(57)【要約】【課題】  撮影条件により異なるシェーディング補正値を個別に持つために補正データの容量を削減する。また、個体ばらつき等による光軸中心ずれを補正する。さらに、シェーディング補正により発生する画像周辺部のノイズ悪化を抑える。【解決手段】  第一の補正演算２０３は、第一の補正係数２０１を個体別に画像周辺部のみを細かい分割領域かつ多ビット数でもち、加算演算を行なう。第二の補正演算２０６は、第二の補正係数２０４を光学設計値等より求め、画像全面もしくは光軸中心からの半径データとして粗い分割領域かつ少ないビット数でもち、乗算演算を行なう。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入射した被写体像を固体撮像素子上に結像させる光学系と、露出制御・ズーム制御等の光学系制御を行なう光学制御部と、結像させた光学像を電気信号に変換する固体撮像素子と、固体撮像素子の出力を後段のＡ／Ｄ変換部に適正なレベルとなるように制御するアナログ信号処理部と、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号から出力画像を生成するためのデジタル信号処理部と、デジタル信号処理部にて画像を生成する際に一時的に使用する内部記憶部と、生成した画像を保存するための外部記憶装置との通信を行なう外部インターフェース部とを備えた撮像装置において、
光学系制御部の制御状態等の撮影条件検出手段と、撮影画像を複数分割領域に分割する手段と、各分割領域に対応した画像補正係数を所持する画像補正係数テーブル記憶部と、各分割領域の画像補正係数を各画素データに補間・展開する展開手段と、展開した画像補正係数と撮影画像とで補正演算を行なう補正演算部とを有し、
画像補正演算を複数回に分けて行なうことを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記撮像装置において、複数回の画像補正演算を行なう際に参照する画像補正係数を所持する分割領域の分割数を異なるように設定することを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
前記撮像装置において、細かな（小さな）分割領域、つまり詳細に補正係数を所持する補正演算は、画像周辺部のみに行なうことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
前記撮像装置において、細かな分割領域での補正演算は個体ばらつき等を考慮した調整値等の値とするのに対し、粗い（大きな）分割領域での補正演算は個体によらず一律の値であることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記撮像装置において、細かな分割領域での補正は加算演算であるのに対し、粗い分割領域は乗算演算であることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
前記撮像装置において、粗い分割領域の補正係数は、細かな分割領域の補正係数より少ないビット数であることを特徴とする撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は固体撮像素子を用いた撮像装置に関し、特にシェーディング補正を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学系（レンズ）を通過して撮影した画像は光軸中心から周辺部に離れるに従い光量が低下する現象がみられる。この周辺光量落ちはＦ値が小さいほど大きく、また、広角側ほど大きく現れる。
【０００３】
ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を使用した撮像装置においては各画素の周辺光量落ちを電気的に補正演算を行なうことが可能であるため、例えば、ある撮影条件のシェーディング情報の逆数を撮影画像に乗算することによりシェーディング補正を行なうことができる。
【特許文献１】特許第２８０５１０１号公報
【特許文献２】特許第３４０７３６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のシェーディング補正方法では、Ｆ値（絞り値）やズーム倍率等の撮影条件により異なるシェーディング補正値を個別にもつ必要があり、データ量が膨大なものとなる。
【０００５】
また、シェーディング補正値が光学設計値による周辺光量落ちにより求めた値である場合、個体ばらつき等による光軸中心ずれ等を補正することができない。
【０００６】
さらに、乗算によりシェーディング補正をする場合、画像周辺部には画像中心部と比べてゲインがかかることになり、結果としてノイズが悪化する。
【０００７】
本発明は、以上の点に着目して成されたもので、撮影条件により異なるシェーディング補正値を個別に持つために補正データの容量を削減し、また、個体ばらつき等による光軸中心ずれを補正し、さらに、シェーディング補正により発生する画像周辺部のノイズ悪化を抑える撮像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】
【０００８】
この発明は下記の構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【０００９】
請求項１記載の撮像装置には、入射した被写体像を固体撮像素子上に結像させる光学系と、露出制御・ズーム制御等の光学系制御を行なう光学制御部と、結像させた光学像を電気信号に変換する固体撮像素子と、固体撮像素子の出力を後段のＡ／Ｄ変換部に適正なレベルとなるように制御するアナログ信号処理部と、入力したアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、Ａ／Ｄ変換されたデジタル信号から出力画像を生成するためのデジタル信号処理部と、デジタル信号処理部にて画像を生成する際に一時的に使用する内部記憶部と、生成した画像を保存するための外部記憶装置との通信を行なう外部インターフェース部とを備えた撮像装置において、
光学系制御部の制御状態等の撮影条件検出手段と、撮影画像を複数分割領域に分割する手段と、各分割領域に対応した画像補正係数を所持する画像補正係数テーブル記憶部と、各分割領域の画像補正係数を各画素データに補間・展開する展開手段と、展開した画像補正係数と撮影画像とで補正演算を行なう補正演算部とを有し、
画像補正演算を複数回に分けて行なうことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の撮像装置は、複数回の画像補正演算を行なう際に参照する画像補正係数を所持する分割領域の分割数を異なるように設定することを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の撮像装置は、細かな（小さな）分割領域、つまり詳細に補正係数を所持する補正演算は、画像周辺部のみに行なうことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の撮像装置は、細かな分割領域での補正演算は個体ばらつき等を考慮した調整値等の値とするのに対し、粗い（大きな）分割領域での補正演算は個体によらず一律の値であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の撮像装置は、細かな分割領域での補正は加算演算であるのに対し、粗い分割領域は乗算演算であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の撮像装置は、粗い分割領域の補正係数は、細かな分割領域の補正係数より少ないビット数であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、請求項１から請求項３及び請求項６記載の撮像装置により、シェーディング補正に使用するシェーディング補正係数の容量削減が可能となる。
【００１６】
また、請求項４記載の撮像装置のように個体ばらつきを調整値として管理することにより、個体やズーム位置等における光軸中心ずれ補正をシェーディング補正とともに行なうことが可能となる。
【００１７】
さらに、請求項５記載の撮像装置のように加算補正・乗算補正を併用することによりシェーディング補正により生じる画像周辺部のノイズ悪化を抑えることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。
【実施例】
【００１９】
はじめに図１、２を用いて本発明における実施例となる撮像装置の構成を説明する。
【００２０】
図１は本発明における実施例となる撮像装置の全体構成図である。但し、本発明に直接関係しない機能は省略している。入射した光を撮像素子上に結像し、光量制御や赤外光をカットするための光学系１０１、光学系の絞りやズーム、フォーカス等を制御するための光学系制御部１０２、結像された像を光電変換するための撮像素子１０３、撮像素子からの信号をクランプ、ゲインをかける等の処理を行なうアナログ信号処理部１０４、アナログ／デジタル変換を行なうＡ／Ｄ変換部１０５、入力画像に補正演算を行なうための補正係数を記憶する補正係数記憶部１０６、補正係数を各画素分展開し補正演算を行なう補正演算部１０７、入力画像を所望の画像データとして出力するためのデジタル信号処理部１０８、デジタル信号処理を行なう際に一時的に画像データを格納するための内部記憶部１０９、最終的に画像データを格納するための外部記憶装置とのＩ／Ｆ部１１０から構成している。
【００２１】
図２は本発明における実施例となる撮像装置の補正演算部の構成を詳細に図示したものである。第一の補正演算は、光学系制御部１０２から得られた光学設定情報をもとに、第一の補正係数記憶部２０１から適切な補正係数を引き出し、第一の補正係数展開部２０２にて補正を行なう画素の補正データとして展開する（第一の補正データ）。また、その第一の補正データをもとに光軸からの中心ズレを検出する。その後第一の補正演算部２０３にて前記第一の補正データをＡ／Ｄ変換部にてデジタル化された入力データに加算することにより第一の補正演算を行なう。
【００２２】
次に第二の補正演算は、光学系制御部１０２から得られた光学設定情報をもとに第二の補正係数記憶部２０４から適切な補正係数を引き出し、第一の補正係数展開部２０２からの光軸中心ズレ情報をもとに第二の補正係数展開部２０５にて各画素分の補正データとして展開する（第二の補正データ）。その後第二の補正演算部２０６にて前記第二の補正データを第一の補正を行なった入力データに乗算することにより第二の補正演算を行なう。
【００２３】
次に、図３を用いて本発明について実際にシェーディング（周辺光量落ち）補正演算の動作を説明する。図３は縦軸を均一な平行光を入射した時の撮像素子の出力、横軸は光軸中心からの距離を示すグラフである。横軸左端が光軸中心で右に行くに従い撮像素子の周辺部を示すようになっている。
【００２４】
第一の補正演算は図３（ａ）に示すように、画像周辺部の急激なシェーディングを補正するものである。グラフ中×印で示す点が第一の補正係数記憶部に格納する第一の補正係数であり、展開することにより×印の間を補完し補正を行なう。グラフ中に示したように第一の補正範囲は画像周辺部のみに行ない、且つ、加算演算であることを特徴とする。
【００２５】
第二の補正演算は図３（ｂ）に示すように、画像全体の緩いシェーディングを補正するものである。グラフ中×印で示す点が第二の補正係数記憶部に格納する第二の補正係数であり、展開することにより×印の間を補完し補正を行なう。グラフ中に示したように第二の補正範囲は画像全面に行ない、且つ、乗算演算であることを特徴とする。
【００２６】
以上、図３を用いてシェーディング補正演算動作を説明したが、図３に示すように補正後の出力は光軸中心と同等である必要はなく、必要に応じて途中までの補正でも構わない。
【００２７】
次に、図４を用いて補正係数の格納方法、展開方法について説明する。
【００２８】
図４（ａ）は第一の補正係数記憶部への補正係数の格納方法の一例である。図中第一の補正係数記憶部の数列は最上段が１ライン目、次が２ライン目・・・と表現したものである。１ライン目のデータの格納方法は、補正を行なう画素については各画素ごとに例えば８ｂｉｔｓあたりの数値で表現し、補正を行なわない画素は「０＊補正を行なわない画素数」で表現している。これを展開することにより図下方のように数列を展開して各画素分のデータとして存在することがわかる。
【００２９】
図４（ｂ）は第二の補正係数記憶部にある補正係数の展開方法の一例である。第二の補正係数は光軸から周辺までの半径データとして、第一の補正係数よりも間引いて格納してあるものである。これを展開する際に光軸ズレ分を考慮した光軸を中心として円を描くように展開し、同時に×印間の間引いた部分を補完することにより各画素分の二次元補正データとして展開する。
【００３０】
以上、図４を用いて補正係数の格納方法、展開方法について説明したが、補正係数を格納する際にはより容量を減らすために、ビット削減やランレングス等の圧縮を行なっても構わない。
【００３１】
最後に図５（ａ）、（ｂ）を用いて光軸中心の算出方法を説明する。
【００３２】
図５（ａ）は光軸中心（≒光量ピーク）が画像中央にあることを示す図である。撮影画像を複数ブロック（図では９＊９）に分割し、光軸中心に×印５０１をつけた。また、周辺部の網掛けにしてあるブロックは明るい網５０２から暗い網５０３にかけて急激に周辺光量が落ちていることを示している。上記画像は光軸中心が画像中央にあることから四隅のシェーディングが等しいことがわかる。
【００３３】
図５（ｂ）は光軸がずれた状態の画像である。光軸中心は画像右上方向に上下／左右共に１ブロック分ずれている。それにより画像左下には黒い網掛けよりもさらに周辺光量が低下している黒ブロック５０４が発生している。
【００３４】
ここで光軸中心を画像から検出する一例を挙げる。図５（ｂ）において左下が一番周辺光量落ちしていることから図中○印５０５のブロックを着目ブロックとし、そのブロックの出力レベルを用いてそれと同等レベルのその他四隅のブロックの座標を検出する。図ではそれら四隅のブロックが上に２ブロック、右に２ブロック移動していることから、光軸中心は上に２／２＝１、右に２／２＝１ブロックずれていることが検出できる。
【００３５】
図５（ｃ）は前段の図５（ｂ）の第一の補正演算にて求めた光軸中心位置をもとに第二の補正演算を行なうブロックを示したものである。図中×印は前段で光軸中心を示し、それをもとに大きなブロックを設定して補正を行なう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施例となる撮像装置の全体構成図
【図２】本発明の実施例となる撮像装置の補正演算部の構成を詳細に示す図
【図３】シェーディング補正演算の動作を説明するための図
【図４】補正係数の格納方法、展開方法について説明するための図
【図５】光軸中心の算出方法とその補正方法を説明するための図
【符号の説明】
【００３７】
１０１  光学系
１０２  光学系制御部
１０３  固体撮像素子
１０４  アナログ信号処理部
１０５  Ａ／Ｄ変換部
１０６  補正係数記憶部
１０７  補正演算部
１０８  デジタル信号処理部
１０９  内部記憶部
１１０  外部インターフェース部
２０１  第一の補正係数記憶部
２０２  第一の補正係数展開部
２０３  第一の補正演算部
２０４  第二の補正係数記憶部
２０５  第二の補正係数展開部
２０６  第二の補正演算部
５０１  光軸中心
５０２、５０３  急激に周辺光量落ちしている部分
５０４  ５０２、５０３より周辺光量落ちが激しい部分
５０５  光軸中心検出における着目点
【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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