JP2004328117A - ディジタルカメラおよび撮像制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】マニュアルホワイトバランス調整とシェーディング補正とを同時に行うことができ、精度のよい撮影画像を得ることができるディジタルカメラおよび撮像制御方法を提供する。
【解決手段】マニュアルホワイトバランス調整が指示する操作情報が操作部６０にて検出されると、条件出し撮影に撮像信号をシェーディング補正するための補正条件とホワイトバランス調整するための補正条件とが制御部２６にて作成されてメモリ５０に格納され、本撮影の撮像により生成された撮像信号データに対しこれら補正条件に従ってシェーディング補正処理とホワイトバランス調整処理とがディジタル信号処理部４０にて行われる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮像素子にて撮像されたカラー撮像信号のホワイトバランスを調整するディジタルカメラおよび撮像制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年市販されているディジタルカメラにはいろいろな補正機能が搭載されている。撮影時の光源に合わせてホワイトバランス（ＷＢ）を調整するホワイトバランス調整機能はその代表的なものであり、自動的にホワイトバランスの補正が行われるカメラが多い。また、高機能なディジタルカメラでは、光源に応じた細かなホワイトバランス補正ができるようにマニュアル・ホワイトバランス補正機能を搭載した機種もある。また、マニュアル・ホワイトバランス補正は、たとえば比較的大きな白色またはグレーの紙などを、撮影のためにセットしたカメラのレンズの前にかざして行う。
【０００３】
ディジタルカメラには、ホワイトバランス補正以外の機能として色々な補正機能が搭載されている。その一つとして、撮像画像の端部が暗くなるシェーディングを補正する機能がある。このシェーディング補正は、マニュアル・ホワイトバランス補正のときと同様に、無彩色の紙などをレンズ前にかざして撮影したり、スタジオ等の壁面を撮影したりして行うことが可能である。
【０００４】
シェーディングは、一般的にはカメラの製造時に実用上問題がない程度にメーカーが補正して出荷する。しかし、実際の撮影時においてシェーディングは、撮影時の絞り値やズーム位置など様々な撮影条件によって変化するので、より厳密な調整を行うためには、やはり実際に撮影を行う条件で調整することが望ましい。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１２７４５１号公報
【特許文献２】
特開平１０−２８５５４１号公報
【特許文献３】
特開２０００−４１１７９号公報。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらホワイトバランス調整と、シェーディングの補正はそれぞれ別個に行わなければならず、煩雑な操作が必要であった。また、撮影時に、絞り値を変更するとシェーディング状態が変化してしまうので、絞りの変更に応じてその都度一連のシェーディング補正処理をやり直さなければならないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、マニュアル（手動操作）にてホワイトバランス（ＷＢ）を設定する必要があるような厳密な撮影条件にて、マニュアルＷＢ調整とシェーディング補正とを同時に行うことができ、精度のよい撮影画像を得ることができるディジタルカメラおよび撮像制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述の課題を解決するために、撮像レンズにより結像される被写界像を光電変換して出力するディジタルカメラにおいて、このカメラは、結像される被写界像に応じた撮像信号を生成する撮像手段と、撮像信号を処理する信号処理手段と、信号処理手段にて処理されて生成された画像データを出力する出力手段と、操作情報に応動して各部を制御する制御手段であって、シェーディング補正条件と、ホワイトバランス補正条件とを生成する制御手段と、撮像信号を補正するための補正条件を記憶する記憶手段と、操作者の操作に応じた操作情報を検出する操作手段とを含み、制御手段は、操作情報がマニュアルホワイトバランス調整を指示することを認識すると、撮像レンズ前に設置した被写体を撮像させる条件出し撮影を制御し、条件出し撮影の際に撮像手段にて生成される撮像信号に基づいて、本撮影の際の撮像信号を補正するためのシェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とを生成して記憶手段に格納し、本撮影を指示して撮像された撮像信号を信号処理手段にて処理する際に、記憶手段に格納したシェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とを読み出して信号処理手段に供給し、信号処理手段は、制御手段から供給されたシェーディング補正条件に従って撮像信号をシェーディング補正するとともに、撮像信号のホワイトバランスをホワイトバランス補正条件に従って補正することを特徴とする。
【０００９】
この場合、条件出し撮影の際に、制御手段は、複数の絞り値に対応するシェーディング補正条件を生成して記憶手段に格納するとよく、さらに制御手段は、本撮影の際に使用した絞り値に対応するシェーディング補正条件を記憶手段から読み出して信号処理手段に供給するとよい。
【００１０】
また、条件出し撮影の際に、制御手段は、複数の絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を生成して記憶手段に格納するとよく、さらに制御手段は、本撮影の際に使用した絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を記憶手段から読み出して信号処理手段に供給するとよい。
【００１１】
また、本発明は上述の課題を解決するために、撮像レンズを介して撮像手段に結像された光学像を光電変換して撮像信号を生成する撮像制御方法において、この方法は、マニュアルホワイトバランス調整を指示する操作情報を認識する工程と、ホワイトバランス調整を行うための被写体を撮像する条件出し撮像工程と、条件出し撮像工程にて生成される撮像信号に基づいて、本撮影の際に生成される撮像信号をシェーディング補正するためのシェーディング補正条件と、ホワイトバランスを調整するためのホワイトバランス補正条件とを生成する補正条件生成工程と、操作に応じた操作情報に応動して本撮影を制御する撮影工程と、撮影工程にて生成される撮像信号を処理する信号処理工程であって、シェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とに基づいて撮像信号をシェーディング補正する信号処理工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】
この場合、条件出し撮影工程は、複数の絞り値に対応するシェーディング補正条件を生成するとよく、さらに信号処理工程は、本撮影工程の際に使用した絞り値に対応するシェーディング補正条件に基づいて撮像信号を補正するとよい。
【００１３】
また、条件出し撮影工程は、複数の絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を生成するとよく、さらに、信号処理工程は、本撮影工程の際に使用した絞り値に対応するホワイトバランス補正条件に基づいて撮像信号を補正するとよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に添付図面を参照して本発明によるディジタルカメラおよび撮像制御方法の実施例を詳細に説明する。
【００１５】
図１を参照すると同図には本発明が適用されたディジタルカメラの一実施例が示されている。本実施例におけるディジタルカメラ１０は、撮像レンズ１２により結像される光学像に応じた撮像信号を生成する撮像素子１４を備え、撮像信号を処理してその画像をモニタ表示し、また処理した画像データを情報記録媒体に記録する。
【００１６】
撮像レンズ１２は、その焦点距離が可変のズームレンズが採用されている。ディジタルカメラ１０は、撮像レンズ１２の他に絞り１８とメカニカルシャッタ２０とを含み、さらに撮像レンズ１２の焦点位置と焦点距離を調節するレンズ駆動部１６と、絞り２２を駆動する絞り駆動部２２と、メカニカルシャッタ２０を駆動するシャッタ駆動部２４と、撮像素子１４を駆動する撮像素子駆動部２８とを備えている。これらレンズ駆動部１６、絞り駆動部２２、シャッタ駆動部２４および撮像素子駆動部２８は、制御部２６から供給される制御信号に応動して駆動される。なお、撮像レンズ１２は、本カメラ１０に着脱可能な交換レンズ形式の構成でもよく、この場合、撮像レンズ側１２にレンズ駆動部１６、絞り１８および絞り駆動部２２を備えるとよい。
【００１７】
メカニカルシャッタ２０は、たとえば動画撮像時にはシャッタ開放状態に駆動され、また、静止画撮像時には露光終了タイミングにその開口を閉成するように駆動され、撮像素子１４に対する電子シャッタ制御駆動と併用して広範囲の露光時間、つまりシャッタ速度を与えることができる。
【００１８】
被写界像が結像される撮像素子１４は、水平走査方向（Ｈ）および垂直走査方向（Ｖ）にそれぞれ１／２ピッチづつずらして配設した複数の画素と、画素間を垂直走査方向にジグザグ状に配設され、それぞれ隣接する画素にて生成される信号電荷を垂直走査方向（Ｖ）に転送する垂直電荷転送路と、各垂直電荷転送路からの信号電荷を水平走査方向（Ｈ）に転送する水平電荷転送路と、信号電荷の電荷検出および増幅を行って電気信号として出力する出力アンプと、各画素上にそれぞれ凸型形状にて配設された複数のマイクロレンズと含む２次元イメージセンサである。
【００１９】
実施例では、垂直電荷転送路と垂直電荷転送路とがＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）にて形成されたＣＣＤ型固体撮像素子が採用されている。これに限らず撮像素子１４として、ＭＯＳ型イメージセンサを用いてもよい。複数の画素はそれぞれフォトダイオードにて形成されて、垂直電荷転送との間に配設した転送ゲートを介してフォトダイオードにて生成した信号電荷を、シフトパルスに応動して垂直電荷転送路にシフトする。
【００２０】
マイクロレンズと画素との間の層には所定配列の原色または補色型のオンチップ・カラーフィルタが配設されている。色フィルタの配列パターンとしては、原色フィルタの場合、たとえば、ＧストライプＲ／Ｂ完全市松パターン等が採用される。このように実施例における撮像素子１４は、ハニカム型の画素配列および垂直転送路構成であるが、これに限らず、たとえば正方画素を垂直および水平走査方向にそれぞれ複数配列した撮像素子でもよい。これら各色の色フィルタが配設された画素では、後のディジタル信号処理により、各画素位置におけるＲ、Ｇ、Ｂそれぞれの画素値が演算により算出してカラー画像信号を生成する。
【００２１】
本ディジタルカメラ１０は、各画素から得られる撮像信号を使用して、動画像および静止画像の信号生成を行う固体撮像装置であり、動画像信号および静止画像信号に応じた映像の表示および記録保存等の信号出力を行う。撮像素子１４の撮像面にて入射光を集光するマイクロレンズは、各画素およびカラーフィルタの上面に被着されたオンチップマイクロレンズである。たとえば画素は、有効画素数として撮像面内に数十万画素ないし数百万画素の多数が配置される。撮像レンズ１２は、その焦点距離が可変のズーム機能を有しているので、短焦点距離ないし長焦点距離の間の各焦点距離で射出瞳位置が変わってシェーディング状態が変化する。また、絞りの開放量（Ｆナンバー）によって射出瞳位置が大きく変化するので、絞り値によるシェーディング状態の変化がある。
【００２２】
撮像レンズ１２の光軸に対応する撮像素子１４の受光面中心部から離れた周辺部分では、撮像レンズ１２から斜め方向からの入射光が受光面中心部における入射光成分よりも多く存在する。したがって撮像面において、たとえば、マイクロレンズとフォトダイオードとの層間隔によって、入射光による結像錯乱円が画素位置に応じてずれ、各画素において受光量変化が発生する。また、フォトダイオードの立体的構造によっても斜め方向からの入射光に対してシェーディングが発生する。
【００２３】
本実施例では、手動によるホワイトバランス調整の条件出し撮影時において、白色またはグレーの板紙などをカメラのレンズの前にセットし、絞り値の段数分に対応した複数フレームを撮像して本撮像にて得られるカラー撮像信号に対し手動（マニュアル）操作にてホワイトバランス（ＷＢと称する）を調整するためのホワイトバランス補正条件とシェーディング補正を行うためのシェーディング補正条件とを生成して記憶し、手動によるホワイトバランス調整が選択されている状態にて本撮影時を行うと、その撮像信号データに対し、メモリに記憶したシェーディング補正条件に従ってシェーディング補正を行うとともに、ＷＢ調整をメモリに記憶したＷＢ補正条件に従って自動的に行う。
【００２４】
なお、本カメラ１０は、撮像信号に基づいて自動的にホワイトバランスを調整するオートＷＢ調整機能と、撮像信号に基づいて自動的にシェーディングを補正するオートシェーディング補正機能とを有している。しかし上記手動によるホワイトバランス調整は、手動操作によるマニュアルＷＢ調整が必要とされるほどの精緻な撮影時おいて、手動操作により作成した各補正条件に従ってＷＢ調整を行うとともにシェーディングを、撮影環境に応じてより精密に補正する点で、撮影者が要求する、より高品質な撮影画像を生成することができる。
【００２５】
撮像素子１４を駆動する水平および垂直転送パルス等の駆動信号は、撮像素子駆動部２８から撮像素子１４に供給される。撮像素子駆動部２８は、制御部２６に備えられるタイミングジェネレータ（不図示）にて生成されるタイミング信号に応動して撮像素子１４を駆動する駆動信号を生成する。撮像素子駆動部２８は、動画撮影モード時と静止画撮影モードとでは異なる駆動信号を撮像素子１４に供給する。タイミングジェネレータは、垂直駆動タイミング信号、水平タイミング駆動信号、トランスファゲートパルスおよび画素クロックなどの各種タイミング信号を生成し、制御部（ＣＰＵ） ２６は、生成したタイミング信号および制御信号をレンズ駆動部１６、絞り駆動部２２、シャッタ駆動部２４、撮像素子駆動部２８、アナログ処理回路３０、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路３２およびディジタル信号処理回路４０に供給する。
【００２６】
動画撮影モード時の撮像素子駆動部２８は、たとえば、各垂直走査方向に配列された各画素において、１画素または複数画素間隔にて間引きして画素単位で垂直電荷転送路に信号電荷をシフトして読み出しラインとし、信号電荷を垂直転送路にて複数画素毎に混合して、混合した信号電荷を垂直走査方向に転送する駆動信号を生成する。撮像素子駆動部２８は、垂直同期期間（ＶＤ）中に撮像素子１４の転送電極にシフトパルスを与えて、フォトダイオードにて生成された信号電荷を垂直電荷転送路に読み出し、垂直同期期間（ＶＤ）以降に、垂直転送パルスをそれぞれ対応する転送電極に供給することにより、間欠的に設定された読み出しラインの各画素を高速に読み出す。
【００２７】
静止画撮影モードにおける撮像素子駆動部２８は、たとえば、第１フィールドおよび第２フィールドの各ライン交互に画素を読み出す駆動信号を生成する。第１および第２フィールドにてそれぞれ別々に読み出された画素は、後のディジタル信号処理によってそれぞれＲＧＢ３原色の画素値を形成するように補間され各画素位置におけるカラー画素値が算出される。
【００２８】
撮像素子１４の出力はアナログ処理回路３０に接続され、アナログ処理回路３０は、入力される撮像信号に含まれるリセットノイズを除去する不図示の相関二重サンプリング（ＣＤＳ）回路と撮像信号のレベルを利得可変に増幅する利得可変増幅回路（ＧＣＡ）とを含む。アナログ処理回路３０は、撮像素子駆動部２８にて生成されるタイミング信号に同期して駆動される。また、利得可変増幅回路（ＧＣＡ）は、制御部２６から供給される制御信号に応じた利得にて撮像信号を増幅する。アナログ処理回路３０の出力は、アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路３２に接続され、Ａ／Ｄ変換回路３２は、入力される撮像信号をたとえば１２ビットのディジタル値に変換して出力する。
【００２９】
Ａ／Ｄ変換回路３２の出力に接続されたディジタル信号処理回路４０は、ディジタル値に変換された撮像信号データを制御部２６からの制御に応じて記憶および演算処理して、表示用の画像データと記録用の画像データとを生成する処理回路である。ディジタル信号処理回路４０は、生成した表示用の画像データを表示部４６に出力し、記録用の画像データを画像記録部４８に出力する。ディジタル信号処理回路４０の詳細構成については後述する。
【００３０】
表示部４６は、ディジタル信号処理回路４０にて生成される表示用の画像データの表す画像を表示する液晶表示パネルを有し、撮影または再生された画像データを液晶表示パネルに出力して表示する。また、表示部４６は、外部接続される表示装置に表示用の画像信号を生成して出力する機能を有している。
【００３１】
画像記録部４８は、符号化された圧縮または非圧縮の画像データを制御部２６の制御に応動して情報記録媒体に出力して情報記録媒体に読出し可能に記録する情報保持部である。画像記録部４８は、画像データに各種撮影情報等を付加して作成した画像ファイルを、たとえば所定形式の階層構造にて編成されたディレクトリに各画像ファイル毎に異なるファイル名を作成して記録する。情報記録媒体としては、たとえば、半導体記憶素子を有するメモリカードや、記録可能な光ディスクおよび磁気ディスクなどの大容量の情報記録媒体が適用される。画像記録部４８は作成した画像ファイルを、無線または有線により接続される他の情報処理装置に伝送する機能を有してもよい。
【００３２】
制御部（ＣＰＵ） ２６は、操作部６０にて検出される操作情報に応動して本カメラ１０の動作を制御するタイミング信号や制御信号を生成し各部に供給するシステム制御機能と、ディジタル信号処理部４０にて処理された画像データに基づいて撮像制御を行うための制御情報を生成する機能とを含み、たとえば、操作部６０にて検出される操作情報に応動して本カメラ１０を静止画撮影モードまたは動画撮影モードに設定し各部を制御する。制御部２６は、ＣＰＵ，ＲＯＭ，ＲＡＭ、基準クロックおよび入出力回路等を含むコンピュータシステムにて構成され、ＲＯＭ には制御プログラムが格納されて、制御部２６はプログラム手順および操作情報に従って各種処理を行う。
【００３３】
具体的には、制御部２６は、撮像レンズ１２のフォーカスを制御し、また、ズーム量を調節する。それとともに、その現在のフォーカス位置およびズーム位置を認識して記憶する。本実施例では、操作部６０に収容されたレリーズスイッチ（不図示）への第１ストロークが検出されると動画撮影モードを設定し、第２ストロークが検出されると静止画撮影モードを設定する。また、撮像レンズ１２のフォーカス位置およびズーム位置は、制御部２６による制御のほかに手動にて調節することができ、この場合にも制御部２６は、撮像レンズ１２のフォーカス位置およびズーム位置を判定する。
【００３４】
制御部２６は、動画撮影モードでは、撮像素子１４にて間引き読み出しを行う間引駆動を指示する制御信号を生成して撮像素子駆動部２８に供給する。制御部２６は、さらに静止画撮影モードでは、２つのフィールドにて全画素を撮像素子１４から読み出す全画素読出し駆動を指示する制御信号を生成して撮像素子駆動部２８に供給する。
【００３５】
制御部２６は、メモリ５０に対する記憶制御機能を有し、撮像信号データの格納アドレスを指定するアドレス信号を生成するとともに、撮像信号データの書込みおよび読出しを制御する書込信号および読出信号を生成し画像メモリ５０に供給する。
【００３６】
制御部２６はさらに、ＷＢ補正条件およびシェーディング補正条件の各補正情報を生成し、対応する絞り値（Ｆナンバー）とともにメモリ５０に蓄積する機能を有している。詳しくは、制御部２６は、被写界の光源状態や撮影時の絞り値等の撮像条件によって変化するシェーディングを低減するために、操作部６０に配設されたホワイトバランスオート／マニュアル切換スイッチ６２がマニュアル側に切り換えられ、ワンプッシュマニュアルホワイトバランスボタン６４の押下を検出すると、条件出し撮影を開始させて、マニュアルホワイトバランス調整のための補正条件を生成し、そのマニュアル調整時における本撮影時に補正条件に応じたＷＢ調整およびシェーディング補正を行うように制御する機能を有している。
【００３７】
この場合、制御部２６は、マニュアルホワイトバランス調整を行う際に条件出し撮影を行って得られる撮像信号データに基づいてシェーディング補正条件とＷＢ補正条件とを生成してメモリ５０に格納するとともに、本撮像時の画像データを補正する際に、メモリ５０に格納されたシェーディング補正条件および制御信号をディジタル信号処理部４０に供給する。作成した補正条件は、次にワンプッシュマニュアルＷＢボタン６４が押下されるまで保持しておくとよい。
【００３８】
本実施例における制御部２６は、マニュアルホワイトバランス調整時に、撮像レンズ１２の複数の絞り値におけるシェーディング補正条件５２とＷＢ補正条件５４とをそれぞれ作成してメモリ５０に蓄積する。とくにシェーディングに影響する各絞りのＦ値（たとえば撮像レンズ１２に応じてＦ＝２．０〜１１）にそれぞれ対応するＷＢ補正条件（ａ）〜（ｆ）と、シェーディング補正条件（Ａ）〜（Ｆ）との補正テーブル作成例を図２に示す。
【００３９】
マニュアルホワイトバランス調整時に条件出しのための撮影を行って、この条件出し撮影にて得られた水平走査方向画素に対する輝度信号３００が、たとえば図３に図示するように得られた場合、制御部２６は、たとえば図４に示すようにシェーディングによる輝度信号３００の変化量をキャンセルする特性カーブのシェーディング補正信号４００を表すシェーディング補正条件を各水平走査ライン毎に作成する。点線４０２および点線４０４にて図示するようにシェーディング補正信号のカーブは水平走査ラインに応じて変化し、これら補正信号を表すシェーディング補正条件５２がメモリ５０に格納される。本実施例では、制御部２６は、複数の絞り値についてのシェーディング補正条件を作成しておき、実際に使用される絞り値に備える。
【００４０】
このようにして生成したシェーディング補正条件５２を輝度信号３００（図３）に適用してディジタル信号処理部４０のシェーディング補正部４２にて合成演算処理を行うと、たとえば図５に示すように、水平走査方向画素のそれぞれについて一定の輝度信号レベルの演算出力の輝度信号５００がそれぞれ水平走査ライン毎に得られて輝度シェーディングが補正される。
【００４１】
制御部２６は、マニュアルホワイトバランス調整時には、本撮影時に設定した絞り値に対応するＷＢ補正条件の値とシェーディング補正条件の値とをメモリ５０から読み出してディジタル信号処理回路４０に供給する。絞り値は、制御部２６が絞り駆動部２２を制御する際に認識され、同様に撮像レンズ１２のフォーカス位置およびズーム位置についても制御部２６が制御して認識する。なお、撮像レンズ１２が交換式レンズユニットである場合には、これらズーム位置、フォーカス位置および絞り値等のレンズ情報を撮像レンズ１２ユニットから制御部２６に入力すると手動操作時において好適である。
【００４２】
また、制御部２６は、上述のマニュアルホワイトバランス調整時の条件出し撮影にて得られた撮像信号に基づいて、撮像画像のホワイトバランスを調節するためのＷＢ補正条件５４を作成してメモリ５０に蓄積する。ＷＢ補正条件５４についても制御部２６は、複数の絞り値についてのＷＢ補正条件５４を作成してメモリ５０に蓄積して本撮影の際に設定される絞り値に備える。
【００４３】
本実施例におけるＷＢ補正条件５４は、条件出し撮影にて得られる撮像信号から生成された所定の画面内領域における画像データのうち、赤（Ｒ）成分と青（Ｂ）成分とのデータを利用して、各ＲＧＢ成分のデータが同レベルとなるように補正する補正信号を表す補正条件を作成する。制御部２６は、シェーディング補正条件５２と同様にＷＢ補正条件５４を各水平走査ライン毎または所定ライン毎に作成する。本撮影の際に制御部２６は、使用した絞り値に対応するＷＢ補正条件５４をメモリ５０から読み出して、各色成分のレベルをＷＢ補正条件５４に従って補正させることにより色バランスを整える。
【００４４】
さらに制御部２６は、ディジタル信号処理回路４０から撮像信号データを入力して、その撮像画像に基づいて被写界の輝度レベルを測光する機能を有している。具体的には制御部２６は、撮像画面を水平および垂直走査方向（Ｈ，Ｖ）に、それぞれ８分割し、画面全体で合計６４分割された各ブロックごとの輝度レベルを測定し、本撮影の際に必要な測光データを算出する分割測光を行い、測光結果に基づいて動画および静止画撮影時の露出値を決定して、露出値に応じた絞り値と露出時間（シャッタ速度）とを決定する。また、制御部２６は、算出した露出値を用いて条件出し撮影を行う際に、絞り１８の開口量を変化させながら複数フレームを撮像するとともに、露光量が一定となるようにシャッタ速度を連動してシフトさせながら複数フレームの撮像を制御する。
【００４５】
ディジタル信号処理回路４０は、Ａ／Ｄ変換回路３２から出力される撮像信号データを制御部２６の制御に応じて記憶および演算処理し、表示部４６に出力する表示用の画像データを生成し、また、画像記録部４８に出力する記録用の画像データを生成する。本実施例におけるディジタル信号処理回路４０は、とくに、シェーディング補正を行うシェーディング補正部４２と、シェーディング補正された撮像信号データのホワイトバランスを調整するホワイトバランス補正部４４とを有している。
【００４６】
ディジタル信号処理回路４０は、さらに、不図示のガンマ（γ）変換部と、同時化処理部と、ＹＣ変換部と、画像縮小部と、圧縮伸張部とを有し、ガンマ（γ）変換部は、シェーディングおよびホワイトバランスがそれぞれ補正および調整された撮像信号データのガンマ（γ）を階調変換用のルックアップテーブルに従って変換する。
【００４７】
シェーディング補正部４２は、制御部２６から供給されるシェーディング補正条件に基づいて撮像信号データを画素毎に補正する。また、ホワイトバランス補正部４４は、シェーディング補正された撮像信号データを、制御部２６から供給されるＷＢ補正条件に基づいて画素毎に補正する。
【００４８】
メモリ５０は、これら処理されるデータを一時格納する記憶領域を有し、格納領域を作業領域として利用して、ディジタル信号処理部４０によるシェーディング補正処理以降の各種信号処理が行われる。メモリ５０は、制御部２６からのメモリ制御に従って撮像信号データの書込みおよび読出しを行う。
【００４９】
不図示の同時化処理部は、たとえば静止画撮影モードにおいて、ガンマ変換部にて階調変換された画像データに対し画素補間および色補間を行って、各画素位置における各Ｒ，Ｇ，Ｂ色成分それぞれの画素値を算出する。同時化処理部はさらに、それぞれの画素の間に仮想配置される仮想画素を画素補間処理により生成する機能を含む。
【００５０】
また、ＹＣ変換部（図示せず）は、画像メモリ５０に蓄積された３原色成分の画像データに対し、ＲＧＢ画素データを演算して輝度データＹおよび色差データＣｒ，Ｃｂを生成する色差マトリクス処理と、色差データＣｒ，Ｃｂに対するゲイン調整処理等の補正処理と、輝度データに対する輪郭強調処理とを行う機能を有している。
【００５１】
圧縮伸張部（図示せず）は、静止画撮影モードや動画撮影モードにて供給される画像データにＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）やＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）−１， ＭＰＥＧ−２等の規格に準拠して圧縮・符号化処理する機能部である。圧縮伸長部（図示せず）は、制御部２６の制御に応じて圧縮処理した画像データを画像記録部４８に出力する。なお、圧縮伸張部は、画像データを圧縮せずにＲＡＷデータとして画像記録部４８に出力してもよい。圧縮伸長部は、画像記録部４８にて記録した画像データを制御部２６の制御に応じて読み出し伸長処理を施す機能を有している。
【００５２】
画像縮小部（図示せず）は、画像データを表示するサイズに応じて画像データを画素間引きし、表示部４６に収容される液晶表示パネルや同表示部４６に接続される表示装置に適合する画像サイズに画像データを調整する。画像縮小部は処理した画像データを表示部４６に出力する。
【００５３】
なお、動画撮影モード時では、シェーディング補正部４２における処理を停止し、ＷＢ補正部４４およびガンマ変換部における処理をそれぞれ行った後に、同時化処理部にて画素生成処理を行うことができる。
【００５４】
以上のような構成でディジタルカメラ１０のホワイトバランスを手動にて調整するマニュアル調整時の動作を図６を参照して説明する。手動にてホワイトバランス調整を行う場合に、撮影者は、白またはグレーの板を撮像レンズ１２の前方に配置する（ステップ６００）。さらに撮影者が操作部６０のＷＢオート／マニュアル切換スイッチ６２をマニュアル側に切り換えると、操作部６０にて検出されたその操作情報が制御部２６に通知される。次いでステップ６０４に進み、制御部２６は、ワンプッシュマニュアルＷＢボタン６４へのオン操作が検出されるとその操作情報が制御部２６にて認識されてステップ６０６に進み、カメラ１０は、被写界に配置された板を撮像し、その撮像信号に基づいて被写界の輝度レベルが測定されて露光条件（露出値）が算出される。
【００５５】
次にステップ６０８に進むと、制御部２６は、絞り１８を初期位置である開放状態に制御し、算出した露出値となる露光時間（シャッタ速度）を調整してシャッタ駆動部２４および撮像素子駆動回路２８を制御し、続くステップ６１０にて一コマの撮像を行う。
【００５６】
ステップ６１０では、その露出値にて撮像した撮像信号データに基づいて、シェーディング補正条件「１」とＷＢ補正条件「１」とが制御部２６にてそれぞれ算出されて、算出された各補正条件「１」とその条件出し撮像時の絞り値（この場合開放値）とが制御回路２６からメモリ５０に出力されて記録される。
【００５７】
なお、ＷＢ補正条件を求める際に、シェーディング補正条件を同時に算出するか否かを予め撮影者が選択できるようにしておき、シェーディング補正条件は単独に生成するようにしてもよい。
【００５８】
次いでステップ６１４に進み、絞り値が変更されて、所定量の絞りとしてたとえば１段絞った絞り値に絞り１８が制御されるとともに、同一露光量となるように露光時間が１段長い時間に設定されてステップ６１６における次の条件出し撮影が行われる。ステップ６１６では、ステップ６１０と同様にして、ディジタル信号処理部４０では、「ｉ」番目（この場合「２」番目）のシェーディング補正条件「ｉ」とＷＢ補正条件「ｉ」とがそれぞれ算出されて、算出された各補正条件「ｉ」と今回の条件出し撮像時の絞り値とがメモリ５０に記録される（ステップ６１８）。
【００５９】
次いでステップ６２０に進むと、ステップ６１４〜ステップ６１８にて設定された絞り値が最小絞り、つまり最大Ｆナンバーであるか否かが判定されて、最小絞りではない”Ｎｏ”の場合にステップ６１４に戻って以降の処理が繰り返される。現在の絞り値設定が逆最小絞りであった”Ｙｅｓ”の場合には、この条件出し撮像における各補正条件生成処理が終了する。また、撮像レンズ１２前にセットした白またはグレーの板はレンズ前から除去される。
【００６０】
このようにして、同一露光量にて絞りの撮像条件を段階的に変更した状態にてシェーディング補正条件５２とＷＢ補正条件５４とが作成されてメモリに５０格納される。この状態にて撮影者が所望の被写体に対する本撮影が行われる。この動作を図７を参照して説明すると、制御部２６は、ＷＢオート／マニュアル切換スイッチ６２がマニュアル側に設定されていることを確認し（ステップ７００）、作成したシェーディング補正条件５２とＷＢ補正条件５４がメモリ５０に格納されている状態にて、レリーズスイッチへのオン操作を示す操作情報が操作部６０にて検出される（ステップ７０２）と、ステップ７０４に進んで、カメラ１０は、所望の被写体を撮像し、その撮像信号に基づいて被写界の輝度レベルが６４分割測光により測定され、その分割ブロックの各測光値から算出した評価値に従って露光条件（露出値）が制御部２６にて決定される。このとき、操作情報と絞り優先モード、シャッタ速度優先またはプログラムモード等の露出モードに応じて絞り値と露出時間とが決定され、これら決定した露光条件に従ってステップ７０６における本撮像が行われる。
【００６１】
ステップ７０６における本撮像では、制御部２６は、撮像レンズ１２のフォーカスを制御した後、静止画撮像モードを各部に設定し、機械式シャッタ２０を一旦閉成させるとともに、決定した絞り値に絞り１８を制御し、撮像素子１４を駆動する。次いで機械式シャッタ２０を解放させて、撮像素子１４に対する電子シャッタ制御により、電荷の高速掃き出し完了後に露出時間が開始され、露出時間の終了は機械式シャッタ２０の閉成によって完了する。撮像素子１４にて受光された被写界像は光電変換されて、各画素にて生成された信号電荷に応じた撮像信号が画素点順次にてアナログ処理回路３０に出力される。アナログ処理回路３０では、相関二重サンプリングおよび可変利得増幅による処理が行われ、処理された撮像信号はＡ／Ｄ変換回路３２にて１２ビットのディジタル値に変換され、変換された撮像信号データはディジタル信号処理部４０に入力される。
【００６２】
このときディジタル信号処理部４０には、制御部２６から本撮像の際に使用した絞り値に対応するシェーディング補正条件５２とＷＢ補正条件５４とが供給されて。撮像信号データは、まずシェーディング補正部４２にてシェーディング補正条件５２に従って各水平走査ラインの画素位置対応にそれぞれレベル補正される。レベル補正された撮像信号データはさらに、ＷＢ補正部４４にてＷＢ補正条件５４に従って、各色成分Ｒ，Ｂの信号レベルが各画素位置毎に調整される。これらのレベル補正および調整は、撮像信号データを一旦メモリ５０に蓄積した状態にて処理作業が行われる。
【００６３】
これら信号処理の後、撮像信号データは、ガンマ補正および画素生成処理が施され、さらにＹＣデータに変換されてそのゲイン処理が行われる。このＹＣデータを記録する場合には、たとえばＹＣデータに対して圧縮符号化処理を行って、処理された符号化データは画像記録部４８に供給されて所定の情報記録媒体に記録される。
【００６４】
以上説明したように、ディジタルカメラ１０は、マニュアル操作によるホワイトバランス調整を行う際に、ＷＢ調整のためのＷＢ補正条件と、シェーディング補正ためのシェーディング補正条件とを実際の撮像条件にてともに作成して記憶しておき、本撮像にて得られた撮像信号に対しＷＢ調整を行う際に、前記作成したシェーディング補正条件にてシェーディング補正を行い、さらにＷＢ補正条件に従って自動的にＷＢ調整を施すことができるので、操作の二度手間が防止され、また、高品位の撮像画像を得ることができる。この場合、本撮像の際に使用される絞り値に対応した補正条件にて各補正を的確に、きめ細やかに行うことができ、本撮影時に絞り値を変更する際にも、補正条件を改めて作成し直す煩わしさがなく、柔軟に対応することができる。
【００６５】
なお、上記、図６にて説明したステップ６０８では、絞りの初期位置を開放絞りとして、各段の絞り値における各補正条件５２，５４を算出する際に、絞り１８を順次絞り込みながら生成していたがこれに限らず、たとえば図８に示すように逆順に最小絞りから開放絞り方向に順次絞りを開きながら各補正条件を算出するようにしてもよい。同図を参照すると、図６と同様の処理工程（ステップ）については同番号のステップ番号で示している。
【００６６】
すなわち、図８において、ステップ６０６に続くステップ８００では、制御部２６は、絞り１８を初期位置として最小絞りに制御し、算出されている露出値となる露光時間（シャッタ速度）を調整してシャッタ駆動部２４および撮像素子駆動回路２８を制御する。このようにして続くステップ６１０にて一コマの撮像を行い、ステップ６１０にて各補正条件を生成してメモリ５０に記憶し（ステップ６１２）、その後ステップ８０２に進む。ステップ８０２において、たとえば１段開いた値に絞り１８が制御されるとともに、同一露光量となるように露光時間が１段短い時間に設定される。こうして以降のステップ６１６〜ステップ６１８が繰り返し行われて、ステップ８０４において、絞り１８が開放であった場合に、これら補正条件の生成処理を終了することができる。
【００６７】
また、本撮影時に使用が想定される絞り値が既に明確に決定されている場合や、絞り値がある範囲内に限定されている場合、さらには使用する露光時間が限定されている場合などでは、対応する範囲の絞り開口量にて各補正条件を生成するようにして、補正条件の生成処理を短縮化するとよい。
【００６８】
また、撮像レンズ１２および絞り１８等がカメラ本体に着脱式の交換レンズ構成をとる場合には、制御部２６は、カメラ本体へのレンズ装着を認識すると、表示部４６等に「マニュアルＷＢ調整してください」という旨のメッセージを液晶モニタ画面表示させるとよい。
【００６９】
【発明の効果】
このように本発明によれば、たとえば厳密な撮影条件において、手動にてホワイトバランスを設定するマニュアルＷＢ調整を行う際に、シェーディング補正とをともに自動的に行うことができ、精度のよい撮影画像を得ることができる。
【００７０】
また、複数の絞り値に対応する補正条件を条件出し撮影の際にそれぞれ作成しておき記憶することができるので、本撮影の際に絞り値を変更しても補正条件を再作成することなく柔軟に対応することができる。この結果、マニュアル調整時に良好な撮像画像を得ることができる。
【００７１】
また、このような精密な補正処理において、厳密な精度が要求され、たとえば撮像レンズが交換された場合においても補正条件を作成して記憶しておき、撮影時の絞り等の撮影条件に応じた補正条件に従って、撮像信号データをそれぞれ的確に補正および調整処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたディジタルカメラのブロック図である。
【図２】各絞りのＦ値に対応するＷＢ補正条件およびシェーディング補正条件の補正テーブル作成例を示す図である。
【図３】条件出し撮影にて得られた水平走査方向画素に対する輝度信号のレベルを示す図である。
【図４】図３に示した輝度信号のシェーディングをキャンセルする特性のシェーディング補正信号の例を示す図である。
【図５】シェーディング補正条件を輝度信号に適用して合成演算処理をした際の輝度信号出力レベル例を示す図である。
【図６】ディジタルカメラのマニュアルＷＢ調整時の補正条件作成の際の動作を示すフローチャートである。
【図７】ディジタルカメラのマニュアルＷＢ調整時にて、本撮影の際に補正条件に従ってシェーディングおよびＷＢ調整を行う動作を示すフローチャートである。
【図８】ディジタルカメラのマニュアルＷＢ調整時の補正条件作成の他の動作例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０ ディジタルカメラ
１２ 撮像レンズ
１４ 撮像素子
１６ レンズ駆動部
１８ 絞り
２０ メカニカルシャッタ
２２ 絞り駆動部
２４ シャッタ駆動部
２６ 制御部（ＣＰＵ）
２８ 撮像素子駆動部
３２ アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換回路
４０ ディジタル信号処理部
４２ シェーディング補正部
４４ ホワイトバランス補正部
４６ 表示部
５０ メモリ
５２ シェーディング補正条件
５４ ホワイトバランス補正条件
６０ 操作部
６２ ホワイトバランスオート／マニュアル切換スイッチ
６４ ワンプッシュマニュアルホワイトバランスボタン

Claims (10)

1. 撮像レンズにより結像される被写界像を光電変換して出力するディジタルカメラにおいて、該カメラは、
   前記結像される被写界像に応じた撮像信号を生成する撮像手段と、
   前記撮像信号を処理する信号処理手段と、
   該信号処理手段にて処理されて生成された画像データを出力する出力手段と、
   操作情報に応動して各部を制御する制御手段であって、シェーディング補正条件と、ホワイトバランス補正条件とを生成する制御手段と、
   前記撮像信号を補正するための補正条件を記憶する記憶手段と、
   操作者の操作に応じた操作情報を検出する操作手段とを含み、
   前記制御手段は、前記操作情報がマニュアルホワイトバランス調整を指示することを認識すると、前記撮像レンズ前に設置した被写体を撮像させる条件出し撮影を制御し、該条件出し撮影の際に前記撮像手段にて生成される撮像信号に基づいて、本撮影の際の撮像信号を補正するためのシェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とを生成して前記記憶手段に格納し、本撮影を指示して撮像された撮像信号を前記信号処理手段にて処理する際に、前記記憶手段に格納したシェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とを読み出して前記信号処理手段に供給し、
   前記信号処理手段は、前記制御手段から供給されたシェーディング補正条件に従って前記撮像信号をシェーディング補正するとともに、該撮像信号のホワイトバランスを前記ホワイトバランス補正条件に従って補正することを特徴とするディジタルカメラ。
2. 請求項１に記載のディジタルカメラにおいて、前記条件出し撮影の際に、前記制御手段は、複数の絞り値に対応するシェーディング補正条件を生成して前記記憶手段に格納することを特徴とするディジタルカメラ。
3. 請求項２に記載のディジタルカメラにおいて、前記制御手段は、前記本撮影の際に使用した絞り値に対応するシェーディング補正条件を前記記憶手段から読み出して前記信号処理手段に供給することを特徴とするディジタルカメラ。
4. 請求項１に記載のディジタルカメラにおいて、前記条件出し撮影の際に、前記制御手段は、複数の絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を生成して前記記憶手段に格納することを特徴とするディジタルカメラ。
5. 請求項４に記載のディジタルカメラにおいて、前記制御手段は、前記本撮影の際に使用した絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を前記記憶手段から読み出して前記信号処理手段に供給することを特徴とするディジタルカメラ。
6. 撮像レンズを介して撮像手段に結像された光学像を光電変換して撮像信号を生成する撮像制御方法において、該方法は、
   マニュアルホワイトバランス調整を指示する操作情報を認識する工程と、
   前記ホワイトバランス調整を行うための被写体を被写体を撮像する条件出し撮像工程と、
   該条件出し撮像工程にて生成される撮像信号に基づいて、本撮影の際に生成される撮像信号をシェーディング補正するためのシェーディング補正条件と、ホワイトバランスを調整するためのホワイトバランス補正条件とを生成する補正条件生成工程と、
   操作に応じた操作情報に応動して本撮影を制御する撮影工程と、
   前記撮影工程にて生成される撮像信号を処理する信号処理工程であって、前記シェーディング補正条件とホワイトバランス補正条件とに基づいて前記撮像信号をシェーディング補正する信号処理工程とを含むことを特徴とする撮像制御方法。
7. 請求項６に記載の撮像制御方法において、前記条件出し撮影工程は、複数の絞り値に対応するシェーディング補正条件を生成することを特徴とする撮像制御方法。
8. 請求項７に記載の撮像制御方法において、前記信号処理工程は、前記本撮影工程の際に使用した絞り値に対応するシェーディング補正条件に基づいて前記撮像信号を補正することを特徴とする撮像制御方法。
9. 請求項６に記載の撮像制御方法において、前記条件出し撮影工程は、複数の絞り値に対応するホワイトバランス補正条件を生成することを特徴とする撮像制御方法。
10. 請求項９に記載の撮像制御方法において、前記信号処理工程は、前記本撮影工程の際に使用した絞り値に対応するホワイトバランス補正条件に基づいて前記撮像信号を補正することを特徴とする撮像制御方法。

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