JP7316966B2 - 撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は、撮像装置に係り、特に色シェーディング補正が行われる撮像装置に関する。

画像の中心部と周辺部で発生する色の違いを色シェーディングという（色ムラともいう）。撮像素子の前面に赤外線カットフィルタ等の光学フィルタが配置された撮像装置では、色シェーディングが発生する場合がある。色シェーディングが発生する場合は、画像処理による補正（色シェーディング補正）が行われる。しかし、色シェーディングは、光源の分光特性によって発生状況が変わる。このため、異なる光源下で撮像された画像に対し、同じ条件で色シェーディング補正を行うと、過補正又は補正不足になる場合がある。

特許文献１及び２には、光源を特定し、特定した光源に応じて色シェーディング補正を行う技術が記載されている。また、特許文献３には、複数のモノクロ画素の中にＲ画素、Ｇ画素、Ｂ画素を規則的に配置した撮像素子を使用し、Ｇ画素から得られる画素値とモノクロ画素から得られる画素値との比に基づいて、光源を判別する技術が記載されている。また、特許文献４には、ＲＧＢ画素からなる撮像素子に対し、ＢＧバンド間及びＲＧバンド間波長に分光感度ピークを有する追加バンド画素を配置し、追加バンドの画素値とＲＧＢ各バンドの画素値とを解析することにより、撮像素子に入射する光の分光特性の特徴を検知する技術が記載されている。

特開2008-153848号公報 特開2011-91513号公報 特開2007-110485号公報 特開2011-109620号公報

本開示の技術に係る１つの実施形態は、色シェーディングを適切に補正できる撮像装置を提供する。

（１）少なくとも近赤外線に遮断域を持つ光学フィルタと、光学フィルタを透過した光を受光する撮像素子と、プロセッサと、を備え、撮像素子は、光学フィルタと共に用いた場合に、赤色の波長域に分光感度の第１ピークを有する第１画素と、第１画素の分光感度の第１ピーク波長と光学フィルタの遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度の第２ピークを有する第２画素と、を有し、プロセッサは、第１画素の出力に対する第２画素の出力の比を算出し、算出した比に基づいて、色シェーディング補正の係数を設定し、撮像素子によって撮像された画像に色シェーディング補正を行う、撮像装置。

（２）第２画素は、第１ピーク波長よりも長波側で、かつ光学フィルタの遮断域の長波側のカットオフ波長よりも短波側の光を受光する、（１）の撮像装置。

（３）第２画素は、第１ピーク波長に対し、長波側に２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲に中心波長を有し、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲に半値全幅を有する、（２）の撮像装置。

（４）プロセッサは、算出した比を閾値と比較し、比が閾値以上の場合、標準で定められる係数を色シェーディング補正の係数に設定し、比が閾値未満の場合、標準で定められる係数を補正して、色シェーディング補正の係数を設定する、（１）から（３）のいずれか一の撮像装置。

（５）プロセッサは、比が閾値未満の場合、標準で定められる係数に補正係数を掛けて、標準で定められる係数を補正し、色シェーディング補正の係数を設定する、（４）の撮像装置。

（６）画像を複数の領域に分割し、領域ごとに色シェーディング補正の係数を設定して、画像に色シェーディング補正を行う場合において、プロセッサは、領域ごとに第１画素の出力に対する第２画素の出力の比を算出し、算出した比に基づいて、領域ごとに色シェーディング補正の係数を設定する、（１）から（５）のいずれか一の撮像装置。

（７）撮像素子は、緑色の波長域に分光感度の第３ピークを有する第３画素と、青色の波長域に分光感度の第４ピークを有する第４画素と、を更に有する、（１）から（６）のいずれか一の撮像装置。

（８）撮像素子は、位相差検出用の第５画素を更に有する、（７）の撮像装置。

（９）規則的に配置される第５画素の一部が第２画素に置き替えられて、第２画素が備えられる、（８）の撮像装置。

（１０）第２画素が、第１画素に近接して配置される、（１）から（９）のいずれか一の撮像装置。

デジタルカメラの概略構成を示す図 撮像素子の概略構成を示す図 第１画素及び第２画素の分光感度分布、並びに、赤外線カットフィルタの透過波長特性を示すグラフ 一般的な蛍光灯のスペクトル分布を示すグラフ １つの画素ブロックにおける画素の配列を模式的に示す図 カメラマイコンが実現する機能のブロック図 色シェーディング補正処理に係わる機能のブロック図 上下光線中心角及び上下光線角幅を説明する図 撮像素子の受光面の分割を説明する図 色シェーディング補正の係数の一例を示す図 選択テーブルの一例を示す図 色シェーディング補正の係数の補正の一例を示す図 色シェーディング補正処理の手順を示すフローチャート 係数の補正処理の手順を示すフローチャート 第２画素の配置の他の一例を示す図 ベイヤ配列の撮像素子に本発明を適用した場合の画素の配列の一例を模式的に示す図 撮像素子の画素の配列を模式的に示す図 第２の画素ユニットにおける画素の配列を模式的に示す図 第１の画素ユニットにおける画素の配列を模式的に示す図 第１の位相差検出用画素及び第２の位相差検出用画素の概略構成を示す図 ベイヤ配列の撮像素子に位相差検出用の画素及び第２画素を配置する場合の画素の配置の一例を模式的に示す図 ベイヤ配列の撮像素子に位相差検出用の画素及び第２画素を配置する場合の画素の配置の他の一例を模式的に示す図

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。

［第１の実施の形態］
［概要］
撮像素子の前面に赤外線カットフィルタ（infrared cut filter：ＩＲＣＦ）が配置された撮像装置は、蛍光灯のように輝線スペクトルを有する光源下で撮像すると、適切な色シェーディング補正が掛けられない。蛍光灯は、赤色光から赤外光にかけての分光分布比率が低く、赤外線カットフィルタの入射角依存性の影響が小さいためである。このため、蛍光灯光源下で撮像された画像に対し、通常の色シェーディング補正を行うと、過剰補正となり、画像周辺部が赤色に色づいてしまう。

本実施の形態の撮像装置では、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別し、蛍光灯光源下での撮像の場合は、色シェーディング補正の条件を変えることにより、適切に色シェーディングを補正する。

［構成］
ここでは、本発明をレンズ交換式のデジタルカメラに適用した場合を例に説明する。デジタルカメラは、撮像装置の一例である。

図１は、デジタルカメラの概略構成を示す図である。

デジタルカメラ１は、撮像レンズ１０及びカメラボディ１００を有する。撮像レンズ１０は、交換可能であり、レンズマウントを介して、カメラボディ１００に装着される。

撮像レンズ１０は、レンズ１２、絞り１４、レンズ駆動部１６、絞り駆動部１８、レンズ操作部２０及びレンズマイコン２２を備える。なお、図１では、便宜上、レンズ１２を１枚のみ図示しているが、撮像レンズ１０には、複数枚のレンズが備えられる。撮像レンズ１０は、少なくとも焦点調節機能を有する。レンズ駆動部１６は、焦点調節に係わるレンズ群（フォーカスレンズ群）を光軸に沿って前後移動させる。絞り１４は、たとえば、虹彩絞りで構成される。絞り駆動部１８は、絞り１４を駆動して、絞り羽根を動作させ、絞り１４の開口径を変化させる。レンズ操作部２０は、撮像レンズ１０の操作部であり、フォーカスリング、絞りリング等の各種操作部材を備えて構成される。レンズ操作部２０は、各操作部材の操作に応じた信号をレンズマイコン２２に出力する。レンズマイコン２２は、プロセッサ及びメモリを備えたマイクロコンピュータで構成される。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等で構成される。メモリは、たとえば、ＲＡＭ（Ｒａｍｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。レンズマイコン２２は、プロセッサが所定のプログラムを実行することにより、撮像レンズ１０の制御部として機能する。メモリには、プロセッサが実行するプログラム及び各種データが格納される。レンズマイコン２２は、レンズ操作部２０からの操作入力及びカメラマイコンからの指令に応じて、レンズ駆動部１６及び絞り駆動部１８を制御する。

カメラボディ１００は、撮像素子１１０、撮像素子駆動部１２０、メカシャッタ１２２、シャッタ駆動部１２４、赤外線カットフィルタ１２６、アナログ信号処理部１２８、ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１３０、記憶部１３２、表示部１３４、カメラ操作部１３６及びカメラマイコン１４０等を備える。

撮像素子１１０は、所定のカラーフィルタ配列を有する二次元のカラーイメージセンサで構成される。本実施の形態の撮像装置では、撮像素子１１０が、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｎｔａｌ－Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型のカラーイメージセンサで構成される。なお、撮像素子１１０は、ＣＭＯＳ型の他、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｄ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）型、ＸＹアドレス型等のカラーイメージセンサで構成することもできる。撮像素子１１０は、撮像レンズ１０の光軸上に配置される。撮像素子駆動部１２０は、カメラマイコン１４０からの指令に応じて、撮像素子１１０を駆動する。

メカシャッタ１２２は、たとえば、フォーカルプレーンシャッタで構成される。シャッタ駆動部１２４は、メカシャッタ１２２を駆動して、シャッタ幕を動作させ、メカシャッタ１２２を開閉させる。

赤外線カットフィルタ１２６は、撮像素子１１０の前面に配置される。赤外線カットフィルタ１２６は、入射光の中から赤外光（波長６５０ｎｍ以上の光線）をカットする。一般的な撮像素子は、人間の眼の分光感度特性に比較して、赤外光の感度が高い。このため、本実施の形態のデジタルカメラ１では、撮像素子１１０の前面に赤外線カットフィルタ１２６を挿入し、比視感度を補正している。赤外線カットフィルタ１２６は、たとえば、光の干渉を利用したダイクロイックタイプが使用される。赤外線カットフィルタ１２６は、光学フィルタの一例である。

アナログ信号処理部１２８は、撮像素子１１０から出力される画像信号に対し、相関二重サンプリング処理、ゲイン調整等の所定のアナログ信号処理を行う。

ＡＤＣ１３０は、アナログ信号処理部１２８で所定の処理が施されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変換する。

なお、撮像素子１１０が、ＣＭＯＳ型のイメージセンサである場合、撮像素子駆動部１２０、アナログ信号処理部１２８およびＡＤＣ１３０は、撮像素子１１０に含まれることが多い。また、アナログ信号処理部１２８に変えてデジタル信号処理部（不図示）を有することも多い。ＣＭＯＳ型のイメージセンサの一例としては、以下である。撮像素子１１０を構成する画素ごと又は複数の画素ごとに、アナログ増幅部が設けられる。画素信号は、アナログ増幅部において増幅された後、行単位で読み出され、ＡＤＣに供給される。ＡＤＣは、供給された画素信号をデジタル画素信号に変換し、デジタル信号処理部に供給する。デジタル信号処理部は、デジタル画素信号をデジタル相関二重サンプリング処理、デジタルゲイン処理、補正処理等を行って、デジタル画像信号に変換する。

記憶部１３２には、主として、撮像した画像データが記憶される。記憶部１３２は、たとえば、内蔵メモリ及び／又は外部メモリで構成される。内蔵メモリは、たとえば、不揮発性を有する半導体メモリで構成され、カメラボディに内蔵される。外部メモリは、たとえば、メモリカードで構成され、カメラボディに備えられたカードスロットに装填される。

表示部１３４は、撮像済みの画像の再生に使用される他、撮像の際にライブビュー画像が表示され、ファインダとして使用される。また、各種設定を行う際に、各種設定情報を表示して、設定用モニタとして使用される。表示部１３４は、たとえば、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、ＯＬＥＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）などで構成される。

カメラ操作部１３６は、カメラボディ１００の操作部であり、電源ボタン、シャッタボタン等の各種操作部材を備えて構成される。カメラ操作部１３６は、各操作部材の操作に応じた情報をカメラマイコン１４０に出力する。

カメラマイコン１４０は、プロセッサ及びメモリを備えたマイクロコンピュータで構成される。プロセッサは、たとえば、ＣＰＵ等で構成される。メモリは、たとえば、ＲＡＭ及びＲＯＭ等で構成される。カメラマイコン１４０は、プロセッサが所定のプログラムを実行することにより、各種機能を実現する。メモリには、プロセッサが実行するプログラム及び各種データが格納される。

図２は、撮像素子の概略構成を示す図である。

撮像素子１１０の受光面１１２には、多数の画素が二次元マトリクス状に配置される。受光面１１２に配置される画素は、第１画素１１４Ｒ、第２画素１１４Ｒｘ、第３画素１１４Ｇ及び第４画素１１４Ｂのいずれかの画素で構成される。

第１画素１１４Ｒは、第１カラーフィルタＲを備えた画素である。第１カラーフィルタＲは、赤色（Ｒｅｄ，Ｒ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタである。第１画素１１４Ｒは、いわゆるＲ画素であり、赤外線カットフィルタ１２６と共に用いた場合に、赤色の波長域（６１０ｎｍ～７５０ｎｍ）に分光感度のピーク（第１ピーク）を有する。

第２画素１１４Ｒｘは、バンドパスフィルタＲｘを備えた画素である。バンドパスフィルタＲｘは、次のような透過波長特性を有する。

図３は、第１画素及び第２画素の分光感度分布、並びに、赤外線カットフィルタの透過波長特性を示すグラフである。同図において、符号Ｓａは、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）の分光感度分布を示している。符号Ｓｂは、第２画素１１４Ｒｘの分光感度分布を示している。符号Ｓｃは、赤外線カットフィルタ１２６の透過波長特性を示している。また、図４は、一般的な蛍光灯のスペクトル分布を示すグラフである。

バンドパスフィルタＲｘは、一般的な蛍光灯（三波長発光形蛍光灯）のスペクトルの赤色の発光ピーク（６２０ｎｍ）よりも長波側で短波側の波長をカットし、かつ、赤外線カットフィルタ１２６の長波側のカット波長よりも短波側で長波側の波長をカットする構成を有する。一例として、本実施の形態のバンドパスフィルタＲｘは、中心波長が６６０ｎｍ、バンド幅（半値全幅）が４０ｎｍのバンドパスフィルタで構成される。

このような構成のバンドパスフィルタＲｘを備えた第２画素１１４Ｒｘは、赤外線カットフィルタ１２６と共に用いた場合に、一般的な蛍光灯のスペクトルの赤色の発光ピーク（６２０ｎｍ）と赤外線カットフィルタ１２６の遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度のピーク（第２ピーク）を有する構成となる。

なお、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）は、一般的な蛍光灯のスペクトルの赤色の発光ピークよりも短波側に分光感度のピーク波長（第１ピーク波長）を有する。したがって、第２画素１１４Ｒｘは、赤外線カットフィルタ１２６と共に用いた場合に、第１画素１１４Ｒの分光感度のピーク波長（第１ピーク波長）と赤外線カットフィルタ１２６の遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度のピーク（第２ピーク）を有する構成となる。また、第２画素１１４Ｒｘは、第１画素１１４Ｒの分光感度のピーク波長（第１ピーク波長）よりも長波側で、かつ、赤外線カットフィルタ１２６の遮断域の長波側のカットオフ波長よりも短波側の光を受光する構成となる。また、図３に示す、第１画素１１４Ｒ及び第２画素第２画素１１４Ｒｘの分光感度分布は一例であり、上述の特性を満たす異なる分光感度分布でも実現可能である。

第３画素１１４Ｇは、第３カラーフィルタＧを備えた画素である。第３カラーフィルタＧは、緑色（Ｇｒｅｅｎ，Ｇ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタである。第３画素１１４Ｇは、いわゆるＧ画素であり、緑色の波長域（５００ｎｍ～５６０ｎｍ）に分光感度のピーク（第３ピーク）を有する。

第４カラーフィルタＢは、第４カラーフィルタＢを備えた画素である。第４カラーフィルタＢは、青色（Ｂｌｕｅ，Ｂ）の波長域の光を透過させるカラーフィルタである。第４画素１１４Ｂは、いわゆるＢ画素であり、青色の波長域（４３５ｎｍ～４８０ｎｍ）に分光感度のピーク（第４ピーク）を有する。

各画素は、規則的に配置される。本実施の形態のデジタルカメラ１では、図２に示すように、６×６の画素を１つのユニット（画素ユニット）とし、この６×６の画素ユニットＵが、行方向（ｘ方向；水平方向）及び列方向（ｙ方向；鉛直方向）に繰り返し配置される。

図５は、１つの画素ブロックにおける画素の配列を模式的に示す図である。

同図に示すように、１つの画素ユニットＵには、次のように、各画素が配置される。第１行目には、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒの順で各画素が配置される。第２行目には、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第２画素１１４Ｒｘ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第３行目には、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第４行目には、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂの順で各画素が配置される。第５行目には、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第６行目には、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。特に、本実施の形態のデジタルカメラ１では、水平方向（ｘ方向）において、第２画素１１４Ｒｘが第１画素１１４Ｒに隣接して配置される。なお、図２に示す画素の配列は、第２画素１１４Ｒｘを第３画素１１４Ｇに置き替えた場合、Ｘ－Ｔｒａｎｓ（登録商標）配列と称される配列となる（図１８参照）。

以上の構成の撮像素子１１０は、通常の原色カラーフィルタ（第１カラーフィルタＲ、第３カラーフィルタＧ及び第４カラーフィルタＢ）を備えた画素（第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ及び第４画素１１４Ｂ）に加えて、所定のバンドパスフィルタＲｘを備えた画素（第２画素１１４Ｒｘ）を有することにより、その出力信号から蛍光灯光源下での撮像であるか否かを高い精度で判別できる。具体的には、同色系の画素である第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの出力（画素値）の比に基づいて、蛍光灯光源下での撮像であるか否かを判別する。蛍光灯光源下での撮像の場合、第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの出力の比は低下する。これは、第２画素１１４Ｒｘが、蛍光灯のスペクトルの赤色の発光ピーク（６２０ｎｍ）と赤外線カットフィルタ１２６の遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度のピーク（第２ピーク）を有するためである。よって、判別のための閾値を設定し、比が閾値以上か否かを判定することで、蛍光灯光源下での撮像であるか否かを判別できる。この場合、比が閾値未満の場合に蛍光灯光源下での撮像と判定される。

図６は、カメラマイコンが実現する機能のブロック図である。

同図に示すように、カメラマイコン１４０は、所定の制御プログラムを実行することにより、制御部１４０Ａ及び信号処理部１４０Ｂ等として機能する。

制御部１４０Ａは、デジタルカメラ１の全体の動作を統括制御する。制御部１４０Ａが行う制御には、測光制御、測距制御、露光制御（撮像制御）、記録制御、再生制御、表示制御及び設定制御等が含まれる。露光制御には、レンズ１２の駆動制御、絞り１４の駆動制御、メカシャッタ１２２の駆動制御及び撮像素子１１０の駆動制御等が含まれる。レンズ１２の駆動制御及び絞り１４の駆動制御は、レンズマイコン２２を介して行われる。カメラマイコン１４０は、レンズマウントに備えられた通信用の端子を介して、レンズマイコン２２と通信する。

信号処理部１４０Ｂは、各種信号処理を実施する。信号処理部１４０Ｂが行う処理には、撮像素子１１０から出力される信号に基づいて、画像データを生成する処理が含まれる。画像データを生成する処理には、色シェーディング補正処理、画素補間処理、デモザイク処理、ガンマ補正処理及びホワイトバランス調整処理等が含まれる。画素補間処理は、第２画素１１４Ｒｘの位置の画素を補間する処理である。本実施の形態では、第２画素１１４Ｒｘの位置に第３画素１１４Ｇが配置されているものとして、第２画素１１４Ｒｘの位置の画素が補間される。すなわち、Ｇ画素で補間される。画素の補間技術については、公知技術を採用できる。たとえば、隣接する第３画素１１４Ｇの出力に基づいて補間される。この他、画像データの生成に関して、色シェーディング補正処理以外の処理については、公知技術を採用できる。したがって、以下においては、色シェーディング補正処理についてのみ説明する。

図７は、色シェーディング補正処理に係わる機能のブロック図である。

同図に示すように、色シェーディング補正処理は、主として、画像信号取得部１５０Ａ、入射角度情報取得部１５０Ｂ、係数選択部１５０Ｃ、係数補正部１５０Ｄ、撮像光源判別部１５０Ｅ及び色シェーディング補正処理部１５０Ｆにより実現される。各部の機能は、カメラマイコン１４０を構成するプロセッサが所定のプログラムを実行することにより実現される。

画像信号取得部１５０Ａは、処理対象の画像信号を取得する。すなわち、撮像素子１１０から出力される画像信号を取得する。撮像素子１１０から出力される画像信号は、アナログ信号処理部１２８及びＡＤＣ１３０を介して取得される。

入射角度情報取得部１５０Ｂは、撮像レンズ１０から入射角度情報を取得する。入射角度情報は、撮像レンズ１０の受光面に入射する光線束の集光部分の集光角度に関する情報である。入射角度情報には、上下光線中心角及び上下光線角幅の情報が含まれる。以下、上下光線中心角及び上下光線角幅について説明する。

図８は、上下光線中心角及び上下光線角幅を説明する図である。

撮像レンズ１０を通った光線束は、撮像素子１１０の受光面上に集光される。絞り（入射瞳）の中心を通る光線が主光線Ｌ０である。入射瞳の上側の縁を通る光線が上光線Ｌ１である。入射瞳の下側の縁を通る光線が下光線Ｌ２である。

上下光線中心角θは、上光線Ｌ１及び下光線Ｌ２の中間点を通る光線（中心光線）Ｌｘの入射角をいう。上下光線中心角θは、上光線Ｌ１の入射角及び下光線Ｌ２の入射角の平均値として算出される。たとえば、上光線Ｌ１の入射角が１３度、下光線Ｌ２の入射角が７度の場合、（１３＋７）÷２＝１０により、上下光線中心角θは１０度となる。

なお、中心光線Ｌｘと主光線Ｌ０は必ずしも一致しない。集光位置が周辺に行くに従い（像高が高くなるに従い）、両者のずれは大きくなる。

上下光線角幅ｗは、上光線Ｌ１及び下光線Ｌ２の成す角度をいう。上下光線角幅ｗは、上光線Ｌ１の入射角及び下光線Ｌ２の入射角の差分として算出される。たとえば、上光線Ｌ１の入射角が１３度、下光線Ｌ２の入射角が７度の場合、（１３－７）＝６により、上下光線角幅ｗは６度となる。上下光線角幅ｗは、集光位置ごとに異なり、集光位置が周辺に行くに従い狭くなる。

上下光線中心角及び上下光線角幅は、撮像素子１１０の受光面１１２を像高に応じて複数の領域に分割し、分割した領域ごとに求められる。

図９は、撮像素子の受光面の分割を説明する図である。

本実施の形態のデジタルカメラでは、撮像素子１１０の受光面１１２が、像高に応じて８つの領域（像高０～像高７の領域）に分割される。撮像レンズ１０に備えられたレンズマイコン２２のメモリ（不図示）には、各領域の上下光線中心角及び上下光線角幅の情報が格納される。レンズマイコン２２は、カメラマイコン１４０からの要求に応じて、メモリに格納された各領域の上下光線中心角及び上下光線角幅の情報を読み出し、カメラマイコン１４０に送信する。入射角度情報取得部１５０Ｂは、このレンズマイコン２２から送信される情報を受信して、各領域の上下光線中心角及び上下光線角幅の情報を取得する。なお、レンズマイコン２２から送信される情報には、この他、絞りの位置、フォーカスレンズ群の位置の情報等も含まれる。また、撮像レンズ１０がズームレンズの場合には、ズームレンズ群の位置の情報も含まれる。

係数選択部１５０Ｃは、色シェーディング補正に必要な係数を選択する。色シェーディング補正に必要な係数の情報は、係数記憶部１６０に格納される。係数記憶部１６０は、カメラマイコン１４０を構成するメモリで構成される。メモリの一記憶領域には、色シェーディング補正に必要な係数の情報が格納される。

ここで、本実施の形態のデジタルカメラ１において、色シェーディング補正は、像高に応じて分割された領域（像高０～像高７の領域）ごとに行われる。よって、色シェーディング補正に必要な係数は、像高０～像高７の領域ごとに定められる。

図１０は、色シェーディング補正の係数の一例を示す図である。

同図に示すように、係数は、分割された領域（像高０～像高７の領域）ごとに定められ、かつ、画素の種類ごとに定められる。画素の種類は、第１画素１１４Ｒ（いわゆるＲ画素）、第３画素１１４Ｇ（いわゆるＧ画素）及び第４画素１１４Ｂ（いわゆるＢ画素）の３つである。また、係数は、各領域において、像高の方向ごとに定められる。像高の方向は、図９に示すように、受光面１１２の中心Ｏから右方向に水平に延びる直線の方向を０度方向とし、反時計回りに２０度の間隔で各方向の係数が定められる。

図１０に示す例では、係数を「％」で表示している。この場合、たとえば、＋１％は係数として１．０１を表わし、±０％は係数として１．００を表わす。

係数は、図１０に示すように、テーブルの形式で定められる。係数を定めたテーブルは、係数記憶部１６０に格納される。本実施の形態のデジタルカメラ１では、色シェーディング補正の係数を定めたテーブル（係数テーブル）が複数用意される。各係数テーブルは、ナンバリングされて、係数記憶部１６０に格納される。

係数選択部１５０Ｃは、入射角度情報取得部１５０Ｂで取得された領域ごとの上下光線中心角及び上下光線角幅の情報に基づいて、領域ごとに係数テーブルを選択する。係数選択部１５０Ｃは、選択テーブルを参照して、係数テーブルを選択する。

図１１は、選択テーブルの一例を示す図である。

同図に示すように、選択テーブルは、行方向（横方向）を上下光線中心角、列方向（縦方向）を上下光線角幅として、選択すべき係数テーブルの番号がマトリクスで規定される。

係数テーブルの選択は、次のように行われる。たとえば、像高３の領域における上下光線中心角が１０度、上下光線角幅が６度とする。この場合、選択テーブルから選択すべき係数テーブルは２となる。したがって、この場合、像高３の領域における係数は、番号２の係数テーブルの像高３の係数が選択される。

このように、色シェーディング補正の係数は、領域ごとの上下光線中心角及び上下光線角幅の情報に基づいて、領域ごとに係数テーブルを選択することにより、像高の領域（像高０～像高７の領域）ごとに特定される。

なお、ここで特定される色シェーディング補正の係数は、標準で定められる色シェーディング補正の係数である。標準で定められる色シェーディング補正の係数とは、蛍光灯光源以外の光源下で撮像された画像に対して適用される色シェーディング補正の係数である。蛍光灯光源下での撮像の場合は、この標準で定められる色シェーディング補正の係数に対し、所定の補正係数がかけられて補正される。

係数補正部１５０Ｄは、係数選択部１５０Ｃで選択された係数（標準で定められる色シェーディング補正の係数）を必要に応じて補正する。補正するか否かは、撮像光源判別部１５０Ｅの判別結果に基づいて決定される。係数補正部１５０Ｄは、撮像光源判別部１５０Ｅにおいて、蛍光灯光源下での撮像であると判別されると、係数選択部１５０Ｃで選択された係数を補正する。

撮像光源判別部１５０Ｅは、撮像素子１１０から出力される画像信号に基づいて、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別する。具体的には、第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの出力（信号値）に基づいて、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別する。撮像光源判別部１５０Ｅは、第１画素１１４Ｒの出力ＶＲに対する第２画素１１４Ｒｘの出力ＶＲｘの比Ｖｒ（Ｖｒ＝ＶＲｘ／ＶＲ）を算出し、算出した比Ｖｒに基づいて、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別する。具体的には、算出した比Ｖｒを閾値Ｖｔｈと比較し、閾値未満の場合（Ｖｒ＜Ｖｔｈの場合）に、蛍光灯光源下での撮像であると判定する。第２画素１１４Ｒｘの特性により、赤色の波長域において、急峻なスペクトルを有する蛍光灯光源下での撮像では、第２画素１１４Ｒｘの出力値が、第１画素１１４Ｒの出力値に比して大きく低下する。よって、両者の出力の間に大きな比が取れ、その出力の比から蛍光灯光源下での撮像か否かを容易に判別できる。これにより、たとえば、青空のように、青色の波長域に強い強度を持ち、赤色の波長域に弱い強度を持つ光源下での撮像であっても、容易に区別できる。

なお、比Ｖｒは、隣接する第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの間で算出することが好ましい。特に、水平方向（ｘ方向）において、隣接する第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの間で算出することが好ましい。これにより、被写体の色味に依存せずに高い精度で蛍光灯光源下での撮像か否かを判別できる。本実施の形態のデジタルカメラ１では、図２に示すように、各画素ユニット内における２行４列目に配置される第１画素１１４Ｒと、２行５列目に配置される第２画素１１４Ｒｘとの間で比Ｖｒが算出される。また、比Ｖｒは、第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの出力の平均又は総和で算出される。すなわち、すべての第２画素１１４Ｒｘの出力の平均又は総和と、第２画素１１４Ｒｘに隣接するすべての第１画素１１４Ｒの出力の平均又は総和との比が算出される。

閾値Ｖｔｈは、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別できる値に設定される（一例として、Ｖｔｈ＝０．０５）。閾値Ｖｔｈの情報は、カメラマイコン１４０のメモリに格納される。

撮像光源判別部１５０Ｅで蛍光灯光源下での撮像であると判別されると、撮像光源判別部１５０Ｅは、係数選択部１５０Ｃで選択された各領域（像高０～像高７の領域）の係数を補正する。撮像光源判別部１５０Ｅは、領域ごとに定められた第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）、第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）及び第４画素１１４Ｂ（Ｂ画素）の係数のうち第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）の係数に所定の補正係数Ｋを乗じて、各領域の係数を補正する。

図１２は、色シェーディング補正の係数の補正の一例を示す図である。

同図において、上段は、補正前の係数を示し、下段は、補正後の係数を示している。上段の補正前の係数は、標準で定められる係数である。同図に示す例では、補正係数ＫをＫ＝０．５とし、各領域（像高０～像高７の領域）の係数を補正している。補正係数Ｋは、各領域の第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）の係数に対してのみ乗じられる。

係数補正部１５０Ｄにおいて、係数が補正されることで、蛍光灯光源下でされる画像に対する色シェーディング補正の係数が設定される。

色シェーディング補正処理部１５０Ｆは、撮像素子１１０から出力される画像信号に対し、色シェーディング補正の処理を行う。色シェーディング補正の処理は、次のように行われる。すなわち、像高に応じて分割された各領域（像高０～像高７の各領域）の画像信号に対し、領域ごとに定められた係数を乗じて、画像信号を補正する。各領域の係数は、画素の種類ごと、像高の方向ごとに定められているので、画素の種類ごと、像高の方向ごとに係数が乗じられて、画像信号が補正される。

［作用］
ここでは、本実施の形態のデジタルカメラ１で行われる色シェーディング補正処理の手順について説明する。

図１３は、色シェーディング補正処理の手順を示すフローチャートである。

まず、撮像レンズ１０から入射角度情報を取得する（ステップＳ１）。入射角度情報には、上下光線中心角及び上下光線角幅の情報が含まれる。

次に、色シェーディング補正の係数を選択する（ステップＳ２）。色シェーディング補正の係数は、上下光線中心角及び上下光線角幅の情報に基づいて選択される。選択された係数が、標準で定められる色シェーディング補正の係数となる。

次に、選択した係数の補正処理が行われる（ステップＳ３）。

図１４は、係数の補正処理の手順を示すフローチャートである。

まず、第１画素１１４Ｒの出力に対する第２画素１１４Ｒｘの出力の比Ｖｒを算出する（ステップＳ３ａ）。次に、算出した比Ｖｒと閾値Ｖｔｈとを比較する（ステップＳ３ｂ）。次に、算出した比Ｖｒが閾値Ｖｔｈ未満か否かを判定する（ステップＳ３ｃ）。算出した比Ｖｒが閾値Ｖｔｈ未満の場合、選択した係数を補正する（ステップＳ３ｄ）。補正は、像高０～像高７の各領域の第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）の係数に所定の補正係数Ｋを乗じることで行われる。補正した場合、補正後の係数が、色シェーディング補正の係数として設定される。算出した比Ｖｒが閾値Ｖｔｈ以上の場合は、係数を補正せずに、選択された係数が色シェーディング補正の係数として設定される。以上により、係数の補正処理が完了する。

次に、設定された係数に基づいて、色シェーディング補正の処理を実行する（ステップＳ４）。色シェーディング補正の処理は、像高０～像高７の各領域の画像信号に対し、領域ごとに定められた係数を乗じて、画像信号を補正することにより行われる。

以上説明したように、本実施の形態のデジタルカメラ１によれば、撮像素子１１０から出力される信号に基づいて、蛍光灯光源下での撮像であるか否かを高精度に判別できる。これにより、色シェーディングを適切に補正できる。

［変形例］
上記実施の形態では、撮像レンズに入射角情報が保持される例で説明したが、各撮像レンズの入射角度情報をカメラボディ側で保持する構成とすることもできる。この場合、たとえば、撮像レンズ側からレンズの識別情報を取得し、該当する入射角度情報を特定する。

また、入射角度情報は、撮像レンズで設定可能な絞り値（Ｆ値）ごとに定めてもよい。この場合、設定されている絞り値に応じた入射角度情報が取得される。

また、上記実施の形態では、撮像素子の受光面を像高に応じて複数の領域に分割し、領域ごとに色シェーディング補正する構成としているが、領域の分割の態様は、これに限定されるものではない。たとえば、撮像素子の受光面をマトリクス状に分割する構成としてもよい。たとえば、受光面を８×８の領域に分割し、領域ごとに色シェーディング補正する構成とすることができる。この場合も領域ごとに色シェーディング補正の係数が設定され、設定された係数を用いて、色シェーディング補正が行われる。

また、受光面内で第２画素１１４Ｒｘを配置する領域については、適宜設定できる。たとえば、受光面の中央領域にのみ配置する構成とすることもできる。

また、第２画素１１４Ｒｘを配置する領域内で第２画素１１４Ｒｘを配置する位置、数等については、適宜変更できる。

図１５は、第２画素の配置の他の一例を示す図である。

本例の撮像素子は、第２画素１１４Ｒｘが存在する画素ユニットＵと、第２画素１１４Ｒｘが存在しない画素ユニットＵａとが、受光面規則的に配置される。本例では、第２画素１１４Ｒｘが存在する画素ユニットＵと、第２画素１１４Ｒｘが存在しない画素ユニットＵａとが、行方向（ｙ方向）に交互に配置されている。

第２画素１１４Ｒｘが存在しない画素ユニットＵａは、第２画素１１４Ｒｘが存在する画素ユニットＵの第２画素１１４Ｒｘを第３画素１１４Ｇで置き替えたものである。

このように、第２画素１１４Ｒｘの数及び配置等については、適宜変更できる。

また、画素の配置は、適宜変更できる。たとえば、画素の基本配列（第２画素１１４Ｒｘを配置しない場合の配列）として、ベイヤ配列を採用することもできる。

図１６は、ベイヤ配列の撮像素子に本発明を適用した場合の画素の配列の一例を模式的に示す図である。

ベイヤ配列では、２×２の画素を１つのユニット（画素ユニット）とし、この２×２の画素ユニットＵｂが、行方向（ｘ方向）及び列方向（ｙ方向）に繰り返し配置される。１つの画素ユニットＵｂは、１行１列目に第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）、１行２列目に第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）、２行１列目に第４画素１１４Ｂ（Ｂ画素）、２行２列目に第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）が配置される。

第２画素１１４Ｒｘは、一部の画素が規則的に置き替えられて、規則的に配置される。ベイヤ配列では、各画素の割合が、Ｒ画素：Ｂ画素：Ｇ画素＝１：１：２となる。したがって、Ｇ画素（第３画素１１４Ｇ）の一部を第２画素１１４Ｒｘで置き替えることが好ましい。これにより、画質への影響を最小限に抑えることができる。また、この場合、水平方向（ｘ方向）において、Ｒ画素（第１画素１１４Ｒ）に隣接するＧ画素の一部を第２画素１１４Ｒｘで置き替えることがより好ましい。これにより、被写体の色味に依存せずに高精度に蛍光灯光源下での撮像であるか否かを判別できる。

［第２の実施の形態］
本実施の形態のデジタルカメラは、撮像素子の構成が、上記第１の実施の形態のデジタルカメラと相違する。本実施の形態のデジタルカメラの撮像素子は位相差検出用の画素を有している。

図１７は、撮像素子の画素の配列を模式的に示す図である。

本実施の形態のデジタルカメラの撮像素子は、上記の第１画素１１４Ｒ、第２画素１１４Ｒｘ、第３画素１１４Ｇ及び第４画素１１４Ｂに加えて、位相差検出用の画素を備える。位相差検出用の画素は、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ及び第３の位相差検出用画素１１６Ｃで構成される。位相差検出用の画素は、第５画素の一例である。

撮像素子は、位相差検出用の画素が存在する第１の画素ユニットＵ１と、位相差検出用の画素が存在しない第２の画素ユニットＵ２とが、規則的に配置される。第１及び第２の画素ユニットは、共に６×６の画素で構成される。本実施の形態では、第１の画素ユニットと第２の画素ユニットとが、行方向（ｙ方向）に交互に配置される。

図１８は、第２の画素ユニットにおける画素の配列を模式的に示す図である。

第２の画素ユニットＵ２には、次のように、各画素が配置される。第１行目には、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒの順で各画素が配置される。第２行目には、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第３行目には、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第４行目には、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂの順で各画素が配置される。第５行目には、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第６行目には、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。この配列は、Ｘ－Ｔｒａｎｓ（登録商標）配列と称される配列である。

図１９は、第１の画素ユニットにおける画素の配列を模式的に示す図である。

第１の画素ユニットＵ１には、次のように、各画素が配置される。第１行目には、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒの順で各画素が配置される。第２行目には、第４画素１１４Ｂ、第３の位相差検出用画素１１６Ｃ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第２画素１１４Ｒｘ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第３行目には、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。第４行目には、第３画素１１４Ｇ、第４画素１１４Ｂ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第４画素１１４Ｂの順で各画素が配置される。第５行目には、第１画素１１４Ｒ、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂの順で各画素が配置される。第６行目には、第４画素１１４Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇ、第１画素１１４Ｒ、第３画素１１４Ｇ、第３画素１１４Ｇの順で各画素が配置される。

すなわち、第１の画素ユニットＵ１は、第２の画素ユニットＵ２における２行２列目の位置の画素（第３画素１１４Ｇ）を第３の位相差検出用画素１１６Ｃに置き替え、２行５列目の位置の画素（第３画素１１４Ｇ）を第２画素１１４Ｒｘに置き替え、５行２列目及び５行５列目の位置の画素（第３画素１１４Ｇ）を第１の位相差検出用画素１１６Ａに置き替え、５行３列目及び５行６列目の位置の画素（第３画素１１４Ｇ）を第２の位相差検出用画素１１６Ｂに置き替えたものである。位相差検出用の画素（第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ及び第３の位相差検出用画素１１６Ｃ）、並びに、第２画素１１４Ｒｘに置き替えられる画素は、すべて第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）である。

位相差検出用の画素（第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ及び第３の位相差検出用画素１１６Ｃ）、並びに、第２画素１１４Ｒｘは、水平方向（ｘ方向）の片側半分が遮光された構造を有する。

図２０は、第１の位相差検出用画素及び第２の位相差検出用画素の概略構成を示す図である。

同図に示すように、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂは、フォトダイオード１１６Ａ１、１１６Ｂ１の前面にマイクロレンズ１１６Ａ４、１１６Ｂ４、カラーフィルタ１１６Ａ３、１１６Ｂ３及び遮光層１１６Ａ２、１１６Ｂ２を有する。

第１の位相差検出用画素１１６Ａの遮光層１１６Ａ２は、水平方向（ｘ方向）において、フォトダイオード１１６Ａ１の受光領域の左側半分を遮光する。第１の位相差検出用画素１１６Ａにおいて、マイクロレンズ１１６Ａ４及び遮光層１１６Ａ２は、撮像レンズ１０の瞳領域を分割する機能を有する。この結果、第１の位相差検出用画素１１６Ａでは、撮像レンズ１０の射出瞳を通過する光束のうちの光軸の右側を通過する光束のみが受光される。

第２の位相差検出用画素１１６Ｂの遮光層１１６Ｂ２は、水平方向（ｘ方向）において、フォトダイオード１１６Ｂ１の受光領域の右側半分を遮光する。第２の位相差検出用画素１１６Ｂにおいて、マイクロレンズ１１６Ｂ４及び遮光層１１６Ｂ２は、撮像レンズ１０の瞳領域を分割する機能を有する。この結果、第２の位相差検出用画素１１６Ｂでは、撮像レンズ１０の射出瞳を通過する光束のうちの光軸の左側を通過する光束のみが受光される。

第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂには、第３画素１１４Ｇと同様に、カラーフィルタ１１６Ａ３、１１６Ｂ３として、緑色の波長域の光を透過させるカラーフィルタが備えられる。したがって、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂは、緑色の波長域に分光感度のピークを有する。

第３の位相差検出用画素１１６Ｃの構成は、第１の位相差検出用画素１１６Ａの構成と同じである。すなわち、フォトダイオードの前面にマイクロレンズ、カラーフィルタ及び遮光層を有し、遮光層が、水平方向において、フォトダイオードの受光領域の左側半分を遮光する構成を有する。また、カラーフィルタとして、緑色の波長域の光を透過させるカラーフィルタが備えられる。

第２画素１１４Ｒｘの構成は、カラーフィルタ以外、第１の位相差検出用画素１１６Ａの構成と同じである。すなわち、フォトダイオードの前面にマイクロレンズ、カラーフィルタ及び遮光層を有し、遮光層が、水平方向において、フォトダイオードの受光領域の左側半分を遮光する構成を有する。その一方で、カラーフィルタに代えて、バンドパスフィルタＲｘが備えられる。バンドパスフィルタＲｘの構成は、上記第１の実施の形態の撮像素子１１０の第２画素１１４Ｒｘに備えられたバンドパスフィルタＲｘと同じである。

以上の構成の撮像素子１１０によれが、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂの出力に基づいて、位相差を検出できる。なお、この種の位相差検出用画素を用いた位相差の検出は、公知の技術であるので、その詳細についての説明は省略する。

第３の位相差検出用画素１１６Ｃは、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂのゲイン計算用の画素として機能する。位相差検出用の画素は、一部が遮光されることから、通常のＧ画素（第３画素１１４Ｇ）に比して、感度が低下する。そこで、通常のＧ画素と出力レベルを合わせるため、ゲインが調整される。カメラマイコン１４０は、第３の位相差検出用画素１１６Ｃと、第３の位相差検出用画素１１６Ｃに隣接する第３画素１１４Ｇとの出力の比に基づいて、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂのゲイン値を算出する。算出したゲイン値を第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂの出力に掛けて、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂの出力を補正する。補正後の出力は、Ｇ画素としての出力となる。

なお、通常（第２画素１１４Ｒｘを備えていない場合をいう）、位相差検出用の画素は、隣接する第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂを１組とし、その１組の位相差検出用の画素（第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂ）に対して、１つのゲイン計算用の位相差検出用画素（第３の位相差検出用画素１１６Ｃ）が用意される。本実施の形態の撮像素子の場合、図１９に示すように、位相差検出用の画素が備えられた第１の画素ユニットＵ１において、５行２列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行３列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂとの組み合わせ、及び、５行５列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行６列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂとの組み合わせが、１組の位相差検出用の画素を構成する。５行５列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行６列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂとの組み合わせに対しては、２行２列目の第３の位相差検出用画素１１６Ｃがゲイン計算用の画素として機能する。一方、５行５列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行６列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂとの組み合わせに対しては、対応するゲイン計算用の画素が存在しない。すなわち、本実施の形態の撮像素子では、本来、ゲイン計算用の画素（第３の位相差検出用画素１１６Ｃ）が配置される位置（図１９において、２行５行目の画素の位置）に第２画素１１４Ｒｘが配置されていることから、５行５列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行６列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂとに対しては、対応するゲイン計算用の画素が存在しない。そこで、本実施の形態の撮像素子では、５行５列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａと５行６列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂのゲイン値を隣接する位相差検出用の画素のゲイン値で補間する。具体的には、５行２列目の第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び５行３列目の第２の位相差検出用画素１１６Ｂのゲイン値で補間する。

第３の位相差検出用画素１１６Ｃの出力については、たとえば、ゲイン値の算出に使用した第３画素１１４Ｇ（第３の位相差検出用画素１１６Ｃに隣接する第３画素１１４Ｇ）の出力で補間する。具体的には、図１９において、２行３列目の第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）の出力で補間する。

第２画素１１４Ｒｘの出力については、たとえば、水平方向（ｘ方向）において、第２画素１１４Ｒｘに隣接する第３画素１１４Ｇの出力で補間する。具体的には、図１９において、２行６列目の第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）の出力で補間する。

以上の構成の撮像素子１１０においても、第１画素１１４Ｒ及び第２画素１１４Ｒｘの出力の比から、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別できる。撮像光源判別部１５０Ｅは、第１画素１１４Ｒの出力ＶＲに対する第２画素１１４Ｒｘの出力ＶＲｘの比Ｖｒ（Ｖｒ＝ＶＲｘ／ＶＲ）を算出し、算出した比Ｖｒに基づいて、蛍光灯光源下での撮像か否かを判別する。すなわち、算出した比Ｖｒを閾値Ｖｔｈと比較し、閾値未満の場合（Ｖｒ＜Ｖｔｈの場合）に、蛍光灯光源下での撮像であると判定する。蛍光灯光源下での撮像と判別された場合は、標準で定められる色シェーディング補正の係数を補正し、色シェーディング補正を行う。

本実施の形態の撮像素子によれば、位相差検出用の画素を備える場合において、規則的に配置される位相差検出用の画素の一部を第２画素１１４Ｒｘに置き替えて配置することにより、位相差検出用の画素の補間技術を流用して、第２画素１１４Ｒｘが配置された位置の画素を補間できる。位相差計算用の画素（第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂ）ではなく、ゲイン計算用の画素（第３の位相差検出用画素１１６Ｃ）の一部を置き替えることにより、位相差の検出精度を確保できる。

なお、位相差検出用の画素は、必ずしも受光面の全体に備える必要はない。位相差検出用の画素は、フォーカスエリアとして設定可能な領域に備えられる。

［変形例］
図２１は、ベイヤ配列の撮像素子に位相差検出用の画素及び第２画素を配置する場合の画素の配置の一例を模式的に示す図である。

本例は、規則的に配置される位相差検出用の画素の一部を第２画素に置き替えて配置する場合の例を示している。

位相差検出用の画素は、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂで構成される。第２画素は、第１の第２画素１１４Ｒｘ１及び第２の第２画素１１４Ｒｘ２で構成される。第１の第２画素１１４Ｒｘ１は、水平方向（ｘ方向）の左側半分が遮光された構造を有する。第２の第２画素１１４Ｒｘ２は、水平方向（ｘ方向）の右側半分が遮光された構造を有する。

図２１に示す例では、位相差検出用の画素が配置された行において、第４画素１１４Ｂ（Ｂ画素）、第１の第２画素１１４Ｒｘ１、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ、第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の第２画素１１４Ｒｘ２の順で繰り返し各画素が配置される。これにより、規則的に配置される位相差検出用の画素の一部が、規則的に第２画素（第１の第２画素１１４Ｒｘ１及び第２の第２画素１１４Ｒｘ２）に置き替えられて配置される。

本例のように配置することにより、位相差検出用の画素の補間技術を流用して、第２画素が配置された位置の画素を補間できる。

なお、本例には、ゲイン計算用の位相差検出用画素が備えられていないが、ゲイン計算用の位相差検出用画素を更に備えることもできる。本例の場合、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂのゲイン値は、たとえば、第１の位相差検出用画素１１６Ａ又は第２の位相差検出用画素１１６Ｂ位相差検出用の画素に隣接して配置される第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）の出力を利用して、ゲイン値を求めることができる。

図２２は、ベイヤ配列の撮像素子に位相差検出用の画素及び第２画素を配置する場合の画素の配置の他の一例を模式的に示す図である。

本例では、位相差検出用の画素が配置された行が、鉛直方向（ｙ方向）に一定の間隔で配置される。また、第２画素１１４Ｒｘが配置された行が、鉛直方向（ｙ方向）に一定の間隔で配置される。位相差検出用の画素が配置された行と第２の第２画素１１４Ｒｘ２が配置された行は、一定の間隔で交互に配置される。

位相差検出用の画素が配置された行において、位相差検出用の画素は、第１の位相差検出用画素１１６Ａ及び第２の位相差検出用画素１１６Ｂが、一定の間隔で規則的に配置される。具体的には、第４画素１１４Ｂ（Ｂ画素）、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂ、第３画素１１４Ｇ、第１の位相差検出用画素１１６Ａ、第２の位相差検出用画素１１６Ｂの順で繰り返し配置される。

第２画素１１４Ｒｘが配置された行において、第２画素１１４Ｒｘは、一定の間隔で規則的に配置される。具体的には、第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）、第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）、第２画素１１４Ｒｘ、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）の順で繰り返し配置される。すなわち、第２画素１１４Ｒｘは、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）及び第３画素１１４Ｇ（Ｇ画素）が配置される行に配置され、かつ、一部の第３画素１１４Ｇが第２画素１１４Ｒｘに置き替えられて配置される。これにより、水平方向（ｘ方向）において、第１画素１１４Ｒ（Ｒ画素）に隣接して、第２画素１１４Ｒｘを配置できる。また、このように配置することにより、被写体の色味に依存せずに高い精度で蛍光灯光源下での撮像か否かを判別できる。位相差検出用の画素の補間技術を流用して、第２画素が配置された位置の画素を補間できる。

［その他の実施の形態］
（１）色シェーディング補正
画像を複数の領域に分割し、領域ごとに色シェーディング補正の係数を設定して、画像に色シェーディング補正を行う場合、分割した領域ごとに蛍光灯光源下での撮像であるか否かを判別する。判別結果に基づいて、領域ごとに色シェーディング補正の係数を設定する。

窓際での撮像のように、蛍光灯と太陽光とが混在する光源下での撮像の場合、領域によって色シェーディングの現れ方が異なる。したがって、領域ごとに蛍光灯光源下での撮像であるか否かを判別することで、より適切に色シェーディングを補正できる。

上記第１の実施の形態のデジタルカメラ１では、撮像素子１１０の受光面１１２を像高に応じて８つの領域（像高０～像高７の領域）に分割し、分割した領域ごとに標準の色シェーディング補正の係数を求めている。したがって、この場合、分割した８つの領域（像高０～像高７の領域）ごとに蛍光灯光源下での撮像であるか否かを個別に判別する。また、領域ごとの判別結果に基づいて、係数を補正する。すなわち、蛍光灯光源下での撮像と判別された領域については、当該領域について求められた標準の色シェーディング補正の係数に所定の補正係数を乗じ、新たな係数に設定する。蛍光灯光源下での撮像ではないと判別された領域については、当該領域について求められた標準の色シェーディング補正の係数をそのまま使用する。

なお、上記実施の形態では、撮像素子１１０の受光面１１２を像高に応じて複数の領域に分割する構成としているが、分割の態様は、これに限定されるものではない。この他、たとえば、撮像素子１１０の受光面１１２をマトリクス状に分割する構成とすることもできる。たとえば、受光面１１２を８×８で等分割し、分割した領域ごとに色シェーディング補正の係数（標準の係数）を求め、領域ごとに係数を補正する構成とすることができる。

また、補正係数については、第１画素１１４Ｒの出力ＶＲに対する第２画素１１４Ｒｘの出力ＶＲｘの比Ｖｒに応じて変える構成とすることもできる。

（２）第２画素の構成
第２画素については、蛍光灯光源のスペクトルの赤色の発光ピークと赤外線カットフィルタ１２６の遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度のピーク（第２ピーク）を有する構成であることが好ましい。これにより、蛍光灯光源下で撮像した場合に、第１画素に対する第２画素の出力の比を大きく取れ、蛍光灯光源下での撮像を容易に判別できる。

一般的な蛍光灯光源を検出対象とする場合、第２画素は、第１画素（Ｒ画素）のピーク波長（第１ピーク波長）に対し、長波側に２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲に中心波長を有し、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲に半値全幅を有することが好ましい。

（３）第２画素の配置
第２画素については、可能な限り第１画素（Ｒ画素）に近接して配置することが好ましい。これにより、被写体の色味に依存せずに高い精度で蛍光灯光源下での撮像か否かを判別できる。近接とは、たとえば、第１画素から２画素以内の範囲をいう。なお、好ましくは、第１画素に隣接して配置する。より好ましくは、水平方向（ｘ方向）に隣接して配置する。

（４）撮像素子
撮像素子は、少なくとも光学フィルタと共に用いた場合に、赤色の波長域に分光感度のピーク（第１ピーク）を有する第１画素と、第１画素の分光感度のピーク波長（第１ピーク波長）と光学フィルタの遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度のピーク（第２ピーク）を有する第２画素と、を有する構成であればよい。したがって、たとえば、モノクロの撮像素子の一部の画素を第１画素及び第２画素に置き替えて、撮像素子を構成することもできる。また、たとえば、原色カラーフィルタ以外のカラーフィルタを有する撮像素子の一部の画素を第１画素及び第２画素に置き替えて、撮像素子を構成することもできる。

（５）光学フィルタ
本発明は、少なくとも近赤外線に遮断域を持つ光学フィルタが撮像素子の前面に配置された撮像装置であれば、有効に作用する。少なくとも近赤外線に遮断域を持つ光学フィルタには、一般的な赤外線カットフィルタの他、たとえば、次の構成の光学フィルタも含まれる。すなわち、可視光域に透過特性を有し、可視光域の長波側に隣接する第１の波長域に遮断特性を有し、かつ、第１の波長域内の一部分である第２の波長域に透過特性を有する光学フィルタである。この光学フィルタでは、可視光域及び第２の波長域の２つの波長域で光が透過する（いわゆるデュアルバンドパスフィルタ）。この光学フィルタを備えた撮像装置では、可視光撮像及び赤外光撮像が可能となる。

（６）撮像装置
上記実施の形態では、本発明をレンズ交換式のデジタルカメラに適用した場合を例に説明したが、本発明の適用は、これに限定されるものではない。撮像レンズが、カメラボディに一体的に備えられたデジタルカメラにも適用できる。同様に、ビデオカメラ、テレビカメラ、シネカメラ、監視カメラ及び車載カメラ等にも適用できる。

また、撮像装置には、単体で構成されるものに限らず、他の機器に組み込まれたものも含まれる。たとえば、スマートフォン、パーソナルコンピュータ、ウェラブルデバイス等に組み込まれた撮像装置も含まれる。

（７）プロセッサ
制御部及び信号処理部を構成するプロセッサには、汎用的なプロセッサであるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などの製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＰＬＤ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路などが含まれる。

１つの制御部及び信号処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されていてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサ（たとえば、複数のＦＰＧＡ、あるいはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ）で構成されてもよい。

また、複数の制御部及び信号処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の制御部及び信号処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組合せで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の制御部及び信号処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ：ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の制御部及び信号処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。

このように、各種の制御部及び信号処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上用いて構成される。

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路である。

１ デジタルカメラ
１０ 撮像レンズ
１２ レンズ
１４ 絞り
１６ レンズ駆動部
１８ 絞り駆動部
２０ レンズ操作部
２２ レンズマイコン
１００ カメラボディ
１１０ 撮像素子
１１２ 撮像素子の受光面
１１４Ｒ 第１画素
１１４Ｒｘ 第２画素
１１４Ｒｘ１ 第１の第２画素
１１４Ｒｘ２ 第２の第２画素
１１４Ｇ 第３画素
１１４Ｂ 第４画素
１１６Ａ 第１の位相差検出用画素
１１６Ａ１ フォトダイオード
１１６Ａ２ 遮光層
１１６Ａ３ カラーフィルタ
１１６Ａ４ マイクロレンズ
１１６Ｂ 第２の位相差検出用画素
１１６Ｂ１ フォトダイオード
１１６Ｂ２ 遮光層
１１６Ｂ３ カラーフィルタ
１１６Ｂ４ マイクロレンズ
１１６Ｃ 第３の位相差検出用画素
１２０ 撮像素子駆動部
１２２ メカシャッタ
１２４ シャッタ駆動部
１２６ 赤外線カットフィルタ
１２８ アナログ信号処理部
１３０ ＡＤＣ
１３２ 記憶部
１３４ 表示部
１３６ カメラ操作部
１４０ カメラマイコン
１４０Ａ 制御部
１４０Ｂ 信号処理部
１５０Ａ 画像信号取得部
１５０Ｂ 入射角度情報取得部
１５０Ｃ 係数選択部
１５０Ｄ 係数補正部
１５０Ｅ 撮像光源判別部
１５０Ｆ 色シェーディング補正処理部
１６０ 係数記憶部
Ｒ 第１カラーフィルタ
Ｒｘ バンドパスフィルタ
Ｇ 第３カラーフィルタ
Ｋ 補正係数
Ｌ０ 主光線
Ｌ１ 上光線
Ｌ２ 下光線
Ｌｘ 中心光線
Ｏ 受光面の中心
Ｕ 画素ユニット
Ｕ１ 第１の画素ユニット
Ｕ２ 第２の画素ユニット
Ｕａ 画素ユニット
Ｕｂ 画素ユニット
ｗ 上下光線角幅
Ｓａ 第１画素の分光感度分布
Ｓｂ 第２画素の分光感度分布
Ｓｃ 赤外線カットフィルタの透過波長特性
Ｓ１～Ｓ４ 色シェーディング補正処理の手順
Ｓ３ａ～Ｓ３ｄ 係数の補正処理の手順

Claims (10)

1. 少なくとも近赤外線に遮断域を持つ光学フィルタと、
   前記光学フィルタを透過した光を受光する撮像素子と、
   プロセッサと、
   を備え、
   前記撮像素子は、
   赤色の波長域の光を透過させる第１カラーフィルタを備え、前記光学フィルタと共に用いた場合に、蛍光灯光源のスペクトルの赤色の発光ピークよりも短波側に分光感度の第１ピークを有する第１画素と、
   前記蛍光灯光源のスペクトルの赤色の発光ピークよりも長波側で短波側の波長をカットし、かつ、前記光学フィルタの長波側のカット波長よりも短波側で長波側の波長をカットするバンドパスフィルタを備え、前記光学フィルタと共に用いた場合に、前記蛍光灯光源のスペクトルの赤色の発光ピークと前記光学フィルタの遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度の第２ピークを有する第２画素と、
   を有し、
   前記プロセッサは、
   前記第１画素の出力に対する前記第２画素の出力の比を算出し、
   算出した前記比を閾値と比較し、
   前記比が閾値以上の場合、標準で定められる係数を色シェーディング補正の係数に設定し、
   前記比が閾値未満の場合、前記標準で定められる係数に補正係数を掛けて、前記標準で定められる係数を補正することにより、前記色シェーディング補正の係数を設定し、
   前記撮像素子によって撮像された画像に色シェーディング補正を行う、
   撮像装置。
2. 少なくとも近赤外線に遮断域を持つ光学フィルタと、
   前記光学フィルタを透過した光を受光する撮像素子と、
   プロセッサと、
   を備え、前記撮像素子によって撮像された画像を複数の領域に分割し、前記領域ごとに色シェーディング補正を行う撮像装置であって、
   前記撮像素子は、前記光学フィルタと共に用いた場合に、赤色の波長域に分光感度の第１ピークを有する第１画素と、前記第１画素の分光感度の第１ピーク波長と前記光学フィルタの遮断域の短波側カットオフ波長との間に分光感度の第２ピークを有する第２画素と、を有し、
   前記プロセッサは、前記領域ごとに前記第１画素の出力に対する前記第２画素の出力の比を算出し、算出した前記比に基づいて、前記領域ごとに前記色シェーディング補正の係数を設定し、前記領域ごとに色シェーディング補正を行い、
   前記色シェーディング補正の係数を設定する際、前記比を閾値と比較し、前記比が閾値以上の場合、標準で定められる係数を前記色シェーディング補正の係数に設定し、前記比が閾値未満の場合、前記標準で定められる係数に補正係数を掛けて、前記標準で定められる係数を補正することにより、前記色シェーディング補正の係数を設定する、
   撮像装置。
3. 前記第２画素は、前記第１画素の分光感度の第１ピーク波長に対し、長波側に２０ｎｍ以上、８０ｎｍ以下の範囲に中心波長を有し、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以下の範囲に半値全幅を有する、
   請求項１又は２に記載の撮像装置。
4. 前記画像を複数の領域に分割し、前記領域ごとに前記色シェーディング補正の係数を設定して、前記画像に前記色シェーディング補正を行う場合において、
   前記プロセッサは、前記領域ごとに前記第１画素の出力に対する前記第２画素の出力の比を算出し、算出した前記比に基づいて、前記領域ごとに前記色シェーディング補正の係数を設定する、
   請求項１又は３に記載の撮像装置。
5. 前記撮像素子は、緑色の波長域に分光感度の第３ピークを有する第３画素と、青色の波長域に分光感度の第４ピークを有する第４画素と、を更に有する、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の撮像装置。
6. 前記撮像素子は、位相差検出用の第５画素を更に有する、
   請求項５に記載の撮像装置。
7. 規則的に配置される前記第５画素の一部が前記第２画素に置き替えられて、前記第２画素が備えられる、
   請求項６に記載の撮像装置。
8. 前記第２画素が、前記第１画素に隣接して配置される、
   請求項１から７のいずれか１項に記載の撮像装置。
9. 前記プロセッサは、水平方向において隣接する前記第１画素及び前記第２画素の間で前記比を算出する、
   請求項１から８のいずれか１項に記載の撮像装置。
10. 前記撮像素子は、
    位相差の検出に用いる第１の位相差検出用画素及び第２の位相差検出用画素と、
    前記第１の位相差検出用画素及び前記第２の位相差検出用画素のゲイン値の算出に用いる第３の位相差検出用画素と、
    を更に有し、前記第３の位相差検出用画素の一部が前記第２画素に置き換えられて、前記第２画素が備えられる、
    請求項１から５のいずれか１項に記載の撮像装置。

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