JP2001036917A - デジタルカメラおよび画像信号処理用記憶媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＣＣＤ上の撮影レンズの光軸および像位置間の
距離により生じる色落ちや色かぶり現象を十分に抑制す
る。 【解決手段】ＣＣＤ２６は白キャップ９３(図１)を装着
した交換ズームレンズ９０(図１)を通過した拡散光を撮
像し、ＣＣＤ２６から出力された画像データがバッファ
メモリ３０に記憶される。ＣＰＵ２１はバッファメモリ
３０に記憶されたデータから最大輝度となるデータを検
出し、このデータを出力した画素位置(x1,y1)を光軸と
する。ゲイン設定回路１０２(図３)は全ての画像データ
について、光軸との距離に応じたゲイン調整係数を算出
し、交換ズームレンズ９０(図１)の焦点距離および絞り
値とともにＣＰＵ２１のレジスタに記憶する。ゲイン調
整回路１０３(図３)は、記憶されているゲイン調整係数
を交換ズームレンズ９０の焦点距離および絞り値に基づ
いて読み出し、この係数を用いてゲインの調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被写体を電子的に
圧縮した画像データとして記憶するデジタルカメラおよ
び画像信号処理プログラムが格納された記憶媒体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】撮影レンズを通過した被写体像を撮像し
て画像データを出力するＣＣＤのような撮像装置と、撮
像装置から出力される画像データに対する増幅利得を調
整して、たとえば、ホワイトバランス調整やγ補正など
の画像処理を施す画像処理回路を備えるデジタルカメラ
が知られている。画像処理回路では、撮像装置から出力
される画像データに基づいて、あらかじめ定めたアルゴ
リズムによりホワイトバランス調整用のＲゲインやＢゲ
イン、あるいはγ補正用の階調カーブなどのパラメータ
を算出して画像処理が行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のデジタ
ルカメラでは、撮影レンズに白キャップをつけたり、白
く均一な輝度を有する被写体を撮像して、ＣＣＤの所定
の領域から出力される画像データに基づいてホワイトバ
ランス調整係数を算出し、算出された調整係数を用いて
ＣＣＤの全ての領域の画像データに対するホワイトバラ
ンス調整が行われる。一般に、ＣＣＤはその画素数を増
やすために所定の面積にたくさんの画素が収められてい
るので、一画素あたりのＣＣＤの面積が小さくなり集光
率が低下する。そこで、ＣＣＤの集光率を高めるために
ＣＣＤ上にオンチップマイクロレンズが形成されてい
る。

【０００４】このようなＣＣＤでは、マイクロレンズを
通してフォトダイオードで受光される光のＲ、Ｇおよび
Ｂ成分の強さがマイクロレンズに入射される光の角度に
より変化する。したがって、撮影レンズを通過した光を
ＣＣＤに導いて光電変換するデジタルカメラでは、撮影
レンズの瞳位置、絞り値および撮影レンズの光軸とＣＣ
Ｄとの相対的な位置の変化によりＣＣＤ上のマイクロレ
ンズへの光の入射角が変化すると、フォトダイオードで
受光される光のＲ、Ｇ、Ｂ成分の強さが変化してホワイ
トバランス調整係数の調整不良が生じやすく、色落ち、
色かぶり画像が発生するおそれがある。とくに、２００
万画素を超えるような高画質タイプのデジタルカメラで
問題となりやすい。

【０００５】本発明の目的は、撮影レンズの光軸とＣＣ
Ｄなどの撮像装置との相対的な位置、撮影レンズの瞳位
置および絞り値の変化で生じたＣＣＤの画像データの出
力値の変化を補正して、色落ち、色かぶり現象を十分に
抑制できるようにしたデジタルカメラを提供することに
ある。また本発明の他の目的は、撮影レンズの光軸とＣ
ＣＤなどの撮像装置との相対的な位置、撮影レンズの瞳
位置および絞り値の変化で生じたＣＣＤの画像データの
出力値の変化を補正して、色落ち、色かぶり現象を十分
に抑制できるような信号処理を行なうプログラムを格納
した画像信号処理用記憶媒体を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】一実施の形態を示す図１
〜図３を参照して本発明を説明する。 （１）請求項１の発明は、撮影レンズ９０を通過する被
写体像を撮像して画像データを出力する撮像装置２６
と、撮像装置２６から出力される画像データに対して所
定のゲインをかけてゲイン調整を行うゲイン調整手段１
０３とを備えたデジタルカメラに適用される。そして、
撮像装置２６上における撮影レンズ９０の光軸を検出す
る検出手段２１と、撮像装置２６上における像位置と光
軸間の距離に応じてゲイン調整係数を算出するゲイン調
整係数算出手段１０２とを備え、ゲイン調整手段１０３
が上記ゲイン調整係数を用いてゲイン調整を行うことに
より、上述した目的を達成する。 （２）請求項２の発明は、請求項１に記載のデジタルカ
メラにおいて、ゲイン調整係数が像位置および光軸間の
距離の関数であることを特徴とする。 （３）請求項３の発明は、請求項１または２に記載のデ
ジタルカメラにおいて、撮像装置２６上に設けられた色
フィルタを備え、ゲイン調整係数算出手段１０２が色フ
ィルタを通して撮像された画像データに対して各色ごと
にゲイン調整係数を算出することを特徴とする。 （４）請求項４の発明は、撮影レンズ９０を通過する被
写体像を撮像して画像データを出力する撮像装置２６
と、撮像装置２６から出力される画像データに対して所
定のゲインをかけてゲイン調整を行うゲイン調整手段１
０３とを備えたデジタルカメラに適用される。そして、
撮像装置２６上における撮影レンズ９０の光軸を検出す
る検出手段２１と、撮像装置２６上の像位置および光軸
間の距離と、撮影レンズ９０の瞳位置および絞り値の少
なくとも一方を含むレンズ撮影条件とに応じてゲイン調
整係数を算出するゲイン調整係数算出手段１０２とを備
え、ゲイン調整手段が上記ゲイン調整係数を用いてゲイ
ン調整を行うことにより、上述した目的を達成する。 （５）請求項５の発明は、請求項４に記載のデジタルカ
メラにおいて、ゲイン調整係数が像位置および光軸間の
距離の関数であることを特徴とする。 （６）請求項６の発明は、請求項４または５に記載のデ
ジタルカメラにおいて、撮像装置２６上に設けられた色
フィルタを備え、ゲイン調整係数算出手段１０２が色フ
ィルタを通して撮像された画像データに対して各色ごと
にゲイン調整係数を算出することを特徴とする。 （７）請求項７の発明による画像信号処理用記憶媒体
は、撮像装置２６で撮像された画像データに対して撮像
装置２６上における撮影レンズ９０の光軸を検出する検
出処理と、撮像装置２６上における像位置および光軸間
の距離に応じてゲイン調整係数を算出するゲイン調整係
数算出処理と、ゲイン調整係数を用いてゲイン調整を行
うゲイン調整処理とを行うプログラムを格納し、このプ
ログラムを実行することにより、上述した目的を達成す
る。 （８）請求項８の発明は、請求項７に記載の画像信号処
理用記憶媒体において、ゲイン調整係数算出処理は、撮
像装置２６上における像位置および光軸間の距離と、撮
影レンズ９０の瞳位置および絞り値の少なくとも一方を
含むレンズ撮影条件とに応じてゲイン調整係数を算出す
ることを特徴とする。

【０００７】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段の項では、本発明を分かり易くする
ために実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が
実施の形態に限定されるものではない。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１に示すように、この実施の形
態による一眼レフデジタルスチルカメラは、カメラ本体
７０と、カメラ本体７０に着脱されるファインダ装置８
０と、レンズ９１と絞り９２を内蔵してカメラ本体７０
に着脱される交換ズームレンズ９０とを備える。被写体
光は交換ズームレンズ９０を通ってカメラ本体７０に入
射し、レリーズ前は点線で示す位置にあるクイックリタ
ーンミラー７１でファインダ装置８０に導かれてファイ
ンダマット８１に結像するとともに、焦点検出装置３６
にも結像する。ファインダーマット８１上の被写体像は
さらにペンタプリズム８２で接眼レンズ８３に導かれ
る。また、レリーズ前に、プリズム８４と結像レンズ８
５を通って被写体像がホワイトバランスセンサ８６に入
射して、被写体像の色温度を検出する。レリーズ後はク
イックリターンミラー７１が実線で示す位置に回動し、
被写体光はシャッタ７２を介して撮像装置７３上に結像
する。交換ズームレンズ９０には、ホワイトバランス調
整値を設定する際に白キャップ９３が装着される。白キ
ャップ９３は均一な拡散光をカメラ本体７０に入射させ
るために使用されるもので、通常の撮影時は使用されな
い。

【０００９】図２は本発明によるデジタルカメラの一実
施の形態の回路を示すブロック図である。ＣＰＵ２１に
はレリーズ釦に連動する半押しスイッチ２２と全押しス
イッチ２３から半押し信号と全押し信号がそれぞれ入力
される。半押しスイッチ２２が操作されて半押し信号が
入力されると、ＣＰＵ２１からの指令により焦点検出装
置３６が交換ズームレンズ９０の焦点調節状態を検出
し、交換ズームレンズ９０に入射する被写体光が撮像装
置７３上で結像するようにレンズ９１を合焦位置へ駆動
する。また、タイミングジェネレータ２４とドライバ２
５を介して撮像装置７３のＣＣＤ２６が駆動制御され
る。そして、タイミングジェネレータ２４によりアナロ
グ処理回路２７とＡ／Ｄ変換回路２８の動作タイミング
が制御される。

【００１０】半押しスイッチ２２のオン操作に引続いて
全押しスイッチ２３がオン操作されるとクイックリター
ンミラー７１が上方に回動し、交換ズームレンズ９０か
らの被写体光はＣＣＤ２６の受光面上で結像し、ＣＣＤ
２６には被写体像の明るさに応じた信号電荷が蓄積され
る。ＣＣＤ２６に蓄積された信号電荷はドライバ２５に
より掃き出され、ＡＧＣ回路やＣＤＳ回路などを含むア
ナログ信号処理回路２７に入力される。アナログ信号処
理回路２７でアナログ画像信号に対してゲインコントロ
ール、雑音除去等のアナログ処理が施された後、Ａ／Ｄ
変換回路２８によってデジタル信号に変換される。デジ
タル変換された信号は、たとえば、ＡＳＩＣとして構成
される画像処理回路２９に導かれ、そこでホワイトバラ
ンス調整、輪郭補償、ガンマ補正等の画像前処理が行わ
れる。

【００１１】画像前処理が行なわれた画像データに対し
てはさらに、ＪＰＥＧ圧縮のためのフォーマット処理
（画像後処理）が行なわれ、その後、その画像データは
バッファメモリ３０に一時的に格納される。

【００１２】バッファメモリ３０に記憶された画像デー
タは、表示画像作成回路３１により表示用の画像データ
に処理され、ＬＣＤ等の外部モニタ３２に撮影結果とし
て表示される。また、バッファメモリ３０に記憶された
画像データは、圧縮回路３３によりＪＰＥＧ方式で所定
の比率にデータ圧縮を受け、フラッシュメモリなどの記
憶媒体（ＰＣカード）３４に記録される。

【００１３】図３は上述したように動作するデジタルカ
メラにおける画像処理回路２９の詳細を示すブロック図
である。図３はＣＣＤ２６からの画像データに対してラ
インごとに信号処理するライン処理回路１００であり、
上述した画像前処理を行う。このライン処理回路１００
は、Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビットの
Ｒ、Ｇ、Ｂ信号に対して後述する各種の信号処理を行な
うものであり、デジタルクランプ回路１０１と、ゲイン
設定回路１０２と、ゲイン調整回路１０３と、黒レベル
回路１０４と、γ補正回路１０５とを有する。

【００１４】Ａ／Ｄ変換回路２８から出力される１２ビ
ットのＲ，Ｇ，Ｂ信号は、ＣＣＤ２６の出力に対して１
ラインごとに点順次で、欠陥のある画素（そのアドレス
があらかじめ特定されてレジスタにセットされている）
からのデータを補正したのちデジタルクランプ回路１０
１に入力される。デジタルクランプ回路１０１は、ＣＣ
Ｄ２６の出力に対して１ラインごとに点順次で、オプテ
ィカルブラックとして使用する複数の画素データの加重
平均をそのラインの各画素データから減算する。

【００１５】ゲイン設定回路１０２はＲ、Ｇ、Ｂ各色の
画素データに対する調整用ゲインを設定する。本実施の
形態によるゲイン調整においては、あらかじめ白キャッ
プ９３をズームレンズ９０に装着して白基準となる拡散
光を撮像し、その画像データに基づいて各色の画素デー
タに対する調整用ゲインを算出するプリセット処理を行
う。プリセット処理では、交換ズームレンズ９０の絞り
値および焦点距離を変えて調整用ゲインが算出され、算
出された調整用ゲインが記憶される。ゲイン設定回路１
０２は、プリセット処理により算出されて記憶されたゲ
インの調整値を交換ズームレンズ９０の焦点距離および
絞り値に応じて読み出し、ゲイン調整回路１０３に設定
する。

【００１６】−プリセット処理− プリセット処理は、白基準となる白キャップ９３を交換
ズームレンズ９０に装着して行われ、ホワイトバランス
調整とＣＣＤ２６の撮像面における周辺の受光光量の低
下の補正のためのゲインの調整値が算出される。図２の
ホワイトバランス検出処理回路３５は、色温度センサで
あるホワイトバランスセンサ３５Ａ（図１のホワイトバ
ランスセンサ８６）と、ホワイトバランスセンサ３５Ａ
からのアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換回路３５Ｂと、デジタル色温度信号に基づいてホワイ
トバランス調整信号を生成するＣＰＵ３５Ｃとを含む。
ホワイトバランスセンサ３５Ａは、たとえば、赤色Ｒと
青色Ｂと緑色Ｇとにそれぞれ感度を有する複数の光電変
換素子からなり、被写界全体の光像を受光する。ＣＰＵ
３５Ｃは、複数の光電変換素子の出力に基づいてＲ信号
用ゲイン調整値とＢ信号用ゲイン調整値を以下に説明す
る手順で求める。

【００１７】白基準となる拡散光を撮像するために、白
キャップ９３を交換ズームレンズ９０に装着して撮像さ
れた被写界全域の画像データの中から、たとえば、焦点
検出装置３６が焦点検出を行うエリアを中心とした５１
２×５１２の領域の画像データを抽出して、Ｒ信号用の
ゲイン調整値ＲgainとＢ信号用のゲイン調整値Ｂgainを
次式(１)、(２)により算出する。このとき、５１２×５
１２の画素領域上に、たとえば、図４に示すようにカラ
ーフィルタが配置されている場合、Ｒ、Ｇ、Ｂ信号の平
均値を(３)〜(５)式で算出し、(１)、(２)式に示すよう
に、Ｇ信号の平均値ＧaveとＲ信号の平均値Ｒaveとの比
およびＧ信号の平均値ＧaveとＢ信号の平均値Ｂaveとの
比からゲイン調整値ＲgainとＢgainを算出する。

【００１８】

【数１】 Ｒgain＝Ｇave／Ｒave （１） Ｂgain＝Ｇave／Ｂave （２） ただし、Ｒave＝Ｒsum／Ｒpixel数 （３） Ｇave＝Ｇsum／Ｇpixel数 （４） Ｂave＝Ｂsum／Ｂpixel数 （５）

【００１９】算出されたこれらのゲイン調整値Ｒgainと
Ｂgainは、レンズ情報入力部３８から入力される交換ズ
ームレンズ９０の焦点距離と絞り値とともに、プリセッ
トホワイトバランス調整値としてＣＰＵ２１のレジスタ
に一旦格納される。このような平均値方式によると、画
像データのＲ、Ｇ、Ｂの各信号の階調の平均値を求めた
ことになり、経験的にホワイトバランスの調整結果（全
体的なホワイトバランス）が良好となる。すなわち、画
面の平均色温度を白に近づけるようにゲイン調整値Ｒゲ
インおよびＢゲインが算出され、算出されたゲイン調整
値ＲgainとＢgainに基づいてホワイトバランス調整が行
われる。

【００２０】レンズ情報入力部３８から入力されるレン
ズ情報は、交換ズームレンズ９０の焦点距離（瞳位置）
に関するものであり、レンズの焦点距離は図示しないズ
ームスイッチからの信号により変更され、レンズ内蔵の
ズームエンコーダからの信号によりレンズの焦点距離を
認識できる。

【００２１】次に、白キャップ９３による拡散光を撮像
した被写界全域の画像データに基づいて、ＣＣＤ２６に
入射される光量の補正が行われる。一般に撮影レンズは
コサイン４乗則と呼ばれる周辺光量の低下が生じる。撮
影レンズのコサイン４乗則を説明する図５において、レ
ンズ９１の光軸上に位置する被写体９の被写体像９９が
ＣＣＤ２６上に結像される。被写体９上の点９ａがＣＣ
Ｄ２６上の点９９ａに結像され、レンズ９１の光軸に対
してθの角度で入射される被写体９上の点９ｂがＣＣＤ
２６上の点９９ｂとして結像される。被写体９上の点９
ａおよび９ｂの輝度が同じである場合は、ＣＣＤ２６上
の点９９ｂにおける入射光量は、点９９ａにおける入射
光量に対してcos⁴θに比例して減少する。交換ズームレ
ンズ９０に装着された白キャップ９３の作用により、被
写界全領域の輝度が一定となるので、撮像された画像デ
ータはＣＣＤ２６上の交換ズームレンズ９０の光軸に相
当する画素から出力される値が最大値となり、ＣＣＤ２
６上の画素位置が光軸から離れるにつれて画素出力値が
上記のコサイン４乗則に比例して減少する。

【００２２】ＣＣＤ２６におけるレンズ９０の光軸の光
量をＬ₀とすれば、ＣＣＤ２６上における光量Ｌは次式
(６)で表される。図５の光学系において、ＣＣＤ２６上
の画素位置を図６に示すＸＹ座標で表すとき、光軸がＣ
ＣＤ２６の中心である原点Ｏにあるとすれば像高ｈは式
(７)で表され、角度θは式(８)で表される。

【数２】 Ｌ＝ Ｌ₀ ・cos⁴θ （６） ｈ＝（ｘ²＋ｙ²）^1/2 （７） θ＝１／（ｈ²＋１）＝１／（ｘ²＋ｙ²＋１） （８）

【００２３】像高ｈが高くなるとＣＣＤ２６に対する光
の入射角Ｉが変化するので、ＣＣＤ２６上に形成された
マイクロレンズの透過損失が入射角Ｉに応じて変化する
ときは、上述したコサイン４乗則に加えてＣＣＤ２６上
のマイクロレンズにおける透過光量が低下するので、Ｃ
ＣＤ２６から出力される信号レベルが変化する。ＣＣＤ
２６のマイクロレンズによる光量低下Ｌｍは、像高ｈに
対して、たとえば、次式(９)〜(１１)で表される。

【数３】 Ｌｍ＝Ka・ｈ²＋Kb・ｈ＋Kc （0≦ｈ＜d1）（９） Ｌｍ＝Kd・ｈ³＋Ke・ｈ²＋Kf・ｈ＋Kg （d1≦ｈ＜d2）（１０） Ｌｍ＝Kh・ｈ＋Ki (d2≦ｈ) （１１） ただし、d1およびd2は所定の像高値であり、Ka〜Kiは係
数である。

【００２４】図７は光軸からの距離(像高)ｈとその位置
における画素から出力されるＧ色成分の信号との関係を
表したグラフである。像高ｈが高くなるにつれて生じる
ＣＣＤ２６上の周辺光量の低下は、(６)式および(９)〜
(１１)式の積で表されるので、ＣＣＤ２６の各画素から
出力される信号に対するゲイン調整値を設定するとき、
上式(６)および(９)〜(１１)の積の逆数が上述したプリ
セットホワイトバランス調整値と掛け合わされる。すな
わち、信号が出力された画素位置の座標と、レンズ９１
の光軸に相当する画素位置の座標とから像高ｈを算出し
て、図７に示すような像高ｈに応じた周辺光量の低下を
求め、その逆数をとることによりゲイン調整値が決定さ
れる。つまり、周辺光量の低下を補正するゲイン調整値
は、光軸に近い画素データに対して小さく、光軸から離
れた画素データに対して大きくなる。

【００２５】上式(６)および(９)〜(１１)の積の逆数と
上式(１)〜(５)のプリセットホワイトバランス調整値と
の積により決定されたゲインの調整値は、交換ズームレ
ンズ９０の焦点距離(射出瞳位置)および絞り値ととも
に、ＣＰＵ２１のレジスタに格納される。なお、上式
(６)および(９)〜(１１)は、ＣＣＤ２６の画素から出力
されるＲ、Ｇ、Ｂ色の各成分ごとに算出される。

【００２６】上述したプリセットホワイトバランスおよ
び周辺光量低下は、交換ズームレンズ９０の絞り値およ
び焦点距離(射出瞳位置)に応じて次のように変化する。
図８(ａ)、(ｂ)は、交換ズームレンズ９０に入射する平
行光が絞り９２を介してＣＣＤ２６に入射する様子を示
す図である。図８(ａ)に示すように、一般の交換ズーム
レンズ９０は、絞り９２の設定値を大きくして絞り込む
と射出瞳Ｐａが小さくなり、レンズ９１の開口角Ａａが
狭くなる。このとき、ＣＣＤ２６に入射される光の入射
角Ｉａはほとんど変化しないので、ＣＣＤ２６から出力
されるＲ、Ｇ、Ｂ色の信号レベルの変化は少ない。

【００２７】ところが、図８(ｂ)に示すように絞り９２
の設定値を開放に近づけると射出瞳Ｐｂが大きくなり、
開口角Ａｂが大きくなる。そして、開口角Ａｂの広がり
に応じてＣＣＤ２６に入射される光の入射角Ｉｂが変化
する。ＣＣＤ２６上に形成されたマイクロレンズの透過
損失が入射角に対して波長依存性をもつとき、あるい
は、ＣＣＤ２６上に図４のように形成されたカラーフィ
ルタの特性が入射角に応じて変化するときは、ＣＣＤ２
６から出力されるＲ、Ｇ、Ｂ色の信号レベルがそれぞれ
変化する。

【００２８】図９は、カメラ本体７０に装着される交換
ズームレンズ９０の絞り値に対してＣＣＤ２６から出力
されるＧ色成分の信号量の変化例を表した絞り値感度依
存性のグラフである。このデータは、交換ズームレンズ
９０の絞り値を変化させてもＣＣＤ２６が載置される位
置の輝度が一定になるように交換ズームレンズ９０へ入
射する光量、すなわち光源の明るさを調節してＣＣＤ２
６の出力を測定したもので、たとえば、焦点検出を行う
エリアを中心とした領域に対応するＣＣＤ２６の出力を
示したものである。図９のグラフの縦軸は、絞り値＝Ｆ
８のときにＣＣＤ２６から出力される値で基準化されて
いるので、交換ズームレンズ９０の絞り９２を開放側に
すると、上述した理由により信号量が減少することが図
９のグラフからわかる。

【００２９】また、図１０(a)は、カメラ本体７０に装
着される交換ズームレンズ９０の射出瞳の位置に対する
ＣＣＤ２６から出力される信号量の変化の例を表すグラ
フであり、図１０(b)はその数値をまとめた表である。
このデータは、交換ズームレンズ９０の瞳位置を変化さ
せてもＣＣＤ２６が載置される位置の輝度が一定になる
ように交換ズームレンズ９０へ入射する光量、すなわち
光源の明るさを調節してＣＣＤ２６の出力を測定したも
ので、たとえば、焦点検出を行うエリアを中心とした領
域に対応するＣＣＤ２６の出力を示したものである。そ
して、図１０(a)のグラフの縦軸は、ＣＣＤ２６の周辺
部から出力される信号量とＣＣＤ２６の中央部から出力
される信号量との比を示している。図１０より、交換ズ
ームレンズ９０の焦点距離を変えて射出瞳の位置が変わ
り、射出瞳位置が短くなるほど、ＣＣＤ２６の周辺部か
ら出力される信号量が減少することがわかる。これも上
述したものと同様な理由による。

【００３０】以上説明したように、上式(６)および(９)
〜(１１)の積の逆数と上式(１)〜(５)のプリセットホワ
イトバランス調整値との積により決定されたゲインの調
整値は、交換ズームレンズ９０の焦点距離と絞り値に応
じて変更する必要がある。本実施の形態では、交換ズー
ムレンズ９０の焦点距離について、たとえば、ワイド
側、テレ側およびその中間の３つの条件が設定される。
また、交換ズームレンズ９０の絞り値について、たとえ
ば、開放側と絞り込み側の２つの条件が設定される。こ
れら６通りの条件で算出されたゲインの調整値が、交換
ズームレンズ９０の焦点距離と絞り値とともに、ＣＰＵ
２１のレジスタに格納される。

【００３１】なお、上述した例ではレンズ９１の光軸が
ＣＣＤ２６の中心である原点Ｏと一致する場合を説明し
たが、レンズ９１の光軸とＣＣＤ２６の中心との位置関
係をずらしてあおり撮影が行われる場合、たとえば、光
軸が位置する座標が（ｘ_1,ｙ₁）であるとき、上式(７)
〜(８)においてｘを(ｘ−ｘ₁)に、ｙを(ｙ−ｙ₁)とおけ
ばよい。

【００３２】なお、ゲイン設定回路１０２がゲイン調整
回路１０３に対してゲイン調整値を設定するとき、使用
されるＣＣＤ２６のばらつきを補正するためにあらかじ
め用意されている所定の補正値による補正も合わせて行
う。これらの補正には、Ｇ信号に対する感度のばらつき
補正とＲ，Ｂ信号に対する感度比のばらつき補正とがあ
る。したがって、ゲイン調整値は、Ｒ成分については
(１)式×｛(６)式および(９)〜(１１)のいずれかの式の
積の逆数｝×(Ｇ信号に対する感度比のばらつき補正)、
Ｂ成分については(２)式×｛(６)式および(９)〜(１１)
のいずれかの式の積の逆数｝×(Ｇ信号に対する感度比
のばらつき補正)となる。

【００３３】図３において、このようにしてゲイン設定
回路１０２でゲインが設定されると、ゲイン調整回路１
０３はゲイン設定回路１０２で設定されたゲイン調整値
であるＲゲインとＢゲインをＲ，Ｂ信号にかけ合わせ
る。黒レベル回路１０４は、ＣＣＤ２６の出力に対して
１ラインごとに点順次で、あらかじめ決定されてＣＰＵ
２１のレジスタに格納されている値をＲ，Ｇ，Ｂ信号に
対して加算する。γ補正回路１０５は、ＣＣＤ２６の出
力に対して１ラインごとに点順次で、階調ルックアップ
テーブルを用いてγ補正を行なう。

【００３４】次に、図１１を参照して焦点検出装置３６
の構成およびこの焦点検出装置３６による焦点検出動作
の原理について説明する。焦点検出装置３６は、赤外光
カットフィルタ７００、視野マスク９００、フィールド
レンズ３００、開口マスク４００、再結像レンズ５０１
および５０２、そしてイメージセンサ３１０などで構成
される。領域８００はレンズ９１（図１）の射出瞳であ
る。また、領域８０１、８０２は、開口マスク４００に
穿設される開口部４０１、４０２をフィールドレンズ３
００によって領域８００上に逆投影した像の存在する領
域である。なお、赤外光カットフィルタ７００の位置は
視野マスク９００の右側でも左側でも構わない。領域８
０１、８０２を介して入射した光束は、撮像装置等価面
６００上で焦点を結んだ後、赤外光カットフィルタ７０
０、視野マスク９００、フィールドレンズ３００、開口
部４０１、４０２および再結像レンズ５０１、５０２を
通りイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像
する。

【００３５】これらイメージセンサアレイ３１０ａ、３
１０ｂ上に結像した一対の被写体像は、レンズ９１が撮
像装置等価面６００よりも前（被写体側）に被写体の鮮
鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆に
撮像装置等価面６００よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶ
いわゆる後ピン状態では互いに遠ざかる。そして、イメ
ージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂ上に結像した被写
体像が所定の間隔となるときに被写体の鮮鋭像は撮像装
置等価面６００上に位置する。したがってこの一対の被
写体像をイメージセンサアレイ３１０ａ、３１０ｂで光
電変換して電気信号に換え、これらの信号を演算処理し
て一対の被写体像の相対距離を求めることによりレンズ
９１の焦点調節状態、つまりレンズ９１により鮮鋭な像
が形成される位置が、撮像装置等価面６００に対してど
の方向にどれだけ離れているか、つまりずれ量が求めら
れる。図１１において焦点検出領域は、イメージセンサ
アレイ３１０ａ、３１０ｂが再結像レンズ５０１、５０
２によって逆投影されて、撮像装置等価面６００の近傍
で重なった部分に相当する。こうして上記撮影画面内の
焦点検出領域について焦点を検出する。

【００３６】焦点検出装置３６は焦点検出領域の焦点を
検出したのち、この焦点検出データによりレンズ９１を
合焦位置へ駆動する。なお、焦点検出領域が複数ある場
合は、焦点検出装置３６で選択された領域を中心とした
５１２×５１２の画像データを利用して、前述したプリ
セット処理でゲインの調整値ＲgainとＢgainを算出す
る。

【００３７】このように構成されたデジタルスチルカメ
ラの動作について説明する。図１２はプリセット処理を
示すフローチャートであり、図１３は半押しスイッチで
起動されるプログラムを示すフローチャートである。図
１２のステップＳ１０において、交換ズームレンズ９０
に白キャップ９３が装着された状態で全押しスイッチ２
３が操作されると、ステップＳ１１へ進みＣＣＤ２６が
受光信号を蓄積する。蓄積終了後、全画素の蓄積電荷が
読み出される。ステップＳ１２において、読み出された
画像データがアナログ信号処理回路２７で処理された
後、Ａ／Ｄ変換回路２８でデジタル画像データに変換さ
れ、画像処理回路２９を経てバッファメモリ３０に記憶
される。ステップＳ１３では、バッファメモリ３０に記
憶された画像データから信号値（輝度）が最大となるデ
ータを検出して、そのデータを出力した画素位置(ｘ_1,
ｙ₁)が読み出される。

【００３８】ステップＳ１４において、画素位置(ｘ_1,
ｙ₁)を光軸として全画素位置における像高ｈが求めら
れ、上式(６)と(９)〜(１１)式の積の逆数が算出され
る。ステップＳ１５で上式(１)〜(５)によりプリセット
ホワイトバランス調整値ＲgainおよびＢgainが算出され
たのちステップＳ１６へ進み、上記逆数とプリセットホ
ワイトバランス調整値ＲgainおよびＢgainの積がゲイン
の調整値として算出される。ステップＳ１７において、
ゲインの調整値が交換ズームレンズ９０の焦点距離およ
び絞り値とともに、ゲイン調整値としてＣＰＵ２１のレ
ジスタに格納される。ステップＳ１８において、交換ズ
ームレンズ９０の焦点距離および絞り値を変えて上述し
た６通りの条件のすべてに処理が行われたかが判定さ
れ、否定判定（Ｎ）されると新たな条件に設定してステ
ップＳ１１へ戻る。一方、ステップＳ１８で肯定判定
（Ｙ）されると図１２のプリセット処理を終了する。以
上の処理により、焦点距離と絞り値の６通りの条件に対
するゲインが記憶される。

【００３９】図１３において、半押しスイッチ２２が操
作されるとステップＳ２０で測光装置３７により被写体
の輝度を測定して露出演算し、焦点検出装置３６により
焦点検出領域の焦点調節状態を検出する。ステップＳ２
１において、レンズ情報入力部３８から出力されている
交換ズームレンズ９０の焦点距離および露出演算で得ら
れた絞り値に基づいて、上述したようにＣＰＵ２１のレ
ジスタ内に格納されているゲインの調整値が読み出され
る。上記の焦点距離および絞り値に対応したゲインの調
整値がＣＰＵ２１のレジスタ内に格納されていない場合
は、格納されているゲインの調整値の中から上記の焦点
距離および絞り値に近い条件で算出されたゲインの調整
値を２組読み出して、２組のゲインの調整値から補間処
理によりゲインの調整値を得る。

【００４０】ステップＳ２２において全押しスイッチ２
３が操作されたと判断されると、クイックリターンミラ
ーが跳ね上がり、撮影シーケンスが開始される。ステッ
プＳ２３では、ＣＣＤ２６の各画素が受光信号を蓄積
し、蓄積終了後、全画素の蓄積電荷を順次に読み出す。
ステップＳ２４において、読み出された画像データはア
ナログ信号処理回路２７で処理された後、Ａ／Ｄ変換回
路２８でデジタル画像データに変換され、画像処理回路
２９に入力される。次にステップＳ２５に進み、上述し
たゲインの調整値によるゲイン調整、γ階調補正、ＪＰ
ＥＧフォーマット化処理などが画像処理回路２９で行な
われる。画像処理が終了するとステップＳ２６に進み、
画像処理後の画像データをいったんバッファメモリ３０
に記憶する。ステップＳ２７において、バッファメモリ
３０から画像データを読み込んでＪＰＥＧ圧縮回路３３
でデータを圧縮する。ステップＳ２８では、圧縮した画
像データをＰＣカード３４に記憶する。

【００４１】この実施の形態の特徴についてまとめる。 （１）交換ズームレンズ９０に白キャップ９３をつけて
撮像し、画素出力値が最大となるＣＣＤ２６上の画素位
置から交換ズームレンズ９０の光軸を検出して、ＣＣＤ
２６から出力される全ての画素データに対するゲインの
調整値を光軸からの像高ｈに応じて補正するようにした
ので、レンズ９１のコサイン４乗則およびＣＣＤ２６上
に形成されたマイクロレンズにおける透過光量の低下に
より生じる色落ちや色かぶりを抑えることが可能にな
り、高品質な画像が得られる。 （２）光軸からの像高ｈに応じて補正するゲインの調整
値は、この調整値を決定した時の交換ズームレンズ９０
の焦点距離および絞り値とともに記憶するようにした。
そして、撮影時に装着されている交換ズームレンズ９０
の焦点距離および絞り値に応じたゲインの調整値を読み
出して、読み出したゲインの調整値でゲイン調整を行う
ので、焦点距離および絞り値に応じてＣＣＤ２６の受光
感度が変化する場合でも、色落ちや色かぶり画像が発生
することが防止されて、高画質な画像が得られる。

【００４２】上述した説明では、周辺光量の低下を表す
式(６)および(９)〜(１１)において、ＣＣＤ２６から出
力されたＲ、Ｇ、Ｂ色の各成分ごとに算出するようにし
たが、ＣＣＤ２６から出力された、たとえば、Ｇ色成分
の信号量のみに基づいて算出を行い、Ｒ、Ｂ色について
はＧ色に対する所定の係数をかけて簡易的に算出するよ
うにしてもよい。

【００４３】また、ＣＣＤ２６で受光される光量および
ホワイトバランスに影響が出ない範囲内においてプリセ
ット処理を行う条件数を減らしても良い。以上の説明で
は、プリセット処理を行う絞り値および焦点距離の条件
について、絞り値は開放側（最小絞り）と絞り込み側
（最大絞り）の２点について行い、焦点距離はワイド
側、テレ側およびワイドとテレの中間の３点について行
うようにした。簡易的な方法として、たとえば、絞り値
はＦ＝８、焦点距離は７５ｍｍの１点でプリセット処理
を行い、他の設定条件におけるゲインの調整値は上記の
条件により算出されたゲインの調整値に対して所定の係
数をかけて算出するようにしてもよい。

【００４４】以上説明したようなコサイン４乗則および
ＣＣＤ２６上に形成されたマイクロレンズにおける透過
光量の低下に対するゲイン調整値の補正処理は、この補
正処理を行うか否かを選択できるようにしてもよい。

【００４５】上式(９)〜(１１)式は、像高ｈに応じて分
けるようにしたが、次式(１２)のように全ての像高ｈに
対して共通な式としてもよい。

【数４】 Ｌｍ＝K1＋K2・ｈ+K3・ｈ²＋K4・ｈ³ （１２） ただし、K1〜K4は係数であり、ｈは像高である。

【００４６】以上の説明ではデジタルスチルカメラにつ
いて説明したが、ライン処理回路１００をソフトウエア
の形態でＣＤ−ＲＯＭやフロッピデイスクなどの記憶媒
体に画像処理プログラムとして格納し、パソコンで画像
処理する際に使用することもできる。この場合、ＣＣＤ
２６で撮像してデジタル化された画像データを大容量の
画像データ用記憶媒体に記憶し、この記憶媒体をパソコ
ンにセットして画像データを取込んだ上で、上記画像処
理プログラムにより上述のようなライン処理を行うよう
にする。たとえば、図３において、黒レベル回路１０４
の出力データを生データとしてＰＣカード３４に記憶
し、そのＰＣカード３４をパソコンにセットして生デー
タの画像処理を行なうことができる。

【００４７】上述したようにパソコン上で画像処理する
際、上記画像データ用記憶媒体に記憶された画像データ
が既にホワイトバランス調整を施されている場合には、
コサイン４乗則およびＣＣＤ２６上に形成されたマイク
ロレンズの透過光量の低下に対するゲイン調整値の補正
処理だけを行なうようにプログラムを作成する。この場
合、上記画像データ用記憶媒体には、交換ズームレンズ
９０の焦点距離と絞り値も合わせて記憶しておき、上記
パソコン上で画像処理を行う際にゲイン調整値の補正処
理を行うための情報として使用する。一方、上記画像デ
ータ用記憶媒体に記憶された画像データがホワイトバラ
ンス調整を施されていない場合には、ホワイトバランス
調整処理とコサイン４乗則およびＣＣＤ２６上に形成さ
れたマイクロレンズの透過光量の低下に対するゲイン調
整値の補正処理を行なうようにプログラムを作成する。
その場合、画像データ用記憶媒体にはＣＣＤ２６からの
撮像データとホワイトバランスセンサ３５Ａで検出した
被写体の色温度情報もしくは、この色温度情報に基づい
て算出されたゲインの調整値、さらに上述した交換ズー
ムレンズ９０の焦点距離と絞り値も合せて記憶してお
き、これらのデータに基づいたゲインの調整値に対する
補正処理を行なう。

【００４８】以上の説明では、一眼レフデジタルスチル
カメラについて説明したが、レンズ交換ができないデジ
タルスチルカメラ、動画像も取込めるデジタルビデオカ
メラにも本発明を適用できる。

【００４９】以上の説明では、ＣＣＤ２６上にマイクロ
レンズが形成されている場合について説明したが、ＣＣ
Ｄ２６上にマイクロレンズが形成されていない場合や、
マイクロレンズに代えて他の光学部材、たとえば光学フ
ィルタが設けられている場合についても本発明を適用す
ることができる。マイクロレンズが形成されていない場
合には、上式(６)のみを使用して上式(９)〜(１１)は使
用しない。また、他の光学部材が用いられる場合は、そ
の光学部材に関して、像高ｈと光学部材による光量低下
を表す式（上式(９)〜(１１)相当）を用意して、上式
(６)との積をとれば、ＣＣＤ２６上の周辺光量の低下を
算出できる。撮像装置としてＣＣＤを例にあげて説明し
たが、ＣＣＤでなくてもよいのはもちろんである。

【００５０】なお、上述した説明では交換ズームレンズ
９０に白キャップ９３を装着して撮像することにより、
ＣＣＤ２６上の光軸を検出するようにしたが、白キャッ
プ９３を用いずに被写界における輝度が一様な被写体、
たとえば、白い壁などを撮像してＣＣＤ２６上の光軸を
検出するようにしてもよい。また、白色に限らず他の色
であってもよい。

【００５１】特許請求の範囲における各構成要素と、発
明の実施の形態における各構成要素との対応について説
明すると、交換ズームレンズ９０が撮影レンズに、ＣＣ
Ｄ２６が撮像装置に、ゲイン調整回路１０３がゲイン調
整手段に、ＣＰＵ２１が検出手段に、ゲイン設定回路１
０２がゲイン調整係数算出手段にそれぞれ対応する。

【００５２】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、次のような効果を奏する。 （１）請求項１〜３の発明では、撮像装置上での撮影レ
ンズの光軸を検出して、撮像装置上の光軸と像位置間の
距離に応じたゲイン調整係数を算出し、このゲイン調整
係数を用いてゲイン調整を行うようにしたので、たとえ
ば、撮像装置に入射される光量が撮影レンズの光軸から
の距離に応じて変化する場合でも、撮像装置の出力値を
補正することができるから、色落ちや色かぶり現象を抑
制した高画質な画像を得ることができる。 （２）請求項４〜６の発明では、請求項１〜３の構成に
加えて、撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも
一方を含むレンズ撮影条件に応じてゲイン調整係数を算
出し、このゲイン調整係数を用いてゲイン調整を行うよ
うにしたので、たとえば、撮像装置に入射される光量が
撮影レンズの光軸からの距離および撮影レンズの撮影条
件に応じて変化する場合でも、撮像装置の出力値を補正
することができるから、色落ちや色かぶり現象を抑制し
た高画質な画像を得ることができる。 （３）請求項７，８の発明では、請求項１〜６の発明と
同様な処理を記憶した記憶媒体を用いてパソコン上で画
像処理を行うことにより、上述した処理と同様に色落ち
や色かぶり現象を抑制した高画質な画像を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一眼レフデジタルスチルカメラの一実施の形態
の構成を示す図である。

【図２】一眼レフデジタルスチルカメラの信号処理系統
の一実施の形態を示すブロック図である。

【図３】図２に示した信号処理系統のうちライン処理を
行なう回路を説明するブロック図である。

【図４】ＣＣＤ上に設けられたカラーフィルタの配列を
示す図である。

【図５】撮影レンズのコサイン４乗則を説明する図であ
る。

【図６】図５の光学系におけるＣＣＤ上の画素位置を表
すＸＹ座標系を示す図である。

【図７】像高に対するＣＣＤから出力される信号量の変
化を表す図である。

【図８】撮影レンズに入射する平行光が絞りを介してＣ
ＣＤに入射する様子を示す図である。

【図９】交換ズームレンズの絞り値に対するＣＣＤから
出力される信号量の変化を表す図である。

【図１０】(a)交換ズームレンズの射出瞳の位置に対す
るＣＣＤの中央部から出力される信号量と周辺部から出
力される信号量との比を表す図、(b)上記の数値例を示
す図である。

【図１１】焦点検出装置を説明する図である。

【図１２】プリセット処理を示すフローチャートであ
る。

【図１３】半押しスイッチで起動されるプログラムを示
すフローチャートである。

【符号の説明】

９…被写体、 ２１…ＣＰ
Ｕ、２２…半押しスイッチ、 ２３…全
押しスイッチ、２６…ＣＣＤ、
２９…画像処理回路、３３…ＪＰＥＧ圧縮回路、
３５…ホワイトバランス検出処理回路、３５
Ａ…ホワイトバランスセンサ、 ３６…焦点検出装
置、３７…測光装置、 ３８…レ
ンズ情報入力部、７３…ＣＣＤ、
９０…交換ズームレンズ、９１…撮影レンズ、
９２…絞り、９９…被写体像
１００…ライン処理回路、１０２…ゲ
イン設定回路、 １０３…ゲイン調整回
路、ＰａおよびＰｂ…射出瞳、 Ａａおよ
びＢｂ…開口角、Ｉ，ＩａおよびＩｂ…入射角

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】撮影レンズを通過する被写体像を撮像して
   画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出
   力される画像データに対して所定のゲインをかけてゲイ
   ン調整を行うゲイン調整手段とを備えたデジタルカメラ
   において、 前記撮像装置上における前記撮影レンズの光軸を検出す
   る検出手段と、 前記撮像装置上における像位置と前記光軸間の距離に応
   じてゲイン調整係数を算出するゲイン調整係数算出手段
   とを備え、前記ゲイン調整手段は前記ゲイン調整係数を
   用いてゲイン調整を行うことを特徴とするデジタルカメ
   ラ。
2. 【請求項２】請求項１に記載のデジタルカメラにおい
   て、 前記ゲイン調整係数は前記像位置および前記光軸間の距
   離の関数であることを特徴とするデジタルカメラ。
3. 【請求項３】請求項１または２に記載のデジタルカメラ
   において、 前記撮像装置上に設けられた色フィルタを備え、 前記ゲイン調整係数算出手段は前記色フィルタを通して
   撮像された画像データに対して各色ごとにゲイン調整係
   数を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
4. 【請求項４】撮影レンズを通過する被写体像を撮像して
   画像データを出力する撮像装置と、前記撮像装置から出
   力される画像データに対して所定のゲインをかけてゲイ
   ン調整を行うゲイン調整手段とを備えたデジタルカメラ
   において、 前記撮像装置上における前記撮影レンズの光軸を検出す
   る検出手段と、 前記撮像装置上の像位置および前記光軸間の距離と、前
   記撮影レンズの瞳位置および絞り値の少なくとも一方を
   含むレンズ撮影条件とに応じてゲイン調整係数を算出す
   るゲイン調整係数算出手段とを備え、前記ゲイン調整手
   段は前記ゲイン調整係数を用いてゲイン調整を行うこと
   を特徴とするデジタルカメラ。
5. 【請求項５】請求項４に記載のデジタルカメラにおい
   て、 前記ゲイン調整係数は前記像位置および前記光軸間の距
   離の関数であることを特徴とするデジタルカメラ。
6. 【請求項６】請求項４または５に記載のデジタルカメラ
   において、 前記撮像装置上に設けられた色フィルタを備え、 前記ゲイン調整係数算出手段は前記色フィルタを通して
   撮像された画像データに対して各色ごとにゲイン調整係
   数を算出することを特徴とするデジタルカメラ。
7. 【請求項７】撮像装置で撮像された画像データに対し
   て、前記撮像装置上における撮影レンズの光軸を検出す
   る検出処理と、 前記撮像装置上における像位置および前記光軸間の距離
   に応じてゲイン調整係数を算出するゲイン調整係数算出
   処理と、 前記ゲイン調整係数を用いてゲイン調整を行うゲイン調
   整処理とを行うプログラムが格納されていることを特徴
   とする画像信号処理用記憶媒体。
8. 【請求項８】請求項７に記載の画像信号処理用記憶媒体
   において、 前記ゲイン調整係数算出処理は、前記撮像装置上におけ
   る像位置および前記光軸間の距離と、前記撮影レンズの
   瞳位置および絞り値の少なくとも一方を含むレンズ撮影
   条件とに応じてゲイン調整係数を算出することを特徴と
   する画像信号処理用記憶媒体。