撮像装置
【課題】 シェーディング補正に必要な演算を削減することを目的とする。
【解決手段】 複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部とを備える撮像装置。
【解決手段】 複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部とを備える撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像レンズの光学特性による画像の周辺光量落ち（シェーディング）を補正する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した撮像装置などは、画像の周辺光量落ちを補正するために、交換レンズ毎の特性などを考慮した複雑な演算を行わなければならない。また、測光センサにも撮像素子を用いるような撮像装置の場合、複数の撮像素子に対して撮像素子の大きさやマイクロレンズの特性に適したシェーディング補正を行わなければならず、演算時間や補正に必要なデータが膨大となる。
【０００５】
そこで、本発明の撮像装置は、シェーディング補正に必要な演算を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部とを備える。
なお、前記第２補正部は、前記第１補正部によって補正された前記第１信号における出力分布と前記第２信号における出力分布との比に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行っても良い。
【０００７】
また、前記第１補正部は、前記光束を透過する光学系の光学特性を用いて前記第１信号にシェーディング補正を行っても良い。
また、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２受光手段に対する露出条件を決定する露出演算部をさらに備えても良い。
また、前記第２受光手段は、所定の間隔毎に表示用の第２信号を出力し、前記第２補正部は、前記表示用の第２信号にシェーディング補正を行い、前記第１補正部は、前記第２補正部によって補正された前記表示用の第２信号に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行い、前記第２受光手段は、前記露出演算部によって決定された前記露出条件で得られる記録用の第２信号を出力し、前記第２補正部は、前記記録用の第２信号にシェーディング補正を行っても良い。
また、前記露出演算部は、前記第１受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比と、前記第２受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比とを比較し、前記第２受光手段における前記比が前記第１受光手段における前記比よりも大きい場合に、前記第２補正部によって補正された前記第２信号に基づいて、露出条件を決定しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像装置によれば、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の電子カメラ１００の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の電子カメラ１００の機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、均一輝度面を撮像した場合における測光センサ画像の輝度分布の例であり、（ｂ）は、均一輝度面を撮像した場合における静止画像又はライブビュー画像の輝度分布の例である。
【図４】一様な輝度の光が入射したときの測光センサ画像の輝度分布と補正値とを示す図である。
【図５】第１実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【図６】Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]、ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]の例を示す図である。
【図７】第２実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明の撮像装置の一例として、一眼レフタイプの電子カメラを用いて説明する。
【００１１】
図１は、第１実施形態の電子カメラ１００の構成を示す図である。図１に示すように、電子カメラ１００は、レンズユニット２００とカメラ本体３００とからなる。レンズユニット２００とカメラ本体３００には、雌雄の関係をなす一対のマウント１１、１２がそれぞれ設けられている。レンズユニット２００をカメラ本体３００に装着するときは、レンズユニット２００側のマウント１１をバヨネット機構等でカメラ本体３００側のマウント１２に結合する。また、上記のマウント１１、１２にはそれぞれ電気接点（不図示）が設けられている。レンズユニット２００とカメラ本体３００との接続時には、電気接点間の接触で両者の電気的な接続が確立するようになっている。
【００１２】
レンズユニット２００は、ズームレンズやフォーカシングレンズを含む複数の撮像レンズ１３、絞り１４、レンズ制御部１５、メモリ１６を備える。レンズ制御部１５は、レンズユニット２００の統括的な制御を行う。また、レンズ制御部１５は、マウント１１、１２を介して、後述する制御部２５と通信する。
【００１３】
カメラ本体３００は、クイックリターンミラー１７、ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、接眼レンズ２０、結像レンズ２１、測光センサ２２、シャッタ２３、撮像素子２４、制御部２５、モニタ２６を備える。
【００１４】
測光時、クイックリターンミラー１７は、図１の実線に示すように４５°の角度に配置され、撮像レンズ１３及び絞り１４を通過した光束を反射する。ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９は、クイックリターンミラー１７で反射された光束を接眼レンズ２０に導く。ユーザは、接眼レンズ２０を介して被写体の像を目視することにより構図確認を行う。すなわち、接眼レンズ２０は、ファインダとして機能する。結像レンズ２１は、ペンタダハプリズム１９を通過した光束の一部を測光センサ２２の結像面上に再結像する。測光センサ２２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などで構成されるセンサである。測光センサ２２の受光面には光電変換部を有する画素が二次元状に配置されている。測光センサ２２は、画素毎に入射された光量に応じた電気信号を後述する制御部２５に出力する。
【００１５】
一方、撮像時、クイックリターンミラー１７は、破線で示す位置に跳ね上げられ、シャッタ２３が開放し、撮像レンズ１３からの光束は撮像素子２４に導かれる。撮像素子２４は、測光センサ２２と同一画素数のＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサである。撮像素子２４は、画素毎に入射された光量に応じた電気信号を後述する信号処理部２８に出力する。
【００１６】
ここで、モニタ２６にライブビュー画像を表示して撮像する場合は、クイックリターンミラー１７は跳ね上げたままの状態で、シャッタ２３も開いた状態にしておき、電子シャッタによってライブビュー画像を取得してモニタ２６にライブビュー画像を表示する。そして、後述するレリーズ釦３５が押下されると、一旦、シャッタ２３を閉じると共に、クイックリターンミラー１７を元の位置に戻して測光センサ２２で測光後、再びクイックリターンミラー１７を跳ね上げて、シャッタ２３を設定されたシャッタ速度で開閉し、撮像素子２４で静止画像を取得する。
【００１７】
モニタ２６は、例えば、撮像により生成された画像、後述するメモリカード３４に記録された画像、メニュー画像などを表示する。
【００１８】
図２は、第１実施形態の電子カメラ１００の機能ブロック図である。図２に示すように、電子カメラ１００は、図１の構成に加えて、タイミングジェネレータ２７、信号処理部２８、Ａ／Ｄ変換部２９、バッファメモリ３０、画像処理部３１、画像表示部３２、カードインターフェース３３、メモリカード３４、レリーズ釦３５、十字キー３６、バス３７を備える。
【００１９】
タイミングジェネレータ２７は、撮像素子２４にタイミングパルスを供給する。撮像素子２４で生成される画像信号は、信号処理部２８（撮像感度に対応するゲイン調整部を含む）及びＡ／Ｄ変換部２９を介して、バッファメモリ３０に一時記憶される。バッファメモリ３０は、バス３７に接続される。このバス３７には、測光センサ２２、カードインターフェース３３、図１で説明した制御部２５、画像処理部３１、及び画像表示部３２が接続される。カードインターフェース３３は、着脱自在なメモリカード３４と接続し、メモリカード３４に画像データを記録する。また、制御部２５には、レリーズ釦３５、十字キー３６、タイミングジェネレータ２７が接続される。さらに、画像表示部３２は、カメラ本体３００の背面に設けられたモニタ２６に画像などを表示する。
【００２０】
画像処理部３１は、バッファメモリ３０に記録された画像データに対して画像処理を施す。なお、この画像処理としては、周知のホワイトバランス調整、色補間、階調変換処理、輪郭強調処理等が挙げられる。また、画像処理部３１は、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式等で圧縮する処理や、圧縮された上記のデータを伸長復元する処理をも実行する。
【００２１】
制御部２５は、予め制御部２５の内部に記憶されたプログラムに従って、電子カメラ１００の統括的な制御を行う。また、制御部２５は、露出演算部３８の機能を備える。露出演算部３８は、ＡＰＥＸ(Additive System of Photographic Exposure)演算などにより、露出演算を実行する。露出演算については、後述する。
【００２２】
ここで、測光センサ２２及び撮像素子２４について詳しく説明する。測光センサ２２は、上述したように、複数の画素で構成されるセンサである。例えば、測光センサ２２の画素構成を横２０画素、縦１０画素とする。また、測光センサ２２の横方向の座標をｉ、縦方向の座標をｊとすると、ｉは０から１９の値をとり、ｊは０から９の値をとる。また、測光センサ２２により取得した画像（以下、測光センサ画像）の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度をＶｏｙ[ｉ１][ｊ１]とする。Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]は、測光センサ２２に入射した光量に比例し、例えば、階調数が１０ｂｉｔである場合、０から１０２３の整数値をとる。
【００２３】
なお、測光センサ２２が受光する光は、撮像レンズ１３、クイックリターンミラー１７、ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、結像レンズ２１などの光学系を介して入射される。そのため、仮に均一輝度面を撮像した場合でも、これらの光学系の特性によって、測光センサ２２の周辺に配置された画素が受光する光量は、中央に配置された画素が受光する光量と比較して少なくなる。このような場合、測光センサ画像の輝度は、例えば、図３（ａ）に示すような輝度分布になる。なお、図３（ａ）は、測光センサ画像における各画素の輝度の分布を表現した図で、同じ輝度範囲の画素を同じハッチングで示す。例えば、測光センサ画像の中央に位置する領域Ｘの輝度が最も高く、領域Ｙ、領域Ｚの順に輝度が低くなる。
【００２４】
また、撮像素子２４は、上述したように、複数の画素で構成されるセンサである。例えば、撮像素子２４の画素構成を横２０画素、縦１０画素とする。また、撮像素子２４の横方向の座標をｉ、縦方向の座標をｊとすると、ｉは０から１９の値をとり、ｊは０から９の値をとる。また、撮像素子２４により取得した静止画像又はライブビュー画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度をＲａｗ[ｉ２][ｊ２]とする。Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]は、撮像素子２４に入射した光量に比例し、例えば、階調数が１２ｂｉｔである場合、０から４０９５の値をとる。
【００２５】
なお、撮像素子２４が受光する光は、撮像レンズ１３などの光学系を介して入射される。そのため、仮に均一輝度面を撮像した場合でも、撮像素子２４の周辺に配置された画素が受光する光量は、中央に配置された画素が受光する光量と比較して少なくなる（図３（ｂ）参照）。図３（ｂ）の例では、静止画像又はライブビュー画像の中央に位置する領域Ａの輝度が最も高く、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅの順に輝度が低くなる。
【００２６】
画像処理部３１は、上記の周辺光量落ちを補正するシェーディング補正部３９の機能を有する。図４は、一様な輝度の光が入射したときの測光センサ画像の輝度分布と補正値とを示す図である。なお、縦軸は光量であり、横軸は測光センサ画像中央からの距離である。図４の場合、シェーディング補正部３９は、輝度が均一になるように、測光画像センサ画像の画像中央からの距離に応じて、周辺光量落ちを補正する。以下、測光センサ画像の画像中央からの距離をｄとしたとき、絞り１４の開放絞り値や、撮像レンズ１３の射出瞳距離などを用いて算出された補正値をＺ[ｄ]とする。すなわち、測光センサ画像を構成する画素のうち、距離ｄが同じ画素については、同じ補正値Ｚ[ｄ]となる。また、この補正値Ｚ[ｄ]の単位は、露出演算に使用されるＡＰＥＸ演算などと同様に「段」とする。メモリ１６は、補正値Ｚ[ｄ]を予め記録しておく。
【００２７】
シェーディング補正部３９は、補正値Ｚ[ｄ]を用いて、測光センサ画像を構成する画素毎にシェーディング補正を行う。そして、シェーディング補正部３９は、その補正結果に基づいて、静止画像を構成する画素毎にシェーディング補正を行う。シェーディング補正の詳細については、後述する。
【００２８】
図５は、第１実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。以下、ライブビュー画像を表示して撮像する場合を例に挙げて説明する。
【００２９】
ステップＳ１０１は、クイックリターンミラー１７を上げ、シャッタ２３を開放する処理である。
【００３０】
ステップＳ１０２は、ライブビュー画像を取得する処理である。撮像素子２４は、所定の間隔毎にライブビュー画像を取得する。
【００３１】
ステップＳ１０３は、ライブビュー画像を表示する処理である。モニタ２６は、ステップＳ１０２で取得されたライブビュー画像を表示する。
【００３２】
ステップＳ１０４は、レリーズ釦３５が全押しされたか否かを判定する処理である。制御部２５は、レリーズ釦３５が全押しされた場合（ステップＳ１０４の判定がＹＥＳとなる場合）には、ステップＳ１０５に進む。一方、制御部２５は、レリーズ釦３５が全押しされていない場合（ステップＳ１０４の判定がＮＯとなる場合）には、後述するステップＳ１１４に進む。
【００３３】
ステップＳ１０５は、シャッタ２３を閉じ、クイックリターンミラー１７を下げる処理である。
【００３４】
ステップＳ１０６は、測光センサ画像を取得する処理である。
【００３５】
ステップＳ１０７は、測光センサ画像にシェーディング補正を行う処理である。レンズ制御部１５は、メモリ１６から補正値Ｚ[ｄ]を読み出し、マウント１１、１２を介して、制御部２５に出力する。制御部２５は、補正値Ｚ[ｄ]をシェーディング補正部３９に出力する。そして、シェーディング補正部３９は、測光センサ画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｖｏｙ [ｉ１][ｊ１]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じることにより、シェーディング補正を行う。シェーディング補正後の該画素の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、下記の（１）式で表される。なお、（１）式において、√（）は、引数の平方根を返す関数であり、＾は冪乗を示す。シェーディング補正部３９は、測光センサ画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行い、周辺光量落ちをしていない、本来の被写体の輝度分布を求める。
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]×２＾Ｚ[ｄ]
ｄ＝√（（ｉ−１０）＾２＋（ｊ−５）＾２）…（１）
ステップＳ１０８は、露出制御を行う処理である。露出演算部３８は、ステップＳ１０７で算出されたＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、輝度値ＥＶを算出する。輝度値ＥＶは、以下の（２）式で表される。なお、（２）式において、Ｌｏｇ２[]は、２を底とした引数の対数値を返す関数である。また、２つのΣの範囲は、それぞれｉが０から１９、ｊが０から９である。ＢＶＣｏｎｓｔは、撮像レンズ１３の口径や、測光センサ２２と撮像素子２４との撮像感度の差を吸収するための項である。
ＥＶ＝Ｌｏｇ２[｛（ΣΣ（ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]）｝／（ｉ１×ｊ１）]＋ＢＶＣｏｎｓｔ…（２）
その後、露出演算部３８は、算出した輝度値ＥＶを用いて、公知の露出演算により、絞り１４の絞り値やシャッタ２３の開放時間（シャッタスピード）を決定する。
【００３６】
ステップＳ１０９は、絞り制御や、クイックリターンミラー１７を上げ、シャッタ２３を開放する処理である。制御部２５は、ステップＳ１０８で決定した絞り値に絞り１４を制御し、クイックリターンミラー１７を上げる。そして、制御部２５は、ステップＳ１０８で決定したシャッタースピードで開放するようにシャッタ２３を制御する。
【００３７】
ステップＳ１１０は、静止画像を取得する処理である。
【００３８】
ステップＳ１１１は、シャッタ２３を閉じ、クイックリターンミラー１７を下げる処理である。
【００３９】
ステップＳ１１２は、静止画像にシェーディング補正を行う処理である。まず、シェーディング補正部３９は、本来の被写体の輝度分布となるシェーディング補正後の測光センサ画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率Ｒａｔｅ[ｉ１][ｊ１]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（３）式で表される。なお、（３）式において、Ｗｉｄｔｈ、Ｈｅｉｇｈｔは、測光センサ２２の縦横の画素数である。
ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]＝
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]／ＶｏｙＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]…（３）
次に、シェーディング補正部３９は、静止画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（４）式で表される。なお、（４）式において、ＩｍｇＷｉｄｔｈとＩｍｇＨｅｉｇｈｔとは、それぞれ撮像素子２４の縦と横の画素数である。
ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]＝
Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]／Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]…（４）
そして、シェーディング補正部３９は、これらの比率を用いて、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]を補正する。以下、シェーディング補正後のＲａｗ[ｉ２][ｊ２]をＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]とする。ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（５）式で表される。
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]×ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]／ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]…（５）
これにより、Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]とＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]との比率は、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]と一致する。なお、シェーディング補正部３９は、静止画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行う。
【００４０】
ステップＳ１１３は、シェーディング補正後の静止画像を記録する処理である。制御部２５は、ステップＳ１１２でシェーディング補正を行った静止画像を、カードインターフェース３３を介してメモリカード３４に記録する。
【００４１】
ステップＳ１１４は、電源釦（不図示）がオフにされたか否かを判定する処理である。制御部２５は、電源釦がオフにされた場合（ステップＳ１１４の判定がＹＥＳとなる場合）には、一連の処理を終了する。一方、制御部２５は、電源釦がオフにされていない場合（ステップＳ１１４の判定がＮＯとなる場合）には、ステップＳ１０１に戻る。
【００４２】
上記で説明した測光センサ画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]、シェーディング補正後の該画素の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、静止画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]の例を図６に示す。なお、図６では、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１] ＞Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]である例を示す。まず、シェーディング補正部３９は、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じ、本来の被写体の輝度であるＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を算出する。この場合、図６に示すように、本来の被写体の輝度分布は均一ではなく、画像中央の輝度が最も高く、画像中央から離れるにつれて輝度が低くなっている。次に、シェーディング補正部３９は、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]、及びＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]を算出し、これらの比率を用いて、本来の被写体の輝度分布になるように、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]を補正する。
【００４３】
すなわち、第１実施形態のシェーディング補正部３９は、測光センサ２２に対する周辺光量落ちの補正値Ｚ[ｄ]のみを用いて、撮像素子２４に入射する光の周辺光量落ち補正を行う。したがって、第１実施形態の電子カメラ１００によれば、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。その結果、電子カメラ１００によれば、シェーディング補正に要する時間が短縮されるため、高速な撮像動作が可能となる。
【００４４】
なお、第１実施形態の電子カメラ１００では、ライブビュー画像を取得する例を示したが、これに限らない。例えば、ライブビュー画像を取得しない電子カメラにも第１実施形態を適用できる。この場合、図５のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理を行わない。
【００４５】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態のシェーディング補正部３９は、測光センサ画像を補正し、その補正結果に基づいて、静止画像を補正する例を示した。第２実施形態のシェーディング補正部３９は、ライブビュー画像を補正し、その補正結果に基づいて、測光センサ画像を補正する例を示す。ここで、第２実施形態における電子カメラの構成は、図１に示す第１実施形態の電子カメラ１００のブロック図と共通するので重複説明を省略する。また、第１実施形態では、測光センサ２２により取得した測光センサ画像を補正するためのＺ[ｄ]が予めメモリ１６に記録されている例を示した。第２実施形態では、撮像素子２４により取得したライブビュー画像及び静止画像を補正するためのＺ[ｄ]が予めメモリ１６に記録されている例を示す。
【００４６】
図７は、第２実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ２０１からステップＳ２０３は、図５のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様の処理である。
【００４８】
ステップＳ２０４は、ライブビュー画像にシェーディング補正を行う処理である。シェーディング補正部３９は、ライブビュー画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｒａｗ [ｉ２][ｊ２]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じることにより、シェーディング補正を行う。シェーディング補正後の該画素の輝度ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、下記の（１１）式で表される。なお、シェーディング補正部３９は、ライブビュー画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行い、本来の被写体の輝度分布を求める。
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝Ｒａｗ [ｉ２][ｊ２]×２＾Ｚ[ｄ]
ｄ＝√（（ｉ−１０）＾２＋（ｊ−５）＾２）…（１１）
ステップＳ２０５からステップＳ２０７は、図５のフローチャートのステップＳ１０４からステップＳ１０６と同様の処理である。
【００４９】
ステップＳ２０８は、測光センサ画像にシェーディング補正を行う処理である。まず、シェーディング補正部３９は、本来の被写体の輝度分布となるシェーディング補正後のライブビュー画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（１２）式で表される。
ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]／ＲａｗＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]…（１２）
次に、シェーディング補正部３９は、ステップＳ２０７で取得した測光センサ画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（１３）式で表される。
ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝
Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]／Ｖｏｙ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]…（１３）
そして、シェーディング補正部３９は、これらの比率を用いて、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]を補正する。以下、シェーディング補正後のＶｏｙ[ｉ１][ｊ１]をＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]とする。ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（１４）式で表される。
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝
Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]×ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]／ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]…（１４）
これにより、Ｖｏｙ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]とＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]との比率は、ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]と一致する。なお、シェーディング補正部３９は、測光センサ画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行う。
【００５０】
ステップＳ２０９は、ステップＳ２０８で算出したＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、露出制御を行う処理である。露出演算部３８は、ステップＳ１０８と同様の処理を行い、輝度値ＥＶ、絞り１４の絞り値やシャッタ２３の開放時間（シャッタスピード）を決定する。
【００５１】
ステップＳ２１０からステップＳ２１２は、図５のフローチャートのステップＳ１０９からステップＳ１１１と同様の処理である。
【００５２】
ステップＳ２１３は、静止画像にシェーディング補正を行う処理である。シェーディング補正部３９は、ステップＳ２０４と同様の処理を行い、静止画像にシェーディング補正を行う。
【００５３】
ステップＳ２１４からステップＳ２１５は、図５のフローチャートのステップＳ１１３からステップＳ１１４と同様の処理である。
【００５４】
以上説明したように、第２実施形態のシェーディング補正部３９は、撮像素子２４に対する周辺光量落ちの補正値Ｚ[ｄ]のみを用いて、測光センサ２２に入射する光の周辺光量落ち補正を行う。したがって、第２実施形態の電子カメラ１００によれば、第１実施形態の電子カメラ１００と同様に、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。
【００５５】
なお、第２実施形態では、シェーディング補正後の測光センサ画像を用いて、露出演算を実行する例を示したが、これに限らない。一般的に測光センサ２２の精度は高いが、撮像レンズ１３によっては、測光センサ２２の周辺光量落ち量が大きい場合がある。そこで、露出演算部３８は、測光センサ画像における比率とＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]と、ライブビュー画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]とを比較する。そして、露出演算部３８は、ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]の方がＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]よりも大きい場合は、シェーディング補正後の測光センサ画像の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、露出演算を実行する。一方、露出演算部３８は、ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]の方がＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]よりも小さい場合は、シェーディング補正後のライブビュー画像の輝度ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を用いて、露出演算を実行する。これにより、シェーディング補正に伴うノイズの増幅を抑えることができるため、露出演算部３８は、より精度の高い露出演算を行うことができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、メモリ１６に予め記録された補正値Ｚ[ｄ]を用いて、測光センサ画像に対してシェーディング補正を行う例を示したが、これに限らない。例えば、シェーディング補正部３９は、フォーカス位置、射出瞳距離、開放絞り値、レンズ構成などの光学情報を用いてシェーディング補正を行っても良い。また、第２実施形態についても同様とする。
【００５７】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、測光センサ２２と撮像素子２４との２つのセンサを備える電子カメラ１００の例を示したが、これに限らない。例えば、測光センサの他に、ライブビュー画像取得用の撮像素子、静止画像取得用の撮像素子を備える場合など、３つ以上のセンサを備える電子カメラにも本発明を同様に適用することができる。
【００５８】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、測光センサ２２と撮像素子２４との画素数が同じである例を示したが、これに限らない。例えば、撮像素子２４の画素数の方が測光センサ２２の画素数よりも多い場合、図５のフローチャートのステップＳ１１２で、まず、画像処理部３１は、撮像素子２４の１画素につき１つのＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]が対応するように、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]に対して、公知の補間処理を行う。そして、シェーディング補正部３９は、補間処理後の静止画像にシェーディング補正を行う。一方、測光センサ２２の画素数の方が撮像素子２４の画素数よりも多い場合、画像処理部３１は、撮像素子２４の１画素につき１つのＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]が対応するように、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]に対して、公知の間引き処理を行う。その後、シェーディング補正部３９は、間引き処理後の静止画像にシェーディング補正を行っても良い。
【００５９】
また、第１実施形態では、測光センサ画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、及び静止画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を用いる例を示したが、これに限らない。例えば、測光センサ画像の光量落ち量（ＶｏｙＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]−ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]）、静止画像の光量落ち量（Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]−Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]）を用いても良い。また、第２実施形態についても同様とする。
【００６０】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、電子カメラ１００を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、図１に示した以外の構成を有する電子カメラにも本発明を同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…電子カメラ、２００…レンズユニット、３００…カメラ本体、２２…測光センサ、２４…撮像素子、２５…制御部、３８…露出演算部、３９…シェーディング補正部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を取得する撮像装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、撮像レンズの光学特性による画像の周辺光量落ち（シェーディング）を補正する撮像装置が知られている（例えば、特許文献１など）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１６３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述した撮像装置などは、画像の周辺光量落ちを補正するために、交換レンズ毎の特性などを考慮した複雑な演算を行わなければならない。また、測光センサにも撮像素子を用いるような撮像装置の場合、複数の撮像素子に対して撮像素子の大きさやマイクロレンズの特性に適したシェーディング補正を行わなければならず、演算時間や補正に必要なデータが膨大となる。
【０００５】
そこで、本発明の撮像装置は、シェーディング補正に必要な演算を削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の撮像装置は、複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部とを備える。
なお、前記第２補正部は、前記第１補正部によって補正された前記第１信号における出力分布と前記第２信号における出力分布との比に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行っても良い。
【０００７】
また、前記第１補正部は、前記光束を透過する光学系の光学特性を用いて前記第１信号にシェーディング補正を行っても良い。
また、前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２受光手段に対する露出条件を決定する露出演算部をさらに備えても良い。
また、前記第２受光手段は、所定の間隔毎に表示用の第２信号を出力し、前記第２補正部は、前記表示用の第２信号にシェーディング補正を行い、前記第１補正部は、前記第２補正部によって補正された前記表示用の第２信号に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行い、前記第２受光手段は、前記露出演算部によって決定された前記露出条件で得られる記録用の第２信号を出力し、前記第２補正部は、前記記録用の第２信号にシェーディング補正を行っても良い。
また、前記露出演算部は、前記第１受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比と、前記第２受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比とを比較し、前記第２受光手段における前記比が前記第１受光手段における前記比よりも大きい場合に、前記第２補正部によって補正された前記第２信号に基づいて、露出条件を決定しても良い。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の撮像装置によれば、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態の電子カメラ１００の構成を示す図である。
【図２】第１実施形態の電子カメラ１００の機能ブロック図である。
【図３】（ａ）は、均一輝度面を撮像した場合における測光センサ画像の輝度分布の例であり、（ｂ）は、均一輝度面を撮像した場合における静止画像又はライブビュー画像の輝度分布の例である。
【図４】一様な輝度の光が入射したときの測光センサ画像の輝度分布と補正値とを示す図である。
【図５】第１実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【図６】Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]、ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]の例を示す図である。
【図７】第２実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態）
以下、図面を用いて本発明の第１実施形態について説明する。以下の実施形態では、本発明の撮像装置の一例として、一眼レフタイプの電子カメラを用いて説明する。
【００１１】
図１は、第１実施形態の電子カメラ１００の構成を示す図である。図１に示すように、電子カメラ１００は、レンズユニット２００とカメラ本体３００とからなる。レンズユニット２００とカメラ本体３００には、雌雄の関係をなす一対のマウント１１、１２がそれぞれ設けられている。レンズユニット２００をカメラ本体３００に装着するときは、レンズユニット２００側のマウント１１をバヨネット機構等でカメラ本体３００側のマウント１２に結合する。また、上記のマウント１１、１２にはそれぞれ電気接点（不図示）が設けられている。レンズユニット２００とカメラ本体３００との接続時には、電気接点間の接触で両者の電気的な接続が確立するようになっている。
【００１２】
レンズユニット２００は、ズームレンズやフォーカシングレンズを含む複数の撮像レンズ１３、絞り１４、レンズ制御部１５、メモリ１６を備える。レンズ制御部１５は、レンズユニット２００の統括的な制御を行う。また、レンズ制御部１５は、マウント１１、１２を介して、後述する制御部２５と通信する。
【００１３】
カメラ本体３００は、クイックリターンミラー１７、ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、接眼レンズ２０、結像レンズ２１、測光センサ２２、シャッタ２３、撮像素子２４、制御部２５、モニタ２６を備える。
【００１４】
測光時、クイックリターンミラー１７は、図１の実線に示すように４５°の角度に配置され、撮像レンズ１３及び絞り１４を通過した光束を反射する。ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９は、クイックリターンミラー１７で反射された光束を接眼レンズ２０に導く。ユーザは、接眼レンズ２０を介して被写体の像を目視することにより構図確認を行う。すなわち、接眼レンズ２０は、ファインダとして機能する。結像レンズ２１は、ペンタダハプリズム１９を通過した光束の一部を測光センサ２２の結像面上に再結像する。測光センサ２２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）などで構成されるセンサである。測光センサ２２の受光面には光電変換部を有する画素が二次元状に配置されている。測光センサ２２は、画素毎に入射された光量に応じた電気信号を後述する制御部２５に出力する。
【００１５】
一方、撮像時、クイックリターンミラー１７は、破線で示す位置に跳ね上げられ、シャッタ２３が開放し、撮像レンズ１３からの光束は撮像素子２４に導かれる。撮像素子２４は、測光センサ２２と同一画素数のＣＣＤやＣＭＯＳなどで構成されるセンサである。撮像素子２４は、画素毎に入射された光量に応じた電気信号を後述する信号処理部２８に出力する。
【００１６】
ここで、モニタ２６にライブビュー画像を表示して撮像する場合は、クイックリターンミラー１７は跳ね上げたままの状態で、シャッタ２３も開いた状態にしておき、電子シャッタによってライブビュー画像を取得してモニタ２６にライブビュー画像を表示する。そして、後述するレリーズ釦３５が押下されると、一旦、シャッタ２３を閉じると共に、クイックリターンミラー１７を元の位置に戻して測光センサ２２で測光後、再びクイックリターンミラー１７を跳ね上げて、シャッタ２３を設定されたシャッタ速度で開閉し、撮像素子２４で静止画像を取得する。
【００１７】
モニタ２６は、例えば、撮像により生成された画像、後述するメモリカード３４に記録された画像、メニュー画像などを表示する。
【００１８】
図２は、第１実施形態の電子カメラ１００の機能ブロック図である。図２に示すように、電子カメラ１００は、図１の構成に加えて、タイミングジェネレータ２７、信号処理部２８、Ａ／Ｄ変換部２９、バッファメモリ３０、画像処理部３１、画像表示部３２、カードインターフェース３３、メモリカード３４、レリーズ釦３５、十字キー３６、バス３７を備える。
【００１９】
タイミングジェネレータ２７は、撮像素子２４にタイミングパルスを供給する。撮像素子２４で生成される画像信号は、信号処理部２８（撮像感度に対応するゲイン調整部を含む）及びＡ／Ｄ変換部２９を介して、バッファメモリ３０に一時記憶される。バッファメモリ３０は、バス３７に接続される。このバス３７には、測光センサ２２、カードインターフェース３３、図１で説明した制御部２５、画像処理部３１、及び画像表示部３２が接続される。カードインターフェース３３は、着脱自在なメモリカード３４と接続し、メモリカード３４に画像データを記録する。また、制御部２５には、レリーズ釦３５、十字キー３６、タイミングジェネレータ２７が接続される。さらに、画像表示部３２は、カメラ本体３００の背面に設けられたモニタ２６に画像などを表示する。
【００２０】
画像処理部３１は、バッファメモリ３０に記録された画像データに対して画像処理を施す。なお、この画像処理としては、周知のホワイトバランス調整、色補間、階調変換処理、輪郭強調処理等が挙げられる。また、画像処理部３１は、ＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）形式等で圧縮する処理や、圧縮された上記のデータを伸長復元する処理をも実行する。
【００２１】
制御部２５は、予め制御部２５の内部に記憶されたプログラムに従って、電子カメラ１００の統括的な制御を行う。また、制御部２５は、露出演算部３８の機能を備える。露出演算部３８は、ＡＰＥＸ(Additive System of Photographic Exposure)演算などにより、露出演算を実行する。露出演算については、後述する。
【００２２】
ここで、測光センサ２２及び撮像素子２４について詳しく説明する。測光センサ２２は、上述したように、複数の画素で構成されるセンサである。例えば、測光センサ２２の画素構成を横２０画素、縦１０画素とする。また、測光センサ２２の横方向の座標をｉ、縦方向の座標をｊとすると、ｉは０から１９の値をとり、ｊは０から９の値をとる。また、測光センサ２２により取得した画像（以下、測光センサ画像）の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度をＶｏｙ[ｉ１][ｊ１]とする。Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]は、測光センサ２２に入射した光量に比例し、例えば、階調数が１０ｂｉｔである場合、０から１０２３の整数値をとる。
【００２３】
なお、測光センサ２２が受光する光は、撮像レンズ１３、クイックリターンミラー１７、ファインダスクリーン１８、ペンタダハプリズム１９、結像レンズ２１などの光学系を介して入射される。そのため、仮に均一輝度面を撮像した場合でも、これらの光学系の特性によって、測光センサ２２の周辺に配置された画素が受光する光量は、中央に配置された画素が受光する光量と比較して少なくなる。このような場合、測光センサ画像の輝度は、例えば、図３（ａ）に示すような輝度分布になる。なお、図３（ａ）は、測光センサ画像における各画素の輝度の分布を表現した図で、同じ輝度範囲の画素を同じハッチングで示す。例えば、測光センサ画像の中央に位置する領域Ｘの輝度が最も高く、領域Ｙ、領域Ｚの順に輝度が低くなる。
【００２４】
また、撮像素子２４は、上述したように、複数の画素で構成されるセンサである。例えば、撮像素子２４の画素構成を横２０画素、縦１０画素とする。また、撮像素子２４の横方向の座標をｉ、縦方向の座標をｊとすると、ｉは０から１９の値をとり、ｊは０から９の値をとる。また、撮像素子２４により取得した静止画像又はライブビュー画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度をＲａｗ[ｉ２][ｊ２]とする。Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]は、撮像素子２４に入射した光量に比例し、例えば、階調数が１２ｂｉｔである場合、０から４０９５の値をとる。
【００２５】
なお、撮像素子２４が受光する光は、撮像レンズ１３などの光学系を介して入射される。そのため、仮に均一輝度面を撮像した場合でも、撮像素子２４の周辺に配置された画素が受光する光量は、中央に配置された画素が受光する光量と比較して少なくなる（図３（ｂ）参照）。図３（ｂ）の例では、静止画像又はライブビュー画像の中央に位置する領域Ａの輝度が最も高く、領域Ｂ、領域Ｃ、領域Ｄ、領域Ｅの順に輝度が低くなる。
【００２６】
画像処理部３１は、上記の周辺光量落ちを補正するシェーディング補正部３９の機能を有する。図４は、一様な輝度の光が入射したときの測光センサ画像の輝度分布と補正値とを示す図である。なお、縦軸は光量であり、横軸は測光センサ画像中央からの距離である。図４の場合、シェーディング補正部３９は、輝度が均一になるように、測光画像センサ画像の画像中央からの距離に応じて、周辺光量落ちを補正する。以下、測光センサ画像の画像中央からの距離をｄとしたとき、絞り１４の開放絞り値や、撮像レンズ１３の射出瞳距離などを用いて算出された補正値をＺ[ｄ]とする。すなわち、測光センサ画像を構成する画素のうち、距離ｄが同じ画素については、同じ補正値Ｚ[ｄ]となる。また、この補正値Ｚ[ｄ]の単位は、露出演算に使用されるＡＰＥＸ演算などと同様に「段」とする。メモリ１６は、補正値Ｚ[ｄ]を予め記録しておく。
【００２７】
シェーディング補正部３９は、補正値Ｚ[ｄ]を用いて、測光センサ画像を構成する画素毎にシェーディング補正を行う。そして、シェーディング補正部３９は、その補正結果に基づいて、静止画像を構成する画素毎にシェーディング補正を行う。シェーディング補正の詳細については、後述する。
【００２８】
図５は、第１実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。以下、ライブビュー画像を表示して撮像する場合を例に挙げて説明する。
【００２９】
ステップＳ１０１は、クイックリターンミラー１７を上げ、シャッタ２３を開放する処理である。
【００３０】
ステップＳ１０２は、ライブビュー画像を取得する処理である。撮像素子２４は、所定の間隔毎にライブビュー画像を取得する。
【００３１】
ステップＳ１０３は、ライブビュー画像を表示する処理である。モニタ２６は、ステップＳ１０２で取得されたライブビュー画像を表示する。
【００３２】
ステップＳ１０４は、レリーズ釦３５が全押しされたか否かを判定する処理である。制御部２５は、レリーズ釦３５が全押しされた場合（ステップＳ１０４の判定がＹＥＳとなる場合）には、ステップＳ１０５に進む。一方、制御部２５は、レリーズ釦３５が全押しされていない場合（ステップＳ１０４の判定がＮＯとなる場合）には、後述するステップＳ１１４に進む。
【００３３】
ステップＳ１０５は、シャッタ２３を閉じ、クイックリターンミラー１７を下げる処理である。
【００３４】
ステップＳ１０６は、測光センサ画像を取得する処理である。
【００３５】
ステップＳ１０７は、測光センサ画像にシェーディング補正を行う処理である。レンズ制御部１５は、メモリ１６から補正値Ｚ[ｄ]を読み出し、マウント１１、１２を介して、制御部２５に出力する。制御部２５は、補正値Ｚ[ｄ]をシェーディング補正部３９に出力する。そして、シェーディング補正部３９は、測光センサ画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｖｏｙ [ｉ１][ｊ１]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じることにより、シェーディング補正を行う。シェーディング補正後の該画素の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、下記の（１）式で表される。なお、（１）式において、√（）は、引数の平方根を返す関数であり、＾は冪乗を示す。シェーディング補正部３９は、測光センサ画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行い、周辺光量落ちをしていない、本来の被写体の輝度分布を求める。
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]×２＾Ｚ[ｄ]
ｄ＝√（（ｉ−１０）＾２＋（ｊ−５）＾２）…（１）
ステップＳ１０８は、露出制御を行う処理である。露出演算部３８は、ステップＳ１０７で算出されたＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、輝度値ＥＶを算出する。輝度値ＥＶは、以下の（２）式で表される。なお、（２）式において、Ｌｏｇ２[]は、２を底とした引数の対数値を返す関数である。また、２つのΣの範囲は、それぞれｉが０から１９、ｊが０から９である。ＢＶＣｏｎｓｔは、撮像レンズ１３の口径や、測光センサ２２と撮像素子２４との撮像感度の差を吸収するための項である。
ＥＶ＝Ｌｏｇ２[｛（ΣΣ（ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]）｝／（ｉ１×ｊ１）]＋ＢＶＣｏｎｓｔ…（２）
その後、露出演算部３８は、算出した輝度値ＥＶを用いて、公知の露出演算により、絞り１４の絞り値やシャッタ２３の開放時間（シャッタスピード）を決定する。
【００３６】
ステップＳ１０９は、絞り制御や、クイックリターンミラー１７を上げ、シャッタ２３を開放する処理である。制御部２５は、ステップＳ１０８で決定した絞り値に絞り１４を制御し、クイックリターンミラー１７を上げる。そして、制御部２５は、ステップＳ１０８で決定したシャッタースピードで開放するようにシャッタ２３を制御する。
【００３７】
ステップＳ１１０は、静止画像を取得する処理である。
【００３８】
ステップＳ１１１は、シャッタ２３を閉じ、クイックリターンミラー１７を下げる処理である。
【００３９】
ステップＳ１１２は、静止画像にシェーディング補正を行う処理である。まず、シェーディング補正部３９は、本来の被写体の輝度分布となるシェーディング補正後の測光センサ画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率Ｒａｔｅ[ｉ１][ｊ１]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（３）式で表される。なお、（３）式において、Ｗｉｄｔｈ、Ｈｅｉｇｈｔは、測光センサ２２の縦横の画素数である。
ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]＝
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]／ＶｏｙＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]…（３）
次に、シェーディング補正部３９は、静止画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（４）式で表される。なお、（４）式において、ＩｍｇＷｉｄｔｈとＩｍｇＨｅｉｇｈｔとは、それぞれ撮像素子２４の縦と横の画素数である。
ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]＝
Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]／Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]…（４）
そして、シェーディング補正部３９は、これらの比率を用いて、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]を補正する。以下、シェーディング補正後のＲａｗ[ｉ２][ｊ２]をＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]とする。ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（５）式で表される。
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]×ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]／ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]…（５）
これにより、Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]とＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]との比率は、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]と一致する。なお、シェーディング補正部３９は、静止画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行う。
【００４０】
ステップＳ１１３は、シェーディング補正後の静止画像を記録する処理である。制御部２５は、ステップＳ１１２でシェーディング補正を行った静止画像を、カードインターフェース３３を介してメモリカード３４に記録する。
【００４１】
ステップＳ１１４は、電源釦（不図示）がオフにされたか否かを判定する処理である。制御部２５は、電源釦がオフにされた場合（ステップＳ１１４の判定がＹＥＳとなる場合）には、一連の処理を終了する。一方、制御部２５は、電源釦がオフにされていない場合（ステップＳ１１４の判定がＮＯとなる場合）には、ステップＳ１０１に戻る。
【００４２】
上記で説明した測光センサ画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]、シェーディング補正後の該画素の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、静止画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]の例を図６に示す。なお、図６では、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１] ＞Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]である例を示す。まず、シェーディング補正部３９は、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じ、本来の被写体の輝度であるＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を算出する。この場合、図６に示すように、本来の被写体の輝度分布は均一ではなく、画像中央の輝度が最も高く、画像中央から離れるにつれて輝度が低くなっている。次に、シェーディング補正部３９は、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]、及びＤｅｃＲａｔｅＩｍｇ[ｉ２][ｊ２]を算出し、これらの比率を用いて、本来の被写体の輝度分布になるように、Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]を補正する。
【００４３】
すなわち、第１実施形態のシェーディング補正部３９は、測光センサ２２に対する周辺光量落ちの補正値Ｚ[ｄ]のみを用いて、撮像素子２４に入射する光の周辺光量落ち補正を行う。したがって、第１実施形態の電子カメラ１００によれば、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。その結果、電子カメラ１００によれば、シェーディング補正に要する時間が短縮されるため、高速な撮像動作が可能となる。
【００４４】
なお、第１実施形態の電子カメラ１００では、ライブビュー画像を取得する例を示したが、これに限らない。例えば、ライブビュー画像を取得しない電子カメラにも第１実施形態を適用できる。この場合、図５のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０３の処理を行わない。
【００４５】
（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態について説明する。第１実施形態のシェーディング補正部３９は、測光センサ画像を補正し、その補正結果に基づいて、静止画像を補正する例を示した。第２実施形態のシェーディング補正部３９は、ライブビュー画像を補正し、その補正結果に基づいて、測光センサ画像を補正する例を示す。ここで、第２実施形態における電子カメラの構成は、図１に示す第１実施形態の電子カメラ１００のブロック図と共通するので重複説明を省略する。また、第１実施形態では、測光センサ２２により取得した測光センサ画像を補正するためのＺ[ｄ]が予めメモリ１６に記録されている例を示した。第２実施形態では、撮像素子２４により取得したライブビュー画像及び静止画像を補正するためのＺ[ｄ]が予めメモリ１６に記録されている例を示す。
【００４６】
図７は、第２実施形態の電子カメラ１００における撮像時の流れを示すフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ２０１からステップＳ２０３は、図５のフローチャートのステップＳ１０１からステップＳ１０３と同様の処理である。
【００４８】
ステップＳ２０４は、ライブビュー画像にシェーディング補正を行う処理である。シェーディング補正部３９は、ライブビュー画像の横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度Ｒａｗ [ｉ２][ｊ２]に２＾Ｚ[ｄ]を乗じることにより、シェーディング補正を行う。シェーディング補正後の該画素の輝度ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、下記の（１１）式で表される。なお、シェーディング補正部３９は、ライブビュー画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行い、本来の被写体の輝度分布を求める。
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝Ｒａｗ [ｉ２][ｊ２]×２＾Ｚ[ｄ]
ｄ＝√（（ｉ−１０）＾２＋（ｊ−５）＾２）…（１１）
ステップＳ２０５からステップＳ２０７は、図５のフローチャートのステップＳ１０４からステップＳ１０６と同様の処理である。
【００４９】
ステップＳ２０８は、測光センサ画像にシェーディング補正を行う処理である。まず、シェーディング補正部３９は、本来の被写体の輝度分布となるシェーディング補正後のライブビュー画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]は、以下の（１２）式で表される。
ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]＝
ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]／ＲａｗＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]…（１２）
次に、シェーディング補正部３９は、ステップＳ２０７で取得した測光センサ画像において、画像中央に位置する画素の輝度と、横座標ｉ、縦座標ｊにおける画素の輝度との比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を算出する。比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（１３）式で表される。
ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝
Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]／Ｖｏｙ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]…（１３）
そして、シェーディング補正部３９は、これらの比率を用いて、Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]を補正する。以下、シェーディング補正後のＶｏｙ[ｉ１][ｊ１]をＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]とする。ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]は、以下の（１４）式で表される。
ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]＝
Ｖｏｙ[ｉ１][ｊ１]×ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]／ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]…（１４）
これにより、Ｖｏｙ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]とＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]との比率は、ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]と一致する。なお、シェーディング補正部３９は、測光センサ画像に含まれる画素毎にシェーディング補正を行う。
【００５０】
ステップＳ２０９は、ステップＳ２０８で算出したＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、露出制御を行う処理である。露出演算部３８は、ステップＳ１０８と同様の処理を行い、輝度値ＥＶ、絞り１４の絞り値やシャッタ２３の開放時間（シャッタスピード）を決定する。
【００５１】
ステップＳ２１０からステップＳ２１２は、図５のフローチャートのステップＳ１０９からステップＳ１１１と同様の処理である。
【００５２】
ステップＳ２１３は、静止画像にシェーディング補正を行う処理である。シェーディング補正部３９は、ステップＳ２０４と同様の処理を行い、静止画像にシェーディング補正を行う。
【００５３】
ステップＳ２１４からステップＳ２１５は、図５のフローチャートのステップＳ１１３からステップＳ１１４と同様の処理である。
【００５４】
以上説明したように、第２実施形態のシェーディング補正部３９は、撮像素子２４に対する周辺光量落ちの補正値Ｚ[ｄ]のみを用いて、測光センサ２２に入射する光の周辺光量落ち補正を行う。したがって、第２実施形態の電子カメラ１００によれば、第１実施形態の電子カメラ１００と同様に、シェーディング補正に必要な演算を削減することができる。
【００５５】
なお、第２実施形態では、シェーディング補正後の測光センサ画像を用いて、露出演算を実行する例を示したが、これに限らない。一般的に測光センサ２２の精度は高いが、撮像レンズ１３によっては、測光センサ２２の周辺光量落ち量が大きい場合がある。そこで、露出演算部３８は、測光センサ画像における比率とＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]と、ライブビュー画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]とを比較する。そして、露出演算部３８は、ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]の方がＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]よりも大きい場合は、シェーディング補正後の測光センサ画像の輝度ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]を用いて、露出演算を実行する。一方、露出演算部３８は、ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]の方がＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]よりも小さい場合は、シェーディング補正後のライブビュー画像の輝度ＲａｗＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を用いて、露出演算を実行する。これにより、シェーディング補正に伴うノイズの増幅を抑えることができるため、露出演算部３８は、より精度の高い露出演算を行うことができる。
【００５６】
また、第１実施形態では、メモリ１６に予め記録された補正値Ｚ[ｄ]を用いて、測光センサ画像に対してシェーディング補正を行う例を示したが、これに限らない。例えば、シェーディング補正部３９は、フォーカス位置、射出瞳距離、開放絞り値、レンズ構成などの光学情報を用いてシェーディング補正を行っても良い。また、第２実施形態についても同様とする。
【００５７】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、測光センサ２２と撮像素子２４との２つのセンサを備える電子カメラ１００の例を示したが、これに限らない。例えば、測光センサの他に、ライブビュー画像取得用の撮像素子、静止画像取得用の撮像素子を備える場合など、３つ以上のセンサを備える電子カメラにも本発明を同様に適用することができる。
【００５８】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、測光センサ２２と撮像素子２４との画素数が同じである例を示したが、これに限らない。例えば、撮像素子２４の画素数の方が測光センサ２２の画素数よりも多い場合、図５のフローチャートのステップＳ１１２で、まず、画像処理部３１は、撮像素子２４の１画素につき１つのＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]が対応するように、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]に対して、公知の補間処理を行う。そして、シェーディング補正部３９は、補間処理後の静止画像にシェーディング補正を行う。一方、測光センサ２２の画素数の方が撮像素子２４の画素数よりも多い場合、画像処理部３１は、撮像素子２４の１画素につき１つのＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]が対応するように、ＤｅｃＲａｔｅ[ｉ１][ｊ１]に対して、公知の間引き処理を行う。その後、シェーディング補正部３９は、間引き処理後の静止画像にシェーディング補正を行っても良い。
【００５９】
また、第１実施形態では、測光センサ画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]、及び静止画像における比率ＤｅｃＲａｔｅＩｍｇＣｏｒ[ｉ２][ｊ２]を用いる例を示したが、これに限らない。例えば、測光センサ画像の光量落ち量（ＶｏｙＣｏｒ[Ｗｉｄｔｈ／２][Ｈｅｉｇｈｔ／２]−ＶｏｙＣｏｒ[ｉ１][ｊ１]）、静止画像の光量落ち量（Ｒａｗ[ＩｍｇＷｉｄｔｈ／２][ＩｍｇＨｅｉｇｈｔ／２]−Ｒａｗ[ｉ２][ｊ２]）を用いても良い。また、第２実施形態についても同様とする。
【００６０】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、電子カメラ１００を例に挙げて説明したが、これに限らない。例えば、図１に示した以外の構成を有する電子カメラにも本発明を同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００…電子カメラ、２００…レンズユニット、３００…カメラ本体、２２…測光センサ、２４…撮像素子、２５…制御部、３８…露出演算部、３９…シェーディング補正部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、
前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、
前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、
前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第２補正部は、前記第１補正部によって補正された前記第１信号における出力分布と前記第２信号における出力分布との比に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
前記第１補正部は、前記光束を透過する光学系の光学特性を用いて前記第１信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２受光手段に対する露出条件を決定する露出演算部をさらに備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記第２受光手段は、所定の間隔毎に表示用の第２信号を出力し、
前記第２補正部は、前記表示用の第２信号にシェーディング補正を行い、
前記第１補正部は、前記第２補正部によって補正された前記表示用の第２信号に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行い、
前記第２受光手段は、前記露出演算部によって決定された前記露出条件で得られる記録用の第２信号を出力し、
前記第２補正部は、前記記録用の第２信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記露出演算部は、前記第１受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比と、前記第２受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比とを比較し、前記第２受光手段における前記比が前記第１受光手段における前記比よりも大きい場合に、前記第２補正部によって補正された前記第２信号に基づいて、露出条件を決定する
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項１】
複数の受光素子が配列されるとともに、光束を受光して得られる第１信号を出力する第１受光手段と、
前記第１受光手段とは異なる位置に配置されるとともに、前記光束を受光して得られる第２信号を出力する第２受光手段と、
前記受光素子の配列上の位置に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行う第１補正部と、
前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う第２補正部と
を備えることを特徴とする撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の撮像装置において、
前記第２補正部は、前記第１補正部によって補正された前記第１信号における出力分布と前記第２信号における出力分布との比に基づいて、前記第２信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の撮像装置において、
前記第１補正部は、前記光束を透過する光学系の光学特性を用いて前記第１信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の撮像装置において、
前記第１補正部によって補正された前記第１信号に基づいて、前記第２受光手段に対する露出条件を決定する露出演算部をさらに備える
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載の撮像装置において、
前記第２受光手段は、所定の間隔毎に表示用の第２信号を出力し、
前記第２補正部は、前記表示用の第２信号にシェーディング補正を行い、
前記第１補正部は、前記第２補正部によって補正された前記表示用の第２信号に基づいて、前記第１信号にシェーディング補正を行い、
前記第２受光手段は、前記露出演算部によって決定された前記露出条件で得られる記録用の第２信号を出力し、
前記第２補正部は、前記記録用の第２信号にシェーディング補正を行う
ことを特徴とする撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載の撮像装置において、
前記露出演算部は、前記第１受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比と、前記第２受光手段の中央に配列された受光素子の出力に対する該受光素子の周辺に配列された受光素子の出力の比とを比較し、前記第２受光手段における前記比が前記第１受光手段における前記比よりも大きい場合に、前記第２補正部によって補正された前記第２信号に基づいて、露出条件を決定する
ことを特徴とする撮像装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図３】
【公開番号】特開２０１１−６１６５９（Ｐ２０１１−６１６５９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１４４８（Ｐ２００９−２１１４４８）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（０００００４１１２）株式会社ニコン (12,601)
【Ｆターム（参考）】
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