JP5597776B2 - 撮像装置及びその画質補正方法並びに交換レンズと撮像装置本体 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置及びその画質補正方法並びに交換レンズと撮像装置本体に関する。

ＣＣＤ型やＣＭＯＳ型等のカラー画像撮像用固体撮像素子を用いて被写体画像を撮像する場合、カラーフィルタ色の異なる隣接画素間で入射光のクロストークが発生すると、混色による画質劣化が生じる。同様に、撮像素子周辺部で撮像された画像の色が撮像素子中心部で撮像された画像の色とずれてしまう色シェーディングによる画質劣化も生じる。

撮像画像の画質を劣化させる要因として、混色や色シェーディングの他、様々な要因があるが、これらは、撮像装置に装着されている撮影レンズを通って固体撮像素子の受光面に入射してくる入射光の入射角に依存して発生し、入射角が斜め入射になるほど画質を劣化させる。

この様な画質劣化を避けるために、固体撮像素子の出力信号に対して混色補正処理や、色シェーディング補正処理を行うことになる。例えば、下記の特許文献１では、レンズのＦ値と瞳距離を求め、これに基づく混色補正係数で混色補正を行っている。また、下記の特許文献２では、レンズから得たレンズ情報に基づき算出した入射光の主光線入射角度に対する色補正係数でシェーディング補正を行っている。

日本国特開２０１０―１３０５８３号 日本国特開２００５―１５１０３６号

しかしながら、図１３に示す様に、異なる撮影レンズＡ，Ｂで、同じ瞳位置，同じ絞りＦ値であっても、撮像素子の周辺部に入射する入射角度が異なってしまうことがある。入射角度が異なれば、異なる混色補正係数を用いる必要が生じるが、特許文献１の補正方法では、Ｆ値と瞳距離が同じであれば同じ補正係数を用いることになり、画質補正が不十分となる。また、特許文献２の様に、入射光の主光線の入射角度だけで補正を行っても、充分な補正ができない場合があることが、本願発明者の検討で判明している。図１３に示す様に、主光線を挟む上光線と下光線の成す角度が、撮像素子周辺部に行くに従って狭くなるのは、撮影レンズ内のケラレが主な原因である。

本発明の目的は、斜め入射光に起因する画質劣化を適切に補正できる撮像装置及びその画質補正方法並びに交換レンズと撮像装置本体を提供することにある。

本発明の撮像装置及びその画質補正方法は、集光レンズ光学系と固体撮像素子とを有し、上記集光レンズ光学系を通して上記固体撮像素子に入射してくる入射光線束が、上記集光レンズ光学系の集光作用により上記固体撮像素子の受光面の一点に結像するように円錐形状に収束される撮像装置であって、
上記固体撮像素子から出力される撮像画像信号を、設定された補正量に応じて画質補正する補正部を備え、
上記補正量は、上記入射光線束の円錐形状の周壁面と上記固体撮像素子の受光面中心を通りその受光面に垂直な平面とが交差して得られる２本の光線が成す角度幅である像高方向角度幅と、上記像高方向角度幅を二等分する中心線の上記受光面の法線との成す角である入射角度とに応じて規定されたものであることを特徴とする。

更に好適には、本発明の撮像装置は、上記集光レンズ系及び絞りを有する撮影レンズと、その撮影レンズが装着される撮像装置本体とを備え、
上記撮像装置本体は、
上記補正量を格納する記憶部と、
上記撮影レンズの上記像高方向角度幅と上記入射角度とに関する入射角情報に基づいて、上記記憶部の格納データを検索し該当する補正量を求める補正量選択部と、
を備えることを特徴とする。

本発明の交換レンズは、上記の撮像装置の撮像装置本体に着脱自在に装着される交換レンズであり、前記入射角情報又は該入射角情報を算出できる情報を保持することを特徴とする。

本発明の撮像装置本体は、上記の撮像装置本体であることを特徴とする。

本発明によれば、斜め入射光に起因する画質劣化を、固体撮像素子に入射してくる入射光線束の光線束集光角度に関する情報に応じた補正量で補正するため、撮像素子周辺部の画素が検出した信号でも高品質に画質補正することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る撮像装置の機能ブロック構成図である。 図１の機能ブロックのうち混色補正で用いる機能ブロックを抜き出した構成図である。 混色率分布の一例を示す図である。 上下光線中心角と上下光線角幅の説明図である。 補正係数選択テーブルの一例を示す図である。 レンズの像高を説明する図である。 補正係数を決定するときの動作説明図である。 図１に示すメモリの補正係数記憶領域の構成例を示す図である。 レンズ入射角情報の別実施形態の説明図である。 Ｆ値毎の補正係数選択テーブルの一例を示す図である。 像高方向の円周方向の入射角特性を表す図である。 上光線と下光線で入射角分布が異なる例を示す図である。 同じ瞳位置，Ｆ値のレンズでも入射角が異なる例を示す図である。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るレンズ交換式撮像装置の機能ブロック図である。このレンズ交換式撮像装置１０は、交換レンズ２０と、撮像装置本体（撮像装置ボディ）３０とを備えて成り、広角撮像系の交換レンズ２０や、望遠撮像系の交換レンズ２０等、ユーザが希望する交換レンズ２０を撮像装置本体３０に装着することで構成される。

交換レンズ２０は、絞り（アイリス）２１と、フォーカスレンズ２２を内蔵している。また、広角撮像系であれば図示省略の広角レンズが絞り２１の前段に内蔵され、望遠撮像系であれば、図示省略の望遠レンズが絞り２１の前段に内蔵される。

絞り２１はモータ２１ａによってその絞り位置が変更駆動される。モータ２１ａは、モータドライバ２１ｂによって駆動され、モータドライバ２１ｂは、撮像装置本体３０内の後述のＣＰＵ４０からの指示によって駆動される。

フォーカスレンズ２２はモータ２２ａによって駆動され、モータ２２ａは、ＣＰＵ４０からの指示により、モータドライバ２２ｂによって駆動される。フォーカスレンズ２２は、入射光像が撮像装置本体３０内の後述する撮像素子３１の受光面に結像する様に、駆動される。

交換レンズ２０内にはＲＯＭが内蔵され、このＲＯＭ内に、この交換レンズ２０の図７に示すレンズ入射角情報２７が格納されている。撮像装置本体３０内のＣＰＵ４０は、交換レンズ２０が撮像装置本体３０に装着されたときレンズ入射角情報２７を読み込み、このレンズ入射角情報２７に基づいて被写体撮像画像の各種画質補正を行う。

なお、以下の実施形態では、画質補正として混色補正を行う例について述べるが、この実施形態を、色シェーディング補正や、後述する同色段差等の他の補正にも適用可能である。

撮像装置本体３０には、フォーカスレンズ２２を通った入射光が結像する位置にＣＭＯＳ型カラー画像撮像用の単板式固体撮像素子３１が配置される。勿論、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子３１に代えて、ＣＣＤ型等、他の形式の固体撮像素子であっても良い。

撮像装置本体３０には、更に、固体撮像素子３１の出力画像信号を取り込んでバス３２に出力する画像入力コントローラ３３を備える。このバス３２には、固体撮像素子３１の出力画像信号に対して周知の画像処理を施す画像信号処理回路３４と、画像処理後の画像信号をＪＰＥＧ画像データ等に圧縮する圧縮処理回路３５と、撮像装置本体３０背面等に設けられた画像表示装置３６に撮像画像やスルー画像を表示するビデオエンコーダ３７と、このレンズ交換式撮像装置１０を統括制御するＣＰＵ４０と、固体撮像素子３１からスルー画像（ライブビュー画像）として出力される信号を処理して自動露出（ＡＥ）及び自動ホワイトバランス（ＡＷＢ）を検出する回路４１と、メモリ４２と、詳細は後述する様に動作する補正係数選択部４３と、記録メディア４４にＪＰＥＧ画像データを保存するメディアコントローラ４５とが接続されている。メモリ４２内には、補正係数データの記憶領域４２ａが設けられている。

固体撮像素子３１は、タイミングジェネレータ４７からのタイミング信号によって駆動される。タイミングジェネレータ４７は、ＣＰＵ４０からの指示によって動作する。ＣＰＵ４０には、撮像装置本体３０に設けられたシャッタレリーズボタン４８が接続されている。

図２は、図１で説明した機能ブロックのうち、混色補正を行うときに必要となる機能ブロックだけを抜き出した図である。交換レンズ２０内に設けられたレンズ入射角情報２７は、ＣＰＵ４０の入射角演算部４０ａに読み込まれて演算処理が施される。補正係数選択部４３は、入射角演算部４０ａの演算結果によって図５に例示する補正係数選択テーブルから該当補正係数番号を選択する。

メモリ４２の補正係数記憶領域４２ａには、複数グループＡ，Ｂ，…に分けられた補正係数がそれぞれグループ毎に記憶される複数の領域４２ｂを有する。画像信号処理回路３４は、複数の領域４２ｂの中から該当する領域４２ｂの補正係数を読み出して、混色補正を行う。

図３は、横軸に上下光線の中心線の入射角（上下光線中心角という。）をとり、縦軸に上下光線の角度幅（上下光線角幅という。）をとった座標において、撮像画像信号の画質劣化率、この例では混色率の分布を求めた図である。ここで図４を用い、上下光線中心角〔°〕と上下光線角幅〔°〕について説明する。

図示省略した撮影レンズ及び絞りを通って光線束が撮像素子３１の受光面に入射するとき、光線束は受光面上に集光される。絞りの中心を通る光線が主光線である。光線束が集光する部分は、集光位置を頂点とする円錐形状となる。この円錐形状を、撮像素子３１の中心点と集光位置とを結ぶ線（この線は、図６で説明する像高方向の線となる）に垂直な平面（撮像素子表面に垂直な平面）で切断したときの集光位置から延びる２本の切断線の一方を上光線、他方を下光線ということにする。言い換えれば、入射光線束の円錐形状集光部分の周壁部と固体撮像素子受光面に垂直かつ像高方向の平面とが交差する２本の光線の一方を上光線、他方を下光線ということにする。

図４に示す光線束の集光部分５１は、主光線が撮像素子３１の中心に垂直に入射し、主光線と上光線との成す角を２０°、主光線と下光線との成す角を−２０°とした例を図示している。このときの上下光線角幅（上光線と下光線とが成す角）は２０°−（−２０°）＝４０°であり、上下光線中心角（上光線と下光線の中心線が、撮像素子表面に対する垂直線と成す角）は、０°となる。

入射してくる光線束が斜めとなり、図４の集光部分５２になると、集光位置は撮像素子３１の周囲方向にずれ、上記の上下光線角幅は小さくなり、上下光線中心角はプラス（＋）方向に大きくなる。そして、上下光線の中心線５４は、主光線からずれる。光線束が反対方向に斜め（図示省略）になると、上下光線角幅は小さくなり、上下光線中心角はマイナス（−）方向に大きくなる。なお、上下光線中心角は、望遠レンズのズーム倍率の変動に連動して変化し、上下光線角幅は、絞りの口径変動に連動して変化する。

この上下光線中心角を横軸に、上下光線角幅を縦軸にして、カラーフィルタ配列がベイヤ配列の単板式固体撮像素子の混色率分布を求めた図が図３である。この図３から分かる通り、光線束が撮像素子に垂直に入射するほど混色率は小さくなり、斜め入射するほど混色率は増大することが分かる。また、垂直入射に近くても、絞りの口径が大きくなって上下光線角幅が広くなると、斜め入射光が多くなるため混色率は高くなる。

光線束集光部分の集光角度に関する情報とは、絞り２１の開口を通過した光線束がレンズの集光作用により撮像素子受光面の一点に結像するように円錐形状に収束する円錐形状先端部分に関する情報である。つまり、この円錐形状先端部分がどの程度尖っているかを表す先端部分の角度、この先端部分が受光面表面に対してどの程度の角度で入射しているか、円錐形状の形状（円なのか扁平な円なのか、いびつな円錐状なのか）等に関する情報である。

このため、上述した実施形態の上下光線中心角や上下光線角幅は、集光角度に関する情報の一例にすぎないことはいうまでもない。例えば、上下光線中心角の代わりに、図１２に示す様に、光線束集光角度の重心を用いれば、上光線の入射角方向，下光線の入射角方向で、入射角の分布が異なる場合にも追従させることが可能になる。分布が異なった時というのは、例えばケラレが下光線側のみで発生した場合に、入射角の分布が像高方向で非対称になるような状況である。この場合、上下光線の中心角よりも、重心の方に補正係数が追従すると考えられる。

なお、円錐形状先端部分が受光面表面に対してどの程度の角度で入射しているかを示す図４の中心線５４は、主光線とは異なる。主光線は、集光角度に関する情報を表すパラメータではなく、絞り中心，レンズ中心を通る光線を表すものに過ぎない。

即ち、混色率は、斜め入射光ほど、かつ絞り口径が大きいほど、高くなり、垂直入射になる程、かつ、絞り口径が小さいほど、小さくなる。図３では、混色率を０．１パーセント毎の範囲で示している。

図５は、図２の補正係数選択部４３に用意されている補正係数選択テーブルの一例を示す図である。図５に示す補正係数選択テーブル４３ａは、横軸方向に上下光線中心角度が、縦軸方向に上下光線角幅がとられており、夫々の１度毎に、０〜５のうちのいずれかの補正係数番号（Ｎｏ．）を割り振っている。補正係数番号は、後述する図８に例示するが、一群の補正係数が属するグループの番号を示している。本実施形態では、補正係数番号が同じ上下光線中心角度位置，上下光線角幅位置の補正係数を共通化し、同じ補正係数を用いて混色補正を行う様にすることで、補正係数のデータ量削減を図っている。

この補正係数選択テーブルは、像高毎に設けられている。像高とは、図６（ａ）に示す様に、固体撮像素子３１の受光面において受光面中心（光軸中心）からの距離を云い、像高方向に入射光束の集光位置がずれる程、斜め入射になる。つまり、図４で説明した上下光線中心角や上下光線角幅が変わってくる。上下光線角幅とは、円錐形状の集光部分における像高方向の角度幅と同じである。なお、像高方向に対する直角方向を円周方向という。

この上下光線中心角や、上下光線角幅は、同じ像高であっても、撮影レンズが異なると、別の値となる。また、撮影レンズが異なると、瞳位置や絞りＦ値が同じであっても撮像素子３１の周辺部への入射角が異なり、撮像素子３１の周辺部における混色率が異なってくる。

そこで、本実施形態では、図６（ｂ）に示す様に、固体撮像素子３１の受光面を、受光面中心（光軸位置）からの距離で、０〜７の８つのレンズ像高領域（範囲）にグループ分けし、像高グループ毎に、図５に例示する補正係数選択テーブルを設ける。

図７は、混色補正を行う補正係数を決めるときの動作説明図である。図２のＣＰＵ４０は、交換レンズ２０のＲＯＭに予め書き込まれているレンズ入射角情報２７のうち像高毎の上光線角度情報と、下光線角度情報とを読み出す。図示の例では、像高３の上光線角度１３°（上光線と受光面の法線と成す角：第１入射角度）と下光線角度７°（下光線と受光面の法線との成す角：第２入射角度）しか記載していない。しかし、実際には、像高０の上光線角度，下光線角度の情報、像高１の上光線角度，下光線角度の情報、……、像高７の上光線角度，下光線角度の情報が書き込まれており、夫々の像高毎の上，下光線角度の情報が読み出される。

像高３の上，下光線角度１３°，７°を例に説明すると、図２の入射角演算部４０ａは、２つの角度の差分（１３°−７°＝６°）を演算して上下光線角幅を算出すると共に、２つの角度の平均値〔（１３°＋７°）÷２＝１０°〕を演算して上下光線中心角を算出する。

補正係数選択部４３は、像高３の情報及び上記の６°と１０°の演算結果に基づき、像高３用の補正係数選択テーブル４３ａを上下光線角幅６°及び上下光線中心角１０°で検索し、補正係数番号「２」を求める。

補正係数選択部４３は、同様に、像高０に対しての補正係数番号，……、像高７に対しての補正係数番号を求めることで、図７のテーブル５０が完成する。

図２のメモリ４２の補正係数記憶領域４２ａには、図８に示す様に、補正係数番号毎に一群の補正係数〔Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ〕が格納されている。図８には、補正係数番号「２」に属する一群の補正係数を％で表示した例を示している。図示の例では、撮像素子受光面の中心から例えば右水平方向に延びる線を０°方向とし、垂直上方に延びる線を９０°方向としたときの２０°毎の補正係数〔Ｒａ，Ｇａ，Ｂａ〕を像高毎に設けている。

例えば、像高０の０°方向の補正係数Ｒａは、＋１％のためＲａ＝１．０１、補正係数Ｇａは±０％のためＧａ＝１．００、補正係数Ｂａは−１％のためＢａ＝０．９９となる。この補正係数を用いて、画像信号処理回路３４は混色補正を行うことになる。

混色補正は、例えば、次の様にして行う。図６（ｂ）に示す像高３の範囲内に位置する赤色（Ｒ）検出画素の実際の検出信号に補正係数Ｒａを乗算してこの赤色検出画素の混色補正後の検出信号とし、同様に、緑色（Ｇ）検出画素の実際の検出信号に補正係数Ｇａを乗算して緑色検出画素の混色補正後の検出信号とし、青色（Ｂ）検出画素の実際の検出信号に補正係数Ｂａを乗算して青色検出画素の混色補正後の検出信号とする。なお、混色補正の処理の仕方はこれに限られず、検出画素の周辺に隣接する各隣接画素の検出信号出力値と当該隣接画素の色に対応する補正係数とを乗算したものを、検出画素の検出信号出力値から減算することで混色補正を行うようにしても良い。

この様な混色補正演算を、像高０の範囲，像高１の範囲，……，像高７の範囲の各画素の検出信号に対してテーブル５０に基づき補正することで、交換レンズ２０に対応した、即ち、その交換レンズ２０のレンズ入射角情報に対応した混色補正が可能となる。

図７の説明では、像高３の上光線角度１３°，下光線角度７°の例しか説明しなかったが、この像高対応の上，下光線角度は、上記したように、交換レンズ毎に異なる値となる。例えば、別の交換レンズでは、像高３の上光線角度が１６°，下光線角度が６°になったとする。この場合、差分（上下光線角幅）は１０°、平均（上下光線中心角）は１１°となる。これに対する補正係数番号は「３」となり、補正係数番号３に属する補正係数で混色補正を行うことになる。

図７の上段に示すレンズ入射角情報２７には、撮影条件ＺＰ（ズームポイント：望遠レンズのズーム位置），ＩＰ（アイリスポイント：絞り位置），ＦＰ（フォーカスレンズ位置）の情報も書き込まれている。これらの情報は、撮像装置本体側に伝送されるが、本実施形態では、これらの撮影条件毎（ズーム位置毎，絞り位置毎，フォーカス位置毎）に混色補正係数を用意するのではなく、像高毎の上光線角度と下光線角度とで決まる補正係数番号毎に補正係数の共通化を図っている。このため、補正係数の数を減らすことができ、レンズ交換式の撮像装置に適用しても、予め用意しておく補正係数データのデータ量を削減でき、メモリ容量の小容量化を図ることが可能となる。

なお、上述した実施形態では、交換レンズ側に像高毎の上光線角度と下光線角度の情報を保存した例について述べたが、本発明はこれに限らない。例えば、交換レンズ２０側にレンズＩＤ情報を格納しておき、この交換レンズが装着された撮像装置本体側がこのレンズＩＤ情報を読み込む様にする。そして、このレンズＩＤ情報に対応したレンズ入射角情報（像高グループ毎の上光線角度と下光線角度）を、撮像装置本体側のメモリにレンズＩＤ対応に格納してあるレンズ構成情報から演算処理で算出する構成としても良い。

或いは、上記の演算処理を予め行っておき、レンズＩＤ毎の図７に図示したレンズ入射角情報２７を撮像装置本体３０側のメモリ４２に予め用意しておいても良い。

また、上述した実施形態では、混色補正の例について説明したが、他の画質を向上させるための画像補正でも同様に処理が可能である。例えば、色シェーディング補正は、交換レンズ毎に補正係数が異なってくる。そこで、図３に相当する様な色シェーディング率の分布を上下光線中心角，上下光線角幅で求め、この分布に対応して図５に対応する様な色シェーディング補正係数選択テーブルを用意し、図８に対応する様な色シェーディング補正係数データを設けておけば良い。

同様に、撮像画像中に入射光線入射角に依存する不自然な段差が生じる場合がある。半導体基板表面部に形成される各画素（フォトダイオード）の製造バラツキやその上に積層されるカラーフィルタの製造バラツキ等により、斜め入射光ほどのその隣接画素間に受光感度差が出てしまうためである。例えば、同色段差といわれる段差が画像中ででてしまう。また、固体撮像素子の例えば中央画素の受光感度と周辺画素の受光感度とに差が生じ、この差が交換レンズ毎に違ってきてしまうことがあるが、この差（感度比）の交換レンズ依存性も、上記と同様に、交換レンズ毎に適切に補正することが可能となる。

上記の混色補正，色シェーディング補正，段差補正，感度比補正の各補正で用いる補正係数量は夫々少なくて済むため、全ての補正を行う補正係数を全て用意しておいても、少ない補正係数データ量で済むことになる。

なお、撮像装置本体側のメモリ４２の領域４２ａに、図５，図８に例示するデータを予め保持した実施形態について上述したが、図３に例示する分布データを保持しておき、この分布データに基づいて図５，図８のデータをＣＰＵ４０が算出する構成としても良い。

図７で説明した実施形態では、レンズ入射角情報２７として、像高に対応して上光線角度と下光線角度の情報を格納した。しかし、図９に示す様に、像高対応かつＦ値対応に、きめ細かく上光線角度と下光線角度の情報を格納しておいても良い。こうすることで、被写体撮影時のＦ値に応じ上記の各補正で用いる補正係数を決定することで、より一層の高画質化を図ることが可能となる。

図１０は、Ｆ値が異なると補正係数が異なる例を示す図表である。下段の図表は、図５と同じであり、例えばＦ値＝２．０のときの補正係数番号を示しているのに対し、図１０上段の図表は、Ｆ値＝１．４のときの補正係数番号を例示している。図９に示す様に、上下光線角度が同じでも、Ｆ値によって適正な補正パラメータ（補正係数番号）は異なってくる場合がある。

例えば図１１に示す様に、入射光線束の集光部分の角度幅を、像高方向と円周方向にとった場合、入射光線束が撮像素子受光面に垂直に入射する限り、集光部分の集光角度特性のうち、像高方向の角度幅と、円周方向の角度幅は同じとなる（図１１の中央の円となる。）。しかし、入射光線束が斜め入射となり集光位置が像高方向にずれると、集光部分の集光角度に関する特性のうち、像高方向の角度幅は狭まって扁平になるが、円周方向の角度幅はあまり変わらない。

上述した実施形態では、図１１の像高方向の角度幅（上下光線角幅）５５に基づいて補正係数を決めたが、円周方向の角度幅５６には依存させなかった。この円周方向の角度幅５６にも依存させて補正係数を決めるのが図９の実施形態である。図１１の扁平となった図で、円周方向の角度幅５６はＦ値に依存するため、図９に示す様に、Ｆ値に応じた入射角情報としている。

なお、図９では、Ｆ値＝１．４，Ｆ値＝２．０，Ｆ値＝…を別々にしているが、Ｆ値が例えば４以上と大きいときは、円周方向の角度幅５６が変動しても変動量は小さく、補正係数へ与える影響が小さいため、これらを纏めて１つの上下線角度の情報を入れる様にしても良い。

以上述べた様に、上述した実施形態によれば、補正係数をグループ分けし（図８の例では補正係数番号毎にグループ分けしている。）、入射光線束の集光部分の集光角度に関する情報に基づいて、どのグループのどの補正係数を選択するかを決めるため、少ないデータ量の補正係数で適切な画像補正を行うことが可能となる。

上述した実施形態で説明したように、混色の特性や色シェーディングの特性は、図３に例示する分布図から分かるように、上下光線の中心角と角幅が両方とも厳しい条件で大幅に変動する。上記の実施形態では、上下光線の中心角と角幅とで分布をマッピングすることにより、補正係数の変動が緩やかな領域と急峻な領域とを両立させることが出来、かつ冗長な補正係数を準備する必要がなくなり、高速処理と補正精度を両立させることができる。

近年、ミラーレス一眼カメラの普及が進んできているが、ミラーレス一眼カメラは、一般に、フランジバック（レンズマウント部と撮像素子との距離）が短いため、撮像素子への入射角が斜めになり易い傾向にある。特に、撮像素子周辺部への斜め入射成分は、レンズ機種によって大きく変わるため、色シェーディングの特性や混色の特性も撮影レンズによって大幅に変わる。上述した実施形態では、撮像素子周辺部に強い補正係数を持たせることができ、光学条件に対しタフネス性の高い撮像装置が実現でき、交換レンズのサイズや構造に自由度を持たせることができるという利点がある。

なお、上述した実施形態では、レンズ交換式撮像装置を例に説明したが、撮影レンズを撮像装置本体に一体に装着したレンズ非交換式の撮像装置に適用しても良いことはいうまでもない。この場合、撮像レンズは一種類であり撮像装置本体側はどの撮影レンズを使用しているか分かっているため、レンズ入射角情報は撮像装置本体側に保存しておけば良い。

以上述べた様に、実施形態による撮像装置は、集光レンズ光学系と固体撮像素子とを有し、上記集光レンズ光学系を通して上記固体撮像素子に入射してくる入射光線束が、上記集光レンズの集光作用により上記固体撮像素子の受光面の一点に結像するように円錐形状に収束される撮像装置であって、
上記固体撮像素子から出力される撮像画像信号を、設定された補正量に応じて画質補正する補正部を備え、
上記補正量は、上記入射光線束の円錐形状の周壁面と上記固体撮像素子の受光面中心を通りその受光面に垂直な平面とが交差して得られる２本の光線が成す角度幅である像光方向角度幅と、上記像光方向角度幅を二等分する中心線の上記受光面の法線との成す角である入射角度とに応じて規定されたものであることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記集光レンズ系及び絞りを有する撮影レンズと、その撮影レンズが装着される撮像装置本体とを備え、
上記撮像装置本体は、
上記補正量を格納する記憶部と、
上記撮影レンズの上記像高方向角度幅と上記入射角度とに関する入射角情報に基づいて、上記記憶部の格納データを検索し該当する補正量を求める補正量選択部と、
を備えることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記入射角情報が、上記２本の光線のうち、一方の光線が上記受光面の法線と成す角である第１入射角度と、他方の光線が上記受光面の法線と成す角である第２入射角度の情報を含むことを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記固体撮像素子の受光面中心から上記入射光線束の集光位置までの距離を像高としたとき、
上記記憶部は、上記像高毎にグループ分けされた上記補正量を格納し、
上記補正量選択部は、上記像高毎にグループ分けされた上記入射角情報に基づいて、該当する補正量を上記記憶部から選択することを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記固体撮像素子の受光面中心から上記入射光線束の集光位置までの距離を像高としたとき、
上記記憶部は、上記像高毎にグループ分けされた上記補正量を格納し、
上記補正量選択部は、上記像高毎かつレンズＦ値毎にグループ分けされた上記入射角情報に基づいて、該当する補正量を上記記憶部から選択することを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記記憶部に格納される上記補正量が、上記像高方向角度幅の値と上記入射角度の値とを座標とした上記撮像画像信号の画質劣化率の分布から求めたものであることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記中心線の入射角度の代わりに、上記像高方向角度幅内における入射角分布の重心線と上記受光面の法線との成す角度を用いることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記画質劣化率の分布は、混色率の分布，色シェーディング率の分布，撮像画像中の色段差分布，上記固体撮像素子の画素の受光感度分布のいずれかであることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記撮影レンズが、上記撮像装置本体に非交換式に設置されることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記撮影レンズが、上記撮像装置本体に着脱自在に装着される交換レンズであることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記交換レンズは、その交換レンズの上記入射角情報を格納するメモリを有し、
上記撮像装置本体は、上記交換レンズが上記撮像装置本体に装着される際、上記メモリから上記入射角情報を読み取る制御部を有することを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置は、上記交換レンズは、その交換レンズを特定するＩＤ情報を格納するメモリを有し、
上記撮像装置本体は、上記交換レンズが上記撮像装置本体に装着される際、上記メモリから上記ＩＤ情報を取得してそのＩＤ情報に基づきその交換レンズの上記入射角情報を算出する制御部を有することを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置における交換レンズは、上記した交換レンズであることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置における撮像装置本体は、上記した撮像装置本体であることを特徴とする。

また、実施形態の撮像装置の画質補正方法は、集光レンズ光学系と固体撮像素子とを有し、上記集光レンズ光学系を通して上記固体撮像素子に入射してくる入射光線束が、上記集光レンズの集光作用により上記固体撮像素子の受光面の一点に結像するように円錐形状に収束される撮像装置において、上記固体撮像素子から出力される撮像画像信号を、設定された補正量に応じて画質補正する撮像装置の画質補正方法であって、
上記補正量を、上記入射光線束の円錐形状の周壁面と上記固体撮像素子の受光面中心を通りその受光面に垂直な平面とが交差して得られる２本の光線が成す角度幅である像光方向角度幅と、上記像光方向角度幅を二等分する中心線の上記受光面の法線との成す角である入射角度とに応じて規定することを特徴とする。

以上述べた実施形態によれば、入射光線束の集光部分の集光角度に関する情報に応じて混色補正用や色シェーディング補正用等の補正量を決めるため、斜め入射光に起因する画質劣化を適切に補正することが可能となる。更に、ズーム位置毎，絞り位置毎，フォーカス位置毎に補正量を決めるより少ないデータ量で補正が可能となる。

本発明によれば、斜め入射光に起因する画質劣化を適切に補正することでできるため、撮像素子に大きな角度で入射光が入射してしまう撮像装置に適用すると有用である。
本出願は、２０１１年１２月２８日出願の日本特許出願番号２０１１−２８８０３１に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０ レンズ交換式撮像装置
２０ 交換レンズ
２１ 絞り（アイリス）
２２ フォーカスレンズ
２７ レンズ入射角情報（入射光線束入射角情報）
３０ 撮像装置本体
３１ 固体撮像素子
３４ 画像信号処理回路
４０ ＣＰＵ
４０ａ 入射角演算部
４２ メモリ
４２ａ 補正係数記憶領域
４３ 補正係数選択部
４３ａ 補正係数選択テーブル

Claims (15)

1. 集光レンズ光学系と固体撮像素子とを有し、前記集光レンズ光学系を通して前記固体撮像素子に入射してくる入射光線束が、前記集光レンズ光学系の集光作用により前記固体撮像素子の受光面の一点に結像するように円錐形状に収束される撮像装置であって、
   前記固体撮像素子から出力される撮像画像信号を、設定された補正量に応じて画質補正する補正部を備え、
   前記補正量は、前記入射光線束の円錐形状の周壁面と前記固体撮像素子の受光面中心を通り該受光面に垂直な平面とが交差して得られる２本の光線が成す角度幅である像高方向角度幅と、前記像高方向角度幅を二等分する中心線の前記受光面の法線との成す角である入射角度とに応じて規定されたものである撮像装置。
2. 請求項１に記載の撮像装置であって、
   前記集光レンズ光学系及び絞りを有する撮影レンズと、該撮影レンズが装着される撮像装置本体とを備え、
   前記撮像装置本体は、
   前記補正量を格納する記憶部と、
   前記撮影レンズの前記像高方向角度幅と前記入射角度とに関する入射角情報に基づいて、前記記憶部の格納データを検索し該当する補正量を求める補正量選択部と、
   を備える撮像装置。
3. 請求項２に記載の撮像装置であって、
   前記入射角情報は、前記２本の光線のうち、一方の光線が前記受光面の法線と成す角である第１入射角度と、他方の光線が前記受光面の法線と成す角である第２入射角度の情報を含む撮像装置。
4. 請求項２又は請求項３に記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子の受光面中心から前記入射光線束の集光位置までの距離を像高としたとき、
   前記記憶部は、前記像高毎にグループ分けされた前記補正量を格納し、
   前記補正量選択部は、前記像高毎にグループ分けされた前記入射角情報に基づいて、該当する補正量を前記記憶部から選択する撮像装置。
5. 請求項２又は請求項３に記載の撮像装置であって、
   前記固体撮像素子の受光面中心から前記入射光線束の集光位置までの距離を像高としたとき、
   前記記憶部は、前記像高毎にグループ分けされた前記補正量を格納し、
   前記補正量選択部は、前記像高毎かつレンズＦ値毎にグループ分けされた前記入射角情報に基づいて、該当する補正量を前記記憶部から選択する撮像装置。
6. 請求項２又は請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
   前記記憶部に格納される前記補正量は、前記像高方向角度幅の値と前記入射角度の値とを座標とした前記撮像画像信号の画質劣化率の分布から求めたものである撮像装置。
7. 請求項６に記載の撮像装置であって、
   前記中心線の入射角度の代わりに、前記像高方向角度幅内における入射角分布の重心線と前記受光面の法線との成す角度を用いる撮像装置。
8. 請求項６に記載の撮像装置であって、
   前記画質劣化率の分布は、混色率の分布，色シェーディング率の分布，撮像画像中の色段差分布，前記固体撮像素子の画素の受光感度分布のいずれかである撮像装置。
9. 請求項２乃至請求項８のいずれか１項に記載の撮像装置であって、
   前記撮影レンズは、前記撮像装置本体に非交換式に設置される撮像装置。
10. 請求項２又は請求項３に記載の撮像装置であって、
    前記撮影レンズは、前記撮像装置本体に着脱自在に装着される交換レンズである撮像装置。
11. 請求項１０に記載の撮像装置であって、
    前記交換レンズは、該交換レンズの前記入射角情報を格納するメモリを有し、
    前記撮像装置本体は、前記交換レンズが前記撮像装置本体に装着される際、前記メモリから前記入射角情報を読み取る制御部を有する撮像装置。
12. 請求項１０に記載の撮像装置であって、
    前記交換レンズは、該交換レンズを特定するＩＤ情報を格納するメモリを有し、
    前記撮像装置本体は、前記交換レンズが前記撮像装置本体に装着される際、前記メモリから前記ＩＤ情報を取得して該ＩＤ情報に基づき該交換レンズの前記入射角情報を算出する制御部を有する撮像装置。
13. 請求項１０に記載の撮像装置における前記交換レンズ。
14. 請求項１０に記載の撮像装置における前記撮像装置本体。
15. 集光レンズ光学系と固体撮像素子とを有し、前記集光レンズ光学系を通して前記固体撮像素子に入射してくる入射光線束が、前記集光レンズ光学系の集光作用により前記固体撮像素子の受光面の一点に結像するように円錐形状に収束される撮像装置において、前記固体撮像素子から出力される撮像画像信号を、設定された補正量に応じて画質補正する撮像装置の画質補正方法であって、
    前記補正量を、前記入射光線束の円錐形状の周壁面と前記固体撮像素子の受光面中心を通り該受光面に垂直な平面とが交差して得られる２本の光線が成す角度幅である像高方向角度幅と、前記像高方向角度幅を二等分する中心線の前記受光面の法線との成す角である入射角度とに応じて規定する撮像装置の画質補正方法。

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