JP4603319B2 - 画像入力装置 - Google Patents

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Description

本発明は、電子スチルカメラやビデオカメラなどの画像入力装置にかかわり、特には照明光色温度のシェーディング補正の技術に関する。
図２７は、従来の電子スチルカメラの構成を示すブロック図である。１１１はシェーディング補正係数がＲＯＭ１１１ａに格納された光学レンズ、１１２は近赤外線以下の波長の光のみを透過させるＩＲカットフィルタ、１１３は光電変換を行い撮像信号を得る撮像素子としてのＣＣＤイメージセンサ、１１４は相関二重サンプリング（ＣＤＳ）や信号増幅などを行うアナログ信号処理回路、１１５は撮像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１１６はイメージセンサ１１３からの撮像信号を各色信号ごとに合成（同時化）し、映像信号を得るためのデジタル信号処理回路、１１７はイメージセンサ１１３の駆動パルスを発生するドライブ回路、１１８はＲＯＭ１１１ａから読み出されたシェーディング補正係数をＡ／Ｄ変換器１１５の基準電圧に変換する基準電圧演算回路、１１９は基準電圧演算回路１１８から出力されたデジタル信号をアナログ量に変換し、Ａ／Ｄ変換器１１５へ基準電圧として与えるＤ／Ａ変換器、１２０はデジタル信号処理回路１１６で得られた映像信号を格納するメモリカードである。ドライブ回路１１７からのアドレスによってＲＯＭ１１１ａから補正係数を読み出し、基準電圧演算回路１１８にてＡ／Ｄ変換器１１５に与える基準電圧を計算し、アナログ量としてＡ／Ｄ変換器１１５に基準電圧を与え、シェーディング補正を行う。
特開２０００−４１１７９号公報（第２−３頁、第６図）
図２８（ａ）に示すように、光学レンズ１１１とセンサ１１３の距離が十分にあれば、光学レンズ１１１を透過する光Ｒ０，Ｒ１，Ｒ２のＩＲカットフィルタ１１２への入射角度の差異は小さく、図２９に示すように、ＩＲカットフィルタ１１２の特性は入射角度により透過特性が変化するが、差異は殆どなく、十分許容できる。
しかし、近年、小型化が進むことによって、図２８（ｂ）に示すように、光学レンズ１１１とセンサ１１３との接近度合いが強くなり、光軸から離れるに従ってＩＲカットフィルタ１１２に対する入射角度が減少し、ＩＲカットフィルタ１１２の波長ごとの透過特性は図３０のようになる。光軸から離れるに従って、透過できる波長の帯域が短波長側にシフトする。その結果、図３１に示すように、画面中心が赤みを帯び、画面周辺部で青みを帯びた撮像信号となる。
一方、従来のシェーディング補正は、レンズの位置や絞り量、レンズ種類などの情報に基づいて行っている。これらの情報が固定であれば、シェーディング補正の結果も固定となる。ところが、前述の赤色の成分の偏重の挙動は、カメラに入射される照明光の色温度に依存しているが、レンズ位置や絞り量、レンズの種類などとは独立であるために、色温度補正が不適切になる。
シェーディング補正されていない撮像信号において、光軸近傍の撮像信号を基準にして色温度補正を行うと、光軸から離れるに従い青方向にバランスがずれる。逆に、光軸から離れた場所の撮像信号を基準に色温度補正を行うと、光軸近傍では赤方向にバランスがずれる。いずれにしても、映像信号としての品位が劣化してしまう。
また、イメージセンサから得られた撮像信号を基に合焦度を推定し、レンズを移動させるＡＦ（オートフォーカス）においても、色温度補正されていない撮像信号を基に推定を行った場合は、赤色成分に対してのみサンプリング強度が偏重されることになるため、好ましい値を推定することが難しくなり、所望のＡＦ動作が行えなくなる。
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、照明光色温度補正が正確に行える画像入力装置を提供することを目的としている。
本発明による画像入力装置は、
光学レンズと、
前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
前記イメージセンサの全エリアをｎ(ｎ：自然数)個に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
前記イメージセンサの全エリアをｍ(ｍ：自然数)個に分割した補正エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を補正するものであって、前記ｍとｎは、ｍ＞ｎの関係を満たし、前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に対して、前記補正エリアと前記測定エリアの距離に応じて重み付け演算した色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段と
を備えた構成とされている。
より詳しくは、さらに、
前記イメージセンサによる撮像信号を一時記憶するメモリ手段と、
前記色温度測定手段による色温度測定結果を一時記憶する測定結果格納手段とを備え、
前記色温度補正手段は、前記メモリ手段からの前記撮像信号と前記測定結果格納手段からの色温度測定結果とを入力とし、前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度をエリア毎の前記色温度測定結果に基づいて補正するように構成されている。
この構成によれば、イメージセンサから読み出される撮像信号について、複数の測定エリア毎に色温度を測定し、撮像信号の色温度補正に際して、複数の補正エリア毎に色温度補正を行うので、各補正エリア毎に適切な色温度補正（シェーディング補正）を行うことが可能になる。
上記構成の画像入力装置において、前記測定エリアおよび前記補正エリアは、それぞれの形状が前記イメージセンサ前方の光学レンズの絞りの形状に相似の同心の非円形形状であるように構成してもよい。中心を共通にする大小の絞り開口形状の組み合わせパターンは、画面中心から画面周辺部へかけて水平方向、垂直方向ともに対称的な様相を呈する色分離フィルタの透過特性に対応している。この場合、全エリアを単純に縦横に平行分割しただけの、個別エリア間に特別な関係性をもたないエリア分割方式に比べて、必要なエリア数を削減できる。その結果、補正データの数、補正演算の回数等が軽減され、回路規模の削減が可能になる。
なお、絞りの形状に相似の形状の好適例として、同心の傾斜正方形のパターンをあげることができる。
また、上記構成の画像入力装置において、前記測定エリアおよび前記補正エリアは、それぞれの形状が同心円状であるように構成してもよい。この場合も、全エリアを単純に縦横に平行分割しただけの、個別エリア間に特別な関係性をもたないエリア分割方式に比べて、必要なエリア数を削減できる。その結果、補正データの数、補正演算の回数等が軽減され、回路規模の削減が可能になる。
また、上記構成の画像入力装置において、前記測定エリアを、前記イメージセンサの全エリアの中心を通る水平方向および垂直方向の細長い線分状とし、前記補正エリアを、前記全エリア中心を中心とする同心円状とするのもよい。この場合、前記色温度測定手段は、前記線分状の測定エリアで得られた色温度測定結果を前記同心円状の分割エリアに相当する推定情報に補間するように構成されている。
この構成においては、色温度測定をイメージセンサの全エリアで行うのではなく、一部分でのみ行う。それが、水平方向の線分状のエリアおよび垂直方向の線分状のエリアである。水平垂直の線分状のエリアで得られた色温度またはその色温度による補正データに基づいて、非測定エリアでの補正データを補間する。これによれば、非測定エリアでの補正データを補間するので、回路規模をさらに削減することができる。
また、上記の構成において、前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを加算することにより補正を行うように構成することができる。この場合、色温度シェーディングの特性がＤＣ（直流）成分である場合（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのオフセット変動として生じているような場合）に、その色温度補正を正確に実現できる。
あるいは、前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを乗算することにより補正を行うように構成することができる。この場合、色温度シェーディングの特性がＡＣ（交流）成分である場合（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのゲイン変動として生じているような場合）に、その色温度補正を正確に実現できる。
あるいは、また、前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを加算および乗算することにより補正を行うように構成することができる。この場合、色温度シェーディングの特性がＤＣ成分とＡＣ成分が混在する場合（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのオフセット変動とゲイン変動とが双方とも生じているような場合）に、その色温度補正を正確に実現できる。
上記構成の画像入力装置において、さらに、前記色温度測定手段について、前記イメージセンサから読み出される撮像信号のうち、前記イメージセンサ前方の光学レンズによるレンズシェーディングの影響のないエリアの撮像信号のみを用いて前記撮像信号の色温度の補正を行うように前記色温度測定手段を構成してもよい。
これによれば、補正データの元になる撮像信号のエリアがレンズシェーディングの影響のないエリアであり、色温度補正の対象である撮像信号のエリアもレンズシェーディングの影響のないエリアであるので、はじめからレンズシェーディングの影響を受けることなく、レンズ・イメージセンサ相対位置関係と色温度の条件に左右される色温度シェーディングの補正を的確に行うことができる。このことは、光学レンズに起因するシェーディングを補正する機能がない画像入力装置にも当てはまる。
また、本発明による画像入力装置は、
前記撮像信号の前記イメージセンサにおけるアドレスと色温度とに対応付けられて色温度の補正データを格納する補正データメモリと、
前記補正データメモリからアドレスと色温度をパラメータとして補正データを検索する補正データメモリコントロール手段と、
前記イメージセンサからの撮像信号および前記撮像信号のアドレスと前記色温度測定手段からの測定色温度とを入力し、前記補正データメモリコントロール手段を前記撮像信号のアドレスと前記測定色温度とをパラメータとして制御するマイクロプロセッサと、
を備え、
前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる撮像信号を、前記マイクロプロセッサの制御下、前記補正データメモリコントロール手段を介して前記補正データメモリから読み出した前記補正データで補正する
構成とされている。
前記色温度測定手段としては、前記撮像装置からの撮像信号を用いずに、被写体およびその周辺の色温度を測定する色温度測定センサでもよい。
なお、前記補正データメモリについて、前記補正データをルックアップテーブル形式で格納するものとして構成し、前記色温度補正手段について、前記補正データメモリからルックアップテーブル形式で読み出した補正データで置き換えるように構成してもよい。
この構成においては、補正データメモリを備え、既述の画像入力装置が色温度測定手段によって測定した色温度に基づいてその都度に補正データを生成しているのと比べて、色温度の補正データがあらかじめ補正データメモリに格納されているのが特徴である。
この構成によれば、マイクロプロセッサはイメージセンサから読み出された撮像信号のメージセンサにおけるアドレスと色温度測定センサからの測定色温度とをパラメータとして、補正データメモリコントロール手段を介して補正データメモリを検索し、前記アドレスと測定色温度とに対応した色温度の補正データを読み出し、色温度補正手段に送る。色温度補正手段は、イメージセンサから読み出された撮像信号を、前記の補正データによって色温度補正する。この色温度補正に用いられる補正データは測定色温度だけでなく撮像信号のアドレスにも関係するものとなっている。これは、すなわち、既述のエリア分割に相当する。アドレス情報を含んだ色温度の補正データに基づいて撮像信号の色温度補正を行うので、撮像信号アドレス対応の適切な色温度補正（シェーディング補正）を行うことが可能になる。さらに、測定色温度に基づいてその都度に補正データを生成する必要はなく、補正データメモリからテーブル形式で補正データを読み出すだけでよいので、処理の高速化を図ることができる。
マイクロプロセッサ、補正データメモリ付きの方式は、補正データの更新に関しての展開が容易となる。
上記構成において、前記マイクロプロセッサについては、補正データ更新のコマンドを入力したときに、撮像信号と測定色温度とに基づいて新規の補正データを算出し、その算出した新規の補正データを対応する前記撮像信号のアドレスに従って前記補正データメモリに更新的に書き込む機能を有しているように構成することが好ましい。
また、前記マイクロプロセッサについて、補正データ更新のコマンドを入力したときに、前記補正データメモリから補正データを読み出し、撮像信号と測定色温度とに基づいて前記補正データを補正し、その補正した新規の補正データを対応する前記撮像信号のアドレスに従って前記補正データメモリに更新的に書き込む機能を有しているように構成してもよい。
環境変化や外乱の影響などのために色温度補正が不正確になる場合がある。このようなときに、補正データの更新を指示することにより、マイクロプロセッサによって補正データを更新する。マイクロプロセッサは、撮像信号の信号値と測定色温度とに基づいて、そのときの条件に適した補正データを新たに算出し、対応する撮像信号のアドレスに従って補正データメモリに書き込み、補正データを更新する。あるいは、補正データメモリから補正データを読み出し、その補正データを補正するのでもよい。このように、必要に応じて補正データを更新することにより、環境変化や外乱の影響などに対して柔軟に対応することができる。
上記構成において、前記補正データメモリは、アドレスと色温度に加えて光学レンズの特性をパラメータとして前記補正データを格納するように構成してもよい。光学レンズの種類や焦点距離などの情報を組み合わせることにより、色温度補正において、よりきめの細かい対応が可能となる。
上記構成において、データ補間方式を採用することも可能である。すなわち、前記補正データメモリが、前記イメージセンサによる前記撮像信号のアドレスに関して離散的に前記補正データを格納するものであるとする。この場合に、前記色温度補正手段は、前記撮像信号のアドレスが前記補正データメモリにおける前記補正データのアドレスに対応しないときは、前記撮像信号のアドレスが隣接するアドレスにおける前記補正データメモリの補正データを用いた補間により前記撮像信号に対する補正データを算出し、その算出した補間の補正データを用いて色温度補正を行うように構成されているものとする。
この構成によれば、色温度補正手段が補間機能を有しており、補正データメモリは撮像信号の全アドレスに対応して補正データをもつ必要がなく、離散的な補正データの格納ですむので、必要容量を削減でき、回路規模を抑制できる。
なお、上記の補間においては、一次関数を用いた近似、二次関数を用いた近似、その他の関数を用いた近似がある。
また、レンズシェーディングの影響を避ける方式として、次のように構成するのも有用である。
すなわち、本発明による画像入力装置は、
光学レンズと、
前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
前記光学レンズの前方に配置されたズーム倍率調整用レンズと、
前記イメージセンサによる撮像信号を一時記憶するメモリ手段と、
前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
前記色温度測定手段による色温度測定結果を一時記憶する測定結果格納手段と、
前記メモリ手段からの前記撮像信号と前記測定結果格納手段からの色温度測定結果とを入力とし、前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度をエリア毎の前記色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段と、
撮影操作の初期段階で前記ズーム倍率調整用レンズを撮影時所望のズーム倍率と異なるズーム倍率に制御し、このとき得られた撮像信号に対して前記色温度測定手段および前記測定結果格納手段を有効化し、次いで、前記ズーム倍率調整用レンズを前記撮影時所望のズーム倍率に制御し、このとき得られた撮像信号に対して前記メモリ手段を有効化し、次いで前記色温度補正手段を有効化するマイクロプロセッサと
を備えた構成とされている。
ここでの特徴は、ズーム倍率調整用レンズとマイクロプロセッサの機能である。マイクロプロセッサは、撮影操作の初期段階でレリーズ押下等に起因して、撮影時所望のズーム倍率と異なるズーム倍率となるようにズーム倍率調整用レンズを制御する。そして、色温度測定手段および測定結果格納手段を有効化し、測定エリア毎に、イメージセンサからの撮像信号の色温度を測定し、その色温度測定結果を測定結果格納手段に一時記憶する。これで、レンズシェーディングの影響のない、画角全体と等価な撮像信号から測定した色温度を取得している。次いで、マイクロプロセッサは、撮影時所望のズーム倍率になるようにズーム倍率調整用レンズを制御する。そして、メモリ手段を有効化し、イメージセンサからの撮像信号を一時記憶する。次いで、マイクロプロセッサは、色温度補正手段を有効化し、メモリ手段からの撮像信号と測定結果格納手段からの色温度測定結果とを入力とし、エリア毎に、撮像信号の色温度を色温度測定結果に基づいて補正する。これによれば、レンズシェーディングの影響のない、画角全体と等価な撮像信号から色温度を測定し、色温度補正を行うので、レンズシェーディングの影響を受けることなく高精度に色温度シェーディングを補正することができる。
オートフォーカスを色温度シェーディングの影響なしに行うために、次のように展開することも可能である。
すなわち、上記の構成において、さらに、
前記光学レンズの前方に配置された焦点距離調整用レンズと、
前記色温度補正手段による色温度補正後の撮像信号から特定周波数成分を抽出し、その合焦度を判定するＡＦ処理手段とを有し、
前記ＡＦ処理手段からの合焦度判定結果に基づいて前記焦点距離調整用レンズを制御するように構成されている。
これは、撮像信号の合焦度を判定するに当たり、前もって撮像信号の色温度補正を行い、色温度補正が行われた撮像信号において合焦度判定を行うことに特徴がある。色温度補正ずみの撮像信号で合焦度判定を行うので、色温度シェーディングの影響のない状態で高精度にオートフォーカスを実現できる。
なお、色温度に起因する色温度補正の機能と光学レンズに起因するシェーディング補正の機能とを組み合わせる構成も好ましい。この場合、回路的に合理化することが可能で、回路および消費電力の削減を行うことが可能である。
以上のように、本発明によると、照明光色温度によって発生する撮像信号の色温度シェーディングを適切に補正することができる。この場合に、回路規模、補正精度、使用目的等の様々なアプリケーションに的確に対応することが可能となる。また、色温度シェーディングがもたらす偽信号による合焦ミスも回避できる。
以下、本発明にかかわる画像入力装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１の画像入力装置の構成を示すブロック図である。この画像入力装置は、光学レンズ１１とＣＣＤイメージセンサ１３の間にＩＲ（Infrared Rays）カットフィルタ１２が配置されており、被写体像を光学レンズ１１によってイメージセンサ１３に結像する際に、ＩＲカットフィルタ１２によって入射された光の長波長側の成分を除去している。イメージセンサ１３は、光電変換を行う光電変換素子を二次元状に配置し、光電変換素子上に異なる色の色フィルタを配置した単板式の撮像素子であり、ドライブ回路１８にて発生する駆動信号によってイメージセンサ１３の撮像信号を読み出す。その撮像信号をアナログ信号処理回路１４で相関二重サンプリングや信号増幅を行った後、信号変換手段であるＡ／Ｄ変換器１５でアナログ信号処理回路１４からの撮像信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号処理回路１６で照明光色温度（以下、色温度と略記する）による色温度シェーディング補正を行い、色温度シェーディング補正を施された撮像信号を異なる色信号毎に合成（同時化）し、映像信号を得るための処理を行い、映像信号を得る。得られた信号はメモリカード１７のような記録媒体に記録される。
ＣＣＤイメージセンサは図２に示すように光電変換素子１９が二次元平面状に配置されており、光電変換素子上にはＲ成分又はＧ成分又はＢ成分を分離するためのＲＧＢのカラーフィルタ２０がベイヤ配列状に配置されており、光電変換素子１９に照射された光は、カラーフィルタで特定の色成分だけが除去されて光電変換素子１９に到達し電荷信号に変換される。また、光電変換素子１９に隣接するように垂直転送ＣＣＤ２１が配置されており、外部のドライブ回路から供給されるパルスにより光電変換素子１９から垂直転送ＣＣＤ２１に転送され、ドライブ回路から供給されるパルスにより水平転送ＣＣＤ２２まで転送される。水平転送ＣＣＤ２２に転送された電荷信号はドライブ回路から供給されるパルスによりアンプ２３まで転送され、アンプ２３で電圧信号に変更され、その出力を出力端子２４から取り出すという構成になっている。
図３は、デジタル信号処理回路１６の構成を示すブロック図である。デジタル信号処理回路１６は、Ａ／Ｄ変換器１５によりデジタル信号に変換されて入力される撮像信号のアドレスを制御する入力アドレス制御回路３１、入力アドレス制御回路３１で生成された撮像信号のアドレスに従って撮像信号を所定のエリア毎に分割して色温度を測定し、測定された色温度に応じて必要な色温度補正データを出力する照明光色温度測定回路３２、色温度測定回路３２の測定結果を格納する照明光色温度測定結果格納回路３３、撮像信号を記録するメモリ３６、メモリ３６に記録された撮像信号を撮像信号のアドレスに応じて読み出すアドレスを制御する出力アドレス制御回路３８、入力アドレス制御回路３１と出力アドレス制御回路３８の制御信号に応じてメモリ３６に対してデータの読み書きを制御するための信号を生成するメモリコントロール回路３７、メモリ３６から読み出された撮像信号を測定結果格納回路３３から出力される色温度測定結果に基づいて色温度補正を行う照明光色温度補正回路３４、色温度補正回路３４により色温度補正が行われた撮像信号を異なる色信号毎に合成し、映像信号を得るＹＣ処理回路３５から構成されている。
色温度補正回路３４は図４に示すように、測定結果格納回路３３からの補正データとメモリ３６から読み出された撮像信号の乗算を行う乗算器４１、乗算器４１からの演算結果のアンダーフローとオーバーフローしている値に対してクリッピング処理を行い、所定のビットレンジの範囲に抑えるオーバーフローアンダーフロー補正回路４９から構成されている。
色温度測定回路３２は図５に示すように、イメージセンサ１３から得られた撮像信号を入力アドレス制御回路３１からのアドレスに従ってａ１のようにエリア分割を行って色温度を測定し、その測定結果を基にａ２のように撮像信号のエリア分割データに対して色温度を補正するための係数を出力する。
ａ１およびａ２のそれぞれの左端および上端に付与してある値を分割されたエリアの座標として扱う。例えば、ａ１において二重丸があるエリアは（１，０）、ａ２において二重丸があるエリアは（１０，１２）である。例えば、座標（１１，１１）の色温度補正を行う場合には、座標（２，２）、（３，２）、（２，３）、（３，３）の色温度測定結果に基づいて補正を行う。
被写体像は光学レンズ１１を介してＩＲカットフィルタ１２を通過し、イメージセンサ１３に結像される。イメージセンサ１３によって光電変換された撮像信号は相関二重サンプリングや信号増幅等の信号処理をアナログ信号処理回路１４で施される。アナログ信号処理回路１４の出力がＡ／Ｄ変換器１５でアナログ信号からデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、入力アドレス制御回路３１からのアドレスに基づいてａ１に示すようにエリア分割されながら色温度測定回路３２で色温度測定を行い、その結果に基づいて得られる色温度補正データを測定結果格納回路３３に格納する。一方で、Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、入力アドレス制御回路３１からの制御信号に基づいてメモリコントロール回路３７を介してメモリ３６に格納される。
測定結果格納回路３３に補正データがａ１，ａ２と揃った後にメモリコントロール回路３７は出力アドレス制御回路３８に従ってメモリ３６に格納されている撮像信号を読み出す。一方で、メモリコントロール回路３７を介して読み出されている撮像信号のエリアに対して色温度補正を行うためのデータを測定結果格納回路３３から読み出し、撮像信号と補正データの両方を色温度補正回路３４に出力する。
色温度補正回路３４は、測定結果格納回路３３からの補正データとメモリ３６から読み出された撮像信号とを乗算器４１で乗算したのち、ビットレンジを外れているデータをオーバーフローアンダーフロー補正回路４９でクリッピング処理し出力する。色温度補正回路３４において色温度補正が施された出力信号をＹＣ処理回路３５において異なる色信号毎に合成し、映像信号を得る処理を行い、メモリカード１７に出力し、記録を行う。
以上のように本実施の形態によれば、光学レンズ１１から入力される被写体像から得られる撮像信号に対して、任意のエリアの色温度補正を行うことが可能であるため、光学レンズ１１とイメージセンサ１３の位置関係と色温度の条件によって状態が異なる色温度シェーディングを補正することができる。
また、色温度補正を色温度補正回路３４で行う際に、乗算器４１を用いる場合には、ＡＣ状の（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのゲイン変動として生じているような）色温度シェーディングを適切に補正することができる。
次に、色温度測定について詳しく説明する。図６の横軸はＧ成分に対するＢ成分の比を表し、縦軸はＧ成分に対するＲ成分の比を表す。Ｊは無彩色判定枠である。イメージセンサ１３における分割領域のそれぞれにおいて、Ｒ成分とＧ成分とＢ成分の値を累積加算し、図６に当てはめる。ある領域におけるＲ成分の累積加算値をＲ（１）、Ｇ成分の累積加算値をＧ（１）、Ｂ成分の累積加算値をＢ（１）とし、該当する特性点Ｑ１をプロットする。これは、無彩色判定枠Ｊの内部にあるので、色温度測定の対象とする。無彩色被写体のＲ成分、Ｇ成分、Ｂ成分の比率γR、γG、γBからその分割領域の色温度を算出する。一方、別の領域におけるＲ成分の累積加算値をＲ（２）、Ｇ成分の累積加算値をＧ（２）、Ｂ成分の累積加算値をＢ（２）とし、特性点Ｑ２をプロットする。これは、無彩色判定枠Ｊから外れているので、採用しない。この場合には、近接するエリアの色温度測定結果から近似計算を行う。
測定された色温度の補正は、次のように行う。あるエリアの撮像信号のＲ成分の信号に対して（γG／γR）のゲイン補正を行い、Ｂ成分の信号に対して（γG／γB）のゲイン補正を行う。これにより、被写体の無彩色部分の撮像信号のＲ成分とＧ成分とＢ成分の比を１：１：１に補正することが可能になる。すなわち、色温度によって無彩色が有彩色の撮像信号として出力されている場合でも、無彩色を無彩色として映像信号に出力することができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、測定エリアおよび補正エリアを光学レンズの絞り形状に相似の形状パターンとするものである。
図７は、実施の形態２の画像入力装置の構成を示すブロック図である。図１の構成に加えて、光学レンズ１１に入射される光量を調節する絞り機構５０を備えている。デジタル信号処理回路１６については、図３が援用される。
図８は、絞り機構５０の説明図である。絞り機構５０は、光軸方向から見て左右の絞り羽根５０ａ，５０ｂで構成されている。イメージセンサ１３に入射させる光量を増加させたい場合には、図８（ａ）のように左右の絞り羽根５０ａ，５０ｂを互いに離れる方向に移動させる。この動作により、光学レンズ１１への入射光量を決める開口部５０ｃが拡大され、イメージセンサ１３への入射光量を増加させることができる。また、光量を減少させたい場合には、図８（ｂ）のように左右の絞り羽根５０ａ，５０ｂを互いに近づく方向に移動させる。以上の動作を組み合わせることによってイメージセンサ１３に入射する光量を調整することができる。
図９は、実施の形態２における色温度補正回路３４の構成を示すブロック図である。色温度補正回路３４は、測定結果格納回路３３からの入力とメモリ３６から読み出された撮像信号の加算を行う加算器４２と、図４と同様のオーバーフローアンダーフロー補正回路４９から構成されている。
図１０は、本実施の形態の色温度測定回路３２におけるエリア分割の方式を示す。ａ３のように、絞り機構５０の開口形状に相似形の、中心共通の大小の傾斜正方形の組み合わせパターンのエリア分割が行われている。本実施形態の場合、測定エリアと補正エリアとが共に同心の傾斜正方形のパターンとなっている。色温度補正回路３４は、色温度測定を行った同じエリアで補正データに基づいて撮像信号の補正を行う。
被写体像は絞り機構５０において絞り羽根５０ａ，５０ｂを動作させることで入射される光量を調整された後に光学レンズ１１を介してＩＲカットフィルタ１２を通過し、イメージセンサ１３に結像される。そして、Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、入力アドレス制御回路３１からの制御信号に基づいて、メモリコントロール回路３７を介してメモリ３６に格納されるとともに、同心の傾斜正方形のパターンａ３のようにエリア分割されながら色温度測定回路３２に入力される。色温度測定回路３２は、同心の傾斜正方形のパターンａ３の分割エリア毎に色温度を測定し、分割エリア毎に撮像信号に対する色温度補正のための補正データを生成し、測定結果格納回路３３に格納する。
測定結果格納回路３３に補正データが揃った後に、メモリコントロール回路３７は出力アドレス制御回路３８に従ってメモリ３６に格納されている撮像信号を読み出し、色温度補正回路３４に転送する。色温度補正回路３４は、測定結果格納回路３３からの補正データとメモリ３６から読み出された撮像信号とを加算器４２で加算し、次いで、オーバーフローアンダーフロー補正回路４９にてビットレンジを外れているデータをクリッピング処理し出力する。その他の動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
以上のように、本実施の形態の画像入力装置においては、イメージセンサ１３における測定エリアを絞りの開口形状に相似形の、中心を共通にする大小の傾斜正方形の組み合わせパターンにしている。このパターンは、全エリアの中心から左方向への展開と右方向への展開と上方向への展開と下方向への展開が等価的なものである。一方、図３１で説明したように、ＩＲカットフィルタによる画面中心から画面周辺部へかけての透過特性が水平方向と垂直方向でともに対称的な様相を呈している。すなわち、同心の傾斜正方形のパターンは、ＩＲカットフィルタの透過特性に対応している。
実施の形態１の場合には、図５に示すように、測定エリアは縦横格子状の１０×８の桝目群であり、補正エリアは縦横格子状の５×４の桝目群である。これは、全エリアを単純に縦横に平行分割したもので、個別のエリア相互間には特別な関係性はない。それだけにエリア数（桝目数）を多く必要としている。
これに対して、本実施形態の同心の傾斜正方形のパターンの場合は、中心からの等距離を条件に、左右上下の４方向に関して等価性をみている。そのエリア数は１２となっている。
実施の形態１の場合は、補正係数の数が多く、補正エリアの数も多いので、処理が複雑化し、回路規模も大きくなる傾向がある。これに対して、本実施形態の場合は、補正係数の数がより少なく、補正エリアの数もより少ないので、処理が簡略化され、回路規模の削減を図ることができる。もちろん、実施の形態１で得られたのと同様の効果も発揮する。
なお、本実施の形態では、測定エリアと補正エリアが同じものであるとして説明しているが、異なるものであっても構わない。特に、回路規模を小さくする必要がある場合には、測定エリアよりも補正エリアを広く取って補正係数を少なくすることが望ましい。例えば、図１０において、全ての傾斜正方形毎に色温度を測定する一方、色温度補正は１つ置きの傾斜正方形のみを用いて補正するようにしてもよい。
なお、色温度補正回路３４に加算器４２を用いているので、ＩＲカットフィルタの透過特性の色温度に対するＤＣ状の（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのオフセット変動として生じているような）色温度シェーディングの補正に適している。
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３は、測定エリアおよび補正エリアを同心円状の形状パターンとするものである。本実施の形態の画像入力装置の基本構成は図１および図３と同じである。
図１１は、実施の形態３における色温度補正回路３４の構成を示すブロック図である。色温度補正回路３４は、測定結果格納回路３３からの補正データとメモリ３６から読み出された撮像信号の加算を行う加算器４３と、加算器４３からの演算結果と測定結果格納回路３３からの補正データの乗算を行う乗算器４４と、前述同様のオーバーフローアンダーフロー補正回路４９から構成されている。
図１２は、本実施の形態の色温度測定回路３２におけるエリア分割の方式を示す。ａ４のように、同心円状のパターンのエリア分割が行われている。本実施形態の場合、測定エリアと補正エリアとが共に同心円状のパターンとなっている。
光学レンズ１１を介してＩＲカットフィルタ１２を通過し、イメージセンサ１３に結像される。そして、Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、入力アドレス制御回路３１からの制御信号に基づいて、メモリコントロール回路３７を介してメモリ３６に格納されるとともに、同心円状のパターンａ４のようにエリア分割されながら色温度測定回路３２に入力される。色温度測定回路３２は、同心円状のパターンａ４の分割エリア毎に色温度を測定し、分割エリア毎に撮像信号に対する色温度補正のための補正データを生成し、測定結果格納回路３３に格納する。
測定結果格納回路３３に補正データが揃った後に、メモリコントロール回路３７は出力アドレス制御回路３８に従ってメモリ３６に格納されている撮像信号を読み出し、色温度補正回路３４に転送する。色温度補正回路３４は、測定結果格納回路３３からの補正データとメモリ３６から読み出された撮像信号とを加算器４３で加算したのち、さらに測定結果格納回路３３からの補正データと加算器４３の演算結果とを乗算器４４で乗算する。その乗算器４４の演算結果のうちビットレンジを外れているデータをオーバーフローアンダーフロー補正回路４９でクリッピング処理し出力する。その他の動作については、実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
以上のように、本実施の形態の画像入力装置においては、実施の形態２の場合の同心の傾斜正方形のパターンと類似の同心円状のパターンで色温度測定と色温度補正を行うので、実施の形態１の場合に比べて、補正係数の数がより少なく、補正エリアの数もより少なく、処理が簡略化され、回路規模の削減を図ることができる。もちろん、実施の形態１で得られたのと同様の効果も発揮する。
なお、本実施の形態では、測定エリアと補正エリアが同じものであるとして説明しているが、異なるものであっても構わない。特に、回路規模を小さくする必要がある場合には、測定エリアよりも補正エリアを広く取って補正係数を少なくすることが望ましい。例えば、図１０において、全ての同心円毎に色温度を測定する一方、色温度補正は１つ置きの同心円のみを用いて補正するようにしてもよい。
なお、色温度補正回路３４に加算器４３と乗算器４４を用いているので、ＩＲカットフィルタの透過特性の色温度に対するＤＣ状の（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのオフセット変動として生じているような）色温度シェーディングだけでなく、ＡＣ状の（撮像信号のアドレス毎に異なるレベルのゲイン変動として生じているような）色温度シェーディングの補正にも適している。
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４は、測定エリアを線分状の形状パターンとし、補正エリアを同心円状の形状パターンとするものである。本実施の形態においては、図１、図３、図４の構成が援用される。
図１３は、本実施の形態の色温度測定回路３２における測定エリアのエリア分割の方式を示す。イメージセンサ１３の全エリアの中心を通る水平方向に細長い線分状のエリアａ５と、同じく全エリアの中心を通る垂直方向に細長い線分状のエリアａ６が設定されている。線分状のエリアａ５，ａ６は、いずれも１画素以上の幅を有するものとする。
一方、補正エリアは実施の形態３の図１２と同様に同心円状のパターンａ４に設定されている。
色温度測定回路３２は、線分状の測定エリアａ５，ａ６で得られた色温度測定結果を同心円状の分割エリアａ４に相当する推定情報に補間するように構成されている。すなわち、図１２に示す同心円状のパターンの測定エリアは、イメージセンサ１３の全エリアをカバーしている。これに対して、図１３に示す線分状のエリアａ５，ａ６は、全エリアをカバーしていない。全エリアに対して僅かの部分にすぎない。すなわち、全エリアでは、測定値の存在しない部分（非測定エリア）ｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４が生じている。そこで、色温度測定回路３２は、線分状のエリアａ５，ａ６で得られた色温度測定結果に基づいて、非測定エリアｂ１，ｂ２，ｂ３，ｂ４での補正データを補間するようになっている。
Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、入力アドレス制御回路３１からの制御信号に基づいて、メモリコントロール回路３７を介してメモリ３６に格納されるとともに、線分状のエリアａ５，ａ６において、エリア分割されながら色温度測定回路３２に入力される。色温度測定回路３２は、線分状のエリアａ５，ａ６の分割エリア毎に色温度を測定し、分割エリア毎に撮像信号に対する色温度補正のための補正データを生成し、さらに、非測定エリアｃ１，ｃ２，ｂ３，ｂ４での補正データを補間した上で、全体についての補正データを測定結果格納回路３３に格納する。その他の動作については、前記同様である。色温度補正回路３４では、同心円状のパターンの補正エリアに対して色温度補正を行う。
以上のように本実施の形態によれば、実施の形態３と同様の効果に加えて、測定値の存在しない部分の補正データを補間するので、回路規模をさらに削減することができる。
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５は、レンズシェーディングの影響を避けた状態で色温度補正を行うものである。
実施の形態５の画像入力装置の基本構成は図１と同じである。図４も援用される。図１４は、本実施の形態のデジタル信号処理回路１６の構成を示すブロック図である。図１の構成に加えて、ＹＣ処理回路３５から出力される映像信号にフィルタリング処理を行い、画素補間および間引きを行うズーム処理回路５１を備えている。
図１５は、本実施の形態の色温度測定回路３２におけるエリア分割の方式を示す。イメージセンサ１３の全エリアの中心を中心とする円弧状の比較的大きな境界線ｑ１により、標準全エリアＳ１を二分する。境界線ｑ１の内側は光学レンズ１１によるシェーディングであるレンズシェーディングの影響の小さいエリアａ７であり、外側はレンズシェーディングの影響の大きいエリアａ８である。
Ａ／Ｄ変換器１５からのデジタル信号は、色温度測定回路３２において、入力アドレス制御回路３１からのアドレスに従って、内側のエリアａ７が識別され、この内側のエリアａ７が図１２の同心円状のパターンａ４のようにエリア分割された上で、色温度測定され、その色温度測定結果に基づいて縮小画面エリアＳ２内の撮像信号に対して色温度を補正するための補正データが生成され、補正データが測定結果格納回路３３に格納される。
測定結果格納回路３３に縮小画面エリアＳ２の補正データが揃った後に、メモリコントロール回路３７は出力アドレス制御回路３８に従ってメモリ３６に格納されている撮像信号を読み出し、色温度補正回路３４に転送する。色温度補正回路３４は、縮小画面エリアＳ２において、メモリ３６から読み出された撮像信号を測定結果格納回路３３からの補正データで補正する。補正データは、レンズシェーディングの影響の小さい内側のエリアａ７についてのみのものとなっている。色温度補正回路３４による補正の方式は、上述の実施の形態１〜４のいずれでもよい。
色温度補正回路３４において縮小画面エリアＳ２での色温度補正が施された出力信号をＹＣ処理回路３５において異なる色信号毎に合成し、映像信号を得る処理を行い、さらに、ズーム処理回路５１へ出力する。
ズーム処理回路５１は、ＹＣ処理回路３５から出力された縮小画面エリアＳ２での映像信号に対してデジタルフィルタによるフィルタリング処理を行い、画素を内挿補間することにより、縮小画面エリアＳ２の画像サイズから標準全エリアＳ１の画像サイズになるように拡大処理を行う。その拡大処理の結果をメモリカード１７に出力し、記録を行う。その他の動作については、前記同様である。
以上のように本実施の形態によれば、レンズシェーディングの影響のない撮像信号に対して色温度補正するので、レンズシェーディングの影響を受けることなく、レンズ・イメージセンサ相対位置関係と色温度の条件に左右される色温度シェーディングの補正を的確に行うことができる。
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６は、補正データの更新をも含めたものである。色温度補正回路３４に対して高レベルの撮像信号が入力された場合、色温度測定結果を基に単純なゲイン補正で対応すると、ダイナミックレンジを超えてしまい、規定のビットで表現できる最大の値にクリッピングされてしまう。その結果として、ある色成分は補正データ分だけゲイン補正されるが、別の色成分は補正データ分だけゲイン補正されずに、ある値でクリッピングされてしまう。これでは、撮像信号の色相が著しくずれてしまい、画質の劣化につながる。このような状態を回避するための対策をも含むのが本実施の形態である。
図１６は、実施の形態６の画像入力装置の構成を示すブロック図である。図１の構成に加えて、被写体像の照明光の色温度を測定し、測定された色温度の結果をデジタル信号処理回路１６に出力する照明光色温度測定センサ５２を備えている。この色温度測定センサ５２は、図３における色温度測定回路３２に相当する。
色温度測定回路３２との差異は、色温度測定回路３２がイメージセンサから得られる画像信号を用いて色温度を測定するのに対して、色温度測定センサ５２はイメージセンサからの画像信号を用いずに直接被写体から色温度を読み取ることにある。本実施の形態では、色温度測定センサ５２を用いて説明を行うが、色温度測定回路３２を用いても何ら問題はない。いずれも色温度を測定する手段として大きな差異はない。これは、以下の実施の形態でも同様である。
図１７は、本実施形態のデジタル信号処理回路１６の構成を示すブロック図である。このデジタル信号処理回路１６は、色温度補正回路３４、ＹＣ処理回路３５、入力アドレス制御回路３１、補正データメモリコントロール回路３７ａ、補正データメモリ３６ａおよびマイクロプロセッサとしてのＣＰＵ５３を備えている。入力アドレス制御回路３１およびＹＣ処理回路３５については、前述同様のものである。
ＣＰＵ５３は、入力端子Ｔ３から外部のコマンド入力がなされたときに、入力アドレス制御回路３１より撮像信号のアドレスを入力し、入力端子Ｔ１よりＡ／Ｄ変換器１５からのデジタル変換された撮像信号を入力し、入力端子Ｔ２より色温度測定センサ５２からの色温度測定結果を入力し、かつ、入力したアドレスと色温度測定結果とに基づいて補正データメモリコントロール回路３７ａを介して補正データメモリ３６ａより色温度補正のための補正データ（補正係数）を入力し、アドレスと撮像信号と色温度測定結果とに基づいて補正データを修正し、再度、補正データメモリコントロール回路３７ａを介して補正データメモリ３６ａに更新的に書き込む機能を有する。
補正データメモリコントロール回路３７ａは、ＣＰＵ５３からの制御信号に基づいて、補正データメモリ３６ａから補正データを読み出してＣＰＵ５３に転送し、また、ＣＰＵ５３からの出力データを補正データメモリ３６ａに書き込む機能を有する。
補正データメモリ３６ａには、撮像信号のアドレスと色温度とをパラメータにした色温度補正データ（補正係数）が格納されており、入力アドレス制御回路３１からの撮像信号のアドレスと入力端子Ｔ２からの色温度測定結果に基づいてメモリコントロール回路３７ａがアクセスすることにより、適切な補正データを読み出すことが可能な構成となっている。
図１８は、実施の形態６における色温度補正回路３４の構成を示すブロック図である。色温度補正回路３４は、メモリコントロール回路３７ａの出力に従って入力した撮像信号に対して、補正データメモリコントロール回路３７ａを介して補正データメモリ３６ａより読み出した補正データを合成し、撮像信号の色温度補正を行う機能を有する。
色温度補正回路３４は、Ａ／Ｄ変換器１５から入力した撮像信号と補正データメモリ３６ａからの補正データとの乗算を行う乗算器４５、乗算器４５からの演算結果のアンダーフローとオーバーフローしている値に対してクリッピング処理を行い、所定のビットレンジの範囲に抑えるオーバーフローアンダーフロー補正回路４９から構成されている。
色温度測定センサ５２により被写体像の照明光の色温度を測定し、色温度測定結果をデジタル信号処理回路１６に出力する。
Ａ／Ｄ変換器１５からの撮像信号と色温度測定センサ５２からの色温度測定結果を基にデジタル信号処理回路１６は次の動作を行う。色温度測定結果と入力アドレス制御回路３１からの撮像信号のアドレスとをパラメータとして、メモリコントロール回路３７ａに対して補正データの読み出しのリクエストを行う。メモリコントロール回路３７ａは、リクエストに基づいて、アドレスと色温度測定結果をキーとして補正データメモリ３６ａから補正データを読み出し、色温度補正回路３４に通知する。色温度補正回路３４は、Ａ／Ｄ変換器１５からの撮像信号と補正データメモリ３６ａからの補正データを乗算器４５で乗算し、ビットレンジを外れているデータをオーバーフローアンダーフロー補正回路４９でクリッピング処理し出力する。色温度補正回路３４において色温度補正が施された出力信号をＹＣ処理回路３５において異なる色信号毎に合成し、映像信号を得る。ＹＣ処理回路３５から出力された映像信号をメモリカード１７に出力し、記録を行う。その他の動作については、前記同様である。
製品完成時の初期化段階において、補正データメモリ３６ａに補正データ（補正係数）を格納する必要がある。この格納のコマンド指令は入力端子Ｔ３から与えられる。初期化段階以外にも、同様のコマンド指令が与えられる。Ａ／Ｄ変換器１５でデジタル変換された撮像信号が、色温度補正回路３４でデジタルデータを表現する規定のビット数のダイナミックレンジの限界に対して高すぎるレベルで入力された場合である。
ＣＰＵ５３は、Ａ／Ｄ変換器１５から入力された撮像信号のレベルが所定値以上に高レベルであることを検知した場合であって、入力端子Ｔ３へのコマンド指令があったときは、Ａ／Ｄ変換器１５からの撮像信号と入力アドレス制御回路３１からの撮像信号のアドレスと入力端子Ｔ２からの色温度測定結果とに従って、色温度補正に適切な補正データ（補正係数）を生成し、メモリコントロール回路３７ａを介して補正データメモリ３６ａに更新的に書き込む。これにより、色相を著しくずらすことなく色温度補正を行うための補正データ（補正係数）が補正データメモリ３６ａに格納されることになる。
更新時の新たな補正データの生成については、撮像信号とアドレスと色温度測定結果とに基づいて所定のプログラムに従って計算し求める方式と、補正データメモリ３６ａから読み出した補正データに対して、撮像信号とアドレスと色温度測定結果とに従って補正を行って求める方式があり、いずれの方式を採用するかはコマンド指令によるものとする。
以上のように本実施の形態によれば、上記各実施の形態と同様に、光学レンズ１１とイメージセンサ１３の位置関係と色温度の条件によって状態が異なる色温度シェーディングを補正することができる。加えて、ＣＰＵ５３により補正データを逐次的に更新可能であり、急激な環境変化や外乱の影響などに対して極めて柔軟に対応することができる。
なお、補正データメモリ３６ａへの補正データの格納の方式について、上記の説明では、撮像信号のアドレスと色温度測定結果を要素として格納していたが、さらに、例えばレンズの種類や焦点距離などの情報を組み合わせたものであってもよい。
また、色温度補正の方式について、補正データメモリ３６ａからの補正データと撮像信号との演算のよる以外に、ルックアップテーブルのように対応するデータで置換する方式であってもよい。
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７は、補正データメモリにおける補正データの格納を離散的なものにすることにより、必要記憶容量の削減を図るものである。本実施の形態では、図１６、図１７、図１８が援用される。
図１９は、補正データメモリ３６ａに格納される補正データでの離散性を示す。補正データメモリ３６ａは、イメージセンサ１３による撮像信号のアドレスのすべてに関して補正データを格納するものではなく、撮像信号のアドレスに関して一定間隔の割合で離散的に補正データを格納している。アドレスのすべてをａ９とすると、補正データメモリ３６ａが格納するのはａ１０で示すような等間隔の離散アドレスとなっている。
補正データメモリコントロール回路３７ａは、入力アドレス制御回路３１からのアドレスに相当する補正データが補正データメモリ３６ａに存在しない場合には、それに隣接するアドレスにおける補正データメモリ３６ａの補正データを読み出し、ＣＰＵ５３に転送する。ＣＰＵ５３は、その隣接するアドレスの補正データを用いて補間処理を行い、撮像信号のアドレスの補正データとする。
具体例を図２０、図２１、図２２を用いて説明する。
いま、撮像信号が図２０のｃ１，ｃ２のような特性の色温度シェーディングを持っているとする。図２１のように、アドレスｐ１での補正データをｋ１、アドレスｐ２での補正データをｋ２とする。補正対象の撮像信号のアドレスがｐ１のときは、補正データメモリ３６ａから補正データｋ１を読み出して、そのまま色温度補正に使用する。また、補正対象の撮像信号のアドレスがｐ２のときは、補正データメモリ３６ａから補正データｋ２を読み出して、そのまま色温度補正に使用する。しかし、アドレスがｐ１とｐ２の間にあるｐ３のときは、該当する補正データが補正データメモリ３６ａに格納されていない。そこで、アドレスｐ１の補正データｋ１とアドレスｐ２の補正データｋ２を読み出し、２つの補正データｋ１，ｋ２から補間する。
一次関数を使用して補間する場合、アドレスｐ１とアドレスｐ２の距離をΔ０、アドレスｐ１とアドレスｐ３との距離をΔ１として、アドレスｐ３の補正データｋ３は、
ｋ３＝｛Δ１・（ｋ２−ｋ１）／Δ０｝＋ｋ１
で近似する。
また、二次関数を使用して補間する場合、原点のアドレスｐ０の補正データｋ０、アドレスｐ４の補正データｋ４として、中間のアドレスｐ５の補正データｋ５は、
α＝（ｋ４−ｋ０）／Δ０2
ｋ５＝α・Δ１2＋ｋ０
で近似する。
なお、図２２に示されるｐ６、ｐ７のような特性の連続性の特異点においては、上記の関数による補間だけでは正しく補正を行えない。そこで特異点については、その補正データを補正データメモリ３６ａに格納しておき、必要に応じて読み出す。
ＣＰＵ５３が算出した補間の補正データは、補正データメモリコントロール回路３７ａを介して色温度補正回路３４に与えられる。あるいは、ＣＰＵ５３から色温度補正回路３４に直接に与えてもよい。
色温度補正回路３４は、補正データメモリ３６ａから読み出した補正データまたはＣＰＵ５３で補間した補正データを基に、Ａ／Ｄ変換器１５からの撮像信号に対して色温度補正を行う。その他の動作については、前記同様である。
以上のように本実施の形態によれば、補正データが補正データメモリ３６ａにおいて、撮像信号のアドレスの数より少ない個数のアドレス対応で離散的に格納されており、補正データメモリ３６ａに格納されていない補正データについては、補間で求めるので、補正データメモリ３６ａの記憶容量を削減でき、回路規模の削減が可能になる。
なお、補正データの補間のための関数としては、一次関数、二次関数以外の適切な関数でも、複数の関数の組み合わせであってもよい。
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８は、レンズシェーディングの影響を前もって避けるように構成したものである。
図２３は、実施の形態８の画像入力装置の構成を示すブロック図である。光学レンズ１１の前方にズーム倍率調整用レンズ５４が配置されている。ズーム倍率調整用レンズ５４は、イメージセンサ１３に結像される被写体像の倍率を光学的に拡大縮小するものである。
図２４は、実施の形態８のデジタル信号処理回路１６の構成を示すブロック図である。ＣＰＵ５３は、外部からのコマンド入力によりズーム倍率調整用レンズ５４を操作するように構成されている。
ＣＰＵ５３は、シャッタ押下（レリーズ押下）を検知すると、被写体像が縮小されてイメージセンサ１３に結像するようにズーム倍率調整用レンズ５４を制御して撮像信号の取り込みを行い、その後に撮影者が意図した光学的な倍率で被写体像を撮影して取り込みを行う。
色温度補正回路３４は、図４と同様に構成されている。色温度測定回路３２は、図１５で説明したのと同様のパターンで処理を行うように構成されている。ズーム倍率調整用レンズ５４で、レンズシェーディングの影響の小さい内側エリアａ７に限定する。さらに、図１２のａ４の処理を行う。そして、エリアＳ２内の撮像信号に対して色温度を補正するための補正データを用いる。
撮影者がシャッタを押下すると、ＣＰＵ５３がズーム倍率調整用レンズ５４を制御し、被写体像が光学的に縮小されてイメージセンサ１３に結像する。Ａ／Ｄ変換回路１５からのデジタル信号は、図１５のパターンでエリア分割されながら、色温度測定回路３２で色温度測定を行い、その結果に基づいて得られる補正データを測定結果格納回路３３に格納する第１の動作を行う。
第１の動作が終了した後に、ＣＰＵ５３は、ズーム倍率調整用レンズ５４を制御し、撮影者が意図した拡大率で被写体像がイメージセンサ１３に結像させる。以下同様にして、Ａ／Ｄ変換回路１５からのデジタル信号を、入力アドレス制御回路３１に基づいてメモリコントロール回路３７を介してメモリ３６に格納する第２の動作を行う。
第２の動作が終了すると、メモリコントロール回路３７は出力アドレス制御回路３８に従ってメモリ３６に格納されている撮像信号を読み出し、色温度補正回路３４に送出する。一方で、現在の撮像信号のエリアに対応する補正データを測定結果格納回路３３から読み出し、図４の色温度補正回路３４に送出する。その他の動作については、前記同様である。
以上のように本実施の形態によれば、レンズシェーディングの影響のない撮像信号であって画角全体と等価な撮像信号から色温度を測定し、色温度補正を行うので、レンズシェーディングの影響を受けることなく高精度に色温度シェーディングを補正することができる。
（参考例）
本発明の参考例は、情報伝達経路の最終段でレンズシェーディングの影響を除去するものである。本参考例においては、図１、図４および図１７が援用される。図１７の構成において、ＹＣ処理回路３５の次段に、図１４に示すズーム処理回路５１を接続したものに相当する。このズーム処理回路５１は、ＹＣ処理回路３５から出力された信号にフィルタリング処理を行い、画素補間および間引きを行うものである。
色温度測定回路３２は、図１２のパターンに従った処理を行う。ＹＣ処理回路３５から出力された映像信号に対してズーム処理回路５１は、デジタルフィルタによるフィルタリング処理を行うことなく、色温度シェーディングの補正が行われた撮像信号のみを切り出して出力を行う。その結果をメモリカード１７に出力し、記録を行う。
以上のように本参考例によれば、レンズシェーディングの影響のない撮像信号であって画角全体と等価な撮像信号から色温度を測定し、色温度補正を行うので、レンズシェーディングの影響を受けることなく色温度シェーディングを補正することができる。
（実施の形態１０）
本発明の実施の形態１０は、オートフォーカスにおいて、色温度シェーディングがもたらす特定の色成分のサンプリング強度変調の影響を除去し、高精度なオートフォーカスを実現するものである。本実施の形態においては、色温度補正回路３４について、図４が援用される。
図２５は、本実施の形態の画像入力装置の構成を示すブロック図である。光学レンズ１１の前方に、イメージセンサ１３に結像される被写体像の焦点距離調整を行うための焦点距離調整用レンズ５５が配置されている。
図２６は、本実施の形態のデジタル信号処理回路１６の構成を示すブロック図である。ＡＦ処理回路５６を備えている。ＡＦ処理回路５６は、色温度補正回路３４から出力された色温度補正が行われた撮像信号から特定の周波数成分を抽出して合焦度を判定し、その判定結果による合焦進行状態をＣＰＵ５３に出力する。
ＣＰＵ５３は、ＡＦ処理回路５６から入力された合焦状態と入力端子Ｔ１からの撮像信号と外部からのコマンドＴ３のシャッタ押下とを基に焦点距離調整用レンズ５５を操作する。ＣＰＵ５３は、撮影者のシャッタ押下を検知すると、焦点距離調整用レンズ５５を合焦状態に向けて移動させる。
まず第１の動作で、被写体像は焦点距離調整用レンズ５５および光学レンズ１１を介してＩＲカットフィルタ１２を通過し、イメージセンサ１３に結像される。色温度補正回路３４は、色温度補正が行われた撮像信号をＡＦ処理回路５６に出力する。ＡＦ処理回路５６は、色温度補正が行われた撮像信号に対してバンドパスフィルタ処理を行い、撮像信号中の周波数成分から合焦度を測定し、ＣＰＵ５３に出力する。ＣＰＵ５３は、ＡＦ処理回路５６から出力された合焦度を基に、焦点距離調整用レンズ５５を、被写体像が合焦された状態でイメージセンサ１３に結像するように操作を行う。
第１の動作が終了して、被写体像がイメージセンサ１３に合焦されて結像している状態において、さらにイメージセンサ１３から撮像信号を読み出す第２の動作を行う。
被写体像は焦点距離調整用レンズ５５および光学レンズ１１を介してＩＲカットフィルタ１２を通過し、イメージセンサ１３に結像される。色温度補正回路３４は色温度補正が行われた撮像信号をＹＣ処理回路３５に出力する。ＹＣ処理回路３５において異なる色信号毎に合成し、映像信号を得る処理を行い、その結果をメモリカード１７に出力し、記録を行う。
以上のように本実施の形態によれば、色温度シェーディングがもたらす特定の色成分のサンプリング強度変調の影響を除去することが可能で、さまざまな色温度状況下においても光学的に合焦された状態で撮像が行うことが可能になる。
以上の各実施の形態は、あくまでも本発明の一例であり本発明の範囲を限定するものではない。
本発明は、照明光温度補正が正確に行えるので、電子スチルカメラやビデオカメラなどの画像入力装置に有用である。
本発明の実施の形態１の画像入力装置の構成を示すブロック図 ＣＣＤイメージセンサの説明図 本発明の実施の形態１のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の色温度補正回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１の色温度測定・補正におけるエリア分割パターン図 色温度測定の説明図 本発明の実施の形態２の画像入力装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２の絞り機構の説明図 本発明の実施の形態２の色温度補正回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２の色温度測定・補正におけるエリア分割パターン図 本発明の実施の形態３の色温度補正回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３の色温度測定・補正におけるエリア分割パターン図 本発明の実施の形態４の色温度測定におけるエリア分割パターン図 本発明の実施の形態５のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態５の色温度測定におけるエリア分割パターン図 本発明の実施の形態６の画像入力装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態６の色温度補正回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態７の補正データの離散性の説明図 本発明の実施の形態７のデータ補間の説明図 本発明の実施の形態７のデータ補間の説明図 本発明の実施の形態７のデータ補間の説明図 本発明の実施の形態８の画像入力装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態８のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１０の画像入力装置の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１０のデジタル信号処理回路の構成を示すブロック図 従来の電子スチルカメラの構成を示すブロック図 光学レンズとイメージセンサの離間距離の変化の説明図 レンズ‐イメージセンサ間距離が大きい場合のＩＲカットフィルタの波長‐透過率の特性図 レンズ‐イメージセンサ間距離が小さい場合のＩＲカットフィルタの波長‐透過率の特性図 色温度シェーディングの説明図
符号の説明
１１ 光学レンズ
１２ ＩＲカットフィルタ
１３ ＣＣＤイメージセンサ
１４ アナログ信号処理回路
１５ Ａ／Ｄ変換器
１６ デジタル信号処理回路
１７ メモリカード
１８ ドライブ回路
３１ 入力アドレス制御回路
３２ 色温度測定回路
３３ 測定結果格納回路
３４ 色温度補正回路
３５ ＹＣ処理回路
３６ メモリ
３６ａ 補正データメモリ
３７ メモリコントロール回路
３７ａ 補正データメモリコントロール回路
３８ 出力アドレス制御回路
４１，４４，４５ 乗算器
４２，４３ 加算器
４９ オーバーフローアンダーフロー補正回路
５０ 絞り機構
５１ ズーム処理回路
５２ 色温度測定センサ
５３ ＣＰＵ
５４ ズーム倍率調整用レンズ
５５ 焦点距離調整用レンズ
５６ ＡＦ処理回路

Claims (19)

  1. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアをｎ(ｎ：自然数)個に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記イメージセンサの全エリアをｍ(ｍ：自然数)個に分割した補正エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を補正するものであって、前記ｍとｎは、ｍ＞ｎの関係を満たし、前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に対して、前記補正エリアと前記測定エリアの距離に応じて重み付け演算した色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段と
    を備えた画像入力装置。
  2. 前記イメージセンサによる撮像信号を一時記憶するメモリ手段と、
    前記色温度測定手段による色温度測定結果を一時記憶する測定結果格納手段と
    をさらに備え、
    前記色温度補正手段は、前記メモリ手段からの前記撮像信号と前記測定結果格納手段からの色温度測定結果を入力として色温度を補正する請求項１に記載の画像入力装置。
  3. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度を前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段とを備え、
    前記測定エリアおよび前記補正エリアは、それぞれの形状が前記イメージセンサ前方の光学レンズの絞りの形状に相似の同心の非円形形状である画像入力装置。
  4. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度を前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段とを備え、
    前記測定エリアおよび前記補正エリアは、それぞれの形状が同心円状である画像入力装置。
  5. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度を前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段とを備え、
    前記測定エリアは、前記イメージセンサの全エリアの中心を通る水平方向および垂直方向の細長い線分状であり、
    前記補正エリアは、前記全エリア中心を中心とする同心円状であり、
    前記色温度測定手段は、前記線分状の測定エリアで得られた色温度測定結果を前記同心円状の分割エリアに相当する推定情報に補間するように構成されている画像入力装置。
  6. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度を前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段と、
    前記イメージセンサによる撮像信号を一時記憶するメモリ手段と、
    前記色温度測定手段による色温度測定結果を一時記憶する測定結果格納手段と
    を備え、
    前記色温度補正手段は、前記メモリ手段からの前記撮像信号と前記測定結果格納手段からの色温度測定結果を入力として色温度を補正し、
    前記測定エリアは、前記イメージセンサの全エリアの中心を通る水平方向および垂直方向の細長い線分状であり、
    前記補正エリアは、前記全エリア中心を中心とする同心円状であり、
    前記色温度測定手段は、前記線分状の測定エリアで得られた色温度測定結果を前記同心円状の分割エリアに相当する推定情報に補間するように構成されている画像入力装置。
  7. 前記色温度測定手段は、前記イメージセンサから読み出される撮像信号のうち、前記イメージセンサ前方の光学レンズによるレンズシェーディングの影響のないエリアの撮像信号のみを用いて前記撮像信号の色温度の補正を行う請求項１から請求項６までのいずれかに記載の画像入力装置。
  8. 前記撮像信号の前記イメージセンサにおけるアドレスと色温度とに対応付けられて色温度の補正データを格納する補正データメモリと、
    前記補正データメモリからアドレスと色温度をパラメータとして補正データを検索する補正データメモリコントロール手段と、
    前記イメージセンサからの撮像信号および前記撮像信号のアドレスと前記色温度測定手段からの測定色温度とを入力し、前記補正データメモリコントロール手段を前記撮像信号のアドレスと前記測定色温度とをパラメータとして制御するマイクロプロセッサと、
    を備え、
    前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる撮像信号を、前記マイクロプロセッサの制御下、前記補正データメモリコントロール手段を介して前記補正データメモリから読み出した前記補正データで補正する
    ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
  9. 前記色温度測定手段は、前記撮像装置からの撮像信号を用いずに、被写体およびその周辺の色温度を測定する色温度測定センサである請求項８に記載の画像入力装置。
  10. 前記補正データメモリは、前記補正データをルックアップテーブル形式で格納し、前記色温度補正手段は、前記補正データメモリからルックアップテーブル形式で読み出した補正データで置き換えるものである請求項８または請求項９に記載の画像入力装置。
  11. 前記マイクロプロセッサは、補正データ更新のコマンドを入力したときに、撮像信号と測定色温度とに基づいて新規の補正データを算出し、その算出した新規の補正データを対応する前記撮像信号のアドレスに従って前記補正データメモリに更新的に書き込む機能を有している請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の画像入力装置。
  12. 前記マイクロプロセッサは、補正データ更新のコマンドを入力したときに、前記補正データメモリから補正データを読み出し、撮像信号と測定色温度とに基づいて前記補正データを補正し、その補正した新規の補正データを対応する前記撮像信号のアドレスに従って前記補正データメモリに更新的に書き込む機能を有している請求項８から請求項１０までのいずれかに記載の画像入力装置。
  13. 前記補正データメモリは、アドレスと色温度に加えて光学レンズの特性をパラメータとして前記補正データを格納する請求項８から請求項１２までのいずれかに記載の画像入力装置。
  14. 前記補正データメモリは、前記イメージセンサによる前記撮像信号のアドレスに関して離散的に前記補正データを格納するものであり、
    前記色温度補正手段は、前記撮像信号のアドレスが前記補正データメモリにおける前記補正データのアドレスに対応しないときは、前記撮像信号のアドレスが隣接するアドレスにおける前記補正データメモリの補正データを用いた補間により前記撮像信号に対する補正データを算出し、その算出した補間の補正データを用いて色温度補正を行うように構成されている請求項８から請求項１３までのいずれかに記載の画像入力装置。
  15. 光学レンズと、
    前記光学レンズによる被写体像を撮像信号に変換するイメージセンサと、
    前記光学レンズと前記イメージセンサの間に配置された色分離フィルタと、
    前記イメージセンサの全エリアを任意に分割した測定エリア毎に、前記イメージセンサから読み出される撮像信号の色温度を測定する色温度測定手段と、
    前記測定エリアと同じまたは異なる状態で分割した補正エリア毎に、前記撮像信号の色温度を前記色温度測定手段によるエリア毎の色温度測定結果に基づいて補正する色温度補正手段と、
    前記イメージセンサによる撮像信号を一時記憶するメモリ手段と、
    前記色温度測定手段による色温度測定結果を一時記憶する測定結果格納手段と、
    前記光学レンズの前方に配置されたズーム倍率調整用レンズと、
    撮影操作の初期段階で前記ズーム倍率調整用レンズを撮影時所望のズーム倍率と異なるズーム倍率に制御し、このとき得られた撮像信号に対して前記色温度測定手段および前記測定結果格納手段を有効化し、次いで、前記ズーム倍率調整用レンズを前記撮影時所望のズーム倍率に制御し、このとき得られた撮像信号に対して前記メモリ手段を有効化し、次いで前記色温度補正手段を有効化するマイクロプロセッサと
    を備え、
    前記色温度補正手段は、前記メモリ手段からの前記撮像信号と前記測定結果格納手段からの色温度測定結果を入力として色温度を補正する
    ことを特徴とする画像入力装置。
  16. 前記光学レンズの前方に配置された焦点距離調整用レンズと、
    前記色温度補正手段による色温度補正後の撮像信号から特定周波数成分を抽出し、その合焦度を判定するＡＦ処理手段とを有し、
    前記ＡＦ処理手段からの合焦度判定結果に基づいて前記焦点距離調整用レンズを制御するように構成されている請求項１から請求項１５までのいずれかに記載の画像入力装置。
  17. 前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを加算することにより補正を行う請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の画像入力装置。
  18. 前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを乗算することにより補正を行う請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の画像入力装置。
  19. 前記色温度補正手段は、前記イメージセンサによる前記撮像信号に、前記撮像信号に対応する前記補正データを加算および乗算することにより補正を行う請求項１から請求項１６までのいずれかに記載の画像入力装置。
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