(57)【要約】【課題】演算量を抑えた計算式を用いて周辺光量落ち補正を実現する。【解決手段】レンズ及び絞り部を含む光学系を通り撮像部に入射した光学像を撮像して得られる画像データについて周辺光量落ち補正を行う際に、画像データの任意の画素における画素値の補正ゲインを、絞り部の絞り位置に応じて、光学系の光学中心から当該画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される補正式を用いて算出し、該算出した補正ゲインで当該画素の画素値を補正する。【選択図】図６
2007281812.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レンズ及び絞り部を含む光学系と撮像部を有し、前記撮像部で得られた画像データについて周辺光量落ち補正を行う撮像装置において、
前記画像データの任意の画素における画素値を、前記絞り部の絞り位置に応じて、前記光学系の光学中心から前記画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される補正式を用いて補正する映像信号処理回路
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記映像信号処理回路は、前記絞り部の絞り位置に応じて、絞り位置と前記補正式が対応付けられて記憶されている記憶部から適切な補正式を選択し、該選択した補正式に基づいて前記画素の画素値を補正する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項３】
前記映像信号処理回路に入力される画像データの任意の画素における補正前の画素値をDin、補正後の画素値をDoutとするとき、前記補正式は、
Dout = {a(d2 - c) + 1} × Din (d2> c)
= Din                    (d2 <= c)
ただし、
d：光学中心から当該画素までの距離
a：絞り位置に応じて決定される補正係数
c：光学中心から補正がかからない半径
で表されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項４】
前記映像信号処理回路に入力される画像データの任意の画素における補正前の画素値をDin、補正後の画素値をDoutとするとき、前記補正式は、
Dout = {a(d2 - ca)2+ b(d2 - cb) + 1} × Din (d2> ca，cb)
= {a(d2 - ca)2+ 1} × Din                   (d2> ca，d2 < cb)
= {b(d2 - cb) + 1} × Din                   (d2 > cb，d2 < ca)
= Din                                 (d2 <= ca，cb)
ただし、
d：光学中心から当該画素までの距離
a，b：絞り位置に応じて決定される補正係数
ca：４乗の項において光学中心から補正がかからない半径
cb：２乗の項において光学中心から補正がかからない半径
で表されることを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項５】
前記画像データの任意の画素における画素値の補正を、前記絞り部の絞り位置に加え、さらに前記レンズのズーム位置に応じて行う
ことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置。
【請求項６】
レンズ及び絞り部を含む光学系を通り撮像部に入射した光学像を撮像して得られる画像データについて周辺光量落ち補正を行う映像信号処理回路において、
前記映像信号処理回路は、前記画像データの任意の画素における画素値を、前記絞り部の絞り位置に応じて、前記光学系の光学中心から前記画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される補正式を用いて補正する
ことを特徴とする映像信号処理回路。
【請求項７】
レンズ及び絞り部を含む光学系を通り撮像部に入射した光学像を撮像して得られる画像データについて周辺光量落ち補正を行う映像信号処理方法において、
前記絞り部の絞り位置を検出するステップと、
検出された絞り位置に応じて、絞り位置と補正式が対応付けられて記憶されている記憶部から適切な補正式を選択するステップと、
該選択した補正式を用いて前記画像データの任意の画素における画素値を補正するステップとを有し、
前記補正式が、前記光学系の光学中心から前記画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される
ことを特徴とする映像信号処理方法。
【請求項８】
レンズ及び絞り部を含む光学系を通り撮像部に入射した光学像を撮像して得られる画像データについて周辺光量落ち補正処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムにおいて、
前記絞り部の絞り位置を検出する処理と、
検出された絞り位置に応じて、絞り位置と補正式が対応付けられて記憶されている記憶部から適切な補正式を選択する処理と、
該選択した補正式を用いて前記画像データの任意の画素における画素値を補正する処理とを有し、
前記補正式が、前記光学系の光学中心から前記画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される
ことを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レンズや絞り部などを含む光学系において光学中心からの距離に応じて生じる画像データ周辺部の光量減少を補正する映像信号処理回路、撮像装置、映像信号処理方法、並びにコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ビデオカメラ等に用いるレンズや絞り部などの光学系において、光学中心からの距離に応じて生じる周辺部の光量減少が問題となっている。特に、絞り部の絞り位置（絞り量）に応じて光量の変化量が大きく、絞り部が開放になればなるほど目立つため、例えば暗い室内においてカメラの絞り部を開放端にして使う場合に画質の劣化を招いていた。
【０００３】
この問題を解決するため、周辺部光量落ちを補正する種々の方法が考えられている。これまでに実現されてきた方法としては、光学中心からイメージセンサの特定画素までの距離を正確に求めてその距離に応じて周辺部の光量落ちを補正する方法の他に、例えば画面中心部から中心までの距離を多角形近似して求める方法や、画面上の適当な間隔に所定のゲインを与えるパターン化などがある。
【０００４】
特許文献１には、撮像した画像データのレンズによる周辺減光特性を補正するため、像高（受光面中心からの距離）に関する、２次、３次、もしくは４次式を用いて周辺減光補正を行う画像処理方法が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１６４１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、光学中心からの距離を正確に求める場合は最も精度よく補正できる反面、開平演算が必要となるなど、回路規模が大きくなる傾向がある。一方、多角形近時ではゲインの変換点が画像に表れた場合、多角形の角が認知されてしまうなどの問題がある。またゲインを与える領域をパターン化した場合は、ゲインが与えられた領域の間をスムーズにつなぐことが難しいという問題がある。
【０００６】
本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、演算量を抑えた計算式により、周辺光量落ち補正を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、レンズ及び絞り部を含む光学系を通り撮像部に入射した光学像を撮像して得られる画像データについて周辺光量落ち補正を行う際に、前記画像データの任意の画素における画素値を、前記絞り部の絞り位置に応じて、前記光学系の光学中心から前記画素までの距離の偶数次に比例する項のみで表される補正式を用いて補正することを特徴とする。
上記絞り位置に加え、さらにレンズのズーム値を考慮して補正式を設定するとより好適である。
【０００８】
上記構成によれば、絞り部での絞りの大きさ（ズーム値）に基づいて、補正対象の画素の画素値に光学中心からの距離に応じた補正をかけることにより、開平演算をすることなく周辺光量落ち補正が行える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、絞り位置に応じて、開平演算をすることがなく、演算量を抑えた簡単な計算式を用いて周辺光量落ち補正が実現できるので、開平演算を伴う場合と比較して回路規模が数分の１に抑えられるとともに、処理時間も数分の１に短縮することができる。さらにズーム値も考慮された補正式を用いることによって、より精度の高い周辺光量落ち補正処理が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の撮像装置を適用したビデオカメラの基本的な構成例のブロック図を示すものである。
【００１１】
図１に示すビデオカメラは、所定のズーム位置にて光線（光学像）が入射するレンズ１ａ及び絞りを調節する絞り部１ｂなどを含むレンズ光学系と、赤色（Ｒ），緑色（Ｇ），青色（Ｂ）に対応して設けられ、各色ごとに光電変換を行うイメージセンサ１，２，３からなる撮像手段が光軸（光学中心）に沿って配置されている。イメージセンサ１，２，３の前面には、光学像の色情報を赤色，緑色，青色に分離する図示せぬ色分離光学系（フィルタ）が配置されている。このビデオカメラは、さらに、イメージセンサからの信号が入力されるビデオアンプ４，５，６と、Ａ／Ｄ変換器７，８，９と、所定の信号処理を行う映像信号処理部１６と、マイクロコンピュータ１７と、操作部１８を有する。
【００１２】
レンズ１ａのズーム位置及び絞り部１ｂの絞り羽根の絞り位置は、それぞれ図示せぬズーム位置検出装置及び絞り位置検出装置によって検出され、これら検出された信号は、マイクロコンピュータ１７へ出力される。また、レンズ１ａ及び絞り部１ｂは、それぞれ図示せぬレンズ駆動装置及び絞り部駆動装置によって駆動される。レンズ駆動装置及び絞り部駆動装置は、マイクロコンピュータ１７からの制御信号によって、駆動制御される。
【００１３】
なお、図１において、レンズ１ａ及び絞り部１ｂは赤色用のイメージセンサ１に対してのみ作用するような記載になっているが、実際にはイメージセンサ２，３と共用であるので、レンズ１ａ及び絞り部１ｂはイメージセンサ１，２，３の全てに対して同様に作用する。また本例では、赤色用、緑色用、青色用の色分離光学系及びイメージセンサを備えているが、例えば４色分の色分離光学系及びイメージセンサを備えていてもよく、この例に限るものではない。
【００１４】
一般にイメージセンサ（撮像部）は、該イメージセンサ上に配置された色分離光学系の前面に、レンズ光学系からの光線が入射される不図示のマイクロレンズが画素ごとに設けられている。このマイクロレンズに入射した光線が、色分離光学系を介してイメージセンサ１，２，３で受光される。イメージセンサ１，２，３は、ＣＣＤ(Charge Coupled Device)等を用いた撮像素子により構成され、色分離光学系を介して入射されたＲ，Ｇ，Ｂ各色の原色画像から光電変換によりＲ，Ｇ，Ｂの原色信号（Ｒ信号，Ｇ信号，Ｂ信号）を各々生成し、それら３色の原色信号をそれぞれビデオアンプ４，５，６に供給する。なお、上記映像信号は、動画のみならず静止画にも適用可能である。
【００１５】
ビデオアンプ４，５，６は利得調整手段であり、一例としてＡＧＣ（Automatic Gain Control）回路などを適用することができる。ビデオアンプ４，５，６は、原色信号のゲインを調整し、そのゲインが調整された原色信号をそれぞれＡ／Ｄ変換器７，８，９に供給する。Ａ／Ｄ変換器７，８，９は、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、映像信号処理部１６に供給する。
【００１６】
本例の映像信号処理部１６は、補正回路１０、ゲイン調整回路１１、色調整回路１２、輝度調整回路１３、ガンマ補正回路１４、出力信号生成回路１５から構成されており、上記ビデオアンプ４，５，６、Ａ／Ｄ変換器７，８，９によって適切なレベルに調節され、量子化されたＲ，Ｇ，Ｂの原色信号は、まず映像信号処理部１６の補正回路１０に入力される。
【００１７】
補正回路１０は、特許請求の範囲に記載した映像信号処理回路の一例であり、入力された３色の原色信号に対して、各々画像データの周辺光量落ちの補正処理を行い、ゲイン調整回路１１に供給する。なお、この補正回路１０において、上記周辺光量落ちの補正処理に加え、所定の補間処理、それに伴うフィルタ処理、シェーディング処理などの信号処理を行い、さらに画質の向上を図るようにしてもよい。
【００１８】
ゲイン調整回路１１は、補正回路１０から入力される３色の原色信号が適切なレベルとなるようゲインを調整して、色調整回路１２に供給する。
【００１９】
色調整回路１２は、ゲイン調整回路１１から入力される３色の原色信号の色調を、要求される色調に調整（補正）して、輝度調整回路１３に供給する。
【００２０】
輝度調整回路１３は、映像信号を規定の範囲内に収めるために、色調整回路１２より入力される各原色信号から輝度信号を抽出し、その輝度信号の高輝度域の振幅特性を抑えることによりイメージセンサ出力のダイナミックレンジを圧縮し、ガンマ補正回路１４へ供給する。
【００２１】
ガンマ補正回路１４は、輝度調整回路１３から入力される３色の原色信号の各々について、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）などのモニタ（受像機）のガンマ特性に合わせて補正を行い、ガンマ補正した各原色信号を出力信号生成回路１５に供給する。
【００２２】
出力信号生成回路１５は、ガンマ補正回路１４から入力される３色の原色信号を最終的な映像信号出力形式に変換し、外部へ出力する。一例として、出力信号生成回路１５は、ＮＴＳＣ（National Television System Committee）又はＰＡＬ（Phase Alternating Line）等の信号規格に沿うように、３色の原色信号を色差信号に変換し、図示せぬサブキャリア信号を用いて変調するエンコーダ回路としての機能を有する。さらに、出力すべき映像信号がアナログ信号である場合には、上記エンコーダ回路が出力した量子化された色差信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器を備えた構成とする。
【００２３】
マイクロコンピュータ１７は、制御部の一例であり、レンズ１ａのズーム位置及び絞り部１ｂの絞り位置の検出信号を受信し、該検出信号に基づく周辺光量落ち補正を行う。さらに、マイクロコンピュータ１７は、映像信号処理部１６を構成する各回路を制御するとともに、レンズ１ａ及び絞り部１ｂ等の光学系、ビデオアンプ４，５，６等の各部の動作を制御する。このマイクロコンピュータ１７は、内蔵のＲＯＭ（Read Only Memory）等の不揮発性記憶部に記録されているコンピュータプログラムに従い、所定の演算及び各回路に対する制御を行う。
【００２４】
さらに、マイクロコンピュータ１７には、必要に応じて、図示せぬドライブ回路が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、あるいは半導体メモリなどが適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じてマイクロコンピュータ１７に内蔵されるＲＡＭ等にインストールされるようにしてもよい。
【００２５】
操作部１８は、ビデオカメラに配設されたボタンキーや当該ビデオカメラに搭載されたモニタの画面に表示されるアイコンに割り当てられたソフトキー等からなり、利用者の操作に応じた操作信号が操作部１８から図示せぬインターフェースを介してマイクロコンピュータ１７に入力される。
【００２６】
上述のように構成されるビデオカメラにおいて、被写体像がイメージセンサ１，２，３で光電変換されて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の原色信号が生成され、次いで、ビデオアンプ４，５，６とＡ／Ｄ変換器７，８，９によって適切なレベルのアナログ信号に調節され、量子化されてデジタル信号に変換される。量子化された各原色信号（画像データ）は補正回路１０、ゲイン調整回路１１によって周辺部光量落ち補正やゲイン調整処理等がなされた後、色調整回路１２に入力される。色調整回路１２に入力された各原色信号は、マイクロコンピュータ１７からの指示に基づき所望の色調に調整されて輝度調整回路１３に入力される。そして、輝度調整回路１３で適切な輝度圧縮処理がなされた後、ガンマ補正回路１４に入力され、ガンマ補正された各原色信号が出力信号生成回路１５によって最終的な映像信号出力形式に変換されて出力される。
【００２７】
ここで、絞りの大きさとイメージセンサに配置されている画素の光取り込み量との関係について説明する。なお、イメージセンサ２，３についても同様である。
【００２８】
図２は、絞り部１ｂ及びイメージセンサ１において、絞りと画素に入射する光の関係を示す図である。図中、絞り部１ｂの開口部２１を通過した光線２２が、イメージセンサ１の受光面に入射している。イメージセンサ１の受光面において光学中心とイメージセンサ１との交点をＯ１点、イメージセンサ１に配置されている任意の画素の位置をＯ２点とする。破線で示された領域２３は、Ｏ２点の画素において光線が入射可能な範囲、また実線で示された領域２４は、絞り部１ｂの開口部２１からＯ２点に入射する光線の範囲を表している。
【００２９】
図３は、絞りと画素の関係による取り込み光量の説明に供する図である。図３において、絞り部１ａの絞り（開口部２１）によりＯ１点を中心として形成される円２５の半径２６をr1、Ｏ２点の画素の光取り込み可能範囲が作る円２７を絞り部１ｂの位置に投影した場合の半径２８をr2、光学中心から画素までの距離２９をd、２つの円２５，２７の２つの交点をそれぞれＡ，Ｂとする。このとき、Ｏ２点に位置する画素に入射する入射光量(二つの円２５，２７の重なり)Sは、以下のようにして求められる。
【００３０】
円２５，２７の重なっている領域の面積は、円２５における扇形Ｏ１ＡＢから三角形Ｏ１ＡＢを引いた面積と、円２７における扇形Ｏ２ＡＢから三角形Ｏ２ＡＢを引いた面積を加算したものである。すなわち、
S = (πr12×θ1 / π- r12sinθ1cosθ1) + (πr22×θ2 / π- r22sinθ2cosθ2)
= (r12θ1 - r12sinθ1cosθ1) + (r22θ2 - r22sinθ2cosθ2)  ・・・・（１）式
【００３１】
一方、三角関数の公式より、
d = r1 cosθ1+ r2 cosθ2  ・・・・（２）式
r2 sinθ2 = r1 sinθ1      ・・・・（３）式
また、
sin2θ1 + cos2θ1= 1  ・・・・（４）式
sin2θ2 + cos2θ2= 1  ・・・・（５）式
【００３２】
（２），（３），（４），（５）式を解くと、
cosθ1 = (r12 + d2 - r22) / 2r1d            ・・・・（６）式
sinθ1= √[1 - {(r12 + d2 - r22) / 2r1d}2]  ・・・・（７）式
cosθ2 = (r22 + d2- r12) / 2r2d            ・・・・（８）式
sinθ2 = √[1 - {(r22+ d2 - r12) / 2r2d}2]  ・・・・（９）式
である。
【００３３】
よって、入射光量Sは、
S = [r12×arccos{(r12+ d2 - r22) / 2r1d} - r12×√[1 - {(r12 + d2 - r22) / 2r1d}2]
×{(r12 + d2 - r22) / 2r1d}]
+［r22×arccos{(r22+ d2 - r12) / 2r2d} - r22×√[1 - {(r22 + d2 - r12) / 2r2d}2]
×{(r22 + d2 - r12) / 2r2d}］  ・・・・（１０）式
となる。
【００３４】
ここで、
F = (r12 + d2 - r22) / 2r1d  ・・・・（１１）式
L = (r22 + d2 - r12) / 2r2d  ・・・・（１２）式
とする。
【００３５】
（１１），（１２）式の置き換え式を用いると、入射光量Sは最終的に次のように表すことができる。
S = [r12×arccosF - r12×√(1 - F2)×F] + (r22×arccosL- r22×√(1 - L2)×L)
・・・・（１３）式
【００３６】
ここで、画像データのある画素において、絞り（開口部２１）の半径r1に対する入射光量Sの変化は図４に示すグラフのようになる。図中、横軸は画面中心（光学中心）から画素までの距離dを示し、縦軸は入射光量Sを示す。画素の光取り込み可能範囲による半径r2を「１」に固定し、絞りの半径r1を「１」，「３／４」，「１／２」，「１／４」，「１／８」の５段階に設定した。そして各設定ごとに光学中心から画素までの距離dと入射光量Sとの関係を測定し、特性曲線３１，３２，３３，３４，３５が得られた。
【００３７】
この結果を見てわかるように、光学中心からの距離dに応じた入射光量Sの変化は絞りの大きさ（半径r1）に依存し、特にr1＝１のとき、つまり絞りが大きく開いている場合(開放端)で最も大きな落ち込みを見せる。
【００３８】
このような周辺光量落ち現象を補正するため、本出願人は、絞りの大きさに応じて光学中心からの距離に応じた補正をかける方法を提案する。ただし、実際に光学中心からの距離を求めるには開平演算が必要になるなど、回路としては負担が大きい。
【００３９】
開平演算は、有理数で表せない正の実数の平方根の小数による近似値を求めるアルゴリズムであり、近似展開又は多項式展開を用い、一度計算した結果を用いて再計算を反復演算する。通常、無限に続く項を適切なところで打ち切り、計算する。計算結果はメモリなどに一時保存し、随時出力していく。画像処理においては、マイクロコンピュータ１７等の演算処理装置のクロック同期に従って、処理能力の限界に近いところで演算処理しているケースが多く、リアルタイム性に欠けることがある。反復演算にかかる時間が、予め規定された一画素の計算時間を越えると、リアルタイム性を維持することができない。
【００４０】
そこで、画面上の全画素について画面中心（光学中心）からの距離の２乗に比例するような式で補正することを考える。例えば、画面データ（もしくはイメージセンサ）上の任意の画素における入射光量の補正後の値は、補正前の画素データをDin、補正後の画素データをDoutとして、以下のような式で表される。この画素データは、輝度値で表現されたデータである。
【００４１】
Dout = {a(d2 - c) + 1} × Din (d2 > c)
= Din                   (d2 <= c)
ここで、
d：画面中心（光学中心）からの距離
a：補正係数
c：画面中心から補正がかからない(ゲインが１倍の)半径
である。
【００４２】
上記補正係数a及びcは、レンズ１ａの絞り位置（絞り量）及びズーム位置に大きく影響を受けるパラメータである。cは、例えば図４で示すところの入射光量Sが一定値（平坦）である距離を考慮して決定される係数である。光学中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径に関する補正係数を設定しているので、光学中心からの距離に応じて精度よく補正ゲインが設定され、より精度の高い補正が可能になる。
【００４３】
上記補正式を用いた場合、例えば、レンズ１ａの特性を事前に測定しておき、撮影時に、マイクロコンピュータ１７がレンズ１ａの絞り位置及びズーム位置の情報を取得し、絞り位置やズーム位置に連動して適切な値を設定することで、イメージセンサ周辺部での光量落ちをリアルタイムに補正することが可能になる。
【００４４】
本例において、絞り位置に加え、ズーム位置を考慮して補正係数a，cを決定するのは、次の理由による。レンズのズーム位置を変更すると画角が変わり、レンズを透過した光線のイメージセンサに対する入射角度が変化する。そうすると、絞り部において取り込まれる光が形成する円が小さくなり、光取り込み量が減少する。したがって、好適な実施形態として、絞り位置に加えてズーム位置を考慮した場合、より精度の高い周辺光量落ち補正が実現される。
【００４５】
なお、画像データの光学中心近傍の画素が明るい場合、すなわち輝度値が所定のしきい値より大きいような場合は、補正係数ａを負として、補正後の輝度値を補正前の輝度値より小さくして当該画素を暗くするようにしてもよい。
【００４６】
ここで、図４のグラフにおける距離dの２乗を横軸にとり、各特性曲線の入射光量の最大値（最大ゲイン）を１倍に正規化したものを縦軸にとったグラフを図５に示す。図中、特性曲線４１，４２，４２，４４，４５は、それぞれ絞り（開口部２１）の半径r1が「１」，「３／４」，「１／２」，「１／４」，「１／８」のときの周辺光量落ち特性を示したものである。このグラフの各特性曲線の逆数が、理想的な補正ゲインとなる。
【００４７】
図６は、図５の周辺光量落ち特性に対する理想的な補正ゲインを示すものである。図中、横軸は画面中心（光学中心）から任意の画素までの距離ｄの２乗を示し、縦軸は補正ゲインを示す。すなわち、図５に示す正規化された特性曲線と図６に示す補正ゲイン特性曲線をかけ合わせると「１」になる。
【００４８】
このグラフからわかるように、補正ゲインはほぼ単調増加な曲線で近似される。しかし、上記のような単純な画面中心からの距離dの２乗の項に関する補正だけでは、補正後の値と理想とする値との誤差が大きくなってしまうことも考えられる。そこで、距離dの２乗に比例する項だけでなく、距離dの４乗に比例する項も利用した補正を考える。これはある画素における補正前の画素データをDin、補正後の画素データをDoutとして、以下のような式で表される。この画素データは、輝度値で表現されたデータである。
【００４９】
Dout = {a(d2 - ca)2+ b(d2 - cb) + 1} × Din (d2> ca，cb)
= {a(d2 - ca)2+ 1} × Din            (d2 > ca，d2< cb)
= {b(d2 - cb) + 1} × Din            (d2 > cb，d2 < ca)
= Din                                 (d2 <= ca，cb)
ここで、
d：画面中心（光学中心）からの距離
b：補正係数
ca：４乗の項において光学中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径
cb：２乗の項において光学中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径
である。
【００５０】
上記補正式により、開平演算などの回路規模の大きな計算をすることなく、補正曲線をより理想的なものに近づけることが可能となる。補正係数a，b，ca，cｂについては、前述の図６に示すような補正曲線を絞り位置及びズーム位置に応じて何パターンか事前に測定しておき、それぞれの場合の補正係数の値を最小２乗法などの近似計算で求めてＲＯＭに記憶しておく。そして、撮影時にマイクロコンピュータ１７が絞り位置に応じた適切な係数を選択し、補正回路１０はマイクロコンピュータ１７に指示された係数を用いた補正式により画面データの任意の画素における画素値を補正する、といった方法が考えられる。なお、a及びbは、絞り位置及びズーム位置による周辺光量落ち特性の形態によっては正だけでなく負の値も取りうる。また、同様に周辺光量落ち特性によっては、ca，cbが同一の値であってもよい。
【００５１】
この周辺光量落ち補正処理を実現する補正回路１０の回路構成の例を図７に示す。本例では、加算器及び乗算器を組み合わせて周辺光量落ち補正回路を構成している。
【００５２】
図７の補正回路において、加算器６１は、入力された補正対象の画素の水平アドレス値を示すデータと、画面の水平センター値の符号を反転させた値を示すデータを加算する。つまり画素の水平アドレス値から画面の水平センター値を減算する処理を行う。次に、乗算器６３において加算器６１で算出された値を２乗し、加算器６５へ供給する。
【００５３】
同様に、加算器６２は、入力された補正対象の画素の垂直アドレス値を示すデータと、画面の垂直センター値の符号を反転させた値を示すデータを加算する。つまり画素の垂直アドレス値から画面の垂直センター値を減算する処理を行う。次に、乗算器６４において加算器６２で算出された計算値を２乗し、加算器６５へ供給する。
【００５４】
加算器６５は、乗算器６３及び６４から出力されるデータを加算し、その結果を加算器６６及び６７のそれぞれに出力する。
【００５５】
加算器６６では、加算器６５から供給されたデータに対し、マイクロコンピュータ１７が選択した、４乗の項において画面中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径caを示すデータを減算し、クリップ処理部６６ａへ出力する。
【００５６】
クリップ処理部６６ａは、クリップレベル０でクリップ動作するように設定されている。入力データの値が０より大きい場合には入力データをそのまま乗算器６８へ出力し、入力データが０以下の場合には切り捨てて０を乗算器６８へ出力する。
【００５７】
次に乗算器６８において、クリップ処理部６６ａから出力されたデータの値を２乗し、乗算器６９へ出力する。続いて、乗算器６９において乗算器６８の出力に対しマイクロコンピュータ１７が選択した所定の補正係数aを乗算し、加算器７１へ出力する。
【００５８】
他方、加算器６７では、加算器６５から供給されたデータに対し、マイクロコンピュータ１７が選択した、２乗の項において画面中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径cbを示すデータを減算し、クリップ処理部６７ａへ出力する。
【００５９】
クリップ処理部６７ａは、上記クリップ処理部６６ａと同様に、クリップレベル０でクリップ動作するように設定されている。入力データの値が０より大きい場合には入力データをそのまま乗算器７０へ出力し、入力データが０以下の場合には切り捨てて０を乗算器７０へ出力する。
【００６０】
次に乗算器７０において、クリップ処理部６７ａの出力に対しマイクロコンピュータ１７が選択した所定の補正係数bを乗算し、加算器７１へ出力する。
【００６１】
加算器７１は、乗算器６９及び７０から出力されるデータを加算し、その結果を加算器７２に出力する。加算器７２では、加算器７１の出力に１倍ゲインを表す値の定数、例えば１を加えて乗算器７３へ供給する。乗算器７３では、補正対象画素の画素値を表す画素データDinに対して、加算器７２から出力されるデータを乗算し、丸め演算部７４に供給する。そして、丸め演算部７４が、丸め演算コードに基づいて量子化されたデータの所定の桁数について丸め演算を実施した後、周辺光量落ち補正処理が実施された画素データDoutを外部へ出力する。なお、画素値は、一例として輝度レベルを８ビットの情報により０〜２５５の２５６階調で表現される。
【００６２】
以上のような構成の周辺光量落ち補正回路の動作について、図８を参照しながら説明する。図８において、画像データ（イメージセンサ）の左上隅を原点Ｏ（０，０）とする座標系において、画面のセンターの座標を（ＣＨ，ＣＶ）、補正対象の画素の座標を（ＸＨ，ＹＶ）とする。
【００６３】
まず、補正対象とする画素の画素データDinとともに座標データが補正回路１０の加算器６１及び６２に入力されると、画素の水平アドレス値ＸＨ及び垂直アドレス値ＸＶから、画面の水平センター値ＣＨ及び垂直アドレス値ＣＶがそれぞれ除算される。次に、乗算器６３及び６４により加算器６１及び６２で算出されたデータ「（ＸＨ−ＣＨ）」及び「（ＸＶ−ＣＶ）」が、乗算器６３及び６４にてそれぞれ２乗された後、加算器６５で２つのデータが加算されて「（ＸＨ−ＣＨ）２＋（ＸＶ−ＣＶ）２」が得られる。（ＸＨ−ＣＨ）２＋（ＸＶ−ＣＶ）２＝ｄ２である。そして、加算器６５で算出されたデータ「ｄ２」が加算器６６及び６７にそれぞれ出力される。
【００６４】
加算器６６に入力された「ｄ２」のデータは、マイクロコンピュータ１７により選択された、４乗の項において画面中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径を示すデータｃａが減算され、乗算器６８へ出力される。そして、乗算器６８にて「（ｄ２−ｃａ）」を２乗する計算が行われ、その計算結果が乗算器６９に出力される。乗算器６９では、「（ｄ２−ｃａ）２」に対しマイクロコンピュータ１７により選択された補正係数ａが乗算され、加算器７１に出力される。
【００６５】
他方、加算器６７に供給されたデータ「ｄ２」は、マイクロコンピュータ１７により選択された、２条の項において画面中心から補正がかからない（ゲインが１倍の）半径を示すデータｃｂが減算される。その計算結果「（ｄ２−ｃｂ）」は乗算器７０へ出力され、マイクロコンピュータ１７により選択された補正係数ｂが乗算されて、加算器７１に出力される。
【００６６】
加算器７１において、乗算器６９から供給された「ａ（ｄ２−ｃａ）２」と、乗算器７０から供給された「ｂ（ｄ２−ｃｂ）」が加算されて、その結果が加算器７２に供給される。そして、加算器７２にて１倍ゲインを表す値の定数、例えば１が加算されて、「ａ（ｄ２−ｃａ）２＋ｂ（ｄ２−ｃｂ）＋１」が得られる。この計算結果は乗算器７３に出力されて画素データDinと乗算され、丸め演算部７４にて所定の丸め演算が行われた後、画素データDoutとして出力される。上述式にて示したように、（ｄ２−ｃａ）、（ｄ２−ｃｂ）の値に応じてクリップ処理部６６ａ，６７ｂがクリップ動作し、画素データDoutの計算値が異なってくる。この補正処理を、各原色信号による画像データの全画素について行う。
【００６７】
同様に、６乗の項((d2-c)の３乗)、８乗の項((d2-c)の４乗)といったより高次の偶数次項を追加していくことで、より理想的な補正曲線に近づけることも可能である。なお、３乗（d3）などの奇数の項を用いることでさらに自由度の高い補正が可能だが、開平演算が必要であるなど回路規模とのトレードオフの関係であり、本発明では用いない。
【００６８】
以上説明した周辺光量落ち補正処理によれば、画像データの任意の画素における画素値に、絞り位置（ズーム位置）に基づき、光学中心からの距離に応じた補正をかけることにより、開平演算をすることなく、簡単な計算式を用いて周辺光量落ち補正が可能となる。
【００６９】
また、画面中心（光学中心）からの距離の２乗に比例する項だけでなく、距離の４乗などの高次の偶数次項に比例する項も用いることで、より精度の高い周辺光量落ち補正が可能である。距離の偶数次の項だけで近似することで、精度の高い周辺光量落ち補正が簡便な回路構成（ロジック）で実現可能である。開平演算を伴う場合と比較して回路規模が数分の１に抑えられるとともに、処理時間も数分の１に短縮することができる。
【００７０】
さらに、絞り位置のみならず、ズーム値が考慮された補正式を用いることによって、より精度の高い周辺光量落ち補正処理が行える。
【００７１】
なお、上述した実施形態では、画面中心と光学中心が一致するものとして説明したが、画面中心と光学中心は必ずしも一致していなくてもよくて、その場合は光学中心が画面上のどの位置（座標）に対応するかを求め、その座標から補正対象画素までの距離を用いて周辺光量落ち補正処理を行う。また、絞り部１ｂの開口部２１及びイメージセンサ１，２，３の受光部の形状を円として説明したが、これが矩形などであっても本発明の映像信号処理方法が適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００７２】
また、補正回路１０が、絞り位置（及びズーム位置）と該絞り位置（及びズーム位置）に応じた係数からなる補正式が対応付けられて記憶されるＲＯＭ等の記憶部と、絞り位置（及びズーム位置）に応じてパターン（補正式）を選択する制御部を備えていてもよい。この場合、補正回路１０は、マイクロコンピュータ１７から絞り位置（及びズーム位置）に関する情報を入手し、その情報に基づいて適切な補正式を読み出し、読み出した補正式を用いて画面データの各画素の周辺光量落ち補正を実行するようにしてもよい。
【００７３】
上述した補正回路１０を含む映像信号処理部１６（図１参照）の処理は、ハードウェアにより実行することができるが、ソフトウェアにより実行させることもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムコードを、マイクロコンピュータ１７に内蔵するＲＯＭ等の記憶部に格納する。特に、本発明による映像信号処理（周辺光量落ち補正処理）をソフトウェアにより実行させる場合は、それらの処理を実行するためのプログラムコードを新たに記憶部にインストールすることで、映像信号処理部１６に対して本発明による周辺光量落ち補正機能を拡張することができる。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記録媒体を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（演算処理装置）が記録媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成されることは言うまでもない。
【００７５】
この場合のプログラムコードを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。
【００７６】
また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、上述した実施の形態の例の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の例の機能が実現される場合も含まれる。
【００７７】
また、上述した実施形態において、本発明による撮像装置をビデオカメラに適用した例を説明したが、これに限らず、例えば、デジタルスチルカメラ、同等の機能を有するその他の装置等であってもよく、様々な装置に広く適用可能である。さらには、撮像装置から映像信号を受信する受像機が本発明の映像信号処理機能を備え、受像機側でこの映像信号処理、すなわち周辺光量落ち補正処理を行うようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の一実施形態に係るビデオカメラの構成例を示すブロック図である。
【図２】絞り部の位置と画素に入射する光の関係を説明する図である。
【図３】絞りと画素の関係による取り込み光量を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る絞り半径と入射光量の関係を示す線図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る距離の２乗と入射光量の関係（正規化後）を示す線図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る距離の２乗と周辺光量落ち補正ゲインの関係を示す線図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る周辺光量落ち補正回路の例を示す図である。
【図８】画素の座標の説明に供する図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ａ…レンズ、１ｂ…絞り部、１，２，３…イメージセンサ、１０…補正回路、１７…マイクロコンピュータ、１８…操作部、６１，６２，６５，６６，６７，７１，７２…加算器、６３，６４，６８，６９，７０，７３…乗算器、６６ａ，６７ａ…クリップ処理部、７４…丸め演算部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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