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WIDE COLOR AREA ANIMATION CAMERA meetings

Patent code P07A009874
File No. ShIP‐P04066
Posted date May 25, 2007
Application number P2004-036937
Publication number P2005-229408A
Patent number P4482685
Date of filing Feb 13, 2004
Date of publication of application Aug 25, 2005
Date of registration Apr 2, 2010
Inventor
  • (In Japanese)下平 美文
  • (In Japanese)横井 昇市
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人静岡大学
Title WIDE COLOR AREA ANIMATION CAMERA meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an animation camera having an color area being equal to that of a human being.
SOLUTION: An optical beam splitter performs division into four or three so as to respectively have the same strength concerning an optical real image which is made incident to a lens system. Then output light beams respectively pass through four or three color filters which are obtained based on the spectral sensitivity of a standard observer in an XYZ color system determined by CIE. The output of each color filter is converted into an electric signal by a corresponding optical sensor for a dynamic image and outputted as a wide color area video signal having the color area being equal to that of light by an arithmetic processor. In place of splitting light beams by the plurality of color filters, the camera may comprise one color filter for spatially dividing a color signal comprising the three primary colors, i.e., XYZ of a CIE chromaticity diagram, with a pixel, row, or column as a unit, so as to output them. Moreover, the camera may comprise a mask for spatially dividing the color signal comprising the three primary colors, i.e., XYZ of the CIE chromaticity diagram, by the pixel, row, or column as a unit, so as to output them, concerning the light beams which are outputted from the plurality of color filters.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


人の色域と等しい色域をもつカメラで対象物体の動画像を撮影した場合には、そのカメラ信号の表す色は対象物体のもつ色に正確に一致する。このような特徴をもつ動画のとれるカメラは現在、製作されていない。
すなわち、現在広く使われている画像システムに使用されているカメラの出力信号は、その色域がディスプレイの色域に等しくなるように処理されて出力されている。そのため対象物体の色がディスプレイの色域外の場合には色域内の色に変換して出力される。従って、ディスプレイの色域以外の色を正確な信号として取り出すことはできない。さらに、対象物体の色がたとえ色域内であっても、対象物体の元の色とは異なった色信号として表示器側に出力される。



現在、使用されている動画用カメラの原理および構成を説明する。カメラは集光器、分光器、複数の受光器より構成された受光部を主要素として成り立つ。受光部に入射した光はレンズ系よりなる集光器により集められ、分光フィルタよりなる分光器で複数の波長域に分光される。各波長域の信号は、複数の受光器を通してRGBの3原色に変換される。ここで、複数の受光器を一枚のシリコン基板チップ上に2次元マトリクス状に配置することにより、受光部の表面に結像された対象物体の画像が認識される。この形式の受光器はCCDとして公知である。



本発明の背景を説明する第1の特許文献として特開2002-54994号「撮像装置、撮像表示システムおよび撮像印刷システム」を挙げることができる。特開2002-54994号において、集光器には球状レンズと導波路を使用して入射光を効率よく分光器に出力している。ここで、分光器には回折格子、プリズム、フォトニック結晶、あるいは酸化膜、誘電体膜、高分子膜等によって構成された膜フィルタを使用している。
複数の受光器は、一枚のシリコン基板チップにより構成したCCDイメージングデバイスを使用して構成している。



同上分光器ではCIE色度図上で色度域を4領域~11領域に分割して対象物体の色を求め、対象物体の元の色とは異なった色信号が表示器側に出力されるという色再現上の制約を取り除こうとしている。このような、現在実現されているマルチバンド広色域カメラは具体的に4枚以上の多数の色フィルタを使って対象物体の色のスペクトル情報を取得し、これらのスペクトルから物体の色を推定している。色のスペクトル分布は自然物体と人工物体とでは異なるので、このような色の推定は正確でない。更に、対象物体の色をスペクトル情報から算出するための演算量が大変多いのが問題である。
【特許文献1】
特開2002-54994号公報



本発明の背景を説明する第2の特許文献として特開平6-261332号「多原色表示用原色変換方法」を挙げることができる。特開平6-261332号においては、3原色表示用の信号を3原色を越える多原色表示用の信号に変換する2つの演算方法を提供している。この方式では入力された3原色がCIE色度図上でいかなる位置にあるかを判定器により判定する。
第1の方法では判定結果によって変換される3原色を越える多原色の中から3つの色を選びだして、それらの一次結合を演算処理装置により生成する。第2の方法では、判定結果によって変換される3原色を越える多原色信号を、3原色信号の一次結合としてすべて演算処理装置により求めて出力しておく。この多原色信号の中から3つの色を選び出す。それ以外の色の出力が負になるときには、その出力を零にするとともに補正信号を用意し、上の選び出された3つの原色信号の一次結合に対して補正信号を加算して出力する。



これらの多原色表示用原色変換方法では、演算処理に使用される一次結合の変数に仮定値を与えているため、変数値を与える具体的根拠と方法が現実に指定されないかぎり、具体的に動画用のカメラに実用されるのは不可能である。さらに、このままでは動画カメラのリアルタイムの要求も現実には満足されない。
【特許文献2】
特開平6-261332号公報



人の色域と等しい色域をもつ動画を撮像することのできる動画用カメラは未だ存在していないが、人の色域についての解析は理論的に構築されている。
例えば、A.N.Netravali and B.G.Haskell著“Digital Pictures (ディジタル画像)”(1988, Plenum Press)によれば、Chapter1: Numerical Representation
of Visual Information (第1章 視覚情報の数値表現)において、計算方式が要約して提示されている。スペクトルで表した色の3つの刺激値は、色マッチング関数 (color matching function )と呼ばれるが、この関数〔r(λ),g(λ),b(λ)〕は与えられた3原色に関する3つの刺激値である。例えば、3原色波長を700.0nm(R0 ),546.1nm(G0 ),435.8nm(B0 )としたときの、色マッチング関数(r0 (λ),g0 (λ),b0 (λ))を人の色域を表すものとして波長に対してプロットすることができる。



R0 G0 B0 を使用してCIE色度図上のXYZを求めれば、次の(1)式が成り立つ。
X=2.365R0 -0.515G0 +0.005B0
Y=-0.897R0 +1.426G0 -0.014B0 (1)
Z=-0.468R0 +0.089G0 +1.009B0

次に、XYZからR0 G0 B0 を求めれば(2)式が得られる。
R0 =0.490X+0.177Y
G0 =0.310X+0.813Y+0.01Z (2)
B0 =0.200X+0.010Y+0.990Z



一般論として3原色(R0 G0 B0 (ベクトル))の(X,Y,Z(ベクトル))刺激値座標をそれぞれ(XR0,YR0,ZR0)、(XG0,YG0,ZG0)、(XB0,YB0,ZB0)とすれば、次のベクトルを表す(3)式が得られる。
R0 =XR0X+YR0Y+ZR0Z
G0 =XG0X+YG0Y+ZG0Z (3)
B0 =XB0X+YB0Y+ZB0Z
なお、上記(3)式において、R0 G0 B0 およびX,Y,Zは、ベクトルである。
同様にして、刺激値(RC ,GC ,BC )および(XC ,YC ,ZC )をもつ任意の色刺激値C(ベクトル)は次の(4)式により与えられる。
C=RC R0 +GC G0 +BC B0 =XC X+YC Y+ZC Z (4)
上記(4)式において、C,R0 G0 B0 およびX,Y,Zは、ベクトルである。
基本的に演算処理は上の理論によって実現されるので、上記理論式と、人の視感度特性によって動画用カメラを設計することになる。
【非特許文献1】
A.N.Netravali and B.G.Haskell,“Digital Pictures ”(1988, Plenum Press),1~87頁

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、人の色域と等しい色域をもった動画用カメラに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
対象物体からの光学実像を入射して内部で光学投影像を形成するためのレンズ系と、
前記レンズ系から入射した光ビームをそれぞれ等しい強度になるように4分割して光出力を得るための第1の光ビームスプリッタと、
前記第1の光ビームスプリッタの光出力に対応して設けられ、それぞれが、CIE色度図上に定められたXYZ表色系における標準観察者の分光感度に等しい4つの異なる波長域特性のうちの1つをもつ4枚の色フィルタと、
前記4枚の色フィルタに対応して設けられ、前記各色フィルタの光出力を画素単位、または行単位あるいは列単位に3原色よりなる色信号を空間分割して出力するための光マスクを備えた第2の光ビームスプリッタと、
前記第2の光ビームスプリッタの光マスクに密着して設けられ、前記光マスクに対応して画素単位、または行単位あるいは列単位に空間分割の整列をとり、前記光出力の光学像を入力して順次、電気像に変換するための光学センサと、
前記光学センサの出力電気信号を入力して、前記空間分割された電気信号から前記XYZ表色系における標準観察者の分光特性をもつ映像信号に戻し、人の色域と等しい映像信号を生成するための演算処理装置と
を具備し、人の色域と等しい色域をもつ広色域動画カメラ。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2004036937thum.jpg
State of application right Registered
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