JP6456001B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

Description

本発明は、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。

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。
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。

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。
さらに、高輝度部分の赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみはニーで圧縮され目立たないが、暗部の赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみは、目立つ。
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。

先行技術文献としては、例えば、特許文献１にレンズと撮像素子と輪郭補正機能を含めた映像信号処理回路とを有する撮像装置において、ラインメモリを８本以上有し、整数水平周期分遅らせた複数の各映像信号から垂直輪郭補正信号を発生し、画素遅延機能を８ヶ以上有し、整数画素分遅らせた複数の各映像信号から水平輪郭補正信号を発生し、確認時には、映像信号に前記垂直輪郭補正信号と前記水平輪郭補正信号とを加算する技術が開示されている。
また、特許文献２に、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技術が開示されている。

ＷＯ２０１４／１１２６２２号公報 特開２０１４−５３７００号公報

中間焦点距離では赤色光と緑色光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、青色光ではコマ収差は光学的に補正不足で、高輝度の被写体の縁の色にじみが目立つ。
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（高輝度部分の赤青のコマ収差のフレア成分である色にじみはニーで圧縮され目立たないが、暗部の赤青のコマ収差の）フレア成分である色にじみは、目立つので、高輝度の被写体の縁の色にじみであるレンズのコマ収差のフレア成分を補正する撮像装置を実現することである。

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、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レンズ部と、レンズ部の品種情報と口径比情報とを取得しレンズ部のコマ収差情報を取得し記憶する手段と少なくとも水平輪郭補正とを有し、取得したレンズの品種情報と口径比情報と前記記憶したコマ収差情報とから、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の少なくとも水平輪郭補正の画素分外から高輝度の画素の直前までの緑の少なくとも水平輪郭補正信号を青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする。

また、本発明の撮像装置は、上述の撮像装置であって、高解像度撮像装置が、赤緑青で色収差が光学的に補正されているレンズ部と、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、レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶する手段と、取得したレンズ部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内外独立に青のフレアを近似する緑の輪郭補正量を個別に算出し、緑の少なくとも水平輪郭補正の輪郭補正信号を内外独立に青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする。

また、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、少なくとも水平輪郭補正を有し、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部を有し、レンズ部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、レンズ部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、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記憶したコマ収差情報から、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フレア補正量を左と右とで補正量を個別に算出し、水平フレア補正の左と右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とを有し、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の直前の画素から水平フレア補正の画素分前までの緑の水平多画素輪郭補正信号を青の映像信号に加算し、青の映像信号の画面右の第一の基準以上の高輝度の画素の直後の画素から水平フレア補正の画素分後までの緑の水平多画素輪郭補正信号を青の映像信号に加算する手段とを有し、生成した画面位置と水平フレア補正の左と右とで補正量を個別に算出し、水平フレア補正の左と右とで補正量を個別に行う手段とを有することを特徴とする。

また、本発明の撮像方法は、ワイドアスペクトの高解像度撮像装置であって、緑赤の球面収差とコマ収差を光学的に補正したレンズ部を用い、レンズ部の品種情報と口径比情報とを取得し、レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶し、少なくとも水平輪郭補正を用い、取得したレンズの品種情報と口径比情報と前記記憶したコマ収差情報とから、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の少なくとも水平輪郭補正の画素分外から高輝度の画素の直前までの緑の少なくとも水平輪郭補正信号を青の映像信号に加算することを行うことを特徴とする。

さらに、本発明の撮像方法は、上述の撮像方法であって、高解像度撮像装置が、赤緑青で色収差が光学的に補正されているレンズ部を用い、レンズ部の品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得し、レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶し、取得したレンズ部の品種情報と焦点距離情報と口径比情報と記憶した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緑の水平輪郭補正量を個別に算出し、緑の水平輪郭補正信号を左右独立に青の映像信号に加算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でも、画面端の高輝度の被写体の縁の青または赤の色にじみを押さえた映像信号を出力できる。

本発明の一実施例に係る撮像装置を説明するためのブロック図である。 本発明の一実施例に係る撮像装置の４板の撮像素子の貼り合せ位置の各画素の重なり具合を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る撮像装置の単板のオンチップカラーフィルタの配置を示す模式図である。 本発明の一実施例に係る青又は赤の水平フレア補正部のブロック図である。 本発明の一実施例に係る青又は赤の垂直フレア補正部のブロック図である。 本発明の一実施例に係る青又は赤の斜めフレア補正部のブロック図である。 本発明の一実施例に係る輪郭後縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の生成を説明するための模式図である。 本発明の一実施例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生成を説明するための模式図である。 本発明の一実施例に係る順次走査出力の信号処理を示す模式図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施例に係る撮像装置を説明するためのブロック図である。
図１において、撮像装置３は、撮像部２、信号処理部４、画面位置制御部５、ＣＰＵ（Central Processing Unit）部６で構成されている。
撮像装置３はレンズ部１と接続されている。
画面位置制御部５は、ＣＰＵ部６からレンズ部１のレンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報を取得し、映像信号の位置情報を水平同期信号と画素クロックから取得し、Ｒ(Red)信号又はＢ(Blue)信号の映像レベルとＧ(Green)信号の映像レベルからフレア補正制御信号を生成する。

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、ＣＰＵ部６で制御されるＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）で構成される（垂直輪郭補正、水平輪郭補正または斜め輪郭補正等の）Ｂ（青色映像信号）又はＲ（赤色映像信号）の高輝度点のレベルに対応して画面中心からの距離に比例して、コマ収差によるフレア補正機能付の信号処理部４で信号処理される。

図２Ａは本発明の一実施例に係る撮像装置の４板の撮像素子の貼り合せ位置の各画素の重なり具合を示す模式図である。
図２Ａ（ａ）はベイヤー配列相当を示し、図２Ａ（ｂ）はＧ１Ｇ２（Green1撮像素子とGreen2撮像素子）のみ斜め半画素ずらしを示している。
図２Ｂは本発明の一実施例に係る撮像装置の単板のオンチップカラーフィルタの配置を示す模式図である。
図２Ｂにおいて、単板のベイヤー配列相当の配置は、Ｇ１(Green1)画素とＧ２(Green2)画素が斜めに配置され、Ｒ(Red)画素とＢ(Blue)画素が逆斜めに配置されている。

（実施例１） 次に、本発明の一実施例である４板式撮像装置のフレア補正について図３を用いて説明する。
図３Ａは本発明の一実施例に係る青又は赤の水平フレア補正部のブロック図である。
図３Ａの水平フレア補正部１４Ｈは図１の信号処理部４に内蔵されている。
図３Ａにおいて、水平フレア補正部１４Ｈは、４画素遅延部５４、画素遅延部Ｄ０〜Ｄ７、加算器４０〜４３，５３、負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３，Ｎ５〜Ｎ８、正の掛け算器Ｐ４、映像レベル判定部４８，４９で構成されている。
Ｒ(Red)信号又はＢ(Blue)信号は、４画素遅延部５４で４画素分遅延され、加算器５３でＧ(Green)信号から生成された水平フレア補正信号が加算されて補正後Ｒ信号又は補正後Ｂ信号として出力される。
ＣＰＵ部６は、レンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報から画面位置と左右独立可変輪郭補正制御の関係情報（水平画素番号と輪郭補正の補正量）を画像位置制御部５に出力する。
画像位置制御部５は、０ｄから３ｄの前縁と５ｄ後から８ｄ後の後縁との水平画素カウンタを含んでいる。

映像レベル判定部４９は、Ｒ信号又はＢ信号のレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
映像レベル判定部４８は、Ｇ(Green)信号を４画素分遅延させた４ｄのレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
画像位置制御部５は、映像レベル判定部４９と映像レベル判定部４８の判定結果に応じて負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３を後縁フレア補正制御信号で制御し、負の掛け算器Ｎ５〜Ｎ８と正の掛け算器Ｐ４を前縁フレア補正制御信号で制御して水平フレア補正信号を生成する。

図３Ｂは本発明の一実施例に係る青又は赤の垂直フレア補正部のブロック図である。
図３Ｂの垂直フレア補正部１４Ｖは図１の信号処理部４に内蔵されている。
図３Ｂにおいて、垂直フレア補正部１４Ｖは、４ラインメモリ部Ｍ８、ラインメモリ部Ｍ０〜Ｍ７、加算器４０〜４３，５３、負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３，Ｎ５〜Ｎ８、正の掛け算器Ｐ４、映像レベル判定部４８，４９で構成されている。
Ｒ(Red)信号又はＢ(Blue)信号は、４ラインメモリ部Ｍ８で４ライン分遅延され、加算器５３でＧ(Green)信号から生成された垂直フレア補正信号が加算されて補正後Ｒ信号又は補正後Ｂ信号として出力される。
ＣＰＵ部６は、レンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報から画面位置と左右独立可変輪郭補正制御の関係情報（水平画素番号と輪郭補正の補正量）を画像位置制御部５に出力する。
画像位置制御部５は、０Ｈから３Ｈの前縁と５Ｈから８Ｈ後との水平画素カウンタを含んでいる。

映像レベル判定部４９は、Ｒ信号又はＢ信号のレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
映像レベル判定部４８は、Ｇ(Green)信号を４Ｈ（走査線）分遅延させた４Ｈのレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
画像位置制御部５は、映像レベル判定部４９と映像レベル判定部４８の判定結果に応じて負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３を後縁フレア補正制御信号で制御し、負の掛け算器Ｎ５〜Ｎ８と正の掛け算器Ｐ４を前縁フレア補正制御信号で制御して垂直フレア補正信号を生成する。

図３Ｃは本発明の一実施例に係る青又は赤の斜めフレア補正部のブロック図である。
図３Ｃの斜めフレア補正部１４Ｄは図１の信号処理部４に内蔵されている。
図３Ｃにおいて、斜めフレア補正部１４Ｄは、フレームメモリ部Ｍ９，Ｍ１８、加算器４０〜４３，５３、負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３，Ｎ５〜Ｎ８、正の掛け算器Ｐ４、映像レベル判定部４８，４９で構成されている。
Ｒ(Red)信号又はＢ(Blue)信号は、フレームメモリ部Ｍ９で２Ｈ＋２ｄ分遅延され、加算器５３でＧ(Green)信号から生成された斜めフレア補正信号が加算されて補正後Ｒ信号又は補正後Ｂ信号として出力される。
ＣＰＵ部６は、レンズ品種情報と焦点距離情報と口径比情報を画像位置制御部５に出力する。
画像位置制御部５は、０Ｈ−２ｄから４Ｈ＋２ｄまでの外縁と内縁との水平画素カウンタを含んでいる。

映像レベル判定部４９は、Ｒ信号又はＢ信号のレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
映像レベル判定部２８は、Ｇ(Green)信号を２Ｈ＋２ｄ（２走査線＋２画素）分遅延させた２Ｈ＋２ｄのレベルを判定し、例えば定格レベルの２００％以上の場合には画像位置制御部５に判定結果を出力する。
画像位置制御部５は、映像レベル判定部４９と映像レベル判定部２８の判定結果に応じて負の掛け算器Ｎ０〜Ｎ３を右上の右上斜め輪郭補正数制御信号で制御し、負の掛け算器Ｎ５〜Ｎ８と正の掛け算器Ｐ４を左下の右上斜め輪郭補正数制御信号で制御して斜めフレア補正信号を生成する。

次に、輪郭後縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の生成について図４Ａを用いて説明する。
図４Ａは本発明の一実施例に係るフレア補正信号の生成を説明するための模式図である。
図４Ａにおいて、(ａ)は補正前8ｄ,8Ｈ,8ｄ8Ｈ,0ｄ8Ｈ,信号、(ｂ)は補正前7ｄ,7Ｈ,7ｄ7Ｈ,1ｄ7Ｈ,信号、(ｃ)は補正前6ｄ,6Ｈ,6ｄ6Ｈ,2ｄ6Ｈ,信号、(ｄ)は補正前5ｄ,5Ｈ,5ｄ5Ｈ,3ｄ5Ｈ,信号、(ｅ)は補正前4ｄ,4Ｈ,4ｄ4Ｈ,4ｄ4Ｈ,信号、(ｆ)は補正前3ｄ,3Ｈ,3ｄ3Ｈ,5ｄ3Ｈ,信号、(ｇ)は補正前2ｄ,2Ｈ,2ｄ2Ｈ,6ｄ2Ｈ,信号、(ｈ)は補正前1ｄ,1Ｈ,1ｄ1Ｈ,7ｄ1Ｈ,信号、(ｉ)は補正前0ｄ0Ｈ,0ｄ0Ｈ,8ｄ0Ｈ,信号号、(ｊ)は非対称独立輪郭補正後信号である。

図４Ａにおいて、(ｅ)補正前4ｄ,4Ｈ,4ｄ4Ｈ,4ｄ4Ｈ,信号に対して、(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,信号と(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,信号号、(ｊ)非対称独立輪郭補正後信号とを個別に減算することにより、補正後信号は垂直輪郭と水平輪郭とが放射線方向の外側と内側とそれぞれ個別に再生され、オーバーシュートやアンダーシュートがほとんどなく、放射線方向の外側と内側と個別に輪郭の後縁が劣化しても、放射線方向の外側と内側と個別に輪郭補正することができる。

次に、輪郭前縁が大きく崩れている場合のフレア補正信号の生成について図４Ｂを用いて説明する。
図４Ｂは本発明の他の一実施例に係るフレア補正信号の生成を説明するための模式図である。
図４Ｂにおいて、(ａ)は補正前8ｄ,8Ｈ,8ｄ8Ｈ,0ｄ8Ｈ,信号、(ｂ)は補正前7ｄ,7Ｈ,7ｄ7Ｈ,1ｄ7Ｈ,信号、(ｃ)は補正前6ｄ,6Ｈ,6ｄ6Ｈ,2ｄ6Ｈ,信号、(ｄ)は補正前5ｄ,5Ｈ,5ｄ5Ｈ,3ｄ5Ｈ,信号、(ｅ)は補正前4ｄ,4Ｈ,4ｄ4Ｈ,4ｄ4Ｈ,信号、(ｆ)は補正前3ｄ,3Ｈ,3ｄ3Ｈ,5ｄ3Ｈ,信号、(ｇ)は補正前2ｄ,2Ｈ,2ｄ2Ｈ,6ｄ2Ｈ,信号、(ｈ)は補正前1ｄ,1Ｈ,1ｄ1Ｈ,7ｄ1Ｈ,信号、(ｉ)は補正前0ｄ0Ｈ,0ｄ0Ｈ,8ｄ0Ｈ,信号、(ｊ)は非対称独立輪郭補正後信号）である。

図４Ｂにおいて、(ｅ)補正前4ｄ,4Ｈ,4ｄ4Ｈ,4ｄ4Ｈ,信号、に対して、(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,信号と、(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）とを個別に減算することにより、補正後信号は垂直輪郭と水平輪郭とが放射線方向の外側と内側とそれぞれ個別に再生され、オーバーシュートやアンダーシュートがほとんどなく、放射線方向の外側と内側と個別に輪郭の前縁が劣化しても、放射線方向の外側と内側と個別に輪郭補正することができる。

したがって、本発明の一実施例に係る撮像装置は、レンズ部１の品種情報と焦点距離情報と口径比情報等のレンズ情報から、前記レンズ部１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の崩れ方が異なることに対応して画面位置とフレア補正制御の関係情報 (水平画素番号と垂直走査線番号と補正量)を作成する手段（ＣＰＵ部６）と、前記作成したフレア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）に比例で図３Ａの水平フレア補正の左（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、図３Ｂの垂直フレア補正の上（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、図３Ｃの斜めフレア補正を斜め輪郭の（０Ｈ０ｄから４Ｈ＋４ｄの斜め方向と０Ｈ＋４ｄから４Ｈ０ｄの）斜め方向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、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）とにより、撮像装置から、オーバーシュートやアンダーシュートを押さえた放射線方向の外側と内側と個別に輪郭の前縁または後縁のコマ収差のフレア成分を個別に補正した映像信号を出力可能となる。

（実施例２） 次に、本発明の一実施例である単板式撮像装置のフレア補正について図５を用いて説明する。
図５は本発明の一実施例に係る順次走査出力の信号処理を示す模式図である。
図５において、（ａ）はＧ映像信号であり、（ｂ）はＧ映像信号の低周波数輪郭成分であり、（ｃ）はＧ映像信号の定格レベルの例えば２００％以上期間であり、（ｄ）はＢ(Blue)映像信号であり、（ｅ）はＢ映像信号の定格レベルの例えば２００％以上期間であり、（ｆ）は画面左端の前縁フレア補正有効期間（Ｂ映像信号の例えば２００％以上期間からＧ映像信号の例えば２００％以上期間を引いた期間からｎｄ前）であり、（ｇ）は画面右端の後縁フレア補正有効期間（Ｂ映像信号の例えば２００％以上期間からｎｄ後）であり、（ｈ）は画面左右端のフレア補正波形（画面左端の前縁フレア補正有効期間と画面右端の後縁フレア補正有効期間とのＧ映像信号の低周波数輪郭成分）であり、（ｉ）は補正後のＢ映像信号（Ｂ映像信号から画面左右端のフレア補正波形を減算した映像信号）である。
単板式撮像素子の順次走査出力は、図５に記載した内容でフレアを補正できる。

（本発明の実施形態をまとめると下記となる） 本発明の実施形態は、１６：９や２：１等のワイドアスペクトの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部と、前記レンズ部の品種情報と口径比情報とを取得し、前記レンズのコマ収差情報を取得して記憶する手段と、少なくとも多画素遅延の水平輪郭補正と垂直輪郭補正と斜め輪郭補正とを有し、
前記取得したレンズの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、青のコマ収差が多く緑のコマ収差が少ないことを活用して、青のコマ収差のフレアの左右バランスの個体差と絞り値変化分に対応して、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の多画素遅延の少なくとも多画素遅延の水平輪郭補正と垂直輪郭補正と斜め輪郭補正との画素分外から高輝度の画素の直前までの青のフレアを近似する緑の少なくとも多画素遅延の水平輪郭補正と垂直輪郭補正と斜め輪郭補正と信号を青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする撮像装置である。

または、ワイドアスペクトの順次走査の高解像度撮像装置において、緑赤青の色収差と緑赤のコマ収差によるフレアを光学的に補正し青のコマ収差を光学的に補正していない（アポクロマート）レンズならＢのみ定格の映像信号レベルの例えば２００％以上の期間を検出し、前縁と後縁のコマ収差によるフレアを補正し、赤のコマ収差を高精度補正ならＲも定格の映像信号レベルの例えば２００％以上の期間を検出し前縁と後縁のコマ収差によるフレアを補正する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、赤緑青で色収差が光学的に補正されているレンズ部と、前記レンズ部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、前記レンズ部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内外独立に（青のフレアを近似する）緑の輪郭補正量を個別に算出し、緑の（多画素遅延の）少なくとも（多画素遅延の）水平輪郭補正（と垂直輪郭補正と斜め輪郭補正と）の輪郭補正信号を内外独立に青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする撮像装置である。

または、本発明の実施形態では、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）少なくとも（多画素遅延の）水平輪郭補正（と垂直輪郭補正と斜め輪郭補正と）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（ＣＰＵ部６とＣＰＵ部６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フレア補正量を左（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、水平フレア補正の左（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、青の映像信号の画面左の第一の基準（図５では定格の映像信号レベルの例えば２００％）以上の高輝度の画素の直前の画素から水平フレア補正の画素分前までの（青のフレアを近似する）緑の水平多画素輪郭補正信号を青の映像信号に加算し、青の映像信号の画面右の第一の基準以上の高輝度の画素の直後の画から水平フレア補正の画素分後までの（青のフレアを近似する）緑の水平多画素輪郭補正信号を青の映像信号に加算する手段（図３Ａと図３Ｂと図３Ｃとの画素遅延部と、図３Ａと図３Ｂと図３Ｃとの減算器（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、特に４画素遅延部５４と映像レベル判定部４９）とを有し、前記生成した画面位置と水平フレア補正の左（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、水平フレア補正の左（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３Ａと図３Ｂと図３Ｃとの画素遅延部と、図３Ａと図３Ｂと図３Ｃとの減算器（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。

本発明の一実施例の青または赤の斜めフレア補正回路のブロック図の図３Ｃのように、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場合、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。

また、本発明の一実施例の輪郭補正回路の詳細ブロック図の図３の減算器やラインメモリ部や画素遅延部の個数は７個に限定せず、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個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、輪郭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個や６個が好ましい。

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でも、画面端の高輝度の被写体の縁の青または赤の色にじみを押さえた映像信号を出力できる。

以上本発明について詳細に説明したが、本発明は、ここに記載された撮像装置に限定されるものではなく、上記以外の撮像装置に広く適用することができることは言うまでもない。

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、高輝度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い用途に適用できる。
または、緑赤青の色収差と緑赤のコマ収差によるフレアを光学的に補正し青のコマ収差を光学的に補正していない（アポクロマート）レンズならＢｃｈのみ２００％以上の期間を検出し前縁と後縁のコマ収差によるフレアを補正し、赤のコマ収差を高精度補正ならＲｃｈも２００％以上の期間を検出し前縁と後縁のコマ収差によるフレアを補正する用途に適用できる。

視野角の１乗に比例するコマ収差を補正する画面周辺で、（外側片方向輪郭補正するため、）高輝度被写体の縁の内外の輪郭補正を独立に可変し、特に横長画面の４Ｋ８ＫのＵＨＤＴＶにおいて、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での中継を実現することが可能となる。または（高域の）輝度信号に青も用いてＯＬＰＦ（光学的ローパスフィルタ）なしでもモアレ低減を実現する用途に適用できる。
そのため、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高輝度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も電子的に補正し、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ＲＧＢの３板式のカメラ又は色分解光学系とＲＧＧＢの４板式のカメラ又はＲＧＧＢ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汎用のズームレンズを含むカメラ全体の用途に適用できる。
この出願は、２０１５年３月２０日に出願された日本出願特願２０１５−０５８０６５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。

１：レンズ（特に高倍率ズームレンズ）部、２：撮像部、３：撮像装置、４：信号処理部、５：画面位置制御部、６：ＣＰＵ部、２０〜２７，３３，４０〜４７，５３：加算器、４８，４９：映像レベル判定部、５４：４画素遅延部、Ｍ０〜Ｍ７：ラインメモリ部、Ｍ８：４ラインメモリ部、Ｍ９，Ｍ１８：フレームメモリ部、Ｄ０〜Ｄ７：画素遅延部、Ｎ０〜Ｎ３，Ｎ５〜Ｎ８：負の掛け算器、Ｐ４：正の掛け算器。

Claims (4)

1. ワイドアスペクト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レンズ部と、前記レンズ部の品種情報と口径比情報とを取得し前記レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶する手段と少なくとも水平輪郭補正とを有し、
   前記取得したレンズの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、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の少なくとも水平輪郭補正の画素分外から高輝度の画素の直前までの緑の少なくとも水平輪郭補正信号を青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする撮像装置。
2. 請求項１の撮像装置において、
   前記高解像度撮像装置が、赤緑青で色収差が光学的に補正されているレンズ部と、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、前記レンズ部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部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少なくとも青の前記コマ収差情報とから、画面中心からの距離に比例で内外独立に青のフレアを近似する緑の輪郭補正量を個別に算出し、緑の少なくとも水平輪郭補正の輪郭補正信号を内外独立に青の映像信号に加算する手段を有することを特徴とする撮像装置。
3. ワイドアスペクトの高解像度撮像装置において、
   緑赤の球面収差とコマ収差を光学的に補正したレンズ部を用い、前記レンズ部の品種情報と口径比情報とを取得し、前記レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶し、
   少なくとも水平輪郭補正を用い、前記取得したレンズの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、青の映像信号の画面左の第一の基準以上の高輝度の画素の少なくとも水平輪郭補正の画素分外から高輝度の画素の直前までの緑の少なくとも水平輪郭補正信号を青の映像信号に加算することを行うことを特徴とする撮像方法。
4. 請求項３に記載の撮像方法において、
   前記高解像度撮像装置が、赤緑青で色収差が光学的に補正されているレンズ部を用い、前記レンズ部の品種情報と焦点距離情報と口径比情報とを取得し、前記レンズ部のコマ収差情報を取得し記憶し、前記取得したレンズ部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緑の水平輪郭補正量を個別に算出し、緑の水平輪郭補正信号を左右独立に青の映像信号に加算することを特徴とする撮像方法。
   

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