JP2006502672A

JP2006502672A - 電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置及び方法

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Publication number: JP2006502672A
Application number: JP2004543679A
Authority: JP
Inventors: ダイアンウォレス
Original assignee: エクスポディスクインコーポレイテッド
Priority date: 2002-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2006-01-19
Also published as: US8218067B2; AU2003279235A1; US20100201841A1; WO2004034696A1; US20040125215A1; EP1561338A4; EP1561338A1; US7719606B2

Abstract

電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置及び方法は、画像センサデバイスを用いて画像データを捕捉する電子デバイスを備えたカメラ型装置（１９）のレンズに取り付けるのに適した中性濃度の光拡散フィルタ（２）を備える。あるいは、光拡散フィルタ（２）は、レンズアセンブリに関連して内部に挿入し、又は独立した画像センサデバイスに関連して外側の窓としてカメラボディに内蔵することもできる。光拡散フィルタ（２）は、広い受光角を有する照度インテグレータとして働き、画像を捕捉したときに存在する光条件（入射光又は反射光）を記録し、これにより、捕捉する時点におけるホワイトバランス動作を可能にするとともに、カラーキャストがほとんどなく、（あるとしても）必要とされる後の手動による色彩調整が最小限で済むコンピュータ生成画像を生成することができる。

Description

関連出願

本出願は、２００２年１０月９日に出願された米国仮特許出願番号６０／４１７，４７７、発明の名称「デジタルカメラ及びビデオカメラの入射及び反射光フィルタ（ＩｎｃｉｄｅｎｔＡｎｄＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＬｉｇｈｔＦｉｌｔｅｒＦｏｒＤｉｇｉｔａｌＣａｍｅｒａｓＡｎｄＣａｍｃｏｒｄｅｒｓ）」に関連し、その優先権を主張するものである。上述の関連出願は、同一出願人によるものであり、本出願は、これを引用することにより援用される。

本発明は、一般的には、電子撮像技術に関し、特に電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置及び方法に関する。

電子撮像を行う効果的な方法を実現することは、現代の電子娯楽装置の設計者や製造業者にとって重要な検討課題である。しかしながら、撮像装置を効果的に実現することは、装置設計者にとって大きな挑戦であるかもしれない。多くのカメラに設けられているホワイトバランス方式は、非常に手早く、便利であり、多くの一般的な被写体の画像を単に記録するための汎用的な用途には十分良好である。

しかしながら、これらの方式は、平均よりも明るい又は暗い被写体、あるいは殆どが一色からなる被写体のホワイトバランスを制御するには不十分であり、また、一般的なクローズアップ、あるいは屋内の被写体、特に混光照明下における被写体に対しては不十分である。現行のデジタルカメラにおけるプリセット機能では、ある照明条件では自然に見える色を生成するが、内蔵の画像センサが視野の中心を読み取り続けるとともに、「平均的な」被写体が存在し、その被写体の輝度レベルが平均で１８％グレーであるという想定を反映するようにプログラムされている限り、精度が低くなることは避けられない。また、カメラのカラーマネージャは、固有色（local color）を解析するために、画像の中心付近に何か白い物が存在しているものとしている。

これらの携帯型カメラのホワイトバランスをより効果的に行う１つの方法は、特定の景色又は被写体に対する露出設定を決める際に、カメラ及びメータの固有の変更可能な値の代わりに、任意の値の中性色のカードを、カメラに向け、写真を撮る被写体と同じ照明の下で、カメラの視野いっぱいとなるように配置して、「標準」値として用いることである。

このようなカードが同じ照明における全ての値を描写するのに最適な値を有するときは、あらゆる照明において全ての値を描写するのに最適な露出設定を得るのに役立つであろう。しかしながら、このようなカードは、持ち運びや保護が面倒であり、使いにくく、また、表面がぎらぎら光る固有色を有する上に、多くの場合、過度の光を反射する。さらに、被写体が人間の場合、適切な写真を撮れるようにカードから被写体の注意を逸らすことはほとんど不可能であので、このようなカードは撮影を妨げるものであり、使用しにくい。

上述の説明から、「反射光（reflectance）」式も「入射光（incident light）」式も、レンズを通した測光機能を有する電子カメラにおいて使用するには理想的ではないことが明らかである。「反射光」式に関して、レンズを通した測光機能を有する携帯型フィルムカメラにグレーカードを使用することは非常に面倒で、不便であり、ほとんどの撮影者は使用しないことが明らかである。スタジオ撮影以外でカメラの厳密な設定を決定するために、このようなカードを使用することは、面倒で、不都合であり、携帯型カメラの撮影者は、この方法を知っていても支持することはなかった。

少なくとも上述した理由からも明らかなように、撮像装置を実現する新たな技術の開発は、関連するエレクトロニクス技術に対しても重要な事柄である。したがって、上述した全ての理由により、撮像装置を実現する効果的な装置の開発は、現在の電子撮像装置の設計者、製造業者、ユーザにとって大きな課題のままである。

本発明によれば、電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置及び方法が開示される。本発明の一実施形態によれば、本発明の拡散装置は、平板状の透明レンズプリズム状ディスクを外表面に組み込んで（１８０度から利用可能な全ての照明光を捕捉し）、ニュートラルなグレー／ホワイト濃度を達成するために光補正フィルタを封入する平板状の半透明拡散ディスクを備え、全ての構成部品は特定角度に対して半透明であり、組み立てられた拡散装置は、カメラのレンズアセンブリに対する着脱を迅速かつ容易に行えるように構成されたフランジ構造を備える。

本発明は、拡散装置を介して露出を行うことにより（グレーカード撮影のための適切な操作手順を用いるとともに、カメラレンズの前に置かれたときに拡散装置を介して露出を行うことによりグレーカードの代わりに拡散装置を用いることにより）、ホワイトバランスを決定して、レンズ面の前面の１８０度以内で捕捉される全ての光に存在する赤、緑、青の成分の不均衡により作成される組み合わせ平均カラーキャストを、フルフレームのニュートラルなグレー濃度画像上に配置する新規な方法により構成されてもよい。組み合わせ平均カラーキャストは、露出時に存在する光条件に応じた赤、緑、青のチャンネルの適正な比率を反映することになる。

これらの平均化された赤、緑、青の値を、同時に同じ光条件で行われる全ての露出のための唯一のホワイトバランス参照値として選択することにより、その後、接触点にて達成される略完全なホワイトポイント／ホワイトバランスを有する関連画像を全て取り出すことができる。これにより、色彩調整の後処理を行う必要がなくなるとともに、作業の流れを大幅に高速化することができる。

これらの平均化された赤、緑、青の値を、同時に同じ光条件で行われる全ての露出のための唯一のホワイトバランス参照値として選択することにより、カラーキャストがない画像を捕捉することができるため、広範囲の対照的な色の近接した記録することができるとともに、ニュートラルを含む全ての色に存在する微細な変動を正確に記録することができる。その後の操作ではいずれも画像全体に均一なカラーキャストを施すので、これらの変動は接触点にて捕捉されなければならない。

ホワイトバランスに特殊な色合い（カスタムティント）を加えて、やや暖色の光条件を作ることが望ましい場合が多い。これは、拡散装置と好ましい拡散作用を組み合わせ、単一の露出を行って、捕捉点にて所望のカラーキャストを記録する均一濃度のフルフレームのグレーフレーム基準画像を同時に作成することにより、容易に行われる。このため、画像劣化が問題となる後操作手順において画像を操作する必要がなくなる。

この拡散装置は、撮像処理全体にわたり画像の色調を制御するために、全ての構成部品の設計に、理論的に完全なゾーンＶ中性濃度基準画像と完全なホワイトバランスとを必要とするデジタル装置の隠れた手がかりを与えてくれる。この拡散装置は、他の方法では達成不可能な露出とホワイトバランスの両方を（同時に）ある程度制御することができる。この拡散装置は、露出については１／１２ｆ／絞りまで、色については１／６ｆ／絞りまで正確である。また、使用も容易で高速、かつ、利便性がある点もユニークである。

拡散装置を用いるＲＡＷファイルでの用途においてカスタムグレーフレーム露出を行うには、まず、拡散装置をレンズの前面に取り付ける。レンズはマニュアルフォーカスで、プログラムモード又はマニュアルモードにおいて自動ホワイトバランスを選択する。反射光については、カメラを被写体に向ける。入射光については、カメラを被写体から１８０度離すか、最も強い光源に向ける。拡散装置を介して照明レベルの露出を行い、ニュートラルなグレーフレームを記録し、そのグレーフレームをカスタムホワイトバランス用に選択する。

カメラ内フォーマットのための他の方法（ＴＩＦ、ＪＰＥＧ、ＰＳＤ）では、同じ照明条件で露出された各バッチの開始時にカメラのカスタムグレー／ホワイトバランスの前処理を行うものであり、画像内の最も強い光源に対して適切な所定のマニュアルカラーバランスに依存する。

いずれのファイルフォーマットでもよいがフォトショップ（Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ）や他の同様のソフトウェアを用いた後処理の色彩調整では、中間グレーアイドロッパを用いて、拡散装置で生成した拡散グレーフレーム画像上の任意箇所をクリックし、色彩調整を必要とする画像にそのグレーバランスを適用する。また、この方法は、画像のバッチ全体が同時に同じ照明条件で捕捉された場合に限り、それらを補正するのに用いることもできる。

本発明は、所定位置に配置された拡散装置に対して画像を露呈し、その後、その画像を用いてカスタムホワイトバランスを作成するだけでホワイトバランスの設定を可能にするカメラ用の拡散装置を開示する。本発明の１つの目的は、所定位置に配置された拡散装置に対して画像を露呈し、その後、その画像を用いて、同じ照明条件で捕捉された全ての画像に適用できるカスタムホワイトバランスを作成するだけでホワイトバランスの設定を可能にするカメラ用の拡散装置を提供することである。

また、カスタムホワイトバランスは、同様の照明で同じ位置にて捕捉された互いに無関係の画像ファイルに対して、あるいは、同様の局所色及び同様の照明条件を共通とする互いに無関係の画像ファイルに対して、遡及的に適用することができる。したがって、少なくとも上述の理由により、本発明は、電子カメラの電子ホワイトバランス操作手順を効果的に行う改良された拡散装置及び方法を提供する。

本発明は電子撮像装置の改良に関する。以下、当業者が発明を実施し、使用できるように、また、特許出願及びその要件に即して、本発明を説明する。開示する実施形態を様々に変更できることは、当業者にとって明らかであり、ここに説明する一般的な原理は他の実施形態にも適用することができる。したがって、本発明は、ここに示す実施形態に限定されるものではなく、ここに説明する原理及び特徴を逸脱することなく最も広く解釈されるべきである。

ここでは、電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置及び方法として、本発明を説明する。本発明は、画像センサデバイスを用いて画像データを捕捉する電子デバイスを備えたカメラ型装置のレンズに取り付けるのに適した中性濃度の光拡散フィルタアセンブリを備える。あるいは、光拡散フィルタは、レンズアセンブリに関連して内部に挿入し、又は独立した画像センサデバイスに関連して外側の窓としてカメラボディに内蔵することもできる。光拡散フィルタは、広い受光角（light acceptance angle）を有する照度インテグレータ（illluminance integrator）として働き、画像を捕捉したときに存在する光条件（入射光又は反射光）を記録し、これにより、捕捉する時点におけるホワイトバランス動作を可能にするとともに、カラーキャスト（colorcast）がほとんどなく、（あるとしても）必要とされる後の手動による色彩調整（color adjustment）が最小限で済むコンピュータ生成画像を生成することができる。

本発明の特定の実施形態によれば、中性濃度の光拡散フィルタ又はキャップアセンブリは、厳しい機械的許容度、スペクトル許容度、減衰濃度の許容度で製造されたものであり、写真や科学的用途において広い受光角を有する照度インテグレータとして動作する。この光拡散フィルタは、入射光、及び、反射光／入射光のいずれの用途や測定技術についても有用である。この光拡散フィルタは、レンズを通した内蔵型光測定機器と画像センサデバイスとを備えたデジタルカメラ型装置（デジタルカメラ、ビデオカメラ、デジカム、又は、デジタル画像の記録に使用される他の装置、以下、これらを全て「デジタルカメラ」と呼ぶ）のレンズに取り付けるように構成されてもよい。上記光拡散フィルタは、画像が撮影されるときに存在する入射光又は反射光条件を考慮して、カメラ制御（手動又は自動）の調整、及び、デジタルデータメモリ（デジタルメモリカード等であるが、これに限定されない）において、最適な１８％露出レベル（入射光の場合）とデジタルグレー／ホワイトバランス（入射光又は反射光の場合）をカメラ内又は後処理にて達成する最も効率的で正確な方法を与える均一濃度の略完全な１８％中性濃度フルフレーム基準画像を記録することを可能とし、また、カラーキャストがほとんどなく、（あるとしても）必要とされる後の手動による色彩調整が最小限で済むコンピュータ生成画像を生成することができるように設計されている。

光拡散フィルタと他の色変更フィルタを組み合わせることにより、カメラ内において所望のカラーキャストでデジタルホワイトバランスを作成することができるので、好ましいカラーキャストで捕捉点にて補正された第１世代の画像処理ホワイトバランスが可能になる。また、この光拡散フィルタで作成された画像は、キーグレー／ホワイトバランス標準基準画像として機能するので、デジタル撮像処理の全ての段階にわたり、略同一のホワイトバランスを作成して保存することが可能である。

また、この光拡散フィルタにより、ひとつの一定の中性濃度基準画像に対するアーカイブ全体を参照することができるので、色管理環境において無限に繰り返すことができる一貫した正確な色再生が可能となる。また、この光拡散フィルタの製造において可能な一貫性により、同一のグレー／ホワイトバランス標準基準画像に対して参照される多数のソースから取り出した種々のカラーキャストのデジタル画像ファイルを含む互いに無関係のアーカイブを作成することが可能となる。

この中性濃度の拡散装置は、ここではレンズキャップとして機能するが、レンズバレル内に機械的に挿入してもよく、また、カメラボディに組み込んで、レンズアセンブリを通る光路に自動的に挿入してもよい。これにより、拡散ホワイトバランスデータを露出毎に自動的に捕捉することができる。あるいは、特定の画像シーケンスに適切な照明条件を記録するように、拡散ホワイトバランスデータを自動的に選択することができる。

上述の中性濃度の拡散装置の重要な構成要素をカメラボディにおける独立した窓の一部として組み込み、集合、拡散、平均化が行われた光サンプルに基づくホワイトバランス分析を行い、写真画像に寄与する利用可能な全ての光について各光源を適正な比率で表し、それらの光の合計を正確に表す１つの均一な基準画像を作成することができる。

ここで説明する光拡散フィルタにより、直接的な入射光測定方法を用いて、略完全な露出及び略完全なホワイトバランスが可能となる。入射光の測定にこの光拡散フィルタを使用する場合、色又は値とは無関係にいずれの被写体についても、いずれのデータメモリ（data storage device）においても、また、自然照明あるいは人工照明のいずれの照明においても、一貫して良好な露出が得られ、混合された光の場合に特に有用である。この光拡散フィルタは、完全ゾーンＶ中性濃度（反射率１８％）を測定し、あらゆる状況においても略完全なホワイトバランスを可能にする。このホワイトバランスは、同じ光で撮影された全ての画像とともに瞬時にデータメモリに記録される。この光拡散フィルタを用いて露出及びホワイトバランスを予め設定することにより、第１プルーフで、完全な露出及び略正確なホワイトポイントを有する第１世代の画像の生成が可能となる。これは、ホワイトバランスを達成するために現在利用可能な最も高速で容易な方法である。

また、この光拡散キャップ又はフィルタを反射光について使用することにより、レンズを通したデジタル測定装置及び内蔵型画像センサを用いて、現在可能なホワイトバランスよりも正確なホワイトバランスを決定することができる。この適用例では、拡散装置を備えたカメラを被写体に向け、露出を１回行って（拡散装置を介して）グレーフレームを記録し、そのグレーフレーム露出を選択してカスタムホワイトバランスを作成する。その後、拡散装置を取り外せば、撮影者が被写体に焦点を合わせ、シャッタリリースを行うことができる。

したがって、本発明の１つの目的は、いずれのカメラに対しても目立たないように容易に取付け可能な拡散装置、あるいは、撮影又は測定レンズ又はメカニズムの光路に設けることができる拡散装置であって、最適グレーカードが反射する光と略同量の光をデジタルカメラ光測定器に効果的に送ることにより、所定の景色や被写体についてカメラ開口及びシャッタ速度を直接的に適正に調整することができ、その後、撮影動作中にカメラから拡散装置を取り外すことができるような拡散装置を提供することである。

本発明のもう１つの重要な目的は、いずれのデジタルカメラ型装置に対しても目立たないように容易に取付け可能であり、捕捉点の既存のホワイトバランスを高速、容易かつ正確に評価することを可能にする拡散装置を提供することである。また、拡散装置は、レンズアセンブリに対応してカメラ内に埋設することができるとともに、ホワイトバランス操作中に機械的又は電子的に制御することができるので、測定画像センサデバイスの光路に拡散装置を手動又は自動的に挿入することができる。

また、拡散装置は、ホワイトバランスに適切な画像データを補足する画像センサデバイスに対応して機能する拡散装置からなる独立した外部窓として、カメラボディに組み込まれてもよい。別個の入射光測定器により同様の機能を行うこともできるが、直接的にではない。したがって、入射光測定器は高価で壊れやすく損失しやすいことが多いが、入射光測定器を用いる場合、測定器により「読み取られた」光は、画像自体を形成する光路とは異なる光路を進行する。

さらに、このような別個の入射光測定器は、それが収容されている収容部から取り出し、カバーを外して使用しなければならず、使用中は動作に２段階の操作手順が必要であることから、時間、ムード、そして被写体との関係をさらに失うという点で煩わしい。このような入射光測定器を用いる場合、少なくとも１つのリング又はダイヤルを調整し、開口数とシャッタ速度の確認及び読み取りを行い、それらをカメラ自体の露出設定に変換する必要があるため、操作手順が進むにつれて小さな誤差が累積されてしまう。

したがって、本発明の他の目的は、カメラに対して容易に着脱可能な光拡散キャップ又はフィルタを提供して、光を測定するには、拡散装置が取り付けられたカメラを被写体の方向から外し、光源（入射光の場合）に向け、拡散装置を取り外し、被写体に焦点を合わせ、シャッタリリースを作動させるだけで済むようにすることにより、上述のような複雑性や誤差の可能性をなくすことである。本発明の他の目的は、適切な開口及びシャッタ速度設定を達成するためのダイヤルや目盛りを読み取らなくても開口及びシャッタ速度設定の調整を可能とする、デジタルカメラ用の拡散装置を提供することである。

特定の実施形態において、本発明は、受光することにより光測定機器を作動させるとともに、カメラ内のデジタルデータメモリに画像データを捕捉するための感光性画像センサデバイスとレンズアセンブリとにより構成される、レンズを等した内蔵型光測定機器を有する電子カメラ装置とともに使用される。この拡散（半透明画像遮断）装置を着脱可能にレンズアセンブリの正面に固定すると、拡散装置に当たる入射光の約１８％がレンズアセンブリを通過して、内蔵型光測定機器の感光セルを作動させることにより、カメラの露出制御調整が（手動又は自動的に）設定され、適切な位置に配置された上記拡散装置により露出が行われ、入射光源の約１８％と捕捉点における略完全なホワイトバランスがデジタルデータメモリに記録され、その後、上記拡散装置を取り外すことにより、被写体の撮影時に被写体の画像がレンズアセンブリを通過することができ、照明条件が変化するたびに照明条件の記録が繰り返され、同じ照明条件で記録された第１世代の画像を、捕捉点における略完全なホワイトバランスを有するコンピュータ生成画像として後で取り出すことができる。

拡散装置を用いて特定の光状態による中性濃度の露出を行う一般的な一連のステップについて、本発明の一実施形態に従って以下に説明する。まず、拡散装置をレンズの前面に取り付ける。そして、照明レベルの露出を行う（入射光の場合、被写体の位置から、あるいは、少なくとも同様の光で行い、拡散反射光の場合、被写体に向けて行う）。そして、メニューからカスタムグレー／ホワイトバランス（ｗｈｉｔｅｂａｌａｎｃｅ（以下、ＷＢと略す））を選択し、露出されたばかりの特定のグレースケール画像を選択する。ホワイトバランス設定に戻り、カスタム用に選択を行う。拡散装置を取り外し、この同じ照明で行われた全ての露出にこの設定を用いることができる。画像データ処理のために最初の中性濃度の露出を用いることにより、この照明で露出された全ての画像を、第１のプルーフにおける、略正確なホワイトバランス及び完全な中性濃度の露出でダウンロードすることができる。照明状態が変化するたび、このプロセスを繰り返して、新たなカスタムホワイトバランスを設定しなければならない。

本発明の他の目的は、カメラのレンズの前面に容易に着脱可能で、プラスチック、ガラス、その他の適切な材料からなる平板状の半透明ディスクにより構成される拡散装置を提供することである。特定の実施形態において、拡散装置は、カメラレンズの前面に取り付ける際にスレッドが交差しないように、スレッドを設けずに設計されている。この場合、組立リング外周の３つの突起をカメラレンズの前面のねじ切り凹部にすばやく押し込むことができ、これらは押し込まれながらわずかに回転し、摩擦係合を可能にする。また、この手順を逆に行うことにより、簡単に取り外すことができる。

本発明の他の目的は、画像センサデバイスを備えたあらゆる電子カメラ型装置に使用できる拡散装置であって、カメラのレンズ構造部に対して容易に着脱可能であり、（半球ドームによる嵩張りがなく）入射光の約１８０度を受光するように機能する半透明画像遮断性のプラスチック、ガラス、その他の適切な材料からなる平板レンズ状又はプリズム状ディスクが設けられ、入射する利用可能な光の約１８％を透過する同様の材料からなる拡散ディスクとともに使用され、組立前に較正されて拡散装置を略完全なホワイトバランスに調整する色補正フィルタにより補完される拡散装置を提供することである。

「入射光」式は、照明光源に直接向けられた携帯型測定器であって、露出設定が、その照明の強度と、測定器が調整されるデータメモリの感度とに応じて計測器により示される、第２の独立した光測定機器を使用する必要があるという問題がある。勿論、これは、露出条件を正確に評価し、露出設定を決定するための優れた方法であることは間違いない。しかし、別個の携帯型測定器を用いる「入射光」式では、測定器ダイヤルの調整及び読み取りがさらに必要となり、それらの読み取り結果をカメラ自体の実際の露出制御設定に手動変換しなければならない。これらの追加ステップにより、誤差マージンやある程度の不都合が生じ、「入射光」式が撮影者により広く受け入れられることを妨げてきた。

本発明の主題を構成する光拡散装置は、廉価で、適用しやすく、電子カメラ制御の設定について、上述の方法よりも精度の高い基本原理を与える。この目的のため、詳細に説明すると、本発明は、カメラレンズアセンブリ又はレンズフードに取り付けるように構成された半透明フィルタ又はキャップであって、半透明フィルタに当たる入射光の約１８％を内蔵型カメラ光測定器に透過又は通過させるように機能する半透明フィルタ又はキャップを提供する。この半透明フィルタは、入射する光を拡散するように、半透明であることに加え、プリズム状とすることができる。

半透明フィルタ又は拡散器は、入射する光の約１８％を組立させて内蔵型光測定器を作動させるが、上述のグレーカードは、一般的に多くの理由から被写体に当たる光の１８％に近くない「反射」特性に依存している。したがって、本発明により得られる半透明フィルタ又は拡散器は、はるかに単純、高速で、利便性が高く、実用的で、使用時の耐久性もあり、景色や被写体に当たる光を、より良好に正確に測定することができることがわかる。さらに、半透明フィルタ又は拡散器は、読み取りミスの原因となることが多い表面のぎらつきやカラーキャストという、グレーカードの問題を回避できる。

他の側面において、本発明の主題を構成する半透明フィルタ又は拡散器により、捕捉点における既存の照明条件を正確に摘要するフルフレームの中性濃度の画像を作成することが可能となることから、ホワイトバランスを達成するのに必要な正確な色補正値を識別することができる。これは、人工照明光源を用いる場合、特に、混合された光の多数の光源がある場合に有用である。

特定の実施形態において、本発明は、ハンドカメラの使用において一般的なように被写体の値に基づく画像の中央部の反射輝度値からではなく、照明レベルから直接的にホワイトバランス操作を行うことができる。この点に関して、入射光半透明フィルタ又は拡散器は、いかなるカメラレンズを通した光測定器とともに用いても機能し、別個の携帯型入射光測定器が機能するのと同じように（ただし、制限も少なく）、カメラと直接的に協働するように設計されている。ただし、別個の携帯型測定器での読み取りを行い、カメラ自体における適切なダイヤルや設定にこれらの読み取り結果を変換する中間ステップはなくなる。これは、特に、混合された照明の状態において正確な露出を可能にするには非常に重要である。

さらに、カメラとは別に、半透明ディスク又はドームを用いる携帯型色測定器は、特に、所定の方法で使用された場合に所望の結果が得られるように特殊調整された感光セル及びアンプとともに機能するように設計されている。これに対し、本発明の光拡散フィルタは、レンズを通した測定機器及び／又は画像データを捕捉するための画像センサデバイスを備えたいずれのカメラに用いても機能し、特殊調整された光セルやアンプから独立している。

カメラに本発明の光拡散フィルタを備えた場合に、どれだけ単純で精度良くカメラのホワイトバランスを調整できるか強調すると、カメラ内でプログラムされたホワイトバランスオプションでは、複雑な操作手順や労力を要する後処理が必要であることが多いのに対し、本発明の入射光半透明フィルタ又は拡散器を使用した場合、カメラの内蔵型光測定器とともに機能して、適切で最適なホワイトバランス設定を略瞬時に得ることができる。また、これらの設定を用いて行った露出により、捕捉点における略完全なホワイトバランスを達成する最も高速で容易な方法が得られる。

ある環境において、本発明は、種々の医学的及び科学的用途において効果的に用いることができる。本発明は、種々の色変化を人間の目が知覚できる前に検出することを可能にする。このような色変化情報をコンピュータ解析システムに供給することにより、様々な重要な利点が有利に得られる。例えば、医学的診断の場合、色変化の早期指示を行うことにより、ある症状の診断を加速することができる可能性がある。

ここで図１を参照して本発明を説明する。光拡散ディスクの一部を構成し、カメラの管状シリンドリカルレンズバレルにフィルタ又は光拡散ディスクを着脱可能に取り付けるためのリング構造体、あるいは他のデバイスに組み込まれ、円筒形の支持構造体にそのような他のデバイスを取り付けるためのリング構造体は、図１及び図２に示すように、一般的に番号２に示すリング構造体からなり、リング構造体２は、本体部３と取付けフランジ部４とを備え、取付けフランジ部４は、本体部３と一体化されているとともに、初期状態では本体部３に対して同軸に配置されている。

本体部３と取付けフランジ部４は、いずれも初期状態では中心軸６を中心にして同軸に配置されており、以下に説明するように変位され（modified）、以下に説明するように、取付けフランジ部４は、非円形外周部７及び／又は非円形内周部８を有する。図４に示すように、リング構造体の本体部３は、一般的に円筒形の円筒部９からなり、円筒部９は、指で操作しやすいようにギザギザが付けられた外周部１２を有し、一端にて径方向内側に延在するフランジ１３が設けられている。フランジ１３は、本体３の円筒部９と一体化されており、図に示すように、短い円筒形フランジ又はビード１４により周囲を囲まれている。このフランジ又はビード１４は、円筒部９の壁の短い延長部として考えることができる。

径方向に延在するフランジ１３は、内周面１６と、前面１７と、後面１８とを有し、後面１８は、内周面１６及び前面１７とともに円形開口部を画定し、この開口部を介して、光が、図３中の番号１９で一般的に示すレンズ取付け構造内に取り付けられたレンズ（図示せず）に入る。図４に示すように、本体部３の円筒部９の壁は、径方向外側に凹状となっており、フランジ１３の後面１８に略垂直な内周面２１を有する。内周面２１は、一般的に円筒形で円形であり、縦軸、すなわち中心軸６を中心にして対称である。

円筒形の本体部３の内周面２１は、フランジ１３の後面１８から間隔をおいた管状曲面（annular surface）を画定するとともに後面１８に略平行となっているショルダ２２で止まっている。そして、ショルダ２２の面は、取付けフランジ部４の内周面８で止まっている。この内周面８は、フランジ後面１８から離れるように、一般的には軸方向に延びており、径方向に延在する面２３で止まっている。面２３は、内周面８の外端部を画定するショルダを形成している。内周面８は、図４に示すように、ショルダ２２とショルダ２３との間に画定されている。取付けフランジ部４のショルダ２３の内周寸法は、取付けリング構造体の端部２６の内周面２４により定められ、この内周面２４は、中心軸を中心にして同軸に配置されているとともに円形構造を有しており、以下に説明するようにショルダ２３と協働する。

さらに、本体３の円形外周面１２と取付けフランジ部４の非円形外周面７との間に、外周面７の径寸法を本体の円形外周面１２の径よりも幾分か小さくする効果を有するショルダ２７が存在する。同様に、取付けフランジ部４の内周面８の径は内周面２１の径よりも小さいので、取付けリングにおける本体３の円筒部９と取付けフランジ部４の構成が変更され、ショルダ２２の谷底（root）とショルダ２７の谷底との間に、「ライブ（live）」ヒンジ２８に相当するものが設けられる。したがって、組立中に、径方向外側に向けられた力が内周面２４に加わると、取付けフランジ部４は弾力的に外側に撓む傾向があり、ライブヒンジ２８が、フランジの回転（turning）又は回転の中心（pivot point）として機能する。このような撓みについては以下に説明するが、この撓みの際、取付けフランジ部４は略円錐台形状をとり、小さい底面はライブヒンジ２８の領域にあり、大きい底面は端部２６により画定される。

このように、円筒部９の壁と非円形の取付けフランジ部４は、アセンブリの他の部分を収容するように一体的に形成されており、この場合、これらの他の部分には、前面３２と、プリズム状の突起３４が形成されて拡散ディスクの前面３２に当たる光を拡散する後面３３とを有する円形拡散板又はディスク３１が含まれる。拡散ディスク３１は、適切なプラスチック材料からなり、フランジ１３の内周面１６により画定される中央開口部に落とし込まれることにより、拡散ディスク３１の径方向外側に突出するフランジ部３６が、フランジ１３の内面１８に存在するようになり、拡散ディスク３１の円筒形外周面３７が、フランジ１３の面１６にぴったり合ったスリップフィット（snug snug slip fit）を形成する。

拡散ディスク３１の上には色補正ディスク３８が重ねられて、プリズム状の突起３４の頂点に接触している。この色補正ディスク３８は、好ましくは、拡散ディスク３１の前面３２に当たる光をフィルタリングするための適切な混合物（formulation）を含有する光ゲージプラスチック材料（light gauge plastic material）からなり、不要な色を生じる過度の光量を遮断する。このように、カメラ内のフィルムに送られるいずれの色についても、その量を任意に非常に厳密に変更することができ、また、変更しなくてもよい。

色補正フィルタ３８の上には半透明フィルタ板又はディスク３９が重ねられている。この半透明フィルタ板又はディスク３９は円形構造であり、色補正フィルタ３８の上面に対向するとともに隣接して接触している前面４１を有し、また、カメラのレンズ系に直接光を通す後面４２を有している。半透明フィルタ板又はディスク３９は、図４に示すように、円形の外周面４３と、円錐台状の周面部４４とを有する。

組立手順において、リング構造体の本体部３は、適切な作業台（図示せず）上にビード１４で支持される。プルコード（pull cord）４０の端部４５が、接線方向に向いた開口部４７を介して挿入されることにより、内周面２１、ショルダ２２、フランジ１３の内面１８により画定される凹部に端部４５が入る。端部４５に滴下した接着剤により、アセンブリ内に端部４５が永続的に接着され、プルコード４０の他の部分はアセンブリから延在している。次に、既に説明したように、拡散ディスク３１を適切な位置に落とし込んだ後、色補正ディスク３８を配置する。

このように、リング構造体は、カメラのレンズバレルに対して着脱可能に取り付けられるように光拡散ディスクを組み込んでいる。あるいは、円筒形支持構造体に他の部材を取り付けるために、一側面においてリング状部材を備える。このリング状部材の外周又は内周又はそれらの両方が非円形、非円筒形状に構成されることにより、リング状部材を略円形とするような弾性変形を行うには、支持構造体上にリング状部材を効果的に保持するように支持構造体に当接する方向の力を、取付け時にリング状部材に対して加える必要がある。

本発明のこの側面において、リング状部材はトロイド状に構成されてもよく、内周及び外周のいずれか又は両方が非円形であり、内周及び外周が、対向する前面及び後面により接合されて、弾性変形性を有する一般的にトロイド状のリング状部材を構成してもよい。リング状部材の一平面における横寸法又は径寸法は、共通軸を通る第２の傾斜配置された平面におけるリング状部材の径寸法よりも大きい。

本発明の他の側面において、円形トロイド状部材によりリング構造体を形成してもよく、この円形トロイド状部在から、一般的に管状の一体的フランジ状の取付け部が延在する。フランジ状の取付け部の内周又は外周又はそれらの両方は非円形であり、フランジ状取付け部の延在が始まるトロイド状部在は円形である。本発明のさらに他の側面において、リング状取付け構造体は、円形の主部と、カメラのレンズにリング状取付け構造体を取り付けるための非円形外周部を有する管状フランジ取付け部とを備える。また、リング構造体には、リング構造体の一面に当たる光を拡散する手段と、色補正手段と、カメラに入射する光の量を制御するディスクとが設けられることにより、内部光測定装置を備えるカメラのレンズバレル上に使用できる効果的な光拡散ディスクを提供する。

次に図６を参照し、本発明の一実施形態に係る図１の光拡散ディスクの２つの図を示す。具体的には、断面図６１４と部分立面図６１８とを示す。図６の実施形態の図は、光拡散ディスクの一部として積層素子を「挟む」あるいは封入する手法を示している。例えば、図６の実施形態は、限定的ではないが、不透明な後部拡散ディスクと、内部領域における１つ以上の色補正フィルタと、１８０度の範囲から光を集め、光を統合して撮像センサに送る嵌め込み棚状の透明プリズム状レンズを有する前面部とを備えている。

次に図７を参照し、本発明の一実施形態に係る図１の光拡散ディスクの３つの図を示す。より詳細には、底面図７１４と、断面図７１８と、平面図７２２とを示す。図７の実施形態の図は、同じ大きさのフィルタとの摩擦係合を可能にする手法を示している。例えば、図７の実施形態は、限定的ではないが、底面図７１４に示すように１つ以上の外径隆起領域（raised areas on an outside diameter）を有してもよい。また、図７の実施形態は、限定的ではないが、平面図７２２に示すように１つ以上の内径隆起領域（raised areas on an inside diameter）を有してもよい。このように、本発明は、適切な内周に等間隔で配置された突状「バンプ」又は突起を利用して、同じ大きさのフィルタとの摩擦係合を可能にすることができる。

次に図８を参照し、本発明の一実施形態に係る拡散フィルタ８１０の分解断面図を示す。図８の拡散フィルタ８１０は、明細書の１８ページ、１２行目から１９ページ、５行目に記載した上述の図１及び図４に開示される拡散フィルタに対応している。図８の実施形態において、拡散フィルタ８１０は、これに限定されるものではないが、拡散板３１と、色補正板３８と、半透明フィルタ３９とを備えている。他の実施形態では、拡散フィルタ８１０は、図８の実施形態に関連して説明する構成要素及び機能の幾つかに加えて、あるいは、それらに代わる構成要素及び機能を備えてもよい。

図８の実施形態において、入射光８１４は、最初に拡散板３１の略平板状の第１の面により受光される。上述のように、入射光８１４は、拡散フィルタ８１０により、拡散板３１の上述の第１の面の前方における１８０度まで角度から集められる。図１及び図４に示したように、拡散板３１は、拡散板３１の第２の面に配置されるプリズム状突起からなるプリズムアレーを備えてもよい。図８の実施形態では、プリズムアレーのプリズム状素子により、入射光８１４の各成分の屈折、散乱、拡散が別々に行われて、入射光８１４の異なる光源全ての平均合計をそれぞれ適正な比率で正確に表す均一な拡散光８１８を生成する。

図８の実施形態において、色補正板３８は、拡散光８１８のうちの１つ以上の色成分を変更して、それに応じて所望のカラーバランス特性を有するフィルタがかけられた光８２２を生成する適切なカラーフィルタデバイス（１つ又は複数）を備えてもよい。例えば、色変更を行わずに光を透過させる完全に無彩色の（color-neutral）デバイスとして拡散フィルタ８１０を実現するように、色補正板３８を選択してもよい。あるいは、拡散フィルタ８１０を透過する光に所望のカラーキャストを意図的に追加するように、色補正板３８を選択してもよい。

図８の実施形態において、半透明フィルタ３９は、フィルタがかけられた光８２２を減衰して、出射光８２６を生成する。特定の実施形態においては、出射光８２６が確実に入射光８１４の約１８％となるように、半透明フィルタ３９を選択してもよい。また、半透明フィルタ３９は、入射光８１４の異なる光源全ての均一でニュートラルな平均合計として出射光８２６を生成するために、フィルタがかけられた光８２２をさらに拡散するように動作する。拡散フィルタ８１０の利用について、図９及び図１０を参照して以下にさらに説明する。

ここで図９を参照し、本発明に係る電子カメラ９１０の一実施形態のブロック図を示す。図９の電子カメラ９１０は、明細書の１２ページ、１２〜３１行目に記載した上述の図３に開示される電子カメラに対応している。図９の実施形態において、電子カメラ９１０は、これに限定されるものではないが、拡散フィルタ８１０と、レンズ９１８と、画像センサ９２２と、メモリ９３０と、ホワイトバランス／露出制御部９３８とを備えている。他の実施形態においては、電子カメラ９１０は、図９の実施形態に関連して説明する構成要素及び機能の幾つかに加えて、あるいは、それらに代わる構成要素及び機能を備えてもよい。

図９の実施形態において、システムユーザは種々のホワイトバランス操作手順を効果的に行うために、拡散フィルタ８１０を用いて基準画像９２６を捕捉する。実際には、画像センサ９２２が、拡散フィルタ８１０及びレンズ９１８を通過する光路９１４に沿って入射光８１４（図８）を捕捉する。したがって、図８で説明したように、基準画像９２６は、入射光８１４の異なる光源全ての均一でニュートラルな平均合計を表す。

そして、明細書の１５ページ、５〜１０行目に記載したように、電子カメラ９１０は、基準画像９２６の色特性を分析して、現在の照明条件下で電子カメラ９１０において正確なホワイトバランスを達成するのに必要な色補正値を識別することができる。電子カメラ９１０は、現在の照明条件下でホワイトバランスが施された画像を効果的に捕捉するために、上述の色補正値をホワイトバランス／露出制御部９３８に供給すればよい。そして、システムユーザは拡散フィルタ８１０を取り外すことができ、画像を捕捉し、捕捉した画像９４２をメモリ９３０に記録することができる。

また、拡散フィルタ８１０は、画像センサ９２２に達する光が拡散フィルタ８１０に入射する光の約１８％に確実になるように動作することから、電子カメラ９１０は、捕捉された画像９４２の露出値を正確に設定するために参照画像９２６を用いることができる。他の実施形態において、電子カメラ９１０は、上述の色補正値の計算や対応するホワイトバランス操作手順を行わずに、画像を捕捉し、捕捉した画像９４２を記録することができる。このような場合、システムユーザ又は他の適切なエンティティは、別個のコンピュータ装置における適切な画像処理ソフトウェアを用いて、基準画像９２６を分析し、適切な色補正値を計算し、それに応じて、生成後の環境において、捕捉された画像９４２に対するホワイトバランス操作手順を行うことができる。拡散フィルタ８１０及び電子カメラ９１０を効果的に用いる一実施形態について、図１０を参照して以下にさらに説明する。

図１０は、本発明の一実施形態に係る電子カメラ９１０のホワイトバランス操作手順を効果的に行う方法ステップのフローチャートである。図１０のフローチャートは、明細書の１３ページ、１〜１５行目、及び、１５ページ、５〜１０行目にも記載したホワイトバランス操作手順を開示している。図１０のフローチャートは説明を目的として示すものであり、他の実施形態においては、本発明は、図１０の実施形態に関連して説明するステップ及びシーケンスの幾つかに加えて、あるいは、それらに代わるステップ及びシーケンスを備えてもよい。

図１０の実施形態において、ステップ１０１２にて、システムユーザ又は他の適切なエンティティは、まず、光路９１４に合わせて電子カメラ９１０の画像センサ９２２に拡散フィルタ８１０を取り付ける。そして、ステップ１０１６にて、画像センサ９２２が拡散フィルタ８１０を介して基準画像９２６を捕捉し、適切なメモリ９３０に基準画像９２６を記録する。上述のように、基準画像９２６は、拡散フィルタ８１０により受光された光の異なる光源全ての均一でニュートラルな平均合計を示す。図１０の実施形態において、参照画像９２６は、特定の被写体に向けられた画像センサ９２２により反射光から捕捉してもよく、あるいは、特定の被写体に対する１つ以上の光源に向けられた画像センサ９２２により入射光から捕捉してもよい。

基準画像９２６が捕捉され、メモリ９３０に記録された後、ステップ１０２０にて、システムユーザは電子カメラ９１０から拡散フィルタ８１０を取り外すことができる。ステップ１０２４にて、システムユーザは、効果的な手法を用いて、カスタムホワイトバランスモードに入るように電子カメラ９１０に指示を与える。そして、ステップ１０２８にて、電子カメラ９１０は、捕捉された基準画像９２６をカスタムホワイトバランス基準画像として選択する。次に、ステップ１０３２にて、電子カメラ９１０は、基準画像９２６の色特性を分析し、対応するホワイトバランス色補正値を計算することができる。

ステップ１０３６にて、電子カメラ９１０は、上述のホワイトバランス補正値を用いて、ホワイトバランス操作手順を行う。そして、ステップ１０４０にて、システムユーザは、ホワイトバランスが施された状態の電子カメラ９１０を用いて、１つ以上の捕捉された画像９４２の捕捉及び記録を行うことができる。ステップ１０４４にて、システムユーザ又は他のエンティティは、特定の選択された被写体について照明変化があったか否かを判断することができる。照明変化があった場合、図１０の処理はステップ１０１２に戻り、新たな基準画像９２６を捕捉して、対応する新たなホワイトバランス操作を行う。したがって、少なくとも上述のことから、本発明は、電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う改良されたシステム及び方法を提供する。

以上、特定の実施形態を参照して、本発明を説明した。この開示内容に鑑みれば、他の実施形態は当業者にとって明らかとなるであろう。例えば、上述の実施形態で説明した構成や手法以外の構成や手法を用いて、本発明を容易に実現することもできる。また、上述の装置以外の装置とともに、本発明を効果的に用いることもできる。したがって、上述の実施形態についてのこれらの変更や他の変更は、本発明の範囲に含まれるものとし、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明の一実施形態に係る電子カメラの光拡散ディスクの正面側を示す立面図である。本発明の一実施形態に係る図１に示す光拡散ディスクの端部を示す図である。電子カメラレンズバレルに取り付けられた光拡散ディスクを示す立面図である。本発明の一実施形態に係る図１中線４−４で示す平面に沿った断面図である。本発明の一実施形態に係る、光拡散ディスクアセンブリにプルコードを取り付ける方法を示す部分断面図である。本発明の一実施形態に係る図１の光拡散ディスクを示す２つの図である。本発明の一実施形態に係る図１の光拡散ディスクを示す３つの図である。本発明の一実施形態に係る図４の拡散フィルタのブロック図である。本発明に係る図３の電子カメラの一実施形態のブロック図である。本発明の一実施形態に係る電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う方法ステップのフローチャートである。

Claims

電子カメラのホワイトバランス操作手順を効果的に行う拡散装置において、
写真や科学的用途において広い受光角を有する照度インテグレータとして動作する光拡散フィルタを備え、
上記光拡散フィルタは、デジタルカメラ型装置のレンズに取り付けられ、画像が撮影されるときに存在する入射光又は反射光条件を考慮して、手動又は自動的なカメラ制御の調整を可能にし、入射光については最適な１８％露出レベルを、また、入射光又は反射光についてはデジタルグレー／ホワイトバランスを、カメラ内又は後処理にて達成する最も効率的で正確な方法を与える、均一濃度の約１８％中性濃度フルフレーム基準画像を生成し、また、カラーキャストが最小限しかなく、必要とされる後の手動による色彩調整が最小限で済むコンピュータ生成画像を生成することができることを特徴とする拡散装置。
上記光拡散フィルタは、他の色変更フィルタと組み合わせられて、カメラ内において所望のカラーキャストでデジタルホワイトバランスを作成することを可能にすることより、好ましいカラーキャストで捕捉点にて補正された第１世代の画像処理ホワイトバランスを可能とすることを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。
上記光拡散フィルタで作成された画像は、キーグレー／ホワイトバランス標準基準画像としても機能し、デジタル撮像処理の全ての段階にわたり、略同一のホワイトバランスを作成して保存することを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。
上記光拡散フィルタは、ひとつの一定の中性濃度基準画像に対するアーカイブ全体の参照を可能とすることにより、色管理環境において無限に繰り返すことができる一貫した正確な色再生を可能とすることを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。
上記光拡散フィルタの製造において可能な一貫性は、同一のグレー／ホワイトバランス標準基準画像に対して参照される多数のソースから取り出した種々のカラーキャストのデジタル画像ファイルを含む互いに無関係のアーカイブを作成することを可能とすることを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。
上記光拡散フィルタは、レンズキャップとして機能するか、あるいは、上記電子カメラの本体に組み込まれて、レンズアセンブリを通る光路に自動的に挿入されることにより、拡散ホワイトバランスデータを露出毎に自動的に捕捉することを可能にするか、あるいは、特定の画像シーケンスに適切な照明条件を記録するように、拡散ホワイトバランスデータを自動的に選択することを可能にすることを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。
上記光拡散フィルタの重要な構成要素は、画像センサデバイスを用いて画像データを捕捉する電子カメラ装置に対応する、カメラボディにおける独立した窓の一部として組み込まれ、集合、拡散、平均化が行われた光サンプルに基づくホワイトバランス分析を可能にし、写真画像に寄与する利用可能な全ての光について各光源を適正な比率で表し、それらの光の合計を正確に表す１つの均一な基準画像を作成することを特徴とする請求項１に記載の拡散装置。