JP6379209B2 - 固体撮像装置及び撮像方法 - Google Patents
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Description
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)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表示や高速表示や超薄型化が進んできた。
中継によく用いられる(箱型の88倍等や筒形の42倍等の)高倍率ズームレンズは中間焦点距離なら2つの波長で球面収差・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。
球面収差が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、収差補正方法の違いで残存収差は異なる。
また、反射光学系はレンズのように光のガラスによる屈折を用いるのではなく、光の鏡面による反射を用いる。その結果、反射光学系はレンズのみの光学系より大口径化と高解像度化が容易である。そのため、反射光学系は、0.2mから10m程度の口径の大口径の反射望遠鏡と一眼レフ用の500mmから2000mm程度の焦点距離の超望遠の反射望遠レンズだけでなく、波長193nmのArFレーザーや波長10nm以下の極端紫外線を用いる半導体のパターン焼き付けの光学系に多用されてきている。しかし、反射望遠鏡等の反射光学系はニュートン式でもカセグレン式でも、色収差はないがコマ収差があるので、コマ収差を補正するレンズを追加すると、大型で高価となる。
また、画像処理による歪曲収差補正を行った画像には、同心円方向のみアパーチャ補正処理乃至エッジ強調処理の画像鮮鋭化処理を行い、放射線方向は画像鮮鋭化処理を行わない撮像装置もある(特許文献2参照)。
多段(多画素遅延)の水平輪郭補正又は多段(多走査線遅延)の垂直輪郭補正又は多段(フレームメモリ読出し)の斜め輪郭補正の少なくとも一つの多段の輪郭補正を用い、
前記取得したレンズと反射光学系等の光学系品種情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、
左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うこと、上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行うことと、左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正量を個別に算出し左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正を個別に行うこと、の少なくとも一つの放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行うことを特徴とする撮像方法である。
前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正されているズームレンズであり、前記ズームレンズの焦点距離情報も取得し、多段の水平輪郭補正を用い、前記取得したズームレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として、(少なくとも望遠端と広角端において)左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、
前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が(一眼レフ用の)反射望遠レンズであり、多段の水平輪郭補正を用い、前記取得した反射望遠鏡の品種情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、
前記高解像度撮像装置がオンチップカラーフィルタ撮像素子を用いるか色分解光学系と4つ以上の撮像素子を用いて、RG1G2Bをベイヤー配列の空間位置とする撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで(少なくとも青について)個別に行い、RG1G2Bのベイヤー配列の格子状の空間位置の全ての画素信号(RG1G2だけでなく青も用いて)を用いて輝度信号の高域成分の生成を行うことと、
前記高解像度撮像装置が色分解光学系と3つ以上の撮像素子を用いる撮像装置であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に(少なくとも青について)行い、赤緑だけでなく青も用いて、全ての色(赤緑青)の画素信号を用いて輝度信号の高域成分の生成を行うことと、
前記高解像度撮像装置が、多画素遅延の水平輪郭補正と多走査線遅延の垂直輪郭補正を用い、3つの波長で色収差が補正(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)レンズと反射光学系等の光学系を用い、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し、前記レンズと反射光学系等の光学系の(焦点距離と口径比とに対応した少なくとも青の)コマ収差情報を取得し記憶し、前記取得したレンズと反射光学系等の光学系の品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記(少なくとも青の)コマ収差情報とから、画面中心からの距離に比例で左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行い上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行うことと、の少なくとも一つを行うことを特徴とする撮像方法である。
多段(多画素遅延)の水平輪郭補正手段又は多段(多走査線遅延)の垂直輪郭補正手段又は多段(フレームメモリ読出し)の斜め輪郭補正手段の少なくとも一つの多段輪郭補正手段を有し、
前記取得したレンズと反射光学系等の光学系品種情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから(少なくとも望遠端と広角端において)、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段、上下独立に水平輪郭補正量を個別に算出し上下独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正量を個別に算出し左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正を個別に行う手段の少なくとも一つの放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有することを特徴とする撮像装置である。
前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が(一眼レフ用の)反射望遠レンズであり、多段の水平輪郭補正手段と、前記取得した反射望遠鏡の品種情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段との組合せ手段と、前記高解像度撮像装置がオンチップカラーフィルタ撮像素子を有するか色分解光学系と4つ以上の撮像素子を有し、RG1G2Bをベイヤー配列の空間位置とする撮像装置であり、前記レンズが3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズであり、(前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有し、)RG1G2だけでなく青も用いて輝度信号の高域成分の生成を行う手段との組合せ手段と、
前記高解像度撮像装置が、多画素遅延の水平輪郭補正手段と多走査線遅延の垂直輪郭補正手段と、3つの波長で色収差が補正(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少なくとも青の)コマ収差情報を取得し記憶する手段と、前記取得したレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記(少なくとも青の)コマ収差情報とから画面中心からの距離に比例で左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段と上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行う手段との組合せ手段と、の少なくとも一つの組合せ手段を有することを特徴とする撮像装置である
多周波数強調の水平輪郭補正と垂直輪郭補正を行う手段を有し、
3つの波長で色収差が補正(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)レンズと反射光学系等の光学系を有し、
前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系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緑青で個別に)コマ収差情報を取得し記憶する手段(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と反射光学系等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緑青で個別に)コマ収差情報から、(レンズと反射光学系等の光学系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に対応して)前記作成した輪郭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に対応して水平輪郭補正量を水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量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(水平画素カウンタ含む画面位置制御部)とを有し、前記生成した画面位置と水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に行う手段(図1Aのラインメモリ部及び図1Bの画素遅延部又は図1C図1Dのフレームメモリ並びに図1A図1B図1C図1Dの減算器(負の加算器)のN0〜N3及びN5〜N8及びN10〜N13及びN15〜N18及び加算器のP4及びP14)とを有することを特徴とする撮像装置である。
なお、減算器やラインメモリ部や画素遅延部の個数は、7ヶ以上又は4ケもしくは6ケが好ましい。
3つの波長で色収差が補正(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)レンズと反射光学系等の光学系を有し、
前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系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緑青で個別に)コマ収差情報を取得し記憶する手段(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と反射光学系等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緑青で個別に)コマ収差情報とから、(レンズと反射光学系等の光学系の(アポクロマートでも少なくとも青、一般のズームレンズと反射光学系では赤緑青で個別に)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に対応して)前記作成した輪郭補正制御の関係情報と垂直同期信号と水平同期信号と画素クロック(による走査線と水平画素カウンタからの走査線番号と水平画素番号)から、映像信号に対応する画素の画面中心からの距離(走査線数をVとし水平画素番号をvとしてv−V/2と水平画素数をHとし水平画素番号をhとしてh−H/2)に比例の画面位置に対応して外向き内向き独立に右上斜め輪郭補正量と左上斜め輪郭補正量を外向き内向き独立に斜めに個別に算出する手段(走査線と水平画素カウンタ含む画面位置制御部)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(走査線と水平画素カウンタ含む画面位置制御部)とを有し、前記生成した画面位置と輪郭補正制御の関係情報と前記検出した映像信号の画面位置のタイミングとから右上斜め輪郭補正量と左上斜め輪郭補正量を外向き内向き独立に斜めごとに個別に行う手段(図1E又は図1G又は図Hのフレームメモリ並びにCPU並びに走査線と水平画素カウンタ含む画面位置制御部並びに減算器(負の加算器)のN0〜N3及びN5〜N8及びN10〜N13及びN15〜N18及び加算器のP4及びP14)とを有することを特徴とする撮像装置である。
そのため、普及価格の4Kや8Kのレンズを含むカメラ(特にUHDTV)を製品化することが容易になる。
多段の水平輪郭補正手段又は多段の垂直輪郭補正手段又は多段の斜め輪郭補正手段の少なくとも一つを有し、
前記取得したレンズと反射光学系等の光学系品種情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段、上下独立に水平輪郭補正量を個別に算出し上下独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正量を個別に算出し左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正を個別に行う手段の少なくとも一つの放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有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ワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正されているズームレンズであり、前記ズームレンズの焦点距離情報も取得する手段と、多段の水平輪郭補正する手段と、前記取得したズームレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段と、前記高解像度撮像装置がオンチップカラーフィルタ撮像素子を有するか色分解光学系と4つ以上の撮像素子を有し、RG1G2Bをベイヤー配列の空間位置とする撮像装置であり、前記レンズが3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズであり、(前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有し、)RG1G2だけでなく青も用いて輝度信号の高域成分の生成を行う手段と、の少なくとも一つの手段を有することを特徴とする撮像装置である
多画素遅延の水平輪郭補正と多走査線遅延の垂直輪郭補正を行う手段を有し、
前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系の焦点距離と口径比とに対応した円周方向変調度情報と放射線方向変調度情報とを取得し記憶する手段(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と反射光学系等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円周方向変調度情報と放射線方向変調度とから、(レンズと反射光学系等の光学系のコマ収差による中心方向の輪郭の崩れ方と遠ざかる方向の輪郭の崩れ方に対応して)前記作成した輪郭(変調度)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)に比例等の画面位置に対応して水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正を個別に行う手段と、
垂直輪郭補正量を垂直(0Hから7Hの輪郭)ごとと水平輪郭補正量を水平(0dから7dの輪郭)ごとに個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)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、前記生成した画面位置と輪郭補正制御の関係情報と前記検出した映像信号の画面位置のタイミングとから水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正を個別に行う手段(負の掛け算器のN0〜N3、N5〜N8、N10〜N13、N15〜N18と正の掛け算器のP0〜8、P10〜18)と、
前記レンズと反射光学系等の光学系のコマ収差による中心方向の輪郭の崩れ方と遠ざかる方向の輪郭の崩れ方に対応して画面中心から左右に離れるに従い、垂直輪郭補正を上下独立に可変し、水平輪郭補正を左右独立に可変して上下輪郭補正と左右輪郭補正とを異ならせる手段と、
の少なくとも一つを有することを特徴とする撮像装置である。
本発明の1実施例の多走査線(H)垂直輪郭補正回路の詳細ブロック図の図1Aと図1Bと図1Cとでは、レンズと反射光学系等の光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報等のレンズと反射光学系等の光学系情報から、前記レンズと反射光学系等の光学系の放射線方向の中心向きと外側向きで輪郭の縁の崩れ方が異なることに対応して画面位置と輪郭補正制御の関係情報 (水平画素番号と輪郭補正の周波数補正量)を作成する手段(CPU6)と、前記作成した輪郭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で水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に行う手段(負の掛け算器のN0〜N3、N5〜N8、N10〜N13、N15〜N18と正の掛け算器のP0〜8、P10〜18)とを含む。
本発明の1実施例の多走査線(H)垂直輪郭補正回路の詳細ブロック図の図1Aと本発明の1実施例の多画素水平輪郭補正回路の詳細ブロック図の図1Bと、従来技術の可視光の垂直輪郭補正信号発生回路の詳細ブロック図の図3との相異は、ラインメモリの個数と乗算器の個数と加算器の個数だけでなく、レンズと反射光学系等の光学系品種情報と焦点距離情報と口径比情報等のレンズと反射光学系等の光学系情報から、前記レンズと反射光学系等の光学系の放射線方向の中心向きの輪郭の縁の崩れ方と外向きの輪郭の縁崩れ方と異なることに対応して、画面位置と輪郭補正制御の関係情報 (水平画素番号と輪郭補正の周波数補正量)を作成する手段(CPU6)と、前記作成した輪郭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)に比例で水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段(水平画素カウンタ含む画面位置制御部5)と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に行う手段(負の掛け算器のN0〜N3,N5〜N8,N10〜N13,N15〜N18と正の掛け算器のP0〜8,P10〜18)とを含むことである。
本発明の1実施例の多走査線(H)垂直輪郭補正信号または多画素水平輪郭補正信号または斜め多画素輪郭補正信号の発生を示す模式図(輪郭前縁が後縁が大きく崩れている輪郭補正)の図2Bにおいて、(a) 補正前8d,8H,8d8H,0d8H,信号、(b)補正前7d,7H,7d7H,1d7H,信号、(c)補正前6d,6H,6d6H,2d6H,信号、(d)補正前5d,5H,5d5H,3d5H,信号、(e)補正前4d,4H,4d4H,4d4H,信号、(f) 補正前3d,3H,3d3H,5d3H,信号、(g) 補正前2d,2H,2d2H,6d2H,信号、(h)補正前1d,1H,1d1H,7d1H,信号、(i)補正前0d0H,0d0H,8d0H,信号、(j)非対称独立輪郭補正後信号)である。
実施例1では、画素遅延とラインメモリを用いた、映像信号の実時間処理で説明したが、実施例2は、本発明の1実施例の輪郭補正回路路の詳細ブロック図の図1Eとの図1Gとの図1Hのように、(内外個別のななめ輪郭補正のために、)フレームメモリからの読出し信号の加減算で輪郭補正信号を生成する。
フレームメモリのDouble-Data-Rate SDRAM(DDRと略す)と信号処理のField-Programmable Gate Array(FPGAと略す)とが高速なら、加算と減算は単一回路のシリアル動作も可能となる。
つまり本発明では、図1Cと図1Dのようにデジタルズームや走査線数変換等の映像信号を記憶させたフレームメモリから読み出した映像信号の処理でもよい。
斜め輪郭補正部14Gは、補間処理部108から出力されたG信号に斜め輪郭補正を施して、4KG映像信号として出力する。
斜め輪郭補正部14Rは、補間処理部108から出力されたR信号に斜め輪郭補正を施して、4KR映像信号として出力する。
斜め輪郭補正部14Bは、補間処理部108から出力されたB信号に斜め輪郭補正を施して、4KB映像信号として出力する。
図2Cは図1Eと図1Gと図1Hの説明補助図である。
図1Eと図1Gと図1Hにおいて、斜め輪郭補正部14Rは、補正対象の画素として、フレームメモリM0から2H0d(映像データ)を読み出し、加算部P4を介して加算部24に出力する。
斜め輪郭補正部14Rは、2H0d画素に対して左上がりの斜め輪郭補正信号を生成するため、フレームメモリM0から0H−2d、1H−1d、3H+1d、4H+2dを読出し、減算部N0が0H−2dを負の数に変換して加算部20に出力し、減算部N2が1H−1dを負の数に変換して加算部22に出力し、減算部N5が3H+1dを負の数に変換して加算部25に出力し、減算部N7が4H+2dを負の数に変換して加算部27に出力する。
なお、CPU部106は、加算部P4と減算部N0,N1,N2,N3,N5,N6,N7,N8のレベルを制御することができる。
なお、斜め輪郭補正信号のレベルは、2H0dのレベルを映像レベル判定部28で判定した結果とCPU部106からのレベル制御信号を乗算部29で乗算して乗算部32に入力することにより、乗算部32で制御される。
フレームメモリM0から読み出す個数が多数でない場合は左右の斜めの輪郭補正が対称となるように、フレームメモリから読み出す個数は4N+1(Nは自然数)が好ましい。
つまり、斜め輪郭補正を簡易で済ませる場合は、フレームメモリM0から読み出す個数は5個でもよい。
Rの撮像素子を垂直方向にG1の撮像素子と同一位置で水平方向にG2の撮像素子と同一位置に配置しBの撮像素子を垂直方向にG2の撮像素子と同一位置で水平方向にG1の撮像素子と同一位置に配置するか、Rの撮像素子を垂直方向にG2の撮像素子と同一位置で水平方向にG1の撮像素子と同一位置に配置しBの撮像素子を垂直方向にG1の撮像素子と同一位置で水平方向にG2の撮像素子と同一位置に配置するかのどちらか一方とし、
R出力映像信号の低域成分はRの撮像素子の信号とし、B出力映像信号の低域成分はBの撮像素子の信号とし、G出力映像信号の低域成分はG1の撮像素子の信号とG2の撮像素子の信号との平均値とし、
少なくとも(−3dB、−6dB、−9dB、−12dB等スタジオ用途でRB共に高S/Nの)低感度設定、電気的に(6800K、5600K、4800K等の)高色温度または(周囲の)B/(G1+G2)の平均比が(0.5以上等と)小さくない場合はG2の撮像素子の信号とBの撮像素子の信号と交互の信号を偶数走査線の高域信号とし、周囲の)R/(G1+G2)の平均比が(0.5以上等と)小さくない場合はとG1の撮像素子の信号とRの撮像素子の信号と交互の信号を奇数走査線の高域信号とし、少なくとも(+18dB、+24dB、+36dB、+48dB、+60dB等監視用途の)高感度設定、電気的に(3200K、2800K等の)低色温度または(周囲の)B/(G1+G2)の平均比が(0.5以下等と)小さい場合はG1の撮像素子の信号とG2の撮像素子の信号の交互の信号を偶数走査線の高域信号とし、R/(G1+G2)の平均比が(0.5以下等と)小さい、または画面左右端の場合はG1の撮像素子の信号とG2の撮像素子の信号の交互の信号を奇数走査線の高域信号とする。
そして、補間処理回路11では、G1の撮像素子3G1とG1の撮像素子に対して垂直方向に1/2画素ピッチ水平方向に1/2画素ピッチずらして配置したG2の撮像素子3G2と、G1の撮像素子の信号とG2の撮像素子の信号とを(撮像素子画素クロックの1/2分周クロックにより)交互に選択する第1の選択器の41と、第1の選択器の41の出力信号の低域成分を通過させる第1の低域通過濾波器(以下LPF)と、第1のLPFの21の出力信号を二値化させる第1の判定器と、第1の選択器の41の出力信号を遅延させる第1の画素遅延器の34と、を有する。
Rの撮像素子3Rの信号の低域成分を通過させる第2のLPFの22と、Bの撮像素子3Bの信号の低域成分を通過させる第3のLPFの23と、第1のLPFの21の出力と第2のLPFの22の出力との差を計算する第1の減算器の31と、前記第1の減算器の31の出力にR/(G1+G2)の平均比での選択をオフセットさせるR/(G1+G2)の平均比オフセット信号を加算する第1の加算器の25と、を有する。
ここで、LPFの21と22と23の様に同様の処理のFPGA実装時は、消費電力の少なくなる低速の並列処理でもゲート数が少なくなる時分割処理でもよい
さらに、本発明の一実施例に係る信号処理の例を示すブロック図の図2Aと図2Bの補間処理回路の11内の高域通過濾波器(HPF)の24において、画素遅延器36と減算器の33で、高域通過濾波を実現している。
ここで、フローチャートの図3Aと図3Bにおいて、61,62,63,64,65の処理と66,67,68の処理とはどちらが先でもよい。
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輪郭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、水平輪郭(変調度)補正と垂直輪郭(変調度)補との個別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。
この出願は、2014年9月26日に出願された日本出願特願2014−196595を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。
また、コマ収差の補正するために、16:9等と横長アスペクト比のUHDTVで、画面中心からの距離(h−H/2)に比例で補正量を算出し、水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別に算出し、垂直輪郭補正を垂直輪郭の上(5Hから8H)の輪郭と下(0Hから3H)の輪郭とで補正量とを個別ごとと水平輪郭の左(5dから8dの輪郭)と右(0dから3dの輪郭)とで補正量を個別に可変する。
Claims (6)
- 高解像度撮像装置において、レンズと反射光学系等の光学系を用い、前記レンズと反射光学系等の光学系の品種情報と口径比情報とを取得し、前記レンズと反射光学系等の光学系のコマ収差情報を取得し記憶し、
多段(多画素遅延)の水平輪郭補正又は多段(多走査線遅延)の垂直輪郭補正又は多段(フレームメモリ読出し)の斜め輪郭補正の少なくとも一つの多段輪郭補正を用い、
前記取得したレンズと反射光学系等の光学系品種情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、
左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うこと、上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行うことと、左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正量を個別に算出し左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正を個別に行うことの少なくとも一つの放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行うことを特徴とする撮像方法。 - 請求項1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撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正されているズームレンズであり、前記ズームレンズの焦点距離情報も取得し、多段の水平輪郭補正を用い、前記取得したズームレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、
前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が反射望遠レンズであり、多段の水平輪郭補正を用い、前記取得した反射望遠鏡の品種情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行うことと、
前記高解像度撮像装置がオンチップカラーフィルタ撮像素子を用いるか色分解光学系と4つ以上の撮像素子を用いて、RG1G2Bをベイヤー配列の空間位置とする撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで少なくとも青について個別に行い、RG1G2Bのベイヤー配列の格子状の空間位置の全ての画素信号を用いて輝度信号の高域成分の生成を行うことと、
前記高解像度撮像装置が色分解光学系と3つ以上の撮像素子を用いる撮像装置であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行い、全ての色(赤緑青)の画素信号を用いて輝度信号の高域成分の生成を行うことと、
前記高解像度撮像装置が、多画素遅延の水平輪郭補正と多走査線遅延の垂直輪郭補正を用い、3つの波長で色収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系を用い、前記レンズと反射光学系等の光学系の品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得し、前記レンズと反射光学系等の光学系の少なくとも青のコマ収差情報を取得し記憶し、前記取得したレンズと反射光学系等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前記少なくとも青のコマ収差情報とから、画面中心からの距離に比例で左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行い上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行うことと、の少なくとも一つを行うことを特徴とする撮像方法。 - 高解像度撮像装置において、レンズと反射光学系等の光学系と、前記レンズと反射光学系等の光学系の品種情報と口径比情報とを取得し前記レンズと反射光学系等の光学系のコマ収差情報を取得し記憶する手段とを有し、
多段(多画素遅延)の水平輪郭補正手段又は多段(多走査線遅延)の垂直輪郭補正手段又は多段(フレームメモリ読出し)の斜め輪郭補正手段の少なくとも一つの多段輪郭補正手段を有し、
前記取得したレンズと反射光学系等の光学系品種情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段、上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行うことと、左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正量を個別に算出し左上と右下と右上と左下と独立に斜め輪郭補正を個別に行う手段の少なくとも一つの放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項3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撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正されているズームレンズであり、前記ズームレンズの焦点距離情報も取得する手段と、多段の水平輪郭補正する手段と、前記取得したズームレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として、左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段との組合せ手段と、
前記高解像度撮像装置がワイドアスペクトの撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が反射望遠レンズであり、多段の水平輪郭補正手段と、前記取得した反射望遠鏡の品種情報と前記記憶した前記コマ収差情報とから、前記放射方向の輪郭補正として左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段との組合せ手段と、
前記高解像度撮像装置がオンチップカラーフィルタ撮像素子を有するか色分解光学系と4つ以上の撮像素子を有し、RG1G2Bをベイヤー配列の空間位置とする撮像装置であり、前記レンズと反射光学系等の光学系が3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで少なくとも青について個別に行う手段を有し、RG1G2Bのベイヤー配列の格子状の空間位置の全ての画素信号を用いて輝度信号の高域成分の生成を行う手段との組合せ手段と、
前記高解像度撮像装置が色分解光学系と3つ以上の撮像素子を用いる撮像装置であり、前記放射方向の輪郭補正を外側と内側とで個別に行う手段を有し、全ての色(赤緑青)の画素信号を用いて輝度信号の高域成分の生成を行う手段との組合せ手段と、
前記高解像度撮像装置が、多画素遅延の水平輪郭補正手段と多走査線遅延の垂直輪郭補正手段と、3つの波長で色収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系と、前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系の少なくとも青のコマ収差情報を取得し記憶する手段と、前記取得したレンズと反射光学系等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前記少なくとも青のコマ収差情報とから画面中心からの距離に比例で左右独立に水平輪郭補正量を個別に算出し左右独立に水平輪郭補正を個別に行う手段と上下独立に垂直輪郭補正量を個別に算出し上下独立に垂直輪郭補正を個別に行う手段との組合せ手段と、
の少なくとも一つの組合せ手段を有することを特徴とする撮像装置。 - ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、
多段の水平輪郭補正と垂直輪郭補正を行う手段を有し、
3つの波長で色収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系を有し、前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系の焦点距離と口径比とに対応したコマ収差情報を取得し記憶する手段と、前記取得したレンズと反射光学系等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コマ収差情報から、レンズと反射光学系等の光学系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に対応して作成した輪郭補正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して、水平輪郭の左と右とで補正量を個別に算出し、垂直輪郭の上の輪郭と下の輪郭とで補正量とを個別に算出する手段と垂直輪郭補正を垂直輪郭の上の輪郭と下の輪郭とで補正を個別に行い、且つ、水平輪郭の左と右とで補正を個別に行う手段とを有することを特徴とする撮像装置。 - 請求項3乃至請求項4の撮像装置において、右上斜め輪郭補正と左上斜め輪郭補正を行う手段を有し、
3つの波長で色収差が補正され2つの波長で球面収差・コマ収差が補正されているレンズと反射光学系等の光学系を有し、
前記レンズと反射光学系等の光学系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、前記レンズと反射光学系等の光学系の焦点距離と口径比とに対応した少なくとも青のコマ収差情報を取得し記憶する手段と、前記取得したレンズと反射光学系等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少なくとも青のコマ収差情報とから、レンズと反射光学系等の光学系の少なくとも青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に対応して作成した輪郭補正制御の関係情報と垂直同期信号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して外向き内向き独立に右上斜め輪郭補正量と左上斜め輪郭補正量を外向き内向き独立に斜め成分ごとに個別に算出する手段と、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、前記生成した画面位置と輪郭補正制御の関係情報と前記検出した映像信号の画面位置のタイミングとから右上斜め輪郭補正と左上斜め輪郭補正を外向き内向き独立に斜め成分ごとに個別に行う手段とを有する
ことを特徴とする撮像装置。
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