JP4018705B2 - シェーディング補正装置及び補正方法並びに撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子スチルカメラやビデオカメラ等の撮像装置におけるシェーディング補正技術に関し、特に光学ズーム機能を有する撮像装置に好適なシェーディング補正技術に関する。

シェーディング補正は、レンズの特性である周辺光量の低下による画像への影響を抑制するための技術である。一般にレンズの周辺光量低下は、レンズの焦点距離が短い（画角が広い）ほど、また絞り値が小さくなるほど大きくなる。そのため、同一の補正条件を全ての撮影条件（ズーム位置や絞り値）に対して共通とすることは好ましくなく、撮影条件に応じた補正が行われている。

例えば、特許文献１や特許文献２では、発生しうる撮影条件毎に補正条件を予め記憶しておき、レンズから得られる撮影条件に応じて補正値を得る構成が開示されている。この従来の構成について図４を用いて説明する。

図４は従来の画像入力装置における、シェーディング補正に関する部分の構成例を示すブロック図である。
画像入力装置において、ズームレンズ４０１、絞り４０２、フォーカスレンズ４０３を通過した光は、撮像素子４０５により画素毎の電気信号に変換され、撮像素子駆動回路４０７により順次読み出された後、Ａ／Ｄ回路４０６にてデジタル信号に変換される。一方、絞り値、ズーム位置、レンズ種類に対応したシェーディング補正データが予めＲＯＭ１（４１３）、ＲＯＭ２（４１４）及びＲＯＭ３（４１５）に登録されており、制御部４１２は画素位置に応じたアドレス信号をこれらＲＯＭに与える。

制御部４１２はズームレンズ４０１の撮影条件を取得し、ＲＯＭデータ切り替え器４１６に与える。ＲＯＭデータ切り替え器４１６は制御部４１２から受け取ったズームレンズ４０１の撮影条件に応じて、ＲＯＭ１〜３（４１３〜４１５）のうち適切な補正データを有するものの出力値を乗算器４０８に出力する。

乗算器４０８は、Ａ／Ｄ回路４０６からのディジタル信号と、ＲＯＭデータ切換器４１６の出力であるシェーディング補正値を乗算することにより画素毎にシェーディング補正を行う。補正後の画素信号は、信号処理回路４０９で色補間処理、ホワイトバランス処理、符号化処理などの所定の信号処理が施され、表示装置４１０に表示及び／又は記録媒体記録部４１１でメモリカードなどの記録媒体に記録される。

特開２０００−４１１７９号公報 特開平８−２９４１３３号公報

このように、レンズの種類、ズーム位置及び絞り値の取りうる組み合わせについて予め補正値を求めて登録しておくことで、理論上は適切なシェーディング補正が可能となる。しかし、実際には上述の構成を用いてどのような撮影条件でも適切なシェーディング補正を行えるようにすることは困難である。

上述の撮影条件において、レンズの種類、絞り値の組み合わせに関してはさほど数が多くなく、レンズ固定式の装置であれば、絞り値の数だけで足りる。しかしながら、ズーム位置が取りうる値は膨大である。特に近年では高画質化に対する要求の高まりから画質劣化無くズームできる光学ズーム機能が重視される傾向にあり、高倍率のズームレンズが用いられるようになってきている。小型のデジタルスチルカメラでも最低で３倍程度の倍率を有するズームレンズの搭載が一般的であり、６〜１０倍の倍率を有するズームレンズを搭載したものも珍しくない。また、ビデオカメラにおいては最低で８倍、通常は１０倍から１２倍のズームレンズが搭載されている。

このような高倍率ズームレンズを用いた装置において、取りうるズーム位置の全てに対して補正値を用意するのは大変に手間がかかる。また、シェーディング補正は撮像素子の画素毎に行うため、撮像素子の高画素数化が進み、４００万画素〜６００万画素の撮像素子が一般的となった現在、１つの組合わせに対する補正値のデータ量も膨大なものとなることは容易に理解される。

補正値を用意する手間やそれを記憶するためのメモリ容量を節約するために、補正値を用意するズーム位置の数を間引き、実際のズーム位置に近いズーム位置に対応する補正値を用いて補正を行うことが考えられる。しかし、近年、特に電子スチルカメラにおいては、小型化・薄型化を実現する為に、ズームレンズを含む光学系についても小型化・薄型化が強く求められる傾向にある。その結果、レンズの光軸からの距離によるシェーディング（レンズの周辺光量落ち）が大きくなり、更にズーム位置によるシェーディング特性も大きく変化する傾向にある。このような状況において、異なるズーム位置に対応した補正データを用いると、補正精度が低下してしまう。

例えば、図５に示すようなシェーディング特性を有するズームレンズにおいて、広角端（Ｗｉｄｅ）から望遠端（Ｔｅｌｅ）の間の離散的な位置（例えばＷｉｄｅ・Ｍ１・Ｍ２・Ｔｅｌｅの４位置）における補正値を用意し、補正値が用意されていないズーム位置については、Ｗｉｄｅ，Ｍ１，Ｍ２，Ｔｅｌｅのうち最も近く、かつＷｉｄｅ側のズーム位置の補正値を用いるとする。

この場合、例えば、ＷｉｄｅからＭ１へズームレンズの倍率（ズーム位置）を連続的に変化させた場合を考える。この場合、中間のズーム位置ａ、ｂにおいてはＷｉｄｅの補正値が適用されることになるが、その結果、中間のズーム位置に対しては適切な補正がなされない。

図６に、これら位置におけるシェーディング補正後の輝度レベル（光軸中心の輝度で正規化）を示す。図に示すように、ズーム位置がＷｉｄｅ、Ｍ１にあるときは、それぞれの位置に応じた適切なシェーディング補正が行なわれることで、光軸中心位置と周辺との輝度レベル差がない状態となる。Ｗｉｄｅからズームレンズが望遠側に移動し位置ａに達した状態で、Ｗｉｄｅに対応するシェーディング補正をかけると、図６にａとして記したように、光軸中心（０点）より周辺に行くに従って輝度レベルが高くなるような過補正状態になってしまう。

更にズーム位置が望遠側に移動し、位置ｂに達すると、Ｗｉｄｅに対応した補正値を適用することによる過補正がさらに大きくなる。そして、ズーム位置がｂからＭ１に移動した時点でＭ１に適したシェーディング補正が行なわれることで、Ｍ１での輝度レベルは光軸中心と同じフラットな特性が得られるように動作する。

このように、中間のズーム位置に対して広角側の位置に対応するシェーディング補正値を用いると、過補正となり、また逆に望遠側の位置に対応するシェーディング補正値を用いると、補正不足となる。その結果、例えばＷｉｄｅからＭ１へ連続的にズーミングしながら動画撮影を行った場合、適切な補正がなされた画像と後補正された画像の切り替わり、例えば中間位置で誤補正された画像から位置Ｍ１での適切な補正の画像への切り替わりが撮影動画像の急激な輝度変化として観察されてしまう。

このように、従来の構成では、任意のズーム位置での適切な補正を実現するには、膨大な手間とメモリ容量とを費やすか、誤補正を許容するかという課題を有していた。

本発明ではこのような従来の課題に鑑みてなされたもので、メモリ消費量を抑制しながら、任意のズームレンズ位置における適切なシェーディング補正を実現することを目的とする。

上述の目的は、ズームレンズを移動しながら撮像された画像のシェーディング補正を行うシェーディング補正装置であって、ズームレンズが取りうるズーム位置のうち、予め定めた複数の離散的なズーム位置でのシェーディング補正値を格納する記憶手段と、撮像された際のズーム位置が離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を、記憶手段に格納されたシェーディング補正値を用いて算出する算出手段と、算出手段が算出したシェーディング補正値を、撮像された画像に適用する補正手段とを有し、算出手段は、画像が撮像された際のズーム位置を画像が撮像された際のズームレンズの移動速度に応じて決定し、決定したズーム位置に対するシェーディング補正値の算出を行うことを特徴とするシェーディング補正装置によって達成される。

また、上述の目的は、ズームレンズを移動しながら撮像された画像のシェーディング補正を行うシェーディング補正方法であって、ズームレンズが取りうるズーム位置のうち、予め定めた複数の離散的なズーム位置でのシェーディング補正値を記憶手段に格納する記憶工程と、撮像された際のズーム位置が離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を、記憶手段に格納されたシェーディング補正値を用いて算出する算出工程と、算出工程で算出したシェーディング補正値を、撮像された画像に適用する補正工程とを有し、算出工程では、画像が撮影された際のズーム位置を画像が撮像された際のズームレンズの移動速度に応じて決定し、決定したズーム位置に対するシェーディング補正値の算出を行うことを特徴とするシェーディング補正方法によっても達成される。

このような構成により、本発明によれば、メモリ消費量を抑制しながら、任意のズームレンズ位置における適切なシェーディング補正を実現することができる。

以下、本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。なお、以下の実施形態においては、本発明をデジタルスチルカメラに適用した場合を説明するが、本発明はズームレンズと撮像素子を使用する任意の画像入力装置に適用可能である。

●［第１の実施形態］

＜デジタルスチルカメラの構成＞
図１は本発明の実施形態に係るシェーディング補正装置を適用した撮像装置の一例としてのデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。
図１のデジタルスチルカメラにおいて、ズーム駆動回路１０４にて駆動されるズームレンズ１０１、絞り手段１０２及びフォーカスレンズ１０３を通過した被写体の光学像は、撮像素子１０５により電気信号へと変換される。そして、Ａ／Ｄ回路１０６により撮像素子１０５が出力する電気信号をデジタル画像データへと変換し、シェーディング補正回路１０８でズームレンズ１０１のズーム位置、絞りに応じた補正を行う。

詳細は後述するが、本実施形態において、シェーディング補正回路１０８は、ＲＡＭ１（１１３）およびＲＡＭ２（１１４）に記憶されている複数のシェーディング補正値を用い、その時々の撮影条件に応じた適正なシェーディング補正値を生成し、補正を行う。シェーディング補正された画像データは、信号処理回路１０９で色補間処理、ホワイトバランス処理、符号化処理などの所定の信号処理が施され、表示装置１１０に表示及び／又は記録媒体記録部１１１でメモリカードなどの記録媒体に記録される。

撮像素子駆動回路１０７は、撮像素子１０５、Ａ／Ｄ回路１０６、シェーディング補正回路１０８、信号処理回路１０９、および制御部１１２に複数のタイミングパルスを供給する。制御部１１２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭを有し、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行してデジタルスチルカメラ全体の制御を行う。

ＲＯＭ１１５は撮影条件の複数の離散的な組合わせ、具体的には離散的なズーム位置の各々と、絞り値の全通りの組合わせに対するシェーディング補正値を記憶しており、制御部１１２の制御に応じて複数のシェーディング補正値をＲＡＭ１（１１３），ＲＡＭ２（１１４）へと転送する。また、操作部１１６は使用者がデジタルスチルカメラに指示を与えるためのキー、ボタン等を含む入力装置である。操作部１１６には、撮影開始、中断を指示するボタンやズームレンズの倍率を広角側、望遠側に変化させるための指示を与えるズームレバーが含まれる。制御部１１２は操作部１１６の操作を監視しており、ズームレバーが操作されると操作に応じた指示をズーム駆動回路１０４に与える。ズーム駆動回路１０４は制御部１１２からの指示に応答してズームレンズ１０１を駆動し、ズーム位置を広角側、望遠側に移動させる。また、ズーム駆動回路１０４はズームレンズ１０１の位置情報を取得する機能を有し、それにより制御部１１２はズームレンズ１０１の位置情報を得ることができる。制御部１１２はまた絞り１０２の値（絞り値）を取得することができる。

なお、デジタルスチルカメラは図１に示した以外の多数の構成を有するが、図１においては、主にシェーディング補正に関連する構成のみを図示してある。

＜シェーディング補正回路の構成＞
図２はシェーディング補正回路１０８の構成例を示すブロック図である。また、図３は、シェーディング補正回路１０８の動作を説明するためのタイミングチャートである。以下、図２及び図３を用いてシェーディング補正処理の詳細について説明する。

なお、ここでは説明の便宜上ズームレンズ１０１のズーム範囲における広角端位置をZoom_Wide端、望遠端位置をZoom_Tele端とし、Zoom_Wide端とZoom_Tele端の間の離散的なズーム位置をZoom_Wide端からZoomPosition_M1、ZoomPosition_M2、・・・、ZoomPosition_Mxとする。そして、動画の撮影を行っている状態で、操作部１１６（図１）による指示により、ズーム位置ZoomPosition_M1から望遠側のZoomPosition_M2までズーム位置が変化したものとする。

また、本実施形態では、補正値が予め登録されている離散的なズーム位置(ZoomPosition)のうち、ZoomPosition_M1とZoomPosition_M2の間のズームレンズ位置をＮ分割の分解能で位置検出できるものとし（図３にズーム位置情報として示す）、ZoomPosition_M1からズーム停止位置ZoomPosition_M2に移動する間に約３回の露光が行なわれ、該３回の露光の各々におけるズーム位置が異なる。

図３中のＶ＿０１とＶ＿０２の間（露光期間０２）に注目すると、電子シャッターにより定まる露光開始時にはズームレンズは約Ｍ１＿５に相当する場所に位置し、露光終了時点でのズームレンズは約Ｍ１＿７に相当する場所に位置する。したがって、露光開始時点から露光終了時点までの露光期間にズームレンズ位置が異なり、ズームレンズ位置に依存するシェーディング量も露光開始時点と露光終了時点までの間で変化し、露光期間全体でのシェーディング量は露光開始時点でのズームレンズ位置から露光終了時点までに位置した全てのズームレンズ位置から定まるシェーディング量の平均に相当する。

露光開始時のズームレンズ位置は、露光時間・露光終了近辺でのズーム位置検出結果・前フレームの露光終了時ズームレンズ位置・およびズームレンズ移動速度から算出することができる。更にＲＯＭ上にあるシェーディング補正値より現在のズームレンズ位置に隣接する２つのズームレンズ停止位置に対応した２種類の補正値（本実施形態ではZoomPosition_M1とZoomPosition_M2のシェーディング補正テーブル）を図１（および図２）のＲＡＭ１（１１３）とＲＡＭ２（１１４）に記憶させておき、該２つのシェーディング補正テーブルと前記露光開始時のズーム位置および露光終了時ズーム位置からシェーディング補正値を定めて補正を行なう回路が図２に示すシェーディング補正回路である。
図２において、シェーディング補正回路１０８は１１２制御部からの信号として（ズーム移動速度（ｍｍ／秒），フレームレート（フレーム数／秒），ズームレンズ位置，露光時間Ｔ（秒）、および撮像素子駆動回路１０７より（ＨＤ：水平同期信号，ＶＤ：垂直同期信号）を取得する。

ズーム移動速度とは、例えばシェーディング補正テーブルを有する隣接する２つのズームレンズ停止位置間をズームレンズが移動に要する時間とし、ここではZoomPosition_M1とZoomPosition_M2との間でのレンズの移動に要する時間をＺ＿ｓｐと表す。該ズーム速度は動画像記録時では非動画記録時（静止画記録時や、動画像を撮影し、表示装置１１０に動画像を表示するなどの動作）より遅く設定することが可能である。これは、動画記録の場合には連続性（ズーム中の記録）も適切に記録することが求められるのに対し、静止画撮影の場合にはズーム後の撮影が所望の動作であり、すばやくユーザの望む倍率に達する方が使い勝手がよいと考えられるためである。

本実施形態においては、あるフレームが撮影された際（露光開始時）のズーム位置がZoomPositionでない場合、望遠側と広角側の各々で最も近いZoomPositionに対して用意されたシェーディング補正値に所定の重み付けを行って算出した補正値を適用する。この重み付けに用いる係数を補正重み係数算出回路２０２で求める。

補正重み係数算出回路２０２は、ZoomPosition_M1におけるシェーディング補正テーブル（Ｓｈ＿Ｍ１：ＲＡＭ１に記憶されているものとする）に乗じる重み係数：ａと、ZoomPosition_M2におけるシェーディング補正テーブル（Ｓｈ＿Ｍ２： ＲＡＭ２に記憶されているものとする）に乗じる重み係数：ｂとを算出する。なお、露光開始時にレンズ位置がZoomPosition_M1にある場合には重み係数（ａ，ｂ）＝（１．０）を出力することで、ＲＡＭ１に格納された補正値をそのまま適用する。なお、レンズ位置がZoomPositionを超えた場合には後述するようにＲＡＭ１，ＲＡＭ２の更新処理が行われるため、重み係数（ａ，ｂ）＝（０，１）となることはない。

この重み係数ａを乗算器２０３で、重み係数ｂを乗算器２０４でそれぞれＳｈ＿Ｍ１及びＳｈ＿Ｍ２に乗じ、両結果を加算器２０５で加算後に、乗算器２０６にてＡ／Ｄ回路１６０が出力する画素信号に乗じることにより、ズームレンズ移動中の１フレームに対するシェーディング補正を画素毎に行なう。

このシェーディング補正動作は、予めシェーディング補正テーブルを用意した離散的なズームレンズ位置間をズームレンズが移動しながら撮影される全フレーム画像に対して行う。

すなわち、図３に示すように、露光０２で露光した画像データを撮像素子が読み出すＶ＿０２からＶ＿０３の期間中に、露光０２における重み係数（ａ＿０２，ｂ＿０２）を用いて算出したシェーディング補正値を撮像素子出力（Ａ／Ｄ回路出力）０２に適用する。そして、次のフレームである露光０３の画像データに対してはＶ＿０３からＶ＿０４の期間中に露光０３における重み係数（ａ＿０３，ｂ＿０３）を用いて算出したシェーディング補正値を撮像素子出力０３に適用するように、重み係数（ａ＿０２，ｂ＿０２）から（ａ＿０３，ｂ＿０３）への切り替えを露光０２の撮像素子からの読み出し終了時点から露光０３の撮像素子からの読み出し開始時点までに行なう。

上記に記した重み係数（ａ，ｂ）の算出式は、ズームレンズの移動速度が遅い場合、或いは露光時間が短い場合は、Ｔを露光時間（秒）、ＮをZoomPosition_M1とZoomPosition_M2の間の位置検出分解能、そしてｎを露光終了時におけるズームレンズ位置とすると、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）≦１、すなわちｎ≦Ｎであり、
ａ＝（Ｎ−ｎ）／Ｎ＋０．５＊（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）
ｂ＝ｎ／Ｎ−０．５＊（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）
である。尚、本実施形態では、上記Ｎおよびｎは分解能と露光終了時におけるZoomPosition_M1からの位置とするが、ＮをZoomPosition_M1とZoomPosition_M2の間の距離、ｎを露光終了時におけるZoomPosition_M1からの距離として置き換えることも可能である。

従って、ZoomPosition_M1と ZoomPosition_M2の間における任意のフレームのシェーディング補正量は
Sh_table = Sh_M1*{(N−n)/N + 0.5*(T/Z_sp)}+Sh_M2*{ n/N−0.5*(T/Z_sp)} …式１
となる。

ズームレンズの移動速度が遅い、あるいは露光時間が短い場合、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）が充分小さいさければ
Sh_table ≒ Sh_M1*(N−n)/N +Sh_M2* n/N …式２
の形で近似することが可能であることから、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）を所定値と比較し、所定値より小さな場合には、近似式（式２）によるシェーディング補正を行ない、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）が所定値より大きな場合には（式１）によって求められるシェーディング補正値による補正を行なうように、図２の補正重み係数算出回路２０２にて係数を作成することができる。

一方、露光時間中の移動量が多い場合には、(Ｔ／Ｚ＿ｓｐ)＞１であるので、n＝Ｎであり、(Ｔ／Ｚ＿ｓｐ)＝１に置き換えて、重み係数（ａ，ｂ）の算出式は、
ａ＝０＋０．５＊１＝０．５
ｂ＝１−０．５＊１＝０．５
である。したがって、ZoomPosition_M1とZoomPosition_M2の間における任意のフレームのシェーディング補正量は、
Sh_table = Sh_M1*0.5+Sh_M2*0.5
である。
これは、露光開始時点でのシェーディング補正値に対する重み付けを増加させる方が、より違和感のない補正結果が得られるからである。

図８は、本実施形態におけるシェーディング補正回路が行う補正処理の手順を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１で、露光の終了を検出する。露光が終了したら、制御部１１２からの信号により、ズームレンズの位置（ｎ）及び露出時間（Ｔ）を検出する（ステップＳ２０３及びＳ２０５）。そして、予め設定されている（Ｚ＿ｓｐ）を用いて（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）を算出し、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）が所定値を超えた場合には上述の（式１）により、所定値未満の場合には（式２）により重み付け係数ａ，ｂを算出する（ステップＳ２０７）。

そして、図３の例であれば、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）に格納されている、ZoomPosition_M1とZoomPosition_M2に対応する補正値（正確にはさらに絞り値に対応した補正値）と、算出した重み付け係数ａ，ｂとから、シェーディング補正値を算出する（ステップＳ２０９）。次いで、画素毎にシェーディング補正値を用いて補正を行う（ステップＳ２１１）。
以上の処理を、露光終了毎に行うことで、撮影されるフレーム毎に適切なシェーディング補正を行うことが可能である。

次に、このようなシェーディング補正を行うために必要な、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）の更新動作について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。この動作は、制御部１１２が行う。

ステップＳ１０１において、制御部１１２は、ズーム駆動回路１０４からズーム位置が変更したかどうかを取得する。そして、ズーム位置が移動している場合には、最新のズーム位置を取得する（ステップＳ１０３）。なお、制御部１１２が、定期的にズーム駆動回路１０４からズーム位置を取得し、その値の変化有無によってズーム位置が変化したかどうかを検出しても良い。

ズーム位置が変化した場合、制御部１１２は、ズーム位置がZoomPositionを超えたかどうかを判別する（ステップＳ１０５）。超えていない場合には、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）の更新は不要であるため、ステップＳ１０１へ戻る。

一方、ズーム位置がZoomPositionを超えた場合には、シェーディング補正回路１０８が個々のフレーム画像に対して適切な補正値を算出できるよう、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）の更新を行う。すなわち、ステップＳ１０７において、制御部１１２は、新しいZoomPositionの組に対応した補正値をＲＯＭ１１５から読み出し、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）に転送する。転送はフレームの同期信号期間に行うことが好ましい。

例えば更新前、ＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）にZoomPosition_M1と ZoomPosition_M2に対応する補正値が格納されている状態で、ズーム位置がZoomPosition_M2を超えた場合には、ZoomPosition_M2とZoomPosition_M3に対応する補正値をＲＯＭ１１５から読み出してＲＡＭ１（１１３）及びＲＡＭ２（１１４）に転送する。
このような更新処理により、シェーディング補正回路１０８が常に適切な補正値を算出することが可能になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、離散的なズーム位置に対応するシェーディング補正値から、中間位置で撮影された画像に対する適切なシェーディング補正値をズーム速度や露光時間を考慮して算出することが可能となる。そのため、少ないメモリ容量で、ズームしながら撮影された動画像の個々のフレームに対しても適切なシェーディング補正を行うことが可能である。

また、本実施形態によれば、ズームレンズの移動中の位置情報と露光時間およびズームレンズの移動速度から、ズームレンズ移動中でのシェーディング補正係数を算出することができるので、ズームレンズ移動によるシェーディング補正の誤補正による輝度信号レベル変化を抑制したシェーディング補正を提供することができる。

●＜第２の実施形態＞
第１の実施形態においては、シェーディング補正テーブルを用意する離散的なズーム位置間での位置検出が可能なデジタルスチルカメラにおけるシェーディング補正について説明した。これに対し、第２の実施形態においては、シェーディング補正テーブルを用意する離散的なズーム位置間での位置検出が出来ない場合の、中間位置におけるシェーディング補正値の作成方法について説明する。以下の説明においても、図３の例を用いる。

図７に、本実施形態にかかるシェーディング補正回路１０８の構成例を示す。
図７において、シェーディング補正回路１０８は制御部１１２からの信号として（ズーム移動速度（ｍｍ／秒）、フレームレート（秒／フレーム）、露光時間Ｔ（秒）、及びカウンタ７０７の制御信号を、撮像素子駆動回路１０７より（ＨＤ：水平同期信号，ＶＤ：垂直同期信号）をそれぞれ取得する。

ズーム移動速度とは、例えばシェーディング補正テーブルを用意する離散的かつ隣接する２つのズームレンズ位置間をズームレンズが移動に要する時間とする。ここでは、第１の実施形態と同様に、隣接するZoomPosition間でのレンズの移動に要する時間を（Ｚ＿ｓｐ）と表すものとする。

また、フレームレートとは撮像素子を駆動する垂直同期信号周期に相当し、該垂直同期は、複数の読出し方式を有する撮像素子にあっては、夫々の読み出し方式に応じた垂直同期信号を有するため、フレームレートも撮像素子の読出し方式に応じて変化する。ここでは、フレームレートを（Ｔ＿ｆ）と表す。

本実施形態で新たに設けられたフレーム数算出回路７０１は、ズームレンズが位置ZoomPosition_M1からZoomPosition_M2へ移動する間に撮影されるフレーム数（動画像の撮影フレーム枚数）Ｆｎを、Ｆｎ＝（Ｚ＿ｓｐ）／（Ｔ＿ｆ）として算出する。

また、カウンター７０７は、撮像素子駆動回路１０７からの垂直同期信号（ＶＤ）を、操作部１１６のズームレバーが操作された時点からカウントを開始し、ズームレバーの操作が停止した時点でカウントを停止するように動作するカウンターで、該カウンターの出力するカウント値をｘとする。また、ｘはズーム位置がZoomPositionに達するとカウンタはリセットされ、ｘは０となる。従って、ｘの最大値はＦｎに等しい。カウンタ７０７のカウント開始信号及びリセット信号は制御部１１２が生成する。なお、以下の説明では隣接するZoomPosition間でズーム方向が一定であるものとするが、隣接するZoomPosition間でのズーム方向の反転を許す場合には、逆方向のズーム撮影中は、カウント値ｘを減ずるように構成すればよい。

本実施形態においても基本的な考え方は第１の実施形態と同様であり、あるフレームが撮影された際（露光開始時）のズーム位置がZoomPositionでない場合、望遠側と広角側の各々で最も近いZoomPositionに対して用意されたシェーディング補正値に所定の重み付けを行って算出した補正値を適用する。ただし、本実施形態ではZoomPositionでない中間のズーム位置は検出できないため、中間のズーム位置に相当する値として、直近のZoomPositionからズームしながら撮影されたフレーム数の累積値ｘを用いる。この重み付けに用いる係数を補正重み係数算出回路７０２で求める。

補正重み係数算出回路７０２は、ZoomPosition_M1におけるシェーディング補正テーブル（Ｓｈ＿Ｍ１：ＲＡＭ１（１１３）に記憶されているものとする）にかける重み係数：ａと、ZoomPosition_M2におけるシェーディング補正テーブル（Ｓｈ＿Ｍ２：ＲＡＭ２に記憶されているものとする）にかける重み係数：ｂとを算出し、重み係数ａを７０３乗算器で、重み係数ｂを乗算器７０４で掛け、両結果を加算器７０５で加算後に、乗算器７０６にてＡ／Ｄ回路出力信号に掛けてズームレンズ移動中の１フレームに対するシェーディング補正を行ない、該動作はズームレンズ停止位置間をズームレンズが移動する全フレームの各々に対して重み係数を算出して行う。

本実施形態において、シェーディング補正テーブルに格納された値に乗じる重み係数（ａ，ｂ）の算出式は、
ａ＝（Ｆｎ−ｘ）／Ｆｎ＋０．５＊（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）
ｂ＝ｘ／Ｆｎ−０．５＊（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）
である。ただし、Ｔは露光時間（秒）であり、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）≦１である。

従って、図３におけるZoomPosition_M1とZoomPosition_M2の間における任意のフレームのシェーディング補正量は
Sh_table = Sh_M1*{(Fn−x)/Fn + 0.5*(T/Z_sp)}+Sh_M2*{ x/Fn−0.5*(T/Z_sp)} …式３
となる。

ズームレンズの移動速度が遅い、あるいは露光時間が短い場合、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）が充分小さいさければ
Sh_table ≒ Sh_M1*(Fn−x)/Fn +Sh_M2* x/Fn …式４
の形で近似することが可能であることから、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）を所定値と比較し、所定値より小さな場合には、近似式（式４）によるシェーディング補正を行ない、（Ｔ／Ｚ＿ｓｐ）が所定値より大きな場合には（式３）によって求められるシェーディング補正値による補正を行なうように、図７の補正重み係数算出回路７０２にて係数を作成することができる。

本実施形態におけるシェーディング補正処理は、第１の実施形態で説明した図８のフローチャートにおけるステップＳ２０３でズームレンズの位置を検出する代わりにカウンタ７０７の値ｘを取得し、ステップＳ２０７における重み付け係数の算出に式３又は式４を用いることにより実施できる。

本実施形態においては、第１の実施形態と同等の効果が実現できる上、ズームレンズの位置検出が粗い間隔でのみ可能なシステム又は撮像装置に対しても実施可能であるという利点を有する。

また、本実施形態によるシェーディング補正により、ズームレンズ移動中の位置情報が得られない装置に於いても、フレームレートとズーム移動速度および垂直同期信号をカウントすることで、簡易的にズームレンズ位置を把握し、ズームレンズ移動中における適切なシェーディング補正係数を求めることができる。

なお、本実施形態によるシェーディング補正値の算出方法は、第１の実施形態で説明したような、より細かなズームレンズ位置が検出可能な装置に対しても適用可能である。この場合、シェーディング補正値を用意した離散的なズーム位置の中間位置において撮影されたフレーム画像には、式３又は式４による重み付け係数を適用したシェーディング補正値を用いればよい。

（他の実施形態）
なお、上述した実施形態においては、ズーム位置がZoomPositionに等しい場合は、重み付け係数（ａ，ｂ）＝（１，０）とすることで、ＲＡＭ１に格納された、予め用意された補正値を用いたシェーディング補正が行われるようにしていた。しかし、ズームレンズ位置がZoomPositionに等しい場合には乗算器２０６（７０６）に直接ＲＯＭ１１５もしくはＲＡＭ１から読み出した補正値を供給するように構成することもできる。

尚、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、記録媒体から直接、或いは有線／無線通信を用いて当該プログラムを実行可能なコンピュータを有するシェーディング補正装置又は撮像装置に供給し、その撮像装置が該供給されたプログラムを実行することによって同等の機能が達成される場合も本発明に含む。

従って、本発明の機能処理をシェーディング補正機能を有する装置が有するコンピュータで実現するために、該コンピュータに供給、インストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も本発明に含まれる。

その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給するスクリプトデータ等、プログラムの形態を問わない。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ等の磁気記録媒体、ＭＯ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−Ｒ、ＤＶＤ−ＲＷ等の光／光磁気記憶媒体、不揮発性の半導体メモリなどがある。

有線／無線通信を用いたプログラムの供給方法としては、シェーディング補正装置又は撮像装置がコンピュータネットワークとの接続機能を有する場合には、コンピュータネットワーク上のサーバに本発明を形成するコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイル等、実施装置で本発明を形成するコンピュータプログラムとなりうるデータファイル（プログラムデータファイル）を記憶し、接続のあった実施装置にプログラムデータファイルをダウンロードする方法などが挙げられる。この場合、プログラムデータファイルを複数のセグメントファイルに分割し、セグメントファイルを異なるサーバに配置することも可能である。

また、実施装置と外部コンピュータとを直接接続し、外部コンピュータから実施装置内の不揮発性メモリに本発明を構成するソフトウェアプログラムをダウンロードさせる様にしても良い。

本発明の実施形態にかかるシェーディング補正装置を適用したデジタルスチルカメラの構成例を示す図である。 第１の実施形態におけるシェーディング補正回路の構成例を示すブロック図である。 実施形態におけるシェーディング補正処理のタイミング図である。 シェーディング補正機能を有する従来のデジタルスチルカメラの構成例を示すブロック図である。 光軸からの距離に応じたシェーディング特性の例を示す図である。 従来のシェーディング補正による過補正について説明する図である。 第２の実施形態におけるシェーディング補正回路の構成例を示すブロック図である。 第１の実施形態におけるシェーディング補正処理動作を説明するフローチャートである。 実施形態におけるシェーディング補正テーブル更新処理動作を説明するフローチャートである。

Claims (7)

1. ズームレンズを移動しながら撮像された画像のシェーディング補正を行うシェーディング補正装置であって、
   前記ズームレンズが取りうるズーム位置のうち、予め定めた複数の離散的なズーム位置でのシェーディング補正値を格納する記憶手段と、
   前記撮像された際の前記ズーム位置が前記離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を、前記記憶手段に格納されたシェーディング補正値を用いて算出する算出手段と、
   前記算出手段が算出したシェーディング補正値を、前記撮像された画像に適用する補正手段とを有し、
   前記算出手段は、前記画像が撮像された際の前記ズーム位置を前記画像が撮像された際の前記ズームレンズの移動速度に応じて決定し、当該決定したズーム位置に対するシェーディング補正値の算出を行うことを特徴とするシェーディング補正装置。
2. 前記算出手段は、さらに、前記画像が撮像された際の露光時間に応じて決定したズーム位置に対するシェーディング補正値を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。
3. 前記算出手段は、前記撮像された際の前記ズーム位置より望遠側と広角側で最も近くに存在する１組の前記離散的なズーム位置に対応するシェーディング補正値を用いて、前記撮像された際の前記ズーム位置が前記離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を算出することを特徴とする請求項１または２記載のシェーディング補正装置。
4. 前記画像が撮像された際のズーム位置を、前記離散的なズーム位置のうち所定のズーム位置を過ぎた後でズームしながら撮像された画像のフレーム数と、前記所定のズーム位置に隣接する前記離散的なズーム位置間をズームしながら撮像した際のフレーム数とから求めるズーム位置検出手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載のシェーディング補正装置。
5. 前記算出手段は、前記撮像された際の前記ズーム位置より望遠側と広角側で最も近くに存在する１組の前記離散的なズーム位置に対応するシェーディング補正値を重み付け加算することにより前記撮像された際の前記ズーム位置が前記離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を算出することを特徴とする請求項３又は４に記載のシェーディング補正装置。
6. ズームレンズと、前記ズームレンズから入射した被写体像を電気信号に変換する撮像素子と、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のシェーディング補正装置とを有し、前記撮像素子の出力信号から生成される画像に対して前記シェーディング補正装置によりシェーディング補正を行うことを特徴とする撮像装置。
7. ズームレンズを移動しながら撮像された画像のシェーディング補正を行うシェーディング補正方法であって、
   前記ズームレンズが取りうるズーム位置のうち、予め定めた複数の離散的なズーム位置でのシェーディング補正値を記憶手段に格納する記憶工程と、
   前記撮像された際の前記ズーム位置が前記離散的なズーム位置でない画像に適用するシェーディング補正値を、前記記憶手段に格納されたシェーディング補正値を用いて算出する算出工程と、
   前記算出工程で算出したシェーディング補正値を、前記撮像された画像に適用する補正工程とを有し、
   前記算出工程では、前記画像が撮影された際の前記ズーム位置を前記画像が撮像された際の前記ズームレンズの移動速度に応じて決定し、当該決定したズーム位置に対するシェーディング補正値の算出を行うことを特徴とするシェーディング補正方法。

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