JP2003348604A

JP2003348604A - 撮像装置および撮像方法

Info

Publication number: JP2003348604A
Application number: JP2002154407A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Kodama; 裕史児玉
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2003-12-05

Abstract

(57)【要約】【課題】撮像素子の撮像面における複数の領域からの
出力画像データ同士においてシェーディングが不均一で
あっても、良好な画像が得られるようにする。【解決手段】撮像面となる受光面に複数の画素がマト
リクス状に配置されているＣ−ＭＯＳイメージセンサ１
と、前記撮像面を複数の撮像領域に分割し、処理対象画
素が存在する領域が複数の前記撮像領域のうちの何れで
あるかを判別する制御部３と、複数の前記撮像領域毎に
設定される補正値を有し、処理対象画素が存在する撮像
領域の補正値を使用して、処理対象画素の画像データに
対してシェーディング補正を行うシェーディング補正部
８および輝度シェーディング補正部１０とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の画素がマト
リクス状に配置された撮像素子から出力された画像デー
タに対してシェーディング補正を行う撮像装置および撮
像方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にデジタルカメラ装置では、電荷結
合素子（CCD：Charge Coupled Device）やＣ−ＭＯＳイ
メージセンサ等、複数の画素がマトリクス状に配置され
た撮像素子を備え、その前段に、像を撮像素子の撮像面
（受光面）に結像させるためのレンズが配置されてい
る。撮像素子の出力は、ＡＧＣアンプによりアナログ増
幅され、Ａ／Ｄ変換器によりデジタルデータに変換さ
れ、後段の回路により信号処理が施される。

【０００３】上記レンズを通過した光束による撮像面で
の照度は、撮像面の中央部で最も明るく、周辺部に近づ
くにつれて徐々に低くなり、一般にレンズの光軸と入射
光がなす角のｃｏｓの４乗に比例する。また、ＣＣＤの
場合は、垂直方向については、垂直転送ＣＣＤにより信
号電荷が転送されている時間に比例して暗電流が加算さ
れるため、垂直方向の輝度の緩やかな変化、即ち垂直方
向のシェーディングとなる。また、水平方向について
は、信号電荷が水平転送ＣＣＤ内を転送されている時間
に比例して暗電流が蓄積されるため、水平方向の緩やか
な輝度の変化、即ち水平方向のシェーディングとなる。

【０００４】従来、これらレンズによる撮像面周辺部で
の光量低下や撮像素子の暗電流による滑らかな輝度変化
を伴うシェーディングは、次のようにして補正されてい
る。即ち、レンズによる撮像面周辺部での光量低下によ
るシェーディングは、撮像素子のアナログ出力あるいは
Ａ／Ｄ変換後の後段処理の途中において、１水平期間の
内、両端（左右）にて増幅、中央にてゲイン０となり、
かつ１垂直期間の上下にて増幅、中央にてゲイン０とな
るような増幅手段を設けることによって補正されてい
る。また、暗電流によるシェーディングは、前記増幅手
段において、上下左右の増幅量を変えることによって補
正されている。

【０００５】例えば、特開平３−２６２２８１号公報に
開示されているシェーディング補正回路では、撮像素子
の出力そのものに加算または乗算する構成において、遮
光時に黒シェーディング補正データを取得し、均一光量
入射時に白シェーディング補正データを取得し、それぞ
れを補正データとして記憶し、実際の撮像時にこの記憶
されている補正データを読み出すことにより、黒シェー
ディング補正や白シェーディング補正の確実な実行を可
能としている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】また、デジタルカメラ
装置では、一般に、エネルギーが大きく人の目には認識
できない赤外領域の光をカットするために、赤外カット
フィルタがレンズと撮像素子との間に設けられている。
したがって、このようなデジタルカメラ装置では、上述
した、レンズによる撮像素子周辺部での光量低下や電荷
結合素子の暗電流による一定方向に滑らかな輝度変化を
伴うシェーディングの他に、入射光が赤外カットフィル
タにより生じる色の変化を伴うシェーディングが生じ
る。

【０００７】具体的には、入射光は、赤外カットフィル
タを通過する際に、撮像素子周辺部において、しぼりの
中心から斜めに赤外カットフィルタに入射する。このた
め、入射光が赤外カットフィルタ内を通過する場合の距
離（光路長）が長くなり、入射光に含まれる波長のうち
赤色に見える長波長成分がより多く減衰し、輝度の低下
および赤の補色であるシアン色を帯びるといった現象が
発生する。

【０００８】この撮像素子周辺部での光量低下と色つき
の程度は、入射光が赤外カットフィルタ内を通過する場
合の距離（光路長）によって異なる。このため、赤外カ
ットフィルタの厚みむらが生じた場合、輝度むらやシア
ン色が付く色むらとして観測される。

【０００９】例えば撮像素子における撮像面の４隅のう
ち、左上のみ赤外カットフィルタの厚みが厚い方向にば
らついた場合、左上の撮像出力は他の３隅と比較して、
輝度がやや低く、かつ左上においてのみ薄いシアン色が
目立つといった現象が起こる。また、赤外カットフィル
タが長波長のみを減衰させる特徴があることから、色温
度が高い光源で照明された物体を撮影した場合には、光
源に長波長成分が少ないことより、赤外カットフィルタ
による色つき現象が顕著に現れる。

【００１０】上記のように、撮像素子からの出力画像に
生じるシェーディングは、撮像素子の撮像面における複
数の領域、例えば４隅からの画像データにおいて均一で
はなく、それらに対して一律にシェーディング補正を行
った場合には良好な画像を得ることができない。そし
て、このような問題は上記従来の構成では解消すること
ができない。

【００１１】したがって、本発明は、撮像素子の撮像面
における複数の領域からの出力画像データ同士において
シェーディングが不均一であっても、良好な画像を得る
ことができる撮像装置および撮像方法の提供を目的とし
ている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の撮像装置は、撮像面となる受光面に複数
の画素がマトリクス状に配置されている撮像素子、例え
ばＣ−ＭＯＳイメージセンサと、前記撮像面を複数の撮
像領域に分割し、処理対象画素が存在する領域が複数の
前記撮像領域のうちの何れであるかを判別する領域判別
手段と、複数の前記撮像領域毎に設定される補正値を有
し、処理対象画素が存在する撮像領域の補正値を使用し
て、処理対象画素の画像データに対してシェーディング
補正を行うシェーディング補正手段とを備えていること
を特徴としている。

【００１３】また、本発明の撮像方法は、撮像面となる
受光面に複数の画素がマトリクス状に配置されている撮
像素子、例えばＣ−ＭＯＳイメージセンサを使用し、前
記撮像素子の前記撮像面を複数の撮像領域に分割し、処
理対象画素が存在する領域が複数の前記撮像領域のうち
の何れであるかを判別するステップと、複数の前記撮像
領域毎に設定される補正値のうちから、処理対象画素が
存在する撮像領域の補正値を使用し、処理対象画素の画
像データに対してシェーディング補正を行うステップと
を備えていることを特徴としている。

【００１４】上記の構成によれば、撮像素子の撮像面が
複数の撮像領域に分割され、処理対象画素が存在する領
域が複数の撮像領域のうちの何れであるかが判別され
る。そして、複数の撮像領域毎に設定される補正値のう
ちから、処理対象画素が存在する撮像領域の補正値を使
用して、処理対象画素の画像データに対してシェーディ
ング補正が行われる。

【００１５】このように、シェーディング補正において
は、上記のように、処理対象画素が存在する撮像領域の
補正値を使用してシェーディング補正が行われるので、
撮像素子の撮像面における複数の撮像領域からの画像デ
ータ同士においてシェーディングが均一でない場合であ
っても、良好な画像を得ることができる。

【００１６】上記の撮像装置において、前記撮像領域毎
の補正値は、さらに各色の画像データ毎に設定される構
成としてもよい。

【００１７】上記の構成によれば、各色の画像データに
対して適切にシェーディング補正を行うことができる。

【００１８】上記の撮像装置は、前記撮像素子の出力か
ら輝度成分を得る輝度成分取得手段を備え、前記撮像領
域毎の補正値が輝度を補正するためのものであり、前記
シェーディング補正手段が、輝度の前記補正値に基づい
て前記輝度成分を補正する構成としてもよい。

【００１９】上記の構成によれば、画像データの輝度成
分に対しても適切にシェーディング補正を行うことがで
きる。

【００２０】上記の撮像装置において、複数の前記撮像
領域は、前記撮像面の中心を通る分割線にて前記撮像面
を４個の矩形領域に分割して形成されたものであり、前
記補正値は、前記撮像面の中心から前記処理対象画素ま
での距離に応じて設定される構成としてもよい。

【００２１】上記の構成によれば、撮像素子の撮像面の
中心から処理対象画素までの距離に対応した補正値に基
づき、即ち撮像面の中心からの距離に応じて生じる色む
らの度合いや輝度変化の度合いに応じて、処理対象画素
のシェーディング補正を適切に行うことができる。

【００２２】上記の撮像装置は、複数の前記撮像領域
が、前記撮像面の中心を通る分割線にて前記撮像面が分
割されることにより形成され、前記補正値は、前記撮像
面の中心から前記処理対象画素までの距離に応じて設定
され、各色の画像データ毎に設定される前記撮像領域毎
の補正値が、前記撮像面の中心から所定距離までの補正
値が各色で共通のものとなっている構成としてもよい。

【００２３】輝度むらおよび色むらは、撮像素子の撮像
面の中心から一定の距離まではさほど大きくなく、周辺
部に近づくに従って大きくなる。したがって、撮像面の
中心から一定の距離までの各色、例えばＲＧＢの画像デ
ータについての補正値は共通化することができる。これ
により、補正値の記録に要する記録領域の容量を小さく
することができる。

【００２４】上記の撮像装置は、画像データの白色成分
を抽出し、画像の白い部分が白く出力されるように画像
データのＲ画素ゲインおよびＢ画素ゲインを制御するホ
ワイトバランス制御手段をさらに備え、前記シェーディ
ング補正手段が、Ｒ画素ゲインとＢ画素ゲインの比に応
じて、ＲＧＢの各色の画像データに対する前記補正値を
制御する補正値制御部を備えている構成としてもよい。

【００２５】上記の構成によれば、物体を照明する光源
の色温度に合わせて、シェーディング補正のための補正
値、即ちシェーディング補正の度合いを適切に制御する
ことが可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態を図１から
図６に基づいて以下に説明する。本発明の実施の一形態
のデジタルカメラ装置は、図１に示すように、Ｃ−ＭＯ
Ｓイメージセンサ１、ＡＧＣアンプ２、制御部３、Ａ／
Ｄ変換器４、データ処理部５、画素補間部６、階調補正
部７、シェーディング補正部（領域判別手段、シェーデ
ィング補正手段）８、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９、輝度シ
ェーディング補正部１０、Ｃアンプ１１、エッジ強調部
１２、画像縮小部１３、メモリコントローラ１４、ホス
トインタフェース１５、外部コネクタ１６、フレームメ
モリ１７、クロックジェネレータ１８、ＥＥ−ＰＲＯＭ
１９（電気的に書き込み消去可能なＲＯＭ）、レンズ２
０および赤外カットフィルタ２１を備えている。

【００２７】Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ１は、複数の画
素がマトリクス状に配置された撮像素子である。レンズ
２０を通過した入射光は、赤外カットフィルタ２１で長
波長成分が減衰された後、Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ１
によって光電変換される。

【００２８】ＡＧＣアンプ２は、Ｃ−ＭＯＳイメージセ
ンサ１での光電変換により得られたアナログの映像信号
を増幅する。このＡＧＣアンプ２は、モニタの画面上に
おいて表示画像が適切な明るさとなるように、制御部３
によりゲインが制御される。

【００２９】制御部３は例えばマイクロコンピュータか
らなり、デジタルカメラ装置のシステム全体の動作を制
御する。この制御部３では、入力された画像データの輝
度平均値（Ｙ）、色信号平均値（Ｉ、Ｑ）に基づいて露
出自動調整、ホワイトバランス自動調整を行う。また、
制御部３に直結されたＥＥ−ＰＲＯＭ１９から、後述す
るシェーディング補正データを含めた各種制御データを
読み出し、それらを各信号処理部に設定する役目も担
う。

【００３０】Ａ／Ｄ変換器４はＡＧＣアンプ２で増幅さ
れたアナログの映像信号をデジタル値に変換する。

【００３１】データ処理部５は、ＯＢオフセットクラン
プ部５ａ、ＹＩＱ値積算部５ｂおよびホワイトバランス
アンプ部５ｃ等を備えている。ＯＢオフセットクランプ
部５ａは、Ａ／Ｄ変換器４から入力された画像データに
対して黒レベルの再生を行う。ＹＩＱ値積算部５ｂは、
自動露光制御に用いる輝度信号Ｙの積算値計算を行うと
ともに、画像データの白成分を抽出し、画像データ上の
白い部分が白く出力されるようにＲ画素ゲインおよびＢ
画素ゲインを制御するホワイトバランス処理を行うため
のＩ値積算およびＱ値積算を行う。ホワイトバランスア
ンプ部５ｃは、ＹＩＱ値積算部５ｂから得られるＩＱ積
算値に基づき、制御部３によって算出されたＲ画素ゲイ
ンおよびＢ画素ゲインを映像信号に乗算する。

【００３２】画素補間部６では、入力された画素データ
に対して不足する色の画素データを補間する。即ち、Ｃ
−ＭＯＳイメージセンサ１上には、１画素につき１色の
カラーフィルタが対応して設けられている。したがっ
て、前段のデータ処理部５までは、Ｃ−ＭＯＳイメージ
センサ１からの、Ｒカラーフィルタに対応する画素出力
（画素データ）、Ｇカラーフィルタに対応する画素出力
（画素データ）、Ｂカラーフィルタに対応する画素出力
（画素データ）をそれぞれ[R]、[G]、[B]とすると、あ
る水平ラインでは、[R]、[G]、[R]、[G]、[R]、[G]、
[R]、[G]、……また、その次の水平ラインでは、[G]、
[B]、[G]、[B]、[G]、[B]、[G]、[B]、……というよう
に、１色のカラーフィルタを通過した光による光電変換
結果（１色の画素データ）が順次出力されている。そこ
で、画素補間部６では、各画素データについてＲＧＢの
うちの不足する２色の画素データを周囲の画素（画素デ
ータ）に基づいて補い、１画素につきＲＧＢ３色の画素
データの組を生成する。

【００３３】階調補正部７は、ＲＧＢの各画像データに
対応する階調補正部７Ｒ、７Ｇ、７Ｂを有し、これら階
調補正部７Ｒ、７Ｇ、７ＢによりＲＧＢの各画像データ
それぞれについて階調を補正し、明るくコントラストの
良い画像を作り出す。例えば入力データに対し、中間調
を増幅するような補正曲線を与えることにより、画像の
画素値分布の最大値と最小値は変化させずに全体的に明
るい出力画像を得ることが可能である。

【００３４】シェーディング補正部８は、ＲＧＢの各画
像データに対応するシェーディング補正部８Ｒ、８Ｇ、
８Ｂを有し、これらシェーディング補正部８Ｒ、８Ｇ、
８ＢによりＲＧＢの各画像データそれぞれについてシェ
ーディング補正が可能となっている。また、このシェー
ディング補正により、赤外カットフィルタ２１により赤
成分が減衰することによって生じる画像の周辺部色むら
や輝度低下等を補正する。

【００３５】シェーディング補正部８は、シェーディン
グ補正処理において、図３に示すように、Ｃ−ＭＯＳイ
メージセンサ１の撮像面（受光面）を、撮像面の中心Ｏ
を通り同図の上下左右方向に延びる分割線により、矩形
領域Ａ〜Ｄに分割する。そして、シェーディング補正処
理する注目画素Ｐ（処理対象画素）が上記矩形領域Ａ〜
Ｄのどの領域に存在するかを判別し、後述のように、注
目画素Ｐが存在する各矩形領域Ａ〜Ｄに対応した補正係
数を使用してシェーディング補正を行う。注目画素Ｐの
座標データは、クロックジェネレータ１８から出力され
る垂直同期信号、水平同期信号およびＡＤ変換クロック
等から算出される。

【００３６】なお、図３においては、各矩形領域Ａ〜Ｄ
の対角線、即ち中心Ｏから注目画素Ｐまでの距離ｄの最
大値をｄｍ、距離ｄに対応するシェーディング補正デー
タを共有する距離をｄｈ、撮像面の水平サイズをｗｘ、
垂直サイズをｗｙとして示している。

【００３７】ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９は、ＲＧＢの画素
データを輝度信号（Ｙ）と色信号（Ｕ、Ｖ）とに変換す
る。これにより、メモリコントローラ１４が、色成分を
圧縮して画像データをフレームメモリ１７に格納する処
理、並びに輝度シェーディング補正部１０、Ｃアンプ１
１およびエッジ強調部１２における下記の各処理が可能
となる。

【００３８】輝度シェーディング補正部１０は、ＲＧＢ
／ＹＵＶ変換部９から入力した輝度信号に対してシェー
ディング補正を施し、レンズ２０が持つ基本的な周辺光
量の低下を補正する。このために、輝度シェーディング
補正部１０は、図６に示すように、前記注目画素Ｐの撮
像面の中心Ｏからの距離ｄに応じて補正量、即ち輝度補
正係数が設定された輝度補正係数テーブルを備えてお
り、注目画素Ｐに対して上記距離ｄに応じた補正量にて
補正を行う。

【００３９】上記輝度シェーディング補正部１０は、各
色のシェーディング補正部８Ｒ、８Ｇ、８Ｂと同様、前
記矩形領域Ａ〜Ｄごとに設けられている。なお、シェー
ディング補正部８Ｒ、８Ｇ、８Ｂの場合と同様、輝度シ
ェーディング補正部１０は、矩形領域Ａ〜Ｄ毎に設ける
ことなく、補正テーブルのみ各矩形領域Ａ〜Ｄ毎に設定
する構成であってもよい。

【００４０】図６に示す補正曲線では、撮像面の中心Ｏ
に近い注目画素Ｐに対しては補正が施されず、中心Ｏか
らある程度離れた注目画素Ｐに対しては、撮像面の周辺
部に近いものほど大きい補正量にて補正されること、即
ち輝度が増幅されることを示している。

【００４１】Ｃアンプ１１は、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９
から入力した色信号に対して色の濃さを調節する。エッ
ジ強調部１２は、輝度シェーディング補正部１０から入
力した輝度信号に対して、画像のくっきり感を強調する
ためのエッジ強調処理を施す。

【００４２】画像縮小部１３は、任意の画像サイズを得
るために画像サイズの縮小処理を行う。例えば、ＶＧＡ
（６４０×４８０ピクセル）のＣ−ＭＯＳイメージセン
サ１を使用している場合に、ホスト装置（パソコンやＰ
ＤＡ等）対してＱＶＧＡ（３２０×２４０ピクセル）を
供給したい場合、画像縮小部１３は、制御部３からの指
令に基づいて、画像サイズを縦横それぞれ１／２に縮小
する。

【００４３】メモリコントローラ１４は、画像縮小部１
３から入力された画像データをフレームメモリ１７へ格
納する。また、外部コネクタ１６に接続されたパーソナ
ルコンピュータやＰＤＡ等のホスト装置からホストイン
タフェース１５を介して与えられる画像読み出しコマン
ドに応じて、上記画像データをフレームメモリ１７から
読み出し、ホストインタフェース１５に転送する等の動
作を行う。

【００４４】ホストインタフェース１５は、上述のとお
りホスト装置からの要求に応じて、メモリコントローラ
１４と協働して画像データをホスト装置へ転送する。ま
た、ホスト装置から、信号処理に用いるパラメータを制
御部３を介してＥＥ−ＰＲＯＭ１９に書き込む際にも使
用される。

【００４５】クロックジェネレータ１８は、水平同期信
号、垂直同期信号およびＡＤ変換ドットクロック等を生
成する。

【００４６】ＥＥ−ＰＲＯＭ１９は、シェーディング補
正部８でのシェーディング補正のためのデータを含む各
種制御データを格納している。なお、ＥＥ−ＰＲＯＭ１
９に格納されている設定値（データ）は、パーソナルコ
ンピュータあるいはＰＤＡ等のホスト装置から外部コネ
クタ１６、ホストインタフェース１５および制御部３を
介して書き換え可能であり、使用するＣ−ＭＯＳイメー
ジセンサ１に応じてチューニングすることができる。

【００４７】上記のシェーディング補正部８Ｒ、８Ｇ、
８Ｂのうち、例えばシェーディング補正部８Ｒは図２に
示す構成を有している。なお、他のシェーディング補正
部８Ｇ、８Ｂも同様の構成であるので、それらについて
は記載を省略している。

【００４８】また、図２に示すシェーディング補正部８
Ｒは、前記の矩形領域Ａに存在する画素データの処理に
対応するものであり、他の矩形領域Ｂ〜Ｄに存在する画
素データの処理に対応するシェーディング補正部８Ｒも
それぞれ設けられている。この点は他のシェーディング
補正部８Ｇ、８Ｂについても同様である。あるいは、各
テーブルを矩形領域Ａ〜Ｄ毎に用意し、図２に示した各
回路は矩形領域Ａ〜Ｄについて共用するものであっても
よい。

【００４９】シェーディング補正部８Ｒは、距離計算部
８Ｒａ、Ｒ画素データ補正部８Ｒｂ、ゲインＲ／Ｂ計算
部８Ｒｃ、ホワイトバランス（ＷＢ）補正部８Ｒｄおよ
び乗算部８Ｒｅ〜８Ｒｇを備えている。

【００５０】距離計算部８Ｒａは、図３に示すように、
クロックジェネレータ１８から供給される水平同期信
号、垂直同期信号、Ａ／Ｄクロック等から計算される座
標データに基づいて、注目画素ＰについてのＣ−ＭＯＳ
イメージセンサ１の撮像面の中心からの距離ｄを計算す
る。

【００５１】Ｒ画素データ補正部８ＲｂはＲ補正係数テ
ーブルを備えている。このＲ補正係数テーブルの補正デ
ータは、Ｒのカラーフィルタが設けられている画素のデ
ータに使用されるものであり、図４（ａ）に示す補正曲
線を形成している。この補正曲線によれば、Ｃ−ＭＯＳ
イメージセンサ１の撮像面の中心Ｏから離れた、矩形領
域Ａの周辺部に近づくに連れてＲ成分を増強するような
補正が施される。

【００５２】また、図４（ｂ）、図４（ｃ）は、それぞ
れ、Ｇ画素データ補正部が備えるＧ補正係数テーブルに
設定されている補正曲線（Ｇのカラーフィルタが設けら
れている画素のデータに使用されるもの）、Ｂ画素デー
タ補正部が備えるＢ補正係数テーブルに設定されている
補正曲線（Ｂのカラーフィルタが設けられている画素の
データに使用されるもの）を示している。図４（ｂ）お
よび図４（ｃ）の補正曲線では、撮像面の中心Ｏから離
れた、矩形領域Ａの周辺部に近づくに連れてＧ成分およ
びＢ成分が減衰するような補正が施される。

【００５３】上記の補正曲線（補正データ）は、上記距
離ｄに対応した注目画素Ｐの補正量を示すものである。
したがって、例えばＲ画素データ補正部８Ｒｂは、Ｒ画
像データにおける、上記距離ｄに対応した注目画素Ｐの
補正量をＲ補正係数テーブルから読み出して出力する。

【００５４】ゲインＲ／Ｂ計算部（補正値制御部）８Ｒ
ｃは、データ処理部５のホワイトバランスアンプ部５ｃ
に設定される（制御部３により設定される）Ｒアンプゲ
インおよびＢアンプゲインを入力とし、光源色が青い光
と赤い光との何れであるかを判断するためゲインＲ／ゲ
インＢを計算する。

【００５５】ホワイトバランス補正部（補正値制御部）
８Ｒｄは、ホワイトバランス補正係数テーブルを備えて
いる。このホワイトバランス補正係数テーブルは、図５
に示すように、ゲインＲ／ゲインＢとホワイトバランス
補正係数との対応関係を設定したものである。図５のグ
ラフは、物体（被写体）が色温度の高い光源によって照
明されている場合に、補正効果を大きくすることを示し
ている。したがって、例えばホワイトバランス補正部８
Ｒｄは、ゲインＲ／Ｂ計算部８Ｒｃから入力したゲイン
Ｒ／ゲインＢの値に対応するホワイトバランス補正係数
をホワイトバランス補正係数テーブルから読み出して出
力する。

【００５６】乗算部（補正値制御部）８Ｒｅは、Ｒ画素
データ補正部８Ｒｂから出力されるＲ補正係数とホワイ
トバランス補正部８Ｒｄから出力されるホワイトバラン
ス補正係数とを乗算する。乗算部８Ｒｆは乗算部８Ｒｅ
の出力と全体補正係数とを乗算する。さらに、乗算部８
Ｒｇは階調補正部７Ｒの出力に乗算部８Ｒｆの出力を乗
算する。

【００５７】上記乗算部８Ｒｆでの全体補正係数を使用
した処理は、シェーディング補正の強弱を設定すること
を目的として行われる。例えば、シェーディング補正を
過度に行った場合、画像の４隅が明るくなり過ぎ、画像
が不自然なものになる。一方、シェーディング補正が不
足すると、画像を４分割して矩形領域Ａ〜Ｄに補正係数
を設定することによる効果が得られなくなる。したがっ
て、全体補正係数にてシェーディング補正の強度を調整
することにより、過不足がなく、矩形領域Ａ〜Ｄに補正
係数を設定することによる効果が確実に得られる状態で
のシェーディング補正が可能となる。

【００５８】なお、上記全体補正係数は、例えば、制御
部３によりカメラＤＳＰ内のレジスタに設定され、乗算
部８Ｒｆがそのレジスタが保持する全体補正係数を参照
するようにしてもよい。

【００５９】上記の構成において、デジタルカメラ装置
の動作をシェーディング補正部８の動作を中心に、以下
に説明する。

【００６０】被写体からの光はレンズ２０および赤外カ
ットフィルタ２１を介してＣ−ＭＯＳイメージセンサ１
に入射し、アナログの画像信号に変換される。この画像
信号は、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタルの画像データに
変換され、データ処理部５を経由し、画素補間部６で適
宜画素データが補間され、階調補正部７の階調補正部７
Ｒ、７Ｇ、７ＢによりＲＧＢの各画像データ別に階調が
補正される。その後、階調補正部７を経た画像データに
対しては、シェーディング補正部８のシェーディング補
正部８Ｒ、８Ｇ、８ＢによりＲＧＢの各画像データ別に
シェーディング補正が行われる。

【００６１】例えば、矩形領域Ａに存在するＲ画像デー
タにおいて、図３に示すように、Ｃ−ＭＯＳイメージセ
ンサ１における撮像面の中心Ｏからの距離ｄの注目画素
Ｐに対して、図２に示すシェーディング補正部８Ｒでは
以下のようにしてシェーディング補正が行われる。

【００６２】距離計算部８Ｒａでは、注目画素Ｐについ
ての座標データが入力されると、撮像面の中心Ｏからの
距離ｄを計算し、その結果をＲ画素データ補正部８Ｒｂ
に出力する。

【００６３】Ｒ画素データ補正部８Ｒｂでは、Ｒ補正係
数テーブルを参照し、距離計算部８Ｒａから与えられた
距離ｄに対応した補正量、即ちシェーディング補正係数
を乗算部８Ｒｅに出力する。このシェーディング補正係
数は、後述のように、乗算部８Ｒｅにおいて光源色温度
による補正を受ける。

【００６４】一方、ゲインＲ／Ｂ計算部８Ｒｃでは、デ
ータ処理部５のホワイトバランスアンプ部５ｃに設定さ
れているＲアンプゲインおよびＢアンプゲインを入力と
し、光源色が青い光であるか赤い光であるかを判断する
ためにゲインＲ／ゲインＢを計算し、その結果をホワイ
トバランス補正部８Ｒｄに出力する。なお、物体が青い
光で照明されている場合、ゲインＲ／Ｂ計算部８Ｒｃの
出力は大きくなり、物体が赤い光で照明されている場
合、ゲインＲ／Ｂ計算部８Ｒｃの出力は小さくなる。

【００６５】ホワイトバランス補正部８Ｒｄでは、ホワ
イトバランス補正係数テーブルを参照し、ゲインＲ／Ｂ
計算部８Ｒｃから与えられたゲインＲ／ゲインＢの値に
対応した補正量を乗算部８Ｒｅに出力する。

【００６６】乗算部８Ｒｅでは、Ｒ画素データ補正部８
Ｒｂから入力した補正量とホワイトバランス補正部８Ｒ
ｄから入力した補正量とを乗算する。即ち、Ｒ画素デー
タ補正部８Ｒｂから入力したシェーディング補正係数を
ホワイトバランス補正部８Ｒｄから入力したホワイトバ
ランス補正係数により補正する。これにより、乗算部８
Ｒｅからは、注目画素Ｐの位置と光源色温度との両者を
反映したシェーディング補正係数が得られ、この補正係
数が乗算部８Ｒｆに入力される。

【００６７】乗算部８Ｒｆでは、乗算部８Ｒｅから得た
シェーディング補正係数と全体補正係数とを乗算し、乗
算部８Ｒｇでは、乗算部８Ｒｆでの乗算結果を階調補正
部７ＲからのＲ画素データに乗算することにより、Ｒ画
像データのシェーディング補正が行われる。

【００６８】シェーディング補正部８では、上記のよう
にして矩形領域ＡのＲ画素データについてのシェーディ
ング補正が行われ、同様にして他の矩形領域Ｂ〜ＤのＲ
画素データについてのシェーディング補正が行われる。
さらに、同様にして、Ｇ画像データおよびＢ画像データ
についてのシェーディング補正が行われ、これらシェー
ディング補正済の画像データはＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９
へ出力される。

【００６９】ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９では、シェーディ
ング補正部８から入力したＲＧＢ各色についてのシェー
ディング補正済の画像データを輝度信号と色信号とに分
離し、輝度信号は輝度シェーディング補正部１０に出力
し、色信号はＣアンプ１１に出力する。

【００７０】輝度シェーディング補正部１０では、ＲＧ
Ｂ／ＹＵＶ変換部９から入力した輝度信号に対して、レ
ンズ２０が持つ基本的な周辺光量の低下を補正するため
に、輝度のシェーディング補正を行う。具体的には、輝
度補正係数テーブルを参照し、注目画素Ｐの撮像面の中
心Ｏからの距離ｄに応じた補正量にて注目画素Ｐの輝度
を補正する。この場合、撮像面の中心Ｏに近い注目画素
Ｐに対しては補正が施されず、中心Ｏからある程度離れ
た注目画素Ｐに対しては、撮像面の周辺部に近いものほ
ど大きい増幅率で輝度が増幅される。

【００７１】画像データが輝度シェーディング補正部１
０での処理を終えることにより、ＲＧＢＹデータに対す
るシェーディング補正が完了する。その後の処理につい
ては、アプリケーションプログラムにより要求される画
像サイズの変換や画像高品位化の処理等が適宜行われ
る。

【００７２】例えば、輝度シェーディング補正部１０を
経た輝度信号は、エッジ強調部１２において画像のくっ
きり感を強調するためのエッジ強調処理が施される。ま
た、ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部９から出力された色信号は、
Ｃアンプ１１において色の濃さが調整される。

【００７３】エッジ強調部１２にて処理された輝度信号
およびＣアンプ１１にて処理された色信号は画像縮小部
１３に入力される。画像縮小部１３では、制御部３の指
令に基づいて画像サイズを縮小し、両信号をメモリコン
トローラ１４に出力する。メモリコントローラ１４で
は、入力した信号（画像データ）をフレームメモリ１７
に格納する。

【００７４】なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）に示した例
では、ＲＧＢの各画像データについて、撮像面の中心Ｏ
から注目画素Ｐまでの距離ｄが中心Ｏから矩形領域の隅
までの距離ｄｍの範囲にある場合の補正係数が設定され
たものとなっている。この場合には、Ｃ−ＭＯＳイメー
ジセンサ１の特性にばらつきがあっても、画像周辺部に
限らず画像全体にわたる補正が可能である。

【００７５】一方、ＲＧＢの各画像データにおけるシェ
ーディングが、画像の周辺部にのみに生じる場合には、
図７（ａ）〜図（ｃ）に示すように、撮像面の中心Ｏか
ら所定の距離ｄｈまでの領域を除き、距離ｄｈの位置か
ら矩形領域の隅の距離ｄｍの位置までの補正係数のみを
設定することも可能である。この場合には、中心Ｏから
距離ｄｈまでの補正係数が０（ゼロ）となり、その分の
データが不要であるので、補正テーブルの記憶領域を小
さくすることができる。

【００７６】また、撮像面の中心Ｏから所定の距離ｄｈ
までの各色の補正係数は、削除する場合に限らず、各色
で共通のものとしてもよく、これによっても補正テーブ
ルを縮小して記憶領域を小さくすることができる。

【００７７】なお、この場合の輝度シェーディング補正
部１０の補正係数は、前述の図６に示したものと同様で
ある。

【００７８】本発明の撮像装置は、複数の画素がマトリ
クス状に配置された撮像素子の撮像出力信号のシェーデ
ィング補正回路を有した撮像装置において、撮像素子上
の任意の画素が、撮像素子を上下左右に４分割した各々
の範囲のどの範囲にあるかを判別する手段を有する構成
である。

【００７９】上記のように、本発明では、撮像部の４隅
それぞれ色補正が可能なシェーディング補正手段を設
け、周辺部の光量低下むらや色つきむらの補正を可能と
する手段を完成させるに至った。これにより、これまで
撮像画面全体を一つとして統一的なシェーディング補正
データを記憶していたものを、撮像画面４隅それぞれに
おいて異なる輝度むらおよび色むらを認識し、それぞれ
で異なるシェーディング補正データを取得することが可
能となる。

【００８０】前記の撮像装置は、前記判別手段により判
別された範囲に対応し、ＲＧＢ３原色それぞれに対応し
たシェーディング補正手段を有する構成としてもよい。

【００８１】前記の撮像装置は、前記判別手段により判
別された範囲に対応し、各々の範囲について、画像中心
から注目画素との距離に応じて、輝度に対応したシェー
ディング補正手段を有する構成としてもよい。

【００８２】前記の撮像装置は、前記ＲＧＢそれぞれに
対応したシェーディング補正手段に、ＲＧＢについて中
心からある一定の距離までのＲＧＢの補正係数を共通化
する手段を有する構成としてもよい。

【００８３】前記の撮像装置は、前記ＲＧＢそれぞれに
対応したシェーディング補正手段に、画面の白成分を抽
出し、画面上の白い部分が白く出力されるようなホワイ
トバランス制御によって、ホワイトバランスアンプに設
定されるＲ画素ゲイン、Ｂ画素ゲインを入力とし、Ｒ画
素ゲインとＢ画素ゲインの比に応じて、Ｒシェーディン
グ補正、Ｇシェーディング補正、Ｂシェーディング補正
の補正量を制御する手段を有する構成としてもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、本発明の撮像装置は、撮
像面となる受光面に複数の画素がマトリクス状に配置さ
れている撮像素子と、前記撮像面を複数の撮像領域に分
割し、処理対象画素が存在する領域が複数の前記撮像領
域のうちの何れであるかを判別する領域判別手段と、複
数の前記撮像領域毎に設定される補正値を有し、処理対
象画素が存在する撮像領域の補正値を使用して、処理対
象画素の画像データに対してシェーディング補正を行う
シェーディング補正手段とを備えている構成である。

【００８５】また、本発明の撮像方法は、撮像面となる
受光面に複数の画素がマトリクス状に配置されている撮
像素子を使用し、前記撮像素子の前記撮像面を複数の撮
像領域に分割し、処理対象画素が存在する領域が複数の
前記撮像領域のうちの何れであるかを判別するステップ
と、複数の前記撮像領域毎に設定される補正値のうちか
ら、処理対象画素が存在する撮像領域の補正値を使用
し、処理対象画素の画像データに対してシェーディング
補正を行うステップとを備えている構成である。

【００８６】これにより、シェーディング補正において
は、処理対象画素が存在する撮像領域の補正値を使用し
てシェーディング補正が行われるので、撮像素子の撮像
面における複数の撮像領域からの画像データ同士におい
てシェーディングが均一でない場合であっても、良好な
画像を得ることができる。

【００８７】上記の撮像装置において、前記撮像領域毎
の補正値は、さらに各色の画像データ毎に設定される構
成としてもよい。

【００８８】上記の構成によれば、各色の画像データに
対して適切にシェーディング補正を行うことができる。

【００８９】上記の撮像装置は、前記撮像素子の出力か
ら輝度成分を得る輝度成分取得手段を備え、前記撮像領
域毎の補正値が輝度を補正するためのものであり、前記
シェーディング補正手段が、輝度の前記補正値に基づい
て前記輝度成分を補正する構成としてもよい。

【００９０】上記の構成によれば、画像データの輝度成
分に対しても適切にシェーディング補正を行うことがで
きる。

【００９１】上記の撮像装置において、複数の前記撮像
領域は、前記撮像面の中心を通る分割線にて前記撮像面
を４個の矩形領域に分割して形成されたものであり、前
記補正値は、前記撮像面の中心から前記処理対象画素ま
での距離に応じて設定される構成としてもよい。

【００９２】上記の構成によれば、撮像素子の撮像面の
中心から処理対象画素までの距離に対応した補正値に基
づき、即ち撮像面の中心からの距離に応じて生じる色む
らの度合いや輝度変化の度合いに応じて、処理対象画素
のシェーディング補正を適切に行うことができる。

【００９３】上記の撮像装置は、複数の前記撮像領域
が、前記撮像面の中心を通る分割線にて前記撮像面が分
割されることにより形成され、前記補正値は、前記撮像
面の中心から前記処理対象画素までの距離に応じて設定
され、各色の画像データ毎に設定される前記撮像領域毎
の補正値が、前記撮像面の中心から所定距離までの補正
値が各色で共通のものとなっている構成としてもよい。
これにより、補正値の記録に要する記録領域の容量を小
さくすることができる。

【００９４】上記の撮像装置は、画像データの白色成分
を抽出し、画像の白い部分が白く出力されるように画像
データのＲ画素ゲインおよびＢ画素ゲインを制御するホ
ワイトバランス制御手段をさらに備え、前記シェーディ
ング補正手段が、Ｒ画素ゲインとＢ画素ゲインの比に応
じて、ＲＧＢの各色の画像データに対する前記補正値を
制御する補正値制御部を備えている構成としてもよい。

【００９５】上記の構成によれば、物体を照明する光源
の色温度に合わせて、シェーディング補正のための補正
値、即ちシェーディング補正の度合いを適切に制御する
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施の一形態におけるデジタ
ルカメラ装置の構成を示すブロック図である。

【図２】図１に示したＲ画像データ用のシェーディング
補正部の構成を示すブロック図である。

【図３】図１に示したＣ−ＭＯＳイメージセンサの撮像
面を分割して形成された矩形領域と、上記撮像面上の注
目画素とを示す説明図である。

【図４】図４（ａ）は、図１に示したシェーディング補
正部に設定されているＲ画像データ用のシェーディング
補正曲線を示すグラフ、図４（ｂ）は、同Ｇ画像データ
用のシェーディング補正曲線を示すグラフ、図４（ｃ）
は、同Ｂ画像データ用のシェーディング補正曲線を示す
グラフである。

【図５】図２に示したホワイトバランス補正部のホワイ
トバランス補正係数テーブルに設定されているゲインＲ
／ゲインＢとホワイトバランス補正係数との関係を示す
グラフである。

【図６】図１に示した輝度シェーディング補正部に設定
されている、輝度信号に対するシェーディング補正曲線
を示すグラフである。

【図７】図７（ａ）は、図１に示した例の他の例であっ
て、撮像面の中心Ｏ側に対応する補正データを除いたＲ
画像データ用のシェーディング補正曲線を示すグラフ、
図７（ｂ）は、同Ｇ画像データ用のシェーディング補正
曲線を示すグラフ、図７（ｃ）は、同Ｂ画像データ用の
シェーディング補正曲線を示すグラフである。

【図８】図７（ａ）〜図７（ｃ）のシェーディング補正
曲線に対応した、前記ホワイトバランス補正係数テーブ
ルにおけるゲインＲ／ゲインＢとホワイトバランス補正
係数との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１Ｃ−ＭＯＳイメージセンサ（撮像素子）３制御部（ホワイトバランス制御手段）５データ処理部（ホワイトバランス制御手段）６画素補間部７階調補正部８Ｒシェーディング補正部（領域判別手段、シェー
ディング補正手段）８Ｇシェーディング補正部（領域判別手段、シェー
ディング補正手段）８Ｂシェーディング補正部（領域判別手段、シェー
ディング補正手段）８ＲｃゲインＲ／Ｂ計算部（補正値制御部）８Ｒｄホワイトバランス補正部（補正値制御部）８Ｒｅ乗算部（補正値制御部）９ＲＧＢ／ＹＵＶ変換部（輝度成分取得手段）１０輝度シェーディング補正部（シェーディング
補正手段）１４メモリコントローラ２０レンズ２１赤外カットフィルタＰ注目画素（処理対象画素）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０４Ｎ 5/228 Ｈ０４Ｎ 1/46 ＺＦターム(参考） 5B057 BA02 CA01 CA08 CA12 CA16 CB01 CB08 CB12 CB16 CC01 CE11 CE17 CH08 CH11 5C022 AB51 AC42 5C065 BB02 BB06 DD15 DD17 GG27 5C077 LL19 MM04 MP08 PP06 PP15 PP32 PP34 PP37 PP58 PP68 PQ12 PQ20 PQ22 PQ25 TT09 5C079 HB01 HB04 LA10 LA12 LA19 LA23 LB01 MA02 MA11 NA03 PA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】撮像面となる受光面に複数の画素がマトリ
クス状に配置されている撮像素子と、前記撮像面を複数の撮像領域に分割し、処理対象画素が
存在する領域が複数の前記撮像領域のうちの何れである
かを判別する領域判別手段と、複数の前記撮像領域毎に設定される補正値を有し、処理
対象画素が存在する撮像領域の補正値を使用して、処理
対象画素の画像データに対してシェーディング補正を行
うシェーディング補正手段とを備えていることを特徴と
する撮像装置。
【請求項２】前記撮像領域毎の補正値は、さらに各色の
画像データ毎に設定され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】前記撮像素子の出力から輝度成分を得る輝
度成分取得手段を備え、前記撮像領域毎の補正値は輝度を補正するためのもので
あり、前記シェーディング補正手段は、輝度の前記補正
値に基づいて前記輝度成分を補正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４】複数の前記撮像領域は、前記撮像面の中心
を通る分割線にて前記撮像面を４個の矩形領域に分割し
て形成されたものであり、前記補正値は、前記撮像面の
中心から前記処理対象画素までの距離に応じて設定され
ることを特徴とする請求項２または３に記載の撮像装
置。
【請求項５】複数の前記撮像領域は、前記撮像面の中心
を通る分割線にて前記撮像面が分割されることにより形
成され、前記補正値は、前記撮像面の中心から前記処理
対象画素までの距離に応じて設定され、各色の画像データ毎に設定される前記撮像領域毎の補正
値は、前記撮像面の中心から所定距離までの補正値が各
色で共通のものとなっていることを特徴とする請求項２
に記載の撮像装置。
【請求項６】画像データの白色成分を抽出し、画像の白
い部分が白く出力されるように画像データのＲ画素ゲイ
ンおよびＢ画素ゲインを制御するホワイトバランス制御
手段をさらに備え、前記シェーディング補正手段は、Ｒ画素ゲインとＢ画素
ゲインの比に応じて、ＲＧＢの各色の画像データに対す
る前記補正値を制御する補正値制御部を備えていること
を特徴とする請求項２に記載の撮像装置。
【請求項７】撮像面となる受光面に複数の画素がマトリ
クス状に配置されている撮像素子を使用し、前記撮像素
子の前記撮像面を複数の撮像領域に分割し、処理対象画
素が存在する領域が複数の前記撮像領域のうちの何れで
あるかを判別するステップと、複数の前記撮像領域毎に設定される補正値のうちから、
処理対象画素が存在する撮像領域の補正値を使用し、処
理対象画素の画像データに対してシェーディング補正を
行うステップとを備えていることを特徴とする撮像方
法。