JP2018121239A - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レンズの青のコマ収差のフレアを映像信号上目立たなくする。【解決手段】ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、多画素遅延と、レンズと、前記レンズの品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得する手段と前記レンズの焦点距離と口径比とに対応したコマ収差情報を取得する手段と、前記取得したレンズの光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記取得したコマ収差情報から作成した制御の関係情報と水平同期信号と画素クロックから、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に比例と画素の画面中心からの距離に対応して青の色差信号を減衰する手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段とを有し、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングから算出した映像信号の画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で青の色差信号を減衰する。【選択図】 図１Ａ

Description

本発明は、固体撮像素子を用いた撮像装置及び撮像方法に関するものである。

ＣＣＤ（Charge Coupled Device）撮像素子から出力された信号から雑音を除去するＣＤＳ（Correlated Double Sampling）と暗電流補正と利得可変増幅回路（Automatic Gain Control以下ＡＧＣ）とデジタル映像信号Ｖｉに変換するＡＤＣ（Analog Digital Converter）とを内蔵したＡＦＥ（Analog Front End）が普及し、ＡＦＥのＡＤＣ階調は従来１０ビットだったが、１２ビットや１４ビットや１６ビットが一般化した。さらに駆動回路や読み出し回路を統合し高速読み出しを可能にしたＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxicide Semiconductor）撮像素子の改良も進んできた。
さらにデジタル信号処理回路の集積化が進み、複数ラインの出力信号を記憶し算術処理することが、映像専用のメモリ集積ＤＳＰ（Digital Signal Processor）だけでなく、安価な汎用のＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)でも容易に実現できる様になった。画素数が百万以上のメガピクセルカメラやＨＤＴＶ（High Definition TeleVision）カメラや高速撮像ＨＤＴＶカメラや記録部付ＨＤＴＶカメラやInternet Protocol（以下ＩＰ）伝送部付ＨＤＴＶカメラやより高精細の２Ｋ×４Ｋカメラや４Ｋ×８ＫカメラのＵＨＤＴＶ（Ultra High Definition TeleVision）カメラやＨＤＤ（Hard Disk Drive）を用いた非圧縮の記録装置も製品化された。平面映像表示装置も、より高精細の２Ｋ×４Ｋや４Ｋ×８ＫのＵＨＤＴＶ表示やハイダイナミックレンジ（ＨＤＲ）表示や高速表示や超薄型化が進んできた。

レンズの屈折率は光の波長によって異なるため、焦点距離も光の波長によって異なり、レンズの焦点距離が波長によって違うために色によって像面の位置が前後にずれる軸上色収差と、色によって像の倍率が異なり像の大きさが異なる倍率色収差が生じる。
また、入射点の光軸からの距離によって集光点の光軸方向の位置が変わる球面収差により画面全体の変調度が低下する。光軸外の１点から出た光が像面において１点に集束しないコマ（彗星状の）収差によりコマ（彗星）の様に放射線方向の片側に結像が広がるため、画面周辺では放射線方向の外側と内側とで輪郭の崩れ方が異なる。さらに、光軸外の1点から出た光線による同心円方向の像点と放射線方向の像点とがずれる非点収差により画面周辺で円周方向の輪郭の崩れ方と放射方向の輪郭の崩れ方が異なる。

球面収差はＮＡの３乗に比例し、視野の広さとは無関係で、画面中心でも現れる唯一の収差であり、凹レンズの屈折率が凸レンズよりも高いと２枚構成のレンズダブレットとは単レンズより１桁以上球面収差が減少する。また、コマ収差は、口径比Ｆの逆数の開口比ＮＡの２乗と視野の広さの１乗に比例し、画面周辺では放射線方向の外側と内側とで輪郭の崩れ方が異なる。また、非点収差は、ＮＡの１乗と視野の広さの２乗に比例する。
レンズで集めた光が１点に集まらない現象が収差で，その中の球面収差とコマ収差を光学的に補正したのがアプラナート，さらに，光の波長の違いによる焦点位置のズレを，赤のＣ線（656.3nm）ならびに青のＦ線（486.1nm）の２ヶ所で光学的に補正したのが色消しレンズのアクロマートと呼ばれる。さらに紫のｇ線（435.8nm）を加え、３つの波長で光学的に（赤青のコマ収差の重心位置と緑のコマ収差の重心位置の差である）色収差が補正され、２つの波長で球面収差・コマ収差が光学的に補正されている等の条件を満たすものをアポクロマートとアッベが命名した。
球面収差が光学的に補正不足でアプラナートですらなく、画面中心でも変調度が低下するレンズはＵＨＤＴＶには性能不足である。
ところで、光学的な収差補正方法の違いで残存収差は異なる。

中継によく用いられる高倍率ズームレンズは中間焦点距離なら２つの波長で光学的に球面収差・コマ収差を補正するのは容易だが、広角端や望遠端においても２つの波長で球面収差・コマ収差を光学的に補正するのは困難である。３つの波長で球面収差・コマ収差が光学的に補正されたレンズは、単焦点レンズや低倍率ズームレンズでも映画用レンズのように大型で高価となる。３つの波長で球面収差・コマ収差が光学的に補正された高倍率ズームレンズは、非常に大型で非常に高価となるので製品化されていない。

つまり、特別に考慮されているレンズ以外は、青の球面収差・コマ収差は光学的に補正されてはいない。
赤青のコマ収差の重心位置は個体差や絞りであまり変化しないため、赤青のコマ収差の重心位置を電子的に補正する倍率色収差の補正値は絞りであまり変化しない。しかし、赤青のコマ収差のフレア成分は絞り値に逆比例するので、赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみも絞り値に逆比例する。また、レンズ個体差で赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみもばらつく。画面左右で赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみもばらつく。
つまり、赤青のコマ収差の重心位置と緑のコマ収差の重心位置の差である倍率色収差を電子的に補正しても赤青のコマ収差のフレア成分は電子的に補正できない。
また、コマ収差を補正するために、画面左右端で、左右非対称に輪郭補正をおこなっても、コマ収差のフレア成分である色にじみもばらつくため、補正効果が少ない。
また、コマ収差の重心位置のずれである倍率色収差を補正すると、コマ収差のフレア成分の色ずれがかえって目立つこともある。

先行技術文献としては、例えば、各色映像信号の所定周波数以上の高周波成分信号を、それぞれ、上記各色映像信号の所定周波数以上の高周波成分信号を所定比率で混合した信号に置き換え、かつ、上記各色映像信号の高周波成分信号の混合を開始する周波数を、当該テレビジョンカメラ装置の光学系の色収差に応じて可変していた（特許文献１参照）。
さらに、軸上色収差により高輝度の点対称な周辺が紫色（赤＋青）である場合に紫色をクリップしてカラーフリンジを抑制する提案もある（特許文献２参照）。また、軸上色収差により白とび画像の点対称な周辺に色つきのカラーフリンジを抑制する提案もある（特許文献３参照）。

特開平９−１０７５３３号公報 特開２００７−１３３５９２号公報 特開２０１０−１７８２２６号公報

例えば、中間焦点距離では赤と緑で球面収差とコマ収差と色収差とを光学的に補正されているレンズでも、青ではコマ収差は光学的に補正不足で、被写体の縁の色にじみが目立つ。特に照明が直接撮像された場合に高輝度の照明の周辺で特に目立つ。
軸上色収差により高輝度の点対称な周辺が紫色（赤＋青）である場合に紫色をクリップしてカラーフリンジを抑制しても、画面周辺で非対称なコマ収差によるカラーフリンジは抑制できない。また、軸上色収差により白とび画像の点対称な周辺に色つきのカラーフリンジを抑制しても、画面周辺で非対称なコマ収差によるカラーフリンジは抑制できない。
倍率色収差補正で青や赤の映像信号の収差の重心位置を緑の映像信号の収差の重心位置に合わせても、前後にコマ収差のフレア成分の色差が発生する。コマ収差のフレア成分は映像信号の重心位置に対して非対称なので、青の高域を緑に置換しても低域通過フィルタを通過させても低域成分が残る。色差信号はピークに対しても非対称なので前後に独立に緑の輪郭補正信号を青に加算しても、色差信号のピークに対しても非対称な成分が残る。
言い替えれば、高輝度な照明のコマ収差のフレア成分の裾野は広いので、各色映像信号の所定周波数以上の高周波成分信号を緑信号に置き換えても青の映像信号の低周波数成分が残り高輝度な照明のコマ収差のフレア成分が映像信号の画面上で目立ってしまう。前後に独立に緑輪郭補正信号を青に加算しても色差信号のピークに対しても非対称な成分が残り高輝度な照明のコマ収差のフレア成分が映像信号の画面上で目立ってしまう。
本発明の目的は、コマ（彗星）の様に放射線方向の片側に結像がフレア成分として広がるレンズのコマ収差のフレア成分である色にじみ特にコマ収差の大きい青の色にじみは、高輝度周辺で特に目立つので、被写体の縁の青の色にじみであるレンズの青のコマ収差のフレア成分を高輝度周辺の映像信号上目立たなくする撮像装置を実現することである。

本発明の撮像方法は、（１Ｋ及び２Ｋ等のＨＤＴＶ並びに４Ｋ及び８Ｋ等のＵＨＤＴＶ以上のテレビカメラや１Ｍ画素以上のネットワークカメラ等の）高解像度撮像装置であって、（緑赤青の色収差と緑赤の球面収差とコマ収差を光学的に補正した青の球面収差とコマ収差を補正していないアポクロマート）レンズを用い、前記レンズのコマ収差情報を取得し、（青のコマ収差が多く緑赤のコマ収差が少ないことを活用して、）多画素遅延を用い、前記取得した前記コマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰することを特徴とする。

また、上記の撮像方法において、前記高解像度撮像装置が（１６：９や２：１等の）ワイドアスペクトの高解像度撮像装置であり、（前記レンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とを取得し、）上記青のコマ収差（のフレア成分）情報として、（前記取得したレンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とから算出した）青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させ、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を少なくとも左右に非対称な範囲で減衰することが好ましい。

また、本発明の撮像装置は、（１Ｋ及び２Ｋ等のＨＤＴＶ並びに４Ｋ及び８Ｋ等のＵＨＤＴＶ以上のテレビカメラや１Ｍ画素以上のネットワークカメラ等の）高解像度撮像装置において、（緑赤青の色収差と緑赤の球面収差とコマ収差を光学的に補正した青の球面収差とコマ収差を補正していないアポクロマート）レンズと、前記レンズのコマ収差情報を取得する手段と、前記取得したコマ収差情報とから、（青のコマ収差が多く緑赤のコマ収差が少ないことを活用して、）高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰する手段とを有し、前記取得したコマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰することを特徴とする。

また、上記の撮像装置において、前記高解像度撮像装置が（１６：９や２：１等の）ワイドアスペクトの高解像度撮像装置であり、（前記レンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とを取得し、）上記青のコマ収差（のフレア成分）情報として、（前記取得したレンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とから算出した）青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用する手段又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させる手段を有し、上記青のコマ収差（のフレア成分）情報として、（前記取得したレンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とから算出した）青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用するか又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させるかのいずれか一方を行い、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を少なくとも左右に非対称な範囲で減衰することが好ましい。

さらに、本発明の撮像装置は、ワイドアスペクトの高解像度撮像装置であって、多画素遅延を有し、レンズを有し、前記レンズの品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得する手段と前記レンズの焦点距離と口径比とに対応したコマ収差情報を取得する手段（ＣＰＵ６とＣＰＵ６内蔵または外付けの記憶部）と、前記取得したレンズの光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記取得したコマ収差情報から作成した制御の関係情報と水平同期信号と画素クロック（による水平画素カウンタからの水平画素番号）から、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離（水平画素数をＨとし水平画素番号をｈとしてｈ−Ｈ／２）に比例と画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰する手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段（水平画素カウンタ含む画面位置制御部）とを有し、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングから算出した映像信号の画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰することを特徴とする。

本発明によれば、画面端で青または赤のコマ収差のフレア成分による色にじみが多いレンズを用いても、（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の青の色差信号を減衰することにより、レンズの青のコマ収差のデータの精度が不完全でもレンズコマ収差の広がるフレア成分にばらつきがあっても）映像信号の（通常振幅レベルにおいても）青色のコマ収差のフレア成分による色にじみを目立たなくした映像信号を出力可能となる。（輝度信号を生成する信号にはＬＰＦを通過させないので、輝度信号の解像度は高く維持される。）

本発明の１実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差の青の水平フレア補正回路のブロック図（水平輪郭補正と画素遅延部共用）である。 本発明の１実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差の青の水平フレア補正回路のブロック図（0d〜8d＆0H〜8Hの領域）である。 本発明の１実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差のフレア成分の色差信号の発生を示す模式図である。（非対称独立広がり色差（B-G）信号：非対称な範囲で非対称な減衰率）である。 本発明の他の１実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差のフレア成分の色差信号の発生を示す模式図である。（非対称独立広がり色差（B-G）信号：非対称な範囲で非対称な減衰率）である。 本発明の１実施例の撮像装置の全体構成を示すブロック図（高輝度信号レベルに比例して非対称な周囲画素のコマ収差分の色差信号の減衰機能付信号処理部を有する） 本発明の一実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差に係る輪郭前縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の信号処理を示す模式図である（青の色差信を減衰）。（(a)G映像信号(4ｄまたは4H遅延)、(ｂ)G映像信号のNAM(0ｄから8d又は0Hから8H）の200％以上期間：B色差信号の減衰期間、(c)フレア補正の減衰係数、(d)B色差信号の非対称な減衰率、(ｅ)B映像信号(4ｄまたは4H遅延)、(ｆ)B色差信号(4ｄまたは4H遅延)、(ｇ)非対称に減衰したB色差信号(4ｄまたは4H遅延)）

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本発明は、１Ｋ及び２Ｋ等のＨＤＴＶ並びに４Ｋ及び８Ｋ等のＵＨＤＴＶ以上のテレビカメラや１Ｍ画素以上のネットワークカメラ等の高解像度撮像装置において、緑赤青の色収差と緑赤の球面収差とコマ収差を光学的に補正した青の球面収差とコマ収差を補正していないアポクロマートレンズと、前記レンズのコマ収差情報を取得する手段と、前記取得したコマ収差情報とから、青のコマ収差が多く緑赤のコマ収差が少ないことを活用して、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で減衰する手段を有し、
前記取得したコマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で減衰することを特徴とする撮像装置である。

さらに、上記の撮像装置において、前記高解像度撮像装置が１６：９や２：１等のワイドアスペクトの高解像度撮像装置であり、前記レンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とを取得する手段と、上記青のコマ収差（のフレア成分）情報として、（前記取得したレンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とから算出した）青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用する手段又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させる手段を有し、
上記青のコマ収差（のフレア成分）情報として、（前記取得したレンズの品種情報と口径比情報と青の倍率色収差情報とから算出した）青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用するか又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させるかのいずれか一方を行い、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を少なくとも左右に非対称な範囲で減衰することを特徴とする撮像装置である。

または、本発明は、ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、多画素遅延を有し、レンズを有し、前記レンズの品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得する手段と前記レンズの焦点距離と口径比とに対応したコマ収差情報を取得する手段（ＣＰＵ６とＣＰＵ６内蔵または外付けの記憶部）と、前記取得したレンズの光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記取得したコマ収差情報から作成した制御の関係情報と水平同期信号と画素クロック（による水平画素カウンタからの水平画素番号）から、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離（水平画素数をＨとし水平画素番号をｈとしてｈ−Ｈ／２）に比例と画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰する手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段（水平画素カウンタ含む画面位置制御部）とを有し、
水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングから算出した映像信号の画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰することを特徴とする撮像装置である。

図４は、本発明の一実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差に係る輪郭前縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の青の色差信を減衰させる信号処理を示す模式図である。
(a) はG映像信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｂ) はG映像信号のＮＡＭ(0ｄから8d又は0Hから8H）の200％以上期間：B色差信号の減衰期間で、(c) はフレア補正の減衰係数で、(d) はB色差信号の非対称な減衰率で、(ｅ)はB映像信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｆ)はB色差信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｇ)は非対称に減衰したB色差信号(4ｄまたは4H遅延)である。

本発明の一実施例の撮像装置は、例えば、図４の様に、画面周辺の高輝度画素の非対称な青色のにじみをB色差信号を非対称に減衰して目立たなくする。そして、コンサートの青色発光ダイオードの照明や海外の緊急自動車の青色発光ダイオードの警告灯を撮像した画素とその周辺の画素は、Ｇ信号のレベルが２００％に達していないので、B色差信号は減衰しない。

次に、本発明の一実施例に係る撮像装置について、図３、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ、図２Ｂを用いて説明する。
図３は本発明の１実施例の撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
図１Ａは本発明の１実施例の青又は赤の水平フレア補正回路のブロック図（水平輪郭補正と画素遅延部共用）である。図１Ｂは、本発明の１実施例の青の水平フレア補正回路のブロック図（0d〜8d＆0H〜8Hの領域）である。
図２Ａは本発明の１実施例のフレア成分の色差信号の発生を示す模式図（非対称独立広がり色差（B-G）信号：非対称な範囲で非対称な減衰率）である。
図２Ｂは本発明の他の１実施例のフレア成分の色差信号の発生を示す模式図（非対称独立広がり色差（B-G）信号：非対称な範囲で非対称な減衰率）である。

図３において、撮像装置３は、レンズ（特に高倍率ズームレンズ）部、撮像部２、高輝度信号レベルに比例して周囲画素のコマ収差分の色差信号の非対象減衰機能付信号処理部４、走査線カウンタと水平画素カウンタ含む画面位置制御部５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）６で構成されている。

図３において、レンズ部１で収束された入射光は撮像装置３の撮像部２の（色分解光学系と周辺回路を集積したＣＭＯＳ撮像素子又は周辺回路を集積したＣＣＤ撮像素子またはオンチップカラーフィルタを搭載したと周辺回路を集積したＣＭＯＳ撮像素子又は周辺回路を集積したＣＣＤ撮像素子とにより、撮像信号となり、ＣＰＵ６で制御されるＦＰＧＡで構成される画面中心からの距離と輝度信号レベルに比例してコマ収差分の色差信号の減衰機能付信号処理部４で左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で減衰する信号処理をされる。

本発明の１実施例の青または赤の水平フレア補正回路のブロック図の図１Ａと図１Ｂにおいて、２０〜２７と４０〜４７は加算器、４８，５２はＮＡＭ（Non Additive Mixer非加算混合器）、４９は映像レベル判定器、５０はマトリクス混合部、５１は掛け算器、Ｍ０〜Ｍ７は走査線遅延（ラインメモリ）部、Ｍ１４，Ｍ１５は４走査線遅延（４ラインメモリ）部、Ｄ０〜Ｄ７は画素遅延部、Ｄ１４，Ｄ１５は４画素遅延部、Ｐ０〜８とＰ１０〜１８は正の増幅器（掛け算器）である。

本発明の１実施例のフレア補正信号の発生を示す模式図（非対称独立広がり色差（B-G）信号）の補正）図２Ａと図２Ｂにおいて、（ａ）Ｂ又はＲの０ｄ，０Ｈ信号、（ｂ）Ｇ０ｄ，０Ｈ信号、（ｃ）Ｇ１ｄ，１Ｈ信号、（ｄ）Ｇ２ｄ，２Ｈ信号、（ｅ）Ｇ３ｄ,３Ｈ信号、（ｆ）Ｇ４ｄ，４Ｈ信号、（ｇ）Ｇ５ｄ,５Ｈ信号、（ｈ）Ｇ６ｄ，６Ｈ信号、（ｉ）Ｇ７ｄ，７Ｈ信号、（ｊ）Ｇ８ｄ，８Ｈ信号、（ｋ）非対称独立広がり色差（B-G）信号等）である。

本発明では、ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、多画素遅延の水平ＬＰＦを有し、赤緑青で色収差が光学的に補正され赤緑で球面収差・コマ収差が光学的に補正されているレンズを有し、前記レンズの品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得する手段と、前記レンズの焦点距離と口径比とに対応したアポクロマートでも少なくとも青、ズームレンズの望遠端と広角端では赤青で個別にコマ収差情報を取得し記憶する手段のＣＰＵ６とＣＰＵ６内蔵または外付けの記憶部と、前記取得したレンズの光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶したアポクロマートでも少なくとも青、ズームレンズの望遠端と広角端では赤青で個別にコマ収差情報から、レンズのコマ収差による放射線方向の外側と内側で輪郭の崩れ方が異なることと、非対称独立広がり色差（B-G）信号はピークに対しても非対称な成分があることに対応する。
言い替えると、倍率色収差補正で重心位置を合わせても、前後にコマ収差のフレア成分の色差が発生する。コマ収差のフレア成分は映像信号の重心位置に対して非対称なので、色差帯域を狭くして低域通過フィルタを通過させても低域成分が残る。前後に独立に緑輪郭補正信号を青に加算しても、非対称独立広がり色差（B-G）信号のピークに対しても非対称な成分が残ることに対応する。

そして、前記作成した補正制御の関係情報と水平同期信号と画素クロックによる水平画素カウンタからの水平画素番号から、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離（水平画素数をＨとし水平画素番号をｈとしてｈ−Ｈ／２）に比例と画素の画面中心からの距離に比例の画面位置と高輝度の輝度信号レベルに対応して左と右と非対称な範囲で左と右と非対称な減衰率で青の色差（ＰＢ）信号を減衰する量を左（図１Ａの５ｄから８ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分）と右（図１Ａの０ｄから３ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）と個別に算出し、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に比例と画素の画面中心からの距離に比例の画面位置に対応して左（図１Ａの５ｄから８ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）と右（図１Ａの０ｄから３ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）とで色差信号を生成する高輝度の輝度信号レベルに対応して左と右と非対称な範囲で左と右と非対称な減衰率で青の色差（ＰＢ）信号を減衰することを個別に行う手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段の水平画素カウンタ含む画面位置制御部とを有し、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に対応して左と右と個別に算出した（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の多画素遅延の）高輝度の輝度信号レベルに対応して左と右と非対称な範囲で左と右と非対称な減衰率で青の色差（ＰＢ）信号を減衰して青の色差（ＰＢ）出力信号とする手段（図１Ａの画素遅延部と図１Ａの正の増幅器のＰ０〜Ｐ３及びＰ５〜Ｐ８）とを有する撮像装置である。
図１Ａは本発明の１実施例の青又は赤の水平フレア補正回路のブロック図（水平輪郭補正と画素遅延部共用）である。

非対称独立広がり色差（B-G）信号のピークに対しても非対称な成分があることに対応して、本発明の１実施例の青の水平フレア補正回路のブロック図（0d〜8d＆0H〜8Hの領域）の図１Ｂにおいて、４８，５２はＮＡＭ（Non Additive Mixer非加算混合器）、４９は映像レベル判定器、５０はマトリクス混合部、５１は掛け算器、Ｍ０〜Ｍ７は走査線遅延（ラインメモリ）部、Ｍ１４，Ｍ１５は４走査線遅延（４ラインメモリ）部、Ｄ０〜Ｄ７は画素遅延部、Ｄ１４，Ｄ１５は４画素遅延部である。
そして、前記作成した補正制御の関係情報と水平同期信号と画素クロックによる水平画素カウンタからの水平画素番号から、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離（水平画素数をＨとし水平画素番号をｈとしてｈ−Ｈ／２）に比例と画素の画面中心からの距離に比例の画面位置と高輝度の輝度信号レベルに対応して青の色差（ＰＢ）信号を減衰する量を左（図１Ｂの５ｄから８ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分）と右（図１Ｂの０ｄから３ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）と左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で個別に算出し、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に比例と画素の画面中心からの距離に比例の画面位置に対応して左（図１Ｂの５ｄから８ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）と右（図１Ａの０ｄから３ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）とで色差信号を生成する高輝度の輝度信号レベルに対応して左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で青の色差（ＰＢ）信号を減衰することを個別に行う手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段の水平画素カウンタ含む画面位置制御部とを有し、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に対応して左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で減衰率で個別に算出した（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の多画素遅延の）高輝度の輝度信号レベルに対応して左右に又は上下に非対称な範囲で左右に又は上下に非対称な減衰率で青の色差（ＰＢ）信号を減衰して青の色差（ＰＢ）出力信号とする手段（図１Ｂの４８，５２はＮＡＭ（Non Additive Mixer非加算混合器）、４９は映像レベル判定器、５０はマトリクス混合部、５１，５４は掛け算器、Ｍ０〜Ｍ７は走査線遅延（ラインメモリ）部、Ｍ１４，Ｍ１５は４走査線遅延（４ラインメモリ）部、Ｄ０〜Ｄ７は画素遅延部、Ｄ１４，Ｄ１５は４画素遅延部）とを有する撮像装置である。
左と右とピークに対しても非対称な成分に対応する輪郭補正信号を緑信号の遅延の和差で作成するのは困難だが、左と右とピークに対しても非対称な範囲に非対称な減衰率で減衰なら容易である。

つまり、本発明では、図２Ａと図２Ｂにおいて、（ｂ）Ｇ０ｄ，０Ｈ信号、（ｃ）Ｇ１ｄ，１Ｈ信号、（ｄ）Ｇ２ｄ，２Ｈ信号、（ｅ）Ｇ３ｄ,３Ｈ信号、（ｆ）Ｇ４ｄ，４Ｈ信号、（ｇ）Ｇ５ｄ，５Ｈ信号、（ｈ）Ｇ６ｄ，６Ｈ信号、（ｉ）Ｇ７ｄ，７Ｈ信号、（ｊ）Ｇ８ｄ，８Ｈ信号を非対称独立に加算して生成した（ｋ）非対称独立広がり色差（B-G）信号等））を、
高輝度の輝度信号レベルに対応して（ｋ）非対称独立広がり色差（B-G）信号等）を減衰することにより、コマ収差による青または黄への色にじみを補正することができる。
輝度信号を生成するＧ信号にはＬＰＦを通過させないし減衰させないので、輝度信号の解像度は高く維持される。
図４は、本発明の一実施例の高輝度画素の非対称なコマ収差に係る輪郭前縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の青の色差信を減衰させる信号処理を示す模式図である。
(a) はG映像信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｂ) はG映像信号のNAM(0ｄから8d又は0Hから8H）の200％以上期間：B色差信号の減衰期間で、(c) はフレア補正の減衰係数で、(d) はB色差信号の非対称な減衰率で、(ｅ)はB映像信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｆ)はB色差信号(4ｄまたは4H遅延)で、(ｇ)は非対称に減衰したB色差信号(4ｄまたは4H遅延)である。
本発明の一実施例の撮像装置は、例えば、図４の様に、画面周辺の高輝度画素の非対称な青色のにじみをB色差信号を非対称に減衰して目立たなくする。そして、コンサートの青色発光ダイオードの照明や海外の緊急自動車の青色発光ダイオードの警告灯を撮像した画素とその周辺の画素は、Ｇ信号のレベルが２００％に達していないので、B色差信号は減衰しない。

本発明は、本発明の１実施例のフレア補正回路の詳細ブロック図の図１Ａと図１Ｂの減算器やラインメモリ部や画素遅延部の個数は７ヶに限定せず、回路規模が許容されるなら、より多い自然数でも構わない。
加算器やラインメモリ部や画素遅延部の個数が７ヶ以上でない場合はフレア補正が対称となるように、加算器やラインメモリ部や画素遅延部の個数は偶数が好ましい。
つまり、フレア補正を簡易で済ませる場合は、フレームメモリから読み出す個数は４ケや６ケが好ましい。

本発明の実施形態である撮像装置は、画面端で青または赤のコマ収差のフレア成分による色にじみが多いレンズを用いても、（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の色差信号を生成する高輝度の輝度信号レベルに対応して左と右と非対称な範囲で左と右と非対称な減衰率で色差信号を減衰することにより、レンズの青のコマ収差のデータの精度が不完全でもレンズコマ収差の広がるフレア成分にばらつきがあっても）映像信号の（通常振幅レベルにおいても）青色のコマ収差のフレア成分による色にじみを目立たなくした映像信号を出力可能となる。
本発明では、画面周辺の高輝度画素の非対称な青色のにじみをB色差信号を減衰して目立たなくする。そして、コンサートの青色発光ダイオードの照明や海外の緊急自動車の青色発光ダイオードの警告灯を撮像した画素とその周辺の画素は、Ｇ信号のレベルが２００％に達していないので、B色差信号は減衰しない。

本発明の撮像装置では、３つの波長で赤青のコマ収差の重心位置と緑のコマ収差の重心位置の差である倍率色収差が補正され、２つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているアッベが命名したアポクロマートレンズに残存する視野角の１乗に比例する青色のコマ（彗星状の）収差のフレア成分または高倍率ズームレンズ又は汎用のズームレンズの広角端や望遠端の青色のコマ収差のフレア成分のために、中心方向と遠ざかる方向とで、被写体の縁の青色のコマ収差のフレア成分による色にじみが著しい映像信号しか撮像素子から出力されなくても、青色のコマ収差のフレア成分による色にじみに相当する分量だけ、色差信号を生成するＧ信号の被写体の縁の内外のＬＰＦを独立に可変し、レンズの青のコマ収差のデータの精度が不完全でもレンズコマ収差の広がるフレア成分にばらつきがあっても、映像信号の通常振幅レベルにおいても青色のコマ収差のフレア成分による色にじみを目立たなくする。輝度信号を生成するＧ信号にはＬＰＦを通過させないし減衰させないので、輝度信号の解像度は高く維持される。
その結果、本発明の撮像装置において青色のコマ収差のフレア成分による色にじみを映像信号の通常振幅レベルにおいても目立たなくした解像度は高い解像度を維持した映像信号を出力可能となる。

そのため、特に横長画面の２ＫのＨＤＴＶや４Ｋ，８ＫのＵＨＤＴＶにおいて、レンズコマ収差の広がるフレア成分にばらつきがあっても高輝度の片側に色付きが発生するのを防止し、高品位な中継を実現することが可能となる。特に、２／３型の９９倍等の高倍率ズームレンズの広角端や望遠端や、２／３型のポータブル広角ズームレンズの広角端や望遠端で有効である。さらに、監視用の高画素対応の高倍率ズームレンズの広角端や望遠端や監視用の高画素対応のバリフォーカル（焦点距離を可変すると焦点も可変するため変調度は高いが収差は大きい）レンズの全焦点距離で有効である。または（高域の）輝度信号に青も用いて光学ＬＰＦなしでもモアレ低減を実現する撮像装置を実現し、普及価格のＵＨＤＴＶを製品化することが可能となる。

また、横長画面の４Ｋ，８ＫのＵＨＤＴＶの手術への応用において、手術顕微鏡のズームレンズにコマ収差のフレア成分があっても、メス等の鏡面金属からの照明反射による白とび画像の周辺に色つきも映像信号上目立たなくし、ＵＨＤＴＶ用の手術顕微鏡の小型化と低価格化を実現する。
また、横長画面の４Ｋ，８ＫのＵＨＤＴＶの天体観測や人工衛星からの地表観測への応用において、望遠鏡のレンズコマ収差のフレア成分があっても、星または照明の直接光や鏡面金属からの太陽光反射による白とび画像の周辺に色つきも映像信号上目立たなくし、ＵＨＤＴＶ用の望遠鏡の小型化と低価格化を実現する。

また、レンズの青のコマ収差のデータの精度が不完全でもレンズコマ収差の広がるフレア成分にばらつきがあっても高倍率ズームレンズ又はポータブル広角ズームレンズ又は汎用のズームレンズ又は手術顕微鏡のズームレンズの広角端や望遠端の又はバリフォーカルレンズで撮像した高輝度な被写体の縁の青色のコマ収差のフレア成分による非対称な色にじみも青の色差の非対称な低減により映像信号上目立たなくし、より高解像度である４Ｋや８Ｋといったカメラにおいて、色分解光学系とＲ，Ｇ，Ｂの３板式のカメラ又は色分解光学系とＲ，Ｇ，Ｇ，Ｂの４板式のカメラ又はＲ，Ｇ，Ｇ，Ｂのベイヤー配列のオンチップカラーフィルタの撮像素子を用いた単板カメラにおいて、高倍率ズームレンズ又はポータブル広角ズームレンズ又は汎用のズームレンズ又は手術顕微鏡のズームレンズの広角端や望遠端の又はバリフォーカルレンズを含むカメラ全体の小型化と低価格化を実現する。

以上、本発明の一実施形態について詳細に説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することができる。

高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰することによって、被写体の縁の青の色にじみであるレンズの青のコマ収差のフレア成分を高輝度周辺の映像信号上目立たなくする用途に適用できる。

１：レンズ（特に高倍率ズームレンズ）、２：撮像部、３：撮像装置、４：高輝度信号レベルに比例して周囲画素のコマ収差分の色差信号の非対象減衰機能付信号処理部、５：走査線カウンタと水平画素カウンタ含む画面位置制御部、６：ＣＰＵ、１４：コマ収差分の色帯域低減部、２０〜２７，３３，４０〜４７，５３：加算器、４８，５２：ＮＡＭ（Non Additive Mixer非加算混合器）、４９：映像レベル判定器、５０：マトリクス混合部、５１，５４：掛け算器、Ｍ０〜Ｍ７：走査線遅延（ラインメモリ）部、Ｍ１４，Ｍ１５：４走査線遅延（４ラインメモリ）部、Ｄ０〜Ｄ７：画素遅延部、Ｄ１４，Ｄ１５：４画素遅延部、Ｐ０〜Ｐ８，Ｐ１０〜Ｐ１８：正の増幅器（掛け算器）。

Claims (5)

1. 高解像度撮像装置において、
   レンズのコマ収差情報を取得し、多画素遅延を用いて、前記取得した前記コマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰することを特徴とする撮像方法。
2. 請求項１に記載の撮像方法において、前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの高解像度撮像装置であり、
   前記青のコマ収差情報として、青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させ、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を少なくとも左右に非対称な範囲で減衰することを特徴とする撮像方法。
3. 高解像度撮像装置において、
   レンズと、前記レンズのコマ収差情報を取得する手段と、前記取得したコマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰する手段とを有し、
   前記取得したコマ収差情報とから、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を左右に又は上下に非対称な範囲で減衰することを特徴とする撮像装置。
4. 請求項３に記載の撮像装置において、
   前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの高解像度撮像装置であり、前記青のコマ収差情報として、青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用する手段又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させる手段を有し、
   前記青のコマ収差情報として、青のコマ収差の重心位置である青の倍率色収差情報を使用するか又は高輝度の周辺の画素の画面中心からの距離とレンズの焦点距離とに比例させるかのいずれか一方を行い、高輝度の周辺の画素の青の色差信号を少なくとも左右に非対称な範囲で減衰することを特徴とする撮像装置。
5. ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、
   多画素遅延を有し、レンズを有し、前記レンズの品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得する手段と前記レンズの焦点距離と口径比とに対応したコマ収差情報を取得する手段と、前記取得したレンズの光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記取得したコマ収差情報から作成した制御の関係情報と水平同期信号と画素クロックから、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離に比例と画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰する手段と、水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングを検出する手段とを有し、
   水平同期信号と画素クロックとから映像信号の画面位置のタイミングから算出した映像信号の画素の画面中心からの距離に対応して左右に非対称な範囲で左右に非対称な減衰率で青の色差信号を減衰することを特徴とする撮像装置。

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