JP2000236480A - 撮像装置およびシェーディング補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＣＤに形成されたマイクロレンズの影響に
より光学系の状態の変化に対して複雑に変化するシェー
ディングを補正することができない。 【解決手段】 ＣＣＤの受光素子への光束の入射方向と
補正係数との関係を補正情報として準備し（ステップＳ
１１）、光学系の状態から補正の対象となる受光素子へ
の光束の入射方向を求める（ステップＳ１２）。そし
て、求めた入射方向から補正情報を参照して補正係数を
求め（ステップＳ１３）、補正の対象となる受光素子か
らの出力を補正する（ステップＳ１４）。これにより、
受光素子への光束の入射方向の影響を受けて複雑に変化
する出力の低下、すなわち、画像中に生じるシェーディ
ングを適切に補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば、デジタ
ルカメラ、ビデオカメラ等のようにマイクロレンズが形
成されて配列配置される複数の受光素子を有する撮像装
置およびこのような撮像装置におけるシェーディング補
正方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電気的信号にて画像を取得す
るために複数の受光素子を配列配置したデバイスである
ＣＣＤ(Charge Coupled Device)が利用されている。さ
らに近年、ＣＣＤの高解像度化を実現するために個々の
受光素子の大きさを縮小し、１つのＣＣＤに多数の受光
素子を配列する技術が研究されている。

【０００３】ここで、受光素子の縮小化はＣＣＤの感度
の低下および出力電圧の低下をもたらす。そこで、各受
光素子に微小なレンズ（以下、「マイクロレンズ」とい
う。）を積層し、受光部位に光を集光させることにより
ＣＣＤの感度の低下および出力電圧の低下を防止する技
術が開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】マイクロレンズが形成
されたＣＣＤを用いて撮影を行う場合、マイクロレンズ
の影響を受けて光の入射方向により受光素子からの出力
が大きく変化する。一般的には、ＣＣＤの周縁部の受光
素子では光が傾斜して入射し、ＣＣＤの中央部の受光素
子に比べて周縁部の受光素子からの出力が低下する。そ
の結果、得られる画像の周縁部の輝度が低下するという
いわゆるシェーディングが発生する。そこで、このよう
なシェーディングをなくす技術の開発が求められてい
る。

【０００５】図３１ないし図３３はこのようなマイクロ
レンズの影響によるシェーディングの発生の様子を説明
するための図である。ただし、光学系のレンズによる周
辺光量落ちおよび受光素子の光電変換特性のばらつきは
ないものとする。図３１はＣＣＤ９００上の光軸中心Ｚ
に対する左右方向の端点Ｃａ，Ｃｂおよび上下方向の端
点Ｃｃ，Ｃｄの位置を示す図である。

【０００６】図３２中の符号９０１にて示すグラフは、
ＣＣＤ９００を用いて均一照明された均一濃度の被写体
を撮影した場合の端点Ｃａ，中心Ｚ，端点Ｃｂに沿う直
線上に並ぶ受光素子からの出力に応じた画像中の輝度分
布を示しており、中心Ｚに対して両端点Ｃａ，Ｃｂにお
ける輝度が低下する様子を示す。図３３中の符号９０２
にて示すグラフは同様の条件で撮影を行った場合の端点
Ｃｃ，中心Ｚ，端点Ｃｄに沿う直線上に並ぶ受光素子か
らの出力に応じた画像中の輝度分布を示し、中心Ｚに対
して両端点Ｃｃ，Ｃｄにおける輝度が低下する様子を示
す。

【０００７】このように、マイクロレンズを有するＣＣ
Ｄ９００にて撮影を行う場合、画像の周縁部での輝度の
低下、すなわちシェーディングが顕著に発生する。

【０００８】マイクロレンズによるシェーディングの影
響を取り除くには各受光素子からの出力の低下量を補正
することにより取り除くことができる。例えば、図３２
における中心Ｚでの輝度を１とした場合に、端点Ｃａで
の輝度がＬａであったとすると、端点Ｃａに位置する受
光素子の出力を１／Ｌａ倍することにより端点Ｃａにお
ける輝度を適正に補正することができる。また、図３３
においても端点Ｃｃにおける輝度がＬｃであるとする
と、端点Ｃｃに位置する受光素子の出力を１／Ｌｃ倍す
ることにより端点Ｃｃにおける輝度を適正に補正するこ
とができる。同様の補正を図３２および図３３に示すグ
ラフ９０１，９０２に基づいて各受光素子に行うことに
より両端点Ｃａ，Ｃｂ間および両端点Ｃｃ，Ｃｄ間に並
ぶ受光素子からの出力が適正に補正され、図３２および
図３３中に符号９０３，９０４にて示すグラフのように
均一な輝度特性を得ることができる。

【０００９】したがって、均一照明された均一濃度の被
写体を撮影した際に各受光素子からの出力が均一となる
ような補正を他の被写体の撮影時に行うことにより、他
の被写体の画像のシェーディングを補正することができ
る。

【００１０】ところで、マイクロレンズによるシェーデ
ィングの発生はマイクロレンズの形状誤差および位置ず
れ、並びに撮影光学系の状態の影響を受ける。すなわ
ち、受光素子に入射する光束の光束中心の方向（３次元
ベクトルにて表現可能な方向）に応じて受光素子からの
出力は複雑に変化するとともに光学系の絞りの状態によ
っても複雑に変化する。その結果、ある光学系の状態で
均一照明された均一濃度の被写体を撮影して得られるシ
ェーディング補正のための情報は、光学系が同様の状態
であるときの撮影画像の補正にしか用いることができな
い。

【００１１】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、光学系の状態の影響を受けて複雑に変化するシェ
ーディングに対して適切に補正を行うことができる撮像
装置およびシェーディング補正方法を提供することを目
的としている。

【００１２】なお、マイクロレンズの影響によるシェー
ディングの度合いは撮影レンズの瞳位置や絞りの状態に
よって変化する。瞳位置は撮影レンズの焦点距離および
繰り出し量により変化し、さらに、撮影レンズの種類に
よっても異なる。したがって、ズームレンズを使用する
場合や一眼レフ方式のように複数のレンズユニットが使
用できるカメラにおいては瞳位置と絞りの組合せは膨大
な量となり、光学系の全ての状態に対応した補正のため
の膨大な情報を予め記憶しておくことは現実には不可能
である。

【００１３】そこで、この発明は光学系の状態の影響を
受けて複雑に変化するシェーディングを限定された基本
情報に基づいて適切に補正することができる撮像装置を
提供することも目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、被写
体からの光を所定の受光面へと導く光学系と、それぞれ
にマイクロレンズが形成された複数の受光素子を前記受
光面に配列配置し、当該複数の受光素子からの出力に基
づいて前記被写体の画像を取得する撮像手段と、受光素
子に入射する光束の入射方向と当該受光素子からの出力
に対する補正係数との関係である補正情報を予め記憶す
る補正情報記憶手段と、前記受光面に複数の基準位置が
設定されており、前記光学系の状態を示す情報に基づい
て基準位置に入射する光束の入射方向を取得する入射方
向取得手段と、基準位置への光束の入射方向および前記
補正情報に基づいて当該基準位置に関連する受光素子か
らの出力を補正する補正手段とを備える。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１に記載の撮像
装置であって、前記補正情報が、前記光学系の所定のレ
ンズ配置において、前記受光面上の位置と当該位置へと
入射する光束の入射方向との関係を示す補正用入射角情
報と、前記所定のレンズ配置において前記受光面上の位
置に関連づけられた補正係数の集合である補正テーブル
とを有する。

【００１６】請求項３の発明は、請求項２に記載の撮像
装置であって、前記補正手段が、基準位置に対応する前
記補正テーブル上の位置に近接する複数の補正係数を内
挿することにより、当該基準位置における補正係数を求
める手段を有する。

【００１７】請求項４の発明は、請求項１ないし３のい
ずれかに記載の撮像装置であって、光束が前記光学系の
光軸に漸次近づく場合と漸次離れる場合の２つの補正情
報が準備されており、前記入射方向取得手段により取得
される入射方向に基づいて前記２つの補正情報のうちの
１つが選択される。

【００１８】請求項５の発明は、請求項１ないし４のい
ずれかに記載の撮像装置であって、前記光学系のレンズ
配置および絞りに関する複数の状態における前記受光面
上の光軸中心からの距離と入射光束の前記光軸に対する
傾きとの関係を示す複数の基本テーブルを記憶する手段
をさらに備え、前記入射方向取得手段が、前記複数の基
本テーブルを内挿することにより、前記光学系の撮影時
の状態における基準位置に入射する光束の入射方向を取
得する。

【００１９】請求項６の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の撮像装置であって、前記光学系の全部ま
たは一部が交換可能な交換ユニットとされ、前記補正手
段による補正に利用される値であって交換ユニットの種
類に固有のものを当該種類に対応付けて記憶するユニッ
ト変数記憶手段をさらに備える。

【００２０】請求項７の発明は、請求項１ないし５のい
ずれかに記載の撮像装置であって、前記光学系の全部ま
たは一部が交換可能な交換ユニットとされ、前記交換ユ
ニットが、前記補正手段による補正に利用される値であ
って前記交換ユニットの種類に固有のものを記憶する手
段を有する。

【００２１】請求項８の発明は、請求項１ないし７のい
ずれかに記載の撮像装置であって、前記補正手段が、前
記複数の基準位置の補正係数をノイズ成分を与えつつ補
間することにより前記複数の受光素子に対応する補正係
数を求める手段を有する。

【００２２】請求項９の発明は、所定の受光面に配列配
置されるとともにそれぞれにマイクロレンズが形成され
た複数の受光素子を有し、被写体からの光を光学系を介
して当該複数の受光素子へと導くことにより当該被写体
の画像を取得する撮像装置において、取得される画像の
シェーディングを補正するシェーディング補正方法であ
って、受光素子に入射する光束の入射方向と当該受光素
子からの出力に対する補正係数との関係である補正情報
を準備する工程と、前記受光面に複数の基準位置が設定
されており、前記光学系の状態を示す情報に基づいて基
準位置に入射する光束の入射方向を取得する工程と、基
準位置への光束の入射方向および前記補正情報に基づい
て当該基準位置に関連する受光素子からの出力を補正す
る工程とを有する。

【００２３】

【発明の実施の形態】＜１． 発明の原理＞マイクロレ
ンズを有するＣＣＤにて撮影を行う場合、ＣＣＤの各受
光素子からの出力はマイクロレンズの影響を受けて複雑
に変化する。また、マイクロレンズの形状はＣＣＤの個
体ごとに誤差を有しており、マイクロレンズの影響によ
るシェーディングの発生を一層複雑なものとしている。
なお、一般的には１つのＣＣＤ内の各マイクロレンズの
形状はある程度均一となるように形成される。

【００２４】ここで、マイクロレンズの影響によるシェ
ーディングとは、光をＣＣＤへと導く光学系の状態の影
響を受けるシェーディングをいい、光学系の状態の影響
を受けないシェーディング（例えば、光電変換特性のば
らつきに起因する感度ムラ）を除いたものをいう。以下
の説明では、「マイクロレンズの影響によるシェーディ
ング」のことを適宜、単に、「シェーディング」とい
う。

【００２５】図１（ａ）ないし（ｄ）は１つの受光素子
１０の構造を示す図であり、図１（ａ）は平面図であ
り、図１（ｂ）ないし（ｄ）は縦断面図である。図１
（ａ）および（ｂ）に示すように、１つの受光素子１０
は基台１１上に受光部１２を有しており、この受光部１
２での受光感度を増すために受光部１２を覆うマイクロ
レンズ１３が形成される。

【００２６】１つの受光素子１０において、撮影光学系
（以下、単に「光学系」という。）のレンズ配置の変化
により図１（ｂ）ないし（ｄ）にて示すように入射する
光束の光束中心Ｌの方向（以下、「光束の入射方向」と
いう。）が様々に変化する。これにより、入射する光束
が受光部１２に対して様々な位置に集光される。このと
き、基台１１上の集光範囲は光束の入射方向によっては
受光部１２の上面に全て含まれるとは限らないことか
ら、光束の入射方向により受光素子１０からの出力は複
雑に変化する。

【００２７】図２（ａ）ないし（ｃ）はＣＣＤの個体ご
とに様々な形状に形成されたマイクロレンズ１３の例を
示す図である。ここで、図２（ａ）または（ｂ）に示す
ように、図１（ｂ）に示す受光素子１０に比べてマイク
ロレンズ１３の高さが低かったり高かったりする場合に
は、入射する光束の集光範囲の大きさが変化する。その
結果、光束の入射方向と受光素子１０からの出力との関
係は図１（ｂ）に示すものと異なったものとなる。すな
わち、受光素子１０からの出力の補正をＣＣＤの個体ご
とに行う必要がある。

【００２８】さらに、ＣＣＤの製造の際の誤差により、
マイクロレンズ１３が図２（ｃ）に示すように受光部１
２とずれて形成された場合には、入射光束の集光範囲と
受光部１２の上面との重なりの度合いは光束の入射方向
（３次元ベクトルとして表現可能な入射方向）に大きく
依存する。したがって、単に、受光素子１０が配列され
る面（以下、「受光面」という。）の法線と光束の入射
方向とがなす角（すなわち、入射光束の傾き）と受光素
子１０からの出力に対する補正係数との関係を準備した
のでは、受光素子１０からの出力を適切に補正すること
ができない。なお、補正係数とは、出力を適正な値に補
正する際に利用する値をいい、例えば、出力と掛け合わ
せることにより適正な出力となる係数をいう。

【００２９】この発明では、マイクロレンズを有する受
光素子配列を用いた撮影の際に生じるシェーディングに
対して、光束の入射方向と受光素子の出力に対する補正
係数との関係を準備しておくことで適切な補正を実現し
ている。

【００３０】図３はこの発明に係るシェーディング補正
方法の基本的流れを示す流れ図である。図３に示すよう
に、この発明では、光束の入射方向と受光素子の出力に
対する補正係数との関係が予め準備される（ステップＳ
１１）。なお、マイクロレンズ１３を有する受光素子１
０の場合、光学系の絞りを変化させると受光部１２の上
面と集光範囲との重なりの程度が複雑に変化するが、画
像の撮影の際の絞りの状態に対応した補正情報がステッ
プＳ１１にて準備されるものとする。

【００３１】補正情報が準備されると、出力の補正対象
となる受光素子１０への光束の入射方向が求められる
（ステップＳ１２）。３次元ベクトルとして表現可能な
入射方向は、例えば、光学系のレンズの配置状態および
受光素子１０のＣＣＤ上の位置から計算により求めるこ
とが可能である。なお、ステップＳ１２における入射方
向を求める処理は、入射方向と同等な情報を求める処理
であってもよい。

【００３２】補正情報は光束の入射方向と補正係数との
関係を示すものであることから、ステップＳ１２にて求
められた入射方向から受光素子１０の出力を補正するた
めの補正係数が求められる（ステップＳ１３）。その
後、この補正係数に基づいて受光素子１０からの出力を
補正することにより、適正な出力が得られる（ステップ
Ｓ１４）。

【００３３】以上に説明した補正をＣＣＤ上の全ての受
光素子１０に対して実質的に行うことにより、ＣＣＤか
ら得られる画像に現れるマイクロレンズの影響によるシ
ェーディングに対して適切な補正が行われる。

【００３４】＜２． 第１の実施の形態＞ ＜2.1 デジタルカメラの全体構成＞図４はこの発明の
第１の実施の形態に係る撮像装置であるデジタルカメラ
１００の外観を示す斜視図である。デジタルカメラ１０
０はカメラ本体を構成する本体部１０１に交換可能なレ
ンズユニット１０２を取り付けた構成となっている。

【００３５】本体部１０１内部にはレンズユニット１０
２により被写体の像が形成されるＣＣＤ１１１が設けら
れており、デジタルカメラ１００の操作者がファインダ
用窓１１２から所望の被写体を覗きながらシャッタボタ
ン１１３を押すと被写体のデジタル画像がメモリスロッ
ト１１４内のメモリカードに記憶される。画像を記憶し
たメモリカードは操作者が取出ボタン１１５を押すこと
により本体部１０１から取り出すことができる。

【００３６】図５はデジタルカメラ１００の機械的構成
を示すブロック図である。レンズユニット１０２内には
被写体からの光ＬａをＣＣＤ１１１へと導き、ＣＣＤ１
１１上に被写体の像を形成するための撮影用の光学系１
２１が格納されており、光学系１２１内の複数のレンズ
配置や絞りの状態がドライバ１２２により制御される。

【００３７】ＣＣＤ１１１、シャッタボタン１１３、メ
モリスロット１１４およびドライバ１２２は適宜インタ
ーフェイスを介する等してバスライン１３０に接続され
る。バスライン１３０にはさらに各種演算処理を行うＣ
ＰＵ１３１、基本的プログラムを記憶するＲＯＭ１３
２、補正に必要な情報を記憶するＲＡＭ１３３、ＣＣＤ
１１１からの画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ
／Ｄ変換回路１３４、および、画像のシェーディングを
補正するための補正回路１３５が適宜インターフェイス
を介する等して接続される。なお、補正回路１３５の機
能の全部または一部がＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１３２およ
びＲＡＭ１３３の動作により実現されてもよく、ＣＰＵ
１３１、ＲＯＭ１３２およびＲＡＭ１３３により実現さ
れる機能の全部または一部がハードウェア的に構築され
ていてもよい。

【００３８】操作者がシャッタボタン１１３を押すとＣ
ＣＤ１１１からの信号がＡ／Ｄ変換回路１３４を介して
デジタル画像として取り込まれる。そして、この画像は
ドライバ１２２からの情報やＲＡＭ１３３内の情報に基
づいてＣＰＵ１３１や補正回路１３５によりシェーディ
ング補正され、メモリスロット１１４を介してメモリカ
ード１１４ａに記憶される。

【００３９】図６は図５に示すＣＰＵ１３１、ＲＯＭ１
３２、ＲＡＭ１３３および補正回路１３５により行われ
るシェーディング補正動を機能ごとに分けて示すブロッ
ク図である。また、図６には図５に示したレンズユニッ
ト１０２、ＣＣＤ１１１およびＡ／Ｄ変換回路１３４も
同様に示す。

【００４０】図６に示すように、デジタルカメラ１００
におけるシェーディング補正に係る機能構成は大きく補
正部１４０と入射角算出部１５０とに分けられる。

【００４１】補正部１４０は画像のシェーディング補正
等を行うものであり、補正に必要な補正情報の生成も行
う。すなわち、図３に示す流れ図のステップＳ１１，Ｓ
１３およびＳ１４の処理に相当する処理を行う。入射角
算出部１５０は補正の対象となる受光素子に入射する光
束の入射方向を求めるものであり、図３に示す流れ図の
ステップＳ１２に相当する処理を行う。

【００４２】さらに、補正部１４０は補正テーブル算出
部１４１、基準補正係数算出部１４２および補正係数補
間部１４３を有する。補正テーブル算出部１４１は実質
的に補正情報としての役割を果たす補正用入射角テーブ
ル１４４および補正テーブル１４５を生成し、ステップ
Ｓ１１に相当する処理を行う。なお、これらのテーブル
の内容については後述する。基準補正係数算出部１４２
は基準となる所定の受光素子に入射する光束の入射方向
を入射角算出部１５０から受け取り、補正用入射角テー
ブル１４４および補正テーブル１４５を参照して基準補
正係数を求め、ステップＳ１３に相当する処理を行う。
また、補正係数補間部１４３は求められた基準補正係数
を補間することにより全ての受光素子に対応する補正係
数を算出する。

【００４３】入射角算出部１５０はドライバ１２２から
の情報を受けて後述する入射角テーブル１５２を生成す
る入射角テーブル算出部１５１を有する。そして、入射
角算出部１５０はこの入射角テーブル１５２を参照して
補正の対象となる受光素子への光束の入射方向に相当す
る情報を求め、ステップＳ１２に相当する処理を行う。

【００４４】以上、デジタルカメラ１００の機械的構成
および機能的構成について説明してきたが、次に、デジ
タルカメラ１００におけるシェーディング補正の具体的
動作について詳説する。

【００４５】＜2.2 シェーディング補正の動作＞図７
はデジタルカメラ１００におけるシェーディング補正動
作の概略を示す流れ図である。デジタルカメラ１００で
は、ＣＣＤ１１１の受光面を所定の矩形のブロックに予
め区分けしておき、各ブロックの中心（以下、「基準位
置」という。）に位置する受光素子に対応する補正係数
を基準補正係数として求める。その後、基準補正係数を
補間することにより、全ての受光素子に対応する補正係
数を求める。以下、図７を参照しながらシェーディング
補正動作について説明する。

【００４６】＜2.2.1 補正情報の生成＞シェーディン
グ補正の準備として、まず、図６に示す補正テーブル算
出部１４１が補正用入射角テーブル１４４および補正テ
ーブル１４５を生成し、図５に示す記憶手段であるＲＡ
Ｍ１３３に記憶する（ステップＳ２１）。

【００４７】補正用入射角テーブル１４４とは、光学系
１２１のレンズ配置や絞りの状態が所定の状態であると
きに、図８に示すようにＣＣＤ１１１の受光面と光学系
１２１の光軸１２１ａとの交点（以下、「光軸中心」と
いう。）１２１ｂから補正の対象となる受光素子１１１
ａまでの距離Ｒｃと、入射光束の光束中心Ｌｃと光軸１
２１ａとのなす角θ（光軸１２１ａに対する光束の傾き
を表すいわゆる「軸外光の主光線角度」であり、θ＞０
のときに光束中心Ｌｃが光軸１２１ａから漸次離れるも
のとする。）との関係を示すテーブルである。また、補
正テーブル１４５とは、光学系１２１が同様の所定の状
態であるときの受光素子１１１ａの２次元座標にて表さ
れる位置と補正係数との関係を示すテーブルである。

【００４８】なお、以下の説明における距離ＲｃはＣＣ
Ｄ１１１上の実際の距離を表しており、また、補正テー
ブル１４５中に２次元配列される補正係数の各格納位置
にはＣＣＤ１１１上の受光素子配列に基づく座標が対応
付けられる。したがって、補正用入射角テーブル１４４
と補正テーブル１４５とを対応付ける際には実際の距離
と座標との間の変換処理が行われる。

【００４９】ここで、光束中心Ｌｃは光学系１２１の光
軸１２１ａを含む１つの面に沿う方向を向くことから、
距離Ｒｃと角θとの関係を示す情報は受光素子１１１ａ
が配列される受光面上の位置とこの位置へ入射する光束
の入射方向（３次元ベクトルとして表現可能な入射方
向）との関係を実質的に表す情報である。また、補正テ
ーブル１４５により受光面上の位置と補正係数とが関係
付けられていることから、補正用入射角テーブル１４４
および補正テーブル１４５は受光素子１１１ａに入射す
る光束の入射方向と補正係数との関係を表す情報であ
り、これらの情報は図３中のステップＳ１１における補
正情報に相当する。

【００５０】図９は図７中のステップＳ２１の動作の詳
細を示す流れ図である。また、図１０は補正用入射角テ
ーブル１４４を生成する様子を示す図であり、図１１は
補正テーブル１４５を生成する様子を示す図である。

【００５１】図１０（ａ）および（ｂ）に示すように補
正用入射角テーブル１４４は予めＲＡＭ１３３に記憶さ
れている４つの基本入射角テーブル１６１（図１０中、
符号「１６１ａ」、「１６１ｂ」、「１６１ｃ」、「１
６１ｄ」を付す。）から２種類（符号「１４４ａ」、
「１４４ｂ」を付す。）生成される。また、図１１
（ａ）および（ｂ）に示すように補正テーブル１４５も
４つの基本補正テーブル１６２（図１１中、符号「１６
２ａ」、「１６２ｂ」、「１６２ｃ」、「１６２ｄ」を
付す。）から２種類（符号「１４５ａ」、「１４５ｂ」
を付す。）生成される。

【００５２】２種類の補正用入射角テーブル１４４およ
び２種類の補正テーブル１４５は１つのブロック内の基
準補正係数を求める際にいずれか１種類のみが利用され
る。このように２種類準備される理由については後述す
る。

【００５３】４つの基本入射角テーブル１６１は、光軸
中心１２１ｂから受光素子１１１ａまでの距離Ｒｃと、
光軸１２１ａと光束中心Ｌｃとがなす角θとの関係を光
学系１２１の４つの状態に関して示すテーブルであり、
４つの状態としては、カメラレンズである光学系１２１
の瞳の位置が最も近くなるズーム位置（以下、「瞳近」
という。）であって絞りが最も絞られた状態（以下、Ｆ
ナンバーを用いて「Ｆ２２」という。）、瞳近であって
絞りが最も開放された状態（以下、Ｆナンバーを用いて
「Ｆ６．７」という。）、瞳の位置が最も遠くなるズー
ム位置（以下、「瞳遠」という。）であってＦ２２の状
態、および、瞳遠であってＦ６．７の状態が採用され
る。なお、これらの基本入射角テーブル１６１は、光学
系１２１の仕様に基づく理論的計算により予め算出され
てＲＡＭ１３３に記憶される。

【００５４】補正用入射角テーブル１４４を求めるに際
し、まず、レンズユニット１０２のドライバ１２２から
撮影時の絞りの状態を示す値（以下、具体例として「Ｆ
１１」とする。）が取得される（図９：ステップＳ３
１）。そして、図１０（ａ）に示すように、補正テーブ
ル算出部１４１は瞳近であってＦ２２の状態に対応する
基本入射角テーブル１６１ａおよび瞳近であってＦ６．
７の状態に対応する基本入射角テーブル１６１ｂを内挿
することにより、瞳近であってＦ１１の状態に対応する
補正用入射角テーブル１４４ａを生成する（ステップＳ
３２）。すなわち、各距離ＲｃにおけるＦ２２とＦ６．
７とに対応するθの値をＦ１１を基準として内挿する。

【００５５】続いて同様の処理により、図１０（ｂ）に
示すように、瞳遠であってＦ２２の状態に対応する基本
入射角テーブル１６１ｃおよび瞳遠であってＦ６．７の
状態に対応する基本入射角テーブル１６１ｄを内挿する
ことにより、瞳遠であってＦ１１の状態に対応する補正
用入射角テーブル１４４ｂを生成する（ステップＳ３
３）。

【００５６】以上の処理により、瞳近と瞳遠とのそれぞ
れについて撮影時の絞りの状態に対応する２つの補正用
入射角テーブル１４４ａ，１４４ｂが生成される。な
お、後述する基準補正係数を求める際に角θから距離Ｒ
ｃを求める処理を行うことから、距離Ｒｃの増加に対し
て角θの変化が単調ではない場合には角θの算出を中断
し、距離Ｒｃと角θとを強制的に１対１に対応させる。

【００５７】補正用入射角テーブル１４４の生成が完了
すると、次に、４つの基本補正テーブル１６２から２つ
の補正テーブル１４５が生成される。４つの基本補正テ
ーブル１６２は４つの基本入射角テーブル１６１に対応
しており、それぞれ光学系１２１が瞳近であってＦ２２
の状態、瞳近であってＦ６．７の状態、瞳遠であってＦ
２２の状態、および、瞳遠であってＦ６．７の状態に対
応している。なお、これらの基本補正テーブル１６２は
これらの状態にて均一照明された均一濃度の被写体を撮
影し、この画像がＣＣＤの感度ムラを考慮した上で均一
の輝度となる補正係数の２次元配列として予め求められ
てＲＡＭ１３３に記憶されている。このような作業はデ
ジタルカメラ１００の組立時等に行われる。

【００５８】そして、図１１（ａ）に示すように、撮影
時の絞りの状態であるＦ１１を基準に、瞳近であってＦ
２２の状態に対応する基本補正テーブル１６２ａおよび
瞳近であってＦ６．７の状態に対応する基本補正テーブ
ル１６２ｂの各補正係数を内挿することにより、瞳近で
あってＦ１１の状態に対応する補正テーブル１４５ａを
生成する（ステップＳ３４）。また、図１１（ｂ）に示
すように、瞳遠であってＦ２２の状態に対応する基本補
正テーブル１６２ｃおよび瞳遠であってＦ６．７の状態
に対応する基本補正テーブル１６２ｄの各補正係数を内
挿することにより、瞳遠であってＦ１１の状態に対応す
る補正テーブル１４５ｂを生成する（ステップＳ３
５）。なお、上記ステップＳ３２ないしＳ３５の処理は
任意の順序で行われてよい。

【００５９】以上の処理により、瞳近と瞳遠とのそれぞ
れについて撮影時の絞りの状態における２つの補正テー
ブル１４５ａ，１４５ｂが２つの補正用入射角テーブル
１４４ａ，１４４ｂに対応して生成される。

【００６０】このデジタルカメラ１００では補正情報と
して補正用入射角テーブル１４４と補正テーブル１４５
との組合せを２種類準備する。そして、ＣＣＤ１１１上
の各ブロックにおける基準補正係数を求める際にはこれ
らの組合せの一方のみを利用する。これは、特殊な光学
系にも対応することを目的としている。

【００６１】図１２は瞳近の状態と瞳遠の状態とにおい
て光学系１２１の光軸１２１ａと入射光束の光束中心Ｌ
ｃとがなす角θが、ＣＣＤ１１１の受光面の光軸中１２
１ｂ心から隅の方へと遠ざかるにつれて変化する様子を
示す図である。グラフ２０１は瞳近の状態において図１
３（ａ）に示すように光束中心Ｌｃが光軸１２１ａから
漸次遠ざかる場合を示し、グラフ２０２は瞳遠の状態に
おいて図１３（ｂ）に示すように光束中心Ｌｃが光軸１
２１ａに漸次近づく場合を示す。また、グラフ２０３は
瞳近と瞳遠との間の状態における角θの変化の様子を示
す。

【００６２】図１２に示すように、このデジタルカメラ
１００では瞳近の状態と瞳遠の状態とでは光軸中心から
離れるに従って角θの変化の様子が大きく異なる。した
がって、ブロックの基準補正係数を求める際にブロック
の中心である基準位置に入射する光束の光束中心Ｌｃが
光軸１２１ａから漸次離れる場合には瞳近の状態に関す
る補正用入射角テーブル１４４ａおよび補正テーブル１
４５ａを利用し、光束中心Ｌｃが光軸１２１ａに漸次近
づく場合には瞳遠の状態に関する補正用入射角テーブル
１４４ｂおよび補正テーブル１４５ｂを利用する。以上
の理由により、デジタルカメラ１００では２種類の補正
情報を準備してこれらを使い分けてより適切なシェーデ
ィング補正を実現している。

【００６３】なお、一般のカメラレンズでは、図１３
（ａ）にて示すように受光素子に入射する光束の光束中
心Ｌｃは漸次光軸１２１ａから離れるため、準備する補
正情報は瞳近の状態の補正用入射角テーブル１４４ａお
よび補正テーブル１４５ａのみでよい。

【００６４】＜2.2.2 入射方向の算出＞図７に示すス
テップＳ２１が完了すると、次に、図６に示す入射角テ
ーブル算出部１５１が入射角テーブル１５２を生成する
（ステップＳ２２）。入射角テーブル１５２とは、撮影
時のズーム位置および絞りの状態においてＣＣＤ１１１
の光軸中心１２１ｂから受光素子１１１ａまでの距離Ｒ
ｃと、この受光素子１１１ａに入射する光束の光束中心
Ｌｃと光軸１２１ａとがなす角θとの関係を示すテーブ
ルである。

【００６５】図１４は入射角テーブル１５２を生成する
処理の流れを示す流れ図である。入射角テーブル１５２
は既述の４つの基本入射角テーブル１６１を内挿するこ
とにより生成されるが、内挿の条件を取得するために、
まず、入射角テーブル算出部１５１がレンズユニット１
０２からレンズユニットの種類を取得し（ステップＳ４
１）、さらに、レンズユニット１０２から撮影時のズー
ム位置および撮影時の絞りの状態を示す値（この例の場
合、Ｆ１１）を取得する（ステップＳ４２）。

【００６６】次に、入射角テーブル算出部１５１は取得
したレンズユニットの種類からレンズユニットテーブル
１６３を参照してユニット標準角θｕを取得する（ステ
ップＳ４３）。ユニット標準角θｕとは絞りが最も絞ら
れた状態（具体的には、Ｆ２２）にてＣＣＤ１１１上の
光軸中心１２１ｂから所定距離だけ離れた位置に入射す
る光束の光束中心Ｌｃが光軸１２１ａとなす角を示す値
であり、光学系１２１の種類およびズーム位置に応じて
光束全体がどれだけの程度で漸次広がりつつ（あるい
は、漸次収束しつつ）ＣＣＤ１１１へと導かれるのかを
示す指標値である。なお、絞りが最も絞られた状態にて
ユニット標準角θｕが規定されるのは、光学系１２１の
レンズの外周や光学部品の縁による影響を受けることな
く指標となる角を規定することができるからである。

【００６７】図１５はレンズユニットテーブル１６３の
具体例を示す図である。レンズユニットテーブル１６３
のユニット番号は交換可能なレンズユニット１０２の種
類を示す番号である。ズーム位置は２桁の１６進数にて
表されており、情報量を低減するために１桁目が０の場
合だけがレンズユニットテーブル１６３に記録されてい
る。そして、各行にはユニット番号に対応するレンズユ
ニット１０２ついて、各ズーム位置のユニット標準角θ
ｕが格納される。

【００６８】例えば、撮影時にレンズユニット１０２か
らユニット番号が「０２」であり、ズーム位置が「３
０」に設定されているとの情報が取得されると、入射角
テーブル算出部１５１が現在のユニット標準角θｕを
「−１．０」であると特定する。なお、図１５では他の
欄のユニット標準角θｕの値の記載を省略している。

【００６９】ユニット標準角θｕを取得すると、次に、
図１６に示すように既述の４つの基本入射角テーブル１
６１のうち、絞りの状態がＦ２２である２つの基本入射
角テーブル１６１ａ，１６１ｃをユニット標準角θｕに
基づいて内挿し、撮影時のズーム位置であってＦ２２の
状態に対応する入射角テーブル１６１ｅを一時的に生成
する（ステップＳ４４）。具体的には、ユニット標準角
θｕは光軸中心１２１ｂから所定の距離Ｒｃ（この例の
場合、Ｒｃ＝３．０）に位置する受光素子１１１ａに入
射する光束の光軸１２１ａに対する傾きを表すことか
ら、この距離Ｒｃ（＝３．０）における角θの値が取得
したユニット標準角θｕ（＝−１．０）となるように両
基本入射角テーブル１６１ａ，１６１ｃのそれぞれの角
θを内挿する。

【００７０】同様の内挿比により、絞りの状態がＦ６．
７である２つの基本入射角テーブル１６１ｂ，１６１ｄ
を内挿し、撮影時のズーム位置であってＦ６．７の状態
に対応する入射角テーブル１６１ｆを一時的に生成する
（ステップＳ４５）。

【００７１】さらに、生成した２つの一時的な入射角テ
ーブル１６１ｅ，１６１ｆを絞りの状態に関して内挿
し、撮影時のズーム位置であってＦ１１の状態に対応す
る最終的な入射角テーブル１５２を生成する（ステップ
Ｓ４６）。これにより、撮影時の光学系１２１の状態に
おける光軸中心１２１ｂからの距離Ｒｃと距離Ｒｃの位
置に入射する光束の光束中心Ｌｃと光軸１２１ａとがな
す角θとの関係が求められる。

【００７２】なお、入射角テーブル１５２を生成するに
あたり、ズーム位置の２つの状態（すなわち、瞳近、瞳
遠）に関する基本入射角テーブル１６１のみならずそれ
ぞれのズーム位置について絞りの２つの状態に関する計
４つの基本入射角テーブル１６１を予め準備している
が、これは、光学系１２１が複数枚のレンズを有する場
合に、あるいは、光学系１２１の機構上の制約を受ける
ことにより、絞りの状態に応じて光束中心Ｌｃの傾きが
変化することを考慮するためである。

【００７３】＜2.2.3 補正係数の算出およびシェーデ
ィング補正＞図７に示すステップＳ２２の処理が完了す
ると、次に、入射角算出部１５０がＣＣＤ１１１上の予
め区分けされている複数のブロックのうちの１つに注目
し、このブロックの中心を基準位置として特定するとと
もに、基準位置へ入射する光束（すなわち、光束中心Ｌ
ｃ）の傾きを求める（ステップＳ２３）。

【００７４】図１７はステップＳ２３の処理の流れを示
す流れ図である。また、図１８はＣＣＤ１１１上の１つ
のブロック３００を例示する図である。

【００７５】ステップＳ２３では、まず、ＣＣＤ１１１
上の光軸中心１２１ｂの座標を（０，０）とし、注目す
るブロック３００の中心の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）を基準位
置３１０として求める（ステップＳ５１）。そして、光
軸中心１２１ｂから基準位置３１０までの実際の距離
（すなわち、光軸１２１ａから基準位置３１０までの距
離）を基準距離Ｒｓとして求める（ステップＳ５２）。
例えば、基準位置３１０の座標が（−２００，４００）
であり、ＣＣＤ１１１の各受光素子の縦横の幅（すなわ
ち、画素ピッチ）が６．２５［μｍ］である場合には、
基準距離Ｒｓは２．８［ｍｍ］となる。

【００７６】基準距離Ｒｓが求められると、次に、入射
角算出部１５０が入射角テーブル１５２を参照して基準
距離Ｒｓに位置する受光素子に入射する光束の光束中心
Ｌｃが光軸１２１ａとなす角を基準入射角θｓとして求
める（ステップＳ５３）。具体的には、図１６に示す入
射角テーブル１５２における距離Ｒｃに関して２．５と
３．０との間で内挿を行い、距離Ｒｃが基準距離Ｒｓ
（＝２．８［ｍｍ］）であるときの角θ（＝−１．１
［゜］）を基準入射角θｓとして求める。

【００７７】なお、図８を用いて説明したように、光束
中心Ｌｃは光軸１２１ａを含む１つの面に沿う方向を向
くことから、基準入射角θｓを求めることにより基準位
置３１０に入射する光束の入射方向（３次元ベクトルに
て表現可能な入射方向）を特定することができる。すな
わち、基準入射角θｓを求める処理は実質的には基準位
置３１０に位置する受光素子への光束の入射方向を求め
ることに相当し、図３中のステップＳ１２に相当する処
理といえる。

【００７８】図７中のステップＳ２３により基準入射角
θｓが求められると、この基準入射角θｓが図６に示す
入射角算出部１５０から補正部１４０の基準補正係数算
出部１４２へと送られ、補正用入射角テーブル１４４お
よび補正テーブル１４５を参照して基準位置３１０にお
ける補正係数が基準補正係数として求められる（ステッ
プＳ２４）。図１９はステップＳ２４の内容を示す流れ
図である。

【００７９】まず、基準入射角θｓを受け取った基準補
正係数算出部１４２は、基準入射角θｓの符号を確認し
（ステップＳ６１）、基準入射角θｓが正（または、
０）である場合には瞳近の状態に関する補正用入射角テ
ーブル１４４ａおよび補正テーブル１４５ａを選択する
（ステップＳ６２）。一方、基準入射角θｓが負の場合
には瞳遠の状態に関する補正用入射角テーブル１４４ｂ
および補正テーブル１４５ｂを選択する（ステップＳ６
３）。

【００８０】次に、選択された補正用入射角テーブル
（以下、単に「補正用入射角テーブル１４４」とい
う。）および選択された補正テーブル（以下、単に「補
正テーブル１４５」という。）を参照して基準補正係数
が求められる（ステップＳ６４〜Ｓ６６）。

【００８１】図２０は基準補正係数を求める方法（ステ
ップＳ６４〜Ｓ６６）の原理を説明するための図であ
り、図２０（ａ）は撮影時の光学系１２１の状態におけ
る光束中心ＬｃのＣＣＤ１１１への広がりの様子を示
し、図２０（ｂ）は瞳遠であって撮影時の絞りの状態
（すなわち、補正用入射角テーブル１４４ａおよび補正
テーブル１４５ａに対応する状態）における光束中心Ｌ
ｃのＣＣＤ１１１への広がりの様子を示し、図２０
（ｃ）はＣＣＤ１１１を光軸１２１ａに沿う方向から見
たときの様子を示す図である。

【００８２】図２０（ａ）および（ｂ）に示すように、
撮影時の光束中心Ｌｃの広がりの度合いは瞳が最も近づ
くズーム位置の場合の光束中心Ｌｃの広がりの度合いよ
りも小さい。ここで、図２０（ｃ）にて示すように、光
軸中心１２１ｂから基準位置３１０へと向かう半直線上
のある位置３２０において、図２０（ｂ）に示すように
入射する光束の光束中心Ｌｃが光軸１２１ａに対して基
準入射角θｓだけ傾く場合には、この位置３２０に対応
する補正係数を補正テーブル１４５から求め、これを基
準位置３１０に対応する基準補正係数とすることができ
る。位置３２０では基準位置３１０と同方向から光束が
入射するからである。なお、撮影時に光束中心Ｌｃが光
軸１２１ａに漸次近接する場合には、図２０（ｂ）は瞳
遠であって撮影時の絞りの状態（すなわち、補正用入射
角テーブル１４４ｂおよび補正テーブル１４５ｂに対応
する状態）における図となる。

【００８３】以上のことから、基準補正係数を求める際
には、まず、図２０（ｂ）に示す位置３２０と光軸中心
１２１ｂとの距離を補正用距離Ｒｍとして求める（ステ
ップＳ６４）。例えば、基準入射角θｓが−１．１
［゜］である場合には、補正用入射角テーブル１４４ｂ
が参照され、θが−１．１［゜］となるときの距離Ｒｃ
（＝１．０［ｍｍ］）が補正用距離Ｒｍとして求められ
る。

【００８４】次に、位置（以下、「補正用位置」とい
う。）３２０の座標を基準位置３１０の座標に、

【００８５】

【数１】

【００８６】を乗じて求める（ステップＳ６５）。例え
ば、基準距離Ｒｓが２．８［ｍｍ］、補正用距離Ｒｍが
１．０［ｍｍ］、基準位置３１０の座標（Ｘｓ，Ｙｓ）
が（−２００，４００）である場合には補正用位置３２
０の座標（Ｘｍ，Ｙｍ）は（−７１，１４２）と求めら
れる。

【００８７】補正テーブル１４５の各補正係数は、この
補正係数が用いられるべき受光素子の座標に関連づけら
れている。図２１は補正テーブル１４５に記憶されてい
る補正係数と座標との関係の例の一部を図示したもので
ある。図２１に示すように、補正テーブル１４５では全
ての座標位置（縦方向、横方向に１ずつ離れた全ての座
標位置）と補正係数が対応付けられている訳ではなく、
適宜間隔をおいた位置と補正係数とが関連づけられてい
る。これは近接する画素間ではシェーディングの度合い
が大きく変化しないことを利用して補正テーブル１４５
の情報量を削減することによるコスト削減を目的として
いる。例えば、均一照明された均一濃度の被写体を撮影
して基本補正テーブル１６２を生成する際に適宜間引き
処理、あるいは、代表する座標位置の補正係数を周囲の
補正係数の平均値とする処理等を行うことで基本補正テ
ーブル１６２の生成時点で情報量の削減が図られてい
る。

【００８８】したがって、求められた補正用位置３２０
の座標は必ずしも補正係数に関連づけられた座標と一致
するとは限らない。そこで、補正用位置３２０が求めら
れると、この補正用位置３２０に近接する４つの座標に
関連づけられた補正係数を補正テーブル１４５から読み
出し、これらの４つの補正係数を座標に関して内挿し、
補正用位置３２０における補正係数を基準位置３１０に
対応する基準補正係数として求める（ステップＳ６
６）。図２１に示す４つの補正係数の例の場合、座標
（−７１，１４２）の補正用位置３２０の補正係数が
１．０６として求められる。

【００８９】以上に説明した基準入射角θｓの算出（図
７：ステップＳ２３）および基準補正係数の算出（ステ
ップＳ２４）を全てのブロックについて繰り返し行うこ
とにより、全ブロックの基準補正係数が求められる（ス
テップＳ２５）。

【００９０】全てのブロックの基準補正係数が求められ
ると、基準位置に位置する受光素子以外の受光素子に対
する補正係数が補正係数補間部１４３による補間処理に
より求められる。なお、１つのブロック内の受光素子か
らの出力は基準補正係数により一律に補正されてもよい
が、ブロック間の境界を目立たなくさせてより適切な補
正を行うためにこのデジタルカメラ１００では各受光素
子に対応する補正係数を周囲の基準位置の基準補正係数
を線形補間して求めるようにしている。

【００９１】図２２は補正係数を求める対象となる受光
素子の位置３３０について、周囲の基準位置３１０ａ，
３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄの基準補正係数に基づい
て補正係数を求める処理を説明するための図である。補
正係数を求めるに際し、まず、対象となる受光素子の位
置３３０と各基準位置３１０ａないし３１０ｄとを対角
線上の頂点として有する矩形の面積が求められる。これ
により、図２２中に示す矩形３１０ａ，３１１ａ，３３
０，３１１ｄ、矩形３１０ｂ，３１１ｂ，３３０，３１
１ａ、矩形３１０ｃ，３１１ｃ，３３０，３１１ｂ、矩
形３１０ｄ，３１１ｄ，３３０，３１１ｃのそれぞれの
面積がＡａ，Ａｂ，Ａｃ，Ａｄとして求められるものと
する。

【００９２】次に、基準位置３１０ａ，３１０ｂ，３１
０ｃ,３１０ｄの基準補正係数がそれぞれＫａ，Ｋｂ，
Ｋｃ，Ｋｄであるものとして、

【００９３】

【数２】

【００９４】にて示される演算を行って位置３３０に位
置する受光素子に対する補正係数を求める。この処理に
より、各補正係数の値が位置３３０に対して反対側に位
置する矩形の面積の割合に応じて加算されて位置３３０
における補正係数が求められることとなる。

【００９５】以上の補間処理を全ての受光素子に関して
行うことにより、マイクロレンズの影響によるシェーデ
ィングを補正するための補正係数が全受光素子について
求められる（ステップＳ２６）。

【００９６】さらに、予め求められている各受光素子の
光電変換特性のばらつき（光学系１２１の状態変化に依
存しないばらつきであり、いわゆる、感度ムラをい
う。）を補正するための補正係数がステップＳ２６にて
求められた補正係数に乗算され、マイクロレンズによる
シェーディングおよび光電変換特性のばらつきの双方を
考慮した最終的な補正係数が求められる（ステップＳ２
７）。例えば、マイクロレンズによるシェーディングに
対する補正係数が１．３であり、光電変換特性のばらつ
きに対する補正係数が１．２の場合には最終的な補正係
数は１．５６となる。なお、光電変換特性のばらつきを
補正するための補正係数は、予めＣＣＤ１１１に均一な
平行光線を照射し、このとき各受光素子からの出力が同
一となる係数として求められＲＡＭ１３３に記憶され
る。

【００９７】最終的な補正係数が求められると、各受光
素子からの出力である画像中の各画素の画素値に補正係
数が乗算され、マイクロレンズによるシェーディングお
よび光電変換特性のばらつきについて補正された画像が
得られる（ステップＳ２８）。その後、さらに必要な処
理が画像に適宜施され、図５に示すメモリスロット１１
４を介してメモリカード１１４ａに記憶される。

【００９８】また、撮影ごとに図７に示した処理が行わ
れ、撮影ごとに異なる光学系１２１の種類および状態に
応じて適切な補正が行われる。

【００９９】以上、この発明の第１の実施の形態である
デジタルカメラ１００の構成およびシェーディング補正
等の動作について説明してきたが、デジタルカメラ１０
０では受光素子への光束の入射方向と補正係数との関係
を表す情報として補正用入射角テーブル１４４および補
正テーブル１４５を予め記憶しているので、受光素子へ
の光束の入射方向により複雑に変化するマイクロレンズ
の影響によるシェーディングを適切に補正することがで
きる。

【０１００】また、所定のレンズ配置（例えば、瞳近や
瞳遠）における受光素子の位置と補正係数との関係を補
正テーブル１４５として記憶し、また、このレンズ配置
にて各受光素子へと入射する光束の光束中心が光軸１２
１ａとなす角、すなわち、受光素子の位置と入射光束の
入射方向との関係を示す情報を補正用入射角テーブル１
４４として記憶することから、ズーム位置（すなわち、
レンズ配置）の変化により複雑に変化するシェーディン
グをこれらのテーブルを用いて補正することができる。
その結果、少ない記憶容量にて任意のズーム位置におけ
る適切な補正を行うことができる。

【０１０１】また、補正テーブル１４５は均一照明され
る均一濃度の被写体を実際に撮影することにより求めら
れるので、ＣＣＤ１１１の個体差の影響を受けないシェ
ーディング補正が実現される。なお、光電変換特性のば
らつきの補正も実際の撮影を通じて補正係数が求められ
るので、光電変換特性のばらつきについてもＣＣＤ１１
１の個体差の影響を受けない補正が実現され、過補正お
よび補正不足が防止される。

【０１０２】また、デジタルカメラ１００ではＣＣＤ１
１１の受光面を複数のブロックに区分けし、これらのブ
ロックにおける基準位置の補正係数を基準補正係数とし
て求め、基準補正係数を補間して全ての受光素子に対す
る補正係数を求めている。これにより、補正情報に基づ
く補正係数の算出処理の負担を軽減し、補正係数の迅速
な算出を実現している。

【０１０３】また、受光素子に入射する光束の光束中心
が光学系１２１の光軸に漸次近接する場合と漸次離れる
場合とのそれぞれについて２種類の補正情報を適宜使い
分けるので、より適切な補正を実現している。

【０１０４】また、光学系１２１においてレンズ配置お
よび絞りの状態が互いに異なる場合の４つの基本入射角
テーブル１６１を内挿することにより入射角テーブル１
５２を求めるので、撮影時の光学系１２１のレンズ配置
および絞りの状態での基準位置に入射する光束の入射方
向を容易に求めることができる。

【０１０５】さらに、デジタルカメラ１００では補正係
数の算出に際してレンズユニット１０２の種類に固有の
情報をレンズユニットテーブル１６３として記憶するこ
とにより、レンズユニット１０２の交換に対しても適切
に対応することができる。

【０１０６】＜３． 第２の実施の形態＞図２３はこの
発明の第２の実施の形態であるデジタルカメラ１００ａ
の外観を示す斜視図である。デジタルカメラ１００ａは
第１の実施の形態に係るデジタルカメラ１００とほぼ同
様の構成であり、図１５に示したレンズユニットテーブ
ル１６３に関する部分についてのみ異なる。図２３では
図４に示したデジタルカメラ１００と同様の構成につい
ては同様の符号を付している。

【０１０７】第１の実施の形態では、交換可能なレンズ
ユニット１０２の種類に応じた固有の値であって補正係
数を求める際に利用されるものをレンズユニットテーブ
ル１６３として本体部１０１内に記憶しておくようにな
っているが、第２の実施の形態に係るデジタルカメラ１
００ａでは、レンズユニット１０２内部にレンズユニッ
ト１０２固有の情報を記憶する。

【０１０８】具体的には、図１５に示すレンズユニット
テーブル１６３のうち、レンズユニットの種類に対応す
る部分（図１５のレンズユニットテーブル１６３の１行
分）をレンズユニット１０２内の回路基板１２３上に配
置されたメモリ１２４に記憶する。

【０１０９】このように、レンズユニット１０２固有の
情報をレンズユニット１０２に持たせることにより、本
体部１０１ではレンズユニットテーブル１６３を記憶す
る必要がなくなり、本体部１０１に設けられるメモリの
記憶容量を低減することができる。

【０１１０】また、本体部１０１とは別にレンズユニッ
ト１０２が後発的に開発された場合であっても、本体部
１０１の設計変更やメモリの書き換えを行うことなく適
切にシェーディング補正を行うことができる。

【０１１１】＜４． 第３の実施の形態＞次に、第３の
実施の形態として、第１の実施の形態において説明した
補正係数補間部１４３による基準補正係数の補間処理
（図７：ステップＳ２６）の他の例を説明する。

【０１１２】図２４に示す縦横に配列された各矩形領域
はＣＣＤ１１１上の受光素子の配列を模式的に表したも
のであり、各矩形領域は１つの受光素子に対応してい
る。また、符号３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０
ｄを付す４つの矩形領域は基準位置３１０を表してお
り、これら４つの矩形領域内に記入された数値は基準補
正係数を示す。なお、便宜上、実際の補正係数を１００
倍して記入している。

【０１１３】図２４に示すように、基準補正係数が縦方
向に同一である場合には、これら４つの基準補正係数を
線形補間（例えば、図２２および数２を用いて説明した
補間）を行い、４つの基準位置３１０ａないし３１０ｄ
により規定される領域３１２（図２４中、太線にて囲む
４×４個の矩形領域）の各補正係数を求めると補正係数
の値が縦方向に同一となる。図２５は図２４と同様に基
準補正係数が縦方向に同一であり、左右方向で１だけ異
なる場合の補間例を示す図である。なお、これらの図に
おいて補正係数の値に応じて領域３１２内の各矩形領域
に平行斜線を付している。

【０１１４】図２４および図２５に示すように、単に基
準補正係数を線形的に補間するのみであると、基準補正
係数が縦方向あるいは横方向等に揃ってしまう可能性が
ある。これにより、シェーディング補正により画像に縞
模様が現れる。このような縞模様は画像の品質を低下さ
せる原因となる。そこで、第３の実施の形態では補間処
理の際に人為的にノイズ成分を付与することにより、補
正後の画像を観察者の目に違和感のないものとしてい
る。

【０１１５】図２６（ａ）ないし（ｄ）はノイズ成分を
与えた補間に用いられるテーブルを示し、図２６
（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）のテーブルはそれぞれ
基準位置３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄに対
応付けられる。また、各テーブル中の数値の位置は４つ
の基準位置３１０ａないし３１０ｄの位置に対応してい
る。

【０１１６】図２７は図２６（ａ）ないし（ｄ）に示す
テーブルを用いて基準補正係数を補間して補正係数を求
めた結果を示す図である。例えば、図２７の領域３１２
における左から３番目、上から２番目の矩形領域の補正
係数を求める際には、左上の基準位置３１０ａの基準補
正係数「１３７」に図２６（ａ）に示すテーブル中の左
から３番目、上から２番目の数値「０．０９」を乗じ、
同様に、右上の基準位置３１０ｂの基準補正係数「１３
３」に図２６（ｂ）に示すテーブル中の同位置の数値
「０．２１」を乗じ、右下の基準位置３１０ｃの基準補
正係数「１３３」に図２６（ｃ）に示すテーブル中の同
位置の数値「０．４９」を乗じ、左下の基準位置３１０
ｄの基準補正係数「１３７」に図２６（ｄ）に示すテー
ブル中の同位置の数値「０．２１」を乗じ、これらの値
の和をこの位置における補正係数「１３４」として求め
る。

【０１１７】同様の手法により補正係数を求めた他の例
を図２８に示す。また、図２９に例示すように基準位置
３１０および基準補正係数が存在し、これらの基準位置
３１０により規定される８×８個の矩形領域（図２９
中、符号３１３にて示す平行斜線にて縁取りされた領
域）の補正係数を求めた場合において、求められた補正
係数の値を高さとして立体的に表現したものを図３０に
示す。

【０１１８】図２６（ａ）ないし（ｄ）のテーブルは、
通常の線形補間に用いる係数から若干異なった値を格納
している。したがって、これらのテーブルを用いて補間
を行った結果である図２７および図２８では、基準補正
係数が縦方向に同一であるにもかかわらず領域３１２内
の補正係数は縦方向に揃わない。図３０に示す補間結果
においても同様である。すなわち、補間の際に人為的に
ノイズ成分を付与することにより、補間による縞模様の
発生を防止することができ、観察者に違和感のない画像
を得ることができる。

【０１１９】＜５． 変形例＞以上この発明に係る実施
の形態について説明してきたが、この発明は上記実施の
形態に限定されるものではなく様々な変形が可能であ
る。

【０１２０】例えば、上記実施の形態では、基準位置３
１０をブロックの中心としているが、基準位置３１０は
ブロックの中心に限定されるものではない。また、画素
数が多くないとき、高精度に補正したいとき、あるい
は、補正時間に余裕があるときは１つの受光素子に１つ
の基準位置３１０が対応付けられるものとして、全受光
素子に対して図７に示すステップＳ２３およびＳ２４を
繰り返し行ってもよい。この場合、補間処理（ステップ
Ｓ２６）は不要となる。すなわち、基準位置３１０は任
意に設定されてよく、基準位置３１０に関連する受光素
子に対する補正係数が求められればよい。

【０１２１】また、画像に対する補正は、Ａ／Ｄ変換回
路１３４から１画素の情報が取得されるごとに行われて
もよく、画像全体の情報が取得されてから一括して行わ
れてもよい。

【０１２２】また、上記実施の形態では補正用入射角テ
ーブル１４４および補正テーブル１４５を補正情報とし
て利用しているが、補正情報は受光素子に入射する光束
の入射方向と出力に対する補正係数との関係を実質的に
表すものであればどのようなものであってもよい。

【０１２３】また、上記実施の形態では、光学系１２１
のズーム位置および絞りの状態から受光素子への光束の
入射方向を求めているが、光学系１２１からの他の情報
を利用して受光素子への光束の入射方向を求めてもよ
い。

【０１２４】また、上記実施の形態では、絞りに対して
補正係数が線形に変化するという前提に基づいて２つの
基本補正テーブル１６２から１つの補正テーブル１４５
を求めているが、より厳密な補正テーブル１４５を求め
るために３以上の基本補正テーブル１６２から、あるい
は、非線形な内挿を行って１つの補正テーブル１４５を
求めるようにしてもよい。

【０１２５】同様に、上記実施の形態では、ズーム位置
および絞りに対して角θが線形に変化するという前提に
基づいて４つの基本入射角テーブル１６１から１つの入
射角テーブル１５２および２つの補正用入射角テーブル
１４４を求めているが、さらに多くの基本入射角テーブ
ル１６１から、あるいは、非線形な内挿を行って入射角
テーブル１５２や補正用入射角テーブル１４４を求める
ようにしてもよい。

【０１２６】また、上記実施の形態では、瞳近の場合と
瞳遠の場合とに分けて２種類の補正用入射角テーブル１
４４および補正テーブル１４５を生成しているが、既述
のように、通常のカメラレンズでは、基準入射角θｓが
正となることから１種類の補正用入射角テーブル１４４
および補正テーブル１４５が生成されてもよい。逆に、
基準入射角θｓの範囲に応じて３種類以上の補正用入射
角テーブル１４４および補正テーブル１４５が使い分け
られてもよい。

【０１２７】また、上記実施の形態では、レンズユニッ
ト１０２に光学系１２１が設けられるものとして説明し
たが、光学系１２１の一部のみがレンズユニット１０２
に設けられ、他の部分が本体部１０１に設けられてもよ
い。

【０１２８】また、上記実施の形態では、図２６（ａ）
ないし（ｄ）に示すテーブルを用いてノイズ成分を与え
た基準補正係数の補間を行っているが、これらのテーブ
ルの数値およびテーブルの大きさは一例にすぎず、適宜
決定されてよい。

【０１２９】また、上記実施の形態では、ステップＳ２
１において補正情報が生成されてからステップＳ２２に
おいて入射角テーブル１５２が生成されると説明した
が、これらのステップは並行に行われてもよく、逆順に
行われてもよい。

【０１３０】また、上記実施の形態ではデジタルカメラ
が１つのＣＣＤ１１１を有するが、複数のＣＣＤにより
画像を取得し、これらの画像を継ぎ合わせて１つの画像
を生成するデジタルカメラにもこの発明は利用可能であ
る。この場合、ユニット標準角θｕに対応する位置（Ｃ
ＣＤの中心からの距離）をＣＣＤの隅とすることによ
り、画像の継ぎ合わせ位置を目立たなくすることができ
る。なお、複数のＣＣＤを用いる場合には、基本補正テ
ーブル１６２の個数はＣＣＤの個数の４倍となる。

【０１３１】さらに、この発明はデジタルカメラにおけ
るシェーディング補正に限定されるものではなく、ビデ
オカメラ等の各種撮像装置に利用可能である。また、２
次元的な画像のシェーディング補正に限定されるもので
はなく、１次元画像のシェーディング補正にも利用可能
である。

【０１３２】

【発明の効果】請求項１ないし９に記載の発明では、マ
イクロレンズが形成された複数の受光素子を用いて画像
を取得する際に、光学系の状態の変化により複雑に変化
するシェーディングを適切に補正することができる。

【０１３３】また、請求項２に記載の発明では、補正用
入射角情報および補正テーブルにより、補正情報の量を
低減することができる。

【０１３４】また、請求項３に記載の発明では、補正テ
ーブルに格納される補正係数の数を削減できるので、補
正情報の量を低減することができる。

【０１３５】また、請求項４に記載の発明では、２つの
補正情報のうちの１つを選択して用いるので、補正をよ
り適切に行うことができる。

【０１３６】また、請求項５に記載の発明では、複数の
基本テーブルの内挿を行うことにより、基準位置に入射
する光束の入射方向を容易に取得することができる。

【０１３７】また、請求項６に記載の発明では、交換ユ
ニットの種類に応じて適切に補正を行うことができる。

【０１３８】また、請求項７に記載の発明では、撮像装
置本体とは別に開発される交換ユニットに容易に対応す
ることができる。

【０１３９】また、請求項８に記載の発明では、基準位
置の補正係数の補間による画像中の縞模様の発生を防止
することができ、観察者に違和感のない画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はマイクロレンズを有する受光素子の平
面図であり、（ｂ）ないし（ｄ）は縦断面図である。

【図２】（ａ）ないし（ｃ）は様々な形状のマイクロレ
ンズを有する受光素子の縦断面図である。

【図３】この発明におけるシェーディング補正の処理の
流れの概要を示す流れ図である。

【図４】この発明の第１の実施の形態に係るデジタルカ
メラの外観を示す斜視図である。

【図５】図４に示すデジタルカメラの機械的構成を示す
ブロック図である。

【図６】図４に示すデジタルカメラの機能面からの構成
を示すブロック図である。

【図７】図４に示すデジタルカメラにおけるシェーディ
ング補正の処理の流れを示す流れ図である。

【図８】ＣＣＤ上の光軸中心からの距離と入射光束の光
束中心の傾きとの関係を示す斜視図である。

【図９】補正用入射角テーブルおよび補正テーブルを生
成する処理の流れを示す流れ図である。

【図１０】補正用入射角テーブルを生成する様子を示す
図である。

【図１１】補正テーブルを生成する様子を示す図であ
る。

【図１２】瞳近の状態と瞳遠の状態における光軸中心か
らの距離と入射光束の傾きとの関係を示す図である。

【図１３】（ａ）は瞳近の状態におけるＣＣＤ上の各位
置への光束の入射の様子を示す図であり、（ｂ）は瞳遠
の状態におけるＣＣＤ上の各位置への光束の入射の様子
を示す図である。

【図１４】入射角テーブルを生成する処理の流れを示す
流れ図である。

【図１５】レンズユニットテーブルの例を示す図であ
る。

【図１６】入射角テーブルを生成する様子を示す図であ
る。

【図１７】基準位置に入射する光束の傾きを求める処理
の流れを示す流れ図である。

【図１８】ＣＣＤ上のブロックと基準位置とを示す図で
ある。

【図１９】基準補正係数を求める処理の流れを示す流れ
図である。

【図２０】（ａ）は撮影時に基準位置に入射する光束の
様子を示す図であり、（ｂ）は瞳近の状態において補正
用位置に入射する光束の様子を示す図であり、（ｃ）は
基準位置と補正用位置との関係を示す図である。

【図２１】補正テーブル内の補正係数に関連づけられた
位置と補正用位置とを示す図である。

【図２２】４つの基準位置の基準補正係数を補間して補
正係数を求める際の処理を説明するための図である。

【図２３】この発明の第２の実施の形態に係るデジタル
カメラの外観を示す斜視図である。

【図２４】基準補正係数を線形補間した例を示す図であ
る。

【図２５】基準補正係数を線形補間した他の例を示す図
である。

【図２６】（ａ）ないし（ｄ）は４つの基準補正係数を
ノイズ成分を与えながら補間する際に用いられるテーブ
ルを示す図である。

【図２７】基準補正係数をノイズ成分を与えながら補間
した例を示す図である。

【図２８】基準補正係数をノイズ成分を与えながら補間
した他の例を示す図である。

【図２９】基準位置と補間される領域とを示す図であ
る。

【図３０】基準補正係数をノイズ成分を与えながら補間
したさらに他の例を示す立体図である。

【図３１】ＣＣＤの受光面を示す図である。

【図３２】図３１中のＣａ−Ｚ−Ｃｂ間の受光素子から
の出力に基づく輝度分布を示す図である。

【図３３】図３１中のＣｃ−Ｚ−Ｃｄ間の受光素子から
の出力に基づく輝度分布を示す図である。

【符号の説明】

１０ 受光素子 １３ マイクロレンズ １００，１００ａ デジタルカメラ １０２ レンズユニット １１１ ＣＣＤ １２１ 光学系 １２４ メモリ １３１ ＣＰＵ １３２ ＲＯＭ １３３ ＲＡＭ １３４ Ａ／Ｄ変換回路 １３５ 補正回路 １４０ 補正部 １４２ 基準補正係数算出部 １４３ 補正係数補間部 １４４ａ，１４４ｂ 補正用入射角テーブル １４５ａ，１４５ｂ 補正テーブル １５２ 入射角算出部 １６１ａ〜１６１ｄ 基本入射角テーブル １６３ レンズユニットテーブル ３１０ 基準位置 Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２７ ステップ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/16 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０３Ｅ ５Ｃ０７２ 5/335 1/40 １０１Ａ ５Ｃ０７７ Ｆターム(参考） 5B047 AA01 AB02 BB04 BC05 CB08 CB30 DA04 5C021 PA66 PA67 PA80 XA67 5C022 AA13 AB51 AC42 AC54 AC69 5C024 AA01 BA01 CA10 DA05 EA04 FA01 GA11 HA17 HA19 HA25 5C051 AA01 BA03 DA06 DB01 DB04 DB22 DC04 DE18 FA00 5C072 AA01 BA08 DA03 DA21 EA05 EA08 FB12 UA02 UA11 XA10 5C077 LL04 MM03 MP01 PP08 PP09 PP74 PQ23 SS03 TT09

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体からの光を所定の受光面へと導く
   光学系と、 それぞれにマイクロレンズが形成された複数の受光素子
   を前記受光面に配列配置し、当該複数の受光素子からの
   出力に基づいて前記被写体の画像を取得する撮像手段
   と、 受光素子に入射する光束の入射方向と当該受光素子から
   の出力に対する補正係数との関係である補正情報を予め
   記憶する補正情報記憶手段と、 前記受光面に複数の基準位置が設定されており、前記光
   学系の状態を示す情報に基づいて基準位置に入射する光
   束の入射方向を取得する入射方向取得手段と、 基準位置への光束の入射方向および前記補正情報に基づ
   いて当該基準位置に関連する受光素子からの出力を補正
   する補正手段と、を備えることを特徴とする撮像装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の撮像装置であって、 前記補正情報が、 前記光学系の所定のレンズ配置において、前記受光面上
   の位置と当該位置へと入射する光束の入射方向との関係
   を示す補正用入射角情報と、 前記所定のレンズ配置において前記受光面上の位置に関
   連づけられた補正係数の集合である補正テーブルと、を
   有することを特徴とする撮像装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の撮像装置であって、 前記補正手段が、 基準位置に対応する前記補正テーブル上の位置に近接す
   る複数の補正係数を内挿することにより、当該基準位置
   における補正係数を求める手段、を有することを特徴と
   する撮像装置。
4. 【請求項４】 請求項１ないし３のいずれかに記載の撮
   像装置であって、 光束が前記光学系の光軸に漸次近づく場合と漸次離れる
   場合の２つの補正情報が準備されており、 前記入射方向取得手段により取得される入射方向に基づ
   いて前記２つの補正情報のうちの１つが選択されること
   を特徴とする撮像装置。
5. 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれかに記載の撮
   像装置であって、 前記光学系のレンズ配置および絞りに関する複数の状態
   における前記受光面上の光軸中心からの距離と入射光束
   の前記光軸に対する傾きとの関係を示す複数の基本テー
   ブルを記憶する手段、をさらに備え、 前記入射方向取得手段が、前記複数の基本テーブルを内
   挿することにより、前記光学系の撮影時の状態における
   基準位置に入射する光束の入射方向を取得することを特
   徴とする撮像装置。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の撮
   像装置であって、前記光学系の全部または一部が交換可
   能な交換ユニットとされ、 前記補正手段による補正に利用される値であって交換ユ
   ニットの種類に固有のものを当該種類に対応付けて記憶
   するユニット変数記憶手段、をさらに備えることを特徴
   とする撮像装置。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれかに記載の撮
   像装置であって、前記光学系の全部または一部が交換可
   能な交換ユニットとされ、 前記交換ユニットが、 前記補正手段による補正に利用される値であって前記交
   換ユニットの種類に固有のものを記憶する手段、を有す
   ることを特徴とする撮像装置。
8. 【請求項８】 請求項１ないし７のいずれかに記載の撮
   像装置であって、 前記補正手段が、 前記複数の基準位置の補正係数をノイズ成分を与えつつ
   補間することにより前記複数の受光素子に対応する補正
   係数を求める手段、を有することを特徴とする撮像装
   置。
9. 【請求項９】 所定の受光面に配列配置されるとともに
   それぞれにマイクロレンズが形成された複数の受光素子
   を有し、被写体からの光を光学系を介して当該複数の受
   光素子へと導くことにより当該被写体の画像を取得する
   撮像装置において、取得される画像のシェーディングを
   補正するシェーディング補正方法であって、 受光素子に入射する光束の入射方向と当該受光素子から
   の出力に対する補正係数との関係である補正情報を準備
   する工程と、 前記受光面に複数の基準位置が設定されており、前記光
   学系の状態を示す情報に基づいて基準位置に入射する光
   束の入射方向を取得する工程と、 基準位置への光束の入射方向および前記補正情報に基づ
   いて当該基準位置に関連する受光素子からの出力を補正
   する工程と、を有することを特徴とするシェーディング
   補正方法。