(57)【要約】【課題】撮像センサで取得された画像中のシェーディングを適切に補正する。【解決手段】撮像センサで取得された画像に生じるシェーディングにおいては、光量低下率が画像の中心に関して非対称、かつ、色成分ごとに相違するという性質がある。このため、カラーの処理対象画像７１を形成するＲＧＢの３つの色成分画像にそれぞれ対応して、３つの補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂが生成される。補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂは、画像の中央に関して値が非対称となる補正係数を有する。そして、処理対象画像７１の３つの色成分画像ごとに専用の補正テーブルを用いてシェーディング補正がなされる。これにより、処理対象画像７１のシェーディングが適切に補正される。【選択図】図１４
2005341033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置であって、
撮影光学系と、
前記撮影光学系で結像された光像を光電変換する複数の受光画素、及び、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数の集光用レンズを有する撮像センサと、
前記撮像センサで取得された２次元配列の複数の画素からなる画像に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の補正係数を用いて、シェーディング補正を行なう補正手段と、
を備え、
前記複数の補正係数の値は、前記撮影光学系の光軸に対応する位置に関して非対称であることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記撮像センサの特性に起因する第１シェーディングを補正する補正係数を含む第１補正データを用いて、前記シェーディング補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記第１補正データの複数の候補のうち前記撮影光学系の射出瞳距離に応じた一を選択的に用いることを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記第１補正ｐデータ、及び、前記撮影光学系の特性に起因する第２シェーディングを補正する補正係数を含む第２補正データの双方を用いて、前記シェーディング補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記補正手段は、前記第２補正データの複数の候補のうち前記撮影光学系の光学特性値に応じた一を選択的に用いることを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記光学特性値は、焦点距離、絞り値、及び、フォーカスレンズ位置の少なくとも一つを含むことを特徴とする撮像装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置において、
前記画像に設定される座標系における座標軸の位置に係る補正係数としての軸上係数を記憶する記憶手段と、
前記軸上係数から、前記複数の画素にそれぞれ対応する補正係数を導出する導出手段と、
をさらに備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項８】
請求項７に記載の撮像装置において、
前記座標系は、
前記撮影光学系の光軸に対応する位置を原点とし、
前記原点を通り前記複数の画素の２つの配列方向にそれぞれ沿って延びる２つの直線を前記座標軸とする直交座標系であることを特徴とする撮像装置。
【請求項９】
請求項８に記載の撮像装置において、
前記記憶手段は、前記軸上係数のうち一の座標軸の位置に係る補正係数は、前記原点に関して一方側に係るもののみを記憶することを特徴とする撮像装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の撮像装置において、
前記座標系は、前記画像の２つの対角線を前記座標軸とする斜交座標系であることを特徴とする撮像装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０のいずれかに記載の撮像装置において、
前記撮像センサは、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数のカラーフィルタを有し、複数の色成分を示す画像を取得可能であり、
前記補正手段は、前記画像の色成分ごとに異なる補正係数を用いて、前記画像の色成分ごとにシェーディング補正を行なうことを特徴とする撮像装置。
【請求項１２】
画像を処理するプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
撮影光学系で結像された光像を光電変換する複数の受光画素、及び、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数の集光用レンズを有する撮像センサで取得された、２次元配列の複数の画素からなる画像を準備する工程と、
前記複数の画素にそれぞれ対応し、前記撮影光学系の光軸に対応する位置に関して値が非対称である複数の補正係数を用いて、シェーディング補正を行なう工程と、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像センサで取得された画像に対してシェーディング補正を行なう技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラなどの撮像装置において取得される画像中おいては、シェーディングと呼ばれる周辺光量の低下現象が発生する。このようなシェーディングの一部は、撮像センサの特性に起因して生じる。
【０００３】
微細な受光画素の集合である撮像センサにおいては、各受光画素に対して集光用レンズとしてのマイクロレンズが配置されている。また一方で、小型化の要請が強い近年の撮像装置においては一般に像側のテレセントリック性が低く、撮像センサの周辺部となるほど光線の入射角が大となる。このように入射角が大となると、マイクロレンズによる光線の集光位置が受光画素の感光面の中心からずれ、受光画素の受光量が減少する。その結果、画像の周辺部においてシェーディングが生じることとなる。
【０００４】
従来、このような撮像センサの特性に起因するセンサ系シェーディングを抑制するため、マイクロレンズを受光画素の直上よりも撮影光学系の光軸側へ移動して配置する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、このようなセンサ系シェーディングは様々な特性を有している。例えば、センサ系シェーディングの光量低下率は、撮像センサの製造誤差等に基づいて画像の中心（光軸に対応する位置）に関して非対称となる。また、マイクロレンズにおいては分散が生じるため、センサ系シェーディングの光量低下率は色に応じて相違する。
【０００７】
このようにセンサ系シェーディングは様々な特性があるが、従来、このような特性を考慮したシェーディング補正技術は提案されておらず、撮像センサで取得された画像中のシェーディングを適切に補正することはできなかった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、撮像センサで取得された画像中のシェーディングを適切に補正できる技術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】
【０００９】
上記課題を解決するため、請求項１の発明は、撮像装置であって、撮影光学系と、前記撮影光学系で結像された光像を光電変換する複数の受光画素、及び、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数の集光用レンズを有する撮像センサと、前記撮像センサで取得された２次元配列の複数の画素からなる画像に、前記複数の画素にそれぞれ対応する複数の補正係数を用いて、シェーディング補正を行なう補正手段と、を備え、前記複数の補正係数の値は、前記撮影光学系の光軸に対応する位置に関して非対称である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像装置において、前記補正手段は、前記撮像センサの特性に起因する第１シェーディングを補正する補正係数を含む第１補正データを用いて、前記シェーディング補正を行なう。
【００１１】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載の撮像装置において、前記補正手段は、前記第１補正データの複数の候補のうち前記撮影光学系の射出瞳距離に応じた一を選択的に用いる。
【００１２】
また、請求項４の発明は、請求項２または３に記載の撮像装置において、前記補正手段は、前記第１補正データ、及び、前記撮影光学系の特性に起因する第２シェーディングを補正する補正係数を含む第２補正データの双方を用いて、前記シェーディング補正を行なう。
【００１３】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載の撮像装置において、前記補正手段は、前記第２補正データの複数の候補のうち前記撮影光学系の光学特性値に応じた一を選択的に用いる。
【００１４】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載の撮像装置において、前記光学特性値は、焦点距離、絞り値、及び、フォーカスレンズ位置の少なくとも一つを含む。
【００１５】
また、請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の撮像装置において、前記画像に設定される座標系における座標軸の位置に係る補正係数としての軸上係数を記憶する記憶手段と、前記軸上係数から、前記複数の画素にそれぞれ対応する補正係数を導出する導出手段と、をさらに備えている。
【００１６】
また、請求項８の発明は、請求項７に記載の撮像装置において、前記座標系は、前記撮影光学系の光軸に対応する位置を原点とし、前記原点を通り前記複数の画素の２つの配列方向にそれぞれ沿って延びる２つの直線を前記座標軸とする直交座標系である。
【００１７】
また、請求項９の発明は、請求項８に記載の撮像装置において、前記記憶手段は、前記軸上係数のうち一の座標軸の位置に係る補正係数は、前記原点に関して一方側に係るもののみを記憶する。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、請求項７に記載の撮像装置において、前記座標系は、前記画像の２つの対角線を前記座標軸とする斜交座標系である。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の撮像装置において、前記撮像センサは、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数のカラーフィルタを有し、複数の色成分を示す画像を取得可能であり、前記補正手段は、前記画像の色成分ごとに異なる補正係数を用いて、前記画像の色成分ごとにシェーディング補正を行なう。
【００２０】
また、請求項１２の発明は、画像を処理するプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、撮影光学系で結像された光像を光電変換する複数の受光画素、及び、前記複数の受光画素にそれぞれ対応配置される複数の集光用レンズを有する撮像センサで取得された、２次元配列の複数の画素からなる画像を準備する工程と、前記複数の画素にそれぞれ対応し、前記撮影光学系の光軸に対応する位置に関して値が非対称である複数の補正係数を用いて、シェーディング補正を行なう工程と、を実行させる。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１ないし１２の発明によれば、撮影光学系の光軸に対応する位置に関して値が非対称な補正係数を用いてシェーディング補正がなされるため、画像中のシェーディングを適切に補正できる。
【００２２】
また、特に請求項２の発明によれば、撮像センサの特性に起因する第１シェーディングを適切に補正できる。
【００２３】
また、特に請求項３の発明によれば、撮影光学系の射出瞳距離に応じた第１補正データを用いるため、第１シェーディングを適切に補正できる。
【００２４】
また、特に請求項４の発明によれば、第１及び第２シェーディングの双方を補正できるため、画像中のシェーディングを適切に補正できる。
【００２５】
また、特に請求項５の発明によれば、撮影光学系の光学特性値に応じた第２補正データを用いるため、第２シェーディングを適切に補正できる。
【００２６】
また、特に請求項６の発明によれば、光学特性値は、焦点距離、絞り値、及び、フォーカスレンズ位置の少なくとも一つを含むため、第２シェーディングを適切に補正できる。
【００２７】
また、特に請求項７の発明によれば、座標軸の位置のみに係る軸上係数を記憶するため、複数の画素にそれぞれ対応する補正係数の全てを記憶したときと比較して、記憶する補正係数のデータ量を小さくできる。
【００２８】
また、特に請求項８の発明によれば、演算が容易である。
【００２９】
また、特に請求項９の発明によれば、一の座標軸の位置に係る補正係数は、原点に関して一方側に係るもののみが記憶されるため、記憶する補正係数のデータ量を小さくできる。
【００３０】
また、特に請求項１０の発明によれば、記憶する補正係数のデータ量を小さくできる。
【００３１】
また、特に請求項１１の発明によれば、画像の色成分に応じたシェーディング補正がなされるため、画像中のシェーディングをさらに適切に補正できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本明細書において、撮像センサを構成する基本要素としての画素を「受光画素」と称し、画像を構成する基本要素としての画素を単に「画素」と称する。
【００３３】
＜１．シェーディングについて＞
本発明に係る実施の形態の具体的な構成及び動作を説明する前に、デジタルカメラなどの撮像センサを用いる撮像装置において取得される画像中に発生するシェーディングについて説明する。
【００３４】
シェーディングは、画像の周辺部の画素値（光量）が低下する現象である。一般に、画像の中心（撮影光学系の光軸に対応する位置）では発生せず、画像の周辺部ほど光量低下率が大きくなる。ここで、光量低下率をＲ、シェーディングのない理想の画素値をＶ０、シェーディングのある実際の画素値をＶ１とすると、本明細書における光量低下率Ｒは、次の式（１）で表現されるものとする。このような光量低下率は、画像中の各画素に固有の値である。
【００３５】
Ｒ＝（Ｖ０−Ｖ１）／Ｖ０    …（１）
シェーディングは、レンズ系シェーディングとセンサ系シェーディングとに大別される。レンズ系シェーディングは、撮影光学系（撮影レンズ）の特性に起因するシェーディングであり、撮像センサを用いないフィルムカメラ（銀塩カメラ）においても発生する。一方、センサ系シェーディングは撮影センサの特性に起因するシェーディングであり、撮像センサを用いる撮像装置に特有の現象である。
【００３６】
＜１−１．レンズ系シェーディング＞
レンズ系シェーディングが生じる原因の代表的なものとして「口径食（ビグネッティング、あるいは、ビネッティングとも呼ばれる。）」と「コサイン４乗則」とがある。
【００３７】
「口径食」は、入射する光線の一部が撮影光学系の保持枠等で遮られることを要因として生じる現象である。つまり、この現象は、撮影光学系を光軸に対して斜めからのぞき込んだ場合に、撮影光学系のふち等で視界が遮られる現象にほぼ相当する。
【００３８】
また、「コサイン４乗則」は、撮影光学系の光軸に対して角度ａ傾いて撮影光学系に入った光線は、光軸に平行に入った光線と比較してコサインａの４乗だけ光量が低下するという規則であり、この規則に基づいて光量が低下する。
【００３９】
つまり、レンズ系シェーディングは、光線が撮像センサに到達するまでに、撮影光学系の特性により光量が低下する現象に相当し、撮像センサの特性とは無関係である。
【００４０】
＜１−２．センサ系シェーディング＞
これに対して、センサ系シェーディングは、光線が撮像センサに到達した後において、撮像センサの特性により光量が低下する現象に相当する。
【００４１】
図１は、ＣＣＤなどの撮像センサ２０と撮影光学系の光軸ａｘとの関係を示す図である。図中の上部が撮像センサ２０の受光面であり、この受光面には複数の微細な受光画素２が２次元に配列されている。また、光軸ａｘ上には、像側から見た絞りの虚像である撮影光学系の射出瞳Ｅｐが存在している。
【００４２】
撮像センサ２０の各受光画素２には、射出瞳Ｅｐの位置から光線が入射するとみなすことができる。したがって、撮像センサ２０の中央の受光画素２ａには光軸ａｘに沿って光線が入射する一方、撮像センサ２０の周辺部の受光画素２ｂには光軸ａｘに対して傾いて光線が入射する。光線の入射角θは、撮像センサ２０の周辺部となるほど（すなわち、像高が大となるほど）大きくなる。また、撮像センサ２０から射出瞳Ｅｐまでの距離を「射出瞳距離」Ｅｄとすると、光線の入射角θは射出瞳距離Ｅｄに依存し、射出瞳距離Ｅｄが短いほど大きくなる。センサ系シェーディングは、このように光線が傾いて受光画素２に入射することが要因となって生じる。
【００４３】
図２及び図３は撮像センサ２０の受光画素２の近傍を示す断面図であり、図２は撮像センサ２０の中央の受光画素２ａのもの、図３は周辺部の受光画素２ｂのものをそれぞれ示している。これらの図に示す撮像センサ２０の受光画素２においては、図中の上部から光線が入射する。これらの図を比較してわかるように、受光画素２の構造は撮像センサ２０の中央と周辺部とで同一である。
【００４４】
すなわち、受光画素２は、受光量に応じた信号電荷を発生して蓄積するフォトダイオード２１を備えている。また、このフォトダイオード２１に隣接してチャネル２３が設けられ、チャネル２３に隣接して信号電荷を転送する垂直転送部２２が配置される。垂直転送部２２の図中上部には、信号電荷の転送のための電圧を垂直転送部２２に与えるための転送電極２４が設けられる。さらに、その上部には、フォトダイオード２１以外の部位への光線の入射を遮るための、アルミニウム等で構成される遮光膜２５が配置されている。
【００４５】
このような構成は一の受光画素２ごとに形成される。したがって、撮像センサ２０の受光面においては、このような構成が周期的に配置されることとなる。図に示すように、フォトダイオード２１は、隣接して配置された２つの遮光膜２５の間に形成される窓を通過する光線を受光する。
【００４６】
また、受光画素２のそれぞれには、光線を集光する集光レンズとしてのマイクロレンズ２７が配置される。図２及び図３の例では、このマイクロレンズ２７は、フォトダイオード２１の直上に配置されている。すなわち、マイクロレンズ２７の中央位置と、フォトダイオード２１の感光面の中央位置とは図中の水平方向において一致されている。
【００４７】
また、マイクロレンズ２７とフォトダイオード２１との間には、所定の波長帯の光線のみを透過するカラーフィルタ２６が配置される。カラーフィルタ２６としては、複数の色に対応するものが用意され、各受光画素２にいずれか一色のカラーフィルタ２６が配置される。
【００４８】
前述したように、撮像センサ２０の中央の受光画素２ａにおいては光軸に平行に光線Ｌが入射する。このため、図２に示すように、マイクロレンズ２７による光線の集光位置Ｌｐは、フォトダイオード２１の感光面の中央位置に一致される。これに対して、撮像センサ２０の周辺部の受光画素２ｂにおいては、光軸に対して傾斜して光線Ｌが入射する。このため、図３に示すように、光線の集光位置Ｌｐはフォトダイオード２１の感光面の中央位置からずれ、また、光線の一部が遮光膜２５によって遮断されるなどの現象が生じる。その結果、周辺部の受光画素２ｂでは、フォトダイオード２１の受光量が減少することとなる。
【００４９】
センサ系シェーディングは主に、このような原理により生じる。集光位置Ｌｐのずれや、遮光膜２５による光線の遮断の発生率は、光線Ｌの入射角θが大となるほど大きくなる。したがって、撮像センサ２０の周辺部となるほど、また、射出瞳距離Ｅｄが短いほど、センサ系シェーディングによる光量低下率は大きくなる。
【００５０】
近年では、このセンサ系シェーディングを抑制するため、図４に示すように、マイクロレンズ２７をフォトダイオード２１の直上よりも撮影光学系の光軸側へ移動して配置する技術が撮像センサ２０に適用されている。これにより、撮像センサ２０の周辺部の受光画素２ｂであっても、図に示すように、光線の集光位置Ｌｐがフォトダイオード２１の感光面上となるように調整され、フォトダイオード２１の受光量の減少が防止される。
【００５１】
しかしながら、このような技術を適用したとしても、上述したように入射角θは射出瞳距離Ｅｄに応じて変わることから、射出瞳距離Ｅｄによっては、依然として画像中にはセンサ系シェーディングが生じてしまう。
【００５２】
また、センサ系シェーディングは上述した原理により生じることから、その光量低下率は、撮像センサ２０の各部の配置等の構造状態に直接的に影響される。したがって、撮像センサ２０の製造誤差等に基づいて、光量低下率は画像の中心（撮影光学系の光軸に対応する位置）に関して非対称となる。近年、撮像センサが備えるべき受光画素の数は飛躍的に増加しており、これに伴って各受光画素のサイズの微小化が進んでいる。このため、撮像センサの製造誤差が、センサ系シェーディングの光量低下率に与える影響の度合いも大きくなってきている。
【００５３】
また、センサ系シェーディングの光量低下率は色ごとにも相違する。図５に示すように、マイクロレンズ２７に入射した光線Ｌは、マイクロレンズ２７により屈折されて集光される。このマイクロレンズ２７においては、分散（屈折率が波長ごとに異なるために光線が波長ごとに異なる方向に進行する現象）が生じることから、波長ごとに集光位置等が相違する。このため、図５に示すように、ある一色の波長に係る光線Ｃ１はフォトダイオード２１の感光面上に集光する一方で、他の一色の波長に係る光線Ｃ２はフォトダイオード２１の感光面に集光せず、あるいは、遮光膜２５によって遮断されるといった現象が生じる。したがって、略同一位置に存在する受光画素２であっても、配置されるカラーフィルタ２６の色に応じて光量低下率が相違する。このような色ごとの光量低下率の相違により、画像中において、実際には存在しない色が生じる現象（以下、「色シェーディング」という。）が発生する。このような色シェーディングの強さも、画像の周辺部となるほど大きくなる。
【００５４】
＜１−３．シェーディングについてのまとめ＞
以上説明した事項をまとめると、センサ系シェーディングは以下の特性を有している。
○光量低下率は、画像の中心に関して非対称となる。
○光量低下率は、色成分ごとに相違する。
○光量低下率は、射出瞳距離に応じて変化する。
【００５５】
これに対して、レンズ系シェーディングは以下の特性を有している。
○光量低下率は、画像の中心に関して点対称となる。
○光量低下率は、色成分ごとの相違はない。
○光量低下率は、撮影光学系の特性を決定する光学特性値（代表的には、焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置）に応じて変化する。
【００５６】
以下に説明する撮像装置では、上述したようなセンサ系及びレンズ系シェーディングの双方の特性を考慮して適切なシェーディング補正を行なうようにしている。なお以下では、撮像センサを用いる撮像装置の一例としてデジタルカメラについて説明する。
【００５７】
＜２．第１の実施の形態＞
＜２−１．構成＞
図６はデジタルカメラ１を示す斜視図であり、図７はデジタルカメラ１の背面側の構成を示す図である。デジタルカメラ１は、被写体の画像を取得し、取得した画像に対してシェーディング補正を行なう機能を有している。
【００５８】
図６に示すように、デジタルカメラ１の前面側には、フラッシュ４１及び光学ファインダ４２の対物窓、並びに、複数のレンズ群を有する撮影光学系としての撮影レンズ３が設けられている。この撮影レンズ３を介した入射光の入射先位置となるデジタルカメラ１の内部の適所には、画像を取得する撮像センサ２０が設けられている。撮像センサ２０の受光面は、撮影レンズ３の光軸ａｘに直交し、かつ、その中央が光軸ａｘと一致するように配置される。
【００５９】
この撮像センサ２０の受光面には、撮影レンズ３によって結像された光像を光電変換する複数の受光画素２が二次元に配列されている。この撮像センサ２０の各受光画素２は、上述した図２に示すものと同一の構成を有している。また、撮像センサ２０は、複数のマイクロレンズ２７及び複数のカラーフィルタ２６を備えており、図２と同様に、各受光画素２にそれぞれマイクロレンズ２７及びカラーフィルタ２６が対応配置される。カラーフィルタ２６としては、例えばＲＧＢの３色に対応するものが採用される。これにより、撮像センサ２ではＲＧＢの３つの色成分を示す画像が取得される。また、撮像センサ２０の周辺部の受光画素２においては、図４と同様に、マイクロレンズ２７を光軸ａｘ側へ配置する技術が適用されている。
【００６０】
デジタルカメラ１の上面側には、撮影指示をユーザから受け付けるシャッタボタン４４、及び、電源のオン／オフを切り替えるためのメインスイッチ４３が配置されている。
【００６１】
デジタルカメラ１の側面部には、記録媒体であるメモリカード９を着脱可能なカードスロット４５が形成される。デジタルカメラ１において取得された画像は、このメモリカード９に記録される。記録された画像は、当該メモリカード９を媒介として外部のコンピュータ等へ受け渡すことも可能である。
【００６２】
また、図７に示すように、デジタルカメラ１の背面側には、光学ファインダ４２の接眼窓、動作モードを切り替えるためのモード切替レバー４６、各種表示を行う液晶モニタ４７、並びに、ユーザからの各種の入力操作を受け付ける十字キー４８及びファンクションボタン群４９が設けられる。
【００６３】
デジタルカメラ１は、画像の取得を行なうための「撮影モード」と、画像の再生を行なうための「再生モード」との２つの動作モードを備えている。これらの動作モードは、モード切替レバー４６をスライドさせることより切り替えられる。
【００６４】
液晶モニタ４７は、設定メニューの表示や「再生モード」における画像の表示など各種表示を行なう。また、「撮影モード」の撮影待機状態では、液晶モニタ４７において、被写体のほぼリアルタイムな状態を示すライブビュー表示がなされ、これにより液晶モニタ４７はフレーミングを行なうためのファインダ替わりにも利用される。
【００６５】
十字キー４８及びファンクションボタン群４９には、デジタルカメラ１の動作状態に応じて機能が動的に割り当てられる。例えば、「撮影モード」の撮影待機状態にて十字キー４８を操作すると、撮影レンズ３の撮影倍率が変更される。
【００６６】
図８は、デジタルカメラ１の主たる機能構成を模式的に示すブロック図である。
【００６７】
図に示すように、デジタルカメラ１の内部には、装置全体を統括的に制御するためのマイクロコンピュータが設けられている。具体的には、デジタルカメラ１は、各種の演算処理を行うＣＰＵ５１、演算の作業領域などに利用されるＲＡＭ５２、及び、プログラム６５や各種データが記憶されるＲＯＭ５３を備えている。デジタルカメラ１の各部は、ＣＰＵ５１に対して電気的に接続され、ＣＰＵ５１の制御下において動作する。
【００６８】
また、図８に示す構成のうち、撮影レンズ３、撮像センサ２０、Ａ／Ｄ変換部５４、画像処理部５５、ＲＡＭ５２及びＣＰＵ５１は、被写体の画像を取得する機能を実現する。すなわち、撮影レンズ３を介した入射光は、撮像センサ２０に受光される。撮像センサ２０の各受光画素２では、その受光量に応じたアナログの電気信号が発生し、この電気信号はＡ／Ｄ変換部５４によりデジタル変換される。このデジタル変換後の電気信号の信号列としての画像は、画像処理部５５において所定の処理がなされた後、ＲＡＭ５２に格納される。ＲＡＭ５２に格納された画像は、さらにＣＰＵ５１によりシェーディング補正を含む所定の処理が施された後、画像ファイルとされてメモリカード９に記録される。
【００６９】
画像処理部５５は、Ａ／Ｄ変換部５４から出力される画像に対して、γ補正処理、色補間処理等の各種の画像処理を行う。この画像処理部５５の処理により、各画素が３つの色成分それぞれに係る３つの画素値を有するカラーの画像が生成される。このようなカラーの画像は、Ｒ成分画像、Ｇ成分画像、Ｂ成分画像の３つの色成分画像から形成されているとみなすことができる。
【００７０】
レンズ駆動部５６は、ＣＰＵ５１からの信号に基づいて、撮影レンズ３に含まれるレンズ群３１及び絞り３２を駆動するものであり、これにより、レンズ群３１の配置や絞り３２の開口径が変更される。レンズ群３１には、撮影レンズ３の焦点距離を規定するズームレンズと、光像の合焦状態を変更するフォーカスレンズとが含まれており、これらもレンズ駆動部５６によって駆動される。
【００７１】
また、上述した液晶モニタ４７は、ＣＰＵ５１に電気的に接続され、ＣＰＵ５１からの信号に基づいて各種の表示を行なう。操作入力部５７は、上述したシャッタボタン４４、モード切替レバー４６、十字キー４８及びファンクションボタン群４９等を含む操作部材をひとつの機能ブロックとして示している。操作入力部５７が操作されると、当該操作に係る指示を示す信号が発生し、ＣＰＵ５１に入力される。
【００７２】
ＣＰＵ５１による各種機能は、ＲＯＭ５３内に記憶されているプログラム６５に従ってソフトウェア的に実現される。より具体的には、ＣＰＵ５１がＲＡＭ５２を利用しつつ、プログラム６５に従って演算処理を行なうことにより、各種機能が実現される。このようなプログラム６５は、ＲＯＭ５３内に予め記憶される。また、プログラムが記録されたメモリカード９からの読出により事後的に新たなプログラムを取得し、この新たなプログラムをＲＯＭ５３に格納することも可能とされている。図８において、ズーム制御部６１、露出制御部６２、フォーカス制御部６３及びシェーディング補正部６４は、このようなソフトウェア的に実現されるＣＰＵ５１の機能の一部を模式的に示している。
【００７３】
ズーム制御部６１は、ズームレンズの位置を変更して、撮影レンズ３の焦点距離（撮影倍率）を調整する機能である。ズーム制御部６１は、ユーザの十字キー４８の操作に基づいて移動すべきズームレンズの位置を決定し、レンズ駆動部５６に信号を送信して当該位置にズームレンズを移動させる。
【００７４】
露出制御部６２は、取得される画像の明るさを調整する機能である。露出制御部６２は、撮影待機状態において取得される画像の明るさに基づいて所定のプログラム線図を参照し、露出値（露光時間、及び、絞り値等）を設定する。そして、この露出値となるように撮像センサ２０及びレンズ駆動部５６に対して信号を送信する。これにより、設定された絞り値に応じて絞り３２の開口径が調整されるとともに、撮像センサ２０において設定された露光時間の露光がなされる。
【００７５】
フォーカス制御部６３は、フォーカスレンズの位置を変更して光像の合焦状態を調整するオートフォーカス制御機能である。フォーカス制御部６３は、時間順次に取得される画像の評価値に基づいて、最も合焦するフォーカスレンズの位置を導出し、レンズ駆動部５６に信号を送信して当該位置にフォーカスレンズを移動させる。
【００７６】
シェーディング補正部６４は、画像処理部５５による処理後のＲＡＭ５２に格納されたカラーの画像に対して、シェーディング補正を行なう機能である。シェーディング補正部６４は、ＲＯＭ５３に格納された補正データを用いてシェーディング補正を行なう。
【００７７】
＜２−２．補正データ＞
次に、シェーディング補正に用いられる補正データについて説明する。本実施の形態では、シェーディング補正に用いる補正データとして、第１補正データ６６及び第２補正データ６７が存在している。第１補正データ６６はセンサ系シェーディングを補正するための補正データであり、第２補正データ６７はレンズ系シェーディングを補正するための補正データである。
【００７８】
図９は、シェーディング補正の対象となる画像の一例を示す図である。図に示すように、画像７は、長方形状であり、水平方向（横方向）及び垂直方向（縦方向）に２次元に直交配列された複数の画素で構成されている。また、この画像７の中心７ｃの画素は、撮影レンズ３の光軸の光線が入射する受光画素において得られるものである。このため、画像７の中心７ｃは、撮影レンズ３の光軸に対応する位置となる。
【００７９】
シェーディングは画像中の画素値が低下する現象であるため、図９に示すような画像７の各画素の画素値に、当該画素に固有の光量低下率に基づく補正係数を乗算することで補正することができる。ここで、補正係数の値をＫとすると、補正係数の値Ｋは、光量低下率Ｒを用いて次の式（２）で表現できる。
【００８０】
Ｋ＝１／（１−Ｒ）    …（２）
第１補正データ６６及び第２補正データ６７には、このような補正係数が予め計測等によって求められて含まれている。ただし、画像７の全画素に対応する補正係数が含まれているわけではなく、一部の画素のみに対応する補正係数が含まれている。シェーディング補正に際しては、第１補正データ６６及び第２補正データ６７に含まれない他の画素に対応する補正係数は演算により導出される（詳細は後述。）。
【００８１】
具体的には、第１補正データ６６及び第２補正データ６７には、補正対象となる画像中に設定される座標系の座標軸の位置に存在する画素のみに対応する補正係数が含まれている。デジタルカメラ１では処理上、図９に示すように、画像７に対して、中心７ｃを原点Ｏとし、原点Ｏを通り水平方向に沿って延びる直線をＸ軸、垂直方向に沿って延びる直線をＹ軸とする直交座標系が設定される。画像７の各画素の位置は、この座標系の座標位置で示される。そして、この２つの座標軸上に存在する画素のみに対応する補正係数が、第１補正データ６６及び第２補正データ６７に含まれている。なお以下、このような座標軸の位置のみに係る補正係数を「軸上係数」という。また、同一条件で使用される「軸上係数」の集合を「軸上係数グループ」という。
【００８２】
図１０及び図１１は、第１補正データ６６に含まれる軸上係数（補正係数）の値の例を示す図であり、図１０はＸ軸上の画素に対応するものを示し、図１１はＹ軸上の画素に対応するものを示している。また、図１２は、第２補正データ６７に含まれる軸上係数の値の例を示しており、Ｘ軸上及びＹ軸上の双方の画素に対応するものを示している。なお、図１０ないし図１２において示す記号Ｌｅ，Ｒｅ，Ｕｅ，Ｄｅはそれぞれ、画像７のＸ軸上の左端及び右端、並びに、Ｙ軸上の上端及び下端のそれぞれの位置を示している（図９参照）。
【００８３】
画像中のシェーディングは原点Ｏ（＝画像の中心＝撮影光学系の光軸に対応する位置）では発生せず、また、その光量低下率は画像の周辺部ほど大となる。このため、図１０ないし図１２に示すように、第１補正データ６６及び第２補正データ６７の双方ともに、軸上係数の値は、画像の原点Ｏに対応する軸上係数では「１」となり、画像の周辺部に対応する軸上係数ほど大きくなっている。
【００８４】
また、前述したように、センサ系シェーディングの光量低下率は「原点Ｏに関して非対称となる」という特徴を有している。したがって、図１０及び図１１に示すように、センサ系シェーディングを補正するための第１補正データ６６の軸上係数の値は、原点Ｏに関して非対称となっている。また、同一の像高の画素に対応する軸上係数であっても、Ｘ軸上とＹ軸上とで値は互いに異なっている。
【００８５】
また、センサ系シェーディングの光量低下率は「色成分ごとに相違する」という特徴があり、一の画素が示す３つの画素値は、互いに異なる光量低下率で低下する。このため、図１０及び図１１に示すように、第１補正データ６６には、ＲＧＢの３つの色成分それぞれに対応する軸上係数が含まれている。したがって、第１補正データ６６には、２（Ｘ軸，Ｙ軸）×３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）＝６種類の軸上係数グループが含まれている。
【００８６】
一方、レンズ系シェーディングの光量低下率は「原点Ｏに関して点対称」という特徴を有している。したがって、レンズ系シェーディングを補正するための軸上係数に関しては、Ｘ軸とＹ軸とで同一のものを兼用できる。また、レンズ系シェーディングの光量低下率は「色成分ごとの相違はない」ため、ＲＧＢの３つの色成分に関して共通の軸上係数が兼用できる。したがって、図１２に示すように第２補正データ６７には、一種類の軸上係数グループのみが含まれており、この軸上係数の値は原点Ｏに関して対称となる。
【００８７】
またところで、センサ系シェーディングの光量低下率は「射出瞳距離に応じて変化する」という特徴を有している。このため、デジタルカメラ１のＲＯＭ５３内には、撮影レンズ３の射出瞳距離に応じた複数の第１補正データ６６が記憶されている。例えば、デジタルカメラ１が、射出瞳距離を１０段階で認識する場合は、互いに異なる１０種類の第１補正データ６６がＲＯＭ５３内に記憶される。これら１０種類の第１補正データ６６のそれぞれが６種類の軸上係数グループを含むこととなる。
【００８８】
一方、レンズ系シェーディングの光量低下率は「撮影レンズの特性を決定する焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置に応じて変化する」という特徴を有している。このため、デジタルカメラ１のＲＯＭ５３内には、焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置に応じた複数の第２補正データ６７が記憶されている。例えば、デジタルカメラ１が、焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置をそれぞれ５段階で認識する場合は、５×５×５＝１２５種類の第２補正データ６７がＲＯＭ５３内に記憶される。これら１２５種類の第２補正データ６７のそれぞれが１種類の軸上係数グループを含むこととなる。
【００８９】
＜２−３．基本動作＞
次に、デジタルカメラ１の撮影モードにおける動作について説明する。図１３は、デジタルカメラ１の撮影モードにおける基本的な動作の流れを示す図である。
【００９０】
デジタルカメラ１は、動作モードが撮影モードに設定されると、まず、シャッタボタン４４の操作を待機する撮影待機状態となり、液晶モニタ４７にてライブビュー表示が行われる（ステップＳ１）。この撮影待機状態において、ユーザにより十字キー４８が操作されると、ズーム制御部６１の制御によりズームレンズの位置が移動され、撮影レンズ３の焦点距離が変更される。
【００９１】
シャッタボタン４４が半押しされると（ステップＳ１にて「半押し」）、これに応答して、露出制御部６２により露出値（露光時間及び絞り値）が設定される。そして、設定された絞り値に応じて絞り３２の開口径が調整される（ステップＳ２）。続いて、フォーカス制御部６３により、オートフォーカス制御がなされ、フォーカスレンズが最も合焦する位置に移動される（ステップＳ３）。
【００９２】
オートフォーカス制御の後、デジタルカメラ１は、シャッタボタン４４の全押しを待機する状態となる（ステップＳ４）。この状態は、シャッタボタン４４の半押しがなされている間維持される。この状態において、シャッタボタン４４の操作が解除された場合（ステップＳ４にて「ＯＦＦ」）は、処理はステップＳ１に戻る。
【００９３】
シャッタボタン４４が全押しされると（ステップＳ４にて「全押し」）、これに応答して、設定された露光時間に従って撮像センサ２０にて露光がなされ、画像が取得される。取得された画像は、Ａ／Ｄ変換部５４及び画像処理部５５にて所定の処理がなされて、各画素が３つの色成分それぞれに係る３つの画素値を有するカラーの画像とされた後、ＲＡＭ５２に格納される（ステップＳ５）。
【００９４】
続いて、シェーディング補正部６４により、ＲＡＭ５２に格納されたカラーの画像に対してシェーディング補正がなされる（ステップＳ６）。シェーディング補正処理の後、ＣＰＵ５１の制御により画像はＥｘｉｆ（Exchangeable Image File Format）形式の画像ファイルとされて、メモリカード９に記録される。この画像ファイルはタグ情報を含み、当該タグ情報には、デジタルカメラ１の識別情報や、撮影条件として焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置等の光学特性値が記載される（ステップＳ７）。画像が記録された後は、処理はステップＳ１に戻る。
【００９５】
＜２−４．シェーディング補正＞
次に、シェーディング補正部６４によりなされるシェーディング補正処理（ステップＳ６）について詳細に説明する。図１４は、デジタルカメラ１のシェーディング補正処理に係る機能を示す図であり、図１５はシェーディング補正処理の流れを示す図である。図１４に示す構成のうち、第１データ選択部８１、第１テーブル生成部８２、第２データ選択部８３、第２テーブル生成部８４、瞳距離導出部８５、Ｒ成分補正部８６、Ｇ成分補正部８７及びＢ成分補正部８８は、シェーディング補正部６４の機能を示している。以下、これらの図を参照しながらシェーディング補正処理について説明する。なお、画像処理部５５から出力されてＲＡＭ５２に記憶された、シェーディング補正の対象となるカラーの画像を「補正対象画像」７１という。
【００９６】
まず、瞳距離導出部８５により、補正対象画像７１が取得された時点における撮影レンズ３の射出瞳距離が導出される。射出瞳距離は、焦点距離、絞り値及びフォーカスレンズ位置に基づいて求めることができる。焦点距離、絞り値及びフォーカスレンズ位置はそれぞれ、ズーム制御部６１、露出制御部６２及びフォーカス制御部６３から瞳距離導出部８５に入力される。そして、これらが所定の演算式に代入されることなどにより、射出瞳距離が導出される（ステップＳ１１）。
【００９７】
次に、導出された射出瞳距離に基づいて、第１データ選択部８１により第１補正データ６６が選択される。前述のように、ＲＯＭ５３には複数の第１補正データ６６が記憶されている。これらの複数の第１補正データ６６のうちから、撮影レンズ３の実際の射出瞳距離に応じた一が選択される（ステップＳ１２）。
【００９８】
次に、選択された第１補正データ６６から、第１テーブル生成部８２によりテーブル形式の補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂが生成される。すなわち、第１補正データ６６に含まれる軸上係数から補正対象画像７１の全画素に対応する補正係数が導出され、導出された補正係数を含む補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂが生成される。
【００９９】
補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂにおいては、補正対象画像７１の全画素に対応する補正係数が、補正対象画像７１の画素と同一の２次元の直交配列で含まれている。補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂの各補正係数の位置も、補正対象画像７１の画素と同様のＸＹ座標系（図９参照。）の座標位置で示される。したがって、同一座標位置となる画素と補正係数とが対応することとなる。
【０１００】
第１補正データ６６からは、Ｒ，Ｇ，Ｂの３つの色成分に対応して３つの補正テーブル、すなわち、Ｒ成分補正テーブル６６ｒ、Ｇ成分補正テーブル６６ｇ、Ｂ成分補正テーブル６６ｂが生成される。より具体的には、一の第１補正データ６６に含まれる６種類の軸上係数グループのうち、Ｒ成分に係るＸ軸，Ｙ軸の２つの軸上係数グループからＲ成分補正テーブル６６ｒが生成される。同様に、Ｇ成分に係るＸ軸，Ｙ軸の２つの軸上係数グループからＧ成分補正テーブル６６ｇが生成され、Ｂ成分に係るＸ軸，Ｙ軸の２つの軸上係数グループからＢ成分補正テーブル６６ｂが生成される。
【０１０１】
補正テーブルの各補正係数の値は、その座標位置に基づいて、Ｘ軸，Ｙ軸の２つの軸上係数グループの軸上係数の値が参照されて導出される。例えば、ＸＹ座標系における座標位置を（Ｘ，Ｙ）で示すとすると、（Ｘ，Ｙ）＝（ａ，ｂ）となる補正係数の値は、Ｘ軸に係る軸上係数グループのうちＸ＝ａとなる軸上係数の値と、Ｙ軸に係る軸上係数グループのうちＹ＝ｂとなる軸上係数の値との乗算によって導出される。
【０１０２】
生成されたＲ成分補正テーブル６６ｒは、補正対象画像７１のうちのＲ成分画像のセンサ系シェーディングを補正するための補正係数を含むこととなる。同様に、Ｇ成分補正テーブル６６ｇは、Ｇ成分画像のセンサ系シェーディングを補正するための補正係数を含み、Ｂ成分補正テーブル６６ｂは、Ｂ成分画像のセンサ系シェーディングを補正するための補正係数を含む。これらの補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂの補正係数の値は原点Ｏに関して非対称となる。生成された補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂは、ＲＡＭ５２に記憶される（ステップＳ１３）。
【０１０３】
次に、補正対象画像７１が取得された時点における光学特性値に基づいて、第２データ選択部８３により第２補正データ６７が選択される。前述のように、ＲＯＭ５３には複数の第２補正データ６７が記憶されている。これらの複数の第２補正データ６７のうちから、焦点距離、絞り値及びフォーカスレンズ位置の３つの光学特性値に応じた一が選択される。焦点距離、絞り値及びフォーカスレンズ位置はそれぞれ、ズーム制御部６１、露出制御部６２及びフォーカス制御部６３から第２データ選択部８３に入力され、これらに基づいて第２補正データ６７が選択される（ステップＳ１４）。
【０１０４】
次に、選択された第２補正データ６７から、第２テーブル生成部８４により、レンズ系補正テーブル６７ｔが生成される。すなわち、第２補正データ６７に含まれる軸上係数から補正対象画像７１の全画素に係る補正係数が導出され、導出された補正係数を含むレンズ系補正テーブル６７ｔが生成される。このレンズ系補正テーブル６７ｔは、補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂと同一のデータ形式であり、レンズ系補正テーブル６７ｔの各補正係数の位置はＸＹ座標系の座標位置で示される。
【０１０５】
レンズ系補正テーブル６７ｔの各補正係数の値も、その座標位置に基づいて導出される。ただし、第２補正データ６７に含まれる一の軸上係数グループ（図１２参照。）が、Ｘ軸，Ｙ軸の双方の軸上係数を示すものとして利用される。生成されたレンズ系補正テーブル６７ｔは、補正対象画像７１のレンズ系シェーディングを補正するための補正係数を含み、この補正係数の値は原点Ｏに関して点対称となる。生成されたレンズ系補正テーブル６７ｔは、ＲＡＭ５２に記憶される（ステップＳ１５）。
【０１０６】
このようにして４つの補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂ，６７ｔが生成されると、これらの４つの補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂ，６７ｔを用いて、補正対象画像７１にシェーディング補正が行なわれる。このシェーディング補正にあたっては、補正対象画像７１を形成する３つの色成分画像ごとに異なる補正テーブルが用いられる。
【０１０７】
すなわち、まず、Ｒ成分補正部８６により、Ｒ成分補正テーブル６６ｒ及びレンズ系補正テーブル６７ｔを用いて、Ｒ成分画像に対してシェーディング補正が行なわれる。具体的には、Ｒ成分画像の各画素値に対して、Ｒ成分補正テーブル６６ｒの対応する補正係数が乗算される。これにより、Ｒ成分画像のセンサ系シェーディングが補正される。さらに、Ｒ成分画像の各画素値に対して、レンズ系補正テーブル６７ｔの対応する補正係数が乗算される。これにより、Ｒ成分画像のレンズ系シェーディングが補正される。なお、Ｒ成分補正テーブル６６ｒの補正係数とレンズ系補正テーブル６７ｔの補正係数とを乗算した結果を、Ｒ成分画像の各画素値に乗算してもよい（ステップＳ１６）。
【０１０８】
同様にして、Ｇ成分補正部８７により、Ｇ成分補正テーブル６６ｇ及びレンズ系補正テーブル６７ｔを用いて、Ｇ成分画像に対してシェーディング補正が行なわれる（ステップＳ１７）。さらに、Ｂ成分補正部８８により、Ｂ成分補正テーブル６６ｂ及びレンズ系補正テーブル６７ｔを用いて、Ｂ成分画像に対してシェーディング補正が行なわれる（ステップＳ１８）。そして、このようにして個別に補正されたＲ成分画像、Ｇ成分画像及びＢ成分画像により、補正対象画像７１に関してシェーディング補正を行なった処理結果としての補正済画像７２が形成される。
【０１０９】
レンズ系シェーディングは色成分ごとの相違はないため、色成分画像の全てに対して同一のレンズ系補正テーブル６７ｔを用いてシェーディング補正が行なわれる。これにより、補正対象画像７１のレンズ系シェーディングが適切に補正される。一方で、センサ系シェーディングは色成分ごとに異なるが、色成分画像ごとに専用の補正テーブル６６ｒ，６６ｇ，６６ｂを用いてシェーディング補正が行なわれる。このため、補正対象画像７１のセンサ系シェーディングも適切に補正される。すなわち、補正対象画像７１のレンズ系及びセンサ系シェーディングの双方が適切に補正される。したがって、補正済画像７２においては、色シェーディングを含むあらゆるシェーディングの影響が適切に排除されることとなる。
【０１１０】
以上、第１の実施の形態について説明したように、デジタルカメラ１では、レンズ系及びセンサ系シェーディングの双方の特性を考慮した補正係数を用いてシェーディング補正が行なわれる。
【０１１１】
具体的には、センサ系シェーディングの光量低下率は、原点Ｏに関して非対称となるため、原点Ｏに関して値が非対称となる補正係数を含む補正テーブルを用いてシェーディング補正がなされる。また、センサ系シェーディングの光量低下率は、色成分ごとに相違するため、補正テーブルが色成分画像に応じて準備され、色成分画像ごとに異なる補正テーブルを用いてシェーディング補正がなされる。一方、レンズ系シェーディングの光量低下率は、原点Ｏに関して点対称、かつ、色成分ごとの相違はないため、原点Ｏに関して値が点対称となる補正係数を含む補正テーブルを３つの色成分画像に共通に用いてシェーディング補正がなされる。これにより、色シェーディングを含む画像中のシェーディングを適切に補正することができる。
【０１１２】
また、センサ系シェーディングの光量低下率は射出瞳距離に応じて変化するため、複数の候補から実際の射出瞳距離に応じた補正係数を含む第１補正データ６６が選択的に用いられる。一方、レンズ系シェーディングの光量低下率は光学特性値（焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置）に応じて変化するため、複数の候補から実際の光学特性値に応じた補正係数を含む第２補正データ６７が選択的に用いられる。これにより、画像中のシェーディングがさらに適切に補正される。
【０１１３】
また、デジタルカメラ１では、全画素に係る補正係数を記憶しているわけではなく、画像に設定される座標系における座標軸の位置のみに係る軸上係数が記憶される。そして、この軸上係数から複数の画素にそれぞれ対応する補正係数が導出される。したがって、複数の画素にそれぞれ対応する補正係数の全てを第１補正データ６６としてＲＯＭ５３に記憶したときと比較して、記憶すべきデータ量を小さくできる。
【０１１４】
＜３．第２の実施の形態＞
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態のデジタルカメラ１の構成及び動作は、第１の実施の形態のものとほぼ同様であるため、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【０１１５】
前述したように、センサ系シェーディングの光量低下率は画像の原点Ｏに関して非対称となる。しかしながら、画像の垂直方向（Ｙ軸方向）における光量低下率の非対称性は、水平方向（Ｘ軸方向）における光量低下率の非対称性と比較して小さい。これは、各受光画素２のフォトダイオード２１の感光面が水平方向よりも垂直方向に長いことから、垂直方向における撮像センサ２０の製造誤差の許容の程度が大きいためである。
【０１１６】
したがって、センサ系シェーディングの光量低下率は画像の垂直方向において原点Ｏに関して対称であるとみなし、補正係数の値が水平方向に非対称で垂直方向に対称となる補正テーブルを用いてシェーディング補正を行なっても、センサ系シェーディングはほぼ適正に補正できる。
【０１１７】
本実施の形態のデジタルカメラ１では、この原理を利用して、センサ系シェーディングの補正のために、補正係数の値がＸ軸方向に非対称でＹ軸方向に対称となる補正テーブルを用いるようにしている。
【０１１８】
図１６は、本実施の形態の第１補正データ６６に含まれるＹ軸上の画素に対応する軸上係数の値の例を示す図である。図に示すように、第１補正データ６６には、第１の実施の形態と同様に、ＲＧＢの３つの色成分それぞれに対応する３つの軸上係数グループが含まれている。ただし、これらの軸上係数グループにおいては、原点ＯからＹ軸方向の正側の画素に対応する軸上係数のみが含まれ、Ｙ軸方向の負側の画素に対応するものは含まれていない。これは、センサ系シェーディングの補正のための補正テーブルの補正係数の値は、Ｙ軸方向において原点Ｏに関して対称となるためである。
【０１１９】
すなわち、このような第１補正データ６６をシェーディング補正に使用する際には、Ｙ軸方向の負側の軸上係数の値として、そのＹ座標の正負を反転させた座標位置における正側の軸上係数の値が使用される。例えば、Ｙ＝−ｂの軸上係数の値として、Ｙ＝ｂの軸上係数の値が使用されることとなる。これにより、補正係数の値がＸ軸方向に非対称でＹ軸方向に対称となる補正テーブルが生成される。
【０１２０】
このように、本実施の形態のデジタルカメラ１では、第１補正データ６６には、Ｙ軸に係る軸上係数として原点に関して一方側に係るもののみが含まれるため、第１補正データ６６のデータ量が小さくなる。したがって、第１補正データ６６としてＲＯＭ５３に記憶すべきデータ量を小さくできる。なお、図１６の例では、原点ＯからＹ軸方向の正側の画素に対応する軸上係数のみが含まれるとしたが、原点ＯからＹ軸方向の負側の画素に対応する軸上係数のみが含まれてもよい。
【０１２１】
＜４．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。本実施の形態のデジタルカメラ１の構成及び動作は、第１の実施の形態のものとほぼ同様であるため、第１の実施の形態との相違点について説明する。
【０１２２】
上記実施の形態では、シェーディング補正の対象の画像に設定する座標系として直交座標系が採用されていたが、本実施の形態では斜交座標系が採用される。具体的には、図１７に示すように、画像７の中心７ｃを原点Ｏとし、画像７の２つの対角線７ｄ，７ｅをそれぞれ座標軸（Ｕ軸，Ｖ軸）とする斜交座標系が画像７に対して設定される。
【０１２３】
このような斜交座標系を採用した場合でも、第１の実施の形態と同様にして、画像中のシェーディングを適切に補正することが可能である。すなわち、Ｕ軸及びＶ軸の位置のみに係る補正係数としての軸上係数が、第１補正データ６６及び第２補正データ６７に含まれるようにする。そして、補正テーブルの補正係数の位置を同様の斜交座標系の座標位置で表現すれば、各補正係数の値はその座標位置に基づいてＵ軸，Ｖ軸の２つの軸上係数の値を参照することで導出できる。
【０１２４】
また、斜交座標系を採用し、第２の実施の形態のようにセンサ系シェーディングの光量低下率が画像の垂直方向において原点Ｏに関して対称であるとみなした場合は、第１補正データ６６の軸上係数をＵ軸，Ｖ軸とで兼用できる。
【０１２５】
図１８は、この場合における、第１補正データ６６に含まれる軸上係数の値の例を示す図である。また、図１９は、この場合における、第２補正データ６７に含まれる軸上係数の値の例を示す図である。これらの図において、記号ＬＵ，ＬＤ，ＲＵ，ＲＤはそれぞれ、画像７の左上、左下、右上及び右下のそれぞれの端部位置を示している（図１７参照）。
【０１２６】
図１８に示すように、第１補正データ６６には、第１の実施の形態と同様に、ＲＧＢの３つの色成分それぞれに対応する軸上係数グループが含まれている。ただし、これらの軸上係数は、Ｕ軸とＶ軸とで兼用されている。
【０１２７】
この場合では、センサ系シェーディングの光量低下率が画像の垂直方向において原点Ｏに関して対称であるとみなしているため、シェーディング補正においては、補正係数の値が水平方向に非対称で垂直方向に対称となる補正テーブルが使用される。このため、左上から右下にかけての補正係数の値の変化と、左下から右上にかけての補正係数の値の変化とは同一となる。このことから、第１補正データ６６の軸上係数はＵ軸とＶ軸とで兼用できるわけである。
【０１２８】
なお、レンズ系シェーディングの光量低下率は原点Ｏに関して点対称である。このため図１９に示すように、斜交座標系を採用した場合であっても、第２補正データ６７には一つの軸上係数グループのみが含まれ、軸上係数の値は原点Ｏに関して対称となる。
【０１２９】
このように、本実施の形態のデジタルカメラ１では、斜交座標系を採用しているため、センサ系シェーディングの光量低下率が画像の垂直方向において原点Ｏに関して対称であるとみなした場合は、２つの座標軸で軸上係数を兼用でき、第１補正データ６６としてＲＯＭ５３に記憶すべきデータ量を小さくできる。
【０１３０】
＜５．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。上記実施の形態では、デジタルカメラ１の内部において画像に対してシェーディング補正がなされていたが、本実施の形態では、汎用のコンピュータにおいて行なうようにしている。
【０１３１】
図２０は、このような汎用のコンピュータを含む画像処理システム１００を示す図である。画像処理システム１００は、画像を取得するデジタルカメラ１０１と、デジタルカメラ１０１で取得された画像に対してシェーディング補正を行なうコンピュータ１０２とを含んでいる。
【０１３２】
デジタルカメラ１０１は、上記実施の形態のデジタルカメラ１と同様の構成のものを用いることができる。デジタルカメラ１０１は、上記実施の形態のデジタルカメラ１と同様にして、被写体のカラーの画像を取得する。ただし、取得された画像は、シェーディング補正がなされずにそのままＥｘｉｆ形式の画像ファイルとしてメモリカード９に記録される。このようにしてメモリカード９に記録された画像は、メモリカード９を媒介として、あるいは、専用の通信ケーブルや電気通信回線を介して、コンピュータ１０２に転送される。
【０１３３】
コンピュータ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスク、ディスプレイ及び通信部等を備えた汎用のコンピュータで構成される。そして、コンピュータ１０２内部のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が、上記実施の形態と同様のシェーディング補正を行なう機能を実現する。すなわち、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が、図８に示すシェーディング補正部（すなわち、図１４に示す第１データ選択部８１、第１テーブル生成部８２、第２データ選択部８３、第２テーブル生成部８４、瞳距離導出部８５、Ｒ成分補正部８６、Ｇ成分補正部８７及びＢ成分補正部８８）と同様に機能することとなる。
【０１３４】
コンピュータ１０２においては、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体９１を介してプログラムがコンピュータ１０２内にインストールされる。このプログラムに従ってＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等が機能することにより、シェーディング補正を行なう機能が実現される。すなわち、汎用のコンピュータ１０２が、シェーディング補正を行なう画像処理装置として機能することとなる。
【０１３５】
デジタルカメラ１０１から転送された画像は、コンピュータ１０２のハードディスクに記憶される。シェーディング補正を行なう際には、ハードディスクから画像がＲＡＭに読み出されて、シェーディング補正可能に準備される。そして、上述したシェーディング補正を行なう機能により図１５と同様の処理がコンピュータ１０２の内部で行なわれる。
【０１３６】
射出瞳距離の導出（ステップＳ１１）及びレンズ系シェーディングの選択（ステップＳ１２）に必要な光学特性値（焦点距離、絞り値、フォーカスレンズ位置）は、画像ファイルのタグ情報から取得される。また、第１補正データ６６及び第２補正データ６７、並びに、射出瞳距離の導出に必要な演算式等のデータは、コンピュータ１０２のハードディスク内に予め記憶される。これらのデータは、デジタルカメラの種類に応じて複数の種類が記憶されてもよい。これにより、汎用のコンピュータ１０２の内部においても画像に対して適切にシェーディング補正を行なうことができることとなる。
【０１３７】
＜６．変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【０１３８】
◎センサ系シェーディングを補正するための第１補正データ６６は、撮像センサにおける迷光によって生じる偽信号を考慮した補正係数を有していてもよい。以下、簡単に図２１及び図２２を参照して、迷光による偽信号の発生原理について説明する。
【０１３９】
図２１及び図２２は撮像センサ２０の周辺部の受光画素２の近傍を示す断面図であり、図２１は画像の右側に相当する受光画素２Ｒのもの、図２２は画像の左側に相当する受光画素２Ｌのものをそれぞれ示している。これらの図を比較してわかるように、撮像センサ２０の受光画素２の構造は位置によらず同一であり、フォトダイオード２１に対して同一の側（図中では右側）に垂直転送部２２が配置される。
【０１４０】
前述したように、撮像センサ２０の周辺部の受光画素２においては、光軸に対して傾斜して光線Ｌが入射する。このため、このような光線の一部は、フォトダイオード２１の感光面からずれた近傍の部材等で反射して迷光Ｌ１となることがある。このような迷光Ｌ１は、遮光膜２５でさらに反射されて垂直転送部２２に混入し、これにより偽信号を生じさせる。この偽信号により、画像の画素値が変動することとなる。
【０１４１】
迷光Ｌ１は、光軸に対して傾斜して光線Ｌが入射することにより発生するため、偽信号による画素値の変動値は画像の周辺部となるほど大きくなる。また、迷光Ｌ１は、図２１に示すように右側の受光画素２Ｒでは、当該受光画素２Ｒの信号電荷を転送する垂直転送部２２に混入するが、図２２に示すように左側の受光画素２Ｌでは、隣接する受光画素の信号電荷を転送する垂直転送部２２に混入する。したがって、偽信号による画素値の変動値は、画像の中心に関して水平方向において非対称となる。
【０１４２】
つまり、偽信号による画素値の変動値は、画像の周辺部となるほど大きく、かつ、画像の水平方向において非対称となる。したがって、偽信号による画素値の変動は、上述したセンサ系シェーディングと近似した特性があるため、センサ系シェーディングと同様にして補正することが可能である。このため、第１補正データ６６に、偽信号による画素値の変動を加味した補正係数を含ませることで、このような偽信号による画素値の変動も適切に補正することができることとなる。
【０１４３】
◎上記第１の実施の形態では、第２補正データ６７は原点Ｏに関して双方向側の軸上係数を有していたが、レンズ系シェーディングの光量低下率は点対称であるため、原点Ｏに関して一方向側のみの軸上係数を有していてもよい。他の一方向側の軸上係数は、第２の実施の形態と同様に導出すればよい。
【０１４４】
◎上記実施の形態では、焦点距離、絞り値、及び、フォーカスレンズ位置の３つの光学特性値に基づいて第２補正データ６７が選択されていたが、これらのうちのいずれか２つの光学特性値、あるいは、いずれか１つの光学特性値に基づいて、第２補正データ６７が選択されてもよい。
【０１４５】
◎上記実施の形態では、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより各種機能が実現されると説明したが、これら機能の全部または一部は専用の電気的回路により実現されてもよい。特に、繰り返し演算を行う箇所をロジック回路にて構築することにより、高速な演算が実現される。また逆に、電気的回路によって実現されるとした機能の全部または一部は、ＣＰＵがプログラムに従って演算処理を行うことにより実現されてもよい。
【０１４６】
◎上記実施の形態では、デジタルカメラ１を例に説明したが、撮像センサを用いて画像を取得する撮像装置であれば、どのような装置であっても本発明に係る技術を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】撮像センサと撮影光学系の光軸との関係を示す図である。
【図２】撮像センサの受光画素の近傍を示す断面図である。
【図３】撮像センサの受光画素の近傍を示す断面図である。
【図４】撮像センサの受光画素の近傍を示す断面図である。
【図５】撮像センサの受光画素の近傍を示す断面図である。
【図６】デジタルカメラを示す斜視図である。
【図７】デジタルカメラの背面側の構成を示す図である。
【図８】デジタルカメラの機能構成を模式的に示すブロック図である。
【図９】直交座標系が設定された画像を示す図である。
【図１０】第１補正データに含まれるＸ軸に係る軸上係数の値の例を示す図である。
【図１１】第１補正データに含まれるＹ軸に係る軸上係数の値の例を示す図である。
【図１２】第２補正データに含まれる軸上係数の値の例を示す図である。
【図１３】撮影モードにおける基本的な動作の流れを示す図である。
【図１４】シェーディング補正処理に係る機能を示す図である。
【図１５】シェーディング補正処理の流れを示す図である。
【図１６】第１補正データに含まれるＹ軸に係る軸上係数の値の例を示す図である。
【図１７】斜交座標系が設定された画像を示す図である。
【図１８】第１補正データに含まれる軸上係数の値の例を示す図である。
【図１９】第２補正データに含まれる軸上係数の値の例を示す図である。
【図２０】シェーディング補正を行なうコンピュータを示す図である。
【図２１】撮像センサの周辺部の受光画素の近傍を示す断面図である。
【図２２】撮像センサの周辺部の受光画素の近傍を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１      デジタルカメラ
２      受光画素
３      撮影レンズ
２０      撮像センサ
２１      フォトダイオード
２２      垂直転送部
２６      カラーフィルタ
２７      マイクロレンズ
６４      シェーディング補正部
６５      プログラム
【図１】
2005341033.tif 000003
【図２】
2005341033.tif 000004
【図３】
2005341033.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005341033.tif 000007
【図６】
2005341033.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2005341033.tif 000012
【図１１】
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【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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【図２２】
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