(57)【要約】【課題】シェーディング補正による測光値ずれを抑制することができる撮像装置を提供すること。【解決手段】撮像素子面内の任意のブロック分割毎に第１のシェーディング補正データを生成する第１補正データ生成手段と、第１シェーディング補正データに基づいて、任意の位置における第２のシェーディング補正データを生成する第２補正データ生成手段と、第２のシェーディング補正データを用いて画素毎に第３のシェーディング補正値を算出する第３補正データ生成手段と、第１シェーディング補正データと第２のシェーディング補正データを用いて、第３のシェーディング補正データのブロック毎のシェーディング補正残りを算出する測光値ずれ補正値算出手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】図４
2016103683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像素子面内の任意のブロック分割毎に第１のシェーディング補正データを生成する第１補正データ生成手段と、
前記第１シェーディング補正データに基づいて、任意の位置における第２のシェーディング補正データを生成する第２補正データ生成手段と、
前記第２のシェーディング補正データを用いて画素毎に第３のシェーディング補正値を算出する第３補正データ生成手段と、
前記第１シェーディング補正データと前記第２のシェーディング補正データを用いて、前記第３のシェーディング補正データのブロック毎のシェーディング補正残りを算出する測光値ずれ補正値算出手段と、
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
前記測光値ずれ補正値算出手段は、前記第１のシェーディング補正データに対して、周辺の前記第２のシェーディング補正データの平均値との差より算出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】
前記第１補正データ生成手段、前記第２補正データ生成手段、前記第３補正データ生成手段、前記測光値ずれ補正値算出手段の全て、またはいずれか１つはレンズ情報が更新されたら再計算することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置及びその制御方法に関し、蓄積型の撮像素子を用いて測光演算を行う撮像装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタルカメラやデジタルビデオカメラのような撮像装置では、レンズの周辺光量落ちが発生する。例えば、均一輝度面を撮影しても画面中央よりも周辺の光量が小さいことがある。
【０００３】
上記周辺光量落ちに対して、シェーディング補正する手法が知られている。特許文献１では、離散的な第１と第２のシェーディング補正データを生成し、補正データの間を補間した連続的なシェーディング補正データを生成する手法を提示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第０４０４５５１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載された撮像装置でシェーディング補正した画像に対して測光演算を行う場合、補正ずれが発生する。例えば、図１の水平１方向の補正を行う場合の補正ずれを説明する。横軸が画素の位置、縦軸がシェーディング補正値を示している。横方向に３つのブロックに分割されている。太線が画素毎の理想的なシェーディング補正データ、３つの丸点が各ブロック内の太線の平均値より算出したブロック毎のシェーディング補正データ、点線は３つのブロック毎のシェーディング補正データを線形補間した画素毎の補正データを示している。
【０００６】
ブロック毎のシェーディング補正データを線形補間した補正値で画素毎に補正する場合、理想的な補正データに対して、斜線部の面積分だけ補正ずれが発生する。これは、理想的な補正データが線形に推移していないときに発生する。上記画素毎の補正データを用いて測光演算を行う場合、前記補正ずれ分だけ測光値がずれる。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、シェーディング補正による測光値ずれを抑制することができる撮像装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の撮像装置は、
撮像素子面内の任意のブロック分割毎に第１のシェーディング補正データを生成する第１補正データ生成手段（Ｓ２０１）と、
前記第１シェーディング補正データに基づいて、任意の位置における第２のシェーディング補正データを生成する第２補正データ生成手段（Ｓ２０２）と、
前記第２のシェーディング補正データを用いて画素毎に第３のシェーディング補正値を算出する第３補正データ生成手段（Ｓ２０３）と、
前記第１シェーディング補正データと前記第２のシェーディング補正データを用いて、前記第３のシェーディング補正データのブロック毎のシェーディング補正ずれを算出する測光値ずれ算出手段（Ｓ２０４）と、
を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撮像装置によれば、シェーディング補正時、良好な測光値を取得出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】先行技術のシェーディング補正誤差を説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に関わる撮像装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の形態に係る撮像装置における撮影処理を説明するフローチャートである。
【図４】本発明の形態に係る撮像装置における撮影処理を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の測光センサの画像と各種補正データの位置関係を説明する図である。
【図６】本発明のシェーディング補正データの算出方法を説明する図である。
【図７】本発明のシェーディング補正の原理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の実施形態による撮像装置の露出制御方法についてその構成を示す図である。図２において、１００はカメラ本体を、２００はレンズを示している。
【００１３】
まず、カメラ本体１００とレンズ２００内の構成について説明する。１０１はカメラ１００の各部を制御するカメラ用マイコン（以下、ＣＰＵ）である。１０２はカメラマイコン１０１に接続されているRAMやROM等のメモリである。１０３は赤外カットフィルタやローパスフィルタ等を含むＣＣＤ，ＣＭＯＳ等の撮像素子であり、レンズ２００によって撮影時に被写体の像が結像される。
【００１４】
１０４はシャッターで非撮影時には撮像素子１０３を遮光し、撮影時には開いて撮像素子１０３へ光線を導く。１０５はハーフミラーで非撮影時にレンズ２００より入射する光の一部を反射し１０６のピント板に結像させる。１０７は測光センサで、ＣＣＤ、ＣＯＭＳ等の撮像素子を使用することにより測光演算、顔検出演算や追跡演算等の被写体認識処理を行う。１０８はペンタプリズムで、ピント板１０６の被写体像を測光センサ１０７及び光学ファインダー１０９に導く。測光センサはペンタプリズムを介してピント板１０６に結像された被写体像を斜めの位置から見込んでいる。１１０はＡＦミラーで、レンズより入射し、ハーフミラー１０５を通過した光線の一部を焦点検出回路内のＡＦセンサ１１１に導き測距を行っている。２０１はレンズを制御するレンズ用マイコン（以下LPU）で、被写体との距離情報等をカメラマイコンに送る。
【００１５】
以上で図２の本発明の実施例にかかわるカメラシステムの構成図の説明を終わる。次に、図３〜図４に示すフローチャートを参照して、カメラ１００の動作を説明する。なお、ここでは、カメラ１００の電源がオンされ、撮像スタンバイの状態にあるものとする。
【００１６】
Ｓ１０１で、ＣＰＵ１０１は、シャッタスイッチの第一ストローク（以下ＳＷ１と呼ぶ）がオンかオフか判別し、オンならＳ１０２に処理を進める。Ｓ１０２で、ＣＰＵ１０１は測光センサ１０７を駆動し、測光等の各種演算を行う。尚、各種演算の詳細は図４を参照して後述する。Ｓ１０３で、ＣＰＵ１０１は、既知の位相差方式のＡＦ（オートフォーカス）処理を行う。デフォーカス量を検出し、ＬＰＵ２０１を通じてレンズ２００のフォーカスレンズを駆動させ、検出デフォーカス位置にフォーカスレンズを駆動させる。
【００１７】
Ｓ１０４でＣＰＵ１０１は、シャッタスイッチの第二ストローク（以下ＳＷ２と呼ぶ）がオンかオフか判別する。シャッタスイッチＳＷ２がオフなら、ＣＰＵ１０１はＳ１０５でシャッタスイッチＳＷ１の状態を確認し、オンのままならＳ１０２に、オフになった場合はＳ１０１に、それぞれ処理を戻す。Ｓ１０４でＳＷ２がオンであれば、ＣＰＵ１０１はＳ１０６で、Ｓ１０２の測光センサ駆動で演算した露出制御値に基づいて上述した本撮像処理を実行する。
【００１８】
図４は図３のＳ１０２における測光センサ駆動の詳細を示すフローチャートである。図４のフローチャートを図５〜図７を参照して説明する。Ｓ２０１からＳ２０４まではシェーディング補正データの作成方法である。シェーディング補正の原理は図７を用いて後述する。Ｓ２０１でＣＰＵ１０１は、メモリ１０２に保持された測光センサのブロック毎のシェーディング補正データ３１０を準備する。ブロック毎のシェーディング補正データ３１０は、測光センサ１０７で均一輝度面を事前に撮影した画像データを元に作成されたものである。
【００１９】
測光センサの出力は、図５（ａ）に示した縦３５×横２５画素とする。縦７×横５のブロックに分割し、各ブロック内には縦５×横５画素を有する。ブロック毎のシェーディング補正データ３１０は７×５個となる。Ｓ２０２でＣＰＵ１０１は、ブロック毎のシェーディング補正データ３１０から格子位置のシェーディング補正データ３２０を算出する。
【００２０】
図５（ｂ）に隣接するブロック毎のシェーディング補正データ３１０と格子位置のシェーディング補正データ３２０の位置関係を示す。格子位置のシェーディング補正データ３２０は８×６個となる。図６（ａ）は図５（ｂ）の一部を拡大したものである。ブロック毎のシェーディング補正データ３１０をＣ（ｘ，ｙ）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ）、Ｃ（ｘ，ｙ＋１）、Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）、格子位置のシェーディング補正データ３２０をＣ’（ｘ＋α、ｙ＋β）とする。Ｃ’（ｘ＋α、ｙ＋β）は以下の式より算出される。
【００２１】
Ｃ’（ｘ＋α，ｙ＋β）＝
（１−β）×｛（１−α）×Ｃ（ｘ，ｙ）＋α×Ｃ（ｘ＋１，ｙ）｝
β×｛（１−α）×Ｃ（ｘ，ｙ＋１）＋α×Ｃ（ｘ＋１，ｙ＋１）｝ （式１）
ここで、ｘは水平方向の座標（水平方向のブロック数分０〜６）、ｙは垂直方向の座標（垂直方向のブロック数分０〜４）、αはｘからの水平方向の距離、βはｙからの垂直方向の距離である。
【００２２】
例えば、ブロック毎のシェーディング補正データ３１０に囲まれた格子位置のシェーディング補正データ３２０の水平、垂直方向の距離はα＝０．５、β＝０．５となる。また、端の格子位置のシェーディング補正データは近傍４点のブロック毎のシェーディング補正データ３２０を用いて算出される。例えば、近傍４点のブロック毎のシェーディング補正データ３１０に対して、左上の格子位置のシェーディング補正データ３２０の水平、垂直方向の距離はα＝―０．５、β＝―０．５となる。
【００２３】
上記式より各格子位置のシェーディング補正データ３２０が算出される。Ｓ２０３でＣＰＵ１０１は、格子位置のシェーディング補正データ３２０から画素毎のシェーディング補正データ３３０を算出する。
【００２４】
図６（ｂ）は図５（ｂ）の一部を拡大したものである。格子位置のシェーディング補正データ３２０をＣ’（ｘ’，ｙ’）、Ｃ’（ｘ’＋１，ｙ’）、Ｃ’（ｘ’，ｙ’ ＋１）、Ｃ’（ｘ’＋１，ｙ’＋１）、画素毎のシェーディング補正データ３３０をＣ’’（ｘ’＋γ、ｙ’＋δ）とする。Ｃ’’（ｘ’＋γ、ｙ’＋δ）は以下の式より算出される。
【００２５】
Ｃ’’ （ｘ’＋γ、ｙ’＋δ）＝
（１−δ）×｛（１−γ）×Ｃ’（ｘ’，ｙ’）＋γ×Ｃ’（ｘ’＋１，ｙ’）｝
δ×｛（１−γ）×Ｃ’（ｘ’，ｙ’＋１）＋γ×Ｃ’（ｘ’＋１，ｙ’＋１）｝   （式２）
ここで、ｘ’は水平方向の座標（水平方向の格子数０〜７）、ｙ’は垂直方向の座標（垂直方向の格子数０〜５）、γはｘ’からの水平方向の距離、δはｙ’からの垂直方向の距離である。
【００２６】
例えば、格子位置のシェーディング補正データ３２０に対してブロック中央画素のシェーディング補正データ３３０はγ＝０．５、δ＝０．５となる。
【００２７】
上記式より近傍４点の格子位置のシェーディング補正データ３２０より、５×５画素の画素毎のシェーディング補正データ３３０が算出される。全ブロックで同様の演算を行うことにより、縦３５×横２５個の画素毎のシェーディング補正データ３３０が算出される。
【００２８】
Ｓ２０４でＣＰＵ１０１は、ブロック毎のシェーディング補正データ３１０と、格子位置のシェーディング補正データ３２０からブロック毎の測光値ずれ補正値を算出する。ブロック毎のシェーディング補正データ３１０をＣ、格子位置のシェーディング補正データ３２０をＣ’、ブロック毎の測光値ずれ補正値をＣ’’’とする。Ｃ’’’は以下の式より算出される。
【００２９】
Ｃ’’’＝Ｃ（ｘ，ｙ）／｛Ｃ（ｘ，ｙ）の周り４点のＣ’平均値｝      （式３）
ここで、ｘは水平方向の座標（水平方向のブロック数分０〜６）、ｙは垂直方向の座標（垂直方向のブロック数分０〜４）とする。上記式より７×５のブロック毎の測光値ずれ補正値Ｃ’’’が算出される。以上がシェーディング補正データの準備となる。
【００３０】
ここで、図７を用いてシェーディング補正の原理を説明する。ここでは、説明し易くするため、水平垂直の２次元の補正ではなく、水平方向のみを補正するときの例を示す。
【００３１】
図７（ａ）に画素毎の理想的なシェーディング補正データ３００とブロック毎のシェーディング補正データ３１０の関係を示す。横軸は画素の位置、縦軸がシェーディング補正値を示している。ブロック毎のシェーディング補正データ３１０は、ブロック内の各画素の理想的なシェーディング補正データ３００の平均値より算出される。図７（ｂ）にブロック毎のシェーディング補正データ３１０と格子位置のシェーディング補正データ３２０の関係を示す。格子位置のシェーディング補正データ３２０は近隣２点のブロック毎のシェーディング補正データ３１０の平均値となる。
【００３２】
図７（ｃ）に格子位置のシェーディング補正データ３２０と画素毎のシェーディング補正データ３３０の関係を示す。画素毎のシェーディング補正データ３３０は近隣２点の格子位置のシェーディング補正データ３２０から線形補間より算出する。線図の斜線部だけ測光値ずれとなる。図７（ｄ）に、ブロック毎のシェーディング補正データ３１０、格子位置のシェーディング補正データ３２０と、近傍の格子位置のシェーディング補正データの平均値３４０の関係を示す。ブロック毎の測光値ずれ量３５０は、ブロック毎のシェーディング補正データ３１０と近傍の格子位置のシェーディング補正データの平均値３４０の差で表現される。
【００３３】
上記より、画素毎のシェーディング補正による補正では画素毎に補正ずれが発生するが、ブロック毎の測光値ずれ量３５０がわかっている。そこで、測光などのブロック毎に処理を行う場合には、画素毎のシェーディング補正後の画像をブロック毎に平均し、上記平均値に対してブロック毎の測光値ずれを補正すればよい。
【００３４】
以上でシェーディング補正の原理の説明を終わる。尚、シェーディング補正データは、レンズが変わらなければ一定となる。そのため、最初の１回目に算出した補正データを保持し、レンズが変わらなければ２回目以降は上記演算を行わなくてもよい。Ｓ２０５以降ではＳ２０４までに算出した画素毎のシェーディング補正データ３３０とブロック毎の測光値ずれ補正値を用いる。
【００３５】
Ｓ２０５でＣＰＵ１０１は、測光センサ１０７の蓄積時間（Ｔｖ）を決定し、測光用蓄積処理を行い、画像データ（３５×２５）を生成し、メモリ１０２に保持する。Ｓ２０６でＣＰＵ１０１は、画像データ（３５×２５）に対してＳ２０３で算出した画素毎のシェーディング補正値（３５×２５）を用いて補正する。
【００３６】
Ｓ２０７でＣＰＵ１０１は、Ｓ２０６のシェーディング後の画像用いて既知の被写体認識演算を行う。この被写体認識処理においては、被写界を照射する光源を判定する光源判定処理（ＡＷＢ）、肌色などの特徴色を抽出する特徴色抽出処理、被写体をブロックマッチングなどの手法で追跡する追跡処理、および顔などの特徴領域を抽出する顔認識処理などが行われる。シェーディング補正前の画像では周辺の被写体が暗くなり、認識精度が落ちるため、シェーディング後の画像を用いている。なお、被写体認識処理で行われる上記の処理については本発明とは直接関係がないので詳細説明を省略する。
【００３７】
Ｓ２０８でＣＰＵ１０１は、Ｓ２０６で生成した画像データを用いて輝度平均演算を行う。例えば、横７、縦５の３５個のエリア毎に分け、各ブロックの平均値（７×５）を算出する。Ｓ２０９でＣＰＵ１０１は、Ｓ２０８で生成した各ブロックの平均値（７×５）にＳ２０５で算出したブロック毎の測光値ずれの補正値（７×５）を乗算することによって測光値ずれを補正し、ブロック毎の測光値ずれ補正後の平均値Ｙ（７×５）を算出する。
【００３８】
Ｓ２１０でＣＰＵ１０１は、Ｓ２０９で生成したブロック毎の測光値ずれ補正後の平均値Ｙ（７×５）と後述する露出制御値用重み付け係数ｋとの加重平均値Ｙｗを以下の式より算出する。
【００３９】
Ｙｗ＝ΣＹｉｊ×ｋｉｊ                    …（式２）
Ｙｉｊ、ｋｉｊは、それぞれブロック毎の測光値ずれ補正後の平均値Ｙと露出制御値用重み付け係数ｋを示している。ｉは横方向、ｊは縦方向のエリアの番号で、エリアの分割数に応じて合計する数が変わる。
【００４０】
そしてＩＣＰＵ１１１は、加重平均値Ｙｗ、蓄積時間などから得られる被写体輝度に基づいて、本撮影時の露出制御値（シャッタ速度、絞り値、感度など）を算出する。なお、露出制御値の決定方法は本実施形態とは直接関係がなく、また任意の方法を採用しうるためその詳細説明は省略する。
【００４１】
また、露出制御用重み付け係数ｋは、カメラ１００の撮像モード、測光モードや撮影シーンなどに応じて各測光エリアの測光出力値の重み付けを変えるための係数である。例えば、測光モードが中央重点測光モードであれば、画像の中央付近の測光エリアに対する重み付け係数を画像の周辺付近に対する重み付け係数よりも大きくする。また、特徴領域検出機能を有する場合、特徴領域検出機能を用いる撮像モードでは特徴領域に対応する測光エリアに対する重み付け係数を他の測光エリアに対する重み付け係数よりも大きくする。
【００４２】
また、被写界の状況に応じてどのような撮影シーンかを自動判別するシーン判別機能を有する場合、判別されたシーンに最適な重み付け係数をそれぞれの測光エリアに対して設定する。露出制御用重み付け係数ｋは本実施形態とは直接関係がないため、これ以上の詳細説明は省略する。
【００４３】
上記手法により、測光演算時に、シェーディング補正の補正ずれを抑制することが可能となる。  尚、上記手法はレンズの周辺光量落ち以外にも、測光センサのダークシェーディングの補正等にも有効である。
【００４４】
以上、本発明の好ましい２つの実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１００  カメラ、１０１  カメラマイコン、１０２  メモリ、１０３  撮像素子、
１０４  シャッター、１０５  ミラー、１０６  ピント板、１０７  測光センサ、
１０８  ペンタプリズム、１０９  アイピース、１１０  サブミラー、
１１１  ＡＦセンサ、２００  レンズ、２０１  レンズマイコン、
３００  理想的なシェーディング補正データ、
３１０  ブロック毎のシェーディング補正データ、
３２０  格子位置のシェーディング補正データ、
３３０  画素毎のシェーディング補正データ、
３４０  格子位置のシェーディング補正データの平均値、
３５０  ブロック毎の測光値ずれ量
【図１】
2016103683.tif 000003
【図２】
2016103683.tif 000004
【図３】
2016103683.tif 000005
【図４】
2016103683.tif 000006
【図５】
2016103683.tif 000007
【図６】
2016103683.tif 000008
【図７】
2016103683.tif 000009