(57)【要約】  【課題】  無機材料を用いた色分離フィルタを搭載した画像入力装置であって、画像周辺部の色ずれの無い画像入力装置を提供する。  【解決手段】    マイクロコンピュータ４０５は補正データを出力して、シェーディング補正回路４０６にデジタル撮像信号を補正させる。シェーディング補正回路４０６はマイクロコンピュータ４０５からの補正データを用いてデジタル撮像信号をシェーディング補正する。ＹＣ処理回路４０７はシェーディング補正されたデジタル撮像信号から映像信号を生成して、ガンマ補正等の処理を加えた後、出力する。  【選択図】  図４
2006087009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が出力する撮像信号を処理する信号処理手段とを備える画像入力装置であって、
前記固体撮像素子は、
無機材料からなり、入射光を選択的に透過させる濾光手段と、
半導体基板内に二次元上に配置されており、前記濾光手段を透過した入射光を受光する複数の受光手段と、を備え、
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる方法で補正する
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項２】
前記濾光手段は多層膜構造を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項３】
前記濾光手段は、それぞれ複数の誘電体層からなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれた絶縁体層とを備え、
前記絶縁体層はλ／４以外の光学膜厚を有する
ことを特徴とする請求項２に記載の画像入力装置。
【請求項４】
前記絶縁体層は、対応する受光手段に入射させるべき光の波長に応じた光学膜厚を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の画像入力装置。
【請求項５】
前記絶縁体層の光学膜厚は、対応する受光手段に入射させるべき光の波長に応じて異なっている
ことを特徴とする請求項４に記載の画像入力装置。
【請求項６】
前記絶縁体層は、前記λ／４多層膜を構成する高屈折率材料と低屈折率材料とが前記濾光手段の主面に沿って交互に配されてなり、
平面視したときの高屈折率部分と低屈折率部分との面積比に応じた波長の光を透過させる
ことを特徴とする請求項３に記載の画像入力装置。
【請求項７】
前記固体撮像素子は、前記濾光手段について前記受光素子とは反対側に、入射光を遮断する遮光手段を備え、
前記遮光手段は、前記複数の受光手段のそれぞれに対向する位置に、入射光を通過させる開口を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項８】
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて２以上の異なる方法で補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項９】
前記信号処理手段は、互いに相似で、かつ、大きさの異なる複数の図形を同心となるように配置して区画される、前記被写体像の領域毎に異なる方法で前記撮像信号を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項１０】
前記被写体像を結像させる光学レンズと、
前記光学レンズへの入射光を制限する絞り機構と、を備え、
前記図形は、前記絞り機構の開口形状に略相似する
ことを特徴とする請求項９に記載の画像入力装置。
【請求項１１】
前記図形は、略円形である
ことを特徴とする請求項９に記載の画像入力装置。
【請求項１２】
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる係数をその撮像信号レベルに乗算して補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項１３】
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる定数をその撮像信号レベルに加算して補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項１４】
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる定数をその撮像信号レベルに加算し、異なる係数を乗算して補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項１５】
前記撮像信号を補正するための補正データを記憶する記憶手段を備え、
前記信号処理手段は、前記記憶手段にて記憶されている補正データを用いて前記撮像信号を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項１６】
前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて撮像信号レベルを前記補正データに置換する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像入力装置。
【請求項１７】
前記記憶手段は不揮発性メモリを用いて前記補正データを記憶する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像入力装置。
【請求項１８】
前記記憶手段は揮発性メモリを用いて前記補正データを記憶する
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像入力装置。
【請求項１９】
前記記憶手段にて記憶されている補正データを書き換える更新手段
を備えることを特徴とする請求項１８に記載の画像入力装置。
【請求項２０】
前記撮像信号を補正するための補正データを記憶する記憶手段を備え、
前記信号処理手段は、前記記憶手段にて記憶されている補正データ及び当該補正データから生成される補正データを用いて前記撮像信号を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像入力装置。
【請求項２１】
前記補正データの生成は、前記記憶手段にて記憶されている補正データのうちの２つから一次関数を用いてなされる
ことを特徴とする請求項２０に記載の画像入力装置。
【請求項２２】
前記補正データの生成は、前記記憶手段にて記憶されている補正データのうちの２つから二次関数を用いてなされる
ことを特徴とする請求項２０に記載の画像入力装置。
【請求項２３】
被写体を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が出力する撮像信号を処理する信号処理手段とを備える画像入力装置であって、
前記固体撮像素子は、
無機材料からなり、入射光を選択的に透過させる濾光手段と、
半導体基板内に二次元上に配置されており、前記濾光手段を透過した入射光を受光する複数の受光手段と、を備え、
前記信号処理手段は、撮像した画像の中心から所定の座標距離内の撮像信号から画像を生成する
ことを特徴とする画像入力装置。
【請求項２４】
前記信号処理手段は、前記画像を生成するに先立って、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる方法で補正する
ことを特徴とする請求項２３に記載の画像入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像入力装置に関し、特に、画像入力装置を小型化した際に生じる色ずれを解消する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタルカメラを搭載した携帯電話機が広く普及するなど、固体撮像装置に対する小型化の要請が高まっている。固体撮像装置は入射光を三原色に分離するために色分離フィルタを用いている。色分離フィルタの材料としては、従来、顔料などの有機材料が用いられてきたが、最近では無機材料も用いられるようになってきた。
無機材料を用いた色分離フィルタとしては、例えば、多層干渉膜を用いた色分離フィルタがある（特許文献１を参照）。無機材料を用いた色分離フィルタは有機材料を用いたものに比べて小型化が容易であるため、固体撮像装置へ適用すべく技術開発が盛んに進められている。
【特許文献１】特開平０５−０４５５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、次のような問題がある。すなわち、固体撮像装置を用いたカメラを小型化するためには固体撮像装置上に被写体からの入射光を結像させる光学系と固体撮像装置との間の距離を小さくする必要がある。この距離を小さくすると、必然的に、固体撮像装置に入射する光の入射角が小さくなる。
このような場合に、固体撮像装置が無機材料を用いた色分離フィルタを使用していると、得られた画像の周辺部で色ずれが発生する。これは、無機材料を用いた色分離フィルタでは光の入射角によって透過させる光の波長が変化するためである。
【０００４】
本発明は、上述のような問題に鑑みてなされたものであって、無機材料を用いた色分離フィルタを搭載した画像入力装置であって、画像周辺部の色ずれの無い画像入力装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像入力装置は、被写体を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が出力する撮像信号を処理する信号処理手段とを備える画像入力装置であって、前記固体撮像素子は、無機材料からなり、入射光を選択的に透過させる濾光手段と、半導体基板内に二次元上に配置されており、前記濾光手段を透過した入射光を受光する複数の受光手段と、を備え、前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる方法で補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
このようにすれば、無機材料を用いた色分離フィルタを搭載した画像入力装置において画像周辺部の色ずれを解消できる。
本発明に係る画像入力装置は、前記濾光手段が多層膜構造を有することを特徴とする。このようにすれば、画像入力装置を小型化することができる。
例えば、前記濾光手段は、それぞれ複数の誘電体層からなる２つのλ／４多層膜と、前記λ／４多層膜に挟まれた絶縁体層とを備え、前記絶縁体層はλ／４以外の光学膜厚を有すれば良く、前記絶縁体層は、対応する受光手段に入射させるべき光の波長に応じた光学膜厚を有すれば尚好適である。
【０００７】
本発明に係る画像入力装置は、前記絶縁体層の光学膜厚が、対応する受光手段に入射させるべき光の波長に応じて異なっていることを特徴とする。このようにすれば、カラー画像を撮像する画像入力装置を小型化することができる。
本発明に係る画像入力装置は、前記絶縁体層が前記λ／４多層膜を構成する高屈折率材料と低屈折率材料とが前記濾光手段の主面に沿って交互に配されてなり、平面視したときの高屈折率部分と低屈折率部分との面積比に応じた波長の光を透過させることを特徴とする。このようにすれば、濾光手段を半導体プロセスのみで製造することができるの、画像入力装置をより安価に製造することができる。
【０００８】
本発明に係る画像入力装置は、前記固体撮像素子が前記濾光手段について前記受光素子とは反対側に、入射光を遮断する遮光手段を備え、前記遮光手段は、前記複数の受光手段のそれぞれに対向する位置に、入射光を通過させる開口を有することを特徴とする。このようにすれば、他の受光素子に入射すべき光がそれ以外の受光素子に入射するのを防ぐことができる。
【０００９】
本発明に係る画像入力装置は、前記信号処理手段が前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて２以上の異なる方法で補正することを特徴とする。このようにすれば、色と画像中の位置とによって異なる信号レベルの減衰を補正して画像周辺部の色ずれを解消することができる。
本発明に係る画像入力装置は、前記信号処理手段が互いに相似で、かつ、大きさの異なる複数の図形を同心となるように配置して区画される、前記被写体像の領域毎に異なる方法で前記撮像信号を補正することを特徴とする。特に、前記被写体像を結像させる光学レンズと、前記光学レンズへの入射光を制限する絞り機構と、を備え、前記図形は、前記絞り機構の開口形状に略相似するとすれば、絞り機構を有する画像入力装置にて生じる色ずれを解消することができる。
【００１０】
或いは、前記図形は、略円形であるとしても良い。受光素子に入射する光の入射角は光学レンズの光軸を中心として対称なので、画像の中心を中心とする同心円で挟まれた領域内では色ずれの程度がほぼ同一となる一方、このような領域間では色ずれの程度が異なる。従って、このような領域ごとに異なる方法で撮像信号を補正すれば、画像周辺において特に顕著な色ずれを解消することができる。
【００１１】
具体的には、前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる係数をその撮像信号レベルに乗算して補正すれば良い。また、前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる定数をその撮像信号レベルに加算して補正し、或いは、前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる定数をその撮像信号レベルに加算し、異なる係数を乗算して補正しても良い。
【００１２】
本発明に係る画像入力装置は、前記撮像信号を補正するための補正データを記憶する記憶手段を備え、前記信号処理手段は、前記記憶手段にて記憶されている補正データを用いて前記撮像信号を補正することを特徴とする。このようにすれば、色ずれを高速に補正することができる。
本発明に係る画像入力装置は、前記信号処理手段は、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて撮像信号レベルを前記補正データに置換することを特徴とする。このようにすれば、色ずれ補正に際して、算術演算が不要となるので更に処理を高速化できる。
【００１３】
以上において、前記記憶手段は不揮発性メモリを用いて前記補正データを記憶しても良いし、前記記憶手段は揮発性メモリを用いて前記補正データを記憶しても良い。
本発明に係る画像入力装置は、前記記憶手段にて記憶されている補正データを書き換える更新手段を備えることを特徴とする。このようにすれば、光学系の交換等に起因して色ずれの仕方が変化しても、補正データを更新して、正しく画像を補正することができる。
【００１４】
本発明に係る画像入力装置は、前記撮像信号を補正するための補正データを記憶する記憶手段を備え、前記信号処理手段は、前記記憶手段にて記憶されている補正データ及び当該補正データから生成される補正データを用いて前記撮像信号を補正することを特徴とする。このようにすれば、撮像信号のすべてのアドレスについて補正データを記憶しなくても、記憶している補正データから他のアドレスの補正データを生成するので、補正データの記憶に必要な記憶容量を削減することができる。従って、画像入力装置をより安価に製造することができる。
【００１５】
記憶してある補正データから他のアドレスの補正データを補間によって生成するに際しては、前記補正データの生成は、前記記憶手段にて記憶されている補正データのうちの２つから一次関数を用いてなされても良いし、二次関数を用いてなされても良い。このようにすれば、より妥当な補正データを簡単に生成することができる。
本発明に係る画像入力装置は、被写体を撮像する固体撮像素子と、前記固体撮像素子が出力する撮像信号を処理する信号処理手段とを備える画像入力装置であって、前記固体撮像素子は、無機材料からなり、入射光を選択的に透過させる濾光手段と、半導体基板内に二次元上に配置されており、前記濾光手段を透過した入射光を受光する複数の受光手段と、を備え、前記信号処理手段は、撮像した画像の中心から所定の座標距離内の撮像信号から画像を生成することを特徴とする。このようにすれば、画像周辺の色ずれ部分を削除するので高速に色ずれを解消できる。
【００１６】
この場合において、前記信号処理手段は、前記画像を生成するに先立って、前記撮像信号をその色と画像中の位置とに応じて異なる方法で補正しても良い。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る画像入力装置の実施の形態について、電子スチルカメラを例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る電子スチルカメラについて説明する。
（１）  電子スチルカメラの構成
まず、本実施の形態に係る電子スチルカメラの構成について説明する。図１は本実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。図１に示されるように、電子スチルカメラ１は光学レンズ１０１、ＩＲ（Infrared Rays）カットフィルタ１０２、イメージセンサ１０３、アナログ信号処理回路１０４、Ａ／Ｄ（Analogue to Digital）変換器１０５、デジタル信号処理回路１０６、メモリカード１０７及びドライブ回路１０８を備えている。
【００１８】
光学レンズ１０１は被写体からの入射光をイメージセンサ１０３上に結像させる。ＩＲカットフィルタはイメージセンサ１０３に入射する光の長波長成分を除去する。イメージセンサ１０３はいわゆる単板式ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサであって、二次元状に配置された光電変換素子のそれぞれに入射光を濾光する単色フィルタが設けられている。イメージセンサ１０３は、ドライブ回路１０８からの駆動信号に応じて電荷を読み出し、アナログ撮像信号を出力する。
【００１９】
アナログ信号処理回路１０４は、イメージセンサ１０３が出力したアナログ撮像信号に対して相関二重サンプリングや信号増幅等の処理を施す。Ａ／Ｄ変換器１０５はアナログ信号処理回路１０４の出力信号をデジタル撮像信号に変換する。デジタル信号処理回路１０６はデジタル撮像信号の色ずれを補正した後、デジタル映像信号を生成する。メモリカード１０７はデジタル映像信号を記録する。
【００２０】
（２）  イメージセンサ１０３の構成
次に、イメージセンサ１０３の構成について説明する。図２は、イメージセンサ１０３の概略構成を示すブロック図である。図２に示されるように、イメージセンサ１０３は光電変換素子２０１、カラーフィルタ２０２〜２０４、垂直転送ＣＣＤ２０５、水平転送ＣＣＤ２０６、増幅回路２０７及び出力端子２０８を備えている。
【００２１】
光電変換素子２０１は二次元状に配列されており、各光電変化素子上には赤色Ｒのカラーフィルタ２０２、緑色Ｇのカラーフィルタ２０３、青色Ｂのカラーフィルタ２０４の何れかのカラーフィルタがベイヤ配列されている。カラーフィルタに入射した光のうち特定の色成分のみが光電変換素子２０１に到達し、電荷信号に変換される。
垂直転送ＣＣＤ２０５は、ドライブ回路１０８からの駆動パルスに応じて光電変換素子２０１毎の電荷信号を水平転送ＣＣＤ２０６に転送する。水平転送ＣＣＤ２０６もまたドライブ回路１０８からの駆動パルスに応じて、垂直転送ＣＣＤ２０５からの電荷信号を増幅回路２０７に転送する。増幅回路２０７は電荷信号を電圧信号に変換し、出力端子２０８から出力する。
【００２２】
図３は、イメージセンサ１０３の構成の一部を示す断面図である。図３に示されるように、イメージセンサ１０３はＮ型半導体層３０１、Ｐ型半導体層３０２、絶縁膜３０３、光電変換素子２０１、絶縁膜３０３、遮光膜３０４、カラーフィルタ２０２〜２０４及び集光レンズ３０５を備えている。
Ｎ型半導体層３０１上にはＰ型半導体層３０２が形成されている。光電変換素子２０１はＰ型半導体層３０２にＮ型不純物がイオン注入されてなる。Ｐ型半導体層３０２及び光電変換素子２０１上には光透過性の絶縁膜３０３が形成されている。絶縁膜３０２中には特定のカラーフィルタを透過した光のみが光電変換素子２０１に入射するように遮光膜３０４が設けられている。絶縁膜３０２上にはカラーフィルタ２０２〜２０４が形成されている。
【００２３】
カラーフィルタ２０２〜２０４は、２種類の無機材料からなる誘電体層、二酸化チタン（ＴｉＯ2）層と二酸化シリコン（ＳｉＯ2）層とが交互に積層されたλ／４誘電体多層膜にてλ／４以外の光学膜厚を有するスペーサ層を挟んだ構造となっている。スペーサ層の光学膜厚はカラーフィルタ２０２〜２０４のそれぞれが透過させるべき光の波長に応じて異なっている。カラーフィルタ２０２〜２０４上の各光電変換素子２０１に対向する位置には入射光を光電変換素子２０１上に集光するマイクロレンズが配されている。
【００２４】
（３）  デジタル信号処理回路１０６
次に、デジタル信号処理回路１０６について説明する。図４は、デジタル信号処理回路１０６の機能構成を示すブロック図である。
図４に示されるように、デジタル信号処理回路１０６は、入力アドレス制御回路４０１、メモリ４０２、メモリコントロール回路４０３、出力アドレス制御回路４０４、マイクロコンピュータ４０５、シェーディング補正回路４０６及びＹＣ処理回路４０７を備えている。
【００２５】
入力アドレス制御回路４０１はデジタル撮像信号のアドレスを制御する。メモリ４０２はデジタル撮像信号を記録する。出力アドレス制御回路４０４はメモリ４０２に記録されたデジタル撮像信号を読み出すアドレスを制御し、また、デジタル撮像信号を補正するための補正データをマイクロコンピュータ４０５に出力させる。メモリコントロール回路４０３は入力アドレス制御回路４０１及び出力アドレス制御回路４０４の制御信号に応じてメモリ４０２に対してデータの読み書きを制御するための制御信号を生成する。
【００２６】
マイクロコンピュータ４０５は補正データを出力して、シェーディング補正回路４０６にデジタル撮像信号を補正させる。シェーディング補正回路４０６はマイクロコンピュータ４０５からの補正データを用いてデジタル撮像信号をシェーディング補正する。ＹＣ処理回路４０７はシェーディング補正されたデジタル撮像信号から映像信号を生成して、ガンマ補正等の処理を加えた後、出力する。
【００２７】
このガンマ補正は非線形処理なのでＹＣ処理の前にシェーディング補正するのが好適である。
（４）  シェーディング補正回路４０６
次に、シェーディング補正回路４０６について説明する。図５は、シェーディング補正回路４０６の構成を示すブロック図である。
【００２８】
図５に示されるように、シェーディング補正回路４０６は乗算器５０１とオーバーフローアンダーフロー補正回路５０２とを備えている。乗算器５０１はマイクロコンピュータ４０５からの補正データとメモリコントロール回路４０３からのデジタル撮像信号とを乗算して、乗算結果を出力する。アンダーフローオーバーフロー補正回路５０２は乗算結果がアンダーフロー又はオーバーフローしている場合に、所定のビットレンジ内に収まるようにクリッピング処理を施す。
【００２９】
（５）  補正データ
マイクロコンピュータ４０５は撮像したデジタル画像におけるデジタル撮像信号の対応位置ごとに異なる補正データを出力する。本実施の形態においては、マイクロコンピュータ４０５はデジタル画像を複数の領域に分割し、領域毎に異なる値の補正データを出力する。デジタル撮像信号が同一領域内に対応すれば同じ補正データが出力される。図６は、デジタル画像の領域分割を例示する図である。図６においては、デジタル画像が２０個の領域に分割されている。
【００３０】
このようにすれば、デジタル撮像信号のアドレス毎に自由にシェーディング補正できるので、デジタル画像中の位置毎によって異なる色ずれを精度よく補正できる。また、乗算器４１を用れば、アドレス毎に異なるゲイン変動が生じているようなシェーディングを適切に補正することができる。
［２］  第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子スチルカメラについて説明する。本実施の形態に係る電子スチルカメラは上記第１の実施の形態に係る電子スチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、絞り機構を備える点で相違している。以下、当該相違点に着目して説明する。
【００３１】
（１）  電子スチルカメラの構成
図７は、本実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。図７に示されるように、電子スチルカメラ７は絞り機構７００、光学レンズ７０１、ＩＲカットフィルタ７０２、イメージセンサ７０３、アナログ信号処理回路７０４、Ａ／Ｄ変換器７０５、デジタル信号処理回路７０６、メモリカード７０７及びドライブ回路７０８を備えている。絞り機構７００は光学レンズ７０１に入射する光量を調節する。
【００３２】
（２）  絞り機構７００の構成
図８は、絞り機構７００の主要な構成を示す図であって、図８（ａ）は光量を増加させた状態、図８（ｂ）は光量を減少させた状態を表わしている。絞り機構７００は絞り羽根８００ａ、８００ｂを備えており、図８（ａ）に示されるように、絞り羽根８００ａ、８００ｂを離させると光学レンズ１００に入射する光量が増加し、従ってイメージセンサ７０３への入射光量が増加する。逆に、図８（ｂ）に示されるように、絞り羽根８００ａ、８００ｂを近づけると、イメージセンサ７０３への入射光量が減少する。イメージセンサ７０３への入射光量を調整することができる。
【００３３】
（３）  シェーディング補正回路の構成
デジタル信号処理回路を７０６は上記第１の実施の形態に係るデジタル信号処理回路１０６と概ね同様の構成を備える一方、シェーディング補正回路の構成において相違している。図９は、本実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。
【００３４】
図９に示されるように、シェーディング補正回路９は加算器９０１及びオーバーフローアンダーフロー補正回路９０２を備えている。加算器９０１はマイクロコンピュータからの補正データとメモリコントロール回路からのデジタル撮像信号とを加算して、加算結果を出力する。アンダーフローオーバーフロー補正回路９０２は加算結果がアンダーフロー又はオーバーフローしている場合に、所定のビットレンジ内に収まるようにクリッピング処理を施す。
【００３５】
このようにすれば、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るシェーディングを補正することができる。
（４）  補正データ
本実施の形態においては、上記第１の実施の形態のようにデジタル画像を領域分割するのに代えて、デジタル画像の中心を中心とする菱形領域にデジタル画像を領域分割する。すなわち、絞り機構７００の開口形状に相似な形状となるように領域分割する。図１０は、本実施の形態に係るデジタル画像の領域分割を例示する図である。図１０において、デジタル画像はその中心からの距離に応じて１２種類の補正データに対応付けられた菱形領域に分割されている。
【００３６】
イメージセンサへの入射光はデジタル画像の水平方向と垂直方向とにおいてデジタル画像の中心からの距離が同じならば入射角がほぼ等しい。
上記第１の実施の形態においては、縦横格子状にデジタル画像が分割されている。この分割は入射光の入射角の特性に合っていないので、有効なシェーディング補正を行うためには領域数を多くする必要がある。一方、本実施の形態ではデジタル画像を水平方向と垂直方向とにおいて対称な菱形領域に分割して補正データを割り当てるので、より少ない領域数で入射光の入射角の特性に即したシェーディング補正を施すことができる。したがって、記憶すべき補正データの数を低減することができるので、処理を簡略化してシェーディング補正回路の回路規模を削減することができる。
【００３７】
［３］  第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電子スチルカメラは上記第１の実施の形態に係る電子スチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、シェーディング補正回路の処理において相違している。以下、専ら相違点に注目して説明する。
【００３８】
（１）  シェーディング補正回路の構成
図１１は、本実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。図１１に示されるように、シェーディング補正回路１１は加算器１１０１、乗算器１１０２及びオーバーフローアンダーフロー補正回路１１０３を備えている。
シェーディング補正回路１１はマイクロコンピュータから２系統の補正データを受け付ける。加算器１１０１は第１系統の補正データとデジタル撮像信号とを加算して、加算結果を出力する。乗算器１１０２は加算結果と第２系統の補正データとを乗算して、乗算結果を出力する。オーバーフローアンダーフロー補正回路１１０３は乗算結果にクリッピング処理を施す。
【００３９】
このようにすれば、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シェーディングだけでなく、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るシェーディングも補正することができる。
（２）  補正データ
上述のように、本実施の形態においては２系統の補正データを用いてシェーディング補正する。本実施の形態においても他の実施の形態と同様にデジタル画像を複数の領域に分割して、領域毎に補正データの値を割り当てる。
【００４０】
図１２は、本実施の形態に係るデジタル画像の領域分割を示す図である。図１２に示されるように、デジタル画像はその中心を中心とする同心円領域に分割されている。このようにすれば、イメージセンサへの入射角が所定範囲に収まっている領域毎にデジタル画像が分割されるので、領域数を低減して処理を簡略化し、回路規模を削減することができる。
【００４１】
［４］  第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電子スチルカメラもまた上記第１の実施の形態に係る電子スチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、シェーディング補正回路の処理において相違している。すなわち、本実施の形態においては、デジタル撮像信号と補正データとを用いてシェーディング補正を行うのに代えて、デジタル撮像信号を置換データに置き換えることによりシェーディング補正を行う。以下、専ら相違点に注目して説明する。
【００４２】
（１）  シェーディング補正回路の構成
図１３は本実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。図１３に示されるように、シェーディング補正回路１３はセレクタ１３０１、１３０３及び置換データ記憶部１３０２を備えている。シェーディング補正回路１３は、（Ａ）メモリコントロール回路からデジタル撮像信号を、（Ｂ）出力アドレス回路からデジタル撮像信号のアドレスを、（Ｃ）マイクロコンピュータから置換データを受け付ける。
【００４３】
置換データ記憶部１３０２はａからｘまでの複数の記憶位置を備え、シェーディング補正に用いる置換データを記憶する。セレクタ１３０１はマイクロコンピュータから受け付けた置換データを格納すべき置換データ記憶部１３０２の記憶位置を選択する。セレクタ１３０３は撮像信号とそのアドレスとに応じて置換データ記憶部１３０２の記憶位置を選択する。すると選択された記憶位置に記憶されている置換データがＹＣ処理回路へ出力される。
【００４４】
マイクロコンピュータは、例えば、置換データのセットを複数用意しており、電子スチルカメラのユーザが指示したセットを置換データ記憶部１３０２に記憶させるとしても良い。このような置換データの更新は電子スチルカメラの起動時や光学レンズのレンズ特性が著しく変化した場合などに行うと好適である。
このようにすれば、加算や乗算に伴う演算誤差を回避して、精度の良いシェーディング補正を行うことができる。また、置換データを自由に更新できるので、光学系の交換等に伴うシェーディングの変化に柔軟に対応できる。
【００４５】
（２）  変形例
上記においては、デジタル撮像信号のアドレス毎に置換データ記憶部１３０２が置換データを記憶しておく場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。すなわち、代表的なアドレス（以下、「代表アドレス」という。）についてのみ置換データを用意しておき、他のアドレスについてはその近傍の代表アドレスの置換データを用いて置換データを生成するとしても良い。
【００４６】
図１４は、デジタル画像中における代表アドレスの選択例を示す図である。図１４に示されるように、丸印１４０１〜１４０６等のように格子点を代表アドレスとすれば、置換データ記憶部１３０２の記憶容量を削減して電子スチルカメラの低コスト化を図ることができる。
また、上記においては、置換データ記憶部１３０２の記憶内容は更新できるとしたが、これに代えて、置換データ記憶部１３０２としてＲＯＭ（read only memory）を用いるとしても良い。このようにすれば、置換データ記憶部１３０２の記憶内容を更新することはできなくなるが、部品コストを低減して電子スチルカメラをより安価に提供することができる。
【００４７】
［５］  第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電子スチルカメラは上記第１の実施の形態に係る電子スチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタの特性に応じてデジタル信号処理を変更する点で相違する。以下、専ら相違点に注目して説明する。
【００４８】
（１）  電子スチルカメラの構成
図１５は、本実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。図１５に示されるように、電子スチルカメラ１５はマイクロコンピュータ１５００、光学レンズ１５０１、ＩＲカットフィルタ１５０２、イメージセンサ１５０３、アナログ信号処理回路１５０４、Ａ／Ｄ変換器１５０５、デジタル信号処理回路１５０６、メモリカード１５０７及びドライブ回路１５０８を備えている。マイクロコンピュータ１５００はイメージセンサ１５０３が備えるカラーフィルタの特性パラメータをデジタル信号処理回路１６に入力する。
【００４９】
（２）  デジタル信号処理回路１５０６の構成
図１６は、デジタル信号処理回路１５０６の機能構成を示すブロック図である。図１６に示されるように、デジタル信号処理回路１５０６はシェーディング補正回路１６０１、ＹＣ処理回路１６０２、入力アドレス回路１６０３、メモリコントロール回路１６０４、マイクロコンピュータ１６０５及びメモリ１６０６を備えている。
【００５０】
メモリ１６０６は、デジタル撮像信号のアドレス毎に補正データが記憶されている。シェーディング補正回路１６０１はデジタル撮像信号のアドレスを指定し、メモリコントロール回路１６０４を介してメモリ１６０６から補正データを読み出して、シェーディング補正する。
マイクロコンピュータ１６０５は、外部から補正データを更新せよとのコマンドを受け付けると、デジタル撮像信号のアドレスを指定してメモリ１６０６から補正データを読み出す。マイクロコンピュータ１６０５は、マイクロコンピュータ１５００から受け付けたカラーフィルタの特性パラメータを用いて当該補正データを更新し、これをメモリ１６０６に書き込む。
【００５１】
（３）  変形例
上記においては、メモリ１６０６がデジタル撮像信号のアドレス毎に補正データを記憶する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、上記第４の実施の形態で説明したように、代表アドレスについてのみ補正データを記憶し、他のアドレスについては代表アドレスの補正データから補正データを補間するとしても良い。
【００５２】
以下に、デジタル画像の中心からの距離が異なる複数の代表アドレスについて補正データを記憶しておく場合を例にとって補正データの補間処理を説明する。図１７は、デジタル撮像信号のシェーディング特性と補正データとがデジタル画像での位置に応じて変化する様子を例示するグラフである。図１７（ａ）はデジタル画像を示す図である。図１７（ａ）において、直線Ｘ−Ｘ´はデジタル画像を水平方向に横切り、直線Ｙ−Ｙ´はデジタル画像を水平方向に横切る。
【００５３】
図１７（ｂ）は、デジタル撮像信号の直線Ｘ−Ｘ´及び直線Ｙ−Ｙ´におけるシェーディング特性と補正データとを表わし、シェーディング特性については赤色（Ｒ）成分のみが示されている。また、丸印は代表アドレスにおける補正データを表わす。
図１７（ｂ）に示されるように、水平方向と垂直方向との何れについてもシェーディング特性がデジタル画像の中央において最も高く、周辺に近づくに連れて低くなる場合、補正データは逆にデジタル画像の中央において最も低く、周辺に近づくに連れて高くなる。
【００５４】
代表アドレスｐ１、ｐ２における補正データｋ１、ｋ２からアドレスｐ３における補正データｋ３を算出するには、例えば、
ｋ３＝｛（ｋ２−ｋ１）・Δ１／Δ０｝＋ｋ１
とすれば良い。ここで、Δ０はアドレスｐ１とアドレスｐ２の距離を表わし、Δ１はアドレスｐ１とアドレスｐ３との距離を表わす。或いは、
ｋ３＝｛（ｋ２−ｋ１）・（Δ１／Δ０）2｝＋ｋ１
としても良い。何れの算出方法をとるべきか、或いは他の算出方法によるべきかはシェーディング特性による。補間のために、一次関数や二次関数以外の関数を用いたり、複数の関数を組み合わせたりしても良い。また、上記にはデジタル画像の水平方向についての補正データの補間方法を示したが、垂直方向についても同様に補間することができる。
【００５５】
なお、図１７（ｂ）ではデジタル画像の中央に位置する点については周辺の代表アドレスから補正データを補間すると適切な補正データを得ることができない。このようなアドレスは代表アドレスとして、予め、補正データを記憶しておくのが望ましい。また、マイクロコンピュータ１６０５が補間した補正データは、メモリ１６０６に記憶しても良いし、シェーディング補正回路１６０１に入力しても良い。
【００５６】
［６］  第６の実施の形態
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る電子スチルカメラは上記第１の実施の形態に係る電子スチルカメラと概ね同様の構成を備える一方、デジタル信号処理回路の処理において相違している。すなわち、上記実施の形態においては専らシェーディング補正により色ずれを解消したが、本実施の形態においてはデジタル画像中の色ずれが著しい部分を削除することにより色ずれの解消を図る。以下、専ら相違点について説明する。
【００５７】
（１）  デジタル信号処理回路の構成
図１８は、本実施の形態に係るデジタル信号処理回路の機能構成を示すブロック図である。図１８に示されるように、デジタル信号処理回路１８は入力アドレス制御回路１８０１、メモリ１８０２、メモリコントロール回路１８０３、出力アドレス制御回路１８０４、マイクロコンピュータ１８０５、ズーム処理回路１８０６及びＹＣ処理回路１８０７を備えている。ズーム処理回路１８０６はマイクロコンピュータ１８０５からの指示に従って、ＹＣ処理回路１８０７が出力する映像信号にトリミング処理及び画素補間を行う。
【００５８】
図１９はデジタル信号処理回路１８が処理するデジタル画像を例示する図である。図１９において、曲線１９０３はデジタル画像１９中の色ずれが著しい領域１９０４とそうでない領域１９０２とを区画する境界線である。曲線１９０３の位置はシェーディング特性によって定まる。マイクロコンピュータ１８０５は領域１９０２に収まる矩形領域であって、所定のアスペクト比を有する矩形領域１９０１を決定し、当該矩形領域を切り出すようズーム処理回路１８０６に指示する。
【００５９】
矩形領域１９０１をそのままデジタル画像として出力すると画素数が不足するので、ズーム処理回路１８０６は画素を内挿補間することによって矩形領域１９０１をデジタル画像１９と同サイズにズームする。そして、得られたデジタル画像をメモリカードへ出力する。
このようにすれば、色ずれの無い映像信号を得ることができる。
【００６０】
なお、上述のようにシェーディング補正を加えた後にトリミング処理を施しても良い。
［７］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）  上記第１の実施の形態においては、λ／４多層膜に挟まれたスペーサ層の厚みを調節することでカラーフィルタを透過する光の波長を調節したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
【００６１】
図２０は、本変形例に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。図２０に示されるように、カラーフィルタ２０は絶縁層２００１上に二酸化チタン層２００２、二酸化シリコン層２００３、二酸化チタン層２００４、二酸化シリコン層２００５、スペーサ層２００６ａ〜２００６ｃ、二酸化シリコン層２００７、二酸化チタン層２００８、二酸化シリコン層２００９及び二酸化チタン層２０１０を順次積層した構成となっている。
【００６２】
スペーサ層２００６ａは二酸化チタンからなり、その上下にあるλ／４多層膜と共に青色光を透過させるカラーフィルタを構成する。スペーサ層２００６ｂは二酸化チタン部分と二酸化シリコン部分とがカラーフィルタの主面に沿って交互に配されており、λ／４多層膜と共に赤色光を透過させる。スペーサ層２００６ｃは二酸化シリコンからなり、緑色光を透過させる。
【００６３】
さて、スペーサ層２００６ｂを平面視すると、二酸化チタン部分と二酸化シリコン部分との面積比が１：４となっている。これより、赤色光についてのスペーサ層２００６ｂの屈折率は、
（（二酸化シリコンの屈折率）×４／５）＋（（二酸化チタンの屈折率）×１／５）
となる。
【００６４】
このようにすれば、カラーフィルタを製造するために必要な工数を削減することができるので、工期を短縮して製造コストを低減することができる。
（２）  上記第１の実施の形態においては、絶縁層３０３中に遮光膜３０４を配するとしたが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて次のようにしても良い。
【００６５】
図２１は、本変形例に係るイメージセンサの構成の一部を示す断面図である。図２１に示されるように、イメージセンサ２１はＮ型半導体基板２１０１、Ｐ型半導体層２１０２、受光素子２１０３Ｒ〜２１０３Ｂ、絶縁層２１０４、２１０６、カラーフィルタ２１０５Ｒ〜２１０５Ｂ、遮光膜２１０７、マイクロレンズ２１０８を備えている。
Ｎ型半導体層２１０１上にＰ型半導体層２１０２が形成されている。受光素子２１０３Ｒ等はＰ型半導体層２１０２にＮ型不純物がイオン注入されてなるフォトダイオード（光電変換素子）であって、光透過性の絶縁層２１０４に接している。受光素子２１０３Ｒ等はＰ型半導体層２１０２の一部を素子分離領域として分離されている。絶縁層２１０４上にはカラーフィルタ２１０５Ｒ〜２１０５Ｂが形成されている。
【００６６】
カラーフィルタ２１０５Ｒ〜２１０５ＢはそれぞれＲ、Ｇ、Ｂの各原色光のみを透過させるフィルタであって、無機材料からなっている。カラーフィルタはベイヤ配列又は補色配列に従って配列される。
カラーフィルタ２１０５Ｒ〜２１０５Ｂ上には光透過性の絶縁層２１０６が形成され、絶縁層２１０６上にはマイクロレンズ２１０８が配設されている。マイクロレンズ２１０８は受光素子ごとにひとつずつ配設されており、マイクロレンズどうしは遮光膜２１０７で区画されている。遮光膜２１０７に入射した光は反射される。一方、マイクロレンズ２１０８に入射した光は受光素子２１０３Ｒ等、対応する受光素子上に集光される。
【００６７】
このようにすれば、カラーフィルタと受光素子との距離を小さくすることができるので、受光素子に斜め光が入射し難くすることができる。例えば、受光素子２１０３Ｒ等の幅が３μｍならば、従来と比較して混色を約８０％削減することができる。また、イメージセンサ２１は半導体プロセスのみによって製造することができるので、容易かつ低コストで製造することができる。
【００６８】
（３）  上記実施の形態においては特に説明しなかったが、本明細書においてλ／４多層膜とは以下のように理解されるべきである。
まず、可視光に対して極めて透明性の高い低屈折率層と高屈折率層を交互に積層させた多層膜について説明する。このような多層膜の積層方向に対して斜めに入射した光は、多層膜を構成する各層を透過すると同時に、各層の境界面で反射される。隣り合う２つの層は屈折率が相違するからである。各境界面での反射光の総量が多層膜構造全体の反射光となる。
【００６９】
相異なる境界面での反射光の位相が一致すれば高反射特性となり、逆位相ならば低反射特性となる。このため、多層膜を高反射コード膜として用いる場合には各境界面での反射光が同位相となるように設計される。
このような多層膜を構成する各層の光学膜厚が一致する場合、当該光学膜厚の４倍に相当する波長（以下、「設定中心波長」という。）λを中心とする所定帯域（以下、「反射帯域」という。）の波長の光が反射される。このような多層膜をλ／４多層膜という。
【００７０】
λ／４多層膜では、各層の光学膜厚を選ぶことによって反射帯域を自由に設計することができる。また、低屈折率層と高屈折率層との間の屈折率差を大きくしたり、低屈折率層と高屈折率層とのペア数を多くしたりすることによって反射帯域の帯域幅を広げることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明に係る画像入力装置は、カラーフィルタの特性に依存して発生するデジタル画像中の色ずれを解消することができる装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るイメージセンサ１０３の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るイメージセンサ１０３の構成の一部を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るデジタル信号処理回路１０６の機能構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るシェーディング補正回路４０６の構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るデジタル画像の領域分割を例示する図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る絞り機構７００の主要な構成を示す図であって、図８（ａ）は光量を増加させた状態、図８（ｂ）は光量を減少させた状態を表わしている。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態に係るデジタル画像の領域分割を例示する図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態に係るデジタル画像の領域分割を示す図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るシェーディング補正回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態の変形例に係るデジタル画像中における代表アドレスの選択例を示す図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係る電子スチルカメラの機能構成を示すブロック図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係るデジタル信号処理回路１５０６の機能構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態の変形例に係るデジタル撮像信号のシェーディング特性と補正データとがデジタル画像での位置に応じて変化する様子を例示するグラフである。
【図１８】本発明の第６の実施の形態に係るデジタル信号処理回路の機能構成を示すブロック図である。
【図１９】本発明の第６の実施の形態に係るデジタル信号処理回路１８が処理するデジタル画像を例示する図である。
【図２０】本発明の変形例（１）の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図２１】本発明の変形例（２）に係るイメージセンサの構成の一部を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７３】
１、７、１５……………………………電子スチルカメラ
９、１１、１３、４０６、１６０１…シェーディング補正回路
１８、１０６、７０６、１５０６……デジタル信号処理回路
１９………………………………………デジタル画像
２０、２０２〜２０４…………………カラーフィルタ
１０１、７０１、１５０１……………光学レンズ
１０２、７０２、１５０２……………ＩＲカットフィルタ
１０３、７０３、１５０３……………イメージセンサ
１０４、７０４、１５０４……………アナログ信号処理回路
１０５、７０５、１５０５……………Ａ／Ｄ変換器
１０７、７０７、１５０７……………メモリカード
１０８、７０８、１５０８……………ドライブ回路
２０１……………………………………光電変換素子
２０２〜２０４…………………………カラーフィルタ
２０５……………………………………垂直転送ＣＣＤ
２０６……………………………………水平転送ＣＣＤ
２０７……………………………………増幅回路
２０８……………………………………出力端子
３０１……………………………………Ｎ型半導体層
３０２……………………………………Ｐ型半導体層
３０３……………………………………絶縁膜
２０１……………………………………光電変換素子
３０３……………………………………絶縁膜
３０４……………………………………遮光膜
３０５……………………………………集光レンズ
４０１、１６０３、１８０１…………入力アドレス制御回路
４０２、１６０６、１８０２…………メモリ
４０３、１６０４、１８０３…………メモリコントロール回路
４０４、１８０４………………………出力アドレス制御回路
４０５、１５００、１６０５、１８０５…マイクロコンピュータ
４０７、１６０２、１８０７…………ＹＣ処理回路
５０１、１１０２………………………乗算器
５０２、９０２、１１０３……………オーバーフローアンダーフロー補正回路
７００……………………………………絞り機構
８００ａ、８００ｂ……………………絞り羽根
９０１、１１０１………………………加算器
１３０１、１３０３……………………セレクタ
１３０２…………………………………置換データ記憶部
１４０１〜１４０６……………………丸印
１８０６…………………………………ズーム処理回路
１９０３…………………………………曲線
１９０４…………………………………色ずれが著しい領域
１９０２…………………………………色ずれが著しくない領域
１９０１…………………………………矩形領域
２００１…………………………………絶縁層
２００２、２００４、２００８、２０１０…二酸化チタン層
２００３、２００５、２００７、２００９…二酸化シリコン層
２００６ａ〜２００６ｃ………………スペーサ層
【図１】
2006087009.tif 000003
【図２】
2006087009.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006087009.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006087009.tif 000008
【図７】
2006087009.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2006087009.tif 000012
【図１１】
2006087009.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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