(57)【要約】【課題】固体撮像素子を用いたデジタルカメラで撮像され、画像中心部に比べて周辺部のホワイトバランスがずれて、画像周辺部が着色された画像を補正する。【解決手段】赤外線カットフィルタ２を使用すると、被写体からの光の入射角度が大きくなる画像周辺部では、入射角度が小さい画像中心部に比べて、波長６００ｎｍ付近の光透過率が低くなり、ＣＣＤ３において赤色画素の感度が低下する。補正値算出部１０によって、補正値記憶部９に記憶された各画素の分光感度差補正用の補正値データを用いて各画素の補正値を算出し、入力される各画素の画像信号に対して、補正可変ゲイン１１によってＲ信号の補正を行って、赤色画素の感度低下分を補正する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素位置による分光感度差補正用の補正値データが記憶された補正値データ記憶手段と、
該補正値データ記憶手段に記憶された補正値データを用いて各画素毎の補正値を求める補正値抽出手段と、
各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値抽出手段で算出された補正値を用いて光量補正を行う補正手段とを備えた画像処理装置。
【請求項２】
補正対象の画素と画像中心部との距離を算出する距離算出手段をさらに有し、前記補正値データ記憶手段には該距離に対応した前記補正値データが記憶され、前記補正値抽出手段は、算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を求める請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記補正値データ記憶手段には、前記補正値と距離との関係をｎ本（ｎは自然数）の折れ線に近似させるための係数が記憶され、前記補正値抽出手段は、前記距離算出手段によって算出された距離と、該補正値データ記憶手段に記憶された係数とから各画素毎の補正値を算出する請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記補正値データ記憶手段には、前記補正値と距離との関係をｎ次関数（ｎは自然数）に近似させるための係数が記憶され、前記補正値抽出手段は、前記距離算出手段によって算出された距離と、該補正値データ記憶手段に記憶された係数とから各画素毎の補正値を算出する請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記距離算出手段は、補正対象の画素と画像中心部との距離を、水平方向の距離と垂直方向の距離に関するｎ次関数（ｎは自然数）に近似させた関数によって求める請求項２〜４の何れかに記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記画像信号は、赤外線カットフィルタを介して固体撮像素子に入射された光が該固体撮像素子で変換された電気信号に対応した色信号である請求項１記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記補正手段は、各画素毎の画像信号に対して、前記補正値抽出手段にて算出された補正値を用いて、分光感度差が生じた赤色（Ｒ）信号の光量補正を行う請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記補正値データは、補正対象の画素と画像の中心部との距離が大きくなるにつれて前記補正値が増加するように設定されている請求項１記載の画像処理装置。
【請求項９】
固体撮像素子を有する固体撮像装置と、請求項１〜８の何れかに記載の画像処理装置とを備え、該固体撮像素子にて被写体を撮像して得られる画像信号に対して、該画像処理装置を用いて少なくとも１色の色信号の分光感度差に対応した光量補正を行うデジタルカメラ。
【請求項１０】
外部機器から出力される画像信号を記憶手段に記憶させる画像信号記憶制御手段と、
補正対象の画素と画像中心部との距離を算出する距離算出制御手段と、
算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を算出する補正値算出制御手段と、
該記憶手段に記憶した各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値算出制御手段で算出された補正値を用いて光量補正を行う補正制御手段とを備えた画像処理装置。
【請求項１１】
外部機器から出力される画像信号を記憶手段に記憶させるステップと、
補正対象の画素と画像中心部との距離を算出するステップと、
算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を算出するステップと、
該記憶手段に記憶した各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値算出制御手段で算出された補正値を用いて光量補正を行うステップとを含む画像処理方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の画像処理方法の各処理手順をコンピュータに実行させる画像処理プログラム。
【請求項１３】
請求項１２記載の画像処理プログラムが記録された可読記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、固体撮像素子を用いた携帯型電子機器用カメラやデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラで被写体を撮像したときに得られる、画像中心部に比べて周辺部のホワイトバランスがずれて画像周辺部が着色したような画像を適正に補正する画像処理装置、画像処理方法、これを用いたデジタルカメラ、これをコンピュータに実行させる画像処理プログラムおよびこれを記録した可読記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、携帯型電話器用カメラなど、固体撮像素子を用いたデジタルカメラが幅広く使用されている。これらのデジタルカメラでは、光源光の赤外領域による影響を軽減するために、赤外線カットフィルタが固体撮像素子の前面側に設置されている。さらに、光源光の分光特性の違いによる影響を軽減して、白い被写体を撮像したときに正しい白色が再現されるように、ホワイトバランスの調整が行われている。このホワイトバランスの調整は、固体撮像素子から出力されるＲＧＢ信号を監視して、一定のホワイトバランスに調整されるように、ＲＧＢ信号を制御することにより行われている。
【０００３】
図９は、従来の固体撮像素子を用いたデジタルカメラの要部構成を示すブロック図である。
【０００４】
図９において、このデジタルカメラは、光学レンズ１と、赤外線カットフィルタ２と、固体撮像素子としてのＣＣＤ３と、ＣＣＤ信号処理部４と、可変増幅器としてのＲ色信号可変ゲイン部５ａおよびＢ色信号可変ゲイン部５ｂと、ホワイトバランス制御部６と、画像処理部７と、映像信号出力部８とを有している。
【０００５】
被写体の像は、光学レンズ１によってＣＣＤ３上に結像される。光学レンズ１とＣＣＤ３との間には、光源光の赤外線領域の影響を軽減するために、赤外線カットフィルタ２が挿入されており、赤外線カットフィルタ２を通過した光は、光源光の赤外線領域の影響が軽減された光となる。この赤外線カットフィルタ２を通過した光は、ＣＣＤ３で光電変換されて電気信号となり、ＣＣＤ信号処理部４に送られる。
【０００６】
ＣＣＤ信号処理部４では、ＣＣＤ３からの電気信号が相関２重サンプリングによってノイズの低減が行われた後に、デジタル信号に変換される。なお、ここでは、その一例として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色信号が生成されている。
【０００７】
Ｒ信号可変ゲイン部５ａおよびＢ信号可変ゲイン部５ｂは、ＣＣＤ信号処理部４から出力されるデジタル信号のうち、Ｒ信号およびＢ信号がそれぞれ、ホワイトバランス制御部６によって制御されることにより増幅または減衰されて画像処理部７に出力する。この場合、Ｇ信号は、ＣＣＤ信号処理部４からそのまま画像処理部７に出力される。これによって、ホワイトバランスのとれた画像信号が、画像処理部７に供給される。
【０００８】
画像処理部７では、入力されたＲ信号、Ｂ信号およびＧ信号が、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号に変換される。輝度信号であるＹ信号は映像信号出力部８に供給され、色差信号であるＲ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号は映像信号出力部８およびホワイトバランス制御部６に供給される。
【０００９】
ホワイトバランス制御部６では、画面内において色差信号Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号が積算され、その積算値が最小となるように、Ｒ信号可変ゲイン部５ａおよびＢ信号可変ゲイン部５ｂが制御される。
【００１０】
映像信号出力部８は、画像処理部７からのＹ信号、Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号をビデオ信号に変換する。
【００１１】
固体撮像素子を用いたデジタルカメラでは、特に、光学レンズ１として安価なプラスチック製非球面レンズ（例えば広角レンズ）を用いた場合には、画像の中心部と周辺部とで入射光量差が生じ、周辺部が中心部と比べて暗い画像になってしまうという不具合が発生することがある。このような場合に、例えば特許文献１では、デジタル信号から画素位置を検出し、各画素位置に対するゲインデータテーブルを参照することによって、各画素に対してゲインを付加するようにしたビデオカメラが開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−６９３５９号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような固体撮像素子を用いたデジタルカメラでは、光学レンズ１として広角レンズを用いる場合、図１０に示すように、被写体の周辺部からの入射光２は、被写体の中心部からの入射光１に比べて、固体撮像素子３の受光面に対する入射角度が大きくなる。
【００１４】
また、図１１に示すように、赤外線カットフィルタ２の長波長領域の分光透過率特性は、光の入射角度によって異なる。図１１は、縦軸に光の透過率、横軸に光の波長を示している。例えば、図１１（ａ）に示すように、入射角度が小さい入射光１は、波長６００ｎｍ付近でも１００％近い透過率であるのに対して、図１１（ｂ）に示すように、入射角度が大きい入射光２は、波長６００ｎｍでは光透過率が大幅に現象している。
【００１５】
さらに、固体撮像素子３の分光感度特性は、図１２に示すような特性を有している。図１２は、縦軸に感度特性、横軸に光の波長を示している。図１２に示すように、Ｒ（赤色）の画素は波長６００ｎｍ付近の感度特性が高くなっている。
【００１６】
したがって、赤外線カットフィルタ２と固体撮像素子３とを一つの系として考えた場合、図１３に示すように、固体撮像素子３の光学中心である画像の中心部と、画像の周辺部とでは、波長が約６００ｎｍ赤色画素の分光感度特性（波長が約６００ｎｍ）に違いが生じ、画像の中心部に比べて画像の周辺部では感度が低くなり、Ｒ信号が小さくなる。図１３は、縦軸が感度、横軸が入射角を示しており、入射角度が０°である画像中心部の赤色画素の感度を１００％として、入射角度が大きくなる周辺部の分光感度を相対的に表している。
【００１７】
このように、画像の中心部とその周辺部とでは赤色画素の分光感度が異なり、画像周辺部では画像中心部に比べて赤色の分光感度が低いため、画像中心部に合わせてホワイトバランスを調整すると、画像周辺部ではホワイトバランスがずれることになる。このため、周辺部に着色が発生し、周辺部の表示画像が著しく劣化してしまうという問題が生じる。
【００１８】
上記特許文献１には、前述したように、画像周辺部が画像中心部に比べて暗い画像になることを防止するために周辺部の入射光量を調整することは開示されているが、被写体からの光の入射角度が大きくなったときに生じる画像周辺部のホワイトバランスのずれを調整することは開示されていない。
【００１９】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、例えば赤外線カットフィルタを使用した場合に、被写体からの光の入射角度が大きくなったときに生じる画像周辺部のホワイトバランスのずれによる着色を適正に補正することができる画像処理装置、画像処理方法、これらを用いたデジタルカメラ、これをコンピュータに実行させる画像処理プログラムおよびこれを記録した可読記録媒体を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像処理装置は、画素位置による分光感度差補正用の補正値データが記憶された補正値データ記憶手段と、該補正値データ記憶手段に記憶された補正値データを用いて各画素毎の補正値を求める補正値抽出手段と、各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値抽出手段で算出された補正値を用いて光量補正を行う補正手段とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２１】
また、好ましくは、本発明の画像処理装置において、補正対象の画素と画像中心部との距離を算出する距離算出手段をさらに有し、前記補正値データ記憶手段には該距離に対応した前記補正値データが記憶され、前記補正値抽出手段は、算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を求める。
【００２２】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における補正値データ記憶手段には、前記補正値と距離との関係をｎ本（ｎは自然数）の折れ線に近似させるための係数が記憶され、前記補正値抽出手段は、前記距離算出手段によって算出された距離と、該補正値データ記憶手段に記憶された係数とから各画素毎の補正値を算出する。
【００２３】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における補正値データ記憶手段には、前記補正値と距離との関係をｎ次関数（ｎは自然数）に近似させるための係数が記憶され、前記補正値抽出手段は、前記距離算出手段によって算出された距離と、該補正値データ記憶手段に記憶された係数とから各画素毎の補正値を算出する。
【００２４】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における距離算出手段は、補正対象の画素と画像中心部との距離を、水平方向の距離と垂直方向の距離に関するｎ次関数（ｎは自然数）に近似させた関数によって求める。
【００２５】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における画像信号は、赤外線カットフィルタを介して固体撮像素子に入射された光が該固体撮像素子で変換された電気信号に対応した色信号である。
【００２６】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における補正手段は、各画素毎の画像信号に対して、前記補正値抽出手段にて算出された補正値を用いて、分光感度差が生じた赤色（Ｒ）信号の光量補正を行う。
【００２７】
さらに、好ましくは、本発明の画像処理装置における補正値データは、補正対象の画素と画像の中心部との距離が大きくなるにつれて前記補正値が増加するように設定されている。
【００２８】
本発明のデジタルカメラは、固体撮像素子を有する固体撮像装置と、請求項１〜８の何れかに記載の画像処理装置とを備え、該固体撮像素子にて被写体を撮像して得られる画像信号に対して、該画像処理装置を用いて少なくとも１色の色信号の分光感度差に対応した光量補正を行うものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００２９】
本発明の画像処理装置は、外部機器から出力される画像信号を記憶手段に記憶させる画像信号記憶制御手段と、補正対象の画素と画像中心部との距離を算出する距離算出制御手段と、算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を算出する補正値算出制御手段と、該記憶手段に記憶した各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値算出制御手段で算出された補正値を用いて光量補正を行う補正制御手段とを備えており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３０】
本発明の画像処理方法は、外部機器から出力される画像信号を記憶手段に記憶させるステップと、補正対象の画素と画像中心部との距離を算出するステップと、算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を算出するステップと、該記憶手段に記憶した各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号に対して、該補正値算出制御手段で算出された補正値を用いて光量補正を行うステップとを含んでおり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３１】
本発明の画像処理プログラムは、請求項１１記載の画像処理方法の各処理手順をコンピュータに実行させるものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３２】
本発明の可読記録媒体は、請求項１２記載の画像処理プログラムが記録されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
上記構成により、以下、その作用を説明する。
【００３４】
本発明においては、被写体からの光の入射角度が大きくなったときに生じる分光感度差に起因して、ホワイトバランスのずれによる画像周辺部の着色が生じるが、これを、分光感度差が発生した色信号の光量補正を行うことによって適正に補正することが可能となる。
【００３５】
また、補正値データが距離に対応したデータであれば、画素毎の補正値データを記憶させる場合に比べて、補正値データ記憶手段の記憶容量を削減することが可能となる。また、補正値データが補正値と距離との関係をｎ本の折れ線に近似させるための係数であれば、画素毎の補正値データを記憶させる場合に比べて、補正値データ記憶手段の記憶容量を大幅に削減することが可能となる。さらに、補正値データが補正値と距離との関係をｎ次関数に近似させるための係数であれば、画素毎の補正値データを記憶させる場合に比べて、補正値データ記憶手段の記憶容量を大幅に削減することが可能となる。
【００３６】
さらに、水平方向の距離と垂直方向の距離に関するｎ次関数に近似させた関数を用いて、補正が行われる画素と画像中心部との距離を求めれば、距離算出手段による演算処理の煩雑さを大幅に軽減することが可能となる。
【００３７】
さらに、赤外線カットフィルタを使用した場合に、被写体からの光の入射角度が大きくなったときに、画像周辺部の赤色画素の分光感度が低下してホワイトバランスがずれることによる着色を補正することも可能となる。
【００３８】
画像中心部に合わせてホワイトバランスが調整された場合にも、画像中心部のホワイトバランスは良好に保ったままで、画像周辺部のホワイトバランスずれを良好に補正することが可能となる。
【００３９】
デジタルカメラで撮像された、周辺部のホワイトバランスがずれて着色された画像を適正に補正することも可能となる。
【００４０】
さらに、デジタルカメラまたはスキャナーなどの外部機器から出力された、画像周辺部のホワイトバランスがずれて着色された画像を画像処理装置にて補正することが可能となる。また同様に、デジタルカメラまたはスキャナーなどの外部機器から出力された、画像周辺部のホワイトバランスがずれて着色された画像をコンピュータによるソフトウエアにて補正することも可能となる。
【００４１】
さらに、本発明の可読記録媒体に記録された画像処理プログラムをハードディスクにインストールすることによって、デジタルカメラまたはスキャナーなどの外部機器から出力される、画像周辺部のホワイトバランスがずれて着色された画像をコンピュータにて補正することも可能となる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の画像処理装置および画像処理方法の実施形態１〜６を、固体撮像素子として、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のカラーフィルタを有する原色ＣＣＤエリアセンサを備えた単板式デジタルカメラに適用した場合について図面を参照しながら説明する。
（実施形態１）
図１は、本発明のデジタルカメラにおける実施形態１の要部構成を示すブロック図である。なお、図９と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
図１において、このデジタルカメラ２０は、光学レンズ１と、赤外線カットフィルタ２と、固体撮像素子としてのＣＣＤ３と、ＣＣＤ信号処理部４と、駆動制御部２３と、画像処理装置２１とを有している。また、画像処理装置２１は、可変増幅器としてのＲ色信号可変ゲイン部５ａおよびＢ色信号可変ゲイン部５ｂと、ホワイトバランス制御部６と、画像処理部７と、映像信号出力部８と、補正値データ記憶手段としての補正値記憶部９と、補正値抽出手段としての補正値算出部１０と、補正手段としての補正可変ゲイン部１１とを有している。これらの光学レンズ１、赤外線カットフィルタ２、ＣＣＤ３、ＣＣＤ信号処理部４および駆動制御部２３により固体撮像装置が構成される。
【００４４】
被写体の像は、光学レンズ１によってＣＣＤ３上に結像される。光学レンズ１とＣＣＤ３との間には、光源光の赤外線領域の影響を軽減するために、赤外線カットフィルタ２が挿入されており、赤外線カットフィルタ２を通過した光は、光源光の赤外線領域の影響が軽減された光となる。この赤外線カットフィルタ２を通過した光は、ＣＣＤ３で光電変換されて電気信号となり、それがＣＣＤ信号処理部４に送られる。
【００４５】
ＣＣＤ信号処理部４では、ＣＣＤ３からの電気信号が相関２重サンプリングによってノイズの低減が行われた後に、デジタル信号に変換される。なお、ここでは、その一例として、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の各色信号が生成されている。
【００４６】
駆動制御部２３は、ＣＣＤ３およびＣＣＤ信号処理部４の駆動タイミング制御の他に、補正値算出部１０の駆動タイミング制御をも行っている。
【００４７】
図１３に示したように、赤外線カットフィルタ２を通過した後のＣＣＤ３の感度特性は、入射角度が小さい画像中心部に比べて、入射角度が大きくなる画像周辺部においてＲ信号が小さくなる。このため、画像中心部に合わせてホワイトバランスを調整した場合、周辺部で赤色（Ｒ）の信号成分が少なくなって着色が生じる。
【００４８】
そこで、本実施形態１では、Ｒ信号を補正するために、画像処理装置２１に、補正値記憶部９と、補正値算出部１０と、補正可変ゲイン部１１とが設けられている。
【００４９】
図１３に示すように、画像中心部から周辺部に向かって少なくなるＲ信号の感度を補正するために、補正値記憶部９には、画像中心部から周辺部に向かって補正値が大きくなるように、分光感度差による光量補正値（これを以下に感度補正値という）が記憶されている。
【００５０】
図２は、図１の補正値記憶部９に記憶される感度補正値の一例を示す図である。この例では、画像中心部から周辺部に向かって同心円状に、２画素毎に一つづつ、値が大きくなっている。
【００５１】
補正値算出部１０では、補正が行われる画素（補正対象画素）の位置に対応した感度補正値が補正値記憶部９から選択されて、補正可変ゲイン部１１に供給される。
【００５２】
ＣＣＤ信号処理部４から出力されるデジタル信号のうち、Ｒ信号は、補正値算出部１０から供給された感度補正値に従って、補正可変ゲイン部１１によって補正が為され、画像中心部と画像周辺部とのＲ信号の分光感度差が補正される。補正後のＲ信号は、ホワイトバランス制御部６によって制御されたＲ信号可変ゲイン部５ａによって、適正に増幅または減衰されて画像処理部７に出力される。
【００５３】
一方、Ｂ信号は、ホワイトバランス制御部６によって制御されたＢ信号可変ゲイン部５ｂによって、増幅または減衰されて画像処理部７に出力される。また、Ｇ信号は、ＣＣＤ信号処理部４からそのまま画像処理部７に出力される。これによって、全体としてホワイトバランスのとれた画像信号が、画像処理部７に供給される。
【００５４】
画像処理部７では、入力されたＲ信号、Ｂ信号およびＧ信号が、輝度信号Ｙ、色差信号Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号に変換される。輝度信号であるＹ信号は映像信号出力部８に供給され、色差信号であるＲ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号は映像信号出力部８およびホワイトバランス制御部６に供給される。
【００５５】
ホワイトバランス制御部６では、画面内において色差信号Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号が積算され、その積算値が最小となるように、Ｒ信号可変ゲイン部５ａおよびＢ信号可変ゲイン部５ｂが制御される。
【００５６】
映像信号出力部８は、画像処理部７からのＹ信号、Ｒ−Ｙ信号およびＢ−Ｙ信号をビデオ信号に変換する。
【００５７】
このように、本実施形態１では、ＣＣＤ信号処理部４から出力されたＲ信号の画像中心部と画像周辺部との分光感度差が、補正値算出部１０からの感度補正値に従って、補正可変ゲイン１１によって適正に補正されるので、画像中心部と画像周辺部とのＲ信号の感度差がなくなる。これによって、画像中心部に合わせて周辺部のホワイトバランスを調整しても、周辺部で着色が生じることはなく、良好な表示状態の画像が得られる。
（実施形態２）
図３は、本発明のデジタルカメラにおける実施形態２の要部構成を示すブロック図である。なお、図１と同様の作用効果を奏する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図３において、本実施形態２のデジタルカメラ２０Ａは、上記実施形態１のデジタルカメラ２０の画像処理装置２１に、補正が行われる画素と画像中心部との距離を算出する距離算出手段としての距離算出部１２が更に設けられており、補正値記憶部９Ａには、その距離に対応した感度補正値が記憶されている。補正値算出部１０Ａは、距離算出部１２による算出距離に基づいて補正値記憶部９Ａ内の感度補正値を選択して補正可変ゲイン部１１に供給する。以上により、画像中心部から所定画素までの距離に応じた感度補正値によりその周辺の着色を補正するデジタルカメラ２０Ａの画像処理装置２２が構成されている。
【００５９】
画像周辺部の着色は、被写体から赤外線カットフィルタ２への光の入射角に依存するため、光学中心（画像中心部）からの距離によって画像周辺部の着色度合いが決定される。したがって、画像中心部から補正対象画素までの距離に対応した感度補正値よって、周辺の着色を補正することができる。
【００６０】
図１３に示したように、赤外線カットフィルタ２を通過した後のＣＣＤ３の感度特性は、入射角度が小さい画像中心部に比べて、入射角度が大きくなる画像周辺部においてＲ信号が小さくなる。
【００６１】
そこで、本実施形態２では、その分光感度曲線の逆関数となるような分光感度差補正曲線によってＲ信号の補正を行う。
【００６２】
図４は、図３の補正値記憶部９Ａに記憶されている分光感度差補正曲線の一例を示す図である。このように、画像中心部から補正が行われる画素までの距離に対応した感度補正値を用いることによって、補正値記憶部９Ａの記憶容量を削減することができる。
【００６３】
距離算出部１２では、光学中心位置（画像中心部）と補正が行われる画素との距離が算出される。光学中心の画素の座標を（０，０）、補正行われる画素の座標は（ｘ、ｙ）とすると、光学中心の画素と補正が行われる画素との距離ｒは、
ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
と表すことができる。
【００６４】
補正値算出部１０Ａでは、距離算出部１２において算出された距離に従って、補正値記憶部９Ａから感度補正値が選択されて補正可変ゲイン部１１に供給され、補正可変ゲイン部１１においてＲ信号の補正が適正に行われる。
（実施形態３）
本実施形態３では、図３のデジタルカメラ２０Ｂの補正値記憶部９Ｂに、補正が行われる画素の位置と画像中心部との距離と、感度補正値との関係を、ｎ本（ｎは自然数）の折れ線に近似させるための係数ｋが記憶されている場合である。補正値算出部１０Ｂでは、距離算出部１２による算出距離に基づいて、補正値記憶部９Ｂから係数ｋを選択し、これらの算出距離と選択係数ｋとから感度補正値を算出する。以上により、画像中心部から所定画素までの距離に応じたｎ本の折れ線の係数ｋに対応した感度補正値によりその周辺の着色を補正するデジタルカメラ２０Ｂの画像処理装置２２Ｂが構成されている。
【００６５】
図５は、図４に示す感度補正曲線をｎ本の折れ線に近似させた一例を示す図である。このとき、感度補正値Ｇ（ｒ）は、
Ｇ（ｒ）＝ｋ１ｒ                         （０≦ｒ≦ｒ１）
Ｇ（ｒ）＝ｋ２（ｒ−ｒ１）＋Ｇ（ｒ１）      （ｒ１＜ｒ≦ｒ２）
Ｇ（ｒ）＝ｋｎ（ｒ−ｒｎ−１）＋Ｇ（ｒｎ−１）  （ｒｎ−１≦ｒ）
のように表すことができる。
【００６６】
この場合、補正値記憶部９Ｂには、ｎ本の直線の傾きｋを係数（補正値データ）として記憶させればよいので、補正値記憶部９Ｂの記憶容量を大幅に削減することができる。
【００６７】
距離算出部１２では、光学中心位置（画像中心部）と補正が行われる画素との距離が算出される。光学中心の画素の座標を（０，０）、補正行われる画素の座標は（ｘ、ｙ）とすると、光学中心の画素と補正が行われる画素との距離ｒは、ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
と表すことができる。
【００６８】
補正値算出部１０Ｂでは、距離算出部１２において算出された距離（ｒ）に従って、補正値記憶部９から係数（ｋ）が選択され、選択された係数（ｋ）と、距離算出部１２で算出された補正が行われる画素と画像中心部の距離（ｒ）とから、感度補正値が算出される。この感度補正値が補正可変ゲイン部１１に供給され、補正可変ゲイン部１１においてＲ信号の補正が適正に行われる。
（実施形態４）
本実施形態４では、図３のデジタルカメラ２０Ｃにおいて、補正値記憶部９Ｃに、感度補正値と、補正が行われる画素と画像中心部との距離との関係を、ｎ次関数（ｎは自然数）に近似させるための係数ａが記憶されている場合である。補正値算出部１０Ｃでは、距離算出部１２による算出距離に基づいて、補正値記憶部９Ｃから係数ａを選択し、これらの算出距離と選択係数ａとから感度補正値を算出する。以上により、画像中心部から所定画素までの距離に応じたｎ次関数に近似し係数ａに対応した感度補正値によりその周辺の着色を補正するデジタルカメラ２０Ｃの画像処理装置２２Ｃが構成されている。
【００６９】
例えば、図４に示す感度補正曲線を２次関数に近似させた場合、感度補正値Ｇ（ｒ）は、Ｇ（ｒ）＝ａｘ２と表すことができる。
【００７０】
この場合、補正値記憶部９Ｃには、ｎ次関数の係数ａを記憶させればよいので、補正値記憶部９Ｃの記憶容量を大幅に削減することができる。
【００７１】
距離算出部１２では、光学中心位置（画像中心部）と補正が行われる画素との距離が算出される。光学中心の画素の座標を（０，０）、補正行われる画素の座標は（ｘ、ｙ）とすると、光学中心の画素と補正が行われる画素との距離ｒは、ｒ＝（ｘ２＋ｙ２）１／２
と表すことができる。
【００７２】
補正値算出部１０Ｃでは、距離算出部１２において算出された距離（ｒ）に従って、補正値記憶部９から係数（ａ）が選択され、選択された係数（ａ）と、距離算出部１２で算出された、補正が行われる画素と画像中心部の距離（ｒ）とから、感度補正値が算出される。この感度補正値が補正可変ゲイン部１１に供給され、補正可変ゲイン部１１においてＲ信号の光量補正が行われる。
（実施形態５）
本実施形態５では、図３のデジタルカメラ２０Ｄの距離算出部１２Ｄにおいて、光学中心（画像中心の画素位置）と補正が行われる画素の位置との距離がｎ次関数に近似されて算出される場合である。補正値算出部１０Ｄでは、補正値記憶部９Ｄから関数を選択し、この関数から上記距離を算出する。画像中心部から所定画素までの距離に応じたｎ次関数に近似し係数に対応した感度補正値によりその周辺の着色を補正するデジタルカメラ２０Ｄの画像処理装置２２Ｄが構成されている。
【００７３】
図６を用いて、光学中心と補正が行われる画素との距離を１次関数に近似した一例について説明する。
【００７４】
光学中心の座標をＯ（０，０）とし、これを中心とする半径ｒの円周上に補正が行われる画素の座標Ｐ（ｘ、ｙ）があるとして、この円を多角形に近似させる。ここでは、その一例として八角形に近似させる。このとき、光学中心と補正が行われる画素との距離ｒは、
ｒ≒ｒ’＝２｜ｘ｜＋｜ｙ｜      （｜ｘ｜≧｜ｙ｜）
ｒ≒ｒ’＝｜ｘ｜／２＋｜ｙ｜  （｜ｘ｜＜｜ｙ｜）
のように表すことができる。
【００７５】
このように、光学中心と補正が行われる画素との距離を１次関数に近似させることにより、距離算出部１２Ｄにおける演算処理の煩雑さを軽減することができる。
【００７６】
補正値算出部１０Ｄでは、距離算出部１２Ｄにおいて算出された距離（ｒ）に従って、補正値記憶部９Ｄから、実施形態２〜４のように感度補正曲線、感度補正値をｎ本の折れ線やｎ次関数に近似させる係数が選択され、距離算出部１２Ｄで算出された、補正が行われる画素と画像中心部の距離（ｒ）と、選択係数とから感度補正値が算出される。この感度補正値が補正可変ゲイン部１１に供給され、補正可変ゲイン部１１においてＲ信号の光量補正が行われる。
【００７７】
なお、上記実施形態１〜４および本実施形態５では、補正手段に補正可変ゲイン部１１を一つ設けてＲ信号の補正を行うことによって画像周辺部の着色を補正しているが、補正可変ゲイン部１１を二つ以上設けて、２色以上の色信号の補正を行うようにしてもよい。
【００７８】
また、上記実施形態１〜４および本実施形態５では、デジタルカメラ内に補正手段を設けてＲ信号の補正を行ったが、デジタルカメラやスキャナーから出力された画像に対して、コンピュータ（ソフトウエア）による本発明の画像処理装置および画像処理方法により色信号の分光感度差による光量補正処理を行うこともできる。
（実施形態６）
本実施形態６では、コンピュータ（ソフトウエア）による本発明の画像処理装置および画像処理方法、これを用いた画像処理プログラムおよび可読記録媒体について説明する。
【００７９】
図７は、本発明の画像処理装置における実施形態６のコンピュータシステムを示すブロック図である。
【００８０】
図７において、コンピュータシステム２３は、内部メモリ３１、ハードディスク３２、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３３、ＦＤドライブ３４、外部ＩＦ３５およびＣＰＵ（中央演算処理装置）３６を備えたコンピュータ３０と、これに接続される表示装置３７およびキーボード・マウス３８などの操作部とを有している。
【００８１】
本実施形態６の画像処理方法の各処理手順をコンピュータ３０によって処理させるための画像処理プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３３ＡやＦＤディスク３４Ａなどの可読記録媒体に記録されている。コンピュータ３０によって、ＣＤ−ＲＯＭ３３ＡやＦＤディスク３４Ａに記録された画像処理プログラムが読み取られて、ハードディスク３２にインストールされる。
【００８２】
ハードディスク３２にインストールされた画像処理プログラムは、制御手段としてのＣＰＵ（中央演算処理装置）３６によって必要に応じて内部メモリ３１に読み出され、ＣＤ−ＲＯＭ３３ＡやＦＤディスク３４Ａなどの可読記憶媒体または外部ＩＦ（インターフェイス）３５から着色を含む画像データがコンピュータ３０に入力されると、上記実施形態１〜５で説明したＲ信号の分光感度差による光量補正処理が施される。
【００８３】
ＣＰＵ（中央演算処理装置）３６は、画像処理プログラムに基づいて、デジタルカメラなどの外部機器から出力される画像信号を記憶手段としてのハードディスク３２に記憶させる画像信号記憶制御手段と、補正対象の画素の位置と画像中心部との距離を算出する距離算出制御手段と、算出された距離に応じた補正値データから各画素毎の補正値を算出する補正値算出制御手段と、ハードディスク３２に記憶した各画素の画像信号の少なくとも１色の色信号（ここではＲ信号）に対して、補正値算出制御手段で算出された補正値を用いて光量補正を行う補正制御手段との機能を実行するようになっている。
【００８４】
図８は、本発明の実施形態６の画像処理方法の処理手順を示すフローチャートである。
【００８５】
図８に示すように、まず、ＳＴＥＰ１（ステップ１）において、デジタルカメラまたはスキャナーなどで得られた着色を含む画像信号（画像データ）が、ＣＤ−ＲＯＭ３３ＡやＦＤディスク３４Ａなどの可読記憶媒体または外部ＩＦ３５からコンピュータ３０に入力されると、内部メモリ３１に格納される。
【００８６】
次に、ＳＴＥＰ２（ステップ２）において、上記実施形態２または５で説明したように、補正が行われる画素と画像中心部（光学中心の画素）との距離が算出される。
【００８７】
さらに、ＳＴＥＰ３（ステップ３）において、上記実施形態２〜５で説明したように、ＳＴＥＰ２（ステップ２）で算出された距離に従って、各画素の補正値（補正量）が算出される。
【００８８】
さらに、ＳＴＥＰ４（ステップ４）において、ＳＴＥＰ３（ステップ３）で決定された補正量に従って、各画素の画像信号に対して補正が行われる。
【００８９】
さらに、ＳＴＥＰ５（ステップ５）では、全ての画素について補正が行われたか否かを判断し、全画素の補正が終わっている場合には、補正処理が終了される。、全画素の補正が終わっていない場合には、ＳＴＥＰ１（ステップ１）の処理に戻って、全画素の補正が終わるまで以上の処理が繰り返される。
【００９０】
このようにして、コンピュータ３０によって本発明の画像処理方法（ソフトウエア）による補正処理を行わせることができる。
【００９１】
以上により、上記実施形態１〜６によれば、赤外線カットフィルタ２を使用すると、被写体からの光の入射角度が大きくなる画像周辺部では、入射角度が小さい画像中心部に比べて、波長６００ｎｍ付近の光透過率が低くなり、ＣＣＤ３において赤色画素の感度が低下する。例えば補正値算出部１０（または１０Ａ〜１０Ｄの何れか）によって、補正値記憶部９（または９Ａ〜９Ｄの何れか）に記憶された各画素の分光感度差による補正値データ（光量補正データ）を用いて各画素の補正値を算出し、入力される各画素の画像信号に対して、補正可変ゲイン１１によってＲ信号の補正を行って、赤色画素の感度低下分を補正する。これによって、固体撮像素子を用いたデジタルカメラ２０（または２０Ａ〜２０Ｄの何れか）で撮像され、画像中心部に比べて周辺部のホワイトバランスがずれて、画像周辺部が着色された画像を適正に補正することができる。
【００９２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被写体からの光の入射角度が大きくなったときに生じる分光感度差に起因して、ホワイトバランスのずれによる画像周辺部の着色が生じるが、これを、分光感度差が発生した色信号の光量補正を行うことによって適正に補正することができる。
【００９３】
また、光学中心からの距離と補正量との関係を、その距離に対応させた補正データとして補正値データ記憶手段に記憶させておき、距離算出手段によって光学中心（画像の中心部の画素）と補正が行われる画素との距離を算出して、その距離から補正量を求めることにより、補正値データ記憶手段に各画素毎の補正量を記憶させる場合に比べて、補正値データ記憶手段の容量を削減することができる。
【００９４】
さらに、補正値データ記憶手段に、補正曲線をｎ本の折れ線に近似させるための係数を記憶させておき、その係数と、距離算出手段によって算出された距離とから補正値を算出することにより、補正値データ記憶手段の容量を大幅に削減することができる。
【００９５】
また、補正値データ記憶手段に、補正曲線をｎ次関数に近似させるための係数を記憶させておき、その係数と、距離算出手段によって算出された距離とから補正値を算出することにより、補正値データ記憶手段の容量を大幅に削減することができる。
【００９６】
さらに、距離算出手段において、水平方向の距離と垂直方向の距離とに関するｎ次関数に近似させた関数によって、補正が行われる画素と光学中心との距離を求めることによって、距離算出処理の煩雑さを軽減することができる。
【００９７】
また、デジタルカメラまたはスキャナーなどの外部機器から出力される、周辺部が着色された画像信号に対して、コンピュータによって補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のデジタルカメラにおける実施形態１の要部構成を示すブロック図である。
【図２】図１の補正値記憶部に記憶される感度補正値の一例を示す図である。
【図３】本発明のデジタルカメラにおける実施形態２の要部構成を示すブロック図である。
【図４】図３の補正値記憶部に記憶されている感度補正曲線の一例を示す図である。
【図５】図４に示す感度補正曲線をｎ本の折れ線に近似させた一例を示す図である。
【図６】光学中心と補正が行われる画素との距離を１次関数に近似させた本発明の一例を示す図である。
【図７】本発明の実施形態６を示すコンピュータシステムの構成例を示すブロック図である。
【図８】本発明の実施形態６を示す画像処理方法をコンピュータに行わせるための画像処理プログラムの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】従来のデジタルカメラの要部構成を示すブロック図である。
【図１０】被写体からの光が固体撮像素子に結像されるときの状態を説明するための図である。
【図１１】（ａ）および（ｂ）はそれぞれ赤外線カットフィルタの分光透過特性を示すグラフである。
【図１２】固体撮像素子の分光感度特性を示すグラフである。
【図１３】デジタルカメラにおいて赤外線カットフィルタを透過した後の固体撮像素子のＲ信号の感度特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１    光学レンズ
２    赤外線カットフィルタ
３    ＣＣＤ
４    ＣＣＤ信号処理部
５ａ    Ｒ信号可変ゲイン部
５ｂ    Ｂ信号可変ゲイン部
６    ホワイトバランス制御部
７    画像処理部
８    映像信号出力部
９、９Ａ〜９Ｄ    補正値記憶部
１０、１０Ａ〜１０Ｄ    補正値算出部
１１    補正値可変ゲイン部
１２、１２Ｄ    距離算出部
２０、２０Ａ〜２０Ｄ    デジタルカメラ
２１、２２Ａ〜２２Ｄ  画像処理装置
２３  駆動制御部
３０    コンピュータ
３１    内部メモリ
３２    ハードディスク
３３    ＣＤ−ＲＯＭドライブ
３３Ａ    ＣＤ−ＲＯＭ
３４    ＦＤドライブ
３４Ａ    ＦＤ
３５    外部ＩＦ
３６    ＣＰＵ（制御部）
３７    表示装置
３８    キーボード・マウス
【図１】
2004304663.tif 000003
【図２】
2004304663.tif 000004
【図３】
2004304663.tif 000005
【図４】
2004304663.tif 000006
【図５】
2004304663.tif 000007
【図６】
2004304663.tif 000008
【図７】
2004304663.tif 000009
【図８】
2004304663.tif 000010
【図９】
2004304663.tif 000011
【図１０】
2004304663.tif 000012
【図１１】
2004304663.tif 000013
【図１２】
2004304663.tif 000014
【図１３】
2004304663.tif 000015