JP6602390B2 - 撮像装置及び撮像方法 - Google Patents

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）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。
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、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していた（特許文献１参照）。
また、他の先行技術文献としては、例えば、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）。

ＷＯ２０１４−１１２６２２号公報 特開２０１４−０５３７００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。
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は、目立つので、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映像信号上（通常振幅レベルにおいて）目立たなくする撮像装置を実現することである。

本発明は、（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）レンズを用い、前記レンズ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記憶し、
少なくとも（多画素遅延の）水平ＬＰＦ（と多走査線遅延の垂直ＬＰＦ）を用い、（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、）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緑の映像信号の画面左の画素の（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）水平ＬＰＦ（と多走査線遅延の垂直ＬＰＦ）の画素分外から画素の直前までの（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緑の（多画素遅延の）水平ＬＰＦ信号（と多走査線遅延の垂直ＬＰＦ信号）を青の映像信号から減算した映像信号を青の色差信号（ＰＢ信号）とすることを行うことを特徴とする撮像方法である。

さらに、本発明は、上記の撮像方法において、前記高解像度撮像装置が、上記Ｂのコマ収差（のフレア成分）情報として、Ｂのコマ収差の重心位置であるＢの倍率色収差情報を使用することを特徴とする撮像方法である。

また、本発明は、（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）レンズと、前記レンズ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（と多画素遅延の水平ＬＰＦと多走査線遅延の垂直ＬＰＦ））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緑の映像信号の画面左の画素の少なくとも（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）水平ＬＰＦ信号（と多走査線遅延の垂直ＬＰＦ信号）をから減算した映像信号を青の色差信号（ＰＢ信号）と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、本発明は、上記の撮像装置において、前記高解像度撮像装置が、上記Ｂのコマ収差（のフレア成分）情報として、Ｂのコマ収差の重心位置であるＢの倍率色収差情報を使用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（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色差信号を生成する緑の水平ＬＰＦ周波数（画素数）を左（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（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（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（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緑の水平ＬＰＦ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、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色差信号を生成する緑の水平多画素ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算してＰＢ信号とする手段（図１の画素遅延部と図１の正の増幅器のＰ０〜Ｐ３及びＰ５〜Ｐ８）とを有することを特徴とする撮像装置である。

本発明の固体撮像装置では、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緑の多画素遅延の水平ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算した映像信号を青の色差信号とすることにより、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Ｇ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実施例の青又は赤の水平フレア補正回路のブロック図である。 本発明の１実施例の青又は赤の垂直フレア補正回路のブロック図である。 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（輪郭後縁が大きく崩れている非対称独立の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ,４Ｈ信号と同等）の補正）である。（（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）非対称独立の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ,４Ｈ信号と同等）） 本発明の他の１実施例のフレア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非対称独立の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ,４Ｈ信号と同等）の補正）である。（（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）非対称独立の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ,４Ｈ信号と同等）） 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。 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。（（ａ）ベイヤー配列相当、（ｂ）Ｇ１Ｇ２のみ斜め半画素ずらし） 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（ベイヤー配列）である。 順次走査出力の本発明の一実施例に係る信号処理の例を示す模式図である。（（ａ）Ｇ映像信号、（ｂ）Ｇ映像信号の（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）非対称低周波数成分（ＬＰＦ出力）、（ｃ）Ｂ映像信号（青のコマ収差のフレア分の広がり）、（ｄ）（広帯域の）ＰＢ映像信号（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の誤差）、（ｅ） 非対称ＬＰＦ後のＰＢ（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分を補正））

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、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と、前記レンズ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記憶する手段と少なくとも（多画素遅延の）水平ＬＰＦを有し、
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、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、青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）緑の映像信号の画面左の画素の（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）水平ＬＰＦの画素分外から高輝度の画素の直前までの（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緑の（多画素遅延の）水平ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算した映像信号を青の色差信号と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、上記Ｂのコマ収差（のフレア成分）情報として、Ｂのコマ収差の重心位置であるＢの倍率色収差情報を使用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、上記課題を達成するため本発明では、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（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緑の水平ＬＰＦ周波数（画素数）を左（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（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（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（０ｄから３ｄの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）とで緑の水平ＬＰＦ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、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）緑の水平多画素ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算してＰＢ信号とする手段（図１の画素遅延部と図１の正の増幅器のＰ０〜Ｐ３及びＰ５〜Ｐ８）とを有することを特徴とする撮像装置である。

図５は、順次走査出力の本発明の一実施例に係る信号処理の例を示す模式図であり、（ａ）Ｇ映像信号、（ｂ）Ｇ映像信号の（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の）非対称低周波数成分（ＬＰＦ出力）、（ｃ）Ｂ映像信号（青のコマ収差のフレア分の広がり）、（ｄ）（広帯域の）ＰＢ映像信号（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分分）（ｅ）非対称ＬＰＦ後のＰＢ（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分を補正）である。

図４Ａ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。（ａ）がベイヤー配列相当であり、（ｂ）がＧ１Ｇ２のみ斜め半画素ずらした図である。
図４Ｂ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。ベイヤー配列の図である。
本発明の一実施例の撮像装置は、例えば、図４Ａ、図４Ｂ、その他の画素位置または貼り合せに対して適用することができる。

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である。
図１Ｂは本発明の１実施例の青又は赤の垂直フレア補正回路のブロック図である。
図２Ａは本発明の１実施例のフレア補正信号の発生を示す模式図である。
図２Ｂは本発明の他の１実施例のフレア補正信号の発生を示す模式図である。

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、画面中心からの距離に比例してコマ収差分の色差信号の帯域低減機能付信号処理部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に比例してコマ収差分の色差信号の帯域低減機能付信号処理部４で信号処理される。

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と本発明の１実施例の青又は赤の垂直フレア補正回路のブロック図の図１Ｂにおいて、２０〜２７と４０〜４７は加算器、４９，５０は映像レベル判定器、Ｄ０〜Ｄ７は画素遅延部、Ｄ１４は４画素遅延部、Ｍ０〜Ｍ７は走査線遅延のラインメモリ、Ｍ１４は４走査線遅延のラインメモリ、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（輪郭後縁が大きく崩れている非対称独立の広がり(低域)G信号（Ｂ又はＲの４ｄ,４Ｈ信号と同等）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）非対称独立の青のコマ収差のフレア分の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ，４Ｈ信号と同等）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に対応して色差信号を生成する緑の水平ＬＰＦ周波数（画素数）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緑の水平ＬＰＦ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）色差信号を生成する緑の水平多画素ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算してＰＢ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。

また、本発明の１実施例の青又は赤の垂直フレア補正回路のブロック図の図１Ｂでは、
前記作成した補正制御の関係情報と垂直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（走査線数をＶとし走査線番号をｖとしてｖ−Ｖ／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色差信号を生成する緑の垂直ＬＰＦ周波数（走査線数）を上（図１Ｂの５Ｈから８Ｈの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分）と下（図１Ｂの０Ｈから３Ｈ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上（図１Ｂの５Ｈから８Ｈの青のコマ収差のフレア分の広がり相当分）と下（図１Ｂの０Ｈから３Ｈ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緑の垂直ＬＰＦを個別に行う手段と、垂直同期信号と水平同期信号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走査線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上と下と個別に算出した（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分の多走査線遅延の）色差信号を生成する緑の水平多走査線ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算してＰＢ信号とする手段（図１Ｂの走査線遅延部と図１Ｂ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。

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）非対称独立の青のコマ収差のフレア分の広がり相当分Ｇ信号（Ｂ又はＲの４ｄ，４Ｈ信号と同等））をＢ又はＲの４ｄ，４Ｈ信号に対して減算することにより、順次走査出力の本発明の一実施例に係る信号処理の例を示す模式図の図５の（ｅ）Ｇ映像信号の非対称ＬＰＦ出力をＢ映像信号から減算したＰＢ（青のコマ収差のフレア分の広がり相当分を補正）のように、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を通過させないので、輝度信号の解像度は高く維持される。

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緑の多画素遅延の水平ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算した映像信号を青の色差信号とすることにより、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。

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。この出願は、２０１５年９月２８日に出願された日本出願特願２０１５−１８９７１０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。

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、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汎用のズームレンズの広角端や望遠端の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小型化と低価格化を実現する。

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：画面中心からの距離に比例してコマ収差分の色差信号の帯域低減機能付信号処理部、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、４９，５０：映像レベル判定器、Ｍ０〜Ｍ７：ラインメモリ部、Ｍ１４：４ラインラインメモリ部、Ｄ０〜Ｄ７：画素遅延部、Ｄ１４：４画素遅延部、Ｐ０〜Ｐ８，Ｐ１０〜Ｐ１８：正の増幅器（掛け算器）。

Claims (5)

1. ワイドアスペクトの高解像度撮像装置の撮像方法において、
   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ＬＰＦを用い、前記取得したレンズ部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、色差信号を生成する緑の映像信号の画面左の画素の水平ＬＰＦの画素分外から画素の直前までの色差信号を生成する緑の水平ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算した映像信号を青の色差信号とすることを行う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、前記青の映像信号のコマ収差情報として、当該青の映像信号Ｂのコマ収差の重心位置である当該Ｂの倍率色収差情報を使用することを特徴とする撮像方法。
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部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、色差信号を生成する緑の映像信号の画面左の画素の少なくとも水平ＬＰＦ信号から減算した映像信号を青の色差信号とする手段を有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、前記青の映像信号のコマ収差情報として、当該青の映像信号Ｂのコマ収差の重心位置である当該Ｂの倍率色収差情報を使用する手段を有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、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色差信号を生成する緑の水平ＬＰＦ周波数を左と右と個別に算出し、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と右とで色差信号を生成する緑の水平ＬＰＦ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、
   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色差信号を生成する緑の水平多画素ＬＰＦ信号を青の映像信号から減算してＰＢ信号とする手段とを有することを特徴とする撮像装置。
   

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