、これらバラツキの補正を行うことができる。

更には、この実施の形態１の色調校正装置１００において、ＲＧＢ値の測定結果として、上述のシェーディング補正係数を用いて補正したものを使用することにより、正確な補正が可能になる。

また、この実施の形態１の色調校正装置１００によれば、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤ光源を設けたので、フィルタ等を用いること無しに、１台の均一光生成部１１０によって、所望の混色均一光や単色均一光を択一的に生成することが可能となり、従って、正確な補正やＲＧＢ−ＸＹＺ変換を行うことが可能なＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得できる。

また、この実施の形態１の色調校正装置１００によれば、全ての波長にわたって正確な補正やＲＧＢ−ＸＹＺ変換を行うことが可能なＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を取得できる。

また、この実施の形態１に係る撮像装置によれば、簡単な処理で高精度の補正を行うことができる。

また、この実施の形態１に係る色調検査装置４００によれば、信頼性の高い検査を行うことができる。

１００ 色調校正装置
１１０ 均一光生成部
１１１ 積分球
１１１ａ 光出力口
１１２ 光源
１１３ 光ファイバープローブ
１１４ 遮光プレート
１１５ フィルタ
１２０ 光源点灯電源
１３０ 分光装置
１４０ 可動機構
１４１ 可動ステージ
１４２ 可動台
１４３ 可動制御部
１５０ システム制御装置
１５１ 補正係数取得部
１５２ 変換行列取得部
４００ 色調検査装置
４１０ カメラ
４１１ レンズ系
４１２ プリズム
４１３Ｒ 赤色フィルタ
４１３Ｇ 緑色フィルタ
４１３Ｂ 青色フィルタ
４１４Ｒ，４１４Ｇ，４１４Ｒ 二次元光センサ
４１５Ｒ，４１５Ｇ，４１５Ｒ 電流増幅器
４１６Ｒ，４１６Ｇ，４１６Ｒ アナログ／デジタル変換器
４２０ シェーディング校正処理部
４３０ 三刺激値校正処理部
４４０ 画像データ保存部
４５０ 色情報演算部
４５１ 光原色演算部
４５２ 測光量演算部

Claims (5)

1. レンズ系及び色フィルタを介して入射した光を二次元光センサに撮像させて得たＲＧＢ値をＸＹＺ値に変換する撮像装置の校正情報を取得する色調校正装置であって、
   光源からの出力光を均一化する積分球を用いて、混色均一光又は単色均一光を択一的に生成する均一光生成部と、
   前記混色均一光の受光光量を前記二次元光センサの各画素で測定して、中央付近の所定の画素領域の該受光光量を他の画素領域の該受光光量と比較することにより、該画素領域毎のシェーディング補正係数を算出する補正係数取得部と、
   波長が異なる複数種類の前記単色均一光のそれぞれについて、前記二次元光センサを用いてＲＧＢ値を取得すると共に、それぞれの該単色均一光の受光光量を分光装置で測定することでＸＹＺ値を取得し、該ＲＧＢ値と該ＸＹＺ値とを比較することにより、前記画素領域毎の分光感度特性バラツキを補正するＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を算出する変換行列取得部と、
   を備えることを特徴とする色調校正装置。
2. 前記均一光生成部は、前記光源として、ピーク波長が互いに異なる複数のＬＥＤを備え、
   複数種類の該ＬＥＤを同時に点灯させることで前記混色均一光を生成し、且つ、何れか一種類の該ＬＥＤを点灯させることで前記単色均一光を生成する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の色調校正装置。
3. 前記変換行列取得部は、前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いて算出した前記ＸＹＺ値と前記分光装置で測定した前記ＸＹＺ値との差を、全ての前記画素領域の全ての前記単色均一光について演算したときに、これら差の合計が最小になるように、該ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列の各行列要素を求めることを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の色調校正装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の色調校正装置を用いて取得された前記シェーディング補正係数と前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列とを用いて校正処理を行う撮像装置であって、
   前記二次元光センサから出力された画素信号を、該シェーディング補正係数を用いて補正する、シェーディング校正処理部と、
   該補正係数取得部から出力された画素信号を、前記ＲＧＢ−ＸＹＺ変換行列を用いてＸＹＺ値に変換する三刺激値校正処理部と、
   を備えることを特徴とする撮像装置。
5. 請求項４の撮像装置を用いて照明光源の色調検査を行うことを特徴とする色調検査装置。