(57)【要約】【課題】  画像のシェーディング補正を高速に行うことができる撮像装置、シェーディング補正装置、及びシェーディング補正方法を提供する。【解決手段】  撮像素子により撮像された画像のシェーディング補正をベイヤーデータの段階で行う。各画素Ｐについて光軸に相当するベイヤー画像１００の補正中心Ｏとの間の水平距離Ｈと垂直距離Ｖとを取得し、それらを二次関数に当てはめることにより、各画素Ｐにおける補正中心Ｏとの距離Ｌに応じたシェーディング係数を算出する。算出した画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する。シェーディング補正を簡単な処理により高速に、かつリアルタイムで行うことができる。各画素Ｐのシェーディング係数を同一基準に従って取得するため、自然な補正結果が得られる。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、
画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づく各画素のシェーディング係数を算出する算出手段と、
この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項２】
前記算出手段は、各画素における前記補正中心からの水平および垂直距離を変数とする二次関数を使用してシェーディング係数を画素毎に算出することを特徴とする請求項１記載のシェーディング補正装置。
【請求項３】
前記算出手段におけるシェーディング係数の算出対象となる画素は、それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素であることを特徴とする請求項１又は２記載のシェーディング補正装置。
【請求項４】
前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素が有する色情報に基づく各画素のシェーディング係数を算出することを特徴とする請求項３記載のシェーディング補正装置。
【請求項５】
前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に基づく各画素のシェーディング係数を算出することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載のシェーディング補正装置。
【請求項６】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、
画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に応じたシェーディング係数を取得する工程と、
取得した画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項７】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、
それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、
この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項８】
前記シェーディング係数を各画素における画像内での位置に対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記取得手段は、各画素における画像内での位置に基づき、前記記憶手段から画素毎のシェーディング係数を読み出すことを特徴とする請求項７記載のシェーディング補正装置。
【請求項９】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、
各画素がそれにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する段階で、画素毎にシェーディング係数を取得する工程と、
取得したシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎に明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項１０】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、
画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、
この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とするシェーディング補正装置。
【請求項１１】
前記決定手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得される画素毎のシェーディング係数を、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じて補正する補正手段とを含むことを特徴とする請求項１０記載のシェーディング補正装置。
【請求項１２】
互いに処理内容が異なる複数の画素間引き処理の種類に対応付けて前記画素毎のシェーディング係数を記憶する記憶手段を備え、前記決定手段は、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の種類に対応して前記記憶手段に記憶されているシェーディング係数を、画素毎のシェーディング係数として決定することを特徴とする請求項１０記載のシェーディング補正装置。
【請求項１３】
撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、
画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じてシェーディング係数を決定する工程と、
決定したシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程と
を含むことを特徴とするシェーディング補正方法。
【請求項１４】
被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子により撮像された画像の画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を算出する算出手段と、
この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１５】
被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子により撮像された画像を構成するとともに、画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、
この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１６】
被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、
前記撮像素子により撮像された画像を構成する画素毎に、当該画像の撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、
この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段と
を備えたことを特徴とする撮像装置。
【請求項１７】
前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項１４又は１５，１６記載の撮像装置。
【請求項１８】
前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を記録する記録手段を備えたことを特徴とする請求項１４乃至１７いずれか記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置、画像のシェーディング補正装置、及びシェーディング補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備えた撮像装置による撮像においては、撮像した画像の中央部が明るく周辺部ほど暗くなるシェーディングが発生するため、これを解消するシェーディング補正が必要となっている。シェーディングは、ＣＣＤ等の感光面に光学像を結像させる撮像レンズの光学特性における光学像の周辺光量の低下（コサイン四乗則の比率による低下）や、ＣＣＤ等の感光面においては、画素を構成するフォトダイオードがマイクロレンズの下部に埋め込まれており、周辺部になると光線入射角が大きくなり、中心部分に比べ集光効果が落ちるための感度ムラに起因して発生するものであり、その度合いは広角レンズを用いる場合において特に大きくなる。
【０００３】
シェーディング補正方法としては、例えば下記特許文献１に以下のような方法が記載されている。すなわち、白基準となるデータを、有効撮像面の水平および垂直の各センター軸上のサンプリング点にて予め取り込み、有効撮像面にメッシュ領域を設定し、水平座標に対する補正係数と垂直座標に対する補正係数との掛け算によって、メッシュ領域毎に有効撮像面内の任意の座標上のシェーディング係数を算出し、メッシュ領域毎のシェーディング係数に基づき画素毎の明るさを補正するものである。
【特許文献１】特開２００３−１６９２５５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のシェーディング補正は、直交座標におけるサンプリングデータを用いた補間方式あるため、シェーディング係数の算出が複雑になり、ＣＣＤを用いたカメラシステムにおいては、動画撮影のように高速な処理を必要とするときに処理速度が間に合わなくなるという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題に鑑みてなされたものであり、画像のシェーディング補正を高速に行うことができる撮像装置、シェーディング補正装置、及びシェーディング補正方法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】
【０００６】
前記課題を解決するため請求項１の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づく各画素のシェーディング係数を算出する算出手段と、この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【０００７】
かかる構成においては、各画素の明るさが、画像の補正中心からの距離に基づくシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまり取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。
【０００８】
また、請求項２の発明にあっては、前記算出手段は、各画素における前記補正中心からの水平および垂直距離を変数とする二次関数を使用してシェーディング係数を画素毎に算出するものとした。
【０００９】
また、請求項３の発明にあっては、前記算出手段におけるシェーディング係数の算出対象となる画素は、それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素であるものとした。
【００１０】
かかる構成においては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。
【００１１】
また、請求項４の発明にあっては、前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素が有する色情報に基づく各画素のシェーディング係数を算出するものとした。
【００１２】
かかる構成においては、各画素が有する色情報に応じたより正確なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。
【００１３】
また、請求項５の発明にあっては、前記算出手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離、及び各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に基づく各画素のシェーディング係数を算出するものとした。
【００１４】
かかる構成においては、画素間引き処理の内容に対応したよりシェーディング係数を得ることができる。
【００１５】
また、請求項６の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に応じたシェーディング係数を取得する工程と、取得した画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程とを含む方法とした。
【００１６】
かかる方法によれば、取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。
【００１７】
また、請求項７の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、それにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【００１８】
かかる構成においては、それにより構成される画像内での位置に対応した色情報を有する画素毎の明るさが、画素毎に取得されたシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまりベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。
【００１９】
また、請求項８の発明にあっては、前記シェーディング係数を各画素における画像内での位置に対応づけて記憶する記憶手段を備え、前記取得手段は、各画素における画像内での位置に基づき、前記記憶手段から画素毎のシェーディング係数を読み出すものとした。
【００２０】
かかる構成においては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となる。
【００２１】
また、請求項９の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、各画素がそれにより構成される画像内での位置によって異なる色情報を有する段階で、画素毎にシェーディング係数を取得する工程と、取得したシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎に明るさを調整する工程とを含む方法とした。
【００２２】
かかる方法によれば、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。
【００２３】
また、請求項１０の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正装置であって、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【００２４】
かかる構成においては、各画素の明るさが、画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。
【００２５】
また、請求項１１の発明にあっては、前記決定手段は、画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得される画素毎のシェーディング係数を、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じて補正する補正手段とを含むものとした。
【００２６】
また、請求項１２の発明にあっては、互いに処理内容が異なる複数の画素間引き処理の種類に対応付けて前記画素毎のシェーディング係数を記憶する記憶手段を備え、前記決定手段は、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の種類に対応して前記記憶手段に記憶されているシェーディング係数を、画素毎のシェーディング係数として決定するものとした。
【００２７】
かかる構成においては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となる。
【００２８】
また、請求項１３の発明にあっては、撮像素子により撮像された画像のシェーディングを補正するシェーディング補正方法であって、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じてシェーディング係数を決定する工程と、決定したシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する工程とを含む方法とした。
【００２９】
かかる方法においては、各画素の明るさが、画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。
【００３０】
また、請求項１４の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像の画素毎に、光軸に相当する画像の補正中心との距離に基づくシェーディング係数を算出する算出手段と、この算出手段により算出された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【００３１】
かかる構成においては、撮像素子により撮像された画像における各画素の明るさが、画像の補正中心からの距離に基づくシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまり取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整される。しかも、シェーディング係数は画像の補正中心からの距離といった同一基準に基づくものであるため、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化する。
【００３２】
また、請求項１５の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像を構成するとともに、画像内での位置によって異なる色情報を有する画素毎にシェーディング係数を取得する取得手段と、この取得手段により取得されたシェーディング係数に応じて前記画像内での位置によって異なる色情報を有する各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたことを備えたものとした。
【００３３】
かかる構成においては、撮像素子により撮像されるとともに、それにより構成される画像内での位置に対応した色情報を有する画素毎の明るさが、画素毎に取得されたシェーディング係数に応じて調整されることによりシェーディング補正が行われる。つまりベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われる。
【００３４】
また、請求項１６の発明にあっては、被写体の光学像を撮像する撮像素子を備えた撮像装置であって、前記撮像素子により撮像された画像を構成する画素毎に、当該画像の撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【００３５】
かかる構成においては、画素毎に、各画素により構成される画像の取得に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数を決定する決定手段と、この決定手段により決定された画素毎のシェーディング係数に応じて各画素の明るさを調整する調整手段とを備えたものとした。
【００３６】
かかる構成においては、前記撮像素子により撮像された画像を構成する各画素の明るさが、撮像に際して実施された画素間引き処理の内容に応じたシェーディング係数に応じて調整されることにより、画素間引きに対応するシェーディング補正が行われるため、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できる。
【００３７】
また、請求項１７の発明にあっては、前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を表示する表示手段を備えたものとした。
【００３８】
かかる構成においては、撮像した画像にシェーディング補正を施して表示することができる。
【００３９】
また、請求項１８の発明にあっては、前記調整手段により各画素の明るさが調整された画像を記録する記録手段を備えたものとした。
【００４０】
かかる構成においては、撮像した画像にシェーディング補正を施して記録することができる。
【発明の効果】
【００４１】
以上のように請求項１〜６，１４の発明にあっては、取得が容易なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整されるようにした。よって、シェーディング補正を高速に行うことが可能となる。しかも、各画素の明るさの調整量が滑らかに変化するようにしたことから、質の高い補正結果を得ることが可能となる。
【００４２】
これに加え、請求項３の発明にあっては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われるようにした。よって、シェーディング補正を極めて高速に行うことが可能となる。
【００４３】
また、請求項４の発明にあっては、各画素が有する色情報に応じたより正確なシェーディング係数によって各画素の明るさが調整されることから、より質の高い補正結果を得ることが可能となる。
【００４４】
また、請求項５の発明にあっては、画素間引き処理の内容に対応したシェーディング係数を得ることができることから、画素間引きに対応するシェーディング補正が可能となる。
【００４５】
また、請求項７〜９，１５の発明にあっては、ベイヤー画像等を構成する単一の色情報を有する画素を対象する処理によってシェーディング補正が行われるようにした。よって、画素毎の処理が簡素化できることから、シェーディング補正を高速に行うことが可能となる。
【００４６】
これに加え、請求項８の発明にあっては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となることから、シェーディング補正をさらに高速に行うことが可能となる。
【００４７】
また、請求項１０〜１３，１６の発明にあっては、画素間引きを行う駆動方式によって撮像素子を駆動する場合にも対応できるようにした。よって、単一の色情報を有する画素からなるベイヤー画像等を対象とした高速のシェーディング補正を簡単に実施する場合には都合がよい。
【００４８】
これに加え、請求項１２の発明にあっては、各画素のシェーディング係数を取得するための処理が簡単となることから、シェーディング補正をさらに高速に行うことが可能となる。
【００４９】
また、請求項１７の発明にあっては、撮像装置において、撮像した画像にシェーディング補正を施して表示することが可能となる。
【００５０】
また、請求項１８の発明にあっては、撮像装置において、撮像した画像にシェーディング補正を施して記録することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５１】
以下、本発明の一実施の形態を図にしたがって説明する。図１は、本発明に係るシェーディング補正装置を含むデジタルカメラ（撮像装置）のブロック図である。
【００５２】
デジタルカメラは、複数枚のレンズによって構成される光学系１と、光学系の光軸上に配置された撮像素子であるＣＣＤ２とを備えている。ＣＣＤ２は、光学系１により被写体の光学像が結像される感光部に、図２に示すようなベイヤー配列の原色フィルターが設けられたものであって、ＴＧ（Timing Generator）３が発する所定周波数のタイミング信号によって走査駆動され、被写体像（光像）の明るさに応じた撮像信号を出力する。
【００５３】
また、ＣＣＤ２は、プログレッシブ（全画素読み出し）方式により駆動されるものであるとともに、後述するようにスルー画像を表示する撮影待機状態には、信号を読み出すラインを間引いた垂直間引き読み出し方式による駆動が可能となっている。なお、撮像信号の読み出し方式の切り換えは、例えばＣＣＤ２の画素が並んだ各行（水平ライン）に読み出しチャンネルを予め割り当て、読み出しチャンネル毎に電荷の転送のオンオフ制御を可能とするとともに、読み出しチャンネルの設定（選択）と、ＴＧ３からタイミング信号として供給される垂直転送パルス及び水平転送パルスの組み合わせによって、撮像信号の読み出しラインを制御することにより行う。
【００５４】
ＣＣＤ２から出力された撮像信号はゲイン調整用のアンプ４により増幅され、ＣＤＳ／ＡＤＣブロック５へ出力される。ＣＤＳ／ＡＤＣブロック５は、ゲイン調整後の撮像信号を相関二重サンプリングして保持するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）回路、及びＡ／Ｄ変換器（ＡＤＣ）からなり、撮像信号におけるノイズ除去を行うとともにデジタル信号への変換を行う。
【００５５】
上記デジタル信号に変換された撮像信号、すなわち前記フィルタの色配列に対応するＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色情報を有する画素データからなるベイヤーデータは、本発明の調整手段である乗算回路６によって、後述するシェーディング係数生成回路７から送られたシェーディング係数Ｋに応じた倍率で画素毎にゲインアップ（シェーディング補正）された後、ＤＲＡＭ９にいったん送られ、そこで前記フィルタの色配列に対応するＲ，Ｇ，Ｂの色配列の画像（以下、ベイヤー画像という。）を構成する画素データとして順次記憶される。なお、撮影モードにおける撮影待機状態においては、その際、撮像信号における垂直方向の画素間引き率に応じた水平方向の画素間引きが行われる。
【００５６】
ＤＲＡＭ９に記憶されたデータは、逐次読み出されてデジタル信号処理回路８へ送られる。デジタル信号処理回路８は、入力した画像信号に基づいて画素毎のＲ，Ｇ，Ｂの色成分データを生成する画素補間処理、生成したＲ，Ｇ，Ｂの色成分データから画素毎の輝度信号（Ｙ）と色差信号（Ｕ、Ｖ）からなるＹＵＶデータを生成する輝度・色差信号変換処理等を行う。なお、デジタル信号処理回路８では、オートホワイトバランス、輪郭強調などの画品質向上のための処理も行われる。デジタル信号処理回路８で変換されたＹＵＶデータは順次ＤＲＡＭ９に格納され、１フレーム分のＹＵＶデータがＤＲＡＭ９に格納される。
【００５７】
撮影待機状態では、ＤＲＡＭ９に格納された１フレーム分のＹＵＶデータ、すなわちＣＣＤ２からプログレッシブ方式で読み出された撮像信号に基づくＹＵＶデータはＣＰＵ１２によって読み出されて画像表示部１０に送られる。画像表示部１０は本発明の表示手段であって、ビデオ信号生成回路やカラーＬＣＤ及びその駆動回路等からなり、ＣＰＵ１２から送られた１フレーム分のＹＵＶデータをビデオ信号に変換し、カラーＬＣＤにスルー画像として表示する。また再生モードでは記録画像等を表示する。
【００５８】
ＪＰＥＧ回路１１は、撮影モードでシャッターキーが押された画像記録時には、ＤＲＡＭ９に展開されているＹＵＶデータ、すなわちプログレッシブ方式で読み出された撮像信号に基づくＹＵＶデータをＪＰＥＧ方式で圧縮し、再生モードによる動作時には、圧縮されている画像データをＹＵＶデータに伸張する。画像記録時にＪＰＥＧ回路１１により符号化された画像データはＣＰＵ１２に送られ、最終的には画像記録部１３に画像ファイルとして記録される。画像記録部１３は本発明の記録手段であって、カメラ本体に内蔵又は着脱自在な各種の不揮発性メモリである。画像記録部１３に記録された画像データは、再生モードにおいて必要に応じてＣＰＵ１２に読み出され、ＪＰＥＧ回路１１により伸張された後、画像表示部１０において再生される。
【００５９】
キー入力部１４は、撮影モードと再生モードとの動作切り替えに使用される切替キーや、シャッターキー等の各種の操作キーを含み、キー操作に応じた操作信号をＣＰＵ１２へ送る。フラッシュメモリ１５は、ＣＰＵ１２によるデジタルカメラの制御に必要なプログラムと、その実行に際して使用される各種データが格納されている。ＣＰＵ１２は、キー入力部１４からの操作信号と前記プログラムに従い動作し装置全体を制御するとともに、後述するように撮影モードが設定されているときには、その時々の動作状態を示す信号であって、スルー画像を表示する撮影待機モードと、シャッターキーの押下に伴う記録モードとの別を示すモード信号を前記シェーディング係数生成回路７に出力する。
【００６０】
図３は、前述したシェーディング係数生成回路７の構成を示すブロック図である。シェーディング係数生成回路７は、図４に示したように、ＣＤＳ／ＡＤＣブロック５から順次出力された撮像信号による各画素Ｐ、すなわちベイヤー配列に対応したＲ，Ｇ，Ｂいずれかの色情報を有する各々の画素がベイヤー画像１００として配置されるべき画素位置（座標位置Ｘ，Ｙ）と、光学系１の光軸中心に相当するベイヤー画像１００の中心（補正中心）Ｏとの距離Ｌに応じたシェーディング係数Ｋを二次関数を用いて算出し、前記乗算回路６へ出力するものであって以下の構成を備えている。
【００６１】
すなわちシェーディング係数生成回路７は、ＴＧ３から送られたタイミング信号に基づき動作する水平位置カウンタ４１、及び垂直位置カウンタ４２を備え、それにより各画素Ｐの水平位置Ｘ、及び垂直位置Ｙをそれぞれ取得し、減算器４３，４４へ送る。減算器４３，４４は、水平／垂直位置（Ｘ，Ｙ）から、予めレジスタに登録されている前記中心Ｏの水平／垂直位置（Ｘｏ，Ｙｏ）をそれぞれ減算し、絶対値化回路４５，４６は減算後の値を絶対値化することにより水平／垂直方向の距離（Ｈ，Ｖ）をそれぞれ取得する。二乗器４７，４８は双方の距離（Ｈ，Ｖ）を二乗し、第１の乗算器４９は、垂直方向の二乗値（Ｖ２）のみに、ＣＰＵ１２から送られるモード信号に応じた所定の扁平係数（ａ）を掛ける。
【００６２】
この扁平係数（ａ）は、前記モード信号が記録モードを示すものであるときには「１」であり、また前記モード信号が撮影待機モードを示すものであるときには、前述した垂直間引き読み出しによって水平ラインを間引く割合に応じた「１」以上の所定値であって、撮影待機モードの間には、ＣＣＤ２における光学系１の光軸中心に相当する画素中心から同一距離の画素が、ベイヤー画像１００として配置されたときには図４に示したように楕円をなすため、それを補正するための垂直方向の係数である。係る扁平係数（ａ）が掛けられることにより、撮影待機モードにおいて最終的にシェーディング係数生成回路７から出力されるシェーディング係数が、垂直間引き読み出し方式による撮像信号の読み出し処理の内容に応じて補正されることとなる。
【００６３】
加算器５０は、二乗器４７により二乗化された水平方向の値（Ｈ２）と、第１の乗算器４９により扁平率（ａ）を掛けられた後の垂直方向の値（ａＶ２）とを加算する。第２の乗算器５１は、加算後の値（Ｈ２＋ａＶ２）に、シェーディング係数調整用（二次曲線の開き具合の調整用）の調整係数（ｘ１）を掛けてシェーディング係数（Ｋ）を算出する。つまり、
Ｋ ＝ ｘ１（Ｈ２＋ａＶ２）
を計算する。
【００６４】
上記計算で使用される調整係数（ｘ１）は係数レジスタ５３に登録されているＲ，Ｇ，Ｂの色別の調整係数であり、係数切換器５２におけるＴＧ３からのタイミング信号に応じた切換動作によって、前記各画素Ｐの色に対応するものが選択的に使用される。これにより、シェーディング係数（Ｋ）として、図５に示したように、各々がベイヤー画像における補正中心Ｏとの距離Ｌ（図４）に応じて変化するとともに、各画素Ｐの色毎に開き具合の異なる二次曲線を描く値が算出される。そして、シェーディング係数生成回路７は、第２の乗算器５１により算出されたシェーディング係数（Ｋ）を、タイミング信号により示されるタイミングで逐次、乗算回路６へ出力する。つまり本実施の形態においては、シェーディング係数生成回路７が本発明の算出手段、取得手段として機能する。なお、図５は、色毎のシェーディング係数の変化を便宜的に示したものである。
【００６５】
図６は、以上の構成からなるデジタルカメラにおいて、ＣＰＵ１２が撮影モードで実行する処理の内容を示したフローチャートである。
【００６６】
ＣＰＵ１２は、電源オンの状態で他のモードから撮影モードへのモードスイッチの切替操作や、モードスイッチが撮影モード位置にある状態での電源のオン操作に伴い処理を開始した後、まずＣＣＤ２の駆動方式を垂直間引き読み出し方式に設定し（ステップＳ１）、撮影待機モードを示すモード信号をシェーディング係数生成回路７に出力するとともに（ステップＳ２）、垂直間引き読み出し方式に設定して撮像処理を開始する（ステップＳ３）。これに伴い撮影待機状態となり画像表示部１０のカラーＬＣＤにスルー画像を表示し、シャッターボタンによる撮影操作があるまで（ステップＳ４でＮＯ）、撮影待機状態を継続してスルー画像を一定期間毎に更新する。その間、シェーディング係数生成回路７から乗算回路６に対して、上記駆動方式に応じて計算された画素毎のシェーディング係数Ｋが送られるとともに、ＣＤＳ／ＡＤＣ５によってデジタル信号に変換されたベイヤーデータに対して、画素毎に上記シェーディング係数Ｋに基づくシェーディング補正が行われ、それによりスルー画像におけるシェーディングの発生が防止される。
【００６７】
その後、シャッターボタンによる撮影操作があると（ステップＳ４でＹＥＳ）、記録モードを示すモード信号をシェーディング係数生成回路７に出力するとともに（ステップＳ５）、ＣＣＤ２の駆動方式をプログレッシブ方式に切り換え、記録画像の撮像処理を行う（ステップＳ６）。係る撮像処理に際しては、ＣＤＳ／ＡＤＣ５によってデジタル信号に変換されたベイヤーデータに対して、プログレッシブ方式に対応して計算された画素毎のシェーディング係数（Ｋ）に基づくシェーディング補正が行われ、それにより記録画像におけるシェーディングの発生が防止される。しかる後、ＣＰＵ１２は、係る撮像処理に伴いＪＰＥＧ回路１１により圧縮された記録画像の画像データを画像記録部１３に記録するとともに（ステップＳ７）、ステップＳ１へ戻り、ユーザーにより動作モードが撮影モード以外のモードに変更されるか、または電源がオフ操作されるまで上述した処理を繰り返す。
【００６８】
以上のように本実施の形態においては、シェーディング補正のために画素毎に取得するシェーディング係数Ｋを各画素Ｐにおけるベイヤー画像１００の中心Ｏとの距離Ｌに応じたものとしたことから、画素毎のシェーディング係数Ｋを、前述したようにシェーディング係数生成回路７において水平／垂直方向の距離（Ｈ，Ｖ）を二次関数に当てはめることによって容易に算出することができる。したがって、シェーディング補正に係る処理を高速に行うことができる。そのため、図６のフローチャートには静止画を撮影する場合の動作手順を示したが、動画撮影時に所定のフレームレートで連続的に動画を撮像する場合であっても、それに対応することができる。
【００６９】
しかも、画素毎のシェーディング係数Ｋを、水平／垂直方向の距離（Ｈ，Ｖ）といった同一基準から算出することにより、各画素の明るさの調整量を滑らかに変化させることができ、その結果、常に質の高い補正結果を得ることができる。すなわち、例えば背景技術として先に説明したように、メッシュ領域単位のシェーディング係数に基づくシェーディング補正方法では、白基準を取得するサンプリングポイントの数が不十分な場合には、画面全体の明るさが均一な画像を撮影すると（例えば空を撮影するような場合）、メッシュ領域の境界が見えてしまうことがあるが、本実施の形態においては、常にそうしたことのない自然な画像を得ることができる。
【００７０】
また、シェーディング補正をベイヤーデータの段階の撮像信号に対して行うことから、すなわち単一の色情報を有する画素に対する明るさ調整であるため、それを例えば後述するようにＹＵＶデータの段階で行う場合に比べて画素毎のシェーディング係数Ｋの計算が楽であり、それを高速に行うことができる。これによってもシェーディング補正に係る処理を高速に行うことができる。
【００７１】
また、シェーディング係数生成回路７においては、画素毎の色に対応する調整係数を掛けたシェーディング係数Ｋを計算するため、画素の色に応じたより正確なシェーディング係数Ｋを得ることができ、これによっても、より質の高い補正結果を得ることが可能となる。なお、色別の調整係数が掛けられていないシェーディング係数Ｋをそのまま用いてシェーディング補正を行う場合であっても、前述したように常に自然な画像を得ることができる。
【００７２】
また、撮影待機モードでスルー画像を表示するとき、ＣＣＤ２の駆動方式に応じた正確なシェーディング係数Ｋを算出することができ、スルー画像に対しても記録画像と同様のシェーディング補正を施すことができる。しかも、それをベイヤーデータの段階の撮像信号に対して行うこととも相まって、ＣＣＤ２の駆動方式が垂直間引き読み出し方式であっても、スルー画像のシェーディング補正についても高速に行うことができる。
【００７３】
ここで、以上説明した本実施の形態においては、画素毎のシェーディング係数をシェーディング係数生成回路７によって算出するようにしたが、必ずしも計算によって求めなくともよく、例えば画素毎のシェーディング係数をベイヤー画像１００内における位置（水平／垂直方向の位置）と対応づけてメモリ（本発明の記憶手段）に記録しておき、係るメモリから各画素の位置に応じたシェーディング係数を読み出して使用するようにしてもよい。その場合には、シェーディング係数を取得するための処理や回路構成を簡単なものとすることができる。ただし、その場合には、例えば前述した記録モードで使用するシェーディング係数と撮影待機モードで使用するシェーディング係数とを別に用意しておく必要がある。また、その場合、シェーディング係数の取得処理をハードウェアによらず、ＣＰＵ１２のデータ処理によって行うようにしても構わない。係る点については、本実施の形態のようにシェーディング係数を算出する場合についても同様である。
【００７４】
また、本実施の形態においてはシェーディング補正をベイヤーデータに対して行うようにしたが、本発明のシェーディング補正は、ベイヤーデータに限らず、例えば色分離後におけるＹＵＶデータ対して行うようにしてもよい。その場合、シェーディング係数は、輝度情報と色差情報とを有する画素毎に、それによって構成される画像の補正中心と各画素との距離に応じたものとなる。係る場合においても、従来と比較して、シェーディング補正に係る処理を高速に行うことができ、かつより質の高い補正結果を得ることができる。なお、その場合において、さらに質の高い補正結果を得るためには、ベイヤーデータからＹＵＶデータへ変換するときの色補間処理等の内容に応じた画素毎のシェーディング係数を取得する必要がある。
【００７５】
これに関し、本実施の形態のようにベイヤーデータに対してシェーディング補正を行う場合には、ＣＣＤ２が前述したプログレッシブ方式や垂直間引き読み出し以外の駆動方式、例えば多フィールド読み出し、水平／垂直加算読み出し、さらにはそれらを複合した種々の駆動方式によって駆動される場合であっても対応可能である。ただし、その場合には、前述したシェーディング係数生成回路７における水平位置カウンタ４１、及び垂直位置カウンタ４２を、ＤＲＡＭ９に展開、配置されるべきベイヤー配列の水平／垂直位置を指し示す動作を行うステートマシンのような回路とする必要がある。
【００７６】
さらに、例えばＹＵＶデータに対してシェーディング補正を行うものにおいては、処理対処のＹＵＶデータは撮影時に取得された時点のデータである必要はなく、例えば画像記録部１３に既に記録されている画像（シェーディング補正が行われていなかった画像）を再生する際に生成したＹＵＶデータに対して行ってもよい。つまり本発明のシェーディング補正方法は、撮像動作時にリアルタイムで実施する場合に限らず、既に記録されている画像を補正する場合にも有効である。
【００７７】
また、本実施の形態においては、ＣＣＤ２がベイヤー配列の原色フィルターを設けられたものであって、シェーディング補正によって明るさを調整される各画素がＲ，Ｇ，Ｂのいずれかの色情報を有するものについて説明したが、ＣＣＤ２が補色系の色フィルターを有する構成においても、本発明は有効である。ただし、その場合には、シェーディング係数生成回路７の係数レジスタ５３には、それに対応する色別の調整係数を登録しておく必要がある。
【００７８】
また、本実施の形態においては、ＣＣＤ２の駆動方式が垂直間引き読み出し方式であっても、それに対応するシェーディング補正を可能としたが、これ以外にも、例えばＣＣＤ２から水平／垂直の両方向の画素を間引く駆動方式で撮像信号が読み出されるような場合には、前述したシェーディング係数生成回路７に、第１の乗算器４９と並行して、水平方向の二乗値（Ｈ２）に所定の扁平係数を掛ける他の乗算器を設ければ、それに対応することができる。さらに、水平方向のみ画素を間引く駆動方式で撮像信号が読み出されるような場合には、第１の乗算器４９に代えて、水平方向の二乗値（Ｈ２）に所定の扁平係数を掛ける乗算器を設ければよい。
【００７９】
また、本実施の形態においては、本発明をＣＣＤを備えたデジタルカメラに採用した場合について説明したが、これに限らず本発明は、ＣＭＯＳセンサを備えたデジタルカメラや、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を備えた他の撮像装置、例えばデジタルビデオカメラ、カメラ付き携帯電話機、カメラ付きＰＤＡ、カメラ付きパソコン等の種々の電子カメラ装置にも採用することができる。その場合においても、前述した効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施の形態を示すデジタルカメラのブロック図である。
【図２】ＣＣＤの色フィルタ配列を示す図である。
【図３】シェーディング係数生成回路の構成を示すブロック図である。
【図４】ベイヤー画像と、シェーディング係数の算出に使用される値を示す説明図である。
【図５】シェーディング係数生成回路によって生成される色毎のシェーディング係数の変化を示す説明図である。
【図６】撮影モードにおけるＣＰＵの処理内容を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１    光学系
２    ＣＣＤ
３    ＴＧ
５    ＣＤＳ／ＡＤＣ
６    乗算回路
７    シェーディング係数生成回路
８    デジタル信号処理回路
１２    ＣＰＵ
４１    水平位置カウンタ
４２    垂直位置カウンタ
４３，４４    減算器
４５，４６    絶対値化回路
４７，４８    二乗器
４９    第１の乗算器
５０    加算器
５１    第２の乗算器
５２    係数切換器
５３    係数レジスタ
１００    ベイヤー画像
Ｌ    距離
Ｏ    ベイヤー画像の中心
Ｐ    画素
【図１】
2005277618.tif 000003
【図２】
2005277618.tif 000004
【図３】
2005277618.tif 000005
【図４】
2005277618.tif 000006
【図５】
2005277618.tif 000007
【図６】
2005277618.tif 000008