JP2005260400A

JP2005260400A - マルチバンド画像再現システム

Info

Publication number: JP2005260400A
Application number: JP2004066791A
Authority: JP
Inventors: Hideyasu Ishibashi; 磴　　秀康
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-22

Abstract

【課題】マルチバンド画像を表示画像として出力する画像再現システムであって、表示画像の色ずれの低減や一様な色再現等の、高精度な再現を行うマルチバンド画像再現システムを提供する。また、このシステムに用いる出力装置を提供する。
【解決手段】マルチバンド画像再現システムであるプロジェクタシステム１０は、マルチバンド画像を表示画像として出力する出力装置１２と、出力装置１２によるマルチバンド画像の出力を、第１の原色画像の色信号情報を用いて制御する制御装置１４と、出力されたマルチバンド画像を第２の原色画像で構成されるマルチバンド画像として撮像する撮像装置１６と、を有し、さらに、制御装置１４は、撮像して得られた第２の原色画像の色信号を第１の原色画像の色信号に変換し、変換された第２の原色画像の色信号と第１の原色画像の色信号とを比較することによって、出力装置１２の制御信号を修正する修正部４２を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、少なくとも４原色以上の原色画像を用いて構成されるマルチバンド画像を再現するマルチバンド画像再現システムに関する。

色彩に富んだ絵画等を画像として精度高く取得し保存するには、少なくとも４原色以上の原色画像を取得する、いわゆるマルチバンド画像の取得方法が一般に知られている。このマルチバンド画像は、例えば１６原色に対応する原色画像を備えるので、各画素毎に分光スペクトル波形を生成することができ、絵画等の色情報を精度高く保存することができる。
一方、このようなマルチバンド画像を再現するには、各画素毎の分光スペクトル波形から、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）を３原色とする原色画像に変換して、３つの色信号によってマルチバンド画像を表示することとなる。このため、マルチバンド画像として分光スペクトル波形の情報を保持したまま保存されたものであっても、表示装置が３原色の原色画像を用いて表示する装置である限りにおいて、マルチバンド画像を分光スペクトル波形が略一致するように表示画像として再現することができない。

下記特許文献１には、４原色以上を有するカラー画像表示手段を用いた色再現システムが開示されている。この色再現システムでは、２台のプロジェクタを制御して４原色の画像を重畳して表示することを開示し、正確な色再現を行うために分光測色計を用いたプロファイルデータを作成して、色再現を精度を良く行うことができるとされている。
しかし、色再現を行う際、４原色の原色画像の色ずれが必ずしも考慮されておらず、プロジェクタに用いる光学系の色収差に加え、２台のプロジェクタによって投射されて重畳された表示画像が原色間で色ずれを起こしたり、表示画像全体で均一な色濃度による色再現が成されない場合も多い。

特開２０００−３３８９５０号公報

そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、マルチバンド画像を表示画像として出力する画像再現システムであって、表示画像の色ずれの低減や一様な色再現等の、高精度な再現を行うマルチバンド画像再現システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも４原色以上の第１の原色画像で構成されるマルチバンド画像を再現するマルチバンド画像再現システムであって、マルチバンド画像を表示画像として出力する出力装置と、この出力装置によるマルチバンド画像の出力を、前記第１の原色画像の色信号情報を用いて制御する制御装置と、前記出力装置により出力されたマルチバンド画像を第２の原色画像で構成されるマルチバンド画像として撮像する撮像装置と、を有し、前記制御装置は、撮像して得られた前記第２の原色画像の色信号を前記第１の原色画像の色信号に変換し、変換された前記第２の原色画像の色信号と前記第１の原色画像の色信号とを比較することによって、前記出力装置の制御信号を修正する信号修正部を有することを特徴とするマルチバンド画像再現システムを提供する。

ここで、前記撮像装置にて撮像され取得されるマルチバンド画像は、前記原色画像の画像数より多い第２の原色画像で構成されるのが好ましい。
前記信号修正部は、例えば、前記表示画像の各画素の分光スペクトル波形が再現しようとするマルチバンド画像の分光スペクトル波形に近づくように前記制御信号の修正を行う。あるいは、前記出力装置により出力されるマルチバンド画像が均一な色濃度画像である場合、前記信号修正部は、前記表示画像の画像濃度のムラを低減するように前記制御信号の修正を行う。また、前記信号修正部は、前記表示画像の測色値が再現しようとするマルチバンド画像の測色値に近づくように前記制御信号の修正を行う。さらに、また、前記信号修正部は、前記表示画像における前記第２の原色画像間で生じる色ずれ量が小さくなるように前記制御信号の修正を行う。

前記出力装置は、例えば、照明光を射出する光源部と、前記光源部からの照明光を前記原色のそれぞれに対応した波長帯域で分光する、前記原色画像毎に設けられた複数の色フィルタと、前記分光された照明光を、対応する原色画像の色信号を用いて空間変調する光学素子と、空間変調された前記照明光を所定の位置に投射する１つの光学系と、を有する、プロジェクタ装置である。
また、少なくとも４原色以上の原色画像を用いて構成されるマルチバンド画像を、表示画像として出力するマルチバンド画像出力装置であって、照明光を射出する光源部と、前記光源部からの照明光を前記原色のそれぞれに対応した波長帯域で分光する、前記原色画像毎に設けられた複数の色フィルタと、前記分光された照明光を、対応する原色画像の色信号を用いて空間変調する光学素子と、空間変調された前記照明光を所定の位置に投射する１つの光学系と、を有するマルチバンド画像出力装置を提供する。

本発明は、表示画像として出力されたマルチバンド画像を撮像装置で撮像し、この表示画像と再現しようとするマルチバンド画像とを比較して、出力装置を駆動する制御信号を修正するので、表示画像の色ずれを低減し、かつ色濃度が一様な色再現を実現する。
特に、撮像装置において、出力装置のマルチバンド画像を構成する原色画像数よりも多い原色画像数で色分解したマルチバンド画像を撮像して取得するので、より精度の高い色再現性を実現する。
また、マルチバンド画像を、従来のように４原色以上の原色画像を３原色に減色して表示する必要が無く、記録保持されたマルチバンド画像の色再現を精度良く行うことができる。

以下、本発明のマルチバンド画像再現システムおよびマルチバンド画像出力装置について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。

図１は、本発明のマルチバンド画像再現システムの一例であるプロジェクタシステム１０の概略構成図である。
プロジェクタシステム１０は、マルチバンド画像を表示画像として出力する出力装置１２と、出力装置１２によるマルチバンド画像の出力を制御する制御装置１４と、出力されたマルチバンド画像を、マルチバンド画像として撮像する撮像装置１６と、を有する。
出力装置１２は、６原色（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、パープル（Ｐ）、エメラルド（Ｅ）、イエロ（Ｙ））の色信号からなる色信号情報を用いて表示画像としてマルチバンド画像を所定のスクリーン上に投射する装置である。

出力装置１２は、図２（ａ）に示すように、光源部１８と、レンズ系２０，２２と、ターレット２４と、空間変調素子であるマイクロミラーアレイ素子２６と、投射レンズ２８と、を有して構成される。
光源部１８は、白色光源であって、プロジェクタとして照明光を射出する部分である。
ターレット２４は、図２（ｂ）に示すように、マルチバンド画像の６原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｐ，Ｅ，Ｙ）に対応して光源部１８からの照明光を６原色のそれぞれに対応した波長帯域で分光する、６原色の色毎に設けられた６枚の色フィルタを有する。ターレット２４は、図示されない駆動モータにより回転が制御されて、時間分割されて色分解された照明光を巡回的に形成する。

マイクロミラーアレイ素子２６は、表面に照明光を反射する反射面を有し、この反射面には所定の方向に向きを自在に変えることのできる多数のマイクロミラーが配置され、制御装置１４からの制御信号に応じて各マイクロミラーの反射面の向きが制御される。すなわち、時間分割されて色分解された照明光を投射方向に向けて反射させるか否かについて、各マイクロミラー毎に制御される。これにより、マルチバンド画像の各原色の画像に応じて空間変調された投射光を作る。マイクロミラーは、例えば縦方向に１０２４個、横方向に７５６個配列されて反射面を形成し、矩形形状のマイクロミラーアレイ素子２６を成している。マイクロミラーアレイ素子２６として、例えばデジタルマイクロミラーデバイス（米国ＴＩ社商標）が好適に用いられる。
マイクロミラーアレイ素子２６では、入射した照明光がマイクロミラーの面で反射する際の反射方向が投射方向に向く場合、この部分の画像はＯＮ状態となり、輝度の高い部分を形成する。照明光の反射方向が投射方向からはずれる場合、この部分の画像はＯＦＦ状態となり、輝度の低い部分を形成する。このようにして、６原色の原色画像の色信号の信号レベルに応じて、各マイクロミラーの反射面の向きを時間変調して所望の６原色の各原色画像を担持する投射光を形成する。

レンズ系２０は、照明光をターレット２４上に集光するように配置され、レンズ系２２は、マイクロミラーアレイ素子２６に分光された照明光をコリメート光として照明するように設けられている。
投射レンズ２８は、各原色画像を担持する投射光を所定の位置のスクリーン上に投射するレンズ系である。

撮像装置１６は、出力装置１２によって投射された６原色から構成されるマルチバンド画像を撮像する装置であって、１６色の原色画像によって構成される詳細マルチバンド画像として撮像する。
図３（ａ）は、撮像装置１６の側面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）中の矢視線Ａ−Ａ’からみた断面図である。
撮像装置１６は、シャッタ３０と、レンズ系３２と、色分解フィルタ３４と、カメラ３６とを有して構成される。
色分解フィルタ３４は、１６個の干渉フィルタ３４ａ₁〜３４ａ₁₆がディスク３８に同心円状に配置されたフィルタ板である。１６個の干渉フィルタ３４ａ₁〜３４ａ₁₆は、図３（ｃ）に示すようなフィルタ特性を有する。すなわち、３８０〜７８０ｎｍの可視波長領域を１６分割して構成されたフィルタ特性を有する。
このような色分解フィルタ３４は、図示されない駆動モータによって駆動され、各色分解フィルタで色分解された原色画像が撮像されるように、レンズ系３２とカメラ３６との間に設けられている。色分解フィルタ３４は、順次回転して干渉フィルタ３４ａ₁〜３４ａ₁₆が切り換わる。

カメラ３６は、色分解された像を撮像するＣＣＤカメラであり、各原色画像毎に、例えば３０７２画素×２０４８画素の画素サイズで１２ビットで撮像するカメラである。撮像された画像がマクベスチャートの場合、平均色差が略１以下となる高精度のカメラである。カメラ３６としては、例えばアド・サイエンステクノロジー社製ダルスター６Ｍ３（商品名）が例示される。１６原色の原色画像を、例えば全部で１０秒以内で撮影することができる。
このようなカメラ３６は、表示画像の投射光を形成するマイクロミラーアレイ素子２６のマイクロミラーの配列数（例えば縦１０２４個×横７５６個）に比べて多い画素数で撮像するとともに、６原色の原色画像からなる表示画像に対して１６個の干渉フィルタ３４ａ₁〜３４ａ₁₆で色分解されて撮像される。
このように、表示出力されるマルチバンド画像に対して色分解および空間分解を詳細に設定した詳細マルチバンド画像を撮像して取得するのは、後述するように、表示画像の画像情報（色信号）を精度高く取得して表示画像の修正に用いるためである。
取得された１６個の原色画像の色信号情報は、制御装置１４に供給される。

制御装置１４は、出力装置１２のマイクロミラーアレイ素子２６の各マイクロミラーの反射面の向きを調整する制御信号を生成する駆動部４０と、この制御信号の修正を行う修正部４２とを有し、コンピュータ等によって構成される。
駆動部４０は、供給された６つの原色画像の色信号を、予め定められた参照テーブルを参照して駆動信号を生成する部分である。駆動部４０には、マルチバンド画像の画素毎の色信号が供給されると、表示画像の画素に対応するマイクロミラーアレイ素子２６のマイクロミラーの反射面の向きを調整する制御信号を参照テーブルを用いて生成する。
修正部４２は、カメラ１６から供給される詳細マルチバンド画像の各原色画像の色信号を、表示画像に用いられた６原色画像の色信号と比較して駆動部４０の参照テーブルを修正する部分である。

修正部４２では、まず、詳細マルチバンド画像の各原色画像の色信号を用いて各画素の分光波形データが主成分分析を行って、あるいはスプライン補間等の補間処理を行って作成される。次に、作成された分光波形データに重み関数を掛けて可視光波長帯域で積分することによって、あるいは補間処理を行うことによって、６原色の原色画像の色信号に変換される。ここで、上記重み関数は６原色の分光波形スペクトルであり、ターレット２４の６枚の色フィルタの分光透過率に対応するものである。
このような変換は時間がかかるので、変換用テーブルを生成してこれを用いたり、一次変換マトリクスやさらに高次の変換マトリクスを用いて、短時間に処理することができる。
さらに、色信号変換後、撮像された詳細マルチバンド画像の空間分解能を、表示画像として用いられたマルチバンド画像の空間分解能に合わせるための解像度変換が行われる。
解像度変換は、公知の方法を用いて行えばよい。その際、画像の歪みを考慮して幾何的な補正を加えてもよい。

こうして空間分解能が揃えられ、６原色の色信号に変換された詳細マルチバンド画像の色信号について、表示画像として用いられた６原色の原色画像からなるマルチバンド画像の対応する色信号と比較され、色ずれや各原色画像の色強度（色濃度）の均一性が調べられる。

例えば色ずれを調べる場合、所定の間隔で縦方向および横方向に線の引かれた、マルチバンド画像の格子テストチャートが表示画像として用いられ投射され、カメラ１６で撮像される。
この場合、６原色の色信号に変換された詳細マルチバンド画像の各原色画像の色信号によって格子点が求められ、表示画像として用いた各原色画像中の格子点の位置座標と、他の原色画像の格子点の対応する位置座標が比較され位置ずれ量が求められる。この位置ずれは、例えばレンズ系の収差や色フィルタへの照明光の入射角度の違いによって照明光の光路がわずかに変化することによって生じる。位置ずれを修正するための修正量は、求められた格子点の位置すれ量の情報を用いて、例えば一次関数で表される幾何補正、すなわちアフィン変換によって求められる。この修正量が駆動部４０の参照テーブルに供給される。こうして原色画像の位置ずれが修正される。なお、修正量は、図４に示す９つの破線領域のように画像を区分けして、区分けされた領域毎に修正量を定めてもよい。さらに、色濃度の異なる複数の格子画像を用いて、色信号のレベルに応じて位置ずれの修正量を変えてもよい。
なお、レンズ系等により画像が湾曲状に歪む歪曲収差が生じる場合、格子テストチャートの理想的な格子点の位置を目標点としてアフィン変換の係数を設定するとよい。

また、色強度の均一性を調べる場合、一様な色強度を持った６つの原色画像からなるマルチバンド画像のテストチャートが用いられて投射され、カメラ１６で撮像される。
この場合、６原色の色信号に変換された詳細マルチバンド画像の各原色画像の色信号が一定の信号レベルとなっているか調べられ、信号レベルの平均値から変動する部分が求められる。この変動部分の信号レベルの変化量を相殺するように修正量が求められ、駆動部４０の参照テーブルに修正量として供給される。こうして各原色画像毎に色濃度の均一性に関して修正される。なお、色強度の異なる複数のテストチャートを用いて、色信号のレベルに応じて色強度の均一性の修正を変えてもよい。

このような修正は、修正量が大きい場合、修正を加えた制御信号を用いてテストチャートを再度投射して再度修正量を求める、いわゆる繰り返しによる修正を行うこともできる。
この場合の修正の要否の判定を、修正すべき表示画素の測色値がテストチャートの測色値と許容範囲内で一致するか否かで判定してもよいし、修正すべき表示画像の分光スペクトル波形が、テストチャートの有する分光スペクトル波形との間で二乗誤差が許容範囲内で一致するか否か、あるいは二乗誤差が最小となるか否かで判定してもよい。また、上記測色値および上記二乗誤差の単純加算値あるいは重み付け加算値が最小となるか否かによって判定してもよい。

このようにして、表示画像における６つの原色画像間の色ずれ量が小さくなるように制御信号の修正を行う。また、表示画像の画像濃度のムラを低減するように修正を行う。この場合、表示画像の各画素の分光スペクトル波形が再現しようとするマルチバンド画像の分光スペクトル波形に近づくように制御信号の修正を行う。また、表示画像の測色値が再現しようとするマルチバンド画像の測色値に近づくように制御信号の修正を行う。

このようなプロジェクタシステム１０は、出力装置１２においてＲ，Ｇ，Ｂ，Ｐ，Ｅ，Ｙの６原色の原色画像によるマルチバンド画像を投射し、撮像装置１６において１６個の色分解フィルタを用いてマルチバンド画像を撮像して、投射されたマルチバンド画像の修正を行うものであるが、本発明においては、出力装置におけるマルチバンド画像を構成する原色画像の数は４以上であればよい。また、撮像装置において取得するマルチバンド画像の原色画像の数は、出力装置におけるマルチバンド画像を構成する原色画像の数より多いことが、色再現を再度高く行う上で好ましい。

このようなプロジェクタシステム１０では、テストチャートが制御装置１４に供給され、予め設定されている参照テーブルを用いて制御信号が生成される。この制御信号は設定されたタイミングで出力され、マイクロミラーアレイ素子２６を駆動し、マイクロミラーの反射面の向きを制御する。一方、光源部１８からの照明光は６原色の原色に時分割されて色分解され、マイクロミラーアレイ素子２６に入射し、表示しようとする画像に対応して変調された投射光が生成される。この投射光がスクリーン上に投射されて６原色の原色画像が重畳したマルチバンド画像の表示画像が形成される。

撮影部１６は、この６原色のマルチバンド画像の表示画像を撮像して１６の原色画像からなる詳細マルチバンド画像が取得される。
詳細マルチバンド画像の各原色画像の色信号は、制御装置１４に供給され、表示画像の分光波形データが求められる。この分光波形データから、６つの原色画像の色信号に変換され、空間分解能が表示画像に用いたマルチバンド画像の空間分解能に変換され、表示画像に用いたマルチバンド画像の色信号と比較される。そして、色ずれの修正量、色濃度の均一性のための修正量が求められ、駆動部４０の参照データに供給され、参照データが書き換えられる。
この後、６原色の原色画像からなる所望のマルチバンド画像の色信号が制御装置４０に供給され、マルチバンド画像が表示される。

以上、本発明のマルチバンド画像再現システムについて、プロジェクタシステムを用いて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

本発明のマルチバンド画像再現システムの一例であるプロジェクタシステムの概略構成図である。（ａ）は、図１に示すプロジェクタシステムにおける出力装置を説明する図であり、（ｂ）は、出力装置に用いられるターレットを説明する図である。（ａ）は、図１に示す撮像装置の側面図であり、（ｂ）は、（ａ）中の矢視線Ａ−Ａ’からみた断面図であり、（ｃ）は、撮像装置に用いられる干渉フィルタのフィルタ特性を示す特性図である。本発明のマルチバンド画像再現システムで行われる制御信号の修正を説明する図である。

符号の説明

１０プロジェクタシステム
１２出力装置
１４制御装置
１６撮像装置
１８光源部
２０，２２レンズ系
２４ターレット
２６マイクロミラーアレイ素子
２８投射レンズ
３０シャッタ
３２レンズ系
３４色分解フィルタ
３４ａ₁〜３４ａ₁₆ 干渉フィルタ
３６カメラ
３８ディスク
４０駆動部
４２修正部

Claims

少なくとも４原色以上の第１の原色画像で構成されるマルチバンド画像を再現するマルチバンド画像再現システムであって、
マルチバンド画像を表示画像として出力する出力装置と、
この出力装置によるマルチバンド画像の出力を、前記第１の原色画像の色信号情報を用いて制御する制御装置と、
前記出力装置によって出力されたマルチバンド画像を第２の原色画像で構成されるマルチバンド画像として撮像する撮像装置と、を有し、
前記制御装置は、撮像して得られた前記第２の原色画像の色信号を前記第１の原色画像の色信号に変換し、変換された前記第２の原色画像の色信号と前記第１の原色画像の色信号とを比較することによって、前記出力装置の制御信号を修正する信号修正部を有することを特徴とするマルチバンド画像再現システム。
前記撮像装置にて撮像され取得されるマルチバンド画像は、前記第１の原色画像の画像数より多い第２の原色画像で構成される請求項１に記載のマルチバンド画像再現システム。
前記信号修正部は、前記表示画像の各画素の分光スペクトル波形が再現しようとするマルチバンド画像の分光スペクトル波形に近づくように前記制御信号の修正を行う請求項１または２に記載のマルチバンド画像再現システム。
前記出力装置により出力されるマルチバンド画像が均一な色濃度画像である場合、前記信号修正部は、前記表示画像の画像濃度のムラを低減するように前記制御信号の修正を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載のマルチバンド画像再現システム。
前記信号修正部は、前記表示画像の測色値が再現しようとするマルチバンド画像の測色値に近づくように前記制御信号の修正を行う請求項１〜４のいずれか１項に記載のマルチバンド画像再現システム。
前記信号修正部は、前記表示画像における前記第２の原色画像間で生じる色ずれ量が小さくなるように前記制御信号の修正を行う請求項１〜５のいずれか１項に記載のマルチバンド画像再現システム。
前記出力装置は、照明光を射出する光源部と、前記光源部からの照明光を前記原色のそれぞれに対応した波長帯域で分光する、前記原色画像毎に設けられた複数の色フィルタと、前記分光された照明光を、対応する原色画像の色信号を用いて空間変調する光学素子と、空間変調された前記照明光を所定の位置に投射する１つの光学系と、を有する請求項１〜６のいずれか１項に記載のマルチバンド画像再現システム。