JP2016201625A - 撮像装置、撮像システムおよび撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カラー映像を撮像する撮像装置および撮像システムの多機能化を実現する。【解決手段】この撮像装置は、色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部とを具備する。【選択図】図３

Description

本技術は、カラー映像を撮像する撮像装置、撮像システム、および撮像方法に関する。

近年、撮像ビデオ信号を記録再生するうえで、高画質化への要求とともに、自然界に存在する色を忠実に再現する色再現性への要求が高くなっている。特に、近年では、４Ｋ、８Ｋなどの超高精細度テレビジョン（ＵＨＤＴＶ：Ultra High Definition Television）に対応する色域としてＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０が規定されている。

撮像装置のイメージセンサーによって得られたＲＡＷデータをメディアや通信により画像処理装置に伝送し、画像処理装置において目的の色域の画像データに現像する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、現像時に画像データの色域とガンマを選択できるとされている。

特開２００９−０３３３８５号公報（段落００５５）

本技術の目的は、カラー映像を撮像する撮像装置および撮像システムのさらなる多機能化を実現することにある。

上記の課題を解決するために、本技術の撮像装置は、
色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部と
を具備する。

本技術の撮像装置は、前記第１の色域の映像データおよび前記第２の色域の映像データを同時に出力可能な複数のインタフェースをさらに具備するものであってよい。

本技術の撮像装置は、前記撮像部を用いて得た各色の信号の補正処理を行い、前記第１の変換部および前記第２の変換部に同時に供給する補正処理部をさらに有するものであってよい。

第１の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域である。
第２の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に規定された色域である。

本技術の撮像システムは、
色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部と
を具備する。

本技術の撮像方法は、
色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成するとともに、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する。

以上のように、本技術によれば、カラー映像を撮像する撮像装置および撮像システムのさらなる多機能化を実現することができる。

本技術に係る第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態の撮像装置１に採用される広色域の色分解プリズムの分光特性を示すグラフである。 典型的な色分解プリズムの分光特性を示すグラフである。 理想の分光特性を示すグラフである。 図１の撮像装置１における信号処理部４０の構成を示す図である。 ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０、ＤＣＩ Ｐ３、フィルム用色域の各々の色域を比較して示す図である。 色域変換部４４およびマトリクス係数算出装置６０の構成を示すブロック図である。 ３ＤＬＵＴの説明図である。 色域変換部４４における負信号処理部４４１の処理のフローチャートである。 負信号の変換処理のイメージの説明図である。 ３×３マトリクス係数算出処理のフローチャートである。 負の信号ＲＧＢテーブル及び正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの説明図である。 負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの生成の説明図である。 正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの生成の説明図である。 最も近いＬ*ａ*ｂ*組の選択の説明図である。 変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルの説明図である。 変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルの説明図である。 ３×３マトリクス係数算出の説明図である。 本技術に係る実施形態の撮像システムの構成を示すブロック図である。 本技術に係る実施形態の別の撮像システムの構成を示すブロック図である。

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、本技術に係る第１の実施形態の撮像装置の構成を示すブロック図である。

この撮像装置１は、コントローラ１０と、３板式の撮像部２０と、前処理部３０と、信号処理部４０と、複数の外部インタフェース５０、５１とを備える。

３板式の撮像部２０は、光学ブロック２１、色分解プリズム２２、ＲＧＢの色に各々対応する撮像素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを備える。３板式の撮像部２０は、光学ブロック２１を通して入射させた光を色分解プリズム２２によってＲＧＢの各色の成分に分解し、各色成分の光を対応する撮像素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂにて光の強度に対応した電気信号に変換して出力するように構成される。

光学ブロック２１は、撮像レンズ、フォーカス機構、シャッター機構、絞り（アイリス）機構などを有している。撮像素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３ＢとしてはＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサー、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor Image Sensor）イメージセンサーなどの各種方式のものが適用可能である。撮像素子２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂは、１フレームあたり水平画素数４０９６、垂直画素数２１６０などの４Ｋ×２Ｋ信号（４Ｋ映像）を得ることが可能である。

色分解プリズム２２は、４Ｋ映像に対応する広色域プリズムである。４Ｋ、８Ｋなどの超高精細度テレビジョン（ＵＨＤＴＶ：Ultra High Definition Television）においては、４Ｋ、８Ｋの映像の色域としてＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０が規定されている。

図２Ａは本実施形態の撮像装置１に採用される広色域の色分解プリズムの分光特性を示すグラフである。図２Ｂは比較のため典型的な色分解プリズムの分光特性を示すグラフである。図２Ｃは理想の分光特性を示すグラフである。これらのグラフにおいて、縦軸は透過率、横軸は波長である。本実施形態の撮像装置１に採用される広色域の色分解プリズム２２は、分光特性を図２Ｂに示す典型的な色分解プリズムに比べ、図２Ｃに示すように等色関数に近い分光特性を有する理想の分光特性に近づけたものである。このような広色域の色分解プリズム２２を採用したことによって自然界のより多くの色を表現することができる。

前処理部３０は、３板式の撮像部２０から供給された画素単位のアナログ映像信号に対して、ノイズ除去、自動利得制御、およびＡ／Ｄ変換などの所定の信号処理を施し、デジタル映像データとして出力する。

信号処理部４０は、前処理部３０から出力されるデジタル映像データに対して、フィルタリング処理、互いに色域の異なる２系統の映像データを生成する処理などを行う。

図３は信号処理部４０の構成を示す図である。
信号処理部４０は、例えばＬＳＩ(Large Scale Integrated Circuit：大規模集積回路）などによって構成される。
信号処理部４０は、補正処理部４１、リニアマトリクス変換部４２（第１の変換部）、第１のガンマ補正処理部４３、色域変換部４４（第２の変換部）、及び第２のガンマ補正処理部４５などで構成される。

補正処理部４１は、前処理部３０より出力された各色信号に含まれるノイズ成分（オフセット成分）の除去、ホワイトバランス補正などの補正処理を行う。

リニアマトリクス変換部４２は、補正処理部４１より出力されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対して、例えば３入力３出力のマトリクス演算などによって、第１の色域のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を生成する。この撮像装置１では、第１の色域はＩＴＵ−Ｒ（International Telecommunication Union Radio communication sector）．２０２０に規定された色域とされている。このリニアマトリクス変換部４２のマトリクス係数は、マトリクス演算後のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の目標色域がＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域となるように設定される。

第１のガンマ補正処理部４３は、リニアマトリクス変換部４２より出力されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対してガンマ補正を行う。この場合、最終的にリニアな特性を実現するために、液晶ディスプレイ等の表示装置が有する非線形特性の逆補正が行われる。

色域変換部４４は、補正処理部４１より出力されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を、第１の色域よりも狭い第２の色域例えばＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に規定された色域のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に変換する。

図４は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０、ＤＣＩ Ｐ３、フィルム用色域の各々の色域を比較して示す図である。ＤＣＩ Ｐ３（Digital Cinema Initiatives）は、映画館のプロジェクターによって映し出される映像用の色域である。
上記の各色域において、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９およびＤＣＩ Ｐ３による規定される色域、およびフィルム用色域のすべてを包含する色域である。すなわち、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９およびＤＣＩ Ｐ３による規定される色域、およびフィルム用色域に比べ、自然界の色のより多くの色を表現することのできる色域である。

第２のガンマ補正処理部４５は、色域変換部４４より出力されたＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に対してガンマ補正を行う。この場合、第１のガンマ補正処理部４３と同様、最終的にリニアな特性を実現するために、液晶ディスプレイ等の表示装置が有する非線形特性の逆補正が行われる。

図１に戻って、第１の外部インタフェース５０は、信号処理部４０より出力された第１の色域の映像データを、この映像データを利用する機器に送信する。第２の外部インタフェース５１は、信号処理部４０より出力された第２の色域の映像データを、この映像データを利用する機器に送信する。第１の外部インタフェース５０および第２の外部インタフェース５１には、例えば、３Ｇ−ＳＤＩ（3G Serial Digital Interface）、ＨＤ−ＳＤＩ（High Definition Serial Digital Interface）などが用いられる。第１の外部インタフェース５０および第２の外部インタフェース５１は、第１の色域の映像データおよび前記第２の色域の映像データを同時に出力することが可能である。

なお、信号処理部４０より出力された２種類の色域の映像データは各々、エンコーダにより、例えばＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格などに基づいて圧縮符号化されて第１の外部インタフェース５０および第２の外部インタフェース５１により伝送されてもよい。
また、圧縮符号化された映像データは、撮像装置１に設けられた例えばメモリカードなどの図示しない記録媒体に記録されてもよい。
さらに、信号処理部４０によって生成された少なくともいずれか一方の色域の映像データは間引き処理などによってダウンコンバートされ、撮像装置１に搭載された図示しないファインダー用モニターに表示されてもよい。

コントローラ１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュＲＯＭ（Read Only Memory）、時計回路などがシステムバスを介して接続されて構成されたマイクロコンピュータである。コントローラ１０は、撮像装置１の各部の動作を制御する。ＲＡＭは、処理の途中結果を一時記憶する等、主に作業領域として用いられる。フラッシュＲＯＭには、ＣＰＵが実行する種々のプログラム、および処理に必要なデータ等が記憶されている。

［撮像装置１の動作］
本実施形態の撮像装置１において、まず、４Ｋ映像に対応する広色域の色分解プリズム２２を有する３板式の撮像部２０によってＲＧＢの各色信号が得られる。これらのＲＧＢの各色信号は、前処理部３０にて、ノイズが除去され、増幅された後、Ａ／Ｄ変換されてデジタル映像データとして信号処理部４０に供給される。

信号処理部４０では、まず、補正処理部４１にて、各色信号に含まれるノイズ成分（オフセット成分）の除去、ホワイトバランス補正などが行われる。補正処理部４１による補正処理が施されたＲＧＢの各色信号は、マトリクス演算後のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の目標色域が第１の色域となるように設定された３入力３出力のリニアマトリクス変換部４２と色域変換部４４にそれぞれ供給される。

マトリクス演算後のＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号の目標色域が第１の色域となるように設定された３入力３出力のリニアマトリクス変換部４２によって、補正処理部４１からの各色信号は第１の色域の各色信号に変換される。

リニアマトリクス変換部４２によって生成された第１の色域の映像データは第１のガンマ補正処理部４３に供給される。

一方、色域変換部４４では、リニアマトリクス変換部４２での第１の色域の映像データの生成と並行して、補正処理部４１から供給された各色信号に対して、第１の色域よりも狭い第２の色域である例えばＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９などに規定された色域への色域変換が行われる。この例では、３ＤＬＵＴ（三次元ルックアップテーブル）を参照して色域の変換が行われる場合を想定している。

第１のガンマ補正処理部４３では、リニアマトリクス変換部４２より供給された第１の色域の各色信号に対してガンマ補正が行われる。ガンマ補正が施された第１の色域の映像データは第１の外部インタフェース５０によって、第１の色域に対応する液晶ディスプレイや、液晶ディスプレイに映像データを供給するように入力映像データの出力先を切り替えるスイッチャーなどの外部の映像機器に伝送される。

一方、第２のガンマ補正処理部４５では、色域変換部４４ではより供給された第２の色域の各色信号に対してガンマ補正が行われる。

ガンマ補正が施された第２の色域の映像データは、第２の外部インタフェース５１によって、第２の色域に対応する液晶ディスプレイや、液晶ディスプレイに映像データを供給するように入力映像データの出力先を切り替えるスイッチャーなどの外部の映像機器に伝送される。

このように本実施形態の撮像装置１では、同時に２種類の色域の映像データを得ることができる。特に、４Ｋ映像に対応する広色域の色分解プリズム２２を有する３板式の撮像部２０を用いることによって、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された第１の色域の映像データを含む２種類の色域の映像データを得ることができる。また、第２の色域の映像データとしてＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に規定された色域の映像データを、第１の色域の映像データと同時に得られるようにしたことによって、例えば４Ｋ映像に対応する液晶ディスプレイが存在しない環境においてＨＤ映像に対応する液晶ディスプレイに映像を表示させることができ、撮像装置１の汎用性を高めることができる。

次に、信号処理部４０内の色域変換部４４について説明を補足する。
図５は色域変換部４４の構成を示すブロック図である。
色域変換部４４は、４Ｋ映像に対応する広色域の色分解プリズム２２を有する３板式の撮像部２０によって得られる色域の入力映像データＤｉｎを、第２の色域である例えばＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格の色域などの映像データに圧縮する。

色域変換部４４は、負信号処理部４４１と色域変換処理部４５１を有する。
負信号処理部４４１には入力画像データＤｉｎが入力される。この負信号処理部４４１には、負値判定部４４２と負値変換部４４３が設けられる。

負値判定部４４２は、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の画像信号値として、負値となっているものがあるか否かを判定する。

負値変換部４４３は、マトリクス係数メモリ４４４に記憶された３×３マトリクス係数を用いた演算による変換処理を行う。この負値変換部４４３は、入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうちに１つでも負値が存在した場合に、そのＲ値、Ｇ値、Ｂ値を３×３マトリクス係数を用いた演算でＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値に変換する。
すなわち、負値変換部４４３の演算処理は、次の（数１）で表される。
なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉとしてのマトリクス係数が、マトリクス係数メモリ４４４に記憶されている。
この３×３マトリクス係数は、予め外部のマトリクス係数算出装置６０において算出され、本例の色域変換部４４のマトリクス係数メモリ４４４に記憶される。マトリクス係数算出装置の構成及びマトリクス係数算出手法については後述する。

負信号処理部４４１は、このように、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値において１つでも負値となっているものがあった場合は、上記（数１）でＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値に変換し、これを色域変換処理部４５１に出力する。
また、入力されたＲＧＢ信号におけるＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０又は正値であった場合は、該Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をそのままＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値として色域変換処理部４５１に出力する。

色域変換処理部４５１は、３ＤＬＵＴ４５２を備え、供給されたＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値について３ＤＬＵＴを用いて色域変換する。
例えば図６に示すように、Ｒ軸、Ｇ軸、Ｂ軸についてそれぞれ１７個の格子点（係数ポイント）を備えた１７×１７×１７の変換テーブルとしての３ＤＬＵＴ４５２を有する。これは、●を付した格子点が１７×１７×１７＝４９１３個存在し、それぞれの格子点に出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値、もしくは出力Ｒ、Ｇ、Ｂ値を導く係数値が記憶されているものである。

色域変換処理部４５１は、入力されてくるＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値について、３ＤＬＵＴ４５２における或る格子点を参照することで、色域変換された出力ＲＧＢ値を得、色域変換後の出力画像データＤｏｕｔとして出力する。
この３ＤＬＵＴ４５２において１７個の格子点は、入力されるＲ値、Ｇ値、Ｂ値として例えば０．０〜１．０の範囲で対応づけられている。つまり、０及び正値のみの入力を想定した変換テーブルとされている。

図７に色域変換部４４の負信号処理部４４１で行われる処理を示す。
ステップＦ１０１として、入力画像データＤｉｎとしてのＲＧＢ信号入力があると、負信号処理部４４１では、まず負値判定部４４２が入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値についてステップＦ１０２，Ｆ１０３，Ｆ１０４の判定を行う。即ちＲ値、Ｇ値、Ｂ値のそれぞれについて、負の値であるか否かを判定する。
そしてＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうち、１つでも負値のものがあった場合は、ステップＦ１０５に進んで負値変換を行う。即ちこの場合、負値変換部４４３で、３×３マトリクス係数を用いた上記（数１）の演算を行うことで、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが負値ではない状態に変換する。そして変換結果として負値がなくなった状態のＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値を、ステップＦ１０６で色域変換処理部４５１に出力する。

またステップＦ１０１で入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値が全て０又は正値であって、負値が１つもなかった場合は、ステップＦ１０２，Ｆ１０３，Ｆ１０４の判定の後、ステップＦ１０６に進む。この場合は、入力されたＲ値、Ｇ値、Ｂ値は、そのままＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値として色域変換処理部４５１に出力されることになる。

入力画像データＤｉｎとして入力されてくるＲＧＢ信号について、負値変換部４４３でこのような処理が行われることで、色域変換処理部４５１には、ＲＧＢ信号値として負値が供給されることはなくなる。
従って、入力値として負値を想定していない３ＤＬＵＴ４５２、つまり格子点が例えば０．０〜１．０の値に対応して設定されている３ＤＬＵＴにおいて、負値が０にクリップされるようなことは発生せず、従って、色域変換においてクリップによる色相の変化や階調性の低下は発生しない。特に適切な３×３マトリクス係数で負の信号値が０又は正の信号値に変換されるようにすることで、階調性を残すことや、より忠実な色を表示することができる。
また、３ＤＬＵＴ４５２で負値入力を想定しなくて良いことから、負値入力に対応するために３ＤＬＵＴ４５２で格子点を増やす必要もなく、つまり３ＤＬＵＴ４５２のサイズを拡大する必要もない。或いは、格子点の一部を負値に割り当てることで精度が低下するということもない。

ところで負信号処理部４４１では、ＲＧＢ信号に負値が含まれるときに、そのＲＧＢ信号の信号値に負値が含まれないようにする変換処理を３×３マトリクス係数を用いて行うわけであるが、その変換によっても色相や階調性を維持できるようにするためには、３×３マトリクス係数が適切に設定されていなければならない。
この３×３マトリクス係数は、予め設定され、マトリクス係数メモリ４４４に記憶される。

図５においては、色域変換部４４のマトリクス係数メモリ４４４に記憶させる３×３マトリクス係数を算出するマトリクス係数算出装置６０を示したが、このマトリクス係数算出装置６０は、演算部６１，メモリ部６２、データベース６３としての機能を備えた装置で実現できる。
演算部６１は、ＲＧＢ信号とＬ*ａ*ｂ*信号の変換処理、ΔＥ*演算、ΔＥ*94演算等、テーブル形成演算など、後述するマトリクス係数算出のための各種演算処理を行う。
メモリ部６２は、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性メモリなどのメモリ領域を有して成る。ＲＯＭ領域には、演算部６１の演算処理のプログラム、処理係数などが格納される。プログラムとは、後述するマトリクス係数算出のプログラムである。メモリ部６２におけるＲＡＭ領域は演算処理のワーク領域や後述するテーブルデータの記憶領域として用いられる。
データベース６３は、ＲＧＢ信号とＬ*ａ*ｂ*信号の変換のための係数等を格納する。

このマトリクス係数算出装置６０で実行される３×３マトリクス係数の算出について以下説明していく。

まず、３×３マトリクス係数の算出手法に先立って、３×３マトリクス係数によってどのような変換処理を行うかのイメージ、つまり上記負値変換部４４３で行われる変換処理のイメージを図８で述べておく。
図８は、Ｌ*ａ*ｂ*表色系空間として、Ｌ*軸、ａ*軸、ｂ*軸の３次元空間を示しており、この３次元空間における球体Ｒは、ＲＧＢ信号としてＲ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０以上（０又は正値）になる範囲を示しているとする。つまりＲＧＢ信号としてＲ値、Ｇ値、Ｂ値のうち１つでも負値が存在すると、それはＬ*ａ*ｂ*表色系空間において、球体Ｒの外のポイントとなるものとする。
例えばポイントＰＴ１は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のうち１つ以上が負値となっているＲＧＢ信号値をＬ*ａ*ｂ*表色系空間上で示したポイントである。

なおＬ*ａ*ｂ*表色系はＣＩＥ（Commission Internationale de l'Eclairage：国際照明委員会）が定めたデバイス非依存の表色系であり、Ｌ*は明度であり、ａ*，ｂ*の組み合わせですべての色相を表す。そしてａ*値はレッド〜グリーンの彩度、ｂ*値はイエロー〜ブルーの彩度である。

本例の色域変換部４４の負値変換部４４３で実行する変換処理とは、例えばＬ*ａ*ｂ*表色系における上記のポイントＰＴ１のＲＧＢ信号を、球体Ｒ内（球体Ｒの表面以内）のＲＧＢ信号に変換する処理である。

ここで、ポイントＰＴ１のＲＧＢ信号値を、球体Ｒ内として無数に存在する、どのポイントのＲＧＢ信号値に変換するかは多様に考えられるが、色相変化や階調性の低下を最小限とするための考え方の１つとして、後述するΔＥ*又はΔＥ*94に代表される色差式を用いて、これら最小となるポイント、即ち最も色差が小さい色となるポイントに変換するという手法が考えられる。
例えばポイントＰＴ１の変換先の色として、図のように球体Ｒ内のポイントＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４という候補点があるとする。これらポイントＰＴ２，ＰＴ３，ＰＴ４はそれぞれ、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のすべてが０又は正値となっているポイントである。
この場合、これらの候補点についてＰＴ１との間のΔＥ*を算出し、ΔＥ*が最も小さい候補点に変換する。例えばポイントＰＴ１−ＰＴ２のΔＥ*が最小であれば、ポイントＰＴ２を変換先とするものである。
そして、以下で説明する３×３マトリクス係数とは、このように例えばΔＥが最小となる変換先を導くための係数である

このような３×３マトリクス係数を算出するためのマトリクス係数算出装置６０の処理を図９に示す。図９はマトリクス係数算出装置６０における演算部６１がメモリ部６２やデータベース６３を利用して実行する処理を示している。

まず演算部６１はステップＦ２０１として、テーブルＴＢ１〜ＴＢ６の記憶領域をメモリ部６２に確保する。
テーブルＴＢ１からＴＢ６とは、以下説明していくが、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５、変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６である。

ステップＦ２０２では、演算部６１は、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１を生成する。また、演算部６１はステップＦ２０３で、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２を生成する。
負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１及び正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の例を図１０に示す。
まず、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のそれぞれについて、負値を含めて１４段階の値を想定する。例えば「−０．３」「−０．２」「−０．１」「０．０」「０．１」「０．２」・・・「０．９」「１．０」である。
このように、例えば０．１刻みで１４段階の値を考えた場合、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせの総数は、１４の３乗で２７４４とおりとなる。
この２７４４とおりの組み合わせの中で、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の全てが０又は正値の組み合わせを考えると、それは「０．０」「０．１」・・・「０．９」「１．０」の１１段階の値の組み合わせであるので、１１の３乗で１３３１とおりとなる。
すると、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値のうちで１つでも負値が存在する組み合わせは、
２７４４−１３３１＝１４１３（とおり）
となる。

ステップＦ２０２では、この１４１３とおりのＲ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせを、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１として登録する。
図１０のように、組み合わせ番号としてｍ０・・・ｍ１４１２の１４１３とおりの組み合わせを示しているが、各組み合わせとして、１つ以上の負値を含むＲ値、Ｇ値、Ｂ値の値の組み合わせが登録される。例えばｍ０組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「−０．３」「−０．３」「−０．３」の組であり、ｍ１組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「−０．３」「−０．３」「−０．２」の組であり、・・・ｍ１４１２組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「１」「１」「−０．１」の組とされる。

また、ステップＦ２０３で生成する、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が全て正の信号値となる組み合わせを登録する。
図１０では例えば、値として「０．０」〜「１．０」までを０．０１刻みで１０１段階に分けた場合の全ての組み合わせを登録した正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２を示している。
例えば全ての組み合わせの総数は１０１の３乗で１０３０３０１個となる。図１０ではこれらの各組を組み合わせ番号としてｐ０・・・ｐ１０３０３００として示している。
例えばｐ０組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「０」「０」「０」の組であり、ｐ１組は、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値が「０」「０」「０．０１」の組であり、・・・ｍ１０３０３００組はＲ値、Ｇ値、Ｂ値が「１」「１」「１」の組とされる。

次に演算部６１はステップＦ２０４として、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１の各組のＲＧＢ値を、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換し、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３に登録する。
この様子を図１１に示す。負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３は、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１の各組ｍ０〜ｍ１４１２の値を、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値において登録したものである。
例えばｍ０組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「−０．３」「−０．３」「−０．３」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値に「−２７０」「０」「０」として登録される。
ｍ１組以降も同様に、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値がＬ*値、ａ*値、ｂ*値に変換されて負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ１組以降に登録される。

なおＲ、Ｇ、Ｂの値からは、次の（数２）によりＬ*値、ａ*値、ｂ*値を得ることができる。
ここでＸｎ，Ｙｎ，Ｚｎは、光源の３刺激値であり、例えば標準イルミナントＤ65の場合は（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）＝（95.04，100.00，108.89）である。

次に演算部６１はステップＦ２０５として、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の各組のＲＧＢ値を、上記ステップＦ２０４の場合と同様にＬ*ａ*ｂ*値に変換し、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４に登録する。
この様子を図１２に示す。正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４は、正の信号ＲＧＢテーブルＴＢ２の各組ｐ０〜ｐ１０３０３００の値を、Ｌ*値、ａ*値、ｂ*値として登録したものである。
例えばｐ０組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「０」「０」「０」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４のｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値（「０」「０」「０」）として登録される。
またｐ１組のＲ値、Ｇ値、Ｂ値である「０」「０」「０．０１」が、Ｌ*ａ*ｂ*値に変換され、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４のｍ１組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値（「７」「３１」「−５１」）として登録される。ｍ２組以降も同様である。

以上のように負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４を生成したら、続いて演算部６１はステップＦ２０６、Ｆ２０７，Ｆ２０８，Ｆ２０９の処理で、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５を生成する。
即ち演算部６１は、ステップＦ２０６で変数ｘ＝０とし、ステップＦ２０７で、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ（ｘ）組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値について、最も近いＬ*値、ａ*値、ｂ*値の組を、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４から探しだし、その探し出したＬ*値、ａ*値、ｂ*値の組を、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ（ｘ）組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値として登録する。
従って最初にｘ＝０の時点では、図１３に示すように、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３におけるｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値に対して、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４におけるｐ０組〜ｐ１０３０３００組の中から最も近いＬ*ａ*ｂ*値の組を選択することになる。

負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３に登録されている各組のＬ*ａ*ｂ*値は、図８でいえば球体Ｒの外側に位置するＬ*ａ*ｂ*値であり、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４に登録されている各組のＬ*ａ*ｂ*値は、球体Ｒの内側に位置するＬ*ａ*ｂ*値である。
従ってステップＦ２０７の処理は、例えば図８で示したポイントＰ１のＬ*ａ*ｂ*値に対して、最も近いＬ*ａ*ｂ*値である例えばポイントＰ３を探し出す処理に相当する。

この処理を、ステップＦ２０８で変数ｘ＝ｘmaxとなるまで、ステップＦ２０９で変数ｘをインクリメントしながら繰り返す。ｘmaxとは、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の組み合わせ総数であり、この例の場合、１４１２である。
つまり、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の各組のＬ*ａ*ｂ*値について、最も近いＬ*ａ*ｂ*値となる組が正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４から探し出され、それが、図１４の変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組〜ｍ１４１２組に登録される。

負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３の各組のＬ*ａ*ｂ*値について、最も近いＬ*ａ*ｂ*値となる組とは、ＣＩＥが定義した色差式であるΔＥ*もしくはΔＥ*94の色差式の値が最小となるＬ*ａ*ｂ*値を選択すればよい。ΔＥ*，ΔＥ*94の色差式を（数３）（数４）に示す。
なお、これらの式において、ΔＬ*はＬ*値の差分、Δａ*はａ*値の差分、Δｂ*はｂ*の差分である。またＣ*、Ｈ*は、いわゆるＬ*Ｃ*Ｈ*表色系の値で、Ｃ*は彩度、Ｈ*は色相である。
Ｃ*、Ｈ*は次のように算出される。

例えば上記（数３）のΔＥ*を用いるとする場合、負の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ３のｍ０組のついて言えば、このｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値と、正の信号Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ４の全ての組との間でΔＥ*を求める。
即ちｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ０組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*、ｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ１組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*、・・・ｍ０組のＬ*ａ*ｂ*値とｐ１０３０３００組のＬ*ａ*ｂ*値についてΔＥ*を、それぞれ算出する。そしてこの結果としてｐ０組〜ｐ１０３０３００組の中で、ｍ０組に対してΔＥ*が最小となる組を選択し、その選択されたｐ組のＬ*ａ*ｂ*値を、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組に登録する。

ステップＦ２０６、Ｆ２０７、Ｆ２０８、Ｆ２０９において、このような処理をｍ０組からｍ１４１２組について行うことにより、図１４の変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組〜ｍ１４１２組には、それぞれ図８で述べた球体Ｒの内側のポイントとしてのＬ*ａ*ｂ*値が登録されたものとなる。

次にステップＦ２１０では、演算部６１は、変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５のｍ０組からｍ１４１２組の各Ｌ*ａ*ｂ*値を、ＲＧＢ値に変換して変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６のｍ０組からｍ１４１２組に登録する。
図１５にその様子を示す。例えばｍ０組のＬ*値、ａ*値、ｂ*値がＲＧＢ値に変換され、変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６のｍ０組のＲ'値、Ｇ'値、Ｂ'値として登録される。ｍ１組以降も同様である。変換Ｌ*ａ*ｂ*テーブルＴＢ５に登録された全てのＬ*ａ*ｂ*値は図４の球体Ｒ内のポイントであるため、これらをＲＧＢ値に変換した変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６の各組の値は、全て０又は正の値となる。

最後に演算部６１は、ステップＦ２１１で、図１６に示すように、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１と変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６から、最小二乗法を用いて３×３マトリクス係数を求める。即ち、
のように、負の信号ＲＧＢテーブルＴＢ１のＲＧＢ値と、変換Ｒ'Ｇ'Ｂ'テーブルＴＢ６のＲ'Ｇ'Ｂ'値についての変換係数であるａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ，ｇ，ｈ，ｉを算出する。

以上の処理により、３×３マトリクス係数が求められる。
結局、このようにして求めた３×３マトリクス係数は、例えば図８のポイントＰＴ１に相当するＲＧＢ値から、ΔＥ*が最小となり、かつ負の値が含まれないＲＧＢ値のポイントＰＴ３を導く変換係数となる。
この３×３マトリクス係数が色域変換部４４のマトリクス係数メモリ４４４に格納され、負値変換部４４３が、この３×３マトリクス係数を用いて、負値の含まれるＲＧＢ値を、負値が含まれないＲＧＢ値に変換することにより、負値入力を想定しない３ＤＬＵＴ４５２を用いて適切に色域変換ができるとともに、その際の色相変化を最小限とし、また階調性を維持できる。
換言すれば、３ＤＬＵＴ４５２のサイズの増大や変換精度の低下を招かずに、負の信号値が入力される場合にも高品位な色域変換を実行し、液晶ディスプレイにおいてより忠実な色の表示を行うことができる。

＜変形例１＞
第２の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９の規定される色域に限定されるものではなく、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域に包含される色域、例えば、ＤＣＩ Ｐ３による規定される色域、およびフィルム用色域などであってもよいことは言うまでもない。

＜変形例２＞
上記の実施形態では、４Ｋ映像に対応する広色域の色分解プリズム２２を有する３板式の撮像部２０によって得られる色域の入力映像データをＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９規格の色域の映像データに圧縮する手段として、３ＤＬＵＴ（三次元ルックアップテーブル）を参照する色域変換部を採用したものを説明したが、４Ｋ映像に対応する広色域の色分解プリズム２２を有する３板式の撮像部２０によって得られる色域の入力映像データをＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０規格の色域の映像データに変換する方法として同様の３ＤＬＵＴ（三次元ルックアップテーブル）を参照する色域変換部を採用することも可能である。

また、色域変換は、３ＤＬＵＴを参照する方法に限らず、３入力３出力リニアマトリクス変換による方法、１６軸マトリクス変換による方法などにより行われてもよい。

＜変形例３＞
上記の実施形態は、本技術を適用した撮像装置に関するものであったが、本技術は、撮像システムとして構成されてもよい。
図１７は撮像システム１００の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、撮像システム１００は、３板式の撮像部２０と前処理部３０を有するユニット１０１と、信号処理部４０および２つの外部インタフェース５０，５１を有するユニット１０２と、ユニット１０１とユニット１０２とを接続する伝送路３５とで構成される。

図１８は別の撮像システム１００Ａの構成を示すブロック図である。
この撮像システム１００Ａは、撮像装置１の撮像部２０から信号処理部４０における補正処理部４１までの構成を有するユニット１０３と、リニアマトリクス変換部４２、第１のガンマ補正処理部４３および第１の外部インタフェース５０を有するユニット１０４と、色域変換部４４、第２のガンマ補正処理部４５および第２の外部インタフェース５１を含むユニット１０５とで構成される。ユニット１０３の補正処理部４１の出力は、２本の伝送路３６、３７を通じてユニット１０４およびユニット１０５と接続される。

上記実施形態では、ＲＧＢの３板式の撮像装置を説明したが、本技術は、４板以上の多板式の撮像装置にも同様に適用し得る。

なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
（１）色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、
前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部と
を具備する撮像装置。

（２）前記（１）に記載の撮像装置であって、
前記第１の色域の映像データおよび前記第２の色域の映像データを同時に出力可能な複数のインタフェースを
さらに具備する撮像装置。

（３）前記（１）または（２）に記載の撮像装置であって、
前記撮像部を用いて得た各色の信号の補正処理を行い、前記第１の変換部および前記第２の変換部に同時に供給する補正処理部を
さらに具備する撮像装置。

（４）前記（１）ないし（３）のいずれかに記載の撮像装置であって、
前記第１の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域である
撮像装置

（５）前記（４）に記載の撮像装置であって、
前記第２の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に規定された色域である
撮像装置。

１…撮像装置
１０…コントローラ
２０…撮像部
２１…光学ブロック
２２…色分解プリズム
２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ…撮像素子
３０…前処理部
４０…信号処理部
４１…補正処理部
４２…リニアマトリクス変換部
４３…第１のガンマ補正処理部
４４…色域変換部
４５…第２のガンマ補正処理部
５０、５１…外部インタフェース
１００、１００Ａ…撮像システム

Claims (7)

1. 色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、
   前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、
   前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部と
   を具備する撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記第１の色域の映像データおよび前記第２の色域の映像データを同時に出力可能な複数のインタフェースを
   さらに具備する撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置であって、
   前記撮像部を用いて得た各色の信号の補正処理を行い、前記第１の変換部および前記第２の変換部に同時に供給する補正処理部を
   さらに具備する撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置であって、
   前記第１の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．２０２０に規定された色域である
   撮像装置。
5. 請求項４に記載の撮像装置であって、
   前記第２の色域は、ＩＴＵ−Ｒ ＢＴ．７０９に規定された色域である
   撮像装置。
6. 色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部と、
   前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成する第１の変換部と、
   前記撮像部を用いて得た各色の信号から、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する第２の変換部と
   を具備する撮像システム。
7. 色分解プリズムを搭載した多板式の撮像部を用いて得た各色の信号から、前記色分解プリズムの分光特性に対応する第１の色域の映像データを生成するとともに、前記第１の色域に包含される第２の色域の映像データを生成する
   撮像方法。